Um über Starrheit zu sprechen, lassen Sie uns zuerst über Starrheit sprechen.
Steifigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials oder einer Struktur, einer elastischen Verformung zu widerstehen, wenn sie einer Kraft ausgesetzt wird, und ist eine Darstellung der Schwierigkeit einer elastischen Verformung eines Materials oder einer Struktur. Die Steifigkeit eines Materials wird normalerweise durch seinen Elastizitätsmodul E gemessen. Im makroskopischen elastischen Bereich ist die Steifigkeit ein proportionaler Koeffizient proportional zur Belastung des Teils und der Verschiebung, d. h. der Kraft, die erforderlich ist, um eine Einheitsverschiebung zu verursachen, und ihr Kehrwert heißt Flexibilität, d. h. die durch Einheitskraft verursachte Verschiebung. Die Steifigkeit kann in statische Steifigkeit und dynamische Steifigkeit unterteilt werden.
Die Steifigkeit (k) einer Struktur ist die Fähigkeit eines Elastomers, Verformung und Dehnung zu widerstehen. k=P/δ, wobei P die auf die Struktur wirkende konstante Kraft und δ die Verformung aufgrund der Kraft ist.
Die Rotationssteifigkeit (k) der rotierenden Struktur ist: k=M/θ, wobei M das aufgebrachte Moment und θ der Rotationswinkel ist.
Zum Beispiel wissen wir, dass das Stahlrohr relativ hart ist und im Allgemeinen durch äußere Kraft verformt wird, während das Gummiband weicher ist und die durch die gleiche Kraft verursachte Verformung relativ groß ist, dann sagen wir, dass die Steifigkeit des Stahlrohrs ist stark, und die Steifigkeit des Gummibandes ist schwach, oder seine starke Flexibilität.
Bei der Anwendung von Servomotoren ist die Verwendung von Kupplungen zur Verbindung von Motor und Last eine typische starre Verbindung; während die Verwendung von Synchronriemen oder Riemen zum Verbinden des Motors und der Last eine typische flexible Verbindung ist.
Die Steifigkeit des Motors ist die Fähigkeit der Motorwelle, externen Drehmomentstörungen zu widerstehen, und wir können die Steifigkeit des Motors im Servocontroller einstellen.
Die mechanische Steifigkeit des Servomotors hängt von seiner Reaktionsgeschwindigkeit ab. Allgemein gilt, je höher die Steifigkeit, desto höher die Reaktionsgeschwindigkeit. Wenn er jedoch zu hoch eingestellt ist, kann es leicht dazu kommen, dass der Motor mechanische Resonanzen erzeugt. Daher gibt es manuelle Anpassungen in den allgemeinen Servoverstärkerparametern. Die Option der Ansprechfrequenz muss entsprechend dem Resonanzpunkt der Maschine angepasst werden, was Zeit und Erfahrung erfordert (tatsächlich wird der Verstärkungsparameter angepasst).
Im Positionsmodus des Servosystems wird eine Kraft angelegt, um den Motor auszulenken. Wenn die Kraft groß und der Ablenkungswinkel klein ist, wird die Steifigkeit des Servosystems als stark betrachtet, andernfalls wird die Steifigkeit des Servosystems als schwach betrachtet. Beachten Sie, dass die Starrheit hier tatsächlich näher am Konzept der Reaktionsgeschwindigkeit liegt. Aus Sicht des Controllers ist die Steifigkeit tatsächlich ein Parameter, der sich aus dem Geschwindigkeitsregelkreis, dem Positionsregelkreis und der Zeitintegralkonstante zusammensetzt, und seine Größe bestimmt eine Reaktionsgeschwindigkeit der Maschine.
Tatsächlich ist, wenn die Positionierung nicht schnell sein muss, solange die Positionierung genau ist, wenn der Widerstand nicht groß ist, die Steifigkeit gering, und die Positionierung kann auch genau sein, aber die Positionierungszeit ist lang. Da die Positionierung langsam ist, wenn die Steifigkeit gering ist, entsteht der Eindruck einer ungenauen Positionierung, wenn eine schnelle Reaktion und eine kurze Positionierungszeit erforderlich sind.
Die Trägheit beschreibt die Trägheit der Bewegung eines Objekts, und die Rotationsträgheit ist ein Maß für die Trägheit der Drehung eines Objekts um eine Achse. Das Trägheitsmoment hängt nur vom Rotationsradius und der Masse des Objekts ab. Im Allgemeinen übersteigt die Trägheit der Last das 10-fache der Trägheit des Rotors des Motors, und die Trägheit kann als groß angesehen werden.
Die Rotationsträgheit der Führungsschiene und der Leitspindel hat einen großen Einfluss auf die Steifigkeit des servomotorischen Antriebssystems. Je größer die Rotationsträgheit bei einer festen Verstärkung ist, desto größer ist die Steifigkeit und desto leichter ist es, den Motor zum Rütteln zu bringen; Je kleiner die Rotationsträgheit, desto kleiner die Steifigkeit und desto unwahrscheinlicher ist es, dass der Motor rüttelt. . Das Trägheitsmoment kann reduziert werden, indem die Führungsschiene und die Leitspindel durch einen kleineren Durchmesser ersetzt werden, um die Trägheit der Last zu reduzieren, damit der Motor nicht vibriert.
Wir wissen, dass wir bei der Auswahl eines Servosystems neben den Parametern wie Drehmoment und Nenndrehzahl des Motors auch zuerst die auf die Motorwelle umgerechnete Trägheit der Mechanik und dann entsprechend der tatsächlichen berechnen müssen Handlungsanforderungen der Maschine und der Qualität des Werkstücks. Anforderungen zur gezielten Auswahl eines Motors mit geeigneter Trägheitsgröße.
Während des Debuggens (im manuellen Modus) ist die korrekte Einstellung des Trägheitsverhältnisparameters die Voraussetzung, um die beste Leistung des mechanischen Systems und des Servosystems voll auszuschöpfen.
Was genau ist also "Inertia Matching"?
Tatsächlich ist es nach dem zweiten Gesetz des Viehs nicht schwer zu verstehen:
Das vom Zuführsystem benötigte Drehmoment=Systemträgheitsmoment J × Winkelbeschleunigung θ
Die Winkelbeschleunigung θ beeinflusst die dynamischen Eigenschaften des Systems. Je kleiner θ ist, desto länger ist die Zeit von der Ausgabe des Befehls durch die Steuerung bis zum Abschluss der Systemausführung und desto langsamer ist die Systemantwort. Wenn sich θ ändert, ist die Systemantwort schnell und langsam, was die Bearbeitungsgenauigkeit beeinflusst.
Nachdem der Servomotor ausgewählt wurde, ändert sich der maximale Ausgangswert nicht. Wenn erwartet wird, dass die Änderung von θ klein ist, sollte J so klein wie möglich sein.
Oben ist das Systemträgheitsmoment J=das Rotationsträgheitsmoment des Servomotors JM plus das von der Motorwelle umgerechnete Lastträgheitsmoment JL.
Die Lastträgheit JL setzt sich aus der Trägheit des Arbeitstisches, der darauf installierten Vorrichtung, des Werkstücks, der Schraube, der Kupplung und anderer linear und rotativ beweglicher Teile um, die in die Trägheit der Motorwelle umgewandelt werden. JM ist die Rotorträgheit des Servomotors. Nach Auswahl des Servomotors ist dieser Wert ein fester Wert, während sich JL mit der Belastung des Werkstücks ändert. Wenn die Änderungsrate von J kleiner sein soll, ist es besser, den Anteil von JL kleiner zu machen.
Dies ist das "Trägheitsmatching" im populären Sinne.
Im Allgemeinen hat ein Motor mit geringer Trägheit eine gute Bremsleistung, eine schnelle Reaktion auf Start, Beschleunigung und Stopp und eine gute Hin- und Herbewegung mit hoher Geschwindigkeit, die für einige Gelegenheiten mit leichter Last und Hochgeschwindigkeitspositionierung geeignet ist. Motoren mit mittlerer und großer Trägheit eignen sich für Situationen mit großen Lasten und hohen Stabilitätsanforderungen, wie z. B. einige kreisförmige Bewegungsmechanismen und einige Werkzeugmaschinenindustrien.