CN121077188A - 伺服电机回零方法及回零装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种伺服电机回零方法及回零装置，回零方法，应用于伺服电机回零装置，装置包括撞击结构、硬限位结构以及设置在硬限位结构上的缓冲件，撞击结构相对于硬限位结构可运动地设置以对缓冲件进行接触或避让；方法包括：判断接收到回零指令后，控制撞击结构向着靠近硬限位结构的方向运动，并撞击缓冲件；获取撞击结构撞击缓冲件的过程中，撞击结构的第一扭矩；当第一扭矩大于撞击结构的设定扭矩时，控制撞击结构向着远离硬限位结构的方向运动；判断检测到停止信号时，控制撞击结构停止运动，回零完成；以解决现有技术中的依赖外部感应开关回零，在外部感应开关出现问题时导致回零点误判的问题。

Description

伺服电机回零方法及回零装置

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种伺服电机回零方法及回零装置。

背景技术

在当前的工业自动化环境中，伺服系统广泛应用于精密控制领域，如CNC机床、工业机器人和各类自动化装配线中。这些系统通常采用编码器来监控伺服轴的位置和速度。为了确保伺服轴能够在任意断电重启或其他情况下恢复到一致的起始位置，从而保持作业精度，业界普遍采用了基于外部感应开关的回零技术。这种技术主要通过一系列的感应开关，包括限位开关和原点开关，来判断伺服轴是否到达了预先设定的零点位置。当伺服轴向固定的方向移动，触碰到限位开关时，系统会减慢移动速度直至最终触发原点开关，此时伺服轴的位置即被视为零点或参考点，系统以此为基准进行后续的位置控制和运动规划。

尽管基于外部感应开关的回零技术在一定程度上满足了定位的需求，但它也存在着显著的局限性和问题。最突出的是回零点判断的稳定性与可靠性问题。由于外部感应开关的位置需要极其精确的安装，一旦出现微小的位移或是开关本身的老化、磨损，就可能导致回零点的误判。这种误判轻则影响生产效率，重则可能导致机械部件的损坏，甚至引发安全事故。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种伺服电机回零方法及回零装置，以解决现有技术中的依赖外部感应开关回零，在外部感应开关出现问题时导致回零点误判的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种伺服电机回零方法，应用于伺服电机回零装置，伺服电机回零装置包括撞击结构、硬限位结构以及设置在硬限位结构上的缓冲件，撞击结构相对于硬限位结构可运动地设置以对缓冲件进行接触或避让；方法包括：

判断接收到回零指令后，控制撞击结构向着靠近硬限位结构的方向运动，并撞击缓冲件；

获取撞击结构撞击缓冲件的过程中，撞击结构的第一扭矩；

当第一扭矩大于撞击结构的设定扭矩时，控制撞击结构向着远离硬限位结构的方向运动；

判断检测到停止信号时，控制撞击结构停止运动，回零完成，其中，停止信号为伺服电机的编码器所产生的信号；设定扭矩为缓冲件处于最大形变量时，撞击结构受到的扭矩。

进一步地，判断检测到停止信号时，控制撞击结构停止运动，回零完成的步骤包括：

获取撞击结构的蠕动距离，蠕动距离为撞击结构从限位位置向远离硬限位结构的方向运动至停止位置时的距离；

获取伺服电机的驱动端所连接的丝杆的丝杆导程；

根据蠕动距离与丝杆导程之间的关系，判断是否回零成功，其中，限位位置为缓冲件处于最大形变量时撞击结构所处的位置，停止位置为检测到停止信号时撞击结构所处的位置。

进一步地，根据蠕动距离与丝杆导程之间的关系，判断是否回零成功的步骤包括：

在蠕动距离小于丝杆导程的情况下，判断回零成功；

在蠕动距离大于或等于丝杆导程的情况下，判断回零失败，并重新执行控制撞击结构向着靠近硬限位结构的方向运动，并撞击缓冲件的步骤。

进一步地，获取撞击结构的蠕动距离的步骤，包括：

获取撞击结构从参考位置至限位位置之间的第一蠕动距离；

获取撞击结构从参考位置运动至停止位置时的第二蠕动距离；

计算第一蠕动距离和第二蠕动距离之间的差值，得到蠕动距离。

进一步地，获取缓冲件的第一扭矩的步骤包括：

获取撞击结构撞击缓冲件时，缓冲件产生的阻挡力矩；

获取撞击结构撞击缓冲件时，撞击结构克服伺服电机的驱动端所连接的丝杆的丝杆导程的驱动阻力；

计算阻挡力矩与驱动阻力之和，得到第一扭矩。

进一步地，缓冲件为弹性材质，缓冲件的弹性系数满足k＝F_Z/x；

式中，k为缓冲件的弹性系数，x为缓冲件发生形变的距离，F_Z为撞击结构向着靠近缓冲件方向运动时所产生的摩擦力。

进一步地，x的取值范围为小于0.5P，其中，P代表伺服电机的驱动端所连接的丝杆的丝杆导程。

进一步地，方法还包括以设定时间间隔获取缓冲件产生的阻挡力矩；和/或，以设定时间间隔获取撞击结构克服伺服电机的丝杆导程的驱动阻力。

根据本发明的另一方面，提供了一种伺服电机回零装置，应用于伺服电机回零方法，伺服电机回零装置包括撞击结构、硬限位结构以及设置在硬限位结构上的缓冲件，撞击结构相对于硬限位结构可运动地设置以对缓冲件进行接触或避让；装置包括：

驱动模块，被配置为判断接收到回零指令后，控制撞击结构向着靠近硬限位结构的方向运动，并撞击缓冲件；

获取模块，被配置为获取撞击结构撞击缓冲件的过程中，撞击结构的第一扭矩；

控制模块，被配置为当第一扭矩大于撞击结构的设定扭矩时，控制撞击结构向着远离硬限位结构的方向运动；

判断模块，被配置为判断检测到停止信号时，控制撞击结构停止运动，回零完成，其中，停止信号为伺服电机的编码器所产生的信号；设定扭矩为缓冲件处于最大形变量时，撞击结构受到的扭矩。

根据本发明的另一方面，提供了一种伺服电机回零装置，应用于伺服电机回零方法，伺服电机回零装置包括：

底板，底板具有支撑面；

硬限位结构，设置在底板上，硬限位结构包括缓冲件，缓冲件的数量至少为一个；

撞击结构，可运动地设置在支撑面上，以对缓冲件进行接触或者避让；

驱动结构，设置在支撑面上，其驱动端设置有丝杆，丝杆的至少部分上设置有撞击结构，以在驱动结构的驱动作用下，带动撞击结构向着靠近或者远离缓冲件的方向运动。

应用本发明的技术方案，本方法通过机械接触和扭矩反馈直接确定零点位置，不依赖于外部感应开关的准确位置，避免了因感应开关位置偏移或老化而导致的零点误差，通过在硬限位结构上设置缓冲件，以及精确控制设定扭矩，能够有效减少撞击过程中的冲击力，保护了硬限位结构和伺服系统免于因硬接触而产生的潜在损坏。

反向蠕动过程直接寻找编码器Z信号作为零点确认，避免了多次往返寻找原点的复杂过程，简化了回零操作，提高了效率，本方法对工作环境的适应性更强，不受外部干扰因素的影响，如灰尘、振动和温度变化等，增强了伺服系统的鲁棒性，同时由于减少了对外部感应开关的依赖，降低了系统对这些易损部件的需求，从而减少了维护和更换成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请实施例的回零装置的正视图；

图2示出了本申请实施例的回零装置处于第一视角的视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、底板；

2、撞击结构；

3、硬限位结构；

31、缓冲件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在当前的工业自动化环境中，伺服系统广泛应用于精密控制领域，如CNC机床、工业机器人和各类自动化装配线中。这些系统通常采用编码器来监控伺服轴的位置和速度。为了确保伺服轴能够在任意断电重启或其他情况下恢复到一致的起始位置，从而保持作业精度，业界普遍采用了基于外部感应开关的回零技术。这种技术主要通过一系列的感应开关，包括限位开关和原点开关，来判断伺服轴是否到达了预先设定的零点位置。当伺服轴向固定的方向移动，触碰到限位开关时，系统会减慢移动速度直至最终触发原点开关，此时伺服轴的位置即被视为零点或参考点，系统以此为基准进行后续的位置控制和运动规划。

尽管基于外部感应开关的回零技术在一定程度上满足了定位的需求，但它也存在着显著的局限性和问题。最突出的是回零点判断的稳定性与可靠性问题。由于外部感应开关的位置需要极其精确的安装，一旦出现微小的位移或是开关本身的老化、磨损，就可能导致回零点的误判。这种误判轻则影响生产效率，重则可能导致机械部件的损坏，甚至引发安全事故。

本发明的主要目的在于提供一种伺服电机回零方法及回零装置，以解决现有技术中的依赖外部感应开关回零，在外部感应开关出现问题时导致回零点误判的问题。

实施例1

本申请实施例提供一种伺服电机回零方法，应用于伺服电机回零装置，伺服电机回零装置包括撞击结构2、硬限位结构3以及设置在硬限位结构3上的缓冲件31，撞击结构2相对于硬限位结构3可运动地设置以对缓冲件31进行接触或避让；方法包括：

判断接收到回零指令后，控制撞击结构2向着靠近硬限位结构3的方向运动，并撞击缓冲件31；

获取撞击结构2撞击缓冲件31的过程中，撞击结构2的第一扭矩；

当第一扭矩大于撞击结构2的设定扭矩时，控制撞击结构2向着远离硬限位结构3的方向运动；

判断检测到停止信号时，控制撞击结构2停止运动，回零完成，其中，停止信号为伺服电机的编码器所产生的信号；设定扭矩为缓冲件31处于最大形变量时，撞击结构2受到的扭矩。

如图1至图2所示，本申请实施例提供了一种伺服电机回零方法，其核心在于利用机械冲击与反馈机制来实现伺服轴的零点定位，而不需要依赖传统的外部感应开关。

工作过程：接收到回零指令后，伺服电机开始驱动撞击结构2向着硬限位结构3的方向运动。此阶段，伺服电机以预设的低速运行，以减少在接近硬限位时的冲击力，当撞击结构2接触到硬限位结构3上的缓冲件31时，由于缓冲件31的弹性特性，伺服系统的扭矩传感器会检测到撞击结构2的第一扭矩。第一扭矩是伺服电机在驱动过程中，因撞击缓冲件31而产生的扭矩变化，其大小反映了缓冲件31的受力情况；系统持续监测第一扭矩，当第一扭矩达到或超过设定扭矩时，控制撞击结构2反向运动，即向着远离硬限位结构3的方向蠕动。设定扭矩是基于缓冲件31最大允许形变量设计的，确保在反向运动前，缓冲件31的形变不会超出其安全范围，从而保护了伺服系统和机械结构免受损害。

在反向蠕动过程中，伺服电机的编码器持续检测信号。当检测到编码器的Z信号时，系统立即控制撞击结构2停止运动，此时，伺服轴被认为回到了零点位置。Z信号是编码器每旋转一圈发出的特殊位置信号，用于精确标定轴的循环位置；伺服电机回零装置检测到停止信号(即伺服电机编码器的Z信号)后，确认回零过程完成，系统更新伺服电机的零点位置信息，以便后续运动控制以这个新确定的零点作为参考点。

本方法通过机械接触和扭矩反馈直接确定零点位置，不依赖于外部感应开关的准确位置，避免了因感应开关位置偏移或老化而导致的零点误差，通过在硬限位结构3上设置缓冲件31，以及精确控制设定扭矩，能够有效减少撞击过程中的冲击力，保护了硬限位结构3和伺服系统免于因硬接触而产生的潜在损坏。

反向蠕动过程直接寻找编码器Z信号作为零点确认，避免了多次往返寻找原点的复杂过程，简化了回零操作，提高了效率，本方法对工作环境的适应性更强，不受外部干扰因素的影响，如灰尘、振动和温度变化等，增强了伺服系统的鲁棒性，同时由于减少了对外部感应开关的依赖，降低了系统对这些易损部件的需求，从而减少了维护和更换成本。

进一步地，判断检测到停止信号时，控制撞击结构2停止运动，回零完成的步骤包括：

获取撞击结构2的蠕动距离，蠕动距离为撞击结构2从限位位置向远离硬限位结构3的方向运动至停止位置时的距离；

获取伺服电机的驱动端所连接的丝杆的丝杆导程；

根据蠕动距离与丝杆导程之间的关系，判断是否回零成功，其中，限位位置为缓冲件31处于最大形变量时撞击结构2所处的位置，停止位置为检测到停止信号时撞击结构2所处的位置。

当伺服电机驱动撞击结构2反向蠕动时，系统会持续监测并记录撞击结构2从限位位置(即缓冲件31处于最大形变量时的位置)到停止位置的运动距离，这一距离被称为蠕动距离。停止位置是伺服电机编码器检测到Z信号时，撞击结构2所在的位置。

伺服电机的驱动端通过丝杆上设置的滑块与撞击结构2相连，丝杆的每个完整旋转会使撞击结构2沿直线方向移动一定的距离，这一距离称为丝杆导程。丝杆导程是伺服系统设计时的重要参数，直接影响了伺服轴的运动精度和回零策略的有效性。

系统将记录下的蠕动距离与丝杆的丝杆导程进行比较。回零成功的条件之一是蠕动距离小于或等于丝杆导程的一半。这是因为伺服系统需要在编码器旋转一周内找到Z信号，确保零点的定位精度。如果蠕动距离超过了丝杆导程的一半，则表示伺服轴可能没有在编码器旋转一周内准确找到零点，回零操作可能失败。

如果蠕动距离小于或等于丝杆导程的一半，并且编码器确实产生了Z信号，系统将判定回零操作成功。这意味着撞击结构2在反向蠕动过程中，不仅准确地找到了编码器的零点信号，而且在物理上确保了这一过程不会导致过大的位置偏差或编码器信号的丢失。

如果蠕动距离大于丝杆导程的一半，或者在反向蠕动过程中未能检测到Z信号，系统将判定回零操作失败。在这种情况下，系统需要采取措施重新进行回零操作，以确保伺服系统的定位精度和后续操作的安全与准确性。

进一步地，根据蠕动距离与丝杆导程之间的关系，判断是否回零成功的步骤包括：

在蠕动距离小于丝杆导程的情况下，判断回零成功；

在蠕动距离大于或等于丝杆导程的情况下，判断回零失败，并重新执行控制撞击结构2向着靠近硬限位结构3的方向运动，并撞击缓冲件31的步骤。

通过严格控制蠕动距离不超过丝杆导程，确保了伺服电机在每次回零操作中都能够精确地找到编码器的Z信号，进而准确定位机械零点。这对依赖高精度定位的工业自动化设备尤其重要，可以显著提升产品的加工质量和生产效率。

即使在恶劣的工况条件下，如温度波动、机械磨损等因素的影响下，只要蠕动距离控制得当，系统仍然能够通过检测编码器的Z信号完成回零，而不依赖于外部感应开关的准确性，增强了伺服系统的鲁棒性和可靠性。

传统的回零方法往往需要依赖外部感应开关，这涉及到复杂的校准和维护过程。而本方法通过内部闭环控制，减少了对外部组件的依赖，简化了回零校准流程，降低了维护成本，提高了生产效率。在回零过程中，对蠕动距离的精确控制有助于避免因过度冲撞缓冲件31而可能引发的安全事故，保护了机械设备和操作人员的安全。

进一步地，获取撞击结构2的蠕动距离的步骤，包括：

获取撞击结构2从参考位置至限位位置之间的第一蠕动距离；

获取撞击结构2从参考位置运动至停止位置时的第二蠕动距离；

计算第一蠕动距离和第二蠕动距离之间的差值，得到蠕动距离。

首先，系统需要确定一个参考位置，这个位置通常是伺服电机回零操作的起始点。当伺服电机驱动撞击结构2运动至与缓冲件31接触的限位位置时，记录下从参考位置至限位位置之间的第一蠕动距离D1。这一距离反映了撞击结构2在接触缓冲件31前的运动情况，是计算回零误差的重要参数，在撞击结构2反向蠕动并检测到编码器的Z信号时，记录下从参考位置到停止位置的第二蠕动距离D2。停止位置是伺服系统中认定的零点位置，第二蠕动距离D2包含了从参考位置至限位位置，以及从限位位置至编码器Z信号位置的总蠕动距离。

通过计算第一蠕动距离D1和第二蠕动距离D2之间的差值D(D＝D2-D1)，系统可以得到撞击结构2从限位位置反向蠕动至停止位置(即检测到编码器Z信号的位置)的实际距离。这一距离是判断回零是否成功的关键指标，如果计算得到的蠕动距离D小于丝杆导程P，则判定回零成功。这表明伺服电机在反向蠕动的过程中，不仅准确地检测到了编码器的Z信号，而且蠕动距离控制在了伺服丝杆导程P的范围内，确保了回零过程的高效和精准。

若蠕动距离D大于或等于丝杆导程P，则判定回零失败。系统将记录这一失败情况，并重新执行回零操作，即控制撞击结构2再次向着硬限位结构3的方向运动，直到成功完成回零为止。

进一步地，获取缓冲件31的第一扭矩的步骤包括：

获取撞击结构2撞击缓冲件31时，缓冲件31产生的阻挡力矩；

获取撞击结构2撞击缓冲件31时，撞击结构2克服伺服电机的驱动端所连接的丝杆的丝杆导程的驱动阻力；

计算阻挡力矩与驱动阻力之和，得到第一扭矩。

当撞击结构2接触到缓冲件31时，缓冲件31因受压而产生反弹，形成对撞击结构2的阻挡力矩。这个力矩大小可以通过扭矩传感器直接测量，或是基于缓冲件31的物理特性(如弹性系数和压缩变形量)计算得出。阻挡力矩是伺服系统检测硬限位接触的关键指标，它能反映撞击结构2与缓冲件31之间的真实接触状态。

在撞击结构2朝向缓冲件31运动的过程中，伺服电机的驱动端需克服与丝杆相关的各种阻力，包括丝杆导程的惯性阻力、摩擦力以及负载的重力等，才能推动撞击结构2向前运动。这部分驱动阻力同样可以通过扭矩传感器监测或预先标定计算得出。

将阻挡力矩与驱动阻力进行相加，即可得到撞击结构2撞击缓冲件31时的第一扭矩。第一扭矩实际上代表了伺服电机在回零过程中所承受的总负向力矩。

通过监测第一扭矩的变化，系统能够在缓冲件31被压缩的瞬间立即做出反应，控制撞击结构2停止并反向蠕动。这保证了回零过程的精确度，避免了对硬限位结构3的强力冲击，同时也确保了伺服电机与编码器之间的同步性，便于后续的零点调整和定位。

精确的第一扭矩检测机制能够有效防止伺服电机在回零过程中因过大的冲击力矩而受损，同时也能避免因冲击造成的编码器信号紊乱，增强了整个伺服系统的安全性和可靠性。

进一步地，缓冲件31为弹性材质，缓冲件31的弹性系数满足k＝F_Z/x，式中，k为缓冲件31的弹性系数，x为缓冲件31发生形变的距离，F_Z为撞击结构2向着靠近缓冲件31方向运动时所产生的摩擦力。

缓冲件31的弹性系数k应当满足公式k＝F_Z/x，其中F_Z为撞击结构2向着缓冲件31方向运动时所产生的摩擦力，x为缓冲件31在受压时发生形变的距离。选择合适的k值，使得缓冲件在承受撞击结构2的冲击时能够产生足够的阻挡力矩，同时确保形变量在安全范围内，不会导致位置偏移超过伺服丝杆导程的允许范围。

当撞击结构2接触到缓冲件31时，缓冲件31的形变会产生一个与F_Z相抗衡的阻挡力矩。通过调整k值，可以精确控制这一接触力矩的大小，使其既能够有效停止撞击结构2的运动，又避免了因力矩过大而对缓冲件31本身或伺服轴造成损伤。

缓冲件31的弹性系数k还决定了其减震效果和伺服轴回零后的最终位置精度之间的平衡。一方面，较大的k值能够提供更好的减震效果，减少机械冲击；另一方面，较小的k值则可能因缓冲过度而导致位置偏移。因此，k值的选择需考虑回零动作的平顺性和位置精度的双重标准。

由于k值是基于F_Z和x的定量关系来确定的，这种设计为回零过程提供了可预测性和一致性。无论是在不同的工作环境还是多次回零操作中，只要F_Z和x保持相对恒定，缓冲件31就能始终提供稳定可靠的阻挡力矩，保证回零过程的顺利进行。

进一步地，x的取值范围为小于0.5P，其中，P代表伺服电机的驱动端所连接的丝杆的丝杆导程。

将缓冲件31的形变距离x限制在小于0.5P的范围内，可以确保在回零过程中，即使伺服轴因为缓冲件的压缩而产生位置变化，这一变化也不会超过半个丝杆导程，因为伺服轴的定位精度通常与丝杆导程P紧密相关，限制x的取值范围有助于保持伺服轴的高精度定位。

在回零过程中，伺服轴需要准确检测到编码器的Z信号来确认机械零点。限制x的值可以确保从硬限位结构3反向蠕动至编码器Z信号位置的距离D始终在可控范围内，不会因缓冲件31的过度压缩而导致回零失败，提高了回零操作的可靠性和成功率。

形变距离x设定为小于0.5P，意味着缓冲件31在接触和碰撞过程中可以吸收一部分能量，减少伺服电机和丝杆受到的冲击，保护伺服系统的机械部件不受损伤，延长了设备的使用寿命。

由于限制了x的值，从硬限位到检测到Z信号的蠕动距离D将被控制在相对较小的范围内，这意味着伺服轴可以以较快的蠕动速度完成回零，优化了回零操作的速度，提高了系统的整体效率。

缓冲件31的形变距离x控制在小于0.5P范围内，减少了因过度冲击而导致的机械部件磨损和故障，降低了系统的维护频率和成本。

进一步地，k＝Fz/(0.4P)。

公式k＝Fz/(0.4P)将缓冲件31的弹性系数与伺服轴在回零过程中的摩擦力Fz和丝杆导程P关联起来。这意味着，缓冲件31在受力时的形变量x将严格控制在丝杆导程的40％以内，确保了力矩阈值的精确确定，进而提高了伺服电机感知硬限位的灵敏度和准确性。

进一步地，方法还包括以设定时间间隔获取缓冲件31产生的阻挡力矩；和/或，以设定时间间隔获取撞击结构2克服伺服电机的丝杆导程的驱动阻力。

通过设定时间间隔(例如，每隔1毫秒或更短的时间间隔)采集缓冲件31的阻挡力矩数据，系统能够实时监测力矩随撞击结构2接触硬限位的变化趋势。这有助于在力矩突变时立即作出响应，如调整电机输出功率或停止电机，从而避免过大的冲击力。

同样地，定期获取伺服电机克服丝杆导程的驱动阻力，使得系统能够动态调整电机的驱动力，确保在回零过程中电机输出适配实际工况，既不过大引起冲击也不过小影响回零效率。

采用高频次的数据采集，可以显著提高系统对力矩和阻力变化的敏感性，使得伺服电机回零过程更加精细和可控，减少了因力矩或阻力突变而可能导致的回零失败率。

通过实时调整电机输出，可以在确保安全的前提下尽可能加快回零速度，同时保持高精度的回零操作，提高了伺服系统的响应速度和操作精度。

持续监控力矩和阻力不仅能够即时调整电机行为，还可以为系统提供更多的诊断信息，如检测伺服电机或丝杆是否存在异常磨损或故障，这对于预防性维护和提升系统整体性能至关重要。

实施例2

本申请实施例还提供一种伺服电机回零装置，应用于伺服电机回零方法，伺服电机回零装置包括撞击结构2、硬限位结构3以及设置在硬限位结构3上的缓冲件31，撞击结构2相对于硬限位结构3可运动地设置以对缓冲件31进行接触或避让；装置包括：

驱动模块，被配置为判断接收到回零指令后，控制撞击结构2向着靠近硬限位结构3的方向运动，并撞击缓冲件31；

获取模块，被配置为获取撞击结构2撞击缓冲件31的过程中，撞击结构2的第一扭矩；

控制模块，被配置为当第一扭矩大于撞击结构2的设定扭矩时，控制撞击结构2向着远离硬限位结构3的方向运动；

判断模块，被配置为判断检测到停止信号时，控制撞击结构2停止运动，回零完成，其中，停止信号为伺服电机的编码器所产生的信号；设定扭矩为缓冲件31处于最大形变量时，撞击结构2受到的扭矩。

驱动模块接收回零指令后，能精准地控制撞击结构2向着硬限位结构3方向运动，并在接触到缓冲件31时产生预设的阻挡力矩；获取模块负责实时监测撞击结构2在接触缓冲件31过程中的第一扭矩，通过高精度的扭矩传感器，系统能及时捕捉到扭矩变化，为后续控制决策提供依据；控制模块基于获取模块提供的第一扭矩数据，能够精确判断何时第一扭矩超过了设定扭矩阈值。一旦达到阈值，控制模块将立即启动反向蠕动程序，控制撞击结构2向着远离硬限位结构3的方向缓慢运动，直至检测到编码器的Z信号，实现精确定位。这一过程避免了硬限位的猛烈撞击，减少了机械冲击，保护了伺服系统的关键组件。

判断模块依据编码器信号，判断回零是否完成。通过监测编码器的Z信号，判断模块能够准确识别机械零点，从而在合适的时间点停止伺服电机，确保回零位置的准确性。此外，判断模块还会验证反向蠕动的距离是否满足小于丝杆导程的要求，确保回零操作的成功。

设定扭矩作为控制模块决策的基础，其数值为缓冲件31处于最大形变量时撞击结构2受到的扭矩。通过对设定扭矩的精心设计，可以有效避免回零过程中因力矩过大导致的机械损伤，同时确保回零位置的高精度。

实施例3

本申请实施例还提供一种伺服电机回零装置，应用于伺服电机回零方法，伺服电机回零装置包括：

底板1，底板1具有支撑面；

硬限位结构3，设置在底板1上，硬限位结构3包括缓冲件31，缓冲件31的数量至少为一个；

撞击结构2，可运动地设置在支撑面上，以对缓冲件31进行接触或者避让；

驱动结构，设置在支撑面上，其驱动端设置有丝杆，丝杆的至少部分上设置有撞击结构2，以在驱动结构的驱动作用下，带动撞击结构2向着靠近或者远离缓冲件31的方向运动，其中撞击结构2包括与底板1滑动连接的滑块，滑块上设置有标准件，伺服电机的驱动端连接有丝杆，丝杆的驱动端连接有滑块，进而带动滑块向着靠近或者远离缓冲件31的方向运动，以使得滑块可以专辑缓冲件31，在本实施例中，缓冲件31的数量为两个，两个缓冲件31沿标准件的延伸方向间隔布置。

底板1为整个装置提供了稳定的工作平台，其支撑面确保了驱动结构和撞击结构2在运动过程中的平稳性，减少了因底座不稳定带来的位置偏移或振动，提高了回零过程的精度和可靠性。

硬限位结构3上的缓冲件31在回零过程中起到关键的缓冲和定位作用。当撞击结构2接触到缓冲件31时，缓冲件31通过形变吸收撞击能量，避免了硬限位结构3的直接冲击，减少了机械磨损，同时提供了明确的力反馈，帮助系统精确判断回零位置。

撞击结构2在底板1支撑面上的可运动设计，使其能够高效地进行回零操作。当伺服电机驱动丝杆旋转时，撞击结构2能够带动滑块精确地移动到硬限位结构3附近，并根据反馈扭矩及时调整运动轨迹，确保回零操作的准确性和高效性。

驱动结构作为装置的动力来源，其丝杆与撞击结构2的连接，使得在驱动结构的精密控制下，丝杆能够带动撞击结构2向着靠近或远离缓冲件31的方向进行精确运动。这种设计不仅提高了回零过程的自动化程度，还增强了操作的灵活性和安全性。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种伺服电机回零方法，应用于伺服电机回零装置，其特征在于，所述伺服电机回零装置包括撞击结构(2)、硬限位结构(3)以及设置在所述硬限位结构(3)上的缓冲件(31)，所述撞击结构(2)相对于所述硬限位结构(3)可运动地设置以对所述缓冲件(31)进行接触或避让；所述方法包括：

判断接收到回零指令后，控制所述撞击结构(2)向着靠近所述硬限位结构(3)的方向运动，并撞击所述缓冲件(31)；

获取所述撞击结构(2)撞击所述缓冲件(31)的过程中，所述撞击结构(2)的第一扭矩；

当所述第一扭矩大于所述撞击结构(2)的设定扭矩时，控制所述撞击结构(2)向着远离所述硬限位结构(3)的方向运动；

判断检测到停止信号时，控制所述撞击结构(2)停止运动，回零完成，其中，所述停止信号为所述伺服电机的编码器所产生的信号；所述设定扭矩为所述缓冲件(31)处于最大形变量时，所述撞击结构(2)受到的扭矩。

2.根据权利要求1所述的伺服电机回零方法，其特征在于，所述判断检测到停止信号时，控制所述撞击结构(2)停止运动，回零完成的步骤包括：

获取所述撞击结构(2)的蠕动距离，所述蠕动距离为所述撞击结构(2)从限位位置向远离所述硬限位结构(3)的方向运动至停止位置时的距离；

获取所述伺服电机的驱动端所连接的丝杆的丝杆导程；

根据所述蠕动距离与所述丝杆导程之间的关系，判断是否回零成功，其中，所述限位位置为所述缓冲件(31)处于最大形变量时所述撞击结构(2)所处的位置，所述停止位置为检测到所述停止信号时所述撞击结构(2)所处的位置。

3.根据权利要求2所述的伺服电机回零方法，其特征在于，所述根据所述蠕动距离与所述丝杆导程之间的关系，判断是否回零成功的步骤包括：

在所述蠕动距离小于所述丝杆导程的情况下，判断回零成功；

在所述蠕动距离大于或等于所述丝杆导程的情况下，判断回零失败，并重新执行控制所述撞击结构(2)向着靠近所述硬限位结构(3)的方向运动，并撞击所述缓冲件(31)的步骤。

4.根据权利要求2所述的伺服电机回零方法，其特征在于，所述获取所述撞击结构(2)的蠕动距离的步骤，包括：

获取所述撞击结构(2)从参考位置至所述限位位置之间的第一蠕动距离；

获取所述撞击结构(2)从所述参考位置运动至所述停止位置时的第二蠕动距离；

计算所述第一蠕动距离和所述第二蠕动距离之间的差值，得到所述蠕动距离。

5.根据权利要求1所述的伺服电机回零方法，其特征在于，获取所述缓冲件(31)的第一扭矩的步骤包括：

获取所述撞击结构(2)撞击所述缓冲件(31)时，所述缓冲件(31)产生的阻挡力矩；

获取所述撞击结构(2)撞击所述缓冲件(31)时，所述撞击结构(2)克服所述伺服电机的驱动端所连接的丝杆的丝杆导程的驱动阻力；

计算所述阻挡力矩与所述驱动阻力之和，得到所述第一扭矩。

6.根据权利要求1所述的伺服电机回零方法，其特征在于，所述缓冲件(31)为弹性材质，所述缓冲件(31)的弹性系数满足k＝F_Z/x；

式中，k为所述缓冲件(31)的弹性系数，x为所述缓冲件(31)发生形变的距离，F_Z为所述撞击结构(2)向着靠近所述缓冲件(31)方向运动时所产生的摩擦力。

7.根据权利要求6所述的伺服电机回零方法，其特征在于，x的取值范围为小于0.5P，其中，P代表伺服电机的驱动端所连接的丝杆的丝杆导程。

8.根据权利要求5所述的伺服电机回零方法，其特征在于，所述方法还包括以设定时间间隔获取所述缓冲件(31)产生的阻挡力矩；和/或，以设定时间间隔获取所述撞击结构(2)克服所述伺服电机的丝杆导程的驱动阻力。

9.一种伺服电机回零装置，应用于伺服电机回零方法，其特征在于，所述伺服电机回零装置包括撞击结构(2)、硬限位结构(3)以及设置在所述硬限位结构(3)上的缓冲件(31)，所述撞击结构(2)相对于所述硬限位结构(3)可运动地设置以对所述缓冲件(31)进行接触或避让；所述装置包括：

驱动模块，被配置为判断接收到回零指令后，控制所述撞击结构(2)向着靠近所述硬限位结构(3)的方向运动，并撞击所述缓冲件(31)；

获取模块，被配置为获取所述撞击结构(2)撞击所述缓冲件(31)的过程中，所述撞击结构(2)的第一扭矩；

控制模块，被配置为当所述第一扭矩大于所述撞击结构(2)的设定扭矩时，控制所述撞击结构(2)向着远离所述硬限位结构(3)的方向运动；

判断模块，被配置为判断检测到停止信号时，控制所述撞击结构(2)停止运动，回零完成，其中，所述停止信号为所述伺服电机的编码器所产生的信号；所述设定扭矩为所述缓冲件(31)处于最大形变量时，所述撞击结构(2)受到的扭矩。

10.一种伺服电机回零装置，应用于伺服电机回零方法，其特征在于，所述伺服电机回零装置包括：

底板(1)，所述底板(1)具有支撑面；

硬限位结构(3)，设置在所述底板(1)上，所述硬限位结构(3)包括缓冲件(31)，所述缓冲件(31)的数量至少为一个；

撞击结构(2)，可运动地设置在所述支撑面上，以对所述缓冲件(31)进行接触或者避让；

驱动结构，设置在所述支撑面上，其驱动端设置有丝杆，所述丝杆的至少部分上设置有所述撞击结构(2)，以在所述驱动结构的驱动作用下，带动所述撞击结构(2)向着靠近或者远离所述缓冲件(31)的方向运动。