QD75电子齿轮比与每转脉冲数详细解析

一、三菱QD定位模块几个参数三菱QD定位模块都要设置这些参数。有四个相关的参数，分别是单位设置、每转脉冲数、每转移动量、单位倍率。1单位设置这个参数设置的是定位控制时的指令单位，可以设置为mm、inch、degree、pulse。如果设置为脉冲单位pulse，那么我们在发定位指令时就是以脉冲为单位了，这时我们就该关心程序里应该发多少脉冲了。如果设置为毫米mm，那么我们发定位指令时就可以直接让控制对象（比如丝杠）走多少距离，而不需要考虑程序里应该发多少脉冲。2每转脉冲数这个参数设置的是电机轴每转所需要的脉冲数。浅谈电子齿轮比和脉冲当量3.每转移动量这个参数设置的是当伺服电机转动一转时，控制对象（比如丝杠）走多少距离。举个例子，丝杠的螺距是2mm，伺服电机直接带动丝杠，没有减速机，那么伺服电机转动一转时，丝杠移动量2mm，所以这里应该设置为2000um（前述提到的“单位设置”应设置为mm）4.单位倍率这个参数是当每转移动量超出设置范围时可以作出的调整。在使用QD75等定位模块时，会发现，每转脉冲数的设置范围是0-65535，每转移动量则与单位有关，若单位是pulse，则范围是1-65535pulse；若单位是mm，这范围是0.1-6553.5um。显然，第一，如果用的是JE伺服，那么每转脉冲数要设置为131072，第二，如果丝杠螺距超过7mm，每转移动量也无法设置。在QD75里，如果每一脉冲的位移量小于1，则会发生命令频率变化。较小的设置会增加变化并可能导致机器振动。如果每一脉冲的位移量变为小于1，则也使用驱动装置的电子齿轮功能并进行设置使每一脉冲的位移量大于等于1。这段话的意思是AL*AM/AP=1.速度和指令脉冲频率：伺服电机以指令脉冲和反馈脉冲相等时的速度运行。因此，指令脉冲频率和反馈脉冲频率相等。参数设置CMXCDV的关系如下图所示。伺服侧电子齿轮：CMX:8192CDV:625QD定位模块速度限制值设定设定速度限制可以控制马达的移动速度。马达转速不能超过额定转速。二、举个实际例子有一设备伺服轴，用的是MR-JE的马达，JE马达编码器分辨率是131072，没有减速机，丝杠螺距20mm；方法一设置的参数是：QD75设置：每转脉冲数设置为32768pulse，每转移动量设置为2000um，单位倍率为10倍；伺服放大器侧电子齿轮比设置为4/1；Pb:丝杆导程n:减速比Pt:电机编码器分辨率（脉冲/转）三角L0:每脉冲对应的进给量（mm/脉冲）三角S:电机每转对应的进给量（mm/r)CMX/CDV=三角L0*Pt/三角S=三角L0*Pt/(n*Pb)CMX/CDV=（（20/32768）*131072）/20=4/1QD75每转脉冲数设置AP为32768pulse，每转移动量设置AL为2000um，单位倍率AM为10倍，所以电机转一圈所需脉冲数为：脉冲当量=导程/（减速比*伺服电机每转一周的定位模块脉冲数。）本例中脉冲当量=AL/AP=20/32768=0.00061mm=0.61um。伺服电机每转一圈需脉冲数=20/（20/32768）=32768再次验证公式：伺服侧电子齿轮比CMX/CDV=电机编码器分辨率/电机转一圈所需脉冲数131072/32768=4/1=4这是由已知量电机编码器分辨率、螺杆导程，然后选的脉冲当量，设置QD75的AP、AL、AM，然后再算出伺服侧电子齿轮比。电子齿轮=伺服侧电子齿轮比*每转脉冲数/（每转移动量*单位倍率）把参数代入公式：电子齿轮=（4/1）*（32768/20）=32768/5（每转移动量要换算成mm)由于机构的机械特性Pb/Pt=20/131072=0.0001525mm,以上设置得出脉冲当量是0.00061mm,大于机械特性0.0001525mm。设置是正确的。方法二：JE马达编码器分辨率是131072，没有减速机，丝杠螺距20mm；设置的参数是：QD75设置：每转脉冲数设置为1pulse，每转移动量设置为10um，单位倍率为1倍；伺服放大器侧电子齿轮比设置为8192/125=65.536那么根据脉冲当量=导程/（减速比*伺服电机每转一圈的脉冲数。）算出伺服电机每转一圈的脉冲数=20/0.01=2000，对于导程是20mm的螺杆，定位模块每转发2000的脉冲，对于QD75定位来说发脉冲太少了，再用驱动器的电子齿轮来放大脉冲，定位时加减速冲击较大，设备容易晃动，使用了S型曲线加减速功能也没有效果。所以不推荐使用这种设置。MR-JE电子齿轮A/B倍A=1～16777215、B=1～16777215、1/10A/B4000,我们用QD75定位模块来进行定位时，尽量让QD75每转发送脉冲数多一些，伺服侧电子齿轮A/B值小一些。总线式的伺服都抛弃了电子齿轮比概念了。已知：QD75D2控制器，，MR-JE的马达，JE马达编码器分辨率是131072，丝杠螺导程10mm；设置的参数是：QD75设置：每转脉冲数设置为1pulse，每转移动量设置为1um，单位倍率为1倍；求MR-JE伺服放大器侧电子齿轮比？/？；CMX/CDV=三角L0*Pt/三角S=三角L0*Pt/(n*Pb)CMX/CDV=0.001*131072/10=8192/625=13.1072那么根据脉冲当量=导程/（减速比*伺服电机每转一圈的脉冲数。）伺服电机每转一圈的脉冲数=10/0.001=10000验算脉冲马达转数，f*CMX/CDV=(No/60)*Ptf*（8192/625）=（3000/60）*131072f=50*131072*625/8192=500000,限制最大脉冲数位500Kpps。QD75里速度限制值是30000mm/min。当然也可以在三菱JE伺服控制器端不设置电子齿轮分子分母，可以直接设置PA05参数，每转脉冲数FBP。如果不设伺服控制器的电子齿轮比，只设PA05参数，例PA05设为5000，那么伺服控制接收5000个脉冲，马达转一圈。脉冲当量：10/5000=0.002mm，验算马达最大转数，电机额定转数3000r/min。每转脉冲数=最大脉冲输入数*1000/(电机额定转数/60)5000*50=250000所以要限制最大脉冲数位250Kpps。QD75里速度控制值时30000mm/min如果设置PA05为10000,脉冲当量是0.001mm限制最大脉冲数位500Kpps。QD75里速度控制值时30000mm/min（以上式子针对的是QD75等脉冲型定位产品，对于QD77MS则没有伺服侧电子齿轮比一项，相当于说，每转移动量与每转脉冲数、单位倍率就构成了电子齿轮）。上述例子说明：1.每转脉冲数与每转移动量的值可以约分；2.若设置值超出范围，可以通过伺服侧电子齿轮比以及单位倍率来进行调整。脉冲当量=导程/（减速比*伺服电机每转一周的驱动器脉冲数。）算出脉冲当量。（电气定位精度）脉冲当量需要注意以下几点:（1）脉冲当量也可以自己设定。当自己设定脉冲当量时，注意算一下马达的最高转速，然后在PLC里限制定位模块发送脉冲的最高速度。以对应马达的额定速度。f*CMX/CDV=(No/60)*Pt（2）机构的机械特性Pb/Pt。脉冲当量不得小于反馈脉冲当量。比如螺杆导程10mm，马达编码器分辨率是131072pulses/r，（尤其是马达分辨率比较低的时候，要验算这个公式。）我们设置的脉冲当量需要大于10/131072=0.0000762939mm=0.076um,脉冲当量要大于0.0762um,这是机械特性。无法改变。已知：滑台导程12mm,马达编码器的分辨率是20480脉冲/r，控制器可以接收线性差分信号500kpps以下；还可以接收开路集电极信号100kpps以下。马达额定转速3000r/min，机械特性Pb/Pt=12/20480=0.0005859mm,滑台重复定位精度+/-0.02mm,用FX3GA本体的点位发脉冲控制马达。马达和滑台用联轴器连接，没有减速机。（FX3GA,集电极开路100kpps脉冲。）A方案：设脉冲当量0.001mmCMX/CDV=三角L0*Pt/三角S=三角L0*Pt/(n*Pb)CMX/CDV=（0.001*20480）/12=128/75=1.7066符合电子齿轮比的范围。f：输入脉冲的频率(pps)No:伺服电机速度(r/min)Pt:电机编码器分辨率（脉冲/转）f*CMX/CDV=(No/60)*PtNo=100000*（128/75）*60/20480=500r/min当脉冲当量选0.001mm时，伺服侧电子齿轮比128/75，PLC的最高脉冲100000pps，马达的速度是500r/min，没有达到马达的额定速度，速度有点慢，显然是不能接受的。FX3U本体输出点控制马达例子B方案：设脉冲当量0.01mmCMX/CDV=三角L0*Pt/三角S=三角L0*Pt/(n*Pb)CMX/CDV=（0.01*20480）/12=256/15=17.066符合电子齿轮比的范围。f：输入脉冲的频率(pps)No:伺服电机速度(r/min)Pt:电机编码器分辨率（脉冲/转）f*CMX/CDV=(No/60)*PtNo=100000*（256/15）*60/20480=5000r/min说明当脉冲当量选0.01mm时，伺服侧电子齿轮比256/15，当PLC的最高脉冲100000pps，马达的速度是5000r/min，速度已经超出了3000r/min，要使用这样的配置，必须限制PLC的最高脉冲数，限制为50kpps.马达的转速为2500r/min.C方案：设脉冲当量0.005mmCMX/CDV=三角L0*Pt/三角S=三角L0*Pt/(n*Pb)CMX/CDV=（0.005*20480）/12=128/15=8.533符合电子齿轮比的范围。f：输入脉冲的频率(pps)No:伺服电机速度(r/min)Pt:电机编码器分辨率（脉冲/转）f*CMX/CDV=(No/60)*PtNo=100000*（128/15）*60/20480=2500r/min说明当脉冲当量选0.005mm时，伺服侧电子齿轮比128/15，PLC的最高脉冲100000pps，马达的速度是2500r/min，速度在3000r/min以内，不需要控制PLC的最大脉冲数。总结，对于没有定位模块，用开路集电极来控制马达的情况，是要控制一下最大脉冲数，以免马达超转速报警。设置电子齿轮比和脉冲当量方法1、先设脉冲当量脉冲当量=导程/（减速比*伺服电机每转一周的驱动器脉冲数）2、算出伺服侧电子齿轮比CMX/CDV=三角L0*Pt/三角S=三角L0*Pt/(n*Pb)符合电子齿轮比的范围。3、校验PLC定位模块在最大脉冲数时，马达的转数是否等于或者低于额定转数。如果马达转数没问题，不需要控制PLC的最大脉冲数。否则需要控制PLC最大脉冲数。f*CMX/CDV=(No/60)*Ptf：输入脉冲的频率(pps)No:伺服电机速度(r/min)Pt:电机编码器分辨率（脉冲/转）f*CMX/CDV=(No/60)*Pt4、脉冲当量不得小于反馈脉冲当量。脉冲当量=Pb/Pt。CMX/CDV=电机编码器分辨率/电机转一圈所需脉冲数脉冲当量=导程/（减速比*伺服电机每转一周的驱动器脉冲数）得出伺服控制器的电子齿轮比。Pb:丝杆导程n:减速比Pt:电机编码器分辨率（脉冲/转）三角L0:每脉冲对应的进给量（mm/脉冲）三角S:电机每转对应的进给量（mm/r)CMX/CDV=三角L0*Pt/三角S=三角L0*Pt/(n*Pb)f：输入脉冲的频率(pps)No:伺服电机速度(r/min)P:电机编码器分辨率（脉冲/转）f*CMX/CDV=(No/60)*Pt以上对电子齿轮比进行简单介绍。我们在设计选型的时候，需要了解以下一些资料，滑台的导程、最大速度、重复定位精度、可带多大的负载。选择伺服马达和伺服控制器时，要了解功率、输入电压、接收脉冲的类型、马达的额定速度、接收脉冲最大数值。上位机，定位模块脉冲输出类型、最大脉冲输出数，脉冲逻辑等。我们的目