CN209985912U - 高效自动激光清洗设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于清洗设备技术领域，尤其涉及一种高效自动激光清洗设备，包括机架、激光器和用于传送待清洗零件的传送模组，传送模组安装于机架上，激光器安装于所述机架上，且激光器的激光清洗头正对于传送模组的传送路径设置以对经由传送模组传送的各待清洗零件的表面逐序进行激光清洗。这样待清洗零件即可通过激光清洗头，如此激光清洗头即可向待清洗零件的表面发射激光，进而实现对待清洗零件表面的激光清洗作业。而由于各待清洗零件能够在传送模组的传送下逐序通过激光清洗头，这样便实现了对待清洗零件的连续高效清洗。并通过传送模组提升了对大批量待清洗零件激光清洗效率。本实用新型具有清洗效率高、自动化程度高、实时的精密清洗等优点。

Description

高效自动激光清洗设备

技术领域

本实用新型属于清洗设备技术领域，尤其涉及一种高效自动激光清洗设备。

背景技术

在机械制造领域，零件完成加工后一般需要进行清洗以提升其表面的洁净度。现有技术中，对零件进行清洗的方法一般有机械打磨、超声波清洗和激光清洗等。

其中，激光清洗得益于其清洗材质广泛、可柔性化清洗以及能够有效清洗其他方法难以去除的亚微米粒子的诸多优点而得到愈加广泛的应用。然而，现有的激光清洗设备一次只能完成对单一零件的激光清洗作业，如此便导致其清洗效率较为低下。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高效自动激光清洗设备，旨在解决现有技术中的激光清洗设备的清洗作业效率较为低下的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种高效自动激光清洗设备，包括机架、激光器、安装于所述激光器上的激光清洗头和用于传送待清洗零件的传送模组，所述传送模组的一部分安装于所述机架上，所述传送模组的另一部分延伸出所述机架并通过支撑柱支撑于外界基面上，所述激光器安装于所述机架上，所述激光清洗头正对于所述传送模组的传送路径设置以对经由所述传送模组传送的各所述待清洗零件的表面逐序进行激光清洗。

进一步地，所述激光器为光纤激光器。

进一步地，所述激光器的激光光源为短脉冲激光源。

进一步地，所述高效自动激光清洗设备还包括上料机械手和/或下料机械手，所述上料机械手设置于所述传送模组的一侧并用于将所述待清洗零件抓取并放置于所述传送模组，所述下料机械手设置于所述传送模组的一侧并用于将所述待清洗零件自所述传送模组上抓取下来，所述上料机械手和所述下料机械手分别位于所述激光器沿所述传送模组的传送路径的相对两侧。

进一步地，所述高效自动激光清洗设备还包括升降装置，所述升降装置包括Z轴线性模组，所述Z轴线性模组安装于所述机架上，所述激光器安装于所述Z轴线性模组的驱动端上；

或者，所述升降装置包括升降台，所述机架包括间隔设置的第一分架和第二分架，所述升降台安装于所述第一分架上，所述传送模组安装于所述升降台上，所述激光器安装于所述第二分架上，且所述激光器的激光清洗头正对于所述传送模组的传送路径设置。

进一步地，所述升降装置还包括承托件，所述承托件安装于所述Z轴线性模组的驱动端，所述激光器安装于所述承托件上。

进一步地，所述承托件包括竖向安装部和连接于所述竖向安装部的横向承托部，所述竖向安装部安装于所述Z轴线性模组的驱动端，所述激光器安装于所述横向承托部上。

进一步地，所述高效自动激光清洗设备还包括监测模组，所述监测模组安装于所述激光器上并用于实时监测所述待清洗零件的清洗程度。

进一步地，所述一种高效自动激光清洗设备还包括控制模组，所述控制模组安装于所述机架内，所述激光器、所述传送模组、所述上料机械手、所述Z轴线性模组和所述监测模组均与所述控制模组电连接。

进一步地，所述高效自动激光清洗设备还包括显示模组，所述显示模组设置于所述机架上并与所述控制模组电连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型的高效自动激光清洗设备，通过设置传送模组、激光器和激光清洗头，并将传送模组和激光器均安装于机架上，同时使得与激光器连接的激光清洗头正对于所述传送模组的传送路径，这样经由传送模组传送的待清洗零件即可逐序受到激光清洗头的激光束照射作用，进而实现对待清洗零件表面的激光清洗作业。而由于各待清洗零件能够在传送模组的传送下逐序通过激光清洗头的下方实现激光清洗，这样便实现了对待清洗零件的连续清洗作业。如此便显著提升了对大批量待清洗零件进行激光清洗作业的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的高效自动激光清洗设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的高效自动激光清洗设备的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的高效自动激光清洗设备的承托件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的高效自动激光清洗设备的另一结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10—机架 11—第一分架 12—第二分架

20—激光器 21—激光清洗头 30—传送模组

31—待清洗零件 32—支撑柱 40—上料机械手

50—升降装置 51—Z轴线性模组 52—承托件

53—升降台 60—显示模组 61—双支撑架

521—竖向安装部 522—横向承托部 523—弧面过渡部。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～4描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种高效自动激光清洗设备，包括机架10、激光器20、安装于激光器上的激光清洗头21和用于传送待清洗零件31的传送模组30。其中，传送模组30具体可为驱动电机驱动传送带运转，进而通过传动带实现对待清洗零件31的传送，以提升零件31的传送稳定性。待清洗零件31被传送至清洗工位时，激光器20发出激光以对该待清洗零件31进行清洗。传送模组30的一部分安装于机架10上，而当传送模组30较长时，传送模组30的另一部分可通过若干支撑柱32支撑于外界基面上。这样可保证传送模组30的安装稳定性。

进一步地，激光器20安装于机架10上，激光清洗头21正对于传送模组30的传送路径设置以对经由传送模组30传送的各待清洗零件31的表面逐序进行激光清洗。具体地，激光器20的激光清洗头21可位于传送模组30的上部、下部或侧部，以对待清洗零件31的不同部位表面实现激光清洗。

而在激光清洗中，主要有两种清洗方式，第一种为激光干式清洗，第二种为激光湿式清洗。激光干式清洗是利用方向性好和高亮度的连续或脉冲激光，通过准直透镜和聚焦透镜后形成具有特定光斑形状与能量分布的激光束，激光束照射到需要清洗的材料位置，其上的污染物或基底吸收激光能量后,会产生振动、熔化、燃烧，甚至气化等一系列复杂的物理化学变化，并最终使污染物脱离材料表面，同时不损坏材料本身。而激光干式清洗液不需要清洁液或其他化学溶液，其清洁度远远高于化学清洗工艺。同时，通过调控激光工艺参数，可以在不损伤基材表面的基础啊上，有效去除污染物，使得表面复旧如新。

同时，激光清洗技术是一种非接触式的清洗技术，与传统的清洗方法相比它能对各种表面污物进行清洗，对环境污染极小，同时可以做到不伤害基体。激光干式清洗过程中所消除的废料是固体粉末状，体积小，易于存放，对环境基本上不造成污染，在激光干式清洗过程中，相比于传统打磨清洗，其可减少96％的加工器件的微粒，如此便显著提升了零件清洗作业的环保性。而激光干式清洗的清洗效率高，且在清洗过程中无模具损坏、安全性高且能够节省原材料，特别适合于对由极高分辨率光刻制成的芯片的清洗，激光干式清洗能够不损坏芯片表面，且不留有痕迹。在本实施例中，采用激光干式清洗作为清洗零件的主要技术手段。

在激光干式清洗中，需要根据待清洗零件31表面存有的不同种类和性状的污垢，选择不同的激光辐射功率密度。一般可按打孔、切割、焊接和表面改性的顺序递减，激光清洗与表面改性的功率密度应当。由于激光清洗属于加工范畴，因此，在停止激光照射后，材料的表面部位需要经过冷却过程。

而当待清洗零件31为金属件时，在激光清洗的过程中，激光的热作用可使金属表面发生相变硬化，并随后进行退火或淬火处理，如此可以改善材料的表面性质，进而提高待清洗零件31的表面硬度、耐腐蚀和耐高温性能，且不影响待清洗零件31内部原有的韧性。在激光清洗时，可以根据待清洗零件31表面性能改性要求，确定激光表面性能的加工内容。

在激光干式清洗中，其基本动力学过程是，物质吸收入射光能量后，产生瞬间态超热，温度骤然升高，虽然这个温度不足以使基体表面蒸发(否则就会造成表面损伤)，但基体表面热膨胀会产生很大的加速度，使吸附的微粒被喷射出去。这一过程可以认为是在脉冲激光持续时间完成的，假设基体表面为自由固体表面。

以下对本实用新型实施例提供的高效自动激光清洗设备作进一步说明：本实用新型实施例提供的高效自动激光清洗设备，通过设置传送模组30、激光器20和激光清洗头21，并将传送模组30和激光器20均安装于机架10上，同时使得与激光器20连接的激光清洗头2121正对于传送模组30的传送路径，这样经由传送模组30传送的待清洗零件31即可逐序受到激光清洗头2121的激光束照射作用，进而实现对待清洗零件31表面的激光清洗作业。而由于各待清洗零件31能够在传送模组30的传送下逐序通过激光清洗头2131下方实现激光清洗，这样便实现了对待清洗零件31的连续清洗作业。如此便显著提升了对大批量待清洗零件31进行激光清洗作业的效率。

在本实用新型的另一实施例中，激光器20为光纤激光器20。具体地，通过采用光纤激光器20，由于激光束通过光纤传输，且激光束首先通过准直镜进行准直，这样便保证了激光束的传输质量，最后激光束通过光路调整系统，以使得激光束的光斑直径达到极细，因此激光束的热输入和功率密度都可以达到理想程度，进而使得激光束的清洗力很强。同时，还可在激光清洗过程采用惰性气体保护(比如氩气)，这样可以有效地防止清洗表面的氧化。

进一步对，通过采用光纤激光器20，这样待清洗零件31表面的锈迹和氧化皮便能够最大限度的吸收光纤激光器20所发出的激光，进而使得锈迹和氧化皮汽化脱落，这样便较为彻底地实现了对待清洗零件31表面的锈迹和氧化皮的清除。同时，由于待清洗零件31的表面(如镀Zn钢板)对工作激光的吸收率量很小，有着较髙的反射率，因此激光束扫描不会对待清洗零件31的表面留下任何损伤。

优选地，光纤激光器20可搭载高速振镜扫描系统，这样可保证激光的光束均匀，能够长期使用，性能稳定基本不需要维护，可以适应不同污染物不同材质的待清洗零件31的激光清洗要求。通常，将激光清洗后零件表面去除的微粒数量与清洗前零件表面的微粒数量的比值定义为清洗洁净度，其与激光波长、功率密度、脉冲宽度、扫描速度和次数、离焦量等参数都有一定的关系。在进行激光清洗时，激光的功率密度存在一个上限损伤阈值与下限损伤阈值。同时，因此在实际的清洗应用过程中，应该根据清洗工件的材料特性以及污染情况，选择适当的扫描速度和扫描次数。

同时，需要注意的是，激光清洗前激光大都经过一定的聚焦透镜组合进行会聚，而实际的激光清洗的过程中，一般都是在离焦的情况下进行的，离焦量越大，照在材料上得光斑越大，扫描的面积越大，效率越高。而在总功率一定时，离焦量越小，激光的功率密度越大，清洗的能力越强。常用的聚焦方式有两种，一是采用普通的圆透镜，将激光聚焦成点。另外的就是采用柱透镜将光束整合成线型，这样能一定程度减少激光对基底的影响，同时提高清洗效率。

在本实用新型的另一实施例中，激光器20的激光光源为短脉冲激光源。具体地，通过将激光器20的激光光源设定为短脉冲激光源，那么得益于短脉冲激光源对待清洗零件31表面造成的热影响区较小的特点，这样便在对零件进行清洗的同时，也有效保证了零件表面不受激光烧灼损伤。进一步地，短脉冲激光的宽度覆盖了纳秒、微秒到毫秒波段范围。其可提供很高的峰值功率，因此能轻易的满足阈值的要求。

在本实用新型的另一实施例中，如图1和图2所示，一种高效自动激光清洗设备还包括上料机械手40，上料机械手40设置于传送模组30的一侧并用于将待清洗零件31抓取并放置于传送模组30。具体地，通过设置上料机械手40，这样便实现了待清洗零件31的自动上料，进一步提升了激光清洗效率。可选地，高效自动激光清洗设备还包括下料机械手(图未示)，下料机械手设置于传送模组30的一侧并用于将待清洗零件31自传送模组30上抓取下来。上料机械手40和下料机械手分别分布于激光器20沿传送模组30的传送路径的两侧，进而实现对待清洗零件31和完成清洗零件的自动上下料，进而提升激光连续清洗作业的整体效率。

在本实用新型的另一实施例中，如图4所示，一种高效自动激光清洗设备还包括升降装置50，升降装置50包括Z轴线性模组51，Z轴线性模组51安装于机架10上，激光器20安装于Z轴线性模组51的驱动端。具体地，通过将激光器20安装于Z轴线性模组51上，这样激光器20即可随Z轴线性模组51的上下运动而实现相对于待清洗零件31距离的调节，这样便显著提升了激光器20于待清洗零件31相对位置调节的灵活度。

在本实用新型的另一实施例中，如图4所示，激光器20安装于机架10上，传送模组30可安装于Z轴线性模组51的驱动端。如此，当激光器20重量体积较大时，可将激光器20固定设置，使得传送模组30连同待清洗零件31相对于激光器20进行相对位置调节。而当待清洗零件31质量较大时，可将其直接安装于Z轴线性模组51的驱动端上。而激光器20可通过激光束逐点平移和小角度往复偏转在较远距离的待清洗零件31上形成激光扫描实现清洗。

在本实用新型的另一实施例中，如图4所示，升降装置50可包括升降台53，机架10则可包括有间隔设置的第一分架11和第二分架12，升降台53安装于第一分架11上，传送模组30安装于升降台53上，激光器20安装于第二分架12上，且激光器20的激光清洗头21正对于传送模组30的传送路径设置。具体地，通过将激光器20安装于第二分架12上，并使得传送模组30安装于升降台53上。这样便实现了传送模组30相对于激光器20的移动，从而使得激光器20能够实现稳固安装，保证了激光器20发射激光束的稳定性。而当待清洗零件31体积或清洗表面较大时，可直接将待清洗零件31安装于升降台53上。

在本实用新型的另一实施例中，Z轴线性模组51为手摇式线性模组。具体地，通过将Z轴线性模组51为手摇式线性模组，这样即可通过人工控制Z轴线性模组51的进给量，进而实现激光器20相对于待清洗零件31距离的精确调节。

在本实用新型的另一实施例中，如图1～3所示，升降装置50还包括承托件52，承托件52安装于Z轴线性模组51的驱动端，激光器20安装于承托件52上。具体地，通过设置承托件52，这样承载件即可为激光器20提供良好地承载平台，实现对激光器20的稳定承载。同时激光器20也可避免直接于Z轴线性模组51的驱动端连接而导致其连接处承受剪切应力过大而损坏的现象发生。

在本实用新型的另一实施例中，如图3所示，承托件52包括竖向安装部521和连接于竖向安装部521的横向承托部522，竖向安装部521安装于Z轴线性模组51的驱动端，激光器20安装于横向承托部522上。具体地，竖向安装部521和横向承托部522可为一体成型制造、焊接连接、粘胶连接或可拆卸连接。而通过使得竖向安装部521和横向承托部522一体成型，这样便降低了承载件的制造难度。而通过使得竖向安装部521和横向承托部522可拆卸连接，这样当激光器20需要自Z轴线性模组51上取下时，即可将横向承托部522拆离竖向安装部521即可，灵活方便。

在本实用新型的另一实施例中，如图3所示，竖向安装部521和横向承托部522的连接处形成有弧面过渡部523。具体地，通过在竖向安装部521和横向承托部522之间设置弧面过渡部523，这样便有效分散了竖向安装部521和横向承托部522的连接处所积聚的应力，避免了竖向安装部521和横向承托部522之间产生应力集中，发生开裂。

在本实用新型的另一实施例中，高效自动激光清洗设备还包括控制模组(图未示)，控制模组安装于机架10内，激光器20、传送模组30、上料机械手40和Z轴线性模组51均与控制模组电连接。具体地，控制模组可以是单片机或PLC控制单元。其与激光器20、传送模组30、上料机械手40和Z轴线性模组51电连接以对激光清洗流程进行精确控制。

在本实用新型的另一实施例中，高效自动激光清洗设备还可包括监测模组(图未示)，监测模组安装于激光器20内并与控制模组电连接以用于实时监测激光清洗过程和待清洗零件31的清洗程度。监测模组具体可为视觉成像模组。

在本实用新型的另一实施例中，如图1和图2所示，高效自动激光清洗设备还包括显示模组60，显示模组60设置于机架10上并与控制模组电连接。具体地，通过加装显示模组60，这样操作人员即可通过显示模组60实现与控制模组的交互，并通过显示模组60对控制模组发出指令。进一步地，显示模组60通过双支撑架61安装于机架10或Z轴线性模组51上。这样由于双支撑架61的存在，显示模组60的安装稳定性便能够得到保证。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效自动激光清洗设备，其特征在于：包括机架、激光器、安装于所述激光器上的激光清洗头和用于传送待清洗零件的传送模组，所述传送模组的一部分安装于所述机架上，所述传送模组的另一部分延伸出所述机架并通过支撑柱支撑于外界基面上，所述激光器安装于所述机架上，所述激光清洗头正对于所述传送模组的传送路径设置以对经由所述传送模组传送的各所述待清洗零件的表面逐序进行激光清洗。

2.根据权利要求1所述的一种高效自动激光清洗设备，其特征在于：所述激光器为光纤激光器。

3.根据权利要求1所述的一种高效自动激光清洗设备，其特征在于：所述激光器的激光光源为短脉冲激光源。

4.根据权利要求1所述的一种高效自动激光清洗设备，其特征在于：所述高效自动激光清洗设备还包括上料机械手和/或下料机械手，所述上料机械手设置于所述传送模组的一侧并用于将所述待清洗零件抓取并放置于所述传送模组，所述下料机械手设置于所述传送模组的一侧并用于将所述待清洗零件自所述传送模组上抓取下来，所述上料机械手和所述下料机械手分别位于所述激光器沿所述传送模组的传送路径的相对两侧。

5.根据权利要求4所述的一种高效自动激光清洗设备，其特征在于：所述高效自动激光清洗设备还包括升降装置，所述升降装置包括Z轴线性模组，所述Z轴线性模组安装于所述机架上，所述激光器安装于所述Z轴线性模组的驱动端上；

或者，所述升降装置包括升降台，所述机架包括间隔设置的第一分架和第二分架，所述升降台安装于所述第一分架上，所述传送模组安装于所述升降台上，所述激光器安装于所述第二分架上，且所述激光器的激光清洗头正对于所述传送模组的传送路径设置。

6.根据权利要求5所述的一种高效自动激光清洗设备，其特征在于：所述升降装置还包括承托件，所述承托件安装于所述Z轴线性模组的驱动端，所述激光器安装于所述承托件上。

7.根据权利要求6所述的一种高效自动激光清洗设备，其特征在于：所述承托件包括竖向安装部和连接于所述竖向安装部的横向承托部，所述竖向安装部安装于所述Z轴线性模组的驱动端，所述激光器安装于所述横向承托部上。

8.根据权利要求7所述的一种高效自动激光清洗设备，其特征在于：所述高效自动激光清洗设备还包括监测模组，所述监测模组安装于所述激光器上并用于实时监测所述待清洗零件的清洗程度。

9.根据权利要求8所述的一种高效自动激光清洗设备，其特征在于：所述一种高效自动激光清洗设备还包括控制模组，所述控制模组安装于所述机架内，所述激光器、所述传送模组、所述上料机械手、所述Z轴线性模组和所述监测模组均与所述控制模组电连接。

10.根据权利要求9所述的高效自动激光清洗设备，其特征在于：所述高效自动激光清洗设备还包括显示模组，所述显示模组设置于所述机架上并与所述控制模组电连接。

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