(57)【要約】  電動機の容量選定装置（１）は、複数の機械要素および複数の電動機を組み合わせて構成される多軸システムの構成を表す複数種類の多軸システムモデルを保持する多軸システムモデル保持部（１０）と、多軸システムモデル保持部が保持する複数種類の多軸システムモデルの中から選択された一つの多軸システムモデルである選択多軸システムモデルに基づいて、選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれの容量を選定する容量選定部（２）と、容量選定部による選定結果を報知する選定結果報知部（１９）と、を備える。
2019150484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の機械要素および複数の電動機を組み合わせて構成される多軸システムの構成を表す複数種類の多軸システムモデルを保持する多軸システムモデル保持部と、
前記多軸システムモデル保持部が保持する前記複数種類の多軸システムモデルの中から選択された一つの多軸システムモデルである選択多軸システムモデルに基づいて、前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれの容量を選定する容量選定部と、
前記容量選定部による選定結果を報知する選定結果報知部と、
を備えることを特徴とする電動機の容量選定装置。
【請求項２】
前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムの各機械要素の諸元情報を取得する諸元情報取得部と、
前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムの機械端の運転パターンである第１の運転パターンを取得する運転パターン取得部と、
を備え、
前記容量選定部は、前記諸元情報と、前記第１の運転パターンと、前記選択多軸システムモデルとに基づいて前記容量を選定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動機の容量選定装置。
【請求項３】
前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムの機械端の負荷パターンである第１の負荷パターンを取得する負荷パターン取得部と、
前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムの機械端のイナーシャパターンである第１のイナーシャパターンを取得するイナーシャパターン取得部と、
を備え、
前記容量選定部は、前記諸元情報、前記第１の運転パターンおよび前記選択多軸システムモデルと、前記第１の負荷パターンおよび前記第１のイナーシャパターンの少なくともいずれか一方とに基づいて、前記容量を選定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の電動機の容量選定装置。
【請求項４】
前記容量選定部は、
前記諸元情報と、前記第１の運転パターンと、前記第１の負荷パターンと、前記第１のイナーシャパターンと、前記選択多軸システムモデルとに基づいて、前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれの運転パターンである第２の運転パターン、前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれの負荷パターンである第２の負荷パターン、および前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれのイナーシャパターンである第２のイナーシャパターンを算出する第１計算部と、
前記第１計算部で算出された前記第２の運転パターン、前記第２の負荷パターンおよび前記第２のイナーシャパターンに基づいて、前記容量を選定する容量選定処理部と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の電動機の容量選定装置。
【請求項５】
前記運転パターン取得部は、前記第１計算部が算出した前記第２の運転パターンの変更操作を受け付け可能であり、
前記容量選定部は、
前記運転パターン取得部が前記変更操作を受け付けた場合に、変更後の前記第２の運転パターンに基づいて前記第１の運転パターン、前記第１の負荷パターンおよび前記第１のイナーシャパターンを算出する第２計算部、
をさらに備え、
前記第２計算部が前記第１の運転パターン、前記第１の負荷パターンおよび前記第１のイナーシャパターンを算出した場合、
前記第１計算部は、前記諸元情報取得部で取得された諸元情報と、前記第２計算部で算出された前記第１の運転パターン、前記第１の負荷パターンおよび前記第１のイナーシャパターンと、前記選択多軸システムモデルとに基づいて、前記第２の運転パターン、前記第２の負荷パターンおよび前記第２のイナーシャパターンを再度算出し、
前記容量選定処理部は、前記第１計算部で再度算出された前記第２の運転パターン、前記第２の負荷パターンおよび前記第２のイナーシャパターンに基づいて、前記容量を再度選定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の電動機の容量選定装置。
【請求項６】
前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムの各機械要素の諸元情報を取得する諸元情報取得部と、
前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムの機械端の運転パターンである第１の運転パターンを取得する運転パターン取得部と、
を備え、
前記容量選定部は、前記諸元情報取得部で取得された諸元情報と、前記第１の運転パターンと、前記選択多軸システムモデルとに基づいて前記容量を選定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動機の容量選定装置。
【請求項７】
前記容量選定部は、
前記諸元情報取得部で取得された諸元情報と、前記第１の運転パターンと、前記選択多軸システムモデルとに基づいて、前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれの運転パターンである第２の運転パターン、前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれの負荷パターンである第２の負荷パターン、および前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれのイナーシャパターンである第２のイナーシャパターンを算出する第１計算部と、
前記第１計算部で算出された前記第２の運転パターン、前記第２の負荷パターンおよび前記第２のイナーシャパターンに基づいて、前記容量を選定する容量選定処理部と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載の電動機の容量選定装置。
【請求項８】
前記運転パターン取得部は、前記第１計算部が算出した前記第２の運転パターンの変更操作を受け付け可能であり、
前記容量選定部は、
前記運転パターン取得部が前記変更操作を受け付けた場合に、変更後の前記第２の運転パターンに基づいて前記第１の運転パターンを算出する第２計算部、
をさらに備え、
前記第２計算部が前記第１の運転パターンを算出した場合、
前記第１計算部は、前記諸元情報取得部で取得された諸元情報と、前記第２計算部で算出された前記第１の運転パターンと、前記選択多軸システムモデルとに基づいて、前記第２の運転パターン、前記第２の負荷パターンおよび前記第２のイナーシャパターンを再度算出し、
前記容量選定処理部は、前記第１計算部で再度算出された前記第２の運転パターン、前記第２の負荷パターンおよび前記第２のイナーシャパターンに基づいて、前記容量を再度選定する、
ことを特徴とする請求項７に記載の電動機の容量選定装置。
【請求項９】
前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムの各機械要素の諸元情報を取得する諸元情報取得部と、
前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムの機械端の負荷パターンである第１の負荷パターンを取得する負荷パターン取得部と、
を備え、
前記容量選定部は、前記諸元情報取得部で取得された諸元情報と、前記第１の負荷パターンと、前記選択多軸システムモデルとに基づいて前記容量を選定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動機の容量選定装置。
【請求項１０】
前記容量選定部は、
前記諸元情報取得部で取得された諸元情報と、前記第１の負荷パターンと、前記選択多軸システムモデルとに基づいて、前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれの運転パターンである第２の運転パターン、前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれの負荷パターンである第２の負荷パターン、および前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれのイナーシャパターンである第２のイナーシャパターンを算出する第１計算部と、
前記第１計算部で算出された前記第２の運転パターン、前記第２の負荷パターンおよび前記第２のイナーシャパターンに基づいて、前記容量を選定する容量選定処理部と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の電動機の容量選定装置。
【請求項１１】
前記第１計算部が算出した前記第２の運転パターンの変更操作を受け付け可能な運転パターン取得部、
をさらに備え、
前記容量選定部は、
前記運転パターン取得部が前記変更操作を受け付けた場合に、変更後の前記第２の運転パターンに基づいて前記第１の負荷パターンを算出する第２計算部、
をさらに備え、
前記第２計算部が前記第１の負荷パターンを算出した場合、
前記第１計算部は、前記諸元情報取得部で取得された諸元情報と、前記第２計算部で算出された前記第１の負荷パターンと、前記選択多軸システムモデルとに基づいて、前記第２の運転パターン、前記第２の負荷パターンおよび前記第２のイナーシャパターンを再度算出し、
前記容量選定処理部は、前記第１計算部で再度算出された前記第２の運転パターン、前記第２の負荷パターンおよび前記第２のイナーシャパターンに基づいて、前記容量を再度選定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の電動機の容量選定装置。
【請求項１２】
前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムの各機械要素の諸元情報を取得する諸元情報取得部と、
前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムの機械端のイナーシャパターンである第１のイナーシャパターンを取得するイナーシャパターン取得部と、
を備え、
前記容量選定部は、前記諸元情報取得部で取得された諸元情報と、前記第１のイナーシャパターンと、前記選択多軸システムモデルとに基づいて前記容量を選定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動機の容量選定装置。
【請求項１３】
前記容量選定部は、
前記諸元情報取得部で取得された諸元情報と、前記第１のイナーシャパターンと、前記選択多軸システムモデルとに基づいて、前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれの運転パターンである第２の運転パターン、前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれの負荷パターンである第２の負荷パターン、および前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれのイナーシャパターンである第２のイナーシャパターンを算出する第１計算部と、
前記第１計算部で算出された前記第２の運転パターン、前記第２の負荷パターンおよび前記第２のイナーシャパターンに基づいて、前記容量を選定する容量選定処理部と、
を備えることを特徴とする請求項１２に記載の電動機の容量選定装置。
【請求項１４】
前記第１計算部が算出した前記第２の運転パターンの変更操作を受け付け可能な運転パターン取得部、
をさらに備え、
前記容量選定部は、
前記運転パターン取得部が前記変更操作を受け付けた場合に、変更後の前記第２の運転パターンに基づいて前記第１のイナーシャパターンを算出する第２計算部、
をさらに備え、
前記第２計算部が前記第１のイナーシャパターンを算出した場合、
前記第１計算部は、前記諸元情報取得部で取得された諸元情報と、前記第２計算部で算出された前記第１のイナーシャパターンと、前記選択多軸システムモデルとに基づいて、前記第２の運転パターン、前記第２の負荷パターンおよび前記第２のイナーシャパターンを再度算出し、
前記容量選定処理部は、前記第１計算部で再度算出された前記第２の運転パターン、前記第２の負荷パターンおよび前記第２のイナーシャパターンに基づいて、前記容量を再度選定する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の電動機の容量選定装置。
【請求項１５】
前記諸元情報取得部は、
前記複数の電動機の各々の容量選定で共通に用いられる諸元情報を１回の処理で取得する、
ことを特徴とする請求項２から１４のいずれか一つに記載の電動機の容量選定装置。
【請求項１６】
電動機の容量選定装置が実行する容量選定方法であって、
複数の機械要素および複数の電動機を組み合わせて構成される多軸システムの構成を表す複数種類の多軸システムモデルの中から選択された一つの多軸システムモデルである選択多軸システムモデルに基づいて、前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれの容量を選定する容量選定ステップと、
前記容量選定ステップにおける選定結果を報知する選定結果報知ステップと、
を含むことを特徴とする容量選定方法。
【請求項１７】
複数の機械要素および複数の電動機を組み合わせて構成される多軸システムの構成を表す複数種類の多軸システムモデルの中から選択された一つの多軸システムモデルである選択多軸システムモデルに基づいて、前記選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれの容量を選定する容量選定ステップと、
前記容量選定ステップにおける選定結果を報知する選定結果報知ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする容量選定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電動機を持つ多軸システムにおける、電動機の容量選定装置、容量選定方法および容量選定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造装置、工作機械装置などの産業用途向けのものから医療、福祉またはサービスといった非産業向けのものなど、幅広い領域において、複数の電動機を持ち各電動機の状態が互いに影響を与えあう多軸システムが使用されている。【０００３】
特許文献１には、多軸システムを構成する複数の電動機のそれぞれの容量を選定する発明が記載されている。特許文献１に記載の電動機の容量選定装置は、要素モデルの選択、要素モデル間の接続情報、要素モデルごとの物理パラメータ、などの情報を用いてシミュレーションを行い、各電動機の容量を選定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１８５５９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の電動機の容量選定装置は、構築する多軸システムの自由度が高い反面、使用者が機械要素を接続する作業を実施して多軸システムを構築する必要がある。そのため、使用者は、電動機の容量選定装置の使用を開始する前に、機械要素を接続する作業で必要な知識を取得しておく必要があり、また、電動機の容量選定装置を使用する際には機械要素を接続する作業が必要である。このように、特許文献１に記載の発明では、使用者の負荷が大きいという問題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、使用者の負荷を軽減させることが可能な電動機の容量選定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電動機の容量選定装置は、複数の機械要素および複数の電動機を組み合わせて構成される多軸システムの構成を表す複数種類の多軸システムモデルを保持する多軸システムモデル保持部を備える。電動機の容量選定装置は、また、多軸システムモデル保持部が保持する複数種類の多軸システムモデルの中から選択された一つの多軸システムモデルである選択多軸システムモデルに基づいて、選択多軸システムモデルが表す多軸システムモデルを構成する複数の電動機それぞれの容量を選定する容量選定部を備える。電動機の容量選定装置は、さらに、容量選定部による選定結果を報知する選定結果報知部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる電動機の容量選定装置は、使用者の負荷を軽減させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかる電動機の容量選定装置の構成例を示す図
【図２】実施の形態にかかる多軸システムモデル保持部の一例を示す図
【図３】実施の形態にかかる電動機の容量選定装置を実現するハードウェアの一例を示す図
【図４】実施の形態にかかる多軸システムモデル保持部に保持された２軸マニピュレータの機構概略図
【図５】実施の形態にかかる電動機の容量選定装置の動作の一例を示すフローチャート
【図６】実施の形態にかかる運転パターン取得部が取得する機械端の運転パターンの一例を示す図
【図７】実施の形態にかかる負荷パターン取得部が取得する機械端の負荷パターンの一例を示す図
【図８】実施の形態にかかるイナーシャパターン取得部が取得する機械端のイナーシャパターンの一例を示す図
【図９】実施の形態にかかる第１計算部が算出する運転パターンの一例を示す図
【図１０】実施の形態にかかる第１計算部が算出する負荷パターンの一例を示す図
【図１１】実施の形態にかかる第１計算部が算出するイナーシャパターンの一例を示す図
【図１２】実施の形態にかかる電動機の容量選定装置が電動機の選定を再度実施する動作の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかる電動機の容量選定装置、容量選定方法および容量選定プログラムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる電動機の容量選定装置の構成例を示す図である。図１に示した電動機の容量選定装置１は、多軸システムが備える複数の駆動軸のそれぞれを駆動させる電動機の容量を選定する。多軸システムは、複数の機械要素および複数の電動機を組み合わせて構成される。具体的には、多軸システムは、複数の機械要素同士が駆動軸を介して連結され、各駆動軸が電動機により回転駆動される構成となっている。なお、電動機の容量選定装置１によって容量が選定される電動機は、モータおよびモータを駆動する駆動回路によって構成されているものとする。すなわち、電動機の容量選定装置１は、モータおよびモータの駆動回路の容量を選定する。駆動回路は、インバータおよびサーボアンプといった回路を含む。
【００１２】
図１に示したように、電動機の容量選定装置１は、多軸システムモデル保持部１０、諸元情報取得部１１、運転パターン取得部１２、負荷パターン取得部１３、イナーシャパターン取得部１４、第１計算部１５、計算結果保持部１６、計算結果選択部１７、容量選定処理部１８、選定結果報知部１９および第２計算部２０を備える。第１計算部１５、計算結果保持部１６、計算結果選択部１７、容量選定処理部１８および第２計算部２０は容量選定部２を構成する。なお、以下の説明では、電動機の容量選定装置を「容量選定装置」と記載する場合がある。
【００１３】
多軸システムモデル保持部１０は、多軸システムの構成を表す多軸システムモデルを保持する。多軸システムモデルには、多軸システムを構成する機械要素の種類および数、機械要素同士の接続関係、機械要素と電動機との対応関係といった情報が含まれる。多軸システムモデル保持部１０は、構成が異なる複数種類の多軸システムのそれぞれについての多軸システムモデルを保持する。多軸システムモデルは、外部のコンピュータなどにより予め作成され、多軸システムモデル保持部１０に書き込まれる。多軸システムモデル保持部１０は、第１計算部１５が後述する計算を実行する際に保持している多軸システムモデルの中の１つを第１計算部１５に出力し、第２計算部２０が後述する計算を実行する際には保持している多軸システムモデルの中の１つを第２計算部２０に出力する。
【００１４】
諸元情報取得部１１は、多軸システムモデルの諸元情報を外部から取得する。すなわち、諸元情報取得部１１は、使用者による多軸システムモデルの諸元情報の入力を受け付ける。多軸システムモデルの諸元情報の例は、多軸システムを構成する各機械要素の寸法および質量である。諸元情報取得部１１は、諸元情報を外部から取得するとこれを保持しておき、第１計算部１５が後述する計算を実行する際に諸元情報を第１計算部１５に出力し、第２計算部２０が後述する計算を実行する際には諸元情報を第２計算部２０に出力する。
【００１５】
運転パターン取得部１２は、多軸システムがワークを保持して仕事をする部位である多軸システムの機械端の運転パターンを外部から取得する。すなわち、運転パターン取得部１２は、使用者による多軸システムの機械端の運転パターンの入力を受け付ける。多軸システムの機械端は、多軸システムを構成する各電動機が各駆動軸を駆動することにより位置が変化する。多軸システムが被加工物を加工する工作機械である場合、機械端には工具または被加工物が取り付けられる。運転パターンは、多軸システムの機械端の位置の時間変化を表す情報である。運転パターン取得部１２は、運転パターンを取得すると、これを第１計算部１５に出力する。また、運転パターン取得部１２は、後述する計算結果保持部１６で保持されている運転パターンを変更するための操作を外部から受け付け、受け付けた操作内容に従い、計算結果保持部１６で保持されている運転パターンを変更する。
【００１６】
負荷パターン取得部１３は、多軸システムの機械端の負荷パターンを外部から取得する。すなわち、負荷パターン取得部１３は、使用者による多軸システムの機械端の負荷パターンの入力を受け付ける。負荷パターンは、多軸システムの機械端にかかる負荷の時間変化を表す情報である。負荷パターン取得部１３は、負荷パターンを取得すると、これを第１計算部１５に出力する。
【００１７】
イナーシャパターン取得部１４は、多軸システムの機械端のイナーシャパターンを外部から取得する。すなわち、イナーシャパターン取得部１４は、使用者による多軸システムの機械端のイナーシャパターンの入力を受け付ける。イナーシャパターンは、多軸システムの機械端にかかるイナーシャの時間変化を表す情報である。イナーシャパターン取得部１４は、イナーシャパターンを取得すると、これを第１計算部１５に出力する。
【００１８】
第１計算部１５は、多軸システムを構成する複数の電動機のそれぞれの運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを計算する。
【００１９】
計算結果保持部１６は、第１計算部１５による計算結果、すなわち、第１計算部１５で計算された複数の電動機のそれぞれの運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを保持する。
【００２０】
計算結果選択部１７は、計算結果保持部１６が保持している計算結果の中の一部を選択し、選択した計算結果を容量選定処理部１８に入力する。
【００２１】
容量選定処理部１８は、計算結果選択部１７から入力された計算結果に基づいて、電動機の容量を選定する。
【００２２】
選定結果報知部１９は、容量選定処理部１８による選定結果を報知する。
【００２３】
第２計算部２０は、多軸システムの機械端の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを計算する。
【００２４】
図２は、実施の形態にかかる電動機の容量選定装置１が備える多軸システムモデル保持部１０の一例を示す図である。図２に示したように、多軸システムモデル保持部１０は、複数種類の多軸システムの多軸システムモデルを保持する。図２に示した例では、多軸システムモデル保持部１０は、垂直多関節ロボットを表す多軸システムモデル５１、水平多関節ロボットを表す多軸システムモデル５２、パラレルリンクロボットを表す多軸システムモデル５３、ガントリロボットを表す多軸システムモデル５４、などを保持する。なお、多軸システムモデル保持部１０が保持する多軸システムモデルを図２に示したものに限定するものではない。
【００２５】
図３は、実施の形態にかかる電動機の容量選定装置１を実現するハードウェアの一例を示す図である。容量選定装置１は、図３に示した演算装置１０１、記憶装置１０２、入力装置１０３および表示装置１０４を備えるコンピュータ１００により実現することができる。
【００２６】
演算装置１０１にはＣＰＵ（Central  Processing  Unit）を適用することができ、記憶装置１０２にはＲＡＭ（Random  Access  Memory）およびＲＯＭ（Read  Only  Memory）を適用することができる。また、入力装置１０３にはマウス、キーボード、タッチパネルなどを適用することができ、表示装置１０４には液晶モニタ、ディスプレイなどを適用することができる。
【００２７】
容量選定装置１の第１計算部１５、計算結果選択部１７、容量選定処理部１８および第２計算部２０は、これらの各部として動作するためのプログラムを演算装置１０１が実行することにより実現される。第１計算部１５、容量選定処理部１８および第２計算部２０として動作するためのプログラムは記憶装置１０２に予め格納されている。演算装置１０１は、上記プログラムを記憶装置１０２から読み出して実行することにより、第１計算部１５、容量選定処理部１８および第２計算部２０として動作する。
【００２８】
容量選定装置１の多軸システムモデル保持部１０および計算結果保持部１６は記憶装置１０２により実現される。また、容量選定装置１の諸元情報取得部１１、運転パターン取得部１２、負荷パターン取得部１３およびイナーシャパターン取得部１４は、入力装置１０３により実現される。選定結果報知部１９は、表示装置１０４により実現される。
【００２９】
次に、容量選定装置１の動作について説明する。ここでは、多軸システムが２軸マニピュレータである場合を例として、容量選定装置１が電動機の容量を選定する動作を説明する。
【００３０】
図４は、実施の形態にかかる容量選定装置１の多軸システムモデル保持部１０に保持された２軸マニピュレータの機構概略図である。
【００３１】
図４に示した多軸システムである２軸マニピュレータは、第１リンク３０、第２リンク３１および第３リンク３２を含んで構成されている。第１リンク３０は、一端が固定されており外力によって位置が変化することはない。第１リンク３０の他端には、第２リンク３１の一端が、図示を省略した第１減速機および第１カップリングを介して接続されている。第２リンク３１は、第１リンク３０の他端に固定された第１電動機３５により第１減速機および第１カップリングを介して回転駆動される。第２リンク３１の他端には、第３リンク３２の一端が、図示を省略した第２減速機および第２カップリングを介して接続されている。第３リンク３２は、第２リンク３１の他端に固定された第２電動機３６により第２減速機および第２カップリングを介して回転駆動される。第３リンク３２の他端は２軸マニピュレータの機械端４１を含む。機械端４１は、第３リンク３２の端面の中心点である。機械端４１の位置は、図示した座標系４０によって表される。座標系４０は第１リンク３０の一端に固定された座標系である。角度θ1は第１電動機３５の回転角、角度θ2は第２電動機３６の回転角である。機械端４１は、第１電動機３５および第２電動機３６の少なくとも１つが動作することにより、多軸システムモデルに基づき定義される空間内の所望の位置に移動する。第１リンク３０、第２リンク３１、第３リンク３２、第１減速機、第１カップリング、第２減速機および第２カップリングは２軸マニピュレータを構成する機械要素である。
【００３２】
図５は、実施の形態にかかる容量選定装置１の動作の一例を示すフローチャートである。図５に記載のフローチャートは、容量選定装置１が多軸システムの各電動機の容量を選定する動作を示している。
【００３３】
図５に記載のフローチャートに従った動作は、電動機の容量選定動作の開始を指示する操作を使用者から受け付けた場合に開始となる。
【００３４】
容量選定装置１は、動作を開始すると、まず、多軸システムモデル保持部１０で保持している複数の多軸システムモデルの中の１つを使用者に選択させるためのメニューを表示装置１０４に表示し、多軸システムモデルの選択を受け付ける（ステップＳ１１）。ここでは図４に示した構成の２軸マニピュレータが選択されたものとして説明を続ける。図４に示した構成の２軸マニピュレータが選択された場合、第１電動機３５が第１容量選定対象電動機、第２電動機３６が第２容量選定対象電動機となる。多軸システムモデルの選択結果は諸元情報取得部１１に通知される。
【００３５】
容量選定装置１は、次に、選択された多軸システムモデルの諸元情報を取得する（ステップＳ１２）。具体的には、容量選定装置１は、選択された多軸システムの諸元情報を使用者に入力させるためのメニューを表示装置１０４に表示し、入力を受け付けることにより諸元情報を取得する。このステップＳ１２においては、諸元情報取得部１１が、ステップＳ１１で選択された多軸システムモデルに関する諸元情報を取得する。諸元情報取得部１１が取得する諸元情報の例は、多軸システムモデルを構成する各機械要素の寸法、質量、慣性モーメント、減速比、摩擦係数などである。諸元情報取得部１１が取得する諸元情報の具体例は、第１リンク３０の長さ、第２リンク３１の長さおよび質量、第３リンク３２の長さおよび質量、第１減速機の減速比、第２減速機の減速比、第１リンク３０と第２リンク３１の接続部の慣性モーメントおよび摩擦係数、第２リンク３１と第３リンク３２の接続部の慣性モーメントおよび摩擦係数である。ここで、第１リンク３０と第２リンク３１の接続部は、第１減速機および第１カップリングを含む。また、第２リンク３１と第３リンク３２の接続部は、第２減速機および第２カップリングを含む。なお、第１容量選定対象電動機および第２容量選定対象電動機の両方の選定作業で使用される諸元情報については、１度入力することでそれぞれの選定対象電動機の選定作業で使用することができる構成としてもよい。すなわち、諸元情報取得部１１は、第１容量選定対象電動機および第２容量選定対象電動機の両方の選定作業に共通の諸元情報については重複入力させずに１回の入力で諸元情報を取得する。例えば、第３リンク３２の質量は第１容量選定対象電動機および第２容量選定対象電動機の両方の選定作業において必要となるため、一方の容量選定対象電動機に対して情報が入力されると、他方の容量選定対象電動機に対して情報が入力されたものとして取り扱う。このような構成とすることにより、使用者の作業負荷の軽減および作業時間の短縮を実現できる。また、本来同じ情報を入力すべきところで異なる情報を誤入力してしまうといったミスを防止することもできる。
【００３６】
容量選定装置１は、次に、選択された多軸システムモデルの機械端４１の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを取得する（ステップＳ１３）。具体的には、容量選定装置１は、機械端４１の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを使用者に入力させるためのメニューを表示装置１０４に表示し、入力を受け付けることにより機械端４１の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを取得する。このステップＳ１３においては、運転パターン取得部１２が機械端４１の運転パターンを取得し、負荷パターン取得部１３が機械端４１の負荷パターンを取得し、イナーシャパターン取得部１４が機械端４１のイナーシャパターンを取得する。
【００３７】
運転パターン取得部１２が取得する機械端４１の運転パターンの例は、機械端４１の位置、速度、加速度、角度、角速度、角加速度またはこれらを組み合わせたものである。図６は、運転パターン取得部１２が取得する機械端４１の運転パターンの一例を示す図である。図６において、ｖxは図４に示した座標系４０におけるＸ方向の速度である。ｖyは座標系４０におけるＹ方向の速度である。ｖzは座標系４０におけるＺ方向の速度である。
【００３８】
負荷パターン取得部１３が取得する機械端４１の負荷パターンの例は、力、トルクまたはこれらを組み合わせたものである。図７は、負荷パターン取得部１３が取得する機械端４１の負荷パターンの一例を示す図である。図７において、Ｆxは図４に示した座標系４０におけるＸ方向にかかる力である。Ｆyは座標系４０におけるＹ方向にかかる力である。Ｆzは座標系４０におけるＺ方向にかかる力である。
【００３９】
イナーシャパターン取得部１４が取得する機械端４１のイナーシャパターンの例は、質量、慣性モーメントまたはこれらを組み合わせたものである。図８は、イナーシャパターン取得部１４が取得する機械端４１のイナーシャパターンの一例を示す図である。図８において、Ｍeは機械端４１における質量である。
【００４０】
容量選定装置１は、次に、ステップＳ１１〜Ｓ１３で取得した情報に基づいて、多軸システムを構成する各電動機の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを計算する（ステップＳ１４）。このステップＳ１４において、運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンの計算は第１計算部１５が行う。具体的には、第１計算部１５は、多軸システムモデル、多軸システムモデルの諸元情報、多軸システムの機械端の運転パターン、多軸システムの機械端の負荷パターンおよび多軸システムの機械端のイナーシャパターンを入力情報とし、これらの入力情報を使用して逆運動力学計算を行うことで、各容量選定対象電動機の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを求める。ここでは、容量選定装置１は、第１容量選定対象電動機である第１電動機３５および第２容量選定対象電動機である第２電動機３６について、運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを計算する。
【００４１】
第１計算部１５が算出する運転パターンの例は、位置、速度および加速度の組み合わせ、または、角度、角速度および角加速度の組み合わせである。図９は、第１計算部１５が算出する運転パターンの一例を示す図である。図９において、θ1は第１電動機３５の角度、θ'1は第１電動機３５の角速度、θ"1は第１電動機３５の角加速度である。第１計算部１５は、第２電動機３６の角度、角速度および角加速度についても算出する。
【００４２】
第１計算部１５が算出する負荷パターンの例は、力またはトルクである。図１０は、第１計算部１５が算出する負荷パターンの一例を示す図である。図１０において、Ｔ1は第１電動機３５のトルクである。第１計算部１５は、第２電動機３６の負荷パターンについても算出する。
【００４３】
第１計算部１５が算出するイナーシャパターンの例は、質量または慣性モーメントである。図１１は、第１計算部１５が算出するイナーシャパターンの一例を示す図である。図１１において、Ｉ1は第１電動機３５の慣性モーメントである。第１計算部１５は、第２電動機３６のイナーシャパターンについても算出する。
【００４４】
第１計算部１５が算出した第１電動機３５および第２電動機３６のそれぞれの運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンは計算結果保持部１６で保持される。
【００４５】
容量選定装置１は、次に、ステップＳ１４で計算した各電動機（第１電動機３５，第２電動機３６）の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンに基づいて、多軸システムを構成する各電動機の容量を選定する（ステップＳ１５）。このステップＳ１５では、容量選定処理部１８が、各電動機の容量を選定する。このとき、計算結果選択部１７が、計算結果保持部１６で保持されている計算結果の中から必要な計算結果を選択して容量選定処理部１８に入力する。すなわち、容量選定処理部１８が第１電動機３５の容量を選定する場合には、計算結果選択部１７が第１電動機３５の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを計算結果保持部１６から読み出して容量選定処理部１８に入力する。容量選定処理部１８が第２電動機３６の容量を選定する場合には、計算結果選択部１７が第２電動機３６の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを計算結果保持部１６から読み出して容量選定処理部１８に入力する。
【００４６】
容量選定処理部１８は、第１電動機３５の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンが入力された場合、入力された運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンに従った動作が可能な電動機の容量を第１電動機３５の容量として選定する。同様に、容量選定処理部１８は、第２電動機３６の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンが入力された場合、入力された運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンに従った動作が可能な電動機の容量を第２電動機３６の容量として選定する。なお、容量選定処理部１８は、少なくとも電動機の運転パターン（第１電動機３５の運転パターン，第２電動機３６の運転パターン）が分かれば、電動機の運動パターンに従った動作が可能な電動機の容量を選定することが可能である。よって、計算結果選択部１７は、少なくとも電動機の運転パターンを容量選定処理部１８に入力させればよい。容量選定処理部１８は、電動機の運転パターンだけが入力された場合は入力された運動パターンに基づいて電動機の容量を選定し、電動機の運動パターンに加えて負荷パターンおよびイナーシャパターンの少なくともいずれか一方が入力された場合には、入力された各情報に基づいて電動機の容量を選定する。
【００４７】
容量選定装置１は、次に、ステップＳ１５における選定結果を報知する（ステップＳ１６）。このステップＳ１６では、選定結果報知部１９が、容量選定処理部１８で選定された第１電動機３５の容量および第２電動機３６の容量を表示装置に表示するなどして使用者に知らせる。なお、選定結果報知部１９は、容量選定処理部１８による選定結果の表示に代えて、または、選定結果の表示に加えて、選定結果を示すデータを生成して外部に出力するようにしてもよい。また、選定結果報知部１８は、表示に代えて、または、表示に加えて、選定結果を音声で知らせるようにしてもよい。
【００４８】
容量選定装置１は、ステップＳ１６において、上記の選定結果に加えて、第１電動機３５および第２電動機３６の運転パターンを併せて表示するようにしてもよい。この場合、容量選定装置１は、第１電動機３５および第２電動機３６の運転パターンの変更を受け付けるようにしてもよい。すなわち、容量選定装置１は、ステップＳ１５における選定結果と、計算結果保持部１６で保持している第１電動機３５の運転パターンおよび第２電動機３６の運転パターンとを表示し、使用者により運転パターンの変更操作が行われるのを待つようにしてもよい。容量選定装置１は、第１電動機３５の運転パターンおよび第２電動機３６の運転パターンの少なくとも一方の変更操作が行われた場合、変更後の運転パターンに基づいて、第１電動機３５および第２電動機３６の容量を再度選定する。運転パターンの変更は、運転パターン取得部１２が受け付ける。すなわち、運転パターン取得部１２は、運転パターンの変更操作を受け付けると、受け付けた変更操作に従い、計算結果保持部１６が保持している第１電動機３５の運転パターンおよび第２電動機３６の運転パターンの少なくとも一方を変更する。計算結果保持部１６は、保持している運転パターンが変更された場合、変更後の運転パターンを第２計算部２０に出力する。
【００４９】
図１２は、容量選定装置１が電動機（第１電動機３５，第２電動機３６）の選定を再度実施する動作の一例を示すフローチャートである。図１２に示したフローチャートは、電動機の運転パターンの変更を受け付ける場合の動作を示している。図１２に示したステップＳ２１〜Ｓ２３は、図５に示したステップＳ１６に続いて実行される。
【００５０】
容量選定装置１は、第１電動機３５の運転パターンおよび第２電動機３６の運転パターンの少なくとも一方の変更操作を受け付けて運転パターンが変更されると（ステップＳ２１）、ステップＳ２２〜Ｓ２５を実行し、多軸システムの各電動機の容量を再選定するとともに選定結果を再報知する。
【００５１】
具体的には、まず、容量選定装置１の第２計算部２０が、変更後の第１電動機３５の運転パターンおよび第２電動機３６の運転パターンを用いて順運動力学計算を行い、機械端４１の運転パターン、機械端４１の負荷パターンおよび機械端４１のイナーシャパターンを算出する（ステップＳ２２）。
【００５２】
次に、第１計算部１５が、第２計算部２０で算出された機械端４１の運転パターン、機械端４１の負荷パターンおよび機械端４１のイナーシャパターンと、図５に示したステップＳ１２で取得済みの諸元情報とを用いて逆運動力学計算を行い、多軸システムの各電動機（第１電動機３５，第２電動機３６）の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを再度算出する（ステップＳ２３）。このステップＳ２３の処理は、図５に示したステップＳ１４と同様の処理である。
【００５３】
次に、容量選定処理部１８が、第１計算部１５で算出された各電動機の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンに基づいて、各電動機の容量を再度選定する（ステップＳ２４）。このステップＳ２４の処理は、図５に示したステップＳ１５と同様の処理である。
【００５４】
容量選定装置１は、多軸システムの各電動機、すなわち第１電動機３５および第２電動機３６の容量を再選定した後、選定結果を再報知する（ステップＳ２５）。
【００５５】
このように、容量選定装置１は、多軸システムを構成する電動機の運転パターンを変更する操作が行われると、変更後の運転パターンに基づいて多軸システムの機械端４１の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを算出し、さらに、多軸システムの機械端４１の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンに基づいて、多軸システムを構成する電動機の選定を再度行う。
【００５６】
以上のように、本実施の形態にかかる電動機の容量選定装置１は、複数の機械要素および複数の電動機を組み合わせて構成される多軸システムの構成を表す多軸システムモデルを複数種類保持する多軸システムモデル保持部１０と、多軸システムモデル保持部１０が保持している複数の多軸システムモデルの中から選択された多軸システムモデルに基づいて、選択された多軸システムモデルを構成する各電動機の容量を選定する容量選定部２と、容量選定部２による各電動機の容量選定結果を報知する選定結果報知部１９とを備えることとした。本実施の形態にかかる電動機の容量選定装置１によれば、使用者が機械要素を接続する作業が不要となり、使用者の負荷を軽減させることができる。
【００５７】
なお、本実施の形態において、第１計算部１５は、多軸システムの機械端の運転パターン、多軸システムの機械端の負荷パターンおよび多軸システムの機械端のイナーシャパターンを使用した逆運動力学計算を行うことにより多軸システムを構成する各電動機の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを求めることとした。しかし、多軸システムの機械端の運転パターン、多軸システムの機械端の負荷パターンおよび多軸システムの機械端のイナーシャパターンのうち、少なくとも１つを用いて逆運動力学計算を行うことにより多軸システムを構成する各電動機の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを求めることが可能である。よって、第１計算部１５は、多軸システムモデルおよび多軸システムモデルの諸元情報と、多軸システムの機械端の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンの中の少なくとも１つとに基づいて、多軸システムを構成する各電動機の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンを算出するようにしてもよい。この場合、第２計算部２０は、多軸システムの機械端の運転パターン、負荷パターンおよびイナーシャパターンの全てを算出するのではなく、第１計算部１５が逆運動力学計算で使用する情報のみを算出すればよい。例えば、第１計算部１５が機械端の運転パターンのみを使用して逆運動力学計算を行う構成の場合、第２計算部２０は、機械端の運転パターンのみを算出すればよい。
【００５８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  電動機の容量選定装置、２  容量選定部、１０  多軸システムモデル保持部、１１  諸元情報取得部、１２  運転パターン取得部、１３  負荷パターン取得部、１４  イナーシャパターン取得部、１５  第１計算部、１６  計算結果保持部、１７  計算結果選択部、１８  容量選定処理部、１９  選定結果報知部、２０  第２計算部、３０  第１リンク、３１  第２リンク、３２  第３リンク、３５  第１電動機、３６  第２電動機、４０  座標系、４１  機械端、５１〜５４  多軸システムモデル。
【図１】
2019150484.tif 000003
【図２】
2019150484.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019150484.tif 000009
【図８】
2019150484.tif 000010
【図９】
2019150484.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
2019150484.tif 000015
2019150484.tif 000016