對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)而言，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素除了機(jī)械負(fù)載的大小以外，還有負(fù)載慣量比這一因素。

  三菱 MR-J4 系列的伺服電動(dòng)機(jī)要求負(fù)載慣量比小于10。印刷機(jī)系統(tǒng)能夠滿足這一指標(biāo)嗎?由于印刷機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜，機(jī)械制造廠家本身未計(jì)算每一軸的機(jī)械系統(tǒng)負(fù)載慣量，而是比照經(jīng)驗(yàn)來(lái)選取伺服電動(dòng)機(jī)。既然第5軸在大負(fù)載的情況下能夠穩(wěn)定運(yùn)行，為何第1軸不能夠穩(wěn)定運(yùn)行?而且第1軸一直出現(xiàn)速度波動(dòng)的現(xiàn)象，所以一定是有固定因素在起作用。

  機(jī)械減速比的影響

  再一次檢查機(jī)械電氣配置及參數(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)第1軸的減速比為2.4，而其余各軸的減速比為6，顯然這是問(wèn)題的根源。由于減速比對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩及慣量比影響極大，特別對(duì)于負(fù)載慣量是成二次方反比的關(guān)系。以下詳述減速比的影響。

  慣量比的計(jì)算，假設(shè)負(fù)載慣量為J，負(fù)載慣量折算到電動(dòng)機(jī)軸的慣量為J，減速比為 n，則

  JL= JoX(1/n)2 (25-1)

  因此，假設(shè)5軸和1軸的負(fù)載慣量J。相同，由于減速比不同，則J，折算到電動(dòng)機(jī)軸的

  負(fù)載慣量：

  對(duì)5軸，JL5=JoX(1/n)2=(1/36)Jo=0.0278Jo (25-2)

  對(duì)1軸，JL1=JoX(1/n)2=JoX(1/2.4)2=JoX(1/5.76) =0.17Jo (25-3)

  比較式(25-2)與式(25-3)。

  1軸的負(fù)載慣量是5軸負(fù)載慣量的6.1倍或5軸的負(fù)載慣量是1軸負(fù)載慣量的16.4%。所以1軸有偏心負(fù)載和間歇性負(fù)載的共同作用，負(fù)載不大而負(fù)載形式惡劣，間歇性負(fù)載也是引起波動(dòng)的原因之一。但關(guān)鍵是減速比的影響，實(shí)際負(fù)載折算到電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)載慣量較大。所以5軸電動(dòng)機(jī)實(shí)際上的負(fù)載慣量小，而1軸電動(dòng)機(jī)實(shí)際上的負(fù)載慣量大。由于三菱伺服電動(dòng)機(jī)要求轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比小于10。超出該指標(biāo)后系統(tǒng)不穩(wěn)定，這就是造成1軸速度不穩(wěn)的原因。

  改變機(jī)械系統(tǒng)減速比提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性

  為了消除速度波動(dòng)，對(duì)機(jī)電系統(tǒng)做了如下改善：

  1) 將1軸齒輪箱減速比改為5;

  2) 更換1 軸伺服電動(dòng)機(jī)為HA-LP15K24，電動(dòng)機(jī)功率為15kW，額定轉(zhuǎn)速為2000r/min。

  在以上的機(jī)電配合下，原轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.17Jo，改換減速比后的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.04Jo，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量下降為76%，這樣就大大改善了電動(dòng)機(jī)的負(fù)載狀況。而1500r/min 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為295，2000r/min 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為220。

  假設(shè)

  當(dāng)前慣量比=0.17Jo/(295x0.0001)=5.76Jo;

  更換后的慣量比=0.04Jo/(220x0.0001)=1.82Jo;

  更換后的慣量比僅僅為原來(lái)的 31.5%。

  選擇額定速度為 2000r/min 的電動(dòng)機(jī)是為了提高整機(jī)的運(yùn)行速度。經(jīng)過(guò)機(jī)電部分的同時(shí)改善，整機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到大大提高，消除了第1軸的速度波動(dòng)，保證了包裝機(jī)的同步運(yùn)行精度。

  小結(jié)

  采用三菱 Q173 運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)虛模式可以構(gòu)成高精度多軸同步運(yùn)行系統(tǒng)。在進(jìn)行伺服系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，要充分注意檢查機(jī)電配合，判斷機(jī)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。然后，通過(guò)調(diào)整伺服系統(tǒng)的參數(shù)可以使伺服系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。