伺服電機電子齒輪比計算方法

2020-12-08 電子工程世界網

伺服電機電子齒輪比就是對伺服接受到上位機的脈衝頻率進行放大或者縮小，其中一個參數為分子，一個為分母。如分子大於分母就是放大，如分子小於分母就是縮小。例如：上位機輸入頻率100HZ，電子齒輪比分子設為1，分母設為2，那麼伺服實際運行速度按照50HZ的脈衝來進行。上位機輸入頻率100HZ，電子齒輪比分子設為2，分母設為1，那麼伺服實際運行速度按照200HZ的脈衝來進行。電子齒輪比是相對機械齒輪嚙合，齒輪副的齒數比來說的。 也是目前常說的無軸傳動的一種形式


電子齒輪比的作用


以帶17位編碼器的電機為例，伺服電機每旋轉一周，伺服放大器要給伺服電機傳送131072個脈衝，同時編碼器反饋131072個脈衝給伺服放大器。假如我們想讓電機以20r/s的速度旋轉時，如果不設置電子齒輪比，我們要給伺服放大器每秒發送2621440個脈衝，也就是脈衝頻率為2621440HZ。但我們用的PLC等發送脈衝的器件，都有發送脈衝頻率的限制，一般為200KHZ或500KHZ。這時我們引入電子齒輪的概念，就可以減小給伺服放大器發脈衝的頻率。


伺服電機電子齒輪比計算方法


電機編碼器的解析度


伺服電機的編碼器一般為2000線或者是2500線，也就是轉一圈能產生2000或者2500個脈衝，而伺服驅動器對此脈衝進行4倍頻處理，所以電機轉一圈就能產生8000或者10000個脈衝，也就是解析度為8000或者10000。


電機型號


編碼器線數


電機編碼器的解析度


三洋P2、P5電機


2000


8000


大豪伺服


2500


10000


以三洋伺服電機為例：當控制器給驅動器發送一個脈衝時，伺服電機轉過的角度為


經過二級傳動裝置後，框架運動的角度折算到電機上角度和二級傳動比是成反比的，比如二級傳動比為1/4，那麼電機轉過的角度就是傳動軸轉過的4倍。 框架齒輪大小：


目前市場上主要有兩種齒輪：繡框移動0.1mm時所需轉過的角度為0.36°和0.45°。大部分機器都是採用0.36°的齒輪。


綜上所述可以得知電子齒輪比的公式如下



採用絲杆結構的話，電子齒輪比的計算方式稍微有些不同


因為一般的，電機和絲杆軸之間是1：1的皮帶傳動，絲杆的螺距為M毫米/圈，那麼計算公式為


伺服電機電子齒輪比的設置


以電機最高轉速為目的的設置


伺服電機旋轉時，速度表現重於精度表現時候，希望將電機速度性能完全表現出來;而對於旋轉解析度要求較低的時。建議採用下列方法設置


1）條件以及要求，


假設欲設置的伺服電機旋轉速度為3000R/min，編碼器每圈脈衝數為8192pulse/rev


2）計算說明


相對於3000R/min轉速脈衝頻率為8192&TImes;3000/60=409 600HZ=409.6KHZ

當控制器脈衝輸出最高只能為100kHZ 時，先將電子齒輪比的分子部分CMX和分母部分CDV均設置為1，再將由控制器JOG旋轉送出10KHZ脈衝，作為最高轉速1/10的脈衝頻率，此時伺服電機速度為


（10/409.6）&TImes;3000≈73R/min


如果未計算轉速，可以直接監視驅動器轉速值，也應為73R/min.


3）設置方法


10KHZ脈衝希望轉速應為3000/min，但是實際為73r/min.為修正實際轉速到300r/min.必須修改電子齒輪比。


73&TImes;CMZ/CDV=300（R/MIN）


因此，CMX 分子可設置為300，CDV 分母可以設置為73.


控制器的脈衝輸出頻率為100KHZs 時的轉速為


3000&TImes;［﹙300/73﹚×100000］ /409600=3009R/MIN


本實例中忽略了所有的結構條件，而實際應用中必須考慮傳動部分的解析度，如果忽略分變率最終導致產品無法使用。


以機械機構解析度為目的的電子齒輪比的設置


伺服電機普遍應用於加工控制及操作中，此時加工精度要求應優先於速度給進。當精度達到後在考慮速度問題。因此電子齒輪比的設置必須優先考慮控制器的輸出脈衝不可以任意放大，因輸出脈衝頻率將影響解析度。建議優先考慮進行電子齒輪比的設置。


1）t條件及要求


假設欲設置的伺服電機額定轉速為3000R/MIN 編碼器每圈脈衝為8192pulse /rev ;控制器脈衝輸出最高頻率為100KHZ;伺服電機連結減速機構，輸入脈衝：輸出脈衝=M：N=3;減速機構輸出軸連結機構導程為10mm的滾珠絲。


2）計算說明


伺服電機經減速機構驅動工作檯的解析度為


﹙10/8192﹚×﹙1/3﹚≈0.0004069（mm/pulse）=0.4069μm/pulse


絲槓每轉一圈的脈衝數為


10/0.0004069≈24576（pulse/rev）


若希望控制器的輸出分變率為1μm/pulse，則絲槓每轉一圈的脈衝數變為


10/0.001=10000pulse/rev


10000×﹙CMX/CMD）=24576pulse/rev


控制器送出脈衝 伺服接受脈衝


因此CMX分子可以設置為24576 ，CDV 分母可以設置為10000，以此類推算出伺服電機最高轉速為


﹙100000×24576×60﹚/﹙8192×10000﹚=1800r/min

1800r/min《3000r/min 。故電機旋轉速度無法達到3000r/min，但是伺服電機的解析度將達到預期效果。

關鍵字：伺服電機 編輯：王磊 引用地址：http://news.eeworld.com.cn/gykz/article_2018020611212.html 本網站轉載的所有的文章、圖片、音頻視頻文件等資料的版權歸版權所有人所有，本站採用的非本站原創文章及圖片等內容無法一一聯繫確認版權者。如果本網所選內容的文章作者及編輯認為其作品不宜公開自由傳播，或不應無償使用，請及時通過電子郵件或電話通知我們，以迅速採取適當措施，避免給雙方造成不必要的經濟損失。

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