一种用于牙套自动清洗干燥的设备系统的制作方法

本实用新型涉及牙套清洗设备，尤其涉及一种用于牙套自动清洗干燥的设备系统。

背景技术：

隐形矫正一般采用一系列的隐形牙套来实现完成。隐形牙套是由安全的弹性透明高分子材料制成，高分子材料种类主要包括聚碳酸酯(PC)、乙二醇改性-聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、热塑性聚氨酯(TPU)等。

如图1所示为目前隐形牙套的形状结构，其清洗方式主要有直接水洗、高温高压蒸汽冲洗、吹气清洗等，干燥方法主要有擦干、烘干等。这些方法主要存在的以下几个方面的问题：

1、清洗方式通用性差：受限于现有隐形正畸牙套生产技术，牙套热压成型前需要对牙模的倒凹区域进行填补石蜡或者人造石等物质，这些物质经过高温热压后，牙模和矫治分离时易残留于牙套内表面，对牙套造成污染，因此需要清除掉残余物质。针对不同的残留物质采用不同的清洗方式，如石蜡残留往往采用高温蒸汽吹洗，因蒸汽温度过高会造成牙套产品变形降低产品质量或直接报废产品，对人工清洗操作带来较大难度；人造石残留物往往采用常温高压水冲洗方式。现有清洗方式通用性较差，造成生产清洗环节复杂化，不利于生产现场管理。

2、清洗干燥效率低，劳动强度大：牙套需要操作人员逐一的清洗干燥，且清洗过程中需要不时观察清洗干燥效果，增加了操作人员的劳动强度。

3、干燥方式落后，易存在死角：目前往往采用人工甩干除水和卫生棉布(除菌)擦拭除水的方式，因牙套结构比较复杂，尤其是牙套内表面存在一些死角无法擦拭到，易造成微小水珠残留。

4、工艺稳定性差，返工频繁：目前清洗干燥方式对操作工人的依赖性较大，操作人员长时间工作易造成疲劳或人工手持清洗、干燥时为了追求效率，容易忽视牙套表面微小杂质和小水珠，在质检时无法过关须返工处理，大大的浪费人力物力。

5、消毒方式：目前采用传统酒精擦拭消毒方式，而牙套为高分子材料容易与酒精发生化学反应，造成牙套表面泛白现象，影响牙套外观和性能。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺点，本实用新型结合隐形牙套形状多样性、材质性能特殊性，提出了一种用于牙套自动清洗干燥的设备系统和方法，能够实现对牙套产品自动批量清洗、干燥，提高了清洗干燥效果和生产效率，能够满足一定的产品初始菌控制需求。

本实用新型的一种用于牙套自动清洗干燥的设备系统，包括：自动上料台，用于将装有待清洗牙套的工装篮输送到指定位置；自动转移模块，用于抓取所述工装篮并转移到各工艺位置；清洗模块，包括超声波清洗模块和鼓泡清洗模块，用于对所述牙套进行清洗以去除牙套表面残留物质；压缩空气切水模块，用于去除清洗后所述牙套表面残留的大量液体；热风循环干燥模块，采用循环热风干燥以蒸发所述牙套表面的剩余水分；真空干燥灭菌模块，采用真空紫外杀菌方式，对所述牙套进行杀菌处理同时进一步蒸发水分；和自送下料台，用于将装有已清洗干燥完毕的所述牙套的工装篮输送到洁净室以供分离所述牙套和所述工装篮。

优选地，进一步包括多个工装篮旋转模块，设置在各个工艺位置，用于旋转所述工装篮以带动所述牙套在所述工装篮内翻滚。

优选地，进一步包括自动回传输送线，用于将空的工装篮回传到所述自动上料台。

优选地，所述工装篮为滚筒状结构，横截面为多边形或圆形或其它形状，工装篮的表面具有多个孔，所述多个孔为规则或非规则排列。

优选地，所述工装篮的容量大于5个所述牙套，并且所述工装篮的盛放量不得装满工装篮体积，以便于转动清洗为宜。

优选地，所述工装篮上设置有标识信息以供标识信息读写器识读，所述标识信息包括但不限于二维码、条形码、数字编码、RFID以及图像，用于清洗过程中牙套信息的采集和跟踪。

优选地，所述工装篮旋转模块包括驱动部件、传输部件和拋动架，所述驱动部件与所述传输部件连接以输送动力，所述传输部件带动所述拋动架运动以使得所述拋动架上的工装篮翻滚。

优选地，所述驱动部件为电机驱动、液压马达驱动或气压马达驱动，所述传输部件为带传动或链传动，所述拋动架为矩形结构，由平行的2根支架以及与所述支架垂直的2根圆杆构成，所述圆杆的两端分别插入所述支架上的开孔中。

优选地，所述传输部件与所述圆杆接触，所述传输部件在移动时通过两者之间的摩擦力带动所述圆杆转动，使放置在所述2根圆杆上的工装篮相应翻滚。

优选地，所述自动转移模块为全自动机械手、机器人或其它实现自动转移工装篮的功能的任何设备。

优选地，所述全自动机械手由底座、支撑部、伸缩杆和抓取部构成，所述底座上设置有滑槽，用于沿导轨移动所述全自动机械手；所述支撑部设置在底座上；所述伸缩杆设置在所述支撑部上可进行垂直方向的上下移动；所述抓取部在水平方向上设置在所述伸缩杆的顶端部，所述抓取部具有两个夹持部件，通过控制所述两个夹持部件之间的距离来抓取所述工装篮。

优选地，清洗模块中，超声波清洗模块进行粗洗、漂洗、精洗，并且，在所述牙套经超声波粗洗、漂洗后进入超声波精洗前由鼓泡清洗模块进行鼓泡快速清洗，以在短时间内产生大量气泡使得杂质与牙套表面快速分离。

优选地，所述压缩空气切水模块包括空气压缩装置、风刀、防腐除雾装置、自动排水装置，所述空气压缩装置用于产生压缩空气，该压缩空气进入风刀后形成一面厚度较薄的气流薄片高速吹出；所述风刀排布在封闭槽内以产生强大气流，使得液体快速与工件分离；所述防腐除雾装置用于除去切水过程中产生大量的雾气；所述自动排水装置用于将风切中的水雾及时排出。

优选地，所述牙套为隐形牙套、MRC牙套、高分子材料牙套或其它口内功能性器械。

优选地，所述自动回传输送线采用传输带或链条输送方式。

优选地，进一步包括设置在所述下料台和所述洁净室之间的互交对开自动门。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型结合牙套结构的复杂多样性，采用工装篮旋转清洗的结构设计，既实现了快速无序上料，也实现牙套全方位无死角清洗。

2、本实用新型机械手结构的应用确保了清洗干燥过程中无需人工干预，解放了人工劳动力，节约了大量劳动力成本，同时清洗干燥过程中避免了人为的二次接触污染保证了产品清洗干燥的质量。

3、自动清洗干燥方式与现有人工清洗干燥相比，生产效率得到了极大地提高。

4、本实用新型的超声波清洗方式相比现有清洗方式通用性好，可清洗生产残留于牙套产品表面的多种污染物，且超声清洗温度可调低于牙套产品形变温度，消除了产品因清洗产生形变的风险。同时超声波清洗过程中可以降低牙套产品内部残余应力，有助于产品性能的提升。

5、真空紫外灭菌消毒方式同擦拭高浓度酒精杀菌方式相比，杀菌效果更好，消除了牙套产品化学反应风险，改善牙套表面外观质量。

6、工装篮自动输送进出料台以及自动循环均采用自动化控制，提高了设备的自动程度。

7、自动下料台与洁净室交叉处采用互交对开自动门设计，最大限度减少外部空气浸入洁净室。

8、本实用新型的设备系统具有标识信息读取功能，可对生产数据信息进行采集便于生产现场跟踪，也是牙套生产全面自动化布局的重要组成部分。

附图说明

图1是隐形牙套示意图。

图2是本实用新型的一个实施例的工装篮结构示意图。

图3是本实用新型的一个实施例的机械手结构示意图。

图4是本实用新型的一个实施例的工装篮旋转模块结构示意图。

图5是本实用新型的一个实施例的用于牙套自动清洗干燥的设备系统的结构示意图，其中，(a)为侧面图，(b)为俯视图。

图6是本实用新型的一个实施例的用于牙套自动清洗干燥的设备系统的立体图。

图7是本实用新型的一个实施例的用于牙套自动清洗干燥的方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型作进一步说明，其目的仅在于更好地理解本实用新型的研究内容而非限制本实用新型的保护范围。

本实用新型的一个实施例提出了用于牙套自动清洗干燥的设备系统，这里的牙套可以是隐形牙套、MRC牙套、高分子材料牙套或其它口内功能性器械。如图5和6所示，该套设备系统以流水线方式存在，集成了多种功能，以满足牙套的自动清洗干燥灭菌要求。该设备系统整体上包括：自动上料台1，用于将装有待清洗牙套的工装篮9输送到指定位置，且工装篮9上设有标识信息用于采集和跟踪牙套信息；自动转移模块2，用于抓取所述工装篮并转移到各工艺位置；清洗模块3，包括超声波清洗模块和鼓泡清洗模块，用于对所述牙套进行清洗以去除牙套表面残留物质；压缩空气切水模块4，用于去除清洗后所述牙套表面残留的大量液体；热风循环干燥模块5，采用循环热风干燥以蒸发所述牙套表面的剩余水分；真空加热干燥灭菌模块6，采用真空紫外灭菌方式，对所述牙套进行杀菌处理同时进一步蒸发水分；自送下料台7，用于将装有已清洗干燥完毕的所述牙套的工装篮输送到洁净室以供分离所述牙套和所述工装篮；自动回传输送线8，用于将空的工装篮回传到所述自动上料台；多个工装篮旋转模块10，设置在各个工艺位置，用于旋转工装篮9以带动所述牙套在工装篮9内翻滚；以及设置在所述自动下料台7和所述洁净室12之间的互交对开自动门11。这里自动门11可以最大限度减少外部空气侵入洁净室12。

下面参考图2详细介绍工装篮9的结构。本实用新型中，工装篮9为滚筒状结构，横截面为多边形或圆形或其它形状。工装篮9的表面具有多个孔91，所述多个孔为规则或非规则排列。工装篮9的容量优选大于5个牙套，并且工装篮9的盛放量不填满工装篮体积，便于滚动时分离为宜，例如盛放量可以为≤2/3工装篮体积。一个实施例中，工装篮9采用横截面为正多边形的筒状结构，筒身直径为10mm～500mm。优选地，筒身两端圆形表面的直径略大于筒身直径，另外，圆形表面具有凸起的边缘92，以方便机械手的夹持部件抓取工装篮。工装篮9上的有标识信息(未图示)包括二维码、条形码、数字编码、RFID和CCD图像等，用于清洗过程中牙套信息的采集和跟踪。

图3为本实用新型的自动转移模块的一个实施例的结构示意图。本实用新型中的自动转移模块可以为全自动机械手、机器人或其它实现自动转移工装篮的功能的任何设备。下面参考图3详细说明全自动机械手的功能和结构。如图所示，全自动机械手2由底座21、支撑部22、伸缩杆23和抓取部24构成。具体地，底座21上设置有滑槽21a，用于沿导轨21b在水平方向上移动该全自动机械手21。本实施例中，滑槽21a为2个，相应地导轨21b为2根。这样，通过控制部件(未图示)可以控制全自动机械手2移动到本实用新型设备系统的各个工艺位置进行相应操作。支撑部22设置在底座21上。伸缩杆23设置在支撑部22上，并可进行垂直方向的上下移动(伸缩)；抓取部24在水平方向上设置在伸缩杆23的顶端部(远离支撑部22的一端)，该抓取部24具有两个夹持部件24a，通过控制两个夹持部件24a之间的距离来抓取工装篮9。也就是说，伸缩杆23负责垂直方向的移动，抓取部24的两个夹持部件24a负责水平方向的移动，从而可以实现准确抓取和平稳转移。优选地，该机械手2的承载≥0.5～40kg，移动速度为0.4～25m/min。具体地，机械手横向运行(水平方向)采用伺服马达驱动齿轮带动齿条在导轨21b上移动，将工装篮从一个工位水平方向移动到另一个工位，实现运行平稳定位准确的控制。机械手升降采用伺服电机直接驱动，并具有断电状态自锁功能，确保断电不自重滑落，移动速度3-15m/min。夹持部件24例如可以采用挂钩，挂钩采取独特的弹性设计，每只挂钩设有防过压检测开关，检测信号与PLC(可编程逻辑控制器)通讯，当出现异常过压时，立即切断升降电机(伺服电机)电源，并进行声控报警。

图4为本实用新型的一个实施例的工装篮旋转模块结构示意图。如图4所示，工装篮旋转模块10包括驱动部件101、传输部件102和拋动架103。驱动部件101与传输部件102连接以输送动力，传输部件102带动拋动架103运动以使得拋动架上的工装篮9翻滚。

优选地，驱动部件101为电机或气动马达、液压马达，传输部件102为带传输或链传输，拋动架103为矩形结构，由平行的2根支架103a以及与支架垂直的2根圆杆103b构成，该圆杆103b的两端分别插入支架103a上的开孔103c中。通过这样的结构，传输部件102与圆杆103b接触，传输部件102在移动时通过两者之间的摩擦力带动圆杆103b转动，使放置在2根圆杆103b上的工装篮9相应翻滚，从而保证牙套清洗和干燥时无死角。该旋转模块10的旋转频率优选为10～60次/min。

另外，清洗模块3中，超声波清洗模块进行超声波粗洗、漂洗、精洗，并且，在牙套经粗洗、漂洗后进入超声波精洗前由鼓泡清洗模块进行鼓泡快速清洗，以在短时间内产生大量气泡使得杂质与牙套表面快速分离。

牙套产品经过超声波清洗后，其内外表面仍存有大量液体存在，在进入干燥工序前须除去大量液体，以便于提高干燥效率。本实用新型通过压缩空气切水模块4来除去牙套表面液体。优选地，压缩空气切水模块4包括空气压缩装置、风刀、防腐除雾装置、自动排水装置，所述空气压缩装置用于产生压缩空气，该压缩空气进入风刀后，通过一面厚度较薄的气流薄片高速吹出；所述风刀排布在封闭槽内以产生强大气流，使得液体快速与工件分离；所述防腐除雾装置用于除去切水过程中产生大量的雾气，所述自动排水装置用于将风切中的水雾及时排出。

另外，自动回传输送线8采用传输带或链条输送方式。输送速度为0.5～5m/min,该速度是可调的。自动上、下料台1、7的速度为0.5～5m/min，也是可调的。

下面参考图7详细说明本实用新型的一种用于牙套自动清洗干燥的方法，包括以下步骤：

自动上料步骤S11，将装有待清洗牙套的工装篮输送到指定位置。这里，待清洗牙套产品先由操作人员批量放置在上料台上的工装篮中，完成放置后启动设备。首先工装篮会被输送到超声波粗洗工位对应的位置。

抓取步骤S12，全自动机械手抓取所述工装篮并转移到各工艺位置。例如，在工装篮被输送到粗洗工位对应的位置后，机械手抓取工装篮放入到粗洗工位侵入清洗液中进行清洗。

清洗步骤S13，包括超声波清洗和鼓泡清洗，对所述牙套进行清洗以去除牙套表面残留物质。先进行粗洗，完成粗洗后给机械手发出指令将其再次抓取转移至漂洗工位、鼓泡清洗工位，进一步去除牙套表面残留物质。

压缩空气切水步骤S14，去除清洗后所述牙套表面残留的大量液体。清洗步骤结束后须快速去除牙套内外表面大量液体以便提高干燥效率，机械手将工装篮移动至风切除水工位去除牙套内外表面残留的液体。该步骤中，优选风量为3～8m³/s。

热风循环干燥步骤S15，采用循环热风干燥以蒸发所述牙套表面的剩余水分。风切除水后进入热风干燥工位，进行牙套的彻底除水干燥。该步骤中，采用循环热风干燥确保剩余水分蒸发，对热风进行高效过滤确保不会对产品进行二次污染。热风温度为室温～80℃，干燥时间为1～8min。

真空紫外灭菌步骤S16，采用真空紫外杀菌方式，对所述牙套进行杀菌处理同时进一步蒸发水分。因为干燥后的牙套在分拣包装前需要进行灭菌操作，因此将经历热风干燥后的工装篮放置真空紫外灭菌工位，进行紫外照射杀菌。

该步骤中，在真空度≤90kpa内，采用真空紫外杀菌方式，确保杀菌又能起到水分进一步蒸发的作用，紫外线波段为UVC波段：100～275nm，干燥灭菌时间为3～8min，加热温度为室温～80℃。

接着是自送下料步骤S17，将装有已清洗干燥完毕的所述牙套的工装篮输送到洁净室以供分离所述牙套和所述工装篮，分离后牙套(矫治器)直接进行后续分拣包装环节。

最后是自动回传输送步骤S18，将空的工装篮回传到所述自动上料台进行循环利用，至此执行完整个清洗干燥灭菌过程。

优选地，在上述清洗步骤、压缩空气切水步骤、热风循环干燥步骤和真空加热干燥灭菌步骤的同时还分别包括工装篮旋转步骤，在各个工艺位置旋转所述工装篮以带动所述牙套在所述工装篮内翻滚，即伴随所有工位都需要进行旋转。

优选地，自动上料步骤前还包括标识信息读取步骤，通过读取工装篮上的标识信息来采集和跟踪牙套信息。例如采用RFID、扫描枪、或CCD等方式读取工装篮的编号、容量、清洗时间等信息，并将该信息记录入MES系统(制造执行系统)中，以便后续查询牙套清洗信息记录。

优选地，在清洗步骤S13中，超声波清洗包括超声波粗洗、漂洗、精洗，并且在牙套经超声波粗洗、漂洗后进入超声波精洗前进行鼓泡快速清洗，以在短时间内产生大量气泡使得杂质与牙套表面快速分离。

具体地，开启超声波设备，机械手2将盛有牙套的工装篮9完全浸入清洗液中，驱动清洗工装篮旋转实现牙套翻滚运动，清洗过程中自动循环过滤杂质，保证液体溶质的清洁度。清洗介质可为纯化水、净水、以及其他溶剂，在不影响牙套产品外观、性能前提下结合杂质特性快速去除牙套内外表面的残留杂质。一个实施例是，对于热塑性聚氨酯矫治器材料，纯水在55℃～60℃范围内，超声清洗去除石蜡，5～10min可达到满意效果。超声波设备加热温度为室温～80℃，超声频率25～80HZ，单工位清洗时间1～12min。

在牙套产品经过粗洗、漂洗后进入超声波精洗前先进行鼓泡快速清洗，可以在较短时间内产生大量气泡使得杂质与牙套表面快速分离，达到更好的清洗效果。优选鼓泡清洗时间不低于5s。

显然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围。