(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記ナットの締結を、前記軽締め状態から、所定トルクで前記ナットを固定する本締め状態としたときの、特性値の変化量を、前記回転角に換算した締結補正量として記憶する締結補正量記憶部と、
前記軽締め特性曲線において目標特性値を与える第1の目標回転角を記憶する第1の目標回転角記憶部と
を有し、
前記特性値再測定回転角制御部が、前記第1の目標回転角と前記締結補正量とに基づいて前記特性値再測定回転角を制御する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の入出力回路特性調整装置。
前記ナットの締結を、前記軽締め状態から、所定トルクで前記ナットを固定する本締め状態としたときの、特性値の変化量を、前記回転角に換算した締結補正量として記憶し、
前記特性曲線において目標特性値を与える第1の目標回転角を記憶し、
前記第1の目標回転角と前記締結補正量とに基づいて前記特性値再測定回転角を制御する
ことを特徴とする請求項6に記載の入出力回路特性調整方法。
【背景技術】
【0002】
近年のデジタルデータ通信における高速化・大容量化にともなって、より高性能かつ低コストの電子機器の開発が求められている。こうした電子機器においては、入力信号に対し、増幅や減衰やフィルタリングなどの処理を行って出力信号に変換する入出力回路が用いられる。上述した電子機器の高性能化に伴い、これらの入出力回路には、厳しい規格の特性が要求される。
【0003】
一般的に、入出力回路は、回路の形状や構造、または、可変抵抗や可変インダクタなど複数の素子によって、特性を調整できるように構成される。代表的なものは、調整ねじで特性を調整することが可能な入出力回路である。調整ネジを用いた入出力回路では、調整が完了した後は、振動などの影響で特性が変化することを防ぐため、調整ネジを固定する。その固定は、例えば、入出力回路本体側の雌ネジとナットによるダブルナット方式で行うことができる。
【0004】
上記の調整ネジを用いた入出力回路の特性調整では、厳しい要求特性規格を満たすために、調整ねじの挿入長をμmオーダで高精度に調整することが必要となる。このような高精度の調整にあっては、調整ネジをナットで締結する際のわずかな挿入長や姿勢の変化で、入出力回路の特性が目標特性からずれてしまう場合がある。特性がずれた場合は、ナットを緩めて微調整を行い、再度ナットを締める操作を、ネジ毎に何度も繰り返さなければならない。そこで、ナットの締結で生じる特性変化を極力小さくしようとする試みが種々為されている。
【0005】
例えば、特許文献1には、入出力回路本体とナットとの間にバネ座金を挟み、雌ネジの加工部と雄ネジの加工部との隙間を、バネ座金のバネ力で解消する技術が開示されている。
【0006】
また特許文献2には、厚み方向に凹部を有するナットと、ナットの凹部に係合する凸部とバネ性を有する片とを有するバネ座金を用いて、ナットの締結による特性の変化を低減する技術が開示されている。この技術では、バネ座金がナットに係合することで、バネ座金の径方向の位置変動を抑制し、バネ座金に加わる発生荷重の方向を調整ネジの軸と一致させて、信頼性を向上させている。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。
【0014】
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の入出力回路特性調整装置を示すブロック図である。入出力回路特性調整装置は、調整ネジ回転角制御部10と、ナット締結制御部20と、特性測定部30と、軽締め特性曲線取得部40と、特性値再測定回転角制御部50と、軽締め特性曲線シフト量算出部60とを有している。
【0015】
調整ネジ回転角制御部10は、調整ネジの回転角を制御する。調整ネジは、入出力回路に螺入され、その回転角で入出力回路の特性を調整するものである。
【0016】
ナット締結制御部20は、調整ネジを入出力回路に対して締結するナットの締結を制御する。
【0017】
特性測定部30は、入出力回路の特性を測定する。
【0018】
軽締め特性曲線取得部40は、ナットの締結を軽締め状態とした時の、調整ネジ回転角に対する特性値をプロットした軽締め特性曲線を取得する。ここで、軽締め状態とは、調整ネジがガタつきなく動かせる状態を指し、具体的には、この状態を実現する所定の締結トルクでナットを締結した状態のことである。
【0019】
特性値再測定回転角制御部50は、軽締め特性曲線を取得した後に、ナットの締結を解除して、調整ネジを動かし、再度軽締め状態とし、特性値の再測定を行う時の回転角を制御する。
【0020】
軽締め特性曲線シフト量算出部60は、特性値再測定回転角で再測定した特性値と、軽締め特性曲線とに基づいて、軽締め特性曲線のシフト量を算出する。
【0021】
ここで、軽締め特性曲線のシフト量について説明する。本実施形態では、軽締め特性曲線を取得した後に、ナットの締結を解除して、調整ネジを動かした場合に、軽締め特性曲線の全体の形が変わらず、回転角のプラス方向あるいはマイナス方向にシフトするものと仮定している。
【0022】
図2は、その概念を示すグラフである。
図2の実線は、先に取得された軽締め特性曲線を表している。点線は、後述するシフトした軽締め特性曲線を表している。横軸の回転角は、右方向が調整ネジを入出力回路にねじ込む方向(CW、ClockWise)、左方向が調整ネジを引き抜く方向(CCW、CounterClockWise)を表している。
【0023】
この軽締め特性曲線では、回転角がθ1のa点で特性値y1のボトムを持つ曲線となっている。そして、回転角がθ2のb点では、特性値がy2となっている。次に、一度調整ネジを動かした後、回転角をθ2に再調整した時の特性値がy3(c点)となったとする。次に軽締め特性曲線上で、特性値がy3となる点を探すと、回転角がθ3のc´点であることが分かる。本実施形態では、前記の仮定から、再測定によって、軽締め特性曲線が、α=θ3−θ2だけマイナス方向にシフトしたものと判定する。その結果、再測定時の軽締め特性曲線上で、b点と同じ特性値を与える点はb´点になると判定される。以上のようにして、軽締め特性曲線のシフト量を算出することができる。
【0024】
(第2の実施形態)
図3は、入出力回路特性調整装置の構成例を示すブロック図である。入出力回路特性調整装置は、特性測定器100と、コントローラ200と、回転機構部300とを有している。回転機構部300は、調整ネジ回転機構310と、ナット回転機構320とを有し、ナット回転機構はトルク制御部321を備えている。調整の対象となる入出力回路400は、本体部分と、入出力回路400の特性を調整するための単数または複数の調整ネジ410と、それぞれの調整ネジ410を固定するためのナット420とから構成されるものとする。調整ネジ410は、例えば上部に十字型の溝が形成されたナベ頭ネジなどであってよいが、この限りではない。またナット420は、例えば外形が正六角形に加工されたナットなどであってよいが、この限りではない。
【0025】
特性測定器100は、入出力回路400の特性値を測定し、データをコントローラ200に送信する。コントローラ200は受信したデータに基づいて演算を行うとともに、回転機構部300を制御する。
【0026】
回転機構部300はコントローラ200によって制御される。そして調整ネジ回転機構310は調整ネジ410を回転してその回転角を調整する。ナット回転機構320は調整ネジ410を入出力回路400に対して締結するナット420を回転し、調整ネジ410の締結および締結の解除を行う。この締結トルクは、トルク制御部321が制御する。
【0027】
コントローラ200は、軽締め特性曲線取得部210と、第1の目標回転角記憶部211と、締結補正量記憶部220とを有している。また、特性値再測定回転角制御部230と、軽締め特性曲線シフト量算出部240と、本締め前目標回転角算出部250と、本締め前回転角制御部260とを有している。
【0028】
軽締め特性曲線取得部210は、ナット420を軽締めした状態で、調整ネジ410を動かした時の、回転角と特性値との関係を示す軽締め特性曲線を取得する。
【0029】
第1の目標回転角記憶部211は、軽締め特性曲線取得部210が取得した軽締め特性曲線において、目標とする特性値に対応する回転角を第1の目標回転角として記憶する。
【0030】
締結補正量記憶部220は、軽締めから状態からナット420の本締めを行った時特性値の変化量を、回転角に換算したものを締結補正量として記憶する。ナット420を締結すると、調整ネジは、入出力回路から引き抜かれる方向に動き、回転角が負方向に回転したのと同等な特性値変化をもたらす。この時の変化が、軽締め特性曲線がシフトしたことによってもたらされると仮定して、特性値変化量を回転角変化量に換算している。
【0031】
特性値再測定回転角制御部230は、特性の再測定を行う時の特性再測定回転角を制御する。特性再測定回転角は、例えば、軽締め特性曲線上で目標値を与える回転角に対し、締結補正量を加算して設定することができる。こうすると、軽締め特性曲線にシフトが無い場合には、本締めによって、特性が目標値に調整されることになる。
【0032】
軽締め特性曲線シフト量算出部240は、第1の実施形態で説明した手順によって、軽締め特性曲線のシフト量を算出する。詳細については後述する。
【0033】
本締め前目標回転角算出部250は、特性再測定回転角に、軽締め特性曲線シフト量算出部240が算出した特性曲線シフト量を加味して、本締め前目標回転角を算出する。詳細は後述する。
【0034】
本締め前回転角制御部260は、上記で求めた本締め前目標回転角となるように、調整ネジ410の回転角を調整する。
【0035】
ここで、再調整が必要になる理由について説明する。既述の通り、ナットを締結(本締め)すると、ダブルナット方式の原理に従って、調整ネジは入出力回路から引き抜かれる方向にわずかに移動する。その結果、特性値がCCW方向にシフトする。この時、締結前に調整ネジを回していた方向によってそのシフト量が変わる。すなわち、調整ネジを引き抜く方向(CCW)に回転していた場合は、調整ネジとナットとの間はガタが取れた状態となっている。一方、ねじ込む方向(CW)の場合は、両者の間にガタができた状態となっている。後者の場合は、ガタに起因するバックラッシュ(不感帯)があるため、ナットの空転分の誤差が生じる。このため、本締め前に、調整ネジをCCW方向に回転することが望ましい。
【0036】
しかしながら、軽締め特性曲線を取得する際に、一度、目標調整点を超えてCCW方向に調整ネジが回転する。そこで、本締め前に、一度、CW方向に大きく調整ネジを回転させてから、CCW方向の回転で特性を調整する必要がある。しかしながら、軽締め特性曲線を取得した時に特性値が目標値となった回転角に調整しても、同じ特性値が得られない、すなわち再現性がないという問題が生じる。これは、先にも述べたが、調整ネジやドライバの捻じれ、雄ネジと雌ネジの接触点や接触力が変わることによるグランドレベルの変化などが原因と推定される。
【0037】
上記の議論を踏まえて、本実施形態で、再測定後の特性値を目標特性値に調整する原理について説明する。
図4はこの原理を説明するためのグラフである。横軸は調整ネジの回転角、縦軸は特性値、実線は、先に取得した軽締め特性曲線を表している。ここで、最終的な特性値の調整目標値を、グラフのボトムである特性値y1であるとする。軽締め特性曲線では、この点は、回転角θ1で与えられるa点である。第1の目標回転角記憶部211は、このθ1を第1の目標回転角として記憶する。
【0038】
ナットの本締めを行うと、既述の通り、調整ネジがCCW方向にシフトする。そして、その量は、回転角で表される締結補正量として締結補正量記憶部220に記憶されている。ここで、締結補正量をωとする。次に、ナットの締結を解除し、一度CW方向に大きく(例えば、
図4のグラフの右端程度まで)回転角を戻し、調整ネジをCCW方向に回転させながら、回転角をa点のθ1からωだけCW方向に移動したθ2に調整する。軽締め特性曲線上ではb点に当たる。特性値と回転角の関係に再現性があれば、ここで軽締めを行えば特性値はy2なる。しかしながら、再現性が不十分であるため、軽締めを行った時の特性値がy3になったとする。これは
図4ではc点である。軽締め特性曲線上で、特性値がy3となるのは、回転角がθ3のd点である。その結果から、軽締め特性曲線が、β=θ3−θ2だけ、CCW方向(マイナス方向)にシフトしたと推定する。そして、b点を−βだけ移動した回転角θ4のe点が、本締め前の調整点になる。ここで本締めを行うと、回転角を−ωだけ動かしたのと同値となるので、特性は図のf点に相当する回転角θ5、特性値y1に調整される。
【0039】
以上の特性変化をまとめると、1)a点からb点へ移動→2)b点からc点へ移動、3)c点からe点へ移動、4)e点からf点に移動となる。そして、特性値の再測定を行う回転角はθ2=θ1+ω、本締め前に調整する回転角はθ4=θ2−β=θ1+ω−βとなる。
【0040】
次に、軽締め特性曲線の取得から、ナットの本締めまでの一連の動作を、
図5のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは、それぞれのステップにおける目標回転角への調整は、特に断らない限り、CCW方向の回転で行うものとする。
【0041】
まず軽締め特性曲線を取得する(S1)。軽締め特性曲線取得の定義済み動作を
図6に示す。まず、ナットの締結を解除する(S11)。特性測定開始点に回転角を調整する(S12)。特性測定開始点は、目標回転角が存在すると推測される範囲よりCW側にする。これは、操作をCCWの回転で行うためである。次にナットを軽締めする(S13)。次に特性値を測定し(S14)、測定が完了したら所定の微小角度だけ調整ネジをCCW方向に回転する(S15)。S14とS15からなるL11のループ処理を、予め定めた所定範囲の測定を完了するまで行う。
【0042】
図5に戻り、動作について説明する。まず軽締め特性曲線を取得する(S1)。次に得られた軽締め特性曲線で、目標の特性値が得られる回転角を、一次目標回転角θ1として決定する(S2)。次にナットを緩めて軽締めを解除する(S3)。次に回転角を特性値再測定回転角に調整する(S4)。この時の回転角は、例えば、θ1に締結補正量ωを加えた角度にする。ここで、ナットを軽締めし(S5)、特性値を再測定する(S6)。次に再測定で得られた特性値と、軽締め特性曲線とを比較する。そして、軽締め特性曲線上で特性値が同じになる点と、現在の回転角(θ1+ω)との差から、軽締め特性曲線の回転角シフト量βを算出する(S7)。そして、回転角を本締め前回転角θ1+ω−βに調整する(S8)。ここでナットを本締めし、特性調整を完了する(S9)。
【0043】
以上説明したように、本実施形態によれば、再調整による特性のずれを定量化して、入出力回路の特性を正確に目標特性に調整することができる。
【0044】
(第3の実施形態)
本実施形態では、回転機構部の具体的な構成について説明する。
図7は、入出力回路特性調整装置のブロックと、回転機構部300の断面を示す部分断面図である。
【0045】
入出力回路特性調整装置は、特性測定器100と、コントローラ200と、回転機構部300とを有している。回転機構部300は、調整ネジ回転機構310と、ナット回転機構320とを有している。
【0046】
ここで、入出力回路400は、本体部分と、入出力回路400の特性を調整するための単数または複数の調整ネジ410と、それぞれの調整ネジ410を固定するためのナット420とから構成されるものとする。調整ネジ410は、例えば上部に十字型の溝が形成されたナベ頭ネジなどであってよいが、この限りではない。またナット420は、例えば外形が正六角形に加工されたナットなどであってよいが、この限りではない。
【0047】
特性測定器100は、入出力回路400の周波数特性値などの特性値を測定し、データをコントローラ200に送信する。この時、何らかのデータ処理を行っても良い。
【0048】
コントローラ200は、例えばコンピュータである。具体的には、例えば、モータ等の回転機構を制御可能な例えばシーケンサやパーソナルコンピュータなどを備えることができる。コントローラ200は、特性測定器100を制御し、特性測定器から受信したデータの処理を行う。また回転機構部300を制御する。そして一連の制御により、第2の実施形態の動作を実行する。
【0049】
以下、回転機構部の詳細について説明する。調整ネジ回転機構310は、先端部分が調整ネジ410に嵌合する調整ネジ用回転ビット311と、調整ネジ用回転ビット311を回転させる回転駆動部312とを有する。両者は、上下機構313に連結され、上下方向の動作が可能である。また、調整ネジ用回転ビット311の回転軸は、回転方向保持部品314によって回転動作を妨げる事なく回転方向を保持される。調整ネジ用回転ビット311と回転駆動部312とは回転軸ずれ吸収機構315によって連結されている。回転軸ずれ吸収機構315は、2つのずれている回転軸を連結して回転動作を伝達可能な部品であり、例えばカップリングなどの機構部品を用いることができる。
【0050】
調整ネジ用回転ビット311は、その先端部分が調整ネジの先端部分と嵌め合う事により調整ネジに回転動作を伝達可能するものであり、例えばドライバービットなどの機構部品とすることができる。
【0051】
回転駆動部312には、例えば、電磁力を利用して回転角度を微調整可能なステッピングモータやサーボモータなどを用いることができる。
【0052】
回転方向保持部品314は、例えばベアリングである。
【0053】
ナット回転機構320は、先端部分がナット420に嵌合するナット用回転ビット322と、ナット用回転ビット322を回転させる回転駆動部323とを有する。ここでは、ナット用回転ビット322の回転軸は、調整ネジ用回転ビット311の回転軸と一致するように配置するものとしている。そして、調整ネジ用回転ビット311は、ナット用回転ビット322の内部を貫通して回転動作および上下動作を行えるようになっている。上記の動作を実現するため、回転駆動部323の回転軸325の回転方向を、回転方向変換機構324を用いて変換している。回転軸325と回転方向変換機構324とは、回転軸ずれ吸収機構326によって連結され、回転軸ずれが吸収されるようになっている。
【0054】
回転駆動部323の回転軸325は、回転方向保持部品327によって、回転動作を妨げる事なく回転方向を保持される。回転駆動部323、回転軸325、回転方向保持部品327、回転方向変換機構324およびナット用回転ビット322は、上下機構328に連結され、上下方向の動作が可能である。
【0055】
ナット用回転ビット322は、その先端部分がナット420の外形部分と嵌め合う事により、ナット420に回転動作を伝達可能な、例えばソケットレンチに類する機構部品とすることができる。回転方向変換機構324は、2つの交差する回転軸を連結して回転動作を伝達可能な、例えば傘歯車などの機構部品とすることができる。回転駆動部323は、例えば電磁力を利用して回転方向のトルクを調整可能なトルクモータなどを用いることができる。回転方向保持部品327は、例えばベアリングとすることができる。
【0056】
以上のようにして、調整ネジ用回転ビット311が、ナット用回転ビット322の内部を貫通して回転動作および上下動作を行う事ができる様に構成する。
【0057】
以上説明したように、本実施形態によれば、汎用的な機構部品と電子機器とを用いて、特性値の調整を正確に行う入出力回路特性調整装置を構成することができる。
【0058】
上述した第1乃至第3の実施形態の処理をコンピュータに実行させるプログラムおよび該プログラムを格納した記録媒体も本発明の範囲に含む。記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、などを用いることができる。
【0059】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。