JP6595550B2 - 電源容量表示機能を有するアンプ選択装置、アンプ選択方法、及びアンプ選択プログラム - Google Patents

電源容量表示機能を有するアンプ選択装置、アンプ選択方法、及びアンプ選択プログラム Download PDF

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Description

本発明は、アンプ選択装置、アンプ選択方法、及びアンプ選択プログラムに関し、特に電源容量表示機能を有するアンプ選択装置、アンプ選択方法、及びアンプ選択プログラムに関する。
これまでに、機械に使用されるモータと該モータを駆動するアンプを備えたサーボシステムの選定を行うサーボシステム選定装置が知られている（例えば、特許文献１）。従来のサーボシステム選定装置は、機械情報、機械運転情報、および選定対象となる少なくとも１つのサーボシステムのサーボシステム情報を入力する入力部と、入力部に入力された機械運転情報に基づいて機械を運転したときのサーボシステムの消費電力を機械情報およびサーボシステム情報を用いて、入力部に入力されたサーボシステム毎に全消費電力量、全損失、あるいは電力効率の少なくとも一つを計算する計算部と、計算部により計算した全消費電力量、全損失、あるいは電力効率の少なくとも一つを入力部に入力されたサーボシステム毎に表示または出力する第１の出力部と、を備えている。
特開２０１１−１６６９５３号公報
従来技術では、アンプのサイズ、消費電力やコスト等に着目して、数多くの種類のアンプの中から最適なアンプを選択することは、困難かつ多くの時間が必要となるという問題があった。
本開示の実施例に係るアンプ選択装置は、サーボモータ及びスピンドルモータを含むモータの種別を表す複数のモータモデル、並びに各モータモデルについてのアンプ容量及び特徴量に関する情報を含むデータベース、並びに機械の各軸を駆動する各軸のモータに対して複数の動作を実行させる動作プログラムを記憶するモータモデル記憶手段と、所望のシステムを構成するために必要なスピンドル軸及びサーボ軸の各軸を駆動するスピンドルモータ及びサーボモータのそれぞれについて選択されたモータモデルに関する情報を取得するモータモデル情報取得手段と、データベースを参照して、選択されたモータモデルのアンプ容量に関する情報を抽出し、アンプ容量ごとに必要なスピンドルアンプ及びサーボアンプのそれぞれの個数を算出するアンプ数量算出手段と、スピンドルモータのアンプ容量及び個数に基づいてスピンドルモータを駆動するスピンドルアンプを選択するスピンドルアンプ選択手段と、選択したスピンドルアンプごとに、必要なアンプ容量及び個数に対応したサーボアンプの組合せを作成する組合せ作成手段と、データベースを参照して、作成したスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せのそれぞれについて特徴量に関する情報を抽出する特徴量抽出手段と、抽出した特徴量に関する情報に基づいてスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを決定するアンプ決定手段と、データベースを参照して、モータの駆動に必要な主電源の容量、並びにスピンドルアンプ及びサーボアンプの駆動に必要な制御電源の容量を計算する電源計算手段と、動作プログラムを実行した際における、各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データを計算する消費電力計算手段と、アンプ決定手段が選択したスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを表示すると共に、各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データ、並びに電源計算手段が計算した主電源の容量及び制御電源の容量を表示する表示制御手段と、を有する。
本開示の実施例に係るアンプ選択方法は、サーボモータ及びスピンドルモータを含むモータの種別を表す複数のモータモデル、並びに各モータモデルについてのアンプ容量及び特徴量に関する情報を含むデータベース、並びに機械の各軸を駆動する各軸のモータに対して複数の動作を実行させる動作プログラムを用意し、所望のシステムを構成するために必要なスピンドル軸及びサーボ軸の各軸を駆動するスピンドルモータ及びサーボモータのそれぞれについて選択されたモータモデルに関する情報を取得し、データベースを参照して、選択されたモータモデルのアンプ容量に関する情報を抽出し、アンプ容量ごとに必要なスピンドルアンプ及びサーボアンプのそれぞれの個数を算出し、スピンドルモータのアンプ容量及び個数に基づいてスピンドルモータを駆動するスピンドルアンプを選択し、選択したスピンドルアンプごとに、必要なアンプ容量及び個数に対応したスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを作成し、データベースを参照して、作成したスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せのそれぞれについて特徴量に関する情報を抽出し、抽出した特徴量に関する情報に基づいてスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを決定し、データベースを参照して、モータの駆動に必要な主電源の容量、並びにスピンドルアンプ及びサーボアンプの駆動に必要な制御電源の容量を計算し、動作プログラムを実行した際における、各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データを計算し、選択されたスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを表示すると共に、各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データ、並びに計算された主電源の容量及び制御電源の容量を表示する。
本開示の実施例に係るアンプ選択プログラムは、サーボモータ及びスピンドルモータを含むモータの種別を表す複数のモータモデル、各モータモデルについてのアンプ容量及び特徴量に関する情報を含むデータベース、並びに機械の各軸を駆動する各軸のモータに対して複数の動作を実行させる動作プログラムを記憶するモータモデル記憶処理と、所望のシステムを構成するために必要なスピンドル軸及びサーボ軸の各軸を駆動するスピンドルモータ及びサーボモータのそれぞれについて選択されたモータモデルに関する情報を取得するモータモデル情報取得処理と、データベースを参照して、選択されたモータモデルのアンプ容量に関する情報を抽出し、アンプ容量ごとに必要なスピンドルアンプ及びサーボアンプのそれぞれの個数を算出するアンプ数量算出処理と、スピンドルモータのアンプ容量及び個数に基づいてスピンドルモータを駆動するスピンドルアンプを選択するスピンドルアンプ選択処理と、選択したスピンドルアンプごとに、必要なアンプ容量及び個数に対応したサーボアンプの組合せを作成する組合せ作成処理と、データベースを参照して、作成したスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せのそれぞれについて特徴量に関する情報を抽出する特徴量抽出処理と、抽出した特徴量に関する情報に基づいてスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを決定するアンプ決定処理と、データベースを参照して、モータの駆動に必要な主電源の容量、並びにスピンドルアンプ及びサーボアンプの駆動に必要な制御電源の容量を計算する電源計算処理と、動作プログラムを実行した際における、各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データを計算する消費電力計算処理と、アンプ決定処理において選択されたスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを表示すると共に、各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データ、並びに電源計算処理において計算された主電源の容量及び制御電源の容量を表示する表示処理と、をコンピュータに実行させる。
本開示の実施例に係るアンプ選択装置、アンプ選択方法、及びアンプ選択プログラムによれば、数多くの種類のアンプの中から最適なアンプを選択することが、簡単にかつ短時間に行うことができる。
実施例１に係るアンプ選択装置の構成図である。 実施例１に係るアンプ選択装置の機能ブロック図である。 実施例１に係るアンプ選択方法によるアンプ選択手順を説明するためのフローチャートである。 電源、スピンドルアンプ、及びサーボアンプの配置例を示す図である。 サーボ軸及びスピンドル軸についてそれぞれ選択したサーボモータ及びスピンドルモータのモータモデル並びにアンプ容量の一例を示す表である。 サーボ軸及びスピンドル軸のそれぞれについて選択したモータのアンプ容量ごとの数の一例を示す表である。 選択したスピンドルモータ及びサーボモータを駆動可能なスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せの一例を示す図である。 スピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せについて計算したアンプの合計幅の一例を示す図である。 各軸のモータを駆動する動作プログラムの例である。 動作プログラムを実行した際における、Ｘ軸のサーボモータの消費電力の時系列データの例である。 動作プログラムを実行した際における、Ｙ軸のサーボモータの消費電力の時系列データの例である。 動作プログラムを実行した際における、Ｚ軸のサーボモータの消費電力の時系列データの例である。 動作プログラムを実行した際における、各軸のサーボモータの消費電力の合計値の時系列データの例である。 サーボ軸及びスピンドル軸についてそれぞれ選択したサーボモータ及びスピンドルモータのモータモデル並びにアンプ容量の他の例を示す表である。 サーボ軸及びスピンドル軸のそれぞれについて選択したモータのアンプ容量ごとの数の他の例を示す表である。 スピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せについて計算したアンプの合計幅の他の例を示す図である。 実施例２に係るアンプ選択装置の機能ブロック図である。
以下、図面を参照して、本開示の実施例に係るアンプ選択装置、アンプ選択方法、及びアンプ選択プログラムについて説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
図１に実施例１に係るアンプ選択装置の構成図を示す。アンプ選択装置１０１は、演算装置（コンピュータ）１１と、記憶装置１２と、を備える。記憶装置１２は、例えば、ＨＤＤ（ハードディスク）やフラッシュメモリ等であり、実施例１に係るアンプ選択プログラム及び機械の動作プログラムを格納する。演算装置１１は、記憶装置１２に格納された実施例１に係るアンプ選択プログラムを実行する。アンプ選択装置１０１には、入力装置２０及び表示装置３０が設けられている。アンプ選択プログラムはコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録させるようにしてもよい。
図２に、実施例１に係るアンプ選択装置の機能ブロック図を示す。実施例１に係るアンプ選択装置１０１は、モータモデル記憶手段１と、モータモデル情報取得手段２と、アンプ数量算出手段３と、スピンドルアンプ選択手段４と、組合せ作成手段５と、特徴量抽出手段６と、アンプ決定手段７と、電源計算手段８と、消費電力計算手段１３と、表示制御手段９と、を有する。ここで、モータモデル記憶手段１は図１に示した記憶装置１２により実現され、モータモデル情報取得手段２、アンプ数量算出手段３、スピンドルアンプ選択手段４、組合せ作成手段５、特徴量抽出手段６、アンプ決定手段７、電源計算手段８、消費電力計算手段１３、及び表示制御手段９は、図１に示した演算装置１１により実現される。
入力装置２０として、例えば、キーボードやマウス等を用いることができる。入力装置２０により、所望の工作機械システムを構成するサーボ軸及びスピンドル軸の数、並びにサーボ軸及びスピンドル軸に使用するサーボモータ及びスピンドルモータに関する情報がアンプ選択装置１０１に入力される。
表示装置３０として、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等を用いることができる。表示装置３０には、入力装置２０による情報の入力画面や、アンプ選択装置１０１が決定した最適なアンプの組合せ及び電源容量を表示する。
図３に実施例１に係るアンプ選択方法によるアンプ選択手順を説明するためのフローチャートを示す。
ステップＳ１０１において、モータモデル記憶手段１が、サーボモータ及びスピンドルモータを含むモータの種別を表す複数のモータモデル、並びに各モータモデルについてのアンプ容量及び特徴量に関する情報を含むデータベース、並びに機械の各軸を駆動する各軸のモータに対して複数の動作を実行させる動作プログラムを記憶する（モータモデル記憶処理）。アンプ容量に関する情報は、必要電流や必要電力等で表すことができる。特徴量には、例えば、アンプの幅等、アンプのサイズに関する情報や、アンプの消費電力に関する情報、あるいは、アンプのコスト等に関する情報を含むことができる。ただし、これらの値には限定されない。ここで、データベースには、仕様書に記載されたモータのモデル名、モータの仕様、モータの特徴量（サイズ、消費電力、価格等）、アンプのモデル名、アンプの仕様、アンプの特徴量（サイズ、消費電力、価格等）に関する情報が記録されるようにしてもよい。
図４に、スピンドルモータ及びサーボモータを駆動するための工作機械システムの構成例を示す。一例として、スピンドル軸が２つであり、サーボ軸が３つの場合について説明する。この場合、２つのスピンドル軸のためにスピンドルモータが２台必要となる。そこで、それぞれのスピンドルモータを駆動するために第１スピンドルアンプＳＰ１及び第２スピンドルアンプＳＰ２が電源ＰＳに接続される。さらに、３つのサーボ軸のためにサーボモータが３台必要となる。そこで、それぞれのサーボモータを駆動するために第１サーボアンプＳＶ１、第２サーボアンプＳＶ２、及び第３サーボアンプＳＶ３が電源ＰＳに接続される。
第１スピンドルアンプＳＰ１の幅をｄSP1、第２スピンドルアンプＳＰ２の幅をｄSP2、第１サーボアンプＳＶ１の幅をｄSV1、第２サーボアンプＳＶ２の幅をｄSV2、第３サーボアンプＳＶ３の幅をｄSV3とした場合、スピンドルアンプ及びサーボアンプの合計幅ｄTotalは、これらの値の合計値となる。従って、スピンドルアンプ及びサーボアンプの合計幅を最小とする構成を選択する場合には、スピンドルアンプ及びサーボアンプの幅の値を特徴量とすることができる。
次に、ステップＳ１０２において、モータモデル情報取得手段２が、所望のシステムを構成するために必要なスピンドル軸及びサーボ軸の各軸を駆動するスピンドルモータ及びサーボモータのそれぞれについて選択されたモータモデルに関する情報を取得する（モータモデル情報取得処理）。
図５にサーボ軸及びスピンドル軸についてそれぞれ選択したサーボモータ及びスピンドルモータのモータモデル並びにアンプ容量の一例を示す。図５に示した例ではスピンドル軸（ＳＰ）は１つであり、サーボ軸（Ｘ軸〜Ｂ軸）は５軸である。また、「αiS・・・・」はサーボアンプのモータモデルを表し、「αiI・・・・」はスピンドルモータのモータモデルを表す。また、「20A」及び「40A」は各サーボモータを駆動するために必要なアンプ容量を表し、「5.5kW」はスピンドルモータを駆動するために必要なアンプ容量を表している。
次に、ステップＳ１０３において、アンプ数量算出手段３が、データベースを参照して、選択されたモータモデルのアンプ容量に関する情報を抽出し、アンプ容量ごとに必要なスピンドルアンプ及びサーボアンプのそれぞれの個数を算出する（アンプ数量算出処理）。
図６にサーボ軸及びスピンドル軸のそれぞれについて選択したモータのアンプ容量ごとの数の一例を示す。図６に示した例では、サーボ軸を駆動するサーボモータに関して、「20A」のアンプ容量を有するサーボアンプが３台必要であり、「40A」のアンプ容量を有するサーボアンプが２台必要であることを示している。また、スピンドル軸を駆動するスピンドルモータに関して、「5.5kW」のアンプ容量を有するスピンドルアンプが１つ必要であることを示している。
次に、ステップＳ１０４において、スピンドルアンプ選択手段４が、スピンドルモータのアンプ容量及び個数に基づいてスピンドルモータを駆動するスピンドルアンプを選択する（スピンドルアンプ選択処理）。
図７に選択したスピンドルモータ及びサーボモータを駆動可能なスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せの一例を示す。図７に示した例ではスピンドルアンプ（第１ＳＰアンプ）として、「αiSVP 20/20/20-5.5」及び「αiSP 5.5」の２つの候補が選択されたことを示している。ここで、「αiSVP 20/20/20-5.5」は、容量5.5kWのスピンドルアンプであると共に、容量20Aのサーボモータを３台駆動可能なサーボアンプが３台統合されていることを示している。このように、データベースには、１台で複数のスピンドル軸及びサーボ軸を駆動可能なスピンドルアンプまたはサーボアンプに関する情報が含まれるようにしてもよい。一方、「αiSP 5.5」は容量5.5kWの単体のスピンドルアンプであることを示している。
次に、ステップＳ１０５において、組合せ作成手段５が、選択したスピンドルアンプごとに、必要なアンプ容量及び個数に対応したサーボアンプの組合せを作成する（組合せ作成処理）。
図７に示すように、スピンドルアンプとして「αiSVP 20/20/20-5.5」を選択した場合、必要なサーボアンプは容量40Aの２台のサーボアンプである。そこで、第１サーボアンプ（第１ＳＶアンプ）として、例えば、「βiSV 40/40」及び「αiSV 40/40」が選択される。ここで、「40/40」は１台のサーボアンプに容量40Aの２台のサーボアンプが統合されていることを示している。さらに、「α」及び「β」は、アンプのシリーズ名を示している。従って、図５に示したシステムを駆動するスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せとして、図７に示すように、第１の組合せ（（１）「αiSVP 20/20/20-5.5」と「βiSV 40/40」の組合せ）、及び第２の組合せ（（２）「αiSVP 20/20/20-5.5」と「αiSV 40/40」の組合せ）を選択することができる。
さらに、スピンドルアンプ（第１ＳＰアンプ）として、例えば、スピンドルアンプ単体の「αiSP 5.5」を選択することもできる。この場合、スピンドルアンプにはサーボアンプが含まれていないため、アンプ容量40Aのサーボアンプ２台とアンプ容量20Aのサーボアンプ３台をさらに選択する必要がある。そこで、第１サーボアンプ（第１ＳＶアンプ）として、アンプ容量40Aのサーボアンプ「βiSV 40/40」または「αiSV 40/40」が選択される。サーボアンプ「βiSV 40/40」を選択した場合、第２サーボアンプ（第２ＳＶアンプ）として、例えば、アンプ容量20Aのサーボアンプ３台が統合された「αiSV 20/20/20」が選択される。あるいは、第２サーボアンプ（第２ＳＶアンプ）として、例えば、アンプ容量20Aのサーボアンプ２台が統合された「βiSV 20/20」が選択され、第３サーボアンプ（第３ＳＶアンプ）として、例えば、アンプ容量20Aの単体のサーボアンプ「βiSV 20」が選択されるようにしてもよい。このようにして、第３の組合せ（（３）「αiSP 5.5」、「βiSV 40/40」、「αiSV 20/20/20」の組合せ）、及び第４の組合せ（（４）「αiSP 5.5」、「βiSV 40/40」、「βiSV 20/20」、「βiSV 20」の組合せ）が作成される。以下、「αiSP 5.5」及び「αiSV 40/40」を含む組合せ（５）以降も作成可能であるが、詳細な説明は省略する。
本実施例では、特徴量としてアンプのサイズ（幅）あるいはコストに着目して、小型化、低消費電力化または低コスト化を実現可能なアンプを選択する場合には、アンプの個数が多くなりすぎた組合せは除外することが妥当と考えられる。そこで、組合せ作成手段５は、スピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せが複数存在する場合において、各組合せについてスピンドルアンプ及びサーボアンプの個数の合計値を算出すると共に合計値の最小値を算出し、スピンドルアンプ及びサーボアンプの個数の合計値が最小値より所定数以上多い組合せを選択対象から除外することが好ましい。例えば、図７に示した例では、スピンドルアンプ及びサーボアンプの個数の合計値は、組合せ（１）及び（２）ではそれぞれ２個、組合せ（３）では３個、組合せ（４）では４個となる。そうすると合計値の最小値は２個となる。合計値の最小値から２個以上多い組合せを除外することとすると、組合せ（４）は合計値が４個であるため、除外することができる。その結果、検討対象の組合せは（１）〜（３）に絞られる。このようにして、アンプの合計の個数が最小値より所定数以上多い組合せを除外することによって、候補とする組合せの総数を少なくすることができ、最適なアンプの決定を迅速に行うことができる。
次に、ステップＳ１０６において、特徴量抽出手段６は、データベースを参照して、作成したスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せのそれぞれについて特徴量に関する情報を抽出する（特徴量抽出処理）。
図８に、スピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せについて計算したアンプの合計幅の一例を示す。図８に示した例では、アンプの組合せを決定する基準となる特徴量をアンプの幅としている。データベースには、スピンドルアンプ「αiSVP 20/20/20-5.5」のアンプ幅は９０ｍｍ、サーボアンプ「βiSV 40/40」のアンプ幅は９０ｍｍ、サーボアンプ「αiSV 40/40」のアンプ幅は６０ｍｍといったデータが含まれている。そこで、特徴量抽出手段６は、データベースを参照して、作成したスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せ（１）〜（３）のそれぞれについて特徴量であるアンプ幅に関する情報を抽出する。そうすると、スピンドルアンプ（第１ＳＰアンプ）、第１サーボアンプ（第１ＳＶアンプ）、及び第２サーボアンプ（第２ＳＶアンプ）の幅の合計値は、組合せ（１）では１８０ｍｍ、組合せ（２）では１５０ｍｍ、組合せ（３）では２１０ｍｍとなる。
次に、ステップＳ１０７において、アンプ決定手段７は、抽出した特徴量に関する情報に基づいてスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを決定する（アンプ決定処理）。
特徴量をアンプの幅とした場合、組合せ（２）が最もアンプの幅が小さい組合せになり、組合せ（２）を最適なアンプの組合せとして決定することができる。各組合せに関して特徴量を算出した後、特徴量の値に従って昇順または降順にして並べ替えた組合せの一覧を表示装置３０に表示するようにしてもよい。あるいは、特徴量に従って最適な組合せのみを表示装置３０に表示するようにしてもよい。
次に、ステップＳ１０８において、消費電力計算手段１３が、動作プログラムを実行した際における、各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データを計算する（消費電力計算処理）。図９に各軸のモータを駆動する動作プログラムの例を示す。ここでは、一例として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸用サーボモータによりロボット等の機械が駆動される構成について説明する。
まず、動作プログラムの１行目において、Ｘ軸用サーボモータを定格の７０％で回転させる。定格をαx［Ｗ］とした場合、動作プログラムの１行目の時刻ｔx、及びＸ軸用サーボモータを駆動する際の消費電力αx×０．７を記録する。Ｘ軸用サーボモータについて他の行における時刻と消費電力を記録し、図１０に示すような、動作プログラムを実行した際における、Ｘ軸のサーボモータの消費電力の時系列データであるグラフを作成する。ここで、図１０において、横軸は動作プログラムの実行時間である機械の運転時間、縦軸はＸ軸用サーボモータの消費電力である。図１０に示した例では、Ｘ軸用サーボモータの消費電力は、ある時刻で最大値Ｐxをとる。
次に、動作プログラムの２行目において、１行目の命令を実行してから４秒後に、Ｙ軸用サーボモータを定格の４０％で回転させる。定格をαy［Ｗ］とした場合、動作プログラムの２行目の時刻ｔy、及びＹ軸用サーボモータを駆動する際の消費電力αy×０．４を記録する。Ｙ軸用サーボモータについて他の行における時刻と消費電力を記録し、図１１に示すような、動作プログラムを実行した際における、Ｙ軸のサーボモータの消費電力の時系列データであるグラフを作成する。ここで、図１１において、横軸は動作プログラムの実行時間である機械の運転時間、縦軸はＹ軸用サーボモータの消費電力である。図１１に示した例では、Ｙ軸用サーボモータの消費電力は、ある時刻で最大値Ｐyをとる。
次に、動作プログラムの３行目において、２行目の命令を実行してから６秒後に、Ｚ軸用サーボモータを定格の６０％で回転させる。定格をαz［Ｗ］とした場合、動作プログラムの３行目の時刻ｔz、及びＺ軸用サーボモータを駆動する際の消費電力αz×０．６を記録する。Ｚ軸用サーボモータについて他の行における時刻と消費電力を記録し、図１２に示すような、動作プログラムを実行した際における、Ｚ軸のサーボモータの消費電力の時系列データであるグラフを作成する。ここで、図１２において、横軸は動作プログラムの実行時間である機械の運転時間、縦軸はＺ軸用サーボモータの消費電力である。図１２に示した例では、Ｚ軸用サーボモータの消費電力は、ある時刻で最大値Ｐzをとる。
消費電力計算手段１３は、動作プログラムを実行した際における、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データを計算する。図１３に動作プログラムを実行した際における、各軸のサーボモータの消費電力の合計値の時系列データであるグラフを示す。図１３に示したグラフは図１０〜図１２の値を加算したものである。図１３からわかるように時刻ｔmaxにおいて消費電力は最大値Ｐmaxとなる。各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データは、図１に示した記憶装置１２に格納しておくことができる。
ここで、各軸のモータの消費電力の合計値が最大となる時刻ｔmaxと、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の消費電力が最大となるそれぞれの時刻ｔx、ｔy、ｔzを比較することにより、度の軸のモータが消費電力の最大化に寄与しているのかを調べることができる。図１０〜図１３に示した例では、ｔmaxとｔyが近い値となっていることから、Ｙ軸用モータが消費電力を大きくしていることがわかる。この場合、Ｙ軸用モータの消費電力を抑えるようにプログラムを書き換えることにより消費電力の合計値を抑制でき、主電源の容量を小さくすることができる。
次に、ステップＳ１０９において、電源計算手段８は、データベースを参照して、モータの駆動に必要な主電源の容量及びスピンドルアンプ及びサーボアンプの駆動に必要な制御電源の容量を計算する（電源計算処理）。ここで、「主電源」とは、例えば２００Ｖ等の３相の交流電源であり、「制御電源」とは、主回路を制御する制御回路に供給する電源であって、例えば、２４Ｖの直流電源である。
ここで、主電源の容量の計算方法について説明する。必要な主電源の容量は、駆動するモータの容量から求められる。またモータの容量はデータベースに予め記録されている。サーボモータがａ台選択され、スピンドルモータがｂ台選択された場合について説明する。サーボモータはデータベースから１台当たりα［Ｗ］必要であり、スピンドルモータはデータベースから１台当たりβ［Ｗ］必要であるとする。この場合、必要な主電源の容量は、ａ×α＋ｂ×β［Ｗ］で求められる。なお、電源容量（電力）［Ｗ］は力率で除算することにより皮相電力［ＶＡ］に変換することができる。
次に、制御電源の容量の計算方法について説明する。必要な制御電源の容量は、スピンドルアンプ及びサーボアンプの容量から求められる。またスピンドルアンプ及びサーボアンプの容量はデータベースに予め記録されている。スピンドルアンプがｅ台選択され、サーボアンプがｆ台選択された場合について説明する。データベースから、スピンドルアンプは１台当たりγ［Ｗ］必要であり、サーボアンプは１台当たりδ［Ｗ］必要であるとする。この場合、必要な制御電源の容量は、ｅ×γ＋ｆ×δ［Ｗ］で求められる。
次に、ステップＳ１１０において、表示制御手段９は、アンプ決定手段が選択したスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを表示すると共に、各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データ、並びに電源計算手段が計算した主電源の容量及び制御電源の容量を表示する（表示処理）。例えば、表示制御手段９は、表示装置３０に、図１３に示した各軸のサーボモータの消費電力の合計値の時系列データであるグラフを表示し、「主電源：＊＊＊ｋＶＡ以上必要、制御電源：＊＊＊Ｗ以上必要」等と表示するようにしてもよい。また、表示装置３０への主電源の容量及び制御電源の容量の表示は、表示装置３０の外部から表示装置３０への指令に従って実行するようにしてもよい。例えば、表示装置３０上のアイコンやボタン等をクリックした場合に、表示制御手段９に電源容量の表示指令が入力され、電源容量が表示装置３０に表示されるようにしてもよい。さらに、電源計算手段８が計算した主電源の容量及び制御電源の容量は、アンプ選択装置１０１内に設けられたメモリ等の記憶装置や、アンプ選択装置１０１外に設けられた記憶媒体等に記憶させるようにしてもよい。
以上の説明では、スピンドルモータまたはサーボモータの駆動に必要なアンプ容量に合わせてスピンドルアンプ及びサーボアンプを選択する例を示した。しかしながら、必要とされるアンプ容量よりも大きなアンプ容量を持つアンプであればモータを駆動することが可能であり、着目する特徴量が最適となる場合も考えられる。そこで、組合せ作成手段５は、さらに、選択したスピンドルモータまたはサーボモータに必要なアンプ容量を超えるアンプ容量を有するスピンドルアンプまたはサーボアンプについて組合せを作成するようにしてもよい。
図１４にサーボ軸及びスピンドル軸についてそれぞれ選択したサーボモータ及びスピンドルモータのモータモデル並びにアンプ容量の他の例を示す。また、図１５にサーボ軸及びスピンドル軸のそれぞれについて選択したモータのアンプ容量ごとの数の他の例を示す。図１４及び図１５に示した例では、スピンドル軸は１つ、サーボ軸は８つである。また、スピンドル軸を駆動するスピンドルモータはアンプ容量11kWのモータが１台、サーボ軸を駆動するサーボモータはアンプ容量20Aのモータが５台、アンプ容量40Aのモータが３台である。
図１６に、スピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せについて計算したアンプの合計幅の他の例を示す。図３に示したフローチャートに従って、図１５に示した必要なアンプ容量に適合した組合せのうち最適な組合せとして、図１６の組合せ（Ａ）が決定されたものとする。変更前の組合せ（Ａ）の場合、アンプ幅は合計で485mmであったとする。ここで、第３サーボアンプ（第３ＳＶアンプ）に着目すると、アンプ容量20Aのアンプ「βiSV 20」が選択されている。また、１台のアンプには複数のアンプを統合可能なものも存在するが、アンプ容量20Aのものが３台統合された「20/20/20」あるいはアンプ容量40Aと20Aが混在した「40/40/20」といったアンプは存在しないものとする。このような場合、第３サーボアンプ（第３ＳＶアンプ）として選択したアンプ容量20Aのアンプ「βiSV 20」をアンプ容量40Aのアンプ「βiSV 40」へ１段階大きいアンプに置き換えて他のアンプに統合可能か否かを検討する。そうすると、第１サーボアンプ（第１ＳＶアンプ）として選択したアンプ容量40Aのアンプが２台統合された「βiSV 40/40」が存在するため、これにアンプ容量40Aのアンプ「βiSV 40」をさらに統合して、アンプ容量40Aのアンプが３台統合された「αiSV 40/40/40」に置き換えることができる。このとき、変更後の組合せ（Ｂ）のようにアンプの合計幅が380mmになったものとすると、変更前の組合せ（Ａ）のときのアンプの合計幅485mmに比べて幅を105mm縮小することができることがわかる。このように、必要とされるアンプ容量を超えるアンプ容量を有するアンプを選択することによって、アンプ幅をさらに小さくすることができ、さらに最適なアンプの組合せを選択するようにしてもよい。
次に、実施例２に係るアンプ選択装置について説明する。図１７に実施例２に係るアンプ選択装置の機能ブロック図を示す。実施例２に係るアンプ選択装置１０２が、実施例１に係るアンプ選択装置１０１と異なっている点は、消費電力計算手段１３が算出したモータの消費電力の時系列データから得られるモータの消費電力の最大値に基づいて、主電源の容量を決定する電源容量決定手段１４をさらに有する点である。実施例２に係るアンプ選択装置１０２のその他の構成は、実施例１に係るアンプ選択装置１０１における構成と同様であるので詳細な説明は省略する。
電源計算手段８は、データベースを参照して、モータの駆動に必要な主電源の容量を計算する。ここで、データベースには、定格のアンプ容量が記録されているが、各軸のモータが全て常に定格で回転するわけではない。そのため、主電源に必要とされる電源容量は、データベースを参照して計算される値よりも小さいものと考えられる。そこで、動作プログラムにより各軸のモータをシミュレーションで動作させた場合に、消費電力の最大値よりも主電源の容量が大きければ十分であると考えられる。このようにして本実施例においては、電源容量決定手段１４は、消費電力計算手段１３が算出したモータの消費電力の時系列データから得られるモータの消費電力の最大値Ｐmaxに基づいて、主電源の容量を決定するようにしている。このような構成とすることによって、動作プログラムに応じて、適切な容量の主電源を選択することが可能となる。なお、電源容量決定手段１４は、図１に示した演算装置１１により実現される。
以上の説明においては、特徴量をアンプの幅とした例を示したが、このような例には限られず、特徴量をアンプの消費電力やコスト等、他の値に設定するようにしてもよい。
以上の説明においては、サーボアンプ及びスピンドルアンプとして、モデル名が「α」または「β」で始まる複数のシリーズが含まれ、これらを混在させて最適なアンプの組合せを決定する例を示した。しかしながら、データベースに含まれる複数のスピンドルアンプ及びサーボアンプが複数のシリーズに分類される場合には、各シリーズごとに最適な組合せを決定するようにしてもよい。即ち、サーボアンプ及びスピンドルアンプとして、モデル名が「α」で始まるアンプのみで組合せを決定してもよいし、「β」で始まるアンプのみで組合せを決定してもよい。このように、シリーズごとにアンプを選択することができるようにすることによって、シリーズに共通の特徴を生かしたアンプの組合せを決定することができる。
１ モータモデル記憶手段
２ モータモデル情報取得手段
３ アンプ数量算出手段
４ スピンドルアンプ選択手段
５ 組合せ作成手段
６ 特徴量抽出手段
７ アンプ決定手段
８ 電源計算手段
９ 表示制御手段
１１ 演算装置
１２ 記憶装置
１３ 消費電力計算手段
１４ 電源容量決定手段
２０ 入力装置
３０ 表示装置

Claims (15)

  1. サーボモータ及びスピンドルモータを含むモータの種別を表す複数のモータモデル、各モータモデルについてのアンプ容量、及び、アンプのサイズに関する情報、アンプの消費電力に関する情報、アンプのコストに関する情報のうちの少なくとも１つを含む特徴量に関する情報を含むデータベース、並びに機械の各軸を駆動する各軸のモータに対して複数の動作を実行させる動作プログラムを記憶するモータモデル記憶手段と、
    所望のシステムを構成するために必要なスピンドル軸及びサーボ軸の各軸を駆動するスピンドルモータ及びサーボモータのそれぞれについて選択されたモータモデルに関する情報を取得するモータモデル情報取得手段と、
    前記データベースを参照して、選択された前記モータモデルのアンプ容量に関する情報を抽出し、前記アンプ容量ごとに必要なスピンドルアンプ及びサーボアンプのそれぞれの個数を算出するアンプ数量算出手段と、
    前記スピンドルモータのアンプ容量及び個数に基づいてスピンドルモータを駆動するスピンドルアンプを選択するスピンドルアンプ選択手段と、
    選択したスピンドルアンプごとに、必要なアンプ容量及び個数に対応したサーボアンプの組合せを作成する組合せ作成手段と、
    前記データベースを参照して、作成したスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せのそれぞれについて特徴量に関する情報を抽出する特徴量抽出手段と、
    抽出した特徴量に関する情報に基づいてスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを決定するアンプ決定手段と、
    前記データベースを参照して、前記モータの駆動に必要な主電源の容量、並びに前記スピンドルアンプ及びサーボアンプの駆動に必要な制御電源の容量を計算する電源計算手段と、
    前記動作プログラムを実行した際における、前記各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データを計算する消費電力計算手段と、
    前記アンプ決定手段が選択した前記スピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを表示すると共に、前記各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データ、並びに前記電源計算手段が計算した前記主電源の容量及び前記制御電源の容量を表示する表示制御手段と、
    を有し、
    前記組合せ作成手段は、
    スピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せが複数存在する場合において、各組合せについてスピンドルアンプ及びサーボアンプの個数の合計値を算出すると共に合計値の最小値を算出し、
    スピンドルアンプ及びサーボアンプの個数の合計値が前記最小値より所定数以上多い組合せを選択対象から除外する、
    アンプ選択装置。
  2. 前記データベースには、１台で複数のスピンドル軸及びサーボ軸を駆動可能なスピンドルアンプ及びサーボアンプに関する情報が含まれる、請求項１に記載のアンプ選択装置。
  3. 前記組合せ作成手段は、さらに、選択したスピンドルモータまたはサーボモータに必要なアンプ容量を超えるアンプ容量を有するスピンドルアンプまたはサーボアンプについて前記組合せを作成する、請求項１または２に記載のアンプ選択装置。
  4. 前記データベースに含まれる複数のスピンドルアンプ及びサーボアンプが複数のシリーズに分類される場合には、各シリーズごとに組合せを決定する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンプ選択装置。
  5. 前記消費電力計算手段が算出した前記モータの消費電力の時系列データから得られる前記モータの消費電力の最大値に基づいて、前記主電源の容量を決定する電源容量決定手段をさらに有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアンプ選択装置。
  6. サーボモータ及びスピンドルモータを含むモータの種別を表す複数のモータモデル、各モータモデルについてのアンプ容量、及び、アンプのサイズに関する情報、アンプの消費電力に関する情報、アンプのコストに関する情報のうちの少なくとも１つを含む特徴量に関する情報を含むデータベース、並びに機械の各軸を駆動する各軸のモータに対して複数の動作を実行させる動作プログラムを用意し、
    所望のシステムを構成するために必要なスピンドル軸及びサーボ軸の各軸を駆動するスピンドルモータ及びサーボモータのそれぞれについて選択されたモータモデルに関する情報を取得し、
    前記データベースを参照して、選択された前記モータモデルのアンプ容量に関する情報を抽出し、前記アンプ容量ごとに必要なスピンドルアンプ及びサーボアンプのそれぞれの個数を算出し、
    前記スピンドルモータのアンプ容量及び個数に基づいてスピンドルモータを駆動するスピンドルアンプを選択し、
    選択したスピンドルアンプごとに、必要なアンプ容量及び個数に対応したスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを作成し、
    前記データベースを参照して、作成したスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せのそれぞれについて特徴量に関する情報を抽出し、
    抽出した特徴量に関する情報に基づいてスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを決定し、
    前記データベースを参照して、前記モータの駆動に必要な主電源の容量、並びに前記スピンドルアンプ及びサーボアンプの駆動に必要な制御電源の容量を計算し、
    前記動作プログラムを実行した際における、前記各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データを計算し、
    選択された前記スピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを表示すると共に、前記各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データ、並びに計算された前記主電源の容量及び前記制御電源の容量を表示し、
    前記スピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを作成する段階において、
    スピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せが複数存在する場合において、各組合せについてスピンドルアンプ及びサーボアンプの個数の合計値を算出すると共に合計値の最小値を算出し、
    スピンドルアンプ及びサーボアンプの個数の合計値が前記最小値より所定数以上多い組合せを選択対象から除外する、
    アンプ選択方法。
  7. 前記データベースには、１台で複数のスピンドル軸及びサーボ軸を駆動可能なスピンドルアンプ及びサーボアンプに関する情報が含まれる、請求項６に記載のアンプ選択方法。
  8. 前記スピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを作成する段階において、さらに、選択したスピンドルモータまたはサーボモータに必要なアンプ容量を超えるアンプ容量を有するスピンドルアンプまたはサーボアンプについて前記組合せを作成する、請求項６または７に記載のアンプ選択方法。
  9. 前記データベースに含まれる複数のスピンドルアンプ及びサーボアンプが複数のシリーズに分類される場合には、各シリーズごとに組合せを決定する、請求項６乃至８のいずれか一項に記載のアンプ選択方法。
  10. 算出された前記モータの消費電力の時系列データから得られる前記モータの消費電力の最大値に基づいて、前記主電源の容量を決定する、請求項６乃至９のいずれか一項に記載のアンプ選択方法。
  11. サーボモータ及びスピンドルモータを含むモータの種別を表す複数のモータモデル、各モータモデルについてのアンプ容量、及び、アンプのサイズに関する情報、アンプの消費電力に関する情報、アンプのコストに関する情報のうちの少なくとも１つを含む特徴量に関する情報を含むデータベース、並びに機械の各軸を駆動する各軸のモータに対して複数の動作を実行させる動作プログラムを記憶するモータモデル記憶処理と、
    所望のシステムを構成するために必要なスピンドル軸及びサーボ軸の各軸を駆動するスピンドルモータ及びサーボモータのそれぞれについて選択されたモータモデルに関する情報を取得するモータモデル情報取得処理と、
    前記データベースを参照して、選択された前記モータモデルのアンプ容量に関する情報を抽出し、前記アンプ容量ごとに必要なスピンドルアンプ及びサーボアンプのそれぞれの個数を算出するアンプ数量算出処理と、
    前記スピンドルモータのアンプ容量及び個数に基づいてスピンドルモータを駆動するスピンドルアンプを選択するスピンドルアンプ選択処理と、
    選択したスピンドルアンプごとに、必要なアンプ容量及び個数に対応したサーボアンプの組合せを作成する組合せ作成処理と、
    前記データベースを参照して、作成したスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せのそれぞれについて特徴量に関する情報を抽出する特徴量抽出処理と、
    抽出した特徴量に関する情報に基づいてスピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを決定するアンプ決定処理と、
    前記データベースを参照して、前記モータの駆動に必要な主電源の容量、並びに前記スピンドルアンプ及びサーボアンプの駆動に必要な制御電源の容量を計算する電源計算処理と、
    前記動作プログラムを実行した際における、前記各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データを計算する消費電力計算処理と、
    前記アンプ決定処理において選択された前記スピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せを表示すると共に、前記各軸のモータの消費電力の合計値の時系列データ、並びに前記電源計算処理において計算された前記主電源の容量及び前記制御電源の容量を表示する表示処理と、
    をコンピュータに実行させ、
    前記組合せ作成処理は、
    スピンドルアンプ及びサーボアンプの組合せが複数存在する場合において、各組合せについてスピンドルアンプ及びサーボアンプの個数の合計値を算出すると共に合計値の最小値を算出する処理と、
    スピンドルアンプ及びサーボアンプの個数の合計値が前記最小値より所定数以上多い組合せを選択対象から除外する処理と、をさらに含む、
    アンプ選択プログラム。
  12. 前記データベースには、１台で複数のスピンドル軸及びサーボ軸を駆動可能なスピンドルアンプ及びサーボアンプに関する情報が含まれる、請求項１１に記載のアンプ選択プログラム。
  13. 前記組合せ作成処理は、選択したスピンドルモータまたはサーボモータに必要なアンプ容量を超えるアンプ容量を有するスピンドルアンプまたはサーボアンプについて前記組合せを作成する処理を含む、請求項１１または１２に記載のアンプ選択プログラム。
  14. 前記データベースに含まれる複数のスピンドルアンプ及びサーボアンプが複数のシリーズに分類される場合には、各シリーズごとに組合せを決定する、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載のアンプ選択プログラム。
  15. 前記消費電力計算処理において算出された前記モータの消費電力の時系列データから得られる前記モータの消費電力の最大値に基づいて、前記主電源の容量を決定する電源容量決定処理をさらに実行する、請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載のアンプ選択プログラム。
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