JP3282029B2 - 可変抵抗調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板上に配置
された可変抵抗器の調整を自動的に行う可変抵抗調整装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回路基板に実装された各種回路の調整
（例えば、増幅回路の出力電圧調整など）を行うため、
回路基板上に可変抵抗器が取り付けられる場合がある。
このような可変抵抗器を実装した回路の調整を行う場
合、一般に、可変抵抗器の抵抗調整により変化する回路
電圧を測定しながら、可変抵抗器のロータを作業者が回
転させ、その測定電圧が予め決められた設定電圧となる
ように調整する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えば、電子機器の製
造ラインの調整作業においても、上記と同様に、その電
子機器に搭載された回路基板に可変抵抗器がある場合、
作業者が、電圧計のプローブを回路基板の所定の測定端
子に接続して、その電圧を測定しながら、可変抵抗器の
ロータをねじ回し等で回わし、その測定電圧が予め決め
られた設定電圧となるように、調整している。

【０００４】このため、電圧計の測定値を見ながら、作
業者が手作業で可変抵抗器のロータを回しながら調整す
ることから、作業に時間がかかると共に、調整結果にば
らつきが生じやすく、効率よく正確に可変抵抗器の調整
を行うことができにくい、という問題があった。

【０００５】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、効率よく正確に可変抵抗器の調整を行うことができ
る可変抵抗調整装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の可変抵抗調整装置は、回路基板上に実装さ
れた可変抵抗器のロータを回して、回路基板の任意の導
体位置の電圧が所定値となるように調整する可変抵抗調
整装置において、可変抵抗器のロータに嵌合・連結され
る連結部材を出力軸に取り付けてなるサーボモータと、
可変抵抗器の調整動作に応じて変化する回路基板の任意
の導体位置の電圧を測定する電圧測定手段と、予め設定
された目標電圧値を記憶する目標値記憶手段と、電圧測
定手段が測定した回路基板の導体位置の測定電圧値が目
標電圧値の上下の近傍範囲より外にあるとき、測定電圧
値と目標電圧値との差の半分に目標電圧値を加算して制
御目標値を算出し、測定電圧値が制御目標値となるよう
にサーボモータを制御する収束制御手段と、電圧測定手
段が測定した回路基板の導体位置の測定電圧値が目標電
圧値の上下の近傍範囲以内にあるとき、目標電圧値から
測定電圧値と目標電圧値との差の半分を減算して制御目
標値を算出し、測定電圧値が制御目標値となるようにサ
ーボモータを制御するハンチング制御手段と、を備えた
ことを特徴とする。

【０００７】

【発明の作用・効果】このような構成の可変抵抗調整装
置は、調整作業を行なう場合、まず、サーボモータの出
力軸先端の連結部材を、可変抵抗器のロータに連結し、
電圧測定手段のプローブ等を回路基板の所定の導体位置
に接続してセットし、目標電圧値を目標記憶手段に設定
・記憶する。

【０００８】調整作業を開始すると、電圧測定手段は、
回路基板の任意の導体位置の電圧を測定する。電圧測定
手段が測定したその測定電圧値が、前記目標電圧値の上
下に設定された近傍範囲より外にあるとき、収束制御手
段は、その測定電圧値と目標電圧値との差の半分に目標
電圧値を加算して制御目標値を算出し、測定電圧値が制
御目標値となるようにサーボモータを制御する。

【０００９】サーボモータは連結部材を介して可変抵抗
器のロータを回し、可変抵抗器の抵抗値を調整してい
く。この時、収束制御手段の動作によって、測定電圧値
は、目標電圧値との差の１／２づつ目標電圧値に近づ
き、目標電圧値の近傍範囲内に入る状態となる。

【００１０】次に、収束制御手段に代えてハンチング制
御手段が動作し、目標電圧値から測定電圧値と目標電圧
値との差の半分を減算して制御目標値を算出し、測定電
圧値がその制御目標値となるようにサーボモータを制御
する。

【００１１】これにより、制御目標値（測定電圧値）
は、目標電圧値の上下でハンチングするように生じ、目
標電圧値との差の−１／２づつ目標電圧値に近づくよう
に制御される。従って、可変抵抗器のロータは交互に両
方向に回わされながら、且つその回転幅を徐々に減少さ
せるように制御されるため、ロータを一方向にのみ回し
たときのようにバックラッシュは生じず、回路基板の任
意の導体位置の電圧を正確に目標電圧値とするように、
迅速且つ確実に可変抵抗器を自動調整することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は可変抵抗調整装置の構成図
を示している。１はステップモータであり、ステップモ
ータ１の出力軸２に、ドライバ形の連結部材３が取り付
けられる。ステップモータ１には、例えば１／３６の減
速比をもつ減速機が内蔵され、出力軸２は減速駆動され
る。

【００１３】４は、この調整装置により調整される可変
抵抗器で、可変用のロータ（ツマミ）を有し、それを例
えば十数回転することにより抵抗値を所定範囲で変化さ
せる。連結部材３の先端は、ねじ回し状に形成され、可
変抵抗器４のロータ（ツマミ）５に嵌合され、出力軸２
の回転力をロータ５に伝える。

【００１４】可変抵抗器４は例えば回路基板６上に実装
され、回路基板６の下面に回路の導体部が露出する。可
変抵抗器４の調整により変化する回路電圧を測定するた
めに、プローブ７が回路基板６の下面の所定導体位置に
接続される。プローブ７は、図１に示すように可変抵抗
調整装置の本体１０に接続される。

【００１５】本体１０は、図２に示すように、基本的に
はマイクロコンピュータを主要部にして構成され、予め
ＲＯＭ１２に書き込まれたプログラムデータに基づき可
変抵抗器４の調整処理を実行するＣＰＵ１１、設定電
圧、測定電圧等の値を一時記憶させる領域を設けた書き
込み読み出し可能なＲＡＭ１３、信号の入出力処理を行
なう入出力回路１４等が内蔵される。

【００１６】測定電圧値や設定電圧値を表示する表示器
１５、テンキーやファンクションキー等からなる操作ス
イッチ１６が入出力回路１４に接続して設けられる。ま
た、ステップモータ１用のドライバ回路１７、測定電圧
値を入力するためのＡ／Ｄ変換器１８が入出力回路１４
に接続して設けられ、上記プローブ７がＡ／Ｄ変換器１
８に接続され、上記ステップモータ１がドライバ回路１
４の出力側に接続される。

【００１７】図３は、ステップモータ１と被調整物であ
る可変抵抗器４のより具体的なセット状態を示してい
る。この図３のように、ステップモータ１は、縦枠９に
取付板を介して上下摺動可能に配設され、その下方に回
路基板６を載置し、可変抵抗器４のロータ５がステップ
モータ１の出力軸先端の連結部材３の真下に位置するよ
うに配置する。そして、ステップモータ１の出力軸先端
の連結部材３を、その自重により或は他の付勢力によ
り、ロータ５に嵌合・連結させるようにする。このと
き、出力軸２と連結部材３との間にコイルばね８が介そ
うされるため、可変抵抗器４のロータ５に過大な荷重を
かけずに、良好に調整作業を行なうことができる。

【００１８】可変抵抗調整装置による可変抵抗器４の調
整動作は、基本的には、回路基板６の所定箇所の電圧を
測定し、予め設定した設定値を目標値とし、測定した測
定電圧値を目標電圧値に合わせるように、可変抵抗器４
のロータ５をステップモータ１により回転させるもので
ある。

【００１９】特に、測定した測定電圧値と目標電圧値が
離れている場合でも、効率よく正確に一致させるため
に、図４に示すように、目標値の上下に所定電圧幅（例
えば目標値Ｖｓの上下に±ａ）の近傍範囲を設定し、近
傍範囲の外側に測定値がある場合、測定値と目標値の差
の１／２づつ迅速に近傍範囲まで収束させる収束制御を
行なう。そして、近傍範囲内に入った後は、可変抵抗器
４のロータ５の調整時のバックラッシュを無くすため
に、目標値の上下で振動のように振ってハンチング制御
を実施する。

【００２０】次に、上記構成の可変抵抗調整装置の動作
を、図５のフローチャートを参照して説明する。可変抵
抗器４の調整を行う場合、まず、図１のように、プロー
ブ７を回路基板６の下面の電圧を測定しようとする所定
の導体位置に接続し、ステップモータ１の出力軸２先端
の連結部材３を可変抵抗器４のロータ５に嵌合させてセ
ットする。また、操作スイッチ１６を用いて、調整しよ
うとする電圧の設定値（目標値）Ｖｓをセットし、ＲＡ
Ｍ１３に記憶させる。

【００２１】この状態で、スタートスイッチをオンし、
調整動作を開始すると、ＣＰＵ１１は、先ずステップ１
００で、Ａ／Ｄ変換器１８を介してプローブ７の測定電
圧値つまり回路基板６の被測定導体位置の測定電圧値Ｖ
m1を取り込む。次に、ステップ１１０で、ドライバ１７
に所定数の駆動パルスを出力し、ステップモータ１を所
定方向（例えば時計方向）に微少ステップ（例えば出力
軸を数度回転させる程度の数ステップ）だけ回転させ、
ステップ１２０で、再びＡ／Ｄ変換器１８を介して回路
基板６の測定電圧値Ｖm2を取り込む。

【００２２】次に、ステップ１３０で、この２つの測定
電圧値Ｖm1とＶm2を比較する。ここで、両電圧が等しく
可変抵抗器４のロータ５が回転していないとき、ステッ
プ１５０に進み、可変抵抗器４のロータ５をその回転端
で外方向に回している、つまりロックしているとみな
し、ステップモータ１を上記とは逆の反時計方向に微少
ステップだけ回転させ、再びステップ１２０に戻り、再
度測定電圧値Ｖm2を取り込む。

【００２３】一方、ステップ１３０で、測定電圧値Ｖm1
が測定電圧値Ｖm2より高い場合、つまり可変抵抗器４の
ロータ５を時計方向に回すと、測定電圧が低下し、時計
方向への回転と測定電圧は負の関係にあるものと判断
し、調整の開始回転方向を反時計方向と決定する（ステ
ップ１６０）。

【００２４】他方、測定電圧値Ｖm1が測定電圧値Ｖm2よ
り低い場合、つまり可変抵抗器４のロータ５を時計方向
に回すと、測定電圧が上昇し、時計方向への回転と電圧
は正の関係にあるものと判断し、調整の開始回転方向を
時計方向と決定する（ステップ１４０）。

【００２５】次に、ステップ１７０に進み、上記ステッ
プ１１０でステップモータを微少ステップだけ回転した
時の、単位ステップ当りの変化電圧Ｖ／ｓを、（Ｖm1−
Ｖm2）／ステップ数、の式から算出する。

【００２６】このような上記ステップ１００〜１７０の
処理により、可変抵抗器４のロータ５の回転方向、回転
角度、及び測定電圧の関係データが採取され、次のステ
ップ１８０から実際の調整動作に入る。

【００２７】次に、ＣＰＵ１１はステップ１８０で、電
圧の目標値ＶｓをＲＡＭ１３から読み出し、ステップ１
９０で、Ａ／Ｄ変換器１８を介して回路基板６の測定電
圧値Ｖｍを取り込む。次に、ステップ２００で、測定電
圧値Ｖｍを表示器１５に表示し、次のステップ２１０
で、目標値Ｖｓに対し測定電圧値Ｖｍがどのような位置
にあるか判断する。

【００２８】すなわち、測定電圧値Ｖｍが目標値Ｖｓの
±ａ以内の近傍範囲に入るか否かを判定し、測定電圧値
Ｖｍが目標値Ｖｓの±ａを越えた範囲にある場合、ステ
ップ２２０に進み、収束制御のための演算式、Ｖｓ＋
（Ｖｍ−Ｖｓ）／２＝Ｖｎ、（ｎは１、２、３…）、を
用いて第一の目標値Ｖ１を算出する。

【００２９】この第一の目標値Ｖ１は、測定電圧値Ｖｍ
と最終的な目標値Ｖｓの差の１／２だけ目標値Ｖｓに近
づくように算出される。このステップ２１０、２２０を
繰り返して第二、第三の目標値Ｖｎを算出することによ
り、上記差の１／２づつ目標値Ｖｓに近づけ、近傍範囲
外に離れている測定値Ｖｍを迅速に収束して近傍範囲内
に入れるようにする。

【００３０】一方、ステップ２１０で、測定電圧値Ｖｍ
が目標値Ｖｓの±ａの近傍範囲内にある場合、ステップ
２３０に進み、ハンチング制御のための演算式、Ｖｓ−
（Ｖｍ−Ｖｓ）／２＝Ｖｎ、（ｎは１、２、３…）、を
用いて第ｎの目標値Ｖｎを算出する。このステップ２２
０は、測定電圧値Ｖｍが目標値Ｖｓの±ａの近傍範囲内
にあるとき、或は上記の収束制御用のステップ２２０を
繰り返して第ｎの目標値Ｖｎが目標値Ｖｓの±ａの近傍
範囲内に入ったとき、実行される。

【００３１】次に、ステップ２４０で、測定電圧値Ｖｍ
と目標値Ｖｓとの関係から、ステップモータ１の回転駆
動方向を決定する。すなわち、測定電圧値Ｖｍが目標値
Ｖｓより大きい場合、回転方向は時計方向とし、逆の場
合、回転方向は反時計方向とする。なお、上記ステップ
１６０において、時計方向への回転と測定電圧が負の関
係にあると判定した場合は、回転方向は逆になる。

【００３２】次に、ステップ２５０で、ステップモータ
１のドライバ１７に与える指令値（ステップ数に対応し
たパルス数）を算出する。すなわち、上記ステップ１７
０で算出したように、単位ステップ当りの変化電圧はＶ
／ｓであるから、測定電圧値Ｖｍから今回の目標値Ｖｎ
まで電圧を変化させるために必要な指令値のパルス数Ｐ
ｓは、Ｐｓ＝（Ｖｍ−Ｖｎ）÷Ｖ／ｓ、の式から算出す
る。そして、次のステップ２６０で、その指令値Ｐｓに
対応したパルスをドライバ回路１７に出力する。

【００３３】次に、ステップ２７０で、所定のサンプリ
ング時間（例えば数百mm秒）が経過したか否かを判定
し、サンプリング時間の経過後、次のステップ２８０に
進み、再びＡ／Ｄ変換器１８を介して測定電圧値Ｖｍを
取り込む。そして、ステップ２９０で、測定電圧値Ｖｍ
を表示器１５に表示する。

【００３４】次に、ステップ３００で、その測定電圧値
Ｖｍと目標値Ｖｓとの差がステップモータ１の１ステッ
プ（パルス数）に対応した値つまり、測定電圧値Ｖｍと
目標値Ｖｓとの差を、上記の単位ステップ当りの変化電
圧Ｖ／ｓで割った値が１ステップ以上であるか否かを判
定し、１ステップより大きい場合、再び上記ステップ２
１０に戻り、再びステップ２１０〜２９０の処理を繰り
返す。

【００３５】具体的には、ステップ２１０において、例
えば、測定電圧値Ｖｍが９Ｖ、目標値Ｖｓが５Ｖ、目標
値Ｖｓの近傍範囲が±１Ｖの場合、近傍範囲の外である
から、ステップ２２０に進み、Ｖｓ＋（Ｖｍ−Ｖｓ）／
２＝５＋（９−５）／２＝７となり、次にステップ２２
０を実行する際には、測定電圧値Ｖｍは７Ｖになるか
ら、Ｖｓ＋（Ｖｍ−Ｖｓ）／２＝５＋（７−５）／２＝
６となり、電圧値が９Ｖ、７Ｖ、６Ｖと収束制御され、
測定電圧値６Ｖは目標値５Ｖの近傍範囲（±１Ｖ）の範
囲に入る状態となる。

【００３６】このような収束制御により、測定電圧値Ｖ
ｍが目標値Ｖｓの近傍範囲に入ると、ステップ２１０か
らステップ２３０に進み、ハンチング制御のための演算
式Ｖｓ−（Ｖｍ−Ｖｓ）／２＝Ｖｎを実行する。ここ
で、測定電圧値Ｖｍが６Ｖであるから、５−（６−５）
／２＝４．５となり、目標値Ｖｎが最終的な目標値５Ｖ
より低下する。

【００３７】このため、次のステップ２４０におけるス
テップモータ１の回転方向は、反時計方向に変わり、こ
れにより、可変抵抗器４のロータ５が上記と逆に回され
ることによって電圧値は上昇する。従って、次回にステ
ップ２３０を実行する際には、５−（４．５−５）／２
＝５．２５となり、目標値Ｖｎが最終的な目標値５Ｖよ
り上昇する。このため、ステップ２４０におけるステッ
プモータ１の回転方向は、時計方向に変わり、これによ
り、可変抵抗器４のロータ５が正方向に回されることに
よって、測定電圧値は低下することになる。

【００３８】このようなステップ２１０、２３０〜ステ
ップ３００の処理が、サンプリング時間毎に実行される
ことにより、ハンチング制御が行なわれ、測定電圧値Ｖ
ｍは、目標値Ｖｓの上下に振れながら、測定値と目標値
の差の−１／２づつ目標値Ｖｓに近づいていく。

【００３９】そして、測定電圧値Ｖｍと最終的な目標値
Ｖｓとの差が、その電圧に対応したステップモータ１の
１ステップ分、つまりステップ１７０で算出した単位ス
テップ当りの電圧値Ｖ／ｓより低下した場合、略目標値
Ｖｓに調整が完了したものとして、調整完了を表示器１
５に表示すると共に、この処理を終了する。

【００４０】このように、測定電圧値Ｖｍが目標値Ｖｓ
の近傍範囲から外れている場合、収束制御を行なうこと
によって、測定電圧値Ｖｍは、目標値Ｖｓとの差の１／
２づつ目標値Ｖｓに近づき、測定電圧値Ｖｍが目標値Ｖ
ｓの近傍範囲内に入ると、制御目標値（測定電圧値）
は、目標値の上下でハンチングするように生じ、目標値
との差の−１／２づつ目標値Ｖｓに近づくように制御さ
れる。

【００４１】従って、可変抵抗器４のロータ５は交互に
両方向に回わされながら、且つその回転幅を徐々に減少
させるように調整されるため、ロータ５を一方向に回し
た時のようにバックラッシュは生じず、回路基板６の任
意の導体位置の電圧を、正確に目標値とするように、迅
速且つ確実に可変抵抗器４を自動調整することができ
る。

【００４２】なお、上記実施例では、ステップモータを
使用したが、他のサーボモータを使用することもでき
る。また、調整処理において、可変抵抗器の回転方向と
測定電圧値との関係、及び可変抵抗器のロータを回すモ
ータの単位ステップ当りの電圧幅が、予め判明している
場合、図５のフローチャートにおけるステップ１００〜
ステップ１７０の処理は、省略することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す可変抵抗調整装置の
構成図である。

【図２】同調整装置の制御回路のブロック図である。

【図３】モータ、連結部材、可変抵抗器の具体的な配置
図である。

【図４】目標電圧値及び測定電圧値の時間的変化を示す
グラフ図である。

【図５】可変抵抗調整装置の動作を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

１−ステップモータ ２−出力軸 ３−連結部材 ４−可変抵抗器 ５−ロータ ６−回路基板 １１−ＣＰＵ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路基板上に実装された可変抵抗器のロ
   ータを回して、該回路基板の任意の導体位置の電圧が所
   定値となるように調整する可変抵抗調整装置において、 該可変抵抗器のロータに嵌合・連結される連結部材を出
   力軸に取り付けてなるサーボモータと、 該可変抵抗器の調整動作に応じて変化する該回路基板の
   任意の導体位置の電圧を測定する電圧測定手段と、 予め設定された目標電圧値を記憶する目標値記憶手段
   と、 該電圧測定手段が測定した該回路基板の導体位置の測定
   電圧値が該目標電圧値の上下の近傍範囲より外にあると
   き、該測定電圧値と該目標電圧値との差の半分に該目標
   電圧値を加算して制御目標値を算出し、該測定電圧値が
   該制御目標値となるように該サーボモータを制御する収
   束制御手段と、 該電圧測定手段が測定した該回路基板の導体位置の測定
   電圧値が該目標電圧値の上下の近傍範囲以内にあると
   き、該目標電圧値から該測定電圧値と該目標電圧値との
   差の半分を減算して制御目標値を算出し、該測定電圧値
   が該制御目標値となるように該サーボモータを制御する
   ハンチング制御手段と、 を備えたことを特徴とする可変抵抗調整装置。
2. 【請求項２】 前記サーボモータには減速機付きのステ
   ップモータが使用される請求項１記載の可変抵抗調整装
   置。
3. 【請求項３】 前記サーボモータの出力軸はコイルばね
   を介して前記連結部材に取り付けられた請求項１記載の
   可変抵抗調整装置。