伺服電機(jī)電子齒輪比計(jì)算方法

伺服電機(jī)電子齒輪比就是對(duì)伺服接受到上位機(jī)的脈沖頻率進(jìn)行放大或者縮小，其中一個(gè)參數(shù)為分子，一個(gè)為分母。如分子大于分母就是放大，如分子小于分母就是縮小。例如：上位機(jī)輸入頻率100HZ，電子齒輪比分子設(shè)為1，分母設(shè)為2，那么伺服實(shí)際運(yùn)行速度按照50HZ的脈沖來(lái)進(jìn)行。上位機(jī)輸入頻率100HZ，電子齒輪比分子設(shè)為2，分母設(shè)為1，那么伺服實(shí)際運(yùn)行速度按照200HZ的脈沖來(lái)進(jìn)行。電子齒輪比是相對(duì)機(jī)械齒輪嚙合，齒輪副的齒數(shù)比來(lái)說(shuō)的。 也是目前常說(shuō)的無(wú)軸傳動(dòng)的一種形式。

電子齒輪比的作用

以帶17位編碼器的電機(jī)為例，伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周，伺服放大器要給伺服電機(jī)傳送131072個(gè)脈沖，同時(shí)編碼器反饋131072個(gè)脈沖給伺服放大器。假如我們想讓電機(jī)以20r/s的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果不設(shè)置電子齒輪比，我們要給伺服放大器每秒發(fā)送2621440個(gè)脈沖，也就是脈沖頻率為2621440HZ。但我們用的PLC等發(fā)送脈沖的器件，都有發(fā)送脈沖頻率的限制，一般為200KHZ或500KHZ。這時(shí)我們引入電子齒輪的概念，就可以減小給伺服放大器發(fā)脈沖的頻率。

伺服電機(jī)電子齒輪比計(jì)算方法

電機(jī)編碼器的分辨率

伺服電機(jī)的編碼器一般為2000線或者是2500線，也就是轉(zhuǎn)一圈能產(chǎn)生2000或者2500個(gè)脈沖，而伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)此脈沖進(jìn)行4倍頻處理，所以電機(jī)轉(zhuǎn)一圈就能產(chǎn)生8000或者10000個(gè)脈沖，也就是分辨率為8000或者10000。

電機(jī)型號(hào)

編碼器線數(shù)

電機(jī)編碼器的分辨率

三洋P2、P5電機(jī)

2000

8000

大豪伺服

2500

10000

以三洋伺服電機(jī)為例：當(dāng)控制器給驅(qū)動(dòng)器發(fā)送一個(gè)脈沖時(shí)，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為

經(jīng)過(guò)二級(jí)傳動(dòng)裝置后，框架運(yùn)動(dòng)的角度折算到電機(jī)上角度和二級(jí)傳動(dòng)比是成反比的，比如二級(jí)傳動(dòng)比為1/4，那么電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度就是傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)的4倍。 框架齒輪大?。?/p>

目前市場(chǎng)上主要有兩種齒輪：繡框移動(dòng)0.1mm時(shí)所需轉(zhuǎn)過(guò)的角度為0.36°和0.45°。大部分機(jī)器都是采用0.36°的齒輪。

綜上所述可以得知電子齒輪比的公式如下

采用絲桿結(jié)構(gòu)的話，電子齒輪比的計(jì)算方式稍微有些不同

因?yàn)橐话愕?，電機(jī)和絲桿軸之間是1：1的皮帶傳動(dòng)，絲桿的螺距為M毫米/圈，那么計(jì)算公式為

伺服電機(jī)電子齒輪比的設(shè)置

以電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為目的的設(shè)置

伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，速度表現(xiàn)重于精度表現(xiàn)時(shí)候，希望將電機(jī)速度性能完全表現(xiàn)出來(lái);而對(duì)于旋轉(zhuǎn)分辨率要求較低的時(shí)。建議采用下列方法設(shè)置

1）條件以及要求，

假設(shè)欲設(shè)置的伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度為3000R/min，編碼器每圈脈沖數(shù)為8192pulse/rev

2）計(jì)算說(shuō)明

相對(duì)于3000R/min轉(zhuǎn)速脈沖頻率為8192×3000/60=409 600HZ=409.6KHZ

當(dāng)控制器脈沖輸出最高只能為100kHZ 時(shí)，先將電子齒輪比的分子部分CMX和分母部分CDV均設(shè)置為1，再將由控制器JOG旋轉(zhuǎn)送出10KHZ脈沖，作為最高轉(zhuǎn)速1/10的脈沖頻率，此時(shí)伺服電機(jī)速度為

（10/409.6）×3000≈73R/min

如果未計(jì)算轉(zhuǎn)速，可以直接監(jiān)視驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)速值，也應(yīng)為73R/min.

3）設(shè)置方法

10KHZ脈沖希望轉(zhuǎn)速應(yīng)為3000/min，但是實(shí)際為73r/min.為修正實(shí)際轉(zhuǎn)速到300r/min.必須修改電子齒輪比。

73×CMZ/CDV=300（R/MIN）

因此，CMX 分子可設(shè)置為300，CDV 分母可以設(shè)置為73.

控制器的脈沖輸出頻率為100KHZs 時(shí)的轉(zhuǎn)速為

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

本實(shí)例中忽略了所有的結(jié)構(gòu)條件，而實(shí)際應(yīng)用中必須考慮傳動(dòng)部分的分辨率，如果忽略分變率最終導(dǎo)致產(chǎn)品無(wú)法使用。

以機(jī)械機(jī)構(gòu)分辨率為目的的電子齒輪比的設(shè)置

伺服電機(jī)普遍應(yīng)用于加工控制及操作中，此時(shí)加工精度要求應(yīng)優(yōu)先于速度給進(jìn)。當(dāng)精度達(dá)到后在考慮速度問(wèn)題。因此電子齒輪比的設(shè)置必須優(yōu)先考慮控制器的輸出脈沖不可以任意放大，因輸出脈沖頻率將影響分辨率。建議優(yōu)先考慮進(jìn)行電子齒輪比的設(shè)置。

1）t條件及要求

假設(shè)欲設(shè)置的伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為3000R/MIN 編碼器每圈脈沖為8192pulse /rev ;控制器脈沖輸出最高頻率為100KHZ;伺服電機(jī)鏈接減速機(jī)構(gòu)，輸入脈沖：輸出脈沖=M：N=3;減速機(jī)構(gòu)輸出軸鏈接機(jī)構(gòu)導(dǎo)程為10mm的滾珠絲，

2）計(jì)算說(shuō)明

伺服電機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的分辨率為

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

絲杠每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)為

10/0.0004069≈24576（pulse/rev）

若希望控制器的輸出分變率為1μm/pulse，則絲杠每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)變?yōu)?0/0.001=10000pulse/rev

10000×﹙CMX/CMD）=24576pulse/rev

控制器送出脈沖 伺服接受脈沖

因此CMX分子可以設(shè)置為24576 ，CDV 分母可以設(shè)置為10000，以此類推算出伺服電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為

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

1800r/min《3000r/min 。故電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度無(wú)法達(dá)到3000r/min，但是伺服電機(jī)的分辨率將達(dá)到預(yù)期效果。