JP2004141778A - 部品類の洗浄装置及び洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】洗浄装置は、洗浄液の循環ライン中に組み入れられた洗浄容器内の被洗浄物を、洗浄容器内を強制流通する洗浄液により洗浄する装置において、被洗浄物の微細な貫通孔の貫通方向が前記洗浄液の液流方向と同方向又はそれに近い方向となるように保持する被洗浄物の保持手段を備え、高圧洗浄液流が貫通孔内を通過するように構成される。また、洗浄方法は、超音波洗浄と、被洗浄物の貫通孔内を高圧洗浄液流を通過させる高圧洗浄とを交互に繰り返したり、超音波洗浄と高圧洗浄とを同時に行う。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックやガラスや金属等で形成された精密部品の洗浄方法及び洗浄装置に関する。更に詳しくは、フェルールや割りスリーブ(以下、フェルール類という)をはじめとする精密加工部品の研削工程後の表面や貫通孔内部の砥粒やパーティクルやバリを洗浄液により除去するための洗浄方法及び洗浄装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光コネクターのフェルール類、エンジンのオイル噴射ノズル、注射針等の精密加工部品を製造する場合には、多数の研削工程が必要となり、各研削工程毎に研削油の脱脂洗浄、砥粒、パーティクル類の除去が必要となる。これは各研削工程で用いられる研削油や砥粒の種類が異なるため、次工程に研削油成分や砥粒を持ち込むと、例えば、異種砥粒の混在による研削加工不良や、砥粒の焼け付きによる砥粒の除去不能や、研削油の混合により脱脂洗浄が困難になる等の不具合が発生するからである。
【0003】
従来、多くのメーカーで採用されているフェルール類の洗浄方法は、専用冶具にフェルール類をセットした状態で、またはフェルール類を専用冶具から取り出して洗浄籠等にバラで入れた状態で、超音波洗浄装置やブラシ式洗浄装置や高圧シャワー洗浄装置などで洗浄するものである(例えば、特許公報1参照)。
【0004】
超音波洗浄装置では、一度に多量のフェルール類を処理できるが、被洗浄物の構造上、洗浄液が貫通孔内部まで浸透し難く、また、キャビテーション効果によって気泡が発生しやすくなり、フェルール類のテーパー部分に溜まった気泡は除去できないために超音波が伝わらず洗浄できなくなる。また、ブラシ式洗浄装置は、ワイヤーの破片がフェルール類に突き刺さることもあり、洗浄方法自体に問題がある。また、高圧シャワー方式ではある程度の洗浄性を確保できるが、生産性の問題や、洗浄液ミストの問題などがある。このように従来の洗浄装置はいずれも洗浄性や生産性等の面で満足できるものではなかった。
【0005】
また、現在、洗浄装置に一般的に使用されるアルカリ系洗浄剤は、フロンや塩素系溶剤とは異なり、オゾン層破壊等の心配がないことから部品の洗浄に広く用いられているが、洗浄性の面で劣るので、高温、高濃度で比較的長時間の洗浄されることが多く、作業者の安全性、廃液の中和処理などの作業性、安定化ジルコニア等の部品侵食など様々な問題がある
更に、微細な貫通孔を有するフェルール類にあっては、貫通孔内に砥粒や研削液やバリ等が溜まり易いうえ、孔径が小さくなるほど貫通孔内に洗浄液やすすぎ液が浸透し難くなり、洗浄が非常に困難になる。特に、表面張力の大きい水(純水)やアルカリ洗浄剤等の水系洗浄剤を用いたときには、この傾向が顕著になり、洗浄のみならず、すすぎや乾操にも長時間を要することになる。
【0006】
特開平11―47705号公報(全頁、第1図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであって、フェルール類をはじめ微細な貫通孔を有する精密部品の効率的な洗浄が可能になる部品類の洗浄装置及び洗浄方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の部品類の洗浄装置及びその洗浄方法を提供する。
【0009】
部品類の洗浄装置は、洗浄液の循環ライン中に組み入れられた洗浄容器内の被洗浄物を、前記洗浄容器内を強制流通する洗浄液により洗浄する装置において、微細な貫通孔を有する被洗浄物を該貫通孔の貫通方向が前記洗浄液の液流方向と同方向又はそれに近い方向となるように保持する保持手段を備え、被洗浄物の貫通孔内を高圧洗浄液流が通過するように構成したことを特徴とする。
【0010】
また、前記保持手段によって前記洗浄容器内を上室と下室とに仕切り、前記上室に流入する前記洗浄液は主として被洗浄物の貫通孔を通って前記下室に至るように構成するのが望ましい。
【0011】
また、前記保持手段は、被洗浄物が遊嵌される複数の保持用凹所と、該保持用凹所の底部に設けられる該保持用凹所よりも小径の流通孔とを備え、前記保持用凹所に遊嵌された前記被洗浄物の貫通孔と前記流通孔とが連通するように構成されるのが望ましい。
【0012】
また、被洗浄物を超音波により洗浄する超音波洗浄手段を備えるのが望ましい。
【0013】
そして、超音波洗浄手段を備えた装置を用いて部品類を洗浄する方法は、超音波洗浄と、被洗浄物の貫通孔内を高圧洗浄液流を通過させる高圧洗浄とを交互に繰り返したり、超音波洗浄と高圧洗浄とを同時に行うことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0015】
図1に概略的に示す全体のフロー図からも明らかなように、部品類の洗浄装置は、洗浄液1が貯えられた液タンク2と、液タンク2の液出口2aと液戻り口2bとの間で洗浄液1を循環させる循環ライン3と、循環ライン3の途中に設置されて被洗浄物が収容される洗浄容器4及び強制循環用の送液ポンプ5とを備えており、これにより洗浄容器4内において洗浄液1を縦方向に流通させて被洗浄物を洗浄する方法(以下、直通式洗浄法という)が可能になる。なお、直通式洗浄法としてはダイレクトパス洗浄装置(荒川化学工業(株)、商品名、特許第2621800号)を用いたダイレクトパス洗浄法が好適である。
【0016】
洗浄容器4の縦方向の中間部の内壁面には全周にわたって治具受け12が設けられ、該治具受け12に後述するセット冶具(保持手段)11を載せることにより、洗浄容器4は上室4aと下室4bとに区割りされるようになっている。セット治具11の外周部は全周にわたって治具受け12に接触するものであり、また、該接触部分に図外のシール部を設ければ、洗浄容器4の上室4aの洗浄液1が前記接触部分を通って下室4bに漏れ落ちるのを防止できる。また、図3のように洗浄容器4には洗浄液1の流入口4c及び流出口4dが設けられている。
【0017】
洗浄容器4の上室4aの流入口4cには排気(真空)ライン6に接続され、下室4bの流出口4dには洗浄液1を液タンク2に戻すための返送ライン10に接続されている。排気(真空)ライン6には図外の真空ポンプが設けられ、洗浄容器4の手前の循環ライン3からはバイパスライン7が分岐され、循環ライン3中には図外のフィルターが設けられ、該フィルターにより洗浄液1は全量ろ過されるようになっている。
【0018】
循環ライン3、バイパスライン7、排気(真空)ライン6及び返送ライン10にはバルブV1〜V4が設けられ、これらのバルブV1〜V4の開閉操作により循環ライン3と排気(真空)ライン6の切り替えが行われ、また、洗浄液1をバイパスライン7を用いて液タンク2に直接戻す流量調節することにより、洗浄容器4の内圧を制御して送液ポンプ5による洗浄容器4の内圧の急激な上昇を防ぐようになっている。なお、洗浄容器4は耐圧構造であり、洗浄容器4の上端は蓋8で閉塞され、該蓋8には洗浄容器4の内圧を監視するための圧力計9が装着されている。
【0019】
また、洗浄装置には、図示しないリンス液の液タンク、リンス液の循環ライン、液切り用のコンプレッサー、乾燥用のブロワー及びヒータ、送風ラインなどが備わり、循環ライン及び送風ラインは洗浄容器4に接続されている。そして、セット治具11にセットされた被洗浄物を洗浄した後は、同じ洗浄容器4内ですすぎ、液切り及び乾燥が行えるようになっている。
【0020】
図2のようにセット治具11は、板状であって、フェルール(被洗浄物の一例)Aを遊嵌するための複数の保持用凹所11aが形成され、各保持用凹所11aの下端部はテーパ状に形成され、該下端部は保持用凹所11aよりも小径の流通孔11bと連通している。また、治具本体11cの両側部には逆U字状の取っ手11cが立設されている。
【0021】
なお、後述のように洗浄液1が主としてフェルールAの貫通孔A1を通って洗浄容器4の下室4bに至るような構成のものであれば、保持用凹所11a及び流通孔11bの形状や位置等は限定されず、例えば、一つの保持用凹所11aに複数のフェルールAを遊嵌できるようにしても良い。
【0022】
そして、微細な貫通孔A1を有するフェルールAをセット治具11の保持用凹所11aに嵌め込むことによりフェルールAが立設保持されると共にフェルールAの貫通孔A1とセット治具11の流通孔11bとが連通する。セット治具11は、送液ポンプ5により送液される洗浄液1により生じる洗浄容器4の上室4aと下室4bとの差圧に耐えられるものであれば、その材質や構造は特に限定されるものではない。
【0023】
また、セット冶具11は治具受け12によって支持されるが、治具受け12との接触面積が小さく、セット冶具11の剛性が低いと、高圧の洗浄液1によってセット冶具11が破損や変形をする恐れがある。そこで、フェルールAの貫通孔A1を通過する洗浄液流を妨げないように補強材を用いてセット治具11を補強したり、冶具受け12の支持面積を大きくすることも可能である。
【0024】
セット治具11は、図3に示す操作手段20によって洗浄容器4内に収納され、洗浄後は洗浄容器4から取り出されるようになっている。操作手段20は、外側を向いた一対のフック20aと、一対のフック20aの間隔を矢印のように拡縮可能に保持するフック保持体20bと、該フック保持体20bを矢印のように昇降及び水平方向に移動させる図外の移動手段とを備えている。この操作手段20を用いれば、フック20aの間隔を拡げてセット治具11の取っ手11dを引っ掛け、この状態でフック保持体20bを降下させることにより、セット治具11を洗浄容器4の治具受け12に載置することができる。また、洗浄が完了すれば、間隔が狭まった一対のフック20aを、蓋8が開いた洗浄容器4内に降下させ、次にフック20aの間隔を拡げてセット治具11の取っ手11dを引っ掛けた状態でフック20aを上昇させる。これにより、セット治具11を洗浄容器4から取り出すことができる。
【0025】
次に、フェルールAの貫通孔A1の洗浄方法について説明する。セット冶具11の保持用凹所11aにフェルールAを嵌め込み、該セット治具11を洗浄容器4の治具受け12に載置し、洗浄容器4の蓋8を閉じる。次に、バルブV3を開き、他のバルブV1,V2,V4を閉じ、真空ポンプを作動させて洗浄容器4内を減圧する。次に、バルブV3を閉じ、バルブV4のみを開いて洗浄液1を引き上げた後、バルブV1,V2を開いて送液ポンプ5を作動させる。そして、送液ポンプ5が定常運転状態になってのちにバルブV2を徐々に閉め、圧力計8が所定圧力を示した時点でバルブV2の閉め動作を停止して該状態を保持する。なお、洗浄容器4内の圧力調整は、インバータを用いて送液ポンプ5のモータの回転数を制御することによっても行うことができる。
【0026】
これにより、洗浄液1は循環ライン3内を強制循環し、洗浄容器4では洗浄液1は上室4aからフェルールAの貫通孔A1及びセット治具11の流通孔11bを通過して下室4bに至る。このとき、洗浄液1は、セット冶具11及び洗浄容器4の治具受け12の間や、フェルールA及びセット治具11の保持用凹所11aの間をほとんど通過することがない。
【0027】
このように洗浄液1は主としてフェルールAの微細な貫通孔A1を通過して洗浄容器4の下室4bに至るので、洗浄液1は貫通孔A1内を高圧洗浄液流となって通過して貫通孔A1の孔壁に付着した油分や砥粒等の異物を押し流すことができる。
【0028】
所定時間が経過してフェルールAの貫通孔A1が洗浄された後は、バイパスバルブV2を開き、洗浄容器4の内圧が低下した後に送液ポンプ5を停止する。
【0029】
また、図3のように洗浄容器4には超音波を発振させる超音波振動子21が設され、直通式洗浄法と超音波洗浄法とを併用できるようになっている。超音波振動子21は、一般に洗浄容器4の側壁や底部に設けられ、超音波振動子21には超音波発振器が接続されている。超音波振動子21としては、磁歪型振動子、電歪型振動子のような公知のものを採用できる。超音波洗浄は、バルブV3,V4を閉じ、バルブV1,V2を開き、送液ポンプ5を作動させて洗浄容器4内に洗浄液1を充満させた状態で行われ、超音波洗浄の時期は洗浄液1を強制循環させる前後である。
【0030】
このように同一の洗浄容器4を用いた直通式洗浄法及び超音波洗浄法を併用し、両洗浄法を交互に繰り返して実施すれば、洗浄効率が向上し、短時間で洗浄度の高い洗浄を行うことができる。特に、貫通孔A1の孔壁に微粒子等の異物が付着している被洗浄物には有効である。例えば、貫通孔A1の孔壁に刺さっている砥粒を洗浄する場合には、超音波によって砥粒を孔壁から引き離した後に、貫通孔A1内に漂う該砥粒を高圧洗浄液流によって洗い流す。これにより、短時間洗浄が可能になり、また、超音波洗浄専用のスペースを確保する必要がなくなる。なお、両洗浄法を同時に実施する場合には、高圧洗浄液流と超音波とで同時に貫通孔A1を洗浄することになるので、高圧洗浄液によっても超音波による洗浄能力が低下しない超音波洗浄手段を採用する。
【0031】
図4〜図6は、バスケット13,13A,13Bを用いてセット治具11を洗浄容器4に収容する実施形態を示している。
【0032】
図4に示すバスケット13は板状に形成され、バスケット13の上面側にはセット治具11が嵌め込まれる凹部13aが設けられ、該凹部13aの底面部にはセット治具11の流通孔11bに対応する通液孔13bが設けられ、凹部13aにセット治具11をはめ込んだときには各通液孔13bとセット治具11の各流通孔11bとが連通する。また、バスケット13の両側部には逆U字状の取っ手13cが立設されている。なお、取っ手13c付きのバスケット13,13A,13Bを使用する場合には、セット治具11に取っ手11dを設けなくても良い。
【0033】
図5に示すバスケット13Aは有底筒状に形成され、バスケット13Aの底部には通液孔13bが設けられ、胴部13dには通液孔が設けられておらず、バスケット13Aの上端に形成された外鍔13eには取っ手13cが立設されている。そして、セット治具11が収められたバスケット13Aを洗浄容器4内にセットするときには、その外鍔13eを洗浄容器4の治具受け12に載置する。
【0034】
図6に示すバスケット13Bは、被洗浄物の処理量を増やすために、セット冶具11を多段式に収容できるように構成され、筒状本体13dの一側面には開口部13eが設けられ、該開口部13eの両側にはガイド溝13fが形成され、開口部13eを開閉する蓋体13iの両縁部がガイド溝13fに摺動自在にはめ込まれ、本体13dの両側板には上下に適宜間隔で複数の治具受け13gが設けられ、本体13dの上端には外鍔13hが形成され、該外鍔13hには取っ手13cが取り付けられている。そして、横蓋13fを引き上げ、セット治具11を開口部13eから挿入して各治具受け13gに載置した後、蓋体13iで開口部13eを閉塞し、バスケット13Bの外鍔13hを洗浄容器4の治具受け12に引っ掛けることにより、バスケット13Bを洗浄容器4内にセットする。
【0035】
また、バスケット13,13A,13B及びセット冶具11の接触部分、バスケット13,13A,13B及び洗浄容器4の接触部分に、図外のシール部を設けることにより、該接触部分から洗浄液1の漏れを防止しても良い。なお、セット冶具11の大きさや形状に適応できれば、バスケット13,13A,13Bの大きさや形状は特に限定されない。
【0036】
図7は、直通式洗浄専用の洗浄容器4と超音波洗浄専用の洗浄容器41とを交互に配設し、これらの洗浄容器4,41を用いて同時に複数のセット治具11を制御して直通式洗浄と超音波洗浄とを交互に行う装置を示している。また、該装置には液切り用のコンプレッサー(図示省略)及び乾燥容器42が備わり、該乾燥容器42にはヒーター42a及びブロワー42bによって温風が供給される。洗浄容器4には超音波振動子21はなく、洗浄容器4内に収められたセット治具11のフェルールAは、循環する洗浄液1の高圧洗浄液流によってその貫通孔が洗浄される。また、洗浄容器41は図外の真空ポンプによる減圧によって洗浄液1を吸い上げる。
【0037】
図8のように洗浄容器41の内の中間部分には治具受け41cが設けられ、治具受け41cに載置されるセット治具11によって洗浄容器41は上室41bと下室41bとに分けられ、洗浄容器41の下部には超音波振動子21が設けられている。また、洗浄容器41の上室41bには流出口41dが開口し、下室41cの底部には流入口41eが開口し、洗浄容器41の上端は蓋41fで閉塞されている。
【0038】
図9は、図7に示す装置を用いた洗浄工程を示している。なお、この洗浄工程では、連設された複数の操作手段20を用いてセット治具11をタクト式に搬送する。
【0039】
そして、複数のセット治具11のそれぞれに被洗浄物をセットした後、これら複数のセット治具11を洗浄容器4,41に入れて被洗浄物を洗浄した後、矢印のように隣の洗浄容器4,41に次々と移し替えて直通式洗浄と超音波洗浄とを交互に行い、最後に乾燥容器42に移し替えて被洗浄物を乾燥する。なお、被洗浄物の貫通孔に付着した洗浄液ついては、次工程の直通式洗浄の前に液切りを行って該次工程での洗浄効率を高めるようにする。
【0040】
なお、超音波洗浄専用の洗浄容器41として、図10のように上部及び下部に超音波振動子21を設けたものや、図11のように左右両側部に超音波振動子21を設けたものを用いても良い。
【0041】
以上の洗浄装置及び洗浄方法に使用される洗浄液1としては、純水や工業用水の他に、炭化水素系溶剤、グリコールエーテル系化合物若しくはアルコール系化合物の洗浄剤、又はこれらと各種界面活性剤及び水等との混合物からなる洗浄剤や、前記混合物からなるエマルジョン系洗浄剤、その他カチオン性、アニオン性、ノニオン性の洗浄剤など各種洗浄剤を使用できる。かかる洗浄剤の洗浄力を高める目的で適宜にヒーターを用いて暖めて使用しても良い。
【0042】
この洗浄工程で使用される洗浄剤は、洗浄物の材質により異なるが、セラミック製フェルールAには、実際に使用する液のpHが8〜14のアルカリ系洗浄剤が好ましい。
【0043】
また、すすぎ液は、純水を使用するのが好ましいが、要求される製品の清浄度によりイオン交換水や市水を用いても良い。また、乾燥効率を上げるため、すすぎ工程後にアルコール類や揮発性の高い溶剤成分などを含む水切り剤を使用しても良い。
【0044】
なお、被洗浄物はフェルールAに限られるものではない。
【0045】
【実施例】
セット冶具1は、縦寸法×横寸法×厚み寸法が80mm×80mm×5mm、フェルール(外径が2.5mm、貫通孔の内径が0.125mm、長さが10mm)を100個搭載可能である。
【0046】
図1に示す装置を用い、研削工程が終了した100個のフェルールがセットされたセット治具11を洗浄容器4の治具受けに載置し、洗浄剤として荒川化学工業(株)製パインアルファST−880の3%水溶液を用い、すすぎ水として純水を用いて、表1に記載の通りに洗浄実験を行った。なお、洗浄容器4には超音波振動子21が設けられている。洗浄液1は主としてフェルールの微細な貫通孔A1を通過して下室4bに流入するので、洗浄容器4の上室の内圧が5kg/cm2に達する高圧ダイレクトパスとなった。
【0047】
比較例は、次の洗浄装置により、表1に記載の通りに洗浄実験を行った。比較例の洗浄装置は、図12のように底部に多数の通液孔100が設けれたバスケット101を備え、該バスケット101を洗浄容器102内の受け部103に載置して洗浄容器102が上室104と下室105とに分けられるようになっている。そして、100個のフェルールをセット治具11を用いることなくバケット101内の直に投入し、実施例と同様に、循環ライン中の送液ポンプを作動させてダイレクトパス洗浄を行った。このとき、洗浄容器の上室の内圧は上昇しなかった。
【0048】
実験の結果は表1に示す通り、比較例では合格率が50%以下にとどまったが、実施例1では83%に達してかなりの洗浄効果が得られ、また、実施例2のように超音波洗浄の後にダイレクトパス洗浄を行ったり、実施例3のようにまず超音波洗浄を行い、且つダイレクトパス洗浄と超音波洗浄とを交互に行うことにより、合格率が更に向上した。この結果、実施例1から3は、フェルールAの微細な貫通孔A1の洗浄に適することが判明した。
【0049】
【表1】
【0050】
【発明の効果】
本発明の部品類の洗浄装置及び洗浄方法によれば、高圧の洗浄液が被洗浄物の貫通孔を集中的に流れ込み、洗浄効果を高めることができるので、洗浄が困難な微細な貫通孔を有する光コネクターのフェルール類等の精密部品の洗浄効果を高め、短時間での洗浄が可能になる。また、従来、高圧シャワー洗浄により被洗浄物を1個づつ狙い打ちして洗浄するのに較べ、例えば数百個単位での洗浄が可能になり、量産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る洗浄装置を示す概略図である。
【図2】(a)は同装置のセット治具の平面図、(b)は同セット治具の断面図、(c)は同セット治具の拡大断面図である。
【図3】同装置の洗浄容器を示す断面図である。
【図4】同装置の洗浄容器を示す断面図である。
【図5】同装置の洗浄容器を示す断面図である。
【図6】同装置のセット治具のバスケットを示す斜視図である。
【図7】本発明の他の実施形態に係る洗浄装置を示す概略図である。
【図8】同装置の洗浄容器を示す断面図である。
【図9】同装置の洗浄工程を示す図である。
【図10】同装置の洗浄容器を示す断面図である。
【図11】同装置の洗浄容器を示す断面図である。
【図12】比較例に係る洗浄装置を示す概略図である。
【符号の説明】
A フェルール類(部品類)
A1 フェルール類の貫通孔
1 洗浄液
2 液タンク
4 洗浄容器
11 セット治具(保持手段)
Claims (6)
- 洗浄液の循環ライン中に組み入れられた洗浄容器内の被洗浄物を、前記洗浄容器内を強制流通する洗浄液により洗浄する装置において、
微細な貫通孔を有する被洗浄物を該貫通孔の貫通方向が前記洗浄液の液流方向と同方向又はそれに近い方向となるように保持する保持手段を備え、
被洗浄物の貫通孔内を高圧洗浄液流が通過するように構成したことを特徴とする部品類の洗浄装置。 - 前記保持手段によって前記洗浄容器内を上室と下室とに仕切り、前記上室に流入する前記洗浄液は主として被洗浄物の貫通孔を通って前記下室に至るように構成したことを特徴とする請求項1に記載の部品類の洗浄装置。
- 前記保持手段は、被洗浄物が遊嵌される複数の保持用凹所と、該保持用凹所の底部に設けられる該保持用凹所よりも小径の流通孔とを備え、前記保持用凹所に遊嵌された前記被洗浄物の貫通孔と前記流通孔とが連通するように構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の部品類の洗浄装置。
- 被洗浄物を超音波により洗浄する超音波洗浄手段を備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の部品類の洗浄装置。
- 請求項4に記載の洗浄装置により、超音波洗浄と、被洗浄物の貫通孔内を高圧洗浄液流を通過させる高圧洗浄とを交互に繰り返すことを特徴とする部品類の洗浄方法。
- 請求項4に記載の洗浄装置により、超音波洗浄と、被洗浄物の貫通孔内を高圧洗浄液流を通過させる高圧洗浄とを同時に行うことを特徴とする部品類の洗浄方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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