CN105436714B - 三维机器人光纤激光切割机用同轴调整功率切换控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三维机器人光线激光切割机用同轴调整功率切换控制系统，其包括用于控制激光输出功率的光纤激光器电源；所述光纤激光器电源与功率调整切换电路，所述功率调整切换电路能向光纤激光器电源的输入端传输功率调整信号，光纤激光器电源能接收并根据所述功率调整信号输出所需的激光功率。本发明功率调整切换电路能向光纤激光器电源的输入端传输功率调整信号，光纤激光器电源能接收并根据所述功率调整信号输出所需的激光功率，结构紧凑，能有效实现高功率激光、低功率激光之间的安全切换互锁，实现同轴调整能力，确保切割过程中输出功率的稳定性，使用操作方便，适应范围广，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制系统，尤其是一种三维机器人光线激光切割机用同轴调整功率切换控制系统，属于三维机器人光纤切割机的技术领域。
背景技术
三维机器人光纤激光切割机是由专用工业机器人、光纤激光器电源、光纤激光切割头、高精度电容式跟踪调高系统以及工业冷水机等部分组成，利用三维机器人光线激光切割机可对不同厚度的金属板材进行多角度、多方位、柔性切割的先进制造设备。三维机器人光纤激光切割机广泛应用于金属加工、机械制造及汽车零部件制造等对3D工件有加工需求的生产环节中。
三维机器人光纤激光切割机由于采用高精度的机器人，本体份量较轻，切割速度快，在对小弧度的精细切割和长边的高速切割方面具有优势，在加工过程中具有能耗低、体积小、维护方便。不管是简单还是复杂零件，都可以用激光一次精密快速成形完成切割；其切缝窄，切割质量好、自动化程度较高，操作简便，劳动强度低，没有污染；可实现切割自动排样、套料，提高了材料利用率，生产成本低，经济效益好。
现有的三维机器人光纤激光切割机包括机器人切割电路控制系统，利用机器人切割电路控制系统可实现三维机器人光纤激光切割机常用功能需要。在正式切割前，三维机器人光纤激光切割机需要调试激光光束同心偏离程度。一般地，由机器人切割电路控制系统控制光纤激光电源输出满功率的激光，很难手工调试检查激光光束的同心偏离程度，操作工在调试激光光束时需要调用机器人切割电路控制系统相应的功能来调试激光光束的中心，导致不能很好地调整激光光束，影响实际的激光切割质量。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种三维机器人光纤激光切割机用同轴调整功率切换控制系统，其结构紧凑，能有效实现高功率激光、低功率激光之间的安全切换互锁，确保切割过程中输出功率的稳定性，使用操作方便，适应范围广，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述三维机器人光纤激光切割机用同轴调整功率切换控制系统，包括用于控制激光输出功率的光纤激光器电源；所述光纤激光器电源与功率调整切换电路连接，所述功率调整切换电路能向光纤激光器电源的输入端传输功率调整信号，光纤激光器电源能接收并根据所述功率调整信号输出所需的激光功率。
所述功率调整切换电路包括与光纤激光器电源输入端连接的功率切换触发电路，所述功率切换触发电路包括受控信号产生电路以及与所述受控信号产生电路匹配的受控信号传输电路，所述受控信号传输电路与光纤激光器电源连接，所述受控信号产生电路、受控信号传输电路均与用于提供工作电压的直流控制电压产生电路连接。
所述直流控制电压产生电路包括用于与市电连接的空气开关QF1以及用于将市电转换成所需直流控制电压的第一开关直流电源模块与第二开关直流电源模块；第一开关直流电源模块输出受控信号产生电路、受控信号传输电路所需的第一直流控制电压，第二开关直流电源模块输出受控信号产生电路、受控信号传输电路所需的第二直流控制电压。
所述受控信号产生电路包括按钮SB1、按钮SB2、按钮SB3以及按钮SB4；
所述按钮SB1的一端、按钮SB2的一端、按钮SB3的一端以及按钮SB4的一端均与第一直流控制电压连接，按钮SB1的另一端与中间继电器KA2线圈的一端连接，中间继电器KA2线圈的另一端接地，按钮SB2的另一端与中间继电器KA4线圈的一端连接，中间继电器KA4线圈的另一端接地，按钮SB3的另一端与中间继电器KA5线圈的一端连接，中间继电器KA5线圈的另一端接地，按钮SB4的另一端与中间继电器KA6线圈的一端连接，中间继电器KA6线圈的另一端接地；
所述受控信号传输电路包括与光纤激光器电源输入端连接中间继电器KA6的常开触点KA6-1，所述中间继电器KA6的常开触点KA6-1的一端与光纤激光器电源的输入端连接，中间继电器KA6常开触点KA6-1的另一端与第一直流控制电压连接；
光纤激光器电源还与中间继电器KA5常开触点KA5-1的一端、中间继电器KA4常开触点KA4-1的一端、中间继电器KA4常开触点KA4-2的一端、中间继电器KA4常开触点KA4-3的一端以及中间继电器KA4-4常开触点KA4-4的一端连接，中间继电器KA5常开触点KA5-1的另一端、中间继电器KA4常开触点KA4-1的另一端均与第一直流控制电压连接，中间继电器KA4常开触点KA4-2的另一端接地，中继继电器KA4常开触点KA4-3的另一端与第二直流控制电压连接，中间继电器KA4常开触点KA4-4的另一端接地。
所述第一直流控制电压为24V，所述第二直流控制电压为2.5V。
所述功率调整切换电路还包括与功率切换触发电路匹配的工业机器人控制电路，所述工业机器人控制电路包括工业机器人，所述工业机器人包括直流控制电压产生板以及用于产生自动控制触发信号的触发信号控制板，所述触发信号控制板与触发信号传递电路连接，所述触发信号传递电路包括中间继电器KA1，所述中间继电器KA1线圈的一端第一直流控制电压连接，中间继电器KA1线圈的另一端与触发信号控制板连接，直流控制电压产生板的输出端输出第四直流控制电压以及第五直流控制电压；
所述中间继电器KA1常开触点KA1-1的一端与第一直流控制电压连接，中间继电器KA1常开触点KA1-1的另一端与中间继电器KA2线圈的一端连接；中间继电器KA2常开触点KA2-1的一端与第一直流控制电压连接，中间继电器KA2常开触点KA2-1的另一端与中间继电器KA3线圈的一端连接，中间继电器KA3线圈的另一端与中间继电器KA1常开触点KA1-2的一端连接，中间继电器KA1常开触点KA1-2的另一端接地；中间继电器KA4线圈的另一端通过中间继电器KA1常闭触点KA1-3接地；
所述中间继电器KA3常开触点KA3-1的一端与第一直流控制电压连接，中间继电器KA3常开触点KA3-1的另一端与中间继电器KA4常开触点KA4-1的另一端连接，中间继电器KA3常开触点KA3-2的一端接地，中间继电器KA3常开触点KA3-2的另一端与中间继电器KA4常开触点KA4-2的另一端连接；中间继电器KA3常开触点KA3-3的一端与第四直流控制电压连接，中间继电器KA3常开触点KA3-3的另一端与中间继电器KA4常开触点KA4-3的另一端连接，中间继电器KA3常开触点KA3-4的另一端与中间继电器KA4常开触点KA4-4的另一端连接。
所述光纤激光器电源的输出端与光纤激光切割头连接。
本发明的优点：功率调整切换电路能向光纤激光器电源的输入端传输功率调整信号，光纤激光器电源能接收并根据所述功率调整信号输出所需的激光功率，结构紧凑，能有效实现高功率激光、低功率激光之间的安全切换互锁，实现同轴调整能力，确保切割过程中输出功率的稳定性，使用操作方便，适应范围广，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明直流电压控制产生电路的原理图。
图3为本发明工业机器人控制电路的原理图。
图4为本发明受控信号产生电路的原理图。
图5为本发明受控信号传输电路的原理图。
附图标记说明：1-光纤激光器电源、2-光纤激光切割头、3-工业机器人控制电路、4-功率切换触发电路、5-受控信号产生电路、6-受控信号传输电路、7-直流电压控制产生电路、8-第一开关直流电源模块、9-电源指示灯、10-第二开关直流电源模块、11-工业机器人、12-触发信号传递电路、13-直流控制电压产生板以及14-触发信号控制板。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：为了能有效实现高功率激光、低功率激光之间的安全切换互锁，达到同轴调整过程便捷性，确保切割过程中输出功率的稳定性，本发明包括用于控制激光输出功率的光纤激光器电源1；所述光纤激光器电源1与功率调整切换电路连接，所述功率调整切换电路能向光纤激光器电源1的输入端传输功率调整信号，光纤激光器电源1能接收并根据所述功率调整信号输出所需的激光功率。
具体地，所述光纤激光器电源1的输出端与光纤激光切割头2连接，光纤激光器1可以采用现有常用的结构形式，光纤激光器电源1产生相应功率的激光通过光纤激光切割头2输出。一般地，利用光纤激光切割头2进行切割时，需要调试检查光纤激光切割头2输出的切割激光是否在激光割炬的中心，以是否满足集中输出能量的要求。在进行调试检查时，需要使得光纤激光器电源1输出激光的功率要远小于正常切割时的激光功率，一般地，调试检查时，光纤激光器电源1输出激光功率为50W，正常切割时，光纤激光器电源1输出激光功率为500W。为了满足调试检查时，通过功率调整切换电路向光纤激光器电源1传输功率调整信号，以使得光纤激光器1根据功率调整信号输出低功率的激光功率；而在完成调试检查后，光纤激光器1能恢复输出高功率的激光，以满足正常切割的要求；即光纤激光器电源1根据功率调整信号能实现高功率激光、低功率激光之间的安全切换互锁，达到同轴调整过程便捷性，确保切割过程中输出功率的稳定性。
进一步地，所述功率调整切换电路包括与光纤激光器电源1输入端连接的功率切换触发电路4，所述功率切换触发电路4包括受控信号产生电路5以及与所述受控信号产生电路5匹配的受控信号传输电路6，所述受控信号传输电路6与光纤激光器电源1连接，所述受控信号产生电路5、受控信号传输电路6均与用于提供工作电压的直流控制电压产生电路7连接。
所述直流控制电压产生电路7包括用于与市电连接的空气开关QF1以及用于将市电转换成所需直流控制电压的第一开关直流电源模块8与第二开关直流电源模块10；第一开关直流电源模块8输出受控信号产生电路5、受控信号传输电路6所需的第一直流控制电压，第二开关直流电源模块10输出受控信号产生电路5、受控信号传输电路6所需的第二直流控制电压。
本发明实施例中，所述第一直流控制电压为24V，所述第二直流控制电压为2.5V。如图2所示，通过空气开关QF1与220V交流市电连接，通过第一开关直流电源模块8能将220V交流电转换得到24V直流电，此外，在第一开关直流电源模块8的输出端还还通过熔断器FU1与指示灯9连接。通过第二开关直流电源模块10能将220V交流电转换得到5V直流电，第二开关直流电源模块10的输出端连接有熔断器FU2、电阻R1以及电阻R2，电阻R1、电阻R2均可以采用10K的电阻，通过电阻R1、电阻R2能够得到2.5V电压。第一开关直流电源模块8、第二开关直流电源模块10均可以采用本技术领域常用的结构形式，具体均为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
如图4和图5所示，所述受控信号产生电路5包括按钮SB1、按钮SB2、按钮SB3以及按钮SB4；
所述按钮SB1的一端、按钮SB2的一端、按钮SB3的一端以及按钮SB4的一端均与第一直流控制电压连接，按钮SB1的另一端与中间继电器KA2线圈的一端连接，中间继电器KA2线圈的另一端接地，按钮SB2的另一端与中间继电器KA4线圈的一端连接，中间继电器KA4线圈的另一端接地，按钮SB3的另一端与中间继电器KA5线圈的一端连接，中间继电器KA5线圈的另一端接地，按钮SB4的另一端与中间继电器KA6线圈的一端连接，中间继电器KA6线圈的另一端接地；
所述受控信号传输电路6包括与光纤激光器电源1输入端连接中间继电器KA6的常开触点KA6-1，所述中间继电器KA6的常开触点KA6-1的一端与光纤激光器电源1的输入端连接，中间继电器KA6常开触点KA6-1的另一端与第一直流控制电压连接；
光纤激光器电源1还与中间继电器KA5常开触点KA5-1的一端、中间继电器KA4常开触点KA4-1的一端、中间继电器KA4常开触点KA4-2的一端、中间继电器KA4常开触点KA4-3的一端以及中间继电器KA4-4常开触点KA4-4的一端连接，中间继电器KA5常开触点KA5-1的另一端、中间继电器KA4常开触点KA4-1的另一端均与第一直流控制电压连接，中间继电器KA4常开触点KA4-2的另一端接地，中继继电器KA4常开触点KA4-3的另一端与第二直流控制电压连接，中间继电器KA4常开触点KA4-4的另一端接地。
本发明实施例中，按钮SB1闭合时，中间继电器KA2的线圈得电，此时，通过中间继电器KA2触点的开关状态能实现对气体的检测，对气体检测的过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。中间继电器KA6常开触点KA6-1的一端与光纤激光器电源1的激光器使能输入端连接，中间继电器KA5常开触点KA5-1的一端与光纤激光器电源1的激光器红光输入端连接，中间继电器KA4常开触点KA4-1的一端与光纤激光器电源1的PW+端连接，中间继电器KA4常开触点KA4-2的一端与光纤激光器电源1的PW-端连接，中间继电器KA4常开触点KA4-3的一端与光纤激光器电源1的调同轴模拟量A+端连接，中间继电器KA4常开触点KA4-4的一端与光纤激光器电源1的调同轴模拟量A-端连接。
当按钮SB2闭合时，中间继电器KA4的线圈得电，此时，中间继电器KA4的常开触点KA4-1、中间继电器KA4常开触点KA4-2、中间继电器KA4常开触点KA4-3以及中间继电器KA4常开触点KA4-4全部闭合，此时，能使得光纤激光器电源1输出低功率的激光功率，能实现所需的调试检测。
当按钮SB3闭合时，中间继电器KA5的线圈得电，此时中间继电器KA5的常开触点KA5-1闭合，光纤激光器电源1接收激光器红光信号，能实现激光器红光的目的。当按钮SB4按钮闭合时，中间继电器KA6的线圈得电，此时中间继电器KA6的常开触点KA6-1闭合，此时光纤激光器电源1能使得激光器使能。具体实施时，只有光纤激光器电源1在激光器使能状态下，按动按钮SB2后，才能使得光纤激光器电源1输出低功率的激光，否则，光纤激光器电源1输出高功率的激光。
如图3所示，所述功率调整切换电路还包括与功率切换触发电路4匹配的工业机器人控制电路3，所述工业机器人控制电路3包括工业机器人11，所述工业机器人11包括直流控制电压产生板13以及用于产生自动控制触发信号的触发信号控制板14，所述触发信号控制板14与触发信号传递电路12连接，所述触发信号传递电路12包括中间继电器KA1，所述中间继电器KA1线圈的一端第一直流控制电压连接，中间继电器KA1线圈的另一端与触发信号控制板14连接，直流控制电压产生板13的输出端输出第四直流控制电压以及第五直流控制电压；
所述中间继电器KA1常开触点KA1-1的一端与第一直流控制电压连接，中间继电器KA1常开触点KA1-1的另一端与中间继电器KA2线圈的一端连接；中间继电器KA2常开触点KA2-1的一端与第一直流控制电压连接，中间继电器KA2常开触点KA2-1的另一端与中间继电器KA3线圈的一端连接，中间继电器KA3线圈的另一端与中间继电器KA1常开触点KA1-2的一端连接，中间继电器KA1常开触点KA1-2的另一端接地；中间继电器KA4线圈的另一端通过中间继电器KA1常闭触点KA1-3接地；
所述中间继电器KA3常开触点KA3-1的一端与第一直流控制电压连接，中间继电器KA3常开触点KA3-1的另一端与中间继电器KA4常开触点KA4-1的另一端连接，中间继电器KA3常开触点KA3-2的一端接地，中间继电器KA3常开触点KA3-2的另一端与中间继电器KA4常开触点KA4-2的另一端连接；中间继电器KA3常开触点KA3-3的一端与第四直流控制电压连接，中间继电器KA3常开触点KA3-3的另一端与中间继电器KA4常开触点KA4-3的另一端连接，中间继电器KA3常开触点KA3-4的另一端与中间继电器KA4常开触点KA4-4的另一端连接。
本发明实施例中，工业机器人11可以采用本技术领域常用的结构形式，工业机器人11包括直流控制电压产生板13以及触发信号控制板14，直流控制电压产生板13能产生第四直流控制电压、第五直流控制电压，第四直流控制电压为10V+、第五直流控制电压为10V-，所述第四直流控制电压与第五直流控制电压间的电压差为10V。触发信号控制板14能向中间继电器KA1输出触发信号，能使得中间继电器KA1的线圈带电。当中间继电器KA1的线圈带电后，中间继电器KA1常开触点KA1-1闭合、中间继电器KA1常开触点KA1-2闭合以及中间继电器KA1常闭触点KA1-3打开，此时，按动按钮SB2时，无法使得中间继电器KA4的线圈得电；即可以通过工业机器人11通过中间继电器KA1产生功率调整信号或功率切换触发电路4产生功率调整信号，且工业机器人控制电路3或功率切换触发电路4产生功率调整电路时，能实现互锁。
Claims (4)
1.一种三维机器人光纤激光切割机用同轴调整功率切换控制系统，包括用于控制激光输出功率的光纤激光器电源（1）连接；其特征是：所述光纤激光器电源（1）与功率调整切换电路，所述功率调整切换电路能向光纤激光器电源（1）的输入端传输功率调整信号，光纤激光器电源（1）能接收并根据所述功率调整信号输出所需的激光功率；
所述功率调整切换电路包括与光纤激光器电源（1）输入端连接的功率切换触发电路（4），所述功率切换触发电路（4）包括受控信号产生电路（5）以及与所述受控信号产生电路（5）匹配的受控信号传输电路（6），所述受控信号传输电路（6）与光纤激光器电源（1）连接，所述受控信号产生电路（5）、受控信号传输电路（6）均与用于提供工作电压的直流控制电压产生电路（7）连接；
所述直流控制电压产生电路（7）包括用于与市电连接的空气开关QF1以及用于将市电转换成所需直流控制电压的第一开关直流电源模块（8）与第二开关直流电源模块（10）；第一开关直流电源模块（8）输出受控信号产生电路（5）、受控信号传输电路（6）所需的第一直流控制电压，第二开关直流电源模块（10）输出受控信号产生电路（5）、受控信号传输电路（6）所需的第二直流控制电压；
所述受控信号产生电路（5）包括按钮SB1、按钮SB2、按钮SB3以及按钮SB4；
所述按钮SB1的一端、按钮SB2的一端、按钮SB3的一端以及按钮SB4的一端均与第一直流控制电压连接，按钮SB1的另一端与中间继电器KA2线圈的一端连接，中间继电器KA2线圈的另一端接地，按钮SB2的另一端与中间继电器KA4线圈的一端连接，中间继电器KA4线圈的另一端接地，按钮SB3的另一端与中间继电器KA5线圈的一端连接，中间继电器KA5线圈的另一端接地，按钮SB4的另一端与中间继电器KA6线圈的一端连接，中间继电器KA6线圈的另一端接地；
所述受控信号传输电路（6）包括与光纤激光器电源（1）输入端连接中间继电器KA6的常开触点KA6-1，所述中间继电器KA6的常开触点KA6-1的一端与光纤激光器电源（1）的输入端连接，中间继电器KA6常开触点KA6-1的另一端与第一直流控制电压连接；
光纤激光器电源（1）还与中间继电器KA5常开触点KA5-1的一端、中间继电器KA4常开触点KA4-1的一端、中间继电器KA4常开触点KA4-2的一端、中间继电器KA4常开触点KA4-3的一端以及中间继电器KA4-4常开触点KA4-4的一端连接，中间继电器KA5常开触点KA5-1的另一端、中间继电器KA4常开触点KA4-1的另一端均与第一直流控制电压连接，中间继电器KA4常开触点KA4-2的另一端接地，中继继电器KA4常开触点KA4-3的另一端与第二直流控制电压连接，中间继电器KA4常开触点KA4-4的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的三维机器人光纤激光切割机用同轴调整功率切换控制系统，其特征是：所述第一直流控制电压为24V，所述第二直流控制电压为2.5V。
3.根据权利要求1所述的三维机器人光纤激光切割机用同轴调整功率切换控制系统，其特征是：所述功率调整切换电路还包括与功率切换触发电路（4）匹配的工业机器人控制电路（3），所述工业机器人控制电路（3）包括工业机器人（11），所述工业机器人（11）包括直流控制电压产生板（13）以及用于产生自动控制触发信号的触发信号控制板（14），所述触发信号控制板（14）与触发信号传递电路（12）连接，所述触发信号传递电路（12）包括中间继电器KA1，所述中间继电器KA1线圈的一端第一直流控制电压连接，中间继电器KA1线圈的另一端与触发信号控制板（14）连接，直流控制电压产生板（13）的输出端输出第四直流控制电压以及第五直流控制电压；
所述中间继电器KA1常开触点KA1-1的一端与第一直流控制电压连接，中间继电器KA1常开触点KA1-1的另一端与中间继电器KA2线圈的一端连接；中间继电器KA2常开触点KA2-1的一端与第一直流控制电压连接，中间继电器KA2常开触点KA2-1的另一端与中间继电器KA3线圈的一端连接，中间继电器KA3线圈的另一端与中间继电器KA1常开触点KA1-2的一端连接，中间继电器KA1常开触点KA1-2的另一端接地；中间继电器KA4线圈的另一端通过中间继电器KA1常闭触点KA1-3接地；
所述中间继电器KA3常开触点KA3-1的一端与第一直流控制电压连接，中间继电器KA3常开触点KA3-1的另一端与中间继电器KA4常开触点KA4-1的另一端连接，中间继电器KA3常开触点KA3-2的一端接地，中间继电器KA3常开触点KA3-2的另一端与中间继电器KA4常开触点KA4-2的另一端连接；中间继电器KA3常开触点KA3-3的一端与第四直流控制电压连接，中间继电器KA3常开触点KA3-3的另一端与中间继电器KA4常开触点KA4-3的另一端连接，中间继电器KA3常开触点KA3-4的另一端与中间继电器KA4常开触点KA4-4的另一端连接。
4.根据权利要求1所述的三维机器人光纤激光切割机用同轴调整功率切换控制系统，其特征是：所述光纤激光器电源（1）的输出端与光纤激光切割头（2）连接。
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