JP5532177B1 - モータ選定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より実際に近い実効トルクの情報を提供することができるモータ選定装置を提供する。
【解決手段】モータ選定装置は、記憶手段が記憶する、最大出力トルクＴ、動摩擦トルクＴｉ、一定負荷Ｔｍ、加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ、減速時間ｔｄ及び停止時間ｔｂを読み出して、加速時間ｔａにおけるトルクを、最大出力トルクＴと、動摩擦トルクＴｉと、一定負荷Ｔｍとを加算したＴａとして演算し、一定速時間ｔｃにおけるトルクは、動摩擦トルクＴｉと一定負荷Ｔｍとを加算したＴｃとして演算し、減速時間におけるトルクは、最大出力トルクＴと動摩擦トルクＴｉと負荷による一定負荷Ｔｍとを加算したＴｄとして演算し、停止時間におけるトルクは、一定負荷ＴｍをＴｂとして演算して、得られた、トルクＴａ、Ｔｃ、Ｔｄ及びＴｂと、加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ、減速時間ｔｄ及び停止時間ｔｂを所定の式に与えて、実効トルクＴｅを演算する。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータ選定装置に関するものである。

特許文献１には、サーボモータ駆動のサーボシステム選択手段と、サーボシステムの機械諸元入力手段と、サーボシステムの負荷の運動パターン入力手段と、サーボシステム選択手段と機械諸元入力手段と負荷運動パターン入力手段の出力結果に基づいて、サーボモータの要求仕様を求める演算手段と、演算手段において求められた要求仕様に基づいて、サーボシステムに適合したサーボモータの検索手段とを有するサーボモータ選定装置が記載されている。

特開２００６−４２５８９号公報

特許文献１の技術では、摩擦トルクと一定負荷とを十分に考慮して実効トルクを演算できていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より実際に近い実効トルクの情報を提供することができるモータ選定装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し目的を達成するために、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ために、記憶手段と、演算手段とを含むコンピュータを備えるモータ選定装置であって、前記記憶手段は、前記位置決め時間において前記モータ出力軸が加速する加速時間をｔａとして記憶し、前記位置決め時間において前記モータ出力軸が一定速度で回転する一定速時間をｔｃとして記憶し、前記位置決め時間において前記モータ出力軸が減速する減速時間をｔｄとして記憶し、前記停止時間をｔｂとして記憶し、さらに前記モータ毎に出力できる最大出力トルクＴと、動摩擦トルクＴｉと、前記負荷による一定負荷トルクＴｍと、を記憶しており、前記演算手段は、実効トルクを演算する場合、前記記憶手段が記憶する、前記最大出力トルクＴ、前記動摩擦トルクＴｉ、前記一定負荷トルクＴｍ、加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ、前記減速時間ｔｄ及び前記停止時間ｔｂを読み出して、前記加速時間におけるトルクを、前記最大出力トルクＴと、前記動摩擦トルクＴｉと、前記一定負荷トルクＴｍとを加算したＴａとして演算し、前記一定速時間におけるトルクは、前記動摩擦トルクＴｉと前記一定負荷トルクＴｍとを加算したＴｃとして演算し、前記減速時間におけるトルクは、最大出力トルクＴと動摩擦トルクＴｉと前記負荷による一定負荷トルクＴｍとを加算したＴｄとして演算し、前記停止時間におけるトルクは、前記一定負荷トルクＴｍをＴｂとして演算して、得られた、トルクＴａ、Ｔｃ、Ｔｄ及びＴｂと、前記加速時間ｔａ、前記一定速時間ｔｃ、前記減速時間ｔｄ及び前記停止時間ｔｂを下記式（１）に与えて、実効トルクＴｅを演算することを特徴とする。

このモータ選定装置は、動摩擦トルクがモータの加速時間と一定速時間とではモータの回転を阻害する力となるため、実効トルクは、動摩擦トルクの分だけ増える。そして減速時間において、動摩擦トルクは、モータが止まろうとするのを助ける力となるため、実効トルクは、動摩擦トルクの分だけ減る。そして、モータ選定装置は、一定負荷トルクがモータの挙動によらず、常にトルクを増す側に働くよう、出力トルクに加算されている。このため、モータ選定装置は、動作パターンと、一定負荷トルク及び摩擦トルクとにより実際の状態に近い実効トルクを演算することができる。

本発明の望ましい態様として、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を更に備え、前記記憶手段は、選択可能な前記モータ毎に機械的諸元データ情報及び前記シミュレーション条件の情報を記憶しており、前記演算手段は、前記記憶手段が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にある、前記加速時間、前記一定速時間、前記減速時間、前記停止時間から、前記実効トルクを求め、当該実効トルクで実現できる最短の位置決め時間を有する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、項目毎に所定の閾値と比較し、得られた適合可能な前記項目に応じて、総合判定結果を演算する、ことが好ましい。

この構成により、総合判定結果に基づいて、複数の選択可能なモータのうち最適な動作パターンを選択できるモータの当たりをつけることができる。このため、モータのターゲットを絞った上でモータの動作パターンを検討できるので、モータの選定がオーバースペックになる可能性を低減できる。

本発明の望ましい態様として、前記総合判定結果を前記モータ毎に紐付けて、前記入力アクセス手段が前記モータの１つを選択受付可能な前記モータの一覧表の情報を出力する情報出力手段と、をさらに含むことが好ましい。

この態様により、作業者が、一瞥で適合可能にする可能性のあるモータの選択肢を把握する支援を行うことができる。条件を満たしていないモータであっても、使用者が選択肢として残すことができる。動作条件の項目が適合不可であるモータが除かれるので、使用することがあり得ないモータを選択肢として除外し、モータのターゲットを絞ることができる。このため、使用者が動作パターンを再考することで、モータの動作パターンを検討できるので、モータの選定がオーバースペックになる可能性を低減できる。

本発明の望ましい態様として、前記演算手段は、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、一部適合の判定結果を前記総合判定結果として付与し、前記情報出力手段は、前記モータの一覧表の前記一部適合の判定結果を含めて情報を出力することが好ましい。

この態様により、条件を満たしていないモータであっても、使用者が選択肢として残すことができる。動作条件の項目が適合不可であるモータが除かれるので、使用することがあり得ないモータを選択肢として除外し、モータのターゲットを絞ることができる。このため、使用者が動作パターンを再考することで、モータの動作パターンを検討できるので、モータの選定がオーバースペックになる可能性を低減できる。そして、作業者が、一瞥で適合可能にする可能性のあるモータの選択肢を把握する支援を行うことができる。

本発明によれば、より実際に近い実効トルクの情報を提供することができるモータ選定装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係るモータ選定装置の構成を示す図である。 図２は、本実施形態に係るモータの使用状態を説明する説明図である。 図３は、本実施形態に係るモータに取り付ける部品を説明する説明図である。 図４は、本実施形態に係るモータ選定装置が実行するモータの最適動作パターン選定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図５は、本実施形態に係るモータ選定装置の入力画面の一例を示す説明図である。 図６は、本実施形態に係るモータの動作パターンの一例を説明する説明図である。 図７は、動摩擦トルクがない場合の出力トルクと動摩擦トルクがある場合の出力トルクとの関係の一例を示す説明図である。 図８は、一定負荷トルクがない場合の出力トルクと一定負荷トルクがある場合の出力トルクとの関係の一例を示す説明図である。 図９は、本実施形態に係るモータの動作パターンを演算するフローチャートの一例を示す説明図である。 図１０は、本実施形態に係る選択可能なモータ毎に機械的諸元データ情報を格納したモータデータベースの一例を示す説明図である。 図１１は、本実施形態に係るモータにおける、第１のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）を示す説明図である。 図１２は、本実施形態に係るモータにおける、第２のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）を示す説明図である。 図１３は、本実施形態に係るモータにおける、第３のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）を示す説明図である。 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。 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。 図１６は、本実施形態に係るモータの動作パターンの他の例を説明する説明図である。 図１７は、本実施形態に係るモータ選定装置の入力画面の他の例を示す説明図である。 図１８は、モータの動作パターンをシミュレートする動作パターンのシミュレーションステップを示すフローチャートである。 図１９は、動作条件及び要求条件の比較ステップを示すフローチャートである。 図２０は、動作条件及び要求条件の比較ステップで比較した項目及び判定結果の一例を表示する出力表示画面の説明図である。 図２１は、総合判定結果の一例を表示する出力表示画面の説明図である。 図２２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。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、実施形態に記載された装置、システム、方法及び変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

図１は、本実施形態に係るモータ選定装置の構成を示す図である。図１に示すように、モータ選定装置１は、制御装置１１と、入力装置１２と、表示装置１３と、外部記憶装置１５と、を備えている。モータ選定装置１は、制御装置１１の通信制御装置１４ｇがネットワーク２に接続可能である。

入力装置１２は、マウス、キーボード等であり、使用者（ユーザ）である設計者の入力操作、選択操作を受け付け、入力信号を制御装置１１に出力する入力アクセス手段である。表示装置１３は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、液晶ディスプレイ等の画像を表示する装置であり、情報出力手段である。

制御装置１１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、サーバシステム等のコンピュータであり、入力インターフェース１４ａと、出力インターフェース１４ｂと、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４ｃと、ＲＯＭ（Read Only Memory）１４ｄと、ＲＡＭ（Random Access Memory）１４ｅと、内部記憶装置１４ｆと、通信制御装置１４ｇと、内部バス１４ｈとを含んでいる。入力インターフェース１４ａ、出力インターフェース１４ｂ、ＣＰＵ１４ｃ、ＲＯＭ１４ｄ、ＲＡＭ１４ｅ、内部記憶装置１４ｆ及び通信制御装置１４ｇは、内部バス１４ｈで接続されている。

入力インターフェース１４ａは、入力装置１２からの入力信号を受け取り、ＣＰＵ１４ｃに出力する。出力インターフェース１４ｂは、ＣＰＵ１４ｃから画像信号を受け取り、表示装置１３に出力する。

ＲＯＭ１４ｄには、ＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等のプログラムが記憶されている。内部記憶装置１４ｆは、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等であり、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム及び本実施形態に係るモータの最適動作パターン選定プログラムを記憶している。ＣＰＵ１４ｃは、演算手段であり、ＲＡＭ１４ｅをワークエリアとして使用しながらＲＯＭ１４ｄや内部記憶装置１４ｆに記憶されているプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。

外部記憶装置１５は、ＨＤＤやサーバ等である。内部記憶装置１４ｆ又は外部記憶装置１５には、選択可能なモータ毎に機械的諸元データ情報を格納したモータデータベースが記憶されている。機械的諸元データ情報には、選択可能なモータ毎に、ロータ慣性モーメント、回転数−トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）、定格トルク、シール摩擦トルク、最大回転速度（最大回転角速度）、折れ点速度、最大出力トルクを含む情報が紐付けられて含まれる。このように、内部記憶装置１４ｆ又は外部記憶装置１５は、記憶手段となる。なお、回転数−トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）は、回転角速度−トルク特性のデータとして、内部記憶装置１４ｆ又は外部記憶装置１５に記憶しておいてもよい。

図２は、本実施形態に係るモータの使用状態を説明する説明図である。図２に示すように、モータ２０は支持部材５１に固定され、負荷体５０として例えば、搬送物５３を移動させる搬送プレート５２を回転軸Ｚｒを中心としてＲ方向に正転又は逆転のいずれかに回転可能に取り付けて使用される。例えば搬送物５３は、発光ダイオード、セラミックコンデンサ、チップ抵抗器、車載用集積回路などの部品である。

モータ２０は、モータ出力軸２１の位置に応じて、搬送プレート５２が搬送している搬送物５３の位置を位置決めする。このように、モータ２０は、ギヤ、ベルト又はローラ等の伝達機構を介在させることなく負荷体５０である搬送物５３及び搬送プレート５２に回転力をダイレクトに伝達し、搬送物５３を回転させることができる。モータ２０は、いわゆるモータ回転軸と負荷体５０とを直結したダイレクトドライブモータである。これにより、モータ２０は、高精度の搬送物５３の位置決めをすることができる。

図２に示すように、外部のコンピュータからモータ回転指令ｉが入力されたとき、モータ制御回路９０は、記憶部９４に記憶されている動作パターンに応じて、制御部(ＣＰＵ：Central Processing Unit)９１から３相アンプ（ＡＭＰ：Amplifier）９２に駆動信号を出力する。モータ制御回路９０は、ＡＭＰ９２からモータ２０に配線を介して駆動電流Ｍｉを供給する。モータ２０は、駆動電流Ｍｉにより搬送プレート５２を回転させ、搬送物５３を移動させるようになっている。搬送プレート５２が回転すると、回転角度を検出したレゾルバ等の回転角度検出器から検出信号（レゾルバ信号）Ｓｒが出力される。モータ制御回路９０は、検出信号Ｓｒを受信し、受信した検出信号ＳｒをＲＤＣ（レゾルバデジタル変換器：Resolver to Digital Converter）９３でデジタル変換する。ＲＤＣ９３からの検出信号Ｓｒのデジタル情報に基づいて、ＣＰＵ９１は搬送物５３が指令位置に到達したか否かを判断し、指令位置に到達する場合、ＡＭＰ９２への駆動信号を停止する。

図２に示すように、搬送物５３の個数、形状、質量及び大きさ及び搬送プレート５２の形状、質量及び大きさに応じて、モータ２０のモータ出力軸２１に負荷体５０の慣性モーメントが加算される。負荷体５０による負荷の慣性モーメントは、モータ２０に取り付けられた負荷の慣性モーメントの総和であり、負荷の慣性モーメントの大きさが加減速特性に影響を与えるため、モータの動作パターン及びモータの選定に当たり、負荷体５０による負荷の慣性モーメントを考慮する必要がある。また、図３は、本実施形態に係るモータに取り付ける部品を説明する説明図である。図３に示すように、モータ２０には、搬送プレート５２及び搬送物５３以外に、搬送プレート５２を支持する軸受５４、オイルシール５５を取り付けることがあり、モータ２０のモータ出力軸２１に動摩擦トルクが生じることがある。

一般的に、モータの使用目的によってモータの動作パターンが異なる。例えば、動作パターンには、モータが回転している時間が最短であること、モータを停止する必要がある時間が最短であること、モータの実効トルクが最小であること、加減速度をできるだけ高くすること、回転速度（回転角速度）が一定速度以下であることのいずれか１つ以上が要求されている。

モータの使用者は、選定しようとするモータを熟知している訳でなく、動作パターンを自分で計算しても、計算した動作パターンの結果が選定したモータにとって最適な動作パターンとなっているかを検証することに大きな負担を強いられる可能性がある。さらに、モータの使用者は、計算した動作パターンの結果が選定したモータにとって最適な動作パターンとなるように調整することに大きな負担を強いられる可能性がある。このため、モータの使用者は、オーバースペックのモータを選定することで、負担を低減すると、モータのコストアップとなる可能性がある。

そこで、本実施形態のモータ選定装置は、図４に示すモータの最適動作パターン選定プログラムを実行して、モータの最適動作パターン選定方法を行う。図４は、本実施形態に係るモータ選定装置が実行するモータの最適動作パターン選定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。

先ず、モータ選定装置１の制御装置１１は、シミュレーション条件の入力受付処理を行い、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を実行する（ステップＳ１）。図５は、本実施形態に係るモータ選定装置の入力画面の一例を示す説明図である。図５に示すように、表示装置１３は、使用者に入力画面Ｇ１を提示する。制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、入力装置１２から入力されるシミュレーション条件のうち、条件１のボックスＢ１における、各入力値を受け付ける。例えば、ＣＰＵ１４ｃは、入力装置１２から入力される、位置決め角度の入力値Ｃ１１、要求位置決め時間の入力値Ｃ１２、要求停止時間の入力値Ｃ１３、トルク制限の入力値Ｃ１４及び最高回転速度制限の入力値Ｃ１５を受け付け可能であり、シミュレーション条件の情報として外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する。

同様に、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、入力装置１２から入力されるシミュレーション条件のうち、図５に示す条件２のボックスＢ２における、各入力値を受け付ける。例えば、ＣＰＵ１４ｃは、入力装置１２から入力される、負荷の慣性モーメントの入力値Ｃ２１、負荷トルク（常時）の入力値Ｃ２２及び動摩擦トルクの入力値Ｃ２３の１つ以上を受け付け、シミュレーション条件の情報として外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する。

図６は、本実施形態に係るモータの動作パターンの一例を説明する説明図である。図６に示す動作パターンは、加速時間ｔａにおいて、モータの回転速度が大きくなり加速する。次に、図６に示す動作パターンは、一定速時間ｔｃにおいて、モータの回転速度が最高回転速度Ｎｍａｘで維持される。次に、図６に示す動作パターンは、減速時間ｔｄにおいて、モータの回転速度が小さくなり減速する。次に、図６に示す動作パターンは、停止時間ｔｂにおいて、モータの回転速度が０となり停止する。位置決め時間ｔｅは、加速時間ｔａと、一定速時間ｔｃと、減速時間ｔｄとが加算された時間である。上述した要求位置決め時間の入力値Ｃ１２は、位置決め時間ｔｅの値に相当する。また、要求停止時間の入力値Ｃ１３は、停止時間ｔｂに相当する。そして、最高回転速度制限の入力値Ｃ１５は、最高回転速度Ｎｍａｘの値に相当する。

図６に示す動作パターンのようにダイレクトドライブモータは、モータ出力軸２１が回転する位置決め時間と、モータ出力軸２１が停止する停止時間とが交互に設定される位置決め運転を行うことが多い。図６に示す動作パターンは、一定回転速度かつ一定負荷トルクで連続使用される場合とは異なり、実効トルクＴｅの計算に当たり一定負荷トルクＴｍ及び動摩擦トルクＴｉがモータの挙動によって出力トルクに対してどのように影響するかを考慮する必要がある。図７は、動摩擦トルクがない場合の出力トルクと動摩擦トルクがある場合の出力トルクとの関係の一例を示す説明図である。図８は、一定負荷トルクがない場合の出力トルクと一定負荷トルクがある場合の出力トルクとの関係の一例を示す説明図である。

例えば上述した特許文献１では、正転時は動摩擦トルクＴｉを出力トルクＴに加算し、逆転時は動摩擦トルクＴｉを出力トルクＴから減算している。しかしながら、実際の物理現象を考えると、動摩擦トルクＴｉがモータの加速時間ｔａと一定速時間ｔｃとではモータの回転を阻害する力となる。このため、図６に示す実効トルクＴｅは、図７に示す加速時間ｔａと、一定速時間ｔｃと、減速時間ｔｄとが加算された時間であり、動摩擦トルクＴｉの分だけ増える。減速時間ｔｄにおいて、動摩擦トルクＴｉは、モータが止まろうとするのを助ける力となる。その結果、実効トルクＴｅは、動摩擦トルクＴｉの分だけ減る。そして、図８に示すように、一定負荷トルクＴｍはモータの挙動によらず、常にトルクを増す側に働くことが分かる。

図５に示したように、上述したトルク制限の入力値Ｃ１４は、最大出力トルクを制限する割合であって、例えば最大出力トルクを１００とした場合の百分率の値が入力される。例えば、最大トルクが１００Ｎのモータは、トルク制限の入力値Ｃ１４が７０（％）である場合、ＣＰＵ１４ｃは、最大トルクが７０Ｎとシミュレーションを実行する。このように、最大トルクを制限することによって、位置決め時間ｔｅは、長くなるが、位置決め時間ｔｅ及び停止時間ｔｂを加算したサイクル時間ｔｐを短くすることができる場合がある。また、負荷トルク（常時）の入力値Ｃ２２は、一定負荷トルクＴｍに相当する。そして、動摩擦トルクの入力値Ｃ２３は、動摩擦トルクＴｉの値に相当する。

そこで、ＣＰＵ１４ｃは、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する、入力装置１２から入力される、位置決め角度の入力値Ｃ１１、要求位置決め時間の入力値Ｃ１２、要求停止時間の入力値Ｃ１３、トルク制限の入力値Ｃ１４及び最高回転速度制限の入力値Ｃ１５を読み出しておく。同様に、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する、負荷の慣性モーメントの入力値Ｃ２１、負荷トルク（常時）の入力値Ｃ２２及び動摩擦トルクの入力値Ｃ２３を読み出しておく。

以上説明したように、ＣＰＵ１４ｃは、図６に示す動作パターンの加速時間ｔａにおけるトルクをトルクＴａとした場合、トルクＴａが下記式（２）で演算される。

また、ＣＰＵ１４ｃは、図６に示す動作パターンの一定速時間ｔｃにおけるトルクをトルクＴｃとした場合、トルクＴｃが下記式（３）で演算される。

また、ＣＰＵ１４ｃは、図６に示す動作パターンの減速時間ｔｄにおけるトルクをトルクＴｄとした場合、トルクＴｄが下記式（４）で演算される。

また、ＣＰＵ１４ｃは、図６に示す動作パターンの停止時間ｔｂにおけるトルクをトルクＴｂとした場合、トルクＴｂが下記式（５）で演算される。なお、トルクＴｂは、停止時間ｔｂにおいて、停止位置を保持するためのトルクである。

図９は、本実施形態に係るモータの動作パターンを演算するフローチャートの一例を示す説明図である。図１０は、本実施形態に係る選択可能なモータ毎に機械的諸元データ情報を格納したモータデータベースの一例を示す説明図である。ＣＰＵ１４ｃは、上述した負荷の慣性モーメントの入力値Ｃ２１及び位置決め角度の入力値Ｃ１１と、機械的諸元データ情報ＤＢのうち、少なくともロータ慣性モーメント及び回転数−トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）の情報と、に基づいて、モータ毎の加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ及び減速時間ｔｄを図９に示すフローチャートで演算することができる。

図９に示すように、ＣＰＵ１４ｃは、上述した選択可能なモータ毎の機械的諸元データ情報の情報を読み出す（ステップＳ８１）。図１０に示す機械的諸元データ情報ＤＢには、例えば、列ＢＮの選択可能なモータ毎の呼び番号（モータのインデックス）毎に、ロータ慣性モーメントの情報ＤＪＩ、回転数−トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）の情報ＤＮＴ、定格トルクの情報ＤＲＴ、シール摩擦トルクの情報ＤＳＴ、最大回転速度（最大回転角速度）の情報ＤＮｍａｘ、折れ点の速度（又は回転数）の情報Ｄｂｋ、最大出力トルクの情報ＤＭＴを含む情報が紐付けられて含まれる。本実施形態の機械的諸元データ情報ＤＢには、トルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）ＤＮＴにおいて、モータ出力軸の回転の回転角速度によって、トルクが減少する折れ点がある場合、折れ点以降のトルクが減少するトルク特性を示す後述する係数ａ、係数ｂに関するトルク特性情報ＤＮＴＫを選択可能なモータ毎の呼び番号（モータのインデックス）の列ＢＮに、紐付けられて含まれる。トルク特性情報ＤＮＴＫは、ＣＰＵ１４ｃが都度、回転数−トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）の情報ＤＮＴから演算して求めてもよい。

そして、ＣＰＵ１４ｃは、シミュレーション条件の情報として、負荷の慣性モーメントの入力値Ｃ２１及び位置決め角度の入力値Ｃ１１と、機械的諸元データ情報ＤＢとから、位置決め時間となる加速時間ｔａと、一定速時間ｔｂと、減速時間ｔｄとを演算する。図１１は、本実施形態に係るモータにおける、第１のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）を示す説明図である。図１２は、本実施形態に係るモータにおける、第２のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）を示す説明図である。図１３は、本実施形態に係るモータにおける、第３のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）を示す説明図である。以下、図１１、図１２及び図１３に示す第１のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）、第２のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）及び第３のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）を例示して、ＣＰＵ１４ｃの演算例を説明するが、本実施形態はこの演算例に限定されない。また、本実施形態では、演算負荷を軽減するために、加速時間ｔａと減速時間ｔｄとが等しいとして演算例を例示するが、加速時間ｔａと減速時間ｔｄとが異なるように演算してもよい。

回転数−トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）は、記憶しているモータ毎の回転数に対するトルクの情報であって、回転角速度ωが回転数Ｎに２πを乗じた２πＮであることから、回転角速度−トルク特性と同じ特性を有している。ＣＰＵ１４ｃは、記憶している機械的諸元データ情報ＤＢが回転数−トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）を含む場合、回転数の情報を回転角速度として演算し、図１１、図１２及び図１３に示すような回転角速度に対するトルクの情報（回転角速度−トルク特性）にすることができる。ＣＰＵ１４ｃは、記憶している機械的諸元データ情報ＤＢが回転角速度−トルク特性を含む場合、図１１、図１２及び図１３に示す回転角速度−トルク特性の情報を記憶手段から直接読み出すことができる。最大回転速度Ｎｍａｘの情報ＤＮｍａｘが機械的諸元データ情報ＤＢに含まれている場合、ＣＰＵ１４ｃは、最大回転速度Ｎｍａｘの情報に２πを乗じた２πＮｍａｘを最大回転角速度ωｍａｘとする。又は、最大回転角速度ωｍａｘの情報が機械的諸元データ情報ＤＢに含まれている場合、ＣＰＵ１４ｃは、最大回転角速度ωｍａｘの情報を記憶手段から直接読み出すことができる。最大回転速度Ｎｍａｘの情報が機械的諸元データ情報ＤＢに含まれていない場合、ＣＰＵ１４ｃは、回転数−トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）の情報から最大回転速度Ｎｍａｘの情報を求め、最大回転速度Ｎｍａｘに２πを乗じた２πＮｍａｘを最大回転角速度ωｍａｘとしてもよい。

（第１のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性））
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。

図１１に示すように、第１のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）は、横軸を回転角速度、縦軸を出力トルクとしており、モータ出力軸の回転の回転角速度によって、トルクが減少する折れ点がない。ＣＰＵ１４ｃは、折れ点速度の情報が機械的諸元データ情報ＤＢに含まれていない場合又は折れ点の情報Ｄｂｋに基づいて折れ点がない場合、ＣＰＵ１４ｃは、読み込んだモータの回転数−トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）が第１のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）と判断する。第１のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）には折れ点がないので、モータ出力軸の回転角速度ωが回転角速度０以上最大回転角速度ωｍａｘ（ｒａｄ／ｓ）の領域にある場合において、モータ出力軸の速度によらず出力トルクＴが一定である。

ＣＰＵ１４ｃは、読み出した機械的諸元データ情報ＤＢが含むロータの慣性モーメントと入力された負荷の慣性モーメントの入力値Ｃ２１とを加算した合計値Ｊ（ｋｇ・ｍ^２）を演算する。ＣＰＵ１４ｃは、回転角加速度をα（ｒａｄ／ｓ^２）とすると、上記合計値Ｊ（ｋｇ・ｍ^２）と出力トルクＴとの関係は、運動方程式から下記式（６）が成り立つことになる。

式（６）は、下記式（７）のようにして回転角加速度αを求めることができる。

本実施形態ではシミュレーション上、定角加速度と仮定しているので、回転角速度ωは、下記式（８）のようになる。

本実施形態において、第１のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）が回転角速度に対してトルクが一定である。例えば、加速時間ｔａと減速時間ｔｄとが等しいとして、位置決め時間ｔｅを最短にするには、一定速時間ｔｃを０にすればよい。したがって、位置決め角度の入力値Ｃ１１を角度θとした場合、角度θ（ｒａｄ）は、下記式（９）で演算することができる。

そこで、加速時間ｔａは、式（９）及び式（７）に基づいて、下記式（１０）のように演算できる。

加速時間ｔａと減速時間ｔｄとが等しいとして、位置決め時間ｔｅを求めると、位置決め時間ｔｅは、下記式（１１）を演算することで得ることができる。

以上説明したように、ＣＰＵ１４ｃは、シミュレーションステップ（ステップＳ４）において、機械的諸元データ情報ＤＢのロータ慣性モーメントの情報ＤＪＩと負荷の慣性モーメントの入力値Ｃ２１を加算して慣性モーメントの合計値Ｊを演算する。そして、ＣＰＵ１４ｃは、機械的諸元データ情報ＤＢが含む、回転角速度又は回転数に応じたトルク特性の情報ＤＮＴと、慣性モーメントの合計値Ｊとに基づいて、負荷を位置決め角度θの入力値Ｃ１１だけ回転させる、最短の位置決め時間を演算する。これにより、位置決めを完了するまでの時間をなるべく短くしてタクトタイムを短縮できる動作パターンをシミュレートすることができる。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ＤＮＴが、出力軸の回転が０から最高回転角速度又は最高回転数に至るまでに、出力トルクＴが一定である場合、ＣＰＵ１４ｃは、モータ出力軸の回転を加速する加速時間ｔａ及びモータ出力軸の回転を減速する減速時間ｔｄにおける出力軸の回転で位置決め角度θ分回転するように、動作パターンをシミュレートする。そして、ＣＰＵ１４ｃは、列ＢＮの選択可能なモータ毎の呼び番号（モータのインデックス）毎に、加速時間ｔａ及び減速時間ｔｄを式（１０）により演算し、加速時間ｔａ及び減速時間ｔｄの演算した値を外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶し、一定速時間ｔｃを０として外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する（ステップＳ８３）。その上で、ＣＰＵ１４ｃは、ステップＳ８３の後、処理をステップＳ８７へ進める。

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ない場合（ステップＳ８２、Ｎｏ）、ＣＰＵ１４ｃは処理をステップＳ８４へ進め、第２のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）又は第３のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）の演算手順に沿って演算する。図１２及び図１３に示すように、第２のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）及び第３のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）は、横軸を回転角速度、縦軸を出力トルクとしており、モータ出力軸の回転のある速度によって、トルクが減少する変化点である折れ点ωｃがある。ＣＰＵ１４ｃは、折れ点の情報Ｄｂｋに基づいて、折れ点ωｃがある場合、ＣＰＵ１４ｃは、読み込んだモータの回転数に対するトルク特性（Ｎ−Ｔ特性）が第２のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）又は第３のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）と判断する。

（第２のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性））
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（８）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（８）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（１１）を演算することで得ることができる。以下、上述した式（８）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（１２）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。

式（１２）に示す係数ａ及び係数ｂは、ＣＰＵ１４ｃが機械的諸元データ情報ＤＢから読み出した情報であり、０ではない実数である。なお、係数ａは、負であるため、出力トルクＴは、回転角速度ωが増加しても式（１２）に示す一次関数の関係で減少する。

式（１２）及び式（６）から、回転角加速度αは、式（１３）で求めることができる。

角度θ［ｒａｄ］が回転角速度ωを時間で積分した値である。加速時間ｔａと減速時間ｔｄとが等しいとして演算負荷を軽減しているので、角度θは、上記式（８）により下記式（１４）で求めることができる。

式（１４）を一定速時間ｔｃで整理すると、式（１５）を求めることができる。

位置決め時間ｔｅは、加速時間ｔａと、一定速時間ｔｃと、減速時間ｔｄとが加算された時間である。加速時間ｔａと減速時間ｔｄとが等しいとして演算負荷を軽減すると、位置決め時間ｔｅは、式（１６）のように加速時間ｔａの関数で求めることができる。

位置決め時間ｔｅを最短にするために、ＣＰＵ１４ｃは、式（１６）に示す加速時間ｔａの関数を加速時間ｔａで微分して０の場合における加速時間ｔａの正の極値を、下記式（１７）により求めることができる。

以上説明したように、ＣＰＵ１４ｃは、回転角速度ωが第２領域にある場合において、加速時間ｔａ及び一定速時間ｔｃを求め、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する。そして、ＣＰＵ１４ｃは、第２領域の位置決め時間を、一定速時間ｔｃ及び２倍の加速時間ｔａの加算値として演算し外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する。

回転角速度ωが第１領域である場合、上述した第１のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）と同様となるので、ＣＰＵ１４ｃは、加速時間ｔａ及び減速時間ｔｄを式（１０）により演算し、加速時間ｔａ及び減速時間ｔｄの演算した値を外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶し、一定速時間ｔｃは０を外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する。ＣＰＵ１４ｃは、第１領域の位置決め時間を式（１１）により演算し、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する。なお、本実施形態の第１領域にある場合において、図１２に示す第２のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）の出力トルクＴが一定であるが、これに限られず、出力軸の回転が０から折れ点ωｃに至るまでに、出力トルクＴが増加する特性であってもよい。

ＣＰＵ１４ｃは、第１領域の位置決め時間及び第２領域の位置決め時間のうち位置決め時間ｔｅとなった、加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ及び減速時間ｔｄを外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する（ステップＳ８５）。その上で、ＣＰＵ１４ｃは、ステップＳ８５の後、処理をステップＳ８７へ進める。このように、ＣＰＵ１４ｃは、折れ点ωｃ以上最高回転角速度ωｍａｘになるまでの第２領域において、加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ及び減速時間ｔｄ（＝ｔａ）における出力軸の回転で位置決め角度θ分回転するように、シミュレートすることができる。

（第３のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性））
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（８）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（８）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（１１）を演算することで得ることができる。以下、上述した式（８）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。

第３のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）は、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。ＣＰＵ１４ｃは、ｎ次関数を直線近似して演算する直線近似を行う第１の演算手順と、第２領域を所定の回転角速度で複数の区間に分け、それぞれの回転角速度毎に位置決め時間を計算して、最短となる最短位置決め時間を演算する第２の演算手順とのいずれか又は両方で処理することができる。

（第１の演算手順）
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。

以上説明したように、ＣＰＵ１４ｃは、回転角速度ωが第２領域のうち近似直線Ａｐ１、Ａｐ２及びＡｐ３である、それぞれの場合について、上述した式（１５）及び式（１７）に基づいて加速時間ｔａ及び一定速時間ｔｃを求め、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する。そして、ＣＰＵ１４ｃは、第２領域のうち近似直線Ａｐ１、Ａｐ２及びＡｐ３である、それぞれの場合について、複数の位置決め時間を、一定速時間ｔｃ及び２倍の加速時間ｔａの加算値として演算し外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する。このように、ＣＰＵ１４ｃは、折れ点から最高回転角速度になるまでの第２領域における回転角速度でモータ出力軸を回転した位置決め時間ｔｅを、第２領域を複数の区間に分けて区間毎に演算した位置決め時間ｔｅのうち最短の位置決め時間を求めることで演算できる。

回転角速度ωが第１領域である場合、上述した第１のトルク特性の情報（Ｎ−Ｔ特性）と同様となるので、ＣＰＵ１４ｃは、加速時間ｔａ及び減速時間ｔｄを式（１０）により演算し、加速時間ｔａ及び減速時間ｔｄの演算した値を外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶し、一定速時間ｔｃは０を外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する。ＣＰＵ１４ｃは、第１領域の位置決め時間を式（１１）により演算し、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する。

ＣＰＵ１４ｃは、第１領域の位置決め時間及び第２領域の位置決め時間のうち位置決め時間ｔｅとなった、加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ及び減速時間ｔｄを外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する（ステップＳ８６）。その上で、ＣＰＵ１４ｃは、ステップＳ８６の後、処理をステップＳ８７へ進める。このように、ＣＰＵ１４ｃは、折れ点ωｃ以上最高回転角速度ωｍａｘになるまでの第２領域において、加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ及び減速時間ｔｄ（＝ｔａ）における出力軸の回転で位置決め角度θ分回転するように、シミュレートすることができる。

（第２の演算手順）
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。

ＣＰＵ１４ｃは、上述した式（７）に基づいて、回転角速度ω１における出力トルクＴ１を演算する。このときの加速時間ｔａは、上述した式（７）に基づいて、ω１×Ｊ／Ｔ１と求めることができる。そして、ｔｃは、上述した式（１５）に基づいて、θ／ω１−ｔａである。位置決め時間ｔｅは、加速時間ｔａと、一定速時間ｔｃと、減速時間ｔｄとが加算された時間である。加速時間ｔａと減速時間ｔｄとが等しいとして演算負荷を軽減すると、位置決め時間ｔｅは、（ω１×Ｊ／Ｔ１＋θ／ω１）となる。ＣＰＵ１４ｃは、この回転角速度ω１における位置決め時間ｔｅを求め、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する。同様に、ＣＰＵ１４ｃは、上述した式（７）に基づいて、回転角速度ω２における出力トルクＴ２を演算する。このときの加速時間ｔａは、上述した式（７）に基づいて、ω２×Ｊ／Ｔ２と求めることができる。そして、一定速時間ｔｃは、上述した式（１５）に基づいて、θ／ω２−ｔａである。位置決め時間ｔｅは、加速時間ｔａと、一定速時間ｔｃと、減速時間ｔｄとが加算された時間である。加速時間ｔａと減速時間ｔｄとが等しいとして演算負荷を軽減すると、位置決め時間ｔｅは、（ω２×Ｊ／Ｔ２＋θ／ω２）となる。ＣＰＵ１４ｃは、この回転角速度ω２における位置決め時間ｔｅを求め、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する。折れ点ωｃから最高回転角速度になるまでの第２領域における回転角速度でモータ出力軸を回転した位置決め時間ｔｅは、第２領域を複数の回転角速度ω１、ω２に分けて区間毎に演算した位置決め時間ｔｅのうち最短の位置決め時間である。実施形態では、２つの回転角速度ω１及びω２を例示して説明したが、３以上の回転角速度における位置決め時間ｔｅを演算し、最小値となる条件を求められれば、分割する区間数に制限はない。

ＣＰＵ１４ｃは、第２領域の位置決め時間のうち位置決め時間ｔｅとなった、加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ及び減速時間ｔｄを外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する（ステップＳ８６）。その上で、ＣＰＵ１４ｃは、ステップＳ８６の後、処理をステップＳ８７へ進める。

ＣＰＵ１４ｃは、第１領域の位置決め時間及び第２領域の位置決め時間のうち位置決め時間ｔｅとなった、加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ及び減速時間ｔｄを外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する（ステップＳ８６）。その上で、ＣＰＵ１４ｃは、ステップＳ８６の後、処理をステップＳ８７へ進める。このように、ＣＰＵ１４ｃは、折れ点ωｃ以上最高回転角速度ωｍａｘになるまでの第２領域において、加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ及び減速時間ｔｄ（＝ｔａ）における出力軸の回転で位置決め角度θ分回転するように、シミュレートすることができる。

ＣＰＵ１４ｃは、上述した第１の演算手順で処理する場合、第２の演算手順で処理するよりも演算負荷を軽減することができる。ＣＰＵ１４ｃは、上述した第２の演算手順で処理する場合、第１の演算手順で処理するよりも位置決め時間ｔｅの値の精度を高めることができる。

サイクル時間ｔｐでの実効トルクＴｅは、モータ毎に決められている定格トルクＴｒ以下となるように、選定されるモータは運用されなくてはならない。したがって、ＣＰＵ１４ｃは、最短の位置決め時間ｔｅとなる加速時間ｔａと、一定速時間ｔｃと、減速時間ｔｄとでの停止時間ｔｂは、実効トルクＴｅが定格トルクＴｒと等しい場合に最短となり、停止時間ｔｂは、下記式（１８）で演算できる（ステップＳ８７）。但し、下記式（１８）の演算結果である停止時間ｔｂが負となる（ｔｂ＜０）場合、ＣＰＵ１４ｃは、停止時間ｔｂを０として（ｔｂ＝０）、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する。

また、ＣＰＵ１４ｃは、位置決め時間ｔｅ及び停止時間ｔｂを加算したサイクル時間ｔｐにおけるトルクを実効トルクＴｅとした場合、実効トルクＴｅが下記式（１９）で演算される。ＣＰＵ１４ｃは、得られた、トルクＴａ、Ｔｃ、Ｔｄ及びＴｂと、加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ、減速時間ｔｄ及び停止時間ｔｂを下記式（１９）に与えて、実効トルクＴｅを演算する。

このモータ選定装置１は、動作パターンと、一定負荷トルク及び摩擦トルクとにより実際の状態に近い実効トルクＴｅを演算することができる。

図１６は、本実施形態に係るモータの動作パターンの他の例を説明する説明図である。図１７は、本実施形態に係るモータ選定装置の入力画面の他の例を示す説明図である。図１６に示す動作パターンは、減速時間ｔｄに加え、整定時間ｔｆを減速時間ｔｄと停止時間ｔｂとの間に確保している。整定時間ｔｆは、モータの位置決め時間ｔｅの指令が終了してから、繰り返し位置決め精度の範囲内に定常的に入るまでの時間である。例えば、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、入力画面Ｇ１に追加条件のボックスＢ４を加え、入力装置１２から入力されるシミュレーション条件のうち、図１７に示すボックスＢ４における、各整定時間ｔｆの入力値をチェックボックスＲ１からＲ３のうちいずれか１つの選択を受け付ける。

次に、図４に示すように、入力装置１２から入力される入力画面Ｇ１の実行ボタンＢ３の実行命令により、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、処理をステップＳ２に進め、動作条件として、位置決め角度の入力値Ｃ１１及び負荷の慣性モーメントの入力値Ｃ２１が外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶されているかを判断する。動作条件が入力されていない場合（ステップＳ２、Ｎｏ）、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、表示装置１３へエラー表示を指示し、処理をステップＳ１に戻すようにする。動作条件が入力されている場合（ステップＳ２、Ｙｅｓ）、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、処理をステップＳ３へ進める。

次に、図４に示すように、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、要求条件として、少なくとも要求位置決め時間の入力値Ｃ１２が外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶されているかを判断する。要求条件が入力されていない場合（ステップＳ３、Ｎｏ）、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、表示装置１３へエラー表示を指示し、処理をステップＳ１に戻すようにする。要求条件が入力されている場合（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、処理をステップＳ４へ進める。

本実施形態の要求条件は、要求位置決め時間の入力値Ｃ１２としている。要求条件は、要求位置決め時間の入力値Ｃ１２及び要求停止時間の入力値Ｃ１３の少なくとも１つ以上が入力され外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶されていればよい。要求条件は、要求位置決め時間の入力値Ｃ１２及び要求停止時間の入力値Ｃ１３の少なくとも１つ以上が入力され外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶されていれば、トルク制限の入力値Ｃ１４、最高回転速度制限の入力値Ｃ１５、負荷トルク（常時）の入力値Ｃ２２及び動摩擦トルクの入力値Ｃ２３の１つ以上をさらに、入力され外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶されていてもよい。

次に、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、記憶しているモータ毎に上述した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を実行する（ステップＳ４）。図１８は、モータの動作パターンをシミュレートする動作パターンのシミュレーションステップを示すフローチャートである。図１８に示すように、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶してあるモータの機械的諸元データ情報ＤＢを読み出し、ＲＡＭ１４ｅに記憶保持する（ステップＳ４１）。

次に、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、負荷の慣性モーメントの入力値Ｃ２１と、ステップＳ４１で読み出したロータ慣性モーメントから負荷の慣性モーメントとモータのロータ慣性モーメントの倍率を演算する（ステップＳ４２）。

次に、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、ステップＳ４２で求めた値と、動作条件としての位置決め角度の入力値Ｃ１１と、回転数−トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）とから、モータが実現できる最短の位置決め時間である最短位置決め時間を演算する（ステップＳ４３）。ステップＳ４３において、上述したように、ＣＰＵ１４ｃは、上述した負荷の慣性モーメントの入力値Ｃ２１及び位置決め角度の入力値Ｃ１１と、機械的諸元データ情報ＤＢのうち、少なくともロータ慣性モーメント及び回転数−トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）の情報と、に基づいて、図９に示すフローチャートで示すステップＳ８１〜Ｓ８７を処理することで、モータ毎の加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ、減速時間ｔｄ及び位置決め時間ｔｅを演算することができる。そして、ＣＰＵ１４ｃは、位置決め時間ｔｅのうち最短の値を最短位置決め時間とする。

次に、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、ステップＳ４３で求めた最短位置決め時間と、上述した式（１８）を演算して求めた停止時間ｔｂとを加算してサイクル時間ｔｐとして演算する（ステップＳ４４）。

次に、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、シミュレーションステップ（ステップＳ４）により得られたモータ毎の各動作パターンを、動作条件及び要求条件と比較し、項目毎に所定の閾値と比較し適合可否の判定結果を、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する動作条件及び要求条件の比較ステップを実行する（ステップＳ５）。これにより、モータ選定装置１は、シミュレートした動作パターンに基づいてモータを選定しているため、作業者の計算負担を軽減することができる。図１９は、動作条件及び要求条件の比較ステップを示すフローチャートである。先ず、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、負荷の慣性モーメントを、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶するモータ毎の閾値と比較し、負荷の慣性モーメントが上述したステップＳ４２で演算した負荷の慣性モーメントとモータのロータ慣性モーメントの倍率として評価したとき、例えば１００倍などの所定の閾値以内である場合に適合可能（ＯＫ）である情報を生成する。又はＣＰＵ１４ｃは、負荷の慣性モーメントを、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶するモータ毎の閾値と比較し、負荷の慣性モーメントが上述したステップＳ４２で演算した負荷の慣性モーメントとモータのロータ慣性モーメントの倍率として評価したとき、例えば１００倍などの所定の閾値を超える場合に適合不可（ＮＧ）である情報を生成する（ステップＳ５１）。制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、ステップＳ５１で得られた適合可能（ＯＫ）である情報又は閾値と比較して適合不可（ＮＧ）である情報のいずれかを判定結果として外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する（ステップＳ５２）。

次に、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、負荷トルク（常時）を、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶するモータ毎の閾値と比較し、負荷トルク（常時）が閾値以内である場合に適合可能（ＯＫ）である情報又は負荷トルク（常時）が閾値を超える場合に適合不可（ＮＧ）である情報を生成する（ステップＳ５３）。制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、ステップＳ５３で得られた適合可能（ＯＫ）である情報又は閾値と比較して適合不可（ＮＧ）である情報のいずれかを判定結果として外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する（ステップＳ５４）。

次に、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、シミュレーションステップ（ステップＳ４）により得られたモータ毎の各動作パターンの最短位置決め時間を、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する要求位置決め時間の閾値と比較し、最短位置決め時間が閾値以内である場合に適合可能（ＯＫ）である情報又は最短位置決め時間が閾値を超える場合に適合不可（ＮＧ）である情報を生成する（ステップＳ５５）。制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、ステップＳ５５で得られた適合可能（ＯＫ）である情報又は閾値と比較して適合不可（ＮＧ）である情報のいずれかを判定結果として外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する（ステップＳ５６）。

次に、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、シミュレーションステップ（ステップＳ４）により得られたモータ毎の各動作パターンのサイクル時間を、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する要求位置決め時間及び要求停止時間の加算値である閾値と比較し、動作パターンのサイクル時間が閾値以内である場合に適合可能（ＯＫ）である情報又は動作パターンのサイクル時間が閾値を超える場合に適合不可（ＮＧ）である情報を生成する（ステップＳ５７）。制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、ステップＳ５７で得られた適合可能（ＯＫ）である情報又は閾値と比較して適合不可（ＮＧ）である情報のいずれかを判定結果として外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する（ステップＳ５８）。

図２０は、動作条件及び要求条件の比較ステップで比較した項目及び判定結果の一例を表示する出力表示画面の説明図である。制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、モータ毎に、上述したステップＳ５１からステップＳ５８の処理を実行し、図２０に示すような出力表示画面Ｇ２を表示するようにしてもよい。制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、動作条件及び要求条件の比較ステップで比較した項目毎の適合不可（ＮＧ）である情報に紐付けられたコメントの情報を外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶しておき、項目毎の適合不可（ＮＧ）である情報と共に、出力表示画面Ｇ２を表示するようにしてもよい。

次に、図４に示すように、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、ステップＳ５で得られた適合可能（ＯＫ）な項目に応じて、総合判定結果を演算し、総合判定結果をモータ毎に紐付けて外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆに記憶する総合判定ステップを実行する（ステップＳ６）。総合判定結果は、複数段階（例えば３段階）の判定結果であり、丸絵柄（○）で示す適合、三角絵柄（△）で示す一部適合、及びクロス絵柄（×）で示す不適合が付与される。適合の判定結果は、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃが、ステップＳ５で比較した全項目に適合可能（ＯＫ）である情報を有する場合に付与する情報である。一部適合の判定結果は、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃが、ステップＳ５で比較した動作条件の全項目が適合可能（ＯＫ）である情報を有し、要求条件の項目が適合不可（ＮＧ）である情報を有する場合に付与する情報である。不適合の判定結果は、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃが、ステップＳ５で比較した動作条件の項目が適合不可（ＮＧ）である情報を有する場合に付与する情報である。

次に、図４に示すように、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、表示装置１３にステップＳ６で記憶した総合判定結果と共に、モータの一覧表を表示する一覧表示ステップを実行する（ステップＳ７）。図２１は、総合判定結果の一例を表示する出力表示画面の説明図である。制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、モータ毎に対応する総合判定結果が分かるように、図２１に示すような出力表示画面Ｇ３を表示する。

例えば、表示装置１３は、出力表示画面Ｇ３の中に、シミュレーション結果一覧として一覧表Ｂ３１と、入力画面ボタンＢ３２と、選定ボタンＢ３３とを表示している。一覧表Ｂ３１は、シリーズ名の列ＢＳと、モータ毎の呼び番号（モータのインデックス）の列ＢＮと、ステップＳ６において記憶したモータ毎の総合判定の結果の列ＢＪと、判定のコメントの列ＢＴＸＴと、モータ毎の各行を選択できるチェックボックスの列ＲＮとを有している。これにより、作業者は、一瞥で適合可能にする可能性のあるモータの選択肢を把握することができる。

使用者が、一覧表Ｂ３１の表示を確認し、丸絵柄（○）で示す適合に対応するモータの行のチェックボックスを選択し、選定ボタンＢ３３を押す場合（ステップＳ８、Ｙｅｓ）、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、処理を終了する。使用者が、一覧表Ｂ３１の表示を確認し、三角絵柄（△）で示す一部適合、及びクロス絵柄（×）で示す不適合のうち一方に対応するモータの行のチェックボックスを選択し、入力画面ボタンＢ３２を押す場合（ステップＳ８、Ｎｏ）、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、処理をステップＳ１に戻し、シミュレーション条件の入力受付処理を行い、シミュレーション条件の情報を取得する。

この方法により、モータの動作パターンを確定していなくても、総合判定結果に基づいて、複数の選択可能なモータのうち最適な動作パターンを選択できるモータの当たりをつけることができる。例えば、作業者は、三角絵柄（△）で示す一部適合のモータを選択肢として残すことができる。動作条件の項目が適合不可であるモータが除かれるので、使用することがあり得ないモータを選択肢として除外し、モータのターゲットを絞ることができる。このため、使用者が動作パターンを再考することで、モータの動作パターンを検討できるので、モータの選定がオーバースペックになる可能性を低減できる。このため、モータのターゲットを絞った上でモータの動作パターンを検討できるので、モータの選定がオーバースペックになる可能性を低減できる。

以上説明したように、モータ選定装置１は、負荷体５０を位置決め角度だけ回転させるモータ２０のモータ出力軸２１が回転する位置決め時間ｔｅとモータ出力軸２１が停止する停止時間ｔｂとにより規定されるモータの動作パターンのうち、複数の選択可能なモータ２０を選び最適な動作パターンを示唆することができる。モータ選定装置１は、入力アクセス手段と、記憶手段と、演算手段と、情報出力手段とを備えている。

入力アクセス手段として、制御装置１１は、入力装置１２から動作条件として位置決め角度の入力値Ｃ１１及び負荷の慣性モーメントの入力値Ｃ２１と、要求条件として要求位置決め時間の入力値Ｃ１２及び要求停止時間の入力値Ｃ１３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。記憶手段として、外部記憶装置１５又は内部記憶装置１４ｆは、選択可能なモータ毎に機械的諸元データ情報ＤＢを記憶する。演算手段として、制御装置１１のＣＰＵ１４ｃは、記憶しているモータ毎に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動作パターンを、動作条件及び要求条件と比較し、項目毎に所定の閾値と比較し、得られた適合可能な前記項目に応じて、総合判定結果を演算することができる。そして、情報出力手段として制御装置１１は、表示装置１３へ総合判定結果をモータ毎に紐付けて、モータの一覧表の情報を出力する。

この構成により、モータの動作パターンを確定していなくても、総合判定結果に基づいて、複数の選択可能なモータのうち最適な動作パターンを選択できるモータの当たりをつけることができる。このため、モータのターゲットを絞った上でモータの動作パターンを検討できるので、モータの選定がオーバースペックになる可能性を低減できる。

（変形例）
図２２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。

クライアントサーバシステム６は、モータ選定装置１と、ネットワーク２と、少なくとも１つの端末３と、データサーバ４と、ネットワーク５とを含む。端末３及びデータサーバ４は、コンピュータであり、上述した入力インターフェース１４ａと、出力インターフェース１４ｂと、ＣＰＵ１４ｃと、ＲＯＭ１４ｄと、ＲＡＭ１４ｅと、内部記憶装置１４ｆと、通信制御装置１４ｇと、内部バス１４ｈとを含み、モータ選定装置１の構成と同じ構成を含み、入力装置１２及び表示装置１３に相当する装置が接続されている。

少なくとも１つの端末３は、ネットワーク２を介して、モータ選定装置１と接続されている。ネットワーク２は、例えばインターネットなどである。そして少なくとも１つの端末３は、使用者（ユーザ）である設計者の入力操作、選択操作を受け付け、入力信号をモータ選定装置１の制御装置１１にネットワーク２を介して出力する入力アクセス手段として機能する。また、少なくとも１つの端末３は、モータ選定装置１から送出された情報を表示する情報出力手段として機能する。

データサーバ４は、上述した外部記憶装置１５がサーバである場合であって、外部記憶装置１５の代わりに、ＬＡＮ（ローカル エリア ネットワーク:Local Area Network）、等のネットワーク５を介して制御装置１１と接続されているようにしている。なお、データサーバ４は、モータ選定装置１の制御装置１１から離れた場所に設置されていてもよく、ネットワーク５でなくネットワーク２を介してモータ選定装置１に接続してもよい。

以上により、本実施形態に係るモータ選定装置１がネットワーク２を介してクライアントサーバシステム６として構成される。

１ モータ選定装置
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)

1. 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ために、記憶手段と、演算手段とを含むコンピュータを備えるモータ選定装置であって、
   前記記憶手段は、
   前記位置決め時間において前記モータ出力軸が加速する加速時間をｔａとして記憶し、前記位置決め時間において前記モータ出力軸が一定速度で回転する一定速時間をｔｃとして記憶し、前記位置決め時間において前記モータ出力軸が減速する減速時間をｔｄとして記憶し、前記停止時間をｔｂとして記憶し、さらに前記モータ毎に出力できる最大出力トルクＴと、動摩擦トルクＴｉと、前記負荷による一定負荷トルクＴｍと、を記憶しており、
   前記演算手段は、実効トルクを演算する場合、
   前記記憶手段が記憶する、前記最大出力トルクＴ、前記動摩擦トルクＴｉ、前記一定負荷トルクＴｍ、加速時間ｔａ、一定速時間ｔｃ、前記減速時間ｔｄ及び前記停止時間ｔｂを読み出して、
   前記加速時間におけるトルクを、前記最大出力トルクＴと、前記動摩擦トルクＴｉと、前記一定負荷トルクＴｍとを加算したＴａとして演算し、
   前記一定速時間におけるトルクは、前記動摩擦トルクＴｉと前記一定負荷トルクＴｍとを加算したＴｃとして演算し、
   前記減速時間におけるトルクは、最大出力トルクＴと動摩擦トルクＴｉと前記負荷による一定負荷トルクＴｍとを加算したＴｄとして演算し、
   前記停止時間におけるトルクは、前記一定負荷トルクＴｍをＴｂとして演算して、
   得られた、トルクＴａ、Ｔｃ、Ｔｄ及びＴｂと、前記加速時間ｔａ、前記一定速時間ｔｃ、前記減速時間ｔｄ及び前記停止時間ｔｂを下記式（１）に与えて、実効トルクＴｅを演算することを特徴とするモータ選定装置。
   

   
2. 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を更に備え、
   前記記憶手段は、選択可能な前記モータ毎に機械的諸元データ情報及び前記シミュレーション条件の情報を記憶しており、
   前記演算手段は、前記記憶手段が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にある、前記加速時間、前記一定速時間、前記減速時間、前記停止時間から、前記実効トルクを求め、当該実効トルクで実現できる最短の位置決め時間を有する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、項目毎に所定の閾値と比較し、得られた適合可能な前記項目に応じて、総合判定結果を演算する、請求項１に記載のモータ選定装置。
3. 前記総合判定結果を前記モータ毎に紐付けて、前記入力アクセス手段が前記モータの１つを選択受付可能な前記モータの一覧表の情報を出力する情報出力手段と、
   をさらに含む請求項２に記載のモータ選定装置。
4. 前記演算手段は、
   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、一部適合の判定結果を前記総合判定結果として付与し、
   前記情報出力手段は、
   前記モータの一覧表の前記一部適合の判定結果を含めて情報を出力する請求項３に記載のモータ選定装置。

Images