TWI828956B - 超音波清洗裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可容易地監視超音波振子的振動狀態的、使用附帶狀態監視功能的超音波振子的超音波清洗裝置。本發明的超音波清洗裝置經由被施加有超音波振動的清洗液來清洗被清洗物，具有朗之萬型的附帶狀態監視功能的超音波振子5，該超音波振子5包括以積層的方式配置且於積層方向可伸縮的多個壓電元件10，多個壓電元件的一部分作為激振用壓電元件11被施加有交流電壓而伸縮，多個壓電元件的另一部分作為狀態監視用壓電元件12，以藉由激振用壓電元件的伸縮而可輸出用於狀態監視的電壓的方式構成。

Description

超音波清洗裝置
本發明是有關於一種使用附帶狀態監視功能的超音波振子的、超音波清洗裝置，尤其是有關於一種可容易地監視超音波振子的振動狀態的、使用附帶狀態監視功能的超音波振子的超音波清洗裝置。
先前，為了檢測超音波清洗裝置的清洗槽的超音波振子的振動狀態，而對清洗槽貼附加速度感測器等振動感測器，測定清洗槽的振動，監視超音波振子的振動狀態。另外，將音壓計投入至清洗槽的清洗液中，測定清洗液中的超音波振子的振動所致的、超音波的大小。
圖12為表示安裝於超音波清洗裝置的清洗槽的加速度感測器及清洗液中的音壓計的位置的圖。如圖12所示，加速度感測器57由接著劑貼附於清洗槽2，另外，貼附於超音波振子7的表面而進行振動的測定。另外，藉由音壓計55來測定清洗液3中的超音波的大小。如此，與超音波振子的振動狀態有關的測定大多經由清洗槽、清洗液藉由間接方法而進行。
例如，作為振子的振動狀態的間接測定，於專利文獻1中揭示有以下述方式構成的濕式處理裝置：於供給清洗液的超音 波清洗槽中設置音壓計，可對在超音波清洗槽中清洗被清洗物的清洗液中的音壓進行測定，所述清洗液是將清洗功能氣體溶解於超純水或經脫氣的超純水而成。
根據專利文獻1，濕式處理裝置以音壓變化的形式來偵測清洗液中的清洗功能氣體的溶解量等的變化，基於音壓測定結果，以使超音波照射量、或氣體溶解裝置中溶解於超純水的清洗功能氣體量、或者脫氣裝置中的雜質氣體的脫氣度成為用於清洗被清洗物的必要量的方式進行控制。
專利文獻2中公開了一種超音波清洗器，該超音波清洗器抑制因超音波振動而產生的可聽頻率的噪音。超音波清洗器具有：超音波振子，藉由超音波使清洗槽內的清洗液振動，對清洗槽內的清洗物進行清洗；振動感測器，檢測清洗槽中產生的振動；驅動電路，驅動超音波振子而振盪出超音波；以及控制部，根據由振動感測器所檢測的可聽振動的水準來控制驅動電路，使超音波的頻率變化。
專利文獻2的超音波清洗器中，提取包含水面振動的、清洗槽總體的振動波形，因而使用應變規作為振動感測器，僅檢測由來自清洗槽的接觸傳播所致的振動波形。應變規經由電性絕緣物而接著於產生應變的測定對象物，利用金屬(電阻體)與測定對象物的伸縮成比例地伸縮而電阻值變化的原理，根據其電阻變化來測定應變。更具有從所檢測出的振動中提取特定頻率的可聽音的濾波器(filter)，控制部以由濾波器所提取的特定頻率的可 聽音成為小於預定臨限值的水準的方式，使超音波的頻率變化。藉此，抑制因超音波振動而產生的可聽頻率的噪音。
另外，於專利文獻3中揭示有一種朗之萬(Langevin)型振子的共振狀態監視方法。根據專利文獻3，使用積層型電致伸縮元件作為朗之萬型振子的機械振動源，並且將該積層型電致伸縮元件的至少一個設為不施加電壓的狀態的監視用電致伸縮元件。振子的機械振動傳遞至監視用電致伸縮元件，監視用電致伸縮元件產生與該機械振動成比例的輸出電壓(電性振動)。該監視用電致伸縮元件的輸出電壓的振幅於積層型電致伸縮元件與喇叭(horn)以共振狀態振動時達到最大值。判別該監視用的輸出電壓是否處於最大值，而獲知振子是否處於共振狀態。藉此，對施加於振動源(積層型電致伸縮元件)的電壓的變動後的共振頻率以頻率可變的方式進行控制。
另外，亦可藉由振盪器以電氣方式偵測超音波振子的異常。即，亦可測定振盪器對超音波振子的驅動電流，並根據驅動電流的大小的變化以電氣方式偵測超音波振子的異常。驅動超音波振子的振盪器對並列連接的多個超音波振子施加高頻電力。
此時，振盪器對並列連接的多個超音波振子供給電流。例如，於將超音波振子並列連接的情形時，超音波振子的故障導致驅動電流根據發生故障的超音波振子相對於超音波振子的總數所占的比率而變動，因而可檢測驅動電流的變化而偵測超音波振子的異常。
另外，作為直接測定振子的振動的方法，已知有利用雷射都卜勒(Laser Doppler)的測定。圖13為表示利用雷射都卜勒裝置的、超音波振子表面的振動測定的結構的圖。
如圖13所示，雷射都卜勒裝置50自雷射照射部51向設置於清洗槽2的下部的超音波振子7的表面照射雷射光，藉由本體處理部52利用雷射都卜勒效應來測定超音波振子7的表面的振動的頻率、振幅。將所測定的振動的波形等顯示於顯示裝置53。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3639102號公報
[專利文獻2]日本專利特開2014-144443公報
[專利文獻3]日本專利特公平6-81359公報
如上文所述，於超音波清洗槽的超音波振子的振動狀態的檢測中，使用音壓計、加速度感測器等振動感測器，但於藉由音壓計來監視超音波振子的振動狀態的情形時，因經由水進行觀測，故而有測定產生偏差之虞。即，音壓計所觀測到的資料的偏差於通常時可認為是由水的環境狀態(液溫、溶存氣體等)所致的誤差，但於超音波振子故障時，音壓計所觀測到的資料與通常時的誤差相差亦不大，因而無法判斷是通常時的誤差、還是由超音波振子的故障所致的誤差。
另外，於藉由加速度感測器來監視超音波振子的振動狀態的情形時，需要將加速度感測器貼附於清洗槽或超音波振子，振動狀態視貼附部位而產生差異。另外，加速度感測器是使用接著劑而固定於清洗槽、超音波振子，因而有時由接著不良、接著劑的劣化導致測定變得不穩定。如此，受到貼附於清洗槽或超音波振子的感測器的位置或貼附狀態的影響，而存在無法一直穩定地測定振動狀態等的不確定因素，有時測定產生偏差。
另外，於藉由振盪器以電氣方式偵測超音波振子的異常的情形時，於超音波清洗裝置中，安裝於振動板的超音波振子為二十個至三十個，該些超音波振子相對於振盪器而並列連接。因此，振盪器側所觀測的是對幾十個超音波振子供給的驅動電流，即便於一個超音波振子產生異常的情形時，驅動電流的變化亦微小，與通常時所見的誤差相差不大。因此，超音波清洗裝置中，難以使用振盪器根據驅動電流的變化來偵測超音波振子的異常。
另一方面，直接測定超音波振子的振動的雷射都卜勒裝置所進行的測定需要大型的裝置，進而，一套雷射都卜勒裝置僅可測定一個超音波振子，故而難以實現所使用的多個超音波振子的同時測定。
另外，雷射都卜勒裝置中，必須自超音波振子的正下方照射雷射，因而測定環境受限，進而由於為大型的裝置，故而難以帶入生產現場。
如此，直接測定振動狀態需要大型的裝置，進而裝置昂 貴，因而針對每個裝置進行設計並不實用。
因此，需求可代替利用音壓計或加速度感測器等的間接測定而可如雷射都卜勒裝置般直接測定超音波振子的振動狀態，且結構簡單並且價廉的監視振動狀態的裝置。
因此，發明者為了解決所述課題而進行了試誤，結果發現了下述情況：於清洗液等振動傳遞介質存在的狀況下，使用朗之萬型的超音波振子的壓電元件的一部分，不施加交流電壓而藉由伸縮，根據自壓電元件輸出的電壓，不僅可偵測所述超音波振子的狀態，而且亦可偵測周圍的超音波振子的狀態。
因此，本發明的目的在於提供一種超音波清洗裝置，使用附帶狀態監視功能的超音波振子，關於所述超音波清洗裝置中所用的朗之萬型的超音波振子，包括多個壓電元件，多個壓電元件的一部分作為激振用壓電元件被施加有交流電壓而伸縮，多個壓電元件的另一部分作為狀態監視用壓電元件，未被施加交流電壓而藉由伸縮來輸出用於狀態監視的電壓，藉此可穩定地監視振動等的狀態。
為了達成所述目的，本發明的超音波清洗裝置藉由朗之萬型的多個超音波振子對清洗液施加超音波振動，經由被施加有該超音波振動的清洗液來清洗被清洗物，且所述超音波清洗裝置的特徵在於，所述多個超音波振子的一部分由附帶狀態監視功能的超音波振子構成，該附帶狀態監視功能的超音波振子包括：多 個壓電元件，以相互積層的方式配置，且於該積層方向可伸縮，該多個壓電元件的一部分作為激振用壓電元件被施加有交流電壓而伸縮，所述多個壓電元件的另一部分作為狀態監視用壓電元件，以藉由所述激振用壓電元件的伸縮而可輸出用於狀態監視的電壓的方式，以經所述激振用壓電元件加壓的狀態固定，根據自所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的、所述電壓的振幅或頻率的至少任一者的變化，來監視所述附帶狀態監視功能的超音波振子以外的超音波振子的狀態。
另外，本發明的超音波清洗裝置的特徵在於，藉由將自所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的所述電壓的振幅或頻率的至少任一者、與所述超音波清洗裝置的正常狀態的驅動時自所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的所述電壓的振幅或頻率的至少任一者進行比較，從而進行所述超音波清洗裝置的異常判定。
另外，本發明的超音波清洗裝置的特徵在於，配置多個所述附帶狀態監視功能的超音波振子，根據自該所配置的多個附帶狀態監視功能的超音波振子各自的所述狀態監視用壓電元件所輸出的、所述電壓的振幅或頻率的至少任一者的變化，根據檢測到該變化的所述狀態監視用壓電元件的位置，來推測處於異常狀態的所述超音波振子的位置。
另外，本發明的超音波清洗裝置的所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述變化的檢測特徵在於藉由下述方式進行： 將自各個所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的所述電壓的振幅或頻率的至少任一者、與所述超音波清洗裝置的正常狀態的驅動時自各個所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的所述電壓的振幅或頻率的至少任一者進行比較。
另外，本發明的超音波清洗裝置的特徵在於，根據自所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的所述電壓，對由配置於該附帶狀態監視功能的超音波振子周圍的各個所述超音波振子所產生的超音波振動分別分析不同的電壓波形，根據該電壓波形的振幅及相位來推定處於異常狀態的超音波振子。
另外，本發明的超音波清洗裝置的處於所述異常狀態的超音波振子的推定特徵在於藉由以下方式進行：根據所述電壓波形的振幅減小而推定存在處於異常狀態的超音波振子，且根據相位差來推定距該處於異常狀態的超音波振子的距離。
另外，本發明的超音波清洗裝置的所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述異常狀態下的超音波振子的推定特徵在於藉由以下方式進行：根據所述超音波清洗裝置的正常狀態的驅動時自所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的所述電壓，對由配置於該附帶狀態監視功能的超音波振子周圍的各個所述超音波振子所產生的超音波振動分別分析不同的電壓波形，並與該電壓波形的振幅及相位進行比較。
本發明的超音波清洗裝置針對附帶狀態監視功能的超音波振子，將多個壓電元件的另一部分設為狀態監視用壓電元件而組入，藉此可利用由狀態監視用壓電元件所檢測的電壓的振幅或頻率來偵測附帶狀態監視功能的超音波振子的異常。
另外，本發明的超音波清洗裝置針對附帶狀態監視功能的超音波振子，將多個壓電元件的另一部分設為狀態監視用壓電元件而組入，因而不僅可高精度地偵測所述附帶狀態監視功能的超音波振子自身的振動的異常狀態，而且亦可高精度地偵測配置於附帶狀態監視功能的超音波振子周圍的超音波振子的振動的異常狀態。
根據使用附帶狀態監視功能的超音波振子的、本發明的超音波清洗裝置，可直接觀測超音波振子的振動，因而無需大型的裝置。
另外，作為感測器的狀態監視用壓電元件組入至先前的超音波振子本身，故而無需用於感測器的空間，因而結構可簡化，另外，附帶狀態監視功能的超音波振子對清洗槽的安裝方法與先前相同，無須變更超音波清洗裝置的組裝步驟。
進而，若組入多個附帶狀態監視功能的超音波振子，則亦可確定異常部位的超音波振子。
根據使用附帶狀態監視功能的超音波振子的、本發明的超音波清洗裝置，藉由設置附帶狀態監視功能的超音波振子，從 而可根據自狀態監視用壓電元件的輸出電壓來監視清洗槽的超音波振子的振動狀態。
另外，本發明的超音波清洗裝置針對附帶狀態監視功能的超音波振子，以相互積層的方式配置有多個壓電元件，多個壓電元件的另一部分作為狀態監視用壓電元件而以經加壓的狀態固定，故而並非如先前的感測器般藉由接著等進行安裝，因而不產生由感測器的剝離、接著不良、接著劑的劣化所致的測定偏差。
另外，本發明的超音波清洗裝置的附帶狀態監視功能的超音波振子不限於向清洗槽中照射超音波進行清洗的超音波清洗裝置的超音波振子，亦可用於點噴淋(spot shower)、線噴淋(line shower)、投入式的超音波振子等超音波振子。
1:超音波清洗裝置
2:清洗槽
3:清洗液
5、5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h、5j:附帶狀態監視功能的超音波振子
7、7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h、7i、7j、7k、7l、7m、7n、7p、7o:超音波振子(朗之萬型)
10:壓電元件
11、11a、11b:激振用壓電元件
12:狀態監視用壓電元件
15:絕緣體
16:電極板(+)(激振用壓電元件用)
17、18:電極板(-)
19:電極板(+)(狀態監視用壓電元件用)
20:喇叭
22:輸出端
25:襯裏板
26:螺桿
27:螺帽
30:振盪器
31:輸出控制部
35:監視單元部
36:畫面顯示部
37:處理部
38:輸入輸出部
50:雷射都卜勒裝置
51:雷射照射部
52:本體處理部
53:顯示裝置(示波器)
55:音壓計
57:加速度感測器
60、61:線噴淋
Da、Db:距離
dv:電壓降低
S1~S7、S10~S23:步驟
wa、wb、wc1、wc2:輸出波形
圖1的(a)為表示附帶狀態監視功能的超音波振子的結構的圖，圖1的(b)為表示附帶狀態監視功能的超音波振子的結構的展開圖。
圖2為表示將附帶狀態監視功能的超音波振子用於超音波清洗裝置的、清洗槽及振盪器的結構的圖。
圖3為表示相對於對附帶狀態監視功能的超音波振子施加的輸出電力的大小的、由雷射都卜勒裝置進行的測定與利用附帶狀態監視功能的超音波振子的狀態監視用壓電元件進行的測定的結果的圖。
圖4的(a)為表示超音波清洗裝置的清洗槽的底部的超音波振子及附帶狀態監視功能的超音波振子的配置的仰視圖，圖4的(b)為表示超音波振子及附帶狀態監視功能的超音波振子與振盪器的連接的圖。
圖5為表示安裝於超音波清洗裝置的清洗槽的超音波振子的個數為六個及附帶狀態監視功能的超音波振子為一個的合計七個振子，進而自該狀態起不將一個超音波振子電性驅動而合計六個的狀態下的、由狀態監視用壓電元件所得的電壓的振幅的測定結果的圖。
圖6為表示記憶超音波振子以正常狀態振動的情形時的、自狀態監視用壓電元件的輸出電壓的處理的流程圖。
圖7為表示超音波清洗裝置的超音波振子的故障診斷的處理的流程圖。
圖8為表示設於超音波清洗裝置的清洗槽的超音波振子及附帶狀態監視功能的超音波振子的配置的一例的圖。
圖9為表示使用附帶狀態監視功能的超音波振子的線噴淋的一例的圖。
圖10為表示使用多個附帶狀態監視功能的超音波振子的線噴淋的一例的圖。
圖11的(a)~圖11的(c)為表示下述情況的圖，即：除了自附帶狀態監視功能的超音波振子的輸出電壓的振幅以外，並用輸出電壓的相位差來推定故障的超音波振子，圖11的(a)為 表示附帶狀態監視功能的超音波振子及超音波振子的配置的圖，圖11的(b)為表示正常狀態的各振子的、自附帶狀態監視功能的超音波振子的輸出電壓的波形的圖，圖11的(c)為表示一個超音波振子異常的狀態下的各振子的、自附帶狀態監視功能的超音波振子的輸出電壓的波形的圖。
圖12為作為先前技術而表示安裝於超音波清洗裝置的清洗槽的加速度感測器及清洗液中的音壓計的位置的圖。
圖13為作為先前技術而表示利用雷射都卜勒裝置的、振子表面的振動測定的結構的圖。
以下，參照圖式對使用附帶狀態監視功能的超音波振子的、本發明的超音波清洗裝置的實施形態進行說明。再者，附帶狀態監視功能的超音波振子具有產生超音波振動的激振用壓電元件、及監視振動狀態的狀態監視用壓電元件，藉由在超音波振子設置狀態監視用壓電元件，從而可監視清洗槽等的振動狀態。
[附帶狀態監視功能的超音波振子的結構]
首先，參照圖式對附帶狀態監視功能的超音波振子的結構進行說明。圖1的(a)為表示附帶狀態監視功能的超音波振子的結構的圖。圖1的(b)為表示附帶狀態監視功能的超音波振子的結構的展開圖。
如圖1的(a)、圖1的(b)所示，附帶狀態監視功能的超音波振子5為朗之萬型振子，包括以相互積層的方式配置且 於積層方向可伸縮的多個壓電元件10，多個壓電元件10的一部分含有激振用壓電元件11(圖1的(a)、圖1的(b)所示的11a、11b)，該激振用壓電元件11被施加有具有既定頻率的交流電壓而伸縮，多個壓電元件10的另一部分含有狀態監視用壓電元件12，此狀態監視用壓電元件12未被施加交流電壓，藉由伸縮而輸出用於狀態監視的電壓。例如，附帶狀態監視功能的超音波振子5為螺固的朗之萬型振子，狀態監視用壓電元件12以經激振用壓電元件11加壓的狀態固定。再者，附帶狀態監視功能的超音波振子5不限定於螺固的朗之萬型振子，亦可藉由其他固定方法使狀態監視用壓電元件12經激振用壓電元件11加壓。
另外，附帶狀態監視功能的超音波振子5具有：喇叭20(前面板)，傳遞激振用壓電元件11的振動，接受來自外部的振動且可傳遞至狀態監視用壓電元件12；電極板16、電極板17或電極板18，對激振用壓電元件11施加交流電壓；電極板19、電極板18，輸出來自狀態監視用壓電元件12的電壓；襯裏板25，與喇叭20成對；以及螺桿26及螺帽27，將喇叭20、狀態監視用壓電元件12、激振用壓電元件11、電極板16、電極板17、電極板18及襯裏板25緊固並結合固定。喇叭20的與接觸狀態監視用壓電元件12的端面為相反側的端面為與清洗槽2接觸的輸出端22。
關於激振用壓電元件11a、激振用壓電元件11b，將作為電致伸縮元件的壓電陶瓷形成為環狀，電極板16、電極板17接觸經形成為環狀的激振用壓電元件11a的兩表面的整個主面， 電極板16、電極板18接觸經形成為環狀的激振用壓電元件11b的兩表面的整個主面。另外，關於狀態監視用壓電元件12，將作為電致伸縮元件的壓電陶瓷形成為環狀，電極板19、電極板18接觸經形成為環狀的兩表面的整個主面。激振用壓電元件11與狀態監視用壓電元件12可由相同素材、相同形狀構成。圖1的(a)及圖1的(b)所示的附帶狀態監視功能的超音波振子5表示使用兩個激振用壓電元件11(圖1的(a)、圖1的(b)所示的11a、11b)的示例。再者，激振用壓電元件11的個數不限定於兩個，亦可為一個或2的倍數的個數。另外，激振用壓電元件11與狀態監視用壓電元件12不限定於相同形狀。
關於附帶狀態監視功能的超音波振子5，狀態監視用壓電元件12的其中一個表面的電極板19經由絕緣體15而接觸喇叭20的其中一個端面的表面，狀態監視用壓電元件12的另一個表面與激振用壓電元件11b的其中一個表面經由電極板18而接觸。另外，激振用壓電元件11a的其中一個表面經由電極板16而接觸激振用壓電元件11b的另一個表面，襯裏板25經由電極板17而接觸激振用壓電元件11a的另一個表面，螺桿26在位於各元件的中心附近的環的開口部中貫穿，經由螺桿26，藉由螺桿26及螺帽27將喇叭20、狀態監視用壓電元件12、激振用壓電元件11a、激振用壓電元件11b及襯裏板25以經一體加壓的狀態連結。
另外，電極板18與激振用壓電元件11a的電極板17電性連接，所述電極板18於狀態監視用壓電元件12與激振用壓電 元件11b之間以接觸的方式積層。
另外，接觸激振用壓電元件11a、激振用壓電元件11b的表面的電極板16為+(正)側，接觸激振用壓電元件11a的電極板17及接觸激振用壓電元件11b的電極板18為-(負)側，經由該些電極板而供給來自振盪器30(圖2所示)的電力。電極板19為+(正)側，經由電極板19及-(負)側的電極板18，而將狀態監視用壓電元件12的電壓輸出至振盪器30的監視單元部35(圖2所示)。
如此，附帶狀態監視功能的超音波振子5的狀態監視用壓電元件12以藉由激振用壓電元件11的伸縮而輸出用於狀態監視的電壓的方式構成。
[超音波清洗裝置的結構]
繼而，參照圖2對將附帶狀態監視功能的超音波振子5用於超音波清洗裝置的清洗槽2的實施形態進行說明。圖2為表示將附帶狀態監視功能的超音波振子用於超音波清洗裝置的、超音波清洗裝置及振盪器的結構的圖。
如圖2所示，於超音波清洗裝置1的清洗槽2的底部的中心附近的位置，設有附帶狀態監視功能的超音波振子5。清洗槽2與附帶狀態監視功能的超音波振子5的喇叭20的輸出端22藉由接著劑等而接著。再者，附帶狀態監視功能的超音波振子5於清洗槽2的固定不限於利用接著劑進行固定，亦可為其他固定方法。
另外，於附帶狀態監視功能的超音波振子5的兩側，設 有僅具有激振用壓電元件11的超音波振子7(以下，簡單地記作超音波振子7)。
另外，如圖2所示，超音波清洗裝置1中的附帶狀態監視功能的超音波振子5及超音波振子7經由纜線(cable)而連接於振盪器30。以下，參照圖式對振盪器30的結構進行說明。振盪器30具有輸出控制部31、監視單元部35、畫面顯示部36、處理部37及輸入輸出部38。於輸出控制部31、監視單元部35、畫面顯示部36及輸入輸出部38，連接有處理部37。
振盪器30的輸出控制部31具有振盪裝置(未圖示)、電壓放大電路(未圖示)、電力放大裝置(未圖示)，利用電壓放大電路將振盪裝置的高頻信號放大，電力放大裝置對來自電壓放大電路的電壓進行電力放大，對超音波振子7、附帶狀態監視功能的超音波振子5的激振用壓電元件11施加高頻電力。輸出控制部31可輸出能夠可變的高頻電力，例如可輸出0W(瓦特)至600W的高頻電力。
監視單元部35輸入自附帶狀態監視功能的超音波振子5的狀態監視用壓電元件12的輸出電壓，進行所輸入的電壓的放大、衰減並輸出至畫面顯示部36。
畫面顯示部36為可顯示字符、波形、圖形等的顯示裝置，包含顯示由監視單元部35所測定的波形等的顯示器(display)。
另外，振盪器30的處理部37內置有電腦(computer)，處理部37執行電腦的程式，進行由監視單元部35所測定的附帶 狀態監視功能的超音波振子5及超音波振子7的波形資料的記憶或波形資料的處理，監視附帶狀態監視功能的超音波振子5、超音波振子7的振動狀態。另外，處理部37可控制振盪器30，而控制對超音波振子7、附帶狀態監視功能的超音波振子5施加的輸出電力的大小。另外，於判斷為振動狀態異常時，可停止振盪器30向超音波振子7的交流電壓(電力)的施加。
輸入輸出部38可進行對振盪器30的輸入及輸出，包含鍵盤、滑鼠、觸摸面板等用以操作振盪器30的輸入機構以及與印表機(printer)、外部機器的連接端口等資料的輸出機構。
包含所述結構的超音波清洗裝置1將來自振盪器30的交流電力施加於超音波振子7、附帶狀態監視功能的超音波振子5的激振用壓電元件11。此時，自附帶狀態監視功能的超音波振子5的狀態監視用壓電元件12輸出電壓。
再者，當然亦可代替振盪器30的處理部37而將包含外部個人電腦(Personal Computer，PC)的外部處理部(未圖示)連接於包含輸入輸出裝置的輸入輸出部38，具備與處理部37同樣的功能。另外，亦當然可將振盪器30的處理部37與包含外部PC的外部處理部(未圖示)併用而相互補充功能。
「關於狀態監視功能」
繼而，對相對於對圖2所示的附帶狀態監視功能的超音波振子5施加的輸出電力的大小的、由圖13所示的雷射都卜勒裝置50所進行的振幅測定與由附帶狀態監視功能的超音波振子5的狀態 監視用壓電元件12所得的輸出電壓的測定結果進行說明。
圖3為表示相對於對附帶狀態監視功能的超音波振子施加的振盪器的輸出電力的大小的、由雷射都卜勒裝置進行的測定與由附帶狀態監視功能的超音波振子的狀態監視用壓電元件所得的電壓的測定的結果的圖。圖3所示的縱軸表示雷射都卜勒裝置所測定的振幅的大小μm(微米)，另外，表示附帶狀態監視功能的超音波振子5的狀態監視用壓電元件12的輸出電壓的振幅的大小V(伏特)。
如圖3所示，相對於對附帶狀態監視功能的超音波振子5施加的輸出電力(W)的大小的、由雷射都卜勒裝置所得的■(黑色四邊形)所示的振幅測定值(μm)、與由狀態監視用壓電元件12所得的◆(黑色菱形)所示的輸出電壓的測定值(V)相對於振盪器的輸出電力(所施加的電力)而成為大致相同的曲線。因此確認到，根據附帶狀態監視功能的超音波振子5的狀態監視用壓電元件12的輸出電壓的振幅變化來監視振動狀態有效，可進行精度高的狀態監視。
進而，超音波清洗裝置1可藉由固定於清洗槽2的外側的附帶狀態監視功能的超音波振子5對清洗液施加超音波振動，並對自狀態監視用壓電元件12輸出的電壓波形進行分析，根據電壓的頻率變化來監視附帶狀態監視功能的超音波振子5的狀態。
例如，自狀態監視用壓電元件12輸出的電壓的頻率根據清洗槽2與振子的利用螺桿等進行固定時的緊固力矩的大小而 變化。作為一例，於振子的緊固力矩為通常大小的情況下，自狀態監視用壓電元件12輸出的電壓的頻率為5.94KHz(千赫)。另一方面，於振子的緊固力矩小於通常大小的情形時，自狀態監視用壓電元件12輸出的電壓的頻率為6.28KHz，與通常的力矩相比較，自狀態監視用壓電元件12輸出的電壓的頻率上升。由此，可根據自狀態監視用壓電元件12輸出的電壓的頻率來偵測由附帶狀態監視功能的超音波振子5的劣化、與清洗槽的剝離、經年變化所致的螺桿松脫引起的振盪不良等。
即，於附帶狀態監視功能的超音波振子5對清洗槽的安裝不良、超音波振子與清洗槽的接著不良、接著劣化的情況下，附帶狀態監視功能的超音波振子5的負荷變輕，因而產生自狀態監視用壓電元件12輸出的電壓的頻率上升。另外，超音波清洗裝置1的清洗槽2中並無清洗液的情形時的空燒亦導致產生自狀態監視用壓電元件12輸出的電壓的頻率上升，因而可檢查電壓的頻率上升而偵測超音波振子的異常。另外，空燒的情況下，超音波振子7的共振阻抗變小，共振時流經超音波振子7的電流增加，因而亦可檢查振盪器30的驅動電流的大小的變化，來偵測空燒狀態的異常。
如此，超音波清洗裝置1可藉由固定於清洗槽2的外側的附帶狀態監視功能的超音波振子5對清洗液施加超音波振動，並對自狀態監視用壓電元件12輸出的電壓波形進行分析，與正常狀態的驅動時的、電壓的振幅或電壓的頻率進行比較，藉此根據 電壓的振幅或電壓的頻率的變化來監視附帶狀態監視功能的超音波振子5的狀態。另外，亦可將電壓的振幅與頻率的變化兩者併用來監視附帶狀態監視功能的超音波振子5的狀態。
[振動狀態的測定]
繼而，參照圖式，對在超音波清洗裝置1的清洗槽2的底部配置多個超音波振子7，於其中心位置配置附帶狀態監視功能的超音波振子5來進行振動狀態的測定的結果進行說明。
圖4的(a)為表示超音波清洗裝置的清洗槽的底部的超音波振子及附帶狀態監視功能的超音波振子的配置的仰視圖，圖4的(b)為表示超音波振子及附帶狀態監視功能的超音波振子與振盪器的連接的圖。如圖4的(a)所示，於超音波清洗裝置1的清洗槽2的底部，於既定大小的假想半徑上每隔約60度而設置合計六個超音波振子7a、7b、7c、7d、7e、7f，於半徑的中心位置配置有附帶狀態監視功能的超音波振子5。
另外，如圖4的(b)所示，超音波振子7a、超音波振子7b、超音波振子7c、超音波振子7d、超音波振子7e、超音波振子7f及附帶狀態監視功能的超音波振子5的激振用壓電元件11分別與振盪器30的輸出控制部31並列連接。另外，附帶狀態監視功能的超音波振子5的狀態監視用壓電元件12連接於振盪器30的監視單元部35。
繼而，對圖4的(a)所示的配置於超音波清洗裝置的清洗槽的底部的、超音波振子及附帶狀態監視功能的超音波振子 的振動狀態的測定結果進行說明。圖5為表示安裝於超音波清洗裝置的清洗槽的超音波振子的個數為六個及附帶狀態監視功能的超音波振子為一個的合計七個振子，進而自該狀態起不將一個超音波振子電性驅動而合計六個的狀態下的、由狀態監視用壓電元件所得的電壓的振幅的測定結果的圖。
六個振子的測定中，設想圖4的(a)所示的超音波振子7a產生了由振子的劣化、與清洗槽的剝離、經年變化所致的螺桿松脫引起的振盪不良等故障、斷線等，保持將超音波振子7a安裝於清洗槽2的狀態不進行電性驅動(解除電性連接)而進行測定。
如圖5所示，相對於振盪器30的輸出電力的變化，於七個振子全部正常振動時，狀態監視用壓電元件12的輸出電壓的振幅(p-p)可獲得◆(黑色菱形)所示的值。另一方面，於六個振子的振子且一個不振動時，狀態監視用壓電元件12的輸出電壓的振幅(p-p)為■(黑色四邊形)所示的輸出值。例如，六個振子情況下的、施加的電力為100W(瓦特)至200W時的狀態監視用壓電元件12的電壓的輸出值(振幅)為七個振子情況下的輸出值的一半左右。另外，若施加的電力超過300W，則未見如100W(瓦特)至200W般的明顯的差。因此，關於設置於清洗槽2的超音波振子7是否正常振動，藉由施加更低的100W(瓦特)的電力，並檢查自狀態監視用壓電元件12的輸出電壓的振幅，從而可藉由與正常狀態進行比較而檢測異常。
另外，超音波清洗裝置1可藉由固定於清洗槽2的外側的超音波振子7對清洗液施加超音波振動，並對自狀態監視用壓電元件12輸出的電壓波形進行分析，根據電壓的頻率的變化來監視超音波振子7的狀態。另外，可將電壓的振幅與頻率的變化兩者併用來監視超音波振子7的狀態。
「與超音波振子的狀態監視有關的處理」
繼而，參照圖6及圖7，對與超音波清洗裝置1中的超音波振子7的狀態監視有關的處理進行說明。
關於超音波振子7的狀態監視的處理，起初先進行下述處理：記憶超音波振子7以正常狀態振動的狀態下的、自狀態監視用壓電元件12的輸出電壓。繼而，基於記憶於處理部37的輸出電壓的資料，進行超音波振子7、附帶狀態監視功能的超音波振子5的激振用壓電元件11的異常檢測等故障診斷的處理。
圖6為表示記憶超音波振子7以正常狀態振動的狀態下的、自狀態監視用壓電元件12的輸出電壓的處理的流程圖，圖7為表示超音波清洗裝置1中的超音波振子7的故障診斷的處理的流程圖。
[正常狀態的記憶處理]
如圖6所示，進行下述處理：記憶超音波振子7、附帶狀態監視功能的超音波振子5的激振用壓電元件11正常振動的狀態下的、自狀態監視用壓電元件12的輸出電壓的振幅。例如，自狀態監視用壓電元件12的輸出電壓的振幅的測定是於輸出電力為100 W至400W的範圍內以100W為單位進行。
起初，於振盪器30的輸出控制部31，設定超音波振子7、附帶狀態監視功能的超音波振子5正常動作時的、以異常檢測模式使用的100W的低輸出的電力(步驟S1)。
對輸出控制部31輸出電力施加的啟動信號而開始振盪(步驟S2)。
繼而，為了確保振動狀態穩定，例如等待至超音波振子7的振動穩定既定時間為止(步驟S3)。
經過既定時間後，測定狀態監視用壓電元件12的輸出電壓的振幅(步驟S4)。讀出自振盪器30的監視單元部35輸出的波形，測定電壓的振幅。
處理部37將輸出電壓的振幅資料記憶於記憶裝置(步驟S5)。
繼而，檢查設定於振盪器30的輸出控制部31的電力是否為最終的輸出電力(步驟S6)。於如200W等的低輸出、或通常的清洗動作時的輸出般另外亦存在測定振幅的輸出電力的值的情形般，並非最終的輸出電力的情形時(步驟S6中為否(No)時)，於振盪器30的輸出控制部31設定下一電力(步驟S7)，跳轉至步驟S2。尤其藉由測定通常的清洗動作時的輸出電力的電壓的振幅並將振幅資料記憶於記憶裝置(S4)，從而可與後述的異常狀態進行比較，可判斷為雖然一部分超音波振子有異常，但超音波清洗裝置總體的振動狀態並無異常，不妨礙通常的清洗動作，尚不需 要修理或更換等。另外，於最終的輸出電力的情形時(步驟S6中為是(Yes)時)，結束處理。藉此，於處理部37中，記憶有正常振動的狀態下的、自狀態監視用壓電元件12的輸出電壓的振幅的資料。
如圖6所示，記憶超音波振子7正常振動的狀態下的、自狀態監視用壓電元件12的輸出電壓的振幅。再者，亦可代替輸出電壓的振幅的記憶而記憶輸出電壓的頻率、或輸出電壓的振幅及頻率兩者。
[異常檢測模式的處理]
圖7所示的異常檢測模式的處理為使用圖6所示的以正常狀態振動的狀態下的自狀態監視用壓電元件的輸出電壓的振幅的處理，但於代替輸出電壓的振幅的記憶而記憶輸出電壓的頻率、或輸出電壓的振幅及頻率兩者的情形時，使用所記憶的該些輸出電壓的資料進行異常檢測的處理。
起初，於振盪器30的輸出控制部31設定100W的低輸出(步驟S10)。對輸出控制部31輸出電力施加的啟動信號而開始振盪，為了確保振動狀態穩定，例如等待至超音波振子的振動穩定既定時間為止(步驟S11)。
經過既定時間後，測定狀態監視用壓電元件12的輸出電壓的振幅(步驟S12)。讀出自振盪器30的監視單元部35輸出的波形(步驟S13)，讀出記憶於處理部37的輸出電壓的振幅資料，進行測定資料與處理部37的記憶資料的比較(步驟S14)。
進行測定資料與處理部37的記憶資料的比較，檢查測定資料是否為正常範圍內(步驟S15)。於判斷為測定資料為正常範圍內時(步驟S14中為是(Yes)時)，視為振動狀態無異常，於畫面顯示部36顯示處理的結果並結束處理。
另一方面，於判斷為測定資料為正常範圍外時(步驟S14中為否(No)時)，於振盪器30的輸出控制部31設定清洗所使用的電力、例如400W的輸出(步驟S16)。對輸出控制部31輸出電力施加的啟動信號而開始振盪，為了確保振動狀態穩定，例如等待至超音波振子7的振動穩定既定時間為止(步驟S17)。
經過既定時間後，測定狀態監視用壓電元件12的輸出電壓的振幅(步驟S18)。讀出自振盪器30的監視單元部35輸出的波形，讀出記憶於處理部37的輸出電壓的振幅資料(步驟S19)，進行測定資料與處理部37的記憶資料的比較(步驟S20)。
進行測定資料與處理部37的記憶資料的比較，檢查測定資料是否為正常範圍內(步驟S21)。於判斷為測定資料為正常範圍內時(步驟S14中為是(Yes)時)，判斷為雖然一部分超音波振子有異常，但超音波清洗裝置總體的振動狀態無異常，不妨礙通常的清洗動作，尚不需要修理或更換等，於畫面顯示部36顯示處理的結果並結束處理。另外，於判斷為測定資料為正常範圍外時(步驟S21中為否(No)時)，視為振動狀態有異常，於畫面顯示部36顯示處理的結果並結束處理。
如此，超音波清洗裝置可藉由將自附帶狀態監視功能的 超音波振子的狀態監視用壓電元件輸出的所述電壓的振幅或頻率的至少任一者、與超音波清洗裝置的正常狀態的驅動時自附帶狀態監視功能的超音波振子的狀態監視用壓電元件輸出的電壓的振幅或頻率的至少任一者進行比較，從而進行超音波清洗裝置的超音波振子的異常判定。
[故障位置的推定]
另外，可使用多個附帶狀態監視功能的超音波振子，推定二維地設置於超音波清洗裝置的清洗槽的超音波振子的故障位置。另外，於附帶狀態監視功能的超音波振子自身發生故障的情形時，即，例如於附帶狀態監視功能的超音波振子發生與清洗槽的剝離時，自附帶狀態監視功能的超音波振子的狀態監視用壓電元件輸出的電壓的振幅與正常動作相比較變大，因而亦可推定附帶狀態監視功能的超音波振子自身的故障。
圖8為表示設於超音波清洗裝置的清洗槽的超音波振子及附帶狀態監視功能的超音波振子的配置的一例的圖。如圖8所示，以○記號(圓記號)表示設於清洗槽2的下表面的超音波振子的位置，以●記號(黑圓記號)表示附帶狀態監視功能的超音波振子的位置。再者，以○記號表示下文說明的圖式上的超音波振子的位置，以●記號表示附帶狀態監視功能的超音波振子的位置。
例如，於圖8所示的超音波振子7g發生故障的情形時，自超音波振子7g周邊的附帶狀態監視功能的超音波振子5a、附帶 狀態監視功能的超音波振子5b、附帶狀態監視功能的超音波振子5c輸出的電壓的振幅變小，根據自附帶狀態監視功能的超音波振子5a、附帶狀態監視功能的超音波振子5b、附帶狀態監視功能的超音波振子5c輸出的電壓的振幅的變化，而推定為超音波振子7g發生故障。
另外，於圖8所示的超音波振子7h發生故障的情形時，自位於最接近超音波振子7h的距離的附帶狀態監視功能的超音波振子5e輸出的電壓的振幅變小，進而，自位於第二接近超音波振子7h的距離的附帶狀態監視功能的超音波振子5b、附帶狀態監視功能的超音波振子5d輸出的電壓的振幅變小，根據自附帶狀態監視功能的超音波振子5e、附帶狀態監視功能的超音波振子5b、附帶狀態監視功能的超音波振子5d的電壓的振幅，而推定為超音波振子7h發生故障。
以上，對二維地設於超音波清洗裝置的清洗槽的超音波振子、附帶狀態監視功能的超音波振子的故障位置的推定進行了描述，但對於如點噴淋般以單體的形式使用超音波振子的情況，亦可將超音波振子替換為附帶狀態監視功能的超音波振子。藉由替換為附帶狀態監視功能的超音波振子，從而可根據由狀態監視用壓電元件輸出的電壓的振幅來偵測異常狀態，可進行點噴淋的自我診斷。
[對線噴淋的使用]
繼而，對將附帶狀態監視功能的超音波振子用於線噴淋進行 說明。圖9為表示使用附帶狀態監視功能的超音波振子的線噴淋的一例的圖。如圖9所示，於線噴淋60的長度方向的中央附近，設有附帶狀態監視功能的超音波振子5f。另外，於附帶狀態監視功能的超音波振子5f的兩側的、線噴淋60的長度方向，於靠近附帶狀態監視功能的超音波振子5f的位置等距離地配置有超音波振子7j、超音波振子7k，於更遠的位置等距離地配置有超音波振子7i、超音波振子7l。
藉此，對於配置於遠離附帶狀態監視功能的超音波振子5f的位置的超音波振子7i、超音波振子7l而言，附帶狀態監視功能的超音波振子5f的輸出電壓的振幅的大小較配置於近距離的超音波振子7j、超音波振子7k的振幅更小。
例如，於位於附帶狀態監視功能的超音波振子5f的兩側的任一個超音波振子發生故障的情形時，附帶狀態監視功能的超音波振子5f的輸出電壓的振幅大小根據距附帶狀態監視功能的超音波振子5f的距離而變化，因而可推定自附帶狀態監視功能的超音波振子5f的兩側以相同距離遠離而成對的超音波振子7i、超音波振子7l或超音波振子7j、超音波振子7k的哪一個發生故障。
圖10為表示使用多個附帶狀態監視功能的超音波振子的線噴淋的一例的圖。如圖10所示，藉由在線噴淋61的長度方向設置多個附帶狀態監視功能的超音波振子，從而可確定故障的超音波振子。例如，於超音波振子7m發生故障的情形時，附帶狀態監視功能的超音波振子5g的輸出電壓的振幅的大小減小，藉此 可推定發生故障的超音波振子7m。另外，於超音波振子7n發生故障的情形時，根據附帶狀態監視功能的超音波振子5g、附帶狀態監視功能的超音波振子5h的輸出電壓的振幅的變化，即，振幅的減小幅度對於附帶狀態監視功能的超音波振子5g、附帶狀態監視功能的超音波振子5h而言同等，而可推定發生故障的超音波振子7n。
[根據電壓的相位的異常檢測]
另外，本發明的超音波清洗裝置1可藉由固定於清洗槽2的外側的多個超音波振子7對清洗液施加超音波振動，並根據自附帶狀態監視功能的超音波振子5的狀態監視用壓電元件12輸出的電壓，對由配置於附帶狀態監視功能的超音波振子5周圍的各個超音波振子7產生的超音波振動分別分析不同的電壓波形，根據電壓波形的相位來推定處於異常狀態的超音波振子7。
即，於清洗槽2的配置於附帶狀態監視功能的超音波振子5周圍的各個超音波振子7距附帶狀態監視功能的超音波振子5的距離不同的情形時，自各個超音波振子7發出的至狀態監視用壓電元件為止的振動的傳播時間不同，自振盪器30輸出的電壓的波形與附帶狀態監視功能的超音波振子5的波形產生相位差。
圖11的(a)~圖11的(c)為對下述情況進行說明的圖，即：除了自附帶狀態監視功能的超音波振子的輸出電壓的振幅以外，並用輸出電壓的相位差來推定故障的超音波振子，圖11的(a)為表示附帶狀態監視功能的超音波振子及超音波振子的配 置的圖，圖11的(b)為表示正常狀態下的各振子的、自附帶狀態監視功能的超音波振子的輸出電壓的波形的圖，圖11的(c)為表示一個超音波振子異常的狀態下的各振子的、自附帶狀態監視功能的超音波振子的輸出電壓的波形的圖。
如圖11的(a)所示，配置有附帶狀態監視功能的超音波振子5j及位於其附近的超音波振子7o、超音波振子7p，且表示下述狀態：附帶狀態監視功能的超音波振子5j與超音波振子7o的距離為Db，附帶狀態監視功能的超音波振子5j與超音波振子7p的距離為Da，距離Da較距離Db更長。
附帶狀態監視功能的超音波振子5j及超音波振子7o、超音波振子7p為正常狀態時，由附帶狀態監視功能的超音波振子5j的激振用壓電元件11的振動所致的、狀態監視用壓電元件12的輸出波形為wa，由超音波振子7o的振動所致的、附帶狀態監視功能的超音波振子5j的狀態監視用壓電元件12的輸出波形為wb，wb相對於wa而相位延遲。另外，由超音波振子7p的振動所致的、附帶狀態監視功能的超音波振子5j的狀態監視用壓電元件12的輸出波形為wc1，wc1相對於wa及wb而相位延遲。
附帶狀態監視功能的超音波振子5j的激振用壓電元件11及超音波振子7o、超音波振子7p為正常狀態時，附帶狀態監視功能的超音波振子5j的狀態監視用壓電元件12的輸出波形為將wa、wb、wc1的波形合成而得的波形。另外，可自附帶狀態監視功能的超音波振子5j的狀態監視用壓電元件12所輸出的經合成的 波形中，分別取出附帶狀態監視功能的超音波振子5j的激振用壓電元件11及超音波振子7o、超音波振子7p各自的輸出波形wa、輸出波形wb、輸出波形wc1。
另外，如圖11的(c)所示，圖11的(a)所示的超音波振子7p為異常狀態時的輸出波形wc2的振幅相對於圖11的(b)所示的wc1，振幅的大小產生dv所示的電壓降低而變小。超音波振子7p為異常狀態時，附帶狀態監視功能的超音波振子5j的狀態監視用壓電元件12的輸出波形成為將wa、wb、wc2的波形合成而得的波形。再者，可自附帶狀態監視功能的超音波振子5j的狀態監視用壓電元件12所輸出的經合成的波形中，分別取出附帶狀態監視功能的超音波振子5j的激振用壓電元件11及超音波振子7o、超音波振子7p各自的輸出波形wa、輸出波形wb、輸出波形wc2。藉此，超音波振子7p的波形wc2與正常狀態下的wc1的波形不同，可推定故障的超音波振子。
藉此，藉由將正常狀態與異常狀態下的附帶狀態監視功能的超音波振子5j的狀態監視用壓電元件12的輸出波形進行比較，從而可確定異常的超音波振子。如此，可藉由除了自附帶狀態監視功能的超音波振子的輸出電壓的振幅以外，並用附帶狀態監視功能的超音波振子的電壓的相位差，從而推定故障的超音波振子。
另外，於線噴淋中，亦可藉由除了自附帶狀態監視功能的超音波振子的輸出電壓的振幅以外，並用附帶狀態監視功能的 超音波振子的電壓的相位差，從而推定故障的超音波振子。
如此，可對由配置於附帶狀態監視功能的超音波振子5周圍的各個超音波振子所產生的超音波振動分別分析不同的電壓波形，根據電壓波形的振幅及相位來推定處於異常狀態的超音波振子。
另外，亦可根據電壓波形的振幅減小而推定存在處於異常狀態的超音波振子，且根據相位差而推定距處於異常狀態的超音波振子的距離。
另外，亦可根據超音波清洗裝置1的正常狀態的驅動時的、自各個附帶狀態監視功能的超音波振子5的狀態監視用壓電元件輸出的電壓，對由配置於附帶狀態監視功能的超音波振子5的周圍的各個超音波振子7所產生的超音波振動分別分析不同的電壓波形，並與電壓波形的振幅及相位進行比較，藉此推定故障的超音波振子。
如此，本發明的超音波清洗裝置1可藉由使用附帶狀態監視功能的超音波振子5，從而對自狀態監視用壓電元件輸出的電壓進行分析，根據電壓波形的振幅減小而推定異常狀態的超音波振子，亦根據自振盪器30輸出的電壓的波形與附帶狀態監視功能的超音波振子5的波形的相位差，來推定異常狀態的超音波振子7。
如以上所述，本發明的超音波清洗裝置中，針對附帶狀態監視功能的超音波振子，將多個壓電元件的另一部分設為狀態 監視用壓電元件而組入，藉此可藉由與由狀態監視用壓電元件所檢測的電壓的振幅或頻率的一者進行比較，從而進行附帶狀態監視功能的超音波振子的異常判定。
另外，本發明的超音波清洗裝置中，針對附帶狀態監視功能的超音波振子，將多個壓電元件的另一部分設為狀態監視用壓電元件而組入，因而不僅可高精度地偵測多個壓電元件的一部分，而且亦可高精度地偵測設於附帶狀態監視功能的超音波振子的周圍的、超音波振子的振動的異常狀態。
根據使用附帶狀態監視功能的超音波振子的、本發明的超音波清洗裝置1，可直接觀測超音波振子的振動，故而無須大型的裝置。
另外，作為感測器的狀態監視用壓電元件組入至先前的超音波振子本身，故而無需用於感測器的空間，可簡化結構，另外，附帶狀態監視功能的超音波振子對清洗槽的安裝方法與先前相同，無須變更超音波清洗裝置1的組裝步驟。
進而，若組入多個附帶狀態監視功能的超音波振子，則亦可確定異常部位的超音波振子。
根據使用附帶狀態監視功能的超音波振子的、本發明的超音波清洗裝置，可藉由設置附帶狀態監視功能的超音波振子，從而根據自狀態監視用壓電元件的輸出電壓來偵測清洗槽的超音波振子的振動狀態。
另外，本發明的超音波清洗裝置中，針對附帶狀態監視 功能的超音波振子，以相互積層的方式配置有多個壓電元件，多個壓電元件的另一部分作為狀態監視用壓電元件而以經加壓的狀態固定，因而並非如先前的感測器般藉由接著等進行安裝，故而不產生由感測器的剝離、接著不良、接著劑的劣化所致的測定偏差。
本發明的超音波清洗裝置的附帶狀態監視功能的超音波振子藉由將多個壓電元件的另一部分設為狀態監視用壓電元件而組入，從而由狀態監視用壓電元件所檢測的電壓、與用於測定振子的振動動作的雷射都卜勒裝置的測定結果大致一致，故而無需雷射都卜勒裝置般的大型的裝置。
另外，本發明的超音波清洗裝置的附帶狀態監視功能的超音波振子不限於向清洗槽中照射超音波而進行清洗的超音波清洗裝置的振子，亦可用於點噴淋、線噴淋、投入式的振子等振子。
以上，對本發明的實施形態進行了說明，但該實施形態是作為示例而提示，並非意圖限定發明的範圍。本實施形態能以其他各種形態實施，可於不偏離發明的主旨的範圍內進行各種省略、替換、變更，另外，這些替換或變更包含於發明的範圍或主旨，並且亦包含於申請專利範圍所記載的發明及其均等的範圍。
另外，圖2的功能塊圖所示的功能塊表示本發明的功能性結構，且不限制具體的安裝形態。即，無需安裝與圖中的功能塊對應的硬體，亦當然可設為藉由一個處理器對程式進行執行從而實現多個功能部的功能的結構。另外，亦可利用硬體來實現實 施形態中以軟體實現的功能的一部分，或者亦可利用軟體來實現以硬體實現的功能的一部分。
2:清洗槽
5:附帶狀態監視功能的超音波振子
10:壓電元件
11、11a、11b:激振用壓電元件
12:狀態監視用壓電元件
15:絕緣體
16:電極板(+)(激振用壓電元件用)
17、18:電極板(-)
19:電極板(+)(狀態監視用壓電元件用)
20:喇叭
22:輸出端
25:襯裏板
26:螺桿
27:螺帽

Claims (7)

  1. 一種超音波清洗裝置，藉由朗之萬型的多個超音波振子對清洗液施加超音波振動，經由被施加有所述超音波振動的清洗液來清洗被清洗物，且所述超音波清洗裝置的特徵在於， 所述多個超音波振子的一部分由附帶狀態監視功能的超音波振子構成， 所述附帶狀態監視功能的超音波振子包括：多個壓電元件，以相互積層的方式配置，且於所述積層方向能夠伸縮， 所述多個壓電元件的一部分作為激振用壓電元件被施加有交流電壓而伸縮， 所述多個壓電元件的另一部分作為狀態監視用壓電元件，以藉由所述激振用壓電元件的伸縮而能夠輸出用於狀態監視的電壓的方式，以經所述激振用壓電元件加壓的狀態固定， 根據自所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的、所述電壓的振幅或頻率的至少任一者的變化，來監視配置於所述附帶狀態監視功能的超音波振子周圍的所述超音波振子的狀態。
  2. 如請求項1所述的超音波清洗裝置，其中藉由將自所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的所述電壓的振幅或頻率的至少任一者、與所述超音波清洗裝置的正常狀態的驅動時自所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的所述電壓的振幅或頻率的至少任一者進行比較，從而進行所述超音波清洗裝置的異常判定。
  3. 如請求項1所述的超音波清洗裝置，其中配置多個所述附帶狀態監視功能的超音波振子，根據自所配置的所述多個附帶狀態監視功能的超音波振子各自的所述狀態監視用壓電元件所輸出的、所述電壓的振幅或頻率的至少任一者的變化，根據檢測到所述變化的所述狀態監視用壓電元件的位置，來推測處於異常狀態的所述超音波振子的位置。
  4. 如請求項3所述的超音波清洗裝置，其中所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述變化的檢測是藉由以下方式進行： 將自各個所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的所述電壓的振幅或頻率的至少任一者、與所述超音波清洗裝置的正常狀態的驅動時自各個所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的所述電壓的振幅或頻率的至少任一者進行比較。
  5. 如請求項1所述的超音波清洗裝置，其中根據自所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的所述電壓，對由配置於所述附帶狀態監視功能的超音波振子周圍的各個所述超音波振子產生的超音波振動分別分析不同的電壓波形，根據所述電壓波形的振幅及相位來推定處於異常狀態的超音波振子。
  6. 如請求項5所述的超音波清洗裝置，其中處於所述異常狀態的超音波振子的推定是藉由以下方式進行：根據所述電壓波形的振幅減小來推定存在處於異常狀態的超音波振子，且根據相位差來推定距所述處於異常狀態的超音波振子的距離。
  7. 如請求項6所述的超音波清洗裝置，其中所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述異常狀態下的超音波振子的推定是藉由以下方式進行： 根據所述超音波清洗裝置的正常狀態的驅動時自所述附帶狀態監視功能的超音波振子的所述狀態監視用壓電元件所輸出的所述電壓，對由配置於所述附帶狀態監視功能的超音波振子周圍的各個所述超音波振子產生的超音波振動分別分析不同的電壓波形，並與所述電壓波形的振幅及相位進行比較。
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