JP4748037B2 - メッキ用ハンガー、ワークの部分メッキ装置及び方法並びにピストン - Google Patents

Description

本発明は、ワークとしてのピストンの所定の領域に限定して部分メッキを行うために用いられるメッキ用ハンガー、ワークの部分メッキ装置及び方法、並びにこの方法により部分メッキされたワークとしてのピストンに関するものである。

例えば、自動車用のレシプロエンジンにおけるエンジンシリンダは、シリンダ内を摺動するピストンを有するものであるが、ピストンは、軽量化等の点から、アルミニウムやアルミニウム合金等により形成したものは従来から実用化されている。このピストンの外面に摺動性及び耐磨耗性等を改善するために、Ｆｅ，Ｆｅ−Ｃｒ合金，Ｃｒ，Ｎｉ等の電解メッキが施される。

ここで、シリンダ内面を摺動するピストンには、シール部材が装着される部位が設けられている。即ち、ピストンの外周面に１乃至複数箇所に円環状の溝が形成されて、シール部材はこの円環状の溝により保持させるようにしている。そして、シリンダ内面にはシール部材が摺接するが、溝を形成した部位は非接触状態に保たれる。また、ピストンの直進性を確保し、円滑な作動を可能にするために、ピストンには限定した摺動面部を設けて、この摺動面部をシリンダ内面に対して摺動させる。つまり、ピストンの外周面には、シリンダ内壁と直接摺動する部位と、シリンダ内面とは接触しない部位とが形成され、シリンダ内面と接触しない部位には必ずしもメッキを施す必要はない。むしろ、シール部材が装着されている部位は、溝が形成されて凹凸形状となっているために、この部位をメッキすると、部分的に電流密度が変化して、メッキの膜厚が均一にならない。従って、このシール部材の装着部等は精密加工を施して、表面状態をこのように機械加工した状態に維持される。要するに、ピストンには、その外周面のうち、耐摩耗性等を改善するためのメッキは摺動面部に限定するようになし、シール部材が装着される部位等はメッキを施さない部分メッキとする。

電解メッキを行う場合において、部分メッキとするには、ワークの一部、即ち非メッキ領域をマスキングした状態でメッキ槽に浸漬させることになる。ワークにマスキング部材を貼り付けるようにすると、この貼り付け及び剥離作業が面倒となる。そこで、マスキングテープ等を貼り付けることなく部分メッキを行う方式は、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１では、ワークに対してシールド部材を対面させて配設し、このシールド部材とワークとの間の隙間を調整することによって、メッキされる領域を限定するようにしている。

一般に、電解液を充填したメッキ槽内に陽極と陰極とを平行に配置し、これら陽極と陰極との間に電流を流すことによって、陰極側にメッキ用金属を析出させて、ワークの表面にメッキ層を形成する。陽極と陰極との間における電流密度を一定にすれば、均一な厚みのメッキ層が形成される。陽極と陰極との間に電気絶縁性を有する遮蔽物を配置すると、電流はこの遮蔽物を迂回するように流れる。陰極側を遮蔽物で部分的に覆うと、遮蔽物に対面する部位と陽極が直接対面する部位とで電流密度が異なってくる。遮蔽物を陰極側に接近させると、陰極側には電流が流れない部位が生じる。遮蔽物と陰極との間を、例えば数ｍｍというように、極めて微小な空間を介して対面させると、陰極の遮蔽領域の境界部では、遮蔽物で覆われていない部位から覆われた部位に向けてメッキ層の厚みが連続的に減少することになり、遮蔽物で覆った部位であって、ある位置からは全くメッキの付着がない領域が形成される。

メッキ槽内において、ワークを陰極とし、このワークに陽極板を対向配置し、かつワークをシールド部材で覆うようになし、メッキしない領域、つまり非メッキ領域では、シールド部材とワークとの間に微小空間を介在させる。一方、メッキすべき領域、つまりメッキ領域では、シールド部材とワークとの距離を離すか、より好ましくはシールド部材に開口部を形成して、メッキ領域をこの開口部内に位置させる。ワークの表面とシールド部材との間を微小隙間とした部位では、ワーク表面にメッキ用金属が析出されず、間隔を広げた部位のワーク表面にメッキ用金属が析出される。これによって、マスキング機能を有する部材をワークに対して非接触状態にして、必要な部分に限定して部分メッキを行うことができる。
特開２００４−１９０１２８号公報

前述したように、ワークがピストンである場合、その全体形状が概略円筒形状となるために、シールド部材も実質的に円筒形状として、メッキを行う前の段階で、ワークをシールド部材の内部に挿入するようにして組み込まれる。また、メッキ処理が完了した後は、シールド部材からワークを取り外して、新たなワークが組み込まれる。そして、組み込み状態では、ワークの非メッキ領域とシールド部材との間には、全周にわたって均等で、しかも微小な間隙を介して対面させ、かつ安定した状態に固定されなければならない。ワークとシールド部材と間が僅かでもずれたり、傾いたりすると、ワークにおけるシール部材の装着部からなる非メッキ領域のシールド部材との間隔が部分的に広がってしまい、間隔によっては非メッキ領域にもメッキ用金属が析出されてしまうことがある。

ワークの外径とシールド部材の内径との径差を極めて小さくすれば、ワークとシールド部材との間に相対位置ずれがあっても、確実にメッキ用金属が析出されない間隔に保持できる。ただし、そうすると、ワークとシールド部材との間の着脱が困難になる。しかも、メッキを行なうに当っては、脱脂工程、酸洗工程、アルカリエッチング工程、酸活性工程、亜鉛置換工程等といった複数工程の前処理を必要とし、これら各工程間には水洗工程が加わる。従って、これらの各工程を経る間にもワークがシールド部材に対して相対位置ずれしないように安定的に保持しなければならない。このように、シールド部材内にワークを着脱するだけでなく、装着したワークを固定する作業も必要であるために、これらの作業が著しく困難かつ面倒になるという問題点もある。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、マスキングテープ等を貼り付けることなく、ワークの部分メッキを高精度に行うことができ、しかもワークの着脱作業を容易に行えるようにすることにある。

前述した目的を達成するために、メッキ用ハンガーの発明は、外周面に円環状溝が形成されたピストンクラウン部と、このピストンクラウン部に連設され、ピストンピンが取り付けられるボス孔を形成した２箇所のボス部と、これら両ボス部間に形成した摺動面部とからなるピストンをワークとして、前記円環状溝の部位を非接触でマスキングして、前記摺動面部にメッキを行うために、このワークが着脱可能に装着されて、メッキ槽に浸漬させるものであって、メインロッドと、このメインロッドに連結して設けられ、前記両ボス孔に挿通される１または複数の丸棒からなる支持杆を有するハンガー本体と、前記支持杆に装着した前記ワークを囲繞させたときに、前記円環状溝の部位である非メッキ領域はメッキ用金属が析出不能な微小隙間となし、前記摺動面部であるメッキ領域にはメッキ用金属が析出可能な隙間若しくは開口部を形成した筒状の電気絶縁部材から構成され、前記メインロッドに着脱可能に連結されるシールド部材とからなり、前記ハンガー本体側には前記ボス部の前記支持杆への挿入長を規制するストッパが設けられ、また前記シールド部材の内面に押動部材が設けられ、これらストッパと押動部材とを前記ワークのメッキ領域及び非メッキ領域以外の部位に当接させることによって、前記ワークの前記シールド部材に対して位置調整可能に固定する構成としたことをその特徴とするものである。

ここで、一般的に、ピストンクラウン部の外周面に形成した円環状溝の形成部からなる非メッキ領域はピストンの上部位置であり、ボス部及び摺動面部はピストンクラウン部の下方に延在させたスカート状の部位に位置している。シールド部材の内面とピストンクラウン部との間に形成され、メッキ用金属が析出されない微小隙間は、メッキ用金属の種類、作用させる電流条件やワークと陽極との距離等にも依存するが、４ｍｍ以下とするのが望ましい。そして、メッキ用金属の付着を確実に防止し、かつシールド部材の着脱作業に支障を来たさないようにするために、微小隙間は２ｍｍ程度とするのが最も好ましい。また、メッキ領域である摺動面部とシールド部材の内面との間隔は４〜６ｍｍ程度とするのが好ましく、さらに摺動面部と対面する位置に開口部を形成するのが最も望ましい。従って、シールド部材としては、その内面が、上部側は厚肉となし、下部側は薄肉化させて、その間に段差を設け、摺動面部の部位より僅かに小さい面積の開口部を形成したものから構成することができる。また、メッキ槽の内部では、これら両開口部と等しい間隔をもって対面するようにして２枚の陽極板を平行に配置すると、摺動面部に形成されるメッキ層の厚みを均一化する上でさらに望ましい。

ワークは、そのボス孔を支持杆に挿通させるが、支持杆はメインロッドの下端部またはその近傍に連結されて、このメインロッドの軸線と直交する水平方向若しくは斜め上方に延在させる。支持杆は１本でも良いが、重量バランスを考慮して、左右に向けて２本設けることもできる。また、３本以上設ける場合には、メインロッドを中心として等間隔の放射状に配列するのが望ましい。

支持杆の外径とボス部のボス孔内径との径差は、好ましくは、ワークの挿脱に支障を来たさない範囲でできるだけ小さくする。これによって、ワークは支持杆から抜け出す方向及び支持杆を中心として回転する方向以外は実質的に固定される。支持杆にストッパを設けて、挿入長を規制するが、このストッパは例えば支持杆に段差を設ける等として構成することもでき、また支持杆の外面に１乃至複数個所の突起を形成することもできる。シールド部材はワークに嵌合させるようにしてハンガー本体に装着される。このときに、シールド部材内面に設けた押動部材がワークを支持杆の軸線方向において、ストッパの形成部側に向けて押動するようになし、これによりワークは支持杆から抜け出す方向に固定される。押動部材は左右一対設けられており、これらとストッパとの間でワークが挟持されて、ワークは支持杆から抜け出す方向及び回転方向に固定される。その結果、ワークとシールド部材とは正確に隙間管理が行われた状態にして安定的に固定される。ここで、ワークには、ピストンクラウン部における非メッキ領域と、摺動面部を構成するメッキ領域とがあるが、これら以外の部位は、メッキ用金属が析出して良く、またメッキ用金属が付着しなくても格別問題とはならない任意領域である。そこで、この任意領域にストッパ突起及び押動部材を当接させるようにする。

メッキ槽内に浸漬させたワークは給電部材としての直流電源に接続することになるが、その給電経路はハンガー本体に設けることができる。例えば、ワークのピストンクラウン部における上面に接離可能に当接する電極ピンを設ける構成とする等によりワークが給電部材と接続されておれば良い。電極ピンをピストンクラウン部と当接する方向に付勢するばね等の付勢手段を装着すれば、ワークと電極ピンとを確実に接続することができる。

次に、本発明によるメッキ装置の特徴としては、前述のように構成した部分メッキ用ハンガーと、ワークの円環状溝の部位をマスキングして、摺動面部にメッキを行うためのメッキ槽とから構成されるものであり、前記ハンガーは、メインロッドに前記ワークの両ボス孔内に挿通される２本の支持杆を取り付けたハンガー本体と、このハンガー本体に着脱可能に連結され、前記各支持杆に装着した前記各ワークを囲繞し、前記円環状溝の部位である非メッキ領域はメッキ用金属を析出不能とする微小隙間となし、前記両摺動面部であるメッキ領域に開口部を形成した筒状の電気絶縁部材からなるシールド部材と、前記各ワークに着脱可能に接続される給電部材から構成され、前記各支持杆にはストッパを設け、また前記シールド部材の内面に押動部材を設けて、前記ワークのメッキ領域及び非メッキ領域以外の部位にこれらストッパと押動部材とを当接させるように装着されるものであり、前記メッキ槽の内部に２枚の陽極板を設け、これら各陽極板は前記シールド部材の各開口部にそれぞれ等しい間隔で対面するように配置されるように構成している。

さらに、部分メッキ方法の発明は、外周面に円環状溝が形成されたピストンクラウン部と、このピストンクラウン部に連設され、ピストンピンが取り付けられるボス孔を形成した２箇所のボス部と、これら両ボス部間に形成した摺動面部とを有するピストンをワークとして、メインロッドに丸棒状の支持杆を設けたハンガー本体と、このハンガー本体に着脱可能に連結した筒状の電気絶縁部材からなるシールド部材とから構成したハンガーに着脱可能に装着してメッキ槽内に浸漬させて、前記ワークの前記円環状溝の部位を非メッキ領域とし、かつ前記摺動面部にメッキ領域としてメッキを行うものであって、前記ハンガー本体の支持杆に、前記ワークの前記ボス部の両ボス孔に挿通させて、このワークに直流電源の陰極側を接続し、前記シールド部材を前記ワークに嵌合させて、前記円環状溝の部位からなる非メッキ領域はメッキ用金属を析出不能とする微小隙間となし、前記両摺動面部からなるメッキ領域は前記シールド部材に設けた開口部に対面させ、前記ワークのメッキ領域及び非メッキ領域以外の部位に前記支持杆に設けたストッパと前記シールド部材に設けた押動部材とで挟持させて前記ワークを固定的に保持させて、前記シールド部材を前記ハンガー本体に連結し、前記メッキ槽の内部に前記直流電源の陽極側に接続した２枚の陽極板を平行に設けて、前記ハンガーを、そのシールド部材の前記両開口部がこれら両陽極板間に等しい間隔をもって対向配置して、電解液に前記ワークを浸漬させて、前記両陽極板と前記ワークとの間に直流電流を流して部分メッキを行うことを特徴としている。

本発明によれば、マスキングテープ等を貼り付けることなく、ワークに極めて高精度に部分メッキを行うことができ、しかもワークのシールド部材の内部へのワークの装着及び取り外しを容易に行える。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。ここで、メッキが施されるワークとしては、自動車用のレシプロエンジン等において、シリンダ内を摺動するピストンであり、その外周面には、メッキ領域と非メッキ領域とが形成されており、またこれらメッキ領域でもなく、また非メッキ領域でもない任意領域を有している。

図１乃至図３にピストン１の構成を示す。図中において、ピストン１はピストンクラウン部２とスカート部３とからなり、ピストンクラウン部２はピストン１の上部側の概略有蓋円筒形状とした部位であり、その外周面には円環状のピストンリング溝４が複数段にわたって形成されている。このピストンクラウン部２に形成したピストンリング溝４にはシール部材としてのピストンリングが装着される。ピストンクラウン部２の下部に連設したスカート部３は、円周方向に交互に各２箇所形成した摺動面部５とボス部６とから構成される。ボス部６にはボス孔６ａが形成されており、両ボス部６のボス孔６ａ間にピストンピン（図示せず）が掛け渡すように取り付けられる。ピストン１はシリンダ内を往復動するものであり、このピストン１の作動によりボス部６に取り付けたピストンピンに連結したコンロッドが上下動する。摺動面部５はピストン１がシリンダ内を往復動する際に、シリンダ内面と摺動する部位である。

ピストン１のうち、シリンダに対して摺動するのは、ピストンクラウン部２のうちのピストンリング溝４に装着したピストンリングであり、またスカート部３のうちの摺動面部５である。従って、ピストン１の本体部分の摺動するのは、スカート部３における摺動面部５のみである。ピストン１の軽量化を図るために、素材そのものはアルミニウムやアルミニウム合金等から構成され、摺動面部５は摺動性及び耐磨耗性の向上を図るために、鉄メッキ（または鉄クロム合金メッキ）が施される。

このように、ピストン１の外周面には、その摺動面部５はメッキされる領域、つまりメッキ領域である。また、ピストンクラウン部２にはピストンリング溝４が形成され、複雑な凹凸形状となり、仕上げ加工精度を維持するために、通常、機械加工が行われる。従って、ピストンリング溝４の部位はコーナー部を有する形状となっており、この部位をメッキすると、コーナー部に電流密度が集中して部分的に厚盛りとなってしまう。そこで、ピストンクラウン部２は、その全体をメッキが施されない非メッキ領域とする。さらに、ボス部６は、このボス孔６ａの内部及びそのエッジ部分にはメッキ用金属が析出しないようにするが、外面はメッキ用金属が析出されても、またメッキされなくても良い任意領域である。

以上のように、ピストン１に対しては、摺動面部５に領域を限定してメッキするようになし、ピストンリング溝４を形成したピストンクラウン部２の部位はメッキ用金属を付着させない非メッキ領域とする。メッキは電解メッキによるが、後述するメッキ槽４０（図１０参照）内にワークとしてのピストン１を浸漬させて部分メッキを行う。このために、図４乃至図９に示したハンガー１０が用いられる。

図４及び図５から明らかなように、ハンガー１０はハンガー本体１１とシールド部材３０とから大略構成される。ハンガー本体１１は断面が四角形のメインロッド１２を有し、図６に示したように、このメインロッド１２の先端部に移載用フック部１３ａと給電用フック部１３ｂとが連結して設けられている。メッキを行うために、メッキ槽４０と、このメッキ槽の前処理を行う複数の処理槽及び後処理を行う複数の処理槽が配列される。これら各槽にピストン１を装架したハンガー１０を順次浸漬させるための搬送手段を備えており、移載用フック部１３ａはこの搬送手段に係合させて、ピッチ送りされ、かつ昇降動作が行われる。なお、この搬送手段の構成は、従来から周知であるので、その図示及び説明は省略する。

メインロッド１２の下端近傍位置には２本の支持杆１４，１４が、このメインロッド１２の軸線と直交する方向において、左右に張り出すように連結されている。これら各支持杆１４には、それぞれワークとしてのピストン１を支持するためのものであり、ハンガー本体１１には２個のピストン１が装着される。図７及び図８に示したように、ピストン１は、そのボス部６におけるボス孔６ａが支持杆１４に所謂串刺し状態にして挿通される。支持杆１４は丸棒状の部材であって、その外径はボス孔６の内径とはほぼ一致しており、支持杆１４はピストン１のボス孔６に実質的に隙間がない状態にして挿通される。

メインロッド１２には、支持杆１４の上部位置であって、上端近傍の部位と、支持杆１４の近傍位置とに、ガイド棒１５ａ，１５ｂが連結されて、支持杆１４と平行な方向に延在されている。これらガイド棒１５ａ，１５ｂには電極ピン１６を挿通ガイドするガイド孔（図示せず）が形成されている。ガイド棒１５ａ，１５ｂに昇降可能に挿通させた電極ピン１６の上端部には、可撓性を有するケーブル１７が連結されており、このケーブル１７の他端は給電用フック部１３ｂに接続されている。ケーブル１７は絶縁被覆内に導電線を挿通させたものであり、導電線の一端は給電用フック部１３ｂに、他端は電極ピン１６に接続されている。また、この給電用フック部１３ｂ（及びこの給電用フック部１３ｂと当接している移載用フック部１３ａ）は、曲折された先端部分は露出しているが、メインロッド１２への連結部等は絶縁部材により覆われている。また、電極ピン１６にはばね受け部１８が取付けられており、このばね受け部１８と上部側のガイド棒１５ａとの間には、この電極ピン１６を下方に向けて付勢する付勢手段としてのばね１９が設けられており、さらに電極ピン１６のガイド棒１５ａより上部側の位置にはストッパリング２０が取付けられている。電極ピン１６は所定のストローク分だけ上下方向に移動可能となっている。従って、支持杆１４にピストン１を挿通させる際には、電極ピン１６を持ち上げておき、ピストン１を挿通した後において、電極ピン１６への外力の作用を解除すると、ばね１９の付勢力でピストンクラウン部２の上面に電極ピン１６が圧接され、その間が確実に電気的に導通することになる。

次に、シールド部材３０は合成樹脂等の電気絶縁性部材からなり、左右に延在させた支持杆１４に装着した２個のピストン１を囲繞する概略円筒形状のシールド本体３１，３１と、これら両シールド本体３１，３１間に設けた連結部３２とから構成される。シールド本体３１は上部側３１ａが厚肉部で、下部側３１ｂは薄肉部となり、内面側に傾斜面からなる段差部３１ｃが形成されている。支持杆１４にピストン１を挿通させて、所定の位置に固定的に保持した状態では、図８に示したように、シールド本体３１の上部側３１ａの内周面と、ピストン１のピストンクラウン部２の外周面との間隔は概略２ｍｍ程度の微小隙間Ｄ１となり、また下部側３１ｂとスカート部３における摺動面部５の外面との間の間隔は少なくとも４ｍｍといった拡大隙間Ｄ２となる。

さらに、シールド本体３１には、ピストン１の両摺動面部５と対面する位置に開口部３３が形成されている。これらの開口部３３は、摺動面部５の面積より僅かに狭い面積を有する空間であり、特に下部側においては、シールド本体３１により摺動面部５の下端部が覆われて、前述した拡大空間Ｄ２を置いて対面している。また、開口部３３における上端側の端壁３３ａは傾斜面となっており、これによりメッキ液及びメッキ中に発生するガスの流れを円滑にして、メッキ領域と非メッキ領域との境界部分に気泡によるピット等が派生しないようにしている。

シールド部材３０はハンガー本体１１に対して着脱可能であって、このハンガー本体１１のメインロッド１２に固定的に保持される。このために、両シールド本体３１，３１間に設けられている連結部３２には、メインロッド１２の下部側が挿通される挿通路３４が形成されている。そして、挿通路３４を構成する左右の壁部には、支持杆１４を所定の深さ位置まで進入させるための切り欠き部３４ａが形成されている。この切り欠き部３４ａが形成されている壁部は円筒形状のシールド本体３１の壁面を構成するものであり、従ってこの切り欠き部３４ａによりシールド本体３１の部位では円筒部分の一部が欠落することになる。このために、メインロッド１２には、この切り欠き部３４ａを補間するように、表面が円弧状となった補間駒２１が固着して設けられている。

挿通路３４における前後の壁部のうちの一方側にはガイド部３４ｂが内向きに突出するようにして形成されており、このガイド部３４ｂは、メインロッド１２の一側表面に形成したガイド溝１２ａに係合されるものである。このガイド部３４ｂとガイド溝１２ａとの係合によって、シールド部材３０はハンガー本体１１に対して正確に位置合わせされた状態で組み込まれる。また、組み込み状態でシールド部材３０が下方に脱落しないように保持するために、図９に示したように、メインロッド１２における下端近傍位置には、キー挿入孔２２が形成されており、このキー挿入孔２２にはキー２３が挿入されるようになっている。キー２３をキー挿入孔２２内に挿入したときには、その前後の部位がキー挿入孔２２から突出する状態となり、シールド部材３０はこれら突出部に当接することによって、メインロッド１２の脱落防止が図られる。

さらに、支持杆１４の外周面には、その軸線方向における所定の位置にストッパ用突起２４が設けられており、これによってピストン１を支持杆１４に挿通させると、このストッパ用突起２４に当接する位置まで進入して、この位置でピストン１の支持杆１４への挿入長が規制される。また、シールド本体３１の内面には、ストッパ用突起２４とほぼ対面する位置に内方に突出する薄い縦板からなる押動板３５，３５が設けられている。ハンガー本体１１にワークとしてのピストン１を組み込んで、シールド部材３０を連結したときに、ピストン１はストッパ用突起２４と押動板３５との間で挟持される。ここで、ピストン１に対する押動板３５及びストッパ用突起２４の当接部は、ボス部６におけるボス孔６ａの形成部の両側の任意領域である。

以上のように構成されるハンガー１０にピストン１を組み込むには、ハンガー本体１１からシールド部材３０を取り外した状態で、ハンガー本体１１のメインロッド１２に連結した支持杆１４の先端側からピストン１のボス部６におけるボス孔６ａを挿入する。ここで、ハンガー本体１１には電極ピン１６が装着されており、この電極ピン１６はばね１９の作用で下方に突出している。従って、電極ピン１６をばね１９の付勢力に抗して持ち上げるようにしてピストン１を支持杆１４に沿って挿入する。ピストン１が支持杆１４に設けたストッパ用突起２４に当接する位置まで挿入されると、電極ピン１６に作用する力を解除する。

これによって、電極ピン１６はピストンクラウン部２の上端面に当接して、ピストン１は支持杆１４から脱落しないように、仮に保持される。そして、支持杆１４とボス孔６ａとはほぼ隙間のない状態に挿入され、かつピストン１のボス部６が支持杆１４のストッパ用突起２４と当接している。その結果、ピストン１は支持杆１４の回りを回転する方向及び支持杆１４から引き出す方向には可動であるが、それ以外の方向には固定的に保持されて、みだりに位置ずれを起こすことはない。

この状態で、ハンガー本体１１の下方からシールド部材３０のシールド本体３１をピストン１に嵌合させ、かつ連結部３２の挿通路３４にメインロッド１２を挿入する。シールド本体３１の内面部には押動板３５が取り付けられており、シールド部材３０の挿入操作に応じて押動板３５がピストン１のボス部６におけるボス孔６ａの形成部の両側に当接して、ピストン１は２枚の押動板３５と２箇所のストッパ用突起２４との間に挟持されることになり、回転方向及び支持杆１４から引き出す方向にも固定的に保持される。なお、この押動板３５の上部内側端部に丸味を持たせることによって、ピストン１が多少位置ずれしたり、傾いたりしていても、この押動板３５により姿勢の矯正が行われる。

シールド部材３０がハンガー本体１１に対して所定の位置まで嵌合されると、具体的にはキー挿入孔２２がシールド部材３０より下方位置になったときに、このキー挿入孔２２にキー２３を挿入する。これによって、シールド部材３０はハンガー本体１１に連結されるようになり、ピストン１のハンガー１０への組み込みが完了する。このようにしてピストン１がハンガー１０に組み込まれると、ピストン１はシールド本体３１に対して正確に位置調整され、シールド本体３１の上部側３１ａの内周面と、ピストン１のピストンクラウン部２の外周面との間に全周にわたって均一な微小隙間Ｄ１が形成される。

以上のようにして２個のピストン１を装着したハンガー１０は、その摺動面部５に部分メッキを行うために、メッキ装置に送り込まれる。ここで、ピストン１に部分メッキを行う際には、その前処理として、例えば脱脂、水洗、酸洗、水洗、アルカリエッチング、水洗、酸活性化、水洗、亜鉛置換、水洗、酸洗、水洗、亜鉛置換、水洗という工程を順次経るのが一般的である。従って、前述した各前処理工程を行なうために、それぞれの処理液を充填した槽を配列して、ハンガー１０をこれら各槽に順次浸漬させる。

この前処理を行った後に、図１０に示したように、メッキ槽４０内でピストン１の摺動面部３ａに鉄メッキを施す。メッキ槽４０には電解液が充填されると共に、陽極板４１，４１が電解液内に浸漬するように設けられており、メッキ槽４０の上部位置には給電バー４２が設けられている。直流電源装置４３は、その陽極がこれら陽極板４１と接続され、陰極は給電バー４２に接続されている。従って、ハンガー１０の給電用フック部１３ｂをこの給電バー４２に係合させると、この給電フック部１３ｂに接続したケーブル１７及び電極ピン１６を介してピストン１が陰極と接続されることになる。この状態で、直流電源装置４３をＯＮすると、ピストン１と陽極板４１との間に直流電流が流れ、このピストン１におけるメッキ領域としての摺動面部５に鉄メッキが施される。

ここで、ピストン１においては、摺動面部５がメッキ領域となり、このメッキ領域には均一な膜厚のメッキを行うために、ハンガー１０の給電用フック部１３ｂを給電バー４２に係合させたときに、シールド本体３１に形成した両側の開口部３３がそれぞれ陽極板４１と対面するようにしている。しかも、両摺動面部５と両陽極板４１との間隔が等しくなるように設定されている。

而して、メッキ条件、即ち電解液の種類、陽極板からの距離、電流密度、温度、電解液への浸漬時間等を一定にして、メッキすべき部材をシールド部材で非接触状態にして遮蔽すると、図１１に示したように、鍍金すべき部材とシールド部材との間隔に応じてメッキ領域とメッキ層の厚みとが変化する。間隔を５ｍｍにすると、同図に線Ａで示したように、シールド部材で覆われている部位の７ｍｍ手前からメッキ膜厚の減少が始まり、シールド部材で覆われている部位の内部に４ｍｍ入り込んだ位置であっても、シールド部材で覆われていない部位のメッキ層における厚みに対して約１０％程度の厚みのメッキが形成される。そして、同図に線Ｂで示したのは間隔を４ｍｍとしたものであり、シールド部材で覆われる６ｍｍ手前からメッキ膜厚の減少が始まり、シールド部材で覆われた部位のメッキ膜厚は、間隔が５ｍｍの場合と比較するとやや減少するが、ほぼ同じ傾向の厚みのメッキが形成される。さらに、間隔を３ｍｍに詰めると、同図に線Ｃで示したように、シールド部材で覆われている部位の内側６ｍｍで殆どメッキが付着しなくなる。さらにまた、同図の線Ｄで示したように、間隔を２ｍｍまで狭めると、シールド部材の境界部における外側の３ｍｍ付近から急激にメッキ層の厚みが減少し、シールド部材の境界部における外側の３ｍｍ付近から急激にメッキ層の厚みが減少し、境界部の内側５ｍｍでは全くメッキ層が形成されなくなる。

以上のことから、ピストン１を囲繞するように配置したシールド本体３１の上部側３１ａの内面とピストン１におけるピストンリング溝４を設けた非メッキ領域との間の微小間隔を概略２〜３ｍｍとする。摺動面部５へのメッキ厚を１５μｍ程度にする場合、メッキ領域から非メッキ領域への移行部が約１０ｍｍ程度のものとなり、しかもこの移行部では連続的にメッキ層の厚みが減少する。この間隔をさらに小さくすれば、移行部の幅を狭くすることができるが、ピストン１においては、この程度の移行部が存在しても格別の問題とはならない。また、この微小間隔が２ｍｍ程度あれば、ピストン１のハンガー１０への着脱が困難になる不都合はない。そして、ピストン１のハンガー１０への着脱の容易性等を勘案して、シールド本体３１の上部側３１ａの内面とピストン１の非メッキ領域における外面との間隔を２ｍｍ〜４ｍｍ程度とすると、極めて精度の高い部分メッキを行うことができる。そして、ピストン１の外面とシールド本体３１の内面との間隔は、全周にわたってほぼ均一になっているので、非メッキ領域にメッキ用金属が付着するおそれはない。

そして、メッキ領域に均一な厚みのメッキ層を形成するために、シールド本体３１に形成した開口部３３の構成を適宜のものとする。開口部３３は非メッキ領域とメッキ領域との境界部となるものであるが、この開口部３３にはメッキ領域である摺動面部５の全体が露出しているのではなく、この摺動面部５より僅かに小さい開口形状となっている。これは、前述したように、境界部におけるメッキの回り込みを考慮してのものである。そして、摺動面部５の下端部は概略エッジ形状となっているので、この下端部が開口部３３されていると、このエッジ部分に電流密度が高くなるので、シールド本体３１により部分的に覆うことによって、メッキ層が厚肉化するのを防止している。

また、シールド本体３１の上部側３１ａは厚肉になっているので、その端壁の形状によっては、メッキ領域と非メッキ領域との間の境界部近傍でメッキ液の乱れる可能性があり、メッキ液中に発生するガスが滞留する可能性がある。しかしながら、シールド本体３１における厚肉となった上部側３１ａにおける開口部３３の形成部は傾斜壁３３ａとなっているので、メッキ液やガスの流れが円滑に行われて、ピット等のおそれがなく、境界部が高精度になり、シャープで直線的な境界線が形成されることになる。

なお、ピストン１にメッキ層が形成された後には、水洗、錫メッキ、水洗、乾燥の各工程からなる後処理が行なわれる。ここで、鉄メッキを行った後に錫メッキを行なうのは、ピストン１における摺動面部３ａのシリンダに対する馴染みを良くするためのものであり、必ずしも後処理としての錫メッキを行なわなくても良い。

前述のように、ワークであるピストン１の外面は何等の部材と接触させることなく、完全に露出した状態としているので、前処理段階において、例えば酸処理、アルカリ処理等を行う処理液は、それらの後に行われる水洗工程で完全に除去できることになり、メッキ槽４０内に導入したときには、前述した処理液は全く付着していない状態でメッキ処理を行なうことができる。従って、メッキ処理後のピストン１には不純物の付着がなくなり、外観上で好ましいだけでなく、腐食等の発生を抑制できる。

さらに、ハンガー本体１１におけるメインロッド１２の上端部には、メッキ槽４０にピストン１を装着したハンガー１０を浸漬させる際に、給電バー４２に係合させる給電用フック部１３ｂが設けられており、この給電用フック部１３ｂは、ハンガー１０全体の重心位置より上方に装着されている。これによって、ハンガー１０を鉛直状態に保持されることから、ピストン１のメッキ領域である摺動面部５は正確に陽極板４１と対面する状態に保持される。一方、槽間を移載するための移載用フック部１３ａはハンガー１０の重心位置から偏寄した位置に形成されているので、この移載用フック部１３ａを搬送手段に係合させると、ハンガー１０は傾いた状態になり、この状態で各槽からハンガー１０が引き上げられることになる。このために、メッキ液を含めて、各槽内に貯留されている各々の処理液が付着したハンガー１０が槽から引き上げられる際に、槽内に戻されるようになり、次槽への処理液の持ち出しを抑制することができ、各槽の処理液の汚損が防止される。また、ハンガー１０の各槽間における移載時には、移載用フック部１３ａ及び給電用フック部１３ｂのいずれかが単独で、また必要に応じてこれらを同時に搬送手段に係合させることができる。

本発明におけるワークの正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 ワークを装着したハンガーの正面図である。 ハンガー本体とワーク及びシールド部材を分離して示す要部構成図である。 ハンガー本体の上部を示す右側面図である。 ハンガーにワークを装着した状態を示す要部断面図である。 図７のＣ−Ｃ断面図である。 図７の底面図である。 ワークとしてのピストンに対してメッキを行っている状態を示す説明図である。 シールド部材とワークとの間隔に応じて、シールド部材の端部近傍に形成されるメッキ層の厚みの変化を示す線図である。

符号の説明

１ ピストン ２ ピストンクラウン部
３ スカート部 ４ ピストンリング溝
５ 摺動面部 ６ ボス部
６ａ ボス孔 １０ ハンガー
１１ ハンガー本体 １２ メインロッド
１３ａ 移載用フック部 １３ｂ 給電用フック部
１４ 支持杆 １６ 電極ピン
２３ キー ２４ ストッパ用突起
３０ シールド部材 ３１ シールド本体
３１ａ 上部側 ３１ｂ 下部側
３１ｃ 段差部 ３２ 連結部
３３ 開口部 ３５ 押動板
４０ メッキ槽 ４１ 陽極板
４２ 給電バー ４３ 直流電源装置

Claims (5)

1. 外周面に円環状溝が形成されたピストンクラウン部と、このピストンクラウン部に連設され、ピストンピンが取り付けられるボス孔を形成した２箇所のボス部と、これら両ボス部間に形成した摺動面部とからなるピストンをワークとして、前記円環状溝の形成部を非接触でマスキングして、前記摺動面部にメッキを行うために、このワークが着脱可能に装着されて、メッキ槽に浸漬させるメッキ用ハンガーであって、
   メインロッドと、このメインロッドに連結して設けられ、前記両ボス孔に挿通される１または複数の丸棒からなる支持杆を有するハンガー本体と、
   前記支持杆に装着した前記ワークを囲繞させたときに、前記円環状溝の部位である非メッキ領域はメッキ用金属が析出不能な微小隙間となし、前記摺動面部であるメッキ領域にはメッキ用金属が析出可能な隙間若しくは開口部を形成した筒状の電気絶縁部材から構成され、前記メインロッドに着脱可能に連結されるシールド部材とからなり、
   前記ハンガー本体側には前記ボス部の前記支持杆への挿入長を規制するストッパが設けられ、また前記シールド部材の内面に押動部材が設けられ、これらストッパと押動部材とを前記ワークのメッキ領域及び非メッキ領域以外の部位に当接させることによって、前記ワークの前記シールド部材に対して位置調整可能に固定する
   構成としたことを特徴とするメッキ用ハンガー。
2. 前記ストッパは前記支持杆に設けられ、前記押動部材は前記シールド部材の内面に設けた一対の板状の部材からなり、これらストッパ部と押動部材とは前記ワークの前記ボス孔の左右両側で、前記摺動面部の領域外に当接する構成としたことを特徴とする請求項１記載のメッキ用ハンガー。
3. 前記ハンガー本体には、前記ワークの前記ピストンクラウン部上面に接離可能な電極ピンを設け、この電極ピンには前記ピストンクラウン部に当接する方向に付勢する付勢手段を装着する構成としたことを特徴とする請求項１記載のメッキ用ハンガー。
4. 外周面に円環状溝が形成されたピストンクラウン部と、このピストンクラウン部に連設され、ピストンピンが取り付けられるボス孔を形成した２箇所のボス部と、これら両ボス部間に形成した摺動面部とからなるピストンをワークが着脱可能に装着されるハンガーと、このワークの前記円環状溝の部位をマスキングして、前記摺動面部にメッキを行うためのメッキ槽とからなるメッキ装置において、
   前記ハンガーは、メインロッドに前記ワークの両ボス孔内に挿通される２本の支持杆を取り付けたハンガー本体と、このハンガー本体に着脱可能に連結され、前記各支持杆に装着した前記各ワークを囲繞し、前記円環状溝の部位である非メッキ領域はメッキ用金属を析出不能とする微小隙間となし、前記両摺動面部であるメッキ領域に開口部を形成した筒状の電気絶縁部材からなるシールド部材と、前記各ワークに着脱可能に接続される給電部材から構成され、前記各支持杆にはストッパを設け、また前記シールド部材の内面に押動部材を設けて、前記ワークのメッキ領域及び非メッキ領域以外の部位にこれらストッパと押動部材とを当接させるように装着されるものであり、
   前記メッキ槽の内部に２枚の陽極板を設け、これら各陽極板は前記シールド部材の各開口部にそれぞれ等しい間隔で対面するように配置される
   構成としたことを特徴とするワークの部分メッキ装置。
5. 外周面に円環状溝が形成されたピストンクラウン部と、このピストンクラウン部に連設され、ピストンピンが取り付けられるボス孔を形成した２箇所のボス部と、これら両ボス部間に形成した摺動面部とを有するピストンをワークとして、メインロッドに丸棒状の支持杆を設けたハンガー本体と、このハンガー本体に着脱可能に連結した筒状の電気絶縁部材からなるシールド部材とから構成したハンガーに着脱可能に装着してメッキ槽内に浸漬させて、前記ワークの前記円環状溝の部位を非メッキ領域とし、かつ前記摺動面部にメッキ領域としてメッキを行うワークの部分メッキ方法であって、
   前記ハンガー本体の支持杆に、前記ワークの前記ボス部の両ボス孔に挿通させて、このワークに直流電源の陰極側を接続し、
   前記シールド部材を前記ワークに嵌合させて、前記円環状溝の部位からなる非メッキ領域はメッキ用金属を析出不能とする微小隙間となし、前記両摺動面部からなるメッキ領域は前記シールド部材に設けた開口部に対面させ、
   前記ワークのメッキ領域及び非メッキ領域以外の部位に前記支持杆に設けたストッパと前記シールド部材に設けた押動部材とで挟持させて前記ワークを固定的に保持させて、前記シールド部材を前記ハンガー本体に連結し、
   前記メッキ槽の内部に前記直流電源の陽極側に接続した２枚の陽極板を平行に設けて、前記ハンガーを、そのシールド部材の前記両開口部がこれら両陽極板間に等しい間隔をもって対向配置して、電解液に前記ワークを浸漬させて、前記両陽極板と前記ワークとの間に直流電流を流して部分メッキを行う
   ことを特徴とするワークの部分メッキ方法。

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