(57)【要約】【課題】  従来のモータ選定の方法ではモータ回転速度と出力トルクの相関が考慮されておらず、実機への適用後に出力不足が判明することがあった。また、ブレーキ付きサーボモータの選定においては、モータ選定後にブレーキのオプションを選択し適合性を判断するため、ブレーキの慣性モーメントを考慮して再計算が必要という問題もあった。【解決手段】  モータ動作条件とモータ仕様テーブルとの適合性判定の時に、回転速度−トルク特性を考慮する。また、ブレーキのオプション分の慣性モーメントは機械諸元入力時に与えることで、選定後の再計算を不要とする。【選択図】図３
2006042589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータ駆動のサーボシステム選択手段と、前記サーボシステムの機械諸元入力手段と、前記サーボシステムの負荷の運動パターン入力手段と、前記サーボシステム選択手段と前記機械諸元入力手段と前期負荷運動パターン入力手段の出力結果に基づいて、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手段と、前記演算手段において求められた要求仕様に基づいて、前記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において、
前記サーボモータ検索手段は、
前記サーボモータの必要最大回転速度比較手段、
前記サーボモータの必要最大トルク、定常トルクと摩擦分トルクの和および実行トルクの比較手段、
前記サーボモータの回転速度−トルク特性比較手段からなり、
最初に前記必要最大回転速度比較手段において前記サーボモータの適合判断がなされ、
次に前記サーボモータの必要最大トルク、定常トルクと摩擦分トルクの和および実行トルクの比較手段において前記サーボモータの適合判断が順不同でなされ、
最後に前記サーボモータの回転速度−トルク特性比較手段においてサーボモータ適合判断がなされることを特徴とするサーボモータ選定装置。
【請求項２】
前記回転速度−トルク特性が関数式で表現されたことを特徴とする請求項１に記載のサーボモータ選定装置。
【請求項３】
前記サーボモータはブレーキ付きサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記ブレーキの慣性モーメントが予め前記サーボモータの負荷慣性モーメントに含まれる演算手段を有することを特徴とする請求項１に記載のサーボモータ選定装置。
【請求項４】
前記サーボモータはオイルシール付きサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記オイルシール付加時の定格トルクを前記サーボモータの定格トルクとして演算する
ことを特徴とする請求項１に記載のサーボモータ選定装置。
【請求項５】
前記サーボモータは減速機付きサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記減速機効率を総合効率算出に用いる演算手段を有することを特徴とする請求項１に記載のサーボモータ選定装置。
【請求項６】
前記サーボモータはブレーキ、オイルシール、減速機が任意に付加されたサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記ブレーキの慣性モーメントが予め前記サーボモータの負荷慣性モーメントに含まれる演算手段を有し、
前記オイルシール付加時の定格トルクを前記サーボモータの定格トルクとして演算し、
前記減速機効率を総合効率に用いる演算手段を有することを特徴とする請求項１に記載のサーボモータ選定装置。
【請求項７】
サーボモータ駆動のサーボシステム選択手順を処理し、前記サーボシステムの機械諸元入力手順を処理し、前記サーボシステムの負荷の運動パターン入力手順を処理し、前記サーボシステム選択手順と前記機械諸元入力手順と前期負荷運動パターン入力手順の出力結果に基づいて、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順を処理し、前記演算手順において求められた要求仕様に基づいて、前記サーボシステムに適合したサーボモータの検索手順を処理するサーボモータ選定方法において、
前記サーボモータ検索手順は、前記サーボモータの速度仕様比較手順が処理された後、前記サーボモータのトルク仕様比較手順が処理されることを特徴とするサーボモータ選定方法。
【請求項８】
前記サーボモータ検索手順は、
前記サーボモータの必要最大回転速度が比較され、
前記サーボモータの必要最大トルク、定常トルクと摩擦分トルクの和および実行トルクが順不同で比較され、
前記サーボモータの回転速度−トルク特性が比較されることを特徴とする請求項７に記載のサーボモータ選定方法。
【請求項９】
前記回転速度−トルク特性が関数式で表現されたことを特徴とする請求項８に記載のサーボモータ選定方法。
【請求項１０】
前記サーボモータはブレーキ付きサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記ブレーキの慣性モーメントが予め前記サーボモータの負荷慣性モーメントに含まれる演算手順を有することを特徴とする請求項７に記載のサーボモータ選定方法。
【請求項１１】
前記サーボモータはオイルシール付きサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記オイルシール付加時の定格トルクを前記サーボモータの定格トルクとして演算することを特徴とする請求項７に記載のサーボモータ選定方法。
【請求項１２】
前記サーボモータは減速機付きサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記減速機効率を総合効率算出に用いる演算手段を有することを特徴とする請求項７に記載のサーボモータ選定方法。
【請求項１３】
前記サーボモータはブレーキ、オイルシール、減速機が任意に付加されたサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記ブレーキの慣性モーメントが予め前記サーボモータの負荷慣性モーメントに含まれる演算手段を有し、
前記オイルシール付加時の定格トルクを前記サーボモータの定格トルクとして演算し、
前記減速機効率を総合効率に用いる演算手段を有することを特徴とする請求項７に記載のサーボモータ選定方法。
【請求項１４】
サーボシステムに適合したサーボモータの検索を行うコンピュータ読み取り可能なプログラムであって、
サーボモータ駆動のサーボシステム選択手順と、
前記サーボシステムの機械諸元入力手順と、
前記サーボシステムの負荷の運動パターン入力手順と、
前記サーボシステム選択手順と前記機械諸元入力手順と前期負荷運動パターン入力手順の出力結果に基づいて、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順と、
前記演算手順において求められた要求仕様に基づいて、前記サーボモータの速度仕様比較手順が処理された後、前記サーボモータのトルク仕様比較手順が処理されるサーボモータ検索手順とをコンピュータに実行させるためのサーボモータ選定プログラム。
【請求項１５】
前記サーボモータ検索手順は、
前記サーボモータの必要最大回転速度が比較され、
前記サーボモータの必要最大トルク、定常トルクと摩擦分トルクの和および実行トルクが順不同で比較され、
前記サーボモータの回転速度−トルク特性が比較される手順であることを特徴とする請求項１４に記載のサーボモータ選定プログラム。
【請求項１６】
前記回転速度−トルク特性が関数式で表現されたことを特徴とする請求項１５に記載のサーボモータ選定プログラム。
【請求項１７】
前記サーボモータはブレーキ付きサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記ブレーキの慣性モーメントが予め前記サーボモータの負荷慣性モーメントに含まれる演算手順を有することを特徴とする請求項１４に記載のサーボモータ選定プログラム。
【請求項１８】
前記サーボモータはオイルシール付きサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、
前記オイルシール付加時の定格トルクを前記サーボモータの定格トルクとして演算する
ことを特徴とする請求項１４に記載のサーボモータ選定方法。
【請求項１９】
前記サーボモータは減速機付きサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記減速機効率を総合効率算出に用いる演算手段を有することを特徴とする請求項１４に記載のサーボモータ選定方法。
【請求項２０】
前記サーボモータはブレーキ、オイルシール、減速機が任意に付加されたサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記ブレーキの慣性モーメントが予め前記サーボモータの負荷慣性モーメントに含まれる演算手段を有し、
前記オイルシール付加時の定格トルクを前記サーボモータの定格トルクとして演算し、
前記減速機効率を総合効率に用いる演算手段を有することを特徴とする請求項１４に記載のサーボモータ選定方法。
【請求項２１】
請求項１４乃至２０いずれかに記載のサーボモータ選定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項２２】
請求項１乃至６いずれかに記載のサーボモータ選定装置によって選定されたことを特徴とするモータ。
【請求項２３】
請求項１乃至６いずれかに記載のサーボモータ選定装置によって選定されたモータによって駆動されることを特徴とするサーボシステム。
【請求項２４】
請求項７乃至１３いずれかに記載のサーボモータ選定方法によって選定されたことを特徴とするモータ。
【請求項２５】
請求項７乃至１３いずれかに記載のサーボモータ選定方法によって選定されたモータによって駆動されることを特徴とするサーボシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボシステムを設計する際に用いるサーボモータ選定装置、サーボモータ選定方法、プログラムおよび記録媒体に関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
従来、サーボシステムを構成するサーボモータの選定方法では、モータ仕様テーブルの値と負荷の動作パターンから計算される必要最大回転速度、必要最大トルクおよび実効トルクを比較し、利用者が選択したモータとの適合性を判定している（例えば、特許文献１従来例参照）。
【特許文献１】特許第３２９６４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のサーボモータ選定方法では、必要最大回転速度、必要最大トルクおよび実効トルクをそれぞれ個別にモータ仕様テーブルの値と比較するだけなので、モータ回転速度と出力トルクの相関は考慮されておらず、十分な出力トルクが得られない回転速度の領域においても、モータが適用可能と誤って判定される問題があった。また、モータ選定後にブレーキのオプションを選択し適合性を再度判断するため、ブレーキの慣性モーメントを考慮して再計算が必要という問題もあった。また、オイルシールを付加する場合は定格出力を再検討する必要があり、減速機付きモータを選定する際は減速比と効率を別途考慮して計算する必要があった。
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、十分な出力トルクが得られない回転速度の領域においても、モータの適用可否を正しく判定するとともに、効率良くサーボモータを選定できる方法およびプログラム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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は次のような方法をとった。
請求項１に記載の発明は、サーボモータ駆動のサーボシステム選択手段と、前記サーボシステムの機械諸元入力手段と、前記サーボシステムの負荷の運動パターン入力手段と、前記サーボシステム選択手段と前記機械諸元入力手段と前期負荷運動パターン入力手段の出力結果に基づいて、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手段と、前記演算手段において求められた要求仕様に基づいて、前記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において、前記サーボモータ検索手段は、前記サーボモータの必要最大回転速度比較手段、前記サーボモータの必要最大トルク、定常トルクと摩擦分トルクの和および実行トルクの比較手段、前記サーボモータの回転速度−トルク特性比較手段からなり、最初に前記必要最大回転速度比較手段において前記サーボモータの適合判断がなされ、次に前記サーボモータの必要最大トルク、定常トルクと摩擦分トルクの和および実行トルクの比較手段において前記サーボモータの適合判断が順不同でなされ、最後に前記サーボモータの回転速度−トルク特性比較手段においてサーボモータ適合判断がなされることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記回転速度−トルク特性が関数式で表現されたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記サーボモータはブレーキ付きサーボモータであって、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記ブレーキの慣性モーメントが予め前記サーボモータの負荷慣性モーメントに含まれる演算手段を有することを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記サーボモータはオイルシール付きサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記オイルシール付加時の定格トルクを前記サーボモータの定格トルクとして演算することを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記サーボモータは減速機付きサーボモータであって、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記減速機効率を総合効率算出に用いる演算手段を有することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記サーボモータはブレーキ、オイルシール、減速機が任意に付加されたサーボモータであって、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記ブレーキの慣性モーメントが予め前記サーボモータの負荷慣性モーメントに含まれる演算手段を有し、前記オイルシール付加時の定格トルクを前記サーボモータの定格トルクとして演算し、前記減速機効率を総合効率に用いる演算手段を有することを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、サーボモータ駆動のサーボシステム選択手順を処理し、前記サーボシステムの機械諸元入力手順を処理し、前記サーボシステムの負荷の運動パターン入力手順を処理し、前記サーボシステム選択手順と前記機械諸元入力手順と前期負荷運動パターン入力手順の出力結果に基づいて、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順を処理し、前記演算手順において求められた要求仕様に基づいて、前記サーボシステムに適合したサーボモータの検索手順を処理するサーボモータ選定方法において、前記サーボモータ検索手順は、前記サーボモータの速度仕様比較手順が処理された後、前記サーボモータのトルク仕様比較手順が処理されることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、前記サーボモータ検索手順は、前記サーボモータの必要最大回転速度が比較され、前記サーボモータの必要最大トルク、定常トルクと摩擦分トルクの和および実行トルクが順不同で比較され、前記サーボモータの回転速度−トルク特性が比較されることを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、前記回転速度−トルク特性が関数式で表現されたことを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、前記サーボモータはブレーキ付きサーボモータであって、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記ブレーキの慣性モーメントが予め前記サーボモータの負荷慣性モーメントに含まれる演算手順を有することを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明は、前記サーボモータはオイルシール付きサーボモータであって、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記オイルシール付加時の定格トルクを前記サーボモータの定格トルクとして演算することを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明は、前記サーボモータは減速機付きサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記減速機効率を総合効率算出に用いる演算手段を有することを特徴とするものである。
請求項１３に記載の発明は、前記サーボモータはブレーキ、オイルシール、減速機が任意に付加されたサーボモータであって、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記ブレーキの慣性モーメントが予め前記サーボモータの負荷慣性モーメントに含まれる演算手段を有し、前記オイルシール付加時の定格トルクを前記サーボモータの定格トルクとして演算し、前記減速機効率を総合効率に用いる演算手段を有することを特徴とするものである。
請求項１４に記載の発明は、サーボシステムに適合したサーボモータの検索を行うコンピュータ読み取り可能なプログラムであって、サーボモータ駆動のサーボシステム選択手順と、前記サーボシステムの機械諸元入力手順と、前記サーボシステムの負荷の運動パターン入力手順と、前記サーボシステム選択手順と前記機械諸元入力手順と前期負荷運動パターン入力手順の出力結果に基づいて、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順と、
前記演算手順において求められた要求仕様に基づいて、前記サーボモータの速度仕様比較手順が処理された後、前記サーボモータのトルク仕様比較手順が処理されるサーボモータ検索手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
請求項１５に記載の発明は、前記サーボモータ検索手順は、前記サーボモータの必要最大回転速度が比較され、前記サーボモータの必要最大トルク、定常トルクと摩擦分トルクの和および実行トルクが順不同で比較され、前記サーボモータの回転速度−トルク特性が比較される手順であることを特徴とするものである。
請求項１６に記載の発明は、前記回転速度−トルク特性が関数式で表現されたことを特徴とするものである。
請求項１７に記載の発明は、前記サーボモータはブレーキ付きサーボモータであって、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記ブレーキの慣性モーメントが予め前記サーボモータの負荷慣性モーメントに含まれる演算手順を有することを特徴とするものである。
請求項１８に記載の発明は、前記サーボモータはオイルシール付きサーボモータであって、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記オイルシール付加時の定格トルクを前記サーボモータの定格トルクとして演算することを特徴とするものである。
請求項１９に記載の発明は、前記サーボモータは減速機付きサーボモータであって、
前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、前記減速機効率を総合効率算出に用いる演算手段を有することを特徴とするものである。
請求項２０に記載の発明は、前記サーボモータはブレーキ、オイルシール、減速機が任意に付加されたサーボモータであって、前記サーボモータの要求仕様を求める演算手順は、
前記ブレーキの慣性モーメントが予め前記サーボモータの負荷慣性モーメントに含まれる演算手段を有し、前記オイルシール付加時の定格トルクを前記サーボモータの定格トルクとして演算し、前記減速機効率を総合効率に用いる演算手段を有することを特徴とするものである。
請求項２１に記載の発明は、請求項１４乃至請求項２０いずれかに記載のサーボモータ選定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、演算時間の少ない手順から適合性判定を行うので、選定にかかる演算時間の削減が出来る。
また、モータ検索手順として回転速度−トルク特性を考慮しているため、十分な出力トルクが得られない回転速度の領域においても、モータの適用可否を正しく判定することができる。
また、回転速度−トルク特性を関数式で簡潔に表現するため、少ないデータ量で特性データを記憶することができる。
また、サーボモータ仕様テーブルにブレーキ慣性モーメント値を含み、ブレーキの慣性モーメントを予め前記サーボモータの負荷慣性モーメントに含めて演算した後、サーボモータ仕様テーブルの値を比較して適合性を判定するので、モータ選定後の再計算および再判定が不要となり、選定時間が短縮できる。
また、サーボモータ仕様テーブルにオイルシールの摩擦分トルクを考慮したオイルシール付加時の定格トルクを持ち、オイルシール使用時はその定格トルクを元に適合性を判定するので、モータ選定後の再計算および再判定が不要となり、選定時間が短縮できる。
また、サーボモータ仕様テーブルに減速機付きサーボモータ仕様と減速機効率を持ち、減速機効率をトルク計算に用いて減速機付きか否かにかかわらず同等の演算手段で適合性を判定するので、モータ選定後の再計算および再判定が不要となり、選定時間が短縮できる。
また、サーボモータ仕様テーブルにブレーキ慣性モーメント値、オイルシールの摩擦分トルクを考慮したオイルシール付加時の定格トルク、減速機付きサーボモータ仕様と減速機効率を持ち、ブレーキ、オイルシール、減速機、それぞれ任意の組み合わせにおいても同等の演算手段で適合性を判定するので、モータ選定後の再計算および再判定が不要となり、選定時間が短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明のサーボモータ選定装置を示す構成図であり、表示装置１０１、計算機本体１０２および入力装置１０３で構成される。また、図２は前記電子計算機の構成図で、演算装置２０１、記憶装置２０３からなり、記憶装置２０３内には、サーボモータ選定プログラム本体（図示しない）、サーボモータ仕様テーブル２０４およびオペレーティングシステム（図示しない）が記憶されている。なお、記憶装置２０３はＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリーカード、光磁気ディスク等であってもよい。
【０００８】
前記構成における、サーボモータ選定方法の手順を図３に示す。オペレーティングシステム上でプログラムが実行されると、サーボシステム選択手段において、サーボシステムが選択される。本実施例においては、入力装置１０３を用いてサーボモータ駆動されるサーボシステム、例えばボールねじ機構が選択される（手順３０１：サーボシステム選択手順）。次に、機械諸元入力手段において、選択されたサーボシステムに関する機械諸元が入力される（手順３０２：機械諸元入力手順）。次に、負荷の運動パターン入力手段において、負荷の運動パターンが入力され（手順３０３：負荷の運動パターン入力手順）、演算手段において、手順３０１から手順３０３の入力内容に基づいて、サーボモータの要求仕様が求められる（図示しない演算手順）。次に、サーボモータ検索実行指令が入力されると、検索手段において、サーボモータの検索が実行される（手順３０４：検索手順）。このとき、演算装置２０１により条件に適合したサーボモータをサーボモータ仕様テーブル２０４から検索された場合（手順３０５）、適合サーボモータが表示装置１０１に一覧表示され、適用するサーボモータが選択される（手順３０６）。なお、適合サーボモータが検索されない（手順３０５）、あるいは速度超過の場合（手順３０７）は、プログラムのユーザが運転パターン入力速度を遅くしたり、あるいは速度超過以外の時は機械諸元入力で負荷を軽くしたりして、再び検索し適合するサーボモータが検索されるまで前記作業を繰り返す。
【０００９】
ここで、本実施例の適用例として、サーボモータ４０１、減速器４０２、カップリング４０３、負荷４０４、荷台４０５、レール４０６、ボールねじ４０７からなるボールねじ機構（図４）のサーボモータ選定方法を示す。
ボールねじ機構の機械諸元として、負荷質量ｍＷ  、荷台質量ｍＴ、負荷質量依存の摩擦係数μ、減速比Ｒ、減速機とカップリングの慣性モーメントＪＧ、ボールねじピッチＰＢ、ボールねじ直径ｄＢ、ボールねじ長さｌＢ、ボールねじ密度ρＢ、総合効率η、重力加速度ｇ、負荷への外力ＦＣおよび係数Ｋｖｎ＝ （ＰＢ ／ Ｒ）を定義すると、必要なモータ仕様は、次のように求められる。
【００１０】
（１）サーボモータ軸換算の負荷トルク（摩擦分トルクＴＦＲ）、サーボモータ軸換算の定常トルクＴＣ、これらの和であるサーボモータ軸換算の定常＋摩擦分トルクＴＣＦＲ 、およびサーボモータ軸換算の負荷慣性モーメントＪＬを求める。まず、ねじ受けの摩擦力ＦＦＲは、数式１のように求められる。
【００１１】
ＦＦＲ ＝ μ（ｍＷ ＋ ｍＴ）ｇ                               （１）
【００１２】
数式１より、負荷トルク（摩擦分トルクＴＦＲ）は数式２のように求められる。
【００１３】
ＴＦＲ ＝ ＦＦＲＫｖｎ ／ （２πη）                          （２）
サーボモータ軸換算の定常トルクＴＣは数式３のように求められる。
ＴＣ ＝ ＦＣＫｖｎ／ （２πη）                              （３）
これより、サーボモータ軸換算の定常＋摩擦分トルクＴＣＦＲ は数式４のように求められる。
ＴＣＦＲ＝ ｜ＴＣ ｜ ＋ ＴＦＲ                              （４）
【００１４】
次に、ねじ部慣性モーメントＪＭＣは数式５のように求められる。
【００１５】
ＪＭＣ＝ πρＢｌＢｄＢ４ ／ （３２Ｒ２）                    （５）
【００１６】
一方、負荷質量分慣性モーメントＪＷは数式６のように求められる。
ＪＷ ＝ （ｍＷ＋ ｍＴ）（Ｋｖｎ ／ ２π）２                   （６）
【００１７】
従って、負荷慣性モーメントＪＬは、数式７のように求められる。
【００１８】
ＪＬ ＝ ＪＭＣ＋ ＪＧ ＋ ＪＷ                                  （７）
【００１９】
ここで、サーボモータの回転子慣性モーメントをＪＭとすると、総合慣性モーメントＪＡは、数式８のように求められる。
【００２０】
ＪＡ ＝ ＪＬ＋ ＪＭ                                        （８）
【００２１】
（２）サーボモータの必要最大回転速度、区間必要トルク、必要最大トルク、および実行トルクを求める。運転パターンが区間ｉ ＝ １．．．ｎで区間終了時間ｔｉ、区間到達速度ｖｉであるとすると、サーボモータの区間回転速度ｎＭｉは数式９のように求められる。
【００２２】
ｎＭｉ ＝ ｖｉ ／ Ｋｖｎ                                     （９）
【００２３】
必要最大回転速度ｎＭＡＸは、数式１０のように求められる。
【００２４】
ｎＭＡＸ ＝ ｍａｘ（ｎＭｉ）（ｉ ＝ １．．．ｎ）             （１０）
【００２５】
区間加速トルクＴＡｉは数式１１のように求められるので、モータに求められる区間必要トルクＴｉは、数式１２のように求めることができる。
【００２６】
ＴＡｉ ＝ ２πＪＡ（ｖｉ − ｖｉ−１） ／ Ｋｖｎ（ｔｉ− ｔｉ−１）   （１１）
【００２７】
正転区間ｖｉ ＞ ０またはｖｉ ＝ ０でｖｉ−１ ＞ ０の時
Ｔｉ＝ ＴＡｉ ＋ ＴＦＲ  − ＴC                               （１２ａ）
逆転区間ｖｉ ＜ ０またはｖｉ ＝ ０でｖｉ−１ ＜ ０の時
Ｔｉ ＝ ＴＡｉ − ＴＦＲ  − ＴC                              （１２ｂ）
停止時ｖｉ ＝ ０かつｖｉ−１ ＝ ０の時はＴＦＲとＴＣの関係より
｜ＴＣ ｜ ＞ ＴＦＲ かつ ＴＣ  ＞ ０の時
Ｔｉ ＝ −ＴC  ＋ ＴＦＲ                                （１２ｃ）
｜ＴＣ ｜ ＞ ＴＦＲ かつ ＴＣ  ＜ ０の時
Ｔｉ ＝ −ＴC  −ＴＦＲ                          （１２ｄ）
｜ＴＣ ｜ ≦ ＴＦＲ  の時                               
Ｔｉ ＝ ０                                            （１２ｅ）
【００２８】
よって、必要最大トルクＴＭＡＸは数式１３のように求められる。
【００２９】
ＴＭＡＸ ＝ ｍａｘ（Ｔｉ）（ｉ＝１．．．ｎ）                   （１３）
【００３０】
また、実効トルクＴＲＭＳは数式１４のように求められる。
ＴＲＭＳ ＝ √（（Σｎｉ＝１Ｔｉ２（ｔｉ − ｔｉ−１）） ／ ｔｎ）                （１４）
【００３１】
さて、こうして求めたサーボモータに要求される仕様と、記憶装置２０３に記憶されたサーボモータ仕様テーブル（１）（図５）から適合モータを検索する流れを図８に示す。
図８において、サーボモータ検索手順は、次の通りである。まず、必要最大回転速度比較手段において、任意のサーボモータについて、必要最大回転速度と瞬時最大回転速度を比較する（手順８０２）。適合の場合、定常トルクと摩擦分トルクの和の比較手段において、定常トルクと摩擦分トルクの合計と定格トルクを比較する（手順８０３）。適合の場合、必要最大トルクの比較手段において、必要最大トルクと瞬時最大トルクを比較する（手順８０４）。適合の場合、実行トルクの比較手段において、実効トルクと定格トルクを比較する（手順８０５）。適合の場合、回転速度−トルク特性比較手段において、区間回転速度および区間トルクを図７に示す回転速度−トルク特性と比較する（手順８０６）。ここで、図７で示す回転速度−トルク特性表は、図６で示す回転速度−トルク特性を、回転速度１０ｍｉｎ−１毎にサンプリングした結果を表にしたものである。前記各手順において、不適合と判定されたときは直ちに右側の流れになり、他の適合性を判定するまでもなく、直ちに不適合と判定される。なお、前記手順８０２は速度仕様比較手順、手順８０３から手順８０６はトルク仕様比較手順であり、本実施例においては、速度仕様比較手順を処理した後、トルク仕様比較手順を処理している。
ここで、手順８０２から手順８０６の適合性判定の条件を次に示す。
（手順８０２）必要最大回転速度   ｎＭＡＸ＜ 瞬時最大回転速度  
（手順８０３）定常＋摩擦分トルク ＴＣＦＲ ＜ 定格トルク  
（手順８０４）必要最大トルク     ＴＭＡＸ ＜ 瞬時最大トルク
（手順８０５）実効トルク         ＴＲＭＳ＜ 定格トルク
（手順８０６）区間回転速度、区間必要トルク（ｎＭｉ，Ｔｉ）  
＜ 回転速度−トルク特性  （ｉ ＝ １．．．ｎ）     
ただし、区間回転速度ｎＭｉ  は回転速度−トルク特性表の回転速度の値と必ずしも一致するわけではないので、前後の値より補完した速度値でトルクを比較する。
【００３２】
ここで、一般に速度の表記は整数値なので、データ型としては整数（ｉｎｔ）型で表現できる。一方、トルクの表記は浮動小数（ｆｌｏａｔ）型として表現できる。このとき、整数（ｉｎｔ）型同士の比較演算は、浮動小数（ｆｌｏａｔ）型同士の演算と比較して、演算量が少ない。従って、手順８０２において演算量の少ない速度を先に比較し、適合しないモータは直ちに不適合と判定するため、不適合モータについては演算量の多いトルクの比較（手順８０３〜８０５）を検討する必要がなくなり、演算量の削減する効果がある。
なお、手順８０３〜８０５については本実施例の順序に限らず、任意でよい。
【００３３】
以上のように、モータ検索手順として回転速度−トルク特性を考慮しているため、十分な出力トルクが得られない回転速度の領域においても、モータの適用可否を正しく判定することができる。また、演算時間の少ない手順から適合性判定を行うので、選定に必要な演算時間の削減が出来る。
【実施例２】
【００３４】
数式１５は図６に示す回転速度−トルク特性を関数式で表現したものである。
【００３５】
0 ＜ ｎＭ，ｎＭ≦ 3000    ［区間１］のとき
Ｔ１＝ ｆ（ｎＭ１） 
＝  0.96                                                （１５ａ）
3000 ＜ ｎＭ ≦ 4500      ［区間２］のとき
Ｔ２＝ ｆ（ｎＭ２） 
＝ -2.48×10-4 ＋ 2.244                                 （１５ｂ）
3000 ＜ ｎＭ ≦ 4500      ［区間３］のとき
Ｔ３＝ ｆ（ｎＭ３） 
＝ 0                                                    （１５ｃ）
【００３６】
実施例１で示したモータ検索手順８０６において、区間ｉ（ｉ ＝ １,２,３）における区間回転速度ｎＭｉおよび区間必要トルクＴｉは、数式１５で表した各区間のＴｉ＝ ｆ（ｎＭｉ）（ｉ ＝ １,２,３）と比較する。
なお、数式１５の表現は比較対象のモータに合わせて表現すれば良い。また、区間も３つに限らず、該当サーボモータの特性を適当に表現する区間とすれば良い。
このように、回転速度−トルク特性を関数式で簡潔に表現するため、回転速度−トルク特性データを図７に示すデータテーブル形式で記憶するのと比較して、少ないデータ量で記憶することができる。
【実施例３】
【００３７】
図１０はブレーキ無しサーボモータ、図１１はブレーキ付きサーボモータを示す外形略図である。図１０において、ブレーキは減速器を介さずに直接サーボモータに組み込まれている。本実施例は、サーボモータ選定手順（図３）の手順３０２において、ブレーキ付サーボモータを指定した時は、図９に示すモータ仕様テーブル（２）内のブレーキ慣性モーメントを考慮して力学計算し、適合性を判定するものである。
実施例１における力学計算において、ブレーキ慣性モーメントをＪＢＲとすると、負荷慣性モーメントがＪＬは数式１６のように求められる。
【００３８】
ＪＬ＝ ＪＭＣ ＋ ＪＧ ＋ ＪＷ ＋ ＪＢＲ                            （１６）
【００３９】
負荷慣性モーメントＪＬ以外は実施例１と変わらず計算できるので、残りの処理を全く同じにすることができる。また、図８に示すモータ検索手順は実施例１と全く同様に行うことができる。
【００４０】
このように、ブレーキの仕様が機械諸元と共に与えられれば、従来例のようにモータ選定後の再計算をする必要がなく、選定時間が短縮できる。
【実施例４】
【００４１】
図１３はオイルシール付きサーボモータの外形略図である。
図１３において、オイルシールはモータ外部からの水分、油分をモータ内部に侵入させないように、モータ本体と回転子軸との隙間は被われている。
図１２はサーボモータ仕様テーブル（３）であり、図９のサーボモータ仕様テーブルに加えサーボモータにオイルシールのオプションを付加した場合のオイルシール付定格トルクのデータが含まれている。
本実施例は、サーボモータ選定手順（図３）の手順３０２において、オイルシール付きサーボモータを指定した時は、図８の手順８０３、手順８０５で、図１２のサーボモータ仕様テーブル（３）のオイルシール付き定格トルクを用いて適合性を判定するものである。力学計算は実施例１と変わらず、適合性判定の際に参照すべき定格トルクをオイルシール付き定格トルクとするだけで、同様の手順で選定を行うことが出来る。
【００４２】
このように、オイルシールを使用するかどうか機械諸元と共に与えられれば、従来例のようにモータ選定後の再計算をする必要が無く、選定時間が短縮できる。
【実施例５】
【００４３】
図１５は減速機付きサーボモータの外形略図である。精密な動作と小型化が要求される小型組み込みサーボモータにおいては、市販の減速機を別途取り付けるのではなく、モータ外形寸法に合わせた専用の減速機を予め組み込んだ一つのサーボモータ製品として製造される。
図１４はサーボモータ仕様テーブル（４）であり、図９のサーボモータ仕様テーブルに加え、減速機効率と減速比のデータが含まれている。また、通常のサーボモータと減速機付きサーボモータ両方の特性が含まれている。
本実施例は、サーボモータ選定手順（図３）の手順３０２において、減速機付きサーボモータを選定対象とした時は、図１４に示すモータ仕様テーブル（４）内の減速機効率を考慮して力学計算し、適合性を判定するものである。  
実施例１における力学計算において、負荷側の効率をηＷ、減速機効率をηＧ、とすると、総合効率ηは数式１７のように求められる。
【００４４】
η  ＝  ηＷηＧ                                            （１７）
【００４５】
総合効率η以外は実施例１と変わらず計算できるので、残りの処理を全く同じにすることができる。また、図８に示すモータ検索手順は実施例１と全く同様に行うことができる。このように、減速機付きのサーボモータ仕様テーブルが与えられ、減速機適用可否が機械諸元と共に与えられれば、従来例のようにモータ選定後に再計算や減速機の選定をする必要が無く、選定時間が短縮できる。
【実施例６】
【００４６】
図１７はブレーキ、オイルシール、減速機付きモータの外形略図である。精密な動作と小型化が要求される小型組み込みサーボモータにおいては、ブレーキ、オイルシール、減速機をそれぞれ組み付けて一つの製品として製造される。
図１６はサーボモータ仕様テーブル（５）であり、図９のサーボモータ仕様テーブルに加え、ブレーキ慣性モーメント、オイルシール付加時の定格トルク、減速機効率と減速比のデータが含まれている。
本実施例は、サーボモータ選定手順（図３）の手順３０２において、ブレーキ、オイルシール、減速機付きサーボモータを選定対象とした時は、図１６に示すモータ仕様テーブル（５）内のブレーキ慣性モーメント、オイルシール付き定格トルク、減速機効率を用いて力学計算し、適合性を判定するものである。
実施例１における力学計算において、ブレーキ慣性モーメントをＪＢＲとすると、負荷慣性モーメントＪＬは数式１８のように求められる。
【００４７】
ＪＬ  ＝  ＪＭＣ  ＋  ＪＧ  ＋  ＪＷ  ＋  ＪＢＲ                （１８）
【００４８】
そして負荷側の効率をηＷ、減速機効率をηＧ、とすると、総合効率ηは数式１９のように求められる。
【００４９】
η  ＝  ηＷηＧ                                            （１９）
【００５０】
負荷慣性モーメントＪＬと合効率η以外は実施例１と変わらず計算できる。適合性判定においては、図８の手順８０３、手順８０５で、図１６のサーボモータ仕様テーブル（５）のオイルシール付き定格トルクを用いて適合性を判定するものである。このように、ブレーキ、オイルシール、減速機付きサーボモータの選定においても、実施例３、４、５で示した手順の該当箇所を組み合わせることで、残りの演算を全く同じにすることができる。    
また同様に、これらブレーキ、オイルシール、減速機をそれぞれ０または複数個、任意に組み合わせても、本手順の該当箇所を適宜組み合わせることで、従来例のようにモータ選定後に再計算をする必要が無く、選定時間が短縮できる。
【００５１】
なお、本発明のサーボモータ選定方法は、前記実施例１および３で示したサーボシステムはボールネジ機構に限らず、ラック＆ピニオン機構、タイミングベルト機構等、あらゆるサーボシステムに適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
従来のサーボモータと同様な方法で選定を行っていた、パルスモータ、超音波モータなど、モータ全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のサーボモータ選定装置を示す構成図
【図２】電子計算機の内部構成図
【図３】サーボモータ選定方法の手順を示す流れ図
【図４】実施例１におけるサーボシステムの構成図
【図５】サーボモータの仕様を示す仕様テーブル（１）
【図６】サーボモータの回転速度−トルク特性を示す特性図
【図７】サーボモータの回転速度−トルク特性図より求めた回転速度−トルク特性表
【図８】本発明の方法のサーボモータ検索手順を示す流れ図
【図９】サーボモータの仕様を示す仕様テーブル（２）
【図１０】サーボモータの説明図
【図１１】ブレーキ付きサーボモータの説明図
【図１２】オイルシール付きサーボモータを含むサーボモータの仕様を示す仕様テーブル（３）
【図１３】オイルシール付きサーボモータの説明図
【図１４】減速機付きサーボモータを含むサーボモータの仕様を示す仕様テーブル（４）
【図１５】減速機付きサーボモータの説明図
【図１６】ブレーキ、オイルシール、減速機付きサーボモータを含むサーボモータの仕様を示す仕様テーブル（５）
【図１７】ブレーキ、オイルシール、減速機付きサーボモータの説明図
【符号の説明】
【００５４】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ  サーボモータ
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ  エンコーダ
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ  回転子軸
４、４ｅ  ブレーキ
５、５ｅ  オイルシール
６、６ｅ  減速機
１０１  表示装置
１０２  計算機本体
１０３  入力装置
２０１  演算装置
２０３  記憶装置
２０４  サーボモータ仕様テーブル
４０１  サーボモータ
４０２  減速機
４０３  カップリング
４０４  負荷
４０５  荷台（ねじ受け）
４０６  レール
４０７  ボールネジ
【図１】
2006042589.tif 000003
【図２】
2006042589.tif 000004
【図３】
2006042589.tif 000005
【図４】
2006042589.tif 000006
【図５】
2006042589.tif 000007
【図６】
2006042589.tif 000008
【図７】
2006042589.tif 000009
【図８】
2006042589.tif 000010
【図９】
2006042589.tif 000011
【図１０】
2006042589.tif 000012
【図１１】
2006042589.tif 000013
【図１２】
2006042589.tif 000014
【図１３】
2006042589.tif 000015
【図１４】
2006042589.tif 000016
【図１５】
2006042589.tif 000017
【図１６】
2006042589.tif 000018
【図１７】
2006042589.tif 000019