KR20080094930A - 토크 측정 장치 - Google Patents

Abstract

측정 대상물의 각 회전 각도에서의 출력 토크를 자동적이고 정밀하게 측정할 수 있는 토크 측정 장치를 개시한다. 토크 측정 장치는, 측정 대상물의 출력 토크를 검출하는 토크 센서와, 이 토크 센서를 유지하고 이 토크 센서를 회전시키는 회전 기구와, 토크 센서의 회전 각도를 변경하도록 상기 회전 기구를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

토크 측정 장치{TORQUE MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은, 나사 조임 장치 등의 측정 대상물의 출력 토크를 측정하는 장치에 관한 것이다.

정밀 기기 등의 제품이 조립에 사용되는 나사의 체결 등에는, 출력 토크를 정밀하게 제어할 수 있는 모터 구동 타입의 나사 조임 장치가 사용된다.

단, 모터에는 코킹 토크가 있어, 이것이 정확한 토크 제어의 장해가 되었다. 즉, 모터의 코어의 적층 상태에 편차가 있으면, 모터에 인가하는 전류가 제로인 상태에서도 모터의 회전 각도에 따라서 코킹 토크가 발생한다. 이 코킹 토크의 영향에 의해 출력 토크가 변동하여 버린다.

특허문헌 1에는, 모터의 코킹 토크를 측정하는 장치가 개시되어 있다. 이 측정 장치는, 무통전 상태의 모터의 로터축을 외부 구동력에 의해 회전시키면서, 로터축의 회전과 함께 변동하는 코킹 토크를 토크 센서로 측정한다.

또한, 전술한 코킹 토크 이외에도, 모터의 토크 제어의 장해가 되는 요인이 있다. 예를 들어, 모터의 코일 권선에 편차가 있으면, 모터의 회전에 따라 토크 변동이 발생한다. 이 토크 변동은, 모터에 대한 인가 전압 또는 인가 전류의 크기에 거의 비례하여 증가한다. 그리고, 이 코일 권선의 편차에 기인한 토크 변동 성 분이, 전술한 코킹 토크의 영향에 의한 토크 변동 성분에 중첩되므로, 출력 토크의 변동이 점점 더 커진다.

코어의 투자율의 불균일이나 권선 편차는, 기본적으로 모터의 1회전 중에 정현파상의 토크 변동을 발생시킨다. 그러나, 개개의 모터의 편차에 의해, 복잡한 곡선을 그리도록 토크 변동이 발생하는 경우가 있다. 또한, 모터에 대한 인가 전압 또는 인가 전류(즉, 지령 토크)가 상이하면, 모터의 회전 각도와 토크 변동과의 관계가 변화되는 경우가 있다.

이러한 복잡한 토크 변동을 억제하기 위해서는, 모터에 일정 전압 또는 전류를 인가한 상태로 모터의 회전 각도마다의 출력 토크를 정확하게 측정하고, 그 측정 결과에 기초하여 토크 변동을 상쇄하는 전압 또는 전류를 모터에 인가해야 한다.

특허문헌 1 : 일본 특허공개 평성 제5-149803호 공보

그러나, 종래 사용되고 있는 토크 측정 장치는, 토크 센서를 모터(또는 나사 조임 장치 등의 측정 대상물)에 대해 일정 위상으로 고정한 상태에서만 해당 모터의 출력 토크를 측정할 수 있었다.

이 때문에, 어떤 모터 회전 각도에서 출력 토크를 측정한 후에는, 일단 모터와 토크 센서를 분리하여, 모터(로터)를 소정 각도 회전시키고, 다시 모터와 토크 센서를 결합시켜 그 새로운 회전 각도로 출력 토크를 측정하는 작업을 반복해야 했다.

이 경우는 토크 측정 작업이 번거롭고, 장시간을 요한다는 문제가 있다. 또한, 모터와 토크 센서의 재결합 작업을 행할 때 모터 회전 각도가 변하여, 모터 회전 각도와 출력 토크의 관계를 정밀하게 측정하는 것이 어렵다는 문제도 있다.

따라서, 본 발명은 측정 대상물의 각 회전 각도에서의 출력 토크를 자동적으로 그리고 정밀하게 측정할 수 있도록 한 토크 측정 장치를 제공하는 것을 예시적인 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태로서의 토크 측정 장치는, 측정 대상물의 출력 토크를 검출하는 토크 센서와, 이 토크 센서를 유지하고 이 토크 센서를 회전시키는 회전 기구와, 토크 센서의 회전 각도를 변경하도록 그 회전 기구를 제어하는 컨트롤러를 갖는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 측정 대상물과 토크 센서를 결합한 상태 그대로 토크 센서와 함께 측정 대상물의 출력축을 측정 대상물 본체에 대해 원하는 회전 각도로 정확하게 위치 결정한 상태에서 출력 토크를 측정할 수 있다. 또한, 컨트롤러에 의해, 토크 센서를 사용한 토크 측정과 토크 센서의 회전 각도의 변경 동작을 교대로 행하게 함으로써, 다수의 회전 위치에서의 출력 토크 측정을 자동적으로 단시간에 행할 수 있다.

또한, 컨트롤러는, 토크 센서의 각 회전 각도에서의 측정 토크를 기록하는 기능을 가져도 된다. 이에 의해, 다수의 회전 각도에서의 출력 토크 측정 결과를 자동적으로 기록할 수 있고, 또한 측정 시간의 단축을 도모할 수 있다.

또한, 측정 대상물이 나사 조임 장치인 경우에는, 회전 기구에 의해, 그 나사 조임 장치에 의해 체결되는 나사에 발생하는 축력을 검출하는 축력 센서를 유지해도 된다. 이에 의해, 토크 센서를 사용한 토크 측정과 나사 축력 측정을 일괄적으로 행할 수 있다.

또한, 회전 기구를, 구동원의 회전을 감속하는 제1 감속 기구와, 그 제1 감속 기구로부터의 회전을, 그 제1 감속 기구보다 큰 감속비로 전달하는 제2 감속 기구를 갖는 구성으로 함으로써, 큰 회전 각도 분해능을 얻을 수 있어, 보다 세밀한(다수의) 회전 각도에서의 출력 토크 측정을 행할 수 있다.

본 발명의 다른 목적과 또 다른 특징은, 이하에 첨부 도면을 참조하여 설명되는 실시예에서 밝혀질 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1인 나사 조임 시스템의 외관도.

도 2는 실시예 1의 나사 조임 시스템의 제어계를 나타내는 블록도.

도 3a는 실시예 1의 나사 조임 시스템으로 나사 조임을 행하는 하드디스크 장치의 평면도.

도 3b는 도 3a에 나타내는 하드디스크 장치의 측면도.

도 4는 실시예 1의 나사 조임 시스템의 동작을 나타내는 타이밍 차트.

도 5은 실시예 1의 나사 조임 시스템의 모터 제어부의 구성을 나타내는 블록도.

도 6은 실시예 1의 나사 조임 시스템에서의 웨이트 타이머 등의 설정예를 나타내는 표.

도 7a는 실시예 1의 나사 조임 시스템의 제어계의 동작을 나타내는 흐름도.

도 7b는 실시예 1의 나사 조임 시스템의 제어계의 동작을 나타내는 흐름도.

도 7c는 실시예 1의 나사 조임 시스템의 제어계의 동작을 나타내는 흐름도.

도 8은 본 발명의 실시예 2인 나사 조임 시스템의 제어계의 구성을 나타내는 블록도.

도 9는 본 발명의 실시예 3인 위치 결정 시스템의 제어계의 구성을 나타내는 블록도.

도 10은 실시예 3의 동기 제어 동작을 나타내는 타이밍 차트.

도 11은 본 발명의 실시예 4인 토크 측정 장치의 외관도.

도 12는 실시예 4의 토크 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 13은 실시예 4의 토크 측정 장치의 제어 동작을 나타내는 흐름도.

도 14는 실시예 4의 토크 측정 장치에 의한 토크 측정 결과의 예를 나타내는 도면.

도 15는 본 발명의 실시예 5인 토크 변동 보정 시스템의 구성을 나타내는 블록도.

도 16a는 실시예 5의 토크 변동 보정 순서를 나타내는 흐름도.

도 16b는 실시예 5의 토크 변동 보정 시스템에서 사용하는 토크 보정 데이터의 예를 나타내는 도면.

도 17은 실시예 5의 토크 변동 보정 시스템에 의한 보정 전후의 토크 측정 결과의 예를 나타내는 도면.

도 18은 본 발명의 실시예 6인 나사 조임 드라이버의 구성을 나타내는 단면도.

도 19는 실시예 6의 나사 조임 드라이버의 일부 구성을 나타내는 확대 단면도.

도 20은 실시예 6의 나사 조임 드라이버의 일부 구성을 나타내는 사시도.

도 21은 본 발명의 실시예 7인 나사 조임 드라이버의 구성을 나타내는 사시도.

도 22는 실시예 7의 나사 조임 드라이버를 응용한 나사 조임 시스템의 구성예를 나타내는 블록도.

도 23은 본 발명의 실시예 8인 나사 조임 드라이버의 구성을 나타내는 단면도.

도 24는 실시예 8의 나사 조임 드라이버의 변형예를 나타내는 단면도.

이하, 본 발명이 바람직한 실시예에 관해 도면을 참조하면서 설명한다.

실시예 1

도 1에서는, 본 발명의 실시예 1인 나사 조임 시스템의 개략 구성을 나타내고 있다. 도면 부호 1은 본 실시예의 나사 조임 시스템 전체를 나타낸다. 도면 부호 2는 나사 조임 시스템(1)의 장치 본체이다. 도면 부호 3은 장치 본체(2)에 부착된 승강 기구이며, 지지대(4)를 승강 이동시킨다.

지지대(4)의 수평판(4a)상에는, 복수 대(도 1에서는 4대)의 나사 조임 드라 이버(나사 조임 장치; D)가 부착되어 있다. 이들 나사 조임 드라이버(D)는, 수평판(4a)에 형성된 관통 구멍(4c)을 통과하여 그 수평판(4a)의 아래쪽으로 연장되는 나사 조임용 비트(B)를 회전시켜, 그 수평판(4a)의 하측에 배치된 도시하지 않은 작업 대상물(나사 조임 대상물)에 대한 나사 조임 동작을 행한다.

도 1에는, 4대의 나사 조임 드라이버(D)를 나타냈지만, 이 대수는 예이며, 3대 이하 또는 5대 이상의 나사 조임 드라이버를 설치해도 된다.

MC는 메인 컨트롤러이며, 드라이버(D)마다 설치된 서보 컨트롤러(SC)에 동작 개시 커맨드 등을 송신한다. 메인 컨트롤러(MC)는 컴퓨터에 의해 구성되어 있다.

도 2에서는, 상기 나사 조임 시스템의 제어계의 개략 구성을 나타내고 있다. 여기서는, 6대의 나사 조임 드라이버(제1∼제6 나사 조임 드라이버; D1∼D6)를 제어하는 경우에 관해 설명한다. 단, 도 2에서는 제1, 2 및 제6 나사 조임 드라이버(D1, D2, D6)만을 나타내고 있다.

각 나사 조임 드라이버는, 구동원으로서의 모터(M)와, 하단(선단)이 나사의 헤드부에 형성된 리세스에 결합되는 나사 조임용 비트(B)와, 모터(M)로부터 전달된 구동력에 의해 비트(B)를 구동하는 비트 구동부(BD)를 갖는다. 도시하지 않지만, 비트 구동부(BD) 내에는, 비트(B)가 탈착 가능하게 결합되는 출력축이 배치되어 있다.

도면 중에서 모터(M)와 비트 구동부(BD)를 유지하는 케이싱(C) 내에는, 모터(M)의 출력축에 부착된 입력 기어로부터 상기 출력축과 일체 회전하는 구동 기어에 구동력을 전달하는 감속 기어열이 수납되어 있다. 모터(M)로는, 브러쉬 모터도 브러쉬리스 모터도 사용할 수 있다.

SC는, 도 1에도 나타낸 바와 같이, 각 나사 조임 드라이버의 구동을 직접 제어하는 서보 컨트롤러이며, 나사 조임 드라이버마다 설치되어 있다.

MC는, 도 1에도 나타내어진 메인 컨트롤러이며, 6개의 서보 컨트롤러(SC)에 대해 통신 라인(IL)을 통해 각종 동작 지령을 송신한다.

서보 컨트롤러(SC)는, 제1 및 제2 와이어드(wired) OR 라인(OR1, OR2)에 접속된 동기 제어부(C1)와, 모터(M)에 인가하는 전압 또는 전류를 제어하는 모터 제어부(C2)를 갖는다. 모터 제어부(C2)는, CPU 등에 의해 구성되는 연산기(CAL)를 갖는다. 또한, 서보 컨트롤러(SC)에는, 동기 제어부(C1)와 제1 및 제2 와이어드 OR 라인(OR1, OR2) 사이의 입출력 회로를 구성하는 제1 및 제2 트랜지스터(TR1, TR2)가 설치되어 있다. 제1 및 제2 트랜지스터(TR1, TR2)는, 제1 및 제2 와이어드 OR 라인(OR1, OR2)으로의 출력을 행하는 오픈 콜렉터를 갖는다.

또한, 본 실시예에서는 트랜지스터의 오픈 콜렉터 출력을 사용하여 와이어드 OR 회로(TTL 로직의 출력을 직결함으로써 마이너스 논리에서의 OR 게이트가 되는 회로)를 구성하고 있지만, 트랜지스터 대신 CMOS의 오픈 드레인 출력을 사용하여 와이어드 OR 회로를 구성해도 된다.

또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 와이어드 OR 라인(OR1, OR2)의 일단에는 풀업 저항(PR)이 접속되어 있다.

동기 제어부(C1)에는, 제1 와이어드 OR 라인(OR1)에 접속된 홀수 라인 입력 회로 및 홀수 라인 출력 회로와, 제2 와이어드 OR 라인(OR2)에 접속된 짝수 라인 입력 회로 및 짝수 라인 출력 회로가 설치되어 있다. 여기서 말하는 홀수 라인 출력 회로 및 짝수 라인 출력 회로는, 후술하는 나사 조임 드라이버(D1∼D6)에서의 홀수회째 및 짝수회째의 동기 대기 상태를 나타내는 신호를 출력하는 회로이며, 홀수 라인 입력 회로 및 짝수 라인 입력 회로는, 제1 와이어드 OR 라인(OR1) 및 제2 와이어드 OR 라인(OR2)의 상태를 검출하기 위한 회로이다.

이와 같이 구성된 나사 조임 시스템은, 예를 들어 도 3a 및 도 3b에 나타내는 작업 대상물로서의 하드디스크 장치에 있어서 자기 디스크의 클램프 나사 조임 공정에 사용된다. 도 3a는 하드디스크 장치의 자기 디스크부(20)의 평면도, 도 3b는 그 측면도이다.

자기 디스크부(20)는, 스페이서(22)를 사이에 두고 상하로 중첩된 2장의 자기 디스크(21)와, 그 자기 디스크(21)을 회전 구동하는 스핀들 모터(23)를 갖는다. 스핀들 모터(23)의 외주에는, 베어링(24)과 자기 디스크(21)와 스페이서(22)가 동심형으로 적층 배치되어 있고, 상측의 자기 디스크(21) 상에는 클램프판(25)이 배치되어 있다. 클램프판(25)은, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 정육각형의 꼭지점 위치에 각각 배치된 6개의 나사(SR)에 의해 스핀들 모터(23)의 회전 출력부에 결합된다. 이에 의해, 스핀들 모터(23)의 회전과 함께 자기 디스크(21)가 회전하고, 도시하지 않은 자기 기록 및 판독 수단에 의해 자기 디스크(21) 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 판독한다. 또한, 본 실시예에서는, 6개의 나사(SR)가 모두 오른나사이다. 단, 모든 나사(SR)를 왼나사로 해도 된다.

본 실시예에서는, 클램프판(25)의 나사 조임을 행하는 경우에, 우선 나사의 헤드부가 클램프판(25)에 접하기(안착하기)까지 해당 나사를 조인 후, 각 나사의 체결 토크를 최종 체결 토크까지 단계적으로 높여 간다. 이때, 6개의 나사(SR)를, 도 3a에서 대각 위치 관계에 있는 2개의 나사가 1조를 이루도록 하여 3조로 나눈다. 즉, 도 3a에 번호 1∼6으로 나타낸 순서로 나사(SR) 중 1번과 2번의 나사(SR)를 1조로 하고, 3번과 4번의 나사(SR)를 1조로 한다. 또한, 5번과 6번의 나사(SR)를 1조로 한다. 그리고, 동일한 조의 2개의 나사의 안착까지의 조임과 그 후의 단계적인 체결 토크업은 동시에 행하는 한편, 이들 조 사이에서 안착까지의 조임의 개시와 각 단계의 체결 토크업의 개시에는 시간차를 부여하도록 한다. 1번부터 6번의 나사(SR)의 체결은 각각, 제1∼제6 나사 조임 드라이버(D1∼D6)가 행한다. 즉, 드라이버(D1, D2)가 하나의 조로서, 드라이버(D3, D4)가 다른 조로서, 또한 드라이버(D5, D6)가 별도의 한 조로서 동기 제어된다.

단, 클램프판(25)의 나사 조임 방법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 1번부터 6번의 나사(SR)를 우선 이 순서(별모양 순서)로 안착시킨 후, 동일한 순서로 체결 토크를 단계적으로 높여 가도록 해도 된다. 또한, 6개의 나사(SR)를 서로 인접하지 않는 3개의 나사(SR)를 포함하는 2조[예를 들어, 1, 4, 5번의 나사(SR)와, 2, 3, 6번의 나사(SR)]로 나눠, 동일한 조의 3개 나사의 안착까지의 조임과 그 후의 단계적인 체결 토크업은 동시에 행하고, 이들 조 사이에서 안착까지의 조임의 개시와 각 단계의 체결 토크업의 개시에는 시간차를 부여하도록 해도 된다.

또한, 본 실시예에서는, 6개의 나사(SR)로 클램프 조임을 행하는 경우에 관해 설명하지만, 본 발명에서 나사의 갯수는 6개 이외의 짝수개이어도 좋고 홀수개 이어도 좋다.

도 4에는, 전술한 2개 드라이버를 1조로 한 클램프 조임 동기 제어에 있어서 안착 동작 및 체결 토크업 동작의 제어 순서와 동작 타이밍을 나타내고 있다.

도 4중의 (a)∼(c)는, 각 조의 나사 조임 드라이버의 안착 동작 및 체결 토크업 동작(이하, 단순히 토크업 동작이라 한다)에서의 모터 전압 지령값의 변화를 나타내고 있다. 모터 전압 지령값은, 나사 조임 드라이버의 출력 토크에 비례한다고 생각하면 된다. 또한, (d)∼(f)는 각 조의 나사 조임 드라이버의 동작 상태를 나타내고 있다.

(a)∼(i)에 있어서, 1번과 2번의 나사(SR)를 체결하는 제1, 제2 나사 조임 드라이버(D1, D2) 및 이것을 제어하는 서보 컨트롤러(SC)를 「드라이버 1, 드라이버 2」, 3번과 4번의 나사(SR)를 체결하는 제3, 제4 나사 조임 드라이버(D3, D4) 및 이것을 제어하는 서보 컨트롤러(SC)를 「드라이버 3, 드라이버 4」로 표기하고 있다. 마찬가지로, 5번과 6번의 나사(SR)를 체결하는 제5, 제6 나사 조임 드라이버(D5, D6) 및 이것을 제어하는 서보 컨트롤러(SC)를 「드라이버 5, 드라이버 6」으로 표기한다. 이하의 설명에서도 이 호칭을 사용한다.

또한, (g)∼(i)는 각 조의 드라이버에 대해 설치된 서보 컨트롤러(SC)에 있어서 짝수 및 홀수 라인의 출력 상태를 나타내고 있다. 또한, (j)는 제2 와이어드 OR 라인(이하, 짝수 와이어드 OR 라인이라 함; OR2)과 제1 와이어드 OR 라인(이하, 홀수 와이어드 OR 라인이라 함; OR1)의 상태를 나타내고 있다.

(g)∼(j)에 있어서, 본 실시예에서는 마이너스 논리를 사용하기 때문에, 신 호 레벨이 높은 쪽이 오프 상태(비액티브 또는 H레벨)를, 신호 레벨이 낮은 쪽이 온 상태(액티브 또는 L레벨)를 나타낸다.

메인 컨트롤러(MC)로부터의 기동 대기 신호가 각 서보 컨트롤러(SC)에 송신되면, 각 서보 컨트롤러(SC)는 모터 제어부(C2)의 시동 동작이나 동기 제어부(C1)의 초기화 상태의 확인 동작 등을 포함하는 기동 대기 동작을 행한다. 또한, 메인 컨트롤러(MC)는, 통신 라인(IL)을 통하여 각 드라이버[서보 컨트롤러(SC)]에 대해, 후술하는 각 동기점에서의 동작을 기술한 지시 데이터를 송신한다. 각 드라이버에서는, 플래시 메모리나 EEPROM 등의 메모리에 해당 지시 데이터를 기억한다. 각 드라이버는, 각 동기점을 설정(판정 또는 검출)하면, 해당 메모리에 보존된 지시 데이터에 따라서 동작한다.

기동 대기 동작 중에는, 후술하는 초기화 동작에 의해, 모든 조의 드라이버 1∼6의 짝수 라인 출력은 오프 상태로, 홀수 라인 출력은 온 상태로 되어 있다. 또한, 이에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태로, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태로 되어 있다.

또한, 모터 제어부(C2)[연산기(CAL)]는, 후술하는 동기 대기 상태가 된 횟수를 카운트하는 카운터 기능을 갖는다. 후술하는 초기화 동작에 의해 이 동기 대기 카운터는 0으로 셋팅되어 있다. 또한, 메인 컨트롤러(MC)도, 동기 대기 카운터 기능을 가져도 되고, 각 드라이버로부터의 통신에 의해 이 카운트값의 정보를 받아도 된다.

또한, 이 기동 대기 동작 중에, 나사(SR)의 각 드라이버 및 자기 디스크 부(20)의 나사 구멍에 대한 셋팅이 행해진다.

각 드라이버에서는, 메인 컨트롤러(MC)로부터 기동 신호를 받으면, 동기 대기 카운터를 0으로부터 1증분한다. 그리고, 짝수 라인 출력을 온 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태로 전환한다. 도 4에서는, 메인 컨트롤러(MC)로부터의 기동 신호의 송신 시간차나 각 드라이버에서의 동작 특성의 편차 등에 기인하여, 드라이버(5, 6)의 기동 대기 동작이 다른 드라이버에 비해 장시간을 요하는 경우를 나타내고 있다.

드라이버 1∼6 중 어느 하나의 기동 대기 동작이 완료되어, 그 드라이버의 짝수 라인 출력이 온 상태가 되면, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이지만, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다.

그리고, 모든 드라이버 1∼6의 기동 대기 동작이 완료되면, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이고, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다.

각 드라이버는 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)이 온 상태에서 오프 상태로 된 시점을 홀수번째 동기점(여기서는, 동기점 1)으로 설정한다.

그리고, 동기점 1의 설정 직후에 드라이버 1, 2는, 모터(M)를 회전시켜 1번과 2번의 나사(SR)를 안착될 때까지 조인다(이하, 이것을 안착 동작이라 한다).

여기서, 도 5에는, 각 드라이버에 있어서 모터 제어부(C2) 내의 회로 구성의 일부를 나타내고 있다. 도 5에 있어서, M은 모터이고, T는 해당 모터(M)의 회전 속도를 검출하기 위해 설치된 타코 제너레이터이다. 타코 제너레이터(T)로부터 출 력된 아날로그 신호는, A/D 변환기(AD2)에서 회전 속도를 나타내는 디지털 신호로 변환되어, 모터 제어부(C2) 내의 연산기(CPU 등; CAL)에 입력된다.

또한, DA는, 메모리로부터 연산기(CAL)을 통해 입력된 디지털 신호로서의 모터 전압 지령값을 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기이다. 이 D/A 변환기(DA)로부터의 출력 신호는, 증폭기(A)에 의해 소정 레벨로 증폭되어 모터(M)에 인가된다. 이에 의해, 모터(M)는 모터 전압 지령값에 대응한 속도 또는 토크 출력 상태로 회전한다. 모터(M)에는, 해당 모터(M)에 흐르고 있는 전류(모터 전류)의 아날로그값을 디지털값으로 변환하는 A/D 변환기(AD1)가 접속되어 있다. A/D 변환기(AD1)로부터의 출력은 연산기(CAL)에 입력된다.

도 5의 구성에 의하면, 나사(SR)가 안착될 때까지는, 나사(SR)와 클램프판(25)의 나사 구멍과의 사이에 작용하는 마찰 토크에 대응하는 작은 전류로 드라이버가 회전한다. 이때, 모터(M) 내에서 발생하는 역기전력에 의해 자동적으로 속도 피드백이 걸리기 때문에, 모터 전압 지령값과 모터 회전 속도는 거의 비례한다(여기서의 비례 정수는 역기전력 정수이다).

나사(SR)가 안착된 후에는 드라이버의 회전이 급정지하기 때문에, 모터(M)의 역기전력은 거의 제로가 된다. 이 때문에, 모터 전압 지령값과 모터 전류는 거의 비례하게 된다.

따라서, 나사(SR)가 안착되기까지의 회전 중에는, 모터 전압 지령값이 모터 회전 속도의 지령값이 되고, 나사가 안착된 후에는 모터 전압 지령값이 모터 전류, 즉 출력 토크의 지령값이 된다. 여기서의 비례 정수는, 모터 권선 저항이나 전류 계측용 저항 등, 모터(M)에 직렬로 접속되어 있는 모든 저항 성분의 합이 된다.

역기전력 정수와 저항값에 의존하지 않고, 보다 정확한 회전 속도 제어나 토크 제어가 필요한 경우에는, 타코 제너레이터(T)로부터의 신호를 피드백하거나, A/D 변환기(AD1)에 의한 전류 측정값을 피드백해도 된다. 타코 제너레이터 대신 로터리 인코더를 사용하고, 그 출력 펄스 신호의 시간 간격 측정값의 역수로부터 회전 속도를 구하여, 회전 속도를 검출하여도 된다.

모터(M)가 브러쉬리스 모터인 경우에도, 기계적인 브러쉬 대신 홀 소자나 로터리 인코더 등의 신호를 사용하여 전기적으로 전류 제어를 행하면, 브러쉬 모터와 마찬가지로 회전 속도나 토크의 제어가 가능하다.

안착 판정은, 타코 제너레이터(T)나 로터리 인코더 등에 의한 회전 속도 측정값이 규정값 이하로 저하된 것을 검출함으로써 행할 수 있다. 또한, 모터 전류의 측정중에 급격하게 전류가 증가한 것, 즉 토크가 증가한 것을 검출하여 이를 안착으로 판정해도 된다.

도 4중에 나타낸 「회전→→→안착」의 기간에서는, 원하는 모터 회전수를 얻기 위한 모터 전압 지령값을 목표값으로서 부여하여 모터(M)를 회전시켜 두고, 지정한 전압 변경 레이트로 목표값까지 전압을 상승시킨다. 그리고, 지정한 홀드 타이머의 카운트 중에 그 전압을 유지하여 회전을 속행시킨다.

나사의 안착에 필요한 시간+α시간을 홀드 타이머로 설정하여, 이 홀드 타이머의 카운트업에 의해 안착 완료라고 판정해도 된다. 단, 마진 시간으로서의 α 시간만큼 안착후의 토크업 개시가 지연된다. 이러한 경우는, 전술한 회전 속도나 모터 전류에 의한 안착 판정 방법에 의해 홀드 기간을 빼도록 프로그래밍해 둠으로써, 안착후의 토크업을 신속하게 개시할 수 있다. 홀드 타이머 시간이 지나도 안착이 검출되지 않는 경우는 에러로 판정하여 나사 조임를 중지시키도록 할 수도 있다.

다시 도 4에서, 드라이버(1, 2)에서는, 1번과 2번의 나사(SR)의 안착을 검출하면, 다음 짝수번째의 동기점 2의 대기 상태로 들어간다. 이때, 드라이버(1, 2)의 연산기(CAL)는, 동기 대기 카운터를 1로부터 1증분하여 2로 한다. 또한, 드라이버(1, 2)에서는, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다. 이에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 이 동기 대기 상태에서는, 드라이버(1, 2)는 안착 동작 완료 시점에서의 출력 토크를 유지한다.

또한, 드라이버(3, 4) 및 드라이버(5, 6)에 관해서는, 동기점 1로부터 소정의 웨이트 타이머의 카운트를 개시한다. 드라이버(5, 6)의 웨이트 타이머는, 드라이버(3, 4)의 웨이트 타이머보다 길게 설정된다.

그리고, 드라이버(3, 4)는, 웨이트 타이머가 카운트업하면, 전술한 드라이버(1, 2)와 동일하게 안착 동작을 개시한다.

도 4에는, 드라이버(3, 4)의 안착 동작의 개시가, 드라이버(1, 2)의 안착 동작의 완료보다 조금 전에 개시되는 경우를 나타내고 있다. 그리고, 안착 동작이 완료[3번과 4번 나사(SR)의 안착을 검출]되면, 드라이버(3, 4)는 다음 동기점 2의 대기 상태로 들어간다. 이때, 드라이버(3, 4)의 연산기(CAL)는, 동기 대기 카운터를 1로부터 1증분하여 2로 한다. 또한, 드라이버(3, 4)에서는, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다. 이 시점에서는, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태 그대로이고, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)도 온 상태 그대로이다. 드라이버(3, 4)도, 이 동기 대기 상태에서 안착 동작 완료 시점에서의 출력 토크를 유지한다.

또한, 드라이버(5, 6)는, 웨이트 타이머가 카운트업하면 안착 동작을 개시한다. 도 4에는, 드라이버(5, 6)의 안착 동작의 개시가, 드라이버(3, 4)의 안착 동작의 완료보다 조금 전[단, 드라이버(1, 2)의 안착 동작의 완료후]에 개시되는 경우를 나타내고 있다. 그리고, 안착 동작이 완료[5번과 6번 나사(SR)의 안착을 검출]되면, 드라이버(5, 6)는 다음 동기점 2의 대기 상태로 들어간다. 이때, 드라이버(5, 6)의 연산기(CAL)는, 동기 대기 카운터를 1로부터 1증분하여 2로 한다. 또한, 드라이버(5, 6)에서는, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다. 이에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다. 한편, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이다. 드라이버(5, 6)도 그 후에 안착 동작 완료 시점에서의 출력 토크를 유지한다.

각 드라이버는, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 2를 설정한다.

드라이버(1, 2)는, 동기점 2의 설정후, 곧바로 모터 전압 지령값의 제1 목표 토크에 대응하는 값까지의 증가(토크업 동작)를 개시한다. 이에 의해, 드라이버(1, 2)의 출력 토크 및 1, 2번 나사(SR)의 체결 토크가 서서히 증가하기 시작한다. 또한, 드라이버(3, 4)와 드라이버(5, 6)는, 동기점 2로부터 웨이트 타이머의 카운트를 개시한다. 여기서도, 드라이버(5, 6)의 웨이트 타이머는, 드라이버(3, 4)의 웨이트 타이머보다 길게 설정된다. 이것은, 이하의 토크업의 각 단계에서도 마찬가지이다.

드라이버(1, 2)에서 출력 토크가 제1 목표 토크까지 증가하면, 즉 모터 전압 지령값이 제1 목표 토크에 대응하는 값까지 증가하면, 다음 홀수번째의 동기점 3의 대기 상태로 들어간다. 이때, 드라이버(1, 2)의 연산기(CAL)는, 동기 대기 카운터를 2로부터 1증분하여 3으로 한다. 또한, 드라이버(1, 2)에서는, 짝수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환한다. 이에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 한편, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이다.

또한, 이 동기 대기 상태에서는, 드라이버(1, 2)가 증가한 출력 토크(제1 목표 토크)를 유지한다. 이 토크 유지의 시간은, 다른 조의 드라이버와 관련하여 웨이트 타이머가 설치됨으로써 결과적으로 생긴 것이다. 이 동안에 토크를 충분히 안정시킬 수 있다. 이것에 관해서는, 다른 조의 드라이버도 동일하다.

드라이버(3, 4)에서는, 웨이트 타이머가 카운트업하면, 전술한 드라이버(1, 2)와 마찬가지로, 제1 목표 토크까지의 토크업 동작을 개시한다. 또한, 도 4에는, 드라이버(3, 4)의 토크업 동작의 개시가, 드라이버(1, 2)의 토크업 동작의 완료와 거의 동시에 개시되는 경우를 나타내고 있다. 그리고, 토크업 동작이 완료되면, 드라이버(3, 4)는 다음 동기점 3의 대기 상태로 들어간다. 이때, 드라이버(3, 4)의 연산기(CAL)는, 동기 대기 카운터를 2로부터 1증분하여 3으로 한다. 또한, 드라이버(3, 4)에서는, 짝수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환한다. 이 시점에서는, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태 그대로이고, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)도 온 상태 그대로이다. 드라이버(3, 4)도, 이 동기 대기 상태에서 토크업 동작 완료 시점에서의 출력 토크(제1 목표 토크)를 유지한다.

또한, 드라이버(5, 6)는, 웨이트 타이머가 카운트업하면, 제1 목표 토크까지의 토크업 동작을 개시한다. 또한, 도 4에는, 드라이버(5, 6)의 토크업 동작의 개시가, 드라이버(3, 4)의 토크업 동작의 완료보다 조금 전[단, 드라이버(1, 2)의 토크업 동작의 완료후]에 개시되는 경우를 나타내고 있다. 그리고, 토크업 동작이 완료되면, 드라이버(5, 6)는 다음 동기점 3의 대기 상태로 들어간다. 이때, 드라이버(5, 6)의 연산기(CAL)는, 동기 대기 카운터를 2로부터 1증분하여 3으로 한다. 또한, 드라이버(5, 6)에서는, 짝수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환한다. 이에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다. 드라이버(5, 6)도, 그 후에 토크업 동작 완료 시점에서의 출력 토크(제1 목표 토크)를 유지한다.

또한, 도 4에서는, 각 조의 드라이버의 토크업 동작이 동시에 완료되어 있는 것처럼 나타내고 있지만, 실제로는 서보 컨트롤러(SC)나 모터(M)의 동작 특성의 편차에 기인하여, 드라이버마다 토크업 동작에 필요한 시간이 상이한 경우가 많다. 이 경우는, 동일한 조의 드라이버에서도, 먼저 토크업 동작이 완료된 쪽의 짝수 라인 출력 및 홀수 라인 출력의 전환이, 아직 토크업 동작이 완료되지 않은 드라이버보다 빠르게 행해지게 된다. 그러나, 전환되어야 하는 와이어드 OR 라인의 상태는, 최후의 하나의 드라이버가 토크업 동작을 완료한 시점에서 전환되기 때문에, 전체 드라이버의 토크업 동작의 완료를 대기하여 동기점이 설정된다.

각 드라이버는, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 3을 설정한다.

드라이버(1, 2)는, 동기점 3의 설정후, 곧바로 제2 목표 토크까지의 토크업 동작을 개시한다. 또한, 드라이버(3, 4) 및 드라이버(5, 6)는, 동기점 3으로부터 웨이트 타이머의 카운트를 개시한다.

드라이버(1, 2)에서 출력 토크가 제2 목표 토크까지 증가하면, 즉 모터 전압 지령값이 제2 목표 토크에 대응하는 값까지 증가하면, 다음 짝수번째의 동기점 4의 대기 상태로 들어간다. 이때, 드라이버(1, 2)의 연산기(CAL)는, 동기 대기 카운터를 3으로부터 1증분하여 4로 한다. 또한, 드라이버(1, 2)에서는, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다. 이에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 또한, 이 동기 대기 상태에서는, 드라이버(1, 2)가 증가한 출력 토크(제2 목표 토크)를 유지한다.

또한, 드라이버(3, 4)에서는, 웨이트 타이머가 카운트업하면, 제2 목표 토크까지의 토크업 동작을 개시한다. 그리고, 토크업 동작이 완료되면 드라이버(3, 4)는 다음 동기점 4의 대기 상태로 들어간다. 이때, 드라이버(3, 4)의 연산기(CAL)는, 동기 대기 카운터를 3으로부터 1증분하여 4로 한다. 드라이버(3, 4)에서는, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다. 이 시점에서는, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태 그대로이고, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)도 온 상태 그대로이다. 드라이버(3, 4)도, 이 동기 대기 상태에서 증가한 출력 토크(제2 목표 토크)를 유지한다.

또한, 드라이버(5, 6)는, 웨이트 타이머가 카운트업하면, 제2 목표 토크까지의 토크업 동작을 개시한다. 그리고, 토크업 동작이 완료되면, 드라이버(5, 6)는 다음 동기점 4의 대기 상태로 들어간다. 이때, 드라이버(5, 6)의 연산기(CAL)는, 동기 대기 카운터를 3으로부터 1증분하여 4로 한다. 또한, 드라이버(5, 6)에서는, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다. 이에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다. 한편, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이다. 드라이버(5, 6)도, 그 후에 토크업 동작 완료 시점에서의 출력 토크(제2 목표 토크)를 유지한다.

각 드라이버는, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 4를 설정한다.

드라이버(1, 2)는, 동기점 4의 설정후, 곧바로 제3 목표 토크까지의 토크업 동작을 개시한다. 또한, 드라이버(3, 4) 및 드라이버(5, 6)는 각각의 웨이트 타이머의 카운트업후, 제3 목표 토크까지의 토크업 동작을 개시한다. 각 드라이버는, 토크업 동작 완료에 의해 다음 동기점 5의 대기 상태로 들어가, 동기 대기 카운터를 5로 설정한다. 또한, 짝수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환한다. 어느 하나의 드라이버의 짝수 라인 출력이 오프 상태에서 온 상태로 전환됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다.

그리고, 드라이버(5, 6)의 토크업 동작이 완료됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다. 각 드라이버는, 토크업 동작 완료 시점에서의 출력 토크(제3 목표 토크)를 유지한다.

각 드라이버는, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 5를 설정한다.

드라이버(1, 2)는, 동기점 5의 설정후, 곧바로 최종 목표 토크까지의 토크업 동작을 개시한다. 또한, 드라이버(3, 4)와 드라이버(5, 6)는 각각의 웨이트 타이머의 카운트업후, 최종 목표 토크까지의 토크업 동작을 개시한다.

여기서, 최종 목표 토크까지의 토크업 단계에서는, 각 드라이버는, 출력 토크가 최종 목표 토크에 도달한 후, 그 최종 목표 토크에서의 나사(SR)의 체결 상태를 안정화시키기 때문에, 소정의 홀드 타이머의 카운트가 완료되고 나서, 다음 동기점 6의 대기 상태로 들어가, 동기 대기 카운터를 6으로 설정한다. 또한, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다. 어느 하나의 드라이버의 홀수 라인 출력이 오프 상태에서 온 상태로 전환됨으로써, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다.

드라이버(5, 6)의 토크업 동작 및 홀드 타이머 카운트가 완료됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태에서 오프 상태로 전환된다. 한편, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이다.

각 드라이버는, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 6을 설정한다. 드라이버(1, 2)는, 동기점 6의 설정후, 곧바로 모터 전압 지령값의 감소에 의한 토크 다운 동작을 개시한다. 또한, 드라이버(3, 4) 및 드라이버(5, 6)는 각각의 웨이트 타이머의 카운트업후에 토크 다운 동작을 개시한다.

각 드라이버는, 토크 다운 동작의 완료에 의해 다음 동기점 7의 대기 상태로 들어가, 동기 대기 카운터를 7로 설정한다. 또한, 짝수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환한다. 어느 하나의 드라이버의 짝수 라인 출력이 오프 상태에서 온 상태로 전환됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다.

그리고, 드라이버(5, 6)의 토크 다운 동작이 완료됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다.

각 드라이버는, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 7을 설정한다. 각 드라이버는, 동기점 7의 설정에 따라 동기 대기 카운터의 카운트값을 0으로 리셋한다. 또한, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다. 이에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태에서 오프 상태로 전환되고, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 이러한 동작은 전술한 초기화 동작이다. 이렇게 하여 일련의 나사 조임 동작이 완료된다.

또한, 본 실시예에서는, 나사 조임 동작의 종료에 의해 초기화 동작을 행하지만, 기동 대기 동작 중에 초기화 동작을 행하도록 해도 된다.

도 6에서는, 드라이버(1, 2), 드라이버(3, 4) 및 드라이버(5, 6)의 각 동기점으로부터의 웨이트 타이머, 모터 전압 지령 목표값(목표 토크) 및 홀드 타이머의 설정예를 나타내고 있다. 또한, 동 도면에는, 동기 대기 상태가 해제되는 타임아웃 시간, 일련의 나사 조임 동작에서의 동기 처리의 계속과 종료의 구별, 토크업/다운시의 모터 전압 지령값의 변경 레이트, 및 안착 검출에 의한 홀드 상태로부터의 탈출의 유무도 함께 예시하고 있다.

또한, 도 6에서는, 드라이버(3, 4) 및 드라이버(5, 6)에 있어서 각 단계에서의 웨이트 타이머값이 동일해지도록 설정되어 있지만, 이들이 상이하도록 설정해도 된다.

도 7a 내지 도 7c에는, 각 드라이버의 서보 컨트롤러(SC)[연산기(CAL)]에서 실행되는 컴퓨터 프로그램이며, 동기를 취하는 것에 관한 동작을 제어하기 위한 프 로그램의 내용을 나타내고 있다.

도 7a에는, 본 실시예에서는 일련의 나사 조임 동작의 종료시에 행해지는 각 드라이버에서의 초기화 동작의 제어 흐름도를 나타내고 있다. 우선, 단계(도면에서는 S로 약기한다) 61에서, 서보 컨트롤러(SC)는, 동기점 7이 설정되는 것에 따라 초기화 동작을 개시한다. 단계 62에서는, 동기 대기 카운터의 카운트값을 0으로 리셋한다.

다음으로, 단계 63에서는, 짝수 라인 출력을 오프 상태로, 홀수 라인 출력을 온 상태로 설정한다. 이에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태로 설정되고, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태로 설정된다. 그리고, 단계 64에서 이 초기화 플로우를 종료한다.

도 7b에는, 각 드라이버에서 안착 동작 완료 및 토크업/다운 동작 완료와 함께 행해지는 짝수 및 홀수 라인 출력의 상태 설정에 관한 흐름도를 나타내고 있다. 우선, 단계 65에서 안착 동작 완료 및 토크업/다운 동작 완료를 검지하면, 단계 66으로 진행한다.

단계 66에서는, 동기 대기 카운터값을 1증분한다. 다음으로, 단계 67에서는, 동기 대기 카운터값이 홀수인지 짝수인지를 판별한다. 홀수의 경우는 단계 68로 진행하여, 짝수 라인 출력을 온 상태로, 홀수 라인 출력을 오프 상태로 설정한다. 모든 드라이버가 이 상태가 됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태에서 오프 상태로 전환되게 된다.

한편, 단계 67에서, 동기 대기 카운터값이 짝수인 경우는 단계 69로 진행하 여, 짝수 라인 출력을 오프 상태로, 홀수 라인 출력을 온 상태로 설정한다. 모든 드라이버가 이 상태가 됨으로써, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태이지만, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태에서 오프 상태로 전환되게 된다.

도 7c에는, 동기 판정 흐름도를 나타내고 있다. 단계 71에서 동기 판정 동작을 개시하면, 다음에 단계 72에서는 동기 대기 카운터값이 홀수인지 짝수인지를 판별한다. 홀수인 경우 단계 73으로 진행한다. 단계 73에서는 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)이 온 상태인지 오프 상태인지를 판별한다. 온 상태의 경우는 단계 73을 반복한다. 또한, 오프 상태인 경우는, 전회의 루틴에서 온 상태로 판별된 경우에 한하여 단계 75로 진행하여, 동기를 취해야 하는 상태로 판정하고, 동기 대기 카운터값과 동일한 번호의 동기점을 설정한다. 그리고, 단계 72로 되돌아간다.

한편, 단계 72에서 동기 대기 카운터값이 짝수로 판별된 경우는 단계 74로 진행한다. 단계 74에서는, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태인지 오프 상태인지를 판별한다. 온 상태인 경우 단계 74를 반복한다. 또한, 오프 상태인 경우는, 전회의 루틴에서 온 상태로 판별된 경우에 한하여 단계 75로 진행하여, 동기를 취해야 하는 상태로 판정하는 동시에, 동기 대기 카운터값과 동일한 번호의 동기점을 설정한다. 그리고, 단계 72로 되돌아간다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 나사와 동일한 수의 드라이버를 준비하면서도, 각 조의 드라이버(또는 각 드라이버)의 동기후 안착 동작 및 토크업 동작의 개시 타이밍에 차이를 설정하고 있기 때문에, 클램프판(25)이나 자기 디스크(21)의 기울어짐을 방지하면서 단계적인 나사 조임 동작(토크업)을 단시간에 행할 수 있다.

또한, 모든 나사(SR)에 대해 동시에 토크업 동작을 행하지 않기 때문에, 클램프판(25)이나 자기 디스크(21)에 작용하는 회전력이 작아져, 오른나사(또는 왼나사)만으로 클램프 나사 조임이 가능하다.

또한, 각 토크업 단계에서 웨이트 타이머를 설정함으로써, 최종 목표 토크도달후의 홀드 시간 뿐만 아니라, 토크업 도중에도 홀드 시간을 설정할 수 있다. 이 때문에, 각 토크업 단계에서 토크가 충분히 안정되고 나서 다음 토크업 단계로 이행할 수 있다. 이에 의해, 클램프판(25) 등의 기울어짐을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 도 4의 (a)∼(c)에 나타낸 바와 같이, 토크업 지령값(모터 전압 지령값)을 유한한 기울어짐을 가진 직선으로 하고 있기 때문에, 클램프판(25) 등의 기울어짐을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 2개의 와이어드 OR 라인에 각 드라이버를 접속하는 것만으로, 즉 동기 제어에 관해 서보 컨트롤러(SC)보다 상위의 컨트롤러를 설치하지 않아도 동기 회로를 구성할 수 있고, 드라이버의 수도 임의로 선택할 수 있다. 또한, 동기 대기 상태로 들어간 타이밍에 2개의 와이어드 OR 라인의 상태를 각각 반전시켜, 홀수회째의 동기점과 짝수회째의 동기점에서 동기 판정에 사용하는 와이어드 OR 라인을 전환함으로써, 2개의 와이어드 OR 라인을 설치하는 것만으로도 다수의 드라이버의 동기를 취할 수 있다. 따라서, 동기 회로를 간단하고 저렴하게 구성할 수 있다. 또한, 동기 제어를 위해 복잡한 판정 플로우가 불필요하기 때문 에, 동기 판정 처리를 고속으로 행할 수 있다.

실시예 2

도 8에는, 본 발명의 실시예 2인 나사 조임 시스템에 의한 나사 조임 동작의 제어 순서와 동작 타이밍을 나타내고 있다. 본 실시예는, 실시예 1에서 설명한 전체 드라이버(D1∼D6) 중 제1∼제5 드라이버(D1∼D5)(이하, 드라이버 1∼5라함)에 의해, 클램프판(25) 등의 작업 대상물에 대해 5개의 나사를 체결하는 경우의 예를 나타내고 있다. 본 실시예에 있어서, 실시예 1와 공통된 구성 요소에는 실시예 1과 동일한 부호를 붙인다.

실시예 1에서는, 동기후의 각 조의 드라이버의 안착 동작 및 토크업 동작의 개시 타이밍에 차이를 설정한 경우에 관해 설명했지만, 본 실시예에서는, 동기후의 전체 드라이버의 안착 동작 및 토크업 동작을 동시에 개시하는 경우에 관해 설명한다.

도 8 중의 (a)∼(e)는 각 드라이버의 동작 상태와, 각 드라이버에 대해 설치된 서보 컨트롤러(SC)에서의 짝수 및 홀수 라인의 출력 상태를 나타내고 있다. 또한, (f)는 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)과 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)의 상태를 나타내고 있다. 또한, (g)에서는 전체 드라이버의 상태를 나타낸다.

본 실시예에서도, 마이너스 논리를 사용하기 때문에, 신호 레벨이 높은 쪽이 오프 상태(비액티브 또는 H레벨)를, 신호 레벨이 낮은 쪽이 온 상태(액티브 또는 L레벨)를 나타낸다.

메인 컨트롤러(MC)로부터의 기동 대기 신호가 각 드라이버[서보 컨트롤 러(SC)]에 송신되면, 각 드라이버에서는, 메인 컨트롤러(MC)로부터의 나사 조임 개시 커맨드 대기 상태가 된다. 또한, 이 개시 커맨드 대기 상태에서는, 후술하는 초기화 동작에 의해, 모든 드라이버 1∼5의 짝수 라인 출력이 오프 상태로, 홀수 라인 출력이 온 상태로 되어 있다. 이에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태로, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태로 되어 있다.

또한, 각 드라이버[서보 컨트롤러(SC)에 설치된 연산기(CAL)]는, 동기 대기 상태가 된 횟수를 카운트하는 카운터 기능을 갖는다. 후술하는 초기화 동작에 의해 이 동기 대기 카운터는 0으로 셋팅되어 있다. 또한, 메인 컨트롤러(MC)도, 동기 대기 카운터 기능을 가져도 되고, 각 드라이버로부터의 통신에 의해 이 카운트값의 정보를 받아도 된다.

이 개시 커맨드 대기의 이전 또는 개시 커맨드 대기의 도중에, 나사의 각 드라이버 및 작업 대상물의 나사 구멍에 대한 셋팅이 행해진다.

그리고, 메인 컨트롤러(MC)로부터 각 드라이버에 개시 커맨드가 송신되고, 그것을 각 드라이버에서 수신하면, 각 드라이버에서는, 동기 대기 카운터를 0으로부터 1증분한다. 또한, 짝수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로, 홀수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환한다. 도 8에서는, 메인 컨트롤러(MC)로부터의 개시 커맨드의 송신 시간차나 각 드라이버의 동작 특성의 편차 등에 기인하여, 각 드라이버의 개시 커맨드 대기 상태의 종료에 시간차가 발생하는 양상을 나타낸다.

드라이버 1∼5 중 어느 하나가 개시 커맨드 대기 상태를 종료하고, 그 드라이버의 짝수 라인 출력이 온 상태가 되면, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이지만, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다.

그리고, 모든 드라이버 1∼5의 개시 커맨드 대기 상태가 완료되면, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이고, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다.

각 드라이버는 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)이 온 상태에서 오프 상태로 된 시점을 홀수번째의 동기점(여기서는, 동기점 1)으로 설정한다.

그리고, 각 드라이버에서는, 동기점 1의 설정 직후에 모터(M)를 회전시켜, 나사를 안착될 때까지 조인다(즉, 안착 동작을 행한다).

실시예 1에서 설명한 것과 동일한 방법에 의해 나사의 안착을 검출한 드라이버에서는, 다음 짝수번째의 동기점 2의 대기 상태로 들어간다. 이때, 그 드라이버에서는, 동기 대기 카운터를 1로부터 1증분하여 2로 한다. 또한, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다.

어느 하나의 드라이버의 안착 검출(즉, 짝수 라인 출력의 온 상태에서 오프 상태로의 전환과, 홀수 라인 출력의 오프 상태에서 온 상태로의 전환)에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 또한, 이 동기 대기 상태에서는, 각 드라이버가 안착 동작 완료 시점에서의 출력 토크를 유지한다.

그리고, 모든 드라이버에서 안착 검출이 이루어지면, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이지만, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다.

각 드라이버는, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 2를 설정한다.

동기점 2를 설정한 각 드라이버는, 곧바로 토크업 동작을 개시한다. 출력 토크가 제1 목표 토크(T1)까지 도달한 드라이버에서는, 다음 홀수번째의 동기점 3의 대기 상태로 들어간다. 이때, 그 드라이버에서는, 동기 대기 카운터를 2로부터 1증분하여 3으로 한다. 또한, 짝수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환한다.

어느 한 드라이버에서 제1 목표 토크까지의 토크업 동작이 완료(즉, 짝수 라인 출력의 오프 상태에서 온 상태로의 전환과, 홀수 라인 출력의 온 상태에서 오프 상태로의 전환)됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 한편, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이다. 또한, 이 동기 대기 상태에서는, 드라이버가 증가한 출력 토크(제1 목표 토크)를 유지한다.

모든 드라이버에서 제1 목표 토크까지의 토크업 동작이 완료됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다.

각 드라이버는, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 3을 설정한다.

동기점 3을 설정한 각 드라이버는, 곧바로 제2 목표 토크(T2)까지의 토크업 동작을 개시한다.

출력 토크가 제2 목표 토크까지 도달한 드라이버에서는, 다음 짝수번째의 동기점 4의 대기 상태로 들어간다. 이때, 그 드라이버에서는, 동기 대기 카운터를 3으로부터 1증분하여 4로 한다. 또한, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다.

어느 하나의 드라이버에서 제2 목표 토크까지의 토크업 동작이 완료(즉, 짝수 라인 출력의 온 상태에서 오프 상태로의 전환과, 홀수 라인 출력의 오프 상태에서 온 상태로의 전환)됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 이 동기 대기 상태에서는, 드라이버가 증가한 출력 토크(제2 목표 토크)를 유지한다.

모든 드라이버에서 제2 목표 토크까지의 토크업 동작이 완료됨으로써, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이지만, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다.

각 드라이버는, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 4를 설정한다.

동기점 4를 설정한 각 드라이버는, 곧바로 토크업 동작을 개시한다. 출력 토크가 최종 목표 토크까지 도달한 드라이버에서는, 다음 홀수번째의 동기점 5의 대기 상태로 들어간다. 이때, 그 드라이버에서는, 동기 대기 카운터를 4로부터 1증분하여 5로 한다. 또한, 짝수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환한다.

어느 하나의 드라이버에서 최종 목표 토크까지의 토크업 동작이 완료(즉, 짝 수 라인 출력의 오프 상태에서 온 상태로의 전환과, 홀수 라인 출력의 온 상태에서 오프 상태로의 전환)됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 한편, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이다. 또한, 이 동기 대기 상태에서는, 드라이버가 증가한 출력 토크(최종 목표 토크)를 유지한다.

모든 드라이버에서 최종 목표 토크까지의 토크업 동작이 완료됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다.

각 드라이버는, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 5를 설정한다.

동기점 5를 설정한 각 드라이버는, 동기 대기 카운터의 카운트값을 0으로 리셋한다. 또한, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다. 이에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태에서 오프 상태로 전환되고, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 이러한 동작은 전술한 초기화 동작이다. 이렇게 하여 일련의 나사 조임 동작이 완료된다.

본 실시예에서는, 나사 조임 동작의 종료에 의해 초기화 동작을 행하지만, 개시 커맨드 대기 중에 초기화 동작을 행하도록 해도 된다.

또한, 본 실시예에 있어서 동기를 취하는 것에 관한 동작을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램은, 실시예 1에서 도 7a∼도 7c를 사용하여 설명한 것과 동일하다.

본 실시예에 의하면, 2개의 와이어드 OR 라인에 각 드라이버를 접속하는 것만으로 동기 회로를 구성할 수 있고, 드라이버의 수도 임의로 선택할 수 있다. 또한, 동기 대기 상태로 들어간 타이밍에 2개의 와이어드 OR 라인의 상태를 각각 반전시켜, 홀수회째의 동기점과 짝수회째의 동기점에서 동기 판정에 사용하는 와이어드 OR 라인을 전환함으로써, 2개의 와이어드 OR 라인을 설치하는 것만으로 다수의 드라이버의 동기를 취할 수 있다. 따라서, 동기 회로를 간단하고 저렴하게 구성할 수 있다. 또한, 동기 제어를 위한 복잡한 판정 플로우가 불필요하기 때문에, 동기 판정 처리를 고속으로 행할 수 있다.

또한, 상기 실시예 1, 2에서는, 홀수 및 짝수 와이어드 OR 라인을 1개씩 설치한 경우에 관해 설명했지만, 홀수 및 짝수 와이어드 OR 라인 중 적어도 하나를 복수개 설치해도 된다. 이 경우, 홀수 또는 짝수 중 몇회째의 동기점인지에 따라서 1개씩 교대로 해당 복수의 와이어드 OR 라인을 사용하면 된다.

또한, 어느 한 드라이버에 이상이 검출된 것을 전체 드라이버에 전달하기 위해, 홀수 및 짝수 와이어드 OR 라인 이외에 와이어드 OR 라인을 추가해도 된다.

또한, 상기 실시예 1, 2에서는, 7개 또는 5개의 동기점을 설정하는 경우에 관해 설명했지만, 본 발명에서 동기점의 수는 이에 한정되지 않는다.

실시예 3

상기 실시예 1, 2에서는, 홀수 및 짝수 와이어드 OR 라인을 사용하여 나사 조임 드라이버의 동기 제어를 행하는 경우에 관해 설명했지만, 동일한 동기 제어를 나사 조임 드라이버 이외의 모터 구동 장치에도 적용할 수 있다.

도 9에는, 본 발명의 실시예 3이며, 대상물(로봇 아암, 위치 결정 테이블 등; P)을 4축(X, Y, Z 및 θ축)으로 위치 제어하기 위한 동기 제어 시스템을 나타내고 있다. 도 9에서 실시예 1과 공통되는 구성 요소에는 실시예 1과 동일한 도면 부호를 붙인다. 본 실시예에서는, 실시예 1에서의 나사 조임 드라이버 대신, X, Y, Z 및 θ축 구동용 모터(MX, MY, MZ, Mθ)를 동기 제어한다.

도 10에는, 본 실시예의 제어 순서와 동작 타이밍을 나타내고 있다. 본 실시예에서는, 실시예 2와 마찬가지로, 동기후의 전체 모터의 동작을 동시에 개시하는 경우에 관해 설명한다.

도 10 중의 (a)∼(d)는 각 축 모터의 동작 상태와, 각 축 모터에 대해 설치된 서보 컨트롤러(SC)에서의 짝수 및 홀수 라인의 출력 상태를 나타내고 있다. 이하의 설명에서는, 각 축의 서보 컨트롤러(SC)와 모터를 포함하여 서보 컨트롤러(SC)라 칭한다.

또한, 도 10의 (e)는 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)과 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)의 상태를 나타내고 있다. 또한, (f)에서는 전체 서보 컨트롤러(SC)의 상태를 나타낸다.

본 실시예에서도, 마이너스 논리를 사용하기 때문에, 신호 레벨이 높은 쪽이 오프 상태(비액티브 또는 H레벨)를, 신호 레벨이 낮은 쪽이 온 상태(액티브 또는 L레벨)를 나타낸다.

메인 컨트롤러(MC)로부터의 기동 대기 신호가 각 서보 컨트롤러(SC)에 송신되면, 각 드라이버에서는, 메인 컨트롤러(MC)로부터의 연속 위치 결정 동작의 개시 커맨드 대기 상태가 된다. 또한, 이 개시 커맨드 대기 상태에서는, 후술하는 초기화 동작에 의해, 모든 서보 컨트롤러(SC)의 짝수 라인 출력이 오프 상태로, 홀수 라인 출력이 온 상태로 되어 있다. 이에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태로, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태로 되어 있다.

또한, 각 서보 컨트롤러(SC)는 동기 대기 상태가 된 횟수를 카운트하는 카운터 기능을 갖는다. 후술하는 초기화 동작에 의해 이 동기 대기 카운터는 0으로 셋팅되어 있다. 또한, 메인 컨트롤러(MC)도, 동기 대기 카운터 기능을 가져도 되고, 각 서보 컨트롤러(SC)로부터의 통신에 의해 이 카운트값의 정보를 받아도 된다.

그리고, 메인 컨트롤러(MC)로부터 각 서보 컨트롤러(SC)에 개시 커맨드가 송신되고, 각 서보 컨트롤러(SC)에서 수신하면, 각 서보 컨트롤러(SC)는 동기 대기 카운터를 0으로부터 1증분한다. 또한, 짝수 라인 출력을 온 상태로, 홀수 라인 출력을 오프 상태로 전환한다. 도 10에서는, 메인 컨트롤러(MC)로부터의 개시 커맨드의 송신 시간차나 각 서보 컨트롤러(SC)의 동작 특성 등의 편차에 기인하여, 각 서보 컨트롤러(SC)의 개시 커맨드 대기 상태의 종료에 시간차가 발생하는 양상을 나타낸다.

서보 컨트롤러(SC) 중 어느 하나가 개시 커맨드 대기 상태를 종료하여, 그 서보 컨트롤러(SC)의 짝수 라인 출력이 온 상태가 되면, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이지만, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다.

그리고, 모든 서보 컨트롤러(SC)의 개시 커맨드 대기 상태가 완료되면, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이고, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다.

각 서보 컨트롤러(SC)는 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)이 온 상태에서 오프 상태로 된 시점을 홀수번째의 동기점(여기서는, 동기점 1)으로 설정한다.

그리고, 각 서보 컨트롤러(SC)는, 동기점 1의 설정 직후에 모터를 회전시켜, 제1 좌표(x1, y1, z1, θ1)로의 대상물(P)의 구동을 개시한다. 도 10에서는, 각 축에서의 구동량의 차이로 인해 구동 종료까지 시간차가 있는 것을 나타내고 있다.

제1 좌표로의 구동이 종료된 서보 컨트롤러(SC)는, 다음 짝수번째의 동기점 2의 대기 상태로 들어간다. 이때, 그 서보 컨트롤러(SC)에서는, 동기 대기 카운터를 1로부터 1증분하여 2로 한다. 또한, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다.

어느 하나의 서보 컨트롤러(SC)의 구동 종료에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다.

그리고, 모든 서보 컨트롤러(SC)에서 제1 좌표로의 구동이 종료되면, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이지만, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다.

각 서보 컨트롤러(SC)는, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 2를 설정한다. 그리고, 제2 좌표(x2, y2, z1, θ1)로의 대상물(P)의 구동을 개시한다. 또한, 여기서는 X축과 Y축만 구동하고, Z축과 θ축은 정지시키는 경우를 나타내고 있다.

제2 좌표로의 구동이 종료된 서보 컨트롤러(SC)에서는, 다음 홀수번째의 동기점 3의 대기 상태로 들어간다. 또한, 정지된 Z축과 θ축의 서보 컨트롤러(SC)는, 동기점 2로부터 소정 시간 경과후에 동기점 3의 대기 상태로 들어간다. 동기점 3의 대기 상태로 들어간 서보 컨트롤러(SC)에서는, 동기 대기 카운터를 2로부터 1증분하여 3으로 한다. 또한, 짝수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환한다.

어느 하나의 서보 컨트롤러(SC)에서 동기 대기 상태가 됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 한편, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이다.

모든 서보 컨트롤러(SC)가 동기 대기 상태가 됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다.

각 서보 컨트롤러(SC)는, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 3을 설정한다. 그리고, 제3 좌표(x3, y2, z1, θ3)로의 대상물(P)의 구동을 개시한다. 또한, 여기서는 X축 및 θ축만 구동하고, Y축 및 Z축은 정지시키는 경우를 나타내고 있다.

제3 좌표로의 구동이 종료된 서보 컨트롤러(SC)에서는, 다음 짝수번째의 동기점 4의 대기 상태로 들어간다. 또한, 정지된 Y축 및 Z축의 서보 컨트롤러(SC)는, 동기점 3으로부터 소정 시간 경과후에 동기점 4의 대기 상태로 들어간다. 동 기점 4의 대기 상태로 들어간 서보 컨트롤러(SC)에서는, 동기 대기 카운터를 3으로부터 1증분하여 4로 한다. 또한, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다.

어느 하나의 서보 컨트롤러(SC)에서 동기 대기 상태가 됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 모든 서보 컨트롤러(SC)가 동기 대기 상태가 됨으로써, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이지만, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다.

각 서보 컨트롤러(SC)는, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 4를 설정한다. 그리고, 최종 좌표(x3, y3, z4, θ3)로의 대상물(P)의 구동을 개시한다. 또한, 여기서는 Z축만 구동하고, X축, Y축, θ축은 정지시키는 경우를 나타내고 있다.

최종 좌표로의 구동이 종료된 Z축의 서보 컨트롤러(SC)에서는, 다음 홀수번째의 동기점 5의 대기 상태로 들어간다. 또한, 정지된 X축, Y축, θ축의 서보 컨트롤러(SC)는, 동기점 4로부터 소정 시간 경과후에 동기점 5의 대기 상태로 들어간다. 동기점 5의 대기 상태로 들어간 서보 컨트롤러(SC)에서는, 동기 대기 카운터를 4로부터 1증분하여 5로 한다. 또한, 짝수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환한다.

어느 하나의 서보 컨트롤러(SC)에서 동기 대기 상태가 됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 한편, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태 그대로이다.

모든 서보 컨트롤러(SC)가 동기 대기 상태가 됨으로써, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)은 온 상태 그대로이지만, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 온 상태에서 오프 상태로 전환된다.

각 서보 컨트롤러(SC)는, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)이 온 상태에서 오프 상태로 전환됨으로써, 동기점 5를 설정한다. 동기점 5의 설정을 검출한 메인 컨트롤러(MC)는, 연속 이동 종료 커맨드를 각 서보 컨트롤러(SC)에 송신한다.

해당 종료 커맨드를 받은 각 서보 컨트롤러(SC)는, 동기 대기 카운터의 카운트값을 0으로 리셋한다. 또한, 짝수 라인 출력을 온 상태에서 오프 상태로 전환하고, 홀수 라인 출력을 오프 상태에서 온 상태로 전환한다. 이에 의해, 짝수 와이어드 OR 라인(OR2)이 온 상태에서 오프 상태로 전환되고, 홀수 와이어드 OR 라인(OR1)은 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. 이러한 동작은 전술한 초기화 동작이다. 이렇게 하여 일련의 연속 위치 결정 동작이 완료된다.

본 실시예에서는, 연속 위치 결정 동작의 종료에 의해 초기화 동작을 행하지만, 개시 커맨드 대기중에 초기화 동작을 행하도록 해도 된다.

또한, 본 실시예에 있어서 동기를 취하는 것에 관한 동작을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램은, 실시예 1에서 도 7a∼도 7c를 사용하여 설명한 것과 동일하다.

본 실시예에 의하면, 2개의 와이어드 OR 라인에 각 서보 컨트롤러(SC)를 접속하는 것만으로 동기 회로를 구성할 수 있고, 구동축의 수도 임의로 선택할 수 있다. 또한, 동기 대기 상태로 들어간 타이밍에 2개의 와이어드 OR 라인의 상태를 각각 반전시켜, 홀수회째의 동기점과 짝수회째의 동기점에서 동기 판정에 사용하는 와이어드 OR 라인을 전환함으로써, 2개의 와이어드 OR 라인을 설치하는 것만으로 다수의 서보 컨트롤러(SC)의 동기를 취할 수 있다. 따라서, 동기 회로를 간단하고 저렴하게 구성할 수 있다. 또한, 동기 제어를 위한 복잡한 판정 플로우가 불필요하기 때문에, 동기 판정 처리를 고속으로 행할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 홀수 및 짝수 와이어드 OR 라인을 1개씩 설치한 경우에 관해 설명했지만, 홀수 및 짝수 와이어드 OR 라인 중 적어도 하나를 복수개 설치해도 된다. 이 경우, 홀수 또는 짝수 중 몇회째의 동기점인지에 따라서 1개씩 교대로 해당 복수의 와이어드 OR 라인을 사용하면 된다.

또한, 어느 하나의 구동축에 이상이 검출된 것을 전체 구동축[서보 컨트롤러(SC)]에 전달하기 위해, 홀수 및 짝수 와이어드 OR 라인 이외에 와이어드 OR 라인을 추가해도 된다.

또한, 본 실시예에서는 5개의 동기점을 설정하는 경우에 관해 설명했지만, 본 발명에서 동기점의 수는 이에 한정되지 않는다.

실시예 4

전술한 실시예 1, 2와 같이 단계적인 체결 토크업 제어를 행하는 것에 의해 작업 대상물의 기울어짐 등을 방지할 수 있도록 하기 위해서는, 실제의 나사 조임 드라이버가 그 회전 각도에 관계없이, 모터 전압 또는 모터 전류 지령값(토크 지령값)에 대응한 출력 토크(체결 토크)를 정확하게 발생시키는 것이 전제가 된다.

그러나, 나사 조임 드라이버의 구동원인 모터의 코킹 토크(코어의 투자율의 편차, 모터를 구성하는 부품의 치수 오차나 조립 오차에 기인하는 토크 변동)가, 나사 조임 드라이버의 체결 토크 변동으로서 나타나는 경우가 많다. 더구나, 모터 권선의 권취 편차 등에 기인하여 모터(M)의 토크 변동의 크기가 토크 지령값(모터 인가 전압이나 모터 인가 전류)의 크기에 따라 변화하는 경우가 있다.

이 때문에, 지령값에 대한 나사 조임 드라이버의 실제의 체결 토크를 전체 회전 각도에 대해 측정하고, 회전 각도에 따라 체결 토크에 변동이 있는 경우에는, 이것을 억제하도록 드라이버에 부여하는 토크 지령값을 보정해야 한다.

따라서, 본 실시예에서는, 나사 조임 드라이버의 소정 회전 각도마다의 출력 토크를 자동적으로 측정하기 위한 측정 장치에 관해 설명한다.

도 11 및 도 12에는, 본 실시예의 토크 측정 장치의 외관도 및 블록도를 나타내고 있다. 이들 도면에서, 도면 부호 10은 베이스이고, 이 베이스(10)에는, 스텝핑 모터(11)와, 해당 모터(11)에 의해 구동되는 회전 기구(12)가 부착되어 있다.

회전 기구(12)는, 그 상단에 축(18)에 의해 지지된 회전 테이블(13)을 갖는다. 회전 기구(12)는, 그 하단에 설치된 회전 입력을 위한 풀리(12a)와, 해당 풀리(12a)로부터 입력된 회전을 회전 테이블(13)에 감속하여 전달하는 도시하지 않은 하모닉 드라이브(등록상표)를 갖는다.

풀리(12a)와 모터(11)의 출력축에 부착된 풀리(11a)와의 사이에는 벨트(11b)가 감겨져 있다. 이 때문에, 모터(11)가 회전하면, 제1 감속 기구로서의 벨트(11b) 및 풀리(11a)에 의한 감속과 제2 감속 기구로서의 하모닉 드라이브에 의한 감속을 거쳐 회전 테이블(13)이 축(18)을 중심으로 회전한다. 하모닉 드라이브의 풀리-벨트 기구보다 큰 감속 기능에 의해, 풀리-벨트 기구에 의한 감속을 거친 스텝각보다 더욱 작은 회전 테이블(13)의 회전 각도 분해능을 얻을 수 있다. 또한, 제1 감속 기구로는, 전술한 풀리-벨트 기구 이외의 기어 기구나 롤러 기구이어도 되지만, 백래시나 미끄러짐이 매우 작은 기구를 선택해야 한다.

도면 부호 17은 베이스(10)에 고정된 회전각 센서이며, 회전 테이블(13)의 회전 각도를 검출한다. 회전 테이블(13)의 하면에는, 회전각 센서(17)의 상면에 대향하도록 링형상의 펄스판이 접착되어 있다. 회전각 센서(17)는, 해당 펄스판에 빛을 조사하고 펄스판으로부터 펄스형으로 반사되어 오는 빛을 받아 펄스 신호를 출력한다. 또한, 회전각 센서(17)로는, 이러한 광학식 센서 이외의 검출 방식의 센서를 사용해도 된다. 회전각 센서(17)로부터의 출력 신호는, 후술하는 퍼스널 컴퓨터(30)에 입력된다.

D는 측정 대상의 나사 조임 드라이버이며, 베이스(10)에 설치된 승강 기구(10a)의 승강대(10b)에 고정되어 있다.

회전 테이블(13)에는, 유지 부재(14)를 통해 토크 센서(15)가 고정되어 있다. 토크 센서(15)에는, 커플링(16)을 통해 나사 조임 드라이버(D)의 비트(B)가 결합되어 있다. 토크 센서(15)는, 비트(B)로부터 받은 토크에 따른 전기 신호를 출력한다. 토크 센서에는, 왜곡 게이지식, 자왜 효과식, 위상차 검출 방식, 기계적 반력식, 접촉형, 비접촉형 등 여러가지 타입이 있지만, 본 실시예 및 본 발명에서 사용하는 토크 센서의 타입은 어느 것이어도 무방하다.

여기서, 도 11에는 나타내지 않지만, 도 12 중의 괄호내에 나타낸 바와 같 이, 토크 센서(15)의 위쪽에 커플링(16)을 매개로 하여 축력 센서로서의 로드셀(19)을 설치해도 된다. 로드셀(19)은, 드라이버(D)에 의해 체결된 나사(SR)에 발생하는 축력(나사 축력)을 검출한다. 로드셀(19)도 토크 센서(15)와 마찬가지로 그 타입은 관계없다.

도면 부호 33, 34는 표시기이며, 각각 토크 센서(15) 및 로드셀(19)로부터의 검출 신호를 후술하는 퍼스널 컴퓨터(30)에 전달하고, 그 검출 신호를 수치 신호로 변환하여 토크값 및 축력값을 수치로서 표시한다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 이 측정 장치 및 나사 조임 드라이버(D)는, 퍼스널 컴퓨터(30), 모터 제어 유닛(31) 및 나사 조임 제어 보드(32)를 포함하는 컨트롤러에 의해 제어됨으로써 측정 동작을 행한다.

모터 제어 유닛(31)은, 퍼스널 컴퓨터(30)로부터의 지령에 따라 모터(11)의 회전을 제어한다.

또한, 나사 조임 제어 보드(32)는, 실시예 1, 2에서 설명한 서보 컨트롤러(32)의 모터 제어부(C2)에 사용되는 것과 동일한 것이다.

후술하는 실시예와 같이, 실제로 나사 조임 시스템에서 사용되는 모터 제어부(C2)에는, 본 실시예의 측정 장치에서 측정한 토크 특성(토크 변동)에 기초하여 토크 지령값을 보정하는 기능이 부가되게 되지만, 그 기능에 의한 토크 보정 효과를 확인한 경우에는, 나사 조임 제어 보드(32)로서 그 기능을 부가한 것이 사용된다.

다음으로, 상기와 같이 구성된 토크 측정 장치의 측정 동작에 관해, 도 13을 사용하여 설명한다. 도 13은, 토크 측정 장치를 제어하는 퍼스널 컴퓨터(30)의 동작 흐름도이다. 또한, 여기서는 토크 센서(15)에 더하여, 로드셀(19)을 설치한 경우의 동작에 관해 설명한다.

측정 동작이 시작하면, 퍼스널 컴퓨터(30)는, 우선 단계(도면에서는 S로 약기한다) 120에서, 모터 제어 유닛(31)을 통해 모터(11)를 구동하여, 회전 테이블(13)을 θ=0의 원점 위치에 셋팅한다. 이때, 퍼스널 컴퓨터(30)의 내부에 설치된 회전각 카운터(도시하지 않음)를 0으로 리셋한다.

다음으로, 단계 121에서는, 로드셀(19) 상에 미리 셋팅된 나사(SR)가 안착되어 있는지 여부를 확인한다. 이 안착 확인은, 실시예 1에서 설명한 안착 검출 방법을 사용하면 된다.

다음으로, 단계 122에서는, 나사 조임 제어 보드(32)에 대해 토크 지령을 출력한다. 토크 지령은, 실제의 나사 조임 시스템에서 나사(SR)의 체결에 사용되는 범위 내에서 적절하게 선택가능하다. 예를 들어, 실시예 1, 2에서 설명한 최종 목표 토크에 대응하는 토크 지령을 선택해도 된다.

회전 테이블(13)이 적어도 1회전(360° 회전)하는 동안의 토크 지령은 동일하다. 토크 지령을 받은 나사 조임 제어 보드(32)는, 드라이버(D)의 모터(M)에 토크 지령에 대응하는 전압을 인가하여, 비트(B)에 회전력(체결 토크)을 발생시킨다.

다음으로, 단계 123에서는, 로드셀(19)로부터의 검출 신호에 의해 표시되는 나사 축력값과 토크 센서(15)로부터의 검출 신호에 의해 표시되는 토크값을, 퍼스널 컴퓨터(30)내의 메모리에, 회전각 카운터의 카운터값과 함께 기록한다.

원점 위치에서의 측정을 행한 경우는, 나사 축력을 SF, 체결 토크를 TS로 하면, 예를 들어 0.00°:SF, TS와 같이 기록한다.

다음으로, 단계 124에서는, 회전각 카운터의 카운트값이 측정 종료 각도(예를 들어, 360°)인지 아닌지를 판별한다. 측정 종료 각도에 도달하지 않은 경우는 단계 125로 진행하여, 소정 회전 각도만큼 회전 테이블(13)[즉, 토크 센서(15) 및 이것에 커플링되어 있는 비트(B)]을 회전시키도록 모터 제어 유닛(31)에 지령을 내린다. 여기서 말하는 소정 회전 각도는, 미리 측정자가 임의로 설정할 수 있다.

그리고, 단계 122로 되돌아가, 회전후의 각도에서의 나사 축력 및 체결 토크의 측정과 기록을 행한다. 이렇게 하여, 회전각 카운터의 카운트값이 측정 종료 각도에 도달할 때까지 회전 테이블(13)의 회전과 나사 축력 및 체결 토크의 측정 기록을 반복하고, 측정 종료 각도에 도달하면 단계 126으로 진행한다.

단계 126에서는, 원점 위치로부터 반복된 일련의 측정 결과를 집계하여, 그래프 형식 등으로 도시하지 않은 모니터에 표시한다. 이상으로써, 드라이버(D)의 적어도 1회전 중에 나사 축력과 체결 토크의 변동을 측정하는 동작을 종료한다.

또한, 여기서는 각 회전 각도에서 하나의 토크 지령에 대한 나사 축력 및 체결 토크의 측정을 행하는 경우에 관해 설명했지만, 도 13의 단계 128에 나타낸 바와 같이, 하나의 회전 각도에서 토크값을 단계적으로(예를 들어, 실시예 1에서 나타낸 제1 목표 토크로부터 최종 목표 토크로 단계적으로) 증가시키면서 단계 122와 단계 123을 반복하여 행하도록 해도 된다. 이로써, 모터(M)의 토크 변동의 크기가 토크 지령값(모터 인가 전압이나 모터 인가 전류)의 크기에 의해 변화하는 경우에, 각 토크 지령값에서의 드라이버(D)의 토크 변동을 측정할 수 있다.

도 14에는, 상기 토크 측정 장치에서 1회전분의 체결 토크의 변동을 측정한 결과를 나타낸다. 도 14에서는, 회전 테이블(13)을, 360°를 2047등분한 각도(약 0.176°)씩 회전시켜 체결 토크를 측정한 경우를 나타내고 있다. 도면 중의 TI는 토크 지령값이다.

본 실시예에 의하면, 드라이버(D)의 1회전을 매우 다수의 회전 각도로 분할한 경우에도, 회전 각도마다 체결 토크 및 나사 축력의 정밀한 측정과 기록을 자동적으로 행하고, 나아가 그 결과의 집계 및 표시까지도 자동적으로 행한다. 이 때문에, 회전 각도마다 수작업으로 셋팅을 행했던 종래의 측정 수법에 비해, 단시간에, 게다가 대폭으로 작은 분해능으로, 나아가 정밀하게 측정과 결과 표시를 행할 수 있다.

또한, 토크 센서(15)와 함께 로드셀(19)을 설치함으로써, 체결 토크의 측정과 동시에 그 체결 토크에 의해 발생하는 나사 축력을 측정할 수 있다. 나사에 가하는 체결 토크와 해당 나사에 발생하는 축력과의 관계는 계산에 의해 추정할 수도 있지만, 실제로 발생하고 있는 나사 축력을 측정함으로써, 나사 조임 시스템에서의 체결 토크의 설정이나 관리가 보다 정밀하게 실시되므로 유효하게 활용될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 나사 조임 드라이버의 체결 토크를 측정하는 경우에 관해 설명했지만, 본 발명의 토크 측정 장치는, 나사 조임 드라이버 이외의 모터를 구동원으로 하는 모터 구동 장치나 모터 단일체의 출력 토크 측정에도 사용할 수 있다.

실시예 5

전술한 실시예 4의 첫머리에서도 설명한 바와 같이, 실시예 1, 2와 같은 단계적인 체결 토크업 제어를 행하는 것에 의해 작업 대상물의 기울어짐을 방지하기 위해서는, 실제의 나사 조임 드라이버가 그 회전 각도에 관계없이, 모터 전압 지령값(토크 지령값)에 대응한 출력 토크를 정확하게 발생시켜야 한다.

그러나, 나사 조임 드라이버의 구동원인 모터의 코킹 토크(코어의 투자율의 편차, 모터를 구성하는 부품의 치수 오차나 조립 오차에 기인하는 토크 변동)가, 나사 조임 드라이버의 체결 토크 변동으로서 나타나는 경우가 많다. 또한, 모터 권선의 권취 편차 등에 기인하여 모터(M)의 토크 변동의 크기가 토크 지령값(모터 인가 전압이나 모터 인가 전류)의 크기에 의해 변화하는 경우가 있다.

따라서, 본 실시예에서는, 실시예 4에 나타낸 토크 측정 장치를 사용하여 복수 레벨의 토크 지령값에 대한 체결 토크 변동을 측정하고, 그 측정 결과에 기초하여, 각 토크 레벨에서의 체결 토크의 변동을 매우 작은 회전 각도마다 보정할 수 있도록 한 나사 조임 장치에 관해 설명한다.

도 15에서는, 본 발명의 실시예 5인 나사 조임 시스템의 일부의 구성을 나타내고 있다.

도면 부호 81은 서보 컨트롤러(SC)에 설치된 토크업 제어부이다. 해당 토크업 제어부(81)에는, 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 메인 컨트롤러(MC)로부터 송신된 지령 데이터로서의 토크 지령값(T(t))의 맵이 메모리에 보존되어 있다. 또한, 도 15에는, 연속적으로 토크값이 증가하는 토크 지령값 맵을 나타내고 있지만, 실제로는 실시예 1, 2에서 설명한 각 동기점에서 대기하여 단계적으로 토크값이 증가하는 맵이 있다.

이하에 설명하는 보정 데이터 메모리(82, 83, 84), 보간 연산부(86), 가산기(87), 토크 제어부(88) 및 증폭기(A)는, 서보 컨트롤러(SC)의 모터 제어부(C2)(도 2 참조)내에 설치된다.

보정 데이터 메모리(82, 83, 84)에는, 후술하는 보정 데이터군으로서의 토크 보정 테이블이 기억되어 있다.

메모리(82)에 기억되어 있는 토크 보정 테이블(H)은, 토크 지령값(T(t))으로서 큰 레벨의 토크 지령값(TH)[예를 들어, 실시예 1, 2의 최대 목표 토크값(Tmax)]이 토크업 제어부(81)로부터 서보 컨트롤러(SC)에 입력된 경우에 해당 토크 지령값을 보정하기 위한 보정 데이터 테이블이다.

이 토크 보정 테이블(H)의 작성 방법에 관해 도 16a를 사용하여 설명한다. 우선, 실시예 4에서 설명한 토크 측정 장치를 사용하여, 토크 지령값(TH)을 드라이버(D)에 지령했을 때의 체결 토크를 드라이버(D)의 소정 회전 각도마다 복수회 측정한다(단계〈도면에서는 S로 약기한다〉 201). 그리고, 그 복수회의 측정 결과(도 14 참조)를 평균화하거나, 최소 제곱법에 의한 다항식 근사를 행하거나 하여 대표적인 토크 변동 데이터를 얻는다(단계 202). 이에 의해, 드라이버(D)의 구동원인 모터(M) 고유의 토크 변동 성분 이외의 노이즈 성분의 영향을 제거한 토크 변동 데이터를 얻을 수 있다. 노이즈 성분으로는, 예를 들어 드라이버(D)가 감속 기어를 갖는 경우의 기어의 마찰 변동에 의한 토크 변동 성분이 있다. 또한, 최소 제곱법은, 측정값과 모델 함수값의 차이의 제곱합이 최소가 되는 모델 함수의 계수를 결정하는 수법이다.

그리고, 얻어진 대표 토크 변동 데이터와 토크 지령값(TH)과의 차분을 드라이버(D)의 회전 각도마다 구한다(단계 203). 그리고, 그 차이의 값이 플러스인 경우는 마이너스의 동일한 값이, 차이의 값이 마이너스인 경우는 플러스의 동일한 값이 그 회전 각도에서의 보정값이 된다. 이렇게 하여 모든 회전 각도에 관해 보정값을 구하고, 회전 각도에 따른 보정값의 테이블로서 토크 보정 테이블(H)을 작성한다(단계 204). 그리고, 작성한 토크 보정 테이블(H)을 보정 데이터 메모리(82)에 기억시킨다(저장한다)(단계 205).

또한, 이 토크 보정 테이블은, 실시예 4에 나타낸 퍼스널 컴퓨터(30)에 의해 자동 작성되도록 해도 된다. 또한, 토크 보정 테이블은, 전술한 방법 이외의 방법을 사용하여 작성해도 된다. 예를 들어, 토크 변동의 측정 결과로부터 얻어진 최대 토크값과 최소 토크값의 평균 토크값을 구하고, 그 평균 토크값과 대표 토크 변동 데이터의 회전 각도마다의 값과의 차분을 취하여, 그 차이의 값의 부호를 반전시킴으로써 토크 보정 테이블을 작성해도 된다.

메모리(83)에 기억되어 있는 토크 보정 테이블(L)은, 토크 지령값(T(t))으로서 작은 레벨의 토크 지령값(TL)(예를 들어, 실시예 1, 2의 제1 목표 토크값)이 토크업 제어부(81)로부터 서보 컨트롤러(SC)에 입력된 경우에 해당 토크 지령값을 보정하기 위한 보정 데이터 테이블이다.

또한, 메모리(84)에 기억되어 있는 토크 보정 테이블(ML)은, 토크 지령 값(T(t))으로서 중간 레벨의 토크 지령값(TML)[예를 들어, 최대 목표 토크값(Tmax)과 제1 목표 토크값 사이의 토크값]이 토크업 제어부(81)로부터 출력된 경우에 해당 토크 지령값을 보정하기 위한 보정 데이터 테이블이다. 이들 토크 보정 테이블(L, ML)의 작성 방법은, 앞서 설명한 토크 보정 테이블(H)과 동일하다.

본 실시예에서는, 3개의 토크 지령값에 대한 토크 보정 테이블(H, L, ML)을 준비하기 위해, 실시예 4에서 설명한 토크 측정 장치에 의해 해당 3개의 토크 지령값에 대한 체결 토크를 측정해야 한다.

토크 보정 테이블(H, L, ML)의 예를 도 16b에 나타낸다. 이 도면에 나타내는 각 토크 보정 테이블의 값은, 드라이버(D)의 회전 각도에 따라, 0을 경계로 하여 플러스측과 마이너스측으로 변화하고 있다. 또한, 각 토크 보정 테이블의 값은, 선형도 아니고 깨끗한 정현파형도 아니며, 복잡한 형상을 나타내도록 변화하고 있다.

보간 연산부(86)에는, 토크업 제어부(81)로부터 토크 지령값(T(t))이 입력되는 동시에, 드라이버(D)의 모터(M)의 회전 각도를 검출하기 위한 인코더(E)(타코 제너레이터이어도 된다)로부터의 신호가 입력된다.

보간 연산부(86)는, 3개의 토크 보정 테이블(H, L, ML) 중, 입력된 토크 지령값(T(t))에 일치하는 토크 지령값용 보정 데이터 테이블 또는 입력된 토크 지령값(T(t)) 사이에 들어가는 2개의 토크 지령값용의 2개의 보정 데이터 테이블을 선택한다. 도 15에는, 입력된 토크 지령값(T(t))이 토크 지령값(TH)과 (TML) 사이에 들어가는 값이기 때문에 토크 보정 테이블(H, ML)을 선택한 경우를 나타낸다.

그리고, 보간 연산부(86)는, 선택한 토크 보정 테이블로부터, 인코더(E)를 통하여 검출한 드라이버(D)의 회전 각도에 대응하는 보정값을 판독한다. 선택한 보정 데이터 테이블이 토크 지령값(T(t))에 일치하는 토크 지령값용의 것이라면, 그대로 판독한 보정값을 출력한다. 또한, 2개의 토크 보정 테이블을 선택하고, 이들로부터 2개의 보정값을 판독한 경우는, 이들 2개의 보정값으로부터 보간 연산에 의해 토크 지령값(T(t))용의 보정값을 구한다(도 16a의 단계 206).

도 15에는, 토크 보정 테이블(H, ML)로부터 판독된 2개의 보정값 CH(θ), CML(θ)을 사용한 선형 보간에 의해, 토크 지령값(T(t))에 대한 보정값(C)을 산출하는 예를 나타내고 있다.

구체적으로는, 우선 T(t)>TML인 경우는, 토크 보정 테이블(H, ML)을 선택하여, CH(θ), CML(θ)를 판독한다.

그리고, CH(θ)와 CML(θ)의 비례 배분에 의해,

C={CH(θ)-CML(θ)}/(TH-TML)×(T(t)-TML)+CML(θ)

로부터 보정값(C)을 계산한다.

T(t)<TML인 경우는, 토크 보정 테이블(ML, L)을 선택하여, CML(θ), CL(θ)를 판독한다.

그리고, CML(θ)과 CL(θ)의 비례 배분에 의해,

C={CML(θ)-CL(θ)}/(TML-TL)×(T(t)-TL)+CL(θ)

로부터 보정값(C)을 계산한다. T(t)가 TH, TML, TL 중 어느 하나에 일치하는 경우에도, 상기 선형 보간의 식에 적용시켜 보정값을 계산해도 된다.

여기서, 보정값(C)의 산출도 상기와 같은 선형 보간 방식에 한정되지 않는다. 예를 들어, 3점(TL, CL(θ)), (TML, CML(θ)), (TH, CH(θ))을 통과하는 2차식이나 그 이상의 고차식을 사용하여 보간해도 된다.

또한, TH가 나사 조임시의 최대 토크 지령값보다 작은 경우나 TL이 나사 조임시의 최소 토크 지령값(제1 목표 토크값)보다 큰 경우에는, 전술한 내삽 보간법이 아니라, 외삽 보간법에 의해 보정값(C)을 구해도 된다.

또한, 본 실시예에서는, 3개의 토크 지령값에 대한 토크 보정 테이블(H, L, ML)을 준비하는 경우에 관해 설명했지만, 본 발명에서는, 2개 또는 4개 이상의 토크 지령값에 대한 토크 보정 테이블을 준비해도 된다. 4개 이상의 토크 보정 테이블을 준비하는 경우에도, 입력된 토크 지령값(T(t))이 사이에 들어가는 2개의 토크 지령값용의 보정 테이블을 사용한 내삽 보간 또는 외삽 보간에 의해 보정값(C)을 구할 수 있다. 이와 같이 다수의 보정 테이블을 준비함으로써, 토크 지령값(모터 인가 전압)과 출력 토크와의 관계에서 비선형성이 강한 경우에도 양호하게 토크 변동을 작게 할 수 있다.

이렇게 하여 얻어진 보정값(C)은, 보간 연산부(86)로부터 출력되어, 가산기(87)에서 토크업 제어부(81)로부터 입력된 토크 지령값(T(t))에 가산된다(도 16a의 단계 207). 그리고, 보정후의 토크 지령값(T'(t))(=T(t)+C)은 토크 제어부(88)에 입력된다.

토크 제어부(88)는, 보정 토크 지령값(T'(t))에 따른 전압을 증폭기(A)에 출력하고, 증폭기(A)에서 증폭된 전압이 모터(M)에 인가된다. 이에 의해, 드라이 버(D)는 원래의 토크 지령값(T(t))에 대응한 체결 토크를 발생시킬 수 있다. 즉, 모터(M)의 코킹 토크나 코어의 투자율의 편차, 모터(M)를 구성하는 부품의 치수 오차나 조립 오차에 기인하는 나사 조임 드라이버의 체결 토크 변동을 양호하게 보정할 수 있다.

그리고, 이상과 같은 토크 지령값(T(t))의 보정을 드라이버(D)의 회전 각도마다 행함으로써, 드라이버(D)의 회전 각도의 변화에 따르는 토크 변동을 작게 할 수 있어, 안정적으로 토크 지령값(T(t))에 대응한 체결 토크를 발생시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 보정값(C)을 토크 지령값의 레벨에 따라 최적화하므로, 넓은 토크 레벨 범위에서 토크 변동을 작게 할 수 있다.

도 17에는, 본 실시예에서 설명한 방법에 의해 나사 조임 드라이버의 토크 변동을 보정한 경우의 예(이미지도)를 나타낸다. 도 17에서, TA, TB, TC는 임의의 토크 지령값을 나타내고, TA> TB> TC의 관계에 있다.

도면 중의 J는, 토크 지령값(TA, TB, TC)에 대한 실제의 나사 조임 드라이버에서 발생한 체결 토크의 측정 데이터를 평균화 또는 최소 제곱법으로 근사한 데이터를 나타낸다. 또한, 도면 중의 K는 본 실시예의 방법으로 보정된 토크 지령값에 대한 나사 조임 드라이버에서 발생한 체결 토크의 측정 데이터를 평균화 또는 최소 제곱법으로 근사한 데이터를 나타낸다. 측정 데이터는 모두 실시예 4의 토크 측정 장치로 측정한 데이터이다.

도 17에서 알 수 있는 바와 같이, 토크 지령값을 보정하기 전의 체결 토크(J)는, 그 토크 지령값의 레벨이 클수록 변동량이 크다. 또한, 변동의 방법은 복잡하다.

이에 비해, 보정후의 토크 지령값에 대한 체결 토크(K)는, 모든 토크 레벨에서 변동량이 억제되어, 안정적으로 토크 지령값(TA, TB, TC)에 가까운 체결 토크를 발생시키고 있다.

따라서, 본 실시예에 의하면, 실시예 1, 2의 나사 조임 시스템에서도, 확실하게 토크 지령값(제1∼최종 목표 토크값)에 대응한 체결 토크로 나사(SR)를 체결할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 나사 조임 드라이버의 토크 변동 보정에 관해 설명했지만, 본 발명은 나사 조임 드라이버 이외에도, 정확한 토크 제어가 필요한, 모터를 구동원으로 하는 모터 구동 장치 또는 모터 단일체에도 적용할 수 있다.

또한, 토크 제어 뿐만 아니라, 속도 제한이나 위치 제어를 모터를 구동원으로 하여 행하는 경우에, 모터의 코킹 토크에 기인한 진동을 억제할 목적으로 본 발명을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은, 브러쉬 모터나 브러쉬리스 모터와 같은 회전형 모터에 한정되지 않고, 직진 구동력을 발생시키는 리니어 모터에 대해 정확한 구동력 제어를 행하는 목적에도 적용될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 드라이버(D)에 고유의 보정 데이터를 저장한 보정 데이터 메모리(82∼84)를, 드라이버(D)와 세트(쌍)로 설치되어 있는 서보 컨트롤러(SC)내에 설치하고 있다. 이에 의해, 나사 조임 시스템에서 드라이버(D)와 서보 컨트롤러(SC)의 교환이 필요한 경우에도, 새롭게 실장되는 드라이버(D)와 세트인 서보 컨트롤러(SC)에 해당 드라이버(D) 고유의 보정 데이터를 기억시켜 두면 신속하게 대응할 수 있다.

또한, 보정 데이터 메모리(82∼83)를 서보 컨트롤러(SC)내가 아니라, 드라이버(D)에 일체적으로 설치해도 된다. 이 경우, 드라이버(D)만의 교환에도 신속하게 대응할 수 있다.

또한, 서보 컨트롤러(SC) 내에, 식별 번호 등으로 식별가능한 복수의 드라이버(D)에 대응하는 복수의 보정 데이터 테이블을 기억한 메모리를 준비해 두고, 사용하는 드라이버(D)의 식별 번호를 보간 연산부(86)에 입력하면, 해당 드라이버(D)용의 보정 데이터 테이블이 자동적으로 선택되도록 해도 된다.

실시예 6

도 18에는, 본 발명의 실시예 6인 나사 조임 드라이버(나사 조임 장치)를 나타내고 있다. 앞서 실시예 1, 2, 4, 5에서는, 예를 들어 하드디스크 장치 등의 제품의 조립시에 있어서 나사 조임에 사용되는 나사 조임 드라이버의 제어 방법 및 체결 토크 변동의 보정 방법 등에 관해 설명했다.

그러나, 최근의 컴퓨터 및 그 주변 기기의 소형화에 따라, 하드디스크 장치 등의 제품에도 더욱 소형화가 요구되고 있다. 그리고, 제품의 소형화를 위해, 그 조립에 사용되는 나사도 보다 미세화되고 있다.

본 실시예에서는, 실시예 1, 2, 4, 5에서 설명한 나사 조임 드라이버로서 사용될 뿐만 아니라, 보다 미세화된 나사의 체결에도 적용가능한 나사 조임 드라이버에 관해 설명한다. 이하의 설명에서, 도 18에서의 상측을 나사 조임 드라이버의 상측이라 하고, 도 18에서의 하측을 나사 조임 드라이버의 하측이라 한다.

도 18에서, D는 나사 조임 드라이버이고, 도면 부호 91은 기어 박스이다. 기어 박스(91)의 상면에는 모터(M)가 고정되어 있다. 모터(M)의 출력축에 일체로 부착된 출력 기어(91a)는, 기어 박스(91) 안으로 돌출되어 있다.

기어 박스(91) 내에는, 출력 기어(91a)에 대직경 기어부가 맞물리는 이단 기어(91b)와, 그 이단 기어(91b)의 소직경 기어부에 맞물리는 아이들러 기어(91c)가 배치되어 있다.

도면 부호 92a는, 도 1에서도 부호 BD로 나타내는 비트 구동부의 본체 부분을 구성하는 외통 부재이다. 외통 부재(92a)의 내부에는, 상하 방향으로 연장되는 출력축(93)이 배치되어 있다.

출력축(93)은, 그 상하에 축부(93b)를 가지며, 이들 축부(93b)의 사이(상하 방향 중간부)에 피구동 기어(93a)를 갖는다. 피구동 기어(93a)는, 상하 방향으로 연장되는 기어이를 가지며, 아이들러 기어(91c)에 맞물린다. 본 실시예에서는, 축부(93b)와 피구동 기어(93a)를 일체 형성한 출력축(93)을 사용하고 있다. 단, 피구동 기어(93a)와 축부(93b)를 따로따로 제작하여, 축부(93b)를 피구동 기어(93a)에 압입 등을 하여 일체화해도 된다.

출력축(93)의 상하의 축부(93b)는, 기어 박스(91)에 있어서 외통 부재(92a)와의 연결 부분의 내주에 고정된 2개의 볼 베어링(94a, 94b)에 의해 회전가능하게 지지되어 있다. 축부(93b)의 하단에는, 나사 조임용 비트(B)가 일체 회전가능하게 또한 탈착 가능하게 연결되어 있다.

여기서, 피구동 기어(93a)의 상하 방향의 길이(두께)는, 아이들러 기어(91c)보다 크게 설정되어 있다. 이것은, 나사 조임시에 있어서 비트(B)와 나사의 리세스와의 결합을 유지하기 위해, 피구동 기어(93a)와 아이들러 기어(91c)와의 맞물림을 유지하면서, 비트(B) 및 출력축(93)이 외통 부재(92a) 및 기어 박스(91)에 대해 도면 중에 화살표 V로 나타낸 바와 같이 상하 방향으로 이동가능하게 하기 때문이다. 즉, 출력축(93)의 상하 이동에 관계없이, 모터(M)로부터 출력축(93)으로 회전력을 전달할 수 있게 하기 때문이다. 구체적으로는, 피구동 기어(93a)의 두께는, 체결하는 나사의 길이 치수+아이들러 기어(91c)의 두께 이상으로 설정된다.

또한, 외통 부재(92a)의 하부에는, 비트(B)의 외주를 둘러싸는 슬리브(98)가 상하 이동가능하게 끼워져 있다. 슬리브(98)는, 그 상단과 외통 부재(92a)의 내주부에서 하측의 볼 베어링(94b)을 지지하는 플랜지부와의 사이에 배치된 슬리브 가압 스프링(92d)에 의해 아래쪽으로 편향되어 있다.

또한, 슬리브(98)의 하부 측벽에는, 부압 접속 부재(98a)가 설치되어 있다. 이 부압 접속 부재(98a)에는 도시하지 않은 진공 펌프로부터의 호스가 접속된다. 슬리브(98)의 하단부에 나사 헤드를 수용시킨 상태로 슬리브(98)내를 부압 상태로 함으로써, 비트(B)에 나사의 리세스를 결합시켜 해당 나사를 흡착할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 피구동 기어(93a)를 출력축(93)에 일체 형성 또는 압입에 의해 일체화하고 있다. 이것은, 이하의 이유에 의한 것이다. 피구동 기어(93a)와 출력축(93)을 스플라인 결합에 의해 상대 이동가능하게 구성하기 위해서는, 축부(93b)에 어느 정도의 직경이 없으면, 축부(93b)에 스플라인 결합 을 위한 키 홈을 형성하는 것이 어렵다. 가령 형성할 수 있다 하더라도, 정밀도가 높은 형상으로 하고, 편심 회전이나 토크 변동을 작게 억제하는 것은 어렵다. 또한, 축부(93b)의 직경이 작으면, 피구동 기어(93a)와 스플라인 결합시켰다고 하더라도, 피구동 기어(93a)로부터 축부(93b)로 충분한 크기의 토크 전달을 행할 수 없을 가능성이 높다.

피구동 기어(93a)를 출력축(93)에 일체화하여, 피구동 기어(93a)의 아이들러 기어(91c)에 대한 슬라이드를 가능하게 한 본 실시예에 의하면, 축부(93b)의 직경이 작아도 제작 및 정밀화가 용이하고, 충분한 크기의 토크 전달도 가능하다.

미세 나사의 체결에 사용하는 드라이버에서는, 비트(B)의 직경이 작고, 또한 체결하는 나사간의 피치도 좁아지므로, 출력축(93)[축부(93b)]의 직경도 작게 하여 드라이버(D)[특히, 외통 부재(92a)의 직경]를 작게 해야 한다. 본 실시예의 구성에 의하면, 이러한 요구를 만족한 상태에서, 미세한 나사를 원하는 토크로 편심이나 토크 변동이 작은 비트 회전에 의해 체결할 수 있다.

한편, 축부(93b) 중 피구동 기어(93a)의 위쪽 부분에는, 도 19에 자세히 나타낸 바와 같이, 베어링(95)을 통해 스프링 받침 부재(96)가 부착되어 있다.

스프링 받침 부재(96)는, 베어링(95)의 외주부를 유지하는 대직경 원통부(96a)와, 그 대직경 원통부(96a)의 하단부에 직경 방향 외측으로 연장되도록 형성된 플랜지부(96b)와, 대직경 원통부(96a)의 상측에 형성된 소직경 원통부(96c)를 갖는다.

베어링(95)은, 축부(93b)에 마련된 단부(段部)에 의해, 축부(93b)에 대한 아 래쪽으로의 이동이 저지되어 있다. 이 때문에, 스프링 받침 부재(96)도 축부(93b)에 대해 아래쪽으로 이동하지는 않는다.

또한, 외통 부재(92a)의 상부에는, 스프링 가압 부재(92c)가 부착되어 있다. 구체적으로는, 외통 부재(92a)의 상부 내주에 형성된 암나사에, 스프링 가압 부재(92c)의 외주에 형성된 수나사부가 조여져 있다. 또한, 기어 박스(91), 외통 부재(92a) 및 나사 가압 부재(92c)에 의해 나사 조임 드라이버(D)의 본체가 구성된다.

그리고, 스프링 가압 부재(92c)의 내측 천정면과 스프링 받침 부재(96)의 플랜지부(96b) 사이에는, 비트 가압 스프링(99)이 배치되어 있다. 이 비트 가압 스프링(99)은, 스프링 받침 부재(96)를 통해 출력축(93) 및 비트(B)를 아래쪽으로 편향시키고 있어, 비트(B)와 함께 출력축(93)이 위쪽으로 이동하면 압축 변형된다.

또한, 축부(93b)의 상부에는, 도 19의 우측 및 도 20에 확대하여 나타내는 도전 브러쉬(97)가 부착되어 있다. 이 도전 브러쉬(97)는, 구리 등의 도전성이 높은 재료로 제작되어 있고, 나사(97d)에 의해 축부(93b)에 고정되는 나사 고정부(97a)와, 그 나사 고정부(97a)로부터 측방 및 아래쪽으로 연장되도록 형성된 연장부(97b)와, 그 연장부(97b)의 하단부에 축부(93b)의 회전 방향(도면 중의 우측 방향)으로 연장되도록 형성된 브러쉬부(97c)를 갖는다.

나사 고정부(97a)가 축부(93b)에 나사(97d)로 고정되면, 브러쉬부(97c)는 스프링 받침 부재(96)의 소직경 원통부(96c)의 외주면에 접촉한다. 또한, 축부(93b)[출력축(93)]와 함께 도전 브러쉬(97)가 회전하는 동안, 브러쉬부(97c)는 스프링 받침 부재(96)[소직경 원통부(96c)]에 대해 슬라이딩한다. 이 때문에, 출력축(93)으로부터, 도전 브러쉬(97), 스프링 받침 부재(96) 및 비트 가압 스프링(99)을 통해 스프링 가압 부재(92c)로의 도통 경로가 형성된다.

출력축(93)에는 비트(B)가 결합되어 있고, 또한 전술한 바와 같이 스프링 가압 부재(92c)는 외통 부재(92a)에 나사 결합되어 있으며, 또한 외통 부재(92a)는 기어 박스(91)에 부착되어 있다. 그리고, 기어 박스(91)는, 도 19에 나타낸 바와 같이 접지부(G)에 접속되어 있다.

이에 의해, 나사 조임시에 비트(B)에 대전된 정전기는, 출력축(93), 도전 브러쉬(97), 스프링 받침 부재(96), 비트 가압 스프링(99), 스프링 가압 부재(92c), 외통 부재(92a) 및 기어 박스(91)를 통해 글랜드(G)로 유도된다. 따라서, 비트(B)에 대전된 정전기가, 그 비트(B)에 의해 체결되는 나사를 통해 하드디스크 장치 등, 정전기에 약한 제품에 악영향을 미치는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 도전 부재에는 축방향의 힘이 작용하지 않기 때문에, 축방향으로의 변형이나 이에 따른 도전성의 악화를 확실하게 회피할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 도전 브러쉬(97)를, 스프링 받침 부재(96) 및 비트 가압 스프링(99)보다 내측에 배치된 출력축(93)의 축부(93b)에 나사(97d)로 고정하고 있다. 스프링 받침 부재(96)가 출력축(93)의 축부(93b)보다 직경이 크기 때문에, 출력축(93)의 회전중에 도전 브러쉬(97)를 안정적으로 스프링 받침 부재(96)에 대해 슬라이딩시킬 수 있다. 단, 도전 브러쉬를 스프링 받침 부재에 고정하고, 출력축이 이 브러쉬에 대해 회전 슬라이딩하도록 해도 된다.

또한, 도전 브러쉬(97)를 비트 가압 스프링(99)의 내측에 배치한 것에 의해, 비트 가압 스프링(99)과 출력축(93)이나 스프링 받침 부재(96) 사이의 공간을 유효하게 이용할 수 있다. 따라서, 나사 조임 드라이버의 대형화를 초래하지 않고, 도전 브러쉬(97)를 배치할 수 있다.

실시예 7

상기 실시예 1, 2, 4∼6에서 설명해 온 나사 조임 드라이버는, 구동원으로서의 모터와 그 모터로부터 나사 조임용 비트에 구동력을 전달하는 전달 기구가 일체 불가분의 것이다.

한편, 하드디스크 장치 등의 제품의 조립에는, 통상 복수 종류의 나사가 사용되고, 그들의 체결에 요구되는 토크도 상이하다. 이에 비해, 특히 정밀한 토크 관리가 요구되는 나사 조임 드라이버의 출력 토크(체결 토크) 범위, 즉 모터의 출력 토크 범위는 좁게 설정되어 있다. 따라서, 동일한 나사 조임 시스템을 사용하여 체결 토크의 요구 레벨이 상이한 복수 종류의 나사 조임을 행하는 경우에는, 나사의 종류에 따라 나사 조임 드라이버를 매번 교환해야 했다.

따라서, 도 21에는, 본 발명의 실시예 7로서, 모터와 전달 기구를 분리가능하게 하고, 전달 기구에 대한 모터의 교환이 가능한 나사 조임 드라이버의 구성을 나타내고 있다. 도 21 중, 좌측에는 해당 나사 조임 드라이버의 전체를, 우측에는 그 전달 기구를 추출하여 도시하고 있다. 이하의 설명에서, 도 21에서의 상측을 나사 조임 드라이버의 상측이라 하고, 도 21에서의 하측을 나사 조임 드라이버의 하측이라 한다.

도 21에서, 도면 부호 101, 102는 상부 베이스판 및 중간 베이스판이다. 이들 상부 베이스판(101)과 중간 베이스판(102)의 사이에는, 복수 개(본 실시예에서는 4개)의 샤프트 부재(104)가 간격을 두고 배치되고, 상부 베이스판(101)과 중간 베이스판(102)에 나사 고정되어 있다. 또한, 중간 베이스판(102)의 하측에는, 각각 샤프트 부재(104)보다 짧고, 서로 간격을 두고 배치된 복수개(본 실시예에서는 4개)의 샤프트 부재(107)를 통해 하부 베이스판(103)이 배치되어 있다. 이 하부 베이스판(103)은, 예를 들어 실시예 1에서 도 1에 나타낸 나사 조임 시스템에서의 지지대(4)의 수평판(4a)에 고정된다.

한편, 상부 베이스판(101)의 상면에는, 각각 샤프트 부재(104)보다 짧고, 서로 간격을 두고 배치된 복수개(본 실시예에서는 3개)의 샤프트 부재(105)가 배치되고, 상부 베이스판(101)의 하면측으로부터 나사 고정되어 있다. 또한, 상기 샤프트 부재(104, 105, 107)는 둥근 막대이어도 되고 각이 진 막대이어도 된다. 또한, 갯수도 임의이다.

이상의 상부 베이스판(101), 중간 베이스판(102), 하부 베이스판(103) 및 샤프트 부재(104, 105, 107)에 의해, 후술하는 전달 기구 및 모터를 지지하기 위한 지지 구조가 구성된다.

도면 부호 120A, 120B는 실시예 1, 2, 4∼6에서도 설명한 모터(M)에 상당하고, 본 실시예에서는 출력 토크 범위가 상이한 모터이다.

도면 부호 121은 장착판이며, 도 21의 우측의 도면에 나타낸 바와 같이, 모터(120A, 120B)에 미리 나사 등으로 부착된다. 이 장착판(121)의 중앙에는, 모 터(120A, 120B)의 출력축(122)이 관통하는 개구가 형성되어 있고, 또한 장착판(121)의 주변부 중, 상부 베이스판(101) 상에 고정되어 있는 샤프트 부재(105)에 대응하는 위치에는, 해당 샤프트 부재(105)에 나사(106)에 의한 부착을 가능하게 하기 위한 나사 고정부(121a)가 형성되어 있다. 또한, 도 21의 좌측의 도면에 나타낸 도면 부호 121b는, 장착판(121)에 형성된 모터 고정용 나사 구멍이다.

한편, 도 21의 우측의 도면에 나타낸 바와 같이, 샤프트 부재(105)의 상부에는, 나사(106)용 나사 구멍(105a)이 형성되어 있다.

여기서, 모터(120A)용 장착판(121)과 모터(120B)용 장착판(121)에서는, 모터 고정용 나사 구멍(121b)의 위치나 수가 상이한 경우도 있지만, 나사 고정부(121a)의 위치나 수는 동일하다. 즉, 장착판(121) 모두 샤프트 부재(105)에 대해서는 공통의 부착 구조를 갖는다. 이에 의해, 모터(120A, 120B) 자체에 설치된, 해당 모터를 장착판(121)에 고정하기 위한 나사 구멍의 위치나 수가 상이하더라도, 모터(120A, 120B)의 샤프트 부재(105), 즉 지지 구조에 대한 탈착 교환을 용이하게 행할 수 있다.

다음으로, 전달 기구에 관해 설명한다. 도면 부호 110은 연결축이며, 상부 베이스 부재(101)의 중앙에 부착된 베어링(112)에 의해, 상부 베이스판(101)에 대해 회전가능하게 유지된다.

도 21의 우측의 도면에 나타낸 바와 같이, 연결축(110)의 상부에는 원통부가 형성되어 있고, 그 원통부에는 모터(120A, 120B)의 출력축(이하, 모터 출력축이라 한다; 122)이 삽입되는 축구멍(110a)이 형성되어 있다. 또한, 원통부의 둘레벽의 상하 위치에는 2개의 나사 구멍(110b)이 형성되어 있다. 모터 출력축(122)을 축구멍(110a)에 삽입하고, 각 나사 구멍(110b)에 조인 축고정 나사(111)를 모터 출력축(122)에 부딪치게 함으로써, 모터 출력축(122)과 연결축(110)을 일체 회전가능하게 연결할 수 있다. 이러한 모터 출력축(122)의 나사 고정 구조를 가짐으로써, 전달 기구에 대한 모터 교환이 가능하다.

연결축(110) 중 상부 베이스판(101)의 아래쪽으로 돌출된 부분에는, 제1 유니버설 조인트(113)를 통해 신축축(114)의 내부축(114a)이 일체 회전가능하게 연결되어 있다. 신축축(114)은, 모터 출력축(122) 및 연결축(110)의 중심축에 대해 기울기를 갖도록 배치되어 있다.

신축축(114)은, 내부축(114a)과 외부축(114b)으로 이루어진 텔레스코픽 구조를 가지며, 두 축(114a, 114b)은 상대적으로 축방향으로 이동가능, 즉 신축이 가능하다. 외부축(114b)의 측면에 축방향으로 연장되도록 형성된 홈부(114c)에는, 내부축(114a)에 부착된 돌기 부재(114d)가 결합됨으로써, 내부축(114a)과 외부축(114b)은 일체적으로 회전한다.

외부축(114b)의 하부에는, 제2 유니버설 조인트(115)를 통해 출력축으로서의 비트 구동축(117)이 연결되어 있다. 비트 구동축(117)은, 중간 베이스판(102) 및 하부 베이스판(103)에 각각 부착된 베어링(116, 118)에 의해 회전가능 및 축방향 이동가능하게 유지되어 있다. 비트 구동축(117)은, 모터 출력축(122) 및 연결축(110)의 중심축으로부터 그 중심축에 직교하는 방향으로 오프셋(시프트)된 위치에서, 그 중심축에 평행하게 연장되도록 유지되어 있다.

또한, 비트 구동축(117)의 하부에는 커플링(119)이 부착되어 있다. 그 커플링(119)은 비트(B)를 탈착 가능하게 유지한다.

이상과 같이 구성된 전달 기구에서는, 모터 출력축(122)으로부터의 회전력(출력 토크)이 연결축(110), 제1 유니버설 조인트(113), 신축축(114), 제2 유니버설 조인트(115), 비트 구동축(117) 및 커플링(119)을 통해 비트(B)에 전달된다. 나사 조임시에는, 비트(B) 및 비트 구동축(117)이 축방향으로 이동하지만, 이 이동은 신축축(114)의 신축 동작과 유니버설 조인트(113, 115)에서의 조인트 각도가 변화함으로써 흡수되어, 비트(B)의 회전이 유지된다.

여기서, 제1 및 제2 유니버설 조인트(113, 115)는, 서로의 편심 회전이나 관성이 상쇄되도록 설계되어 있다. 또한, 신축축(114)에서의 내부축(114a)과 외부축(114b) 사이의 허용 편심량이나 베어링(112, 116, 118)에서의 허용 회전 편심량도 매우 작다. 이로써, 전달 기구에서 발생하는 토크 변동을 작게 억제하고 있다.

여기서, 실시예 1, 2, 4∼6의 나사 조임 드라이버는, 모터 회전을 기어를 통해 출력축 및 비트에 전달한다. 이 경우, 실시예 5에서도 설명한 바와 같이, 드라이버의 체결 토크가, 기어의 마찰 변동에 의해 변동하는 경우가 있다. 이에 비해, 본 실시예에서는, 기어열을 사용하지 않고서 전달 기구를 구성하고 있기 때문에, 기어의 마찰 변동에 기인한 체결 토크 변동이 발생하지 않고, 또한 신축축(114)이나 베어링(112, 116, 118)에 의한 토크 변동 성분을 작게 억제하고 있기 때문에, 기어 전달 기구를 사용하는 경우에 비해 토크 변동을 더욱 작게 억제할 수 있다.

그리고, 전달 기구에서 발생하는 토크 변동이 작기 때문에, 실시예 5에서 설 명한 토크 지령값의 보정 수법을 병용함으로써, 나사 조임 드라이버 전체로서의 체결 토크의 변동을 매우 작게 억제할 수 있다.

발명자들의 실험에 의하면, 모터의 출력 토크 외의 조건이 동일한 경우에는, 기어열 전달 타입의 나사 조임 드라이버에 비해, 출력 토크의 크기에 따라 1% 이하 내지 수%의 토크 변동 억제 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예와 같이, 지지 구조 및 전달 기구에 대해 모터 교환을 가능하게 함으로써, 나사 조임 시스템의 승강 기구(실시예 1의 도 1 참조)에 고정한 지지 구조 및 전달 기구에 대해 모터[장착판(121)이 부착된 모터; 120A, 120B]만을 적절하게 선택하여 장착하여 나사 조임을 행할 수 있다. 따라서, 체결 토크 레벨이 상이한 나사의 체결을 행하는 경우에도, 종래와 같이 나사 조임 드라이버 전체를 교환할 필요가 없어진다. 이것에 의해, 어떠한 사이즈의 모터를 장착한 경우라도, 모터를 제거한 나사 조임 드라이버(지지 구조 및 전달 기구)의 형상이나 치수, 나아가 나사 조임 시스템의 승강 기구 등의 형상이나 치수를 불변으로 할 수 있다. 따라서, 그 나사 조임 시스템을 생산 라인에 설치하는 경우의 라인 설계 시간을 단축할 수 있고, 또한 설치에 필요한 부품의 공통화나 종류의 수 삭감을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 지지 기구를 구성하는 샤프트 부재(104, 105, 107)가 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 이 때문에, 모터 교환 작업이나 이에 따르는 전달 기구의 조정 작업시에는, 도 21의 좌측의 도면에 나타내는 샤프트 부재간의 공간(SP)에 손이나 공구를 삽입하는 것이 가능하다. 따라서, 교환 작업이나 조정 작업을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 유니버설 조인트를 사용한 전달 기구를 갖는 모터 단일체 교환 타입의 나사 조임 드라이버에 관해 설명했지만, 실시예 6 등에서 설명한 기어열을 사용한 전달 기구를 갖는 경우에도, 모터 단일체 교환 타입의 나사 조임 드라이버를 구성하는 것이 가능하다.

그런데, 전술한 모터 교환이 가능한 나사 조임 드라이버를 사용하여, 실시예 1∼3에서 설명한 제어 시스템과는 상이한 제어 시스템을 구성하는 것도 가능하다.

도 22에서는, 그 제어 시스템의 개략적인 구성을 나타내고 있다. 또한, 도 22에서는, 모터에 미리 부착되는 장착판(도 21의 도면 부호 121)는 도시 생략되어 있다. 또한, 도면 중의 우측에 나타낸 나사 조임 드라이버(지지 기구 및 전달 기구)에 붙인 도면 부호는, 도 21 중의 부호와 동일하다.

실시예 1, 2, 4∼6에서 설명한 모터 불가분형의 나사 조임 드라이버에는, 그 전용 서보 컨트롤러가 부속되어 있다. 이 때문에, 체결 토크 레벨의 변경에 따라 모터 불가분형 나사 조임 드라이버를 교환하는 경우, 서보 컨트롤러도 함께 교환해야 한다.

이에 비해, 본 실시예에서는, 도 22에 나타낸 바와 같이, 하나의 나사 조임 드라이버(지지 기구 및 전달 기구)에 대해, 서로 출력 토크 범위가 다른 복수 종류의 모터(120A, 120B, 120C)를 교환 장착할 수 있다. 이러한 경우에는, 해당 복수의 모터(120A, 120B, 120C) 모두를 제어가능한 서보 컨트롤러(SC')를 사용하면 된다.

서보 컨트롤러(SC') 내에는, 각 모터에 인가하는 전압 또는 전류를 제어하는 모터 제어부(C2')와, 실시예 5에서 설명한 보정 데이터 메모리(82∼84)로서 모터(120A, 120B, 120C)용 메모리가 탑재되어 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 실시예 5에서 설명한 보간 제어부나 가산기 등도 탑재되어 있다.

이에 의해, 서보 컨트롤러(SC')는, 복수의 모터(120A, 120B, 120C) 중 어느 모터가 나사 조임 드라이버에 장착되더라도, 그 체결 토크 변동을 억제하여 나사 조임을 행할 수 있다. 모터에 대응한 보정 데이터 메모리의 선택은, 실시예 5에서도 설명한 바와 같이, 모터에 붙여진 식별 번호 등을 이용하여 행하면 된다.

이와 같이, 서보 컨트롤러(SC')에 복수의 모터(120A, 120B, 120C)의 제어 기능을 부여함으로써, 모터를 교환하더라도 서보 컨트롤러는 교환하지 않아도 된다. 바꿔 말하면, 종래에는 복수의 모터(나사 조임 드라이버)에 대해 그것과 동일한 수의 서보 컨트롤러가 필요했던 데 비해, 본 실시예에 의하면, 복수의 모터(120A, 120B, 120C)에 대해 하나의 서보 컨트롤러를 준비하면 된다. 이에 의해, 나사 조임 시스템을 종래보다 저렴하게 구성할 수 있다.

실시예 8

도 23 및 도 24에는 각각, 본 발명의 실시예 8인 나사 조임 드라이버의 구성을 나타내고 있다. 상기 실시예 1, 2, 4∼7에서 설명한 나사 조임 드라이버는, 모터의 출력축과 비트가 이들의 중심축에 대해 직교하는 방향으로 오프셋된 소위 오프셋 타입의 나사 조임 드라이버이지만, 본 실시예의 나사 조임 드라이버는, 모터의 출력축으로부터 비트까지가 직선 상에 배치된 소위 스트레이트 타입의 나사 조 임 드라이버이다. 이 스트레이트 타입의 나사 조임 드라이버도, 실시예 1, 2, 4, 5의 나사 조임 드라이버로서 사용가능하다.

또한, 도 24에 나타낸 드라이버에서는, 회전하는 정류자에 대해 슬라이딩하는 브러쉬를 구비한 브러쉬 모터(302B)를 사용하고 있다. 한편, 도 23에 나타낸 드라이버에서는, 모터로서 브러쉬리스 모터(302A)를 사용하고 있다. 그 외의 기본적인 구성은, 두 도면의 모터에서 동일하기 때문에, 공통되는 구성 요소에는 동일한 도면 부호를 붙여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 도 23, 24에서의 상측을 나사 조임 드라이버의 상측이라 하고, 동 도면에서의 하측을 나사 조임 드라이버의 하측이라 한다.

도 23 및 도 24에서, 도면 부호 301은 나사 조임 드라이버의 본체를 구성하는 외통 부재이다. 그 외통 부재(301)의 상단부에는, 브러쉬리스 모터(302A) 또는 브러쉬 모터(302B)가 고정되어 있다. 이들 모터(302A, 302B)의 출력축(이하, 모터 출력축이라 함; 302a)은, 외통 부재(301)의 상면에 형성된 개구를 통과하여 외통 부재(301)의 내측으로 돌출되어 있다.

도면 부호 311은 외통 부재(301)의 내측에 배치된 제1 내통 부재이다. 제1 내통 부재(311)는, 외통 부재(301)의 내주부에 부착된 베어링(310)에 의해 외통 부재(301)에 대해 회전이 가능하게 유지되어 있고, 또한 그 베어링(310)과의 결합에 의해 외통 부재(301)에 대해 축방향으로의 이동이 저지되어 있다.

제1 내통 부재(311)의 내측에는, 모터 출력축(302a)과 일체 회전가능한 회전 전달 기구(315)가 배치되어 있다. 회전 전달 기구(315)는 모터 출력축(302a)에 연 결된 상측 부재(315a)와, 그 상측 부재(315a)에 대해 일체 회전가능 및 상하 이동가능하게 연결된 하측 부재(315b)를 갖는다. 그 하측 부재(315b)는, 비트(B)의 상단에 형성된 D컷트 형상부에 회전 방향으로 결합된다. 이에 의해, 모터 출력축(302a)의 회전은, 회전 전달 기구(315)를 통해 비트(B)에 전달된다.

비트(B)의 상부 외주에는 링 형상의 U홈이 형성되어 있다. 제1 내통 부재(311)의 하부에 유지된 볼(316)이 이 U홈에 결합됨으로써, 비트(B)는 회전 전달 기구(315)에 대해 탈락되지 않고서 회전가능하게 유지된다.

제1 내통 부재(311)의 외측에는 제2 내통 부재(317)가 배치되어 있다. 그 제2 내통 부재(317)의 하단면은, 제1 내통 부재(311)의 하단부 외주에 부착된 고정 링(313)과 맞닿아 있다. 제2 내통 부재(317)는, 그 상단면과 제1 내통 부재(311)의 상부 외주에 부착된 고정 링(318) 사이에 배치된 코일 스프링(319)에 의해 아래쪽으로 편향되어 있다. 제2 내통 부재(317)는, 드라이버 사용시에는, 그 중간부의 내주면이 볼(316)과 맞닿아, 비트(B)를 사이에 끼이도록 유지하고 있는 볼(316)이 외측으로 이동하는 것을 저지한다.

한편, 제2 내통 부재(317)를 코일 스프링(319)의 편향력에 대항하여 제1 내통 부재(311)에 대해 위쪽으로 이동시키면, 제2 내통 부재(317) 중 내경이 큰 하부가 볼(316)의 외측으로 빠져나가는 것을 허용한다. 이에 의해, 비트(B)를 드라이버로부터 제거하거나 장착할 수 있다.

외통 부재(301)의 하부 외주에는 본체 나사부로서의 조동 조정 수나사(301a)가 형성되어 있다. 이 조동 조정 수나사(301a)에는, 위로부터 순서대로 제1 잠금 링(320)의 내주에 형성된 암나사(320a)와, 제1 조정 부재로서의 조동 조정 링(321)의 상부 내주에 형성된 제1 암나사(321a)가 각각 결합되어 있다. 조동 조정 링(321)의 외주에는, 후술하는 비트 선단과 슬리브 선단과의 위치 맞춤시에 사용하는 조동 조정 눈금(도시하지 않음)이 마련되어 있다.

제2 내통 부재(317) 및 코일 스프링(319)의 외측에는, 제2 조정 부재로서의 원통형의 미동 조정 케이스(323)가 배치되어 있다. 미동 조정 케이스(323)의 상부 외주에는, 조동 조정 수나사(301a)보다 나사 피치가 작은 미동 조정 수나사(323a)가 형성되어 있다. 이 미동 조정 수나사(323a)에는, 위로부터 순서대로 조동 조정 링(321)의 하부 내주에 형성된 제2 암나사(321b)와, 제2 잠금 링(324)의 내주에 형성된 암나사(324a)가 각각 결합되어 있다.

미동 조정 케이스(323)의 외주에는, 후술하는 비트 선단의 슬리브 선단으로부터의 돌출량 조정시에 사용하는 미동 조정 눈금(도시 생략)이 마련되어 있다.

미동 조정 케이스(323)의 하부 내측에는, 비트(B)의 선단 주위를 덮는 슬리브(326)가 배치되어 있다. 슬리브(326)는, 그 하단 개구를 통하여 비트(B)의 선단을 노출시킬 수 있다. 슬리브(326)의 상부 외주에 형성된 플랜지부(326a)가 미동 조정 케이스(323)의 하부 내주에 형성된 단부(323c)와 맞닿음으로써, 슬리브(326)의 미동 조정 케이스(323)에 대해 아래쪽으로 빠지는 것이 저지된다.

또한, 슬리브(326)는, 그 상단면과 미동 조정 케이스(323)의 상단부에 결합되어 고정된 슬리브 가압 코일 스프링(327)에 의해 아래쪽으로 편향되어 있다. 이 때문에, 슬리브(326)는, 후술하는 비트 선단의 슬리브 선단으로부터의 돌출량 조정 시에 미동 조정 케이스(323)와 함께 상하 이동한다.

미동 조정 케이스(323)의 둘레벽부에서의 상하 방향 중간부에는 관통 구멍(323b)이 형성되어 있다. 그리고, 미동 조정 케이스(323)의 외주에는, 이 관통 구멍(323b)에 통하는 구멍을 갖는 부압 접속 부재(325)가 부착되어 있다.

도 24에서, 도면 부호 302b는 브러쉬 모터(302B)의 브러쉬이며, 정류자로서의 모터 출력축(302a)에 접촉하고 있다. 도면 부호 340은 브러쉬 모터(302b)를 덮는 커버이며, 브러쉬 모터(302B)에서 배출되는 카본 등의 오물이 외부로 나오지 않도록 하기 위한 것이다.

도 23에 나타내는 브러쉬리스 모터(302A)를 사용한 나사 고정 드라이버는, 도 24에 나타내는 브러쉬 모터(302B)를 사용한 나사 고정 드라이버에 비해, 커버(340)가 불필요한 만큼 직경을 작게 할 수 있다. 구체적으로는, 도 23에서 브러쉬리스 모터(302A)의 외경과 외통 부재(301)의 외경이 거의 일치하고 있다. 이 직경의 차이는 그다지 크지는 않지만, 나사 조임 드라이버 전체의 용적의 차이는 상당히 커진다. 따라서, 더 미세한 피치로 배치된 복수의 나사를 복수의 드라이버로 일괄하여 체결하는 경우는, 브러쉬리스 모터(302A)를 사용한 드라이버가 유리이다.

이상과 같이 구성된 나사 조임 드라이버에 의해 나사(350)를 체결하는 경우는, 우선 슬리브(326)의 선단부로부터 약간 돌출시킨 비트(B)의 선단에 나사(350)의 리세스(351)를 결합시키고, 그 나사(350)의 상면에 슬리브(326)의 선단부를 접촉시킨다. 그리고, 드라이버 내부의 공기를 부압 접속 부재(325)를 통해 진공 펌프에 의해 흡인시킨다. 이로써, 드라이버 내부가 부압 상태가 되어 슬리브(326)의 선단부에 나사(350)가 흡착된다. 이 상태로 작업 대상물(352)의 나사 구멍에 나사(350)를 맞추어 모터(302A, 302B)를 회전시킴으로써 나사(350)를 조일 수 있다.

단, 나사(350)가 미세화됨에 따라, 리세스(351)의 깊이(DPT)가 작아지므로, 비트 선단의 슬리브 선단으로부터의 돌출량(이하, 단순히 비트 돌출량이라 함; BP)을 정밀(엄밀)하게 조정하지 않으면, 그 비트 돌출량(BP)이 지나치게 커서 나사(350)의 상면과 슬리브 선단과의 사이에 간극이 생겨 나사(350)의 흡착이 불가능한 경우가 있다. 이 때문에, 본 실시예의 드라이버에서는, 이하의 순서에 따라 비트 돌출량을 정밀하게 조정할 수 있도록 하고 있다.

우선, 외통 부재(301)에 형성된 조동 조정 수나사(301a) 상에서, 제1 잠금 링(320)을 조동 조정 링(321)에 대해 느슨하게 한다(위쪽으로 이동시킨다). 또한, 미동 조정 케이스(323)에 형성된 미동 조정 수나사(323a) 상에서, 제2 잠금 링(324)를 조동 조정 링(321)에 대해 느슨하게 한다(아래쪽으로 이동시킨다). 이에 의해, 조동 조정 링(321)이 조동 조정 수나사(301a) 상에서 회전이 가능해진다.

이 상태에서 조동 조정 링(321)을 회전 조작하면, 조동 조정 링(321)은 제1 암나사(321a)와 외통 부재(301)의 조동 조정 수나사(301a)와의 작용에 의해 외통 부재(301)에 대해 상하 이동한다. 이때, 조동 조정 링(321)의 제2 암나사(321b)에 대해 미동 조정 수나사(323a)가 결합하고 있는 미동 조정 케이스(323)와, 미동 조정 케이스(323)의 미동 조정 수나사(323a)에 결합하고 있는 제2 잠금 링(324)도, 조동 조정 링(321)과 함께 회전하면서 상하 이동한다. 그리고, 미동 조정 케이스(323)와 함께 슬리브(326)도 상하 이동한다. 이 조작에 의해, 슬리브(326)의 선 단과 비트(B)의 선단을 일치시킨다. 일치도는 조동 조정 링(321) 상의 눈금을 보면서 조작함으로써 확보할 수 있다.

슬리브(326)의 선단과 비트(B)의 선단을 일치시킨 후, 제1 잠금 링(320)을 조동 조정 링(321)에 대해 조인다. 이에 의해 조동 조정 링(321)은, 조동 조정 수나사(301a) 상에서 회전할 수 없게 된다.

다음으로, 미동 조정 케이스(323)를 회전 조작하면, 미동 조정 수나사(323a)와 움직임이 잠금된 조동 조정 링(321)의 제2 암나사(321b)와의 작용에 의해 미동 조정 케이스(323)가 상하 이동한다. 그리고, 이 미동 조정 케이스(323)와 함께 슬리브(326)가 상하 이동한다. 전술한 바와 같이, 미동 조정 수나사(323a)의 나사 피치(즉, 리드)는 외통 부재(301)의 조동 조정 수나사(301a)의 그것보다 작기 때문에, 회전 조작량이 동일한 경우 미동 조정 케이스(323)의 조작에 의한 슬리브(326)의 상하 이동량은, 조동 조정 링(321)의 조작에 의한 슬리브(326)의 상하 이동량보다 작다. 따라서, 미동 조정 케이스(323) 상의 미동 조정 눈금을 보면서 미동 조정 케이스(323)를 회전 조작함으로써, 비트 돌출량(BP)을 나사(350)의 리세스(351)의 깊이(DPT)에 따라 매우 정밀하게 조정할 수 있다.

그리고, 마지막으로 제2 잠금 링(324)을 조동 조정 링(321)에 대해 조인다. 이에 의해, 미동 조정 케이스(323)도 회전할 수 없게 되어, 슬리브(326)의 비트(B)에 대한 위치도 고정된다. 즉, 비트 돌출량(BP)이 설정된다.

종래의 드라이버에서는, 조동 조정 링(321)에 상당하는 부재만으로 비트 선단의 슬리브 선단으로부터의 돌출량을 조정했지만, 조동 조정 링(321)에 상당하는 부재의 회전량에 대한 돌출량의 변화가 크기 때문에, 미동 조정이 어렵거나 장시간을 요하였다. 또한, 제1 잠금 링(324)에 상당하는 부재를 조였을 때 조동 조정 링(321)에 상당하는 부재도 제1 잠금 링(324)에 상당하는 부재의 단면과의 마찰에 의해 약간 회전하여, 조정된 돌출량이 변화되어 버릴 가능성이 있었다. 본 실시예에 의하면, 단시간에 용이하게 비트 돌출량의 미동 조정을 행할 수 있다. 또한, 최종적인 미동 조정 케이스(323)의 잠금을, 이것과는 별도의 부재인 조동 조정 링(321)의 단면에 제2 잠금 링(324)을 맞닿게 하여 행하므로, 미동 조정 종료후에 비트 돌출량이 변화될 가능성을 거의 없앨 수 있다.

또한, 본 실시예에서 설명한 비트 돌출량의 조정 기구는, 스트레이트 타입의 나사 조임 드라이버에 한정하지 않고, 실시예 1, 2, 4∼7에서 설명한 오프셋 타입의 나사 조임 드라이버에도 채택할 수 있다. 또한, 비트 돌출량의 조동 조정 및 미동 조정을 가능하게 하기 위한 기구는, 상기 구성의 것에 한정되지 않는다.

이상, 본 발명이 바람직한 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 이러한 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 변형 및 변경이 가능하다.

본 발명에 의하면, 회전 각도마다의 출력 토크를 자동적으로 그리고 정밀하게 측정할 수 있는 토크 측정 장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

1. 측정 대상물의 출력 토크를 검출하는 토크 센서와,

   이 토크 센서를 유지하고 이 토크 센서를 회전시키는 회전 기구와,

   상기 토크 센서의 회전 각도를 변경하도록 상기 회전 기구를 제어하는 컨트롤러

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 측정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 토크 센서를 사용한 토크 측정과, 상기 토크 센서의 회전 각도의 변경 동작을 교대로 행하게 하는 것을 특징으로 하는 토크 측정 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 토크 센서의 각 회전 각도에서의 측정 토크를 기록하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 토크 측정 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 대상물은 나사 조임 장치이고,

   상기 회전 기구에 의해 유지되고, 상기 나사 조임 장치에 의해 체결되는 나사에 발생하는 축력을 검출하는 축력 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 토크 측정 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 토크 센서를 사용한 토크 측정 및 상기 축력 센서를 사용한 나사 축력의 측정과, 상기 토크 센서의 회전 위치의 변경 동작을 교대로 행하게 하는 것을 특징으로 하는 토크 측정 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 기구는,

   구동원과,

   이 구동원의 회전을 감속하는 제1 감속 기구와,

   이 제1 감속 기구로부터의 회전을, 이 제1 감속 기구보다 큰 감속비로 전달하는 제2 감속 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 측정 장치.

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