JP2015027245A - モータの最適動作パターン選定方法、モータの最適動作パターン選定プログラム及びモータ選定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】最適動作パターン選定方法は、選定されたモータにおいてシミュレーションにより得られた動作パターンの、位置決め時間と停止時間とのうち停止時間、入力された要求停止時間及び要求位置決め時間に基づいた、要求停止時間と、要求位置決め時間と位置決め時間との差分との加算値である閾値の範囲外である場合、当該モータの出力トルク及び最高回転速度の1つ以上を制限する調整処理ステップを含む。
【選択図】図4
Description
例えば、選択されるモータの回転数−トルク特性(N−T特性)が回転数に対してトルクが一定である、第1のトルク特性の情報(N−T特性)である場合(ステップS82、Yes)、CPU14cは、モータ毎の加速時間taと、一定速時間tbと、減速時間tdとを演算する。そして、CPU14cは、加速時間taと、一定速時間tbと、減速時間tdとの合計値として位置決め時間teを演算する。
記憶しているモータの回転角速度又は回転数に応じたトルク特性の情報が、出力軸の回転が0から最高回転角速度又は出力軸の回転が0から最高回転数に至るまでに、出力トルクが減少する変化点である折れ点がある場合、上述した式(7)で演算した回転角速度が、回転角速度の折れ点に達するまでの第1領域と、折れ点以上最高回転角速度になるまでの第2領域とのどちらにあるかで、位置決め時間teの演算を変える。上述した式(7)で演算した回転角速度が回転角速度の折れ点に達するまでの第1領域にある場合、上述した第1のトルク特性の情報(N−T特性)の演算と同様に、位置決め時間teは、CPU14cが上述した式(10)を演算することで得ることができる。以下、上述した式(7)で演算した回転角速度が第2領域にある場合、CPU14cが実行する位置決め時間teの演算について図12を用いて説明する。図12に示す第2のトルク特性の情報(N−T特性)は、モータ出力軸の回転角速度ωが回転角速度0以上折れ点の回転角速度ωc(rad/s)以下の第1領域にある場合において出力トルクTが一定である。また、図12に示す第2のトルク特性の情報(N−T特性)は、モータ出力軸の回転角速度ωが折れ点の回転角速度ωc(rad/s)を超えて最大回転角速度ωmax(rad/s)以下の第2領域にある場合において、回転角速度ωが増加しても式(11)に示す一次関数の関係で出力トルクが減少する場合(ステップS84、Yes)、CPU14cは、第2のトルク特性の情報(N−T特性)の第2領域における、位置決め時間teを演算する。
記憶しているモータの回転角速度又は回転数に応じたトルク特性の情報が、出力軸の回転が0から最高回転角速度又は出力軸の回転が0から最高回転数に至るまでに、出力トルクが減少する変化点である折れ点がある場合、上述した式(7)で演算した回転角速度が、回転角速度の折れ点に達するまでの第1領域と、折れ点以上最高回転角速度になるまでの第2領域とのどちらにあるかで、位置決め時間teの演算を変える。上述した式(7)で演算した回転角速度が回転角速度の折れ点に達するまでの第1領域にある場合、上述した第1のトルク特性の情報(N−T特性)の演算と同様に、位置決め時間teは、CPU14cが上述した式(10)を演算することで得ることができる。以下、上述した式(7)で演算した回転角速度が第2領域にある場合、CPU14cが実行する位置決め時間teの演算について図13を用いて説明する。図13に示す第3のトルク特性の情報(N−T特性)は、モータ出力軸の回転角速度ωが回転角速度0以上折れ点の回転角速度ωc(rad/s)以下の第1領域にある場合において出力トルクTが一定である。また、図13に示す第3のトルク特性の情報(N−T特性)は、モータ出力軸の回転角速度ωが折れ点の回転角速度ωc(rad/s)を超えて最大回転角速度ωmax(rad/s)以下の第2領域にある場合において、回転角速度ωが増加してもn次関数(nは1より大きい数)の関係で出力トルクが減少する場合(ステップS84、No)、CPU14cは、第3のトルク特性の情報(N−T特性)の第2領域における、モータの位置決め時間teを演算する。
図14は、図13に示す第3のトルク特性の情報(N−T特性)を近似して最短位置決め時間を求めるための近似式を説明する説明図である。CPU14cは、第2領域におけるn次曲線を、複数の一次関数である近似曲線Ap1、Ap2及びAp3で近似する。近似直線Ap1、Ap2及びAp3は、互いに異なる係数a及び係数bである。近似直線Ap1、Ap2及びAp3のそれぞれの係数aは、近似直線Ap1、Ap2及びAp3のいずれかと同じ第2領域におけるn次曲線に回転角速度ωがあるときの接線よりも、傾きが大きくなる。すなわち、近似直線Ap1、Ap2及びAp3のそれぞれの係数aは、近似直線Ap1、Ap2及びAp3のいずれかと同じ第2領域におけるn次曲線に回転角速度ωがあるときの接線より小さいことが好ましい。これにより、近似直線Ap1、Ap2及びAp3が実際のn次曲線よりも小さくなり、演算するモータでは出力できないトルクを算出してしまう可能性を抑制することができる。
図15は、図13に示す第3のトルク特性の情報(N−T特性)を、速度に応じた出力トルクを求める、回転角速度の区切りを説明する説明図である。CPU14cは、第2領域におけるn次曲線に、回転角速度ωが折れ点の回転角速度ωc(rad/s)を超えて最大回転角速度ωmax(rad/s)以下の複数の回転角速度ω1、ω2を与え、対応する出力トルクT1、T2を演算する。なお、最高回転角速度ωmaxのときの出力トルクTは、最も小さい値となるTminとなる。
図25は、本実施形態に係るモータ選定装置がネットワークを介してクライアントサーバシステムとして構成される変形例を説明する説明図である。なお、本実施形態の変形例において、上述した実施形態で説明したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
2 ネットワーク
3 端末
4 データサーバ
5 ネットワーク
6 クライアントサーバシステム
11 制御装置
12 入力装置
13 表示装置
14a 入力インターフェース
14b 出力インターフェース
14c CPU
14d ROM
14e RAM
14f 内部記憶装置
14g 通信制御装置
14h 内部バス
15 外部記憶装置
20 モータ
21 モータ出力軸
50 負荷体
52 搬送プレート
53 搬送物
54 軸受
55 オイルシール
90 モータ制御回路
ta 加速時間
tb 停止時間
tc 一定速時間
td 減速時間
te 位置決め時間
tf 整定時間
tp サイクル時間
T 出力トルク
Ta、Tb、Tc、Td トルク
Te 実効トルク
Ti 動摩擦トルク
Tm 一定負荷トルク
Zr 回転軸
Claims (4)
- 負荷を位置決め角度だけ回転させるモータのモータ出力軸が回転する位置決め時間と前記モータ出力軸が停止する停止時間とにより規定されるモータの動作パターンのうち、複数の選択可能な前記モータを選び最適な動作パターンを示唆するモータの最適動作パターン選定方法であって、
選定されたモータにおいてシミュレーションにより得られた動作パターンの、前記位置決め時間と前記停止時間とのうち前記停止時間が、入力された要求停止時間及び要求位置決め時間に基づいた、前記要求停止時間と、前記要求位置決め時間と前記位置決め時間との差分との加算値である閾値の範囲外である場合、当該モータの出力トルク及び最高回転速度の1つ以上を制限する調整処理ステップを含むことを特徴とするモータの最適動作パターン選定方法。 - 動作条件として前記位置決め角度の入力値及び前記負荷の慣性モーメントの入力値と、要求条件として要求位置決め時間の入力値及び要求停止時間の入力値の少なくとも1つとを含むシミュレーション条件の情報を取得するシミュレーション条件の入力ステップと、
選択可能なモータ毎に機械的諸元データ情報に基づいて、記憶しているモータ毎に前記シミュレーション条件での動作パターンをシミュレートするシミュレーションステップと、
前記シミュレーションステップにより得られた前記モータ毎の各動作パターンを、前記動作条件及び前記要求条件と比較し、項目毎に所定の閾値と比較し適合可否の判定結果を記憶する、比較ステップと、
前記比較ステップで得られた適合可能な項目に応じて、総合判定結果を演算し、前記総合判定結果を前記モータ毎に紐付けて記憶する総合判定ステップと、
をさらに含み、
前記総合判定ステップにおける、前記動作条件の項目が適合可能であり、かつ前記要求条件の項目が適合不可の場合に、前記調整処理ステップを実行する、請求項1に記載のモータの最適動作パターン選定方法。 - 請求項1又は2に記載のモータの最適動作パターン選定方法における、前記シミュレーション条件の入力ステップと、前記シミュレーションステップと、前記比較ステップと、前記総合判定ステップと、前記調整処理ステップと、を含む処理がコンピュータにより実行されることを特徴とするモータの最適動作パターン選定プログラム。
- 負荷を位置決め角度だけ回転させるモータのモータ出力軸が回転する位置決め時間と前記モータ出力軸が停止する停止時間とにより規定されるモータの動作パターンのうち、複数の選択可能な前記モータを選び最適な動作パターンを示唆するモータ選定装置であって、
動作条件として前記位置決め角度の入力値及び前記負荷の慣性モーメントの入力値と、要求条件として要求位置決め時間の入力値及び要求停止時間の入力値の少なくとも1つとを含むシミュレーション条件の情報を入力受付処理する入力アクセス手段と、
選択可能な前記モータ毎に機械的諸元データ情報を記憶する記憶手段と、
記憶している前記モータ毎に前記シミュレーション条件での動作パターンをシミュレートし、得られたモータ毎の前記動作パターンを、前記動作条件及び前記要求条件と比較し、前記動作パターンの、前記位置決め時間と前記停止時間とのうち前記停止時間が、入力された要求停止時間及び要求位置決め時間に基づいた、前記要求停止時間と、前記要求位置決め時間と前記位置決め時間との差分との加算値である閾値の範囲外である場合、当該モータの出力トルク及び最高回転速度の1つ以上を制限する調整処理を演算する演算手段と、
を含むことを特徴とするモータ選定装置。
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