CN202438932U - 一种水切割自动探高测试及控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水切割自动探高测试及控制装置，其特征在于，所述的装置包括探测输入接口，控制输入接口，主控运算单元，三相混合式步进电机驱动模块，电源模块，电机输出接口，探测输入接口和控制输入接口连接主控运算单元，主控运算单元连接三相混合式步进电机驱动模块，三相混合式步进电机驱动模块连接电机输出接口。本实用新型的水切割自动探高测试及控制装置，能够根据外部探测信号进行运算判断，对Z轴向电机进行控制，实现对水刀喷嘴高度自动调节，解决因切割材料表面不平整所带来的切割中碰撞喷嘴、切缝大小不一、切面有锥度等问题。

Description

一种水切割自动探高测试及控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种智能监测及控制装置，特别是涉及一种水切割行业中自动探高测试及控制的装置。

背景技术

随着现代制造加工业的迅猛发展，以切割为手段的加工方法得到广泛应用，包括激光、火焰切割（等离子切割）、电火花加工、线切割、水切割等。各种切割手段各有优势，又都存在一定的局限性，其中只有水切割机属于冷态切割，直接利用加磨料水射流的动能对材料进行切削而达到切割目的，切割过程中无化学变化，具有对切割材质理化性能无影响，无热变形，切缝窄，精度高，切面光洁，清洁无污染等优点，可用于加工传统方法无法或难于加工的材料，如玻璃、陶瓷、复合材料、反光材料、化纤、热敏感材料，石材等。所以水切割行业最近几年得到迅猛发展，被大量应用。

水切割加工中，由于加工材料的多样化，无法保证加工材料的一致性，尤其是加工表面不平整的材料，水刀喷嘴必须随切割材料表面的高低自动调节，传统的水切割系统很难实现此功能，所以在切割之前必须将喷嘴的高度调整到超过材料的高度，由于材料的较高位置和较低位置水射流落差不一样，实际切割压力无法保证一致，导致切割结果有轨迹误差，切缝大小不一，切面有锥度，且锥度大小不一。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种水切割自动探高测试及控制装置，是一种智能监测及控制装置，能够将外部探测器（如探针或红外探测器等）的探测信号接入该装置，装置根据输入的探测信号进行运算判断后，对Z轴向电机进行控制，实现对水刀喷嘴高度自动调节。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种水切割自动探高测试及控制装置，其特征在于，所述的装置包括探测输入接口，控制输入接口，主控运算单元，三相混合式步进电机驱动模块，电源模块，电机输出接口，探测输入接口和控制输入接口连接主控运算单元，主控运算单元连接三相混合式步进电机驱动模块，三相混合式步进电机驱动模块连接电机输出接口。

所述的电源模块为主控运算单元和三相混合式步进电机驱动模块提供电源。

所述的探测输入接口连接外部探测器（如探针或红外探测器等），实时采集来自外部探测器的探测信号，将其传递至主控运算单元。

所述的控制输入接口接受水切割数控系统的指令，将其传递至主控运算单元。

所述的主控运算单元包括数字处理器和SVPWM模块。主控运算单元根据水切割数控系统的指令决定工作于自动还是手动模式，如手动模式不自动调节水刀喷嘴高度，水刀喷嘴高度由水切割数控系统控制；如自动模式则采集探测信号进行运算，将运算结果的控制量传递到三相混合式步进电机驱动模块。

所述的三相混合式步进电机驱动模块包括IPM模块，电机驱动模块连接电机输出接口，电机输出接口连接Z轴向三相混合式步进电机，从而实现控制水刀喷嘴的高度。

有益效果：本实用新型的水切割自动探高测试及控制装置，能够将外部探测器（如探针或红外探测器等）的探测信号接入该装置，装置根据输入的探测信号进行运算判断后，对Z轴向电机进行控制，实现对水刀喷嘴高度自动调节，彻底解决了因切割材料表面不平整所带来的切割中碰撞喷嘴、切缝大小不一、切面有锥度等问题，尤其是在石料和特种材料切割中优势特别明显。

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细描述。本实用新型的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。

附图说明

图1   本实用新型的水切割自动探高测试及控制装置的结构原理图。

图2   控制板结构示意图。

图3   功率板结构示意图。

图4   本实用新型的水切割自动探高测试及控制装置的工作流程图。

具体实施方式

根据本实用新型的水切割自动探高测试及控制装置，参见图1、图2和图3。所述的控制装置可分为两大部分，即控制板和功率板。

所述的控制板是弱电部分，包括探测输入接口、控制输入接口和主控运算单元，探测信号和控制输入信号接入控制板，经隔离后送入主控运算单元的高速数字处理器，数字处理器根据接收到的数据进行运算，将运算结果的调整量传递到三相混合式步进电机驱动模块，电机控制采用正弦电流空间矢量细分技术（SVPWM），利用电流跟踪和脉宽调制技术，将PWM信号输送到功率板。

所述的功率板是强电部分，包括电源模块和电机驱动模块，交流220V电源接入装置后，经电源模块转换为控制板所需的低压电源和电机驱动所需的高压直流电源。电机驱动模块接收控制板的PWM信号，经高低压隔离后传递到功率板上驱动电路的智能IPM模块，IPM模块连接到电机输出接口，控制Z轴向的三相混合式步进电机，使电机产生圆形旋转磁场，从而输出恒定转矩。功率板上还包括电流传感器，通过采样电阻检测步进电机绕组的实际电流，以模拟电压的幅值代表采样电流或者电压的大小，其主要用来采样a，b两相电流及母线电压，采样的电压传回控制板，经AD转换输入主控运算单元的高速数字处理器，以实现电机电流控制以及过压、欠压、过流保护等。

参见图4，本实用新型的水切割自动探高测试及控制装置的工作流程如下：

上电，完成装置各种状态初始化，然后检测工作状态，默认状态为自动模式，在自动模式下实时采集外部探测信号，利用探测到的信号运算处理确定需要调整的水刀喷嘴高度，如水切割数控系统发出手动模式信号则根据系统指令确定水刀喷嘴高度，然后传递到三相混合式步进电机控制单元进行空间矢量细分和环分，转换成PWM信号输送到智能IPM功率模块，然后通过电机输出接口连接电机。

Claims (5)

1.一种水切割自动探高测试及控制装置，其特征在于，所述的装置包括探测输入接口，控制输入接口，主控运算单元，三相混合式步进电机驱动模块，电源模块，电机输出接口，探测输入接口和控制输入接口连接主控运算单元，主控运算单元连接三相混合式步进电机驱动模块，三相混合式步进电机驱动模块连接电机输出接口。

2.根据权利要求1所述的水切割自动探高测试及控制装置，其特征在于，所述的主控运算单元包括数字处理器和SVPWM模块。

3.根据权利要求1所述的水切割自动探高测试及控制装置，其特征在于，所述的三相混合式步进电机驱动模块包括IPM模块。

4.根据权利要求1所述的水切割自动探高测试及控制装置，其特征在于，所述的探测输入接口连接外部探测器。

5.根据权利要求1所述的水切割自动探高测试及控制装置，其特征在于，所述的电机输出接口连接Z轴向三相混合式步进电机。

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