CN202004710U - 采用电子传动比的交流伺服控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及输出信号为脉冲系列的电控制***领域，具体为一种采用电子传动比的交流伺服控制器。一种采用电子传动比的交流伺服控制器，包括上位机控制器(1)、伺服控制器(2)和电机(3)，其特征是：还包括解码板(4)，解码板(4)通过信号线分别连接上位机控制器(1)、伺服控制器(2)和电机(3)，解码板(4)包括电子齿轮分子输入计算模块(401)、电子齿轮分母输入计算模块(402)、位置差值计算模块(403)、累加和寄存器模块(407)、四倍频发生器模块(408)和过零处理模块(409)，本实用新型结构简单，控制精确，反应灵敏，适用范围广。
Description
技术领域
本实用新型涉及输出信号为脉冲系列的电控制***领域，具体为一种采用电子传动比的交流伺服控制器。
背景技术
编码器是将相对位移量转换成电信号的测量元件，广泛应用于伺服控制。编码器有增量式和绝对式，增量式编码器无法在***断电时记住断电时刻的位置，在***重新加电后必须重新寻找原点，因此用于伺服控制不够方便。相比之下，绝对式编码器其原点只需设定一次即可，可以在***断电时记住断电时刻的位置，在***重新加电后可以接着断电时的位置继续工作，因此，在类似数控机床高精度伺服控制***中，现在一般采用高分辨率的绝对式编码器。对整个控制***来说，如果要实现无误差的闭环控制，就必须要求上位机发出脉冲控制信号后也要接收到由执行单元中编码器反馈的位置信号，然而绝对式编码器只能进行数字通信，不能直接输出脉冲信号，这就限制了绝对式编码器的应用，也限制了数控机床的控制精度。
实用新型内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种的控制精度高、使用范围广的电控制***，本实用新型公开了一种采用电子传动比的交流伺服控制器。
本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：
一种采用电子传动比的交流伺服控制器，包括上位机控制器、伺服控制器和电机，伺服控制器包括下位机和至少一个绝对式编码器，下位机通过信号线和绝对式编码器连接，上位机控制器通过信号线和伺服控制器连接，伺服控制器通过信号线和电机连接，其特征是：还包括解码板，解码板通过信号线分别连接上位机控制器、伺服控制器和电机，解码板包括电子齿轮分子输入计算模块、电子齿轮分母输入计算模块、位置差值计算模块、比较器模块、余数处理模块、基础时钟模块、累加和寄存器模块、四倍频发生器模块、过零处理模块、正交A/B脉冲正交输出模块和Z相输出模块，
伺服控制器的信号输出端通过信号线分别连接电子齿轮分子输入计算模块、电子齿轮分母输入计算模块和位置差值计算模块这三个模块的信号输入端，电子齿轮分子输入计算模块的信号输出端通过信号线分别连接位置差值计算模块和余数处理模块这两个模块的信号输入端，电子齿轮分母输入计算模块的信号输出端通过信号线分别连接比较器模块和余数处理模块这两个模块的信号输入端，累加和寄存器模块的信号输入端通过信号线分别连接位置差值计算模块、比较器模块、余数处理模块和基础时钟模块这四个模块的信号输出端，累加和寄存器模块的信号输出端通过信号线分别连接四倍频发生器模块和过零处理模块这两个模块的信号输入端，位置差值计算模块的信号输出端通过信号线和四倍频发生器模块的信号输入端连接，四倍频发生器模块的信号输出端通过信号线和正交A/B脉冲正交输出模块的信号输入端连接，过零处理模块的信号输出端通过信号线和Z相输出模块的信号输入端连接。
所述的采用电子传动比的交流伺服控制器，其特征是：上位机控制器采用微机或单片机，下位机采用可编程控制器。
所述的采用电子传动比的交流伺服控制器，其特征是：绝对式编码器的取样频率为2000次/转～3000次/转，基础时钟模块提供的基础时钟频率为300M。
本实用新型使用时，按如下步骤依次进行：
通过伺服控制器的下位机输入设定的电子齿轮的分子和分母数值，即输入电子齿轮的传动比，伺服控制器通过绝对式编码器采集电机的位置信息；
伺服控制器将电子齿轮的分子数值、电子齿轮的分母数值和电机的位置信息输入解码板，其中，电子齿轮的分子数值输入电子齿轮分子输入计算模块，电子齿轮的分母数值输入电子齿轮分母输入计算模块，电机的位置信息输入位置差值计算模块；
电子齿轮分子输入计算模块把电子齿轮的分子数值输入位置差值计算模块和余数处理模块，位置差值计算模块用于对绝对式编码器采集获得的电机绝对位置的差值计算，位置差值计算模块计算绝对式编码器在两次采集间隔期内电机的位置差值，再把此位置差值输入累加和寄存器模块，此位置差值对应A/B信号所需要输出的脉冲数值；
电子齿轮分母输入计算模块把电子齿轮的分母数值输入比较器模块和余数处理模块，比较器模块用于设定电子齿轮传动比的比较门限，当电子齿轮的分子和分母数值改变即电子齿轮的传动比改变后，比较器模块产生A/B信号改变后的比较门限，再把此比较门限输入累加和寄存器模块；
累加和寄存器模块把电机的位置差值做累加计算，并把计算后获得的累加和与比较门限做比较，如累加和大于比较门限则累加和寄存器模块把累加和输入四倍频发生器模块和过零处理模块，如累加和小于比较门限则累加和寄存器模块不输出信号，余数处理模块用于处理累加和寄存器模块做除法运算时分子分母不整除时的余数反馈，基础时钟模块用于提供累加和寄存器模块的基础时钟频率；
四倍频发生器模块把电机位置差值的累加和转换成四倍频正交脉冲信号后再输入正交A/B脉冲正交输出模块，正交A/B脉冲正交输出模块把四倍频正交脉冲信号转换成串行信号或并行信号再输入上位机控制器；
过零处理模块计算绝对式编码器的绝对零位并将此绝对零位信息输入Z相输出模块，Z相输出模块把绝对零位信息转换成串行信号或并行信号再输入上位机控制器。
在数控机床伺服控制***中，加工不同零件时，需要更换不同的轴，不同的轴需要反馈的脉冲数就不同，比如：当数控车床用10mm丝杠，那么电机转一圈机械移动10mm，每移动0.001mm就需要电机旋转1/10000圈；而如果改为连接5mm丝杠，且直径编程的话，则每0.001mm的移动量就需要电机旋转1/5000转，这样需要反馈的脉冲数就是有倍数关系存在。采用本实用新型实施数控机床伺服控制时，先通过伺服控制器的下位机输入设定的电子齿轮的分子和分母数值，即输入电子齿轮的传动比，伺服控制器通过绝对式编码器采集电机的位置信息，则解码板上就会输出对应的A、B、Z正交脉冲信号反馈给上位机控制器。
本实用新型的有益效果是：结构简单，控制精确，反应灵敏，适用范围广。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型中伺服控制器的结构示意图；
图3是本实用新型中解码板的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。
实施例1
一种采用电子传动比的交流伺服控制器，包括上位机控制器1、伺服控制器2、电机3和解码板4，如图1～图3所示，具体结构是：
上位机控制器1通过信号线和伺服控制器2连接，伺服控制器2通过信号线和电机3连接，解码板4通过信号线分别连接上位机控制器1、伺服控制器2和电机3。上位机控制器1选用微机。
伺服控制器2如图2所示，包括下位机21和至少一个绝对式编码器22，本实施例伺服控制器2包括三个绝对式编码器22，下位机21通过信号线和绝对式编码器22连接，下位机21选用可编程控制器。
解码板4如图3所示，包括电子齿轮分子输入计算模块401、电子齿轮分母输入计算模块402、位置差值计算模块403、比较器模块404、余数处理模块405、基础时钟模块406、累加和寄存器模块407、四倍频发生器模块408、过零处理模块409、正交A/B脉冲正交输出模块410和Z相输出模块411。
伺服控制器2的信号输出端通过信号线分别连接电子齿轮分子输入计算模块401、电子齿轮分母输入计算模块402和位置差值计算模块403这三个模块的信号输入端，电子齿轮分子输入计算模块401的信号输出端通过信号线分别连接位置差值计算模块403和余数处理模块405这两个模块的信号输入端，电子齿轮分母输入计算模块402的信号输出端通过信号线分别连接比较器模块404和余数处理模块405这两个模块的信号输入端，累加和寄存器模块407的信号输入端通过信号线分别连接位置差值计算模块403、比较器模块404、余数处理模块405和基础时钟模块406这四个模块的信号输出端，累加和寄存器模块407的信号输出端通过信号线分别连接四倍频发生器模块408和过零处理模块409这两个模块的信号输入端，位置差值计算模块403的信号输出端通过信号线和四倍频发生器模块408的信号输入端连接，四倍频发生器模块408的信号输出端通过信号线和正交A/B脉冲正交输出模块410的信号输入端连接，过零处理模块409的信号输出端通过信号线和Z相输出模块411的信号输入端连接。绝对式编码器22的取样频率为2000次/转，基础时钟模块406提供的基础时钟频率为300M。
本实施例使用时按如下步骤依次进行：
通过伺服控制器2的下位机21输入设定的电子齿轮的分子和分母数值，即输入电子齿轮的传动比，伺服控制器2通过绝对式编码器22以2000次/转的取样频率采集电机3的位置信息。
伺服控制器2将电子齿轮的分子数值、电子齿轮的分母数值和电机3的位置信息输入解码板4，如图3所示，电子齿轮的分子数值从端口Ⅰ输入电子齿轮分子输入计算模块401，电子齿轮的分母数值从端口Ⅱ输入电子齿轮分母输入计算模块402，电机3的位置信息从端口Ⅲ输入位置差值计算模块403。
电子齿轮分子输入计算模块401把电子齿轮的分子数值输入位置差值计算模块403和余数处理模块405，位置差值计算模块403用于对绝对式编码器22采集获得的电机3绝对位置的差值计算，位置差值计算模块403计算绝对式编码器22在两次采集间隔期内电机3的位置差值，再把此位置差值输入累加和寄存器模块407，此位置差值对应A/B信号所需要输出的脉冲数值。
电子齿轮分母输入计算模块402把电子齿轮的分母数值输入比较器模块404和余数处理模块405，比较器模块404用于设定电子齿轮传动比的比较门限，当电子齿轮的分子和分母数值改变即电子齿轮的传动比改变后，比较器模块404产生A/B信号改变后的比较门限，再把此比较门限输入累加和寄存器模块407。
累加和寄存器模块407把电机3的位置差值做累加计算，并把计算后获得的累加和与比较门限做比较，如累加和大于比较门限则累加和寄存器模块407把累加和输入四倍频发生器模块408和过零处理模块409，如累加和小于比较门限则累加和寄存器模块407不输出信号，余数处理模块405处理累加和寄存器模块407做除法运算时分子分母不整除时的余数反馈，基础时钟模块406提供300M的累加和寄存器模块407的基础时钟频率。
四倍频发生器模块408把电机3位置差值的累加和转换成四倍频正交脉冲信号后再输入正交A/B脉冲正交输出模块410，正交A/B脉冲正交输出模块410把四倍频正交脉冲信号转换成串行信号或并行信号再输入上位机控制器1。
过零处理模块409计算绝对式编码器22的绝对零位并将此绝对零位信息输入Z相输出模块411，Z相输出模块411把绝对零位信息转换成串行信号或并行信号再输入上位机控制器1。
在数控机床伺服控制***中，加工不同零件时，需要更换不同的轴，不同的轴需要反馈的脉冲数就不同，比如：当数控车床用10mm丝杠，那么电机转一圈机械移动10mm，每移动0.001mm就需要电机旋转1/10000圈；而如果改为连接5mm丝杠，且直径编程的话，则每0.001mm的移动量就需要电机旋转1/5000转，这样需要反馈的脉冲数就是有倍数关系存在。采用本实施例实施数控机床伺服控制时，先通过伺服控制器2的下位机21输入设定的电子齿轮的分子和分母数值，即输入电子齿轮的传动比，伺服控制器2通过绝对式编码器22采集电机3的位置信息，则解码板4上就会输出对应的A、B、Z正交脉冲信号反馈给上位机控制器1。
实施例2
一种采用电子传动比的交流伺服控制器，包括上位机控制器1、伺服控制器2、电机3和解码板4，上位机控制器1选用单片机，绝对式编码器22的取样频率为2500次/转。其他结构都和实施例1同。
本实施例使用时，伺服控制器2通过绝对式编码器22以2500次/转的取样频率采集电机3的位置信息。其他步骤都和实施例1同。
实施例3
一种采用电子传动比的交流伺服控制器，包括上位机控制器1、伺服控制器2、电机3和解码板4，绝对式编码器22的取样频率为3000次/转。其他结构都和实施例1同。
本实施例使用时，伺服控制器2通过绝对式编码器22以3000次/转的取样频率采集电机3的位置信息。其他步骤都和实施例1同。
Claims (3)
1. 一种采用电子传动比的交流伺服控制器，包括上位机控制器(1)、伺服控制器(2)和电机(3)，伺服控制器(2)包括下位机(21)和至少一个绝对式编码器(22)，下位机(21)通过信号线和绝对式编码器(22)连接，上位机控制器(1)通过信号线和伺服控制器(2)连接，伺服控制器(2)通过信号线和电机(3)连接，其特征是：还包括解码板(4)，解码板(4)通过信号线分别连接上位机控制器(1)、伺服控制器(2)和电机(3)，解码板(4)包括电子齿轮分子输入计算模块(401)、电子齿轮分母输入计算模块(402)、位置差值计算模块(403)、比较器模块(404)、余数处理模块(405)、基础时钟模块(406)、累加和寄存器模块(407)、四倍频发生器模块(408)、过零处理模块(409)、正交A/B脉冲正交输出模块(410)和Z相输出模块(411)，
伺服控制器(2)的信号输出端通过信号线分别连接电子齿轮分子输入计算模块(401)、电子齿轮分母输入计算模块(402)和位置差值计算模块(403)这三个模块的信号输入端，电子齿轮分子输入计算模块(401)的信号输出端通过信号线分别连接位置差值计算模块(403)和余数处理模块(405)这两个模块的信号输入端，电子齿轮分母输入计算模块(402)的信号输出端通过信号线分别连接比较器模块(404)和余数处理模块(405)这两个模块的信号输入端，累加和寄存器模块(407)的信号输入端通过信号线分别连接位置差值计算模块(403)、比较器模块(404)、余数处理模块(405)和基础时钟模块(406)这四个模块的信号输出端，累加和寄存器模块(407)的信号输出端通过信号线分别连接四倍频发生器模块(408)和过零处理模块(409)这两个模块的信号输入端，位置差值计算模块(403)的信号输出端通过信号线和四倍频发生器模块(408)的信号输入端连接，四倍频发生器模块(408)的信号输出端通过信号线和正交A/B脉冲正交输出模块(410)的信号输入端连接，过零处理模块(409)的信号输出端通过信号线和Z相输出模块(411)的信号输入端连接。
2. 如权利要求1所述的采用电子传动比的交流伺服控制器，其特征是：上位机控制器(1)采用微机或单片机，下位机(21)采用可编程控制器。
3. 如权利要求1或2所述的采用电子传动比的交流伺服控制器，其特征是：绝对式编码器(22)的取样频率为2000次/转～3000次/转，基础时钟模块(406)提供的基础时钟频率为300M。
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Legal Events
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| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: INVT INDUSTRIAL TECHNOLOGY (SHANGHAI) CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: SHANGHAI KINWAY TECHNOLOGIES LNC. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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Granted publication date: 20111005 Effective date of abandoning: 20150708 |
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| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20111005 Effective date of abandoning: 20150708 |
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| RGAV | Abandon patent right to avoid regrant |