CN217942524U - 一种激光预热加工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种激光预热加工系统，包括激光器和控制箱，控制箱上设有交流电源输入端口、KMI交流接触器、KA1中间继电器、PLC控制器、G1开关电源、G2开关电源、G4开关电源、HMI触摸屏、SB2电源按钮、钥匙开关SA1；G4开关电源通过电源线与激光器连接，交流电源输入端口与G4开关电源之间串联连接有KMI交流接触器，G1开关电源、G2开关电源并联连接在交流电源输入端口与KMI交流接触器之间；钥匙开关SA1的输入端连接G1开关电源的输出负极，钥匙开关SA1的输出端连接PLC控制器，PLC控制器通过信号线与激光器连接，HMI触摸屏与PLC控制器连接。本实用新型适用于各种场景，可精确控制激光对材料进行预热加工，操作简单，大幅提高加工效率，降低加工成本，提高加工质量。

Description

一种激光预热加工系统

技术领域

本实用新型涉及激光预热加工技术领域，具体涉及一种激光预热加工系统。

背景技术

随着制造业的发展，许多产品对零部件材料的性能要求越来越高，因此出现了许多高强度、高硬度、高脆性的材料，这些材料性能提高的同时对加工工艺要求也不断提高，传统工艺加工效率低、成本高，随着激光应用的普及，针对这些高性能材料的加工可以使用激光进行预热加工处理，激光具有光斑小、能量密度高等优点，可以精确的控制能量分布和时间特性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光预热加工系统，该系统适用于各种场景，可以精确控制激光对材料进行预热加工，操作简单，大幅提高加工效率，降低加工成本，提高加工质量。

本实用新型的技术方案如下：

一种激光预热加工系统，包括激光器和控制箱，所述控制箱上设有交流电源输入端口、KMI交流接触器、KA1中间继电器、PLC控制器、G1 开关电源、G2开关电源、G4开关电源、HMI触摸屏、SB2电源按钮、钥匙开关SA1；

所述交流电源输入端口接入外部交流电源，所述G4开关电源通过电源线与激光器连接，所述交流电源输入端口与G4开关电源之间串联连接有 KMI交流接触器，所述G1开关电源、G2开关电源并联连接在交流电源输入端口与KMI交流接触器之间；

所述SB2电源按钮的NO常开点连接G1开关电源的输出正极，所述 SB2电源按钮的C公共端连接KA1中间继电器的线圈正极，所述KA1中间继电器的线圈负极连接G1开关电源的输出负极，所述KA1中间继电器的第一常开触点一端并联连接在G1开关电源的输出正极与SB2电源按钮的NO常开点之间，所述KA1中间继电器的第一常开触点另一端并联连接在SB2电源按钮的C公共端与KA1中间继电器的线圈正极之间，所述KA1 中间继电器的第二常开触点一端连接G1开关电源的输出正极，所述KA1 中间继电器的第二常开触点另一端连接KMI交流接触器的线圈正极，所述 KMI交流接触器的线圈负极连接G1开关电源的输出负极；

所述钥匙开关SA1的输入端连接G1开关电源的输出负极，所述钥匙开关SA1的输出端连接PLC控制器，所述PLC控制器通过信号线与激光器连接，所述HMI触摸屏与PLC控制器连接。

进一步的，所述控制箱上还设有QF1漏电保护器，所述QF1漏电保护器串联连接在交流电源输入端口与KMI交流接触器之间。

进一步的，所述控制箱上还设有QF2空气开关，所述QF2空气开关串联连接在KMI交流接触器与G4开关电源之间。

进一步的，所述G1开关电源可将输入的交流220V转换成直流24V输出。

进一步的，所述G2开关电源可将输入的交流220V转换成直流5V输出。

进一步的，所述控制箱上还设有G3风扇，所述G3风扇并联连接在交流电源输入端口与KMI交流接触器之间。

进一步的，所述G4开关电源可将输入的交流220V转换成直流48V输出。

进一步的，所述控制箱上还设有SB1急停按钮，所述SB1急停按钮串联连接在G1开关电源的输出正极与SB2电源按钮的NO常开点之间，所述SB1急停按钮的NC常闭点连接G1开关电源的输出正极，所述SB1急停按钮的C公共端连接SB2电源按钮的NO常开点。

进一步的，所述激光器的底部设置有角度可调节安装座。

进一步的，所述控制箱的外围设有密封结构。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1)激光与控制相互独立，能适用于不同安装环境，维护难度低，可减少维修时间，提高效率；

2)电气控制线路简单易操作，安装成本低，安全性能可靠，可确保系统稳定运行；

3)可以实现精准的控制激光能量与激光出光时间，可根据不同的材料调整对应的激光加工参数，实现高效生产加工；

通过该激光预热加工系统能够有效的解决高强度、高硬度、高脆性的材料加工难的问题，促进制造业的提升，同时提高企业的加工效率，降低加工成本，提高加工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述激光器的结构示意图；

图2为本实用新型所述控制器的结构示意图；

图3为本实用新型的主电源回路图；

图4为本实用新型的控制回路图；

图5为本实用新型的控制流程图；

图6为本实用新型的控制程序图；

图7为本实用新型的应用场景一示意图；

图8为本实用新型的应用场景二示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、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实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例

请参阅图1、图2，本实施例提供一种激光预热加工系统，包括激光器和控制箱，激光器的底部设置有角度可调节安装座，可根据不同场合的需求安装在复杂的空间内，控制箱具有独立性，其外围设有密封结构，可在恶劣环境下使用，其上设有交流电源输入端口、QF1漏电保护器、KMI交流接触器、KA1中间继电器、QF2空气开关、PLC控制器、G1开关电源、G2开关电源、G3风扇、G4开关电源、HMI触摸屏、SB1急停按钮、SB2 电源按钮和钥匙开关SA1。

如图3所示，交流电源输入端口通过QF1漏电保护器接入外部交流电源，QF1漏电保护器控制交流电的通断，具有漏电保护功能；G4开关电源通过电源线与激光器连接，可将输入的交流220V转换成直流48V输出，用于激光器的供电；交流电源输入端口与G4开关电源之间串联连接有KMI 交流接触器，KMI交流接触器用于控制器电源的通断；KMI交流接触器与G4开关电源之间串联连接有QF2空气开关，QF2空气开关起到保护G4开关电源供电电路安全的作用；G1开关电源、G2开关电源、G3风扇并联连接在交流电源输入端口与KMI交流接触器之间，G1开关电源可将输入的交流220V转换成直流24V输出，用于控制回路供电，G2开关电源可将输入的交流220V转换成直流5V输出，用于激光器红光指示灯的供电，G3 风扇用于控制箱的散热。

如图4所示，SB1急停按钮的NC常闭点连接G1开关电源输出的直流24V正极，SB1急停按钮的C公共端连接SB2电源按钮的NO常开点，SB2 电源按钮的C公共端连接KA1中间继电器的线圈正极，KA1中间继电器的线圈负极连接G1开关电源输出的直流24V负极，KA1中间继电器的第一常开触点一端并联连接在SB1急停按钮的C公共端与SB2电源按钮的NO 常开点之间，KA1中间继电器的第一常开触点另一端并联连接在SB2电源按钮的C公共端与KA1中间继电器的线圈正极之间，KA1中间继电器的第二常开触点一端连接G1开关电源输出的直流24V正极，KA1中间继电器的第二常开触点另一端连接KMI交流接触器的线圈正极，KMI交流接触器的线圈负极连接G1开关电源输出的直流24V负极。

当SB1急停按钮保持常闭，SB2电源按钮按下瞬间，G1开关电源输出的直流24V通过SB1急停按钮与SB2电源按钮流入KA1中间继电器的线圈正极，KA1中间继电器线圈得电吸合，紧接着KA1中间继电器的第一常开触点闭合，此时G1开关电源输出的直流24V通过SB1急停按钮与KA1 中间继电器闭合的第一常开触点流入KA1中间继电器的线圈正极，因此松开SB2电源按钮控制回路保持自锁，同样的KA1中间继电器的第二常开触点也闭合，G1开关电源输出的直流24V通过KA1中间继电器闭合的第二常开触点流入KM1交流接触器的线圈正极，KM1交流接触器线圈得电吸合，紧接着KM1交流接触器的触点闭合，给激光器供电的G4开关电源得电开始工作。

当按下SB1急停按钮时，SB1急停按钮的常闭点断开，G1开关电源输出的直流24V在SB1急停按钮处断开，KA1中间继电器线圈失电，紧接着 KA1中间继电器的第一第二常开触点断开，控制回路自锁断开，G4开关电源掉电，激光器停止工作，对电气控制系统起到紧急保护的作用。

如图5，钥匙开关SA1的输入端连接G1开关电源输出的直流24V负极，输出端连接PLC控制器，用于输入激光使能信号，PLC控制器通过信号线与激光器连接，HMI触摸屏与PLC控制器连接。

当钥匙开关SA1闭合，PLC控制器接收到激光使能信号，此时PLC控制器读取到HMI触摸屏设定的参数值，便可控制输出相应频率的PWM信号。PLC控制器具有手动模式和自动模式；在手动模式下，通过按下启动按钮，激光器接收到相应频率的PWM信号，激光器根据接收到的PWM信号控制输出激光束；在自动模式下，通过外部启动信号的通断来控制激光器接收信号，起到自动控制输出激光束，PWM信号的频率与占空比可在 HMI触摸屏进行参数设定并写入PLC控制器。并且PLC控制器可以根据激光器的输出状态来同步输出红光信号，起到红光警示作用。

如图6所示，通过将HMI触摸屏内设置的PWM信号的频率D1000数值转换成实数D1008，并运算为时间值D1012，最后可以得出一个周期时间值D1016，再将周期时间值D1016转换成整数D1020；再通过将HMI触摸屏内设置的PWM信号的占空比D1100数值转换成实数D1108，并运算为去除百分号的小数D1112，通过与周期时间值D1016的运算得出单位周期时间内的占比时间值D1116，再将周期内占比时间值D1116转换成整数 D1120；这时PWM输出信号就是以D1020为周期输出，激光器以D1120 为出激光时间在以D1020为周期的时间内输出激光，实现可调节脉冲宽度控制。

更进一步的，可以通过在HMI触摸屏内输入系统的已知加工运行速度 v，以及激光器作用在材料上的光斑大小尺寸d，PLC控制器能够根据激光束每秒的移动位置和激光束单次作用在材料表面的面积，可以计算出激光器每秒需要输出激光束的数量a＝v/d，并转换成频率值自动改变PWM信号的输出频率f。再或者，通过使用编码器来采集实时加工运行速度v1，可进一步的实时根据速度改变PWM信号的输出频率f1，提高设备工作效率。

如图7所示，在皮带流水线应用场合时，激光器可以固定在流水线上方，通过调节激光器与产品之间的距离保证激光束的焦点作用在产品表面，并在激光束作用点的后方对产品进行加工，红光装置可以在加工的过程中指示加工位置；如图8所示，在十字平台运动应用场合，激光器可以固定在十字平台上方，通过十字平台带动产品进行轨迹运动，调节激光器与平台表面产品的间距保证激光束的焦点作用在产品表面，激光束可以在产品上加工出相应轨迹的图形；激光器也可以固定在十字平台内，通过十字平台带动激光装置运动，在静止的产品表面加工出相应的轨迹图形，更进一步的也可以在皮带带动的产品上进行加工，通过将皮带的运动速度计算在图形内对加工轨迹进行缩放，有助于提高加工效率。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光预热加工系统，其特征在于：包括激光器和控制箱，所述控制箱上设有交流电源输入端口、KMI交流接触器、KA1中间继电器、PLC控制器、G1开关电源、G2开关电源、G4开关电源、HMI触摸屏、SB2电源按钮、钥匙开关SA1；

所述交流电源输入端口接入外部交流电源，所述G4开关电源通过电源线与激光器连接，所述交流电源输入端口与G4开关电源之间串联连接有KMI交流接触器，所述G1开关电源、G2开关电源并联连接在交流电源输入端口与KMI交流接触器之间；

所述SB2电源按钮的NO常开点连接G1开关电源的输出正极，所述SB2电源按钮的C公共端连接KA1中间继电器的线圈正极，所述KA1中间继电器的线圈负极连接G1开关电源的输出负极，所述KA1中间继电器的第一常开触点一端并联连接在G1开关电源的输出正极与SB2电源按钮的NO常开点之间，所述KA1中间继电器的第一常开触点另一端并联连接在SB2电源按钮的C公共端与KA1中间继电器的线圈正极之间，所述KA1中间继电器的第二常开触点一端连接G1开关电源的输出正极，所述KA1中间继电器的第二常开触点另一端连接KMI交流接触器的线圈正极，所述KMI交流接触器的线圈负极连接G1开关电源的输出负极；

所述钥匙开关SA1的输入端连接G1开关电源的输出负极，所述钥匙开关SA1的输出端连接PLC控制器，所述PLC控制器通过信号线与激光器连接，所述HMI触摸屏与PLC控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种激光预热加工系统，其特征在于：所述控制箱上还设有QF1漏电保护器，所述QF1漏电保护器串联连接在交流电源输入端口与KMI交流接触器之间。

3.根据权利要求1所述的一种激光预热加工系统，其特征在于：所述控制箱上还设有QF2空气开关，所述QF2空气开关串联连接在KMI交流接触器与G4开关电源之间。

4.根据权利要求1所述的一种激光预热加工系统，其特征在于：所述G1开关电源可将输入的交流220V转换成直流24V输出。

5.根据权利要求1所述的一种激光预热加工系统，其特征在于：所述G2开关电源可将输入的交流220V转换成直流5V输出。

6.根据权利要求1所述的一种激光预热加工系统，其特征在于：所述控制箱上还设有G3风扇，所述G3风扇并联连接在交流电源输入端口与KMI交流接触器之间。

7.根据权利要求1所述的一种激光预热加工系统，其特征在于：所述G4开关电源可将输入的交流220V转换成直流48V输出。

8.根据权利要求1所述的一种激光预热加工系统，其特征在于：所述控制箱上还设有SB1急停按钮，所述SB1急停按钮串联连接在G1开关电源的输出正极与SB2电源按钮的NO常开点之间，所述SB1急停按钮的NC常闭点连接G1开关电源的输出正极，所述SB1急停按钮的C公共端连接SB2电源按钮的NO常开点。

9.根据权利要求1所述的一种激光预热加工系统，其特征在于：所述激光器的底部设置有角度可调节安装座。

10.根据权利要求1所述的一种激光预热加工系统，其特征在于：所述控制箱的外围设有密封结构。

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