固有振動数

固有振動数とは、機械やロボットが外力を受けたときに自然に振動しやすい特定の周波数のことです。

すべての構造物には固有の振動特性があり、その周波数に近い振動が加わると共振（レゾナンス）が発生し、大きな振動や精度低下の原因になります。

ロボット、工作機械、搬送装置などでは、固有振動数が低いと動作中に振動が発生しやすく、軌跡精度・位置決め精度・加工品質に影響します。そのため、高速動作や高精度制御を行う装置では固有振動数を高く設計することが重要です。

通常は Hz（ヘルツ）で表されます。

■固有振動数のイメージ

　力を加える

　↓

　揺れる

　↓

　特定の速さで振動する

《この速さ = 固有振動数》

■共振との関係

入力周波数 ≒ 固有振動数 ↓ 共振 ↓ 振動増大

共振すると大きく揺れます。

■固有振動数が重要な理由

高速装置ほど重要。

■固有振動数に影響する要素

＜基本式イメージ＞

固有振動数 ∝ √(剛性 / 質量)

■固有振動数が低いと起こる問題

長いアームで起きやすい。

■ロボットでの特徴

ベース → 高い 肩 → 中 肘 → 低 手首 → 低 TCP → 最低

先端ほど振動しやすい。

■固有振動数を高くする方法

設計と制御両方重要。

■関連用語

振動・剛性系。

■まとめ

固有振動数とは、機械やロボットが自然に振動しやすい周波数を示す値です。

固有振動数が低いと共振が起きやすく、高速動作や高精度作業に影響するため、ロボット性能を評価する重要な指標となります。