RU225601U1 - Устройство очистки плоского объекта, в частности, смонтированного печатного узла - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области производства электронных устройств и предназначена для автоматической струйной отмывки и сушки плоских объектов (печатных узлов) от остатков загрязнений, возникающих в процессе производства и монтажа. Технический результат – упрощение конструкции устройства. Устройство очистки плоского объекта содержит корпус, образованный верхней и нижней стенками, а также соединенными с ними боковыми стенками (торцевыми и продольными). В одной из торцевых стенок выполнено отверстие для загрузки очищаемого объекта в корпус и его выгрузки из корпуса. В корпусе установлены элементы, обеспечивающие возможность фиксации положения очищаемого объекта вертикально, вдоль продольных стенок корпуса. В корпусе установлена каретка, имеющая возможность линейного возвратно-поступательного движения в продольном направлении. С кареткой жестко соединены две пары ветвей трубопровода, ориентированных в вертикальном направлении и расположенных друг за другом в продольном направлении таким образом, чтобы обеспечить возможность установки очищаемого объекта между ветвями каждой пары. Ветви одной пары снабжены элементами для подачи жидкости на очищаемый объект, а ветви другой пары – элементами для подачи газа на очищаемый объект. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Полезная модель относится к области производства электронных устройств и предназначена для автоматической струйной отмывки и сушки плоских объектов, в частности, смонтированных печатных узлов (печатных плат с закрепленными электронными компонентами), металлических трафаретов, прецизионных механических изделий и т.п., от остатков флюса, припоев, паяльных паст и других загрязнений, возникающих в процессе производства и монтажа, при этом указанные изделия (объекты) принято считать плоскими, поскольку основным элементом каждого из них является пластина, толщина которой существенно меньше двух других ее габаритов – высоты и ширины.

Также следует обратить внимание, что понятие «очищаемый объект» может относиться как к одиночному изделию (плате с электронными компонентами или трафарету), так и к группе изделий (плат или трафаретов), которые могут быть закреплены, например, в технологической раме и расположены в ее плоскости.

После процесса производства и монтажа, в частности, выполнения пайки с использованием паяльных паст, флюсов и иных химических веществ, печатные узлы с электронными компонентами, трафареты или иные подобные изделия требуется очистить от остатков загрязнений. Для этого в настоящее время (особенно в условиях серийного производства) выполняют их автоматическую промывку/ополаскивание чистящими жидкостями и последующую сушку нагретым сжатым воздухом (газом) в устройствах очистки, которые часто также называют «камерами очистки» или «отмывочными камерами».

Очищаемый объект (в качестве которого может быть изделие или группа изделий), закрепленный в технологической раме, помещают внутрь камеры очистки, где выполняют промывку с использованием химически активных растворов с последующим предварительным и финишным ополаскиванием водой (например, деионизированной водой), после чего выполняют сушку, например, нагретым сжатым воздухом.

При разработке камер очистки стремятся обеспечить высокую эксплуатационную надежность, простоту выполнения технологического процесса, сократить время его выполнения, а также обеспечить равномерность очистки поверхностей изделия.

В конструкциях отмывочных камер зачастую отдают предпочтение такому выполнению, при котором очищаемый объект размещен вертикально, так как при таком положении (по сравнению с горизонтальным) обеспечивается стекание чистящей жидкости вниз под действием силы тяжести. Также стараются обеспечить одновременную очистку с обеих сторон, для чего множество форсунок располагают по обе стороны очищаемого объекта таким образом, чтобы они были направлены на очищаемый объект и равномерно распределены на несущем элементе.

Стандартный технологический процесс очистки в камере плоских изделий типа смонтированных печатных плат включает следующие этапы: промывка, ополаскивание, сушка.

Известна распылительная машина для очистки (промывки и сушки) преимущественно плоских объектов, а именно, печатных шаблонов (печатных плат) или электронных узлов на печатных платах [патент № CZ31599U1 «A device for supplying liquid media into rotating spray arms in a spray machine for surface treatment and cleaning of articles», МПК B05B9/03, B08B3/02, дата публ. 13.03.2018], конструкция которой содержит корпус с расположенными внутри него распылительными форсунками для жидкой среды, закрепленными на рычаге, соединенном с валом, установленным в корпусе с возможностью вращения, а также форсунками для подачи воздуха, расположенными на рычаге, который также установлен с возможностью вращения при работе устройства. Очищаемый объект загружают в камеру через загрузочную дверцу, выполненную в одной из боковых стенок корпуса. После закрытия дверцы жидкость подают к распылительным форсункам, которые приводятся во вращение через привод, связанный с валом, который соединен с рычагом с распылительными форсунками. Процесс промывки может выполняться в несколько этапов. После промывки объекта выполняют его сушку, осуществляя подачу воздуха к вращающимся воздушным форсункам. Таким образом, в известной конструкции камеры объект расположен неподвижно, а форсунки, через которые подают на очищаемые поверхности жидкость или сжатый воздух, приводятся во вращение. Однако следует отметить, что при вращательном распылении очищающей среды (т.е. при вращении форсунок) распыляемая жидкость распределения по поверхности плоского объекта недостаточно равномерно, в частности, по сравнению с распылением при прямолинейном перемещении форсунок вдоль объекта, так как в процессе распыления очищающей жидкости на неподвижный объект (плату прямоугольной формы) могут иметь место так называемые «теневые зоны», на которые отмывочная жидкость не попадает, вследствие того, что плата имеет преимущественно прямоугольную форму, а распылительные рычаги совершают вращательное движение в плоскости, параллельной плоскости платы, не перекрывая угловые зоны прямоугольника. Этого можно избежать, если длина распылительного рычага будет не менее половины длины диагонали прямоугольной платы, но это потребует значительного увеличения габаритов отмывочной камеры, что крайне нежелательно.

Известна конструкция распылительной машины для очистки преимущественно плоских объектов, таких как печатные шаблоны или печатные платы и электронные печатные платы в сборе [патент № CZ31598U1 «A device for supplying liquid media in a spray machine for surface treatment and cleaning of articles», МПК B05B9/03, B08B3/02, дата публ. 13.03.2018], в которой реализована подача жидкости или газа на очищаемый объект через одни и те же сопла (форсунки) при линейном перемещении форсунок внутри корпуса камеры относительно объекта в процессе этапов очистки (промывки и сушки). Узел подачи жидкости/газа содержит подъемный кулачок, который является частью распылительного рычага и входит в состав ременной передачи. Очищаемые объекты загружают внутрь камеры через загрузочную дверцу. После закрытия дверцы осуществляют первый этап процесса очистки, когда распылительные рычаги перемещают с помощью привода, в результате чего они совершают прямолинейное возвратно-поступательное движение. В это время к форсункам подается очистительная жидкость. Затем, по завершение данного этапа, клапаны перекрывают каналы подачи жидкости, открывая каналы подачи другой очистительной среды, например, другой очистительной жидкости или сжатого воздуха. Однако следует отметить, что использование одних и тех же каналов, выполненных в кулачке для подачи жидкости и газа (сжатого воздуха) обуславливает потери давления и оказывает неблагоприятное влияние на динамику потока, а также обуславливает увеличение времени сушки, так как при подаче воздуха через те же каналы, через которые ранее подавалась жидкость, потребуется время для того, чтобы из этих каналов были удалены (при подаче воздуха) остатки жидкости. Также следует отметить высокую конструктивную сложность известного устройства и снижение его надежности вследствие применения подъемного кулачка, входящего в состав распылительного рычага.

Известно устройство для промывки и сушки печатных плат [патент № CN211160922U «Cleaning and drying device for circuit board processing», МПК B08B13/00, B08B3/02, H05K3/22, H05K3/26, дата публ. 04.08.2020], содержащее отдельные блоки промывки и сушки, конвейерное устройство для транспортировки очищаемого объекта (печатной платы), связанное с приводом линейного перемещения, а также патрубки подачи жидкости для промывки и подачи воздуха для сушки печатной платы, соединенные с соответствующими внешними источниками чистящей среды. Очищаемую плату располагают вертикально и закрепляют между перегородками узла крепления, после чего плата транспортируется по конвейерной ленте. При этом плата сначала промывается чистящей жидкостью, подаваемой через сопла, расположенные в промывочном блоке, а затем транспортируется в сушильную камеру, корпус которой снабжен входным и выходным отверстиями, где плата подвергается сушке нагретым воздухом, подаваемым через воздушный патрубок. Однако следует обратить внимание на то, что для эффективной промывки отмывочная жидкость должна направляться на очищаемую поверхность перпендикулярно, под давлением. Так как в известном устройстве платы располагаются вертикально между крепежными перегородками, то эффективность отмывки снижается в связи с тем, что отмывочная жидкость подается на плату сверху и любой выступающий от плоскости платы элемент (например, напаянный на плату электронный компонент) будет образовывать зону, недосягаемую для попадания распыляемой жидкости.

Также известно устройство (камера) для очистки печатной платы [патент № JP2001284777A «Apparatus and method for treatment of board», МПК B08B3/02, F26B5/00, дата публ. 12.10.2001], в котором очищаемая плата сначала промывается в зоне промывки, а затем перемещается в зону сушки. Плату закрепляют в узле крепления в горизонтальном положении, перемещение платы осуществляют с помощью транспортирующего средства роликового типа. Промывка осуществляется с помощью чистящей жидкости, подаваемой под давлением на плату сверху и снизу через водяные ножи, а сушка осуществляется с помощью воздуха, поступающего на плату через сопла воздушных ножей, также расположенных над и под платой. Насадки водяного и воздушного ножей выполнены одинаковой конструкции и имеют сопла со щелевидной горловиной. В корпусе камеры очистки зоны промывки и сушки разделены между собой перегородкой, в которой выполнено отверстие, для прохождения через него печатной платы, транспортируемой из одной зоны в другую. В нижней части зоны промывки предусмотрена дренажная часть для удаления отработанной чистящей жидкости. Однако следует отметить, что в известном техническом решении, также как и в описанном выше устройстве по патенту № CN211160922U, наличие отдельных зон промывки и сушки увеличивают габаритные размеры камеры очистки. Кроме того, при перемещении платы из одной зоны в другую имеется вероятность повреждения поверхностей платы. Также необходимо обратить внимание на то, что горизонтальное расположение платы обуславливает снижение эффективности ее промывки вследствие возможного застоя жидкости на верхней поверхности очищаемого объекта.

Известно устройство для промывки и сушки печатной платы [патент № CN219025152U «Cleaning and drying device for circuit board», МПК B08B13/00, B08B3/02, B23K1/012, F26B21/00, дата публ. 16.05.2023], в котором предусмотрено крепление платы в горизонтальном положении, причем в процессе очистки (промывки и сушки) плата остается неподвижной. Камера содержит корпус, зажимной механизм для крепления платы, узел отмывки, расположенный в верхней части камеры, узел сушки, расположенный внутри камеры на боковой стенке корпуса, а также узел слива чистящей жидкости. Передняя часть (стенка) корпуса снабжена стеклянной дверцей для загрузки и выгрузки печатной платы, позволяющей предотвращать разбрызгивание чистящей жидкости, а также обеспечивающей возможность персоналу проверять (контролировать) конкретные условия осуществления процесса отмывки и сушки. Однако известная конструкция камеры очистки, в которой реализовано горизонтальное расположение очищаемой платы, расположение форсунок для подачи очищаемой жидкости в верхней части камеры (над платой) и установка газовых форсунок для подачи горячего воздуха на боковой стенке корпуса камеры, не позволяет с одинаковой эффективностью выполнить очистку верхней и нижней поверхности платы. Кроме того, при выполнении очистки платы в известном устройстве необходима дополнительная операция переворачивания платы, что увеличивает время отмывки и сушки объекта.

Также известно устройство для очистки печатных плат [патент № US5553633A «Apparatus for treatment of printed circuit boards and the like», МПК B08B3/02, B23K1/012, F26B15/18, дата публ. 10.09.1996], в котором предусмотрено последовательное выполнение промывки (ополаскивания) и сушки очищаемого объекта (печатной платы) в соответствующих зонах камеры. Перемещение платы осуществляется между верхней и нижней перфорированными конвейерными лентами, при этом плата транспортируется в горизонтальном положении. Известная конструкция обеспечивает автоматическую регулировку положения воздушного ножа при сушке объекта теплым воздухом за счет автоматического вращательного или поворотного движения воздушного ножа для компенсации изменений толщины печатной платы. Однако, как уже было указано выше, наличие в конструкции камеры очистки отдельных зон промывки и сушки существенно увеличивает массогабаритные характеристики камеры, а горизонтальное расположение очищаемого плоского объекта (платы) обуславливает неравномерность промывки и сушки верхней и нижней поверхностей платы, для устранения которой требуется переворачивание платы, что, в свою очередь, приводит к увеличению времени технологического процесса очистки платы. Кроме того следует отметить, что за счет добавления элементов, препятствующих попаданию жидкости из зоны отмывки в зону сушки, повышается сложность конструкции.

В качестве технического решения (прототипа), наиболее близкого к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков, предлагается устройство промывки и сушки плоских объектов (предметов), в том числе, трафаретов и печатных плат, содержащих электронные компоненты, известное по патенту № EP1605737A2 [«Process in at least three steps for cleaning of substantially flat items by cleaning, rinsing and drying», МПК B08B3/02, H05K3/22, H05K3/26, дата публ. 14.12.2005], содержащее корпус коробчатой формы, который образован нижней, верхней и четырьмя боковыми частями (стенками). Внутри корпуса расположен узел крепления, обеспечивающий фиксацию плоского очищаемого объекта в вертикальном положении параллельно боковой стенке корпуса, в которой выполнено закрывающееся отверстие (например, отверстие, закрываемое жалюзи, дверью, поворотной дверью или заслонкой), через которое очищаемый объект может быть помещен внутрь корпуса и извлечен обратно (т.е. производится загрузка/выгрузка очищаемого объекта внутрь или из корпуса камеры). В корпусе камеры очищаемый объект крепится в соответствующих элементах узла крепления и располагается вертикально. Внутри корпуса камеры расположены распылительные рычаги (ветви трубопровода), снабженные форсунками, через сопла которых при работе устройства на этапе промывки осуществляется подача чистящей жидкости на очищаемый объект, а на этапе сушки – подача нагретого сжатого воздуха (газа). В рычагах выполнены выпускные отверстия для подачи жидкости или газа к соплам форсунок. Распылительные рычаги расположены внутри корпуса по обе стороны от очищаемого объекта – по одному рычагу с каждой стороны объекта. Сопла форсунок ориентированы в направлении соответствующей поверхности очищаемого объекта. Каждый рычаг имеет возможность вращения вокруг оси (выполненной в виде полого стержня), ориентированной перпендикулярно очищаемой поверхности (т.е. плоскости очищаемого объекта). Таким образом, вращение каждого распылительного рычага при работе устройства происходит в плоскости, параллельной плоскости очищаемого объекта. Каждый рычаг соединен с элементом (ротором), выполненным в виде трубы, имеющей возможность вращения. Оси, на которых в подшипниковых узлах закреплены рычаг и ротор, выполнены полыми и расположены соосно. Ротор закреплен посредством зажимов перед рычагом по отношению к поверхности объекта, на которую направлены (ориентированы) сопла форсунок упомянутого рычага, таким образом, что рычаг и ротор при работе устройства вращаются совместно (одновременно). В роторе выполнены выпускные отверстия (называемые дополнительными) для распыления деминерализованной жидкости, направленные в сторону соответствующей поверхности очищаемого объекта. При этом ротор расположен таким образом, что не перекрывает выпускные отверстия распылительного рычага. В каждом рычаге предусмотрено приводное сопло (или приводные форсунки). Среда, выходящая через приводные форсунки в плоскости вращения рычага, приводит во вращение рычаг вместе с соединенным с ним ротором. Выпускные отверстия рычага и ротора соединены с узлом клапана через полую ось рычага и полую ось ротора. Узел клапана, в свою очередь, связан с подводящими трубопроводами, каждый из которых соединен с резервуарами с жидкостью (промывочной, деминерализованной), а также с воздушным компрессором. В зависимости от положения узла клапана на очищаемый элемент подается либо чистящая жидкость, либо сжатый теплый воздух. Таким образом, в процессе очистки на этапе промывки/ополаскивания объекта через форсунки на рычагах и роторах производят подачу жидкости, а на этапе сушки, через те же форсунки осуществляют подачу сжатого воздуха. Согласно известному техническому решению внутри корпуса может быть предусмотрен источник света, защищенный, например, диском от брызг воды, что позволит контролировать эффективность очистки, при этом боковая стенка, обращенная к источнику света, выполнена прозрачной.

В отношении известного технического решения следует отметить, что размещение распылительных рычагов с форсунками по обеим сторонам объекта позволяет обе стороны изделия очищать одновременно, а вертикальное положение является предпочтительным, так как позволяет очищающей жидкости легче стекать вниз. Кроме того, выполнение боковой прозрачной стенки позволяет визуально контролировать процесс очистки объекта. Однако в случае нештатных ситуаций может потребоваться остановить процесс (отключить камеру), извлечь из камеры очищаемый объект и устранить нарушение, затем загрузить очищаемый объект обратно в камеру и продолжить выполнение технологического процесса. Отдельно следует обратить внимание на то, что выполнение загрузки и выгрузки очищаемого объекта через окно, выполненное в стенке корпуса, параллельно которой очищаемый объект (плата или группа плат, установленных в раме) располагается внутри камеры, представляется нетехнологичным, так как требует приложения значительных физических усилий оператора.

В качестве недостатка известного технического решения следует отметить его высокую конструктивную сложность, которая негативно влияет на надежность работы устройства в целом и обусловлена тем, что

- каждый распылительный рычаг снабжен ротором, выполненным в виде полой трубы с выпускными отверстиями;

- распылительные рычаги и соединенные с ними роторы (через которые осуществляется подача жидкости и сжатого воздуха на очищаемый объект) выполнены с возможностью вращения, при этом конструкция камеры содержит подшипниковые узлы, в которых закреплены вращающиеся элементы;

- в состав камеры входит конструктивно сложный узел распределительного клапана, обеспечивающий возможность подачи к одним и тем же форсункам распылительных рычагов как жидкости (на этапе промывки), так и сжатого воздуха (на этапе сушки очищаемого изделия).

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является упрощение конструкции, что, в свою очередь, позволит обеспечить повышение эксплуатационной надежности заявляемого устройства.

Для достижения указанного выше технического результата предлагается устройство очистки плоского объекта, в частности, смонтированного печатного узла (печатной платы), содержащее корпус, который образован верхней и нижней стенками, а также соединенными с ними боковыми стенками. Две боковые стенки корпуса, расположенные напротив друг друга, в одной из которых выполнено отверстие, обеспечивающее возможность загрузки очищаемого объекта в корпус и его выгрузки из корпуса, являются торцевыми. Две другие боковые стенки корпуса, расположенные напротив друг друга, являются продольными. Внутри корпуса установлены элементы, обеспечивающие возможность фиксации положения очищаемого объекта таким образом, чтобы упомянутый объект был ориентирован вертикально, вдоль продольных стенок корпуса. Внутри корпуса установлена каретка, имеющая возможность линейного возвратно-поступательного движения в продольном направлении, т.е. вдоль продольных стенок корпуса. С кареткой жестко соединены две пары ветвей трубопровода, ориентированных в вертикальном направлении. При этом упомянутые пары ветвей расположены друг за другом в продольном направлении (вдоль продольных стенок корпуса) таким образом, чтобы обеспечить возможность установки очищаемого объекта между ветвями каждой пары при загрузке упомянутого объекта внутрь корпуса. Таким образом, в процессе очистки ветви каждой пары будут расположены по разные стороны очищаемого объекта. Каждая ветвь одной пары снабжена элементами для подачи жидкости на очищаемый объект, а каждая ветвь другой пары снабжена по меньшей мере одним элементом для подачи газа (например, сжатого воздуха) на очищаемый объект.

Выполнение корпуса коробчатой формы, образованного верхней, нижней и боковыми стенками, как в заявляемом устройстве, так и в прототипе, является традиционным конструктивным выполнением, обеспечивающим простоту и надежность конструкции. Выполнение отверстия в одной из боковых стенок является необходимым элементом, обеспечивающим возможность помещения очищаемого объекта в корпус устройства и его извлечения из корпуса. Элементы фиксации положения объекта обеспечивают его заданное неподвижное положение при выполнении этапов очистки (промывке, ополаскивании, сушке) при перемещении вдоль плоскости объекта распылительных элементов. Установка распылительных элементов (для подачи жидкости и газа) по обе стороны объекта обеспечивает одновременную очистку обеих поверхностей и исключает необходимость переворачивать объект в процессе очистки.

По сравнению с прототипом в заявляемой полезной модели обеспечивается упрощение конструкции (а следовательно, и повышение надежности работы устройства) за счет:

- выполнения ветвей трубопровода (с закрепленными на них элементами для подачи жидкости и газа на очищаемый объект), жестко соединенных с кареткой, имеющей возможность линейного возвратно-поступательного движения в продольном направлении (т.е. вдоль плоскости очищаемого объекта при работе устройства), в то время как в прототипе реализовано вращательное движение распылительных рычагов, снабженных форсунками, и соединенных с рычагами дополнительных элементов (роторов), кроме того следует отметить, что в конструкцию прототипа входят подшипниковые узлы, в которых происходит вращение распылительных рычагов и роторов;

- выполнения одной пары ветвей трубопровода с элементами для подачи жидкости, а другой пары ветвей – с элементами для подачи газа (сжатого воздуха), в то время как в прототипе реализована подача жидкости и сжатого воздуха через одни и те же форсунки, что обуславливает наличие в прототипе конструктивно сложного узла распределительного клапана.

Также следует отметить, что на повышение эксплуатационной надежности устройства и упрощение технологического процесса направлено выполнение отверстия для загрузки/выгрузки очищаемого объекта в торцевой стенке корпуса, что позволяет выполнить автоматическую загрузку/выгрузку объекта, например, по направляющим, исключив тем самым тяжелую физическую ручную работу оператора, и минимизировать риски повреждения очищаемого объекта.

С целью повышения прочности конструкции, а также эксплуатационной надежности все стенки корпуса могут быть жестко соединены между собой посредством сварки.

Наиболее технологичным представляется выполнение, при котором боковые стенки выполнены попарно параллельными между собой, верхняя стенка выполнена в виде прямоугольника, нижняя стенка, представляющая собой дно корпуса, выполнена с углублением, обеспечивающим возможность слива технологической жидкости, при этом нижняя стенка образована двумя металлическими листами, сваренными между собой под тупым углом.

Для предотвращения выброса чистящей жидкости (среды) за пределы камеры очистки и с целью соблюдения требований техники безопасности работающего персонала торцевая стенка, в которой выполнено отверстие для загрузки и выгрузки очищаемого объекта, может быть снабжена элементом, обеспечивающим возможность открытия и закрытия упомянутого отверстия.

С целью выявления нештатных ситуаций, которые могут иметь место в процессе очистки, а также (как отмечалось выше) с целью соблюдения требований техники безопасности в одной из продольных стенок корпуса может быть выполнено отверстие, обеспечивающее возможность наблюдения за объектом в процессе очистки, а также возможность доступа к очищаемому объекту. При этом продольная стенка, в которой выполнено упомянутое отверстие, может быть снабжена элементом, выполненным из оптически прозрачного материала и обеспечивающим возможность открытия и закрытия упомянутого отверстия.

Наиболее простым и надежным выполнением элементов, обеспечивающих возможность фиксации положения очищаемого объекта внутри корпуса, представляется такое, при котором упомянутые элементы выполнены в виде направляющих, закрепленных в нижней и верхней части корпуса напротив друг друга. Кроме того, направляющие также обеспечивают возможность наиболее простого и легкого перемещения по ним очищаемого объекта при его загрузке внутрь корпуса и выгрузке из корпуса.

С целью обеспечения оптимизации одновременной обработки (промывки, сушки) обеих поверхностей очищаемого объекта ветви каждой пары могут быть расположены напротив друг друга в плоскости, перпендикулярной плоскости очищаемого объекта.

Обычно в качестве элементов для подачи жидкости на объект используют форсунки с соплами, направленными в сторону очищаемого объекта. Регулировку положения осей форсунок обычно осуществляют на этапе крепления форсунок на ветвях трубопровода.

Наиболее простым конструктивным выполнением элемента (так называемого «воздушного ножа»), обеспечивающего возможность подачи газа (сжатого воздуха) на очищаемый объект, является его выполнение в виде щелевидной прорези вдоль ветви трубопровода. Следует отметить, что указанная выше ветвь трубопровода может быть снабжена одним элементом для подачи газа (сжатого воздуха) на очищаемый объект, если подаваемый поток будет захватывать всю высоту очищаемого объекта. Однако, в ряде случаев, когда требуется оптимизация динамических характеристик воздушного потока, упомянутая ветвь может быть снабжена несколькими (двумя или более) элементами для подачи газа.

Наиболее технологичным представляется выполнение, при котором каждая пара ветвей трубопровода выполнена в виде П-образной рамы, образованной трубчатыми элементами, при этом горизонтальная перемычка каждой П-образной рамы жестко соединена с кареткой.

Графические материалы содержат пример выполнения заявляемого устройства очистки плоского объекта.

На фиг. 1 представлено схематичное изображение внешнего вида устройства (общий вид).

На фиг. 2 представлено схематичное изображение главного вида устройства (продольный разрез).

На фиг. 3 представлено схематичное изображение вида сбоку устройства (поперечный разрез).

На фиг. 4 представлено схематичное изображение двух пар ветвей трубопровода (общий вид), одна пара снабжена распылительными форсунками, другая пара – воздушными ножами.

В приведенном примере выполнения заявляемое устройство очистки плоского объекта (также называемое «камерой очистки» или «камерой отмывки») содержит корпус 1, который образован верхней стенкой 2, дном 3 (нижней стенкой) и соединенными с ними четырьмя боковыми стенками 4, 5, 6, 7, которые выполнены попарно параллельными (фиг. 1).

Верхняя 2 и боковые 4, 5, 6, 7 стенки выполнены из металлических листов. Нижняя стенка 3, являющаяся дном корпуса, образована сваренными между собой под тупым углом металлическими листами, что обеспечивает возможность отвода технологической жидкости в процессе очистки объекта. Стенки корпуса выполнены из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Все стенки корпуса соединены между собой с помощью сварки.

В торцевой стенке 4 выполнено отверстие 8 для загрузки очищаемого объекта R внутрь корпуса 1 (перед началом технологического процесса) и его выгрузки из корпуса 1 (после завершения промывки/ополаскивания и сушки).

Для удобства стенку 4 (в которой выполнено отверстие 8) и расположенную напротив нее стенку 6 корпуса называем торцевыми, а другую пару расположенных напротив друг друга стенок 5 и 7 – продольными (стенка 5 – задняя, стенка 7 - передняя). Направление внутри корпуса между торцевыми стенками 4, 6 вдоль продольных стенок 5, 7 называем продольным.

Так как в процессе очистки объекта R требования техники безопасности предписывают исключить разбрызгивание агрессивной среды за пределы корпуса 1 и предотвратить ее попадание на оператора (на руки, лицо, в глаза и т.п.), то для открытия и закрытия отверстия 8 стенка 4 снабжена дверцей 9 с уплотнением по периметру.

В представленном примере устройства очистки в стенке 7 выполнено отверстие 10, закрывающееся дверцей 11, выполненной из прозрачного высокопрочного материала, что позволяет контролировать (наблюдать) процесс очистки. Отверстия 8 и 10 (с соответствующими дверцами) также называют «окнами». Дверца 11 (также как и дверца 9) по периметру снабжена уплотнением, что предотвращает попадание (разбрызгивание) чистящей среды наружу корпуса 1. В случае возникновения нештатных ситуаций технологический процесс может быть приостановлен (поставлен на паузу), затем можно открыть дверцу 11, получив возможность доступа к очищаемому объекту R, выполнить необходимые действия по устранению сбоя, затем закрыть дверцу 11 и продолжить выполнение технологического процесса очистки.

Дверцы 9 и 11 выполнены прозрачными, из высокопрочного многослойного сырого стекла триплекс 4х4.

В корпусе установлены верхняя 14 и нижняя 15 линейные направляющие, жестко закрепленные соответственно в верхней и нижней части корпуса 1 (фиг. 2) и выполненные из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Направляющие 14, 15 расположены в продольном направлении, напротив друг друга и имеют П-образное поперечное сечение, причем ветви П-образных сечений обращены навстречу дуг другу.

Следует отметить, что в представленном примере очищаемый плоский объект может представлять собой как одно изделие, неподвижно закрепленное в технологической раме (причем плоскость изделия расположена в плоскости рамы), так и группу плоских изделий (например, печатных узлов - печатных плат с установленными электронными компонентами), которые неподвижно закреплены в раме так, чтобы плоскость каждого изделия была расположена в плоскости рамы. Закрепление изделий (или изделия) в раме производят до начала очистки.

Направляющие 14, 15 обеспечивают возможность перемещения по ним рамы 16 (с установленными в ней объектом R, подлежащим очистке) при загрузке рамы 16 внутрь корпуса 1 и ее выгрузке из корпуса 1. Для удобства работы оператора при загрузке и выгрузке рамы 16 вертикальные элементы рамы могут быть снабжены ручками, выполненными в виде скобок (на фиг. 2 отдельной поз. не обозначены). Направляющие 14, 15 позволяют фиксировать положение рамы 16 внутри корпуса 1, а именно, позволяют исключить смещение рамы 16 в поперечном направлении. Для ограничения перемещения рамы 16 в продольном направлении на нижней направляющей установлен упор 17, который может быть выполнен из этиленпропиленового каучука. При этом за счет выполнения направляющих 14, 15 в верхней и нижней части корпуса 1 напротив друг друга обеспечивается вертикальное положение очищаемого объекта R вдоль продольных стенок 5, 7 корпуса 1.

Внутри корпуса 1 расположены две пары ветвей 19.1, 19.2 и 20.1, 20.2 трубопровода (фиг. 3, 4) таким образом, что указанные пары ветвей расположены друг за другом в продольном направлении.

Ветви расположены вертикально, при этом ветви 19.1 и 20.1 находятся по одну сторону от плоскости объекта R (со стороны поверхности I), а ветви 19.2 и 20.2 находятся по другую сторону плоскости объекта R (со стороны поверхности II). Таким образом, при размещении внутри корпуса 1 очищаемый объект R будет расположен между ветвями каждой пары. Ветви каждой пары расположены напротив друг друга в плоскости, перпендикулярной плоскости очищаемого объекта R, т.е. ветви 19.1, 19.2 расположены напротив друг друга и ветви 20.1, 20.2 также расположены напротив друг друга, по разные стороны очищаемого объекта.

Обе пары ветвей имеют возможность линейного возвратно-поступательного движения в продольном направлении за счет того, что каждая пара ветвей (пара 19.1, 19.2 и пара 20.1, 20.2) жестко соединена с кареткой 21 (фиг. 2), которая закреплена в подшипниковом узле на валах 22, 23, установленных в корпусе 1, при этом каретка 21 связана с электродвигателем через ременную передачу (на фиг. не показаны).

В представленном примере выполнения заявляемого устройства ветви трубопровода выполнены в виде каркасной конструкции (фиг. 4), а именно, каждая пара ветвей выполнена в виде П-образной рамы, содержащей два вертикальных трубчатых полых элемента, которые в верхней части жестко соединены горизонтальным полым элементом – перемычкой (вертикальные ветви 19.1 и 19.2 соединены перемычкой 24.1, а ветви 20.1 и 20.2 – перемычкой 24.2). Каждая горизонтальная перемычка жестко соединена с кареткой 21.

Вертикальные ветви 19.1, 19.2, 20.1, 20.2 и горизонтальные перемычки 24.1, 24.2 представляют собой трубы, выполненные, например, из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, при этом вертикальные ветви каждой пары соединены с соответствующей горизонтальной перемычкой с помощью сварки.

На ветвях 19.1, 19.2 одной пары выполнены выпускные отверстия, через которые осуществляется подача жидкости к закрепленным на этих ветвях распылительным форсункам 25. Форсунки установлены равномерно по всей протяженности каждой из ветвей 19.1, 19.2 (так, чтобы перекрывать высоту очищаемого объекта). Сопла форсунок направлены в сторону очищаемого объекта R (на ветви 19.1 – к поверхности I объекта R, на ветви 19.2 – к поверхности II объекта R). Форсунки являются стандартными покупными деталями.

На каждой из ветвей 20.1, 20.2, представляющей собой полый элемент, выполнена продольная щелевидная прорезь 26, также направленная в сторону очищаемого объекта R (на ветви 20.1 – к поверхности I объекта R, на ветви 20.2 – к поверхности II объекта R). Такое выполнение прорези для выпуска сжатого воздуха (газа), направляемого на объект, называют воздушным (или сушильным) ножом. Оптимальным представляется выполнение одной щелевидной прорези на каждом из элементов 20.1, 20.2, протяженность которой будет перекрывать высоту очищаемого объекта. Однако не исключены случаи, когда на одной ветви может быть выполнено несколько прорезей (например, из соображений оптимизации динамических характеристик воздушного потока).

Форсунки 25 и сушильные ножи 26 связаны с баками (на фиг. не показаны) с отмывочной жидкостью и деионизированной водой (используемой для предварительного и/или финишного ополаскивания), а также с воздушным компрессором через гибкие шланги.

Функционирование заявляемого устройства осуществляется при выполнении технологического процесса очистки плоских объектов, например, смонтированных печатных плат.

После процесса производства и монтажа печатные узлы с электронными компонентами, трафареты или иные подобные изделия требуется очистить от остатков флюса, припоев, паяльных паст и других загрязнений. Для этого перед этапами очистки (промывки, ополаскивания, сушки) очищаемый объект закрепляют в приспособлении, например, в технологической раме, которую затем помещают в камеру очистки.

В представленном примере очищаемый объект R представляет собой группу печатных плат с установленными электронными компонентами, неподвижно закрепленных в технологической раме 16 (например, с помощью пружинных зажимов) так, чтобы плоскость каждой платы была расположена в плоскости рамы.

В данном случае эта группа плат, закрепленных в раме, рассматривается как очищаемый плоский объект, так как все платы расположены в одной плоскости, их перемещение происходит совместно, и процесс очистки (промывки, сушки) производится как единого объекта. Следует отметить, что в раме может быть закреплена только одна, например, крупногабаритная, плата (или трафарет).

Раму 16 в вертикальном положении с очищаемы объектом R через отверстие 8 в боковой стенке 4 при открытом положении дверцы 9 загружают внутрь корпуса 1. Плоскость рамы 16 ориентирована в продольном направлении. Раму 16 с помощью роликов (отдельно на фиг. не показаны) перемещают по рельсовым линейным направляющим 14, 15. За счет силы тяжести опора рамы 16 при перемещении идет на нижнюю направляющую 15, при этом верхняя направляющая 14, имеющая П-образный профиль в поперечном сечении, выполняет (совместно с нижней направляющей, имеющей перевернутый П-образный профиль) функцию фиксации рамы 16 от смещения в поперечном направлении. Перемещение рамы 16 в продольном направлении ограничено упором 17. Таким образом, производится загрузка очищаемого объекта R внутрь корпуса 1 и фиксация его положения внутри корпуса 1. В предлагаемой конструкции устройства очищаемый объект R будет установлен внутри корпуса 1 в вертикальном положении параллельно продольным стенкам 5, 7 корпуса 1.

При этом рама 16 (с закрепленным в ней очищаемым объектом R) в рабочем положении будет установлена между ветвями 19.1, 20.1 и 19.2, 20.2, из которых ветви 19.1, 19.2 одной пары снабжены форсунками 25 для подачи жидкости, а ветви 20.1, 20.2 другой пары снабжены сушильными (воздушными) ножами 26. Таким образом, с каждой стороны очищаемого объекта R будут находиться распылительные форсунки 25 (равномерно расположенные вдоль высоты очищаемого объекта) и воздушный нож 26, направленные в сторону соответствующей поверхности очищаемого объекта R.

Затем, после загрузки очищаемого объекта R дверцу 9 закрывают. Оператор производит настройки режимов очистки (время, температура и т.д.) на пульте управления.

Сначала выполняют промывку очищаемого объекта R - на очищаемый объект подают отмывочную жидкость, которая из соответствующего резервуара поступает в ветви 19.1 и 19.2, а затем через выпускные отверстия поступает в форсунки 25, через сопла которых направляется на очищаемый объект R: через форсунки 25 ветви 19.1 - на одну поверхность объекта R (поверхность I), через форсунки 25 ветви 19.2 - на другую поверхность объекта R (поверхность II). При этом каретка 21, установленная на валах 22, 23, и жестко соединенные, с ней ветви 19.1, 19.2, 20.1, 20.2 трубопровода совершают линейное возвратно-поступательное движение в продольном направлении. При этом ветви 19.1, 19.2, 20.1, 20.2 перемещаются вдоль всей протяженности объекта R.

После завершения этапа промывки объекта R прекращается подача отмывочной жидкости и начинается выполнение этапа ополаскивания (предварительного, финишного – согласно требованиям технологического процесса), для чего к форсункам 25 на ветвях 19.1, 19.2 производят подачу деионизированной воды. Всё это время каретка 21 и соединенные с ней ветви 19.1, 19.2, 20.1, 20.2 продолжают совершать линейное возвратно-поступательное движение вдоль всей поверхности объекта в продольном направлении.

Таким образом одновременно обеспечивается равномерная промывка обеих поверхностей I и II очищаемого объекта R, технологическая жидкость стекает вниз, на дно 3 корпуса 1 и отводится по желобу, образованному двумя сваренными под углом листами.

Затем, по завершение этапа ополаскивания объекта R, подача жидкости к форсункам 25 прекращается, после чего выполняется этап сушки объекта. Через воздушный компрессор нагретый воздух подается к сушильным воздушным ножам 26 ветвей 20.1 и 20.2. Производится сушка объекта R с обеих сторон. При этом каретка 21 с жестко соединенными с ней ветвями продолжает совершать линейное возвратно-поступательное движение в продольном направлении вдоль объекта R.

Управление подачей требуемой жидкости или сжатого нагретого воздуха в соответствующие ветви осуществляется автоматически согласно заданным оператором режимам.

В процессе промывки (ополаскивания) и сушки объекта R каретка 21 вместе с соединенными с ней ветвями, снабженными форсунками 25 и сушильными ножами 26, перемещается в продольном направлении, вдоль протяженности очищаемого объекта R. Диапазон продольного перемещения каретки 21 должен перекрывать всю протяженность объекта (рамы с закрепленными в ней платами). Перемещение каретки 21 производится по валам 22, 23, движение передается от электропривода через ременную передачу.

После завершения очистки, включающей этапы промывки, ополаскивания, сушки, рама 16 с объектом R автоматически перемещается к отверстию 8, после чего оператор открывает боковую дверцу 9 и выгружает уже очищенный объект R.

Иногда возможны ситуации, когда требуется приостановка технологического процесса (постановка на паузу), например, в случае выпадения или смещения одной из плат, и обеспечение возможности доступа оператора к очищаемому объекту R. Это возможно выполнить через фронтальную дверцу 11, выполненную в продольной передней стенке 7. При открытии дверцы 11 возможен свободный доступ к раме с платами (плоскость рамы 16 параллельна продольным стенкам 5, 7), что позволяет не извлекать раму 16 полностью из корпуса 1 камеры. Открыв дверцу 11, оператор может выполнить необходимые действия, например, прочистить форсунку, поправить положение одной из плат, установить дополнительно новую плату и т.д. Затем оператор закрывает дверцу 11 и дает команду на пульте управления продолжения выполнения технологического процесса.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет выполнить очистку плоского объекта от остатков флюса, припоев, паяльных паст и других загрязнений, возникающих в процессе производства и монтажа, а именно, промывку/ополаскивание и сушку объекта, например, смонтированного печатного узла.

При этом заявляемое устройство характеризуется более простым, по сравнению с прототипом, конструктивным выполнением за счет того, что в заявляемом техническом решении при работе устройства (при подаче на очищаемый объект чистящей жидкости и сжатого воздуха для сушки) реализовано линейное возвратно-поступательное движение ветвей с форсунками и сушильными ножами (выполненных так, как описано выше) в продольном направлении вдоль плоскости очищаемого объекта, в то время как в прототипе ветви (распылительные рычаги и соединенные с ними роторы) выполнены с возможностью вращения (т.е. подача на объект чистящей жидкости или сжатого воздуха производится при вращении рычагов с закрепленными на них роторами, что обуславливает необходимость установки вращающихся элементов в сложных подшипниковых узлах). Кроме того, прототип характеризуется наличием конструктивно сложного узла распределительного клапана вследствие того, что подача жидкости и сжатого воздуха к очищаемому объекту в процессе его очистки осуществляется через одни и те же форсунки распылительных рычагов, а в заявляемом техническом решении одна пара ветвей снабжена элементами для подачи жидкости на очищаемый объект, а другая пара ветвей – элементами для подачи газа (сжатого воздуха), что обуславливает отсутствие в заявляемой конструкции подобного узла распределительного клапана.

Claims (15)

1. Устройство очистки плоского объекта, в частности, смонтированного печатного узла, характеризующееся тем, что содержит

корпус, образованный верхней и нижней стенками, а также соединенными с ними боковыми стенками;

причем две боковые стенки корпуса, расположенные напротив друг друга, в одной из которых выполнено отверстие, обеспечивающее возможность загрузки очищаемого объекта в корпус и его выгрузки из корпуса, являются торцевыми, а две другие боковые стенки корпуса, расположенные напротив друг друга, являются продольными;

внутри корпуса установлены элементы, обеспечивающие возможность фиксации положения очищаемого объекта таким образом, чтобы упомянутый объект был ориентирован вертикально, вдоль продольных стенок корпуса;

внутри корпуса установлена каретка, имеющая возможность линейного возвратно-поступательного движения в продольном направлении;

при этом с кареткой жестко соединены две пары ветвей трубопровода, ориентированных в вертикальном направлении, причем упомянутые пары ветвей расположены друг за другом в продольном направлении таким образом, чтобы обеспечить возможность установки очищаемого объекта между ветвями каждой пары при загрузке упомянутого объекта внутрь корпуса;

при этом каждая ветвь одной пары снабжена элементами для подачи жидкости на очищаемый объект, а каждая ветвь другой пары снабжена по меньшей мере одним элементом для подачи газа на очищаемый объект.

2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что все стенки корпуса жестко соединены между собой посредством сварки.

3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что боковые стенки попарно параллельны между собой, верхняя стенка выполнена в виде прямоугольника, нижняя стенка, представляющая собой дно корпуса, выполнена с углублением, обеспечивающим возможность слива технологической жидкости, при этом нижняя стенка образована двумя металлическими листами, сваренными между собой под тупым углом.

4. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что торцевая стенка, в которой выполнено отверстие для загрузки и выгрузки очищаемого объекта, снабжена элементом, обеспечивающим возможность открытия и закрытия упомянутого отверстия.

5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что в одной из продольных стенок корпуса выполнено отверстие, обеспечивающее возможность наблюдения за объектом в процессе очистки, а также возможность доступа к очищаемому объекту, при этом продольная стенка, в которой выполнено упомянутое отверстие, снабжена элементом, выполненным из оптически прозрачного материала и обеспечивающим возможность открытия и закрытия упомянутого отверстия.

6. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что элементы, обеспечивающие возможность фиксации положения очищаемого объекта внутри корпуса, представляют собой направляющие, закрепленные в нижней и верхней частях корпуса напротив друг друга и также обеспечивающие возможность перемещения по ним очищаемого объекта при его загрузке и выгрузке.

7. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что ветви каждой пары расположены напротив друг друга в плоскости, перпендикулярной плоскости очищаемого объекта.

8. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что элементы для подачи жидкости на очищаемый объект представляют собой форсунки с соплами, направленными в сторону очищаемого объекта, а элемент для подачи газа на очищаемый объект представляет собой воздушный нож, выполненный в виде щелевидной прорези вдоль ветви трубопровода.

9. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что каждая пара ветвей трубопровода выполнена в виде П-образной рамы, образованной трубчатыми элементами, при этом горизонтальная перемычка каждой П-образной рамы жестко соединена с кареткой.