本實(shí)用新型屬于超聲清洗領(lǐng)域，具體涉及一種電液式大功率超聲波自動化清洗裝置。

背景技術(shù)：

超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進(jìn)流作用對液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達(dá)到清洗目的。目前超聲市場需求很大，但由于技術(shù)應(yīng)用不成熟，市面上的超聲清洗產(chǎn)品良莠不齊，對于超聲清洗技術(shù)的研究主要集中在定頻輸出，電感調(diào)諧匹配，調(diào)功方式有跳周調(diào)功、晶閘管調(diào)壓調(diào)功等，所涉及的超聲清洗產(chǎn)品，其控制部分多采用單片機(jī)來構(gòu)成，極少部分采用模擬器件構(gòu)成線路。同時(shí)超聲發(fā)生器作為清洗設(shè)備的核心，現(xiàn)有超聲波發(fā)生方法可分為兩類：直接機(jī)械法產(chǎn)生超聲的機(jī)械型和電能轉(zhuǎn)換超聲的電聲型。直接機(jī)械法產(chǎn)生超聲的機(jī)械型，結(jié)構(gòu)簡易、驅(qū)動原理簡單，上限頻率低，存在機(jī)械雜波及波形失真等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其不能利用一些大功率的發(fā)生器在液體中獲得超聲波，應(yīng)用的范圍十分受限；電聲型超聲波的發(fā)生方法是將一定頻率的交流電能量，通過功能材料(壓電、電致伸縮、磁致伸縮材料)，轉(zhuǎn)換成頻率相同的超聲，可以獲得很高的超聲頻率。近年來兆赫級超聲波的產(chǎn)生一度成為熱點(diǎn)，用電聲型發(fā)生方式使兆赫級甚至更高頻率超聲的實(shí)現(xiàn)成為可能，但是兆赫級的高頻超聲一般應(yīng)用于特殊場合(雷達(dá)、電子通訊、超微型污物的超聲清洗等)。然而，在超聲應(yīng)用的工程領(lǐng)域中，大多數(shù)可以從超聲波那里收益很大的工業(yè)過程已解決超聲頻率的問題，但是一直受限于超聲的功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種能夠產(chǎn)生大功率和高強(qiáng)度的超聲、提高清洗效率，降低清洗成本的電液式大功率超聲波自動化清洗裝置。

本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種電液式大功率超聲波自動化清洗裝置，包括基座組件、電液式大功率超聲波發(fā)生器、超聲波清洗池、工件移動滑臺、抓取組件、工控機(jī)、導(dǎo)軌組件、第一多節(jié)液壓缸、導(dǎo)桿、直線軸承、第二多節(jié)液壓缸、托臂組件、組態(tài)觸摸屏、超聲波監(jiān)測傳感器、超聲波清洗液過濾循環(huán)設(shè)備、清洗液循環(huán)管道和電磁控制閥；

所述基座組件由基座底板、四個(gè)支撐腳和L形鋼架組成，四個(gè)支撐腳安裝于基座底板的下方四個(gè)轉(zhuǎn)角位置，L形鋼架豎直安裝于基座底板的上表面；

所述第一多節(jié)液壓缸固定安裝在L形鋼架的頂部；

超聲波清洗池固定安裝在基座底板上，底部設(shè)有進(jìn)水口和出水口；

工件移動滑臺為兩個(gè)，分別固定安裝在超聲波清洗池的兩側(cè)，其上固定安裝有多組滾輪組件；

工控機(jī)固定安裝在基座底板上；

所述電液式大功率超聲波發(fā)生器共有四個(gè)，呈田字形排布安裝在基座底板上；每個(gè)電液式大功率超聲波發(fā)生器均包括高速電機(jī)、2D三通交流閥、連接管道、彈性端蓋、諧振缸、超聲波能量調(diào)節(jié)器、液壓油源和底板，高速電機(jī)通過聯(lián)軸器與2D三通交流閥的延伸端緊固連接，2D三通交流閥一側(cè)設(shè)有液壓油進(jìn)出口，通過輸油管與液壓油源連接，另一側(cè)通過連接管道與諧振缸配合安裝，2D三通交流閥尾端設(shè)有超聲波能量調(diào)節(jié)器，彈性端蓋固定安裝在諧振缸的頂部；

所述導(dǎo)軌組件包括電機(jī)支架、伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、軸承座、絲桿、螺母座、導(dǎo)軌固定板和導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌設(shè)置在導(dǎo)軌固定板上，伺服電機(jī)通過電機(jī)支架安裝在導(dǎo)軌固定板上，伺服電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與絲杠連接，絲桿通過兩端的軸承座安裝在導(dǎo)軌固定板上，螺母座與絲杠通過螺紋副連接，螺母座同時(shí)安裝在導(dǎo)軌上，可以沿著導(dǎo)軌運(yùn)動；

所述抓取組件用于抓取待清洗的工件，它可以采用真空吸管實(shí)現(xiàn)，也可以采用氣動機(jī)械手實(shí)現(xiàn)；

所述導(dǎo)軌組件中的導(dǎo)軌固定板通過連接塊與第一多節(jié)液壓缸的動作桿連接，導(dǎo)軌固定板可在第一多節(jié)液壓缸的驅(qū)動下做升降運(yùn)動；同時(shí)，導(dǎo)軌固定板上設(shè)置有四組由導(dǎo)桿和直線軸承構(gòu)成的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，為導(dǎo)軌固定板的上下運(yùn)動提供導(dǎo)向；

所述托臂組件包括托臂、兩根立柱和托臂底板，托臂底板固定安裝在超聲波清洗池的底部，兩根立柱豎直安裝在托臂底板上，所述第二多節(jié)液壓缸固定安裝在兩根立柱的頂部，托臂套裝在兩根立柱上，并與第二多節(jié)液壓缸的動作桿相連，可由第二多節(jié)液壓缸驅(qū)動做上下運(yùn)動；所述第二多節(jié)液壓缸與托臂配合可將工件沒入超聲波清洗池的清洗液中，在清洗完畢后再將工件托出液面；

所述組態(tài)觸摸屏安裝在超聲波清洗池前端，通過觸摸可視化界面對電液式大功率超聲波發(fā)生器的自動化清洗過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制；所述超聲波監(jiān)測傳感器安裝在超聲波清洗池的內(nèi)壁兩側(cè)，用于采集超聲波振動信號，可同步將信號傳輸至工控機(jī)的DSP集成系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，并對超聲波能量調(diào)節(jié)器發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)超聲波強(qiáng)度調(diào)節(jié)；

所述超聲波清洗液過濾循環(huán)設(shè)備安裝在基座組件的基座底板上，與清洗液循環(huán)管道和電磁控制閥組成清洗液過濾循環(huán)系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述抓取組件包括真空吸管安裝板、多組真空吸管、三通氣路接頭、真空壓力傳感器和多根連接桿，真空吸管安裝板通過多根連接桿與導(dǎo)軌組件中的螺母座連接，可沿著導(dǎo)軌運(yùn)動；多組真空吸管均勻布置在真空吸管安裝板上，三通氣路接頭分別連接真空吸管、真空壓力傳感器和進(jìn)氣管，真空壓力傳感器用于監(jiān)測真空吸管是否開始吸附工件。

進(jìn)一步的，所述抓取組件包括氣動機(jī)械手安裝板、多組氣動機(jī)械手和多根連接桿，氣動機(jī)械手安裝板通過多根連接桿與導(dǎo)軌組件中的螺母座連接，可沿著導(dǎo)軌運(yùn)動；多組氣動機(jī)械手均勻布置在氣動機(jī)械手安裝板的下方四個(gè)轉(zhuǎn)角位置。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：

1、本實(shí)用新型中的電液式大功率超聲波發(fā)生器利用一種新結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸配流交流閥輸出超高頻(20000Hz以上)交流液流，使單作用液壓缸彈性端進(jìn)行超聲振動，通過對交流閥閥芯結(jié)構(gòu)以及驅(qū)動方式設(shè)計(jì)，提高交流閥轉(zhuǎn)子的極限切換頻率，保證其平穩(wěn)地輸出超聲頻率的壓力脈動，同時(shí)將壓力脈動傳遞至諧振缸腔體并被放大，諧振缸頂部的彈性端蓋與高頻振蕩的液壓油及清洗液介質(zhì)中的聲場存在相互耦合作用，從而產(chǎn)生大功率高頻超聲波。

2、本實(shí)用新型基于電液式大功率超聲波發(fā)生器對應(yīng)設(shè)計(jì)了智能自動化清洗裝置，該智能自動化清洗裝置能夠?qū)崿F(xiàn)再制造清洗中污物重的大型、復(fù)雜工件的高效率高質(zhì)量自動化清洗。

3、本實(shí)用新型所述的電液式大功率超聲波自動化清洗裝置中采用的電液式大功率超聲波發(fā)生器保留了液壓大功率的特點(diǎn)，能夠產(chǎn)生大功率和高強(qiáng)度的超聲，提高清洗效率，降低清洗成本，尤其適合污物重的大型、復(fù)雜零部件的高效清洗。

4、本實(shí)用新型所述的自動化清洗裝置涉及兩套工件夾具、動力驅(qū)動組件、真空壓力傳感器、超聲波監(jiān)測傳感器、工控機(jī)及觸摸屏等，各部件之間相互協(xié)同，能夠確保自動化超聲清洗高效有序。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所述電液式大功率超聲波自動化清洗裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實(shí)用新型所述電液式大功率超聲波自動化清洗裝置的局部放大圖；

圖3為基座組件的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為電液式大功率超聲波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為抓取組件采用真空吸管實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)圖；

圖6為抓取組件采用氣動機(jī)械手實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)圖；

圖7為導(dǎo)軌組件的結(jié)構(gòu)圖；

圖8為托臂組件的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1-8所示，本實(shí)用新型提供了一種電液式大功率超聲波自動化清洗裝置，包括基座組件1、電液式大功率超聲波發(fā)生器2、超聲波清洗池3、工件移動滑臺4、抓取組件5、工控機(jī)6、導(dǎo)軌組件7、第一多節(jié)液壓缸8、導(dǎo)桿9、直線軸承10、第二多節(jié)液壓缸11、托臂組件12、組態(tài)觸摸屏13、超聲波監(jiān)測傳感器14、超聲波清洗液過濾循環(huán)設(shè)備15、清洗液循環(huán)管道16和電磁控制閥17。

所述基座組件1由基座底板101、四個(gè)支撐腳102和L形鋼架103組成，四個(gè)支撐腳102安裝于基座底板101的下方四個(gè)轉(zhuǎn)角位置，L形鋼架103豎直安裝于基座底板101的上表面。所述第一多節(jié)液壓缸8固定安裝在L形鋼架103的頂部。

超聲波清洗池3固定安裝在基座底板101上，底部設(shè)有進(jìn)水口和出水口。

工件移動滑臺4為兩個(gè)，分別固定安裝在超聲波清洗池3的兩側(cè)，其上固定安裝有多組滾輪組件。

工控機(jī)6固定安裝在基座底板101上，內(nèi)含液晶顯示屏、控制按鈕、報(bào)警器、上位機(jī)、控制運(yùn)動板卡、DSP集成系統(tǒng)等。

所述電液式大功率超聲波發(fā)生器2共有四組，呈田字形排布安裝在基座底板101上。所述電液式大功率超聲波發(fā)生器2包括高速電機(jī)201、2D三通交流閥202、連接管道203、彈性端蓋204、諧振缸205、超聲波能量調(diào)節(jié)器206、液壓油源207和底板208，高速電機(jī)201通過聯(lián)軸器與2D三通交流閥202的延伸端緊固連接，2D三通交流閥202一側(cè)設(shè)有液壓油進(jìn)出口，通過輸油管與液壓油源207連接，另一側(cè)通過連接管道203與諧振缸205配合安裝，2D三通交流閥202尾端設(shè)有超聲波能量調(diào)節(jié)器206，彈性端蓋204固定安裝在諧振缸205的頂部。

其中，2D三通交流閥202為超高頻壓力脈動發(fā)生器，2D三通交流閥202內(nèi)的閥芯能平移也能旋轉(zhuǎn)(相當(dāng)于兩個(gè)自由度)，2D三通交流閥202由高速電機(jī)201進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，閥芯臺肩周向一圈的溝槽數(shù)目30以上，以保證2D三通交流閥202輸出壓力脈動頻率為20000Hz以上的超聲波，同時(shí)超聲波的強(qiáng)度通過超聲波能量調(diào)節(jié)器206調(diào)控交流閥的閥芯軸向位移來實(shí)現(xiàn)，所述壓力脈動經(jīng)諧振缸205腔體放大(諧振腔的固有頻率可通過調(diào)整容腔大小與2D三通交流閥202的脈動頻率保持一致)。諧振缸205頂部的彈性端蓋204與高頻振蕩的液壓油及清洗液介質(zhì)中的聲場存在相互耦合作用，從而產(chǎn)生大功率高頻超聲波，實(shí)現(xiàn)電液式大功率超聲波發(fā)生器與清洗液介質(zhì)的結(jié)合。

所述導(dǎo)軌組件7包括電機(jī)支架701、伺服電機(jī)702、聯(lián)軸器703、軸承座704、絲桿705、螺母座706、導(dǎo)軌固定板707和導(dǎo)軌708，所述導(dǎo)軌固定板707上設(shè)置有導(dǎo)軌708，伺服電機(jī)702通過電機(jī)支架701安裝在導(dǎo)軌固定板707上，伺服電機(jī)702的輸出軸通過聯(lián)軸器703與絲杠705連接，絲桿705通過兩端的軸承座704安裝在導(dǎo)軌固定板707上，螺母座706與絲杠705通過螺紋副連接，螺母座706同時(shí)安裝在導(dǎo)軌708上，可以沿著導(dǎo)軌708運(yùn)動。

所述抓取組件5用于抓取待清洗的工件，它可以采用真空吸管實(shí)現(xiàn)，也可以采用氣動機(jī)械手實(shí)現(xiàn)，針對不同工件可更換抓取組件5。

若抓取組件5采用真空吸管實(shí)現(xiàn)，如圖5所示，其包括真空吸管安裝板501、多組真空吸管502、三通氣路接頭503、真空壓力傳感器504和多根連接桿505，真空吸管安裝板501通過多根連接桿505與導(dǎo)軌組件7中的螺母座706連接，可沿著導(dǎo)軌708運(yùn)動。多組真空吸管502均勻布置在真空吸管安裝板501上，三通氣路接頭503分別連接真空吸管502、真空壓力傳感器504和進(jìn)氣管，真空壓力傳感器504用于監(jiān)測真空吸管502是否開始吸附工件。

若抓取組件5采用氣動機(jī)械手實(shí)現(xiàn)，如圖6所示，其包括氣動機(jī)械手安裝板506、多組氣動機(jī)械手507和多根連接桿505，氣動機(jī)械手安裝板506通過多根連接桿505與導(dǎo)軌組件7中的螺母座706連接，可沿著導(dǎo)軌708運(yùn)動。多組氣動機(jī)械手507均勻布置在氣動機(jī)械手安裝板506的下方四個(gè)轉(zhuǎn)角位置。

所述導(dǎo)軌組件7中的導(dǎo)軌固定板707通過連接塊與第一多節(jié)液壓缸8的動作桿連接，導(dǎo)軌固定板707可在第一多節(jié)液壓缸8的驅(qū)動下做升降運(yùn)動。同時(shí)，導(dǎo)軌固定板707上設(shè)置有四組由導(dǎo)桿9和直線軸承10構(gòu)成的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，為導(dǎo)軌固定板707的上下運(yùn)動提供導(dǎo)向。

所述托臂組件12包括托臂1201、兩根立柱1202和托臂底板1203，托臂底板1203固定安裝在超聲波清洗池3的內(nèi)部，兩根立柱1202豎直安裝在托臂底板1203上，所述第二多節(jié)液壓缸11固定安裝在兩根立柱1202的頂部，托臂1201套裝在兩根立柱1202上，并與第二多節(jié)液壓缸11的動作桿相連，可由第二多節(jié)液壓缸11驅(qū)動做上下運(yùn)動。所述第二多節(jié)液壓缸11與托臂1201配合可將工件沒入超聲波清洗池3的清洗液中，在清洗完畢后再將工件托出液面。

所述組態(tài)觸摸屏13安裝在超聲波清洗池3前端，通過觸摸可視化界面對電液式大功率超聲波發(fā)生器2的自動化清洗過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。所述超聲波監(jiān)測傳感器14安裝在超聲波清洗池3的內(nèi)壁兩側(cè)，用于采集超聲波振動信號，可同步將信號傳輸至工控機(jī)DSP集成系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，并對超聲波能量調(diào)節(jié)器206發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)超聲波強(qiáng)度調(diào)節(jié)。

所述超聲波清洗液過濾循環(huán)設(shè)備15安裝在基座組件1的基座底板101上，與清洗液循環(huán)管道16和電磁控制閥17組成清洗液過濾循環(huán)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)清洗液循環(huán)使用，綠色環(huán)保節(jié)能。

上述電液式大功率超聲波智能自動化清洗裝置的工作原理和過程為：

當(dāng)待清洗工件到達(dá)超聲波清洗池3左側(cè)的工件移動滑臺4時(shí)，導(dǎo)軌組件7在第一多節(jié)液壓缸8的驅(qū)動下，向下移動，直至抓取組件5(本實(shí)施例中采用的是真空吸管)接觸并吸附工件，然后在伺服電機(jī)702的驅(qū)動下，抓取組件5帶動工件運(yùn)動至托臂1201的上方并釋放工件；

接著第二多節(jié)液壓缸11驅(qū)動托臂1201向下運(yùn)動，將工件沒入清洗液中進(jìn)行超聲波清洗；當(dāng)工件清洗完畢，第二多節(jié)液壓缸11驅(qū)動托臂1201將工件抬出清洗液面；然后通過抓取組件5吸附工件，在伺服電機(jī)702的驅(qū)動下，抓取組件5帶動工件移至超聲波清洗池3右側(cè)的工件移動滑臺4并釋放。

本實(shí)用新型可改變?yōu)槎喾N方式對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，這樣的改變不認(rèn)為脫離本實(shí)用新型的范圍。所有這樣的對所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的修改，將包括在本權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。