台达电子凸轮设计解读
凸轮机构的设计和计算
凸轮机构的设计和计算凸轮机构是机械传动中常用的一种机构，它可以将旋转运动转化为直线或者非圆轨迹运动。
在机械设计中，凸轮机构的设计和计算是一个重要的环节，下面将从凸轮的选择、轮廓线的设计、凸轮刚度的计算以及凸轮与连接杆的配合等方面进行详细探讨。
一、凸轮的选择凸轮的选择主要考虑两个因素，一是工作台速度要求，二是工作台运动规律要求。
根据工作台速度要求，可以确定凸轮直径或转速，并结合工作台的惯性力矩计算，选取合适的凸轮惯量。
根据工作台运动规律要求，可以确定凸轮的轮廓线类型，如简单凸轮、非圆滚子凸轮等。
二、凸轮轮廓线的设计凸轮的轮廓线设计可以按照几何法或图形法进行。
几何法常用于简单凸轮的设计，通过几何学原理计算得到凸轮的轮廓线。
图形法常用于复杂凸轮的设计，通过图形法绘制凸轮的轮廓线。
对于简单凸轮的设计，可以先确定凸轮的中心轴线，然后根据工作台的运动规律要求，计算得到凸轮相对于中心轴的偏置量。
根据几何关系，可以发现工作台特定点的运动与该点到凸轮中心轴的距离成正比关系，因此可以画出凸轮轮廓线。
对于复杂凸轮的设计，可以根据工作台的运动规律要求，通过图形法绘制凸轮的轮廓线。
首先，在平面上绘制凸轮的中心轴线和工作台的运动轨迹，然后根据几何关系，绘制工作台各点与凸轮中心轴的距离曲线，最后得到凸轮的轮廓线。
三、凸轮刚度的计算凸轮机构在工作过程中会受到惯性力矩的作用，因此需要进行凸轮刚度的计算。
凸轮刚度可以通过应力分析的方法进行计算，可以分为弹性刚度和塑性刚度。
弹性刚度计算可以根据凸轮的材料及几何尺寸进行，通过几何学和材料力学的知识，可以得到凸轮的弹性变形及应力分布。
而塑性刚度计算则需要根据凸轮的材料本构关系及极限变形条件，通过材料损伤理论及极限分析法进行计算。
四、凸轮与连接杆的配合凸轮与连接杆的配合是凸轮机构中的关键问题。
凸轮与连接杆之间要保持一定的配合间隙，以确保运动的精度。
配合间隙的大小应根据凸轮的制造及组装精度、工作台的运动精度要求等因素进行综合考虑。
凸轮轮廓设计—解析法
s
B’ h A o δ t t δs’ δ
一、从动件的常用运动规律 名词术语： 基圆半径、 推程、 基圆、 推程运动角、 远休止角、 回程、回程运动角、 近休止角、 行程。一个循环
D δs’
δh
r0
δt
δs δh
作者：潘存云教授
ω
B
δs
C
1.等速运动规律 在推程起始点：δ =0， s=0
3)偏置直动尖顶从动件盘形凸轮 已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω 和从动件的运动规律和偏心距e， 设计该凸轮轮廓曲线。
7’ 5’ 3’ 1’ 1 3 5 78
e -ω
ω
k12 k11 k10 k9
8’
9’ 11’ 12’ 13’ 14’ 9 11 13 15
15’ 15 14’ 14 13’ 12’
y e rr s0 r0 ω e r0 y
O
-ω δ
x=x(δ ) y= y(δ )
B0
x
n θ x
偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构
δδ
作者：潘存云教授
n
s
已知：r0、rr、e、ω、S=S(δ) 由图可知： s0＝(r02-e2)1/2
x= (s0+s)sinδ y= (s0+s)cosδ
s0
+ ecosδ - esinδ
φ4
A4
φ6
A5
φ5
2.2.2
解析法设计凸轮的轮廓
图解法的缺点？ 解析法的优点？
极坐标法求轮廓曲线的解析表达式--- 参数方程 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构 （反转原理+极坐标） 已知条件：e、rmin、rT、S2=S2(δ1)、ω1及其方向。 理论轮廓的极坐标参数方程：
凸轮机构及其设计详解
第二节 凸轮机构的传力特性 G
传力特性分析目的 确定构件之间相互的作用力，为 解决磨损及强度尺寸设计提供可靠的 数据。
压力角—不计摩擦时，凸轮对
从动件作用力方向线nn与从动件上 力作用点的速度方向之间所夹的锐 角。
FR2 2
d
vl
F2R1
n
tb
B
t
1 F
n
传力特性分析
Fx 0 F sin( 1) (FR1 FR2 )cos2 0
确定凸轮的基圆半径rb。 步骤
● 确定凸轮转动轴心的位置
● 确定从动件的正确偏置方位以及偏距e
● 将[]代入前式
rb
d
s d tan[ ]
e
s
2
e2
● 确定ss()，求出dsd，代入上式求出一系列rb值，选
取其中的最大值作为凸轮的基圆半径
工程上常常借助于诺模图(Nomogram)来确定凸轮的 最小基圆半径。借助于诺模图既可以近似确定凸轮的最大 压力角，也可以根据所选择的基圆半径来校核最大压力 角。
一、工作循环图与凸轮工作转角的确定 凸轮的工作转角应当根据机器中各个执行机构动作之间 的配合关系，由工作循环图(Working cycle diagram)来确 定。
电阻坯件 电阻送料机构凸轮
电阻帽 送帽压帽机构凸轮
送帽压帽机构凸轮
夹紧机构凸轮
工艺过程
电阻自动压帽机传动系统图
电阻体上料
电阻体夹紧
送帽
合。
,t
⑸ 3–4–5次多项式运动规律(Law of polynomial motion)
推程
s
h10
3
15
4
6
5
台达电子凸轮设计
台达电子凸轮设计一、背景介绍台达电子（Delta Electronics）是一家全球领先的电源管理解决方案供应商，以及电能和环境可再生解决方案供应商。
台达电子拥有丰富的研发能力，致力于开发创新的产品来满足不断变化的市场需求。
凸轮设计是台达电子产品中的一个重要组成部分，对于产品的性能和效率起着关键作用。
二、凸轮设计的重要性凸轮是一种开口或圆弧形的机械构件，广泛应用于机械和电子产品中。
凸轮设计的质量直接影响产品的性能和效率。
优秀的凸轮设计可以提高产品的精度、稳定性和寿命，降低产品的能耗和噪音。
而不良的凸轮设计可能导致产品运行不平稳、易损坏或者效率低下。
三、凸轮设计原则1.定义目标：在凸轮设计之前，需要明确凸轮的应用场景、所需功能和性能指标。
根据产品需求来设定凸轮设计的目标，包括输出功率、转速、精度等。
2.分析运动学：了解凸轮设计的运动学原理，包括凸轮的旋转角度、凸轮与从动件之间的接触状况等。
分析凸轮的运动学可以帮助设计师确定凸轮的轮廓和参数。
3.设计凸轮轮廓：根据凸轮的运动学分析结果和目标性能，设计凸轮的轮廓。
合理的凸轮轮廓应能实现所需的从动件运动，并且具备良好的容差、强度和耐磨性。
4.优化凸轮参数：通过对凸轮的参数进行优化，可以提高产品的性能和效率。
例如，凸轮的轮廓曲线、半径、宽度等参数可以进行优化，以达到最佳的工作效果。
5.检验与测试：设计完成后，需要对凸轮进行检验和测试，确保其满足设计要求和产品需求。
检验和测试可以包括凸轮与从动件的接触状况、运动精度、噪音等方面的测试。
四、凸轮设计实例以台达电子的产品为例，介绍凸轮设计的实施步骤和流程。
1.定义目标：明确产品需求，例如输出功率为10千瓦，转速为1000转/分钟，精度要求为0.1毫米。
2.运动学分析：分析凸轮与从动件的运动学特性，确定凸轮的旋转角度、从动件运动轨迹等。
3.设计凸轮轮廓：根据分析结果，设计凸轮的轮廓。
在此例中，采用闭合轮廓的凸轮设计，以实现稳定的运动和高精度。
【技术资料】台达可编程逻辑控制器plc电子凸轮
【技术资料】台达可编程逻辑控制器plc 电子凸轮基于台达运动控制型PLC电子凸轮功能高速绕线机摘要,介绍台达DVP-20PM00D运动控制器电子凸轮，CAM，功能,阐述高速绕线机工作原理、工艺要求及相关控制程序概要。
关键词,运动控制电子凸轮主轴从轴 CAM Table1 引言本文介绍的全自动无骨架系列空心电磁线圈高速绕线机,可以绕制传动线圈,扬声器线圈,天线线圈以及各种无骨架通用线圈。
设备具有性能可靠,高速高效率,自动化程度高,适合于线圈制造业的批量生产,如图1所示。
图1 空心电磁线圈一般普通绕线机采用内置脉冲功能的小型PLC,通过绕线轴编码器速度输出到PLC内置高速输入点,将绕线轴与排线轴的速比进行简单速度同步,这种方法受 PLC 运算影响,同步精度差,计算量大,CPU处理时间较长,因此会出现绕线不均匀,堆积,塌陷等问题,严重影响绕线成品的质量,举例来说,PLC对绕线轴编码器作高速计数,当到达计数值时利用中断方式控制排线轴电机反向绕制,但受CPU运算处理时间的影响会出现滞后产生误差,在低速的情冴下尚可基本达到绕制要求,但是对于高速绕制多层线圈时就会出现线圈端面不齐整,成品品质下降。
台达DVP-20PM00D是一款专用运动控制型PLC,采用高速双CPU结构形式,利用独立CPU处理运动控制算法,可以很好地实现各种运动轨迹控制、逻辑动作控制,直线/圆弧揑补控制等,在高速绕线机中利用了20PM运动控制器的电子凸轮功能很好的解决了绕线换向出现的绕制不均匀、堆积、不平整等问题,如图2所示。
图2 运动控制器DVP-20PM00D2 高速绕线机2.1 设备结构简介高速绕线机共包含九部分机构,如图3所示。
图3 高速绕线机，1，机架。
机架由角钢框架及不锈钢台面组成,并设置脚轮便于移动,当设备到位后可将支脚调低作为稳定支撑。
，2，张力机构。
安装于进线部分,作为绕线张力调节,保证线圈绕制时维持张力恒定,张力调节器具有调节旋钮可针对不同需求进行张力调节设定,调整完毕后,张力调节器自动控制绕线张力。
凸轮机构的分析和设计
3．滚子推杆滚子半径的选择 采用滚子推杆时，滚子半径的选择，要考虑滚子的结构、强 度及凸轮轮廓曲线的形状等多方面的因素。 （1）凸轮轮廓曲线与滚子半径的关系 1）当凸轮廓线内凹时，则ρa＝ρ＋rr。 此时，无论滚子半径大小如何，凸轮的工作廓线总是可以平 滑地作出来。 2）当凸轮廓线外凸时， 则ρa＝ρ－rr。 若ρ＝rr时， 则ρa＝0，工作廓线出现变尖现象。 若ρ <rr时， 则ρa<0， 工作廓线出现交叉， 推杆运动规 律出现失真现象。
凸轮机构的分析和设计
一、 凸轮机构的应用和分类
1．凸轮机构的应用 （1）实例 内燃机配气凸轮机构 自动机床进刀机构 自动机床凸轮机构 （2）特点
适当的设计凸轮廓线可实现各种运动规律，结构简单，紧凑； 但易磨损，传力不大。
2．凸轮机构的分类 （1）按凸轮的形状分
1）盘形凸轮（移动凸轮）
2）圆柱凸轮 （2）按推杆形状及运动形式分 1）尖顶推杆、滚子推杆和平底推杆 2）对心直动推杆、偏置直动推杆和摆动推杆 （3）按保持高副接触方法分 1）力封闭的凸轮机构 2）几何封闭的凸轮机构
最大速度vmax (hω /δ0)×
1.00
最大加速度amax 2 2 (hω /δ0 )×
∞ 4.00
最大跃度jmax 2 2 (hω /δ0 )×
适用场合
低速轻载
∞ ∞ 39.5 60.0
2.00
1.57 2.00 1.88
中速轻载 中低速重载
中高速轻载 高速中载
余弦加速度 正弦加速度
5次多项式
（2）凸轮廓线设计方法的基本原理 在设计凸轮廓线时，可假设凸轮静止不动，时其推杆相对凸 轮作反转运动，同时又在其导轨内作往复运动，作出推杆在这种 复合运动中的一系列位置，则其尖顶的轨迹就是所要求的凸轮廓 线。这就是凸轮廓线设计的反转法原理。 2．用作图法设计凸轮廓线 （1）直动推杆盘形推杆凸轮廓线的设计 1）偏置直动尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计 2）偏置直动滚子推杆盘形凸轮廓线的设计 3） 对心直动平底推杆盘形凸轮廓线的设计 结论 尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计是滚子推杆和平底 推杆盘形凸轮设计的基本问题及方法。
台达电子凸轮设计资料
台达电子凸轮设计资料凸轮是一种机械元件，常用于驱动连杆机构的运动。
台达电子作为一家知名的电子产品生产商，其凸轮设计资料包括凸轮的基本原理和设计要点，以及使用凸轮的应用领域和优势等方面。
一、凸轮的基本原理和设计要点凸轮是一种具有特定形状的轴，常用于驱动其他部件（如活塞、阀门等）的运动。
它的基本原理是通过凸轮曲面的几何形状，在旋转运动时实现对其他部件的间歇或连续运动。
设计凸轮需要考虑以下要点：1.凸轮的曲面形状：凸轮曲面的设计根据具体的要求而定，可以是直线、曲线、椭圆等不同形状。
曲线的选择要考虑到所需运动的速度、间隙和稳定性等因素。
2.凸轮的工作环境：凸轮在工作过程中会受到各种力的作用，因此需要考虑材料的强度、硬度和耐磨性等因素。
同时还要注意凸轮与其他部件的配合工作，如轴承和润滑等问题。
3.凸轮的驱动方式：凸轮可以通过直接驱动或间接驱动来实现运动，具体的驱动方式要根据实际需要选择。
二、凸轮的应用领域和优势凸轮广泛应用于各种机械装置中，包括发动机、汽车、电动工具、纺织设备、包装机械等领域。
凸轮的具体应用优势如下：1.凸轮能够实现不同的运动形式，如往复运动、循环运动、摆动运动等，使得其在各种机械装置中的应用非常灵活多样。
2.凸轮的设计精度高，可以实现精确的定位和控制。
通过合理设计凸轮曲线形状，还可以实现不同速度和加速度的运动，从而满足不同的工艺要求。
3.凸轮具有高效率和可靠性。
由于凸轮的工作部位相对简单，且不容易出现故障，因此具有较好的机械性能和运动稳定性。
总之，凸轮作为一种常用的机械元件，具有广泛的应用前景。
通过合理的设计和选择，可以实现不同形式和功能的运动，满足各种工艺要求。
台达电子作为电子产品制造商，凸轮设计资料将为其产品的研发和制造提供有力的支持。
台达电子凸轮器卷绕机
基于台达运动控制PLC电子凸轮的高速绕线机2008-12-15 10:40:00 来源：摘要：介绍台达DVP-20PM00D运动控制器电子凸轮<CAM）功能，阐述高速绕线机工作原理、工艺要求及相关控制程序概要。
关键词：运动控制电子凸轮主轴从轴 CAM Table1 引言本文介绍的全自动无骨架系列空心电磁线圈高速绕线机，可以绕制传动线圈，扬声器线圈，天线线圈以及各种无骨架通用线圈。
设备具有性能可靠，高速高效率，自动化程度高，适合于线圈制造业的批量生产，如图1所示。
图1 空心电磁线圈一般普通绕线机采用内置脉冲功能的小型PLC，通过绕线轴编码器速度输出到PLC内置高速输入点，将绕线轴与排线轴的速比进行简单速度同步，这种方法受PLC运算影响，同步精度差，计算量大，CPU处理时间较长，因此会出现绕线不均匀，堆积，塌陷等问题，严重影响绕线成品的质量，举例来说，PLC对绕线轴编码器作高速计数，当到达计数值时利用中断方式控制排线轴电机反向绕制，但受CPU运算处理时间的影响会出现滞后产生误差，在低速的情况下尚可基本达到绕制要求，但是对于高速绕制多层线圈时就会出现线圈端面不齐整，成品品质下降。
台达DVP-20PM00D是一款专用运动控制型PLC，采用高速双CPU结构形式，利用独立CPU处理运动控制算法，可以很好地实现各种运动轨迹控制、逻辑动作控制，直线/圆弧插补控制等，在高速绕线机中利用了20PM运动控制器的电子凸轮功能很好的解决了绕线换向出现的绕制不均匀、堆积、不平整等问题，如图2所示。
图2 运动控制器DVP-20PM00D2 高速绕线机2.1 设备结构简介高速绕线机共包含九部分机构，如图3所示。
图3 高速绕线机<1）机架。
机架由角钢框架及不锈钢台面组成，并设置脚轮便于移动，当设备到位后可将支脚调低作为稳定支撑。
<2）张力机构。
安装于进线部分，作为绕线张力调节，保证线圈绕制时维持张力恒定，张力调节器具有调节旋钮可针对不同需求进行张力调节设定，调整完毕后，张力调节器自动控制绕线张力。
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枕式药剂包装机结构实际图： 送料轴 送膜轴 色标检测 纵缝箱
5
膜位调节器
横封刀位置调 节器
横封切刀轴 横封加热体
• ASDA-A2 SOLUTION
枕式药剂包装机的工艺原理
枕式药剂包装机效果展示：
包裝膜
送膜轴
切刀轴
送料軸
枕料
6
•
ASDA-A2 SOLUTION
枕式药剂包装机控制结构
枕式药剂包装机控制结构：
•
ASDA-A2 SOLUTION
枕式药剂包装机控制参数设定
全闭环参数设定：
P1-74 光学尺全闭环功能控制开关
参数功能介绍：
全闭环功能开关 OA/OB/OZ输出来源选择 光学尺回授正反相选择 未使用 全闭环功能开关
设定1实现全 闭环功能及龙 门同动功能
OA/OB/OZ输出来源选择
实现BYpass控制
ASDA-A2 SOLUTION
2009/12
1
A2运动控制枕式包装机
枕式包装机是一种卧式三面封口，自动完成制袋、填 充、封口、切断，要实现高速包装，横封刀必须采用伺服 的电子凸轮功能，运用台达A2高性能伺服控制器所内建 的电子凸轮完全可以达到客户的要求。 目前市面的国产全自动枕式包装机采用PLC控制、变 频调速，机械联动 ，运动曲线是由机械的凸轮来实现的， 机械加工、安装复杂，运行噪音大，效率低。 如今市面上所讲的伺服控制全自动枕式包装机也是采 用PLC控制伺服电机运动，其精度也不是非常的稳定，代 价相当的高，由于运算处理时通过PLC来实现务必造成实 时性落差。 台达目前在枕式包装机上解决方案是用内建的运动 控制功能、同步抓取修正功能、BY-PASS功能完全脱离 上位机控制的只需要简单的参数设置就能实现枕包装机的 工艺要求，而且速度快、精度高、一致性好等特点。
送料轴
• ASDA-A2 SOLUTION
枕式药剂包装机的控制原理
枕式药剂包装机控制原理：
送膜轴 此轴采用速度控制，作为整个系统的主轴。下达脉冲命令给切刀轴和送料轴， 下达的脉冲命令线数有P1-46设置来决定。 切刀轴 以PR模式(内部位置控制模式)内建的电子凸轮跟随主轴运行，脉冲来源为 送膜主轴的OA,/OA;OB,/OB，采用凸轮自动飞剪同步方式进行同步控制，当 伺服控制器检测到色标光电S1信号，凸轮启动运转，在运转过程中，伺服控制 器会抓取S1的信号，利用内建的同步抓取修正轴(色标补偿功能)，调节凸轮速 度，保证精准的裁切位置。 送料轴 以PR模式(内部位置控制模式)内建的电子凸轮跟随主轴运行，脉冲来源为 送膜主轴的OA,/OA;OB,/OB，采用手动凸轮建表方式建表进行同步控制，当 伺服控制器检测到色标光电S1信号，凸轮启动运转，在运转过程中，伺服控 制器会抓取S1的信号，利用内建的同步抓取修正轴(色标补偿功能)，调节凸轮 速度，保证精准的裁切位置。 切刀轴和送料轴的命令来源都是有送膜轴的OA,/OA;OB,/OB输出给定， 根据参数P1-74的设置来决定。
9
•
ASDA-A2 SOLUTION
枕式药剂包装机控制参数设定
首先通过P2-08设置10，进行参数初始化，进行相应的伺服增益调整 及I/O功能设置，主要的运动控制参数见下：
A2伺服 P1-74 P5-81 P5-82 P5-83 P5-84 P5-19 P5-79 P5-80 P5-39 P5-88 P5-78 P5-87 P5-96 P5-97 0x0020 0x0100 0x0007 0x0001 随切长定 0x0001 凸轮启动前设置0 根据情况定 0x0020 0x0251 随切长定 随切长定 随切长定 0x0001 功能简要 光学尺全闭环控制功能开关，实现BY-PASS功能 E-CAM:资料阵列开始地址 E-CAM:凸轮顶点数目 E-CAM:MAST齿轮比设定M E-CAM:MAST齿轮比设定P 电子凸轮倍率设定 同步抓取修正之误差脉波数 同步抓取轴修正之最大修正率 CAPTURE-启动控制 E-CAM：凸轮启动控制 同步抓取修正之间隔脉波数 E-CAM：命令前置长度 运动控制之巨集指令1 运动控制之巨集指令2 10
枕式药剂包装机工艺原理图：
同步修正 色标检测 同步修正
送膜
拉膜轮位 置调整 送料
成型 电子凸轮 横封裁切
膜料纵向封口
成品
填充
4
•
ASDA-A2 SOLUTION
枕式药剂包装机的工艺原理
枕式药剂包装机工艺原理：
枕式药机包装机的送膜和送料可视为同步运行，送料和横切伺服控制器直接抓取膜 位色标信号进行位置检测，以确定送料的位置及横切的位置，薄膜经过拉膜轮及纵缝 装置后形成了筒膜，同时物料被送进筒膜内，一起向前经过横封横切部位，由电子凸 轮控制的的横封横切刀对筒膜进行横向封切，输出包装成品，在此期间通过A2伺服自 己的同步抓取修正或者拉膜轮进行了裁切位置调整。
DOP-B05 RS485 ES2
RS485 DI7
DTC1000V
温度控制器
送料轴
切刀轴
7
送膜轴
• ASDA-A2 SOLUTION
色标检查器
枕式药剂包装机控制结构
枕式药剂包装机伺服接线方式：
色标信号DI7输入
主动轴脉：OA,/OA OB,/OB
主动轴脉：OA,/OA OB,/OB
送膜轴
切刀轴
8
光学尺回授正反相选择
11ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•
ASDA-A2 SOLUTION
枕式药剂包装机控制参数设定
A2电子凸轮主动轴电子齿轮比设定：
P5-83: 主轴齿轮比设定M
为凸轮轴依P5-84脉波数，执行凸轮曲线的周数，此参数伺服运转 (Servo On)下可调
P5-84: 主轴齿轮比设定P
2
•
ASDA-A2 SOLUTION
枕式包装机行业应用
工业用品 制药行业
生活用品行业
行业 应用
食品行业
纸巾行业
化妆品行业
3
•
ASDA-A2 SOLUTION
枕式药剂包装机的工艺原理
枕式药剂包装机工艺原理：
枕式药机包装机的送膜和送料可视为同步运行，送料和横切伺服控制器直接抓取膜 位色标信号进行位置检测，以确定送料的位置及横切的位置，薄膜经过拉膜轮及纵缝 装置后形成了筒膜，同时物料被送进筒膜内，一起向前经过横封横切部位，由电子凸 轮控制的的横封横切刀对筒膜进行横向封切，输出包装成品，在此期间通过A2伺服自 己的同步抓取修正或者拉膜轮进行了裁切位置调整。