1.1 什么是电子凸轮
凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件,它把运动特性传递给紧靠其边缘移动的推杆,推杆
又带动机架做周期性运动。
凸轮的推杆位置跟随凸轮角度的周期性变化而变化,其运动特性与机械凸轮的外形相关,定
义凸轮为主轴,推杆为从轴,那么凸轮的实质就是从轴对应主轴的一种函数关系。
机械凸轮需要机械上的连接才能使推杆跟随运动,电子凸轮用控制器取代机械凸轮,直接控
制推杆运动,将推杆和凸轮的运动关系转化为凸轮曲线。电子凸轮对比机械凸轮,具有使用
灵活、节约成本、减小机械噪音等优点。
1.2 飞剪功能工艺介绍
飞剪是指对材料在送料过程中垂直方向对其进行切割的工艺。随着切刀轴的旋转,刀头将对
材料进行周期性切割。
主轴编码器反馈
从轴控制
切刀轴
伺服
H3U
切刀轴
送料轴
进料
1.3 飞剪功能控制特性
飞剪功能是一种特殊的电子凸轮功能。连续切割时,切刀轴跟随送料轴周期运动:
在每个运动周期内,切刀轴跟随送料轴运动关系可以分为同步区和调整区。
同步区:此时送料轴与切刀轴按固定的速度比例运转(刀头的线速度与切割面的线速度相等),
材料的切割发生在同步区内。
调整区:由于切割长度不同,需要做相应的位移调整。根据切割长度调整区可以分为下面三种情
况。
短料剪切:剪切长度小于切刀轴刀头外缘周长。短料剪切时,切刀轴必须在调整区内先加速,然
后再减速到同步速度。
等料剪切:剪切长度等于切刀轴刀头外缘周长。此情况下,同步区与非同步区送料轴和切刀轴一
直保持速度同步。
长料剪切:剪切长度大于切刀轴刀头外缘周长。此情况下,切刀轴应该在调整区内先减速,然后
再加速到同步速度。如果剪切长度远大于切刀轴刀头外缘周长,则切刀辊有可能减速到零,停留
一段时间,然后再加速到同步速度。剪切长度越长,停留的时间越长。
调整区
同步区
切
刀
轴
位
置
切
刀
轴
位
置
调整区
同步区
切
刀
轴
位
置
调整区
调整区
调整区
同步区
调整区
送料轴位置
送料轴位置
送料轴位置
短料剪切
等料剪切
长料剪切
1.4 飞剪工艺参数
1
同步区速度的百分比
短料或停留角度为 0 时有效
订单管理
L
材料的剪切长度(mm)
切刀轴有效直径(mm)
切刀个数
同步区角度(度)
飞剪补偿系数
切刀轴每转脉冲数
停留角度
送料轴直径
送料轴每转脉冲数
起点速度
Lπ×D2×P2
切刀轴设置
D1
N
θ1
θ2
P1
K
送料轴设置
D2
P2
K2
1、主轴长度:
2、关键点
短料剪切关键点数据:
短料剪切条件:L≤ ×
M-Pos(主轴位置)
S-Pos(从轴位置)
0(不可更改)
0(不可更改)
12−θ1720 )× Lπ×D2×P2 (
12+θ1720 )× Lπ×D2×P2 (
12N−
12N+
θ1×L
720×π×D1 )×P1
θ1×L
720×π×D1 )×P1×K
关键点 1
关键点 2
关键点 3
(
(
Type(曲线类
型)
NA(不可设
置)
SpLine
Line
关键点 1
关键点 4
M-Pos(主轴位置)
长料剪切关键点数据:
Lπ×D2×P2
长料剪切条件:L> ×
θ2×L
720×π×D2×P2
12−θ1720 )× Lπ×D2×P2
12+θ1720 )× Lπ×D2×P2
关键点 5 (720−θ2)×L
720×π×D2 ×P2
Lπ×D2×P2
0(不可更改)
关键点 2
关键点 6
关键点 3
关键点 4
(
(
SpLine
Type
NA
Line
SpLine
Line
SpLine
Line
P1N
S-Pos(从轴位置)
0(不可更改)
θ1×L
720×π×D1 )×P1
θ1×L
720×π×D1 )×P1×K
0
(
12N−
12N+
P1N
P1N
(
当θ2=0 时,删除关键点 2 和 5。关键点数同短料剪切。
1.5 飞剪功能应用
AutoShop V2.7 版本集成飞剪和追剪功能,使用时可直接设置飞剪或追剪相关参数,不用再
来计算关键点的值。通过曲线预览功能,可以直观观察主从轴的位置、速度和加速度关系。
1.5.1 新建飞剪
在工程管理栏下,右击“CAM”,“新建”→“飞剪”。新建后,在“CAM”下级产生对应
以 CAMF 命名开头的图标。CAMF 表示为飞剪功能凸轮曲线。
H3U 最大支持 3 组 CAM 曲线,在 AutoShop CAM 功能中对应为凸轮 ID。AutoShop 工程建
立的凸轮 ID1、ID2、ID3 可下载到 H3U PLC 中运行。通用凸轮、飞剪和追剪功能共享凸轮
ID 号,即任意建立凸轮、飞剪或追剪的一种,占用一个凸轮 ID。
如上图新建的飞剪功能 CAM 曲线“CAMF01_01”,CAMF 为曲线类型标识,表示为飞剪。
如曲线类型标识为 CAM 即表示为通用凸轮,CAMC 表示为追剪。曲线类型标识后面的数字
01 表示凸轮 ID 号,根据新建先后顺序自动增加,只有 ID 号为 01、02 和 03 的可下载到 PLC
中运行。ID 号后面的_01 为凸轮名,可通过右击重命名修改。
1.5.2 设置飞剪参数
双击新建的飞剪图标进入参数设置界面。
界面左半部为参数设置窗口,右半部为曲线窗口。
参数介绍:
订单管理:订单参数的设置
订单选择方式:可设置为不切换或按订单数切换。
订单剪切长度:需要剪切的材料长度,对应参数 L。
订单剪切次数:需要剪切的订单次数。
订单剪切长度和订单剪切次数可设置 4 组,根据订单选择方式的设置循环执行。
订单选择方式
执行说明
不切换
订单数切换
只对定单 1 处理;
订单 1 剪切次数为 0 时,按定单 1 剪切长度周期连续执行;
订单 1 剪切次数大于 0 时,按定单 1 剪切长度非周期执行,执行完定
单 1 设定周期后停止。最大设定周期为 255。
执行时按订单 1~订单 4 设定剪切次数切换执行;
订单剪切长度设定为 0 时,跳过此订单;
切换到的订单剪切次数为 0 时,一直执行此订单,不再切换;
切刀轴设置:切刀轴参数的设置。
切刀轴有效直径:切刀轴的有效直径,对应参数 D1,需考虑刀头的影响。
切刀个数:切刀轴切刀的个数,对应参数 N,设置范围 1~4。
同步区范围:同步区的角度,对应参数θ1。订单剪切长度的运行周期为 360 度,同步区角
度相对于主轴运行周期设置,如同步区范围设置为 60 度,即单个周期的 1/6 为同步区。
飞剪补偿系数:同步区补偿系数,对应参数 K,设置范围 0.9~1.1,可以对同步区速度进行
微调。
切刀轴每转脉冲数:切刀轴每转一圈的伺服脉冲数,对应参数 P1。注意设置此参数时需考
虑减速比的影响。如伺服马达每转脉冲数为 10000,减速比为 10:1,即伺服转 10 圈,切刀
轴转 1 圈,所以此参数需设置为 10000*10=100000。
停留角度:切刀轴停止的角度,对应参数θ2。和同步区范围一样,停留角度相对于主轴运
行周期设置。停留角度仅在长料剪切时有效。
起点速度比:凸轮起点相对于同步区的速度百分比,对应参数 K2,即凸轮起点速度=同步
区速度* K2/100。起点速度比仅在短料或停留角度为 0 时有效。
参数合理性判断:
1、θ1<360
1、0≤θ2≤(1− × )×360
2、θ1+θ2<360
短料
长料
送料轴设置:送料轴参数的设置。
送料轴直接:送料反馈编码器轴的直接,对应参数 D2。
送料轴每转脉冲数:送料轴没转一圈的编码器脉冲数,对应参数 P2。
1.5.3 曲线预览
设置好参数后,选择对应的订单,可以点击预览观察主从轴的位置、速度和加速度关系。如
不合理和进行调整。
1.5.4 下载
设置完参数后,通过 AutoShop 下载到 PLC 中运行。在 AutoShop 的工程下载时注意是否勾
选了“CAM 配置”。
1.5.5 运行
下载到 PLC 里面的飞剪凸轮曲线,运行时的设置参数和通用凸轮一样,可参考《H3U 系列
可编程逻辑控制器指令及编程手册》第 8 章节。
1.6 追剪功能工艺介绍
追剪是对运动中的材料进行垂直切割的工艺。从轴刀架由等待位置开始加速,其速度达到同步速
度后,刀架与材料的运动速度相等,两者相对静止,由刀架上的切刀对材料进行剪切。
1.7 追剪功能控制特性
追剪功能是一种特殊的电子凸轮功能。连续剪切时,刀架跟随送料轴周期运动:
区间说明:
追赶区:追剪关系建立成功后,从轴由静止开始加速,最终从轴的速度与主轴同步,此过程被称
为追赶区。
同步区:在此区域中从轴与主轴按同步比例运转,并且材料的切割发生在同步区内。
返回区:同步区结束后,从轴开始减速,最终从轴反转到起始,并且停住,此过程被称为返回区。
追剪步骤
1. 追剪功能启动后,从轴跟随主轴运动,从启动位置开始追赶主轴。
2. 同步区开始时,主轴的位置位于主轴同步开始位置(A),从轴的位置位于从轴同步开始位置
(B),同时从轴的速度与主轴同步。
3. 在同步区,刀架上的切刀根据用户程序动作。
4. 从轴到达从轴同步结束位置时(C),同步区结束,从轴开始减速,追剪功能进入返回区。
5. 最终,从轴反转到启动位置。
1个周期内,从轴的运动: