Per parlare di rigidità, parliamo prima di rigidità.
La rigidità si riferisce alla capacità di un materiale o struttura di resistere alla deformazione elastica quando sottoposto a forza ed è una rappresentazione della difficoltà di deformazione elastica di un materiale o struttura. La rigidità di un materiale è solitamente misurata dal suo modulo di elasticità, E. Nell'intervallo elastico macroscopico, la rigidità è un coefficiente proporzionale proporzionale al carico della parte e allo spostamento, cioè la forza richiesta per causare lo spostamento unitario, e il suo reciproco è chiamato flessibilità, cioè lo spostamento causato dalla forza unitaria. La rigidità può essere suddivisa in rigidità statica e rigidità dinamica.
La rigidità (k) di una struttura è la capacità di un elastomero di resistere alla deformazione e all'allungamento. k=P/δ, dove P è la forza costante che agisce sulla struttura e δ è la deformazione dovuta alla forza.
La rigidità rotazionale (k) della struttura rotante è: k=M/θ dove M è il momento applicato e θ è l'angolo di rotazione.
Ad esempio, sappiamo che il tubo di acciaio è relativamente duro e generalmente deformato da una forza esterna, mentre l'elastico è più morbido e la deformazione causata dalla stessa forza è relativamente grande, quindi diciamo che la rigidità del tubo di acciaio è forte, e la rigidità dell'elastico è debole, o la sua forte flessibilità.
Nell'applicazione dei servomotori, l'uso di giunti per collegare il motore e il carico è un tipico collegamento rigido; mentre l'uso di cinghie sincrone o cinghie per collegare il motore e il carico è un tipico collegamento flessibile.
La rigidità del motore è la capacità dell'albero motore di resistere alle interferenze di coppia esterne e possiamo regolare la rigidità del motore nel servocontrollore.
La rigidità meccanica del servomotore è correlata alla sua velocità di risposta. In genere, maggiore è la rigidità, maggiore è la velocità di risposta. Tuttavia, se è regolato troppo in alto, è facile che il motore produca risonanza meccanica. Pertanto, ci sono regolazioni manuali nei parametri generali del servoamplificatore. L'opzione della frequenza di risposta deve essere regolata in base al punto di risonanza della macchina, che richiede tempo ed esperienza (si regola infatti il parametro del guadagno).
Nella modalità di posizione del servosistema, viene applicata una forza per deviare il motore. Se la forza è grande e l'angolo di deflessione è piccolo, la rigidità del servosistema è considerata forte, altrimenti la rigidità del servosistema è considerata debole. Si noti che la rigidità qui è in realtà più vicina al concetto di velocità di risposta. Dal punto di vista del controllore, la rigidità è in realtà un parametro composto dall'anello di velocità, dall'anello di posizione e dalla costante integrale di tempo, e la sua dimensione determina una velocità di risposta della macchina.
Infatti, se il posizionamento non deve essere veloce, purché il posizionamento sia accurato, quando la resistenza non è grande, la rigidità è bassa e anche il posizionamento può essere accurato, ma il tempo di posizionamento è lungo. Poiché il posizionamento è lento se la rigidità è bassa, ci sarà l'illusione di un posizionamento impreciso quando sono richiesti una risposta rapida e un tempo di posizionamento breve.
L'inerzia descrive l'inerzia del movimento di un oggetto e l'inerzia rotazionale è una misura dell'inerzia della rotazione di un oggetto attorno a un asse. Il momento di inerzia è correlato solo al raggio di rotazione e alla massa dell'oggetto. In genere, l'inerzia del carico supera di 10 volte l'inerzia del rotore del motore e l'inerzia può essere considerata grande.
L'inerzia di rotazione del binario di guida e della vite di comando ha una grande influenza sulla rigidità del sistema di azionamento del servomotore. Con un guadagno fisso, maggiore è l'inerzia rotazionale, maggiore è la rigidità e più facile è far tremare il motore; minore è l'inerzia di rotazione, minore è la rigidità e minore è la probabilità che il motore si scuota. . Il momento d'inerzia può essere ridotto sostituendo la guida e la vite di comando con un diametro inferiore per ridurre l'inerzia del carico in modo che il motore non vibri.
Sappiamo che quando si seleziona un servosistema, oltre a considerare parametri come la coppia e la velocità nominale del motore, bisogna anche calcolare prima l'inerzia del sistema meccanico convertito all'albero motore, e poi in base alla reale requisiti di azione della macchina e la qualità del pezzo. Requisiti per selezionare in modo specifico un motore con una dimensione di inerzia adeguata.
Durante il debug (in modalità manuale), impostare correttamente il parametro del rapporto di inerzia è la premessa per dare pieno gioco alle migliori prestazioni del sistema meccanico e servo.
Quindi cos'è esattamente "corrispondenza dell'inerzia"?
Infatti, non è difficile capire, secondo la seconda legge del bestiame:
La coppia richiesta dal sistema di alimentazione=momento di inerzia del sistema J × accelerazione angolare θ
L'accelerazione angolare θ influenza le caratteristiche dinamiche del sistema. Minore è il θ, maggiore è il tempo che intercorre tra l'emissione del comando da parte del controller e il completamento dell'esecuzione del sistema e più lenta sarà la risposta del sistema. Se θ cambia, la risposta del sistema sarà veloce e lenta, il che influenzerà la precisione della lavorazione.
Dopo aver selezionato il servomotore, il valore di uscita massimo non cambia. Se ci si aspetta che il cambiamento di θ sia piccolo, J dovrebbe essere il più piccolo possibile.
In quanto sopra, il momento di inerzia del sistema J=il momento di inerzia rotazionale del servomotore JM più il momento di inerzia del carico JL convertito dall'albero del motore.
L'inerzia del carico JL è composta dall'inerzia del piano di lavoro, dell'attrezzatura installata su di esso, del pezzo, della vite, del giunto e di altre parti mobili lineari e rotanti convertite all'inerzia dell'albero motore. JM è l'inerzia del rotore del servomotore. Dopo aver selezionato il servomotore, questo valore è un valore fisso, mentre JL cambia con il carico del pezzo. Se si desidera che il tasso di variazione di J sia inferiore, è meglio ridurre la proporzione di JL.
Questo è il "corrispondenza di inerzia" nel senso popolare.
In generale, un motore con una piccola inerzia ha buone prestazioni di frenata, risposta rapida all'avvio, accelerazione e arresto e un buon reciproco ad alta velocità, adatto per alcune occasioni con carico leggero e posizionamento ad alta velocità. I motori con inerzia media e grande sono adatti per occasioni con carichi elevati e requisiti di elevata stabilità, come alcuni meccanismi di movimento circolare e alcune industrie di macchine utensili.