CN113058931A - 全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置及其使用方法。复杂盲孔和微小管道难以清洗。本发明的工作槽内壁开设环形槽，环形槽内设有密封圈；载物台顶面固定有多个加热件，每个加热件上均固定有低频振动件和夹具；载物台由直线运动机构驱动上下运动；工作槽外部固定有三组超声换能器。本发明实现加热和真空环境下的多频率组合清洗，低频振动可以使内部管道的液体定向移动，高频超声空化效应使超声清洗液产生空泡，空泡破裂有效帮助清理，另外超声空化产生的空泡在负压真空条件下，从细小缝隙内部不断膨胀，将污物以及微小管道内的液体挤压出来，实现更小管道、盲孔和缝隙的清洗。
Description
技术领域
本发明涉及清洗烘干装置，尤其涉及一种全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置及其使用方法。
背景技术
目前，对于精密加工器件、盲孔或微小管道的清洗，传统方式使用压缩空气气枪吹气清洗、喷淋、超声波清洗、紫外清洗等清洗方法，这些方法可以解决物体外部污渍的清洗，但是对于复杂盲孔和微小管道来说，由于气体和清洗液难以进入，残余在微小管道和复杂盲孔内的污渍或金属屑难以清除，因此如何保证复杂盲孔和微小管道的清洗质量，一直以来是精密加工的难题，要解决这个难题，就需要对清洗设备和清洗工艺提出新的要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置及其使用方法，可适用于盲孔或微小管道的清洗烘干。
本发明全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置，包括工作槽、密封圈、密封盖、载物台、加热件、低频振动件、夹具、直线运动机构和超声换能器；所述工作槽的内壁开设有环形槽，环形槽内设有密封圈；工作槽的顶部可拆卸连接有密封盖；所述的载物台与工作槽内壁构成滑动副，并位于密封圈下方；载物台顶面固定有沿周向均布的多个加热件，每个加热件上均固定有低频振动件和夹具；载物台由直线运动机构驱动上下运动；工作槽外部固定有三组超声换能器，每组的两个超声换能器频率相同，且关于工作槽的中心轴线对称布置；不同组超声换能器的频率不同；工作槽内位于密封圈下方设有超声清洗液，超声清洗液的液面高度不超过密封圈底面；所述的加热件、低频振动件、直线运动机构和超声换能器均与置于工作槽外的控制器电气连接。
优选地，所述的密封盖开设的通气口与真空机通过气管连接，真空机与控制器电气连接。
优选地，所述的低频振动件为振动电机、机械式波发生器或压电器件。
优选地，所述的直线运动机构为直线电机，或由旋转电机和运动转换机构组成的组件；所述的运动转换机构为由丝杠螺母副和导杆组成的组件，或四杆机构；若直线运动机构为直线电机，直线电机的底座固定在密封盖底面，直线电机的动子与载物台的顶面中心位置固定；若直线运动机构为由旋转电机和运动转换机构组成的组件，旋转电机的底座固定在密封盖底面；若运动转换机构为丝杠螺母副，丝杠螺母副的丝杠与旋转电机的输出轴固定，丝杠螺母副的螺母与载物台的顶面中心位置固定，并与固定在旋转电机底座上的导杆构成滑动副；若直线运动机构为曲柄滑块机构，曲柄滑块机构的曲柄一端与旋转电机的输出轴固定，另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端与滑块固定，滑块与载物台的顶面中心位置固定。
优选地，所述三组超声换能器的频率范围分别为大于80khz、大于50khz且不超过80khz、20khz-50khz。
优选地，所述的加热件、低频振动件和直线运动机构与控制器连接的电缆均由工作槽侧壁开设的同一个过孔穿出，且电缆与过孔之间做密封处理。
优选地，所述工作槽的底部开设有补液孔和抽液孔；补液孔与补液泵的输出口通过一个补液管道连接，该补液管道上设有开关阀；补液泵的输入口与清洗液桶通过另一个补液管道连接；抽液孔与抽液泵的输入口通过一个抽液管道连接，该抽液管道上设有开关阀；抽液泵的输出口与废液桶通过另一个抽液管道连接。
优选地，所述工作槽的内壁顶部固定有沿周向均布的多个喷头，喷头与置于工作槽外部的喷淋泵输入口通过喷淋管道连接，喷淋泵的输出口与喷淋液通过喷淋管道连接。
该全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置的使用方法，具体如下：
步骤一、将工作槽固定在机架上，将密封盖与工作槽分离；然后，将待清洗工件置于加热件上，并通过夹具夹紧；接着，将密封盖盖在工作槽顶部；最后，直线运动机构驱动载物台下移至最低位置，使得待清洗件完全浸入超声清洗液中。
步骤二、开启真空机，使工作槽内形成真空，从而将待清洗工件以及超声清洗液中的气体被完全排出；然后，关闭真空机，并使空气进入工作槽内，控制各超声换能器、各低频振动件以及各加热件开启，进行加热环境下的组合清洗；清洗完成后，关闭真空机使空气进入工作槽内，并关闭各超声换能器和各低频振动件；接着，直线运动机构驱动载物台上移至最高位置，此时载物台顶面与密封圈底面接触，使得工作槽位于载物台上方的内部空腔形成密封空间；再接着，开启真空机，将清洗完成的工件上的超声清洗液进行蒸发和烘干；最后，关闭真空机，并使空气进入工作槽内。
优选地，还包括步骤三和步骤四；
步骤三、直线运动机构驱动载物台下移至最低位置，使得待清洗件完全浸入超声清洗液中；然后，重复步骤二。
步骤四、重复步骤三1-4次。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明通过控制超声换能器和低频振动件，配合真空机和加热件，实现加热和真空环境下的多频率组合清洗；其中，超声空化效应和低频振动结合，低频振动可以使内部管道的液体定向移动，高频超声空化效应使超声清洗液产生空泡，空泡破裂可以有效帮助清理，另外超声空化产生的空泡在负压真空条件下，从细小缝隙内部不断膨胀，可以将污物以及微小管道内的液体挤压出来，实现更小管道、盲孔和缝隙的清洗。
2、本发明在工作槽位于载物台上方的内部空腔形成密封空间时，才通过控制真空机运转实现负压状态下，结合加热件，实现了清洗液的快速蒸发和烘干。
3、本发明通过自动化控制实现自动清洗和烘干，可程序设定清洗和烘干的次数、每次清洗和烘干执行的时间和时序，操作方便，清洗干净、效率高。
附图说明
图1为本发明的结构半剖立体图；
图2为本发明去除密封盖后的俯视图；
图3为本发明的侧视图；
图4为本发明在载物台处于最低位置时的结构半剖示意图；
图5为本发明在载物台处于最高位置时的结构半剖示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、2和3所示，全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置，包括工作槽1、密封圈2、密封盖3、载物台4、加热件5、低频振动件6、夹具7、直线运动机构8和超声换能器9；工作槽1的内壁开设有环形槽，环形槽内设有密封圈2；工作槽1的顶部可拆卸连接(比如卡扣或者螺钉)有密封盖3；载物台4与工作槽1内壁构成滑动副，并位于密封圈2下方；载物台4顶面固定有沿周向均布的多个加热件5，每个加热件上均固定有低频振动件6和夹具7；载物台4由直线运动机构8驱动上下运动；工作槽1外部固定有三组超声换能器9，每组的两个超声换能器9频率相同，且关于工作槽1的中心轴线对称布置；不同组超声换能器9的频率不同；工作槽内位于密封圈下方设有超声清洗液，超声清洗液的液面高度不超过密封圈底面；加热件5、低频振动件6、直线运动机构8和超声换能器9均与置于工作槽1外的控制器11电气连接，从而实现可编程控制；加热件5实现独立温控促进挥发。
作为一个优选实施例，如图3所示，密封盖3开设的通气口10与真空机12通过气管13连接，真空机与控制器电气连接；真空机可以快速实现工作槽内部的真空状态。
作为一个优选实施例，低频振动件为振动电机、机械式波发生器或压电器件，可实现200-1khz的低频振动。
作为一个优选实施例，直线运动机构为直线电机，或由旋转电机和运动转换机构组成的组件；运动转换机构为由丝杠螺母副和导杆组成的组件，或四杆机构；直线运动机构固定在密封盖底面；若直线运动机构为直线电机，将直线电机的底座固定在密封盖底面，直线电机的动子与载物台4的顶面中心位置固定；若直线运动机构为由旋转电机和运动转换机构组成的组件，旋转电机的底座固定在密封盖底面；而若运动转换机构为丝杠螺母副，丝杠螺母副的丝杠与旋转电机的输出轴固定，丝杠螺母副的螺母与载物台4的顶面中心位置固定，并与固定在旋转电机底座上的导杆构成滑动副；若直线运动机构为曲柄滑块机构，曲柄滑块机构的曲柄一端与旋转电机的输出轴固定，另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端与滑块固定，滑块与载物台4的顶面中心位置固定。
作为一个优选实施例，三组超声换能器的频率范围分别为大于80khz(高频)、大于50khz且不超过80khz(中频)、20khz-50khz(低频)。
作为一个优选实施例，超声清洗液为能产生良好超声空化效应的易挥发液体，如无水乙醇、丙酮或甲基九氟丁醚；其中，酒精若选用医用酒精，可以同时起到消毒作用。
作为一个优选实施例，如图3所示，工作槽1底部开设有补液孔和抽液孔；补液孔与补液泵14的输出口通过一个补液管道连接，该补液管道上设有开关阀；补液泵14的输入口与清洗液桶通过另一个补液管道连接；抽液孔与抽液泵16的输入口通过一个抽液管道连接，该抽液管道上设有开关阀；抽液泵16的输出口与废液桶17通过另一个抽液管道连接。通过补液泵14可以给工作槽1内补充超声清洗液，通过抽液泵16可以将废液抽出。
作为一个优选实施例，加热件5、低频振动件6和直线运动机构8与控制器11连接的电缆均由工作槽1侧壁开设的同一个过孔穿出，且电缆与过孔之间做密封处理。
作为一个优选实施例，如图1所示，工作槽1的内壁顶部固定有沿周向均布的多个喷头18，喷头与置于工作槽1外部的喷淋泵输入口通过喷淋管道连接，喷淋泵的输出口与喷淋液桶(喷淋液优选去离子水)通过喷淋管道连接。
该全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置的使用方法，具体如下：
步骤一、将工作槽1固定在机架上，将密封盖3与工作槽1分离；然后，将待清洗工件置于加热件5上，并通过夹具7夹紧；接着，将密封盖3盖在工作槽1顶部；最后，直线运动机构驱动载物台4下移至最低位置，使得待清洗件完全浸入超声清洗液中，如图4所示。
步骤二、开启真空机，使工作槽内形成真空，从而将待清洗工件以及超声清洗液中的气体被完全排出(真空达到预设时间，即认为气体被完全排出)；然后，关闭真空机，并使空气进入工作槽内，控制各超声换能器、各低频振动件6以及各加热件5开启，进行加热环境下的组合清洗；清洗完成后，关闭真空机使空气进入工作槽内，并关闭各超声换能器和各低频振动件6；接着，直线运动机构驱动载物台4上移至最高位置，此时载物台4顶面与密封圈底面接触，使得工作槽1位于载物台上方的内部空腔形成密封空间，如图5所示；再接着，开启真空机，将清洗完成的工件上的超声清洗液进行蒸发和烘干；最后，关闭真空机，并使空气进入工作槽内。
作为一个优选实施例，还包括步骤三和步骤四；
步骤三、直线运动机构驱动载物台4下移至最低位置，使得待清洗件完全浸入超声清洗液中；然后，重复步骤二。
步骤四、重复步骤三1-4次。
作为一个更优选实施例，还包括步骤五；
步骤五、喷淋泵将喷淋液桶内的喷淋液抽出至喷头，各喷头向工作槽1内喷洒喷淋液，从而对工作槽内部以及密封圈2、载物台4、加热件5、低频振动件6和夹具7进行清洗。
Claims (10)
1.全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置，包括工作槽、密封圈、密封盖、夹具和超声换能器，其特征在于：还包括载物台、加热件、低频振动件和直线运动机构；所述工作槽的内壁开设有环形槽，环形槽内设有密封圈；工作槽的顶部可拆卸连接有密封盖；所述的载物台与工作槽内壁构成滑动副，并位于密封圈下方；载物台顶面固定有沿周向均布的多个加热件，每个加热件上均固定有低频振动件和夹具；载物台由直线运动机构驱动上下运动；工作槽外部固定有三组超声换能器，每组的两个超声换能器频率相同，且关于工作槽的中心轴线对称布置；不同组超声换能器的频率不同；工作槽内位于密封圈下方设有超声清洗液，超声清洗液的液面高度不超过密封圈底面；所述的加热件、低频振动件、直线运动机构和超声换能器均与置于工作槽外的控制器电气连接。
2.根据权利要求1所述的全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置，其特征在于：所述的密封盖开设的通气口与真空机通过气管连接，真空机与控制器电气连接。
3.根据权利要求2所述的全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置，其特征在于：所述的低频振动件为振动电机、机械式波发生器或压电器件。
4.根据权利要求2所述的全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置，其特征在于：所述的直线运动机构为直线电机，或由旋转电机和运动转换机构组成的组件；所述的运动转换机构为由丝杠螺母副和导杆组成的组件，或四杆机构；若直线运动机构为直线电机，直线电机的底座固定在密封盖底面，直线电机的动子与载物台的顶面中心位置固定；若直线运动机构为由旋转电机和运动转换机构组成的组件，旋转电机的底座固定在密封盖底面；若运动转换机构为丝杠螺母副，丝杠螺母副的丝杠与旋转电机的输出轴固定，丝杠螺母副的螺母与载物台的顶面中心位置固定，并与固定在旋转电机底座上的导杆构成滑动副；若直线运动机构为曲柄滑块机构，曲柄滑块机构的曲柄一端与旋转电机的输出轴固定，另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端与滑块固定，滑块与载物台的顶面中心位置固定。
5.根据权利要求2所述的全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置，其特征在于：所述三组超声换能器的频率范围分别为大于80khz、大于50khz且不超过80khz、20khz-50khz。
6.根据权利要求2所述的全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置，其特征在于：所述的加热件、低频振动件和直线运动机构与控制器连接的电缆均由工作槽侧壁开设的同一个过孔穿出，且电缆与过孔之间做密封处理。
7.根据权利要求2所述的全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置，其特征在于：所述工作槽的底部开设有补液孔和抽液孔；补液孔与补液泵的输出口通过一个补液管道连接，该补液管道上设有开关阀；补液泵的输入口与清洗液桶通过另一个补液管道连接；抽液孔与抽液泵的输入口通过一个抽液管道连接，该抽液管道上设有开关阀；抽液泵的输出口与废液桶通过另一个抽液管道连接。
8.根据权利要求2所述的全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置，其特征在于：所述工作槽的内壁顶部固定有沿周向均布的多个喷头，喷头与置于工作槽外部的喷淋泵输入口通过喷淋管道连接，喷淋泵的输出口与喷淋液通过喷淋管道连接。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置的使用方法，其特征在于：该方法具体如下：
步骤一、将工作槽固定在机架上，将密封盖与工作槽分离；然后，将待清洗工件置于加热件上，并通过夹具夹紧；接着，将密封盖盖在工作槽顶部；最后，直线运动机构驱动载物台下移至最低位置，使得待清洗件完全浸入超声清洗液中；
步骤二、开启真空机，使工作槽内形成真空，从而将待清洗工件以及超声清洗液中的气体被完全排出；然后，关闭真空机，并使空气进入工作槽内，控制各超声换能器、各低频振动件以及各加热件开启，进行加热环境下的组合清洗；清洗完成后，关闭真空机使空气进入工作槽内，并关闭各超声换能器和各低频振动件；接着，直线运动机构驱动载物台上移至最高位置，此时载物台顶面与密封圈底面接触，使得工作槽位于载物台上方的内部空腔形成密封空间；再接着，开启真空机，将清洗完成的工件上的超声清洗液进行蒸发和烘干；最后，关闭真空机，并使空气进入工作槽内。
10.根据权利要求9所述的全自动组合式多频超声真空清洗烘干装置的使用方法，其特征在于：还包括步骤三和步骤四；
步骤三、直线运动机构驱动载物台下移至最低位置，使得待清洗件完全浸入超声清洗液中；然后，重复步骤二；
步骤四、重复步骤三1-4次。
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