CN113510119A - 一种数显手持式激光清洗枪及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种数显手持式激光清洗枪及使用方法，涉及激光清洗技术领域，包括激光清洗枪壳体以及安装于激光清洗枪壳体内的光学组件、散热系统、显示系统以及吹气系统。采用本发明进行激光清洗时，激光通过整形隔离器，经过侧面的45°反射镜反射到电机振镜上，由电机振镜反射到场镜头实现激光扫描清洗。本发明结构紧凑、轻便，解决了电机散热困难、易过热损伤难题，提高了激光清洗枪的使用寿命；便于精准设定和控制激光器的工作参数，使用过程安全可靠；同时在场镜头端口内部开设环形分布斜微孔，通过斜孔密集吹气，以解决场镜片在工作中易沾染清洗油污、粉尘问题。

Description

一种数显手持式激光清洗枪及使用方法

技术领域

本发明涉及激光清洗技术领域，具体是一种数显手持式激光清洗枪及使用方法。

背景技术

传统清洗工业有各种各样的清洗方式，大多利用化学药剂和机械方法进行清洗。在我国环境保护法规要求越来越严格、人们环保安全意识日益增强的今天，工业清洗中可以使用的化学药品种类将变得越来越少，且机械方法(如喷丸、刷洗等)进行清洗的作业环境恶劣、劳动强度大。

激光清洗因具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质清洗等特点，被认为是最可靠、最有效的清洗解决办法。激光清洗不但可以用来清洗有机污染物，也可以用来清洗无机物，包括金属的锈蚀、油漆、金属微粒、灰尘等。

但目前手持式激光清洗枪普遍存在体积偏大、重量重、操作劳动强度大、散热效果差、镜片防尘保护不足、使用寿命短、参数显示调整功能欠缺，不便于人工长时间手持操作和参数适时动态调整。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种数显手持式激光清洗枪及使用方法，通过结构轻量化设计，使得重量大为减轻，同时增加水冷、风冷、吹气保护等措施，真正实现长时间手持激光清洗的目的。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一个目的是提供一种数显手持式激光清洗枪，包括激光清洗枪壳体以及安装于激光清洗枪壳体内的光学组件、散热系统、显示系统以及吹气系统，其中，所述光学组件包括整形隔离器、反射镜、电机振镜以及场镜头，所述场镜头包括筒状的场镜座以及安装于场镜座内腔的场镜片。

采用本发明进行激光清洗时，激光通过整形隔离器，经过侧面的45°反射镜反射到电机振镜上，由电机振镜反射到场镜头实现激光扫描清洗。

进一步的，所述激光清洗枪壳体包括底板以及位于底板之上的前端折板、上顶板、内折板以及外壳。所述前端折板、内折板、上顶板与底板之间形成振镜安装腔(封闭室)，封闭室为激光清洗枪前端部分，主要是将电机振镜以及反射光路封闭在内。

所述前端折板为三折板，所述场镜头安装于前端折板的中部；所述前端折板的一侧板呈45°倾斜布置，所述反射镜安装于该倾斜布置的侧板，形成45°反射镜。

所述外壳位于振镜安装腔后方，并罩于整形隔离器外，所述整形隔离器贯穿外壳并穿过内折板。

所述整形隔离器通过支撑架安装于底板之上，所述底板设有U型槽，所述支撑架的底部与U型槽滑动配合并利用螺栓锁紧，可便于调节。

进一步的，所述吹气系统包括位于场镜座侧壁内部的环状气道以及若干出气口，若干出气口沿场镜座内腔壁周向均匀分布并位于场镜片前侧，所述出气口向前倾斜布置构成斜微孔，且所述斜微孔为内大外小的锥孔，以吹去加工部位的油污、粉尘。

进一步的，所述散热系统包括激光清洗枪壳体设有若干镂空结构、水冷片以及冷却风扇，若干镂空结构可便于过线、散热和减轻自重；所述外壳一侧安装有冷却风扇，可对整形隔离器位置进行散热，所述内折板处安装有水冷片，可对振镜安置腔位置散热。

进一步的，所述显示系统安装在外壳侧壁上，主要是显示与调试加工工艺参数以及控制散热系统；所述外壳的另一侧设有安装槽，所述安装槽处设有显示器盖；所述显示器盖的一侧与外壳铰接，另一侧与外壳通过磁钢石闭合，所述显示器盖内侧壁安装显示器。

本发明的第二个目的是提供一种数显手持式激光清洗枪的使用方法，包括以下步骤：

1)打开激光清洗枪壳体处的显示器，根据工作要求在显示器的控制面板上输入激光参数；

2)打开场镜头的防护软盖，调整好激光清洗枪与工件的相对位置，戴好防护镜；

3)启动激光清洗枪握把上的触发按钮，激光器出光，激光通过光学组件从场镜头中射出，进行激光扫描清洗工作；

4)在启动激光清洗工作的同时，出气系统、显示器、报警系统、电机、水冷片和冷却风扇同时通电工作；

此时，水冷片和冷却风扇正常工作，以对激光清洗枪进行散热；

报警系统的三色灯显示蓝灯，表示正常工作，显示器可以进行激光清洗参数的设定和适时调整；若激光参数不正确或者超过所设范围，则报警系统的三色灯显示黄灯；若激光清洗枪壳体内温度过高，自动触发报警系统，此时报警系统的三色灯显示红灯，同时蜂鸣器响起；

吹气系统中，由进气通道送气至筒状场镜座内侧壁的环状气道，气体经环状气道由出气口送出，由于出气口为朝前方倾斜的斜微孔，斜微孔为内大外小的锥孔，且沿场镜座内腔壁周向均匀分布，则出气口在场镜头前方聚集形成具有一定气压的气流，由该气流可在激光清洗工作的同时吹去加工部位的油污、粉尘，并有效保护镜头；

5)工作结束后，通过握把上的触发按钮关闭激光器出光，同时吹气系统、显示器、报警系统、水冷片和冷却风扇断电，将激光清洗枪小心轻放至原位待用。

本发明对传统手持式激光枪功能及整体结构进行优化设计，所获得的有益效果为：

(1)结构合理、紧凑，前端镜片防尘密封性好；通过采用轻量化结构设计，操作更轻便省力，可以实现长时间手持操作，劳动强度小；通过对清洗枪前后把手(电机套、握把)的流线型设计，手工操作性能更佳；

(2)对场镜头进行了创新设计，通过在其内部开设均布斜微孔，增加了镜片吹气保护功能，解决了激光清洗枪工作后需要重复清洁问题；

(3)在电机处的内折板上增添了水冷片，可有效为电机降温，大大降低了电机的故障率，同时在枪体侧面安装了散热风扇，可对整形隔离器进行降温；通过对清洗枪的“风冷-水冷”复合冷却，显著提升了冷却效果，大大延长了手持式激光清洗枪的使用寿命；

(4)在枪体侧面安装翻转式显示器，可以更方便快捷的进行激光参数的设定和调节，产品的操控性能更佳；

(5)利用单振镜激光清洗光路中的整形隔离器对激光进行窄平顶光束整形与准直整形，优化光斑瞬时有效清洗作用面积及能量分布，提高了清洗效率(因窄平顶光束的清洗作用面积变大)，改善了能量分布的均匀性，防止表面过烧，保证了清洗质量；

(6)增加了报警系统，当输入参数出现问题时，会显示黄灯进行提示；当封闭式电机温度过高时会闪烁红灯，同时触发蜂鸣器报警，自动切断激光器电源。

附图说明

图1为本发明激光清洗枪的总体结构示意图；

图2为本发明激光清洗枪的平面示意图；

图3为准直隔离器安装示意图；

图4为封闭室轴测图；

图5为封闭室俯视示意图；

图6为显示器的结构示意图；

图7为底板的结构示意图；

图8为吹气系统斜微孔示意图；

附图标记说明：

1、电机护套；2、底板；3、前端折板；4、上顶板；5、外壳；6、显示器盖；7、握把；8、准直隔离器；9、电机振镜；10、水冷片；11、内折板；12、内嵌框；13、显示器；14、触发按钮；15、密封胶；16、密封圈；17、防护软盖；18、场镜头；1801、斜微孔；1802、环形气道；1803、进气通道；1804、场镜片；1805、场镜座；19、支撑架；20、反射镜；21、电机套筒；22、盖板；23、冷却风扇；24、磁钢石；25、三色灯；26、蜂鸣器。

具体实施方式

下面将结合本发明专利实施例中的附图，对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明专利的一部分实例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。

请参阅图1～8，本发明中，一种数显手持式激光清洗枪，包括电机护套1、底板2、前端折板3、上顶板4、外壳5、显示器盖6、握把7、整形隔离器8、电机振镜9、水冷片10、内折板11、内嵌框12、显示器13、触发按钮14、密封胶15、密封圈16、防护软盖17、场镜头18、支撑架19、反射镜20、电机套筒21、盖板22、冷却风扇23、磁钢石24。

1、关于光学组件

本发明中光学组件包括整形隔离器8、45°反射镜20、电机振镜9与场镜头18，所述整形隔离器、45°反射镜、电机振镜、场镜头均在按同一中心高度设置。通过整形隔离器的激光由反射镜20通过电机端振镜9再射入场镜头18。

2、关于激光清洗枪壳体

其中封闭室(振镜安装腔)为激光清洗枪前端部分，主要是将电机振镜9以及反射光路封闭在内，保证电机及镜片的工作环境，避免灰尘进入造成电机运行故障及镜片损伤；封闭室主要由前端折板3、内折板11、上顶板4和部分底板2构成。

其中前端折板为三折板，中间安装场镜头18，45°倾斜布置的侧面安装反射镜20。内折板外侧安装有一定规格的水冷片10，所述电机振镜安装在底板上。

两个支撑架19安装在底板上的U型槽处，并与U型槽滑动配合，通过螺栓锁紧，可以通过底板的U型槽进行移动调节；支撑架上方为哈弗式卡箍，通过紧定螺钉固定整形隔离器。

所述电机护套1整体采用流线型设计，适合前端手持，同时内部挖空，既减轻重量，又便于电机的线路穿入，所述电机护套的侧面开有条形散热槽。

外壳5内部设有多处三角加强筋，以提高整体强度和刚度，防止其受热变形，同时其下端与底板侧围对齐，并通过螺纹联接固定在底板上。外壳顶端开有三色灯25的孔，外壳一侧安装有冷却风扇，并开有散热孔，另一侧开有安装槽，用于安装显示器。外壳后端开有倒U型孔，便于光、电、气、水管缆穿过。

该激光清洗枪壳体在安装时：

前端折板3和内折板11通过螺纹连接固定在底板2上，上顶板4通过螺纹与前端折板3、内折板11连接，实现封闭功能；

所述外壳5前端与上顶板4、前端折板3、内折板11螺纹连接，其外壳一侧与显示器盖6通过销连接实现打开与闭合功能，外壳另一侧通过螺纹连接固定冷却风扇23，外壳底端与底板通过螺纹连接；

所述底板前端封闭室中固定有电机以及电机套筒21，底板中部与支撑架通过螺栓连接，支撑架通过松紧可调的紧定螺钉连接固定整形隔离器，底板后端与握把通过螺纹连接；

底板前端开有圆孔用于安装电机，同时圆孔的侧面和前端开有紧定螺钉孔，底板中部一侧开有五个横向的U型槽，主要用于散热，最靠近前端的U型槽还用于电机电线的穿入，底板中部另一侧开有三条长型U型槽用于散热和减重，另外两条细长型U型槽用于安装调节整形隔离器支撑架，底板后端开有两个散热减重槽；

所述场镜头端口盖板22与场镜头通过端面螺纹连接，所述前端折板内部通过螺纹内嵌安装有45°反射镜座圈及锁紧螺母，座圈上设置十字槽便于手动调整反射镜位置；

电机护套1与底板螺纹连接，其后端镂空减轻重量同时用于电机线路的穿入，并且侧面开有条型槽用于电机散热；

对振镜安装腔各零件装配接触面进行防尘密封胶处理，以保证振镜的安全可靠使用。

3、关于吹气系统

场镜头18包括场镜片1804、场镜座1805、保护软盖17。其中场镜片安装在筒状的场镜座中，场镜座侧壁内部开有环形气道1802，其中设置均布的斜微孔1801，场镜头的保护软盖可以在清洗枪不需要工作时，保护场镜片。由进气通道1803送气至筒状场镜座内侧壁的环状气道1802，气体经环状气道由斜微孔送出，在场镜头前方聚集形成具有一定气压的气流，可在激光清洗工作的同时吹去加工部位的油污、粉尘，同时对镜头形成有效保护。

4、关于显示系统

显示系统安装在外壳5侧壁上，主要是显示与调试加工工艺参数以及控制散热系统，便于对激光参数进行调整及关键位置工作温度等工况参数进行实时监测；显示系统包括显示器13、显示器盖6、内嵌框12、三色灯25、蜂鸣器26，显示器安装在显示器盖中，并由内嵌框压入其中固定，通过四端螺纹连接固定，同时显示器盖由销连接外壳，实现自有翻转功能。同时显示器盖一侧中部开有矩形槽，用于显示器线路的穿入，另一侧的内部安装有磁钢石24，可与外壳上的磁钢石24实现磁吸开关功能，同时显示器盖右端开有弧形凹槽，方便启盖；设置于外壳内部的蜂鸣器及三色灯具有及时报警功能。

5、关于散热系统

散热系统包括壳体的镂空结构、水冷片以及冷却风扇。其中底板上开设诸多缝槽，既用于散热减重，也用于电机线路的穿入；散热系统采用30mm×40mm水冷片及可粘结微型冷却风扇，主要是为电机以及准直隔离器进行降温处理。

6、操作方法

激光通过整形隔离器，经过反射镜、电机振镜与场镜头(Φ40mm)后射出完成激光扫描清洗工作。具体操作步骤如下：

步骤一：在加工前，检查各系统(激光系统、风冷系统、水冷系统、显示系统、吹气系统等)是否启动正常；

步骤二：打开显示器13，根据工作要求在控制板上输入激光参数；

步骤三：打开场镜头保护软盖，调整好清洗枪与工件的相对位置(即焦点位置)，戴好防护镜，启动握把7上的触发按钮14，启动激光器出光，激光通过光学组件从镜头中射出，进行激光扫描清洗工作；

步骤四：在清洗工作的同时，显示器、报警系统、电机、水冷片和风扇同时通电工作，可以通过显示器实时监测工作情况与腔体关键位置散热效果；

此时水冷片和风扇正常工作散热，报警系统三色灯显示蓝灯，表示正常工作，显示器可以进行激光清洗参数的设定和适时调整。若发生激光参数不正确或者超过所设范围，则报警系统三色灯黄灯亮起；若前端封闭室或者中端整形隔离器温度过高，会自动触发报警系统，此时报警系统三色灯红灯亮起，同时蜂鸣器开始报警；

吹气系统中，由进气通道送气至筒状场镜座内侧壁的环状气道，气体经环状气道由出气口送出，由于出气口为朝前方倾斜的斜微孔，斜微孔为内大外小的锥孔，且沿场镜座内腔壁周向均匀分布，则出气口在场镜头前方聚集形成具有一定气压的气流，由该气流可在激光清洗工作的同时吹去加工部位的油污、粉尘，并有效保护镜头；

步骤五：工作结束后，通过握把7上的触发按钮14关闭激光器出光，同时显示系统、散热系统及预警系统断电；

步骤六：将激光清洗枪小心轻放至原位待用。

本发明结构紧凑、轻便，外型采用流线型设计，满足手持式激光清洗枪轻量化设计要求；在清洗枪壳体设有冷却风扇和散热孔，并在内部隔板上安装有水冷片进行充分冷却和散热，解决了电机散热困难、易过热损伤难题，提高了激光清洗枪的使用寿命；在激光清洗枪一侧安装有翻转式显示器，便于精准设定和控制激光器的工作参数，同时配备报警系统，以保证使用过程安全可靠；利用单振镜激光清洗光路中的整形隔离器对激光进行窄平顶光束整形与准直整形，优化光斑的有效作用面积及能量分布，提高清洗效率，保证清洗质量；通过对振镜安装腔各零件装配接触面进行防尘密封胶处理，以保证振镜的可靠使用；同时在场镜头端口内部开设环形分布斜微孔，通过斜孔密集吹气，以解决场镜片在工作中易沾染清洗油污、粉尘问题。

Claims (10)

1.一种数显手持式激光清洗枪，包括激光清洗枪壳体以及安装于激光清洗枪壳体内的光学组件，所述光学组件包括整形隔离器、反射镜、电机振镜以及场镜头，其特征是，该激光清洗枪设有吹气系统，所述吹气系统的出气口设于场镜头前方，以吹去加工部位的油污、粉尘。

2.根据权利要求1所述的一种数显手持式激光清洗枪，其特征是，所述激光清洗枪壳体包括底板以及位于底板之上的前端折板、上顶板、内折板以及外壳；所述前端折板、内折板、上顶板与底板之间形成振镜安装腔，用于安装电机振镜、反射镜以及场镜头；所述外壳位于振镜安装腔后方，并罩于整形隔离器外，所述整形隔离器贯穿外壳并穿过内折板。

3.根据权利要求2所述的一种数显手持式激光清洗枪，其特征是，所述前端折板为三折板，所述场镜头安装于前端折板的中部；所述前端折板的一侧板呈45°倾斜布置，所述反射镜安装于该倾斜布置的侧板，形成45°反射镜。

4.根据权利要求2或3所述的一种数显手持式激光清洗枪，其特征是，所述场镜头包括筒状的场镜座以及安装于场镜座内腔的场镜片；所述吹气系统包括位于场镜座侧壁内部的环状气道以及若干出气口，若干出气口沿场镜座内腔壁周向均匀分布并位于场镜片前侧，所述出气口向前倾斜布置构成斜微孔。

5.根据权利要求4所述的一种数显手持式激光清洗枪，其特征是，所述斜微孔为内大外小的锥孔。

6.根据权利要求1所述的一种数显手持式激光清洗枪，其特征是，所述激光清洗枪壳体设有若干镂空结构，以便过线、散热和减轻自重。

7.根据权利要求2所述的一种数显手持式激光清洗枪，其特征是，所述整形隔离器通过支撑架安装于底板之上，所述底板设有U型槽，所述支撑架的底部与U型槽滑动配合并利用螺栓锁紧。

8.根据权利要求2所述的一种数显手持式激光清洗枪，其特征是，所述外壳一侧安装有冷却风扇，所述内折板处安装有水冷片。

9.根据权利要求2所述的一种数显手持式激光清洗枪，其特征是，所述外壳的另一侧设有安装槽，所述安装槽处设有显示器盖；所述显示器盖的一侧与外壳铰接，另一侧与外壳通过磁钢石闭合，所述显示器盖内侧壁安装显示器。

10.一种数显手持式激光清洗枪的使用方法，其特征是，包括以下步骤：

1)打开激光清洗枪壳体处的显示器，根据工作要求在显示器的控制面板上输入激光参数；

2)打开场镜头的防护软盖，调整好激光清洗枪与工件的相对位置，戴好防护镜；

3)启动激光清洗枪握把上的触发按钮，激光器出光，激光通过光学组件从场镜头中射出，进行激光扫描清洗工作；利用单振镜激光清洗光路中的整形隔离器对激光进行窄平顶光束整形与准直整形，优化光斑瞬时有效清洗作用面积及能量分布，提高清洗效率，保证清洗质量；

4)在启动激光清洗工作的同时，出气系统、显示器、报警系统、电机、水冷片和冷却风扇同时通电工作；

此时，水冷片和冷却风扇正常工作，以对激光清洗枪进行散热；

报警系统的三色灯显示蓝灯，表示正常工作，显示器可以进行激光清洗参数的设定和适时调整；若激光参数不正确或者超过所设范围，则报警系统的三色灯显示黄灯；若激光清洗枪壳体内温度过高，自动触发报警系统，此时报警系统的三色灯显示红灯，同时蜂鸣器响起；

吹气系统中，由进气通道送气至筒状场镜座内侧壁的环状气道，气体经环状气道由出气口送出，由于出气口为朝前方倾斜的斜微孔，斜微孔为内大外小的锥孔，且沿场镜座内腔壁周向均匀分布，则出气口在场镜头前方聚集形成具有一定气压的气流，由该气流可在激光清洗工作的同时吹去加工部位的油污、粉尘，并有效保护镜头；

5)工作结束后，通过握把上的触发按钮关闭激光器出光，同时吹气系统、显示器、报警系统、水冷片和冷却风扇断电，将激光清洗枪小心轻放至原位待用。

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