對任何材料板材距離的非接觸式探測，這樣不僅能克服電容傳感檢測方式不適用于非金屬板材的缺陷，也能避免電感傳感檢測方式的接觸式探腳對較軟板材的劃傷，并且采用兩對傾斜設(shè)置的傳感器，并外加四個垂直傳感器輔助，使得其激光切割精度和可靠性得到了有效保證。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:二維數(shù)控激光切割機(jī)Z軸有兩種工作方式，即數(shù)控和隨動。在隨動工作方式下，采用超聲傳感器單元I進(jìn)行待加工板面與激光切割頭之間的距離檢測，檢測到的距離信號轉(zhuǎn)換成電壓信號并經(jīng)放大電路單元2進(jìn)行放大后，反饋回控制系統(tǒng)單元3進(jìn)行信號處理，將處理結(jié)果經(jīng)控制信號輸出單元4輸出到Z軸伺服驅(qū)動單元5，驅(qū)動Z軸伺服電機(jī)微調(diào)這一距離；在數(shù)控激光切割機(jī)切割板材過程中，這一過程不斷地循環(huán)進(jìn)行，這樣就實(shí)現(xiàn)了對板材表面不同部位起伏的自動跟隨。由超聲測距原理知，這一測距為非接觸式測距，且對任何材質(zhì)的物體都能進(jìn)行測距，所以它能滿足數(shù)控激光切割機(jī)切割任何板材時對距離的非接觸式檢測的需求。
[0016]如圖2所示，為基于超聲傳感器反饋的Z軸浮動裝置示意圖，圖中7為聚焦鏡鏡座組件，用于裝調(diào)聚焦鏡，8為超聲波傳感器安裝座，9為噴嘴，6為待切割板材。為有效且可靠檢測待加工板面與激光切割頭之間的距離，超聲波傳感器安裝座上共安裝有8個安裝孔，它們分別是四個垂直安裝孔和四個傾斜安裝孔，如圖3所示，10為超聲波傳感器安裝座上表面，11為超聲波傳感器安裝座下表面，通過上下表面的孔位可以知垂直安裝孔與傾斜安裝孔相互間隔并均布于安裝座圓周上，相鄰孔之間圓弧所對的圓心角為45°，圖3中12~15為垂直安裝的四個超聲波傳感器，它們是超聲發(fā)射器與超聲接收器為一體的超聲波傳感器，用于垂直測量被切割板面與切割中心點(diǎn)(噴嘴下部)等距的四個點(diǎn)相對于切割頭的位置。圖3中16~19為傾斜安裝的四個超聲波傳感器，它們實(shí)際分為兩對，即16為傾斜安裝超聲波發(fā)射器一，17為傾斜安裝超聲波接收器一，傾斜安裝超聲波發(fā)射器一 16與傾斜安裝超聲波接收器一 17的軸線共面，且它們的交點(diǎn)是噴嘴下方的待切割板面；同樣18為傾斜安裝超聲波發(fā)射器二，19為傾斜安裝超聲波接收器二，傾斜安裝超聲波發(fā)射器二 18與傾斜安裝超聲波接收器二 19的軸線共面，且它們的交點(diǎn)也是噴嘴下方的待切割板面附近，偏上也可偏下，可根據(jù)實(shí)際切割需要進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整范圍與超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波發(fā)散角有關(guān)，與此同時也要對噴嘴進(jìn)行上下位置調(diào)整。
[0017]在工作過程中，傾斜安裝超聲波發(fā)射器一 16發(fā)出的超聲波經(jīng)被切割板面反射被傾斜安裝超聲波接收器一 17接收，傾斜安裝超聲波發(fā)射器二 18發(fā)出的超聲波經(jīng)被切割板面反射被傾斜安裝超聲波接收器二 19接收，系統(tǒng)通過對兩對輸出、輸入超聲波信號的處理，以及四個垂直獨(dú)立的超聲波傳感器的輔助下，就能精確測量和控制激光切割頭與被切割板面的距離。
[0018]在工作過程中，為防止超聲波傳感器之間的相互干擾，四個垂直且獨(dú)立的超聲波傳感器與兩對傾斜超聲波發(fā)射、接收器分別工作在六個不同的超聲波段。
[0019]兩對傾斜安裝的超聲波傳感器其傾角主要由焦距、焦點(diǎn)位置、噴嘴位置等幾個因素決定。
[0020]當(dāng)激光切割頭到待切割板材表面的距離大于設(shè)定值時，系統(tǒng)接收超聲波傳感器的距離反饋信號經(jīng)處理后控制Z軸伺服驅(qū)動器，驅(qū)動Z軸向下移動；當(dāng)其到待切割板材表面的距離小于設(shè)定值時，系統(tǒng)接收收超聲波傳感器的距離反饋信號經(jīng)處理后控制Z軸伺服驅(qū)動器，驅(qū)動Z軸向上移動；這樣，就能夠隨時保證激光切割頭與板面距離的一致性，從而實(shí)現(xiàn)了 Z軸的浮動工作。
[0021]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對本發(fā)明作任何其他形式的限制，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)所作的任何修改或等同變化，仍屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大功率數(shù)控激光切割機(jī)床用Z軸浮動控制裝置，包括超聲波傳感器安裝座(8)、垂直安裝超聲波傳感器、傾斜安裝超聲波發(fā)射器和傾斜安裝超聲波接收器，所述Z軸浮動控制裝置通過超聲波傳感器安裝座(8)套裝在大功率數(shù)控激光切割機(jī)床的Z軸的噴嘴(9)上方，所述噴嘴(9)上方有聚焦鏡鏡座組件(7)，加工中所述噴嘴(9)下方有待切割板材(6)，其特征在于:所述超聲波傳感器安裝座(8)上共有8個安裝孔，8個安裝孔分別是四個垂直安裝孔和四個傾斜安裝孔，所述垂直安裝孔與傾斜安裝孔相互間隔并均布于安裝座圓周上，四個垂直安裝孔內(nèi)分別安裝有垂直安裝超聲波傳感器一(12)、垂直安裝超聲波傳感器二( 13)、垂直安裝超聲波傳感器三(14)和垂直安裝超聲波傳感器四(15)，所述垂直安裝超聲波傳感器一(12)、垂直安裝超聲波傳感器二( 13)、垂直安裝超聲波傳感器三(14)和垂直安裝超聲波傳感器四(15)為超聲發(fā)射器與超聲接收器一體式超聲波傳感器，四個傾斜安裝孔內(nèi)分別安裝有傾斜安裝超聲波發(fā)射器一(16)、傾斜安裝超聲波接收器一(17)、傾斜安裝超聲波發(fā)射器二( 18)和傾斜安裝超聲波接收器二( 19)，所述傾斜安裝超聲波發(fā)射器-(16)與傾斜安裝超聲波接收器一(17)的軸線共面，所述傾斜安裝超聲波發(fā)射器二( 18)與傾斜安裝超聲波接收器二(19)的軸線共面，所述傾斜安裝超聲波發(fā)射器一(16)與傾斜安裝超聲波接收器一(17)以及傾斜安裝超聲波發(fā)射器二(18)與傾斜安裝超聲波接收器二(19)的交點(diǎn)在噴嘴(9)下方的待切割板材(6)的板面附近。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率數(shù)控激光切割機(jī)床用Z軸浮動控制裝置，其特征在于:所述超聲波傳感器安裝座(8)上安裝的8個安裝孔，相鄰安裝孔之間圓弧所對的圓心角為45°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率數(shù)控激光切割機(jī)床用Z軸浮動控制裝置，其特征在于:所述垂直安裝超聲波傳感器一(12)、垂直安裝超聲波傳感器二( 13)、垂直安裝超聲波傳感器三(14)和垂直安裝超聲波傳感器四(15)以及傾斜安裝超聲波發(fā)射器一(16)與傾斜安裝超聲波接收器一(17)以及傾斜安裝超聲波發(fā)射器二(18)與傾斜安裝超聲波接收器二(19)的工作超聲波波段不同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率數(shù)控激光切割機(jī)床用Z軸浮動控制裝置的Z軸懸浮控制方法，其特征在于: 二維數(shù)控激光切割機(jī)Z軸在隨動工作方式下，采用超聲傳感器單元(I)進(jìn)行待加工板面與激光切割頭之間的距離檢測，檢測到的距離信號轉(zhuǎn)換成電壓信號并經(jīng)放大電路單元(2)進(jìn)行放大后，反饋回控制系統(tǒng)單元(3)進(jìn)行信號處理，將處理結(jié)果經(jīng)控制信號輸出單元(4)輸出到Z軸伺服驅(qū)動單元(5)，驅(qū)動Z軸伺服電機(jī)微調(diào)這一距離；在數(shù)控激光切割機(jī)切割板材過程中，這一過程不斷地循環(huán)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)對板材表面不同部位起伏的自動跟隨； 在跟隨過程中，傾斜安裝超聲波發(fā)射器一(16)發(fā)出的超聲波經(jīng)被切割板面反射被傾斜安裝超聲波接收器一(17)接收，傾斜安裝超聲波發(fā)射器二(18)發(fā)出的超聲波經(jīng)被切割板面反射被傾斜安裝超聲波接收器二(19)接收，系統(tǒng)通過對兩對輸出、輸入超聲波信號的處理，以及在四個垂直獨(dú)立的超聲波傳感器的輔助下，測量和控制激光切割頭與被切割板面的距離。
【專利摘要】一種大功率數(shù)控激光切割機(jī)床用Z軸浮動控制裝置，本申請超聲波傳感器安裝座上共安裝有8個安裝孔，8個安裝孔分別是四個垂直安裝孔和四個傾斜安裝孔，所述垂直安裝孔與傾斜安裝孔相互間隔并均布于安裝座圓周上，四個垂直安裝孔內(nèi)分別安裝有垂直安裝超聲波傳感器一、垂直安裝超聲波傳感器二、垂直安裝超聲波傳感器三和垂直安裝超聲波傳感器四，四個傾斜安裝孔內(nèi)分別安裝有傾斜安裝超聲波發(fā)射器一、傾斜安裝超聲波接收器一、傾斜安裝超聲波發(fā)射器二和傾斜安裝超聲波接收器二。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對任何材料板材距離的非接觸式探測，采用兩對傾斜設(shè)置的傳感器，并外加四個垂直傳感器輔助，使得其激光切割Z軸浮動精度和可靠性得到了有效保證。
【IPC分類】B23K26/08, B23K26/38, B23K26/70
【公開號】CN104959735
【申請?zhí)枴緾N201510405701
【發(fā)明人】司立眾, 鞠全勇, 劉旭明, 鄭李明, 周洪, 高峰
【申請人】金陵科技學(xué)院
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月13日