一种炮管内壁激光清洗机设备的制作方法

1.本发明属于激光技术应用技术领域，尤其涉及一种炮管内壁激光清洗机设备。


背景技术：

2.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、锈蚀或涂层发生瞬间蒸发或剥离，从而达到洁净清洗对象的工艺过程。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，目前被认为是最可靠、最有效的解决办法。
3.炮管在生产完成后，需要在管道内壁涂覆一层保护油，使用时，需要对保护油层进行清洗，同时，当火炮发射一定次数后，炮管内壁会附着残留物，需要进行清洗，传统的清洗方式是通过化学清洗剂浸泡，采用长杆加刷头人工清洗，这种清洗方式，效率低下，且清洗效果较差。因此激光清洗技术的开发也就应运而生。
4.中国专利cn201811585903.5公开了一种适用于金属管道的便携式手持激光清洗设备。该专利的技术方案中，手持式清洗效率低下，激光头前进速度不稳定，清洗不均匀，在激光清洗过程中产生的油烟自然排出，造成环境污染，同时危害人体健康。
5.中国专利cn201811191829.9公开了一种用于管道内壁的激光清洗头。该专利的技术方案中，一方面管道内壁的油层会造成驱动轮打滑，影响行走进度，导致激光清洗不均匀，残留物在驱动轮碾压时会导致管道内壁划伤，影响管道使用寿命，另一方面当对管道清洗后，清洗头的后端外壁及驱动轮、从动轮表面均有残留油渍或其他残留物，在下次使用时，还需对清洗头的外壁及驱动轮、从动轮进行清洗，影响效率；而且该专利也不能有效解决激光清洗过程中产生的油烟问题。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明提供了一种具有爬行稳定、清洗效果好、清洗效率高，无污染等优点的综合型炮管内壁激光清洗机设备。
7.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种炮管内壁激光清洗机设备，包括激光清洗主机、管道清洗机器人和工业吸尘器，所述管道清洗机器人设于炮管内部，所述管道清洗机器人包括沿轴线依次设置的激光清洗组件、爬行机构、传动组件和激光隔离器，所述清洗组件包括沿轴线依次设置的聚焦镜组件、空心轴旋转电机和反射镜组件，所述聚焦镜组件包括聚焦镜筒，所述聚焦镜筒的圆周侧面对称设有两条调节长槽，所述聚焦镜筒内部设有聚焦镜座，所述聚焦镜座的两侧设有聚焦镜座调节板，所述聚焦镜座调节板穿过所述调节长槽且外表面设有外螺纹，所述聚焦镜筒的圆周外侧设有调距螺母，所述调距螺母与所述聚焦镜座调节板相配合，所述调距螺母的圆周外侧连接有调节保护筒，所述空心轴旋转电机的底座通过螺钉与所述聚焦镜筒的前端面连接，所述空心轴旋转电机的输出头端设有反射镜座法兰，所述反射镜组件包括反射镜旋转座，所述反射镜旋转座底部通过螺钉与所述反射镜座法兰连接，所述反射镜旋转座内部设有光腔，所述光腔内设有反射镜，所述光腔内的一侧开设有出光口，所述出光口内
设有保护镜片；所述爬行机构包括第一爬行组件和第二爬行组件，所述第一爬行组件包括第一安装盘和第一支撑盘，所述第一安装盘和第一支撑盘之间均匀连接有三根导柱，所述第一安装盘和第一支撑盘的圆心处均开设有通孔，所述通孔内安装有轴承，所述第一安装盘和第一支撑盘之间通过轴承连接有第一空心蜗杆，位于所述第一安装盘一端的第一空心蜗杆表面设有螺旋齿，位于相邻两个所述导柱之间的第一安装盘表面圆周均匀设置有三个涡轮支撑架，所述涡轮支撑架上设有旋转轴，所述旋转轴上中间通过轴承安装有与所述第一空心蜗杆相啮合的蜗轮，所述蜗轮两侧的旋转轴上分别设有行走轮支架，所述两行走轮支架的之间沿长度方向依次设有支撑轴和行走轮轴，所述行走轮轴上通过轴承安装有行走轮，所述蜗轮的一侧设有主动带轮，所述行走轮的一侧设有从动带轮，所述主动带轮与从动带轮之间通过同步带连接；所述第一安装盘和第一支撑盘之间还设有调节盘，所述调节盘与所述导柱连接处设有导套，所述调节盘与所述第一支撑盘之间的导柱上分别套设有弹簧，位于所述第一安装盘一侧的调节盘表面，圆周均匀设有三个拉紧块，所述拉紧块转动连接有回撑板，所述回撑板的另一端与所述支撑轴转动连接；所述第一爬行组件和第二爬行组件结构相同且沿同一轴线对称安装，所述第一爬行组件的第一支撑盘与所述第二爬行组件的第二支撑盘通过螺栓连接，所述第一爬行组件的第一支撑盘与所述第二爬行组件的第二支撑盘之间设有蜗杆联轴器，所述第一爬行组件的第一空心蜗杆与所述第二爬行组件的第二空心蜗杆之间通过蜗杆联轴器连接，所述第一爬行组件的第一安装盘另一面与所述清洗组件连接，所述第二爬行组件的第二安装盘另一面与所述传动组件连接；所述传动组件包括电机底板，所述电机底板上设有空心轴驱动电机，位于所述空心轴驱动电机一侧的所述第二爬行组件的第二安装盘上设有联轴器座，所述联轴器座内设有电机联轴器，所述空心轴驱动电机的输出端通过电机联轴器与所述第二爬行组件的第二安装盘内的第二空心蜗杆连接，所述电机底板与所述第二爬行组件的第二安装盘之间设有若干支撑柱；所述电机底板的另一面连接有激光隔离器，所述激光清洗主机的线缆通过连接插头与所述激光隔离器连接，所述工业吸尘器的吸尘软管通过连接组件与所述炮管的另一端连接。
8.作为上一步优选方案，连接组件包括依次设置的装夹头、滤油盒、连接管和软管连接环，装夹头能够适应不同直径的炮管，油滤盒能够将油烟中的油进行吸附过滤，避免油吸附在吸尘软管内壁和直接吸入工业吸尘器中，软管连接环能够便于吸尘软管的拆装。
9.作为上一步优选方案，装夹头包括装夹卡盘，所述装夹卡盘靠近所述滤油盒的一侧设有定位套，所述装夹卡盘的每一个卡爪头端均为圆弧形夹板，所述定位套的内径依次由大变小，呈阶梯状设置，圆弧形夹板能够对炮管进行更好的夹持，定位套能够适应不同管径。
10.作为上一步优选方案，所述滤油盒的上表面设有滤板窗，下表面设有出油窗，所述滤板窗内设有滤板，位于所述出油窗两侧的滤油盒下表面设有卡块，所述卡块内设有收油盒，滤板上的油可以滴入下方的收油盒中，收油盒与卡块可拆卸连接，便于取放倒油。
11.作为上一步优选方案，所述连接管圆周外表面设有外螺纹，所述软管连接环与所述工业吸尘器的吸尘软管连接，且其内壁设有与所述连接管的外螺纹相匹配的内螺纹。
12.作为上一步优选方案，滤板包括顶板，所述顶板下方依次设有第一滤油栅板、第二滤油栅板和滤油网板，所述第一滤油栅板、第二滤油栅板中的滤油格栅相错设置，所述滤板窗的两侧内壁分别设有与所述第一滤油栅板、第二滤油栅板和滤油网板相对应的滤板槽。
13.作为上一步优选方案，行走轮为硅胶材质，可以提高行走轮与炮管内壁的摩擦阻力，提升行走稳定性。
14.作为上一步优选方案，爬行机构圆周外壁设有保护筒，所述保护筒上设有与所述行走轮支架对应的支架槽，保护筒用于保护爬行机构的内部结构，行走轮支架通过支架槽伸出收回。
15.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：（1）本发明通过清洗组件在管道内壁旋转，同时爬行机构带动整体结构在炮管内部爬行，实现对炮管内壁的自动化清洗。
16.（2）本发明通过两套爬行组件在炮管内壁支撑爬行，增大摩擦接触面积，提高整体爬行稳定性，防止爬行组件在炮管内壁支撑爬行时出现打滑现象，尤其能够保证经过膛线时不打滑，从而能够避免因打滑激光头长时间清洗一个位置后对炮管内壁造成损伤。
17.（3）本发明两套爬行组件对称设置，结构紧凑稳定，工作时第一爬行组件在前方，行走轮支架顺着管道内壁前进，在支撑前进的同时，又能起到导向作用，使管道清洗机器人整体爬行速度更均匀，从而能够提高提高激光清洗的均匀性，保证了清洗的高质量。
18.（4）本发明将清洗组件先放置于炮管内部，对炮管内壁进行先清洗，爬行机构后进入炮管内，避免行走轮打滑和整体结构污损。
19.（5）本发明工业吸尘器对激光清洗时产生的油烟进行吸除，避免油烟排出，污染环境，影响人体健康。
20.（6）本发明连接组件能够适应不同管径的炮管，使吸尘软管拆装方便快捷，油滤盒能够将油烟中的油进行吸附过滤，避免油吸附在吸尘软管内壁和直接吸入工业吸尘器中。
附图说明
21.图1为本发明结构示意图；图2为本发明管道清洗机器人结构示意图；图3为本发明管道清洗机器人剖视图；图4为本发明激光清洗组件爆炸结构示意图；图5为本发明激光清洗组件剖视图；图6为本发明第一爬行组件结构示意图；图7为本发明涡轮支撑架安装结构示意图；图8为本发明调节盘底部安装结构示意图；图9为本发明传动组件结构示意图；图10为本发明连接组件结构示意图；图11为本发明滤油盒结构示意图；图12为本发明滤油盒底面结构示意图；
图13为本发明滤板结构示意图。
22.图中：1
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激光清洗主机、2
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管道清洗机器人、3
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工业吸尘器、4
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炮管、5
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连接组件；21
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激光清洗组件、22
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爬行机构、23
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传动组件、24
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激光隔离器、25
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保护筒、31
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吸尘软管、51
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装夹头、52
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滤油盒、53
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连接管、54
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软管连接环；211
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聚焦镜组件、212
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空心轴旋转电机、213
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反射镜组件、221
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第一爬行组件、222
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第二爬行组件；2111
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聚焦镜筒、2112
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调节长槽、2113
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聚焦镜座、2114
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聚焦镜座调节板、2115
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调距螺母、2116
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调节保护筒；2121
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反射镜座法兰；2131
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反射镜旋转座、2132
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光腔、2133
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反射镜、2134
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出光口、2135
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保护镜片；22101
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第一安装盘、22102
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第一支撑盘、22103
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导柱、22104
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第一空心蜗杆、22105
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涡轮支撑架、22106
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旋转轴、22107
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蜗轮、22108
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行走轮支架、22109
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支撑轴、22110
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行走轮轴、22111
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行走轮、22112主动带轮、22113
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从动带轮、22114
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同步带、22115
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调节盘、22116
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导套、22117
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弹簧、22118
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拉紧块、22119
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回撑板；22201
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第二安装盘、22202
‑
第二支撑盘、22204
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第二空心蜗杆；2301
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电机底板、2302
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空心轴驱动电机、2303
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联轴器座、2304
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电机联轴器、2305
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支撑柱；251
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支架槽；5101
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装夹卡盘、5102
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定位套；5201
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滤板窗、5202
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出油窗、5203
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滤板、5204
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卡块、5205
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收油盒、5206
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滤板槽；52031
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顶板、52032
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第一滤油栅板、52033
‑
第二滤油栅板、52034
‑
滤油网板。
具体实施方式
23.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他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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。
25.本发明提供的一种炮管内壁激光清洗机设备，如图1至图4所示，包括激光清洗主机1、管道清洗机器人2和工业吸尘器3，管道清洗机器人2设于炮管4内部，管道清洗机器人2包括沿轴线依次设置的激光清洗组件21、爬行机构22、传动组件23和激光隔离器24，清洗组件21包括沿轴线依次设置的聚焦镜组件211、空心轴旋转电机212和反射镜组件213；如图5所示，聚焦镜组件211包括聚焦镜筒2111，聚焦镜筒2111的圆周侧面对称设有两条调节长槽2112，所述聚焦镜筒2111内部设有聚焦镜座2113，所述聚焦镜座2113的两侧设有聚焦镜座调节板2114，聚焦镜座调节板2114穿过所述调节长槽2112且外表面设有外
螺纹，所述聚焦镜筒2111的圆周外侧设有调距螺母2115，所述调距螺母2115与所述聚焦镜座调节板2114相配合，所述调距螺母2115的圆周外侧连接有调节保护筒2116，当需要进行焦距调节时，转动调节保护筒2116，从而带动调距螺母2115与聚焦镜座调节板2114配合旋转，使聚焦镜座调节板2114带动聚焦镜座2113沿着调节长槽2112移动，从而实现焦距调节；所述空心轴旋转电机212的底座通过螺钉与所述聚焦镜筒2111的前端面连接，所述空心轴旋转电机212的输出头端设有反射镜座法兰2121，所述反射镜组件213包括反射镜旋转座2131，所述反射镜旋转座2131底部通过螺钉与所述反射镜座法兰2121连接，所述反射镜旋转座2131内部设有光腔2132，所述光腔2132内设有反射镜2133，所述光腔2132内的一侧开设有出光口2134，所述出光口2134内设有保护镜片2135，空心轴旋转电机212带动反射镜座法兰2121上的反射镜组件213转动，激光光束通过反射镜2133反射，从出光口2314射出，实现对管道内壁的圆周转动清洗；如图6至图8所示，所述爬行机构22包括第一爬行组件221和第二爬行组件222，所述第一爬行组件221包括安第一安装盘22101和第一支撑盘22102，所述安第一安装盘22101和第一支撑盘22102之间均匀连接有三根导柱22103，所述安第一安装盘22101和第一支撑盘22102的圆心处均开设有通孔，所述通孔内安装有轴承，所述安第一安装盘22101和第一支撑盘22102之间通过轴承连接有第一空心蜗杆22104，位于所述安第一安装盘22101一端的第一空心蜗杆22104表面设有螺旋齿，位于相邻两个所述导柱22103之间的安第一安装盘22101表面圆周均匀设置有三个涡轮支撑架22105，所述涡轮支撑架22105上设有旋转轴22106，所述旋转轴22106上中间通过轴承安装有与所述第一空心蜗杆22104相啮合的蜗轮22107，所述蜗轮22107两侧的旋转轴22106上分别设有行走轮支架22108，所述两行走轮支架22108的之间沿长度方向依次设有支撑轴22109和行走轮轴22110，所述行走轮轴22110上通过轴承安装有行走轮22111，所述蜗轮22107的一侧设有主动带轮22112，所述行走轮22111的一侧设有从动带轮22113，所述主动带轮22112与从动带轮22113之间通过同步带22114连接，所述行走轮22111为硅胶材质，可以提高行走轮与炮管内壁的摩擦阻力，提升行走稳定性；所述安第一安装盘22101和第一支撑盘22102之间还设有调节盘22115，所述调节盘22115与所述导柱22103连接处设有导套22116，所述调节盘22115与所述第一支撑盘22102之间的导柱22103上分别套设有弹簧22117，位于所述安第一安装盘22101一侧的调节盘22115表面，圆周均匀设有三个拉紧块22118，所述拉紧块22118转动连接有回撑板22119，所述回撑板22119的另一端与所述支撑轴22109转动连接；如图2和图3所示，所述第一爬行组件221和第二爬行组件222结构相同且沿同一轴线对称安装，所述第一爬行组件221的第一支撑盘22102与所述第二爬行组件222的第二支撑盘22202通过螺栓连接，所述第一爬行组件221的第一支撑盘22102与所述第二爬行组件222的第二支撑盘22202之间设有蜗杆联轴器223，所述第一爬行组件221的第一空心蜗杆22104与所述第二爬行组件222的第二空心蜗杆22204之间通过蜗杆联轴器223连接，所述第一爬行组件221的安第一安装盘22101另一面与所述清洗组件21连接，所述第二爬行组件222的第二安装盘22201另一面与所述传动组件23连接；如图2、图3和图9所示，所述传动组件23包括电机底板2301，所述电机底板2301上设有空心轴驱动电机2302，位于所述空心轴驱动电机2302一侧的所述第二爬行组件222的
第二安装盘22201上设有联轴器座2303，所述联轴器座2303内设有电机联轴器2304，所述空心轴驱动电机2302的输出端通过电机联轴器2304与所述第二爬行组件222的第二安装盘22201内的第二空心蜗杆22204连接，所述电机底板2301与所述第二爬行组件222的第二安装盘22201之间设有若干支撑柱2305；所述电机底板2301的另一面连接有激光隔离器24，所述激光清洗主机1的线缆通过连接插头与所述激光隔离器24连接，所述工业吸尘器3的吸尘软管31通过连接组件5与所述炮管4的另一端连接。
26.如图10所示，连接组件5包括依次设置的装夹头51、滤油盒52、连接管53和软管连接环54，所述装夹头51包括装夹卡盘5101，所述装夹卡盘5101靠近所述滤油盒52的一侧设有定位套5102，所述装夹卡盘5101的每一个卡爪头端均为圆弧形夹板，所述定位套5102的内径依次由大变小，呈阶梯状设置，装夹头51能够适应不同直径的炮管4，油滤盒52能够将油烟中的油进行吸附过滤，避免油吸附在吸尘软管31内壁和直接吸入工业吸尘器3中，软管连接环54能够便于吸尘软管31的拆装，圆弧形夹板能够对炮管4进行更好的夹持，定位套5102的内径结构能够适应不同管径。
27.如图11和图12所示，所述滤油盒52的上表面设有滤板窗5201，下表面设有出油窗5202，所述滤板窗5201内设有滤板5203，位于所述出油窗5202两侧的滤油盒52下表面设有卡块5204，所述卡块5204内设有收油盒5205，滤板5203上的油可以滴入下方的收油盒5205中，收油盒5205与卡块5204可拆卸连接，便于取放倒油。
28.如图10所示，所述连接管53圆周外表面设有外螺纹，所述软管连接环54与所述工业吸尘器3的吸尘软管31连接，且其内壁设有与所述连接管53的外螺纹相匹配的内螺纹。
29.其中，装夹卡盘5101、定位套5102、滤油盒52和连接管53之间，分别通过螺钉连接。
30.如图13所示，所述滤板5203包括顶板52031，所述顶板52031下方依次设有第一滤油栅板52032、第二滤油栅板52033和滤油网板52034，所述第一滤油栅板52032、第二滤油栅板52033中的滤油格栅相错设置，所述滤板窗5201的两侧内壁分别设有与所述第一滤油栅板52032、第二滤油栅板52033和滤油网板52034相对应的滤板槽5206。
31.如图2所示，所述爬行机构22圆周外壁设有保护筒25，所述保护筒25上设有与所述行走轮支架22108对应的支架槽251，保护筒25用于保护爬行机构22的内部结构，行走轮支架22108通过支架槽251伸出收回。
32.工作原理：当对炮管4内壁进行清洗时，将管道清洗机器人2从炮管4的一端送入，管道清洗机器人2的尾部通过线缆与激光清洗主机1连接。头部空心轴旋转电机212带动反射镜座法兰2121上的反射镜组件213转动，激光光束通过反射镜2133反射，从出光口2314射出，实现对管道内壁的圆周转动清洗，同时，空心轴驱动电机2302通过电机联轴器2304带动爬行机构22中的第一空心蜗杆22104、第二空心蜗杆22204转动，第一空心蜗杆22104、第二空心蜗杆22404带动与其相配合的蜗轮22107转动，蜗轮22107一侧的主动带轮22112通过同步带带22114动从动带轮22113转动，从而实现从动带轮22113一侧的行走轮22111转动，完成爬行机构22在炮管内行走，从而实现对炮管内壁的清洗。
33.第一爬行组件221中，调节盘22115通过导柱22103上的弹簧22117的弹力，带动回撑板22119向外撑出，使行走轮支架22108支撑在炮管内壁中，当管径变小时，第一爬行组件221中的走轮支架22108顺着管径下压回缩，从而适应不同管径。
34.将连接组件5装夹在炮管4的一端，炮管4的头部放入定位套5102中，与相应的内径匹配，装夹卡盘5101的卡爪对炮管4的外壁进行夹持，软管连接环54通过螺纹配合与连接管53旋紧，通过吸尘软管31与工业吸尘器3连接，实现在清洗过程中的吸油除尘。
35.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
36.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。