Wenn Sie über Steifigkeit sprechen möchten, sprechen wir zuerst über Steifigkeit.
Steifigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials oder einer Struktur, einer elastischen Verformung zu widerstehen, wenn es beansprucht wird, und ist eine Charakterisierung der Schwierigkeit der elastischen Verformung eines Materials oder einer Struktur.
Die Steifigkeit eines Materials wird üblicherweise anhand des Elastizitätsmoduls E gemessen. Im makroelastischen Bereich ist die Steifigkeit ein Proportionalitätsfaktor proportional zur Teillast und Verschiebung, also der Kraft, die erforderlich ist, um eine Einheitsverschiebung zu bewirken. Sein Kehrwert wird als Nachgiebigkeit bezeichnet und ist die Verschiebung aufgrund der Einheitskraft.
Die Steifigkeit kann in statische Steifigkeit und dynamische Steifigkeit unterteilt werden .
Die Steifigkeit (k) einer Struktur bezieht sich auf die Fähigkeit des elastischen Körpers, Verformung und Dehnung zu widerstehen: k=P/δ
(P ist die konstante Kraft, die auf die Struktur wirkt, δ ist die Verformung aufgrund der Kraft)
Die Rotationssteifigkeit (k) der rotierenden Struktur beträgt: k=M/θ
(M ist das aufgebrachte Moment, θ ist der Drehwinkel)
Wir wissen zum Beispiel, dass Stahlrohre relativ hart sind und sich im Allgemeinen weniger verformen, wenn sie äußeren Kräften ausgesetzt werden, während Gummibänder weicher sind und sich stärker verformen, wenn sie der gleichen Kraft ausgesetzt werden. Dann sagen wir, dass Stahlrohre eine hohe Steifigkeit haben und Gummibänder eine schwache Steifigkeit oder andere Flexibilität und Stärke.
Bei der Anwendung des Servomotors wird die Kupplung verwendet, um den Motor und die Last zu verbinden, was eine typische starre Verbindung ist;
Eine typische flexible Verbindung ist die Verwendung von Zahnriemen oder Riemen zur Verbindung von Motor und Last.
Die Steifigkeit des Motors ist die Fähigkeit der Motorwelle, äußeren Drehmomenteinflüssen zu widerstehen, und wir können die Steifigkeit des Motors im Servocontroller anpassen.
Die mechanische Steifigkeit eines Servomotors hängt von seiner Reaktionsgeschwindigkeit ab . Im Allgemeinen gilt: Je höher die Steifigkeit, desto höher die Reaktionsgeschwindigkeit. Wenn die Einstellung jedoch zu hoch ist, kann es leicht zu mechanischen Resonanzen im Motor kommen. Daher besteht die Möglichkeit, die Reaktionsfrequenz in den allgemeinen Parametern des Servoverstärkers manuell anzupassen. Die Anpassung an den mechanischen Resonanzpunkt erfordert Zeit und Erfahrung (tatsächlich handelt es sich um die Anpassung des Verstärkungsparameters).
Im Positionsmodus des Servosystems wird eine Kraft ausgeübt, um den Motor auszulenken. Wenn die Kraft groß und der Auslenkungswinkel klein ist, gilt das Servosystem als starr, andernfalls gilt das Servo als schwach.
Wenn Sie keine schnelle Positionierung benötigen, ist die Steifigkeit gering, solange sie genau ist. Wenn der Widerstand nicht groß ist, kann auch eine genaue Positionierung erreicht werden, aber die Positionierungszeit ist lang. Da die Positionierung bei geringer Steifigkeit langsam ist, entsteht die Illusion einer ungenauen Positionierung, wenn eine schnelle Reaktion erforderlich ist und die Positionierungszeit kurz ist.
Während die Trägheit die Trägheit der Bewegung eines Objekts beschreibt, ist das Trägheitsmoment ein Maß für die Rotationsträgheit des Objekts um eine Achse. Das Trägheitsmoment hängt nur vom Rotationsradius und der Masse des Objekts ab. Im Allgemeinen beträgt die Lastträgheit mehr als das Zehnfache der Trägheit des Motorrotors, sodass davon ausgegangen werden kann, dass die Trägheit relativ groß ist.
Das Trägheitsmoment der Führungsschiene und der Leitspindel hat einen großen Einfluss auf die Steifigkeit des Servomotor-Übertragungssystems. Bei einer festen Verstärkung gilt: Je größer das Trägheitsmoment und je größer die Steifigkeit, desto einfacher ist es, den Motor zu veranlassen zu zittern; je kleiner das Trägheitsmoment und je kleiner die Steifigkeit, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Motor zittert. Der Motor wackelt nicht, wenn die Führungsschiene und die Schraube durch einen kleineren Durchmesser ersetzt werden, um das Trägheitsmoment und damit die Lastträgheit zu verringern.
Was genau ist „Inertia Matching“?
Tatsächlich ist es nach Nius zweitem Gesetz nicht schwer zu verstehen:
Vom Zuführsystem benötigtes Drehmoment = Systemträgheitsmoment J × Winkelbeschleunigung θ
Die Winkelbeschleunigung θ beeinflusst die dynamischen Eigenschaften des Systems. Je kleiner θ ist, desto länger dauert es vom Controller, Anweisungen zu erteilen, bis die Systemausführung abgeschlossen ist, und desto langsamer reagiert das System. Wenn sich θ ändert, reagiert das System schnell und langsam, was sich auf die Bearbeitungsgenauigkeit auswirkt.
Nachdem der Servomotor ausgewählt wurde, bleibt der maximale Ausgangswert unverändert. Wenn erwartet wird, dass die Änderung von θ klein ist, sollte J so klein wie möglich sein.
Im obigen Beispiel ist das Systemträgheitsmoment J = das Trägheitsmoment JM der Drehung des Servomotors + das Trägheitsmoment JL der von der Motorwelle umgewandelten Last.
Die Lastträgheit JL setzt sich zusammen aus der Trägheit der linear und rotatorisch bewegten Teile wie der Werkbank und der Vorrichtungen und Werkstücke, Schrauben, Kupplungen usw., umgerechnet auf die Trägheit der Motorwelle. JM ist die Rotorträgheit des Servomotors. Nach der Auswahl des Servomotors ist dieser Wert ein fester Wert, während sich JL mit der Änderung der Last, z. B. des Werkstücks, ändert. Wenn erwartet wird, dass die Änderungsrate von J kleiner ist, ist es besser, den Anteil von JL kleiner zu machen.
Das ist „ Trägheitsanpassung “ im landläufigen Sinne .
Im Allgemeinen verfügt der Motor mit geringer Trägheit über eine gute Bremsleistung, eine schnelle Reaktion auf Start, Beschleunigung und Stopp sowie eine gute Hin- und Herbewegung bei hoher Geschwindigkeit und ist für einige Gelegenheiten mit geringer Last und Hochgeschwindigkeitspositionierung geeignet. Motoren mit mittlerer und großer Trägheit eignen sich für Fälle mit großen Lasten und hohen Stabilitätsanforderungen, wie z. B. einige Kreisbewegungsmechanismen und einige Werkzeugmaschinenindustrien.
Daher ist die Steifigkeit des Servomotors zu groß und die Steifigkeit reicht nicht aus. Im Allgemeinen ist es erforderlich, die Verstärkung des Controllers anzupassen, um die Systemreaktion zu ändern. Die Trägheit ist zu groß und die Trägheit ist unzureichend. Dies bezieht sich auf einen relativen Vergleich zwischen der Trägheitsänderung der Last und der Trägheit des Servomotors.