JP2004008905A - Ultrasonic cleaning apparatus - Google Patents

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JP2004008905A
JP2004008905A JP2002164846A JP2002164846A JP2004008905A JP 2004008905 A JP2004008905 A JP 2004008905A JP 2002164846 A JP2002164846 A JP 2002164846A JP 2002164846 A JP2002164846 A JP 2002164846A JP 2004008905 A JP2004008905 A JP 2004008905A
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JP2002164846A
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Japanese (ja)
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Kazuhide Koike
小池 一秀
Masaki Nakamura
中村 優樹
Shiro Sato
佐藤 史朗
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Nidec Sankyo Corp
Original Assignee
Nidec Sankyo Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic cleaning apparatus in which the soil on a material to be cleaned is effectively removed. <P>SOLUTION: The material 8 to be cleaned is rotated by moving a cleaning arm 13 on which the material 8 is placed in a cleaning vessel 1 (2-4) to change the location in the cleaning vessel 1. The material 8 is further rotated by changing the frequency of ultrasonic wave. in such a case, it is preferable to control the rotating direction and rotating speed of the material 8 by changing the depth of the material 8 in the cleaning vessel 1 (2-4) and the frequency of the ultrasonic wave. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波洗浄装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、洗浄槽内の被洗浄物に超音波を照射して汚れを除去する超音波洗浄装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
機械部品等のワーク(被洗浄物)を加工、組立等する過程で自動洗浄するための装置として、例えば洗浄槽と乾燥槽とが周状に配置されたいわゆるロータリー式の洗浄装置など、アームで保持したワークを洗浄槽から乾燥槽へと移動させて洗浄・乾燥を行うようにした洗浄装置が利用されている。
【0003】
また、このような洗浄装置において、洗浄槽内のワークに超音波を照射して汚れを除去するようにした超音波洗浄装置が利用されている。ここで行われる超音波洗浄は、超音波が液体中を疎密波として伝わると液体が膨張と圧縮を繰り返しキャビテーションと界面攪拌現象を発生させるので、このときの機械的攪拌現象を利用して汚れを除去するというものである。この場合、超音波によって液中に生じる強い加速度とキャビテーションに伴う局所的な衝撃圧とによって、単なる撹拝では落ちにくい汚れを速やかに除去することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自動洗浄装置として利用されている超音波洗浄装置は、洗浄作業をバッチ処理で行っているため、各ワークに対する超音波のかかり方(超音波の作用の仕方)が一様とならず、汚れを効果的に除去できない場合がある。
【0005】
そこで、本発明は、被洗浄物の汚れを効果的に除去することができる超音波洗浄装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため本件発明者は種々検討した。超音波洗浄装置で利用される超音波は一般に可聴周波数より高いおよそ10kHz以上の弾性波であり、周波数の高いほど指向性が鋭い。また気中での減衰は大きいが水中ではよく伝達される性質を有し、さらには、周波数が高くて音波長が短い、強いエネルギーが扱えるなどといった特徴がある。また、波長が短いことは音波をビーム状にしたり狭い部分に集中させたり短いパルスをつくったりすることが容易であることも意味している。本件発明者はこれら超音波の特徴に着目し種々検討と実験を重ね、その結果、ある条件下において超音波が照射された洗浄槽内の被洗浄物が液中で回転することを知見するに至った。
【0007】
本願発明はかかる知見に基づくものであり、請求項1記載の発明は、洗浄槽内の被洗浄物に超音波を照射して汚れを除去する超音波洗浄装置において、被洗浄物を載置した洗浄用アームを洗浄槽内で移動させ洗浄槽内での位置を変化させることにより被洗浄物を回転させることを特徴とするものである。
【0008】
また請求項2記載の発明は、洗浄槽内の被洗浄物に超音波を照射して汚れを除去する超音波洗浄装置において、被洗浄物を載置した洗浄用アームを洗浄槽内に移動させ、超音波の周波数を変化することにより被洗浄物を回転させることを特徴とするものである。
【0009】
さらに請求項3記載の発明は、洗浄槽内の被洗浄物に超音波を照射して汚れを除去する超音波洗浄装置において、洗浄槽内における被洗浄物の深さ及び超音波周波数を変化させることで被洗浄物の回転方向と回転速度とを制御することを特徴とするものである。
【0010】
洗浄槽に照射された超音波は、被洗浄物に直接照射されるほか槽の内壁で反射してから照射されるものもあるなど槽内における分布が必ずしも一様になるものではないことから、洗浄槽内に一定レベルで超音波を照射し続けている場合でも、洗浄槽内における被洗浄物の位置を変化させることにより、下からあるいは周りから照射される超音波の割合が変化するなど照射の態様が変化する。そこで、被洗浄物を槽内で移動させることにより被洗浄物に照射される超音波の偏りを無くし、複合的な超音波の形によって細部あるいは洗浄用アームとの接触域などの汚れを効果的に除去することが可能となる。
【0011】
また、このように被洗浄物を槽内で移動させ超音波の当たり具合を変化させることにより、あるいは被洗浄物に照射される超音波の周波数を適宜変化させることにより、この被洗浄物を洗浄液中で回転させることができる。この場合、被洗浄物に対する洗浄液の相対流速が増し、細部や洗浄用アームとの接触域に洗浄液が流れ込むようになるなどの作用により洗浄効果が促進し、汚れが効果的に除去される。
【0012】
さらには、このように槽内で被洗浄物を回転させる場合、被洗浄物の深さ及び超音波周波数を変化させることで被洗浄物の回転方向と回転速度とを制御することができ、これにより洗浄効果をさらに促進させることが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【0014】
図1〜図5に、本発明の一実施形態を示す。本発明にかかる超音波洗浄装置48は、洗浄槽内において被洗浄物たる機械部品等(以下「ワーク」という)8に超音波を照射して汚れを除去する装置であり、洗浄・乾燥作業を行う洗浄装置10においてワーク8の汚れを除去する洗浄作業を請け負う装置として用いられる。
【0015】
本実施形態における洗浄装置10は、ワーク8を搬入する搬入装置11と、ワーク8を洗浄する洗浄槽1〜4と、洗浄後にワーク8を乾燥させる乾燥槽5〜7と、ワーク8を乾燥槽7から取り出し搬出する搬出装置12と、搬入装置11により搬入されたワーク8を保持して洗浄槽1〜4及び乾燥槽5〜6内に移動させる洗浄用アーム13とを備えてなる装置であり、ワーク8を個別に洗浄できるように構成されている(図1参照)。また本実施形態では搬入装置11と搬出装置12との間に仕切り部材14を設置し、これにより仕切られた搬出側のエリア(本明細書ではこのエリアを「クリーンエリア」といい、図1中において符号CAで示す)内のクリーン度を維持するようにしている。クリーンエリアでない側のエリア(一般環境エリア)は符号GAで示している。
【0016】
また本実施形態の洗浄装置10は、6個の槽が図1に示すように周状に等間隔配置されたロータリー式洗浄槽9を備えた装置で、その中心に配置された洗浄用アーム13がワーク8を保持して各槽1〜6へ順に搬送するように設けられている。6個の槽をいかなる槽とするかはワーク8の種別や洗浄剤として有機溶媒を用いるかどうか等により変わってくるが、例えば本実施形態の場合は1番目の槽を洗浄槽(以下「洗浄槽1」とする)、2番目から4番目までの槽をすすぎを行う洗浄槽(以下「洗浄槽2」「洗浄槽3」「洗浄槽4」とする)、5番目と6番目の槽を水切りを行うエアー乾燥槽(以下「乾燥槽5」「乾燥槽6」とする)としている。また、ロータリー式洗浄槽9の近傍に最終乾燥槽としての真空乾燥槽7を設けている。
【0017】
洗浄槽1は例えば超音波を利用して洗浄を行う槽であり、槽内の水及び水系洗浄剤に浸されたワーク8の付着した汚れを取り除く。水及び水系洗浄剤の代わりとして、準水系洗浄剤、非水系洗浄剤などが洗浄剤として用いられる場合もある。洗浄槽2は洗浄槽1で洗浄されたワーク8を超音波を利用して粗すすぎする槽である。本実施形態の場合、図示するようにこれら2つの洗浄槽1,2と他の槽3〜6の間を通過するように仕切り部材14を設け、洗浄槽1,2と他の槽3〜6とを仕切っている。また洗浄槽3は超音波で2次すすぎを行う槽、洗浄槽4は超音波で3次すすぎ(最終の仕上げすすぎ)を行う槽である。乾燥槽5,6はすすぎ後のワーク8に対しエアーを吹き付けて乾燥させる槽である。さらに真空乾燥槽7は、槽内を真空引きしてワーク8の最終乾燥を行う槽である。
【0018】
搬入装置11はロータリー式洗浄槽9の手前まで搬送されたワーク8を洗浄用アーム13に受け渡す装置で、例えば旋回可能かつ直線移動可能なアームでワーク8を保持し移動させるワーク搬入ロボットによって構成されている。本実施形態では、ワーク8をワーク搬送パレット15によってワーク搬入口16から一般環境エリア内に運び込み、搬入装置11でこのワーク8を洗浄槽1側に移動させるようにしている。本明細書では詳しくは説明しないが、ワーク搬送パレット15は搬送レール16上を自走しワーク8を搬送する台車であり、ワーク搬入口17から一般環境エリア内に入る。
【0019】
搬出装置12は、乾燥を終えたワーク8を受け取り搬出側のワーク搬送パレット15に載せる装置であり、例えば搬入装置11と同様、旋回可能かつ直線移動可能なアームでワーク8を保持し移動させるワーク搬入ロボットからなる。また、ワーク搬送パレット15は搬入側の装置と同様、搬送レール16上を自走しワーク8を搬送する台車からなり、ワーク搬出口18を通過して洗浄装置10の外部にワーク8を運び出す。本実施形態では、この搬出装置12によって乾燥槽6からワーク8を受け取り、真空乾燥槽7に出し入れして最終乾燥させた後に当該ワーク8をワーク搬送パレット15に載せるようにしている。
【0020】
洗浄用アーム13は搬入されたワーク8を個別に保持して洗浄槽1〜4及び乾燥槽5〜6内を順次移動させるためのアームで、本実施形態の場合は図2に示すようにクランク形状の6本の洗浄用アーム13がアーム支持軸19に周状に等間隔配置されている。アーム支持軸19は槽1〜6の中心位置で回転可能かつ昇降可能な軸で、6本の洗浄用アーム13を各槽1〜6内で同時に上げ下げし、回転して次槽に移動させる。各洗浄用アーム13の先端部は、例えばワーク8を直接載せて移動させることができるような形状であってもよいが本実施形態ではワーク8の底面を支えるためのワーク保持治具(図示省略)が取り付けられる二股形状の支持片27としている。また、各洗浄用アーム13は個別にアーム支持軸19に取り付けられる構造であっても構わないが、本実施形態では各洗浄用アーム13を2本1組のユニットとし、取付ねじ31によってアーム支持軸19に着脱可能に取り付けるようにしている(図2参照)。この場合、例えば多品種少量生産に係る製品のワーク8を洗浄する場合にユニットを適宜交換し、あるいは取り外す等の対応が可能である。各ユニットはアーム支持軸19上の位置決めピン32によって位置決めされている。
【0021】
また、超音波洗浄が行われる洗浄槽(例えば本実施形態の場合は洗浄槽1〜4のすべてが該当するが図3では洗浄槽1についてのみ図示する)1は、ワーク8に超音波を照射して汚れを除去する超音波洗浄装置48を備えている。この超音波洗浄装置48は図3に示すように洗浄槽1の底面に超音波振動子49を備えたもので、槽内のワーク8に向けて超音波を照射するように設けられている。例えば本実施形態の超音波振動子49は、ボルト締め若しくは接着等により洗浄槽1の底面に固定された圧電素子によって構成されている。圧電素子としては例えばBLT(ボルト締めランジュバン)からなる振動子(ボルト締めランジュバン型振動子)が用いられる。ボルト締めランジュバン型振動子は例えば孔の空いた圧電セラミックスを2枚、金属ブロックで挟み、ボルトやナットなどで締め付けたものなどである。この超音波振動子49は超音波発振器50により駆動されて洗浄槽1に超音波によるキャビテーションを発生させる(図3参照)。
【0022】
超音波洗浄が行われる洗浄槽1は一般的にはステンレス材により形成され、大型であれば溶接により作製され、小型であればへら絞り加工(スピニング加工)等により作製される。さらに本実施形態の洗浄槽1は、洗浄槽表面からの汚染(金属粉、イオン)を最小限にするため電解研磨により処理されている。他の洗浄槽2〜4についても同様である。
【0023】
超音波洗浄装置48における超音波は、周波数が低いほど強力な汚れ洗浄に適し、周波数が高いほど精密な汚れに適している。周波数の範囲は例えば20〜100kHz程度とされる。本実施形態の超音波洗浄装置48においては、洗浄槽1〜3のそれぞれについては40kHzの超音波を使用し、洗浄槽4については100kHzの超音波を使用している(図4、図5参照)。ただしここで示した数値は一例に過ぎずワーク8の種別等に応じて適宜変更できることはいうまでもない。
【0024】
また、本実施形態における洗浄用アーム13の保持具部分は、例えば円筒形状のワーク8の周面に触れないように当該ワーク8と僅かながらもクリアランスを有するように形成されている(図3参照)。このように形成された洗浄用アーム13は、洗浄槽1の洗浄液内に沈めたワーク8が超音波を受けて回転するのを妨げない。さらにこの洗浄用アーム13は、保持したワーク8を洗浄槽1の内部で上げ下げしてワーク位置(深さ)Aを変えることにより(図3参照)、下からあるいは周りから照射される超音波の割合を変化させ、あるいはワーク8に超音波の腹の部分を照射するかあるいは節の部分を照射するかといったようにワーク8に当たる位置における超音波の態様を変化させるなど、照射態様を変化させることができる。以上により、本実施形態の超音波洗浄装置48によれば洗浄用アーム13を洗浄槽1内で移動させ洗浄槽1内での位置を変化させることによりワーク8を回転させることができる。しかも、適宜ワーク位置(深さ)Aを変化させることでワーク8の回転方向、速度を制御でき、例えばワーク8に対する洗浄液の相対流速をアップさせることによって洗浄効果を促進させることができる。また、このような洗浄用アーム13の動作に加え、超音波振動子49が発する超音波の周波数を変化させることによってワーク8の回転方向、速度をさらに制御することができる。つまり、超音波振動子49側で共振点を変化させることで同一槽内において複数の周波数に変化させることを可能とし、ワーク8の回転方向等を制御できるようにしている。なお、図3の符号Hは洗浄液の深さを示している。
【0025】
以上のように、超音波が照射されている槽内のワーク8はワーク位置(高さ)Aあるいは水平位置さらには照射される超音波の周波数に応じて回転方向が時計回りあるいは反時計回りに変わりその回転速度も微妙に変化するが、本実施形態の超音波洗浄装置48によれば、洗浄槽1(2〜4)内におけるワーク8の深さ及び超音波周波数を適宜変化させることでワーク8の回転方向と回転速度とを制御することができる。このため、より高い洗浄効果が得られる。なお、ワーク8に照射される超音波の周波数についていえば、周波数が高ければ高いほどワーク回転数が遅くなるが正逆転を切り換えるタイミングが速くなり、逆に周波数が低ければ低いほどワーク回転数は速くなるが正逆転切り換えタイミングは遅くなるので、この性質を利用してワーク8の回転方向および回転速度を切り換えるようにすることが望ましい。また、回転方向および回転速度はワーク8の大きさ・形によっても変化することはいうまでもない。
【0026】
なお、ロータリー式洗浄槽9を構成する各槽すなわち洗浄槽1〜4および乾燥槽5,6のそれぞれは、ロータリー式洗浄槽9に対し着脱可能な槽となっている。したがって本実施形態における各槽1〜6はそれぞれロータリー式洗浄槽9から取り外した状態で細部までクリーニングしやすい構造となっている。各槽1〜6は図示しない位置決めピンなどによってロータリー式洗浄槽9の所定位置に再現性よく位置決めされ、例えばベース板51上に固定された1槽あたり3本の取付部材52及び取付部材52にねじ込まれる3本のねじからなる取付具22によってこの所定位置で固定される(図2参照)。取付部材52は例えば各槽1〜6の取付孔を貫く鉛直の六角支柱からなる。このように各槽1〜6が着脱可能である場合、例えば乾燥槽5の代わりに別の洗浄槽を設けて洗浄内容を変更することが可能となる。あるいは、洗浄槽(または乾燥槽)のうちの一槽を取り外して空スペースとし、そこにワーク8をチャックして反転させるユニットを組み込み洗浄過程の途中でワーク8の向きを変えるようにすることもできる。
【0027】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では洗浄槽1(2〜4)内におけるワーク8の回転方向と回転速度とを制御するのみであったがこれに物理的の洗浄手段を組み合わせて複合的な洗浄を行うこともできる。例えば、特に図示しないが、槽内のワーク8の側面に軽い抵抗で接するブラシ等を設置することで槽内で回転するワーク8の側面の物理的洗浄を自動的に行うようにすることができる。
【0028】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、請求項1記載の超音波洗浄装置によると、被洗浄物を槽内で移動させて回転させ、洗浄液の相対流速が増すようにし、細部や洗浄用アームとの接触域に洗浄液が流れ込むようにするなどの作用により洗浄効果を促進させて汚れを効果的に除去することができる。
【0029】
また、請求項2記載の超音波洗浄装置によると、被洗浄物を載置した洗浄用アームを洗浄槽内に移動させ、超音波の周波数を変化することにより被洗浄物を回転させ、洗浄液の相対流速が増すようにし、細部や洗浄用アームとの接触域に洗浄液が流れ込むようにするなどの作用により洗浄効果を促進させて汚れを効果的に除去することができる。
【0030】
さらに請求項3記載の超音波洗浄装置によると、被洗浄物の回転方向と回転速度とを制御することによって洗浄効果をさらに促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す洗浄装置の概略平面図である。
【図2】洗浄用アームとアーム支持軸、およびロータリー式洗浄槽の構造の一例を示す斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態を示す超音波洗浄装置の斜視図である。
【図4】周波数100kHzの超音波のモデル図である。
【図5】周波数40kHzの超音波のモデル図である。
【符号の説明】
1〜4 洗浄槽
8 ワーク(被洗浄物)
13 洗浄用アーム
48 超音波洗浄装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic cleaning device. More specifically, the present invention relates to an improvement in an ultrasonic cleaning apparatus that irradiates an object to be cleaned in a cleaning tank with ultrasonic waves to remove dirt.
[0002]
[Prior art]
As a device for automatic cleaning in the process of processing and assembling a work (machine to be cleaned) such as a mechanical part, for example, an arm such as a so-called rotary cleaning device in which a cleaning tank and a drying tank are arranged in a circumferential shape. A cleaning apparatus is used in which a held work is moved from a cleaning tank to a drying tank to perform cleaning and drying.
[0003]
Further, in such a cleaning apparatus, an ultrasonic cleaning apparatus which irradiates a workpiece in a cleaning tank with ultrasonic waves to remove dirt is used. In the ultrasonic cleaning performed here, when ultrasonic waves propagate as compression waves in the liquid, the liquid repeatedly expands and compresses, causing cavitation and interfacial stirring phenomena. It is to remove. In this case, due to the strong acceleration generated in the liquid by the ultrasonic waves and the local impact pressure due to cavitation, dirt that is difficult to remove by simple stirring can be quickly removed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the ultrasonic cleaning device used as an automatic cleaning device performs the cleaning operation in a batch process, the manner in which ultrasonic waves are applied to each work (how ultrasonic waves act) is not uniform, In some cases, dirt cannot be effectively removed.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic cleaning apparatus capable of effectively removing dirt on an object to be cleaned.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present inventors have studied variously. The ultrasonic wave used in the ultrasonic cleaning device is generally an elastic wave of about 10 kHz or higher, which is higher than the audible frequency. The higher the frequency, the sharper the directivity. In addition, it has a characteristic that it has a large attenuation in the air but is well transmitted in water, and further has features such as a high frequency, a short sound wavelength, and a strong energy. Further, the short wavelength also means that it is easy to form a sound beam into a beam, concentrate on a narrow portion, or create a short pulse. The inventors of the present invention focused on these characteristics of ultrasonic waves and repeated various studies and experiments, and as a result, they found that the object to be cleaned in the cleaning tank irradiated with ultrasonic waves rotates under liquid under certain conditions. Reached.
[0007]
The invention of the present application is based on such knowledge, and the invention according to claim 1 mounts an object to be cleaned in an ultrasonic cleaning apparatus that irradiates ultrasonic waves to an object to be cleaned in a cleaning tank to remove dirt. The object to be cleaned is rotated by moving the cleaning arm in the cleaning tank and changing the position in the cleaning tank.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic cleaning apparatus for irradiating an ultrasonic wave to an object to be cleaned in a cleaning tank to remove dirt, wherein a cleaning arm on which the object to be cleaned is placed is moved into the cleaning tank. In addition, the object to be cleaned is rotated by changing the frequency of the ultrasonic wave.
[0009]
Further, the invention according to claim 3 is an ultrasonic cleaning apparatus for removing dirt by irradiating an ultrasonic wave to an object to be cleaned in a cleaning tank, wherein the depth and ultrasonic frequency of the object to be cleaned in the cleaning tank are changed. Thus, the rotation direction and the rotation speed of the object to be cleaned are controlled.
[0010]
Since the ultrasonic wave applied to the cleaning tank is not directly applied to the object to be cleaned, and may be irradiated after being reflected on the inner wall of the tank, the distribution in the tank is not necessarily uniform, Even when the ultrasonic wave is continuously being applied to the cleaning tank at a certain level, changing the position of the object to be cleaned in the cleaning tank changes the ratio of the ultrasonic wave irradiated from below or from the surroundings. Changes. Therefore, moving the object to be cleaned in the tank eliminates the bias of the ultrasonic wave applied to the object to be cleaned, and effectively removes dirt such as details or the contact area with the cleaning arm by a complex ultrasonic wave. Can be removed.
[0011]
In addition, by moving the object to be cleaned in the bath to change the degree of contact with the ultrasonic wave, or by appropriately changing the frequency of the ultrasonic wave applied to the object to be cleaned, the cleaning object is cleaned. Can be rotated inside. In this case, the relative flow velocity of the cleaning liquid with respect to the object to be cleaned is increased, and the cleaning effect is promoted by the effect that the cleaning liquid flows into the details and the contact area with the cleaning arm, and the dirt is effectively removed.
[0012]
Further, when the object to be cleaned is rotated in the tank as described above, the rotation direction and the rotation speed of the object to be cleaned can be controlled by changing the depth and the ultrasonic frequency of the object to be cleaned. Thereby, the cleaning effect can be further promoted.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.
[0014]
1 to 5 show one embodiment of the present invention. The ultrasonic cleaning device 48 according to the present invention is a device for irradiating ultrasonic waves to a mechanical part or the like (hereinafter referred to as “work”) 8 as an object to be cleaned in a cleaning tank to remove dirt. The cleaning device 10 is used as a device that undertakes a cleaning operation for removing dirt from the work 8.
[0015]
The cleaning device 10 according to the present embodiment includes a loading device 11 for loading the work 8, cleaning tanks 1 to 4 for cleaning the work 8, drying tanks 5 to 7 for drying the work 8 after cleaning, and a drying tank for drying the work 8. And a cleaning arm 13 for holding the work 8 carried in by the carry-in device 11 and moving the work 8 into the cleaning tanks 1-4 and the drying tanks 5-6. The work 8 can be individually washed (see FIG. 1). In the present embodiment, a partition member 14 is installed between the carry-in device 11 and the carry-out device 12, and the area on the carry-out side partitioned by this (in the present specification, this area is referred to as a "clean area"; (Indicated by reference numeral CA in FIG. 1). The area on the side other than the clean area (general environment area) is indicated by the symbol GA.
[0016]
Further, the cleaning apparatus 10 of the present embodiment is an apparatus including a rotary cleaning tank 9 in which six tanks are circumferentially arranged at equal intervals as shown in FIG. 1, and a cleaning arm 13 disposed at the center thereof. Are provided so as to hold the work 8 and transport it to the tanks 1 to 6 in order. The type of the six tanks depends on the type of the work 8 and whether or not an organic solvent is used as a cleaning agent. For example, in the case of the present embodiment, the first tank is a cleaning tank (hereinafter referred to as “cleaning tank”). Washing tanks for rinsing the second to fourth tanks (hereinafter referred to as “washing tank 2”, “washing tank 3” and “washing tank 4”), and the fifth and sixth tanks An air drying tank (hereinafter referred to as “drying tank 5” and “drying tank 6”) for draining water is used. Further, a vacuum drying tank 7 as a final drying tank is provided near the rotary cleaning tank 9.
[0017]
The cleaning tank 1 is a tank for performing cleaning using, for example, ultrasonic waves, and removes dirt attached to the work 8 immersed in water and a water-based cleaning agent in the tank. A quasi-aqueous detergent, a non-aqueous detergent, or the like may be used as a detergent instead of water and an aqueous detergent. The cleaning tank 2 is a tank for roughly rinsing the work 8 cleaned in the cleaning tank 1 using ultrasonic waves. In the case of the present embodiment, a partition member 14 is provided so as to pass between these two cleaning tanks 1 and 2 and the other tanks 3 to 6 as shown in the figure, and the cleaning tanks 1 and 2 and the other tanks 3 to 6 are provided. And partition. The cleaning tank 3 is a tank for performing secondary rinsing with ultrasonic waves, and the cleaning tank 4 is a tank for performing tertiary rinsing (final rinsing) with ultrasonic waves. The drying tanks 5 and 6 are tanks for drying the work 8 after rinsing by blowing air. Further, the vacuum drying tank 7 is a tank for performing final drying of the work 8 by evacuating the inside of the tank.
[0018]
The carry-in device 11 is a device that transfers the work 8 conveyed to just before the rotary cleaning tank 9 to the cleaning arm 13, and is configured by, for example, a work carry-in robot that holds and moves the work 8 with a pivotable and linearly movable arm. Have been. In the present embodiment, the work 8 is carried into the general environment area from the work entrance 16 by the work transfer pallet 15, and the work 8 is moved to the cleaning tank 1 side by the carry-in device 11. Although not described in detail in the present specification, the work transport pallet 15 is a carriage that travels on the transport rail 16 and transports the work 8, and enters the general environment area from the work entrance 17.
[0019]
The carry-out device 12 is a device that receives the dried work 8 and places it on the work transfer pallet 15 on the carry-out side. For example, like the carry-in device 11, a work that holds and moves the work 8 with a pivotable and linearly movable arm. It consists of a loading robot. Further, the work transport pallet 15 is composed of a carriage that travels on the transport rail 16 and transports the work 8 similarly to the apparatus on the loading side, and carries the work 8 to the outside of the cleaning device 10 through the work outlet 18. In the present embodiment, the work 8 is received from the drying tank 6 by the carrying-out device 12, taken out of the vacuum drying tank 7, and finally dried, and then placed on the work transport pallet 15.
[0020]
The cleaning arm 13 is an arm for individually holding the work 8 carried in and sequentially moving the cleaning tanks 1 to 4 and the drying tanks 5 to 6. In the case of the present embodiment, as shown in FIG. Six cleaning arms 13 having a shape are circumferentially arranged on the arm support shaft 19 at equal intervals. The arm support shaft 19 is a rotatable and vertically movable shaft at the center position of the tanks 1 to 6, and simultaneously raises and lowers the six cleaning arms 13 in each of the tanks 1 to 6, rotates and moves to the next tank. The tip of each cleaning arm 13 may have a shape that allows the work 8 to be directly placed and moved, but in the present embodiment, a work holding jig (not shown) for supporting the bottom surface of the work 8 is used. ) Is a bifurcated support piece 27 to which is attached. Further, each cleaning arm 13 may be configured to be individually attached to the arm support shaft 19, but in the present embodiment, each cleaning arm 13 is formed as a set of two units, It is configured to be detachably attached to the shaft 19 (see FIG. 2). In this case, for example, when cleaning the work 8 of a product related to high-mix low-volume production, it is possible to appropriately replace or remove the unit. Each unit is positioned by a positioning pin 32 on the arm support shaft 19.
[0021]
A cleaning tank 1 in which ultrasonic cleaning is performed (for example, in the present embodiment, all of the cleaning tanks 1 to 4 correspond, but only the cleaning tank 1 is illustrated in FIG. 3) 1 irradiates the workpiece 8 with ultrasonic waves. And an ultrasonic cleaning device 48 for removing dirt. The ultrasonic cleaning device 48 includes an ultrasonic vibrator 49 on the bottom of the cleaning tank 1 as shown in FIG. 3, and is provided so as to irradiate ultrasonic waves toward the work 8 in the tank. For example, the ultrasonic vibrator 49 of the present embodiment is configured by a piezoelectric element fixed to the bottom of the cleaning tank 1 by bolting or bonding. As the piezoelectric element, for example, a vibrator made of BLT (bolted Langevin type vibrator) is used. The bolted Langevin type vibrator is, for example, one in which two perforated piezoelectric ceramics are sandwiched between metal blocks and fastened with bolts and nuts. The ultrasonic oscillator 49 is driven by an ultrasonic oscillator 50 to generate cavitation by ultrasonic waves in the cleaning tank 1 (see FIG. 3).
[0022]
The cleaning tank 1 in which ultrasonic cleaning is performed is generally formed of a stainless steel material. If the cleaning tank 1 is large, it is manufactured by welding, and if it is small, it is manufactured by a spatula (spinning) processing. Further, the cleaning tank 1 of the present embodiment is treated by electropolishing to minimize contamination (metal powder and ions) from the cleaning tank surface. The same applies to the other cleaning tanks 2 to 4.
[0023]
Ultrasonic waves in the ultrasonic cleaning device 48 are suitable for strong dirt cleaning as the frequency is lower, and are more suitable for precise dirt as the frequency is higher. The frequency range is, for example, about 20 to 100 kHz. In the ultrasonic cleaning device 48 of the present embodiment, the ultrasonic waves of 40 kHz are used for each of the cleaning tanks 1 to 3, and the ultrasonic waves of 100 kHz are used for the cleaning tank 4 (see FIGS. 4 and 5). ). However, it is needless to say that the numerical values shown here are only examples and can be changed as appropriate according to the type of the work 8 and the like.
[0024]
Further, the holder of the cleaning arm 13 in the present embodiment is formed so as to have a slight clearance with the work 8 so as not to touch the peripheral surface of the cylindrical work 8 (see FIG. 3). ). The cleaning arm 13 thus formed does not prevent the work 8 submerged in the cleaning liquid in the cleaning tank 1 from rotating by receiving the ultrasonic waves. Further, the cleaning arm 13 raises and lowers the held work 8 inside the cleaning tank 1 to change the work position (depth) A (see FIG. 3), so that the ultrasonic wave irradiated from below or from around can be changed. Changing the irradiation mode, such as changing the ratio or changing the mode of the ultrasonic wave at the position hitting the work 8 such as irradiating the work 8 with the antinode of the ultrasonic wave or irradiating the node. Can be. As described above, according to the ultrasonic cleaning device 48 of the present embodiment, the workpiece 8 can be rotated by moving the cleaning arm 13 in the cleaning tank 1 and changing the position in the cleaning tank 1. In addition, the rotation direction and speed of the work 8 can be controlled by appropriately changing the work position (depth) A. For example, the cleaning effect can be promoted by increasing the relative flow rate of the cleaning liquid with respect to the work 8. In addition to the operation of the cleaning arm 13, the rotation direction and the speed of the work 8 can be further controlled by changing the frequency of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic vibrator 49. In other words, by changing the resonance point on the side of the ultrasonic transducer 49, it is possible to change the frequency to a plurality of frequencies in the same tank, so that the rotation direction and the like of the work 8 can be controlled. The symbol H in FIG. 3 indicates the depth of the cleaning liquid.
[0025]
As described above, the work 8 in the tank to which the ultrasonic wave is irradiated is rotated clockwise or counterclockwise according to the work position (height) A or the horizontal position, and further, the frequency of the irradiated ultrasonic wave. The rotation speed is also slightly changed, but according to the ultrasonic cleaning device 48 of the present embodiment, the depth of the work 8 and the ultrasonic frequency in the cleaning tank 1 (2 to 4) are appropriately changed to change the work. 8 can be controlled in the rotation direction and the rotation speed. For this reason, a higher cleaning effect can be obtained. With respect to the frequency of the ultrasonic wave applied to the work 8, the higher the frequency, the lower the work rotational speed, but the faster the timing of switching between forward and reverse rotation, and conversely, the lower the frequency, the lower the work rotational speed. Since the speed becomes faster, the forward / reverse switching timing becomes slower. Therefore, it is desirable to switch the rotation direction and the rotation speed of the work 8 using this property. Needless to say, the rotation direction and the rotation speed vary depending on the size and shape of the work 8.
[0026]
Each of the tanks constituting the rotary cleaning tank 9, that is, the cleaning tanks 1 to 4, and the drying tanks 5, 6 are tanks that can be attached to and detached from the rotary cleaning tank 9. Therefore, each of the tanks 1 to 6 in the present embodiment has a structure in which the tanks can be easily cleaned in detail in a state where they are detached from the rotary washing tank 9. Each of the tanks 1 to 6 is reproducibly positioned at a predetermined position of the rotary cleaning tank 9 by a positioning pin or the like (not shown). For example, three mounting members 52 and one mounting member 52 per tank fixed on the base plate 51 are provided. It is fixed at this predetermined position by a fixture 22 consisting of three screws to be screwed in (see FIG. 2). The mounting member 52 is, for example, a vertical hexagonal support penetrating through the mounting hole of each of the tanks 1 to 6. When each of the tanks 1 to 6 is detachable as described above, for example, another washing tank is provided in place of the drying tank 5, and the washing content can be changed. Alternatively, one of the cleaning tanks (or drying tanks) may be removed to make an empty space, and a unit for chucking and reversing the work 8 may be incorporated therein to change the direction of the work 8 during the cleaning process. it can.
[0027]
The above embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the present embodiment, only the rotation direction and the rotation speed of the work 8 in the cleaning tank 1 (2 to 4) are controlled, but combined cleaning with physical cleaning means may be performed. it can. For example, although not particularly shown, by installing a brush or the like in contact with the side surface of the work 8 in the tank with a light resistance, it is possible to automatically perform physical cleaning of the side surface of the work 8 rotating in the tank. .
[0028]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the ultrasonic cleaning apparatus according to the first aspect, the object to be cleaned is moved and rotated in the tank so that the relative flow rate of the cleaning liquid is increased, and the details and the cleaning arm are combined. The cleaning effect is promoted by the action of causing the cleaning liquid to flow into the contact area, and the dirt can be effectively removed.
[0029]
Further, according to the ultrasonic cleaning apparatus of the second aspect, the cleaning arm on which the object to be cleaned is placed is moved into the cleaning tank, and the frequency of the ultrasonic wave is changed to rotate the object to be cleaned, so that the cleaning liquid is removed. The cleaning effect is promoted by the action of increasing the relative flow rate and allowing the cleaning liquid to flow into the details and the contact area with the cleaning arm, thereby effectively removing the dirt.
[0030]
Further, according to the ultrasonic cleaning apparatus of the third aspect, the cleaning effect can be further promoted by controlling the rotation direction and the rotation speed of the object to be cleaned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view of a cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the structure of a cleaning arm, an arm support shaft, and a rotary cleaning tank.
FIG. 3 is a perspective view of an ultrasonic cleaning apparatus showing one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a model diagram of an ultrasonic wave having a frequency of 100 kHz.
FIG. 5 is a model diagram of an ultrasonic wave having a frequency of 40 kHz.
[Explanation of symbols]
1-4 Cleaning tank 8 Work (object to be cleaned)
13 Cleaning arm 48 Ultrasonic cleaning device

Claims (3)

洗浄槽内の被洗浄物に超音波を照射して汚れを除去する超音波洗浄装置において、前記被洗浄物を載置した洗浄用アームを前記洗浄槽内で移動させ前記洗浄槽内での位置を変化させることにより前記被洗浄物を回転させることを特徴とする超音波洗浄装置。In an ultrasonic cleaning apparatus for irradiating an ultrasonic wave to an object to be cleaned in a cleaning tank to remove dirt, a cleaning arm on which the object to be cleaned is mounted is moved in the cleaning tank, and a position in the cleaning tank is moved. An ultrasonic cleaning apparatus characterized in that the object to be cleaned is rotated by changing the distance. 洗浄槽内の被洗浄物に超音波を照射して汚れを除去する超音波洗浄装置において、前記被洗浄物を載置した洗浄用アームを前記洗浄槽内に移動させ、前記超音波の周波数を変化することにより前記被洗浄物を回転させることを特徴とする超音波洗浄装置。In an ultrasonic cleaning apparatus that removes dirt by irradiating an ultrasonic wave to an object to be cleaned in a cleaning tank, a cleaning arm on which the object to be cleaned is mounted is moved into the cleaning tank, and the frequency of the ultrasonic wave is changed. An ultrasonic cleaning apparatus characterized by rotating the object to be cleaned by changing. 洗浄槽内の被洗浄物に超音波を照射して汚れを除去する超音波洗浄装置において、前記洗浄槽内における前記被洗浄物の深さ及び超音波周波数を変化させることで前記被洗浄物の回転方向と回転速度とを制御することを特徴とする超音波洗浄装置。In an ultrasonic cleaning apparatus that irradiates an ultrasonic wave to an object to be cleaned in a cleaning tank to remove dirt, the depth and ultrasonic frequency of the object to be cleaned in the cleaning tank are changed to change the ultrasonic frequency of the object to be cleaned. An ultrasonic cleaning apparatus characterized by controlling a rotation direction and a rotation speed.
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