(57)【要約】【課題】利用者に負担を掛けずに電動機制御装置を選定できるようにすると共に、動作を模擬演算し、電動機制御装置の選定時に用いた条件に従って、利用用途に合致したパラメータ設定することができるようにして、電動機制御装置の選定とパラメータ調整が一括してできる電動機制御装置の選定装置および電動機制御装置の選定方法を提供する。    【解決手段】運転パターンを使用条件として設定する指令設定部１４と、制御器の負荷補償部に設定する負荷補償値とを算出する負荷補償演算部１５と、制御機に設定するパラメータを出力する制御パラメータ出力部１６と、電動機制御装置の動作を模擬演算する動作模擬演算部１７とを備える。  【選択図】図１
2010187464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械を駆動する電動機と、前記電動機または前記機械の動作量を検出する動作量検出部と、指令信号を発生する指令器と、指令信号に基づいて前記電動機を駆動する制御器と、を備え、前記指令信号と前記動作量が一致するようにフィードバックループを構成した電動機制御装置を、使用条件と、前記電動機制御装置の特性データベースと、から選定する電動機制御装置の選定装置であって、
前記使用条件と前記電動機制御装置の特性データベースとから前記電動機制御装置の選定演算を行い、実際に使用する前記電動機制御装置を選定する選定演算部と、
前記電動機制御装置の選定装置の操作を行う命令や前記電動機の使用条件を入力する入力部と、
前記電動機制御装置の選定結果や前記選定装置の操作の応答結果を出力する出力部と、
前記電動機の要素と機械要素を機構条件として入力する機構条件入力部と、を有する電動機制御装置の選定装置において、
各要素のいずれかの運転パターンを前記使用条件として、少なくとも１つ設定する指令設定部と、
前記機構条件と、前記使用条件と、前記電動機制御装置の数値演算モデルである電動機制御装置モデルと、を用いた前記電動機制御装置の動作を模擬演算する動作模擬演算部と、  入力した値を基に、前記選定演算部で行う前記電動機制御装置の選定演算のための負荷値もしくは駆動力と、前記電動機制御装置を実際に稼動する際に前記制御器の負荷補償部に設定する負荷補償値とを算出する負荷補償演算部と、
前記制御機または前記指令機に設定するパラメータを出力する制御パラメータ出力部と、
を備えたことを特徴とする電動機制御装置の選定装置。
【請求項２】
前記機構条件として入力した前記電動機の要素や機械要素の関係と、前記使用条件として入力した各要素のいずれかの運転パターンと、を用いて機構の運動を解析し、前記電動機の要素に対する負荷値や、前記電動機が必要とする駆動力や、前記電動機もしくは負荷の要素の動作位置・速度・加速度を算出する機構解析演算部と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置の選定装置。
【請求項３】
前記制御パラメータ出力部から出力するパラメータは、前記制御機の比例−比例積分制御切り替えのモードスイッチであることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の電動機制御装置の選定装置。
【請求項４】
前記制御パラメータ出力部から出力するパラメータは、前記指令器に設定する補償駆動力であることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の電動機制御装置の選定装置。
【請求項５】
前記制御パラメータ出力部から出力するパラメータは、負荷補償値であることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の電動機制御装置の選定装置。
【請求項６】
負荷変動のある機構を前記機構解析演算部で演算し、前記制御パラメータ出力部から出力するパラメータは、最小の負荷値を負荷補償値とすることを特徴とする請求項２に記載の電動機制御装置の選定装置。
【請求項７】
前記入力部は、前記電動機制御装置の利用用途に関連するパラメータを設定することを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の電動機制御装置の選定装置。
【請求項８】
機械を駆動する電動機と、前記電動機または前記機械の動作量を検出する動作量検出部と、指令信号を発生する指令器と、指令信号に基づいて前記電動機を駆動する制御器と、を備え、前記指令信号と前記動作量が一致するようにフィードバックループを構成した電動機制御装置を、使用条件と、前記電動機制御装置の特性データベースと、から選定する電動機制御装置の選定方法において、
前記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と、
各要素のいずれかの運転パターンを使用条件として、少なくとも１つ設定するステップと、
前記機構条件と、前記使用条件と、前記電動機制御装置の数値演算モデルである電動機制御装置モデルと、を用いた前記電動機制御装置の動作を模擬演算するステップと、
使用条件と前記電動機制御装置の特性データベースとから前記電動機制御装置の選定演算を行い、実際に使用する前記電動機制御装置を選定するステップと、
入力した機構条件から前記電動機制御装置を実際に稼動する際に前記制御器の負荷補償部に設定する負荷補償値を算出するステップと、
前記制御器または前記指令器のために設定するパラメータを出力するステップと、
パラメータを出力するステップにおける出力を、前記電動機制御装置に設定するステップと、
を備えたことを特徴とする電動機制御装置の選定方法。
【請求項９】
前記機構条件として入力した前記電動機の要素や機械要素の関係と、前記使用条件として入力した各要素のいずれかの運転パターンと、を用いて機構の運動を解析し、前記電動機の要素に対する負荷値や、前記電動機が必要とする駆動力や、前記電動機もしくは負荷の要素の動作位置・速度・加速度を算出するステップと、をさらに備えたことを特徴とする請求項８に記載の電動機制御装置の選定方法。
【請求項１０】
前記制御器または前記指令器のために設定するパラメータを出力するステップは、前記制御機の比例−比例積分制御切り替えのモードスイッチを出力することを特徴とする請求項８、９のいずれかに記載の電動機制御装置の選定方法。
【請求項１１】
前記制御器または前記指令器のために設定するパラメータを出力するステップは、前記指令器に設定する補償駆動力を出力することを特徴とする請求項８、９のいずれかに記載の電動機制御装置の選定方法。
【請求項１２】
前記制御器または前記指令器のために設定するパラメータを出力するステップは、負荷補償値を出力することを特徴とする請求項８、９のいずれかに記載の電動機制御装置の選定方法。
【請求項１３】
負荷変動のある機構の運動を解析するステップの後の、前記制御器または前記指令器のために設定するパラメータを出力するステップは、最小の負荷値を出力することを特徴とする請求項９に記載の電動機制御装置の選定方法。
【請求項１４】
前記電動機制御装置の利用用途に関連するパラメータを設定するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項８、９のいずれかに記載の電動機制御装置の選定装置。
【請求項１５】
請求項８〜１４いずれか１項に記載の電動機制御装置の選定方法を実現することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１６】
請求項１５のコンピュータプログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置や工作機械、産業用ロボット等に用いられて位置決め制御や、プレス機、加工機等に用いられて押し付け制御などをする電動機および制御器等からなる電動機制御装置の選定に関し、特に電動機制御装置や構成する機械部品の使用条件と、電動機制御装置の特性を備えた特性データベースと、から適した電動機制御装置を選定する電動機制御装置の選定装置、電動機制御装置の選定方法、該方法を実現するコンピュータプログラム、及びその記憶媒体に関する。  
【背景技術】
【０００２】
電動機制御装置は、半導体製造装置や工作機械、産業用ロボット等に用いられ、位置決めや押し付け、倣い軌跡制御など様々な用途で用いられる。また、電動機制御装置はそれらに対応できるように様々な機能を搭載して対応している。
電動機制御装置の選定は、負荷と動作パターンから、単に必要最低限の容量の電動機制御装置を選定しており、使用条件に応じた電動機制御装置の設定は使用する作業者に任されていた。このため、電動機制御装置の選定の工程とは別に、作業者が使用条件に合わせた設定を検討する必要があった。また、電動機制御装置の選定時に使用した条件が、電動機制御装置の使用条件となる項目があるが、作業者が代り使用条件として適切でない設定をされることもある。設定が最適でなければ、電動機制御装置に定めるパラメータが適切でなく、振動が発生する等の問題が出ることがある。つまり、電動機制御装置の設定を最適に行う事前検討の過程が、電動機制御装置の選定の過程と分断し、効率的にまた最適に行われておらず、２度手間になっていた。
【０００３】
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の例を見てみると、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を提供するために、推奨値を参照しながら複数の選択肢から回答を選んで設定を行うものがある。（例えば特許文献１参照）
【０００４】
また、従来のモータ駆動制御装置で、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ために、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作成し、運転パターン等の制御パラメータを入力して機構部力学モデルをシミュレーション動作させ、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２参照）
【０００５】
また、従来のモータ容量選定方法で、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と、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とを備え、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３参照）
【０００６】
従来の第１例である特許文献１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２３は、従来の第１例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である。図２３において、パラメータ設定支援装置１０１０は、表示装置１０１１、キーボード１０１２、マウス１０１３、通信装置１０１４、処理装置１０１５、主メモリ１０１６、固定ディスク装置１０１７、及びリムーバブルディスク装置１０１８を備えている。
パラメータ設定支援装置１０１０（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２４は処理装置１０１５が行う処理の概略を示すフローチャートである。
用途選択ダイアログボックスが表示され（＃１１０１）、ユーザが用途の選択を行う（＃１１０２）。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（＃１１０３）。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（＃１１０５）、選択入力が行われる（＃１１０６）。そうでない場合は、数値入力欄が表示され（＃１１０７）、数値入力（＃１１０８）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（＃１１０９）。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（＃１１１０）。すべての質問についての解答が完了するまで、ステップ＃１１０３〜＃１１１０の処理が繰り返される
以上のように、従来の第１例である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、知識と経験が豊富でないユーザであっても、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ので、安全かつ適切なパラメータ設定を行うことができる。
【０００７】
次に従来の第２例である特許文献２のモータ駆動制御装置について説明する。
図２５は従来の第２例の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２５に示すローダは、メインメニュー２５０１と、システム設定部２５０２と、試運転部２５０３と、パラメータ編集部２５０４と、モニタ／トレース部２５０５と、メカアナリシス部２５０６とに加え、メカモデル作成部２１０１と、運転パターン入力部２１０２と、駆動仕様入力部２１０３と、メカ動作解析部２１０４と、制御パラメータ入力部２１０５とを備えて構成されている。
このモータ駆動制御装置は、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と共に、モータ負荷機械の機構部のモデルを作成し、駆動仕様を入力した後、モータ駆動装置モデルに制御パラメータを入力して機構部力学モデルをシミュレーション動作させ、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。
【０００８】
従来の第３例である特許文献３のモータ容量選定方法について説明する。
図２６は従来の第３例のモータ容量選定方法を示すフローチャートである。ステップ３００１では選定ソフトダウンロード起動する。ステップ３００２は機構要素の組み合わせデータ入力と運転パターン設定する。ステップ３００３は、モータシリーズ選択・実行と、判定・結果表示と、内容詳細表示する。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３００２では、顧客は機構要素を任意に組合せた機構ブロックを構成する。さらに、所望の運転パターンを設定する。
ステップ３００３では、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。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１７１７８０号公報（図２、図９）
【特許文献２】特開２００６−０３３９２９号公報（図１）
【特許文献３】特開２００６−２６０３５０号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の第１例である特許文献１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が、電動機駆動装置の選定と、電動機駆動装置の制御パラメータ設定との連携が取れず、分断されていて、電動機駆動装置の選定時の検討項目を把握しないまま制御パラメータ設定を行うため、特に作業者が変わると、電動機駆動装置の選定時の意図が伝わらず、制御パラメータ設定時に再度同様の検討を行うこともある。つまり、電動機駆動装置の選定時に事前に検討できる項目が、後工程で独自に行われるため、効率的にまた最適に制御パラメータ設定が行われておらず、２度手間になる問題があった。
【００１１】
また、従来の第２例である特許文献２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るが、電動機駆動装置の選定と、制御パラメータの調整が分断されており、従来の第１例と同様に、効率的にまた最適に制御パラメータの調整が行われておらず、２度手間になる問題があった。
【００１２】
また、従来の第３例である特許文献３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が、電動機駆動装置と周辺機器の選定のみができる方法であり、電動機駆動装置の条件設定やパラメータの調整はできなかった。従来の第１例、第２例と同様に、電動機駆動装置の選定と、電動機駆動装置の条件設定が分断されており、効率的にまた最適に連携できておらず、２度手間になる問題があった。
【００１３】
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、利用者に負担を掛けずに電動機制御装置を選定できるようにすると共に、動作を模擬演算し、電動機制御装置の選定時に用いた条件に従って、利用用途に合致したパラメータ設定することができるようにして、電動機制御装置の選定とパラメータ調整が一括してできる電動機制御装置の選定装置および電動機制御装置の選定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、機械を駆動する電動機と、前記電動機または前記機械の動作量を検出する動作量検出部と、指令信号を発生する指令器と、指令信号に基づいて前記電動機を駆動する制御器と、を備え、前記指令信号と前記動作量が一致するようにフィードバックループを構成した電動機制御装置を、使用条件と、前記電動機制御装置の特性データベースと、から選定する電動機制御装置の選定装置であって、前記使用条件と前記電動機制御装置の特性データベースとから前記電動機制御装置の選定演算を行い、実際に使用する前記電動機制御装置を選定する選定演算部と、前記電動機制御装置の選定装置の操作を行う命令や前記電動機の使用条件を入力する入力部と、前記電動機制御装置の選定結果や前記選定装置の操作の応答結果を出力する出力部と、前記電動機の要素と機械要素を機構条件として入力する機構条件入力部と、を有する電動機制御装置の選定装置において、各要素のいずれかの運転パターンを前記使用条件として、少なくとも１つ設定する指令設定部と、前記機構条件と、前記使用条件と、前記電動機制御装置の数値演算モデルである電動機制御装置モデルと、を用いた前記電動機制御装置の動作を模擬演算する動作模擬演算部と、入力した値を基に、前記選定演算部で行う前記電動機制御装置の選定演算のための負荷値もしくは駆動力と、前記電動機制御装置を実際に稼動する際に前記制御器の負荷補償部に設定する負荷補償値とを算出する負荷補償演算部と、前記制御機もしくは前記指令機に設定するパラメータを出力する制御パラメータ出力部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動機制御装置の選定装置において、前記機構条件として入力した前記電動機の要素や機械要素の関係と、前記使用条件として入力した各要素のいずれかの運転パターンと、を用いて機構の運動を解析し、前記電動機の要素に対する負荷値や、前記電動機が必要とする駆動力や、前記電動機もしくは負荷の要素の動作位置・速度・加速度を算出する機構解析演算部と、をさらに備えたことを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１、２のいずれかに記載の電動機制御装置の選定装置において、前記制御パラメータ出力部から出力するパラメータは、前記制御機の比例−比例積分制御切り替えのモードスイッチであることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１、２のいずれかに記載の電動機制御装置の選定装置において、前記制御パラメータ出力部から出力するパラメータは、前記指令器に設定する補償駆動力であることを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１、２のいずれかに記載の電動機制御装置の選定装置において、前記制御パラメータ出力部から出力するパラメータは、負荷補償値であることを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の電動機制御装置の選定装置において、負荷変動のある機構を前記機構解析演算部で演算し、前記制御パラメータ出力部から出力するパラメータは、最小の負荷値を負荷補償値とすることを特徴とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１、２のいずれかに記載の電動機制御装置の選定装置において、前記入力部は、前記電動機制御装置の利用用途に関連するパラメータを設定することを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項８に記載の発明は、機械を駆動する電動機と、前記電動機または前記機械の動作量を検出する動作量検出部と、指令信号を発生する指令器と、指令信号に基づいて前記電動機を駆動する制御器と、を備え、前記指令信号と前記動作量が一致するようにフィードバックループを構成した電動機制御装置を、使用条件と、前記電動機制御装置の特性データベースと、から選定する電動機制御装置の選定方法において、前記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と、各要素のいずれかの運転パターンを使用条件として、少なくとも１つ設定するステップと、前記機構条件と、前記使用条件と、前記電動機制御装置の数値演算モデルである電動機制御装置モデルと、を用いた前記電動機制御装置の動作を模擬演算するステップと、使用条件と前記電動機制御装置の特性データベースとから前記電動機制御装置の選定演算を行い、実際に使用する前記電動機制御装置を選定するステップと、入力した機構条件から前記電動機制御装置を実際に稼動する際に前記制御器の負荷補償部に設定する負荷補償値を算出するステップと、前記制御器または前記指令器のために設定するパラメータを出力するステップと、パラメータを出力するステップにおける出力を、前記電動機制御装置に設定するステップと、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の電動機制御装置の選定方法において、前記機構条件として入力した前記電動機の要素や機械要素の関係と、前記使用条件として入力した各要素のいずれかの運転パターンと、を用いて機構の運動を解析し、前記電動機の要素に対する負荷値や、前記電動機が必要とする駆動力や、前記電動機もしくは負荷の要素の動作位置・速度・加速度を算出するステップと、をさらに備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１０に記載の発明は、請求項８、９のいずれかに記載の電動機制御装置の選定方法において、前記制御器または前記指令器のために設定するパラメータを出力するステップは、前記制御機の比例−比例積分制御切り替えのモードスイッチを出力することを特徴とするものである。
また、請求項１１に記載の発明は、請求項８、９のいずれかに記載の電動機制御装置の選定方法において、前記制御器または前記指令器のために設定するパラメータを出力するステップは、前記指令器に設定する補償駆動力を出力することを特徴とするものである。
また、請求項１２に記載の発明は、請求項８、９のいずれかに記載の電動機制御装置の選定方法において、前記制御器または前記指令器のために設定するパラメータを出力するステップは、負荷補償値を出力することを特徴とするものである。
また、請求項１３に記載の発明は、請求項９に記載の電動機制御装置の選定方法において、負荷変動のある機構の運動を解析するステップの後の、前記制御器または前記指令器のために設定するパラメータを出力するステップは、最小の負荷値を出力することを特徴とするものである。
また、請求項１４に記載の発明は、請求項８、９のいずれかに記載の電動機制御装置の選定方法において、前記電動機制御装置の利用用途に関連するパラメータを設定するステップをさらに備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１５に記載のコンピュータプロ不ラムの発明は、請求項８〜１４いずれか１項に記載の電動機制御装置の選定方法を実現することを特徴とするものである。
また、請求項１６に記載の記憶媒体は、請求項１５のコンピュータプログラムを格納したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１と請求項８に記載の発明によると、利用条件を入力することで電動機制御装置を選定することができ、選定時の利用条件に従い利用用途に合致した電動機制御装置のパラメータを事前に設定することができる。
また、電動機制御装置の選定時に予め動作を模擬演算することができ、選定時の利用条件に従い利用用途に合致した電動機制御装置のパラメータを確認することができ、電動機制御装置の選定とパラメータ調整が一括してできる。
また、請求項２と請求項９に記載の発明によると、電動機制御装置の選定時に、負荷変動がある機構のような複雑な制御対象についても、予め動作を模擬演算することができ、選定時の利用条件に従い利用用途に合致した電動機制御装置のパラメータを確認することができる。
また、請求項３と請求項１０に記載の発明によると、電動機制御装置にパラメータの設定をしないと、想定外の動作をしてしまう条件で使用される場合にも、電動機制御装置の選定時に事前に使用条件を把握できるので、用途に応じた制御のパラメータが事前に把握し設定可能になる。パラメータの設定をしないと、電動機に外力が掛かることで振動を発生するような用途の場合に、選定時の利用条件に従い制御機の比例−比例積分制御切り替えを実機に利用できるように電動機制御装置の選定時に事前に設定することができる。
また、請求項４と請求項１１に記載の発明によると、選定時の利用条件に従い、不足する駆動力を電動機制御装置の選定時に事前に把握し、検討できるので、指令器に設定する補償駆動力を実機に利用できるように事前に設定することができる。
また、請求項５と請求項１２に記載の発明によると、実機の電動機制御装置のパラメータとして必要であり、電動機制御装置の選定時にも関連する情報が必要な負荷補償値を事前に計算し、これを継承して、負荷補償値を実機の電動機制御装置で利用できるように事前に設定することができる。
また、請求項６と請求項１３に記載の発明によると、負荷変動のある機構でも、選定時の利用条件に従いながら、最大の負荷を用いて電動機制御装置の選定し、実機に利用するに最適な最小の負荷値を負荷補償値を事前に設定し、容量不足の無い電動機制御装置の選定と、発振の無い電動機制御装置のパラメータ設定をすることができる。
また、請求項７と請求項１４に記載の発明によると、電動機制御装置の選定時の条件に用途を入力することができ、実機に利用できるように評価し、事前に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施例の電動機制御装置の選定装置の構成図
【図２】本発明の第１実施例の電動機制御装置および電動機制御装置の選定装置の構成図
【図３】本発明の第１実施例の電動機制御装置の選定方法を示すフローチャート
【図４】第１実施例の機構構成図
【図５】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および機構条件入力部への入力例を示す図
【図６】機構条件入力部の任意の要素への入力例を示す図
【図７】電動機制御装置の利用用途に関連するパラメータを設定するステップの入力部の一例を示す図
【図８】指令設定部への入力例１を示す図
【図９】指令設定部への入力例２を示す図
【図１０】制御機の比例−比例積分制御切り替えＯＦＦのパラメータ設定を行った場合の電動機制御装置のトルク波形の一例を示す図
【図１１】制御器の比例−比例積分制御切り替えＯＦＦのパラメータ設定を行わない場合の電動機制御装置のトルク波形の一例を示す図
【図１２】図１０の拡大図
【図１３】図１１の拡大図
【図１４】比例−比例積分制御切り替えの説明図
【図１５】制御機の構成図
【図１６】本発明の第２実施例の電動機制御装置の選定装置の構成図
【図１７】本発明の第２実施例の電動機制御装置および電動機制御装置の選定装置の構成図
【図１８】本発明の第２実施例の電動機制御装置の選定方法を示すフローチャート
【図１９】第２実施例の機構構成図
【図２０】ピストン・クランク機構のクランク回転角度とピストン位置の関係を示す一例の図
【図２１】ピストン・クランク機構のクランク回転角度と慣性モーメントの関係を示す一例の図
【図２２】ピストン・クランク機構のクランク回転角度と一定速度時の負荷トルクの関係を示す一例の図
【図２３】従来の第１例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
【図２４】従来の第１例の電動機駆動装置の処理装置が行う処理の概略を示すフローチャート
【図２５】従来の第２例の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
【図２６】従来の第３例のモータ容量選定方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の第１実施例の電動機制御装置の選定装置の構成図である。図１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は負荷補償演算部、１６は制御パラメータ出力部、１７は動作模擬演算部、２１は特性データベースとなっている。
ここで、特性データベース２１には、電動機制御装置の特性のデータが格納されている。入力部１１は電動機制御装置の選定装置の操作を行う命令や電動機の使用条件を入力する。機構条件入力部１３は電動機の要素と機械の要素を入力する。指令設定部１４は電動機と機械の要素のいずれかの運転パターンを使用条件として少なくとも１つ設定する。出力部１２は電動機制御装置の選定結果や選定装置の操作の応答結果を出力する。制御パラメータ出力部１６は制御器または指令器に設定するパラメータを出力する。選定演算部１０は使用条件と特性データベース２１から電動機制御装置の選定演算を行い、実際に使用する電動機、制御器等の電動機制御装置を選定する。負荷補償演算部１５は入力した値を基に選定演算部１０で行う電動機制御装置の選定演算のための負荷値もしくは駆動力と、電動機制御装置を実際に稼動する前に制御器の負荷補償部に設定する負荷補償値を算出する。動作模擬演算部１７は機構条件と使用条件と電動機制御装置の数値演算モデルである電動機制御装置モデルとを用いた電動機制御装置の動作を模擬演算する。
本発明が従来技術と異なる部分は、指令設定部１４と負荷補償演算部１５と制御パラメータ出力部１６と動作模擬演算部１７を備えた部分である。
図２は本発明の第１実施例の電動機制御装置および電動機制御装置の選定装置の構成図である。図２において、１は電動機、２は動作量検出部、３は指令器、４は制御器、５は機械、６は電動機制御装置、１９はパラメータ設定部、２０は電動機制御装置の選定装置でコンピュータで実現される。ここで電動機制御装置６とは、電動機１、動作量検出部２、指令器３、制御器４、パラメータ設定部１９の範囲をさす。
【００２０】
図３は本発明の第１実施例の電動機制御装置の選定方法を示すフローチャートである。図３において、ＳＴＰ０１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、ＳＴＰ０２は電動機制御装置の利用用途に関連するパラメータを設定するステップ、ＳＴＰ０３は各要素のいずれかの運転パターンを使用条件として、少なくとも１つ設定するステップ、ＳＴＰ０４は電動機制御装置の動作を模擬演算するステップ、ＳＴＰ０５は使用条件と電動機制御装置の特性データベースとから電動機制御装置の選定演算を行うステップ、ＳＴＰ０６は入力した機構条件から電動機制御装置を実際に稼動する際に制御器の負荷補償部に設定する負荷補償値を算出するステップ、ＳＴＰ０７は、制御器または指令器のために設定するパラメータを出力するステップ、ＳＴＰ０８はＳＴＰ０７で出力したパラメータを電動機制御装置に設定するステップとなっている。
【００２１】
次に、電動機制御装置と減速機とボールねじ等から構成される機構の一例で本発明の実施手順の詳細を説明する。
図４は第１実施例の機構構成図である。図４において、５１はカップリング、５２は減速器、５３はボールねじとなっている。動作量検出部２を装備した電動機１がカップリング５１を介してつながっている。また、ボールねじのテーブルには負荷が備えられ、さらに外力Ｆｄが掛かる構成になっている。
本発明の実施手順は図３の処理となる。図３の処理を行うことで、使用条件を入力し、最大トルク、最大回転数、実効トルク、許容慣性モーメントを満たす電動機１と制御器４（図２）を選定する。加えて、実機の電動機制御装置の出荷時のパラメータでは異常動作となる事を予め把握し、改善できるパラメータを出力する。また、そのパラメータを実機の電動機制御装置に設定を行う。
【００２２】
次に図３の各ステップの詳細を説明する。
ＳＴＰ０１の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では、カップリング５１、減速器５２、ボールねじ５３と外力Ｆｄを機構条件として機構条件入力部１３に入力する。
図５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および機構条件入力部への入力例を示す図である。図５において、１００は電動機要素モデル、１０１はカップリング要素モデル、１０２は減速器要素モデル、１０３はボールねじ要素モデル、１０４は外力要素モデルとなっている。カップリング５１、減速器５２、ボールねじ５３と外力Ｆｄに対応するカップリング要素モデル１０１、減速器要素モデル１０２、ボールねじ要素モデル１０３、外力要素モデル１０４を機構条件入力部１３にて、実機に合わせて構成する。
図６は機構条件入力部の任意の要素への入力例を示す図である。図６には、ボールねじ要素モデル１０３の詳細な諸元を入力する一例を示している。カップリング要素モデル１０１、減速器要素モデル１０２についても同様に詳細な諸元を入力する。外力要素モデル１０４も同様に諸元を入力できるが、本例では、運転パターンと同様に時間依存の条件となるので、その場合は後述する指令設定部１４での入力となる。
【００２３】
ＳＴＰ０２の電動機制御装置の利用用途に関連するパラメータを設定するステップでは、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ＳＴＰ０１にて判明した条件に従い、あるいは利用者が新規に、電動機制御装置の利用用途に関連するパラメータを入力部１１に入力する。
図７は電動機制御装置の利用用途に関連するパラメータを設定するステップの入力部の一例を示す図である。図７においては、ステップＳＴＰ０１で判明した外力が掛かる点に従い、制御器４の機能であるトルク制限について入力部１１に図７のように入力する。トルク制限は機械保護などの目的により，出力トルクを制限する機能であり、制限方法の選択や関連するパラメータが制限方法に依存して存在する。
なお、本実施例では、ステップＳＴＰ０１の後にステップＳＴＰ０２を配置したが、ステップＳＴＰ０３やステップＳＴＰ０４の後にステップＳＴＰ０２を配置しても良い。
また、ステップＳＴ０１やステップＳＴ０２の設定順番を入力部１１により変更して操作しても良い。出力部１２は、それぞれのステップで入力された結果の確認や各種入力項目を表示する。
【００２４】
ＳＴＰ０３の各要素のいずれかの運転パターンを使用条件として、少なくとも１つ設定するステップでは、時間依存の運転パターンを指令設定部１４に入力する。
図８は指令設定部への入力例１を示す図、図９は指令設定部への入力例２を示す図である。指令設定部１４には図８、図９のように複数の運転パターンを入力できる。図８、図９では電動機１の位置指令速度と外力Ｆｄを入力している。図８では、電動機１の最高回転速度が図９より大きく、外力Ｆｄが図９より小さい。また、図９では電動機１の最高回転速度が図８より小さく、外力Ｆｄが図８より大きい。
電動機制御装置の選定には、一番負荷が掛かる指令を利用する。本例では利用者は図８、図９でどちらが一番負荷が掛かる指令かを使用者が判断せずに、複数の運転パターンを入力できる。
後のステップＳＴＰ０５にて選定演算部１０で一番負荷が掛かる指令で電動機制御装置を選定する。
なお、本実施例では電動機１の位置指令速度を入力したが、負荷側のボールねじ５３のテーブルの位置指令速度を入力しても良いし、途中の構成要素である減速器の位置指令速度でも良い。また、位置指令速度では無く、位置指令でも良い。また、本実施例では外力Ｆｄもボールねじ５３のテーブルへの外力としたが、電動機１への外力を入力しても良い。
【００２５】
ＳＴＰ０４の電動機制御装置の動作を模擬演算するステップでは、動作模擬演算部１７が、ステップＳＴＰ０１で入力した機構条件を基に、負荷の慣性モーメントを算出する。図６に示された負荷質量、テーブル質量、ボールねじの慣性モーメント、ボールねじの１回転あたりの並進移動量であるピッチや、図５に示された構成要素であるカップリングの慣性モーメント、減速器の減速比および慣性モーメントが機構条件として機構条件入力部１３にて入力されているので、電動機１が駆動する負荷全体の慣性モーメントを算出する。つまり、回転型の電動機１に掛かるすべての負荷の慣性モーメントを算出する。
さらに、動作模擬演算部１７が、ステップＳＴＰ０３で入力した運転パターンを基に、負荷と電動機１の総慣性モーメントで動作するための最大トルク、最大回転数、実効トルクを算出する。つまり、総慣性モーメントを電動機１が運転パターン通りに動作させるための必要トルクを算出する。
動作模擬演算部１７では、図８、図９に示した運転パターンの加速・減速領域の運転パターンの加速度と、電動機と負荷の総合的な慣性モーメントとの積を算出し、必要な最大トルクを得る。減速比やボールねじピッチなどの機構的な関係があれば、図８、図９に示した運転パターンが負荷側のものであっても、電動機の運転パターンを算出できるので、電動機の最大回転数を算出できる。
また、図６に図示していない摩擦や効率、重力などと外力や負荷質量、慣性モーメント等機構条件を使って一定速度の動作時に必要な定常トルクが算出できる。
さらに、最大トルクや定常トルクや停止持を含めた運転時全般を考慮して実効トルクを算出できる。
また、ステップＳＴＰ０２で入力した条件を加えて、使用条件に従って動作模擬演算部１７で模擬的に動作を算出する。本例では、外力Ｆｄとトルク制限と、制御機４の比例−比例積分制御切り替えのモードスイッチが、トルクの振動を発生する可能性を検知する。
図１０は制御機の比例−比例積分制御切り替えＯＦＦのパラメータ設定を行った場合の電動機制御装置のトルク波形の一例を示す図、図１１は制御器の比例−比例積分制御切り替えＯＦＦのパラメータ設定を行わない場合の電動機制御装置のトルク波形の一例を示す図、図１２は図１０の拡大図、図１３は図１１の拡大図である。運転パターンとして与えた電動機１の位置指令速度およびボールねじ５３のテーブルへの外力では、比例−比例積分制御切り替えＯＦＦとすれば、図１０、図１２のようにトルクが振動しないが、比例−比例積分制御切り替えＯＦＦとしなければ図１１、図１３のようにトルクが振動する。
【００２６】
なお、比例−比例積分制御切り替えのモードスイッチは、加減速時のオーバーシュートを抑えたい場合や、位置決め動作時のアンダーシュートを抑えて、整定時間を短縮したい場合、制御器４の内部の状態量が予め設定される検出点以下か未満かで、制御ループの処理を比例積分制御から比例制御に自動的に切り替える機能である。
図１４は比例−比例積分制御切り替えの説明図である。ここでＰは比例制御、ＰＩは比例積分制御である。通常、比例積分制御を行うが、トルクが＋Ｔｃもしくは−Ｔｃ以上になった場合、比例制御に自動的に切り替える。切り替えは図１４のようにトルクの値としても良いし、電動機速度の値でも良いし、電動機加速度の値でも良いし、位置偏差の値でも良いし、比例−比例積分制御切り替えを行わなくとも良い。
制御器４の出荷時の比例−比例積分制御切り替えのパラメータがトルクの値となっている場合、本実施例の条件では、図１１、図１３のように、振動を発生する。
このような場合を動作模擬演算部１７が利用条件によって予め把握できるので、後のＳＴＰ０７で制御パラメータ出力部からパラメータを出力できるようにする。
また、ステップＳＴＰ０２をステップＳＴＰ０４の後に配置しておき、比例−比例積分制御切り替えのパラメータをＯＦＦするのを利用者に確認を取っても良い。
また、動作模擬演算部１７は、使用条件である外力Ｆｄとトルク制限と、制御器４の比例−比例積分切り替えのモードスイッチが、トルクの振動を発生する可能性の検知のみを行い、利用者に比例−比例積分制御切り替えのパラメータをＯＦＦするのを促しても良い。あるいは、動作模擬演算部１７にて制御器４の機能を模擬して算出し、比例−比例積分制御切り替えのパラメータをＯＮのまま、機構条件と運転パターンから図１１、図１３のように模擬的に電動機の応答を算出して出力部１２に表示し、振動の発生を確認し、利用者が比例−比例積分制御切り替えのパラメータＯＦＦ後に再度図１０、図１２の振動が発生しない模擬的な応答を確認するように利用しても良い。
【００２７】
ＳＴＰ０５の使用条件と電動機制御装置の特性データベースとから電動機制御装置の選定演算を行うステップでは、選定演算部１０で、使用条件と特性データベース２１から電動機制御装置の選定演算を行い、実際に使用する電動機１、制御器４等の電動機制御装置を選定する。ステップＳＴＰ０３で複数の運転パターンを入力している場合、より大きな容量が必要な電動機制御装置を選定する。選定演算部１０はこうした条件から電動機制御装置を選定する。具体的には、電動機制御装置が適正に動作する電動機１、制御器４の組み合わせを選定する。また、選定された電動機１、制御器４に対応する動作量検出部２や指令器３やこれらを繋ぐケーブル類を特性データベース２１に含め、選定しても良い。
これらは出力部１２より、適切な電動機１、電動機１に付随する動作量検出部２、電動機１に対応する制御器４等を出力する。図２の構成ではコンピュータのモニタやファイルとして出力して良い。
【００２８】
ＳＴＰ０６の入力した機構条件から電動機制御装置を実際に稼動する際に制御器の負荷補償部に設定する負荷補償値を算出するステップでは、負荷補償演算部１５が、ステップＳＴＰ０５で選定演算部１０が算出した電動機１に対する負荷の慣性モーメントに対し、適切な負荷補償値を算出する。本実施例では、負荷変動が無いため、ステップＳＴＰ０５で選定演算部１０が算出した慣性モーメントが負荷補償値となる。
図１５は制御機の構成図である。図１５において、Ｋｊは負荷補償値であり、Ｋｃは速度ループゲインである。制御器４では、電動機１の制御対象である負荷機械の慣性モーメント分を、負荷補償値Ｋｊが補償し、負荷機械を動かすために必要なトルクを出す。このための負荷補償値Ｋｊを本実施例において適切に出力する。
【００２９】
ＳＴＰ０７の制御器または指令器のために設定するパラメータを出力するステップでは、これまでに算出した比例−比例積分制御切り替えのモードスイッチ、負荷補償値を出力部１２より出力する。図２の構成ではコンピュータのモニタやファイルとして出力して良い。
【００３０】
ＳＴＰ０８のパラメータを電動機制御装置に設定するステップは選定した電動機制御装置が実際に搭載された実機で実施する。
ステップＳＴＰ０８では、ステップＳＴＰ０７で出力された比例−比例積分制御切り替えのモードスイッチ、負荷補償値のパラメータを電動機制御装置に設定する。
電動機制御装置と選定装置は図２のように構成され、制御パラメータ出力部１６（図１）を介して電動機制御装置にパラメータを設定する。
【００３１】
以上のように、本実施例によれば、電動機の要素や機械要素を機構条件として入力し、利用用途に関連するパラメータを設定し、複数の運転パターンを入力し、電動機制御装置の動作を模擬演算して当初のパラメータでは異常動作となる事を予め把握し、電動機制御装置の選定し、利用条件で適切な負荷補償値を出力し、電動機制御装置にパラメータを設定できる。
【実施例２】
【００３２】
次に本発明の第２実施例を説明する。
図１６は本発明の第２実施例の電動機制御装置の選定装置の構成図である。図１６において、１８は機構解析演算部である。機構解析演算部１８は、機構条件として入力した電動機の要素や機械要素の関係と、使用条件として入力した各要素のいずれかの運転パターンを用いて機構の運動を解析し、電動機の要素に対する負荷値や、電動機が必要とする駆動力や、電動機もしくは負荷の要素の動作位置・速度・加速度を算出するもので、指定した要素の運転パターンに連動した複数の機械部品の動作を解析する。解析した結果は動作模擬演算部１７で使用される。電動機制御装置の選定装置のその他の構成は第１実施例と同様で、選定演算部１０、入力部１１、出力部１２、機構条件入力部１３、指令設定部１４、負荷補償演算部１５、制御パラメータ出力部１６、動作模擬演算部１７、特性データベース２１から構成されている。
図１７は本発明の第２実施例の電動機制御装置および電動機制御装置の選定装置の構成図である。図１７において、２ｂは動作量検出部である。電動機制御装置および電動機制御装置の選定装置のその他の構成は第１実施例と同様で、電動機１、動作量検出部２、指令器３、制御器４、機械５、パラメータ設定部１９、電動機制御装置の選定装置２０から構成されている。
【００３３】
図１８は本発明の第２実施例の電動機制御装置の選定方法を示すフローチャートである。図１８において、ＳＴＰ０４Ｂは機構の運動を解析するステップである。ＳＴＰ０４Ｂは機構解析演算部１８で実行される。フローチャートのその他の部分は第１実施例と同様で、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ＳＴＰ０１、電動機制御装置の利用用途に関連するパラメータを設定するステップＳＴＰ０２、各要素のいずれかの運転パターンを使用条件として、少なくとも１つ設定するステップＳＴＰ０３、電動機制御装置の動作を模擬演算するステップＳＴＰ０４、使用条件と電動機制御装置の特性データベースとから電動機制御装置の選定演算を行うステップＳＴＰ０５、入力した機構条件から電動機制御装置を実際に稼動する際に制御器の負荷補償部に設定する負荷補償値を算出するステップＳＴＰ０６、制御器または指令器のために設定するパラメータを出力するステップＳＴＰ０７、パラメータを電動機制御装置に設定するステップＳＴＰ０８から構成されている。
【００３４】
本発明の第２実施例が、本発明の第１実施例と異なる部分は、機構解析演算部１８を備えた点、電動機１の制御対象の機械５が負荷変動する構成である点と、動作量検出部２ｂを追加した点、機構の運動を解析するステップＳＴＰ０４Ｂを備えた点である。機械５の詳細は図１９に示す。また、電動機制御装置に設定するステップＳＴＰ０８で実施するパラメータの設定内容が本発明の第１実施例とは異なり、図１７に示した電動機制御装置にて、動作量検出部２ｂから指令部２へのフィードバックや、指令部２から制御器３へのフィードフォワードを備えている点が異なる。
【００３５】
本発明の実施手順は図１８の処理となる。
ここでは、電動機制御装置とピストン・クランク機構の一例を示す。
図１９は第２実施例の機構構成図である。図１９には省略されている電動機１は、減速機５２を介し、クランク５４を回転させ、クランク５４はコンロッド５５とつながれ、コンロッド５５の先にはピストン５６が配置されている。また、図１９には省略されているが、図１７のようにピストン５６の位置を検出する動作量検出部２ｂが備えられている。
電動機制御装置はピストン・クランク機構のピストンの位置決めを行う。
【００３６】
次に図１８の各ステップの詳細を説明する。
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ＳＴＰ０１や、電動機制御装置の利用用途に関連するパラメータを設定するステップＳＴＰ０２や、各要素のいずれかの運転パターンを使用条件として、少なくとも１つ設定するステップＳＴＰ０３は、第１の実施例と同様である。
ステップＳＴＰ０１では、図５に示したように、機構条件として機構条件入力部１３に減速器要素モデル１０２や、ピストン・クランク機構の要素モデルを設定する。
ステップＳＴＰ０２では、位置決め用途に関連するパラメータを設定する。なければ省略して良い。また、ステップＳＴＰ０２で指令部３からのフィードフォワードを行う設定を行い以降のステップでフィードフォワードの設定条件を算出するようにもできる。ピストン・クランク機構では負荷変動が生じるため外乱オブザーバを利用するスイッチを入れる設定をしても良い。
ステップＳＴＰ０３では第１の実施例と同様に複数の運動パターンを入力しても良い。
【００３７】
ＳＴＰ０４Ｂの機構の運動を解析するステップでは、図１９のようなピストン・クランク機構やカム機構のように負荷変動が起こる機構の動作を機構解析演算部１８が解析する。
機構解析演算部１８は、機構条件として入力した電動機の要素や機械要素の関係と、使用条件として入力した各要素のいずれかの運転パターンを用いて機構の運動を解析し、電動機の要素に対する負荷値や、電動機が必要とする駆動力や、電動機もしくは負荷の要素の動作位置・速度・加速度を算出するもので、指定した要素の運転パターンに連動した複数の機械部品の動作を解析する。この例では、機構解析演算部１８は、複数の質点や慣性モーメントが、与えられた運転パターンで各部がどのように動くかを解析する。
図２０はピストン・クランク機構のクランク回転角度とピストン位置の関係を示す一例の図、図２１はピストン・クランク機構のクランク回転角度と慣性モーメントの関係を示す一例の図、図２２はピストン・クランク機構のクランク回転角度と一定速度時の負荷トルクの関係を示す一例の図である。
ピストン・クランク機構では、クランクの回転によりピストンが図２０のように変動する。クランクは電動機１に減速比１/Ｒを介して回転する。
図２１のように慣性モーメントはクランクの回転角度に依存して変動するため、図２２のように、回転速度が一定の場合にもトルクが変動する。
以上のような特性は機構解析演算部１８で算出され、出力部１２で出力される。
本例のようなピストン・クランク機能では、ピストン５６の質量、コンロッド５５の質量および長さ、重心位置、重心位置周りの慣性モーメント、クランク５４の回転半径、慣性モーメント、減速器５２の減速比、慣性モーメントが機構条件として与えられ、運転パターンがあるので、機械部品の運動を解析して変動する総慣性モーメントを駆動するトルクや、運転パターンを与えていない側（電動機の運転パターンを入力した場合、ピストン５６の位置や速度、加速度等）を機構解析部１８で算出する。ピストン・クランク機構のような、電動機の駆動により負荷側の運動方向が複雑に変化するような機構であっても、電動機の位置によって変化する負荷側（ピストン）の位置や、電動機の軸に掛かる慣性モーメント等を機構解析部１８で解析する。
なお、負荷変動が起こらない第１実施例のような機構の場合でも動作を解析し、確認しても良い。
機構解析部１８で算出された結果は、図１９のような機械要素モデルの動きを出力部１２から出力できる。また、図２０〜２２のようなグラフを出力部１２から出力しても良い。
【００３８】
ＳＴＰ０４の電動機制御装置の動作を模擬演算するステップでは、前段のステップＳＴＰ０４Ｂで得たピストン・クランク機構の特性を基に動作模擬演算部１７が動作を模擬演算する。第１の実施例と同様に、動作模擬演算部１７は、ステップＳＴＰ０４Ｂで得た最大の負荷の慣性モーメントと、ステップＳＴＰ０３で入力した運転パターンを基に、最大トルク、最大回転数、実効トルクを算出する。
前段のステップＳＴＰ０４Ｂに立ち戻り、機構解析演算部１８と動作模擬演算部１７を連成して機構解析と動作を模擬演算しても良い。機械的な動作と制御器の機能が連成した模擬演算となり、実機に近い動作を模擬できる。
例えば、機構解析演算部１８で得た負荷変動とピストン位置のタイミングを利用して、制御器４にトルクをフィードフォワードで付加した動作を模擬演算できる。
【００３９】
ＳＴＰ０５の使用条件と電動機制御装置の特性データベースとから電動機制御装置の選定演算を行うステップでは、第１実施例と同様に、利用条件によって判明する電動機制御装置の容量を判定し、電動機制御装置の選定を行う。
本実施例では負荷変動を生じるピストン・クランク機構のため、最大となる負荷を考慮し、選定演算部１０は特性データベース２１の中から条件に見合う、電動機制御装置の選定を行う。
【００４０】
ＳＴＰ０６の入力した機構条件から電動機制御装置を実際に稼動する際に制御器の負荷補償部に設定する負荷補償値を算出するステップでは、機構解析演算部１８が算出した最小の慣性モーメントを負荷補償値とする。選定演算部１０は最大の慣性モーメントを考慮して電動機制御装置を選定した。ここで、最大の慣性モーメントを負荷補償値とすると、負荷変動する機構では制御器４の速度ループゲインＫｃを負荷補償値Ｋｊが過度に補償し、フィードバックループを発振させる恐れがあるためである。
このように、ステップＳＴＰ０６では、利用条件で適切な負荷補償値を出力する。
【００４１】
ＳＴＰ０７の制御器または指令器のために設定するパラメータを出力するステップでは、これまでに算出した最小の慣性モーメントから得た負荷補償値を出力部１２より出力する。また、機構解析演算部１８で得た負荷変動とピストン位置のタイミングと、制御器４へのトルク・フィードフォワードの設定を出力部１２より出力する。また、ステップＳＴＰ０２で外乱オブザーバの利用を設定していれば、これを出力部１２より出力する。
第１実施例と同様に、出力部１２からの出力はコンピュータのモニタ表示やファイルとして良い。
【００４２】
ＳＴＰ０８のパラメータを電動機制御装置に設定するステップでは、ステップＳＴＰ０７で出力された負荷補償値を制御器４に設定する。電動機制御装置と選定装置は図１７のような構成となっていて制御パラメータ出力部（図１６）を介して電動機制御装置にパラメータを設定する。
また、制御器４に外乱オブザーバの利用を設定しても良い。さらに、指令部３には、制御器４へのトルク・フィードフォワードの設定を制御パラメータ出力部１６を介して設定する。動作量検出部２ｂによるピストン位置を検出すれば、模擬的に行った動作と同様にフィードフォワードを利用できる。
このように、制御パラメータ出力部１６は電動機制御装置にパラメータを設定する。
【００４３】
以上のように、本実施例によれば、電動機の要素や機械要素を機構条件として入力し、利用用途に関連するパラメータを設定し、運転パターンを入力し、負荷変動のあるピストン・クランク機構であっても、機構を解析し、動作を模擬演算して、機構に最適な制御方法を検討でき、電動機制御装置の選定し、利用条件で適切な最小の慣性モーメントを負荷補償値として出力し、電動機制御装置にパラメータを設定できる。
なお、本実施例ではピストン・クランク機構がピストンの位置決めをする用途としたが、ピストンでプレス等を行い外力が働く場合には、第１実施例と同様に、比例−比例積分制御切り替えのモードスイッチの事前検討などにも対応できる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
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。
また、第１、第２実施例共に回転型の電動機について記載したが、電動機は並進型であっても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１  電動機
２  動作量検出部
３  指令器
４  制御器
５  機械
６  電動機制御装置
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  負荷補償演算部
１６  制御パラメータ出力部
１７  動作模擬演算部
１８  機構解析演算部
１９  パラメータ設定部
２０  電動機制御装置の選定装置
２１  特性データベース
５１  カップリング
５２  減速器
５３  ボールねじ
５４  クランク
５５  コンロッド
５６  ピストン
１００  電動機要素モデル
１０１  カップリング要素モデル
１０２  減速器要素モデル
１０３  ボールねじ要素モデル
１０４  外力要素モデル
１０１０  パラメータ設定支援装置
１０１１  表示装置
１０１２  キーボード
１０１３  マウス  
１０１４  通信装置
１０１５  処理装置
１０１６  主メモリ
１０１７  固定ディスク装置
１０１８  リムーバブルディスク装置
１０２０  通信ケーブル
１０５０  電動機駆動装置
２１０１  メカモデル作成部
２１０２  運転パターン入力部
２１０３  駆動仕様入力部
２１０４  メカ動作解析部
２１０５  制御パラメータ入力部
２５０１  メインメニュー
２５０２  システム設定部
２５０３  試運転部
２５０４  パラメータ編集部
２５０５  モニタ／トレース部
２５０６  メカアナリシス部
【図１】
2010187464.tif 000003
【図２】
2010187464.tif 000004
【図３】
2010187464.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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