專利名稱：一種橡膠模具激光清洗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光清洗技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種橡膠模具激光清洗系統(tǒng)，用于對(duì)橡膠模具表面的清洗，同時(shí)也可應(yīng)用于石材、金屬等物體表面的污垢、銹跡、油漆以及溶劑殘留物的清洗。
背景技術(shù)：
橡膠模具基材通常為金屬材料，較常用的為鋁或鋼，一副金屬模具生產(chǎn)一定數(shù)量的橡膠制品后，橡膠顆粒污垢會(huì)附著在模具表面，導(dǎo)致生產(chǎn)出的橡膠制品表面粗糙，影響產(chǎn)品質(zhì)量，且不易從模具中取出。因此，模具使用一段時(shí)間之后必須進(jìn)行清洗。
傳統(tǒng)的清洗方式主要有噴砂清洗、超聲波清洗和干冰清洗。噴砂清洗費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且高速噴砂容易對(duì)模具表面造成損傷。超聲波清洗將模具放入水或溶劑中，利用超聲波振動(dòng)沖擊去除污垢，操作麻煩，成本較高。干冰清洗是對(duì)模具噴灑干冰，模具基材與污垢熱脹冷縮程度不一致使污垢脫落，清洗成本高，操作不方便，且比較費(fèi)時(shí)。激光清洗是采用高峰值功率脈沖激光照射模具表面，使表面附著的污垢急劇升溫氣化，在機(jī)體和污垢之間形成微爆炸振動(dòng)沖擊，使污垢從金屬材料表面脫落，達(dá)到清潔基體的目的。與上述幾種傳統(tǒng)清洗方式相比，激光清洗具有以下特點(diǎn)激光清洗為非接觸式清洗，設(shè)置合適的激光功率參數(shù)，可以在去除表面污垢的同時(shí)不會(huì)損傷基材表面。清洗過程不需要清潔液或化學(xué)溶劑，不會(huì)造成環(huán)境污染。激光清洗高溫模具可以直接清洗，不需要等待模具冷卻，操作方便，參數(shù)設(shè)置容易，可實(shí)現(xiàn)柔性化和自動(dòng)化清洗。中國(guó)專利CN1817549A公開了一種便攜式的激光清洗系統(tǒng)，其采用光纖激光器作為清洗光源，產(chǎn)生的激光通過光纖傳輸?shù)角逑垂ぷ黝^上，在工作頭上的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光路轉(zhuǎn)換后輸出進(jìn)行清洗。該系統(tǒng)由于采用光纖激光器，產(chǎn)生的激光功率不會(huì)很大，而且光纖傳輸耦合會(huì)對(duì)激光功率有較大損耗，在清洗橡膠模具這種需要大功率高效清洗的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合不太適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種橡膠模具激光清洗系統(tǒng)，能夠提高激光功率，且避免通過光纖傳輸導(dǎo)致的耦合損耗，從而實(shí)現(xiàn)手持或機(jī)械手夾持的便攜式加工，完成對(duì)橡膠模具的高效清洗。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為一種橡膠模具激光清洗系統(tǒng)，其特征在于它包括激光清洗頭和激光控制系統(tǒng)；
激光清洗頭包括激光器和擴(kuò)束鏡，擴(kuò)束鏡的輸出光方向設(shè)有掃描振鏡，掃描振鏡的反射光路上設(shè)有聚焦透鏡，聚焦透鏡的光路輸出端用于清洗物品；所述的激光器包括在光路上依次設(shè)置的全反射鏡、聲光調(diào)Q開關(guān)、半導(dǎo)體泵浦模塊和輸出鏡；
激光器的出光開關(guān)、聲光調(diào)Q開關(guān)的調(diào)Q驅(qū)動(dòng)模塊、半導(dǎo)體泵浦模塊的電源、以及掃描振鏡的驅(qū)動(dòng)單元分別由激光控制系統(tǒng)控制。
按上述方案，所述的半導(dǎo)體泵浦模塊和輸出鏡之間的主光路還設(shè)有由第二聲光調(diào)Q開關(guān)。按上述方案，所述的擴(kuò)束鏡與掃描振鏡之間設(shè)有45°全反射鏡，45°全反射鏡與主光路成45°角放置,掃描振鏡與主光路成45°角放置。按上述方案，所述的激光控制系統(tǒng)包括相互連接的嵌入式微控制器和D/A轉(zhuǎn)換單元，嵌入式微控制器用于接收出光開關(guān)的信號(hào)以啟動(dòng)半導(dǎo)體泵浦模塊的電源、調(diào)節(jié)調(diào)Q驅(qū)動(dòng)模塊、以及驅(qū)動(dòng)掃描振鏡的驅(qū)動(dòng)單元。按上述方案，所述的激光清洗頭設(shè)置在殼體內(nèi)構(gòu)成清洗加工頭，清洗加工頭的前端設(shè)有保護(hù)罩。
按上述方案，所述的保護(hù)罩內(nèi)連有氣管，氣管的輸入端連接有由激光控制系統(tǒng)控制的高壓風(fēng)機(jī)。按上述方案，所述的清洗加工頭內(nèi)通有冷卻水管，冷卻水管通過出水管和回水管與冷水機(jī)連接，冷水機(jī)由激光控制系統(tǒng)控制。按上述方案，所述的清洗加工頭下端設(shè)有把手。本發(fā)明的有益效果為
I、本發(fā)明采用半導(dǎo)體泵浦固體脈沖激光器，并將其集成于清洗加工頭上，通過聲光調(diào)Q的方式提高激光輸出功率，而且沒有通過光纖傳輸導(dǎo)致的耦合損耗，從而可以實(shí)現(xiàn)手持或機(jī)械手夾持的便攜式加工，完成對(duì)橡膠模具的高效清洗。2、半導(dǎo)體泵浦模塊與輸出鏡之間增設(shè)第二聲光調(diào)Q開關(guān)，可提高半導(dǎo)體泵浦模塊輸出激光的功率。3、通過增設(shè)45°全反射鏡，使得入射光與出射光平行，便于操作。4、高壓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流通過氣管到保護(hù)罩內(nèi)，與激光束同軸吹出，氣流阻隔激光清洗產(chǎn)生的飛濺物，以保護(hù)聚焦鏡不受污染。5、冷水機(jī)通過出水管、回水管與清洗加工頭中的冷卻水管相連，對(duì)半導(dǎo)體泵浦模塊和聲光調(diào)Q開關(guān)進(jìn)行冷卻。6、清洗加工頭上裝有把手，可供手持或機(jī)械夾具夾持，便于操作。7、本發(fā)明用于橡膠模具的激光清洗機(jī)設(shè)計(jì)小型化激光器放置在清洗加工頭中，激光輸出功率高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、清洗速度快、效果好，適合于橡膠模具的在線清洗，也可推廣應(yīng)用于石材、墻體表面去污，金屬零件表面銹跡和氧化物去除以及油漆、溶劑清洗。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例一的系統(tǒng)構(gòu)成圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的激光清洗頭的構(gòu)成示意圖。圖3為本發(fā)明采用的激光器結(jié)構(gòu)形式一的示意圖。圖4為本發(fā)明采用的激光器結(jié)構(gòu)形式二的示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例一的激光控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖中1.控制機(jī)柜、2.清洗加工頭、3.物品、4.保護(hù)罩、5.激光束、6.聚焦鏡、7.45°反射鏡、8.擴(kuò)束鏡、9.激光器、9. I.全反鏡、9. 2.聲光調(diào)Q開關(guān)、9. 3.半導(dǎo)體泵浦模塊、9. 4.輸出鏡、9. 5.第二聲光調(diào)Q開關(guān)、10.掃描振鏡、11.把手、12.出光開關(guān)、13.連接電纜、14.氣管、15.出水管、16.回水管、17.冷水機(jī)、18.激光控制系統(tǒng)、19.高壓風(fēng)機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例一
圖I為本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)構(gòu)成圖，它包括激光清洗頭和激光控制系統(tǒng)18 ;激光清洗頭包括激光器9和擴(kuò)束鏡8，擴(kuò)束鏡8的輸出光方向設(shè)有45°全反射鏡7，45°全反射鏡7的反射光路上設(shè)有掃描振鏡10，掃描振鏡10的反射光路上設(shè)有聚焦透鏡6，聚焦透鏡6的光路輸出端輸出激光束5用于清洗物品3。45°全反射鏡與主光路成45°角放置,掃描振鏡與主光路成45°角放置。激光清洗頭設(shè)置在殼體內(nèi)構(gòu)成清洗加工頭2，清洗加工頭2的前端設(shè)有保護(hù)罩4，下端設(shè)有把手11。保護(hù)罩4內(nèi)連有氣管14，氣管14的輸入端連接有由激光控制系統(tǒng)18控制的高壓風(fēng)機(jī)19，高壓風(fēng)機(jī)19通過氣管14吹保護(hù)氣到保護(hù)罩4內(nèi)，從·加工口沿激光束5方向吹出，保護(hù)聚焦鏡6免受清洗產(chǎn)生的污物污染。清洗加工頭2內(nèi)通有冷卻水管，冷卻水管通過出水管15和回水管16與冷水機(jī)17連接，冷水機(jī)17由激光控制系統(tǒng)18控制。激光清洗頭上設(shè)有出光開關(guān)12，出光開關(guān)12通過電纜13與激光控制系統(tǒng)18連接。激光控制系統(tǒng)18、冷水機(jī)17、聞壓風(fēng)機(jī)19設(shè)直在控制機(jī)柜I中。所述的激光器9可包含2種結(jié)構(gòu)形式如圖3所示的第一種結(jié)構(gòu)包括在光路上依次設(shè)置的全反射鏡9. I、聲光調(diào)Q開關(guān)9. 2、半導(dǎo)體泵浦模塊9. 3和輸出鏡9. 4 ;如圖4所示的第二種結(jié)構(gòu)包括在光路上依次設(shè)置的全反射鏡9. I、聲光調(diào)Q開關(guān)9. 2、半導(dǎo)體泵浦模塊9. 3、第二聲光調(diào)Q開關(guān)9. 5和輸出鏡9. 4。其中所有器件光軸同軸，聲光調(diào)Q開關(guān)9. 2和第二聲光調(diào)Q開關(guān)9. 5均可為單頭或雙頭開關(guān)，半導(dǎo)體泵浦模塊9. 3為連續(xù)泵浦模塊，泵浦產(chǎn)生連續(xù)激光通過聲光Q開關(guān)28調(diào)Q輸出脈沖激光。激光器的出光開關(guān)、聲光調(diào)Q開關(guān)的調(diào)Q驅(qū)動(dòng)模塊、半導(dǎo)體泵浦模塊的電源、以及掃描振鏡的驅(qū)動(dòng)單元分別由激光控制系統(tǒng)控制。激光控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示，包括相互連接的嵌入式微控制器和D/A轉(zhuǎn)換單元，嵌入式微控制器用于接收出光開關(guān)的信號(hào)以啟動(dòng)半導(dǎo)體泵浦模塊的電源、調(diào)節(jié)調(diào)Q驅(qū)動(dòng)模塊、以及驅(qū)動(dòng)掃描振鏡的驅(qū)動(dòng)單元?？蛇x的，激光控制系統(tǒng)還可以包括按鍵顯示單元，與嵌入式微控制器連接。系統(tǒng)采用嵌入式微控制器作為控制單元，通過按鍵顯示單元進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和清洗工作模式選擇，嵌入式微控制器根據(jù)設(shè)定的參數(shù)通過D/A轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成兩路模擬電壓信號(hào)，一路模擬電壓信號(hào)控制半導(dǎo)體泵浦的電源，半導(dǎo)體泵浦的電源給半導(dǎo)體泵浦模塊供電，另一路模擬電壓信號(hào)輸入到振鏡驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)掃描振鏡。嵌入式微控制器產(chǎn)生激光調(diào)制頻率信號(hào)輸入到調(diào)Q驅(qū)動(dòng)模塊，調(diào)Q驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)聲光調(diào)Q開關(guān)對(duì)激光器輸出激光進(jìn)行調(diào)制，使連續(xù)泵浦激光調(diào)Q后輸出高峰值功率脈沖激光。激光出光開關(guān)12產(chǎn)生信號(hào)通過輸入輸出I/O接口 26輸入到嵌入式微控制器，嵌入式微控制器檢測(cè)到開關(guān)信號(hào)后控制激光輸出和關(guān)斷。本發(fā)明的用于橡膠模具的激光清洗機(jī)工作過程為控制機(jī)柜I加電開啟后，激光控制系統(tǒng)18對(duì)控制機(jī)柜I內(nèi)各部分狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定。清洗加工頭2上出光開關(guān)12按下，激光器9輸出高峰值功率脈沖激光束，經(jīng)擴(kuò)束鏡8擴(kuò)束后照射到45°反射鏡7上，45°反射鏡7將激光束5反射到掃描振鏡10，掃描振鏡10高速來回掃描并將激光束5反射進(jìn)入聚焦鏡6，通過聚焦鏡6將激光束5聚焦到清洗物品3上，清除其表面污物。激光清洗時(shí)，高壓風(fēng)機(jī)19產(chǎn)生的氣流通過氣管14到保護(hù)罩內(nèi)，與激光束5同軸吹出，氣流阻隔激光清洗產(chǎn)生的飛濺物，以保護(hù)聚焦鏡6不受污染。本實(shí)施例中，采用武漢漢立電器的JLYG-25激光冷水機(jī)，高壓風(fēng)機(jī)型號(hào)為H1S129，半導(dǎo)體泵浦電源為北京吉泰基業(yè)的GTDC4235，采用北京吉泰基業(yè)的GTPC-200型半導(dǎo)體泵浦模塊，其輸出功率為200瓦。聲光Q開關(guān)使用英國(guó)古奇兩個(gè)單頭聲光Q開關(guān)或一個(gè)雙頭聲光Q開關(guān)。使用透過率為40%的輸出鏡，擴(kuò)束鏡擴(kuò)束倍率為2倍。掃描振鏡選用IOmm 口徑振鏡，聚焦鏡焦距f=200mm，聲光調(diào)Q頻率為IOKHz時(shí)調(diào)制輸出160W，對(duì)于中度污染輪胎橡膠模具清洗速度達(dá)10m2/h，清洗效果較好。實(shí)施例二
本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)及原理與實(shí)施例一基本相同，其不同之處在于激光清洗頭中去掉了 掃描振鏡10,掃描振鏡10的反射光路上設(shè)有聚焦透鏡6。掃描振鏡10與主光路成45°放置，使激光束5偏轉(zhuǎn)90°。保護(hù)罩4安裝在清洗加工頭2側(cè)面，位于聚焦鏡6前面。其結(jié)構(gòu)的不同僅根據(jù)激光束的角度而定，因此，還可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)激光束的要求增加其它的全反射鏡，這種變形應(yīng)納入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種橡膠模具激光清洗系統(tǒng)，其特征在于它包括激光清洗頭和激光控制系統(tǒng)； 激光清洗頭包括激光器和擴(kuò)束鏡，擴(kuò)束鏡的輸出光方向設(shè)有掃描振鏡，掃描振鏡的反射光路上設(shè)有聚焦透鏡，聚焦透鏡的光路輸出端用于清洗物品；所述的激光器包括在光路上依次設(shè)置的全反射鏡、聲光調(diào)Q開關(guān)、半導(dǎo)體泵浦模塊和輸出鏡； 激光器的出光開關(guān)、聲光調(diào)Q開關(guān)的調(diào)Q驅(qū)動(dòng)模塊、半導(dǎo)體泵浦模塊的電源、以及掃描振鏡的驅(qū)動(dòng)單元分別由激光控制系統(tǒng)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的橡膠模具激光清洗系統(tǒng)，其特征在于所述的半導(dǎo)體泵浦模塊和輸出鏡之間的主光路還設(shè)有由第二聲光調(diào)Q開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的橡膠模具激光清洗系統(tǒng)，其特征在于所述的擴(kuò)束鏡與掃描振鏡之間設(shè)有45°全反射鏡,45°全反射鏡與主光路成45°角放置,掃描振鏡與主光路成45°角放置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的橡膠模具激光清洗系統(tǒng)，其特征在于所述的激光控制系統(tǒng)包括相互連接的嵌入式微控制器和D/A轉(zhuǎn)換單元，嵌入式微控制器用于接收出光開關(guān)的信號(hào)以啟動(dòng)半導(dǎo)體泵浦模塊的電源、調(diào)節(jié)調(diào)Q驅(qū)動(dòng)模塊、以及驅(qū)動(dòng)掃描振鏡的驅(qū)動(dòng)單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的橡膠模具激光清洗系統(tǒng)，其特征在于所述的激光清洗頭設(shè)置在殼體內(nèi)構(gòu)成清洗加工頭，清洗加工頭的前端設(shè)有保護(hù)罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的橡膠模具激光清洗系統(tǒng)，其特征在于所述的保護(hù)罩內(nèi)連有氣管，氣管的輸入端連接有由激光控制系統(tǒng)控制的高壓風(fēng)機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的橡膠模具激光清洗系統(tǒng)，其特征在于所述的清洗加工頭內(nèi)通有冷卻水管，冷卻水管通過出水管和回水管與冷水機(jī)連接，冷水機(jī)由激光控制系統(tǒng)控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的橡膠模具激光清洗系統(tǒng)，其特征在于所述的清洗加工頭下端設(shè)有把手。
全文摘要
本發(fā)明提供一種橡膠模具激光清洗系統(tǒng)，它包括激光清洗頭和激光控制系統(tǒng)；激光清洗頭包括激光器和擴(kuò)束鏡，擴(kuò)束鏡的輸出光方向設(shè)有掃描振鏡，掃描振鏡的反射光路上設(shè)有聚焦透鏡，聚焦透鏡的光路輸出端用于清洗物品；所述的激光器包括在光路上依次設(shè)置的全反射鏡、聲光調(diào)Q開關(guān)、半導(dǎo)體泵浦模塊和輸出鏡；激光器的出光開關(guān)、聲光調(diào)Q開關(guān)的調(diào)Q驅(qū)動(dòng)模塊、半導(dǎo)體泵浦模塊的電源、以及掃描振鏡的驅(qū)動(dòng)單元分別由激光控制系統(tǒng)控制。本發(fā)明采用半導(dǎo)體泵浦固體脈沖激光器，并將其集成于清洗加工頭上，通過聲光調(diào)Q的方式提高激光輸出功率，而且沒有通過光纖傳輸導(dǎo)致的耦合損耗，從而可以實(shí)現(xiàn)手持或機(jī)械手夾持的便攜式加工，完成對(duì)橡膠模具的高效清洗。
文檔編號(hào)B08B7/00GK102886363SQ20121040522
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者朱明珠, 葉艾, 宋業(yè)英, 郭華福, 魏興春 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一七研究所