JP4129484B2

JP4129484B2 - 超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法

Info

Publication number: JP4129484B2
Application number: JP2002293252A
Authority: JP
Inventors: 美雪柴野; 秦奥野; 正人榊原
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2022-10-07
Also published as: AU2003271113A1; AU2003271113A8; CA2501592A1; CN1723091A; US20060137727A1; WO2004030838A1; EP1557224A1; JP2004122064A; EP1557224A4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両用部品等を加工した後バリ取り洗浄する際、迅速に効率良く行うことのできる超音波洗浄技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば自動車のバルブボディ等の複雑形状の部品を加工した後、超音波洗浄による強力なキャビテーションの衝撃力によってバリ取り処理すれば、極めて効率良くしかも微小なバリでも除去できることが知られており、このような超音波洗浄装置としては、洗浄液を貯留する洗浄槽の上部から洗浄槽内に洗浄物を投入し、液中に超音波を放射して超音波バリ取り洗浄を行った後、洗浄物を洗浄槽から引上げて取出すような方法が一般的である。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６４−３４６４７号公報（図１〜図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、洗浄物を洗浄槽の上方から投入したり、上方に引上げて取出したりする方法は、例えば車両用部品のように、加工ラインから搬送路等を通して順次送り出されるワークを効率良く洗浄槽内に送り込んだり、取出したりして洗浄処理することが出来ず、効率が悪いという問題があった。
また、洗浄物を上下に移動させようとすると、装置が上下方向に大型化し、また、ワークの昇降機構等も必要になって設備費用がかかるという問題もあった。
【０００５】
そこで本発明は、洗浄物を超音波洗浄する際、洗浄槽内への洗浄物の出し入れの効率化を図ると同時に、装置が上下方向に大型化するのを防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、脱気した洗浄液が収容される洗浄槽内に洗浄物を投入して超音波洗浄するようにした超音波洗浄装置において、前記洗浄物をカゴ等の移送体に複数纏めて収容し、洗浄槽の側壁に、前記移送体を洗浄槽内に出し入れするための投入口と払出し口を設け、この投入口と払出し口には、開閉自在な扉を設けるとともに投入口と払出し口との間には、移送路と上下方向略同じ高さの搬路を形成し、この投入口と払出し口の近傍には、前記移送体を洗浄槽の側方から洗浄槽内に投入し、また洗浄槽内の移送体を洗浄槽の側方に向けて払出すことの出来る洗浄物移送機構を設け、また、洗浄槽には、前記移送体を投入口から洗浄槽内に投入する際と、洗浄槽内の移送体を払出し口から払出す際には、洗浄槽内の洗浄液を貯留タンクに移送して、液面が投入口や払出し口の開口下端部より低位になるようにし、洗浄物を洗浄する際は、貯留タンク内の洗浄液を洗浄槽内に移送して、投入口や払出し口を超え、洗浄物が浸漬する程度の液位にするための洗浄液出し入れ回路を接続するようにした。
【０００７】
そして請求項３のように、請求項１記載の超音波洗浄装置を使用して行う超音波洗浄方法において、複数の洗浄物をカゴ等の移送体内に収容し、洗浄槽内の洗浄液を、洗浄槽の側壁の投入口の開口下端部より低位にして、洗浄槽の側壁の投入口を通して前記移送体を洗浄槽の側方から投入し、投入口を扉で塞いだ後、洗浄槽内に脱気した洗浄液を導入して洗浄物を超音波洗浄し、洗浄後、洗浄槽内から洗浄液を抜いて洗浄槽の側壁の払出し口の開口下端部より低位にして払出し口の扉を開き、払出し口を通して前記移送体を洗浄槽の側方に向けて払出す。
そして、このような操作を繰り返すようにすれば、加工ラインから順次送り出されるワークを効率的に洗浄処理することが出来、しかも、装置が上下方向に大型化しない。
【０００８】
ここで、投入口と払出し口の扉の開閉方式等は任意であり、開いた状態で洗浄物を通過させることができ、閉じた状態で洗浄槽内が密封されるようにする。
また、洗浄物移送機構の移送方式等も任意であり、例えばピニオンラック機構や、シリンダ押圧機構や、その他の方式が採用可能である。
また、洗浄液出し入れ機構の具体的構成等も任意であり、例えば真空吸引方式や、ポンプ吸引方式や、その他の方式が採用できるが、短時間で洗浄液を出し入れ出来るようにすることがサイクルタイム短縮の面で好ましい。
【０００９】
また本発明では、前記洗浄槽の投入口と払出し口の側方に、洗浄槽とほぼ同一形態の複数の槽を一列上に並設し、隣接する洗浄槽や槽は、お互いの払出し口と投入口とを向き合った姿勢にするとともに、これら払出し口と投入口との間には、共通の扉を設け、この共通の扉を開閉することにより払出し口と投入口とが連通・遮断自在になるようにした。
【００１０】
このように、洗浄槽と複数の槽を一列上に並設し、上流側から下流側の槽に向けて洗浄物を順次移送しながら洗浄するようにすれば、例えば洗浄効果を高めたり、またはすすぎ洗いの効果を高めたりする等のことが可能となるが、この際、隣接する洗浄槽や槽の払出し口と投入口を向い合せて共通の扉を設け、この共通の扉の開閉により払出し口と投入口を連通または遮断せしめるようにすれば、洗浄物を他の槽に円滑に移送することが出来、搬送路等を通して順次送り込まれるワークを円滑に洗浄処理することが出来る。また、共通の扉とすることにより、設備の小型化も可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は本発明に係る超音波洗浄装置の基本形態を示す正面図、図２は同平面図、図３は洗浄物移送機構の一例を示す説明図、図４は洗浄装置の洗浄液回路の一例を示す回路図、図５乃至図１０は多槽式の洗浄装置の説明図である。
【００１２】
本発明に係る超音波洗浄装置は、例えば加工ライン等から順次送り出されるワークを超音波洗浄する際、洗浄槽内へのワークの出し入れの効率化を図ると同時に、装置が上下方向に大型化するのを防止できるようにされ、例えば自動車部品であるバルブボディのバリ取り洗浄装置として構成されている。
【００１３】
すなわち、本超音波洗浄装置１は、図１及び図２に示すように、不図示の加工ライン等から送り出されるワークを洗浄槽２内に投入するための移送路３と、ワークをバリ取り洗浄するための洗浄槽２と、洗浄が終えたワークを洗浄槽２から払い出すための移送路４を備えており、洗浄槽２内にも搬路５が設けられるとともに、洗浄槽２の上流側（投入移送路３側）の側壁には、扉６ｈによって開閉自在な投入口６が設けられ、また、洗浄槽２の下流側（払出し側移送路４）の側壁には、扉７ｈによって開閉自在な払出し口７が設けられている。
【００１４】
そして、前記移送路３、４や搬路５にあっては、カゴ等の移送体８を搬送し得るようにされ、移送体８の内部に複数のワークを纏めて収容し、移送体８ごと移動させるようにされている。そして、本実施例では、図３にも示すように、移送体８の下面にラック部材１０を取り付け、このラック部材１０を、移送路３、４側または搬路５側に設けた複数のピニオンギヤ１１に噛合させ、このピニオンギヤ１１を回転駆動することにより、移送体８を移動させるようにしている。
また、洗浄槽２の内部には、洗浄液に向けて超音波を発振する超音波発振器を設けており、また、後述するように、洗浄槽２内の洗浄液は出し入れ可能にしている。
【００１５】
そして、洗浄槽２内の洗浄液を抜いて投入口６の扉６ｈを開き、上流側の移送路３のピニオンギヤ１１と搬路５のピニオンギヤ１１とを回転駆動して移送体８を洗浄槽２内に送り込み、送り込みが完了すると、投入口６の扉６ｈを閉じて閉鎖し、洗浄槽２内に洗浄液を導入する。そして超音波を放射してバリ取り洗浄を行う。
洗浄が終えると、洗浄液を抜いて払出し口７の扉７ｈを開き、搬路５のピニオンギヤ１１と下流側の移送路４のピニオンギヤ１１とを回転駆動して移送体８を洗浄槽２から払出すようにしている。
【００１６】
前記洗浄槽２の洗浄液回路の一例について図４に基づき説明する。
洗浄槽２には、洗浄槽２内の洗浄液を出し入れするための洗浄液出し入れ回路１５や、洗浄槽２内を真空引きするための真空引き回路１６や、洗浄液から脱気するための脱気回路１７や、洗浄槽２内の洗浄液を循環させる循環回路１８が設けられており、前記洗浄液出し入れ回路１５は、洗浄液を授受することの出来る貯留タンク１２や、洗浄槽２と貯留タンク１２を結ぶ給・排水ラインを備えている。
【００１７】
そして洗浄槽２内の洗浄液は、洗浄液出し入れ回路１５の給・排水ラインの排水側のバルブを開くことにより、自重で貯留タンク１２内に排出されるようになり、また、貯留タンク１２内の洗浄液を洗浄槽２内に戻す際は、前記真空引き回路１６の真空ポンプ２０を作動させることにより洗浄槽２内を減圧した後、給・排水ラインの給水側バルブを開いて洗浄槽２内に洗浄液を吸引するようにされている。
また、洗浄槽２内を大気圧に戻すには、大気開放ライン２６のバルブを開くようにしている。
【００１８】
前記循環回路１８は、循環ポンプ２１により洗浄槽２内の洗浄液の一部を循環させて、フィルタ２２により汚れを除去するとともに、この回路の途中に接続される脱気回路１７によって洗浄液の一部を脱気し、洗浄液中に含まれる気体成分を除去して洗浄槽２に戻すようにされている。
【００１９】
前記脱気回路１７は、洗浄液が洗浄槽２側にあって循環回路１８を循環している時は、循環中の洗浄液の一部を受けとって脱気した後、洗浄槽２に戻すとともに、洗浄液が貯留タンク１２側にある時は、貯留タンク１２内の洗浄液の一部を受けとって脱気した後、貯留タンク１２に戻すような回路にされている。そして洗浄液中に溶解する気体を除去することにより、超音波発振時におけるキャビティの衝撃力を高めるようにしている。
このため、この脱気回路１７には、脱気モジュール２３や、真空ポンプ２４や、循環ポンプ２５等が設けられており、真空ポンプ２４で減圧した脱気モジュール２３内に洗浄液を吸引して脱気し、脱気した気体は真空ポンプ２４側に吸引して排気するとともに、脱気後の洗浄液は循環ポンプ２５で貯留タンク１２または洗浄槽２に戻すようにしている。
【００２０】
前記投入口６や払出し口７は、移送体８の通過を許容し得るような形状、サイズにされ、また、投入口６の扉６ｈと、払出し口７の扉７ｈは、図２に示すように、シリンダユニット２７の作動によって進退動自在にされている。そして、扉６ｈ、７ｈが、投入口６や払出し口７の位置まで前進すると、投入口６や払出し口７を封鎖して内部を密封できるようにされ、後退すると、投入口６や払出し口７を開放するようにされている。
【００２１】
以上のような超音波洗浄装置１の作用等について説明する。
移送体８を洗浄槽２に投入するときは、洗浄槽２内の洗浄液を洗浄液出し入れ回路１５の給・排水ラインを通して貯留タンク１２に移し替え、投入口６を開放しても洗浄液がこぼれ出ないようにした後、扉６ｈを開放し、移送路３と搬路５のピニオンギヤ１１を回転駆動する。すると、移送体８は、投入口６を通して洗浄槽２内に移送される。
【００２２】
次いで、扉６ｈを閉めて投入口６を閉鎖し、真空引き回路１６により洗浄槽２内を真空引きした後、洗浄液出し入れ回路１５の給・排水ラインの給水側バルブを開いて、貯留タンク１２内の洗浄液を洗浄槽２内に戻す。
ここで、洗浄液は、貯留タンク１２中において脱気回路１７により脱気されており、洗浄槽２内に脱気された洗浄液が充填される。
そして、大気開放ライン２６のバルブを開いて洗浄槽２内を大気圧に戻した後、必要に応じて液面センサ等により液面レベルを適切に調整し、超音波発振器により洗浄液中に超音波を放射すると、洗浄液中に強力なキャビティが発生し、このキャビティの強力な衝撃力によりバリが除去される。
【００２３】
この間、洗浄槽２内の洗浄液は、循環回路１８により循環し、フィルタ２２で汚れが除去されるとともに、脱気回路１７により溶存気体等が除去され、キャビティの強力な衝撃力が維持される。
【００２４】
超音波バリ取り洗浄が終えると、洗浄液出し入れ回路１５の給・排水ラインの排水側バルブが開かれて、洗浄槽２中の洗浄液は、貯留タンク１２に送られ、液面が払出し口７の開口下端部より低位にされる。そして、払出し口７の扉７ｈが開かれた後、搬路５のピニオンギヤ１１と下流側移送路４のピニオンギヤ１１とが駆動され、移送体８は洗浄槽２の外部に払出される。そして払出しが終えると、扉７ｈが閉じられて、最初のサイクルに戻り、同様の操作が繰り返される。
【００２５】
以上のような要領により、上流から順次送られるワークを効率良く洗浄することができ、洗浄槽２への投入、払出しに手間取ることがない。
【００２６】
次に、多槽式の超音波洗浄装置の構成例について、図５乃至図９に基づき説明する。
ここで、図５は多槽式の超音波洗浄装置の正面図、図６は同平面図、図７は隣接する槽の共通の扉の説明図、図８は同扉の開閉の説明図、図９は第１、第２準備槽の洗浄液回路の一例図、図１０は洗浄槽の洗浄液回路の一例図である。
【００２７】
この構成例では、洗浄槽３３を挟んで搬路の上流側と下流側に、第１準備槽３１と第２準備槽３２を設け、第１準備槽３１の上流側に、前記移送路３を配設するとともに、第２準備槽３２の下流側に前記移送路４を配設するようにしている。
そして、上流側の移送路３から搬送した移送体８を第１準備槽３１を介して洗浄槽３３に送り込み、洗浄槽２で超音波バリ取り洗浄が終えると、第２準備槽３２を介して外部に払出すようにしている。
このため、第１準備槽３１、洗浄槽３３、第２準備槽３２の各側壁には、それぞれ投入口４２と払出し口４３が設けられるとともに、各槽３１、３２、３３内部には、搬路３４が設けられている。また、超音波発振器は洗浄槽３３だけに配設されて、第１準備槽３１と第２準備槽３２には設けられず、また、槽からの洗浄液の出し入れは、第１準備槽３１と第２準備槽３２で行うだけで、洗浄槽３３には、常時洗浄液が入った状態にしている。
【００２８】
前記第１準備槽３１と第２準備槽３２の洗浄液回路はほぼ同形態にされ、図９に示すように、各槽３１、３２から洗浄液を出し入れするための洗浄液出し入れ回路３５や、各槽３１、３２内を真空引きするための真空引き回路３６や、洗浄液から脱気するための脱気回路３７や、各槽３１、３２内の洗浄液を循環させる循環回路３８が設けられており、これらの各回路の構成は、一部を除いて前記例とほぼ同一である。
例えば、洗浄液出し入れ回路３５には、貯留タンク４８等を設けており、真空引き回路３６には真空ポンプ５０等を設けている。また、脱気回路３７には、脱気モジュール５１や真空ポンプ５２や循環ポンプ５３等を設けており、循環回路３８には、循環ポンプ５４やフィルタ５５等を設けている。
【００２９】
また、前記洗浄槽３３の洗浄液回路は、図１０に示すように、洗浄液を循環させる循環回路３９と、洗浄液から脱気する脱気回路４０を備えており、洗浄槽３３内の洗浄液を循環回路３９で循環させることにより、フィルタ５７で異物等を取り除きながら脱気回路４０により脱気し、キャビティの衝撃力を強めるようにしている。
このため、循環回路３９には、循環ポンプ５６やフィルタ５７等を設けており、また脱気回路４０には、脱気モジュール５８や、真空ポンプ５９や、循環ポンプ６０等を設けている。
【００３０】
ところで、前記第１準備槽３１の払出し口４３と洗浄槽３３の投入口４２、及び、洗浄槽３３の払出し口４３と第２準備槽３２の投入口４２は、対向する位置に近接して設けられ、また、これらの間には、図６に示すように、共通の扉４４が設けられている。そしてこの扉４４を開閉することにより、それぞれの払出し口４３と投入口４２が連通、或いは遮断されるようにされている。
【００３１】
すなわち、図６、図７からも明らかなように、共通の扉４４は、クサビ状の形態にされるとともに、シリンダユニット４５の作動によって進退動自在にされ、また、投入口４２や払出し口４３の周囲には、弾性力により膨出または没入可能なパッキン材４６が設けられている。
そして、図８（ａ）に示すように、共通の扉４４が投入口４２や払出し口４３の前面に前進すると、連通が遮断されて内部が密閉され、図８（ｂ）に示すように、扉４４が投入口４２や払出し口４３の前面から後退すると、両方のパッキン材４６が膨出して投入口４２と払出し口４３が連通するとともに、液体が外部に漏れ出さないようにされている。
【００３２】
以上のような超音波洗浄装置における洗浄方法について説明する。
第１準備槽３１の洗浄液を貯留タンク４８に移し替えて内部を空の状態にしておき、脱気回路３７により洗浄液に含まれる気体を脱気する。そして、上流側の移送路３から移送体８が搬送されてくると、第１準備槽３１の投入口４２の扉４２ｈを開いて移送体８を投入する。
【００３３】
第１準備槽３１に移送体８が投入されると、扉４２ｈを閉じて内部を密閉し、真空引き回路３６によって槽３１内を減圧した後、洗浄液出し入れ回路３５の給・排水ラインの給水側バルブを開いて槽３１内に洗浄液を導入する。そして、必要に応じて液面レベルを隣の洗浄槽３３の液面レベルに一致させるよう調整した後、循環回路３８を作動させて洗浄液を循環させ、フィルタによって異物を取り除くと同時に、洗浄液から脱気する。
【００３４】
ワークに付着する異物を取り除き、洗浄液が所望のレベルまで脱気されると、循環回路３８の作動を停止させ、ワークを洗浄槽３３に移送する。この際、第１準備槽３１と洗浄槽３３間の共通の扉４４を開くと、各槽３１、３３間が連通し、各槽３１、３３の搬路３４を通して、移送体８は洗浄槽３３内に送り込まれる。
そして移送体３３が洗浄槽３３内に送り込まれると、共通の扉４４が閉じられて内部が閉鎖され、超音波洗浄が開始される。
【００３５】
洗浄槽３３における超音波洗浄が終えると、同様の要領で移送体８は第２準備槽３２に移送される。この際、洗浄槽３３と第２準備槽３２間の共通の扉４４を開く際は、予め、第２準備槽３２内には洗浄液が所定液面レベまで満たされており、第２準備槽槽３２に送り込まれると、第２準備槽３２の循環回路３８が作動して洗浄液の異物を取り除きつつ、洗浄液からの脱気が行われる。そして、すすぎ洗いの効果を得た後、洗浄液出し入れ回路３５により洗浄液を貯留タンク４８に移し替え、槽３２内の洗浄液を空にした後、払出し口４３の扉４３ｈを開いて移送体８を払出す。
【００３６】
そして、このような操作を各槽３１、３３、３２において繰り返すことにより、順次送られてくるワークをサイクル的に効率良く洗浄することが出来る。
【００３７】
尚、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば槽の数等は任意であり、また、各槽における洗浄液回路の構成等は例示である。また、移送体８の移送機構はシリンダ等でも良い。更に、ワークの種類や洗浄方法等も任意である。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る超音波洗浄装置は、超音波洗浄装置の洗浄槽の側壁に、複数の洗浄物が纏めて収容される移送体を洗浄槽内に出し入れするための投入口と払出し口を設け、この投入口と払出し口を通して移送体を側方から投入、払出しするようにしたため、洗浄物を上下動させる必要が無くなるとともに、加工ラインから順次送り出されるワークを効率良く洗浄することが出来るようになり、しかも、装置が上下方向に大型化しない。
また、洗浄槽の投入口と払出し口の側方に、洗浄槽とほぼ同一形態の複数の槽を一列上に並設し、お互いの払出し口と投入口とを向き合わせるとともに、これら払出し口と投入口との間に共通の扉を設けるようにすれば、複数の槽を用いて洗浄効果を高めたり、すすぎ洗いの効果を得たりすることが可能となり、しかも設備の小型化も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波洗浄装置の基本形態を示す正面図
【図２】同平面図
【図３】洗浄物移送機構の一例を示す説明図
【図４】洗浄装置の洗浄液回路の一例図
【図５】多槽式の超音波洗浄装置の正面図
【図６】同平面図
【図７】隣接する槽の共通の扉の説明図
【図８】同扉の開閉の説明図
【図９】第１、第２準備槽の洗浄液回路の一例図
【図１０】洗浄槽の洗浄液回路の一例図
【符号の説明】
１…超音波洗浄装置、２…洗浄槽、３…移送路、４…移送路、５…搬路、６…投入口、６ｈ…扉、７…払出し口、７ｈ…扉、１５…洗浄液出し入れ回路、１６…真空引き回路、１７…脱気回路、１８…循環回路、３１…第１準備槽、３２…第２準備槽、３３…洗浄槽、４２…投入口、４３…払出し口、４４…共通の扉。

Claims

脱気した洗浄液が収容される洗浄槽内に洗浄物を投入して超音波洗浄するようにした超音波洗浄装置であって、前記洗浄物はカゴ等の移送体内に複数纏めて収容され、前記洗浄槽の側壁には、前記移送体を洗浄槽内に出し入れするための投入口と払出し口が設けられ、この投入口と払出し口には、開閉自在な扉が設けられるとともに投入口と払出し口との間には、移送路と上下方向略同じ高さの搬路が形成され、この投入口と払出し口の近傍には、前記移送体を洗浄槽の側方から洗浄槽内に投入し、また洗浄槽内の移送体を洗浄槽の側方に向けて払出すことの出来る洗浄物移送機構が設けられ、また、前記洗浄槽には、前記移送体を投入口から洗浄槽内に投入する際と、洗浄槽内の移送体を払出し口から払出す際には、洗浄槽内の洗浄液を貯留タンクに移送して、液面が投入口や払出し口の開口下端部より低位になるようにし、洗浄物を洗浄する際は、貯留タンク内の洗浄液を洗浄槽内に移送して、投入口や払出し口を超え、洗浄物が浸漬する程度の液位にするための洗浄液出し入れ回路が接続されることを特徴とする超音波洗浄装置。
前記洗浄槽の投入口と払出し口の側方には、洗浄槽とほぼ同一形態の複数の槽が一列上に並設され、隣接する洗浄槽や槽は、お互いの払出し口と投入口とが向き合った姿勢で配設されるとともに、これら払出し口と投入口との間には、共通の扉が設けられ、この共通の扉を開閉することにより前記払出し口と投入口とが連通・遮断自在にされることを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
請求項１記載の超音波洗浄装置を使用して行う超音波洗浄方法であって、複数の洗浄物をカゴ等の移送体内に収容する工程と、洗浄槽内の洗浄液を、洗浄槽の側壁の投入口の開口下端部より低位にして、該洗浄槽の側壁の投入口を通して前記移送体を洗浄槽の側方から投入し、投入口を扉で塞いだ後、洗浄槽内に脱気した洗浄液を導入する工程と、洗浄槽内で洗浄物を超音波洗浄する工程と、洗浄後、洗浄槽内から洗浄液を抜いて洗浄槽の側壁の払出し口の開口下端部より低位にして払出し口の扉を開いた後、払出し口を通して前記移送体を洗浄槽の側方に向けて払出す工程とを備えたことを特徴とする超音波洗浄方法。