CN114472374A - 一种新能源钢轨激光除锈设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源钢轨激光除锈设备及其方法，该设备包含：激光除锈模块，其用于生成激光并向预定方向输出激光；激光除锈模块的激光输出模块设置于移动装置上，移动装置带动激光输出模块发生位移，以改变激光输出方向和位置；烟尘颗粒收集模块，其用于收集钢轨激光除锈生成的废弃物；轨道位移装置，其用于在钢轨上移动，激光除锈模块、移动装置、烟尘颗粒收集模块设置于所述轨道位移装置上。其优点是：该设备结构紧凑、可直接行走于钢轨上，解决了人工手持砂轮机打磨除锈和小型机具打磨除锈的效率低下问题，该设备可实现钢轨的焊前除锈，操作难度低，既可以保证除锈质量和除锈效率，又可以改善操作人员的除锈作业环境。

Description

一种新能源钢轨激光除锈设备及其方法

技术领域

本发明涉及工程技术科学领域，具体涉及一种新能源钢轨激光除锈设备及其方法。

背景技术

目前国内城市轨道交通工程铺轨设备钢轨除锈中，多采用人工手持砂轮机打磨除锈或通过小型机具打磨除锈。但是人工手持砂轮机打磨效率低下，工人劳动强度大，除锈质量取决于除锈工人操作熟练程度，质量难以保证，人工除锈操作成果稳定性较低。相比于人工打磨，利用小型机具打磨效率有所提升，但因为钢轨通常为带曲面立体工件，需要环绕钢轨表面实现除锈操作较难，除锈质量也不能很好保证。另一方面，人工打磨除锈和小型机具打磨除锈还会带来噪音污染与环境污染，影响施工人员身体健康。

因此，针对人工手持砂轮机打磨除锈和小型机具打磨除锈的效率低下、操作难度高、除锈质量不能保证的施工问题，迫切需要一种操作效果稳定、除锈效率高的设备，以提升钢轨除锈工作的效率，同时保证施工人员的身体健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新能源钢轨激光除锈设备及其方法，该设备将激光除锈模块、移动装置、烟尘颗粒收集模块和轨道位移装置等相结合，形成了一种结构紧凑、可直接行走于钢轨上的激光除锈设备，解决了人工手持砂轮机打磨除锈和小型机具打磨除锈的效率低下问题，该设备可实现钢轨的焊前除锈，操作难度低，既可以保证除锈质量和除锈效率，又可以改善操作人员的除锈作业环境。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种新能源钢轨激光除锈设备，包含：

激光除锈模块，其用于生成激光并向预定方向输出激光，所述激光除锈模块包含用于输出激光的激光输出模块；

移动装置，所述激光除锈模块的激光输出模块设置于所述移动装置上，所述移动装置带动所述激光输出模块发生位移，以改变所述激光输出模块的激光输出方向和位置；

烟尘颗粒收集模块，其用于收集钢轨激光除锈生成的废弃物；

轨道位移装置，其用于在钢轨上移动，所述激光除锈模块、移动装置、烟尘颗粒收集模块设置于所述轨道位移装置上。

可选的，所述激光除锈模块包含：

若干个激光清洗主机，其包含用于生成激光的谐振器；

激光清洗主机控制柜，其与所述激光清洗主机连接，所述激光清洗主机控制柜用于控制所述激光清洗主机的谐振器的激光生成参数；

激光发生器，所述谐振器生成的激光通过光纤传输至所述激光发生器，所述激光发生器作为所述激光除锈模块的激光输出模块向预定方向输出激光。

可选的，所述激光清洗主机控制柜调控所述谐振器的二维矩阵出光模式，以改变激光清洗图形；

和/或，所述激光清洗主机控制柜调控所述谐振器的光带长度和/或宽度。

可选的，所述激光发生器包含：

隔离器，其与光纤连接，所述谐振器生成的激光通过光纤传输至所述隔离器；

振镜，其设置于所述隔离器的输出端，所述隔离器输出的激光经振镜调整方向后输出，以向预定方向输出激光。

可选的，所述移动装置包含：

横向导轨，其设置于所述轨道位移装置上，所述横向导轨包含横向传动螺杆，横向导轨电机与所述横向传动螺杆连接并驱动所述横向传动螺杆转动；

竖向固定导轨，其设置于所述横向导轨上，所述竖向固定导轨通过其底部的竖向导轨支座与所述横向传动螺杆的周向螺纹连接，所述横向导轨电机带动所述横向传动螺杆转动进而使所述竖向导轨支座和竖向固定导轨沿横向导轨移动；

竖向移动导轨，所述竖向固定导轨内部设置有竖向传动螺杆，所述竖向传动螺杆连接竖向导轨电机的输出端，所述竖向移动导轨与所述竖向传动螺杆啮合连接，所述竖向导轨电机驱动所述竖向传动螺杆转动，进而使所述竖向移动导轨发生上下位移。

可选的，所述横向导轨通过限位器固定在所述轨道位移装置上。

可选的，所述烟尘颗粒收集模块包含：

若干个万向吸尘罩，其开口朝向激光与钢轨接触位置；

烟尘收集柜，其与所述万向吸尘罩连接，所述烟尘收集柜包含负压引力风机、过滤器和沉降室，除锈生成的废弃物在负压引力风机的作用下经万向吸尘罩、过滤器存储在沉降室中。

可选的，还包含保护外壳，其包含：

外壳上罩，其设置于所述轨道位移装置上，所述外壳上罩将各设备覆盖以保护各设备，所述外壳上罩上开设有外壳门板，以便对外壳上罩内的各设备进行调试；

若干个空调，其安装于所述外壳上罩顶部，以便所述外壳上罩内各设备的散热和通风。

可选的，所述轨道位移装置包含：

运载平板，所述激光除锈模块、移动装置、烟尘颗粒收集模块设置于所述运载平板上；

钢轨走形轮组，其设置于所述运载平板下方，所述钢轨走形轮组与所述钢轨相契合，以便在所述钢轨上移动；

驱动装置，其与所述钢轨走形轮组连接以驱动所述钢轨走形轮组沿钢轨移动。

可选的，一种所述新能源钢轨激光除锈设备的使用方法，包含：

借助轨道位移装置移动至钢轨需除锈区域；

调节移动装置，使激光除锈模块的激光输出模块向待除锈区域输出激光，以实现钢轨除锈；

烟尘颗粒收集模块收集钢轨激光除锈生成的废弃物。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明的一种新能源钢轨激光除锈设备及其方法中，该设备将激光除锈模块、移动装置、烟尘颗粒收集模块和轨道位移装置等相结合，形成了一种结构紧凑、可直接行走于钢轨上的激光除锈设备，解决了人工手持砂轮机打磨除锈和小型机具打磨除锈的效率低下问题，该设备可实现钢轨的焊前除锈，操作难度低，既可以保证除锈质量和除锈效率，又可以改善操作人员的除锈作业环境。

进一步的，该设备中的激光除锈模块、移动装置、烟尘颗粒收集模块等均安装在轨道位移装置上，该设备尺寸紧凑、集成化设计便于运输，同时轨道位移装置包含有钢轨走形轮组，可实现在钢轨上的快速运输作业，提高运输效率。

进一步的，该设备相较于传统除锈方式，具有除锈效率高、无污染的优势，该设备除锈产生的固体颗粒可及时被烟尘颗粒收集模块回收，不会对环境造成污染，也进一步保证了施工人员的身体健康。传统除锈以物理接触打磨为主，会对钢轨表面造成不可避免的物理损伤，本发明的设备在激光除锈过程中与钢轨表面没有直接接触，不会对钢轨产生损害，实现钢轨母材的无损。

进一步的，该设备可实现远程操作，施工人员可远程操作除锈，避免近距离情况下眼睛受到激光刺激，保障施工人员的身体健康。

附图说明

图1为本发明的一种新能源钢轨激光除锈设备立体结构示意图；

图2为本发明的一种新能源钢轨激光除锈设备的正视图；

图3为本发明的一种新能源钢轨激光除锈设备的俯视图；

图4为本发明的一种新能源钢轨激光除锈设备的左视图；

图5为本发明的一种激光发生器示意图；

图6为本发明的一种保护外壳立体结构示意图；

图7为本发明的一种保护外壳俯视图；

图8为本发明的一种保护外壳左视图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1～图4结合所示，为本发明的一种新能源钢轨激光除锈设备，该设备包含：激光除锈模块1、移动装置、烟尘颗粒收集模块、轨道位移装置和控制模块2。

其中，所述激光除锈模块1用于生成激光并向预定方向输出激光，所述激光除锈模块1包含用于输出激光的激光输出模块。所述激光除锈模块1的激光输出模块设置于所述移动装置上，所述移动装置带动所述激光输出模块发生位移，以改变所述激光输出模块的激光输出方向和位置。所述烟尘颗粒收集模块用于收集钢轨激光除锈生成的废弃物，所述轨道位移装置用于在钢轨上行走移动，所述激光除锈模块1、移动装置、烟尘颗粒收集模块设置于所述轨道位移装置上，所述控制模块2与各部件连接，以便调整各部件的动态，示例地，所述控制模块2控制所述轨道位移装置移动到钢轨上的指定位置。

进一步的，所述激光除锈模块1主要包含：若干个激光清洗主机3、激光清洗主机控制柜11和激光发生器5。其中，所述激光清洗主机3包含用于生成激光的谐振器，所述激光清洗主机控制柜11与所述激光清洗主机3连接，所述激光清洗主机控制柜11用于控制所述激光清洗主机3的谐振器的激光生成参数；所述谐振器生成的激光通过光纤传输至所述激光发生器5，所述激光发生器5作为所述激光除锈模块1的激光输出模块向预定方向输出激光，以实现钢轨表面的除锈。

在本实施例中，所述激光除锈模块1包含两个激光清洗主机3，两个激光清洗主机3相配合可输出较宽功率范围内的激光。当然，根据实际需求也可设置其他数量和功率等级的激光清洗主机3，本发明对此不加以限制。另一方面，所述激光清洗主机控制柜11可调控谐振器的激光清洗的各类参数，示例地，所述激光清洗主机控制柜11调控谐振器的二维矩阵出光模式，以改变激光清洗图形；和/或，所述激光清洗主机控制柜11调控谐振器的光带长度和/或宽度。

如图5所示，所述激光发生器5主要包含振镜19和隔离器20。所述隔离器20与光纤连接，所述谐振器生成的激光通过光纤传输至隔离器20，所述隔离器20保证光的单向传播。所述振镜19设置于所述隔离器20的输出端，以调控激光的输出方向，即控制激光除锈方向，所述隔离器20输出的激光经振镜19调整方向后输出，以向预定方向输出激光。

可选的，所述烟尘颗粒收集模块包含：若干个万向吸尘罩8和烟尘收集柜12。具体地，所述万向吸尘罩8的开口朝向激光与钢轨的接触位置，所述万向吸尘罩8通过管道与所述烟尘收集柜12连通。进一步的，所述烟尘收集柜12包含负压引力风机、用于过滤净化的过滤器和沉降室，除锈生成的废弃物(烟尘)在负压引力风机的作用下进入烟尘收集柜12，废弃物经万向吸尘罩8、过滤器过滤净化后临时存储在沉降室中，完成除锈作业后集中处理。在本实施例中，所述烟尘颗粒收集模块包含两个万向吸尘罩8，两者布置方向相对，开口内凹，开口指向工作时激光与钢轨的接触位置，所述万向吸尘罩8的开口方向可根据目标除锈位置的变化而调节。

如图1所示，所述移动装置主要包含：横向导轨4、竖向固定导轨6和竖向移动导轨9。所述横向导轨4为类似于长方体的中空结构，底部带有螺纹孔，通过螺纹孔安装在所述轨道位移装置上。可选的，所述横向导轨4侧面带有凹槽，所述凹槽内安装限位器，通过限位器将所述横向导轨4固定在所述轨道位移装置上。所述中空结构内设置有横向传动螺杆，所述横向传动螺杆与所述横向导轨4转动连接，同时横向导轨电机10的转子通过链轮与链条以链传动的形式与所述横向传动螺杆连接，即横向导轨电机10的输出端与所述横向传动螺杆连接，以驱动所述横向传动螺杆旋转。可选的，横向导轨电机10通过四个螺栓固定在传动箱上。所述竖向固定导轨6设置于所述横向导轨4上，所述竖向固定导轨6底部为竖向导轨支座，其设置于所述横向导轨4的中空结构内。所述竖向固定导轨6通过竖向导轨支座与所述横向传动螺杆的周向螺纹连接(横向传动螺杆穿过所述竖向导轨支座)，所述横向导轨电机10带动所述横向传动螺杆转动进而使所述竖向导轨支座和竖向固定导轨6沿横向导轨4移动。可选的，在中空结构内设置横向导向杆穿过所述竖向导轨支座，以进一步保证竖向导轨支座和竖向固定导轨6的移动方向。

进一步的，所述竖向固定导轨6内部设置有竖向传动螺杆，所述竖向传动螺杆连接竖向导轨电机7的输出端，所述竖向移动导轨9的背部螺纹与所述竖向传动螺杆的外螺纹啮合接触，竖向导轨电机7的外壳通过螺栓固定在竖向固定导轨6顶部，其转子即输出端与竖向传动螺杆连接，所述竖向导轨电机7转子转动，带动所述竖向传动螺杆同步旋转，借助于啮合接触，通过所述竖向传动螺杆带动所述竖向移动导轨9发生上下位移。通过移动装置的各部件，对激光输出位置进行调整，以精确对准除锈目标位置。

可选的，激光发生器5通过竖向传动螺杆及链条与竖向移动导轨9连接，以便随着竖向移动导轨9上下移动。万向吸尘罩8固定在激光发生器5前方，与激光发生器5处于同一水平面上，竖向移动导轨9带动激光发生器5和万向吸尘罩8一起移动。

在本实施例中，所述轨道位移装置为平板车，该平板车包含：运载平板13、钢轨走形轮组14和驱动装置。具体地，所述激光除锈模块1、移动装置、烟尘颗粒收集模块搭载于所述运载平板13上，所述钢轨走形轮组14设置于所述运载平板13下方，所述钢轨走形轮组14与所述钢轨相契合，以便在所述钢轨上移动，所述驱动装置与所述钢轨走形轮组14连接以驱动所述钢轨走形轮组14沿钢轨移动。进一步的，在本实施例中，所述钢轨走形轮组14为轨道通用的T型绝缘轮，轮组轴距与轨距(1435mm)对应，因此可依附在钢轨上移动。

进一步的，如图6～图8结合所示，本发明的新能源钢轨激光除锈设备还包含保护外壳，所述保护外壳包含外壳上罩15。所述外壳上罩15设置于所述平板车的运载平板13上以保护运载平板13上的各设备，所述外壳上罩15将各设备(例如激光除锈模块1、移动装置、烟尘颗粒收集模块等)覆盖以保护各设备。所述外壳上罩15上开设有可自由打开的外壳门板16，以便对外壳上罩15内的各设备进行调试，例如进行线路检查检修、烟尘收集柜12中废渣清理、工业空调保养维护、机械设备常规维护等。另一方面，所述外壳上罩15顶部还安装有若干个空调，以便所述外壳上罩15内各设备的散热和通风。在本实施例中，所述外壳上罩15顶部安装有两个工业空调17，以便外壳上罩15内的散热与通风。

在本实施例中，所述控制模块2为示教器(请见图1～图4)，其设置于所述运载平板13上。所述示教器与各部件通信连接，以便对各部件进行调整。所述示教器可进行手动操纵、程序编写、参数配置以及数据监控显示等，其可等效为一个遥控器。当然，所述控制模块2的形式不仅限于上述示教器，其还可以为/加设手机、平板电脑等外接设备，通过蓝牙连接控制，实现对该设备的操作调控，本发明对此不加以限制。

基于同一发明构思，本发明还公开了一种新能源钢轨激光除锈设备的使用方法，该方法包含：借助轨道位移装置移动至钢轨需除锈区域；调节移动装置，使激光除锈模块1的激光输出模块向待除锈区域输出激光，以实现钢轨除锈；烟尘颗粒收集模块收集钢轨激光除锈生成的废弃物。

由上述可知，本发明的新能源钢轨激光除锈设备主要应用于钢轨轨腰与端面的焊前除锈，工作时利用控制模块2(如示教器等控制终端)控制轨道位移装置到达待除锈位置，然后控制横向导轨电机10的转子旋转带动竖向固定导轨6移动，当激光发生器5到达待除锈钢轨上方位置时，横向导轨电机10停止工作，控制模块2控制竖向导轨电机7开始工作，进而带动竖向移动导轨9发生位移，使激光发生器5输出的激光到达待除锈位置即开始输出激光，除锈工作开始。完成指定除锈区域内的轨腰除锈作业后，激光发生器5通过移动装置回到初始位置，完成单侧钢轨轨腰除锈工作。

综上所述，本发明的一种新能源钢轨激光除锈设备及其方法中，该设备将激光除锈模块1、移动装置、烟尘颗粒收集模块和轨道位移装置等相结合，形成了一种结构紧凑、可直接行走于钢轨上的激光除锈设备，解决了人工手持砂轮机打磨除锈和小型机具打磨除锈的效率低下问题，该设备可实现钢轨的焊前除锈，操作难度低，既可以保证除锈质量和除锈效率，又可以改善操作人员的除锈作业环境。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种新能源钢轨激光除锈设备，其特征在于，包含：

激光除锈模块，其用于生成激光并向预定方向输出激光，所述激光除锈模块包含用于输出激光的激光输出模块；

移动装置，所述激光除锈模块的激光输出模块设置于所述移动装置上，所述移动装置带动所述激光输出模块发生位移，以改变所述激光输出模块的激光输出方向和位置；

烟尘颗粒收集模块，其用于收集钢轨激光除锈生成的废弃物；

轨道位移装置，其用于在钢轨上行走移动，所述激光除锈模块、移动装置、烟尘颗粒收集模块设置于所述轨道位移装置上。

2.如权利要求1所述的新能源钢轨激光除锈设备，其特征在于，所述激光除锈模块包含：

若干个激光清洗主机，其包含用于生成激光的谐振器；

激光清洗主机控制柜，其与所述激光清洗主机连接，所述激光清洗主机控制柜用于控制所述激光清洗主机的谐振器的激光生成参数；

激光发生器，所述谐振器生成的激光通过光纤传输至所述激光发生器，所述激光发生器作为所述激光除锈模块的激光输出模块向预定方向输出激光。

3.如权利要求2所述的新能源钢轨激光除锈设备，其特征在于，

所述激光清洗主机控制柜调控所述谐振器的二维矩阵出光模式，以改变激光清洗图形；

和/或，所述激光清洗主机控制柜调控所述谐振器的光带长度和/或宽度。

4.如权利要求2所述的新能源钢轨激光除锈设备，其特征在于，所述激光发生器包含：

隔离器，其与光纤连接，所述谐振器生成的激光通过光纤传输至所述隔离器；

振镜，其设置于所述隔离器的输出端，所述隔离器输出的激光经振镜调整方向后输出，以向预定方向输出激光。

5.如权利要求1所述的新能源钢轨激光除锈设备，其特征在于，所述移动装置包含：

横向导轨，其设置于所述轨道位移装置上，所述横向导轨包含横向传动螺杆，横向导轨电机与所述横向传动螺杆连接并驱动所述横向传动螺杆转动；

竖向固定导轨，其设置于所述横向导轨上，所述竖向固定导轨通过其底部的竖向导轨支座与所述横向传动螺杆的周向螺纹连接，所述横向导轨电机带动所述横向传动螺杆转动进而使所述竖向导轨支座和竖向固定导轨沿横向导轨移动；

竖向移动导轨，所述竖向固定导轨内部设置有竖向传动螺杆，所述竖向传动螺杆连接竖向导轨电机的输出端，所述竖向移动导轨与所述竖向传动螺杆啮合连接，所述竖向导轨电机驱动所述竖向传动螺杆转动，进而使所述竖向移动导轨发生上下位移。

6.如权利要求5所述的新能源钢轨激光除锈设备，其特征在于，

所述横向导轨通过限位器固定在所述轨道位移装置上。

7.如权利要求1所述的新能源钢轨激光除锈设备，其特征在于，所述烟尘颗粒收集模块包含：

若干个万向吸尘罩，其开口朝向激光与钢轨接触位置；

烟尘收集柜，其与所述万向吸尘罩连接，所述烟尘收集柜包含负压引力风机、过滤器和沉降室，除锈生成的废弃物在负压引力风机的作用下经万向吸尘罩、过滤器存储在沉降室中。

8.如权利要求1所述的新能源钢轨激光除锈设备，其特征在于，还包含保护外壳，其包含：

外壳上罩，其设置于所述轨道位移装置上，所述外壳上罩将各设备覆盖以保护各设备，所述外壳上罩上开设有外壳门板，以便对外壳上罩内的各设备进行调试；

若干个空调，其安装于所述外壳上罩顶部，以便所述外壳上罩内各设备的散热和通风。

9.如权利要求1所述的新能源钢轨激光除锈设备，其特征在于，所述轨道位移装置包含：

运载平板，所述激光除锈模块、移动装置、烟尘颗粒收集模块设置于所述运载平板上；

钢轨走形轮组，其设置于所述运载平板下方，所述钢轨走形轮组与所述钢轨相契合，以便在所述钢轨上移动；

驱动装置，其与所述钢轨走形轮组连接以驱动所述钢轨走形轮组沿钢轨移动。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的新能源钢轨激光除锈设备的使用方法，其特征在于，包含：

借助轨道位移装置移动至钢轨需除锈区域；

调节移动装置，使激光除锈模块的激光输出模块向待除锈区域输出激光，以实现钢轨除锈；

烟尘颗粒收集模块收集钢轨激光除锈生成的废弃物。

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