技术领域
[0001] 本
发明涉及
机械加工工件清洗领域，尤其涉及一种用于智能生产线清洗机械零部件内外表面的机械加工油、浮油、
切削液等污物的智能
超声波清洗机。
背景技术
[0002] 在工业智能生产线上，要对数控机床所加工的工件进行清洗，由于其数量多种类各异等因素，导致清洗设备无法对其进行有效快速的清洗。通常采用超声波清洗，由于超声波是在整个液体中传播和本身的物理作用，对形状各异、多缝隙的物体具有有效的清洗效果。
[0003] 现有超声波清洗技术不足之处在于，操作不方便，将工件置入取出清洗槽、
风机吹
水槽均需人工进行，去除表面的加工油和切削液等，但所需清洗人员较多，效率较低，不利于批量生产，自动化程度低，费
力耗时，需要加以改进。
[0004] 在目前各领域所用清洗机中，种类繁多，形式各异，清洗的对象也各有不同，但这些不同种类的清洗机归于一点就是没有形成智能清洗，没有形成循环溢流自动吹扫浮油技术、光栅传感技术、PLC电气自动控制技术和低液位保护的有机结合，同时由于智能制造的兴起，推动了智能清洗机的发展。
发明内容
[0005] 本发明的技术解决问题是：提供一种智能超声波清洗机，在现有的超声波清洗槽
基础上，添加一套溢流槽、储液槽和
循环泵，利用
循环泵将储液槽的清洗液通过进出水管路连续向清洗槽内加清洗液，将清洗槽液面的浮油吹扫溢流至储液槽内，始终保持清洗槽液面没有浮油，避免工件提出水面时造成二次污染。
[0006] 本发明的技术解决方案是：一种智能超声波清洗机，包括储液槽、进水槽、清洗槽、溢流槽、循环泵、超声波发生器、
超声波换能器；进水槽、清洗槽、溢流槽依次邻接，进水槽与清洗槽之间设有清洗槽进水孔，循环泵的进水管路连接储液槽，出水管路连接进水槽，将储液槽中的清洗液泵入进水槽，进水槽中的液体通过清洗槽进水孔流入清洗槽；超声波换能器贴装清洗槽上，超声波发生器与超声波换能器相连，输出高频交流电以驱动超声波换能器产生超声波，振动清洗槽，实现超声波清洗，溢流槽与清洗槽的邻接面低于清洗槽进水孔的高度，超声清洗过程中，表面浮油到达溢流槽与清洗槽的邻接面的上沿时，溢流至溢流槽，溢流槽设有溢流槽下水口，通过管道与储液槽相连，用于向储液槽内排液。
[0007] 所述智能超声波清洗机还包括清洗槽光栅
传感器、清洗槽液位
控制器、储液槽液位控制器、电控箱、光电蜂鸣器、机械手，清洗槽光栅传感器发射端和接收端对称安装在清洗槽顶端两侧；电控箱控制循环泵、超声波发生器和超声波换能器均处于关机状态，储液槽液位控制器检测储液槽的液位，当储液槽低于工作液位时，储液槽液位控制器向光电蜂鸣器发出控制
信号，报警提醒操作人员向储液槽加清洗液，储液槽达到工作液位后，储液槽液位控制器向电控箱反馈一个
开关信号至电控箱；电控箱控制循环泵向清洗槽抽液，清洗槽液位控制器检测清洗槽的液位，当清洗槽液位达到工作液位后，洗槽液位控制器向电控箱反馈一个开关信号，电控箱控制清洗机处于待机状态，机械手用于抓取移动待清洗工件，清洗槽光栅传感器感应到待清洗工件进入清洗槽内后，发出反馈信号至电控箱，电控箱启动超声波发生器和超声波换能器，同时，控制循环泵停止工作，清洗完成后，电控箱重新启动循环泵开始工作，同时关闭超声波发生器和超声波换能器，恢复循环。
[0008] 所述电控箱包括超声波清洗继电器、清洗槽循环补水继电器、清洗槽工件检测继电器、清洗槽低液位继电器、储液槽低液位继电器、手自动控制中间继电器、熔断器、手动指示灯，自动指示灯，欠液指示灯、急停开关；
[0009] 熔断器的一端连接电源正极，另一端通过急停开关同时连接手自动控制中间继电器的常开触点和常闭触点，手自动控制中间继电器的常开触点
串联手动指示灯至电源负极，手自动控制中间继电器的常闭触点的另一端记为公共端，所述公共端并联连接路控制
电路至负极；
[0010] 第一控制电路为：清洗槽低液位继电器、储液槽低液位继电器的常闭触点并联连接后与连接欠液指示灯串联；
[0011] 第二控制电路为：储液槽液位控制器作为一个开关与储液槽低液位继电器的线圈串联；
[0012] 第三控制电路为：清洗槽液位控制器作为一个开关与清洗槽低液位继电器的线圈串联；
[0013] 第四控制电路为：第一光栅传感器作为一个开关与清洗槽工件检测继电器的线圈串联；
[0014] 第五控制电路为：储液槽低液位继电器的常开触点、清洗槽工件检测继电器的常闭触点、清洗槽循环补水继电器的线圈依次串联；
[0015] 第六控制电路为：清洗槽低液位继电器的常开触点、清洗槽工件检测继电器的常开触点、超声波清洗继电器的线圈依次串联。
[0016] 所述智能超声波清洗机还包括风机吹水槽、风机，风机吹水槽位于储液槽上方，其底部设有风机吹水槽排液下水口，通过管道与储液槽相连，用于向储液槽内排液，
侧壁内配吹水风嘴，风机与吹水风嘴通过吹风管路相连接，通过吹水风嘴，对清洗后的工件表面进行切水吹干处理。
[0017] 所述智能超声波清洗机还包括-风机吹水槽光栅传感器，该光栅传感器的发射端和接收端固定在风机吹水槽槽上端边缘上表面，光栅感应长度几乎
覆盖了整个风机吹水槽
槽口，用于检测工件是否进入风机吹水槽。
[0018] 所述智能超声波清洗机还包括风机吹水槽风切继电器和第七控制电路，第七控制电路包括风机吹水槽风切继电器，风机吹水槽光栅传感器作为一个开关与风机吹水槽风切继电器的线圈串联，风机吹水槽风切继电器的线圈连接电源负极。
[0019] 所述清洗槽底部设有清洗槽排液口，通过电磁
阀进行排液，排出的液通过管路连接至储液槽。
[0020] 所述超声波换能器至少为2个。
[0021] 所述清洗槽液位控制器和储液槽液位控制器均为浮球式液位控制器。
[0022] 所述超声波发生器为具备功率无级调节能力。
[0024] (1)、本发明在现有的超声波清洗槽基础上，添加一套溢流槽、储液槽和循环泵，利用循环泵将储液槽的清洗液通过进出水管路连续向清洗槽内加清洗液，将清洗槽液面的浮油吹扫溢流至储液槽内，始终保持清洗槽液面没有浮油，避免工件提出水面时造成二次污染；
[0025] (2)、本发明采用光栅传感器自动感应工件进入或者离开清洗槽和风机吹风槽，并利用电控箱继电器控制逻辑自动控制排水、进水、超声波清洗、风机吹水的全过程，满足智能生产线的工件清洗要求，清洗时间短，清洗时间可控，大大提高了工作效率；
[0026] (3)、本发明设置了清洗槽和风机吹风槽并存的双槽结构，工件清洗后得以及时风干，实现了连续批量清洗加工件，提高了工作效率和人力成本，起到了节能效果和减少有关设备使用率；
[0027] (4)、本发明为清洗槽和储液槽均设置了液位控制器，如清洗槽和储液槽处于低液位状态，无论是手动和自动运行模式，该两个系统都不会运行，防止了设备部件的损坏。
附图说明
[0028] 图1是本发明
实施例智能超声波清洗机的立体结构示意图。
[0029] 图2是本发明实施例智能超声波清洗机的
正面主视图。
[0030] 图3是本发明实施例智能超声波清洗机的俯视图。
[0031] 图4是本发明实施例智能超声波清洗机的左侧视图。
[0032] 图5是本发明实施例智能超声波清洗机的智能逻辑控制图。
[0033] 附图标号说明：1-
框架，2-清洗槽，3-溢流槽，4-风机吹水槽，5-储液槽，6-超声波发生器，7-风机，8-循环泵，9-吹水风嘴，10-风机吹水槽光栅传感器，11-超声波换能器，12-储液槽排液阀，13-清洗槽排液口，14-溢流槽下水口，15-风机吹水槽下水口，16-清洗槽液位控制器，17-储液槽液位控制器，18-电控箱，19-动力强电源模
块、20-24V弱电控
制模块，21-清洗槽进水孔，22-清洗槽光栅传感器，23-进水槽，KA1-超声波清洗继电器，KA2-清洗槽循环补水继电器，KA3-风机吹水槽风切继电器，KA4-清洗槽工件检测继电器，KA5-清洗槽低液位继电器，KA6-储液槽低液位继电器，KA10-手自动控制中间继电器，SB1-急停开关，FU1-熔断器，101-手动指示灯(黄灯)，102-自动指示灯(绿灯)，103-欠液指示灯(红灯)。
具体实施方式
[0034] 下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅作为解释本发明，并不构成本发明保护范围的界定。
[0035] 如图1所示，本发明的一种智能超声波清洗机，包括框架1、储液槽5、进水槽23、清洗槽2、溢流槽3、风机吹水槽4、循环泵8、超声波发生器6、超声波换能器11、风机7。所述的框架1材质为3mm厚A3板，经防锈喷塑处理。
[0036] 进水槽23、清洗槽2、溢流槽3和风机吹水槽4位于储液槽5上方；进水槽23、清洗槽2、溢流槽3和风机吹水槽4依次邻接，进水槽23设置在框架1内部右侧，清洗槽2紧邻进水槽
23，溢流槽3紧邻清洗槽；进水槽23与清洗槽2之间设有均匀分布的清洗槽进水孔21，该清洗槽进水孔21用于清洗槽2补水的进水道，循环泵8的进水管路连接储液槽5，出水管路连接进水槽23，将储液槽5中的液体泵入进水槽23，进水槽23中的液体通过清洗槽进水孔21流入清洗槽2；超声波发生器6位于清洗槽2下面，超声波换能器11则在清洗槽2底部，超声波换能器
11贴装在清洗槽2上，为了加大超声波的
能量，产生均匀的超声波，超声波换能器可以是多个，在本发明的一实施例中，超声波换能器设置为四个。超声波发生器6与超声波换能器11通过
电缆相连，输出高频交流电以驱动超声波换能器11产生超声波，振动清洗槽2，实现超声波清洗，溢流槽3与清洗槽2的邻接面低于进水孔21的高度，形成梯形截面。
[0037] 风机吹水槽4设置在框架1内部左侧，通过下水管路直接联通至储液槽5，风机吹水槽4底部设置下水口15，左侧内配吹水风嘴9，风机7设置在风机吹水槽4下面，风机7与吹水风嘴9通过吹风管路相连接，利用风机7通过吹水风嘴9，对清洗后的工件表面进行切水吹干处理，槽口设置双位光栅传感器10，用于检测携带工件的机械手到达风机吹水槽4，光栅传感器10反馈吹风信号到智能控制系统。
[0038] 为了实现智能清洗的功能，该超声波清洗机还包括风机吹水槽光栅传感器10、清洗槽光栅传感器22、清洗槽液位控制器16、储液槽液位控制器17、电控箱18、光电蜂鸣器、机械手。清洗槽光栅传感器22为双位光栅传感器，其发射端和接收端对称安装在清洗槽顶端两侧，用于检测携带工件的机械手到达清洗槽2。电控箱18控制循环泵8、超声波发生器6和超声波换能器11均处于关机状态，储液槽液位控制器17检测储液槽5的液位，当储液槽5低于工作液位时，储液槽液位控制器17向光电蜂鸣器发出
控制信号，报警提醒操作人员向储液槽5加液，储液槽5达到工作液位后，洗槽液位控制器16向电控箱18反馈一个开关信号至电控箱18，电控箱18控制循环泵8向清洗槽2抽液，清洗槽液位控制器16检测清洗槽2的液位，当清洗槽2液位达到工作液位后，洗槽液位控制器16向电控箱18反馈一个开关信号，电控箱18控制清洗机处于待机状态，机械手用于抓取移动待清洗工件，光栅传感器感应到待清洗工件进入清洗槽2内后，发出控制信号至电控箱18，电控箱18启动超声波发生器6和超声波换能器11，同时，控制循环泵8停止工作，清洗完成后，电控箱18重新启动循环泵8开始工作，同时关闭超声波发生器6和超声波换能器11，恢复循环。风机吹水槽光栅传感器10也是双位光栅传感器，其发射端和接收端固定在风机吹水槽4槽上端边缘上表面，光栅感应长度几乎覆盖了整个风机吹水槽4槽口，用于检测工件是否进入风机吹水槽4。所述超声波发生器6最好是采用
频率跟踪技术和频率扫面技术，具有功率无级调节的功能，输出功率可实现10～100％的连续调整，以适应各种清洗对象的要求。
[0039] 清洗槽液位控制器16、储液槽液位控制器17均用于低液位保护机能，选用浮球式液位控制器，液位低于设定水位时，发出声光警示，超声波和循环泵处于保护状态，需人工操作注液，当液位到达设定液位后
电磁阀自动停止。
[0040] 所述电控箱18包括超声波清洗继电器KA1、清洗槽循环补水继电器KA2、风机吹水槽风切继电器KA3、清洗槽工件检测继电器KA4、清洗槽低液位继电器KA5、储液槽低液位继电器KA6、手自动控制中间继电器KA10、熔断器FU1、手动指示灯101，自动指示灯102，欠液指示灯103、急停开关SB1。
[0041] 熔断器FU1的一端连接电源正极，另一端通过急停开关SB1同时连接手自动控制中间继电器KA10的常开触点和常闭触点，手自动控制中间继电器KA10的常开触点串联手动指示灯101至电源负极，手自动控制中间继电器KA10的常闭触点的另一端记为公共端，所述公共端并联连接多路控制电路至负极；
[0042] 第一控制电路为：清洗槽低液位继电器KA5、储液槽低液位继电器KA6的常闭触点并联连接后与连接欠液指示灯103串联；
[0043] 第二控制电路为：储液槽液位控制器17作为一个开关与储液槽低液位继电器KA6的线圈串联；
[0044] 第三控制电路为：清洗槽液位控制器16作为一个开关与清洗槽低液位继电器KA5的线圈串联；
[0045] 第四控制电路为：清洗槽光栅传感器22作为一个开关与清洗槽工件检测继电器KA4的线圈串联；
[0046] 第五控制电路为：储液槽低液位继电器KA6的常开触点、清洗槽工件检测继电器KA4的常闭触点、清洗槽循环补水继电器KA2的线圈依次串联；
[0047] 第六控制电路为：清洗槽低液位继电器KA5的常开触点、清洗槽工件检测继电器KA4的常开触点、超声波清洗继电器KA1的线圈依次串联。
[0048] 第七控制电路包括风机吹水槽风切继电器KA3，风机吹水槽光栅传感器10作为一个开关与风机吹水槽风切继电器KA3的线圈串联，风机吹水槽风切继电器KA3的线圈连接电源负极。
[0049] 第八控制电路为：自动指示灯102，一端连接至手自动控制中间继电器KA10的常闭触点的公共端，另一端连接至整个电路负极公共端。
[0050] 所述光栅传感器选取光轴间距为20MM，总长度336MM，其中保护长度260MM，光点数14眼，感应信号输出方式为PNP型，利用专用于光栅传感器的工装固定在清洗槽和风机吹水槽的边缘上表面，光栅感应长度几乎覆盖了整个清洗槽和风机吹水槽槽口，其中槽口尺寸是350MM×350MM,这样避免携带工件的机械手到达时不触发或误触发，灵敏度更高。
[0051] 所述清洗槽2底部设有清洗槽排液口13，通过电磁阀进行排液，排出的液体通过管路连接至储液槽5。
[0052] 所述电控箱18设置于框架1左侧，用螺丝固定，内配继电器、
接触器、动力强电源模块19、24V弱电
控制模块20等，动力强电源模块19和24V弱电控制模块20通过接触器接入外部市电，动力强电源模块19为系统设备提供交流电源，24V弱电控制模块20为继电器等控制器件和传感器件提供24V直流电源，通过继电器的逻辑控制交流电设备运行与停止。
[0053] 上述电控箱18系统配有手动控制模式和自动控制模式，并且能自由切换。手动控制及手动和自动转换均通过远程DCS主机操作，通电后均处于待机状态；电控箱18内预留所有命令和状态接线端口，安装现场和远程DCS主机连接；自动运行通过光栅传感器10、22
输出信号控制。
[0054] 如图2所示，其中储液槽5通过管路与清洗槽2、风机吹水槽4、溢流槽3、循环泵8相连，储液槽5内部设置有浮球式液位控制器17，该液位控制器17用于低液位保护机能，储液槽5在底部还设置有储液槽排液阀12，通过继电器控制储液槽排液阀12进行排液，储液槽5通过循环泵8进水管路连接至进水槽(23)进水口，溢流槽3设置在清洗槽2和风机吹水槽4中间，通过回水排管连接至储液槽5，梯形溢流槽3下边沿低于清洗槽2进水孔的高度，利用循环泵8将储液槽5的清洗液2通过进出水管路连续向清洗槽2内加清洗液，将清洗槽2液面的浮油溢流至储液槽5内，始终保持清洗槽2液面没有浮油。清洗槽2内部设置有浮球式液位控制器16，该液位控制器16用于低液位保护机能。
[0055] 如图3所示，清洗槽排液口13位于清洗槽2底部，该排液口13连接至储液槽5，用于手动排水，溢流槽3出水口位于溢流槽3底部，该出口连接至储液槽5，用于溢流循环系统的出水通道，清洗槽2溢出的水流入溢流槽3，通过溢流槽3出水口流入储液槽5，风机吹水槽4下水口设置于风机吹水槽4底部，用于机加工件吹水后的液体流出。
[0056] 如图4-5所示，智能控制系统包括电控箱18、动力强电源模块19、24V弱电控制模块20，光栅传感器10等，其中电控箱18安置在框架左侧外表面，动力强电源模块19和24V弱电控制模块20设置在电控箱18内部，动力强电源模块19为系统设备提供交流电源，24V弱电控制模块20为控制电路器件及传感器件提供24V直流电源，所述智能控制系统配有手动控制模式和自动控制模式，并且能自由切换。手动控制及手动和自动转换均通过远程DCS主机操作，通电后均处于待机状态；电控箱18内预留所有命令和状态接线端口，DCS上位机和PLC电气控制系统搭配连接至电控箱18；自动运行通过光栅传感器输出信号控制，手动控制模式有以下功能：1、手动启动/停止电磁阀排水，2、手动启动/停止超声波系统，3、手动启动/停止风机吹水系统，4、手动启动/停止循环溢流系统。
[0057] 自动控制模式运行下，整套设备始终处在待运行状态，如清洗槽2水位低于设定液位时，循环泵8会自动启动，进行补水，水位到达设定液位后，循环泵8自动关闭，自动补水只能在循环泵8与水源联通状态下实现。当机械手携工件运行至超声波清洗槽2内，光栅感应到后，超声波系统启动运行，开始超声波清洗，循环溢流系统除油工作停止，当机械手离开后，则超声波系统自动关闭，循环溢流系统启动运行；当机械手运行至风机吹水槽4内，光栅感应到后，吹水风机7自动启动运行，开始运行工作，当机械手离开后，则自动关闭。
[0058] 智能控制工作原理为：
[0059] 按下总电源开关，远程PLC控制系统关机或DCS上位机的清洗机虚拟按钮在自动状态，自动控制模式正常运行，若清洗机虚拟按钮在手动状态，手自动控制中间继电器KA10闭点断开，自动控制模式停止，KA10开点吸合手动指示黄灯亮，远程手动模式启动。
[0060] 自动初始状态下默认电控箱18控制循环泵8、超声波发生器6、风机7和超声波换能器11均处于关机状态，即超声波清洗继电器KA1、风机吹水槽风切继电器KA3、清洗槽工件检测继电器KA4均未供电。清洗槽低液位继电器KA5、储液槽低液位继电器KA6的常闭触点关闭，欠液指示灯103亮，蜂鸣器报警，表示缺液，提醒工作人员灌液，储液槽5达到工作液位后，储液槽液位控制器17闭合，给储液槽低液位继电器KA6的线圈供电，储液槽低液位继电器KA6的常开触点闭合、常闭触点断开，欠液指示灯103灭，蜂鸣器不再报警；清洗槽循环补水继电器KA2供电，做好清洗准备。
[0061] 机械手携带待清洗工件进入清洗槽后，清洗槽光栅传感器22感应到待清洗工件进入清洗槽2内，清洗槽光栅传感器22接通，清洗槽工件检测继电器KA4的线圈供电，清洗槽工件检测继电器KA4的常开触点闭合，常闭触点断开，给超声波清洗继电器KA1供电，清洗槽循环补水继电器KA2停止供电，循环泵8停止工作；
[0062] 机械手携带待清洗工件离开清洗槽后，清洗槽光栅传感器22断开，清洗槽工件检测继电器KA4的线圈停止供电，清洗槽工件检测继电器KA4的常开触点断开，常闭触点闭合，停止给超声波清洗继电器KA1供电，给清洗槽循环补水继电器KA2供电，循环泵8重新开始工作。
[0063] 机械手携带待清洗工件进入风机吹水槽后，风机吹水槽光栅传感器10感应到待清洗工件进入风机吹水槽4内，风机吹水槽光栅传感器10接通，给风机吹水槽风切继电器KA3的线圈供电，风机吹水槽风切继电器KA3的常开触点闭合，控制风机7开始工作。
[0064] 机械手携带待清洗工件离开风机吹水槽后，风机吹水槽光栅传感器10断开，停止给风机吹水槽风切继电器KA3的线圈供电，风机吹水槽风切继电器KA3的常开触点断开，控制风机7停止工作。
[0065] 在此，需要说明的是，本实施例中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本实施例中的描述以及现有技术能够实现的，因此不在赘述。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的
修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
