電子凸輪應用

電子凸輪可以應用在諸如汽車制造、冶金、機械加工、紡織、印刷、食品包裝、水利水電等各個領域。

比如在機械加工方面，用電子凸輪來代替笨重的機械凸輪當然是最簡單的了。將馬達軸上的機械凸輪換成旋變做位置反饋，將電子凸輪的信號送控制器，即可實現(xiàn)原來的機械凸輪全部功能。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用價值。如圖所示，將電子凸輪的傳感器(一般是旋變)上安裝一個浮標，將浮標置于水面上，浮標隨水面的變化而上下運動，帶動傳感器軸一起運動。將目標水位對應的旋變位置設置為凸輪DOG的終止(OFF)角度，將允許的最高水位對應的旋變位置設置為凸輪DOG的起始(ON)角度。水位傳感器的信號送凸輪控制器，控制器控制拉閘馬達。這樣當水位達到最高水位時，傳感器將水位信息反饋給凸輪控制器，再控制拉閘馬達驅(qū)動器便可瀉洪;當達到目標水位后，凸輪輸出信號翻轉(zhuǎn)，馬達通車，實現(xiàn)水位穩(wěn)定。

當然，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，如果再在拉閘馬達上安裝一編碼器的話，就可以實現(xiàn)排洪流量的精確控制。而這一點往往是最重要的。此外電子凸輪提供的串行通訊口，可以和PC通信，從而可以實現(xiàn)遠程控制。

在印刷行業(yè)，電子凸輪也已經(jīng)獲得了廣泛應用，其控制大致如圖所示。將旋變安裝在傳動馬達軸上，旋變將馬達的位置和速度信息反饋給電子凸輪，電子凸輪輸出傳動馬達的速度和凸輪信號給送紙馬達驅(qū)動器，實現(xiàn)送紙和傳動之間的的同步，此外，由于電子凸輪有速度感應的功能，所以它可以象伺服一樣實現(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用，下圖所示為典型的礦山采掘設備，從礦床挖掘到礦石儲存和礦物在港口轉(zhuǎn)運，整個過程都由電子凸輪做傳送定位、旋轉(zhuǎn)角度設定和監(jiān)控、礦物料斗升降控制。

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

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

相對于機械凸輪，電子凸輪對大部分人來說都是比較陌生的，但電子凸輪的優(yōu)點遠遠超過機械凸輪。曾用伺服電機+伺服驅(qū)動器+控制電路系統(tǒng)做過電子凸輪，現(xiàn)把過程經(jīng)驗分享給大家。

伺服電機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，請高手們批評指導。

用伺服電機實現(xiàn)電子凸輪功能分兩種情況(伺服控制最好采用 運轉(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不跟隨輔助編碼器運轉(zhuǎn)，用控制器直接控制伺服)

這種情況下相對來說比較簡單，可以通過調(diào)周期給伺服驅(qū)動器發(fā)送命令使伺服電機運行各種曲線，在你的控制系統(tǒng)中定義一個定時器，定義一個凸輪表，根據(jù)不同的曲線計算出凸輪表，凸輪表中的數(shù)據(jù)是每次定時器中斷填充計時值，這樣在中斷時發(fā)送一次命令，同時根據(jù)內(nèi)部計數(shù)索引在凸輪表中取出定時值修改定時器。這里關(guān)鍵S是如何產(chǎn)生凸輪表，建立虛擬主軸。同時不要忘記在掉電時記錄凸輪表索引。

第二: 在跟隨情況下(有輔助編碼器，主軸跟隨從軸運轉(zhuǎn))

這種情況相對上面的來說較復雜一點，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后通過硬件或軟件方法判斷正反轉(zhuǎn)，在根據(jù)內(nèi)部計數(shù)通過查凸輪表得出這一次脈沖命令對應要向伺服控制器發(fā)送多少個脈沖命令，注意正反轉(zhuǎn)問題。這要做當你的從軸勻速運動時與第一種情況幾乎一樣，當從軸在變速運動時就會出現(xiàn)伺服電機噪聲過大，發(fā)熱嚴重問題。你可以通過調(diào)整伺服驅(qū)動器參數(shù)優(yōu)化一下，具體請查閱伺服手冊了。當然在資金充裕的情況下可以用線數(shù)高點的編碼器，同時在程序上倍頻。同時不要忘記在掉電時記錄凸輪表索引，或者用絕對編碼器(更好)。

電子凸輪的輸出是以DOG為單位進行設置的，如圖4所示。一個DOG分為DOG WIDTH和DOG INTERVAL兩部分，DOGWIDTH相當于機械凸輪中開關(guān)被壓下并保持的時間或角度范圍，需設置一個起始角度(Start position)ON(比如圖中的0°)和一個終止角度(End position)OFF(比如圖中的30°)。相應的DOGINTERVAL就是相當于開關(guān)松開的角度范圍。對于一個凸輪來講，可以有多個DOG，通常只需設置DOG WIDTH，DOG Interval就是在兩個DOG WIDTH中間的角度范圍，不需另外設置。以下圖為例，只需設置0°--ON，30°--OFF;57°--ON，95°--OFF即可。一般可以設定的DOG數(shù)和SENSOR的轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速越高，可以設定的DOG就越少，相反轉(zhuǎn)速越低，可設定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個通道(CHANEL)，其中32個可以用做輸出凸輪(CAM)和位置(Position)、速度(Speed)信息，8個CHANEL用做錯誤信息等的輸出。32個CAM可以是32個CAM輸出，也可以是16個CAM+Position,或者16個CAM+Speed,或者Speed+Position。用戶可以根據(jù)具體應用的需要進行合理的設置。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個通道都用做凸輪輸出時，各通道凸輪之間彼此獨立，互不影響，用戶可以根據(jù)自己的需要單獨設置各點的輸出來實現(xiàn)組合控制。下圖是32個輸出通道全部設為CAM輸出時的完整輸出信號。

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

下圖為電子凸輪和系統(tǒng)圖。該型號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。信號輸出采用并行(PIO)和串行(SIO)兩種方式，輸出信號可以直接用來控制伺服電機和步進電機的驅(qū)動器，也可以通過控制器將信號集中處理后控制變頻器等驅(qū)動裝置,實現(xiàn)運動控制的目的。

1、高剛性:機身為優(yōu)質(zhì)鑄鐵鑄造，并經(jīng)熱處理消除應力，變形小，震動小。

2、高精度:滑塊采用長導軌，整機運動精度高。

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

4、低噪聲:采用組合摩擦離合制動器，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。