JP2018108639A - Method for controlling electric impulse screw driver according to motor instantaneous rotation frequency, and device adapted to method - Google Patents

Method for controlling electric impulse screw driver according to motor instantaneous rotation frequency, and device adapted to method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To optimize an operation of a motor of a discontinuous or continuous electric impulse screw driver device.SOLUTION: In a method for controlling a discontinuous screw driver device which comprises an electric motor, and in which a rotor of the electric motor is connected to a terminal unit which can be rotationally driven, and the motor is supplied with power by sequential power supply voltage pulses, the method includes a step for acquiring an instantaneous power supply voltage of the motor between the power supply voltage pulses, and the step includes at least the following steps of: a first step for measuring an instantaneous rotation frequency of the rotor at a real time; a second step for acquiring a component of a voltage of the power supply voltage pulse being a second step in which the component is decided by the instantaneous rotation frequency; and a third step for acquiring the voltage of the power supply voltage pulse which is incorporated with a voltage value according to the instantaneous rotation frequency of the rotor.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

1.発明の分野
本発明の分野は、電動インパルス又はパルスモードスクリュードライバの設計及び製造とともに、こうしたスクリュードライバを駆動する方法の分野である。
1. The field of the invention is the field of methods for driving such screwdrivers, as well as the design and manufacture of electric impulse or pulse mode screwdrivers.

2.従来技術
ねじ締め装置又はスクリュードライバは、一般に、例えば自動車の組立等、様々な産業部門において、アセンブリを締め付けるために使用される。
2. Prior art Screwing devices or screwdrivers are commonly used to tighten assemblies in various industrial sectors, for example in the assembly of automobiles.

電動スクリュードライバには、本質的に2つの既知のタイプ、すなわち、
−連続締付けスクリュードライバ装置と、
−不連続又は断続的パルスモード又はインパルススクリュードライバと、
がある。
There are essentially two known types of electric screwdrivers:
-A continuous tightening screwdriver device;
-Discontinuous or intermittent pulse mode or impulse screwdriver;
There is.

これらの2つのタイプのスクリュードライバ装置は、非常に類似する機械的アーキテクチャを有するが、特にそれらの電力供給モードによって互いに区別される。   These two types of screwdriver devices have very similar mechanical architectures, but are distinguished from each other by their power supply mode in particular.

連続締付けスクリュードライバ装置は、連続締付けねじ締め動作中、所望の締付けトルクが得られるまで、定電圧又は非定電圧によって永久的に電力が供給される。   The continuous tightening screw driver device is permanently supplied with a constant voltage or a non-constant voltage during a continuous tightening screw tightening operation until a desired tightening torque is obtained.

インパルススクリュードライバ締付け動作中、インパルス(又はパルスモード)スクリュードライバ装置は、所望の締付けトルクが得られるまで逐次的な電圧パルスによって電力が供給される。したがって、それらのモータは、ねじに対して、長期的かつ連続的なトルクの上昇ではなく逐次的なトルクパルスを発生させるように不連続に電力が供給される。これにより、操作者によって知覚されるように、工具の反作用トルクが低減する。   During the impulse screwdriver tightening operation, the impulse (or pulse mode) screwdriver device is powered by successive voltage pulses until the desired tightening torque is obtained. Therefore, these motors are discontinuously powered to generate sequential torque pulses rather than long-term and continuous torque increases on the screws. This reduces the reaction torque of the tool as perceived by the operator.

本発明は、特に、ここでより詳細に記載するインパルススクリュードライバ装置に関する。こうしたスクリュードライバ装置は、例えば、本出願人によって出願された特許文献1に記載されている。   The present invention relates in particular to the impulse screwdriver device described in more detail herein. Such a screw driver device is described in, for example, Patent Document 1 filed by the present applicant.

電動インパルススクリュードライバ装置又はスクリュードライバは、モータと、ねじを締め付けることができる回転端末ユニットとの間に、通常、動作遊びを有する伝動システムを備える。ねじ締めフェーズ中、モータは、電気パルスによって逐次的に電力が供給される。各電気パルスにおいて、モータのロータは、加速し、ねじ締めの向き又は方向において伝動システムの遊びを解消する。この遊びが解消されると、伝動システムにおいて衝撃が発生する。したがって、ロータは、端末ユニットと協働してねじに対してトルクパルスを伝達し、端末ユニットを回転駆動する。そして、ロータは、伝動システムに対して跳ね返り、最大後退位置に後退し、その位置で、伝動遊びは、ねじ締めの向きの逆の向きで解消される。   The electric impulse screwdriver device or screwdriver is usually provided with a transmission system with play of play between the motor and the rotary terminal unit that can be screwed. During the screw tightening phase, the motor is sequentially powered by electrical pulses. With each electrical pulse, the motor rotor accelerates and eliminates transmission system play in the direction or direction of screwing. When this play is eliminated, an impact is generated in the transmission system. Accordingly, the rotor transmits torque pulses to the screw in cooperation with the terminal unit, and rotationally drives the terminal unit. Then, the rotor bounces back to the transmission system and moves back to the maximum retracted position, where transmission play is eliminated in the opposite direction of the screw tightening direction.

ねじ締めフェーズ中、ねじが所望の締付けトルクで締め付けられるまで、幾つかの衝撃サイクルが、所与の頻度に従って繰り返し実施される。   During the screw tightening phase, several impact cycles are repeatedly performed according to a given frequency until the screw is tightened with the desired tightening torque.

電気コマンド、モータの回転周波数、及びスクリュードライバによって与えられる電磁トルクに関してパルスの特徴を示す図1を参照すると、各衝撃サイクルは、以下を含む。
−ステップ1:ロータの自由加速を引き起こす、モータに電力を供給するための電気パルスであり、その間、ロータは、ねじ締めの向きにおいて伝動システムにおける遊びを解消する。
−ステップ2:伝動システムにおけるロータの衝撃であり、その間、クリアランスが解消されると、トルクパルスは端末ユニットに伝達される。
−ステップ3:ねじ緩め向きにおける遊びの解消によりロータのその最大後退位置への復帰を引き起こす、ロータの自然な跳ね返りによるシステムのリセット。
Referring to FIG. 1, which shows the characteristics of pulses with respect to electrical commands, motor rotational frequency, and electromagnetic torque provided by a screwdriver, each impact cycle includes:
-Step 1: An electrical pulse for supplying power to the motor, causing free acceleration of the rotor, during which the rotor eliminates play in the transmission system in the direction of screwing.
-Step 2: The impact of the rotor in the transmission system, during which the torque pulse is transmitted to the terminal unit when the clearance is eliminated.
-Step 3: Reset the system by natural rebound of the rotor, causing the rotor to return to its maximum retracted position by eliminating play in the direction of screw loosening.

したがって、ロータは、以下の位置の間で可動である。
−伝動システムにおける遊びがねじ締め方向において最大である最大後退位置。この位置は、スクリュードライバの出力シャフト及びグリップが固定された状態で、モータのロータが、ねじ締めの逆方向における回転の終了時に、伝動システムに当接して固定されると、達成され、この伝動システムの遊びは、ねじ緩め向き又は方向において解消されている。
−遊びがねじ締め方向において解消される衝撃位置。この位置は、スクリュードライバの出力シャフト及びグリップが固定された状態で、モータのロータが、ねじ締め方向の回転の終了時に、伝動システムに当接して固定されると、達成され、この伝動システムの遊びは、ねじ締め方向において解消されている。
Accordingly, the rotor is movable between the following positions.
The maximum retracted position in which the play in the transmission system is maximum in the screwing direction. This position is achieved when the output shaft and grip of the screwdriver are fixed and the motor rotor is fixed against the transmission system at the end of rotation in the reverse direction of screw tightening. System play is eliminated in the direction or direction of unscrewing.
An impact position where play is eliminated in the screwing direction; This position is achieved when the output shaft and grip of the screwdriver are fixed and the motor rotor is fixed against the transmission system at the end of rotation in the screwing direction. Play is eliminated in the screwing direction.

ロータは、その最大後退位置からその衝撃位置に移行する間、伝動システムにおける遊びを解消するために、加速する間に運動エネルギーを蓄積する。この遊びが解消されると、ロータは、トルクパルスの間に、伝動システムを介してねじにこの運動エネルギーを伝達する。   During the transition from its maximum retracted position to its impact position, the rotor accumulates kinetic energy during acceleration to eliminate play in the transmission system. When this play is eliminated, the rotor transmits this kinetic energy to the screw via a transmission system during the torque pulse.

ここで、ステップ1をより厳密に見る。このステップは、衝撃の瞬間に締め付けるためのポテンシャルエネルギーの形態でねじに部分的に伝達されるエネルギーを蓄積しようとする。   Now look at step 1 more closely. This step attempts to store energy that is partially transmitted to the screw in the form of potential energy for tightening at the moment of impact.

力学的ポテンシャルエネルギーは、以下の簡略化した公式によって与えられる。
式中、
Jは、動いている部品(ロータ+伝動システム)の慣性である。
ωは、モータのロータのその長手方向軸に沿った回転周波数である。
The mechanical potential energy is given by the following simplified formula:
Where
J is the inertia of the moving part (rotor + transmission system).
ω is the rotational frequency of the motor rotor along its longitudinal axis.

インパルスねじ締め動作中、各パルスにおける加速フェーズは、利用可能な角加速移動距離を考慮すると非常に高くなければならない。そして、モータ及びその電源の加速能力を最大限に利用することが必要である。   During the impulse screwing operation, the acceleration phase in each pulse must be very high considering the available angular acceleration travel distance. And it is necessary to make maximum use of the acceleration capability of the motor and its power supply.

連続スクリュードライバ装置では、この高い加速度に対する必要は存在しない。   In continuous screwdriver devices, there is no need for this high acceleration.

電動インパルススクリュードライバ装置は、ロータ加速フェーズ中に「開ループ」モードとして知られる駆動モードを実施し、それは、時間の関数としての設定値電源電圧の所定の「テンプレート」に基づいて、各衝撃サイクルにおいて電源電圧の設定値に依存する。こうしたテンプレートにより、加速フェーズ中の電源電圧の調整が可能である。しかしながら、それは、そのモータの現実の(又は瞬間的な)回転周波数に対する影響を考慮しない。こうしたテンプレートは、電源電圧値及び瞬間の複数の対を関連付ける、対応テーブルからなる。   The electric impulse screwdriver device implements a drive mode known as an “open loop” mode during the rotor acceleration phase, which is based on a predetermined “template” of the setpoint power supply voltage as a function of time. Depends on the set value of the power supply voltage. Such a template allows adjustment of the power supply voltage during the acceleration phase. However, it does not consider the effect on the actual (or instantaneous) rotational frequency of the motor. Such a template consists of a correspondence table associating multiple pairs of power supply voltage values and moments.

このテンプレートは、典型的なスクリュードライバ装置に対して、かつ所与のスクリュードライバ動作に対して、研究室で求められる。そして、それは、スクリュードライバの駆動を実行するコントローラに登録され、生産において、所定のスクリュードライバ動作を実行するために適時にモータの電源を駆動するために使用される。   This template is required in the laboratory for a typical screwdriver device and for a given screwdriver operation. It is then registered in a controller that performs the drive of the screwdriver and is used in production to drive the motor power in a timely manner to perform a predetermined screwdriver operation.

図2は、
−時間の関数としてモータの電源電圧を表すこうしたテンプレートの一例(電圧テンプレート)と、
−時間の関数としてモータによって消費される電流の推移と、
−電源パルスの間のモータの回転周波数の変動とを示す。
FIG.
An example of such a template (voltage template) representing the motor supply voltage as a function of time,
The transition of the current consumed by the motor as a function of time,
-Indicates the variation in the rotational frequency of the motor during the power pulse.

この図2では、以下のことがわかる。
−電源電圧は、電源パルスの全ての瞬間で一定である。
−モータが始動するときに電流スパイクがあり、その後、モータの加速中に電流の緩やかな低下がある。
−電気パルスの間の回転周波数の勾配の低減、言い換えれば、加速度の低下(回転周波数のグラフは、経時的に指向係数の低減によりわずかに内側に曲がった)。
In FIG. 2, the following can be understood.
The power supply voltage is constant at every moment of the power pulse.
-There is a current spike when the motor starts, and then there is a gradual drop in current during motor acceleration.
A reduction in the gradient of the rotational frequency between electrical pulses, in other words a decrease in the acceleration (the rotational frequency graph has been bent slightly inward due to the reduction of the directivity factor over time).

電気パルスの間のこの加速度の低下の理由は、以下の通りである。   The reason for this decrease in acceleration during the electrical pulse is as follows.

スクリュードライバシステムと呼ばれる、スクリュードライバ装置及びそのコントローラによって形成されるアセンブリは、その能力が、例えば75アンペアに等しい最大電流を伝達するように設計によって制限されている。この最大電流を超えることにより、コントローラの遮断に至り、それは、スクリュードライバ装置を維持するために、コントローラを再開させることができるには、保守技術者による行為を必要とする。   The assembly formed by the screwdriver device and its controller, referred to as the screwdriver system, is limited by design so that its capability carries a maximum current equal to, for example, 75 amps. Exceeding this maximum current leads to a shutdown of the controller, which requires action by a maintenance technician to be able to resume the controller in order to maintain the screwdriver device.

したがって、低回転周波数での(始動するときの)電源の振幅は、オームの法則Umax=R.Imaxに従ってこの最大許容電流によって制限され、Umaxは最大許容電源電圧であり、Imaxは最大許容電流であり、Rは、スクリュードライバ装置及びそのコントローラによって形成されるシステムの抵抗である。 Therefore, the amplitude of the power supply at low rotational frequency (when starting) is Ohm's law U max = R. Limited by this maximum allowable current according to I max , U max is the maximum allowable power supply voltage, I max is the maximum allowable current, and R is the resistance of the system formed by the screwdriver device and its controller.

したがって、設定値電圧テンプレートは、この最大許容振幅によって制限される。   Therefore, the setpoint voltage template is limited by this maximum allowable amplitude.

ここで、ロータの回転周波数が上昇すると、モータは、逆起電力(counter-electromotive force or back electromotive force)と呼ばれる電圧を発生させ、その値はその回転周波数に比例し、この逆起電力は、モータの電源電圧から差し引かれる。したがって、ペイロード電圧は、電気パルスの間に低下する傾向がある。これにより、グラフにおいて観察されるように、モータによって消費される電流が低下し、したがって、瞬間電磁トルクが低下する。   Here, when the rotational frequency of the rotor rises, the motor generates a voltage called counter-electromotive force or back electromotive force, the value of which is proportional to the rotational frequency, Subtracted from motor supply voltage. Thus, the payload voltage tends to drop during the electrical pulse. This reduces the current consumed by the motor, as observed in the graph, and thus reduces the instantaneous electromagnetic torque.

したがって、これにより、電気パルスの終了時にモータによって達成することができる回転周波数、したがって、回転周波数が上昇するときにコントローラがそのパルスの間にスクリュードライバに提供することができる運動エネルギーが、大きく制限される。   This therefore greatly limits the rotational frequency that can be achieved by the motor at the end of the electrical pulse, and thus the kinetic energy that the controller can provide to the screwdriver during that pulse as the rotational frequency increases. Is done.

ここで、ねじに伝達することができるこの運動エネルギーの制限により、スクリュードライバの締付け能力が制限され、これは、角加速移動距離を増大させることによってほとんど補償することができず、それは、角加速移動距離自体、歯車減速システムにおける遊びにより、又は概して、モータとねじとの間の運動連鎖における遊びにより、制限されるためである。   Here, this limitation of the kinetic energy that can be transmitted to the screw limits the screw driver's tightening ability, which can hardly be compensated for by increasing the angular acceleration travel distance, which is This is because the travel distance itself is limited by play in the gear reduction system or generally by play in the motion chain between the motor and the screw.

電源パルスの間に一定の設定値の電圧が印加され、かつ、
−最大電流の制限、
−電気パルスの間の逆起電力の上昇からもたらされるペイロード電圧の低下、
からもたらされる、従来技術のこれらの欠点を克服するために、一定ではなくなり時間で変化する電圧テンプレートが開発された。こうしたテンプレートを図3に示す。
A constant set voltage is applied during the power pulse, and
-Maximum current limit,
A decrease in payload voltage resulting from an increase in back electromotive force during the electrical pulse,
In order to overcome these disadvantages of the prior art resulting from, a voltage template that has become non-constant and changes over time has been developed. Such a template is shown in FIG.

見ることができるように、電圧テンプレートは、低い初期値を有し、それは、その後、経時的に上昇する。   As can be seen, the voltage template has a low initial value, which then increases over time.

この形態のテンプレートにより、以下が留意される。
−電源電圧の初期値が低いことにより、始動するときの電流スパイクが小さくなり、したがって、装置を始動させるときに、コントローラが最大許容電流を超え、コントローラが遮断されることが回避される。
−開始フェーズの後の電源電圧の緩やかな上昇により、回転周波数による逆起電力の上昇を補償し、モータの電源供給の期間により一定の電流を得ることが、かなりの程度まで可能になる。
With this form of template, the following is noted.
-The low initial value of the supply voltage reduces the current spike when starting, thus avoiding the controller exceeding the maximum allowable current and shutting down the controller when starting the device.
-The gradual increase of the power supply voltage after the start phase makes it possible to compensate for the increase of the counter electromotive force due to the rotational frequency and to obtain a constant current during the motor power supply period.

したがって、可変電源による電圧テンプレートの使用には、より一定の電磁トルク、すなわち、モータの回転周波数が上昇するときに低下せず、かつ、コントローラの遮断のいかなるリスクもなしにより長時間、より高い電磁トルクを達成するのを可能にする、モータのより安定した加速度を発生させるという効果がある。   Therefore, the use of a voltage template with a variable power supply has a more constant electromagnetic torque, i.e. it does not decrease when the motor's rotational frequency increases, and there is no risk of shutting down the controller for a longer period of time. The effect is to generate a more stable acceleration of the motor, which makes it possible to achieve torque.

別の態様によれば、かつアセンブリの適応性及びトルクの目標レベルに応じて、電気パルスの終了時に、したがって衝撃の前に、運動エネルギーのレベルを調整することが有用である可能性がある。この目的で、テンプレートは、最も強力なパルスを必要とする用途に対して設定され、より低いねじ締め力を必要とする用途に対して、すなわち、低い適応性を有しかつ必要なねじ締めトルクがより低いアセンブリに対して、この基本テンプレートに緩和係数(「パルス振幅」と呼ばれる)が適用される。例えば、使用の状況により、基本テンプレートの出力の60%が必要である場合、基本テンプレートの60%における相似変換が達成される。   According to another aspect, and depending on the suitability of the assembly and the target level of torque, it may be useful to adjust the level of kinetic energy at the end of the electrical pulse and thus prior to the impact. For this purpose, the template is set for the application that requires the strongest pulses, and for applications that require lower screwing forces, i.e. with low flexibility and the required tightening torque. A relaxation factor (referred to as “pulse amplitude”) is applied to this basic template for lower assembly. For example, if the usage situation requires 60% of the output of the basic template, a similarity transformation in 60% of the basic template is achieved.

したがって、所与の瞬間(t)において印加される電圧を求めるために使用される公式は以下である。
式中、
U(t)は、瞬間(t)において印加される電圧である。
TabTemplate[t]は、所望のテンプレートの全ての点を含み、かつ瞬間(t)の関数としてインデックスされるテーブルである。
PulseAmplitudeは、0〜1の範囲の振幅の係数である。
Thus, the formula used to determine the voltage applied at a given moment (t) is
Where
U (t) is the voltage applied at the instant (t).
TabTemplate [t] is a table that contains all the points of the desired template and is indexed as a function of the moment (t).
PulseAmplitude is a coefficient of amplitude in the range of 0-1.

図3に示す基本テンプレートの約60%におけるテンプレートを、図4に示す。この図において、相似変換の適用により、パルスの間にモータによって消費される電流が顕著に一定のレベルで維持されることが可能にならないことが分かる。したがって、一定のモータトルクと、モータの回転周波数が上昇するときに低下しない安定した加速度とを得るために、相似変換を使用することはできない。   A template in about 60% of the basic template shown in FIG. 3 is shown in FIG. In this figure, it can be seen that the application of similarity transformation does not allow the current consumed by the motor during the pulse to be maintained at a significantly constant level. Therefore, similarity transformation cannot be used to obtain a constant motor torque and a stable acceleration that does not decrease as the motor's rotational frequency increases.

このように、基本テンプレートの場合から離れて、モータの電源電圧の時間による推移を考慮して設定されるテンプレートは、モータに対して真に必要な電圧の低下を考慮しておらず、したがって、モータに印加される電流の低下、電磁トルクの低下、したがってロータ加速度の低下を補償しない。   Thus, apart from the case of the basic template, the template set in consideration of the transition of the power supply voltage of the motor with time does not consider the decrease in voltage that is really necessary for the motor. It does not compensate for a decrease in current applied to the motor, a decrease in electromagnetic torque, and thus a decrease in rotor acceleration.

したがって、時間の関数としての電源電圧の設定値の単純な変動は十分ではなく、それは、これが、所与の場合(基本テンプレートを設定するために使用される場合)に対してのみ作用し、基本テンプレートが相似変換によって適合される他の全てのあり得る使用の場合をカバーしないためである。   Therefore, a simple variation of the supply voltage setting as a function of time is not sufficient, as it only works for a given case (when used to set the basic template) This is because the template does not cover all other possible use cases adapted by similarity transformation.

図5は、モータのロータが、パルスの終了の前に遮断される(電源電圧パルスの終了の前に回転周波数が低下する)状況において、図3のテンプレートの実施中の、モータによって消費される電流とロータの回転周波数との時間の関数としての変動を示す。このモータのロータの遮断は、ロータの自由加速に対して伝動システムで利用可能な遊びが、モータの電源パルスが完了する前に、時期尚早に再吸収されたときに、発生する可能性がある。   FIG. 5 is consumed by the motor during the implementation of the template of FIG. 3 in a situation where the rotor of the motor is shut off before the end of the pulse (rotational frequency decreases before the end of the power supply voltage pulse). Fig. 4 shows the variation of current and rotor rotational frequency as a function of time. This motor rotor shut-off can occur when the play available in the transmission system for free acceleration of the rotor is preabsorbed prematurely before the motor power pulse is completed. .

この場合、モータが受ける遮断に起因してモータの回転周波数が低下するときに、モータによって消費される電流(current or intensity)の大幅な上昇がみられる。したがって、モータに対する有用な電圧は、その回転周波数と比較して大きく、したがって、電流は、システムによって許容可能な限界を超えて上昇する。これにより、システムによって許容可能な最大電流を超えることに起因して、ねじ締め動作を停止させ、コントローラを遮断する安全システムを作動させる、不具合に至る可能性があり、これは、生産性を損なうため、産業用ねじ締め環境において許容できない。   In this case, when the rotational frequency of the motor decreases due to the interruption received by the motor, a significant increase in current (current or intensity) consumed by the motor is observed. Thus, the useful voltage for the motor is large compared to its rotational frequency, and thus the current rises beyond the limits acceptable by the system. This can lead to failures that stop the screwing operation and activate the safety system that shuts off the controller due to exceeding the maximum current allowed by the system, which impairs productivity. Therefore, it is unacceptable in an industrial screw tightening environment.

したがって、従来技術による、時間の関数としての電源電圧テンプレートの使用により、異なる使用状況において全く同一のタイプのねじ締め装置を駆動することは可能とはならず、コントローラの遮断に至ることなく、ねじ締め動作中に発生する可能性がある異常(ロータの遮断、組立中の硬点の通過等)に対処することができず、これは、コントローラを再開させることは、保守技術者による行為を必然的に含み、したがって、時間がかかるため、産業レベルで許容できない。   Therefore, the use of the power supply voltage template as a function of time according to the prior art does not make it possible to drive the exact same type of screw tightening device in different usage situations, without causing the controller to shut down. Unable to cope with abnormalities that may occur during the tightening operation (rotor shut-off, passage of hard points during assembly, etc.), restarting the controller necessitates actions by maintenance technicians And therefore unacceptable at the industrial level because it takes time.

したがって、電動インパルスねじ締め装置の駆動は更に改善することができる。   Therefore, the driving of the electric impulse screw tightening device can be further improved.

国際公開第2012/143532号International Publication No. 2012/143532

3.発明の目的
本発明は、特に、これらの種々の問題のうちの少なくとも幾つかに対して効率的な解決法を提供することを目的とする。
3. Objects of the invention The present invention aims in particular to provide an efficient solution to at least some of these various problems.

特に、少なくとも1つの実施形態によれば、本発明の目的は、不連続又は断続的電動インパルススクリュードライバ装置のモータの動作を最適化することである。   In particular, according to at least one embodiment, an object of the present invention is to optimize the operation of the motor of a discontinuous or intermittent electric impulse screwdriver device.

特に、少なくとも1つの実施形態によれば、本発明の目的は、モータが、各電源電圧パルスを通して実質的に一定の電磁トルクを生成するのを可能にすることである。   In particular, according to at least one embodiment, an object of the present invention is to enable a motor to generate a substantially constant electromagnetic torque through each power supply voltage pulse.

少なくとも1つの実施形態によれば、本発明の別の目的は、モータが、スクリュードライバシステムによって許容可能な最大電流を超えるいかなるリスクも引き起こすことなく、高い電磁トルクを生成するのを可能にすることである。   According to at least one embodiment, another object of the present invention is to allow a motor to generate high electromagnetic torque without causing any risk of exceeding the maximum current allowable by the screwdriver system. It is.

本発明はまた、少なくとも1つの実施形態において、スクリュードライバシステムの動作の中断を引き起こすことなく、特に、運動連鎖における遊びが解消しても電源が持続する場合にいかなる過度な電流も発生させることなく、動作異常に対処するという目的を追求する。   The present invention also does not cause interruption of the operation of the screwdriver system, in at least one embodiment, and in particular does not generate any excessive current if the power source persists even if play in the motion chain is eliminated. Pursuing the purpose of dealing with abnormal operation.

本発明の別の目的は、少なくとも1つの実施形態において、性能レベルを低下させることなく、相似変換の原理によって基本テンプレートを別の使用状況に対して適合させることである。   Another object of the present invention is to adapt the basic template to different usage situations by the principle of similarity transformation in at least one embodiment without reducing the performance level.

4.発明の提示
このために、本発明は、電動モータを備え、この電動モータのロータは回転駆動されることが可能な端末ユニットに接続され、上記モータは逐次的な電源電圧パルスによって電力が供給される、不連続スクリュードライバ装置を制御する方法を提案する。
4). To this end, the present invention comprises an electric motor, and the rotor of the electric motor is connected to a terminal unit that can be driven to rotate, and the motor is powered by sequential power supply voltage pulses. A method for controlling a discontinuous screwdriver device is proposed.

本発明によれば、このような方法は、上記電源電圧パルスの各々の間に上記モータの瞬間電源電圧を求めるステップを含み、このステップは、少なくとも以下のステップ、すなわち、
−上記ロータの瞬間回転周波数をリアルタイムに測定する第1のステップと、
−上記電源電圧パルスの電圧の成分を求めることにある第2のステップであって、この成分は上記瞬間回転周波数によって決まる、第2のステップと、
−上記ロータの瞬間回転周波数に応じて、上記電圧値を組み込んだ上記電源電圧パルスの電圧をリアルタイムで求める第3のステップと
を含む。
According to the present invention, such a method includes determining an instantaneous power supply voltage of the motor during each of the power supply voltage pulses, which comprises at least the following steps:
-A first step of measuring the instantaneous rotational frequency of the rotor in real time;
-A second step in determining the voltage component of the power supply voltage pulse, the component being determined by the instantaneous rotational frequency;
And a third step of determining in real time the voltage of the power supply voltage pulse incorporating the voltage value in accordance with the instantaneous rotation frequency of the rotor.

したがって、この態様によれば、本発明は、断続的又は不連続締付けスクリュードライバ装置のモータの各電源電圧パルスの電圧を、この電圧に、値がモータのロータの回転周波数によって決まる成分を組み込むことによって、求めるものである。   Therefore, according to this aspect, the present invention incorporates the voltage of each power supply voltage pulse of the motor of the intermittent or discontinuous tightening screw driver device into this voltage, a component whose value depends on the rotational frequency of the rotor of the motor. Is what you want.

各電源電圧パルスの電圧を求めるためにロータの回転周波数を考慮することにより、モータの回転周波数によって増大し、電磁トルクを発生させるためにモータによって消費される電圧から差し引かれる、逆起電力を補償することができる。   Compensates for the back electromotive force, which increases with the motor's rotational frequency and is subtracted from the voltage consumed by the motor to generate electromagnetic torque, by considering the rotor's rotational frequency to determine the voltage of each power supply voltage pulse can do.

このように、本発明によれば、モータの電力供給の期間中により一定である電流を得ることが可能になり、したがって、電磁トルク、それによりロータの加速度の低下を防止することができる。   Thus, according to the present invention, it is possible to obtain a more constant current during the period of power supply of the motor, and therefore it is possible to prevent a decrease in electromagnetic torque and thereby the acceleration of the rotor.

本発明により、モータの回転周波数の関数として電源電圧パルスの電圧の変動を得ることにより、スクリュードライバシステムによって許容可能な最大電流を超えるといういかなるリスクも引き起こすことなく、高い電磁トルクを生成することも可能になる。実際に、電源電圧パルスの電圧は、始動するとき、システムによって許容可能な電流の最大値を超えるのを促進しないように、十分低く、その後、ロータの回転周波数により、この回転周波数の上昇による電磁トルクの損失を補償し、したがって高レベルの電磁トルクが達成されるのを確実にするように、徐々に上昇することができる。   The present invention also produces high electromagnetic torque without incurring any risk of exceeding the maximum current allowable by the screwdriver system by obtaining the voltage variation of the power supply voltage pulse as a function of motor rotational frequency. It becomes possible. In practice, the voltage of the power supply voltage pulse is low enough not to promote exceeding the maximum current allowable by the system when starting, and then the rotor's rotational frequency causes the electromagnetic frequency due to this rotational frequency to increase. It can be gradually increased to compensate for the loss of torque and thus ensure that a high level of electromagnetic torque is achieved.

このように、本発明は、断続的又は不連続電動インパルススクリュードライバ装置のモータの動作を最適化する。   Thus, the present invention optimizes the operation of the motor of the intermittent or discontinuous electric impulse screwdriver device.

1つの可能な有利な特徴によれば、上記成分は、上記瞬間回転周波数の関数として、電圧値の所定の集合から選択される。   According to one possible advantageous feature, the component is selected from a predetermined set of voltage values as a function of the instantaneous rotational frequency.

この場合、種々のタイプのスクリュードライバ装置が種々のタイプのスクリュードライバ動作を行うために実施されるために、ロータの種々の回転周波数、ロータの回転周波数の上昇による電磁トルクの損失、各タイプのスクリュードライバ動作、又は最大量のエネルギーを必要とするスクリュードライバ動作に対して、補償を可能にする成分の値を求めるように、研究所試験が行われる。これらのデータは、スクリュードライバ装置に記録し、かつ、それが生産に使用される前に達成されるべきそのタイプとスクリュードライバ動作のタイプとに応じたスクリュードライバ装置のパラメータ化の間に、選択することができる。   In this case, since various types of screw driver devices are implemented to perform various types of screw driver operations, the various rotational frequencies of the rotor, the loss of electromagnetic torque due to the increase of the rotational frequency of the rotor, Laboratory tests are performed to determine the values of components that can be compensated for screw driver operations, or screw driver operations that require the maximum amount of energy. These data are recorded on the screwdriver device and selected during parameterization of the screwdriver device according to its type and the type of screwdriver operation to be achieved before it is used in production can do.

別の可能な有利な特徴によれば、上記成分は、上記瞬間回転周波数の所定係数との積に等しいものとして求められる。   According to another possible advantageous feature, the component is determined as being equal to the product of the instantaneous rotational frequency with a predetermined factor.

この場合、成分の値は、選択されるのではなく、リアルタイムで計算される。   In this case, the component values are not selected but are calculated in real time.

1つの可能な有利な特徴によれば、上記電源電圧パルスの各々の電圧は、
−所定の理論的定電源電圧にパルス振幅係数を掛け合わせた値に対応する第1の項と、
−上記ロータの瞬間回転周波数によって決まる上記成分に対応する第2の項と
の和に対応する。
According to one possible advantageous feature, the voltage of each of the supply voltage pulses is
A first term corresponding to a predetermined theoretical constant power supply voltage multiplied by a pulse amplitude factor;
-Corresponds to the sum of the second term corresponding to the component determined by the instantaneous rotational frequency of the rotor.

そして、各電源電圧パルスの電圧は、モータが始動される時点で所定回転周波数に達するために必要な理論的定電源電圧と、回転周波数の従属的な成分との和に対応する。この成分により、逆起電力によって発生する電圧の、ロータの回転周波数による上昇を補償することができ、モータに電力が供給される間により一定である電流、したがって電磁トルクを得ることができる。   The voltage of each power supply voltage pulse corresponds to the sum of a theoretical constant power supply voltage required to reach a predetermined rotational frequency at the time of starting the motor and a dependent component of the rotational frequency. This component makes it possible to compensate for the increase in voltage generated by the counter electromotive force due to the rotational frequency of the rotor, and to obtain a more constant current, that is, electromagnetic torque while power is supplied to the motor.

第1の項の理論的電圧値には、好ましくは0〜1で変化することができるパルス振幅係数が掛け合わされる。   The theoretical voltage value of the first term is multiplied by a pulse amplitude factor that can preferably vary between 0 and 1.

そして、所与のタイプのねじ締め装置に対して、研究所においてかつ最大出力を必要とするスクリュードライバ動作のタイプに対して理論的定電源電圧の一意の値を求めることが可能になる。この理論的値を必要な出力がより小さい動作に適合させるために、最も過酷な場合の理論的値に振幅係数が掛け合わされる。したがって、行われるスクリュードライバ動作が、最も過酷な条件下でのスクリュードライバ動作に必要な電力の80%しか必要としない場合、振幅係数は0.8に等しくなる。   Then, for a given type of screw tightening device, it is possible to determine a unique value for the theoretical constant power supply voltage in the laboratory and for the type of screwdriver operation that requires maximum power. In order to adapt this theoretical value to operation with a smaller required output, the most severe case theoretical value is multiplied by an amplitude factor. Thus, if the screw driver operation being performed requires only 80% of the power required for screw driver operation under the most severe conditions, the amplitude factor will be equal to 0.8.

この振幅係数を、ロータの回転周波数の関数として可変である第2の項ではなく、第1の定数項にのみ適用することにより、いかなるタイプのスクリュードライバ動作であっても、モータによって消費される一定の電流があり、電磁トルクが維持されることが確実になる。   By applying this amplitude factor only to the first constant term, not the second term, which is variable as a function of rotor rotational frequency, any type of screwdriver operation is consumed by the motor. There is a constant current to ensure that electromagnetic torque is maintained.

好ましくは、上記所定の理論的定電源電圧は、電流の所定値にスクリュードライバ装置の電気抵抗を掛け合わせた積に等しい。   Preferably, the predetermined theoretical constant power supply voltage is equal to a product of a predetermined value of the current multiplied by the electric resistance of the screwdriver device.

好ましくは、上記第2の項は、上記ロータの上記瞬間回転周波数の上記モータの逆起電圧の係数との積に等しい電圧値である。   Preferably, the second term is a voltage value equal to a product of the instantaneous rotational frequency of the rotor and a coefficient of the counter electromotive voltage of the motor.

可能な好ましい特徴によれば、上記第2の項は、電源電圧値及び上記ロータの回転周波数値の複数の対を関連付ける対応テーブルの形式で記憶されるデータを考慮する。   According to a possible preferred feature, the second term takes into account data stored in the form of a correspondence table associating a plurality of pairs of power supply voltage values and rotation frequency values of the rotor.

そして、本方法の実行は、それが、第2の項を求めるために計算を実行するのではなく記録されたデータを利用する限り、より迅速である。   The execution of the method is then faster as long as it uses the recorded data rather than performing a calculation to determine the second term.

1つの可能な有利な特徴によれば、本発明による方法は、動作異常を検出するステップと、動作異常の検出に続いて上記モータの上記電源電圧パルスの電圧を補正するステップとを含む。   According to one possible advantageous feature, the method according to the invention comprises the steps of detecting an abnormal operation and correcting the voltage of the power supply voltage pulse of the motor following the detection of the abnormal operation.

ねじ締め又はねじ緩め動作中、異常が発生する可能性があり、特に、伝動システムにおける遊びがモータの電源電圧パルスの終了の前に補正される場合にロータが遮断されるということが発生する可能性がある。これにより、スクリュードライバ装置によって許容可能な電流の最大値が超えられることになり、このスクリュードライバ装置の遮断に至る可能性がある。   Abnormalities can occur during screwing or unscrewing operations, especially when the play in the transmission system is corrected before the end of the motor supply voltage pulse, the rotor can be shut off There is sex. Thereby, the maximum value of the current allowable by the screw driver device will be exceeded, and this screw driver device may be shut off.

この問題を克服するために、本発明の技法は、異常の発生の検出と、それに従って、スクリュードライバ装置によって許容可能な最大値未満に電流を維持するためのモータの電源インパルス電圧の補正とを提案する。したがって、この技法により、モータ及び生産ラインを遮断する必要が回避されるとともに、それを再度動作させるための保守技術者による行為に対する必要が回避される。   To overcome this problem, the technique of the present invention detects the occurrence of an anomaly and, accordingly, corrects the motor's power supply impulse voltage to maintain the current below the maximum allowable by the screwdriver device. suggest. Thus, this technique avoids the need to shut off the motor and production line and avoids the need for an act by a service technician to operate it again.

この場合、動作異常を検出する上記ステップは、好ましくは、
−上記モータによって消費される電流を測定するステップと、
−上記モータによって消費される上記電流の測定値を所定閾値と比較するステップと、
−上記モータによって消費される上記電流の上記測定値が上記閾値以上になると、上記モータの上記電源電圧インパルスの上記電圧を低下させるステップと
を含む。
In this case, the above-described step of detecting an operation abnormality is preferably
Measuring the current consumed by the motor;
-Comparing the measured value of the current consumed by the motor with a predetermined threshold;
-Reducing the voltage of the power supply voltage impulse of the motor when the measured value of the current consumed by the motor is greater than or equal to the threshold value.

好ましい変形によれば、上記モータの上記電源電圧パルスの上記電圧を低下させる上記ステップは、上記電源電圧パルスの上記電圧の上記第1の項を低減させることにある。   According to a preferred variant, the step of reducing the voltage of the power supply voltage pulse of the motor is to reduce the first term of the voltage of the power supply voltage pulse.

これにより、スクリュードライバ装置によって許容可能な電流の最大値が超えられることが効率的に防止される。   This effectively prevents the maximum value of current allowable by the screw driver device from being exceeded.

別の好ましい変形によれば、上記モータの上記電源電圧パルスの上記電圧を低減させる上記ステップは、上記第1の項の上記振幅係数との積と上記第2の項との和を低減させることにある。   According to another preferred variant, said step of reducing said voltage of said power supply voltage pulse of said motor reduces the sum of the product of said amplitude factor of said first term and said second term. It is in.

これにより、スクリュードライバ装置による許容可能な電流の最大値が超えられることが更により迅速に防止される。   This further prevents the maximum allowable current by the screwdriver device from being exceeded more quickly.

本発明はまた、回転駆動されることが可能な端末ユニットにロータが接続されている電動モータと、逐次的な電源電圧パルスによる上記モータの電源用の手段とを備える断続的又は不連続ねじ締めシステムに関する。   The present invention also provides intermittent or discontinuous screwing comprising an electric motor whose rotor is connected to a terminal unit that can be driven to rotate, and means for powering the motor by sequential power supply voltage pulses. About the system.

このようなシステムは、上記電源電圧パルスの各々の間にモータの瞬間電源電圧を求める手段であって、少なくとも、
−上記ロータの瞬間回転周波数をリアルタイムに測定する手段と、
−上記電源電圧パルスの電圧の成分を求める手段であって、この成分は上記瞬間回転周波数によって決まる、手段と、
−上記ロータの瞬間回転周波数に応じて、上記電圧値を組み込んだ上記電源電圧パルスをリアルタイムに求める手段と
を備える手段を備える。
Such a system is a means for determining the instantaneous power supply voltage of the motor during each of the power supply voltage pulses, at least,
-Means for measuring the instantaneous rotational frequency of the rotor in real time;
Means for determining a voltage component of the power supply voltage pulse, the component being determined by the instantaneous rotational frequency;
-Means for obtaining the power supply voltage pulse incorporating the voltage value in real time according to the instantaneous rotation frequency of the rotor.

1つの可能な有利な特徴によれば、上記電源電圧パルスの電圧をリアルタイムに求める上記手段は、
−所定の理論的定電源電圧にパルス振幅係数を掛け合わせた値に対応する第1の項と、
−上記ロータの瞬間回転周波数によって決まる上記成分に対応する第2の項と
の和を計算する手段を備える。
According to one possible advantageous feature, the means for determining the voltage of the power supply voltage pulse in real time comprises:
A first term corresponding to a predetermined theoretical constant power supply voltage multiplied by a pulse amplitude factor;
Means for calculating the sum of the second term corresponding to the component determined by the instantaneous rotational frequency of the rotor;

1つの可能な有利な特徴によれば、本発明によるシステムは、動作異常を検出する手段と、動作異常の検出に続いて上記モータの上記電源電圧パルスの電圧を補正する手段とを備える。   According to one possible advantageous feature, the system according to the invention comprises means for detecting an operational abnormality and means for correcting the voltage of the power supply voltage pulse of the motor following the detection of the operational abnormality.

この場合、動作異常を検出する上記手段は、好ましくは、
−上記モータによって消費される電流を測定する手段と、
−上記モータによって消費される上記電流の測定値を所定閾値と比較する手段と、
−上記モータによって消費される上記電流の上記測定値が上記閾値以上となると、上記モータの上記電源電圧パルスの電圧を低下させる手段と
を備える。
In this case, the means for detecting an operation abnormality is preferably
-Means for measuring the current consumed by the motor;
Means for comparing the measured value of the current consumed by the motor with a predetermined threshold;
-Means for reducing the voltage of the power supply voltage pulse of the motor when the measured value of the current consumed by the motor is greater than or equal to the threshold value;

1つの可能な有利な特徴によれば、上記モータの上記電源電圧パルスの電圧を低下させる上記手段が、上記電源電圧パルスの上記第1の項を低減させる。   According to one possible advantageous feature, the means for reducing the voltage of the power supply voltage pulse of the motor reduces the first term of the power supply voltage pulse.

別の可能な有利な特徴によれば、上記モータの上記電源電圧パルスの電圧を低下させる上記手段が、上記第1の項の上記振幅係数との積と上記第2の項との和を低減させる。   According to another possible advantageous feature, said means for reducing the voltage of said power supply voltage pulse of said motor reduces the sum of the product of said amplitude factor of said first term and said second term. Let

本発明はまた、プログラムコード命令であって、このプログラムがコンピュータで実行されると、上記変形のうちのいずれか1つに記載の方法を実施する、プログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品に関する。   The invention also relates to a computer program product comprising program code instructions which, when the program is executed on a computer, implements the method according to any one of the above variants.

本発明はまた、上記変形に記載のコンピュータプログラム製品を記憶するコンピュータに読み取り可能な非一時的記憶媒体に関する。   The present invention also relates to a computer-readable non-transitory storage medium storing the computer program product described in the above-described modification.

5.図のリスト
本発明の他の特徴及び利点は、単純な例示的であって非網羅的な例として与えられる、好ましい実施形態の以下の説明及び添付図面から、より明確になるであろう。
5. List of Figures Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the preferred embodiment and the accompanying drawings, given as a simple illustrative and non-exhaustive example.

断続的又は不連続締付けスクリュードライバのコマンド、トルク及び回転周波数に関するパルスの形状を示す図である。FIG. 6 shows the pulse shape for intermittent, discontinuous tightening screwdriver commands, torque and rotational frequency. 従来技術による定電圧の時間関連テンプレートの形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the time related template of the constant voltage by a prior art. 従来技術による非定電圧の時間関連テンプレートを示す図である。It is a figure which shows the time related template of the non-constant voltage by a prior art. 従来技術による非定電圧の時間関連テンプレートを示す図である。It is a figure which shows the time related template of the non-constant voltage by a prior art. 従来技術による非定電圧の時間関連テンプレートを示す図である。It is a figure which shows the time related template of the non-constant voltage by a prior art. 本発明によるスクリュードライバシステムの一例のスクリュードライバを示す図である。It is a figure which shows the screw driver of an example of the screw driver system by this invention. 本発明によるスクリュードライバシステムの一例のコントローラを示す図である。It is a figure which shows the controller of an example of the screw driver system by this invention. 図10に示す本発明によって形成されたテンプレートの2つの項のうちの1つを示す図である。FIG. 11 shows one of the two terms of the template formed by the invention shown in FIG. 図10に示す本発明によって形成されたテンプレートの2つの項のうちの1つを示す図である。FIG. 11 shows one of the two terms of the template formed by the invention shown in FIG. 本発明によって形成されたテンプレートを示す図である。It is a figure which shows the template formed by this invention. 図12においてフローチャートの形式で示す本発明による方法の調節原理を概略的に示す図である。FIG. 13 schematically shows the adjustment principle of the method according to the invention shown in the form of a flow chart in FIG. 本発明による方法をフローチャートの形式で示す図である。Fig. 2 shows a method according to the invention in the form of a flowchart. 本発明による電源電圧パルスの種々の形状を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing various shapes of power supply voltage pulses according to the present invention. 本発明による電源電圧パルスの種々の形状を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing various shapes of power supply voltage pulses according to the present invention. 本発明による電源電圧パルスの種々の形状を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing various shapes of power supply voltage pulses according to the present invention. 本発明による電源電圧パルスの種々の形状を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing various shapes of power supply voltage pulses according to the present invention. 動作異常を検出した場合の本発明による電源に対する安全システムのフローチャートである。It is a flowchart of the safety system with respect to the power supply by this invention when an operation abnormality is detected. 簡易安全機構(security)の場合の電源電圧パルスの原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of the power supply voltage pulse in the case of a simple safety mechanism (security). 簡易安全機構の場合の電源電圧パルスの形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the power supply voltage pulse in the case of a simple safety mechanism. 強化安全機構の場合の電源電圧パルスの原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of the power supply voltage pulse in the case of a reinforced safety mechanism. 強化安全機構の場合の電源電圧パルスの形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the power supply voltage pulse in the case of a reinforced safety mechanism.

6.特定の実施形態の説明
6.1.スクリュードライバ装置
本発明は、断続的又は不連続スクリュードライバ締付け装置と呼ばれるスクリュードライバ装置又は電動スクリュードライバに適用される。
6). Description of specific embodiments 6.1. TECHNICAL FIELD The present invention is applied to a screw driver device or an electric screw driver called an intermittent or discontinuous screw driver tightening device.

図6を参照すると、この種のスクリュードライバ1は、通常、ステータ110及びロータ111が設けられた電動モータ11を収容するケーシング10を備える。ロータ111は、動作遊びを有する伝動システム12によって、端末ユニット13に接続されており、端末ユニット13は、回転駆動され、ねじと協働して組立動作中にねじが締められるか又は緩められるのを確実にすることができる。   Referring to FIG. 6, this type of screw driver 1 usually includes a casing 10 that houses an electric motor 11 provided with a stator 110 and a rotor 111. The rotor 111 is connected to the terminal unit 13 by means of a transmission system 12 with operational play, the terminal unit 13 being driven in rotation and in cooperation with the screw, the screw is tightened or loosened during the assembly operation. Can be ensured.

従来技術を扱った一節に記載したように、こうしたスクリュードライバ装置のモータは、連続する電源電圧パルスによって電力が供給される。   As described in the section dealing with the prior art, the motor of such a screwdriver device is powered by successive power supply voltage pulses.

本明細書に記載する例は、ケーブルによってコントローラ2に接続されたスクリュードライバ1によって構成され、コントローラ2自体は、会社の電源網に接続されている。このコントローラは、スクリュードライバ及びその電源の動作の制御を可能にする。   The example described herein is constituted by a screwdriver 1 connected to a controller 2 by a cable, and the controller 2 itself is connected to a company power network. This controller allows control of the operation of the screwdriver and its power supply.

一変形では、エネルギー源はスクリュードライバに固定されたバッテリとすることができ、この場合、コントローラは、小型化され、スクリュードライバに組み込まれ、それにより、スクリュードライバは自立型である。   In one variation, the energy source can be a battery secured to the screwdriver, in which case the controller is miniaturized and incorporated into the screwdriver so that the screwdriver is self-supporting.

スクリュードライバは、以下によってコントローラに接続される。
−モータ用の電源ケーブル21。
−スクリュードライバ及びコントローラがケーブル又は無線により互いに、必要な場合は、コンピュータネットワーク等の他の装置と通信するのを可能にする送受信モジュール22。したがって、このスクリュードライバは、コントローラからコマンド信号を受け取ることができ、コントローラは、スクリュードライバに組み込まれた種々のセンサからくる信号を受け取ることができる。
The screwdriver is connected to the controller by:
A power cable 21 for the motor;
A transceiver module 22 that allows the screwdriver and controller to communicate with each other by cable or wirelessly, if necessary, with other devices such as a computer network. Thus, the screwdriver can receive command signals from the controller, and the controller can receive signals coming from various sensors built into the screwdriver.

図7に示す例示的な実施形態によれば、コントローラ2は、ランダムアクセスメモリ23(RAM)及び処理ユニット24を備え、処理ユニット24は、例えばプロセッサを備え、本発明による駆動方法を実行するためのプログラムコード命令を含むコンピュータプログラムによって駆動され、このプログラムは、リードオンリメモリ25(ROM)に記憶されている。コントローラは、通常、特にそのプログラムを有効にする入出力インタフェース26と、場合によっては、画面27及びキーパッド又はマウス28等の情報入力手段とを備える。コントローラは、モータ11用の電源29と、通常、モータの相に位置する、モータ11によって消費される電流を検知するセンサ30とを備える。   According to the exemplary embodiment shown in FIG. 7, the controller 2 comprises a random access memory 23 (RAM) and a processing unit 24, which comprises a processor, for example, for carrying out the driving method according to the invention. This program is driven by a computer program including program code instructions, and this program is stored in a read only memory 25 (ROM). The controller typically includes an input / output interface 26 that specifically validates the program, and possibly a screen 27 and information input means such as a keypad or mouse 28. The controller comprises a power supply 29 for the motor 11 and a sensor 30 that detects the current consumed by the motor 11, usually located in the motor phase.

初期化時、コンピュータプログラムのコード命令は、例えば、ランダムアクセスメモリ23にロードされ、そして、処理ユニット24のプロセッサによって実行される。ランダムアクセスメモリ23は、特に、方法の適用中に求められる種々の変数を計算するための適切な式を含む。そして、プロセッサは、それに従ってスクリュードライバ装置を駆動することができる。   At initialization, the code instructions of the computer program are loaded, for example, into the random access memory 23 and executed by the processor of the processing unit 24. The random access memory 23 contains in particular suitable formulas for calculating the various variables that are determined during the application of the method. The processor can then drive the screwdriver device accordingly.

図7は、コントローラを、本発明による駆動方法のステップを(種々の実施形態のうちの任意の1つで、又はこれらの実施形態の組合せで)実行するように構成する、幾つかのあり得る方法のうちの1つの特定の方法を示す。実際には、これらのステップは、命令のシーケンスを含むプログラムを実行する再プログラム可能コンピュータマシン(PCコンピュータ、DSPプロセッサ又はマイクロコントローラ)によって、又は、専用計算マシン(例えば、FPGA若しくはASIC等の一集合のロジックゲート、又は他の任意のハードウェアモジュール)によって、等しく適切に実行することができる。   FIG. 7 shows several possible configurations in which the controller is configured to perform the steps of the driving method according to the invention (in any one of the various embodiments, or in a combination of these embodiments). One particular method is shown. In practice, these steps may be performed by a reprogrammable computer machine (PC computer, DSP processor or microcontroller) executing a program containing a sequence of instructions, or a set of dedicated computing machines (eg, FPGA or ASIC). Logic gates, or any other hardware module).

コントローラが再プログラム可能コンピューティングマシンで構成されている場合、対応するプログラム(すなわち、命令のシーケンス)は、着脱可能な記憶媒体(例えば、フロッピーディスク、CD−ROM又はDVD−ROM等)又は着脱不能な記憶媒体に記憶することができ、記憶媒体は、コンピュータ又はプロセッサによって部分的に又は全体として読み取ることができる。   If the controller consists of a reprogrammable computing machine, the corresponding program (ie, sequence of instructions) can be a removable storage medium (eg, floppy disk, CD-ROM or DVD-ROM) or non-removable Storage medium, which can be read in part or in whole by a computer or processor.

システムは、従来、ロータのシャフトにおいてスクリュードライバ装置に組み込まれた角度センサ14を備える、ロータの瞬間回転周波数をリアルタイム測定する手段を備える。こうした角度センサは、例えば、本質的に既知の方法で、回転ロータがホール効果センサの前で回転する場合、回転ロータに固定して取り付けられる一集合の磁石を備えることができる。ロータの位置に応じて、磁石及びホール効果センサによって構成されるアセンブリは、電気信号を発生させ、その電気信号のレベルはロータの位置を表す。ロータの回転周波数を測定する測定手段は、その回転周波数を求めるために時間に対するロータの位置を導出する。   The system conventionally comprises means for real-time measurement of the instantaneous rotational frequency of the rotor, comprising an angle sensor 14 incorporated in the screwdriver device at the rotor shaft. Such an angle sensor may comprise a set of magnets fixedly attached to the rotating rotor, for example, in a manner known per se, when the rotating rotor rotates in front of the Hall effect sensor. Depending on the position of the rotor, the assembly composed of magnets and Hall effect sensors generates an electrical signal whose level represents the position of the rotor. Measuring means for measuring the rotational frequency of the rotor derives the position of the rotor with respect to time in order to determine the rotational frequency.

スクリュードライバのコントローラ及び種々のセンサは、本発明による駆動方法の以下の説明においてより詳細に見ることができるように、本発明による駆動方法のステップを実施する種々の手段を構成する。   The screwdriver controller and the various sensors constitute various means for carrying out the steps of the driving method according to the invention, as can be seen in more detail in the following description of the driving method according to the invention.

6.2.一般原則
本発明は、不連続締付けスクリュードライバ装置のロータの加速のフェーズ中にモータのパルス化瞬間電源電圧の値を、この値に、値がモータのロータの瞬間回転周波数によって決まる成分を組み込むことにより、求めることにあることを、想起することができる。
6.2. General Principle The present invention incorporates the value of the motor pulsed instantaneous power supply voltage during the rotor acceleration phase of the discontinuously tightened screwdriver device and incorporates into this value a component whose value is determined by the instantaneous rotational frequency of the motor rotor. Can remind you of what you want to do.

この実施形態では、電圧、電流及び回転周波数を関連付ける公式は以下である。
式中、
Uは、モータに印加される電圧(ボルト)である。
Iは、モータに印加される電流(アンペア)である。
ωは、モータの回転周波数(rpm)である。
Rは、スクリュードライバ装置の電気抵抗(制御電子回路、ケーブル及びモータ)である。
Ψは、モータの逆起電圧係数である。
In this embodiment, the formula relating voltage, current and rotational frequency is:
Where
U is a voltage (volt) applied to the motor.
I is a current (ampere) applied to the motor.
ω is the rotational frequency (rpm) of the motor.
R is the electrical resistance (control electronics, cable and motor) of the screwdriver device.
Ψ is a counter electromotive voltage coefficient of the motor.

永久磁石同期モータでは、モータによって供給されるトルクは、電流に比例する。   In a permanent magnet synchronous motor, the torque supplied by the motor is proportional to the current.

したがって、所与のレベルのトルクは、対応するレベルの電流Iを有する。モータの加速の開始時に、すなわち、ゼロ回転周波数で、電流がこのレベルで確立されるために、モータの電源電圧は、R.Iに等しくあるべきである。システムの締付け能力を最大限利用するために、電流のレベルは、このシステムが耐えることができる電流の最大レベルとすることができる。   Thus, a given level of torque has a corresponding level of current I. Because the current is established at this level at the start of motor acceleration, i.e., at zero rotation frequency, the motor supply voltage is R.D. Should be equal to I. In order to take full advantage of the tightening capability of the system, the level of current can be the maximum level of current that the system can withstand.

回転周波数が上昇すると、逆起電力が増大する。電磁トルク、したがって、モータによって消費される電流をその最大レベルImaxで維持するために、モータの電源電圧は、逆起電力の電圧の値だけ上昇させなければならない。   As the rotational frequency increases, the back electromotive force increases. In order to maintain the electromagnetic torque and thus the current consumed by the motor at its maximum level Imax, the motor supply voltage must be increased by the value of the back electromotive force voltage.

したがって、モータの瞬間電源電圧の値を求めるためにロータの回転周波数を考慮することにより、モータの回転周波数によって増大する逆起電力を補償することができ、したがって、各パルスの間に一定の電磁トルク及び一定の電流を得ることができる。   Therefore, by taking into account the rotor rotational frequency to determine the value of the instantaneous power supply voltage of the motor, it is possible to compensate for the back electromotive force that increases with the motor rotational frequency, and therefore, during each pulse Torque and constant current can be obtained.

各電源電圧パルスの電圧の設定値は、
−所定の理論的定電源電圧にパルス振幅係数を掛け合わせた値に対応する第1の項と、
−回転周波数によって決まる成分に対応する第2の項と
の和に対応する。
The set value of the voltage of each power supply voltage pulse is
A first term corresponding to a predetermined theoretical constant power supply voltage multiplied by a pulse amplitude factor;
-Corresponds to the sum of the second term corresponding to the component determined by the rotational frequency.

この実施形態では、
−電圧の第1の項は、ゼロ回転周波数でモータによって消費される電流のレベルを求める定数値である。それは、形式PulseAmplitude.Offsetで表すことができる。ここで、
−PulseAmplitudeは、振幅係数である。
−Offsetは、ゼロ回転周波数でモータによって消費される電流がスクリュードライバシステムに許容される最大レベルの電流である電圧である。
−第2の項は、逆起電力の影響を補償し、ロータの加速のフェーズ中に電流を一定レベルで維持することができる。
In this embodiment,
The first term of the voltage is a constant value that determines the level of current consumed by the motor at zero rotational frequency. It has the form PulseAmplitude. It can be expressed as Offset. here,
-PulseAmplitude is an amplitude coefficient.
-Offset is the voltage at which the current consumed by the motor at zero rotational frequency is the maximum level of current allowed for the screwdriver system.
The second term compensates for the effect of the back electromotive force and allows the current to be maintained at a constant level during the rotor acceleration phase;

生産において、以下の2つの変形を構想することができる。
−第1の変形は、ロータの回転周波数のリアルタイム測定に基づいて第2の項のリアルタイム計算を行うことにある。
−第2の変形は、各々が電源電圧値及びロータの回転周波数の値を含む(すなわち、電源電圧に加算される)複数の対を関連付ける、コントローラのメモリに予め記録された対応のテーブルを利用することにある。
In production, the following two variants can be envisaged.
The first variant consists in performing a real-time calculation of the second term based on a real-time measurement of the rotational frequency of the rotor.
The second variant utilizes a corresponding table pre-recorded in the memory of the controller, which associates a plurality of pairs each containing a power supply voltage value and a value of the rotor rotational frequency (ie added to the power supply voltage) There is to do.

第1の変形によれば、瞬間tにおける電源電圧パルスの値U(t)は、以下に等しい。
ω(t)は、瞬間tにおけるモータの瞬間回転周波数に等しい。
Ψは、モータの逆起電圧係数である。当業者にとって既知であるこのパラメータは、計算によって求めるか、又は研究所において実験によって測定することができる。
According to a first variant, the value U (t) of the power supply voltage pulse at the instant t is equal to:
ω (t) is equal to the instantaneous rotational frequency of the motor at the instant t.
Ψ is a counter electromotive voltage coefficient of the motor. This parameter, known to those skilled in the art, can be calculated or measured experimentally in the laboratory.

第2の変形によれば、瞬間tにおける電源電圧パルスの値U(t)は、以下に等しい。
式中、
Speed(t)は、瞬間(t)におけるモータの回転周波数である。
TabTemplate[Speed(t)]は、ロータの種々の回転周波数の関数としてインデックスされた電源電圧点の所望の組を含むテーブルである。このテーブルの値は、研究室実験の結果とすることができる。
Offsetは、スクリュードライバシステムに適切な電圧オフセットの最大値である。
PulseAmplitudeは、0〜1の範囲の係数である。
According to the second variant, the value U (t) of the power supply voltage pulse at the instant t is equal to:
Where
Speed (t) is the rotational frequency of the motor at the moment (t).
TabTemplate [Speed (t)] is a table containing the desired set of power supply voltage points indexed as a function of the various rotational frequencies of the rotor. The values in this table can be the results of laboratory experiments.
Offset is the maximum voltage offset appropriate for a screwdriver system.
PulseAmplitude is a coefficient in the range of 0-1.

このため、図11に示すように、モータの電源の駆動は、したがって、オフセットを、所定のテンプレートに基づいてモータ(M)の実回転周波数(速度)の関数としての電圧の補数をオフセットに加算することによって、補正することにあり、このテンプレートは、第1の場合では、積Ψ.ω(t)に対応し、第2の場合では、ω(t)の種々の値に対して、積Ψ.ω(t)の結果を列挙するテーブルに対応する。   Thus, as shown in FIG. 11, driving the motor's power supply therefore adds the offset to the offset as a function of the actual rotational frequency (speed) of the motor (M) based on a predetermined template. This template is in the first case the product Ψ. corresponding to ω (t), and in the second case, for various values of ω (t), the product Ψ. Corresponds to a table listing the results of ω (t).

種々のタイプのスクリュードライバシステムがあり、各タイプは、特に、そのスクリュードライバの伝動システム、その寸法、その効率、そのモータ駆動機構等によって特徴付けられる。   There are various types of screw driver systems, each type being characterized in particular by its screw driver transmission system, its dimensions, its efficiency, its motor drive mechanism and the like.

各タイプのスクリュードライバシステムは、生産において種々のスクリュードライバ戦略を実施するように適用することができる。使用される傾向がある全てのねじ締め動作に対して各タイプのスクリュードライバシステムをパラメータ化することは、不可能ではない場合でも、困難である。   Each type of screwdriver system can be adapted to implement various screwdriver strategies in production. It is difficult, if not impossible, to parameterize each type of screwdriver system for all screwing operations that tend to be used.

したがって、各タイプのスクリュードライバシステムは、実施される傾向がある最も過酷な条件の下でのねじ締め動作、すなわち、最大量のエネルギーを必要とするねじ締め動作に従って、パラメータ化される。   Thus, each type of screwdriver system is parameterized according to the screwing operation under the most severe conditions that tend to be implemented, i.e. the screwing operation that requires the greatest amount of energy.

6.3.スクリュードライバシステムの製造中の予備的パラメータ化
各タイプのスクリュードライバ装置は、生産で使用される前にパラメータ化しなければならない。
6.3. Preliminary parameterization during manufacture of the screwdriver system Each type of screwdriver device must be parameterized before it can be used in production.

パラメータ化は、最も過酷な条件下でその適用に対して実施される新たな各タイプのスクリュードライバシステムについて、同じタイプの各システムのモータを駆動するために後に生産で使用される、それに対して適切なパラメータを求めることにある。   Parameterization is used later in production to drive the motor of each system of the same type, for each new type of screwdriver system implemented for its application under the harshest conditions, whereas Finding the appropriate parameters.

第1の変形に関連して、これらのパラメータは、以下の、
−Offsetと
−Ψと
である。
上記Offsetは、スクリュードライバシステムの電気抵抗の、システムが超えると遮断される、システムが許容する最大許容電流との積に等しい。
In connection with the first variant, these parameters are:
-Offset and -Ψ.
The Offset is equal to the product of the electrical resistance of the screwdriver system and the maximum allowable current allowed by the system that is shut off when the system is exceeded.

第2の変形に関連して、これらのパラメータは、TabTemplate[Speed(t)]を更に含み、それは、ロータの種々の回転周波数に対して、ロータの回転周波数の上昇による効率の損失を補償する追加の電圧の対応する値を含み、この追加の電圧は積Ψ.ωに等しい、テーブルの記録に対応する。   In connection with the second variant, these parameters further include TabTemplate [Speed (t)], which compensates for the loss of efficiency due to increasing rotor rotational frequency for various rotor rotational frequencies. Including the corresponding value of the additional voltage, which is the product Ψ. Corresponds to table recording equal to ω.

これらの値Offset、Ψ及びTabTemplate[Speed(t)]は、実験により一度に、この一度限りで求めることができ、これらのパラメータは、そのタイプのスクリュードライバシステムに適切であり、そのスクリュードライバの寿命の間、変化しないままである。   These values Offset, Ψ and TabTemplate [Speed (t)] can be determined by experiment once at a time, these parameters are appropriate for that type of screwdriver system, It remains unchanged for the lifetime.

電源電圧パルスの第1の項は、例えば、ロータの回転周波数の関数としてのオフセット電圧を示す図8のグラフによって示すことができ、この周波数は、ロータの回転周波数の値がいかなるものであっても一定である。   The first term of the power supply voltage pulse can be illustrated, for example, by the graph in FIG. 8 showing the offset voltage as a function of the rotor rotational frequency, which is whatever the value of the rotor rotational frequency. Is also constant.

電源電圧パルスの第2の項は、例えば、ロータの回転周波数の関数としての、オフセット電圧に加算される追加の電圧の推移を示す図9のグラフによって示すことができる。   The second term of the power supply voltage pulse can be shown, for example, by the graph of FIG. 9 showing the transition of the additional voltage added to the offset voltage as a function of the rotor rotational frequency.

モータに送られる各電源電圧パルスの値は、第1の項及び第2の項の和に対応する。図10のグラフは、ロータの回転周波数の関数としてのこの電源電圧の推移の一例を示す。グラフのこの例は、図8及び図9のグラフの和に対応する。   The value of each power supply voltage pulse sent to the motor corresponds to the sum of the first term and the second term. The graph of FIG. 10 shows an example of this power supply voltage transition as a function of rotor rotational frequency. This example of the graph corresponds to the sum of the graphs of FIGS.

6.4.生産の準備
スクリュードライバシステムのモータを駆動するために必要なパラメータ(Offset及びTabTemplate[Speed(t)])は、その製造時にそのメモリに記録される(§6.3.を参照)。
6.4. Preparation for production The parameters (Offset and TabTemplate [Speed (t)]) required to drive the motor of the screwdriver system are recorded in its memory during its manufacture (see § 6.3).

生産にスクリュードライバシステムが使用されるとき、それは、可変厚さのアセンブリ、又は異なるレベルのトルクを必要とするアセンブリに直面する可能性がある。   When a screwdriver system is used in production, it can face variable thickness assemblies, or assemblies that require different levels of torque.

したがって、特に低い締付けトルク値に対してこのスクリュードライバの締付け力を低減させる必要がある場合がある。これを可能にするために、各用途又は作製されるアセンブリに応じて、パラメータ「PulseAmplitude」が選択される。各特定の用途に対して、それは、この特定の用途によって必要とされる最も過酷な条件の出力の割合に対応し、衝撃前にモータのロータに蓄積される運動エネルギーのレベルを決定する。   Therefore, it may be necessary to reduce the tightening force of this screw driver, especially for low tightening torque values. To enable this, the parameter “PulseAmplitude” is selected for each application or assembly to be made. For each particular application, it corresponds to the most severe condition output rate required by this particular application and determines the level of kinetic energy that is stored in the rotor of the motor prior to impact.

スクリュードライバ装置が、種々のタイプのねじ締め動作を行うように実施される場合、各用途に対して適用されるべきねじ締め戦略を定義するパラメータが定義される。これらのパラメータには、特に、達するべきトルクのレベル、ねじ締め前速度及び振幅係数PulseAmplitudeが含まれる。係数PulseAmplitudeは、ねじ締め戦略を定義する担当によって実験により求められる。   When the screwdriver device is implemented to perform various types of screwing operations, parameters are defined that define the screwing strategy to be applied for each application. These parameters include, among other things, the level of torque to be reached, the pre-screwing speed and the amplitude factor PulseAmplitude. The coefficient PulseAmplitude is determined experimentally by the person in charge of defining the screw tightening strategy.

これらのパラメータは、工具のメモリに記録され、遭遇する用途に応じて使用される。   These parameters are recorded in the tool's memory and used depending on the application encountered.

6.5.生産における駆動の方法
6.5.1.通常の場合:動作異常なし
本発明による駆動方法は、ねじ締め動作の実行中に実施される。
6.5. Driving method in production 6.5.1. Normal case: no abnormal operation The driving method according to the invention is carried out during the screwing operation.

通常、ねじ締め動作は、例えば、モータが電源電圧パルスによって電力が供給される間、コントローラにプログラムされる不連続ねじ締め戦略に従って、操作者による作動後に行われる。   Typically, the screwing operation is performed after actuation by an operator, for example, according to a discontinuous screwing strategy programmed into the controller while the motor is powered by power supply voltage pulses.

しかしながら、このスクリュードライバ動作の実行中、本発明により、モータの各電源電圧パルスの値を求めるように特定の駆動が実施される。したがって、こうした方法は、ねじ締め動作の最後までに各パルスにおいて繰り返し実施される。   However, during the execution of this screwdriver operation, the present invention implements a specific drive to determine the value of each power supply voltage pulse of the motor. Therefore, such a method is repeated for each pulse by the end of the screwing operation.

電源電圧パルスの各々の値を求めることは、ロータの瞬間回転周波数ω(t)のリアルタイム測定のステップ120の実施を連続的に想定する。これは、通常、ロータの位置センサからくる信号に対して時間に対する導関数を得ることによって行われる。   Obtaining each value of the power supply voltage pulse continuously envisages performing step 120 of real-time measurement of the instantaneous rotational frequency ω (t) of the rotor. This is usually done by obtaining a derivative with respect to time for the signal coming from the rotor position sensor.

そして、ステップ121の間に、上記瞬間回転周波数によって決まる電源電圧パルスの値の1つの成分が求められる。   Then, during step 121, one component of the value of the power supply voltage pulse determined by the instantaneous rotation frequency is obtained.

そして、ステップ122の間に、回転周波数によって決まる電圧値を組み込んで、電源電圧パルスの値U(t)が求められる。   Then, during step 122, a voltage value determined by the rotation frequency is incorporated to obtain the value U (t) of the power supply voltage pulse.

第1の変形の場合、ステップ1210の間に、公式Ψ.ω(t)に従ってロータの回転周波数の測定値から電源電圧パルスの値の第2の項が計算される。そして、ステップ122中に、コントローラにより以下の公式に従って各電源電圧パルスの値U(t)が計算される。
PulseAmplitude、Offset及びΨの値は、システムのメモリ内にある。そして、電圧コマンドがモータに送られる。
In the case of the first variant, during step 1210, the formula Ψ. A second term of the value of the power supply voltage pulse is calculated from the measured value of the rotational frequency of the rotor according to ω (t). Then, during step 122, the value U (t) of each power supply voltage pulse is calculated by the controller according to the following formula.
The values of PulseAmplitude, Offset and Ψ are in the system's memory. A voltage command is then sent to the motor.

第2の変形の場合、ステップ1211の間に、コントローラのメモリに記録されたテーブルTabTemplate[Speed(t)]から、現回転周波数に対応する第2の項の値を抽出することにより、第2の項が得られる。そして、ステップ122の間に、コントローラにより以下の公式に従って各電源電圧パルスの値U(t)が計算される。
In the case of the second variant, the second term value corresponding to the current rotational frequency is extracted from the table TabTemplate [Speed (t)] recorded in the memory of the controller during step 1211 by Is obtained. Then, during step 122, the value U (t) of each power supply voltage pulse is calculated by the controller according to the following formula.

図13は、振幅係数PulseAmplitudeが1に等しい最も過酷な条件下で行われるスクリュードライバ動作の実行の場合における、持続時間がこの例では5msに等しい電源電圧パルスの間の、ロータの回転周波数と、モータに対する電源電圧パルスコマンドと、モータによって消費される電流との変動を示す。   FIG. 13 shows the rotational frequency of the rotor during a power supply voltage pulse whose duration is equal to 5 ms in this example, in the case of execution of a screwdriver operation performed under the most severe conditions where the amplitude coefficient PulseAmplitude is equal to 1. It shows the variation between the power supply voltage pulse command for the motor and the current consumed by the motor.

以下が分かる。
−電源電圧パルスの間の速度の変動は、完全に直線状でありかつ一定であり(モータの一定加速度)、従来技術におけるように曲線状ではない。
−モータによって消費される電流は安定している。
これは、本発明による、ロータの回転周波数の関数としての電圧の設定値の変更によって達成される。
You can see the following.
The speed variation between the supply voltage pulses is completely linear and constant (motor constant acceleration) and not curvilinear as in the prior art.
-The current consumed by the motor is stable.
This is achieved by changing the voltage setting as a function of the rotational frequency of the rotor according to the invention.

図14は、最も過酷な条件下での用途に対して必要な電力の30%しか必要としない用途の場合における、持続時間がこの例では5msに等しい電源電圧パルスの過程においての、ロータの回転周波数と、電源電圧パルスコマンドと、モータによって消費される電流との変動を示し、振幅係数PulseAmplitudeは0.3に等しい。   FIG. 14 shows the rotation of the rotor in the course of a supply voltage pulse whose duration is equal to 5 ms in this example, in the case of an application that requires only 30% of the power required for the application under the harshest conditions. It shows the variation in frequency, power supply voltage pulse command, and current consumed by the motor, and the amplitude coefficient PulseAmplitude is equal to 0.3.

最も過酷な条件下で発生する正常な場合におけるように、速度の推移は完全に直線状でありかつ一定であり、電流は安定していることが分かる。オフセットの変更は、電源電圧パルスの終了時に得られる最終速度にのみ影響を与え、モータの速度又は電流消費の変動の線形性は損なわない。   It can be seen that the speed transition is perfectly linear and constant and the current is stable, as in the normal case occurring under the most severe conditions. Changing the offset only affects the final speed obtained at the end of the power supply voltage pulse, and does not compromise the linearity of fluctuations in motor speed or current consumption.

6.5.2.動作異常の管理
i.わずかな異常
図15は、振幅係数PulseAmplitudeが1に等しい最も過酷な条件下で行われるねじ締め動作の場合における、持続時間がこの例では5msに等しい電源電圧パルスの間の、ロータの回転周波数と、電源電圧パルスコマンドと、モータによって消費される電流との変動を示す。
6.5.2. Management of abnormal operation i. Slight Abnormality FIG. 15 shows the rotational frequency of the rotor during a power supply voltage pulse with a duration of equal to 5 ms in this example in the case of the screwing operation performed under the most severe conditions where the amplitude coefficient PulseAmplitude is equal to 1. , Shows the variation in power supply voltage pulse command and current consumed by the motor.

ここでは、回転周波数が、完全に線形(直線状かつ一定)ではなく、反対に乱れていることが分かる。この乱れは、例えば、締付け中のアセンブリの剛性のわずかな変動(摩擦)等のわずかな動作異常からもたらされる。しかしながら、システムは、電源電圧を、ロータの回転周波数の関数として変化させて、実質的に一定の電流値を維持する。   Here, it can be seen that the rotational frequency is not completely linear (linear and constant), but is perturbed on the contrary. This disturbance results from slight operational abnormalities such as slight variations (friction) of the stiffness of the assembly during tightening, for example. However, the system changes the power supply voltage as a function of the rotational frequency of the rotor to maintain a substantially constant current value.

したがって、わずかな異常の場合、システムは、許容可能な電流を維持するように電源電圧を補正する。   Thus, in the event of a slight anomaly, the system corrects the power supply voltage to maintain an acceptable current.

或る特定の使用の場合、ねじ締め動作又はねじ緩め動作中に、モータが大幅に減速するか又は遮断される(硬点を通過するとき、過剰なねじ締め等)ことが発生する可能性がある。この結果、電流が急に増大することになり、その値は、システムによって許容可能な最大値を超える可能性がある。   For certain uses, it is possible that during the screwing or unscrewing operation, the motor may be significantly slowed down or shut off (excessive screwing when passing through a hard point, etc.). is there. This can result in a sudden increase in current, which can exceed the maximum value allowed by the system.

こうした場合を図16に示す。図16は、振幅係数PulseAmplitudeが1に等しい最も過酷な条件下でのねじ締め動作の実行の場合における、持続時間がこの例では5msに等しい電源電圧パルスの間の、ロータの回転周波数と、電源電圧パルスコマンドと、モータによって消費される電流との変動を表す。   Such a case is shown in FIG. FIG. 16 shows the rotational frequency of the rotor and the power supply during a power supply voltage pulse whose duration is equal to 5 ms in this example in the case of performing the screwing operation under the most severe conditions where the amplitude coefficient PulseAmplitude is equal to 1. It represents the variation between the voltage pulse command and the current consumed by the motor.

ここでは、電源電圧パルスの最後の前にモータが「わずかに」遮断されること(約0.0065sにおける回転周波数の低下)が分かる。   Here, it can be seen that the motor is “slightly” shut off before the end of the power supply voltage pulse (reduction in rotational frequency at about 0.0065 s).

この種の遮断は、伝動システムにおける遊びが、電源電圧パルスの最後の前に吸収される場合に現れる。これは、ロータの不十分な跳ね返りの結果である可能性があり、それにより、ロータは、最大後退位置に戻ることができず、かつ、伝動システムの角度遊びの完全な値に対応する、ロータに対する加速移動距離を得ることができない。   This type of interruption appears when play in the transmission system is absorbed before the end of the supply voltage pulse. This may be the result of insufficient rebound of the rotor, so that the rotor cannot return to the maximum retracted position and corresponds to the full value of the angular play of the transmission system. Accelerating travel distance cannot be obtained.

しかしながら、ロータの遮断による回転周波数の低下の間、システムは、電流の急な増大を回避するように電源電圧を調整する。   However, during a decrease in rotational frequency due to rotor shut-off, the system adjusts the power supply voltage to avoid a sudden increase in current.

しかしながら、この方法には限界があり、それは、システムが、最適な使用の場合にモータの回転周波数のわずかな変動をカバーするようなサイズであるためである。   However, this method has its limitations because the system is sized to cover slight variations in motor rotational frequency for optimal use.

しかしながら、基本システムでは、電源電圧パルスの加速フェーズの初期に、モータの遮断の影響を阻止することはできない。その上、温度及び機器の経年変化によって変動する可能性があるシステムの内部抵抗、又はこの場合もまたシステムに電力を供給する電力網の電圧の安定性による問題等、ほとんどモデル化することができない外乱の他の場合がある。   However, the basic system cannot prevent the effect of motor shutoff early in the acceleration phase of the power supply voltage pulse. In addition, disturbances that can hardly be modeled, such as the internal resistance of the system, which can fluctuate due to temperature and equipment aging, or problems due to the stability of the voltage of the power grid that also powers the system. There are other cases.

例えば、ロータの跳ね返りが正確に発生しなかった場合、及びモータ加速に対して利用可能な角移動距離が大幅に低減する場合により深刻な異常の発生を管理するために、本発明による方法は、安全システムを実施する。   For example, in order to manage the occurrence of more serious anomalies when the rotor bounce does not occur accurately and when the angular travel distance available for motor acceleration is significantly reduced, Implement a safety system.

ii.より深刻な異常
図17を参照すると、この安全機構は、動作異常を検出するステップ170と、動作異常の検出に続いてモータの電源電圧パルスの値を補正するステップ171とのリアルタイムでの実施からなる。
ii. More serious abnormality Referring to FIG. 17, the safety mechanism includes a real-time implementation of step 170 for detecting an operational abnormality and step 171 for correcting the value of the power supply voltage pulse of the motor following the detection of the operational abnormality. Become.

より具体的には、動作異常を検出するステップ170と、電源パルスの値を補正するステップ171とは、以下のものを含む。
−モータによって消費される電流をリアルタイムに測定するステップ1701。
−モータによって消費される電流の測定値を所定閾値と比較するステップ1702。この値は、好ましくは、システムによって許容可能な電流の最大値、例えば75アンペアに等しくなる。
−モータによって発生する電流の測定値が閾値以上となったときにモータの電源電圧を低下させるステップ1710。
More specifically, the step 170 for detecting an abnormal operation and the step 171 for correcting the value of the power supply pulse include the following.
Measuring 1701 the current consumed by the motor in real time;
-Step 1702 comparing the measured value of the current consumed by the motor with a predetermined threshold. This value is preferably equal to the maximum value of current that can be tolerated by the system, for example 75 amps.
Step 1710 of reducing the power supply voltage of the motor when the measured value of the current generated by the motor exceeds a threshold value.

幾つかのタイプの安全機構、すなわち、
−簡易安全機構、
−強化安全機構、
を実施することができる。
Several types of safety mechanisms, namely
-Simple safety mechanism,
-Enhanced safety mechanism,
Can be implemented.

ii.1.簡易安全機構
簡易安全機構と呼ばれるものに関連して、モータの電源電圧を低下させるステップ1710は、電源電圧の第1の項、すなわち、この場合はオフセットを低減させることにある(ステップ17101)。
ii. 1. Simple Safety Mechanism In connection with what is called a simple safety mechanism, the step 1710 of reducing the power supply voltage of the motor is to reduce the first term of the power supply voltage, ie, the offset in this case (step 17101).

このため、図18に示すように、この簡易安全機構は、したがって、理由が何であっても、過度に高い電流が検出されたときにのみ、オフセットを徹底的に制限することにある。   Thus, as shown in FIG. 18, this simple safety mechanism is therefore to limit the offset thoroughly only when an excessively high current is detected for whatever reason.

図19は、振幅係数PulseAmplitudeが1に等しい最も過酷な条件下でのねじ締め動作の実行の場合における、持続時間がこの例では5msに等しい電源電圧パルスの間の、ロータの回転周波数と、電源電圧パルスコマンドと、モータによって消費される電流との変動を表す。ここでは、モータが、電源電圧パルスの最後の前に「長時間」遮断されること(約0.0055sにおける回転周波数の低下)が分かる。   FIG. 19 shows the rotational frequency of the rotor and the power supply during a power supply voltage pulse whose duration is equal to 5 ms in this example in the case of performing the screwing operation under the most severe conditions where the amplitude coefficient PulseAmplitude is equal to 1. It represents the variation between the voltage pulse command and the current consumed by the motor. Here it can be seen that the motor is shut off “long time” before the end of the power supply voltage pulse (rotational frequency drop at about 0.0055 s).

この場合、電流は、最終的に増大することは不可避である。電源電圧の調節は、この現象を防止するには十分効率的とはならない。しかしながら、電流に関する安全機構は、設定値電圧を徹底的に制限するために閾値で作動させることができる。   In this case, it is inevitable that the current finally increases. Adjustment of the power supply voltage is not efficient enough to prevent this phenomenon. However, the current safety mechanism can be activated at a threshold to thoroughly limit the setpoint voltage.

そして、パルスの性能は、非常に大きく損なわれるが、これは、電流障害及びシステムの遮断を防止する。   And the performance of the pulse is greatly impaired, which prevents current faults and system interruptions.

電流の簡易安全機構により、例えば実験によって求められる緩和係数(例えば、0.5に等しい)を適用することにより、電源電圧パルスに適用される係数PulseAmplitudeを自動的に低減することによって、オフセットを制限することができる。これにより、システムによって許容可能な最大電流値が超えられることなく、ねじ締め動作を終了することができる。これは、例えば、ロータが遮断される場合、及び/又は不適切な電源ケーブルが使用される場合に発生する。   A simple current safety mechanism limits the offset by automatically reducing the coefficient PulseAmplitude applied to the power supply voltage pulse, for example by applying a relaxation factor (e.g. equal to 0.5) determined by experiment can do. As a result, the screwing operation can be terminated without exceeding the maximum current value allowable by the system. This occurs, for example, when the rotor is shut off and / or when an inappropriate power cable is used.

ii.2.強化安全機構
簡易安全機構の実施が十分でない場合、強化安全機構を実施することができる。この強化安全機構に関連して、モータの電源電圧を低下させるステップ1710は、第1の項の振幅係数との積と第2の項との和を低減させることにある(ステップ17102)。
ii. 2. Enhanced safety mechanism If the implementation of the simple safety mechanism is not sufficient, the enhanced safety mechanism can be implemented. In connection with this enhanced safety mechanism, the step 1710 of reducing the motor power supply voltage is to reduce the sum of the product of the amplitude coefficient of the first term and the second term (step 17102).

図20に示すように、この強化安全機構は、したがって、過度に高い電流が検出されたときに、オフセットと回転周波数の関数として変化する追加の電圧との和を、例えば実験により求められる緩和係数(例えば、0.5に等しい)をこの和に自動的に適用することにより、徹底的に制限することにある。   As shown in FIG. 20, this enhanced safety mechanism therefore provides a relaxation factor that, for example, is determined experimentally, by adding the offset and additional voltage that varies as a function of rotational frequency when an excessively high current is detected. (E.g., equal to 0.5) is to limit it thoroughly by automatically applying to this sum.

図21は、振幅係数PulseAmplitudeが1に等しい最も過酷な条件下でのねじ締め動作の実行の場合における、持続時間がこの例では5msに等しい電源電圧パルスの間の、ロータの回転周波数と、電源電圧パルスのコマンドと、モータによって消費される電流との変動を表す。   FIG. 21 shows the rotational frequency of the rotor and the power supply during a power supply voltage pulse whose duration is equal to 5 ms in this example, in the case of performing the screwing operation under the most severe conditions where the amplitude coefficient PulseAmplitude is equal to 1. It represents the variation between the voltage pulse command and the current consumed by the motor.

ここでは、強化安全機構の適用により電源電圧が更により迅速に低下することが分かる。   Here it can be seen that the supply voltage drops even more quickly due to the application of the enhanced safety mechanism.

6.6.変形
一変形では、本発明は、上記モータの逆起電圧係数Ψの関数としてだけではなく、例えば、位相シフト、速度、効率、内部抵抗、慣性、利得等、システムの他のパラメータの関数としても、電源電圧パルスの電圧の第2の項を求めることによって、改善することができる。
6.6. In one variation, the invention is not only as a function of the motor back electromotive force coefficient Ψ, but also as a function of other parameters of the system, such as phase shift, speed, efficiency, internal resistance, inertia, gain, etc. This can be improved by obtaining the second term of the voltage of the power supply voltage pulse.

Claims (20)

電動モータを備え、該電動モータのロータは回転駆動されることが可能な端末ユニットに接続され、前記モータは逐次的な電源電圧パルスによって電力が供給される、不連続スクリュードライバ装置を制御する方法であって、前記電源電圧パルスの各々の間に前記モータの瞬間電源電圧を求めるステップを含み、該ステップは、少なくとも以下のステップである、
前記ロータの瞬間回転周波数をリアルタイムに測定する第1のステップと、
前記電源電圧パルスの電圧の成分を求める第2のステップであって、該成分は前記瞬間回転周波数によって決まる、第2のステップと、
前記ロータの前記瞬間回転周波数に応じて、電圧値を組み込んだ前記電源電圧パルスの電圧をリアルタイムで求める第3のステップと
を含むことを特徴とする、方法。
Method for controlling a discontinuous screwdriver device comprising an electric motor, wherein the rotor of the electric motor is connected to a terminal unit that can be driven in rotation, said motor being powered by sequential power supply voltage pulses And determining an instantaneous power supply voltage of the motor during each of the power supply voltage pulses, the steps being at least the following steps:
A first step of measuring the instantaneous rotational frequency of the rotor in real time;
A second step of determining a voltage component of the power supply voltage pulse, wherein the component is determined by the instantaneous rotational frequency;
A third step of determining in real time the voltage of the power supply voltage pulse incorporating a voltage value in response to the instantaneous rotational frequency of the rotor.
前記成分は、前記瞬間回転周波数の関数として、電圧値の所定の集合から選択される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the component is selected from a predetermined set of voltage values as a function of the instantaneous rotational frequency. 前記成分は、前記瞬間回転周波数の所定係数との積に等しいものとして求められる、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the component is determined as being equal to a product of the instantaneous rotational frequency with a predetermined coefficient. 前記電源電圧パルスの各々の電圧は、
所定の理論的な定電源電圧にパルス振幅係数を掛け合わせた値に対応する第1の項と、
前記ロータの前記瞬間回転周波数によって決まる前記成分に対応する第2の項と
の和に対応する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
Each voltage of the power supply voltage pulse is:
A first term corresponding to a value obtained by multiplying a predetermined theoretical constant power supply voltage by a pulse amplitude coefficient;
The method according to any one of claims 1 to 3, corresponding to a sum of a second term corresponding to the component determined by the instantaneous rotation frequency of the rotor.
前記パルス振幅係数は0〜1の範囲にある、請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, wherein the pulse amplitude factor is in the range of 0-1. 前記所定の理論的な定電源電圧は、電流の所定値に前記スクリュードライバ装置の電気抵抗を掛け合わせた積に等しいものである、請求項4又は5に記載の方法。   The method according to claim 4 or 5, wherein the predetermined theoretical constant power supply voltage is equal to a product of a predetermined value of current multiplied by an electric resistance of the screwdriver device. 前記第2の項は、前記ロータの前記瞬間回転周波数の前記モータの逆起電圧の係数との積に等しい電圧値である、請求項4〜6のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 4 to 6, wherein the second term is a voltage value equal to a product of the instantaneous rotational frequency of the rotor and a coefficient of a counter electromotive voltage of the motor. 前記第2の項は、電源電圧値及び前記ロータの回転周波数値の複数の対を関連付ける対応テーブルの形式で記憶されるデータを考慮する、請求項4〜7のいずれか一項に記載の方法。   8. A method according to any one of claims 4 to 7, wherein the second term considers data stored in the form of a correspondence table associating a plurality of pairs of power supply voltage values and rotational frequency values of the rotor. . 動作異常を検出するステップと、動作異常の前記検出に続いて前記モータの前記電源電圧パルスの電圧を補正するステップとを含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 8, comprising detecting an operation abnormality and correcting the voltage of the power supply voltage pulse of the motor following the detection of the operation abnormality. 動作異常を検出する前記ステップは、
前記モータによって消費される電流を測定するステップと、
前記モータによって消費される前記電流の前記測定値を所定閾値と比較するステップと、
前記モータによって消費される前記電流の前記測定値が前記閾値以上になると、前記モータの前記電源電圧パルスの電圧を低下させるステップと
を含む、請求項9に記載の方法。
The step of detecting an abnormal operation includes
Measuring the current consumed by the motor;
Comparing the measured value of the current consumed by the motor with a predetermined threshold;
The method of claim 9, comprising: reducing the voltage of the power supply voltage pulse of the motor when the measured value of the current consumed by the motor is greater than or equal to the threshold.
前記モータの前記電源電圧パルスの前記電圧を低下させる前記ステップは、該電源電圧パルスの該電圧の前記第1の項を低減させるものである、請求項10に記載の方法。   The method of claim 10, wherein the step of reducing the voltage of the power supply voltage pulse of the motor is to reduce the first term of the voltage of the power supply voltage pulse. 前記モータの前記電源電圧パルスの前記電圧を低減させる前記ステップは、前記第1の項の前記振幅係数との積と前記第2の項との和を低減させることにある、請求項10に記載の方法。   The step of reducing the voltage of the power supply voltage pulse of the motor is to reduce the sum of the product of the amplitude coefficient of the first term and the second term. the method of. 回転駆動されることが可能な端末ユニットにロータが接続されている電動モータと、逐次的な電源電圧パルスによる前記モータの電源用の手段とを備える不連続ねじ締めシステムであって、前記電源電圧パルスの各々の間に前記モータの瞬間電源電圧を求める手段を備えており、該手段は、少なくとも、
前記ロータの瞬間回転周波数をリアルタイムに測定する手段と、
前記電源電圧パルスの電圧の成分を求める手段であって、該成分は前記瞬間回転周波数によって決まる、手段と、
前記ロータの前記瞬間回転周波数に応じて、電圧値を組み込んだ前記電源電圧パルスをリアルタイムに求める手段と
を備えることを特徴とする、不連続ねじ締めシステム。
A discontinuous screwing system comprising: an electric motor having a rotor connected to a terminal unit capable of being driven to rotate; and means for powering the motor by sequential power supply voltage pulses, wherein the power supply voltage Means for determining the instantaneous power supply voltage of the motor during each of the pulses, the means comprising at least:
Means for measuring the instantaneous rotational frequency of the rotor in real time;
Means for determining a voltage component of the power supply voltage pulse, the component being determined by the instantaneous rotational frequency;
A discontinuous screw tightening system comprising: means for obtaining the power supply voltage pulse incorporating a voltage value in real time according to the instantaneous rotation frequency of the rotor.
前記電源電圧パルスの電圧をリアルタイムに求める前記手段は、
所定の理論的定電源電圧にパルス振幅係数を掛け合わせた値に対応する第1の項と、
前記ロータの前記瞬間回転周波数によって決まる前記成分に対応する第2の項と
の和を計算する手段を備える、請求項13に記載のシステム。
The means for obtaining the voltage of the power supply voltage pulse in real time is:
A first term corresponding to a value obtained by multiplying a predetermined theoretical constant power supply voltage by a pulse amplitude coefficient;
14. The system of claim 13, comprising means for calculating a sum with a second term corresponding to the component determined by the instantaneous rotational frequency of the rotor.
動作異常を検出する手段と、動作異常の前記検出に続いて前記モータの前記電源電圧パルスの電圧を補正する手段とを備える、請求項13又は14に記載のシステム。   15. The system according to claim 13 or 14, comprising means for detecting an operation abnormality and means for correcting the voltage of the power supply voltage pulse of the motor following the detection of the operation abnormality. 動作異常を検出する前記手段は、
前記モータによって消費される電流を測定する手段と、
前記モータによって消費される前記電流の前記測定値を所定閾値と比較する手段と、
前記モータによって消費される前記電流の前記測定値が前記閾値以上になると、前記モータの前記電源電圧パルスの電圧を低下させる手段と
を備える、請求項15に記載のシステム。
The means for detecting an operation abnormality comprises:
Means for measuring the current consumed by the motor;
Means for comparing the measured value of the current consumed by the motor with a predetermined threshold;
The system of claim 15, comprising: means for reducing the voltage of the power supply voltage pulse of the motor when the measured value of the current consumed by the motor is greater than or equal to the threshold.
前記モータの前記電源電圧パルスの電圧を低下させる前記手段が、前記電源電圧パルスの前記第1の項を低減させるものである、請求項14又は16に記載のシステム。   The system according to claim 14 or 16, wherein the means for reducing the voltage of the power supply voltage pulse of the motor is to reduce the first term of the power supply voltage pulse. 前記モータの前記電源電圧パルスの電圧を低下させる前記手段が、前記第1の項の前記振幅係数との積と前記第2の項との和を低減させるものである、請求項14又は16に記載のシステム。   The means for lowering the voltage of the power supply voltage pulse of the motor is for reducing the sum of the product of the amplitude coefficient of the first term and the second term. The described system. プログラムがコンピュータによって実行されると、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法が実行される、プログラムコード命令を含むコンピュータプログラム。   Computer program comprising program code instructions, wherein when the program is executed by a computer, the method according to any one of claims 1 to 12 is executed. 請求項19に記載のコンピュータプログラムを記憶している、コンピュータに読み取り可能な非一時的記憶媒体。   A computer-readable non-transitory storage medium storing the computer program according to claim 19.
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