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電子齒輪比（CMX/CDV）的計算及其意義



已知：

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

2）電機額定轉(zhuǎn)速為3000R/ min，3000/60s；

3）伺服電機編碼器分辨率是131072；

4）絲桿螺距是10mm；

求：

1、電機額定轉(zhuǎn)速運行時的電子齒輪比？

2、如果電子齒輪比是1，伺服電機的轉(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)上位機滿額發(fā)出脈沖時，伺服恰好額定速度運行：

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

2) 伺服電機編碼器分辨率是131072；

3）電機額定轉(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)上位機滿額發(fā)出脈沖時，伺服恰好額定速度運行，這時的電子齒輪比：

電子齒輪比=反饋脈沖頻率/上位機滿額發(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）上位機發(fā)出脈沖能力時發(fā)出的脈沖頻率=200×1000/s；

3）伺服電機的轉(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/上位機發(fā)出的指令脈沖=131072/10000=13.7012；



反饋脈沖：伺服電機編碼器的解析度，伺服本身的脈沖。

指令脈沖：上位機發(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編碼器反饋脈沖。

CDV ：電子齒輪比的分母是上位機的給定脈沖（指令脈沖）。

電子齒輪比：是用來把上位機的給定脈沖要換算成與電機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. 伺服電機轉(zhuǎn)速與給定脈沖頻率的關(guān)系
臺達(dá)ASMT07L250BK伺服電機的額定轉(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軸伺服電機驅(qū)動直連在伺服電機上減速比為1:60的減速機，減速機上配節(jié)圓為129.23mm的同步帶輪，再通過同步帶驅(qū)動機械手在X軸方向運動。因此X軸伺服電機轉(zhuǎn)1圈，機械手在X軸方向的移動距離為：129.23×π÷60＝6.76646686163mm。也就是說，機械手在X軸方向每行走1mm，需要給伺服電機1477.8761508027339801663557711312個脈沖。
B. Y軸伺服
Y軸伺服的傳動結(jié)構(gòu)：Y軸伺服電機驅(qū)動直連在伺服電機上減速比為1:4的減速機，減速機上配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軸伺服電機轉(zhuǎn)1圈，機械手在Y軸方向的移動距離為：10×30÷28÷4=2.67857142857mm。也就是說，機械手在Y軸方向每行走1mm，需要給伺服電機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)電機的步距角為1.8。  三相步進(jìn)電機的步距角為1.2。
以二相步距角為1.8。的步進(jìn)電機為例：
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