一种光学元件挥发溶剂循环回收利用的自动清洗装置的制作方法

本发明涉及一种光学元件的清洗技术领域，特别是一种光学元件挥发溶剂的超声辅助自动清洗装置。

背景技术：

大尺寸光学玻璃及晶体类元件广泛地应用在各类光学和非光学设备上，各种新型和尖端设备上的光学元件质量要求极高，例如：纳米级的表面粗糙度和平面度，极小的波前畸变和极高的洁净度，特殊的光学玻璃类元件如kdp晶体、氟化钙晶体等具有硬度低、易碎、易潮解的特性，对超精密加工和后续的清洗清洁工艺及设备都提出了很大的挑战。该类特殊的大尺寸高精度光学类元件的加工通常采用先进的磁流变抛光、化学机械抛光、无磨料水溶解精密抛光及离子束抛光等精加工技术与方法。由于该类光学元件软脆易潮解等特性，在加工后的光学晶体元件表面往往会残留有金属离子、抛光液、有机杂质等污染物，对诸如镀膜等后续的工程应用造成困难，因此，需要对该类光学元件进行清洗。而象手工擦拭和水基清洗液等传统清洗方法对此类软脆易潮解光学元件则明显不适用，特别是对于尺寸较大且经过光学超精密加工后具有高质量的光学功能表面。同时传统的清洗方法劳动强度大，稳定性差，对劳动者素质要求较高，甚至一些有害的清洗剂会对劳动者本人造成伤害，因此可操作性差，具有一定的局限性，不能适应现代生产中规模化对高洁净度大尺寸光学晶体类元件的需求。

在以往关于多工位超声波清洗装置的专利发明中，有以下不同类型的例子：

中国专利公开号cn102601094a公开了“超声波清洗工具框悬吊移位装置及其方法”。该专利包括横设于清洗池上方的横向导轨，所述清洗池由若干个超声波清洗池和鼓泡清洗池横向拼接构成，所述横向导轨上设置有由气缸驱动的横向往复移位基座，所述基座下方横设有具有挂钩的吊架，所述吊架经前后两侧的纵向导柱及导套升降传动机构与基座实现升降传动连接。该超声波清洗工具框悬吊移位装置结构有利于多工位清洗，但清洗过程为半开放式，工位之间没有完全隔离开来，容易造成工件的二次污染。

中国专利公开号cn1468665a公开了“一种多工位全自动超声清洗装置”，它包括控制柜、高频超声波发生器、中频超声波发生器、低频超声波发生器；它包括支架、动力装置、传动装置、传动轮、悬挂器具、清洗工件装栏，分别设置在与支架联接的升降机构上的装工件台、低频超声清洗槽、中频超声清洗槽、高频超声清洗槽、冲淋清洗槽、与变频电机相联的变频脱水器、热风发生器、卸工件台，在低频超声清洗槽、中频超声清洗槽、高频超声清洗槽内设置有超声振动体，在冲淋清洗槽内设置有冲淋喷头；它还包括设置支架上的光电传感器。但是该装置体积庞大，结构复杂，成本较高，对其应用造成一定障碍。

中国专利公开号cn103887212a公开了“一种多槽式超声波清洗干燥装置”，涉及一种全自动太阳能硅片清洗干燥装置。该装置包括一超声清洗槽，所述的超声清洗槽后方依次设有浸泡酸洗槽、超声碱洗槽以及一个或多个超声漂洗槽，所述的超声清洗槽、浸泡酸洗槽、超声碱洗槽及超声漂洗槽上方设有一平移支架，所述的平移支架上吊设又一个或多个承载待清洗硅片的吊篮，所述的平移支架安装在一升降结构上。该装置实现了多晶、单晶太能能硅片、光学镜片的清洗。该装置由于工位繁多，占地面积狭长，清洗过程中有不同性质的化学药液，容易造成环境污染，同时对回收循环造成困难。

可以看出在目前存在的相关专利中，多工位超声自动清洗装置针对的清洗对象具有普遍性，清洗所用的介质多为炭氢等水基的不挥发的清洗液，并且清洗过程多为半开放和开放式的，清洗过程容易产生对被清洗工件的二次污染，同时也容易造成环境污染；没有专门的针对大尺寸光学元件的超声清洗装置，特别是在使用易挥发清洗剂，没有在封闭空间内进行的具有循环回收功能的超声喷淋清洗装置。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种自动化程度高、不会造成工件二次污染、不会造成环境污染、具有循环回收功能的大尺寸光学元件挥发溶剂循环回收利用的自动清洗装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种光学元件挥发溶剂循环回收利用的自动清洗装置，包括主体和循环回收系统，所述的主体内设置上料工位、超声清洗工位、喷淋清洗工位和下料工位；主体顶部通过排气管道与循环回收系统连接；

所述的主体为上中下三段式结构；下部设有四个工位槽，从左至右依次为进料槽、超声清洗槽、喷淋清洗槽和烘干出料槽，中部为提拉运送机构活动空间，上部安装有提拉运送机构，上部与中部之间通过隔板隔开；

所述的提拉运送机构包括提拉气缸、无杆气缸、吊篮架和挂钩，所述的提拉气缸为单杆不回转气缸，缸杆通过隔板中间开设的运动轨道伸入进料槽；提拉气缸的缸杆末端装有吊篮架，吊篮架上有挂钩，用于钩吊盛有工件的清洗篮；提拉气缸通过气缸安装块a安装在无杆气缸滑块上，无杆气缸滑块初始位置为左极限位置，无杆气缸通过气缸安装块b固定在主体上；提拉气缸带动清洗篮上下运动，无杆气缸带动提拉气缸水平运动，两者相互配合，完成对工件的吊取和移位；

所述的上料工位包括进料槽，进料槽的前侧设有进料口，进料口外侧的主体上安装进料口门，进料口门的内侧四周粘附防腐密封圈b；

所述的超声清洗工位包括超声清洗槽和超声波振子，超声清洗槽底部安装有超声波振子，底部设有排液口a，用于排走废液，超声清洗槽后侧设有注液口，用于加注清洗液；超声清洗槽左右两侧边沿上分别设有隔门a和隔门b，隔门a和隔门b分别由隔门气缸a和隔门气缸b带动、沿着立柱上的隔门滑轨a和隔门滑轨b上下运动；所述的隔门滑轨a和隔门滑轨b的上下极限位置设有位置传感器；当隔门气缸a和隔门气缸b运动至上极限位置时，隔门a和隔门b关闭，隔门a和隔门b上部顶住隔板、隔门a和隔门b下部卡板上的防腐密封条a和防腐密封条b将缝隙堵住，从而使超声清洗工位形成单独的密闭空间；当隔门气缸a和隔门气缸b运动至下极限位置时，隔门a和隔门b打开，隔门a和隔门b上部边沿处的防腐密封条c和防腐密封条d将缝隙堵住，防止液体和气体泄漏；无杆气缸带动提拉气缸运动至此工位时将工件放入超声清洗槽进行超声波清洗；

所述的喷淋清洗工位包括喷淋清洗槽和喷淋清洗头；喷淋清洗槽前后内壁上分别安装有喷淋清洗头；喷淋清洗槽底部设有排液口b，喷淋清洗后的液体从此处流走；喷淋清洗槽左右两侧边沿上分别设有隔门b和隔门c，隔门b和隔门c的运动形式和超声清洗工位的隔门a和隔门b的运动形式相同，使喷淋清洗工位在清洗时形成单独的密闭空间；无杆气缸带动提拉气缸将工件移送至此工位，喷淋清洗头喷出专用清洗液对其进行喷淋清洗，提拉气缸带动清洗篮上下往复运动实现均匀清洗；

所述的下料工位包括烘干出料槽；烘干出料槽的前面设有出料口，出料口外侧安装出料口门，出料口门的内侧四周粘附防腐密封圈a；所述的烘干出料槽内部左右侧对称位置分别安装有送风管a和送风管b；工件在此工位实现风淋烘干，提拉气缸将工件放入烘干出料槽后在无杆气缸带动下移动至初始位置；

所述的循环回收系统包括原液箱、废液箱和冷凝室；原液箱里盛放干净的清洗液，通过液泵连接管道经不锈钢过滤器注入超声清洗槽，清洗废液再经过相应管道流入废液箱；原液箱里的清洗液通过液泵连接管道经不锈钢过滤器通入喷淋清洗槽，清洗液由喷淋清洗头喷出对被清洗工件进行喷淋清洗；废液经过喷淋清洗底部的排液口a排出流入到废液箱；清洗过程中产生的有害废气经过主体顶部的排气管道输送至冷凝室，冷凝室内布置冷凝管，由压缩机提供低温，废气在冷凝室里面液化成液体，经过冷凝室底部的排液口流入废液箱。

进一步地，所述的提拉运送机构在上料工位、超声清洗工位、喷淋清洗工位和下料工位处的无杆气缸一侧分别设有光电传感器，用于控制相应工位处的运动。

进一步地，所述的主体前侧在上料工位、超声清洗工位、喷淋清洗工位和下料工位对应位置开有透明的玻璃窗口a、玻璃窗口b、玻璃窗口c和玻璃窗口d。

进一步地，所述的进料口门的一侧通过铰链b连接在主体上；进料口门的另一侧的主体上安装锁紧把手b，当进料口门关闭时，旋动锁紧把手b将进料口门锁紧；所述的出料口门的一侧通过铰链a连接在主体上；出料口门的另一侧的主体上安装锁紧把手a，当出料口门关闭时，旋动锁紧把手a将出料口门锁紧。

进一步地，所述的送风管a和送风管b分别固定在烘干出料槽内的后壁的左右两侧上。

进一步地，所述的超声清洗槽底部中间位置设有排液口a；所述的喷淋清洗槽底部中间位置设有排液口b。

进一步地，所述的喷淋清洗槽前后内壁上的喷淋清洗头安装位置前后相对。

进一步地，整个装置为整体矩形结构，底部设置支脚。

进一步地，整个装置包括控制系统，所述的控制系统通过数据线分别与各光电传感器、位置传感器和各气缸连接。

进一步地，所述的超声清洗槽和喷淋清洗槽对应工位前侧的主体上分别设置活动门a和活动门b，所述的活动门a和活动门b上分别设置抠手a和抠手b。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明设置有上料、超声清洗、喷淋清洗和烘干下料四个工位，同时结合控制气缸的运动，可以完成对光学元件的自动上下料、多工位自动超声清洗和喷淋清洗，使整个清洗过程全部自动化。

2、本发明的主体除了需要与外界交换物料的部分外，其余全部采用防腐密封处理，各个清洗工位在工作时均被隔门单独隔开，防止了清洗液喷溅造成工位之间交叉污染和二次污染，保证了清洗质量。

3、本发明在清洗过程中产生的挥发废气和废液实时被分别引导入循环回收系统，压缩机对废气进行冷凝液化后回收再利用，实现环保无排放清洗，减少了浪费，防止了环境污染，提高了经济性。

4、本发明的清洗过程在密闭空间里进行，有效的防止了易挥发清洗液中有害物质对操作者的人身危害，降低了操作人员的劳动强度，防止了外界污染。

5、本发明结构完善，功能简单实用，过程安全可靠，操作方便，成本较低。

附图说明

图1是本发明的装置整体外观示意图。

图2是图1的左侧视图。

图3是本发明的主体结构示意图。

图4是图3的a-a截面示意图。

图5是图3的b-b截面示意图。

图中：1、进料槽，2、提拉气缸，3、隔板，4、吊篮架，5、挂钩，6、气缸安装块a，7、无杆气缸滑块，8、无杆气缸，9、超声清洗槽，10、超声波振子，11、排液口a，12、注液口，13、隔门a，14、隔门b，15、隔门气缸a，16、隔门气缸b，17、防腐密封条a，18、防腐密封条b，19、防腐密封条c，20、防腐密封条d，21、喷淋清洗槽，22、气缸安装块b，23、喷淋清洗头，24、排液口b，25、隔门c，26、烘干出料槽，27、送风管a，28、送风管b，29、出料口门，30、防腐密封圈a，31、铰链a，32、锁紧把手a，33、活动门a，34、活动门b，35、玻璃窗口a，36、玻璃窗口b，37、玻璃窗口c，38、玻璃窗口d，39、隔门滑轨a，40、隔门滑轨b，41、隔门滑轨c，42、进料口门，43、防腐密封圈b，44、铰链b，45、锁紧把手b，46、排气管道，47、支脚，48、抠手a，49、抠手b。

具体实施方式

下面结合附图详细叙述本发明的具体实施实例。本发明如图1-5所示，由主体和循环回收系统组成，两者之间通过排气管道46连接，装置底部安装有可调节支脚47；主体为上中下三段式结构：下部设有四个工位槽，从左至右依次为进料槽1、超声清洗槽9、喷淋清洗槽21和烘干出料槽26，前侧中部设有带抠手a48和抠手b49的活动门a33和活动门b34，方便检查维修；中部为提拉运送机构活动空间，前侧在上料工位、超声清洗工位、喷淋清洗工位和下料工位对应位置开有透明的玻璃窗口a35、玻璃窗口b36、玻璃窗口c37和玻璃窗口d38，方便观察内部状况；上部安装有提拉运送机构，上部与中部之间通过隔板3隔开；初始位置时，主体的内部隔门a13、隔门b14、隔门c25均处于上极限位置的关闭状态，提拉气缸2处于上极限位置，通过气缸安装块a6安装在无杆气缸滑块7上，无杆气缸8位于左极限位置，通过气缸安装块b22固定在主体上。

上料：旋动锁紧把手b45，打开进料口门42，操作人员将盛有待清洗光学元件的清洗篮放入进料槽1，然后关闭进料口门42，旋动锁紧把手b45将门关闭；进料口门42的内侧四周粘附防腐密封圈b43，通过一侧的铰链b44连接在主体上；打开工作开关启动清洗过程，处于初始位置的提拉气缸2伸出气缸缸杆至进料槽1，连接在其底部的吊篮架4上的挂钩5会钩住清洗篮，然后提拉气缸2缸杆缩回至上极限位置，同时带动整个清洗篮及工件向上移动，并给控制系统发出信号；控制系统检测到信号后使隔门气缸a15带动隔门a13沿隔门滑轨a39向下运动将隔门打开，此时隔门a13上部边沿处的防腐密封条c19将缝隙堵住，防止气体和液体泄露；同时无杆气缸8水平移动，带动提拉气缸2进入超声清洗工位。

超声清洗：清洗开关开启之前，超声清洗槽9中已通过注液口12注满了专用的清洗液；当控制系统检测到无杆气缸8运动至超声清洗槽9上方时，隔门a13在隔门气缸a15的带动下关闭，隔门a13下部卡板上的防腐密封条a17将缝隙堵住，从而使超声清洗槽9被单独隔离开来，同时超声清洗槽9中的超声波振子10开始振动；提拉气缸2缸杆缓慢将工件放入超声清洗槽9的清洗液中，工件悬浮在超声清洗槽9中进行超声波清洗，清洗时间可自行设定；清洗完成后，超声振动停止，提拉气缸2将工件向上提至上极限位置，隔门气缸b16向下运动将超声清洗槽9和喷淋清洗槽21之间的隔门b14沿隔门滑轨b40向下打开，隔门b14上部边沿处的防腐密封条d20将缝隙堵住，然后无杆气缸8带动提拉气缸2和工件移向喷淋清洗工位。

喷淋清洗：当控制系统检测到无杆气缸8带动工件运动至喷淋清洗槽21上方时，隔门b14在隔门气缸的带动下关闭，喷淋清洗槽21被单独隔离开来；提拉气缸2将工件缓慢放入喷淋清洗槽21中，此时位于喷淋清洗槽21前后壁上的喷淋清洗头23喷射出专用清洗液对工件进行喷淋清洗，喷淋压力和喷淋时间均设置可调，工件在提拉气缸2的带动进行上下往复运动实现均匀清洗；清洗完成后，喷淋清洗头23停止喷射清洗液，提拉气缸2带动工件运动至上极限位置，同时位于喷淋清洗槽21和烘干出料槽26之间的隔门c25打开，无杆气缸8带动提拉气缸2和工件移向烘干出料工位。

烘干出料：当控制系统检测到无杆气缸8带动工件运动至烘干出料槽26上方时，隔门c25关闭，烘干出料槽26被单独隔离开来；提拉气缸2将工件缓慢放入烘干出料槽26中，此时送风管a27和送风管b28吹出纯净干燥的氮气将残留在工件表面的易挥发的清洗液带走，风淋的温度、时间和气压大小均设置可调；待工件被烘干后，蜂鸣器发出警报提醒操作人员进行出料；操作人员此时旋动锁紧把手a32打开出料口门29取出盛有被清洗工件的清洗篮，然后关闭出料口门29，锁紧门把手a，并给控制系统发出信号进行复位动作；出料口门29的内侧四周粘附防腐密封圈a30，通过一侧的铰链a31连接在主体上；控制系统接收到复位动作后，提拉气缸2开始向上运动至上极限位置，同时隔门a13、隔门b14、隔门c25在各自隔门气缸的带动下打开，从而使主体内所有腔室连通，此时无杆气缸8带动提拉气缸2和清洗吊篮架4回复至起始位置，然后隔门a13、隔门b14、隔门c25在各自隔门气缸向的带动下关闭，继续保持各个工位隔离密闭；如此完成一个完整的清洗过程。

循环回收：清洗准备阶段，储液箱中的清洗液通过液泵经过滤器将干净的专用清洗液注入超声清洗槽9；喷淋清洗时，储液箱中的清洗液通过液泵经过滤器将干净的专用清洗液通入喷淋清洗槽21前后壁上的喷淋清洗头23，喷头喷出具有一定压力的清洗液喷淋被清洗工件；烘干时，气源将干净的氮气通入位于烘干出料槽26内壁的吹风管a和吹风管b，加速被清洗工件表面清洗液的挥发，实现烘干过程；清洗过程中，位于超声清洗槽9、喷淋清洗槽21和烘干出料槽26上方的排气管道46将挥发出来的废气导流至冷凝室，冷凝室内布置有冷凝铜管，压缩机提供的冷媒经过冷凝管形成低温，废气接触冷凝管被液化经冷凝室底部的排液管流至废液箱；清洗产生的废液分别经超声清洗槽9的排液口a11和喷淋清洗槽21底部的排液口b24流入废液箱，以便回收利用。

在实际使用时，操作人员需在准备阶段打开循环回收系统中的液泵预先将超声清洗槽9注满专用清洗液，待注液完成后旋动锁紧把手b45，打开进料口门42，将盛有被清洗工件的清洗篮放入进料槽1，然后关闭进料口门42，锁紧门把手b，按下开关启动装置；整个超声清洗、喷淋清洗和烘干过程自动进行；待所有工序完成，听到控制系统下料报警响起后，操作人员旋动锁紧把手a32，打开出料口门29，将盛有被清洗工件的清洗篮取出，关闭出料口门29，锁紧门把手a，即完成一次清洗过程。如有工件继续清洗，重复此过程即可完成自动清洗。如不需继续清洗，将超声清洗槽9清洗液排放干净，关闭装置开关。

本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。