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ある雑誌編集者と弊社小川の対談内容抜粋

衝突させての物作りから、
コントロールし、ショックレスでの物作りへ
その2
小川
運動エネルギーの概念を取り入れることで、サーボの高速化で一番効果のある、あること が見えてきます。
編集者 出し惜しみしないで、お願いします
小川
学校で教わった事があると思いますが、「運動の方程式」 があります。それは

F=1/2mv^2

という1)式ものです。

ここで、Fは運動エネルギー、mは物体の質量(重さ)、vは物体の速度になります

編集者
今度は物理の講義ですか
小川 この式は、基本的な方程式ですが、

サーボの高速化の全てを現す「ありがたい式」

でもあるわけです。

編集者 どうありがたいのですか?
小川 生産機械のタクトを1/2に短縮したい場合(しなさいと業務命令が出た時)に役立つ魔法の方程式なのです。

普通のエンジニアはここでサーボモータの容量アップを考え、実行し、失敗します。

これが一般的な流れです。

編集者 モータの容量をアップすれば、高速化が可能になるのではないですか?

小川 なりません。

先ほどの式で、物体の速度vを2倍にすると、運動エネルギー(F)4倍となりますので、モータの容量アップは正解のように見えます。

でも、念の為言っておきますが、2倍 つまり1KWのモータを2KW ではダメなわけです。

賢いやり方は物体の質量を1/4にしてやれば、高速化後の運動エネルギは変化無く、つまり倍速にして、かつ、モータ容量はそのままで良いということになります。

1/4に質量を軽くする手法は、機械屋さんの能力次第と言うことになります

編集者
なるほどそうですね。

先程の話で、モータ容量2倍アップではダメで・・・・との話が有りましたが、お金のある会社で、サーボモータの容量を4倍にすれば良いのではないでしょうか?

小川 理論の上ではそれも正解ですが、多くの場合は、そのモータ4倍はうまくいきません。

それは、機械装置の剛性が1KWで折り合いがつくように機械設計ができており、その機械に4KWの容量増加を行うと、エネルギーの出し入れ量が4倍になるわけです

機械剛性が不足し、騒音発生源になることがよく見られます。また、加速エネルギーは機械フレーム(ベース)の逃げ(変形し)で、消費され、物体の加速に使用されないでムダになります。

編集者 成る程、サーボの高速化のテーマが「あまりうまくいかない要因は、そんなところに有った」わけですか?

わかってしまうと簡単なことですね

小川 そうなのですが、これを技術的に理解し、実施される場合より、過去の経験則から実施されているような気がします。

それゆえに、知らない人達は「ずーと、しらないままで・・・・」となってしまうわけです。

技術が横流れしない典型例です。

つまり衝突 → ショックレス(エネルギーの制御)

に機械の運転を変えることが、機械のグレードを大きくアップさせることにつながるわけです。

編集者 高速化の話はまだテーマが続くように思いますので、機会をみてこの続きをお願いします。
終わり・・・

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