CN111421254A - 一种随动调高传感器结构及测控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种随动调高传感器结构及测控系统，随动调高传感器结构包括：激光切割头本体；感应组件；以及冷却组件，冷却组件包括至少两冷却模块，至少两冷却模块紧密合围于激光切割头本体的与感应组件对应的外侧，冷却模块均具有中空的内腔及与内腔连通的冷却入口和冷却出口，冷却入口用于将冷却介质导入内腔，冷却出口用于将冷却介质导出内腔。测控系统包括位置检测模组和工件位置控制模块，位置检测模组包括随动调高传感器结构和信号检测组件，工件位置控制模块包括主控组件及驱动组件。本方案能有效降低传感器温度，使传感器能稳定而准确地传输信号，有利于提高切割工件的质量。

Description

一种随动调高传感器结构及测控系统

技术领域

本发明属于激光切割技术领域，尤其涉及一种随动调高传感器结构及测控系统。

背景技术

激光切割头是激光切割领域的核心部件之一，在激光切割过程中，距离的大小对加工质量有很大的影响，因此需要使割嘴与板材保持一定的距离(例如1mm)。为了有效控制割嘴与板材之间的相对位置,将随动传感器与激光切割头一体化设计，以自动检测激光喷嘴与加工板材间的间隙，但激光切割头在切割过程中会产生大量的热量，使传感器温度迅速升高，影响其检测信号的稳定性与准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种随动调高传感器结构及测控系统，能够有效降低传感器温度，使传感器能稳定而准确地传输信号。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种随动调高传感器结构，包括：激光切割头本体，所述激光切割头本体具有用于导入激光的入射端及用于导出激光的出射端，所述入射端和所述出射端之间具有激光通道；感应组件，所述感应组件一体设置于所述激光切割头本体内，所述感应组件包括位于所述出射端的感应部件，所述感应部件用于与被加工工件形成感应电容；以及，冷却组件，所述冷却组件包括至少两冷却模块，所述至少两冷却模块紧密合围于所述激光切割头本体的与所述感应组件对应的外侧，所述冷却模块均具有中空的内腔及与所述内腔连通的冷却入口和冷却出口，所述冷却入口用于将冷却介质导入所述内腔，所述冷却出口用于将所述冷却介质导出所述内腔。

进一步地，相邻的所述冷却模块之间转动连接，所述冷却模块均具有与所述激光切割头本体的外侧抱合的环状结构，位于两端的所述冷却模块通过螺钉固定连接。

进一步地，所述冷却组件还包括连接结构，所述连接结构包括连接块和转轴，所述连接块设置于相邻的所述冷却模块之间，所述转轴穿设于所述连接块和所述相邻的所述冷却模块内。

进一步地，位于两端的所述冷却模块的端部凸出形成一一对应的连接凸耳，所述螺钉穿设于对应的所述连接凸耳内。

进一步地，所述冷却入口和所述冷却出口均连接管道接头。

进一步地，所述感应组件还包括设置于所述激光通道的内壁的金属内壳层、设置于所述激光切割头本体的外侧且与所述金属内壳层对应的金属外壳层、以及将所述金属内壳层和所述金属外壳层隔离的绝缘层，所述金属内壳层与所述感应部件连接为一体。

进一步地，所述绝缘层由陶瓷材料制成。

进一步地，所述感应组件还包括与所述金属内壳层电连接且凸出于所述激光切割头本体的外表面的电路接口。

进一步地，提供一种测控系统，应用于激光切割设备，包括位置检测模组和工件位置控制模块，所述位置检测模组包括如上任意一种所述的随动调高传感器结构和与所述随动调高传感器结构相连的信号检测组件，所述工件位置控制模块包括与所述信号检测组件电连接的主控组件及与所述主控组件电连接且与所述激光切割头本体传动连接的驱动组件；所述信号检测组件用于检测所述随动调高传感器结构产生的感应信号并将所述感应信号传输至所述主控组件，所述主控组件利用所述感应信号获得位置反馈值，所述主控组件根据所述位置反馈值控制所述驱动组件带动所述激光切割头本体移动，使所述激光切割头本体的出射端与被加工工件之间的距离向预设值回归。

进一步地，所述测控系统还包括连接于所述信号检测组件和所述主控组件之间的SPI信号差分传输电路组件，所述SPI信号差分传输电路组件用于将所述感应信号传输给所述主控组件。

本发明中随动调高传感器结构及测控系统与现有技术相比，有益效果在于：

在切割被加工工件的过程中，感应部件与被加工工件之间形成电容，当感应部件与被加工工件表面之间的距离变化时，通过该形成的电容即可获得感应部件与被加工工件表面之间的位置变化，而合围在激光切割头本体外的冷却模块通入冷却介质后，可以带走热量，达到冷却感应组件的目的，本方案能有效降低传感器温度，使传感器能稳定而准确地传输信号，有利于提高切割工件的质量。

附图说明

图1是本发明实施例中随动调高传感器结构的主视示意图；

图2是本发明实施例中随动调高传感器结构的侧视示意图；

图3是图1中随动调高传感器结构在B-B方向上的剖视图(未示出感应组件)；

图4是本发明实施例中感应组件与激光切割头本体的相对位置示意图；

图5是本发明实施例中测控系统的结构示意图。

在附图中，各附图标记表示：10、位置检测模组；20、位置控制模组；30、SPI信号差分传输电路组件；101、随动调高传感器结构；102、信号检测组件；201、主控组件；202、驱动组件；1、激光切割头本体；2、感应组件；21、感应部件；22、金属内壳层；23、金属外壳层；24、绝缘层；25、电路接口；3、冷却组件；31、冷却模块；32、连接结构；33、螺钉；311、冷却入口；312、冷却出口；313、连接凸耳；321、连接块；322、转轴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：

在本实施例中，如图1-4所示，提供一种随动调高传感器结构101，包括：激光切割头本体1，激光切割头本体1具有用于导入激光的入射端及用于导出激光的出射端，入射端和出射端之间具有激光通道；感应组件2，感应组件2一体设置于激光切割头本体1内，感应组件2包括位于出射端的感应部件21，感应部件21用于与被加工工件形成感应电容；以及，冷却组件3，冷却组件3包括至少两冷却模块31，至少两冷却模块31紧密合围于激光切割头本体1的与感应组件2对应的外侧，冷却模块31均具有中空的内腔及与内腔连通的冷却入口311和冷却出口312，冷却入口311用于将冷却介质导入内腔，冷却出口312用于将冷却介质导出内腔。

在切割被加工工件的过程中，感应部件21与被加工工件之间形成电容，当感应部件21与被加工工件表面之间的距离变化时，通过该形成的电容即可获得感应部件21与被加工工件表面之间的位置变化，而合围在激光切割头本体1外的冷却模块31通入冷却介质后，可以带走热量，达到冷却感应组件2的目的，本方案能有效降低传感器温度，使传感器能稳定而准确地传输信号，有利于提高切割工件的质量。

结合图1-3，相邻的冷却模块31之间转动连接，冷却模块31均具有与激光切割头本体1的外侧抱合的环状结构，位于两端的冷却模块31通过螺钉33固定连接。具体的，冷却组件3还包括连接结构32，连接结构32包括连接块321和转轴322，连接块321设置于相邻的冷却模块31之间，转轴322穿设于连接块321和相邻的冷却模块31内，连接块321和两相邻的冷却模块31可以共用一转轴322，也可以是两相邻的冷却模块31分别通过一转轴322与连接块321转动连接。位于两端的冷却模块31的端部凸出形成一一对应的连接凸耳313，螺钉33穿设于对应的连接凸耳313内。冷却入口311和冷却出口312均连接管道接头，以用于连接传输管道，冷却介质可以用水、空气、油等，只要是能降温并流动的物质即可。

在本实施例中，冷却组件3包括两个冷却模块31，两个冷却模块31均为半环形结构，其内径的公称尺寸与激光切割头本体1的外径一致，两冷却模块31通过上述连接结构32转动连接，两冷却模块31的端部均凸出形成两个连接凸耳313，且两冷却模块31上的连接凸耳313一一对应，螺钉33穿过连接凸耳313从而使两个冷却模块31抱合固定在激光切割头本体1的外侧，防止其滑动，拆卸时仅需松开螺钉33即可拆下该冷却组件3。在其他实施例中，冷却组件3可以包括三个、四个、五个等的冷却模块31，具体数量可以根据实际情况设置。

如图4，仅表示感应组件2中各部件的大致关系，感应组件2还包括设置于激光通道的内壁的金属内壳层22、设置于激光切割头本体1的外侧且与金属内壳层22对应的金属外壳层23、以及将金属内壳层22和金属外壳层23隔离的绝缘层24，金属内壳层22与感应部件21连接为一体。绝缘层24由陶瓷材料制成。感应组件2还包括与金属内壳层22电连接且凸出于激光切割头本体1的外表面的电路接口25。在切割加工的过程中，金属外壳层23和被加工工件均接地，因此金属内壳层22和金属外壳层23之间可以形成第一电容C₀，感应部件21和被加工工件之间可以形成第二电容C_x，加工过程中，当感应部件21与被加工工件之间的距离h变化时，C_x发生变化而产生感应信号，通过该感应信号即可得到距离变化值。

如图5，本实施例提供一种测控系统，应用于激光切割设备，包括位置检测模组10和工件位置控制模块，位置检测模组10包括如上述的随动调高传感器结构101和与随动调高传感器结构101相连的信号检测组件102，工件位置控制模块包括与信号检测组件102电连接的主控组件201及与主控组件201电连接且与激光切割头本体1传动连接的驱动组件202；信号检测组件102用于检测随动调高传感器结构101产生的感应信号并将感应信号传输至主控组件201，主控组件201利用感应信号获得位置反馈值，主控组件201根据位置反馈值控制驱动组件202带动激光切割头本体1移动，使激光切割头本体1的出射端与被加工工件之间的距离向预设值回归。测控系统还包括连接于信号检测组件102和主控组件201之间的SPI信号差分传输电路组件30，SPI信号差分传输电路组件30用于将感应信号传输给主控组件201。

通过位置检测模组10和工件位置控制模块中各部件的协同作用即可实现自动修复激光切割头本体1的出射端与被加工工件表面间的距离与预设值的偏差的目的，而冷却组件3可以提高感应组件2的检测可靠性，从而提高测控系统的精准度，提高激光切割设备的加工质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种随动调高传感器结构，其特征在于，包括：

激光切割头本体(1)，所述激光切割头本体(1)具有用于导入激光的入射端及用于导出激光的出射端，所述入射端和所述出射端之间具有激光通道；

感应组件(2)，所述感应组件(2)一体设置于所述激光切割头本体(1)内，所述感应组件(2)包括位于所述出射端的感应部件(21)，所述感应部件(21)用于与被加工工件形成感应电容；以及，

冷却组件(3)，所述冷却组件(3)包括至少两冷却模块(31)，所述至少两冷却模块(31)紧密合围于所述激光切割头本体(1)的与所述感应组件(2)对应的外侧，所述冷却模块(31)均具有中空的内腔及与所述内腔连通的冷却入口(311)和冷却出口(312)，所述冷却入口(311)用于将冷却介质导入所述内腔，所述冷却出口(312)用于将所述冷却介质导出所述内腔。

2.根据权利要求1所述的随动调高传感器结构，其特征在于，相邻的所述冷却模块(31)之间转动连接，所述冷却模块(31)均具有与所述激光切割头本体(1)的外侧抱合的环状结构，位于两端的所述冷却模块(31)通过螺钉(33)固定连接。

3.根据权利要求2所述的随动调高传感器结构，其特征在于，所述冷却组件(3)还包括连接结构(32)，所述连接结构(32)包括连接块(321)和转轴(322)，所述连接块(321)设置于相邻的所述冷却模块(31)之间，所述转轴(322)穿设于所述连接块(321)和所述相邻的所述冷却模块(31)内。

4.根据权利要求2所述的随动调高传感器结构，其特征在于，位于两端的所述冷却模块(31)的端部凸出形成一一对应的连接凸耳(313)，所述螺钉(33)穿设于对应的所述连接凸耳(313)内。

5.根据权利要求1所述的随动调高传感器结构，其特征在于，所述冷却入口(311)和所述冷却出口(312)均连接管道接头。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的随动调高传感器结构，其特征在于，所述感应组件(2)还包括设置于所述激光通道的内壁的金属内壳层(22)、设置于所述激光切割头本体(1)的外侧且与所述金属内壳层(22)对应的金属外壳层(23)、以及将所述金属内壳层(22)和所述金属外壳层(23)隔离的绝缘层(24)，所述金属内壳层(22)与所述感应部件(21)连接为一体。

7.根据权利要求6所述的随动调高传感器结构，其特征在于，所述绝缘层(24)由陶瓷材料制成。

8.根据权利要求6所述的随动调高传感器结构，其特征在于，所述感应组件(2)还包括与所述金属内壳层(22)电连接且凸出于所述激光切割头本体(1)的外表面的电路接口(25)。

9.一种测控系统，应用于激光切割设备，其特征在于，包括位置检测模组(10)和工件位置控制模块，所述位置检测模组(10)包括如权利要求1-8中任意一项所述的随动调高传感器结构(101)和与所述随动调高传感器结构(101)相连的信号检测组件(102)，所述工件位置控制模块包括与所述信号检测组件(102)电连接的主控组件(201)及与所述主控组件(201)电连接且与所述激光切割头本体(1)传动连接的驱动组件(202)；

所述信号检测组件(102)用于检测所述随动调高传感器结构(101)产生的感应信号并将所述感应信号传输至所述主控组件(201)，所述主控组件(201)利用所述感应信号获得位置反馈值，所述主控组件(201)根据所述位置反馈值控制所述驱动组件(202)带动所述激光切割头本体(1)移动，使所述激光切割头本体(1)的出射端与被加工工件之间的距离向预设值回归。

10.根据权利要求9所述的测控系统，其特征在于，所述测控系统还包括连接于所述信号检测组件(102)和所述主控组件(201)之间的SPI信号差分传输电路组件(30)，所述SPI信号差分传输电路组件(30)用于将所述感应信号传输给所述主控组件(201)。

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