伺服控制中電子齒輪比

1、伺服控制中電子齒輪比是什么 伺服系統(tǒng)的精度由編碼器的線數(shù)決定，而通過電子齒輪設(shè)定可以使指令脈沖設(shè)為任意值.怎么理解?答：伺服系統(tǒng)的精度是編碼啟的線數(shù)決定，這個不假，但這個僅僅是伺服電機(jī)的精度 在實(shí)際運(yùn)用中，連接不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)，如滾珠絲杠，蝸輪蝸桿副，螺距、齒數(shù)等參數(shù)不同，移動最小單位量所需的電機(jī)轉(zhuǎn)動量是不同的 電子齒輪比是匹配電機(jī)脈沖數(shù)與機(jī)械最小移動量的 舉個例子： 車床用10mm絲杠，那么電機(jī)轉(zhuǎn)一圈機(jī)械移動10mm，每移動0.001mm就需要電機(jī)旋轉(zhuǎn)1/10000圈 而如果連接5mm絲杠，且直徑編程的話，每0.001的移動量就需要1/5000轉(zhuǎn) 這個是電子齒輪的作用。電子齒輪設(shè)置的是驅(qū)動給電

2、機(jī)的，編碼器精度是電機(jī)反饋給驅(qū)動的。假如電子齒輪比設(shè)為3，上位控制器發(fā)出100個脈沖，經(jīng)過伺服驅(qū)動器后實(shí)際發(fā)給伺服電機(jī)的脈沖數(shù)應(yīng)該為100*3=300個脈沖。同樣，上位控制器發(fā)出的脈沖速度和脈沖加速度都要乘以這個比例電子齒輪功能是指可將相當(dāng)于指令控制器輸入指令1脈沖的工件移動量設(shè)定為任意值的功能，分為電子齒輪（分子）Pn202、電子齒輪（分母）Pn203兩部分參數(shù)。 在無減速比條件下設(shè)定時，根據(jù)當(dāng)前電機(jī)的編碼器規(guī)格把相對應(yīng)的編碼器脈沖數(shù) 13位：2048P/R 16位：16384P/R 17位：32768P/R 乘以分頻比4后，寫入Pn202。將負(fù)載軸旋轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)寫入Pn203。 例如：電

3、機(jī)的編碼器規(guī)格為16位時，把16384*4=65535寫入電子齒輪（分子）Pn202 想要36000個脈沖轉(zhuǎn)一圈的話，在電子齒輪（分母）Pn203中寫入36000 注：Pn202/Pn203的值必須在0.01，100，并且當(dāng)Pn202或Pn203內(nèi)的值超過65535后，請進(jìn)行約分。 電子齒輪就電機(jī)編碼器反饋脈沖與指令脈沖的一個比值簡單實(shí)用地介紹伺服電子齒輪比的計算方法 電子齒輪比是伺服中經(jīng)常要用到的，初學(xué)者對這個參數(shù)的設(shè)置有時會不解，先介紹兩個伺服電子齒輪設(shè)置方面的2個小例子，供大家參考下。 例子1：已知伺服馬達(dá)的編碼器的分辨率是131072P/R,額定轉(zhuǎn)速為3000r/min,上位機(jī)發(fā)送脈沖

4、的能力為200Kpulse/s，要想達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，那么電子齒輪比至少應(yīng)該設(shè)為多少？ 來源于：528工控網(wǎng)計算如下圖所示: 根據(jù)上圖中的算法，可以算出電子齒輪比CMX/CDV的值 來源于：528工控網(wǎng)例子2：已知伺服馬達(dá)的分辨率是131072P/R,滾珠絲杠的進(jìn)給量為Pb=8mm。 (1)計算反饋脈沖的當(dāng)量（一個脈沖走多少）？ 來源于：528工控網(wǎng)Lo= (2)要求指令脈沖當(dāng)量為0.1um/p,電子齒輪比應(yīng)為多少？ 電子齒輪比 (3)電機(jī)的額定速度為3000rpm，脈沖頻率應(yīng)為多少？ Fc= 解答： (1)計算反饋脈沖的當(dāng)量（一個脈沖走多少）？ Lo=8mm/131072 (2)要求指令脈沖當(dāng)量

5、為0.1um/p,電子齒輪比應(yīng)為多少？ Lo電子齒輪比1000=0.1 (3)電機(jī)的額定速度為3000rpm，脈沖頻率應(yīng)為多少？ Fc電子齒輪比=3000/60131072 介紹電子齒輪比的概念及如何應(yīng)用 先看一下機(jī)械齒輪比的概念： 兩個直徑不同的齒輪結(jié)合在一起轉(zhuǎn)動，直徑大的齒輪轉(zhuǎn)速自然會比直徑小的齒輪轉(zhuǎn)慢一些，它們的轉(zhuǎn)速比例其實(shí)和齒輪直徑大小成反比，這個比例成為齒輪比電子齒輪比的的作用同樣也是用于轉(zhuǎn)速比例調(diào)節(jié)，用很小的脈沖頻率調(diào)節(jié)出很大的轉(zhuǎn)速！ 以松下A4系列伺服電機(jī)為例，伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，伺服驅(qū)動器需要給伺服電機(jī)10000個脈沖，同時編碼器反饋10000個脈沖給伺服放大器。如果令伺服電機(jī)以

6、20轉(zhuǎn)/秒的速度旋轉(zhuǎn)，控制器需要每秒發(fā)200000個脈沖,即是200K，如果我們用三菱FX1N來控制伺服電機(jī)，F(xiàn)X1N最高只能發(fā)送100K的脈沖。這時就需要引入電子齒輪比以減小PLC發(fā)給伺服放大器發(fā)脈沖的頻率。 伺服電機(jī)實(shí)際脈沖頻率=PLC發(fā)給伺服驅(qū)動器的脈沖頻率X電子齒輪比 需要注意的是，電子齒輪比設(shè)的很大，每個脈沖對應(yīng)的位移也很大，精度調(diào)整也就越困難！在設(shè)定電子齒輪比時要綜合考慮速度與精度的矛盾！要使電機(jī)每個脈沖旋轉(zhuǎn)0.01圈只要設(shè)定電機(jī)每100個脈沖旋轉(zhuǎn)一圈就可以了，和齒輪變比沒關(guān)系，如果伺服驅(qū)動器沒有直接設(shè)定多少脈沖一圈這個參數(shù)（三菱j3系列有），那么就用電機(jī)編碼器分辨/100就是電子

7、齒輪（實(shí)際設(shè)定不能設(shè)定這么大的電子齒輪比）。一般要求設(shè)定電子齒輪比是設(shè)定一個整數(shù)脈沖對應(yīng)整數(shù)距離方便設(shè)定的，還有就是由于模塊輸出脈沖達(dá)不到電機(jī)運(yùn)行最高速度而設(shè)定。例如：螺距8毫米，大齒輪為70，小齒輪為56，電機(jī)在小齒輪上，電機(jī)編碼器分辨為2000脈沖/轉(zhuǎn)，要求設(shè)定為每個脈沖為0.01毫米，求電子齒輪？2000/（8*56/70/0.01)=2000/640每分行程：15*1000=15000mm電機(jī)轉(zhuǎn)速：15000/10=1500轉(zhuǎn)/分你說的100HZ如果是脈沖頻率 ，那你可以算出脈沖周期F=1/T T=0.01就是 0.01S發(fā)一個脈沖根據(jù)周期和你電機(jī)一圈脈沖量就能算出你電機(jī)的轉(zhuǎn)速，伺服電

8、機(jī)在噴繪機(jī)上應(yīng)用計算公式送布電機(jī)和小車板電機(jī)噴繪機(jī)中的電機(jī)從功能上分為3類：墨泵電機(jī)，送布電機(jī)和小車板電機(jī)，屆于墨泵電機(jī)功率小，本文不做重點(diǎn)介紹，只對送布電機(jī)和小車板電機(jī)的選型應(yīng)用做詳細(xì)講解。目前噴繪機(jī)的送布電機(jī)和小車板電機(jī)從電機(jī)類型上分為步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)，伺服電機(jī)又分為直流有刷電機(jī)和交流無刷電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)在低速時扭矩大，但步進(jìn)電機(jī)的機(jī)構(gòu)決定了步進(jìn)電機(jī)無法支持600RPM以上的速度，另外，由于步進(jìn)電機(jī)在停機(jī)時定位時的缺陷會造成走位誤差，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在噴繪機(jī)高速高效的要求。由于伺服電機(jī)響應(yīng)快，速度高，并且定位精度高的特點(diǎn)，現(xiàn)在噴繪機(jī)普遍選用這一類電機(jī)作為送布電機(jī)和小車板控制電機(jī)。屆于成本的壓

9、力，目前在中低速噴繪機(jī)上的主流電機(jī)為低壓直流伺服電機(jī)，配套的控制器分別有模擬伺服驅(qū)動器和全數(shù)字伺服驅(qū)動器。模擬伺服驅(qū)動器以深圳雷賽科技的DB810A為代表，全數(shù)字伺服驅(qū)動器廠商國內(nèi)主要由上海哲佑P系列和深圳雷賽的DCS810系列為代表。由于模擬電路在使用中的漂移性，從而使得模擬伺服驅(qū)動器不太適合高速定位的應(yīng)用。本文著重講解P系列全數(shù)字伺服控制器在噴繪機(jī)上的應(yīng)用舉例 。 送布系統(tǒng)要求：要求能夠正反轉(zhuǎn)，進(jìn)布和退布速度保持平穩(wěn)，在停機(jī)時自動鎖死，防止布滑落。設(shè)計：采用PH100DC伺服驅(qū)動器PM100DC伺服電機(jī)，最大輸出功率100W，編碼器線數(shù)為1000PPR，定位精度為正負(fù)1個脈沖，鎖死電流為6

10、A，響應(yīng)頻率為20KHZ，在24V額定電壓下最高速度為2500RPM，額定扭矩0.29Nm。測試結(jié)果：同上位機(jī)控制卡保持同步性能較好，走布誤差在2個脈沖之內(nèi)。小車板控制系統(tǒng)要求：高速響應(yīng)，最高速達(dá)到1.2米/秒，機(jī)械減速比為1：6 ，采用PH100DC伺服驅(qū)動器PM100DC伺服電機(jī)，定位精度為正負(fù)1脈沖，在24V額定電壓下最高速度為2500RPM，額定扭矩0.29Nm，軸徑8mm。下面將通過舉例介紹如何通過噴頭選擇電機(jī)和驅(qū)動器設(shè)計1：根據(jù)噴頭點(diǎn)火頻率計算噴頭打印速度；如：Xaar 128/40噴頭，點(diǎn)火頻率是8.3KHz，打印分辨率為360dpi時：噴頭打印速度 0.585m/s因此，此噴頭

11、的打印速度為0.585m/s。設(shè)計2：噴頭電機(jī)齒輪直徑15mm，變速皮帶輪：大輪直徑68mm，小輪42mm：（以1200mm/s的打印速度為例）電機(jī)轉(zhuǎn)速計算：電機(jī)軸周長:C =D = 3.1415 = 47.1mm1200mm/s時，電機(jī)轉(zhuǎn)速：n 綜合：當(dāng)噴頭打印速度為1200mm/s時，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為2475RPM。因此額定轉(zhuǎn)速為2500RPM的PM100DC可以滿足1.2米/秒的高速要求。由設(shè)計1和設(shè)計2：噴頭速度為0.585m/s時電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為：n 設(shè)計3：噴頭重量為5kg，噴頭打印速度1.2m/s，電機(jī)加速時間0.3s，小車勻速摩擦力20N，機(jī)械效率80，減速比6，噴頭小車加速時的力

12、：F = m f = 5kg4m/ 20N40N 加速所需扭矩：TL = = 40N0.034m1.36Nm 電機(jī)輸出扭矩：T= 0.18Nm綜上所述：當(dāng)噴印速度為1.2m/s時，電機(jī)所需最大扭矩為0.18Nm，所需轉(zhuǎn)速為2475RPM，PH100DC電機(jī)在恒定額定電壓下輸出扭矩 0.29Nm，轉(zhuǎn)速2500RPM，能夠滿足高速要求。測試結(jié)果：電機(jī)從0加速至2475RPM時間為0.3s,小車板在移動過程中穩(wěn)定無振動，小車板靜止時保持力度足夠大。系統(tǒng)測試結(jié)論：對于噴頭軸和進(jìn)布軸伺服性能的要求主要是伺服系統(tǒng)有較高的動態(tài)響應(yīng)及較高的定位精度。全數(shù)字直流伺服驅(qū)動器基于專用運(yùn)動控制器DSP 和高效MOSF

13、ET等先進(jìn)技術(shù)的硬件平臺，有著高速度頻率響應(yīng)，具有共振抑制功能，可以精確調(diào)諧，消除震動；控制精度可以達(dá)到1個脈沖，最大的輸入頻率可以達(dá)到250Kpps，這都很好的保證了進(jìn)布軸所需驅(qū)動的要求。對于主軸伺服要求有快速的啟停特性和穩(wěn)定的速度控制，全數(shù)字直流伺服驅(qū)動器是基于DSP的硬件控制，具有開放式的參數(shù)調(diào)整接口，可以根據(jù)用戶的使用情況進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。這些特點(diǎn)是步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)和模擬伺服系統(tǒng)所不能比擬的。伺服電機(jī)原理一、交流伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動機(jī)相似.其定子上裝有兩個位置互差90的繞組，一個是勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；另一個是控制繞組L，聯(lián)接控制

14、信號電壓Uc。所以交流伺服電動機(jī)又稱兩個伺服電動機(jī)。交流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機(jī)械特性，無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動機(jī)相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點(diǎn)。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)子做得細(xì)長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，反應(yīng)迅速，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。交流伺服電動機(jī)在沒有控制電壓時，定子內(nèi)只有

15、勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動。當(dāng)有控制電壓時，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負(fù)載恒定的情況下，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當(dāng)控制電壓的相位相反時，伺服電動機(jī)將反轉(zhuǎn)。交流伺服電動機(jī)的工作原理與分相式單相異步電動機(jī)雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以伺服電動機(jī)與單機(jī)異步電動機(jī)相比，有三個顯著特點(diǎn)：1、起動轉(zhuǎn)矩大由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3中曲線1所示，與普通異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S01，這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性（機(jī)械特性）更接近于線性，而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。因此，當(dāng)定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有起動

16、快、靈敏度高的特點(diǎn)。2、運(yùn)行范圍較廣3、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象正常運(yùn)轉(zhuǎn)的伺服電動機(jī)，只要失去控制電壓，電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)伺服電動機(jī)失去控制電壓后，它處于單相運(yùn)行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性（T1S1、T2S2曲線）以及合成轉(zhuǎn)矩特性（TS曲線）。關(guān)于伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，這和電機(jī)本身的設(shè)計點(diǎn)有關(guān)系。即伺服電機(jī)一旦設(shè)計好了，那它的額定頻率、額定轉(zhuǎn)速值就確定了。對于這一點(diǎn)來說，伺服電機(jī)和普通鼠籠電機(jī)其實(shí)是一樣的。所謂的“有3000rpm,4500rpm,6000rpm等，額定頻率也有14Hz,50.7Hz等”這只是和電機(jī)的極對數(shù)及本身的設(shè)計有關(guān)伺服電動機(jī)又稱