サーボモーターにとってスムーズな運転は不可欠です。新しいモーターの試運転時に、関連するゲインパラメータの調整を怠ると、振動が発生する可能性が高くなります。では、モーターの振動を低減、あるいは完全に解消するにはどうすればよいでしょうか。以下の3つの方法が有効です。
1. 慣性比と剛性の調整
負荷慣性比とは、負荷の全慣性モーメントとモーター自身のロータイナーシャの比です。これはあらゆるサーボシステムにおける重要なパラメータであり、正しく設定することで試運転プロセスを効率化できます。
負荷慣性比（C00.06）は、各機械部品の質量と形状から手動で計算して設定することもできますが、この作業は煩雑です。機械システムが複雑になればなるほど、負荷慣性比を正確に計算することは困難になります。STEPPERONLINE A6シリーズサーボドライブには、パラメータF30.10によりこの計算を自動で行う自動慣性同定機能が搭載されており、複雑な手動計算が不要です。
上図に示すように、同定プロセスでは、ドライブがサーボモーターを正転・逆転方向に複数回回転させ、負荷慣性比を算出します。
慣性同定が完了したら、次に剛性を設定します。
サーボシステムの剛性レベルが高いほど、ゲインが高くなり応答が速くなります。ただし、剛性が高すぎると振動の原因となります。レベル0が最低剛性、レベル31が最高剛性を表します。実際の用途に応じて、剛性を適宜上下に調整してください。
2. ドライブのオートチューニング機能の使用
A6サーボドライブには、以下の3つのオートチューニングモードがあります。
- 0 – 手動モード
- 1 – 標準モード
- 2 – 位置決めモード
自動ゲイン調整で所望の結果が得られない場合は、手動でゲインを微調整し、さらなる最適化を図ることができます。主なゲインパラメータについて以下に説明します。
C01.00：位置ループゲイン
位置ループゲインを高くすると、応答性が向上し、位置決め時間が短縮されます。ただし、位置ループゲインは機械システムの固有振動数の限界を超えてはなりません。
システムの安定性を確保するため、速度ループ帯域幅（Hz）は位置ループ帯域幅（Hz）の3〜5倍に設定する必要があります。
C01.01：速度ループゲイン
速度ループの応答性が低いと、外側の位置ループに遅れが生じ、速度指令にオーバーシュートや振動が発生する可能性があります。そのため、機械システムが振動しない範囲内で、一般的に高い値を設定するほど応答性と安定性が向上します。
C01.03：トルク指令フィルタカットオフ周波数
このパラメータは、トルク指令にローパスフィルタを適用します。設定値はフィルタのカットオフ周波数を定義します。値が低いほどフィルタリング効果は強くなりますが、低く設定しすぎると速度ループに過度な遅れが生じ、速度ループ帯域幅が低下します。
機械が振動している場合、このパラメータの値を適切に下げることで振動を解消できる場合があります。
3. ドライブの振動抑制機能の使用
A6ドライブには5つのノッチフィルタが用意されており、それぞれにノッチ周波数、幅レベル、深さレベルの3つのパラメータがあります。第1および第2ノッチフィルタは手動で設定するか、適応型ノッチフィルタ（C01.30 = 1または2）として設定できます。適応モードでは、ドライブがパラメータを自動的に設定します。残りの3つのノッチフィルタは手動で設定します。ノッチフィルタは、特定の周波数でのゲインを減衰させることで機械共振を抑制します。ノッチフィルタを適切に設定すると、振動を効果的に抑制でき、サーボゲインをさらに高めることが可能になります。
適応型ノッチフィルタの設定手順
- C01.30（適応型ノッチフィルタモード選択）を、共振点の数に応じて1または2に設定します。
- 共振が発生した場合、まずC01.30を1に設定して1つの適応型ノッチフィルタを有効にします。ゲイン調整後に新たな共振が発生した場合は、C01.30を2に設定して2つの適応型ノッチフィルタを有効にします。サーボ運転中、第1および第2ノッチフィルタのパラメータは自動的に更新されます。
- 共振が抑制されれば、適応型ノッチフィルタにより所望の結果が得られたことになります。共振が持続する場合は、バックグラウンドソフトウェアツールを使用して関連変数の波形を観測し、残りの3つの手動ノッチフィルタを使用して共振をさらに抑制してください。
これらの方法は、A6サーボモーターの振動解消に有効です。詳細については、対応するユーザーマニュアルをご参照ください。
A6-RSマニュアル – 第6章： https://www.omc-stepperonline.com/index.php?route=product/product/get_file&file=5101/A6-RS%20series%20servo%20drive%20manual.pdf
A6-ECマニュアル – 第7章： https://www.omc-stepperonline.com/index.php?route=product/product/get_file&file=5071/A6-EC%20series%20servo%20drive%20manual.pdf
A6-PNマニュアル – 第6章： https://www.omc-stepperonline.com/index.php?route=product/product/get_file&file=5088/A6-PN%20series%20servo%20drive%20user%20manual.pdf
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