特開 2024-135660 電解研磨システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135660

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】電解研磨システム

(51)【国際特許分類】

   C25F 7/00 20060101AFI20240927BHJP

   B66C 13/22 20060101ALI20240927BHJP

   B66D 1/40 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

C25F7/00 M

B66C13/22 L

B66D1/40 A

C25F7/00 R

C25F7/00 J

C25F7/00 S

C25F7/00 W

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046453

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000113838

【氏名又は名称】マルイ鍍金工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083172

【弁理士】

【氏名又は名称】福井 豊明

(72)【発明者】

【氏名】井田 義明

【テーマコード（参考）】

3F204

【Ｆターム（参考）】

3F204AA02

3F204BA02

3F204CA01

3F204DD01

(57)【要約】

【課題】電解研磨処理において、同種、異種の多数の被処理物を一度に処理することができる。
【解決手段】前記天井クレーンは、環状または直線状に張り渡された天井レール上を移動する移動台車から２本のチェーンを吊下して被処理物を運搬する。前記２本のチェーンは、前記移動台車から吊下げられた天井レール方向の前後に配置される。前記吊りかごは、前記２本のチェーンに吊下げられる。前記移動台車は、移動制御手段で前後の移動が制御される。前記吊りかごには、主陽極と主負極を配設し、前記主陽極から正の枝電極が当該吊りかごに収納された被処理物に接続され、また、主負極から負の枝電極が前記被処理物の近傍の電解液中に張り出される。当該吊りかごは、同種、異種にかかわらず複数の研磨被処理物を収容でき、各研磨被処理物は当該吊りかごの中にさらに設けられた位置保持枠内に収められる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状に構成された天井レール上を移動する移動台車からチェーンを垂下して被処理物を運搬する天井クレーンと、
前記移動台車から吊下された天井レール方向の前後の２本のチェーンと、
前記２本のチェーンに係止可能であるとともに、主陽極と主陰極を配設した吊りかごと、
前記移動台車の移動を制御する移動制御手段と、
前記２本のチェーンをそれぞれ制御して前記吊りかごの傾きと高さを制御するチェーン制御手段と、
を備えたことを特徴とする電解研磨システム。

【請求項2】

前記吊りかごは、複数の被処理物を収容し、前記主陽極と各被処理物を正の枝電極を介して接続し、主陰極から負の枝電極を前記各被処理物の近辺に張り出した、請求項１に記載の電解研磨システム。

【請求項3】

前記チェーン制御手段が、２本のチェーンを別個に伸縮させて吊りかごの傾きを制御する伸縮制御手段と、吊りかごの振動を制御する振動制御手段を備えた請求項１に記載の電解研磨システム。

【請求項4】

前記移動台車が、自走機能を備えたチェーンブロックと自走機能のないチェーンブロックを移動方向前後に連結した構成である請求項１に記載の電解研磨システム。

【請求項5】

前記吊りかごが、主陽極と、主負極を備えた請求項１に記載の電解研磨システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電解研磨に関し、特に、電解研磨の半自動化システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

電解研磨は、被処理物側を陽極、電解液側を陰極にして、所定の電流を流して、被処理物の表面を電気的に削る処理である。ステンレスについては、この電解研磨処理は同時に不働態膜を形成する処理でもある。電解研磨は、電気鍍金と異なって大きな電流を流す必要があることから、電極間の距離を小さくして１０Ｖとか２０Ｖと言った電圧で処理するようになっている。

【0003】

図９は電解研磨をする前に電極を組み立てている状態を示すものである。被処理物１の近辺で、当該被処理物１との絶縁を確保した状態で陰極の骨格７０を組み立て、当該陰極の骨格７０から、更に補助極７１を被処理物の周囲に張り出して固定する構成としている。尚、被処理物である陽極７４は、被処理物に対して直接陽極リードが接続される。

【0004】

当該陰極の骨格７０を利用して、もしくは被処理物１から直接チェーン７５で被処理物１を前記陰極の骨格７０、補助極７１おともに天井クレーン等で吊り下げた状態で、電解液に浸漬する。

【0005】

電解液中での電解研磨が終了すると、被処理物を前記電極ごと電解液から外に出し、付着した電解液を滴下させてから更に、水洗する。その後電極を外して湯洗工程、乾燥工程へと進むことになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

なし

【非特許文献】

【0007】

なし

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

電解メッキの場合は比較的電流が小さく、多数の鍍金被処理物を共通の電極で処理できるので自動化しやすく、現実に自動化された工場が稼働している。しかしながら、電解研磨の場合は、前記したように被処理物ごとに電極を組む必要があり、図９に示すように負極の設置が大掛かりとなり、自動化ははなはだ困難となる。

【0009】

従って、多数の同種被処理物を同時に電解研磨することが出ず、ましてや異なる形状の複数被処理物を同時に電解研磨することはできなかった。

【0010】

仮に、上記電極の問題が解決した場合であっても、陰極から発生する気泡が被処理物に付着すると、その部分の研磨が十分でなかったり、色が他の部分と異なったりの状態が発生する。

【0011】

加えて、前記電解液や洗浄用の水が被処理物に残留すると、その部分が他の部分と色が異なることになり、製品としては不合格であり、全体の歩留まりを悪化させることになる。

【0012】

前記気泡の発生の問題、電解液や水分の残留の問題は、人が目でみながら処理する場合は比較的防止しやすいが、自動化して人の目が届かない場合でしかも同種、異種にかかわらず複数の被処理物が同時に処理される場合はより顕著に表れることになる。

【0013】

本発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって、電極の組み立てが容易で、同種、異種の多数の被処理物を一度に処理することができ、電解研磨中の気泡の付着がなく、しかも電解液や水洗用の水の残留がなく製品の歩留りの高い自動電解研磨装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明は、以下の天井クレーン、２本のチェーン、吊りかご、移動制御手段およびチェーン制御手段を備える。

【0015】

前記天井クレーンは、環状または直線状に張り渡された天井レール上を移動する移動台車から２本のチェーンを吊下して被処理物を運搬する。前記２本のチェーンは、前記移動台車から吊下げられた天井レール方向の前後に配置される。前記吊りかごは、前記２本のチェーンに吊下げられる。前記移動台車は、移動制御手段で前後の移動が制御される。

【0016】

前記吊りかごには、主陽極と主負極を配設し、前記主陽極から正の枝電極が当該吊りかごに収納された被処理物に接続され、また、主負極から負の枝電極が前記被処理物の近傍の電解液中に張り出される。当該吊りかごは、同種、異種にかかわらず複数の研磨被処理物を収容でき、各研磨被処理物は当該吊りかごの中にさらに設けられた位置保持枠内に収められる。

【0017】

前記チェーン制御手段は、前記２本のチェーンを、相互に関連をもたせながら別個に伸縮させて前記吊りかごの傾きを制御する伸縮制御手段と、吊りかごの振動を制御する振動制御手段を備える。

【0018】

前記移動台車は、自走機能を備えたチェーンブロックと自走機能のないチェーンブロックを移動方向前後に連結した構成である。

【発明の効果】

【0019】

前記吊りかごに主陽極と主負極が設けられているので、改めて正負の電極骨材を組む必要がなく、前記主陽極と主負極を利用して正負の枝電極を組むことで足る。電解液に被処理物が漬かった状態で、前記２本のチェーンの相対的な長さを調整することによって、吊りかごを前後に傾けることができ、前に高く後ろに低く、また後ろに高く前に低く、を繰り返すことによって、気泡の除去ができる。また、電解液（洗浄水）から被処理物を上げた状態で、吊りかごの前後の傾きを変えることのよって、電解液（洗浄水）を切ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の概念図である。

【図2】吊りかごを示す斜視図である。

【図3】主陽極、主負極と処理被処理物との関係を示す図である。

【図4】処理被処理物と枝電極との関係を示す図である。

【図5】位置保持枠を示す図。

【図6】本発明の電解ラインシステムの全体平面図である。

【図7】本発明の電解ラインシステムの側面図である。

【図8】本発明の電解ラインシステムの運用手順を示すフロー図である。

【図9】従来の電極の骨格を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は本発明の移動台車と吊りかごの関係を示す斜視図である。

【0022】

天井に以下の作業工程をカバーできる環状のレール１０が配設される。当該環状レール１０上に移動台車２０が載せられる。

【0023】

前記、移動台車２０は前記レール１０上に載せられた前後のチェーンブロック２０ａ、２０ｂよりなり、ここで前のチェーンブロック２０ａは自走能力を持ち、後ろのチェーンブロック２０ｂは自走能力を持たない。従って、後ろのチェーンブロック２０ｂは前のチェーンブロック２０ａと連結され、前のチェーンブロック２０ａに牽引される構成となっている。当該移動台車２０の移動は制御盤２００（図６参照）に組み込まれた移動制御手段２１０で制御される（後述）。

【0024】

前記それぞれのチェーンブロック２０ａ、２０ｂより、フック２２を先端に取り付けたチェーン２１ａ、２１ｂが吊下げられ、各チェーンブロック２０ａ、２０ｂのチェーンモータを制御することによって、各チェーン２１ａ、２１ｂの長さが相互に関連を持たせながら制御される。

【0025】

制御盤２００には、各チェーンブロック２０ａ、２０ｂを制御するチェーン制御手段２２０も備えており、上記チェーンの制御を司ることになる（後述）。

【0026】

前記２本のチェーン２１ａ、２１ｂの先端のフック２２には図２に示す吊りかご４０が吊下げられる。
前記吊りかご４０の左右の中央から正負の電極の導入電極４１+、４１?が立ち上げられている。正極の導入電極４１+は、当該吊りかご４０の左右中央に幅方向の上端縁に渡された主陽極４２+に電気的に連結され、負極の導入電極４１?は、前記主陽極４２+の左右両脇に張り渡された２本の主負極４２?に電気的に連結されている。

【0027】

前記主陽極４２+、主負極、４２?を持つ吊りかごは、複数の被処理物１を収容でき、また電解処理をすることができる。

【0028】

すなわち、図３に示すように前記主陽極４２+には、正の枝電極４３+がクランプ４４ａ（図４参照）で固定され、各被処理物１（１ａ・・１ｄ）に伸ばされてクランプ４４ｂで接続される。また、前記主負極４２?には、負の枝電極４３?がクランプ４４ｃで固定され、各被処理物１の近傍に伸ばされる。この負の枝電極４３?は、各被処理物１（１ａ・・１ｄ）の形状や大きさに応じた相応の数を必要とする。尚、前記被処理物１（１ａ・・１ｄ）と正の枝電極４３+の接続位置は下記に説明する電解処理中に随時変更され、電解むらが出ないようにする必要がある。

【0029】

例えば、図３に示す管体の被処理物１ａ、１ｂに対しては、管体の中に垂れる負の枝電極、管体の周囲に垂れる負の枝電極が必要であり、後者は管体の少なくとも径方向両側に必要であり、管体が大きい場合は、更に、前記の直角方向にも２本必要となる。

【0030】

いずれにしても、多数の同種、あるいは多種の被処理物１に対して、枝電極４３+、４３?を用いて、被処理物１が電解研磨できる状態を簡単に構成することができ、個々の被処理物ごとに処理していた従来の方法より遥かに処理能力を上げることができる。

【0031】

尚、負の枝電極４３?は、周囲を合成樹脂の網体で包んでおくと、被処理物に近づけても、当該被処理物との絶縁を確保することができ、しかも電流の流れを阻止することはない。

【0032】

後に説明するように、吊りかご４０は電解処理中に傾斜させたり振動を与えられたりするところから、当該吊りかご４０に収納された被処理物１の位置を固定する必要がある。そこで、吊りかご４０には、図５に示すように、被処理物１の大きさに応じた大きさの位置保持枠５０が、被処理物１の数に応じて配設される。

【0033】

被処理物１は、上記位置保持枠５０に入れられた状態で、吊りかご４０内に配置されるのであるが、その表面は電解液と接する状態を形成しておく必要がある。すなわち、被処理物１と位置保持枠５０の底が平面で接するような場合は、被処理物１と電解液が接している状態が形成されないことになる。そこで、吊りかご４０の底部には点で被処理物１を持ち上げる嵩上げ板５１が配置される。

【0034】

図５では、所定高さの針状体５２が所定間隔で突き出している合成樹脂の板材が、前記嵩上げ板５１として前記位置保持枠５０の底部に置かれている。被処理物１は当該板材５２の上に置かれるので、底部も電解液に接することになり、当該底部が電解処理から漏れることはない。

【0035】

上記のように被処理物１を設置した吊りかご４０は前記移動台車２０から吊下がる２本のチェーン２１ａ、２１ｂで吊下げられる（図１）。後に説明するように前記２本のチェーン２１ａ、２１ｂでは、前記制御盤２００に組み込まれたチェーン制御手段２２０で相互に関連を持って、それぞれ単独に長さを調整でき、前記吊りかご４０を傾けたり、上下に振動させたりすることができるようになっている。

【0036】

図８に示すように、上記環状のレール１０の下の床側には、電解研磨に必要な電解液槽１０２、液切り槽１０３等が配設されるが、より詳しい説明は以下の＜動作＞の項にゆずる。

【0037】

また、上記の環状レール１０には、被処理物１を収納した吊りかご４０の数に応じた移動台車２０が複数台載せられ、移動制御手段２１０で順次移動させるようになっている。

【0038】

＜動作＞
以上のように構成した電解研磨システムは以下のように動作する。以下前記環状レール１０に対応して床側に設けられる各種の槽やスペースとともに、当該電解研磨ラインでの作業手順を説明する。

【0039】

先ず、前記環状レール１０の下にある、治具セット台１０１上で、吊りかご４０に、被処理物１が収納される。このとき、被処理物１は前記位置保持枠５０内の嵩上げ板５１上に載せられた状態となり、嵩上げ板５１（位置保持枠５０）とは、複数の針状体５２の先端でのみ接することになる。尚、位置保持枠５０の大きさと数は被処理物１の大きさに合わせて、以下の電解処理に取り係る前に任意に決定することができ、おおきな被処理物では１しか吊りかご４０に収めることができない場合もある。

【0040】

上記の状態で、被処理物１に対して吊りかご４０の正負の枝電極４３+、４３?が、図３に示すようにセットされ、当該吊りかご４０の前後両端は、前記２本のチェーン２１ａ、２１ｂで吊下げられる。すなわち、上記したように、被処理物１に対して陽極の枝電極４３+を接続するとともに、陰極の枝電極４３?を前記被処理物１の近辺に配設する。

【0041】

このように被処理物１がセットされた吊りかご４０を、前記２本のチェーンで水平に吊上げて、電解液が充填された槽（電解槽）１０２の上にまで移動させ、ここで吊りかご４０を前後に傾斜させる（例えば吊りかごの前方に対して後方を１０ｃｍ程度高く）。この状態で、電解液に被処理物を浸漬する（図８、S1）。

【0042】

すなわち、電解液は比重が大きく、広い面積で一度に電解系と被処理物が接した場合、被処理物１の形状によっては電解液に沈みこまないで浮いた状態となることがある。この状態の発生を抑えるために、上記のように吊りかご４０を傾斜させて、被処理物の端部から徐々に電解液に沈めるようにする。

【0043】

被処理物１を電解液に浸漬した後、浸漬状態のまま吊りかご４０を水平に戻して、電源をONにして電解研磨を開始する（図８、Ｓ２→Ｓ３。

【0044】

電解研磨が所定時間（例えば３分）継続すると（図８、Ｓ４）、被処理物１の表面に、水素の気泡が付着してその部分の研磨を妨げることがある。そこで、例えば電解研磨を上記所定時間継続した後に、電源を一旦OFFにし、被処理物１を一定高さ（例えば２０ｃｍ）上昇させ、電解液の中で、前のチェーン２１ａを所定高さ（例えば１０ｃｍ）高くして、その後水平に戻す。同様にして、後方のチェーン２１ｂを所定高さ高くして水平に戻す。この動作を所定回数繰り返すことによって、被処理物１の表面に付着した水素の気泡は除去されることになる（図８、Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７）。

【0045】

上記のように、表面の気泡が除去されると、被処理物１を電解液のなかで、再び元の電解位置に戻して、所定時間電解処理をする。上記電界処理→水素除去工程を何度か繰り返して、一旦、電解槽から被処理物を引き上げて、再び浸漬し、電解処理→水素処除去工程を実行する。設定された回数、浸漬→電解処理→水素除去処理を繰り返した後（図８、Ｓ８→Ｓ９）水洗処理に移行する。

【0046】

前記の電解処理の最後に電解液から被処理物を引き上げることになるが、この引き上げに際しても吊りかご４０を前後に傾斜して、電解液が切れやすい状態にして引き上げる（図８、Ｓ１０）。所定時間（３分程度）電解液槽上で前記傾斜した状態で保持して（Ｓ１１）、更に逆方向に所定時間（例えば２分、Ｓ１３）傾け、その後に平行にして、吊りかごは次の液切れ槽上に移動させられる。

【0047】

液切れ工程は液切れ槽１０３に吊りかご４０を入れた状態で、弱い風を被処理物に所定時間当てることによって実行される。当該液切れ工程が終了すると、吊りかご４０は水洗水槽１０４上に移動する。

【0048】

水洗は、水洗槽１０４に被処理物１を吊りかご４０ごと浸漬する。電解処理時には、電解液の比重の関係で、吊りかごを前後傾斜させて、電解液に浸漬したが、電解液に比べて水洗水（純水）は比重が小さいので、吊りかごを傾斜させる必要はない。

【0049】

純水の充填された水洗槽１０４に吊りかご４０ごと浸漬された被処理物１は、この時点で、前側を高く後ろ側を低く→水平→前側を低く後ろ側を高くを繰り返して電解液を十分に洗い去る。また、更に、吹き付け槽を設けてエアーブローをおこなうこと、あるいはシャワー槽１０５内で、純水を浴びさせて電解液の除去を徹底することも可能である。

【0050】

前記シャワー工程が終わると、治具バラシ工程に移行する。

【0051】

すなわち、吊りかご４０は、バラシ台１０６上に移行され、当該バラシ台１０６の上で治具バラシがなされ、被処理物１と吊りかごの電極を切り離して、被処理物を吊りかごから取り出し、水洗かごにいれる。

【0052】

上記のように水洗かごにいれられた被処理物１は、当該水洗かごごと前記天井クレーンに吊下げられ、二次シャワー槽１０７上に垂下される。ここで、２回目のシャワーを浴びさせ、次いで湯洗槽１０８に浸漬されて、湯洗される。

【0053】

湯洗が完了すると、水洗かごごと引き上げられて、乾燥工程に移行する。

【0054】

乾燥工程は乾燥室１０９に水洗かごを垂下した状態で、熱風をブロアーで吹きかけることによって実行する。

【0055】

乾燥工程が終了すると、移動台車２０は荷出し仕上げ台１１０上に移動し、客先に配送する状態に梱包する。

【0056】

上記では特定の移動台車２０が、治具セット工程から仕上げ工程に至るまでの処理について説明したが、本発明は、複数の移動台車２０が同時に天井レール１０に載せられ、当該複数台の移動台車２０について順番に、前記治具セット工程から仕上げ工程前の処理をすることができる。

【0057】

まず、レール１０上には、各槽あるいは台１０１～１１０に対応して接触センサー（図外）が備えられている。

【0058】

この状態で、最初の吊りかご４０について、治具セット台１０１で、治具（電極）のセットが終了すると、コントローラ２００の移動指示手段２１０から当該最初の吊りかご４０に対応する移動台車２０に移動指示がだされる（人為的にスタートボタンが押される）。当該最初の移動台車２０が移動して、当該吊りかご４０が電解液槽１０２上に移動すると、ここで前記接触センサーを作動させる。

【0059】

上記接触センサーが作動すると、コントローラ２００は当該最初の吊りかご２０に対して前記電解研磨のシーケンスを作動させる。このとき、後続の吊りかご４０の準備ができていても、現在進行している処理が終了しないかぎり、当該後続の吊りかご４０の移動台車２０は前進しない。

【0060】

前記最初の吊りかご４０の電解工程が終了すると、コントローラ２００の移動指示手段２１０が移動台車２０に対して移動指示をする。移動台車２０が移動して電解液槽１０２の上の接触センサーをOFFにし、次の液切り槽１０２に対応する接触センサーをONにする。これによって、最初の吊りかご４０に対して液切り工程が実行されることになる。

【0061】

一方、前記電解液槽10２上の接触センサーがOFFになると、その旨がコントローラ２００に伝えられ、コントローラ２００は次の吊りかご４０の準備ができているかを確認して、準備ができているときは、移動手段２１０が作動して、当該２番目の吊りかご４０を電解液槽１０１上のまで移動させる。これによって、２番目の吊りかご４０が電解液槽４０に対応する接触センサーをONにすると、当該２番目の電解かかご４０に対する電解処理が進行することになる。

【0062】

以上のようにして複数の吊りかご４０にセットされた被処理物１が順次電解研磨されることになる。

【0063】

以上説明したように主陽極と主陰極を持った吊りかごを用いることによって、まず、電極を組むことを容易にし、さらに、吊りかごを必要に応じて傾斜させる機構を組み込むことによって、電解研磨の質を維持できる構成として、従来全く不可能であった、電解兼の自動化を達成した。

【符号の説明】

【0064】

１（１ａ・・１ｄ） 被処理物
１０ レール
２０（２０ａ、２０ｂ） 移動台車（チェーンブロック）
２２ フック
２１ａ、２１ｂ チェーン
４０ 吊りかご
４１+、４１? 導入電極
４２+、４２? 主陽極、主負極
４３+、４３? 正の枝電極、負の枝電極
４４ａ、４４ｂ ４４ｃ クランプ
５０ 位置保持枠
５１ 嵩上げ板
５２ 針状体
１０１ 治具セット台
１０２ 電解槽
１０３ 液切れ槽
１０４ 水洗槽
１０５ シャワー槽
１０６ バラシ台
１０７ 二次シャワー槽
１０８ 湯洗槽
１０９ 乾燥室
１１０ 仕上げ台
２００ コントローラ
２１０ 移動制御手段
２２０ チェーン制御手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】