JP6770022B2 - サーボアンプ選定装置、サーボアンプ選定方法及びプログラム - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、使用者が所望の電動機システムの機械条件を入力すると、電動機システムの選定装置が、入力された機械条件と、予め記憶された電動機システムの諸元データとを照らし合わせ、機械条件に適合する電動機を選定する技術が記載されている。
これに対し、従来の技術においては、サーボシステムの構成を選定する際に、より適切な停電対策を施す上で、改善の余地がある。
[第1実施形態]
[構成]
図1は、本発明の一実施形態に係るサーボアンプ選定システム1のシステム構成を示す模式図である。
図1に示すように、サーボアンプ選定システム1は、管理装置10と、選定装置20と、複数のサーボシステム30とを含んで構成され、管理装置10と選定装置20は、インターネット等のネットワーク40を介して通信可能に構成されている。また、管理装置10と複数のサーボシステム30は、セキュアネットワーク50を介して通信可能に構成されている。具体的には、サーボシステム30との通信が許可された装置(例えば管理装置)のみがセキュアネットワーク50を介してサーボシステム30と通信できるように構成される。
また、管理装置10は、管理している各種情報(例えば、複数のサーボシステム30の諸元データや履歴のデータ等)について、選定装置20またはサーボシステム30から送信要求を受信すると、要求された情報を選定装置20またはサーボシステム30に送信する。
さらに、選定装置20は、後述するように管理装置10において管理されている各サーボシステム30に関する主に停電及び停電対策に係る各種情報の送信要求を送信し、要求に応じて管理装置10から送信された各種情報を取得することができる。
図2に示すように、サーボシステム30Aにおける停電対策を施す場合、ソフトウェアによる停電対策(パラメータ変更による停電対策)及びハードウェアによる停電対策(停電対策用ユニットの設置による停電対策)とのうち、いずれか適切なものを決定する必要がある。一般に、ソフトウェアによる対策は、停電対策用ユニットを追加する必要はないが、停電時の動作に多くのエネルギーが必要な場合や、多数の動作を行う場合には、使用できないことがある。一方、停電対策用ユニットは、ハードウェアの追加が必要であるが、多くのエネルギーを必要とする動作や、多数の動作を行うことが可能である。
したがって、サーボシステム30Aにおけるモータの仕様や、停電時の動作の内容により各種条件を考慮の上、停電対策のための構成(停電時の必要構成条件)を適切に設定する必要がある。
図3に示すように、停電対策用ユニットには、共通電源となるコンバータユニット、サーボアンプ及びスピンドルアンプを含むインバータユニット、停電時におけるモータの安全停止のための回生放電ユニット、停電時における機械(連結可動部等)の安全退避のためのDCリンク電圧保持用ユニット、停電時における制御電源となる制御電源保持用ユニットが含まれている。これらのうち、回生放電ユニット、DCリンク電圧保持用ユニット及び制御電源保持用ユニットは、サーボシステム30Aに備えられるサーボアンプの種類、数、用途等により、適切な数及び組み合わせが変化する。
したがって、停電対策用ユニットを用いる場合において、停電対策用ユニットをどのような構成とするかについても、選定されたサーボシステム30A及びその停電時の動作における設定条件に応じて適切に決定することが求められる。
図4は、本発明の一実施形態に係る管理装置10の構成を示すブロック図である。
図4に示すように、管理装置10は、CPU(Central Processing Unit)11と、ROM12と、RAM13と、入力部14と、表示部15と、記憶部16と、通信部17とを備えている。
履歴データ管理部11bは、情報収集部11aによって収集されたサーボシステム30における稼働時の動作の履歴及び停電時の動作の履歴を、サーボシステム30を識別する情報と対応付けて、履歴データ記憶部16bに記憶する。
要求受付部11cは、選定装置20またはサーボシステム30から、管理装置10において管理している各種情報の送信要求を受け付ける。
情報提供部11dは、要求受付部11cにおいて受け付けられた送信要求に応じて、要求された情報を選定装置20またはサーボシステム30に送信する。
RAM13は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の半導体メモリによって構成され、CPU11が各種処理を実行する際に生成されるデータを記憶する。
入力部14は、キーボードやマウス、または、タッチセンサ等の入力装置によって構成され、ユーザ(システム管理者等)による管理装置10への各種情報の入力を受け付ける。
記憶部16は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置によって構成され、システム管理処理のためのプログラム等を記憶する。また、記憶部16には、複数のサーボシステム30の諸元データを記憶する諸元データ記憶部16aと、複数のサーボシステム30における動作の履歴(稼働時及び停電時の動作の履歴)のデータを記憶する履歴データ記憶部16bとがそれぞれ形成される。
通信部17は、有線または無線LANやUSB等、所定の通信規格に基づいて信号処理を行う通信インターフェースを備え、管理装置10が他の装置との間で行う通信を制御する。
図5は、本発明の一実施形態に係る選定装置20の構成を示すブロック図である。
図5に示すように、選定装置20は、CPU21と、ROM22と、RAM23と、入力部24と、表示部25と、記憶部26と、通信部27とを備えている。
また、停電時の動作に必要な回転エネルギーの合計(回転エネルギー合計)は、モータ1台あたりの回転エネルギーW[J]をSI単位系において、
W=5.48×103(Jm+JL)×Vm2 (1)
として求め、モータの台数分の合計値として算出することができる。ただし、(1)式において、Jmはモータのロータイナーシャ[kg・m2]、JLは負荷のモータ軸換算イナーシャ[kg・m2]、Vmは早送り中のモータ回転数[min−1]を表している。
W2=32×P2 (2)
ただし、(2)式において、P2は停電発生前の最大切削出力[kW]を表し、最大切削時のモータ換算軸トルクTm[N・m]とモータ回転数n[min−1]とから、
P2=1.047×10−4×n×Tm (3)
として算出することができる。
W3=5.48×103(Jm+JL)×Vm2+6.28×TL×d/L (4)
ただし、(4)式において、Jmはモータのロータイナーシャ[kg・m2]、JLは負荷のモータ軸換算イナーシャ[kg・m2]、Vmは早送り中のモータ回転数[min−1]、TLは、水平軸の場合は機械の摩擦トルク(モータ換算値)[N・m]、重力軸の場合は早送り上昇中に必要なトルク(モータ換算値)[N・m]、dはワークとツールとが干渉しない位置までの距離[mm]、Lはモータ1回転当たりの移動量[mm/rev]を表している。
W4=Is×Vd×1.2×t (5)
ただし、(5)式において、IsはDCリンク電圧保持用ユニットの供給電流[A]、tは可動連結部の引き離し時間[s]を表している。
情報要求部21eは、管理装置10において管理されている各種情報(複数のサーボシステム30の動作履歴等)の送信要求を送信し、送信要求に応じて管理装置10から送信された各種情報を取得する。
RAM23は、DRAM等の半導体メモリによって構成され、CPU21が各種処理を実行する際に生成されるデータを記憶する。
入力部24は、キーボードやマウス、または、タッチセンサ等の入力装置によって構成され、ユーザ(サーボシステムの選定作業者)による選定装置20への各種情報の入力を受け付ける。
記憶部26は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置によって構成され、システム管理処理のためのプログラム等を記憶する。また、記憶部26には、サーボシステム30として選定される候補となる複数のサーボシステムの諸元データを記憶する諸元データ記憶部26aが形成される。
通信部27は、有線または無線LANやUSB等、所定の通信規格に基づいて信号処理を行う通信インターフェースを備え、選定装置20が他の装置との間で行う通信を制御する。
図6は、選定されたサーボシステム30Aに対する停電対策の設定条件を入力するためのUI画面の一例を示す模式図である。
図6に示すように、停電対策の設定条件を入力するUI画面では、停電時に実行する所望の動作の入力が促される。
例えば、図6に示すUI画面では、可動部の回転を止めるか否か及び回転を止める軸の指定、さらに、可動連結部(歯車等)を引き離すか否か、引き離す軸の指定及び引き離す場合の距離の入力を促す表示が行われている。なお、図6においては、可動部の回転を止めること及び回転を止める軸は「X軸」であること、可動連結部を引き離すこと、引き離す軸は「X軸」であること及び引き離す距離は「50mm」であることが入力されている。
ユーザは、UI画面において、選定されたサーボシステム30Aの停電対策として設定する条件を入力する。
図7に示すUI画面においては、停電対策の方法として、制御電圧保持用ユニットが1台必要であること、回生放電ユニットが1台必要であること、DCリンク電圧保持用ユニットが2台必要であることが表示されている。
なお、制御電圧保持用ユニットの数は、停電対策として設定された動作に必要な電流から算出される。また、回生放電ユニットの数は、停電時に回転を停止する軸数及び回転エネルギーから算出される。さらに、DCリンク電圧保持用ユニットの数は、停電時に引き離す軸数及び引き離しに要するエネルギーから算出される。
図8に示すUI画面では、図6と同様に、可動部の回転を止めるか否か及び回転を止める軸の指定、さらに、可動連結部(歯車等)を引き離すか否か及び引き離す場合の距離の入力を促す表示が行われている。ただし、図8においては、可動連結部を引き離すこと、引き離す軸は「X軸」であること及び引き離す距離は「10mm」であることが入力され、可動部の回転を止めることについては入力されていない(即ち、可動部の回転は止めない)例が示されている。
図9に示すUI画面においては、停電対策の方法として、制御電圧保持用ユニットが1台必要であること、回生放電ユニットが不要であること、DCリンク電圧保持用ユニットが不要であり、ソフトウェアによる対策を行うべきこと(パラメータの設定の指示)が表示されている。
次に、管理装置10及び選定装置20の動作を説明する。
[システム管理処理]
図10は、管理装置10が実行するシステム管理処理の流れを説明するフローチャートである。システム管理処理は、管理装置10の起動と共に開始され、システム管理処理の停止が指示されるまで繰り返し実行される。
ステップS2において、履歴データ管理部11bは、情報収集部11aによって収集されたサーボシステム30における稼働時の動作の履歴及び停電時の動作の履歴を、サーボシステム30を識別する情報と対応付けて、履歴データ記憶部16bに記憶する。
ステップS4において、情報提供部11dは、要求受付部11cにおいて受け付けられた送信要求に応じて、要求された情報を選定装置20またはサーボシステム30に送信する。
ステップS4の後、システム管理処理が繰り返される。
図11は、選定装置20が実行する停電時必要条件出力処理の流れを説明するフローチャートである。停電時必要条件出力処理は、選定装置20において停電時必要条件出力処理の実行が指示されることにより開始される。
ステップS11において、UI表示制御部21aは、UI画面において、選定されるサーボシステム30Aに要求される機械条件(サーボシステムの選定条件)の入力を受け付ける。
ステップS12において、サーボシステム選定部21bは、UI画面において入力された、選定されるサーボシステム30Aに要求される機械条件に基づいて、諸元データ記憶部26aに記憶されているサーボシステムの諸元データを参照して、サーボシステム30Aの構成を選定する。
ステップS14において、必要条件算出部21cは、選定されたサーボシステム30Aに対する停電対策の設定条件(UI画面において入力された設定条件)、及び、選定されたサーボシステム30Aの諸元データに基づいて、設定条件に対して、停電時の必要構成条件を決定するためのパラメータを算出する。具体的には、必要条件算出部21cは、停電時の必要構成条件を決定するためのパラメータとして、停電時の動作に必要となる電流(必要電流)、停電時の動作に必要な回転エネルギーの合計(回転エネルギー合計)、停電時に可動連結部を引き離すための消費エネルギー(引き離し消費エネルギー)及びインバータユニット(制御電源)のバックアップに必要なエネルギー(必要バックアップエネルギー)を算出する。
ステップS16において、停電対策判定部21dは、決定した停電時の必要構成条件をUI画面に表示する。
停電時必要条件出力処理の終了が指示されていない場合、ステップS17においてNOと判定されて、処理はステップS13に移行する。
一方、停電時必要条件出力処理の終了が指示された場合、ステップS17においてYESと判定されて、停電時必要条件出力処理は終了となる。
したがって、サーボシステム30Aの構成を選定する際に、より適切な停電対策を施すことが可能な技術を実現することが可能となる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態に係るサーボアンプ選定システム1は、選定装置20において停電対策の設定条件の入力を受け付ける際に、管理装置10において管理されている情報を参照し、選定されたサーボシステム30の設置場所における停電の発生状況及び停電対策の効果(特に停電対策用ユニットの有無による効果)を表示する機能が加わっている点で、第1実施形態のサーボアンプ選定システム1と異なっている。
したがって、主として第1実施形態と異なる部分について説明し、他の部分については、第1実施形態の説明を参照するものとする。
図12に示すUI画面では、停電対策として、停電対策用ユニットを設置するか否かの入力を促す画面において、停電対策補助情報を表示させるためのアイコン(「確認」ボタン)が「停電対策補助情報を確認」の文字列と共に表示されている。また、図12に示すUI画面では、選定されたサーボシステム30Aを設置(納入)する予定の場所の入力を促す表示が行われている。
図13は、停電対策補助情報が表示されたUI画面の一例を示す模式図である。
図13に示すUI画面では、サーボシステム30Aの納入予定場所である「日本 東京」における停電によるシステムの停止件数、及び、これに対して停電対策用ユニットによって安全に復旧したシステムの件数が停電対策補助情報として表示されている。
ユーザは、図13に示すUI画面において停電対策補助情報を参照の上、停電対策用ユニットの追加の要否を入力することができる。
そのため、ユーザは、停電対策補助情報を参照の上、停電対策用ユニットの追加の要否を決定することができる。
したがって、サーボシステム30Aの構成を選定する際に、より適切な停電対策を施すことが可能な技術を実現することが可能となる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
本実施形態に係るサーボアンプ選定システム1は、地域毎及びサーボシステム30の分類(システム構成あるいは種類等)毎に、停電の発生状況及び停電対策によって復旧したサーボシステム30の数を表す停電情報を格納した停電情報データベースを生成する。また、本実施形態に係るサーボアンプ選定システム1は、サーボシステム30の分類毎に、停電時に発生し得る不具合を表す危険情報のデータベース(以下、「危険情報データベース」ともいう。)を生成する。そして、本実施形態に係るサーボアンプ選定システム1は、第1実施形態及び第2実施形態に係るサーボアンプ選定システム1に対し、選定されたサーボシステム30の設置場所及びサーボシステム30の分類における停電時の危険情報の発生の可能性及び危険を回避するための推奨対策を表示する機能が加わっている点で、第1実施形態及び第2実施形態のサーボアンプ選定システム1と異なっている。
したがって、主として第1実施形態及び第2実施形態と異なる部分について説明し、他の部分については、第1実施形態及び第2実施形態の説明を参照するものとする。
また、管理装置の履歴データ管理部11bは、複数のサーボシステム30の停電時の動作の履歴から、停電時に発生し得る不具合を表す危険情報のデータベース(危険情報データベース)を生成する。履歴データ管理部11bは、生成した危険情報データベースを履歴データ記憶部16bに記憶する。なお、危険情報データベースの生成は、例えば、図10に示すシステム管理処理のステップS2において実行することができる。
図14に示すUI画面では、停電対策として、停電対策用ユニットを設置するか否かの入力を促す画面において、停電対策補助情報を表示させるためのアイコン(「確認」ボタン)が「停電対策補助情報を確認」の文字列と共に表示されている。また、図14に示すUI画面では、選定されたサーボシステム30Aを設置(納入)する予定の場所の入力を促す表示、及び、サーボシステム30Aの分類(種類)の入力を促す表示が行われている。
図14に示すUI画面において、ユーザがサーボシステム30Aの設置(納入)予定場所及びサーボシステム30Aの分類を入力し、停電対策補助情報を表示させるためのアイコンを操作すると、選定装置20の情報要求部21eが、停電対策補助情報の送信要求を管理装置10に送信し、これに対応して、停電対策補助情報が管理装置10から送信される。
図15に示すUI画面では、納入予定場所である「日本 東京」、及び、サーボシステム30Aの分類(種類)である「ギヤ加工機」において停電時に発生し得る不具合を表す危険情報が停電対策補助情報として表示されている。図15に示す停電対策補助情報では、停電時に対策を行っていない場合のリスクの度合い、停電時に発生し得る事象、推奨される停電対策の内容が表示されている。
ユーザは、図15に示すUI画面において停電対策補助情報を参照の上、停電対策用ユニットの追加の要否及び停電対策の内容を入力することができる。
そのため、ユーザは、停電対策補助情報を参照の上、停電対策用ユニットの追加の要否及び停電対策の内容を決定することができる。
したがって、サーボシステム30の構成を選定する際に、より適切な停電対策を施すことが可能な技術を実現することが可能となる。
例えば、選定装置20において停電時の必要構成条件を決定するためのパラメータを算出する方法は、上述の実施形態で説明した例に限らず、種々の算出方法を採用することが可能である。
10 管理装置
11,21 CPU
11a 情報収集部
11b 履歴データ管理部
11c 要求受付部
11d 情報提供部
12,22 ROM
13,23 RAM
14,24 入力部
15,25 表示部
16,26 記憶部
16a,26a 諸元データ記憶部
16b 履歴データ記憶部
17,27 通信部
20 選定装置
21a ユーザインターフェース(UI)表示制御部
21b サーボシステム選定部
21c 必要条件算出部
21d 停電対策判定部
21e 情報要求部
30 (複数の生産ラインに設置された)サーボシステム
30A 選定されたサーボシステム
40 ネットワーク
50 セキュアネットワーク
Claims (12)
- サーボシステムにおけるモータの仕様及びモータの駆動条件に応じたサーボアンプを選定するサーボアンプ選定部と、
前記サーボアンプ選定部によって選定された前記サーボアンプにおける停電対策に関する条件であって、少なくとも、可動部の回転を止めるか否か、回転を止める軸の指定、可動連結部を引き離すか否か、引き離す軸の指定、及び引き離す場合の距離のいずれかを含む前記停電対策に関する条件の設定を受け付ける停電対策条件設定部と、
前記停電対策条件設定部によって受け付けられた前記停電対策に関する条件に基づいて、選定された前記サーボアンプにおける停電対策の方法を判定する停電対策判定部と、
前記停電対策判定部によって判定された前記停電対策の方法を出力する停電対策出力部と、
を備えることを特徴とするサーボアンプ選定装置。 - 前記停電対策判定部は、選定された前記サーボシステムにおける停電対策の方法を、ソフトウェアによる制御により実現可能な停電対策の方法、または、ハードウェアの実装により実現可能な停電対策の方法のいずれかに判定することを特徴とする請求項1に記載のサーボアンプ選定装置。
- 前記サーボアンプ選定部によって選定された前記サーボシステムにおいて停電時の動作を選択する機能を有する停電時動作選択部分の選択を受け付け、受け付けた選択結果に基づいて、停電対策の実行に必要な条件を算出する必要条件算出部を備え、
前記停電対策判定部は、前記必要条件算出部によって算出された停電対策に必要な条件に基づいて、選定された前記サーボアンプにおける停電対策の方法を判定することを特徴とする請求項1または2に記載のサーボアンプ選定装置。 - 前記サーボシステムの使用場所と停電発生状況とが対応付けて格納された停電情報データベースから、選定された前記サーボシステムの使用場所に対応する停電発生状況を取得する情報取得部を備え、
前記停電対策出力部は、前記情報取得部によって取得された前記停電発生状況を出力することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のサーボアンプ選定装置。 - 前記停電情報データベースには、前記停電発生状況と、停電対策を実施していたことにより停電からの回復時に復旧した前記サーボシステムに関する復旧情報とが対応付けて格納され、
前記情報取得部は、選定された前記サーボシステムの使用場所に対応する前記停電発生状況及び当該停電発生状況に対応する前記復旧情報を取得し、
前記停電対策出力部は、前記情報取得部によって取得された前記停電発生状況及び前記復旧情報を出力することを特徴とする請求項4に記載のサーボアンプ選定装置。 - 前記停電情報データベースは、ネットワークを介して接続された複数の前記サーボシステムからの動作に関する情報により逐次更新されていることを特徴とする請求項4または5に記載のサーボアンプ選定装置。
- 前記停電対策条件設定部は、前記サーボシステムの分類の入力を受け付け、
前記停電対策出力部は、入力された前記サーボシステムの分類と前記情報取得部によって取得された前記停電発生状況とに基づいて、停電時の危険性に関する情報及び当該危険性に応じた停電対策の必要性に関する情報を出力することを特徴とする請求項4から6のいずれか1項に記載のサーボアンプ選定装置。 - 前記情報取得部は、前記サーボシステムにおいて停電時に発生し得る不具合を表す危険情報が前記サーボシステムの分類と対応付けて格納された危険情報データベースから、選定された前記サーボシステムに対応する前記危険情報を取得し、
前記停電対策出力部は、前記情報取得部によって取得された前記危険情報に基づいて、前記停電時の危険性に関する情報を出力することを特徴とする請求項7に記載のサーボアンプ選定装置。 - 前記危険情報データベースは、ネットワークを介して接続された複数の前記サーボシステムからの動作に関する情報に基づいて逐次更新されていることを特徴とする請求項8に記載のサーボアンプ選定装置。
- 前記危険情報データベースには、停電対策を実施していたことにより停電からの回復時に復旧した前記サーボシステムに関する復旧情報から特定された前記危険情報に対する停電対策が格納され、
前記情報取得部は、前記危険情報と併せて、当該危険情報に対する前記停電対策を取得することを特徴とする請求項8または9に記載のサーボアンプ選定装置。 - サーボシステムにおけるモータの仕様及びモータの駆動条件に応じたサーボアンプを選定するサーボアンプ選定ステップと、
前記サーボアンプ選定ステップにおいて選定された前記サーボアンプにおける停電対策に関する条件であって、少なくとも、可動部の回転を止めるか否か、回転を止める軸の指定、可動連結部を引き離すか否か、引き離す軸の指定、及び引き離す場合の距離のいずれかを含む前記停電対策に関する条件の設定を受け付ける停電対策条件設定ステップと、
前記停電対策条件設定ステップにおいて受け付けられた前記停電対策に関する条件に基づいて、選定された前記サーボアンプにおける停電対策の方法を判定する停電対策判定ステップと、
前記停電対策判定ステップにおいて判定された前記停電対策の方法を出力する停電対策出力ステップと、
を含むことを特徴とするサーボアンプ選定方法。 - コンピュータに、
サーボシステムにおけるモータの仕様及びモータの駆動条件に応じたサーボアンプを選定するサーボアンプ選定機能と、
前記サーボアンプ選定機能によって選定された前記サーボアンプにおける停電対策に関する条件であって、少なくとも、可動部の回転を止めるか否か、回転を止める軸の指定、可動連結部を引き離すか否か、引き離す軸の指定、及び引き離す場合の距離のいずれかを含む前記停電対策に関する条件の設定を受け付ける停電対策条件設定機能と、
前記停電対策条件設定機能によって受け付けられた前記停電対策に関する条件に基づいて、選定された前記サーボアンプにおける停電対策の方法を判定する停電対策判定機能と、
前記停電対策判定機能によって判定された前記停電対策の方法を出力する停電対策出力機能と、
を実現させることを特徴とするプログラム。
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