1、激光清洗加工系統技術方案公司：江蘇中科四象激光科技有限公司電話Email：sales傳真網址：地址：江蘇省丹陽市高新技術產業集中區8號 郵編：212300 4 / 27服務熱線：400-828-6988； 網址： 江蘇中科四象激光科技有限公司版本號:A/0 編號：目錄1.系統技術方案31.1.方案概述31.2.主要設備配置42.主要設備介紹62.1.激光器62.2.光纖系統及加工頭72.3.專用冷水機82.4.機器人系統82.5.變位機112.6.輔助設備123.安全防護：124.備環境要求、使用成本及制造周期134.1.設備運行環境

2、須具備以下條件134.2.制造周期145.安裝與服務145.1.安裝調試145.2.包裝運輸155.3.設備驗收155.4.培訓155.5.售后服務166.附件：公司介紹176.1.焊接系列激光器186.2.熔覆/淬火系列產品186.3.激光加工頭產品19激光清洗加工系統技術方案1. 系統技術方案1.1. 方案概述傳統工業清洗方法包括機械摩擦清洗法、化學腐蝕清洗法、液體固體噴射清洗法和高頻超聲清洗法，盡管它們在工業清洗行業得到了廣泛的應用，但在我國環境保護法規要求越來越嚴格和高精密器件應用越來越廣泛的情況下傳統清洗方法的應用受到了很大的限制。機械方法清潔度高，但易損傷基材，化學腐蝕清洗方法屬于

3、無應力清洗，但污染較重，特別是當污垢成分復雜時，必須選用多種清洗劑反復清洗才能滿足表面清潔度的要求。液體固體噴射清洗靈活度較高，但相對成本較高，需要消耗大量的水及固體摻雜物，后期廢液處理工作也較復雜；高頻超聲波清洗法盡管清洗效果不錯，但對附著力強的亞微米級污粒的清洗無能為力，清洗槽的尺寸限制了被清洗工件尺寸范圍，而且清洗后的干燥亦是一大難題。激光清洗是一種高效、綠色清洗技術，相對于化學清洗，其不需任何化學藥劑和清洗液；相對于機械清洗，其無研磨、無應力、無耗材，對基體損傷極小（文物字畫清洗）；激光可利用光纖傳輸引導，清洗不易達到的部位，適用范圍廣（核管道清洗）；適用對象也比較廣泛，除銹、除漆、除

4、泥污、晶片表面處理；清潔度高（能清除納米級以下污染微粒），該技術國際已應用于各領域（模具清洗，戰機涂層清洗），而國內剛剛起步。目前國內關于激光清洗技術研究仍然處于參數和機理研究階段，在應用方面還處于起步階段，國產相關成熟裝備更是不多見。激光光源是限制其國產化的主要因素之一，高峰值功率納秒級全固態激光器是激光清洗用優選光源，目前乙方已實現600W高峰值功率納秒級全固態激光輸出，該技術目前處于國內領先地位。已實現的激光清洗結果激光清洗系統一般主要分為手持激光清洗系統和機械自動式激光清洗系統。兩者的主要區別在于激光清洗槍運動軌跡是由人手控制還是由機械手/機床控制。 Cleanlaser公司手持式激光

5、清洗機 機械式激光清洗機執行機構手持式激光清洗機的關鍵部件是手持式的激光清洗槍，可廣泛應用于非標不規則的除漆除銹去污去氧化皮等。其優點是操作靈活方便，可移動式作業，其缺點是人工操作，精確度較差，一致性較差，勞動強度大，很難批量化作業。機械式激光清洗機的激光清洗槍安裝在運動機械裝置上（如機器人、機械手、機床等），由機械裝置自動完成預設的運動軌跡。其優點是精度高，可大批量作業，對操作人員的技術要求和勞動強度不高。其缺點是很難完成不規則軌跡的運動。1.2. 主要設備配置（1） 主要設備配置表機型型號數量說明廠家激光器IS0604QCW1套激光器功率：平均功率50600W連續可調中科四象光纖400um

6、10m1套芯徑：400m，長度10m（根據需要定制）Optoskand水冷機標配1臺制冷量：13kW，雙溫控制，低溫液控溫精度：±0.5，為激光器及外光路系統提供水冷卻無錫沃爾得清洗槍ZKSX-Q30P70/1001套工作距離：100/160mm，掃描寬度70/100mm連續可調中科四象機器人系統MOTOMAN-MH241六軸機器人本體：負荷24kg，最大作用半徑1730 mm，重復定位精度：±0.06mm，控制系統：DX200安川四象集成機器人外部軸外部軸11個外部軸模塊及驅動，實現機器人、變位機的聯動安川四象集成變位機MOTOPOS DB500B1額定載重：500kg，

7、重復定位精度±0.1mm（R=250mm），扭力：392N·m。安川四象集成卡盤K11-4001三爪機械卡盤，與用于變位機對工件的夾持，夾持直徑范圍：40-400mm國產四象集成工業相機/CCD1網口工業相機，16mm定焦鏡頭，定制化光源，四口光源控制器，12寸工業顯示器，三口網卡，工業相機專用定制防水罩，激光波段濾光片，RS232通信線國產四象集成不銹鋼水槽定制11500mm*1500mm*750mm，耐腐蝕不銹鋼，底部排水管最大流量20L/min中科四象穩壓電源SBW-100kVA1選配（客戶可自備），為激光器提供穩定交流供電，防止電網強烈波動引起激光器的損壞。德力西空

8、壓機W0.9/8：7.5KW10HP1選配（客戶可自備），提供壓縮空氣國產冷凍式干燥機10HP，1.5立方1選配（客戶可自備），過濾壓縮空氣國產發機配件1見附件清單（下表）中科四象（2） 隨機配置清單序號名稱規格型號單位數量備注1激光器供電電纜三相四線，3*6+1*4米52冷水機供電電纜三相四線，3*6+1*4米53冷水機信號線根24機器人電纜套15光纖保護套管米26主路水管32米207輔路水管10米108氣管6米109喉箍40-43個1010氮氣減壓閥個111加工頭轉接頭10轉6、6三通、6直通個512說明書激光器、機器人等說明書本113發貨清單張114其他文件操作簡介、高反光材料加工注意事

9、項、高濕高溫注意事項張各12. 主要設備介紹2.1. 激光器全固態準連續（QCW）激光器，采用半導體二極管列陣側面泵浦 Nd:YAG、光纖耦合輸出的技術方案實現高功率、高效率準連續激光輸出，其主要優點：高性能半導體側泵單元模塊，無懼背反射光損壞芯片；高光束質量控制技術；高效級聯串接功率放大技術，最高準連續激光輸出功率1kW ；高效光纖耦合技術：耦合效率大于 96% ；DSP數字化電源與系統控制 ；電動光閘功能及機械式緩升緩降功能；智能化控制，操作界面友好、簡潔；工控標準接口，極易與各類機床、機器人實現集成，可以實現智能化、自動化、柔性化操作等。基于該系列激光器的加工裝備可廣泛應用于汽車、鐵路、

10、船舶、冶金、石化、國防以及航空航天等領域的激光清洗、表面毛化等工藝中。l 相對光纖脈沖激光器的優點Ø 光纖脈沖激光器：為脈寬變化激光器，其脈寬、峰值功率、單脈沖能量相互影響，不能同時達到最優值；Ø 全固態準連續激光器：脈寬為固定值，峰值功率、單脈沖能量能同時達到最大值。l 相對燈泵脈沖激光器的優點Ø 燈泵激光器：電光效率低(3%)；需要經常更換泵浦燈；驅動電源成本高；冷卻系統龐大。Ø 全固態準連續激光器：電光效率高(15%)，幾乎沒有維護成本；體積較小，易于集成化。l 激光器參數表：全固態準連續激光器特性參數型號IS-0604QCW調制頻率2050kHz

11、波長1064nm額定平均功率600W操作模式脈沖最大峰值功率300kW（20kHz）脈沖寬度100ns最大單脈沖能量30mJ輸出光纖芯徑400m電光效率15%長寬高1450*720*1260mm清洗掃描寬度70/100mm（連續可調）l 激光器運行要求序號項目條件/要求特別要求1場地<1> 地面平整，四周無震蕩源，必要時挖防震溝；<2> 支撐面必須能夠承受至少1噸的重量；<3> 四周留出至少1.5m的安裝維修空間； 嚴禁激光器暴露于室外2環境<4> 干凈、清潔、防腐蝕，無高濃度揮發氣體；<5> 溫度范圍10°C-40

12、6;C，濕度小于70%；建立空調房，以保證潔凈室溫環境要求3供電<6> 三相四線制，380 VAC±10%，50Hz使用三相穩壓電源4激光器供電電纜<7> 激光器：線徑4mm2額定功耗：6.5kW5光纖<8> 彎曲半徑： 0.5m<9> 長度：10-20m需提前定制6工作氣體<1> 高純氮氣99.99%一瓶；<2> 常用壓力范圍200kPa-500kPaPU氣管管徑6mm2.2. 光纖系統及加工頭激光傳輸系統的功能就是將激光器發出的激光束經切換傳導至激光加工頭。導光系統組成為光纖、清洗槍，清洗槍安裝于機器人第六軸

13、上。光纖：在進行激光加工時，通過光纖將激光傳輸到清洗頭上，使用Optskand傳能光纖。光纖帶標準QBH接頭，可以和不同的加工頭方便拆裝，快速更換，傳輸能量時光纖具有完善的自保護功能，規格如下：芯徑400um-1000m可選，長度10-15米（根據需求可選）。清洗槍：通過清洗槍將激光傳導到工件表面進行激光加工，其作用是將光纖傳輸出來的激光整形成滿足激光工藝要求的形狀和大小等。手持式激光清洗槍示意圖2.3. 專用冷水機專為激光加工機激光器及光路冷卻而設計的精密水冷卻機，能為激光器提供穩定精確的水溫控制，是激光設備冷卻的最佳選擇。序號項目條件/要求備    注1冷水機

14、供電<1> 冷水機：線徑2.5 mm2額定功耗：13kW2冷卻水<2> 水質：去離子水/蒸餾水/純凈水更換頻率：1次/月<3> 水量： 100L。2.4. 機器人系統機器人系統實現激光加工頭運動軌跡的承載，實現雙工位或多工位加工，提升加工效率。該方案選配了安川公司的高精度六軸機器人MOTOMAN-MH24，包括機器人本體、機器人控制柜、示教盒。 機器人技術參數：2.5. 變位機DKP雙軸變位機，負荷：500kg；重復定位精度：±0.1mm；機器人外部軸系統采用模塊化、柔性的設計理念，采用與機器人同一系列電機、減速機為外部軸核心部件模塊化設

15、計機構，可以根據客戶實際的需要，通過雙軸變位機與機器人實現不同柔性的外部軸系統。變位機參數表載荷500kg試樣標準型帶轉動接頭型號YR-MPD500-A00YR-MPD500-B00旋轉軸旋轉角度±200°±370°最大旋轉速度2.80rad/s（160°/s）允許力矩392N·m允許慣性力矩44kg·m2傾斜軸傾斜角度±135°最大傾斜速度1.4rad/s（80°/s）允許力矩1274N·m允許慣性力矩200kg·m2重復定位精度±0.1mm（R-250mm）毛重

16、240kg內置輸入輸出線34根6根內置空氣軟管1根2根卡盤是機床上用來夾緊工件的機械裝置。利用均布在卡盤體上的活動卡爪的徑向移動，把工件夾緊和定位的機床附件?？ūP一般由卡盤體、活動卡爪和卡爪驅動機構 3部分組成。2.6. 輔助設備（1）穩壓源由于電力系統的故障或電壓波動引起的電腦關鍵數據的丟失以及生產線的停頓都將造成不可彌補的損失，所以電壓穩定是設備安全運行的保障，對于工業電網電壓波動較大、不穩定的情況，穩壓電源可以在設備運行過程中有效的控制輸出電壓，為重要設備提供有效及可靠的保護，將電網電壓波動對關鍵設備造成的損壞降到最低。具有慢啟動、過壓、過流保護；響應速度快；穩壓精度高；濾波性能好；抗干

17、擾性能強，可抑制輸入尖峰、浪涌、下陷等干擾。穩壓電源主要參數見下表： 穩壓電源主要參數表序號項目參數1輸入電壓單相170-260V，三相342-418V2輸出電壓220V/380V3頻率50Hz/60Hz4穩定精度±2%5額定功率50kVA（2）壓縮機及冷式干燥機壓縮機和冷式干燥機的功能主要是提供干燥的焊接保護氣。3. 安全防護： 本激光加工系統涉及4類激光安全，使用、操作、維修、維護均落實以下安全措施：（1） 激光器安全防護：Ø 激光器內部均按4類激光安全標準執行，激光器內部光路均終止于專門設計的激光吸收體上。Ø 激光器外殼罩周圍符合激光輻射安全要求，出光位置標

18、識。Ø 激光器控制系統符合鑰匙管理要求：光閘、緊急開關、報警裝置，安全互鎖等。（2） 作業工位安全防護：Ø 激光加工工位設計安全防護罩，四周擋板將加工時激光反射、雜散光等終止于防護罩內部。Ø 加工系統設計外部急停、報警和安全互鎖。Ø 外殼罩周圍符合激光輻射安全要求，出光位置標識。Ø 防護罩頂端加裝抽風系統，將加工過程產生的煙塵抽出。（3） 作業過程安全防護Ø 當出光加工時，防護罩門緊鎖，如防護罩門未鎖，則激光無法發射，形成安全互鎖。Ø 上下料過程無激光輸出或激光輸出位置與上下料區防護隔離。Ø 加工過程，加工人員穿戴

19、防護用品，如防護眼鏡、高溫手套等。4. 備環境要求、使用成本及制造周期4.1. 設備運行環境須具備以下條件1) 激光器運行環境：序號項目條件/要求特別要求7場地<10> 地面平整，四周無震蕩源，必要時挖防震溝；<11> 支撐面必須能夠承受至少1噸的重量；<12> 四周留出至少1.5m的安裝維修空間； 嚴禁激光器暴露于室外8環境<13> 干凈、清潔、防腐蝕，無高濃度揮發氣體；<14> 溫度范圍10°C-40°C，濕度小于70%；建立空調房，以保證潔凈室溫環境要求9供電<15> 三相四線制，380 VAC&

20、#177;10%，50Hz使用三相穩壓電源10激光器供電電纜<16> 3kW激光器：線徑6 mm2額定功耗：20kW11光纖<17> 彎曲半徑： 0.5m<18> 長度：10-20m需提前定制12工作氣體<3> 高純氮氣99.999%一瓶；<4> 常用壓力范圍200kPa-500kPaPU氣管管徑6mma) 在規劃場地時須充分考慮硬件配置擺放、加工上下料、搬運及空調房等之間的協調性。2) 輔助氣體a) 激光器除濕氮氣：純度99.99以上，壓力可調，常用壓力：200-500kPa。b) 保護氣體：氬氣或氮氣，純度99.99以上。首先檢查

21、焊接專用氣瓶上的銘牌，是否符合使用氣體的要求，如純度和壓力等要求。其次用正確的方法將氣瓶的氣體引入到氣體入口。c) 壓縮空氣。3) 供電電源要求a) 電源規格：三相380V 50Hz。b) 電源質量：三相不平衡度<2.5%，線電壓波動<10%。4.2. 制造周期本產品制造周期為1.5個月，可以根據客戶需求做相應調整。5. 安裝與服務5.1. 安裝調試1) 江蘇中科四象激光科技有限公司總負責設備的安裝和調試。2) 在簽訂合同后江蘇中科四象激光科技有限公司在最短時間了解客戶的廠房的安裝地理位置，確定設備的具體安裝位置。3) 安裝調試前，客戶應根據江蘇中科四象激光科技有限公司要求，確保安

22、裝場地的配置符合設備安裝要求。4) 貨物到達用戶交貨現場后，江蘇中科四象激光科技有限公司人員即自帶必要工具進行設備的安裝調試工作。5) 安裝調試及所派人員的一切費用由江蘇中科四象激光科技有限公司承擔。6) 合同中所提供的所有設備全部由江蘇中科四象激光科技有限公司負責指導完成安裝及調試，客戶須積極配合完成設備的安裝調試。設備安裝調試完成后，江蘇中科四象激光科技有限公司先對設備進行自檢并在各項技術指標達到合同技術要求后，供需雙方再對設備進行驗收及使用。7) 在安裝調試過程中江蘇中科四象激光科技有限公司的技術人員將對客戶技術人員說明設備的安裝步驟和應該注意的事項，安裝的每一件設備應作安裝詳細記錄。江

23、蘇中科四象激光科技有限公司的技術人員在安裝過程中造成的設備損壞，均由江蘇中科四象激光科技有限公司承擔責任。5.2. 包裝運輸1) 包裝：標準木箱包裝，防潮、防銹、防震?？捎糜谡w吊裝，并注明起吊重心和吊裝部位。包裝箱內附質量合格證、設備說明書及其它文件和資料，包裝箱外附裝箱單。2) 運輸方式：汽車運輸，由江蘇中科四象激光科技有限公司負責全部職責，包括運費和保險。3) 交貨地點：客戶的安裝現場。5.3. 設備驗收按照江蘇中科四象激光科技有限公司和客戶簽訂技術協議進行預驗收和最終驗收。1) 預驗收江蘇中科四象激光科技有限公司完成產品設計、生產、調試后，在江蘇中科四象激光科技有限公司進行預驗收，驗收

24、內容包括：a) 設備各配置型號、規格是否符合技術協議要求。b) 檢查工藝質量。c) 都滿足協議要求后，雙方簽訂預驗收報告。2) 終驗收江蘇中科四象激光科技有限公司在客戶現場完成設備的安裝、調試和自檢后，進行終驗收，設備滿足技術要求后，雙方簽署最終驗收報告。終驗收內容如下：a) 對全部貨物的數量、型號規格、功能、技術指標等進行檢驗驗收。b) 對客戶提供的樣件進行激光加工。c) 雙方做好驗收情況的記錄，并對驗收結果給出評價。3) 最終驗收的其它說明a) 如因場地輔助設施故障(電源、周邊環境等)和環境不符合設備正常工作的要求而造成測試驗收中斷，客戶方面應立即修復，確保設備正常工作的條件。b) 在驗收

25、過程中，若發現設備有短缺、損壞或不符合合同條款和質量標準的情況，江蘇中科四象激光科技有限公司將負責補齊、更換，由此引起一切費用由江蘇中科四象激光科技有限公司承擔。5.4. 培訓階段1：整套加工系統生產完成至預調試及預驗收期間，客戶可以派出人員前往江蘇中科四象激光科技有限公司接受培訓。江蘇中科四象激光科技有限公司將在培訓中心對客戶操作人員進行免費技術培訓，直至操作人員達到基本正常使用該設備為止。階段2：江蘇中科四象激光科技有限公司在機器到達客戶現場的一月內完成安裝調試，并對客戶人員再次培訓。培訓結束后。5.5. 售后服務1) 設備驗收后，整機質量保證期為12個月。系統已包括一年的服務和零部件保質

26、期，如果保質期內系統的零部件出現質量問題，江蘇中科四象激光科技有限公司受過良好訓練的服務工程師將隨時提供電話或現場服務。2) 設備質保期內，由于設備本身質量原因造成的任何損傷或損壞，江蘇中科四象激光科技有限公司負責進行免費更換零件及服務，但常規消耗品（光纖、保護鏡片、氣嘴等）以及屬于用戶違規操作責任事故者除外。3) 江蘇中科四象激光科技有限公司對所提供產品提供終生維護服務，并隨時提供設備相關的日常咨詢與指導。質保期外，依然為用戶提供廣泛而優惠的技術支持及備件供應?？杀ＷC4小時內響應，24小時內人員到位。4) 設備出廠后，江蘇中科四象激光科技有限公司即建立“用戶檔案卡”，跟蹤記錄用戶使用該設備的

27、相關信息。在設備維修服務完成后，將故障成因、補救措施、完成維修及恢復正常的時間和日期等報告給客戶，報告一式兩份，以備查用。5) 江蘇中科四象激光科技有限公司承諾及時向用戶通報軟件升級情況，并免費提供軟件升級服務。6) 江蘇中科四象激光科技有限公司備有充足的備件、配件，可及時向用戶提供技術服務和備件服務，滿足設備維修需要。7) 江蘇中科四象激光科技有限公司將不定期安排項目工程師到用戶現場進行免費技術回訪服務。8) 江蘇中科四象激光科技有限公司積極配合客戶產品的焊接工藝改進。江蘇中科四象激光科技有限公司6. 附件：公司介紹江蘇中科四象激光科技有限公司成立于2010年9月，注冊資本1億元，是中國科學院半導體研究所和江蘇天坤集團共同組建的高新技術企業，地處江蘇省丹陽市高新技術園區，專業從事高功率全固態激光器的研制、生產和銷售。公司規劃建設用地300畝，已建成現代化的超凈光學車間、電控車間、精密機械加工車間、激光加工中心和辦公區共計兩萬多平方米。公司的主要產品是15kW系列高功率光纖輸出全固態激光器，采用半導體二極管列陣側面泵