超声波清洗装置以及方法

专利名称：超声波清洗装置以及方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波清洗装置，特别涉及一种利用放射到清洗液中的超 声波振动能量来清洗附着在待清洗物上的污渍的超声波清洗装置。
技术背景由半导体芯片构成的电子部件和尺寸较小的精密部件等根据其用途要求具 有较高的清洁度，所以，制造之后作为产品出货或者组装到装置之前都需要进 行清洗。例如，对于磁盘来说，需要将低飞行的磁头滑块组装到磁盘装置中， 所以要求具有较高的清洁度，而且又是对定位精度要求较高的部件，所以要求 必须清洗干净。超声波清洗装置作为清洗上述电子部件等的装置，从前就使用。所谓的超 声波清洗就是，将超声波振动元件的振动传递给振动板，并将该振动放射到清 洗液中，利用振动产生的能量即由空穴作用(cavitation)产生的冲击波去除附着 在待清洗物上的脏污的一种清洗方法。下面将结合图22对因超声波振动而在清 洗液中发生的空穴作用进行说明。另外，如图21 (a)所示，超声波清洗装置在 容纳有清洗液210的清洗槽201的底面设置了超声波振动元件202,并在该超声 波振动元件的上方设置了用于支撑清洗物131的清洗物支撑座103。图22(a)是因超声波振动而在清洗液中发生的驻波U的理论波形图。理论 上，该驻波U并不是从清洗槽的底面向水面衰减的，而是向清洗液的深度方向 (上方)上传播的。但实际上，如图22(b)所示，由于残留在溶液中的氧气和 其他气体吸收了超声波的能量，所以，驻波U越远离发振源即底面其能量越低。 换而言之，会出现清洗槽底面附近的清洗效果较好，越远离清洗槽底面清洗效 果越差的问题。特别是，如上所述，在清洗槽内设置了多层可放置清洗物的承 载台时，在溶液中越是在上层的承载台附近超声波能量越低，同时，因为下层的承载台超声波能量也会变弱，所以，会出现越往上方清洗效果越差的问题。 而且，驻波U的波谷部分和波峰部分的清洗效果也是不同的。由此可见，仍存 在不能均匀清洗待清洗物的问题。
为解决上述问题，日本专利申请特开平8-267029号公报中揭示了一种超声 波清洗装置，其在清洗槽的底面设置了超声波振动元件，同时，如图21(b)的 箭头Y101所示，支撑清洗液中的清洗物131的清洗物支撑座103可以相对超声 波振动元件202上下运动。因此，待清洗物交替位于由上述超声波振动产生的 驻波U的波谷位置和波峰位置，从而实现均匀供给能量、进行均匀清洗的目的。
然而，上述清洗能量不均匀，即空穴作用不均匀的现象不只是发生在超声 波振动的传播方向即上述例子中的液面深度方向上，在同 一液面深度的面上也 会发生。例如，如后面的图11，图12等所示，距离超声波振动元件的中心越远 能量越弱。因此，在清洗液中的特定深度，为了在同一平面上获得均匀的超声 波能量，考虑将超声波振动元件毫无间隙的粘在一起，但由于相邻的振动元件 会发生互相抑制振动的不良情况，从而不能得到适当的振动。而且，相邻的振 动元件容易受到相互之间的应力，所以会出现振动元件的寿命缩短及加快腐蚀 等问题。
另夕卜，在日本专利第3641383号公报、日本专利申请特开平5-50047号公报 中揭示了超声波振动元件在清洗液中摇动或者将放置有待清洗物的承载台相对 于水平面进行平行旋转的清洗装置。利用这种装置，可以改变超声波振动元件 和待清洗物在上下方向或者水平方向上的位置关系，从而使具有不同强度的超 声波照射到待清洗物上，可以实现均匀清洗。
然而，在上述以往的例子中，由于超声波振动元件产生的超声波强度因根 据该超声波振动元件的形状和设置的不同而不同，因此，依然不能实现均匀且 高效率的清洗。例如，日本专利第3641383号公报所揭示的技术存在由于超声 波振动元件的摇动而在某些地方使超声波振动元件和待清洗物的距离较远，从 而降低清洗的效果的问题。另外，日本专利申请特开平5-50047号公报所揭示的 技术存在由于将超声波振动元件设置在沿旋转的承栽台的半径延伸的方向上，所以内周侧和外周侧的清洗效果不同，而且，由于振动元件设置的也较少，所 以会产生不能实现均匀且高效率清洗的问题。因此，本发明为改善上述现有技术中存在的问题，特别提供一种能均匀且 高效率的清洗待清洗物，从而又能提高清洗物品质和降低成本的超声波清洗装 置。发明内容本发明一实施例提供的一种超声波清洗装置，包括可容纳清洗液的清洗槽、 支撑待清洗物并将其浸溃到清洗液中的清洗物支撑单元、以及对清洗槽内的清 洗液施加超声波振动的振动施加单元。所述振动施加单元具有平面状的振动板、有规则地设置在该振动板上的多个超声波振动元件；所述清洗物支撑单元具有 相对于振动板可平行放置多个待清洗物并支撑这些待清洗物的支撑面；该装置 还包括使该振动施加单元和/或该清洗物支撑单元活动的可动单元，使得该振动 板和该支撑面相对平行移动。在本实施例中，首先，利用有规则地设置在振动施加单元的振动板上的超 声波振动元件所产生的振动，对清洗液施加超声波振动。而且，经清洗液将该 超声波振动供给给待清洗物，从而使该待清洗物的脏污发生振动并去除，以此 进行超声波清洗。此时，至少可以活动振动板和支撑面中的任意一个，使两者 能相对平行移动。这样，通过待清洗物相对于振动施加单元的平行移动，使得 在清洗液的同一液面深度的平面上所产生的具有不同强度的超声波振动能量能 够均匀地供给到待清洗物上，且能够供给超过一定量的能量。因此，既能抑制 待清洗物清洗后的不均匀性，又能实现高效率的清洗，从而能提高清洗物的品 质以及降低成本。另外，将所述振动施加单元的振动板设置在使该振动板的平面与容纳于所 述清洗槽内的清洗液的液面相互平行的位置上。这样一来，该振动板产生的超 声波振动在液面和空气之间的界面上发生反射，从而能够在清洗液中产生能量 较高的超声波振动，能提高超声波清洗的效率。另外，所述可动单元至少在平行于由振动板形成的平面且相互垂直的两轴方向以及垂直于该平面的轴周围的旋转方向中的一个方向上活动所述振动施加 单元和/或所述清洗物支撑单元。此时，该可动单元控制所述振动施加单元和所 述清洗物支撑单元，使两者不同时在同一方向上活动。并且，该振动施加单元 和该清洗物支撑单元之间的相对活动距离，小于在可动单元的可动方向上相邻 设置的超声波振动元件之间的距离且大于该距离的 一半距离。
通过上述结构，振动施加单元和/或清洗物支撑单元既能保持相互平行的状
态，又能在该平行方向的X、 Y方向或旋转方向上活动，乂人而在清洗液的同一 液面深度的平面上，能够使超声波振动强度更均匀化地供给到待清洗物上，并 抑制清洗的不均匀性。特别是，能够根据相邻超声波振动元件之间的距离来设 定可动距离，从而能够补偿超声波振动元件之间的强度差，使其更均匀化。
另外，所述超声波振动施加单元上设置有多列超声波振动元件，同时使设 置在相邻列上的各超声波振动元件互不接触，且毫无间隙地排列各列。该振动 施加单元具有分别以同 一间隔设置而成且相互交替排列的第 一列和第二列，并 在该第一列及第二列上分别配置超声波振动元件，使得该第二列中的超声波振 动元件位于该第一列中的超声波振动元件之间。在该振动施加单元中，该各超 声波振动元件的外缘之间相隔4mm以上。因此，在该超声波振动元件做适当振 动的同时，该振动元件之间的间隔减小，并如上所述可将待清洗物平行移动， 因而能把超声波振动更均匀地供给到待清洗物上，而此时的超声波振动具有适 合的清洗强度的能量。
另外，所述超声波振动元件最好是朗之万(Langevin)型振动元件，特别是可 用双头螺栓安装到所述振动板上的双头螺栓式朗之万型振动元件。这样一来， 就超声波振动元件来说，通过使用中央部被螺栓锁紧的朗之万型振动元件，可 以减少位于该中央部的振动元件，并能减小在该中央部产生的振动的振幅。特 别是，通过使用双头螺栓式的零件，在插入双头螺栓的中央部上不存在振动元 件，所以能够减小振幅。从而，能够降低施加给清洗液的振动的低频率部分， 并产生较多的不会使待清洗物振动且只能使脏污振动的高频率部分，该高频率 部分供给给待清洗物。其结果，在能维持清洗效果的情况下，能够减轻对清洗物的损坏、提高清洗物的品质。
另外，本发明另一实施例提供了一种超声波清洗方法，该超声波清洗方法
是利用超声波清洗装置进行的，该方法包括通过振动施加单元对清洗液施加 超声波振动，从而清洗待清洗物的清洗工序；该清洗工序还包括使所述振动施 加单元和/或所述清洗物支撑单元活动的可动单元，从而使该振动板和该支撑面
相对平行移动的可动工序，其中该超声波清洗装置包括可容纳清洗液的清洗槽； 具有平面状的振动板、以及有规则地设置在该振动板上并对该清洗槽内的清洗 液施加超声波振动的多个超声波振动元件的振动施加单元；具有相对于振动板 可平行放置多个待清洗物并支撑这些待清洗物的支撑面，并支撑待清洗物将其 浸渍到清洗液中的清洗物支撑单元。
优选的，通过所述可动工序，至少在平行于由振动板形成的平面且相互垂 直的两轴方向、以及垂直于该平面的轴周围的旋转方向中的一个方向上活动所
述振动施加单元和/或所述清洗物支撑单元。此时，该可动工序控制所述振动施 加单元和所述清洗物支撑单元，使两者不同时在同一方向上活动。另外，通过
该可动工序可相对地活动所述振动施加单元和/或所述清洗物支撑单元，使两者 之间的相对活动距离小于在可动工序的可动方向上相邻设置的超声波振动元件 之间的距离且大于该距离的 一半距离。
与现有技术相比较，本发明由于具有上述结构及功能，因此，至少在清洗 物支撑面附近的特定范围内，能使在清洗液的同一深度的液面上产生不同强度 的超声波振动具有一定量以上的能量，并且能够均匀地供给给待清洗物。进而， 能抑制待清洗物清洗后的不均匀性、能实现高效率的清洗、也能提高清洗物的 品质并降低成本。


图1是本发明第一实施例提供的超声波清洗装置结构的示意图。 图2是图1所示的清洗物支承座可动状态的说明图。 图3是图1所示的振动装置的结构以及超声波振动的示意图。 图4是表示超声波振动元件配置的说明图。图5是表示超声波振动元件配置的说明图。
图6是具有图4及图5所示配置的超声波振动元件的超声波振动强度的说 明图。
图7是表示超声波振动元件配置的说明图。
图8是具有图7所示配置的超声波振动元件的超声波振动强度的说明图。
图9是总结了图6及图8所示的超声波振动强度的表格。
图IO是本发明第二实施例提供的超声波振动元件的超声波振动强度的说明图。
图11是本发明第二实施例提供的超声波振动元件的超声波振动强度的说明图。
图12是本发明第二实施例提供的超声波振动元件的超声波振动强度的说明图。
图13是本发明第二实施例提供的超声波振动元件的结构示意图。 图14是本发明第二实施例提供的超声波振动元件的结构示意图。 图15是本发明第二实施例提供的超声波振动元件产生的振动波形图。 图16是本发明第三实施例提供的超声波清洗装置结构的概略图。 图17是表示图16所示振动装置的可动状态的说明图。 图18是本发明第四实施例提供的超声波清洗装置的结构概略图。 图19是图18示出的清洗物支撑座以及振动装置的活动状态的说明图。 图20是本发明第五实施例提供的超声波振动元件的结构以及超声波振动的 示意图。
图21是现有技术中的超声波清洗装置的结构以及动作的概略图。 图22是超声波振动波形的示意图。
具体实施例方式
本发明涉及的超声波清洗装置，具有能够向相对振动装置平行放置的待清 洗物提供均匀强度的超声波振动的特征。下面将以实施例来说明具体的结构及 动作。实施例1
下面将结合图1至图9,详细说明本发明的第一实施例。图1是表示超声波 清洗装置的结构的示意图；而图2是表示其动作的说明图。图3至图9是表示 超声波振动元件的配置以及超声波振动强度的说明图。
结构
如图1所示，本实施例的超声波清洗装置包括可容纳清洗液10的清洗槽1、 支撑待清洗物31并将其浸渍到清洗液10中的清洗物支撑座3(清洗物支撑单元) 以及向清洗槽1内的清洗液10施加超声波振动的振动装置2 (振动施加单元)。 其中，清洗液10可以是纯水、异丙醇、丁烷以及中性洗剂等。另外，被支撑在 清洗物支撑座3上的清洗物31是磁头滑块等电子部件或其他的电子部件。还有， 对振动装置2的结构的说明将在后面叙述，该振动装置2装载在装有清洗液10 的清洗槽1的底面，支撑该清洗物31的清洗物支撑座3则由支撑装置(图未示) 支撑到该振动装置2的上方即清洗液10中特定深度的液面位置上。
在本实施例中，超声波清洗装置进一步包括驱动清洗物支撑座3在清洗槽1 内可动的驱动装置4、以及控制该驱动装置4的可动状态的控制器5(可动单元)。 另外，图1示出的是该驱动装置4被装载在清洗槽1的外部的情形，当然，该 驱动装置4也可以装载在清洗槽1内，还可以把能支撑清洗物支撑座3到清洗 液10的特定深度的液面上的支撑装置(图未示)兼用为驱动装置4。
下面对上述振动装置2进行详细的说明。如图3 (a)所示，本实施例的振 动装置2包括平面状的振动板21、以及有规则地设置在该振动板21上的多个超 声波振动元件22。并且，由于该振动板21设置在装有清洗液10的清洗槽1的 底面，因此具有平行于底面和液面的设置状态。由此，超声波振动元件2以及 振动板21所产生的超声波振动在液面和空气之间的界面上发生反射，从而能在 清洗液IO中产生能量较高的超声波振动。再者，也可以将该超声波振动元件22 直接设置在清洗槽1的底面。也就是说，也可以将清洗槽1的底面用做作为振 动装置2的一部分的振动板21。
如图3 (a)所示，在本实施例的振动装置2中，振动板21上设置有超声波振动元件22。该超声波振动元件22既可以设置在该振动板21的上面一侧也可 以设置在该振动板21的里面一侧。下面将结合图4对超声波振动元件22的配 置进行说明。图4 ( a)所示的是设置在振动装置2的振动板21上的部分超声波 振动元件22的简略图。如图所示，该超声波振动元件22设置成若干列Ll、 L2。 具体的，该超声波振动元件22以等间隔设置成一列的第一列Ll,以及也以等间 隔设置成一列的第二列L2交替排列，且相邻的各列之间毫无间隙。也就是说， 在相邻的第一列Ll和第二列L2中，将该两列邻接而设是为了使连接设置在第 一列Ll上的超声波振动元件22的外边缘的直线(虚线)、及连接设置在第二列 L2上的超声波振动元件22的外边缘的直线(虚线)互相重合。并且，在各列 Ll、 L2上的超声波振动元件22之间的间隔各自相等。但是，以免设置在相邻 列Ll、 L2上的超声波振动元件22相互接触，在各列L1、 L2中，错开了超声 波振动元件22的设置位置。具体的，采取了使在第二列L2上配置成一列的各 个超声波振动元件22位于在第一列Ll上配置成一列的各个超声波振动元件22 之间的方式。在本实施例中，该超声波振动元件22的直径0)为45mm，并具有 使各超声波振动元件22的外边缘之间分别间隔D=4mm以上的配置。将该超声 波振动元件22之间的间隔D设计成4mm以上的理由是即使超声波振动元件22 发生振动，也不会4妄触相邻的超声波振动元件。
还有，图3 (b)所示的是将超声波振动元件22配置成如上所述的形态时， 在同一深度液面上的超声波振动的强度分布。如图所示，在同一深度的液面上 超声波振动的强度参差不齐。特别是在超声波振动元件22中心附近的强度最强， 周边较弱。尽管把超声波振动元件22之间的间隙设定得较小且进行了有规则地 设置，但强度仍会参差不齐。但是，在本实施例中，利用如下所述的活动清洗 物支撑座3的结构来解决上述的问题。下面对清洗物支撑座3以及其驱动装置4 进行说明。如图2所示，清洗物支撑座3具有可^L置多个清洗物31的支撑面， 该支撑面具有平面形状。并且，该支撑面平行于上述清洗槽1的底面以及清洗 液10的液面所设置。即，该支撑面平行于振动装置2的振动板21。另外，为了 使待清洗物31接触更多的清洗液10，清洗物支撑座3采用了用筛孔元件压住并支撑的结构，并且在与振动装置2相对的下面一侧支撑清洗物31。
另外，如图2所示，驱动装置4在平行于清洗槽1的底面(振动板21)且 相互垂直的两轴方向，即沿着清洗物支撑座3的支撑面的4t向方向(X轴方向 即图2的Yll方向)、沿着直达该横向方向的支撑面的纵向方向(Y轴方向即图 2的Y12方向)、以及垂直于支撑面的轴周围的旋转方向(Z轴周围的旋转方向 即图2的Y13方向)中的至少一个方向上使清洗物支撑座3可动。此时，该待 清洗物支撑座3的可动状态由控制器5控制。例如，如图2 (a)的箭头Yll所 示，可以只在X轴方向上进^f亍往复运动，如图2(b)所示，也可以在X轴方向 和Y轴方向上进行交替往复运动(箭头Yll, Y12)。而且，如图2 (c)所示， 以近似长方形的清洗物支撑座3的对角线的交点为中心，可以在Z轴周围进行 旋转的往复运动(箭头Y13 )。
这时，如图4(b)所示，与振动装置2相对的清洗物支撑座3在X轴方向(Yll 方向)的可动距离配合超声波振动元件22的设置状态而设定为与距离A2相等 的距离或者设定为距离A2的一半距离Al (第一列Ll到相邻的第二列L2之间 的距离)，其中，距离A2是在X轴方向相邻设置的超声波振动元件22相互之 间的距离(从第一列Ll隔着相邻的第二列L2再到相邻的第一列的距离)。即， 如上所述，当超声波振动元件22的各列Ll、 L2毫无间隙的交替排列时，超声 波振动元件只是在两个超声波振动元件(距离A2)或者只是在一个超声波振动 元件(距离Al)上进行往复移动。而且也可以在大于距离Al且小于距离A2 上进行往复移动。另外，清洗物支撑座3在Y轴方向(Y12方向)上的可动距 离如上所述设定为距离B2或者是距离B2的一半距离Bl，此时，距离B2是与 相邻设置在Y轴方向上的超声波振动元件22相互之间的距离相等的距离。即， 超声波振动元件只是在设置于各列方向上的超声波振动元件22的一个间距(距 离B2)或者半个间距(距离Bl)上进行往复移动。并且，也可以在大于距离 Bl且小于距离B2上进行往复移动。
下面将结合图6 (a)和图6 (b)说明在清洗物支撑座3相对于振动装置2 往复运动时，供给给清洗物支撑座3的超声波振动的强度。如同图所示，超声波振动元件22的中心附近的强度为100%时，首先，当清洗物支撑座3不可动 而固定时，位于超声波振动元件22之间的部位即超声波振动元件之间的上方部 位的强度最小值为70%。其次，如上所述，在X轴方向上只在距离Al或者距 离A2的范围内往复可动时，对于特定的待清洗物31，因相邻的超声波振动会 重合供给，所以最小的强度也能达到85%。同样，在Y方向上，当清洗物支撑 座3不可动而固定时，最小的强度也能达到83%，而且，当清洗物支撑座3只 是在距离Bl或者距离B2的范围内往复可动时，最小的强度也能达到92%。
下面将结合图5说明超声波振动元件22的其他设置。在本实施例中，与在 上述图4中说明的设置一样，超声波振动元件22分别设置在多个列Ll、 L2上。 并且，超声波振动元件22以等间隔排列成一列的第一列Lll与同样以等间隔排 列成一列的第二列L12是之间毫无间隙地交替排列的。而且，各列Lll、 L12 的列方向上，超声波振动元件22是互相相隔相当于一个超声波振动元件的距离 而设置。并且，在第二列L12上设置成一列的各超声波振动元件22位于在第一 列Ll 1上设置成一列的各超声波振动元件22之间。
在上述设置中，设定如图5 (b)所示的距离All后，清洗物支撑座3相对 于振动装置2进行往复运动时，供给给清洗物支撑座3的超声波振动的强度如 图6(c)所示。如该图所示，超声波振动元件22的中心附近的强度为100%时， 当待清洗物支撑座3不可动而固定时，不存在超声波振动元件22的部位上方的 强度最小值为50%。另一方面，如上所述，在X轴方向上只在距离All的范围 内往复运动时，由于相邻的超声波振动元件22的振动会重合，所以即使是最小 的强度也能达到75%。据此，即使超声波振动元件22之间的间隔设置成比图4 示出的间隙还要大，也能因超声波振动元件的各列之间毫无间隙的缘故，将具 有适当清洗强度的能量的超声波振动能够更加均匀地供给给待清洗物31 。
另一方面，与上述情况不同，在图7 (a)和图7 (b)中示出了设置超声波 振动元件22而成的各列之间存在一定空隙的例子。具体的，在图7(a)中，示 出了超声波振动元件22的列L21和L22之间几乎相隔了 一个超声波振动元件大 小的间隔的例子。在图7 (b)中，示出了超声波振动元件22的列L31和L32之间虽然没有图7 (a)所示大小的间隙但仍具有一定间隔的例子。并且，不同 情况下供给给待清洗物支撑座3的超声波振动强度则如图8 (a)和图8 (b)所 示。如图8 (a)所示，在图7 (a)的情况下，即使清洗物支撑座3是可动的， 也因为没有在相邻的列设置超声波振动元件，所以最小的强度是30%。另外， 如图8 (b)所示，在图7 (b)的情况下，由于仍存在一定的间隙，所以在清洗 物支撑座3可动时，最小的强度是70%,与上述图4以及图5的情况相比即可 知效果有所下降。可是，如上所述，通过有规则地设置超声波振动元件22使清 洗物31相对于振动元件22可动，这样就能如上所述发挥本发明的效果。另外， 处于上述各种设置状态下的超声波能量的最小值、最大值以及平均值如图9所 示。
动作
下面对超声波清洗装置的动作进行说明。首先，提供如上所述的超声波清 洗装置，特别是如上述图4、图5所示，设置超声波振动元件22，并设定振动 装置2。还有，在清洗槽1内容纳清洗液10，且在清洗槽1的底面设置振动装 置2。而且，将支撑清洗物31的清洗物支撑座3设置在振动装置2的上方并平 行于该振动装置2的状态下将其浸渍到清洗液10中。
其次，振动超声波振动元件22，将超声波振动施加到清洗液1中。如图1 的箭头Y1所示，对由清洗物支撑座3支撑的待清洗物31施加超声波振动，由 此通过振动来去除清洗物31上的脏污，从而进行超声波清洗(清洗工序)。
并且，在清洗过程中，依据控制器5所发出的指令来驱动驱动装置4，使清 洗物支撑座3平行于振动装置2的振动板21可动(可动工序)。例如，如上所 述，沿着清洗物支撑座3的支撑面，使其在X、 Y方向上进行往复移动，或者 进行旋转运动(参照图2的箭头Y11、 Y12、 Y13)。
这样则如图3(b)所示，在清洗液10的同一深度的液面上，超声波振动强 度会发生波动，但因清洗物支撑座3是平行于振动装置可动的，所以如图6及 图9中的表才各所示，在支撑清洗物31的支撑面附近能够高效率且均匀地提供具 有一定量以上能量的振动。因此，能抑制待清洗物清洗后的不均匀性，而且又能进行高效率的清洗，提高清洗物品质、降低成本。 实施例2
下面将结合图10至图15来说明本发明的第二实施例。本实施例的超声波 清洗装置与上述实施例1的结构基本相同，只是超声波振动元件22的结构有所 不同。
首先，图10(a)所示的是从超声波振动元件22的中心C取距离D的方法。 图10(b)、 (c)、 (d)所示的是对应不同的距离D,具有各频率特性的超声波振 动元件的能量变化。并且，各线图所示的是从振动元件到垂直方向上的各个距 离。再者，图11所示的是从直径45mm的超声波振动元件22的中心C的距离 为Dmm之处的振动强度S。图12( a )所示的是放射到从距离中心C距离D=Omm 的部位即振动中心的清洗液中的振动能量和频率之间的关系。另外，图12(b) 所示的是D-O， 15, 30, 45mm之处的各个频率对应的振动能量的图表。而且， 从图12 (a)可以看出，在频率为100kHz、 200 kHz附近具有能量峰值，而且在 频率为50kHz, 150kHz附近具有较小的峰值。另外，从图12(b)可以看出， 到超声波振动元件的中心C的距离D为0至15mm之处能量较高，其外围部位 的能量较小。另一方面，在超声波清洗过程中，由于能量较高，因而振动中如 果存在低频率成分的话，待清洗物也会振动，所以会造成清洗物的损伤。也就 是说，在超声波清洗过程中，最好能产生较多的，不会使待清洗物震动而只振 动脏污的高频率能量，并且，这种高频率能量能减轻对清洗物的损坏。
有鉴于此，在本实施例中采用了朗之万型振动元件22',该朗之万型振动元 件22'是把层叠的振动零件在其中央部位用螺栓紧固到超声波振动元件上的元 件。在图13中表示了其中一个例子。图13 (a)是剖面图，图13 (b)所示的 是安装到振动板21上的朗之万型振动元件22'的安装面。此时，朗之万型振动 元件22'通过粘结剂等安装到振动板21上，从而构成振动装置2。
由此可见，因为使用了朗之万型振动元件22',在中央部分设置了螺栓22'a， 并不存在振动零件，所以，该中央部分产生的振动的振幅会有所降低。因此， 能够降低施加到清洗液中的振动的低频率成分，产生较多的不会使待清洗物不振动而只振动脏污的高频率成分，并将其供给绐i待清洗物。
另外，为了能更好的维持清洗效果并减少对清洗物的损坏，最好采用可用
双头螺栓安装到振动板21上的双头螺栓式朗之万型振动元件。具有这种结构的 例子如图14所示。图14图(a)是剖面图，图14 (b)所示的是安装到振动板 21上的双头螺栓式朗之万型振动元件的安装面。如该图所示，是层叠的振动零 件等在中央部分用螺栓22"a安装在一起的结构。从而，在紧固螺栓22"a的前端 侧形成了可用于振动板21上的安装用的双头螺紋孔22"b,且在中央部分完全不 存在振动元件。因此，与上述图13所揭示的相比，由中央部分产生的振动的振 幅减小，能够降低施加到清洗液中的振动的低频率成分，产生较多的使待清洗 物不振动而只使脏污振动的高频率成分，并将其供给给待清洗物。其结果，能 够减轻对清洗物造成的损坏，从而提高清洗物的品质。
再者，图15 (a)所示的是用粘结剂等把上述朗之万型振动元件22"安装在 没有双头螺栓的振动板21上时产生的振动波形Wl。图15 (b)所示的把上述 朗之万型振动元件22"安装在形成有双头螺栓21a的振动板21的该双头螺栓21a 上时产生的振动波形W2。由此可见，通过双头螺栓21a安装振动元件的方法可 以均匀地分散振动。因此，能够实现均匀性更好的清洗效果。 实施例3
下面将结合图16和图17来说明本发明的第三实施例。如图16所示，本实 施例的超声波清洗装置与上述实施例1中的超声波清洗装置的结构基本相同， 在实施例l中，清洗物支撑座3具有可动的结构，而在本实施例中，振动装置2 具有可动的结构。
具体的，如图16所示，与上述实施例一样，设计有驱动装置6，该驱动装 置6用于驱动具有超声波振动元件22的振动装置2，还安装有控制器5，该控 制器5用于控制驱动装置6驱动振动装置2的驱动状态。并且，驱动装置6使 振动装置2在图17所示的三个方向中的至少一个方向上可动，即，平行于清洗 槽1的底面且相互垂直的两轴方向即沿振动板21的平面的横向方向(X轴方向 (图17的Y21方向))、沿着直达该横向方向的振动板的纵向方向(Y轴方向(图17的Y22方向))、垂直于振动板21的轴周围的旋转方向(Z轴周围的旋转方向 (图17的Y23方向))。例如，如图17 (a)的箭头Y21所示，可以只在X轴方 向上进行往复运动。如图17 (b)所示，也可以在X轴方向和Y轴方向上交替 进行往复运动。再或者，如图17(c)所示，以略呈长方形的振动装置2的对角 线焦点为中心，可以在Z轴周围进行旋转往复运动。
此时，与上述实施例l相同，对应超声波振动元件22的设置，振动装置2 在X轴方向(Y21方向)、Y轴方向(Y22方向)上的可动距离，即待清洗物31 相对于超声波振动元件22的可动距离最好小于距离A2且大于距离Al，其中距 离A2是在可动方向上相邻设置的超声波振动元件22之间的距离，而该距离A2 的一半即是距离Al。
因此，振动装置2相对清洗物支承座3平行地活动，即待清洗物31在清洗 过程中相对于超声波振动元件22是做往复移动的。从而，如上所述，在清洗液 10的同一深度的液面上所产生的强度参差不齐的超声波振动，在支撑待清洗物 31的支撑面附近高效率且均匀地提供具有一定量以上能量。因此，能够抑制待 清洗物清洗后的不均匀性、实现清洗物的高效清洗，还能由此提高清洗物品质、 及降低成本。 实施例4
下面将结合图18和图19来说明本发明的第四实施例。如图18所示，本实 施例的超声波清洗装置与上述实施例1的超声波清洗装置结构基本相同，只是 在本实施例中采用了清洗物支承座3以及振动装置2均可动的结构。
具体的，如图18所示，设计有驱动清洗物支承座3的驱动装置4，以及如 上所述的驱动具有超声波振动元件22的振动装置2的驱动装置6,还安装了控 制由驱动装置4、 6驱动的清洗物支承座3和振动装置2的驱动状态的控制器5。 而且，控制器5通过各驱动装置4、 6来控制运动状态，使清洗物支承座3和振 动装置2不同时在同一方向上运动。例如，如图19(a)所示，清洗物支承座3 在Y方向(箭头Y12)上运动的同时，使振动装置2在X方向(箭头Y21)上 运动。另外，如图19 (b)所示，使清洗物支承座3以顺时针方向(箭头Y13)转动的同时，也使振动装置2以逆时针方向(箭头Y23)运动。另外，如图19 (c)所示，使清洗物支承座3以顺时针方向(箭头Y13)转动的同时，也使振 动装置2在X方向(箭头Y21 )和Y方向(箭头Y22 )上进行交替移动。相反 的，如图19 (d)所示，清洗物支承座3在X方向(箭头Yll)和Y方向(箭 头Y12)上进行交替移动时，使振动装置2以顺时针方向(箭头Y23)进行转 动。
此时，与上述实施例l相同，对应超声波振动元件22的设置，清洗物支承 座3和振动装置2在X轴方向(Y21方向)、Y轴方向(Y22方向)上的相对的 活动距离最好小于在可动方向上相邻设置的超声波振动元件22之间的距离A2, 且要大于距离A2的一半距离Al。
这样一来，振动装置2和清洗物支承座3是相对平行地进行活动，因此， 如上所述，在清洗液10的同一深度的液面上产生的强度参差不齐的超声波振动 在支撑待清洗物31的支撑面附近，能够高效率且均匀地供给具有一定量以上能 量的振动。从而，既能抑制待清洗物清洗后的不均匀性、也能实现清洗物的高 效率清洗，进而提高清洗物品质并能降低成本。另外，以上举例说明了清洗物 支承座3和振动装置2分别在不同的方向上活动的情况，当然，即使在同一方 向上运动，只要是运动速度不同且进行相对移动，则也属于本发明的范围。 实施例5
如上所述，设置在构成振动装置2的振动板21上的超声波振动元件22只 要具有有规则的配置，任何形状均可。例如，如图20 (a)所示，在振动板21 上也可以平行设置多条带状的超声波振动元件121。从而从该种结构的振动装置 2，也就是超声波振动元件121中产生如图20 (b)所示的参差不齐的超声波振 动，不过，如上所述，因为振动装置2和/或待清洗物支承座3是相对可动的， 所以，在支撑清洗物31的支撑面附近，能够高效率且均勻地供给具有一定量以 上能量的振动。由此，能够抑制待清洗物清洗后的不均匀性、实现清洗物的高 效率清洗，进而能提高清洗物品质、并能降低成本。 产业上的可利用性本发明的超声波清洗装置可用于清洗磁头滑块等电子部件等的制品，因此， 具有产业上的可利用性。
权利要求
1. 一种超声波清洗装置，包括可容纳清洗液的清洗槽、支撑待清洗物并将其浸渍到清洗液中的清洗物支撑单元、以及对清洗槽内的清洗液施加超声波振动的振动施加单元，其特征在于所述振动施加单元具有平面状的振动板、以及有规则地设置在该振动板上的多个超声波振动元件；所述清洗物支撑单元具有相对于振动板可平行放置多个待清洗物并支撑这些待清洗物的支撑面；该装置还包括使该振动施加单元和/或该清洗物支撑单元活动的可动单元，使得该振动板和该支撑面相对平行移动。
2. 如权利要求1所述的超声波清洗装置，其特征在于将所述振动施加单元的 振动板设置在使该振动板的平面与容纳于所述清洗槽内的清洗液的液面相互平 行的位置上。
3. 如权利要求1或2所述的超声波清洗装置，其特征在于所述可动单元至少 在平行于由振动板形成的平面且相互垂直的两轴方向、以及垂直于该平面的轴 周围的旋转方向中的一个方向上活动所述振动施加单元和/或所述清洗物支撑单 元。
4. 如权利要求3所述的超声波清洗装置，其特征在于所述可动单元控制所述 振动施加单元和所述清洗物支撑单元，使两者不同时在同一方向上活动。
5. 如权利要求3或4所述的超声波清洗装置，其特征在于所述振动施加单元 和所述清洗物支撑单元之间的相对活动距离，小于在可动单元的可动方向上相 邻设置的超声波振动元件之间的距离且大于该距离的一半距离。
6. 如权利要求l、 2、 3、 4或5所述的超声波清洗装置，其特征在于所述超声 波振动施加单元上设置有多列超声波振动元件，同时使设置在相邻列的各超声 波振动元件不接触，且毫无间隙地排列各列。
7. 如权利要求6所述的超声波清洗装置，其特征在于所述振动施加单元具有分别以同 一 间隔设置而成且相互交替排列的第 一列和第二列，并在该第 一列及 第二列上分别配置超声波振动元件，使得该第二列中的超声波振动元件位于该 第 一列中的超声波振动元件之间。
8. 如权利要求l、 2、 3、 4、 5、 6或7所述的超声波清洗装置，其特征在于在 所述振动施加单元中，所述各超声波振动元件的外缘之间相隔4mm以上。
9. 如权利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的超声波清洗装置，其特征在于 所述超声波振动元件是朗之万型振动元件。
10. 如权利要求9所述的超声波清洗装置，其特征在于所述超声波振动元件是 可用双头螺栓安装到所述振动板上的双头螺栓式朗之万型振动元件。
11. 一种超声波清洗方法，使用包括可容纳清洗液的清洗槽、具有平面状的振动 板，有规则地设置在该振动板上并对该清洗槽内的清洗液施加振超声波动的多 个超声波振动元件的振动施加单元、具有相对于振动板可平行放置多个待清洗 物并支撑这些待清洗物的支撑面，支撑待清洗物并将其浸渍到清洗液中的清洗 物支撑单元的超声波清洗装置，其特征在于该超声波清洗方法包括通过振动施加单元对清洗液施加超声波振动，从而清洗 待清洗物的清洗工序，该清洗工序还包括使所述振动施加单元和/或所述清洗物支撑单元活动的可动单 元，从而4吏该」派动才反和该支撑面相对平行移动的可动工序。
12. 如权利要求11所述的超声波清洗方法，其特征在于通过所述可动工序， 至少在平行于由振动板形成的平面且相互垂直的两轴方向、以及垂直于该平面 的轴周围的旋转方向中的一个方向上活动所述振动施加单元和/或所述清洗物支 撑单元。
13. 如权利要求12所述的超声波清洗方法，其特征在于所述可动工序控制所 述振动施加单元和所述清洗物支撑单元，使两者不同时在同一方向上活动。
14. 如权利要求12或13所述的超声波清洗方法，其特征在于通过所述可动工 序可相对地活动所述振动施加单元和/或所述清洗物支撑单元，使两者之间的相 对活动距离小于在进行可动工序时出现的可动方向上相邻设置的超声波振动元件之间的距离且大于该距离的 一半距离。
全文摘要
本发明提供一种能对待清洗物进行均匀且高效的清洗，进而提高清洗物的品质及降低成本的超声波清洗装置。该超声波清洗装置包括可容纳清洗液的清洗槽、支撑待清洗物并将其浸渍到清洗液中的清洗物支撑单元、以及对清洗槽内的清洗液施加超声波振动的振动施加单元。所述振动施加单元具有平面状的振动板、有规则地设置在该振动板上的多个超声波振动元件；所述清洗物支撑单元具有相对于振动板可平行放置多个待清洗物并支撑这些待清洗物的支撑面；该装置还包括使该振动施加单元和/或该清洗物支撑单元活动的可动单元，使得该振动板和该支撑面相对平行移动。另外，本发明还提供一种使用该超声波清洗装置的超声波清洗方法。
文档编号B08B3/12GK101284269SQ20081008703
公开日2008年10月15日 申请日期2008年3月28日 优先权日2007年4月13日
发明者吉田利信 申请人:新科实业有限公司