CN106363300B - 激光除锈设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种激光除锈设备的控制方法，包括工作台，该工作台台面设置有二轴变位机，二轴变位机上方设置有两轴线性模组，两轴线性模组上设置有激光振镜，激光振镜通过光纤与设置在工作台内的激光发生器连接，激光振镜发出的激光指向二轴变位机，两轴线性模组带动激光振镜上下左右移动，二轴变位机带动工件水平旋转和竖直旋转，激光振镜、二轴变位机和两轴线性模组均由设置在工作台内的控制系统控制。具有的优点是：一、效率高，节省时间，降低工人劳动强度；二、能够一次性清除各种材料表面的各种类型的污染物，达到常规清洗无法达到的清洁度。而且还可以在不损伤材料表面的情况下有选择性地清洗材料表面的污染物；三、无需额外的辅料。

Description

激光除锈设备的控制方法

技术领域

本发明涉及制造领域，特别是涉及一种激光除锈设备的控制方法。

背景技术

目前，在工件厂的工件加工过程中，很难避免工件生锈的情况发生。传统的工件除锈，特别是齿面除锈，都需人工用铁刷将锈蚀刷除。除锈过程耗费了大量的人力物力。

传统除锈的缺点在于:一、工人必须将工具依附在加工表面，工人必须接触带腐蚀性的药剂以及具有很大危险性的工具或加工表面；二、传统清洗方式往往附带大量的体力劳动，工人劳动强度高，并且生产效益低；三、传统清洗方式比如人工剃磨、流体颗粒喷刷以及化学清洗，都需要投入大量的人工以及清洗材料，长时间会累积可观的清洗成本。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种激光除锈设备的控制方法，采用激光对工件端面和齿面上的锈迹进行清除。实现自动化控制，减少了人工操作。

技术方案如下：

一种激光除锈设备，其关键在于：包括工作台，该工作台台面设置有二轴变位机，所述二轴变位机上方设置有两轴线性模组，所述两轴线性模组上设置有激光振镜，所述激光振镜通过光纤与设置在所述工作台内的激光发生器连接，所述激光振镜发出的激光指向所述二轴变位机，所述两轴线性模组带动激光振镜上下左右移动，所述激光振镜、二轴变位机和两轴线性模组均由设置在所述工作台内的控制系统控制。

采用上述结构，二轴变位机能自动带动工件水平旋转和竖直旋转，以便清除工件端面和齿面的锈迹，两轴线性模组能调节激光振镜与二轴变位机的距离，保证激光照射到工件上。并且两轴线性模组能对激光振镜发出的激光进行初步调节。

更进一步的，所述二轴变位机包括二维旋转夹持机构和侧翻装置，该二维旋转夹持机构的固定盘水平旋转，所述二维旋转夹持机构通过翻转轴与侧翻装置的转动轴连接，所述侧翻装置带动所述二维旋转夹持机构垂直翻转，所述两轴线性模组发出的激光指向所述固定盘。

采用上述结构，二维旋转夹持机构能固定工件，并且带动工件水平旋转。侧翻装置能带动二维旋转夹持机构偏转，使齿面被激光照射到，以便除去齿面的锈迹。

更进一步的，所述二维旋转夹持机构包括安装台，所述安装台的一端与所述翻转轴的一端固定，所述翻转轴的另一端与所述转动轴固定，所述安装台内设置有旋转电动机，所述旋转电动机的转轴穿出安装台并与放置在所述安装台上的固定盘固定。

采用上述结构，固定盘可以采用机械固定或磁吸附的方式固定工件，若采用机械机构固定，则固定盘可以是法兰盘，法兰盘与不同型号的夹具连接，夹具再夹持工件，便于设备清除不同型号的工件。

若采用磁吸合的方式直接固定工件，则固定盘可以是永磁铁或者电磁铁，采用这种方式工件不用使用夹具就能固定在固定盘上，能减少夹持点，避免产生除锈死角。若固定盘是电磁铁，则固定盘的电源端通过控制系统与电源连接。两种方式均能对不同工件进行除锈。

更进一步的，所述旋转电动机和固定盘之间还设置有减速器，所述旋转电动机的转轴与减速器连接，所述减速器的转轴与所述固定盘固定。

采用上述结构，控制系统能通过减速器控制固定盘旋转的速度。有益于除去工件上的锈迹。

更进一步的，所述安装台的两侧分别设置有第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架上分别设置有第一轴承和第二轴承，所述翻转轴穿过所述第一轴承与所述转动轴固定，所述安装台通过回转轴与所述第二轴承连接，所述回转轴、转动轴和翻转轴的轴心在同一条直线上。

采用上述结构，能使安装台更加稳定，设备能稳定地除去工件的锈迹。并且有益于两轴线性模组调节激光的焦距。而轴承能减小摩擦，延长设备使用寿命。

更进一步的，所述侧翻装置包括伺服电机和侧翻减速器，伺服电机的传动轴与侧翻减速器连接，所述侧翻减速器的转动轴通过联轴器与所述翻转轴固定。

采用上述结构，控制系统通过减速器能精确控制侧翻装置翻转的角度，避免翻转后的工件不能垂直转动。

更进一步的，所述两轴线性模组由带动激光振镜左右移动的横向移动装置以及带动横向移动装置上下移动的竖向移动装置组成，所述竖向移动装置竖直固定在固定架上，该固定架竖直固定所述二轴变位机旁的安装台的台面上。

采用上述结构，横向移动装置能带动激光振镜移动到工件的上方，竖向移动装置能调整激光振镜到工件的距离，让激光振镜的焦点落到工件上。

更进一步的，所述竖向移动装置包括安装框架，该安装框架竖直固定在所述固定架上，所述安装框架的顶部设置有传动装置，该传动装置的传动轴通过转轴连接器与设置在安装框架内的丝杆连接，所述丝杆上套有滑块，该滑块与设置在安装框架外的连接块连接；

所述横向移动装置与竖向移动装置的结构相同，所述横向移动装置的安装框架水平固定在所述竖向移动装置的连接块上，所述横向移动装置的连接块与所述激光振镜固定，

所述激光振镜的入光口与所述激光发生器的出光口通过光纤连接，出光口垂直指向所述二轴变位机，所述激光振镜由控制系统控制其焦距的变化。

采用上述结构，控制系统控制传动装置带动丝杆旋转，从而使滑块精确移动。转轴连接器便于对设备的工件进行更换。

更进一步的，所述竖向移动装置上有第一光电传感器和第二光电传感器，第一光电传感器的安装位置与所述横向移动装置向上能移动的最大位置对应，第二光电传感器的安装位置与所述横向移动装置向下能移动的最大位置对应；

所述横向移动装置上有第三光电传感器和第四光电传感器，第三光电传感器和第四光电传感器的安装位置分别与所述激光振镜能左右移动的最大位置对应；

所述第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器和第四光电传感器的信号输出端均与控制系统连接。

采用上述结构，当激光振镜或横向移动装置移动到光电传感器的位置时，光电传感器会发出停止信号给控制信号，控制系统会马上停止激光振镜或横向移动装置，避免其超出最大移动距离。

更进一步的，所述传动装置包括转动电机和转动减速器，所述转动电机的转动轴与转动减速器连接，转动减速器的传动轴通过转轴连接器与所述丝杆连接。

采用上述结构，控制系统通过转动减速器能精确控制丝杆转动的速度，从而精确控制滑块的移动距离。

一种激光除锈设备的控制方法，其关键在于包括以下步骤：

步骤1、控制系统获取操作数据，该操作数据包括需要除锈的工件的型号和激光功率；

步骤2、控制系统根据操作数据生成加工数据，该加工数据包括固定盘旋转速度、固定盘偏转角度、激光振镜横竖移动距离、激光振镜焦距变化轨迹、水平基准点、竖直基准点；

步骤3、控制系统获取启动信号；

步骤4、控制系统控制两轴线性模组调节激光振镜位置，使激光振镜从原点移动到水平基准点；

步骤5、控制系统控制激光发生器发出激光，激光经光纤传输到激光振镜，激光振镜发出激光；

步骤6、控制系统控制二轴变位机的固定盘按照固定盘旋转速度旋转一周；

步骤7、控制系统控制侧翻装置带动固定盘偏转，同时控制两轴线性模组调整激光振镜的位置，使激光振镜移动从水平基准点移动到竖直基准点；

步骤8、控制系统控制二轴变位机的固定盘按照固定盘旋转速度再次旋转一周，同时，控制系统控制激光振镜按照激光振镜焦距变化轨迹进行焦距变化；

步骤9、控制系统控制二轴变位机带动固定盘返回初位置，同时控制两轴线性模组带动激光振镜原点。

采用上述方法，控制系统中预存有各种工件的加工数据，使用时，只需输入工件型号和激光功率，控制系统就可控制设备自动对工件的齿面和端面进行除锈。

更进一步的，控制系统中每种型号的工件预存有至少一组加工数据，不同加工数据对应不同的固定盘转动速度。

采用上述方法，每种工件就能采用适合的固定盘旋转速度进行除锈，增强除锈效率。

有益效果：采用本发明的激光除锈设备，具有的优点是：一、激光清洗效率高，节省时间，降低工人劳动强度；二、激光清洗能够一次性清除各种材料表面的各种类型的污染物，达到常规清洗无法达到的清洁度。而且还可以在不损伤材料表面的情况下有选择性地清洗材料表面的污染物；三、激光除锈无需额外的辅料。

附图说明

图1为本发明的设备整体结构图；

图2为图1中二轴变位机的结构立体图；

图3为二轴变位机的结构俯视图；

图4为图3中二轴变位机的A-A剖面图；

图5为图1中两轴线性模组的正视图；

图6为图5中两轴线性模组的B-B剖面图；

图7为控制系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种激光除锈设备，包括工作台1，该工作台1台面设置有二轴变位机2，所述二轴变位机2上方设置有两轴线性模组3，所述两轴线性模组3上设置有激光振镜4，所述激光振镜4通过光纤与设置在所述工作台1内的激光发生器连接，所述激光振镜4发出的激光指向所述二轴变位机2，所述两轴线性模组3带动激光振镜4上下左右移动，所述二轴变位机2带动工件水平旋转和竖直旋转，所述激光振镜4、二轴变位机2和两轴线性模组3均由设置在所述工作台1内的控制系统控制，控制系统与操作电脑37连接，操作电脑设置在工作台1上。

如图2-4所示，所述二轴变位机2包括二维旋转夹持机构5和侧翻装置6，该二维旋转夹持机构5带动工件水平旋转，所述二维旋转夹持机构5通过翻转轴7与侧翻装置6的转动轴8连接，所述侧翻装置6带动所述二维旋转夹持机构5垂直翻转，所述两轴线性模组3发出的激光指向所述固定盘11。

所述二维旋转夹持机构5包括安装台9，所述安装台9的一端与所述翻转轴7的一端固定，所述翻转轴7的另一端与所述转动轴8固定，所述安装台9内设置有旋转电动机10，所述旋转电动机10的转轴与减速器12连接，减速器12的转轴与所述固定盘11固定。在本实施例中，固定盘11采用电磁吸合的方式直接固定工件。

所述安装台9的两侧分别设置有第一支架13和第二支架14，所述第一支架13和第二支架14上分别设置有第一轴承15和第二轴承16，所述翻转轴7穿过所述第一轴承15与所述转动轴8固定，所述安装台9通过回转轴17与所述第二轴承16连接，所述回转轴17、转动轴8和翻转轴7的轴心线重合。

所述侧翻装置6包括伺服电机18和侧翻减速器19，伺服电机18的传动轴26与侧翻减速器19连接，所述侧翻减速器19的转动轴8通过联轴器20与所述翻转轴7固定。

如图5-6所示，所述两轴线性模组3由带动激光振镜4左右移动的横向移动装置21以及带动横向移动装置21上下移动的竖向移动装置22组成，所述竖向移动装置22竖直固定在固定架23上，该固定架23竖直固定所述二轴变位机2旁的安装台9的台面上。

所述竖向移动装置22包括安装框架24，该安装框架24竖直固定在所述固定架23上，所述安装框架24的顶部设置有传动装置25，该传动装置25的传动轴26通过转轴连接器27与设置在安装框架24内的丝杆28连接，所述丝杆28上套有滑块29，该滑块29与设置在安装框架24外的连接块30连接；

所述横向移动装置21与竖向移动装置22的结构相同，所述横向移动装置21的安装框架24水平固定在所述竖向移动装置22的连接块30上，所述横向移动装置21的连接块30与所述激光振镜4固定，

所述激光振镜4的入光口与所述激光发生器的出光口通过光纤连接，出光口垂直指向所述二轴变位机2，所述激光振镜4由控制系统控制其焦距的变化。

所述竖向移动装置22上有第一光电传感器31和第二光电传感器32，第一光电传感器31的安装位置与所述横向移动装置21向上能移动的最大位置对应，第二光电传感器32的安装位置与所述横向移动装置21向下能移动的最大位置对应；

所述横向移动装置21上有第三光电传感器33和第四光电传感器34，第三光电传感器33和第四光电传感器34的安装位置分别与所述激光振镜4能左右移动的最大位置对应；

所述第一光电传感器31、第二光电传感器32、第三光电传感器33和第四光电传感器34的信号输出端均与控制系统连接。

所述传动装置25包括转动电机35和转动减速器36，所述转动电机35的转动轴8与转动减速器36连接，转动减速器36的传动轴26通过转轴连接器27与所述丝杆28连接。

如图7所示，一种激光除锈设备的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、工作人员将工件固定在固定盘11上，一面朝上，然后调整工件位置，使工件与固定盘11上的基准线对齐。

步骤2、工作人员通过操作电脑输入操作参数。

步骤3、控制系统获取操作参数，该操作参数包括需要除锈的工件的型号和激光功率；

步骤4、控制系统根据操作参数生成加工数据，该加工数据包括固定盘11旋转速度、固定盘11偏转角度、激光振镜4焦距变化轨迹、水平基准点、竖直基准点，激光振镜4焦距变化轨迹与固定盘11旋转速度对应；控制系统中每种型号的工件预存有至少一组加工数据，不同加工数据对应不同的固定盘11转动速度。

步骤5、工作人员通过操作电脑输入启动信号。

步骤6、控制系统获取启动信号；

步骤7、控制系统控制两轴线性模组3调节激光振镜4位置，使激光振镜4从原点移动到水平基准点；

步骤8、控制系统控制激光发生器发出激光，激光经光纤传输到激光振镜4，激光振镜4发出激光；

步骤9、控制系统控制二轴变位机2的固定盘11按照固定盘11旋转速度旋转一周；

步骤10、控制系统控制侧翻装置6带动固定盘11偏转，同时控制两轴线性模组3调整激光振镜4的位置，使激光振镜4移动从水平基准点移动到竖直基准点；

步骤11、控制系统控制二轴变位机2的固定盘11按照固定盘11旋转速度再次旋转一周，同时，控制系统控制激光振镜4按照激光振镜4焦距变化轨迹进行焦距变化；

步骤12、控制系统控制二轴变位机2带动固定盘11返回初位置，同时控制两轴线性模组3带动激光振镜4返回原点。

步骤13、工作人员将工件翻转180度，重复步骤5-12，对工件的另一面除锈。

以齿轮为例，设备工作时，将夹有齿轮的夹具固定在固定盘11上，并将夹具与基准点对准。然后通过操作电脑37输入齿轮型号和激光功率，控制系统自动选择齿轮的加工数据。

然后启动设备，控制系统自动控制横向移动装置21上的传动装置25工作，带动激光振镜4从原点移动到水平基准点。

然后控制系统竖向移动装置22上的转动电机35工作，带动丝杆28转动，使滑块29带动竖向移动装置22移动，调整激光振镜4与工件之间的距离，激光振镜4的焦点落到水平基准点，控制系统控制竖向移动装置4停止工作。然后激光发生器产生激光，产生的激光沿光纤传输到激光振镜4中，激光振镜4发出激光照射到工件端面。控制系统控制二轴变位机2上的二维旋转夹持机构5安装固定盘旋转速度旋转，使工件端面上的每个点都经过激光。清除端面的上锈迹后，控制系统控制侧翻装置6带动二维旋转夹持机构5翻转90度，使激光照射到齿面，然后控制二维旋转夹持机构5旋转，使激光扫过齿面上的所有位置。

在清除齿面时，因为工件的齿面呈规律性凹凸状，所以齿面与激光振镜4的距离也是规律性变化的。所有控制系统会控制激光振镜4规律性调整焦距，使激光的焦点一直位于齿面上。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种激光除锈设备的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、控制系统获取操作参数，该操作参数包括需要除锈的工件的型号和激光功率；

搭建工作台(1)，该工作台(1)台面设置有二轴变位机(2)，所述二轴变位机(2)上方设置有两轴线性模组(3)，所述两轴线性模组(3)上设置有激光振镜(4)，所述激光振镜(4)通过光纤与设置在所述工作台(1)内的激光发生器连接，所述激光振镜(4)发出的激光指向所述二轴变位机(2)，所述两轴线性模组(3)带动激光振镜(4)上下左右移动，所述激光振镜(4)、二轴变位机(2)和两轴线性模组(3)均由设置在所述工作台(1)内的控制系统控制；

所述二轴变位机(2)包括二维旋转夹持机构(5)和侧翻装置(6)，该二维旋转夹持机构(5)的固定盘(11)水平旋转，所述二维旋转夹持机构(5)通过翻转轴(7)与侧翻装置(6)的转动轴(8)连接，所述侧翻装置(6)带动所述二维旋转夹持机构(5)垂直翻转，所述激光振镜(4)发出的激光指向所述固定盘(11)；

所述二维旋转夹持机构(5)包括安装台(9)，所述安装台(9)的一端与所述翻转轴(7)的一端固定，所述翻转轴(7)的另一端与所述转动轴(8)固定，所述安装台(9)内设置有旋转电动机(10)，所述旋转电动机(10)的转轴穿出安装台(9)并与放置在所述安装台(9)上的固定盘(11)固定；

所述旋转电动机(10)和固定盘(11)之间还设置有减速器(12)，所述旋转电动机(10)的转轴与减速器(12)连接，所述减速器(12)的转轴与所述固定盘(11)固定；

所述安装台(9)的两侧分别设置有第一支架(13)和第二支架(14)，所述第一支架(13)和第二支架(14)上分别设置有第一轴承(15)和第二轴承(16)，所述翻转轴(7)穿过所述第一轴承(15)与所述转动轴(8)固定，所述安装台(9)通过回转轴(17)与所述第二轴承(16)连接，所述回转轴(17)、转动轴(8)和翻转轴(7)的轴心线重合；

所述侧翻装置(6)包括伺服电机(18)和侧翻减速器(19)，伺服电机(18)的传动轴(26)与侧翻减速器(19)连接，所述侧翻减速器(19)的转动轴(8)通过联轴器(20)与所述翻转轴(7)固定；

所述两轴线性模组(3)由带动激光振镜(4)左右移动的横向移动装置(21)以及带动横向移动装置(21)上下移动的竖向移动装置(22)组成，所述竖向移动装置(22)竖直固定在固定架(23)上，该固定架(23)竖直固定所述二轴变位机(2)旁的安装台(9)的台面上；

所述竖向移动装置(22)包括安装框架(24)，该安装框架(24)竖直固定在所述固定架(23)上，所述安装框架(24)的顶部设置有传动装置(25)，该传动装置(25)的传动轴(26)通过转轴连接器(27)与设置在安装框架(24)内的丝杆(28)连接，所述丝杆(28)上套有滑块(29)，该滑块(29)与设置在安装框架(24)外的连接块(30)连接；

所述传动装置(25)包括转动电机(35)和转动减速器(36)，所述转动电机(35)的转动轴(8)与转动减速器(36)连接，转动减速器(36)的传动轴(26)通过转轴连接器(27)与所述丝杆(28)连接；

所述横向移动装置(21)与竖向移动装置(22)的结构相同，所述横向移动装置(21)的安装框架(24)水平固定在所述竖向移动装置(22)的连接块(30)上，所述横向移动装置(21)的连接块(30)与所述激光振镜(4)固定，

所述激光振镜(4)的入光口与所述激光发生器的出光口通过光纤连接，出光口垂直指向所述二轴变位机(2)，所述激光振镜(4)由控制系统控制其焦距的变化；

所述竖向移动装置(22)上设有第一光电传感器(31)和第二光电传感器(32)，第一光电传感器(31)的安装位置与所述横向移动装置(21)向上能移动的最大位置对应，第二光电传感器(32)的安装位置与所述横向移动装置(21)向下能移动的最大位置对应；

所述横向移动装置(21)上有第三光电传感器(33)和第四光电传感器(34)，第三光电传感器(33)和第四光电传感器(34)的安装位置分别与所述激光振镜(4)能左右移动的最大位置对应；

所述第一光电传感器(31)、第二光电传感器(32)、第三光电传感器(33)和第四光电传感器(34)的信号输出端均与控制系统连接；

步骤2、控制系统根据操作参数生成加工数据，该加工数据包括固定盘(11)旋转速度、固定盘(11)偏转角度、激光振镜(4)焦距变化轨迹、水平基准点、竖直基准点，激光振镜(4)焦距变化轨迹与固定盘(11)旋转速度对应；

步骤3、控制系统获取启动信号；

步骤4、控制系统控制两轴线性模组(3)调节激光振镜(4)位置，使激光振镜(4)从原点移动到水平基准点；

步骤5、控制系统控制激光发生器发出激光，激光经光纤传输到激光振镜(4)，激光振镜(4)发出激光；

步骤6、控制系统控制二轴变位机(2)的固定盘(11)按照固定盘(11)旋转速度旋转一周；

步骤7、控制系统控制侧翻装置(6)带动固定盘(11)偏转，同时控制两轴线性模组(3)调整激光振镜(4)的位置，使激光振镜(4)移动从水平基准点移动到竖直基准点；

步骤8、控制系统控制二轴变位机(2)的固定盘(11)按照固定盘(11)旋转速度再次旋转一周，同时，控制系统控制激光振镜(4)按照激光振镜(4)焦距变化轨迹进行焦距变化；

步骤9、控制系统控制二轴变位机(2)带动固定盘(11)返回初位置，同时控制两轴线性模组(3)带动激光振镜(4)返回原点。

2.根据权利要求1所述激光除锈设备的控制方法，其特征在于：控制系统中每种型号的工件预存有至少一组加工数据，不同加工数据对应不同的固定盘(11)转动速度。