[发明专利]数控火焰切割割嘴高度自动调控系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种数控切割机上使用的自控系统，特别涉及一种数控火焰切割割嘴高度自动调控系统。

背景技术：

数控切割机是对金属板材下料的机电设备，作为型材加工的关键设备之一，它是集数控技术、计算机软硬件等技术为一体的高科技产品，在工业生产中发挥着重要的作用。数控切割机在切割板材的过程中，由于钢板高低不平或者倾斜等其他原因会影响加工质量，为了提高加工的精度和质量，在切割过程中需要高性能的自动调高系统保证割嘴和钢板之间高度的恒定。火焰切割是利用喷嘴喷出的氧气燃烧放热，使工件切口处的金属局部熔化，并借高压气流排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。因此，要保证割嘴到工件之间高度的恒定，就需要实时检测割嘴和工件表面之间的高度。

问题在于用火焰切割时，由于割嘴附近的温度很高，一般的高度传感器不适用，因此需要能高精度检测并实时控制割嘴到工件之间高度的自动调高系统。

发明内容：

本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种数控火焰切割割嘴高度自动调控系统，该系统能高精度检测并实时控制割嘴到工件之间高度，并且具有良好的稳定性、较高的精度和灵敏度。

如上构思，本发明的技术方案是：一种数控火焰切割割嘴高度自动调控系统，其特征在于：由传感器部分和控制系统部分组成一个闭环自动控制系统；控制系统由单片机控制电路和H桥直流电机驱动电路构成，单片机控制电路的输出端与H桥直流电机驱动电路的输入端口连接，H桥直流电机驱动电路的输出端口与割炬升降电机连接；传感器部分由感应环、切割钢板、信号检测电路和高度设定电位器组成，感应环固定在割炬上，感应环与信号检测电路的输入端口连接，信号检测电路的输出端口将电压信号V2输入到控制系统中的单片机控制电路，高度设定电位器将电压信号V1输入到控制系统中的单片机控制电路；感应环和切割钢板之间装有电容C_x。

上述信号检测电路由运算放大电路和检波电路两部分组成；运算放大电路由R1、R2、R3组成的“T”型网络大阻值电阻、C2，C3，C4，R5，R6，R7构成的“双T”型滤波器、运算放大器U1和运算放大器U2组成；“T”型网络大阻值电阻和C1并联，一端与运算放大器U1的输出端连接，另一端连接在参考电容与运算放大器U1连接的线路上，即运算放大器U1的反相输入端，运算放大器U1的同相输入端接地；运算放大器U1的输出端与运算放大器U2的同相输入端连接，运算放大器U2的反相输入端与“双T”型滤波器的一端连接，“双T”型滤波器的另一端输出电压信号V2；

检波电路由检波电路、低通滤波器和增益放大电路依次连接组成；其中：检波电路由运算放大器U1、过零比较器U3、反向器U4，R1，R2，R3，NMOS管N3组成；低通滤波器由运算放大器U2，R4，R5，C1构成；增益放大电路由运算放大器U5，R6，R7，R8组成。

本发明能高精度检测并实时控制割嘴到工件之间高度，并且具有良好的稳定性、较高的精度和灵敏度。

附图说明：

图1是本发明的总体结构框图；

图2是运算放大电路图；

图3是检波电路图；

图4是控制系统方框图。

具体实施方式：

如图1、4所示：一种数控火焰切割割嘴高度自动调控系统，由传感器部分和控制系统部分组成一个闭环自动控制系统；控制系统由单片机控制电路和H桥直流电机驱动电路构成，单片机控制电路的输出端与H桥直流电机驱动电路的输入端口连接，H桥直流电机驱动电路的输出端口与割炬升降电机5连接；传感器部分由感应环1、切割钢板2、信号检测电路和高度设定电位器3组成，感应环固定在割炬4上，感应环与信号检测电路的输入端口连接，信号检测电路的输出端口将电压信号V2输入到控制系统中的单片机控制电路，高度设定电位器将电压信号V1输入到控制系统中的单片机控制电路；感应环和切割钢板之间装有电容C_x。

割炬通过升降减速机6上、下运动，割炬的上、下运动就带动感应环的升降，感应环和钢板之间的距离反映到传感器上就是C_x，通过信号检测电路输出电压信号V2(V2与割炬和钢板之间的距离d_x呈函数关系)，高度设定电位器输出电压信号V1。