JP5327720B2 - 電動機制御装置の選定装置および発注装置、電動機制御装置の選定方法および発注方法、選定機能または発注機能を有するコンピュータプログラムおよびその記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、電動機制御装置や機械部品の使用条件と、電動機制御装置の特性データベースを参照して電動機制御装置を選定する電動機制御装置の選定装置および選定方法に関する。また、選定結果を基にした電動機制御装置の発注方法および発注装置にも関している。選定機能および発注機能を有するコンピュータプログラムおよび記憶媒体にも関している。

図１４は特許文献１の製品情報サービスシステムの構成を示すブロック図である。従来の製品情報サービスシステムは、設計者およびメーカの営業担当者の作業効率を上げる製品を提供していた。ユーザ端末１０１０はネットワーク１１００経由して製品情報サービス端末１０２０提供の数値計算プログラムを入手し計算を実行する。さらに、ユーザ端末１０１０は、計算結果に相応した製品のメーカ名称と製品の品番を製品情報サービス端末１０２０から入手する。ユーザ端末１０１０が選択した製品のＣＡＤデータが、メーカのＣＡＤデータベースにあれば、そのＣＡＤデータを製品情報サービス端末１０２０経由でユーザ端末１０１０に送出する。同等のＣＡＤデータがなければ、製品情報サービス端末１０２０が該当するメーカ端末１０３０〜１０５０のいずれかより送出される標準ＣＡＤデータをユーザ端末１０１０のＣＡＤ形式に合わせて形式変換して、ユーザ端末１０１０に送出する。ユーザ端末１０１０には自己のＣＡＤデータベースの更新を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の電動機駆動装置の制御パラメータ設定方法及び設定支援装置は、知識と経験が乏しいユーザでも安全かつ適切なパラメータ設定を行う制御パラメータ設定方法及び設定支援装置を提供している。このため、用途選択ダイアログボックスが設定支援装置に表示され（＃２１０１）、ユーザが用途の選択を行う（＃２１０２）。この後、電動機の種類や動作条件等に関する質問のダイアログボックスが表示される（＃２１０３）。あらかじめ複数の選択肢が回答として用意されている場合は選択肢が表示され（＃２１０５）、選択入力が行われる（＃２１０６）。そうでない場合は、数値入力欄が表示され（＃２１０７）、数値入力（＃２１０８）が行われた後、入力された数値がどの領域に属するかが判断される（＃２１０９）。ユーザの選択入力又は数値入力にしたがってテーブルが参照され、変更すべきパラメータとその推奨値が求められる（＃２１１０）。すべての質問についての解答が完了するまで、ステップ＃２１０３〜＃２１１０の処理が繰り返されるものもある（例えば、特許文献２参照）。

また、従来のモータ駆動制御装置は、モータ負荷機械の先端の動作を低コストで容易に確認することができる。これにより、実際の制御パラメータを適正に調整することができる。また、制御パラメータを最適化するために、メカ動作解析部３１０４で、実際のモータ駆動装置、モータ、モータ負荷機械の各々のシミュレーション用モデルをソフトウェアによって作成する。さらに、モータ負荷機械の機構部のモデルを作成する。駆動仕様入力部３１０３によって必要なモデルに駆動仕様を入力した後、運転パターン入力部３１０２によってモータ駆動装置モデルに運転パターン等の制御パラメータを入力する。次に機構部力学モデルをシミュレーション動作させ、メカ動作解析部３１０４において、機構部力学モデルの先端の速度及び位置の変化を計算するものもある（例えば、特許文献３参照）。

また、従来のモータ容量選定方法は、顧客の所望する運転パターンに最適なモータ容量が選定できる。周辺情報が一度に入手できる方法を提供するために、要素を組合せ、機構要素にデータを入力して所望の運転パターンを設定するステップ４００２を備える。また、選定ソフトにあらかじめ保存されたデータベースからモータシリーズを選定し、選定ソフトを実行して判定結果を表示するステップ４００３とを備える。ステップ４００２の機構要素を組合せる際に、選定ソフトに標準装備した機構要素に加えて、顧客が独自に設計した新たな機構要素をダウンロードした選定ソフトに保存可能するものもある（例えば、特許文献４参照）。
特開２００１−２２９２１０号公報（図１、図６） 特開２００２−１７１７８０号公報（図２、図９） 特開２００６−０３３９２９号公報（図１、図２） 特開２００６−２６０３５０号公報（図１）

従来の第１例である特許文献１の製品の情報サービスシステムについて説明する。図１４は従来の第１例である特許文献１の形態の構成を示すブロック図である。設計者であるユーザは、ユーザ端末１０１０を用いて、ネットワーク１１００を介して、製品情報サービス会社端末１０２０から、設計に必要な数値計算プログラムを入手できる。
さらに、ユーザ端末１０１０は、選択したメーカＡ社ないしメーカＣ社のメーカ端末１０３０、１０４０、１０５０からネットワーク１１００と製品情報サービス会社端末１０２０経由で、ＣＡＤデータを入手できる。
メーカは、それぞれメーカ端末を用いて、製品情報サービス会社端末１０２０〜１０５０から、あるユーザが選択した製品の品番とそのメーカの名称を入手することができる。
選択されたメーカはそのユーザ情報を入手することもできる。
ユーザ端末１０１０は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置である。このユーザ端末１０は、製品情報サービス会社端末１０２０がネットワーク１１００上に提供している数値計算プログラムにアクセスして取り込み、この数値計算プログラムを実行できる。
製品情報サービス会社端末１０２０は、ネットワーク１１００上に提供しているメーカ・製品情報にアクセスし、このメーカ・製品情報を画面に表示する機能を備えている。図１５はメーカ・製品情報の一例であり、メーカ・製品情報として、サーボーモータの選択計算(ボールねじ駆動)の場合を示しており、左欄には条件、右欄には、計算結果を示している。
製品情報サービス会社端末１０２０は、製品情報サービス会社により使用され、ワークステーション・サーバなどの情報処理装置によって構成される。製品情報サービス会社端末１０２０は、数値計算プログラムを内蔵しており、ユーザの操作によりユーザ端末１０１０が送出した要求により、ユーザ端末１０１０に要求された数値計算プログラムを送出する機能を備えている。製品情報サービス会社端末１０２０は、メーカＡ社、メーカＢ社、メーカＣ社の製品の品番・仕様・形状データを内蔵しており、ユーザ端末１０１０から送出された計算結果に相応する製品を選ぶ機能を備えている。
製品情報サービス会社端末１０２０は、ユーザ端末１０１０から送出されるユーザ自身の情報を受け取り、メーカＡ社の使用するメーカ端末１０３０、メーカＢ社の使用するメーカ端末１０４０、メーカＣ社の使用するメーカ端末１０５０に送出する機能を備えている。製品情報サービス会社端末１０２０は、メーカ端末１０３０、メーカ端末１０４０、メーカ端末１０５０から送出されるＣＡＤデータを、ユーザ端末１０１０に送出する機能を備えている。
ユーザと製品情報サービス会社と、メーカＡ社、メーカＢ社、メーカＣ社は、ユーザ端末１０と製品情報サービス会社端末１０２０とメーカＡ社のメーカ端末１０３０、メーカＢ社のメーカ端末１０４０、メーカＣ社のメーカ端末１０５０を用いて、ネットワーク１１００を介してデータの授受を行う。

従来の第２例である特許文献２の電動機駆動装置の制御パラメータ設定方法及び設定支援装置について説明する。
図１６は、従来の第２例である特許文献２の実施形態に係る電動機駆動装置の制御パラメータ設定支援装置の概略構成を示すブロック図である。パラメータ設定支援装置２０１０は、表示装置２０１１、キーボード２０１２、マウス２０１３、通信装置２０１４、処理装置２０１５、主メモリ２０１６、固定ディスク装置２０１７、及びリムーバブルディスク装置２０１８を備えている。
このような構成を有する制御パラメータ設定支援装置を用いることにより、キーボード２０１２及びマウス２０１３を用いて表示装置２０１１上で制御パラメータの変更設定を行う。変更されたパラメータの設定値を含むデータを通信装置２０１４及び通信ケーブル２０２０を介して電動機駆動装置２０５０へ転送することができる。
従来の第２例のパラメータ設定支援装置２０１０（パラメータ設定支援ソフトウェア）は、電動機や電動機駆動装置に関する豊富な知識や経験を持ち合わせていないユーザ（操作者）が安全かつ適切なパラメータの設定を行うことができるように、制御パラメータの設定を支援する。
図１７は処理装置２０１５が行う処理の概略を示すフローチャートである。
以上のように、従来の第２例である特許文献２の電動機駆動装置の制御パラメータ設定方法及び設定支援装置によれば、電動機の用途や動作条件等に関する質問に回答していくだけで、変更すべき制御パラメータとその推奨値が自動的に求まる。このため、知識と経験が乏しいユーザであっても、安全かつ適切なパラメータ設定を行うことができる。

従来の第３例である特許文献３のモータ駆動制御装置について説明する。
図１８は従来の第３例である特許文献３のモータ駆動制御装置の形態に係るモータ駆動制御装置に用いられるローダの機能ブロック図である。図１９に示すローダは、メインメニュー３５０１と、システム設定部３５０２と、試運転部３５０３と、パラメータ編集部３５０４と、モニタ／トレース部３５０５と、メカアナリシス部３５０６とを備える。それに加え、メカモデル作成部３１０１と、運転パターン入力部３１０２と、駆動仕様入力部３１０３と、メカ動作解析部３１０４と、制御パラメータ入力部３１０５とを備えて構成されている。
メカ動作解析部３１０４は、モータ駆動装置モデル３２０１と、モータモデル３２０２と、モータ負荷機械モデル３２０３との各シミュレーション用モデルと、運転パターン生成部３２０４と、位置変化出力部３２０５とを備えて構成されている。

モータ駆動装置モデル３２０１は、モータ駆動装置３４０１を制御装置３４０９上にソフトウェアによってモデル化して作成したものであり、位置制御部３２１１と、速度制御部３２１２と、トルク制御部３２１３と、位置計算部３２１４と、速度計算部３２１５とを備えて構成されている。
モータモデル３２０２は、モータ３４０２を制御装置３４０９上にソフトウェアによってモデル化して作成したものである。モータ負荷機械モデル３２０３は、モータ負荷機械３４０５を制御装置３４０９上にソフトウェアによってモデル化して作成したものであり、モータモデル３２０２、動力伝達部３２１６と、機構部力学モデル３２１７とを備えて構成されている。
以上のように、従来の第３例である特許文献３のモータ駆動制御装置は、実際のモータ駆動装置３４０１、モータ３４０２、モータ負荷機械３４０５の各々のシミュレーション用モデルをソフトウェアによって作成する。さらに、モータ負荷機械３４０５の機構部３４０３のモデルを作成し、駆動仕様を入力した後、モータ駆動装置モデル３２０１に制御パラメータを入力して機構部力学モデル３２１７をシミュレーション動作させ、機構部力学モデル３２１７の先端の速度及び位置の変化を計算する。

従来の第４例である特許文献４のモータ容量選定方法について説明する。
図２０は従来の第４例である特許文献４におけるモータ容量選定方法のフローチャートである。図において、ステップ４００１は選定ソフトダウンロード起動、ステップ４００２はステップ４０１１の機構要素の組み合わせデータ入力とステップ４０１２の運転パターン設定、ステップ４００３は、ステップ４０１３と同内容であるモータシリーズ選択・実行と、判定・結果表示と、内容詳細表示がある。それ以降のステップは、処理選択により、オプション表示とＣＡＤデータ作成・保存に別れ、印刷・保存に至る。
ステップ４００１では、選定ソフトをパソコンにダウンロードして選択ソフトを利用可能にする。ステップ４００２では、顧客は選定ソフトが標準装備している機構要素を呼び出して任意に組合せた機構ブロックを構成する。本選定ソフトは、顧客が所望する機構要素を自由に設計し、別の場所（例えば、別タブ表示した場所）に、設計した新規機構要素として保存させる。
この新規機構要素は、標準の機構要素と同様に「画像」、「個別入力項目」、「計算式」で構成され、後から呼び出して新たな機構ブロックを構成するときに利用できる。これにより、顧客は標準の機構要素同士の組合せに限定されることなく、所望の運転パターンを構成することが可能となる。

選定ソフトが標準装備している機構要素の一部は以下である。回転運動を直線運動に変換する機構としては、ボールネジ／ナット、ベルトコンベア、ピニオン／ラックなどがあり、取り付け方向で水平機構および垂直機構が選択できる。回転運動を回転運動に変換する機構としては、カップリング、減速機、ギヤ、タイミングベルトなどである。回転負荷としては、イナーシャ負荷、偏心円柱イナーシャ、回転外力、回転摩擦要素などがある。
そして、所望する運転パターンの機構ブロックが決定されると、各機構要素ごとに顧客が各機構要素諸基と運転パターンを入力して所望の運転パターンの設定が完了する。
ステップ４００３では、選定ソフトにあらかじめ保存されたデータベースの中から機能、性能、エンコーダ分解能などを考慮しながら選択する。選択後に判定ボタンをクリックすると、選定ソフトによる演算が実行され判定結果を表示する。

このステップ４００３の判定結果の表示において、選定ソフトが算出した運転パターンにおける実効トルクまたは走行トルクの１つと、選定したシリーズの中から瞬時最大トルクを満足する全モータの定格トルクとをそれぞれ比較して、余裕度で表示（例えば、○＝２倍以上、△＝１〜１．５倍、×＝１以下など）する。これにより、安全係数を考慮した選定が可能となる。このとき、当然のことながら余裕度を１以上にする必要がある。
判定結果の表示を検討して、モータ容量を確定すると、確定したサーボモータ品番に対応したサーボアンプ品番が表示される。サーボモータ品番とサーボアンプ品番の組合せが確定すると、以降の処理選択が可能になる。例えば、オプション表示、ＣＡＤデータなどの保存、印刷が利用できる。
なお、ＣＡＤデータについては、２つのフォーマット（２次基ＣＡＤおよび３次基ＣＡＤデータ）に対応、保存するファイルの拡張子は選択（２次基ＣＡＤとして、＊．ｄｗｇなど、３次基ＣＡＤとして、＊．ｓｔｐ／＊．ｓａｔなど、共通として、＊．ｄｘｆ／＊．ｊｐｇ／＊．ｂｍｐ／＊．ｔｉｆ／＊．ｍｉ／＊．ｘｍｌなど）できるようにしている。

従来の第１例である特許文献１の製品の情報サービスシステムは、設計者およびメーカの営業担当者の作業にも仕事の効率を上げることができる製品の情報サービスシステムを提供するようになっている。しかし、電動機制御装置および、その機械構成要素という各種複数の構成要素を、統一した条件で評価・判定して、選定することができないという問題があった。

従来の第２例である特許文献２の電動機駆動装置の制御パラメータ設定方法及び設定支援装置は、知識と経験が豊富でないユーザでも安全かつ適切なパラメータ設定を行うことができる制御パラメータ設定方法及び設定支援装置となっている。しかし、電動機駆動装置の選定をすることができないので、電動機駆動装置の選定時に判明する使用用途に関わる問題点を把握できないという問題があった。

従来の第３例である特許文献３のモータ駆動制御装置は、モータ負荷機械の先端の動作を低コストで容易に確認することによって実際の制御パラメータを適正に調整することができ、また、その制御パラメータを最適化するようになっていてる。しかし、電動機の容量を選定することができない問題があった。また、電動機制御装置および、その機械構成要素という各種複数の構成要素を、統一した条件で評価・判定して、選定することができないという問題があった。

従来の第４例である特許文献４のモータ容量選定方法は、顧客の所望する運転パターンに最適なモータ容量が選定でき、周辺情報が一度に入手できる方法となっている。しかし、機械構成要素を、電動機と同じ条件で評価・判定して、選定することができないという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電動機もしくは機械要素に生じる物理量を観察するとともに、物理量を評価し、電動機制御装置と機械要素を適切に選定することができる。さらにこれらを発注することができる電動機制御装置の選定装置および発注装置、電動機制御装置の選定方法および発注方法、該機能を有するコンピュータプログラムおよび記憶媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一の観点による選定装置は、機械を駆動する電動機と、前記電動機を制御する電動機制御装置とを選定する選定装置であって、前記電動機及び前記電動機制御装置の定格を含む仕様を格納した電動機制御特性データベースと、前記機械を構成する機械要素の諸元を格納した機構条件特性データベースと、少なくも、前記電動機を制御する際の運転パターンを含む使用条件、前記電動機及び前記機械を有する機械システムの機構条件を設定入力する入力部と、設定入力した前記使用条件及び前記機構条件と、前記機構条件特性データベースとに基づいて、前記使用条件及び前記機構条件が前記機械システムとして適当か否かを評価する評価部と、前記評価部における評価結果と前記電動機制御特性データベースとに基づいて、前記電動機制御装置を選定する選定演算部と、少なくも、前記使用条件、前記機構条件、前記選定演算部における選定結果、を表示するモニタ部と、を備えた選定装置が適用される。

本発明の他の観点による選定方法は、機械を駆動する電動機と、前記電動機を制御する電動機制御装置とを選定する選定方法であって、前記電動機及び前記機械を有する機械システムの機構条件を入力する第１入力ステップと、前記電動機を制御する際の運転パターンを含む使用条件を入力する第２入力ステップと、設定入力した前記使用条件及び前記機構条件に基づいて、前記使用条件及び前記機構条件が前記機械システムとして適当か否かを評価する評価ステップと、前記評価ステップにおける評価結果に基づいて前記電動機制御装置を選定する選定ステップと、を備えた選定方法が適用される。

本発明の一の観点による選定装置、または本発明の他の観点による選定方法によると、電動機の運転パターンによって生じる電動機要素もしくは機械要素に影響する動作量などの物理量をモニタすることができ、そのモニタ量を基に機械システムとして成り立つかを評価することができる。

また、電動機の運転パターンによって生じる電動機要素もしくは機械要素に影響する動作量などの物理量をモニタすることができ、そのモニタ量を基に、モニタ部のどこでも運転パターンを編集、変更、設定することができる。
また、電動機制御装置や機械要素の入力を特性データベースや機構条件特性データベースから行うことができ、入力の手間を省いて効率化することができる。

また、評価部の閾値を備えているので、モニタ量を基に機械システムとして成り立つかを評価することができる。
また、機械システムとして成り立つかを評価した結果を、能力に対する余裕度として出力することができ、利用する機械システムの安全性・信頼性を考慮して、電動機制御装置や機械要素を選定することができる。

また、特性データベースもしくは機構条件特性データベースを必要なときに入手することができ、最新のデータベースを利用することができる。
また、電動機制御装置の周辺機器を含めて選定することができる。

また、選択した電動機制御装置、機械要素、周辺機器を簡単に、迅速に発注することができる。
また、電動機制御装置の選定装置、電動機制御装置の発注装置、電動機制御装置の選定方法、電動機制御装置の発注方法をコンピュータで利用することができる。

本発明の第１実施例を示す電動機制御装置の選定装置の構成図 本発明の第１実施例の形態を示す電動機制御装置の選定装置の構成図 本発明の第１実施例を示す電動機制御装置の選定方法を示すフローチャート 本発明の第１実施例の機構条件入力部への入力例を示す図 本発明の第１実施例の指令設定部への入力例を示す図 本発明の第１実施例の電動機特性を示す図 本発明の第１実施例の評価・選定演算の結果を示す図 本発明の第１実施例の電動機と制御器と周辺機器を示す図 本発明の第２実施例を示す電動機制御装置の選定装置の構成図 本発明の第２実施例の形態を示す電動機制御装置の選定装置および発注装置の構成図 本発明の第２実施例を示す電動機制御装置の選定方法および発注方法を示すフローチャート 本発明の第２実施例を示すフルクローズド制御を行う構成図 本発明の第２実施例を示すリニアモータ駆動の構成図 従来の第１例である特許文献１の製品情報サービスシステムの第１実施の形態の構成を示すブロック図 従来の第１例である特許文献１の製品情報サービスシステムの第１実施の形態に適用される数値計算プログラムの選択のための説明図 従来の第２例である特許文献２の電動機駆動装置の制御パラメータ設定支援装置の概略構成を示すブロック図 従来の第２例である特許文献２の電動機駆動装置の制御パラメータ設定支援装置の表示装置に表示されるダイアログボックスの表示及び変更すべきパラメータの抽出等に関して処理装置が行う処理の概略を示すフローチャート 従来の第３例である特許文献３のモータ駆動制御装置の形態に係るモータ駆動制御装置に用いられるローダの機能ブロック図 従来の第３例である特許文献３のモータ駆動制御装置の形態に係るモータ駆動制御装置に用いられるローダのメカ動作解析部の内部構成を示すブロック図 従来の第４例である特許文献４のモータ容量選定方法におけるモータ容量選定方法のフローチャート

符号の説明

１ 電動機
２ 検出部
３ 指令器
４ 制御器
５ 機械
１０ 選定演算部
１１ 入力部
１２ 出力部
１３ 機構条件入力部
１４ 指令設定部
１５ モニタ部
１６ 評価部
２１ 特性データベース
２２ 機構条件特性データベース
２３ 周辺機器データベース
２９ 発注装置
１０１ 電動機モデル
１５１ カップリング・モデル
１５２ ギア・モデル
１５３ ボールねじ・モデル
１０１０ ユーザ端末
１０２０ 製品情報サービス自社端末
１０３０、１０４０、１０５０ メーカ端末
１１００ ネットワーク
２０１１ 表示装置
２０１２ キーボード
２０１３ マウス
２０１４ 通信装置
２０１５ 処理装置
２０１６ 主メモリ
２０１７ 固定ディスク装置
２０１８ リムーバブルディスク装置
２０２０ 通信ケーブル
２０５０ 電動機駆動装置
３５０１ メインメニュー
３５０２ システム設定部
３５０３ 試運転部
３５０４ パラメータ編集部
３５０５ モニタトレース部
３５０６ メカアナリシス部
３１０１ メカモデル作成部
３１０２ 運転パターン入力部
３１０３ 駆動仕様入力部
３１０４ メカ動作解析部
３１０５ 制御パラメータ入力部
３２０１ モータ駆動装置モデル
３２０２ モータモデル
３２０３ モータ負荷機械モデル
３２０４ 運転パターン生成部
３２０５ 位置変化出力部
３２１１ 位置制御部
３２１２ 速度制御部
３２１３ トルク制御部
３２１４ 位置計算部
３２１５ 速度計算部
３２１６ 動力伝達部
３２１７ 機構部力学モデル

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施例を示す電動機制御装置の選定装置の構成図である。図において、１０は選定演算部、１１は入力部、１２は出力部、１３は機構条件入力部、１４は指令設定部、１５はモニタ部、１６は評価部、２１は特性データベース、２２は機構条件特性データベースとなっている。機構条件特性データベース２２は２社から供給されており２２aと２２bとがある。
図２は本発明の第１実施例の形態を示す電動機制御装置の選定装置の構成図である。図２のように、電動機制御装置の選定装置はパーソナル・コンピュータにて実現できる。

図３は本発明の第１実施例を示す電動機制御装置の選定方法を示す手順である。
ＳＴ０１は、特性データベースもしくは機構条件特性データベースを入手するステップ、ＳＴ１０は、電動機の要素や機械要素を機構条件として入力するステップ、ＳＴ２０は、各要素のいずれかの運転パターンを使用条件として設定するステップである。また、ＳＴ３０は、物理量を少なくとも１つを算出するステップ、ＳＴ４０は、電動機制御装置もしくは機械システムとして成り立つかを評価するステップ、ＳＴ５０は、電動機制御装置の選定演算を行うステップ、ＳＴ０２は、周辺機器を選定するステップである。

本発明が第１の従来技術と異なる部分は、選定演算部１０、機構条件入力部１３、指令設定部１４、モニタ部１５、と評価部１６とを備えた部分である。第１の従来技術は、ユーザ端末１０１０、ネットワーク１１００、製品情報サービス会社端末１０２０、メーカ端末１０３０、１０４０、１０５０を通じてＣＡＤデータや製品の品番とそのメーカの名称を入手している。これは、本発明の第１実施例の入力部１１、出力部１２、特性データベース２１、機構条件特性データベース２２a、２２bに類するが、第１の従来技術では製品の仕様のみから製品を選択しており、実際の動作条件を加味していない点が本発明の第１実施とは異なる。

本発明が第２の従来技術と異なる部分は、選定演算部１０、機構条件入力部１３、指令設定部１４、モニタ部１５、と評価部１６とを備えた部分である。第２の従来技術では、用途や動作条件等に関する質問に回答して制御パラメータを設定しており、電動機制御装置の選定を行うものでは無い。

本発明が第３の従来技術と異なる部分は、選定演算部１０、機構条件入力部１３、指令設定部１４、モニタ部１５、と評価部１６とを備えた部分である。第３の従来技術はモータ駆動制御装置の動作シミュレーションを行うものであり、電動機制御装置の選定を行うものでは無い。

本発明が第４の従来技術と異なる部分は、モニタ部１５と、物理量を少なくとも１つを算出するステップ、電動機制御装置もしくは機械システムとして成り立つかを評価するステップを備えた部分である。各要素に設定されるモニタ部１５を備え、モニタ部１５の出力を基に評価部１６では、電動機制御装置だけでなく機械要素についても、システム全体として評価している点が第４の従来技術とは異なる。

本発明の実施手順は図３の処理となる。
特性データベースもしくは機構条件特性データベースを入手するステップＳＴ０１は、電動機制御装置の特性を持つ特性データベース２１や、機構条件である電動機制御装置で動作する機械システムの機械要素の機構条件特性データベース２２ａ、２２ｂを入手するステップである。ＤＶＤ−ＲＯＭやＣＤ−ＲＯＭで特性データベース２１もしくは機構条件特性データベース２２を入手する。特性データベース２１、機構条件特性データベース２２をホームページやＦＴＰサーバからダウンロードして入手しても良い。
なお、電動機制御装置の選定装置、電動機制御装置の選定方法の機能を有するコンピュータプログラムをＤＶＤ−ＲＯＭやＣＤ−ＲＯＭ、ダウンロードして入手して良い。

電動機の要素や機械要素を機構条件として入力するステップＳＴ１０では、電動機制御装置で動作する機械システムが構成される機械要素を機構条件として入力する。
図４は本発明の第１実施例の機構条件入力部への入力例を示す図である。図４において、 １０１は電動機モデル、１５１はカップリング・モデル、１５２は減速機・モデル、１５３はボールねじ・モデル、１５はモニタ部（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）である。実際の電動機制御装置で動作する機械システムとして、電動機と機械要素のカップリング、減速機、ボールねじを用いる状況を機構条件入力部１３にて模擬的に再現する。
ここで、機械要素は機構条件特性データベース２２ａ、２２ｂから選択することができる。
モニタ部１５ａは電動機モデル１０１の出力もしくはカップリング・モデル１５１への入力をモニタすることを示す。モニタ１５ｂは、減速機・モデル１５２の出力もしくはボールねじ・モデル１５３への入力、モニタ部１５ｃはボールねじ・モデル１５３の出力をモニタすることを示す。モニタ部１５ｂは回転運動に関する物理量、モニタ部１５ｃは並進運動に関する物理量をモニタする。これらのモニタ部１５は、ステップＳＴ２０での入力と、ステップＳＴ１０の構成から決定される値をステップＳＴ３０で参照することになる。

各要素のいずれかの運転パターンを使用条件として設定するステップＳＴ２０では、電動機制御装置で動作する機械システムをどのように動作させるかを設定する処理である。最終的に電動機をどのように動かすかを指定するために、電動機もしくは機械要素の動作パターン・運転パターンを入力する。各機械要素の動作を指定しても良い。図５は本発明の第１実施例の指令設定部１４への入力例を示す図である。指令設定部１４はモニタ部１５でもあり、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は位置指令速度、図５（ｄ）（ｅ）（ｆ）は位置指令である。図５の（ａ）〜（ｆ）のうちいずれかを指定すれば、他も決定できる。つまり、図５（ａ）のように電動機モデル１０１の位置指令速度を指定しても良いし、負荷端となるボールねじ・モデル１５３の並進移動の位置指令速度（ｃ）や位置指令（ｆ）を指定しても良い。

物理量を少なくとも１つを算出するステップＳＴ３０は、ＳＴ１０、ＳＴ２０で入力して各条件において、機構条件として入力した各機械要素や電動機１の物理的な量を把握するステップである。
ＳＴ２０では図５のように位置指令速度と位置指令を既に観察できたが、ＳＴ１０、ＳＴ２０で入力して各条件によって推定される加速度・加加速度やトルク・推力も観察できる。また、各物理量の単位を変更しても良い。
モニタ部１５は物理的な量を出力するために、選定演算部１０は入力した機構条件から負荷側の総慣性モーメントを算出する動作を行う。リニア型の電動機１を選定する場合は総質量を算出する。総慣性モーメントもしくは総質量を用いて、各モニタ部１５の物理的な量を出力する。

電動機制御装置もしくは機械システムとして成り立つかを評価するステップＳＴ４０では、ステップＳＴ１０、ＳＴ２０で入力した条件によって推定される物理量をステップＳＴ３０で把握する。さらに、この物理量に従い電動機制御装置もしくは機械システムとして成り立つかを評価する。
各機械要素の仕様に合わない選択を行っていれば、本ステップで把握できる。モニタ部１５の出力を評価部１６に入力し、機構条件特性データベース２２を参照して機械システムとして成り立つかを評価する。ボールねじの許容速度を図４のモニタ部１５ｂが超えていれば、警告を発する。こうして、電動機制御装置を選定するだけでなく、事前に機械システムとして成り立つ各機械要素へ選択をし直すことができる。

電動機制御装置の選定演算を行うステップＳＴ５０では、事前に検証した機械要素を選択した上で、電動機制御装置の選定演算を行う。選定演算部１０は、ＳＴ１０、ＳＴ２０で入力して各条件で、ＳＴ４０での評価を含めて、特性データベース２１を参照し、電動機制御装置を選定する。
図６は本発明の第１実施例の電動機特性を示す図である。特性データベース２１には図６のような電動機特性を備えており、図４、図５のようにＳＴ１０、ＳＴ２０で入力して各条件で生じる速度とトルクを推定し、図６のような電動機特性を参照して、必要な電動機を選択する。電動機を決定し、組み合わせて用いる制御器を決定する。

図７は本発明の第１実施例の評価・選定演算の結果を示す図である。図７（ａ）（ｂ）（ｃ） は電動機の選定候補例、図７（ｄ）は、機械部品を評価した結果である。
電動機制御装置は、実効トルク、走行トルク、最大回転数、慣性モーメント比などによって機器の容量性能が違うために、利用条件にあった容量を選定する必要がある。利用条件が異なると図７（ａ）（ｂ）（ｃ）のように選定候補に対する余裕度が変わる。ここで、余裕度は、数値の横に表示された棒グラフで示している。
図７（ａ）（ｂ）では慣性モーメント比に対して１つの電動機で余裕度が無く不適合を示している。図７（ｃ）では慣性モーメント比の他に、２つの電動機とも最大回転数に余裕度が無いが、図６のようなトルクー速度曲線に当てはめると、定格トルクが下がる定格回転数以上の条件で利用できれば、不適合にはならない。
なお、図７では余裕度を棒グラフで示したが、文字や記号を用いても良い。また、慣性モーメント比に余裕度が無くとも別の条件で使えるようになっていても良い。不適合な項目は表示しないようにしても良い。
利用者が電動機を選定すると、制御器も決まる。制御器を選定するための条件を入力しても良い。

図７（ｄ）は、機械部品の評価結果であり、同様に余裕度を棒グラフで示している。電動機に必要なトルクがカップリングにかかっても問題ないか評価する。また、ボールねじの回転数が許容値以下かを評価する。選定したボールねじは直線案内が付いたスライダ組みであれば、図７（ｄ）のように、テーブル部の直進走行距離を指令パターンで確認しても良い。

周辺機器を選定するステップＳＴ０２では、電動機と制御器を組み合わせて用いる際に使用する周辺機器を選定する。電動機制御装置を稼動するために必要な周辺機器を選定するステップである。
図８は本発明の第１実施例の電動機と制御器と周辺機器を示す図である。図８(a)のように、電動機制御装置を動作させるには、電動機１と制御器４を接続する電動機主回路ケーブル、検出部ケーブルが必要である。図８（ｂ）は電動機主回路ケーブル、図８(c)は検出部ケーブルを示す図である。
また、必要に応じて（１ＣＮ）〜（８ＣＮ）のような制御器４のコネクタに接続する周辺機器を選定する。
選定演算部１０は、特性データベース２１に含まれる周辺機器情報を参照し、電動機１と制御器４を組み合わせて用いる際に使用する周辺機器を選定する。

以上のように、電動機制御装置、機械部品を利用条件に合わせて選定し、かつ、周辺機器も選定することができる。

なお、本実施例では、電動機を選定するように、図４では電動機・モデル１０１を確定せず、電動機制御装置を選定するステップＳＴ５０にて、電動機を確定する例を示した。また、電動機の要素や機械要素を機構条件として入力するステップＳＴ１０で、図４のような機構条件入力部１３で、電動機をまず確定して設定し、使用条件で利用できるかを評価部１６で判定・評価しても良い。
図４に示したモニタ部１５をそれぞれ設定するようにしたが、電動機要素や機械要素のすべてに予めモニタ部１５の機能を含めていても良い。電動機要素や機械要素の中に入力と出力の双方のモニタ部１５を備え、例えば、ボールねじ要素１５３には回転と並進の物理量のモニタができるようにしていても良い。
また、電動機の要素や機械要素を機構条件として入力するステップＳＴ１０で、電動機を確定して設定し、次に周辺機器を選定するステップＳＴ０２に進み、選定演算部１０が周辺機器データベース２３を参照して図８のような、周辺機器を選定しても良い。

図９は本発明の第２実施例を示す電動機制御装置の選定装置の構成図である。
図９において、２９は発注装置である。機構条件特性データベース２２は、電動機制御装置の選定装置の手元にある機構条件特性データベース２２ａと、Ａ社の環境にある機構条件特性データベース２２ｂと、Ｂ社の環境にある機構条件特性データベース２２ｃとがある。図１０は本発明の第２実施例の形態を示す電動機制御装置の選定装置および発注装置の構成図である。
図１１は本発明の第２実施例を示す電動機制御装置の選定方法および発注方法を示す手順である。図１１において、ＳＴ１００は選定した電動機制御装置、もしくは、機構条件に入力した機械部品を、ネットワーク経由で発注するステップである。

本実施例が第１の実施例と異なる部分は、図９において、発注装置２９を備えた部分と、機構条件特性データベース２２が電動機制御装置の選定装置の手元のほか、Ａ社とＢ社の環境にある点である。また、図１０において、発注装置２９を備えた部分が第１の実施例の図２とは異なる。
さらに、図１１において、電動機制御装置、もしくは、機構条件に入力した機械部品を、ネットワーク経由で発注するステップＳＴ１００を備えた点が第１の実施例とは異なる。また、機構条件特性データベース２２がＡ社とＢ社の環境にあるため、機構条件特性データベース２２b、２２ｃを入手するステップＳＴ０１は、Ａ社とＢ社の環境にある機構条件特性データベース２２とのアクセスを有効にすることであり、機構条件特性データベース２２への参照は、情報が必要なステップＳＴ４０、ＳＴ５０、ＳＴ０２となる点が第１の実施例とは異なる。

電動機制御装置の選定方法の手順は、特性データベースもしくは機構条件特性データベースを入手するステップＳＴ０１で、機構条件特性データベース２２b、２２ｃを入手するのはＡ社とＢ社の環境にある機構条件特性データベース２２とのアクセスを有効にすることである点が異なる。ただし、第１の実施例と同様にＳＴ０１を経てＳＴ１０からＳＴ５０、ＳＴ０２の手順で進む。

図１１に示した、選定した電動機制御装置、もしくは、機構条件に入力した機械部品を、ネットワーク経由で発注するステップＳＴ１００では、選定した電動機制御装置、機械部品のいずれか、もしくは両方を発注するステップである。
選定された電動機制御装置、機械部品、周辺機器を予め決められたあて先に発注する。発注装置２９に予め発注先を登録しておき、供給業者ごとに電動機制御装置、機械部品、周辺機器を発注する。
電子ファイルに選定結果を出力し、ネットワーク経由で供給業者に送れば良い。

このように、発注装置２９がネットワーク経由で供給業者に繋がっているので、簡単に選定結果を基に発注することができる。

なお、電動機制御装置の選定対象は、フルクローズド制御を行う構成やリニアモータ駆動の構成でも良い。
図１２はフルクローズド制御を行う構成図である。図１３はリニアモータ駆動の構成図である。
図１２のようにフルクローズド制御を行うには、制御器４にフルクローズド制御の機能が必要なので、電動機制御装置の選定演算を行うステップＳＴ５０にて、条件入力を加えて、第１の実施例の図７のような電動機の候補に組み合わせ可能な制御器４を選定して良い。
図１３はリニアモータが必要なので、電動機の要素や機械要素を機構条件として入力するステップＳＴ１０で、電動機の要素を選択する際に、リニアモータを選択すれば良い。
また、フルクローズド制御の検出部２ｂ、リニアモータの検出部２は、周辺機器を選定するステップＳＴ０２で選定しても良い。

電動機制御装置を選定するために、機械要素も入力し、運転パターンに見合う電動機制御装置や機械部品を評価することによって選定することができるので、電動機制御装置を用いた機械システムの設計という用途にも適用できる。

Claims (17)

1. 機械を駆動する電動機と、前記電動機を制御する電動機制御装置とを選定する選定装置であって、
   前記電動機及び前記電動機制御装置の定格を含む仕様を格納した電動機制御特性データベースと、
   前記機械を構成する機械要素の諸元を格納した機構条件特性データベースと、
   少なくも、前記電動機を制御する際の運転パターンを含む使用条件、前記電動機及び前記機械を有する機械システムの機構条件を設定入力する入力部と、
   設定入力した前記使用条件及び前記機構条件と、前記機構条件特性データベースとに基づいて、前記使用条件及び前記機構条件が前記機械システムとして適当か否かを評価する評価部と、
   前記評価部における評価結果と前記電動機制御特性データベースとに基づいて、前記電動機制御装置を選定する選定演算部と、
   少なくも、前記使用条件、前記機構条件、前記選定演算部における選定結果、を表示するモニタ部と、を備えた選定装置。
2. 前記電動機制御特性データベースが、前記電動機及び前記電動機制御装置の組合せで用いる周辺機器の種類を含む仕様を、更に格納した請求項１記載の選定装置。
3. 前記電動機制御特性データベース及び前記機構条件特性データベースが、それぞれのデータベースを少なくとも１つ記憶された記憶媒体、または前記選定装置に接続したネットワーク経由で入手できるものである請求項１または２記載の選定装置。
4. 前記評価部が、前記機械要素の諸元に基づく閾値と、前記使用条件または前記機構条件から算出するトルクを含む物理量とに基づいて評価する請求項１−３のいずれか１項に記載の選定装置。
5. 前記評価部が、不適当と評価した場合、前記使用条件または前記機構条件の再設定入力要求を前記モニタ部に表示させる請求項１−４のいずれか１項に記載の選定装置。
6. 前記選定演算部が、選定する前記電動機または前記電動機制御装置の仕様に対する余裕度を前記モニタ部に表示させる請求項１−５のいずれか１項に記載の選定装置。
7. 請求項１−６のいずれか１項に記載の前記選定装置における設定入力または選定した、前記電動機、前記電動機制御装置、前記機械要素、前記周辺機器のうち少なくとも１つを、前記選定装置に接続したネットワーク経由で発注する発注装置。
8. コンピュータを、請求項１−６のいずれか１項に記載の前記選定装置、または請求項７記載の発注装置として機能させるためのコンピュータプログラム。
9. 請求項８記載の前記コンピュータプログラムを格納した記憶媒体。
10. 機械を駆動する電動機と、前記電動機を制御する電動機制御装置とを選定する選定方法であって、
    前記電動機及び前記機械を有する機械システムの機構条件を入力する第１入力ステップと、
    前記電動機を制御する際の運転パターンを含む使用条件を入力する第２入力ステップと、
    設定入力した前記使用条件及び前記機構条件に基づいて、前記使用条件及び前記機構条件が前記機械システムとして適当か否かを評価する評価ステップと、
    前記評価ステップにおける評価結果に基づいて前記電動機制御装置を選定する選定ステップと、を備えた選定方法。
11. 少なくとも、前記使用条件、前記機構条件、前記選定ステップにおける選定結果、を都度表示する表示ステップを備えた請求項１０記載の選定方法。
12. 前記選定ステップが、選定する前記電動機または前記電動機制御装置の仕様に対する余裕度を、前記表示ステップで表示させる請求項１０または１１記載の選定方法。
13. 前記評価ステップが、前記機械を構成する機械要素の諸元に基づく閾値と、前記使用条件または前記機構条件から算出するトルクを含む物理量とに基づいて評価する請求項１０−１２のいずれか１項に記載の選定方法。
14. 前記選定ステップが、前記電動機及び前記電動機制御装置の組合せで用いる周辺機器を、更に選定する請求項１０−１３のいずれか１項に記載の選定方法。
15. 請求項１０−１４のいずれか１項に記載の前記選定方法における入力または選定した、前記電動機、前記電動機制御装置、前記機械要素、前記周辺機器のうち少なくとも１つを、ネットワーク経由で発注するステップを備えた発注方法。
16. コンピュータに、請求項１０−１４のいずれか１項に記載の前記選定方法、または請求項１５記載の発注方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
17. 請求項１６記載の前記コンピュータプログラムを格納した記憶媒体。

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