УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к области ультразвуковой технологии и предназначена для очистки корпусных деталей двигателя внутреннего сгорания легкового автомобиля, например, блоков цилиндров и может быть использована как средство технического обслуживания и ремонта автомобилей.
Известны технологические ультразвуковые установки для очистки, состоящие из генератора ультразвуковых частот, колебательных систем и ванн с моющим раствором. Они используются на предприятиях по ремонту автомобильной техники для удаления эксплуатационных загрязнений, например, ультразвуковые технологические установки [см. свидетельство РФ на полезную модель №24125, МПК В08В 03/10, опубл. 2002 г. ].
Недостатками известных установок, являются низкая производительность, неравномерность воздействия ультразвукового поля и необходимость централизованного водоснабжения для осуществления охлаждения магнитострикционных преобразователей.
Известно устройство для ультразвуковой очистки изделий, которое содержит смонтированные на раме колебательную систему с ультразвуковыми излучателями, рабочий элемент с обрабатываемым изделием, размещенный в полости ванны с технологическим раствором, систему подачи и слива последнего, а также механизм перемещения рабочего элемента устройства. При этом ванна и колебательная система выполнены неподвижными, а в качестве ультразвуковых излучателей использованы плоскостные магнитострикционные преобразователи, оснащенные автономной системой циркуляции охлаждающей жидкости. Рабочий элемент устройства выполнен с возможностью его вращения вокруг горизонтальной оси совместно с закрепленным на нем изделием с помощью привода, при этом рабочий элемент выполнен в виде приспособления для закрепления изделия, состоящего из двух опор, крепящихся к днищу ванны, с осями вращения, каждая из которых установлена на соответствующей опоре в подшипниковом узле, причем одна из осей вращения подключена к приводу [см. патент РФ №151630, МПК В08В 03/10, опубл. 2015 г. ].
Недостатками прототипа являются недостаточно высокая эффективность использования ультразвуковой энергии, а также ограниченные технологические возможности при обработке крупногабаритных деталей со множеством технологических отверстий и внутренних полостей.
Технической задачей полезной модели является снижение потребляемой мощности за счет более эффективного использования ультразвуковой энергии и расширение технологических возможностей устройства по очистке широкой номенклатуры изделий в автоматическом режиме.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в устройстве для ультразвуковой очистки изделий, содержащая смонтированные на раме колебательную систему с ультразвуковым излучателем, обрабатываемое изделие, размещенное в неподвижно установленной ванне с технологическим раствором, согласно полезной модели в качестве ультразвукового излучателя использован подвижный стержневой пьезокерамический преобразователь, который закреплен на основании, жестко связанном с первой шаровинтовой парой, причем первая пара через платформу связана со второй шаровинтовой парой, а вторая пара при помощи основания в виде двух опор связана с опорным валом и третьей шаровинтовой парой, закрепленной на раме, при этом каждая из шаровинтовых пар снабжена шаговым двигателем, управляемым при помощи системы числового программного управления.
На решение поставленной технической задачи направлено также и то, что система числового программного содержит связанные между собой контроллер, устройство плавного пуска, постпроцессор и персональный компьютер.
Технический результат достигается тем, что ультразвуковой излучатель выполнен подвижным вместе со своим основанием по трем координатным осям с помощью системы перемещения в виде трех шаровинтовых пар, каждая из которых снабжена автономным шаговым двигателем. При работе устройства ультразвуковой излучатель последовательно перемещается ко всем загрязненным участкам любых, в том числе и крупногабаритных, изделий и осуществляет их очистку более эффективно в автоматическом режиме, учитывая форму изделия, с помощью управления шаговыми двигателями шаровинтовых пар со стороны системы числового программного управления. При этом в итоге появляется возможность снизить потребляемую мощность при сохранении качества очистки, а также расширить технологические возможности по очистке широкой номенклатуры изделий в автоматическом режиме за счет создания базы данных управляющих программ по широкому ряду изделий с помощью персонального компьютера системы числового программного управления.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1. представлена изометрическая проекция устройства для ультразвуковой очистки изделий; на фиг. 2 - система управления, размещенная в корпусе; на фиг. 3 - блок-схема системы программного числового управления.
Устройство для ультразвуковой очистки изделий содержит смонтированную на раме 1 колебательную систему с ультразвуковым излучателем 2 (см. фиг. 1). Обрабатываемое изделие 3, например, блок цилидров, размещено в неподвижно установленной ванне 4 с технологическим раствором. В качестве ультразвукового излучателя 2 использован подвижный стержневой пьезокерамический преобразователь, который закреплен на основании 5, жестко связанном с первой шаровинтовой парой 6, для перемещения излучателя в вертикальной плоскости. Шаровинтовая пара 6 смонтирована на платформе 7, связанной со второй шаровинтовой парой 8, обеспечивающей перемещение платформы 7 в горизонтальной плоскости поперек ванны. Шаровинтовая пара 8 при помощи основания в виде двух опор 9 и 10 связана с опорным валом 11 и третьей шарововинтовой парой 12, закрепленной на раме 1. Каждая из шаровинтовых пар 6, 8 и 12 снабжена шаговым двигателем 13, 14 и 15, соответственно. Управление работой шаговых двигателей 13, 14 и 15 осуществляется с помощью системы числового программного управления, которая содержит связанные между собой контроллер 16, устройство 17 плавного пуска, постпроцессор 18 и персональный компьютер 19 (см. фиг. 2 и 3).
Устройство для ультразвуковой очистки изделий работает следующим образом.
Перед началом ультразвуковой очистки необходимо поместить обрабатываемое изделие 3 в ванну 4 и заполнить ее технологическим раствором. Далее при помощи персонального компьютера 19, используя средства 3D-моделирования и системы создания управляющих программ необходимо разработать или запустить управляющую программу. Управляющая программа при помощи постпроцессора 18 преобразуется в код управления шаговыми двигателями 13, 14 и 15. Контроллер 16 по сигналам управляющей программы, полученным от постпроцессора 18, при помощи устройства плавного пуска 17 запускает шаговые двигатели 13, 14 и 15. Вращение шагового двигателя 13 обеспечивает вращение третьей шаровинтовой пары 12 и премещение основания в виде двух опор 9 и 10 вдоль очищаемого изделия. Одновременно с этим осуществляется запуск шагового двигателя 15, обеспечивающего через первую шаровинтовую пару 6 опускание подвижного основания 5 с излучателем 2 к обрабатываемому изделию 3, и шагового двигателя 14, который, вращая вторую шаровинтовую пару 8, перемещает платформу 7 с первой шаровинтовой парой 6, основанием 5 и излучателем 2 поперек обрабатываемого изделия 3.
Затем осуществляется процесс ультразвуковой очистки изделия в соответствии с управляющей программой. Управляющая программа с персонального компьютера 19 через постпроцессор 18, преобразующий сигналы в соответствии с моделью шаговых двигателей, передается на контроллер 16. Управляющие сигналы контроллера 16 осуществляют последовательный или параллельный запуск шаговых двигателей 13, 14 и 15, что позволяет осуществлять процесс ультразвуковой очистки путем перемещения ультразвукового излучателя 2 к загрязненным участкам любых, в том числе и крупногабаритных, изделий. Причем управляющая программа полностью учитывает форму обрабатываемого изделия 3, а использование персонального компьютера 19 позволяет расширить технологические возможности устройства за счет возможности создания базы данных управляющих программ по широкой номенклатуре изделий.
По завершению процесса очистки излучатель 2 возвращается в исходное положение, и производится демонтаж обрабатываемого изделия 3 и слив загрязненной технологической жидкости.
Благодаря использованию для перемещения ультразвукового излучателя 2 системы из трех шаговых двигателей 13, 14 и 15 и шаровинтовых пар 6, 8, 12 обеспечивается последовательное перемещение излучателя 2 ко всем загрязненным участкам изделия 3 и их очистка. Это позволяет осуществить использование в качестве ультразвукового излучателя стержневого пьезокерамического преобразователя, что, в свою очередь, обеспечивает локализацию воздействия ультразвукового поля и соответственно снижение потребляемой мощности при сохранении качества очистки. Этому также способствует то, что система управления шаговыми двигателями 13, 14 и 15 позволяет осуществлять процесс ультразвуковой очистки в автоматическом режиме по разработанной управляющей программе или с использованием уже имеющейся в базе данных управляющей программы.
Таким образом, полезная модель позволяет снизить потребляемую мощность за счет более эффективного использования ультразвуковой энергии и расширить технологические возможности установки по очистке широкой номенклатуры изделий в автоматическом режиме.