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伺服电机一圈移动距离设置与检测实操指南

日期:01-24  点击:  属于:电气论道

伺服电机一圈移动距离设置与检测实操指南

一、核心原理与3个关键公式

设置核心为「匹配机械参数与伺服电子齿轮比」,实现「PLC发指定脉冲→伺服转1圈→机械端走预设距离」,单位统一为毫米(mm),无减速时公式简化,有减速仅需加入减速比修正。

通用前提:主流2500线编码器默认4倍频,即10000脉冲/圈(行业通用,直接套用)。

公式1:电机转1圈机械端移动距离 L = (丝杆导程/同步带单圈距离) ÷ 减速比i(i=电机端转速/机械端转速,直连i=1)
公式2:电机转1圈所需脉冲数 P = 编码器倍频后脉冲数 × (电子齿轮比分子N/分母M)(目标P优先设10000,简化计算)
公式3:脉冲当量 δ = L ÷ P(1脉冲对应机械移动距离,越小精度越高,常用0.001/0.005/0.01mm/脉冲)

二、5步通用设置步骤(所有品牌/机械通用)

  1. 确认基础参数:整理编码器倍频脉冲数、丝杆导程/同步带参数、减速比,确保100%准确;
  2. 定目标距离L:明确电机转1圈,机械端需移动的预设距离(由工艺/机械结构决定);
  3. 计算电子齿轮比:按公式2变形计算N/M,小数需同乘整数转为正整数(保持比值不变);
  4. 驱动器设置参数:在伺服驱动器中填入电子齿轮比分子/分母,保存并重启驱动器(部分型号需重启生效);
  5. PLC测试校准:PLC发送目标脉冲数P,实测机械位移,有偏差则微调电子齿轮比。

三、三菱J4/JE伺服实操案例(丝杆+减速机变式)

基础案例:丝杆直连(滑台/模组主流场景)

应用场景:三菱J4/JE伺服直连丝杆(i=1),丝杆导程10mm,目标「电机转1圈→滑台走10mm」。

参数确认:L=10mm,i=1,倍频后脉冲数=10000,目标P=10000。

电子齿轮比计算:三菱参数为Pr1.00(分子N)/Pr1.01(分母M)

N/M = (P×i) ÷ 编码器倍频脉冲数 = (10000×1) ÷ 10000 = 1/1

驱动器设置步骤

  1. 按MODE键切换至「PRM参数模式」;
  2. 找到Pr1.00,设置值=1(分子),Pr1.01设置值=1(分母);
  3. 按SET键保存,J4自动生效,JE需重启驱动器。

PLC测试:发送10000脉冲,滑台实测移动10mm,脉冲当量δ=0.001mm/脉冲(1微米)。

变式案例:丝杆16mm+减速机10:1

场景:丝杆导程16mm,减速机i=10(电机转10圈→丝杆转1圈),目标「电机转1圈→滑台走1.6mm」。

N/M = (10000×10) ÷ 10000 = 10/1 → Pr1.00=10,Pr1.01=1

测试结果:PLC发10000脉冲,滑台精准走1.6mm,脉冲当量δ=0.00016mm/脉冲。

四、西门子V90伺服实操案例(同步带+丝杆变式,PN/脉冲版通用)

关键说明:西门子V90无「电子齿轮比」命名,以p29023(倍频系数,对应分子)/p29024(分频系数,对应分母)替代,比值= p29023/p29024。

基础案例:同步带传动(产线输送/龙门架)

应用场景:V90伺服驱动同步带,主动轮20齿(电机端)、从动轮40齿(机械端),i=2,从动轮转1圈带体走100mm,目标「电机转1圈→带体走50mm」。

参数确认:L=50mm,i=2,倍频后脉冲数=10000,目标P=10000。

p29023/p29024 = (P×i) ÷ 编码器倍频脉冲数 = (10000×2) ÷ 10000 = 1/1

驱动器设置步骤

  1. 上电后按P键进入参数模式,设置p0010=1(快速调试模式);
  2. 找到p29023,设置值=1,p29024设置值=1;
  3. 设置p0010=0(退出快速调试),按S键保存,重启驱动器生效。

PLC测试:发送10000脉冲,同步带实测移动50mm,脉冲当量δ=0.005mm/脉冲。

变式案例:V90+丝杆10mm+同步带轮3:1

场景:丝杆导程10mm,同步带轮减速比i=3,目标「电机转1圈→滑台走≈3.333mm」。

p29023/p29024 = (10000×3) ÷ 10000 = 3/1 → p29023=3,p29024=1

测试结果:PLC发10000脉冲,滑台精准走3.333mm。

五、手动检查方法(2种实操方式,现场通用)

核心要求:让伺服精准转1整圈,消除机械间隙后实测位移,工具按精度选择(卷尺/钢直尺:基础精度;数显卡尺/百分表:高精度)。

方法1:无PLC,仅驱动器点动(调试前期最常用)

  1. 做定位标记:电机轴/联轴器画竖线对固定点(电机零点),机械端滑台/带体画竖线对导轨刻度(机械零点),记录初始值;
  2. 切点动模式:驱动器上电,切换至「JOG点动模式」,使能伺服(按ON/EN键),点动速度设50-100rpm(低速易控);
  3. 精准转1圈:按正转键缓慢点动,观察电机标记线回归零点,同时查看驱动器位置显示(三菱POS/西门子r0049),脉冲数回归0即确认整圈;
  4. 实测位移:用测量工具测机械端标记线的实际移动距离,即为电机1圈实际走距;
  5. 重复验证:反向点动回归零点,重复2-3次取平均值,消除偶然误差。

方法2:有PLC,发固定脉冲(调试后期,验证PLC与伺服配合)

  1. 同方法1做电机+机械端定位标记,记录初始刻度;
  2. PLC编写固定脉冲程序,发送目标脉冲数P(如10000),脉冲频率设500-1000Hz;
  3. 触发PLC脉冲输出,待脉冲发送完成(指示灯熄灭)后,实测机械端位移;
  4. 反向发相同脉冲,确认机械端回归零点,无卡滞/额外位移。

三菱/西门子点动关键参数

品牌型号 点动模式切换 整圈确认 点动速度参数
三菱J4/JE MODE键切至JOG MON键切至POS,脉冲数归0 Pr7.00(50-100rpm)
西门子V90 p0010=1,切JOG模式 查看r0049,位置值归0 p29010(50rpm)

六、5大常见误区+实测偏差校准方法

一、90%新手踩坑的5大误区

  • 减速比搞反:误将i设为「机械端转速/电机端转速」,导致位移偏差倍数;
  • 漏算4倍频:直接用2500线原始值计算,电子齿轮比错4倍;
  • 单位不统一:丝杆用cm、同步带用mm,导致换算错误;
  • 分子分母填反:三菱Pr1.00/Pr1.01、西门子p29023/p29024填反,位移严重偏差;
  • 参数未生效:未保存/未重启驱动器,设置后实测无变化。

二、实测偏差微调校准(现场快速套用)

若PLC发P脉冲后,实测距离L'与目标L有微小偏差,无需重新计算,直接微调电子齿轮比:

修正后电子齿轮比 = 原电子齿轮比 × (目标距离L ÷ 实测距离L')
校准示例:原电子齿轮比1/1,目标L=10mm,实测L'=9.98mm → 修正后=1×(10/9.98)≈1.002 → 分子=1002,分母=1000,重新设置后偏差≤0.01mm。

三、实测异常排查优先级

实测位移≠目标值:先查电机是否精准转1圈 → 再消除机械间隙(来回点动2-3次) → 最后检查电子齿轮比/减速比参数是否设置错误 → 微调校准。


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