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主營產(chǎn)品： 西門子直流調(diào)速器維修,西門子操作面板維修,西門子電源模塊維修 |
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2019-8-3 閱讀(5277)
西門子伺服電機要說剛性,，先說剛度。
剛度是指材料或結(jié)構(gòu)在受力時抵抗彈性變形的能力,。是材料或結(jié)構(gòu)彈性變形難易程度的表征。材料的剛度通常用彈性模量E來衡量。在宏觀彈性范圍內(nèi),，剛度是零件荷載與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力,。它的倒數(shù)稱為柔度,，即單位力引起的位移。剛度可分為靜剛度和動剛度,。
一個結(jié)構(gòu)的剛度（k）是指彈性體抵抗變形拉伸的能力,。k=P/δ,，P是作用于結(jié)構(gòu)的恒力，δ是由于力而產(chǎn)生的形變,。
轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動剛度（k）為：k=M/θ 其中,，M為施加的力矩，θ為旋轉(zhuǎn)角度,。
舉個例子,，我們知道鋼管比較堅硬，一般受外力形變小,，而橡皮筋比較軟,，受到同等力產(chǎn)生的形變就比較大，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。
在伺服電機的應(yīng)用中,，用聯(lián)軸器來連接電機和負(fù)載,，就是典型的剛性連接；而用同步帶或者皮帶來連接電機和負(fù)載,，就是典型的柔性連接,。
電機剛性就是電機軸抗外界力矩干擾的能力，而我們可以在伺服控制器調(diào)節(jié)電機的剛性,。
伺服電機的機械剛度跟它的響應(yīng)速度有關(guān),，一般剛性越高其響應(yīng)速度也越高，但是調(diào)太高的話,，很容易讓電機產(chǎn)生機械共振,，所以，在一般的伺服放大器參數(shù)里面都有手動調(diào)整響應(yīng)頻率的選項,，要根據(jù)機械的共振點來調(diào)整,，需要時間和經(jīng)驗（其實就是調(diào)增益參數(shù)）。
電子
在伺服系統(tǒng)位置模式下,，施加力讓電機偏轉(zhuǎn),，如果用力較大且偏轉(zhuǎn)角度較小，那么就認(rèn)為伺服系統(tǒng)剛性強,，反之則認(rèn)為伺服剛性弱,。注意這里我說的剛性，其實更接近響應(yīng)速度這個概念,。從控制器角度看的話,，剛性其實是速度環(huán)，位置環(huán)和時間積分常數(shù)組合成的一個參數(shù),，它的大小決定機械的一個響應(yīng)速度,。
像松下和三菱伺服都有自動增益功能,。通常不需要特別去調(diào)整。國產(chǎn)的一些伺服,，只能夠手工調(diào)整,。
其實如果你不要求定位快，只要準(zhǔn),，在阻力不大的時候,，剛性低，也可以做到定位準(zhǔn),，只不過定位時間長,。因為剛性低的話定位慢，在要求響應(yīng)快,，定位時間短的情況下,，就會有定位不準(zhǔn)的錯覺。
西門子慣量描述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)。一般負(fù)載慣量超過電機轉(zhuǎn)子慣量的10倍,，可以認(rèn)為慣量較大,。
導(dǎo)軌和絲杠的轉(zhuǎn)動慣量對伺服電機傳動系統(tǒng)的剛性影響很大，固定增益下,，轉(zhuǎn)動慣量越大，剛性越大,，越易引起電機抖動,；轉(zhuǎn)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(dǎo)軌和絲桿減小轉(zhuǎn)動慣量從而減小負(fù)載慣量來達到電機不抖動,。
我們知道通常在伺服系統(tǒng)選型時,，除考慮電機的扭矩和額定速度等等參數(shù)外，我們還需要先計算得知機械系統(tǒng)換算到電機軸的慣量,，再根據(jù)機械的實際動作要求及加工件質(zhì)量要求來具體選擇具有合適慣量大小的電機,。
在調(diào)試時（手動模式下），正確設(shè)定慣量比參數(shù)是充分發(fā)揮機械及伺服系統(tǒng)*佳效能的前提,。
那到底什么是“慣量匹配”呢,？
其實也不難理解，根據(jù)牛二定律：
“進給系統(tǒng)所需力矩= 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量J × 角加速度θ
角加速度θ影響系統(tǒng)的動態(tài)特性,，θ越小則由控制器發(fā)出指令到系統(tǒng)執(zhí)行完畢的時間越長,，系統(tǒng)反應(yīng)越慢,。如果θ變化，則系統(tǒng)反應(yīng)將忽快忽慢,，影響加工精度,。
伺服電機選定后大輸出值不變，如果希望θ的變化小,，則J就應(yīng)該盡量小,。
而上面的，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量J＝伺服電機的旋轉(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由工作臺及上面裝的夾具和工件,、螺桿、聯(lián)軸器等直線和旋轉(zhuǎn)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(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)載改變而變化,。如果希望J變化率小些，則*好使JL所占比例小些,。
這就是通俗意義上的“慣量匹配”,。
一般來說，小慣量的電機制動性能好,，啟動,，加速停止的反應(yīng)很快，高速往復(fù)性好,，適合于一些輕負(fù)載,，高速定位的場合。中,、大慣量的電機適用大負(fù)載,、平穩(wěn)要求比較高的場合，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,，剛性不足，一般是要調(diào)控制器增益改變系統(tǒng)響應(yīng)了,。慣量過大,，慣量不足，說的是負(fù)載的慣量變化和伺服電機慣量的一個相對的比較,。
