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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......................................................................................................... 3

2. 應用講解................................................................................................................... 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） 應用案例................................................................................................ 7

3. 注意事項................................................................................................................... 8

概述

在運動控制系統中，電子齒輪的實現方式是用電氣控制技術來代替機械傳動機構，通過軟件的方法實現機械齒輪速比的調節功能，圖1為電子齒輪的機械模型。

圖1 電子齒輪機械模型

1. 基本介紹

1.1 基本原理

根據傳動比，離合區的不同，主軸帶動從軸運動。上位機向伺服系統(運動控制器)發出位置指令，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的位移和方向兩個方面，伺服系統的位置反饋脈沖當量(控制器輸出一個定位控制脈沖時，所產生的定位控制移動的位移)由檢測器(如光電脈沖編碼器)的分辨率，以及電機每轉對應的機械位移量等決定。當指令脈沖單位與位置反饋脈沖當量不一致時，就可以使用電子齒輪使二者完全匹配。

1.2 基本特點

① 可以大大地簡化機械設計，實現多個運動軸按設定的齒輪比同步運動；

② 實現一個運動軸以設定的齒輪比跟隨一個函數，而這個函數由其他的幾個運動軸的運動決定，一個軸也可以以設定的比例跟隨其他兩個軸的合成速度；

③ 電子齒輪可以任意決定一個輸入脈沖所相當的電機位移量，實現無極調速，提高系統的柔性，運行更加平穩；

④ 在電機啟動和停止時，可防止失步和過沖現象；

⑤ 電子齒輪的轉動軸分為主軸和從軸，從軸又可看做主軸，主軸帶動從軸，從軸只能跟隨主軸運動，反之不可；

2. 應用講解

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，紅色區域內可選任意軸作主軸，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行詳細說明。GCS.exe工具連接控制器后，點擊功能->電子齒輪，同時打開兩個測試軸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 運動模式（電子齒輪運動模式）設置了電機2為從軸，電機1為主軸，主軸類型（規劃位置、實際位置、編碼器位置）可選，一般默認規劃位置；跟隨方向（雙向、正向、負向）可選，一般默認雙向；傳動比主軸位移（設置主軸移動位移）；傳動比從軸位移（設置主軸移動位移）；傳動比主軸位移和傳動比從軸位移之比為傳動比，傳動比（在機械傳動系統中，其始端主動輪與末端從動輪的角速度或轉速的比值，就是設置主軸和從軸的位移比值的）可以隨時修改；離合區位移（必須大于0，同時不能等于1）可以改變傳動比的數據變化，從而讓跟隨過程更加平滑，離合區越大，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為傳動比5:1從軸速度曲線，曲線3為傳動比5:2從軸速度曲線，曲線4為傳動比5:4從軸速度曲線，曲線5區域為離合區。

圖2.2.2 電子齒輪主從軸速度曲線

當多個從軸跟隨同一個主軸，從軸作為其他軸的主軸，如圖2.2.3從軸電機作為主軸被跟隨運動，電機1為電機2和電機3的主軸，電機2為電機3的主軸，根據傳動比不同，電機移動的位移也就不同。

圖2.2.3從軸作為主軸被跟隨運動

2）指令介紹

以下為電子齒輪常用功能函數的詳細說明。

電子齒輪

（1）設置單軸運動速度曲線類型

NMC_MtSetPrfMode( HAND axisHandle, short mode );

（2）設置 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）設置 Gear 主軸參數

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

（5）獲取 Gear 主軸參數

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

（6）設置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Gear運動

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

3）應用案例

3. 注意事項

① 將電子齒輪先設成1:1，為消除反向間隙的影響，確定待運動的方向后，先沿此方向運動一定的距離(如2毫米)；

② 坐標、狀態清零，或使用設定值(如1000毫米)的運動。沿剛才的方向單向移動一個距離(如1000毫米)，此距離應足夠大(理論上越大越精確)；

③ 修改電子齒輪值后，校核運動精度，如果滿足精度要求，則記下此數值，以備丟失時使用。如果誤差過大，則重復此操作，或對上述值進行修正。注：對于使用伺服電機的用戶建議更改伺服驅動器的電子齒輪，而將系統的電子齒輪設置為1:1；

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

⑤ 如果使用交流伺服，盡量將控制系統的電子齒輪設置為1，而改變伺服驅動器的電子齒輪設置；

⑥ 電子齒輪的分子、分母均不能為零、負數或小數；

⑦ 電子齒輪可對絲杠、齒條的線性誤差進行線性的補償；

⑧ 系統的電子齒輪可與步進驅動器的細分數、伺服電機的電子齒輪結合在一起修改。從而保證電子齒輪的比不超過1。總之，系統以設定的高速運行時，其輸出的高頻率應<150khz。否則將出現不準確的現象；< span="">

⑨ 當使用步進電機，且電子齒輪比為1:1時，系統運動過程中的振動、噪音將降低，否則有可能出現一定的振動或噪音；

⑩ 電子齒輪比的倒數為脈沖當量:系統發出一個脈，機械實際運動的距離(單位:微米)；

11 在函數中，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，更多功能請關注頭文件，在里面做了詳細的注釋；

13 如有其他疑問，請聯系技術。