激光头及激光清洗机的制作方法

1.本实用新型涉及激光清洗技术领域，具体而言，涉及一种激光头及激光清洗机。


背景技术：

2.随着经济的发展和技术的进步，市场上对尺度0.01mm左右的精密纹理需求越来越多，比如汽车轮胎侧面的“天鹅绒”精密纹理、高档汽车内饰的“皮纹”仪表板等精密纹理等，这类产品往往是通过橡胶硫化或注塑等工艺制造。精密纹理模具在使用过程中其表面会不可避免地粘附不同程度的胶料、油污及树脂残留物等污物，当污物积累到一定程度后会严重影响产品的质量、甚至导致精密纹理模具报废。由于这类模具的特征非常精细，传统的砂料、干冰颗粒等无法有效地作用于精密纹理底部，反而容易对模具产生不可逆转的损伤，而以对模具损伤小、清洗精准为特征的激光清洗成为了精密纹理模具清洗的优选方案。
3.目前的激光清洗设备主要以手持式光纤激光清洗设备为主，具备适用性强、操作简单灵活等优势，随之而来的是手持操作带来清洗速度不稳定、清洗高度不一致，导致清洗后模具表面存在色差的缺点，进而使得产品表面同样存在一定的色差，这一缺陷大大限制了激光清洗设备在精密模具清洗行业的发展速度。
4.由上可知，现有技术中存在精密纹理模具无法进行精准清洗的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于提供一种激光头及激光清洗机，以解决现有技术中精密纹理模具无法进行精准清洗的问题。
6.为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种激光头，包括沿激光的传播路径顺次排列的光纤接头、反射镜组件和振镜，其中，光纤接头包括两个，两个光纤接头设置在反射镜组件的一侧；反射镜组件包括外壳和设置在外壳内的可调反射镜，可调反射镜位置或角度可调节地设置，以使可调反射镜位于任一个光纤接头发出的激光的传播路径上，光纤接头发出的激光经过可调反射镜的反射后穿过外壳后进入振镜中。
7.进一步地，可调反射镜可枢转地设置在外壳内。
8.进一步地，可调反射镜的枢转轴线垂直于光纤接头的出光方向，可调反射镜的枢转角度为0
°
至45
°
。
9.进一步地，两个光纤接头并列设置在反射镜组件的同一侧，反射镜组件还包括设置在外壳内的固定反射镜，固定反射镜位于第一个光纤接头发出的激光的传播路径上，可调反射镜位于第二个光纤接头发出的激光的传播路径上，且可调反射镜位于外壳的出光口与固定反射镜之间，可调反射镜具有遮挡位置和避让位置，其中，当可调反射镜位于遮挡位置时，可调反射镜遮挡在出光口与固定反射镜之间的传播路径上并将第二个光纤接头发出的激光反射给振镜；当可调反射镜位于避让位置时，可调反射镜避开出光口与固定反射镜之间的传播路径，以使第一个光纤接头发出的激光经过固定反射镜反射给振镜。
10.进一步地，第一个光纤接头的出光方向与固定反射镜之间的夹角为45
°
；当可调反
射镜位于遮挡位置时，固定反射镜与可调反射镜彼此平行。
11.进一步地，可调反射镜可滑动地设置在外壳内并具有第一反射位置和第二反射位置，当可调反射镜处于第一反射位置时，可调反射镜位于第一个光纤接头发出的激光的传播路径上，以使第一个光纤接头发出的激光经过可调反射镜反射给振镜；当可调反射镜处于第二反射位置时，可调反射镜位于第二个光纤接头发出的激光的传播路径上，以使第二个光纤接头发出的激光经过可调反射镜反射给振镜。
12.进一步地，可调反射镜与光纤接头的出光方向之间的夹角为45
°
。
13.进一步地，光纤接头包括：悬垂缓冲套筒，悬垂缓冲套筒具有中空腔；万向接头，万向接头设置在中空腔远离反射镜组件的一端，万向接头包括第一夹持块、第二夹持块和夹持球，第一夹持块与第二夹持块连接以形成容纳腔，容纳腔具有与夹持球配合的球面，以使夹持球能够可转动地设置在容纳腔内，夹持球具有供光纤穿设的通道；光隔离器，光隔离器设置在中空腔内，且光隔离器相对于万向接头靠近反射镜组件，光纤穿过万向接头与光隔离器连接。
14.进一步地，激光头还包括：用于对工件进行定位的机械探头和光学相机，机械探头和光学相机设置在振镜的一侧；和/或吹气管和除尘管，吹气管和除尘管分别设置在振镜的两侧，吹气管吹出的气体被吸入除尘管以使清洗过程中产生的废料随气体带走。
15.根据本实用新型的另一个方面，提供了一种激光清洗机，包括：工作台，工作台能够相对于激光清洗机的机身转动，工件固定在工作台上；水平轨道，水平轨道设置在工作台的上方；滑移座；清洗臂，清洗臂通过滑移座设置在水平轨道上并能够沿水平轨道移动，且清洗臂沿清洗臂的长度方向与滑移座滑动连接；上述的激光头，激光头与清洗臂可转动地连接，清洗臂靠近工作台的一端设置有转动座，激光头与转动座连接以使激光头能够转动；集尘器，集尘器与激光头的除尘管连接以收集清洗过程中产生的废料。
16.应用本实用新型的技术方案，沿激光的传播路径顺次设置光纤接头、反射镜组件和振镜，光纤接头为两个，两个光纤接头并列设置在反射镜组件的同一侧；反射镜组件包括外壳和设置在外壳内的可调反射镜，可调反射镜位置或角度可调节地设置，以使可调反射镜位于任一个光纤接头发出的激光的传播路径上，光纤接头发出的激光经过可调反射镜的反射后穿过外壳后进入振镜中，两个光纤接头发出的激光为不同功率的激光，根据清洗需求调节可调反射镜的位置或角度，选择适合的激光进行清洗，使得激光头同时具有高功率大光斑清洗速度快和低功率小光斑清洗精准的优点，清洗质量更好，可实现无色差、质量均匀的清洗，解决了现有技术中精密纹理模具无法进行精准清洗的问题。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1示出了本实用新型的一个具体实施例中的激光头的一个角度的结构示意图；
19.图2示出了图1中的a处的局部放大图；
20.图3示出了本实用新型的一个具体实施例中的万向接头的结构示意图；
21.图4示出了本实用新型的一个具体实施例中的激光头的另一个角度的结构示意
图；
22.图5示出了本实用新型的一个具体实施例中的激光清洗机的结构示意图。
23.其中，上述附图包括以下附图标记：
24.10、光纤接头；11、悬垂缓冲套筒；12、万向接头；121、第一夹持块；122、第二夹持块；123、夹持球；1231、第一夹持半球；1232、第二夹持半球；13、光隔离器；20、反射镜组件；21、可调反射镜；22、固定反射镜；30、振镜；40、机械探头；50、光学相机；60、吹气管；70、除尘管；80、工作台；90、水平轨道；100、清洗臂；110、集尘器。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
26.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
27.为了解决现有技术中精密纹理模具无法进行精准清洗的问题，本实用新型提供了一种激光头及激光清洗机。具体的，下述的激光清洗机包括下述的激光头。
28.实施例一
29.如图1至图2所示，激光头包括沿激光的传播路径顺次排列的光纤接头10、反射镜组件20和振镜30。其中，光纤接头10包括两个，两个光纤接头10设置在反射镜组件20的一侧。反射镜组件20包括外壳和设置在外壳内的可调反射镜21，可调反射镜21位置或角度可调节地设置，以使可调反射镜21位于任一个光纤接头10发出的激光的传播路径上，光纤接头10发出的激光经过可调反射镜21的反射后穿过外壳后进入振镜30中。
30.在本实施例中，两个光纤接头10发出的激光是不同功率的。具体的，第一个光纤接头10发出的激光为高功率激光，具有清洗速度快的优点。第二个光纤接头10发出的激光为低功率激光，具有清洗精准的优点。
31.通过沿激光的传播路径顺次设置光纤接头10、反射镜组件20和振镜30，光纤接头10为两个，两个光纤接头10设置在反射镜组件20的同一侧，反射镜组件20包括外壳和设置在外壳内的可调反射镜21，可调反射镜21位置或角度可调节地设置，以使可调反射镜1位于任一个光纤接头10发出的激光的传播路径上，光纤接头10发出的激光经过可调反射镜21的反射后穿过外壳后进入振镜30中，两个光纤接头10发出的激光为不同功率的激光，根据清洗需求调节可调反射镜21的位置或角度，选择适合的激光进行清洗，使得激光头同时具有高功率大光斑清洗速度快和低功率小光斑清洗精准的优点，清洗质量更好，可实现无色差、质量均匀的清洗，从而对精密纹理模具进行精准清洗。
32.如图1所示，两个光纤接头10并列设置在反射镜组件20的同一侧，反射镜组件20还包括设置在外壳内的固定反射镜22。固定反射镜22位于第一个光纤接头10发出的激光的传播路径上，可调反射镜21位于第二个光纤接头10发出的激光的传播路径上，且可调反射镜21位于外壳的出光口与固定反射镜22之间，可调反射镜21具有遮挡位置和避让位置，其中，当可调反射镜21位于遮挡位置时，可调反射镜21遮挡在出光口与固定反射镜22之间的传播路径上并将第二个光纤接头10发出的激光反射给振镜30。当可调反射镜21位于避让位置时，可调反射镜21避开出光口与固定反射镜22之间的传播路径，以使第一个光纤接头10发
出的激光经过固定反射镜22反射给振镜30。这样通过调节可调反射镜21的枢转角度，从而将不同功率的激光反射至振镜30中，从而根据清洗需求选择合适的激光对工件进行清洗。
33.在本实施例中，可调反射镜21的可调节设置方式为角度调节。如图1至图2所示，可调反射镜21可枢转地设置在外壳内。
34.如图2所示，可调反射镜21的枢转轴线垂直于光纤接头10的出光方向，可调反射镜21的枢转角度为0
°
至45
°
。具体的，当可调反射镜21的枢转角度为45
°
时，可调反射镜21位于遮挡位置，可调反射镜21遮挡在出光口与固定反射镜22之间的传播路径上并将第二个光纤接头10发出的激光反射给振镜30。当可调反射镜21的枢转角度为0
°
时，可调反射镜21位于避让位置，可调反射镜21避开出光口与固定反射镜22之间的传播路径，以使第一个光纤接头10发出的激光经过固定反射镜22反射给振镜30，从而将不同类型的激光反射至振镜30中，从而根据清洗需求选择合适的激光对工件进行清洗。
35.在本实施例中，第一个光纤接头10的出光方向与固定反射镜22之间的夹角为45
°
。当可调反射镜21位于遮挡位置时，固定反射镜22与可调反射镜21彼此平行。固定反射镜22与第一个光纤接头10的出光方向之间的夹角为45
°
，且固定反射镜22的镜面朝向可调反射镜21的一侧。通过上述角度的设置，使得第一个光纤接头10发出的激光在固定反射镜22处以90
°
的反射角射向可调反射镜21，当可调反射镜21处于避让位置时，第一个光纤接头10发出的激光能够顺利进入振镜30，使得激光的传播路径不会发生偏移。
36.如图1所示，光纤接头10包括悬垂缓冲套筒11、万向接头12和光隔离器13。悬垂缓冲套筒11具有中空腔。万向接头12设置在中空腔远离反射镜组件20的一端。光隔离器13设置在中空腔内，且光隔离器13相对于万向接头12靠近反射镜组件20，光纤穿过万向接头12与光隔离器13连接。通过设置悬垂缓冲套筒11，能够使得光纤接头10内部的光纤保持垂直的同时，在激光头转动较大角度时通过万向接头12的任意角度偏转，可减轻连接位置对光纤的扭曲程度，避免了激光头的转动对光纤可能产生的不利影响，保证光纤的使用寿命。
37.如图3所示，万向接头12包括第一夹持块121、第二夹持块122和夹持球123。第一夹持块121与第二夹持块122连接以形成容纳腔，容纳腔具有与夹持球123配合的球面，以使夹持球123能够可转动地设置在容纳腔内，夹持球123具有供光纤穿设的通道。通过夹持球123与容纳腔的球面配合，使得万向接头12能够进行任意角度的偏转，从而减轻激光头转动较大角度时连接位置对光纤的扭曲程度，保证光纤的使用寿命。
38.如图3所示，夹持球123包括可拼接的第一夹持半球1231和第二夹持半球1232，第一夹持半球1231与第二夹持半球1232之间形成通道。
39.如图4所示，激光头还包括用于对工件进行定位的机械探头40和光学相机50。机械探头40和光学相机50设置在振镜30的一侧。机械探头40能够通过气动装置沿垂直布置的滑轨升降，触碰工件的表面后确定工件的高度。
40.在本实施例中，机械探头40和光学相机50共同组成工件定位和图像识别系统。光学相机50能够辅助机械探头40用于快速定位标记点，精度可达
±
0.01mm。在沿模具表面形状清洗的过程中，通过机械找正和光学定位标记点，从而减少人工定位的时间、提高定位精度，满足高精度的激光清洗的需求。
41.整个清洗过程工件位置保持不变，且始终通过机械探头40和光学相机50找正工件，可保证较高的清洗一致性，避免了手持操作清洗速度不稳定、清洗高度不一致等缺点，
大幅度提高了工件的清洗质量、降低了重复操作人员的劳动强度。
42.如图5所示，激光头还包括吹气管60和除尘管70。吹气管60和除尘管70分别设置在振镜30的两侧，吹气管60吹出的气体被吸入除尘管70以使清洗过程中产生的废料随气体带走。通过设置吹气管60和除尘管70，保证了清洗过程无废料或污物排放，从而提高设备操作人员的工作环境的清洁程度。
43.如图5所示，激光清洗机包括工作台80、水平轨道90、滑移座、清洗臂100、上述的激光头和集尘器110。工作台80能够相对于激光清洗机的机身转动，工件固定在工作台80上。水平轨道90设置在工作台80的上方。清洗臂100通过滑移座设置在水平轨道90上并能够沿水平轨道90移动，且清洗臂100沿清洗臂100的长度方向与滑移座滑动连接。激光头与清洗臂100可转动地连接。集尘器110与激光头的除尘管70连接以收集清洗过程中产生的废料。
44.在本实施例中，激光清洗机还包括控制系统。控制系统能够控制激光清洗机的各个部件的工作状态。具体的，控制系统能够控制工作台80和激光头的转动以及水平轨道90和清洗臂100的移动，从而实现四轴联动。控制系统内还具有多个清洗程序，以对不同的工件进行自动化清洗。
45.在本实施例中，清洗臂100靠近工作台80的一端设置有转动座，激光头与转动座连接以使激光头能够转动。激光头的转动轴线与清洗臂100的长度方向垂直，在控制系统的控制下进行四轴联动，保证在相同高度、相同功率以及相同速度下完成整个工件的清洗工作，极大地提高了清洗效率并减低操作人员的劳动强度，进一步提高生产效益。
46.具体的，转动座采用力矩电机直驱的形式。采用力矩电机，能够使得转动座的结构更加紧凑，动态性能更好，由于没有机械传动的背隙和磨损，能够获得很高的回转精度。直连控制不会存在传动链产生的反向间隙和功率损耗，保证回转精度。力矩电机具有的低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、力矩波动小的优点，更适合高精度的联动清洗。在本实施例中，激光头回转角度大于等于
±
135
°
。更大的清洗范围有利于清洗各种异形件在不同分布方向上的精密纹理，配合工作台80能够达到φ1000mm、h150mm的清洗范围，大大提高了本实施例中的激光清洗机的清洗能力。
47.实施例二
48.与实施例一相比，可调反射镜21的可调节方式与实施例一是不同的。
49.具体的，可调反射镜21可滑动地设置在外壳内并具有第一反射位置和第二反射位置。当可调反射镜21处于第一反射位置时，可调反射镜21位于第一个光纤接头10发出的激光的传播路径上，以使第一个光纤接头10发出的激光经过可调反射镜21反射给振镜30。当可调反射镜21处于第二反射位置时，可调反射镜21位于第二个光纤接头10发出的激光的传播路径上，以使第二个光纤接头10发出的激光经过可调反射镜21反射给振镜30。
50.具体的，可调反射镜21与光纤接头10的出光方向之间的夹角为45
°
。可调反射镜21与光纤接头10的出光方向之间的夹角为45
°
，且可调反射镜21的镜面朝向振镜30。通过上述角度的设置，使得光纤接头10发出的激光在可调反射镜21处以90
°
的反射角射向振镜30，使得激光的传播路径不会发生偏移。
51.从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
52.1、双光头的设计集成了不同功率的激光的清洗特点，在保证对纹理特征损伤小、清洗精准等优点的同时，避免了手持操作清洗速度不稳定、清洗高度不一致等缺点，清洗质
量更好，可实现无色差、质量均匀的清洗工作。
53.2、双光头方案机械零件便于加工、整体安装精度易于保证，集成高功率大光斑清洗速度快和低功率小光斑清洗精准的优势，提升设备的适用范围和清洗效率，相比较同等功能的两台高低功率清洗设备成本可降低40％以上。
54.3、能够实现四轴联动，转动座采用力矩电机直驱消除反向间隙，提高了清洗精度，清洗范围可达到φ1000mm、h150mm，满足大部分精密纹理模具的清洗需求。
55.4、无需考虑手持清洗不稳定带来色差、需要二次清洗的情况，整个流程所需时间更短，效率至少可提高20％。
56.显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
57.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
58.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
59.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。