CN211359896U - 一种在线激光除锈清洗装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种在线激光除锈清洗装置及系统，其包括：支架，支架内具有供移动的钢管穿过的穿孔；多个激光器，安装在支架的一侧，多个激光器围绕钢管呈环形间隔排列，各激光器能转动地与支架连接，各激光器与钢管之间分别设有支腿，支腿的一端与激光器固定连接，另一端设有能转动的导轮；多个激光器连接的导轮呈环形间隔排列并构成能与钢管的外周壁接触配合的导轮组，导轮组的各导轮在钢管移动时沿钢管滚动，导轮组通过外扩或内缩与不同外径的钢管接触配合，各激光器在导轮组外扩或内缩时摆动。本实用新型能自动适应不同外径的钢管，无需人工手持激光器，降低工人的劳动强度，除锈质量稳定性好，无需人工调校，提高生产效率，降低经济成本。

Description

一种在线激光除锈清洗装置及系统

技术领域

本实用新型涉及激光清洗技术领域，尤其是一种在线激光除锈清洗装置及系统。

背景技术

随着科技的发展，人们越来越关注生活质量，环境保护意识也越来越强。传统的清洗方式，如机械清洗法、化学清洗法和超声波清洗法，已经不能满足人们的需求，人们开始追求既不危害健康，又不污染环境的新清洁方法，于是，激光清洗机应运而生。

所谓激光清洗技术是指利用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，高速有效地清除清洁对象表面的附着物或涂层，从而达到洁净的工艺过程。激光清洗是一种新型高效的环保清洗技术，是基于激光与物质相互作用效应的一项新技术。与传统的机械清洗法、化学清洗法和超声波清洗法(湿清洗工艺)不同，它不需要任何破坏臭氧层的CFC类有机溶剂，无污染，无噪声，对人体和环境无害，是一种“绿色”清洗技术，在众多领域中逐步取代传统清洗工艺。

激光除锈的原理，简单来说，就是利用Nd:YAG固体激光器产生的专门用于清洗的波长1064nm的激光，所产生的高频率震动(每秒钟可达到1000次的震动)，把锈层震碎；利用激光所产生的瞬间高温使锈层剥离基材表面，从而达到除锈的目的。激光清洗不会损伤基材表面，甚至也不会改变基材的物理特征，做到真正的不伤基材。激光除锈用的都是有一定峰值功率和单脉冲能量的激光，激光与工作表面接触时可以想象为用小的能量球依次去打，锈会吸收能量，由于作用时间短，表面的锈吸收能量瞬间汽化，又不能向下导热，就会造成表面锈迹瞬间消失而不损坏工件的效果，把激光用镜子变成线激光，处理速度比较快。

目前常采用的是手持式激光清洗系统，即手持激光枪，可广泛应用于非标不规则的除漆除锈去污去氧化皮等。激光扫描头的运动轨迹是由人手控制，其优点是操作灵活方便，可移动式作业。其缺点是精确度较差，一致性较差，劳动强度大，很难批量化作业，除锈质量稳定性难以保证。

目前也有半自动化或全自动化激光清洗系统，激光扫描头的运动轨迹是由机械手/机床控制，前者利用类似于加工中心平台，将扫描头安装在被伺服马达驱动的主轴上，实现半自动的清洗，保持清洗距离；后者将光扫描头安装在运动机械装置上(如机器人、机械手等)，由机械装置自动完成预设的运动轨迹。半自动化或全自动化激光清洗系统的优点是精度高，可大批量作业，对操作人员的技术要求和劳动强度不高。但由于被清洗的工件不动，需要半自动化或全自动化激光清洗系统运动，但半自动化或全自动化激光清洗系统很难完成不规则轨迹的运动，机器人实现起来也得经过较长时间的调校，对于钢管等长材类的工件除锈并不经济，运行重复精度也不好保证。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在线激光除锈清洗装置及系统，以解决现有手持式激光清洗系统存在的劳动强度大、除锈质量稳定性难以保证的问题，以及现有半自动化或全自动化激光清洗系统存在的需要经过较长时间的调校、经济成本高的问题。

为达到上述目的，本实用新型提出一种在线激光除锈清洗装置，用于对钢管除锈，其包括：支架，所述支架内具有供移动的钢管穿过的穿孔；多个激光器，安装在所述支架的一侧，多个所述激光器围绕所述钢管呈环形间隔排列，各所述激光器相对于所述钢管倾斜设置，各所述激光器能转动地与所述支架连接，并能绕着其与所述支架的连接处摆动，各所述激光器的激光发射端朝向所述钢管，并能向所述钢管的外壁上发射用于除锈的激光束，各所述激光器与所述钢管之间分别设有支腿，所述支腿的一端与所述激光器固定连接，所述支腿的另一端设有能转动的导轮；多个所述激光器连接的导轮呈环形间隔排列并构成能与所述钢管的外周壁接触配合的导轮组，所述导轮组的各导轮在所述钢管移动时沿所述钢管滚动，所述导轮组通过外扩或内缩与不同外径的钢管接触配合，各所述激光器在所述导轮组外扩或内缩时摆动，所述激光器通过摆动调节所述激光束的工作距离。

如上所述的在线激光除锈清洗装置，其中，各所述支腿与所述支架之间还连接有弹簧，所述弹簧在所述激光器带动所述支腿摆动时伸长或缩短。

如上所述的在线激光除锈清洗装置，其中，所述弹簧的一端与所述支腿的中部连接，所述弹簧的另一端伸入所述穿孔内，并与所述穿孔的内壁连接。

如上所述的在线激光除锈清洗装置，其中，所述激光器相对于所述钢管的中心轴倾斜设置，所述激光器与所述钢管之间的夹角在所述激光器摆动时增大或减小。

如上所述的在线激光除锈清洗装置，其中，各所述激光器分别通过一转轴与所述支架能转动地连接，所述转轴垂直于所述钢管的轴向方向。

如上所述的在线激光除锈清洗装置，其中，所述支架呈圆盘形，所述穿孔的中心轴与所述支架的中心轴重合，多个所述激光器安装在所述支架一端的端部，且多个所述激光器的中部与所述支架端部的外边缘处能转动地连接。

如上所述的在线激光除锈清洗装置，其中，所述支腿与所述激光器的激光发射端固定连接。

如上所述的在线激光除锈清洗装置，其中，每个所述支腿包括两根支杆，两根所述支杆平行且间隔设置，所述导轮位于两根所述支杆之间，并通过一销轴与两根所述支杆连接。

本实用新型还提供一种在线激光除锈清洗系统，其包括供钢管依次穿过的多个上述的在线激光除锈清洗装置，多个所述在线激光除锈清洗装置并排间隔设置，多个所述在线激光除锈清洗装置的激光器在所述钢管的圆周方向上错位布置。

如上所述的在线激光除锈清洗系统，其中，所述在线激光除锈清洗系统还包括分布在多个所述在线激光除锈清洗装置两侧的多个辊子，所述钢管放置在所述辊子上，通过转动所述辊子驱动所述钢管移动。

本实用新型的在线激光除锈清洗装置及系统的特点和优点是：

1、本实用新型的在线激光除锈清洗装置及系统，通过将激光器与支架转动连接，并在各激光器上分别设置支腿和导轮，当不同外径的钢管穿过清洗装置时，钢管会将导轮抬起，同时激光器会绕着其与支架的连接处摆动，从而自动适应不同外径的钢管，在自适应调整过程中，激光器与钢管之间的夹角自然也会随之变化，同时激光器发射的激光束的工作距也会随之变化，实现自动调节激光束的工作距离，从而实现对不同外径钢管的有效除锈清洗；本实用新型与现有手持式激光清洗系统相比，无需人工手持激光器，降低工人的劳动强度，除锈质量稳定性好，与现有半自动化或全自动化激光清洗系统相比，能自动调节以适应不同外径的钢管，无需人工调校，提高生产效率，降低经济成本；

2、本实用新型的在线激光除锈清洗装置及系统，通过设置导轮与钢管滚动接触，能减小摩擦，不会损伤钢管的表面，对钢管起到保护作用；

3、本实用新型的在线激光除锈清洗装置及系统，通过设置弹簧，能进一步提高对激光器的支撑稳定性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型一实施例的在线激光除锈清洗装置处于工作状态的主视图；

图2是图1中在线激光除锈清洗装置处于工作状态的侧视图；

图3是本实用新型的在线激光除锈清洗装置的第一个实施例的示意图；

图4是本实用新型的在线激光除锈清洗装置的第二个实施例的示意图；

图5是本实用新型的在线激光除锈清洗装置的第三个实施例的示意图；

图6是本实用新型的在线激光除锈清洗装置的第四个实施例的示意图；

图7是钢管放置在辊子上的侧视图。

主要元件标号说明：

1、支架；11、穿孔；2、激光器；21、激光束；

3、支腿；31、支杆；4、导轮；5、弹簧；6、转轴；

7、辊子；100、钢管。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，形容词性或副词性修饰语“中心”、“上”和“下”、“顺时针”和“逆时针”、“左”和“右”的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1、图2所示，本实用新型提供一种在线激光除锈清洗装置，该清洗装置能对移动穿过它的钢管100除锈，该清洗装置包括支架1和多个激光器2，例如激光器2为激光枪，支架1内具有供移动的钢管100穿过的穿孔11，图1中的箭头指钢管100的移动方向，该穿孔11并不限于圆形孔，还可以是方形孔、梯形孔、台阶孔或其它形状，只要能供钢管穿行即可；

多个激光器2安装在支架1的一侧，在图1的实施例中多个激光器2安装在支架1的左侧，钢管100在前行过程中依次穿过穿孔11和多个激光器2内侧的空间，多个激光器2围绕钢管100呈环形间隔排列，各激光器2相对于钢管100倾斜设置，各激光器2能转动地与支架1连接，并能绕着其与支架1的连接处摆动，各激光器2的激光发射端朝向钢管100，并能向钢管100的外壁上发射用于除锈的激光束21，较佳地，多个激光器2发射的激光束21在钢管100的外周壁上围成包围钢管100的环形的激光带，在钢管100前行过程中，环形的激光带扫掠清洗钢管的表面，实现对整个钢管100外壁的清洗；

各激光器2与钢管100之间分别设有支腿3，支腿3的一端与激光器2固定连接，支腿3的另一端设有能转动的导轮4；多个激光器2连接的导轮4呈环形间隔排列并构成能与钢管100的外周壁接触配合的导轮组，导轮组的各导轮4在钢管100移动时沿钢管滚动，能对激光器2起到支撑定位的效果，导轮组围成的圆形空间的直径等于钢管100的直径，导轮组围成的圆形空间的中心位于钢管100的中心轴上，导轮组通过外扩或内缩与不同外径的钢管100接触配合，以自动适应不同外径的钢管100，各激光器2在导轮组外扩或内缩时绕着其与支架1的连接处摆动，激光器2通过摆动调节激光束21的工作距离L(如图1所示)，因此本实用新型的除锈清洗装置也可称为导轮式自适应调节工作距的钢管在线激光除锈清洗装置。

本实用新型的在线激光除锈清洗装置，通过将激光器2与支架1转动连接，并在各激光器2上分别设置支腿3和导轮4，当不同外径的钢管100穿过清洗装置时，钢管100会将导轮4抬起，同时激光器2会绕着其与支架1的连接处摆动，从而自动适应不同外径的钢管100，在自适应调整过程中，激光器2与钢管之间的夹角θ自然也会随之变化，同时激光器2发射的激光束21的工作距离L也会随之变化，实现对激光束21工作距离的自动调节，从而实现对不同外径钢管的有效除锈清洗；

另外，通过设置导轮4与钢管100滚动接触，能减小摩擦，不会损伤钢管的表面，对钢管起到保护作用。

本实用新型与现有手持式激光清洗系统相比，除锈清洗装置固定不动，钢管移动，因此无需人工手持激光器，降低工人的劳动强度，除锈质量稳定性好，本实用新型与现有半自动化或全自动化激光清洗系统相比，能自动调节以适应不同外径的钢管，无需人工调校，提高生产效率，降低经济成本。

其中，对于激光器的具体设置数量，可根据钢管外径灵活选择，由于每个激光器的清洗幅面固定，为满足不同直径大小、不同周长的钢管清洗，通常采用多个激光器均布，根据激光器均布的数量，当采用激光枪时，本实用新型的除锈清洗装置可分为三枪均布激光除锈清洗装置(如图3所示)、四枪均布激光除锈清洗装置(如图4所示)、五枪均布激光除锈清洗装置(如图5所示)、六枪均布激光除锈清洗装置(如图6所示)、甚至更多激光枪均布的除锈清洗装置。

如图1所示，在一个实施例中，各支腿3与支架1之间还连接有弹簧5，弹簧5在激光器2带动支腿3摆动时伸长或缩短，通过设置弹簧5，能进一步提高对激光器2的支撑稳定性。

如图1所示，进一步，弹簧5的一端与支腿3的中部连接，弹簧5的另一端伸入穿孔11内，并与穿孔11的内壁连接。具体是，支架1的穿孔11为台阶孔，台阶孔的内径朝靠近激光器2的方向递增，弹簧5的另一端伸入台阶孔的直径较大的一端内部，并与台阶孔内的台阶相连。

如图1所示，在一个实施例中，激光器2相对于钢管100的中心轴倾斜设置，激光器2与钢管100之间的夹角θ在激光器2摆动时增大或减小，具体是，当外径更大的钢管穿过多个激光器2内侧的空间时，激光器2朝远离支架1的方向摆动，激光器2与钢管之间的夹角θ减小，当外径更小的钢管穿过多个激光器2内侧的空间时，激光器2朝靠近支架1的方向摆动，激光器2与钢管之间的夹角θ增大。

如图1所示，在一个实施例中，激光器2与支架1铰接，具体是，各激光器2分别通过一转轴6与支架1能转动地连接，转轴6垂直于钢管100的轴向方向。

如图1至图6所示，在一个实施例中，支架1呈圆盘形，穿孔11的中心轴与支架1的中心轴重合，多个激光器2安装在支架1一端的端部，且多个激光器2的中部与支架1端部的外边缘处能转动地连接，以便于激光器2的摆动。

在一个实施例中，支腿3与激光器2的激光发射端固定连接，结构简单、紧凑。

例如，支腿3通过螺栓与激光器2的激光发射端固定连接，便于拆卸，但本实用新型并不以此为限，支腿3与激光器2还可以通过其他固定连接方式连接，或将二者制作成一体式结构。

如图2至图4所示，在一个实施例中，每个支腿3包括两根支杆31，两根支杆31平行且间隔设置，导轮4位于两根支杆31之间，并通过一销轴与两根支杆31连接。

采用本实用新型的在线激光除锈清洗装置对钢管除锈时，激光器不移动，钢管移动，利用激光的表面除污能力，使多个激光器可以在不同方位清洗钢管表面，相对于化学清洗，其不需任何化学药剂和清洗液，相对于机械清洗，其无研磨、无应力、无耗材，对基体损伤极小，适用范围广，是一种高效、绿色、先进的钢管除锈清洗设备。

另外，本实用新型的除锈清洗装置不仅可以对钢管除锈，还可用来除漆、除油污、除泥污、清除涂层(金属表面几乎所有种类的杂质，包括氧化物、油脂、油渍，氯化物和许多其他有机和无机残留物)，清洁度高(能清除纳米级以下污染微粒)。

本实用新型还提供一种在线激光除锈清洗系统，其包括供钢管依次穿过的多个上述的在线激光除锈清洗装置，多个在线激光除锈清洗装置并排间隔设置，多个在线激光除锈清洗装置的激光器在钢管的圆周方向上错位布置。

当一个清洗装置的激光器发射的激光束无法完全覆盖钢管的外周壁时，通过设置多个清洗装置，并将多个清洗装置的激光器设置为在钢管的圆周方向上错位布置，能实现多个清洗装置的激光器发射的激光束完全覆盖钢管的外周壁，提高除锈清洗效果。

如图1、图7所示，在一个实施例中，在线激光除锈清洗系统还包括分布在多个在线激光除锈清洗装置的两侧的用于运送钢管100的多个辊子7，钢管100放置在辊子7上，通过转动辊子7驱动钢管100移动。辊子7的转动可以通过现有的驱动装置实现，比如采用电机和减速机连接的驱动装置驱动辊子7转动。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (10)

1.一种在线激光除锈清洗装置，用于对钢管除锈，其特征在于，所述在线激光除锈清洗装置包括：

支架，所述支架内具有供移动的钢管穿过的穿孔；

多个激光器，安装在所述支架的一侧，多个所述激光器围绕所述钢管呈环形间隔排列，各所述激光器相对于所述钢管倾斜设置，各所述激光器能转动地与所述支架连接，并能绕着其与所述支架的连接处摆动，各所述激光器的激光发射端朝向所述钢管，并能向所述钢管的外壁上发射用于除锈的激光束，各所述激光器与所述钢管之间分别设有支腿，所述支腿的一端与所述激光器固定连接，所述支腿的另一端设有能转动的导轮；多个所述激光器连接的导轮呈环形间隔排列并构成能与所述钢管的外周壁接触配合的导轮组，所述导轮组的各导轮在所述钢管移动时沿所述钢管滚动，所述导轮组通过外扩或内缩与不同外径的钢管接触配合，各所述激光器在所述导轮组外扩或内缩时摆动，所述激光器通过摆动调节所述激光束的工作距离。

2.如权利要求1所述的在线激光除锈清洗装置，其特征在于，各所述支腿与所述支架之间还连接有弹簧，所述弹簧在所述激光器带动所述支腿摆动时伸长或缩短。

3.如权利要求2所述的在线激光除锈清洗装置，其特征在于，所述弹簧的一端与所述支腿的中部连接，所述弹簧的另一端伸入所述穿孔内，并与所述穿孔的内壁连接。

4.如权利要求1所述的在线激光除锈清洗装置，其特征在于，所述激光器相对于所述钢管的中心轴倾斜设置，所述激光器与所述钢管之间的夹角在所述激光器摆动时增大或减小。

5.如权利要求1所述的在线激光除锈清洗装置，其特征在于，各所述激光器分别通过一转轴与所述支架能转动地连接，所述转轴垂直于所述钢管的轴向方向。

6.如权利要求1所述的在线激光除锈清洗装置，其特征在于，所述支架呈圆盘形，所述穿孔的中心轴与所述支架的中心轴重合，多个所述激光器安装在所述支架一端的端部，且多个所述激光器的中部与所述支架端部的外边缘处能转动地连接。

7.如权利要求1所述的在线激光除锈清洗装置，其特征在于，所述支腿与所述激光器的激光发射端固定连接。

8.如权利要求1所述的在线激光除锈清洗装置，其特征在于，每个所述支腿包括两根支杆，两根所述支杆平行且间隔设置，所述导轮位于两根所述支杆之间，并通过一销轴与两根所述支杆连接。

9.一种在线激光除锈清洗系统，其特征在于，所述在线激光除锈清洗系统包括供钢管依次穿过的多个权利要求1至8任一项所述的在线激光除锈清洗装置，多个所述在线激光除锈清洗装置并排间隔设置，多个所述在线激光除锈清洗装置的激光器在所述钢管的圆周方向上错位布置。

10.如权利要求9所述的在线激光除锈清洗系统，其特征在于，所述在线激光除锈清洗系统还包括分布在多个所述在线激光除锈清洗装置两侧的多个辊子，所述钢管放置在所述辊子上，通过转动所述辊子驱动所述钢管移动。

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