伺服系統(tǒng)是機(jī)電產(chǎn)品中的重要環(huán)節(jié)，它能提供****水平的動態(tài)響應(yīng)和扭矩密度，所以拖動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是用交流伺服驅(qū)動器取替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓、直流、步進(jìn)和AC變頻調(diào)速驅(qū)動，以便使系統(tǒng)性能達(dá)到一個(gè)全新的水平，包括更短的周期、更高的生產(chǎn)率、更好的可靠性和更長的壽命。為了實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的更好性能，就必須對伺服電機(jī)的一些使用特點(diǎn)有所了解。
在伺服系統(tǒng)選型及調(diào)試中，常會碰到慣量問題！具體表現(xiàn)為：1在伺服系統(tǒng)選型時(shí)，除考慮電機(jī)的扭矩和額定速度等等因素外，我們還需要先計(jì)算得知機(jī)械系統(tǒng)換算到電機(jī)軸的慣量，再根據(jù)機(jī)械的實(shí)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(jī)；2在調(diào)試時(shí)（手動模式下），正確設(shè)定慣量比參數(shù)是充分發(fā)揮機(jī)械及伺服系統(tǒng)****效能的前題，此點(diǎn)在要求高速高精度的系統(tǒng)上表現(xiàn)由為突出。這樣，就有了慣量匹配的問題！
根據(jù)牛頓第二定律：“ 進(jìn)給系統(tǒng)所需力矩T = 系統(tǒng)傳動慣量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(shí)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。由于馬達(dá)選定后****輸出T值不變，如果希望θ的變化小，則J應(yīng)該盡量小。 ”
進(jìn)給軸的總慣量“J＝伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣性動量JM ＋ 電機(jī)軸換算的負(fù)載慣性動量JL負(fù)載慣量JL由（以工具機(jī)為例）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(yùn)動件的慣量折合到馬達(dá)軸上的慣量組成。JM為伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量，伺服電機(jī)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****使JL所占比例小些。這就是通俗意義上的“慣量匹配”。
知道了什么是慣量匹配，那慣量匹配具體有什么影響又如何確定呢？
影響：傳動慣量對伺服系統(tǒng)的精度，穩(wěn)定性，動態(tài)響應(yīng)都有影響，慣量大，系統(tǒng)的機(jī)械常數(shù)大，響應(yīng)慢，會使系統(tǒng)的固有頻率下降，容易產(chǎn)生諧振，因而限制了伺服帶寬，影響了伺服精度和響應(yīng)速度，慣量的適當(dāng)增大只有在改善低速爬行時(shí)有利，因此，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)在不影響系統(tǒng)剛度的條件下，應(yīng)盡量減小慣量。
確定：衡量機(jī)械系統(tǒng)的動態(tài)特性時(shí)，慣量越小，系統(tǒng)的動態(tài)特性反應(yīng)越好；慣量越大，馬達(dá)的負(fù)載也就越大，越難控制，但機(jī)械系統(tǒng)的慣量需和馬達(dá)慣量相匹配才行。不同的機(jī)構(gòu)，對慣量匹配原則有不同的選擇，且有不同的作用表現(xiàn)。 例如，CNC中心機(jī)通過伺服電機(jī)作高速切削時(shí)，當(dāng)負(fù)載慣量增加時(shí)，會發(fā)生：
1.控制指令改變時(shí)，馬達(dá)需花費(fèi)較多時(shí)間才能達(dá)到新指令的速度要求；
2.當(dāng)機(jī)臺沿二軸執(zhí)行弧式曲線快速切削時(shí)，會發(fā)生較大誤差
3.一般伺服電機(jī)通常狀況下，當(dāng)JL ≦ JM,則上面的問題不會發(fā)生。
4.當(dāng)JL ＝ 3×JM ，則馬達(dá)的可控性會些微降低，但對平常的金屬切削不會有影響。(高速曲線切削一般建議JL ≦ JM) 。
5.當(dāng)JL ≧3× JM，馬達(dá)的可控性會明顯下降，在高速曲線切削時(shí)表現(xiàn)突出。
不同的機(jī)構(gòu)動作及加工質(zhì)量要求對JL與JM大小關(guān)系有不同的要求，慣性匹配的確定需要根據(jù)機(jī)械的工藝特點(diǎn)及加工質(zhì)量要求來確定。 深圳興豐元機(jī)電有限公司專業(yè)生產(chǎn)和銷售步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動器，代理日本多摩川伺服、德科斯(TKS)行星減速機(jī)以及運(yùn)動控制產(chǎn)品。 |
