JP7035363B2 - 入出力回路特性調整装置および入出力回路特性調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、入出力回路特性調整装置および入出力回路特性調整方法に関する。

近年のデジタルデータ通信における高速化・大容量化にともなって、より高性能かつ低コストの電子機器の開発が求められている。こうした電子機器においては、入力信号に対し、増幅や減衰などの処理を行って出力信号に変換する入出力回路が用いられる。上述した電子機器の高性能化に伴い、これらの入出力回路には、厳しい規格の特性が要求される。

一般的に、入出力回路は、回路の形状や構造、または、可変抵抗や可変インダクタなど複数の素子によって、特性を調整できるように構成される。代表的なものは、調整ねじで特性を調整することが可能な入出力回路である。調整ネジを用いた入出力回路では、調整が完了した後は、振動などの影響で特性が変化することを防ぐため、調整ネジを固定する。その固定は、例えば、入出力回路本体側の雌ネジとナットによるダブルナット方式で行うことができる。

上記の調整ネジを用いた入出力回路の特性調整では、厳しい要求特性規格を満たすために、調整ねじの挿入長をμｍオーダで高精度に調整することが必要となる。このような高精度の調整にあっては、調整ネジをナットで締結する際のわずかな挿入長や姿勢の変化で、入出力回路の特性が目標特性からずれてしまう場合がある。特性がずれた場合は、ナットを緩めて微調整を行い、再度ナットを締める操作を、ネジ毎に何度も繰り返さなければならない。そこで、ナットの締結で生じる特性変化を極力小さくしようとする試みが種々為されている。

例えば、特許文献１には、入出力回路本体とナットとの間にバネ座金を挟み、雌ネジの加工部と雄ネジの加工部との隙間を、バネ座金のバネ力で解消する技術が開示されている。

また特許文献２には、厚み方向に凹部を有するナットと、ナットの凹部に係合する凸部とバネ性を有する片とを有するバネ座金を用いて、ナットの締結による特性の変化を低減する技術が開示されている。この技術では、バネ座金がナットに係合することで、バネ座金の径方向の位置変動を抑制し、バネ座金に加わる発生荷重の方向を調整ネジの軸と一致させて、信頼性を向上させている。

特開平７-４２７２２号公報 特開２００３-３０７２０８号公報

しかしながら、特許文献１の技術には、ナット締結で特性が目標値からずれることを避けられないという問題がある。これは、バネ座金の弾性力が、ナット締め時のトルクよりも小さく、ナットで調整ネジを締結した時に、調整ネジの挿入量が変化するためである。

一方、特許文献２の技術では、バネ座金の弾性力が小さいと特許文献１と同様にナットの締結によって特性がずれてしまう。バネの弾性力を大きくすると、このずれをある程度低減することができるが、調整ネジを回す時にナットの締め付けトルクと同等な力が加わるため、雌ネジ部や雄ネジ部が変形したり摩耗したりするという新たな問題を生じる。また、一度ナット締結をするとバネ座金の弾性力が弱まり雄・雌ネジの隙間分のズレを軽減できなくなる。その結果、調整完了後のナット締結により特性がずれてしまった場合、再調整が行えないという問題を生じる。さらに、特殊なバネ座金を用いるため、コストが高くなってしまうという問題もある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ナットによる調整ネジ締結時の入出力回路特性を正確に目標特性に調整できる入出力回路特性調整装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、入出力回路特性調整装置は、調整ネジ牽引手段と、特性測定手段と、調整ネジ回転角制御手段と、ナット締結制御手段とを有する。調整ネジ牽引手段は、調整ネジを入出力回路から引き離す方向に調整ネジを牽引する。入出力回路の特性を所望の特性に合わせ込みナットを締結する段階では、調整ネジ牽引手段が調整ネジを所定の力で牽引した状態で、特性を合わせ込み、ナットを締結する。調整ネジを牽引すると、調整ネジが入出力回路から引き離される方向に移動するスペースを消した状態を作ることができる。この状態でナットを締結すると、調整ネジが動くことが無いので、ナット締結による特性のずれを防止することができる。

本発明の効果は、ナットによる調整ネジ締結時の入出力回路特性を正確に目標特性に調整できる入出力回路特性調整装置を提供できることである。

第１の実施形態を示すブロック図である。 第１の実施形態を示すブロック図である。 第２の実施形態の動作の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態の動作の別一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態の一例を示す部分断面図である。 第３の実施形態の別一例を示す部分断面図である。 第４の実施形態を示す側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
本実施形態の入出力回路特性調整装置が調整対象とする入出力回路は、入出力回路に螺入された調整ネジの回転角で特性を調整するタイプのものである。調整ネジの回転角に応じて調整ネジの挿入長が変化し、特性が変化する。すなわち、調整ネジの回転角を制御することにより、特性を調整する。そして調整後、ナットを締結することにより、調整ネジを入出力回路に固定する。ただし、ナットの締結により、調整ネジの姿勢や挿入長がわずかに変化し、それに応じて特性も変化する。このため、ナット締結後の特性が所望の特性になるように調整する必要がある。

図１は、第１の実施形態の入出力回路特性調整装置を示すブロック図である。入出力回路特性調整装置は、調整ネジ牽引手段１と、特性測定手段２と、調整ネジ回転角制御手段３と、ナット締結制御手段４とを有する。

調整ネジ牽引手段１は、調整ネジを入出力回路から引き離す方向に調整ネジを牽引する。

特性測定手段２は、前記入出力回路の特性を測定する。

調整ネジ回転角制御手段３は、調整ネジの回転角を制御する。

ナット締結制御手段４は、調整ネジを入出力回路に締結するナットの締結を制御する。

入出力回路の特性を所望の特性に合わせ込みナットを締結する段階では、調整ネジ牽引手段１が調整ネジを所定の力で牽引した状態で、特性を合わせ込み、ナットを締結する。調整ネジを牽引すると、ナットの締結により、調整ネジが入出力回路から引き離される方向に移動するスペースを消した状態を作ることができる。このため、ナットの締結で調整ネジが動くことが無いので、ナット締結による特性のずれを防止することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ナット締結による特性ずれの発生を抑制し、入出力回路を所望の特性に調整することができる。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態の入出力回路特性調整装置を示すブロック図である。本実施形態の入出力回路特性調整装置は、入出回路１０を固定する固定部２０と、入出力回路１０の特性を測定する特性測定部３０と、調整機構部４０とを有する。

入出力回路１０には、調整ネジ１１が螺入されている。調整ネジ１１は、回転により入出力回路１０への挿入長が変化し、挿入長に応じて入出力回路１０の特性が変化する。すなわち、調整ネジ１０の回転角を制御することにより、入出力回路１０の特性を調整することができる。ナット１２は、調整ネジ１１を入出力回路１０に固定するためのものである。ナット１２を入出力回路１０に近付く方向に回転させると、調整ネジ１１が入出力回路１０に締結固定される。

入出力回路１０は、固定部２０によって、調整機構部４０に対する相対位置が変化しないように固定される。固定部２０は、例えば、入出力回路１０の上面と接触し、入出力回路１０が、垂直および水平方向に位置ズレすることを防ぐ。

特性測定部３０は、入出力回路１０の特性を測定する。特性には、例えば、通過特性、反射特性などがあるが、これに限定されず、様々なものであって良い。

調整機構部４０は、調整ネジ牽引力制御部４１と、調整ネジ回転制御部４２と、ナット回転制御部４３とを有する。また、調整ネジ１１に嵌合し、調整ネジ１１を回転させるドライバービット４１ａと、調整ネジを把持するネジ把持ビットと、ナット１２に嵌合し、ナット１２を回転させるソケットビット４３ａとを有している。ドライバービット４１ａ、ネジ把持ビット４２ａ、ソケットビット４３ａは、同軸に配置され、互いに干渉することなく回転できるようになっている。また図示はしていないが、調整ネジ牽引力制御部４１、調整ネジ回転制御部４２、ナット回転制御部４３は、それぞれ、ドライバービット４１ａ、ネジ把持ビット４２ａ、ソケットビット４３ａを上下させる機構を有している。なお図２では、ネジ把持ビット４２ａとソケットビット４３ａだけを断面図で示している。

調整ネジ回転制御部４１は、ドライバービット４１ａの回転角を制御する。回転角の制御により、入出力回路１０の特性が調整される。

ナット回転制御部４３ａは、ソケットビット４３ａの回転を制御する。すなわち、ナット１２の回転により、調整ネジ１１の締結および締結解除の制御を行う。

調整ネジ牽引力制御部４１は、調整ネジ１１を把持したネジ把持ビット４２ａを入出力回路１０から引き離す方向の牽引力を発生させ、これを制御する。ネジ把持ビット４２ａが調整ネジ１１を牽引すると、入出力回路１０も同じ方向の力を受けるが、固定部２０が入出力回路１０を固定しているため、動くことがない。このため、牽引力は、調整ネジ１１のネジ山を、入出力回路１０のネジ山に押し付ける力として作用する。なお、図２の例では、調整ネジ１１が、頭部とネジ部が同じ径で頭部の先端までネジ山があるネジである例を示している。そして、ネジ把持ビット４２ａが調整ネジ１１に螺合する形状としている。しかしながら、調整ネジ１１およびネジ把持ビット４２ａの形状はこれに限られるものではなく、調整ネジ１１の形状に合わせたネジ把持ビット４２ａを用意することで、様々な形状の調整ネジ１１に対して同様の機能を実現することができる。

一般的な調整方法では、ナット１２を締結すると、調整ネジ１１には、入出力回路１０から引き離される方向の力が働く。この時、調整ネジ１１のネジ山と入出力回路１０のネジ山との間には隙間やガタがあるため、ナット１２の締結により調整ネジ１１は僅かに動く。また締結トルクにより、ネジ山が弾性変形するため、わずかではあるが、その分も調整ネジ１１には動く余地がある。こうしたナット１２の締結による調整ネジ１１の移動により、入出力回路１０の特性は変化する。すなわち特性がずれる。

一方、本実施形態では、ナット１２を締結する際に、予め調整ネジ１１に対し、入出力回路１０から引き離す方向の牽引力を加えている。このため、ナット１２の締結による調整ネジの移動が無く、ナット締結による特性ずれの発生を防止することができる。その結果、入出力回路１０の特性を、容易に目標特性に調整することができる。なお、上記の手順から明らかなように、調整ネジに加える牽引力は、調整ネジ１１のネジ山が弾性変形する範囲の大きさであることが望ましい。

次に、入出力回路特性調整装置の動作について説明する。図３は、この動作を示すフローチャートである。まず、入出力回路１０を調整機構部４０に対して固定する（Ｓ１０１）。次に、ネジ把持ビット４２ａで調整ネジ１１を把持する（Ｓ１０２）。次に所定の力で調整ネジ１１を牽引する（Ｓ１０３）。次に、特性測定部３０の測定結果が目標特性になるようにフィードバックしながら、ドライバービット４１ａが調整ネジ１１の回転角を調整する（Ｓ１０４）。調整が完了したら、ソケットビット４３ａをナット１２に嵌合させて、所定トルクでナット１２を締結する（Ｓ１０５）。以上により、入出力回路１０の特性を目標特性に調整した状態で調整ネジ１１を締結固定することができる。

図３の例では、終始、調整ネジ１１に牽引力を加えていたが、牽引力はナット１２の締結時以外に牽引力を加える必要はない。そのような調整動作の例を図４のフローチャートに示す。この場合、まず、入出力回路１０を固定する（Ｓ２０１）。次に、特性測定部３０の測定結果が目標特性の近傍になるようにフィードバックしながら、ドライバービット４１ａが調整ネジ１１の回転角を調整する粗調整を行う（Ｓ２０２）。ここで、ネジ把持ビット４２ａが調整ネジ１１を把持する（Ｓ２０３）。そして、所定の力で調整ネジ１１を牽引する（Ｓ２０４）。次に、特性測定部３０の測定結果を目標特性に合わせ込むようにフィードバックしながら、ドライバービット４１ａが調整ネジ１１の回転角を調整する（Ｓ２０５）。調整が完了したら、ソケットビット４３ａをナット１２に嵌合させて、所定トルクでナット１２を締結する（Ｓ２０６）。以上により、入出力回路１０の特性を目標特性に調整した状態で調整ネジ１１を締結固定することができる。この方法によれば、牽引力を印加する時間が短くなるので電力を節約することができる。また、調整ネジ１１と入出力回路１０のネジ山に加わるストレスを軽減することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ナット締結による調整ネジの位置ずれを防止し、入出力回路を容易に目標特性に調整することができる。

（第３の実施形態）
本実施形態では、ネジ把持部の具体的な構成について説明する。図５は、頭部とネジ部が同じ径で頭部の先端までネジ山があるタイプの調整ネジ１１ａ１に螺合するタイプのネジ把持ビット４２ａ１の例を示す部分断面図である。ここでは、図４のフローチャートに従って調整ネジ１１ａ１の回転角を調整する場合の動作を用いて説明する。まず図５（ａ）のように、ドライバービット４１ａ１を調整ネジ１１ａ１に嵌合させて回転角を制御し、入出力回路１０の特性の粗調整を行う。この時、ネジ把持ビット４２ａ１は、調整ネジ１１ａ１から離れた位置にある。粗調整が完了したら、図５（ｂ）のように、ネジ把持ビット４２ａ１を下降させ、調整ネジ１１ａ１に螺合させる。ネジ把持ビット４２ａ１は、図示しない回転機構によって回転できるようになっている。次いで、ネジ把持ビット４２ａ１を所定の牽引力で牽引する。そして調整ネジ１１ａ１の回転角を制御して、入出力回路１０の特性を目標特性に合わせ込む。次いで、ソケットビット４３ａをナット１２に嵌合させて、締結方向に回転し、ナット１２を締結する。図５の例では、入出力回路１０は３つの調整ネジ１１ａ１を持っている。このため、３つの調整ネジ１１ａ１それぞれについて順次特性調整を行う。なお、調整ネジ１１ａ１の数は３つに限られるものではなく、少なくとも１つであれば良い。

図６は、頭部の径がネジ部より大きい調整ネジ１１ａ２の頭部をチャックするタイプのネジ把持ビット４２ａ２の例を示す部分断面図である。図５の例と同様に、図４のフローチャートに従って調整ネジ１１ａ１の回転角を調整する場合の動作を用いて説明する。まず図６（ａ）のように、ドライバービット４１ａ２を調整ネジ１１ａ２に嵌合させて回転角を制御し、入出力回路１０の特性の粗調整を行う。この時、ネジ把持ビット４２ａ２は、調整ネジ１１ａ２から離れた位置にあり、チャックが開いた状態となっている。粗調整が完了したら、図６（ｂ）のように、ネジ把持ビット４２ａ２を下降させ、チャックを閉じて、調整ネジ１１ａ２の頭部の下面に係合させる。ネジ把持ビット４２ａ１のチャック部は、図示しない開閉機構によって開閉できるようになっている。次いで、ネジ把持ビット４２ａ２を所定の牽引力で牽引する。そして調整ネジ１１ａ２の回転角を制御して、入出力回路１０の特性を目標特性に合わせ込む。次いで、ソケットビット４３ａをナット１２に嵌合させて、締結方向に回転し、ナット１２を締結する。図６例では、入出力回路１０は３つの調整ネジ１１ａ２持っている。このため、３つの調整ネジ１１ａ２それぞれについて順次特性調整を行う。なお、調整ネジ１１ａ２の数は３つに限られるものではなく、少なくとも１つであれば良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、容易に調整ネジに所定の牽引力を加えて、ナット締結による特性のずれを防止し、入出力回路の特性を調整することができる。

（第４の実施形態）
本実施形態では、ネジ把持ビットに加える牽引力の制御方法について説明する。図７は、牽引力制御機構の一例を示す側面図である。ここでは頭部とネジ部が同じ径で頭部の先端までネジ山があるタイプの調整ネジを牽引する例を用いて説明する。牽引力制御機構は、ネジ把持ビット４２ａ１と、ネジ把持ビット４２ａ１を牽引するワイヤ５０と、ワイヤ５０を巻き取るリール５１と、リール５１を駆動するトルクモータ５２とを有している、また、ワイヤ５０の張力を測るための張力計６０と、張力計６０にワイヤ５０を誘導するための一対のローラ５２と、張力計６０の測定結果をフィードバックしてトルクモータ５２の駆動力を制御する牽引力制御部７０とを有している。ネジ把持ビット４２ａ１は、上部にギア部４２ｂを有し、ギア部４２ｂは、モータ８０によって回転するギア８１と噛合している。ネジ把持ビット４２ａ１はモータ８０の回転によって、円筒形の中心を軸として回転し、その回転によって、調整ネジとの螺合および螺合の解除を制御する。モータ８０の制御は牽引力制御部７０が行う。

ネジ把持ビット４２ａ１を調整ネジに螺合させた状態で、トルクモータ５２をワイヤ５０の巻き取り方向に回転させて牽引力を加えることができる。この時、牽引力制御部７０が、張力計６０が測定した張力に応じて、トルクモータ５２の駆動力を制御し、ワイヤ５０の張力、すなわち牽引力を所定の値に保つことができる。

牽引力の所定範囲は、具体的には、ナット締結時に、調整ネジのネジ山が弾性変形する範囲とする。弾性変形する範囲は、例えば、調整ネジを入出力回路に螺合させて、牽引力を変化させた時の応力ひずみ曲線を求めることによって把握することができる。そして、牽引力とナット締結による応力の合力を、例えば弾性限度より小さい一定値とすると、調整ネジと入出力回路のネジ山を破壊することなく、かつガタを取った状態で、調整を行うことができる。なお上記の構成はあくまで一例であり、他の構成で牽引力の制御を行っても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、調整ネジに加える牽引力を適切に制御して入出力回路の特性調整を行うことができる。

上述した第１乃至第４の実施形態の処理をコンピュータに実行させるプログラムおよび該プログラムを格納した記録媒体も本発明の範囲に含む。記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、などを用いることができる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

１ 調整ネジ牽引手段
２ 特性測定手段
３ 調整ネジ回転角制御手段
４ ナット締結制御手段
１０ 入出力回路
２０ 固定部
３０ 特性測定部
４０ 調整機構部
４１ 調整ネジ牽引力制御部
４１ａ ドライバービット
４２ 調整ネジ回転制御部
４２ａ ネジ把持ビット
４３ ナット回転制御部
４３ａ ソケットビット
５０ ワイヤ
６０ 張力計
７０ 牽引力制御部

Claims (10)

1. 入出力回路に螺入され螺入の回転角で前記入出力回路の特性を調整する調整ネジを前記入出力回路から引き離す方向に牽引する調整ネジ牽引手段と、
   前記入出力回路の特性を測定する特性測定手段と、
   前記調整ネジ牽引手段が前記調整ネジを牽引した状態で、前記調整ネジの前記回転角を制御する調整ネジ回転角制御手段と、
   前記調整ネジを前記入出力回路に締結するナットの締結を制御するナット締結制御手段と、
   を有し、
   前記ナット締結制御手段は、
   前記調整ネジ牽引手段が前記調整ネジを所定の力で牽引した状態で、前記ナットを締結する
   ことを特徴とする入出力回路特性調整装置。
   
2. 前記調整ネジ牽引手段が、
   前記調整ネジを把持する調整ネジ把持手段と、
   牽引力を制御する牽引力制御手段と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の入出力回路特性調整装置。
3. 前記調整ネジ把持手段が、
   頭部とネジ部が同じ径で頭部の先端までネジ山があるネジに螺合する把持ネジ部を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の入出力回路特性調整装置。
4. 前記調整ネジ把持手段が、
   前記把持ネジ部の前記頭部とネジ部が同じ径で頭部の先端までネジ山があるネジとの螺合に関わる回転を制御するネジ部回転制御手段を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の入出力回路特性調整装置。
5. 前記調整ネジ把持手段が、
   頭部の径がネジ部より大きいネジの前記頭部の下面を係止する頭部係止部を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の入出力回路特性調整装置。
6. 前記調整ネジ把持手段が、
   前記頭部係止部の開閉機構を有する
   ことを特徴とする請求項５に記載の入出力回路特性調整装置。
7. 前記牽引力制御手段が、
   前記調整ネジを弾性変形させる範囲に牽引力を制御する
   ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載の入出力回路特性調整装置。
8. 入出力回路に螺入され螺入の回転角で前記入出力回路の特性を調整する調整ネジを前記入出力回路から引き離す方向に牽引し、
   前記入出力回路の特性を測定し、
   前記調整ネジを牽引した状態で、前記調整ネジの前記回転角を制御して、前記入出力回路を所望の特性に調整し、
   前記調整ネジを前記入出力回路に締結するナットを締結する
   ことを特徴とする入出力回路特性調整方法。
9. 前記牽引を、前記調整ネジが弾性変形する範囲の牽引力で行う
   ことを特徴とする請求項８に記載の入出力回路特性調整方法。
10. 入出力回路に螺入され螺入の回転角で前記入出力回路の特性を調整する調整ネジを前記入出力回路から引き離す方向に牽引するステップと、
    前記入出力回路の特性を測定するステップと、
    前記調整ネジを牽引した状態で、前記調整ネジの前記回転角を制御して、前記入出力回路を所望の特性に調整するステップと、
    前記調整ネジを前記入出力回路に締結するナットを締結するステップと
    を有することを特徴とする入出力回路特性調整プログラム。

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