【導讀】伺服電機編碼器分辨率編碼器是伺服電機乃至伺服系統(tǒng)精確定位的關(guān)鍵部件,如何通過編碼器控制伺服驅(qū)動器位置控制中的“電子齒輪”呢?我們可以通過驅(qū)動器的參數(shù)來控制。
伺服驅(qū)動器生產(chǎn)商給出的電子齒輪的表達式為分數(shù),其分子和分母分別被定義為兩個可以設(shè)定的用戶參數(shù):
一、伺服電機編碼器分辨率編碼器是伺服電機乃至伺服系統(tǒng)精確定位的關(guān)鍵部件,因為伺服電機接收脈沖每旋轉(zhuǎn)一個角度,編碼器就會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖,回饋給伺服驅(qū)動器,與伺服電機接收的脈沖形成呼應,稱為閉環(huán)。有了這種環(huán)節(jié),伺服控制系統(tǒng)就會對發(fā)出和收回脈沖數(shù)量予以比較、調(diào)節(jié),很精確地控制伺服電機的轉(zhuǎn)動,從而達到精確定位。編碼器分辨率表示了伺服電機旋轉(zhuǎn)一周的位移量轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖信號數(shù)量的數(shù)值,顯然這個數(shù)值越高,表示每轉(zhuǎn)發(fā)出的數(shù)字脈沖越細分,檢測精度也會相應提高。當然它是與伺服電機一體安裝的,用戶在選擇伺服電機時配套考量。
二、負載轉(zhuǎn)速電機轉(zhuǎn)速(俗稱速比)習慣上這是由機械角度考慮決定的,但是由于它是電子齒輪的組成部分,在數(shù)值上應盡量選取整數(shù),這一點對于旋轉(zhuǎn)工作臺類機械而言尤為突出。
圖題:伺服電機驅(qū)動器
三、負載軸轉(zhuǎn)一周的移動量對于不同工序要求的機械系統(tǒng),負載軸一轉(zhuǎn)完成的移動量不一樣,絲桿類行進的是螺旋長度;圓臺類旋轉(zhuǎn)的是一周角度;傳送類則是負載軸的周長,等等。它是設(shè)備功能決定的,選擇余地不大。
四、每指令脈沖對應的移動量這個數(shù)值由用戶自行選擇,是體現(xiàn)電子齒輪變速作用的關(guān)鍵數(shù)據(jù),筆者多年來分別使用過三菱系列伺服放大器和安川型伺服單元,體會到這個指令單位的取值極重要,它直接影響"電子齒輪"比值,需要結(jié)合機械和電氣設(shè)計綜合考慮,兼顧下列因素:
定位精度顯然指令單位取值越小,相當于脈沖當量越細分。
比如,指令單位取值由縮小倍成,相當于在一個脈沖寬度內(nèi)位移由修改成。換言之,原來一個脈沖的位移,現(xiàn)在要十個脈沖來完成,其相對定位精度自然會比修改前高。
最高輸出速度
在機械減速器已確定的前提下,受上位機或伺服驅(qū)動器最高輸出頻率的限制,指令單位的取值直接影響負載軸能輸出的最高轉(zhuǎn)速,成正比趨勢。指令單位越小,負載線速度越低;上位機頻率越低,負載線速度相應也低。折算成輸出軸速度有同樣比例關(guān)系。
由此可以看出,當其他條件不變的前提下,指令單位取值對機械系統(tǒng)的速度和精度有著密切關(guān)系,伺服系統(tǒng)為用戶提供數(shù)字控制平臺,而用戶則應在滿足設(shè)備加工要求前提下,最大限度地在速度和定位精度兩者尋求恰當數(shù)值。三菱系列伺服放大器還拓寬了電子齒輪的應用選擇空間;另外提供三個擴展參數(shù),作為電子齒輪的分子數(shù)據(jù),可以通過驅(qū)動器兩個輸入端子功能設(shè)置,由編程組合成四種"電子齒輪",更增加變速范圍。
從電子齒輪的數(shù)值結(jié)構(gòu)可以看出,作為分子分母的兩個用戶參數(shù)是整數(shù),然而它必須通過公式演算化簡,因此各有關(guān)數(shù)據(jù)取值時應充分考慮計算、化簡的可能性,便于取舍。
為了確保伺服系統(tǒng)正常運行,制造商會對電子齒輪的比值范圍作出限制,并且提醒用戶,如果超出限制范圍會產(chǎn)生可能的后果,比如發(fā)出異常噪音;不能按照設(shè)定的速度或加減速時間常數(shù)運行;甚至影響定位精度等,一旦出現(xiàn)這些情況須在減速機速比、負載位移量(周長、角度、行程)及指令單位取值等方面厘清主次,尋求平衡。