WO2007099629A1 - 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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WO2007099629A1
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Tadashi Akita
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Fujitsu Limited
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    • G05B2219/33—Director till display
    • G05B2219/33078—Error table, interpolate between two stored values to correct error

Definitions

  • the present invention relates to a motor control technique for suppressing output fluctuation of a motor, and particularly to a motor control technique having a characteristic that the magnitude of output fluctuation changes according to the magnitude of output. Furthermore, the present invention relates to a technology for suppressing vibration generated in a motor by suppressing output fluctuation.
  • the motor has cogging torque, which is an obstacle to accurate torque control. That is, if there is unevenness in the laminated state of the motor core (that is, the magnetic permeability), cogging torque is generated according to the rotation angle of the motor even when the voltage or current applied to the motor is zero. Due to the influence of this cogging torque, the output torque fluctuates at a frequency corresponding to the motor rotation speed X the number of poles in the motor.
  • Unevenness of the magnetic permeability of the core basically generates a sinusoidal torque fluctuation during one rotation of the motor.
  • torque fluctuations may occur in a complicated curve due to variations in individual motors.
  • the applied voltage or applied current (that is, output torque) to the motor is different, the manner in which torque fluctuation occurs with respect to the motor rotation angle may change.
  • the motor vibrates due to the periodic increase / decrease in cogging torque when the motor is driven. There is also a problem that occurs.
  • Patent Document 1 discloses a motor having a memory that stores correction data for suppressing output fluctuations. According to this technology, correction data is automatically switched in response to motor replacement.
  • Patent Document 2 discloses a motor control device having a memory that stores correction data for a rotational speed command for suppressing vibration caused by cogging torque or the like.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-288589
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-37287
  • Patent Document 2 a plurality of correction data groups corresponding to a plurality of rotation speeds are recorded in a memory when the motor rotation speed command is corrected in order to suppress motor vibration.
  • the correction value for the input rotational speed command is obtained by linear interpolation for the plurality of data groups.
  • an object of the present invention is to provide a motor control device and a motor control method capable of suppressing the output fluctuation of the motor in which the magnitude of the output fluctuation changes depending on the magnitude of the output. .
  • a motor control device is a supplement for suppressing fluctuations in motor output.
  • an arithmetic unit to generate.
  • the memory stores a plurality of correction data groups corresponding to a plurality of different predetermined output command values.
  • the computing unit obtains a correction value corresponding to the input output command value and the motor operating position information by an interpolation process using at least two correction data groups among the plurality of correction data groups. It is characterized by that.
  • the motor control method includes a first step of storing a correction data group for suppressing output fluctuation of the motor in a memory, an input output command value and a correction.
  • a plurality of correction data groups corresponding to a plurality of different predetermined output command values are stored in the memory.
  • correction according to the input output command value and motor operating position information is performed by interpolation using at least two correction data groups among the plurality of correction data groups. It is characterized by obtaining a value.
  • three or more correction data groups may be stored in the memory.
  • the calculator it is preferable to cause the calculator to perform an interpolation process using two correction data groups corresponding to two predetermined output command values between which the input output command value is interposed among the plurality of correction data groups. . This makes it possible to obtain a more appropriate correction value for the input output command value.
  • interpolation processing may be performed using either an interpolation method or an extrapolation method.
  • each correction data group is a data group obtained by approximating the measurement result of the motor output with respect to each predetermined output command value by the least square method or by averaging a plurality of measurement results. Good.
  • noise components other than motor-specific output fluctuation components for example, gears
  • the correction value may be obtained using the output command value and the motor operating position information after the change. As a result, an appropriate correction value according to the changed output command value can be obtained, and even when the output command value changes, the motor output corresponding to the changed output command value can be stably obtained. it can.
  • a motor control device and a motor control method for controlling the output torque of a screw tightener using a motor as a drive source constitute another aspect of the present invention.
  • a motor control device and a motor control method for controlling the output of a motor drive device that uses a motor other than the screw tightener as a drive source constitute another aspect of the present invention.
  • FIG. 1 is an external view of a screw tightening system that is Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the screw tightening system of the first embodiment.
  • FIG. 3A is a plan view of a hard disk device that is screwed by the screw tightening system of the first embodiment.
  • FIG. 3B is a side view of the node disk device shown in FIG. 3A.
  • FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the screw tightening system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a motor control unit of the screw tightening system according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a table showing a setting example of a weight timer and the like in the screw tightening system of the first embodiment.
  • FIG. 7A is a flowchart showing the operation of the control system of the screw tightening system of the first embodiment.
  • FIG. 7B is a flowchart showing the operation of the control system of the screw tightening system of the first embodiment.
  • FIG. 7C is a flowchart showing the operation of the control system of the screw tightening system of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a control system of a screw tightening system that is Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a control system of a positioning system that is Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 10 is a timing chart showing the synchronization control operation of the third embodiment.
  • FIG. 11 is an external view of a torque measuring device that is Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a torque measuring device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a control operation of the torque measuring device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a torque measurement result by the torque measurement device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a torque fluctuation correction system that is Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 16A is a flowchart showing a torque fluctuation correction procedure according to the fifth embodiment.
  • FIG. 16B is a diagram showing an example of torque correction data used in the torque fluctuation correction system of the fifth embodiment.
  • FIG. 17 shows an example of torque measurement results before and after correction by the torque fluctuation correction system of Example 5.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a configuration of a screw tightening driver that is Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view showing a partial configuration of a screw tightening driver of Example 6.
  • FIG. 20 is a perspective view showing a partial configuration of a screw tightening driver of Example 6.
  • FIG. 21 is a perspective view showing a configuration of a screw tightening driver that is Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 22 is a block diagram showing a configuration example of a screw tightening system to which the screw tightening driver of Example 7 is applied.
  • FIG. 23 is a sectional view showing the structure of a screw tightening driver that is Embodiment 8 of the present invention.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing a modification of the screw tightening driver of the eighth embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a screw tightening system that is Embodiment 1 of the present invention.
  • 1 shows the entire screw tightening system of this embodiment.
  • 2 is the main body of the screw tightening system 1.
  • 3 is an elevating mechanism attached to the apparatus main body 2, and moves the support base 4 up and down.
  • screw tightening drivers D screw tightening devices
  • These screw tightening drivers D rotate a screw tightening bit B extending below the horizontal plate 4a through a through-hole 4c formed in the horizontal plate 4a, and are not shown. Performs the screw tightening operation on the workpiece (target object).
  • FIG. 1 shows four screw tightening drivers D. This number is an example, and three or less screw tightening drivers may be provided.
  • MC is a main controller, and transmits an operation start command and the like to a servo controller SC provided for each driver D.
  • the main controller MC is composed of a computer.
  • FIG. 2 shows a schematic configuration of a control system of the screw tightening system.
  • the case where six screw tightening drivers (first to sixth screw tightening dryers) D1 to D6 are controlled will be described.
  • FIG. 2 shows only the first, second, and sixth screw tightening drivers Dl, D2, and D6.
  • Each screw tightening driver includes a motor M as a drive source, a screw tightening bit B whose lower end (tip) is engaged with a recess formed in the head of the screw, and a drive in which the motor M force is also transmitted. And a bit driver BD that drives the bit B by force.
  • an output shaft to which the bit B is detachably coupled is disposed in the bit driving unit BD.
  • the input gear force attached to the output shaft of the motor M is transmitted to the drive gear that rotates integrally with the output shaft.
  • a reduction gear train is stored.
  • the motor M can be either a brush motor or a brushless motor.
  • the SC is a servo controller that directly controls the driving of each screw tightening driver, and is provided for each screw tightening driver.
  • MC is the main controller shown in Fig. 1 and transmits various operation commands to the six servo controllers SC via the communication line IL.
  • the servo controller SC includes a synchronous control unit C1 connected to the first and second wired OR lines OR1, OR2, and a motor control unit C2 that controls the voltage or current applied to the motor M.
  • the motor control unit C2 has a computing unit CAL composed of a CPU and the like.
  • the servo controller SC is provided with first and second transistors T Rl, TR2 that constitute an input / output circuit between the synchronization control unit C1 and the first and second wired OR lines OR1, OR2. Yes.
  • the first and second transistors TR1 and TR2 have open collectors for outputting to the first and second wired OR lines OR1 and OR2.
  • a wired OR circuit (a circuit that becomes an OR gate in negative logic by directly connecting the output of TTL logic) is configured using the open collector output of the transistor.
  • a pull-up resistor PR is connected to one end of the first and second wired OR lines OR1, OR2.
  • the synchronization control unit C1 includes an odd line input circuit and an odd line output circuit connected to the first wired OR line OR1, and an even line input circuit and an even number connected to the second wired OR line OR2. And a line output circuit.
  • the odd line output circuit and the even line circuit here are circuits that output signals indicating the odd number and even number synchronization waiting states in the screw tightening drivers D1 to D6 described later.
  • the line input circuit is a circuit for detecting the states of the first wired OR line OR1 and the second wired OR line OR2.
  • FIG. 3A is a plan view of the magnetic disk unit 20 of the hard disk device
  • FIG. 3B is a side view thereof.
  • the magnetic disk unit 20 includes two magnetic disks 21 that are stacked one above the other with a spacer 22 in between, and a spindle motor 23 that rotationally drives the magnetic disk 21.
  • a spindle motor 23 On the outer periphery of the spindle motor 23, a bearing 24, a magnetic disk 21 and a spacer 22 are concentrically arranged and a clamp plate 25 is disposed on the upper magnetic disk 21.
  • the clamp plate 25 is coupled to the rotation output portion of the spindle motor 23 by six screws SR respectively arranged at the apex positions of the regular hexagon.
  • all six screws SR are right-handed screws. However, all screws SR should be left-handed.
  • the screw when the clamp plate 25 is tightened, the screw is first tightened until the head of the screw contacts (sits) the clamp plate 25, and then the tightening torque of each screw is tightened. Step up to the final tightening torque.
  • the six screws SR are In, the two screws in the diagonal position relationship are divided into three groups. In other words, among the screw SRs in the order indicated by numbers 1 to 6 in Fig. 3A, the first and second screw SRs are one set, and the third and fourth screw SRs are one set. In addition, set 5 and 6 screws SR as one set.
  • the 1st to 6th screw tightening drivers D1 to D6 are used to tighten the 1st to 6th screws SR, respectively.
  • the drivers Dl and D2 are controlled as one set, the drivers D3 and D4 as another set, and the drivers D5 and D6 as another set.
  • the method of tightening the clamp plate 25 is not limited to this.
  • the 1st to 6th screws SR may be seated in this order (star order) first, and then the tightening torque may be increased stepwise in the same order.
  • the six screws SR are divided into two sets including three screw SRs that are not adjacent to each other (for example, the first, fourth, and fifth screws SR and the second, third, and sixth screws SR) Tighten up to the seating of three screws of the same set and the subsequent step-up tightening torque increase at the same time, and between these sets start tightening up to the seating and start tightening torque at each step Try to have a time difference.
  • the number of screws may be an even number or an odd number other than six.
  • FIG. 4 shows a control procedure and operation timing of the seating operation and the tightening torque increase operation in the clamp tightening synchronous control in which the two drivers described above are set as one set.
  • (a) to (c) in FIG. 4 show changes in the motor voltage command value in the seating operation and tightening torque up operation (hereinafter simply referred to as torque up operation) of each set of screw tightening drivers. Talk to you. It may be considered that the motor voltage command value is proportional to the output torque of the screw tightening driver. Also, (d) to (f) show the operating state of each set of screwdrivers.
  • the first and second screw tightening drivers Dl and D2 for tightening the first and second screws SR and the servo controller SC for controlling them are referred to as "driver 1, driver 2".
  • the third and fourth screw tightening drivers D3 and D4 that tighten the third and fourth screws SR and the servo controller SC that controls them are denoted as “driver 3 and driver 4”.
  • the fifth and sixth screw tightening drivers D5 and D6 that tighten the No. 6 screw SR and the servo controller SC that controls them are referred to as “driver 5 and driver 6”. This designation is also used in the following explanation.
  • (g) to (i) show the output states of even and odd lines in the servo controller SC provided for each set of drivers. Further, (j) shows the state of the second wired OR line (hereinafter, even wired OR line) OR2 and the first wired OR line (hereinafter, odd wired OR line! /, U) OR1. ! /
  • each servo controller SC When an activation standby signal from the main controller MC is transmitted to each servo controller SC, each servo controller SC includes a start-up operation of the motor control unit C2, an initialization state confirmation operation of the synchronous control unit C1, and the like. Start waiting operation.
  • the main controller MC transmits instruction data describing the operation at each synchronization point described later to each driver (servo controller SC) through the communication line IL.
  • Each driver stores the instruction data in a memory such as a flash memory or an EEPROM.
  • Each driver operates according to the instruction data stored in the memory when each synchronization point is set (determined or detected).
  • the even line outputs of all the drivers 1 to 6 are turned off and the odd line outputs are turned on by the initialization operation described later.
  • the even wired OR line OR2 is turned off and the odd wired OR line OR1 is turned on.
  • the motor control unit C2 (calculator CAL) has a counter function for counting the number of times of entering a synchronization waiting state to be described later.
  • This synchronization wait counter is set to 0 by the initialization operation described later.
  • the main controller MC may also have a synchronization wait counter function, and may receive information on the count value by communication from each dryno.
  • each driver when the main controller MC force also receives an activation signal, the synchronization waiting counter is incremented from 0 to 1. The even line output is switched on and the odd line output is switched off.
  • the startup waiting operations of drivers 5 and 6 required a longer time than other drivers due to differences in the transmission time of the startup signal from the main controller MC and variations in the operating characteristics of each driver. Shows the case.
  • Each driver sets an odd-numbered synchronization point (here, synchronization point 1) when the odd wired OR line OR1 is turned on and off.
  • the drivers 1 and 2 rotate the motor M and tighten until the first and second screws SR are seated (hereinafter referred to as the seating operation! /, U).
  • FIG. 5 shows a part of the circuit configuration in the motor control unit C2 in each driver.
  • M is a motor
  • T is a tachometer provided for detecting the rotational speed of the motor M.
  • the analog signal output from the tachometer generator T is converted into a digital signal indicating the rotation speed by the AZD converter AD2, and input to the arithmetic unit (CPU, etc.) CAL in the motor control unit C2.
  • the DA is a digital signal input from the memory via the arithmetic unit CAL.
  • the output signal from is amplified to a predetermined level by amplifier A and applied to motor M.
  • the motor M rotates at a speed or torque output state corresponding to the motor voltage command value.
  • the motor M is connected with an AZD change ⁇ ADl that converts the analog value of the current (motor current) flowing through the motor M into a digital value.
  • the output from the A / D change ⁇ ADl is input to the calculator CAL.
  • the motor voltage command value becomes the motor rotation speed command value
  • the motor voltage command value becomes the motor current, that is, the output torque command value. It becomes.
  • the proportionality constant here is the sum of all resistance components connected in series to the motor M, such as motor winding resistance and current measurement resistance.
  • the signal from the tachometer generator T is fed back, or the current measurement value by the AZD modified AD1 is used. You may give feedback.
  • rotational speed detection use a rotary encoder instead of a tachometer, and find the rotational speed from the reciprocal of the measured time interval of the output pulse signal!
  • the motor M is a brushless motor
  • the commutation control is performed electrically using signals from a hall element, a rotary encoder, etc. instead of a mechanical brush
  • the motor M rotates in the same way as a brush motor. Speed and torque can be controlled.
  • the seating determination can be performed by detecting that the rotational speed measurement value by the tachometer generator T, the rotary encoder or the like has decreased below a specified value. It is also possible to determine the seating and semi-IJ by detecting a sudden increase in current during the measurement of the motor current, that is, an increase in torque.
  • a motor voltage command value for obtaining a desired motor rotation speed is given as a target value to rotate the motor M, and the specified voltage Increase the voltage to the target value at the change rate. Then, during the count of the specified hold timer, the voltage is held and the rotation is continued.
  • a predetermined wait timer starts counting from synchronization point 1.
  • the wait timers for drivers 5 and 6 are set longer than the wait timers for drivers 3 and 4.
  • the drivers 3 and 4 start the seating operation in the same manner as the drivers 1 and 2 described above.
  • FIG. 4 shows a case where the start of the sitting operation of the drivers 3 and 4 is started slightly before the completion of the sitting operation of the drivers 1 and 2.
  • the drivers 3 and 4 enter the waiting state for the next synchronization point 2.
  • the arithmetic unit CAL of the drivers 3 and 4 increments the synchronization wait counter from 1 to 1, and sets it to 2.
  • Drivers 3 and 4 also switch the even line output to the on state and the off state force to switch the odd line output to the on state.
  • the even wired OR line OR2 remains on, and the odd wired OR line OR1 remains on.
  • Drivers 3 and 4 also maintain the output torque when the seating operation is completed in this synchronization wait state.
  • FIG. 4 shows a case where the start of the sitting operation of the drivers 5 and 6 is started slightly before the completion of the sitting operation of the drivers 3 and 4 (but after the completion of the sitting operation of the drivers 1 and 2). Show.
  • the arithmetic unit CAL of the drivers 5 and 6 increments the expected counter from 1 to 1, and sets it to 2.
  • Drivers 5 and 6 switch the even line output to the ON state force OFF state and the odd line output to the OFF state force ON state.
  • the even wired OR line OR2 also switches the on-state force to the off-state.
  • the odd wired OR line OR1 remains on. Thereafter, the drivers 5 and 6 also maintain the output torque when the seating operation is completed.
  • Each driver sets the synchronization point 2 from the fact that the even wired OR line OR2 is switched to the ON state force OFF state.
  • drivers 1 and 2 After setting synchronization point 2, drivers 1 and 2 immediately start increasing the motor voltage command value to a value corresponding to the first target torque (torque-up operation). As a result, the output torque of drivers 1 and 2 and the tightening torque of screws 1 and 2 begin to gradually increase.
  • Drivers 3 and 4 and drivers 5 and 6 start counting the wait timer from synchronization point 2. Again, the wait timers for drivers 5 and 6 are set longer than the wait timers for drivers 3 and 4. This is the same at each stage of torque increase described below.
  • the output torque increases to the first target torque in drivers 1 and 2, that is, when the motor voltage command value increases to a value corresponding to the first target torque
  • the next odd-numbered synchronization point 3 wait state is entered.
  • the arithmetic units CAL of the drivers 1 and 2 increment the synchronization wait counter from 2 to 1, and set it to 3.
  • Drivers 1 and 2 switch the even line output to the off state force on state and switch the odd line output to the on state force off state.
  • the even-state wired OR line OR2 also switches the off-state force to the on-state.
  • the odd wired OR line OR1 remains on.
  • drivers 1 and 2 maintain the increased output torque (first target torque).
  • This torque maintenance time is a result of the wait timer being provided for the other set of drivers. During this time, the torque can be sufficiently stabilized. wear. The same applies to other sets of drivers.
  • FIG. 4 shows a case where the torque-up operation starting force of the drivers 3 and 4 starts almost simultaneously with the completion of the torque-up operation of the drivers 1 and 2.
  • the arithmetic unit CAL of the drivers 3 and 4 increments the synchronization wait counter from 2 to 1, and sets it to 3.
  • Drivers 3 and 4 switch the even line output to the off state force on state and the odd line output to the on state force off state.
  • the even wired OR line OR2 remains on, and the odd wired OR line OR1 remains on.
  • the drivers 3 and 4 also maintain the output torque (first target torque) when the torque increase operation is completed while waiting for this synchronization.
  • Fig. 4 shows the start of torque-up operation for drivers 5 and 6. Start slightly before the completion of torque-up operation for drivers 3 and 4 (but after completion of torque-up operation for drivers 1 and 2). Shows the case.
  • the driver 5 and 6 enter the waiting state for the next synchronization point 3.
  • the arithmetic unit CAL of the drivers 5 and 6 increments the synchronization wait counter from 2 to 1, and sets it to 3.
  • the drivers 5 and 6 switch the even line output to the on state and the odd line output to the on state force off state. This forces the even wired OR line OR2 to remain on.
  • the odd wired OR line OR1 switches to the on state force off state.
  • the drivers 5 and 6 also maintain the output torque (first target torque) when the torque increase operation is completed.
  • FIG. 4 shows that the torque-up operation of each set of drivers is completed at the same time, actually, it is caused by variations in the operating characteristics of the servo controller SC and motor M.
  • the time required for the torque-up operation differs for each driver.
  • the switching power of the even line output and odd line output of which the torque up operation has been completed first is performed earlier than the driver that has not yet completed the torque up operation.
  • the state of the wired OR line to be switched is Since it switches when the later driver completes the torque-up operation, the synchronization point is set after all the drivers have completed the torque-up operation.
  • Each driver sets the synchronization point 3 because the ON state force of the odd wired OR line OR1 is switched to the OFF state.
  • the drivers 1 and 2 After setting the synchronization point 3, the drivers 1 and 2 immediately start a torque-up operation up to the second target torque. Drivers 3 and 4 and drivers 5 and 6 start counting the wait timer from synchronization point 3.
  • the drivers 3 and 4 start a torque-up operation up to the second target torque.
  • the drivers 3 and 4 enter the waiting state for the next synchronization point 4.
  • the arithmetic unit CAL of the drivers 3 and 4 increments the synchronization wait counter from 3 to 1, and sets it to 4.
  • Drivers 3 and 4 switch even line output to ON state force OFF state and odd line output to OFF state force ON state.
  • the even wired OR line OR2 remains on, and the odd wired OR line OR1 remains on.
  • Drivers 3 and 4 also maintain the increased output torque (second target torque) in this synchronization wait state.
  • the drivers 5 and 6 start a torque-up operation up to the second target torque.
  • the drivers 5 and 6 enter the waiting state for the next synchronization point 4.
  • the arithmetic unit CAL of the drivers 5 and 6 increments the synchronization wait counter from 3 to 1, and sets it to 4.
  • even line output is switched to ON state force OFF state
  • odd line output is switched to OFF state force ON state. Change.
  • the even wired OR line OR2 also switches the on-state force to the off-state.
  • the odd wired OR line OR1 remains on. Thereafter, the drivers 5 and 6 also maintain the output torque (second target torque) when the torque increase operation is completed.
  • Each driver sets the synchronization point 4 because the even wired OR line OR2 is switched to the ON state force OFF state.
  • the drivers 1 and 2 After setting the synchronization point 4, the drivers 1 and 2 immediately start the torque-up operation up to the third target torque.
  • Drivers 3 and 4 and drivers 5 and 6 start the torque-up operation up to the third target torque after counting up their respective wait timers.
  • Each driver enters the wait state for the next synchronization point 5 when the torque-up operation is complete, and sets the synchronization wait counter to 5.
  • even-numbered line output is switched to off state force
  • on-odd line output is switched to on-state force off state.
  • the even wired OR line OR2 also switches the off state force to the on state.
  • Each driver sets synchronization point 5 because odd-numbered wired OR line OR1 has switched on and off.
  • the drivers 1 and 2 After setting the synchronization point 5, the drivers 1 and 2 immediately start the torque increase operation up to the final target torque.
  • Drivers 3 and 4 and drivers 5 and 6 start a torque-up operation up to the final target torque after counting up their respective wait timers.
  • each driver stabilizes the tightening state of the screw SR at the final target torque after the output torque reaches the final target torque.
  • the next synchronization point 6 wait state is entered and the synchronization wait counter is set to 6.
  • the even line output is switched to the on state and the odd line output is switched to the off state force on state.
  • the odd line output of either driver switches the off state force to the on state, so that the odd wire Mode OR line OR1 switches to the off state force on state.
  • Each driver sets the synchronization point 6 when the even wired OR line OR2 is switched to the ON state force OFF state.
  • Drivers 1 and 2 start the torque-down operation due to the decrease in the motor voltage command value immediately after setting synchronization point 6.
  • the drivers 3 and 4 and the drivers 5 and 6 start the torque-down operation after counting up their respective wait timers.
  • each driver Upon completion of the torque-down operation, each driver enters a waiting state for the next synchronization point 7, and sets the expectation counter to 7.
  • the even line output switches the off state force to the on state
  • the odd line output switches the on state force to the off state.
  • the even wired OR line OR2 switches to the off state force on state.
  • Each driver sets the synchronization point 7 when the odd wired OR line OR1 is switched from the ON state force to the OFF state.
  • Each driver resets the count value of the synchronization wait counter to 0 according to the synchronization point 7 setting.
  • the even line output is switched to the off state force and the odd line output is switched to the off state force on state. This switches the even wired OR line OR2 to the ON state force OFF state and the odd wired OR line OR1 to the OFF state force ON state.
  • the initialization operation is performed upon completion of the screw tightening operation, but the initialization operation may be performed during the start waiting operation.
  • Figs. 6 (a) to (c) show the wait timer, motor voltage command target value (target torque) and hold timer from each synchronization point of drivers 1, 2, drivers 3, 4 and drivers 5, 6. Setting example Is shown. The figure also shows the timeout period for releasing the synchronization wait state, the distinction between continuation and termination of synchronization processing in a series of screw tightening operations, the change rate and seating of the motor voltage command value during torque up and down It also shows the presence or absence of escape from the hold state due to detection.
  • the weight timer values at each stage in the drivers 3 and 4 and the drivers 5 and 6 may be set to be the same, but they are different. You may set as follows.
  • FIG. 7A to FIG. 7C show the contents of a program that is a computer program executed in the motor control unit C2 (calculator CAL) of each driver and controls operations related to synchronization. .
  • FIG. 7A shows a control flowchart of the initialization operation in each driver performed at the end of a series of screw tightening operations in this embodiment.
  • the step (abbreviated as S in the figure) computing unit CAL starts the initialization operation in response to the synchronization point 7 being set.
  • the count value of the synchronization wait counter is reset to zero.
  • step 63 the even line output is set to the OFF state, and the odd line output is set to the ON state.
  • the even wired OR line OR2 is set to the off state, and the odd wired OR line OR1 is set to the on state.
  • step 64 the initialization flow is terminated.
  • FIG. 7B shows a flowchart relating to the state setting of the even-numbered and odd-numbered line outputs that is performed together with the completion of the seating operation and the torque-up Z-down operation in each driver.
  • step 66 the synchronization wait counter value is incremented by one.
  • step 67 it is determined whether the synchronization waiting counter value is an odd number or an even number. If it is odd, go to step 68 to set the even line output to the on state and the odd line output to the off state. When all the drivers are in this state, the even wired OR line OR2 is in the on state, but the odd wired OR line OR1 is also switched to the off state.
  • step 69 the even line output is set to the off state and the odd line output is set to the on state.
  • the odd wired OR line OR1 is in the on state, but the even wired OR line OR2 is also switched to the off state.
  • FIG. 7C shows a synchronization determination flowchart.
  • the synchronization determination operation is started in step 71
  • next in step 72 it is determined whether the synchronization waiting counter value is an odd number or an even number. If it is odd, go to step 73.
  • step 73 it is determined whether the odd wired OR line OR1 is in the on state force off state. If it is on, repeat step 73. If it is in the off state, the process proceeds to step 75 only if it is determined to be in the on state in the previous routine, and it is determined that synchronization is required, and the synchronization point with the same number as the synchronization waiting counter value is set. Set. Then, the process returns to step 72.
  • step 72 determines whether the synchronization wait counter value is an even number. If it is determined in step 72 that the synchronization wait counter value is an even number, the process proceeds to step 74.
  • step 74 it is determined whether the even wired OR line OR2 is on or off. If it is on, repeat step 74. If it is off, only if it is determined to be on in the previous routine, the process proceeds to step 75, where it is determined that synchronization is to be established, and a synchronization point with the same number as the synchronization wait counter value is set. To do. Then, the process returns to step 72.
  • the same number of drivers as the screws are prepared, but the difference in the start timing of the seating operation and the torque-up operation after the synchronization of each driver (or each dryno). Therefore, it is possible to perform a stepwise screw tightening operation (torque up) in a short time while preventing the tilt of the clamp plate 25 and the magnetic disk 21.
  • the torque-up command value (motor voltage command value) is a straight line with a finite slope. This can be prevented more reliably.
  • a synchronization circuit can be configured by simply connecting each driver to two wired OR lines, that is, without providing a controller higher than the servo controller SC for synchronization control.
  • the number of drivers can also be arbitrarily selected.
  • a large number of drivers can be synchronized just by providing two wired OR lines. Therefore, the synchronization circuit can be configured easily and inexpensively.
  • synchronization control does not require a complicated determination flow, synchronization determination processing can be performed at high speed.
  • FIG. 8 shows the control procedure and operation timing of the screw tightening operation by the screw tightening system according to the second embodiment of the present invention.
  • the first to fifth drivers D1 to D5 (hereinafter referred to as drivers 1 to 5) among all the drivers D1 to D6 described in the first embodiment are applied to the workpiece such as the clamp plate 25.
  • An example of tightening two screws is shown.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment.
  • (a) to (e) in FIG. 8 show the operating state of each driver and the output states of even and odd lines in the servo controller SC provided for each driver. Furthermore, (f) shows the states of the even wired OR line OR2 and the odd wired OR line OR1. Further, (g) shows the states of all drivers.
  • a higher signal level indicates an off state (non-active or H level), and a lower signal level indicates an on state (active or L level).
  • Startup wait signal from main controller MC is sent to each driver (servo controller SC) When transmitted, each driver waits for a screw tightening start command from the main controller MC.
  • this start command wait state the even line outputs of all the drivers 1 to 5 are turned off and the odd line outputs are turned on by the initialization operation described later. As a result, the even wired OR line OR2 is turned off, and the odd wired OR line OR1 is turned on.
  • Each driver (arithmetic unit CAL provided in servo controller SC) has a counter function for counting the number of times a synchronization is waited. This synchronization wait counter is set to 0 by the initialization operation described later.
  • the main controller MC may also have the same expected counter function, and may receive information on the count value by communication from each dryno.
  • each driver increments the synchronization waiting counter from 0 to 1. It also switches the even line output to the off state force and the odd line output to the on state force and the off state.
  • Fig. 8 shows how time differences occur at the end of the start command wait state of each driver due to differences in the start command transmission time from the main controller MC and variations in the operating characteristics of each driver! .
  • Each driver sets the odd wired OR line OR1 to the odd-numbered synchronization point (here, synchronization point 1) when the ON state force OR1 is turned off.
  • the motor M is rotated and tightened until the screw is seated (that is, the seating operation is performed).
  • the next even-numbered synchronization point 2 waits. At this time, the driver increments the synchronization wait counter from 1 to 1, and sets it to 2.
  • the even line output is switched from the on state to the off state, and the odd line output is switched from the off state force to the on state.
  • the even wired OR line OR2 can be detected by detecting the seating of any driver (that is, switching the ON state force of the even line output to the OFF state and switching the OFF state force of the odd line output to the ON state). Force that remains in the ON state Odd wired OR line OR 1 also switches the OFF state force to the ON state. In this synchronization waiting state, each driver maintains the output torque when the seating operation is completed.
  • Each driver sets the synchronization point 2 because the even-numbered OR line OR2 is switched from the on-state force to the off-state.
  • Each driver that has set synchronization point 2 immediately starts a torque-up operation.
  • the driver whose output torque reaches the first target torque (T1) enters the next odd-numbered synchronization point 3 wait state.
  • the driver increments the synchronization wait counter from 2 to 1, and sets it to 3.
  • even-numbered line output is switched to off state force and on-odd line output is switched to on-state force off state.
  • Torque-up operation up to the first target torque is completed by one of the drivers (that is, the even-line output is turned off and the odd-line output is switched from on to off. Switching the even-numbered OR line OR2 from the off state to the on state. On the other hand, the odd wired OR line OR1 remains on. In this synchronization waiting state, the driver maintains the increased output torque (first target torque).
  • Each driver that has set synchronization point 3 immediately starts a torque-up operation up to the second target torque (T2).
  • the driver whose output torque has reached the second target torque enters the next even-numbered synchronization point 4 wait state. At this time, the driver increments the synchronization wait counter from 3 to 1, and sets it to 4. It also switches the even line output to the off state force and the odd line output to the off state force on state.
  • Each driver sets the synchronization point 4 because the even-numbered OR line OR2 is switched from the ON state force to the OFF state.
  • Each driver that sets sync point 4 immediately starts torque-up operation.
  • the driver whose output torque has reached the final target torque enters the waiting state for the next odd-numbered synchronization point 5.
  • the driver increments the synchronization wait counter from 4 to 1, and sets it to 5. It also switches the even line output from the off state force to the on state and the odd line output from the on state to the off state.
  • Each driver sets the synchronization point 5 because the odd wired OR line OR1 is switched from the ON state force to the OFF state.
  • Each driver that sets synchronization point 5 resets the count value of the synchronization wait counter to 0.
  • the initialization operation is performed upon completion of the screw tightening operation.
  • the initialization operation may be performed while waiting for the start command.
  • the computer program for controlling the operation related to synchronization in the present embodiment is the same as that described in the first embodiment with reference to FIGS. 7A to 7C.
  • a synchronization circuit can be configured by simply connecting each driver to two wired OR lines, and the number of drivers can be arbitrarily selected. In addition, by inverting the state of the two wired OR lines at the timing of entering the synchronization wait state, and switching the wired OR line used for synchronization determination between the odd number synchronization point and the even number synchronization point. A large number of drivers can be synchronized simply by providing two wired OR lines. Therefore, the synchronization circuit can be configured easily and inexpensively. Because of the synchronous control, a complicated judgment flow is not required for synchronous control, so the synchronization judgment process can be performed at high speed.
  • Examples 1 and 2 when one odd-numbered and even-numbered wired OR lines are provided one by one, at least one of the odd-numbered and even-numbered wired OR lines described above may be provided. Good. In this case, depending on how many times the synchronization point is odd or even The plurality of wired OR lines may be used alternately one by one.
  • a wired OR line may be added in addition to the odd and even wired OR lines.
  • FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention, in which synchronous control for controlling the position of an object (robot arm, positioning table, etc.) P with four axes (X, ⁇ , Z and 0 axes) is shown. Indicates the system.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment.
  • the motors MX, MY, ⁇ , ⁇ for X, Y, Z and ⁇ axis driving are controlled synchronously.
  • FIG. 10 shows the control procedure and operation timing of the present embodiment.
  • the present embodiment as in the second embodiment, the case where the operations of all the motors after synchronization are started simultaneously will be described.
  • (a) to (d) in FIG. 10 show the operation state of each axis motor and the output state of even and odd lines in the servo controller SC provided for each axis motor. .
  • the servo controller SC and the motor for each axis are collectively referred to as a servo controller SC.
  • FIG. 10 (e) shows the state of the even wired OR line OR2 and the odd wired OR line OR1. Further, (f) shows the state of all servo controllers SC.
  • a higher signal level indicates an off state (non-active or H level), and a lower signal level indicates an on state (active or L level).
  • each driver waits for a start command for continuous positioning operation of the main controller MC force. It becomes a state. In this start command wait state, the even line outputs of all servo controllers SC are turned off and the odd line outputs are turned on by the initialization operation described later. As a result, the even wired OR line OR2 is turned off, and the odd wired OR line OR1 is turned on.
  • Each servo controller SC has a counter function for counting the number of times of entering the synchronization wait state. This synchronization wait counter is set to 0 by the initialization operation described later.
  • the main controller MC may also have a synchronization wait counter function, and may receive information on the count value through communication from each servo controller SC.
  • each servo controller SC increments the synchronization waiting power counter from 0 to 1.
  • the even line output is switched on and the odd line output is switched off.
  • Fig. 10 there is a time difference in the end of the start command waiting state of each servo controller SC due to the difference in the transmission time of the start command from the main controller MC and the variation in the operating characteristics of each servo controller SC. Show
  • Each servo controller SC sets an odd-numbered synchronization point (here, synchronization point 1) when odd-numbered wired OR line OR1 is turned on and off.
  • each servo controller SC rotates the motor immediately after the setting of the synchronization point 1, and starts driving the object ⁇ to the first coordinate (xl, yl, zl, ⁇ 1).
  • Fig. 10 shows that there is a time difference from the difference in drive amount for each axis to the end of drive.
  • the servo controller SC that has finished driving to the first coordinate is the next even-numbered synchronization point 2 Enter the waiting state. At this time, the servo controller SC increments the synchronization wait counter from 1 to 1, and sets it to 2. In addition, the even line output is switched to the off state and the odd line output is switched to the off state.
  • Each servo controller SC sets the synchronization point 2 when the even wired OR line OR2 is switched to the ON state force OFF state. Then, the driving of the object ⁇ to the second coordinate (x2, y2, zl, ⁇ 1) is started. In this example, only the X and X axes are driven, and the ⁇ and ⁇ axes are stationary! /
  • the servo controller SC that has finished driving to the second coordinate enters the next odd-numbered synchronization point 3 wait state.
  • the stationary ⁇ axis and ⁇ axis servo controllers SC enter the waiting state for synchronization point 3 after a predetermined time has elapsed from synchronization point 2.
  • the sync wait counter is incremented from 2 to 1 and set to 3. It also switches the even line output from the off state force to the on state and the odd line output from the on state to the off state.
  • Each servo controller SC sets the synchronization point 3 when the odd wired OR line OR1 is switched to the ON state force OFF state. Then, the driving of the object ⁇ to the third coordinate (x3, y2, zl, ⁇ 3) is started. Here, only the X-axis and ⁇ -axis are driven. Show the axis and Z axis when they are stationary! /
  • the servo controller SC that has finished driving to the third coordinate enters the next even-numbered synchronization point 4 wait state.
  • the stationary Y-axis and Z-axis servo controllers SC enter the wait state for synchronization point 4 after a predetermined time has elapsed from synchronization point 3.
  • increment the synchronization wait counter from 1 to 4, and set it to 4.
  • the even line output is switched to the off state and the odd line output is switched to the off state force.
  • Each servo controller SC sets the synchronization point 4 when the even wired OR line OR2 is switched to the ON state force OFF state. Then, the driving of the object ⁇ to the final coordinates (x3, y3, z4, ⁇ 3) is started. Here, only the ⁇ ⁇ axis is driven, and the X, ⁇ , and ⁇ axes are stationary.
  • the drive to the final coordinate is completed.
  • the next odd-numbered synchronization point 5 is waited.
  • the stationary X-axis, ⁇ -axis, and ⁇ -axis servo controllers SC enter the wait state for synchronization point 5 after a predetermined time has elapsed from synchronization point 4.
  • the synchronization wait counter is incremented by 1 from 4 to 5. It also switches the even line output to the off state force and the odd line output to the on state force off state.
  • each servo controller SC sets the synchronization point 5 when the odd wired OR line OR1 is switched to the ON state force OFF state.
  • the main controller MC that detected the setting of sync point 5 sends a continuous movement end command to each servo controller SC.
  • each servo controller SC resets the count value of the synchronization wait counter to zero. It also switches the even line output to the off state force and the odd line output to the off state force on state. As a result, the even wired OR line OR2 is switched to the ON state force OFF state, and the odd state wired OR line OR1 is also switched to the ON state.
  • the initialization operation is performed upon completion of the continuous positioning operation.
  • the initialization operation may be performed while waiting for the start command.
  • the computer program for controlling the operation related to synchronization in the present embodiment is the same as that described in Embodiment 1 with reference to FIGS. 7A to 7C.
  • a synchronization circuit can be configured by simply connecting each servo controller SC to two wired OR lines, and the number of drive axes can be arbitrarily selected.
  • the number of drive axes can be arbitrarily selected.
  • Many servo controllers SC can be synchronized only by providing two wired OR lines. Therefore, the synchronization circuit can be configured easily and inexpensively.
  • the synchronization determination processing can be performed at high speed.
  • a wired OR line may be added in addition to the odd and even wired OR lines.
  • the cogging torque of the motor that is the driving source of the screw tightening driver (torque fluctuation due to dimensional errors and assembly errors of the components that make up the motor) is screw tightening. It often appears as a fluctuation in the tightening torque of the driver.
  • the magnitude of the torque fluctuation of the motor M may vary depending on the magnitude of the torque command value (motor applied voltage or motor applied current) due to uneven winding of the motor winding.
  • FIG. 11 and FIG. 12 show an external view and a block diagram of the torque measuring device according to the present embodiment.
  • reference numeral 10 denotes a base, and a stepping motor 11 and a rotation mechanism 12 driven by the motor 11 are attached to the base 10.
  • the rotating mechanism 12 has a rotating table 13 supported at its upper end by a shaft 18.
  • the rotation mechanism 12 includes a pulley 12a for rotational input provided at a lower end thereof, and a harmonic drive (registered trademark) (not shown) that transmits the rotation input from the pulley 12a to the rotary table 13 at a reduced speed.
  • a harmonic drive registered trademark
  • a belt l ib is wound between the pulley 12a and the pulley 11a attached to the output shaft of the motor 11. For this reason, when the motor 11 rotates, the rotary table 13 rotates the shaft 18 through the belt 1 lb as the first speed reduction mechanism and the speed reduction by the pulleys 11a and 1 lb and the speed reduction by the harmonic drive as the second speed reduction mechanism. Rotate to center. Harmonic Dora Due to the greater deceleration function than Eve's pulley belt mechanism, it is possible to obtain a rotational angle resolution of the rotary table 13 that is finer than the step angle that has undergone deceleration by the pulley belt mechanism.
  • the first speed reduction mechanism a mechanism other than the above-described pulley-belt mechanism or a roller mechanism may be used, but the mechanism should be selected so that slipping is extremely small.
  • Reference numeral 17 denotes a rotation angle sensor fixed to the base 10 and detects the rotation angle of the rotary table 13.
  • a ring-shaped pulse plate is attached to the lower surface of the rotary table 13 so as to face the upper surface of the rotation angle sensor 17.
  • the rotation angle sensor 17 irradiates the pulse plate with light, receives the light reflected by the pulse plate force in a pulse shape, and outputs a pulse signal.
  • a sensor of a detection method other than such an optical sensor may be used as the rotation angle sensor 17, a sensor of a detection method other than such an optical sensor may be used.
  • An output signal from the rotation angle sensor 17 is input to a personal computer 30 described later.
  • D is a screw tightening driver to be measured, and is fixed to the lifting platform 10b of the lifting mechanism 10a provided on the platform 10.
  • a torque sensor 15 is fixed to the rotary table 13 via a holding member 14.
  • Bit B of screw driver D is coupled to torque sensor 15 via coupling 16.
  • the torque sensor 15 outputs an electrical signal corresponding to the torque that has also received the bit B force.
  • torque sensors such as strain gauge type, magnetostrictive effect type, phase difference detection type, mechanical reaction force type, contact type, non-contact type, etc.
  • the torque sensor used in this embodiment and the present invention is available. The type is! /.
  • a load cell 19 as an axial force sensor may be provided above the torque sensor 15 via a coupling 16.
  • the port cell 19 detects the axial force (screw axial force) generated in the screw SR tightened by the driver D.
  • the type of the load cell 19 is not limited.
  • Reference numerals 33 and 34 denote indicators, respectively, which transfer detection signals from the torque sensor 15 and the load cell 19 to the personal computer 30 described later, and convert the detection signals into numerical signals to generate torque values and axial force values. Is displayed as a numerical value.
  • this measuring device and screw tightening driver D are controlled by a controller including a personal computer 30, a motor control unit 31, and a screw tightening control board 32, thereby performing a measurement operation. I do.
  • the motor control unit 31 controls the rotation of the motor 11 in accordance with a command from the personal computer 30.
  • the screw tightening control board 32 is the same as that used for the motor control unit C2 of the servo controller 32 described in the first and second embodiments.
  • the motor control unit C2 that is actually used in the screw tightening system has a torque command based on the torque characteristics (torque fluctuation) measured by the measuring device of this example.
  • a function to correct the value will be added, but when confirming the torque correction effect by this function, the screw tightening control board 32 with the function added is used.
  • FIG. 13 is an operation flowchart of the personal computer 30 that controls the torque measuring device.
  • the operation when the load cell 19 is provided in addition to the torque sensor 15 will be described.
  • step 121 it is confirmed whether or not the screw SR set in advance on the load cell 19 is seated.
  • This seating confirmation may be performed using the seating detection method described in the first embodiment.
  • a torque command is output to the screw tightening control board 32.
  • the torque command can be appropriately selected within the range used for tightening the screw SR in an actual screw tightening system.
  • the torque command corresponding to the final target torque described in Examples 1 and 2 may be selected.
  • Torque command is the same while turntable 13 makes at least one turn (360 ° rotation) .
  • the screw tightening control board 32 Upon receiving the torque command, the screw tightening control board 32 applies a voltage corresponding to the torque command to the motor M of the driver D, and generates a rotational force (tightening torque) in the bit B.
  • step 123 the screw shaft force value represented by the detection signal of the load cell 19 and the torque value represented by the detection signal from the torque sensor 15 are stored in the memory in the personal computer 30. Record with the counter value of the rotation angle counter.
  • step 124 it is determined whether or not the count value of the rotation angle counter is a measurement end angle (eg, 360 °). If the measurement end angle has not been reached, the routine proceeds to step 125, where a command is sent to the motor control unit 31 to rotate the rotary table 13 (that is, the torque sensor 15 and the bit B coupled thereto) by a predetermined rotation angle. put out.
  • the predetermined rotation angle here can be arbitrarily set in advance by the measurer.
  • step 122 the process returns to step 122, and the screw axial force and the tightening torque at the angle after the rotation are measured and recorded. In this way, the measurement of the rotation of the rotary table 13 and the screw shaft force and the tightening torque are repeated until the count value of the rotation angle counter reaches the measurement end angle.
  • the routine proceeds to step 126.
  • step 126 the results of a series of repeated measurements of the origin position force are totalized and displayed on a monitor (not shown) in a graph format or the like. This completes the operation to measure the fluctuation of screw shaft force and tightening torque during at least one rotation of driver D.
  • step 128 of Fig. 13 the torque at one rotation angle is measured.
  • Step 122 and step 123 may be repeated while increasing the value stepwise (for example, the first target torque force shown in the first embodiment is also stepwise increased to the final target torque).
  • the torque fluctuation of the driver D at each torque command value should be measured. Can do.
  • Fig. 14 shows the results of measuring the fluctuation of the tightening torque for one rotation with the torque measuring device.
  • the angle of the rotary table 13 obtained by dividing 360 ° into 2047 equal parts (approximately 0.176).
  • the figure shows the case where the tightening torque is measured by rotating each step.
  • TI in the figure is the torque command value.
  • the screw axial force generated by the tightening torque can be measured simultaneously with the measurement of the tightening torque.
  • the relationship between the tightening torque applied to the screw and the axial force generated on the screw can be estimated by calculation, but by measuring the actual screw axial force, the tightening torque in the screw tightening system can be estimated. It can be used effectively for more precise setting and management.
  • the torque measuring device of the present invention is a motor drive device that uses a motor other than the screw tightening driver as a drive source or a single motor. It can also be used to measure the output torque.
  • Example 5
  • the cogging torque of the motor that is the driving source of the screw tightening driver (uneven magnetic permeability of the core, torque fluctuations due to dimensional errors and assembly errors of the components that make up the motor) Often appears.
  • the magnitude of the torque fluctuation of the motor M may vary depending on the magnitude of the torque command value (motor applied voltage or motor applied current) due to uneven winding of the motor winding.
  • the torque measuring apparatus shown in Embodiment 4 is used to measure the tightening torque fluctuation with respect to the torque command values of a plurality of levels, and each torque is measured based on the measurement result.
  • a screw tightening device that can correct the fluctuations in tightening torque at each level for every fine rotation angle will be explained.
  • FIG. 15 shows a partial configuration of a screw tightening system that is Embodiment 5 of the present invention.
  • [0215] 81 is a torque-up control unit provided in the servo controller SC. As described in the first embodiment, the torque-up control unit 81 is stored in the map memory of the torque command value T (t) as the command data transmitted from the main controller MC force. Note that Fig. 15 shows the torque command value map in which the torque value continuously increases. Actually, the torque value gradually increases after waiting for each synchronization point described in Examples 1 and 2. It is a map like this.
  • Correction data memory 82, 83, 84, interpolation calculation unit 86, adder 87, torque control unit 88, and amplifier A described below are provided in motor control unit C2 (see Fig. 2) of servo controller SC. It is done.
  • the correction data memories 82, 83, 84 store a torque correction table as a correction data group to be described later.
  • FIG. 7 is a correction data table for correcting the torque command value when input from the section 81 to the servo controller SC.
  • step ⁇ Abbreviated> 201 the tightening torque when the torque command value TH is commanded to the driver D is measured a plurality of times for each predetermined rotation angle of the driver D.
  • representative torque fluctuation data is obtained by averaging the measurement results of the plurality of times (see FIG. 14) or performing polynomial approximation by the least square method (step 202).
  • step 202 it is possible to obtain torque fluctuation data from which the influence of noise components other than the torque fluctuation component unique to the motor M that is the driving source of the driver D is removed.
  • the least square method is a method for determining the coefficient of the model function that minimizes the sum of squares of the difference between the measured value and the model function value.
  • this torque correction table may be automatically created by the personal computer 30 shown in the fourth embodiment.
  • the torque correction table may be created using a method other than the method described above. For example, the average torque value of the maximum torque value and the minimum torque value obtained from the torque fluctuation measurement result is obtained, and the difference between the average torque value and the value for each rotation angle of the representative torque fluctuation data is calculated. You can create a torque correction table by inverting the sign of the value.
  • the torque command value TL (for example, the first target torque value in Examples 1 and 2) of a small level is used as the torque command value T (t).
  • 7 is a correction data table for correcting the torque input command value when input from the control unit 81 to the servo controller SC.
  • the torque correction table ML stored in the memory 84 has an intermediate level torque command value TML (for example, the maximum target torque value Tmax and the first target torque value) as the torque command value T (t).
  • TML intermediate level torque command value
  • TML for example, the maximum target torque value Tmax and the first target torque value
  • the method of creating these torque correction tables L and ML is the same as the torque correction table H described above.
  • torque correction tables H, L, and ML for the three torque command values are prepared, so that the torque measuring device described in the fourth embodiment measures the tightening torque for the three torque command values. is required.
  • FIG. 16B An example of the torque correction table H, L, ML is shown in Fig. 16B.
  • the value of each torque correction table shown in this figure changes from 0 to the plus side and minus side according to the rotation angle of driver D.
  • Each torque correction table value can be linear or clean sinusoidal. It changes so as to exhibit a complicated shape.
  • the interpolation command section 86 receives the torque command value T (t) from the torque-up control section 81, and at the same time, an encoder E (tachometer generator) for detecting the rotation angle of the motor M of the driver D.
  • the force signal is input.
  • the interpolation calculation unit 86 is a correction data table for the torque command value that matches the input torque command value T (t) or the input torque command. Select two correction data tables for two torque command values with command value T (t) in between.
  • FIG. 15 shows the case where the torque correction tables H and ML are selected because the input torque command value T (t) is a value that falls between the torque command values TH and TML.
  • the interpolation calculation unit 86 reads out a correction value corresponding to the rotation angle of the driver D detected through the encoder E from the selected torque correction table. If the selected correction data table is for a torque command value that matches the torque command value T (t), the read correction value is output as it is. When two torque correction tables are selected and these two force correction values are read out, a correction value for the torque command value T (t) is obtained by these two correction value force interpolation operations (see FIG. 16A). Step 206).
  • FIG. 15 shows a correction value for the torque command value T (t) by linear interpolation using two correction values CH ( ⁇ ) and C ML ( ⁇ ) read from the torque correction tables H and ML. An example of calculating C is shown.
  • T (t) matches one of TH, TML, or TL
  • the correction value may be calculated by applying the equation to the linear interpolation.
  • the calculation of the correction value C is not limited to the linear interpolation method as described above.
  • interpolation may be performed using a quadratic equation passing through three points (TL, CL ( ⁇ )), (TML, CML ( ⁇ )), (TH, CH ( ⁇ )), or higher order equations. ,.
  • the interpolation method described above is used.
  • the correction value C may be obtained by extrapolation.
  • the torque control unit 88 outputs a voltage corresponding to the corrected torque command value (t) to the amplifier A, and the voltage amplified by the amplifier A is applied to the motor M. From this, driver D can generate the tightening torque corresponding to the original torque command value T (t). That is, it is possible to satisfactorily correct the tightening torque fluctuation of the screw tightening driver due to the unevenness of the cogging torque of the motor M and the magnetic permeability of the core, the dimensional error of the parts constituting the motor M, and the assembly error.
  • the correction value C is optimized according to the level of the torque command value.
  • the torque fluctuation can be reduced over a wide and wide torque level range.
  • FIG. 17 shows an example (image diagram) when the torque variation of the screw tightening driver is corrected by the method described in the present embodiment.
  • TA, TB, and TC indicate arbitrary torque command values, and TA> TB> TC.
  • J in the figure represents the data obtained by averaging the measured torque of the tightening torque generated by the actual screw tightening driver with respect to the torque command values TA, TB, and TC by the averaging or least square method.
  • K in the figure indicates data obtained by averaging or approximating the measurement data of the tightening torque generated by the screw tightening driver with respect to the torque command value corrected by the method of the present embodiment by the least square method.
  • the measurement data of V and deviation are also data measured by the torque measurement device of Example 4.
  • the tightening torque K with respect to the torque command value after correction can be suppressed even when the torque level is shifted, and the tightening torque is stably generated close to the torque command values TA, TB, TC. ing.
  • the screw SR is securely tightened with the tightening torque corresponding to the torque command value (first to final target torque value). Can do.
  • the force described above for correcting the torque fluctuation of the screw tightening driver is not limited to the screw tightening driver, and the motor drive using a motor as a drive source that requires accurate torque control.
  • the present invention can also be applied to a device or a motor alone.
  • the present invention can be used for the purpose of suppressing vibration caused by cogging torque of the motor.
  • the present invention is not limited to a rotary motor such as a brush motor or a brushless motor, and can also be applied for the purpose of performing accurate driving force control on a linear motor that generates a straight driving force.
  • the correction data memory 82 to 84 storing correction data unique to the driver D is provided in the servo controller SC provided as a set (pair) with the driver D. Yes.
  • the correction data specific to the newly installed driver D and the set servo controller SC corresponding to the driver D is stored, Can respond quickly
  • correction data memories 82 to 83 may be provided integrally with the driver D in the servo controller SC. In this case, the driver D can be replaced quickly.
  • a memory storing a plurality of correction data tables corresponding to a plurality of drivers D that can be identified by identification numbers or the like is prepared in the servo controller SC, and the identification number of the driver D to be used is set.
  • the correction data table for the driver D may be automatically selected!
  • FIG. 18 shows a screw tightening dryer (screw tightening device) that is Embodiment 6 of the present invention.
  • screw tightening device screw tightening device
  • a screw tightening driver that can be used not only for the screw tightening driver described in Embodiments 1, 2, 4, and 5 but also for tightening a finer screw will be described.
  • the upper side in FIG. 18 is the upper side of the screw tightening driver! /
  • the lower side in FIG. 18 is the lower side of the screw tightening driver.
  • D is a screw driver and 91 is a gear box.
  • a motor M is fixed on the upper surface of the gear box 91.
  • An output gear 91 a integrally attached to the output shaft of the motor M projects into the gear box 91.
  • gear box 91 there are arranged a two-stage gear 91b in which the large-diameter gear part meshes with the output gear 91a and an idler gear 91c in mesh with the small-diameter gear part of the two-stage gear 9 lb. .
  • 92a is an outer cylinder member that constitutes the main body portion of the bit driving unit indicated by the reference numeral BD in FIG.
  • the An output shaft 93 extending in the vertical direction is disposed inside the outer cylindrical member 92a.
  • the output shaft 93 has shaft portions 93b above and below, and a driven gear 93a between these shaft portions 93b (vertical middle portion).
  • the driven gear 93a has gear teeth extending in the vertical direction and meshes with the idler gear 91c.
  • an output shaft 93 in which a shaft portion 93b and a driven gear 93a are integrally formed is used.
  • the driven gear 93a and the shaft portion 93b may be separately manufactured, and the shaft portion 93b may be press-fitted into the driven gear 93a to be integrated.
  • the upper and lower shaft portions 93b of the output shaft 93 are rotatably supported by two ball bearings 94a and 94b fixed to the inner periphery of the connecting portion of the gear box 91 with the outer cylindrical member 92! RU
  • a screw fastening bit B is connected to the lower end of the shaft portion 93b so as to be rotatable and detachable.
  • the vertical length (thickness) of the driven gear 93a is set to be larger than that of the idler gear 91c. This is to maintain the engagement between the driven gear 93a and the idler gear 91c in order to maintain the engagement between the bit B and the recess of the screw at the time of screw tightening, while the bit B and the output shaft 93 are outside. This is because the cylinder member 93 and the gear box 91 can be moved in the vertical direction as indicated by an arrow V in the drawing. In other words, the rotational force can be transmitted from the motor M to the output shaft 93 regardless of the vertical movement of the output shaft 93. Specifically, the thickness of the driven gear 93a is set to be equal to or greater than the length of the screw to be tightened + the thickness of the idler gear 91c.
  • a sleeve 98 surrounding the outer periphery of the bit B is fitted to the lower portion of the outer cylindrical member 92b so as to be movable up and down.
  • the sleeve 98 is urged downward by a sleeve pressing spring 92d disposed between an upper end of the sleeve 98 and a flange portion supporting the lower ball bearing 94b at the inner peripheral portion of the outer cylindrical member 92a.
  • a negative pressure connection member 98a is provided on the lower side wall of the sleeve 98.
  • a hose from a vacuum pump (not shown) is connected to the negative pressure connection member 98a.
  • the driven gear 93a is integrally formed with the output shaft 93 or integrally formed by press fitting. This is due to the following reason. Driven gear 93a and output shaft 93 If the shaft portion 93b does not have a certain diameter, it is difficult to form a key groove for spline connection on the shaft portion 93b. Even if it can be formed, it is difficult to obtain a highly accurate shape and to suppress eccentric rotation and torque fluctuation to a small extent. However, if the shaft 93b has a small diameter, even if it is splined to the driven gear 93a, a sufficiently large torque cannot be transmitted from the driven gear 93a to the shaft 93b. .
  • the driven gear 93a is integrated with the output shaft 93 so that the driven gear 93a can slide with respect to the idler gear 91c, the driven gear 93a can be manufactured and manufactured even if the diameter of the shaft portion 93b is small. Accuracy can be easily achieved and a sufficiently large torque can be transmitted.
  • the diameter of the bit B is narrowed and the pitch between the screws to be tightened is also narrowed. Therefore, the diameter of the output shaft 93 (shaft portion 93b) is also narrowed and the driver D It is necessary to reduce the diameter of the outer cylinder member 92a. According to the configuration of the present embodiment, after satisfying such a requirement, the fine screw can be tightened by rotating the bit while the eccentricity and torque fluctuation are small with a desired torque.
  • a spring receiving member 96 is attached to a portion of the shaft portion 93b above the driven gear 93a via a bearing 95.
  • the spring receiving member 96 includes a large-diameter cylindrical portion 96a that holds the outer peripheral portion of the bearing 95, a flange portion 96b that is formed at the lower end portion of the large-diameter cylindrical portion 96a so as to extend radially outward, And a small diameter cylindrical portion 96c formed on the upper side of the diameter cylindrical portion 96a.
  • the bearing 95 is prevented from moving downward relative to the shaft portion 93b by the step portion provided in the shaft portion 93b. For this reason, the spring receiving member 96 does not move downward relative to the shaft portion 93b.
  • a spring pressing member 92c is attached to the upper part of the outer cylinder member 92a. Specifically, a male screw portion formed on the outer periphery of the spring pressing member 92c is screwed into the screw portion formed on the upper inner periphery of the outer cylinder member 92a.
  • the gear box 91, the outer cylinder member 92a, and the screw holding member 92c constitute a main body of the screw tightening driver D.
  • a bit pressing spring 99 is disposed between the inner ceiling surface of the spring retainer 92c and the flange portion 96b of the spring receiving member 96. This bit pressing spring 99 has a spring receiving member 96.
  • a conductive brush 97 shown on the right side of FIG. 19 and enlarged in FIG. 20 is attached to the upper portion of the shaft portion 93b.
  • the conductive brush 97 is made of a highly conductive material such as copper, and has a screwing portion 97a fixed to the shaft portion 93b by a screw 97d, and extends laterally and downward from the screwing portion 97a.
  • the output shaft 93 is coupled to the bit B, and as described above, the spring pushing member 92c is screw-engaged with the outer cylinder member 92a, and the outer cylinder member 92a is attached to the gear box 91. It has been.
  • the gear box 91 is connected to the ground G as shown in FIG.
  • the static electricity charged in the bit B during screw tightening passes through the output shaft 93, the conductive brush 97, the spring receiving member 96, the bit pressing spring 99, the spring pressing member 92c, the outer cylinder member 92a, and the gear box 91. To the ground G. Therefore, it is possible to reliably prevent the static electricity charged in the bit B from adversely affecting a product that is sensitive to static electricity, such as a hard disk device, via the screw tightened by the bit B. Further, since no axial force acts on the conductive member, it is possible to reliably avoid deformation in the axial direction and the resulting poor conductivity.
  • the conductive brush 97 is fixed to the shaft portion 93b of the output shaft 93 disposed on the inner side of the spring receiving member 96 and the bit pressing spring 99 with a screw 97d. Since the spring receiving member 96 has a larger diameter than the shaft portion 93 b of the output shaft 93, the conductive brush 97 can be slid relative to the spring receiving member 96 while the output shaft 93 is rotating. However, guiding The electric brush may be fixed to the spring receiving member so that the output shaft rotates and slides with respect to the brush.
  • the screw tightening driver described in the above embodiments 1, 2, 4 to 6 is such that the motor as the drive source and the transmission mechanism for transmitting the drive force to the motor force screw tightening bit are inseparable. It is.
  • FIG. 21 shows a configuration of a screw tightening driver capable of separating the motor and the transmission mechanism and exchanging the motor with respect to the transmission mechanism as the seventh embodiment of the present invention.
  • the entire screw tightening driver is shown on the left and the transmission mechanism is shown on the right.
  • the upper side in FIG. 21 is referred to as the upper side of the screw tightening driver
  • the lower side in FIG. 21 is referred to as the lower side of the screw tightening driver.
  • reference numerals 101 and 102 denote an upper base plate and an intermediate base plate. Between the upper base plate 101 and the intermediate base plate 102, a plurality of (four in this embodiment) shaft members 104 are arranged with an interval between them. Screwed. Further, the lower base plate 103 is disposed below the intermediate base plate 102 via a plurality of (four in this embodiment) shaft members 10 7 that are shorter than the shaft member 104 and spaced apart from each other. Is arranged. For example, the lower base plate 103 is fixed to the horizontal plate 4a of the support base 4 in the screw tightening system shown in FIG.
  • a plurality of (three in this embodiment) shaft members 105 which are shorter than the shaft member 104 and spaced apart from each other, are arranged. Screwed from the lower surface side of the plate 101.
  • the shaft members 104, 105 and 107 may be round bars or square bars. Also, the number is arbitrary.
  • the upper base plate 101, the lower base plate 102, the bearing holding plate 103, and the shaft members 104, 105, and 107 constitute a transmission structure and a support structure for supporting the motor.
  • 120A and 120B correspond to the motor M described in the first, second, and fourth to sixth embodiments.
  • the motors have different output torque ranges.
  • Reference numeral 121 denotes a mounting plate, which is attached to the motors 120A and 120B with screws or the like in advance as shown in the drawing on the right side of FIG.
  • An opening through which the output shaft 122 of the motor 120A, 120B passes is formed in the center of the mounting plate 121, and a shaft fixed on the upper base plate 101 in the periphery of the mounting plate 121.
  • a screwing portion 121a for enabling the shaft member 105 to be attached with a screw 106 is formed.
  • 121b shown in the left figure of FIG. 21 is a screw hole for fixing the motor formed in the mounting plate 121.
  • a screw hole 105 a for the screw 106 is formed in the upper portion of the shaft member 105.
  • the mounting plate 121 for the motor 120A and the mounting plate 121 for the motor 120B may have different positions and number of screw holes 12 lb for fixing the motor.
  • the number is the same. That is, all the mounting plates 121 have a common mounting structure for the shaft member 105.
  • the shaft member 105 of the motors 12OA and 120B that is, Easy attachment / detachment to / from the support structure.
  • Reference numeral 110 denotes a connecting shaft, which is rotatably held with respect to the upper base plate 101 by a bearing 112 attached to the center of the upper base member 101. Be held.
  • a cylindrical portion is formed on the upper portion of the connecting shaft 110, and the cylindrical portion has output shafts of the motors 120A and 120B (hereinafter referred to as motor output shafts).
  • a shaft hole 110a into which 122 is inserted is formed.
  • two screw holes 110b are formed at the upper and lower positions of the peripheral wall of the cylindrical portion.
  • the motor output shaft 122 is inserted into the shaft hole 110a, and the shaft set screw 111 tightened in each screw hole 110b is abutted against the motor output shaft 122, so that the motor output shaft 122 and the connecting shaft 110 can rotate together. Can be linked.
  • the motor can be replaced with the transmission mechanism.
  • the inner shaft 114a of the telescopic shaft 114 is connected to the portion of the connecting shaft 110 that protrudes below the upper base plate 101 through the first universal joint 113 so as to be rotatable. .
  • the telescopic shaft 114 is disposed so as to be inclined with respect to the central axis of the motor output shaft 122 and the connecting shaft 110.
  • the telescopic shaft 114 has a telescopic structure including an inner shaft 114a and an outer shaft 114b, and both the shafts 114a and 114b are relatively movable in the axial direction, that is, can be expanded and contracted.
  • the protrusion 114d attached to the inner shaft 114a engages with a groove 114c formed on the side surface of the outer shaft 114b so as to extend in the axial direction, so that the inner shaft 114a and the outer shaft 114b rotate integrally. To do.
  • a bit drive shaft 117 as an output shaft is connected to the lower portion of the outer shaft 114b via a second universal joint 115.
  • the bit drive shaft 117 is held rotatably and axially movable by bearings 116 and 118 attached to the lower base plate 102 and the bearing support member 103, respectively.
  • the bit drive shaft 117 is held so as to extend parallel to the central axis at a position where the central axes of the motor output shaft 122 and the connecting shaft 110 are also offset (shifted) in a direction perpendicular to the central axis.
  • a coupling 119 is attached to the lower part of the bit drive shaft 117.
  • the coupling 119 holds the bit B in a detachable manner.
  • the rotational force (output torque) from the motor output shaft 122 is generated by the connecting shaft 110, the first universal joint 113, the telescopic shaft 114, and the second toolbar. It is transmitted to the bit B via the monkey joint 115, the bit drive shaft 117 and the coupling 119. During screw tightening, the bit B and the bit drive shaft 117 move in the axial direction. This movement is absorbed by the expansion and contraction of the telescopic shaft 114 and the joint angle at the universal joints 113 and 115, and the rotation of the bit B Is maintained.
  • first and second universal joints 113 and 115 are designed such that their eccentric rotation inertias are canceled out. Further, the allowable eccentricity between the inner shaft 114a and the outer shaft 114b in the telescopic shaft 114 and the allowable rotational eccentricity in the bearings 112, 116, 118 are extremely small. This minimizes torque fluctuations that occur in the transmission mechanism.
  • the screw tightening drivers of Examples 1, 2, 4 to 6 transmit the motor rotation to the output shaft and the bit via the gear.
  • the torque force of the driver may fluctuate due to the frictional variation of the gear.
  • the transmission mechanism is configured without using a gear train, so that there is no fluctuation in tightening torque due to the friction fluctuation of the gear, and the telescopic shaft 114 and the bearing 112, Because torque fluctuation components due to 116 and 118 are kept small, torque fluctuation can be kept smaller than when a gear transmission mechanism is used.
  • the support structure and the transmission mechanism can be replaced with a motor so that the support structure fixed to the lifting mechanism (see Fig. 1 of Embodiment 1) of the screw tightening system and Only the motor (motor with mounting plate 121) 120A, 120B can be selected and mounted on the transmission mechanism and tightened with screws. Therefore, even when screws with different tightening torque levels are tightened, it is not necessary to replace the entire screw tightening driver as in the past. This makes it possible to install any size motor.
  • the shape and size of the screw tightening driver (support structure and transmission mechanism) excluding the motor and the shape and size of the lifting mechanism of the screw tightening system can be made unchanged. Therefore, it is possible to shorten the line design time when the screw tightening system is installed on the production line, and it is possible to reduce the number of parts and the number of parts required for the installation.
  • the shaft members 104, 105, 107 constituting the support mechanism are arranged with a space therebetween. For this reason, when the motor is replaced or the transmission mechanism is adjusted, a hand or a tool can be inserted into the space SP between the shaft members shown in the left side of FIG. Therefore, replacement work and adjustment work can be easily performed.
  • the motor single-replacement type screw tightening driver having a transmission mechanism using a universal joint has been described.
  • the transmission mechanism using the gear train described in the sixth embodiment or the like is used. Even if it has, it is possible to configure a screw tightening driver of a single motor replacement type.
  • FIG. 22 shows a schematic configuration of the control system.
  • the illustration of the mounting plate (reference numeral 121 in FIG. 21) that is attached in advance to the motor is omitted.
  • the reference numerals attached to the screw tightening drivers (support mechanism and transmission mechanism) shown on the right side in the figure are the same as those in FIG.
  • the motor inseparable screw tightening driver described in Examples 1, 2, 4 to 6 is provided with a dedicated servo controller. For this reason, if the motor inseparable screw tightening driver is replaced when the tightening torque level is changed, the servo controller must also be replaced.
  • a servo controller S that can control any of the plurality of motors 120A, 120B, and 120C may be used.
  • the servo controller S includes a motor control unit that controls the voltage or current applied to each motor, and the correction data memories 82 to 84 described in the fifth embodiment for motors 120A, 120B, and 120C. Memory is installed.
  • the interpolation control unit and adder described in the fifth embodiment may be mounted.
  • the servo controller SC ′ can perform screw tightening while suppressing any variation in tightening torque, regardless of which of the plurality of motors 120A, 120B, 120C is mounted on the screw tightening driver.
  • the correction data memory corresponding to the motor can be selected using the identification number assigned to the motor as described in the fifth embodiment!
  • the servo controller S with the control function of the plurality of motors 120A, 120B, 120C, the servo controller does not need to be replaced even if the motor is replaced.
  • the same number of servo controllers were required for a plurality of motors (screw tightening dryers), whereas according to this embodiment, for a plurality of motors 120A, 120B, 120C. You only need to prepare one servo controller. As a result, the screw tightening system can be configured at a lower cost than before.
  • FIG. 23 and FIG. 24 show the configuration of the screw tightening driver that is Embodiment 8 of the present invention.
  • the screw tightening drivers described in the above Examples 1, 2, 4 to 7 are so-called offset type screw tightening drivers in which the output shaft and the bit of the motor are offset in the direction perpendicular to the central axes.
  • a certain force The screw tightening driver of the present embodiment is a so-called straight type screw tightening driver in which the output shaft force bit of the motor is arranged in a straight line.
  • This straight type screw tightening driver can also be used as the screw tightening driver of Examples 1, 2, 4 and 5.
  • the driver shown in Fig. 24 uses a brush motor 302B having a brush that slides against a rotating commutator.
  • the driver shown in FIG. 23 uses a brushless motor 302A as a motor. Since the basic configuration other than this is the same for the motors in both figures, common components will be described with the same reference numerals.
  • the upper side in FIGS. 23 and 24 is referred to as the upper side of the screw tightening driver, and the lower side in FIG. 23 is referred to as the lower side of the screw tightening driver.
  • reference numeral 301 denotes an outer cylinder member constituting the main body of the screw tightening driver.
  • a brushless motor 302A or a brush motor 302B is fixed to the upper end portion of the outer cylinder member 301.
  • Output shafts 302a and 302B of these motors 302A and 302B (hereinafter referred to as motor output shafts) 302a protrude through the openings formed in the upper surface of the outer cylinder member 301 to the inside of the outer cylinder member 301.
  • Reference numeral 311 denotes a first inner cylinder member arranged inside the outer cylinder member 301.
  • the first inner cylinder member 311 is rotatably held with respect to the outer cylinder member 301 by a bearing 310 attached to the inner peripheral portion of the outer cylinder member 301.
  • the cylinder member 301 is prevented from moving in the axial direction.
  • a rotation transmission mechanism 315 that can rotate integrally with the motor output shaft 302a is disposed inside the first inner cylindrical member 311.
  • the rotation transmission mechanism 315 includes an upper member 315a connected to the motor output shaft 302a, and a lower member 315b connected to the upper member 315a so as to be integrally rotatable and vertically movable.
  • the lower member 315b engages with the D-cut shape portion formed at the upper end of the bit B in the rotational direction. As a result, the rotation of the motor output shaft 302a is transmitted to the bit B via the rotation transmission mechanism 315.
  • a ring-shaped U groove is formed on the upper outer periphery of the bit B.
  • the second inner cylinder member 317 is disposed outside the first inner cylinder member 311.
  • the lower end surface of the second inner cylinder member 317 is in contact with a retaining ring 313 attached to the outer periphery of the lower end part of the first inner cylinder member 311.
  • the second inner cylinder member 317 is urged downward by a coil spring 319 disposed between an upper end surface of the second inner cylinder member 317 and a retaining ring 318 attached to the upper outer periphery of the first inner cylinder member 311.
  • the second inner cylinder member 317 has an inner peripheral surface in contact with the ball 316 and holds the bit B so as to prevent the ball 316 from moving outward.
  • a coarse adjustment male screw 301a is formed as a main body screw portion.
  • the coarse adjustment male screw 301a is formed on the inner periphery of the first lock ring 320 in order from the top, so that the screw 320a and the first adjustment member formed on the upper inner periphery of the coarse adjustment ring 321 as the first adjustment member.
  • the female screws 321a are engaged with each other.
  • a cylindrical fine adjustment case 323 as a second adjustment member is disposed outside the second inner cylinder member 317 and the coil spring 319.
  • a fine adjustment male screw 323a having a screw pitch smaller than that of the coarse adjustment male screw 301a is formed on the outer periphery of the upper portion of the fine adjustment case 323.
  • the fine adjustment male screw 323a is associated with the second female screw 321b formed on the inner periphery of the lower portion of the coarse adjustment ring 321 and the screw 324a formed on the inner periphery of the second lock ring 324 in order from the top. Match.
  • fine adjustment case 323 On the outer periphery of fine adjustment case 323, there is provided a fine adjustment scale (not shown) used for adjusting the protruding amount of the sleeve tip force at the bit tip, which will be described later.
  • a sleeve 326 covering the periphery of the tip of bit B is arranged on the inner side of the lower part of fine adjustment case 323.
  • the sleeve 326 can expose the tip of the bit B through its lower end opening.
  • the flange portion 326a formed on the outer periphery of the upper portion of the sleeve 326 abuts on the step portion 323c formed on the lower inner periphery of the fine adjustment case 32 3, thereby preventing the sleeve 326 from coming out of the fine adjustment case 323 downward. Is done.
  • the sleeve 326 is biased downward by a sleeve push coil spring 327 engaged with an upper end surface of the sleeve 326 and an upper end portion of the fine adjustment case 323. For this reason, the sleeve 326 moves up and down together with the fine adjustment case 323 when adjusting the protruding amount of the sleeve tip force at the bit tip, which will be described later.
  • a through-hole 323b is formed in an intermediate portion in the vertical direction of the peripheral wall portion of fine adjustment case 323.
  • a negative pressure connecting member 325 having a hole communicating with the through hole 323b is attached to the outer periphery of the fine adjustment case 323.
  • 302b is a brush of a brush motor 302B, and a motor as a commutator It is in contact with the output shaft 302a.
  • Reference numeral 340 denotes a cover that covers the brush motor 302b, and prevents filth such as carbon that is also discharged from the brush motor 302B from coming out.
  • the screw driver using the brushless motor 302A shown in FIG. 23 can be made smaller in diameter than the screw driver using the brush motor 302B shown in FIG. 24 because the cover 340 is unnecessary. .
  • the outer diameter of the brushless motor 302A and the outer diameter of the outer cylinder member 301 are substantially the same. This difference in diameter is not so large, but the overall volume difference of the screwdriver is quite large. Therefore, when a plurality of screws arranged with finer pitches are collectively tightened with a plurality of drivers, a driver using the brushless motor 302A is more advantageous.
  • the screw 350 is tightened by the screw tightening driver configured as described above, first, the recess 351 of the screw 350 is engaged with the tip of the bit B where the tip force of the sleeve 326 slightly protrudes, and the screw 350 The tip of the sleeve 326 is brought into contact with the upper surface of the sleeve. Then, the air inside the driver is sucked by the vacuum pump through the negative pressure connection member 325. As a result, the inside of the driver is in a negative pressure state, and the screw 350 is attracted to the tip of the sleeve 326. In this state, the screw 350 can be tightened by aligning the screw 350 with the screw hole of the workpiece 352 and rotating the motors 302A and 302B.
  • bit protrusion amount BP the amount of protrusion from the sleeve tip of the bit tip.
  • fine adjustment case 323 in which fine adjustment male screw 32 3a is engaged with second female screw 321b of coarse adjustment ring 321 and fine adjustment male screw 323a in fine adjustment case 323 are engaged
  • the second lock ring 324 also moves up and down while rotating together with the coarse adjustment ring 321.
  • the sleeve 326 moves up and down together with the fine adjustment case 323.
  • the tip of the sleeve 326 and the tip of the bit B are made to coincide.
  • the degree of coincidence can be secured by operating while looking at the scale on the coarse adjustment ring 321.
  • fine adjustment case 323 moves up and down by the action of fine adjustment male screw 323a and second female screw 321b of coarse adjustment ring 321 whose movement is locked. Then, the sleeve 326 moves up and down together with the fine adjustment case 323.
  • the screw pitch (that is, the lead) of the fine adjustment male screw 323a is smaller than that of the coarse adjustment screw 301a of the outer cylinder member 301
  • the fine adjustment case 323 has the same rotational operation amount.
  • the amount of vertical movement of the sleeve 326 by the operation of is less than the amount of vertical movement of the sleeve 326 by the operation of the coarse adjustment ring 321. Therefore, by rotating the fine adjustment case 323 while looking at the fine adjustment scale on the fine adjustment case 323, the bit protrusion BP should be adjusted with extremely high precision according to the depth DPT of the recess 350 of the screw 350. Can do.
  • the protrusion amount from the sleeve tip of the bit tip is adjusted only by the member corresponding to the coarse adjustment ring 321.
  • the change of the protrusion amount with respect to the rotation amount of the member corresponding to the coarse adjustment ring 321 is changed. Because of the large size, fine adjustment is difficult and it takes a long time.
  • the member corresponding to the first lock ring 324 is tightened, the member corresponding to the coarse adjustment ring 321 is also slightly rotated due to friction with the end surface of the member corresponding to the first lock ring 324.
  • the adjusted protrusion amount may change. According to the present embodiment, it is possible to easily finely adjust the bit protrusion amount in a short time.
  • the final fine adjustment case 323 is also locked by bringing the second lock ring 324 into contact with the end face of the coarse adjustment ring 321 which is a separate member. It can eliminate the possibility of change.
  • the adjustment mechanism of the bit protrusion amount described in the present embodiment is not limited to the straight type screw tightening driver, but the offset type screw tightening driver described in the embodiments 1, 2, 4 to 7. It can also be used for the bus. Further, the mechanism for enabling the coarse adjustment and fine adjustment of the bit protrusion amount is not limited to the above configuration.

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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

明 細 書
モータ制御装置およびモータ制御方法
技術分野
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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 X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。
[0004] 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、モータのコイル卷線にむらがあると、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 、このコイル卷線のむらに起因したトルク変動成分力 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。
[0005] コアの透磁率ゃ卷線のむらは、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。し力しながら、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。
[0006] 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。
[0007] 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)。
[0008] 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。
[0009] 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。
特許文献 1：特開 2005 - 288589号公報
特許文献 2：特開 2001 - 37287号公報
発明の開示
[0010] し力しながら、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 、な 、。
[0011] 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 正する場合にぉ 、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 タ群カも線形補間によって求めることが開示されている。し力しながら、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 ヽな 、。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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 よび補正データ群力 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。
[0015] 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 とがでさる。
[0016] 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ょ 、。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。
[0017] 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つ てもよい。
[0018] 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。
[0019] 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ょ 、。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。
[0020] 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。
[0021] 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。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]本発明の実施例 1であるねじ締めシステムの外観図。
[図 2]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。
[図 3A]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 3B]図 3Aに示すノ、ードディスク装置の側面図。
[図 4]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。
[図 5]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。
[図 6]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。
[図 7A]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。
[図 7B]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。
[図 7C]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。
[図 8]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。
[図 9]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。
[図 10]実施例 3の同期制御動作を示すタイミングチャート。
[図 11]本発明の実施例 4であるトルク測定装置の外観図。
[図 12]実施例 4のトルク測定装置の構成を示すブロック図。 [図 13]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。
[図 14]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。
[図 15]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。
[図 16A]実施例 5のトルク変動補正手順を示すフローチャート。
[図 16B]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。
[図 17]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。
[図 18]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。
[図 19]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。
[図 20]実施例 6のねじ締めドライバの一部構成を示す斜視図。
[図 21]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。
[図 22]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プロ ック図。
[図 23]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。
[図 24]実施例 8のねじ締めドライバの変形例を示す断面図。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 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。
実施例 1
[0024] 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。
[0025] 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。
[0026] なお、図 1には、 4台のねじ締めドライバ Dを示した力 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。 [0027] 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。
[0028] 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のねじ締めドライノく） 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 Dl, D2, D6のみ を示している。
[0029] 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力も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 、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。
[0030] 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力 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。
[0031] 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。
[0032] 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。
[0033] 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 T Rl, 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。
[0034] 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!/、。
[0035] 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。
[0036] 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。
[0037] 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。
[0038] 磁気ディスク部 20は、スぺーサ 22を挟んで上下に重ねられた 2枚の磁気ディスク 2 1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とスぺーサ 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 つて磁気ディスク 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つたりす 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 左ねじとしてちょい。
[0039] 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ァ 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 Dl, 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。
[0040] 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ょ 、。
[0041] 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。
[0042] 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。
[0043] 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ツ プ動作 (以下、単にトルクアップ動作と 、う）でのモータ電圧指令値の変化を示して ヽ 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 、る。
[0044] (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 Dl, 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。
[0045] 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 、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!/、う） OR1の状態を示して!/、る。
[0046] (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 、方がオン状態 (ァクティ ブ又は Lレベル）を示す。
[0047] 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。
[0048] 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 OR 1はオン状態になっている。
[0049] 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、各ドライノ 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
[0050] 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。 [0051] 各ドライバでは、メインコントローラ MC力も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。
[0052] 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力 偶 数ワイヤード ORライン OR2はオフ状態力もオン状態に切り替わる。
[0053] 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。
[0054] 各ドライバは奇数ワイヤード ORライン OR1がオン状態力 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。
[0055] 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!/、う)。
[0056] 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、 AZD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。
[0057] 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
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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 AZD変 ^^ADlが接続されて 、る。 A/D変 ^^ADlか らの出力は、演算器 CALに入力される。
[0058] 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カるので、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)。
[0059] 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。
[0060] 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、モータ卷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。
[0061] 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、 AZD変翻 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!、。
[0062] 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。
[0063] 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 半 IJ定してちよい。
[0064] 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。
[0065] ねじの着座に要する時間 + a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 a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。
[0066] 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力 オフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態力 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 る力 奇数ワイヤード ORライン OR1はオフ状態力も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
[0067] 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。
[0068] 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。
[0069] 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力もオフ状態に切り替え、 奇数ライン出力をオフ状態力も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。 [0070] 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 力をオン状態力 オフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態力 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はオン状態力もオフ状態に切り 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。
[0071] 各ドライバは、偶数ワイヤード ORライン OR2がオン状態力 オフ状態に切り替わつ たこと〖こより、同期点 2を設定する。
[0072] 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 ィバ 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。
[0073] 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 力 オン状態に切り替え、奇数ライン出力をオン状態力 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はオフ状態力も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。
[0074] なお、この同期待ち状態では、ドライバ 1, 2は増カロした出力トルク (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。
[0075] 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力 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 をオフ状態力 オン状態に切り替え、奇数ライン出力をオン状態力 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 ぉ 、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。
[0076] 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 力 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のトルクァ 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力もオン状態に切り替え、奇数ライン出力をオン 状態力 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 態のままである力 奇数ワイヤード ORライン OR1はオン状態力 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。
[0077] 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力 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。
[0078] 各ドライバは、奇数ワイヤード ORライン OR1がオン状態力もオフ状態に切り替わつ たこと〖こより、同期点 3を設定する。
[0079] 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。
[0080] 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 力 オフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態力 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力 奇数ワイヤード OR ライン OR1はオフ状態力も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は増カロした出力トルク (第 2目標トルク)を維持する。
[0081] 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、偶数ライン出力をォ ン状態力 オフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態力 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。
[0082] 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 をオン状態力 オフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態力 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はオン状態力もオフ状態に切り替 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。
[0083] 各ドライバは、偶数ワイヤード ORライン OR2がオン状態力 オフ状態に切り替わつ たこと〖こより、同期点 4を設定する。
[0084] 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、トルクァ 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力もオン状態に切り替え、奇数ライン出力をォ ン状態力 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 力 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はオフ状態力もオン 状態に切り替わる。
[0085] 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力 奇数ワイヤード ORライン OR1はオン状態力 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。
[0086] 各ドライバは、奇数ワイヤード ORライン OR1がオン状態力もオフ状態に切り替わつ たこと〖こより、同期点 5を設定する。
[0087] 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。
[0088] 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ィ匕 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カもォ フ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態力 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力も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はオフ状態力 オン状態に切り替わる。
[0089] 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がオン状態力も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。
[0090] 各ドライバは、偶数ワイヤード ORライン OR2がオン状態力 オフ状態に切り替わつ 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 ィバ 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。
[0091] 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力もオン状態に切 り替え、奇数ライン出力をオン状態力も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力も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はオフ状態力 オン状態に切り替わる。
[0092] 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力 奇数ワイヤード ORライン OR1はオン状態力 オフ 状態に切り替わる。
[0093] 各ドライバは、奇数ワイヤード ORライン OR1がオン状態力もオフ状態に切り替わつ 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力もオフ状 態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態力 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がオン状態力 オフ状態に切り替わり、奇数ワイヤード O Rライン OR1はオフ状態力 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。
[0094] 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ょ ヽ。
[0095] 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 «I続と終了の区別、トルクアップ z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。
[0096] 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ゥェ イトタイマ値が同じになるように設定されて ヽるが、これらが異なるように設定してもよ い。
[0097] 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。
[0098] 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 テツプ 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。
[0099] 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。
[0100] 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 Z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 Zダウン動作完了を検知 すると、ステップ 66に進む。
[0101] 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はオン状態力もオフ状態に切り替わることになる。
[0102] 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はオン状態力もオフ状態に切り替わることになる。
[0103] 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 がオン状態力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、ステツ 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。
[0104] 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。
[0105] 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 (又は各ドライノ 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。
[0106] 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。
[0107] 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ぐトルクアップ途中にぉ 、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力 次のトルクアツ 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。 [0108] 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 、るので、クランプ板 25等の傾きをより確実に防止できる。
[0109] 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 力も、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。
実施例 2
[0110] 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〜D 6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 2 5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 ヽて、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。
[0111] 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。
[0112] 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。
[0113] 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 (非ァクテ イブ又は Hレベル）を、信号レベルが低 、方がオン状態（アクティブ又は Lレベル）を 示す。
[0114] 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。
[0115] 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、各ドライノ 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。
[0116] 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ヮー クのねじ穴へのセッティングが行われる。
[0117] そして、メインコントローラ MC力も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力もオン状態に、奇数ライン出力をオン状態力もオフ 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!/、る様子を示す。
[0118] 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 力 偶数ワイヤード ORライン OR2はオフ状態力 オン状態に切り替わる。
[0119] 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。
[0120] 各ドライバは奇数ワイヤード ORライン OR1がオン状態力 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。
[0121] 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）。 [0122] 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ォ フ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状態力 オン状態に切り替える。
[0123] 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力 オフ状 態への切り替えと、奇数ライン出力のオフ状態力も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力 奇数ワイヤード ORライン OR 1はオフ状態力も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。
[0124] 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はォ ン状態のままである力 偶数ワイヤード ORライン OR2はオン状態力 オフ状態に切り 替わる。
[0125] 各ドライバは、偶数ワイヤード ORライン OR2がオン状態力もオフ状態に切り替わつ たこと〖こより、同期点 2を設定する。
[0126] 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力もオン状態に切り替え、奇数ライン出力をォ ン状態力 オフ状態に切り替える。
[0127] 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力 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、ドライバは増力!]した出力トルク (第 1目標トルク)を 維持する。
[0128] 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力 奇数ワイヤード ORライン OR 1はオン状態力もオフ状態に切り替わる。 [0129] 各ドライバは、奇数ワイヤード ORライン OR1がオン状態力もオフ状態に切り替わつ たこと〖こより、同期点 3を設定する。
[0130] 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。
[0131] 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力もオフ状態に切り替え、奇数ライ ン出力をオフ状態力 オン状態に切り替える。
[0132] V、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力 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はオフ状態力も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。
[0133] 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力 偶数ワイヤード ORライン OR 2はオン状態力もオフ状態に切り替わる。
[0134] 各ドライバは、偶数ワイヤード ORライン OR2がオン状態力もオフ状態に切り替わつ たこと〖こより、同期点 4を設定する。
[0135] 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力も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。
[0136] V、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力もオン状態への切り替えと、奇数ライン出力のォ ン状態力も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 力も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。
[0137] 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力 奇数ワイヤード ORライン OR 1はオン状態力もオフ状態に切り替わる。
[0138] 各ドライバは、奇数ワイヤード ORライン OR1がオン状態力もオフ状態に切り替わつ たこと〖こより、同期点 5を設定する。
[0139] 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〖こ、偶数ライン出力をオン状態カゝらオフ状態に切り替え、奇数ライン出力をオフ状 態力 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 力 オフ状態に切り替わり、奇数ワイヤード ORライン OR1はオフ状態力 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。
[0140] 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ょ 、。
[0141] 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。
[0142] 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。し力も、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 とがでさる。
[0143] 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 た場合にっ 、て説明した力 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。
[0144] 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。
[0145] 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 、て同期点の数はこれに限られな 、。
実施例 3
[0146] 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。
[0147] 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, Υ, Zおよび 0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, ΜΖ, Μ Θを同期制御する。
[0148] 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。
[0149] 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口 ーラ SCと称する。
[0150] 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。
[0151] 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 (非ァクテ イブ又は Hレベル）を、信号レベルが低 、方がオン状態（アクティブ又は Lレベル）を 示す。
[0152] 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力 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。
[0153] 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。
[0154] そして、メインコントローラ MC力 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、同期待ち力 ゥンタを 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
[0155] 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 O R1はオン状態のままである力 偶数ワイヤード ORライン OR2はオフ状態力 オン状 態に切り替わる。
[0156] 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 状態力 オフ状態に切り替わる。
[0157] 各サーボコントローラ SCは奇数ワイヤード ORライン OR1がオン状態力 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。
[0158] 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 (xl, yl, zl, θ 1)への対象物 Ρの駆動を開始する。図 10では、各軸での 駆動量の違 、から駆動終了までに時間差があることを示して 、る。
[0159] 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力もオフ状態に 切り替え、奇数ライン出力をオフ状態力もオン状態に切り替える。
[0160] 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はオフ状態力もオン状態 に切り替わる。
[0161] 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力 偶数ワイヤード ORライン OR2はォ ン状態からオフ状態に切り替わる。
[0162] 各サーボコントローラ SCは、偶数ワイヤード ORライン OR2がオン状態力 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, zl, θ 1)への対象物 Ρの駆動を開始する。なお、ここでは、 X軸と Υ軸のみ駆動し、 Ζ軸と Θ 軸につ 、ては静止する場合を示して！/、る。
[0163] 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 Ζ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の待ち状態に入つ 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力も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。
[0164] 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はオフ状態力も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。
[0165] 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 O Rライン OR2はオン状態のままである力 奇数ワイヤード ORライン OR1はオン状態 力 オフ状態に切り替わる。
[0166] 各サーボコントローラ SCは、奇数ワイヤード ORライン OR1がオン状態力 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, zl, θ 3)への対象物 Ρ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、 Υ 軸および Z軸にっ 、ては静止する場合を示して！/、る。
[0167] 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力もオフ状態に切り替え、奇数ライン出力を オフ状態力 オン状態に切り替える。
[0168] 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力 奇数ワイヤード ORライン OR1はオフ状態 力も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力 偶数ワイヤード O Rライン OR2はオン状態力 オフ状態に切り替わる。
[0169] 各サーボコントローラ SCは、偶数ワイヤード ORライン OR2がオン状態力 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, θ 3)への対象物 Ρの駆動を開始する。なお、ここでは、 Ζ軸のみ駆動し、 X軸， Υ軸， Θ軸については静止する場合を示している。
[0170] 最終座標への駆動が終了した Ζ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， Υ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力もオン状態に切り替え、奇数ライン 出力をオン状態力 オフ状態に切り替える。
[0171] 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はオフ状態力も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。
[0172] 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 O Rライン OR2はオン状態のままである力 奇数ワイヤード ORライン OR1はオン状態 力 オフ状態に切り替わる。 [0173] 各サーボコントローラ SCは、奇数ワイヤード ORライン OR1がオン状態力 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。
[0174] 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力もオフ状態に切り替え、奇数ラ イン出力をオフ状態力 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がオン状態力 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 態力も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。
[0175] 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ょ 、。
[0176] 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。
[0177] 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、し力も、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。
[0178] 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。
[0179] 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 S C)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。 [0180] 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。
実施例 4
[0181] 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。
[0182] し力し、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。し力も、モータ卷線の巻き 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。
[0183] 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。
[0184] 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。
[0185] 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。
[0186] 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 12 a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。
[0187] 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 l ib 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 1 lbおよびプーリ 11a, 1 lb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 イブのプーリーベルト機構よりも大きな減速機能により、プーリー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 、が、ノ ックラッシゃ滑りがきわめて小さ!/、機構を選択すべきで ある。
[0188] 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、ノ ルス板力も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 3 0に入力される。
[0189] 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。
[0190] 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力も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!、ずれのものでもよ！/、。
[0191] 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。口 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。
[0192] 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。 [0193] 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、パーソナルコンビュ 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 つて制御されることで、測定動作を行う。
[0194] 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。
[0195] 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。
[0196] 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
[0197] 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 一チャートである。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。
[0198] 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 0 =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。
[0199] 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。
[0200] 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 、。
[0201] 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。
[0202] 次に、ステップ 123では、ロードセル 19力も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 3 0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。
[0203] 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。
[0204] 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、 36 0° )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およびこれにカツプリ 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。
[0205] 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。
[0206] ステップ 126では、原点位置力 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。
[0207] 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 標トルク力も最終目標トルクに段階的に）増カロ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。
[0208] 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。
[0209] 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 力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。
[0210] 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。
[0211] 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。 実施例 5
[0212] 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。
し力し、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、モータ卷線の巻きむら 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。
[0213] 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。
[0214] 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。
[0215] 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〖こは、実施例 1で説明したように、メインコントローラ MC力 送信された指 令データとしてのトルク指令値 T(t)のマップカ 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力 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。
[0216] 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。
[0217] 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。
[0218] 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。
[0219] 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。 [0220] 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 ナスの同じ値力、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 テツプ 205)。
[0221] 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 つ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 、。
[0222] 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。
[0223] 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, M L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。
[0224] 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。
[0225] 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 一ブルの値は、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 なぐ複雑な形状を呈するように変化している。
[0226] 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 、）力 の信号が入力される。
[0227] 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。
[0228] 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、これら力 2 つの補正値を読み出した場合は、これら 2つの補正値力 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)。
[0229] 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), C ML( 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。
[0230] 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(0), CML(0)を読み出す。
[0231] そして、 CH( 0 )と CML( 0 )の比例配分により、
C={CH( Θ ) -CML( Θ ) }/(TH-TML) X (T(t) -TML) +CML ( θ ) から補正値 Cを計算する。
[0232] 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(0) を読み出す。
[0233] そして、 CML( 0 )と CL( 0 )の比例配分により、
C={CML( Θ ) -CL( θ ) }/(TML-TL) X (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。
[0234] 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 、。
[0235] 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 ぐ外挿補間法によって補正値 Cを求めてもよい。
[0236] 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 、。 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 、て非線形性が強 、場合でも良好にトルク変動を /J、さくすることができる。
[0237] 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) +C)は、トルク制御部 88に入力される。
[0238] トルク制御部 88は、補正トルク指令値 (t)に応じた電圧をアンプ Aに出力し、ァ ンプ Aで増幅された電圧がモータ Mに印加される。これ〖こより、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。
[0239] 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。
[0240] 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 、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。
[0241] 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。
[0242] 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。 V、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。
[0243] 図 17から分力るように、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。
[0244] 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、 、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。
[0245] 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。
[0246] 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っ 、て説明した力 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。
[0247] さらに、トルク制御だけでなぐ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 とがでさる。
[0248] 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。
[0249] 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 8 2〜84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 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
[0250] また、補正データメモリ 82〜83をサーボコントローラ SC内ではなぐドライバ 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。
[0251] 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 ィバ 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!、。
実施例 6
[0252] 図 18には、本発明の実施例 6であるねじ締めドライノ （ねじ締め装置）を示している 。先の実施例 1, 2, 4, 5では、例えばノヽ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。
[0253] 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。
[0254] 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 れるだけでなぐ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!/ 、、図 18における下側をねじ締めドライバの下側と 、う。
[0255] 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。
[0256] ギアボックス 91内には、出力ギア 91aに大径ギア部が嚙み合う二段ギア 91bと、該 二段ギア 9 lbの小径ギア部に嚙み合うアイドラギア 91cとが配置されている。
[0257] 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。
[0258] 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、ァ ィドラギア 91cに嚙み合う。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に圧入等して一体ィ匕してもよい。
[0259] 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！、る。 軸部 93bの下端には、ねじ締め用ビット Bがー体回転可能に、かつ着脱可能に連結 されている。
[0260] 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との嚙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。
[0261] 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 つて下方に付勢されている。
[0262] 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。
[0263] 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 圧入により一体ィ匕している。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。し力も、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 ¾が高い。
[0264] 被駆動ギア 93aを出力軸 93に一体ィ匕し、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。
[0265] 微細ねじの締め付けに使用するドライバでは、ビット Bの径が細ぐまた締め付ける 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 、ビット 回転によって締め付けることができる。
[0266] 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。
[0267] 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。
[0268] 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。
[0269] 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。
[0270] 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 9 7a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 97 cとを有する。
[0271] 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。
[0272] 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。
[0273] 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ィヒを確実に回 避することができる。
[0274] 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 してちよい。
[0275] 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ぐ導電ブラシ 97を配置することがで きる。
実施例 7
[0276] 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 と該モータ力 ねじ締め用ビットに駆動力を伝達する伝達機構とがー体不可分のもの である。
[0277] 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。
[0278] 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 2 1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。
[0279] 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。これら上べ一 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 短ぐ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 10 7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 ヽて図 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 [0280] 一方、上ベース板 101の上面には、それぞれシャフト部材 104より短ぐ互いに間 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, 10 5, 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。
[0281] 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〖こより、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。
[0282] 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。
[0283] 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、上べ一 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。
[0284] 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。
[0285] 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 12 lbの位置や数が異なる場合もある力 ねじ止め部 12 la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 12 OA, 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 とがでさる。
[0286] 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。
[0287] 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。
[0288] 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のュ-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がー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 、る。
[0289] 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とァゥ ター軸 114bは一体的に回転する。
[0290] 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の中心軸カも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。
[0291] 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。
[0292] 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のュ-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力 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。
[0293] 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、互いの偏芯回転ゃィ 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。
[0294] 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 けトルク力 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 、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。
[0295] そして、伝達機構で発生するトルク変動が小さ!/ヽため、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。
[0296] 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。
[0297] 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 ヽ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 、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。したがつ 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。
[0298] 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。
[0299] 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 、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。
[0300] 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。
[0301] 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。
[0302] 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。
[0303] 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 1 20A, 120B, 120Cのいずれをも制御可能なサーボコントローラ S を用いるとよ い。 [0304] サーボコントローラ S 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 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 120 A, 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 ヽる。
[0305] 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!、。
[0306] このように、サーボコントローラ S 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（ねじ締めドライノく）に対してそれと同数のサー ボコントローラが必要であつたのに対し、本実施例によれば、複数のモータ 120A, 1 20B, 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。
実施例 8
[0307] 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力 本実施例のねじ締めドライバは、モータの 出力軸力 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 ィバである。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。
[0308] 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 、う。 [0309] 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 302 B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。
[0310] 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 、る。
[0311] 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。
[0312] 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。
[0313] 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 、るボール 316が外側に移動することを 阻止する。
[0314] 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をドライノから取り外したり装着したり することができる。
[0315] 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。
[0316] 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。
[0317] 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力もの突出量調 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。
[0318] 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 32 3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。
[0319] 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力も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。
[0320] 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 、る。
[0321] 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力も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。
[0322] 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 ツ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。
[0323] 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の先端部力も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。
[0324] 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。
[0325] 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 32 3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 3 21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。 [0326] 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 3 21a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 32 3a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。
[0327] 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。
[0328] 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 3 51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。
[0329] 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。
[0330] 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、微調整が難し力つ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。し力も、最終的な微調整ケース 3 23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 くすることがでさる。
[0331] 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 ィ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。
[0332] 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ぐ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
[0333] 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。

Claims

請求の範囲
[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のいずれ力 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のいずれ力 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のいずれ力 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のステツ 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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