Codesys使用电子凸轮实现追剪功能

追剪是对运动中的材料进行垂直切割的工艺。从轴刀架由等待位置开始加速，其速度达到同步速度后，刀架与材料的运动速度相等，两者相对静止，由刀架上的切刀对材料进行剪切。追剪在管材，型材的裁切中十分常见，即避免了材料的变形，又可以减小电机功率，降低成本 。追剪动作示意如下。

codesys使用电子凸轮实现三轴联动追剪功能_哔哩哔哩_bilibili

2、实现方法

之前我们已有介绍codesys电子凸轮的使用和凸轮曲线规划调整的方法，电子凸轮应用可参考博文：https://blog.csdn.net/qq_19979629/article/details/122426709

而追剪功能如果使用凸轮功能，实现起来也会相对方便，其难点在于凸轮曲线的规划。

2.1、追剪数学模型

要想实现追剪功能，首先需要确定追剪的配置和控制方法；

a、工艺流程：送料伺服（记为Y轴）输送原材料，不停歇，刀架移动伺服（记为X轴）左右移动，调整切刀位置，切刀升降伺服（记为Z轴）上下移动切断材料；

b、控制要求：在切割长度周期内，Y轴匀速运转，X轴从静止加速然后降速，必须在切割点时与Y轴速度相同，然后与Y轴同步匀速运行，Z轴在X轴Y轴同步区间内开始下降进行切割，切割完成后退回，X轴Y轴同步周期结束，X轴减速，再反向运行回到原点等待下一次动作，如视频动作所示；

c、控制方法，电子凸轮功能可以实现两轴的联动控制，追剪有3轴，那么我们需要建立两个凸轮关系，以Y轴为主轴，X轴与Z轴分别为从轴，建立Y轴与X轴凸轮关系记为凸轮1，Y轴与Z轴凸轮关系记为凸轮2；那么X轴与Z轴都会跟随Y轴动作实现各自的凸轮动作。

2.2、建立凸轮表与凸轮曲线

建立了追剪的数学模型，追剪主要分为3段，以此作为建立凸轮的依据，先创建Y轴与X轴的cam表，同时我们还需要考虑一些实际的情况：

a、比如切割材料，如果是木材，塑料等，切割速度可以快速，如果是金属，那切割速度就需要根据实际情况考虑，反应在模型里就是X轴Y轴同步的区间内，因此这段区间所占的时间T2不能小于完成切割的时间,那么Z轴的速度也就由此时间决定，因为机械设计确定后，Z轴下降完成切割的距离也就确定了；

b、X轴匀速运动，Y轴从0开始加速，两轴起点相同，到切割点速度也相同，因此在伺服额定转速下，需要给Y轴留够追X轴的时间T1；切割完成后，Y轴减速，再退回到原点，而且需要在下一次切割位置到达前回到原点，因此，也需要给Y轴留够足够的时间T3；因此，速度一定的情况下，切割长度越长，T1+T2+T3的时间也越长，追剪也越容易实现，同理，切割长度一定的情况下，速度越慢，追剪越容易实现。

根据以上结论，我们建立凸轮表cam1，以360为一个周期，T2区间（即X轴Y轴同步区间）为60-120，建立cam表先确定两个点，两点之间的段类型为Line，如图所示；



那么T1区间为0-60，在此区间Y轴为加速，减速，需要用多项式，段类型为Poly5，增加一个点，方便曲线调整修改，如图所示；



T3区间为120-360，此区间我留的时间较大，考虑Y轴需要先减速，再后退，若是Y轴可以提前退回到原点等待，并不影响整体追剪的流程，而多余的时间也可以分配给T1与T2，整体追剪的速度提升也可以以此为依据调整，如图所示；



此凸轮表建立后，Y轴与X轴凸轮曲线如图所示；



再建立Y轴Z轴的凸轮曲线cam2，只需要在60-120之间动作即可，其他都为0，如图所示：





2.3、程序编写

程序编写与之前的凸轮控制一致，只不过多一组 凸轮控制的程序，输入对应的轴与cam表就可以，主轴运行只需要写一条，再编写使能，停止程序就可以了，如图所示













3、可视化仿真

可视化页面的创建和变量连接这里不在详细叙述，画面如下：



三轴联动结果如视频所示，以此创建的凸轮可以实现追剪的功能。

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4、综述

本文主要介绍codesys通过电子凸轮实现追剪的功能，而实际应用种会碰到的包括追剪的精度问题，追剪速度匹配问题，以及切割长度调整问题等，设计和编写程序时都是需要考虑的，而本文使用仿真设计，并未涉及这些问题。

本文所涉及的codesys源程序可以在以下地址下载：

https://download.csdn.net/download/qq_19979629/75828416

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CSDN博客链接：Codesys使用电子凸轮实现追剪功能_tnt1314的博客-CSDN博客_追剪电子凸轮曲线