(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
電気メッキは、メッキ用物質をアノード電極とし、被処理物をカソード電極としてメッキ液に浸漬し、直流電流によって被処理物の表面に金属膜を電解析出させる表面処理技術である。一度のメッキ処理により大量の被処理物をメッキ処理するために、バレルメッキ装置が用いられており、そのバレルメッキ装置の例が特許文献1に記載されている。
【0003】
特許文献1に記載されたバレルメッキ装置は、メッキ液を溜めたメッキ槽と、メッキ槽内に設けられた容器と、を有する。メッキ槽の外部に電源ユニットが設けられており、メッキ槽内における容器の外部に、アノード電極としての第1電極が設けられている。第1電極は、容器の下方に配置されている。第1電極は、電源ユニットの正極に接続されている。
【0004】
容器の筒部はメッシュであり、容器内に被処理物が収容される。容器は支持軸を中心として回転可能である。支持軸にはスプロケットが取り付けられており、スプロケットに伝達される動力で、容器が回転する。
【0005】
容器の底部には、容器の回転方向に沿って、カソード電極としての複数の第2電極が固定されている。複数の第2電極は棒状であり、容器の回転中心線に沿った方向に延ばされている。複数の第2電極に第1接点がそれぞれ設けられている。また、容器内に金属導体軸が設けられており、金属導体軸は、電源ユニットの負極に接続されている。金属導体軸に第2接点が設けられている。
【0006】
そして、容器が回転すると被処理物が容器内で撹拌されるとともに、複数の第2電極にそれぞれ設けた第1接点が、第2接点に順次、接触及び離間する作用を繰り返す。つまり、複数の第2電極のうち、被処理物が通過する領域、具体的には、容器内の下部に位置する第2電極にのみ、選択的に給電される。メッキ電流は、電源ユニットの正極から、第1電極、メッキ液、被処理物、第2電極、金属導体軸を経て電源ユニットの負極に至る経路で流れ、メッキ液中に溶解している金属イオンが元の金属に還元、析出し、被処理物の表面にメッキ層が形成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1に記載された電気メッキ装置は、第1電極の金属イオンがメッシュを通り容器内へ進入するため、第2電極の表面に不要なメッキ層が形成される問題があった。
【0009】
本発明の目的は、第2電極の表面にメッキ層が形成されることを抑制できる、電気メッキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の電気メッキ装置は、メッキ液に浸漬された複数の電極に電流を流し、前記メッキ液中の被処理物にメッキ層を形成する電気メッキ装置であって、前記メッキ液及び前記被処理物を収容し、かつ、回転時の中心線が鉛直線に対して傾斜して配置される容器と、前記メッキ液に接触する第1電極と、前記容器内で前記容器の底部に沿って間隔をおいて配置され、かつ、前記容器の回転に伴って前記鉛直線方向で上下に移動する複数の第2電極と、前記容器の回転に伴い前記鉛直線方向で下方の第1位置へ移動した前記第2電極に接触し、かつ、前記容器の回転に伴い前記容器内で前記第1位置よりも上方の第2位置へ移動する前記第2電極から離れる第1給電用金具と、前記第1電極に正極が接続され、かつ、前記第1給電用金具に負極が接続される第1電源部と、を有する。
【0011】
本発明の電気メッキ装置は、前記容器が、前記中心線を囲むように配置された筒部と、前記筒部と前記底部とをつなぎ、かつ、前記容器の回転方向に設けられた環状の接続部と、を有し、前記複数の第2電極は、前記接続部に取り付けられている。
【0012】
本発明の電気メッキ装置は、前記第1電極が、前記筒部の開口部に配置されている。
【0013】
本発明のメッキ装置は、前記メッキ液に接触する第3電極と、前記複数の第2電極のうち前記容器の回転に伴い前記第2位置へ移動した前記第2電極に接触し、かつ、前記容器の回転に伴い前記容器内で前記第1位置へ移動する前記第2電極から離れる第2給電用金具と、前記第2給電用金具に正極が接続され、かつ、前記第3電極に負極が接続される第2電源部と、が設けられている。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、被処理物は自重で容器内の下方に移動し、被処理物が第2電極を覆った状態で、第1電極、メッキ液、被処理物、第2電極の順で電流が流れ、被処理物の表面に金属が析出される。したがって、第2電極の表面にメッキ層が形成されることを抑制できる。
【0015】
本発明によれば、容器が回転して第2電極が容器内で上方に移動すると、容器内の上方に移動した第2電極、第3電極、第2電源部の負極の順で電流が流れる。このため、第2電極の表面で酸化反応が起こり、第2電極の表面に形成されていたメッキ層の金属が、メッキ液中に溶解する。したがって、第2電極に形成された不要なメッキ層を除去することができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示す電気メッキ装置10は、カップユニット11と、電源ユニット12と、制御装置13と、回転機構14と、を備えている。カップユニット11は、筒状のカップ本体15と、カップ本体15を支持する支持軸16と、支持軸16に固定されたフランジ17と、を備えている。カップユニット11は、非導電性の材料である合成樹脂により一体成形されている。カップ本体15は、円筒部18と接続部19と底部20とを有する。円筒部18は、中心線A1を中心として配置され、円筒部18の内径は中心線A1に沿った方向で一定である。
【0018】
中心線A1は、鉛直線に対して傾斜しており、中心線A1は水平ではない。鉛直線は重力の作用方向と平行な線分である。接続部19は、円筒部18における下方の端部に連続して設けられている。接続部19は、円筒部18と同心状に、かつ、環状に形成されている。中心線A1に沿った方向における平面断面内で、接続部19の内面形状は直線状である。接続部19の内面は、中心線A1に沿った方向で円筒部18から離れるほど、内径が小さくなる向きで傾斜している。つまり、接続部19の内面にテーパが付与されている。
【0019】
底部20は、接続部19における下方の端部を塞いでおり、底部20は、中心線A1に対して垂直な平面内で円板形状である。支持軸16は、底部20に連続しており、支持軸16は円柱形状である、支持軸16は中心線A1を中心として配置されている。フランジ
17は、支持軸16において中心線A1に沿った方向の下端に設けられており、フランジ17の外径は、支持軸16の外径を超えている。
【0020】
回転機構14は、電動モータ21及び電源部25を有し、電源部25の電流が電動モータ21に供給されて、電動モータ21の出力軸22が回転する。電源部25は、交流電源または直流電源のいずれでもよい。出力軸22にフランジ23が設けられており、フランジ23とフランジ17とを互いに固定するねじ部材24が設けられている。出力軸22は中心線A1を中心として回転可能であり、電動モータ21の出力軸22のトルクが支持軸16を介してカップ本体15に伝達されて、カップ本体15が回転する。
【0021】
カップ本体15内にメッキ液(薬液)B1が溜められており、カップ本体15内にアノード電極26が配置されている。アノード電極26は、導電性の金属であるニッケルを用いている。アノード電極26として用いる金属は、微小部品36に形成する被膜となる物質であればよい。アノード電極26は、鉛直線に対して傾斜して配置された板形状であり、アノード電極26は、円筒部18と平行に配置されている。なお、アノード電極26は棒形状でもよい。アノード電極26の上端は、円筒部18の開口部27を介してカップ本体15の外に配置されている。また、アノード電極26の下端は、メッキ液B1中に配置されている。
【0022】
カップ本体15の接続部19に、複数のカソード電極28が取り付けられている。カソード電極28は、導電性の金属であり、カソード電極28は、頭部29と、頭部29に連続された軸部30と、を有する。全ての頭部29は、カップ本体15内に配置されており、メッキ液B1に浸漬されている。接続部19に軸孔が設けられており、軸部30は軸孔に配置されている。軸部30の外周面に雄ねじ部が形成されており、軸部30の長さ方向の端部は、カップ本体15の外に配置されている。
【0023】
カップ本体15の外にナット31が設けられ、ナット31を軸部30に取り付けて締め付け、カソード電極28が接続部19に固定されている。カソード電極28は、2本を1組として円周方向に間隔をおいて配置されている。2本のカソード電極28毎に、端子32が設けられている。全ての端子32は導電性の金属で一体成形され、各端子32は、1組のカソード電極28を固定しているナット31と接続部19との間にそれぞれ介在されている。各端子32にも軸孔が設けらており、カソード電極28の軸部が、各端子32の軸孔に挿入されている。つまり、各端子32は、ナット31の締め付けにより固定されている。各端子32は、接続部19の外周面に、円周方向に間隔をおいて配置されており、各端子32同士は互いに接触していない。このように、複数のカソード電極28は、底部20の外周に沿って配置されている。
【0024】
カソード電極28のうち、アノード電極26よりも下方に位置するカソード電極28に接続される給電用金具33が設けられている。給電用金具33は、カップ本体15の外において、接続部19の下方に配置されている。給電用金具33は固定されており、カップ本体15が回転しても、給電用金具33は移動しない。給電用金具33は、導電性の金属を板形状に成形したものであり、給電用金具33は、ばね処理が施されている。給電用金具33は、
図2のようにカップ本体15の回転方向で所定角度の範囲、例えば、60度〜90度の範囲に亘り、円弧形状に配置されている。給電用金具33は、各端子32のうち、鉛直線方向で下方に位置する複数個の端子32に弾性変形した状態で押し付けられている。
【0025】
電源ユニット12は直流電源であり、電源ユニット12の正極34がアノード電極26に接続され、電源ユニット12の負極35が給電用金具33に接続されている。そして、制御装置13は、電源ユニット12及び電動モータ21を制御する。
【0026】
電気メッキ装置10の作用を説明する。まず、カップ本体15内にメッキ液B1を収容し、かつ、メッキ液B1中に微小部品36を投入するとともに、電動モータ21に電流を供給して出力軸22を回転し、カップ本体15を回転する。複数のカソード電極28は、カップ本体15の回転に伴い、鉛直線方向で上下に移動する。
【0027】
カップ本体15の回転中、給電用金具33は、各端子32のうち、鉛直線方向で下方へ移動した複数個の端子32に接触する。各端子32が、鉛直線方向で上方に向けて移動すると、給電用金具33に接触していた端子32は、給電用金具33から離れる。このように、カップ本体15の回転時、給電用金具33が端子32を介して電気的に接続されるカソード電極28は、カップ本体15の回転に伴い切り替わる。
【0028】
給電用金具33が端子32に接触すると、電源ユニット12の正極34から流れた電流は、アノード電極26、メッキ液B1、微小部品36、カソード電極28、端子32、給電用金具33を経由して、負極35に流れる。カップ本体15の回転により、多数の微小部品36はメッキ液B1中で撹拌される。メッキ液B1中に溶解している金属イオンは、元の金属に還元、析出し、微小部品36の表面にメッキ層(皮膜)が形成される。
【0029】
本実施形態の電気メッキ装置10は、カップ本体15の中心線A1が鉛直線に対して傾斜している。このため、多数の微小部品36は、自重でカップ本体15内の下方に滞留し、多数の微小部品36は、カップ本体15内で鉛直線方向の下方に位置する複数個のカソード電極28の頭部29を覆う。ここで、「カップ本体15内で鉛直線方向の下方に位置するカソード電極28」は、端子32を介して給電用金具33に接続されているカソード電極28を意味する。したがって、電流が流れているカソード電極28の頭部29の表面に、メッキ層が形成されることを抑制できる。また、微小部品36が接触していないカソード電極28には電流が流れないから、微小部品36への給電に寄与していないカソード電極28に、不要なメッキ層が形成されることを抑制できる。
【0030】
また、カソード電極28は、頭部29がカップ本体15内に配置されており、軸部30はカップ本体15内に配置されていない。つまり、カップ本体15の内面から頭部29が突出している量が短い。したがって、微小部品36とカソード電極28との衝突を抑制でき、微小部品36の表面に傷が付くことを抑制できる。
【0031】
また、カソード電極28は、カップ本体15に対して円周方向に複数個取り付けてあるため、カップ本体15内に配置されるの頭部29の表面積を拡大することができる。さらに、カップ本体15の回転により、微小部品36とカソード電極28との接触回数を増加することができ、微小部品36の表面に形成されるメッキ層の厚さを均一とすることができる。
【0032】
さらに、カソード電極28がカップ本体15に対して円周方向に沿って多数取り付けられており、微小部品36を撹拌することができる。したがって、微小部品36に対する通電を促進したり、微小部品36を撹拌したりするために専用の物体(ダミーボールと呼ばれる)を、カップ本体15内に入れる必要がない。
【0033】
また、カップ本体15内にメッキ液B1が収容されており、カップ本体15を収容するメッキ槽を用いず、かつ、メッキ槽内にメッキ液を入れる必要もない。したがって、電気メッキ装置10の構造が複雑とならず、大型化を抑制できるとともに、使用するメッキ液B1の量が少なくて済む。
【0034】
さらに、複数本のカソード電極28の頭部29はカップ本体15の内面からの突出量が少ない。このため、カップ本体15内に微小部品36を出し入れする作業をし易い。
【0035】
次に、電気メッキ装置10の他の例を、
図3及び
図4を参照して説明する。
図3及び
図4において、
図1及び
図2と同じ構成要素については、
図1及び
図2と同じ符号を付してある。
図3に示す電気メッキ装置10は、電源ユニット12の他に電源ユニット37を備えている。
【0036】
また、カップ本体15の外に給電用金具38が設けられている。給電用金具38は導電材であり、ばね処理が施されている。給電用金具38は、カップ本体15の外に固定して設けられており、移動はしないが、弾性変形は可能である。給電用金具38は、
図4に示すように、カップ本体15の回転方向において、給電用金具33が配置されている範囲とは異なる範囲に配置されている。給電用金具38は、カップ本体15の回転する中心線A1に対して、給電用金具33と同心状に、例えば、60度〜90度の範囲に亘って円弧状に配置されている。
【0037】
そして、給電用金具38は、複数の端子32のうち、鉛直線方向でカップ本体15内の上方に位置する複数個の端子32に接触する。さらに、電源ユニット37の正極39は、給電用金具38に接続され、電源ユニット37の負極40は、アノード電極26に接続されている。
【0038】
図3に示す電気メッキ装置10は、
図1に示す電気メッキ装置10と同様にして、カップ本体15内の微小部品36にメッキ層を形成することができる。また、
図3に示す電気メッキ装置10は、カップ本体15の回転中、給電用金具38は、各端子32のうち、鉛直線方向で上方に位置する複数個の端子32に接触する。カップ本体15が回転すると、給電用金具38に接触していた複数個の端子32は、給電用金具38から離れる。つまり、カップ本体15の回転時、給電用金具38が複数個の端子32を介して電気的に接続されるカソード電極28は、カップ本体15の回転に伴い切り替わる。
【0039】
このため、電源ユニット12の電流がアノード電極26及び給電用金具33を流れている場合において、電源ユニット37における電流の向きは、複数のカソード電極28のうち、鉛直線方向で上方に位置している複数個のカソード電極28、メッキ液B1、アノード電極26、負極40となる。つまり、給電用金具38に接触しているカソード電極28は、実質的にアノード電極として作用する。
【0040】
このため、給電用金具38に接触しているカソード電極28の頭部29の表面で酸化反応が起こり、カソード電極28の頭部29の表面に形成されていたメッキ層の金属が、メッキ液B1中に溶解する。したがって、カソード電極28の頭部29に不要なメッキ層が形成されていても、そのメッキ層を剥離することができる。
【0041】
このように、電気メッキ装置10は、微小部品36にメッキ層を形成する場合とは逆の極性を、アノード電極26及びカソード電極28に接続して通電する、いわゆる、逆電解処理を行うことで、カソード電極28に形成されたメッキ層を剥離することができる。なお、電源ユニット37の印加電圧は、電源ユニット12の印加電圧よりも低い。
【0042】
カソード電極に皮膜が形成されたままになっていると、その皮膜が割れて、微小部品が引っ掛かる可能性がある。また、皮膜に引っ掛かった微小部品にメッキ層が形成されると、微小部品はカソード電極に固着して離れなくなり、不良品となる。カソード電極に形成された皮膜が成長すると、大きなメッキ屑となってメッキ液中に滞留し、メッキ不良の原因となる。これに対して、本実施形態の電気メッキ装置10によれば、このような不具合を未然に防止できる。
【0043】
本発明の構成と、実施の形態の構成との対応関係を説明すると、微小部品36が、本発明の被処理物に相当し、カップ本体15が、本発明の容器に相当し、アノード電極26が、本発明の第1電極及び第3電極に相当し、底部20が、本発明の底部に相当し、カソード電極28が、本発明の第2電極に相当する。また、給電用金具33に複数個の端子32を介して接触するカソード電極28が、本発明の「第1位置の第2電極」に相当し、給電用金具38に複数個の端子32を介して接触するカソード電極28が、本発明の「第2位置の第2電極」に相当する。さらに、給電用金具33が、本発明の第1給電用金具に相当し、電源ユニット12が、本発明の第1電源部に相当し、給電用金具38が、本発明の第2給電用金具に相当し、電源ユニット37が、本発明の第2電源部に相当する。円筒部18が、本発明の筒部に相当する。
【0044】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、カソード電極28は、2本を1組として1個の端子32に接続されているが、1本または3本以上のカソード電極28が、1個の端子32に接続されていてもよい。また、カップ本体15内の円周方向に配置する端子32の数は、任意に決定可能である。さらに、給電用金具33,38が同時に接続される端子32の数は任意に設定される。さらにまた、中心線A1に沿った方向の平面断面において、接続部19の内面の形状は、カップ本体15の外に凸となる向きで湾曲していてもよい。さらに、アノード電極26が、正極34及び負極40に接続されているが、負極40に接続される第3電極を、アノード電極26とは別体で設けてもよい。本発明における第1位置は、第2位置よりも低い位置である。第1位置で第1給電用金具に接触する第2電極の数、容器の回転方向における第2電極の間隔は、被処理物の大きさ、形状、個数等の条件により、任意に設定可能である。第2位置で第2給電用金具に接触する第2電極の数、容器の回転方向における第2電極の間隔は、被処理物の大きさ、形状、個数等の条件により、任意に設定可能である。
【0045】
さらに、接続部19を設けず、底部20の外周端に、円筒部18が直接に接続されていてもよい。この場合、カソード電極28は、円筒部18において最も底部20に近い箇所に、円周方向に間隔をおいて複数本配置することができる。また、カソード電極28は、底部20の外周端に、円周方向に間隔をおいて複数本配置することも可能である。本発明の筒部は、中心線A1に対して垂直な平面内の形状が円形である円筒部18の他、楕円形の筒部、多角形の筒部を含む。また、カソード電極28の頭部29の形状は、円錐形、トラス形(ドーム形)等のいずれでもよい。頭部29の形状は、被処理物の形状、個数、大きさ、撹拌状況等に応じて任意に選択・採用が可能である。本発明の電気メッキ装置は、容器が回転している状態で、中心線が鉛直線に対して傾斜していればよく、容器が回転していない状態では、中心線が鉛直線と平行でもよい。