石墨炉石墨件的自动清洁装置及其清洁方法与流程

本发明涉及一种用于光纤光缆制造行业中使用的清洁工具和清洁方法，具体涉及一种石墨炉石墨件的自动清洁装置及其清洁方法。

背景技术：

石墨感应炉已经被广泛地应用到光纤生产中，而石墨件如马弗管、延伸管、中心管等则组成了石墨感应炉的核心部分。石墨件在进入一个使用周期后随着使用时间的延长，受高温和石墨炉状态影响，石墨件内腔壁上会因为氧化作用产生氧化皮或石墨吸附物。

为了保证光纤生产环境的洁净度，通常需要定期对石墨件内腔进行清洁，去除石墨件表面氧化皮或附着物。目前生产企业往往会采用砂纸手工打磨的方法进行清洁，该方法费时费力，且容易受人为因素影响，不能够保证清洁质量。随着石墨件的广泛使用，人们也在石墨件的清洁方法上进行了大量的研究。专利号为CN201120260247.9的《一种石墨件除尘装置》中介绍了一种将石墨件放置在通风通道中，并通过风吹的方法将石墨件表面灰尘吹洗干净的方法。该方法只适用于飘落在石墨件表面且与石墨件无粘结作用的灰尘，对于高温粘结在石墨件表面且与石墨件之间有一定粘结力的附着物却没有明显的效果。专利号为CN201120130777.1的《石墨件腐蚀清洗机》介绍了一种王水清洗石墨件的装置，该装置是基于王水腐蚀杂质的原理设计而成，虽然该方法能够将粘结在石墨件表面的附着物清洁干净，由于王水存在很强的腐蚀性，对环境具有较明显的污染，因此对于5S要求较高且高温使用环境的石墨件并不适用。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种石墨炉石墨件的自动清洁装置，在不降温的情况下能够高效、快速、自动清洁石墨炉石墨件。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种石墨炉石墨件的自动清洁装置，其特征在于：包括内部形成封闭清洁空腔的外罩体、通过气管与所述外罩体内部连通的吸尘器、动作配合的刷洗机构和吹吸机构，以及形成人机交互界面的中央控制器，所述中央控制器控制连接刷洗机构和吹吸机构，使两者之间自动切换的协调动作，所述外罩体内设有用于定位放置待清洁工件的支架，

-所述刷洗机构，其包括清洁刷、驱动清洁刷转动刷洗待清洁工件内腔壁的刷洗驱动器，所述刷洗驱动器上设有第一位置传感器，所述第一位置传感器用于监测清洁刷是否被送到目标位置，所述第一位置传感器电连接至中央控制器；

-所述吹洗机构，其包括吹洗气管、驱动吹洗气管移动吹洗待清洁工件内腔壁的吹洗驱动器，所述吹洗驱动器上设有第二位置传感器，所述第二位置传感器用于监测吹洗气管是否被送到目标位置，所述第二位置传感器电连接至中央控制器，所述吹洗气管内通有高压气体；

所述支架上设有工件夹紧机构和定位板，待清洁工件放置在定位板上后通过工件夹紧机构夹紧定位，所述工件夹紧机构上设有第三位置传感器，所述第三位置传感器用于监测待清洁工件是否被夹紧，所述第三位置传感器电连接至中央控制器；

所述中央控制器根据第三位置传感器和第一位置传感器反馈的信号控制所述刷洗驱动器动作，其根据第一位置传感器和第二位置传感器反馈的信号控制所述吹洗驱动器动作。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述吹洗驱动器包括吹洗气缸、气管固定块和气管接头，所述气管接头连接在吹洗气管的端部，所述吹洗气管固定在气管固定块上，所述吹洗气缸驱动气管固定块移动使得气管接头对准或者远离待清洗工件的内腔壁，所述吹洗气缸的进程或者退程由吹洗电磁阀控制，所述中央控制器控制连接吹洗电磁阀，所述气管接头为锥形结构，其锥面上开设有若干个均与吹洗气管连通的气孔。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述刷洗驱动器包括刷洗气缸、电机和固定板，所述清洁刷固定在电机的转动轴上，所述电机安装在固定板上，所述刷洗气缸驱动固定板移动使得清洁刷接触或者远离待清洗工件的内墙壁，所述刷洗气缸的进程或者退程由刷洗电磁阀控制，所述中央控制器控制连接刷洗电磁阀和电机。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述清洁刷包括刷杆和与之连接的刷体，所述刷杆通过钻夹头连接在电机的转动轴上，所述刷体的形状与待清洗工件的内腔形状相同，其包括沿刷杆的外壁轴向设置的多层刷毛，多层所述刷毛沿刷杆的轴向自上而下间隔设置，所述刷毛为丝径在0.1-0.3mm范围内的钢丝。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述外罩体内设有直线导轨，所述直线导轨的延伸方向与刷杆的轴线方向平行，所述直线导轨上设有滑块，所述滑块在刷洗气缸的驱动下能够沿直线导轨移动，所述固定板设置在滑块上。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述支架上设有定位板，所述定位板上开设有多个台阶孔，各所述台阶孔的孔径不同，不同型号的待清洗工件的端部嵌设在相对应的台阶孔内。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述工件夹紧机构包括夹紧夹具和夹紧气缸，所述夹紧夹具具有均为“V”字形结构的两夹持端，两所述夹持端对称夹持待清洗工件的两侧壁，所述夹紧气缸设置在定位板上，其驱动所述夹紧夹具夹持或者松开待清洗工件。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括其还包括监测所述清洁刷刷洗时间的第一时间继电器和监测所述吹洗气管吹洗时间的第二时间继电器，所述中央控制器控制连接第一时间继电器和第二时间继电器，所述中央控制器根据第一时间继电器反馈的信号控制电机的动作，其根据第二时间继电器反馈的信号控制是否向所述吹洗气管内供气。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述外罩体内还设有粉尘箱，所述粉尘箱设置在定位板的正下方，由所述粉尘箱和吸尘器配合回收刷洗和吹洗的粉尘。

为达到上述目的，本发明的另一技术方案如下：一种石墨炉石墨件的自动清洗方法，其特征在于：使用权利要求1-9任一项所述的清洁装置，包括以下步骤：

(1)固定待清洗工件：将待清洗工件放置在定位板的台阶孔上，启动夹紧气缸夹持待清洗工件，夹紧后第三位置传感器反馈信号至中央控制器；

(2)刷洗准备：中央控制器接收到第三位置传感器反馈的信号后控制刷洗电磁阀动作，刷洗气缸进程带动清洁刷移动从初始位置移动至待清洗工件的内腔，清洁刷移动至目标位置后第一位置传感器反馈信号至中央控制器；

(3)刷洗工件：中央控制器接收到第一位置传感器反馈的信号后控制启动电机，由电机带动清洁刷转动清洗工件的内腔壁，由第一时间继电器监测电机的转动时间，并反馈信号至中央控制器；

(4)吹洗准备：当电机转动时间达到预设时间时，中央控制器控制电机停止转动，与此同时控制刷洗电磁阀动作，刷洗气缸退程带动清洁刷回到初始位置，清洁刷移动至初始位置后第一位置传感器反馈信号至中央控制器；中央控制器接收到第一位置传感器反馈的信号后控制吹洗电磁阀动作，吹洗气缸进程带动吹洗气管由初始位置移动至靠近待清洗工件内腔，吹洗气管移动至目标位置后第二位置传感器反馈信号至中央控制器；

(5)吹洗工件：中央控制器接收到第二位置传感器反馈的信号后控制启动向吹洗气管内充气，高压气体从气管接头内喷出吹洗工件内腔壁，由第二时间继电器监测吹洗时间，并反馈信号至中央控制器；

(6)结束：当吹洗时间达到预设时间时，中央控制器控制切断吹洗气管内的供气；与此同时，中央控制器控制吹洗电磁阀动作，吹洗气缸退程带动吹洗气管移动至初始位置，完成工件的清洁；如此循环步骤(1)～(6)对多个工件进行清洁。

本发明的有益效果是:

其一、本发明的石墨炉石墨件的自动清洁装置，通过外力刷洗和吹洗相结合的方式，在高温环境的前提下对石墨炉石墨件进行干式清洁，清洗干净、无残留、清洗无死角，保证良好的清洁质量和清洁效果，使用后能够大大提高生产效率，提高炉腔内洁净程度，可以推广到各种高温异形型腔罐体、炉体的清洁，具有很好的市场开发价值；

其二、整个清洁过程在封闭的外罩体内进行，并配合吸尘器将清洁过程中产生的粉尘在线回收，做到一边清洗一边清除污垢，避免二次污染；

其二、整个清洁过程由中央控制器全程监控，能够实现清洁的全自动操作，并能够选定标准化的工艺参数，清洁过程易调易控，清洁步骤简单明了，易操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明优选实施例的结构示意图；

图2是本发明优选实施例不同石墨件定位示意图；

图3是本发明优选实施例石墨件夹紧示意图；

图4是本发明优选实施例气管接头的结构示意图；

图5是本发明优选实施例清洁刷的结构示意图。

其中：1-待清洗工件；

2-外罩体，4-气管，6-吸尘器，8-中央控制器，10-支架，12-清洁刷，12a-刷杆，12b-刷毛，14-第一位置传感器，16-吹洗气管，18-第二位置传感器，20-定位板，22-第三位置传感器，24-吹洗气缸，26-气管固定块，28-气管接头，30-吹洗电磁阀，32-气孔，34-刷洗气缸，36-电机，38-固定板，40-刷洗电磁阀，42-直线导轨，44-滑块，46-台阶孔，48-夹持端，50-夹紧气缸，52-第一时间继电器，54-第二时间继电器，56-粉尘箱。

具体实施方式

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作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。

实施例一

如图1所示，本实施例中公开了一种石墨炉石墨件的自动清洁装置，包括内部形成封闭清洁空腔的外罩体2、通过气管4与所述外罩体2内部连通的吸尘器6、动作配合的刷洗机构和吹吸机构，以及形成人机交互界面的中央控制器8，所述外罩体2内设有用于定位放置待清洁工件1的支架10，待清洁工件1的清洁过程在封闭的外罩体2内进行，清洁过程中产生的粉尘在线被吸尘器6回收，避免二次污染；刷洗机构和吹洗机构两者在中央控制器8的控制下自动切换的对工件进行刷洗和吹洗，用户可以通过界面设置或者修改中央控制器8的控制参数，以达到最优的清洁效果。各部件的具体结构如下：

如图1、3所示，待清洗工件1夹紧固定在支架10上，具体是在支架10上设有工件夹紧机构和定位板20，待清洁工件1放置在定位板20上后通过工件夹紧机构夹紧定位，本实施例中优选所述工件夹紧机构包括夹紧夹具和夹紧气缸50，所述夹紧夹具具有均为“V”字形结构的两夹持端48，两所述夹持端48对称夹持待清洗工件1的两侧壁，所述夹紧气缸50设置在定位板20上，其驱动所述夹紧夹具夹持或者松开待清洗工件1。

进一步的，所述工件夹紧机构上设有第三位置传感器22，所述第三位置传感器22用于监测待清洁工件1是否被夹紧，所述第三位置传感器22电连接至中央控制器8，当待清洗工件1被夹紧时，第三位置传感器22反馈夹紧信号至中央控制器8；当夹紧夹具松开待清洗工件1时，第三位置传感器22反馈松开信号至中央控制器8。

如图1所示，刷洗机构包括清洁刷12、驱动清洁刷12转动刷洗待清洁工件1内腔壁的刷洗驱动器，本实施例中优选刷洗驱动器包括刷洗气缸34、电机36和固定板38，所述清洁刷12固定在电机36的转动轴上，所述电机36安装在固定板38上，所述刷洗气缸34驱动固定板38移动使得清洁刷12接触或者远离待清洗工件1的内墙壁，所述刷洗气缸34的进程或者退程由刷洗电磁阀40控制，所述中央控制器8控制连接刷洗电磁阀40和电机36。由刷洗气缸34驱动电机36和清洁刷12进入待清洗工件1的内腔或者从其内腔中退出，使得在不拆卸石墨炉石墨件的前提下就可以对石墨炉石墨件进行刷洗操作；由电机36驱动清洁刷12转动来清洁工件的内腔。本发明优选清洁刷12包括刷杆12a和与之连接的刷体，所述刷杆12a通过钻夹头连接在电机36的转动轴上，所述刷体的形状与待清洗工件1的内腔形状相同，使得清洁刷12进入工件内腔后刷洗无死角，如图5所示，刷体包括沿刷杆12a的外壁轴向设置的多层刷毛12b，多层所述刷毛12b沿刷杆12a的轴向自上而下间隔设置，所述刷毛12b为丝径在0.1-0.3mm范围内的钢丝，钢丝耐高温，使得整个清洁过程在不降温的情况下就可以进行刷洗动作。

本实施中刷洗气缸34的缸程为直线移动，为了限制其移动轨迹，确保刷洗动作的精确定位，所述外罩体2内设有直线导轨42，所述直线导轨42的延伸方向与刷杆12a的轴线方向平行，所述直线导轨42上设有滑块44，所述滑块44在刷洗气缸34的驱动下能够沿直线导轨42移动，所述固定板38设置在滑块44上，直线导轨42形成清洁刷12的进工件内腔或者从内腔中退出的移动轨迹。

进一步的，所述刷洗驱动器上设有第一位置传感器14，所述第一位置传感器14用于监测清洁刷12是否被送到目标位置，所述第一位置传感器14电连接至中央控制器8。第一位置传感器14始终反馈清洁刷12的位置信息，中央控制器8内预存有清洁刷12进入工件内腔内的目标位置数据和从工件内腔内退出后的目标位置数据，中央控制器8比较第一位置传感器14反馈的数据与预设数据是否相同，根据比较结果来控制电机36和刷洗电磁阀40的动作。

如图1、4所示，所述吹洗机构包括吹洗气管16、驱动吹洗气管16移动吹洗待清洁工件1内腔壁的吹洗驱动器，本实施例中优选吹洗驱动器包括吹洗气缸24、气管固定块26和气管接头28，所述气管接头28连接在吹洗气管16的端部，所述吹洗气管16内通有高压气体，所述吹洗气管16固定在气管固定块26上，所述吹洗气缸24驱动气管固定块26移动使得气管接头28对准待或者远离待清洗工件1的内腔壁，所述吹洗气缸24的进程或者退程由吹洗电磁阀30控制，所述中央控制器8控制连接吹洗电磁阀30。由吹洗气缸24驱动吹洗气管16和气管接头28移动接近或者远离待清洗工件1的内腔，中央控制器8通过控制吹洗电磁阀30的动作来控制吹洗气缸24的进程或者退程，同时中央控制器8控制是否向吹洗气管16内供高压气体，从气管接头28中喷射高压气体对工件内腔壁进行吹洗。为了提高吹洗效果，如图4所示，所述气管接头28为锥形结构，其锥面上开设有若干个均与吹洗气管16连通的气孔32，开设的气孔32使得气流具有导向性，以此来提高吹洗效果。

进一步的，所述吹洗驱动器上设有第二位置传感器18，所述第二位置传感器18用于监测吹洗气管16是否被送到目标位置，所述第二位置传感器18电连接至中央控制器8；第二位置传感器18始终反馈吹洗气管16的位置，中央控制器8内预存有吹洗气管16进入工件内腔内的目标位置数据和从工件内腔内退出后的目标位置数据，中央控制器8比较第二位置传感器18反馈的数据与预设数据是否相同，根据比较结果来控制吹洗电磁阀30的动作，以及是否向吹洗气管16内供气。

作为本发明的进一步改进，如图2所示，所述支架10上设有定位板20，所述定位板20上开设有多个台阶孔46，各所述台阶孔46的孔径不同，待清洗工件1的端部嵌设在台阶孔46内。台阶孔46方便固定工件，多个孔径不同的台阶孔46使得一个定位板20可以用来固定多种规格的工件。

进一步的，其还包括监测所述清洁刷12刷洗时间的第一时间继电器52和监测所述吹洗气管16吹洗时间的第二时间继电器54，所述中央控制器8控制连接第一时间继电器52和第二时间继电器54，所述中央控制器8根据第一时间继电器52反馈的信号控制电机36的动作，其根据第二时间继电器54反馈的信号控制是否向所述吹洗气管16内供气。中央控制器8内预设有刷洗时间和吹洗时间，有第一时间继电器52和第二时间继电器54分别对刷洗时间和吹洗时间进行计时，导到预设时间自动停止各自的清洗动作，预设的刷洗时间和吹洗时间可以通过界面调整。

另，为了防止清洁过程中粉尘四溅，所述外罩体2内还设有粉尘箱56，所述粉尘箱56设置在定位板的正下方，由所述粉尘箱56和吸尘器6配合回收刷洗和吹洗的粉尘，最大程度的减少二次污染。

实施例二

基于上述清洁装置，本实施例中提供一种石墨炉石墨件的自动清洗方法，包括以下步骤：

(1)固定待清洗工件：将待清洗工件1放置在定位板20的台阶孔46上，启动夹紧气缸50夹持待清洗工件1，夹紧后第三位置传感器22反馈信号至中央控制器8；

(2)刷洗准备：中央控制器8接收到第三位置传感器22反馈的信号后控制刷洗电磁阀40动作，刷洗气缸34进程带动清洁刷12移动从初始位置移动至待清洗工件1的内腔，清洁刷移动至工件内腔的目标位置后第一位置传感器14反馈信号至中央控制器8；

(3)刷洗工件：中央控制器8接收到第一位置传感器14反馈的信号后控制启动电机36，由电机36带动清洁刷12转动清洗工件1的内腔壁，由第一时间继电器52监测电机36的转动时间，并反馈信号至中央控制器8；

(4)吹洗准备：当电机36转动时间达到预设时间时，中央控制器8控制电机36停止转动，与此同时控制刷洗电磁阀40动作，刷洗气缸34退程带动清洁刷12回到初始位置，清洁刷12移动至初始位置后第一位置传感器14反馈信号至中央控制器8；中央控制器8接收到第一位置传感器14反馈的信号后控制吹洗电磁阀30动作，吹洗气缸24进程带动吹洗气管16由初始位置移动至靠近待清洗工件1内腔，吹洗气管16移动至工件内腔的目标位置后第二位置传感器18反馈信号至中央控制器8；

(5)吹洗工件：中央控制器8接收到第二位置传感器18反馈的信号后控制启动向吹洗气管16内充气，高压气体从气管接头28内喷出吹洗工件内腔壁，由第二时间继电器54监测吹洗时间，并反馈信号至中央控制器8；

(6)结束：当吹洗时间达到预设时间时，中央控制器8控制切断吹洗气管16内的供气；与此同时，中央控制器8控制吹洗电磁阀30动作，吹洗气缸24退程带动吹洗气管16移动至初始位置，完成工件的清洁；如此循环步骤(1)～(6)对多个工件进行清洁。

如上，待清洗工件可以是石墨炉石墨件，也可以是其它的内腔异形罐体、炉体等结构，由中央控制器8统一控制在不降温的情况下高效、快速、自动清洁工件。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。