JPH08155409A - 超音波加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】酸・アルカリ水溶液を用いる超音波加工装置に
設けられる超音波振動子装置を保護でき、前記水溶液に
効率よく均一に超音波を放射できる超音波加工装置を提
供する。 【構成】ワークＷの処理液３を収容する処理槽４に、隔
壁２を介して超音波伝達液５を収容する超音波伝達槽６
を設け、その内部に超音波振動子装置７を設ける。超音
波伝達槽６に超音波伝達液供給手段１２，１３，１４，
１５を設ける。超音波伝達液供給手段１４に脱気手段１
６、冷却手段１７を設ける。超音波伝達液５は、５〜３
０℃に冷却され、溶存酸素量０．５〜３ｐｐｍに脱気さ
れている。隔壁２は耐薬品性の合成樹脂板である。処理
液３は酸またはアルカリの水溶液を用いることができ、
そのとき隔壁２は耐薬品性の合成樹脂板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、処理槽に収容された処
理液にワークを浸漬して該処理液によりワークのエッチ
ング、バリ取り等の加工を行う際に、該処理液に超音波
を放射するようにした超音波加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、処理槽に供給された酸またはアル
カリの水溶液にワークを浸漬し、前記酸またはアルカリ
の作用により、該ワークにエッチング、バリ取り等の加
工を施す装置が知られている。ところが、このような装
置では、前記ワークが前記酸またはアルカリと反応して
水素等の気体を発生し、この気体が該ワークの表面に付
着して該ワークと前記酸またはアルカリの水溶液との接
触を妨げるために、前記反応がある程度以上には進行し
にくくなるとの問題がある。

【０００３】そこで、前記ワークと前記酸またはアルカ
リとの反応を促進して加工効果を向上するために、前記
処理槽に超音波振動子を内蔵する超音波振動子装置を設
け、該超音波振動子装置から前記ワークが浸漬された前
記酸またはアルカリの水溶液中に超音波を放射させるよ
うにした超音波加工装置が知られている。このような超
音波加工装置によれば、前記水溶液中に超音波を放射す
ると前記水溶液中に内部が真空になっている空洞（キャ
ビテーション）が発生し、前記キャビテーションから発
生する気泡及び衝撃波の作用により前記水溶液が攪拌さ
れ、あるいは前記ワーク表面に付着している前記水素等
の気体が除去されるので、前記ワークと該酸またはアル
カリとの反応が促進されるものと考えられている。

【０００４】前記超音波加工装置では、前記超音波振動
子装置を処理槽底面の外側に設けようとすると、より強
力な超音波を前記水溶液に放射するためには該処理槽底
面を薄くしなければならないが、このようにすると前記
処理槽底面が前記酸またはアルカリの作用により、或い
は超音波振動子の振動により破損し易くなるとの問題が
ある。そこで、前記超音波加工装置では、通常は、前記
処理槽の内部に前記超音波振動子装置が設けられてい
る。

【０００５】しかし、前記超音波加工装置において、前
記超音波振動子装置が酸またはアルカリの水溶液に浸漬
されると、前記超音波振動子装置の外板を構成するステ
ンレス等の金属が前記酸またはアルカリに侵されて超音
波振動子装置が破損され、寿命が短くなるという問題が
ある。そこで、前記処理槽に隔壁を介して密封槽を設
け、該密封槽の内部に前記超音波振動子装置を設けるこ
とが考えられる。このとき、前記密封槽内に空気等の気
体があると、前記超音波振動子装置から放射される超音
波が該密封槽内で減衰されやすいので、前記密封槽の内
部には、超音波を良好に伝達する超音波伝達液を封入す
る。前記超音波伝達液としては、脱気された水等を用い
る。

【０００６】しかしながら、前記密封槽を設けた超音波
加工装置では、前記超音波伝達液が密封されているため
に、長時間に亘って超音波を放射すると、前記超音波伝
達液の液温が上昇し、超音波が伝播しにくくなるという
不都合がある。前記超音波伝達液の液温上昇を防ぐため
に、前記密封槽に冷却装置を設けることも考えられる
が、このようにするときには該密封槽に収容された前記
脱酸素水の温度にムラができ、前記超音波を均一に伝播
させることが難しくなる。

【０００７】また、前記隔壁が酸またはアルカリにより
腐食されたり、ワークとの接触などにより破損し易い材
料で構成されるときには、長期に亘って超音波振動子装
置と処理液との接触を妨げることが難しいという不都合
がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる不都合
を解消するためになされたものであり、酸またはアルカ
リの水溶液を用いる超音波加工装置に設けられる超音波
振動子装置を保護してその寿命を長くすることができる
と共に、前記酸またはアルカリの水溶液に効率よく均一
に超音波を放射することができる超音波加工装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の超音波加工装置は、ワークを浸漬して加
工する処理液を収容する処理槽に、超音波を伝達する脱
気された超音波伝達液を収容する超音波伝達槽を隔壁を
介して設け、該超音波伝達槽の内部に設けられた超音波
振動子を内蔵する超音波振動子装置から該超音波伝達液
に放射された超音波を該隔壁を介して該処理槽に収容さ
れた該処理液に放射するようにした超音波加工装置にお
いて、前記超音波伝達槽の側壁の一方の側から前記超音
波伝達液を供給し、供給された超音波伝達液を他方の側
から排出する超音波伝達液供給手段を設け、前記超音波
伝達液供給手段に前記超音波伝達液を脱気する超音波伝
達液脱気手段と、該超音波伝達液を冷却する超音波伝達
液冷却手段とを設けてなることを特徴とする。

【００１０】本発明の超音波加工装置では、前記超音波
伝達液は、液温が５〜３０℃の範囲に冷却されているこ
とを特徴とする。また、前記超音波伝達液は、溶存酸素
量が０．５〜３ｐｐｍの範囲になるように脱気されてい
ることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の超音波加工装置では、前記
隔壁は超音波が透過する材料であればよく、このような
材料としては、ガラスの他、ステンレス、チタンまたは
タンタル系金属等の金属材料を挙げることができる。更
に、前記隔壁は合成樹脂製の板であることが安価で破損
の虞れがない点で有利である。

【００１２】ところで、合成樹脂は、従来、超音波を吸
収しやすい物質と考えられており、超音波を用いる装置
において使用すると超音波が減衰し好ましくないとされ
ていたが、本発明者等の検討によれば、合成樹脂板を冷
却することにより、超音波を吸収しなくなることを知見
した。

【００１３】本発明の超音波加工装置では、前記処理液
として、強酸または強アルカリの水溶液を用いることを
特徴とする。前記処理液が、強酸または強アルカリの水
溶液であるときには、前記合成樹脂は耐薬品性を有する
ことが好ましい。前記耐薬品性の合成樹脂としては、例
えば、ポリイミド樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、
ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、ポリプロピレ
ン樹脂、ポリエチレン樹脂等を挙げることができる。

【００１４】

【作用】本発明によれば、ワークを浸漬して加工する処
理液を収容する処理槽に隔壁を介して超音波伝達槽を設
け、該超音波伝達槽の内部に超音波振動子装置を設置す
ることにより、前記超音波振動子装置は前記隔壁に遮蔽
されて前記処理液に直接接触することがなくなる。

【００１５】また、本発明の超音波加工装置によれば、
前記超音波伝達槽には、前記超音波伝達液脱気手段によ
り脱気され、前記超音波伝達液冷却手段により冷却され
た超音波伝達液が、前記超音波伝達液供給手段により供
給されている。前記超音波伝達液は、前記超音波伝達液
供給手段により前記超音波伝達槽の側壁の一方の側から
供給され、供給された超音波伝達液は他方の側から排出
されているので、前記超音波伝達槽内の前記超音波伝達
液は供給される側から排出される側に流通し、均一に脱
気、冷却された状態が維持されている。

【００１６】前記構成の本発明の超音波加工装置では、
前記超音波振動子装置から放射された超音波はまず、前
記超音波伝達槽に供給されている超音波伝達液を伝播し
て、該超音波伝達槽と前記処理槽との境界をなす前記隔
壁に伝達される。このとき、前記超音波伝達槽内の前記
超音波伝達液は前記のように均一に脱気、冷却された状
態が維持されているので、前記超音波伝達液中での前記
超音波の減衰が低減される。

【００１７】次いで、前記超音波は、前記隔壁を透過
し、該隔壁から前記処理液内に放射され、該処理液内に
キャビテーションを発生させる。そして、前記キャビテ
ーションから生じる気泡及び衝撃波により、前記処理液
が攪拌され、あるいは前記ワークと該処理液との反応に
より発生して該ワーク表面に付着している水素等の気体
が除去される。

【００１８】本発明の超音波加工装置によれば、前記超
音波伝達液は、液温が５〜３０℃の範囲に冷却されてい
ることにより前記超音波振動子装置から放射された超音
波の減衰が有効に抑制され、超音波の良好な伝達媒体と
なる。前記超音波伝達液の液温が３０℃より高くなる
と、前記超音波が減衰されやすくなり、また５℃未満に
冷却するには大きなエネルギーを要し、コスト増が避け
られない。

【００１９】また、前記超音波伝達液は、溶存酸素量が
０．５〜３ｐｐｍの範囲になるように脱気されているこ
とにより、前記超音波振動子装置から超音波を放射した
ときに、キャビテーションから気泡が生じにくく、気泡
による超音波の吸収、減衰が抑制される。尚、前記超音
波加工装置は、空気中で使用されるため、前記超音波伝
達液に溶存している気体は実際には空気であるが、空気
の組成は酸素：窒素≒１：４でほぼ一定であるので、全
溶存気体量を示す指標として溶存酸素量を用いている。

【００２０】超音波伝達液の溶存酸素量が３ｐｐｍを超
えると、超音波伝達液の溶存気体が発生したキャビテー
ション中に気化して気泡が生じやすくなり、超音波が該
気泡により吸収され、減衰が激しくなる。また、前記溶
存酸素量が０．５ｐｐｍ未満になるように脱気するため
には、高価で特殊な装置が必要になる。

【００２１】また、本発明の超音波加工装置では、前記
隔壁に合成樹脂からなる板を用いているが、該合成樹脂
からなる板は冷却されることにより超音波を吸収するこ
とがなくなり、前記超音波振動子装置から放射された超
音波が該合成樹脂からなる板の隔壁を透過する。

【００２２】本発明の超音波加工装置では、前記隔壁を
前記合成樹脂板とすることにより、前記処理液として、
強酸または強アルカリの水溶液を用いることが可能にな
る。前記隔壁は耐薬品性を有する合成樹脂からなる板で
構成することにより、前記強酸または強アルカリによっ
ても腐食されない。

【００２３】

【実施例】次に、添付の図面を参照しながら本発明の超
音波加工装置についてさらに詳しく説明する。図１は本
発明の一実施例を示す説明的断面図であり、図２は図１
示の装置の変形例を示す説明的断面図であり、図３は本
発明の他の実施例を示す説明的断面図である。

【００２４】まず、本発明の第１の実施例について説明
する。

【００２５】本実施例の超音波加工装置は、図１に示す
ように、厚さ１０ｍｍのガラス繊維強化プラスチック製
の槽本体１を隔壁２により区画して、ワークＷを浸漬し
てエッチング、バリ取り等の加工を行う塩酸等の処理液
３を収容する処理槽４と、超音波を伝達する媒体となる
脱気された水等の超音波伝達液５を収容する超音波伝達
槽６としたもので、処理槽４の底壁面に隔壁２を介して
超音波伝達槽６が設けられた構成となっている。そし
て、超音波伝達槽６の内部には超音波振動子（図示せ
ず）を内蔵する超音波振動子装置７が設けられている。
前記超音波振動子装置７は、外部に設けられた超音波発
振手段から電気的信号を受けて、超音波を放射する。

【００２６】前記隔壁２は、ポリ塩化ビニル樹脂等の合
成樹脂からなる厚さ３〜５ｍｍの板で構成されており、
その周縁部がゴム製のパッキン８，９で挟持されて、前
記処理槽１の内面側に一体的に設けられた取付部材１０
にボルト１１で螺着されている。

【００２７】前記超音波伝達槽６を構成する槽本体１の
側壁には超音波伝達液５を供給する超音波伝達液供給口
１２と、供給された超音波伝達液５を排出する超音波伝
達液排出口１３とが相対向して設けられている。尚、前
記超音波伝達液供給口１２及び超音波伝達液排出口１３
は前記槽本体１と一体的に成形されて設けられており、
超音波伝達液供給口１２及び超音波伝達液排出口１３が
設けられている部分の槽本体１の側壁には、それぞれ多
数の透孔１２ａ及び１３ａが設けられている。

【００２８】超音波伝達液供給口１２と超音波伝達液排
出口１３とは超音波伝達液循環導管１４により接続され
ており、超音波伝達液５は超音波伝達液循環導管１４の
途中に設けられた超音波伝達液供給ポンプ１５により超
音波伝達液供給口１２に供給され、供給された超音波伝
達液５が超音波伝達液排出口１３から排出される。そし
て、排出された超音波伝達液５が、再び超音波伝達液供
給ポンプ１５により超音波伝達液供給口１２に循環され
る様になっている。

【００２９】前記、超音波伝達液循環導管１４の超音波
伝達液供給ポンプ１５と超音波伝達液供給口１２との間
には、超音波伝達液５を脱気する超音波伝達液脱気手段
１６と、超音波伝達液５を冷却する超音波伝達液冷却手
段１７とが設けられ、超音波伝達液脱気手段１６は流量
調整弁１８ａを介して超音波伝達液冷却手段１７に接続
されている。尚、前記超音波伝達液脱気手段１６は、真
空ポンプ１９及び超音波伝達槽２０からなり、真空ポン
プ１９により減圧された超音波伝達槽２０内に超音波伝
達液５を導入し、溶存気体を超音波伝達槽２０内の減圧
空間に放出させて脱気するようになっている。

【００３０】一方、前記処理槽４を構成する槽本体１の
側壁には、処理液３を供給する処理液供給口２１と、処
理液３を排出する処理液排出口２２とが相対向して設け
られている。尚、前記処理液供給口２１及び処理液排出
口２２は槽本体１と一体的に成形されて設けられてお
り、処理液供給口２１及び処理液排出口２２が設けられ
ている槽本体１の側壁には、それぞれ多数の透孔２１ａ
及び２２ａが設けられている。

【００３１】処理液供給口２１と処理液排出口２２とは
処理液循環導管２３により接続されており、処理液３は
処理液循環導管２３の途中に設けられた処理液供給ポン
プ２４により処理液供給口２１に供給され、供給された
処理液３が処理液排出口２２から排出される。そして、
排出された処理液３が、再び処理液供給ポンプ２４によ
り処理液供給口２１に循環される様になっている。

【００３２】前記処理液循環導管２３の処理液供給ポン
プ２４と処理液供給口２１との間には、処理液３を脱気
する処理液脱気手段２５と、処理液３を冷却する処理液
冷却手段２６とが設けられている。尚、前記処理液脱気
手段２５は、真空ポンプ２７及び超音波伝達槽２８から
なり、真空ポンプ２７により減圧された超音波伝達槽２
８内に処理液３を導入し、溶存気体を超音波伝達槽２８
内の減圧空間に放出させて脱気するようになっている。

【００３３】本実施例の超音波加工装置では、超音波伝
達液循環導管１４の超音波伝達液排出口１３と超音波伝
達液供給ポンプ１５との間に貯留槽２９が設けられてお
り、貯留槽２９にはその開口部に発泡スチロール等の比
重の小さな合成樹脂からなる浮き蓋３０が嵌合されてい
る。貯留槽２９には、前記超音波伝達液脱気装置１６と
流量調整弁１８ａとの間で超音波伝達液循環導管１４か
ら分岐したバイパス導管３１が接続されており、バイパ
ス導管３１にはその分岐点の近傍に流量調整弁１８ｂが
設けられている。

【００３４】また、超音波伝達液循環導管１４には、超
音波伝達液排出口１３の下流に、前記隔壁２よりも上方
に立ち上がる立ち上がり部３２が設けられている。超音
波伝達液循環導管１４は、立ち上がり部３２の前記隔壁
２よりも上の部分で水平方向に屈曲しており、水平方向
に屈曲した部分の基部に流量調整弁１８ｃが設けられて
いる。そして、前記立ち上がり部３２の垂直部分に直線
的に圧逃がし導管３３が接続されている。圧逃がし導管
３３は、隔壁２よりも十分上方で大気に開放されてお
り、その基部に大気開放弁３４が設けられている。

【００３５】また、超音波伝達液循環導管１４の途中
に、超音波伝達液循環導管１４を流通する超音波伝達液
５を分取してそのｐＨを測定するｐＨメーター３５が設
けられている。

【００３６】次に、本実施例の超音波加工装置の作動に
ついて説明する。

【００３７】まず、処理槽４に塩酸等の処理液３が収容
され、超音波伝達槽６に水等の超音波伝達液５が収容さ
れた状態で、処理液供給ポンプ２４及び超音波伝達液供
給ポンプ１５を駆動し、処理液３及び超音波伝達液５を
それぞれ循環させる。

【００３８】前記超音波伝達液５は、超音波伝達液供給
ポンプ１５により超音波伝達液排出口１３から取り出さ
れ、超音波伝達液循環導管１４を介して、超音波伝達液
供給口１２に供給される。このとき、超音波伝達液５
は、超音波伝達液循環導管１４の途中に設けられた超音
波伝達液脱気装置１６により溶存酸素量が３ｐｐｍ以
下、より好ましくは０．５〜２ｐｐｍになるように脱気
されると共に、超音波伝達液冷却装置１７により５〜３
０℃の温度に冷却されている。

【００３９】そして、供給された超音波伝達液５が、再
び超音波伝達液排出口１３から取り出され、前記のよう
に循環される。従って、超音波伝達槽６内の超音波伝達
液５は常に所定の脱気度及び液温を維持し、また超音波
伝達槽６内では脱気度及び液温の分布が均一になってい
る。尚、前記循環の際に、超音波伝達液５は超音波伝達
液供給口１２が設けられている部分の槽本体１の側壁に
設けられている多数の透孔１２ａから超音波伝達槽６内
に流入し、超音波伝達液排出口１３が設けられている部
分の槽本体１の側壁に設けられている多数の透孔１３ａ
から超音波伝達液循環導管１４に流出するので、超音波
伝達槽６内の超音波伝達液５に層流が形成され、超音波
の伝播を阻害する乱流の発生が防止される。

【００４０】また、本実施例の装置では、超音波伝達液
循環導管１４及びバイパス導管３１に設けられた流量調
整弁１８ａ，１８ｂを適宜調整することにより、超音波
伝達液脱気装置１６で脱気された超音波伝達液５の大部
分をバイパス導管３１を介して貯留槽２９に循環させて
貯留槽２９内に貯留されている超音波伝達液５の脱気度
を上げることができる。このようにして脱気度が十分に
高くなった超音波伝達液５の一部を流量調整弁１８ａを
介して超音波伝達液冷却装置１７に供給することによ
り、超音波伝達槽５内の超音波伝達液５の脱気度を高度
に維持することができる。尚、貯留槽２９の開口部に
は、浮き蓋３０が嵌合され、貯留されている超音波伝達
液５と空気との接触が浮き蓋３０により遮断されている
ので、一旦脱気された超音波伝達液５に空気が再溶解す
ることによる脱気度の低下を阻止することができる。

【００４１】一方、前記処理液３は、処理液供給ポンプ
２４により処理液排出口２２から取り出され、処理液循
環導管２３を介して、処理液供給口２１に供給される。
このとき、処理液３は、処理液循環導管２３の途中に設
けられた処理液冷却装置２６により５〜３５℃の範囲の
温度に冷却されて、処理液供給口２１に供給される。ま
た、処理液３は、処理液循環導管２３の途中に設けられ
た処理液脱気装置２５により０．１〜３ｐｐｍの溶存酸
素量になるように脱気される。尚、前記処理液３に溶存
している気体は空気であるので、前記超音波伝達液５と
同様に全溶存気体量を示す指標として溶存酸素量を用い
ている。

【００４２】そして、供給された処理液３が、再び処理
液排出口２２から取り出され、前記のように循環され
る。従って、処理槽４内の処理液３は所定の脱気度及び
液温を維持し、また処理槽４内での脱気度及び液温の分
布が均一になっている。

【００４３】尚、前記循環の際に、処理液１１は処理液
供給口２１が設けられている部分の処理槽４の側壁に設
けられている多数の透孔２１ａから処理槽４内に流入
し、処理液排出口２２が設けられている部分の処理槽４
の側壁に設けられている多数の透孔２２ａから処理液循
環導管２３に流出するので、処理槽４内の処理液３に層
流が形成され、キャビテーションの発生を阻害する乱流
の発生が防止される。

【００４４】次に、処理槽４に収容された処理液３に、
図１に仮想線示するワーク洗浄かご３６に収納されたワ
ークＷを浸漬し、この状態で超音波振動子装置７から超
音波を放射する。放射された超音波は、前記のように脱
気、冷却されて超音波伝達槽６に供給されている超音波
伝達液５中を伝播し、隔壁２に伝達される。

【００４５】隔壁２は、前記のように、従来、超音波を
吸収して発熱するとされている合成樹脂製の板で構成さ
れているが、本実施例では前記のように冷却されている
超音波伝達液５に接触しているので、前記合成樹脂製の
板が冷却されて、前記超音波の吸収が抑制され、超音波
を透過させるものと考えられる。そして、隔壁２を透過
した超音波が処理槽４に収容されている処理液３に放射
される。

【００４６】これにより、前記処理液３中にキャビテー
ションが発生する。処理液３は前記のように脱気されて
いるので、前記キャビテーションが多数発生するが、溶
存気体が低減されているので気泡は殆ど発生せず、代わ
りに前記キャビテーションの大部分が周囲の水圧により
圧壊されて強力な衝撃波を発生する。この結果、前記該
衝撃波により処理液３が攪拌され、或いは処理液３とワ
ークＷとの反応によりワークＷ表面に付着している気体
が除去されて、前記反応が促進される。

【００４７】本実施例の超音波加工装置では、前記超音
波伝達液５の循環液量は、流量調整弁１８ａ，１８ｃに
より制御されているが、流量調整弁１８ａと流量調整弁
１８ｃとの制御がアンバランスになると、超音波伝達槽
６内の圧力が急激に上昇し、隔壁２に損傷が生じる虞れ
がある。しかし、本実施例の超音波加工装置では、超音
波伝達液循環導管１４に立ち上がり部３２が設けられて
いるので、前記のように超音波伝達槽６内の圧力が急激
に上昇したときには、大気開放弁３４を開いて圧力上昇
分の超音波伝達液５を圧逃がし導管３３に案内すること
により、超音波伝達槽６内の圧力を下げることができ
る。大気開放弁３４は手動で開くようにしてもよく、超
音波伝達槽５内に圧力センサを設け、該圧力センサに連
動して作動するようにしてもよい。また、圧逃がし導管
３３は十分上方に延設しておくことにより、案内された
超音波伝達液５が該圧逃がし導管３３から噴出すること
が避けられる。

【００４８】本実施例の超音波加工装置は、槽本体１及
び隔壁２が耐薬品性の合成樹脂からなるので、前記処理
液３に用いられる酸として、塩酸、硝酸等の強酸、水酸
化ナトリウム等の強アルカリの他、フッ酸、王水、クロ
ム混酸等の非常に強い酸を用いても腐食されることがな
い。従って、本実施例の超音波加工装置は、前記塩酸に
よる金属製品の酸化皮膜（スケール）の除去（エッチン
グ）、前記硝酸によるコバルト系合金の超硬チップのエ
ッチング、水酸化ナトリウム水溶液による金属製品のエ
ッチング、バリ取り、金属製品表面の有機物の除去等の
用途に用いることができ、また前記フッ酸によるガラ
ス、シリコン、含珪素有機半導体等のエッチング、バリ
取りや、王水及びクロム混酸によるステンレスのエッチ
ング、バリ取り等の用途にも用いることができる。

【００４９】尚、本実施例の超音波加工装置は、前記の
ように超音波伝達液循環導管１４の途中にｐＨメーター
３５が設けられているので、超音波伝達液５のｐＨの変
化を測定することにより、隔壁２が損傷したときには前
記酸またはアルカリの水溶液である処理液３の漏出を超
音波伝達液５のｐＨの急変として検出することができ、
前記隔壁２の損傷を早期に認識することができる。本実
施例の超音波加工装置では、損傷した隔壁２は交換する
ことができ、この際、隔壁２が前記のように合成樹脂製
で安価であることにより、交換に要するコストを低減す
ることができる。

【００５０】一方、前記超音波伝達液５は、超音波振動
子装置７に接触するので、超音波振動子装置７と反応し
ないものが好ましく、超音波振動子装置７の溶接部が超
音波の振動により破損したときに、破損した部分から超
音波振動子装置７内に浸入して導線等に接触してもよい
様に不燃性であることが好ましい。このような超音波伝
達液５として、通常は脱気された水が用いられる。

【００５１】図１示の超音波加工装置により、例えば、
直径３ｍｍの鋼線の酸化皮膜（スケール）をエッチング
により除去するときには、超音波伝達液５を溶存酸素量
が前記範囲になるように脱気し、液温を前記範囲とする
と共に、前記処理液３に１５％塩酸を用い、該処理液３
を５〜２５℃の温度に冷却する。そして、超音波振動子
装置７から周波数２５ｋＨｚの超音波を１Ｗ／ｃｍ² の
出力で放射する。 図１示の超音波加工装置により、前
記条件で、前記鋼線のスケールを除去するエッチング加
工を行ったところ、従来３０〜４０％の塩酸を用い、該
塩酸に超音波を放射しないで１０分間を要していた前記
加工を１分間で行うことができた。従って、本発明の超
音波加工装置によれば、従来より酸の濃度を低くして、
しかも短時間で処理できることが明らかである。また、
前記隔壁２には腐食は認められなかった。

【００５２】次に、比較のために、図１示の超音波加工
装置において、隔壁２を厚さ１．０ｍｍのステンレス板
として、前記と同じ条件で鋼線のスケールを除去するエ
ッチング加工を行ったところ、前記ステンレス板は極く
短時間で塩酸により腐食されて処理槽４の処理液（塩
酸）２が超音波伝達槽６の超音波伝達液５に混入し、超
音波振動子装置７の外板が腐食される虞れが生じた。

【００５３】次に、本発明の他の実施例の超音波加工装
置について説明する。本実施例の超音波加工装置は、フ
ープ材、線材等の長尺のワークＷの加工に用いられるも
のであり、図２示のように、ガラス繊維強化プラスチッ
ク製の槽本体１とワーク移動手段３７とからなる。

【００５４】槽本体１は、その底部に槽本体１と一体的
に成形されて内蔵されている超音波伝達液供給口１２及
び超音波伝達液排出口１３が相対向して設けられ、その
上に槽本体１の内部をワークＷを浸漬して加工する処理
液３を収容する処理槽４と、超音波振動子装置７を設け
る超音波伝達槽６とに区画する厚さ３〜５ｍｍのポリ塩
化ビニル樹脂製の板からなる隔壁２が図１示の超音波加
工装置と同様にして取着されている。

【００５５】前記超音波伝達槽６には超音波伝達液５が
収容されており、前記超音波伝達液供給口１２及び超音
波伝達液排出口１３は、超音波伝達液循環導管１４によ
り接続されている。図示しないが、超音波伝達液循環導
管１４の途中には図１示の超音波加工装置と同様に、超
音波伝達液排出口１３から超音波伝達液５を取り出して
超音波伝達液供給口１２に循環する超音波伝達液供給ポ
ンプ１５、超音波伝達液５を脱気する超音波伝達液脱気
装置１６、超音波伝達液５を冷却する超音波伝達液冷却
装置１７等が設けられている。また、前記超音波伝達液
供給口１２及び超音波伝達液排出口１３の超音波伝達槽
６に面する側壁には、それぞれ多数の透孔１２ａ及び１
３ａが設けられている。

【００５６】前記処理槽４を構成する槽本体１の相対向
する側壁３８，３９の上部には、ワークＷが水平に貫通
して処理槽４内部を通過自在とする一対の貫通孔４０，
４１が同心に形成されている。また、側壁３８，３９は
他の側壁４２より低く形成されており、側壁３８，３９
の外側には貫通孔４０，４１から漏出し、或いは側壁３
８，３９の上端からオーバーフローする処理液３を貯留
するオーバーフロー槽４３が槽本体１と一体的に成形さ
れて設けられている。

【００５７】図２示の超音波加工装置では、前記処理槽
４には図１示の処理液排出口２２が設けられていない
が、代わりにオーバーフロー槽４３に処理液循環導管２
３が接続されており、処理液循環導管２３の途中に設け
られた処理液供給ポンプ２４によりオーバーフロー槽４
３から取り出された処理液３が図示しない処理液供給口
に循環されるようになっている。尚、前記処理液供給口
の構成は図１示の超音波加工装置と同様である。また、
処理液循環導管２３の途中には、処理液供給ポンプ２４
の下流に処理液３を冷却する処理液冷却手段２６が設け
られている。

【００５８】前記ワーク移動手段３７は、回転自在に設
けられた送り出しロール４４と、巻き取りロール４５と
からなり、巻き取りロール４５は軸４６を介して図示し
ない駆動手段により回転されるようになっている。ワー
クＷは、送り出しロール４４に巻き回されており、その
先端が前記処理槽４に設けられた貫通孔４０，４１を貫
通して、巻き取りロール４５に巻き回されている。

【００５９】図２示の超音波加工装置では、前記処理液
３は脱気されていないが、処理液３自体に酸化力があ
り、また加工されるワークＷがフープ材や線材であって
その厚さまたは直径が処理槽４の深さに対して十分小さ
いので、前記貫通孔４０，４１の位置を調整してワーク
Ｗが浸漬される深さを最もキャビテーションが発生し易
い深さに設定することにより、十分にワークＷの加工を
行うことができる。

【００６０】図２示の超音波加工装置では、超音波が隔
壁２を介して処理液３に放射されると、前記処理液３中
にキャビテーションが発生し、処理液３に溶存している
空気がキャビテーションの内部で気化して気泡が発生す
る。また、前記キャビテーションの一部は前記気泡とな
らないうちに周囲の水圧により圧壊されて衝撃波が発生
する。そして、前記気泡及び衝撃波により、処理液３が
攪拌され、或いは処理液３とワークＷとの反応によりワ
ークＷ表面に付着している水素等の気体が除去され、前
記反応が促進される。

【００６１】前記各実施例では、処理液３及び超音波伝
達液５を循環させるようにしているが、処理液３及び超
音波伝達液５は処理液供給口２１及び超音波伝達液供給
口１２から新しい液を供給する一方、供給された液を処
理液排出口２１及び超音波伝達液排出口１３から排出し
て、そのまま廃棄するようにしてもよい。

【００６２】また、前記各実施例では、隔壁２を合成樹
脂からなる板で構成しているが、ガラス板、チタンまた
はタンタル系金属の板で構成するようにしてもよい。前
記ガラス板、チタンまたはタンタル系金属の板はそれ自
体超音波の透過性に優れているので、図１示の合成樹脂
製の隔壁２と同様に作用する。前記ガラス板は超音波を
透過させるためにその厚さが３〜６ｍｍの範囲にあるこ
とが好ましく、チタンまたはタンタル系金属の板はその
厚さが１ｍｍ以下であることが好ましい。

【００６３】また、前記各実施例では、前記処理液３を
強酸または強アルカリの水溶液としているが、処理液３
はワークＷの加工の種類によっては、弱酸または弱アル
カリの水溶液、アルコール系洗浄剤、超純水等であって
もよく、また、砥粒を混在させるようにしてもよい。処
理液３に砥粒を混在させるときには、該砥粒により隔壁
２が研削されて損傷することが懸念されるが、隔壁２は
前記のように合成樹脂からなるので、安価に交換するこ
とができる。

【００６４】また、前記各実施例では、槽本体１をガラ
ス繊維強化プラスチックで構成しているが、槽本体１の
材質は処理液３の酸またはアルカリ等に侵されない耐薬
品性と、装置を構成する剛性を有するものであれば、ポ
リ塩化ビニル樹脂等、他の硬質合成樹脂であってもよ
い。槽本体１をこのような硬質合成樹脂で構成すること
により、前記超音波伝達液供給口１２、超音波伝達液排
出口１３、処理液供給口２１、処理液排出口２２、オー
バーフロー槽４３等を槽本体１と一体的に成形すること
ができ、装置の成形が容易になるので製造コストを低減
することができる。尚、槽本体１は、処理液３が前記弱
酸または弱アルカリの水溶液のように腐食性が低いか、
アルコール系洗浄剤、超純水等のように全く腐食性を示
さない場合にはステンレス等の金属で構成してもよい。

【００６５】さらに、前記各実施例では、槽本体１を隔
壁２で区分することにより処理槽４と超音波伝達槽６と
を構成するようにしているが、図３に概略的に示すよう
に、内部に超音波振動子装置７が設けられると共に、脱
気、冷却された超音波伝達液５が供給される超音波伝達
槽６の内側に処理槽４を配置して、処理槽４の超音波伝
達液５に接する部分を合成樹脂からなる隔壁２としても
よい。図３示の超音波加工装置では、超音波伝達槽６の
上方開口部は、超音波伝達液５の脱気状態が実質的に維
持されるのであれば、大気に開放されていてもよい。

【００６６】

【発明の効果】前記の説明から明らかなように、本発明
の超音波加工装置によれば、処理槽に隔壁を介して超音
波伝達槽を設け、該超音波伝達槽内に超音波振動子装置
を設けるようにしたので、前記超音波振動子装置は該隔
壁により前記処理液から遮断され、該処理液に腐食され
ることがなく、長期に亘って安定して使用することがで
きる。また、本発明の超音波加工装置によれば、前記超
音波伝達槽に供給される脱気された超音波伝達液を冷却
すると共に、超音波伝達槽の一方の側から供給された超
音波伝達液を他方の側から排出されるようにしたので、
前記超音波振動子装置から放射された超音波を該超音波
伝達液中で均一に伝播させることができ、前記隔壁を介
して前記処理液に放射することにより、前記超音波を前
記処理液に効率よく均一に作用させることができる。

【００６７】また、本発明の超音波加工装置によれば、
前記超音波伝達液を５〜３０℃の範囲の温度に冷却する
ことにより、超音波振動子装置から放射された超音波の
該超音波伝達液内での減衰を低減することができ、前記
隔壁を介して、高い効率で前記処理液に放射することが
できる。また、前記超音波伝達液の溶存酸素量が０．５
〜３ｐｐｍの範囲になるように脱気することにより、前
記超音波の該超音波伝達液内での減衰をさらに低減する
ことができ、さらに高い効率で前記処理液に放射するこ
とができる。

【００６８】また、本発明の超音波加工装置によれば、
前記隔壁に合成樹脂からなる板を用い、該合成樹脂から
なる板を冷却することにより、ワークとの接触等による
破損の虞れのない安価な材料で装置を構成することがで
きる。そして、前記隔壁を合成樹脂からなる板とするこ
とにより、強酸や強アルカリによる腐食から前記超音波
振動子装置を保護することができる。前記隔壁は、耐薬
品性の合成樹脂とすることにより、前記強酸や強アルカ
リによる腐食から前記超音波振動子装置を確実に保護す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる超音波加工装置の一構成例を示
す説明的断面図。

【図２】図１示の超音波加工装置の変形例の構成を示す
説明的断面図。

【図３】本発明に係わる超音波加工装置の他の構成例を
示す説明的断面図。

【符号の説明】

２…隔壁、 ３…処理液、 ４…処理槽、 ５…超音波
伝達液、 ６…超音波伝達槽、 ７…超音波振動子装
置、 １２，１３，１４，１５…超音波伝達液供給手
段、 １６…超音波伝達液脱気手段、 １７…超音波伝
達液冷却手段、 ２１，２２，２３，２４…処理液供給
手段、 ２５…処理液脱気手段、 ２６…処理液冷却手
段、 Ｗ…ワーク。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークを浸漬して加工する処理液を収容す
   る処理槽に、超音波を伝達する脱気された超音波伝達液
   を収容する超音波伝達槽を隔壁を介して設け、該超音波
   伝達槽の内部に設けられた超音波振動子を内蔵する超音
   波振動子装置から該超音波伝達液に放射された超音波を
   該隔壁を介して該処理槽に収容された該処理液に放射す
   るようにした超音波加工装置において、 前記超音波伝達槽の側壁の一方の側から前記超音波伝達
   液を供給し、供給された超音波伝達液を他方の側から排
   出する超音波伝達液供給手段を設け、 前記超音波伝達液供給手段に前記超音波伝達液を脱気す
   る超音波伝達液脱気手段と、該超音波伝達液を冷却する
   超音波伝達液冷却手段とを設けてなることを特徴とする
   超音波加工装置。
2. 【請求項２】前記超音波伝達液は、液温が５〜３０℃の
   範囲に冷却されることを特徴とする請求項１記載の超音
   波加工装置。
3. 【請求項３】前記超音波伝達液は、溶存酸素量が０．５
   〜３ｐｐｍの範囲になるように脱気されることを特徴と
   する請求項１または請求項２記載の超音波加工装置。
4. 【請求項４】前記隔壁は合成樹脂からなる板であること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載
   の超音波加工装置。
5. 【請求項５】前記処理液は強酸または強アルカリの水溶
   液であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいず
   れか１項記載の超音波加工装置。
6. 【請求項６】前記隔壁は耐薬品性の合成樹脂からなる板
   であることを特徴とする請求項５記載の超音波加工装
   置。