Использование электронного редуктора в сервоприводе

"Электронный редуктор" позволяет настроить сервопривод на работу с необходимыми единицами задания (мм, мкм, градусы и т.д.). Простота этой функции является важным аспектом при подготовке оборудования к работе, так как позволяет сократить время на написание управляющей программы в контроллере. Применение функции в решениях с позиционированием и позволит Вам ускорить настройку оборудования облегчая ввод в эксплуатацию вашего станка.

Например, если электронный редуктор в приводе не используется, тогда для перемещения заготовки на 10 мм потребуется:

  1. Расчёт количество оборотов. Серводвигатель перемещает заготовку на 6 мм за 1 оборот вала, для перемещения на 10 мм 10/6 оборотов.
  2. Расчёт требуемое количество импульсов задания. Обороту вала соответствует 16777216 импульсов, а 10/6 оборотам соответствует 10/6*16777216 = 27962026.66 импульсов.
  3. Необходимо задать 27 962 027 импульсов для перемещения на 10 мм.
  4. Стандартный импульсный выход контроллера имеет частоту 100 кГц и на выдачу такого количества импульсов у него уйдет ~280 секунд.

Дополнительно такие вычисления увеличивают время выполнения программы в контроллере.

Функции электронного редуктора сервоприводов Sigma от YASKAWA

В сервоприводах YASKAWA серий Sigma-5 и Sigma-7 управление по позиции реализуется путем задания последовательных импульсов для импульсно-аналоговой версии, а для цифровой версии задания необходимого значения в пользовательских единицах. Величина перемещения зависит от приходящего значения: чем она, тем больше перемещение.

При одинаковом значении электронного редуктора задаём 3 импульса перемещаемся на L1, а при 6 импульсах на L2, где L2= 2·L1.
Перемещения при разных  значениях электронного редуктора

Электронный редуктор используется для преобразования величины перемещения, указанной в реальных физических единицах, в импульсы энкодера датчика серводвигателя, которые необходимы для реализации перемещения.

Параметры электронного редуктора в сервоприводах SIGMA YASKAWA
Параметры электронного редуктора в сервоприводах SIGMA YASKAWA

При управлении положением пользуются таким понятием как “цена единичного задания” (reference unit) – минимальная единица для перемещения. Цена единичного задания используется для определения величины перемещения выраженной не в импульсах датчика двигателя, а в реальных физических величинах (таких как мкм или градус), которыми легче оперировать при расчетах.

Примеры расчетов

Расчет параметров параметров электронного редуктора проведем для двух типовых для задач позиционирования с импульсным заданием:

  • Поворотный стол.

  • Шарико-винтовая передача (ШВП).

Применение сервопривода для поворотного стола или для ШВП
Применение сервопривода для поворотного стола или для ШВП

  1. Расчёт параметров электронного редуктора для ШВП
  2. Исходные данные для расчета:
    • ШВП для расчета: шаг: 6 мм, передаточное отношение редуктора 1/1.
    • Разрешение энкодера серводвигателя: 16777216 (24 бита).
    • Цена единичного импульса (минимального задания): 0.001 мм (1 мкм).
    Для электронного редуктора для двигателя Sigma-7 c энкодером 24 бита
    Для электронного редуктора для двигателя Sigma-7 c энкодером 24 бита

    Получаем шаг ШВП в импульсах электронного редуктора: 6 мм / 0.001 мм = 6000

    Параметры настройки электронного редуктора:

    • Pn20E: 16777216
    • Pn210: 6000.
  3. Расчёт параметров электронного редуктора для поворотного стола
  4. Исходные данные для расчета:

    • Ход поворотного стола 360°, передаточное отношение: 1/100.
    • Разрешение энкодера серводвигателя: 16777216 (24 бита).
    • Цена единичного импульса: 0.01°.

    Для расчёта электронного редуктора поворотного стола с двигателем Sigma-7
    Для расчёта электронного редуктора поворотного стола с двигателем Sigma-7

    Получаем ход поворотного стола в импульсах электронного редуктора: 360° / 0.01° = 36000.

    Передаточное отношение электронного редуктора: B/A=16777216/36000×100/1 

    Параметры настройки электронного редуктора: 

    • Pn20E: 167772160
    • Pn210: 3600

Особенности

После расчётов необходимо записать значения в параметры Pn20E и Pn210 в соответствие с полученными значениями. Следует обратить внимание на то значения должны также удовлетворять следующим условиям:

  • Для энкодеров 24 бита: 0.001≤Pn20E/Pn210≤64000

  • Для энкодеров 20 бит: 0.001≤Pn20E/Pn210≤4000

Несоблюдение диапазона настроек привлечет к появлению ошибки А.040 (ошибка электронного редуктора).

Итоги

Функция электронного редуктора в сервоприводах YASKAWA серии Sigma-5 и Sigma-7 обеспечивает экономию ресурсов контроллера и времени на программирование нет необходимости пересчитывать задание для каждого перемещения. Ее параметрирование простое и интуитивно понятное.