一种光束可转向的激光清洗头、工件内壁清洗装置及其清洗方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于激光微加工技术领域，具体涉及一种光束可转向的激光清洗头、工件内壁清洗装置及其清洗方法，光束可转向的激光清洗头包括：光纤、激光清洗头以及光束转向机构；其中：脉冲激光由光纤传导至激光清洗头内经激光清洗头内部的聚焦机构整形，最终经由聚焦光束出射，所述光束转向机构位于激光清洗头内，用于控制所述聚焦光束以激光清洗头内的旋转中心为轴做旋转运动，以改变聚焦光束的出射方向。本发明专利技术中的光束可转向的激光清洗头通过内部结构的整体旋转实现激光出射方向的改变，实现激光清洗头光纤位置不变时，即可向垂直方向清洗又可向平行方向清洗，使激光清洗头能够适应不同的应用场景。不同的应用场景。不同的应用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种光束可转向的激光清洗头、工件内壁清洗装置及其清洗方法


[0001]本专利技术属于激光微加工
，具体涉及一种光束可转向的激光清洗头、工件内壁清洗装置及其清洗方法。

技术介绍

[0002]激光清洗是近年来新兴的一种清洗方式，激光清洗一般采用脉冲激光器产生脉冲激光，再由光纤传导至激光清洗执行装置，一般称为激光清洗头或者称为激光扫描枪，目前一般的激光清洗头采用准直镜、振镜和聚焦镜组成的系统，激光由光纤出射至准直镜，准直后的光束照射到振镜镜片上，通过镜片的往复振动使激光束摆动，再通过平面场镜汇聚成清洗线，将清洗工件放置清洗线上，移动扫过清洗表面即可完成清洗。
[0003]一般的激光清洗头在结构设计完成后，激光的发射方向就确定了，当不同平面时，必须将照射具整体扭转方向才能对准清洗平面，由于激光清洗头安装有光纤和线束，其折弯半径较大，在狭小空间操作时很容易产生干涉问题。尤其是在清洗瓶体工件内壁时，一般的激光清洗头无法同时实现侧壁和底面的清洗。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种光束可转向的激光清洗头、工件内壁清洗装置及其清洗方法，通过内部结构的整体旋转实现激光出射方向的改变，实现激光清洗头光纤位置不变时，即可向垂直方向清洗又可向平行方向清洗，使激光清洗头能够适应不同的应用场景。与此同时，在清洗瓶体时，配合清洗工装即可快速实现瓶体侧壁、斜面和底面的去污，具有一定的实际意义。
[0005]本专利技术为解决这一问题所采取的技术方案是：
[0006]一种光束可转向的激光清洗头，包括：
[0007]光纤、激光清洗头以及光束转向机构；
[0008]其中：脉冲激光由光纤传导至激光清洗头内经激光清洗头内部的聚焦机构整形，最终经由聚焦光束出射，所述光束转向机构位于激光清洗头内，用于控制所述聚焦光束以激光清洗头内的旋转中心为轴做旋转运动，以改变聚焦光束的出射方向。
[0009]优选的，所述激光清洗头包括：
[0010]固定壳体，其为一侧开放的中空柱形壳体结构；
[0011]活动壳体，其转动装配在所述固定壳体的开放端并与所述固定壳体构成一个完整的激光清洗头外壳；
[0012]准直镜外壳，其固定装配在所述固定壳体的侧壁上并与所述固定壳体的内部连通，所述准直镜外壳的中轴线与固定壳体的径向重合，所述准直镜外壳内设有准直镜组件，所述准直镜组件位于光纤出口方向的光轴上；
[0013]连接外部激光器的所述光纤中的激光通过准直镜组件，再通过固定壳体和活动壳
体内部的聚焦机构整形，最终经由聚焦光束出射。
[0014]进一步优选的，所述聚焦机构包括：
[0015]反射镜组件，其数量至少为两个，其装配在固定壳体、和/或活动壳体上；
[0016]振镜组件，其包括振镜镜片和振镜电机，所述振镜镜片装配在振镜电机上跟随活动壳体做旋转运动；
[0017]聚焦镜，其装配在活动壳体上跟随活动壳体做旋转运动；
[0018]准直光束由所述准直镜组件出射，依次通过各个反射镜组件反射，到达振镜镜片后入射到聚焦镜上，所述聚焦镜将激光聚焦得到聚焦光束，最终形成焦点的扫描轨迹。
[0019]进一步优选的，所述反射镜组件包括：
[0020]第一反射镜组件，其装配在固定壳体；
[0021]第二反射镜组件，其装配在活动壳体上跟随活动壳体做旋转运动；
[0022]准直光束由所述准直镜组件出射，依次通过第一反射镜组件、第二反射镜组件反射，到达振镜镜片后入射到聚焦镜上，所述聚焦镜将激光聚焦得到聚焦光束，最终形成焦点的扫描轨迹。即，准直光束由所述准直镜组件出射，通过第一反射镜组件反射，入射到第二反射镜组件，再经第二反射镜组件反射，到达振镜镜片，振镜镜片摆动扫描，微小改变准直光束的出射方向，并入射到聚焦镜上，聚焦镜将激光聚焦得到聚焦光束，最终形成焦点的扫描轨迹。
[0023]进一步优选的，所述的准直光束呈柱状，所述第一反射镜组件、第二反射镜组件分别位于从动齿轮中心孔的前、后方，所述的准直镜组件的出光轴与所述的第一折射镜呈45
°
夹角，所述从动齿轮中空结构的中心轴线对准第一反射镜组件，并与准直镜组件的出光轴呈90
°
夹角，所述从动齿轮9的中空结构与固定壳体3内部出射的准直光束11同轴。
[0024]进一步优选的，所述第二反射镜组件的中心在准直光束的轴心上，所述第二反射镜组件对准所述从动齿轮中空结构的中心轴线，并与中心轴线呈45
°
夹角，所述第二反射镜组件的入射光和反射光呈90
°
夹角，所述振镜组件的振镜镜片中心对准所述第二反射镜组件，并与所述的从动齿轮中空结构的中心轴线呈90
°
夹角，所述聚焦镜对准所述振镜组件的振镜镜片中心。
[0025]进一步优选的，所述固定壳体上还固定装配有固定盖板，所述固定盖板面向活动壳体的一侧还安装至少两个用于限位的限位传感器。
[0026]进一步优选的，所述固定盖板面向活动壳体的一侧上安装有第一限位传感器和第二限位传感器。
[0027]进一步优选的，所述光束转向机构包括：
[0028]从动齿轮，其中心孔朝一侧延伸形成有空心的中空结构，所述从动齿轮通过轴承装配在固定盖板上，所述中空结构作为活动壳体的旋转中心使得活动壳体跟随从动齿轮做旋转运动；所述中空结构为旋转轴
[0029]驱动组件，其包括驱动电机和安装其轴上的驱动齿轮，所述驱动电机固定装配在固定壳体内部，所述驱动齿轮和从动齿轮相互啮合。
[0030]进一步优选的，所述的活动壳体通过夹紧结构夹紧连接振镜电机凸出固定壳体的部分，所述振镜电机与固定壳体和固定盖板间留有缝隙，所述的振镜镜片安装在振镜电机上。
[0031]进一步优选的，所述的固定盖板上开设有用于避空振镜电机和振镜镜片的的半环状长孔，使得所述振镜组件转动时固定盖板不会对其发生干涉。
[0032]本专利技术的第二个专利技术目的在于：还提供了一种搭载有上述所述的光束可转向的激光清洗头的工件内壁清洗装置，包括连接在所述的光纤入口的激光清洗机、与所述激光清洗头内部驱动电机电信号连接的控制组件以及用于夹持一种光束可转向的激光清洗头的机械臂组件。
[0033]优选的，所述机械臂组件包括：
[0034]加长杆，其末端安装有光纤和电缆护铠，所述加长杆通过加长杆夹块夹持安装在机械臂上；
[0035]机械臂结构，其包括机械臂支撑梁和机械臂底座，所述机械臂支撑梁通过机械臂支撑柱支撑，所述机械臂支撑柱底部侧面设置有加强侧支柱，所述机械臂支撑梁用于吊装机械臂，所述机械臂支撑梁上还安装有绕线拖链盘；
[0036]夹紧结构，其包括相对设置的双层夹紧爪和单层夹紧爪，待清洗瓶体中心对准机械臂底座的中心，通过双层夹紧爪和单层夹紧爪夹紧，双层夹紧爪和单层夹紧爪夹紧通过夹紧电缸驱动，夹紧电缸安装在夹紧电缸支架上。
[0037]所述的机械本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光束可转向的激光清洗头，其特征在于：包括：光纤(1)、激光清洗头以及光束转向机构；其中：脉冲激光由光纤(1)传导至激光清洗头内经激光清洗头内部的聚焦机构整形，最终经由聚焦光束(4)出射，所述光束转向机构位于激光清洗头内，用于控制所述聚焦光束(4)以其旋转中心为轴做旋转运动，以改变聚焦光束(4)的出射方向。2.根据权利要求1所述的一种光束可转向的激光清洗头，其特征在于：所述激光清洗头包括：固定壳体(3)，其为一侧开放的中空柱形壳体结构；活动壳体(6)，其转动装配在所述固定壳体(3)的开放端并与所述固定壳体(3)构成一个完整的激光清洗头外壳；准直镜外壳(2)，其固定装配在所述固定壳体(3)的侧壁上并与所述固定壳体(3)的内部连通，所述准直镜外壳(2)内设有准直镜组件(7)，所述准直镜组件(7)位于光纤(1)出口方向的光轴上；连接外部激光器的所述光纤(1)中的激光通过准直镜组件(7)，再通过固定壳体(3)和活动壳体(6)内部的聚焦机构整形，最终经由聚焦光束(4)出射。3.根据权利要求2所述的一种光束可转向的激光清洗头，其特征在于：所述聚焦机构包括：反射镜组件，其数量至少为两个，其装配在固定壳体(3)、和/或活动壳体(6)上；振镜组件，其包括振镜镜片(10)和振镜电机(17)，所述振镜镜片(10)装配在振镜电机(17)上并跟随活动壳体(6)做旋转运动；聚焦镜(8)，其装配在活动壳体(6)上跟随活动壳体(6)做旋转运动；准直光束(11)由所述准直镜组件(7)出射，依次通过各个反射镜组件反射，到达振镜镜片(10)后入射到聚焦镜(8)上，所述聚焦镜(8)将激光聚焦得到聚焦光束(4)，最终形成焦点的扫描轨迹(5)。4.根据权利要求3所述的一种光束可转向的激光清洗头，其特征在于：所述反射镜组件包括：第一反射镜组件(16)，其装配在固定壳体(3)；第二反射镜组件(12)，其装配在活动壳体(6)上跟随活动壳体(6)做旋转运动；准直光束(11)由所述准直镜组件(7)出射，依次通过第一反射镜组件(16)、第二反射镜组件(12)反射，到达振镜镜片(10)后入射到聚焦镜(8)上，所述聚焦镜(8)将激光聚焦得到聚焦光束(4)，最终形成焦点的扫描轨迹(5)。5.根据权利要求4所述的一种光束可转向的激光清洗头，其特征在于：所述的准直光束(11)呈柱状，所述的准直镜组件(7)的出光轴与所述的第一折射镜呈45
°
夹角，所述从动齿轮中空结构的中心轴线对准第一反射镜组件(16)，并与准直镜组件(7)的出光轴呈90
°
夹角。6.根据权利要求5所述的一种光束可转向的激光清洗头，其特征在于：所述第二反射镜组件(12)对准所述从动齿轮中空结构的中心轴线，并与中心轴线呈45
°
夹角，所述第二反射镜组件(12)的入射光和反射光呈90
°
夹角，所述振镜组件的振镜镜片(10)中心对准所述第二反射镜组件(12)，所述聚焦镜(8)对准所述振镜组件的振镜镜片(10)中心。
7.根据权利要求3所述的一种光束可转向的激光清洗头，其特征在于：所述固定壳体(3)上还固定装配有固定盖板(13)，所述固定盖板(13)面向活动壳体(6)的一侧还安装至少两个用于限位的限位传感器。8.根据权利要求7所述的一种光束可转向的激光清洗头，其特征在于：所述光束转向机构包括：从动齿轮(9)，其中心孔朝一侧延伸形成有中空结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁涛，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：