DE112021007696T5

DE112021007696T5 - Verstärkerwahlvorrichtung und computerlesbares speichermedium

Info

Publication number: DE112021007696T5
Application number: DE112021007696.5T
Authority: DE
Inventors: Yuandong Yin
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2024-03-14
Also published as: WO2023007615A1; JPWO2023007615A1; JP7015419B1; CN117677953A; WO2023007615A9

Abstract

Die Verstärkerwahlvorrichtung zum Wählen eines Verstärkers für einen Motor einer Industriemaschine ist dazu eingerichtet, ein Programm für eine Industriemaschine zu erlangen, das erlangte Programm zu analysieren, einen Antriebsmechanismus und Maschinenspezifikationen eines Motors zu erlangen, einen Motor der Industriemaschine zu wählen, einen Verstärker zu wählen, der für den Motor der Industriemaschine passt, eine Ausgangsleistung des Motors für jede Zeit, zu der der Motor gemäß einem Befehl des Programms gesteuert wird, zu berechnen, einen Höchstwert der Ausgangsleistung des Motors für jede Zeit zu bestimmen, und auf der Basis des Höchstwerts eine gemeinsame Stromversorgung für die Versorgung des Verstärkers mit Strom zu wählen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstärkerwahlvorrichtung und ein computerlesbares Speichermedium.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Patentdokument 1 offenbart einen „Aufbau, der eine Verstärkergruppen-Zuteilungseinheit, die einen jeden von mehreren Motoren auf der Basis einer Verstärkergruppennummer, die von einer Eingabeeinheit eingegeben wurde, irgendeiner von mehreren Verstärkergruppen zuteilt; eine Gesamtnennausgangsleistungsberechnungseinheit, die für jede der mehreren Verstärkergruppen einen Gesamtwert der Nennausgangsleistungen der Motoren, die der Verstärkergruppe zugeteilt wurden, berechnet; eine Gemeinsame-Stromversorgungs-Wahleinheit, die bestimmt, ob jede von mehreren gemeinsamen Stromversorgungen mit einer vorherbestimmten Stromversorgungskapazität eine Bedingung, dass die Größe der Stromversorgungskapazität gleich oder größer als der Gesamtwert einer jeden der mehreren Verstärkergruppen ist, erfüllt oder nicht, und eine oder mehrere gemeinsame Stromversorgungen, die die Bedingungen erfüllen, wählt; und eine Anzeigesteuereinheit, die die gewählte eine oder die gewählten mehreren gemeinsamen Stromversorgungen für jede der mehreren Verstärkergruppen an einer Anzeige anzeigt, damit sie identifizierbar ist/sind, aufweist“.
Bei der Wahl der Verstärker von Industriemaschinen wie etwa Werkzeugmaschinen und Prozessspritzgussmaschinen werden Motoren, Verstärker und eine gemeinsame Stromversorgung für die Verstärker im Allgemeinen der Reihe nach auf der Basis von Eingaben wie etwa einem Antriebsmechanismus der Industriemaschine, den Eigenschaften der Motoren und einem Betriebsmuster gewählt.
LITERATURLISTE
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: JP 2020-54104 A
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG PROBLEM, DAS DIE ERFINDUNG LÖSEN SOLL
Da bei dem Stand der Technik die Spezifikationswerte der Motoren verwendet werden, um einen Verstärker und eine gemeinsame Stromversorgung zu wählen, kann es sein, dass ein Verstärker und eine gemeinsame Stromversorgung mit einer übermäßigen Kapazität gewählt werden. Bei der Wahl der Verstärker und der gemeinsamen Stromversorgung ist es erwünscht, Modelle mit gerade der richtigen Kapazität zu wählen. Außerdem werden bei den Betriebseinstellungen zur Zeit der Wahl in vielen Fällen alle Betriebsbedingungen von Hand eingegeben. Besonders in einem Fall, in dem ein Betrieb kompliziert ist, ist es auch erwünscht, eine Komplexität der manuellen Eingabe zu vermeiden.
Auf dem Gebiet der Wahl von Motoren, Verstärkern, gemeinsamen Stromversorgungen und dergleichen ist eine Wahl passender Modelle und eine Vereinfachung der Wahleinstellungen erwünscht.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Verstärkerwahlvorrichtung zum Wählen eines Verstärkers eines Motors in einer Industriemaschine offenbart. Die Verstärkerwahlvorrichtung weist eine Programmerlangungseinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Programm der Industriemaschine zu erlangen; eine Programmanalyseeinheit, die dazu eingerichtet ist, das Programm zu analysieren; eine Motorwahleinheit, die dazu eingerichtet ist, einen Motor der Industriemaschine zu wählen; eine Verstärkerwahleinheit, die dazu eingerichtet ist, einen Verstärker, der für den Motor der Industriemaschine geeignet ist, zu wählen; eine Ausgangsleistungsberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Ausgangsleistung des Motors für jede Zeit, zu der der Motor gemäß einem Befehl des Programms gesteuert wird, zu berechnen; und eine Gemeinsame-Stromversorgungs-Wahleinheit, die dazu eingerichtet ist, einen Höchstwert der Ausgangsleistung des Motors für jede Zeit zu bestimmen und auf der Basis des Höchstwerts eine gemeinsame Stromversorgung zur Versorgung des Verstärkers mit Strom zu wählen, auf.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Speichermedium bereitgestellt, das computerlesbare Befehle speichert, die einen oder mehrere Prozessoren dazu bringen, ein Programm einer Industriemaschine zu erlangen; das Programm zu analysieren; einen Motor der Industriemaschine zu wählen; einen Verstärker, der für den Motor der Industriemaschine geeignet ist, zu wählen; eine Ausgangsleistung des Motors für jede Zeit, zu der der Motor gemäß einem Befehl des Programms gesteuert wird, zu berechnen; und einen Höchstwert der Ausgangsleistung des Motors für jede Zeit zu bestimmen und auf der Basis des Höchstwerts eine gemeinsame Stromversorgung zur Versorgung des Verstärkers mit Strom zu wählen.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Nach einem Aspekt der Erfindung ist es möglich, auf dem Gebiet der Wahl von Verstärkern ein passendes Modell zu wählen. Außerdem ist es auch möglich, die Betriebseinstellungen zur Zeit der Wahl zu vereinfachen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Verstärkerwahlvorrichtung zeigt;
2 zeigt eine Bildschirmdarstellung für die Einstellung der Maschinenbedingungen;
3 zeigt eine Bildschirmdarstellung für die Einstellung der Beschleunigungs-/Verlangsamungssteuerung;
4 ist eine Tabelle, die Analyseergebnisse eines Bearbeitungsprogramms zeigt;
5 ist eine Kurve, die eine Veränderung der Position eines Werkzeugs auf der Basis des Bearbeitungsprogramms zeigt;
6 ist eine Kurve, die eine Veränderung der Geschwindigkeit des Werkzeugs auf der Basis des Bearbeitungsprogramms zeigt;
7 zeigt ein Beispiel für das Bearbeitungsprogramm;
8 ist ein Diagramm, das Spezifikationswerte eines Motors und von Verstärkern zeigt;
9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Verstärkergruppe und Verstärkern zeigt;
10 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Ausgangsleistung für jede Zeit und der Wahl einer gemeinsamen Stromversorgung zeigt;
11 ist ein Diagramm, das ein Verfahren für die Wahl einer gemeinsamen Stromversorgung nach dem Stand der Technik zeigt;
12 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Verstärkerwahlvorrichtung darstellt;
13 ist ein Diagramm, das berechnete Stromwerte eines Motors und Spezifikationswerte von Verstärkern zeigt; und
14 ist ein Diagramm, das einen Hardwareaufbau der Verstärkerwahlvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung zeigt.

WEISE(N) ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Erste Offenbarung
Nachstehend wird eine Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach einer ersten Offenbarung beschrieben werden.
Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der ersten Offenbarung wird zum Beispiel in einer Informationsverarbeitungsvorrichtung wie etwa einem Personal Computer (PC) umgesetzt. In der Verstärkerwahlvorrichtung 100 ist eine zweckbestimmte Software für die Wahl eines Verstärkers einer Industriemaschine installiert. Ein Benutzer betreibt die Software, um einen Motor, einen Verstärker und eine gemeinsame Stromversorgung zu wählen.
Bei der ersten bis dritten Offenbarung wird ein Beispiel beschrieben werden, bei dem ein Motor, ein Verstärker und eine gemeinsame Stromversorgung einer Werkzeugmaschine auf der Basis eines Bearbeitungsprogramms gewählt werden. Es können jedoch Motoren, Verstärker und gemeinsame Stromversorgungen von anderen Industriemaschinen als Werkzeugmaschinen wie etwa Pressmaschinen oder Spritzgussmaschinen gewählt werden. Anstelle des Bearbeitungsprogramms wird ein Betriebsprogramm verwendet, um die Motoren, die Verstärker und die gemeinsamen Stromversorgungen der anderen Industriemaschinen als der Werkzeugmaschinen zu wählen.
1 ist ein Blockdiagramm, das die Verstärkerwahlvorrichtung 100 zeigt. Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 weist eine Bedingungserlangungseinheit 11, eine Programmerlangungseinheit 12, eine Programmanalyseeinheit 13, eine Datenspeichereinheit 14, eine Lastberechnungseinheit 15, eine Motorwahleinheit 16, eine Verstärkerwahleinheit 17, eine Ausgangsleistungsberechnungseinheit 18 und eine Gemeinsame-Stromversorgungs-Wahleinheit 19 auf.
Die Bedingungserlangungseinheit 11 erlangt Bedingungen, die für die Motorwahl nötig sind, wie etwa den Antriebsmechanismus einer Maschine, die durch einen Motor angetrieben wird, mechanische Spezifikationen des Antriebsmotors und Einstellungen für die Steuerung der Beschleunigung und der Verlangsamung. Beispiele für den Antriebsmechanismus der Maschine umfassen einen Kugelgewindespindelmechanismus, einen Rastmechanismus und einen Riemenscheibenmechanismus. Die mechanischen Spezifikationen sind Werte physikalischer Eigenschaften einschließlich des Gewichts des Antriebsmechanismus.
2 zeigt eine Bildschirmdarstellung für die Einstellung der Maschinenbedingungen, wenn eine Kugelgewindespindel als Antriebsmechanismus gewählt wurde. Als mechanische Eigenschaften können zum Beispiel der mechanische Wirkungsgrad, das Gewicht eines sich bewegenden Objekts, ein Gegengewicht, der Durchmesser der Kugelgewindespindel, die Steigung der Kugelgewindespindel, die Länge der Kugelgewindespindel und ein Untersetzungsverhältnis eingestellt werden. Der Inhalt der Einstellungen ist nicht darauf beschränkt und unterscheidet sich je nach dem Antriebsmechanismus.
Die Beschleunigungs- und Verlangsamungssteuerinformation für den Motor ist eine Einstellinformation wie etwa eine Zeitkonstante. In der Bildschirmdarstellung, die in 3 dargestellt ist, können zum Beispiel eine Art der Beschleunigung und der Verlangsamung, eine Zeitkonstante der Beschleunigung und der Verlangsamung zur Zeit des Eilgangs, eine Zeitkonstante der Beschleunigung und der Verlangsamung zur Zeit des Schneidevorschubs; eine Positionsschleifenverstärkung, eine Eilganggeschwindigkeit und eine Positionierentfernung als Beschleunigungs- und Verlangsamungssteuerinformation eingestellt werden.
Die Programmerlangungseinheit 12 erlangt ein Bearbeitungsprogramm der Werkzeugmaschine. Das Bearbeitungsprogramm kann von außen gelesen werden oder kann durch den Benutzer eingegeben werden. Die Programmerlangungseinheit 12 kann zum Beispiel auch Änderungen des erlangten Bearbeitungsprogramms oder Hinzufügungen zu dem erlangten Bearbeitungsprogramm erhalten.
Die Programmanalyseeinheit 13 analysiert das Bearbeitungsprogramm und zeigt zum Beispiel die Position, die Geschwindigkeit und die Belastung jeder Achse der Werkzeugmaschine an. Als Analyseergebnisse des Bearbeitungsprogramms werden eine Zeilennummer (Zeile) des Bearbeitungsprogramms, ein Antriebsmechanismusbetriebsverfahren (Modus), eine Zeit, eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Schneidebelastung und eine Schneidezeit in einer Tabelle, die in 4 dargestellt ist, angezeigt. Eine Kurve, die in 5 gezeigt ist, zeigt eine Veränderung der Position eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine auf der Basis des Bearbeitungsprogramms, und eine Kurve, die in 6 gezeigt ist, zeigt eine Veränderung der Geschwindigkeit des Werkzeugs auf der Basis des Bearbeitungsprogramms.
Ein Verfahren zur Analyse des Bearbeitungsprogramms wird unter Bezugnahme auf ein Bearbeitungsprogramm, das in 7 gezeigt ist, beschrieben werden. Eine erste Zeile „G90G94“ des Bearbeitungsprogramms, das in 7 gezeigt ist, ist eine „Koordinatensystemeinstellung“. Da diese Zeile nichts mit dem Antrieb des Motors zu tun hat, werden die Analyseergebnisse nicht in der Tabelle oder der Kurve wiedergegeben.
Eine zweite Zeile „G04X0.5“ des Bearbeitungsprogramms in ein Befehl, „einen X-Achsen-Motor für 0,5 Sekunden anzuhalten“. Die Programmanalyseeinheit 13 analysiert dieses Bearbeitungsprogramm und zeigt in der ersten Zeile der Tabelle von 4 die Analyseergebnisse eines Modus „Stillstandszeit“, einer Zeit „0,5 Sekunden“ und einer Position „0“ an.
Eine dritte Zeile „G00X100.F30000“ des Bearbeitungsprogramms ist ein Befehl, „die X-Achse mit einer Geschwindigkeit von 30000 mm/min um 100 mm zu bewegen. Die Programmanalyseeinheit 13 zeigt in der zweiten Zeile der Tabelle von 4 einen Modus „Eilgang“, eine Zeit „-“ eine Position „100“ und eine Geschwindigkeit „30000“ an. Wie oben beschrieben wurde, erzeugt die Programmanalyseeinheit 13 eine Tabelle und eine Kurve, während sie das Bearbeitungsprogramm analysiert.
Die Datenspeichereinheit 14 speichert die Daten, die für die Wahl eines Motors, eines Verstärkers und einer gemeinsamen Stromversorgung nötig sind. Beispiele für die Daten, die in der Datenspeichereinheit 14 gespeichert werden, umfassen eine Nennausgangsleistung, ein Nenndrehmoment, eine Nennumdrehungsgeschwindigkeit, das Trägheitsmoment eines Rotors und einen magnetischen Sättigungskoeffizienten. Die Daten sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Die Lastberechnungseinheit 15 berechnet auf der Basis des Antriebsmechanismus der Maschine, den Spezifikationen der Maschine, der Beschleunigungs- und Verlangsamungsinformation des Motors und der Analyseergebnisse des Bearbeitungsprogramms Werte im Zusammenhang mit der Belastung des Motors. Bei der vorliegenden Offenbarung werden die Werte im Zusammenhang mit der Belastung des Motors auf der Basis des Bearbeitungsprogramms berechnet. Daher ist es möglich, Werte zu erhalten, die dicht an der tatsächlichen Steuerung liegen.
Die Werte im Zusammenhang mit des Belastung des Motors umfassen zum Beispiel das Trägheitsmoment, das Lastmoment, das Beschleunigungsmoment, das Verlangsamungsmoment, das erforderliche Drehmoment und das effektive Drehmoment (root mean square torque) (das effektive Lastmoment).
(Ausdruck 1) ist ein Ausdruck zum Berechnen des erforderlichen Drehmoments, und (Ausdruck 2) ist ein Ausdruck zum Berechnen des effektiven Drehmoments.
[Gleichung 1] $T = V_{m} \times \frac{2 π}{60} \times \frac{1}{t_{a}} \times (I_{M} + \frac{J_{L}}{η}) + T_{m} + T_{e f}$

T: für den Betrieb erforderliches Drehmoment [Nm]
Vm: Ausmaß der Veränderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors [min^-1]
ta: Zeitkonstante der Steuerung [s] (Zeit der Geschwindigkeitsveränderung)
JM: Trägheitsmoment des Rotors [kgm²]
JL: Trägheitsmoment der Last [kgm²]
η: mechanischer Wirkungsgrad
Tm: konstantes Lastmoment [Nm]
Tcf: Schneidelastmoment [Nm]

\begin{array}{l} T_{r m s} = \sqrt{\frac{T_{1}^{2} t_{1} + T_{2}^{2} t_{2} + T_{3}^{2} t_{3} + \dots + T_{n}^{2} t_{n}}{t}} \\ t = t_{1} + t_{2} + t_{3} + \dots + t_{n} \end{array}

Trms:: effektives Lastmoment [Nm]
T1 bis Tn:: erforderliches Drehmoment in jedem Stadium (zum Beispiel Eilgang, Schneiden und Anhalten) während eines Zyklus [Nm]
t1 bis tn:: Betriebszeit in jedem Stadium während eines Zyklus [s]
t:: Gesamtzeit eines Zyklus [s]

Die Motorwahleinheit 16 wählt vorübergehend einen Motor, der über einen ausreichenden Spielraum für das berechnete erforderliche Drehmoment verfügt, in Bezug auf das Trägheitsmoment, das auf eine Ausgangswelle des Motors ausgeübt wird, mit einer erwünschten Impulsgeschwindigkeit gestartet und angehalten werden kann, und in Bezug auf das Trägheitsmoment, das auf die Ausgangswelle des Motors ausgeübt wird, eine gewünschte Beschleunigungszeitkonstante und eine gewünschte Verlangsamungszeitkonstante sicherstellen kann.
Die Motorwahleinheit 16 prüft zum Beispiel den Wert des effektiven Moments, die Beschleunigungs- und die Verlangsamungszeitkonstante, Überlasteigenschaften und die Motorerwärmungstoleranz des vorübergehend gewählten Motors und wählt einen Motor, der den Verwendungszweck der Werkzeugmaschine erfüllt.
Die Verstärkerwahleinheit 17 erlangt von der Datenspeichereinheit 14 Spezifikationswerte des Maximalstroms und des Dauerstroms des Motors und wählt einen Verstärker, der einen Maximalstrom und einen Dauerstrom aufweist, die den Maximalstrom und den Dauerstrom des Motors übersteigen. Außerdem ist der Maximalstrom der höchste Stromwert, der in einer kurzen Zeit, zu der das Höchstdrehmoment erzeugt wird, fließen kann, und ist der Dauerstrom der höchste Stromwert, der fortlaufend fließend kann, ohne den Motor zu überhitzen. Der Maximalstrom und der Dauerstrom sind in den Spezifikationen des Motors vorherbestimmt.
Ein Verfahren zur Wahl eines Verstärkers wird unter Bezugnahme auf 8 beschrieben werden. Es wird angenommen, dass die Werkzeugmaschine mehrere Motoren aufweist und das aus den mehreren Motoren bereits ein X-Achsen-Motor gewählt wurde. Wenn der Motor gewählt ist, werden Kandidaten für den Verstärker bestimmt. Bei dem Beispiel, das in 8 gezeigt ist, werden die Wahlkandidaten „Verstärker 1“ und „Verstärker 2“ bestimmt.
Für den gewählten X-Achsen-Motor lautet der Spezifikationswert für den Maximalstrom „48 Ap“ und der Spezifikationswert für den Dauerstrom „12 Ap“. Der Maximalstrom von „Verstärker 1“ lautet „40 Ap“ und der Dauerstrom von „Verstärker 1“ lautet „11,5 Ap“. Der Maximalstrom von „Verstärker 2“ lautet „80 Ap“ und der Dauerstrom von „Verstärker 2“ lautet „22,5 Ap“. Die Verstärkerwahleinheit wählt einen Verstärker, der einen Maximalstrom und einen Dauerstrom aufweist, die den Maximalstrom und den Dauerstrom des X-Achsen-Motor übersteigen. Bei dem Beispiel, das in 8 gezeigt ist, wird „Verstärker 2“ gewählt.
Die Verstärker sind für jede gemeinsame Stromversorgung gruppiert. 9 ist eine Liste der Verstärker, die zu einer gemeinsamen Gruppe gehören. Eine Gruppe mit einer Verstärkergruppenbezeichnung „VerstGruppe1“ enthält Motoren mit Achsenbezeichnungen „X“, „Y“, „Z“ und „Spindel“. Die Modellbezeichnung des gewählten Verstärkers wird in der Tabelle, die in 9 dargestellt ist, angezeigt.
Die Ausgangsleistungsberechnungseinheit 18 berechnet aus einer Umdrehungsgeschwindigkeit und dem Drehmoment die Ausgangsleistung des Motors. Die Ausgangsleistungsberechnungseinheit 18 berechnet aus der Ausgangsleistung des Motors und dem Verlust des Motors eine Ausgangsleistung. Die Ausgangsleistung ist eine Ausgangsleistung, die von der Stromversorgung während des Betriebs des Motors geliefert werden muss. Da es sich bei der Berechnung der Ausgangsleistung des Motors und des Verlusts des Motors um eine bestehende Technik handelt, wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
(Ausdruck 3) ist ein Ausdruck zum Berechnen der Umdrehungsgeschwindigkeit. Die Ausgangsleistungsberechnungseinheit 18 verwendet die Analyseergebnisse des Bearbeitungsprogramms, um eine Zeitreihen-Umdrehungsgeschwindigkeit zu berechnen. Es ist möglich, unter Bezugnahme auf die Datenspeichereinheit 14, die Lastberechnungseinheit 15 und die Analyseergebnisse des Bearbeitungsprogramms die Zeitreihen-Ausgangsleistungen in dem Bearbeitungsprogramm aller Motoren, die an die gemeinsame Stromversorgung angeschlossen sind, zu berechnen.
[Gleichung 3]
Ausdruck zur Berechnung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors $V_{m} = \frac{V}{P \times Z}$

Vm:: Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors [min^-1]
V:: Arbeitsgeschwindigkeit [m/min]
P:: Steigung der Vorschubspindel [m/Umdrehung]
Z:: Untersetzungsverhältnis

Die Ausgangsleistung wird in der Zeitreihe berechnet. 10 ist eine Tabelle, in der die Ausgangsleistungen in der Zeitreihe angeordnet sind Bei dem Beispiel, das in 10 gezeigt ist, sind vier Ausgangsleistungen der Motoren der „X-Achse“, der „Y-Achse“, der „Z-Achse“ und der „Spindel“ in Abständen von einer Minute aufgelistet. Die Ausgangsleistungsberechnungseinheit 18 ordnet die Ausgangsleistungen der vier Motoren in der Zeitreihe an, wenn die Werkzeugmaschine gemäß dem Bearbeitungsprogramm gesteuert wird.
Die Gemeinsame-Stromversorgungs-Wahleinheit 19 berechnet den Gesamtwert der Ausgangsleistungen für jede Zeit, die durch die Ausgangsleistungsberechnungseinheit 18 berechnet wurden, und bestimmt den Höchstwert des Gesamtwerts. Wie aus dem Beispiel, das in 10 dargestellt ist, ersichtlich ist, beträgt die gesamte Ausgangsleistung von „1 min“ „14 kW, die gesamte Ausgangsleistung von „2 min“ „25 kW`, ..., die gesamte Ausgangsleistung von „30 min“ „7 kW“ und der Höchstwert der gesamten Ausgangsleistung „25 kW“ von „2 min“.
Die Gemeinsame-Stromversorgungs-Wahleinheit 19 wählt auf der Basis des berechneten Höchstwerts der Ausgangsleistung und den Spezifikationen der gemeinsamen Stromversorgungen eine gemeinsame Stromversorgung mit der kleinsten Ausgangsleistung aus den gemeinsamen Stromversorgungen mit einer Kapazität, die den Höchstwert der Ausgangsleistung übersteigt.
Eine untere Tabelle in 10 zeigt die Spezifikationswerte der gemeinsamen Stromversorgungen. Die höchsten Ausgangsleistungen der beiden gemeinsamen Stromversorgungen „gemeinsame Stromversorgung 1“ und „gemeinsame Stromversorgung 2“ lauten „27 kW“ bzw. „40 kW“. Die höchste Ausgangsleistung „27 kW` der „gemeinsamen Stromversorgung 1“ übersteigt den Höchstwert „25 kW“ der gesamten Ausgangsleistung. Die Gemeinsame-Stromversorgungs-Wahleinheit 19 wählt die „gemeinsame Stromversorgung 1“ als gemeinsame Stromversorgung für die Motoren der „X-Achse“, der „Y-Achse“, der „Z-Achse“ und der „Spindel“.
Zum Vergleich wird unter Bezugnahme auf 11 ein Verfahren zur Wahl einer gemeinsamen Stromversorgung nach dem Stand der Technik beschrieben werden. Bei der Wahl der gemeinsamen Stromversorgung nach dem Stand der Technik wird der Gesamtwert der Spezifikationswerte der höchsten Ausgangsleistungen berechnet und eine gemeinsame Stromversorgung mit einer Ausgangsleistung, die den Gesamtwert übersteigt, gewählt. Bei dem Beispiel, das in 11 gezeigt ist, beträgt die höchste Ausgangsleistung des Motors der „X-Achse“ „8 kW“, die höchste Ausgangsleistung des Motors der Y-Achse" „8 kW“, die höchste Ausgangsleistung des Motors der „Z-Achse“ „8 kW” und die höchste Ausgangsleistung des Motors der „Spindel“ „6 kW“. Die Summe der Spezifikationswerte der höchsten Ausgangsleistungen der vier Motoren beträgt „30 kW“. Bei der Wahl der gemeinsamen Stromversorgung nach dem Stand der Technik wird die „gemeinsame Stromversorgung 2“, die eine höchste Ausgangsleistung aufweist, welche die Summe von „30 kW“ der Spezifikationswerte übersteigt, gewählt.
Da die gemeinsame Stromversorgung bei dem Wahlverfahren nach dem Stand der Technik auf der Basis der höchsten Ausgangsleistung jedes Motors gewählt wird, kann es sein, dass eine gemeinsame Stromversorgung mit einer übermäßigen Kapazität gewählt wird. Nach der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Wahl einer gemeinsamen Stromversorgung mit einer übermäßigen Kapazität zu verhindern.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 erlangt einen Antriebsmechanismus und Maschinenspezifikationen als Informationen zur Wahl eines Motors (Schritt S1), erlangt eine Beschleunigungs- und Verlangsamungssteuerinformation (Schritt S2) und erlangt ein Bearbeitungsprogramm (Schritt S3).
Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 analysiert das Bearbeitungsprogramm und ordnet die Analyseergebnisse in einer Zeitreihe an (Schritt S4).
Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 berechnet auf der Basis des Antriebsmechanismus der Industriemaschine, der Maschinenspezifikationen, der Beschleunigungs- und Verlangsamungsinformation des Motors und der Analyseergebnisse des Bearbeitungsprogramms die Werte im Zusammenhang mit der Belastung des Motors. Die Werte im Zusammenhang mit der Belastung des Motors umfassen zum Beispiel das Trägheitsmoment, das Lastmoment, das Beschleunigungsmoment oder das Verlangsamungsmoment, das erforderliche Drehmoment und das effektive Drehmoment (Schritt S5).
Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 wählt auf der Basis der Werte im Zusammenhang mit der Belastung des Motors einen Motor (Schritt S6). Da es sich bei dem Verfahren zur Wahl des Motors um eine bestehende Technik handelt, wird auf seine Beschreibung verzichtet.
Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 erlangt auf der Basis des gewählten Motors die Spezifikationswerte des Maximalstroms und des Dauerstroms (Schritt S7). Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 wählt auf der Basis der erlangten Spezifikationswerte des Maximalstroms und des Dauerstroms des Motors einen Verstärker (Schritt S8).
Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 berechnet die Ausgangsleistung eines jeden der Motoren, die von der gemeinsamen Stromversorgung mit Strom versorgt werden, gemäß den Analyseergebnissen des Bearbeitungsprogramms in einer Zeitreihe (Schritt S9). Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 berechnet den Gesamtwert der Ausgangsleistungen der Motoren für jede Zeit (Schritt S10).
Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 bestimmt den Höchstwert des Gesamtwerts der Ausgangsleistungen der Motoren (Schritt S11). Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 wählt eine gemeinsame Stromversorgung mit einer maximalen Ausgangsleistung, die größer als der in Schritt S11 berechnete Höchstwert ist (Schritt S12).
[Zweite Offenbarung]
Als nächstes wird eine Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach einer zweiten Offenbarung beschrieben werden.
Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der zweiten Offenbarung weist den gleichen Aufbau wie die Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der ersten Offenbarung auf. Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der zweiten Offenbarung unterscheidet sich von der Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der ersten Offenbarung in dem Verfahren zur Wahl des Verstärkers in der Verstärkerwahleinheit 17.
Die Verstärkerwahleinheit 17 nach der zweiten Offenbarung berechnet den Maximalstrom und einen effektiven Strom und wählt einen Verstärker, der den erforderlichen Strom und den effektiven Strom, die berechnet wurden, verwendet. Der Maximalstrom ist der erforderliche Maximalstrom. Der Maximalstrom wird aus dem erforderlichen Drehmoment berechnet. (Ausdruck 4) ist ein Ausdruck zum Berechnen des erforderlichen Stroms und des effektiven Stroms. In einem Synchronmotor stehen das Drehmoment und der Strom bis zu einer bestimmten Strommenge in einer proportionalen Beziehung mit einer Drehmomentkonstanten als Koeffizient.. Doch in einem Fall, in dem die Strommenge weiter erhöht wird, tritt eine Erscheinung, die als magnetische Sättigung bezeichnet wird, auf und wird das pro Strom erzeugte Drehmoment aufgrund der magnetischen Sättigung verringert. Daher wird der erforderliche Strom unter Berücksichtigung der magnetischen Sättigung berechnet. Ein magnetischer Sättigungskoeffizient unterscheidet sich selbst für denselben Motor je nach einem Drehmomentbereich. Der magnetische Sättigungskoeffizient ist im Voraus in der Datenspeichereinheit 14 gespeichert. Ein Verstärker wird unter Verwendung des erforderlichen Stroms und des effektiven Stroms, die berechnet wurden, gewählt, was es ermöglicht, leistungsfähige Einstellungen, die auf das tatsächliche Drehmoment abgestimmt sind, vorzunehmen.
[Gleichung 4] $I = \frac{T}{K_{t} \times (1 - f)}$

I:: erforderlicher Strom [Arm]
T:: erforderliches Drehmoment [Nm]
Kt:: Drehmomentkonstante [Nm/Arms]
f:: magnetischer Sättigungskoeffizient

13 zeigt ein Beispiel für den Maximalstrom und den effektiven Strom, die gemäß dem Bearbeitungsprogramm berechnet wurden. Die Verstärkerwahleinheit 17 berechnet den erforderlichen Strom aus dem erforderlichen Drehmoment und berechnet den effektiven Strom aus dem effektiven Drehmoment. Der berechnete Maximalstrom des X-Achsen-Motors lautet „40 Ap“, und der effektive Strom des X-Achsen-Motors lautet „9 Ap“. Die Verstärkerwahleinheit 17 wählt „Verstärker 1“, der eine höchste Ausgangsleistung aufweist, die den berechneten Maximalstrom von „40 Ap“ und den berechneten effektiven Strom von „9 Ap“ übersteigt.
Bei der Wahl des Verstärkers nach der ersten Offenbarung werden der Maximalstrom und der Dauerstrom, die durch die Spezifikationen des X-Achsen-Motors bestimmt werden, verwendet. In vielen Fällen sind der Maximalstrom und der Dauerstrom, die durch die Spezifikationen bestimmt werden, so gestaltet, dass sie Spielräume aufweisen, was zu der Wahl eines Verstärkers mit einer übermäßigen Kapazität führen kann.
Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der zweiten Offenbarung wählt einen Verstärker nicht auf der Basis des Maximalstroms und des Dauerstroms der Spezifikationswerte, sondern auf der Basis des Maximalstroms und des effektiven Stroms, die gemäß dem Bearbeitungsprogramm berechnet wurden. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass ein Verstärker mit einer übermäßigen Kapazität gewählt wird.
[Dritte Offenbarung]
Als nächstes wird eine Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach einer dritten Offenbarung beschrieben werden.
Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der dritten Offenbarung wählt einen Linearmotor. Da der Aufbau der Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der dritten Offenbarung dem der Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der ersten Offenbarung gleich ist, wird auf seine Beschreibung verzichtet werden.
In der Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der dritten Offenbarung sind die Berechnungsausdrücke der Lastberechnungseinheit 15 und der Ausgangsleistungsberechnungseinheit 18 anders. Für den Linearmotor wird anstelle des erforderlichen Drehmoments eine erforderliche Schubkraft berechnet und anstelle des effektiven Drehmoments eine effektive Schubkraft berechnet. Der erforderliche Strom wird aus der erforderlichen Schubkraft berechnet, und der effektive Strom wird aus der effektiven Schubkraft berechnet. (Ausdruck 5) ist ein Ausdruck zum Berechnen der erforderlichen Schubkraft, (Ausdruck 6) ist ein Ausdruck zum Berechnen der effektiven Schubkraft, und (Ausdruck 7) ist ein Ausdruck zum Berechnen des erforderlichen Stroms und des effektiven Stroms.
[Gleichung 5] $F = M \times V \times \frac{1}{t_{a}} + F_{m} + F_{c d}$

F:: für den Betrieb erforderliche Schubkraft [N]
M:: Gewicht des sich bewegenden Objekts [kg]
V:: Ausmaß der Veränderung der Geschwindigkeit des Motors [m/s]
ta:: Zeitkonstante der Steuerung [s]
Fm:: Dauerbelastungskraft [N]
Fcf:: Schneidebelastungskraft [N]

\begin{array}{l} F_{r m s} = \sqrt{\frac{F_{1}^{2} t_{1} + F_{2}^{2} t_{2} + F_{3}^{2} t_{3} + \dots + F_{n}^{2} t_{n}}{t}} \\ t = t_{1} + t_{2} + t_{3} + \dots + t_{n} \end{array}

Frms:: effektive Schubkraft [N]
F1 bis Fn:: erforderliche Schubkraft in jedem Stadium (zum Beispiel Eilgang, Schneiden und Anhalten) während eines Zyklus [N]
t1 bis tn:: Betriebszeit in jedem Stadium während eines Zyklus [s]
t:: Gesamtzeit eines Zyklus [s]

I = \frac{F}{K_{t} \times (1 - f)}

I:: erforderlicher Strom (Arm)
Kt:: Schubkraftkonstante [N/Arms]
F:: magnetischer Sättigungskoeffizient

Die Ausgangsleistungsberechnungseinheit 18 berechnet die Ausgangsleistung des Linearmotors aus einer Geschwindigkeit und einer Schubkraft. Aus der Ausgangsleistung des Linearmotors und dem Verlust des Linearmotors wird eine Ausgangsleistung berechnet. Die Ausgangsleistung ist eine Ausgangsleistung, die von der Stromversorgung während des Betriebs des Linearmotors geliefert werden muss. Da es sich bei der Berechnung der Ausgangsleistung des Linearmotors und des Verlusts des Linearmotors um eine bestehende Technik handelt, wird auf ihre Beschreibung verzichtet. Die Ausgangsleistungsberechnungseinheit 18 erlangt unter Verwendung der Analyseergebnisse des Bearbeitungsprogramms eine Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit wird unter Verwendung der Datenspeichereinheit 14, der Lastberechnungseinheit 15 und der Analyseergebnisse des Bearbeitungsprogramms ausgegeben. Es ist möglich, die Ausgangsleistung, die für den tatsächlichen Betrieb aller Linearmotoren, die an die gemeinsame Stromversorgung angeschlossen sind, erforderlich ist, unter Bezugnahme auf die Datenspeichereinheit 14, die Lastberechnungseinheit 15 und die Analyseergebnisse des Bearbeitungsprogramms in einer Zeitreihe zu berechnen.
Die Gemeinsame-Stromversorgungs-Wahleinheit 19 berechnet den Gesamtwert der Ausgangsleistungen für jede Zeit, die durch die Ausgangsleistungsberechnungseinheit 18 berechnet wurden, und bestimmt den Höchstwert des Gesamtwerts. Die Gemeinsame-Stromversorgungs-Wahleinheit 19 wählt eine gemeinsame Stromversorgung mit einer Kapazität, die den berechneten Höchstwert der Ausgangsleistung übersteigt.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der vorliegenden Offenbarung auch auf die Wahl eines Linearmotors angewendet werden.
[Der Hardwareaufbau]
Die Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der ersten bis dritten Offenbarung weist den in 14 dargestellten Hardwareaufbau auf.
Der Hardwareaufbau der Verstärkerwahlvorrichtung 100 wird unter Bezugnahme auf 14 beschrieben werden. Eine CPU 111, mit der die Verstärkerwahlvorrichtung 100 versehen ist, ist ein Prozessor, der den gesamten Betrieb der Verstärkerwahlvorrichtung 100 steuert. Die CPU 111 liest das Systemprogramm, das in einem ROM 112 verarbeitet wird, über einen Bus und steuert die gesamte Verstärkerwahlvorrichtung 100 gemäß dem Systemprogramm. Ein RAM 113 speichert zum Beispiel temporäre Berechnungsdaten oder Anzeigedaten und verschiedene Arten von Daten, die von dem Benutzer über eine Eingabeeinheit 71 eingegeben wurden, vorübergehend.
Eine Anzeigeeinheit 70 ist zum Beispiel ein Monitor, der der Verstärkerwahlvorrichtung 100 angegliedert ist. Die Anzeigeeinheit 70 zeigt zum Beispiel eine Bildschirmdarstellung für den Betrieb der Verstärkerwahlsoftware.
Die Eingabeeinheit 71 ist zum Beispiel eine Tastatur oder ein Touchpanel, die bzw. das in einer Einheit mit der Anzeigeeinheit 70 ausgeführt ist oder von der Anzeigeeinheit 70 getrennt ist. Der Benutzer betätigt die Eingabeeinheit 71, um einen Verstärker und eine gemeinsame Stromversorgung zu wählen.
Ein nichtflüchtiger Speicher 114 ist zum Beispiel ein Speicher, der durch eine Batterie (nicht dargestellt) gestützt wird, so dass der Speicherzustand auch dann behalten wird, wenn die Verstärkerwahlvorrichtung 100 ausgeschaltet ist. Der nichtflüchtige Speicher 114 speichert Programme, die von einer externen Vorrichtung über eine Schnittstelle (nicht dargestellt) gelesen wurden, Programme, die über die Eingabeeinheit 71 eingegeben wurden, und verschiedene Arten von Daten (zum Beispiel Einstellparameter, die von der Werkzeugmaschine erlangt wurden), die von den einzelnen Einheiten der Verstärkerwahlvorrichtung 100, der Werkzeugmaschine und dergleichen erlangt wurden. Die Programme und die verschiedene Arten von Daten, die in dem nichtflüchtigen Speicher 114 gespeichert sind, können zu der Zeit der Ausführung/Verwendung in den RAM 113 extrahiert werden. Außerdem sind verschiedene Systemprogramme im Voraus in den ROM 112 geschrieben.
Durch die Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, einen Motor unter Verwendung von Werten, die nahe an der tatsächlichen Steuerung liegen, auf der Basis des Bearbeitungsprogramms zu wählen.
Ferner wird in der Verstärkerwahlvorrichtung 100 nach der vorliegenden Offenbarung die Ausgangsleistung jedes Motors auf der Basis des Bearbeitungsprogramms in einer Zeitreihe berechnet. Die Ausgangsleistung des Motors verändert sich im Zeitverlauf. Die Ausgangsleistungen von mehreren Motoren, die sich im Zeitverlauf verändern, werden addiert, was es ermöglicht, eine gesamte Ausgangsleistung, die nahe an der tatsächlichen Steuerung liegt, zu erlangen und leistungsfähige Einstellungen vorzunehmen, die auf das tatsächliche Drehmoment abgestimmt sind.
ERKLÄRUNG DER BEZUGSZEICHEN

100: VERSTÄRKERWAHLVORRICHTUNG
11: BEDINGUNGSERLANGUNGSEINHEIT
12: PROGRAMMERLANGUNGSEINHEIT
13: PROGRAMMANALYSEEINHEIT
14: DATENSPEICHEREINHEIT
15: LASTBERECHNUNGSEINHEIT
16: MOTORWAHLEINHEIT
17: VERSTÄRKERWAHLEINHEIT
18: AUSGANGSLEISTUNGSBERECHNUNGSEINHEIT
19: GEMEINSAME-STROMVERSORGUNGS-WAHLEINHEIT
111: CPU
112: ROM
113: RAM
114: NICHTFLÜCHTIGER SPEICHER

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 202054104 A [0004]

Claims

Verstärkerwahlvorrichtung zum Wählen eines Verstärkers eines Motors in einer Industriemaschine, wobei die Verstärkerwahlvorrichtung eine Programmerlangungseinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Programm der Industriemaschine zu erlangen; eine Programmanalyseeinheit, die dazu eingerichtet ist, das Programm zu analysieren; eine Motorwahleinheit, die dazu eingerichtet ist, einen Motor der Industriemaschine zu wählen; eine Verstärkerwahleinheit, die dazu eingerichtet ist, einen Verstärker, der für den Motor der Industriemaschine geeignet ist, zu wählen; eine Ausgangsleistungsberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Ausgangsleistung des Motors für jede Zeit, zu der der Motor gemäß einem Befehl des Programms gesteuert wird, zu berechnen; und eine Gemeinsame-Stromversorgungs-Wahleinheit, die dazu eingerichtet ist, einen Höchstwert der Ausgangsleistung des Motors für jede Zeit zu bestimmen und auf der Basis des Höchstwerts eine gemeinsame Stromversorgung zur Versorgung des Verstärkers mit Strom zu wählen, aufweist.
Verstärkerwahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Industriemaschine mehrere Motoren aufweist, die Gemeinsame-Stromversorgungs-Wahleinheit einen Gesamtwert der Ausgangsleistungen der mehreren Motoren für jede Zeit berechnet, einen Höchstwert des Gesamtwerts für jede Zeit bestimmt und auf der Basis des Höchstwerts des Gesamtwerts eine gemeinsame Stromversorgung wählt.
Verstärkerwahlvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Lastberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, ein erforderliches Drehmoment oder eine erforderliche Schubkraft gemäß dem Programm zu berechnen, wobei die Verstärkerwahleinheit auf der Basis des erforderlichen Drehmoments oder der erforderlichen Schubkraft einen erforderlichen Strom berechnet und auf der Basis des erforderlichen Stroms einen Verstärker wählt.
Verstärkerwahlvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Lastberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, ein effektives Drehmoment oder eine effektive Schubkraft gemäß dem Programm zu berechnen, wobei die Verstärkerwahleinheit auf der Basis des effektiven Drehmoments oder der effektiven Schubkraft einen effektiven Strom berechnet und auf der Basis des effektiven Stroms einen Verstärker wählt.
Verstärkerwahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Programmerlangungseinheit wenigstens eines aus einer Funktion zur Eingabe des Programms und einer Funktion zur Änderung des Programms aufweist.
Speichermedium, das computerlesbare Befehle speichert, die einen oder mehrere Prozessoren dazu bringen, ein Programm einer Industriemaschine zu erlangen; das Programm zu analysieren; einen Motor der Industriemaschine zu wählen; einen Verstärker, der für den Motor der Industriemaschine geeignet ist, zu wählen; eine Ausgangsleistung des Motors für jede Zeit, zu der der Motor gemäß einem Befehl des Programms gesteuert wird, zu berechnen; und einen Höchstwert der Ausgangsleistung des Motors für jede Zeit zu bestimmen und auf der Basis des Höchstwerts eine gemeinsame Stromversorgung zur Versorgung des Verstärkers mit Strom zu wählen.