Για να μιλήσουμε για ακαμψία, ας μιλήσουμε πρώτα για ακαμψία.
Η ακαμψία αναφέρεται στην ικανότητα ενός υλικού ή μιας δομής να αντιστέκεται στην ελαστική παραμόρφωση όταν υποβάλλεται σε δύναμη και είναι μια αναπαράσταση της δυσκολίας ελαστικής παραμόρφωσης ενός υλικού ή μιας δομής. Η ακαμψία ενός υλικού συνήθως μετριέται από το μέτρο ελαστικότητάς του, E. Στο μακροσκοπικό εύρος ελαστικότητας, η ακαμψία είναι ένας αναλογικός συντελεστής ανάλογος με το φορτίο του εξαρτήματος και τη μετατόπιση, δηλαδή τη δύναμη που απαιτείται για να προκαλέσει μετατόπιση μονάδας, και το αντίστροφό του ονομάζεται ευκαμψία, δηλαδή η μετατόπιση που προκαλείται από τη δύναμη μονάδας. Η ακαμψία μπορεί να χωριστεί σε στατική ακαμψία και σε δυναμική ακαμψία.
Η ακαμψία (k) μιας δομής είναι η ικανότητα ενός ελαστομερούς να αντιστέκεται στην παραμόρφωση και το τέντωμα. k=P/δ, όπου P είναι η σταθερή δύναμη που επιδρά στη δομή και δ είναι η παραμόρφωση που οφείλεται στη δύναμη.
Η περιστροφική ακαμψία (k) της περιστρεφόμενης δομής είναι: k=M/θ όπου M είναι η εφαρμοζόμενη ροπή και θ είναι η γωνία περιστροφής.
Για παράδειγμα, γνωρίζουμε ότι ο χαλύβδινος σωλήνας είναι σχετικά σκληρός και γενικά παραμορφώνεται από εξωτερική δύναμη, ενώ η λαστιχένια ταινία είναι πιο μαλακή και η παραμόρφωση που προκαλείται από την ίδια δύναμη είναι σχετικά μεγάλη, τότε λέμε ότι η ακαμψία του χαλύβδινου σωλήνα είναι ισχυρό και η ακαμψία του λαστιχένιου ιμάντα είναι ασθενής ή η ισχυρή ευελιξία του.
Στην εφαρμογή σερβοκινητήρων, η χρήση συνδέσμων για τη σύνδεση του κινητήρα και του φορτίου είναι μια τυπική άκαμπτη σύνδεση. ενώ η χρήση σύγχρονων ιμάντων ή ιμάντων για τη σύνδεση του κινητήρα και του φορτίου είναι μια τυπική ευέλικτη σύνδεση.
Η ακαμψία του κινητήρα είναι η ικανότητα του άξονα του κινητήρα να αντιστέκεται στις εξωτερικές παρεμβολές ροπής και μπορούμε να ρυθμίσουμε την ακαμψία του κινητήρα στον σερβοελεγκτή.
Η μηχανική ακαμψία του σερβοκινητήρα σχετίζεται με την ταχύτητα απόκρισής του. Γενικά, όσο μεγαλύτερη είναι η ακαμψία, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα απόκρισης. Ωστόσο, εάν ρυθμιστεί πολύ ψηλά, είναι εύκολο να προκαλέσει τον κινητήρα να παράγει μηχανικό συντονισμό. Επομένως, υπάρχουν χειροκίνητες ρυθμίσεις στις γενικές παραμέτρους του σερβοενισχυτή. Η επιλογή της συχνότητας απόκρισης πρέπει να ρυθμιστεί ανάλογα με το σημείο συντονισμού του μηχανήματος, κάτι που απαιτεί χρόνο και εμπειρία (στην πραγματικότητα ρυθμίζεται η παράμετρος απολαβής).
Στη λειτουργία θέσης συστήματος σερβομηχανισμού, εφαρμόζεται μια δύναμη για την εκτροπή του κινητήρα. Εάν η δύναμη είναι μεγάλη και η γωνία εκτροπής μικρή, η ακαμψία του σερβο συστήματος θεωρείται ισχυρή, διαφορετικά η ακαμψία του σερβο συστήματος θεωρείται ασθενής. Σημειώστε ότι η ακαμψία εδώ είναι στην πραγματικότητα πιο κοντά στην έννοια της ταχύτητας απόκρισης. Από την άποψη του ελεγκτή, η ακαμψία είναι στην πραγματικότητα μια παράμετρος που αποτελείται από τον βρόχο ταχύτητας, τον βρόχο θέσης και τη σταθερά του ολοκληρώματος χρόνου και το μέγεθός της καθορίζει μια ταχύτητα απόκρισης του μηχανήματος.
Στην πραγματικότητα, εάν η τοποθέτηση δεν απαιτείται να είναι γρήγορη, εφόσον η τοποθέτηση είναι ακριβής, όταν η αντίσταση δεν είναι μεγάλη, η ακαμψία είναι χαμηλή και η τοποθέτηση μπορεί επίσης να είναι ακριβής, αλλά ο χρόνος τοποθέτησης είναι μεγάλος. Επειδή η τοποθέτηση είναι αργή εάν η ακαμψία είναι χαμηλή, θα υπάρχει μια ψευδαίσθηση ανακριβούς τοποθέτησης όταν απαιτείται γρήγορη απόκριση και σύντομος χρόνος τοποθέτησης.
Η αδράνεια περιγράφει την αδράνεια της κίνησης ενός αντικειμένου και η περιστροφική αδράνεια είναι ένα μέτρο της αδράνειας της περιστροφής ενός αντικειμένου γύρω από έναν άξονα. Η ροπή αδράνειας σχετίζεται μόνο με την ακτίνα περιστροφής και τη μάζα του αντικειμένου. Γενικά, η αδράνεια του φορτίου υπερβαίνει τις 10 φορές της αδράνειας του ρότορα του κινητήρα και η αδράνεια μπορεί να θεωρηθεί μεγάλη.
Η περιστροφική αδράνεια της ράγας οδήγησης και της βίδας μολύβδου έχει μεγάλη επίδραση στην ακαμψία του συστήματος μετάδοσης κίνησης σερβοκινητήρα. Κάτω από ένα σταθερό κέρδος, όσο μεγαλύτερη είναι η περιστροφική αδράνεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η ακαμψία και τόσο πιο εύκολο είναι να προκληθεί ανακίνηση του κινητήρα. Όσο μικρότερη είναι η περιστροφική αδράνεια, τόσο μικρότερη είναι η ακαμψία και τόσο μικρότερη είναι η πιθανότητα να κουνηθεί ο κινητήρας. . Η ροπή αδράνειας μπορεί να μειωθεί αντικαθιστώντας τη ράγα οδήγησης και τη βίδα οδηγού με μικρότερη διάμετρο για να μειωθεί η αδράνεια του φορτίου έτσι ώστε ο κινητήρας να μην δονείται.
Γνωρίζουμε ότι κατά την επιλογή ενός συστήματος σερβομηχανισμού, εκτός από την εξέταση των παραμέτρων όπως η ροπή και η ονομαστική ταχύτητα του κινητήρα, πρέπει επίσης να υπολογίσουμε πρώτα την αδράνεια του μηχανικού συστήματος που μετατρέπεται στον άξονα του κινητήρα και στη συνέχεια σύμφωνα με την πραγματική απαιτήσεις δράσης του μηχανήματος και την ποιότητα του τεμαχίου εργασίας. Απαιτήσεις για την ειδική επιλογή κινητήρα με κατάλληλο μέγεθος αδράνειας.
Κατά τον εντοπισμό σφαλμάτων (σε χειροκίνητη λειτουργία), η σωστή ρύθμιση της παραμέτρου του λόγου αδράνειας είναι η προϋπόθεση για να δοθεί πλήρης απόδοση στην καλύτερη απόδοση του μηχανικού συστήματος και του σερβομηχανικού συστήματος.
Τι ακριβώς είναι λοιπόν το «ταίριασμα αδράνειας»;
Στην πραγματικότητα, δεν είναι δύσκολο να γίνει κατανοητό, σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο των βοοειδών:
Η ροπή που απαιτείται από το σύστημα τροφοδοσίας=ροπή συστήματος αδράνειας J × γωνιακή επιτάχυνση θ
Η γωνιακή επιτάχυνση θ επηρεάζει τα δυναμικά χαρακτηριστικά του συστήματος. Όσο μικρότερο είναι το θ, τόσο μεγαλύτερος είναι ο χρόνος από την έκδοση της εντολής από τον ελεγκτή μέχρι την ολοκλήρωση της εκτέλεσης του συστήματος και τόσο πιο αργή είναι η απόκριση του συστήματος. Εάν το θ αλλάξει, η απόκριση του συστήματος θα είναι γρήγορη και αργή, γεγονός που θα επηρεάσει την ακρίβεια μηχανικής κατεργασίας.
Αφού επιλεγεί ο σερβοκινητήρας, η μέγιστη τιμή εξόδου δεν αλλάζει. Εάν η μεταβολή του θ αναμένεται να είναι μικρή, το J θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερο.
Στα παραπάνω, η ροπή αδράνειας συστήματος J=η ροπή αδράνειας περιστροφής του σερβοκινητήρα JM συν τη ροπή αδράνειας φορτίου JL που μετατρέπεται από τον άξονα του κινητήρα.
Η αδράνεια φορτίου JL αποτελείται από την αδράνεια του τραπεζιού εργασίας, το εξάρτημα που είναι τοποθετημένο σε αυτό, το τεμάχιο εργασίας, τη βίδα, τη ζεύξη και άλλα γραμμικά και περιστροφικά κινούμενα μέρη που μετατρέπονται στην αδράνεια του άξονα του κινητήρα. Το JM είναι η αδράνεια του δρομέα του σερβοκινητήρα. Αφού επιλεγεί ο σερβοκινητήρας, αυτή η τιμή είναι μια σταθερή τιμή, ενώ το JL αλλάζει με το φορτίο του τεμαχίου εργασίας. Εάν θέλετε ο ρυθμός μεταβολής του J να είναι μικρότερος, είναι καλύτερο να κάνετε την αναλογία του JL μικρότερη.
Αυτό είναι το «ταίριασμα αδράνειας» με τη λαϊκή έννοια.
Γενικά, ένας κινητήρας με μικρή αδράνεια έχει καλή απόδοση πέδησης, γρήγορη απόκριση στην εκκίνηση, επιτάχυνση και στάση και καλή παλινδρόμηση υψηλής ταχύτητας, η οποία είναι κατάλληλη για ορισμένες περιπτώσεις με ελαφρύ φορτίο και τοποθέτηση υψηλής ταχύτητας. Οι κινητήρες με μέση και μεγάλη αδράνεια είναι κατάλληλοι για περιπτώσεις με μεγάλα φορτία και υψηλές απαιτήσεις σταθερότητας, όπως ορισμένοι μηχανισμοί κυκλικής κίνησης και ορισμένες βιομηχανίες εργαλειομηχανών.