JP2008029066A - 電動機制御パラメータ設定装置と設定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動機の電動機仕様データを格納した電動機仕様データ格納部と、電動機が駆動する機械要素の種類、各機械要素の特性値からなる機械データを設定する機械パラメータ入力部と、運転時の速度指令パターンを入力する運転パラメータ入力部と、機械データと速度指令パターンを格納するデータ格納部と、電動機制御装置から受信した電動機の応答データを解析して共振・***振周波数を生成する機械特性解析部と、共振・***振周波数から電動機制御パラメータを計算する制御パラメータ計算部と、電動機仕様データと、速度指令パターンと、機械要素の特性値から機械の容量を計算する容量選定計算部と、容量選定計算結果を格納する容量選定計算結果格納部と、を備えた
【選択図】図1
Description
このように、従来の電動機パラメータ設定装置装置は、駆動する機械の動作特性をできる限り上げるために電動機の制御パラメータ計算に正しい機械特性値や運転パターンが必要である。
に把握する必要があり、そのために自動運転を実施して電動機制御装置からの応答データを正しく検出、解析し、その結果を制御パラメータ計算に反映させたりしているが、応答データの検出には電動機制御装置内でも多少の誤差が含まれ、電動機パラメータ設定装置内の機械特性検出、解析にしてもデータの分解能、計算容量、処理能力などの計算機の限界や、解析手法自体にも計算誤差が含まれており正しい計算を阻害する要因でもある。また自動運転指令の加速度が過大であった場合は正しい応答波形にならず、解析結果の誤差が大きくなったり、また過小であった場合にも同様に正確な解析結果を得ることができない。そのために正しい運転指令を実施するために徐々に指令加速度を上げ、複数の自動運転を実施する必要があったが、その場合に自動運転開始からパラメータ決定までに時間がかかるなどの問題があった。またある機械を駆動するため必要最低限のモータトルク、負荷率などから正しい電動機と電動機制御装置の容量を電動機容量選定装置などで求めることが一般的であるが、この時、詳しい機械諸元を電動機容量選定装置に入力し、また実際に運転する場合の速度指令パターンを入力する必要がある。しかしながら多くの場合、このように電動機の容量を選定するのは機械設計または電気設計をする場合であり、その後、電動機と電動機制御装置を入手し、機械の製作が完了し、電気配線などの製作が終了したあとの最初の機械のセットアップ時に電動機制御装置の制御パラメータを決定することとなり、容量の選定から制御パラメータの決定までは多くの時間が経過している場合がほとんどである。また電動機の容量選定をする者と制御パラメータを決定する者が同じであることは少なく、電動機容量選定装置で入力した機械パラメータと運転パラメータは制御パラメータ調整時に有効利用できるにもかかわらず、再び利用するための仕組みがないという問題があった。
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、電動機容量選定時の機械パラメータと運転パラメータの入力値を電動機制御パラメータ計算に利用できる電動機パラメータ設定装置と電動機パラメータ設定方法を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、電動機制御装置の制御パラメータを入力設定する入力設定部と、前記電動機制御装置に入力された指令データや電動機の応答波形を表示する表示装置と、前記制御パラメータや応答波形データを電動機制御装置と送受信するデータ送受信部を備えた電動機制御パラメータ設定装置において、前記電動機の電動機仕様データを格納した電動機仕様データ格納部と、電動機が駆動する機械要素の種類、各機械要素の特性値からなる機械データを設定する機械パラメータ入力部と、運転時の速度指令パターンを入力する運転パラメータ入力部と、前記機械データと前記速度指令パターンを格納するデータ格納部と、前記電動機制御装置から受信した電動機の応答データを解析して共振・***振周波数を生成する機械特性解析部と、前記共振・***振周波数から電動機制御パラメータを計算する制御パラメータ計算部と、前記電動機仕様データと、前記速度指令パターンと、前記機械要素の特性値から機械の容量を計算する容量選定計算部と、容量選定計算結果を格納する容量選定計算結果格納部と、を備え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、請求項1記載の電動機制御パラメータ設定装置において、前記機械データと前記速度指令パターンを外部から読み込むことを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1記載の電動機制御パラメータ設定装置において、前記機械データと前記電動機仕様データから直接制御パラメータを計算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、請求項1記載の電動機制御パラメータ設定装置において、前記機械パラメータ入力部と、前記運転パラメータ入力部と、前記データ格納部と、前記電動機仕様データ格納部と、前記容量選定計算部と、前記容量選定結果格納部と、前記格納データを送信する送信部と、からなる電動機容量選定器と、前記格納データを受信するデータ受信部と、前記機械特性解析部と、前記制御パラメータ計算部と、前記データ送受信部と、からなる電動機制御パラメータ設定器と、を備え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、請求項4記載の電動機制御パラメータ設定装置において、前記電動機制御パラメータ設定器は、データ読取部を備え、前記データ読取部は、外部媒体に保存された機械データと電動機仕様データを読取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、電動機制御装置の制御パラメータを入力設定する入力設定部と、前記電動機制御装置に入力された指令データや電動機の応答波形を表示する表示装置と、前記制御パラメータや応答波形データを電動機制御装置と送受信するデータ送受信部を備えた電動機制御パラメータ設定装置の電動機制御パラメータ設定方法において、電動機仕様データを格納するステップと、電動機が駆動する機械要素の種類、各機械要素の特性値からなる機械データを設定するステップと、運転時の速度指令パターンを入力するステップと、前記機械データと前記速度指令パターンを格納するステップと、前記電動機制御装置から受信した電動機の応答データを解析して共振・***振周波数を生成するステップと、前記共振・***振周波数から電動機制御パラメータを計算するステップと、前記電動機仕様データと、前記速度指令パターンと、前記機械要素の特性値から機械の容量を計算するステップと、容量選定計算結果を格納するステップと、を備えることを特徴とするものである。
また、請求項2に記載の発明によると、外部から機械データと速度指令パターンを読込むことができる電動機制御パラメータ設定装置を提供できる。
また、請求項3に記載の発明によると、機械データと電動機仕様データから直接制御パラメータを計算する電動機制御パラメータ設定装置を提供できる。
また、請求項4に記載の発明によると、電動機容量選定器と電動機パラメータ設定器に分け負荷を減らしたす動機制御パラメータ設定装置を提供できる。
また、請求項5に記載の発明によると、外部媒体に保存された機械データと電動機仕様データを読取り、電動機制御パラメータを計算する電動機制御パラメータ設定装置を提供できる。
また、請求項6に記載の発明によると、電動機パラメータと運転パラメータから、電動機容量選定を実施し、電動機制御パラメータの計算をする電動機制御パラメータ設定方法を提供できる。
従来の電動機容量選定装置は図4に示すように、機械パラメータ入力部12、運転パラメータ入力部13から容量選定計算部14に設定された値で容量選定結果格納部15に保存される。一方、図3に示すように従来の電動機パラメータ設定装置でも機械パラメータ入力部22、運転パラメータ入力部23を備えるが、ただし図4の機械パラメータ入力部12,運転パラメータ入力部13の入力設定内容は図1での1つあるいは2つ程度で情報量として少ない。
ここでKsは機械系総合剛性であり、この値はボールネジの機械仕様から数式3のように決めることができる。(たとえば、“精機製品NSKリニアガイドカタログ”, CAT.No.3161b,pB519,送りねじ系の剛性,日本精工株式会社2004 E−9 などに記載されている)
ここでKc、Kb、Kn、Krはそれぞれボールネジの軸方向の剛性、支持軸受けの軸方向剛性、ナット部の剛性、スラスト軸受けの軸方向の剛性であり、Kcに関してはボールねじ固定方法によって異なるが、駆動側ベアリングが固定方式、反駆動側が自由方式の場合、式(4)で示すことができる。
ここでdはボールねじの直径であり、図5のd、Lxはボールネジの長さを示し、Eは縦弾性係数はボールネジの材質できまる、多く場合で鋼なので2.1×106[kg/cm2]
となる。その他のKb、Kn、Krについては各ボールネジメーカの仕様より厳密な値ではなく、概算値としても求めることが可能である。以上のようにして機械パラメータ入力値より多くの情報が必要となるが、個別に共振周波数、***振周波数を求めることも可能。また機械パラメータ入力値のみの情報から式(1)と式(2)の比から
として機械パラメータ入力値による機械特性値のJ1とJ2の値と機械特性解析部の共振周波数ωrとωaの解析結果を数式5で比較することができる。
12 機械パラメータ入力部
13 運転パラメータ入力部
14 容量選定計算部
15 電動機仕様データ格納部
16 データ格納部
17 容量選定結果格納部
20 電動機制御パラメータ設定器
21 電動機制御パラメータ設定装置
22 機械パラメータ入力部
23 運転パラメータ入力部
24 機械特性解析部
26 制御パラメータ計算部
27 データ送受信部
31 電動機制御装置
32 応答特性検出部
33 電動機制御部
34 データ送受信部
42、75、81 電動機
43 機械
51、61 電動機
53、63 ボールネジ
54、64、85 負荷
55 ボールネジリード Lb
56 ボールネジ直径 d
57 ボールネジ長さLx
58 外力F
59、69 カップリング
62 ベルト減速機
65 ボールネジリード Lb
66 ボールネジ直径 d
67 ボールネジ長さLx
68 外力F
71 ベルト
72 ステージ
73 プーリ
74 ギア
82 ベルト減速機
84 テーブル
91 最高速度Vmax
92 加速時間 Ta
93 定速時間 Tc
94 減速時間 Td
95 待ち時間 Tw
Claims (6)
- 電動機制御装置の制御パラメータを入力設定する入力設定部と、前記電動機制御装置に入力された指令データや電動機の応答波形を表示する表示装置と、前記制御パラメータや応答波形データを電動機制御装置と送受信するデータ送受信部を備えた電動機制御パラメータ設定装置において、
前記電動機の電動機仕様データを格納した電動機仕様データ格納部と、
電動機が駆動する機械要素の種類、各機械要素の特性値からなる機械データを設定する機械パラメータ入力部と、
運転時の速度指令パターンを入力する運転パラメータ入力部と、
前記機械データと前記速度指令パターンを格納するデータ格納部と、
前記電動機制御装置から受信した電動機の応答データを解析して共振・***振周波数を生成する機械特性解析部と、
前記共振・***振周波数から電動機制御パラメータを計算する制御パラメータ計算部と、
前記電動機仕様データと、前記速度指令パターンと、前記機械要素の特性値から機械の容量を計算する容量選定計算部と、
容量選定計算結果を格納する容量選定計算結果格納部と、
を備えたことを特徴とする電動機制御パラメータ設定装置。 - 前記機械データと前記速度指令パターンを外部から読み込むことを特徴とする請求項1記載の電動機制御パラメータ設定装置。
- 前記機械データと前記電動機仕様データから直接制御パラメータを計算することを特徴とする請求項1記載の電動機制御パラメータ設定装置。
- 前記機械パラメータ入力部と、前記運転パラメータ入力部と、前記データ格納部と、前記電動機仕様データ格納部と、前記容量選定計算部と、前記容量選定結果格納部と、前記格納データを送信する送信部と、からなる電動機容量選定器と、
前記格納データを受信するデータ受信部と、前記機械特性解析部と、前記制御パラメータ計算部と、前記データ送受信部と、からなる電動機制御パラメータ設定器と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の電動機制御パラメータ設定装置。 - 前記電動機制御パラメータ設定器は、データ読取部を備え、
前記データ読取部は、外部媒体に保存された機械データと電動機仕様データを読取ることを特徴とする請求項4記載の電動機制御パラメータ設定装置。 - 電動機制御装置の制御パラメータを入力設定する入力設定部と、前記電動機制御装置に入力された指令データや電動機の応答波形を表示する表示装置と、前記制御パラメータや応答波形データを電動機制御装置と送受信するデータ送受信部を備えた電動機制御パラメータ設定装置の電動機制御パラメータ設定方法において、
電動機仕様データを格納するステップと、
電動機が駆動する機械要素の種類、各機械要素の特性値からなる機械データを設定するステップと、
運転時の速度指令パターンを入力するステップと、
前記機械データと前記速度指令パターンを格納するステップと、
前記電動機制御装置から受信した電動機の応答データを解析して共振・***振周波数を生成するステップと、
前記共振・***振周波数から電動機制御パラメータを計算するステップと、
前記電動機仕様データと、前記速度指令パターンと、前記機械要素の特性値から機械の容量を計算するステップと、
容量選定計算結果を格納するステップと、
を備えることを特徴とする電動機制御パラメータの設定方法。
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