Desarrollo de una máquina de limpieza automática para laboratorios de fabricación de lentes.

Durante su fabricación en laboratorios, la mayoría de las lentes rígidas se limpian manualmente. En muchos casos se utilizan pequeñas cubas de limpieza por ultrasonidos manuales. Este trabajo repetitivo y monótono no puede asegurar una máxima calidad de limpieza ni el cumplimiento de unos tiempos de producción establecidos. 

El uso adecuado de la tecnología de limpieza ultrasónica en conjunto con la automatización del procedimiento de limpieza debería generar un aumento notable de la calidad y la productividad.

Principio de propagación del ultrasonido.

Los emisores ultrasónicos están formados por transductores que transforman la energía eléctrica en energía mecánica al producir ondas de alta frecuencia (ondas ultrasónicas). Estas ondas se transmiten al fluido contenido en el tanque de limpieza.

Cuando la presión cae, se genera una gran cantidad de burbujas de aire dentro del fluido.

Las burbujas crecen hasta llegar a un tamaño que va de 1 a 15 micras, dependiendo de la frecuencia ultrasónica.

Cuando la presión aumenta, las burbujas se comprimen, y su temperatura interna aumenta hasta que implosionan. Al realizarse la implosión se produce un efecto de microcepillado a nivel molecular que retira cualquier suciedad, ceras de fabricación, etc. de la superficie de las lentes.  

Durante esta implosión, la temperatura puede alcanzar los 4700ºC y una presión de 1000 bar. El chorro de gas puede alcanzar una velocidad de

400 km / h.

Esto explica el aumento gradual de la temperatura en un tanque ultrasónico.

La frecuencia

La frecuencia juega un papel importante: a baja frecuencia ultrasónica (20-30 KHz) se producen burbujas más grandes (~ 12 micras) con alta potencia durante su implosión. Este rango de frecuencia es adecuado para eliminar suciedades fuertes. 

Sectores de aplicación: limpieza y descarbonización de componentes mecánicos y moldes de inyección, entre otros.

A una frecuencia más alta (40-60 KHz), el diámetro de las burbujas es más pequeño (~ 8 a 4 micras) y por tanto se produce una menor fuerza de implosión. Este rango de frecuencia es adecuado para limpiezas delicadas. Sus propiedades hacen que este rango de frecuencias sea adecuado para componentes médicos, quirúrgicos, ópticos y electrónicos, entre otros.

La importancia del detergente.

El agua pura no es adecuada para la limpieza ultrasónica. Se recomienda agregar detergente. Esto igualará la tensión superficial entre el agua y el objeto a limpiar, potenciando el efecto de microcepillado. La composición del detergente depende de la suciedad a limpiar el material del objeto a limpiar.

Temperatura

40ºC a 60ºC son temperaturas óptimas. A medida que aumenta la temperatura, la viscosidad y la densidad disminuyen y la presión en las burbujas aumenta. El control de la temperatura siempre es necesario para asegurarse de que el líquido de limpieza está en sus condiciones óptimas de trabajo, y también para asegurarse de que no llegue a temperaturas peligrosas para los elementos a limpiar. 

Enjuague

El enjuague es necesario para eliminar todo rastro de detergente. 

Hay varios sistemas, como la agitación del agua mediante y el uso de ultrasonidos, que permite una mejor eliminación del producto. En general, se utiliza agua desmineralizada para conseguir un resultado óptimo.

Círculo del Sinner

El Dr. Herbert Sinner (1900-1988) desarrolló en 1959 una teoría sobre la limpieza basada en la acción de 4 elementos: temperatura, productos químicos, acción mecánica y tiempo de limpieza. Según Sinner, para un buen resultado, una disminución en uno de los elementos debe ser compensada por uno o más de los otros. Por lo tanto, una disminución en los productos químicos debe compensarse con un aumento en la acción mecánica, en la temperatura o en el tiempo. O una combinación de estos 3 elementos.

BR-6 AMS por A&J Tecno

La limpieza automática mediante baños ultrasónicos se usa ampliamente en el campo de las lentes oftálmicas, especialmente antes de los tratamientos antirreflectantes en cámaras de vacío. La aplicación de esta técnica a las lentes de contacto rígidas permite obtener superficies perfectamente limpias antes del acondicionamiento o tratamiento con plasma de oxígeno.

Este proceso puede usarse para los siguientes pasos:

Desbloqueo de lentes pegadas con una cera soluble en agua en un soporte de plástico

Limpieza de residuos de cera

Limpieza de residuos de pasta de pulido

Limpieza después de la inspección final, antes del embalaje.

Limpieza antes del tratamiento con plasma.

Operaciones básicas

Son posibles 3 operaciones:

• Limpieza ultrasónica con detergente a temperatura controlada.
• Enjuague ultrasónico con agua desmineralizada.
• Secado al aire

Métodos

La limpieza se lleva a cabo utilizando 2 tanques de limpieza (etapas 1 y 3), 2 tanques de enjuague (etapas 2 y 4) y un tanque de secado (etapa 5).

El primer tanque de limpieza ultrasónica y el primer tanque de enjuague ultrasónico, junto con el secado (etapas 1, 2 y 5) se usan para operaciones de desbloqueo y limpieza antes del control final.

El segundo tanque de limpieza ultrasónica y los dos tanques de enjuague, junto con el secado (etapas 2, 3, 4 y 5) se utilizan para la limpieza final antes del empaquetado.

Programas

Se pueden seleccionar diferentes programas.

Para cada programa, se pueden modificar los tiempos de limpieza, enjuague, así como las temperaturas mínimas y máximas de los baños ultrasónicos. El acceso a estos parámetros está protegido por contraseña. Una vez configurado el programa, este realiza el proceso de forma automática garantizando que la limpieza se realice en condiciones óptimas de temperatura y tiempo, sin intervención del operador.

Herramientas

Para sujetar y transportar las lentes, se han desarrollado herramientas especiales para una acción óptima del ultrasonido. La capacidad de estos útiles es de 8 a 16 lentes (con diámetros de 8 mm a 22 mm) que se limpian o desbloquean al mismo tiempo.

Detergente

El componente químico utilizado con la máquina para potenciar la limpieza ha sido desarrollado para limpiar material quirúrgico y cuenta con marcado CE (clase IIb). También contiene productos desinfectantes. De esta forma se simplifica la certificación del proceso en el archivo técnico.

Observaciones

Frente a unos requisitos de calidad cada vez mayores en el proceso de fabricación de lentes RPO, el control estricto de los parámetros y la automatización de los tiempos de limpieza mejoran la seguridad y el control de esta parte del proceso. El personal queda libre de la limpieza manual, repetitiva e imprecisa, y puede dedicarse a tareas más rentables. El sistema BRIO BR-6 AMS se ha diseñado específicamente para este propósito.