NJ电子凸轮应用介绍

NJ 电子凸轮应用资料 欧姆龙自动化 中国 有限公 司 FAEFAE 中心 20122012 年 1212 月 目 录 一 杭州中亚电子凸轮应用介绍 江勇 1 二 上海今昌电子凸轮应用介绍 王琦 10 三 南京先特电子凸轮应用介绍 杨伟 15 四 厦门特盈电子凸轮应用介绍 吴晓东 20 五 温州鸿昌电子凸轮应用介绍 王伟 29 一 杭州中亚直线灌装机电子凸轮应用介绍 课题一 多轴时序控制 1 课题 客户有如下图示的控制要求 各个轴之间存在复杂的时序控制 时序图 2 解决方法 通过将时序图转换成电子凸轮表解决复杂的时序控制 3 设置及程序 以 进瓶水平 MC BottleInHorizontal 为例 主轴为虚轴 从轴为实轴 时序图如下 主轴 虚轴 以 360 为一个周期 进行循环速度控制 主轴 从轴都在零位 从轴开始的 时候并不启动 而是在主轴位置到达 285 时开始启动 当主轴位置到达 360 时 从轴停止 在下一个周期 主轴到达 120 的时候 从轴开始返回 反转 主轴位置到达 220 的时候 从轴停止 回零位 如上图所示 是进瓶水平轴与主轴构成的电子凸轮表 根据上图可以看到 主轴为 0 的时候 从轴也是 0 而根据时序图的要求 从轴的 0 应 该在主轴的 285 显然这样的动作是不正确的 这样编制凸轮表的原因在于 NJ 的电子凸轮表的起始点必须为两个 0 即主轴 从轴都 从 0 开始 如下图所示 解决这个问题的办法是对编制好的凸轮表进行 偏移 偏移的程序如下 通过 MasterOffset 将主轴向后偏移 280 这时的动作时序和凸轮形状就与工艺要求相符了 但要注意的是 这时的从轴起始位置不为 0 会造成起始速度 无穷大 从而引发伺服报 警 将 MasterScaling 设置为 280 就可以将从轴的起始点推迟到 主轴 280 的位置 当 主轴启动时 从轴并不启动 而是等到主轴到达 280 位置时再启动 这样就可以实现客户 的工艺要求了 4 注意问题 a 因为虚轴是从 0 开始 但是虚轴在从 0 开始时 不是所有的轴对应的时序图都在 0 位 因此需要调整某个轴的电子凸轮表同步启动点 我们可以通过设置 CAMIN 功能块里的 Masterstartdistance 来实现 b NJ 电子凸轮表制作时只能从 0 0 点开始画 而实际如 进瓶水平 轴 主轴在 280 的时候才是一个周期的起点 我们可以通过设置 CAMIN 功能块里的 Masteroffset 来实现 c 在设置主虚轴加减速率时 要考虑每个从轴的机械惯量 c 在设置主虚轴速度时 请注意各个从轴的实际速度 防止超速运行 课题二 整机暂停和急停功能的实现 1 课题 客户原先设计的程序时通过各个轴之间的联动关系实现整机的顺序控制 那么一 但出现故障停机只能采取整机停机 如果要恢复则要将各个轴初始化回零 严重影响整机 效率 2 解决方法 项目中引入主虚轴的概念实现整机的暂停和急停功能 3 设置及程序 a 暂停功能 原先所有时序控制的轴我们均转换成各个电子凸轮的从轴 主轴是我们新增 加的虚轴 一旦所有电子凸轮 CAMIN 之后 我们只需要对主虚轴进行控制 速度控制 将 主虚轴的速度理解成整机生产速度即可 主虚轴启动整机开始生产 主虚轴加速生产速度 加速 主虚轴停止生产停止 因此如果出现一些非急停报警 我们只需要将主虚轴通过 MC STOP 指令停止 所有其他轴都会跟随停止 实现整机的暂停功能 如果故障排除需要 重新启动 我们只需要对主虚轴重新执行 MC MoveVelocity 指令 整机又重新生成 程序 如下 虚轴的启动采用速度控制指令 以 360 为周期循环运动 当需要暂停设备时 只需执行 MC Stop 指令即可 当再次启动时 只需再次执行 MC Velocity 指令 设备会从当前停止的位置继续运行 b 急停功能 由于采用的是电子凸轮替换原有的时序控制 因此急停也变的更为方便 我 们只需要对主虚轴进行 MC ImmediateStop 指令 实现对整机的停机 程序如下 4 注意问题 a 在虚轴通过 MC STOP 指令实现整机暂停时 要适当考虑各个轴的机械惯量 设置合适的 加减速率 不然有可能导致机械的晃动 b 主虚轴急停之后 所有电子凸轮从轴都会自动急停和脱离凸轮 因此如果要再次启动需 要重新执行 CAMIN 功能块 课题三 通过修改凸轮表 实现产品更换的需要的轴行程变化 1 课题 由于最终客户在设备上多种产品需要生产 对应的一些轴的运动曲线或行程是不 一样的 需要根据产品不同 修改轴的运动行程 2 解决方法 通过实时修改凸轮曲线 实现轴的运动轨迹的变化 满足不同产品需求 3 设置及程序 例如 例如 把 300mm 高的瓶子换成了 220mm 那么出瓶放瓶时 气爪距离传送带的 高度就要增加 这就要求凸轮表可以通过程序进行变换 300mm 220mm 程序如下 FOR IndexOutUp UINT 10 0 TO UINT 10 360 DO IF IndexOutUpUINT 10 70 and IndexOutUp UINT 10 85 THEN Cam BottleOutUp IndexOutUp Distance Cam BottleOutUp00 IndexOutUp Distance 0 5 2 BottleOutUpFeed2 BottleOutUpFeed1 BottleOutUpFeed1 ELSE Cam BottleOutUp IndexOutUp Distance Cam BottleOutUp00 IndexOutUp Distance BottleOutUpFeed2 END IF END FOR 在上述程序中 Cam BottleOutUp00 IndexOutUp Distance 是出瓶顶升凸轮表的点 IndexOutUp 是 FOR 循环语句的循环变量 通过 FOR 循环语句 将凸轮表内的若干个点 依次更改 再通过如下指令进行保存 这样 这根从轴就会按照新的凸轮表来进行运动了 300mm 瓶子的凸轮表 220mm 瓶子的凸轮表 4 注意问题 a 如果在修改完凸轮表后 未运行 MC SaveCamTable 指令 那么 PLC 断电后此次修改是丢 失的 会恢复到修改前的凸轮表 b 当需要改变的数组元素很多时 可使用 FOR 循环语句进行批量修改 其中 Index 为数组的指 二 上海今昌瓦楞纸印刷机电子凸轮应用介绍 一 课题 送纸工艺主要由送纸伺服来完成 其关键点是要对应好主机的 相位 以实现印刷位置的精确控制 主机的相位通过一个 100W 的伺服来读取 具体实现方法是 将一个 100W 的伺服作为编码器连接在主轴上 当主轴转动时 伺服便会向 NJ 反馈当前的实际位置及速 度 客户的要求 由于客户的主机是由变频器带动匀速旋转的 所以送纸的时机直接决定了印刷的位置 客户要求每一张纸板都能够精确的印刷在固定的位置 这就要求我们的伺服在送纸时 一定要对准主机的 相位 二 解决方法 上图是主机负载的侧面轮廓图 整个送纸过程分为三个部分 即加速 同步 减速三个阶段 同步是为了在纸张与主机辊接触时 保持相同的线速度 以保证纸板能够平稳进入 经分析 送纸伺服的动作类似于 飞剪 所以决定用电子凸轮的方式在实现 三 设置及程序 追赶阶段归位阶段 同步阶段 位位置置曲曲线线 速速度度曲曲线线 加速阶段减速阶段 匀速阶段 上图为电子凸轮的位置曲线和速度曲线 通过 CAMIN 指令来实现凸轮运动 这里主轴 MC Axis000 的位置是通过 100W 伺服反馈得来的 经测试 这种方式在某一个固定的生产速度时 可以实现客户功能 但当我们改变生产速度以后 发现印 刷位置会出现 漂移 上图是在两个不同速度之下 印刷出来的效果 低速时印刷刚好满足客户需求 而高速时 印刷位置就偏 移了大概 2 公分 经分析 产生这个现象的主要原因是 主机反馈回来的位置数据存在一定的 滞后性 而这种滞后性会 随着主机速度的增加而增大 也就是说 生产速度越快 图案向下偏移的越多 为了解决这个问题 我们需要在主机速度增加的情况下 对送纸轴的相位进行 补偿 也就是让它能够 提前送纸 补偿的方法采用 在线实时修改凸轮表 的方式 对于补偿值的大小 一时无法进行精确计算 于是在现场采用了 取样 归纳 的方法 20 偏移 0 度 11 10cm 5 6151 1 30 偏移 0 度 11 00cm 4 9 40 偏移 0 度 10 90cm 4 2 50 偏移 0 度 10 70cm 3 5151 5 60 偏移 0 度 10 60cm 2 8151 5 70 偏移 0 度 10 45cm 2 1151 1 80 偏移 0 度 10 30cm 1 4150 5 90 偏移 0 度 10 15cm 0 7151 5 100 偏移 0 度 10 02cm151 5 0 基准80 度 384 5 110 偏移 0 度 10 00cm0 7 120 偏移 0 度 09 70cm1 4 130 偏移 0 度 09 60cm2 1 140 偏移 0 度 09 50cm2 8 150 偏移 0 度 09 45cm3 5150 5 160 偏移 0 度 09 30cm4 2 170 偏移 0 度 09 10cm4 9 180 偏移 0 度 08 70cm5 6 190 偏移 0 度 08 70cm6 3 200 偏移 0 度 08 80cm7152 根据归纳法 可以初步得出上面的表格 以 100 张的生产速度为基准 加速时 相位向左偏移 减速时 相位向右偏移 具体程序如下 FOR index 1 TO 1801 BY 1 DO CamProfile0 index Phase CamProfile2 index Phase LREAL TO REAL Phase1 END FOR 四 注意问题 这里需要注意一个问题 为了提高控制精度 我们将凸轮表实时修改的程序写在首要任务里 但首要任务 的扫描周期较短 如果将凸轮表的点设置的过多 很容易超过扫描周期 所以我们共设置了 1800 个点 试验下来 最大扫描周期在 1 3ms 左右 三 南京先特包封配组机电子凸轮应用介绍 一 课题 本包封配机组用于汽车使用电池内部极板的 ACM 膜包封 工艺包括 进 ACM 膜 ACM 膜的压中线和定长切割 进极板 与进 ACM 膜同时 定长 ACM 膜中线对折包住 极板 包住极板 ACM 膜的两侧压封 包装好的极板出料 设备简图如下 难点问题 客户提出的要求如下 1 ACM 膜的长度可以任意修改 2 在定长 ACM 膜的压中线和切割时 切刀旋转速度与送 ACM 膜的速度同步 压中线不能有拉痕 3 对于电池内部极板的进料 可以设置包封多少个后停包一个 然后再继续循环 二 解决方法 1 由于膜长需要修改 而 NJ 轴设置中环形模式的最大最小值经设定后不能通过程序修改 因此膜 轴只能使用线性模式 2 客户之前使用三菱控制器调试时在膜的中线位置出现拉痕 主要原因是在折刀压膜时速度和送膜 轴速度不同步导致 3 客户之前使用外部光电信号作为停包和再次包时的触发点 速度不同时会有误差 再次启动时的 第一袋会出现中线对折后不齐的现象 现在通过主轴的 Moverelative 的完成信号即 Done 信号做为 一包的周期完成信号就可以了 三 设置及程序 轴设置 轴 0 虚轴 主轴 速度控制 速度可以改 轴 1 送极板轴 速度控制 速度是主轴的 1 5 倍 轴 2 送膜轴 电子齿轮控制 根据膜的定长设置与主轴的电子齿轮比 轴 3 刀轴 电子凸轮控制 主轴转 1 圈刀轴转 1 圈 但是在刀轴压中线和切割的时 候 刀轴的速度与送膜轴的速度同步 刀轴的电子凸轮表的设定 电子凸轮表如下 主轴 虚轴 从 X1 运动到 X2 从轴 刀轴 从 12500 运动到 37500 主轴 虚轴 从 50000 X1 运动到 50000 X2 从轴 刀轴 从 62500 运动到 87500 以上两个区间为从轴 刀轴 与膜轴 的速度同步区间 压中线和切割就是分别在这两个区间完成的 刀轴凸轮表 该包封配组机关键是压痕及切割刀轴和牵引轴的线速度同步 这就要用到电子凸轮功能 但是电子凸 轮表随着袋长的改变而改变 下面就是电子凸轮表根据袋长值的计算公式 X1 X2 为压痕的同步起始点 X3 X4 为切刀的同步起始点 Y 19634 95375 D 袋长设定 X1 25000 00 Y X2 25000 00 Y X3 X1 50000 00 X4 X2 50000 00 凸轮表的写入 根据袋长计算 K1 X1 18750 K2 X2 X1 12500 K3 50000 X2 18750 K4 X3 50000 18750 K5 X4 X3 12500 K6 REAL 100000 X4 REAL 18750 B2 X2 31250 K2 B3 50000 50000 K3 B4 X3 REAL 68750 K4 B5 X4 REAL 81250 K5 B6 REAL 100000 REAL 100000 K6 对凸轮表的每个点进行写入 FOR i 0 TO 100000 BY 10 DO m i 10 IF i 18750 AND i 31250 AND i 50000 AND i 68750 AND i 81250 AND i 100000 THEN CamProfile3D m Distance DINT TO REAL i CamProfile3D m Phase DINT TO REAL i K6 B6 END IF END FOR 四 注意问题 1 只要凸轮表根据袋长写入正确就可以了 在运行中也不需要偏移之类的操作 2 请在运行前 确定好刀轴的原点的传感器位置 确保从正确的位置启动以及在设定的角度同步 四 厦门欣长荣丝网印刷机电子凸轮应用介绍 一 课题 香水瓶丝网印刷机 主要对香水瓶 日用品等不规则产品表面进行印刷 丝网印刷部分由六轴组成 旋转轴 浮动轴 网板轴 刮胶轴 送料轴 接驳轴 工件在皮带上由送料轴 M6 带动 接驳轴 M5 将未印刷 印刷完的工件分别夹取到印刷位置 下料位置 旋转轴 浮动轴 网板轴 刮胶轴四轴做电子凸轮运动 完成丝网印刷 根据印刷瓶子外形不同 各伺服轴做凸轮运动 在做凸轮运动中遇到的课题如下 1 凸轮正反向运行 凸轮表数据对运动的影响 2 主轴运行时 从轴跟随主轴位置快速变化 造成加速度过大问题 二 解决方法 1 凸轮正反向运行 多轴做凸轮运动 创建凸轮表 凸轮表起始数据默认从 0 开始 当凸轮起始位置不在 0 点时 需要将凸轮轴调整到待命位置 正向运行或反向运行 例 待命位置在 45 度 正向运行凸轮到 45 度 待命位置在 45 度 需要反向运行凸轮到 45 度 反向运行时 凸轮表的位置是倒着运行的 从凸轮表的最后一个位置开始运行 创建 1000 个 数据的凸轮表 自动生成数据 采用主轴 360 度 从轴 360 个对应数据时 反向运行 360 度 实际执行 1000 640 不是 360 0 在使用反向功能时 注意凸轮表长度 2 主轴运行时 从轴跟随主轴位置快速变化 造成加速度过大问题 在做凸轮运动时 从轴跟随主轴做位置运动 主轴可以设置加减速 从轴则只能跟随主轴 不 能设置加减速 例 主轴运行 540 units 从轴跟随运动 主从轴位置关系如下 蓝色为从轴 在高速运行过程中 机械会产生震荡 分析原因 主轴速度与位置曲线 由上图看出 主轴在 V 300 时 速度与位置运行效果都比较平稳 从轴速度与位置曲线 在加快主轴运动速度时 从轴为了跟住主轴位置做高速正反向运动 从轴加速度加快 系统惯 性增大 造成机械振动 解决方案 将主轴分成多段速度运行 通过调整主轴速度实现对从轴速度的控制 调整后主轴曲线 位置曲线 速度曲线 位置曲线 速度曲线 在从轴位置拐点处 分别存在缓冲位置 调整后从轴曲线 调整后的印刷轴速度跟随虚轴在转角处速度会相对平滑一些 再对比一下从轴位置曲线 位置曲线 速度曲线 位置曲线 速度曲线 调整前位置曲线 调整后位置曲线 3 主轴多段速度的实现 凸轮主轴一般选择速度模式连续运行或定位模式单次运行 该项目中凸轮主轴采用定位模式 单次运行后断开凸轮连接 将各轴回归待命位置 虚轴位置清零后再启动凸轮连接 将主轴位置分成多段运行 根据从轴位置设置主轴每段距离的运行速度 再使用 Re Excuted 执行定位指令 Re Excuted 三 设置及程序 多段速 速度设置 CASE Print NO OF 11 IF MC Axis000 Act PosLREAL 180 AND MC Axis000 Act PosLREAL 280 AND MC Axis000 Act PosLREAL 440 AND MC Axis000 Act PosLREAL 530 AND MC Axis000 Act PosLREAL 729 AND MC Axis000 Act Pos LREAL 749 THEN Cam position LREAL 784 Cam velocity HMI I Virtual Velocity Cam1 LowSpeed Cam ACC Cam velocity 50 Cam DEC Cam velocity 50 Cam Jerk Cam velocity 50 Print Start TRUE Print NO 100 END IF 100 Print step6 FALSE END CASE 定位指令 主轴在每段位置速度可以分别设定 从轴跟随主轴速度或快或慢运行 四 注意问题 在使用 RE EXCUTED 时 位置 速度 加速 减速是可以重新设置的 JERK 不可以重新设置 定 位指令启动后 若修改 JERK 值 PLC 会报错 五 浙江鸿昌枕式包装机电子凸轮应用介绍 一 课题 客户提出的要求如下 1 医用纸塑包装袋的长度可以任意修改 2 医用纸塑包装袋在任意位置启动 可以经过色标信号通过几袋的纠偏 前后封和切割的位置能走 到正确位置 3 包装袋前后热封和包装袋切割的时候 前后热封滚轴及切刀与包装袋的运行速度要同步 4 在生产过程中 可以随时改变生产速度 最快生产速度可以达到 120 袋 分 袋长的调整范围为 80mm 300mm 三 解决方法 1 由于膜长需要修改 而 NJ 轴设置中环形模式的最大最小值经设定后不能通过程序修改 因此送膜 轴不能走电子凸轮 可以设置一个匀速运动的虚轴为主轴 送膜轴以该虚轴为主轴走电子齿轮 电子齿轮比由袋长来确定 2 前后热封轴在热封时 及切刀轴在切割包装袋时和包装袋的运行速度不同步会拉坏包装袋 3 客户使用的色标检测光电是国产的 质量比较差 色标到位检测信号有延时 已经建议客户使用 质量较好的进口色标检测光电 4 主轴使用相对移动控制时 并由相对移动完成信号再次触发该相对移动控制 这样在相对移动的 开始和结束有加速和减速的过程 包装袋的送料动作不连续 这样导致包装袋前后封轴和刀轴的 动作也不连续 主轴用速度控制就避免了动作不连续的情况了 四 设置及程序 1 轴设置 轴 0 主轴 虚轴 速度控制 以设置的速度匀速运行 轴 1 刀轴 电子凸轮控制 主轴转 1 圈刀轴转 1 圈 但是在刀轴切割的时候 刀 轴的速度与牵引轴的速度同步 轴 2 牵引轴 电子齿轮控制 根据膜的定长设置与主轴的电子齿轮比 轴 3 前后封轴 电子凸轮控制 主轴转 1 圈前后封轴转 1 圈 但是在前后封轴前后封 包装袋时 前后封轴的速度与牵引轴的速度同步 轴 4 送包棉轴 电子凸轮控制 主轴转 1 圈送包棉轴转 1 圈 送包棉轴转 1 圈送包棉 链条走 381mm 但是在送包棉轴把待包装的棉布送进膜时 送包棉轴 的线速度与牵引轴的线速度同步 在开始调试阶段还没有送包棉轴 轴 4 和轴 5 为放膜轴 采用力矩控制 低速的时候运行比较 正常 但是在高速的时候 力矩会达到很大的值 导致放膜轴过载报警 所以现在放膜轴不用伺 服控制 改为磁粉控制 2 刀轴和前后封轴的电子凸轮表的设定 刀轴设置为环形计数 20 位的 G5 伺服一圈实际有 2 的 20 次方 即 1048576 个脉冲 根据计算我 们把刀的环形计数的一圈设置为 48600 个脉冲 由于刀轴装有减速机 减速比为 25 1 所以刀轴的一圈 设置为 48600 25 即 1944 个脉冲 这样每经过 48600 个脉冲 刀轴伺服转了 25 圈 而通过减速机后切刀刚好转了 1 圈 主轴环形计 数的一圈设置为 48600 个脉冲 主轴为虚轴 没有加速机 所以主轴 1 圈设置为 48600 个脉冲 刀轴的同步角度设置为 75 度 我们把刀轴的原点位置设置成刀口垂直朝上的位置 即刀轴的切割位 置大致为刚好转半圈的位置 即 24300 脉冲的位置 设置刀轴的同步区间为 24300 48600 75 2 360 19237 5 至 24300 48600 75 2 360 29362 5 电子凸轮表如下 主轴 虚轴 从 X1 运动到 X2 从轴 刀轴 从 19237 运动到 29362 以上 区间为从轴 刀轴 与牵引轴的速度同步区间 切割就是在这这个区间完成的 主轴 虚轴 从轴 刀轴 0 0 X1 19237 X2 29362 48600 48600 X1 24300 00 real 120 0 10000 00 48600 00 DEM 12 00 D X2 24300 00 real 120 0 10000 00 48600 00 DEM 12 00 D DEM 10000 00 3 1415926 real 120 0 袋长设定 DEN REAL TO UINT DEM 牵引轴的直径为 120mm DEM 10000 为牵引轴与主轴的电子齿轮比 D 为刀轴的直径 即 155mm 前后封轴设置为环形计数 20 位的 G5 伺服一圈实际有 2 的 20 次方 即 1048576 个脉冲 根据计算我们把前后封轴的环形计数的一圈设置为 48600 个脉冲 由于前后封轴装有减速机 减速比为 3 1 所以前后封轴的一圈设置为 48600 3 即 16200 个脉冲 这样每经过 48600 个 脉冲 前后封轴伺服转了 3 圈 而通过减速机后前后封轮刚好转了 1 圈 主轴环形计数的一圈设置为 48600 个脉冲 主轴为虚轴 没有加速机 所以主轴 1 圈设置 为 48600 个脉冲 前后封轴的同步角度设置为 75 度 我们把前后封轴的原点位置设置成封口垂 直朝上的位置 即前后封轴的热封位置大致为刚好转半圈的位置 即 24300 脉冲的位置 设置前 后封轴的同步区间为 24300 48600 75 2 360 19237 5 至 24300 48600 75 2 360 29362 5 电子凸轮表如下 主轴 虚轴 从 X1 运动到 X2 从轴 前后封轴 从 19237 运动到 29362 以上区间为从轴 前后封轴 与牵引轴的速度同步区间 热封就是在这这个区间完成的 主轴 虚轴 从轴 前后封轴 0 0 X3 19237 X4 29362 48600 48600 X3 24300 00 real 120 0 10000 00 48600 00 DEM 12 00 YD X4 24300 00 real 120 0 10000 00 48600 00 DEM 12 00 YD DEM 10000 00 3 1415926 real 120 0 袋长设定 DEN REAL TO UINT DEM 牵引轴的直径为 120mm DEM 10000 为牵引轴与主轴的电子齿轮比 YD 为前后封轴的直径 即 120mm 刀轴的电子凸轮表为 CamD 前后封轴的电子凸轮表为 CamY 根据以上公式可以看到 凸轮表的点会随着袋长的修改而改变 因此当袋长更改后 还需要通过程序 来动态修改凸轮表的值 使用 For 语句完成如下 3 主轴是速度控制 主轴的运行速度为 Z 速度 可以在触摸屏上设置 4 送料轴的电子凸轮表的设定 送料轴设置为环形计数 20 位的 G5 伺服一圈实际有 2 的 20 次方 即 1048576 个脉冲 根据计算我们把前后封轴的环形计数的一圈设置为 48600 个脉冲 由于送料轴装有齿轮减速 减速比为 1 6 1 所以前后封轴的一圈设置为 48600 1 6 即 30375 个脉冲 这样每经过 48600