CN106513381A - 轴类零件的激光清洗装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轴类零件的激光清洗装置及方法，装置包括固定框架和计算机控制系统，固定框架上设置有至少一个激光清洗头，旋转机构，至少一个激光清洗头通过滑轨安装于固定框架上，旋转机构用于对其上的零件进行转动，至少一个激光清洗头与旋转机构相对应设置，计算机控制系统控制激光清洗头对旋转机构上的零件，沿零件的轴向、对零件的部分圆周面进行清洗，该部分圆周面清洗完毕后，利用旋转机构将零件旋转一定角度，沿零件的轴向、对零件未清洗的圆周面进行清洗。本发明可对轴类零件进行精准清洗，清洗效率高，清洗效果良好。

Description

轴类零件的激光清洗装置及方法

技术领域

本发明涉及一种轴类零件的激光清洗装置及方法，属于激光清洗技术领域。

背景技术

轴类零件是机械领域中的重要零件，根据功用和工作条件的要求，轴类零件的表面粗糙度、相互位置精度、几何形状精度、尺寸精度等技术指标有着非常严格且精确的标准要求。

在轴类零件的加工制造和使用过程中，为防止零件表面受环境影响而生锈，需要先对零件表面进行清洗再涂覆保护层(油脂或喷漆)；另一方面，在机械设备的定期检修过程中，轴类零件的检测探伤至关重要，检测探伤前需要先对零件进行清洗，去掉零件表面的油脂、油漆及锈蚀等。

现有的轴类零件清洗方法，一般采用砂光、喷砂、喷丸等人工或者自动化设备对零件表面进行清洗，清洗结束后再进行无损探伤或是喷保护涂层等处理，不仅清洗效果不理想，工作效率低下，且工作环境差、噪声和粉尘污染严重，急需进行工艺革新和技术升级。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种轴类零件的激光清洗装置及方法，利用激光清洗装置对轴类零件进行清洗，可大幅提高清洗效率，改善工作环境。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种轴类零件的激光清洗装置，包括固定框架和计算机控制系统，

固定框架上设置有旋转机构、至少一个激光清洗头，至少一个激光清洗头通过滑轨安装于该固定框架上，该旋转机构用于对其上的零件进行转动，至少一个激光清洗头与旋转机构相对应设置，

计算机控制系统控制至少一个激光清洗头对旋转机构上的零件，沿零件的轴向、对零件的部分圆周面进行清洗，该部分圆周面清洗完毕后，利用该旋转机构将零件旋转一定角度，沿零件的轴向、对零件未清洗的圆周面进行清洗。

进一步的，

所述固定框架包括纵向固定架和横向固定架，该纵向固定架架设于横向固定架上方，该纵向固定架上设置有所述至少一个激光清洗头、滑轨、滑轨驱动机构，所述至少一个激光清洗头通过滑轨架与滑轨活动连接，该滑轨驱动机构包括滑轨驱动电机、丝杠，该滑轨驱动电机的动力输出端通过该丝杠与该滑轨架相连接，该横向固定架上设置有传送机构、所述旋转机构，该传送机构包括传送滚轮、传送链、传送电机，传送电机的动力输出端通过传送链与传送滚轮相连接，零件经传送机构传送至旋转机构上，由所述至少一个激光清洗头对零件进行清洗。

所述激光清洗头包括机壳，机壳中的三维动态聚焦系统，该三维动态聚焦系统包括动态聚焦镜组、X轴振镜、Y轴振镜、振镜控制单元，动态聚焦镜组包括Z轴振镜、两片聚焦镜；Z轴振镜、两片聚焦镜、X轴振镜、Y轴振镜顺序设置于激光器发出的激光光路上；振镜控制单元分别与X轴振镜、Y轴振镜、Z轴振镜的伺服电机相连接，用于通过控制伺服电机动作而调整X轴振镜、Y轴振镜及Z轴振镜的镜片的位置。

所述计算机控制系统包括用于控制所述三维动态聚焦系统的激光控制模块，用于控制所述传送电机、滑轨驱动电机、旋转机构的动力单元的动力控制模块。

所述旋转机构为滚轮架。

所述横向固定架上还设有除尘机构、喷气嘴。

轴类零件的激光清洗方法，包括：

将零件放置于旋转机构上，

利用至少一个激光清洗头沿零件的轴向，对零件的部分圆周面进行清洗，

该部分圆周面清洗完毕，利用该旋转机构将零件进行旋转，

利用至少一个激光清洗头沿零件的轴向，对零件未清洗的圆周面进行清洗。

进一步的，

利用传送机构将零件传送至所述旋转机构上，

利用所述至少一个激光清洗头沿零件的轴向，对零件的部分圆周面进行清洗，

该部分圆周面清洗完毕，利用所述旋转机构将零件进行旋转，

利用所述至少一个激光清洗头沿零件的轴向，对零件未清洗的圆周面进行清洗，

清洗完毕，利用所述旋转机构将零件传送至该传送机构上。

本发明的优点是：

1、本发明通过对三维动态聚焦系统、滚轮架的控制，可对各种轴类零件的圆周面进行精准清洗；

2、根据零件的长度，可利用一个或多个激光清洗头，对零件进行清洗，大幅提高清洗效率；

3、相对于其他清洗工艺，不仅环保、高效，且激光清洗全过程为干洗，无需采用水或者其他有机溶剂等液体冲洗，后续无需再进行烘干处理，避免再次快速生锈。

附图说明

图1是本发明的激光清洗装置的立体结构示意图。

图2是本发明的激光清洗头的结构示意图。

图3是本发明的轴类零件的激光清洗原理示意图。

图4是一种轴类零件的侧视图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

如图1、2所示，本发明公开的轴类零件的激光清洗装置，包括固定框架与计算机控制系统，固定框架包括用于固定激光清洗头11的纵向固定架和作为工作区的横向固定架，纵向固定架架设于横向固定架上方，激光清洗头可对工作区内的零件进行激光清洗。

纵向固定架包括纵向架体10，纵向架体10上设有激光清洗头11、滑轨12、滑轨驱动机构、除尘机构13、喷气嘴14；激光清洗头11通过与滑轨12相对应的滑轨架15安装于纵向架体10上，滑轨驱动机构包括滑轨驱动电机、丝杠，滑轨驱动电机设置于滑轨12的一端，其动力输出端与丝杠的端部相连接，丝杠的螺纹端与滑轨架15相连接，滑轨驱动电机可通过丝杠带动滑轨架15沿滑轨12作直线往复运动；清洗过程中，激光清洗头11可在滑轨驱动机构的带动下，沿滑轨12移动，使得激光沿轴类零件的轴向对零件的圆周面进行清洗；若轴类零件较长，可于纵向架体10上安装多个激光清洗头11及相应的滑轨驱动机构，通过多个激光清洗头同时对轴类零件的轴体进行清洗，大幅提高清洗效率。

激光清洗头11包括机壳20，机壳20中的三维动态聚焦系统，该三维动态聚焦系统包括动态聚焦镜组、X轴振镜24、Y轴振镜25、振镜控制单元，动态聚焦镜组包括Z轴振镜21、两片聚焦镜22、23；Z轴振镜21、两片聚焦镜22、23、X轴振镜24、Y轴振镜25顺序设置于激光器发出的激光光路上；振镜控制单元分别与X轴振镜24、Y轴振镜25、Z轴振镜21的伺服电机相连接，用于通过控制伺服电机动作而调整X轴振镜24、Y轴振镜25及Z轴振镜21的镜片的位置，使得激光光束聚焦于零件表面的不同位置上，实现对工件的激光加工过程。激光清洗头11的出光口处设有保护镜片26，防止灰尘进入激光清洗头。

除尘机构13可以是吸尘器，用于及时收集零件清洗过程中的污物；喷气嘴14用于辅助吹走激光清洗后零件表面的残存物质，同时起到冷却作用，防止零件表面温度升高。

横向固定架包括横向架体30，横向架体上设有传送机构、旋转机构，传送机构包括若干传送滚轮31、传送链32、传送电机，多个传送滚轮31依序设置，传送电机的动力输出轴通过传送链32与多个传送滚轮31的端部相连接，传送电机动作，可驱动多个传送滚轮31同时转动；旋转机构位于激光清洗头11下方，旋转机构为滚轮架33，可驱动其上端的零件转动，滑轨12与滚轮架33上放置的轴类零件的轴线大致平行，当激光清洗头11沿轴类零件的轴向对零件的部分圆周面清洗完毕后，滚轮架33转动将轴类零件整体旋转一定角度，以对轴类零件未清洗的圆周面进行清洗。

利用上述轴类零件的激光清洗装置对轴类零件进行清洗的过程及方法为：

将待清洗的轴类零件放置于横向固定架的传送滚轮31上，传送电机动作，传送链32带动传送滚轮31转动，将零件沿工作方向传送，传送至滚轮架33之上后，传送电机停止动作，开启激光清洗头11，滑轨驱动电机动作，激光清洗头11开始沿零件的轴向、对零件的圆周面进行激光清洗；如图3所示，先沿零件的轴向、对圆心角θ1对应的弧长进行激光清洗，然后利用滚轮架33将零件旋转θ1角度，沿零件的轴向、对圆心角θ2对应的弧长进行激光清洗，之后利用滚轮架33将零件旋转θ2角度，沿零件的轴向、对圆心角θ3对应的弧长进行激光清洗，完成对整个零件的清洗过程；零件清洗结束后，利用一辅助推出机构将零件从滚轮架33上沿工作方向传送至传送滚轮31上，由传送机构将清洗后的零件输出至下一工作区域。

计算机控制系统包括激光控制模块、动力控制模块等，激光清洗过程中，激光控制模块根据轴类零件的三维模型及几何尺寸特征，控制三维动态聚焦系统，使得激光清洗头射出的激光聚焦于轴类零件的上表面位置，并沿零件轴向、圆周方向改变扫描位置，扫描过程中动态变换焦距，均匀控制激光作用于零件表面的能量密度，可对轴类零件的轴颈41、过渡段42、轴座43、轴身44等部位进行精准清洗(如图4所示)。动力控制模块用于根据装置的工作过程，控制传送电机、滑轨驱动电机、滚轮架的驱动电机、除尘机构等动作或停止。

清洗过程中，滚轮架33每次旋转零件的角度在30°-180°之间，多次旋转，实现轴类零件全圆周面域的清洗。清洗完毕后，利用辅助推出机构(如顶推机构)将零件从滚轮架33上传送至滚轮31上。

于一具体实施例中，激光清洗头11沿零件轴向单次扫描清洗的长度在100-600mm之间，对于轴长度大于600mm的零件，一个或多个激光清洗头11扫描清洗一段轴体后，再通过滑轨沿零件轴向平移到另一位置对零件上未清洗的部位进行清洗。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.轴类零件的激光清洗装置，其特征在于，包括固定框架和计算机控制系统，

固定框架上设置有旋转机构、至少一个激光清洗头，至少一个激光清洗头通过滑轨安装于该固定框架上，该旋转机构用于对其上的零件进行转动，至少一个激光清洗头与旋转机构相对应设置，

计算机控制系统控制至少一个激光清洗头对旋转机构上的零件，沿零件的轴向、对零件的部分圆周面进行清洗，该部分圆周面清洗完毕后，利用该旋转机构将零件旋转一定角度，沿零件的轴向、对零件未清洗的圆周面进行清洗。

2.根据权利要求1所述的轴类零件的激光清洗装置，其特征在于，所述固定框架包括纵向固定架和横向固定架，该纵向固定架架设于横向固定架上方，该纵向固定架上设置有所述至少一个激光清洗头、滑轨、滑轨驱动机构，所述至少一个激光清洗头通过滑轨架与滑轨活动连接，该滑轨驱动机构包括滑轨驱动电机、丝杠，该滑轨驱动电机的动力输出端通过该丝杠与该滑轨架相连接，该横向固定架上设置有传送机构、所述旋转机构，该传送机构包括传送滚轮、传送链、传送电机，传送电机的动力输出端通过传送链与传送滚轮相连接，零件经传送机构传送至旋转机构上，由所述至少一个激光清洗头对零件进行清洗。

3.根据权利要求2所述的轴类零件的激光清洗装置，其特征在于，所述激光清洗头包括机壳，机壳中的三维动态聚焦系统，该三维动态聚焦系统包括动态聚焦镜组、X轴振镜、Y轴振镜、振镜控制单元，动态聚焦镜组包括Z轴振镜、两片聚焦镜；Z轴振镜、两片聚焦镜、X轴振镜、Y轴振镜顺序设置于激光器发出的激光光路上；振镜控制单元分别与X轴振镜、Y轴振镜、Z轴振镜的伺服电机相连接，用于通过控制伺服电机动作而调整X轴振镜、Y轴振镜及Z轴振镜的镜片的位置。

4.根据权利要求3所述的轴类零件的激光清洗装置，其特征在于，所述计算机控制系统包括用于控制所述三维动态聚焦系统的激光控制模块，用于控制所述传送电机、滑轨驱动电机、旋转机构的动力单元的动力控制模块。

5.根据权利要求2所述的轴类零件的激光清洗装置，其特征在于，所述旋转机构为滚轮架。

6.根据权利要求2所述的轴类零件的激光清洗装置，其特征在于，所述横向固定架上还设有除尘机构、喷气嘴。

7.轴类零件的激光清洗方法，其特征在于，包括：

将零件放置于旋转机构上，

利用至少一个激光清洗头沿零件的轴向，对零件的部分圆周面进行清洗，

该部分圆周面清洗完毕，利用该旋转机构将零件进行旋转，

利用至少一个激光清洗头沿零件的轴向，对零件未清洗的圆周面进行清洗。

8.根据权利要求7所述的轴类零件的激光清洗方法，其特征在于，包括，

利用传送机构将零件传送至所述旋转机构上，

利用所述至少一个激光清洗头沿零件的轴向，对零件的部分圆周面进行清洗，

该部分圆周面清洗完毕，利用所述旋转机构将零件进行旋转，

利用所述至少一个激光清洗头沿零件的轴向，对零件未清洗的圆周面进行清洗，

清洗完毕，利用所述旋转机构将零件传送至该传送机构上。