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電子齒輪

目錄

概述.................................................................................................................................. 2

1. 基本介紹................................................................................................................... 2

1.1  基本原理......................................................................................................... 2

1.2  基本特點(diǎn)......................................................................................................... 3

2. 應(yīng)用講解................................................................................................................... 3

2.1  硬件部分......................................................................................................... 3

2.2  軟件部分......................................................................................................... 3

1） 工具介紹................................................................................................ 3

2） 指令介紹................................................................................................ 5

3） 應(yīng)用案例................................................................................................ 7

3. 注意事項(xiàng)................................................................................................................... 8

概述

在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，電子齒輪的實(shí)現(xiàn)方式是用電氣控制技術(shù)來代替機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過軟件的方法實(shí)現(xiàn)機(jī)械齒輪速比的調(diào)節(jié)功能，圖1為電子齒輪的機(jī)械模型。

圖1 電子齒輪機(jī)械模型

1. 基本介紹

1.1 基本原理

根據(jù)傳動(dòng)比，離合區(qū)的不同，主軸帶動(dòng)從軸運(yùn)動(dòng)。上位機(jī)向伺服系統(tǒng)(運(yùn)動(dòng)控制器)發(fā)出位置指令，位置指令脈沖有3種形式，如圖1.1.1為位置指令脈沖示意圖。

① 脈沖+方向

②  CW脈沖+CCW脈沖(正脈沖+負(fù)脈沖)

③ 正交兩相脈沖

圖1.1.1 位置指令脈沖示意圖

位置指令脈沖包含電機(jī)的位移和方向兩個(gè)方面，伺服系統(tǒng)的位置反饋脈沖當(dāng)量(控制器輸出一個(gè)定位控制脈沖時(shí)，所產(chǎn)生的定位控制移動(dòng)的位移)由檢測器(如光電脈沖編碼器)的分辨率，以及電機(jī)每轉(zhuǎn)對應(yīng)的機(jī)械位移量等決定。當(dāng)指令脈沖單位與位置反饋脈沖當(dāng)量不一致時(shí)，就可以使用電子齒輪使二者完全匹配。

1.2 基本特點(diǎn)

① 可以大大地簡化機(jī)械設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸按設(shè)定的齒輪比同步運(yùn)動(dòng)；

② 實(shí)現(xiàn)一個(gè)運(yùn)動(dòng)軸以設(shè)定的齒輪比跟隨一個(gè)函數(shù)，而這個(gè)函數(shù)由其他的幾個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)決定，一個(gè)軸也可以以設(shè)定的比例跟隨其他兩個(gè)軸的合成速度；

③ 電子齒輪可以任意決定一個(gè)輸入脈沖所相當(dāng)?shù)碾姍C(jī)位移量，實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，提高系統(tǒng)的柔性，運(yùn)行更加平穩(wěn)；

④ 在電機(jī)啟動(dòng)和停止時(shí)，可防止失步和過沖現(xiàn)象；

⑤ 電子齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸分為主軸和從軸，從軸又可看做主軸，主軸帶動(dòng)從軸，從軸只能跟隨主軸運(yùn)動(dòng)，反之不可；

2. 應(yīng)用講解

2.1 硬件部分

可以使用同一控制器上任意軸作為主軸。如圖2.1.1為GCN400A控制器，其他控制器同樣方式，紅色區(qū)域內(nèi)可選任意軸作主軸，其他都作為主軸的從軸。

圖2.2.1 GCN400A控制器

2.2 軟件部分

1）工具介紹

通過GCS.exe工具對電子齒輪的使用配置進(jìn)行詳細(xì)說明。GCS.exe工具連接控制器后，點(diǎn)擊功能->電子齒輪，同時(shí)打開兩個(gè)測試軸1和2，如圖2.2.1電子齒輪模擬測試。

圖2.2.1 電子齒輪模擬測試

在圖2.2.1中，Gear 運(yùn)動(dòng)模式（電子齒輪運(yùn)動(dòng)模式）設(shè)置了電機(jī)2為從軸，電機(jī)1為主軸，主軸類型（規(guī)劃位置、實(shí)際位置、編碼器位置）可選，一般默認(rèn)規(guī)劃位置；跟隨方向（雙向、正向、負(fù)向）可選，一般默認(rèn)雙向；傳動(dòng)比主軸位移（設(shè)置主軸移動(dòng)位移）；傳動(dòng)比從軸位移（設(shè)置主軸移動(dòng)位移）；傳動(dòng)比主軸位移和傳動(dòng)比從軸位移之比為傳動(dòng)比，傳動(dòng)比（在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，其始端主動(dòng)輪與末端從動(dòng)輪的角速度或轉(zhuǎn)速的比值，就是設(shè)置主軸和從軸的位移比值的）可以隨時(shí)修改；離合區(qū)位移（必須大于0，同時(shí)不能等于1）可以改變傳動(dòng)比的數(shù)據(jù)變化，從而讓跟隨過程更加平滑，離合區(qū)越大，則同步過程越平滑；如圖2.2.2為電子齒輪主從軸速度曲線，曲線1為主軸速度曲線，曲線2為傳動(dòng)比5:1從軸速度曲線，曲線3為傳動(dòng)比5:2從軸速度曲線，曲線4為傳動(dòng)比5:4從軸速度曲線，曲線5區(qū)域?yàn)殡x合區(qū)。

圖2.2.2 電子齒輪主從軸速度曲線

當(dāng)多個(gè)從軸跟隨同一個(gè)主軸，從軸作為其他軸的主軸，如圖2.2.3從軸電機(jī)作為主軸被跟隨運(yùn)動(dòng)，電機(jī)1為電機(jī)2和電機(jī)3的主軸，電機(jī)2為電機(jī)3的主軸，根據(jù)傳動(dòng)比不同，電機(jī)移動(dòng)的位移也就不同。

圖2.2.3從軸作為主軸被跟隨運(yùn)動(dòng)

2）指令介紹

以下為電子齒輪常用功能函數(shù)的詳細(xì)說明。

電子齒輪

（1）設(shè)置單軸運(yùn)動(dòng)速度曲線類型

NMC_MtSetPrfMode( HAND axisHandle, short mode );

（2）設(shè)置 Gear 跟隨方向

NMC_MtGearSetDir(HAND axisHandle, short dir);

（3）獲取 Gear 跟隨方向

NMC_MtGearGetDir(HAND axisHandle, short* pdir);

（4）設(shè)置 Gear 主軸參數(shù)

NMC_MtGearSetMaster(HAND axisHandle, short masterNo, short masterType);

（5）獲取 Gear 主軸參數(shù)

NNMC_MtGearGetMaster(HAND axisHandle, short * pmasterNo, short * pmasterType);

（6）設(shè)置Gear跟隨倍率

NMC_MtGearSetRatio(HAND axisHandle, long masterEven, long slaveEven, long masterSlope);

（7）獲取Gear跟隨倍率

NMC_MtGearGetRatio(HAND axisHandle, long *pMasterEven, long *pSlaveEven,long *pMasterSlope);

（8）啟動(dòng)Gear運(yùn)動(dòng)

NMC_MtGearStartMtn(HAND axisHandle, short syncAxCnts, short *pSyncAxArray);

3）應(yīng)用案例

3. 注意事項(xiàng)

① 將電子齒輪先設(shè)成1:1，為消除反向間隙的影響，確定待運(yùn)動(dòng)的方向后，先沿此方向運(yùn)動(dòng)一定的距離(如2毫米)；

② 坐標(biāo)、狀態(tài)清零，或使用設(shè)定值(如1000毫米)的運(yùn)動(dòng)。沿剛才的方向單向移動(dòng)一個(gè)距離(如1000毫米)，此距離應(yīng)足夠大(理論上越大越精確)；

③ 修改電子齒輪值后，校核運(yùn)動(dòng)精度，如果滿足精度要求，則記下此數(shù)值，以備丟失時(shí)使用。如果誤差過大，則重復(fù)此操作，或?qū)ι鲜鲋颠M(jìn)行修正。注：對于使用伺服電機(jī)的用戶建議更改伺服驅(qū)動(dòng)器的電子齒輪，而將系統(tǒng)的電子齒輪設(shè)置為1:1；

④ 電子齒輪一般應(yīng)使分子(主動(dòng)軸)小于等于分母(從動(dòng)軸)，不要分子大于分母；

⑤ 如果使用交流伺服，盡量將控制系統(tǒng)的電子齒輪設(shè)置為1，而改變伺服驅(qū)動(dòng)器的電子齒輪設(shè)置；

⑥ 電子齒輪的分子、分母均不能為零、負(fù)數(shù)或小數(shù)；

⑦ 電子齒輪可對絲杠、齒條的線性誤差進(jìn)行線性的補(bǔ)償；

⑧ 系統(tǒng)的電子齒輪可與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)、伺服電機(jī)的電子齒輪結(jié)合在一起修改。從而保證電子齒輪的比不超過1。總之，系統(tǒng)以設(shè)定的高速運(yùn)行時(shí)，其輸出的高頻率應(yīng)<150khz。否則將出現(xiàn)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象；< span="">

⑨ 當(dāng)使用步進(jìn)電機(jī)，且電子齒輪比為1:1時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中的振動(dòng)、噪音將降低，否則有可能出現(xiàn)一定的振動(dòng)或噪音；

⑩ 電子齒輪比的倒數(shù)為脈沖當(dāng)量:系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)脈，機(jī)械實(shí)際運(yùn)動(dòng)的距離(單位:微米)；

11 在函數(shù)中，有三種編程對象，對于單軸控制的指令是以 NMC_Mt 開頭，對于坐標(biāo)系的指令是以NMC_Crd 開頭，其余是對控制器的指令；

12 文檔只挑選常用功能，更多功能請關(guān)注頭文件，在里面做了詳細(xì)的注釋；

13 如有其他疑問，請聯(lián)系技術(shù)。