JP2007530782A - 金属アイテムのガルバニー電気コーティングのための工程及び装置 - Google Patents

Abstract

化学的又は電気化学的処理フェーズのシーケンスを通じた金属アイテムのガルバニー電気コーティングのための工程で、各々の前記処理フェーズは以下のステップを含む。
ａ）アイテムを収納したドラムを遠心機へ導入すること
ｂ）最初の化学処理液を遠心機へ送ること
ｃ）処理を実行すること
ｄ）前記の最初の化学処理液を遠心機から排出すること
ｅ）前記の液体を再生するためにアイテムの遠心分離を実行すること
ｆ）遠心機に洗浄水を送ること
ｇ）洗浄を実行すること
ｈ）洗浄水を遠心機から排出すること
ｉ）前記水を再生するためにアイテムの遠心分離を実行すること
ｊ）ドラムを別のステーションへ移すこと、または別の化学処理液を加えて先のステップを繰り返すこと
同じステーションで、化学処理フェーズの次に洗浄を実行し、そこでは実行された処理のおかげでステーションの数を著しく減少させており、さらには全ての処理又は洗浄の後に行う遠心分離によって、１つのステーションから別のステーションへの液体の持ち越し汚染の問題を防ぐことが可能となるとともに、上記のような消費量を削減した液体を再生することが可能となり、さらには環境汚染も防止する。前記工程を具体化したプラントは、一列に並べられたステーション（Ａ）の配列から成り、入口に自動収納ステーションＬ及び出口に自動取り出しステーションＵが設けられており、該プラント内では処理されるアイテムは上面が開放され、孔のあいた円柱ドラムＤ内に収容されており、該ドラムＤはプラント長全体にわたってステーション上に延びるレールＢ上を走る運び台Ｃを用いて１つのステーションから別のステーションへ自動的に移動する。扉によって閉じられた従来のバレルの代わりに、オープンドラム（Ｄ）の使用することで、オペレーターの健康に危険がないことに加えて労働力を大きく削減し、完全に自動化された方法でアイテムの収納及び取り出しをプラントの端のステーションで実行することが可能となる。

Description

本発明は、金属アイテムの保護コーティング、典型的にはねじ及び同種のものの亜鉛によるコーティングの電解析出のための工程及び装置に関するものである。さらに、このような適用と同時に、他の金属による他のタイプの保護及び／又は装飾のコーティングにも適用可能であり、且つ他のどんな種類のアイテムにも適用されることが明らかであることが今後言及されるだろう。

従来の亜鉛コーティング装置は、本質的にはオペレーションステーションの配列から成り、該オペレーションステーションの配列では、孔の開いたバレルに入れられたねじが、技術分野における熟練者によく知られた工程を通じて保護コーティングを得るために必要な様々な処理をされる、ということが知られている。例として、１２μｍの厚みの亜鉛コーティングをするための、１８００ｋｇ／ｈｏｕｒのねじのオペレーション能力を有するプラントが言及されるだろう。このようなプラントは以下のようなフェーズ／ステーションの配列を備える。
−Ｎ．２ 化学洗浄ステーション
−Ｎ．２ 洗浄ステーション
−Ｎ．３ 酸洗浄ステーション
−Ｎ．２ 洗浄ステーション
−Ｎ．１ 電気化学洗浄ステーション（１６Ｖ／１０００Ａの整流器を有する）
−Ｎ．２ 洗浄ステーション
−Ｎ．１２ 電気化学亜鉛コーティングステーション（それぞれ１６Ｖ／１０００Ａの整流器を有する）
−Ｎ．２ 洗浄ステーション
−Ｎ．１ 中和ステーション
−Ｎ．１ 青色不動態化ステーション
−Ｎ．１ 洗浄ステーション
−Ｎ．１ 黄色不動態化ステーション
−Ｎ．１ 洗浄ステーション
−Ｎ．１ 収納／取り出しステーション
−Ｎ．２ 乾燥ステーション
これは約４００００リットルの総体積の処理液及び４０ｍ以上の長さで、３４ステーションを備えたプラントとなる。

この従来の工程及び装置で、アイテムを収納しているバレルを移動することによって、該アイテムは１つのステーションから別のステーションへ移動するので、以下に要約する複数の重大な欠点がある。
１、バレルの中のアイテムを１つのステーションから別のステーションへ移送することで、バレルそのものの形状によっては１つのステーションから別のステーションへの非常に強度な持ち越し汚染が原因による精製の必要がある多量の液体もまた移送してしまい、バレルをアイテムで満たすか空にするためには多量の洗浄水及び化学生成物を使用する必要がある。
２、工程の様々なフェーズにおいて必要とされる非常に多量の液体及び生成物を精製しなければならない。
３、化学溶液を頻繁に分析確認する必要がある。
４、系外に有害な蒸気及び毒ガスを絶えず放つ強度に汚染された大量の液体を精製しなくてはならない。
５、非常に大きなスペースを占める。
６、プラントシステムを扱うために非常に頻繁に機械メンテナンスが必要である。
７、収納／取り出し及びフェーズの管理のために労働力が必要である。
８、プラント並びにプラントへ接続された付帯品、及び近隣建築物が非常に早く劣化する。

したがって、本発明の目的は、前記の欠点のない工程及び装置を提供することである。この目的は、バレルの代わりに遠心ドラムを使用し、処理フェーズ及び該処理フェーズと同じステーション内でのすぐ次の洗浄、さらに、アイテムを別のステーションへ移送する前又は同じステーションでの連続的処理フェーズの前に、遠心分離を行う工程及び装置を用いることによって達成される。

本発明の第１の大きな利点は、１つの化学ステーションから別の化学ステーションへ処理されるアイテムを橋形クレーンを用いて移動することよりも、処理されるアイテムにあり、同じ遠心機内のいくつかの処理サイクルの間、水力ポンプシステムによって装置を満たしそして空にすることによって液体が移動するので、該アイテムが残留していることである。従って１つの処理と別の処理の間に遠心分離することによって、液体を遠心分離で完全に再生することができるので、内部での化学生成物及び水消費が非常に少なくなる。
第２の重要な利点は、公知の工程では１つのフェーズと別のフェーズの間で、頻繁に再生させる必要のある化学溶液の汚染を引き起こす大きな持ち越し汚染が起こるか、さもなければ処理が正確に実行されず、このことによってアイテムの廃棄物が生じるかもしれないのに対して、新しいシステムでは、１つの化学フェーズと別の化学フェーズの間でアイテムの遠心分離を行うおかげで汚染が生じず、この全てが必要ない、ということである。

さらに別の重要な利点は、環境影響の大幅な削減及びプラントの低コスト化であり、これは系外には使用済みの強度に汚染された液体がないことを考えると、複雑で高価な水及び空気精製システムを必要としないためである。

最後に、さらに一層の利点は、ステーション数が少ないためプラントによって占められるスペースが小さいこと、及び遠心分離ための収納及び取り出しシステムが１００％自動化されることによって必要な労働力が減少することである。比較として、従来のプラントと同じオペレーション能力を有し、以下に述べるステーションで十分であり、全長が約３０ｍであるプラントを作ることが考えられる。
−Ｎ．１ 収納ステーション
−Ｎ．２ 化学洗浄ステーション
−Ｎ．３ 酸洗浄ステーション
−Ｎ．１ 電気化学洗浄ステーション（１６Ｖ／１０００Ａの整流器を有する）
−Ｎ．６ 電気化学亜鉛コーティングステーション（それぞれ１６Ｖ／１０００Ａの整流器を有する）
−Ｎ．１ 不動態化ステーション
−Ｎ．２ 乾燥ステーション
−Ｎ．１ 取り出しステーション

要するに、本発明の工程及び装置によって、７０％より少ない液体及び化学物質を必要とし、５０％より少ないステーションを有するプラントで、オペレーター無しで自動運転をし、非常に低い環境影響で同じ生産能力を得ることができる。

本発明の工程及び装置のさらなる利点及び特性は、添付された図面に関するその実施態様の以下の詳細な記述から、技術分野の熟練者には明らかである。

図１及び２に関して、本発明によるプラントが化学及び電気化学処理のために一列に並べられたステーションＡより成っていることが分かり、電気化学処理のためのステーションＡには整流器Ｒが備えられており、またプラントには、入口に自動収納ステーションＬ及び出口に自動取り出しステーションＵ、該自動取り出しステーションＵの上流に２つの乾燥ステーションＡ′が設けられている。

処理されるアイテムは、上面が開放され、孔のあいた円柱ドラムＤ（洗濯機ドラムに似ている）に収納され、ドラムＤは、収納ステーションＬから取り出しステーションＵまでのプラント長全体にわたってステーション上に延びるレールＢ上を走る運び台Ｃを用いて、１つのステーションＡから別のステーションＡへ自動的に移動する。

扉によって閉じられた従来のバレルの代わりに、これらのオープンドラムＤを使用することで、オペレーターの健康に危険なく労働力を大きく削減し、完全に自動化された方法でアイテムの収納及び取り出しをプラントの端のステーションで実行することが可能となる。

図３及び４では、前述のステーションＡの１つを構築する一部分、特に電気化学亜鉛コーティング処理のためのステーションの１つが例示されている。
このようなステーションは、上蓋Ｅによって閉じられる遠心機Ｆを有し、そこではモータＭ′は前述の空気運び台Ｃの１つによって遠心機Ｆへ垂直に導入されたドラムＤを回転させる。閉じるに際して、遠心機Ｆは、整流器Ｒへの水力的接続と同様に電気的接続も保持したまま、モータＭを用いて軸Ｘのまわりに約４５°傾けることができる。実際、処理液体は、それぞれ送り出し配管Ｇ及びドレン配管Ｈを通じて、遠心機Ｆへ送られるとともに、遠心機Ｆから排出され、該送り出し配管Ｇ及びドレン配管Ｈは遠心機Ｆの底から伸びる水力コネクターＳへ集中している。送り出し配管Ｇは、遠心機Ｆに関して高い位置で足場Ｋ上に置かれた上部タンクＴから来ているのに対し、ドレン配管Ｈは遠心機Ｆより低い位置で前記足場Ｋの下部に置かれた下部タンクＴ′へ至っている。

２つのタンクＴ、Ｔ′はさらに、ポンプＰの助けを借りて水力的に接続されており、このことで、再生され精製された液体を下部タンクＴ′から上部タンクＴへ返送することが可能となる。該２つのタンク中の液体の送り出し及び排出のため、図示されていない他の配管、ポンプ及びバルブ手段も設けられる。

上記の記載に照らして、本発明の工程及び適切な装置の操作は、容易に理解される。
処理されるアイテムは自動的にドラムＤ内へ収納され、異なるステーションＡで従来の化学的及び電気化学的処理のフェーズを順に経て、そしてさらに最後にプラント出口で自動的な方法で取り出される。

本工程の主な新しい面は、色々なフェーズを実行するために、アイテムを１つのステーションから別のステーションへ動かすことは必須ではない、という事実によって与えられ、これは遠心機に導入された液体の循環により、同じステーションでドラムを移動させずにより多くの処理を遠心分離と交互に実行することができるためである。理論的には、全てのフェーズを１つのステーションに集めることさえも可能であろうが、このような極端な溶液はマルチステーションプラント全体のコストが正当にならない極端に少量の生産にしか意味をなさない。

図２に示した完全に発展したプラントと、１つのステーションへフェーズを集中したものとの間の全ての中間溶液は当然可能であり、そのことにより、それぞれのフェーズのためのステーションの数は必要に応じて変えてもよい。言い換えると、典型的な工程は、下記のステップからなる。
ａ）アイテムを収納したドラムを遠心機へ導入すること
ｂ）最初の化学処理液を遠心機へ送ること
ｃ）処理を実行すること
ｄ）前記の最初の化学処理液を遠心機から排出すること
ｅ）前記の液体を再生するためにアイテムの遠心分離を実行すること
ｆ）遠心機に洗浄水を送ること
ｇ）洗浄を実行すること
ｈ）洗浄水を遠心機から排出すること
ｉ）前記水を再生するためにアイテムの遠心分離を実行すること
ｊ）ドラムを別のステーションへ移すこと、または別の化学処理液を加えて先のステップを繰り返すこと

同じステーションで、化学処理フェーズの次に洗浄を実行し、そこでは既に実行された処理のおかげでステーションの数を著しく減少させているという単なる事実に注目すべきである。さらに、全ての処理又は洗浄の後に行う遠心分離によって、１つのステーションから別のステーションへの液体の持ち越し汚染の問題を防ぐことが可能となるとともに、上記のような消費量を削減した液体を再生することが可能となり、さらには環境汚染も防止する。

最も効果的に処理液体を使用するためには、約４５°傾斜した遠心機で処理が行われることが望ましいのに対して、遠心分離のためにはドラムを縦向姿勢に戻すほうがよい。従って、このような場合には、上記リストアップしたステップには、遠心分離（ステップ“ｅ”及び“ｉ”）に先立って縦向姿勢に遠心機を戻すことに加えて、処理及び洗浄（ステップ“ｃ”及び“ｇ”）に先立って遠心機を傾斜させることが補足されるだろう。

本発明の上記及び図示された工程及び装置の実施態様は、色々な変更が可能な一例であるに過ぎないことは明らかである。特に、装置を構成する部材は、機械的に同質の他の部材又は特定の必要性によって部分的に変更した他の部材に置換えてもよい。例えば遠心機及び対応するドラムの形状は異なってもよく、遠心機は、異なる角度で及び／又は異なる調整をされた軸の周りに傾斜させてもよい。

同様に、遠心機間の液体の流れをコントロールする水力回路は変更してもよく、例えば、より多くのタンク及び／又はより多くのポンプを備える、又は複数の遠心機へマニホールドバルブを通じて供給する１つのタンクを備える、等である。

前述の比較例におけるような、本発明のプラントの正面図である。 図１のプラントの上平面図である。 上記プラントのステーションに対応する機器の装置の側面図である。 整流器の付帯したステーションの遠心機の１つをより詳細に示した正面図である。

Claims (10)

1. それぞれの処理フェーズが以下のステップを含むことを特徴とする化学及び電気化学処理フェーズの配列による金属アイテムのガルバニー電気コーティングのための工程
   ａ）処理されるアイテムを遠心機へ入れること
   ｂ）処理液を遠心機へ送液すること
   ｃ）処理を実行すること
   ｄ）遠心機からの前記処理液を排出すること
   ｅ）前述の液体を再生するために遠心分離を実行すること
2. 処理を実行する前に望ましくは約４５°遠心機を傾斜させるステップ、及び遠心分離の前に遠心機を縦向姿勢に戻すステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の工程。
3. 処理液が洗浄水であり、アイテムが遠心機に入れられる第１のステップで、前述の処理が実行された遠心機の中のアイテムを取り除くことを特徴とする請求項１又は２に記載の工程。
4. 複数の化学若しくは電気化学処理及び適切な後洗浄が同じ遠心機内で連続的に実行されることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の工程。
5. 上部を開放した取り外し可能なドラム（Ｄ）を備えた縦軸遠心機（Ｆ）、適切なバルブ並びにポンプ手段を備えた処理液の貯蔵並びに再生のための１つ以上のタンク（Ｔ、Ｔ′）、さらに処理液の前記遠心機（Ｆ）への送り込み並びに排出するための送り出し配管（Ｇ）、ドレン配管（Ｈ）を水力的接続するための手段、及び必要であれば遠心機（Ｆ）に電気的に接続された電流整流器（Ｒ）を有することを特徴とする金属材料のガルバニー電気コーティングのための装置。
6. 遠心機（Ｆ）を水平軸（Ｘ）の周りに好ましくは４５°傾斜させる手段（Ｍ）を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 送り出し配管（Ｇ）及びドレン配管（Ｈ）が遠心機（Ｆ）の底から伸びる水力コネクター（Ｓ）へ集中していることを特徴とする請求項５又は６に記載の装置。
8. 送り出し配管（Ｇ）は遠心機（Ｆ）に関して高い位置で足場（Ｋ）上に置かれた上部タンク（Ｔ）から来ているのに対し、ドレン配管（Ｈ）は遠心機（Ｆ）より低い位置で足場（Ｋ）の下部に置かれた下部タンク（Ｔ′）へ至っていることを特徴とする請求項５ないし７に記載の装置。
9. 入口に自動収納ステーション（Ｌ）及び出口に自動取り出しステーション（Ｕ）、該自動取り出しステーション（Ｕ）の上流に２つの乾燥ステーション（Ａ′）を設けた請求項５ないし８の何れか１つに記載の装置から成る一列に並んだステーション（Ａ）の配列を含むことを特徴とする金属アイテムのガルバニー電気コーティングのためのプラント。
10. プラント長全体にわたってステーション上に延びるレール（Ｂ）上を走る運び台（Ｃ）を有し、前記運び台（Ｃ）はドラム（Ｄ）を１つのステーションから別のステーションへ移動させるための手段を備えていることを特徴とする請求項９に記載のプラント。