WO2026009306A1 - サーボ部品選定装置 - Google Patents

サーボ部品選定装置

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智之 相澤
佑貴 白川
貴史 村上
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10Geometric CAD
    • G06F30/12Geometric CAD characterised by design entry means specially adapted for CAD, e.g. graphical user interfaces [GUI] specially adapted for CAD

Definitions

  • This disclosure relates to a servo component selection device.
  • servo components such as servo motors and servo amplifiers
  • a servo component selection device includes a storage unit that stores multiple capability values indicating the specifications of multiple servo components; a condition setting unit that sets multiple condition values indicating the conditions of a drive unit that uses one of the multiple servo components; a calculation unit that calculates multiple requirement values corresponding to the multiple capability values required of the servo component from the multiple condition values; a selection unit that selects one of the multiple servo components based on the multiple requirement values and the multiple capability values; a list display unit that displays a list of the multiple requirement values so that those that deviate from the corresponding capability values can be identified; a correction condition identification unit that identifies the condition values and the range of their setting values that can be used to correct the requirement values so that they do not deviate from the corresponding capability values by correcting the setting values; and a correction condition presentation unit that presents the condition values and the range of their setting values identified by the correction condition identification unit.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a servo component selection device according to a first embodiment of the present disclosure
  • 2 is a diagram showing an example of a display by the servo parts selection device of FIG. 1
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a servo component selection device according to a first embodiment of the present disclosure
  • 2 is a diagram showing an example of a display by the servo parts selection device of FIG. 1
  • Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a servo component selection device 1 according to a first embodiment of the present disclosure.
  • the servo component selection device 1 comprises a storage unit 11, a condition setting unit 12, a calculation unit 13, a selection unit 14, a list display unit 15, a correction condition identification unit 16, and a correction condition presentation unit 17. It may be realized, for example, by one or more computer devices equipped with memory, a processor, an input/output interface, etc., and executing appropriate control programs.
  • the servo component selection device 1 may also be realized as one function of a computer device constituting, for example, CAD/CAM. Note that the components of the servo component selection device 1 described above categorize the functions of the servo component selection device 1, and do not necessarily have to be clearly distinguishable in terms of physical configuration and program configuration.
  • the memory unit 11 stores multiple performance values indicating the specifications of multiple servo components.
  • performance values for a servo motor include the load inertia moment ratio, steady-state load torque rate, motor rotational speed, maximum torque during acceleration, maximum acceleration, root mean square torque, and root mean square rotational speed.
  • the condition setting unit 12 sets multiple condition values that indicate the conditions for a drive unit that uses one of multiple servo components.
  • the condition values may include, for example, numerical values such as mechanical efficiency, weight of the moving object, counterbalance, various dimensions, moment of inertia, coefficient of friction, and thrust reaction force, as well as codes that specify the type of servo component, power supply voltage, and type of mechanism. Examples of types of mechanism include ball screws and gear reducers.
  • the condition setting unit 12 may be configured to allow the user to set conditions other than numerical values by selecting text that represents those conditions. Furthermore, the condition setting unit 12 may selectively display items of condition values that the user is to input depending on the settings of other condition values. As a specific example, as illustrated in FIG. 2, when a ball screw is selected as the type of mechanism, the condition setting unit 12 may be configured to display text boxes that allow the user to input condition values such as ball screw diameter, ball screw lead, and ball screw length.
  • the calculation unit 13 calculates multiple required values corresponding to the multiple capability values required of the servo component from the multiple condition values, i.e., multiple required values for the same items as the multiple capability values. Since the method of calculating required values from condition values is well known, a detailed explanation will be omitted.
  • the selection unit 14 selects one servo part from among a plurality of servo parts based on a plurality of requirement values and a plurality of capability values.
  • the selection unit 14 is configured to select a servo part based on the number of capability values that satisfy the corresponding requirement values, the number of capability values whose fulfillment rate for the corresponding requirement values is equal to or exceeds a predetermined standard, etc.
  • the selection unit 14 may also be configured to provide an interface that allows the user to select one of the servo parts.
  • the selection unit 14 may display the number of capability values that do not satisfy the requirement values, the fulfillment rate for capability values against the requirement values, etc., or may display the servo parts in order of priority calculated based on the fulfillment rate for capability values against the requirement values, etc.
  • the list display unit 15 displays a list of multiple required values in a manner that enables those that deviate from the corresponding capability value of the servo component selected by the selection unit to be identified.
  • a display method for making it possible to identify required values that deviate from the corresponding capability value for example, a method of using different text colors, background colors, etc. can be used. Note that "deviating from the capability value” means exceeding the capability value if the capability value is the upper limit, and falling short of the capability value if the capability value is the lower limit.
  • the modification condition identification unit 16 identifies the item names of condition values whose setting values can be modified to modify the required value so that it does not deviate from the corresponding capability value, and the range of their setting values.
  • the condition values whose setting values can be modified are the condition values that are arguments in the formula for calculating the required value.
  • the range of setting values whose required value can be modified so that it does not deviate from the corresponding capability value can be calculated backward from the formula for calculating the required value. Note that a capability value can involve multiple condition values, but in order to reduce the burden on the user, the modification condition identification unit 16 can be configured to identify only cases where the required value can be modified so that it does not deviate from the capability value by modifying a single condition value.
  • condition values that can modify the required value if the required value is a steady-state load torque rate, the required value can be kept within the range of the capability value by changing the set value of at least one of the moving object weight, counterbalance, ball screw lead, and reduction ratio. If the required value is a motor rotation speed, the required value can be kept within the range of the capability value by changing the set value of at least one of the rapid-forward speed, ball screw lead, and reduction ratio. If the required value is a load inertia moment ratio, the required value can be kept within the range of the capability value by changing the set value of at least one of the reduction ratio, ball screw lead, and moving object weight.
  • the required value is acceleration torque
  • the required value can be kept within the range of the capability value by changing the set value of at least one of the above-mentioned condition values that can change the rapid-forward speed, acceleration/deceleration setting, and at least one of the steady-state load torque rate and load inertia moment ratio.
  • the correction condition presentation unit 17 presents the condition values and their set value ranges identified by the correction condition identification unit 16.
  • the condition values and their set value ranges are typically presented by screen display, but audio transmission, signal output, and other methods may also be used.
  • the correction condition presentation unit 17 may be configured to overlay the item name of the condition value and its set value range when a required value is selected on the display of the list display unit 15.
  • the correction condition presentation unit 17 may be configured to display the item names of condition values for which the required value can be modified and their set value ranges, so that they do not overlap with each other, for all required values that deviate from the corresponding ability value.
  • the correction condition presentation unit 17 may highlight the condition values for which the required value can be modified on the input screen of the user interface provided by the condition setting unit 12.
  • the correction condition presentation unit 17 may prioritize presenting condition values that are easy to change, or may prioritize presenting condition values that require a small change in the setting value for correcting the required value so that the corresponding ability value does not deviate. In this way, by setting priorities and proposing corrections to the setting values, the user can appropriately select the condition value to change.
  • the presentation order may also be set by the user.
  • the correction condition presentation unit 17 may present a mathematical formula that represents the relationship between the condition value and the required value, so that the user can easily predict the results of changing the condition value.
  • condition values with high priorities as described above i.e., condition values that are easy to correct so as not to deviate from the corresponding ability value, may be displayed in a different color, font, etc. so that they can be distinguished.
  • the servo component selection device 1 configured as described above uses the modification condition presentation unit 17 to present the user with modifications to the condition values that will enable the use of the selected servo component, allowing the user to make appropriate design changes so that servo components with excessively high output are not used.
  • the servo component selection device (1) comprises a memory unit (11) for storing a plurality of capability values indicating the specifications of a plurality of servo components, a condition setting unit (12) for setting a plurality of condition values indicating the conditions of a drive unit that uses any one of the plurality of servo components, a calculation unit (13) for calculating a plurality of required values corresponding to a plurality of capability values required of the servo component from the plurality of condition values, a selection unit (14) for selecting one servo component from the plurality of servo components based on the plurality of required values and the plurality of capability values, a list display unit (15) for displaying a list of the plurality of required values so that those that deviate from the capability value corresponding to the servo component selected by the selection unit (14) can be identified, a correction condition specification unit (16) for specifying a condition value and a range of the set value by which
  • the correction condition presenting section (17) may present condition values that are easy to change with priority.
  • the correction condition presenting unit (17) may preferentially present condition values that result in small changes in the setting values for correcting the required values so as not to deviate from the corresponding capability values.
  • the correction condition presentation unit (17) may present a mathematical expression that represents the relationship between the condition value and the required value.
  • the correction condition presenting unit (17) may identifiably display condition values that are easy to correct so as not to deviate from the corresponding capability values in the mathematical formula.

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Abstract

複数のサーボ部品の仕様を示す複数の能力値を記憶する記憶部と、前記複数のサーボ部品のいずれか1つを使用する駆動部の条件を示す複数の条件値を設定する条件設定部と、前記複数の条件値から前記サーボ部品に要求される前記複数の能力値に対応する複数の要求値を算出する算出部と、前記複数のサーボ部品の中から前記複数の要求値および前記複数の能力値に基づいて1つの前記サーボ部品を選定する選定部と、前記複数の要求値を、対応する前記能力値を逸脱するものを識別可能に一覧表示する一覧表示部と、その設定値を修正することにより対応する前記能力値を逸脱しないよう前記要求値を修正し得る前記条件値およびその設定値の範囲を特定する修正条件特定部と、前記修正条件特定部により特定された前記条件値およびその設定値の範囲を提示する修正条件提示部と、を備える、サーボ部品選定装置。

Description

サーボ部品選定装置
 本開示は、サーボ部品選定装置に関する。
 サーボモータ、サーボアンプ等のサーボ部品を選定する場合、サーボ部品を使用する工作機械等の装置の仕様、運転条件などを考慮する必要がある。安全を考慮して出力が十分に大きいサーボ部品を選定すればよい場合もあるが、出力が大きいサーボ部品はその寸法も大きいため、サーボ部品を組み込む駆動機構、制御盤等の再設計が必要となるおそれがある。
 サーボシステムにおいて使用されているサーボ部品の新機種での置き換えを容易にするために、複数の新機種のサーボ部品の仕様を記憶するデータベースを設け、使用していたサーボ部品の仕様と新機種の仕様とを対比することにより、互換性を有する新機種を選定するシステムも提案されている(例えば特許文献1参照)。
特許第5122032号公報
 既存システムにおけるサーボ部品の交換では、特許文献1のシステムのように、要求仕様を満たす製品を探すことが合理的であるが、新規なシステムの設計段階においては、1サイズ小さいサーボ部品を使用できるよう、他の設計条件を変更する方が好ましい場合もある。このため、サーボ部品の仕様と、他の設計条件との関係を把握できることが望ましい。
 本開示の一態様に係るサーボ部品選定装置は、複数のサーボ部品の仕様を示す複数の能力値を記憶する記憶部と、前記複数のサーボ部品のいずれか1つを使用する駆動部の条件を示す複数の条件値を設定する条件設定部と、前記複数の条件値から前記サーボ部品に要求される前記複数の能力値に対応する複数の要求値を算出する算出部と、前記複数のサーボ部品の中から前記複数の要求値および前記複数の能力値に基づいて1つの前記サーボ部品を選定する選定部と、前記複数の要求値を、対応する前記能力値を逸脱するものを識別可能に一覧表示する一覧表示部と、その設定値を修正することにより対応する前記能力値を逸脱しないよう前記要求値を修正し得る前記条件値およびその設定値の範囲を特定する修正条件特定部と、前記修正条件特定部により特定された前記条件値およびその設定値の範囲を提示する修正条件提示部と、を備える。
本開示の第1実施形態に係るサーボ部品選定装置の構成を示すブロック図である。 図1のサーボ部品選定装置による表示例を示す図である。
 以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本開示の第1実施形態に係るサーボ部品選定装置1の構成を示すブロック図である。
 サーボ部品選定装置1は、記憶部11と、条件設定部12と、算出部13と、選定部14と、一覧表示部15と、修正条件特定部16と、修正条件提示部17と、を備える。例えばメモリ、プロセッサ、入出力インターフェイス等を備え、適切な制御プログラムを実行する1または複数のコンピュータ装置により実現され得る。また、サーボ部品選定装置1は、例えばCAD・CAM等を構成するコンピュータ装置の一機能として実現されてもよい。なお、上述のサーボ部品選定装置1の各構成要素は、サーボ部品選定装置1の機能を類別したものであって、物理構成およびプログラム構成において明確に区分できるものでなくてもよい。
 記憶部11は、複数のサーボ部品の仕様を示す複数の能力値を記憶する。例として、サーボモータの能力値としては、負荷慣性モーメント比、定常負荷トルク率、モータ回転速度、加速時最大トルク、最大加速度、二乗平均トルク、二乗平均回転速度等が挙げられる。
 条件設定部12は、複数のサーボ部品のいずれか1つを使用する駆動部の条件を示す複数の条件値を設定する。条件値は、例えば機械効率、移動物重量、カウンターバランス、各種寸法、慣性モーメント、摩擦係数、スラスト反力等の数値に加え、サーボ部品の種類、電源電圧、機構の種類等を特定するコードを含んでもよい。例として、機構の種類としては、ボールねじ、歯車減速機等が挙げられる。条件設定部12は、数値以外の条件を、それらの条件を表すテキストをユーザが選択することによって設定できるよう構成されてもよい。また、条件設定部12は、ユーザに入力させる条件値の項目を、他の条件値の設定に応じて選択的に表示してもよい。具体的な例として、図2に例示するように、条件設定部12は、機構の種類としてボールねじが選択された場合に、ボールねじ直径、ボールねじリード、ボールねじ長さ等の条件値をユーザに入力させるテキストボックス等を表示するよう構成されてもよい。
 算出部13は、複数の条件値からサーボ部品に要求される複数の能力値に対応する複数の要求値、つまり複数の能力値と同じ項目の複数の要求値を算出する。条件値から要求値を算出する方法は、周知であるため詳細な説明は省略する。
 選定部14は、複数のサーボ部品の中から複数の要求値および複数の能力値に基づいて1つのサーボ部品を選定する。選定部14は、対応する要求値を満たす能力値の数、対応する要求値に対する充足率が所定の基準以上である能力値の数等に基づいてサーボ部品を選定するよう構成される。また。選定部14は、ユーザにいずれかのサーボ部品を選択させるインターフェイスを提供するよう構成されてもよい。この場合、選定部14は、ユーザの選択を補助するために、要求値を満たさない能力値の数、能力値の要求値に対する充足率等を表示してもよく、能力値の要求値に対する充足率等に基づいて算出される優先順位の順番にサーボ部品を表示してもよい。
 一覧表示部15は、図2に例示するように、複数の要求値を、選定部により選定されたサーボ部品の対応する能力値を逸脱するものを識別可能に一覧表示する。対応する能力値を逸脱する要求値を識別可能にする表示方法としては、例として、文字色、背景色等を異ならせる方法を採用できる。なお、「能力値を逸脱」とは、能力値が上限値である場合には能力値を超えること、能力値が下限値である場合には能力値に満たないことを意味する。
 修正条件特定部16は、その設定値を修正することにより対応する能力値を逸脱しないよう要求値を修正し得る条件値の項目名およびその設定値の範囲を特定する。要求値を修正し得る条件値は、その要求値を算出する式の引数となっている条件値である。対応する能力値を逸脱しないよう要求値を修正できる設定値の範囲は、要求値を算出する式から逆算できる。なお、能力値には複数の条件値が関与し得るが、修正条件特定部16は、ユーザの負荷を軽減するために、単独の条件値を修正することで能力値を逸脱しないよう要求値を修正し得る場合だけを特定するよう構成され得る。
 要求値を修正し得る条件値の例として、要求値が定常負荷トルク率である場合、移動物重量、カウンターバランス、ボールねじリードおよび減速比の少なくともいずれかの設定値を変更することにより、要求値を能力値の範囲内に抑えることができる。要求値がモータ回転速度である場合、早送り速度、ボールねじリードおよび減速比の少なくともいずれかの設定値を変更することにより、要求値を能力値の範囲内に抑えることができる。要求値が負荷慣性モーメント比である場合、減速比、ボールねじリードおよび移動物重量の少なくともいずれかの設定値を変更することにより、要求値を能力値の範囲内に抑えることができる。要求値が加速トルクである場合、早送り速度および加減速設定並びに定常負荷トルク率および負荷慣性モーメント比の少なくともいずれかを変更できる上述の条件値の少なくともいずれかの設定値を変更することにより、要求値を能力値の範囲内に抑えることができる。
 修正条件提示部17は、修正条件特定部16により特定された条件値およびその設定値の範囲を提示する。条件値およびその設定値の範囲の提示方法としては、典型的には画面表示とされるが、音声による伝達、信号出力等の方法を採用してもよい。例として、修正条件提示部17は、図2に例示するように、一覧表示部15の表示上で要求値が選択された場合に条件値の項目名およびその設定値の範囲をオーバーレイ表示するよう構成され得る。また、修正条件提示部17は、互いに重ならないよう、対応する能力値を逸脱する要求値のすべてについて、要求値を修正し得る条件値の項目名およびその設定値の範囲を表示するよう構成されてもよい。また、修正条件提示部17は、条件設定部12が提供するユーザインターフェイスの入力画面において要求値を修正し得る条件値を強調表示してもよい。
 修正条件提示部17は、変更が容易な条件値を優先的に提示してもよく、対応する能力値を逸脱しないよう要求値を修正するための設定値の変化が小さい条件値を優先的に提示してもよい。このように、優先順位を設けて設定値の修正を提案することにより、ユーザが変更する条件値を適切に選択できる。また、提示順は、ユーザが設定可能であってもよい。修正条件提示部17は、ユーザが条件値の変更結果を推測しやすいよう、条件値と要求値との関係を表す数式を提示してもよい。数式を表示する場合、さらに条件値の選択を容易にするために、上述のような優先順位が高い条件値、つまり対応する能力値を逸脱しないよう修正し易い条件値を色、書体等を異ならせることにより識別できるよう表示してもよい。
 以上のような構成を有するサーボ部品選定装置1は、修正条件提示部17により、選定されたサーボ部品を使用可能にする条件値の修正をユーザに提示するため、過度に出力が大きいサーボ部品を使用しなくてもよいようユーザが適切な設計変更を行うことができる。
 上記実施形態および変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
 サーボ部品選定装置(1)は、複数のサーボ部品の仕様を示す複数の能力値を記憶する記憶部(11)と、複数のサーボ部品のいずれか1つを使用する駆動部の条件を示す複数の条件値を設定する条件設定部(12)と、複数の条件値からサーボ部品に要求される複数の能力値に対応する複数の要求値を算出する算出部(13)と、複数のサーボ部品の中から複数の要求値および複数の能力値に基づいて1つのサーボ部品を選定する選定部(14)と、複数の要求値を、選定部(14)により選定されたサーボ部品の対応する能力値を逸脱するものを識別可能に一覧表示する一覧表示部(15)と、その設定値を修正することにより対応する能力値を逸脱しないよう要求値を修正し得る条件値およびその設定値の範囲を特定する修正条件特定部(16)と、修正条件特定部(16)により特定された条件値およびその設定値の範囲を提示する修正条件提示部(17)と、を備える。
(付記2)
 付記1のサーボ部品選定装置(1)において、修正条件提示部(17)は、変更が容易な条件値を優先的に提示してもよい。
(付記3)
 付記1~2のサーボ部品選定装置(1)において、修正条件提示部(17)は、対応する能力値を逸脱しないよう要求値を修正するための設定値の変化が小さい条件値を優先的に提示してもよい。
(付記4)
 付記1~3のサーボ部品選定装置(1)において、修正条件提示部(17)は、条件値と要求値との関係を表す数式を提示してもよい。
(付記5)
 付記4のサーボ部品選定装置(1)において、修正条件提示部(17)は、数式において対応する能力値を逸脱しないよう修正し易い条件値を識別可能に表示してもよい。
 以上、本開示について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、または、特許請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。また、これらの実施形態は、組み合わせて実施することもできる。例えば、上述した実施形態において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。また、上述した実施形態の説明に数値または数式が用いられている場合も同様である。
 1 サーボ部品選定装置
 11 記憶部
 12 条件設定部
 13 算出部
 14 選定部
 15 一覧表示部
 16 修正条件特定部
 17 修正条件提示部

Claims (5)

  1.  複数のサーボ部品の仕様を示す複数の能力値を記憶する記憶部と、
     前記複数のサーボ部品のいずれか1つを使用する駆動部の条件を示す複数の条件値を設定する条件設定部と、
     前記複数の条件値から前記サーボ部品に要求される前記複数の能力値に対応する複数の要求値を算出する算出部と、
     前記複数のサーボ部品の中から前記複数の要求値および前記複数の能力値に基づいて1つの前記サーボ部品を選定する選定部と、
     前記複数の要求値を、前記選定部が選定した前記サーボ部品の対応する前記能力値を逸脱するものを識別可能に一覧表示する一覧表示部と、
     その設定値を修正することにより対応する前記能力値を逸脱しないよう前記要求値を修正し得る前記条件値およびその設定値の範囲を特定する修正条件特定部と、
     前記修正条件特定部により特定された前記条件値およびその設定値の範囲を提示する修正条件提示部と、
    を備える、サーボ部品選定装置。
  2.  前記修正条件提示部は、変更が容易な前記条件値を優先的に提示する、請求項1に記載のサーボ部品選定装置。
  3.  前記修正条件提示部は、対応する前記能力値を逸脱しないよう前記要求値を修正するための前記設定値の変化が小さい前記条件値を優先的に提示する、請求項1または2に記載のサーボ部品選定装置。
  4.  前記修正条件提示部は、前記条件値と前記要求値との関係を表す数式を提示する、請求項1から3のいずれかに記載のサーボ部品選定装置。
  5.  前記修正条件提示部は、前記数式において、対応する前記能力値を逸脱しないよう前記要求値を修正し易い前記条件値を識別可能に表示する、請求項4に記載のサーボ部品選定装置。
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