JP2012219294A - マスキング装置用母板位置決め装置およびマスキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に位置決めができ、位置決め精度が良いマスキング装置用母板位置決め装置およびマスキング装置を提供する。
【解決手段】マスキング台２２に固定された一対の第１位置決め治具３と、第２位置決め治具４とを備え、第１位置決め治具３はビーム１２が載せられる凹部３１が形成されており、第２位置決め治具４はビームの先端面が当接される板部材である。第１位置決め治具３にビーム１２を載せるだけでビーム軸に対して垂直な方向の位置決めができ、ビーム１２の先端面を第２位置決め治具４に当接するだけでビーム軸方向の位置決めができるので、容易に位置決めができる。歪みが生じ難いビーム１２で位置決めを行うので、位置決め精度が良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、マスキング装置用母板位置決め装置およびマスキング装置に関する。さらに詳しくは、電解採取に用いられるカソードとしての母板を絶縁物でマスキングするにあたり、母板をマスキング台に位置決めするためのマスキング装置用母板位置決め装置およびマスキング装置に関する。

ニッケルをはじめとする金属の電解採取では、電解採取する金属とは別種の金属であって繰り返し使用できる材質の母板をカソードとして使用し、所定時間の電解を行った後、電着物を母板より引き剥がして回収する方法が一般的に行われている。このとき、母板を絶縁物でマスキングしておくことにより、任意の特殊形状の電着物を得ることができる。

例えば、メッキ用のアノードとして用いる電気ニッケルは、メッキ装置のアノードボックスへの充填性やハンドリング性などの観点から、角が立たない丸みのある小塊状の形状が好まれる。このような小塊状の電気ニッケルを電解採取により製造するために、表面に多数の円形の電着部（ニッケルが電着する部分）を有するように絶縁物をマスキングした母板を用いて電解することが行われる（例えば、特許文献１）。

図１２に示すように、ニッケルの電解採取に用いられる母板１は、チタン製あるいはステンレス製の長方形の板部１１と、銅製のビーム１２と、それら板部１１とビーム１２とを接続するリボン１３とからなる。リボン１３と板部１１およびビーム１２とは溶接で固定されている。

このような母板１に絶縁物をマスキングするためには、図１３に示すようなマスキング装置102が用いられる。マスキング装置102には、装置本体121から引き出したり、挿入したりできるマスキング台122が備えられており、このマスキング台122に母板１を載せ、装置本体121内に挿入して母板１に絶縁物である樹脂を塗布する。

マスキング装置102で母板１に樹脂１４を塗布することにより、図１４に示すような、多数の円形の電着部１５を有するパターンで板部１１がマスキングされる。この円形の電着部１５のみにニッケルが電着するため、小塊状の電気ニッケルを得ることができる。

ここで、母板１をマスキング台122に載せるにあたり、母板１をマスキング台122に対して位置決めする必要がある。
図１３に示すように、従来のマスキング台122には、第１位置決め段差123と第２位置決め段差124とが直行する様に形成されており、作業員が約20〜30kgある母板１を動かし、板部１１の側面を第１位置決め段差123に当接させ、板部１１の底面を第２位置決め段差124に当接させることで母板１の位置決めを行っていた。

しかるに、板部１１は電着応力で変形や歪みが生じている場合があり、その場合には板部１１の側面が第１位置決め段差123に合わなかったり、板部１１の底面が第２位置決め段差124に合わなかったりする。そのため、位置決めに熟練を要し、何度も位置決めをし直すため作業者負荷が高いという問題があった。
また、マスキングする樹脂の厚みを厚くするためにマスキング作業を複数回行う場合があるが、位置決めの精度が悪いため、１回目と２回目とでマスキングパターンの位置がずれるという問題があった。

一方、特許文献２には、マスキング位置精度を向上し得る技術が公開されている。
しかし、本従来技術は、紙や薄板等の基板にマスキングテープを貼付するのに用いられる技術であり、母板に樹脂を塗布する技術には適用できない。
また、本従来技術では、位置決めを行うために基板に位置決め用の基準穴が必要であるが、電解用の母板に基準穴を加工すると電流密度の集中が発生するなどの不都合が生じるという問題がある。
さらに、本従来技術では、位置決めローダーユニットにおいて、エアシリンダで作動するピンを基板にある位置決め用の基準穴へ挿入して位置決めを行っているが、そのような新規設備を導入することはコストがかかるという問題がある。

特開２００２−３０２７８７号公報 特開平０５−１４８６８２号公報

本発明は上記事情に鑑み、容易に位置決めができ、位置決め精度が良いマスキング装置用母板位置決め装置およびマスキング装置を提供することを目的とする。

第１発明のマスキング装置用母板位置決め装置は、板部と、該板部に固定されたビームとを備える母板を、マスキング装置のマスキング台に位置決めする装置であって、前記マスキング台に固定された一対の第１位置決め治具と、第２位置決め治具とを備え、前記第１位置決め治具は、前記ビームが載せられる凹部が形成されており、前記第２位置決め治具は、前記ビームの先端面が当接される板部材であることを特徴とする。
第２発明のマスキング装置用母板位置決め装置は、第１発明において、前記第１位置決め治具に形成された前記凹部は、Ｖ字型であることを特徴とする。
第３発明のマスキング装置用母板位置決め装置は、第１または第２発明において、前記第１位置決め治具は、該第１位置決め治具に前記ビームが載せられたときのビームの高さ位置が、前記板部が平坦である母板が前記マスキング台に載せられたと仮定したときのビームの高さ位置より高くなるように設けられていることを特徴とする。
第４発明のマスキング装置用母板位置決め装置は、第３発明において、前記第１位置決め治具は、該第１位置決め治具に前記ビームが載せられたときのビームの高さ位置が、前記板部が平坦である母板が前記マスキング台に載せられたと仮定したときのビームの高さ位置より、前記板部の変形によって厚さが増加した分だけ高くなるように設けられていることを特徴とする。
第５発明のマスキング装置用母板位置決め装置は、第１、第２、第３または第４発明において、前記ビームを上から押さえつける押え部材を備えることを特徴とする。
第６発明のマスキング装置は、第１、第２、第３、第４または第５発明のマスキング装置用母板位置決め装置が、マスキング台に固定されていることを特徴とする。

第１発明によれば、第１位置決め治具にビームを載せるだけでビーム軸に対して垂直な方向の位置決めができ、ビームの先端面を第２位置決め治具に当接するだけでビーム軸方向の位置決めができるので、容易に位置決めができ、位置決めに熟練を要さない。また、歪みが生じ難いビームで位置決めを行うので、位置決め精度が良く、マスキング作業を複数回行っても位置ズレが生じない。
第２発明によれば、Ｖ字型の凹部にビームを載せれば、ビーム中心軸を挟んだ２点でビーム支えることができるので、ビーム軸に対して垂直な方向の位置決めが即時にでき、かつ、ビームをグラつきなく固定できる。
第３発明によれば、板部に変形や歪みが生じてビームが持ち上がっていても、第１位置決め治具に重量をかけることができるので、ビーム軸に対して垂直な方向の位置決めができる。
第４発明によれば、板部に変形や歪みが生じてビームが持ち上がっていても、第１位置決め治具に重量をかけることができるので、ビーム軸に対して垂直な方向の位置決めができる。また、ビームが高くなりすぎないので、板部が大きく傾斜せず、塗布した絶縁体が傾斜の下方に垂れる恐れがない。
第５発明によれば、ビームが押え部材と凹部に挟まれるので、母板が強く固定される。そのため、絶縁体を塗布する際に母板に力が加わっても、その力によって母板が動かないので、位置決めされた状態のままでマスキングできる。
第６発明によれば、第１位置決め治具にビームを載せるだけでビーム軸に対して垂直な方向の位置決めができ、ビームの先端面を第２位置決め治具に当接するだけでビーム軸方向の位置決めができるので、容易に位置決めができ、位置決めに熟練を要さない。また、歪みが生じ難いビームで位置決めを行うので、位置決め精度が良く、マスキング作業を複数回行っても位置ズレが生じない。

本発明の一実施形態に係るマスキング装置の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るマスキング装置用位置決め装置の第１位置決め治具の（ａ）側面図、（ｂ）正面図である。 同マスキング装置用位置決め装置の第２位置決め治具の（ａ）側面図、（ｂ）正面図である。 （ａ）図は第１位置決め治具の取付状態を示す平面視部分拡大図、（ｂ）は第２位置決め治具の取付状態を示す平面視部分拡大図である。 （ａ）図は図４（ａ）におけるVa-Va線矢視図、（ｂ）図は図４（ｂ）におけるVb-Vb線矢視図である。 第１位置決め治具の取付状態を示す側面図である。 母板のビームを第１位置決め治具に載せた状態を示す平面図である。 母板のビームを第１位置決め治具に載せた状態を示す側面図である。 母板のビームの先端面を第２位置決め治具に当接させた状態を示す平面図である。 押え部材でビームを押えた状態を示す側面図である。 （ａ）図は対称のＶ字型の凹部にビームを載せた状態を示す側面図であり、（ｂ）図は非対称のＶ字型の凹部にビームを載せた状態を示す側面図である。 母板の（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。 従来のマスキング装置の斜視図である。 マスキング後の母板の正面図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
まず、本発明のマスキング装置用母板位置決め装置における位置決めの対象である母板１について説明する。
図１２に示すように、母板１は、長方形の板部１１と、ビーム１２と、それら板部１１とビーム１２とを接続するリボン１３とからなる。リボン１３と板部１１およびビーム１２とは溶接で固定されている。ビーム１２は、電解採取のための電気接点であり、かつ、母板１を電解槽に懸垂させるための支持部材でもある。
例えば、ニッケルの電解採取に用いられる母板１は、板部１１およびリボン１３がチタン製あるいはステンレス製であり、ビーム１２が銅製である。また、母板１全体の重量は約20〜30kgである。

本発明のマスキング装置用母板位置決め装置は、図１に示すようなマスキング装置２に備えられる。
マスキング装置２には、装置本体２１から引き出したり、挿入したりできるマスキング台２２が備えられており、このマスキング台２２に母板１を載せ、装置本体２１内に挿入して母板１に絶縁物である樹脂を塗布できるようになっている。

マスキング台２２には、本発明の一実施形態に係るマスキング装置用母板位置決め装置Ａが固定されている。
マスキング装置用母板位置決め装置Ａは、一対の第１位置決め治具３，３と、第２位置決め治具４とを備えている。

図２に示すように、第１位置決め治具３は、板部材であり、その上縁にＶ字型の凹部３１が形成されている。この凹部３１にビーム１２を載せることができるようになっている。
また、第１位置決め治具３の一側面には一対のネジ孔３２，３２が形成されている。このネジ孔３２，３２に、ボルトを螺合することにより第１位置決め治具３をマスキング台２２に固定できるようになっている。
さらに、第１位置決め治具３には、後述の押さえ部材５を軸支するための軸受孔３３が穿設されている。

図３に示すように、第２位置決め治具４は、板部材であり、その片面に補強板４１がネジ等で固定されている。この補強板４１にビーム１２の先端面を当接することができるようになっている。
また、第２位置決め治具４の一側面には一対のネジ孔４２，４２が形成されている。このネジ孔４２，４２に、ボルトを螺合することにより第２位置決め治具４をマスキング台２２に固定できるようになっている。
さらに、第２位置決め治具４にも、後述の押さえ部材５を軸支するための軸受孔４３が穿設されている。

図４に示すように、マスキング台２２の一側面には、一対の第１位置決め治具３，３と、１つの第２位置決め治具４が固定されている。さらに、マスキング台２２の一側面には、押さえ部材支持板６も固定されている。この押さえ部材支持板６は軸受孔が穿設された板部材である。
これらは、第２位置決め治具４、一対の第１位置決め治具３，３、押さえ部材支持板６の順に並べられており、第２位置決め治具４とそれに隣接する第１位置決め治具３との間には押さえ部材５が設けられており、押さえ部材支持板６とそれに隣接する第１位置決め治具３との間には他の押さえ部材５が設けられている。なお、第２位置決め治具４の補強板４１は、第２位置決め治具４に隣接する第１位置決め治具３に対向する面に設けられている。

図４および図５に示すように、押さえ部材５は、鉤爪形に屈折した押さえ爪５１と、押さえ爪５１を回動自在に軸支する支持軸５２と、押さえ爪５１の後端に接続されたリンク５３とからなる。支持軸５２は、第１位置決め治具３の軸受孔３３と、第２位置決め治具４の軸受孔４３あるいは押さえ部材支持板６の軸受孔との間に掛け渡されており、押さえ爪５１を第１位置決め治具３に対して回動させることができるようになっている。
また、リンク５３の他端にはエアシリンダ（図示せず）が接続されており、このエアシリンダを伸縮させることで押さえ爪５１を回動させるとともに、押さえ爪５１を所定位置で固定できるようになっている。

図６に示すように、第１位置決め治具３は、その凹部３１にビーム１２が載せられたときのビーム１２の高さ位置Ｏ１が、板部１１が平坦である母板１がマスキング台２２に直接載せられたと仮定したときのビーム１２´の高さ位置Ｏ２より、高さｈだけ高くなるように設けられている。この理由は後に説明する。

なお、第１位置決め治具３や第２位置決め治具４の材質や取り付け強度には特に制限がない。後述の位置決め作業によって破損したり脱落したりしない材質や取り付け強度であればよく、例えばその材質としてステンレスが用いられる。

つぎに、マスキング装置用母板位置決め装置Ａを用いた、母板１の位置決め方法について説明する。
まず、図７に示すように、母板１をマスキング台２２の上に載せる。このとき、ビーム１２を一対の第１位置決め治具３，３の凹部３１に載せるようにする。そうすると、ビーム１２の軸に対して垂直な方向（図７における矢印方向）の位置決めができる。
より詳細には、図８に示すように、母板１をマスキング台２２に降ろしたときにビーム１２´がマスキング台２２から遠ざかっていた場合には、ビーム１２´は凹部３１のマスキング台２２から遠い方の面３１ａに押されて、マスキング台２２に近づけられる。また、ビーム１２´´がマスキング台２２に近づいていた場合には、ビーム１２´´は凹部３１のマスキング台２２に近い方の面３１ｂに押されて、マスキング台２２から遠ざけられる。最終的に、ビーム１２は、その中心軸Ｏを挟んだ２点を２面３１ａ、３１ｂで支えられるので、ビーム軸Ｏに対して垂直な方向の位置決めが即時にでき、かつ、ビーム１２をグラつきなく固定できる。
また、一対の第１位置決め治具３，３で、ビーム１２の離れた２点における位置決めがなされるので、母板１の水平面内の回転も同時に位置決めできる。

ここで、前述のごとく、ビーム１２は高さｈだけ高くなるように第１位置決め治具３に載せられる。そのため、電着応力等の原因により板部１１に変形や歪みが生じており、板部１１をマスキング台２２に載せたときにビーム１２が持ち上がってしまう母板１でも、ビーム１２を第１位置決め治具３に確実に載せ、母板１の重量をかけることができる。そのため、変形や歪みが生じている母板１でも、ビーム軸Ｏに対して垂直な方向の位置決めができる。

なお、高さｈは、板部１１の変形によって増加する厚さ分より高く、かつ、板部１１が傾斜することによりマスキング装置２で塗布した樹脂が傾斜の下方に垂れる恐れがない高さとすることが好ましい。高さｈを板部１１の変形によって増加する厚さ分より高くすれば、板部１１に変形や歪みが生じてビーム１２が持ち上がっていても、第１位置決め治具３に重量をかけることができるので、ビーム軸Ｏに対して垂直な方向の位置決めができるからである。なお、ここで、「板部の変形によって増加する厚さ」とは、板部１１が変形したり歪んだりすることにより空間的に占める厚さが増加するという意味であって、電解採取などにより電着した金属によって板部１１そのものの厚さが増加するという意味ではない。

つぎに、図９に示すように、ビーム１２の先端面を第２位置決め治具４の補強板４１に当接させるように、母板１をずらす。これにより、ビーム軸方向（図９における矢印方法）の位置決めができ、母板１の位置決めが完了する。

つぎに、図１０に示すように、リンク５３に接続されたエアシリンダ（図示せず）を伸長し、押さえ爪５１を回動させ、押さえ爪５１でビーム１２を上から押さえつける。そうすると、ビーム１２が押さえ爪５１と凹部３１に挟まれ固定される。このとき、エアシリンダの伸長力により母板１が強く固定される。

その後、母板１が載せられたマスキング台２２が装置本体２１内に挿入され、母板１に絶縁物である樹脂が塗布される。ここで、樹脂を塗布する際に母板１に力が加わっても、押さえ部材５の力によって母板１が動かないので、位置決めされた状態のままでマスキングできる。
図１４に示すように、マスキング装置２で母板１に樹脂１４を塗布することにより、多数の円形の電着部１５を有するパターンで板部１１がマスキングされる。この円形の電着部１５のみにニッケルが電着するため、小塊状の電気ニッケルを得ることができる。

以上のごとく、本発明のマスキング装置用母板位置決め装置を用いれば、変形や歪みが生じる可能性のある板部１１で位置決めを行わず、歪みが生じ難いビーム１２で位置決めを行うので、変形や歪みの影響がなく、母板１を容易に位置決めができ、位置決めに熟練を要さない。
また、変形や歪みの影響がなく、位置決め精度が良いため、マスキング作業を複数回行っても位置ズレが生じない。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、凹部３１をＶ字型としたが、これに限られず、Ｕ字型等種々の形状とすることができる。しかし、凹部３１をＶ字型とすれば、ビーム中心軸を挟んだ２点でビーム支えることができるので、ビーム軸に対して垂直な方向の位置決めが即時にできるため好ましい。
また、凹部３１をＶ字型とする場合にも、図１１（ａ）に示すように対称のＶ字型としてもよいし、図１１（ｂ）に示すように非対称のＶ字型としてもよい。ただし、ビーム１２の断面が真円でない場合には、非対称のＶ字型とする方が好ましい。これは、図１１（ａ）に示すように、真円でないビーム１２を対称のＶ字型の凹部３１に載せると、その一方の面３１ａとビーム１２とが接する点ｐ１と、他方の面３１ｂとビーム１２とが接する点ｐ２との高さ位置が異なる。これに対して、図１１（ｂ）に示すように、真円でないビーム１２を非対称のＶ字型の凹部３１に載せると、一方の面３１ａとビーム１２とが接する点ｐ１と、他方の面３１ｂとビーム１２とが接する点ｐ２との高さ位置が同一となる。そのため、非対称のＶ字型とした方が、ビーム１２を安定して載せることができるからである。換言すれば、凹部３１は、高さ位置が同一の２つの接点ｐ１、ｐ２のそれぞれにおけるビーム１２の接線からなるように構成することが好ましい。

また、上記実施形態では、第１位置決め治具３と押さえ部材５をそれぞれ２つ設けるようにしたが、３つ以上設けるように構成してもよい。また、その配置も、上記実施形態に限られず、ビーム１２の長さやリボン１３の位置等を考慮して、最適な位置に配置にすればよい。

さらに、母板１の位置決めを作業員の手作業で行う場合に限られず、母板１を搬送するロボットパレタイザーや母板１を所定方向に押すプッシャー等を組合せて、自動化してもよい。

（試験）
つぎに、本発明のマスキング装置用母板位置決め装置の効果を検証した試験について説明する。

（実施例１）
上記マスキング装置用母板位置決め装置Ａを備えたマスキング装置を用いて、１枚の母板を１０回位置決め作業を行った。
作業は、第１位置決め段差と第２位置決め段差とを備える従来のマスキング装置を用いた位置決め作業の経験があまりなく、熟練者ではない作業員が行った。

試験の結果、位置決め作業にかかった時間は、１０回の平均で15.26秒／枚であった。ここで、位置決め作業にかかった時間は、母板を掴んでからマスキング装置のマスキング開始スイッチを押すまでの時間とした。
また、１０回の位置決めの間の位置ずれは、板部の位置の標準偏差が、ビーム軸に対して垂直な方向は±0.18mm、ビーム軸方向は±0.33mmであった。この程度の位置ずれであれば、マスキングパターンにズレがあっても、電解採取作業に支障がないレベルである。

（比較例１）
第１位置決め段差と第２位置決め段差とを備える従来のマスキング装置を用いて、１枚の母板を１０回位置決め作業を行った。作業は、実施例１と同じ作業員が行った。

試験の結果、位置決め作業にかかった時間は、１０回の平均で16.12秒／枚であった。そのため、本発明のマスキング装置用母板位置決め装置Ａを用いれば位置決め作業を約１秒短縮できることが分かった。
また、１０回の位置決めの間の位置ずれは、板部の位置の標準偏差が、ビーム軸に対して垂直な方向は±0.54mm、ビーム軸方向は±0.48mmであった。そのため、本発明のマスキング装置用母板位置決め装置Ａを用いた方が位置決め精度が高くなることが分かった。

１ 母板
１１ 板部
１２ ビーム
１３ リボン
２ マスキング装置
２１ 装置本体
２２ マスキング台
３ 第１位置決め治具
３１ 凹部
４ 第２位置決め治具
４１ 補強板
５ 押さえ部材
５１ 押さえ爪

Claims (6)

1. 板部と、該板部に固定されたビームとを備える母板を、マスキング装置のマスキング台に位置決めする装置であって、
   前記マスキング台に固定された一対の第１位置決め治具と、第２位置決め治具とを備え、
   前記第１位置決め治具は、
   前記ビームが載せられる凹部が形成されており、
   前記第２位置決め治具は、
   前記ビームの先端面が当接される板部材である
   ことを特徴とするマスキング装置用母板位置決め装置。
2. 前記第１位置決め治具に形成された前記凹部は、Ｖ字型である
   ことを特徴とする請求項１記載のマスキング装置用母板位置決め装置。
3. 前記第１位置決め治具は、該第１位置決め治具に前記ビームが載せられたときのビームの高さ位置が、前記板部が平坦である母板が前記マスキング台に載せられたと仮定したときのビームの高さ位置より高くなるように設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２記載のマスキング装置用母板位置決め装置。
4. 前記第１位置決め治具は、該第１位置決め治具に前記ビームが載せられたときのビームの高さ位置が、前記板部が平坦である母板が前記マスキング台に載せられたと仮定したときのビームの高さ位置より、前記板部の変形によって厚さが増加した分だけ高くなるように設けられている
   ことを特徴とする請求項３記載のマスキング装置用母板位置決め装置。
5. 前記ビームを上から押さえつける押え部材を備える
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のマスキング装置用母板位置決め装置。
6. 請求項１、２、３、４または５記載のマスキング装置用母板位置決め装置が、マスキング台に固定されている
   ことを特徴とするマスキング装置。

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