[发明专利]大功率数控激光切割机床用Z轴浮动控制装置及控制方法

权利要求书

1.一种大功率数控激光切割机床用Z轴浮动控制装置，包括超声波传感器安装座（8）、垂直安装超声波传感器、倾斜安装超声波发射器和倾斜安装超声波接收器，所述Z轴浮动控制装置通过超声波传感器安装座（8）套装在大功率数控激光切割机床的Z轴的喷嘴（9）上方，所述喷嘴（9）上方有聚焦镜镜座组件（7），加工中所述喷嘴（9）下方有待切割板材（6），其特征在于：所述超声波传感器安装座（8）上共有8个安装孔，8个安装孔分别是四个垂直安装孔和四个倾斜安装孔，所述垂直安装孔与倾斜安装孔相互间隔并均布于安装座圆周上，四个垂直安装孔内分别安装有垂直安装超声波传感器一（12）、垂直安装超声波传感器二（13）、垂直安装超声波传感器三（14）和垂直安装超声波传感器四（15），所述垂直安装超声波传感器一（12）、垂直安装超声波传感器二（13）、垂直安装超声波传感器三（14）和垂直安装超声波传感器四（15）为超声发射器与超声接收器一体式超声波传感器，四个倾斜安装孔内分别安装有倾斜安装超声波发射器一（16）、倾斜安装超声波接收器一（17）、倾斜安装超声波发射器二（18）和倾斜安装超声波接收器二（19），所述倾斜安装超声波发射器一（16）与倾斜安装超声波接收器一（17）的轴线共面，所述倾斜安装超声波发射器二（18）与倾斜安装超声波接收器二（19）的轴线共面，所述倾斜安装超声波发射器一（16）与倾斜安装超声波接收器一（17）以及倾斜安装超声波发射器二（18）与倾斜安装超声波接收器二（19）的交点在喷嘴（9）下方的待切割板材（6）的板面附近。

2.根据权利要求1所述的一种大功率数控激光切割机床用Z轴浮动控制装置，其特征在于：所述超声波传感器安装座（8）上安装的8个安装孔，相邻安装孔之间圆弧所对的圆心角为45o。

3.根据权利要求1所述的一种大功率数控激光切割机床用Z轴浮动控制装置，其特征在于：所述垂直安装超声波传感器一（12）、垂直安装超声波传感器二（13）、垂直安装超声波传感器三（14）和垂直安装超声波传感器四（15）以及倾斜安装超声波发射器一（16）与倾斜安装超声波接收器一（17）以及倾斜安装超声波发射器二（18）与倾斜安装超声波接收器二（19）的工作超声波波段不同。

4.根据权利要求1所述的一种大功率数控激光切割机床用Z轴浮动控制装置的Z轴悬浮控制方法，其特征在于：

二维数控激光切割机Z轴在随动工作方式下，采用超声传感器单元（1）进行待加工板面与激光切割头之间的距离检测，检测到的距离信号转换成电压信号并经放大电路单元（2）进行放大后，反馈回控制系统单元（3）进行信号处理，将处理结果经控制信号输出单元（4）输出到Z轴伺服驱动单元（5），驱动Z轴伺服电机微调这一距离；在数控激光切割机切割板材过程中，这一过程不断地循环进行，实现对板材表面不同部位起伏的自动跟随；

在跟随过程中，倾斜安装超声波发射器一（16）发出的超声波经被切割板面反射被倾斜安装超声波接收器一（17）接收，倾斜安装超声波发射器二（18）发出的超声波经被切割板面反射被倾斜安装超声波接收器二（19）接收，系统通过对两对输出、输入超声波信号的处理，以及在四个垂直独立的超声波传感器的辅助下，测量和控制激光切割头与被切割板面的距离。