凸轮及同步控制指导说明

目录
凸轮及同步控制指导说明 (3)
1 凸轮简介 (3)
1.1 凸轮基本原理 (3)
1.2 了解机械参数 (4)
2 三种基本模式 (6)
2.1 旋切/飞剪 (6)
2.1.1 试运行 (9)
2.1.2 显示 (14)
2.1.3 配置功能 (15)
2.2 追剪 (31)
2.2.1 试运行 (32)
2.2.2 显示 (37)
2.2.3 配置功能 (38)
2.3 通用凸轮 (50)
2.3.1 界面介绍 (50)
2.3.2 试运行 (53)
2.3.3 配置功能 (55)
3 故障处理 (58)
4 常见问题 (59)
5 功能码 (60)
龙门同步控制说明 (69)
1 基本原理 (69)
2 系统配线图 (69)
3 参数的设定 (71)
4 对位回零方式 (73)
5 后台监控通道 (75)
6 步骤 (75)
凸轮及同步控制指导说明
1凸轮简介
本说明书介绍了如何正确使用汇川电子凸轮专用伺服驱动器。

在使用（安装、运行、维护、检查等）前，请务必认真阅读本说明书。

另外，请在理解产品的特性后再使用该产品。

本产品的主要特点有：
（1）伺服驱动器与运动控制器结合为一体化控制器。

（2）使用高精度电子凸轮生成运动轨迹，速度、加速度曲线都平滑变化，使电机的速
度指令、转矩指令没有阶跃变化，可以大幅度减小机械缓冲。

（3）支持自由曲线规划、同步旋切、自动追剪、等电子凸轮功能。

（4）可跟踪标点位置（色标、孔位及凸点等）实时调节进行剪切。

可用于印刷纸、包装袋等需要补偿印刷/位置偏差的剪切。

（5）支持相位调整功能。

可用于医用卫生纸等没有色标但需要补偿位置偏差的剪切。

（6）支持Modbus、与PLC，HMI等通讯，实时修改凸轮数据、方便灵活使用。

（7）剪切长度范围可达到65535.000mm，设定可精确至um单位。

（8）可包含人性化的订单自动切换功能。

（9）自由曲线规划功能，大容量EEPROM可使设置的点数多达272个。

（10）人性化的图形规划界面、自由上传、下载的功能使用户在使用时更加形象、具体、方便。

（11）支持多刀系统。

这样剪切效率更高。

（12）具备仿真进料功能，方便调试。

静态仿真功能在调试的过程中避免意外的发生。

（13）汇川可提供整套设备，包括进料驱动器、裁刀伺服、PLC和HMI等。

1.1凸轮基本原理
凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，它把运动特性传递给紧靠其边缘移动的推杆，推杆又带动机架做周期性运动。

凸轮机构一般是由凸轮，从动件和机架三部分组成。

如图1.1所示这就是一个典型的凸轮机构。

图1.1机械凸轮
通过对凸轮运动过程的观察和分析，能够看出推杆的位置随着凸轮变化不断变化得到如图1.2所示：
图1.2机械凸轮解析
由上面的内容我们了解了，推杆的位置随着凸轮的周期性运转而呈现周期性的变化，其运动特性与机械凸轮的外形相关，定义凸轮为主轴，推杆为从轴，那么凸轮的实质就是从轴对应主轴的一种函数关系。

而且用户使用凸轮的时候并不是凸轮整个周期都对器件的加工起着绝对性的作用，可能几个关键点、关键段是用户关心的，也就是说实际对加工效果起绝对性作用的是这几个点、段的位置速度等。

由此我们可以想一种方法让伺服控制推杆直接走出图1.2所示的曲线，就可以省掉机械凸轮，替代机械凸轮后，伺服实际行走的曲线是由内部规划的曲线，即电子凸轮。

电子凸轮具有灵活、节约成本，减小机械噪音等优点。

汇川的电子凸轮分为三种：旋切/飞剪，追剪，通用。

前两种是对两类特殊运动方式的集合是电子凸轮的一个子集，为了简化方便使用才单独设立这两种模式。

通用凸轮模式是一种非规则曲线的设计模式。

针对三种模式汇川提供了可交互式图形界面来设计，用户只需要根据需要在图形中进行相关设置即可满足使用要求。

1.2了解机械参数
1.2.1 相关的机械参数：
送料辊直径，送料机构传动比，送料测长编码器线数；裁刀直径，裁刀机构传动比，以及是否多刀（裁刀转一圈的剪切次数）；
根据这些参数，计算如下参数：
（1）测长轮每转脉冲数、测长轮周长信息。

（2）裁刀周长，裁刀传动比；
（3）追剪：机台有效行程，此值为实际机台的长度的70%以下，机台长度过短，可能会
出现裁切无法完成，或者冲到前限位的情况；
（4）追剪机台电机转一周对应导程和传动比，追剪需要此参数；
（5）进料速度范围(m/min)内的裁刀电机速度范围(rpm/min)，以此判断电机的选型等；（6）进料检测精度。

即进料编码器1个脉冲（4倍频前）对应的进料长度；
（7）裁刀检测精度，即裁刀编码器1个脉冲对应的裁刀转过的长度。

根据进料检测精度、裁刀剪切精度，可以判断是否有可能达到是否能满足精度要求；根据进料电机速度范围、裁刀电机速度范围等信息，可以判断现场的机械传动比和编码器选型是否合理。

1.2.2裁刀最高线速度的关系：
剪切长度可以比裁刀周长短。

剪切长度越短，裁刀最高线速度会越高，所以不能短太多。

短料剪切时，主机最高速度需要降额处理。

可参考下表：
1.2.3 影响剪切精度的可能因素：
除了机械精度、编码器精度、伺服的控制精度影响剪切精度之外，还可能有以下因素影响：
（1）进料速度波动大。

可能电机速度不稳，或者进料测长机构造成信号不稳；
（2）编码器安装不妥。

例如与电机不同心、打滑等；
（3）裁刀加减速太剧烈。

一般在剪切长度比裁刀周长短很多，或者进料速度很高时出现；（4）选型不合理。

例如电机速度太低，可能是传动比太小造成。

或者速度太高，如超过了额定转速；
剪切点信号受干扰。

单次裁切周期进来两个剪切点信号
2三种基本模式配线图
2.1旋切/飞剪
在我们的方案中，凸轮控制的是刀棍的运动轨迹。

有同步区和非同步区之分。

即在同步区刀头和料的速度保持同步，当剪切完成后刀棍将不作匀速运动而是根据料长调整刀头位置准备下次剪切。

实际应用中不同的刀棍可实现不同的工艺，如冲孔，印花，横封等如下图。

此外，在实际应用中为了减少剪切阻力，通常会采用飞剪。

实现上有两种，一种是通过刀头和刀棍中轴不平行或者刀头各点到刀棍中轴距离不相等来实现，另一种是控制上让刀头的速度大于送料速度来实现。

不管是旋切还是飞剪，下面统称轮切。

轮切最基本的要素：进给轴，刀棍轴及他们的测速机构。

进给轴的测速方式大致分为：电机编码器（motor sensor）测速、摩擦棍编码器（pinch roll sensor）测速、测速轮编码器（measuring wheel）
刀棍轴的测速可以用电机编码器和刀棍轴编码器。

刀棍定义
2.1.1 试运行
正确完成下述基本设置后可以让设备动作起来，但是基本设置仅仅是能让设备试运行起来，为了达到最终好的效果必须配置相应功能（具体见‘可配置功能’章节）。

正确的步骤应该是先利用仿真功能进行试运行，正常后切换到实际的试运行。

然后正常后再进行功能配置优化以达到需要的效果。

2.1.1.1
基本参数
框图
通用参数
旋切/飞剪参数
相关DIDO
伺服使能信号
凸轮使能信号
凸轮脱离信号
说明：表示当前电子凸轮是否啮合
2.1.1.2步骤
a.根据框图设置下述通用参数，
H0500=4（横切凸轮）,H0501与H0515脉冲口和脉冲形态，H1305=0（不仿真）,H1300=1（旋切/飞剪）
b.设置上述旋切/飞剪参数
c.设置DIDO功能
d.启动伺服使能
e.启动凸轮使能
2.1.1.3后台设置
设置区可对所涉及的参数进行设置，设置后在图形显示区会自动显示从轴速度和位置。

状态显示部分会根据驱动器的实际设置来显示当前DIDO的状态。

●打开后台如下图选择‘飞剪’
弹出画面点击订单长度，弹出订单长度对话框。

试运行时直接设置订单1长度即可。

(其他可知在配置功能<订单功能>中有详解)。

（后续对话框中点击‘应用’则立即在图形框显示更新效果，点击‘写入’则更新到驱动器，点击‘读取’则从驱动器中读取相关设置并在图形框显示曲线）
●点击测长轮设置，弹出如下画面，设置测长轮周长和测长轮每转脉冲数即可。

其他设置
和配置功能相关。

（立即剪切长度在配置功能<立即剪切功能>中有详细说明。

剪切前置量和初始剪切长度选择在<重新啮合处理功能>中有详细说明，主轴位置滤波在<干扰滤波功能>中有详细说明）
●点击裁刀设置，弹出对话框中修改裁刀周长，如例设置400000。

设置裁刀个数，裁刀
传动比，同步区范围。

示例波形如右图。

其他参数设置在配置功能中有详细说明。

（旋切等待位置参考<凸轮暂停功能>，裁刀位移步进长度参考<主轴移相功能>，飞剪补偿系数参考<飞剪功能>，停机方式选择和飞剪停机前置量参考<凸轮离合时停止方式选择>，切点修正选择、切点修正范围和切点信号有效区间参考<切点信号相关功能>）
●上述设置完成后通过设置‘模拟进料速度’可在图形框显示不同速度下的从轴运行曲线。

这时曲线都是模拟的，当参数下载到驱动器运行后的曲线应该和仿真的曲线是一致的。

●色标信号相关功能设置在色标点设置对话框，具体可参考配置功能章节<色标相关信号
功能>
2.1.2显示
2.1.3配置功能
2.1.4.1仿真功能
仿真功能指不需要外部实际的主轴输出，通过从轴内部参数H1306模拟主轴速度来达到调试目的。

仿真分为两种：静态仿真，动态仿真。

静态仿真
不需要使能伺服，电机静止状态下就可以模拟并查看仿真的从轴输出曲线等信息。

动态仿真
需要使能伺服，此仿真模式，电机会按照从轴的输出旋转。

步骤
1.启动DI前根据试运行步骤设置好基本参数。

（详见上节）
2.根据需要设置仿真类型H1308为1（静态仿真）或者0（动态仿真）
3.设置仿真主轴速度H1306和斜坡时间H1307
4.设置指令来源H1305=1
5.启动凸轮使能
6.启动伺服使能（如果静态仿真忽略此步）
2.1.4.2订单功能
订单功能可以用于定制不同的剪切料长，而且可以在不同料长之间灵活切换。

订单间切换可用DI选择也可用剪切次数到达。

在订单方式2下有订单完成输出、订单接近完成输出信号，订单次数清零功能可实现重复当前订单。

相关设置对应后台软件《订单长度》对话框。

此功能在H1315选择非0时起用。

说明：
H1315=0时不切换订单长度按照H13.16。

H1315=1时通过DI端子选择对应第几组订单。

请看DI 功能FunIN.43 、FunIn.44的设置;
H1315=2时订单先按照第一组订单剪切长度剪切第一组剪切次数，完成后自动切换到第二组订单，依次剪切，当下一组剪切次数为0时，则系统自动返回到第一组订
单；当第四组加工完时，系统也自动返回第一组订单。

注意：订单剪切长度（1~4）
和订单剪切次数（1~4）对应功能码H13.16~H13.27。

另外我们订单长度的更新是在每次进入同步区起始点更新，所以想下一刀立即更换剪切长度要在加速区更改。

说明：当订单方式H1315选择为数量到时切换，则订单1剪切设定次数后自动切换到下个订单2
说明：
号只在订单方式2有效。

相关DIDO
订单选择
说明：此选择仅在订单方式H1315选择为1（DI端子选择）时有效。

订单的切换在同步区，故订单选择应该在本次剪切完成，进入下次同步区前完成。

订单次数清零
说明：此DI有效时将当前订单的次数立即清零，这样可实现立即重启此订单。

订单完成
说明：此信号在本此订单最后一次剪切完成前，进入同步区范围时给出。

此信号只在订单方式2有效。

订单接近完成
步骤：
1.停机状态，选择订单方式H1315
2.根据订单方式设置每个订单的长度、剪切次数（方式2时需要）
3.根据订单方式设置DI功能，根据需要设置DO功能
4.启动伺服
5.使能凸轮则可实现此功能
2.1.4.3立即剪切功能
此功能仅在长料剪切时有效，即存在等待段(是否存在等待段可通过后台图形框从轴位置是否存在台阶判断)。

当从轴处于啮合等待段时，如果立即剪切DI（FunIn.45）从无效变为有效，则当前剪切长度变为立即剪切（H1310）设定值，剪切完成后自动切换到原来状态。

使用此功能可对运行中的废品进行及时清理，减少浪费。

若立即剪切设定长度小于同步区一半时则实际剪切长度不等于立即剪切长度。

相关设置对应后台软件《测长轮设置》对话框
2.1.4.4重新（初次）啮合处理
相关设置对应后台软件《测长轮设置》对话框
重新（初始）啮合剪切长度选择
说明：[1]:所谓的第一刀就是当伺服段使能或段凸轮使能信号、循停信号时，刚开始运行凸轮时第
一刀的处理，也是第一次进入同步区之前凸轮的处理。

[2]:为0时停机记忆长度，选择此功能是无论是循停和凸轮暂停等切点位置都不会改变。

如下图所示，从轴控制电机旋转每个周期都可以使标签耦合上，如果凸轮轴停下、选择了此功能后可以继续对上主轴的位置，继续使标签耦合（在停止主轴时，凸轮轴下次剪切还会剪切到正常运行时的点，在停止凸轮轴时 剪切位置依然不会变只是过了几个主轴周期）。

[3]:为1时按照剪切长度作为第一刀主轴的运行的长度。

[4]:为2时按照H13.38设定的色标到原点的距离剪切作为第一刀主轴的运行的长度。

如果使
用触发方式，必须设置H13.12为2、色标开关到同步区的距离必须小于剪切长度，且色标的位置在靠近原点开关进料的方向一侧。

如选择色标触发模式，一直没有色标触发时凸轮轴不会动作的。

[5]:另外停机记忆的处理在有高速DI 原点开关时要求必须 原点就是切点。

H1425=0;
[6]: 第一刀选择停机记忆时，如果是第一次更改机械参数或者第一次使用，很明显直接选择停
机记忆就不对了，可以选择按照剪切长度裁切，调整主、从轴相位，相位正确后再调成停机记忆。

如上图所示,刀逆时针旋转，切点位置在最下方，那么当前的初始位置就是旋切 等待位置，把H14.05设置为约200°，那么使用第一刀按照剪切长度裁切的话就能保证最下
方的切点在同步区。

重新啮合过速保护
当凸轮重新啮合、凸轮暂停解除后再次剪切时为了避免速度过快，需要设置前置量H1313
来进行保护限制从轴速度。

说明：此参数表示从轴运行到同步区时，主轴最小的移动量。

建议设置为从轴调整区的80%和切长之间的较小值。

2.1.4.5凸轮暂停功能
此功能的目的是在凸轮啮合状态下通过DI （FunIn.52）控制凸轮暂停。

当此DI有效时，凸轮运行到H1405设定的等待位置后停止，直到此DI解除有效。

停止过程通过H1415来控制停机快慢，H1415指主轴走多少距离从轴停止到等待位置。

主轴速度一定的情况下，值越小，从轴停止速度越快，时间越短。

但是H1415参数只在短料裁切时才有效。

相关设置对应后台软件《测长轮设置》对话框
相关设置对应后台软件《裁切设置》对话框
说明：此参数只在短料剪切时有效，此参数设定出同步区后主轴走多少距离从轴才停止到等待位置
2.1.4.6凸轮离合时停止方式选择
凸轮从啮合状态离合时根据H1411（停止方式）可选择凸轮立即停止或者停止到等待位置（H1405）.
相关设置对应后台软件《测长轮设置》对话框
相关设置对应后台软件《裁切设置》对话框
说明：当凸轮使能信号处于离合状态时，如果选择立即停止则凸轮处于非同步区时立即停止，同步区时在出同步区位置停止；若选择方式1，则运行到H1405设定的等待位置然后停止，停止过程通过H1415来控制停机快慢，H1415指主轴走多少距离从轴停止到等待位置。

主轴速度一定的情况下，值越小，从轴停止速度越快，时间越短。

但是H1415参数只在短料裁切时才有效。

说明：此参数只在短料剪切时有效，此参数设定出同步区后主轴走多少距离从轴才停止
2.1.4.7长料剪切时裁刀停止位置选择
当剪切长料时，裁刀在非同步区可以停止。

此功能可设定长料剪切时裁刀停止的位置。

说明：等待位置以切点为0度点。

相关设置对应后台软件《裁切设置》对话框
2.1.4.8主轴移相功能
通过正向DI（FunIn.48）反向DI（FunIn.49）控制主轴的相位。

当FunIn38或者FunIn39无效到有效的变化一次则主轴相位往前或后偏移一定的量（H1330）。

此功能可用于实时调节主从轴相位关系。

此功能不能和色标修正切长功能共用。

相关设置对应后台软件《裁切设置》对话框
2.1.4.9飞剪（甩料）功能
旋切时为了减少同步区的剪切阻力，或者剪切后料能比主轴线速度稍快的甩出。

说明：此参数控制同步区从轴的速度，如果大于100%则从轴速度大于主轴速度，但是不是线性比例，应用中可从小往大实验确定。

相关设置对应后台软件《裁切设置》对话框
2.1.4.10切点信号相关功能
相关设置对应后台软件《裁切设置》对话框
切点遮没功能（默认有效）
作为外部DI输入信号，经常会受到干扰。

为了滤除这种干扰，可以采样此遮没设置。

说明：切点信号在理论切点位置左右X（切长*H1414）范围内到达有效。

从轴切点偏移修正
使用此功能可自动调整切点到同步区的中点。

且仅当切点偏移在超过一定范围（H1413）才有效。

在初始位置不确定的情况下，计算的同步区和实际刀棍物理上要求的同步区不是一一对应的，这时使用此功能可行。

说明：此参数为1时，修正功能起用。

说明：此参数对应的实际限制范围为同步区长度的百分比。

切点位置偏移真实切点信号位置的距离在此范围外时，修正才有效，小于该值则不调整，频繁调整可能导致切长不准。

说明：此修正功能以切点信号为基准点，故必须有此信号。

有时候切点信号无法安装到实际切点位置，可能偏移一定角度，这是就需要设置这个偏移角度（H1425）。

实际上这类信号会经常受到干扰，为了避免干扰，应该设置信号有效区（H1414）。

说明：切点信号偏移实际切点的距离
说明：切点信号在理论切点位置左右X（切长*H1414）范围内到达有效。

裁刀周长自动修正功能
当裁刀周长设置不准时，会出现跑偏的现象，同时裁刀周长精度不能满足要求时，可以用此功能自动修正裁刀周长。

使用此功能必须有切点信号（DI9），通过切点信号进行修正。

说明：此信号固定在DI9端子，接线时必须正确。

切点位置应该固定，不能有抖动漂移，当每次切点信号不准时可能导致修正无效而且效果变更差。

为了防止干扰的切点信号，需要设置合理有效区（H1414）。

有时候切点信号无法安装到实际切点位置，可能偏移一定角度，这是就需要设置这个偏移角度（H1425）。

说明：切点信号偏移实际切点的距离
说明：切点信号在理论切点位置左右X（切长*H1414）范围内到达有效。

切点计数
切点发生次数可通过下面参数获得，通过此参数可统计产量等。

此参数可通过DI（FunIn.51）进行清零。

2.1.4.11色标信号相关功能
色标信号可以用来触发剪切，可以用着色标跟踪等，还可以用数标功能、遮没功能来辅助。

相关设置对应后台软件《色标点设置》对话框
色标遮没
色标遮没功能，有根据基准色标的选择分为两种方式，自动和手动。

自动将第1次色标作为基准色标点，手动则可通过DI手动选择基准点。

自动色标屏蔽，使用H1432=1使能，这时当色标间距在H1427---H1430之间时才认为当前色标有效。

第1次色标认为是有效色标，后续以此色标为基准。

手动色标屏蔽，H1432=0时，可使用DI（Funin56）对基准色标进行有效选择，当DI有效时屏蔽色标信号，在DI从有效到无效变化后的第1次色标作为基准色标，以此基准测量两个色标间距，当间距小于H1427时认为是有效色标。

说明：如下图，当两色标间距大于H1427且小于H1430时，当前色标有效。

当手动屏蔽DI 有效到无效变化一次后，变化触发后色标距离S小于H1427，则此色标舍弃。

色标间距修正切长
此功能可单独使用，数标功能混合使用，不能和跟标功能混用。

利用色标之间的间距修正切长。

此功能适用于一些柔性材料，在加工时有些细微形变的场合，色标间距变化不能超过色标有效范围（H1340），否则容易报错。

说明：开启此功能，剪切长度将根据实际的色标间距裁切。

色标有效遮没功能仅在H13.35为跟踪模式或者色标间距修正切长功能时才有效，同时这两个功能对色标间距的均匀性有较高要求，间距均匀性超过有效范围则很容易报警，故需要合理设置此参数。

说明：示意图如下，有效区的时候触发色标开关，其触发才有效，其他时刻视为无效防止色标开关误触发影响加工效果。

即前后两次色标间距L，剪切长度为S，|L-S|/S <H13.40则该色标点信号有效。

数标功能
有色标应用的场合，此功能可控制有效色标的间隔选择，将间隔内的色标忽略。

此功能可以和色标间距修正切长功能、跟标功能中触发模式一起使用。

说明：设置为0关闭此功能；为1，则每个色标信号都是有用信号。

设置为N，则1，N为有用色标，间隔N-1个色标。

标点清零目前只在追剪中有用。

跟标功能
说明：触发模式时请置H13.12=2. 触发模式是只有长料剪切时才有效（即必须包含等待区），可以应用到色标间距不均匀的情况使用。

色标跟踪模式必须色标均匀时使用。

触发方式
此方式只在长料剪切时有效，即裁刀切完后停在等待区（H1405）时，如果色标到来，则进行下次剪切。

此功能可以和数标功能配合一起使用。

此模式必须正确设置色标到原点（切点距离）。

说明：按照下图对比实际，设置正确的切点到色标的距离H13.38,该值的大小影响切点的位置，实际加工时切点偏离色标时请调节此值。

飞剪时，此值为标点
到切点的距离，追剪时，为标点到原点的距离。

跟踪模式
跟踪模式就是跟踪色标以便剪切到色标上。

此模式下必须起用色标遮没并正确设置，同时要设置色标传感器到切点的距离H1338。

此修正是把H1338值为基准，故基准不对，则后面的修正也是错误的。

当色标间距基本均匀，而切点不在色标点时可用此模式修正。

此时误差量是切点和色标点的偏移量。

当色标间距均匀度很差时无法使用此模式。

色标跟踪时切点补偿有效范围1
色标跟踪时切点补偿有效范围2
色标跟踪时切点补偿慢调增益1
色标跟踪时切点补偿慢调增益2
说明：范围的值=切长* 范围设定的百分比。

当切点和标点测得的误差量小于范围2，则将误差量乘以增益2作为最终的补偿值；
当测得的误差量大于范围2且小于范围1，则将误差量乘以增益1作为最终的补偿值；
当测得的误差量大于范围1，则直接补偿。

2.1.4.12中断事件
此功能是凸轮啮合状态下，当中断事件功能（H1419）使能后，从轴进入中断模式，有3种模式行为（H1420）供选择：
行为0——是每次触发DI（FunIn53），从轴从当前位置开始不跟随主轴而是按照设定的速度（H1421）和斜坡（H1422）规划曲线运行一周后停到等待位置(H1405)
行为1——是DI触发一次后，运行完定长自动切换到原来的凸轮模式
行为2——是长度判断连续剪切，可通过DI（FunIn54）切换到凸轮模式。

所谓的长度是指设定的主轴前置量（H1423）, 从轴等待主轴走了H1423的长度后按照设定的速度（H1421）和斜坡（H1422）规划曲线运行一周停到等待位置。

说明：1.为0时、从轴在B点等待触发，触发一次运行一周，在运行过程中触发无效。

2. 为1时、从轴逆时针旋转一直跑凸轮模式，A点触发了DI FunIn.49 ，则立刻切换到定速的事件。