CN117677953A - 放大器选定装置以及计算机能够读取的存储介质 - Google Patents

放大器选定装置以及计算机能够读取的存储介质 Download PDF

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Abstract

一种选定工业机械的马达的放大器的放大器选定装置，取得工业机械的程序，对取得的程序进行解析，取得马达的驱动机构以及机械规格，选定工业机械的马达，选定适合于工业机械的马达的放大器，计算按照程序的指令控制马达时的马达的按时间的输出，判定马达的按时间的输出的最大值，基于最大值来选定向放大器供给电力的共通电源。

Description

放大器选定装置以及计算机能够读取的存储介质
技术领域
本发明涉及放大器选定装置以及计算机能够读取的存储介质。
背景技术
在专利文献1中记载了“具有：放大器组分配部，其根据从输入部输入的放大器组的编号，将多个马达分别分配给多个放大器组的任一个；合计额定输出计算部，其针对所述多个放大器组中的每一个，计算分配给该放大器组的所述马达的额定输出的合计值；共通电源选定部，其针对具有规定的电源容量的多个共通电源中的每一个，判断是否满足所述电源容量的大小为所述多个放大器组各自的所述合计值以上的条件，选定满足所述条件的一个或多个共通电源；以及显示控制部，其按所述多个放大器组将选定出的所述一个或多个共通电源以能够识别的方式显示在显示部”。
在机床、工艺注射成型机等工业机械的放大器的选定中，一般基于工业机械的驱动机构、马达的特性、运转模式等输入来选定马达，选定放大器，最后选定放大器的共通电源。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2020-54104号公报
发明内容
发明要解决的课题
以往，在放大器以及共通电源的选定中，使用马达的规格值来选定，因此，有时选定过剩能力的放大器以及共通电源。在放大器以及共通电源的选定中，希望适当能力的机型的选定。另外，选定时的动作设定大多通过手动输入来对应所有的动作条件，特别是在动作复杂的情况下，还希望避免手动输入的繁琐。
在马达、放大器以及共通电源等的选定领域中，希望适当的机型的选定、选定的设定的简化。
用于解决课题的手段
本公开的一方式的放大器选定装置是选定工业机械的马达的放大器的放大器选定装置，其中，该放大器选定装置具有：程序取得部，其取得工业机械的程序；程序解析部，其解析程序；马达选定部，其选定工业机械的马达；放大器选定部，其选定适合于工业机械的马达的放大器；输出计算部，其计算按照程序的指令控制马达时的马达的按时间的输出；共通电源选定部，其判定马达的按时间的输出的最大值，基于最大值来选定向放大器供给电力的共通电源。
作为本公开的一方式的存储计算机能够读取的命令的存储介质，其中，该命令由一个或多个处理器执行，由此取得工业机械的程序，对程序进行解析，选定工业机械的马达，选定适合于工业机械的马达的放大器，计算按照程序的指令控制马达时的马达的按时间的输出，判定马达的按时间的输出的最大值，基于最大值来选定向放大器供给电力的共通电源。
发明效果
根据本发明的一方式，能够在放大器选定的领域中选定适当的机型。并且，还能够简化选定时的动作设定。
附图说明
图1是放大器选定装置的框图。
图2是机械条件的设定画面。
图3是加减速控制的设定画面。
图4是表示加工程序的解析结果的表。
图5是表示基于加工程序的工具的位置变化的图表。
图6是表示基于加工程序的工具的速度变化的图表。
图7是加工程序的一例。
图8是表示马达与放大器的规格值的图。
图9是表示放大器组与放大器的关系的图。
图10是表示按时间的输出与共通电源的选定的关系的图。
图11是表示现有的共通电源的选定方法的图。
图12是表示放大器选定装置的动作的流程图。
图13是表示计算出的马达的电流值与放大器的规格值的图。
图14是本公开的放大器选定装置的硬件结构图。
具体实施方式
[第一公开]
以下，对第一公开的放大器选定装置100进行说明。
第一公开的放大器选定装置100例如安装于PC(个人计算机)等信息处理装置。在放大器选定装置100中安装有用于选定工业机械的放大器的专用的软件。用户操作软件来选定马达、放大器、共通电源。
在第一至第三公开中，对基于加工程序来选定机床的马达、放大器以及共通电源的例子进行说明，但也可以选定机床以外的冲压机、注射成型机等工业机械的马达、放大器以及共通电源。在机床以外的工业机械的马达、放大器以及共通电源的选定中，使用动作程序而并非是加工程序。
图1是放大器选定装置100的框图。放大器选定装置100具有：条件取得部11、程序取得部12、程序解析部13、数据存储部14、负荷计算部15、马达选定部16、放大器选定部17、输出计算部18、以及共通电源选定部19。
条件取得部11取得马达驱动的机械的驱动机构、驱动机构的机械规格、马达的加减速控制设定等马达的选定所需的条件。机械的驱动机构有滚珠丝杠机构、分度机构、带轮机构等。机械规格是驱动机构的重量等物性值。
图2是选择滚珠丝杠作为驱动机构时的机械规格的设定画面。作为机械条件，能够设定机械效率、移动物重量、平衡配重、滚珠丝杠直径、滚珠丝杠导程、滚珠丝杠长度、减速比等。设定内容不限于此，根据驱动机构而不同。
马达的加减速控制信息是时间常数等设定信息。在图3的设定画面中，作为加减速控制信息，能够设定加减速类型、快速进给时加减速时间常数、切削进给时加减速时间常数、位置环增益、快速进给速度、定位距离等。
程序取得部12取得机床的加工程序。加工程序可以从外部读取，也可以由用户输入。程序取得部12也可以受理所取得的加工程序的变更、追加等。
程序解析部13解析加工程序，显示机床的各轴的位置、速度、负荷等。图4的表显示有加工程序的行编号(线)、驱动机构的运转方式(模式)、时间、位置、速度、切削负荷、切削时间作为加工程序的解析结果。图5的图表表示基于加工程序的机床的工具的位置变化，图6的图表表示基于加工程序的工具的速度变化。
参照图7的加工程序对加工程序的解析方法进行说明。图7的加工程序的第一行“G90G94”是“坐标系设定”。该行与马达的驱动无关，因此，不将解析结果反映于表、图表。
加工程序的第二行“G04X0.5”是“使X轴马达停止0.5秒”这样的指令。程序解析部13解析该加工程序，在图4的表的第一行对如模式“停止时间”、时间“0.5秒”、位置“0”这样的解析结果进行显示。
加工程序的第三行“G00X100.F30000”是“使X轴以速度30000mm/min移动100mm”这样的指令。程序解析部13在图4的表的第二行显示模式“快速进给”、时间“-”、位置“100”、速度“30000”。这样，程序解析部13一边解析加工程序一边制作表和图表。
数据存储部14存储马达、放大器、共通电源的选定所需的数据。存储于数据存储部14的数据有额定输出、额定转矩、额定转速、转子惯性力矩、磁饱和系数等，但并不限定于此。
负荷计算部15基于机械的驱动机构、机械规格、马达的加减速信息、加工程序的解析结果，计算与马达的负荷相关的值。在本公开中，就与加工程序来计算与马达的负荷相关的值。因此，能够取得接近实际的控制的值。
与马达的负荷相关的值有惯性力矩、负荷转矩、加速转矩、减速转矩、必要转矩、平方平均转矩(有效负荷转矩)等。
(式1)是必要转矩的计算式，(式2)是平方平均转矩的计算式。
[数1]
T：动作必要转矩[Nm]
Vm：马达旋转速度的变化量[min-1]
ta：控制的时间常数[sec](上述速度变化的时间)
JM：转子惯性力矩[kgm2]
JL：负荷惯性力矩[kgm2]
η：机械效率
Tm：稳态负荷转矩[Nm]
Tcf：切削负荷转矩[Nm]
[数2]
t＝t1+t2+t3+...+tn
Trms：平方平均转矩[Nm]
T1～Tn：1循环中，
各阶段(快速进给、切削、停止等)的必要转矩[Nm]
t1～tn：1循环中，各阶段的动作时间[s]
t：1循环的总时间[s]
马达选定部16临时选定如下马达：相对于计算出的必要转矩具有足够的余量，相对于施加于马达的输出轴的惯性力矩能够以期望的脉冲速度进行启动和停止，相对于施加于马达的输出轴的惯性力矩能够确保期望的加速时间常数和减速时间常数。
马达选定部16确认临时选定出的马达的转矩有效值、加减速时间常数、过负荷特性、马达加热允许值等，选定满足机床的使用目的的马达。
放大器选定部17从数据存储部14取得马达的最大电流和连续电流的规格值，选定具有超过马达的最大电流和连续电流的最大电流和连续电流的放大器。此外，最大电流是指在输出最大转矩时能够在短时间内流动的最大的电流值，连续电流是指马达不会过热而能够连续地流动的最大的电流值。最大电流和连续电流由马达的规格预先决定。
参照图8对放大器的选定方法进行说明。作为前提，机床的马达有多个，多个马达中的X轴的马达已被选定。当选定马达时，决定放大器的候补。在图8的例子中，决定“放大器1”和“放大器2”这样的选定候补。
在选定出的X轴马达中，最大电流的规格值为“48Ap”，连续电流的规格值为“12Ap”。“放大器1”的最大电流为“40Ap”，连续电流为“11.5Ap”。“放大器2”的最大电流为“80Ap”，连续电流为“22.5Ap”。放大器选定部17选定具有超过X轴马达的最大电流和连续电流的最大电流和连续电流的放大器。在图8的例子中，选定“放大器2”。
放大器按共通电源进行分组。图9是属于共同的组的放大器的一览。放大器组名“AmpGroup1”的组包含轴名称“X”“Y”“Z”“主轴”的马达。在图9的表中显示选定出的放大器的机型名。
输出计算部18根据旋转速度和转矩计算马达输出。根据马达输出和马达损失计算输出。输出是在马达动作时需要来自电源的供给的输出。马达输出、马达损失的计算是现有的技术，因此，省略说明。
(式3)是旋转速度的计算式。输出计算部18在时间序列的旋转速度的计算中使用加工程序的解析结果。通过参照数据存储部14、负荷计算部15、加工程序的解析结果，能够计算与共通电源连接的全部马达的加工程序上的时间序列的输出。
[数3]
马达旋转速度的计算式
Vm：马达旋转速度[min-1]
V：工件的速度[m/min]
P：进给螺纹的螺距[m/rev]
Z：减速比
输出以时间序列进行计算。图10是按时间序列排列输出的表。在图10的例子中，每隔1分钟对“X轴”“Y轴”“Z轴”“主轴”这4个马达的输出进行一览显示。输出计算部18按时间序列排列按照加工程序控制机床时的4个马达的输出。
共通电源选定部19计算输出计算部18计算出的按时间的输出的合计值，判定合计值的最大值。在图10的例子中，可知“1min”的合计输出为“14kW”，“2min”的合计输出为“25kW”，…，“30min”的合计输出为“7kW”，输出的合计的最大值为“2min”的“25kW”。
共通电源选定部19根据计算出的输出的最大值和共通电源的规格，选定具有超过输出的最大值的容量的共通电源中的最小输出的共通电源。
图10的下表表示共通电源的规格值。2个“共通电源1”及“共通电源2”的最大输出分别为“27kW”、“40kW”。“共通电源1”的最大输出“27kW”超过合计输出的最大值“25kW”。共通电源选定部19选定“共通电源1”作为“X轴”“Y轴”“Z轴”“主轴”的马达的共通电源。
为了进行比较，参照图11，表示以往的共通电源的选定方法。在以往的共通电源的选定中，求出最大输出的规格值的合计值，选定超过合计值的输出的共通电源。在图11的例子中，“X轴”的马达的最大输出为“8kW”，“Y轴”的马达的最大输出为“8kW”，“Z轴”的马达的最大输出为“8kW”，“主轴”的马达的最大输出为“6kW”。4个马达的最大输出的规格值的合计为“30kW”。在以往的共通电源的选定中，选定具有超过规格值的合计“30kW”的最大输出的“共通电源2”。
在以往的选定方法中，基于各马达的最大输出来选定共通电源，因此，有时成为过剩选定。根据本公开，能够防止这样的过剩选定。
图12是表示本公开的放大器选定装置100的动作的流程图。
放大器选定装置100取得驱动机构以及机械规格作为用于选定马达的信息(步骤S1)，取得加减速控制信息(步骤S2)，取得加工程序(步骤S3)。
放大器选定装置100解析加工程序，按时间序列排列解析结果(步骤S4)。
放大器选定装置100基于工业机械的驱动机构、机械规格、马达的加减速信息、加工程序的解析结果，计算与马达的负荷相关的值。与马达的负荷相关的值有惯性力矩、负荷转矩、加速转矩或减速转矩、必要转矩、平方平均转矩等(步骤S5)。
放大器选定装置100基于与马达的负荷相关的值来进行马达的选定(步骤S6)。马达的选定方法是现有的技术，因此，省略说明。
放大器选定装置100基于选定出的马达来取得最大电流和连续电流的规格值(步骤S7)。放大器选定装置100基于所取得的马达的最大电流和连续电流的规格值，选定放大器(步骤S8)。
放大器选定装置100针对从共通电源供给电源的马达，按照所述加工程序的解析结果，按时间序列计算各马达的输出(步骤S9)。放大器选定装置100计算按时间的马达的输出的合计值(步骤S10)。
放大器选定装置100判定马达的输出的合计值的最大值(步骤S11)。放大器选定装置100选定最大输出比在步骤S11中求出的最大值大的共通电源(步骤S12)。
[第二公开]
接着，对第二公开的放大器选定装置100进行说明。
第二公开的放大器选定装置100具有与第一公开的放大器选定装置100相同的结构。第一公开的放大器选定装置100与第二公开的放大器选定装置100的不同在于放大器选定部17中的放大器选定方法。
第二公开的放大器选定部17计算最大电流和平方平均电流，使用计算出的必要电流和平方平均电流进行放大器的选定。最大电流是必要的最大电流。最大电流根据必要转矩来进行计算。(式4)是必要电流和平方平均电流的计算式。在同步马达中，到某种程度的电流为止，转矩和电流以转矩常数为系数而处于比例关系，但在进一步增加电流的情况下，存在磁饱和这样的现象，由于磁饱和的影响，每个电流产生的转矩降低。因此，考虑磁饱和来计算必要电流。即使是相同的马达，磁饱和系数也根据转矩范围而不同。磁饱和系数预先存储于数据存储部14。通过使用计算出的必要电流和平方平均电流来选定放大器，能够进行与实际转矩相称的没有浪费的设定。
[数4]
I：必要电流[Arm]
T：必要转矩[Nm]
Kt：转矩常数[Nm/Arms]
f：磁饱和系数
图13表示按照加工程序计算出的最大电流和平方平均电流的一例。放大器选定部17根据必要转矩计算必要电流，根据平方平均转矩计算平方平均电流。计算出的X轴马达的最大电流为“40Ap”，平方平均电流为“9Ap”。放大器选定部17选定具有超过计算出的最大电流“40Ap”和平方平均电流“9Ap”的最大输出的“放大器1”。
在第一公开的放大器的选定中，使用了以X轴马达的规格决定的最大电流和连续电流。以规格决定的最大电流及连续电流大多具有余量，因此，有时选定过剩能力的放大器。
第二公开的放大器选定装置100并非规格值的最大电流和连续电流，而是基于按照加工程序计算出的最大电流和平方平均电流来选定放大器，因此，能够防止过剩选定。
[第三公开]
接着，对第三公开的放大器选定装置100进行说明。
第三公开的放大器选定装置100选定线性马达。第三公开的放大器选定装置100的结构与第一公开的放大器选定装置100相同，因此，省略说明。
在第三公开的放大器选定装置100中，负荷计算部15和输出计算部18的计算式不同。在线性马达中，并非必要转矩而是计算必要推力，并非平方平均转矩而是计算平方平均推力。根据必要推力计算必要电流，根据平方平均推力计算平方平均电流。(式5)是必要推力的计算式，(式6)是平方平均推力的计算式，(式7)是必要电流及平方平均电流的计算式。
[数5]
F：动作必要推力[N]
M：移动物重量[kg]
V：马达速度的变化量[m/s]
ta：控制的时间常数[sec]
Fm：稳态负荷力[N]
Fcf：切削负荷力[N]
[数6]
t＝t1+t2+t3+…+tn
Frms：平方平均推力[N]
F1～Fn：1循环中，
各阶段(快速进给、切削、停止等)的必要推力[N]
t1～tn：1循环中，各阶段的动作时间[s]
t：1循环的总时间[s]
[数7]
I：必要电流[Arm]
Kt：推力常数[N/Arms]
f：磁饱和系数
输出计算部18根据速度和推力计算线性马达的输出。根据线性马达输出和线性马达损失来计算输出。输出是在线性马达动作时需要来自电源的供给的输出。线性马达输出、线性马达损失的计算是现有的技术，因此，省略说明。输出计算部18使用加工程序的解析结果来取得速度。使用数据存储部14、负荷计算部15、加工程序的解析结果来输出速度。通过参照数据存储部14、负荷计算部15、加工程序的解析结果，能够按时间序列计算与共通电源连接的所有线性马达的实际动作所需的输出。
共通电源选定部19计算输出计算部18计算出的按时间的输出的合计值，判定合计值的最大值。共通电源选定部19选定具有超过计算出的输出的最大值的容量的共通电源。
如上所述，本公开的放大器选定装置100也能够应用于线性马达的选定。
[硬件结构]
第一公开至第三公开中的放大器选定装置100具有图14的硬件结构。
参照图14，对放大器选定装置100的硬件结构进行说明。放大器选定装置100具有的CPU111是整体地控制放大器选定装置100的处理器。CPU111经由总线读出在ROM112中加工的系统程序，按照该系统程序控制放大器选定装置100的整体。在RAM113中临时储存临时的计算数据、显示数据、用户经由输入部71输入的各种数据等。
显示部70是附属于放大器选定装置100的监视器等。显示部70显示放大器选定用的软件的操作画面等。
输入部71是与显示部70一体或者与显示部70不同的键盘、触摸面板等。用户操作输入部71，选定放大器及共通电源。
非易失性存储器114例如是通过未图示的电池进行备份等，即使断开放大器选定装置100的电源也保持存储状态的存储器。在非易失性存储器114中存储经由未图示的接口从外部设备读入的程序、经由输入部71输入的程序、从放大器选定装置100的各部、机床等取得的各种数据(例如从机床取得的设定参数等)。存储于非易失性存储器114的程序、各种数据也可以在执行时/利用时在RAM113中展开。另外，在ROM112中预先写入有各种系统程序。
在本公开的放大器选定装置100中，能够基于加工程序，使用接近实际的控制的值来选定马达。
另外，在本公开的放大器选定装置100中，基于加工程序，按时间序列计算各马达的输出。马达的输出按时间变化，但通过对按时间变化的多个马达的输出进行合计，能够取得接近实际的控制的合计输出，能够进行与实际转矩相称的无浪费的设定。
附图标记说明
100 放大器选定装置
11 条件取得部
12 程序取得部
13 程序解析部
14 数据存储部
15 负荷计算部
16 马达选定部
17 放大器选定部
18 输出计算部
19 共通电源选定部
111 CPU
112 ROM
113 RAM
114 非易失性存储器。

Claims (6)

1.一种选定工业机械的马达的放大器的放大器选定装置，其特征在于，具有：
程序取得部，其取得所述工业机械的程序；
程序解析部，其解析所述程序；
马达选定部，其选定所述工业机械的马达；
放大器选定部，其选定适合于所述工业机械的马达的放大器；
输出计算部，其计算按照所述程序的指令控制所述马达时的所述马达的按时间的输出；
共通电源选定部，其判定所述马达的按时间的输出的最大值，基于所述最大值来选定向所述放大器供给电力的共通电源。
2.根据权利要求1所述的放大器选定装置，其特征在于，
所述工业机械的马达为多个，所述共通电源选定部计算所述多个马达的按时间的输出的合计值，判定所述按时间的合计值的最大值，基于所述合计值的最大值来选定共通电源。
3.根据权利要求1所述的放大器选定装置，其特征在于，
所述放大器选定装置具有：负荷计算部，其按照所述程序来计算必要转矩或必要推力，
所述放大器选定部基于所述必要转矩或必要推力来计算必要电流，基于所述必要电流来选定放大器。
4.根据权利要求1所述的放大器选定装置，其特征在于，
所述放大器选定装置具有：负荷计算部，其按照所述程序计算平方平均转矩或平方平均推力，
所述放大器选定部基于所述平方平均转矩或平方平均推力来计算平方平均电流，基于所述平方平均电流来选定放大器。
5.根据权利要求1所述的放大器选定装置，其特征在于，
所述程序取得部具有所述程序的输入功能以及变更功能中的至少一个。
6.一种存储计算机能够读取的命令的存储介质，其特征在于，
所述命令由一个或多个处理器执行，由此
取得工业机械的程序，
解析所述程序，
选定所述工业机械的马达，
选定适合于所述工业机械的马达的放大器，
计算按照所述程序的指令来控制所述马达时的所述马达的按时间的输出，
判定所述马达的按时间的输出的最大值，基于所述最大值来选定向所述放大器供给电力的共通电源。
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