CN212094826U - 一种激光切割设备及其气体压力的闭环控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光切割设备及其气体压力的闭环控制***，其中，激光切割设备包括切割头和气体管路，气体管路的进气口连接气源，气体管路的出气口连接切割头，以将切割气体输送至切割头，闭环控制***包括：气体压力调节单元，气体压力调节单元对应气体管路设置；气压检测单元，气压检测单元对应气体管路的出气口设置，以检测输送至切割头的气体压力；控制单元，控制单元分别与气体压力调节单元和气压检测单元相连，控制单元根据输送至切割头的气体压力对气体压力调节单元进行控制，以调节输送至切割头的气体压力与***设定压力保持一致，实现将切割头前端的压力校正至切割所需压力，从而保证切割效果的一致性、精确性。

Description

一种激光切割设备及其气体压力的闭环控制***

技术领域

本实用新型涉及激光切割技术领域，特别涉及一种激光切割设备及其气体压力的闭环控制***。

背景技术

激光切割就是将激光束照射到工件表面，使工件融化并蒸发，再用辅助气体将熔蠕的材料吹走形成割缝。通常按照辅助气体的不同，激光加工分为氧化加工和非氧化加工，并随着激光科技的发展，加工工艺不断改善，辅助气体的控制方式逐渐成为各大激光集成商研究的主要方面之一。

相关技术中，辅助气体从气源经过各种控制阀门后再经管路和喷嘴，最终到达工件表面，会有不同程度的损耗，这个损耗受管路长短、喷嘴型号等因素影响，导致实际切割头喷嘴处的出气压力和***的设定压力仍有一定差异，对切割效果影响很大，并且同型号同机型的设备切割参数往往无法批量复制使用。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种激光切割设备及其气体压力的闭环控制***，通过检测输送至切割头的气体压力，来对气体压力调节单元进行调整，实现切割头前端的压力调整，校正至切割所需压力，从而保证了切割效果的一致性、精确性，极大的提高了生产效率。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

第一方面，本实用新型提出了一种激光切割设备的气体压力的闭环控制***，其中，所述激光切割设备包括切割头和气体管路，所述气体管路的进气口连接气源，所述气体管路的出气口连接所述切割头，以将切割气体输送至所述切割头，所述闭环控制***包括：气体压力调节单元，所述气体压力调节单元对应所述气体管路设置；气压检测单元，所述气压检测单元对应所述气体管路的出气口设置，以检测输送至所述切割头的气体压力；控制单元，所述控制单元分别与所述气体压力调节单元和所述气压检测单元相连，所述控制单元根据输送至所述切割头的气体压力对所述气体压力调节单元进行控制，以调节输送至所述切割头的气体压力与***设定压力保持一致。

可选地，所述气压检测单元包括气压传感器，所述气压传感器串联在所述气体管路的出气口与所述切割头之间，所述气压检测单元通过所述气压传感器检测输送至所述切割头的气体压力。

可选地，所述气体管路包括第一气体支路和第二气体支路，所述第一气体支路的进气口连接第一气源，所述第二气体支路的进气口连接第二气源，所述第一气体支路的出气口与所述第二气体支路的出气口相连接以作为所述气体管路的出气口，所述气体压力调节单元包括第一电气比例阀和第二电气比例阀，所述第一电气比例阀对应所述第一气体支路设置，所述第二电气比例阀对应所述第二气体支路设置，所述控制单元与所述第一电气比例阀或所述第二电气比例阀相连，所述控制单元根据输送至所述切割头的气体压力对所述第一电气比例阀或所述第二电气比例阀进行控制。

可选地，所述气体管路包括第一气体支路或第二气体支路，所述第一气体支路的进气口连接第一气源，所述第二气体支路的进气口连接第二气源，所述第一气体支路的出气口或所述第二气体支路的出气口作为所述气体管路的出气口，所述气体压力调节单元包括第一电气比例阀或第二电气比例阀，所述第一电气比例阀对应所述第一气体支路设置，所述第二电气比例阀对应所述第二气体支路设置，所述控制单元与所述第一电气比例阀或所述第二电气比例阀相连，所述控制单元根据输送至所述切割头的气体压力对所述第一电气比例阀或所述第二电气比例阀进行控制。

可选地，所述第一气体支路从进气口到出气口还分别依次设置第一气体调压阀、第一压力传感器、第一电磁阀和第一单向阀，其中，所述第一电气比例阀设置在所述第一电磁阀与所述第一单向阀之间；所述第二气体支路从进气口到出气口还分别依次设置第二气体调压阀、第二压力传感器、第二电磁阀和第二单向阀，其中，所述第二电气比例阀设置在所述第二电磁阀与所述第二单向阀之间。

可选地，所述控制单元还与所述第一压力传感器或所述第二压力传感器相连，并在所述第一压力传感器或所述第二压力传感器检测到的气体压力小于预设压力阈值时发出低压报警信息。

可选地，所述第一气源为氧气，所述第二气源为氮气。

可选地，所述的激光切割设备的气体压力的闭环控制***，还包括指令接收单元，所述指令接收单元与所述控制单元相连，所述控制单元通过所述指令接收单元接收气压校正指令，并根据所述气压校正指令执行气压校正程序，以便根据输送至所述切割头的气体压力对所述气体压力调节单元进行控制。

可选地，所述指令接收单元包括气压校正按钮，所述控制单元包括控制界面，所述气压校正按钮设置在所述控制界面上。

第二方面，本实用新型还提出的一种激光切割设备，包括：切割头；气体管路，所述气体管路的进气口连接气源，所述气体管路的出气口连接所述切割头，以将切割气体输送至所述切割头；上述的激光切割设备的气体压力的闭环控制***，所述闭环控制***用于控制输送至所述切割头的气体压力与***设定压力保持一致。

(三)有益效果

本实用新型提出的激光切割设备及其气体压力的闭环控制***，通过设置在气体管路出气口处的气压检测单元检测输送至切割头的气体压力，这样控制单元根据输送至切割头的气体压力对气体压力调节单元进行控制，从而调节输送至切割头的气体压力与***设定压力保持一致，通过对切割头前端的压力调整，将压力校正至切割所需压力，保证切割效果的一致性、精确性，这样气体压力值稳定控制后，可以实现切割工艺的统一性，极大的提高了生产效率，并能实现激光切割设备的切割质量稳定、可靠。

进一步地，通过将气压传感器串联在气体管路的出气口与切割头之间，实现对切割头前端气路上的压力精准采集，确保气体压力的精准控制。

进一步地，气体管路可包括第一气体支路和/或第二气体支路，第一气体支路和第二气体支路上分别依次设置气体调压阀、压力传感器、电磁阀、电气比例阀和单向阀，这样在气体管路包括第一气体支路和第二气体支路时，仅需控制相应气体支路上的电气比例阀，就能实现对切割头前端的压力进行调整，大大提高了通用性。

进一步地，还可通过压力传感器检测气体支路上的气体压力，并在气体支路上的气体压力小于预设压力阈值时进行低压报警，提醒激光切割设备的气路压力不足，需要更换气源。

此外，本实用新型提出的激光切割设备及其气体压力的闭环控制***还可在***控制界面上设置气压校正按钮，通过触发气压校正按钮实现***的气压校正功能。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的激光切割设备的气体压力的闭环控制***的原理框图；

图2为根据本实用新型一个实施例的激光切割设备的气体压力的闭环控制***的结构示意图；

图3为根据本实用新型另一个实施例的激光切割设备的气体压力的闭环控制***的结构示意图。

【附图标记说明】

10：切割头；

20：气体管路；

201：第一气体支路；

2011：第一气体调压阀；

2012：第一压力传感器；

2013：第一电磁阀；

2014：第一单向阀；

202：第二气体支路；

2021：第二气体调压阀；

2022：第二压力传感器；

2023：第二电磁阀；

2024：第二单向阀；

30：气源；

40：闭环控制***；

401：气体压力调节单元；

4011：第一电气比例阀；

4012：第二电气比例阀；

402：气压检测单元；

4021：气压传感器；

403：控制单元。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

下面就参照附图来描述本实用新型实施例提出的激光切割设备及其气体压力的闭环控制***。

图1为根据本实用新型实施例的激光切割设备的气体压力的闭环控制***的原理框图，图2为根据本实用新型一个实施例的激光切割设备的气体压力的闭环控制***的结构示意图，图3为根据本实用新型另一个实施例的激光切割设备的气体压力的闭环控制***的结构示意图。

如图1所示，激光切割设备可包括切割头10和气体管路20，气体管路20的进气口连接气源30，气体管路20的出气口连接切割头10，以将切割气体输送至切割头10，闭环控制***40可包括气体压力调节单元401、气压检测单元402和控制单元403。

其中，气体压力调节单元401对应气体管路20设置，例如设置在气体管路20上，可对气体管路20中通过的气体压力进行调节。气压检测单元402对应气体管路20的出气口设置，例如设置在气体管路20的出气口处，以检测输送至切割头10的气体压力。控制单元403分别与气体压力调节单元401和气压检测单元402相连，控制单元403对气体压力调节单元401进行控制，以调节输送至切割头的气体压力与***设定压力保持一致，实现气体压力的闭环控制。通过气压的闭环控制可将压力校正至切割所需压力，保证了切割效果的一致性、精确性，并在气体压力值稳定控制后，可以实现切割工艺的统一性，极大的提高了生产效率，且能实现激光切割设备的切割质量稳定、可靠。

根据本实用新型的一个实施例，如图2或图3所示，气压检测单元402可包括气压传感器4021，气压传感器4021串联在气体管路20的出气口与切割头10之间，即可设置在切割头10的前端气路上，气压检测单元402通过气压传感器4021精准采集输送至切割头10的气体压力，从而确保气体压力的精准控制。

可选地，作为一个实施例，如图3所示，气体管路20可包括第一气体支路201和第二气体支路202，第一气体支路201的进气口连接第一气源例如氧气，第二气体支路202的进气口连接第二气源例如氮气，第一气体支路201的出气口与第二气体支路202的出气口相连接以作为气体管路20的出气口，气体压力调节单元401包括第一电气比例阀4011和第二电气比例阀4012，第一电气比例阀4011对应第一气体支路201设置，第二电气比例阀4012对应第二气体支路202设置，控制单元403与第一电气比例阀4011、第二电气比例阀4012相连(图中示出的是，控制单元403与第一电气比例阀4011相连)，控制单元403根据输送至切割头10的气体压力对第一电气比例阀4011或第二电气比例阀4012进行控制，从而调节第一气体支路201或第二气体支路202的气体压力，使得切割头10的前端气路压力与***设定压力保持一致，实现气体压力的闭环控制。

或者，作为另一个实施例，如图2所示，气体管路20包括第一气体支路201或第二气体支路202，第一气体支路201的进气口连接第一气源例如氧气，第二气体支路202的进气口连接第二气源例如氮气，第一气体支路201的出气口或第二气体支路202的出气口作为气体管路20的出气口，气体压力调节单元401包括第一电气比例阀4011或第二电气比例阀4012，第一电气比例阀4011对应第一气体支路201设置，第二电气比例阀4012对应第二气体支路202设置，控制单元403与第一电气比例阀4011或第二电气比例阀4012相连，控制单元403根据输送至切割头10的气体压力对第一电气比例阀4011或第二电气比例阀4012进行控制，从而调节第一气体支路201或第二气体支路202的气体压力，使得切割头10的前端气路压力与***设定压力保持一致，实现气体压力的闭环控制。

具体地，如图2和图3所示，第一气体支路201从进气口到出气口还分别依次设置第一气体调压阀2011、第一压力传感器2012、第一电磁阀2013和第一单向阀2014，其中，第一电气比例阀4011设置在第一电磁阀2013与第一单向阀2014之间；第二气体支路202从进气口到出气口还分别依次设置第二气体调压阀2021、第二压力传感器2022、第二电磁阀2023和第二单向阀2024，其中，第二电气比例阀4012设置在第二电磁阀2023与第二单向阀2024之间。

也就是说，切割气体例如氧气或氮气经过气体调压阀、气体过滤器(图中未示出)后输送至压力传感器，并通过气路输送至电磁阀，电磁阀在控制单元的控制下控制气路的接通或断开，切割气体经过电磁阀后通过气路输送至电气比例阀，电气比例阀根据控制单元给出的模拟量控制信号来控制调整切割气体的压力大小，经过电气比例阀后的切割气体通过气路输送至单向阀，最后通过气路输送至切割头。切割头前端气路安装有气压传感器，可以将输送至切割头的气体压力反馈值接入控制单元(0-10V)，即气压传感器模拟量输入模块(0-10V)，控制单元可采用德国BeckHoff等数控***，其模拟量输出模块量程范围(0-10V)。

通过控制气体支路上的电气比例阀，就能实现对切割头前端的压力进行调整，大大提高了通用性。

其中，在本实用新型的一些实施例中，第一气源可以为氧气，第二气源可以为氮气。可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，气源还可以是其他切割气体，例如空气等。

具体地，以氧气为例进行整个气体压力的闭环控制***说明。

如图3所示，氧气气体经过气体调压阀2011、气体过滤器(图中未示出)后输送至压力传感器2012，通过压力传感器2012检测该气体支路的氧气气体压力，并且氧气气体依次经过电磁阀2013、电气比例阀4011和单向阀2014后，输送至切割头10。其中，电磁阀2013在***控制下用于控制气路的接通或断开，电气比例阀4011根据控制***给出的模拟量控制信号，控制调整氧气气体的压力，控制***给出的模拟量控制信号根据安装在切割头前端气路的气压传感器4021的反馈值得到，从而实现对氧气气体压力的闭环控制，实现氧气气体压力校正，使得输送至切割头的氧气气体压力与***设定压力保持一致。

可选地，作为一个实施例，如图2和图3所示，控制单元403还与第一压力传感器2012或第二压力传感器2022相连，并在第一压力传感器2012或第二压力传感器2022检测到的气体压力小于预设压力阈值时发出低压报警信息。

因此，在本实施例中，还可通过压力传感器检测气体支路上的气体压力，并在气体支路上的气体压力小于预设压力阈值时进行低压报警，提醒激光切割设备的气路压力不足，需要更换气源。

在本实用新型的实施例中，在激光切割设备执行切割动作前，首先执行切割气体的压力校正控制。气体压力校正既可以手动控制，也可以自动控制。

可选地，作为一个实施例，手动控制时，上述的激光切割设备的气体压力的闭环控制***还包括指令接收单元，指令接收单元与控制单元相连，控制单元通过指令接收单元接收气压校正指令，并根据气压校正指令执行气压校正程序，以便根据输送至切割头的气体压力对气体压力调节单元进行控制。

具体地，指令接收单元可包括气压校正按钮，控制单元可包括控制界面，气压校正按钮设置在控制界面上。这样，手动控制时，按下***控制界面上对应的气压校正按钮例如氧气气压校正按钮，***开始执行气压校正程序，实现***的气压校正功能。

可选地，自动控制时，可通过在切割程序中增加数控***通用的相应代码，***通过该代码与PLC程序过程进行控制动作交互，切割程序执行前，PLC程序接收到***给出的该代码交互信号后，自动执行气压校正程序，气压校正完成后，按预先设定的切割工艺及切割气体压力值，开始进行设备切割动作。

此外，本实用新型实施例还提出了一种激光切割设备，其包括：切割头；气体管路，所述气体管路的进气口连接气源，所述气体管路的出气口连接所述切割头，以将切割气体输送至所述切割头；上述实施例描述的激光切割设备的气体压力的闭环控制***，所述闭环控制***用于控制输送至所述切割头的气体压力与***设定压力保持一致。

综上所述，本实用新型实施例的激光切割设备及其气体压力的闭环控制***，通过设置在气体管路出气口处的气压检测单元检测输送至切割头的气体压力，这样控制单元根据输送至切割头的气体压力对气体压力调节单元进行控制，从而调节输送至切割头的气体压力与***设定压力保持一致，通过对切割头前端的压力调整，将压力校正至切割所需压力，保证切割效果的一致性、精确性，这样气体压力值稳定控制后，可以实现切割工艺的统一性，极大的提高生产效率，并能实现激光切割设备的切割质量稳定、可靠。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种激光切割设备的气体压力的闭环控制***，其特征在于，所述激光切割设备包括切割头和气体管路，所述气体管路的进气口连接气源，所述气体管路的出气口连接所述切割头，以将切割气体输送至所述切割头，所述闭环控制***包括：

气体压力调节单元，所述气体压力调节单元对应所述气体管路设置；

气压检测单元，所述气压检测单元对应所述气体管路的出气口设置，以检测输送至所述切割头的气体压力；

控制单元，所述控制单元分别与所述气体压力调节单元和所述气压检测单元相连，所述控制单元根据输送至所述切割头的气体压力对所述气体压力调节单元进行控制，以调节输送至所述切割头的气体压力与***设定压力保持一致。

2.如权利要求1所述的激光切割设备的气体压力的闭环控制***，其特征在于，所述气压检测单元包括气压传感器，所述气压传感器串联在所述气体管路的出气口与所述切割头之间，所述气压检测单元通过所述气压传感器检测输送至所述切割头的气体压力。

3.如权利要求1所述的激光切割设备的气体压力的闭环控制***，其特征在于，所述气体管路包括第一气体支路和第二气体支路，所述第一气体支路的进气口连接第一气源，所述第二气体支路的进气口连接第二气源，所述第一气体支路的出气口与所述第二气体支路的出气口相连接以作为所述气体管路的出气口，所述气体压力调节单元包括第一电气比例阀和第二电气比例阀，所述第一电气比例阀对应所述第一气体支路设置，所述第二电气比例阀对应所述第二气体支路设置，所述控制单元与所述第一电气比例阀或所述第二电气比例阀相连，所述控制单元根据输送至所述切割头的气体压力对所述第一电气比例阀或所述第二电气比例阀进行控制。

4.如权利要求1所述的激光切割设备的气体压力的闭环控制***，其特征在于，所述气体管路包括第一气体支路或第二气体支路，所述第一气体支路的进气口连接第一气源，所述第二气体支路的进气口连接第二气源，所述第一气体支路的出气口或所述第二气体支路的出气口作为所述气体管路的出气口，所述气体压力调节单元包括第一电气比例阀或第二电气比例阀，所述第一电气比例阀对应所述第一气体支路设置，所述第二电气比例阀对应所述第二气体支路设置，所述控制单元与所述第一电气比例阀或所述第二电气比例阀相连，所述控制单元根据输送至所述切割头的气体压力对所述第一电气比例阀或所述第二电气比例阀进行控制。

5.如权利要求3或4所述的激光切割设备的气体压力的闭环控制***，其特征在于，所述第一气体支路从进气口到出气口还分别依次设置第一气体调压阀、第一压力传感器、第一电磁阀和第一单向阀，其中，所述第一电气比例阀设置在所述第一电磁阀与所述第一单向阀之间；所述第二气体支路从进气口到出气口还分别依次设置第二气体调压阀、第二压力传感器、第二电磁阀和第二单向阀，其中，所述第二电气比例阀设置在所述第二电磁阀与所述第二单向阀之间。

6.如权利要求5所述的激光切割设备的气体压力的闭环控制***，其特征在于，所述控制单元还与所述第一压力传感器或所述第二压力传感器相连，并在所述第一压力传感器或所述第二压力传感器检测到的气体压力小于预设压力阈值时发出低压报警信息。

7.如权利要求5所述的激光切割设备的气体压力的闭环控制***，其特征在于，所述第一气源为氧气，所述第二气源为氮气。

8.如权利要求1所述的激光切割设备的气体压力的闭环控制***，其特征在于，还包括指令接收单元，所述指令接收单元与所述控制单元相连，所述控制单元通过所述指令接收单元接收气压校正指令，并根据所述气压校正指令执行气压校正程序，以便根据输送至所述切割头的气体压力对所述气体压力调节单元进行控制。

9.如权利要求8所述的激光切割设备的气体压力的闭环控制***，其特征在于，所述指令接收单元包括气压校正按钮，所述控制单元包括控制界面，所述气压校正按钮设置在所述控制界面上。

10.一种激光切割设备，其特征在于，包括：

切割头；

气体管路，所述气体管路的进气口连接气源，所述气体管路的出气口连接所述切割头，以将切割气体输送至所述切割头；

如权利要求1-9中任一项所述的激光切割设备的气体压力的闭环控制***，所述闭环控制***用于控制输送至所述切割头的气体压力与***设定压力保持一致。

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