剛度是指質(zhì)料或布局在受力時抵抗彈性變形的才氣,是質(zhì)料或布局彈性變形難易程度的表征。質(zhì)料的剛度平時用彈性模量E來衡量。在宏觀彈性局限內(nèi),剛度是零件荷載與位移成正比的比例系數(shù),即惹起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱為柔度,即單位力惹起的位移。剛度可分為靜剛度和動剛度。
一個布局的剛度(k)是指彈性體抵抗變形拉伸的才氣。
k=P/δ
P是感化于布局的恒力,δ是因為力而發(fā)生的形變。
轉(zhuǎn)動布局的轉(zhuǎn)動剛度(k)為:
k=M/θ
此中,M為施加的力矩,θ為扭轉(zhuǎn)角度。
舉個例子,我們曉得鋼管對照堅挺,普通受外力形變小,而橡皮筋對照軟,受到同等力發(fā)生的形變就對照大,那我們就說鋼管的剛性強,橡皮筋的剛性弱,或者說其柔性強。
在伺服電機的運用中,用聯(lián)軸器來連接電機和負(fù)載,即是典范的剛性連接;而用同步帶或者皮帶來連接電機和負(fù)載,即是典范的柔性連接。
電機剛性即是電機軸抗外界力矩攪擾的才氣,而我們可以在伺服掌握器調(diào)節(jié)電機的剛性。
伺服電機的機械剛度跟它的相應(yīng)速率有關(guān)。普通剛性越高其相應(yīng)速率也越高,但是調(diào)太高的話,很輕易讓電機發(fā)生機械共振。所以,在普通的伺服放大器參數(shù)內(nèi)部都有手動調(diào)整相應(yīng)頻率的選項,要憑據(jù)機械的共振點來調(diào)整,需要時間和經(jīng)驗(其實即是調(diào)增益參數(shù))。
在伺服體系位置模式下,施加力讓電機偏轉(zhuǎn),要是使勁較大且偏轉(zhuǎn)角度較小,辣么就覺得伺服體系剛性強,反之則覺得伺服剛性弱。留意這里我說的剛性,其實更接近相應(yīng)速率這個概念。從掌握器角度看的話,剛性本來速率環(huán)、位置環(huán)和時間積分常數(shù)組合成的一個參數(shù),它的大小決意機械的一個相應(yīng)速率。
像松下和三菱伺服都有自動增益功效,平時不需要特別去調(diào)整。國產(chǎn)的一些伺服,只能夠手工調(diào)整。
其實要是你不要求定位快,只要準(zhǔn),在阻力不大的時候,剛性低,也能夠做到定位準(zhǔn),只但是定位時間長。因為剛性低的話定位慢,在要求相應(yīng)快,定位時間短的情況下,就會有定位禁止的錯覺。
而慣量形貌的是物體運動的慣性,轉(zhuǎn)動慣量是物體繞軸轉(zhuǎn)動慣性的度量。轉(zhuǎn)動慣量只跟轉(zhuǎn)動半徑和物體質(zhì)量有關(guān)。普通負(fù)載慣量超過電機轉(zhuǎn)子慣量的10倍,可以覺得慣量較大。
導(dǎo)軌和絲杠的轉(zhuǎn)動慣量對伺服電機傳動體系的剛性影響很大,固定增益下,轉(zhuǎn)動慣量越大,剛性越大,越易惹起電機抖動;轉(zhuǎn)動慣量越小,剛性越小,電機越不易抖動??赏ㄟ^更換較小直徑的導(dǎo)軌和絲桿減小轉(zhuǎn)動慣量從而減小負(fù)載慣量來到達(dá)電機不抖動。
我們曉得平時在伺服體系選型時,除考慮電機的扭矩和額定速率等等參數(shù)外,我們還需要先計較得悉機械體系換算到電機軸的慣量,再憑據(jù)機械的現(xiàn)實動作要求及加工件質(zhì)量要求來具體選定具備合適慣量大小的電機。
在調(diào)試時(手動模式下),精確設(shè)定慣量比參數(shù)是充裕發(fā)揮機械及伺服體系非常佳效能的條件。
那究竟什么是“慣量般配”呢?
其實也不難理解,憑據(jù)牛二定律:
進(jìn)給體系所需力矩= 體系轉(zhuǎn)動慣量J × 角加快度θ
角加快度θ影響體系的動靜特性,θ越小則由掌握器發(fā)出指令到體系執(zhí)行完畢的時間越長,體系反饋越慢。要是θ變更,則體系反饋將忽快忽慢,影響加工精度。
伺服電機選定后非常大輸出值固定,要是希望θ的變更小,則J就應(yīng)該盡管小。
而上面的,體系轉(zhuǎn)動慣量J=伺服電機的扭轉(zhuǎn)慣性動量JM + 電機軸換算的負(fù)載慣性動量JL。
負(fù)載慣量JL由事情臺及上面裝的夾具和工件、螺桿、聯(lián)軸器等直線和扭轉(zhuǎn)運動件的慣量折合到馬達(dá)軸上的慣量組成。JM為伺服電機轉(zhuǎn)子慣量,伺服電機選定后,此值就為定值,而JL則隨工件等負(fù)載改變而變更。要是希望J變更率小些,則非常好使JL所占比例小些。
這即是通俗意思上的“慣量般配”。
普通來說,小慣量的電機制動性能好,啟動,加快停止的反饋很快,高速往復(fù)性好,適合于一些輕負(fù)載,高速定位的場所。中、大慣量的電機適合大負(fù)載、安穩(wěn)要求對照高的場所,如一些圓周運動機構(gòu)和一些機床行業(yè)。
所以伺服電機剛性過大,剛性不及,普通是要調(diào)掌握器增益改變體系相應(yīng)了。慣量過大,慣量不及,說的是負(fù)載的慣量變更和伺服電機慣量的一個相對的對照。