一種環(huán)形激光帶除銹裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)形激光帶除銹裝置，主要包括激光器、45°全反鏡、環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元、導(dǎo)光管、除銹頭、升降工作臺、信號線、控制器和測距傳感器；激光器出光口處設(shè)有45°全反鏡，45°全反鏡下方設(shè)有導(dǎo)光管，除銹頭固定在導(dǎo)光管正下方，除銹頭底部的中心位置設(shè)有測距裝置，除銹頭內(nèi)部安裝有環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元，除銹頭下方正對升降工作臺，工件裝夾在升降工作臺上并與環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元同軸，激光器、測距裝置、鏡片驅(qū)動裝置和升降工作臺均通過信號線與控制器相連。本發(fā)明利用環(huán)形激光帶進行激光除銹處理，具有除銹效率高，除銹處理不受工件直徑大小限制，設(shè)備制造成本低的優(yōu)點，適用于定截面和變截面圓筒型金屬內(nèi)壁的除銹處理。
【專利說明】一種環(huán)形激光帶除銹裝置
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及激光除銹裝置領(lǐng)域，特指一種利用環(huán)形激光帶對圓筒型金屬內(nèi)壁進行激光除銹的裝置。

【背景技術(shù)】
[0003]當金屬受到由空氣中的氧氣和水蒸汽等物質(zhì)引起的氧化作用時，會在金屬表面產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象。銹蝕一旦產(chǎn)生，它會隨著時間的推移由工件表面向工件內(nèi)部蔓延，直至整個工件徹底銹蝕。因此，在金屬生產(chǎn)、工程建筑、船舶制造等與金屬使用密切相關(guān)的行業(yè)，高效地去除金屬表面銹蝕層一直是大家關(guān)注的難題。特別是一些特殊表面如鋼管內(nèi)壁和筒型內(nèi)壁，除銹難度較大。傳統(tǒng)的除銹方法包括機械除銹法、化學(xué)除銹法、高壓水射流除銹法等。其中，機械除銹法包括風(fēng)沙輪除銹法和噴砂除銹法，二者都具有良好的除銹效果，但是在除銹過程中產(chǎn)生的鐵銹顆粒會彌漫在環(huán)境中，進而影響操作工人的健康；化學(xué)除銹法易對金屬基體產(chǎn)生傷害，且排放物會對環(huán)境造成污染；高壓水射流除銹法設(shè)備價格昂貴，需要耗費大量的水，同時除銹過程中需及時對已處理表面進行二次防銹處理以免再度生銹等。
[0004]激光除銹是最近幾年發(fā)展起來的一種高效除銹方法，具有適用基材范圍廣、不損傷基材表面、清潔度高、運行成本低、對環(huán)境無污染等一系列優(yōu)點，在設(shè)備維修保養(yǎng)等方面具有良好的應(yīng)用前景。申請?zhí)枮?00810056852.7的中國發(fā)明專利申請公布了一種瓦級全固態(tài)激光清洗機及激光清洗方法，適用于集成電路等微電子基板清洗。申請?zhí)枮?01410107317.5的中國發(fā)明專利申請公布了一種便攜式激光除銹機，主要適用于室外環(huán)境的激光除銹工作。以上兩個發(fā)明專利申請雖然對激光除銹技術(shù)進行了一定的突破，但使用范圍局限性較大，難于對小型或微型金屬筒型內(nèi)壁等特殊部位進行除銹工作。申請?zhí)枮?01010290352.7的中國發(fā)明專利申請公布了一種適用于金屬筒型內(nèi)壁激光除銹處理的裝置，但是其所使用的激光光斑為單點光斑，需要同時從周向和縱向掃描才能完成對整個內(nèi)壁的除銹處理，效率較低。同時，該裝置的工作臺至少需要三個方向的運動精度達到要求，才能滿足光斑搭接除銹處理，增加了工作臺的購置成本，從而增加了設(shè)備的制造成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)形激光帶除銹裝置，以提高效率、降低制造成本，且適用于圓筒型金屬內(nèi)壁的激光除銹。
[0006]一種環(huán)形激光帶除銹裝置，其特征在于包括:激光器(1)、45°全反鏡(3)、環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元(4)、導(dǎo)光管(5)、除銹頭(12)、升降工作臺(20)、信號線(19)、控制器(16)和測距裝置(21);45°全反鏡(3)位于激光器(I)出光口處，45°全反鏡(3)下方設(shè)有導(dǎo)光管
(5)，除銹頭(12)固定在導(dǎo)光管(5)正下方，除銹頭(12)為透光材料制作而成，除銹頭(12)內(nèi)部設(shè)有環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元(4)，測距裝置(21)固定于除銹頭(12)底部中心位置，升降工作臺(20)位于除銹頭(12)正下方，工件(15)裝夾在升降工作臺(20)上并與環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元(4)同軸，激光器(I)、環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元(4)、升降工作臺(20)和測距裝置(21)分別通過信號線(19)與控制器(16)相連。
[0007]1.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)形激光帶除銹裝置，其特征在于:所述環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元(4)包括擴束鏡(6)、會聚透鏡(7)、圓錐透鏡A (8)、圓錐透鏡B (9)、圓錐全反鏡(13 )、鏡片驅(qū)動裝置(10 )和滑軌(11);所述擴束鏡(6 )、會聚透鏡(7 )、圓錐透鏡A (8 )、圓錐透鏡B (9)和圓錐全反鏡(13)由上至下依次布置；鏡片驅(qū)動裝置(10)固定在除銹頭(12)上，并通過信號線(19)與控制器(16)相連，鏡片驅(qū)動裝置(10)控制圓錐透鏡A (8)和圓錐透鏡B (9)沿滑軌(11)上下移動來調(diào)節(jié)圓錐透鏡A (8)和圓錐透鏡B (9) 二者的間距，進而調(diào)節(jié)環(huán)形激光帶上部位置(17);鏡片驅(qū)動裝置(10)調(diào)節(jié)圓錐透鏡B (9)和圓錐全反鏡(13 )的間距，從而調(diào)節(jié)環(huán)形激光帶下部位置(18 )。
[0008]所述圓錐全反鏡(13)頭部圓錐面的角度為a，0° < a < 180°。
[0009]本發(fā)明裝置的工作過程如下:
第一步:工件(15)裝夾于升降工作臺(20)上,保證工件(15)中心與環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元(4)的中心重合，然后使升降工作臺(20)帶動工件(15)移動到需除銹的起始位置；第二步:測距裝置(21)實時測量工件內(nèi)徑值，并將內(nèi)徑值通過信號線(19)輸入到控制器(16)，控制器(16)根據(jù)所測得的工件內(nèi)徑值的變化實時控制激光器(I)、環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元(4)和升降工作臺(20);其中，控制器(16)控制激光器(I)輸出滿足除銹處理工藝要求的激光束(2)，控制器(16)控制環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元(4)中的鏡片驅(qū)動裝置(10)來調(diào)節(jié)圓錐透鏡A (8)和圓錐透鏡B (9)的位置，使環(huán)形激光帶(14)在工件(15)內(nèi)壁上的寬度值保持最優(yōu)寬度值不變，控制器(16)控制升降工作臺(20)移動，使工件(15)沿縱向運動，從而在最優(yōu)環(huán)形激光帶寬度下完成對工件(15)內(nèi)壁的縱向掃描除銹處理；
第三步:完成整個銹蝕區(qū)內(nèi)壁的除銹工作后，激光器(I)停止工作，升降工作臺(20)帶動工件(15)下降到初始位置，取下工件(15)。
[0010]本發(fā)明具有有益效果。
[0011]1.本發(fā)明的環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元可在不同內(nèi)徑的圓筒型金屬工件的內(nèi)壁上調(diào)制出最優(yōu)的環(huán)形激光帶寬度，即本發(fā)明裝置可適用于任意內(nèi)徑大小的金屬圓筒型工件內(nèi)壁的除銹處理。
[0012]2.本發(fā)明不僅可以進行定截面圓筒型工件的除銹處理，還可以進行變截面圓筒型工件的除銹處理。變截面工件除銹處理時，測距裝置實時檢測工件內(nèi)徑，并將內(nèi)徑值通過信號線反饋至控制器，然后控制器控制鏡片驅(qū)動裝置對環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元中的圓錐透鏡A和圓錐透鏡B進行實時調(diào)節(jié)，使工件內(nèi)壁表面的環(huán)形激光的光帶寬度保持最優(yōu)寬度值不變，在最優(yōu)光帶寬度下完成變截面圓筒型工件內(nèi)壁的除銹處理。
[0013]3.本發(fā)明的激光除銹加工只需對工件進行豎直方向的進給，即可完成工件內(nèi)壁的除銹處理，而不需要周向進給掃描，提高了加工效率，同時，進給工作臺僅需要單軸運動工作臺即可滿足要求，降低了激光除銹裝置的制造成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是環(huán)形激光帶除銹裝置的示意圖。
[0015]圖中:1.激光器，2.激光束，3.45°全反鏡，4.環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元，5.導(dǎo)光管，6.擴束鏡，7.會聚透鏡，8.圓錐透鏡A，9.圓錐透鏡B，10.鏡片驅(qū)動裝置，11.滑軌，12.除銹頭，13.圓錐全反鏡，14.環(huán)形激光帶，15.工件，16.控制器，17.環(huán)形激光帶上部位置，18.環(huán)形激光帶下部位置，19.信號線，20.升降工作臺，21.測距裝置。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0017]實施例1
用本發(fā)明進行變截面圓筒型工件內(nèi)壁的激光除銹處理的裝置如圖1所示，包括激光器
1、45°全反鏡3、環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元4、導(dǎo)光管5、除銹頭12、升降工作臺20、信號線19、控制器和測距裝置21 ;45°全反鏡3位于激光器I出光口處，45°全反鏡3下方設(shè)有導(dǎo)光管5，除銹頭12固定在導(dǎo)光管5正下方，除銹頭12為鋼化玻璃材料制作而成，環(huán)形激光帶14能穿透除銹頭12后輻照在工件15內(nèi)壁上，除銹頭12底部的中心位置設(shè)有測距裝置21，除銹頭12內(nèi)部安裝有環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元4，升降工作臺20位于除銹頭12正下方，工件15裝夾在升降工作臺20上并與環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元4同軸，激光器1、環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元4、測距裝置21和升降工作臺20分別通過信號線19與控制器16相連。
[0018]環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元4包括擴束鏡6、會聚透鏡7、圓錐透鏡AS、圓錐透鏡B9、圓錐全反鏡13、鏡片驅(qū)動裝置10和滑軌11 ;擴束鏡6、會聚透鏡7、圓錐透鏡A8、圓錐透鏡B9和圓錐全反鏡13由上至下依次布置，圓錐全反鏡13頭部圓錐面的角度為a，a=80° ;鏡片驅(qū)動裝置10固定在除銹頭12上，并通過信號線19與控制器16相連，鏡片驅(qū)動裝置10調(diào)節(jié)圓錐透鏡AS和圓錐透鏡B9沿滑軌11上下移動來調(diào)節(jié)圓錐透鏡AS和圓錐透鏡B9 二者的間距，進而調(diào)節(jié)環(huán)形激光帶上部位置17 ;鏡片驅(qū)動裝置10控制圓錐透鏡B9和圓錐全反鏡13的間距來調(diào)節(jié)環(huán)形激光帶下部位置18，通過對環(huán)形激光帶上部位置17和環(huán)形激光帶下部位置18的調(diào)節(jié)，使環(huán)形激光帶14在內(nèi)壁上的光帶寬度達到激光除銹工藝的最優(yōu)值。
[0019]實施本發(fā)明裝置的具體工作過程如下:
第一步:工件15裝夾于升降工作臺20上,保證工件15中心與環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元4的中心重合，然后使升降工作臺20帶動工件15移動到需除銹的起始位置；
第二步:測距裝置21實時測量工件內(nèi)徑值，并將內(nèi)徑值通過信號線19輸入到控制器16，控制器16根據(jù)所測得的工件內(nèi)徑值的變化實時控制激光器1、環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元4和升降工作臺20 ;其中，控制器16控制激光器I輸出滿足除銹處理工藝要求的激光束2，控制器16控制環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元4中的鏡片驅(qū)動裝置10來調(diào)節(jié)圓錐透鏡AS和圓錐透鏡B9的位置，使環(huán)形激光帶14在內(nèi)壁上的寬度值保持最優(yōu)寬度值不變，控制器16控制升降工作臺20移動，使工件15沿縱向運動，從而在最優(yōu)環(huán)形激光帶寬度下完成對工件15內(nèi)壁的縱向掃描除銹處理；
第三步:完成整個銹蝕區(qū)內(nèi)壁的除銹工作后，激光器I停止發(fā)出激光束2，升降工作臺20帶動工件15下降到初始位置，取下工件15。
[0020]實施例2
用本發(fā)明進行定截面圓筒型工件內(nèi)壁的激光除銹處理的裝置與實施例1相同，不同之處在于本實施例的圓錐全反鏡13頭部圓錐面的角度為a，a=50° ; 實施本發(fā)明裝置的具體工作過程如下:
第一步:工件15裝夾于升降工作臺20上,保證工件15中心與環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元4的中心重合，然后使升降工作臺20帶動工件15移動到需除銹的起始位置；
第二步:測距裝置21在除銹處理開始前測量工件內(nèi)徑值，并將內(nèi)徑值通過信號線19輸入到控制器16，控制器16根據(jù)所測得的工件內(nèi)徑值的變化控制激光器1、環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元4和升降工作臺20 ;其中，控制器16控制激光器I輸出滿足除銹處理工藝要求的激光束2，控制器16控制環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元4中的鏡片驅(qū)動裝置10來調(diào)節(jié)圓錐透鏡AS和圓錐透鏡B9的位置，使環(huán)形激光帶14在內(nèi)壁上的寬度值為除銹最優(yōu)寬度值，控制器16控制升降工作臺20移動，使工件15沿縱向運動，從而完成對工件15內(nèi)壁的縱向掃描除銹處理；第三步:完成整個銹蝕區(qū)內(nèi)壁的除銹工作后，激光器I停止發(fā)出激光束2，升降工作臺20帶動工件15下降到初始位置，取下工件15。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)形激光帶除銹裝置，其特征在于包括:激光器(1)、45°全反鏡(3)、環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元(4)、導(dǎo)光管(5)、除銹頭(12)、升降工作臺(20)、信號線(19)、控制器(16)和測距裝置(21);45°全反鏡(3)位于激光器(I)出光口處，45°全反鏡(3)下方設(shè)有導(dǎo)光管(5)，除銹頭(12)固定在導(dǎo)光管(5)正下方，除銹頭(12)為透光材料制作而成，除銹頭(12)內(nèi)部設(shè)有環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元(4)，測距裝置(21)固定于除銹頭(12)底部中心位置，升降工作臺(20)位于除銹頭(12)正下方，工件(15)裝夾在升降工作臺(20)上并與環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元(4)同軸，激光器(I)、環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元(4)、升降工作臺(20)和測距裝置(21)分別通過信號線(19)與控制器(16)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)形激光帶除銹裝置，其特征在于:所述環(huán)形激光帶調(diào)節(jié)單元(4)包括擴束鏡(6)、會聚透鏡(7)、圓錐透鏡A (8)、圓錐透鏡B (9)、圓錐全反鏡(13),鏡片驅(qū)動裝置(10)和滑軌(11);所述擴束鏡(6)、會聚透鏡(7)、圓錐透鏡A (8)、圓錐透鏡B (9)和圓錐全反鏡(13)由上至下依次布置；鏡片驅(qū)動裝置(10)固定在除銹頭(12)上，并通過信號線(19)與控制器(16)相連，鏡片驅(qū)動裝置(10)控制圓錐透鏡A (8)和圓錐透鏡B (9)沿滑軌(11)上下移動來調(diào)節(jié)圓錐透鏡A (8)和圓錐透鏡B (9) 二者的間距，進而調(diào)節(jié)環(huán)形激光帶上部位置(17);鏡片驅(qū)動裝置(10)調(diào)節(jié)圓錐透鏡B (9)和圓錐全反鏡(13)的間距，從而調(diào)節(jié)環(huán)形激光帶下部位置(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種環(huán)形激光帶除銹裝置，其特征在于:所述圓錐全反鏡(13)頭部圓錐面的角度為a，0° < a< 180°。
【文檔編號】B23K26/064GK104162744SQ201410421687
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】溫德平, 戴峰澤, 張永康, 丁玎 申請人:江蘇大學(xué)