CN116079238A - 一种面向异形管组的激光智能除锈设备 - Google Patents

一种面向异形管组的激光智能除锈设备 Download PDF

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CN116079238A CN202310170257.0A CN202310170257A CN116079238A CN 116079238 A CN116079238 A CN 116079238A CN 202310170257 A CN202310170257 A CN 202310170257A CN 116079238 A CN116079238 A CN 116079238A
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张俊
何勇
尹奎
刘波
李鸿斌
吴小凯
黄金友
雒文伯
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Abstract

本发明涉及激光除锈技术领域，且公开了一种面向异形管组的激光智能除锈设备，包括：横向电动导轨；以及主移动支架，其与所述横向电动导轨传动连接；次移动支架，其与所述横向电动导轨传动连接，且位于所述主移动支架的右侧壁；夹持盘，其分别设置于所述主移动支架和所述次移动支架的内部。该面向异形管组的激光智能除锈设备，通过设置弧形导轨模块和激光除锈模块能够对管道圆形的外表面进行充分的除锈作业，通过激光头移动臂使得激光除锈头进行除锈作业中能够横向、上下、前后运动，对管道表面进行充分的除锈作业，四个红外传感器对管道的圆心进行实时监测，能够自动控制弧形导轨模块与管道保持同轴心，使得激光除锈头能够顺着管道外表面做圆周运动。

Description

一种面向异形管组的激光智能除锈设备
技术领域
本发明涉及激光除锈技术领域，具体为一种面向异形管组的激光智能除锈设备。
背景技术
激光除锈是利用激光的高能量、集中性高的特点照射被加工的工件，使得基体表面附作物，如污垢、氧化皮、铁锈以及有机涂层等吸收激光能量后，以熔化、气化挥发、瞬间受热膨胀并被蒸汽带动脱离基体表面，从而达到了净化基体表面目的的一种除锈方法；
激光除锈(激光清洗)具有髙效、快捷、成本低、对基体的热负荷和机械负荷小，不损伤基体、不需用水或溶剂，且废物易于收集等优点。
激光除锈设备目前还处于发展阶段，其中针对很多相关工件的激光除锈设备还不成熟，在对管道外表面进行激光除锈作业时，往往会利用人工把持激光清洗头进行激光除锈作业；
或者利用机械臂对直管表面进行清洗，在面对弯管、三通管乃至法兰等基件时，由于这些管道不是常规的直管，形状各异，因此无法起到较好的激光除锈效果；
故此提出一种模块化激光自动除锈装来解决上述所提出的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种面向异形管组的激光智能除锈设备，具备对弯管、三通管乃至法兰等基件进行自动化激光除锈的优点。
(二)技术方案
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种面向异形管组的激光智能除锈设备，包括：
横向电动导轨；以及
主移动支架，其与所述横向电动导轨传动连接；
次移动支架，其与所述横向电动导轨传动连接，且位于所述主移动支架的右侧壁；
夹持盘，其分别设置于所述主移动支架和所述次移动支架的内部，且分别于所述主移动支架和所述次移动支架活动连接；
激光头移动臂，其与所述横向电动导轨传动连接；
弧形导轨模块，其与所述激光头移动臂转动连接；
激光除锈模块，其与所述弧形导轨模块活动连接；
红外传感器，其分别于所述弧形导轨模块和激光除锈模块相互连接。
本发明的有益效果是：
1)、该面向异形管组的激光智能除锈设备，通过夹持机构通电工作，使得夹持机构与管道两端的内壁紧密贴合，如说明书附图图8所示，此时管道位置固定，通过后侧横向电动导轨通电工作，带动激光头移动臂顺着横向电动导轨运动，通过激光头移动臂使得激光除锈块位置发生移动，并且通过红外传感器使得弧形导轨模块的圆心与管道的圆心同轴，通过弧形导轨模块带动激光除锈模块对管道的前侧表面进行除锈作业，除锈作业的过程中激光头移动臂横向、上下运动，对管道前侧的半圆表面进行充分的除锈作业，当前侧表面除锈完毕后，通过弧形导轨模块使得激光除锈模块处于最顶端的位置，此时控制激光除锈模块工作，使得其顺着半圆形导轨块运动，对管道后侧壁进行充分除锈作业，该装置通过设置弧形导轨模块和激光除锈模块，对管道的外表面充分的除锈作业，相对于传统的激光除锈设备而言，除锈效果更佳，并且该装置能够自动化对管道进行除锈作业。
2)、该面向异形管组的激光智能除锈设备，通过横向电动导轨使得主移动支架和次移动支架能够向着相背或者相近的方向运动，从而改变两个夹持盘之间的距离，通过将主移动支架通电工作，使得左侧的夹持盘高度可以进行调节，如说明书附图图8、图9、图10以及图11所示，可以对不同形状的管道进行表面除锈作业，并且通过激光头移动臂使得弧形导轨模块以及激光除锈模块的位置能够进行调节，并且使得激光除锈模块的角度可以进行调节，如说明书附图图所示，激光除锈模块的角度可以跟随弧形管的圆心一起变化。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述横向电动导轨共有三个，三个所述横向电动导轨呈等距分布，所述主移动支架和所述次移动支架均与前侧两个所述横向电动导轨传动连接，所述激光头移动臂与后侧所述横向电动导轨传动连接，主移动支架和所述次移动支架在横向电动导轨的带动下可以向着相近或者相背的方向运动。
进一步，所述主移动支架包括：
U字型横向移动架，其与前侧两个所述横向电动导轨传动连接，可在所述横向电动导轨的带动下顺着所述横向电动导轨横向运动；
竖向电动导轨，其设置于所述U字型横向移动架的内部，其可以带动所述夹持盘竖向运动。
进一步，所述夹持盘包括：
夹盘外壳，其分别设置于所述主移动支架和所述次移动支架的内部；
内伺服电机，其设置于所述夹盘外壳的内部，且分别于所述主移动支架和所述次移动支架转动连接；
安装板，其设置于所述夹盘外壳的内部；
限位板，其设置于所述夹盘外壳的内部，且与所述安装板之间形成一个腔体；
夹持机构，其位于所述安装板和所述限位板之间，且延伸至所述限位板的外部；
内部伺服电机可以使得夹持盘的角度能够进行改变。
进一步，所述夹持机构包括：
三个导向架，其设置于所述安装板和所述限位板之间，且同时与所述安装板和所述限位板固定连接；
所述导向架包括数量为两个的限制板和数量为两个的导向柱，两个限制板之间固定连接有数量为两个的导向柱；
三个传动丝杆，其分别设置于三个所述导向架的内部，且与所述导向架活动连接，传动丝杆靠近主动齿轮的位置固定连接有联动齿轮，联动齿轮与所述主动齿轮相互啮合；
螺纹移动块，其套接在所述导向架的外部，且与所述传动丝杆螺纹传动连接；
夹持柱，其与所述螺纹移动块固定连接，且延伸至所述限位板的外部；
动力伺服电机，其与所述安装板固定连接，且输出轴延伸至所述安装板和所述限位板之间；
主动齿轮，其与所述动力伺服电机的输出轴固定连接，且同时与三个所述导向架相互啮合。
进一步，所述激光头移动臂包括：
Z轴电动导轨，其与后侧所述横向电动导轨传动连接；
Y轴电动导轨，其与所述Z轴电动导轨传动连接；
A轴电机，其与所述Y轴电动导轨远离所述Z轴电动导轨的一侧固定连接；
Z轴电动导轨和Y轴电动导轨可以带动弧形导轨模块顺着Z轴和Y轴运动，并且以A轴电机的输出轴为圆心使得弧形导轨模块转动。
进一步，所述弧形导轨模块包括：
弧形导轨块，其与所述A轴电机的输出轴固定连接；
弧形齿状块，其设置于所述弧形导轨块的内部，且可以顺着所述弧形导轨块运动；
传动伺服电机，其与所述弧形导轨块外表面固定连接；
传动齿轮，其与所述传动伺服电机的输出轴固定连接，且延伸至所述弧形导轨块的内部，并与所述弧形齿状块相互啮合；
半圆形导轨块，其与所述弧形导轨块的左侧壁固定连接；
连接块，其与所述弧形齿状块远离所述激光头移动臂的侧壁固定连接，其前侧固定连接有固定挡板。
进一步，所述激光除锈模块包括：
活动块，其与所述连接块相接触，并与所述固定挡板相接触，且可以顺着所述半圆形导轨块做轨迹为半圆形的运动；
安装伺服电机，其与所述活动块的左侧壁固定连接；
连接齿轮，其与所述安装伺服电机的输出轴固定连接；
竖向齿条，其与所述活动块活动连接，可竖向运动，并与所述连接齿轮相互啮合；
激光除锈头，其与所述竖向齿条的底部固定连接；
动作伺服电机，其与所述活动块活动连接，且位于所述安装伺服电机的后侧；
动力轮，其与所述动作伺服电机的输出轴固定连接。
进一步，所述弧形导轨块包括：
中空半圆导轨，其与所述A轴电机的输出轴固定连接；
弧形开口槽，其开设在所述中空半圆导轨的右侧壁上；
连接挡板，其分别与所述中半圆导轨底部的前端固定连接，且与所述半圆形导轨块相接触。
进一步，所述红外传感器共有四个，其中三个所述红外传感器与所述弧形导轨块的内径的侧壁固定连接，另一个和所述连接块的底壁固定连接；
通过设置四个红外传感器进行定位，使得弧形导轨模块的圆心与管道的圆心处于同轴状态。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明主移动支架与夹持盘三维连接示意图；
图3为本发明主移动支架与夹持盘三维连接爆炸图；
图4为本发明夹持机构三维示意图；
图5为本发明次移动支架与夹持盘三维连接示意图；
图6为本发明弧形导轨模块和激光除锈模块三维示意图；
图7为本发明弧形导轨模块和激光除锈模块三维侧面示意图；
图8为本发明结构直管除锈三维示意图；
图9为本发明结构弯管除锈三维示意图；
图10为本发明结构弧形管除锈三维示意图；
图11为本发明结构三通管三维示意图；
图12为本发明结构激光头移动臂三维示意图。
图中：1、横向电动导轨；2、主移动支架；3、次移动支架；4、夹盘外壳；5、红外传感器；6、内伺服电机；7、安装板；8、夹持机构；801、导向架；802、传动丝杆；803、螺纹移动块；804、夹持柱；805、动力伺服电机；806、主动齿轮；9、激光头移动臂；10、弧形导轨块；11、弧形齿状块；12、传动伺服电机；13、传动齿轮；14、半圆形导轨块；15、连接块；16、活动块；17、安装伺服电机；18、竖向齿条；19、连接齿轮；20、激光除锈头；21、动作伺服电机；22、动力轮；23、限位板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例中；
参阅图1-7给出一种面向异形管组的激光智能除锈设备，本发明通过横向电动导轨1、主移动支架2、次移动支架3、夹持盘、激光头移动臂9、弧形导轨模块、激光除锈模块以及红外传感器5组成一个完整的管道激光除锈装置；
如说明书附图图8为例，通过将管道设置于左右两个夹持盘之间，并且通过主移动支架2内部的竖向电动导轨带动夹持盘竖向运动，使得左右两个夹持盘处于同一水平高度，并且通过内伺服电机6带动夹持盘角度改变，使得其运动至竖向状态，此时通过动力伺服电机805通电转动，带动主动齿轮806转动，主动齿轮806带动三个传动丝杆802转动，传送丝杆802转动时使得三个螺纹移动块803(可通过说明书附图图4毫无疑义的看出)向着相互靠近或者相互远离的方向运动，此时为了对管道内壁进行夹持，三个螺纹移动块803向着相互远离的方向运动，从而对管道内壁紧密贴合，使得管道与夹持盘相对固定；
通过四个红外传感器5探测红外传感器与管道外表面之间的距离，并且通过激光头移动臂9进行调整，使得弧形导轨模块的圆心始终与管道的圆心保持同轴，避免弧形导轨模块运动时出现与管道相互冲撞的情况发生；
通过传动伺服电机12通电工作带动传动齿轮13转动，传动齿轮13带动弧形齿状块11顺着弧形导轨块10运动，对管道外侧的半圆形表面进行激光除锈作业，当管道外侧的半圆形表面除锈完毕后，传动伺服电机12反向转动，使得弧形齿状块11完全回收；
当弧形齿状块11完全回收后，动力轮22与半圆形导轨块14相互接触，此时通过控制动作伺服电机21通电工作，带动活动块16以及激光除锈头20顺着半圆形导轨块14运动，此时激光除锈头20对管道后侧半圆形表面进行除锈作业，并且通过与后侧横向电动导轨1相互配合，使得激光除锈头20横向运动；
该装置通过设置弧形导轨模块和激光除锈模块使得激光除锈头20能够做完整的圆周运动，对管道三百六十度的外表面进行充分的除锈作业，相对于传统的手动除锈的方法而言，该装置是通过自动化控制，对管道外表面进行除锈作业，不仅除锈效率更高，而且效果更好；
该装置内部的机械结构的运动，均可以通过外置的控制器进行实现，本专利需要保护的是整个除锈装置的结构，其程序控制是常见的控制手段，属于公知技术，因此此处行为赘述；
参阅说明书附图图9、图10以及图11可对不同形状的管道进行除锈作业，其中包括但不限于直管、三通管、弧形管以及弯管等，当对于较长的管道时，利用两个夹持盘进行夹持固定，使得夹持后的稳定性足够，当对较短的管道进行夹持时，可只使用左侧夹持盘或者右侧夹持盘进行夹持固定；
通过说明书附图图12可毫无疑义的表现出来激光除锈头20可顺着Y轴和Z轴运动，并且弧形导轨模块能够以A轴电机的输出轴为圆心转动；
在实际使用时可通过控制安装伺服电机17通电工作，带动连接齿轮19转动，连接齿轮19电动竖向齿条18竖向运动，从而调整激光除锈头20与管道外表面之间的间距，增加该装置在实际使用时的灵活性；
通过前面两个横向电动导轨1通电工作，带动主移动支架2和次移动支架3运动，主移动支架2和次移动支架3可以向着相背或者相近的方向运动，从而调节夹持盘之间的间距，在对管道进行夹持时能够适用于不同长度的管道。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种面向异形管组的激光智能除锈设备，其特征在于，包括：
横向电动导轨(1)；以及
主移动支架(2)，其与所述横向电动导轨(1)传动连接；
次移动支架(3)，其与所述横向电动导轨(1)传动连接，且位于所述主移动支架(2)的右侧壁；
夹持盘，其分别设置于所述主移动支架(2)和所述次移动支架(3)的内部，且分别于所述主移动支架(2)和所述次移动支架(3)活动连接；
激光头移动臂(9)，其与所述横向电动导轨(1)传动连接；
弧形导轨模块，其与所述激光头移动臂(9)转动连接；
激光除锈模块，其与所述弧形导轨模块活动连接；
红外传感器(5)，其与弧形导轨模块相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种面向异形管组的激光智能除锈设备，其特征在于：所述横向电动导轨(1)共有三个，三个所述横向电动导轨(1)呈等距分布，所述主移动支架(2)和所述次移动支架(3)均与前侧两个所述横向电动导轨(1)传动连接，所述激光头移动臂(9)与后侧所述横向电动导轨(1)传动连接。
3.根据权利要求1所述的一种面向异形管组的激光智能除锈设备，其特征在于：所述主移动支架(2)包括：
U字型横向移动架，其与前侧两个所述横向电动导轨(1)传动连接，可在所述横向电动导轨(1)的带动下顺着所述横向电动导轨(1)横向运动；
竖向电动导轨，其设置于所述U字型横向移动架的内部，其可以带动所述夹持盘竖向运动。
4.根据权利要求1所述的一种面向异形管组的激光智能除锈设备，其特征在于：所述夹持盘包括：
夹盘外壳(4)，其分别设置于所述主移动支架(2)和所述次移动支架(3)的内部；
内伺服电机(6)，其设置于所述夹盘外壳(4)的内部，且分别与所述主移动支架(2)和所述次移动支架(3)转动连接；
安装板(7)，其设置于所述夹盘外壳(4)的内部；
限位板(23)，其设置于所述夹盘外壳(4)的内部，且与所述安装板(7)之间形成一个腔体；
夹持机构(8)，其位于所述安装板(7)和所述限位板(23)之间，且延伸至所述激光头移动臂(9)的外部。
5.根据权利要求1所述的一种面向异形管组的激光智能除锈设备，其特征在于：所述夹持机构(8)包括：
三个导向架(801)，其设置于所述安装板(7)和所述激光头移动臂(9)之间，且同时与所述安装板(7)和所述限位板(23)固定连接；
三个传动丝杆(802)，其分别设置于三个所述导向架(801)的内部，且与所述导向架(801)活动连接；
螺纹移动块(803)，其套接在所述导向架(801)的外部，且与所述传动丝杆(802)螺纹传动连接；
夹持柱(804)，其与所述螺纹移动块(803)固定连接，且延伸至所述激光头移动臂(9)的外部；
动力伺服电机(805)，其与所述安装板(7)固定连接，且输出轴延伸至所述安装板(7)和所述限位板(23)之间；
主动锥形齿轮(806)，其与所述动力伺服电机(805)的输出轴固定连接，且同时与三个所述导向架(801)相互啮合。
6.根据权利要求1所述的一种面向异形管组的激光智能除锈设备，其特征在于：所述激光头移动臂(9)包括：
Z轴电动导轨，其与后侧所述横向电动导轨(1)传动连接；
Y轴电动导轨，其与所述Z轴电动导轨传动连接；
A轴电机，其与所述Y轴电动导轨远离所述Z轴电动导轨的一侧固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种面向异形管组的激光智能除锈设备，其特征在于：所述弧形导轨模块包括：
弧形导轨块(10)，其与所述A轴电机的输出轴固定连接；
弧形齿状块(11)，其设置于所述弧形导轨块(10)的内部，且可以顺着所述弧形导轨块(10)运动；
传动伺服电机(12)，其与所述弧形导轨块(10)外表面固定连接；
传动齿轮(13)，其与所述传动伺服电机(12)的输出轴固定连接，且延伸至所述弧形导轨块(10)的内部，并与所述弧形齿状块(11)相互啮合；
半圆形导轨块(14)，其与所述弧形导轨块(10)的左侧壁固定连接；
连接块(15)，其与所述弧形齿状块(11)远离所述激光头移动臂(9)的侧壁固定连接，其前侧固定连接有固定挡板。
8.根据权利要求7所述的一种面向异形管组的激光智能除锈设备，其特征在于：所述激光除锈模块包括：
活动块(16)，其与所述连接块(15)相接触，并与所述固定挡板相接触，且可以顺着所述半圆形导轨块(14)做轨迹为半圆形的运动；
安装伺服电机(17)，其与所述活动块(16)的左侧壁固定连接；
连接齿轮(19)，其与所述安装伺服电机(17)的输出轴固定连接；
竖向齿条(18)，其与所述活动块(16)活动连接，可竖向运动，并与所述连接齿轮(19)相互啮合；
激光除锈头(20)，其与所述竖向齿条(18)的底部固定连接；
动作伺服电机(21)，其与所述活动块(16)活动连接，且位于所述安装伺服电机(17)的后侧；
动力轮(22)，其与所述动作伺服电机(21)的输出轴固定连接。
9.根据权利要求8所述的一种面向异形管组的激光智能除锈设备，其特征在于：所述弧形导轨块(10)包括：
中空半圆导轨，其与所述A轴电机的输出轴固定连接；
弧形开口槽，其开设在所述中空半圆导轨的右侧壁上；
连接挡板，其分别与所述中半圆导轨底部的前端固定连接，且与所述半圆形导轨块(14)相接触。
10.根据权利要求9所述的一种面向异形管组的激光智能除锈设备，其特征在于：所述红外传感器(5)共有四个，其中三个所述红外传感器(5)分别与所述弧形导轨块(10)的内径的侧壁固定连接，还有一个和所述连接块(15)的底壁固定连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116252080A (zh) * 2023-05-10 2023-06-13 成都航空职业技术学院 一种适用于异形加工面的多点头焊接装置及其控制方法
CN117102794A (zh) * 2023-10-25 2023-11-24 河北赵宏建筑工程有限公司 焊接治具及焊接设备

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