[發明專利]一種YAG固體激光加工機床控制系統

在審

• 申請號: 201610410430.X
• 申請日: 2016-06-13
• 公開（公告）號: CN107491041A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 陳玉梅
• 申請（專利權）人: 陳玉梅
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種YAG固體激光加工機床控制系統，適用于機械領域。

背景技術

隨著工業激光器技術的不斷發展，YAG固體激光器因具有壽命長、泵浦效率高等諸多優點，開始得到廣泛的應用，但通常用于小功率場合。針對千瓦級大功率固體激光進口機床價格高昂、在國內還是空白的局面。

發明內容

本發明提出了一種YAG固體激光加工機床控制系統，采用了FAGOB 8055系統作為激光加工機床的控制核心，使一般通用于車銑加工的數控系統與激光器、焦點自動跟蹤、氣路調節及切換等子系統相結合，一起構成了能夠適合于激光加工的柔性控制系統。

本發明所采用的技術方案是：

所述控制系統采用了FAGOB 8055系統作為激光加工機床的控制核心。在配置上，FAGOR 8055系統完全具備了前述的功能，因為要求具備多次回退切割功能，最終選擇了8055M-A系統，含機床操作面板的11"液晶彩顯和手持單元。根據各軸所需轉矩、速度及慣量不同，配置4個坐標軸的AXD驅動模塊和FXM交流伺服電機，采用SERCOS通訊標準光纖數字傳輸；將激光器等同于主軸控制，利用主軸速度很方便調節激光器的輸出功率；因為PLC所需I/O點數量超出標準配置的40/24點，把I/O點擴展為104/56點。

所述整個控制系統主要包括作為機床控制核心的FAGOR 8055M-A系統主機、各坐標軸的伺服驅動系統、激光器系統、焊接和切割氣路系統、激光焦點自動跟蹤系統、空氣凈化、冷卻及照明系統等。

所述坐標軸伺服系統均采用半閉環控制，3個直線軸采用伺服電機與絲杠直聯方式，旋轉軸采用伺服電機配數控轉臺，由NC主機通過SERCOS通訊標準光纜與伺服系統構成閉環控制，速度和位置指令通過SERCOS光纜傳送到各軸驅動模塊，同時驅動模塊運行狀態、過流、過壓、轉矩超限、編碼器斷線等信息也通過SERCOS光纜反饋給NC單元，由內置PLC監控伺服電源模塊和各軸模塊的準備就緒、啟動禁止、速度使能及脈沖使能等信號。根據激光加工要求動態響應快，手動和自動程序加工分別施加不同的環路增益。

所述激光器系統是機床的主要功能部件，其相對獨立，具有自己的控制器，能夠控制和監測激光器系統的開關機流程及狀態，NC主機通過通訊控制器與激光器系統進行數據交換。

所述激光焦點自動跟蹤系統采用非接觸式電容傳感器測量單元，通過實時測量切割頭管口與工件表面距離，再轉換為電信號，依此控制：軸的運動方向和速度，實現激光焦點自動跟蹤的目的。

所述氣路系統分為焊接氣路和切割氣路，為了方便調節氣體壓力，基于焊接、切割工藝要求和操作便利的考慮，分別設計有手動調節和程序調節方式。程序調節方式由PLC通過比例閥控制氣體壓力，不同氣體之間的切換及氣路壓力報警也由PLC完成。為了在OEM屏幕上顯示當前氣路壓力、流量值，采用NC主機采集相應氣路傳感器數值的方法解決。

所述控制系統在開發PLC控制程序時，使用語句表編程。為使PLC程序具有較好的條理性、可讀性，根據功能分類將整個PLC程序劃分為初始化循環、主程序和16個子程序塊。在初始化循環中，對所有M標志位、拾出點、寄存器、計數器等先進行清零處理。在主程序中對16個子程序塊進行條件調用，依據各子程序功能對機床安全運行的關鍵程度，優先調用有關急停、限位和運動判斷條件的子程序塊。在完成主要功能的子程序中，急停子程序完成CNC和外部電路的急停響應及應答；伺服驅動子程序完成各軸使能、制動的時序控制；零點搜索及軸限位子程序完成回零點和限位邏輯控制；程序重啟及回退子程序完成程序重啟、回退前后的氣路控制；焦點自動跟蹤子程序完成切割過程的焦點測量和自動調整;激光器控制子程序完成激光器出光全過程的邏輯控制和狀態監視。

本發明的有益效果是：該控制系統采用了FAGOB 8055系統作為激光加工機床的控制核心，使一般通用于車銑加工的數控系統與激光器、焦點自動跟蹤、氣路調節及切換等子系統相結合，一起構成了能夠適合于激光加工的柔性控制系統。

附圖說明

圖1是本發明的控制系統硬件組成及連接示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。