(57)【要約】【課題】従来のモータ選定装置においては、モータを選定する際に偏心荷重トルクを考慮しておらず、正確なモータ選定を行うことができないという問題があった。【解決手段】モータ選定装置は、ワークの質量中心とモータの回転中心との間の距離に関する情報を取得する機械条件取得部と、動作パターンに関する情報を取得する動作パターン取得部と、モータが許容可能な最大トルクである瞬時トルクに関する情報を取得するモータ情報取得部と、モータの回転位相に応じてモータが受ける負荷トルクである偏心荷重トルクを計算する偏心荷重トルク計算部と、モータが加速または減速する際に生じる加減速トルクを計算する加減速トルク計算部と、偏心荷重トルクと加減速トルクの合計値から必要トルクを計算する必要トルク計算部と、必要トルクがモータの瞬時トルク以下となっているか否かに基づいてモータ選定の可否を判定するモータ選定部と、を有する。【選択図】図１
2018153045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの質量中心と機械を駆動するモータの回転中心との間の距離に関する情報を取得する機械条件取得部と、
前記機械がワークに対して実行する動作パターンに関する情報を取得する動作パターン取得部と、
前記モータが許容可能な最大トルクである瞬時トルクに関する情報を取得するモータ情報取得部と、
ワークの質量中心が前記モータの回転中心に対して偏心しており、且つ、回転軸が鉛直方向と平行で無い場合に、前記動作パターン実行中における前記モータの回転位相に応じて前記モータが受ける負荷トルクである偏心荷重トルクを計算する偏心荷重トルク計算部と、
前記動作パターン実行中において前記モータが加速または減速する際に生じる加減速トルクを計算する加減速トルク計算部と、
前記動作パターン実行中における前記偏心荷重トルクと前記加減速トルクの合計値から必要トルクを計算する必要トルク計算部と、
前記動作パターン実行中において前記必要トルクが前記モータの瞬時トルク以下となっているか否かに基づいてモータ選定の可否を判断するモータ選定部と、
を有するモータ選定装置。
【請求項２】
前記偏心荷重トルク計算部は、相異なる２組の位相と偏心荷重トルクから任意の位相の偏心荷重トルクを求める、請求項１に記載のモータ選定装置。
【請求項３】
摩擦面と前記モータの回転中心との間の距離を摩擦力に乗算することにより摩擦トルクを求める摩擦トルク計算部をさらに有し、
前記必要トルク計算部は、前記偏心荷重トルクに前記摩擦トルクを加算することにより必要トルクを計算する、請求項１に記載のモータ選定装置。
【請求項４】
前記摩擦トルク計算部は、
類似の機械で使用するモータの情報を用いて、摩擦トルクの関数を多項式近似し、前記摩擦トルクの関数から摩擦係数を計算し、
前記摩擦係数から検討対象の機械の摩擦トルクを計算し、
前記必要トルク計算部は、検討対象の機械の偏心荷重トルクに前記摩擦トルクを加算することにより必要トルクを計算する、請求項３に記載のモータ選定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ選定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、実効トルクに関する情報を用いたモータ選定装置が知られている（例えば、特許文献１）。従来のモータ選定装置によるモータ選定方法について簡単に説明する。まず、記憶手段が記憶する、最大出力トルク、動摩擦トルク、一定負荷、加速時間、一定速時間、減速時間及び停止時間を読み出す。次に、加速時間におけるトルクを、最大出力トルクと、動摩擦トルクと、一定負荷とを加算して演算する。一定速時間におけるトルクは、動摩擦トルクと一定負荷とを加算して演算する。減速時間におけるトルクは、最大出力トルクと動摩擦トルクと負荷による一定負荷とを加算して演算する。停止時間におけるトルクは、一定負荷として演算する。次に、得られた、トルク、加速時間、一定速時間、減速時間及び停止時間を所定の式に与えて、実効トルクを演算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０２７２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のモータ選定装置においては、モータを選定する際に偏心荷重トルクを考慮しておらず、正確なモータ選定を行うことができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の実施例に係るモータ選定装置は、ワークの質量中心と機械を駆動するモータの回転中心との間の距離に関する情報を取得する機械条件取得部と、機械がワークに対して実行する動作パターンに関する情報を取得する動作パターン取得部と、モータが許容可能な最大トルクである瞬時トルクに関する情報を取得するモータ情報取得部と、ワークの質量中心がモータの回転中心に対して偏心しており、且つ、回転軸が鉛直方向と平行で無い場合、動作パターン実行中におけるモータの回転位相に応じてモータが受ける負荷トルクである偏心荷重トルクを計算する偏心荷重トルク計算部と、動作パターン実行中においてモータが加速または減速する際に生じる加減速トルクを計算する加減速トルク計算部と、動作パターン実行中における偏心荷重トルクと加減速トルクの合計値から必要トルクを計算する必要トルク計算部と、動作パターン実行中において必要トルクがモータの瞬時トルク以下となっているか否かに基づいてモータ選定の可否を判定するモータ選定部と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の実施例に係るモータ選定装置によれば、工作機械の傾斜軸等の偏心荷重トルクが発生する軸を駆動するためのモータの選定を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１に係るモータ選定装置のブロック図である。
【図２】モータの回転中心とワークの質量中心の位置関係を示す図である。
【図３】偏心荷重トルクと位相との関係を示すグラフである。
【図４】実施例１に係るモータ選定装置における速度及び加減速トルクの時間的変化を示すグラフである。
【図５Ａ】実施例１に係るモータ選定装置における速度及びワークの位置の時間的変化を示すグラフである。
【図５Ｂ】実施例１に係るモータ選定装置における加減速トルクの時間的変化を示すグラフである。
【図５Ｃ】実施例１に係るモータ選定装置における偏心荷重トルクの時間的変化を示すグラフである。
【図５Ｄ】実施例１に係るモータ選定装置における摩擦トルクの時間的変化を示すグラフである。
【図６】実施例１に係るモータ選定装置における加減速トルク、偏心荷重トルク、摩擦トルク及びこれらを加算した値の時間的変化を示すグラフである。
【図７】実施例１に係るモータ選定装置におけるモータの瞬時トルク及び必要トルクと速度との関係を示すグラフである。
【図８Ａ】偏心荷重トルクを考慮しなかった場合におけるモータの瞬時トルク及び必要トルクと速度の関係を示すグラフである。
【図８Ｂ】実施例１に係るモータ選定装置において、偏心荷重トルクを考慮した場合におけるモータの瞬時トルク及び必要トルクと速度の関係を示すグラフである。
【図９】実施例１に係るモータ選定装置によるモータ選定手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】モータの回転中心及び主軸の重心の位置関係を示す図である。
【図１１】偏心荷重トルクが生じるモータとワークの位置関係の第１例を示す図である。
【図１２】偏心荷重トルクが生じるモータとワークの位置関係の第２例を示す図である。
【図１３】偏心荷重トルクが生じるモータとワークの位置関係の第３例を示す図である。
【図１４】偏心荷重トルクと位相との関係を示すグラフの第１例である。
【図１５】偏心荷重トルクと位相との関係を示すグラフの第２例である。
【図１６】偏心荷重トルクと位相との関係を示すグラフの第３例である。
【図１７】実施例２に係るモータ選定装置のブロック図である。
【図１８】軸受に対するワークの位置と、重力及び遠心力との関係を示す図である。
【図１９Ａ】ある位相においてワークが受ける抗力の大きさを示す図である。
【図１９Ｂ】他の位相においてワークが受ける抗力の大きさを示す図である。
【図２０】実施例２に係るモータ選定装置における偏心荷重トルク、摩擦トルク及びこれらの合計値と位相との関係を示すグラフである。
【図２１】実施例２に係るモータ選定装置において、偏心荷重トルクに加算する摩擦トルクを計算するための摩擦係数の算出手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本開示の実施例に係るモータ選定装置について説明する。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。
【０００９】
図１に実施例１に係るモータ選定装置のブロック図を示す。実施例１に係るモータ選定装置１０１は、機械条件取得部１と、動作パターン取得部２と、モータ情報取得部３と、偏心荷重トルク計算部４と、加減速トルク計算部５と、必要トルク計算部６と、モータ選定部７と、を有する。
【００１０】
モータ選定装置１０１は、データ等を入力するための入力装置１０と、モータの選定結果等を表示するための表示装置２０とを備えることが好ましい。入力装置１０には、キーボードやマウス等を用いることができる。表示装置２０には、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。
【００１１】
機械条件取得部１は、ワークの質量中心と機械を駆動するモータの回転中心との間の距離に関する情報を取得する。図２にモータの回転中心Ｃ１とワークの質量中心Ｃ２の位置関係を示す。例えば、回転中心Ｃ１とワークの質量中心Ｃ２との間の距離がｄである場合は、この値を入力装置１０から入力する。機械条件取得部１は、その他に、機械効率、摩擦係数、モータの配置、モータや軸の動作範囲等の情報を取得するようにしてもよい。
【００１２】
動作パターン取得部２は、機械がワークに対して実行する動作パターンに関する情報を取得する。動作パターンに関する情報には、ワークの移動距離（または旋回角度）、ワークを位置決めする時間、ワークの加速時定数、ワークの移動速度、負荷（切削負荷等）のうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。動作パターンに関する情報は、入力装置１０から入力することができる。
【００１３】
モータ情報取得部３は、モータが許容可能な最大トルクである瞬時トルクに関する情報を取得する。ここで、各軸に搭載予定の選定対象候補のモータが複数ある場合は、個々のモータに関する情報を入力装置１０から入力するようにしてもよい。あるいは、記憶装置（図示せず）等に記憶したモータに関する情報を、記憶装置から読み込むようにしてもよい。
【００１４】
偏心荷重トルク計算部４は、偏心荷重トルクを計算する。「偏心荷重トルク」とは、ワークの質量中心がモータの回転中心に対して偏心しており、且つ、回転軸が鉛直方向と平行で無い場合、動作パターン実行中におけるモータの回転位相に応じてモータが受ける負荷トルクをいう。図２に偏心荷重トルクが生じるモータの回転中心とワークの配置の例を示す。ワーク４０の質量中心Ｃ２はモータの回転中心Ｃ１から距離ｄだけ偏心している。このときに、ワーク４０を移動させる動作パターンの実行中において、モータの回転位相に応じてモータが受ける負荷トルクが偏心荷重トルクである。
【００１５】
図２に示すように、モータの回転中心Ｃ１に対して、垂直方向に下した位置を基準にしたときのワークの質量中心Ｃ２の位相をθとする。このとき、図３に示すように、任意の位相θでの偏心荷重トルクＴel’は正弦波で表される。
【００１６】
加減速トルク計算部５は、動作パターン実行中においてモータが加速または減速する際に生じる加減速トルクを計算する。図４に、実施例１に係るモータ選定装置における速度Ｖ及び加減速トルクＴの時間的変化を示す。図４において、時間ｔが０から４［ｓｅｃ］までの期間が動作パターンを実行する期間に相当する。一例として、図４の上段に示したように速度を変化させてワークを移動させる例について説明する。時間ｔが０から１［ｓｅｃ］までの期間においては一定の加速度で速度Ｖ［ｍｉｎ-1］を増加させる。このとき、図４の下段に示したように一定の加速トルクが生じる。時間ｔが１から３［ｓｅｃ］までの期間においては一定の速度でワークを移動させる。このとき、加減速トルクは生じない。時間ｔが３から４［ｓｅｃ］までの期間においては一定の加速度で速度Ｖ［ｍｉｎ-1］を減少させる。このとき、一定の減速トルクが生じる。
【００１７】
必要トルク計算部６は、動作パターン実行中における偏心荷重トルクと加減速トルクの合計値から必要トルクを計算する。ここで、「必要トルク」とは、ワークを動作させるために必要なトルクをいう。図５Ａに実施例１に係るモータ選定装置における速度及びワークの位置の時間的変化を示す。ワークの位置は、所望の位置決めパターンに従って決定される。左側のＹ軸が速度を示し、右側のＹ軸が位置または位相を示す。速度の時間的変化は図４の上段に示した例と同様である。所望（位相）の位置決めパターンは、ワークを所望の位置（位相）に移動させる動作パターンである。時間が０から１［ｓｅｃ］までの期間においてはワークをゆっくりと動かし、時間が１から３［ｓｅｃ］までの期間においてはワークを一定の速度で動かし、時間が３から４「ｓｅｃ」までの期間においては徐々にワークの速度を低下させて、時間４［ｓｅｃ］においてワークを停止させる。
【００１８】
図５Ｂに実施例１に係るモータ選定装置における加減速トルクの時間的変化を示す。加減速トルクの時間的変化は図４の下段に示した例と同様である。
【００１９】
図５Ｃに実施例１に係るモータ選定装置における偏心荷重トルクの時間的変化を示す。偏心荷重トルクは時間０及び４［ｓｅｃ］で０となり、時間２［ｓｅｃ］で最大となる。
【００２０】
図５Ｄに実施例１に係るモータ選定装置における摩擦トルクの時間的変化を示す。実施例１においては、摩擦トルクは一定と仮定している。
【００２１】
図６に、図５Ｂ〜図５Ｄにそれぞれ示した加減速トルク、偏心荷重トルク、摩擦トルク及びこれらの合計値の時間的変化を示す。また、速度の時間的変化は図５Ａに示されている。そこで、図７に、加減速トルク、偏心荷重トルク、摩擦トルク及びこれらの合計値である必要トルク並びにモータの瞬時トルクと速度との関係を示す。実線は加減速トルクを示し、点線は加減速トルクと偏心荷重トルクの合計値を示し、一点鎖線は必要トルク、即ち、加減速トルク、偏心荷重トルク、及び摩擦トルクの合計値を示す。また、図７において、これらの曲線の周囲に描かれた破線のうち、第１象限の破線は加速時のモータの瞬時トルクを示し、第２象限の破線は減速時のモータの瞬時トルクを示す。図７に示した例では、一点鎖線で示された必要トルク（加減速トルク、偏心荷重トルク、及び摩擦トルクの合計値）は、全ての速度範囲において、破線で示されたモータの瞬時トルクを超えることがないため、モータが正常に動作することがわかる。
【００２２】
次に、偏心荷重トルクを考慮した場合と偏心荷重トルクを考慮しなかった場合のそれぞれの場合について、ワークを動作させるために必要なトルク（必要トルク）とモータの瞬時トルクとの関係について説明する。図８Ａに偏心荷重トルクを考慮しなかった場合におけるモータの瞬時トルク及び必要トルクと速度の関係を示す。図８Ｂに実施例１に係るモータ選定装置において、偏心荷重トルクを考慮した場合におけるモータの瞬時トルク及び必要トルクと速度の関係を示す。
【００２３】
モータ選定部７は、動作パターン実行中において必要トルクがモータの瞬時トルク以下となっているか否かに基づいてモータ選定の可否を判定する。図８Ａに示すように、偏心荷重トルクを考慮しない場合には、楕円で囲んだ速度領域において、必要トルク（実線）がモータの瞬時トルク（破線）以上となっている。このような場合には、必要トルクがモータが出力可能な最大のトルクである瞬時トルクを超えてしまう。その結果、この速度領域においては必要トルクが得られないと推定され、対象のモータは選定不可と判定されていた。これは、従来は偏心荷重トルクが位相によって変化する点を考慮しておらず、どの位相でも一定の負荷が生じるものとして必要トルクを計算していることに起因している。即ち、従来は偏心荷重トルクの位相依存性を計算せずに、一定の負荷が生じると仮定していたために、必要トルクを過大に見積もるおそれがあったといえる。その結果、本来は選定されるべきモータが選定されず、過剰な性能が要求される等により、モータの選定を適切に行うことができない場合があった。
【００２４】
一方、図８Ｂに示すように、実施例１に係るモータ選定装置により、偏心荷重トルクを考慮した場合には、全ての速度領域において、必要トルクがモータの瞬時トルク未満となっている。このような場合には、ワークが動作パターンに従って動作する全ての速度領域において必要なトルクが得られることとなり、対象のモータは選定可であると判定することができる。
【００２５】
このように、実施例１に係るモータ選定装置によれば、偏心荷重トルクの速度依存性を考慮しているため、従来のように偏心荷重トルクが一定であるとした結果、必要トルクを過大に見積もることを防ぐことができる。その結果、モータの選定を適切に行うことができる。
【００２６】
次に、実施例１に係るモータ選定装置を用いたモータの選定手順について説明する。図９に実施例１に係るモータ選定装置によるモータ選定手順を説明するためのフローチャートを示す。まず、ステップＳ１０１において、機械条件取得部１が機械条件を取得し、動作パターン取得部２が動作パターン情報を取得する。機械条件には、ワークの質量中心と機械を駆動するモータの回転中心との間の距離に関する情報が含まれる。これに加えて、機械効率、摩擦係数、モータの配置、モータや軸の動作範囲等の情報を取得するようにしてもよい。動作パターンに関する情報には、ワークの移動距離（または旋回角度）、ワークを位置決めする時間、ワークの加速時定数、ワークの移動速度、負荷（切削負荷等）のうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００２７】
次に、ステップＳ１０２において、モータ情報取得部３が、選定対象のモータ情報を取得する。モータ情報には、モータが許容可能な最大トルクである瞬時トルクに関する情報が含まれる。ここで、各軸に搭載予定の選定対象候補のモータが複数ある場合は、個々のモータに関する情報を取得するようにしてもよい。あるいは、モータ情報取得部３は、記憶装置（図示せず）等に記憶したモータに関する情報を、記憶装置から読み込むようにしてもよい。
【００２８】
次に、ステップＳ１０３において、偏心荷重トルク計算部４が、偏心荷重トルクを計算する。偏心荷重トルクを計算方法については後述する。
【００２９】
次に、ステップＳ１０４において、加減速トルク計算部５が、加減速トルクを計算する。加減速トルクは、動作パターン実行中においてモータが加速または減速する際に生じるトルクである。
【００３０】
次に、ステップＳ１０５において、必要トルク計算部６が、各軸の動作に必要なトルクを計算する。例えば、機械が６軸を有するロボットである場合、それぞれの軸について必要なトルクの値を計算する。ここで、実施例１に係るモータ選定装置においては、必要トルクは、動作パターン実行中における偏心荷重トルク、加減速トルク、及び摩擦トルクの合計値である。ただし、実施例１においては摩擦トルクは位相によらず一定であると仮定している。
【００３１】
次に、ステップＳ１０５において、モータ選定部７が、対象としているモータが選定可能か否かを判定する。具体的には、モータ選定部７は、動作パターン実行中において必要トルクがモータの瞬時トルク以下となっているか否かに基づいてモータ選定の可否を判定する。この判定は、モータが動作パターン実行中の期間において、必要トルクがモータの瞬時トルクを超えているか否かに基づいて行われる。
【００３２】
この判定に加えて、モータが連続動作を実行することが可能か否かを判定するようにしてもよい。ここで、連続動作の可否の判定は、動作パターン実行中における二乗平均トルクがモータの連続トルク未満であるかを判断することにより行う。図４に示す動作パターンを例にとると、二乗平均トルクＴｓ［Ｎｍ］は以下の式（１）で表すことができる。
【数１】
2018153045.tif 000003
ここで、ｔｃは、１つの動作パターンを実行する時間である。
【００３３】
ステップＳ１０６において、モータの選定が可能であると判定した場合にはモータの選定処理を終了し、選定結果を表示装置２０に表示する。
【００３４】
一方、ステップＳ１０６において、対象のモータが使用するモータとして選定することができないと判定した場合には、ステップＳ１０２に戻って、他のモータについて選定作業を実行する。また、他のモータが存在しない場合は、ステップＳ１０１に戻って、機械条件や動作パターンを緩和して、対象のモータの選定可否を再度判定するようにしてもよい。
【００３５】
次に、偏心荷重トルクが生じる機械の例について説明する。図１０にモータの回転中心と主軸の重心の位置関係を示す。モータ３０の回転中心Ｃ１が主軸６０の重心Ｃ２とは離れた位置に存在しているため、モータ３０の回転中心Ｃ１を中心として主軸６０を図の矢印の向きに回転させると偏心荷重トルクが生じる。
【００３６】
図１１に、偏心荷重トルクが生じるモータとワークの位置関係の第１例を示す。ワーク４０は、テーブル５０の上に載置されている。第１モータ３１を、回転中心Ｃ１を中心にして回転させると、テーブル５０が傾斜する。このとき、ワーク４０とテーブル５０の両者の重心が回転中心Ｃ１と一致していない場合には偏心荷重トルクが生じる。
【００３７】
図１２に、偏心荷重トルクが生じるモータとワークの位置関係の第２例を示す。第１モータ３１を回転させると回転中心Ｃ１を中心にして第１テーブル５１が振り子動作をする。第１テーブル５１の上には第２テーブル５２が設けられている。ワーク４０は第２テーブル５２の上に載置されている。第２テーブル５２は第２モータ３２によって回転中心Ｃ３を中心に旋回動作をする。このとき、ワーク４０、第１テーブル５１及び第２テーブル５２の重心が回転中心Ｃ１と一致していない場合には偏心荷重トルクが生じる。
【００３８】
図１３に偏心荷重トルクが生じるモータとワークの位置関係の第３例を示す。ワーク４０はテーブル５０上に載置されており、第２モータ３２を、回転中心Ｃ３を中心にして回転させることにより、ワーク４０はテーブル５０上を旋回する。第１モータ３１を、回転中心Ｃ１を中心に回転させると、テーブル５０が傾斜する。このとき、ワーク４０とテーブル５０の両者の重心が回転中心Ｃ１と一致していない場合には偏心荷重トルクが生じる。
【００３９】
次に、偏心荷重トルクの計算方法について説明する。図１４に偏心荷重トルクと位相との関係を示すグラフの第１例を示す。偏心荷重トルク計算部４は、相異なる２組の位相と偏心荷重トルクから任意の位相の偏心荷重トルクを求めることができる。例えば、位相θ1における偏心荷重トルクがＴ1であり、位相θ2における偏心荷重トルクがＴ2である場合、任意の位相θでの偏心荷重トルクＴelは以下の式（２）〜（４）により求めることができる。
【数２】
2018153045.tif 000004
上記のようにして求めた偏心荷重トルクを考慮して、モータ選定を行うことが好ましい。
【００４０】
特に、図１５に示すように、偏心荷重トルクが最大Ｔelmaxとなる位相θelmaxが既知の場合は、次の式（５）により任意の位相θにおける偏心荷重トルクＴel（θ）を計算することができる。
【数３】
2018153045.tif 000005
【００４１】
さらに、図１６に示すように、偏心荷重トルクが０となる位相θel0が既知の場合は、以下の式（６）により任意の位相θにおける偏心荷重トルクＴel（θ）を計算することができる。
【数４】
2018153045.tif 000006
【００４２】
次に、実施例２に係るモータ選定装置について説明する。図１７に、実施例２に係るモータ選定装置のブロック図を示す。実施例２に係るモータ選定装置１０２が、実施例１に係るモータ選定装置１０１と異なっている点は、摩擦面とモータの回転中心との間の距離を摩擦力に乗算することにより摩擦トルクを求める摩擦トルク計算部８をさらに有し、必要トルク計算部は、偏心荷重トルクに摩擦トルクを加算することにより必要トルクを計算する点である。実施例２に係るモータ選定装置１０２のその他の構成は、実施例１に係るモータ選定装置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。
【００４３】
実施例１に係るモータ検出装置においては、摩擦トルクを一定と仮定してモータの選定可否を判定する例を示した。しかしながら、摩擦トルクが一定の大きさを超えてモータの選定に影響を与えるような場合には、摩擦トルクが位相（位置）によって変化する点を考慮してモータの選定を行うことが好ましい。
【００４４】
摩擦力は摺動面への抗力と摩擦係数に比例する。偏心荷重が同じなら、重力方向の抗力は同じになる。しかし、モータ駆動中は摺動面に遠心力が加わるため、抗力の大きさが位相により変化し、摩擦力も同様に位相により大きさが変化する。実施例２に係るモータ選定装置においては、この位相により変化する摩擦トルクを考慮して、モータの選定可否の判定を行う。
【００４５】
図１８に軸受に対するワークの位置と、重力及び遠心力との関係を示す。軸受７０の周囲をワーク４０が摺動する例について説明する。図１８に示すように、ワーク４０は状態１〜３のいずれの状態においても常に重力は垂直方向に加わるのに対して、遠心力は軸受から遠ざかる方向に加わる。そこで、重力Ｇと遠心力Ｆωを合成した力を抗力（Ｇ＋Ｆω）とすると、抗力はワークの位相（位置）によって異なる。図１９Ａ及び図１９Ｂに、それぞれ状態２及び状態３における重力、遠心力及び抗力の関係を示す。図１９Ａ及び図１９Ｂから状態２における抗力は状態３における抗力とは異なり、抗力が位相によって変化することがわかる。
【００４６】
ここで、摩擦トルクｆ（θ）は、以下の式（７）により、摩擦面とモータ回転中心との間の距離ｅを摩擦力に乗算することにより得られる。
【数５】
2018153045.tif 000007
【００４７】
必要トルク計算部６は、偏心荷重トルクに式（７）で求められた摩擦トルクを加算することにより必要トルクを計算する。図２０に、実施例２に係るモータ選定装置における偏心荷重トルク、摩擦トルク及びこれらの合計値と位相との関係を示す。実施例１の場合とは異なり実施例２においては摩擦トルクが位相により変化していることがわかる。さらに、摩擦トルクは偏心荷重トルクとは位相がずれているため、実施例２における偏心荷重トルクと摩擦トルクの合計値は、実施例１の場合とは位相がずれていることがわかる。実施例２に係るモータ選定装置においては、位相により変化する摩擦トルクを考慮して、モータ選定を行うことにより、摩擦トルクが位相により変化する場合であっても、正確にモータを選定することができる。
【００４８】
ここで、実施例２に係るモータ選定装置１０２で選定するモータを使用する検討対象の機械の他に、類似の機械が存在する場合について説明する。この場合、摩擦トルク計算部８は、類似の機械で使用するモータの情報を用いて、摩擦トルクの関数を多項式近似し、摩擦トルクの関数から摩擦係数を計算し、摩擦係数から検討対象の機械の摩擦トルクを計算するようにしてもよい。必要トルク計算部６は、検討対象の機械の偏心荷重トルクに摩擦トルクを加算することにより必要トルクを計算することができる。
【００４９】
例えば、既知の類似の機械のモータから電流や速度情報を取得し、摩擦係数を導出するようにしてもよい。さらに、遠心力と重力との合力を計算し、先に求めた摩擦係数から摩擦トルクを算出する。検討対象の機械の摩擦を含まない偏心荷重トルクに、この摩擦トルクを加算して、モータ選定を行うことができる。
【００５０】
ここで、摩擦係数の算出方法について、図２１に示したフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ２０１において、電流情報と位置情報から位相ごとのトルクを算出する。トルクは電流に比例するため、電流情報からトルクを算出することができる。
【００５１】
次に、ステップＳ２０２において、速度情報と慣性モーメントから加速トルクを算出する。ここで、慣性モーメントは既知であるとする。
【００５２】
次に、ステップＳ２０３において、偏心荷重情報と算出したトルクから偏心荷重トルクと摩擦トルクを分離する。ここで、偏心荷重情報は偏心荷重トルクに関する情報が含まれ、既知であるとする。このとき、切削等の動作を行わない状態で電流情報及び速度情報を取得する。摩擦トルクは以下の式で求められる。
摩擦トルク＝トルク−偏心荷重トルク−加速トルク
【００５３】
次に、ステップＳ２０４において、摩擦トルクを多項式近似することで位相ごとの摩擦トルクの関数を導出する。多項式近似を行わずに逐次摩擦トルクを計算するとノイズが大きくなるためである。
【００５４】
次に、ステップＳ２０５において、摩擦トルクの関数に対して、位相毎の重力と遠心力の合力及び摩擦面とモータ回転中心との間の距離を除することによって、摩擦係数を算出する。ここで、位相毎の重力、及び摩擦面とモータ回転中心との間の距離は既知である。遠心力は機械情報と速度の情報から計算可能である。摩擦係数μは以下の式（８）で求められる。
【数６】
2018153045.tif 000008
【００５５】
このように、類似の機械から算出した摩擦係数を用いて摩擦トルクを計算することにより、偏心荷重トルクと摩擦トルクを含む必要トルクを正確に計算することができる。その結果、モータの選定を正確に行うことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１    機械条件取得部
２    動作パターン取得部
３    モータ情報取得部
４    偏心荷重トルク計算部
５    加減速トルク計算部
６    必要トルク計算部
７    モータ選定部
８    摩擦トルク計算部
１０    入力装置
２０    表示装置
【図１】
2018153045.tif 000009
【図２】
2018153045.tif 000010
【図３】
2018153045.tif 000011
【図４】
2018153045.tif 000012
【図５Ａ】
2018153045.tif 000013
【図５Ｂ】
2018153045.tif 000014
【図５Ｃ】
2018153045.tif 000015
【図５Ｄ】
2018153045.tif 000016
【図６】
2018153045.tif 000017
【図７】
2018153045.tif 000018
【図８Ａ】
2018153045.tif 000019
【図８Ｂ】
2018153045.tif 000020
【図９】
2018153045.tif 000021
【図１０】
2018153045.tif 000022
【図１１】
2018153045.tif 000023
【図１２】
2018153045.tif 000024
【図１３】
2018153045.tif 000025
【図１４】
2018153045.tif 000026
【図１５】
2018153045.tif 000027
【図１６】
2018153045.tif 000028
【図１７】
2018153045.tif 000029
【図１８】
2018153045.tif 000030
【図１９Ａ】
2018153045.tif 000031
【図１９Ｂ】
2018153045.tif 000032
【図２０】
2018153045.tif 000033
【図２１】
2018153045.tif 000034