電子凸輪是什麼，你知道嗎？值得收藏

『凸輪』估計做機械的朋友不陌生，就像下面這個圖形這樣，一般給人的第一印象就是下圖這樣的，事實也是如此。小編一直想寫一篇關於凸輪的文章，今天就給大家獻上！

那麼，在這要高考的日子裡，我們也要「不忘初心」，在「電氣工程及其自動化設計」之路繼續前行。那麼小編今天就給大家介紹一下「凸輪」的分類、概念及應用等，重點我們介紹一下什麼是「電子凸輪」。

一、「凸輪」的分類

1、機械凸輪

機械凸輪是一種角度感應和控制裝置，通過在金屬碟片上加工出一定形狀的輪廓曲線，使其在某個位置可以有效的使與之接近的微動開關產生動作－導通或截止，如圖所示。凸輪盤可以組合使用，將多個凸輪串聯可以實現關聯控制。用戶可以按控制要求設置凸輪片間的間隔角度和凸輪盤個數，從而達到角度感應和多點輸出控制的目的。如圖所示，凸輪盤串接在同一根軸上，並且凸輪間以一定的角度相間隔，在微動開關的一端接+5V，連續轉動軸，在開關的另一端可以得到變化的電平輸出。

用機械凸輪可以完成一些簡單的控制和角度感應，可以實現粗略定位。碟片的加工和維修複雜，而且易磨損，製作困難。

2、電子凸輪

電子凸輪又稱Electronic CAM，是模擬機械凸輪的一種智能控制器。它通過位置感測器（如旋轉變壓器Resolver或編碼器Encoder等）將位置信息反饋給CPU，CPU將接收到的位置信號進行解碼、運算處理，並按設定要求在指定位置將電平信號進行設置並輸出。

可以通俗的按照下面理解！

CAM功能是按照一種人為預先設定的曲線關係(可以在線修改,對SEW的變頻/伺服控制器而言)來運動的控制應用。

100%速度前饋的位置控制這個觀點偶不敢苟同.典型的一些應用。比如:全自動包裝機械上,移動鋸,其實大家說的電子齒輪，指的就是一種可以調節主從速度比的同步應用。這兩者之間有相似的地方，也有很大的差別，電子同步(齒輪)是當主從之間的速比固定的情況下，保持嚴格的速度關係，狀態只有同步，脫離，追趕，自由運行，補償這麼幾個狀態。而電子凸輪一般會有初試化階段，主曲線階段(主從機按照曲線運動關係)，退出階段。而且無論主軸是實際存在的還是虛擬存在的，如果你讓一個刀具重複執行一個複雜的運動，靠電子同步絕大多數情況下是無法實現的。(SEW的控制器可以實現，但是編程比較複雜)，只有依靠電子凸輪來完成。

3、電子凸輪優點

電子凸輪是通過控制器控制伺服電機來模擬機械凸輪的功能。

電子凸輪的結構，註定了其具有很多比機械凸輪優越的特點。

電子凸輪的使用使機器的控制精度提高，控制距離加遠，故障率降低，可靠性提高；簡化了機構，使機構更加靈活，使調試和維修變得簡便。電子凸輪用軟體來控制信號，改變程序就能改變控制信號的輸出規律，繼而改變工藝過程。如果對電子凸輪的控制器進行一定的改進和採用精度更高的感測器，能夠增加其開關數，任意設置輸出點的接通關斷時間，使其變成能夠滿足多種場合通用性很強的電子凸輪。

所有的電子凸輪都具有以下共同的特性：

1.緊湊的設計和極少的接線。電子凸輪由控制器、位置感測器(旋轉編碼器)以及連接電纜組成。使用時，將控制器安裝在電器櫃里，位置感測器安裝在旋轉軸上。感測器和控制器用一根電纜線連接，使用方便迅速。

2.簡單的角度設置。ON/OFF位置的設置值既可以通過直接輸入角度值來確定，也可以通過手動功能來指定；而機械凸輪中的角度調整比較困難。

3.持久耐用的感測器。感測器能經受震動、衝擊、惡劣的溫度、油、灰塵等工廠環境。

4、常用電子凸輪控制原理及設置

先看下電子凸輪是如何實現機械凸輪功能的

軟體中曲線就是凸輪曲線，從軸根據主軸的相位變化而變化。

電子凸輪是通過計算機技術來模擬機械凸輪的一種方式。它由2個軸組成，主軸模擬基圓的圓心，從軸模擬推桿。

如下圖 所示，由 A，B，C，D 四個點組成的曲線為凸輪的輪廓曲線，AB』為從動件（推桿），基圓的半徑為 r0，S 為凸輪曲線。

採用旋變作為位置感測器，可以通過通訊埠和PC或手持編程器（Handy terminal）進行通信。PC和手持編程器提供給用戶編程使用，為用戶提供了方便的編程界面。信號輸出採用並行（PIO）和串列（SIO）兩種方式，輸出信號可以直接用來控制伺服電機和步進電機的驅動器，也可以通過控制器將信號集中處理後控制變頻器等驅動裝置,實現運動控制的目的。

輸出設置

電子凸輪的輸出是以DOG為單位進行設置的，如圖4所示。一個DOG分為DOG WIDTH和DOG INTERVAL兩部分，DOGWIDTH相當於機械凸輪中開關被壓下並保持的時間或角度範圍，需設置一個起始角度（Start position）ON（比如圖中的0°）和一個終止角度（End position）OFF（比如圖中的30°）。相應的DOGINTERVAL就是相當於開關鬆開的角度範圍。對於一個凸輪來講，可以有多個DOG，通常只需設置DOG WIDTH，DOG Interval就是在兩個DOG WIDTH中間的角度範圍，不需另外設置。以下圖為例，只需設置0°——ON，30°——OFF；57°——ON，95°——OFF即可。一般可以設定的DOG數和SENSOR的轉速有關，轉速越高，可以設定的DOG就越少，相反轉速越低，可設定DOG數越多。

凸輪信息的輸出有兩種方式：PIO和SIO。PIO也就是並行輸出，共40個通道（CHANEL），其中32個可以用做輸出凸輪(CAM)和位置(Position)、速度(Speed)信息，8個CHANEL用做錯誤信息等的輸出。32個CAM可以是32個CAM輸出，也可以是16個CAM+Position,或者16個CAM+Speed,或者Speed+Position。用戶可以根據具體應用的需要進行合理的設置。SIO也就是串列輸出，其輸出信息的內容與PIO相同，只是介面形式不同而已，比較適合慢速系統使用。

位置和速度信息的輸出編碼形式主要是BCD碼、PureBinary、Gray碼。

32個通道都用做凸輪輸出時，各通道凸輪之間彼此獨立，互不影響，用戶可以根據自己的需要單獨設置各點的輸出來實現組合控制。下圖是32個輸出通道全部設為CAM輸出時的完整輸出信號。

每個CAM可以控制一組馬達和驅動器，因此最多可以控制32組。通過選定各個DOG的參數，可以輕易的實現各個軸之間的同步和聯動。

5、電子凸輪應用實例

電子凸輪可以應用在諸如汽車製造、冶金、機械加工、紡織、印刷、食品包裝、水利水電等各個領域。

比如在機械加工方面，用電子凸輪來代替笨重的機械凸輪當然是最簡單的了。將馬達軸上的機械凸輪換成旋變做位置反饋，將電子凸輪的信號送控制器，即可實現原來的機械凸輪全部功能。毫無疑問採用電子凸輪的系統具有更高的加工精度和靈活性，能大副提高生產效率。

在水處理和水利水電方面，電子凸輪也有其特別的應用價值。將電子凸輪的感測器（一般是旋變）上安裝一個浮標，將浮標置於水面上，浮標隨水面的變化而上下運動，帶動感測器軸一起運動。將目標水位對應的旋變位置設置為凸輪DOG的終止（OFF）角度，將允許的最高水位對應的旋變位置設置為凸輪DOG的起始（ON）角度。水位感測器的信號送凸輪控制器，控制器控制拉閘馬達。這樣當水位達到最高水位時，感測器將水位信息反饋給凸輪控制器，再控制拉閘馬達驅動器便可瀉洪；當達到目標水位後，凸輪輸出信號翻轉，馬達通車，實現水位穩定。

當然，水位控制不是電子凸輪的唯一用途，流量控制往往顯得更為重要。由於電子凸輪可以輸出CAM+POSITION，也就是凸輪和位置信息，所以在控制中水位感測器可以將水位精確反饋給凸輪控制器，如果再在拉閘馬達上安裝一編碼器的話，就可以實現排洪流量的精確控制。而這一點往往是最重要的。此外電子凸輪提供的串列通訊口，可以和PC通信，從而可以實現遠程控制。

在印刷行業，電子凸輪也已經獲得了廣泛應用，其控制大致如圖所示。將旋變安裝在傳動馬達軸上，旋變將馬達的位置和速度信息反饋給電子凸輪，電子凸輪輸出傳動馬達的速度和凸輪信號給送紙馬達驅動器，實現送紙和傳動之間的的同步，此外，由於電子凸輪有速度感應的功能，所以它可以象伺服一樣實現恆速送紙。另外，控制器可以和電腦通信，從而使得控制更加智能化。

在礦山採礦和冶金方面，電子凸輪也有其廣泛的應用，下圖所示為典型的礦山採掘設備，從礦床挖掘到礦石儲存和礦物在港口轉運，整個過程都由電子凸輪做傳送定位、旋轉角度設定和監控、礦物料斗升降控制。

此外，電子凸輪還可以應用在象彈簧機，木工機械，自動塗裝生產線上，在此不一一介紹。

電子凸輪產品系列價格適中，性能穩定，使用靈活，具有廣闊的應用前景。

小編碎碎念：大家現在知道什麼是電子凸輪及其在各行業是如何應用的，那麼以後如果有項目就又給我們設計人員多了一個選擇！加油！最後祝每位高考的考生考出理想的成績，默默的說一聲：希望都報考我們電氣工程及其自動化專業哦！

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