CN204413386U - 一种随动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种随动系统，包括随动传感器、前置放大器、控制器、高频电缆和控制电缆；随动传感器通过高频电缆与前置放大器连接；前置放大器通过控制电缆与控制器连接；本实用新型的益处为：采用不接触式电容传感器，传感器与切割头一体化设计，通过前置放大器和控制器，实现激光的焦点位置自适应位置闭环控制，进而达到了高质量、高稳定度的切割加工效果。

Description

一种随动系统

技术领域

本实用新型涉及一种随动系统，特别是一种电容式随动系统，属于数控技术领域。

背景技术

随动控制也被称为间隙控制，是指在数控激光加工过程中，控制激光切割头和工件表面保持恒定的距离，也就是说随着工件表面的波动，激光切割头也要实时的调整位置，保证二者的距离恒定不变。这样就能保证整个加工过程中离焦量的恒定不变，因而确保切缝，切割光洁度的恒定。而对于激光切割头和工件表面距离的测量分接触式和非接触式两种。接触式随动由于会影响到被切割材料的表面光洁性，一般用于模切板、碳钢等对材料表面要求不高的切割系统；非接触式随动则广泛应用于金属切割等领域。非接触式随动也分若干类，主要有电磁式、光电式、电容式等。目前市场随动系统的主流产品均采用电容式。

目前市场上的随动系统最大问题是不够稳定可靠，极易受干扰，从而影响其使用的效果。

实用新型内容

为解决现有技术性能稳定差、构造复杂、性价比低的问题，本实用新型提供一种随动系统，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括随动传感器、前置放大器、控制器、高频电缆和控制电缆；所述随动传感器通过高频电缆与所述前置放大器连接；所述前置放大器通过控制电缆与所述控制器连接。

进一步地，所述随动传感器包括传感器本体、陶瓷体、锁紧螺母、激光喷嘴和BNC接头；所述传感器本体的上端面通过螺纹与切割头相连，传感器本体的下端面按定位孔的位置与陶瓷体的上端面 相接，锁紧螺母通过螺纹将陶瓷体固定在传感器本体上，激光喷嘴通过螺纹与所述陶瓷体的下端面相连接，BNC接头通过螺钉固定在所述传感器本体的侧面，外侧接高频电缆，内侧通过耐高温电线与弹簧探针相连，弹簧探针与陶瓷体的电极相接触。

进一步地，所述前置放大器包括运放电路、第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、三极管、电容、二极管和电源；所述电源第一端连接所述第二输出端；所述第一电阻的第一端连接所述电源的第二端；所述第二电阻的第一端连接所述第一电阻的第二端；所述第三电阻的第一端连接所述第二电阻的第二端；所述第三电阻的第二端连接所述第二输入端；所述第四电阻的第一端连接所述第一输入端；所述运放电路的第一端连接所述第四电阻的第二端；所述运放电路的第二端连接所述第二电阻的第三端；所述第五电阻的第一端连接所述第四电阻的第二端；所述第六电阻的第一端连接所述运放电路的第三端；所述三极管的第一端连接所述第六电阻的第二端；所述第七电阻的第一端连接所述三极管的第二端；所述第七电阻的第二端连接所述电源的第二端；所述第七电阻的第三端连接所述第五电阻的第二端；所述二极管的第一端连接所述三极管的第三端；所述二极管的第二端连接所述第一输出端；所述电容的第一端连接所述三极管的第三端；所述电容的第二端连接所述第二输出端。

进一步地，所述控制器为PLC控制器；所述控制器包括第一管脚、第二管脚、第三管脚、第四管脚、第五管脚、第六管脚、第七管脚、第八管脚、第九管脚、第十管脚、第十一管脚和第十二管脚；所述第一管脚和第二管脚为232接口；所述第三管脚和第四管脚为电机驱动接口；所述第五管脚为报警输出接口；所述第六管脚为Z轴上限输 入端；所述第七管脚为Z轴下限输入端；所述第八管脚为电源输入端；所述第九管脚为接地端；所述第十管脚为报警信号端；所述第十一管脚为第一间隙输出端；所述第十二管脚为第二间隙输出端。

进一步地，所述激光喷嘴通过螺纹与所述陶瓷体联接。

进一步地，所述陶瓷体包括主体电极、接线孔、第一定位柱和第二定位柱；所述主体电极上设有所述接线孔、所述第一定位柱和所述第二定位柱；所述接线孔位于所述第一定位柱和第二定位柱之间。

进一步地，所述陶瓷体的主体电极通过弹簧探针经耐高温电线与BNC接头连接。

进一步地，所述前置放大器的输入电压为0-24VDC，输出电流为0-20mA。

本实用新型的益处为：采用不接触式电容传感器，传感器与切割头一体化设计，通过前置放大器和控制器，实现激光的焦点位置自适应位置闭环控制，进而达到了高质量、高稳定度的切割加工效果。

附图说明

图1为本实用新型随动系统的结构框图；

图2为本实用新型随动传感器结构示意图；

图3为本实用新型激光喷嘴结构示意图；

图4为本实用新型陶瓷体结构示意图；

图5为本实用新型弹簧探针结构示意图；

图6为本实用新型前置放大器电路示意图；

图7为本实用新型是控制器示意图；

图8为本实用新型控制器PLC程序的流程图。

具体实施方式

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，如图其中：

显然，本领域技术人员基于本实用新型的宗旨所做的许多修改和变化属于本实用新型的保护范围。

实施例1：如图1至图7所示，本实施例提供一种随动系统，包括随动传感器1、前置放大器2、控制器3、高频电缆4和控制电缆5；随动传感器1通过高频电缆4与前置放大器2连接；前置放大器2通过控制电缆5与控制器3连接。

随动传感器1包括传感器本体10、陶瓷体11、锁紧螺母12、激光喷嘴13和BNC接头14；BNC接头14连接传感器本体10的的侧面；陶瓷体11的上端面连接传感器本体10的下端面，陶瓷体11包括主体电极111、接线孔112、第一定位柱113和第二定位柱114；接线孔112位于第一定位柱113和第二定位柱114之间，主体电极111通过弹簧探针15经耐高温电线与BNC接头连接14连接；锁紧螺母12通过螺纹将陶瓷体11固定在传感器本体10上；激光喷嘴13通过螺纹连接陶瓷体11的上端面。

前置放大器2包括运放电路20、第一输入端21、第二输入端22、第一输出端23、第二输出端24、第一电阻25、第二电阻26、第三电阻27、第四电阻28、第五电阻29、第六电阻211、第七电阻212、三极管213、电容214、二极管215和电源216；电源216第一端连接第二输出端24；第一电阻25的第一端连接电源216的第二端；第二电阻26 的第一端连接第一电阻25的第二端；第三电阻27的第一端连接第二电阻26的第二端；第三电阻27的第二端连接第二输入端22；第四电阻28的第一端连接第一输入端21；运放电路20的第一端连接第四电阻28的第二端；运放电路20的第二端连接第二电阻26的第三端；第五电阻29的第一端连接第四电阻28的第二端；第六电阻211的第一端连接运放电路20的第三端；三极管213的第一端连接第六电阻211的第二端；第七电阻212的第一端连接三极管213的第二端；第七电阻212的第二端连接电源216的第二端；第七电阻212的第三端连接第五电阻29的第二端；二极管215的第一端连接三极管213的第三端；二极管215的第二端连接第一输出端23；电容214的第一端连接三极管213的第三端；电容214的第二端连接第二输出端24。

控制器3为PLC控制器；控制器3包括第一管脚31、第二管脚32、第三管脚33、第四管脚34、第五管脚35、第六管脚36、第七管脚37、第八管脚38、第九管脚39、第十管脚311、第十一管脚312、第十二管脚313；第一管脚31和第二管脚32为232接口；第三管脚33和第四管脚34为电机驱动接口；第五管脚35为报警输出接口；第六管脚36为Z轴上限输入端；第七管脚37为Z轴下限输入端；第八管脚38为电源输入端；第九管脚39为接地端；第十管脚311为报警信号端；第十一管脚312为第一间隙输出端；第十二管脚313为第二间隙输出端。

在优选方案中，前置放大器2的输入电压为0-24VDC，输出电流为0-20mA。

工作原理：

在随动系统工作状态下，由于激光喷嘴13与被切割材料表面距离的变化会引起电容的变化，通过随动传感器1的电容检测、经高频电缆4传送至前置放大器2、前置放大器2进行信号转换，再经控制电缆5传送至控制器3后，能作出激光喷嘴13与被切割材料表面距离 的判断。若在控制器3中设定的随动间隙距离是1mm，而通过传感器切割装置1检测到激光喷嘴13距离被切割材料的表面距离大于1mm时，控制器3会驱动z轴让激光喷嘴13与被切割材料的表面距离减少，直至到达1mm；反之，若检测到激光喷嘴13距离被切割材料的表面距离小于1mm时，控制器3会驱动z轴让激光喷嘴13与被切割材料的表面距离加大，直至达到1mm。

本实施例的技术效果为：采用不接触式电容传感器，传感器与切割头一体化设计，通过前置放大器和控制器，实现激光的焦点位置自适应位置闭环控制，进而达到了高质量、高稳定度的切割加工效果。

如图8所示，对PLC程序控制做进一步描述。

以上仅是本实用新型的一个优选实施例，所述具体实施方式只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种随动系统，其特征在于，

包括随动传感器、前置放大器、控制器、高频电缆和控制电缆；

所述随动传感器通过高频电缆与所述前置放大器连接；

所述前置放大器通过控制电缆与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的随动系统，其特征在于，

所述随动传感器包括传感器本体、陶瓷体、锁紧螺母、激光喷嘴和BNC接头；

所述BNC接头通过螺钉固定在所述传感器本体的侧面，外侧接高频电缆，内侧通过耐高温电线与弹簧探针相连；

所述传感器本体的上端面通过螺纹与切割头相连；

所述传感器本体的下端面按定位孔的位置与陶瓷体的上端面相接；

所述锁紧螺母通过螺纹将陶瓷体固定在传感器本体；

所述激光喷嘴通过螺纹与所述陶瓷体的下端面相连接。

3.根据权利要求1所述的随动系统，其特征在于，

所述前置放大器包括运放电路、第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、三极管、电容、二极管和电源；

所述电源第一端连接所述第二输出端；

所述第一电阻的第一端连接所述电源的第二端；

所述第二电阻的第一端连接所述第一电阻的第二端；

所述第三电阻的第一端连接所述第二电阻的第二端；

所述第三电阻的第二端连接所述第二输入端；

所述第四电阻的第一端连接所述第一输入端；

所述运放电路的第一端连接所述第四电阻的第二端；

所述运放电路的第二端连接所述第二电阻的第三端；

所述第五电阻的第一端连接所述第四电阻的第二端；

所述第六电阻的第一端连接所述运放电路的第三端；

所述三极管的第一端连接所述第六电阻的第二端；

所述第七电阻的第一端连接所述三极管的第二端；

所述第七电阻的第二端连接所述电源的第二端；

所述第七电阻的第三端连接所述第五电阻的第二端；

所述二极管的第一端连接所述三极管的第三端；

所述二极管的第二端连接所述第一输出端；

所述电容的第一端连接所述三极管的第三端；

所述电容的第二端连接所述第二输出端。

4.根据权利要求1所述的随动系统，其特征在于，

所述控制器为PLC控制器；

所述控制器包括第一管脚、第二管脚、第三管脚、第四管脚、第五管脚、第六管脚、第七管脚、第八管脚、第九管脚、第十管脚、第十一管脚和第十二管脚；

所述第一管脚和第二管脚为232接口；

所述第三管脚和第四管脚为电机驱动接口；

所述第五管脚为报警输出接口；

所述第六管脚为Z轴上限输入端；

所述第七管脚为Z轴下限输入端；

所述第八管脚为电源输入端；

所述第九管脚为接地端；

所述第十管脚为报警信号端；

所述第十一管脚为第一间隙输出端；

所述第十二管脚为第二间隙输出端。

5.根据权利要求2所述的随动系统，其特征在于，

所述激光喷嘴通过螺纹与所述陶瓷体联接。

6.根据权利要求2所述的随动系统，其特征在于，

所述陶瓷体包括主体电极、接线孔、第一定位柱和第二定位柱；

所述主体电极上设有所述接线孔、所述第一定位柱和所述第二定位柱；

所述接线孔位于所述第一定位柱和第二定位柱之间。

7.根据权利要求2所述的随动系统，其特征在于，

所述陶瓷体的主体电极通过弹簧探针经耐高温电线与BNC接头连接。

8.根据权利要求3所述的随动系统，其特征在于，

所述前置放大器的输入电压为0-24VDC，输出电流为0-20mA。