超声波去毛刺装置的制作方法

本发明涉及利用超声波除去例如硬质树脂或金属等制成的模制品上产生的毛刺的技术。

背景技术：

目前，已知有一种技术，其为了从同时实施装饰和成型而形成的模制品上除去箔毛刺(foil burr)，将模制品浸泡在去毛刺清洗槽中，并以溶解于清洗液中的溶氧量(溶解于液体中的空气的量，为了便于测量而表示为溶氧量，下同)为1.5mg/L以下，且清洗液的液温为30℃～55℃的状态发射超声波，从而除去毛刺。

另一方面，还已知有一种技术，其在对超声波清洗液进行脱气且进行超声波去毛刺时，以在清洗液的液面上覆盖液面隔离部件的状态进行去毛刺，以防空气溶解至清洗液中(例如参照专利文献2)。

【在先技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本公报、特开2007-98817号

专利文献2：日本公报、特开2010-69690号

技术实现要素：

但是，本申请人发现，在通过超声波除去毛刺时，尽管30℃～55℃左右的液温适合从同时实施装饰和成型而形成的模制品上除去箔毛刺，但是，对于提高空穴(cavitation)的冲击力，更为有效地从硬质树脂或金属等制成的模制品上除去毛刺来说，上述液温下存在问题。

另外，还发现仅在液面上覆盖液面隔离部件，对于保持清洗液的脱气度来说是有限的。

因此，本发明的目的在于，在向去毛刺清洗水中发射超声波而从模制品上除去毛刺时，更进一步提高通过超声波而产生的空穴的冲击力，从而能够有效地除去毛刺。

为了实现上述目的，本发明的超声波去毛刺装置，通过将具有毛刺的模制品浸泡在去毛刺清洗水中，并向该去毛刺清洗水中发射超声波，从而除去毛刺，其具备：清洗水储存槽，其能够储存去毛刺清洗水，并且，在将所发射的超声波频率的波的波长设为λmm时，所述清洗水储存槽的深度为1.25λmm；超声波发射机构，其配置在所述清洗水储存槽的底面侧，并且能够以2W/cm²以上的功率密度向去毛刺清洗水中发射频域为18KHz～28KHz的超声波；摆动机构，其使浸泡在去毛刺清洗水中的模制品沿上下方向以至少1/2λmm的行程上下运动；脱气机构，其用于对去毛刺清洗水进行脱气以使其溶氧量在1mg/L以下；以及冷却机构，其用于将去毛刺清洗水冷却并保持在4℃～8℃；并且，所述清洗水储存槽中设有遮蔽机构，所述遮蔽机构通过使去毛刺清洗水在去毛刺清洗水的水面上流动，从而防止清洗水储存槽内的去毛刺清洗水的溶解氧增加。

此时，优选将所述超声波发射机构的频域设为24KHz～28KHz或18KHz～22KHz。

在此，通过将去毛刺清洗水的溶氧量设为1mg/L以下、水温设为4℃～8℃，且将超声波发射机构的功率密度设为2W/cm²以上，能够强力提高空穴的冲击力，从而能够提高去毛刺效果，但是，当产生如此强大的空穴的冲击力时，超声波振动板或清洗水储存槽的壁部等容易受损。因此，通过将清洗水的深度设为1.25λmm而使水面处的超声波频率的波的振幅变为最小，从而能够避免超声波振动板或清洗水储存槽的壁部等破损的可能性。另外，水温在4℃左右更加适宜，但是，当水温低于4℃时，需要将用于对水进行冷却的热交换器的温度设在零下几度以下，因此，热交换器的水的循环通道有可能会结冰，因而将水温设为4℃以上，另外，当水温超过8℃时冲击力变弱，因而将水温的温度范围设为4℃～8℃。

另外，由于超声波频率的波的振幅最大的位置处的冲击力强，去毛刺效果好，因此，在向清洗水中发射超声波的期间使模制品以至少1/2λmm的行程上下运动，从而使模制品的所有部分均经过超声波频率的波的最大振幅的位置处。

另外，在利用使清洗水在清洗水的水面上流动的遮蔽机构而防止空气从液面侵入清洗水中而导致溶解氧增加的情况下，能够有效地防止清洗水储存槽内的清洗水中的溶解氧增加，从而能够防止空穴的冲击力降低。

(发明效果)

在使用超声波除去模制品的毛刺时，通过将清洗水的溶氧量保持在规定值以下，将水温保持在规定范围内，并将超声波的功率密度设为规定值以上，从而能够产生具有极强冲击力的空穴，另外，此时通过使清洗水中的模制品以规定的行程上下运动，从而能够飞跃性地提高去毛刺效果。

另外，通过将水面高度设定为规定值，能够避免超声波振动板或清洗水储存槽的壁部等受损。

附图说明

图1是表示本发明涉及的超声波去毛刺装置的整体构成的简图。

图2是将清洗水储存槽部分放大进行表示的说明图。

图3是沿图2中的A-A线将摆动机构剖切的说明图。

(符号说明)

1…超声波去毛刺装置

2…清洗水储存槽

3…冷水机

5…中空纤维组件

6…超声波发射机构

9…摆动机构

具体实施方式

本发明涉及的超声波去毛刺装置被构成为如下装置，即：在向去毛刺清洗水中发射超声波而从模制品上除去毛刺时，能够更进一步提高通过超声波而产生的空穴的冲击力，从而能够有效地除去毛刺，其特征在于，能够减少溶解于清洗水中的溶氧量，并且，在清洗过程中，能够有效防止因空气进入清洗水中而导致溶氧量增加，而且能够将清洗水的水温冷却至规定温度而产生强有力的空穴，从而除去毛刺。

在此，通过超声波除去毛刺的方法是指如下方法，即：将模制品浸泡在去毛刺清洗水中，并向清洗水中发射超声波而在清洗水中产生球状星云型空穴(微小真空核群)，从而通过该空穴的产生和消失时的正与负的反复所产生的冲击力除去毛刺，其特征在于，适合除去金属模制品、硬质树脂模制品或复合材料模制品等的各种材质的模制品上的毛刺。

如图1所示，本超声波去毛刺装置1具备：用于储存去毛刺清洗水的清洗水储存槽2；作为用于对注入该清洗水储存槽2内的清洗水进行冷却的冷却机构的一部分的冷水机3；供清洗水储存槽2内的清洗水进行循环的循环通道4；作为设置在该循环通道4的中途部分且用于从清洗水中除去溶解氧的脱气机构的中空纤维组件5；以及配设在清洗水储存槽2的底面侧的超声波发射机构6，并且，本超声波去毛刺装置1在将模制品浸泡在清洗水储存槽2内的清洗水中之后，通过超声波发射机构6发射超声波，从而除去毛刺。

另外，该超声波去毛刺装置1还设有排水通道7和供水通道8，其中，排水通道7用于排出循环通道4中循环的脏清洗水，供水通道8用于补充新的清洗水，另外，清洗水储存槽2内设有后述的摆动机构9(图3)，该摆动机构9用于使模制品以规定的行程上下运动。

上述循环通道4中设有循环泵11、过滤单元12等，其中，循环泵11用于从与清洗水储存槽2邻接的溢流槽10中抽取清洗水，另外，上述中空纤维组件5与真空泵13连接，从而使脱气后的清洗水经由作为冷却机构的一部分的热交换器14而返回清洗水储存槽2中。

另外，中空纤维组件5的脱气能力设为：能够脱气至溶氧量为1mg/L以下。

上述超声波发射机构6具有超声波振动板15，该超声波振动板15通过与超声波振荡器连接而能够发射频域为18KHz～28KHz、功率密度为2W/cm²以上的超声波，并且，上述超声波发射机构6能够从清洗水储存槽2的底面朝向上方向清洗水储存槽2内的清洗水发射超声波。

而且，在本实施例中，构成频域为18KHz～22KHz和频域为24KHz～28KHz的两种机型。

另外，上述冷水机3能够将清洗水冷却至4℃左右的温度，并经由热交换器14注入清洗水储存槽2内。

接着，根据图2对清洗水储存槽2的构成进行说明。

如上所述，在清洗水储存槽2的旁边设有溢流槽10，并且，在将从上述超声波振动板15发射出的超声波频率的波(点划线)的波长设为λmm时，清洗水储存槽2的深度为1.25λmm。如图2所示，该深度是从底面处的超声波振动板15发射出的超声波频率的波的振幅在清洗水的水面上变为最小的深度，通过设置成这样的深度，能够防止超声波振动板15或清洗水储存槽2等破损这样的不良情况。

相对于此，若水面的高度位于超声波频率的波的振幅大的位置处，则会对超声波振动板15或清洗水储存槽2的壁部等施加较大的冲击力，从而容易导致该部分发生破损。

在此，根据其与波长λ的关系对清洗水储存槽2的具体深度说明如下：例如，在18KHz～22KHz的频域中以20KHz的频率为代表，24KHz～28KHz的频域中以25KHz的频率为代表时，频率为20KHz的波长λ为75mm，频率为25KHz的波长λ为60mm。因此，频率为20KHz时的储存槽的深度为93.75mm，频率为25KHz时的储存槽的深度为75mm。

而且，在将清洗水储存槽2的深度设定为这样的值的情况下，当注入的清洗水超过该深度时便会流入溢流槽10，从而能够防止超声波振动板15等受损。

另外，该清洗水储存槽2中设有能够将清洗水储存槽2内的清洗水的水温保持在4℃～8℃的冷却机构的一部分，该冷却机构的一部分通过将狭缝孔(slit pore)y、z的位置设定在特定位置而构成。即，在将经循环通道4进行循环的清洗水经由上述热交换器14再次注入清洗水储存槽2时，通过从清洗水储存槽2的、呈超声波频率的波的振幅最大的高度位置处的狭缝孔y、z注入冷水，从而能够将清洗水储存槽2的整个区域内的清洗水的温度均匀地保持在4℃～8℃。

这是因为：呈超声波频率的波的振幅最大的位置是因为空穴破裂而使清洗水的温度呈升高趋势的位置，因此，从狭缝孔y、z注入的冷水能够将该位置有效地进行冷却，从而能够有效地将清洗水储存槽2的整个区域内的温度保持在4℃～8℃。

另外，此时，同时从与清洗水的水面大致同等高度位置处的狭缝孔x也注入冷水，但是，从该狭缝孔x注入的清洗水在水面上流至溢流槽10中，因此，与空气直接接触而溶解氧增加的清洗水直接流入溢流槽10内，从而具有作为防止清洗水储存槽2内的清洗水的溶解氧增加的遮蔽机构的效果。

另外，这些狭缝孔x、y、z是在图2所示的清洗水储存槽2的纸面垂直方向上较长，从而能够向清洗水储存槽2的整个区域内注入清洗水这样的长孔。

而且，从这些狭缝孔x、y、z注入的清洗水呈层状地流动，并且在流动至对置壁附近时变为汇入最上层的溢流这样的流向。

另外，在清洗水储存槽2内或溢流槽10内的规定位置处设有热电偶，从而能够测量该位置处的清洗水的温度。

另一方面，上述超声波频率的波的振幅最大的位置也是清洗水的冲击力强，从而去毛刺效果好的位置。

因此，本发明中设有摆动机构9，该摆动机构9使浸泡在清洗水储存槽2的清洗水中的模制品以规定的行程上下往复运动，从而能够使模制品的所有部位均经过振幅最大的位置，以下，根据图3对该摆动机构9进行说明。

该摆动机构9具有：沿纵向设置于清洗水储存槽2内的两侧侧壁上的滑动导轨16、能够沿该滑动导轨16上下滑动的滑动承载台17、以及用于驱动该滑动承载台17的驱动部18，并且，通过使该驱动部18进行驱动，从而使滑动承载台17以至少波长1/2λmm的行程上下运动。

另外，在本实施例中，将该行程量设定为(1/2λ+10)mm。

而且，在将模制品浸入清洗水中时，将模制品放入图3所示的网状的篮筐20中，并将篮筐20浸入清洗水中，并且将篮筐20的底面支撑在滑动承载台17上。

对于上述超声波去毛刺装置的作用等进行说明。

将模制品浸入清洗水储存槽2的清洗水中。此时，将模制品放入篮筐20中，连同篮筐20一同浸入清洗水中并载置于滑动承载台17上。

另一方面，清洗水储存槽2内的清洗水被脱气至溶氧量在1mg/L以下，且水温被维持在4℃～8℃。

当将模制品浸泡在清洗水中时，通过超声波发射机构6以功率密度为2W/cm²以上的输出功率发射频域为18KHz～28KHz的超声波，并且通过摆动机构9而使滑动承载台17以(1/2λ+10)mm的行程沿上下方向往复运动。

于是，在清洗水中，反复发生大量空穴的产生与消失，从而通过该冲击力而从模制品上除去毛刺，根据清洗水的溶氧量、水温而使该冲击力变强。另外，通过篮筐20的上下运动，必然会使模制品经过超声波频率的波的振幅最大的位置，因而去毛刺效果极高。

另外，在此期间，清洗水储存槽2内的清洗水经由循环通道4进行循环，并且，在循环过程中，通过中空纤维组件5将溶氧量保持在1mg/L以下，且通过热交换器14将水温保持在4℃～8℃，然后再次返回清洗水储存槽2中。

而且，从狭缝孔x注入的清洗水在水面上流动并流入溢流槽10内，从而防止清洗水储存槽2内的清洗水的溶氧量升高，因此，不会因为溶解氧的增加而导致空穴的冲击力降低，进而，能够通过从狭缝孔y、z注入的清洗水而防止水温升高，均可以有效地维持空穴的冲击力。

另一方面，由于水面的位置是超声波频率的波的振幅最小的位置，因此，即使在如此强大的冲击力下，也能够防止超声波振动板15或清洗水储存槽2的壁部等破损这样的不良情况。

然而，以下数据是通过压电元件测量因为温度而引起的超声波的声压(冲击力的强度与声压成比例)的变化而得到的数据。

这是将储存槽(宽度660mm、深度480mm)分割为9个区域，并将溶氧量设为1mg/L以下、频率设为25KHz、功率密度设为2W/cm²、连续振荡时的水温设为10.4℃、9.2℃、6.2℃、5.0℃时的各区域的声压数据。

[表1]

另外，以下数据是在水温为9.6℃时和水温为5.2℃时除去模制品阀体上的毛刺，并测量毛刺的残留长度的结果。

[表2]

从该结果可以证实，水温越低冲击力越强，去毛刺效果也越好。

因此，在本发明中，能够有效地除去现有技术中难以除去的毛刺。

另外，本发明并不限定于上述实施方式。具有与本发明的权利要求书中所记载的事项实质上相同的构成，并且能够实现相同的作用效果的技术内容也属于本发明的技术范围。

(产业上的可利用性)

在超声波去毛刺装置中，由于能够使空穴的冲击力变得极强，从而能够除去现有技术中难以除去的毛刺，因而今后有望得到广泛普及。