本發(fā)明涉及自動(dòng)化領(lǐng)域，特別涉及一種材料表面處理裝置和方法。

背景技術(shù)：

隨著產(chǎn)品對(duì)材料性能要求的逐步提高，材料表面改性技術(shù)顯得越來(lái)越重要，低溫等離子體表面處理技術(shù)作為一種“干法”表面改性技術(shù)，具有處理效率高和節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。等離子體表面處理設(shè)備中，用于激發(fā)反應(yīng)氣體產(chǎn)生等離子的電極結(jié)構(gòu)形式對(duì)等離子體能量、濃度以及空間分布有很大的影響。目前，市場(chǎng)上的低溫等離子體設(shè)備均采用的單面平板式平行電極組形式，即將平板金屬電極的平行和正、負(fù)間隔排列，待處理產(chǎn)品置于正負(fù)電極之間，見(jiàn)附圖1。這種結(jié)構(gòu)的設(shè)備雖然應(yīng)用普遍，也解決了部分材料表面處理問(wèn)題，但局限于本身的結(jié)構(gòu)，仍存在以下缺點(diǎn)：

(1)在處理層數(shù)較多時(shí)，受加工、安裝精度以及電場(chǎng)分布的限制，難以保證每層產(chǎn)品處理的均勻性

(2)運(yùn)行時(shí)，由于受到電極板的阻擋，裝卸料只能逐層進(jìn)行，操作麻煩且費(fèi)時(shí)且難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝卸料

(3)由于受到電極最小間距的限制，等離子體空間的利用率低，單位體積等離子體區(qū)的產(chǎn)品處理量小

(4)電極組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求的加工精度高、制作成本高。

另一方面，現(xiàn)有等離子體表面處理設(shè)備，在處理過(guò)程中，通常需要人工將放置待加工產(chǎn)品的托盤一塊一塊地上料至工作臺(tái)或流水線的軌道上，浪費(fèi)人力、效率低下，同時(shí)操作者手部接觸產(chǎn)品，容易造成待處理產(chǎn)品的二次污染，不利于后續(xù)工序的加工，影響產(chǎn)品質(zhì)量，也嚴(yán)重影響生產(chǎn)的自動(dòng)化進(jìn)程。針對(duì)自動(dòng)化上料，現(xiàn)有技術(shù)中也出現(xiàn)了單一產(chǎn)品上料機(jī)，但是如果發(fā)生故障，則包括上料機(jī)的整條生產(chǎn)線必須全部停止運(yùn)行，等待維修，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，造成相關(guān)設(shè)備的極大浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有等離子體表面處理設(shè)備中單面平板式平行電極存在的產(chǎn)品處理的均勻性差、等離子體空間利用率低、處理量小、裝卸料操作麻煩且費(fèi)時(shí)且難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以及要求的加工精度高、制作成本高的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種由多面、非平行布置的電極板組成的空心陰極結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不僅處理效果均勻、處理量大且裝卸料操作簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、制作成本低、節(jié)約空間、節(jié)省人力、提高生產(chǎn)效率、且能適用多種規(guī)格的產(chǎn)品自動(dòng)上料。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種材料表面處理裝置，其特征在于：包括機(jī)箱、進(jìn)電結(jié)構(gòu)和п型陰極，通過(guò)п型陰極可以在機(jī)箱內(nèi)部形成非隔離的完整等離子空間，能將待處理產(chǎn)品一次性完全放置上述空間內(nèi)，所述п型陰極是一種由多面、非平行布置的電極板組成的空心陰極結(jié)構(gòu)，上述п型陰極通過(guò)固定裝置放置于機(jī)箱內(nèi)，與進(jìn)電結(jié)構(gòu)的連接面和進(jìn)電結(jié)構(gòu)的軸線呈非平行設(shè)置，所述п型陰極和進(jìn)電結(jié)構(gòu)之夾層采用絕緣材料阻隔，所述絕緣材料與所述п型陰極尺寸配對(duì)耦合，且所述п型陰極位于所述絕緣材料內(nèi)側(cè)面上，上述材料表面處理裝置的機(jī)箱內(nèi)為真空腔，由位置蓋板進(jìn)行密封。

所述п型陰極為l型兩面空心陰極，兩面陰極板呈90°。

優(yōu)選地，所述п型陰極為三面空心陰極，所述п型陰極為三面空心陰極，由三面陰極板相互垂直構(gòu)成大致呈u型的結(jié)構(gòu)。

更優(yōu)選地，所述п型陰極為四面空心陰極，由四塊電極板相互垂直構(gòu)成半封閉六面體結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述п型陰極為五面空心陰極，由五塊電極板相互垂直構(gòu)成陰極區(qū)域。

更進(jìn)一步地，所述п型陰極為一端封閉的圓筒形空心陰極。

由多個(gè)所述п型陰極構(gòu)成的組合式п型陰極結(jié)構(gòu)。

一種材料表面處理方法：

將待處理產(chǎn)品輸送到送料系統(tǒng)上；

送料系統(tǒng)的上料系統(tǒng)的輸出工位對(duì)應(yīng)設(shè)置于送料系統(tǒng)的輸出工位上方，待處理產(chǎn)品被放置于承重板上從下到上地運(yùn)輸；

待處理產(chǎn)品整體被以無(wú)遮擋式方式運(yùn)送到機(jī)箱的底座上，然后上料系統(tǒng)退出；

關(guān)閉位置蓋板；

抽真空；

進(jìn)反應(yīng)氣；

接通進(jìn)電結(jié)構(gòu)；

待處理產(chǎn)品在材料表面處理裝置中的由п型陰極與陽(yáng)極之間形成的等離子區(qū)域內(nèi)進(jìn)行處理；

結(jié)束放電；

放空；

開(kāi)啟位置蓋板；

已處理產(chǎn)品被放置于承重板上從上到下地運(yùn)輸；

將已處理處理產(chǎn)品輸送到出料系統(tǒng)上。

待處理產(chǎn)品整體被以無(wú)遮擋式方式一次性運(yùn)送到機(jī)箱的底座上之前，事先進(jìn)行擺放，擺放方式包括但不局限于堆疊、掛置；橫向?qū)訉釉O(shè)置、縱向成排放置；人工擺放、機(jī)械手?jǐn)[放。

所述構(gòu)成п型陰極的電極板包含但不限于單層板/組合版；或者帶有凸?fàn)钗锏钠桨澹蛘吒接邪伎拥某尚桶?，或者鍍層異型金屬板?/p>

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明材料表面處理裝置和方法具有以下突出的益處：

(1)п型陰極可根據(jù)待測(cè)產(chǎn)品進(jìn)行換裝，陰極板的數(shù)量和位置可調(diào)整的設(shè)置，確保等離子放電的區(qū)域，適合多種規(guī)格的待處理產(chǎn)品，實(shí)用性廣；通過(guò)п型陰極可以在機(jī)箱內(nèi)部形成非隔離的完整等離子空間，能將待處理產(chǎn)品一次性完全放置上述空間內(nèi)。

(2)由于等離子放電空間變大，以非隔離設(shè)置的電極板不需要額外增設(shè)放電結(jié)構(gòu)，減少故障率和檢測(cè)成本，同時(shí)空心陰極由于是由幾個(gè)面包圍所形成陰極區(qū)，使得空心陰極中形成重迭的負(fù)輝區(qū)，提高了空間利用率，極大地改善了產(chǎn)品處理的均勻性。

(3)操作員在上料架上無(wú)需一層一層地將待測(cè)產(chǎn)品分次放置于機(jī)箱內(nèi)部，通過(guò)本發(fā)明的處理方法，待處理產(chǎn)品可以事先進(jìn)行擺放好，然后整體被以無(wú)遮擋式方式運(yùn)送到機(jī)箱的底座上，操作員可進(jìn)行其他工作，極大的節(jié)約人工，整體自動(dòng)化程度高。

本發(fā)明節(jié)省人力、提高生產(chǎn)效率、可適用多種規(guī)格待處理產(chǎn)品的等離子處理的裝置，自動(dòng)化程度高；陰極板(或陽(yáng)極板)數(shù)量可根據(jù)適用場(chǎng)合要求設(shè)置，便于提高極板的使用壽命。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地解釋。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)單面平板式平行電極組立體示意圖

圖2是實(shí)施例l型兩面空心陰極立體示意圖

圖3是實(shí)施例三面空心陰極立體示意圖

圖4是實(shí)施例四面空心陰極立體示意圖

圖5是實(shí)施例五面空心陰極立體示意圖

圖6是實(shí)施例圓柱形空心陰極立體示意圖

圖7是實(shí)施例組合式п型陰極結(jié)構(gòu)立體示意圖

圖8是實(shí)施例u形電極-豎掛三面立體示意圖

圖9是實(shí)施例中上料箱的局部立體圖一

圖10是實(shí)施例中上料箱的局部立體圖二

圖11實(shí)施例中上料箱的局部立體圖三

具體實(shí)施方式

如圖2～7所示，一種材料表面處理裝置，其特征在于：包括機(jī)箱、進(jìn)電結(jié)構(gòu)1和п型陰極9，通過(guò)п型陰極9可以在機(jī)箱內(nèi)部形成非隔離的完整等離子空間，能將待處理產(chǎn)品一次性完全放置上述空間內(nèi)，所述п型陰極是一種由多面、非平行布置的電極板組成的空心陰極結(jié)構(gòu)，上述п型陰極通過(guò)固定裝置放置于機(jī)箱內(nèi)，與進(jìn)電結(jié)構(gòu)的連接面和進(jìn)電結(jié)構(gòu)的軸線呈非平行設(shè)置，所述п型陰極和進(jìn)電結(jié)構(gòu)之夾層采用絕緣材料8阻隔，所述絕緣材料8與所述п型陰極9尺寸配對(duì)耦合，且所述п型陰極9位于所述絕緣材料8內(nèi)側(cè)面上，上述材料表面處理裝置的機(jī)箱內(nèi)為真空腔，由位置蓋板10進(jìn)行密封。

如圖2所示，所述п型陰極9為l型兩面空心陰極，兩面陰極板呈90°。

如圖3所示，所述п型陰極9-3為三面空心陰極，由整塊電極板兩邊彎折，大致呈u型結(jié)構(gòu)。

如圖4所示，所述п型陰極9-4為四面空心陰極，由四塊電極板相互垂直構(gòu)成半封閉六面體結(jié)構(gòu)。

如圖5所示，所述п型陰極9-5為五面空心陰極，由五塊電極板相互垂直構(gòu)成陰極區(qū)域。

如圖6所示，所述п型陰極9-6為一端封閉的圓筒形空心陰極。

如圖7所示，由多個(gè)所述п型陰,9-7構(gòu)成的組合式п型陰極結(jié)構(gòu)。

如圖8所示，為帶有突觸的平板，可適用于需要快速放電以及經(jīng)常使用的場(chǎng)合。

將待處理產(chǎn)品輸送到送料系統(tǒng)上；

送料系統(tǒng)的上料系統(tǒng)的輸出工位對(duì)應(yīng)設(shè)置于送料系統(tǒng)的輸出工位上方，待處理產(chǎn)品被放置于承重板上從下到上地運(yùn)輸；

待處理產(chǎn)品整體被以無(wú)遮擋式方式運(yùn)送到機(jī)箱的底座上，然后上料系統(tǒng)退出；

關(guān)閉位置蓋板；

抽真空；

進(jìn)反應(yīng)氣；

接通進(jìn)電結(jié)構(gòu)；

待處理產(chǎn)品在材料表面處理裝置中的由п型陰極與陽(yáng)極之間形成的等離子區(qū)域內(nèi)進(jìn)行處理；

結(jié)束放電；

放空；

開(kāi)啟位置蓋板；

已處理產(chǎn)品被放置于承重板上從上到下地運(yùn)輸；

將已處理處理產(chǎn)品輸送到出料系統(tǒng)上。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中的平板式電極，本申請(qǐng)中的п型陰極可根據(jù)待測(cè)產(chǎn)品進(jìn)行換裝，陰極板的形狀、數(shù)量和位置可調(diào)整的設(shè)置，確保等離子放電的速度和區(qū)域可控，適合多種規(guī)格的待處理產(chǎn)品，實(shí)用性廣；通過(guò)п型陰極可以在機(jī)箱內(nèi)部形成非隔離的完整等離子空間，能將待處理產(chǎn)品一次性完全放置上述空間內(nèi)。

如圖1中，操作員要想對(duì)待處理樣品進(jìn)行等離子放電處理，必須在托盤1上一層一層地放置電極板2之間，并且由導(dǎo)軌或滑軌分別將托盤1推進(jìn)到真空腔3內(nèi)，在對(duì)機(jī)箱進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須有多少個(gè)托盤就要設(shè)置多少個(gè)電極組件，后續(xù)的電路復(fù)雜，而且進(jìn)電結(jié)構(gòu)的位置不可改變，一旦設(shè)計(jì)完成，則只能針對(duì)一種產(chǎn)品進(jìn)行等離子處理，一旦大體積或者體積超過(guò)了托盤間距的話，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)處理。

本申請(qǐng)中在上料架上無(wú)需一層一層地將待測(cè)產(chǎn)品分次放置于機(jī)箱內(nèi)部，通過(guò)本發(fā)明的處理方法，待處理產(chǎn)品可以事先進(jìn)行擺放好，然后整體被以無(wú)遮擋式方式運(yùn)送到機(jī)箱的底座上，操作員可進(jìn)行其他工作，極大的節(jié)約人工，整體自動(dòng)化程度高。

優(yōu)選地，本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳鐖D9-11所示的實(shí)現(xiàn)待處理產(chǎn)品擺放的上料箱21，為沿導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向貫通的框架，上料箱21內(nèi)設(shè)有平行箱體側(cè)壁的第一卡板213、第二卡板214，第一卡板213與第二卡板214相對(duì)的面上分別對(duì)應(yīng)地開(kāi)設(shè)若干條水平的卡槽219，卡槽219為通槽，待處理產(chǎn)品可放托盤內(nèi)，托盤插在對(duì)應(yīng)的兩個(gè)卡槽219中且可卡槽219中穿過(guò)，第一卡板213豎直固定在箱體的底板上，第二卡板214位置可調(diào)整地設(shè)置，調(diào)整第二卡板214與第一卡板213之間的距離，上料箱21可適配多種待處理產(chǎn)品的寬度。

實(shí)施例中，上料箱21的箱體內(nèi)設(shè)有垂直箱底的第一固定架215，第一卡板213豎直固定在第一固定架215上；上料箱21的箱體內(nèi)設(shè)有可供第二卡板214相對(duì)第一卡板213移動(dòng)的物料架212，物料架212包括垂直箱體側(cè)壁固定在上料箱21底板上的兩根下帶齒滑道2121，每根下帶齒滑道2121的上方對(duì)應(yīng)設(shè)有一端固定在第一卡板213上的上帶齒滑道2125，每對(duì)對(duì)應(yīng)的上下帶齒滑道之間設(shè)有一根豎直的支撐桿2123，支撐桿2123的上下兩端位置可調(diào)整的對(duì)應(yīng)連接在上、下帶齒滑道上，第二卡板214固定在物料架212上。

實(shí)施例中，每根支撐桿2123的上下兩端分別設(shè)有可在對(duì)應(yīng)的帶齒滑道上反復(fù)解鎖、鎖合的上卡件2124、下卡件2122，上、下卡件解鎖后可沿帶齒滑道水平移動(dòng)。上、下卡件的頂面及底面具有水平面，上料箱21的底面上適配每一根下帶齒滑道2121設(shè)有與帶齒滑道2121平行的下通槽216，上料箱21的頂面上適配每一根上帶齒滑道2125設(shè)有與上通槽217，上、下卡件通過(guò)可在對(duì)應(yīng)的上下通槽內(nèi)活動(dòng)的螺栓位置可調(diào)整地連接在上、下帶齒滑道上。第二卡板214豎直固定在下卡件2122的頂面與上卡件2124的底面之間，隨上下卡件在帶齒滑道上同步運(yùn)動(dòng)。根據(jù)不同待處理產(chǎn)品的尺寸，解鎖上卡件2124、下卡件2122，調(diào)整上下卡件到對(duì)應(yīng)合適的位置，使上料系統(tǒng)可適用于多規(guī)格的待處理產(chǎn)品進(jìn)行上料。為保證物料架212的穩(wěn)固性，兩根支撐桿2123之間設(shè)有料架穩(wěn)固桿2126。

優(yōu)選地，電機(jī)固定架2321的下方連接有拉桿固定座2326，拉桿固定座2326上開(kāi)有兩個(gè)與直齒條導(dǎo)軌2323平行的拉桿孔，兩根拉桿2327活動(dòng)地穿過(guò)對(duì)應(yīng)拉桿孔，拉桿2327的一端固定在拉片固定板2324上，另一端固定在導(dǎo)軌固定板2328上，確保直齒條導(dǎo)軌2323前后運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中保持直線運(yùn)動(dòng)。