eng
Выпуск #4/2017
А.А.Будилович, А.Г.Дорошкевич, А.А.Мельников, В.П.Наконечный, А.В.Романович, В.С.Томаль, Т.Г.Шушканова
Автоматизированный комплекс промывки оптических деталей перед нанесением покрытий в вакууме
Автоматизированный комплекс промывки оптических деталей перед нанесением покрытий в вакууме
Просмотры: 3850
В статье приведено описание автоматизированного комплекса промывки АКП-3 для финишной промывки крупногабаритных оптических деталей из кварцевого стекла перед нанесением покрытий в вакууме. Приведены технические характеристики комплекса.
DOI: 10.22184/1993-7296.2017.64.4.14.20
DOI: 10.22184/1993-7296.2017.64.4.14.20
Теги: basket basket carrier circulation-filtration filter module filtration rating laminar flow operating system ламинарный поток tool changing device ultrasonic generator washing complex of optical details water treatment автооператор водоподготовка кассета кассетоноситель комплекс промывки оптических деталей рейтинг фильтрации система управления ультразвуковой генератор фильтромодуль циркуляция-фильтрация
Разработка и изготовление оптического оборудования – традиционно сильные стороны работы предприятия ОАО «Оптическое станкостроение и вакуумная техника» (ОАО «ОС и ВТ »). На протяжении более сорока лет специалистами компании разработано более 180 моделей станков, вакуумных установок и промывочных комплексов, которые внедрены в оптическое производство на предприятиях ближнего и дальнего зарубежья. За последние пятнадцать лет в компании «ОС и ВТ» разработано 23 модели современного оборудования. Автоматизация управления работой оборудования для производства оптических деталей осуществляется промышленными компьютерами или программируемыми контроллерами.
Промывка оптических деталей – сложный технологический процесс, объединяющий последовательность различных технологических операций: удаление загрязнений, ополаскивание, сушку. Оборудование нового поколения представляет автоматизированный комплекс промывки модели АКП‑3 (далее комплекс). Он объединил в своей конструкции лучшие решения, используемые в серийных установках промывки моделей КП‑1, КП‑2, комплексе РТКП‑1 и некоторых других, а также ряд принципиально новых разработок. Комплекс предназначен для финишной промывки оптических деталей из кварцевого стекла с максимальным размером 760 Ч 440 Ч 80 мм с использованием водных моющих растворов перед нанесением покрытий в вакууме. Основные технические характеристики комплекса АКП‑3 приведены в таблице. Комплекс состоит: из установки промывки; станции водоподготовки; установок циркуляции–фильтрации для каждой промывочной ванны; узла фильтрации. На рис.1 приведена его схема. В состав установки промывки входят: четыре промывочные ванны и ванна сушки; автооператор; кассетоноситель и кассета; стол загрузки (камера нагрева) и стол выгрузки кассетоносителя с кассетой и деталью (далее кассетоноситель); защитное ограждение рабочей зоны установки; электрошкаф; пульт управления.
В сегменте изготовления оптики очень много конкурентов, поэтому "ОС и ВТ" удерживает свои позиции за счет того, что обеспечивает удобство обработки: ванны, столы загрузки и выгрузки смонтированы в едином каркасе (рис.2). В установке первые четыре ванны предназначены для промывки оптических деталей в моющих растворах и в воде. Емкость ванн определена из расчета крупногабаритных обрабатываемых деталей. Каждая из ванн имеет переливное отверстие для слива жидкости в соответствующий узел циркуляции-фильтрации и распределительные карманы с патрубками для подачи очищенной жидкости обратно в ванны. Ванны снабжены бортовыми отсосами для удаления паров моющих растворов и воды и снабжены электронагревательными элементами, которые установлены на внешней стороне днищ ванн, датчиками температуры и датчиками уровня. В днищах ванн расположены сливные патрубки со штуцерами. Все ванны термоизолированы.
В основе процесса очистки лежит разрушение поверхностных пленок грязи в жидкости в результате кавитации и направленных акустических течений. Воздействие УЗ-полей на жидкие среды вызывает в них процессы кавитации [1]. Поэтому технология промывки деталей реализована таким образом, что первая и третья ванны снабжены ультразвуковыми (УЗ) излучателями с пьезокерамическими преобразователями. Они установлены на внешних боковых стенках ванн в определенном порядке и обеспечивают равномерное воздействие УЗ-поля в жидкости. УЗ-генераторы поддерживают в ваннах частоту УЗ-колебаний 40 кГц, а мощность УЗ-генераторов регулируется.
Оптические стекла и кристаллы чувствительны к воздействию влаги, которое приводит к изменению оптических свойств [2]. Для полного удаления воды с поверхности детали ее перемещают в камеру нагрева. Для процедуры перемещения четвертая ванна снабжена устройством медленного подъема кассетоносителя из ванны
Промываемая деталь устанавливается в кассету. Кассета с деталью помещается в кассетоноситель. Кассетоноситель имеет ролики для удобства загрузки и выгрузки его в установку. Кассетоноситель вручную устанавливается на стол загрузки, который одновременно является и камерой нагрева. Деталь прогревается до температуры моющих растворов с целью исключения ее повреждения из-за резких температурных перепадов при переносе из помещения в ванны с моющим раствором. Камера нагрева состоит из сварного корпуса, в котором размещены инфракрасные (ИК) излучатели. Контролируют температуру с помощью датчиков, установленных в корпусе излучателей. Камера нагрева термоизолирована.
Перенос кассетоносителя со стола загрузки в ванны и на стол выгрузки осуществляет автооператор в автоматическом режиме согласно заданной программе. Автооператор надежно захватывает кассетоноситель, плавно поднимает его со стола загрузки и из ванн, перемещает и опускает его на захватывающие устройства механизма качания в ваннах и на стол выгрузки. Положение кассетоносителя на каждой позиции фиксируется датчиками положения.
Для эффективного удаления загрязнений с поверхности детали используется механизм качания, с помощью которого кассетоноситель совершает возвратно–поступательные движения в вертикальной плоскости.
После промывки в четырех ваннах деталь переносится в ванну сушки, где с ее поверхности полностью удаляются остатки влаги. В ванне установлены ИК-излучатели. Контроль температуры осуществляется датчиками, установленными в корпусе излучателей. Ванна сушки также термоизолирована.
Последней позицией в процессе промывки детали является стол выгрузки. Выгрузка кассетоносителя со стола выгрузки производится вручную или с помощью подручных средств.
Качество промывки детали достигается и за счет использования специально подготовленной воды. Станция водоподготовки обеспечивает необходимые параметры воды по химическому составу и по размерам примесей. Водопроводная вода проходит через ряд фильтров – фильтр грубой очистки, фильтр умягчитель и фильтры тонкой очистки. После фильтров тонкой очистки вода подается во вторую ванну.
Вода для первой и третьей ванн дополнительно очищается, проходя через мембрану обратного осмоса, блок деионизации на смешанных смолах, установку обеззараживания, через дополнительный фильтр тонкой очистки и используется для приготовления моющих растворов. Вода для четвертой ванны дополнительно проходит через стерилизующий фильтр.
Установки циркуляции – фильтрации ванн предназначены для поддержания рейтинга фильтрации растворов и воды, а также для экономичного потребления воды за счет ее повторного использования. Основными составляющими установок циркуляции – фильтрации являются: циркуляционные насосы; накопительные емкости; фильтры, обеспечивающие необходимый рейтинг фильтрации; трубопроводы; манометры. Установка циркуляции–фильтрации для четвертой ванны дополнительно содержит еще один фильтр, обеспечивающий более тонкую очистку, смешанный ионообменник и УФ-лампу.
Температура жидкостей в промывочных ваннах может устанавливаться от 30 до 70 °C, поэтому корпуса фильтров, насосы и трубопроводы комплекса изготовлены из термостойкого пластика или из нержавеющей стали
Узел фильтрации воздуха предназначен для предотвращения попадания загрязнений и пыли в финишную зону очистки и создания ламинарного потока очищенного воздуха. Узел фильтрации состоит из четырех серийных фильтромодулей, соединенных в единую систему, и расположен на верхней части каркаса над промывочными ваннами, ванной сушки и столом выгрузки. Класс чистоты воздуха, подаваемого в рабочую зону установки, обеспечивается за счет его принудительной циркуляции через фильтр грубой очистки и НЕРА-фильтр. Ламинарный поток воздуха создается при прохождении его через ламинарную пленку, установленную в каждом фильтромодуле.
Установка промывки имеет защитное ограждение, которое обеспечивает безопасность работы установки, исключение попадания загрязнений и пыли в рабочую зону промывки детали. Каркас установки собран из алюминиевого профиля. Ванны, столешницы, столы загрузки и выгрузки, обшивка каркаса и другие детали, соприкасающиеся прямо или косвенно с моющими жидкостями, изготовлены из нержавеющей стали. Установка в верхней части по периметру наглухо закрыта щитами, в нижней части – съемными крышками, в средней части установлены раздвижные стекла для визуального наблюдения за работой автооператора. В установке имеются две раздвижные двери на позициях загрузки и выгрузки кассетоносителя.
Система управления комплекса и УЗ-генераторы смонтированы в электрошкафу. Система управления обеспечивает выполнение следующих функций:
• ввод, изменение и индикацию технологических параметров;
• наладочные перемещения по обеим осям перемещения автооператора;
• включение и выключение всех исполнительных органов;
• индикацию состояния датчиков;
• выполнение программы промывки деталей в автоматическом режиме;
• диагностику ошибок.
Система управления выполнена на основе универсального промышленного программируемого контроллера серии NJ, в котором сочетаются функции логического управления и управление движением. Разработанный автоматизированный комплекс промывки поставлен на оптическое производство ФГУП «НИИ НПО «Луч».
1. Сиротюк М. Г. Акустическая кавитация. – М.: Наука, 2008.
2. ГОСТ 23136–93. Материалы Оптические. Параметры
Промывка оптических деталей – сложный технологический процесс, объединяющий последовательность различных технологических операций: удаление загрязнений, ополаскивание, сушку. Оборудование нового поколения представляет автоматизированный комплекс промывки модели АКП‑3 (далее комплекс). Он объединил в своей конструкции лучшие решения, используемые в серийных установках промывки моделей КП‑1, КП‑2, комплексе РТКП‑1 и некоторых других, а также ряд принципиально новых разработок. Комплекс предназначен для финишной промывки оптических деталей из кварцевого стекла с максимальным размером 760 Ч 440 Ч 80 мм с использованием водных моющих растворов перед нанесением покрытий в вакууме. Основные технические характеристики комплекса АКП‑3 приведены в таблице. Комплекс состоит: из установки промывки; станции водоподготовки; установок циркуляции–фильтрации для каждой промывочной ванны; узла фильтрации. На рис.1 приведена его схема. В состав установки промывки входят: четыре промывочные ванны и ванна сушки; автооператор; кассетоноситель и кассета; стол загрузки (камера нагрева) и стол выгрузки кассетоносителя с кассетой и деталью (далее кассетоноситель); защитное ограждение рабочей зоны установки; электрошкаф; пульт управления.
В сегменте изготовления оптики очень много конкурентов, поэтому "ОС и ВТ" удерживает свои позиции за счет того, что обеспечивает удобство обработки: ванны, столы загрузки и выгрузки смонтированы в едином каркасе (рис.2). В установке первые четыре ванны предназначены для промывки оптических деталей в моющих растворах и в воде. Емкость ванн определена из расчета крупногабаритных обрабатываемых деталей. Каждая из ванн имеет переливное отверстие для слива жидкости в соответствующий узел циркуляции-фильтрации и распределительные карманы с патрубками для подачи очищенной жидкости обратно в ванны. Ванны снабжены бортовыми отсосами для удаления паров моющих растворов и воды и снабжены электронагревательными элементами, которые установлены на внешней стороне днищ ванн, датчиками температуры и датчиками уровня. В днищах ванн расположены сливные патрубки со штуцерами. Все ванны термоизолированы.
В основе процесса очистки лежит разрушение поверхностных пленок грязи в жидкости в результате кавитации и направленных акустических течений. Воздействие УЗ-полей на жидкие среды вызывает в них процессы кавитации [1]. Поэтому технология промывки деталей реализована таким образом, что первая и третья ванны снабжены ультразвуковыми (УЗ) излучателями с пьезокерамическими преобразователями. Они установлены на внешних боковых стенках ванн в определенном порядке и обеспечивают равномерное воздействие УЗ-поля в жидкости. УЗ-генераторы поддерживают в ваннах частоту УЗ-колебаний 40 кГц, а мощность УЗ-генераторов регулируется.
Оптические стекла и кристаллы чувствительны к воздействию влаги, которое приводит к изменению оптических свойств [2]. Для полного удаления воды с поверхности детали ее перемещают в камеру нагрева. Для процедуры перемещения четвертая ванна снабжена устройством медленного подъема кассетоносителя из ванны
Промываемая деталь устанавливается в кассету. Кассета с деталью помещается в кассетоноситель. Кассетоноситель имеет ролики для удобства загрузки и выгрузки его в установку. Кассетоноситель вручную устанавливается на стол загрузки, который одновременно является и камерой нагрева. Деталь прогревается до температуры моющих растворов с целью исключения ее повреждения из-за резких температурных перепадов при переносе из помещения в ванны с моющим раствором. Камера нагрева состоит из сварного корпуса, в котором размещены инфракрасные (ИК) излучатели. Контролируют температуру с помощью датчиков, установленных в корпусе излучателей. Камера нагрева термоизолирована.
Перенос кассетоносителя со стола загрузки в ванны и на стол выгрузки осуществляет автооператор в автоматическом режиме согласно заданной программе. Автооператор надежно захватывает кассетоноситель, плавно поднимает его со стола загрузки и из ванн, перемещает и опускает его на захватывающие устройства механизма качания в ваннах и на стол выгрузки. Положение кассетоносителя на каждой позиции фиксируется датчиками положения.
Для эффективного удаления загрязнений с поверхности детали используется механизм качания, с помощью которого кассетоноситель совершает возвратно–поступательные движения в вертикальной плоскости.
После промывки в четырех ваннах деталь переносится в ванну сушки, где с ее поверхности полностью удаляются остатки влаги. В ванне установлены ИК-излучатели. Контроль температуры осуществляется датчиками, установленными в корпусе излучателей. Ванна сушки также термоизолирована.
Последней позицией в процессе промывки детали является стол выгрузки. Выгрузка кассетоносителя со стола выгрузки производится вручную или с помощью подручных средств.
Качество промывки детали достигается и за счет использования специально подготовленной воды. Станция водоподготовки обеспечивает необходимые параметры воды по химическому составу и по размерам примесей. Водопроводная вода проходит через ряд фильтров – фильтр грубой очистки, фильтр умягчитель и фильтры тонкой очистки. После фильтров тонкой очистки вода подается во вторую ванну.
Вода для первой и третьей ванн дополнительно очищается, проходя через мембрану обратного осмоса, блок деионизации на смешанных смолах, установку обеззараживания, через дополнительный фильтр тонкой очистки и используется для приготовления моющих растворов. Вода для четвертой ванны дополнительно проходит через стерилизующий фильтр.
Установки циркуляции – фильтрации ванн предназначены для поддержания рейтинга фильтрации растворов и воды, а также для экономичного потребления воды за счет ее повторного использования. Основными составляющими установок циркуляции – фильтрации являются: циркуляционные насосы; накопительные емкости; фильтры, обеспечивающие необходимый рейтинг фильтрации; трубопроводы; манометры. Установка циркуляции–фильтрации для четвертой ванны дополнительно содержит еще один фильтр, обеспечивающий более тонкую очистку, смешанный ионообменник и УФ-лампу.
Температура жидкостей в промывочных ваннах может устанавливаться от 30 до 70 °C, поэтому корпуса фильтров, насосы и трубопроводы комплекса изготовлены из термостойкого пластика или из нержавеющей стали
Узел фильтрации воздуха предназначен для предотвращения попадания загрязнений и пыли в финишную зону очистки и создания ламинарного потока очищенного воздуха. Узел фильтрации состоит из четырех серийных фильтромодулей, соединенных в единую систему, и расположен на верхней части каркаса над промывочными ваннами, ванной сушки и столом выгрузки. Класс чистоты воздуха, подаваемого в рабочую зону установки, обеспечивается за счет его принудительной циркуляции через фильтр грубой очистки и НЕРА-фильтр. Ламинарный поток воздуха создается при прохождении его через ламинарную пленку, установленную в каждом фильтромодуле.
Установка промывки имеет защитное ограждение, которое обеспечивает безопасность работы установки, исключение попадания загрязнений и пыли в рабочую зону промывки детали. Каркас установки собран из алюминиевого профиля. Ванны, столешницы, столы загрузки и выгрузки, обшивка каркаса и другие детали, соприкасающиеся прямо или косвенно с моющими жидкостями, изготовлены из нержавеющей стали. Установка в верхней части по периметру наглухо закрыта щитами, в нижней части – съемными крышками, в средней части установлены раздвижные стекла для визуального наблюдения за работой автооператора. В установке имеются две раздвижные двери на позициях загрузки и выгрузки кассетоносителя.
Система управления комплекса и УЗ-генераторы смонтированы в электрошкафу. Система управления обеспечивает выполнение следующих функций:
• ввод, изменение и индикацию технологических параметров;
• наладочные перемещения по обеим осям перемещения автооператора;
• включение и выключение всех исполнительных органов;
• индикацию состояния датчиков;
• выполнение программы промывки деталей в автоматическом режиме;
• диагностику ошибок.
Система управления выполнена на основе универсального промышленного программируемого контроллера серии NJ, в котором сочетаются функции логического управления и управление движением. Разработанный автоматизированный комплекс промывки поставлен на оптическое производство ФГУП «НИИ НПО «Луч».
1. Сиротюк М. Г. Акустическая кавитация. – М.: Наука, 2008.
2. ГОСТ 23136–93. Материалы Оптические. Параметры
Отзывы читателей
