Pentru a vorbi despre rigiditate, să vorbim mai întâi despre rigiditate.
Rigiditatea se referă la capacitatea unui material sau a unei structuri de a rezista la deformarea elastică atunci când este supusă forței și este o reprezentare a dificultății de deformare elastică a unui material sau a unei structuri. Rigiditatea unui material este de obicei măsurată prin modul său de elasticitate, E. În intervalul elastic macroscopic, rigiditatea este un coeficient proporțional proporțional cu sarcina piesei și deplasarea, adică forța necesară pentru a provoca deplasarea unității, iar reciproca sa se numește flexibilitate, adică deplasarea cauzată de forța unității. Rigiditatea poate fi împărțită în rigiditate statică și rigiditate dinamică.
Rigiditatea (k) a unei structuri este capacitatea unui elastomer de a rezista la deformare și întindere. k=P/δ, unde P este forța constantă care acționează asupra structurii și δ este deformarea datorată forței.
Rigiditatea de rotație (k) a structurii rotative este: k =M/θ unde M este momentul aplicat și θ este unghiul de rotație.
De exemplu, știm că țeava de oțel este relativ dură și, în general, deformată de forța externă, în timp ce banda de cauciuc este mai moale, iar deformarea cauzată de aceeași forță este relativ mare, atunci spunem că rigiditatea țevii de oțel este puternică, iar rigiditatea benzii de cauciuc este slabă sau flexibilitatea sa puternică.
În aplicarea servomotoarelor, utilizarea cuplajelor pentru a conecta motorul și sarcina este o conexiune rigidă tipică; în timp ce utilizarea centurilor sau curelelor sincrone pentru a conecta motorul și sarcina este o conexiune flexibilă tipică.
Rigiditatea motorului este capacitatea arborelui motorului de a rezista interferențelor externe ale cuplului și putem regla rigiditatea motorului în servocontroler.
Rigiditatea mecanică a motorului servo este legată de viteza sa de răspuns. În general, cu cât rigiditatea este mai mare, cu atât viteza de răspuns este mai mare. Cu toate acestea, dacă este ajustat prea mare, este ușor să determinați motorul să producă rezonanță mecanică. Prin urmare, există ajustări manuale în parametrii generali ai amplificatorului servo. Opțiunea frecvenței de răspuns trebuie ajustată în funcție de punctul de rezonanță al mașinii, care necesită timp și experiență (de fapt, parametrul de câștig este ajustat).
În modul de poziție a sistemului servo, se aplică o forță pentru a devia motorul. Dacă forța este mare și unghiul de deformare este mic, rigiditatea sistemului servo este considerată a fi puternică, în caz contrar, rigiditatea sistemului servo este considerată a fi slabă. Rețineți că rigiditatea aici este de fapt mai aproape de conceptul de viteză de răspuns. Din punctul de vedere al controlerului, rigiditatea este de fapt un parametru compus din bucla de viteză, bucla de poziție și constanta integrală a timpului, iar dimensiunea sa determină o viteză de răspuns a mașinii.
De fapt, dacă poziționarea nu trebuie să fie rapidă, atâta timp cât poziționarea este precisă, atunci când rezistența nu este mare, rigiditatea este scăzută, iar poziționarea poate fi, de asemenea, precisă, dar timpul de poziționare este lung. Deoarece poziționarea este lentă dacă rigiditatea este scăzută, va exista o iluzie de poziționare inexactă atunci când este necesar un răspuns rapid și un timp scurt de poziționare.
Inerția descrie inerția mișcării unui obiect, iar inerția de rotație este o măsură a inerției rotației unui obiect în jurul unei axe. Momentul de inerție este legat doar de raza de rotație și masa obiectului. În general, inerția sarcinii depășește de 10 ori inerția rotorului motorului, iar inerția poate fi considerată a fi mare.
Inerția rotativă a șinei de ghidare și a șurubului de acționare are o mare influență asupra rigidității sistemului de acționare a motorului servo. Sub un câștig fix, cu cât este mai mare inerția de rotație, cu atât rigiditatea este mai mare și cu atât este mai ușor să determinați agitarea motorului; cu cât inerția de rotație este mai mică, cu atât rigiditatea este mai mică și cu atât este mai puțin probabil ca motorul să se agite. . Momentul de inerție poate fi redus prin înlocuirea șinei de ghidare și a șurubului de acționare cu un diametru mai mic pentru a reduce inerția sarcinii, astfel încât motorul să nu vibreze.
Știm că atunci când selectăm un sistem servo, pe lângă luarea în considerare a parametrilor, cum ar fi cuplul și viteza nominală a motorului, trebuie să calculăm mai întâi inerția sistemului mecanic convertit în arborele motorului și apoi în funcție de cerințele reale de acțiune ale mașinii și de calitatea piesei de prelucrat. Cerințe pentru a selecta în mod specific un motor cu o dimensiune inerțială adecvată.
În timpul depanării (în modul manual), setarea corectă a parametrului de raport inerțial este premisa pentru a oferi un joc complet la cele mai bune performanțe ale sistemului mecanic și servo.
Deci, ce anume este "potrivirea inerției"?
De fapt, nu este greu de înțeles, conform celei de-a doua legi a bovinelor:
Cuplul cerut de sistemul de alimentare = momentul sistemului de inerție J × accelerația unghiulară θ
Accelerația unghiulară θ afectează caracteristicile dinamice ale sistemului. Cu cât este mai mic θ, cu atât este mai mare timpul de la controlerul care emite comanda până la finalizarea execuției sistemului și cu atât răspunsul sistemului este mai lent. Dacă se schimbă θ, răspunsul sistemului va fi rapid și lent, ceea ce va afecta precizia de prelucrare.
După ce motorul servo este selectat, valoarea maximă de ieșire nu se modifică. Dacă schimbarea lui θ este de așteptat să fie mică, J ar trebui să fie cât mai mică posibil.
În cele de mai sus, momentul de inerție al sistemului J = momentul de inerție de rotație al motorului servo JM + momentul de inerție a sarcinii JL convertit din arborele motorului.
Inerția de încărcare JL este compusă din inerția mesei de lucru, dispozitivul de fixare instalat pe acesta, piesa de prelucrat, șurubul, cuplajul și alte părți mobile liniare și rotative convertite în inerția arborelui motorului. JM este inerția rotorului motorului servo. După ce motorul servo este selectat, această valoare este o valoare fixă, în timp ce JL se schimbă odată cu sarcina piesei de prelucrat. Dacă doriți ca rata de schimbare a lui J să fie mai mică, este mai bine să faceți proporția de JL mai mică.
Aceasta este "potrivirea inerției" în sensul popular.
În general, un motor cu inerție mică are performanțe bune de frânare, răspuns rapid la pornire, accelerație și oprire și o bună reciprocitate de mare viteză, care este potrivită pentru unele ocazii cu sarcină ușoară și poziționare la viteză mare. Motoarele cu inerție medie și mare sunt potrivite pentru ocazii cu sarcini mari și cerințe ridicate de stabilitate, cum ar fi unele mecanisme de mișcare circulară și unele industrii de mașini-unelte.