JPH05128752A - Head positioning servo mechanism for magnetic disk device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To enhance the resolution of current flowing through a voice coil motor and to make the high accuracy of the high-speed accessing compatible with that of the head positioning by using the D/A converter of the number of special bits. CONSTITUTION:A position signal reproduced by a magnetic head 108 is separated and reproduced to a fine signal to show the track number and the position in the track by a position detecting circuit 101 and the track number is sent to a CPU 103. On the other hand, the fine signal is converted to digital data by an A/D converter 102 and sent to an FPU. The CPU 103 performs the control operation to both signals of a track signal and the fine signal, and sends to a D/A converter 104. For the D/A converter, the D/A converter of 12 bits, 14 bits or 16 bits is used. The output voltage of the converter 104 drives an actuator 107 through a voice coil motor(VCM) driving circuit 105. Thus, a VCM current can be set with the high resolution and the head positioning is performed at high speed and with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置のヘ
ッド位置決めサーボ機構に係わり、特に高速シークと高
精度位置決めの両立を図ったものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head positioning servomechanism for a magnetic disk device, and particularly, it aims to achieve both high-speed seek and high-precision positioning.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来のサーボ機構は、８ビットＤ／Ａ変
換器を用いており分解能は２５６である。この場合、分
解能が少なく位置決め精度は粗くなるためシーク時と目
標トラックに到達後の位置決め時（以後、トラックフォ
ロイングと記）とで、ヘッド移動モーターであるボイス
コイルモーター（以後、ＶＣＭと記）の増幅率のゲイン
を切り替えていた。ところが、ゲインを切り替える際、
制御部とのタイミングをとるなどの必要が生じシステム
を複雑にするという問題があった。2. Description of the Related Art A conventional servo mechanism uses an 8-bit D / A converter and has a resolution of 256. In this case, since the resolution is low and the positioning accuracy is rough, a voice coil motor (hereinafter referred to as VCM), which is a head moving motor, at the time of seek and at the time of positioning after reaching the target track (hereinafter referred to as track following) The gain of the amplification factor was switched. However, when switching the gain,
There is a problem that the system is complicated because it becomes necessary to set timing with the control unit.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】システムを複雑にせず
に、高速シークと高精度位置決め精度を両立させるサー
ボ機構を実現することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to realize a servo mechanism that achieves both high-speed seek and high-precision positioning accuracy without complicating the system.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｄ／Ａ変換器
に１２ビット、もしくは１４ビット、もしくは１６ビッ
トのＤ／Ａ変換器を用いることで、分解能を高め大電流
から微小電流までの任意の電流値を設定可能にした。The present invention uses a 12-bit, 14-bit, or 16-bit D / A converter as the D / A converter to improve the resolution, thereby increasing the resolution from a large current to a minute current. Allowed to set any current value.

【０００５】[0005]

【実施例】図１は、本発明に係わる磁気ディスク装置の
ヘッド位置決めサーボ機構の一例を示す。1 shows an example of a head positioning servo mechanism of a magnetic disk device according to the present invention.

【０００６】磁気ディスク１０９には同心円状のトラッ
クが多数形成されており、一つのトラックは複数個のセ
クターで構成され、そして一つのセクターはデータエリ
アとともに埋め込みサーボエリアが記録されている。こ
の様子を図２とともに後に述べる。磁気ヘッド１０８に
より再生された位置信号は、位置検出回路１０１にてト
ラックナンバーと一つのトラック内での位置を示す特別
な信号（以後、ファイン信号と記）に分離、再生されト
ラックナンバーはＣＰＵ１０３に送られ、一方ファイン
信号はＡ／Ｄ変換器１０２にてデジタルデータに変換さ
れてＣＰＵに送られる。ＣＰＵ１０３は制御部でありト
ラック信号とファイン信号の両信号から、制御演算を施
し演算結果をＤ／Ａ変換器１０４に送る。本実施例では
１２ビットのＤ／Ａ変換器を用いた。Ｄ／Ａ変換器の出
力電圧はＶＣＭ駆動回路１０５により出力電圧に比例し
た電流をＶＣＭ１０６に流し、アクチュエーター１０７
を磁気ディスクの径方向に移動させる。A large number of concentric tracks are formed on the magnetic disk 109, one track is composed of a plurality of sectors, and one sector has a data area and an embedded servo area recorded therein. This state will be described later with reference to FIG. The position signal reproduced by the magnetic head 108 is separated by the position detection circuit 101 into a special signal (hereinafter referred to as a fine signal) indicating a track number and a position within one track, and the reproduced track number is sent to the CPU 103. Meanwhile, the fine signal is converted into digital data by the A / D converter 102 and sent to the CPU. The CPU 103 is a control unit, performs control calculation from both the track signal and the fine signal, and sends the calculation result to the D / A converter 104. In this embodiment, a 12-bit D / A converter is used. As for the output voltage of the D / A converter, a current proportional to the output voltage is supplied to the VCM 106 by the VCM drive circuit 105, and the actuator 107
Is moved in the radial direction of the magnetic disk.

【０００７】ところで、制御部であるＣＰＵ１０３の制
御演算式はシークモードとフォロイングモードに分れて
おり、それぞれは下記のごとく数１、数２で表される。By the way, the control arithmetic expression of the CPU 103, which is the control unit, is divided into a seek mode and a following mode, which are expressed by the following equations 1 and 2, respectively.

【０００８】[0008]

【数１】シークモード 出力値＝Ｋｖ＊速度誤差＋外力補正＋フィードフォワー
ド[Equation 1] seek mode output value = Kv * speed error + external force correction + feed forward

【０００９】[0009]

【数２】フォロイングモード 出力値＝Ｋｐ＊ファイン信号＋Ｋｖ＊速度＋外力補正 ただし、速度誤差＝（目標速度−実速度） Ｋｖ、Ｋｐは係数 ここで、速度誤差とは事前に設定された目標速度（目標
トラックと現在トラックとのトラック間距離に応じて様
々な値をとりうる）と、実速度（トラックナンバーおよ
びファイン信号より算出して求めた推定速度）との差で
ある。## EQU00002 ## Following value output value = Kp * fine signal + Kv * speed + external force correction However, speed error = (target speed-actual speed) Kv and Kp are coefficients where speed error is a preset target It is the difference between the speed (which can take various values depending on the distance between the target track and the current track) and the actual speed (the estimated speed calculated from the track number and the fine signal).

【００１０】次に、フィードフォワードとは、その目標
速度を実現しうるよう事前に定められた出力値であり、
もし速度誤差が零（理想的な速度）の場合、シークモー
ドはこのフィードフォワードによって出力値が決まる。Next, the feedforward is an output value which is predetermined so as to realize the target speed,
If the velocity error is zero (ideal velocity), the seek mode determines the output value by this feedforward.

【００１１】そして、外力補正とはアクチュエーターに
加わる外部からの力（例、線材の応力）等を補正するオ
フセット値である。The external force correction is an offset value for correcting an external force applied to the actuator (eg, stress on the wire).

【００１２】図２は、一つのセクター内の記録フォーマ
ットである。２０１はシンクデータが記録されておりＰ
ＬＬ回路のフェイズロック用、２０２はグレイコードで
各トラックに対応したトラックナンバーが記録されてお
り、そして２０３はヘッドがトラックの基準位置からず
れた位置量（以後、オフトラックと記）に応じて変化す
る特別なファイン信号が記録されている。そして２０４
は、データエリアである。FIG. 2 shows a recording format in one sector. In 201, sync data is recorded and P
For phase lock of the LL circuit, 202 is a gray code in which the track number corresponding to each track is recorded, and 203 is according to the position amount (hereinafter referred to as off-track) in which the head deviates from the reference position of the track. A special changing fine signal is recorded. And 204
Is a data area.

【００１３】このように構成されるセクターが、一つの
トラックに４３個ある。There are 43 sectors having such a structure in one track.

【００１４】図３は、オフトラック量に対するファイン
信号の再生レベルを示す。FIG. 3 shows the reproduction level of the fine signal with respect to the off-track amount.

【００１５】オフトラックが零のとき、ファイン信号の
再生レベルも零（ある電位に対して）となり、オフトラ
ック量に応じて再生レベルも変化する。When the off-track is zero, the reproduction level of the fine signal also becomes zero (for a certain potential), and the reproduction level also changes according to the off-track amount.

【００１６】図４は、ある目標トラックに移動するシー
ク動作、および目標トラックに到達後のトラックフォロ
イング動作時の、ヘッド位置とＣＰＵ演算出力値（Ｄ／
Ａ変換器の入力でもある）との関係を示すグラフであ
る。横軸は時間軸。図４（ａ）は目標トラックに対する
ヘッド位置を示し、この曲線の傾きが速度を示すことに
なる。図４（ｂ）はその時のＣＰＵ演算結果を示す。Ｄ
／Ａ変換器が１２ビット（４０９６分解能）であること
を考えるとＣＰＵ演算値のとりうる値は、ー２０４８か
ら＋２０４８の間である。FIG. 4 shows the head position and the CPU calculation output value (D / D) during the seek operation of moving to a certain target track and the track following operation after reaching the target track.
3 is also a graph showing a relationship with (A input of the A converter). The horizontal axis is the time axis. FIG. 4A shows the head position with respect to the target track, and the inclination of this curve shows the speed. FIG. 4B shows the CPU calculation result at that time. D
Considering that the / A converter has 12 bits (4096 resolution), the value that can be calculated by the CPU is between -2048 and +2048.

【００１７】図４において、シーク中はＶＣＭのフル加
速とフル減速を繰り返して目標トラックに素早く到達す
る。そのためＣＰＵの演算出力値、すなはちＤ／Ａ変換
器の入力データは最高幅であるー２０４８から＋２０４
８の値をとる。そして、目標トラックに到達後、制御は
フォロイングモードに切り替わり高精度位置決めを実現
するため、ＶＣＭには微小電流を流すことになる。すな
わち、ＣＰＵ演算値も微小な値となる。オフトラック量
が、＋／−０．０５トラックに対しＣＰＵ演算結果は、
せいぜい＋／−２０程度である。もしＤ／Ａ変換器が８
ビットで分解能が２５６であるとすると、演算結果はほ
とんど零となってしまい高精度位置決めと高速シークの
両立は難しいものとなる。そのため、従来はＶＣＭ駆動
回路のゲインを切り替えることによりＤ／Ａ変換器の分
解能を等価的に高める方法を取ってきたが、制御部ＣＰ
Ｕとのタイミングを取らなければいけないなどのシステ
ムを複雑化する問題を抱えていた。In FIG. 4, during seek, the VCM is fully accelerated and decelerated repeatedly to quickly reach the target track. Therefore, the calculation output value of the CPU, that is, the input data of the D / A converter is the maximum width -2048 to +204
Takes a value of 8. Then, after reaching the target track, the control switches to the following mode to realize high-accuracy positioning, so that a minute current is passed through the VCM. That is, the CPU calculation value also becomes a minute value. The off-track amount is +/- 0.05 tracks, and the CPU calculation result is
It is about +/− 20 at most. If the D / A converter is 8
If the resolution is 256 in bits, the calculation result becomes almost zero, which makes it difficult to achieve both high-precision positioning and high-speed seek. Therefore, conventionally, a method of equivalently increasing the resolution of the D / A converter by switching the gain of the VCM drive circuit has been adopted.
There was a problem that complicates the system, such as having to take timing with U.

【００１８】本発明であるＤ／Ａ変換器に１２ビット、
もしくは１４ビット、もしくは１６ビットのものを使う
代わりに８ビットＤ／Ａ変換器２個とオペアンプによる
加算器を組み合わせて分解能を等価的に高める方法を用
いてもよい。The D / A converter according to the present invention has 12 bits,
Alternatively, instead of using the 14-bit or 16-bit one, a method of equivalently increasing the resolution by combining two 8-bit D / A converters and an adder by an operational amplifier may be used.

【００１９】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、１２ビット、もし
くは１４ビット、もしくは１６ビットＤ／Ａ変換器を用
いることによりＶＣＭ電流を大電流から微小電流に至る
任意の値を設定することができる。そのため、シーク時
はＶＣＭに大電流を流して目標トラックに素早く到達
し、目標トラックに到達後は微小電流を流すことでヘッ
ド位置決め精度を高めることができる。すなはち、高速
シークと高精度位置決めの両立をシステムを複雑にせず
に容易に実現できるという効果がある。As described above, by using the 12-bit, 14-bit, or 16-bit D / A converter, the VCM current can be set to an arbitrary value from a large current to a minute current. Therefore, at the time of seek, a large current is passed through the VCM to reach the target track quickly, and after reaching the target track, a minute current is passed to improve the head positioning accuracy. That is, there is an effect that both high-speed seek and high-accuracy positioning can be easily achieved without complicating the system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明の一実施例のヘッド位置決めサーボ機
構のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a head positioning servo mechanism according to an embodiment of the present invention.

【図２】 磁気ディスクに記録されているセクター内の
フォーマットを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a format in a sector recorded on a magnetic disk.

【図３】 オフトラック量とファイン信号再生レベルと
の関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between an off-track amount and a fine signal reproduction level.

【図４】 シーク時およびフォロイング時に於けるヘッ
ド位置とＤ／Ａ変換器の入力値の関係を示すグラフであ
る。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the head position and the input value of the D / A converter during seeking and following.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０１ 位置検出回路 １０２ Ａ／Ｄ変換器 １０３ ＣＰＵ １０４ Ｄ／Ａ変換器 １０５ ＶＣＭ駆動回路 １０６ ＶＣＭ機構 １０７ アーム １０８ 磁気ヘッド １０９ 磁気ディスク ２０１ シンク領域 ２０２ グレイコード領域 ２０３ ファイン信号領域 ２０４ データ記録領域 ４０１ シーク動作時の目標トラックに対するヘッド位
置を示す曲線 ４０２ フォロイング動作時のヘッド位置決め曲線 ４０３ シーク動作時のＣＰＵ制御演算値（Ｄ／Ａ変換
器の入力値）曲線 ４０４ フォロイング動作時のＣＰＵ制御演算値（Ｄ／
Ａ変換器の入力値）曲線101 position detection circuit 102 A / D converter 103 CPU 104 D / A converter 105 VCM drive circuit 106 VCM mechanism 107 arm 108 magnetic head 109 magnetic disk 201 sync area 202 gray code area 203 fine signal area 204 data recording area 401 seek A curve indicating the head position with respect to a target track during operation 402 Head positioning curve during following operation 403 CPU control calculation value during seek operation (input value of D / A converter) curve 404 CPU control calculation value during following operation (D /
Input value of A converter) Curve

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 データ記録面の一部に、データエリアと
ともに埋め込みサーボエリアを有する同心円状のトラッ
クを持つ磁気ディスクと、前記磁気ディスクに当接する
磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクの径
方向に移動させるヘッド移動モーターと、前記磁気ヘッ
ドの出力信号により位置を検出する位置検出回路と、前
記位置検出回路の位置検出電圧をデジタルデータに変換
するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力データが
供給される制御部と、前記制御部から出力されるデジタ
ルデータをアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器と、前
記Ｄ／Ａ変換器の出力電圧が前記ヘッド移動モーターに
供給される磁気ディスク装置に於て、前記Ｄ／Ａ変換器
に１２ビット、もしくは１４ビット、もしくは１６ビッ
トのＤ／Ａ変換器を用いることを特徴とした磁気ディス
ク装置のヘッド位置決めサーボ機構。1. A magnetic disk having a concentric circular track having a data area and an embedded servo area on a part of a data recording surface, a magnetic head abutting against the magnetic disk, and a magnetic head having a diameter of the magnetic disk. A head moving motor for moving in the direction, a position detecting circuit for detecting a position by an output signal of the magnetic head, an A / D converter for converting a position detecting voltage of the position detecting circuit into digital data, and the A / D A control unit to which output data of the converter is supplied, a D / A converter for converting digital data output from the control unit into an analog voltage, and an output voltage of the D / A converter to the head moving motor. In the supplied magnetic disk device, a 12-bit, 14-bit, or 16-bit D / A converter is added to the D / A converter. A head positioning servo mechanism for a magnetic disk device characterized by being used.