http://www.henanjusheng.com 2026-05-23 11:32 深圳市正運(yùn)動(dòng)技術(shù)有限公司

什么是電子凸輪?
在講電子凸輪前,我們先了解下機(jī)械凸輪,機(jī)械凸輪主要由主軸(凸輪)和從軸(推桿)構(gòu)成,將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動(dòng),基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。

? 機(jī)械凸輪
從圖可看出,機(jī)械凸輪靠主軸旋轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)推桿沿凸輪輪廓做周期性運(yùn)動(dòng)。但傳統(tǒng)機(jī)械凸輪存在固有機(jī)械剛性短板,一旦產(chǎn)品規(guī)格或生產(chǎn)工藝發(fā)生變更,就必須更換整套機(jī)械結(jié)構(gòu)。
而電子凸輪摒棄了物理機(jī)械聯(lián)動(dòng)的方式,無(wú)需依賴機(jī)械硬連接,即可實(shí)現(xiàn)推桿精準(zhǔn)同步跟隨運(yùn)動(dòng)。

? 電子凸輪預(yù)設(shè)軌跡示意圖
電子凸輪通過(guò)控制器預(yù)設(shè)凸輪曲線,并將此段運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)寫(xiě)入運(yùn)動(dòng)指令,轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),即可控制主從軸伺服電機(jī)按照目標(biāo)軌跡跑出對(duì)應(yīng)的位置、速度關(guān)系從而模擬機(jī)械凸輪的動(dòng)作,可通過(guò)修改軟件相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)即可調(diào)整運(yùn)動(dòng)曲線,靈活性高。
電子凸輪常用在對(duì)響應(yīng)速度、精度有要求的從屬控制應(yīng)用中(追剪、飛剪),例如包裝機(jī)、口罩機(jī)等,需要持續(xù)不斷送料,并按照不同規(guī)格長(zhǎng)度裁切獲取成品的設(shè)備。

枕式包裝機(jī)市場(chǎng)應(yīng)用

? 三軸枕式包裝機(jī)工作示意圖
枕式包裝機(jī)是一種將產(chǎn)品沿水平傳送帶移動(dòng),并通過(guò)包裝膜卷膜成型、縱封/橫封刀切完成制袋、填充、封口、切斷、成品等工序的包裝設(shè)備。
常用在日化、食品、五金、醫(yī)藥等行業(yè)自動(dòng)包裝生產(chǎn)線上。

傳統(tǒng)三軸枕式包裝機(jī)行業(yè)痛點(diǎn)
橫封刀運(yùn)動(dòng)曲線依賴機(jī)械凸輪,機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,調(diào)試耗時(shí)長(zhǎng);
精度穩(wěn)定性差膜材拉伸或傳動(dòng)誤差導(dǎo)致廢品率超5%;
維護(hù)成本高昂機(jī)械磨損頻繁,維護(hù)成本增加;
換型調(diào)整麻煩、效率低、柔性不足,難以兼容不同規(guī)格袋長(zhǎng)或新工藝生產(chǎn)需求。
隨著高端包裝設(shè)備升級(jí)改造,電子凸輪正成為枕式包裝機(jī)控制升級(jí)重要方向。本篇將通過(guò)介紹正運(yùn)動(dòng)EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器電子凸輪在包裝機(jī)的應(yīng)用,展現(xiàn)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)與落地價(jià)值。
正運(yùn)動(dòng)技術(shù)枕式包裝機(jī)解決方案
正運(yùn)動(dòng)針對(duì)上述問(wèn)題,特此開(kāi)發(fā)了基于EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器XPLC104E-V2的枕式包裝機(jī)解決方案,采用電子凸輪、色標(biāo)鎖存、多軸同步、相位補(bǔ)償?shù)裙δ?,?shí)現(xiàn)高速高精度同步控制和智能追剪。
方案封裝了枕式包裝機(jī)所需的關(guān)鍵工藝參數(shù),提升裁切位置、封口質(zhì)量一致性和設(shè)備生產(chǎn)節(jié)拍,并具備防空切,防空包功能減少材料浪費(fèi),送料軸無(wú)需擋條,可實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)錯(cuò)位間隔。

▌客戶應(yīng)用價(jià)值
可實(shí)現(xiàn)效率:≥230包/分鐘,精度:切包精度≤0.5mm(封包效率根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品大小和工藝決定)。
袋長(zhǎng)、速度、切點(diǎn)、相位補(bǔ)償參數(shù)可配方化管理,減少換規(guī)格時(shí)的機(jī)械凸輪的機(jī)械調(diào)整和程序修改。
集中運(yùn)動(dòng)控制、參數(shù)化調(diào)試和模塊化復(fù)制,降低設(shè)備開(kāi)發(fā)、調(diào)試、維護(hù)和換型過(guò)程中的綜合成本。

核心實(shí)現(xiàn)原理:電子凸輪控制
電子凸輪屬于多軸同步運(yùn)動(dòng),基于主軸外加一個(gè)或多個(gè)從軸系統(tǒng)。因此,枕式包裝機(jī)可實(shí)現(xiàn)“送料軸”、“送膜軸”、“橫切軸”三個(gè)軸的高速同步運(yùn)動(dòng),并通過(guò)相位補(bǔ)償(虛擬軸疊加修正主軸與從軸角度偏差),替代機(jī)械凸輪,消除軸間運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的誤差。

三軸同步控制
正運(yùn)動(dòng)技術(shù)為用戶提供了多種電子凸輪運(yùn)動(dòng)指令,可根據(jù)項(xiàng)目需求進(jìn)行應(yīng)用:
CAM:凸輪表運(yùn)動(dòng);
CAMBOX:跟隨凸輪表運(yùn)動(dòng);
MOVELINK、MOVESLINK:特定軌跡凸輪運(yùn)動(dòng),一般應(yīng)用于追剪應(yīng)用;
FLEXLINK: 特定軌跡凸輪運(yùn)動(dòng),又稱飛剪運(yùn)動(dòng),一般應(yīng)用于飛剪應(yīng)用。
枕式包裝機(jī)的刀切工藝可分為旋切和追剪,本次案例我們使用MOVESLINK自動(dòng)凸輪2指令來(lái)實(shí)現(xiàn)電子凸輪的追剪應(yīng)用。

01 指令說(shuō)明
MOVESLINK(distance,link dist,start sp,end sp,link axis[,link options][,link pos][,link offpos])
參數(shù)說(shuō)明:
distance:從連接開(kāi)始到結(jié)束,跟隨軸移動(dòng)的距離,此參數(shù)可正可負(fù),為正數(shù)正方向跟隨,為負(fù)數(shù)負(fù)方向跟隨,采用units單位。
link dist:參考軸在連接的整個(gè)過(guò)程中移動(dòng)的絕對(duì)距離,采用units單位。
start sp:啟動(dòng)時(shí)跟隨軸和參考軸的速度比例,units/units單位,負(fù)數(shù)表示跟隨軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)。
end sp:結(jié)束時(shí)跟隨軸和參考軸的速度比例,units/units單位,負(fù)數(shù)表示跟隨軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)。注:當(dāng)start sp = end sp = distance/link dist時(shí),勻速運(yùn)動(dòng)。
link axis:參考軸的軸號(hào)。
link options:連接模式選項(xiàng),不同的二進(jìn)制位代表不同的意義。
link pos:當(dāng)link options參數(shù)設(shè)置為2時(shí),該參數(shù)表示參考軸在該絕對(duì)位置值時(shí),連接開(kāi)始。
link offpos:當(dāng)link_options參數(shù)bit4置為1時(shí),該參數(shù)表示主軸已經(jīng)運(yùn)行完的相對(duì)位置。20170428以上固件支持。
02 追剪basic程序示例
RAPIDSTOP(2) WAIT IDLE(0) WAIT IDLE(1) DATUM(0) BASE(0,1) UNITS=10000,10000 ATYPE=1,1 DPOS=0,0 SPEED=1,1 ACCEL=2,2 DECEL=2,2 SRAMP=200,200 TRIGGER '自動(dòng)觸發(fā)示波器 VMOVE(1) AXIS(1) WHILE 1 MOVESLINK(0,1,0,0,1) AXIS(0) '型材運(yùn)動(dòng)1單位前,工作臺(tái)靜止 MOVESLINK(0.4,0.8,0,1,1) AXIS(0) '工作臺(tái)加速階段 MOVESLINK(0.2,0.2,1,1,1) AXIS(0) '速度跟隨階段 MOVESLINK(0.4,0.8,1,0,1) AXIS(0) '工作臺(tái)減速階段 MOVESLINK(-1,1.2,0,0,1) AXIS(0) '工作臺(tái)回到起始點(diǎn) WEND '運(yùn)動(dòng)軌跡和速度曲線 DPOS(0) '垂直刻度1,無(wú)偏移 DPOS(1) '垂直刻度1,無(wú)偏移 MSPEED(0) '垂直刻度1,無(wú)偏移 MSPEED(1)'垂直刻度1,無(wú)偏移

電子凸輪-追剪波形圖

電子凸輪追剪示意圖
核心實(shí)現(xiàn)原理:高速色標(biāo)鎖存
當(dāng)高速IO信號(hào)觸發(fā)時(shí),立即響應(yīng),鎖定當(dāng)前的電機(jī)/編碼器的位置,用來(lái)鎖定流水線產(chǎn)品經(jīng)過(guò)光電傳感器時(shí)的位置、鎖定包裝膜材料上色標(biāo)的位置等,并通過(guò)相位或疊加運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償,來(lái)保障后續(xù)橫封刀切時(shí)位置的準(zhǔn)確性。
色標(biāo)鎖存示意圖
通過(guò)鎖存功能可以實(shí)現(xiàn):
色標(biāo)記長(zhǎng)
自動(dòng)記錄色標(biāo)之間的膜長(zhǎng)度。
色標(biāo)補(bǔ)償
根據(jù)色標(biāo)鎖存的結(jié)果,自動(dòng)校正膜材拉伸誤差。
光電防切
判斷物料所處位置,切刀自動(dòng)避料,減少浪費(fèi)。
正運(yùn)動(dòng)枕式包裝機(jī)工藝流程

正運(yùn)動(dòng)控制器在枕式包裝機(jī)解決方案優(yōu)勢(shì)
01 豐富的通訊硬件接口
方案支持模擬量、以太網(wǎng)、RS485等多種通訊與控制接口,可靈活集成溫控器、打碼機(jī)、變頻器等外圍設(shè)備,提升整機(jī)自動(dòng)化水平。

溫控器控制
支持模擬量輸出與PID動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié),可獨(dú)立控制橫封/縱封溫度,設(shè)備在無(wú)生產(chǎn)狀態(tài)下,自動(dòng)降低加熱功率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。
打碼機(jī)通訊
通過(guò)網(wǎng)口通訊控制打碼機(jī),支持寫(xiě)入生產(chǎn)日期、產(chǎn)品型號(hào)等字符串信息,并與配方參數(shù)綁定,提升生產(chǎn)切換的靈活性。
變頻器控制
通過(guò)RS485通訊控制變頻器,實(shí)現(xiàn)多段速度調(diào)節(jié),滿足不同工況下輸送、送料及輔助機(jī)構(gòu)的速度控制需求。

02 豐富的枕式包裝機(jī)工藝功能
具備定袋長(zhǎng)、防空包、防切袋、位置功能、皮帶補(bǔ)償、產(chǎn)品測(cè)長(zhǎng)、配方管理、溫控、報(bào)警等。




03 智能防切袋
前端光電傳感器檢測(cè)到產(chǎn)品錯(cuò)位時(shí),系統(tǒng)根據(jù)上包料尾位置、下包料頭位置及夾膜時(shí)間,判斷產(chǎn)品是否進(jìn)入異常橫切區(qū)域,系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)防切袋功能,保護(hù)橫封刀不切到錯(cuò)位物料,從而保護(hù)橫封刀免受機(jī)械損傷。

04 配方管理
支持多配方功能,調(diào)用不同配置文件,實(shí)現(xiàn)多種產(chǎn)品快速切換加工。

05 提供All In One的全國(guó)產(chǎn)IDE RTSys運(yùn)控開(kāi)發(fā)平臺(tái)
支持RTBasic語(yǔ)言開(kāi)發(fā),靈活配置電子凸輪曲線,滿足復(fù)雜工藝需求。

RTSys軟件的API接口可以支持客戶使用各種環(huán)境與上位機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目代碼的編程、測(cè)試、調(diào)試與配置,實(shí)現(xiàn)自定義上位機(jī)和顯示界面、操控界面的開(kāi)發(fā)。

EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制器 XPLC104E-V2

XPLC104E-V2經(jīng)濟(jì)型多軸運(yùn)動(dòng)控制器是一款兼容EtherCAT總線和脈沖的獨(dú)立式運(yùn)動(dòng)控制器,用以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、直線插補(bǔ)、電子凸輪等控制需求,支持高速色標(biāo)鎖存,相位補(bǔ)償?shù)劝b行業(yè)的核心功能,具有豐富的通訊接口,非常適用于包裝設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)合。
硬件信息
支持4-12軸運(yùn)動(dòng)控制;
EtherCAT總線最快1ms的刷新周期;
脈沖輸出模式:方向/脈沖或雙脈沖;
支持編碼器位置測(cè)量,可以配置為手輪輸入模式;
每軸最大輸出脈沖頻率500kHz;
軸正負(fù)限位信號(hào)/原點(diǎn)信號(hào)可以隨意配置為任意通用數(shù)字輸入口;
EtherCAT接口、RS232串口、RS485串口、以太網(wǎng)接口;
支持電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸、12軸直線插補(bǔ)等
多種程序加密手段,保護(hù)客戶的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專注于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動(dòng)控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā),是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動(dòng)技術(shù)匯集了來(lái)自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才,在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時(shí),積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究。主要業(yè)務(wù)有:運(yùn)動(dòng)控制卡_運(yùn)動(dòng)控制器_EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)_視覺(jué)控制器__運(yùn)動(dòng)控制PLC_運(yùn)動(dòng)控制_機(jī)器人控制器_視覺(jué)定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動(dòng)控制卡等等。