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一种用于瓦楞纸前缘送纸的免编程 电子 凸轮曲线生成方法

阅读：386发布：2023-01-25

专利汇可以提供一种用于瓦楞纸前缘送纸的免编程电子凸轮曲线生成方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及电子凸轮技术领域，具体涉及一种用于瓦楞纸前缘送纸的免编程电子凸轮曲线生成方法，该方法根据5次方无量纲化的位置关系函数微分得到速度、加速度；再根据瓦楞纸前缘送纸的轴运动特性给出初始条件并确定无量纲函数系数，将函数进行真实值和无量纲值转换，并根据设定的加速距离、同步距离、减速距离确定自变量的分段；最后根据所得的条件进行坐标偏移得到分段函数。本发明中所述免编程电子凸轮曲线生成方法只需设置加速距离、同步距离、减速距离，即自动生成电子凸轮曲线，这种这种方法生成的电子凸轮曲线将简化现场人员的操作、调试，并具有更高的可靠性，另外采用的速度曲线为4次方函数，曲线更为柔和，对大惯量负载有更大优势。，下面是一种用于瓦楞纸前缘送纸的免编程电子凸轮曲线生成方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于瓦楞纸前缘送纸的免编程电子凸轮曲线生成方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将电子凸轮曲线的主轴位置-从轴位置关系拟合成无量纲化的基本函数，所述基本函数采用5次方多项式：Y＝FY(X)＝D0+D1X+D2X2+D3X3+D4X4+D5X5；
S2、对主轴位置-从轴位置关系的基本函数进行微分，得出主轴速率-从轴位置关系的函数：V＝FV(X)＝D1+2D2X+3D3X2+4D4X3+5D5X4；对主轴速率-从轴位置关系的函数进行微分，得到主轴加速度-从轴位置关系的函数：A＝FA(X)＝2D2+6D3X+12D4X2+20D5X3；
S3、将电子凸轮曲线根据瓦楞纸前缘送纸领域的应用特点依次分为加速段、同步段和减速段；
S3.1、所述同步段的主轴位置-从轴位置关系呈线性关系：Y＝X；
S3.2、加减速段曲线的基本函数满足初始条件：X＝0时，Y＝0，V＝0；X＝1时，Y＝1，V＝
0，A＝0，带入步骤S1和步骤S2中的三个函数求得系数D1、D2、D3、D4、D5，将求得系数带入上述三个函数得到三个系数已知的函数方程，进而得出X∈[0，0.5]，A>0，为加速阶段；X∈[0.5，1]，A<0，为减速阶段；X＝0.5时，速度达到X∈[0，1]的最高点；
S4、进行无量纲值和真实值的转化，并设定加速距离为s1，同步距离为s2，减速距离为s3，以及无量纲值与真实值之间的转化关系为Y＝y/y0，X＝x/x0，x为主轴当前的位置，y为电子凸轮从轴的给定位置；
S4.1、从轴给定位置、速度相对于主轴的当前位置x的函数表达式为：y＝y0FY(x/x0)，v＝(dx/dt)(y0/x0)FV(x/x0)，规定vfeed＝dx/dt，进而v＝vfeed(y0/x0)FV(x/x0)；
S4.2、根据步骤S3.2所述X＝0.5时，V有最大值30/16，即x＝x0/2，v＝vfeed(y0/x0)(30/
16)，取x∈[0,x0/2]作为加速段的自变量，在加速段的结尾从轴的速度与主轴的速度同步，即当x＝x0/2时，v＝vfeed，vfeed为一个已知量，可得到y0和x0的关系为y0/x0＝16/30，其中y0为
2倍的从轴的加速距离，x0为从轴行进y0距离主轴对应行进x0的距离，最终得出加速段的函数关系式为y0＝2s1，x0＝(30/16)2s1；
S4.3、取x∈[x0/2,x0]作为减速段的自变量，得减速段的函数关系式为y0＝2s3，x0＝(30/16)2s3；
S4.4、根据步骤S4.2和S4.3得到关于x0为的两个函数可以给出自变量x的划分是：
加速段：x∈[0,(30/16)s1]
同步段：x∈((30/16)s1,(30/16)s1+s2)
减速段：x∈[(30/16)s1+s2,(30/16)s1+s2+(30/16)s3]；
S5、进行无量纲值和真实值转化，并通过坐标偏移得到从轴速度相对于主轴位置的分段函数和从轴位置相对于主轴位置的分段函数。
2.根据权利要求1所述的一种用于瓦楞纸前缘送纸的免编程电子凸轮曲线生成方法，其特征在于：所述电子凸轮从轴的给定位置函数和速度函数的自变量均为主轴位置。

说明书全文

一种用于瓦楞纸前缘送纸的免编程电子 凸轮曲线生成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电子凸轮技术领域，具体涉及一种用于瓦楞纸前缘送纸的免编程电子凸轮曲线生成方法。

背景技术

[0002] 电子凸轮控制近年来在我国自动化行业应用广泛，其原理就是根据主轴的当前位置，查找电子凸轮曲线表，得出从轴的位置和速度，从而实现主轴和从轴的啮合运动。电子凸轮曲线生成为电子凸轮控制的关键部分。

[0003] 瓦楞纸前缘送纸作为电子凸轮应用的典型场合，因各家机械厂商在机械参数上存在着不同，每家的电子凸轮曲线都需要技术人员进行电子凸轮编程，以调试出针对本台机械的最优的电子凸轮曲线。

[0004] 瓦楞纸前缘送纸领域所用的电子凸轮特点是每个运动周期分为三步：第一步，送纸轴从零速加速到与印刷轴同线速度；第二步送纸轴与印刷轴保持同线速度；第三步送纸轴降速到零速。同时送纸轴作为从轴与作为主轴的印刷轴保持电子凸轮的啮合关系，以保证印刷点的准确无误和印刷过程中两轴同步。但是目前针对瓦楞纸前缘送纸领域采用通用电子凸轮曲线生成方法，调试过程要不断调整主从轴的位置对应点以得到合适曲线以保证印刷点的准确无误和印刷过程中两轴同步，调试过程将非常耗时并且不容易找到最优的曲线。

发明内容

[0005] 为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种用于瓦楞纸前缘送纸的免编程电子凸轮曲线生成方法，该方法只需设置加速距离、同步距离、减速距离，即自动生成电子凸轮曲线，这种这种方法生成的电子凸轮曲线将简化现场人员的操作、调试，并具有更高的可靠性；另外，采用的速度曲线为4次方函数，曲线更为柔和，对大惯量负载有更大优势。

[0006] 本发明的目的通过下述技术方案实现：一种用于瓦楞纸前缘送纸的免编程电子凸轮曲线生成方法，包括如下步骤：

[0007] S1、将电子凸轮曲线的主轴位置-从轴位置关系拟合成无量纲化的基本函数，所述基本函数采用5次方多项式：Y＝FY(X)＝D0+D1X+D2X2+D3X3+D4X4+D5X5；

[0008] S2、对主轴位置-从轴位置关系的基本函数进行微分，得出主轴速率-从轴位置关2 3 4
系的函数：V＝FV(X)＝D1+2D2X+3D3X+4D4X+5D5X；对主轴速率-从轴位置关系的函数进行微分，得到主轴加速度-从轴位置关系的函数：A＝FA(X)＝2D2+6D3X+12D4X2+20D5X3；

[0009] S3、将电子凸轮曲线根据瓦楞纸前缘送纸领域的应用特点依次分为加速段、同步段和减速段；

[0010] S3.1、所述同步段的主轴位置-从轴位置关系呈线性关系：Y＝X；

[0011] S3.2、加减速段曲线的基本函数满足初始条件：X＝0时，Y＝0，V＝0；X＝1时，Y＝1，V＝0，A＝0，带入步骤S1和步骤S2中的三个函数求得系数D1、D2、D3、D4、D5，将求得系数带入上述三个函数得到三个系数已知的函数方程，进而得出X∈[0，0.5]，A>0，为加速阶段；X∈[0.5，1]，A<0，为减速阶段；X＝0.5时，速度达到X∈[0，1]的最高点；

[0012] S4、进行无量纲值和真实值的转化，并设定加速距离为s1，同步距离为s2，减速距离为s3，以及无量纲值与真实值之间的转化关系为Y＝y/y0，X＝x/x0，x为主轴当前的位置，y为电子凸轮从轴的给定位置；

[0013] S4.1、从轴给定位置、速度相对于主轴的当前位置x的函数表达式为：y＝y0FY(x/x0)，v＝(dx/dt)(y0/x0)FV(x/x0)，规定vfeed＝dx/dt，进而v＝vfeed(y0/x0)FV(x/x0)；

[0014] S4.2、根据步骤S3.2所述X＝0.5时，V有最大值30/16，即x＝x0/2，v＝vfeed(y0/x0)(30/16)，取x∈[0,x0/2]作为加速段的自变量，在加速段的结尾从轴的速度与主轴的速度同步，即当x＝x0/2时，v＝vfeed，vfeed为一个已知量，可得到y0和x0的关系为y0/x0＝16/30，其中y0为2倍的从轴的加速距离，x0为从轴行进y0距离主轴对应行进x0的距离，最终得出加速段的函数关系式为y0＝2s1，x0＝(30/16)2s1；

[0015] S4.3、取x∈[x0/2,x0]作为减速段的自变量，得减速段的函数关系式为y0＝2s3，x0＝(30/16)2s3；

[0016] S4.4、根据步骤S4.2和S4.3得到关于x0为的两个函数可以给出自变量x的划分是：

[0017] 加速段：x∈[0,(30/16)s1]

[0018] 同步段：x∈((30/16)s1,(30/16)s1+s2)

[0019] 减速段：x∈[(30/16)s1+s2,(30/16)s1+s2+(30/16)s3]；

[0020] S5、进行无量纲值和真实值转化，并通过坐标偏移得到从轴速度相对于主轴位置的分段函数和从轴位置相对于主轴位置的分段函数。

[0021] 优选的，所述电子凸轮从轴的给定位置函数和速度函数的自变量均为主轴位置。

[0022] 本发明的有益效果在于：本发明中用于瓦楞纸前缘送纸的免编程电子凸轮曲线生成方法只需设置加速距离、同步距离、减速距离，即自动生成电子凸轮曲线，这种这种方法生成的电子凸轮曲线将简化现场人员的操作、调试，并具有更高的可靠性；另外，采用的速度曲线为4次方函数，曲线更为柔和，对大惯量负载有更大优势。附图说明

[0023] 图1是本发明的实现流程图。

具体实施方式

[0024] 为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1～对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

[0025] 第一步：

[0026] 由从轴位置相对于主轴位置的无量纲化的基本函数式(1)，微分得到速度、加速度函数式(2)、式(3)，自变量都为主轴位置的无量纲值：

[0027] Y＝FY(X)＝D0+D1X+D2X2+D3X3+D4X4+D5X5 (1)

[0028] V＝FV(X)＝D1+2D2X+3D3X2+4D4X3+5D5X4 (2)

[0029] A＝FA(X)＝2D2+6D3X+12D4X2+20D5X3 (3)

[0030] 第二步：

[0031] 根据瓦楞纸前缘送纸领域的应用特点，本电子凸轮曲线分为加速段、同步段、减速段三个部分，同步段位置函数呈线型关系Y＝X，第二步和第三步只讨论加速段和减速段曲线的计算方法，加减速段曲线的无量纲函数需要满足下面初始条件：

[0032] X＝0时，Y＝0，V＝0，A＝0；

[0033] X＝1时，Y＝1，V＝0,A＝0。

[0034] 带入可得D0、D1、D2、D3、D4、D5，将求得的系数D0、D1、D2、D3、D4、D5带入式(1)、式(2)、式(3)可得到3个系数已知的函数方程：

[0035] Y＝FY(X)＝10X3-15X4+6X5 (4)

[0036] V＝FV(X)＝30X2-60X3+30X4 (5)

[0037] A＝FA(X)＝60X-180X2+120X3 (6)

[0038] 对上述3个函数进行分析，X∈[0,0.5]，A>0，为加速段；X∈[0.5,1],A<0,为减速段；X＝0.5时，速度到达X∈[0,1]的最高点。

[0039] 第三步：

[0040] 进行无量纲值和真实值的转化，设无量纲值和真实值之间的转换关系为Y＝y/y0，X＝x/x0，x和y的实际意义：x为主轴当前位置，y为电子凸轮从轴的给定位置。

[0041] 从轴给定位置、速度相对于主轴当前位置x的函数则表达如下

[0042] y＝y0FY(x/x0) (7)

[0043] v＝(dx/dt)(y0/x0)FV(x/x0) (8)

[0044] 式(8)中的dx/dt的含义就是主轴当前的运行速度，这里规定vfeed＝dx/dt

[0045] 那么式(8)可写成：

[0046] v＝vfeed(y0/x0)FV(x/x0) (9)

[0047] 根据第二歩所述，X＝0.5时，V有最大值30/16，也就是当x＝x0/2时，v＝vfeed(y0/x0)(30/16)。那么我们取x∈[0,x0/2]作为加速段的自变量，同时在加速段的结尾从轴的速度与主轴的速度同步，也就是当x＝x0/2时，v＝vfeed，vfeed作为主轴位置的微分这里显然为一个已知量，这样就得到y0和x0的关系：

[0048] y0/x0＝16/30 (10)

[0049] 这里y0的实际物理意义是2倍的从轴的加速距离，x0的实际物理意义就是从轴行进y0的距离主轴对应行进x0的距离，所以在加速段有以下关系：

[0050] y0＝2s1 (11)

[0051] x0＝(30/16)2s1 (12)

[0052] 经过同样的分析，取x∈[x0/2,x0]作为减速段的自变量，并且在减速段存在以下关系：

[0053] y0＝2s3 (13)

[0054] x0＝(30/16)2s3 (14)

[0055] 根据式(12)、式(14)可以给出自变量x的划分是：

[0056] 加速段：x∈[0,(30/16)s1] (15)

[0057] 同步段：x∈((30/16)s1,(30/16)s1+s2) (16)

[0058] 减速段：x∈[(30/16)s1+s2,(30/16)s1+s2+(30/16)s3] (17)

[0059] 第四步：

[0060] 根据以上分析对式(7)、式(8)进行坐标偏移得到从轴的给定位置函数和速度函数：

[0061]

[0062]

[0063] 式(18)、式(19)分别为电子凸轮从轴的给定速度和给定位置，两个函数自变量均为主轴位置。

[0064] 综上所述，本发明提出的一种用于瓦楞纸前缘送纸的免编程电子凸轮曲线生成方法，只需要设定加速距离、同步距离和减速距离即可生成电子凸轮曲线，并且生成的电子凸轮曲线速度连续且可导，减轻了凸轮轴因变速运动对机械产生的力的冲击；另外，采用的速度曲线为4次方函数，与3次方函数曲线更为柔和，对大惯量负载有更大优势。

[0065] 上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

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