電子齒輪比（CMX/CDV）的計算及其意義



已知：

1）上位機(jī)發(fā)出脈沖能力為200Kp/S，200×1000/s，200×1000×60/min；

2）電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為3000R/ min，3000/60s；

3）伺服電機(jī)編碼器分辨率是131072；

4）絲桿螺距是10mm；

求：

1、電機(jī)額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時的電子齒輪比？

2、如果電子齒輪比是1，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速？

3、生產(chǎn)時，設(shè)定指令脈沖當(dāng)量，確定電子齒輪比？

解：

1、當(dāng)上位機(jī)滿額發(fā)出脈沖時，伺服恰好額定速度運(yùn)行：

1）電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為3000r/ min，3000r/60s=50r/s;

2) 伺服電機(jī)編碼器分辨率是131072；

3）電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時編碼器輸出檢測反饋脈沖頻率是131072×50r/s;；

4）上位機(jī)發(fā)出脈沖能力時發(fā)出的脈沖頻率=200×1000/s；

5）當(dāng)上位機(jī)滿額發(fā)出脈沖時，伺服恰好額定速度運(yùn)行，這時的電子齒輪比：

電子齒輪比=反饋脈沖頻率/上位機(jī)滿額發(fā)出脈沖頻率

=（131072×50r/s）/ 200×1000/s

=6553600/200000

=3.2768



2、如果電子齒輪比是1：

1）上位機(jī)發(fā)出的1個脈沖=編碼器輸出檢測反饋的1個脈沖：

2）上位機(jī)發(fā)出脈沖能力時發(fā)出的脈沖頻率=200×1000/s；

3）伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速是=200×1000/s×60/131072= 91.55 r/min



3、如果絲桿螺距是10mm，

1）要求上位機(jī)每發(fā)一個指令脈沖，工件移動0.001mm，即指令脈沖當(dāng)量為0.001mm，也可以說指令脈沖單位為0.001mm：

2）如果伺服轉(zhuǎn)一周，絲桿轉(zhuǎn)一周，減速比是1；

3）絲桿轉(zhuǎn)一周，上位機(jī)應(yīng)該發(fā)出的指令脈沖為10mm/0.001mm=10000（個）；

4）伺服轉(zhuǎn)一周，編碼器檢測反饋脈沖為131072（個）；

5）電子齒輪比=編碼器檢測反饋脈沖/上位機(jī)發(fā)出的指令脈沖=131072/10000=13.7012；



反饋脈沖：伺服電機(jī)編碼器的解析度，伺服本身的脈沖。

指令脈沖：上位機(jī)發(fā)出的脈沖；也可以說是外部給定脈沖。

脈沖當(dāng)量：伺服接受上位機(jī)發(fā)出的每一個脈沖信號的位置移動量，又稱作最小指令設(shè)定單位。

CMX ：電子齒輪比的分子是電機(jī)編碼器反饋脈沖。

CDV ：電子齒輪比的分母是上位機(jī)的給定脈沖（指令脈沖）。

電子齒輪比：是用來把上位機(jī)的給定脈沖要換算成與電機(jī)編碼器反饋脈沖同等意義，以便控制中心按給定指令要求控制伺服轉(zhuǎn)動定位；

1. 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速與給定脈沖頻率的關(guān)系
臺達(dá)ASMT07L250BK伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為3000rpm，最高轉(zhuǎn)速為5000rpm；編碼器分辨率為2500ppr，其AB信號經(jīng)過伺服驅(qū)動器4倍頻處理后成為10000ppr。
因此，要達(dá)到額定轉(zhuǎn)速3000rpm，給伺服驅(qū)動器的脈沖信號應(yīng)當(dāng)是：3000轉(zhuǎn)/分鐘÷60秒/分鐘×10000脈沖/轉(zhuǎn)＝500K脈沖/秒，也就是說輸入頻率應(yīng)當(dāng)是500KHz。由于西門子S7-200系列PLC輸出的最大脈沖是20KHz，所以伺服驅(qū)動器的電子齒輪應(yīng)當(dāng)設(shè)定為1:25。
2. 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一圈X軸Y軸的移動距離
A. X軸伺服
X軸伺服的傳動結(jié)構(gòu)：X軸伺服電機(jī)驅(qū)動直連在伺服電機(jī)上減速比為1:60的減速機(jī)，減速機(jī)上配節(jié)圓為129.23mm的同步帶輪，再通過同步帶驅(qū)動機(jī)械手在X軸方向運(yùn)動。因此X軸伺服電機(jī)轉(zhuǎn)1圈，機(jī)械手在X軸方向的移動距離為：129.23×π÷60＝6.76646686163mm。也就是說，機(jī)械手在X軸方向每行走1mm，需要給伺服電機(jī)1477.8761508027339801663557711312個脈沖。
B. Y軸伺服
Y軸伺服的傳動結(jié)構(gòu)：Y軸伺服電機(jī)驅(qū)動直連在伺服電機(jī)上減速比為1:4的減速機(jī)，減速機(jī)上配30齒的同步帶輪，通過同步帶驅(qū)動齒數(shù)為28的同步帶輪；這個齒數(shù)為28的同步帶輪與絲桿軸連接，絲桿的螺距為10mm。因此Y軸伺服電機(jī)轉(zhuǎn)1圈，機(jī)械手在Y軸方向的移動距離為：10×30÷28÷4=2.67857142857mm。也就是說，機(jī)械手在Y軸方向每行走1mm，需要給伺服電機(jī)3733.3333333353244444444455063704個脈沖。

本人經(jīng)多次研究總結(jié)了一下經(jīng)驗：得出一種簡單的電子齒輪設(shè)定方法，適用于初學(xué)者，高手請勿見笑！請大家支持原創(chuàng)，水平有限，不正之處請各位不吝指教！
這種簡單的電子齒輪設(shè)定方法為 “將伺服馬達(dá)編碼器的分辨率設(shè)為分子，馬達(dá)轉(zhuǎn)一圈所需的脈沖數(shù)設(shè)為分母”
如果再裝減速器的話，PLC原來所發(fā)脈沖數(shù)再乘以減比。
以三菱MR-J2-S舉個例子：
伺服馬達(dá)編碼器的分辨率131072，我設(shè)計為PLC每發(fā)一個脈沖伺服馬達(dá)轉(zhuǎn)0.5度，那么伺服馬達(dá)轉(zhuǎn)一圈（360。）需要720個脈沖，
電子齒輪就設(shè)為 131072 / 720   化簡分?jǐn)?shù)后為 8192 / 45  這樣PLC每次發(fā)720個脈沖伺服馬達(dá)轉(zhuǎn)一圈
如果還想接個減速器，舉個例子接個減比為5比1的減速器時，原來電子齒輪所設(shè)分?jǐn)?shù)不變，PLC原來所發(fā)脈沖數(shù)再乘以5（720*5=3600），即現(xiàn)在伺服馬達(dá)轉(zhuǎn)一圈PLC發(fā)3600個脈沖就可以了。
  
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“將伺服馬達(dá)編碼器的分辨率設(shè)為分子，馬達(dá)轉(zhuǎn)一圈所需的脈沖數(shù)設(shè)為分母，如果再裝減速器的話，PLC原來所發(fā)脈沖數(shù)再乘以減比”

10000/3600=25/9 ，

所以按我的方法：
1，沒接減速器之前你的電子齒輪應(yīng)該設(shè)為25/9，這樣你每3600個脈沖轉(zhuǎn)一圈。
2，接減速器之后你的電子齒輪25/9不變，PLC原來發(fā)3600轉(zhuǎn)一圈現(xiàn)在就要發(fā)3600*5=18000轉(zhuǎn)一圈。

        要驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈PLC應(yīng)發(fā)脈沖數(shù)=（360 。/ 步距角） * 所設(shè)細(xì)分?jǐn)?shù)的值
一般二相步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.8。  三相步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.2。
以二相步距角為1.8。的步進(jìn)電機(jī)為例：
假設(shè)驅(qū)動器細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)為10，那么要驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈PLC應(yīng)向驅(qū)動器發(fā)出的脈沖數(shù)為：
（360/1.8）*10=2000 個