超聲波去毛刺裝置的制作方法

本發明涉及利用超聲波除去例如硬質樹脂或金屬等制成的模制品上產生的毛刺的技術。

背景技術：

目前，已知有一種技術，其為了從同時實施裝飾和成型而形成的模制品上除去箔毛刺(foil burr)，將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(溶解于液體中的空氣的量，為了便于測量而表示為溶氧量，下同)為1.5mg/L以下，且清洗液的液溫為30℃～55℃的狀態發射超聲波，從而除去毛刺。

另一方面，還已知有一種技術，其在對超聲波清洗液進行脫氣且進行超聲波去毛刺時，以在清洗液的液面上覆蓋液面隔離部件的狀態進行去毛刺，以防空氣溶解至清洗液中(例如參照專利文獻2)。

【在先技術文獻】

【專利文獻】

專利文獻1：日本公報、特開2007-98817號

專利文獻2：日本公報、特開2010-69690號

技術實現要素：

但是，本申請人發現，在通過超聲波除去毛刺時，盡管30℃～55℃左右的液溫適合從同時實施裝飾和成型而形成的模制品上除去箔毛刺，但是，對于提高空穴(cavitation)的沖擊力，更為有效地從硬質樹脂或金屬等制成的模制品上除去毛刺來說，上述液溫下存在問題。

另外，還發現僅在液面上覆蓋液面隔離部件，對于保持清洗液的脫氣度來說是有限的。

因此，本發明的目的在于，在向去毛刺清洗水中發射超聲波而從模制品上除去毛刺時，更進一步提高通過超聲波而產生的空穴的沖擊力，從而能夠有效地除去毛刺。

為了實現上述目的，本發明的超聲波去毛刺裝置，通過將具有毛刺的模制品浸泡在去毛刺清洗水中，并向該去毛刺清洗水中發射超聲波，從而除去毛刺，其具備：清洗水儲存槽，其能夠儲存去毛刺清洗水，并且，在將所發射的超聲波頻率的波的波長設為λmm時，所述清洗水儲存槽的深度為1.25λmm；超聲波發射機構，其配置在所述清洗水儲存槽的底面側，并且能夠以2W/cm²以上的功率密度向去毛刺清洗水中發射頻域為18KHz～28KHz的超聲波；擺動機構，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的行程上下運動；脫氣機構，其用于對去毛刺清洗水進行脫氣以使其溶氧量在1mg/L以下；以及冷卻機構，其用于將去毛刺清洗水冷卻并保持在4℃～8℃；并且，所述清洗水儲存槽中設有遮蔽機構，所述遮蔽機構通過使去毛刺清洗水在去毛刺清洗水的水面上流動，從而防止清洗水儲存槽內的去毛刺清洗水的溶解氧增加。

此時，優選將所述超聲波發射機構的頻域設為24KHz～28KHz或18KHz～22KHz。

在此，通過將去毛刺清洗水的溶氧量設為1mg/L以下、水溫設為4℃～8℃，且將超聲波發射機構的功率密度設為2W/cm²以上，能夠強力提高空穴的沖擊力，從而能夠提高去毛刺效果，但是，當產生如此強大的空穴的沖擊力時，超聲波振動板或清洗水儲存槽的壁部等容易受損。因此，通過將清洗水的深度設為1.25λmm而使水面處的超聲波頻率的波的振幅變為最小，從而能夠避免超聲波振動板或清洗水儲存槽的壁部等破損的可能性。另外，水溫在4℃左右更加適宜，但是，當水溫低于4℃時，需要將用于對水進行冷卻的熱交換器的溫度設在零下幾度以下，因此，熱交換器的水的循環通道有可能會結冰，因而將水溫設為4℃以上，另外，當水溫超過8℃時沖擊力變弱，因而將水溫的溫度范圍設為4℃～8℃。

另外，由于超聲波頻率的波的振幅最大的位置處的沖擊力強，去毛刺效果好，因此，在向清洗水中發射超聲波的期間使模制品以至少1/2λmm的行程上下運動，從而使模制品的所有部分均經過超聲波頻率的波的最大振幅的位置處。

另外，在利用使清洗水在清洗水的水面上流動的遮蔽機構而防止空氣從液面侵入清洗水中而導致溶解氧增加的情況下，能夠有效地防止清洗水儲存槽內的清洗水中的溶解氧增加，從而能夠防止空穴的沖擊力降低。

(發明效果)

在使用超聲波除去模制品的毛刺時，通過將清洗水的溶氧量保持在規定值以下，將水溫保持在規定范圍內，并將超聲波的功率密度設為規定值以上，從而能夠產生具有極強沖擊力的空穴，另外，此時通過使清洗水中的模制品以規定的行程上下運動，從而能夠飛躍性地提高去毛刺效果。

另外，通過將水面高度設定為規定值，能夠避免超聲波振動板或清洗水儲存槽的壁部等受損。

附圖說明

圖1是表示本發明涉及的超聲波去毛刺裝置的整體構成的簡圖。

圖2是將清洗水儲存槽部分放大進行表示的說明圖。

圖3是沿圖2中的A-A線將擺動機構剖切的說明圖。

(符號說明)

1…超聲波去毛刺裝置

2…清洗水儲存槽

3…冷水機

5…中空纖維組件

6…超聲波發射機構

9…擺動機構

具體實施方式

本發明涉及的超聲波去毛刺裝置被構成為如下裝置，即：在向去毛刺清洗水中發射超聲波而從模制品上除去毛刺時，能夠更進一步提高通過超聲波而產生的空穴的沖擊力，從而能夠有效地除去毛刺，其特征在于，能夠減少溶解于清洗水中的溶氧量，并且，在清洗過程中，能夠有效防止因空氣進入清洗水中而導致溶氧量增加，而且能夠將清洗水的水溫冷卻至規定溫度而產生強有力的空穴，從而除去毛刺。

在此，通過超聲波除去毛刺的方法是指如下方法，即：將模制品浸泡在去毛刺清洗水中，并向清洗水中發射超聲波而在清洗水中產生球狀星云型空穴(微小真空核群)，從而通過該空穴的產生和消失時的正與負的反復所產生的沖擊力除去毛刺，其特征在于，適合除去金屬模制品、硬質樹脂模制品或復合材料模制品等的各種材質的模制品上的毛刺。

如圖1所示，本超聲波去毛刺裝置1具備：用于儲存去毛刺清洗水的清洗水儲存槽2；作為用于對注入該清洗水儲存槽2內的清洗水進行冷卻的冷卻機構的一部分的冷水機3；供清洗水儲存槽2內的清洗水進行循環的循環通道4；作為設置在該循環通道4的中途部分且用于從清洗水中除去溶解氧的脫氣機構的中空纖維組件5；以及配設在清洗水儲存槽2的底面側的超聲波發射機構6，并且，本超聲波去毛刺裝置1在將模制品浸泡在清洗水儲存槽2內的清洗水中之后，通過超聲波發射機構6發射超聲波，從而除去毛刺。

另外，該超聲波去毛刺裝置1還設有排水通道7和供水通道8，其中，排水通道7用于排出循環通道4中循環的臟清洗水，供水通道8用于補充新的清洗水，另外，清洗水儲存槽2內設有后述的擺動機構9(圖3)，該擺動機構9用于使模制品以規定的行程上下運動。

上述循環通道4中設有循環泵11、過濾單元12等，其中，循環泵11用于從與清洗水儲存槽2鄰接的溢流槽10中抽取清洗水，另外，上述中空纖維組件5與真空泵13連接，從而使脫氣后的清洗水經由作為冷卻機構的一部分的熱交換器14而返回清洗水儲存槽2中。

另外，中空纖維組件5的脫氣能力設為：能夠脫氣至溶氧量為1mg/L以下。

上述超聲波發射機構6具有超聲波振動板15，該超聲波振動板15通過與超聲波振蕩器連接而能夠發射頻域為18KHz～28KHz、功率密度為2W/cm²以上的超聲波，并且，上述超聲波發射機構6能夠從清洗水儲存槽2的底面朝向上方向清洗水儲存槽2內的清洗水發射超聲波。

而且，在本實施例中，構成頻域為18KHz～22KHz和頻域為24KHz～28KHz的兩種機型。

另外，上述冷水機3能夠將清洗水冷卻至4℃左右的溫度，并經由熱交換器14注入清洗水儲存槽2內。

接著，根據圖2對清洗水儲存槽2的構成進行說明。

如上所述，在清洗水儲存槽2的旁邊設有溢流槽10，并且，在將從上述超聲波振動板15發射出的超聲波頻率的波(點劃線)的波長設為λmm時，清洗水儲存槽2的深度為1.25λmm。如圖2所示，該深度是從底面處的超聲波振動板15發射出的超聲波頻率的波的振幅在清洗水的水面上變為最小的深度，通過設置成這樣的深度，能夠防止超聲波振動板15或清洗水儲存槽2等破損這樣的不良情況。

相對于此，若水面的高度位于超聲波頻率的波的振幅大的位置處，則會對超聲波振動板15或清洗水儲存槽2的壁部等施加較大的沖擊力，從而容易導致該部分發生破損。

在此，根據其與波長λ的關系對清洗水儲存槽2的具體深度說明如下：例如，在18KHz～22KHz的頻域中以20KHz的頻率為代表，24KHz～28KHz的頻域中以25KHz的頻率為代表時，頻率為20KHz的波長λ為75mm，頻率為25KHz的波長λ為60mm。因此，頻率為20KHz時的儲存槽的深度為93.75mm，頻率為25KHz時的儲存槽的深度為75mm。

而且，在將清洗水儲存槽2的深度設定為這樣的值的情況下，當注入的清洗水超過該深度時便會流入溢流槽10，從而能夠防止超聲波振動板15等受損。

另外，該清洗水儲存槽2中設有能夠將清洗水儲存槽2內的清洗水的水溫保持在4℃～8℃的冷卻機構的一部分，該冷卻機構的一部分通過將狹縫孔(slit pore)y、z的位置設定在特定位置而構成。即，在將經循環通道4進行循環的清洗水經由上述熱交換器14再次注入清洗水儲存槽2時，通過從清洗水儲存槽2的、呈超聲波頻率的波的振幅最大的高度位置處的狹縫孔y、z注入冷水，從而能夠將清洗水儲存槽2的整個區域內的清洗水的溫度均勻地保持在4℃～8℃。

這是因為：呈超聲波頻率的波的振幅最大的位置是因為空穴破裂而使清洗水的溫度呈升高趨勢的位置，因此，從狹縫孔y、z注入的冷水能夠將該位置有效地進行冷卻，從而能夠有效地將清洗水儲存槽2的整個區域內的溫度保持在4℃～8℃。

另外，此時，同時從與清洗水的水面大致同等高度位置處的狹縫孔x也注入冷水，但是，從該狹縫孔x注入的清洗水在水面上流至溢流槽10中，因此，與空氣直接接觸而溶解氧增加的清洗水直接流入溢流槽10內，從而具有作為防止清洗水儲存槽2內的清洗水的溶解氧增加的遮蔽機構的效果。

另外，這些狹縫孔x、y、z是在圖2所示的清洗水儲存槽2的紙面垂直方向上較長，從而能夠向清洗水儲存槽2的整個區域內注入清洗水這樣的長孔。

而且，從這些狹縫孔x、y、z注入的清洗水呈層狀地流動，并且在流動至對置壁附近時變為匯入最上層的溢流這樣的流向。

另外，在清洗水儲存槽2內或溢流槽10內的規定位置處設有熱電偶，從而能夠測量該位置處的清洗水的溫度。

另一方面，上述超聲波頻率的波的振幅最大的位置也是清洗水的沖擊力強，從而去毛刺效果好的位置。

因此，本發明中設有擺動機構9，該擺動機構9使浸泡在清洗水儲存槽2的清洗水中的模制品以規定的行程上下往復運動，從而能夠使模制品的所有部位均經過振幅最大的位置，以下，根據圖3對該擺動機構9進行說明。

該擺動機構9具有：沿縱向設置于清洗水儲存槽2內的兩側側壁上的滑動導軌16、能夠沿該滑動導軌16上下滑動的滑動承載臺17、以及用于驅動該滑動承載臺17的驅動部18，并且，通過使該驅動部18進行驅動，從而使滑動承載臺17以至少波長1/2λmm的行程上下運動。

另外，在本實施例中，將該行程量設定為(1/2λ+10)mm。

而且，在將模制品浸入清洗水中時，將模制品放入圖3所示的網狀的籃筐20中，并將籃筐20浸入清洗水中，并且將籃筐20的底面支撐在滑動承載臺17上。

對于上述超聲波去毛刺裝置的作用等進行說明。

將模制品浸入清洗水儲存槽2的清洗水中。此時，將模制品放入籃筐20中，連同籃筐20一同浸入清洗水中并載置于滑動承載臺17上。

另一方面，清洗水儲存槽2內的清洗水被脫氣至溶氧量在1mg/L以下，且水溫被維持在4℃～8℃。

當將模制品浸泡在清洗水中時，通過超聲波發射機構6以功率密度為2W/cm²以上的輸出功率發射頻域為18KHz～28KHz的超聲波，并且通過擺動機構9而使滑動承載臺17以(1/2λ+10)mm的行程沿上下方向往復運動。

于是，在清洗水中，反復發生大量空穴的產生與消失，從而通過該沖擊力而從模制品上除去毛刺，根據清洗水的溶氧量、水溫而使該沖擊力變強。另外，通過籃筐20的上下運動，必然會使模制品經過超聲波頻率的波的振幅最大的位置，因而去毛刺效果極高。

另外，在此期間，清洗水儲存槽2內的清洗水經由循環通道4進行循環，并且，在循環過程中，通過中空纖維組件5將溶氧量保持在1mg/L以下，且通過熱交換器14將水溫保持在4℃～8℃，然后再次返回清洗水儲存槽2中。

而且，從狹縫孔x注入的清洗水在水面上流動并流入溢流槽10內，從而防止清洗水儲存槽2內的清洗水的溶氧量升高，因此，不會因為溶解氧的增加而導致空穴的沖擊力降低，進而，能夠通過從狹縫孔y、z注入的清洗水而防止水溫升高，均可以有效地維持空穴的沖擊力。

另一方面，由于水面的位置是超聲波頻率的波的振幅最小的位置，因此，即使在如此強大的沖擊力下，也能夠防止超聲波振動板15或清洗水儲存槽2的壁部等破損這樣的不良情況。

然而，以下數據是通過壓電元件測量因為溫度而引起的超聲波的聲壓(沖擊力的強度與聲壓成比例)的變化而得到的數據。

這是將儲存槽(寬度660mm、深度480mm)分割為9個區域，并將溶氧量設為1mg/L以下、頻率設為25KHz、功率密度設為2W/cm²、連續振蕩時的水溫設為10.4℃、9.2℃、6.2℃、5.0℃時的各區域的聲壓數據。

[表1]

另外，以下數據是在水溫為9.6℃時和水溫為5.2℃時除去模制品閥體上的毛刺，并測量毛刺的殘留長度的結果。

[表2]

從該結果可以證實，水溫越低沖擊力越強，去毛刺效果也越好。

因此，在本發明中，能夠有效地除去現有技術中難以除去的毛刺。

另外，本發明并不限定于上述實施方式。具有與本發明的權利要求書中所記載的事項實質上相同的構成，并且能夠實現相同的作用效果的技術內容也屬于本發明的技術范圍。

(產業上的可利用性)

在超聲波去毛刺裝置中，由于能夠使空穴的沖擊力變得極強，從而能夠除去現有技術中難以除去的毛刺，因而今后有望得到廣泛普及。