一种利用机械臂的等离子装置

技术领域

本发明涉及等离子体处理技术领域，具体涉及一种利用机械臂的等离子装置。

背景技术

等离子体是一种高能量的物质聚集态，其中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子、光子和自由基等活性粒子。利用等离子体对材料进行处理可引起材料表面的物理变化（如刻蚀、解吸、溅射、注入、激发和电离等）和化学变化（如氧化、分解、交联、聚合和接枝等），以达到改变材料表面特性（包括亲水性、疏水性、粘合性、阻燃性、防腐性、防静电性以及生物适应性）的目的。近年来，等离子体表面改性技术在医用材料改性上的应用已成为等离子体技术的一个研究热点。低温等离子处理分为等离子体聚合和等离子体表面处理。等离子体聚合是利用放电把有机类气态单体等离子化，使其产生各类活性物质，由这些活性物质之间或活性物质与单体之问进行加成反应形成聚合膜。而等离子体表面处理是利用非聚合性无机气体(Ar2、N2、H2、O2等)的等离子体进行表面反应，通过表面反应在表面引入特定官能团，产生表面侵蚀，形成交联结构层或生成表面自由基，在经等离子体活化而成的表面自由基位置，能进一步反应产生特定官能团，如氢过氧化物。较为普遍的是在高分子材料表面导人含氧官能团。如-OH、-OOH等。还有人在材料表面引入了胺基。在材料表面生成自由基或引入官能团后，就可与其他高分子单体反应进行接枝(即材料表面形成的自由基或官能团引发单体分子与之发生作用)或聚合，或直接在材料表面固定生物活性分子。在低温等离子中由于存在离子和自由电子、自由基，其提供了常规化学反应器中所没有的化学反应条件，既能使原气体中的分子分解，又可以使许多有机物单体产生聚合反应。

随着离子体处理技术的发展，对等离子体进行表面反应的要求不断提升，待处理的表面范围越来越广泛，表面的结构越来越复杂，引入了机械臂对等离子体枪进行控制，能够实现不同形状表面的等离子处理，并且能够保证处理的质量与速度。

发明内容

1.所要解决的技术问题：

针对上述技术问题，本发明提供一种利用机械臂的等离子装置，解决等离子体枪进行表面处理时，由于表面的不在同一平面、结构不单一而产生的等离子表面反应不完全的问题。

2.技术方案：

一种利用机械臂的等离子装置，包括方形装置框架；所述装置框架内设置等离子电源发生器、等离子处理装置、机械臂辅助处理装置、气源供应装置；其特征在于：所述装置框架分为上中下；最上面一层右侧处为等离子体处理空腔；等离子处理空腔的底部为等离子体处理平台；等离子处理装置包括等离子体喷枪；所述机械臂辅助处理装置包括机械臂、机械臂固定装置以及喷枪距离检测单元；所述机械臂能够带动离子体喷枪在等离子处理空腔内运动；所述等离子体处理平台表面设置机械臂固定装置；所述机械臂为可六轴姿态全方位运动的机器臂，一端固定等离子体喷枪带动等离子体喷枪移动；另一端固定安装于等离子体处理平台表面，其内部安装机械臂的运动控制单元；所述喷枪距离检测单元安装于机械臂表面用于采集等离子体喷枪喷头处与被处理的表面的距离，并将采集的数据通过其对应的线路传输至CPU；最上面一层的左侧为控制开关柜；控制开关柜中设置机械臂控制面板、等离子体处理装置控制面板、机械臂控制电路、等离子体处理装置控制电路、气源供应开关以及无线传输装置；其中机械臂控制面板通过对应的线路与机械臂控制电路相连、等离子体处理装置控制面板通过对应的线路与等离子体处理装置控制电路相连、气源供应开关通过对应的线路与控制气源供应通断的电磁阀相连；所述机械臂控制电路、等离子体处理装置控制电路、气源供应开关均与CPU相连；CPU通过无线传输装置实现与控制平台通讯相连；装置框架的中间层放置等离子电源发生器；所述等离子电源发生器与等离子体喷枪相连实现为等离子体喷枪提供高压电；所述气源供应装置与等离子体喷枪管道相连为等离子体喷枪提供相应的高压气体。

进一步地，所述控制开关柜的机械臂控制面板、等离子体处理装置控制面板均为触屏操控面板，均安装于控制开关柜的正面；控制开关柜的打开门装置设置于装置框架的侧壁；所述控制开关柜的反面设置通风孔；所述控制开关柜内部设置控制开关柜的散热风扇。

进一步地，所述等离子电源发生器为差分激励电源；所述等离子体喷枪为差分激励等离子体喷枪。

进一步地，所述喷枪距离检测单元为红外线测距仪 ；所述红外线测距仪通过发射红外线采集需要处理的表面与等离子体喷枪喷头的距离；需要处理的表面到喷枪喷头的距离为6-12mm。

进一步地，所述气源供应装置包括氧气、惰性气体中的一种气体气源供应装置。

进一步地，所述等离子体喷枪为旋转式射流低温等离子体喷枪，其离子和电子的能量达到6-10eV，其喷射出的低温等离子体流为中性。

进一步地，位于等离子体处理空腔的上部，装置框架的顶端设置通风孔；所述通风孔与外设的吸尘装置相连实现排放等离子体处理空腔的氮化物与粉尘。

一种利用机械臂的等离子装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：、

步骤一：在开机之前，确认电源输入插头已可靠与供电插座连接，地线接线柱已可靠与标准大地连；确认无误后打开设备总电源开关至极限位置，设备上电，气源供应装置工作；

步骤二：将需要处理的表面朝上放置于机械臂固定装置上端并固定；设置与被处理面的距离、设置处理的时间以及机械臂运动的范围；

步骤三：机械臂带动等离子体喷枪以设定的处理范围、处理时间对待处理表面进行等离子体表面处理；处理流程结束后，将处理后的工件取出。

3.有益效果：

（1）本等离子装置操作简便、可控性强、处理成本低；可根据处理件的直径、高度、形状以及处理效果要求，灵活调整装置尺寸及处理工艺，且在常压空气中处理，处理成本低廉、效率高。

（2）本装置中采用可六轴姿态全方位运动的机器臂，由机械臂带动等离子体喷枪进行全方位的喷涂，喷枪射出离子和电子的能量达到6-10eV，喷射出的低温等离子体流为中性，不带电。通过定位控制和手动输入控制数据来达到自动化设备运行，可根据处理试件的直径和高度及处理效果要求，灵活调整装置尺寸及处理工艺。

综上所述，本装置节省了大量人力资源，并且避免了人为工作的误差，有效的提高了处理的效率。

附图说明

图1为本装置的斜视图；

图2为本装置的正视图；

图3为本装置的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体的说明。

如附图1至附图2所示一种利用机械臂的等离子装置，包括方形装置框架1；所述装置框架内设置等离子电源发生器2、等离子处理装置、机械臂辅助处理装置、气源供应装置；其特征在于：所述装置框架分为上中下；最上面一层右侧处为等离子体处理空腔；等离子处理空腔的底部为等离子体处理平台；等离子处理装置包括等离子体喷枪3；所述机械臂辅助处理装置包括机械臂4、机械臂固定装置8以及喷枪距离检测单元；所述机械臂能够带动离子体喷枪在等离子处理空腔内运动；所述等离子体处理平台表面设置机械臂固定装置；所述机械臂为可六轴姿态全方位运动的机器臂，一端固定等离子体喷枪带动等离子体喷枪移动；另一端固定安装于等离子体处理平台表面，其内部安装机械臂的运动控制单元；所述喷枪距离检测单元安装于机械臂表面用于采集等离子体喷枪喷头处与被处理的表面的距离，并将采集的数据通过其对应的线路传输至CPU；最上面一层的左侧为控制开关柜5；控制开关柜中设置机械臂控制面板、等离子体处理装置控制面板、机械臂控制电路、等离子体处理装置控制电路、气源供应开关以及无线传输装置；其中机械臂控制面板通过对应的线路与机械臂控制电路相连、等离子体处理装置控制面板通过对应的线路与等离子体处理装置控制电路相连、气源供应开关通过对应的线路与控制气源供应通断的电磁阀相连；所述机械臂控制电路、等离子体处理装置控制电路、气源供应开关均与CPU相连；CPU通过无线传输装置实现与控制平台通讯相连；装置框架的中间层放置等离子电源发生器；所述等离子电源发生器与等离子体喷枪相连实现为等离子体喷枪提供等离子流；所述气源供应装置与等离子体喷枪管道相连为等离子体喷枪提供相应的高压气体。

进一步地，所述控制开关柜的机械臂控制面板、等离子体处理装置控制面板均为触屏操控面板6，均安装于控制开关柜的正面；控制开关柜的打开门装置设置于装置框架的侧壁；所述控制开关柜的反面设置通风孔；所述控制开关柜内部设置控制开关柜的散热风扇。

进一步地，所述等离子电源发生器为差分激励电源；所述等离子体喷枪为差分激励等离子体喷枪。

进一步地，所述喷枪距离检测单元为红外线测距仪 ；所述红外线测距仪通过发射红外线采集需要处理的表面与等离子体喷枪喷头的距离；需要处理的表面到喷枪喷头的距离为6-12mm。

进一步地，所述气源供应装置包括氧气、惰性气体中的一种气体气源供应装置。

进一步地，所述等离子体喷枪为旋转式射流低温等离子体喷枪，其离子和电子的能量达到6-10eV，其喷射出的低温等离子体流为中性。

进一步地，位于等离子体处理空腔的上部，装置框架的顶端设置通风孔7；所述通风孔与外设的吸尘装置相连实现排放等离子体处理空腔的氮化物与粉尘。

具体实施例：

一种利用机械臂的等离子装置的使用方法，包括以下步骤：、

步骤一：在开机之前，确认电源输入插头已可靠与供电插座连接，地线接线柱已可靠与标准大地连；确认无误后打开设备总电源开关至极限位置，设备上电，气源供应装置工作；

步骤二：将需要处理的表面朝上放置于机械臂固定装置上端并固定；设置与被处理面的距离、设置处理的时间以及机械臂运动的范围；

步骤三：机械臂带动等离子体喷枪以设定的处理范围、处理时间对待处理表面进行等离子体表面处理；处理流程结束后，将处理后的工件取出。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。