CN108015059A - 一种激光加工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光加工系统，包括用于输送待加工部件的传送装置和设在待加工部件传送路径上的多个激光发射器，多个激光发射器围绕待加工部件环形阵列，且传送装置和激光发射器均由数控系统控制；使用时，传送装置运送待加工部件移动，多个激光发射器同时工作，通过多个环形阵列的激光发射器将待加工部件划分为多个激光加工区域，每个激光发射器负责清洁待加工部件的一个区域，因此能够一次性完成待加工部件整个外表面的清洁，效率较高，且整体清洁强度均匀，清洁效果好。
Description
技术领域
本发明涉及激光除锈技术领域，特别是涉及一种激光加工系统。
背景技术
输油管道是输送石油原油或石油产品的管道，其材质通常为碳素钢，尺寸通常比较大，为节约库存成本及运输成本，输油管道通常露天摆放，因而比较容易生锈；锈迹除了一般的浮锈层，通常还会有1mm～2mm深度的麻坑和麻点。
输油管道的表面状态通常是决定器件使用寿命的关键因素之一，因此，输油管道投入使用前需使用一定手段除去锈迹，涂上防护涂层。目前输油管道的常用除锈方法为喷砂除锈法，但是喷砂除锈会对除锈物体表面有较大的机械作用力，容易损伤物体的表面，且具有清洁效率低、自动化程度低、劳动强度大的缺点，整个清洁过程会浪费大量的人力和物力，另外，在除锈的过程中产生砂尘、固体废渣，难以处理，易污染环境。
激光除锈法是近年来快速发展的先进清洁技术，其克服了喷砂除锈的各种问题，具有应用范围广、对基材无损伤、清洁成本等优点，但目前的激光除锈设备不够智能化，仅能实现平面清洁，对于具有一定弯度的输油管道则需要多次翻动管道多次清洁才能去除所有部位的锈层，清洁效率较低，且管道表面清洁强度不均匀，清洁效果差。
因此如何快速、有效去除弯管表面的锈层，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种激光加工系统，其自动化程度较高，能够快速、有效去除弯管表面的锈层。
为解决上述技术问题，本发明提供一种激光加工系统，包括用于输送弯管的传送装置，设在弯管传送路径上用于去除弯管表面锈层和污染物的激光除锈装置，以及用于控制所述传送装置和所述激光除锈装置运行的数控系统，所述激光除锈装置包括用于向弯管表面发射激光束且环形阵列的多个激光发射器，且所述激光除锈装置在除锈时与弯管除锈部位横截面圆周同圆心。
优选地，所述激光除锈装置还包括能够竖向移动、垂直于传送装置延伸方向横向移动和相对弯管轴线偏转运动的连接装置，所述连接装置与所述数控系统相连，各所述激光发射器通过所述连接装置连接为一体，且各所述激光发射器均能够往复直线运动和绕弯管轴线旋转运动。
优选地，所述激光除锈装置还包括用于吸收锈渣和污染物的除尘装置，所述除尘装置包括抽风机、安装在所述激光发射器前的防尘罩以及用于存储锈渣和污染物的存储箱，所述防尘罩上设有吸风口，所述抽风机的进风口与所述吸风口相连，所述抽风机的出风口与所述存储箱相连。
优选地，其中一个所述激光发射器为用于在弯管外表面打标识的打标器。
优选地，所述标识为根据弯管生产信息生成的二维码。
优选地，还包括与所述数控系统连接且用于控制弯管位置的定位装置，所述定位装置和所述激光除锈装置沿所述传送装置的传送方向依次设置；所述定位装置包括固定在所述传送装置一侧且具有定位基准面的定位基准块，和设在所述传送装置另一侧且用于将弯管推向所述定位基准块并使弯管的两端紧靠所述定位基准面的顶紧定位块，且在所述定位基准块和所述顶紧定位块末端还设有用于夹紧弯管且能够与弯管保持协动的定位轮。
优选地，包括两个所述定位装置，所述激光除锈装置设在两个所述定位装置之间，所述定位轮设在所述定位装置靠近所述激光除锈装置的一端。
优选地，还包括用于将弯管移至所述传送装置上的上料装置，以及用于将弯管从所述传送装置上移下的下料装置。
优选地，所述上料装置和所述下料装置均包括设在所述传送装置上方的航车、设在所述航车下方的吊钩，以及设在所述吊钩上且用于吸附弯管的永磁起重器。
优选地，还包括与数控系统相连且用于检测弯管位置的视觉定位装置。
本发明提供的激光加工系统，包括用于输送弯管的传送装置，设在弯管传送路径上用于去除弯管表面锈层和污染物的激光除锈装置，以及用于控制传送装置和激光除锈装置运行的数控系统，激光除锈装置包括用于向弯管表面发射激光束且环形阵列的多个激光发射器，且激光除锈装置在除锈时与弯管除锈部位横截面圆周同圆心。
本发明提供的激光加工系统，使用时，弯管放置在传送装置上，传送装置沿其延伸方向运送弯管穿过激光除锈装置时，多个激光发射器同时工作，通过多个环形阵列的激光发射器将弯管圆周划分为多个激光除锈区域，每个激光发射器负责清洁弯管的一个区域，因此能够在弯管通过激光除锈装置时一次性完成弯管整个外表面锈层的去除，效率较高，且由于除锈时激光除锈装置始终与弯管除锈部位横截面保持同圆心状态，使得弯管整体清洁强度均匀，清洁效果好。
附图说明
图1为本发明所提供的激光加工系统的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明所提供的激光加工系统的一种具体实施方式的除锈状态示意图；
图3为本发明所提供的激光除锈装置的一种具体实施方式的结构示意图；
图4为本发明所提供的除尘装置的一种具体实施方式的结构示意图；
图5为本发明所提供的打标器的一种具体实施方式的结构示意图；
图6为本发明所提供的定位装置的一种具体实施方式的结构示意图；
图7为图6的侧视图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种激光加工系统，其自动化程度较高，能够快速、有效去除弯管表面的锈层。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图3，图1为本发明所提供的激光加工系统的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的激光加工系统的一种具体实施方式的除锈状态示意图；图3为本发明所提供的激光除锈装置的一种具体实施方式的结构示意图。
本发明具体实施方式提供的激光加工系统，包括用于输送弯管的传送装置2，设在弯管1传送路径上且用于去除弯管1表面锈层和污染物的激光除锈装置4，以及用于控制传送装置2和激光除锈装置4运行的数控系统5，激光除锈装置4具体包括用于向弯管1表面发射激光束的多个激光发射器41，多个激光发射器41环形阵列形成环形的激光除锈装置4，激光除锈装置4在激光除锈的过程中始终保持与弯管1除锈部位的横截面圆周同圆心。
本发明提供的激光加工系统，使用时，弯管1放置在传送装置2上，传送装置2沿其延伸方向运送弯管1穿过激光除锈装置4时，多个激光发射器41同时工作，通过多个环形阵列的激光发射器41将弯管1圆周划分为多个激光除锈区域，每个激光发射器41负责清洁弯管1的一个区域，因此能够在弯管1通过激光除锈装置4时一次性完成弯管1整个外表面锈层的去除，效率较高，且由于除锈时激光除锈装置4始终与弯管1除锈部位横截面保持同圆心状态，使得弯管1整体清洁强度均匀，清洁效果好。
其中，激光除锈的原理为，激光发射器41发射激光束被物体表面待处理的锈层等污染物吸收，大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体，产生冲击波，冲击波能够使锈层等污染物变成碎片并被剔除。
激光发射器41的数量可以根据弯管1公称直径的大小来设置，具体可以设置6个激光发射器41，各激光发射器41优选沿环形的周向等间隔设置，将弯管1圆周划分为6个等同的激光除锈区域，各激光发射器41所发射激光束的扫描范围即工作区域与弯管1的激光除锈区域一致，以保证除锈均且便于控制；可以根据实际情况调整激光发射器41的数量和设置方式，本申请对此并不作具体限制只要能够快速去除弯管1上的锈层，均在本明的保护范围之内。
本发明具体实施方式提供的激光加工系统，激光除锈装置4优选能够垂直于传送装置2延伸方向横向移动，能够相对弯管1轴线偏转运动，以使除锈时激光除锈装置4能够始终与弯管1除锈部位横截面保持同圆心状态；为增大激光加工系统的适用范围，使其能够适应各种尺寸的弯管1，激光除锈装置4优选能够在竖直方向上下移动，各激光发射器41优选均能够相对弯管1作往复直线运动，以使激光除锈装置4始终与传送装置2上的弯管1处于同一水平面，除锈深度保持设定数值；另外，各激光发射器41优选能够绕弯管1轴线作旋转运动，以实现特殊激光除锈轨迹。
上述各运动的实现由数控系统5控制，数控系统5具体可以选用Siemenssinumerik 840D等系统，在激光除锈时，该系统可以使用五轴三联动功能，弯管1的直线运动、激光除锈装置4的横向运动和偏转运动为三个联动动作，另外两轴可以控制各激光发射器41远离或靠近弯管1，实现激光器对焦，以及控制激光发射器41绕弯管1轴线的旋转，实现特殊激光除锈轨迹，且可以由伺服电机调节激光除锈装置4的高度，使其与弯管1处于同一水平面。
为方便对激光除锈装置4的控制，激光除锈装置4优选还包括将各激光发射器41连接为一体的连接装置43，该连接装置43能够竖向移动、垂直于传送装置2延伸方向横向移动和相对弯管1轴线作偏转运动，连接装置43与数控系统5相连且由数控系统5控制。
除锈开始时，激光除锈装置4的各部件移动至起始位置，当到弯管1通过时，激光除锈装置4的各部件沿预定的轨迹进行运动，同时各激光发射器41按预先设置好的参数出射激光束进行除锈。
请参考图4，图4为本发明所提供的除尘装置的一种具体实施方式的结构示意图。
进一步地，本发明具体实施方式提供的激光加工系统，为防止去除的锈层和污染物污染环境，激光除锈装置4还可以包括除尘装置42，除尘装置42具体可以包括抽风机、防尘罩以及用于存储锈渣和污染物的存储箱，防尘罩可以安装在激光发射器41前，以保护激光发射器41，在防尘罩靠近弯管1外表面的位置可以设有吸风口，并将抽风机的进风口与该吸风口相连，将抽风机的出风口与存储箱相连；激光除锈时，除锈区域的锈渣和污染物在抽风机的作用下被吸走，并收集到存储箱中。也可以不设置该除尘装置42，也可以在除锈完毕后采用人工或机器清扫锈渣的方式。
请参考图5，图5为本发明所提供的打标器的一种具体实施方式的结构示意图。
进一步地，本发明具体实施方式提供的激光加工系统，还可以包括在弯管1外表面打标识的打标器，具体可以采用其中一个激光发射器41为打标器，在弯管1除锈完毕后，通过该激光发射器41按照预定图形进行激光打标识，该标识可用于区分弯管1是否进行除锈。当然，也可以设置单独的打标器，也在本发明的保护范围之内。
具体地，标识可以为根据弯管1生产信息生成的二维码，弯管1生产信息具体可以包括弯管1的采购、生产过程和工艺、产品批次、生产厂家、生产日期、产品动向等信息，通过扫描弯管1上的二维码，就可以获知弯管1生产信息，便于实现对产品的追溯和管理。
请参考图6和图7，图6为本发明所提供的定位装置的一种具体实施方式的结构示意图；图7为图6的侧视图。
在上述各具体实施方式的基础上，本发明具体实施方式提供的激光加工系统，为方便定位，还可以包括与数控系统5连接且用于控制弯管1位置的定位装置3，定位装置3和激光除锈装置4沿传送装置2的传送方向依次设置，定位装置3具体包括固定在传送装置2一侧的定位基准块31，设在传送装置2另一侧且与定位基准块31相对的顶紧定位块32，定位基准块31上设有定位基准面，顶紧定位块32能够相对定位基准块31作往复移动，以靠近或远离定位基准块31；当传送装置2运送弯管1经过定位装置3时，顶紧定位块32将弯管1推向定位基准块31，使弯管1的两端紧靠定位基准面，弯管1在基准定位面和顶紧定位块32的作用下保持沿传送方向的直线运动。
另外，在定位基准块31和顶紧定位块32末端还设有用于夹紧弯管1且能够与弯管1保持协动的定位轮33；当弯管1运动到一端离开基准定位面限定的空间进行激光除锈时，弯管1的该端由定位轮33进行支撑，定位轮33与弯管1保持协动，继续推动弯管1的直线运动。其中，顶紧定位块32和定位轮33均由数控系统5控制自动运行。
具体地，可以设置两个定位装置3，并将激光除锈装置4设在两个定位装置之间，定位轮设在定位装置3靠近激光除锈装置4的一端；这样弯管1在传送装置2的运送下先经过一侧的定位装置3进行定位，然后一端穿过激光除锈装置4进行清洁后，再利用另一侧的定位装置3进行定位，保证定位更加准确可靠。
进一步地，为提高弯管1除锈的自动化程度，本发明具体实施方式提供的激光加工系统，还可以包括用于将弯管1移至传送装置2上的上料装置，以及用于将弯管1从所述传送装置2上移下的下料装置，上料装置具体可以设在传送装置2前端上方，下料装置设在传送装置2末端上方，以方便弯管1的移动。
具体地，上料装置和下料装置可以均由航车、设在航车下方的吊钩，以及设在吊钩上的永磁起重器组成；上料时，通过上料装置上的永磁起重器吸附弯管1的两端，通过航车和吊钩吊起永磁起重器，提升弯管1并放置在传送装置2上，除锈完毕后，再通过下料装置上的航车等将弯管1从传送装置2上移下放置到已除锈弯管区。
在上述各具体实施方式的基础上，本发明具体实施方式提供的激光加工系统，还可以包括与数控系统5相连且用于检测弯管1位置的视觉定位装置3，在将弯管1放置在传送装置2上后，视觉定位装置3能够控测弯管1的位置，并传送至数控系统5，数控系统5根据接收到的弯管1位置信息控制激光除锈装置4的高度、起始位置以及运动轨迹等，进行激光除锈。
综上所述，本发明具体实施方式提供的激光加工系统，通过上料装置将弯管1放置到传送装置2上，传送装置2运送弯管1经过定位装置3进行定位，然后穿过激光除锈装置4，一次性完成弯管1锈层的清洁，再对弯管1进行激光打标，最后由下料装置将弯管1从传送装置2上移出；整个过程自动化程度较高，能够快速、有效去除弯管1表面的锈层。
以上对本发明所提供的激光加工系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种激光加工系统，其特征在于，包括用于输送弯管的传送装置，设在弯管传送路径上用于去除弯管表面锈层和污染物的激光除锈装置，以及用于控制所述传送装置和所述激光除锈装置运行的数控系统，所述激光除锈装置包括用于向弯管表面发射激光束且环形阵列的多个激光发射器，且所述激光除锈装置在除锈时与弯管除锈部位横截面圆周同圆心。
2.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述激光除锈装置还包括能够竖向移动、垂直于传送装置延伸方向横向移动和相对弯管轴线偏转运动的连接装置，所述连接装置与所述数控系统相连，各所述激光发射器通过所述连接装置连接为一体，且各所述激光发射器均能够往复直线运动和绕弯管轴线旋转运动。
3.根据权利要求2所述的激光加工系统，其特征在于，所述激光除锈装置还包括用于吸收锈渣和污染物的除尘装置，所述除尘装置包括抽风机、安装在所述激光发射器前的防尘罩以及用于存储锈渣和污染物的存储箱，所述防尘罩上设有吸风口，所述抽风机的进风口与所述吸风口相连，所述抽风机的出风口与所述存储箱相连。
4.根据权利要求3所述的激光加工系统，其特征在于，其中一个所述激光发射器为用于在弯管外表面打标识的打标器。
5.根据权利要求4所述的激光加工系统，其特征在于，所述标识为根据弯管生产信息生成的二维码。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的激光加工系统，其特征在于，还包括与所述数控系统连接且用于控制弯管位置的定位装置，所述定位装置和所述激光除锈装置沿所述传送装置的传送方向依次设置；所述定位装置包括固定在所述传送装置一侧且具有定位基准面的定位基准块，和设在所述传送装置另一侧且用于将弯管推向所述定位基准块并使弯管的两端紧靠所述定位基准面的顶紧定位块，且在所述定位基准块和所述顶紧定位块末端还设有用于夹紧弯管且能够与弯管保持协动的定位轮。
7.根据权利要求6所述的激光加工系统，其特征在于，包括两个所述定位装置，所述激光除锈装置设在两个所述定位装置之间，所述定位轮设在所述定位装置靠近所述激光除锈装置的一端。
8.根据权利要求6所述的激光加工系统，其特征在于，还包括用于将弯管移至所述传送装置上的上料装置，以及用于将弯管从所述传送装置上移下的下料装置。
9.根据权利要求8所述的激光加工系统，其特征在于，所述上料装置和所述下料装置均包括设在所述传送装置上方的航车、设在所述航车下方的吊钩，以及设在所述吊钩上且用于吸附弯管的永磁起重器。
10.根据权利要求6所述的激光加工系统，其特征在于，还包括与数控系统相连且用于检测弯管位置的视觉定位装置。
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