专利名称：超声波洗涤装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种洗净工件表面并同时除去由加工该工件等所形成的微细毛刺的超声波洗涤装置。
工件在成形与加工后，通常在工件上留有微细的毛刺，于是，要把工件制成最终的成品还必须除去工件上存留的微细毛刺。
现有技术中，除去上述微细毛刺的方式是，例如，把工件浸入洗涤液中，借助于向该洗涤液发射超声波而在洗涤该工件表面的同时除去上述细微毛刺。这种类型的超声波洗涤方式是向洗涤液发射超声波，使洗涤液中产生空洞(空穴)，空穴崩溃时所发生的中冲波(微小喷射)作用于工件表面上，而为了除去上述毛刺希望上述冲击波尽可能地强有力。
本发明人就上述空穴的产生条件反复研讨的结果获知，上述洗涤液中所溶气体浓度越低则越易发生空穴，通过该空穴的崩溃就能得到强有力的冲击波，并首先在实願平4-41510号(实开平6-34783号)中提出了在洗涤液溶氧量低于0.5ppm状态下进行除气并进行洗涤工件与去毛刺的洗涤装置。在此是用溶解氧量作为洗涤液的除气状态指标的。而通常洗涤液中溶解的气体是空气，由于空气的组成大约是氧∶氮≈1∶4的比例，由此确定出溶解氧量，故可从获知的整个溶解气体量而得到该值。
若洗涤液经长时间的超声波放射，其溶氧量便在0.5ppm以下状态，此时即便对其进行除气，也难于除去上述毛刺。
本发明人还在先提出了特願昭62-185774号(特开平1-34647号)的在低于0℃的洗涤液温度下进行超声波去毛刺洗涤装置。在此装置中，把工件浸入低于0℃的洗涤液中使工件毛刺变脆，变脆的毛刺在上述超声波的作用下可完全除掉并洗净。
然而，这仅限于塑料部件等有低温时硬化变脆性质的工件的场合，而对于铝合金等金属制的工件仅使温度下降并不能取得充分去除毛刺的效果。
本发明旨在消除这些不妥之处，提供一种利用超声波洗涤而能完全去除工件毛刺，即使进行长时间的超声波洗涤也能保持高的去毛刺效果的超声波洗涤装置。
本发明人已确认在长时间地对洗涤液进行超声波放射后洗涤液温度会上升。洗涤液温度越高，对该洗涤液进行超声波放射时空穴越难于崩溃，还发现随着空穴的崩溃缓慢所产生的冲击波变弱。
也就是说，实地观察发现若上述洗涤液的溶解气体量在溶氧量超过2ppm后则产生空穴困难，即便在上述洗涤液的溶氧量为2ppm以下的状态下进行除气，若液温超过30℃则空穴崩溃困难而冲击波变弱，故也难于去除残留在工件上的毛刺。
本发明的超声波洗涤装置是根据这种认识而解决了上述不妥之处，它是由容纳洗涤液的洗涤槽与设在该洗涤槽底部的超声波振动器构成的，自该超声波振动器向上述洗涤液发射超声波而对浸入该洗涤液中的工件进行洗涤的超声波洗涤装置，其特征在于，在上述洗涤液的溶氧量为0.01-2ppm状态下进行除气，而该洗涤液的温度则在该洗涤液的凝固点以上，30℃以下。
本发明的超声波洗涤装置，由于是在洗涤液中溶氧量处于上述范围内而进行除气的，可使空穴发生量增大，空穴崩溃数量多，由于本发明的超声波洗涤液温度处于上述范围，空穴就能快速地崩溃。从而，由于对溶氧量在上述范围内对洗涤液进行除气，并且其温度处于上述范围，就可同时取得既使上述空穴崩溃数量多，又使该类空穴能急剧崩溃的效果，两种效果叠加就能产生强大的冲击波，并作用在工件表面上，结果，可把附着在工件表面上的异物除掉洗净，还可把残留在工件表面上的毛刺除去。
若上述洗涤液的溶解气体量使溶氧量超过2ppm时则空穴产生会发生困难，又，水系统中的洗净液由于空气自供至洗涤槽中的洗涤溶液面溶解到洗涤液中。实际上是难于在其溶氧量不足0.01ppm状态下进行除气的。
若上述洗涤液的温度超过30℃时，空穴崩溃则不易得到强有力的冲击波，也就难于除去工件上残留的毛刺。此外，若把上述洗涤液冷却到其凝固点以下，则洗涤液冻结连浸入工件也难办到了。
本发明的超声波洗涤装置也可以考虑它种办法，把调整到上述范围内的溶氧量与液温的洗涤液供到上述洗涤槽中，上述洗涤槽设置有向该洗涤槽供应洗涤液的洗涤液供给装置和把洗涤液自上述洗涤槽中导出的洗涤液导出装置，由于该洗涤液供给装置设有使该洗涤液在溶氧量0.01-2ppm状态下除气的除气装置和使洗涤液在凝固点以上，30℃以下的温度进行冷却的冷却装置，就使洗涤液的供给工作容易进行。
上述除气装置是由导入上述洗涤液的密封槽与使该密封槽内减压的减压装置构成，通过把上述洗涤液中的溶解气体释放到用上述减压装置减压的密封槽内的空间中而除气，在不用特殊的，高价的装置的情况下，就能容易地对上述洗涤液除气而成为上述溶氧量范围状态。
还可以在上述洗涤槽上设置洗涤液循环通路，使上述洗涤液导出装置从上述洗涤槽中导出的洗涤液循环至上述洗涤液供给装置。
这样一来，洗涤液就能被循环使用，可把溶氧量维持在上述范围内，并把洗涤液的温度维持在上述范围内，就能防止因长时间的超声波去毛刺洗涤而造成溶解气体量增加与液温上升。
如上所述地循环使用洗涤液时，还可以在上述冷却装置上设有测温装置，在由该测温装置测出的洗涤液温度高于既定温度时，使该冷却装置动作，借此能把洗涤液的温度高效地维持在上述范围内。
图1是表示本发明一实施例的超声波洗涤装置概略结构的模式图；图2是表示洗涤效率对洗涤液中溶氧量的曲线图；图3是表示洗涤效率对洗涤液温度的曲线图。
下面参照附图来说明本发明的一个实施例。图1是表示本实施例超声波洗涤装置概略构成的模式图，图2是表示去毛刺效果对洗涤液中溶氧量的曲线图，图3是表示去毛刺效果对洗涤液温度的曲线图。
如图1所示，本实施例的超声波洗涤装置略设有与容纳洗涤液1的洗涤槽2相邻的溢流槽3，两槽之间用倾斜的排液通道4连接。洗涤槽2的底部上设有超声波振动器5，从超声波振动器5向洗涤液1发射超声波而对浸在洗涤液1中的工件6去除毛刺。
洗涤液排出口8与洗涤液供给口9相对地设在洗涤槽2的侧面上，同时还内装图中未示出的整流装置，还在洗涤槽2之外设置使洗涤液1除气的除气装置10，除气装置10通过排出导管11与洗涤液排出口8相连，通过供给导管12与洗涤液供给口9相连。除气装置10由密封槽13及使密封槽13内部减压的真空泵14构成。
排出导管11的远离脱气装置10的上游一侧，设有把从洗涤液排出口8取出的洗涤液1导入到除气装置10中的排液泵15，在除气装置10与排液泵15之间，设置冷却洗涤液1的冷却装置7及除去洗涤液1中异物的过滤器16。在供给导管12中的除气装置10与洗涤液供给口9之间，还设有把经过除气的洗涤液1从除气装置10中取出并供至洗涤槽2中的供液泵17。
洗涤槽2的上部设有上部洗涤液供给口18，上部洗涤液供给口18与位于供液泵17的下游侧的从供给导管12分接出来的上部供给导管19连接，洗涤槽2及溢流槽3的底部分别设有洗涤液排出导管20与溢流液排出导管21，它们都与排出导管11相接。在上述各导管上还设置合适的流量调节阀22。
下面，说明本实施例的超声波洗涤装置的工作情况。
洗涤槽2中所容纳的洗涤液1，用排液泵15自洗涤液排出口8取出并通过冷却装置17。洗涤液1经长时间超声波作用，其温度可能上升到40℃以上。在这种情况下，洗涤液1通过冷却装置7可使之冷却到30℃以下。冷却装置7设有测温装置(图中未示)，可控制其只在洗涤液1超过30℃时才动作。
其后，洗涤液1通过排出导管11并经过滤器16而导入除气装置10，由于在除气装置10的密封槽13的内部是用真空泵14进行减压的，洗涤液1由排出导管11导入密封槽13中时向密封槽13内已被减压的空间释放所溶解的气体而除气，成为溶氧量0.01-2ppm的状态。用上述溶氧量表示的洗涤液1的除气程度，可以用借助真空泵14来改变密封槽13中的减压程度的办法容易地加以改变。
除气后的洗涤液1由供液泵17自除气装置10中取出，通过供给导管12从洗涤液供给口9供入洗涤槽2。此时，已除气的洗涤液1的一部分，由自供给导管12分接出来的上部供给导管19从上部洗涤液供给口18供入洗涤槽2中。由于洗涤液进行上述的循环，就能经常地维持洗涤液1的溶氧量在0.01-2ppm的范围内，液温在30℃以下。
又由于洗涤液排出口8与洗涤液供给口9中装有上述整流装置，就能形成从洗涤液供给口9到洗涤液排出口8的，且平行于超声波振动器5振动面的洗涤槽2中的洗涤液1的层流，使容易产生上述空穴。
然后，把工件6浸入洗涤液1中，自超声波振动器5向洗涤液1发射超声波，对工件6进行洗涤并除去毛刺，工件6上所残留的毛刺是因对金属材料进行切削加工，镗削加工以及研磨加工等，或是对玻璃、陶瓷等进行切削加工以及塑料挤压成形、注射模塑成形等制造过程中所形成的微细物。大多数场合这样的工件6是小型工件，单个地洗涤效率低，故可把许多工件6装入不锈钢的篮筐6a中，连篮筐6a一起浸入洗涤液1中。
把工件6浸入洗涤槽2中虽然会使部分洗涤液1溢出，但在上述超声波去毛刺洗涤装置中，溢出的洗涤液1自排液通道4流出会被收容在溢流槽3中。上述溢出的洗涤液1自溢流槽3通过溢出液排出导管21排向排出导管11，由于如上所述地在冷却装置7中进行冷却，用除气装置10进行除气后再供入洗涤槽2中，洗涤槽2中的洗涤液1的液位，溶氧量、温度等的状态几乎是不变的。
另外，在本实施例的超声波洗涤装置中，用底部洗涤液排出导管20将洗涤槽2底部的洗涤液1取出排至排出导管11，并导入除气装置10。已除气的洗涤液1的一部分，如上所述地从上部洗涤液供给口18供到洗涤槽2中，从而取得对洗涤槽2中的洗涤液1搅拌的效果，能使洗涤液1的温度分布均匀。
由上述各导管11、20、21从洗涤槽2中取出的洗涤液1中，虽然含有从工件6中脱离下来的毛刺等异物，但由于在本实施例的超声波洗涤装置中，在排出导管11的排液泵15与除气装置10之间设置了过滤器16，用过滤器16可将上述异物除去。
使用上述超声波洗涤装置对残留有毛刺的工件6(铝合金精密部件)进行超声波洗涤时，对洗涤液1在溶氧量0.01-2ppm状态下除气，并使其温度在30℃以下时就能把上述毛刺完全除去。
可是，在洗涤液1的溶解气体量使其溶氧量超过2ppm或洗涤液1的温度高于30℃的任何一种情况下，都几乎难以除掉工件6上的毛刺。
用上述超声波去毛刺洗涤的结果被认为是由于洗涤液1在溶氧量0.01-2ppm状态下除气时，在洗涤液中可顺利地产生空穴并且多数空穴崩溃，从而有强大的冲击波作用在工件6表面上造成的，而且，由于洗涤液1的温度在30℃以下使空穴容易崩溃，这种崩溃急剧地发生就能得到强有力的冲击波。
从而，由于除气是在洗涤液1的溶氧量为0.01-2ppm状态下和液温30℃以下进行，能同时取得空穴崩溃数量多与该空穴急剧崩溃的效果，两种效果叠加能使强有力的冲击波作用在工件6的表面上，不要说是附着在工件6表面上的异物，就连工件6表面上所形成的毛刺也是易于去除的。
就此应用本实施例的装置进行了下述试验，在本试验中，是把自来水装入洗涤槽2中作为洗涤液1，把装有残留着毛刺的一定数量的工件6的篮筐6a浸入洗涤液1中，首先使洗涤液1的温度维持在30℃，在溶氧量1-9ppm之间改变洗涤液1的除气状态，在各溶氧量所示的除气状态的洗涤液1中，每隔3分钟进行一次超声波去毛刺洗涤，每次超声波去毛刺洗涤后捞出上述篮筐6a，以确定对于整个工件6的毛刺残留状态，其结果用表1表示，表1中的不合格率是在整个工件6中的有残留毛刺工件6的个数的百分数，表1结果的曲线如图2所示。
表1
从表1及图2中判断出，在洗涤液1以溶氧量2ppm以下状态除气时完全没有残留毛刺的工件6，在溶氧量3ppm以上的除气状态下时残留毛刺的工件6高于30％，以溶氧量2ppm的除气状态为界而不合格率急剧地增大。
接着，使洗涤液在0.5ppm、1ppm、2ppm状态下除气，把各溶氧量所示的除气状态下的洗涤液1的温度从10-60℃每隔5℃进行变化，在各液温下各进行3分钟超声波去毛刺洗涤，每次超声波去毛刺洗涤后捞出上述篮筐6a，以确定对于整个工件6的残留毛刺的状态，其结果示于表2中。表2结果中的溶氧量2ppm所示除去状态情况则示于图3的曲线图中，此时，表2中不合格率的含义与表1情况完全相同。
表2不合格率(％)
<p>表2及图3中表明，洗涤液1在溶氧量2ppm状态下除气时，若洗涤液1的温度为30℃以下，则完全没有残留毛刺的工件6，35℃时残留毛刺工件6为7％，高于40℃时残留毛刺工件6变为50％以上，以30℃为界，不合格率急剧增高，从表2中还可知，即使在洗涤液1的溶氧量低于2ppm状态下进行除气，当温度超过30℃时，也会出现残留毛刺的工件6。
故从上述试验可知，在洗涤液1溶氧量为2ppm以下状态除气并使洗涤温度低于30℃的情况下，就能完全除去工件6的毛刺。
权利要求
1.一种超声波洗涤装置，它由盛有洗涤液的洗涤槽与设在该洗涤槽底部的超声波振动器构成，从该超声波振动器向上述洗涤液发射超声波而对浸在该洗涤液中的工作进行洗涤，其特征在于上述洗涤液在溶氧量为0.01-2ppm状态下进行除气，并使该洗涤液的温度处于该洗涤液的凝固点以上30℃以下。
2.如权利要求1中所述的超声波洗涤装置，其特征在于上述洗涤槽设有把洗涤液供给到该洗涤槽中的洗涤液供给装置与从该洗涤槽中导出洗涤液的洗涤液导出装置，该洗涤液供给装置设置使该洗涤液在溶氧量为0.01-2ppmu状态下除气的除气装置及把洗涤液冷却到凝固点以上30℃以下的温度的冷却装置。
3.如权利要求1中所述的超声波洗涤装置，其特征在于，上述除气装置由导入上述洗涤液的密封槽及对该密封槽内进行减压的减压装置构成，通过把上述洗涤液的溶解气体释放到由该减压装置减压了的该密封槽内的空间中而进行除气。
4.如权利要求1中所述的超声波洗涤装置，其特征在于，设有把用上述洗涤液导出装置从上述洗涤槽中导出的洗涤液在上述洗涤液供给装置中进行循环的洗涤液循环通路。
5.如权利要求4中所述的超声波洗涤装置，其特征在于，上述洗涤槽设有上述洗涤液循环通路时，上述冷却装置设置测温装置，该冷却装置在由该测温装置测得的洗涤液温度超过规定的温度时开动。
全文摘要
一种超声波洗涤装置，它由盛有洗涤液的洗涤槽与设在该洗涤槽底部的超声波振动器构成，从该超声波振动器向上述洗涤液发射超声波而对浸在该洗涤液中的工作进行洗涤，其特征在于上述洗涤液在溶氧量为0.01-2ppm状态下进行除气，并使该洗涤液的温度处于该洗涤液的凝固点以上30℃以下。
文档编号B08B3/12GK1116566SQ9412007
公开日1996年2月14日 申请日期1994年11月7日 优先权日1993年11月8日
发明者柴野佳英 申请人:柴野佳英