JP4042519B2 - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗浄装置に係り、より特別には超音波洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業分野に限らず、あらゆる産業において、物の生産等の過程において洗浄装置が使用されている。洗浄においては対象があらゆる分野に及ぶことから、洗浄対象物の特徴、洗浄の精度等の洗浄自体の特徴等に応じて、洗浄装置についても様々なタイプが存在する。中でも、水等の洗浄液を洗浄対象物に噴射して洗浄する装置は以前から使用されており、最も一般的なものの１つである。この様な流体噴射式洗浄装置において、高圧水を噴射する高圧洗浄装置は、洗浄強度の高さに特徴を有しており、金属部品や装置の精密洗浄に広く適用されている。しかし、高圧洗浄装置による洗浄は、高圧水を対象物に噴射することから、外力を作用できないもの、複雑な形状のもの、微少な穴等隠れた部分を有するもの等には一般的に適さない。更に、噴射される水等の液体が周りに飛び散るため、洗浄装置及びその周囲を収容する洗浄室が一般的に必要になることも高圧洗浄装置の適用を制限する大きな要素である。
【０００３】
図４に従来技術の高圧洗浄装置２０の実施例を示す。本実施例では、ワークとして複数の袋穴部品２１をパレット２２に載せて、洗浄が難しい袋穴部品２１の内部を洗浄ノズル２４により洗浄する。パレット２２に載せられた袋穴部品２１は洗浄槽２３に貯められた洗浄液中に収容されている。本実施例においては、洗浄液が循環するように、ポンプ２５が配管２７により洗浄槽２３に接続している。また、ポンプ２５の出口側と洗浄槽２３との間にはフィルタ２６が設けられており、洗浄により袋穴部品２１から除去された異物を捕獲する。ポンプ２５の出口配管はパレット２２内を通り各洗浄ノズル２４に接続する。図４に示されるように、洗浄ノズル２４は袋穴部品２１内に１個づつ配設されており、ポンプ２５から送られた洗浄液を高速で噴射して袋穴部品２１の内部の洗浄を行う。
【０００４】
本実施例の従来の高圧洗浄装置２０は、袋穴部品２１の内部を洗浄可能な一方で、袋穴部品２１の外側は別の洗浄ノズル等により洗浄する必要がある。また袋穴部品２１の内部を全て完全に洗浄することは難しく、洗浄し難い箇所が生じることはやむを得ない。従ってこの様な従来の装置で精密洗浄することには限界がある。また、高圧洗浄装置では、洗浄部位へノズルを挿入し高圧の水を吹き付け異物の除去洗浄を行っているが、処理時間短縮のためには多ノズル化設備の多台数化でしか対応できず、バッチ処理による小規模化はできないという問題が生じている。
【０００５】
一方、超音波洗浄装置は、近年使用され始め、今ではやはり最も広く使用されている装置の１つである。超音波洗浄は、超音波の伝搬の媒体となる液体内に洗浄対象物を収容することから、やはり液体を必要とするが、高圧洗浄とは全く相違して、使用する液体を撒き散らすようなことはなく、非常に静かな状態で稼働可能であり、従って特別な洗浄室を設ける必要もない。更に、比較的な複雑な形状のものや開口、ノズル、袋穴部品等の内部の洗浄も可能であり、精密洗浄が可能な上に、適用範囲が広いことを特徴とする。
【０００６】
更に高圧洗浄に比べ超音波洗浄は、その洗浄原理から、部品の姿勢に関係なく異物を除去できるが、袋穴部品では袋穴内の洗浄液の交換ができないと、洗浄液に溶解した汚れが再付着してしまう。そのため、部品を液外に抜き出すなどの洗浄機構と組み合わせる方式が取られている。しかし、このような機構を用いると、洗浄液から部品や揺動機構が出入りする際に、多量の空気を洗浄液中に持ち込み、超音波洗浄の効果を著しく低下させるため、十分な洗浄を行うためには長時間洗浄をするなどの問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、超音波洗浄は数多くの利点を有する洗浄方法であるが、洗浄液内への空気の混入は、超音波洗浄装置の洗浄力を低下させる問題がある。また従来、超音波洗浄に脱気水を用いることによって、洗浄力強化が得られることが知られているが、袋穴部品の様な場合には袋穴の内部液を取り出す際の液移動によって気泡が混入し脱気水の効果が得られなくなる問題があった。
【０００８】
本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、揺動式の超音波洗浄機構と脱気水供給ユニットを組み合わせ、脱気水の脱気効果を失う事無く強化超音波洗浄を実現したことを特徴とする超音波洗浄装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明のこれとは別の目的は、超音波洗浄の利便性を引き出し、袋穴部品等においても、十分な洗浄力を得られる、脱気水による強化超音波洗浄を実現するため洗浄液中の酸素濃度に着目し、従来の揺動式の超音波洗浄機構に脱気水の自動調整器機構を併設することで、最も洗浄効果が高い、酸素濃度（脱気状態）に洗浄液状態を維持することで強化超音波洗浄状態を安定化し、上記の問題点を解決することである。
更に、揺動動作による酸素濃度変化を防止するため、揺動ストロークを液中・液外と組み合わせることにより前述の問題点を解決することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の形態では、超音波洗浄装置は上述した目的を達成するために、洗浄液及び洗浄対象物（ワーク）を収容する洗浄槽と、前記洗浄槽に取り付けられて超音波を発生する超音波発振器と、前記洗浄槽内の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計測器と、前記洗浄槽に配管により接続されていて、前記洗浄槽内の洗浄液が循環して通過可能であって、洗浄液内の溶存酸素を除去可能な脱気装置と、やはり前記洗浄槽と前記脱気装置との間に配置されていて、それらと配管により接続されていて、前記洗浄槽内の洗浄液を循環させる循環ポンプと、更に前記溶存酸素濃度計測器により計測された洗浄液内の溶存酸素濃度を入力されて前記超音波洗浄装置の運転を制御する、制御装置と、洗浄対象物を揺動する揺動機構と、を具備する。前記揺動機構は上下方向に少なくとも揺動して、洗浄対象物（ワーク）の少なくとも一部分が洗浄液の液面より実質的に上に出るように揺動する。前記制御装置は、前記循環ポンプ、前記脱気装置及び前記揺動機構の内少なくとも一つを制御して洗浄液中の溶存酸素濃度を制御調整する。洗浄対象物は袋穴部品であり、洗浄対象物は、上下揺動させられることにより、洗浄対象物の穴の中の洗浄液を完全に入れ替えるように、洗浄液の液面から出る。
【００１１】
この様に構成することにより、洗浄槽内の洗浄液中の溶存酸素濃度を所定値以下に抑えて、溶存酸素による超音波洗浄効果の低下を防止する。
【００１２】
また、袋穴部品の様なワークにおいて、袋穴等の液溜まり内の洗浄液が交換可能なように、ワークを揺動可能であるので、液溜まりに液が溜まることにより洗浄除去した汚れがワークに再付着することを防止する。
【００１３】
更に、袋穴部品の様なワークにおいて、液溜まりに液が溜まることを防止する方法をより以上に具体化しており、洗浄除去した汚れがワークに再付着することをより効果的に防止する方法を提供する。
【００１４】
本発明の請求項２の形態では、上記請求項１の形態において、前記揺動機構による洗浄対象物の上下方向の揺動運動は、４回の揺動運動の繰り返しであり、前記４回の内少なくとも１回の上下方向の揺動運動において洗浄対象物は洗浄液面から上に実質的に全体が出ることを特徴とする。
本形態によれば、袋穴部品等の液溜まり内の液の溜まりを防止する方法を、より具体化して、洗浄除去した汚れのワークへの再付着をより効果的に防止する。
【００１５】
本発明の請求項３の形態では、上記請求項１又は２の形態において、前記揺動機構による洗浄対象物の上下方向の揺動運動において、洗浄対象物は前記超音波発振器の上面から約５０ｍｍまで近づくことを特徴とする。
本形態によれば、超音波発振器の洗浄を向上させる、ワークの揺動運動を具体化する。
【００１７】
また、本発明の請求項４の形態では、上記請求項１から３の形態いずれか一項において、好適には、溶存酸素濃度を２ｐｐｍに調整することを特徴とする。
本形態によれば、溶存酸素による超音波洗浄効果の低下を防止するために抑制する、洗浄槽内の洗浄液中の溶存酸素濃度値を具体化する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の超音波洗浄装置の実施の形態を詳細に説明する。図１及び図２は、本発明に係る超音波洗浄装置の第１の実施の形態を図解的に示しており、図１は本発明の装置の概略的な構成を示し、図２は図１の装置を使用する洗浄運転における洗浄対象物（ワーク）の揺動動作のサイクル示す。
【００１９】
まず図１を参照すると、本発明の一つの本実施の形態の超音波洗浄装置１が示されており、超音波洗浄装置１は、洗浄槽２を具備する。洗浄槽２は、その下面に超音波発振器３が取り付けられており、内部には洗浄液を貯めて、洗浄対象物である複数の袋穴部品のワーク１３をパレット１２に載せた形で収容する。洗浄槽２の出口側（図面の右側）には出口槽９が設けられており、洗浄槽２からオーバーフローした洗浄液が導入される。出口槽９には配管１１を介して循環ポンプ４が接続しており、循環ポンプ４の出口側にはフィルタ６が接続しており、フィルタ６の下流には脱気装置５が接続し、更に脱気装置５の出口側は洗浄槽２に接続する。従って、循環ポンプ４により吸引された洗浄液は、上記の装置を順に通って循環し、洗浄槽２に戻る。
【００２０】
図１に示されるように、洗浄槽２には溶存酸素モニタ（溶存酸素濃度計測器）７を構成するセンサ１４が設置されており、洗浄槽２内の溶存酸素濃度を計測する。溶存酸素モニタ７により計測された溶存酸素濃度計測値は制御装置１０に送られて、これにより制御装置１０は、溶存酸素濃度を例えば２ｐｐｍに調整するように、脱気装置５、循環ポンプ４等を制御する。
センサ１４は、それ以外の場所、例えば出口槽９や配管１１に設置されても良い。
【００２１】
本実施の形態において、ワーク１３はパレット１２上に複数載せられており、パレット１２は揺動機構８に吊り下げられている（図面には詳しくは示されていない）。揺動機構８は、上下方向にも揺動し、パレット１２及びワ−ク１３を上下方向に揺動する。この様な揺動動作については、超音波洗浄装置の作動の説明において詳細に説明する。
【００２２】
次に本実施の形態における洗浄動作について説明する。
図２には、ワークの揺動動作のサイクルにおいて、超音波発振器３上面からワーク１３までの距離の時間に対する変化を示している。
袋穴部品（ワーク１３）は、上下揺動によって内部の洗浄液が抜き出せるように、パレット１２上にセットし、図示していない揺動機構８に取り付け、脱気水を入れた洗浄槽２に浸漬する。揺動動作は、超音波発振器３上面５０ｍｍから２５０ｍｍを３回、５０ｍｍから３００ｍｍを１回を交互に繰り返す。液面は２５０ｍｍのため３００ｍｍのときワーク１３は液面から出る。超音波発振器３からの距離によって洗浄力が違うので、上下揺動することによって穴長手方向全体に渡って確実に汚れを乖離することができる。４回中１回の液面からの取り出しは、穴の中の洗浄液を完全に入替えることにより、一旦乖離した汚れが再付着するのを防止することができるようになる。また、揺動動作のとき、部品内の空気によって、洗浄液中の溶存酸素が増加するが、これを溶存酸素モニタ７によって検知し、脱気装置５と循環ポンプ４によって、溶存酸素濃度を例えば２ｐｐｍに成るように調整する。
【００２３】
袋穴部品の場合のワーク１３についての例を図３に示す。この例では、ワーク１３は、パレット１２のベース上に載せられており、パレット１２は蓋と、貫通穴１６を具備しており、蓋によりワーク１３を所定位置に保持する。ワーク１３は、図３に示さすように、袋穴１７と、貫通穴１８とを具備する。ワーク１３の貫通穴１８を通り、洗浄液及び空気が袋穴１７と外部との間で出入り可能になっており、一方、パレット１２の貫通穴１６からは洗浄液が出入り可能である。パレット１２の揺動運動によりワーク１３が洗浄液面から出入りすることにより、前記のワーク１３の貫通穴１８から洗浄液及び空気が出入りし、パレット１２の貫通穴１６から洗浄液が出入りすることにより、袋穴１７には上記の揺動により常に新しい洗浄が流れ込むようになっている。従って、ワーク１３から超音波洗浄により除去された汚れは、袋穴１７に留まることなく、洗浄液と共に貫通穴１６から袋穴１７外に流出して除去される。
以上述べたように、本実施の形態の構成では、超音波洗浄の本来持っている異物の乖離力を１００％引き出し、超音波洗浄の弱点である気泡の混入による、強度低下を起こすことなく常に安定した強化超音波洗浄システムを提供することが出来る。
本実施の形態では、袋穴部品の例で説明をしたが、これ以外の形状でも同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００２４】
次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の一つの実施の形態の超音波洗浄装置により以下の効果が期待できる。
・ 洗浄槽内の洗浄液中の溶存酸素濃度を所定値以下に抑えて、溶存酸素による超音波洗浄効果の低下を防止する。
・ 袋穴部品の様なワークにおいて、袋穴等の液溜まり内の洗浄液が交換可能なように、ワークを揺動可能であるので、液溜まりに液が溜まることにより洗浄除去した汚れがワークに再付着することを防止する。
【００２５】
図３において、袋穴部品のワーク１３とそのためのパレット１２が示されるが、これらのものは、これとは別の形態のものであっても良い。
上記の実施の形態における超音波洗浄装置の具備する洗浄槽２、超音波発振器３、循環ポンプ４、脱気装置５、フィルタ６、溶存酸素モニタ７、揺動機構８は、当業者に既知の種々の装置が使用されても良い。
制御装置１０は、上記の実施の形態において記載した機能以外に、超音波洗浄装置を好適に運転するために必要な機能を備えても良い。
【００２６】
上記の実施の形態は本発明の一例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一つの実施の形態の超音波洗浄装置の構成を図解的に示す。
【図２】図２は、図１の超音波洗浄装置におけるワークの揺動運動の状態を示しており、超音波発振器の上面からワークまでの距離の時間変化を示す。
【図３】図３は、図１において使用されるワークとパレットの図解的側断面図である。
【図４】図４は、図２に相当する従来技術の高圧洗浄装置の構成を示す図解的図面である。
【符号の説明】
１…超音波洗浄装置
２…洗浄槽
３…超音波発振器
４…循環ポンプ
５…脱気装置
６…フィルタ
７…溶存酸素モニタ
８…揺動機構
９…出口槽
１０…制御装置
１１…配管
１２…パレット
１３…ワーク
１４…センサ

Claims (4)

1. 超音波洗浄装置において、この超音波洗浄装置は、
   洗浄液及び洗浄対象物を収容する洗浄槽と、
   前記洗浄槽に取り付けられて超音波を発生する超音波発振器と、
   前記洗浄槽内の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計測器と、
   前記洗浄槽に配管により接続されていて、前記洗浄槽内の洗浄液が循環して通過可能であって、洗浄液内の溶存酸素を除去可能な脱気装置と、
   やはり前記洗浄槽と前記脱気装置との間に配置されていて、それらと配管により接続されていて、前記洗浄槽内の洗浄液を循環させる循環ポンプと、更に
   前記溶存酸素濃度計測器により計測された洗浄液内の溶存酸素濃度を入力されて、前記超音波洗浄装置の運転を制御する制御装置と、
   洗浄対象物を揺動する揺動機構と、
   を具備する超音波洗浄装置において、
   前記揺動機構は、少なくとも上下方向に揺動して、洗浄対象物の少なくとも一部分が洗浄液の液面より実質的に上に出るように揺動しており、
   前記制御装置は、前記循環ポンプ、前記脱気装置及び前記揺動機構の内少なくとも一つを制御して洗浄液中の溶存酸素濃度を制御調整しており、
   前記洗浄対象物は、袋穴部品であり、
   洗浄対象物は、上下揺動させられることにより、洗浄対象物の穴の中の洗浄液を完全に入れ替えるように、洗浄液の液面から出ることを特徴とする超音波洗浄装置。
2. 前記揺動機構による洗浄対象物の上下方向の揺動運動は、４回の揺動運動の繰り返しであり、前記４回の内少なくとも１回の上下方向の揺動運動において洗浄対象物は洗浄液面から上に実質的に全体が出ることを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
3. 前記揺動機構による洗浄対象物の上下方向の揺動運動において、洗浄対象物は前記超音波発振器の上面から約５０ｍｍまで近づくことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波洗浄装置。
4. 溶存酸素濃度を２ｐｐｍに調整することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波洗浄装置。

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