Para hablar de rigidez, hablemos primero de rigidez.
La rigidez se refiere a la capacidad de un material o estructura para resistir la deformación elástica cuando se somete a una fuerza, y es una representación de la dificultad de la deformación elástica de un material o estructura. La rigidez de un material generalmente se mide por su módulo de elasticidad, E. En el rango elástico macroscópico, la rigidez es un coeficiente proporcional a la carga de la pieza y el desplazamiento, es decir, la fuerza requerida para causar la unidad de desplazamiento, y su recíproco se llama flexibilidad, es decir, el desplazamiento causado por la unidad de fuerza. La rigidez se puede dividir en rigidez estática y rigidez dinámica.
La rigidez (k) de una estructura es la capacidad de un elastómero para resistir la deformación y el estiramiento. k=P/δ, donde P es la fuerza constante que actúa sobre la estructura y δ es la deformación debida a la fuerza.
La rigidez rotacional (k) de la estructura giratoria es: k=M/θ donde M es el momento aplicado y θ es el ángulo de rotación.
Por ejemplo, sabemos que la tubería de acero es relativamente dura y generalmente se deforma por una fuerza externa, mientras que la banda de goma es más suave y la deformación causada por la misma fuerza es relativamente grande, entonces decimos que la rigidez de la tubería de acero es fuerte, y la rigidez de la banda de goma es débil, o su fuerte flexibilidad.
En la aplicación de servomotores, el uso de acoplamientos para conectar el motor y la carga es una conexión rígida típica; mientras que el uso de correas síncronas o correas para conectar el motor y la carga es una conexión flexible típica.
La rigidez del motor es la capacidad del eje del motor para resistir la interferencia de torsión externa, y podemos ajustar la rigidez del motor en el servocontrolador.
La rigidez mecánica del servomotor está relacionada con su velocidad de respuesta. En general, cuanto mayor sea la rigidez, mayor será la velocidad de respuesta. Sin embargo, si se ajusta demasiado alto, es fácil que el motor produzca resonancia mecánica. Por lo tanto, existen ajustes manuales en los parámetros generales del servoamplificador. La opción de la frecuencia de respuesta debe ajustarse de acuerdo con el punto de resonancia de la máquina, lo que requiere tiempo y experiencia (de hecho, el parámetro de ganancia se ajusta).
En el modo de posición del servosistema, se aplica una fuerza para desviar el motor. Si la fuerza es grande y el ángulo de desviación es pequeño, la rigidez del servosistema se considera fuerte; de lo contrario, la rigidez del servosistema se considera débil. Tenga en cuenta que la rigidez aquí en realidad está más cerca del concepto de velocidad de respuesta. Desde el punto de vista del controlador, la rigidez es en realidad un parámetro compuesto por el lazo de velocidad, el lazo de posición y la constante integral de tiempo, y su tamaño determina una velocidad de respuesta de la máquina.
De hecho, si no se requiere que el posicionamiento sea rápido, siempre que el posicionamiento sea preciso, cuando la resistencia no es grande, la rigidez es baja y el posicionamiento también puede ser preciso, pero el tiempo de posicionamiento es largo. Debido a que el posicionamiento es lento si la rigidez es baja, habrá una ilusión de posicionamiento inexacto cuando se requiera una respuesta rápida y un tiempo de posicionamiento corto.
La inercia describe la inercia del movimiento de un objeto, y la inercia rotacional es una medida de la inercia de la rotación de un objeto alrededor de un eje. El momento de inercia solo está relacionado con el radio de rotación y la masa del objeto. Generalmente, la inercia de la carga excede 10 veces la inercia del rotor del motor, y la inercia puede considerarse grande.
La inercia rotacional del riel guía y el tornillo de avance tiene una gran influencia en la rigidez del sistema de accionamiento del servomotor. Con una ganancia fija, cuanto mayor es la inercia rotacional, mayor es la rigidez y más fácil es hacer que el motor se mueva; cuanto menor es la inercia rotacional, menor es la rigidez y es menos probable que el motor se mueva. . El momento de inercia se puede reducir reemplazando el riel guía y el tornillo de avance con un diámetro más pequeño para reducir la inercia de la carga y que el motor no vibre.
Sabemos que al seleccionar un servosistema, además de considerar parámetros como el par y la velocidad nominal del motor, también debemos calcular primero la inercia del sistema mecánico convertido al eje del motor, y luego de acuerdo con la real. requisitos de acción de la máquina y la calidad de la pieza de trabajo. Requisitos para seleccionar específicamente un motor con un tamaño de inercia adecuado.
Durante la depuración (en modo manual), la configuración correcta del parámetro de relación de inercia es la premisa para aprovechar al máximo el rendimiento del sistema mecánico y servo.
Entonces, ¿qué es exactamente la "coincidencia de inercia"?
De hecho, no es difícil de entender, según la segunda ley del ganado:
El par requerido por el sistema de alimentación=momento de inercia del sistema J × aceleración angular θ
La aceleración angular θ afecta las características dinámicas del sistema. Cuanto menor sea θ, mayor será el tiempo desde que el controlador emite el comando hasta que finaliza la ejecución del sistema, y más lenta es la respuesta del sistema. Si θ cambia, la respuesta del sistema será rápida y lenta, lo que afectará la precisión del mecanizado.
Después de seleccionar el servomotor, el valor máximo de salida no cambia. Si se espera que el cambio de θ sea pequeño, J debe ser lo más pequeño posible.
En lo anterior, el momento de inercia del sistema J=el momento de inercia rotacional del servomotor JM más el momento de inercia de la carga JL convertido del eje del motor.
La inercia de carga JL se compone de la inercia de la mesa de trabajo, el accesorio instalado en ella, la pieza de trabajo, el tornillo, el acoplamiento y otras partes móviles lineales y giratorias convertidas a la inercia del eje del motor. JM es la inercia del rotor del servomotor. Después de seleccionar el servomotor, este valor es un valor fijo, mientras que JL cambia con la carga de la pieza de trabajo. Si desea que la tasa de cambio de J sea menor, es mejor reducir la proporción de JL.
Esta es la "coincidencia de inercia" en el sentido popular.
En términos generales, un motor con poca inercia tiene un buen rendimiento de frenado, una respuesta rápida para arrancar, acelerar y detenerse, y una buena reciprocidad a alta velocidad, que es adecuada para algunas ocasiones con carga ligera y posicionamiento a alta velocidad. Los motores con inercia media y grande son adecuados para ocasiones con grandes cargas y altos requisitos de estabilidad, como algunos mecanismos de movimiento circular y algunas industrias de máquinas herramienta.