NJ电子凸轮培训资料

NJ电⼦凸轮培训资料

NJ电⼦凸轮培训资料

欧姆龙⾃动化（中国）有限公司FAE中⼼

2015年7⽉

⽬录

⼀、凸轮概述 (2)1、机械凸轮组成结构 (2)

2、机械凸轮的实现 (2)

3、电⼦凸轮的实现 (6)

⼆、NJ的凸轮指令和凸轮表 (8)1、NJ的凸轮指令 (8)

2、其它凸轮相关指令 (18)

3、NJ的凸轮表的设定 (21)

三、凸轮计算应⽤实现 (24)1、包封机变袋长凸轮计算实现 (24)

2、枕包机变袋长凸轮计算实现 (26)

①设备要求 (26)

②解决⽅法 (28)

③设置及程序 (33)

3、枕包机变袋长凸轮三次⽅优化实现 (33)

①飞剪功能实现 (33)

②凸轮曲线的三次⽅优化 (35)

③调试经验 (37)

4、⾊标补偿计算实现 (37)

①产⽣偏差的原因 (37)

②如何实现“纠偏”程序 (38)

凸轮概述1、 机械凸轮组成结构

机械凸轮机构⼀般是由凸轮、从动件和机架三个构件组成的⾼副机构

。凸轮通常作连续等速转动，从动件根据使⽤要求设计使它获得⼀定规律的运动。凸轮机构能实现复杂的运动要求，⼴泛⽤于各种⾃动化和半⾃动化机械装置中。

凸轮结构⽰意图2、 机械凸轮的实现

机械凸轮是⼀个具有曲线轮廓或凹槽的构件。⼀般可分为三类： 盘形凸轮：凸轮为绕固定轴线转动且有变化直径的盘形构件；如下图

这是凸轮的基本形式，凸轮绕固定轴旋转时，推杆（从动件）的位移规律是⼀定的。移动凸轮：凸轮相对机架作直线移动；如下图

从动件⼀般做成杆状，接触凸轮的部分装有滚轮，在凸轮上做纯滚动，从⽽带动从动杆移动。它可视为盘型凸轮的演化形式。圆柱凸轮：凸轮是圆柱体，可以看成是将移动凸轮卷成⼀圆柱体。

凸轮是圆柱体，可以看成是将移动凸轮卷成⼀个圆柱体。圆柱凸轮不再做往复直线移动，⽽是做旋转移动。前两种都可以看成平⾯运动形式，⽽圆柱凸轮则是⼀种空间运动形式。

机械凸轮从动件（推杆）⼀般具有3种不同形状。尖顶从动件

构造简单，尖顶能与任意复杂凸轮轮廓保持接触，但易于磨损，所以只适⽤于作⽤⼒不⼤和速度不⾼的场合。滚⼦从动件

克服了尖顶从动件的缺点，在尖顶处安装⼀个滚⼦，改善了从动件与凸轮轮廓间的接触条件。由于滚⼦和凸轮之间为滚动摩擦，所以磨损较⼩，故可⽤来传递较⼤的动⼒。在低速下，从动件的运动规律可以被看成纯旋转，但在⾼速时会有明显的滑移（偏离预期的运动轨迹）。平底从动件

与凸轮轮廓接触为⼀个平⾯，显然它只能与全部外凸的凸轮进⾏配合。其优点是凸轮与平底接触⾯间容易形成油膜，润滑较好，所以常⽤于⾼速传动中。

机械凸轮从动件的运动⽅式⼀般分为摆动和直动两种⽅式。摆动⽅式：从动件绕某⼀固定轴摆动摆动平底从动件凸轮机构

摆动滚⼦从动件凸轮机构

直动从动件：从动件只能沿某⼀直线路径做往复移动。直动从动件⼜可分为对⼼直动和偏置直动两类。划分的依据就是从动件的运动路径跟凸轮转轴中⼼是在同⼀直线上，还是存在⼀个偏置值对⼼直动偏置直动

凸轮机构的特点：只要设计出适当的凸轮轮廓，即可使从动件实现任意预期的运动规律，并且结构简单、紧凑、可靠。缺点是凸轮与从动件的接触处压强较⼤，容易磨损；凸轮轮廓加⼯⽐较困难，费⽤较⾼，通常⽤于传⼒不⼤的控制机构。

凸轮实物图3、电⼦凸轮的实现

电⼦凸轮是在机械凸轮的基础上发展起来的。从本质上讲，从动件的运动是⼀种“程序”的结果。因此，凸轮机构可以看成⼀种函数关系，凸轮的转动作为函数的输⼊，⽽从动件的位移作为函数的输出。相应地，凸轮设计者的⽬标就是建⽴⼀个“程序”，建⽴凸轮从动件的运动轨迹。

运动轨迹的函数可表⽰为：Y=f(θ)其中θ为凸轮旋转的⾓度（可理解为主轴位置），Y为从动件的摆动或直动位移（可理解为从轴位置），f(θ)就是电⼦凸轮关系（可理解为电⼦凸轮表）

凸轮关系⽰意图

电⼦凸轮属于多轴同步运动(Multi-Synchronized Motion)，这种运动是基于主轴(Master or Leading axis)和⼀个或者多个从轴(Slave or Following axis)系统。主轴可以是物理轴，

也可以是虚拟轴（⼀种算法，没有实际的输出）。

电⼦凸轮是在机械凸轮的基础上发展起来的, 传统机械凸轮是通过凸轮实现⾮线性的加⼯轨迹。⽽电⼦凸轮是直接将轨迹点输⼊到驱动器内，通过设定的计算⽅式进⾏伺服控制，达到和机械凸轮相同的加⼯⽬的，实现⼀种周期性的往复运动。

电⼦凸轮曲线可以采⽤多种描述⽅式，常见的采⽤⼆维表格分别描述主轴和从轴的值；也可以采⽤数学公式来描述。NJ 可以⽤Sysmac Studio 软件绘制电⼦凸轮曲线也可以编程计算后实时修改凸轮曲线。 电⼦凸轮曲线分类根据从轴的启动位置和终点位置是否⼀致，可以将电⼦凸轮曲线分为闭式曲线和开式曲线闭式曲线

开式曲线

⼀、NJ的凸轮指令和凸轮表NJ中关于电⼦凸轮有两条功能块指令MC_CamIn和MC_CamOut，分别⽤来对功能块所指定的轴启动和停⽌凸轮操作。

1、N J的凸轮指令

①MC_CamIn指令此指令功能⽤来启动凸轮表操作。

MC_CamIn输⼊参数：

1)参数Execute功能块的执⾏条件，⾮上升沿执⾏条件，初始化执⾏时会将功能块输出Busy和Active 输出置on，此后将Execute输⼊条件置为off凸轮表也可以照常执⾏。此功能块要先于主轴运⾏指令启动，否则凸轮表⽆法正常执⾏。

2)参数Periodic, Non-Periodic

此参数⽤来设置凸轮表是周期执⾏还是只执⾏⼀次。如果是设置为周期执⾏时，即使跟随的主轴是线性轴也可以正常周期执⾏。

3)参数StartMode

⽤来设置MasterStart Distance所要使⽤的是相对坐标还是绝对坐标。换句话说，MasterStart Distance参数⽤来控制从轴何时开始跟随主轴做凸轮运动，这个距离可以是主轴相对原点的⼀个绝对坐标值，也可以是相对StartPosition的⼀个相对坐标值。

例如下图中20度位置为StartPosition，60度为从轴开始运动的位置，中间的40度采⽤的是relative模式时设置的MasterStartDistance的参数值，⽽如果使⽤absolute模式的话就需要将MasterStart Distance的数值设置为60度。

4)参数StartPosition, MasterStart Distance.

StartPosition参数的数值会影响到凸轮表开始动作的起始点，当主轴到达StartPosition位置开始功能块的输出参数InCam才会值on，直到执⾏MC_CamOut。MasterStart Distance参数的数值会影响到凸轮表定义的从轴何时开始真正的跟随主轴运动。功能块的输出参数InSync开始变为on，直到执⾏MC_CamOut。例如，下图中的从轴会在到达MasterStart Distance设定的主轴位置瞬间启动。这个功能在使⽤时需要注意：从轴为了实现位置的跟随会瞬间有⼀个很⼤的加速到达在凸轮表中设定的与主轴相应的位置，这时对机械会有很⼤的冲击，并且伺服驱动器会报偏差计数器溢出错误。这两个参数只对第⼀次启动凸轮表有效，如果运动过程中主轴停⽌并⼿动复位为原点位置，再启动主轴运动，凸轮表依旧会继续前⾯的跟踪运⾏。⽽从轴如果⼿动复位NJ会报警重复操作。

5)参数Master Scaling, Slave Scaling这两个参数⽤来实现凸轮表中主轴或从轴的⽐例缩放功能。

6)参数MasterOffset，SlaveOffset

当MasterOffset设置

为⼀个正值时，像右图

所⽰凸轮曲线的主轴

坐标会向右横移⼀个

设置值。也就是主轴从

零点运动⼀个设定距

离后，再把当前位置当

做凸轮表的起始点。正

常的凸轮表是虚线部

分，移动后是实线部分。

实际应⽤时的效果是让主轴空跑⼀段设定距离后从轴才开始做凸轮跟随，与MasterStart Distance的区别是主轴开始运动时就已经满⾜从轴的跟随条件，只是到达MasterStart Distance设定的距离后从轴开始阶跃运动到跟踪距离。

两者都会有⼀段从轴不跟随主轴运动的距离，但是MasterOffset可以得到⼀个完整的凸轮曲线，⽽MasterStart Distance不能得到完整的凸轮运⾏曲线，MasterStart Distance之前的部分没有执⾏。当MasterOffset设置

为⼀个负值时，像右图

所⽰凸轮曲线的主轴

坐标会向左横移⼀个

设置值。也就是主轴在

零点时从轴就已经在

凸轮曲线中主轴在MasterOffset值位置

对应的从轴位置值。正常的凸轮表是虚线部分，移动后是实线部分。

实际应⽤时的效果是凸轮表执⾏条件⼀使能，主轴还没有运动时（在零位），从轴就会阶跃运动到上⾯所描述的位置处。接下来主轴开始运动，从轴做凸轮跟随剩下的曲线轨迹。与MasterOffset设置为正值时的区别是⽆法获得完整凸轮曲线。

与MasterStart Distance的区别是，MasterOffset设置为负值是在主轴在原点时得到⼀个从轴阶跃，⽽MasterStart Distance是在主轴到达设定距离后得到⼀个从轴阶跃。

当SlaveOffset设置

为⼀个正值时，像右

图所⽰凸轮曲线的

从轴坐标会向上移

动⼀个设置值。也就

是主轴在零点时从

轴在SlaveOffset值位置，并且将这个位置认为是凸轮表的起始点。正常的凸轮表是虚线部分，移动后是实线部分。

实际应⽤时的效果是凸轮表执⾏条件⼀使能，主轴还没有运动时（在零位），从轴就会阶跃运动到上⾯所描述的位置处。接下来主轴开始运动，从轴做凸轮跟随剩下的曲线轨迹。

与MasterOffset设置为正值时相同点：都可以获得完整凸轮曲线，不同点：是从轴的整体位置增⼤了⼀个设置值。与MasterOffset设置为负值时的相同点：功能块使能时从轴会有⼀个阶跃，不同点是：可以得到⼀个完整的运动曲线，但是坐标整体增⼤⼀个设定值。

当SlaveOffset设置为⼀个

负值时，像右图所⽰凸轮曲

线的从轴坐标会向下移动

⼀个设置值。也就是主轴在

零点时从轴在SlaveOffset

值位置，并且将这个位置认

为是凸轮表的起始点。正常

的凸轮表是虚线部分，移动后是实线部分。

实际应⽤时的效果是凸轮表执⾏条件⼀使能，主轴还没有运动时（在零位），从轴就会阶跃运动到上⾯所描述的位置处。接下来主轴开始运动，从轴做凸轮跟随剩下的曲线轨迹。

与MasterOffset设置为正值时相同点：都可以获得完整凸轮曲线，不同点：是从轴的整体位置减⼩了⼀个设置值。与