CN209565324U - 一种能够适用多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够适用多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置，包括：可偏转反射镜，场镜，可伸缩支架，高精度锥形反射镜，电机，夹具和升降机构；可伸缩支架连接场镜和高精度锥形反射镜，使锥形反射镜固定在场镜下方，锥形反射镜能更好的反射激光光束将其会聚于待加工孔形工件的内壁上，更好的进行小型孔洞的清洗；本实用新型的有益效果：采用可伸缩的锥形反射镜结构，通过对锥形反射镜的上下移动，可以用来清洗不同孔径、孔型的孔，激光环形扫描系统和锥形反射镜结构相结合，将激光光束会聚到一点，提高激光能量，降低激光发射功率，减少能量损耗，从而降低清洗成本，解决了小型孔洞难以清洗的问题，提高了清洗质量，减少了资源的浪费。

Description

一种能够适用多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置

技术领域

本实用新型涉及一种激光清洗装置，具体涉及一种适用多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置。

背景技术

激光清洗技术是近十年来飞速发展起来的新型清洗技术，它因为能适应各种表面污垢的清洗，对环境污染极小，可以做到不损伤基体等优点在许多领域中正逐步取代传统表面处理清洗工艺。然而，目前仍缺乏对小型孔洞（直径范围在5mm~20cm）的激光专用清洗设备。机械零件中，各种各样的孔占了很大比例，孔的质量直接影响产品的使用和寿命，而机械零件中，孔的清洗尤其是小型孔洞和异型孔的清洗十分困难。因此，一些特殊的孔类零件一旦被锈蚀无法清洗只能更换，增加了制造成本且造成了资源的浪费，社会急需具有该功能的设备。

北京航天控制仪器研究所的高文焱等人实用新型了一种“激光清洗装置及方法”（201710105789.0），采用将平面反射镜固定于电机上靠电机旋转使激光束反射至管道内壁的方法来清洗管道内壁；武汉翔明激光科技有限公司的王春明等人实用新型了“一种用于管道内壁的激光清洗机构”（201810204119.9），通过电机座安装在调焦装置前端的旋转装置以及与旋转装置固定连接的反射镜片组来使脉冲激光光路的路径聚集在管道内壁的方法来清洗管道内壁。然而，这两种实用新型都只能用于管道的清洗，而且只能对特定尺寸的管道进行清洗，无法随意更换工况。本实用新型采用可调焦的锥形反射镜结构和激光环形扫描系统相结合来清洗不同尺寸的孔，解决了小型孔洞难以清洗的问题，降低了制造成本，减少了资源的浪费。

实用新型内容

本实用新型为了解决多种孔型的孔洞的清洗问题，提出了一种能够适用于多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置。本实用新型采用可伸缩的锥形反射镜结构和环形扫描系统相结合的设计，改变激光光束聚集位置，提高激光清洗效率，精确清洗孔的内壁的污垢，改善产品的表面质量。

一种能够适用多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置主要包括激光器，可偏转反射镜，场镜，可伸缩支架，高精度锥形反射镜，电机，夹具和升降机构。其中所述可偏转反射镜可以呈20°~70°角偏转，所述电机（包括电机一和电机二）连接在反射镜上，所述场镜位于反射镜下方，所述可伸缩支架连接场镜和锥形反射镜，使锥形反射镜位于场镜下方，所述夹具位于锥形反射镜下方并固定在升降机构上，用来固定待加工孔形工件。

进一步的，所述可偏转反射镜倾斜放置，可实现20°~70°范围内的俯仰偏转，反射镜的背面通过连接架连接电机（包括电机一和电机二），电机一和电机二分别控制可偏转反射镜的偏摆和俯仰，使激光器发射出的激光光束经过反射偏转在场镜上方形成一个环形扫描平行光束。

进一步的，所述场镜位于可偏转反射镜形成的环形扫描平行光束的下方，能将不同入射角的平行光会聚于同一平面上形成环形聚焦光束，使形成的环形聚焦光束照射于高精度锥形反射镜上。

进一步的，所述高精度锥形反射镜将通过场镜的环形聚焦光束反射至待加工孔形工件的内壁表面上，通过可伸缩支架的上下移动实现环形聚焦光束的上下扫描。

进一步的，所述可伸缩支架结构将激光环形扫描系统和高精度锥形反射镜连接起来，使锥形反射镜固定于场镜下方，且不影响光路的聚集及反射，改变可伸缩支架结构的长度，实现对不同孔径、孔型的待加工孔形工件内壁的扫描清洗。

进一步的，所述夹具固定在升降机构上，用来固定待加工孔形工件，待加工孔形工件和夹具随着升降机构的上下移动而移动，实现对孔的不同位置清洗，最终完成待加工孔形工件内壁的整体扫描清洗。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

采用可伸缩的锥形反射镜结构，通过对锥形反射镜的上下移动，可以用来清洗不同孔径、孔型的孔，激光环形扫描系统和锥形反射镜结构相结合，将激光光束会聚到一点，提高激光能量，降低激光发射功率，减少能量损耗，从而降低清洗成本，解决了小型孔洞难以清洗的问题，提高了清洗质量，减少了资源的浪费。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型所述一种具有锥形反射镜的一体式激光清洗装置内置型可伸缩支架示意图；

图2为本实用新型所述一种具有锥形反射镜的一体式激光清洗装置外置型可伸缩支架示意图；

图中：1、激光器；2、反射镜；3、场镜；4、连接架；5、内置型可伸缩支架；6、锥形反射镜；7、锥形保护套；8、待加工孔形工件； 9、夹具；10、升降机构；11、电机一； 12、电机二；13、外置型可伸缩支架；14、激光光束；15、环形扫描平行光束；16、环形聚焦光束。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有激光清洗技术缺乏对孔洞清洗尤其是对小型孔洞清洗的清洗装置，本文提出了一种能够适用于多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种能够适用于多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置，包括激光器1、可偏转反射镜2、电机一11、电机二12、连接架4、场镜3、可伸缩支架（内置型可伸缩支架5，外置型可伸缩支架13）、锥形反射镜6、锥形橡胶套7、夹具9、升降装置10。

所述实用新型装置中的可偏转反射镜2倾斜放置，可偏转反射镜2的背面通过连接架4连接电机（包括电机一11和电机二12），电机一11控制可偏转反射镜2的俯仰运动、电机二12用于控制可偏转反射镜2的偏摆运动（俯仰偏摆所用的控制方式并不是固定不变的），电机一11和电机二12使激光器1发射出的激光光束14经过可偏转反射镜2的反射偏转在场镜3上方形成一个环形扫描平行光束15。

所述实用新型装置中的场镜3位于可偏转反射镜2形成的环形扫描平行光束15的下方，场镜3能将不同入射角的平行光会聚于同一平面上形成环形聚焦光束16，激光光束1通过4可偏转反射镜2的反射作用和场镜3的会聚作用照射于高精度锥形反射镜6上。

所述实用新型装置中的可伸缩支架可以分为：内置型可伸缩支架5和外置型可伸缩支架13两种不同的结构，用于连接场镜3和高精度锥形反射镜6，且不破坏光路的完整性。其中：

内置型伸缩支架5为可上下伸缩且直径较小的细长杆结构，内置型伸缩支架的一端固定于场镜3上，另一端与高精度锥形反射镜6相连，将场镜3和高精度锥形反射镜6连接起来，使高精度锥形反射镜6固定在场镜3下方，锥形保护套7置于高精度锥形反射镜6的底部，防止高精度锥形反射镜6的磨损，提高装置的使用寿命。

外置型伸缩支架13为可上下伸缩的透明薄壁结构，该结构两端尺寸不同，一端尺寸大，为顶端，能固定在场镜3外缘上，一端尺寸小，为底端，能固定高精度锥形反射镜6，且能通过待加工孔形工件8。透明薄壁结构可透过光线且不改变激光光束2的能量，将高精度锥形反射镜6和场镜3相连，使高精度锥形反射镜6位于场镜3下方。

可通过手动式、自动式来调节可伸缩支架（内置型可伸缩支架5，外置型可伸缩支架13）的上下运动方式。这种上下移动的调节方式并不是唯一的。调节可伸缩支架的两种不同结构，均可改变场镜3和高精度锥形反射镜6间的间距，从而改变环形聚焦光束16的半径，用于不同孔径、孔型的孔洞内壁的清洗。

所述实用新型装置中的高精度锥形反射镜6为圆锥形结构的反射镜，能较好的反射环形聚焦光束16。激光光束2经过可偏转反射镜2的环形偏转扫描反射和场镜3的聚焦作用，将环形聚焦光束16照射到高精度锥形反射镜6上，经过高精度锥形反射镜6的反射，环形聚焦光束16会聚到待加工孔形工件8的内壁上，实现对孔的内壁的清洗。

所述实用新型装置中的锥形保护套7由软质材料（如橡胶材料）制成，其目的是能将装置更好的放入待加工孔形工件8中并且防止对高精度锥形反射镜6造成磨损，提高装置的使用寿命。

所述实用新型装置中的夹具9用来固定待加工孔形工件8并且将待加工孔形工件8固定在升降机构10上。升降机构10通过不同的控制方式（如：电控式，手摇式等多种方式）实现升降机构10的上升下降，从而控制激光清洗的位置和清洗速度，使激光能对待加工孔形工件8均匀地进行上下清洗 。

所述实用新型装置在改变激光功率时，环形聚焦光束16的能量会在待加工孔形工件8的内壁中发生变化，随着激光功率的增加可以最大限度的减小热应力的产生，改善清洗效果。

所述实用新型装置在增强激光功率时，环形聚焦光束16在待加工孔形工件8的内壁上迅速烧蚀表面污垢，减小热应力，改善清洗效果，提高升降机构10上下运动速度，使环形聚焦光束16在待加工孔形工件8的内壁中的焦点上下移动速度增快，最终进行一体提拉式清洗，迅速清洗待加工孔形工件8的内壁上的污垢，提高清洗效率。

所述实用新型装置的实施步骤为：

激光器1发射出激光光束14，经过可偏转反射镜2的偏转，反射，形成一束环形平行光15，环形平行光15通过场镜3的折射会聚作用在高精度的锥形反射镜6上形成环形聚焦光束16，高精度锥形反射镜6将环形聚焦光束16反射到待加工孔形工件8的内壁上，随着升降机构10的上下移动，环形聚焦光束16在待加工孔形工件8的内壁中上下烧蚀，使待加工孔形工件8内壁中的污垢被烧蚀，实现逐点扫描式清洁，最终完成对孔洞的清洗。手动或者自动控制可伸缩支架（内置型伸缩支架5，外置型伸缩支架13），调节场镜3和高精度锥形反射镜6间的间距，从而改变环形聚焦光束16的半径，可用于不同孔径、孔型的待加工孔形工件8内壁的清洗。改变激光功率，可以使激光光束2的能量发生变化，从而改善清洗效果。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种能够适用多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置，包括：激光器，可偏转反射镜，场镜，可伸缩支架，高精度锥形反射镜，电机，夹具和升降机构；其特征是：所述可偏转反射镜可以呈20°～70°角偏转，所述电机连接在反射镜上，所述场镜位于反射镜下方，所述可伸缩支架连接场镜和锥形反射镜，使锥形反射镜位于场镜下方，所述夹具位于锥形反射镜下方并固定在升降机构上，固定待加工孔形工件。

2.如权利要求1所述的一种能够适用多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置，其特征是：可偏转反射镜倾斜放置，可实现20°～70°范围内的俯仰偏转，反射镜的背面通过连接架连接电机一和电机二，电机一和电机二可分别控制可偏转反射镜的偏摆和俯仰。

3.如权利要求1所述的一种能够适用多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置，其特征是：所述场镜位于可偏转反射镜形成的环形扫描平行光束的下方，能将不同入射角的平行光会聚于同一平面上形成环形聚焦光束，使形成的环形聚焦光束照射于高精度锥形反射镜上。

4.如权利要求1所述的一种能够适用多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置，其特征是：所述高精度锥形反射镜将通过场镜的环形聚焦光束反射至待加工孔形工件的内壁表面上，通过可伸缩支架的上下移动实现环形聚焦光束的上下扫描。

5.如权利要求1所述的一种能够适用多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置，其特征是：所述可伸缩支架结构将激光环形扫描系统和高精度锥形反射镜连接起来，使锥形反射镜固定于场镜下方，且不影响光路的聚集及反射。

6.如权利要求1所述的一种能够适用多种孔径、孔型的孔洞激光清洗装置，其特征是：所述夹具固定在升降机构上，用来固定待加工孔形工件，待加工孔形工件和夹具随着升降机构的上下移动而移动，实现对孔的不同位置清洗。