伺服电机的电子传动比是将伺服接收到的脉冲频率放大或缩小到上位机,其中一个是分子,另一个是分母。分子大于分母就放大,分子小于分母就缩小。比如上位机输入频率为100HZ,电子齿轮的分子设为1,分母设为2,那么伺服的实际运行速度就按照50HZ的脉冲进行。上位机的输入频率为100HZ,电子齿轮的分子设为2,分母设为1,所以伺服的实际运行速度是按照200HZ的脉冲进行的。电子传动比是相对于机械齿轮啮合和齿轮副齿数比而言的。也是目前常说的无轴传动的一种形式。
电子齿轮比的作用
以带17位编码器的电机为例,伺服放大器每转向伺服电机传输131072个脉冲,编码器向伺服放大器反馈131072个脉冲。如果我们想让电机以20r/s的速度旋转,如果没有设置电子传动比,我们会每秒向伺服放大器发送2621440个脉冲,即脉冲频率为2621440HZ。但是我们用来发送脉冲的设备,比如PLC,都有发送脉冲频率的限制,一般是200KHZ或者500KHZ。当我们引入电子齿轮的概念时,我们可以降低向伺服放大器发送脉冲的频率。
伺服电机电子齿轮比计算方法
电机编码器的分辨率
伺服电机的编码器一般为2000线或2500线,即一转可以产生2000或2500个脉冲,伺服驱动器对这个脉冲进行四重处理,所以电机一转可以产生8000或10000个脉冲,即分辨率为8000或10000。
汽车模型
编码器行号
电机编码器的分辨率
三洋P2和P5汽车
大豪伺服
一万
以三洋伺服电机为例:当控制器向驱动器发送脉冲时,伺服电机的旋转角度为
经过二级传动装置后,车架的运动角度转化为电机的运动角度,与二级传动比成反比。例如,如果二次传动比为1/4,电机的旋转角度是传动轴的四倍。框架齿轮尺寸:
目前市面上的齿轮主要有两种:刺绣架移动0.1mm时,需要旋转0.36和0.45的角度。大多数机器使用0.36档。
综上所述,我们可以知道电子传动比的公式如下
如果采用螺旋结构,电子传动比的计算方法略有不同
因为一般来说,电机和螺杆轴的比例是1:
1的皮带传动,丝杆的螺距为M毫米/圈,那么计算公式为
伺服电机旋转时,速度表现重于精度表现时候,希望将电机速度性能完全表现出来;而对于旋转分辨率要求较低的时。建议采用下列方法设置
假设欲设置的伺服电机旋转速度为3000R/min,编码器每圈脉冲数为8192pulse/rev
相对于3000R/min转速脉冲频率为8192&TImes;3000/60=409 600HZ=409.6KHZ
当控制器脉冲输出最高只能为100kHZ 时,先将电子齿轮比的分子部分CMX和分母部分CDV均设置为1,再将由控制器JOG旋转送出10KHZ脉冲,作为最高转速1/10的脉冲频率,此时伺服电机速度为
(10/409.6)&TImes;3000≈73R/min
如果未计算转速,可以直接监视驱动器转速值,也应为73R/min.
10KHZ脉冲希望转速应为3000/min,但是实际为73r/min.为修正实际转速到300r/min.必须修改电子齿轮比。
73&TImes;CMZ/CDV=300(R/MIN)
因此,CMX 分子可设置为300,CDV 分母可以设置为73.
控制器的脉冲输出频率为100KHZs 时的转速为
3000&TImes;[﹙300/73﹚×100000] /409600=3009R/MIN
本实例中忽略了所有的结构条件,而实际应用中必须考虑传动部分的分辨率,如果忽略分变率最终导致产品无法使用。
伺服电机普遍应用于加工控制及操作中,此时加工精度要求应优先于速度给进。当精度达到后在考虑速度问题。因此电子齿轮比的设置必须优先考虑控制器的输出脉冲不可以任意放大,因输出脉冲频率将影响分辨率。建议优先考虑进行电子齿轮比的设置。
假设欲设置的伺服电机额定转速为3000R/MIN 编码器每圈脉冲为8192pulse /rev ;控制器脉冲输出最高频率为100KHZ;伺服电机链接减速机构,输入脉冲:输出脉冲=M:N=3;减速机构输出轴链接机构导程为10mm的滚珠丝,
伺服电机经减速机构驱动工作台的分辨率为
﹙10/8192﹚×﹙1/3﹚≈0.0004069(mm/pulse)=0.4069μm/pulse
丝杠每转一圈的脉冲数为
10/0.0004069≈24576(pulse/rev)
若希望控制器的输出分变率为1μm/pulse,则丝杠每转一圈的脉冲数变为10/0.001=10000pulse/rev
10000×﹙CMX/CMD)=24576pulse/rev
控制器送出脉冲 伺服接受脉冲
因此CMX分子可以设置为24576 ,CDV 分母可以设置为10000,以此类推算出伺服电机最高转速为
﹙100000×24576×60﹚/﹙8192×10000﹚=1800r/min
1800r/min《3000r/min 。故电机旋转速度无法达到3000r/min,但是伺服电机的分辨率将达到预期效果。