JPWO2007099629A1 - モータ制御装置およびモータ制御方法 - Google Patents

モータ制御装置およびモータ制御方法 Download PDF

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Abstract

出力の大きさによって出力変動の大きさ等が変化するモータの出力変動を抑えることができるモータ制御装置を開示する。モータ制御装置は、モータの出力変動を抑えるための補正データ群を記憶したメモリと、入力された出力指令値および補正データ群から得られた、モータの作動位置情報に応じた補正値を用いてモータの出力を制御するための出力指令値を生成する演算器とを有する。該メモリは、互いに異なる複数の所定出力指令値に対応した複数の補正データ群を記憶している。さらに、該演算器は、該複数の補正データ群のうち少なくとも２つの補正データ群を用いた補間処理によって、該入力された出力指令値とモータの作動位置情報とに応じた補正値を求める。

Description

本発明は、モータの出力変動を抑えるモータ制御技術に関し、特に出力の大きさに応じて出力変動の大きさが変化する特性を有するモータの制御技術に関する。さらに、出力変動を抑えることでモータに発生する振動も抑制する技術に関する。
 技術背景
精密機器等の製品の組み立てに使用される微細ねじの締め付け等には、出力トルクを高精度に制御できるモータ駆動タイプのねじ締め装置が用いられる。
但し、モータにはコギングトルクがあり、これが正確なトルク制御の障害になっている。すなわち、モータのコアの積層状態（つまりは透磁率）にむらがあると、モータに印加する電圧又は電流がゼロの状態でもモータの回転角度に応じてコギングトルクが発生する。このコギングトルクの影響により、モータ回転数×モータ内の極数に対応した周波数で出力トルクが変動してしまう。
さらに、上述したコギングトルク以外でも、モータのトルク制御の障害となる要因がある。例えば、モータのコイル巻線にむらがあると、モータの回転に伴ってトルク変動が生じる。このトルク変動は、モータ印加電流の大きさにほぼ比例して増加する。そして、このコイル巻線のむらに起因したトルク変動成分が、上述したコギングトルクの影響によるトルク変動成分に重畳されるため、出力トルクの変動がますます大きくなる。その他、モータを構成する部品の寸法精度や組み立て誤差に起因するトルク変動もある。
コアの透磁率や巻線のむらは、基本的にモータの１回転中に正弦波状のトルク変動を発生させる。しかしながら、個々のモータのばらつきによって、複雑な曲線を描くようにトルク変動が生じる場合がある。さらに、モータへの印加電圧又は印加電流（つまりは出力トルク）が異なると、モータの回転角度に対するトルク変動の発生の仕方が変化する場合がある。
さらに、モータ駆動時におけるコギングトルクの周期的な増減により、モータに振動が発生するという問題もある。
このため、入力される指令値に対して、モータの出力変動や振動を抑えるための補正を加え、補正後の指令値に応じたモータ通電を行う方法が採られる場合がある（特許文献１，２参照）。
特許文献１には、出力変動を抑えるための補正データを格納したメモリを有するモータが開示されている。この技術によれば、モータ交換に対応して補正データも自動的に切り替わる。
また、特許文献２には、コギングトルク等に起因する振動を抑えるための回転速度指令に対する補正データを格納したメモリを有するモータ制御装置が開示されている。
特開２００５−２８８５８９号公報 特開２００１−３７２８７号公報
しかしながら、特許文献１のねじ締め装置においては、メモリに記憶させるデータとして、モータにある所定値の電圧又は電流を印加したときのトルク変動率から求めた１つの補正データ群が記憶されているにすぎない。つまり、前述したように、モータの出力トルクが異なると、モータの回転角度に応じたトルク変動の大きさや発生の仕方が変化することまでは考慮されていない。
また、特許文献２には、モータの振動を抑制するためにモータの回転速度指令を補正する場合において、複数の回転速度に対応する複数の補正データ群をメモリに記憶させている。そして、入力された回転速度指令に対する補正値は、該複数のデータ群から線形補間によって求めることが開示されている。しかしながら、特許文献１と同様に、モータの出力トルクによってトルク変動の大きさや発生の仕方が変化することまでは考慮されていない。
そこで、本発明は、出力の大きさによって出力変動の大きさ等が変化するモータの出力変動を抑えることができるモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することを例示的な目的とする。
本発明の一側面としてのモータ制御装置は、モータの出力変動を抑えるための補正データ群を記憶したメモリと、入力された出力指令値および補正データ群から得られた、モータの作動位置情報に応じた補正値を用いてモータの出力を制御するための出力指令値を生成する演算器とを有する。そして、該メモリは、互いに異なる複数の所定出力指令値に対応した複数の補正データ群を記憶している。さらに、該演算器は、該複数の補正データ群のうち少なくとも２つの補正データ群を用いた補間処理によって、該入力された出力指令値とモータの作動位置情報とに応じた補正値を求めることを特徴とする。
また、本発明の他の側面としてのモータ制御方法は、モータの出力変動を抑えるための補正データ群をメモリに記憶させる第１のステップと、入力された出力指令値および補正データ群から得られた、モータの作動位置情報に応じた補正値を用いてモータの出力を制御するための出力指令値を生成する第２のステップとを有する。第１のステップにおいては、互いに異なる複数の所定出力指令値に対応した複数の補正データ群をメモリに記憶させる。そして、第２のステップにおいては、該複数の補正データ群のうち少なくとも２つの補正データ群を用いた補間処理によって、該入力された出力指令値とモータの作動位置情報とに応じた補正値を求めることを特徴とする。
これらによれば、入力された出力指令値およびモータの作動位置（回転型モータであれば回転角度、リニアモータであれば直進位置）にかかわらず、モータの出力変動を抑えることができ、入力された出力指令値に対応したモータ出力を安定的に得ることができる。
ここで、メモリに３つ以上の複数の補正データ群を記憶させてもよい。この場合、演算器に、該複数の補正データ群のうち入力された出力指令値が間に入る２つの所定出力指令値に対応した２つの補正データ群を用いて補間処理を行わせるとよい。これにより、入力された出力指令値に対してより適切な補正値を求めることができる。
なお、上記補間処理は、内挿補間法および外挿補間法のうちいずれを用いて行ってもよい。
また、各補正データ群を、各所定出力指令値に対するモータ出力の測定結果を最小二乗法で近似して得られた又は複数回の測定結果を平均して得られたデータ群とするとよい。これにより、モータ固有の出力変動成分以外のノイズ成分（例えば、ギア減速器を用いる場合のギアの摩擦変動成分）による影響を除去できる。
さらに、入力される出力指令値が変化する場合には、該変化後における出力指令値およびモータの作動位置情報を用いて補正値を求めるようにしてもよい。これにより、変化した出力指令値に応じた適切な補正値を得ることができ、出力指令値が変化する場合でも、変化後の出力指令値に対応したモータ出力を安定的に得ることができる。
なお、モータを駆動源とするねじ締め器の出力トルクを制御するモータ制御装置およびモータ制御方法は、本発明の他の側面を構成する。さらに、ねじ締め器以外のモータを駆動源とするモータ駆動装置の出力を制御するモータ制御装置およびモータ制御方法も本発明の他の側面を構成する。
本発明の他の目的と更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される実施例において明らかになるであろう。
本発明の実施例１であるねじ締めシステムの外観図。 実施例１のねじ締めシステムの制御系を示すブロック図。 実施例１のねじ締めシステムでねじ締めを行うハードディスク装置の平面図。 図３Ａに示すハードディスク装置の側面図。 実施例１のねじ締めシステムの動作を示すタイミングチャート。 実施例１のねじ締めシステムのモータ制御部の構成を示すブロック図。 実施例１のねじ締めシステムにおけるウェイトタイマ等の設定例を示す表図。 実施例１のねじ締めシステムの制御系の動作を示すフローチャート。 実施例１のねじ締めシステムの制御系の動作を示すフローチャート。 実施例１のねじ締めシステムの制御系の動作を示すフローチャート。 本発明の実施例２であるねじ締めシステムの制御系の構成を示すブロック図。 本発明の実施例３である位置決めシステムの制御系の構成を示すブロック図。 実施例３の同期制御動作を示すタイミングチャート。 本発明の実施例４であるトルク測定装置の外観図。 実施例４のトルク測定装置の構成を示すブロック図。 実施例４のトルク測定装置の制御動作を示すフローチャート。 実施例４のトルク測定装置によるトルク測定結果の例を示す図。 本発明の実施例５であるトルク変動補正システムの構成を示すブロック図。 実施例５のトルク変動補正手順を示すフローチャート。 実施例５のトルク変動補正システムで用いるトルク補正データの例を示す図。 実施例５のトルク変動補正システムによる補正前後のトルク測定結果の例を示す図。 本発明の実施例６であるねじ締めドライバの構成を示す断面図。 実施例６のねじ締めドライバの一部構成を示す拡大断面図。 実施例６のねじ締めドライバの一部構成を示す斜視図。 本発明の実施例７であるねじ締めドライバの構成を示す斜視図。 実施例７のねじ締めドライバを応用したねじ締めシステムの構成例を示すブロック図。 本発明の実施例８であるねじ締めドライバの構成を示す断面図。 実施例８のねじ締めドライバの変形例を示す断面図。
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
図１には、本発明の実施例１であるねじ締めシステムの概略構成を示している。１は本実施例のねじ締めシステム全体を示す。２はねじ締めシステム１の装置本体である。３は装置本体２に取り付けられた昇降機構であり、支持台４を昇降移動させる。
支持台４の水平板４ａ上には、複数台（図１では４台）のねじ締めドライバ（ねじ締め装置）Ｄが取り付けられている。これらのねじ締めドライバＤは、水平板４ａに形成された貫通穴４ｃを通して該水平板４ａの下方に延びるねじ締め用ビットＢを回転させ、該水平板４ａの下側に配置された不図示のワーク（ねじ締め対象物）に対するねじ締め動作を行う。
なお、図１には、４台のねじ締めドライバＤを示したが、この台数は例であり、３台以下又は５台以上のねじ締めドライバを設けてもよい。
ＭＣは、メインコントローラであり、ドライバＤごとに設けられたサーボコントローラＳＣに動作開始コマンド等を送信する。メインコントローラＭＣは、コンピュータによって構成されている。
図２には、上記ねじ締めシステムの制御系の概略構成を示している。ここでは、６台のねじ締めドライバ（第１〜第６のねじ締めドライバ）Ｄ１〜Ｄ６を制御する場合について説明する。但し、図２には、第１，２および第６のねじ締めドライバＤ１，Ｄ２，Ｄ６のみを示している。
各ねじ締めドライバは、駆動源としてのモータＭと、下端（先端）がねじの頭部に形成されたリセスに係合するねじ締め用ビットＢと、モータＭから伝達された駆動力によりビットＢを駆動するビット駆動部ＢＤとを有する。図示しないが、ビット駆動部ＢＤ内には、ビットＢが着脱可能に結合される出力軸が配置されている。
図中においてモータＭとビット駆動部ＢＤとを保持するケーシングＣ内には、モータＭの出力軸に取り付けられた入力ギアから上記出力軸と一体回転する駆動ギアに駆動力を伝達する減速ギア列が収納されている。モータＭとしては、ブラシモータでもブラシレスモータでも使用できる。
ＳＣは、図１にも示したように、各ねじ締めドライバの駆動を直接制御するサーボコントローラであり、ねじ締めドライバごとに設けられている。
ＭＣは、図１にも示したメインコントローラであり、６つのサーボコントローラＳＣに対して、通信ラインＩＬを介して各種動作指令を送信する。
サーボコントローラＳＣは、第１および第２のワイヤードＯＲラインＯＲ１，ＯＲ２に接続された同期制御部Ｃ１と、モータＭに印加する電圧又は電流を制御するモータ制御部Ｃ２とを有する。モータ制御部Ｃ２は、ＣＰＵ等により構成される演算器ＣＡＬを有する。さらに、サーボコントローラＳＣには、同期制御部Ｃ１と第１および第２のワイヤードＯＲラインＯＲ１，ＯＲ２との間の入出力回路を構成する第１および第２のトランジスタＴＲ１，ＴＲ２が設けられている。第１および第２のトランジスタＴＲ１，ＴＲ２は、第１および第２のワイヤードＯＲラインＯＲ１，ＯＲ２への出力を行うオープンコレクタを有する。
なお、本実施例ではトランジスタのオープンコレクタ出力を用いてワイヤードＯＲ回路（ＴＴＬロジックの出力を直結することにより負論理でのＯＲゲートとなる回路）を構成しているが、トランジスタに代えてＣＭＯＳのオープンドレイン出力を用いてワイヤードＯＲ回路を構成してもよい。
また、図２に示すように、第１および第２のワイヤードＯＲラインＯＲ１，ＯＲ２の一端には、プルアップ抵抗ＰＲが接続されている。
同期制御部Ｃ１には、第１のワイヤードＯＲラインＯＲ１に接続された奇数ライン入力回路および奇数ライン出力回路と、第２のワイヤードＯＲラインＯＲ２に接続された偶数ライン入力回路および偶数ライン出力回路とが設けられている。ここにいう奇数ライン出力回路および偶数ライン回路は、後述するねじ締めドライバＤ１〜Ｄ６における奇数回目および偶数回目の同期待ち状態を示す信号を出力する回路であり、奇数ライン入力回路および偶数ライン入力回路は、第１のワイヤードＯＲラインＯＲ１および第２のワイヤードＯＲラインＯＲ２の状態を検出するための回路である。
このように構成されたねじ締めシステムは、例えば図３Ａおよび図３Ｂに示すワークとしてのハードディスク装置における磁気ディスクのクランプねじ締め工程に使用される。図３Ａはハードディスク装置の磁気ディスク部２０の平面図、図３Ｂはその側面図である。
磁気ディスク部２０は、スペーサ２２を挟んで上下に重ねられた２枚の磁気ディスク２１と、該磁気ディスク２１を回転駆動するスピンドルモータ２３とを有する。スピンドルモータ２３の外周には、軸受け２４と磁気ディスク２１とスペーサ２２とが同心状に積層配置されており、上側の磁気ディスク２１上にはクランプ板２５が配置されている。クランプ板２５は、図３Ａに示すように、正６角形の頂点位置にそれぞれ配置された６つのねじＳＲによってスピンドルモータ２３の回転出力部に結合される。これにより、スピンドルモータ２３の回転とともに磁気ディスク２１が回転し、不図示の磁気読み書き手段によって磁気ディスク２１上にデータを書き込んだり書き込まれたデータを読みとったりする。なお、本実施例では、６つのねじＳＲは全て右ねじである。但し、全てのねじＳＲを左ねじとしてもよい。
本実施例では、クランプ板２５のねじ締めを行う場合に、まず、ねじの頭部がクランプ板２５に接する（着座する）まで該ねじを締め込み、その後、各ねじの締め付けトルクを最終締め付けトルクまで段階的に上げていく。このとき、６本のねじＳＲを、図３Ａにおいて対角位置関係にある２本のねじが一組となるようにして三組に分ける。すなわち、図３Ａに番号１〜６で示した順番でねじＳＲのうち、１番と２番のねじＳＲを一組とし、３番と４番のねじＳＲを一組とする。さらに、５番と６番のねじＳＲを一組とする。そして、同じ組の２本のねじの着座までの締め込みとその後の段階的な締め付けトルクアップは同時に行う一方、これらの組間において着座までの締め込みの開始と各段階の締め付けトルクアップの開始には時間差を持たせるようにする。１番から６番のねじＳＲの締め付けはそれぞれ、第１〜第６のねじ締めドライバＤ１〜Ｄ６が行う。つまり、ドライバＤ１，Ｄ２が１つの組して、ドライバＤ３，Ｄ４が他の組として、さらにドライバＤ５，Ｄ６が別の一組として同期制御される。
但し、クランプ板２５のねじ締め方法はこれに限らない。例えば、１番から６番のねじＳＲをまずこの順番（星形順）で着座させ、その後、同じ順番で締め付けトルクを段階的に上げていくようにしてもよい。また、６本のねじＳＲを互いに隣り合わない３本のねじＳＲを含む二組（他例えば、１，４，５番のねじＳＲと、２，３，６番のねじＳＲ）に分け、同じ組の３本のねじの着座までの締め込みとその後の段階的な締め付けトルクアップは同時に行い、これらの組間において着座までの締め込みの開始と各段階の締め付けトルクアップの開始には時間差を持たせるようにしてもよい。
また、本実施例では、６本のねじＳＲでクランプ締めを行う場合について説明するが、本発明において、ねじの本数は６本以外の偶数本でも奇数本でもよい。
図４には、上述した２つドライバを一組としたクランプ締め同期制御における着座動作および締め付けトルクアップ動作の制御手順と動作タイミングとを示している。
図４中の（ａ）〜（ｃ）は各組のねじ締めドライバの着座動作および締め付けトルクアップ動作（以下、単にトルクアップ動作という）でのモータ電圧指令値の変化を示している。モータ電圧指令値は、ねじ締めドライバの出力トルクに比例すると考えてよい。また、（ｄ）〜（ｆ）は各組のねじ締めドライバの動作状態を示している。
（ａ）〜（ｉ）において、１番と２番のねじＳＲを締め付ける第１，第２のねじ締めドライバＤ１，Ｄ２およびこれを制御するサーボコントローラＳＣを「ドライバ１，ドライバ２」と、３番と４番のねじＳＲを締め付ける第３，第４のねじ締めドライバＤ３，Ｄ４およびこれを制御するサーボコントローラＳＣを「ドライバ３，ドライバ４」と表記している。同様に、５番と６番のねじＳＲを締め付ける第５，第６のねじ締めドライバＤ５，Ｄ６およびこれを制御するサーボコントローラＳＣを「ドライバ５，ドライバ６」と表記する。以下の説明でも、この呼称を用いる。
また、（ｇ）〜（ｉ）は各組のドライバに対して設けられたサーボコントローラＳＣにおける偶数および奇数ラインの出力状態を示している。さらに、（ｊ）は第２のワイヤードＯＲライン（以下、偶数ワイヤードＯＲラインという）ＯＲ２と第１のワイヤードＯＲライン（以下、奇数ワイヤードＯＲラインという）ＯＲ１の状態を示している。
（ｇ）〜（ｊ）において、本実施例では負論理を使用するため、信号レベルが高い方がオフ状態（非アクティブ又はＨレベル）を、信号レベルが低い方がオン状態（アクティブ又はＬレベル）を示す。
メインコントローラＭＣからの起動待機信号が各サーボコントローラＳＣに送信されると、各サーボコントローラＳＣはモータ制御部Ｃ２の立ち上げ動作や同期制御部Ｃ１の初期化状態の確認動作等を含む起動待ち動作を行う。また、メインコントローラＭＣは、通信ラインＩＬを通じて各ドライバ（サーボコントローラＳＣ）に対して、後述する各同期点での動作を記述した指示データを送信する。各ドライバでは、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭなどのメモリに該指示データを記憶する。各ドライバは、各同期点を設定（判定若しくは検出）すると、該メモリに保存された指示データに従って動作する。
起動待ち動作中では、後述する初期化動作によって、すべての組のドライバ１〜６の偶数ライン出力はオフ状態に、奇数ライン出力はオン状態になっている。また、これにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオフ状態に、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態になっている。
また、モータ制御部Ｃ２（演算器ＣＡＬ）は、後述する同期待ち状態になった回数をカウントするカウンタ機能を有する。後述する初期化動作によってこの同期待ちカウンタは０にセットされている。なお、メインコントローラＭＣも、同期待ちカウンタ機能を有してもよいし、各ドライバからの通信によりこのカウント値の情報を受け取ってもよい。
さらに、この起動待ち動作中に、ねじＳＲの各ドライバおよび磁気ディスク部２０のねじ穴へのセッティングが行われる。
各ドライバでは、メインコントローラＭＣから起動信号を受けると、同期待ちカウンタを０から１インクリメントする。そして、偶数ライン出力をオン状態に、奇数ライン出力をオフ状態に切り替える。図４では、メインコントローラＭＣからの起動信号の送信時間差や各ドライバでの動作特性のばらつき等に起因して、ドライバ５，６の起動待ち動作が他のドライバに比べて長時間を要した場合を示している。
ドライバ１〜６のうちいずれかの起動待ち動作が完了し、該ドライバの偶数ライン出力がオン状態になると、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままであるが、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオフ状態からオン状態に切り替わる。
そして、すべてのドライバ１〜６の起動待ち動作が完了すると、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のまま、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態からオフ状態に切り替わる。
各ドライバは奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１がオン状態からオフ状態となった時点を奇数番目の同期点（ここでは、同期点１）に設定する。
そして、同期点１の設定の直後にドライバ１，２は、モータＭを回転させ、１番と２番のねじＳＲを着座するまで締め込む（以下、これを着座動作という）。
ここで、図５には、各ドライバにおけるモータ制御部Ｃ２内の回路構成の一部を示している。図５において、Ｍはモータであり、Ｔは該モータＭの回転速度を検出するために設けられたタコジェネレータである。タコジェネレータＴから出力されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ２で回転速度を示すデジタル信号に変換され、モータ制御部Ｃ２内の演算器（ＣＰＵ等）ＣＡＬに入力される。
また、ＤＡは、メモリから演算器ＣＡＬを介して入力されたデジタル信号としてのモータ電圧指令値をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器である。このＤ／Ａ変換器ＤＡからの出力信号は、増幅器Ａによって所定レベルに増幅され、モータＭに印加される。これにより、モータＭは、モータ電圧指令値に対応した速度又はトルク出力状態で回転する。モータＭには、該モータＭに流れている電流（モータ電流）のアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器ＡＤ１が接続されている。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１からの出力は、演算器ＣＡＬに入力される。
図５の構成によれば、ねじＳＲが着座するまでは、ねじＳＲとクランプ板２５のねじ穴との間に作用する摩擦トルクに対応する小さな電流でドライバが回転する。このとき、モータＭ内で発生する逆起電力によって自動的に速度フィードバックが掛かるので、モータ電圧指令値とモータ回転速度とはほぼ比例する（ここでの比例定数は、逆起電力定数である）。
ねじＳＲが着座した後は、ドライバの回転が急停止するため、モータＭの逆起電力はほぼゼロになる。このため、モータ電圧指令値とモータ電流はほぼ比例するようになる。
したがって、ねじＳＲが着座するまでの回転中は、モータ電圧指令値はモータ回転速度の指令値となり、ねじが着座した後はモータ電圧指令値はモータ電流、つまりは出力トルクの指令値となる。ここでの比例定数は、モータ巻線抵抗や電流計測用抵抗など、モータＭに直列に接続されているすべての抵抗成分の和となる。
逆起電力定数と抵抗値に頼らず、より正確な回転速度制御やトルク制御が必要な場合には、タコジェネレータＴからの信号をフィードバックしたり、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１による電流測定値をフィードバックしたりしてもよい。回転速度検出は、タコジェネレータの代わりに、ロータリエンコーダを用い、その出力パルス信号の時間間隔測定値の逆数から回転速度を求めてもよい。
モータＭがブラシレスモータである場合でも、機械的なブラシの代わりにホール素子やロータリエンコーダ等の信号を使用して電気的に転流制御を行えば、ブラシモータと同様に回転速度やトルクの制御が可能である。
着座判定は、タコジェネレータＴやロータリエンコーダ等による回転速度測定値が規定値以下に低下したことを検出することで行うことができる。また、モータ電流を測定中に急激に電流が増加したこと、つまりはトルクが増加したことを検出して、着座と判定してもよい。
図４中に示した「回転→→→着座」の期間では、所望のモータ回転数を得るためのモータ電圧指令値を目標値として与えてモータＭを回転させておき、指定した電圧変更レートで目標値まで電圧を上昇させる。そして、指定のホールドタイマのカウント中、その電圧を保持して回転を続行させる。
ねじの着座に要する時間＋α時間をホールドタイマに設定して、このホールドタイマのカウントアップによって着座完了と判定してもよい。但し、マージン時間としてのα時間分、着座後のトルクアップ開始が遅れる。このような場合は、上述した回転速度やモータ電流による着座判定方法によってホールド期間を抜けるようにプログラミングしておくことにより、着座後のトルクアップを速やかに開始することができる。なお、ホールドタイマ時間を過ぎても着座が検出されない場合は、エラー判定させ、ねじ締めを中止させるようにすることもできる。
再び図４において、ドライバ１，２では、１番と２番のねじＳＲの着座を検出すると、次の偶数番目の同期点２の待ち状態に入る。このとき、ドライバ１，２の演算器ＣＡＬは、同期待ちカウンタを１から１インクリメントして、２とする。また、ドライバ１，２では、偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままであるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオフ状態からオン状態に切り替わる。なお、この同期待ち状態では、ドライバ１，２は着座動作完了時点での出力トルクを維持する。
また、ドライバ３，４およびドライバ５，６に関しては、同期点１から所定のウェイトタイマのカウントを開始する。ドライバ５，６のウェイトタイマは、ドライバ３，４のウェイトタイマよりも長く設定される。
そして、ドライバ３，４は、ウェイトタイマがカウントアップすると、前述したドライバ１，２と同様に、着座動作を開始する。
なお、図４には、ドライバ３，４の着座動作の開始が、ドライバ１，２の着座動作の完了より少し前に開始される場合を示している。そして、着座動作が完了（３番と４番のねじＳＲの着座を検出）すると、ドライバ３，４は次の同期点２の待ち状態に入る。このとき、ドライバ３，４の演算器ＣＡＬは、同期待ちカウンタを１から１インクリメントして、２とする。また、ドライバ３，４では、偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。この時点では、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままで、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１もオン状態のままである。ドライバ３，４も、この同期待ち状態において着座動作完了時点での出力トルクを維持する。
また、ドライバ５，６は、ウェイトタイマがカウントアップすると、着座動作を開始する。なお、図４には、ドライバ５，６の着座動作の開始が、ドライバ３，４の着座動作の完了より少し前（但し、ドライバ１，２の着座動作の完了後）に開始される場合を示している。そして、着座動作が完了（５番と６番のねじＳＲの着座を検出）すると、ドライバ５，６は次の同期点２の待ち状態に入る。このとき、ドライバ５，６の演算器ＣＡＬは、同期待ちカウンタを１から１インクリメントして、２とする。また、ドライバ５，６では、偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態からオフ状態に切り替わる。一方、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままである。ドライバ５，６も、この後、着座動作完了時点での出力トルクを維持する。
各ドライバは、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点２を設定する。
ドライバ１，２は、同期点２の設定後、すぐにモータ電圧指令値の第１目標トルクに対応する値までの増加（トルクアップ動作）を開始する。これにより、ドライバ１，２の出力トルクおよび１，２番のねじＳＲの締め付けトルクが徐々に増加し始める。また、ドライバ３，４およびドライバ５，６は、同期点２からウェイトタイマのカウントを開始する。ここでも、ドライバ５，６のウェイトタイマは、ドライバ３，４のウェイトタイマよりも長く設定される。このことは、以下のトルクアップの各段階でも同様である。
ドライバ１，２において出力トルクが第１目標トルクまで増加すると、すなわちモータ電圧指令値が第１目標トルクに対応する値まで増加すると、次の奇数番目の同期点３の待ち状態に入る。このとき、ドライバ１，２の演算器ＣＡＬは、同期待ちカウンタを２から１インクリメントして、３とする。また、ドライバ１，２では、偶数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替え、奇数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替える。これにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオフ状態からオン状態に切り替わる。一方、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままである。
なお、この同期待ち状態では、ドライバ１，２は増加した出力トルク（第１目標トルク）を維持する。このトルク維持の時間は、他の組のドライバに対してウェイトタイマが設けられたことで結果的に生じたものである。この間にトルクを十分安定させることができる。このことについては、他の組のドライバについても同様である。
ドライバ３，４では、ウェイトタイマがカウントアップすると、前述したドライバ１，２と同様に、第１目標トルクまでのトルクアップ動作を開始する。なお、図４には、ドライバ３，４のトルクアップ動作の開始が、ドライバ１，２のトルクアップ動作の完了とほぼ同時に開始される場合を示している。そして、トルクアップ動作が完了すると、ドライバ３，４は次の同期点３の待ち状態に入る。このとき、ドライバ３，４の演算器ＣＡＬは、同期待ちカウンタを２から１インクリメントして、３とする。また、ドライバ３，４では、偶数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替え、奇数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替える。この時点では、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままで、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１もオン状態のままである。ドライバ３，４も、この同期待ち状態においてトルクアップ動作完了時点での出力トルク（第１目標トルク）を維持する。
さらに、ドライバ５，６は、ウェイトタイマがカウントアップすると、第１目標トルクまでのトルクアップ動作を開始する。なお、図４には、ドライバ５，６のトルクアップ動作の開始が、ドライバ３，４のトルクアップ動作作の完了より少し前（但し、ドライバ１，２のトルクアップ動作の完了後）に開始される場合を示している。そして、トルクアップ動作が完了すると、ドライバ５，６は次の同期点３の待ち状態に入る。このとき、ドライバ５，６の演算器ＣＡＬは、同期待ちカウンタを２から１インクリメントして、３とする。また、ドライバ５，６では、偶数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替え、奇数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替える。これにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままであるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態からオフ状態に切り替わる。ドライバ５，６も、この後、トルクアップ動作完了時点での出力トルク（第１目標トルク）を維持する。
なお、図４では、各組のドライバのトルクアップ動作が同時に完了しているように示しているが、実際には、サーボコントローラＳＣやモータＭの動作特性のばらつきに起因して、ドライバごとにトルクアップ動作に要する時間が異なることが多い。この場合は、同じ組のドライバでも、先にトルクアップ動作が完了した方の偶数ライン出力および奇数ライン出力の切り替えが、まだトルクアップ動作が完了していないドライバよりも早く行われることになる。しかし、切り替わるべきワイヤードＯＲラインの状態は、最後の１つのドライバがトルクアップ動作を完了した時点で切り替わるので、全ドライバのトルクアップ動作の完了を待って同期点が設定される。
各ドライバは、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点３を設定する。
ドライバ１，２は、同期点３の設定後、すぐに第２目標トルクまでのトルクアップ動作を開始する。また、ドライバ３，４およびドライバ５，６は、同期点３からウェイトタイマのカウントを開始する。
ドライバ１，２において出力トルクが第２目標トルクまで増加すると、すなわちモータ電圧指令値が第２目標トルクに対応する値まで増加すると、次の偶数番目の同期点４の待ち状態に入る。このとき、ドライバ１，２の演算器ＣＡＬは、同期待ちカウンタを３から１インクリメントして、４とする。また、ドライバ１，２では、偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままであるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオフ状態からオン状態に切り替わる。なお、この同期待ち状態では、ドライバ１，２は増加した出力トルク（第２目標トルク）を維持する。
また、ドライバ３，４では、ウェイトタイマがカウントアップすると、第２目標トルクまでのトルクアップ動作を開始する。そして、トルクアップ動作が完了すると、ドライバ３，４は次の同期点４の待ち状態に入る。このとき、ドライバ３，４の演算器ＣＡＬは、同期待ちカウンタを３から１インクリメントして、４とする。ドライバ３，４では、偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。この時点では、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままで、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１もオン状態のままである。ドライバ３，４も、この同期待ち状態において増加した出力トルク（第２目標トルク）を維持する。
さらに、ドライバ５，６は、ウェイトタイマがカウントアップすると、第２目標トルクまでのトルクアップ動作を開始する。そして、トルクアップ動作が完了すると、ドライバ５，６は次の同期点４の待ち状態に入る。このとき、ドライバ５，６の演算器ＣＡＬは、同期待ちカウンタを３から１インクリメントして、４とする。また、ドライバ５，６では、偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態からオフ状態に切り替わる。一方、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままである。ドライバ５，６も、この後、トルクアップ動作完了時点での出力トルク（第２目標トルク）を維持する。
各ドライバは、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点４を設定する。
ドライバ１，２は、同期点４の設定後、すぐに第３目標トルクまでのトルクアップ動作を開始する。また、ドライバ３，４およびドライバ５，６はそれぞれのウェイトタイマのカウントアップ後、第３目標トルクまでのトルクアップ動作を開始する。各ドライバは、トルクアップ動作完了により、次の同期点５の待ち状態に入り、同期待ちカウンタを５に設定する。また、偶数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替え、奇数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替える。いずれかのドライバの偶数ライン出力がオフ状態からオン状態に切り替わることで、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオフ状態からオン状態に切り替わる。
そして、ドライバ５，６のトルクアップ動作が完了することで、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままであるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態からオフ状態に切り替わる。各ドライバは、トルクアップ動作完了時点での出力トルク（第３目標トルク）を維持する。
各ドライバは、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点５を設定する。
ドライバ１，２は、同期点５の設定後、すぐに最終目標トルクまでのトルクアップ動作を開始する。また、ドライバ３，４およびドライバ５，６はそれぞれのウェイトタイマのカウントアップ後、最終目標トルクまでのトルクアップ動作を開始する。
ここで、最終目標トルクまでのトルクアップ段階では、各ドライバは、出力トルクが最終目標トルクに到達した後、該最終目標トルクでのねじＳＲの締め付け状態を安定化させるため、所定のホールドタイマのカウントが完了してから、次の同期点６の待ち状態に入り、同期待ちカウンタを６に設定する。さらに偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。いずれかのドライバの奇数ライン出力がオフ状態からオン状態に切り替わることで、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオフ状態からオン状態に切り替わる。
ドライバ５，６のトルクアップ動作およびホールドタイマカウントが完了することで、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２がオン状態からオフ状態に切り替わる。一方、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままである。
各ドライバは、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点６を設定する。ドライバ１，２は、同期点６の設定後、すぐにモータ電圧指令値の減少によるトルクダウン動作を開始する。また、ドライバ３，４およびドライバ５，６はそれぞれのウェイトタイマのカウントアップ後に、トルクダウン動作を開始する。
各ドライバは、トルクダウン動作の完了により、次の同期点７の待ち状態に入り、同期待ちカウンタを７に設定する。さらに、偶数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替え、奇数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替える。いずれかのドライバの偶数ライン出力がオフ状態からオン状態に切り替わることで、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオフ状態からオン状態に切り替わる。
そして、ドライバ５，６のトルクダウン動作が完了することで、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままであるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態からオフ状態に切り替わる。
各ドライバは、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点７を設定する。各ドライバは、同期点７の設定に応じて同期待ちカウンタのカウント値を０にリセットする。さらに、偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２がオン状態からオフ状態に切り替わり、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオフ状態からオン状態に切り替わる。これらの動作は、前述した初期化動作である。こうして一連のねじ締め動作が完了する。
なお、本実施例では、ねじ締め動作の終了により初期化動作を行うが、起動待ち動作中に初期化動作を行うようにしてもよい。
図６（ａ）〜（ｃ）には、ドライバ１，２、ドライバ３，４およびドライバ５，６の各同期点からのウェイトタイマ、モータ電圧指令目標値（目標トルク）およびホールドタイマの設定例を示している。また、同図には、同期待ち状態が解除されるタイムアウト時間、一連のねじ締め動作での同期処理の継続と終了の区別、トルクアップ／ダウン時のモータ電圧指令値の変更レートおよび着座検出によるホールド状態からの脱出の有無も併せて例示している。
なお、図６（ｂ），（ｃ）では、ドライバ３，４およびドライバ５，６における各段階でのウェイトタイマ値が同じになるように設定されているが、これらが異なるように設定してもよい。
図７Ａから図７Ｃには、各ドライバのモータ制御部Ｃ２（演算器ＣＡＬ）において実行されるコンピュータプログラムであって、同期とりに関する動作を制御するためのプログラムの内容を示している。
図７Ａには、本実施例では一連のねじ締め動作の終了時に行われる各ドライバでの初期化動作の制御フローチャートを示している。まず、ステップ（図ではＳと略記する）演算器ＣＡＬは、同期点７が設定されることに応じて、初期化動作を開始する。ステップ６２では、同期待ちカウンタのカウント値を０にリセットする。
次に、ステップ６３では、偶数ライン出力をオフ状態に、奇数ライン出力をオン状態に設定する。これにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２がオフ状態に設定され、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態に設定される。そして、ステップ６４でこの初期化フローを終了する。
図７Ｂには、各ドライバで着座動作完了およびトルクアップ／ダウン動作完了とともに行われる偶数および奇数ライン出力の状態設定に関するフローチャートを示している。まず、ステップ６５で着座動作完了およびトルクアップ／ダウン動作完了を検知すると、ステップ６６に進む。
ステップ６６では、同期待ちカウンタ値を１インクリメントする。次に、ステップ６７では、同期待ちカウンタ値が奇数か偶数かを判別する。奇数の場合は、ステップ６８に進み、偶数ライン出力をオン状態に、奇数ライン出力をオフ状態に設定する。全てのドライバがこの状態となることで、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態であるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態からオフ状態に切り替わることになる。
一方、ステップ６７において、同期待ちカウンタ値が偶数の場合は、ステップ６９に進み、偶数ライン出力をオフ状態に、奇数ライン出力をオン状態に設定する。全てのドライバがこの状態となることで、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態であるが、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態からオフ状態に切り替わることになる。
図７Ｃには、同期判定フローチャートを示している。ステップ７１で、同期判定動作を開始すると、次にステップ７２では、同期待ちカウンタ値が奇数か偶数かを判別する。奇数の場合は、ステップ７３に進む。ステップ７３では、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１がオン状態かオフ状態かを判別する。オン状態の場合は、ステップ７３を繰り返す。また、オフ状態の場合は、前回のルーチンでオン状態と判別された場合に限り、ステップ７５に進み、同期をとるべき状態と判定するとともに、同期待ちカウンタ値と同じ番号の同期点を設定する。そして、ステップ７２に戻る。
一方、ステップ７２で同期待ちカウンタ値が偶数と判別した場合は、ステップ７４に進む。ステップ７４では、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２がオン状態かオフ状態かを判別する。オン状態の場合は、ステップ７４を繰り返す。また、オフ状態の場合は、前回のルーチンでオン状態と判別された場合に限り、ステップ７５に進み、同期をとるべき状態と判定するとともに、同期待ちカウンタ値と同じ番号の同期点を設定する。そして、ステップ７２に戻る。
以上説明したように、本実施例によれば、ねじと同数のドライバを用意しながらも、各組ドライバ（又は各ドライバ）の同期後の着座動作およびトルクアップ動作の開始タイミングに差を設けているので、クランプ板２５や磁気ディスク２１の傾きを防止しながら段階的なねじ締め動作（トルクアップ）を短時間で行うことができる。
また、すべてのねじＳＲに対して同時にトルクアップ動作を行わないため、クランプ板２５や磁気ディスク２１に作用する回転力が小さくなり、右ねじ（若しくは左ねじ）だけでクランプねじ締めが可能である。
さらに、各トルクアップ段階でウェイトタイマを設定することにより、最終目標トルク到達後のホールド時間だけでなく、トルクアップ途中においてもホールド時間を設けることができる。このため、各トルクアップ段階でトルクが十分安定してから次のトルクアップ段階に移行することができる。これにより、クランプ板２５等の傾きをより確実に防止できる。
また、図４（ａ）〜（ｃ）に示したように、トルクアップ指令値（モータ電圧指令値）を有限の傾きを持った直線としているので、クランプ板２５等の傾きをより確実に防止できる。
また、本実施例では、２本のワイヤードＯＲラインに各ドライバを接続するだけで、すなわち同期制御に関してサーボコントローラＳＣよりも上位のコントローラを設けなくても同期回路が構成でき、ドライバの数も任意に選択することができる。さらに、同期待ち状態に入ったタイミングで２本のワイヤードＯＲラインの状態をそれぞれ反転させ、奇数回目の同期点と偶数回目の同期点とで同期判定に使用するワイヤードＯＲラインを切り替えることにより、２本のワイヤードＯＲラインを設けるだけで多数のドライバの同期とりを行える。したがって、同期回路を簡単かつ安価に構成することができる。しかも、同期制御のために、複雑な判定フローが必要ないので、同期判定処理を高速に行うことができる。
図８には、本発明の実施例２であるねじ締めシステムによるねじ締め動作の制御手順と動作タイミングを示している。本実施例は、実施例１で説明した全ドライバＤ１〜Ｄ６のうち第１〜第５ドライバＤ１〜Ｄ５（以下、ドライバ１〜５という）によって、クランプ板２５等のワークに対して５つのねじを締め付ける場合の例を示している。なお、本実施例において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。
実施例１では、同期後の各組ドライバの着座動作およびトルクアップ動作の開始タイミングに差を設けた場合について説明したが、本実施例では、同期後の全ドライバの着座動作およびトルクアップ動作を同時に開始する場合について説明する。
図８中の（ａ）〜（ｅ）は各ドライバの動作状態と、各ドライバに対して設けられたサーボコントローラＳＣにおける偶数および奇数ラインの出力状態とを示している。さらに、（ｆ）は偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２と奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１の状態を示している。また、（ｇ）には、全ドライバの状態を示す。
本実施例でも、負論理を使用するため、信号レベルが高い方がオフ状態（非アクティブ又はＨレベル）を、信号レベルが低い方がオン状態（アクティブ又はＬレベル）を示す。
メインコントローラＭＣからの起動待機信号が各ドライバ（サーボコントローラＳＣ）に送信されると、各ドライバでは、メインコントローラＭＣからのねじ締め開始コマンド待ち状態となる。なお、この開始コマンド待ち状態では、後述する初期化動作によって、すべてのドライバ１〜５の偶数ライン出力はオフ状態に、奇数ライン出力はオン状態になっている。これにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオフ状態に、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態になっている。
また、各ドライバ（サーボコントローラＳＣに設けられた演算器ＣＡＬ）は、同期待ち状態になった回数をカウントするカウンタ機能を有する。後述する初期化動作によってこの同期待ちカウンタは０にセットされている。なお、メインコントローラＭＣも、同期待ちカウンタ機能を有してもよいし、各ドライバからの通信によりこのカウント値の情報を受け取ってもよい。
この開始コマンド待ちの前又は開始コマンド待ち中に、ねじの各ドライバおよびワークのねじ穴へのセッティングが行われる。
そして、メインコントローラＭＣから各ドライバに開始コマンドが送信され、それを各ドライバで受信すると、各ドライバでは、同期待ちカウンタを０から１インクリメントする。また、偶数ライン出力をオフ状態からオン状態に、奇数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替える。図８では、メインコントローラＭＣからの開始コマンドの送信時間差や各ドライバの動作特性のばらつき等に起因して、各ドライバの開始コマンド待ち状態の終了に時間差が生じている様子を示す。
ドライバ１〜５のうちいずれかが開始コマンド待ち状態を終了し、該ドライバの偶数ライン出力がオン状態になると、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままであるが、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオフ状態からオン状態に切り替わる。
そして、すべてのドライバ１〜５の開始コマンド待ち状態が完了すると、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のまま、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態からオフ状態に切り替わる。
各ドライバは奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１がオン状態からオフ状態となった時点を奇数番目の同期点（ここでは、同期点１）に設定する。
そして、各ドライバでは、同期点１の設定の直後にモータＭを回転させ、ねじを着座するまで締め込む（すなわち、着座動作を行う）。
実施例１にて説明したのと同様の方法によってねじの着座を検出したドライバでは、次の偶数番目の同期点２の待ち状態に入る。このとき、そのドライバでは、同期待ちカウンタを１から１インクリメントして、２とする。また、偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。
いずれかのドライバの着座検出（すなわち、偶数ライン出力のオン状態からオフ状態への切り替えと、奇数ライン出力のオフ状態からオン状態への切り替え）により、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままであるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオフ状態からオン状態に切り替わる。なお、この同期待ち状態では、各ドライバは着座動作完了時点での出力トルクを維持する。
そして、全てのドライバで着座検出がなされると、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままであるが、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態からオフ状態に切り替わる。
各ドライバは、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点２を設定する。
同期点２を設定した各ドライバは、すぐにトルクアップ動作を開始する。出力トルクが第１目標トルク（Ｔ１）まで到達したドライバでは、次の奇数番目の同期点３の待ち状態に入る。このとき、そのドライバでは、同期待ちカウンタを２から１インクリメントして、３とする。また、偶数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替え、奇数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替える。
いずれかのドライバで第１目標トルクまでのトルクアップ動作が完了すること（すなわち、偶数ライン出力のオフ状態からオン状態への切り替えと、奇数ライン出力のオン状態からオフ状態への切り替え）により、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオフ状態からオン状態に切り替わる。一方、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままである。なお、この同期待ち状態では、ドライバは増加した出力トルク（第１目標トルク）を維持する。
すべてのドライバで第１目標トルクまでのトルクアップ動作が完了することにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままであるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態からオフ状態に切り替わる。
各ドライバは、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点３を設定する。
同期点３を設定した各ドライバは、すぐに第２目標トルク（Ｔ２）までのトルクアップ動作を開始する。
出力トルクが第２目標トルクまで到達したドライバでは、次の偶数番目の同期点４の待ち状態に入る。このとき、そのドライバでは、同期待ちカウンタを３から１インクリメントして、４とする。また、偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。
いずれかのドライバで第２目標トルクまでのトルクアップ動作が完了すること（すなわち、偶数ライン出力のオン状態からオフ状態への切り替えと、奇数ライン出力のオフ状態からオン状態への切り替え）により、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままであるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオフ状態からオン状態に切り替わる。なお、この同期待ち状態では、ドライバは増加した出力トルク（第２目標トルク）を維持する。
すべてのドライバで第２目標トルクまでのトルクアップ動作が完了することにより、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままであるが、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態からオフ状態に切り替わる。
各ドライバは、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点４を設定する。
同期点４を設定した各ドライバは、すぐにトルクアップ動作を開始する。出力トルクが最終目標トルクまで到達したドライバでは、次の奇数番目の同期点５の待ち状態に入る。このとき、そのドライバでは、同期待ちカウンタを４から１インクリメントして、５とする。また、偶数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替え、奇数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替える。
いずれかのドライバで最終目標トルクまでのトルクアップ動作が完了すること（すなわち、偶数ライン出力のオフ状態からオン状態への切り替えと、奇数ライン出力のオン状態からオフ状態への切り替え）により、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオフ状態からオン状態に切り替わる。一方、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままである。なお、この同期待ち状態では、ドライバは増加した出力トルク（最終目標トルク）を維持する。
すべてのドライバで最終目標トルクまでのトルクアップ動作が完了することにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままであるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態からオフ状態に切り替わる。
各ドライバは、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点５を設定する。
同期点５を設定した各ドライバは、同期待ちカウンタのカウント値を０にリセットする。さらに、偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２がオン状態からオフ状態に切り替わり、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオフ状態からオン状態に切り替わる。これらの動作は、前述した初期化動作である。こうして一連のねじ締め動作が完了する。
なお、本実施例では、ねじ締め動作の終了により初期化動作を行うが、開始コマンド待ち中に初期化動作を行うようにしてもよい。
また、本実施例における同期とりに関する動作を制御するためのコンピュータプログラムは、実施例１で図７Ａ〜図７Ｃを用いて説明したものと同じである。
本実施例によれば、２本のワイヤードＯＲラインに各ドライバを接続するだけで同期回路が構成でき、ドライバの数も任意に選択することができる。さらに、同期待ち状態に入ったタイミングで２本のワイヤードＯＲラインの状態をそれぞれ反転させ、奇数回目の同期点と偶数回目の同期点とで同期判定に使用するワイヤードＯＲラインを切り替えることにより、２本のワイヤードＯＲラインを設けるだけで多数のドライバの同期とりを行える。したがって、同期回路を簡単かつ安価に構成することができる。しかも、同期制御のために、複雑な判定フローが必要ないので、同期判定処理を高速に行うことができる。
なお、上記実施例１，２では、奇数および偶数ワイヤードＯＲラインを１本ずつ設けた場合について説明したが、奇数および偶数ワイヤードＯＲラインのうち少なくとも一方を複数本設けてもよい。この場合、奇数又は偶数のうち何回目の同期点かに応じて１本ずつ交替で該複数のワイヤードＯＲラインを使用すればよい。
また、いずれかのドライバに異常が検出されたことを全ドライバに伝えるために、奇数および偶数ワイヤードＯＲライン以外にワイヤードＯＲラインを追加してもよい。
さらに、上記実施例１，２では、７つ又は５つの同期点を設定する場合について説明したが、本発明において同期点の数はこれに限られない。
上記実施例１，２では、奇数および偶数ワイヤードＯＲラインを用いてねじ締めドライバの同期制御を行う場合について説明したが、同様の同期制御を、ねじ締めドライバ以外のモータ駆動装置にも適用することができる。
図９には、本発明の実施例３であって、対象物（ロボットアーム、位置決めテーブル等）Ｐを４軸（Ｘ，Ｙ，Ｚおよびθ軸）で位置制御するための同期制御システムを示している。図９において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。本実施例では、実施例１におけるねじ締めドライバに代えて、Ｘ，Ｙ，Ｚおよびθ軸駆動用のモータＭＸ，ＭＹ，ＭＺ，Ｍθを同期制御する。
図１０には、本実施例の制御手順と動作タイミングとを示している。本実施例では、実施例２と同様に、同期後の全モータの動作を同時に開始する場合について説明する。
図１０中の（ａ）〜（ｄ）は各軸モータの動作状態と、各軸モータに対して設けられたサーボコントローラＳＣにおける偶数および奇数ラインの出力状態とを示している。なお、以下の説明では、各軸のサーボコントローラＳＣとモータとを含めてサーボコントローラＳＣと称する。
さらに、図１０（ｅ）は偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２と奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１の状態を示している。また、（ｆ）には、全サーボコントローラＳＣの状態を示す。
本実施例でも、負論理を使用するため、信号レベルが高い方がオフ状態（非アクティブ又はＨレベル）を、信号レベルが低い方がオン状態（アクティブ又はＬレベル）を示す。
メインコントローラＭＣからの起動待機信号が各サーボコントローラＳＣに送信されると、各ドライバでは、メインコントローラＭＣからの連続位置決め動作の開始コマンド待ち状態となる。なお、この開始コマンド待ち状態では、後述する初期化動作によって、すべてのサーボコントローラＳＣの偶数ライン出力はオフ状態に、奇数ライン出力はオン状態になっている。これにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオフ状態に、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態になっている。
また、各サーボコントローラＳＣは、同期待ち状態になった回数をカウントするカウンタ機能を有する。後述する初期化動作によってこの同期待ちカウンタは０にセットされている。なお、メインコントローラＭＣも、同期待ちカウンタ機能を有してもよいし、各サーボコントローラＳＣからの通信によりこのカウント値の情報を受け取ってもよい。
そして、メインコントローラＭＣから各サーボコントローラＳＣに開始コマンドが送信され、各サーボコントローラＳＣで受信すると、各サーボコントローラＳＣは、同期待ちカウンタを０から１インクリメントする。また、偶数ライン出力をオン状態に、奇数ライン出力をオフ状態に切り替える。図１０では、メインコントローラＭＣからの開始コマンドの送信時間差や各サーボコントローラＳＣの動作特性等のばらつきに起因して、各サーボコントローラＳＣの開始コマンド待ち状態の終了に時間差が生じている様子を示す。
サーボコントローラＳＣのうちいずれかが開始コマンド待ち状態を終了し、そのサーボコントローラＳＣの偶数ライン出力がオン状態になると、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままであるが、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオフ状態からオン状態に切り替わる。
そして、すべてのサーボコントローラＳＣの開始コマンド待ち状態が完了すると、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のまま、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態からオフ状態に切り替わる。
各サーボコントローラＳＣは奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１がオン状態からオフ状態となった時点を奇数番目の同期点（ここでは、同期点１）に設定する。
そして、各サーボコントローラＳＣは、同期点１の設定の直後にモータを回転させ、第１座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１，θ１）への対象物Ｐの駆動を開始する。図１０では、各軸での駆動量の違いから駆動終了までに時間差があることを示している。
第１座標への駆動が終了したサーボコントローラＳＣは、次の偶数番目の同期点２の待ち状態に入る。このとき、そのサーボコントローラＳＣでは、同期待ちカウンタを１から１インクリメントして、２とする。さらに、偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。
いずれかのサーボコントローラＳＣの駆動終了により、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままであるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオフ状態からオン状態に切り替わる。
そして、全てのサーボコントローラＳＣで第１座標への駆動が終了すると、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままであるが、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態からオフ状態に切り替わる。
各サーボコントローラＳＣは、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点２を設定する。そして、第２座標（ｘ２，ｙ２，ｚ１，θ１）への対象物Ｐの駆動を開始する。なお、ここでは、Ｘ軸とＹ軸のみ駆動し、Ｚ軸とθ軸については静止する場合を示している。
第２座標への駆動が終了したサーボコントローラＳＣでは、次の奇数番目の同期点３の待ち状態に入る。また、静止しているＺ軸とθ軸のサーボコントローラＳＣは、同期点２から所定時間経過後に同期点３の待ち状態に入る。同期点３の待ち状態に入ったサーボコントローラＳＣでは、同期待ちカウンタを２から１インクリメントして、３とする。また、偶数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替え、奇数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替える。
いずれかのサーボコントローラＳＣで同期待ち状態となることにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオフ状態からオン状態に切り替わる。一方、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままである。
すべてのサーボコントローラＳＣが同期待ち状態となることにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままであるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態からオフ状態に切り替わる。
各サーボコントローラＳＣは、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点３を設定する。そして、第３座標（ｘ３，ｙ２，ｚ１，θ３）への対象物Ｐの駆動を開始する。なお、ここでは、Ｘ軸およびθ軸のみ駆動し、Ｙ軸およびＺ軸については静止する場合を示している。
第３座標への駆動が終了したサーボコントローラＳＣでは、次の偶数番目の同期点４の待ち状態に入る。また、静止しているＹ軸およびＺ軸のサーボコントローラＳＣは、同期点３から所定時間経過後に同期点４の待ち状態に入る。同期点４の待ち状態に入ったサーボコントローラＳＣでは、同期待ちカウンタを３から１インクリメントして、４とする。さらに、偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。
いずれかのサーボコントローラＳＣで同期待ち状態となることにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままであるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオフ状態からオン状態に切り替わる。すべてのサーボコントローラＳＣが同期待ち状態となることにより、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままであるが、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態からオフ状態に切り替わる。
各サーボコントローラＳＣは、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点４を設定する。そして、最終座標（ｘ３，ｙ３，ｚ４，θ３）への対象物Ｐの駆動を開始する。なお、ここでは、Ｚ軸のみ駆動し、Ｘ軸，Ｙ軸，θ軸については静止する場合を示している。
最終座標への駆動が終了したＺ軸のサーボコントローラＳＣでは、次の奇数番目の同期点５の待ち状態に入る。また、静止しているＸ軸，Ｙ軸，θ軸のサーボコントローラＳＣは、同期点４から所定時間経過後に同期点５の待ち状態に入る。同期点５の待ち状態に入ったサーボコントローラＳＣでは、同期待ちカウンタを４から１インクリメントして、５とする。また、偶数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替え、奇数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替える。
いずれかのサーボコントローラＳＣで同期待ち状態となることにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオフ状態からオン状態に切り替わる。一方、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態のままである。
すべてのサーボコントローラＳＣが同期待ち状態となることにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２はオン状態のままであるが、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオン状態からオフ状態に切り替わる。
各サーボコントローラＳＣは、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１がオン状態からオフ状態に切り替わったことにより、同期点５を設定する。同期点５の設定を検出したメインコントローラＭＣは、連続移動終了コマンドを各サーボコントローラＳＣに送信する。
該終了コマンドを受けた各サーボコントローラＳＣは、同期待ちカウンタのカウント値を０にリセットする。また、偶数ライン出力をオン状態からオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、偶数ワイヤードＯＲラインＯＲ２がオン状態からオフ状態に切り替わり、奇数ワイヤードＯＲラインＯＲ１はオフ状態からオン状態に切り替わる。これらの動作は、前述した初期化動作である。こうして一連の連続位置決め動作が完了する。
なお、本実施例では、連続位置決め動作の終了により初期化動作を行うが、開始コマンド待ち中に初期化動作を行うようにしてもよい。
また、本実施例における同期とりに関する動作を制御するためのコンピュータプログラムは、実施例１で図７Ａ〜図７Ｃを用いて説明したものと同じである。
本実施例によれば、２本のワイヤードＯＲラインに各サーボコントローラＳＣを接続するだけで同期回路が構成でき、駆動軸数も任意に選択することができる。また、同期待ち状態に入ったタイミングで２本のワイヤードＯＲラインの状態をそれぞれ反転させ、奇数回目の同期点と偶数回目の同期点とで同期判定に使用するワイヤードＯＲラインを切り替えることにより、２本のワイヤードＯＲラインを設けるだけで多数のサーボコントローラＳＣの同期とりを行える。したがって、同期回路を簡単かつ安価に構成することができる。また、しかも、同期制御のために、複雑な判定フローが必要ないので、同期判定処理を高速に行うことができる。
なお、本実施例では、奇数および偶数ワイヤードＯＲラインを１本ずつ設けた場合について説明したが、奇数および偶数ワイヤードＯＲラインのうち少なくとも一方を複数本設けてもよい。この場合、奇数又は偶数のうち何回目の同期点かに応じて１本ずつ交替で該複数のワイヤードＯＲラインを使用すればよい。
また、いずれかの駆動軸に異常が検出されたことを全駆動軸（サーボコントローラＳＣ）に伝えるために、奇数および偶数ワイヤードＯＲライン以外にワイヤードＯＲラインを追加してもよい。
さらに、本実施例では、５つの同期点を設定する場合について説明したが、本発明において同期点の数はこれに限られない。
上述した実施例１，２のように段階的な締め付けトルクアップ制御を行っていくことによりワークの傾き等を防止できるようにするためには、実際のねじ締めドライバがその回転角度にかかわらず、モータ電圧又はモータ電流指令値（トルク指令値）に対応した出力トルク（締め付けトルク）を正確に発生することが前提となる。
しかし、ねじ締めドライバの駆動源であるモータのコギングトルク（コアの透磁率のむら、モータを構成する部品の寸法誤差や組立誤差に起因するトルク変動）が、ねじ締めドライバの締め付けトルク変動として表れることが多い。しかも、モータ巻線の巻きむら等に起因してモータＭのトルク変動の大きさがトルク指令値（モータ印加電圧やモータ印加電流）の大きさによって変化する場合がある。
このため、指令値に対するねじ締めドライバの実際の締め付けトルクを全回転角度について測定し、回転角度によって締め付けトルクに変動がある場合には、これを抑えるようにドライバに与えるトルク指令値を補正することが必要となる。
そこで、本実施例では、ねじ締めドライバの所定回転角度ごとの出力トルクを自動的に測定するための測定装置について説明する。
図１１および図１２には、本実施例のトルク測定装置の外観図およびブロック図を示している。これらの図において、１０は基台であり、この基台１０には、ステッピングモータ１１と、該モータ１１により駆動される回転機構１２とが取り付けられている。
回転機構１２は、その上端に軸１８によって支持された回転テーブル１３を有する。回転機構１２は、その下端に設けられた回転入力のためのプーリ１２ａと、該プーリ１２ａから入力された回転を回転テーブル１３に減速して伝達する不図示のハーモニックドライブ（登録商標）とを有する。
プーリ１２ａとモータ１１の出力軸に取り付けられたプーリ１１ａとの間にはベルト１１ｂが巻き掛けられている。このため、モータ１１が回転すると、第１の減速機構としてのベルト１１ｂおよびプーリ１１ａ，１１ｂによる減速と第２の減速機構としてのハーモニックドライブによる減速を経て回転テーブル１３が軸１８を中心に回転する。ハーモニックドライブのプーリ−ベルト機構よりも大きな減速機能により、プーリ−ベルト機構による減速を経たステップ角よりもさらに細かい回転テーブル１３の回転角度分解能を得ることができる。なお、第１の減速機構としては、上述したプーリ−ベルト機構以外のキア機構やローラ機構でもよいが、バックラッシや滑りがきわめて小さい機構を選択すべきである。
１７は基台１０に固定された回転角センサであり、回転テーブル１３の回転角度を検出する。回転テーブル１３の下面には、回転角センサ１７の上面に対向するようにリング状のパルス板が貼り付けられている。回転角センサ１７は、該パルス板に光を照射し、パルス板からパルス状に反射してくる光を受けてパルス信号を出力する。なお、回転角センサ１７としては、このような光学式のセンサ以外の検出方式のセンサを用いてもよい。回転角センサ１７からの出力信号は、後述するパーソナルコンピュータ３０に入力される。
Ｄは測定対象のねじ締めドライバであり、基台１０に設けられた昇降機構１０ａの昇降台１０ｂに固定されている。
回転テーブル１３には、保持部材１４を介してトルクセンサ１５が固定されている。トルクセンサ１５には、カップリング１６を介してねじ締めドライバＤのビットＢが結合されている。トルクセンサ１５は、ビットＢから受けたトルクに応じた電気信号を出力する。トルクセンサには、歪みゲージ式、磁歪効果式、位相差検出方式、機械的反力式、接触型、非接触型等、様々なタイプがあるが、本実施例および本発明で用いるトルクセンサのタイプはいずれのものでもよい。
ここで、図１１には示していないが、図１２中の括弧内に示すように、トルクセンサ１５の上方にカップリング１６を介して軸力センサとしてのロードセル１９を設けてもよい。ロードセル１９は、ドライバＤによって締め付けられたねじＳＲに発生する軸力（ねじ軸力）を検出する。ロードセル１９についても、トルクセンサ１５と同様にそのタイプは問わない。
３３，３４は表示器であり、それぞれトルクセンサ１５およびロードセル１９からの検出信号を後述するパーソナルコンピュータ３０に受け渡すとともに、該検出信号を数値信号に変換してトルク値および軸力値を数値として表示する。
図１２に示すように、この測定装置およびねじ締めドライバＤは、パーソナルコンピュータ３０、モータ制御ユニット３１およびねじ締め制御ボード３２を含むコントローラによって制御されることで、測定動作を行う。
モータ制御ユニット３１は、パーソナルコンピュータ３０からの指令に従ってモータ１１の回転を制御する。
また、ねじ締め制御ボード３２は、実施例１，２で説明したサーボコントローラ３２のモータ制御部Ｃ２に使用されるものと同一のものである。
なお、後述する実施例のように、実際にねじ締めシステムで使用されるモータ制御部Ｃ２には、本実施例の測定装置で測定したトルク特性（トルク変動）に基づいてトルク指令値を補正する機能が付加されることになるが、該機能によるトルク補正効果を確かめる場合には、ねじ締め制御ボード３２として該機能を付加したものが用いられる。
次に、上記のように構成されたトルク測定装置の測定動作について、図１３を用いて説明する。図１３は、トルク測定装置を制御するパーソナルコンピュータ３０の動作フローチャートである。また、ここでは、トルクセンサ１５に加えて、ロードセル１９を設けた場合の動作について説明する。
測定動作がスタートすると、パーソナルコンピュータ３０は、まずステップ（図ではＳと略記する）１２０で、モータ制御ユニット３１を介してモータ１１を駆動し、回転テーブル１３をθ＝０の原点位置にセットする。このとき、パーソナルコンピュータ３０の内部に設けられた回転角カウンタ（図示せず）を０にリセットする。
次に、ステップ１２１では、ロードセル１９上に予めセットされたねじＳＲが着座しているかどうかを確認する。この着座確認は、実施例１で説明した着座検出方法を用いればよい。
次に、ステップ１２２では、ねじ締め制御ボード３２に対してトルク指令を出力する。トルク指令は、実際のねじ締めシステムにおいてねじＳＲの締め付けに用いられる範囲内で適宜選択可能である。例えば、実施例１，２で説明した最終目標トルクに対応するトルク指令を選択してもよい。
回転テーブル１３が少なくとも１周（３６０°回転）する間のトルク指令は同一とされる。トルク指令を受けたねじ締め制御ボード３２は、ドライバＤのモータＭにトルク指令に応じた電圧を印加し、ビットＢに回転力（締め付けトルク）を発生させる。
次に、ステップ１２３では、ロードセル１９からの検出信号により表されるねじ軸力値とトルクセンサ１５からの検出信号により表されるトルク値とを、パーソナルコンピュータ３０内のメモリに、回転角カウンタのカウンタ値とともに記録する。
原点位置での測定を行った場合は、ねじ軸力をＳＦ、締め付けトルクをＴＳとすると、例えば、０．００°：ＳＦ，ＴＳのように記録する。
次に、ステップ１２４では、回転角カウンタのカウント値が測定終了角度（例えば、３６０°）か否かを判別する。測定終了角度に達していない場合は、ステップ１２５に進み、所定回転角度だけ回転テーブル１３（つまりはトルクセンサ１５およびこれにカップリングされているビットＢ）を回転させるようモータ制御ユニット３１に指令を出す。ここにいう所定回転角度は、予め測定者が任意に設定できる。
そして、ステップ１２２に戻り、回転後の角度でのねじ軸力および締め付けトルクの測定と記録を行う。こうして、回転角カウンタのカウント値が測定終了角度に達するまで回転テーブル１３の回転とねじ軸力および締め付けトルクの測定記録を繰り返し、測定終了角度に達するとステップ１２６に進む。
ステップ１２６では、原点位置から繰り返された一連の測定の結果を集計し、グラフ形式等で不図示のモニタに表示する。以上により、ドライバＤの少なくとも１回転中のねじ軸力と締め付けトルクの変動を測定する動作を終了する。
なお、ここでは、各回転角度において、１つのトルク指令に対するねじ軸力および締め付けトルクの測定を行う場合について説明したが、図１３のステップ１２８に示すように、１つの回転角度においてトルク値を段階的に（例えば、実施例１で示した第１目標トルクから最終目標トルクに段階的に）増加させながらステップ１２２とステップ１２３とを繰り返し行うようにしてもよい。これにより、モータＭのトルク変動の大きさがトルク指令値（モータ印加電圧やモータ印加電流）の大きさによって変化するような場合に、各トルク指令値でのドライバＤのトルク変動を測定することができる。
図１４には、上記トルク測定装置で１回転分の締め付けトルクの変動を測定した結果を示す。図１４では、回転テーブル１３を、３６０°を２０４７等分した角度（約０．１７６°）ずつ回転させて締め付けトルクを測定した場合を示している。図中のＴＩはトルク指令値である。
本実施例によれば、ドライバＤの１回転を極めて多数の回転角度に分割した場合でも、回転角度ごとの締め付けトルクおよびねじ軸力の高精度な測定と記録を自動的に行い、さらにはその結果の集計および表示までも自動的に行う。このため、回転角度ごとに手作業でセッティングを行っていた従来の測定手法に比べて、短時間で、しかも大幅に細かい分解能で、さらには精度良く測定と結果表示を行うことができる。
また、トルクセンサ１５とともにロードセル１９を設けることにより、締め付けトルクの測定と同時にその締め付けトルクにより発生するねじ軸力の測定を行うことができる。ねじに加える締め付けトルクと該ねじに発生する軸力との関係は、計算により推定することもできるが、実際に発生しているねじ軸力を測定することで、ねじ締めシステムにおける締め付けトルクの設定や管理をより精密に行うために有効に生かすことができる。
なお、本実施例では、ねじ締めドライバの締め付けトルクを測定する場合について説明したが、本発明のトルク測定装置は、ねじ締めドライバ以外のモータを駆動源とするモータ駆動装置やモータ単体の出力トルク測定にも使用することができる。
上述した実施例４の冒頭でも説明した通り、実施例１，２のような段階的な締め付けトルクアップ制御を行っていくことによりワークの傾きを防止するためには、実際のねじ締めドライバがその回転角度にかかわらず、モータ電圧指令値（トルク指令値）に対応した出力トルクを正確に発生することが必要である。
しかし、ねじ締めドライバの駆動源であるモータのコギングトルク（コアの透磁率のむら、モータを構成する部品の寸法誤差や組立誤差に起因するトルク変動）が、ねじ締めドライバの締め付けトルク変動として表れることが多い。しかも、モータ巻線の巻きむら等に起因してモータＭのトルク変動の大きさがトルク指令値（モータ印加電圧やモータ印加電流）の大きさによって変化する場合がある。
そこで、本実施例では、実施例４に示したトルク測定装置を用いて複数レベルのトルク指令値に対する締め付けトルク変動を測定し、該測定結果に基づいて、各トルクレベルでの締め付けトルクの変動をきわめて細かい回転角度ごとに補正できるようにしたねじ締め装置について説明する。
図１５には、本発明の実施例５であるねじ締めシステムの一部の構成を示している。
８１はサーボコントローラＳＣに設けられたトルクアップ制御部である。該トルクアップ制御部８１には、実施例１で説明したように、メインコントローラＭＣから送信された指令データとしてのトルク指令値Ｔ（ｔ）のマップがメモリに保存されている。なお、図１５には、連続的にトルク値が増加するトルク指令値マップを示しているが、実際には実施例１，２で説明した各同期点を待って段階的にトルク値が増加するようなマップである。
以下に説明する補正データメモリ８２，８３，８４、補間演算部８６、加算器８７、トルク制御部８８およびアンプＡは、サーボコントローラＳＣのモータ制御部Ｃ２（図２参照）内に設けられる。
補正データメモリ８２，８３，８４には、後述する補正データ群としてのトルク補正テーブルが記憶されている。
メモリ８２に記憶されているトルク補正テーブルＨは、トルク指令値Ｔ（ｔ）として大きいレベルのトルク指令値ＴＨ（例えば、実施例１，２の最大目標トルク値Ｔｍａｘ）がトルクアップ制御部８１からサーボコントローラＳＣに入力された場合に該トルク指令値を補正するための補正データテーブルである。
このトルク補正テーブルＨの作成方法について、図１６Ａを用いて説明する。まず、実施例４で説明したトルク測定装置を用いて、トルク指令値ＴＨをドライバＤに指令したときの締め付けトルクをドライバＤの所定回転角度ごとに複数回測定する（ステップ〈図ではＳと略記する〉２０１）。そして、その複数回の測定結果（図１４参照）を平均化したり、最小二乗法による多項式近似を行ったりして代表的なトルク変動データを得る（ステップ２０２）。これにより、ドライバＤの駆動源であるモータＭ固有のトルク変動成分以外のノイズ成分の影響を除去したトルク変動データを得ることができる。ノイズ成分としては、例えば、ドライバＤが減速ギアを有する場合のギアの摩擦変動によるトルク変動成分がある。なお、最小二乗法は、測定値とモデル関数値の差の二乗和が最小となるようなモデル関数の係数を決定する手法である。
そして、得られた代表トルク変動データとトルク指令値ＴＨとの差分をドライバＤの回転角度ごとに求める（ステップ２０３）。そして、その差の値がプラスである場合はマイナスの同じ値が、差の値がマイナスである場合はプラスの同じ値がその回転角度での補正値となる。こうしてすべての回転角度について補正値を求め、回転角度に応じた補正値のテーブルとしてトルク補正テーブルＨを作成する（ステップ２０４）。そして、作成したトルク補正テーブルＨを、補正データメモリ８２に記憶させる（格納する）（ステップ２０５）。
なお、このトルク補正テーブルは、実施例４に示したパーソナルコンピュータ３０によって自動作成されるようにしてもよい。また、トルク補正テーブルは、上述した方法以外の方法を用いて作成してもよい。例えば、トルク変動の測定結果から得られた最大トルク値と最小トルク値の平均トルク値を求め、その平均トルク値と代表トルク変動データの回転角度ごとの値との差分をとり、その差の値の符号を反転させることで、トルク補正テーブルを作成してもよい。
メモリ８３に記憶されているトルク補正テーブルＬは、トルク指令値Ｔ（ｔ）として小さなレベルのトルク指令値ＴＬ（例えば、実施例１，２の第１目標トルク値）がトルクアップ制御部８１からサーボコントローラＳＣに入力された場合に該トルク入指令値を補正するための補正データテーブルである。
さらに、メモリ８４に記憶されているトルク補正テーブルＭＬは、トルク指令値Ｔ（ｔ）として中間レベルのトルク指令値ＴＭＬ（例えば、最大目標トルク値Ｔｍａｘと第１目標トルク値との間のトルク値）がトルクアップ制御部８１から出力された場合に該トルク入指令値を補正するための補正データテーブルである。これらトルク補正テーブルＬ，ＭＬの作成方法は、先に説明したトルク補正テーブルＨと同様である。
本実施例では、３つのトルク指令値に対するトルク補正テーブルＨ，Ｌ，ＭＬを用意するため、実施例４で説明したトルク測定装置によって該３つのトルク指令値に対する締め付けトルクの測定が必要である。
トルク補正テーブルＨ，Ｌ，ＭＬの例を図１６Ｂに示す。この図に示す各トルク補正テーブルの値は、ドライバＤの回転角度に応じて、０を境にプラス側とマイナス側とに変化している。また、各トルク補正テーブルの値は、線形でもきれいな正弦波形状でもなく、複雑な形状を呈するように変化している。
補間演算部８６には、トルクアップ制御部８１からトルク指令値Ｔ（ｔ）が入力されるとともに、ドライバＤのモータＭの回転角度を検出するためのエンコーダＥ（タコジェネレータでもよい）からの信号が入力される。
補間演算部８６は、３つのトルク補正テーブルＨ，Ｌ，ＭＬのうち、入力されたトルク指令値Ｔ（ｔ）に一致するトルク指令値用の補正データテーブル若しくは入力されたトルク指令値Ｔ（ｔ）が間に入る２つのトルク指令値用の２つの補正データテーブルを選択する。図１５には、入力されたトルク指令値Ｔ（ｔ）がトルク指令値ＴＨとＴＭＬとの間に入る値であるためにトルク補正テーブルＨ，ＭＬを選択した場合を示す。
そして、補間演算部８６は、選択したトルク補正テーブルから、エンコーダＥを通じて検出したドライバＤの回転角度に対応する補正値を読み出す。選択した補正データテーブルがトルク指令値Ｔ（ｔ）に一致するトルク指令値用のものであれば、そのまま読み出した補正値を出力する。また、２つのトルク補正テーブルを選択し、これらから２つの補正値を読み出した場合は、これら２つの補正値から補間演算によってトルク指令値Ｔ（ｔ）用の補正値を求める（図１６Ａのステップ２０６）。
図１５には、トルク補正テーブルＨ，ＭＬから読み出された２つの補正値ＣＨ（θ），ＣＭＬ（θ）を用いた線形補間によって、トルク指令値Ｔ（ｔ）に対する補正値Ｃを算出する例を示している。
具体的には、まず、Ｔ（ｔ）＞ＴＭＬの場合は、トルク補正テーブルＨ，ＭＬを選択し、ＣＨ（θ），ＣＭＬ（θ）を読み出す。
そして、ＣＨ（θ）とＣＭＬ（θ）の比例配分により、
Ｃ＝｛ＣＨ（θ）−ＣＭＬ（θ）｝／（ＴＨ−ＴＭＬ）×（Ｔ（ｔ）−ＴＭＬ）＋ＣＭＬ（θ）
から補正値Ｃを計算する。
Ｔ（ｔ）＜ＴＭＬの場合は、トルク補正テーブルＭＬ，Ｌを選択し、ＣＭＬ（θ），ＣＬ（θ）を読み出す。
そして、ＣＭＬ（θ）とＣＬ（θ）の比例配分により、
Ｃ＝｛ＣＭＬ（θ）−ＣＬ（θ）｝／（ＴＭＬ−ＴＬ）×（Ｔ（ｔ）−ＴＬ）＋ＣＬ（θ）
から補正値Ｃを計算する。なお、Ｔ（ｔ）がＴＨ，ＴＭＬ，ＴＬのいずれかに一致する場合でも、上記線形補間の式に当てはめて補正値を計算してもよい。
ここで、補正値Ｃの算出についても上記のような線形補間方式に限らない。例えば、３点（ＴＬ，ＣＬ（θ）），（ＴＭＬ，ＣＭＬ（θ）），（ＴＨ，ＣＨ（θ））を通る二次式やそれ以上の高次式を用いて補間してもよい。
また、ＴＨがねじ締め時の最大トルク指令値より小さい場合やＴＬがねじ締め時の最小トルク指令値（第１目標トルク値）より大きい場合には、上述した内挿補間法ではなく、外挿補間法によって補正値Ｃを求めてもよい。
さらに、本実施例では、３つのトルク指令値に対するトルク補正テーブルＨ，Ｌ，ＭＬを用意する場合について説明したが、本発明では、２つ又は４つ以上のトルク指令値に対するトルク補正テーブルを用意してもよい。４つ以上のトルク補正テーブルを用意する場合においても、入力されたトルク指令値Ｔ（ｔ）が間に入る２つのトルク指令値用の補正テーブルを用いた内挿補間若しくは外挿補間によって補正値Ｃを求めることができる。このように多数の補正テーブルを用意することで、トルク指令値（モータ印加電圧）と出力トルクとの関係において非線形性が強い場合でも良好にトルク変動を小さくすることができる。
このようにして得られた補正値Ｃは、補間演算部８６から出力され、加算器８７において、トルクアップ制御部８１から入力されたトルク指令値Ｔ（ｔ）に加算される（図１６Ａのステップ２０７）。そして、補正後のトルク指令値Ｔ′（ｔ）（＝Ｔ（ｔ）＋Ｃ）は、トルク制御部８８に入力される。
トルク制御部８８は、補正トルク指令値Ｔ′（ｔ）に応じた電圧をアンプＡに出力し、アンプＡで増幅された電圧がモータＭに印加される。これにより、ドライバＤは本来のトルク指令値Ｔ（ｔ）に対応した締め付けトルクを発生できる。すなわち、モータＭのコギングトルクやコアの透磁率のむら、モータＭを構成する部品の寸法誤差や組立誤差に起因するねじ締めドライバの締め付けトルク変動を良好に補正できる。
そして、以上のようなトルク指令値Ｔ（ｔ）の補正をドライバＤの回転角度ごとに行うことで、ドライバＤの回転角度の変化に伴うトルク変動を小さくすることができ、安定的にトルク指令値Ｔ（ｔ）に対応した締め付けトルクを発生することができる。
さらに、本実施例では、補正値Ｃをトルク指令値のレベルに応じて最適化するため、広いトルクレベル範囲でトルク変動を小さくすることができる。
図１７には、本実施例にて説明した方法によりねじ締めドライバのトルク変動を補正した場合の例（イメージ図）を示す。図１７において、ＴＡ，ＴＢ，ＴＣは任意のトルク指令値を示し、ＴＡ＞ＴＢ＞ＴＣの関係にある。
図中のＪは、トルク指令値ＴＡ，ＴＢ，ＴＣに対する実際のねじ締めドライバで発生した締め付けトルクの測定データを平均化又は最小二乗法で近似したデータ示す。また、図中のＫは本実施例の方法で補正されたトルク指令値に対するねじ締めドライバで発生した締め付けトルクの測定データを平均化又は最小二乗法で近似したデータ示す。いずれもの測定データも実施例４のトルク測定装置で測定したデータである。
図１７から分かるように、トルク指令値を補正する前の締め付けトルクＪは、そのトルク指令値のレベルが大きいほど変動量が大きい。また、変動の仕方は複雑である。
これに対し、補正後のトルク指令値に対する締め付けトルクＫは、いずれのトルクレベルでも変動量が抑えられ、安定的にトルク指令値ＴＡ，ＴＢ，ＴＣに近い締め付けトルクを発生している。
したがって、本実施例によれば、実施例１，２のねじ締めシステムにおいても、確実にトルク指令値（第１〜最終目標トルク値）に対応した締め付けトルクでねじＳＲを締め付けることができる。
なお、本実施例では、ねじ締めドライバのトルク変動補正について説明したが、本発明は、ねじ締めドライバ以外でも、正確なトルク制御が必要な、モータを駆動源とするモータ駆動装置又はモータ単体にも適用できる。
さらに、トルク制御だけでなく、速度制御や位置制御をモータを駆動源として行う場合に、モータのコギングトルクに起因した振動を抑制する目的で本発明を使用することができる。
さらに、本発明は、ブラシモータやブラシレスモータといった回転型モータに限らず、直進駆動力を発生するリニアモータに対して正確な駆動力制御を行う目的でも適用できる。
なお、本実施例では、ドライバＤに固有の補正データを格納した補正データメモリ８２〜８４を、ドライバＤとセット（対）で設けられているサーボコントローラＳＣ内に設けている。これにより、ねじ締めシステムにおいて、ドライバＤとサーボコントローラＳＣの交換が必要な場合でも、新しく実装されるドライバＤとセットのサーボコントローラＳＣに該ドライバＤに固有の補正データを記憶させておけば、迅速に対応することができる。
また、補正データメモリ８２〜８３をサーボコントローラＳＣ内ではなく、ドライバＤに一体的に設けてもよい。この場合、ドライバＤのみの交換にも迅速に対応できる。
さらに、サーボコントローラＳＣ内に、識別番号等で識別可能な複数のドライバＤに対応する複数の補正データテーブルを記憶したメモリを用意しておき、使用するドライバＤの識別番号を補間演算部８６に入力すると、該ドライバＤ用の補正データテーブルが自動的に選択されるようにしてもよい。
図１８には、本発明の実施例６であるねじ締めドライバ（ねじ締め装置）を示している。先の実施例１，２，４，５では、例えばハードディスク装置等の製品の組立て時におけるねじ締めに使用されるねじ締めドライバの制御方法および締め付けトルク変動の補正方法等について説明した。
しかし、近年のコンピュータおよびその周辺機器の小型化に伴い、ハードディスク装置等の製品にもより小型化が求められている。そして、製品の小型化のために、その組立てに使用されるねじもより微細化してきている。
本実施例では、実施例１，２，４，５において説明したねじ締めドライバとして用いられるだけでなく、より微細化したねじの締め付けにも適用可能なねじ締めドライバについて説明する。以下の説明において、図１８における上側をねじ締めドライバの上側といい、図１８における下側をねじ締めドライバの下側という。
図１８において、Ｄはねじ締めドライバであり、９１はギアボックスである。ギアボックス９１の上面には、モータＭが固定されている。モータＭの出力軸に一体に取り付けられた出力ギア９１ａは、ギアボックス９１内に突出している。
ギアボックス９１内には、出力ギア９１ａに大径ギア部が噛み合う二段ギア９１ｂと、該二段ギア９１ｂの小径ギア部に噛み合うアイドラギア９１ｃとが配置されている。
９２ａは、図１にも符号ＢＤで示すビット駆動部の本体部分を構成する外筒部材である。外筒部材９２ａの内部には、上下方向に延びる出力軸９３が配置されている。
出力軸９３は、その上下に軸部９３ｂを有し、これら軸部９３ｂの間（上下方向中間部）に被駆動ギア９３ａを有する。被駆動ギア９３ａは、上下方向に延びるギア歯を有し、アイドラギア９１ｃに噛み合う。本実施例では、軸部９３ｂと被駆動ギア９３ａとを一体形成した出力軸９３を用いている。但し、被駆動ギア９３ａと軸部９３ｂとを別々に製作し、軸部９３ｂを被駆動ギア９３ａに圧入等して一体化してもよい。
出力軸９３の上下の軸部９３ｂは、ギアボックス９１における外筒部材９２との連結部分の内周に固定された２つの玉軸受け９４ａ，９４ｂにより回転自在に支持されている。軸部９３ｂの下端には、ねじ締め用ビットＢが一体回転可能に、かつ着脱可能に連結されている。
ここで、被駆動ギア９３ａの上下方向の長さ（厚さ）は、アイドラギア９１ｃよりも大きく設定されている。これは、ねじ締め時においてビットＢとねじのリセスとの係合を維持するために、被駆動ギア９３ａとアイドラギア９１ｃとの噛み合いを維持しつつ、ビットＢおよび出力軸９３が外筒部材９３およびギアボックス９１に対して図中に矢印Ｖで示すように上下方向に移動可能とするためである。つまり、出力軸９３の上下動にかかわらず、モータＭから出力軸９３への回転力伝達を可能とするためである。具体的には、被駆動ギア９３ａの厚さは、締め付けるねじの長さ寸法＋アイドラギア９１ｃの厚さ以上に設定される。
また、外筒部材９２ｂの下部には、ビットＢの外周を囲むスリーブ９８が上下動可能に嵌め込まれている。スリーブ９８は、その上端と外筒部材９２ａの内周部において下側の玉軸受け９４ｂを支持するフランジ部との間に配置されたスリーブ押しばね９２ｄによって下方に付勢されている。
また、スリーブ９８の下部側壁には、負圧接続部材９８ａが設けられている。この負圧接続部材９８ａには不図示の真空ポンプからのホースが接続される。スリーブ９８の下端部にねじ頭を収容させた状態でスリーブ９８内を負圧状態とすることにより、ビットＢにねじのリセスを係合させ、該ねじを吸着することができる。
前述したように、本実施例においては被駆動ギア９３ａを出力軸９３に一体形成又は圧入により一体化している。これは、以下の理由による。被駆動ギア９３ａと出力軸９３とをスプライン結合によって相対移動可能に構成するためには、軸部９３ｂにある程度の径がないと、軸部９３ｂにスプライン結合のためのキー溝を形成することが困難である。仮に形成できたとしても、精度の高い形状とし、偏芯回転やトルク変動を小さく抑えることは難しい。しかも、軸部９３ｂの径が細いと、被駆動ギア９３ａとスプライン結合させたとしても、被駆動ギア９３ａから軸部９３ｂへの十分な大きさのトルク伝達が行えない可能性が高い。
被駆動ギア９３ａを出力軸９３に一体化し、被駆動ギア９３ａのアイドラギア９１ｃに対するスライドを可能とした本実施例によれば、軸部９３ｂの径が細くても製作および精度出しが容易であるとともに、十分な大きさのトルク伝達も可能である。
微細ねじの締め付けに使用するドライバでは、ビットＢの径が細く、また締め付けるねじ間のピッチも狭くなるため、出力軸９３（軸部９３ｂ）の径も細くしてドライバＤ（特に、外筒部材９２ａの径）を細くする必要がある。本実施例の構成によれば、このような要求を満たした上で、さらに微細ねじを所望のトルクで偏芯やトルク変動が小さいビット回転によって締め付けることができる。
一方、軸部９３ｂのうち被駆動ギア９３ａの上方の部分には、図１９に詳しく示すように、ベアリング９５を介してばね受け部材９６が取り付けられている。
ばね受け部材９６は、ベアリング９５の外周部を保持する大径円筒部９６ａと、該大径円筒部９６ａの下端部に径方向外側に延びるように形成されたフランジ部９６ｂと、大径円筒部９６ａの上側に形成された小径円筒部９６ｃとを有する。
ベアリング９５は、軸部９３ｂに設けられた段部によって、軸部９３ｂに対する下方への移動が阻止されている。このため、ばね受け部材９６も軸部９３ｂに対して下方に移動することはない。
また、外筒部材９２ａの上部には、ばね押さえ部材９２ｃが取り付けられている。具体的には、外筒部材９２ａの上部内周に形成されためねじ部に、ばね押さえ部材９２ｃの外周に形成されたおねじ部がねじ込まれている。なお、ギアボックス９１、外筒部材９２ａおよびねじ押さえ部材９２ｃによってねじ締めドライバＤの本体が構成される。
そして、ばね押さえ９２ｃの内側天井面とばね受け部材９６のフランジ部９６ｂとの間には、ビット押しばね９９が配置されている。このビット押しばね９９は、ばね受け部材９６を介して出力軸９３およびビットＢを下方に付勢しており、ビットＢとともに出力軸９３が上方に移動すると圧縮変形する。
さらに、軸部９３ｂの上部には、図１９の右側および図２０に拡大して示す導電ブラシ９７が取り付けられている。この導電ブラシ９７は、銅等の導電性の高い材料で製作されており、ねじ９７ｄによって軸部９３ｂに固定されるねじ止め部９７ａと、該ねじ止め部９７ａから側方および下方に延びるように形成された延長部９７ｂと、該延長部９７ｂの下端部に、軸部９３ｂの回転方向（図中の右方向）に延びるように形成されたブラシ部９７ｃとを有する。
ねじ止め部９７ａが軸部９３ｂにねじ９７ｄで固定されると、ブラシ部９７ｃは、ねじ受け部材９６の小径円筒部９６ｃの外周面に接触する。また、軸部９３ｂ（出力軸９３）とともに導電ブラシ９７が回転する間、ブラシ部９７ｃはねじ受け部材９６（小径円筒部９６ｃ）に対して摺動する。このため、出力軸９３から、導電ブラシ９７、ばね受け部材９６およびビット押しばね９９を介してばね押し部材９２ｃへの導通経路が形成される。
出力軸９３にはビットＢが結合されており、また、前述したようにばね押し部材９２ｃは外筒部材９２ａにねじ係合しており、さらに外筒部材９２ａはギアボックス９１に取り付けられている。そして、ギアボックス９１は、図１９に示すようにグランドＧに接続されている。
これにより、ねじ締め時にビットＢに帯電した静電気は、出力軸９３、導電ブラシ９７、ばね受け部材９６、ビット押しばね９９、ばね押し部材９２ｃ、外筒部材９２ａおよびギアボックス９１を介してグランドＧに導かれる。したがって、ビットＢに帯電した静電気が、該ビットＢによって締め付けられるねじを介してハードディスク装置等、静電気に弱い製品に悪影響を及ぼすことを確実に防止することができる。また、導電部材には軸方向の力が作用しないため、軸方向への変形やこれに伴う導電性の悪化を確実に回避することができる。
なお、本実施例では、導電ブラシ９７を、ばね受け部材９６およびビット押しばね９９よりも内側に配置された出力軸９３の軸部９３ｂにねじ９７ｄで固定している。ばね受け部材９６の方が出力軸９３の軸部９３ｂよりも径が大きいので、出力軸９３の回転中に導電ブラシ９７を安定的にばね受け部材９６に対して摺動させることができる。但し、導電ブラシをばね受け部材に固定し、出力軸がこのブラシに対して回転摺動するようにしてもよい。
また、導電ブラシ９７をビット押しばね９９の内側に配置したことにより、ビット押しばね９９と出力軸９３やばね受け部材９６との間の空間を有効利用することができる。したがって、ねじ締めドライバの大型化を招くことなく、導電ブラシ９７を配置することができる。
上記実施例１，２，４〜６で説明してきたねじ締めドライバは、駆動源としてのモータと該モータからねじ締め用ビットに駆動力を伝達する伝達機構とが一体不可分のものである。
一方、ハードディスク装置等の製品の組み立てには、通常、複数種類のねじが用いられ、それらの締め付けに要求されるトルクも異なる。これに対し、特に精密なトルク管理が要求されるねじ締めドライバの出力トルク（締め付けトルク）範囲、つまりはモータの出力トルク範囲は狭く設定されている。したがって、同じねじ締めシステムを用いて締め付けトルクの要求レベルが異なる複数種類のねじ締めを行う場合には、ねじの種類に応じてねじ締めドライバごと交換する必要があった。
そこで、図２１には、本発明の実施例７として、モータと伝達機構とを分離可能とし、伝達機構に対するモータの交換が可能なねじ締めドライバの構成を示している。図２１中、左側には該ねじ締めドライバの全体を、右側にはその伝達機構を抽出して示している。以下の説明において、図２１における上側をねじ締めドライバの上側といい、図２１における下側をねじ締めドライバの下側という。
図２１において、１０１，１０２は上ベース板および中間ベース板である。これら上ベース板１０１および中間ベース板１０２の間には、複数本（本実施例では４本）のシャフト部材１０４が間隔を空けて配置され、上ベース板１０１と中間ベース板１０２とにねじ止めされている。さらに、中間ベース板１０２の下側には、それぞれシャフト部材１０４より短く、互いに間隔を空けて配置された複数本（本実施例では４本）のシャフト部材１０７を介して下ベース板１０３が配置されている。この下ベース板１０３は、例えば実施例１において図１に示したねじ締めシステムにおける支持台４の水平板４ａに固定される。
一方、上ベース板１０１の上面には、それぞれシャフト部材１０４より短く、互いに間隔を空けて配置された複数本（本実施例では３本）のシャフト部材１０５が配置され、上ベース板１０１の下面側からねじ止めされている。なお、上記シャフト部材１０４，１０５，１０７は丸棒でもよいし、角棒でもよい。また、本数も任意である。
以上の上ベース板１０１、下ベース板１０２、ベアリング保持板１０３およびシャフト部材１０４，１０５，１０７により、後述する伝達機構およびモータを支持するための支持構造が構成される。
１２０Ａ，１２０Ｂは実施例１，２，４〜６でも説明したモータＭに相当し、本実施例では、出力トルク範囲が互いに異なるモータである。
１２１は装着板であり、図２１の右側の図に示すように、モータ１２０Ａ，１２０Ｂに予めねじ等で取り付けられる。この装着板１２１の中央には、モータ１２０Ａ，１２０Ｂの出力軸１２２が貫通する開口が形成されており、さらに装着板１２１の周辺部のうち、上ベース板１０１上に固定されているシャフト部材１０５に対応する位置には、該シャフト部材１０５にねじ１０６による取り付けを可能とするためのねじ止め部１２１ａが形成されている。なお、図２１の左側の図に示した１２１ｂは、装着板１２１に形成されたモータ固定用のねじ穴である。
一方、図２１の右側の図に示すように、シャフト部材１０５の上部には、ねじ１０６用のねじ穴１０５ａが形成されている。
ここで、モータ１２０Ａ用の装着板１２１とモータ１２０Ｂ用の装着板１２１とでは、モータ固定用のねじ穴１２１ｂの位置や数が異なる場合もあるが、ねじ止め部１２１ａの位置や数は同じである。つまり、いずれの装着板１２１もシャフト部材１０５に対しては共通の取り付け構造を有する。これにより、モータ１２０Ａ，１２０Ｂ自体に設けられた、該モータを装着板１２１に固定するためのねじ穴等の位置や数が異なっていても、モータ１２０Ａ，１２０Ｂのシャフト部材１０５、つまりは支持構造に対する着脱交換を容易に行うことができる。
次に、伝達機構について説明する。１１０は連結軸であり、上ベース部材１０１の中央に取り付けられたベアリング１１２によって、上ベース板１０１に対して回転自在に保持される。
図２１の右側の図に示すように、連結軸１１０の上部には円筒部が形成されており、該円筒部には、モータ１２０Ａ，１２０Ｂの出力軸（以下、モータ出力軸という）１２２が差し込まれる軸穴１１０ａが形成されている。また、円筒部の周壁の上下位置には、２つのねじ穴１１０ｂが形成されている。モータ出力軸１２２を軸穴１１０ａに挿入し、各ねじ穴１１０ｂに締め込んだ軸止めねじ１１１をモータ出力軸１２２に突き当てることで、モータ出力軸１２２と連結軸１１０とを一体回転可能に連結することができる。このようなモータ出力軸１２２のねじ止め構造を有することにより、伝達機構に対するモータ交換が可能である。
連結軸１１０のうち上ベース板１０１の下方に突出した部分には、第１のユニバーサルジョイント１１３を介して伸縮軸１１４のインナー軸１１４ａが一体回転可能に連結されている。伸縮軸１１４は、モータ出力軸１２２および連結軸１１０の中心軸に対して傾きを持つように配置されている。
伸縮軸１１４は、インナー軸１１４ａとアウター軸１１４ｂからなるテレスコピック構造を有し、両軸１１４ａ，１１４ｂは相対的に軸方向に移動可能、すなわち伸縮が可能である。アウター軸１１４ｂの側面に軸方向に延びるように形成された溝部１１４ｃに、インナー軸１１４ａに取り付けられた突起部材１１４ｄが係合することで、インナー軸１１４ａとアウター軸１１４ｂは一体的に回転する。
アウター軸１１４ｂの下部には、第２のユニバーサルジョイント１１５を介して出力軸としてのビット駆動軸１１７が連結されている。ビット駆動軸１１７は、下ベース板１０２およびベアリング支持部材１０３にそれぞれ取り付けられたベアリング１１６，１１８によって回転自在および軸方向に移動可能に保持されている。ビット駆動軸１１７は、モータ出力軸１２２および連結軸１１０の中心軸から該中心軸に直交する方向にオフセット（シフト）した位置で、該中心軸に平行に延びるように保持されている。
さらに、ビット駆動軸１１７の下部には、カップリング１１９が取り付けられている。該カップリング１１９は、ビットＢを着脱可能に保持する。
以上のように構成された伝達機構では、モータ出力軸１２２からの回転力（出力トルク）は、連結軸１１０，第１のユニバーサルジョイント１１３、伸縮軸１１４、第２のユニバーサルジョイント１１５、ビット駆動軸１１７およびカップリング１１９を介してビットＢに伝達される。ねじ締め時には、ビットＢおよびビット駆動軸１１７は軸方向に移動するが、この移動は伸縮軸１１４の伸縮動作とユニバーサルジョイント１１３，１１５でのジョイント角度が変化することによって吸収され、ビットＢの回転は維持される。
ここで、第１および第２のユニバーサルジョイント１１３，１１５は、互いの偏芯回転やイナーシャが打ち消されるように設計されている。また、伸縮軸１１４におけるインナー軸１１４ａとアウター軸１１４ｂ間の許容偏芯量やベアリング１１２，１１６，１１８における許容回転偏芯量もきわめて小さい。これにより、伝達機構で発生するトルク変動を小さく抑えている。
ここで、実施例１，２，４〜６のねじ締めドライバは、モータ回転をギアを介して出力軸およびビットに伝達する。この場合、実施例５でも説明したように、ドライバの締め付けトルクが、ギアの摩擦変動によって変動する場合がある。これに対し、本実施例では、ギア列を用いずに伝達機構を構成しているためにギアの摩擦変動に起因した締め付けトルク変動が生じず、また伸縮軸１１４やベアリング１１２，１１６，１１８によるトルク変動成分を小さく抑えているため、ギア伝達機構を用いる場合に比べて、トルク変動をより小さく抑えることができる。
そして、伝達機構で発生するトルク変動が小さいため、実施例５で説明したトルク指令値の補正手法を併せ用いることにより、ねじ締めドライバ全体としての締め付けトルクの変動をきわめて小さく抑えることができる。
発明者らの実験によれば、モータの出力トルクその他の条件が同じ場合において、ギヤ列伝達タイプのねじ締めドライバに比べて、出力トルクの大きさにより１％弱から数％のトルク変動抑制効果が得られた。
さらに、本実施例のように、支持構造および伝達機構に対してモータ交換を可能とすることで、ねじ締めシステムの昇降機構（実施例１の図１参照）に固定した支持構造および伝達機構に対してモータ（装着板１２１付きのモータ）１２０Ａ，１２０Ｂのみを適宜選択して装着してねじ締めを行うことができる。したがって、締め付けトルクレベルが異なるねじの締め付けを行う場合でも、従来のようにねじ締めドライバ全体を交換する必要がなくなる。このことにより、どのようなサイズのモータを装着した場合でも、モータを除いたねじ締めドライバ（支持構造および伝達機構）の形状や寸法、ひいてはねじ締めシステムの昇降機構等の形状や寸法を不変とすることができる。したがって、該ねじ締めシステムを生産ラインに設置する場合のライン設計時間を短縮することができ、また設置のために要する部品の共通化や点数削減を図ることができる。
また、本実施例では、支持機構を構成するシャフト部材１０４，１０５，１０７が互いに間隔を空けて配置されている。このため、モータ交換作業やこれに伴う伝達機構の調整作業に際しては、図２１の左側の図に示すシャフト部材間の空間ＳＰに手や工具を挿入することが可能である。したがって、交換作業や調整作業を容易に行うことができる。
なお、本実施例では、ユニバーサルジョイントを使用した伝達機構を有するモータ単体交換タイプのねじ締めドライバについて説明したが、実施例６等で説明したギア列を使用した伝達機構を有する場合でも、モータ単体交換タイプのねじ締めドライバを構成することが可能である。
ところで、上述したモータ交換が可能なねじ締めドライバを用いて、実施例１〜３にて説明した制御システムとは異なる制御システムを構成することも可能である。
図２２には、該制御システムの概略構成を示している。なお、図２２では、モータに予め取り付けられる装着板（図２１の符号１２１）は図示を省略している。また、図中の右側に示したねじ締めドライバ（支持機構および伝達機構）に付した符号は、図２１中の符号と同じである。
実施例１，２，４〜６にて説明したモータ不可分型のねじ締めドライバには、それ専用のサーボコントローラが付属している。このため、締め付けトルクレベルの変更に伴いモータ不可分型ねじ締めドライバを交換する場合、サーボコントローラも一緒に交換する必要がある。
これに対し、本実施例では、図２２に示すように、１つのねじ締めドライバ（支持機構および伝達機構）に対して、互いに出力トルク範囲が異なる複数種類のモータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃを交換装着することができる。このような場合には、該複数のモータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃのいずれをも制御可能なサーボコントローラＳＣ′を用いるとよい。
サーボコントローラＳＣ′内には、各モータに印加する電圧又は電流を制御するモータ制御部Ｃ２′と、実施例５で説明した補正データメモリ８２〜８４としてモータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ用のメモリが搭載されている。また、図示しないが、実施例５で説明した補間制御部や加算器等も搭載されている。
これにより、サーボコントローラＳＣ′は、複数のモータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃのうちいずれのモータがねじ締めドライバに装着されても、その締め付けトルク変動を抑えてねじ締めを行うことができる。モータに対応した補正データメモリの選択は、実施例５でも説明したように、モータに付された識別番号等を利用して行えばよい。
このように、サーボコントローラＳＣ′に複数のモータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃの制御機能を持たせることにより、モータを交換してもサーボコントローラは交換しなくてよい。言い換えれば、従来は複数のモータ（ねじ締めドライバ）に対してそれと同数のサーボコントローラが必要であったのに対し、本実施例によれば、複数のモータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃに対して１つのサーボコントローラを用意すれば済む。これにより、ねじ締めシステムを従来よりも安価に構成することができる。
図２３および図２４にはそれぞれ、本発明の実施例８であるねじ締めドライバの構成を示している。上記実施例１，２，４〜７にて説明したねじ締めドライバは、モータの出力軸とビットとがこれらの中心軸に対して直交する方向にオフセットしたいわゆるオフセットタイプのねじ締めドライバであるが、本実施例のねじ締めドライバは、モータの出力軸からビットまでが直線上に配置されたいわゆるストレートタイプのねじ締めドライバである。このストレートタイプのねじ締めドライバも、実施例１，２，４，５のねじ締めドライバとして使用可能である。
また、図２４に示したドライバでは、回転する整流子に対して摺動するブラシを備えたブラシモータ３０２Ｂを使用している。一方、図２３に示したドライバでは、モータとしてブラシレスモータ３０２Ａを使用している。これ以外の基本的な構成は、両図のモータで同じであるので、共通する構成要素には同符号を付して説明する。また、以下の説明において、図２３，２４における上側をねじ締めドライバの上側といい、同図における下側をねじ締めドライバの下側という。
図２３および図２４において、３０１はねじ締めドライバの本体を構成する外筒部材である。該外筒部材３０１の上端部には、ブラシレスモータ３０２Ａ又はブラシモータ３０２Ｂが固定されている。これらモータ３０２Ａ，３０２Ｂの出力軸（以下、モータ出力軸という）３０２ａは、外筒部材３０１の上面に形成された開口を通って外筒部材３０１の内側に突出している。
３１１は外筒部材３０１の内側に配置された第１内筒部材である。第１内筒部材３１１は、外筒部材３０１の内周部に取り付けられたベアリング３１０によって外筒部材３０１に対して回転が可能に保持されており、また、該ベアリング３１０との係合によって外筒部材３０１に対して軸方向への移動が阻止されている。
第１内筒部材３１１の内側には、モータ出力軸３０２ａと一体回転可能な回転伝達機構３１５が配置されている。回転伝達機構３１５はモータ出力軸３０２ａに連結された上側部材３１５ａと、該上側部材３１５ａに対して一体回転可能および上下動可能に連結された下側部材３１５ｂとを有する。該下側部材３１５ｂは、ビットＢの上端に形成されたＤカット形状部に回転方向にて係合する。これにより、モータ出力軸３０２ａの回転は、回転伝達機構３１５を介してビットＢに伝達される。
ビットＢの上部外周にはリング状のＵ溝が形成されている。第１内筒部材３１１の下部に保持されたボール３１６が該Ｕ溝に係合することで、ビットＢは回転伝達機構３１５に対して脱落することなく回転可能に保持される。
第１内筒部材３１１の外側には、第２内筒部材３１７が配置されている。該第２内筒部材３１７の下端面は、第１内筒部材３１１の下端部外周に取り付けられた止め輪３１３に当接している。第２内筒部材３１７は、その上端面と第１内筒部材３１１の上部外周に取り付けられた止め輪３１８との間に配置されたコイルばね３１９によって下方に付勢されている。第２内筒部材３１７は、ドライバ使用時には、その中間部の内周面がボール３１６に当接し、ビットＢを挟むように保持しているボール３１６が外側に移動することを阻止する。
一方、第２内筒部材３１７をコイルばね３１９の付勢力に抗して第１内筒部材３１１に対して上方に移動させると、第２内筒部材３１７のうち内径が大きい下部がボール３１６の外側への逃げを許容する。これにより、ビットＢをドライバから取り外したり装着したりすることができる。
外筒部材３０１の下部外周には、本体ねじ部としての粗調整おねじ３０１ａが形成されている。この粗調整おねじ３０１ａには、上から順に、第１ロックリング３２０の内周に形成されためねじ３２０ａと、第１の調整部材としての粗調整リング３２１の上部内周に形成された第１めねじ３２１ａとがそれぞれ係合している。粗調整リング３２１の外周には、後述するビット先端とスリーブ先端との位置合わせ時に使用する粗調整目盛り（図示せず）が設けられている。
第２内筒部材３１７およびコイルばね３１９の外側には、第２の調整部材としての円筒状の微調整ケース３２３が配置されている。微調整ケース３２３の上部外周には、粗調整おねじ３０１ａよりもねじピッチが小さい微調整おねじ３２３ａが形成されている。この微調整おねじ３２３ａには、上から順に、粗調整リング３２１の下部内周に形成された第２めねじ３２１ｂと、第２ロックリング３２４の内周に形成されためねじ３２４ａとがそれぞれ係合している。
微調整ケース３２３の外周には、後述するビット先端のスリーブ先端からの突出量調整の際に使用する微調整目盛り（図示せず）が設けられている。
微調整ケース３２３の下部内側には、ビットＢの先端周囲を覆うスリーブ３２６が配置されている。スリーブ３２６は、その下端開口を通してビットＢの先端を露出させることができる。スリーブ３２６の上部外周に形成されたフランジ部３２６ａが微調整ケース３２３の下部内周に形成された段部３２３ｃに当接することで、スリーブ３２６の微調整ケース３２３に対する下方への抜けが阻止される。
また、スリーブ３２６は、その上端面と微調整ケース３２３の上端部に係止されたスリーブ押しコイルばね３２７によって下方に付勢されている。このため、スリーブ３２６は、後述するビット先端のスリーブ先端からの突出量調整の際に微調整ケース３２３とともに上下動する。
微調整ケース３２３の周壁部における上下方向中間部には、貫通孔３２３ｂが形成されている。そして、微調整ケース３２３の外周には、この貫通孔３２３ｂに通じる孔を有する負圧接続部材３２５が取り付けられている。
図２４において、３０２ｂはブラシモータ３０２Ｂのブラシであり、整流子としてのモータ出力軸３０２ａに接触している。３４０はブラシモータ３０２ｂを覆うカバーであり、ブラシモータ３０２Ｂから排出されるカーボン等の汚物が外部に出ないようにするためのものである。
図２３に示すブラシレスモータ３０２Ａを使用したねじ止めドライバは、図２４に示すブラシモータ３０２Ｂを使用したねじ止めドライバに対して、カバー３４０が不要である分、径を小さくすることができる。具体的には、図２３において、ブラシレスモータ３０２Ａの外径と外筒部材３０１の外径とがほぼ一致している。この径の差はそれほど大きくはないが、ねじ締めドライバ全体の容積の差はかなり大きくなる。したがって、より微細なピッチで配置された複数のねじを複数のドライバで一括して締め付けるような場合は、ブラシレスモータ３０２Ａを使用したドライバの方が有利である。
以上のように構成されたねじ締めドライバによりねじ３５０を締め付ける場合は、まずスリーブ３２６の先端部から若干突出させたビットＢの先端にねじ３５０のリセス３５１を係合させ、該ねじ３５０の上面にスリーブ３２６の先端部を接触させる。そして、ドライバ内部の空気を負圧接続部材３２５を介して真空ポンプにより吸引させる。これにより、ドライバ内部が負圧状態となり、スリーブ３２６の先端部にねじ３５０が吸着される。この状態でワーク３５２のねじ穴にねじ３５０を合わせてモータ３０２Ａ，３０２Ｂを回転させることにより、ねじ３５０を締め込むことができる。
但し、ねじ３５０が微細化するに従い、リセス３５１の深さＤＰＴが小さくなるため、ビット先端のスリーブ先端からの突出量（以下、単にビット突出量という）ＢＰを高精度（厳密）に調整しなければ、該ビット突出量ＢＰが大きすぎてねじ３５０の上面とスリーブ先端との間に隙間が生じてねじ３５０の吸着ができない場合がある。このため、本実施例のドライバでは、以下の手順によりビット突出量を高精度に調整することができるようにしている。
まず、外筒部材３０１に形成された粗調整おねじ３０１ａ上において、第１ロックリング３２０を粗調整リング３２１に対して緩める（上方に移動させる）。また、微調整ケース３２３に形成された微調整おねじ３２３ａ上において、第２ロックリング３２４を粗調整リング３２１に対して緩める（下方に移動させる）。これにより、粗調整リング３２１が粗調整おねじ３０１ａ上で回転可能となる。
この状態で、粗調整リング３２１を回転操作すると、粗調整リング３２１は第１めねじ３２１ａと外筒部材３０１の粗調整おねじ３０１ａとの作用によって外筒部材３０１に対して上下動する。このとき、粗調整リング３２１の第２めねじ３２１ｂに対して微調整おねじ３２３ａが係合している微調整ケース３２３と、微調整ケース３２３の微調整おねじ３２３ａに係合している第２ロックリング３２４も、粗調整リング３２１とともに回転しながら上下動する。そして、微調整ケース３２３とともにスリーブ３２６も上下動する。この操作によって、スリーブ３２６の先端とビットＢの先端とを一致させる。一致度は粗調整リング３２１上の目盛りを見ながら操作することで確保できる。
スリーブ３２６の先端とビットＢの先端とを一致させた後、第１ロックリング３２０を粗調整リング３２１に対して締め込む。これにより粗調整リング３２１は、粗調整おねじ３０１ａ上において回転できなくなる。
次に、微調整ケース３２３を回転操作すると、微調整おねじ３２３ａと動きがロックされた粗調整リング３２１の第２めねじ３２１ｂとの作用によって微調整ケース３２３が上下動する。そして、この微調整ケース３２３とともにスリーブ３２６が上下動する。前述したように、微調整おねじ３２３ａのねじピッチ（つまりはリード）は外筒部材３０１の粗調整おねじ３０１ａのそれよりも小さいため、回転操作量が同じである場合の微調整ケース３２３の操作によるスリーブ３２６の上下移動量は、粗調整リング３２１の操作によるスリーブ３２６の上下移動量より小さい。したがって、微調整ケース３２３上の微調整目盛りを見ながら微調整ケース３２３を回転操作することで、ビット突出量ＢＰをねじ３５０のリセス３５１の深さＤＰＴに応じてきわめて高精度に調整することができる。
そして、最後に、第２ロックリング３２４を粗調整リング３２１に対して締め込む。これにより、微調整ケース３２３も回転ができなくなり、スリーブ３２６のビットＢに対する位置も固定される。すなわち、ビット突出量ＢＰが設定される。
従来のドライバでは、粗調整リング３２１に相当する部材のみでビット先端のスリーブ先端からの突出量を調整したが、粗調整リング３２１に相当する部材の回転量に対する突出量の変化が大きいために、微調整が難しかったり長時間を要したりしていた。また、第１ロックリング３２４に相当する部材を締め込んだ際に粗調整リング３２１に相当する部材も第１ロックリング３２４に相当する部材の端面との摩擦によって若干回転し、調整された突出量が変化してしまう可能性があった。本実施例によれば、短時間で容易にビット突出量の微調整を行うことができる。しかも、最終的な微調整ケース３２３のロックを、これとは別部材である粗調整リング３２１の端面に第２ロックリング３２４を当接させて行うため、微調整終了後にビット突出量が変化する可能性をほとんどなくすることができる。
なお、本実施例にて説明したビット突出量の調整機構は、ストレートタイプのねじ締めドライバに限らず、実施例１，２，４〜７にて説明したオフセットタイプのねじ締めドライバにも採用することができる。また、ビット突出量の粗調整および微調整を可能とするための機構は、上記構成のものに限られない。
以上、本発明の好ましい実施態様を説明してきたが、本発明はこれらの実施態様に限定されるものではなく、様々な変形及び変更が可能である。
 産業上の利用の可能性
本発明によれば、出力の大きさによって出力変動の大きさ等が変化するモータの出力変動を抑えることができるモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することができる。
本発明の一側面としてのモータ制御装置は、モータの出力変動を抑えるための補正データ群を記憶したメモリと、入力された出力指令値および補正データ群から得られた、モータの作動位置情報に応じた補正値を用いてモータの出力を制御するための出力指令値を生成する演算器とを有する。そして、該メモリは、トルクレベルの大きさが異なる複数の所定出力指令値に対応した複数の補正データ群を記憶している。さらに、該演算器は、該複数の補正データ群のうち少なくとも２つの補正データ群に含まれる補正データを用いた補間処理によって、該入力された出力指令値とモータの作動位置情報とに応じた補正値を求めることを特徴とする。
また、本発明の他の側面としてのモータ制御方法は、モータの出力変動を抑えるための補正データ群をメモリに記憶させる第１のステップと、入力された出力指令値および補正データ群から得られた、モータの作動位置情報に応じた補正値を用いてモータの出力を制御するための出力指令値を生成する第２のステップとを有する。第１のステップにおいては、トルクレベルの大きさが異なる複数の所定出力指令値に対応した複数の補正データ群をメモリに記憶させる。そして、第２のステップにおいては、該複数の補正データ群のうち少なくとも２つの補正データ群に含まれる補正データを用いた補間処理によって、該入力された出力指令値とモータの作動位置情報とに応じた補正値を求めることを特徴とする。
ここで、メモリに、３つ以上のトルクレベルの大きさが異なる所定出力指令値に対応した複数の補正データ群を記憶させてもよい。この場合、演算器に、該複数の補正データ群のうち入力された出力指令値が間に入る２つの所定出力指令値に対応した２つの補正データ群を用いて補間処理を行わせるとよい。これにより、入力された出力指令値に対してより適切な補正値を求めることができる。
さらに、入力される出力指令値が変化する場合には、該変化後における出力指令値およびモータの作動位置情報を用いて補正値を更新するようにしてもよい。これにより、変化した出力指令値に応じた適切な補正値を得ることができ、出力指令値が変化する場合でも、変化後の出力指令値に対応したモータ出力を安定的に得ることができる。
本実施例では、クランプ板２５のねじ締めを行う場合に、まず、ねじの頭部がクランプ板２５に接する（着座する）まで該ねじを締め込み、その後、各ねじの締め付けトルクを最終締め付けトルクまで段階的に上げていく。このとき、６本のねじＳＲを、図３Ａにおいて対角位置関係にある２本のねじが一組となるようにして三組に分ける。すなわち、図３Ａに番号１〜６で示した順番でねじＳＲのうち、１番と２番のねじＳＲを一組とし、３番と４番のねじＳＲを一組とする。さらに、５番と６番のねじＳＲを一組とする。そして、同じ組の２本のねじの着座までの締め込みとその後の段階的な締め付けトルクアップは同時に行う一方、これらの組間において着座までの締め込みの開始と各段階の締め付けトルクアップの開始には時間差を持たせるようにする。１番から６番のねじＳＲの締め付けはそれぞれ、第１〜第６のねじ締めドライバＤ１〜Ｄ６が行う。つまり、ドライバＤ１，Ｄ２が１つの組として、ドライバＤ３，Ｄ４が他の組として、さらにドライバＤ５，Ｄ６が別の一組として同期制御される。
図６には、ドライバ１，２、ドライバ３，４およびドライバ５，６の各同期点からのウェイトタイマ、モータ電圧指令目標値（目標トルク）およびホールドタイマの設定例を示している。また、同図には、同期待ち状態が解除されるタイムアウト時間、一連のねじ締め動作での同期処理の継続と終了の区別、トルクアップ／ダウン時のモータ電圧指令値の変更レートおよび着座検出によるホールド状態からの脱出の有無も併せて例示している。
なお、図６では、ドライバ３，４およびドライバ５，６における各段階でのウェイトタイマ値が同じになるように設定されているが、これらが異なるように設定してもよい。
図７Ａから図７Ｃには、各ドライバのサーボコントローラＳＣ（演算器ＣＡＬ）において実行されるコンピュータプログラムであって、同期とりに関する動作を制御するためのプログラムの内容を示している。
図７Ａには、本実施例では一連のねじ締め動作の終了時に行われる各ドライバでの初期化動作の制御フローチャートを示している。まず、ステップ（図ではＳと略記する）６１では、サーボコントローラＳＣは、同期点７が設定されることに応じて、初期化動作を開始する。ステップ６２では、同期待ちカウンタのカウント値を０にリセットする。
プーリ１２ａとモータ１１の出力軸に取り付けられたプーリ１１ａとの間にはベルト１１ｂが巻き掛けられている。このため、モータ１１が回転すると、第１の減速機構としてのベルト１１ｂおよびプーリ１１ａ，１１ｂによる減速と第２の減速機構としてのハーモニックドライブによる減速を経て回転テーブル１３が軸１８を中心に回転する。ハーモニックドライブのプーリ−ベルト機構よりも大きな減速機能により、プーリ−ベルト機構による減速を経たステップ角よりもさらに細かい回転テーブル１３の回転角度分解能を得ることができる。なお、第１の減速機構としては、上述したプーリ−ベルト機構以外のギア機構やローラ機構でもよいが、バックラッシや滑りがきわめて小さい機構を選択すべきである。
出力軸９３の上下の軸部９３ｂは、ギアボックス９１における外筒部材９２ａとの連結部分の内周に固定された２つの玉軸受け９４ａ，９４ｂにより回転自在に支持されている。軸部９３ｂの下端には、ねじ締め用ビットＢが一体回転可能に、かつ着脱可能に連結されている。
ここで、被駆動ギア９３ａの上下方向の長さ（厚さ）は、アイドラギア９１ｃよりも大きく設定されている。これは、ねじ締め時においてビットＢとねじのリセスとの係合を維持するために、被駆動ギア９３ａとアイドラギア９１ｃとの噛み合いを維持しつつ、ビットＢおよび出力軸９３が外筒部材９２ａおよびギアボックス９１に対して図中に矢印Ｖで示すように上下方向に移動可能とするためである。つまり、出力軸９３の上下動にかかわらず、モータＭから出力軸９３への回転力伝達を可能とするためである。具体的には、被駆動ギア９３ａの厚さは、締め付けるねじの長さ寸法＋アイドラギア９１ｃの厚さ以上に設定される。
また、外筒部材９２ａの下部には、ビットＢの外周を囲むスリーブ９８が上下動可能に嵌め込まれている。スリーブ９８は、その上端と外筒部材９２ａの内周部において下側の玉軸受け９４ｂを支持するフランジ部との間に配置されたスリーブ押しばね９２ｄによって下方に付勢されている。
以上の上ベース板１０１、中間ベース板１０２、下ベース板１０３およびシャフト部材１０４，１０５，１０７により、後述する伝達機構およびモータを支持するための支持構造が構成される。
ここで、モータ１２０Ａ用の装着板１２１とモータ１２０Ｂ用の装着板１２１とでは、モータ固定用のねじ穴１２１ｂの位置や数が異なる場合もあるが、ねじ止め部１２１ａの位置や数は同じである。つまり、いずれの装着板１２１もシャフト部材１０５に対しては共通の取り付け構造を有する。これにより、モータ１２０Ａ，１２０Ｂ自体に設けられた、該モータを装着板１２１に固定するためのねじ穴の位置や数が異なっていても、モータ１２０Ａ，１２０Ｂのシャフト部材１０５、つまりは支持構造に対する着脱交換を容易に行うことができる。
アウター軸１１４ｂの下部には、第２のユニバーサルジョイント１１５を介して出力軸としてのビット駆動軸１１７が連結されている。ビット駆動軸１１７は、中間ベース板１０２および下ベース板１０３にそれぞれ取り付けられたベアリング１１６，１１８によって回転自在および軸方向に移動可能に保持されている。ビット駆動軸１１７は、モータ出力軸１２２および連結軸１１０の中心軸から該中心軸に直交する方向にオフセット（シフト）した位置で、該中心軸に平行に延びるように保持されている。

Claims (9)

  1. モータの出力変動を抑えるための補正データ群を記憶したメモリと、
    入力された出力指令値および前記補正データ群から得られた、前記モータの作動位置情報に応じた補正値を用いて前記モータの出力を制御するための出力指令値を生成する演算器とを有し、
    前記メモリは、互いに異なる複数の所定出力指令値に対応した複数の補正データ群を記憶しており、
    前記演算器は、前記複数の補正データ群のうち少なくとも２つの補正データ群を用いた補間処理によって、前記入力された出力指令値と前記モータの作動位置情報とに応じた前記補正値を求めることを特徴とするモータ制御装置。
  2. 前記メモリは、３つ以上の複数の前記補正データ群を記憶しており、
    前記演算器は、該複数の補正データ群のうち前記入力された出力指令値が間に入る２つの所定出力指令値に対応した２つの補正データ群を用いて前記補間処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 前記演算器は、内挿補間法又は外挿補間法を用いて前記補間処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
  4. 前記各補正データ群は、前記各所定出力指令値に対する前記モータの出力の測定結果を最小二乗法で近似して得られた又は複数回の該測定結果を平均して得られたデータ群であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
  5. 入力される出力指令値が変化する場合において、
    該変化後における出力指令値および前記モータの作動位置情報を用いて前記補正値を更新することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
  6. 前記モータはねじ締め装置を駆動するモータであり、前記モータの出力はトルクであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
  7. 請求項６に記載のモータ制御装置と、
    モータにより駆動されるねじ締め装置とを有することを特徴とするねじ締めシステム。
  8. 請求項１から５のいずれか１つに記載のモータ制御装置と、
    モータを駆動源として作動するモータ駆動装置とを有することを特徴とするシステム。
  9. モータの出力変動を抑えるための補正データ群をメモリに記憶させる第１のステップと、
    入力された出力指令値および前記補正データ群から得られた、前記モータの作動位置情報に応じた補正値を用いて前記モータの出力を制御するための出力指令値を生成する第２のステップとを有し、
    前記第１のステップにおいて、互いに異なる複数の所定出力指令値に対応した複数の補正データ群を前記メモリに記憶させ、
    前記第２のステップにおいて、前記複数の補正データ群のうち少なくとも２つの補正データ群を用いた補間処理によって、前記入力された出力指令値と前記モータの作動位置情報とに応じた前記補正値を求めることを特徴とするモータ制御方法。
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