JP4095675B2 - 電気メッキ又はエッチング設備のパルス電流供給のための回路構成と方法 - Google Patents

Description

本発明は、１つの又は多数の並列に接続された電解槽にパルス形状の電流を供給するための回路構成と方法とに関する。当該方法は好ましくは垂直な浸漬浴設備において並びに垂直と水平な送り設備において導体プレート（プリント配線回路基板等）に電気メッキするのに用いられる。
パルス電流を用いた電気メッキは析出された金属層の所定の特性に影響を及ぼすことを可能にする。それで電気メッキ層の物理特性が広い範囲で変えられうる。特にパワーをつなぐこと（Streuung）が改善される。更に表面性状が影響を受ける。特にまた結果としての電気メッキの電流密度と製品品質が明らかに高められることも有利である。しかし、電気メッキされるべき製品に関する利点は、パルス電流を生じるための器具技術上の費用を欠点とする。パルス電流供給に用いられる設備は、時間的に短い電流パルスで電気メッキすべき場合に物理的、技術的及び経済的な限界にすぐに突き当たる。ここで時間的に短いとはパルス時間が０．１×１０^-3〜１０×１０^-3秒の範囲であると解釈される。ちょうどこの時間範囲でパルス電流での電気メッキは特に効果が著しい。双極性のパルスの使用で、被処理物は交互に陰極と陽極に極性を与えられる。被処理物が電気メッキされるべき場合、陰極の電流-時間-積（陰極チャージ）は陽極の電流-時間-積（陽極チャージ）よりも大きくなければならない。
パルス電気メッキの利点は、導体プレートの電解処理の場合も利用されうることである。導体プレートの製造のために垂直な電気メッキ設備及び水平な電気メッキ設備が用いられる。これらの設備はふつう空間的に大きな寸法を有する。更にこの場合に電気メッキ電流が大きい。それ故に対応して大きな出力のガルヴァーニ整流器が電気メッキ設備に取り付けられなければならない。
殆ど常に存在する場所に関する限定状況によって、しばしばパルス発生器を備えたガルヴァーニ整流器が電気メッキ浴のごく近くに置かれることが容認されない。これはパルス技術の使用における要求と矛盾する：公知の方法と設備において、ガルヴァーニの整流器から浴までの、言い換えれば電解槽までの距離は、パルス電流の必要とされる側部の険しさを達成するために、非常に短くなければならない。普通一般には大きなパルス電流Ｉ_pであって低い浴抵抗Ｒ_Badの場合には、ガルヴァーニ整流器から電解槽までの導線のインダクタンスＬ_Lは小さく維持されなければならない。実際にこれは非常に短い電線乃至ラインでのみ実現可能である。例えば往復導体

の置き換え乃至ねじりのような、導体インダクタンスの減少のための別のやり方が公知である。この導線レイアウトは確かに導体の断面が小さいケーブルの場合に可能である。これに対して高い電気メッキ電流のための通常の接触部の場合には置き換えは不可能である。浴抵抗Ｒ_Badでの電流上昇のための時定数Ｔａｕは次式
Ｔａｕ＝Ｌ_L／Ｒ_Bad
にしたがって計算される。パルス発生器を備えたガルヴァーニ整流器から浴までの間隔が例えばほんの３メートルである場合、往復導体にとって例えばメートル当たり１×１０^-6ヘンリーの導体インダクタンスでこれは６×１０^-6ヘンリーである。
浴抵抗にＲ_Bad＝３×１０^-3オームの値が想定される場合、これはオームの導体抵抗の許容可能な無視で
Ｔａｕ＝Ｌ_L／Ｒ_Bad
＝（６×１０^-6ヘンリー）／（３×１０^-3オーム）
＝２×１０^-3秒
の時定数になる。
パルス発生器での理想的な電圧上昇においては、それ故に２×１０^-3秒で浴抵抗Ｒ_Badでの電流は最大電流の６３パーセントに上がる。このパルス上昇速度は例えば導体プレート電気メッキにおいては不十分である。この場合、上記したパルス長さで作用する。パルス上昇時間は相応して短めでなければならない。
導体プレートのための水平な電気メッキ設備は例えば導体プレートの下側に２５個の並列接続された陽極、及び導体プレートの上側に２５個の並列接続された陽極を備えてなっている。各側でパルス電流は１５０００アンペアまでに達する。このような電気メッキ設備の寸法は搬送方向において例えば６メートルである。パルス発生器を備えたガルヴァーニ整流器から陽極までの導線は対応して長くなければならない。
通常の設備が図１に模式図的に示される：
処理されるべき導体プレート１は不図示の駆動要素の上陽極２と下陽極３の間で矢印方向で設備を通って搬送される。陽極については不溶性陽極も溶解性陽極も関わっている。そのような送り設備において、各陽極は付属する陰極（導体プレート）と電解質と共に部分電解槽を形成する。好ましくは総ての上陽極２は被処理物の上側と電解質と共同で、ガルヴァーニ整流器５によって浴電流を供給される包括的な上電解槽を形成する。対応して下陽極３は被処理物の下側と電解質と共同で、包括的な下電解槽を形成する。陽極２，３は１個ずつの切換接触部４を介して共通の上ガルヴァーニ整流器５及び共通の下ガルヴァーニ整流器６と電気的に接続される。ガルヴァーニ設備とガルヴァーニ整流器５，６の間隔は当該整流器の大きな寸法のために実際に少なくとも数メートルになる。対応して上陽極への導線７と下陽極への導線８は長い。共通の戻り導線９はガルヴァーニ整流器の回路を閉じる。被処理物は、例えばスリップレール１１とスライド式に且つ導電的に関連するクランプ乃至挟持体１０の形状をした電気接触要素によって電線９につながれている。切換接触部４、普通は電気機械的な保護接触装置は、最初の導体プレートを送り設備に搬入する際に陽極を個々にオンし、最後の導体プレートを送り設備から搬出する際に乃至複数の導体プレートの間に隙間が現れる際に陽極を個々にオフするのに用いられる。切換接触部４の機能はＤＥ-Ａ-３９３９６８１に記載されている。この刊行物が参照される。
従来の技術において、パルス発生器から浴までの導線における高い電流と関連した必要な高い電流上昇速度は、強い干渉磁場を生ぜしめる。そのような干渉磁場の環境において作用のために許容される場の強さは、対応する規格において確定される。例えばドイツ規格ＶＤＥ ０８４８に記載されているような、電気メッキ設備の取扱者の保護のための安全規則も遵守されなければならない。それ故に技術的に費用・労力のかかるスクリーニング乃至遮蔽処置が対応して高いコストで必要である。非常に高い電気メッキ電流においては、この処置でも不首尾に終わる。
急速なパルスでの電気メッキにおける既述の技術的で経済的な問題は、パルス技術の大規模な技術的使用がこれまで実施されていなかったことの理由である。
ＷＯ ８９／０７１６２ Ａ１に、パルス法を用いた電気化学的プロセスが記載されている。逆パルス法においては、少なくとも１個の浴電圧源が前進方向に、即ち、電気メッキするように、他の少なくとも１個の浴電圧源が後退乃至逆方向に、即ち、エッチングする乃至金属除去するように、交互に電解浴に接続される。調整可能な電圧源は浴電流を起こす。当該電流の振幅と時間挙動乃至応答は電圧源において浴回路のオーム抵抗と誘導抵抗（リアクタンス）に依存している。電圧切り換えとこれと同時の前後方向での電流パルスの発生とは、５０００ヘルツまでの必要な高いパルス周波数を切り換えるべき状態にあるソリッドステートスイッチで実行される。電気メッキにおいては前進方向での、即ち、電気メッキ品の陰極極性の場合の浴電流平均値は、後退乃至逆方向での、即ち、陽極極性の場合の浴電流平均値よりも明らかに大きくなければならない。２つの電圧源から双極性の電流パルスを生じるための提案されたスイッチは、実際の電気メッキ設備における時間的に短いパルスにとって不適である。電圧源から容積の大きな設備までの導線は、相応して高い導体インダクタンスのためにパルス上昇速度が必要なパルス長さよりも、特に逆パルス長さよりも遥かに大きいように長い。これは、電気メッキ回路のどの位置でソリッドステートスイッチが電気メッキ回路に挿入されるか、即ち、直列に接続されるかに無関係に妥当する。
誘導性の負荷（Last、チャージ）の電流を開くにおいて、スイッチオフ速度とインダクタンスの大きさに依存した振幅で誘導電圧が生じることも公知である。この電圧は、電流を起こす電圧に加えられる。電圧の総和は開いたスイッチに有効である。このスイッチはコストのかかる保護措置なしでは、特に電気メッキ設備（ガルヴァーニ設備）で接続される通常高いエネルギーで使用不能になる。
インダクタンスに並列な公知の消失配線

は大規模な電気メッキ設備においては実現可能でない。消し配線は更に、スイッチオフの際に電流の減衰がかなりゆっくりとなるであろう欠点を有することにもなる。提案されたスイッチの他の欠点として、導線の範囲で強い磁場に対して非常に高価な保護措置を取り付けることが必要であることが明らかになった。
浴回路における回避することのできない導体インダクタンスが常にパルス発生に不利に影響する。実験的にも、この技術で２×１０^-3秒より小さいＴａｕを有するパルス上昇時間は達成することができなかった。電子スイッチの保護のため並びに強い磁場に対する人々の保護のための費用はこの場合、極端に大きかった。
本発明の基礎をなす課題はそれ故に、公知の方法と回路構成の欠点を回避し、特に、１つ又は多数の電解槽を備えた大きな電気メッキ及びエッチング設備において大きな側面傾斜を備えたパルス電流を生じることが可能で、同時に電磁場の発生を最小限に制限するような、電解槽へパルス電流を供給するための回路構成と方法を提示することである。
上記課題は請求項１にしたがう回路構成と請求項９及び１０にしたがう方法とによって解決される。本発明の好適な実施形態は従属請求項に挙げられている。
陽極と陰極を有する１つの電解槽又は並列の複数の電解槽にパルス形状の電流を供給するための本発明に係る回路構成において、個々の電解槽の各々は、
ａ．少なくとも１つのガルヴァーニ整流器と
ｂ．少なくとも２つの入力部（インプット）から少なくとも１つの出力部（アウトプット）につなぐことができる少なくとも１つの切替スイッチかオンオフスイッチを付設し、
ｃ．その際、それぞれ上記整流器の一方の接続部（ターミナル）を電解槽の一方の接続部（ターミナル）に直接的に電気接続するための第１配線と、
ｄ．それぞれ上記整流器の他方の接続部を切替スイッチの入力部又はオンオフスイッチの一方の接続部に直接的に電気接続するための第２配線とを備え、
ｅ．その際、更に少なくとも１つの切替スイッチの出力部又はオンオフスイッチの他方の接続部が電解槽の他方の接続部と直接的に接続され、
ｆ．上記第１配線と第２配線との間で少なくとも１つのコンデンサーが接続され、更に、電解槽と切替乃至オンオフスイッチを接続する導線のインダクタンスが最小限に抑えられるように、切替乃至オンオフスイッチと電解槽の空間的間隔（第１間隔）をガルヴァーニ整流器と電解槽の空間的間隔（第２間隔）よりも小さく配置する。
整流器から第２配線を介した電解槽までの接続の周期的な開閉のための切替スイッチの相応する制御で、この回路構成では、電気メッキ又はエッチング、特に金属除去の際に次の方法ステップが実行される：
Ａ．第１時間間隔ｔ₁（例えば被処理物での陰極電流パルスの発生のため：ｔ_k）において：
ａ．電解槽が第２配線と少なくとも１つの切替スイッチとを介した第１整流器の当該槽との接続によって供給され、
ｂ．同時に第２配線の１つを介して第１整流器と接続されている１つ又は複数のコンデンサーが部分的に放電され、
ｃ．残りの第２配線を介して他の整流器と接続されているコンデンサーがチャージされる。
Ｂ．第２時間間隔ｔ₂（例えば被処理物での陽極電流パルスの発生のため：ｔ_a）において：
ｄ．電解槽が第２配線と少なくとも１つの切替スイッチとを介した第２整流器の当該槽との接続によって供給され、
ｅ．同時に第２配線の１つを介して第２整流器と接続されている１つ又は複数のコンデンサーが部分的に放電され、
ｆ．残りの第２配線を介して残りの整流器と接続されているコンデンサーがチャージされる。
スイッチや他のコンポーネントが破壊されるのを避けるために、同時に多くの整流器がスイッチを介して電解槽と接続されていてはならない。それ故、「ブレークビフォーメイク（break beforemake）」として公知の方法が用いられ、それによって電解槽と整流器との間の新しい接続が作り出される前に当該電解槽と他の整流器との間の接続がスイッチによって遮断される。このようにしてガルヴァーニ整流器は互いに短絡しない。
オンオフスイッチの使用において、次の方法ステップが実行される：
Ａ．第１時間間隔ｔ₁（例えば被処理物での陰極電流パルスの発生のため：ｔ_k）において：
ａ．電解槽が第２配線とオンオフスイッチとを介した１つ又は複数の整流器の当該槽との接続によって供給され、
ｂ．複数のコンデンサーが同時に部分的に放電される。
Ｂ．第２時間間隔ｔ₂（例えば被処理物での陽極電流パルスの発生のため：ｔ_a）において：
ｃ．電解槽と１つ又は複数の整流器の間の結合がオンオフスイッチによって遮断され、
ｄ．複数のコンデンサーがチャージされる。
これら方法ステップａ-ｂ-ｃ-ｄ-ｅ-ｆ乃至ａ-ｂ-ｃ-ｄの定常的な繰り返しによって、周期的な電流パルス列が電解槽に生じる。双極性のパルス状電流がプラスとマイナスの電流パルスの連続乃至シーケンスによって現れる。しかしながら或る種の使用にとっては、例えばそれぞれ異なった電流ピーク値を有しもっぱら陰極性の又はもっぱら陽極性の電流パルスを備えた単極性の電流パルス列も発生可能である。
少なくとも１つの陰極と１つの陽極並びにこれら両方の電極の間にある電解液から形成されている設備が電解槽とみなされる。それ故、導体プレート製造においては、それぞれの電解質と共に、一方で導体プレートの一面とこれに対向した陽極が一方の電解槽と、他方で導体プレートの他面とこれに対向した陽極が他方の電解槽と考えられる。
好ましくは切替スイッチやオンオフスイッチもデンデンサーも電解槽に関連して、電解槽とスイッチを接続する導線のインダクタンスを最低限に抑えるように配置される。例えばこの導線をできるだけ短く保つようにして、スイッチとコンデンサーが電解槽に空間的に接近して配置される。その他、導体インダクタンスを最低限に抑えるために、通常の配線レイアウト乃至配線構成最適化のための方法が利用されうる。
好適な実施形態において、多数の並列な電解槽が共通して電流を供給可能であるような２つの整流器が備えられ、その際、それぞれ多数の回路が電解槽への供給乃至給電のための共通のコンデンサーを有する。これら回路は好ましくはそれぞれ１つの整流器を付設される。これは、多数の電解槽の或る１つの群が切替スイッチを介してただ１つのコンデンサーと接続され、このコンデンサーがこれまた同様に１つの整流器と接続されていることを意味する。電解槽の他の群は切替スイッチ又はオンオフスイッチを介して他のコンデンサーと接続され、このコンデンサーが他の整流器と接続される。
１つのコンデンサーに付設されている一方の電解槽の群として、搬送路上を動く導体プレートの一方の側に配置された電解槽の群（この側に向いた導体プレート表面、この側に配置された陽極及びこれら電極の間にある電解質溶液からなる）が接続されうる。別のコンデンダーに付設されている他の電解槽の群は、搬送路の他方の側にある電解槽の群によって形成される。
手入れの楽な回路構成と、例えば１０００ヘルツまでの高いパルス周波数とを達成するために、パルス列の発生のため電子スイッチを備えることが可能である。原則的に機械スイッチも可能である。この場合、ひねりスイッチ（ロータリースイッチ）や双投スイッチ（ダブルスロースイッチ）が当該スイッチに利用可能であり、互いに並列に接続され交互に切り換えられるように操作される多数の個別スイッチを備えた回路も用いることができる。
電解槽での電流強度レベルの正確な制御のために、切替スイッチ乃至オンオフスイッチがそれぞれ電流センサを備えうる。このセンサで検知可能な測定信号はスイッチの保護のために過電流遮断にも有効に活用される。
本発明に係る回路構成は更に、電気メッキ又はエッチング設備に、各電流センサの測定信号が電気メッキ・エッチング設備の監視と制御のために備えられ当該設備に含まれ上位に置かれた調整装置に伝送可能であるように統合されうる。
切替スイッチとオンオフスイッチは好ましくは電気的な制御信号により起動される。
電解槽を通って流れるパルス電流の振幅は好ましくはｔ₁（例えばｔ_k：第１時間間隔での陰極電流パルス）のｔ₂（例えば第２時間間隔でのｔ_a）に対する所定の比率において陰極振幅のための陰極整流器電流Ｉ_kと陽極振幅のための陽極整流器電流Ｉ_aとの調整によって制御される。
更に電解槽を通って流れるパルス状の浴電流の振幅値を測定し、その値を設定値と比較することによって、電解槽での電流振幅もまた整流器電流の調整によって一定の値に制御可能である。
追加的に更なる時間間隔もまた、例えば電解質溶液に被処理物を搬入搬出する際に電解槽に電流が流れない時間域が方法シーケンスａ-ｂ-ｃ-ｄ-ｅ-ｆ又はａ-ｂ-ｃ-ｄに導入可能である。切替スイッチはこのために、時間間隔ｔ_Null＞０での時間間隔ｔ₁とｔ₂の間で整流器から電解槽への接続部全てが遮断されるように制御される。
切替乃至オンオフスイッチが特別に起動されることによって、或る所定の方法シーケンスが実現可能である。更に直流を電解槽に供給するために所望の電流方向のためにそれぞれ備えられた切替スイッチのスイッチング位置はつながれ維持可能である一方、電解槽の少なくとも一部での時間間隔ｔ₁又はｔ₂が、浴電流が直流として作用するような大きさに調整されることによって、スイッチの他のそれぞれの位置を介して電流供給は起こらない。同じことがオンオフスイッチの使用の際にも当てはまる。
電気メッキ又はエッチング設備に多数の電解槽が含まれる場合、これら電解槽は規則的運動において周期的な電流パルス列で作用されうる。別の実施形態において、電解槽の多数の群も、１つの群内にそれぞれ互いに並列に接続されて、設備内に含まれうる。好ましくは、この電解槽の或る群に第１の周期的な電流パルス列が生じ、電解槽の別の群に第２の周期的な電流パルス列が第１パルス列に対して位相差をもって生じる。例えば導体プレートの金属化（金属被覆）のための設備において、導体プレートの一方の側にある電解槽と他方の側にある電解槽とはそれぞれ、槽の異なった群を形成可能である。電解パルス電流はこの場合、個々の導体プレート側に位相差をもって導かれる。例えば導体プレートの前面は任意の時点で陰極に、後側は同時に陽極に極性を与えられうる。そして後の時点で極性は変えられる。
別の駆動様式において、例えば導体プレートの前面及び後面の供給乃至給電のための分けられた電流回路では、電解槽の少なくとも一部はまた整流器から電解槽までのそれぞれの接続部の絶えざる遮断によって供給乃至給電され、他の電解槽の電流回路を介してパルス電流が導かれる。
オフの際に個々のスイッチに供給乃至給電されることを避けるために、更に別のダイオードが個々のスイッチに並列に接続され、個々のスイッチのオフの際に生じるエネルギーが個々のスイッチに対する如何なる破壊リスクなしにコンデンサーによって吸収されるように極性を与えられる。
本発明は図２〜５に基づいて以下に詳細に説明される。ここで：
図１は従来技術に係る水平送り設備における電気分解の部分槽の概略図であり；
図２は本発明に係る回路構成（回路配置）であり；
図３は本発明に係る回路構成の電気的な代替配線図であり；
図４は電流調整されたガルヴァーニ整流器を備えた状態での双極性のパルス電流供給の際の電流と電圧の時間的な推移であり；
図５は電圧調整されたガルヴァーニ整流器を備えた状態での双極性のパルス電流供給の際の電流と電圧の時間的な推移である。
本発明は導体プレート（プリント配線回路基板等）を電気メッキするための水平送り設備の例で示される。本発明に係る回路構成と方法は導体プレートのエッチング並びに他の処理物の電気メッキ技術による処理のためにも適合するように使用可能である。更に当該回路と方法は垂直設備、例えば浸漬設備における、又は処理物を送り設備内で垂直に方向づけして処理する設備における組み込みでも使用可能である。
図２に本発明に係る設備が描かれている。２個の上陽極２と処理物１が部分的に詳細に示されている。陽極２の電気接続部乃至ターミナルに、双極性のパルス操作のための切替スイッチ１２が嵌め込まれている。当該切替スイッチ１２は陽極の近くに配置されている。切替スイッチ１２の出力部１８から電解槽への導線-部分インダクタンス１３が非常に小さいように、導線レイアウトが選択される。これに対してガルヴァーニ整流器５，３２から切替スイッチ１２の入力部１５，１６への導線-部分インダクタンス１４，１７は任意のサイズであることが可能である。
以下で電気メッキ段階の記述は常に処理物１と関連している。したがって陰極の電気メッキ段階において処理物はマイナスに、陽極はプラスに極性を与えられる。陽極のエッチング乃至金属除去段階はガルヴァーニ整流器３２から導線-部分インダクタンス１７を介して供給される。付属する切替スイッチの入力部は参照数字１６を有する。
導線-部分インダクタンス１４乃至１７において、ガルヴァーニ整流器５，３２から切替スイッチ１２の入力部までの回路の、即ち、第１ライン３４，３５と第２ライン３３における有効なインダクタンス全てがまとめられる。導線-部分インダクタンス１３において、切替スイッチ１２の出力部１８から電解槽まで及び戻って導線接続部乃至ターミナル１９での切替スイッチまでの回路の有効なインダクタンス全てがまとめられる。導線-部分インダクタンス１３は電解槽に対し空間的に非常に接近した切替スイッチ１２の配置によって小さく維持される。更に導体インダクタンスの低減のための別の公知の措置が可能である。それ故にパルス電流上昇のための小さな時定数Ｔａｕが式
Ｔａｕ＝Ｌ／Ｒ
にしたがって（Ｌ：インダクタンス、Ｒ：抵抗）が得られる。
電解槽に対する切替スイッチの空間的な近接さ（空間的近傍）は、大きな寸法のガルヴァーニ設備の場合にも部分電解槽へ分割することによって実現可能である。夫々の部分電解槽に対する切替スイッチ１２の近接配置は、大きなガルヴァーニ整流器５、３２が中央に且つ切替スイッチ１２から大きく隔たって配置される結果を伴う。しかしながら、これはパルスの上昇速さに影響を有しない。同じ事が処理物の下側にパルス形状の電流を供給するガルヴァーニ整流器に当てはまる。
ガルヴァーニ整流器５，３２はコンデンサー２０，２１によって容量的に負荷される。各パルス極性のために大きな容量を有したコンデンサーが備えられる。コンデンサー２０は陰極性のパルス電流のためのエネルギータンクとして用いられる。コンデンサー２１は陽極性のパルス電流のエネルギーを蓄積する。実際にはこれらコンデンサー２０，２１の場合、それ相応に小さめの容量の複数の並列接続されたコンデンサーが対象となる。容量性負荷はガルヴァーニ整流器５，３２から導線を介して、したがってまた導線-部分インダクタンス１４，１７を介して直流でチャージされる。
直流のためにインダクタンスの実際に現れる大きさは、僅かなオンオフ作用は別として、重要でない。ガルヴァーニ整流器がゆっくりとオンオフされるので、導体インダクタンス１４，１７はその際にも電気メッキプロセス又はエッチング乃至金属除去プロセスに影響しない。ゆっくりした切り換えは、ガルヴァーニ整流器が電流傾斜部で飛び上がる（ドライブアップ）か、送り返される（ドライブバック）ことを意味する。
導線３３，３４，３５での直流は、この範囲で実際にオペレータにとり危険のない磁気的なＤＣ場だけが生じるという利点を示す。磁気的な交互場は先ず切替スイッチ乃至オンオフスイッチに及び電解槽への短い導線に生じる。高い電流変化速度と小さな電気メッキ乃至エッチング電圧は本質的に干渉乃至妨害磁場を生ぜしめる。陽極毎に部分電流に電気メッキ電流を分配するために、各部分電解槽におけるパルス電流の絶対値も全電流よりも著しく低い。対応して干渉磁場も低い。
図３の代替的な等価回路図において、切替スイッチ１２と上位に置かれた制御装置２２とはそれぞれ点と棒でなる線でまとめられている。制御装置２２はスイッチ２３，２４の時期に適した切り換えをもたらし、並びに所定の設定値に対応して整流器出力電流に作用することでパルス振幅の調整をもたらす。切り換え要素として電気機械式の接触部が象徴的に示される。しかしながら実用的には好ましくは電子スイッチが用いられる。例えばＭＯＳＦＥＴトランジスタ又はＩＧＢＴｓ（Isolated Gate Bipolar Transistor）が用いられる。
スイッチ２３は第１パルスの継続時間の間、ここでは代替乃至補償抵抗Ｒ_Badとして示されている部分電解槽でのチャージされたコンデンサー２０の電圧を接続させる。スイッチ２４は第２位相の継続時間の間、電解槽でのチャージされたコンデンサー２１の電圧を接続させる。上記のこれら電圧は電流Ｉ_Badを導線-部分インダクタンス１３を介して代替乃至補償抵抗Ｒ_Badに起こす。インダクタンス１３が既述されたやり方のために非常に低いので、導体プレート技術で必要とされる高い電流上昇時間が達成される。例えばＬ₂＝２×１０^-6Ｈに対しＲ_Bad＝２０×１０^-3オームの部分電解槽の抵抗で、電流上昇のための時定数は最大値Ｔａｕ＝０．１×１０^-3秒の６３パーセントになる。
上位に置かれた制御装置２２は時間的経過（時間シーケンス）をシンクロナイズする。この装置で、スイッチ２３，２４を交互に閉じるための時間が設定値としておかれ、同様に陰極性のパルス時間及び陽極性のパルス時間のための普通一般には異なるパルス振幅も同じである。それ故に極性毎に電気分解処理のために必要なエネルギーが公知である。これは同時に対応するガルヴァーニ整流器の直流のための設定値である。この電流は制御工学的にガルヴァーニ整流器において算術的な電流平均値として調整され、一定に保持される。当該電流はこのようにして電流制御されたガルヴァーニ整流器によって直接的に一定に保持されることが可能である。ガルヴァーニ整流器５，３２の電流は例えば分流器のような電流センサ２７，２８で測定される。電流制御されたガルヴァーニ整流器の電流及び電圧の時間経過が図４に示される。算術的な電流平均値を調整することでガルヴァーニ整流器出力電圧を調整することを介しても、当該電流平均値は制御工学的に一定に保持可能である。結果として生じる電流と電圧の時間的経過は図５に示される。
ガルヴァーニ整流器の端子電圧は、ほぼ一定のコンデンサー電圧Ｕ_Cが所定の振幅でパルス電流を起こすように調整される。ガルヴァーニ整流器によって発せられ設定値にしたがって定められた直流エネルギと浴抵抗Ｒ_Badでのコンデンサー２０，２１によって与えられたパルス状のエネルギの間で平衡状態が調整される。両方の電流平均値は等しい大きさである。増大するパルス振幅でコンデンサー電圧Ｕ_Cは上昇する。可能な最大電圧は夫々のガルヴァーニ整流器の定格電圧によって決められる。
図４にパルス形状の両極性浴電流供給の電流と電圧が示される。周期的なパルスはサイクル時間Ｔを有する。陰極の時間間隔ｔｋは陽極の時間間隔ｔ_aと交番する。
Ｔ＝ｔ_k＋ｔ_a
が有効である。両方の時間間隔ｔ_aに対するｔ_kの比率はキー比と称される。陰極パルスの電流平均値Ｉ_mittel,kはキー比と電流ピーク値

（陰極の電流パルスの電流ピーク値）及び

（陽極の電流パルスの電流ピーク値）から次式

にしたがって算出される。対応して陽極パルスに対し電流平均値Ｉ_mittel,aは

から算出される。
電流平均値はガルヴァーニ整流器の出力直流である。時点ｔ₀において電流Ｉ_kとＩ_aが両方のガルヴァーニ整流器５，３２から規則的な振動状態乃至安定した状態で流れる（図２，３）。電流Ｉ_kは一時的に閉じたスイッチ２３を介して負荷Ｒ_Badに流れる。さらにチャージされたコンデンサー２０が当該負荷Ｒ_Badを介して電流を供給する。その際、コンデンサー電圧Ｕ_C,kはすぐに低下する。ガルヴァーニ整流器３２の電流はコンデンサー２１に流れる。他方、対応する極性を有したコンデンサー電圧Ｕ_C,aは上昇する。時点ｔ₁においてスイッチ２３が開き、その直後にスイッチ２４が閉じる。ガルヴァーニ整流器５の電流Ｉ_kがさらに十分な程度で、しかもコンデンサー２０に流れる。その電圧Ｕ_C,kは相応して上昇する。時点ｔ₁においてガルヴァーニ整流器３２の電流Ｉ_aが十分な程度で、しかもスイッチ２４を介して負荷Ｒ_Badに流れる。追加的に必要な一時的エネルギーがチャージされたコンデンサー２１によって供給される。コンデンサー電圧Ｕ_C,aが放電増加に伴い低下する。時点ｔ₂においてスイッチ２４が開き、その直後にスイッチ２３が再び閉じられる。引き続いて時点ｔ₀への経過乃至シーケンスが（上記したように）繰り返される。
ｔ₁からｔ₂までの時間間隔においてコンデンサー２１は電解槽のための基本的なエネルギー源として作用する。パルスの山傾斜が小さく維持されるべき場合、容量は選択して相応に大きく選択されなければならない。それ故、コンデンサー２０，２１は規則的な振動状態乃至安定した状態で常に部分的にのみチャージされるか放電されなければならない。
図４に、ガルヴァーニ整流器が一定の直流において基本的に電圧がパルス装荷に反応することが示されている。図５に、ガルヴァーニ整流器のほぼ一定の初期乃至出力電圧において基本的に電流がパルス装荷に反応することが示される。この際に考慮されるべき電流波形は急勾配の電流側面乃至エッジを有しない。これはまた単にガルヴァーニ整流器出力と切替スイッチ入力の間にも現れる。電解槽でのパルス電流は両方の場合に同じである。それでコンデンサー２０，２１でのエネルギーの一時的蓄積によって、ガルヴァーニ整流器が直流を発し、パルス負荷にさらされないことが達成される。それでパルスで引き起こされる障害がなくなる。
上記した公知の構成（図１）とは対照的に、本発明に係る回路構成の使用においては、或る振幅、即ち、所定の電流ピーク値を有した直流で、数倍のパルスピーク値が発生可能であるという事実が更なる利点であると実証される。因数乃至係数はキー比に依存する。これは実際に約１０である。即ち、例えば５０アンペアの直流を有する部分電解槽にとって５００アンペアのパルスピーク値が逆に発生する。導体プレートの電気メッキのための３メートル長さの送り試験設備において例えば次の時間と振幅で作動された：
ｔ_a＝１×１０^-3秒；
ｔ_k＝１５×１０^-3秒；
電流ピーク値は

になった；
部分電解槽毎のピーク電流は

になった；
コンデンサー２０，２１の容量はそれぞれ０．５ファラッドになった。
切替スイッチ１２において双極に作用する電流センサ３１がスイッチ出力部１８に装入される。当該センサは過電流の監視に、即ち、使用不能乃至破壊に対して切替スイッチを保護するのに用いられる。この電流センサでパルス電流のピーク値が測定可能である。それ故にガルヴァーニ整流器５，３２の電流もまた直接的に制御可能である。ピーク値は上位にある制御装置においてピーク設定値と比較される。調節の大きさが、したがって制御装置の出力がガルヴァーニ整流器５，３２の電流を調節し、パルス電流-ピーク値が自動的にその設定値に定常的に維持される。
導線-インダクタンス１３のために容易に誘導される負荷の切り換えの際、スイッチオフの瞬間に過電圧が生じる。これら過電圧は電子スイッチを使用不能にしうる。描写された極性を有した保護ダイオード２５と２６は、各スイッチを介して高すぎる電圧上昇を防止する。誘導電圧は、スイッチオフの瞬間に開かれたスイッチのダイオードを介して電流を起こす。当該電流はコンデンサー２０乃至コンデンサー２１に流れる。これは過電圧を実用上すぐに下げる。ダイオード２５，２６は半導体コンポーネントでの集積ダイオードである。
これに加えて切替スイッチ１２での電子閉鎖は、スイッチ２３，２４が同時に閉じないことをもたらす。個別スイッチの開放と他のスイッチの閉鎖の間の時間間隔はまた、この時間の間に電気メッキ的に作用する電流が流れないように広がりうる。空間的な所定状態が許容される場合、コンデンサー２０，２１はまた多数の平行に作用する切替スイッチと電解槽に付設乃至配分可能である。同じことがスイッチ２３，２４を含めてコンデンサー２０，２１に当てはまる。コンデンサーとスイッチの１つ又は複数の電解槽からの空間的間隔が小さいことが決定的に重要である。
パルス電流による電気メッキにとって、パルスの振幅と時間を守ることが非常に重要である。析出する電気メッキ層の要求される特性がこのようにして単に保持されうる。実際に、必要な電流密度のための制御系が組み立て可能なように簡単なやり方でパルス振幅を測定することが問題である。本発明に係る方法はパルス振幅の驚くほど単純な決定を可能にする。ガルヴァーニ整流器の単純に測定されるべき且つ制御されるべき一定の電流Ｉ_mittelはパルスエネルギーにとっての尺度である。公知のキー比においては、Ｉ_mittelでパルスのピーク値

は次式

にしたがって算出される。この際、ｔ_Pulsは電流パルスが生じる時間間隔であり、ｔ_Pauseは電流パルスが生じない時間間隔である。双極性の切替スイッチの場合、例えば陰極電流パルスにとってのｔ_Pauseは陰極電流パルスが生じない時間間隔を示す。
電気メッキ設備において、上陽極２と下陽極３とが等しい振動数のパルス電流でチャージされる。両方のパルス列乃至シーケンスは同期して放電可能である。しかしながら当該列はまた互いに位相ずれが起こりうる。双極性の切替スイッチは必要に応じて電気メッキ又はエッチングの直流稼動も可能にする。陰極稼動、即ち、電気メッキにおいては、スイッチ２３が持続的に閉じられる。直流エッチングにおいては、スイッチ２４が持続的に閉じられる。反対極のスイッチがそれぞれ対応して持続的に開けられる。
全ての開示された特徴並びに開示された特徴の組み合わせは、これらが公知であるとはっきり表示されない限り、この発明の対象である。
参照番号リスト：
１ 被処理物 導体プレート
２ 上陽極
３ 下陽極
４ オンオフ接触部
５ 上ガルヴァーニ整流器、陰極性
６ 下ガルヴァーニ整流器、陽極性
７ 上陽極への導線
８ 下陽極への導線
９ 陰極からの共通電流戻り導体
１０ クランプ
１１ スリップレール
１２ 切替スイッチ
１３ 切替スイッチから電解槽への導線-部分インダクタンス
１４ ガルヴァーニ整流器から切替スイッチへの導線-部分インダクタンス、陰極性
１５ 切替スイッチ入力部、陰極性
１６ 切替スイッチ入力部、陽極性
１７ ガルヴァーニ整流器から切替スイッチへの導線-部分インダクタンス、陽極性
１８ 切替スイッチ出力部
１９ 電線接続部乃至ターミナル
２０ コンデンサー、陰極性
２１ コンデンサー、陽極性
２２ 上位に置かれた制御装置
２３ スイッチ、陰極性
２４ スイッチ、陽極性
２５ 保護ダイオードＤ_k
２６ 保護ダイオードＤ_a
２７ 電流センサ、陰極性
２８ 電流センサ、陽極性
３１ 電流センサ、双極性
３２ 上ガルヴァーニ整流器、陽極性
３３ 第１電線
３４ 第２電線、陽極性
３６ 第２電線、陰極性

Claims (18)

1. 垂直式又は水平式電気メッキ又はエッチング設備における陽極と陰極を備えた１つ又は複数の並列電解槽にパルス状電流を供給するための回路構成にして、各固有の電解槽に電流を供給するために、
   ａ．少なくとも１つのガルヴァーニ整流器と、
   ｂ．少なくとも２つの入力部から少なくとも１つの出力部に切り替え連結可能である少なくとも１つの切替スイッチ又はオンオフスイッチとを備え、その際、
   ｃ．上記整流器の夫々一方の接続部を電解槽の接続部と直接的に電気接続するための第１ラインを備え、
   ｄ．上記整流器の夫々他方の接続部を切替スイッチの入力部又はオンオフスイッチの一方の接続部と直接的に電気接続するための第２ラインを備え、その際、更に
   ｅ．切替スイッチの夫々少なくとも１つの出力部又はオンオフスイッチの他方の接続部が電解槽の他方の接続部と直接接続されている、
   回路構成において、
   第１ライン（３３）と各第２ライン（３４，３５）の間で少なくとも１つのコンデンサー（２０，２１）が接続されていること、及び
   電解槽と切替乃至オンオフスイッチ（１２）を接続する導線のインダクタンス（１３）が最小限に抑えられるように、切替乃至オンオフスイッチ（１２）と電解槽の空間的間隔（第１間隔）をガルヴァーニ整流器と電解槽の空間的間隔（第２間隔）よりも小さく配置すること
   を特徴とする回路構成。
2. コンデンサー（２０，２１）も上記第２間隔より電解槽の空間的近くに配置されていて、その結果、電解槽と切替乃至オンオフスイッチを接続する導線のインダクタンス（１３）が最小限に抑えられることを特徴とする請求項１に記載の回路構成。
3. ２つの整流器（５，３２）が備えられていて、これらと多数の並列接続された電解槽が共通して電流を供給可能で、その際、夫々多数の電流回路が共通してコンデンサー（２０）又は（２１）を電解槽の供給のために有することを特徴とする請求項１又は２に記載の回路構成。
4. パルス列を生じるために切替乃至オンオフスイッチとして電子スイッチ（２３，２４）が備えられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路構成。
5. 切替乃至オンオフスイッチ（２３，２４）が夫々電流センサ（３１）を備え付け、その測定信号がスイッチの保護のために過電流切替遮断に使用可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路構成。
6. 上位に置かれた制御装置（２２）が電気メッキ及びエッチング設備のモニタリングと制御のために備えられ、これに各電流センサ（３１）の測定信号が伝送可能であることを特徴とする請求項５に記載の回路構成。
7. 切替乃至オンオフスイッチ（２３，２４）が電気的制御信号を用いて制御可能であるように、当該スイッチが形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の回路構成。
8. ダイオード（２５，２６）が切替乃至オンオフスイッチ（２３，２４）に平行に接続され、スイッチを開く際に生じるエネルギーがスイッチの破壊の危険性なしにコンデンサー（２０，２１）によって収容されるように極性を与えられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の回路構成。
9. 垂直式又は水平式電気メッキ又はエッチング設備における陽極と陰極を備えた１つ又は複数の並列電解槽にパルス状電流を供給する方法にして、
   ａ．少なくとも２つのガルヴァーニ整流器と、
   ｂ．少なくとも２つの入力部から少なくとも１つの出力部に連結可能である少なくとも１つの切替スイッチとを備える回路構成にして、その際、各電解槽に電流を供給するために、
   ｃ．上記整流器の夫々一方の接続部を電解槽の接続部と直接的に電気接続するための第１ラインを備え、
   ｄ．上記整流器の夫々他方の接続部を切替スイッチの入力部と直接的に電気接続するための第２ラインを備え、その際、更に
   ｅ．切替スイッチの夫々少なくとも１つの出力部が電解槽の他方の接続部と直接接続されていて、
   ｆ．上記第１ラインと第２ラインとの間で夫々少なくとも１つのコンデンサーが接続され、
   ｇ．電解槽と切替乃至オンオフスイッチ（１２）を接続する導線のインダクタンス（１３）が最小限に抑えられるように、切替乃至オンオフスイッチ（１２）と電解槽の空間的間隔（第１間隔）をガルヴァーニ整流器と電解槽の空間的間隔（第２間隔）よりも小さく配置する回路構成で供給する方法において、
   Ａ．時間間隔ｔ₁で：
   ａ．第１整流器を第２ラインと少なくとも１つの切替スイッチを介して電解槽と接続することによって当該槽に供給すること、
   ｂ．同時に第２ラインの一方を第１整流器と接続している少なくとも１つのコンデンサーを部分的に放電すること；
   ｃ．第２ラインの他方を別の整流器と接続しているコンデンサーをチャージすること；
   Ｂ．第２の時間間隔ｔ₂で：
   ｄ．第２整流器を第２ラインと少なくとも１つの切替スイッチを介して電解槽と接続することによって当該槽に供給すること、
   ｅ．同時に第２ラインの他方を第２整流器と接続している少なくとも１つのコンデンサーを部分的に放電すること；
   ｆ．第２ラインの残りを残りの整流器と接続しているコンデンサーをチャージすること
   の各方法ステップを備える方法。
10. 垂直式又は水平式電気メッキ又はエッチング設備における陽極と陰極を備えた１つ又は複数の並列電解槽にパルス状電流を供給する方法にして、
    ａ．少なくとも１つのガルヴァーニ整流器と、
    ｂ．２つの接続部を有した少なくとも１つのオンオフスイッチとを備える回路構成にして、その際、各電解槽に電流を供給するために、
    ｃ．少なくとも１つの整流器の一方の接続部を電解槽の一方の接続部と直接的に電気接続するための第１ラインを備え、
    ｄ．少なくとも１つの整流器の他方の接続部をオンオフスイッチの一方の接続部と直接的に電気接続するための第２ラインを備え、その際、更に
    ｅ．オンオフスイッチの他方の接続部が電解槽の他方の接続部と直接接続されていて、
    ｆ．更に上記第１ラインと第２ラインとの間で少なくとも１つのコンデンサーが接続され、
    ｇ．電解槽と切替乃至オンオフスイッチ（１２）を接続する導線のインダクタンス（１３）が最小限に抑えられるように、切替乃至オンオフスイッチ（１２）と電解槽の空間的間隔（第１間隔）をガルヴァーニ整流器と電解槽の空間的間隔（第２間隔）よりも小さく配置する回路構成で供給する方法において、
    Ａ．時間間隔ｔ₁で：
    ａ．少なくとも１つの整流器を第２ラインとオンオフスイッチを介して電解槽と接続することによって当該槽に供給すること、
    ｂ．同時に少なくとも１つのコンデンサーを部分的に放電すること；
    Ｂ．時間間隔ｔ₂で：
    ｃ．オンオフスイッチを介して電解槽と少なくとも１つの整流器の間の接続を遮断すること、
    ｄ．少なくとも１つのコンデンサーをチャージすること
    の各方法ステップを備える方法。
11. ｔ₂に対するｔ₁の所定の比率において電解槽を通って流れるパルス状の浴電流の陽極及び陰極の振幅が陽極振幅のための陽極整流器電流Ｉ_a及び／又は陰極振幅のための陰極整流器電流Ｉ_kの制御によって制御されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
12. 電解槽を通って流れるパルス状の浴電流の振幅が、振幅値を測定してこの値を設定値と比較し、整流器電流を一定値に調整することによって調節されることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. １つの電解槽に対する複数の整流器を切替スイッチ（１２）と同時接続することが可能でないように、当該切替スイッチ（１２）が起動されることを特徴とする請求項９，１１，１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 時間間隔ｔ_Null＞０における時間間隔ｔ₁とｔ₂の間で電解槽への整流器の全ての接続が遮断されるように、切替スイッチ（１２）が起動されることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 電気メッキ又はエッチング設備における電解槽の一方の群において第１の周期的電流パルス列が発生し、電解槽の他の群において第２の周期的電流パルス列が第１パルス列に対して位相ずれして発生することを特徴とする請求項９〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 電解槽におけるパルス状浴電流が、この電解槽に導体プレート（１）が導入されここから導出される際に、切替スイッチ（１２）によって遮断されることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 切替又はオンオフスイッチでの適当な電流センサ（３１）を用いて検出された測定信号が過電流カットのために電気メッキ又はエッチング設備のモニタリングのため上位に置かれた制御装置（２２）に伝送されることを特徴とする請求項９〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 電解槽の少なくとも一部で時間間隔ｔ₁又はｔ₂が、浴電流が直流として作用するように、調整されることを特徴とする請求項９〜１７のいずれか一項に記載の方法。

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