剛度是指質料或布局在受力時抵抗彈性變形的才氣,是質料或布局彈性變形難易程度的表征。質料的剛度平時用彈性模量E來衡量。在宏觀彈性局限內,剛度是零件荷載與位移成正比的比例系數,即惹起單位位移所需的力。它的倒數稱為柔度,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是因為力而發生的形變。
轉動布局的轉動剛度(k)為:
k=M/θ
此中,M為施加的力矩,θ為扭轉角度。
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,用聯軸器來連接電機和負載,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節電機的剛性。
伺服電機的機械剛度跟它的相應速率有關。普通剛性越高其相應速率也越高,但是調太高的話,很輕易讓電機發生機械共振。所以,在普通的伺服放大器參數內部都有手動調整相應頻率的選項,要憑據機械的共振點來調整,需要時間和經驗(其實即是調增益參數)。
在伺服體系位置模式下,施加力讓電機偏轉,要是使勁較大且偏轉角度較小,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,其實更接近相應速率這個概念。從掌握器角度看的話,剛性本來速率環、位置環和時間積分常數組合成的一個參數,它的大小決意機械的一個相應速率。
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整。國產的一些伺服,只能夠手工調整。
其實要是你不要求定位快,只要準,在阻力不大的時候,剛性低,也能夠做到定位準,只但是定位時間長。因為剛性低的話定位慢,在要求相應快,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,轉動慣量是物體繞軸轉動慣性的度量。轉動慣量只跟轉動半徑和物體質量有關。普通負載慣量超過電機轉子慣量的10倍,可以覺得慣量較大。
導軌和絲杠的轉動慣量對伺服電機傳動體系的剛性影響很大,固定增益下,轉動慣量越大,剛性越大,越易惹起電機抖動;轉動慣量越小,剛性越小,電機越不易抖動。可通過更換較小直徑的導軌和絲桿減小轉動慣量從而減小負載慣量來到達電機不抖動。
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,再憑據機械的現實動作要求及加工件質量要求來具體選定具備合適慣量大小的電機。
在調試時(手動模式下),精確設定慣量比參數是充裕發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,憑據牛二定律:
進給體系所需力矩= 體系轉動慣量J × 角加快度θ
角加快度θ影響體系的動靜特性,θ越小則由掌握器發出指令到體系執行完畢的時間越長,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就應該盡管小。
而上面的,體系轉動慣量J=伺服電機的扭轉慣性動量JM + 電機軸換算的負載慣性動量JL。
負載慣量JL由事情臺及上面裝的夾具和工件、螺桿、聯軸器等直線和扭轉運動件的慣量折合到馬達軸上的慣量組成。JM為伺服電機轉子慣量,伺服電機選定后,此值就為定值,而JL則隨工件等負載改變而變更。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,高速往復性好,適合于一些輕負載,高速定位的場所。中、大慣量的電機適合大負載、安穩要求對照高的場所,如一些圓周運動機構和一些機床行業。
所以伺服電機剛性過大,剛性不及,普通是要調掌握器增益改變體系相應了。慣量過大,慣量不及,說的是負載的慣量變更和伺服電機慣量的一個相對的對照。