设计辅助设备、设计辅助方法以及设计辅助程序技术

[问题]在设计构成由反馈控制的电动马达驱动的机械装置的机械要素时，使得用户能够容易地确认机械要素的特性如何影响机械装置的异常振动的生成。[方案]设计辅助设备(1)用于执行机械装置的设计辅助处理，其中设计辅助设备(1)被配置为使得处理器(11)：从构成机械装置(21、51)的一个或多个机械要素(24、56、58)中设置待分析要素的数学模型中的多个参数；关于机械装置(21、51)的一个或多个振动模式，基于多个参数计算机械装置的传递函数的极值；以及创建包括传递函数的极值的实部的等值线的稳定性判别线图。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】设计辅助设备、设计辅助方法以及设计辅助程序
本专利技术涉及设计辅助设备、设计辅助方法以及设计辅助程序，它们被配置为支持由反馈控制的电动马达驱动的机械装置的设计。
技术介绍
在将由反馈控制系统控制的伺服马达的旋转运动经由滚珠丝杠和螺母转换为台的直线运动的进给驱动机构中，例如，已知随着反馈控制系统的增益常数的增加，伺服马达的旋转运动的响应性和精度增加。然而，还已知如果增益常数过大，则在取决于进给驱动机构的各个零件的质量和刚度的固有频率(本征频率)下可能发生异常振动。常规上，作为一种用于确定控制系统的合适特性的技术，已知根据对应机械系统的特性来产生根轨迹图。参见非专利文献1。作为一种用于提高机械装置的综合性能的方法，还已知通过分析机械要素的惯性矩和刚度与作为机械装置的性能指标给出的伺服刚度之间的关系来设计机械装置的各种部件。参见非专利文献2。为了辅助机械装置的最佳设计，还已知根据机械装置的模型来模拟其特性。参见专利文献1。现有技术文献专利文献专利文献1：JP2008-102714A非专利文献非专利文献1：“DesignandControlofPrecisionPositioningandFeedDrivesystems(精密定位和进给驱动系统的设计与控制)”，松原厚，森北出版社，2008年。非专利文献2：“AStudyontheTotalTuningofFeedDriveSysteminNCMachineTools(3rdreport)-SingleAxisMechanicalParameterTuning(数控机床进给驱动系统的总体优化研究(第三次报告)-单轴机械参数优化)”，中野义明、松原厚、上田大辅、中川秀夫、竹下卓夫、丸山久一，日本精密工程学会杂志，第62卷，第3期，(1996年)，第423-427页。
技术实现思路
本专利技术要实现的任务然而，机械装置的最终性能受到其机械系统的特性的限制，非专利文献1所公开的现有技术与控制系统严格相关，并且没有考虑机械装置本身或其机械要素。非专利文献2所公开的现有技术仅考虑一阶固有频率，并且不能向用户提供关于可能在机械装置中发生的振动的足够信息。专利文献1所公开的现有技术提供了一种设计，该设计在通过同时致动多个进给驱动机构来形成期望形状时优化伺服增益，但关于应当如何设计机械系统的特性以便提高机械系统的性能未能提供指导。当用户设计(或选择)形成机械装置的机械要素时，期望使得用户能够知道各个机械要素的特性如何影响机械装置的异常振动的生成。然而，上述现有技术不能满足用户的这种需要或方便性。鉴于现有技术的这种问题，本专利技术的主要目的是提供设计辅助设备、设计辅助方法以及设计辅助程序，它们被配置为以以下方式支持由反馈控制的电动马达驱动的机械装置的设计，该方式使得用户能够容易地知道机械要素的特性如何影响机械装置的异常振动的生成。实现任务的手段为了实现这种目的，本专利技术的第一方面提供了一种设计辅助设备(1)，该设计辅助设备设置有处理器(11)，所述处理器被配置为执行辅助由反馈控制的电动马达(23、57)驱动的机械装置(21、51)的设计的处理，其中，处理器被配置为设置从形成机械装置的一个或多个机械要素(24、56、58)选择的分析目标要素的数学模型的多个参数，根据多个参数计算与机械装置的一个或多个振动模式关联的机械装置的传递函数的极点，并且创建包括传递函数的极点的实部的等值线的稳定性判别图。从而，在设计(或选择)形成机械装置的机械要素时，用户能够容易地知道机械要素的特性(参数)如何影响机械装置的异常振动的生成。因此，可以预先防止机械装置中的异常振动的发生，并且用户可以获得与为了抑制机械装置中已经发生的异常振动而可能需要的机械要素的特性有关的具体改进指导。根据本专利技术的第二方面，设计辅助设备还包括用于显示稳定性判别图(41、71)的显示单元。由此，可以使用户通过使用显示在显示单元上的稳定性判别图，来容易地视觉掌握机械要素的特性对机械装置的异常振动的发生的影响。根据本专利技术的第三方面，当机械装置具有多个振动模式时，由处理器创建的稳定性判别图包括与相应振动模式对应的传递函数的极点的实部的等值线。从而，用户可以通过使用显示在显示单元上的基于振动模式的稳定性判别图，来以更可靠的方式掌握机械要素的特性对机械装置的异常振动的发生的影响。根据本专利技术的第四方面，多个参数包括与机械要素的刚度和阻尼特性有关的参数。从而，用户可以以适当的方式掌握机械要素的特性对机械装置的异常振动的发生的影响。根据本专利技术的第五方面，当以传递函数的极点的虚部的降序排列极点时，为按降序低数学模型的自由度与振动模式的数量之间的差的极点的实部生成等值线。从而，可以以适当的方式生成包括传递函数的极点的实部的等值线的稳定性判别图。根据本专利技术的第六方面，处理器被配置为创建稳定性判别图，以便包括指示能作为机械要素的候选的一个或多个目标产品的多个参数的标记。从而，用户能够在选择机械要素时掌握作为机械要素的候选的目标产品的特性(参数)对机械装置的异常振动的发生的影响。因此，用户能够选择机械要素，以便防止机械装置的异常振动的发生，或者抑制机械装置中已经发生的异常振动。本专利技术的第七方面提供了一种设计辅助方法，该设计辅助方法用于辅助由反馈控制的电动马达(23、57)驱动的机械装置(21、51)的设计，包括以下步骤：设置从形成机械装置的一个或多个机械要素(24、56、58)选择的分析目标要素的数学模型的多个参数；根据多个参数计算与机械装置的一个或多个振动模式关联的机械装置的传递函数的极点；以及创建包括传递函数的极点的实部的等值线的稳定性判别图。从而，在设计(或选择)形成机械装置的机械要素时，用户能够容易地知道机械要素的特性(参数)如何影响机械装置的异常振动的生成。因此，可以预先防止机械装置中的异常振动的发生，并且用户可以获得与为了抑制机械装置中已经发生的异常振动而可能需要的机械要素的特性有关的具体改进指导。本专利技术的第八方面提供了一种设计辅助程序，该设计辅助程序执行用于辅助由反馈控制的电动马达(23、57)驱动的机械装置(21、51)的设计的处理，其特征在于，使得计算机(1)执行以下过程：设置从形成机械装置的一个或多个机械要素(24、56、58)选择的分析目标要素的数学模型的多个参数；根据多个参数计算与机械装置的一个或多个振动模式关联的机械装置的传递函数的极点；以及创建包括传递函数的极点的实部的等值线的稳定性判别图。从而，在设计(或选择)形成机械装置的机械要素时，用户能够容易地知道机械要素的特性(参数)如何影响机械装置的异常振动的生成。因此，可以预先防止机械装置中的异常振动的发生，并且用户可以获得与为了抑制机械装置中已经发生的异常振动而可能需要的机械要素的特性有关的具体改进指导。本专利技术的效果如上所述，根据本专利技术，在设计构成由反馈控制下的电动马达驱动的机械装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设置有处理器的设计辅助设备，所述处理器被配置为执行辅助由反馈控制的电动马达驱动的机械装置的设计的处理，/n其中，所述处理器被配置为设置从形成所述机械装置的一个或多个机械要素选择的分析目标要素的数学模型的多个参数，根据所述多个参数计算与所述机械装置的一个或多个振动模式关联的所述机械装置的传递函数的极点，并且创建包括所述传递函数的所述极点的实部的等值线的稳定性判别图。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171219 JP 2017-2425891.一种设置有处理器的设计辅助设备，所述处理器被配置为执行辅助由反馈控制的电动马达驱动的机械装置的设计的处理，
其中，所述处理器被配置为设置从形成所述机械装置的一个或多个机械要素选择的分析目标要素的数学模型的多个参数，根据所述多个参数计算与所述机械装置的一个或多个振动模式关联的所述机械装置的传递函数的极点，并且创建包括所述传递函数的所述极点的实部的等值线的稳定性判别图。


2.根据权利要求1所述的设计辅助设备，所述设计辅助设备还包括用于显示所述稳定性判别图的显示单元。


3.根据权利要求1或2所述的设计辅助设备，其中，当所述机械装置具有多个振动模式时，由所述处理器创建的所述稳定性判别图包括与相应振动模式对应的所述传递函数的所述极点的所述实部的等值线。


4.根据权利要求1至3中的任一项所述的设计辅助设备，其中，所述多个参数包括与所述机械要素的刚度和阻尼特性有关的参数。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的设计辅助设备，其中，针对如下的特定极点的实部生成所述等值线：当以所述传递函数的所述极点的虚部的绝对值的降序排列...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤隆太，长尾淳志，桥本武志，佐佐木太一，
申请(专利权)人：三木普利日本有限公司，国立大学法人神户大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP