剛性について話したい場合は、まず剛性について話しましょう。
剛性とは、材料または構造が応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特徴づけます。
材料の剛性は通常、弾性率 E によって測定されます。マクロ弾性範囲では、剛性は部品の荷重と変位、つまり単位変位を引き起こすのに必要な力に比例する比例係数です。その逆数はコンプライアンスと呼ばれ、単位力による変位です。
剛性は静的剛性と動的剛性に分けられます。
構造の剛性 (k) は、弾性体の変形や伸びに耐える能力を指します: k=P/δ
(P は構造に作用する一定の力、δ は力による変形)
回転構造体の回転剛性 (k) は、 k=M/θ です。
（Mは加わるモーメント、θは回転角度）
例えば、鋼管は比較的硬く、一般に外力を受けたときの変形が少ないのに対し、輪ゴムは柔らかく、同じ力を受けたときの変形が大きいことがわかっているので、鋼管は剛性が強く、輪ゴムは剛性が弱いと言えます。剛性、その他 柔軟性と強度。
サーボ モーターのアプリケーションでは、カップリングを使用してモーターと負荷を接続します。これは典型的な固定接続です。
同期ベルトまたはベルトを使用してモーターと負荷を接続するのが、典型的な柔軟な接続です。
モーターの剛性は、外部トルクの干渉に対するモーターシャフトの抵抗力であり、サーボコントローラーでモーターの剛性を調整できます。
サーボモーターの機械的剛性は、その応答速度に関係します。一般に剛性が高いほど応答速度は速くなりますが、調整が高すぎるとモーターの機械共振が発生しやすくなります。そのため、一般的なサーボアンプのパラメータには応答周波数を手動で調整するオプションがあり、機械の共振点に合わせて調整する（正確にはゲインパラメータを調整する）のに時間と経験が必要です。
サーボシステムの位置モードでは、モーターを偏向させるために力が加えられますが、力が大きく偏角が小さい場合はサーボシステムが硬いと見なされ、そうでない場合はサーボシステムが弱いと見なされます。
実際、高速な位置決めを必要としない場合、正確であればよいが、抵抗が大きくない場合は、剛性が低く、正確な位置決めも可能であるが、位置決め時間は長くなる。剛性が低いと位置決めが遅くなるため、応答性が要求され、位置決め時間が短い場合には位置決めが不正確になると錯覚します。
慣性は物体の動きの慣性を表しますが、慣性モーメントは軸を中心とした物体の回転慣性の尺度です。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。一般に負荷イナーシャはモータロータイナーシャの10倍以上あり、比較的大きなイナーシャであると考えられます。
サーボモータの伝達系の剛性にはガイドレールやリードスクリューの慣性モーメントが大きく影響し、一定ゲインの下では慣性モーメントが大きく剛性が高いほどモータが故障しやすくなります。慣性モーメントが小さく、剛性が小さいほど、モータは揺れにくくなります。ガイドレールとネジの小径化により慣性モーメントを低減し、負荷慣性モーメントを低減することで、モータのぐらつきを抑制します。
では、「イナーシャマッチング」とは一体何なのでしょうか？
実際、ニウの第 2 法則によれば、これを理解するのは難しくありません。
送り系に必要なトルク＝系慣性モーメント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、θが小さいほどコントローラからの指示からシステムの実行が完了するまでに時間がかかり、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。
サーボモータの選定後、最大出力値は変わりませんので、θの変化が小さいと予想される場合は、Jを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 ＝ サーボモータの回転の慣性モーメント JM ＋ モータ軸から換算した負荷の慣性モーメント JL となります。
負荷イナーシャJLは、作業台や治具、ワーク、ねじ、カップリングなどの直動・回転可動部のイナーシャをモータ軸のイナーシャに換算したものです。JMはサーボモータのロータイナーシャであり、サーボモータ選定後は固定値となりますが、JLはワークなどの負荷の変化により変化します。J の変化率が小さくなることが予想される場合は、JL の割合を小さくした方がよいでしょう。
これは、一般的な意味での「慣性マッチング」です。
一般的に慣性モーメントが小さいモータは、制動性能が良く、起動・加速・停止の応答性が良く、高速往復動作が良好で、軽負荷や高速位置決めを行う場合に適しています。中型および大型の慣性モーターは、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要求される場合に適しています。
このため、サーボモータの剛性が大きすぎて剛性が不足し、一般にコントローラのゲインを調整してシステムの応答性を変える必要があります。イナーシャが大きすぎる、イナーシャが足りないとは、負荷のイナーシャ変化とサーボモータのイナーシャとの相対比較を指します。