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关于伺服回原点的问题!
发布时间:2025-09-24        浏览次数:4        返回列表

伺服系统的 “回原点”(又称 “寻参”“归零”)是确保运动精度的核心环节,其本质是让伺服电机找到一个机械坐标系的固定基准点,从而建立电机位置与实际物理位置的对应关系。如果回原点异常(如找不到原点、定位偏差、回零后漂移),会直接影响设备运行精度,甚至导致故障。以下从核心概念、常见方式、故障排查、优化建议四个维度,全面解析伺服回原点问题。

一、核心概念:为什么必须回原点?

伺服电机本身是 “增量式” 或 “绝对式” 编码器,其位置数据需要基准才能生效:

  • 增量式编码器:断电后位置数据丢失,重启后必须通过回原点重新建立 “当前位置→机械坐标” 的映射;

  • 绝对式编码器:虽能记忆断电前位置,但首次安装、机械拆装或编码器故障后,仍需回原点校准,避免 “记忆位置” 与 “实际机械位置” 偏差。

简单说:回原点是给伺服系统 “定方向、标刻度”,确保电机的每一步运动都对应真实的机械位移。

二、伺服回原点的 3 种常见方式(原理 + 适用场景)

不同回零方式的精度、效率、硬件要求差异极大,需根据设备需求选择,选错方式是回零异常的常见根源之一。

回零方式核心原理硬件要求精度适用场景
1. 机械挡块 + 近接开关(最常用)电机带动负载向机械挡块运动,触碰到挡块后电机减速 / 停止,再反向寻找近接开关(或光电开关) 的上升沿 / 下降沿,以此作为原点需安装机械挡块(防止过冲)、原点开关(NPN/PNP 型)中等(取决于开关精度,通常 ±0.1mm)数控机床、传送带、印刷机等对精度要求不极致,但需稳定的场景
2. 编码器原点(Z 相回零)利用伺服电机编码器自带的Z 相脉冲(每转 1 个,对应电机固定机械角度),电机高速旋转时捕获第一个 Z 相脉冲,以此作为原点无需额外硬件(依赖编码器本身)高(取决于编码器分辨率,如 23 位编码器可达 ±0.001mm)精密机床、半导体设备、机器人等对精度要求极高的场景
3. 绝对位置回零(预设原点)直接在伺服驱动器 / PLC 中预设一个绝对位置值(如 “坐标 0 点 = 电机转 10000 脉冲处”),电机上电后直接移动到该预设位置作为原点需绝对式编码器(或增量式 + 电池备份)中等(取决于预设值与机械位置的匹配度)无需频繁回零、机械位置固定的设备(如升降平台、分度盘)

三、回原点异常:8 大常见故障 + 排查步骤

回原点问题的排查需遵循 “硬件→参数→程序→机械” 的逻辑,避免盲目调试参数。以下是高频问题的定位方法:

1. 故障 1:找不到原点(电机一直转 / 撞到挡块不停)

  • 可能原因

    1. 原点开关故障(线断、接触不良、开关损坏);

    2. 开关信号未接入驱动器 / PLC(接线错误,如信号线接反、未接电源);

    3. 回零方向设置错误(电机向 “远离开关” 的方向运动);

    4. 挡块未安装或松动(电机过冲导致开关未触发)。

  • 排查步骤

    1. 用万用表测原点开关:按下时是否有 “通 / 断” 信号(NPN 型通常输出 0V,PNP 型输出 24V);

    2. 检查接线:对照伺服手册,确认开关的 “信号脚、电源脚、地线” 是否接对驱动器的 “ORG” 接口;

    3. 临时修改回零方向参数(如驱动器参数 “P2-30=1” 改为 “0”),观察电机是否向开关方向运动。

2. 故障 2:回原点后位置偏差(每次回零位置不同)

  • 可能原因

    1. 原点开关精度不足(如机械触点开关有 “弹跳”,导致触发位置不稳定);

    2. 回零速度过快(电机惯性大,过冲后反向找开关时位置偏差);

    3. 编码器污染 / 损坏(增量式编码器丢脉冲,绝对式编码器记忆错误);

    4. 机械间隙过大(如丝杠、齿轮箱磨损,导致电机运动与负载位移不同步)。

  • 排查步骤

    1. 更换为 “光电开关”(替代机械触点开关,减少弹跳);

    2. 降低回零速度参数(如驱动器 “P2-31=500rpm” 改为 “200rpm”);

    3. 观察编码器指示灯:若闪烁或报错(如驱动器显示 “Err-05”),清洁编码器或更换;

    4. 手动推动负载,感受是否有明显间隙(若有,需调整丝杠预紧力或更换齿轮)。

3. 故障 3:回零后电机漂移(原点位置慢慢偏移)

  • 可能原因

    1. 增量式编码器未接电池(断电后位置丢失,重启回零时基准偏移);

    2. 伺服增益参数不当(位置环增益过低,负载扰动导致漂移);

    3. 机械负载卡阻(如导轨缺油、异物卡住,电机受力后 “爬行”)。

  • 排查步骤

    1. 检查绝对式编码器电池(若为增量式,需加装电池备份模块);

    2. 提高位置环增益(如驱动器 “P1-01=2” 改为 “5”,需配合调试,避免振动);

    3. 清洁导轨并加注润滑脂,手动推动负载确认无卡阻。

4. 其他常见故障速查表

故障现象核心排查点
回零时电机振动 / 异响1. 回零加速度过高;2. 电机与负载同轴度偏差;3. 编码器接线松动
回零后报错(如 “Err-12”)1. 原点开关信号超时(电机运动超出设定行程);2. 驱动器内部故障
多轴回零时不同步1. 各轴回零速度 / 加速度不一致;2. PLC 程序中未加 “回零完成等待” 逻辑
首次回零正常,后续异常1. 机械挡块松动;2. 编码器电池电量不足(绝对式)

四、回原点优化:4 个提升精度与稳定性的技巧

  1. 选择合适的回零方式:精度要求>±0.01mm 时,优先 “Z 相回零 + 高分辨率编码器”;精度要求低但需防过冲时,用 “机械挡块 + 光电开关”。

  2. 优化回零参数

    • 回零速度分 “快速接近” 和 “慢速定位”:快速段(如 500rpm)用于快速靠近原点,慢速段(如 100rpm)用于精准触发开关,减少过冲;

    • 增加 “原点确认次数”:驱动器参数设置 “回零后再反向触发 1 次开关”,避免单次触发误差。

  3. 机械结构加固

    • 原点开关需固定在 “无振动” 的支架上(避免设备运行时开关位移);

    • 丝杠、齿轮箱定期维护(加注润滑脂、调整预紧力),减少机械间隙。

  4. 冗余设计:关键设备可增加 “二次回零校验”:回零后电机移动到一个 “已知坐标点”(如 “X=100mm”),对比实际位置与理论值,偏差超限时报警,避免错误运行。

总结

伺服回原点的核心是 “基准可靠、信号稳定、机械匹配”。排查问题时需先排除硬件(开关、接线、编码器)和机械(间隙、卡阻)问题,再调试参数;优化时需结合设备精度需求选择回零方式,避免 “用高精度方式解决低精度需求”(浪费成本)或 “用低精度方式满足高精度需求”(导致偏差)。

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