JPH10328952A - Control method and device of motor, and screw fastening method and device - Google Patents

Control method and device of motor, and screw fastening method and device

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JPH10328952A
JPH10328952A JP9144179A JP14417997A JPH10328952A JP H10328952 A JPH10328952 A JP H10328952A JP 9144179 A JP9144179 A JP 9144179A JP 14417997 A JP14417997 A JP 14417997A JP H10328952 A JPH10328952 A JP H10328952A
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torque
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screw tightening
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accelerate and decelerate a motor for a short time, and to control the operation of the motor without applying the excess load torque to an object to be controlled, by respectively controlling a speed control accuracy and a torque control accuracy while clearly discriminating the same. SOLUTION: An operation pattern generating part 50 for storing an operation pattern of a motor 6, and generating the same, is installed. A speed command ωr* is output to a speed control part 60 from the operation pattern generating part 50. A torque command tr* is output to a torque control part 100. The d? axis current commands id* and iq* respectively output from a speed control part 60 or the torque control part 100, are switched and selected by a switch means 78 to be input to a current control part 80, to be made incoherent, and then are converted from the dq axis coordinate to the u, v, w coordinates, so that a PWM invertor 18 is driven through a driver 92, to control a PM motor 6.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、モータの速度制
御とトルク制御とを、それぞれ独立して優先順位を付け
て実行するようにしたモータの制御方法及び装置に関す
る。またこの発明は、ねじ（ボルト、ナット）の締結
（締め付け作業及びゆるめ作業をも含む）に使用するね
じ締め方法及び装置にも関し、特に、永久磁石式同期モ
ータを利用した小型軽量かつ安全でトルク絶対値及び精
度の管理可能なねじ締め方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for controlling a motor in which a speed control and a torque control of the motor are executed independently with priorities. The present invention also relates to a screw tightening method and apparatus used for fastening (including a tightening operation and a loosening operation) of screws (bolts and nuts). The present invention relates to a screw tightening method and device capable of managing an absolute torque value and accuracy.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、モータはモータの発生する速度及
び／又はトルクを利用して産業界に広く用いられてい
る。また、デジタル技術の進歩により電流ベクトル制御
が可能になり、速度及びトルクをそれぞれ望む値に制御
する技術も知られて来た。ここで、永久磁石式同期モー
タ（以下、「ＰＭモータ」と呼ぶ）の制御方法を復習す
ると、ｄ−ｑ軸座標で表したＰＭモータの電圧方程式及
びトルクは次式で与えられる。2. Description of the Related Art Conventionally, motors have been widely used in industry by utilizing the speed and / or torque generated by the motor. In addition, advances in digital technology have enabled current vector control, and techniques for controlling speed and torque to desired values have been known. Here, when reviewing the control method of the permanent magnet type synchronous motor (hereinafter, referred to as “PM motor”), the voltage equation and the torque of the PM motor expressed by dq axis coordinates are given by the following equations.

【数１】 (Equation 1)

【数２】 Ｔ＝Ｐｎ・Ψａ・ｉｑ＋Ｐｎ（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ・ｉｑ …（２） 但し、ｉｄ、ｉｑは電機子電流のｄ、ｑ軸成分、ｖｄ、
ｖｑは電機子電圧のｄ、ｑ軸成分、Ψａ＝√３／２・Ψ
ｆでΨｆは永久磁石による電機子鎖交磁束の最大値、Ｒ
は電機子抵抗、Ｌｄ、Ｌｑはｄ、ｑ軸インダクタンス、
ｐ＝ｄ／ｄｔ、Ｐｎ：極対数である。また、インバータ
で駆動されるＰＭモータでは、使用できる電機子電流Ｉ
ａ及び端子電圧Ｖａに物理的上限があり、ここではその
制御条件を次式で表現する。T = Pn · Ψa · iq + Pn (Ld−Lq) id · iq (2) where id and iq are d and q axis components of armature current, vd,
vq is the d and q axis components of the armature voltage, Ψa = {3/2 ·}
where f is the maximum value of the armature interlinkage flux due to the permanent magnet, R
Is armature resistance, Ld and Lq are d, q-axis inductance,
p = d / dt, Pn: number of pole pairs. Further, in the PM motor driven by the inverter, the available armature current I
a and the terminal voltage Va have a physical upper limit. Here, the control condition is expressed by the following equation.

【数３】 Ｉａ＝√（ｉｄ2＋ｉｑ2）＝√３Ｉｅ≦Ｉａｍｃ又はＩａｍｉ… （３）Ia = √ (id 2 + iq 2 ) = √3Ie ≦ Iamc or Iami ... (3)

【数４】 Ｖａ＝√（ｖｄ2＋ｖｑ2）＝Ｖｔ≦Ｖａｍ … （４） 但し、Ｉｅは相電流の実効値であり、Ｖｔは線間電圧の
実効値である。また、Ｉａｍｃは連続運転状態でのモー
タの定格電流であり、Ｉａｍｉは短時間的にインバータ
の供給できる最大電流である。更にまた、Ｖａｍはイン
バータの電源電圧で規定される最大供給電圧である。し
かして、ＰＭモータを電流ベクトル制御する方法は種々
の方法が知られている。先ず、ｉｄ＝０制御は、ｄ軸電
流指令値ｉｄ＊を常に０に保つ制御法で、ＰＭモータの
制御方法として最も一般的であり、この時の発生トルク
はVa = √ (vd 2 + vq 2 ) = Vt ≦ Vam (4) where Ie is the effective value of the phase current and Vt is the effective value of the line voltage. Iamc is the rated current of the motor in the continuous operation state, and Iami is the maximum current that can be supplied by the inverter in a short time. Furthermore, Vam is the maximum supply voltage defined by the power supply voltage of the inverter. Various methods for controlling the current vector of the PM motor are known. First, id = 0 control is a control method that always keeps the d-axis current command value id * at 0, and is the most common method of controlling a PM motor.

【数５】 Ｔ＝Ｐｎ・Ψａ・ｉｑ … （５） となり、ｑ軸電流指令値に比例する。また、永久磁石の
経時変化及び／又は温度変化によりΨａが変化し、トル
ク絶対値が変動する第１原因である。次にＰＭモータが
突極機の場合には、Ｌｄ≠Ｌｑとなり、数２により生じ
るリラクタンストルクを有効利用することが可能とな
り、同一電流で最大のトルクを得るように電流ベクトル
を制御すると効率良く、ｄ、ｑ軸電流の関係は次式で与
えられる。T = Pn · Ψa · iq (5), which is proportional to the q-axis current command value. Further, Δa changes due to a change over time and / or a temperature change of the permanent magnet, which is a first cause of a change in the absolute value of the torque. Next, when the PM motor is a salient pole machine, Ld ≠ Lq, and the reluctance torque generated by Equation 2 can be effectively used. If the current vector is controlled so as to obtain the maximum torque with the same current, the efficiency is improved. , D, and q-axis current are given by the following equation.

【数６】 ｉｄ＝０．５＊Ψａ／（Ｌｑ−Ｌｄ）−√（０．２５＊Ψａ2／（Ｌｑ−Ｌｄ ）2＋ｉｑ2） … （６） 更にまた、モータを６０００〜１５０００ｒｐｍ等の高
速回転領域で運転したい場合には、モータの端子電圧が
速度の上昇に伴い逆起電圧ωΨａと共に増加し、数４の
条件を満たすことができなくなり、物理的運転限界に至
る。一般に、数４の条件のもとで速度制御範囲を拡大す
るには、弱め界磁制御が用いられる。一般に、永久磁石
で界磁磁束を得るＰＭモータの場合、界磁磁束は固定さ
れているので磁束の大きさを変えることができない。そ
こで、ｄ軸電機子反作用による減磁作用を利用して空隙
磁束を減少させる弱め磁束制御を行うと、弱め界磁制御
と等価な効果が得られ、この効果を本発明では等価弱め
界磁制御と呼ぶ。制御の簡単化のために電圧制限条件式
４を次のように変換する。[6] id = 0.5 * Ψa / (Lq -Ld) -√ (0.25 * Ψa 2 / (Lq-Ld) 2 + iq 2) ... (6) Furthermore, the motor such 6000~15000rpm When it is desired to operate in the high-speed rotation region, the terminal voltage of the motor increases with the back electromotive force ωΨa as the speed increases, and the condition of Equation 4 cannot be satisfied, and the physical operation limit is reached. Generally, field-weakening control is used to expand the speed control range under the condition of Expression 4. Generally, in the case of a PM motor that obtains a field magnetic flux with a permanent magnet, the magnitude of the magnetic flux cannot be changed because the field magnetic flux is fixed. Therefore, when the weak magnetic flux control for reducing the air gap magnetic flux by utilizing the demagnetizing action due to the d-axis armature reaction is performed, an effect equivalent to the field weakening control is obtained. In the present invention, this effect is called equivalent field weakening control. In order to simplify the control, the voltage limiting condition expression 4 is converted as follows.

【数７】 Ｖ０＝√（ｖｄ０2＋ｖｑ０2）≦Ｖ０ｍ … （７） 但し、ｖｄ０＝−ωＬｑ・ｉｑ ｖｑ０＝ωΨａ＋ωＬｄ・ｉｄ Ｖ０ｍ＝Ｖａｍ−Ｒ・Ｉａｍ 数７より等価弱め界磁制御の条件は次式のようになる。V0 = √ (vd0 2 + vq0 2 ) ≦ V0m (7) where vd0 = −ωLq · iq vq0 = ωΨa + ωLd · id V0m = Vam−R · Iam The condition of equivalent field weakening control is given by the following equation. become that way.

【数８】 ｉｄ＝−Ψａ／Ｌａ＋√（Ｖ０ｍ2／ω2−Ｌｑ2＊ｉｑ2）／Ｌｄ…（８） この場合、Ｖ０＝Ｖ０ｍとなり端子電圧はＶａｍ以下に
制限され、高速運転が可能となる。[Equation 8] id = -Ψa / La + √ ( V0m 2 / ω 2 -Lq 2 * iq 2) / Ld ... (8) In this case, V0 = V0m next to the terminal voltage is limited to less than Vam, enables high-speed operation Becomes

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なモータのベクトル制御では、ロボットに使用されるサ
ーボモータのように電圧が制限値に達しない速度領域で
は、トルク一定制御や同一電流に対して発生トルクが最
大となるように電流ベクトルを制御する最大トルク制御
が当然の制御方法として採用され一般に議論されている
が、ここで議論しているトルク一定制御や最大トルク制
御とはトルク制御と呼んでいるが、実際には所与のトル
ク条件のもとでモータの速度をいかに所望の運転パター
ンに近づけるかということが制御の目標となっており、
トルク制御の精度より速度制御の精度を重視した、この
発明で定義する速度優先制御方法が議論されているに過
ぎない。すなわち、モータの使用方法には、モータの速
度制御の精度を重視した使用方法と、モータの発生する
トルク絶対値の大きさや精度を重視した使用方法とがあ
り、一般的にはモータのトルク精度より位置や回転速度
の検出精度の方が高く容易であるので、速度優先制御方
法及び装置が当然のこととして使用されていた。そし
て、速度優先制御の中でのトルク制御が議論されて来
た。しかしながら、ねじ締め作業等にモータを使用する
場合には、ねじ締め作業の品質はモータの速度制御の精
度をどのように向上させても改善できず、モータの生成
トルクの絶対値トルク精度がねじ締め作業では決定的に
重要となる。従って、モータの速度制御の精度とトルク
制御の精度とを明確に区別してそれぞれ優先順位を付
け、速度精度優先制御とトルク精度優先制御とを区別し
て各運転状態に応答して適宜切替えて制御していく方法
及び装置は一般に知られていなかった。より具体的に説
明すると、一般に、ねじ締め装置においては、ボルト／
ナットが着座するまでは高速回転（低トルク）が必要で
あり、締付け時（ボルト／ナットが着座後）には低速回
転高トルクが必要である。しかして、上述の高速回転数
は通常８０００〜１５０００ｒｐｍの速度となり、締付
け時の低速度は０．１〜６０ｒｐｍとなるので、０．１
〜１５０００ｒｐｍの広い速度制御範囲において、減速
器の切替えや、モータタップの切替えを行わず同一のハ
ードウェア構成で上述の速度制御範囲をカバーできるね
じ締め用モータは従来一般的ではなかった。そこで、従
来はエアー駆動のねじ締め装置が使用されていたが、エ
アー式ねじ締め付けトルクは機械的なトルクリミット機
構によりトルクを調整しているので、個々のねじの間の
締付けトルクのばらつきが大きく、実際の締付けトルク
データの記録を自動的に収集管理することができず、締
付けトルク値の自動変更もできないといった問題点があ
った。また、自動車のねじ締めには、締め付けトルク精
度が要求されるため、近年サーボモータを使用したナッ
トランナが使用されるようになったが、ナットが結合部
に着座するまでの空回り期間中は、作業時間を短縮する
ため、出来る限り高速で回すことが求められる。他方
で、締め付けトルクを上げるため、一般的に減速機が使
用される場合が多く、モ−タの回転数は６０００〜１５
０００ｒｐｍの高速となり、この高速回転を実現するた
めには高いモ−タ供給電圧が必要で、一般的に電源とし
てＡＣ２００Ｖ動力系が使用されている。このサ−ボ式
のナットランナを手持ちのハンドツ−ルとして使用する
には、モ−タケ−ブルがＡＣ２００Ｖの動力系統に接続
されているため、作業者が２００Ｖで感電する危険があ
り、また減速機の並設のためハンドツ−ルの重量が重く
なり作業性が劣る等の問題点もあった。この発明は上述
のような事情に鑑みてなされたものであり、この発明の
目的は等価弱め界磁制御により、モータの速度制御範囲
を拡大すると共に、モータのトルク制御精度と速度制御
精度との間に優先順位を付け、速度制御精度を高めたい
場合にはトルク精度より速度精度を重視したモータの制
御を行い、トルク制御精度を高めたい場合には速度精度
よりトルク精度を重視したモータの制御が可能なモータ
の制御方法及び装置を提供することにある。また、この
発明の目的は、永久磁石式同期モータを利用した小型軽
量かつ安全でトルク絶対値及びトルク精度の管理可能な
ねじ締め方法及び装置を提供することにある。However, in the above-described vector control of the motor, in the speed range where the voltage does not reach the limit value, such as in a servomotor used in a robot, constant torque control and the same current cannot be performed in the speed range. The maximum torque control that controls the current vector so that the generated torque is maximized is adopted as a natural control method and is generally discussed.However, the constant torque control and the maximum torque control discussed here are the same as the torque control. In practice, the goal of control is how to bring the speed of the motor closer to the desired operation pattern under given torque conditions.
Only the speed priority control method defined in the present invention, which emphasizes the accuracy of speed control over the accuracy of torque control, is merely discussed. In other words, there are two types of motor usage: one that emphasizes the accuracy of motor speed control, and another that emphasizes the magnitude and accuracy of the absolute value of the torque generated by the motor. Since the detection accuracy of the position and the rotation speed is higher and easier, the speed priority control method and apparatus have been used as a matter of course. Then, torque control in speed priority control has been discussed. However, when a motor is used for screw tightening work, the quality of the screw tightening work cannot be improved no matter how high the accuracy of the speed control of the motor is improved, and the absolute value torque accuracy of the generated torque of the motor is not improved. It is crucial in the fastening work. Therefore, the accuracy of the motor speed control and the accuracy of the torque control are clearly distinguished from each other and prioritized, and the speed accuracy priority control and the torque accuracy priority control are distinguished from each other to be appropriately switched and controlled in response to each operation state. The method and apparatus for moving was not generally known. More specifically, in a screw fastening device, a bolt /
High-speed rotation (low torque) is required until the nut is seated, and low-speed rotation and high torque is required during tightening (after the bolt / nut is seated). However, the above-mentioned high-speed rotation speed is usually 8000 to 15000 rpm, and the low speed at the time of tightening is 0.1 to 60 rpm.
Conventionally, screw tightening motors that can cover the above-described speed control range with the same hardware configuration without switching the speed reducer or switching the motor taps in a wide speed control range of up to 15000 rpm have not been common. Conventionally, air-driven screw tightening devices have been used.However, since the air-type screw tightening torque is adjusted by a mechanical torque limit mechanism, the variation in tightening torque among individual screws is large. However, there is a problem that the recording of the actual tightening torque data cannot be automatically collected and managed, and the tightening torque value cannot be automatically changed. In addition, nut tighteners using servo motors have recently been used to tighten screws for automobiles because tightening torque accuracy is required.However, during idle rotation until the nuts are seated at the joints, work is required. In order to reduce the time, it is required to rotate the motor as fast as possible. On the other hand, in order to increase the tightening torque, a reduction gear is generally used in many cases, and the number of rotations of the motor is 6,000 to 15,
In order to realize this high-speed rotation, a high motor supply voltage is required. In general, an AC 200 V power system is used as a power supply. In order to use this servo-type nut runner as a hand-held hand tool, the motor cable is connected to the power system of AC 200V, so that there is a danger that the operator may receive an electric shock at 200V, and the reduction gear In addition, there is a problem that the weight of the hand tool becomes heavy due to the juxtaposition of the tools and the workability is deteriorated. The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to expand the speed control range of the motor by equivalent field weakening control, and to reduce the speed control accuracy between the motor torque control accuracy and the speed control accuracy. If you want to prioritize and increase the speed control accuracy, control the motor that emphasizes speed accuracy over torque accuracy.If you want to increase torque control accuracy, you can control the motor that emphasizes torque accuracy over speed accuracy. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for controlling a motor. It is another object of the present invention to provide a screw tightening method and apparatus using a permanent magnet type synchronous motor that is small, lightweight, safe, and capable of managing the absolute value of torque and the accuracy of torque.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】この発明は永久磁石式同
期モータの制御装置に関し、この発明の上記目的は、当
該モータの速度制御部内に等価弱め界磁制御部を設け、
当該モータの速度制御範囲を拡大すると共に、前記速度
制御部とは独立して動作するトルク制御部を設け、当該
モータの速度制御精度とトルク制御精度とをそれぞれ独
立して維持し実行することによって達成される。また、
この発明は、モータの制御方法にも関し、この発明の上
記目的は当該モータの速度を優先して制御するか、当該
モータのトルクを優先して制御するか判定するステップ
と、速度優先制御の場合には前記モータの速度制御部に
よりトルク制御より速度制御を優先して実行するステッ
プと、トルク優先制御の場合には、前記モータのトルク
制御部により速度制御よりトルク制御を優先して実行す
るステップとを含むことによっても達成される。更に、
この発明は、ねじ締め機構と、当該ねじ締め機構を駆動
するモータと、当該モータの駆動用電源部と、当該モー
タの動作制御を行う制御手段とを具えたねじ締め装置に
関し、この発明の上記目的は、前記モータに永久磁石式
同期モータを採用し、前記制御手段内に前記モータの速
度制御部と、トルク制御部とを設け、速度精度優先制御
及び／又はトルク精度優先制御をそれぞれ独立して実行
することによっても達成される。更にまた、この発明
は、ねじ締め機構と、当該ねじ締め機構を駆動するモー
タと、当該モータの駆動用電源部と、当該モータの動作
制御を行う制御手段とを具えたねじ締め装置のねじ締め
方法にも関し、この発明の上記目的は、前記制御手段に
おいて前記モータの速度を優先して制御するか、前記モ
ータのトルクを優先して制御するか判定するステップ
と、速度優先制御の場合には前記モータの速度制御部に
よりトルク制御より速度制御を優先して実行するステッ
プと、トルク優先制御の場合には、前記モータのトルク
制御部により速度制御よりトルク制御を優先して実行す
るステップとを含むことによっても達成される。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a control device for a permanent magnet type synchronous motor, and an object of the present invention is to provide an equivalent field weakening control unit in a speed control unit of the motor.
By expanding the speed control range of the motor and providing a torque control unit that operates independently of the speed control unit, by maintaining and executing the speed control accuracy and the torque control accuracy of the motor independently, Achieved. Also,
The present invention also relates to a method for controlling a motor. The object of the present invention is to determine whether to give priority to controlling the speed of the motor or to give priority to controlling the torque of the motor. In the case, the speed control unit of the motor executes the speed control with priority over the torque control. In the case of the torque priority control, the torque control unit of the motor executes the torque control with priority over the speed control. It is also achieved by including steps. Furthermore,
The present invention relates to a screw tightening device including a screw tightening mechanism, a motor for driving the screw tightening mechanism, a power supply unit for driving the motor, and control means for controlling operation of the motor. The object is to adopt a permanent magnet type synchronous motor as the motor, provide a speed control unit of the motor and a torque control unit in the control means, and independently perform speed accuracy priority control and / or torque accuracy priority control. It is also achieved by executing. Furthermore, the present invention provides a screw tightening device comprising a screw tightening mechanism, a motor for driving the screw tightening mechanism, a power supply unit for driving the motor, and control means for controlling operation of the motor. The above object of the present invention also relates to a method, wherein the control means determines whether to give priority to controlling the speed of the motor or to give priority to controlling the torque of the motor. A step of executing speed control by giving priority to torque control by the speed control unit of the motor; and, in the case of torque priority control, a step of executing torque control by giving priority to torque control over speed control by the torque control unit of the motor. It is also achieved by including.

【０００５】[0005]

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施例を
図面を用いて説明する。図１は、この発明のモータ制御
方法及び装置を締付けトルク絶対値及びトルク精度の管
理可能なねじ締め装置に用いた構成例を示したもので、
ねじ締め部１０はナット１を保持するスパナ２、駆動軸
３及びトルクセンサ４及びギア５ａで構成されたねじ締
め機構５と、これを駆動するＳｍ−ＣｏやＮｄ−Ｆｅ−
Ｂ材で永久磁石ロータ部が構成されたＰＭモータ６及び
エンコーダ、レゾルバ等の位置（角度）センサ８で構成
され、ＰＭモータ６の電源は電源ケーブル１２ａを介し
て整流器１６及びインバータ１８で構成された電源部１
４に接続され、ＰＭモータ６の制御信号等は信号ケーブ
ル１２ｂを介して制御手段４０に接続されるようになっ
ている。更に、制御手段４０は通信部４１及び運転制御
部４２から構成され、通信部４１はＲＳ−２３２Ｃやイ
ーサネット等の通信回線を介してモータパラメータ、運
転パラメータ等を記憶するパソコン２０に接続されるよ
うになっている。また、運転制御部４２の内部には、信
号ケーブル１２ｂからのセンサ信号等を入力してモータ
の運転状態を監視判定する運転状態判定部４４や、モー
タ６の運転パターンを記憶すると共に生成する運転パタ
ーン発生部５０が設けられ、モータの運転パターンとし
ては、アイドリング加速パターン部５２、着座迄の減速
パターン部５４、締付トルクパターン部５６、ゆるめト
ルクパターン部５８等にそれぞれモータの加減速の速度
／トルクパターンや、ねじ締め／ゆるめ作業で使用する
締付／ゆるめトルクパターンが記憶され、モータの運転
状態の変化やトルクセンサの出力変化に応答して運転パ
ターン切替部５１によりモータの運転パターンが適宜切
替えられるようになっている。しかして、運転パターン
発生部５０からは速度制御部６０に速度指令ωｒ＊が出
力され、トルク制御部１００にトルク指令ｔｒ＊が出力
され、速度制御部６０又はトルク制御部１００からそれ
ぞれ出力される、ｄｑ軸電流指令ｉｄ＊及びｉｑ＊はス
イッチ手段７８で切替選択されて電流制御部８０に入力
され、非干渉化された後、ｄｑ軸座標からｕ、ｖ、ｗ座
標に変換され、ドライバ９２を介してＰＷＭインバータ
１８を駆動し、ＰＭモータ６を制御するようになってい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a configuration in which the motor control method and device of the present invention are used in a screw tightening device capable of managing a tightening torque absolute value and torque accuracy.
The screw tightening section 10 includes a wrench 2 for holding the nut 1, a drive shaft 3, a torque sensor 4 and a gear 5a, and a Sm-Co or Nd-Fe-
A PM motor 6 having a permanent magnet rotor portion made of B material and a position (angle) sensor 8 such as an encoder and a resolver are provided. A power supply of the PM motor 6 is provided by a rectifier 16 and an inverter 18 via a power cable 12a. Power supply unit 1
4 and the control signal of the PM motor 6 is connected to the control means 40 via the signal cable 12b. Further, the control means 40 includes a communication unit 41 and an operation control unit 42, and the communication unit 41 is connected to the personal computer 20 that stores motor parameters, operation parameters, and the like via a communication line such as RS-232C or Ethernet. It has become. The operation control unit 42 receives a sensor signal or the like from the signal cable 12b and monitors and determines the operation state of the motor by inputting a sensor signal or the like. The operation control unit 42 stores the operation pattern of the motor 6 and generates the operation pattern. A pattern generating unit 50 is provided, and the motor operation patterns include an idling acceleration pattern unit 52, a deceleration pattern unit 54 until seating, a tightening torque pattern unit 56, a loosening torque pattern unit 58, and the like. / Torque pattern and the tightening / loosening torque pattern used in the screw tightening / loosening work are stored, and in response to a change in the motor operating state or a change in the output of the torque sensor, the operation pattern switching unit 51 changes the motor operation pattern. It can be switched appropriately. Thus, the operation pattern generator 50 outputs the speed command ωr * to the speed controller 60, outputs the torque command tr * to the torque controller 100, and outputs the torque command tr * from the speed controller 60 or the torque controller 100, respectively. , Dq-axis current commands id * and iq * are switched and selected by the switch means 78 and input to the current control unit 80. After decoupling, the dq-axis coordinates are converted into u, v, w coordinates, and the driver 92 Drives the PWM inverter 18 via the control circuit to control the PM motor 6.

【０００６】図１に対応させて示す図２はこの発明のモ
ータ制御部の構成を更に詳細に示したブロック図であ
り、それぞれ同一の番号を付した装置はそれぞれ同一の
機能を果たすと共に、速度制御部６０には位置（角度）
センサ８の出力等を演算処理してモータ６の実速度ωｒ
を出力する速度検出部６２が設けられ、その出力は運転
制御部４２から出力される速度指令ωｒ＊と共に加減算
器６４に入力されて速度偏差が演算され、その出力はＰ
Ｉ補償器６６及びリミッタ６８によりｑ軸電流指令ｉｑ
＊に変換されるようになっている。また、界磁制御部７
０はｑ軸電流指令ｉｑ＊及び実速度ωｒを入力してｄ軸
電流指令ｉｄ＊を演算するｄ軸電流指令演算部７２と、
突極形ＰＭモータの場合、ｑ軸インダクタンスＬｑの大
きさを補正して界磁部の磁気飽和を補正する磁気飽和補
正部７４とから構成され、その出力ｉｄ＊はスイッチ手
段７８を介して電流制御部８０の非干渉電流制御部８６
に入力されるようになっている。またトルク制御部１０
０では、比例器１０２を介してモータ出力トルクｔｒが
演算されると共に、運転制御部４２からトルク指令ｔｒ
＊が出力され、これらが加減算器１０４に入力されてト
ルク偏差が演算され、ＰＩ補償器１０６とリミッタ１０
８を介してｑ軸電流指令ｉｑ＊が出力されるようになっ
ている。又、ｄ軸電流指令ｉｄ＊はトルク制御部１００
からはｉｄ＊＝０で出力されるとする。そして、運転制
御部４２からスイッチ手段７８に出力される選択信号ｔ
ｖｃにより速度優先制御の場合には速度制御部６０の出
力ｉｑ＊、ｉｄ＊が選択され、電流制御部８０に入力さ
れ、トルク優先制御の場合にはトルク制御部１００の出
力ｉｑ＊、ｉｄ＊が選択されて電流制御部８０に入力さ
れるようになっている。しかして電流制御部８０は、位
置（角度）センサ８の出力を入力してモータ６の現在位
置θを演算する位置（電気角）検出部８２と、その出力
θ及びｕ、ｖ相電流を入力してｄｑ軸電流ｉｄ、ｉｑを
演算する座標変換部８４と、電流偏差（ｉｄ＊−ｉ
ｄ），（ｉｑ＊−ｉｑ）をＰＩ補償すると共に、干渉項
とΨａによる逆起電力を補償し電圧指令ベクトル（ｖｄ
＊，ｖｑ＊）を演算出力する非干渉電流制御部８６と、
電圧余裕の少ない弱め界磁運転領域で発生する飽和電圧
ベクトル指令値を補正する電圧ベクトル補正部８８と、
ｄｑ座標電圧からｕｖｗ座標電圧へ変換する座標変換部
９０とで構成され、速度制御部６０、電流制御部８０、
トルク制御部１００は一般にデジタルシグナルプロセッ
サ（ＤＳＰ）のソフトウェア処理でその動作が実行され
るようになっている。FIG. 2 corresponding to FIG. 1 is a block diagram showing the structure of the motor control section of the present invention in more detail. Devices having the same reference numerals perform the same functions and have the same speed. Position (angle) in the control unit 60
The output and the like of the sensor 8 are processed to calculate the actual speed ωr of the motor 6.
Is output to an adder / subtractor 64 together with a speed command ωr * output from the operation control unit 42 to calculate a speed deviation.
I-axis current command iq by I compensator 66 and limiter 68
* Is to be converted. The field control unit 7
0 is a d-axis current command calculator 72 that inputs a q-axis current command iq * and an actual speed ωr to calculate a d-axis current command id *;
In the case of the salient-pole type PM motor, the motor comprises a magnetic saturation correction section 74 for correcting the magnitude of the q-axis inductance Lq to correct the magnetic saturation of the field section. Non-interacting current control unit 86 of control unit 80
To be entered. The torque control unit 10
At 0, the motor output torque tr is calculated via the proportional unit 102, and the torque command tr
Are output to the adder / subtractor 104 to calculate the torque deviation, and the PI compensator 106 and the limiter 10
8, a q-axis current command iq * is output. Also, the d-axis current command id * is
Output id == 0. The selection signal t output from the operation control unit 42 to the switch means 78
In the case of speed priority control, the outputs iq * and id * of the speed control unit 60 are selected and input to the current control unit 80 according to vc, and in the case of torque priority control, the outputs iq * and id * of the torque control unit 100. Is selected and input to the current control unit 80. Thus, the current control unit 80 receives the output of the position (angle) sensor 8 and calculates the current position θ of the motor 6 (electrical angle) detection unit 82, and inputs the outputs θ, u, and v-phase currents. A coordinate conversion unit 84 for calculating dq-axis currents id and iq, and a current deviation (id * −i
d), (iq * -iq) are PI-compensated, and the back term electromotive force due to the interference term and Ψa is compensated for, and the voltage command vector (vd
*, Vq *), and a non-interacting current control unit 86 for calculating and outputting
A voltage vector correction unit 88 that corrects a saturated voltage vector command value generated in a weak field operation region with a small voltage margin;
a speed conversion unit 60, a current control unit 80, and a coordinate conversion unit 90 that converts the dq coordinate voltage to the uvw coordinate voltage.
The operation of the torque control unit 100 is generally executed by software processing of a digital signal processor (DSP).

【０００７】かかる構成において、その動作を次に説明
する。先ず、運転パターン発生部５０に記憶する加減速
運転パターン及び締付／ゆるめトルクパターンに関して
説明する。ここで、ねじ締め分野で一般的に使用されて
いる「トルク勾配法」に基づくねじ締め方法を説明する
と、これはねじ締付け過程中におけるナットの一定微小
回転角当りの締付けトルクの増分（トルク勾配）を制御
手段により計算してボルトねじ部の降伏現象を検出し、
ボルト軸力が降伏域に入ったところでナット回転を停止
するという締付け方法である。図４（ａ）はナット回転
角θに対する締付けトルクＴｆの変化曲線、図４（ｂ）
はこの曲線の勾配△Ｔｆ／△θのθに対する変化を描い
たもので、締付けの初期段階で△Ｔｆ／△θが増大して
いる範囲がいわゆる「スナグ域」、ほぼ一定に保たれて
いる範囲が弾性域、一定値から減少に転じるところでボ
ルトが降伏し、そこから先が降伏域となる。制御手段で
θが△θ経過する毎に△Ｔｆ／△θの値を演算し、この
値が（△Ｔｆ／△θ）ｍａｘの例えば１／２になったθ
位置でナット回転を停止することで、トルク勾配法によ
る塑性域締付けがなされる。次に「ナット回転角法」に
基づいたねじ締め方法を説明すると、これはボルト・ナ
ット間の相対的回転角を指標として締付け軸力を管理す
る方法で、塑性域締付けのナット回転角法はナット回転
角そのものが大きく、この間のボルト軸力の変化が少な
いので、締付けの際与えたナット回転角に誤差があって
もそれが締付け軸力のばらつきに及ぼす影響が小さく、
かつ、最大の締付け軸力を発生することができるねじ締
め方法である。ナット回転角法では同じ仕様のボルトで
あっても、生産ロットが違えば降伏軸力、極大軸力等が
異なるので、生産ロット毎に予備試験を行って使用する
ボルト、ナット及び座金の組について回転角θ−軸力Ｆ
ｓ線図を求め、この線図からナット回転の開始点を与え
る「スナグトルク値Ｔｓ」及びナット回転の停止点を与
える「ナット回転角の目標値θｎ」を演算する。別途実
験装置によりナット回転角θを横軸、締付け軸力Ｆｓを
縦軸としてこれらの測定値をプロットすると図５のよう
な「ＯＳＹＵＴ」なる線図が得られる。ここで、Ｏは座
標の原点、Ｙは降伏点、Ｕは極大点、Ｔはボルトの破断
点である。点Ｓは立ち上がりの曲線が直線へ移行する点
で「スナグ点」と呼ばれる。スナグ点Ｓの前後ではθを
小刻みに変化させ、点Ｓの位置を精度良く求める。点Ｃ
は、直線ＳＹの延長線と、点Ｕを通る横軸に平行な直線
との交点である。ボルト・ナット系の弾性伸び及び被締
付け部材の弾性縮みは塑性域においても存在し、両者の
弾性変形に基づくナットの回転角は、点Ｃの横座標θＣ
と点Ｙの横座標θＹとの差（θＣ−θＹ）として与えら
れる。また、点Ｙから点Ｕまでの間に生ずるボルト・ナ
ット系の塑性伸びに基づくナット回転角は、点Ｕの横座
標θＵと点Ｃの横座標θＣとの差（θＵ−θＣ）に等し
く、被締付け部材の違いに影響されない。ところで、ナ
ット回転角締付けの場合、ナット回転の開始点は、スナ
グ点における軸力Ｆｓに対応するナット回転角位置とす
るのが精度が良いが、現場では毎回軸力の測定はできな
いので、締付け軸力がＦｓとなる締付けトルクの値を予
め実験機で測定しておき、スナグトルク値Ｔｓとする。
ナット回転角の目標値θＮはナット回転角のばらつきが
締付け軸力に及ぼす影響が最小になるという意味では、
極大点Ｕの横座標値θＵが良い。しかしながらボルトの
破断の前兆である「くびれ」が極大点Ｕの直後から始ま
るので、締付け早々にくびれが発生することは避けると
共に、現場における作業能率を考慮すればナット回転角
はなるべく小さい方が好ましい。そこで、一例として、
降伏点Ｙの横座標θＹと極大点Ｕの横座標θＵとの平均
値、The operation of the above configuration will be described below. First, the acceleration / deceleration operation pattern and the tightening / releasing torque pattern stored in the operation pattern generation unit 50 will be described. Here, a screw tightening method based on the “torque gradient method” generally used in the screw tightening field will be described. This is an increase in the tightening torque (a torque gradient) per fixed minute rotation angle of the nut during the screw tightening process. ) Is calculated by the control means to detect the yield phenomenon of the bolt thread,
This is a tightening method in which the rotation of the nut is stopped when the bolt axial force enters the yield range. FIG. 4A is a change curve of the tightening torque Tf with respect to the nut rotation angle θ, and FIG.
Represents the change of the slope ΔTf / △ θ of this curve with respect to θ. The range in which ΔTf / △ θ increases in the initial stage of tightening is a so-called “snag region”, which is kept almost constant. The bolt yields when the range starts to decrease from a constant value to the elastic range, and from there on, the bolt becomes the yield zone. The control means calculates the value of △ Tf / △ θ each time θ elapses △ θ, and this value becomes, for example, １ ／ of (△ Tf / △ θ) max.
By stopping the rotation of the nut at the position, the plastic region is tightened by the torque gradient method. Next, the screw tightening method based on the "nut rotation angle method" will be described.This is a method of managing the tightening axial force using the relative rotation angle between the bolt and nut as an index.The nut rotation angle method of plastic region tightening is Since the nut rotation angle itself is large and the change in the bolt axial force during this time is small, even if there is an error in the nut rotation angle given at the time of tightening, the influence on the variation in the tightening axial force is small,
In addition, this is a screw tightening method capable of generating the maximum tightening axial force. In the nut rotation angle method, even if the bolts have the same specifications, the yielding axial force, the maximum axial force, etc. will differ if the production lot is different. Rotation angle θ-axial force F
An s diagram is obtained, and a “snag torque value Ts” that gives a start point of nut rotation and a “target value θn of nut rotation angle” that gives a stop point of nut rotation are calculated from this diagram. If the measured values are plotted with the nut rotation angle θ as the horizontal axis and the tightening axial force Fs as the vertical axis using an experimental apparatus, a diagram “OSYUT” as shown in FIG. 5 is obtained. Here, O is the origin of coordinates, Y is the yield point, U is the maximum point, and T is the breaking point of the bolt. The point S is a point where the rising curve transitions to a straight line, and is called a “snag point”. Before and after the snug point S, θ is changed in small increments, and the position of the point S is obtained with high accuracy. Point C
Is the intersection of an extension of the straight line SY and a straight line parallel to the horizontal axis passing through the point U. The elastic elongation of the bolt and nut system and the elastic contraction of the tightened member also exist in the plastic region, and the rotation angle of the nut based on the elastic deformation of both members is represented by the abscissa θC of the point C.
And the difference between the abscissa θY of the point Y and (θC−θY). Further, the nut rotation angle based on the plastic elongation of the bolt and nut system generated from the point Y to the point U is equal to the difference (θU−θC) between the abscissa θU of the point U and the abscissa θC of the point C, It is not affected by the difference of the tightened member. By the way, in the case of the nut rotation angle tightening, the starting point of the nut rotation is preferably set to the nut rotation angle position corresponding to the axial force Fs at the snag point, but the axial force cannot be measured every time at the site, so the tightening is performed. The value of the tightening torque at which the axial force becomes Fs is measured in advance with an experimental machine, and is set as a snag torque value Ts.
The target value θN of the nut rotation angle is such that the influence of the variation of the nut rotation angle on the tightening axial force is minimized.
The abscissa value θU of the local maximum point U is good. However, since "constriction", which is a precursor to the fracture of the bolt, starts immediately after the maximum point U, it is preferable to avoid the occurrence of constriction prematurely and to reduce the nut rotation angle as much as possible in consideration of work efficiency at the site. . So, as an example,
Average value of the abscissa θY of the yield point Y and the abscissa θU of the local maximum point U,

【数９】θＮ＝（θＹ＋θＵ）／２ をナット回転角の目標値θＮとする。かかる回転角θ−
トルク指令ｔｒ＊パターンを予め締付けトルクパターン
部５６に実験データに基づいて記憶しておく。## EQU9 ## Let θN = (θY + θU) / 2 be the target value θN of the nut rotation angle. Such rotation angle θ−
The torque command tr * pattern is stored in advance in the tightening torque pattern section 56 based on experimental data.

【０００８】しかして、ねじ締め工程を時間軸に沿って
眺めると、図６に示すようにナット装着期間Ｔａと、ア
イドリング加速期間Ｔｂと、着座迄の減速期間Ｔｃと、
締付け期間Ｔｄとの４つの期間に大別される。先ず、ナ
ット装着期間Ｔａではモータは動かないので、速度優先
又はトルク優先のどちらで運転しても良い。次のアイド
リング加速期間Ｔｂでは初期速度０からスタートしてで
きるだけ短い期間で最高回転速度まで加速するのが作業
能率の観点から好ましい。かかる運転状態では速度優先
制御モードにおいてモータを制御するのが好ましく、後
述するようにモータの出力可能な最大トルクでモータを
加速し始め、モータの逆起電力が端子電圧をオーバーす
る手前からいわゆる等価弱め界磁制御により更にモータ
の回転数を上げて目標の回転速度まで加速することが好
ましく、かかる運転パターンをアイドリング加速パター
ン部５２に記憶する（図７（ａ））。続いて減速期間Ｔ
ｃでは不必要に過大なトルクがねじ部にかからないよう
に降伏トルク以内のトルク絶対値でかつトルク制御精度
は降伏トルク以内であれば厳密な管理は不要なので速度
優先制御が好ましく、所定のトルク値以内ですみやかに
モータの回転を停止させる運転パターンを減速パターン
部５４に記憶する（図７（ｂ））。最後の締付け期間Ｔ
ｄではトルク制御精度優先制御を行ない、ナット回転角
法に基づく締付けでは所定の締付けトルクパターンに応
答して予め指定された回転角θＮだけナット等を回転さ
せる運転パターンを締付けトルクパターン部５６に記憶
する（図７（ｃ））。また、ねじ等をゆるめる場合には
トルク優先制御を行ない、ゆるめトルクの運転パターン
をゆるめトルクパターン部５８に記憶する（図７
（ｄ））。尚、図７（ｃ）及び（ｄ）のトルク優先制御
モードでは、記憶（登録）する運転パターンはトルク／
位置パターンで、ねじ締めやねじのゆるめ作業ではこの
トルク／位置パターンでモータを制御する方法が基本に
なっており、一般のサーボモータの運転パターンとは大
きく異なる所である。又、上述のような運転パターンや
モータ固有のパラメータ（機械時定数、電気時定数、最
大トルク等）は予め実験機等により求めておき、パソコ
ン２０及び通信回線を介してそれぞれ所定の記憶手段に
登録すると効率的である。When the screw tightening process is viewed along a time axis, as shown in FIG. 6, a nut mounting period Ta, an idling acceleration period Tb, a deceleration period Tc until sitting, and
It is roughly divided into four periods, namely, the tightening period Td. First, since the motor does not move during the nut mounting period Ta, the motor may be operated with either speed priority or torque priority. In the next idling acceleration period Tb, it is preferable from the viewpoint of working efficiency to start from the initial speed 0 and accelerate to the maximum rotation speed in a period as short as possible. In such an operation state, it is preferable to control the motor in the speed priority control mode. As described later, the motor starts accelerating at the maximum torque that can be output from the motor, and a so-called equivalent is obtained before the back electromotive force of the motor exceeds the terminal voltage. It is preferable that the rotational speed of the motor be further increased by the field-weakening control to accelerate the motor to the target rotational speed, and such an operation pattern is stored in the idling acceleration pattern section 52 (FIG. 7A). Then, the deceleration period T
In the case of c, the torque absolute value within the yield torque and the torque control precision are within the yield torque so that unnecessary excessive torque is not applied to the threaded portion, and strict control is not required if the torque control accuracy is within the yield torque. The operation pattern for promptly stopping the rotation of the motor within the range is stored in the deceleration pattern unit 54 (FIG. 7B). Last tightening period T
In d, torque control accuracy priority control is performed, and in the tightening based on the nut rotation angle method, an operation pattern of rotating the nut or the like by a predetermined rotation angle θN in response to a predetermined tightening torque pattern is stored in the tightening torque pattern unit 56. (FIG. 7C). When loosening a screw or the like, torque priority control is performed, and the operation pattern of the loosening torque is stored in the loosening torque pattern unit 58 (FIG. 7).
(D)). In the torque priority control mode shown in FIGS. 7C and 7D, the operation pattern to be stored (registered) is torque /
In the position pattern, the method of controlling the motor with this torque / position pattern is fundamental to the screw tightening and screw loosening work, which is greatly different from the operation pattern of a general servo motor. In addition, the above-mentioned operation patterns and motor-specific parameters (mechanical time constant, electric time constant, maximum torque, etc.) are obtained in advance by an experimental machine or the like, and stored in predetermined storage means via the personal computer 20 and a communication line. It is efficient to register.

【０００９】かくして運転パターン発生部５０への運転
パターンの登録及びモータパラメータの登録が終了する
と、現場でのねじ締め作業が可能になり、ねじ締め作業
の動作例を以下に詳しく説明する。先ず、図６（ａ）の
ナット装着期間Ｔａ１、Ｔａ２…では図示しないナット
搬送機構によりスパナ２にナット１が搬送され装着され
る。この間モータは動かないが、次の加速期間の準備と
してこの停止期間中に運転制御部４２よりスイッチ手段
７８に切換信号ｔｖｃを出力し、電流制御部８０への電
流指令値の入力系をトルク制御部１００から速度制御部
６０に切換えて速度優先制御が実行できるようにしてお
くことが好ましい。次のアイドリング加速期間Ｔｂ１、
Ｔｂ２…では、速度優先制御モードでアイドリング加速
パターン部５２に記憶されたトルク／速度運転パターン
に従って初期速度０から高回転速度までできるだけ短期
間でモータを加速運転する。この加速期間における速度
制御部６０及び電流制御部８０の動作を図３、図７
（ａ）のトルク／速度パターン及び図８，図９のフロー
チャートに従って説明すると、ナット１の慣性モーメン
トはＰＭモータ６の慣性モーメントと比較すると、ほと
んど無視できるので、モータの出力できる最大トルクで
モータ６を加速する。すなわち、スイッチ手段７８を速
度制御部６０側に切替え、速度優先制御モードに入り
（ステップＳ２）、加速モードであるので（ステップＳ
４）、アイドリング加速パターン部５２からωｒ＝０で
のトルク指令値ｔｒ＊に対応した電流指令値ｉｑ＊を読
出す（ステップ６）。又、加速初期ではωｒ＜ωｏ（無
負荷誘起電圧が端子電圧に等しくなる速度）なので（ス
テップＳ８）、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊＝０として（ステ
ップＳ１０）、これらの電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊を電流
制御部８０に出力する（ステップＳ１４）。続いて電流
制御部８０の非干渉電流制御部８６では座標変換部８４
から出力されるｉｄ、ｉｑ値と指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊と
の偏差を次式によりＰＩ補償すると共に非干渉化する。When the registration of the operation pattern and the registration of the motor parameters to the operation pattern generating section 50 are completed, the screw tightening work can be performed on site, and an operation example of the screw tightening work will be described in detail below. First, in the nut mounting periods Ta1, Ta2,... In FIG. 6A, the nut 1 is transported and mounted on the spanner 2 by a nut transport mechanism (not shown). During this period, the motor does not move, but the operation control unit 42 outputs a switching signal tvc to the switch means 78 during this stop period in preparation for the next acceleration period, thereby controlling the input system of the current command value to the current control unit 80 with the torque control. It is preferable to switch from the unit 100 to the speed control unit 60 so that speed priority control can be executed. The next idling acceleration period Tb1,
In Tb2, the motor is accelerated from the initial speed 0 to the high rotation speed in the shortest possible time according to the torque / speed operation pattern stored in the idling acceleration pattern unit 52 in the speed priority control mode. The operations of the speed control unit 60 and the current control unit 80 during this acceleration period are shown in FIGS.
8 and 9, the moment of inertia of the nut 1 is almost negligible as compared with the moment of inertia of the PM motor 6, so that the motor 6 has the maximum torque that can be output by the motor. To accelerate. That is, the switch unit 78 is switched to the speed control unit 60 side to enter the speed priority control mode (step S2).
4) The current command value iq * corresponding to the torque command value tr * at ωr = 0 is read from the idling acceleration pattern unit 52 (step 6). Since ωr <ωo (the speed at which the no-load induced voltage is equal to the terminal voltage) in the initial stage of acceleration (step S8), the d-axis current command value id * = 0 (step S10), and these current commands id *, iq Is output to the current control unit 80 (step S14). Subsequently, the non-interference current control unit 86 of the current control unit 80 performs the coordinate conversion unit 84
The PI between the values of id and iq output from and the command values id * and iq * is PI-compensated by the following equation and is made non-interfering.

【数１０】 ｖｄ＊＝Ｇｃｄ（ｓ）・（ｉｄ＊−ｉｄ）＋ｖｄ０ …（１０） ｖｑ＊＝Ｇｃｑ（ｓ）・（ｉｑ＊−ｉｑ）＋ｖｑ０ 但し、Ｇｃｄ（ｓ）、Ｇｃｑ（ｓ）はＰＩ補償器であ
る。その後、電圧ベクトル補正部８８を介して座標変換
部９０によりｕ、ｖ、ｗ相電圧に変換し、ドライバ９
２、インバータ１８を介してモータ６を駆動する。かか
る最大加速トルク（又は最大電流指令）によるモータの
加速制御は速度がωｒ＜ωｏの期間継続する。しかし
て、ω＝ωｏの近くまでモータ６が加速されると、逆誘
起電圧が端子電圧まで上昇しｉｄ＊＝０ではωｏ以上の
速度に加速できない。そこでωｏの少し手前の速度（ω
ｏ−△ω）から（ステップＳ８）、ｄ軸電流指令演算部
７２において永久磁石の見かけ上の界磁を減少させるた
め負のｄ軸電流ｉｄ＊を流し、逆誘起電圧を低下させ
る。尚、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊は上述の数８に基づいて
演算される（ステップＳ１２）。又、少ないｄ軸電流で
大きな弱め界磁効果を引出すためには図１０に示すよう
に回転子の表面に永久磁石を配置し、ステンレス又は珪
素鋼板等の電磁鋼板を回転軸方向に積層した磁性リング
を永久磁石の外周表面に配置した構造のＰＭモータを使
用すると、次のような効果が期待できる。すなわち、磁
性リングと回転子鉄心間に磁気回路が形成され、電機子
反作用磁界が大となる。従って、少ないｄ軸電流で大き
な弱め界磁が可能となる。また、永久磁石と電機子間に
磁性材があるため永久磁石にかかる負のｄ軸電流による
電機子反作用の減磁界は少となる。更に、磁性リングは
バイパス磁路となり、回転子鉄心と閉じた磁気回路を形
成する。従って弱め界磁の減磁状態においても、永久磁
石のパーミアンス係数は大となり、磁気的に安定した状
態が得られる。特に図１０のような構造のロータは高エ
ネルギー積であると共に温度特性の悪いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ
形永久磁石を使用したモータに効果的である。かくして
５０％の減磁率までｄ軸電流を流すと、２・ωｏの速度
迄増速することが可能となり、この場合、出力トルクは
１／２となる。また、７５％の減磁率まで負のｄ軸電流
を流すと、４・ωｏの速度迄速度制御範囲を拡大するこ
とができる。Vd * = Gcd (s) · (id * −id) + vd0 (10) vq * = Gcd (s) · (iq * −iq) + vq0 where Gcd (s) and Gcq (s) are It is a PI compensator. After that, the voltage is corrected to u, v, w phase voltages by the coordinate conversion unit 90 via the voltage vector correction unit 88, and the driver 9
2. The motor 6 is driven via the inverter 18. The acceleration control of the motor by the maximum acceleration torque (or the maximum current command) continues during the period when the speed is ωr <ωo. Thus, when the motor 6 is accelerated to near ω = ωo, the back induced voltage rises to the terminal voltage, and if id * = 0, it is impossible to accelerate to a speed higher than ωo. Therefore, the speed slightly before ωo (ω
(o- △ ω) (step S8), a negative d-axis current id * is passed in the d-axis current command calculator 72 to reduce the apparent field of the permanent magnet, and the back electromotive force is reduced. Note that the d-axis current command value id * is calculated based on the above equation 8 (step S12). Further, in order to obtain a large field weakening effect with a small d-axis current, a permanent magnet is disposed on the surface of the rotor as shown in FIG. 10, and magnetic steel sheets such as stainless steel or silicon steel sheets are laminated in the rotation axis direction. When a PM motor having a structure in which the ring is arranged on the outer peripheral surface of the permanent magnet is used, the following effects can be expected. That is, a magnetic circuit is formed between the magnetic ring and the rotor core, and the armature reaction magnetic field becomes large. Therefore, a large field weakening is possible with a small d-axis current. Further, since there is a magnetic material between the permanent magnet and the armature, the demagnetizing field of the armature reaction due to the negative d-axis current applied to the permanent magnet is reduced. In addition, the magnetic ring provides a bypass magnetic path, forming a closed magnetic circuit with the rotor core. Therefore, even in the demagnetized state of the field weakening, the permeance coefficient of the permanent magnet is large, and a magnetically stable state can be obtained. In particular, the rotor having the structure as shown in FIG. 10 has a high energy product and has a poor temperature characteristic.
It is effective for motors using permanent magnets. Thus, when the d-axis current flows to a demagnetization rate of 50%, the speed can be increased to a speed of 2 · ωo, and in this case, the output torque is reduced to １ ／. When a negative d-axis current is applied to a demagnetization rate of 75%, the speed control range can be expanded to a speed of 4 · ωo.

【００１０】ナット装着期間にスパナ２にナット１が搬
送され装着されると、ただちにこのアイドリング加速期
間に移り、ナットがねじ部に嵌合し呼び込まれ、ナット
が締結部に着座することになるが、このときトルクセン
サ４の出力ｔｓや、速度検出部６２の出力ωｒ、及び／
又は座標変換部８４の出力ｉｑが急激に変化する。そこ
で、出力ｔｓ，ωｒ，ｉｑのいずれか一つ又は複数の出
力を組合わせて運転状態判定部４４に入力し、その微分
波形等を適当な判定レベルで閾値処理すると、ナット１
が着座しはじめたか否か判定することができ、かかるボ
ルトが着座しはじめた状態を検知すると運転パターン切
替部５１により運転パターン発生部５０から出力するト
ルク／速度パターンを加速パターンから減速パターンに
切替える。そこで、次に図６の減速期間Ｔｃ１，Ｔｃ２
…の動作を説明すると、この期間は速度優先制御モード
で減速パターン部５４に記憶されたトルク／速度運転パ
ターンに従って、高回転速度から速度０まで、モータを
減速させる。この減速期間における速度制御部６０及び
電流制御部８０の動作を図７（ｂ）のトルク／速度パタ
ーン及び図８，図９のフローチャートに従って説明する
と、着座しはじめた直後は速度優先制御モードで（ステ
ップＳ２）、減速モードであり（ステップＳ４）、弱め
界磁制御中であるが、図７（ｂ）の減速パターン部５４
から現在速度ωｒでのトルク指令値ｔｄに対応した電流
指令値ｉｑ＊を読出す（ステップＳ２０）。次に、この
電流指令値が所定の値ｉｑｔｈ（例えば降伏トルクｔｂ
に対応した電流値）より小さいか否か判定し、値ｉｑｔ
ｈよりも小さければステップＳ１２に移り、弱め界磁制
御のためｄ軸電流指令値ｉｄ＊を演算し（ステップＳ１
２）、非干渉電流制御部８６へ出力する（ステップＳ１
４）。また、現在速度ωｒでの電流指令値が値ｉｑｔｈ
より大きくなるような低速の速度領域では加速期間と同
一の電流指令値では過大な締付けトルクが発生する可能
性があるので（ステップＳ２２）、電流指令値ｉｑ＊＝
ｉｑｔｈ、ｉｄ＊＝０として（ステップＳ２４）、非干
渉電流制御部８６へ出力する（ステップＳ１４）。以
後、電流制御部８０の動作は加速期間と同様である。When the nut 1 is conveyed and mounted on the spanner 2 during the nut mounting period, the operation immediately shifts to the idling acceleration period, the nut is fitted into the screw portion and called, and the nut is seated on the fastening portion. However, at this time, the output ts of the torque sensor 4, the output ωr of the speed detector 62, and / or
Alternatively, the output iq of the coordinate conversion unit 84 changes rapidly. Therefore, when one or more of the outputs ts, ωr, and iq are combined and input to the operation state determination unit 44, and the differential waveform or the like is subjected to threshold processing at an appropriate determination level, the nut 1
It can be determined whether or not the vehicle has begun to sit down. When the state in which the bolt has begun to seat is detected, the operation pattern switching unit 51 switches the torque / speed pattern output from the operation pattern generation unit 50 from the acceleration pattern to the deceleration pattern. . Therefore, next, the deceleration periods Tc1 and Tc2 in FIG.
In this period, the motor is decelerated from the high rotation speed to the speed 0 according to the torque / speed operation pattern stored in the deceleration pattern unit 54 in the speed priority control mode. The operation of the speed control unit 60 and the current control unit 80 during this deceleration period will be described with reference to the torque / speed pattern of FIG. 7B and the flowcharts of FIGS. 8 and 9. Step S2), deceleration mode (step S4), field weakening control is being performed, but the deceleration pattern unit 54 shown in FIG.
From the current command value iq * corresponding to the torque command value td at the current speed ωr (step S20). Next, the current command value is set to a predetermined value iqth (for example, the yield torque tb).
Is smaller than the current value corresponding to
If it is smaller than h, the process proceeds to step S12, and a d-axis current command value id * is calculated for field weakening control (step S1).
2) Output to the non-interference current control unit 86 (step S1)
4). The current command value at the current speed ωr is equal to the value iqth.
In a lower speed region where the current command value is the same as during the acceleration period, an excessive tightening torque may be generated (step S22).
iqth, id * = 0 (step S24) and output to the non-interference current control unit 86 (step S14). Thereafter, the operation of the current control unit 80 is the same as in the acceleration period.

【００１１】かくしてモータ６が停止すると、図６の締
付け期間Ｔｄ１、Ｔｄ２…に移り、この期間はトルク制
御精度優先モードで制御を行うので、スイッチ手段７８
の入力をトルク制御部１００側に切替え（ステップＳ
２）、締付けトルクパターン部５６に記憶されたトルク
／位置運転パターンに従って所定の回転角度又はトルク
勾配値までねじ締めを行う。この締付け期間におけるト
ルク制御部１００及び電流制御部８０の動作を図７
（ｃ）のトルク／位置パターン及び図８，図９のフロー
チャートに従って説明すると、ナットが着座してモータ
が停止した後の締め付け期間はトルク制御精度優先モー
ドで制御が行われ（ステップＳ２）、締付け動作では
（ステップＳ３０）、図７（ｃ）の締付けトルクパター
ン部５６から現在位置θｒでの締付トルク指令値ｔｆに
対応した電流指令値ｉｑ＊を演算又は読出す（ステップ
Ｓ３２）。次に、ナットが所定の位置θＮまで回転した
か否か判定し（ステップＳ３４）、θｒ＜θＮの場合に
は、電流指令値ｉｄ＊＝０、ｉｑ＊＝ｉｑ＊＋Δｉｑｆ
として、少し出力トルクを増加させ（ステップＳ３
６）、非干渉電流制御部８６へ出力する（ステップＳ１
４）。以後、電流制御部８０の動作は加速期間と同様で
ある。次に、出力トルクが増加すると、ナット２が微小
角回転するので、位置（電気角）検出部８２によりこの
微小回転角を検出し、締付けを開始した位置をθｒ＝０
としてθｒ＝θＮの位置まで少しずつ締付けトルクを増
加させるねじ締め動作を行う（ステップＳ３４及びＳ３
８）。また、目標位置θＮに達した時点で出力している
トルク指令値ｔｒ＊又は回転角θｒを通信部４１を介し
て外部の図示しない管理コンピュータ等に転送すると、
ねじ締め作業の対象となったボルトナットの組１つ１つ
に対してその締付トルク値を管理することができ、現場
の作業者による組立作業の品質を数値データで管理する
ことができる。かくしてねじ締め工程の１サイクルが終
了すると、上述のナット装着、加速、減速及び締付け処
理を再び必要な回数繰り返すようにする。When the motor 6 stops, the operation proceeds to the tightening periods Td1, Td2,... Shown in FIG.
Is switched to the torque control unit 100 side (step S
2) According to the torque / position operation pattern stored in the tightening torque pattern section 56, the screw is tightened to a predetermined rotation angle or torque gradient value. The operation of the torque control unit 100 and the current control unit 80 during this tightening period is shown in FIG.
The torque / position pattern of (c) and the flowcharts of FIGS. 8 and 9 will be described. During the tightening period after the nut is seated and the motor is stopped, control is performed in the torque control accuracy priority mode (step S2). In the operation (step S30), a current command value iq * corresponding to the tightening torque command value tf at the current position θr is calculated or read from the tightening torque pattern unit 56 of FIG. 7C (step S32). Next, it is determined whether or not the nut has rotated to a predetermined position θN (step S34). If θr <θN, the current command value id * = 0 and iq * = iq * + Δiqf
To slightly increase the output torque (step S3
6), and output to the non-interference current control unit 86 (step S1)
4). Thereafter, the operation of the current control unit 80 is the same as in the acceleration period. Next, when the output torque increases, the nut 2 rotates by a minute angle, so that the position (electrical angle) detecting unit 82 detects this minute rotation angle, and sets the position at which the tightening is started to θr = 0.
A screw tightening operation is performed to gradually increase the tightening torque up to the position of θr = θN (steps S34 and S3).
8). Further, when the torque command value tr * or the rotation angle θr output at the time of reaching the target position θN is transferred to an external management computer (not shown) via the communication unit 41,
The tightening torque value can be managed for each bolt-nut set subjected to the screw tightening operation, and the quality of the assembly operation performed by a worker at the site can be managed by numerical data. Thus, when one cycle of the screw tightening process is completed, the above-described nut installation, acceleration, deceleration, and tightening processes are repeated a required number of times.

【００１２】図１に対応させて示す図１１はこの発明の
別の一実施例を示したものであり、それぞれ同一の番号
を付した装置は同一の機能を果たす共に、ねじ締め部１
０ａからトルクセンサ４を削除し、装置の小型軽量化を
計ったものである。また、電源部１４ａは低圧５０Ｖ以
内の整流器１６ａ又はバッテリー１６ｂで構成され、速
度制御部の６００の内部には、速度制御部６０ａ及びト
ルク制御部１００ａが設けられ、速度優先制御モード及
びトルク優先制御モードに応じて適宜切換えられるよう
になっている。更にまた、制御手段４０ａの内部には、
外部に設けられたトルク計測装置４００と結合して、モ
ータ６の出力トルクを計測し校正するトルク校正部５０
０が設けられ、永久磁石の温度変化を温度センサ９及び
温度計測手段８００により入力し温度補正処理したり、
磁石の経時変化をトルクセンサ４により計測して出力ト
ルクの変動を自動補正するようになっている。また、図
２に対応させて示す図１２には、この発明の制御手段４
０ａの構成を更に詳細に示したブロック図であり、それ
ぞれ同一の番号を付した装置はそれぞれ同一の機能を果
たすと共に、トルク制御部１００ａにはトルク補正部２
００及び補正パラメータメモリ２０２が設けられ、トル
ク指令ｔｒ＊及びその出力トルクを外部のトルク計測装
置に内蔵されたトルクセンサ４で計測して入力し、トル
ク校正部５００により温度変化補正パラメータ及び経時
変化補正パラメータを演算処理してメモリ２０２に格納
し、ねじ締め部１０ａにトルクセンサが装着されていな
くても高精度の締付けトルクを出力できるようにしたも
のである。FIG. 11 corresponding to FIG. 1 shows another embodiment of the present invention, in which the devices having the same reference numerals perform the same functions, and
In this example, the torque sensor 4 is omitted from the reference numeral 0a to reduce the size and weight of the apparatus. The power supply unit 14a includes a rectifier 16a or a battery 16b having a low voltage of 50 V or less, and a speed control unit 60a and a torque control unit 100a are provided inside the speed control unit 600. It can be appropriately switched according to the mode. Furthermore, inside the control means 40a,
A torque calibrating unit 50 for measuring and calibrating the output torque of the motor 6 in combination with a torque measuring device 400 provided outside.
0 is provided, and the temperature change of the permanent magnet is input by the temperature sensor 9 and the temperature measurement unit 800 to perform temperature correction processing.
The change over time of the magnet is measured by the torque sensor 4 and the fluctuation of the output torque is automatically corrected. FIG. 12 corresponding to FIG. 2 shows the control means 4 of the present invention.
0a is a block diagram showing the configuration of FIG. 0a in more detail, and devices assigned the same numbers perform the same functions, respectively, and the torque control unit 100a includes a torque correction unit 2;
00 and a correction parameter memory 202 are provided. The torque command tr * and its output torque are measured and input by a torque sensor 4 built in an external torque measuring device, and the temperature correction parameter and the aging The correction parameters are arithmetically processed and stored in the memory 202 so that a high-precision tightening torque can be output even when a torque sensor is not mounted on the screw tightening portion 10a.

【００１３】かかる構成において、その動作を図１３，
図１４のフローチャート及び図１５のトルク補正図を参
照して説明すると、先づ、運転モードには校正運転モー
ドと自動運転モードとが有り、最初に校正運転モードに
設定して、永久磁石の経時変化に基づくトルク補正デー
タの計測及び／又は永久磁石の温度変化に基づくトルク
補正データを計測／収集する（ステップＳ８０）。この
校正運転モードでは、外部のトルク計測装置４００に設
けられたトルクセンサ４にスパナ２を結合させ、ねじ締
め部１０ａのモータ６の出力トルクをトルク校正部５０
０に入力すると共に、モータ６の温度を温度センサ９及
び温度計測手段８００を介してトルク校正部５００及び
トルク補正部２００に入力するようになっている。しか
してトルク校正部５００制御に基づいて、速度制御部６
００はトルク制御部１００ａ側に切換えられ、トルク優
先制御を行うと共に、トルク校正部５００から運転パタ
ーン発生部５０に対し、図１５（ａ）に示すようなトル
ク換算したｑ軸電流指令が格納されているトルク校正パ
ターン部５７に運転指令が順次出力され、各電流指令値
に対するモータの出力トルクの絶対値がトルクセンサ４
を介して順次トルク校正部５００に入力される（図１５
（ａ）及びステップＳ８２〜Ｓ８６）。通常、永久磁石
モータでは、永久磁石の経時変化に基づく減磁傾向は数
％の範囲内であるので、トルク保証条件である図１５
（ａ）の定格値直線ｃを上回り電流−トルク特性が存在
するように着磁されている。そこで、着磁直後では、同
図の曲線ａのように定格値直線ｃより少し大きめにトル
ク特性が乖離し、年月が経過すると曲線ｂのように定格
値直線ｃに接近して来る。そこで、例えば、所定の間隔
で電流指令ｉｑ＊を種々の値に変化させて出力し（ステ
ップＳ８２）、その時点でのトルク絶対値ｔｒをトルク
センサ４を介して入力し、図１５（ａ）のような電流−
トルク特性曲線を作成する（Ｓ８４，Ｓ８６）。また、
永久磁石の温度特性を計測する場合には、ねじ締め部１
０ａを図示しない恒温槽等に入れ、温度Ｓを一定に保っ
た状態でトルク指令（又は等価ｑ軸電流指令）を順次変
化させ、種々の温度Ｓでのトルク指令値と実際の出力ト
ルク値とを図１５（ｂ）のように所定のメモリに記憶す
る（ステップＳ８２〜８６）。In such a configuration, the operation is shown in FIG.
Referring to the flowchart of FIG. 14 and the torque correction diagram of FIG. 15, first, the operation mode includes a calibration operation mode and an automatic operation mode. Measurement of the torque correction data based on the change and / or measurement / collection of the torque correction data based on the temperature change of the permanent magnet (Step S80). In this calibration operation mode, the wrench 2 is coupled to the torque sensor 4 provided in the external torque measuring device 400, and the output torque of the motor 6 of the screw tightening unit 10a is adjusted by the torque calibration unit 50.
In addition to the input to 0, the temperature of the motor 6 is input to the torque calibration unit 500 and the torque correction unit 200 via the temperature sensor 9 and the temperature measurement unit 800. Then, based on the control of the torque calibration unit 500, the speed control unit 6
00 is switched to the torque control unit 100a to perform the torque priority control, and the torque calibration unit 500 stores the q-axis current command converted into torque as shown in FIG. The operation commands are sequentially output to the torque calibration pattern section 57, and the absolute value of the motor output torque for each current command value is determined by the torque sensor 4.
15 are sequentially input to the torque calibrating unit 500 (FIG. 15).
(A) and steps S82 to S86). Normally, in a permanent magnet motor, the tendency of demagnetization due to the change over time of the permanent magnet is within a range of several percent.
Magnetization is performed so that the current-torque characteristic exceeds the rated value straight line c of (a). Therefore, immediately after the magnetization, the torque characteristic deviates slightly larger than the rated value straight line c as shown by the curve a in the same figure, and approaches the rated value straight line c as shown by the curve b over the years. Therefore, for example, the current command iq * is changed to various values and output at predetermined intervals (step S82), and the torque absolute value tr at that time is input via the torque sensor 4, and FIG. Current such as-
A torque characteristic curve is created (S84, S86). Also,
When measuring the temperature characteristics of the permanent magnet,
0a is placed in a thermostat (not shown) or the like, and while the temperature S is kept constant, the torque command (or equivalent q-axis current command) is sequentially changed to obtain the torque command value at various temperatures S and the actual output torque value. Is stored in a predetermined memory as shown in FIG. 15B (steps S82 to S86).

【００１４】かくして、永久磁石の経時変化に基づくト
ルクデータの収集及び／又は永久磁石の温度変化に基づ
くトルクデータの収集が終了すると、経時変化用トルク
補正パラメータの演算処理及び温度変化用トルク補正パ
ラメータの演算処理を行う（ステップＳ８８，Ｓ９
０）。先づ、経時変化用トルク補正パラメータの演算処
理では、図１５（ａ）に示すような電流−トルク特性曲
線が直線近似可能であれば、 トルク（ｔ）＝ｋｔ・電流指令（ｉｑ＊）＋Δｋｔ による直線近似用係数ｋｔ，△ｋｔを最小２乗法等の演
算により求めても良い。また、電流−トルク特性曲線に
規則性がなければ複数回実行した、計測データの平均値
等をそのままテーブル形式で補正パラメータメモリ２０
２に登録しても良い。他方、温度変化用トルク補正パラ
メータの演算処理では、図１５（ｂ）に示すような温度
−トルク特性曲線が直線近似可能であれば、 実際のトルク（ｔ）＝トルク指令（ｔｒ＊）・（ｋｓ・
（２７３＋ｓ）／（２７３＋Ｓｏ）＋Δｋｓ） 但しＳｏは基準温度で例えば１５℃である。による直線
近似用係数ｋｓ，Δｋｓを最小２乗法等の演算により求
めても良い。トルク特性曲線に規則性がなければ、複数
回実行した計測データの平均値等をそのままテーブル形
式で補正パラメータメモリ２０２に登録しても良い。か
くして、モータ６の校正運転動作は終了する。Thus, when the collection of the torque data based on the temporal change of the permanent magnet and / or the collection of the torque data based on the temperature change of the permanent magnet is completed, the arithmetic processing of the torque correction parameter for the time change and the torque correction parameter for the temperature change are completed. (Steps S88, S9)
0). First, in the calculation process of the time-dependent change torque correction parameter, if the current-torque characteristic curve as shown in FIG. 15A can be linearly approximated, the torque (t) = kt.current command (iq *) + Δkt May be obtained by an operation such as the least squares method. If the current-torque characteristic curve has no regularity, the average value of the measured data, etc., which were executed a plurality of times, are directly stored in the correction parameter memory 20 in the form of a table.
2 may be registered. On the other hand, in the calculation process of the temperature change torque correction parameter, if the temperature-torque characteristic curve as shown in FIG. 15B can be linearly approximated, the actual torque (t) = torque command (tr *) · ( ks ・
(273 + s) / (273 + So) + Δks) However, So is a reference temperature, for example, 15 ° C. May be obtained by a calculation such as the least squares method. If the torque characteristic curve has no regularity, the average value or the like of the measurement data executed a plurality of times may be registered in the correction parameter memory 202 in the form of a table as it is. Thus, the calibration operation of the motor 6 ends.

【００１５】次に、自動運転モードにおけるねじ締め作
業又はねじ締め作業を説明すると（Ｓ８０，Ｓ９２），
ねじ締め作業の全体の工程は図６に示すように前回と同
様であり、ナット装着期間、アイドリング加速期間及び
減速期間では、トルク制御の精度は厳密でなくても良
く、速度優先制御モードなので、前回と同様の図９のフ
ローチャートが、そのまま適用可能である。また、自動
運転におけるトルク優先制御モード（Ｓ９４）での締付
け作業では（Ｓ９６）、先づ、永久磁石の経時変化補正
を行う否か判定し、経時変化補正を行う場合には（Ｓ９
８）、ナットの回転角θｒ等を入力すると共に、締付け
トルクパターン図７（ｃ）等から、現在の回転角θｒに
対する締付けトルクｔｒ１＊を演算する。続いて、この
トルクｔｒ１＊に対する電流指令ｉｇ＊を補正パラメー
タメモリ２０２を参照して演算する（Ｓ１００）。図１
５（ａ）の例では、着磁直後の磁石では電流指令はｉｇ
１ａ＊であるが、時間が経過すると共に、電流指令はｉ
ｇ１ｂ＊のように増加する傾向にある。かくして、経時
変化補正後のトルク指令ｔｒ１ｃ＊が演算できると、次
に、温度補正を行うか否か判定する（Ｓ１０２）。そし
て、温度補正を行う場合には、温度センサ９を介してモ
ータ６の現在の温度Ｓを入力すると共に、トルク指令ｔ
ｒ１ｃ＊に対し、次のような温度補正演算を実行する。
温度−トルク特性曲線が直線近似可能であれば、次式に
よりトルク指令ｔｒ１ｃｓ＊を演算する。 補正後トルクｔｒ１ｃｓ＊＝ｔｒ１ｃ＊／（ｋｓ・（２
７３＋ｓ）／（２７３＋Ｓｏ）＋Δｋｓ） また、温度−トルク特性曲線に規則性がなければ、補正
パラメータメモリ２０２に格納された温度−トルク特性
テーブルより、現在の温度ｓに対するトルク低下量Δｔ
（ｔｒ１ｃ＊，ｓ）を求め、このトルク低下量Δｔ（ｔ
ｒ１ｃ＊，ｓ）を加算して、温度補正後のトルク指令ｔ
ｒ１ｃｓ＊＝ｔｒ１ｃ＊＋Δｔ（ｔｒ１ｃ＊，ｓ）とす
る。かくして補正後のトルク指令ｔｒ１ｃｓ＊が演算で
きると、ｄ軸電流指令ｉｄ＊＝０として、ｑ軸電流指令
ｉｇ＊は ｉｇ＊＝ｔｒ１ｃｓ／ＫＴ から演算できる（Ｓ１０４） そして、ナット等の回転角θｒが目標値θＮに達しない
場合（Ｓ１０６），ｉｄ＊＝０，ｉｇ＊＝ｉｇ＊＋Δｉ
ｇｆとして（Ｓ１０８）、電流指令ｉｇ＊，ｉｇ＊を電
流制御部８０の非干渉電流制御部８６へ出力する（Ｓ１
１２）。通常、永久磁石式同期モータでは経時変化に基
ってトルク変動が数％存在し、また、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系
磁石では温度変化に基づくトルク変動も数％存在する。
従って、上述のステップＳ１００及びＳ１０４の補正演
算を実施することにより、モータ６の出力トルク変動を
１〜２％以内に納めることが可能となり、高精度のトル
ク管理が可能となる。かかるステップＳ９２〜Ｓ１１２
のねじ締め処理を所望の回転角θＮまで繰り返し実行す
ると、締付け期間Ｔｄのねじ締め動作を終了する。Next, the screw tightening operation or the screw tightening operation in the automatic operation mode will be described (S80, S92).
As shown in FIG. 6, the entire process of the screw tightening operation is the same as the previous one. During the nut mounting period, the idling acceleration period, and the deceleration period, the accuracy of the torque control does not have to be strict. The same flowchart of FIG. 9 as the previous time can be applied as it is. In addition, in the tightening work in the torque priority control mode (S94) in the automatic operation (S96), it is first determined whether or not to perform the aging change correction of the permanent magnet, and to perform the aging change correction (S9).
8) Input the rotation angle θr of the nut and the like, and calculate the tightening torque tr1 * for the current rotation angle θr from the tightening torque pattern FIG. Subsequently, a current command ig * for the torque tr1 * is calculated with reference to the correction parameter memory 202 (S100). FIG.
In the example of FIG. 5A, the current command is ig for the magnet immediately after magnetization.
1a *, but as time passes, the current command becomes i
It tends to increase like g1b *. Thus, when the torque command tr1c * after the aging change correction can be calculated, it is next determined whether or not to perform the temperature correction (S102). When the temperature is corrected, the current temperature S of the motor 6 is input via the temperature sensor 9 and the torque command t
The following temperature correction operation is performed on r1c *.
If the temperature-torque characteristic curve can be approximated by a straight line, the torque command tr1cs * is calculated by the following equation. Corrected torque tr1cs * = tr1c * / (ks · (2
73 + s) / (273 + So) + Δks) If there is no regularity in the temperature-torque characteristic curve, the torque-decrease amount Δt for the current temperature s is obtained from the temperature-torque characteristic table stored in the correction parameter memory 202.
(Tr1c *, s), and the torque reduction amount Δt (t
r1c *, s) to obtain the torque command t after temperature correction.
Let r1cs * = tr1c * + Δt (tr1c *, s). When the corrected torque command tr1cs * can be calculated in this manner, the d-axis current command id * = 0, and the q-axis current command ig * can be calculated from ig * = tr1cs / KT (S104). Does not reach the target value θN (S106), id * = 0, ig * = ig * + Δi
As gf (S108), the current commands ig * and ig * are output to the non-interfering current control unit 86 of the current control unit 80 (S1).
12). Normally, a permanent magnet type synchronous motor has a torque variation of several% based on a change with time, and an Nd-Fe-B magnet has a torque variation of several% based on a temperature change.
Therefore, by performing the above-described correction calculations in steps S100 and S104, it is possible to keep the output torque fluctuation of the motor 6 within 1 to 2%, and to perform high-accuracy torque management. Steps S92 to S112
Is repeatedly performed up to the desired rotation angle θN, the screw tightening operation in the tightening period Td ends.

【００１６】[0016]

【発明の効果】以上詳述したように、この発明のモータ
制御方法及び装置によれば、速度制御精度とトルク制御
精度とを明確に区別してそれぞれ制御しているので、短
時間でモータの加減速ができると共に、制御対象に過大
な負荷トルクをかけることなくモータの運転を制御する
ことができる。又、電子的等価弱め界磁制御を行うこと
によりモータの電源供給がバッテリー又は電圧５０Ｖ以
下の電源のような低電圧電源であっても永久磁石式同期
モータの速度制御範囲を２〜８倍に拡大することができ
る。更に、この発明のねじ締め方法及び装置によれば組
立ライン等の作業でＡＣ２００Ｖ系の交流動力系を使用
することなく、ＤＣ５０Ｖ以下の低電圧でモータを駆動
しても必要なモータ回転速度及びトルクを出力でき、組
立作業の安全性を著しく向上させることができる。ま
た、ねじ締めしたボルト・ナットの全てに対してそれぞ
れ個別に締付けトルクを管理できるので、製品の組立品
質を数値データとして管理することが可能となる。更に
また、増速機構、トルクセンサ等が不要なねじ締め装置
を実現できるので、１０ｋｇ以内の軽量小型ねじ締め装
置により高速回転及び高締付けトルクを出力でき、ねじ
締め作業が効率化できる利点がある。更に、永久磁石の
経時変化／温度変化に対する補正演算を付加することに
より、永久磁石のトルク精度を１〜２％以内に高めるこ
とが可能となり、高精度かつトルクセンサ不要で小型・
軽量のねじ締め装置を実現できる。As described above in detail, according to the motor control method and apparatus of the present invention, since the speed control accuracy and the torque control accuracy are clearly distinguished from each other, the motor control is performed in a short time. The motor can be decelerated and the operation of the motor can be controlled without applying excessive load torque to the control target. Further, by performing the electronic equivalent field weakening control, the speed control range of the permanent magnet type synchronous motor is expanded by 2 to 8 times even if the power supply of the motor is a low voltage power supply such as a battery or a power supply having a voltage of 50 V or less. be able to. Further, according to the screw tightening method and apparatus of the present invention, the required motor rotation speed and torque can be obtained even when the motor is driven at a low voltage of 50 V DC or less without using an AC power system of 200 V AC in work such as an assembly line. Can be output, and the safety of the assembling work can be significantly improved. In addition, since the tightening torque can be individually controlled for all of the bolts and nuts that have been screwed, the assembly quality of the product can be managed as numerical data. Furthermore, since a screw tightening device that does not require a speed increasing mechanism, a torque sensor, and the like can be realized, a high-speed rotation and a high tightening torque can be output by a lightweight and small screw tightening device of 10 kg or less, and there is an advantage that the screw tightening operation can be made more efficient. . Further, by adding a correction operation for a change over time and a change in temperature of the permanent magnet, the torque accuracy of the permanent magnet can be increased to within 1 to 2%.
A lightweight screw tightening device can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】この発明の全体の一構成例を示すブロック図で
ある。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of the present invention.

【図２】この発明のモータ制御部の一構成例を示すブロ
ック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a motor control unit according to the present invention.

【図３】モータの運転パターンを説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an operation pattern of a motor.

【図４】トルク勾配法によるねじ締めの原理を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing the principle of screw tightening by the torque gradient method.

【図５】ナット回転角法によるねじ締めの原理を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a principle of screw tightening by a nut rotation angle method.

【図６】ねじ締めサイクルを説明するタイムチャートの
一例である。FIG. 6 is an example of a time chart illustrating a screw tightening cycle.

【図７】記憶するモータ運転パターンの一例である。FIG. 7 is an example of a motor operation pattern to be stored.

【図８】電流ベクトルのトルク優先制御の演算過程を示
すフローチャートの一例である。FIG. 8 is an example of a flowchart showing a calculation process of torque priority control of a current vector.

【図９】電流ベクトルの速度優先制御の演算過程を示す
フローチャートの一例である。FIG. 9 is an example of a flowchart showing a calculation process of speed priority control of a current vector.

【図１０】磁性リングを装着したロータ断面の一例であ
る。FIG. 10 is an example of a cross section of a rotor on which a magnetic ring is mounted.

【図１１】この発明の、トルク補正付ねじ締め装置の全
体の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the overall configuration of the screw tightening device with torque correction of the present invention.

【図１２】そのモータ制御部の一構成例を示すブロック
図である。FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of the motor control unit.

【図１３】トルク校正運転のフローチャートの一例であ
る。FIG. 13 is an example of a flowchart of a torque calibration operation.

【図１４】トルク補正付ねじ締め運転のフローチャート
の一例である。FIG. 14 is an example of a flowchart of a screw tightening operation with torque correction.

【図１５】磁石の経時変化特性及び温度変化特性の一例
である。FIG. 15 is an example of a temporal change characteristic and a temperature change characteristic of a magnet.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ナット ２ スパナ ４ トルクセンサ ６ モータ ８ 位置（角度）センサ ９ 温度センサ １０ ねじ締め部 １２ ケーブル １４ 電源部 １８ インバータ ２０ パソコン ４０ 制御手段 ４１ 通信部 ４２ 運転制御部 ４４ 運転状態判定部 ５０ 運転パターン発生部 ５２、５４、５６、５７，５８ 運転パターン記憶部 ６００，６０，６０ａ 速度制御部 ６２ 速度検出部 ６４、１０４ 加減算器 ６６、１０６ 補償器 ６８、１０８ リミッタ ７０ 界磁制御部 ７２ ｄ軸電流指令演算部 ７４ 磁気飽和補正部 ７８ スイッチ手段 ８０ 電流制御部 ８２ 位置（電気角）検出部 ８４、９０ 座標変換部 ９２ ドライバ １００，１００ａ トルク制御部 ２００ トルク補正部 ２０２ 補正パラメータメモリ ４００ トルク計測装置 ５００ トルク校正部 ８００ 温度計測手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nut 2 Spanner 4 Torque sensor 6 Motor 8 Position (angle) sensor 9 Temperature sensor 10 Screw fastening part 12 Cable 14 Power supply part 18 Inverter 20 Personal computer 40 Control means 41 Communication part 42 Operation control part 44 Operation state judgment part 50 Operation pattern generation Units 52, 54, 56, 57, 58 Operation pattern storage unit 600, 60, 60a Speed control unit 62 Speed detection unit 64, 104 Adder / subtractor 66, 106 Compensator 68, 108 Limiter 70 Field control unit 72 d-axis current command calculation unit 74 Magnetic saturation correction unit 78 Switch means 80 Current control unit 82 Position (electrical angle) detection unit 84, 90 Coordinate conversion unit 92 Driver 100, 100a Torque control unit 200 Torque correction unit 202 Correction parameter memory 400 Torque measurement device 500 Torque calibration unit 800 thermometer Means

Claims (64)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 永久磁石式同期モータの制御装置におい
て、当該モータの速度制御部内に等価弱め界磁制御部を
設け、当該モータの速度制御範囲を拡大すると共に、前
記速度制御部とは独立して動作するトルク制御部を設
け、当該モータの速度制御精度とトルク制御精度とをそ
れぞれ独立して維持し実行するようにしたことを特徴と
する永久磁石式同期モータの制御装置。In a control device for a permanent magnet type synchronous motor, an equivalent field-weakening control unit is provided in a speed control unit of the motor to expand a speed control range of the motor and operate independently of the speed control unit. A permanent magnet type synchronous motor control device, wherein a torque control unit for controlling the speed of the motor and a torque control accuracy of the motor are independently maintained and executed. 【請求項２】 永久磁石式同期モータの制御装置におい
て、当該モータの速度制御部内に等価弱め界磁制御部及
びトルク制御部を設け、当該モータの速度制御精度とト
ルク制御精度とをそれぞれ独立して維持し実行するよう
にしたことを特徴とする永久磁石式同期モータの制御装
置。2. A control device for a permanent magnet synchronous motor, wherein an equivalent field-weakening control unit and a torque control unit are provided in a speed control unit of the motor, and the speed control accuracy and the torque control accuracy of the motor are maintained independently of each other. And a control device for a permanent magnet synchronous motor. 【請求項３】 前記速度制御部内に設けられたトルク制
御部では、ｄ軸電流指令の大きさは０とし、ｑ軸電流指
令の大きさを制御してトルク制御を実行するようにした
請求項２に記載の永久磁石式同期モータの制御装置。3. The torque control unit provided in the speed control unit, wherein the magnitude of the d-axis current command is set to 0, and the magnitude of the q-axis current command is controlled to execute the torque control. 3. The control device for a permanent magnet synchronous motor according to 2. 【請求項４】 前記トルク制御部では、前記永久磁石の
経時変化及び／又は温度変化に対するトルク補正を行う
ためのトルク補正演算部を内蔵した請求項１乃至３のい
ずれか１項に記載の永久磁石式同期モ−タの制御装置。4. The permanent magnet according to claim 1, wherein the torque control unit includes a torque correction calculation unit for performing a torque correction for a change with time and / or a temperature change of the permanent magnet. Control device for magnet type synchronous motor. 【請求項５】 前期トルク制御部に、外部に設けられた
トルクセンサを内蔵したトルク校正装置と結合して、ト
ルク補正係数を自動更新するトルク補正係数自動決定部
を内蔵した請求項１乃至４のいずれか１項に記載の永久
磁石式同期モ−タの制御装置。5. The torque control unit according to claim 1, further comprising a torque correction coefficient automatic determination unit for automatically updating the torque correction coefficient by being coupled to a torque calibration device having a built-in torque sensor provided externally. A control device for a permanent magnet type synchronous motor according to any one of the above items. 【請求項６】 前記速度制御部及びトルク制御部に結合
され、所望の運転パターンを記憶すると共に生成する運
転パターン発生部を設け、この運転パターン発生部から
速度指令及びトルク指令をそれぞれ独立して前記速度制
御部及びトルク制御部に出力し、当該モータの運転速度
及びトルクをそれぞれ独立に制御するようにしたことを
特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の永久
磁石式同期モータの制御装置。6. An operation pattern generation unit coupled to the speed control unit and the torque control unit, for storing and generating a desired operation pattern, wherein a speed command and a torque command are independently provided from the operation pattern generation unit. The permanent magnet type synchronous motor according to any one of claims 1 to 5, wherein the output is outputted to the speed control unit and the torque control unit, and the operating speed and the torque of the motor are controlled independently. Motor control device. 【請求項７】 前記モータ及び運転パターン発生部に結
合された当該モータの運転状態判定部を設け、前記モー
タの運転状態に変化が検出された場合、前記モータの運
転パターンを自動的に切替えるようにした請求項７に記
載の永久磁石式同期モータの制御装置。7. An operation state determination unit for the motor, which is coupled to the motor and the operation pattern generation unit, is configured to automatically switch the operation pattern of the motor when a change in the operation state of the motor is detected. The control device for a permanent magnet synchronous motor according to claim 7, wherein 【請求項８】 前記等価弱め界磁制御部には、ｄ軸電流
指令演算部又は磁気飽和補正部に結合されたｄ軸電流指
令演算部を含む請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
永久磁石式同期モータの制御装置。8. The permanent magnet according to claim 1, wherein the equivalent field-weakening control unit includes a d-axis current command calculation unit or a d-axis current command calculation unit coupled to a magnetic saturation correction unit. Control device for magnet type synchronous motor. 【請求項９】 前記運転状態判定部では、前記モータの
回転速度の変化及び／又は電機子電流の変化、及び／又
は前記モータの出力軸に結合したトルクセンサの出力変
化に応答して当該モータの運転状態変化を検知するよう
にした請求項７に記載の永久磁石式同期モータの制御装
置。9. The motor control device according to claim 6, wherein the operating state determination unit responds to a change in a rotation speed of the motor and / or a change in an armature current and / or a change in an output of a torque sensor coupled to an output shaft of the motor. 8. The control device for a permanent magnet synchronous motor according to claim 7, wherein a change in the operating state of the motor is detected. 【請求項１０】 前記モータを駆動するインバータ供給
電源が、バッテリー及び／又は電圧５０Ｖ以下の電源で
ある請求項１乃至９のいずれか１項に記載の永久磁石式
同期モータの制御装置。10. The control device for a permanent magnet synchronous motor according to claim 1, wherein the inverter supply power for driving the motor is a battery and / or a power supply having a voltage of 50 V or less. 【請求項１１】 前記速度制御部及びトルク制御部をデ
ジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）で構成するように
した請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の永久磁石
式同期モータの制御装置。11. The permanent magnet synchronous motor control device according to claim 1, wherein the speed control unit and the torque control unit are configured by a digital signal processor (DSP). 【請求項１２】 前記永久磁石式ロータの表面に磁性リ
ングを設け、少ないｄ軸電流で大きな弱め界磁を実現し
た請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の永久磁石式
同期モータの制御装置。12. The control of the permanent magnet type synchronous motor according to claim 1, wherein a magnetic ring is provided on a surface of the permanent magnet type rotor to realize a large field weakening with a small d-axis current. apparatus. 【請求項１３】 前記等価弱め界磁制御部により高速回
転制御中は、当該モータの永久磁石の界磁を３０％以上
見かけ上減磁させた請求項１乃至１２のいずれか１項に
記載の永久磁石式同期モータの制御装置。13. The permanent magnet according to claim 1, wherein the field of the permanent magnet of the motor is apparently demagnetized by 30% or more during high-speed rotation control by the equivalent field weakening controller. Control device for synchronous motor. 【請求項１４】 モータの制御方法であって、当該モー
タの速度を優先して制御するか、当該モータのトルクを
優先して制御するか判定するステップと、速度優先制御
の場合には前記モータの速度制御部によりトルク制御よ
り速度制御を優先して実行するステップと、トルク優先
制御の場合には、前記モータのトルク制御部により速度
制御よりトルク制御を優先して実行するステップとを含
むモータの制御方法。14. A method for controlling a motor, the method comprising: determining whether to control the speed of the motor with priority or to control the torque of the motor with priority; A step of executing speed control by giving priority to torque control by a speed control unit of the motor, and in the case of torque priority control, a step of executing torque control by giving priority to speed control over speed control by a torque control unit of the motor. Control method. 【請求項１５】 前記速度制御部が前記トルク制御部を
兼ねている請求項１４に記載のモータの制御方法。15. The motor control method according to claim 14, wherein the speed control unit also serves as the torque control unit. 【請求項１６】 前記速度優先制御のステップでは、当
該モータの界磁を制御して速度制御範囲を拡大するよう
にした請求項１４又は１５に記載のモータの制御方法。16. The motor control method according to claim 14, wherein in the speed priority control step, a field of the motor is controlled to expand a speed control range. 【請求項１７】 前記トルク優先制御のステップでは、
モータの出力トルクを校正するためのトルク校正ステッ
プを含む請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載のモ
−タの制御方法。17. In the torque priority control step,
17. The motor control method according to claim 14, further comprising a torque calibration step for calibrating an output torque of the motor. 【請求項１８】 前記モータの所望の運転パターンを登
録すると共に出力する運転パターン生成ステップを更に
含む請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載のモータ
の制御方法。18. The motor control method according to claim 14, further comprising an operation pattern generating step of registering and outputting a desired operation pattern of the motor. 【請求項１９】 前記モータの運転パターン情報に速度
指令情報、トルク指令情報及び／又は速度／トルク優先
制御項目情報を含む請求項１８に記載のモータの制御方
法。19. The motor control method according to claim 18, wherein the operation pattern information of the motor includes speed command information, torque command information, and / or speed / torque priority control item information. 【請求項２０】 前記モータの運転状態を監視する運転
状態判定ステップを更に含む請求項１４乃至１９のいず
れか１項に記載のモータの制御方法。20. The motor control method according to claim 14, further comprising an operation state determination step of monitoring an operation state of the motor. 【請求項２１】 前記運転状態判定ステップでは、前記
モータの回転速度の変化、及び／又は電機子電流の変
化、及び／又は前記モータの出力軸に結合したトルクセ
ンサの出力変化に応答して、当該モータの運転状態変化
を検知すると共に、前記モータの運転パターンを自動的
に切替えるようにした請求項２０に記載のモータの制御
方法。21. The operating state determining step, in response to a change in a rotation speed of the motor and / or a change in an armature current, and / or a change in an output of a torque sensor coupled to an output shaft of the motor, 21. The motor control method according to claim 20, wherein a change in the operation state of the motor is detected and the operation pattern of the motor is automatically switched. 【請求項２２】 前記モータが永久磁石式同期モータで
ある請求項１４乃至２１のいずれか１項に記載のモータ
の制御方法。22. The motor control method according to claim 14, wherein the motor is a permanent magnet synchronous motor. 【請求項２３】 前記モータの供給電源がバッテリー及
び／又は電圧５０Ｖ以下の電源である請求項１４乃至２
２のいずれか１項に記載のモータの制御方法。23. The power supply for the motor is a battery and / or a power supply having a voltage of 50 V or less.
3. The method for controlling a motor according to any one of 2. 【請求項２４】 前記速度優先制御のステップでは、ｄ
軸電流指令を制御して等価弱め界磁制御により速度制御
範囲を拡大するようにした請求項１６乃至２３のいずれ
か１項に記載のモータの制御方法。24. In the speed priority control step, d.
24. The motor control method according to claim 16, wherein the shaft current command is controlled to expand the speed control range by equivalent field weakening control. 【請求項２５】 前記トルク優先制御のステップでは、
ｄ、ｑ軸電流指令を制御してトルク制御範囲を拡大する
ようにした請求項１７乃至２４のいずれか１項に記載の
モータの制御方法。25. In the torque priority control step,
The motor control method according to any one of claims 17 to 24, wherein the d and q axis current commands are controlled to expand the torque control range. 【請求項２６】 ねじ締め機構と、当該ねじ締め機構を
駆動するモータと、当該モータの駆動用電源部と、当該
モータの動作制御を行う制御手段とを具えたねじ締め装
置において、前記モータは永久磁石式同期モータであ
り、前記制御手段内に前記モータの速度制御部と、トル
ク制御部とを設け、速度精度優先制御及び／又はトルク
精度優先制御をそれぞれ独立して実行するようにしたこ
とを特徴とするねじ締め装置。26. A screw tightening device comprising a screw tightening mechanism, a motor for driving the screw tightening mechanism, a power supply unit for driving the motor, and control means for controlling operation of the motor. A permanent magnet type synchronous motor, wherein a speed control unit and a torque control unit for the motor are provided in the control unit, and the speed accuracy priority control and / or the torque accuracy priority control are executed independently of each other. A screw tightening device. 【請求項２７】 前記速度制御部が前記トルク制御部を
兼ねると共に、速度精度優先制御又はトルク精度優先制
御をそれぞれ独立して実行するようになっている請求項
２６に記載のねじ締め装置。27. The screw tightening device according to claim 26, wherein the speed control unit also functions as the torque control unit, and executes speed accuracy priority control or torque accuracy priority control independently of each other. 【請求項２８】 前記速度制御部において速度優先制御
を行う場合、等価弱め界磁制御部を設け、当該モータの
速度制御範囲を拡大するようにした請求項２６又は２７
に記載のねじ締め装置。28. An apparatus according to claim 26, wherein when performing speed priority control in said speed control section, an equivalent field-weakening control section is provided to extend the speed control range of said motor.
6. The screw fastening device according to claim 1. 【請求項２９】 前記トルク制御部においてトルク優先
制御を行う場合、前記永久磁石の経時変化及び／又は温
度変化に対するトルク補正を行うためのトルク補正演算
部を記載した請求項２６乃至２８のいずれか１項に記載
のねじ締め装置。29. The torque correction unit according to claim 26, wherein when the torque control unit performs the torque priority control, a torque correction calculation unit is configured to perform a torque correction for a change with time and / or a temperature change of the permanent magnet. Item 2. The screw fastening device according to item 1. 【請求項３０】 前記トルク制御部に外部に設けられた
トルクセンサを内蔵したトルク校正装置と結合してトル
ク補正係数を自動更新するトルク補正係数自動決定部を
内蔵した請求項２６乃至２９のいずれか１項に記載のね
じ締め装置。30. The torque control unit according to claim 26, further comprising a torque correction coefficient automatic determination unit for automatically updating a torque correction coefficient in combination with a torque calibration device including a torque sensor provided externally to the torque control unit. The screw fastening device according to claim 1 or 2. 【請求項３１】 前記速度制御部及びトルク制御部に結
合され、所望の運転パターンを記憶すると共に生成する
運転パターン発生部を設け、この運転パターン発生部か
ら優先制御項目指令、速度指令及びトルク指令を出力
し、当該モータの運転速度及びトルクを優先順位を付け
てそれぞれ独立に制御するようにしたことを特徴とする
請求項２６乃至３０のいずれか１項に記載のねじ締め装
置。31. An operation pattern generation unit coupled to the speed control unit and the torque control unit for storing and generating a desired operation pattern, wherein a priority control item command, a speed command, and a torque command are provided from the operation pattern generation unit. 31. The screw tightening device according to claim 26, wherein the driving speed and the torque of the motor are assigned priorities and independently controlled. 【請求項３２】 前記運転パターン発生部では、減速運
転パターンから全ての減速期間において、所定のトルク
指令値以内のトルク指令値しか出力しない運転パターン
である請求項３１に記載のねじ締め装置。32. The screw tightening device according to claim 31, wherein the operation pattern generation section outputs an operation pattern that outputs only a torque command value within a predetermined torque command value during all deceleration periods from the deceleration operation pattern. 【請求項３３】 前記モータ及び運転パタン発生部に結
合された当該モータの運転状態判定部を設け、前記モー
タの運転状態に変化が検出された場合、前記モータの運
転パターンを自動的に切替えるようにした請求項３１又
は３２に記載のねじ締め装置。33. An operation state judging section for the motor, which is coupled to the motor and the operation pattern generating section, wherein the operation pattern of the motor is automatically switched when a change in the operation state of the motor is detected. 33. The screw tightening device according to claim 31, wherein: 【請求項３４】 前記等価弱め界磁制御部には、ｄ軸電
流指令演算部又は磁気飽和補正部に結合されたｄ軸電流
指令演算部を含む請求項２８乃至３３のいずれか１項に
記載のねじ締め装置。34. The screw according to claim 28, wherein the equivalent field-weakening control unit includes a d-axis current command calculation unit or a d-axis current command calculation unit coupled to a magnetic saturation correction unit. Tightening device. 【請求項３５】 前記運転状態判定部では、前記モータ
の回転速度の変化及び／又は電機子電流の変化及び／又
は前記モータの出力軸に結合したトルクセンサの出力変
化に応答して当該モータの運転状態変化を検知するよう
にした請求項３３に記載のねじ締め装置。35. The operating state determining unit according to claim 26, wherein the operating state of the motor is changed in response to a change in rotation speed of the motor and / or a change in armature current and / or a change in output of a torque sensor coupled to an output shaft of the motor. 34. The screw tightening device according to claim 33, wherein the operation state change is detected. 【請求項３６】 前記モータの供給電源がバッテリー及
び／又は電圧５０Ｖ以下の電源である請求項２６乃至３
５のいずれか１項に記載のねじ締め装置。36. The power supply for the motor is a battery and / or a power supply having a voltage of 50 V or less.
6. The screw fastening device according to any one of 5. 【請求項３７】 前記速度制御部及び／又はトルク制御
部をデジタルシグナルプロセッサで構成するようにした
請求項２６乃至３６のいずれか１項に記載のねじ締め装
置。37. The screw tightening device according to claim 26, wherein the speed control unit and / or the torque control unit is configured by a digital signal processor. 【請求項３８】 前記永久磁石の材料がＳｍ−Ｃｏ又は
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂで構成されている請求項２６乃至３７の
いずれか１項に記載のねじ締め装置。38. The screw tightening device according to claim 26, wherein the material of the permanent magnet is made of Sm—Co or Nd—Fe—B. 【請求項３９】 前記永久磁石式ロータの表面に磁性リ
ングを設け、少ないｄ軸電流で大きな界磁変化を実現し
た請求項２６乃至３８のいずれか１項に記載のねじ締め
装置。39. The screw tightening device according to claim 26, wherein a magnetic ring is provided on a surface of the permanent magnet type rotor to realize a large field change with a small d-axis current. 【請求項４０】 前記等価弱め界磁制御部により、当該
モータの永久磁石の界磁を見かけ上３０％以上減磁させ
た請求項２８乃至３９のいずれか１項に記載のねじ締め
装置。40. The screw tightening device according to claim 28, wherein the field of the permanent magnet of the motor is apparently demagnetized by 30% or more by the equivalent field weakening control unit. 【請求項４１】 前記ねじ締め装置が手で持って操作可
能な重量である請求項２６乃至４０のいずれか１項に記
載のねじ締め装置。41. The screw tightening device according to claim 26, wherein the screw tightening device has a weight that can be operated by hand. 【請求項４２】 前記ねじ締め装置の位置及び速度及び
／又は温度検出にレゾルバを使用した請求項２６乃至４
１のいずれか１項に記載のねじ締め装置。42. A resolver is used for detecting the position, speed and / or temperature of said screw tightening device.
2. The screw fastening device according to claim 1. 【請求項４３】 ねじ締め機構と、当該ねじ締め機構を
駆動するモータと、当該モータの駆動用電源部と、当該
モータの動作制御を行う制御手段とを具えたねじ締め装
置のねじ締め方法であって、前記制御手段において前記
モータの速度を優先して制御するか、前記モータのトル
クを優先して制御するか判定するステップと、速度優先
制御の場合には前記モータの速度制御部によりトルク制
御より速度制御を優先して実行するステップと、トルク
優先制御の場合には、前記モータのトルク制御部により
速度制御よりトルク制御を優先して実行するステップと
を含むねじ締め方法。43. A screw tightening method for a screw tightening device comprising a screw tightening mechanism, a motor for driving the screw tightening mechanism, a power supply for driving the motor, and control means for controlling operation of the motor. A step of deciding whether to give priority to controlling the speed of the motor or to give priority to the torque of the motor in the control means, and, in the case of speed priority control, to control the torque by the speed control unit of the motor. A screw tightening method including a step of executing speed control with priority over control, and a step of executing torque control with priority over speed control by a torque control unit of the motor in the case of torque priority control. 【請求項４４】 前記速度制御部が前記トルク制御部を
兼ねている請求項４３に記載のねじ締め方法。44. The screw tightening method according to claim 43, wherein the speed control unit also functions as the torque control unit. 【請求項４５】 前記速度優先制御のステップでは当該
モータの界磁を制御して速度制御範囲を拡大するように
した請求項４３又は４４に記載のねじ締め方法。45. The screw tightening method according to claim 43, wherein in the speed priority control step, a field of the motor is controlled to expand a speed control range. 【請求項４６】 前記トルク優先制御のステップでは当
該モータの出力トルクを校正するためのトルク校正ステ
ップを更に含む請求項４３又は４４に記載のねじ締め方
法。46. The screw tightening method according to claim 43, wherein the torque priority control step further includes a torque calibration step for calibrating an output torque of the motor. 【請求項４７】 前記モータの所望の運転パターンを登
録すると共に出力する運転パターン生成ステップを更に
含む請求項４３乃至４６のいずれか１項に記載のねじ締
め方法。47. The screw tightening method according to claim 43, further comprising an operation pattern generating step of registering and outputting a desired operation pattern of the motor. 【請求項４８】 前記モータの運転パターン情報に優先
制御項目情報、速度指令情報、トルク指令情報を含む請
求項４７に記載のねじ締め方法。48. The screw tightening method according to claim 47, wherein the operation pattern information of the motor includes priority control item information, speed command information, and torque command information. 【請求項４９】 前記運転パターンとして、速度優先制
御の全ての減速期間において、所定のトルク指令値以内
のトルク指令値しか出力しない減速運転パターンを含む
請求項４７又は４８に記載のねじ締め方法。49. The screw tightening method according to claim 47, wherein the operation pattern includes a deceleration operation pattern that outputs only a torque command value within a predetermined torque command value in all deceleration periods of speed priority control. 【請求項５０】 前記トルク優先制御ステップにおい
て、トルク法又は、トルク勾配法又はナット回転角法に
基づいて出力されるトルク指令情報に応答してねじ締め
作業を行うようにした請求項４３乃至４９のいずれか１
項に記載のねじ締め方法。50. A screw tightening operation in response to torque command information output based on a torque method, a torque gradient method, or a nut rotation angle method in the torque priority control step. Any one of
Screw tightening method described in section. 【請求項５１】 前記モータの運転状態を監視する運転
状態判定ステップを更に含む請求項４３乃至５０のいず
れか１項に記載のねじ締め方法。51. The screw tightening method according to claim 43, further comprising an operation state determination step of monitoring an operation state of the motor. 【請求項５２】 前記運転状態判定ステップでは、前記
モータの回転速度の変化、及び／又は電機子電流の変
化、及び／又は前記モータの出力軸に結合したトルクセ
ンサの出力変化に応答して当該モータの運転状態変化を
検知すると共に、前記モータの運転パターンを自動的に
切替えるようにした請求項５１に記載のねじ締め方法。52. The driving state determining step according to a change in a rotation speed of the motor and / or a change in an armature current and / or a change in an output of a torque sensor coupled to an output shaft of the motor. 52. The screw tightening method according to claim 51, wherein a change in the operation state of the motor is detected, and the operation pattern of the motor is automatically switched. 【請求項５３】 前記モータが永久磁石式同期モータで
ある請求項４３乃至５２のいずれか１項に記載のねじ締
め方法。53. The screw tightening method according to claim 43, wherein the motor is a permanent magnet synchronous motor. 【請求項５４】 前記トルク優先制御のステップでは、
永久磁石の経時変化及び／又は温度変化を補正するため
のトルク補正演算ステップを更に含む請求項５１に記載
のねじ締め方法。54. In the torque priority control step,
52. The screw tightening method according to claim 51, further comprising a torque correction calculation step for correcting a change with time and / or a change in temperature of the permanent magnet. 【請求項５５】 前記モータの供給電源がバッテリー及
び／又は５０Ｖ以下の電源である請求項４３乃至５４の
いずれか１項に記載のねじ締め方法。55. The screw tightening method according to claim 43, wherein the power supply of the motor is a battery and / or a power supply of 50 V or less. 【請求項５６】 前記速度優先制御のステップでは、ｄ
軸電流指令に基づいた等価弱め界磁制御により速度制御
範囲を拡大するようにした請求項５３乃至５５のいずれ
か１項に記載のねじ締め方法。56. In the speed priority control step, d.
56. The screw tightening method according to claim 53, wherein the speed control range is expanded by equivalent field-weakening control based on the shaft current command. 【請求項５７】 前記トルク優先制御のステップでは、
外部に設けられたトルク校正装置と結合してトルク補正
係数を自動更新するトルク補正係数自動更新ステップを
含む請求項５０乃至５６のいずれか１項に記載のねじ締
め方法。57. In the torque priority control step,
57. The screw tightening method according to any one of claims 50 to 56, further comprising a torque correction coefficient automatic updating step of automatically updating the torque correction coefficient in combination with a torque calibration device provided outside. 【請求項５８】 前記速度制御部及び／又はトルク制御
部をデジタルシグナルプロセッサで構成するようにした
請求項４３乃至５７のいずれか１項に記載のねじ締め方
法。58. The screw tightening method according to claim 43, wherein the speed control unit and / or the torque control unit is configured by a digital signal processor. 【請求項５９】 前記永久磁石の材料がＳｍ−Ｃｏ又は
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂで構成されている請求項５３乃至５８の
いずれか１項に記載のねじ締め方法。59. The screw tightening method according to claim 53, wherein the material of the permanent magnet is made of Sm-Co or Nd-Fe-B. 【請求項６０】 前記永久磁石式ロータの表面に磁性リ
ングを設け、少ないｄ軸電流で大きな界磁変化を実現し
た請求項５３乃至５９のいずれか１項に記載のねじ締め
方法。60. The screw tightening method according to claim 53, wherein a magnetic ring is provided on the surface of the permanent magnet type rotor to realize a large field change with a small d-axis current. 【請求項６１】 前記等価弱め界磁制御部により、当該
モータの永久磁石の界磁を見かけ上３０％以上減磁させ
た請求項５６乃至６０のいずれか１項に記載のねじ締め
方法。61. The screw tightening method according to claim 56, wherein the field of the permanent magnet of the motor is apparently demagnetized by 30% or more by the equivalent field weakening control unit. 【請求項６２】 前記ねじ締め装置が手で持って操作可
能な重量である請求項４３乃至６１のいずれか１項に記
載のねじ締め方法。62. The screw tightening method according to claim 43, wherein the screw tightening device has a weight that can be operated by hand. 【請求項６３】 前記ねじ締め装置の位置及び速度及び
／又は温度検出にレゾルバを使用した請求項４３乃至６
２のいずれか１項に記載のねじ締め方法。63. A resolver is used for detecting the position, speed and / or temperature of the screw tightening device.
3. The screw fastening method according to any one of 2. 【請求項６４】 前記モ−タの供給電源がバッテリー及
び／又は電圧５０Ｖ以下の電源である請求項４３乃至６
３のいずれか１項に記載のねじ締め方法。64. The power supply for the motor is a battery and / or a power supply having a voltage of 50 V or less.
3. The screw tightening method according to any one of 3.
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