CN111101127A - 一种自动调高激光熔覆装置及其控制方法 - Google Patents

一种自动调高激光熔覆装置及其控制方法 Download PDF

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李延民
王鑫波
徐志强
丁飞
王乾宝
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Abstract

本发明属于激光熔覆装置，特别涉及一种自动调高激光熔覆装置及其控制方法。该一种自动调高激光熔覆装置及其控制方法，包括熔覆工件、已完成焊缝、熔覆头主体、聚焦镜、熔覆保护气嘴、直线电机、升降机构、升降固定杆、激光束、激光熔池、待熔覆焊缝以及相应的控制电路；接通直流电路给电容传感器电路供电，在前置电路的中与熔覆件之间形成一个电容值；接通220V电源后，开始对工件进行熔覆，熔覆前对，标定电路对样块进行标定，给定一个基准距离。在熔覆过程中，反馈信号电路反馈工件与喷嘴之间的距离。由伺服驱动电路驱动各个部件的运动，由CNC电路执行工件与喷嘴之间距离的调整。操控简单，主控系统有电容传感器完成，控制过程更加稳定。

Description

一种自动调高激光熔覆装置及其控制方法
技术领域
本发明属于激光熔覆装置，特别涉及一种自动调高激光熔覆装置及其控制方法。
技术背景
在激光熔覆加工过程中，由于零件的表面不规则，目前的设备不能时刻保持加工头与工件之间距离的恒定，进而导致熔覆质量（如焊缝的宽度和深度等）的不稳定，另一方面，由于加工头与工件之间的距离不确定性，由于程序或操作失误，会导致加工头与工件之间发生碰撞造成方法或工件的损伤。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种自动调高激光熔覆装置及其控制方法。
本发明解决技术问题采用的技术方案是：一种自动调高激光熔覆装置及其控制方法包括熔覆工件、已完成焊缝、熔覆头主体、聚焦镜、熔覆保护气嘴、直线电机、升降机构、升降固定杆、激光束、激光熔池、待熔覆焊缝、直流电源电路、电容传感器电路、信号反馈电路、标定电路、前置放大器监控电路图、CNC电路、servo伺服驱动电路，其特点是激光束通过熔覆头主体内的聚焦镜聚焦后照射在熔覆工件的焊缝上并形成熔覆熔池进行熔覆。在熔覆过程中熔覆保护气嘴向激光熔池吹保护气体对激光熔池进行保护，同时熔覆保护气嘴通过正极引线连接到直流电压输出端，熔覆工件通过接地线连接到接地端，在熔覆保护气嘴和工件之间形成一个电容，熔覆保护气嘴和工件之间的距离发生变化后，由反馈电路反馈给电容传感器主控电路，由伺服驱动电路驱动直线电机带动熔覆头主体和熔覆保护气嘴进行上下运动，熔覆保护气嘴与熔覆工件之间的距离恢复到设定值，实现熔覆保护气嘴与熔覆工件之间的距离恒定。
本发明的有益效果是一方面是能够时刻保持加工头与工件之间距离的恒定，确保加工质量的稳定性和一致性，另一方面是有效避免因程序或操作失误导致加工头与工件之间发生碰撞造成方法或工件的损伤，操控简单，主控方法有电容传感器完成，控制过程更加稳定。
附图说明
图1是本发明实施例1自动调高激光熔覆整体示意图。
图2是本发明实施例2传感器内部连接框图。
图3是发明实施例2的直流电源电路图。
图4是本发明实施例2的传感器主控电控图。
图5是本发明实施例2的信号反馈电路图。
图6是本发明实施例2的标定信号电路图。
图7是本发明实施例2的伺服驱动电路和CNC电路。
图8是本发明实施例2的前置放大器监控电路图。
图中，1-熔覆工件；2-已完成焊缝；3-熔覆头主体；4-聚焦镜；5-熔覆保护气嘴；6-直线电机；7-升降机构；8-升降固定杆；9-激光束；10-保护气；11-激光熔池；12-待熔覆焊缝；13-接地线；14-直流电源电路；15-电容传感器主控电路；16-信号反馈电路；17-标定电路；18-前置放大器监控电路图；19-CNC电路；20-SERVO伺服驱动电路。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细说明。
实施例1
一种自动调高激光熔覆装置及其控制方法包括熔覆工件1、已完成焊缝2、熔覆头主体3、聚焦镜4、熔覆保护气嘴5、直线电机6、升降机构7、升降固定杆8、激光束9、保护气10、激光熔池11、待熔覆焊缝12、接地线13、直流电源电路14、电容传感器电路15、信号反馈电路16、标定电路17、前置放大器监控电路18、CNC电路19、SERVO伺服驱动电路20。
如图1所示，一种自动调高激光熔覆装置及其控制方法是激光束9通过熔覆头主体3内的聚焦镜4聚焦后照射在熔覆工件1的焊缝2上并形成熔覆熔池11进行熔覆。在熔覆过程中熔覆保护气嘴5向激光熔池11吹保护气体10对激光熔池11进行保护，同时熔覆保护气嘴5通过正极引线M连接到直流电压输出端N，熔覆工件1通过接地线13连接到接地端，在熔覆保护气嘴5和工件8之间形成一个电容，熔覆保护气嘴5和工件8之间的距离发生变化后，有反馈电路反馈给电容传感器主控电路15，由伺服驱动电路18驱动直线电机6带动熔覆头主体3和熔覆保护气嘴5进行上下运动，熔覆保护气嘴5与熔覆工件1之间的距离恢复到设定值，实现熔覆保护气嘴5与熔覆工件8之间的距离恒定。
所述的一种自动调高激光熔覆装置及其控制方法的控制过程如下：
接通直流电路给电容传感器电路供电，在前置电路的中与熔覆件之间形成一个电容值；
接通220V电源后，开始对工件进行熔覆，熔覆前对，标定电路对样块进行标定，给定一个基准距离。
在熔覆过程中，反馈信号电路反馈工件与喷嘴之间的距离。由SERVO伺服驱动电路驱动各个部件的运动，由CNC电路执行工件与喷嘴之间距离的调整。
实施例2
如图2所示，控制电路主要包括：直流电源电路14、电容传感器主控电路15、信号反馈电路16、标定电路17、前置位置监控电路18、CNC电路19、SERVO伺服驱动电路20。
主控电路的输入端连接直流电路中24V端口和0V端口，直流电机的输入端连接220V电路上的L端口、N端口、PE端口，主控电路的随动到位、熔覆嘴撞、电缆断开、熔覆头碰各有两个端口，其中一个啊端口接24V输入端，另一个端口分别接反馈1、反馈2、反馈3、反馈4。主控电路的基准标定一个端口与0V相连，另一个与24V端口相连接，主控电路中一个端口PE接到PE地。
如图3所示的直流电路中，输入端L端口、N端口、PE端口与220V交流电路中的L、N、PE连接，直流电路的输出端，其中0V端口通过导线与主控电路的快插点位14连接，+24V端口通过导线与主控电路的快插点位13连接。
如图4、图5所示的主控电路选用SENSOR传感器主控电路，随动到位的点位端口15-1与信号反馈电路16的24V接口连接，随动到位的点位端口15-2与信号反馈1的快插接口16-2连接，熔覆嘴撞的接口15-3与信号反馈电路16的24V接口连接，熔覆嘴撞的接口15-4与信号反馈2的快插接口16-4连接，电缆断开的点位端口15-5与信号反馈电路16的24V接口连接，电缆断开的点位端口15-6与快插接口16-6连接，熔覆头碰的15-7号点位端口与信号反馈电路16的24v接口连接，熔覆头碰的点位端口15-8与快插接口16-8连接。
如图4、图6所示的电路中，主控电路中的选用SENSOR传感器，其点位15-9与标定电路中快插接口17-1接口连接，点位15-10与标定电路中的17-2接口连接；在图6中，标定电路中的快插接口17-1接口通过导线连接到0V上，快插接口17-2通过开关SB1与24V连接。
如图4、图7所示的电路中，主控电路中的电容传感器的点位15-15通过导线18-4与前置位置监控电路图中的前置放大器18-1相连接，前置放大器18-1通过导线连接到熔覆头主体3上，在前置放大器18中还包括熔覆工件1。
如图4、图8所示的电路中，主控电控的接口15-11与SERVO伺服驱动电路和CNC电路中的快插接口P1连接，主控电控的接口15-12与SERVO伺服驱动电路和CNC电路中的快插接口P2连接，快插接口P1通过电阻R1与测试孔M连接，测试孔M连接到开关KA1上；快插接口P2通过测试孔N连接到开关KA2上，在测试孔M与测试孔N之间通过电阻R2连接。测试孔M通过开关KA1连接到SERVO伺服驱动电路的接口19-2上，测试孔N通过开关KA2连接到SERVO伺服驱动电路的接口19-1上；开关KA1通过导线连接到CNC电路中的接口20-1上，开关KA2通过导线连接到CNC电路中的接口20-2上。

Claims (2)

1.一种自动调高激光熔覆装置及其控制方法，其特征在于，包括熔覆工件（1）、已完成焊缝（2）、熔覆头主体（3）、聚焦镜（4）、熔覆保护气嘴（5）、直线电机（6）、升降机构（7）、升降固定杆（8）、激光束（）9、保护气（10）、激光熔池（11）、待熔覆焊缝（12）、接地线（13），激光束（9）通过熔覆头主体（3）内的聚焦镜（4）聚焦后照射在熔覆工件（1）的焊缝（2）上并形成熔覆熔池（11）进行熔覆，在熔覆过程中熔覆保护气嘴（5）向激光熔池（11）吹保护气体（10）对激光熔池（11）进行保护，同时熔覆保护气嘴（5）通过正极引线（M）连接到直流电压输出端（N），熔覆工件（1）通过接地线（13）连接到接地端，在熔覆保护气嘴（5）和工件（8）之间形成一个电容，熔覆保护气嘴（5）和工件（8）之间的距离发生变化后，有反馈电路反馈给电容传感器主控电路（15），由伺服驱动电路（18）驱动直线电机（6）带动熔覆头主体（3）和熔覆保护气嘴（5）进行上下运动，熔覆保护气嘴（5）与熔覆工件（1）之间的距离恢复到设定值，实现熔覆保护气嘴（5）与熔覆工件（8）之间的距离恒定。
2.根据权利要求1所述的一种自动调高激光熔覆装置及其控制方法，其特征在于，所述控制板控制系统包括：控制板卡（8）主要包括：直流电源电路（14）、电容传感器电路（15）、信号反馈电路（16）、标定电路（17）、前置放大器监控电路（18）、CNC电路（19）、servo伺服驱动电路（20），接通直流电路给电容传感器电路供电，在前置电路的中与熔覆件之间形成一个电容值，接通220V电源后，开始对工件进行熔覆，熔覆前对，标定电路对样块进行标定，给定一个基准距离，在熔覆过程中，反馈信号电路反馈工件与喷嘴之间的距离，由伺服驱动电路驱动各个部件的运动，由CNC电路执行工件与喷嘴之间距离的调整。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114985944A (zh) * 2022-04-26 2022-09-02 西安中科微精光子科技股份有限公司 一种自适应激光刻型方法
CN117779027A (zh) * 2024-02-28 2024-03-29 亚琛联合科技（天津）有限公司 一种超大长径比杆件用激光熔覆装置及熔覆方法

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