(57)【要約】【課題】フェルールのような微細孔を有するワークの微細孔内部に付着するバリや異物等を効率的に除去できるようにする。【解決手段】周波数１〜５ＭＨｚの周波数を発振する超音波振動子４と、脱気可能な洗浄液Ｅを洗浄槽１内に収容し、超音波振動子４より上方にワーク保持治具３を配設するとともに、超音波振動子４の直上に対応する箇所のワーク保持治具３に保持孔３ｈとテーパ角θが６０度以上の略円錐形のガイド孔３ｇとを上下方向に貫通して設け、保持孔３ｈ内に微細孔ｂを有するワークＷを挿入して位置決めした後、洗浄液Ｅの溶存酸素量を３ｍｇ／ｌ以下にし、超音波振動子４を作動させてワークＷに向けて洗浄液Ｅの噴流を噴き上げさせ、この噴流を、ガイド孔３ｇを通してワークＷの微細孔ｂを通過せしめて微細孔ｂ内部を洗浄する。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細孔を有するワークを洗浄するようにした洗浄装置であって、超音波振動子と洗浄液が収容される洗浄槽と、前記洗浄液から脱気するための脱気装置と、超音波振動子より上方の所定位置に配設されるワーク保持治具を備え、前記超音波振動子は、周波数１〜５ＭＨｚの超音波を発振できるようにされるとともに、前記脱気装置は、前記洗浄液の溶存酸素量を３ｍｇ／ｌ以下に脱気できるようにされ、また、前記ワーク保持治具には、前記超音波振動子の略直上の位置に対応して、微細孔を縦向きにした状態のワークを保持するための保持孔と、下方に向けて孔径がテーパ状に広がるガイド孔が上下に貫通して設けられることを特徴とする微細孔を有するワークの洗浄装置。
【請求項２】
前記ガイド孔のテーパ角は、６０度以上にされることを特徴とする請求項１に記載の微細孔を有するワークの洗浄装置。
【請求項３】
微細孔を有するワークを洗浄する際、微細孔内に洗浄液を通過させて洗浄するようにした洗浄方法であって、周波数１〜５ＭＨｚの超音波を発振する超音波振動子と、脱気装置によって脱気可能な洗浄液とを洗浄槽内に収容し、前記超音波振動子より上方に配設されるワーク保持治具によって、微細孔を縦向きにしたワークを前記超音波振動子の略直上に位置決め保持するとともに、洗浄液の溶存酸素量を３ｍｇ／ｌ以下に脱気しながら超音波振動子を作動させることによって、ワークに向けて洗浄液の噴流が噴き上げられるようにし、この洗浄液を、微細孔内を通過させてワークを洗浄することを特徴とする微細孔を有するワークの洗浄方法。
【請求項４】
前記ワークの微細孔を通過して上方に噴き上がる噴流の液柱の揺れや分裂状態を検知して洗浄の良否を判定することを特徴とする請求項３に記載の微細孔を有するワークの洗浄方法。
【請求項５】
前記洗浄液で洗浄した後、洗浄の場合と同様な方法により、微細孔に対してリンス液を通過させリンスすることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の微細孔を有するワークの洗浄方法。
【請求項６】
前記洗浄液で洗浄するか、またはリンス液でリンスした後、微細孔に対してエアを通過させて乾燥させることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の微細孔を有するワークの洗浄方法。
【請求項７】
前記洗浄液の噴流を微細孔に通す洗浄を実施中または終了後、ワーク保持治具に保持されるワークを洗浄液中に浸漬させて超音波洗浄することを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の微細孔を有するワークの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光ファイバをコネクター接続する際に使用されるフェルールのような微細孔を有するワークの洗浄技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば光ファイバのコネクタ接続に使用されるフェルールは、例えばジルコニア・セラミックス等から製造されるのが一般的であるが、近年ではメタル製フェルールも製造されるようになっている。そしてこのようなフェルールには、光ファイバのコアの中心をコネクターの中心に設定するための微細孔が設けられており、この微細孔にバリや異物等が残置していると、光ファイバーのコア中心がずれたり、接続損失が生じたりするため、例えば製造後に、手作業により、実際に光ファイバを微細孔に通して内部を清掃したり、超音波洗浄装置の洗浄液中に浸漬させて洗浄したりするようにしている。
一方、超音波洗浄により微細孔内を洗浄する技術として、例えば特開平７−３４８０号のような技術も知られており、この技術では、多数の微細孔を有するワークをアームで保持し、微細孔を縦向きにして、その下端側一部を洗浄液中に浸漬させるとともに、ワークの下方でＫＨｚ級の超音波発振器を洗浄液中で作動させることにより、微細孔内に洗浄液の噴流を通過させて洗浄するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前者のように、製造されたフェルールに対して、一本づつ手作業で光ファイバを通して清掃するような方法は、全数を行うには手間と時間がかかって実際的でなく、また、後者のように、超音波洗浄装置を使用して単にワークを洗浄槽内に浸漬して洗浄するような方法は、孔の内部の洗浄を効果的に行うことが出来ず、また、特開平７−３４８０号のように、ワークをアームで保持するような技術はフェルールのような小さなワークには不向きで、しかもＫＨｚ級の超音波発振器では噴流の強さに限界があり、例えばワークを液面上に位置決めして洗浄すると洗浄効果が低下するという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、フェルールのような小さいワークで、しかも微細孔を有するワークにおいて、微細孔内部に付着するバリや異物等を効果的に除去することのできる洗浄技術を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、微細孔を有するワークを洗浄するようにした洗浄装置において、超音波振動子と洗浄液が収容される洗浄槽と、洗浄液から脱気するための脱気装置と、超音波振動子より上方の所定位置に配設されるワーク保持治具を設け、超音波振動子は、周波数１〜５ＭＨｚの超音波を発振できるようにするとともに、脱気装置は、洗浄液の溶存酸素量を３ｍｇ／ｌ以下に脱気できるようにし、また、ワーク保持治具には、超音波振動子の略直上の位置に対応して、微細孔を縦向きにした状態のワークを保持するための保持孔と、下方に向けて孔径がテーパ状に広がるガイド孔を上下に貫通して設けるようにした。
【０００６】
そして、請求項３のように、周波数１〜５ＭＨｚの超音波を発振する超音波振動子と、脱気装置によって脱気可能な洗浄液とを洗浄槽内に収容し、超音波振動子より上方に配設されるワーク保持治具によって、微細孔を縦向きにしたワークを前記超音波振動子の略直上に位置決め保持するとともに、洗浄液の溶存酸素量を３ｍｇ／ｌ以下に脱気しながら超音波振動子を作動させることによって、ワークに向けて洗浄液の噴流が噴き上げられるようにし、この洗浄液を、微細孔内を通過させてワークを洗浄するようにする。
すると、洗浄液が通過する時の勢いにより微細孔内のバリや異物等が取り除かれるが、この際、超音波周波数を１〜５ＭＨｚとし、洗浄液の溶存酸素量を３ｍｇ／ｌ以下にすれば、例えば、ワークを洗浄液の液面から離れた上方の位置に位置決めしても、噴流の勢いが増して届くようになり、しかも微細孔を通過した洗浄液が更に３０ｃｍ以上噴き上げられるようになって、極めて効果的に洗浄出来る。
このため、例えばワークの下端側一部を洗浄液中に浸漬させるときのような液面高さの細かい調整が不要となり、また、ワーク保持治具が洗浄液中に入らないため、保守整備が容易となる。
尚、ワークの下端側一部を洗浄液中に浸漬させるようにしても良いが、この場合は、少なくとも微細孔の上部出口側は液面上に露出させるようにすれば、噴流の勢いが維持されて好ましい。
【０００７】
また、ワーク保持治具に、保持孔とテーパ状のガイド孔を上下に貫通させて設け、洗浄液がガイド孔を通って微細孔に入るようにすれば、洗浄液が霧状になるような傾向を抑制出来、また噴流を効果的に微細孔入口に集中させることが出来る。
【０００８】
また本発明では、前記ガイド孔のテーパ角を６０度以上にした。
このようにテーパ角を６０度以上にすれば、微細孔入口に対する噴流の集中度を高めることが出来ると同時に、ガイド孔内の洗浄液にエアが混入するような不具合を防止出来る。
【０００９】
また本発明では、前記ワークの微細孔を通過して上方に噴き上がる噴流の液柱の揺れや分裂状態を検知して洗浄の良否を判定するようにした。
ここで、ワークの微細孔を通過して噴流が上方に噴き上がる場合、その勢いを液柱の揺れや分裂状態で知ることが可能であり、例えば液柱が所定の高さまで綺麗な形で上がると洗浄が良好であり、途中で液柱が揺れたり、分裂したりすると洗浄が不良である。このため、これらを検知して洗浄の良否を判断する。
因みに、液柱の揺れや分裂状態を検知する手段としては、例えば光センサ等を使用することが出来る。
【００１０】
また本発明では、前記洗浄液で洗浄した後、洗浄の場合と同様な方法により、微細孔に対してリンス液を通過させてリンスするようにした。
そして、例えば洗浄液が乾きにくい性質であるような場合に、微細孔の内部に入り込んだ洗浄液を乾燥しやすい純水等のリンス液に置換することにより、その後、早期に乾燥させることができる。
【００１１】
また本発明では、前記洗浄液で洗浄するか、またはリンス液でリンスした後、微細孔に対してエアを通過させて乾燥させるようにした。
このように微細孔のエアを流通させれば、一層乾燥を促進することが出来て好ましい。
ここでエアとしては、常温のエアでも良いが、熱風または温風にすることが更に好ましく、また、エアを通過させる手段としては、例えば微細孔の開口部一端側を真空にして真空吸引方式で通過させるようにしても良く、または開口部一端側から加圧エアを送り込むような加圧圧送方式で通過させるようにしても良い。
【００１２】
また、本発明では、洗浄液の噴流を微細孔に通す洗浄を実施中または終了後、ワーク保持治具に保持されるワークを洗浄液中に浸漬させて超音波洗浄するようにした。
このような方法は、例えば微細孔に噴流を通過させるだけでは、異物が孔の吹出し部周縁に付着して離れないような場合に有効であり、このような時は、ワークを洗浄液中に浸漬させて超音波洗浄することにより、簡単に除去出来る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は本洗浄装置の一例の構成概要で、ワーク保持治具を洗浄液の液面上に配置する例を示す説明図、図２は同装置における洗浄方法の説明図、図３は洗浄の良否と良否判定方法の一例の説明図、図４は乾燥を行う時の一例の説明図、図５はワーク保持治具を洗浄液の液面上に配置するとき、ワーク保持治具を傾ける効果の説明図、図６は図２の方法で洗浄した後、ワークを洗浄液中に浸漬させて超音波洗浄する時の説明図、図７はワーク保持治具の下方の一部を洗浄液中に浸漬させて洗浄する場合の説明図である。
【００１４】
本発明に係る洗浄技術は、例えば光ファイバのコネクター接続に使用されるフェルールのように、微細孔を有する小さなワークを洗浄するのに適した技術として開発され、ワーク保持治具の保持孔でワークを保持するとともに、保持孔の下方に形成されるワーク保持治具のガイド孔を通して、１〜５ＭＨｚの超音波を発振する超音波振動子により発生させた洗浄液の噴流をワークの微細孔に通して洗浄することを特徴としている。
因みに、本実施例におけるワークＷ（フェルール）は、例えば軸方向の長さが１０．５ｍｍ程度で、直径が２．５ｍｍ程度であり、図２にも示すように、中心部に軸方向に沿った微細孔ｂが形成されるとともに、この微細孔ｂの孔径がφ０．１２５ｍｍ程度で、この微細孔ｂの一端側には、外側に向けて孔径が広がるＶ穴が設けられている。
【００１５】
ここで、洗浄装置として、ワーク保持治具を洗浄液上方の液面から離れた位置に配設する例から説明すると、図１に示すように、洗浄液Ｅを貯留する洗浄槽１には、オーバーフロー槽部１ａが併設されるとともに、その隣には、洗浄液Ｅから脱気するための脱気装置２が接続され、洗浄槽１の上部には、複数のワークＷを保持するワーク保持治具３が不図示の支持手段により配設されている。そして、図２に示すように、ワーク保持治具３には、ワークＷを収容せしめることのできる保持孔３ｈと、その下方のガイド孔３ｇが治具３を上下方向に貫通して設けられ、ガイド孔３ｇは、下方に向けて孔径がテーパ状に広がる略円錐形にされるとともに、この保持孔３ｈやガイド孔３ｇの直下の洗浄液Ｅ中には、超音波振動子４が設けられている。
【００１６】
前記脱気装置２は、洗浄槽１内の洗浄液Ｅが送り込まれる脱気筒や、脱気筒内で洗剤液Ｅ中の気体を脱気する真空ポンプや、脱気した洗浄液Ｅを洗浄槽１内に戻すための循環ポンプ等を備えており、洗浄槽１内の洗浄液Ｅを脱気装置２を通して循環させながら脱気することにより、洗浄槽１内の洗浄液の溶存酸素量を３ｍｇ／ｌ以下に脱気できるようにされている。
【００１７】
前記ワーク保持治具３は、実施例では、液面Ｅｌからの高さｔが２〜１０ｍｍ程度の所に配設され、前記保持孔３ｈは、微細孔ｂを縦向きにしたワークＷの下端部を収容せしめることが出来るような形状、サイズにされるとともに、保持孔３ｈ内にワークＷを装入する時は、Ｖ穴部分が下方になるようにされている。そして、この保持孔３ｈに挿入されたワークＷは不図示の固定手段により、上方に抜け出さないように位置決めされる。
また、前記略円錐形のガイド孔３ｇのテーパ角θは、６０度以上にされており、微細孔入口に対する噴流の集中度を高めることが出来るようにされるとともに、ガイド孔内の洗浄液にエアが混入しにくくなるようにしている。
そして、ガイド孔３ｇの上端の開口面積が狭まった部分の孔径は、ワークＷのＶ穴端部の径より僅かに大きめにされている。
【００１８】
前記超音波振動子４は、厚み３ｍｍ程度、直径２０〜３０ｍｍのディスク状の圧電素子から構成され、電圧を加えると周波数１〜５ＭＨｚの超音波を発振できるようにされている。そして、洗浄液Ｅ中で超音波が発振されると、球状の真空核が多数発生し、これら真空核が生成と消滅を繰り返しながら垂直方向に高速で移動するとともに、音圧の効果も相俟って、超音波振動子４の直上の洗浄液Ｅが噴流となって上方に噴き上げられるようになっている。
そして、前記のように、この超音波振動子４は、実施例では、液面Ｅｌからの深さｄが４５〜６５ｍｍ程度の箇所でワーク保持治具３の保持孔３ｈやガイド孔３ｇの直下に配設されている。
【００１９】
以上のような洗浄装置において、ワーク保持治具３の保持孔３ｈ内にワークを装入して位置決めした後、溶存酸素量３ｍｇ／ｌ以下に脱気した洗浄液Ｅ中で超音波出力２０〜３０Ｗ、１〜５ＭＨｚの周波数で超音波振動子４を作動させると、直上の洗浄液Ｅは液面Ｅｌから上方に噴き上げられ、ガイド孔３ｇによって微細孔ｂのＶ穴部分に集中せしめられるとともに、微細孔ｂの上方吹出し部分から５０〜６０ｃｍ以上の高さの噴流となって噴き上がるようになり、洗浄結果はすべて良好であった。
この際、洗浄液Ｅの溶存酸素量が３ｍｇ／ｌ以上であると、噴流の噴き上げ量や、勢いが低下し、洗浄品に不良品が発生することも確認された。
また、微細孔ｂの孔径は５ｍｍφ程度以下の場合には、いずれも有効であることも確認された。
【００２０】
ところで、噴流の状態をモニターすることにより、洗浄の良否が判定できることも確認された。
すなわち、微細孔ｂを通過した液体が、図３（ａ）に示すように、１０〜５０ｍｍ程度の高さの範囲が全く安定した微細な径の液柱になる場合は、洗浄が良好であり、図３（ｂ）に示すように、微細孔ｂを通過した液柱が揺れたり、分裂したりする場合は、洗浄が不良となることが多かった。
【００２１】
このため、例えば図３（ｃ）に示すように、例えば微細孔ｂの吹出し部分から３０ｍｍ程度の高さ位置に複数の光センサｘ、ｙ、ｚを配設し、光センサｘは、液柱の真中に位置させるとともに、他の光センサｙ、ｚは液柱より側方の近接箇所に位置させるようにする。
そして、例えば６０秒タクトの場合は、超音波振動子４を作動させて１０秒後に光センサｘが液柱を検知することを確認して、その後、３０秒後に他の光センサｙ、ｚをチェックして、これらが液体を検知しなければ良品であり、光センサｙ、ｚが液体を検知すれば不良品と判定する。また、不良品と判定された場合は、更に５０秒後に光センサｘが液柱を検知することを確認した後、６０秒後に他の光センサｙ、ｚをチェックして、これらが液体を検知しなければ良品とし、検知すれば不良品とする等の要領で良否判定する。
【００２２】
そして、このような要領で良否を判定するようにすれば、不良品を早期に発見できて、その後の是正措置等を早期に行うことが出来る。
【００２３】
また、洗浄液Ｅによる洗浄が終えると、リンス液によってリンス（すすぎ洗い）することが好ましい場合がある。これは、特に洗浄液Ｅが乾きにくい性質を有するような場合等であり、この場合は、乾き易いリンス液に置換して乾燥を速めるようにする。尚、リンス液でリンスする場合も、洗浄する場合と同様の要領で行う。
【００２４】
洗浄またはリンスが終了すると、微細孔ｂにエアを流通させて乾燥する。
この乾燥要領は、例えば図４に示すように、ワーク保持治具３のガイド孔３ｇの周囲をシール部材５でシールした後、ワーク保持治具３の下面側内部領域Ａを真空状態にし、また、ワーク保持治具３の上面側領域Ｂに熱風を供給することにより、真空引きによって微細孔ｂに熱風を流通させる等の方法が採用出来る。
勿論、エアは温風でも、常温のエアでも良く、また、加圧空気の供給によって微細孔ｂ内にエアを流通させるようにしても良い。
【００２５】
ところで、前記のようにワーク保持治具３を洗浄液の液面上に離して配置する場合、ワーク保持治具３を傾けるようにすれば、一層洗浄効率を高めることができるため、そのことについて図５に基づき説明する。
【００２６】
すなわち、図５（ａ）に示すように、ワーク保持治具３が液面から離れた上部で水平姿勢の場合、洗浄液Ｅを脱気していても、ガイド孔３ｇ内に入った噴流に気泡が混じるようになり、微細孔ｂの洗浄効果を低下させる場合がある。これは、噴流がガイド孔３ｇに入る時に、ガイド孔３ｇ内に存在する空気の逃げ場がないためと思われる。
また、ワーク保持治具３の上面に洗浄液Ｅが溜まりやすくなるという不具合もある。
【００２７】
そこで、図５（ｂ）に示すように、ワーク保持治具３を傾けると、ガイド孔３ｇに噴流が入った時に内部の空気が逃げ易くなり、ガイド孔３ｇ内の洗浄液Ｅに気泡が混入するような事態を抑制出来る。また、ワーク保持治具３の上面の洗浄液も流れ落ち易くなる。このため、洗浄効果が低下するような不具合を防止出来る。
因みに、この時の傾斜角度βは５〜１５度程度が効果的であった。
【００２８】
次に、ワークＷの微細孔ｂに噴流を通す洗浄を実施中または終了後、ワークＷを洗浄液Ｅ中に浸漬して超音波洗浄する場合の実施例について、図６に基づき説明する。
微細孔ｂに噴流を通して洗浄する際、少なくとも微細孔ｂの出口側を洗浄液Ｅの外部に出すことが好ましいことについては前述の通りであるが、この場合は、場合によっては、噴流が通過する時に、図６（ａ）に示すように、異物ｉが微細孔ｂの吹出し部分の周縁に付着したまま除去されず、噴流が停止すると、図６（ｂ）に示すように、再び微細孔ｂ内に入り込むような事態があり得る。
【００２９】
従って、このような不具合を防止するため、不図示の昇降手段によりワーク保持治具３を降下させ、微細孔ｂ内に噴流を通過させながら、洗浄液Ｅ中にワークＷを浸漬して、側方に配設される超音波発振器６により超音波洗浄を施す。すると、図６（ｃ）に示すように、簡単に異物ｉを除去出来る。
尚、場合によっては、噴流を停止した後、ワークＷを洗浄液Ｅ中に浸漬しても有効な場合がある。
【００３０】
尚、以上の実施例では、ワーク保持治具３を洗浄液Ｅの液面Ｅｌより上方に配置した例を説明したが、図７に示すように、ワーク保持治具３の一部を洗浄液Ｅ中に浸漬せしめるようにしても良く、この場合でも、噴流の勢いを強めて微細孔ｂを効果的に洗浄できる。但し、ワークＷの微細孔ｂの出口部は洗浄液Ｅの液面Ｅｌ上に臨ませることが好ましい。
【００３１】
尚、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えばワークＷはフェルール以外の微細孔を有するものであっても良く、また、ワーク保持治具３や超音波振動子４等の位置等は一例である。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る微細孔を有するワークの洗浄方法は、周波数１〜５ＭＨｚの超音波を発振する超音波振動子と、脱気装置により脱気可能な洗浄液を洗浄槽内に収容し、超音波振動子より上方に配設されるワーク保持治具によって、微細孔を縦向きにしたワークを前記超音波振動子の略直上に位置決め保持するとともに、洗浄液の溶存酸素量を３ｍｇ／ｌ以下に脱気しながら超音波振動子を作動させることによって、ワークに向けて洗浄液の噴流が噴き上げられるようにしたため、従来のような手作業の洗浄方法に較べて極めて効率的であり、また、ワーク保持治具を洗浄液の液面より高い位置に配設する場合でも効果的に洗浄することが出来るようになった。
この際、ガイド孔のテーパ角を、６０度以上にすれば、液面から噴き上げられた噴流の勢いを保持したまま、噴流を微細孔に集中させることが出来、しかも洗浄液中にエアが混入するのを防止出来る。
【００３３】
また、ワークの微細孔を通過して上方に噴き上がる噴流の液柱の揺れや分裂状態で洗浄の良否を判定するようにすれば、早期に良否の判断ができてその後の対策等を早期の行うことが出来る。
また洗浄液で洗浄した後、洗浄の場合と同様な方法により、微細孔に対してリンス液を通過させてリンスするようにし、また、乾燥時に、微細孔に対してエアを通過させて乾燥させるようにすれば、早期に乾燥させることが出来る。
更に、微細孔に噴流を通過させる洗浄を実施中または終了後、ワークを洗浄液中に浸漬して超音波洗浄するようにすれば、洗浄効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本洗浄装置の一例の構成概要で、ワーク保持治具を洗浄液の液面上に配置する例を示す説明図
【図２】同装置における洗浄方法の説明図
【図３】洗浄の良否と良否判定方法の一例の説明図
【図４】乾燥を行う時の一例の説明図
【図５】ワーク保持治具を洗浄液の液面上に配置する場合に、ワーク保持治具を傾ける効果の説明図
【図６】図２の方法で洗浄した後、ワークを洗浄液中に浸漬させて超音波洗浄する時の説明図
【図７】ワーク保持治具の下方の一部を洗浄液中に浸漬させて洗浄する場合の説明図
【符号の説明】
１…洗浄槽、２…脱気装置、３…ワーク保持治具、３ｈ…保持孔、３ｇ…ガイド孔、４…超音波振動子、Ｅ…洗浄液、Ｅｌ…液面、Ｗ…ワーク、ｂ…微細孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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