电子凸轮的应用

『电子凸轮应用（同步偏差处理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ）』 电子凸轮应用（同步偏差处理方法） 【内 容】 １．电子凸轮（同步控制）的优缺点 ２．主要的同步偏差 ３．不同同步偏差的处理方法 ・与速度成正比的偏差 ・与移动量成正比的偏差 ・与速度和移动量都不成正比的偏差 【示例机型】 定位・运动单元 KV-M系列 KV-ML16V MECHATROLINK-Ⅱ 最大16轴 定位控制・同步控制・转矩控制・速度控制 KV-MC40V 差动线路驱动器输出 最大4MHz 最大4轴 定位控制・同步控制 KV-MC20V 差动线路驱动器输出 最大4MHz 最大2轴 定位控制・同步控制KV-ML16V KV-MC40V KV-MC20V 功能丰富的电子凸轮（同步控制） ・控制周期 0.5～3ms(KV-ML16V) / 1ms(KV-MC40V/MC20V) ・凸轮分辨率 2048~32768 ・无需PC，支持PLC内任意凸轮数据创建、运行中的凸轮切换 ・仅需梯形图程序就可以实现定位控制・同步控制・转矩控制・速度控制 ・无需梯形图，支持PC试运行操作的同步控制 ・通过相位补正・进角补正等丰富的功能强力备用电子凸轮的调整工作 ・方便地设置时间点控制，具有通过外部信号・指定相位进行离合器启用/禁用功能 电子凸轮（同步控制）的优缺点 由于电子凸轮（同步控制）的易操作性和性能提升，将机械凸轮替换为电子凸轮（同步控制）的情况逐渐增多。 那么，电子凸轮是否真的比机械凸轮更加方便使用呢？ 如上所述，电子凸轮改善了机械凸轮的大部分缺点，但是由于历史较短， 专业词汇、调试方法的研究较迟，所以造成了电子凸轮不易掌握。 本次介绍电子凸轮的调试方法。 【优点】 ・凸轮更改、修正时，只需要修改数据，操作简单且成本低。 ・修正偏差时只需要更改设置。 ・分期替换时，只需要替换凸轮数据。 【缺点】 ・历史较短，没有成熟的调试方法。 ・肉眼无法看到凸轮旋转，难以掌握时间偏差。 ・控制旋转速度的临界值与控制周期和伺服电动机的响应性能有关。 电子凸轮 特点 【优点】 ・历史较长，设计方法、制造方法非常成熟。 ・可以肉眼看到凸轮的旋转，便于掌握时间偏差。 ・可以通过相关机构，将控制旋转速度临界值设置为较高的值。 【缺点】 ・凸轮更改、修正时，需要花费较大的成本和时间。 ・运行过程中修正偏差时，需要具备差动齿轮等机构。 ・停机修正偏差时，需要松开多个螺栓才能调整。 ・分期替换需要较多工时。 机械凸轮 特点 使用真实的代表性用途进行说明。本次使用的例子为转刀（rotary cutter）连续剪切（non-stop cut）。 下面，基于该虚拟装置，对电子凸轮的偏差及其原因进行说明。 主要的同步偏差 原材料(转子) 转子进料口 (主轴) 转刀(同步轴) 成品工件 转刀虚拟装置 成品工件长度 转刀 0 . 5次旋转 A A AA范围：转刀旋转速度和工件输送速度相同的区间 同步轴 电子凸轮数据 A-A范围 ⇒下一章采用不同示例介绍处理方法 主要的同步控制偏差： ・与速度成正比的偏差 ・与移动量成正比的偏差 ・与速度和移动量都不成正比的 偏差 【症状】速度提高时，偏差增大。 随着主轴速度的提高，同步偏差增大。 症状1．加速过程中，随着速度提高，偏差增大。 症状2．速度稳定后，偏差稳定。 症状3．减速过程中，随着速度降低，偏差减小。 转刀控制中，工件长度等于上一次剪切点到这一次剪切点的距离， 因此，偏差变化时工件长度也会变化，但是偏差稳定后，工件长度将不再变化。 主轴加速中 ＞ 以一定的加速度进行加速时，工件长度也按照固定的比例增加 加速度变化，例如：S形加速等情况下，工件长度与加速度成正比增加。 主轴定速中 ＞ 工件长度不变 主轴减速中 ＞ 以一定的减速度进行减速时，工件长度也按照固定的比例增加 减速度变化，例如：S形减速等情况下，工件长度与减速度成正比增加。 时间 时间 主轴速度 偏差 症状1 症状3症状2 主轴 速度 偏差 结论： 偏差与主轴速度成正比 成品工件上看到的偏差症状 与速度成正比的偏差 不同同步偏差的处理方法 主轴速度 【原因】原因为电子凸轮特性 运算处理时间引起的延迟 电子凸轮“读取主轴动作，根据电子凸轮数据执行指令运算，将指令传递给同步轴”，因此 存在运算处理延迟。该处理延迟以时间定义，对应于主轴速度偏差，成为加减速过程中产生 偏差的原因。 ①读取主轴动作 ②根据电子凸轮数据进行指令运算 ③向同步轴发送指令 主轴速度改变时，运算处理时间内的主轴 移动量发生变化。 相应的主轴移动量就是偏差。 “与速度成正比的偏差” 的处理方法是什么？ 时间 运算处理时间 主轴速度 编码器 伺服电动机 同步轴主轴 与速度成正比的偏差 不同同步偏差的处理方法 【对策】进角补正功能 对于速度正比偏差，启用“进角补正功能”后，可以根据主轴速度自动调整补正量。 什么是进角补正功能？ 主轴 速度 偏差 速度A 速度B 偏差A 偏差B 定位·运动单元 KV-ML16V/MC40V/MC20V用 设定软件“KV MOTION+”中的设置 如何通过进角补正功能调整？ 步进角补偿基准速度 = 速度A 步进角补偿基准量 = 偏差A 【调整测量】 1.测量某速度A时的偏差量。（偏差A） 2.测量某速度B时的偏差量。（偏差B） 3.按照下面的表达式计算， 检查左侧和右侧是否几乎相等。 （ 偏差A ／ 速度A ）＝（ 偏差B ／ 速度B ） ※不需要完全相等。 4. 本公司的KV-ML16V/MC40V/MC20V中， 速度A设置为“进角补正基准速度”， 偏差A设置为“进角补正基准量”。 与速度成正比的偏差 不同同步偏差的处理方法 凸轮数据 速度A时的动作轨迹 速度（A×2）时的动作轨迹 主轴 同步轴 进角补正功能是一种根据主轴速度，自动计算和调整补正量的功能。 【症状】移动量增加时，偏差增大。 随着主轴移动量的增加，同步偏差增大。 症状：传送量越大，偏差越大。 时间 时间 主轴移动量 偏差 主轴 移动量 偏差 结论： 偏差与主轴移动量成正比 主轴移动量 成品工件上观察的偏差行为 转刀控制中，工件长度等于上一次剪切点到这一次剪切点的距离， 偏差量与移动量直接成正比，随着偏差量的增加，工件长度也不断增加。 仅在速度变化时，才会与速度成正比地影响工件长度， 其特点是工件长度不断增加。 与移动量成正比的偏差 不同同步偏差的处理方法 【原因】原因为机构和电子凸轮设计时的设定值不同 例如，对于转子进给机构，转子旋转一周的移动距离如下： 移动距离L = 转子直径R × π 由于π=3.14159265358979…是无限小数，所以移动距离L也是无限小数。传输返回等往复 运动中，该误差在某个范围内增减，且仅在同一个方向运行时误差才会累积。 如果转子直径为100mm，则周长为 314.159265358979…mm。 但是，由于电子凸轮设置了有效位数的限制，因此周长只有314.159mm，一次旋转的误差为 0.000265368979…mm 旋转一周的误差并不大，但是，如果旋转10000周，则误差为2.65368979…mm，无法忽略。 “与移动量成正比的偏差” 的处理方法是什么？ 【对策】可变齿轮功能 对于与移动量成正比的偏差，启用可变齿轮功能后，可以改变主轴移动量相对的同步轴移动 量。 什么是可变齿轮功能？ 同步轴移动量（速度）乘以可变齿轮（分子/分母)后，运行电子凸轮。 机械变速器分为减速机和增速机， 但是，输出转矩不会如机械齿轮一样增减。 同步轴移动量（速度） 凸轮旋转移动量（速度） 与移动量成正比的偏差 不同同步偏差的处理方法 如何通过可变齿轮功能调整 主轴 移动量 偏差 移动量A 移动量B 偏差A 偏差B 定位·运动单元 KV-ML16V/MC40V/MC20V用 设定软件“KV MOTION+”中的设置 可变齿轮比分子 = (移动量B - 移动量A) + (偏差B - 偏差A) 可变齿轮比分母 = (移动量B - 移动量A) 【调整测量】 1.测量某移动量A时的偏差量。（偏差A） 2.测量某移动量B时的偏差量。（偏差B） 3.按照下面的表达式计算， 检查左侧和右侧是否几乎相等。 （ 偏差A ／ 移动量A ）＝（ 偏差B ／ 移动量B ） 不需要完全相等。 4.本公司的KV-ML16V/MC40V/MC20V中， （移动量B－移动量A）＋（偏差B－偏差A） 设置为“可变齿轮比分子”， （移动量B－移动量A）设置为“可变齿轮比分母”。 与移动量成正比的偏差 不同同步偏差的处理方法 即使主轴速度增加，主轴移动量增大，偏差量固定不变 【症状】即使速度增加、移动量增大，偏差量都不变 偏差 主轴速度相对的偏差固定 主轴移动量相对的偏差也固定 成品工件上看到的偏差症状 主轴速度 主轴移动量 偏差 转刀控制中，工件长度等于上一次剪切点到这一次剪切点的距离， 只有第一次偏差量变化时，工件长度不同。 运行过程中，即使主轴速度和移动量改变，偏差量也不会改变，因此只有第一次的剪切量 不同。 主轴移动量 与速度和移动量都不成正比的偏差 不同同步偏差的处理方法 同步开始时，如果主轴和同步轴的位置关系发生偏差，则只有第一次运行时的偏差量会影响加工。 虽然只有第一次出现偏差，但是，如果需要根据图样调整剪切点，则图样和切刀会发生偏差，出现致命问题。 【原因】原因为同步开始时的主轴和同步轴的位置关系 直接影响同步开始前的工件前端和切刀停止位置的偏差 需要严格调整工件前端和切刀停止位置，但是难以确定基准位置 “与速度和移动量都不成正比的偏差” 的处理方法是什么？ 【对策】相位补正功能 对于不与速度和移动量成正比的偏差，启用相位补正功能后，可以调整主轴和同步轴的关系。 与速度和移动量都不成正比的偏差 不同同步偏差的处理方法 什么是相位补正功能？ 凸轮数据 动作轨迹 主轴 同步轴 相位补正功能是一种根据设置的补正量，调整主轴和同步轴关系的功能。 如何通过相位补正功能调整 定位·运动单元 KV-ML16V/MC40V/MC20V用 设定软件“KV MOTION+”中的设置 传感器A检测出工件特征点（对准标记、图样等）， 此时的主轴位置设为位置A 传感器B检测出剪切点，此时的主轴位置设为位置B 位置A-位置B之间的距离设为距离１，良品工件的 距离设为距离０时， 主轴相位补正量指令值设置为（距离１-距离0）。 发生偏差时 偏差0时 距离1 距离0 与速度和移动量都不成正比的偏差 不同同步偏差的处理方法 主轴相位补正量指令值 = (距离1 - 距离0) 基恩士国际贸易（上海）有限公司 KEYENCE INTERNATIONAL TRADING (SHANGHAI) CO., LTD. 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