電子凸輪

電子凸輪的輸出是以DOG為單位進(jìn)行設(shè)置的，如圖4所示。一個(gè)DOG分為DOG WIDTH和DOG INTERVAL兩部分，DOGWIDTH相當(dāng)于機(jī)械凸輪中開關(guān)被壓下并保持的時(shí)間或角度范圍，需設(shè)置一個(gè)起始角度(Start position)ON(比如圖中的0°)和一個(gè)終止角度(End position)OFF(比如圖中的30°)。相應(yīng)的DOGINTERVAL就是相當(dāng)于開關(guān)松開的角度范圍。對(duì)于一個(gè)凸輪來講，可以有多個(gè)DOG，通常只需設(shè)置DOG WIDTH，DOG Interval就是在兩個(gè)DOG WIDTH中間的角度范圍，不需另外設(shè)置。以下圖為例，只需設(shè)置0°--ON，30°--OFF;57°--ON，95°--OFF即可。一般可以設(shè)定的DOG數(shù)和SENSOR的轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速越高，可以設(shè)定的DOG就越少，相反轉(zhuǎn)速越低，可設(shè)定DOG數(shù)越多。

凸輪信息的輸出有兩種方式:PIO和SIO。PIO也就是并行輸出，共40個(gè)通道(CHANEL)，其中32個(gè)可以用做輸出凸輪(CAM)和位置(Position)、速度(Speed)信息，8個(gè)CHANEL用做錯(cuò)誤信息等的輸出。32個(gè)CAM可以是32個(gè)CAM輸出，也可以是16個(gè)CAM+Position,或者16個(gè)CAM+Speed,或者Speed+Position。用戶可以根據(jù)具體應(yīng)用的需要進(jìn)行合理的設(shè)置。SIO也就是串行輸出，其輸出信息的內(nèi)容與PIO相同，只是接口形式不同而已，比較適合慢速系統(tǒng)使用。

位置和速度信息的輸出編碼形式主要是BCD碼、PureBinary、Gray碼。

32個(gè)通道都用做凸輪輸出時(shí)，各通道凸輪之間彼此獨(dú)立，互不影響，用戶可以根據(jù)自己的需要單獨(dú)設(shè)置各點(diǎn)的輸出來實(shí)現(xiàn)組合控制。下圖是32個(gè)輸出通道全部設(shè)為CAM輸出時(shí)的完整輸出信號(hào)。

每個(gè)CAM可以控制一組馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)器，因此最多可以控制32組。通過選定各個(gè)DOG的參數(shù)，可以輕易的實(shí)現(xiàn)各個(gè)軸之間的同步和聯(lián)動(dòng)。

電子凸輪可以應(yīng)用在諸如汽車制造、冶金、機(jī)械加工、紡織、印刷、食品包裝、水利水電等各個(gè)領(lǐng)域。

比如在機(jī)械加工方面，用電子凸輪來代替笨重的機(jī)械凸輪當(dāng)然是最簡(jiǎn)單的了。將馬達(dá)軸上的機(jī)械凸輪換成旋變做位置反饋，將電子凸輪的信號(hào)送控制器，即可實(shí)現(xiàn)原來的機(jī)械凸輪全部功能。毫無疑問采用電子凸輪的系統(tǒng)具有更高的加工精度和靈活性，能大副提高生產(chǎn)效率。

在水處理和水利水電方面，電子凸輪也有其特別的應(yīng)用價(jià)值。如圖所示，將電子凸輪的傳感器(一般是旋變)上安裝一個(gè)浮標(biāo)，將浮標(biāo)置于水面上，浮標(biāo)隨水面的變化而上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)傳感器軸一起運(yùn)動(dòng)。將目標(biāo)水位對(duì)應(yīng)的旋變位置設(shè)置為凸輪DOG的終止(OFF)角度，將允許的最高水位對(duì)應(yīng)的旋變位置設(shè)置為凸輪DOG的起始(ON)角度。水位傳感器的信號(hào)送凸輪控制器，控制器控制拉閘馬達(dá)。這樣當(dāng)水位達(dá)到最高水位時(shí)，傳感器將水位信息反饋給凸輪控制器，再控制拉閘馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器便可瀉洪;當(dāng)達(dá)到目標(biāo)水位后，凸輪輸出信號(hào)翻轉(zhuǎn)，馬達(dá)通車，實(shí)現(xiàn)水位穩(wěn)定。

當(dāng)然，水位控制不是電子凸輪的唯一用途，流量控制往往顯得更為重要。由于電子凸輪可以輸出CAM+POSITION，也就是凸輪和位置信息，所以在控制中水位傳感器可以將水位精確反饋給凸輪控制器，如果再在拉閘馬達(dá)上安裝一編碼器的話，就可以實(shí)現(xiàn)排洪流量的精確控制。而這一點(diǎn)往往是最重要的。此外電子凸輪提供的串行通訊口，可以和PC通信，從而可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

在印刷行業(yè)，電子凸輪也已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用，其控制大致如圖所示。將旋變安裝在傳動(dòng)馬達(dá)軸上，旋變將馬達(dá)的位置和速度信息反饋給電子凸輪，電子凸輪輸出傳動(dòng)馬達(dá)的速度和凸輪信號(hào)給送紙馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)送紙和傳動(dòng)之間的的同步，此外，由于電子凸輪有速度感應(yīng)的功能，所以它可以象伺服一樣實(shí)現(xiàn)恒速送紙。另外，控制器可以和電腦通信，從而使得控制更加智能化。

在礦山采礦和冶金方面，電子凸輪也有其廣泛的應(yīng)用，下圖所示為典型的礦山采掘設(shè)備，從礦床挖掘到礦石儲(chǔ)存和礦物在港口轉(zhuǎn)運(yùn)，整個(gè)過程都由電子凸輪做傳送定位、旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定和監(jiān)控、礦物料斗升降控制。

此外，電子凸輪還可以應(yīng)用在象彈簧機(jī)，木工機(jī)械，自動(dòng)涂裝生產(chǎn)線上，在此不一一介紹。

電子凸輪產(chǎn)品系列價(jià)格適中，性能穩(wěn)定，使用靈活，具有廣闊的應(yīng)用前景。

相對(duì)于機(jī)械凸輪，電子凸輪對(duì)大部分人來說都是比較陌生的，但電子凸輪的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過機(jī)械凸輪。曾用伺服電機(jī)+伺服驅(qū)動(dòng)器+控制電路系統(tǒng)做過電子凸輪，現(xiàn)把過程經(jīng)驗(yàn)分享給大家。

伺服電機(jī)帶電子凸輪功能的在國內(nèi)或者沒有，或者很少，曾查遍Google,Baidu。這方面的資料少之又少。我也是自己摸索的可能有好多地方不足或者幼稚，請(qǐng)高手們批評(píng)指導(dǎo)。

用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)電子凸輪功能分兩種情況(伺服控制最好采用 運(yùn)轉(zhuǎn)+方向 控制方式)

第一:不在跟隨情況下(沒有輔助編碼器或者說伺服電機(jī)不跟隨輔助編碼器運(yùn)轉(zhuǎn)，用控制器直接控制伺服)

這種情況下相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單，可以通過調(diào)周期給伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送命令使伺服電機(jī)運(yùn)行各種曲線，在你的控制系統(tǒng)中定義一個(gè)定時(shí)器，定義一個(gè)凸輪表，根據(jù)不同的曲線計(jì)算出凸輪表，凸輪表中的數(shù)據(jù)是每次定時(shí)器中斷填充計(jì)時(shí)值，這樣在中斷時(shí)發(fā)送一次命令，同時(shí)根據(jù)內(nèi)部計(jì)數(shù)索引在凸輪表中取出定時(shí)值修改定時(shí)器。這里關(guān)鍵S是如何產(chǎn)生凸輪表，建立虛擬主軸。同時(shí)不要忘記在掉電時(shí)記錄凸輪表索引。

第二: 在跟隨情況下(有輔助編碼器，主軸跟隨從軸運(yùn)轉(zhuǎn))

這種情況相對(duì)上面的來說較復(fù)雜一點(diǎn)，主要思路就是，根據(jù)你的曲線產(chǎn)生凸輪表，你的控制系統(tǒng)收到從軸編碼器信號(hào)后通過硬件或軟件方法判斷正反轉(zhuǎn)，在根據(jù)內(nèi)部計(jì)數(shù)通過查凸輪表得出這一次脈沖命令對(duì)應(yīng)要向伺服控制器發(fā)送多少個(gè)脈沖命令，注意正反轉(zhuǎn)問題。這要做當(dāng)你的從軸勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)與第一種情況幾乎一樣，當(dāng)從軸在變速運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)伺服電機(jī)噪聲過大，發(fā)熱嚴(yán)重問題。你可以通過調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)優(yōu)化一下，具體請(qǐng)查閱伺服手冊(cè)了。當(dāng)然在資金充裕的情況下可以用線數(shù)高點(diǎn)的編碼器，同時(shí)在程序上倍頻。同時(shí)不要忘記在掉電時(shí)記錄凸輪表索引，或者用絕對(duì)編碼器(更好)。

下圖為電子凸輪和系統(tǒng)圖。該型號(hào)采用旋變作為位置傳感器，可以通過通訊端口和PC或手持編程器(Handy terminal)進(jìn)行通信。PC和手持編程器提供給用戶編程使用，為用戶提供了方便的編程界面。信號(hào)輸出采用并行(PIO)和串行(SIO)兩種方式，輸出信號(hào)可以直接用來控制伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，也可以通過控制器將信號(hào)集中處理后控制變頻器等驅(qū)動(dòng)裝置,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的目的。

1、高剛性:機(jī)身為優(yōu)質(zhì)鑄鐵鑄造，并經(jīng)熱處理消除應(yīng)力，變形小，震動(dòng)小。

2、高精度:滑塊采用長導(dǎo)軌，整機(jī)運(yùn)動(dòng)精度高。

3、高可靠性:采用先進(jìn)的可編程序控制器(PLC)、電子凸輪開關(guān)，保證機(jī)床可靠性。

4、低噪聲:采用組合摩擦離合制動(dòng)器，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。