剛性について話すには、まず剛性について話しましょう。
剛性とは、材料または構造が力を受けたときに弾性変形に抵抗する能力を指し、材料または構造の弾性変形の難しさを表します。 材料の剛性は、通常、その弾性係数 E によって測定されます。巨視的な弾性範囲では、剛性は部品の荷重と変位、つまり単位変位を発生させるのに必要な力に比例する比例係数です。その逆数は柔軟性と呼ばれます。つまり、単位力によって引き起こされる変位です。 剛性は、静的剛性と動的剛性に分けることができます。
構造の剛性 (k) は、エラストマーが変形や伸縮に抵抗する能力です。 k=P/δ、ここで、P は構造に作用する一定の力、δ は力による変形です。
回転構造の回転剛性 (k) は次のとおりです: k=M/θ ここで、M は加えられたモーメント、θ は回転角度です。
たとえば、鋼管は比較的硬く、一般に外力によって変形しますが、輪ゴムは柔らかく、同じ力による変形が比較的大きいことがわかっている場合、鋼管の剛性は強い、またはゴムバンドの剛性が弱い、またはその強い柔軟性。
サーボモーターのアプリケーションでは、モーターと負荷を接続するためのカップリングの使用は、典型的な固定接続です。 モーターと負荷を接続するための同期ベルトまたはベルトの使用は、典型的な柔軟な接続です。
モーターの剛性は、モーター シャフトが外部トルクの干渉に抵抗する能力であり、サーボ コントローラーでモーターの剛性を調整することができます。
サーボモーターの機械剛性は、その応答速度に関係しています。 一般的に剛性が高いほど応答速度が速くなります。 ただし、高く調整しすぎると、モーターが機械共振を起こしやすくなります。 このため、一般的なサーボアンプのパラメータには手動調整があります。 応答周波数のオプションは、機械の共振点に合わせて調整する必要があり、時間と経験が必要です（実際には、ゲインパラメータを調整します）。
サーボシステムの位置モードでは、モーターをたわませるために力が加えられます。 力が大きく、たわみ角が小さい場合はサーボ系の剛性が強いと考えられ、それ以外の場合はサーボ系の剛性が弱いと考えられます。 ここでの剛性は、実際には応答速度の概念に近いことに注意してください。 コントローラから見ると、実は剛性は速度ループ、位置ループ、時積分定数からなるパラメータであり、その大きさが機械の応答速度を決定します。
実際、位置決めが高速である必要がない場合、位置決めが正確である限り、抵抗が大きくない場合、剛性が低く、位置決めも正確にすることができますが、位置決め時間が長くなります。 剛性が低いと位置決めが遅くなるため、速い応答性と短い位置決め時間が必要な場合、位置決めが不正確であるかのように錯覚します。
慣性はオブジェクトの運動の慣性を表し、回転慣性は軸を中心としたオブジェクトの回転の慣性の尺度です。 慣性モーメントは、回転半径と物体の質量にのみ関係します。 一般的に、負荷のイナーシャはモータのロータのイナーシャの10倍を超え、イナーシャは大きいと考えられます。
ガイドレールと送りねじの回転慣性は、サーボモータ駆動系の剛性に大きく影響します。 固定ゲインでは、回転慣性が大きいほど剛性が高くなり、モーターが揺れやすくなります。 回転慣性が小さいほど剛性が小さくなり、モーターが揺れにくくなります。 . モーターが振動しないように、ガイドレールと送りねじを小径のものに交換して負荷の慣性モーメントを小さくすることで、慣性モーメントを小さくすることができます。
サーボシステムを選択するときは、モーターのトルクや定格速度などのパラメーターを考慮することに加えて、最初にモーターシャフトに換算された機械システムのイナーシャを計算する必要があることを知っています。機械の動作要件とワークピースの品質。 適切な慣性サイズのモーターを具体的に選択するための要件。
デバッグ中 (手動モード) では、イナーシャ比パラメータを正しく設定することが、機械およびサーボ システムの最高のパフォーマンスを十分に発揮させるための前提です。
では、「慣性マッチング」とは一体何なのでしょうか？
実際、牛の第二法則によれば、理解するのは難しくありません。
供給システムに必要なトルク=システム慣性モーメント J × 角加速度 θ
角加速度 θ は、システムの動特性に影響を与えます。 θが小さいほど、コントローラがコマンドを発行してからシステムの実行が完了するまでの時間が長くなり、システムの応答が遅くなります。 θ が変化すると、システムの応答が速くなったり遅くなったりし、加工精度に影響を与えます。
サーボモータ選定後、最大出力値は変わりません。 θ の変化が小さいと予想される場合、J はできるだけ小さくする必要があります。
上記において、システム慣性モーメントJ=は、サーボモータの回転慣性モーメントJMにモータ軸換算の負荷慣性モーメントJLを加えたものです。
負荷イナーシャ JL は、作業台、それに取り付けられた治具、ワーク、ねじ、カップリング、およびその他の直線および回転可動部品のイナーシャをモータ軸のイナーシャに変換したものです。 JM は、サーボ モーターの回転子慣性です。 サーボモータ選定後は固定値ですが、JLはワークの負荷により変化します。 J の変化率を小さくしたい場合は、JL の比率を小さくした方がよい。
これが俗に言う「慣性マッチング」です。
一般的に、イナーシャの小さいモータは、制動性能が良く、起動・加速・停止の応答性が良く、高速往復運動が良好で、軽負荷・高速位置決めの場合に適しています。 中および大慣性を持つモーターは、一部の円運動機構や一部の工作機械産業など、大きな負荷と高い安定性が必要な場合に適しています。