JP4853811B2 - Cleaning device for planar parts - Google Patents
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本発明は、シルクスクリーン版、メタル版、パンチングパネル、ガラス基板、電子部品実装印刷配線基板等の平面形状部品の洗浄装置に係り、特に超音波により、これら平面形状部品をより効率良く洗浄することを目的とした平面形状部品の洗浄装置に関するものである。 The present invention relates to a cleaning device for planar shaped parts such as a silk screen plate, a metal plate, a punching panel, a glass substrate, an electronic component mounting printed wiring board, etc., and more particularly to clean these planar shaped components more efficiently by ultrasonic waves. The present invention relates to a cleaning device for planar parts intended for the purpose.
図6は従来の超音波によるシルクスクリーン版などの平面形状部品の洗浄装置の側断面図を示す。図6に示すように、洗浄槽61の下方の面に超音波振動子64を取り付け、槽に洗浄液63を満たしてその中に被洗浄物である平面形状部品62を配置した構成で、超音波振動子64を振動させ、それに接する洗浄液63をも振動させて、平面形状部品62周辺の洗浄液63を振動させ、さらにその振動は洗浄液液面65に当たって反射し、洗浄液63が複雑に振動することにより平面形状部品62に付着したゴミ、インク、半田、オイル等の不要物をその振動により剥ぎ取り洗浄するもので、当然ながら超音波振動子の出力・周波数は洗浄力、効率を考えて調整設定されている。 FIG. 6 shows a side sectional view of a conventional apparatus for cleaning planar parts such as silk screen plates by ultrasonic waves. As shown in FIG. 6, the
また、このような洗浄装置において、超音波による定在波の音場を乱さないことで汚れがよく落ちるが、定在波の出方により洗える部分と、そうでない部分が生じることを防ぐために種々の対策が講じられている。たとえば特許文献1では、洗浄槽内に設けた反射板の位置を移動させることで定在波の発生位置を変化させ、洗浄ムラを防いでいる。
しかしながら、図6に示す従来の構成の問題点として、洗浄液の水深h1(通常数十cm)と平面形状部品の洗浄深さ位置h2により洗浄の効率に大きな差がでるものであった。水深h1が大きい程振動で動かす洗浄液の量が大きくなり、大きなパワーを要するので効率が悪くなるのは当然であるが、それに加えて振動子の近傍ほど振動子の振動は洗浄液に効率よく伝わっているが、遠くになるほど振動が減衰し、洗浄液上面近くでは洗浄効率が対数比的に減衰する。また反射波を考えると、洗浄液面65で超音波が反射して、振動子方向に振動が伝わっていくので洗浄液の水深h1が大きい(深い)と反射する振動は小さくなり部品を洗浄する力も弱くなる。そのため反射板66を設けて部分的に洗浄力を高める工夫などをした洗浄装置もあった。 However, as a problem of the conventional configuration shown in FIG. 6, there is a great difference in cleaning efficiency depending on the water depth h1 (usually several tens of centimeters) of the cleaning liquid and the cleaning depth position h2 of the planar part. Naturally, the greater the water depth h1, the greater the amount of cleaning liquid that is moved by vibration and the greater the power required, so the efficiency will naturally deteriorate. In addition, the vibration of the vibrator is more efficiently transmitted to the washing liquid in the vicinity of the vibrator. However, the vibration decreases as the distance increases, and the cleaning efficiency decreases logarithmically near the upper surface of the cleaning liquid. Considering the reflected wave, since the ultrasonic wave is reflected by the cleaning
この構成で、より効率的に洗浄するには、平面形状部品の洗浄部深さh2は出来るだけ小さくし、洗浄液の水深h1もほぼh2の2倍程度にすると洗浄が良さそうであることが推測される。しかしながら数多くの部品を洗浄する洗浄装置を考えた時、その都度これらを調整することは作業が大変で不可能であり、またその都度被洗浄物に合わせた寸法にすることもできないので効率が悪いまま洗浄しているのが現状であった。 In this configuration, in order to perform cleaning more efficiently, it is assumed that the cleaning part depth h2 of the planar shaped part is made as small as possible and the cleaning liquid depth h1 is about twice as large as h2, so that the cleaning seems to be good. Is done. However, when considering a cleaning device for cleaning a large number of parts, it is difficult and difficult to adjust each time, and it is impossible to adjust the dimensions to match the object to be cleaned each time. The current situation is that they are washed as they are.
また、特許文献1に示す方法では、洗浄槽の中に設けた反射板を動かしているので、洗浄槽そのものが大きくなり、洗浄液の量も多く必要とし、またそのため駆動装置の容量も大きくする必要があり洗浄効率が悪いという問題点があった。 Further, in the method shown in
本発明はかかる従来の問題点を解決し、洗浄液の容量が少なくてもよく、微小出力の超音波で効率よく平面形状部品を洗浄する平面形状部品の洗浄装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve such a conventional problem, and to provide a planar-shaped component cleaning apparatus that can clean a planar-shaped component efficiently with a very small amount of ultrasonic waves, which may require a small amount of cleaning liquid.
上記の目的に対処するために本発明の平面形状部品の洗浄装置は、平面形状部品を収納可能な相対向する3組の合計6面で構成されほぼ長方形をなし内部は洗浄液で満たされ上部に洗浄液を供給するための開口を下方に洗浄液を排出するためのドレイン口を有する洗浄槽と、前記洗浄槽に取り付けられた超音波振動子とを備え、前記洗浄槽は3組の対向面のうち最短距離で対向する1組の対向面のいずれか一方または両方に超音波振動子を取り付けるとともに、この最短距離で対向する1組の対向面のいずれか1方の他方に対する間隔を変化し得るように構成したことを特徴とするものである。 In order to cope with the above-described object, the planar part cleaning apparatus of the present invention is composed of a total of six opposing surfaces that can accommodate the planar part, and has a substantially rectangular shape. The cleaning tank includes a cleaning tank having a drain port for discharging the cleaning liquid downward through an opening for supplying the cleaning liquid, and an ultrasonic vibrator attached to the cleaning tank. An ultrasonic transducer is attached to one or both of a pair of facing surfaces facing each other at the shortest distance, and the distance from the other one of the pair of facing surfaces facing at the shortest distance can be changed. It is characterized by comprising.
そしてこの構成において前記洗浄槽の最短距離で対向する1組の対向面の一方の他方に対する間隔を変化するためにこの一方の面が他の2組の対向面に対して液密に摺動する構成としたものとすることができ、または前記洗浄槽の最短距離で対向する1組の対向面の一方の他方に対する間隔を変化するためにこの一方の面が伸縮可能な部材で隣接する他の2組の対向面に接続された構成とすることができる。 In this configuration, the one surface slides liquid-tightly with respect to the other two sets of opposing surfaces in order to change the distance of the one set of opposing surfaces facing each other at the shortest distance of the cleaning tank. In order to change the distance of one set of facing surfaces facing each other at the shortest distance of the cleaning tank to the other of the surfaces of the cleaning tank, the other surface is adjacent to the other by an extendable member. It can be set as the structure connected to two sets of opposing surfaces.
また、これらの構成において前記洗浄槽の最短距離で対向する1組の対向面の少なくとも一方が被洗浄物の形状に合わせて突出しているように構成することもできる。 Further, in these configurations, at least one of a pair of facing surfaces facing each other at the shortest distance of the cleaning tank may be configured to protrude according to the shape of the object to be cleaned.
上記の構成によって洗浄液量を少なくでき、超音波振動子の負荷が小さく、また超音波振動子と被洗浄物との距離を極端に近くして超音波の伝達ロスを最小にでき、洗浄槽の外側は空気であるために超音波振動子の負荷となるロスを少なくすることができるという効果が得られる。 With the above configuration, the amount of cleaning liquid can be reduced, the load on the ultrasonic vibrator is small, the distance between the ultrasonic vibrator and the object to be cleaned can be made extremely close, and the ultrasonic transmission loss can be minimized. Since the outside is air, an effect that the loss that becomes a load of the ultrasonic transducer can be reduced can be obtained.
(実施の形態1)
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態1の平面形状部品の洗浄装置を説明する。図5は本発明の基本的な考え方を示す説明図である。以下図5に基づいて説明すると、シルクスクリーン版などの平面形状部品を収納する洗浄槽1はスペースや洗浄液の量からも、また洗浄力の関係からも出来るだけ小さい方がよい。そこで平面形状部品2が収納可能な相似形の長方体の形状とするのが望ましく、洗浄すべき平面形状部品の平面にほぼ平行な面f1(1)(正面)と面f1(2)(背面)が寸法sで対向し、平面形状部品の外形に相当する面の一つである面f2(1)(右側面)と面f2(2)(左側面)が寸法aで対向し、残りの面f3(1)(天面)と面f3(2)(下面)が寸法bで対向して計6面で長方体を形成する。(Embodiment 1)
Hereinafter, the planar shape component cleaning apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the basic concept of the present invention. In the following, based on FIG. 5, it is preferable that the
ここで平面形状部品2に洗浄液を介して出来るだけ強い振動を与えるには上記6面の内、対向する距離の一番短い対向寸法sで面を構成する正面f1(1)及び背面f1(2)のいずれか、または両方の面に超音波振動子を取り付けるのがよい。 Here, in order to give as much vibration as possible to the
図1は本発明の実施の形態1における平面形状部品の洗浄装置を示す側断面図であり、図5を更に具体的に図示したものである。図1において第1の特徴は、洗浄すべき平面形状部品2が収納可能な、相対する3組の面(計6面)で構成されるほぼ長方体の洗浄槽1を設け、上記3組の面のうち、洗浄すべき平面形状部品の平面にほぼ平行な面であって対向する距離が最短の距離s1(実際の寸法は数mmから数cmと極端に小さく設定する)で対向するf1(1)とf1(2)の2面のいずれか一方、あるいは両方に超音波振動子を取り付け、長方体の洗浄槽1の中は洗浄液3で満たしたうえで超音波振動子4を振動させて洗浄する。さらに長方体の洗浄槽1の下方にはドレイン口5を設けて洗浄後の洗浄液を排出し、排出口5の下方には洗浄液浄化装置であるタンク6を設置し、タンク6の中に洗浄液を滞留させて、洗浄液中の不要固形物である残渣、実際にはインクカスや半田カスなどを沈殿させる。さらにフイルター7を通して洗浄液中の不純物を濾し取り、ホンプ8にて長方体の洗浄槽1の上方に開口させた開口部9より洗浄液を供給する。常にきれいな洗浄液を開口部9から供給すると同時に、下方のドレイン口5より汚れた洗浄液を常時排出する構成になっている。また同時に長方体の洗浄槽1内部を常に洗浄液で満たす為に図1に示す液位センサ10と制御回路11により、ポンプ8を制御回転させるように構成した洗浄液面レベル管理手段を設ける。 FIG. 1 is a side sectional view showing a planar-shaped component cleaning apparatus according to
洗浄液3の供給はスタート時の洗浄槽1内の洗浄液の量が不十分の場合はポンプ8をフル稼働して洗浄槽1内に洗浄液3が一杯になるまで供給し、その後はドレイン口5の開口部より排出される洗浄液相当量をポンプ8の回転数をコントロールして供給し、常に洗浄槽1内を綺麗な洗浄液3で一杯にし、汚れた洗浄液3は下方のドレイン口5より排出し、タンク6内に残渣6aを落下させる。 When the amount of the cleaning liquid in the
次に本実施例の第2の特徴として、対向面スライド手段を設けている。上記最短距離で対向する面f1(1)と面f1(2)のうち、ここでは背面に当たる面f1(2)となる可動壁板1aは、上下左右の4辺に図に示すゴムパッキング12を設けて洗浄槽1を液密にしている。そして洗浄槽1に取り付けたスライド機構固定バー13に固定されて内面にねじを切った軸受メタル13aに螺合するスライドスクリユー14を設け、スライドスクリユー14の一端は可動壁板1aに回動自在に固定され他端にはハンドル15を設け、このハンドル15を回転させることによって可動壁板1aがゴムパッキング12によって面f2(1)、f2(2)、f3(1)、f3(2)に対して液密に摺動して、面f1(1)との対向距離を可変出来るように構成している。そしてゴムパッキング12により洗浄槽1内の液が漏れないようにしながら面f1(1)と面f1(2)との対向距離を調整し、制御回路11により超音波振動子4の周波数を調整することにより、最小の超音波出力で平面形状部品2を洗浄できるようにしている。 Next, as a second feature of the present embodiment, opposed surface sliding means is provided. Of the surfaces f1 (1) and f1 (2) facing each other at the shortest distance, here, the movable wall plate 1a, which is the surface f1 (2) that hits the back surface, has
被洗浄物である平面形状部品2の出し入れはハンドル15の操作により面f1(2)を図の左方へ移動させて行えばよい。 The plane-shaped
ここで従来例に比べ、面f1(1)と平面形状部品2との間隔s2と、平面形状部品2と面f1(2)(可動壁板1a)との間隔s3は数ミリから数センチに設定する。従って従来のものより概略10分の1程度の寸法になるので、超音波の振動が被洗浄部品である平面形状部品2に伝わりやすく、振動子4の出力が小さくても被洗浄部品に充分な振動エネルギーを伝えることができ、洗浄効率がよい。参考までに版などはその枠の部分は洗浄槽面をふくらませて、シルクスクリーンの部分における寸法s2、s3を5mm程度に設定すると少ない出力で大きな洗浄力を得られる。 Here, compared to the conventional example, the distance s2 between the surface f1 (1) and the
この結果、下記のような顕著な効果を得ることができる。
(1)超音波で振動させる洗浄液量が従来と比べて極端に少ない。すなわち超音波振動子の負荷が小さくてすむ。
(2)超音波振動子と被洗浄物との距離を極端に近くして、伝達ロスを最小としている。
(3)本実施例における洗浄槽の外側は空気(内側は液体)となっており、従来使っていた洗浄液中の反射板(浸されているので両面とも液体)などと比較しても、空気は液体よりも質量が小さいので超音波振動子の負荷となるロスが少ない。As a result, the following remarkable effects can be obtained.
(1) The amount of cleaning liquid to be vibrated by ultrasonic waves is extremely small compared to the conventional case. That is, the load on the ultrasonic transducer can be small.
(2) The distance between the ultrasonic transducer and the object to be cleaned is made extremely close to minimize transmission loss.
(3) The outside of the cleaning tank in the present embodiment is air (inside is liquid), and even when compared with a reflection plate (both sides are liquid because it is immersed) used in the conventional cleaning liquid, air Since the mass is smaller than that of the liquid, there is little loss as a load on the ultrasonic transducer.
このように本発明の洗浄槽の構成は小さい超音波出力でも最大の洗浄力を発揮出来る。このことは逆に言えば通常の超音波出力でも大きな振動を洗浄液に与えられる事になる。超音波での最良の洗浄形態は超音波振動により洗浄液が振動させられ、それにより強い超音波振動が加えられることにより洗浄液内でキャビテーションを起こし、その負圧形成部が高速せん断でちぎられてマイクロバブルを発生させ、このマイクロバブルが瞬時に圧縮破壊するときに、エネルギーを放出して、それにより最良の洗浄ができると推測される。 Thus, the configuration of the cleaning tank of the present invention can exhibit the maximum cleaning power even with a small ultrasonic output. In other words, a large vibration can be given to the cleaning liquid even with normal ultrasonic output. The best form of cleaning with ultrasonic waves is that the cleaning liquid is vibrated by ultrasonic vibration, and by applying strong ultrasonic vibration, cavitation occurs in the cleaning liquid, and the negative pressure forming part is broken by high-speed shearing and microscopic. When a bubble is generated and the microbubble instantly crushes and breaks down, it is assumed that the energy is released and thereby the best cleaning is possible.
このマイクロバブルは発生状態を常時センシングするセンサー等が無いので、本発明では以下の方法で相関を取り、結果においてマイクロバブルの発生を制御している。 Since there is no sensor or the like that constantly senses the occurrence state of the microbubbles, the present invention correlates by the following method and controls the generation of microbubbles in the result.
すなわち超音波振動子の出力や周波数や上記s1、s2、s3等の距離を洗浄力が最大(マイクロバブル発生量大)になるように調整する必要があるが、その評価のメジャーとして装置の調整、各条件下でアルミ箔孔開け試験を行って評価している。 That is, it is necessary to adjust the output and frequency of the ultrasonic vibrator and the distances such as s1, s2, and s3 so that the cleaning power is maximized (the amount of generated microbubbles is large). The aluminum foil drilling test is conducted under each condition for evaluation.
具体的には被洗浄物の、特に洗浄を必要とする部分にアルミ箔を取り付け、その状態で本実施形態の装置に入れ、ある条件下での洗浄力のテストを行う。次に取り出した被洗浄物のアルミ箔の状態を調べ、出来るだけ均一にアルミ箔に小さな孔が開いている状態を洗浄状態良好とする。これは上記したように超音波振動が十分に被洗浄物に伝わり、洗浄され、更に強力に洗浄液が振動させられてキャビテーションを起こし、そこでマイクロバブルが発生し、それが高速収縮破壊するときに、アルミ箔に孔が開くと推測できるので、これを目安としている。 Specifically, an aluminum foil is attached to a portion to be cleaned, particularly where cleaning is required, and the state is put in the apparatus of this embodiment, and the cleaning power is tested under certain conditions. Next, the state of the aluminum foil of the object to be cleaned taken out is examined, and a state where small holes are opened in the aluminum foil as uniformly as possible is regarded as good cleaning condition. As described above, the ultrasonic vibration is sufficiently transmitted to the object to be cleaned, cleaned, and the cleaning liquid is vibrated more strongly to cause cavitation, where microbubbles are generated, and when it is rapidly contracted and destroyed, Since it can be estimated that a hole will open in the aluminum foil, this is used as a guide.
スライドスクリュー14の回転は模式的にハンドル15で回転させると説明したが、減速装置を介してまたは直接にモータ(図示せず)で回転させてもよい。この対向面スライド手段は、ここに図示したものに限らず、従来公知の移動手段を使用しても差し支えない。 Although it has been described that the rotation of the
ここでは洗浄槽1を垂直にした場合を示したが、これを斜めにしてもよく、また開口部9の形状を工夫すれば洗浄槽を横置きにしてもよい。 Although the case where the
図2は図1の洗浄槽1を横置きにした場合の側断面図であり、図1と同じ機能の部分には同じ符号を付けて説明を省略する。ドレイン口5や開口部9の位置を図1に比べて多少変更することで対応している。面f1(2)を摺動させるための手段は図1と同様と考えて省略している。 FIG. 2 is a side cross-sectional view when the
(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2における平面形状部品の洗浄装置を示す側断面図であり、図1と異なる点は洗浄槽1の可動壁面1bの形状であり、平面形状部品2aには周辺に版枠2bがあり、可動壁面1bはこの版枠2bの部分を避けながら、中央部はメタル版部2cに接近するように突出しているのが特徴である。その他図1と同じ機能の部分には同じ符号を付けて説明を省略する。(Embodiment 2)
FIG. 3 is a side sectional view showing a planar part cleaning apparatus according to
このように構成することによって、部分的に厚い版枠の部分を避けながら、可動壁面1bはメタル版部2cに極めて接近するので、洗浄槽1の内容積が小さく、洗浄液量がさらに少なくでき、超音波振動子4による超音波振動エネルギーが有効にメタル版部2cに伝達され、超音波振動子4の負荷がさらに小さく、伝達ロスも少なくできるものである。 By constituting in this way, the movable wall surface 1b is very close to the metal plate portion 2c while avoiding a part of the thick plate frame partially, so that the internal volume of the
ここでは可動壁面1bを突出させたが、平面形状部品2aの形状によっては洗浄槽1の可動壁面1bに対向する面を突出させてもよく、また、両方の面を少しずつ突出させてもよい。 Although the movable wall surface 1b is protruded here, depending on the shape of the planar part 2a, the surface of the
(実施の形態3)
図4は本発明の実施の形態3における平面形状部品の洗浄装置を示す側断面図であり、図1と異なる点は、可動壁板1cの周辺がパッキングでなく伸縮可能な蛇腹状の金属薄膜、またはゴム・プラスチック等の膜16で、図5でいうところの洗浄槽1の面f2(1)、f2(2)、f3(1)、f3(2)に接続されており、可動壁板1cがスライドスクリュー14の回動により図の左右方向に容易に移動し、しかも洗浄液3が漏れ出ないように構成されていることが特徴である。(Embodiment 3)
FIG. 4 is a side sectional view showing a planar-shaped component cleaning apparatus according to
ここでは蛇腹状の膜16は図の左右方向に折り曲げが重なるような構造を示したが、可動壁板1cを中心に四方に同心的にひだを付けて可動壁板1cが前後できるようにしてもよい。その他図1と同じ機能の部分には同じ符号を付けて説明を省略する。図4の構成における効果は図1と同様であり、また図3の実施の形態2のものにこの構成を適用しても差し支えない。 Here, the bellows-like
本発明は簡単な構成により、洗浄液量を少なくでき、超音波振動子の負荷が小さく、また超音波振動子と被洗浄物との距離を極端に近くして超音波の伝達ロスを最小にでき、洗浄槽の外側は空気であるために超音波振動子の負荷となるロスが少なく、小さい超音波出力で最大の洗浄力を発揮できるという産業上の利用可能性の高いものである。 The present invention can reduce the amount of cleaning liquid with a simple configuration, reduce the load on the ultrasonic transducer, and minimize the transmission loss of ultrasonic waves by extremely reducing the distance between the ultrasonic transducer and the object to be cleaned. Since the outside of the cleaning tank is air, there is little loss as a load on the ultrasonic vibrator, and the industrial applicability is high that the maximum cleaning power can be exhibited with a small ultrasonic output.
1 洗浄槽
1a・1b・1c 可動壁面
2・2a 平面形状部品
3 洗浄液
4 超音波振動子
5 ドレイン口
6 タンク
7 フィルター
8 ポンプ
9 開口部
10 液位センサ
11 制御回路
12 ゴムパッキング
13 スライド機構固定バー
13a 軸受けメタル
14 スライドスクリュー
15 ハンドル
16 膜DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記洗浄槽に取り付けられた超音波振動子とを備え、
前記洗浄槽は3組の対向面のうち最短距離で対向する1組の対向面のいずれか一方または両方に超音波振動子を取り付けるとともに、この最短距離で対向する1組の対向面のいずれか1方の他方に対する間隔を変化し得るように構成したことを特徴とする平面形状部品洗浄装置。Consists of a total of six opposing faces that can accommodate planar parts, and is substantially rectangular, with the interior filled with cleaning liquid and an upper opening for supplying the cleaning liquid, and a drain port for discharging the cleaning liquid downward. A cleaning tank having,
An ultrasonic vibrator attached to the cleaning tank,
The cleaning tank has an ultrasonic vibrator attached to one or both of a pair of facing surfaces facing each other at the shortest distance among the three pairs of facing surfaces, and one of the pair of facing surfaces facing each other at the shortest distance. A planar shaped component cleaning apparatus, characterized in that the interval with respect to the other of one side can be changed.
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