伺服电机电子齿轮比的计算与设置方法

在工作中总是接到客户来电咨询伺服器电子齿轮比的设置问题，我们提供了伺服器说明书，客户总是不能理解里面的专业名词，不怎么会计算齿轮比的设置，针对于这种情况，今天我们来用通俗的语言来讲一下如何设置伺服电机齿轮比。

  首先我们来了解一下伺服电机的分辨率，伺服电机有个重要的参数就是电机的分辨率，比如有增量式的2500P/r（增量电机可以AB相倍频相当于10000P/r），有些用绝对值的方法来做分辨率，是2的倍数，比如17位就是2的17次方，分辨率就是131072，20位编码器就是2的20次方等于1048576，分辨率的意思是马达转动一圈可以分辨的最小单位，如果用位置控制的话简单的理解就是马达转动一圈需要的脉冲数。如果是2500P/r，分辨率加上4倍频就是10000个脉冲，马达走一圈需要伺服器接收10000个脉冲。如果分辨率是17位的，分辨率就是131072，马达走一圈，伺服器需要接收131072个脉冲，换句话如果用PLC给伺服器发1个脉冲，马达走131072分之1个脉冲。现在的伺服器分辨率越来越大，马达走一圈需要的脉冲数很多，这样马达有时候走起来就很慢，就像山地车的变速器一样，伺服器内部也设置了一个变速器，叫做齿轮比分子和齿轮比分母，这个是一个比值，A/B，相当于一个变速器，把伺服器的接受到的脉冲再乘以A/B倍给伺服器，这个乘积等于伺服器收到的脉冲，例如如果齿轮比分子除齿轮比分母等于1，相当于不改变放大倍数，上位机发一个脉冲，伺服器就相当于接受到一个脉冲，如果发131072个脉冲，伺服器收到131072个脉冲，分辨率是17位的伺服电机正好走一圈，如果分子/分母=2，相当于上位机发1个脉冲，伺服器收到脉冲后再乘以齿轮比，这样就变成收到2个脉冲了，这个属于齿轮比增加的状态。等于是上位机发65536个脉冲，伺服器乘以齿轮比后他认为收到131072个脉冲了，马达照样走一圈了，搞明白齿轮比的意思以后就可以来做案例。

  我们来看一个实际的案例，假设一个螺距为10mm的丝杠直接连接了一个伺服马达，等于是螺杆转动一周，螺杆上的负载就走了10mm的距离，10mm可以换成um的单位等于10000um，我们在做设计的时候如果用17位的伺服电机来做驱动，在齿轮比分子/分母=1的情况下，也就是不考虑齿轮比分子分母，那么需要发131072个脉冲马达才能走一圈，就是131072个脉冲，马达走了10000um的距离，这样在单位换算和设计上都是一个小数，不是一个整数，很容易积累误差，也不是正常的思维方式，这个时候我们就想如果发1个脉冲，负载的距离就走1um，发10000个脉冲，丝杆负载就走了10000um的距离，正好是马达走了一周，其实可以用一个简单的公式来解决，设马达走一圈需要P个脉冲，那么

P*A/B=分辨率，马达走一圈所需要的脉冲乘以齿轮比等于马达分辨率。可以根据这个公式：
10000*A/B=131072     

其中P=10000是马达走一圈所需要的脉冲数

A 是齿轮比分子

B 是齿轮比分母

131072是马达分辨率

计算得知   A/B=131072/10000      相当于A=131072    B=10000，可以把这个齿轮比分子和分母进行约分，约到不能再约分的程度就可以了，A/B=8192/625，在实际工作中可以约分，也可以不约分，只要这个数值能输入到伺服器参数中去就可以。

如果马达分辨率换成2500P/r，根据增量编码器的特点，实际分辨率是4倍频，也就是马达走一圈需要10000个脉冲，

10000*A/B=10000分辨率      A/B=1/1，伺服器齿轮比就是1/1。

有时候设备上已经有了伺服器，我们可以根据好的设备伺服器参数也可以知道伺服器控制马达转一圈所需要的脉冲数，
例如：安川伺服器SGD7S的参数，齿轮比分子P20E=128，齿轮比分母=1，马达分辨率是24位，分辨率是2的24次方=16777216。根据公式可以得出

P*A/B=分辨率      P*128/1=16777216   计算出P=131072，伺服器收到131072个脉冲才能走一圈。

齿轮比计算，你明白了么？

再举一个常见的案例：
某数控机床采用三菱J2S系列伺服器，马达采用HC-SFS系列马达，马达分辨率为17位，算出分辨率2的17次方为131072，马达转一圈需要131072个脉冲，齿轮比分子P03=8192，分母P04=625，现机床伺服器故障，买不到老款伺服器，先更换成安川最新款7系列伺服器。安川7代伺服器分辨率为24位。

设P为马达转一周所需要的脉冲，则P*A/B=131072

P*8192/625=131072    计算出P=10000，即上位机发10000个脉冲，通过齿轮比放大后正好等于分辨率，马达走一圈。

再根据安川分辨率计算出

10000*A/B=16777216     A/B=16777216/10000

也可以不约分，分子设为16777216，分母设置成10000就可以了。

如果我们为了省钱，更换成A4松下伺服器，分辨率为2500P/r，实际根据4倍频原理，实际的分辨率是10000，

10000*A/B=10000，A/B=10000/10000=1/1则分子=1，分母=1就可以了。

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