钢筋端部外圆面激光除锈方法

本发明涉及激光除锈，特别是一种钢筋端部外圆面激光除锈方法。

背景技术：

1、在核电站的建设过程中会使用到大量的螺纹钢筋-矩形钢板预埋件(下文简称核电预埋件)，所述预埋件包括矩形钢板(下文简称钢板)和垂直焊接在矩形钢板一侧端面上的若干根螺纹钢筋(下文简称钢筋)。所述钢板和钢筋在运输储存过程中，容易与空气中的氧气和水蒸气发生电化学反应，生成锈蚀(氧化皮)。为保证焊接质量，需要先将焊接部位(对于钢筋而言是在钢筋的一端)的锈蚀去除，再行焊接。

2、目前，核电预埋件生产企业主要还是采用手工打磨的方式去除锈蚀(氧化皮)。操作时，需要先将待打磨的钢板或钢筋固定在相应的夹具上，再由人员手持便携式打磨机对钢板或钢筋的特定部位(对于钢筋而言是在钢筋的一端)进行打磨。但手工打磨的方式劳动强度较大，难以达到要求的粗糙度和清洁度，非常考验人员的技术，并且容易损坏钢件表面。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种钢筋端部外圆面激光除锈方法，其其实现了基于自动化操作的批量钢筋端部外圆面除锈(去氧化皮)，相比现有的人工打磨钢筋的方式，劳动强度得到下降，打磨效率和打磨质量均得到提升。

2、本发明的技术方案是：钢筋端部外圆面激光除锈方法，应用于钢筋端部外圆面激光除锈系统，用于去除钢筋端部外圆面氧化皮；

3、步骤如下：

4、s01，钢筋上料：

5、a、将待处理钢筋水平装填至钢筋储料斗的内腔中，并确保钢筋的长度方向平行于钢筋储料斗内腔的宽度方向；待处理钢筋从钢筋储料斗下端的条形排料口排出后，落在传送带的接料端上，再通过传送带的输送，向传送带的出料端移动，直至被阻拦板拦停并堆积在传送带出料端；

6、b、升降驱动装置a驱动外齿架重复升降动作，从堆积在传送带出料端上的批量钢筋中逐根分离钢筋，分离出的钢筋重复“定位槽a-定位槽b-内齿架的v型槽”的移动路径，逐渐提升，最终从内齿架的内上斜壁排出；

7、c、钢筋从内齿架排出后，进入滑板的上滑面上，顺着上滑面滑落至水平条形面上并与竖挡面接触或相抵；升降驱动装置b驱动双联顶块竖直升降，使第一顶指穿过或退出操作口a以及使第二顶指穿过或退出操作口c，当第一顶指伸入操作口a时，顶升处在水平条形面上的一根钢筋，被顶升的钢筋达到与下滑面上边沿齐平时，便顺着下滑面的坡度下滑；当第二顶指伸入操作口c时，推出定位槽c中的一根钢筋，被推出的钢筋便顺着下滑面的坡度下滑，最终从下滑面的下边沿排出；

8、s02，激光除锈：

9、a、从滑板排出的钢筋落在输送带x的定位槽x上，被传输带x带动而向前移动，钢筋前端从输送带x排出后，依次与直线轴承和电动辊筒滚动接触，当钢筋与电动辊筒接触时，由电动辊筒提供钢筋继续向前移动的动力，直至将钢筋送入中空旋转平台的贯通孔中心处；

10、b、电动辊筒暂停滚动，三个伸缩夹爪同步伸长而将钢筋夹紧，升降驱动装置c驱动所有的电动辊筒下降，使升降输送面由输送位降至避让位，以避免电动辊筒干扰后续的钢筋转动；

11、c、通过工业机械臂调整激光发射头的位置，使激光发射路径对准钢筋待除锈区段的外圆面一端，启动中空旋转平台的旋转功能，带动被夹持的钢筋转动，被夹持钢筋的轴心线与中空旋转平台旋转的中心线重合；

12、d、同时执行以下两项操作：ⅰ.启动激光发生装置，使激光器主机产生的激光通过激光发射头射出，打在钢筋的外圆面上；ⅱ.工业机械臂抓持激光发射头沿钢筋的轴向方向移动；基于上述两项操作，使激光在钢筋待除锈区段的外圆面上扫过螺旋轨迹，进而完整覆盖钢筋待除锈区段的外圆面，激光通过热能使钢筋表面氧化皮汽化而实现除锈；

13、e、除锈完成后，激光发生装置关闭，中空旋转平台停止转动，三个伸缩夹爪同步缩短而将钢筋放松，升降驱动装置c驱动所有的电动辊筒上升，使升降输送面由避让位降至输送位，此时钢筋与电动辊筒接触；

14、s03，钢筋出料：

15、a、电动辊筒恢复滚动，将钢筋继续向前输送，当钢筋前端落在输送带y的定位槽y上时，电动辊筒的线速度转速降至低于输送带y的传输速度，此时由输送带y提供钢筋前进的动力；

16、b、钢筋从输送带y排出后，落在输送带z的定位槽z上，此时由输送带z提供钢筋前进的动力，当钢筋移动至钢筋输出段时，钢筋推送器动作，将钢筋通过钢筋输入口推送至钢筋存料斗的内腔中，从而实现钢筋的收集，便于后续的钢筋转运。

17、本发明进一步的技术方案是：s01步骤中，定义外齿架的v形槽的级数从下至上依次递增，最下级为1级，最上级为n级，定义内齿架的v型槽的级数从下至上依次递增，最下级为1级，最上级为n级；定义定位槽a的级数从下至上依次递增，最下级为1级，最上级为n+1级；定义定位槽b的级数从下至上依次递增，最下级为1级，最上级为n级；外齿架升降行程为v型槽的竖壁或v形槽的竖壁的高度；外齿架上升过程中，第1级定位槽a从传送带排料端堆积的钢筋中叉取并抬升一根钢筋，未被叉取的钢筋则被外前竖壁暂时阻拦，第n+1级定位槽a从第n级内齿架的v型槽中叉取并抬升一根钢筋；外齿架升至最高点时，所有的定位槽a暂时消失，第n级v型槽的斜壁与第n级v形槽的斜壁齐平，第n级定位槽a中的钢筋进入第n级定位槽b中，第n+1级定位槽a中的钢筋依次通过外齿架的外上斜壁和内齿架的内上斜壁排出；外齿架下降过程中，各级定位槽b中的钢筋均保持不动；外齿架降至最低点时，所有的定位槽b暂时消失，第n级v形槽的斜壁与第n-1级v型槽的斜壁齐平，第n级定位槽b中的钢筋进入第n级内齿架的v型槽中，堆积在传送带出料端上的钢筋被阻拦板暂时阻拦。

18、本发明进一步的技术方案是：s01步骤中，在双联顶块上升行程中，首先，定位槽c中的钢筋被第一顶指推出，被推出的钢筋顺着下滑面下滑，最终从下滑面的下边沿处排出即实现出料，然后，水平条形面上的钢筋被第二顶指顶升至与下滑面上边沿齐平，被顶升的钢筋顺着下滑面下滑，直至抵在第一顶指的侧壁面上而停止；在双联顶块下降行程中，当第一顶指退至定位槽c的下端后，抵在第一顶指侧壁面上的钢筋失去抵靠而顺着下滑面滑落至定位槽c中，等待双联顶块的下次上升行程将其推出，当第二顶指退至水平条形面的下端后，上滑面上排列的钢筋随即向下滑动而填补水平条形面上的空缺，等待双联顶块的下次上升行程将其顶升。

19、本发明进一步的技术方案是：所述的钢筋端部外圆面激光除锈系统，包括钢筋上料总成、激光除锈总成和钢筋出料总成；

20、钢筋上料总成包括钢筋储料斗、带式输送机、钢筋分离提升机和钢筋逐根出料机；钢筋储料斗内部设有用于容纳批量钢筋的内腔，钢筋储料斗一侧下端设有用于水平排出钢筋的条形排料口；带式输送机上端设有传送带，传送带两端分别为接料端和出料端，传送带输送方向垂直于钢筋储料斗的条形排料口延伸方向，带式输送机上设有正对传送带出料端布置的阻拦板，传送带接料端位于钢筋储料斗的条形排料口正下方；钢筋分离提升机紧邻带式输送机布置；其用于将堆积在传送带出料端的批量钢筋逐根分离-抬升-逐根输出至钢筋逐根出料机构；钢筋逐根出料机紧邻钢筋分离提升机布置；其用于接收并缓存钢筋分离提升机排出的钢筋，再将缓存的钢筋逐根输出；

21、激光除锈总成包括钢筋输送带组件、钢筋夹持旋转装置、钢筋定高承托装置、可升降钢筋输送器和钢筋激光除锈装置；钢筋输送带组件包括带式传输机x和带式传输机y；带式传输机x上端设有输送带x，输送带x一侧与滑板下滑面的下边沿紧邻并且齐平布置；带式传输机y上端设有输送带y；钢筋定高承托装置和可升降钢筋输送器共同设置在输送带x和输送带y之间，钢筋定高承托装置相对靠近输送带x，可升降钢筋输送器相对靠近输送带y，钢筋夹持旋转装置设在可升降钢筋输送器中部，其用于夹持钢筋旋转，被夹持钢筋的轴心线与钢筋旋转的中心线重合；钢筋定高承托装置上端设有与钢筋滚动接触的定高承托面，定高承托面的两端分别正对并且齐平于输送带x的输出端和输送带y的输入端，处在定高承托面上的钢筋的轴心线与夹持在钢筋夹持旋转装置上的钢筋的轴心线重合；可升降钢筋输送器上端设有用于驱动钢筋移动的升降输送面，可升降钢筋输送器动作时带动升降输送面做升降移动，升降输送面在升降移动的上端和下端分别设有输送位和避让位，当升降输送面处在输送位时，升降输送面与定高承托面齐平，当升降输送面处在避让位时，升降输送面低于定高承托面；钢筋激光除锈装置包括激光发生装置和工业机械臂；激光发生装置包括用于产生激光的激光器主机和用于发射激光的激光发射头；工业机械臂用于夹持和移动激光发射头，使激光发射头发射的激光清除掉钢筋外圆面上的氧化皮，所述钢筋为被钢筋夹持旋转装置夹持的钢筋；

22、钢筋出料总成包括带式输送机z、钢筋存料斗和钢筋推送器；带式输送机z上端设有输送带z，输送带z的输入端正对、紧邻、齐平于输送带y的输出端，输送带z中部设有用于定位单根钢筋的定位槽z，输送带z的中部或后部设有钢筋输出段；钢筋存料斗和钢筋推送器分布在输送带z的钢筋输出段两侧；钢筋存料斗内部设有用于存储批量钢筋的内腔，钢筋存料斗上端一侧设有钢筋输入口；钢筋推送器正对钢筋输入口布置，其用于将处在输送带z的钢筋输出段上的钢筋通过钢筋输入口推送至钢筋存料斗的内腔中。

23、本发明进一步的技术方案是：钢筋分离提升机包括内齿架、外齿架和升降驱动装置a；内齿架由两块相互平行且竖直对称布置的内齿板和连接在两块内齿板之间的连接件a组成，内齿板前侧边朝向传送带，内齿板后侧边背向传送带，内齿板在前侧边设有高度呈梯度变化的多级v型槽，v型槽由竖壁和连接在竖壁下端的斜壁组成，所有v型槽的形貌和尺寸均一致，位于下端的v型槽相对靠近传送带，位于上端的v型槽相对远离传送带，内齿板在最下端的v型槽下端连接有内前竖壁，内前竖壁与最下端v型槽的斜壁相连接，内齿板在最上端的v型槽上端连接有内上斜壁，内上斜壁的两端分别为高端和低端，内上斜壁的高端与最上端v型槽的竖壁连接；外齿架由两块相互平行且竖直对称布置的外齿板和连接在两块外齿板之间的连接件b组成，外齿板前侧边朝向传送带，外齿板后侧边背向传送带，外齿板在前侧边设有高度呈梯度变化的多级v形槽，v形槽由竖壁和连接在竖壁下端的斜壁组成，所有v形槽的形貌和尺寸均一致，位于下端的v形槽相对靠近传送带，位于上端的v形槽相对远离传送带，外齿板在最下端的v形槽下端连接有外前竖壁，外前竖壁与最下端v形槽的斜壁相连接，外前竖壁的上、下端分别位于传送带的上、下端，外齿板在最上端的v形槽上端连接有外上斜壁， 外上斜壁与最上端v形槽的竖壁连接；外齿架的两块外齿板布置在内齿架的两块内齿板的外侧，外齿架的连接件b位于内齿架的下端，外齿架的两块外齿板之间的间距小于钢筋长度；外齿架的v形槽与内齿架的v型槽的形貌、尺寸和数量均一致；外齿架与内齿架的位置关系是：外齿架上的任意一级v形槽与内齿架上的对应高度的v型槽呈前后错位布置，从而形成高度呈梯度变化的多个定位槽a和定位槽b，每个定位槽a和每个定位槽b分别仅容纳单根钢筋，在定位槽a中，最下端定位槽a由外齿架最下端v形槽的斜壁和内齿架的内前竖壁共同形成，最上端定位槽a由外齿架的外上斜壁和内齿架最上端v型槽的竖壁共同形成，其它定位槽a由外齿架的v形槽的斜壁和内齿架的v型槽的竖壁共同形成；在定位槽b中，所有的定位槽b均由内齿架的v型槽的斜壁和外齿架的v形槽的竖壁共同形成；升降驱动装置a与外齿架下端固定连接，其用于驱动外齿架做竖直升降移动。

24、本发明进一步的技术方案是：钢筋逐根出料机包括钢筋滑架、双联顶块和升降驱动装置b；钢筋滑架包括滑板；滑板上表面上设有竖直布置的竖挡面、连接在竖挡面上边沿处并向下延伸的下滑面和连接在竖挡面下边沿处并向上延伸的上滑面；上滑面的上边沿与内齿架的内上斜壁低端紧邻且齐平布置，下滑面的下边沿处用于排出钢筋；下滑面上设有仅容纳一根钢筋的定位槽c，定位槽c底部设有贯通的操作口c，定位槽c的延伸方向平行于滑板的宽度方向，上滑面下端边沿处设有仅容纳一根钢筋的水平条形面，水平条形面上设有贯通的操作口a；滑板的宽度与钢筋长度相适应；双联顶块上端设有间隔布置的第一顶指和第二顶指；升降驱动装置b与双联顶块的下端固定连接，升降驱动装置b驱动双联顶块被做竖直升降运动，进而使第一顶指穿过或退出操作口a以及使第二顶指穿过或退出操作口c。

25、本发明进一步的技术方案是：钢筋定高承托装置包括轴承支座和直线轴承；多组轴承支座呈间隔、等高、直线排列布置，每组轴承支座包括两个间隔、等高、对称布置的轴承支座，每组轴承支座的同侧端部分别转动安装水平布置的直线轴承，安装在轴承支座同侧端部的两个直线轴承称为一组直线轴承，一组直线轴承中的两个直线轴承相对布置并且共同承托一根钢筋，所有的直线轴承共同形成定高承托面。

26、本发明进一步的技术方案是：可升降钢筋输送器包括电动辊筒和升降驱动装置c；多个电动辊筒水平、间隔、平行、等高的转动安装在升降驱动装置c上端，所有的电动辊筒共同在上端形成升降输送面，所有的电动辊筒在升降驱动装置c的驱动下同步升降移动，使升降输送面在输送位与避让位之间切换；当升降输送面处在输送位时，承托在升降输送面上的钢筋的轴心线与钢筋旋转夹持装置的转动中心线重合，以便于电动辊筒将钢筋送入钢筋夹持旋转装置的转动中心区域；当升降输送面处在避让位时，钢筋夹持旋转装置和若干组直线轴承分别夹持和承托钢筋，电动辊筒不与钢筋接触，以避免钢筋夹持旋转装置夹持钢筋旋转时，钢筋与电动辊筒产生干摩擦。

27、本发明进一步的技术方案是：钢筋夹持旋转装置包括中空旋转平台和伸缩夹爪；中空旋转平台中部设有回转部件，回转部件的中部设有贯通孔，中空旋转平台位于任意两个电动辊筒之间并且位于钢筋定高承托装置与输送带y之间；三个伸缩夹爪围绕贯通孔呈环形均布固定安装在中空旋转平台的一侧端面上，三个伸缩夹爪同步伸长或缩短以实现单根钢筋的夹紧或放松，当三个伸缩夹爪同步伸长将单根钢筋夹紧时，被夹紧的钢筋的中心线与钢筋夹持旋转装置的回转部件的转动中心线重合。

28、本发明进一步的技术方案是：钢筋滑架还包括侧板b和顶板，侧板b布置在滑板宽度方向两侧，顶板固定连接在两个侧板b之间，顶板平行于滑板的上滑面布置，顶板的下表面与滑板的上滑面之间形成仅供单根钢筋通过的间隙。

29、本发明进一步的技术方案是：双联顶块的第一顶指的顶部设有第一斜面，第一斜面的上下两边沿分别为高端边沿和低端边沿，双联顶块的第二顶指的顶部设有第二斜面，第一斜面和第二斜面的倾斜方向均与下滑面的倾斜方向一致，第一斜面的倾斜角度大于或等于下滑面的倾斜角度，第二斜面的倾斜角度大于或等于下滑面的倾斜角度。

30、本发明进一步的技术方案是：双联顶块的第一顶指长度短于第二顶指长度，当第一顶指的第一斜面低端边沿与滑板的下滑面上边沿齐平时，第二顶指的上端穿过操作口c而伸出在操作口c上端。

31、本发明与现有技术相比具有如下优点：

32、1.其实现了基于自动化操作的批量钢筋端部外圆面除锈(去氧化皮)，相比现有人工打磨钢筋的方式，劳动强度得到下降，打磨效率和打磨质量均得到提升，为后续焊接工序提供了良好的焊接基础。

33、2.钢筋上料总成可实现批量钢筋的逐根分离单根出料，可适配后续激光除锈操作的工作节拍。其中，钢筋储料斗和带式输送机的组合实现了将批量钢筋大致(粗略)摊散，为后续将钢筋逐根分离创造有利条件。其中，钢筋分离提升机实现了将大致摊散的批量钢筋进行分离提升，为后续的钢筋逐根出料创造了有利条件。其中，钢筋逐根出料机实现了钢筋的排平堆积和逐根输出，使出料操作具备容错率，使得出料节奏高度可控，充分满足后激光除锈操作连续作业的需求。

34、3.激光除锈总成可实现钢筋端部外圆面的激光除锈操作，满足了核电预埋件在焊接组装前对钢筋的处理要求。其中，可升降钢筋输送器和钢筋夹持旋转装置的动作配合，实现了钢筋沿水平路径的传输以及在水平传输路径的中段对钢筋进行夹持旋转操作。其中，工业机械臂和激光发生装置的动作配合，控制激光发射头直线移动即可对旋转中的钢筋进行外圆面除锈操作。

35、4.钢筋分离提升机具有以下优势：

36、ⅰ.从堆积在传送带出料端的批量钢筋中分离出钢筋的同时，能够将钢筋的姿态纠正至水平状态，并且钢筋在定位槽a-定位槽b-v型槽之间转移提升的过程中也能保持水平状态，从而保证了后续出料操作的可靠性；

37、ⅱ.能够将钢筋在相对较短的水平距离内实现相对较高的高度提升，为后续的钢筋逐根出料机提供了所需的初始高度(或为后续的其它需要初始高度的设备创造了高度差)。

38、5.钢筋逐根出料机具有以下优势：

39、ⅰ.使出料操作具备容错率：滑板的上滑面能供若干跟钢筋整齐排列，相当于设置了一个出料缓存区，出料时通过双联顶块的升降动作将滑板上滑面上的钢筋逐根排出，当来料方向设备(钢筋分离提升机和带式输送机)出现故障时，并不会立即导致后续的激光除锈总成轮空运行，而是会先消耗滑板上滑面上缓存的钢筋，从而给予了检修人员排除设备故障的时间，保证了生产的连续性和稳定性；

40、ⅱ.使出料节奏高度可控：由于出料缓存区的存在，使最终的出料节奏完全由升降驱动装置b的动作频率来控制，不受来料方向设备(钢筋分离提升机和带式输送机)的限制。

41、以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。