申请/专利权人：武汉武钢华工激光大型装备有限公司

申请日：2018-08-08

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN109078936B

主分类号：B08B9/051

分类号：B08B9/051;B08B9/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2019.01.18#实质审查的生效;2018.12.25#公开

摘要：本发明提供了一种自旋式激光清洗头，包括聚焦镜、旋转镜头组件以及驱动旋转镜头组件旋转的驱动组件，所述驱动组件具有供所述聚焦镜聚焦后激光通过的轴向通孔，且轴向通孔贯通驱动组件的驱动轴，所述旋转镜头组件的进光口、所述驱动组件的轴向通孔及聚焦镜的中心均位于同一直线上，所述旋转镜头组件的出光口与所述驱动组件的驱动轴呈一定夹角布置。本发明结构简单，通过驱动组件驱动旋转镜头组件周向旋转，从而可将激光束分散到圆周上，同时可配合管道机器人的进给，扫描出螺旋线，实现对整个环形管道内壁的除漆、除锈等激光清洗的目的，操作简单且清洗效率高。

主权项：1.一种自旋式激光清洗头，其特征在于：包括聚焦镜、旋转镜头组件以及驱动旋转镜头组件旋转的驱动组件，所述驱动组件具有供所述聚焦镜聚焦后激光通过的轴向通孔，且轴向通孔贯通驱动组件的驱动轴，所述旋转镜头组件的进光口、所述驱动组件的轴向通孔及聚焦镜的中心均位于同一直线上，所述旋转镜头组件的出光口与所述驱动组件的驱动轴呈一定夹角布置；所述驱动组件的进光侧设置有用于调节激光焦距的变焦组件，所述聚焦镜设置在所述变焦组件上；所述旋转镜头组件包括镜腔、反射镜和保护盖，所述反射镜设置在所述镜腔内，所述旋转镜头组件的进光口设置在所述反射镜的入射光线路上，所述旋转镜头组件的进光口处设置有用于固定所述驱动组件的驱动轴的夹块，所述保护盖连接在所述镜腔上，所述旋转镜头组件出光口设置在所述保护盖上，且出光口位于所述反射镜的反射光线路上。

全文数据：一种自旋式激光清洗头及激光清洗装置技术领域本发明属于激光清洗技术领域，具体涉及一种自旋式激光清洗头及激光清洗装置，用于对环形管道内壁的清洗。背景技术传统清洗工业有各种各样的清洗方式，多是利用化学药剂和机械方法进行清洗，在我国环境保护法规要求越来越严格、人们环保和安全意识日益增强的今天，工业生产清洗中可以使用的化学药品种类已变得越来越少，而激光清洗具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点，被认为是最可靠、最有效的解决办法，同时，激光清洗可以解决采用传统清洗方式无法解决的问题。随着激光清洗技术的日益普及，各种专用设备的清洗要求也随之而生，管道内壁清洗就是其中的一种，其需要一种激光清洗设备深入到管道内部，对整个环形内壁进行激光清洗，而现有的激光清洗设备一般是用于清洗平面或曲面，若将现有的激光清洗设备用于环形管道内壁的清洗，则需要不断的转动环形管道或激光清洗设备，操作复杂，清洗效率低。发明内容本发明的目的是克服现有激光清洗设备不适用于清洗环形管道内壁的问题。为此，本发明提供了一种自旋式激光清洗头，包括聚焦镜、旋转镜头组件以及驱动旋转镜头组件旋转的驱动组件，所述驱动组件具有供所述聚焦镜聚焦后激光通过的轴向通孔，且轴向通孔贯通驱动组件的驱动轴，所述旋转镜头组件的进光口、所述驱动组件的轴向通孔及聚焦镜的中心均位于同一直线上，所述旋转镜头组件的出光口与所述驱动组件的驱动轴呈一定夹角布置。进一步的，所述驱动组件的进光侧设置有用于调节激光焦距的变焦组件，所述聚焦镜设置在所述变焦组件上。进一步的，所述变焦组件包括直驱电机、导杆、镜架和转筒，所述导杆连接在所述直驱电机的固定部，所述转筒连接在所述直驱电机的旋转部，所述镜架套接在所述导杆上，所述聚焦镜固定在所述镜架上，所述转筒的侧壁上沿其轴向方向设有螺旋导槽，所述镜架通过导柱与所述螺旋导槽连接。进一步的，所述驱动组件和直驱电机的固定部之间连接有保护套，所述导杆、镜架和转筒均设置在所述保护套内。进一步的，所述旋转镜头组件包括镜腔、反射镜和保护盖，所述反射镜设置在所述镜腔内，所述旋转镜头组件的进光口设置在所述反射镜的入射光线路上，所述旋转镜头组件的进光口处设置有用于固定所述驱动组件的驱动轴的夹块，所述保护盖连接在所述镜腔上，所述旋转镜头组件出光口设置在所述保护盖上，且出光口位于所述反射镜的反射光线路上。进一步的，所述反射镜通过镜盖固定在所述镜腔内，且所述反射镜与所述镜腔内的入射光线呈45°角设置，所述进光口和所述出光口垂直布置。进一步的，所述镜腔内的反射光线路上通过压环固定设置有保护镜。进一步的，所述镜腔上设置有用于向保护盖内通入压缩空气的气嘴，所述气嘴上设有单向阀。进一步的，所述驱动组件包括空心轴电机，以及包裹在空心轴电机外部的壳体。另外，本发明还提供了一种激光清洗装置，包括如上述自旋式激光清洗头，用于在管道内壁爬行的管道机器人，以及激光器，所述自旋式激光清洗头和激光器均设置在所述管道机器人上，且所述激光器的激光发射口、聚焦镜和旋转镜头组件的进光口同轴布置。与现有技术相比，本发明的有益效果：1本发明提供的这种自旋式激光清洗头结构简单，通过驱动组件驱动旋转镜头组件周向旋转，从而可将激光束分散到圆周上，同时可配合管道机器人的进给，扫描出螺旋线，实现对整个环形管道内壁的除漆、除锈等激光清洗的目的，操作简单且清洗效率高。2本发明提供的这种自旋式激光清洗头通过设置变焦组件改变激光束聚焦点的位置，使其能适合于各种在加工范围内的不同直径管道，扩大了该自旋式激光清洗头的适用范围。以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。附图说明图1是本发明自旋式激光清洗头的爆炸图；图2是本发明中旋转镜头组件的结构示意图。附图标记说明：1、直驱电机；2、保护套；3、导杆；4、镜架；5、聚焦镜；6、转筒；7、后盖；8、侧盖；9、外罩；10、空心轴电机；11、前盖；12、旋转镜头组件；13、镜腔；14、反射镜；15、镜盖；16、保护镜；17、压环；18、保护盖；19、出光口；20、气嘴；21、进光口；22、夹块；23、螺旋导槽。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它实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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发明和简化描述，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发明的限制。如图1和图2所示，本实施例提供了一种自旋式激光清洗头，包括聚焦镜5、旋转镜头组件12以及驱动旋转镜头组件12旋转的驱动组件，所述驱动组件具有供所述聚焦镜5聚焦后激光通过的轴向通孔，且轴向通孔贯通驱动组件的驱动轴，所述旋转镜头组件12的进光口21、所述驱动组件的轴向通孔及聚焦镜5的中心均位于同一直线上，所述旋转镜头组件12的出光口与所述驱动组件的驱动轴呈一定夹角布置。该自旋式激光清洗头在工作时，根据管道内壁直径，选择合适的聚焦镜5并选择合适的聚焦点位置，激光束经过聚焦镜5聚焦后穿过驱动组件的轴向通孔并由其驱动轴射入旋转镜头组件12的进光口21，而由于旋转镜头组件12的出光口与所述驱动组件的驱动轴之间有一定夹角，由旋转镜头组件12射出的激光束偏离旋转镜头组件12的旋转轴线，通过调整适宜的出光夹角范围，即可使得由旋转镜头组件12的出光口19射出的激光束射到管道内壁上，与此同时，驱动组件的驱动轴驱动旋转镜头组件12绕管道周向转动，从而使得激光束的路线扫描到整个管道的圆周内壁上，达到清洗环形管道内壁的目的。在上述实施例基础上进一步优化的实施方式，如图1所示，为了使得该激光清洗头能变焦距适应不同直径的管道，所述驱动组件的进光侧设置有用于调节激光焦距的变焦组件，所述聚焦镜5设置在所述变焦组件上，通过变焦组件改变聚焦镜的位置，即改变激光束聚焦点的位置，使得激光束能扫描到不同直径的管道内壁上，扩大了该激光清洗头的适用范围；而需要清洗的管道内壁超过变焦范围时，则可更换合适的聚焦镜。具体的，所述变焦组件包括直驱电机1、导杆3、镜架4和转筒6，所述导杆3连接在所述直驱电机1的固定部，所述转筒6连接在所述直驱电机1的旋转部，所述镜架4套接在所述导杆3上，所述聚焦镜5固定在所述镜架4上，所述转筒6的侧壁上沿其轴向方向设有螺旋导槽23，所述镜架4通过导柱与所述螺旋导槽23连接；激光束穿过直驱电机1的中空孔由聚焦镜5进行聚焦，当需要进行变焦时，直驱电机1带动转筒6一起旋转，与此同时，由于转筒6上的螺旋导槽23的导向作用和导杆3的约束，装载聚焦镜5的镜架4会在导杆3上向前（即图1中左边）或向后（即图1中右边）移动，从而达到改变激光束聚焦点位置的目的，实现对聚焦镜5的电动变焦。进一步的，所述驱动组件和直驱电机1的固定部之间连接有保护套2，所述导杆3、镜架4和转筒6均设置在所述保护套2内，保护套2的设置一方面对其内部的零件起保护作用，另一方面通过保护套2内壁对激光束聚焦，避免激光束扩散。细化的实施方式，如图2所示，所述旋转镜头组件12包括镜腔13、反射镜14和保护盖18，所述反射镜14设置在所述镜腔13内，所述旋转镜头组件12的进光口21设置在所述反射镜14的入射光线路上，所述旋转镜头组件12的进光口21处设置有用于固定所述驱动组件的驱动轴的夹块22，驱动组件的驱动轴轴线与所述反射镜14的入射光线路平行布置，所述保护盖18连接在所述镜腔13上，所述旋转镜头组件12的出光口19设置在所述保护盖18上，且出光口19位于所述反射镜14的反射光线路上；由聚焦镜5聚焦后的激光束穿过驱动组件后从旋转镜头组件12的进光口21射入镜腔13中，激光束在镜腔13内部传播并通过反射镜14的反射改变激光束的路径后从朝向管道内壁的出光口19射出，使激光束聚焦在管道内壁而达到清洗管道内壁的效果。进一步的，所述反射镜14通过镜盖15固定在所述镜腔13内，且所述反射镜14与所述镜腔13内的入射光线呈45°角设置，所述进光口21和所述出光口19垂直布置，从而可使得激光束垂直射向管道内壁。优化的，所述镜腔13内的反射光线路上通过压环17固定设置有保护镜16，避免激光清洗作业中产生的污物烟尘进入镜腔13。进一步的，为了避免在清洗过程中镜腔13内部受污物烟尘污染，所述镜腔13上设置有用于向保护盖18内通入压缩空气的气嘴20，在激光束射入镜腔13同时伴随激光束一起通过干净压缩空气，压缩空气从气嘴20充入保护盖18内，使得保护盖18内充满正压，保证在进行激光清洗作业时，被激光束打掉的污物烟尘不会进入到保护盖18内部；同时，所述气嘴20上设有单向阀，当发生意外压缩空气中断或停止作业时，可关闭单向阀，保护镜腔13内部不受污物烟尘污染。当然，本实施例中的旋转镜头组件12经过平衡设计，在理想情况下工作时不会对驱动组件产生额外径向压力。而如图1所示，所述驱动组件包括空心轴电机10，以及包裹在空心轴电机10外部的壳体，空心轴电机10的驱动轴夹持固定在镜腔13中，驱动旋转镜头组件12周向旋转，所述壳体由后盖7、前盖11和侧盖8以及外罩9用螺钉连接在一起构成。在对管道内壁进行清洗时，可将上述实施例提供的自旋式激光清洗头与激光器一起安装于可在管道内壁爬行的管道机器人上，所述激光器的激光发射口、聚焦镜5和旋转镜头组件12的进光口21均位于管道的轴线上，激光器发射出的激光束经聚焦镜5聚焦后射入旋转镜头组件12，并在旋转镜头组件12中通过反射镜14改变方向后向管道内壁射出，通过驱动组件驱动旋转镜头组件12周向旋转，从而将激光束分散到管道内壁圆周上，同时由管道机器人推动自旋式激光清洗头和激光器在管道内前行，从而使得激光束在管道内扫描形成螺旋线，进而达到清洗整个管道内壁的效果，操作简单且清洗效率高。综上所述，本发明提供的这种自旋式激光清洗头结构简单，通过驱动组件驱动旋转镜头组件周向旋转，从而可将激光束分散到圆周上，同时可配合管道机器人的进给，扫描出螺旋线，实现对整个环形管道内壁的除漆、除锈等激光清洗的目的，操作简单且清洗效率高。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种自旋式激光清洗头，其特征在于：包括聚焦镜、旋转镜头组件以及驱动旋转镜头组件旋转的驱动组件，所述驱动组件具有供所述聚焦镜聚焦后激光通过的轴向通孔，且轴向通孔贯通驱动组件的驱动轴，所述旋转镜头组件的进光口、所述驱动组件的轴向通孔及聚焦镜的中心均位于同一直线上，所述旋转镜头组件的出光口与所述驱动组件的驱动轴呈一定夹角布置。2.如权利要求1所述的自旋式激光清洗头，其特征在于：所述驱动组件的进光侧设置有用于调节激光焦距的变焦组件，所述聚焦镜设置在所述变焦组件上。3.如权利要求2所述的自旋式激光清洗头，其特征在于：所述变焦组件包括直驱电机、导杆、镜架和转筒，所述导杆连接在所述直驱电机的固定部，所述转筒连接在所述直驱电机的旋转部，所述镜架套接在所述导杆上，所述聚焦镜固定在所述镜架上，所述转筒的侧壁上沿其轴向方向设有螺旋导槽，所述镜架通过导柱与所述螺旋导槽连接。4.如权利要求3所述的自旋式激光清洗头，其特征在于：所述驱动组件和直驱电机的固定部之间连接有保护套，所述导杆、镜架和转筒均设置在所述保护套内。5.如权利要求1所述的自旋式激光清洗头，其特征在于：所述旋转镜头组件包括镜腔、反射镜和保护盖，所述反射镜设置在所述镜腔内，所述旋转镜头组件的进光口设置在所述反射镜的入射光线路上，所述旋转镜头组件的进光口处设置有用于固定所述驱动组件的驱动轴的夹块，所述保护盖连接在所述镜腔上，所述旋转镜头组件出光口设置在所述保护盖上，且出光口位于所述反射镜的反射光线路上。6.如权利要求5所述的自旋式激光清洗头，其特征在于：所述反射镜通过镜盖固定在所述镜腔内，且所述反射镜与所述镜腔内的入射光线呈45°角设置，所述进光口和所述出光口垂直布置。7.如权利要求5所述的自旋式激光清洗头，其特征在于：所述镜腔内的反射光线路上通过压环固定设置有保护镜。8.如权利要求5所述的自旋式激光清洗头，其特征在于：所述镜腔上设置有用于向保护盖内通入压缩空气的气嘴，所述气嘴上设有单向阀。9.如权利要求1所述的自旋式激光清洗头，其特征在于：所述驱动组件包括空心轴电机，以及包裹在空心轴电机外部的壳体。10.一种激光清洗装置，其特征在于：包括如权利要求1～9任一项所述的自旋式激光清洗头，用于在管道内壁爬行的管道机器人，以及激光器，所述自旋式激光清洗头和激光器均设置在所述管道机器人上，且所述激光器的激光发射口、聚焦镜和旋转镜头组件的进光口同轴布置。

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