JP5129758B2 - 回転表面処理装置の運転条件決定方法 - Google Patents

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Description

この発明は、微小な被処理物にめっき処理を行うための回転表面処理装置に関し、特に、被処理物に対して所望のめっき処理を行う運転条件を決定する技術に関する。
従来から、図15に示すような微小な部品(小物部品)に対して高い品質のめっき処理を行う手段として、回転表面処理装置が用いられている(特許文献1〜4)。
すなわち、回転表面処理装置は、外周部の少なくとも一部に液流出部を有し、外周部に陰極を有する回転可能な処理容器と、当該処理容器を囲むドーム部と、当該処理容器の上部開口から挿入する陽極とからなり、当該処理容器に表面処理液及び被処理物を収納し、表面処理液を供給しながら当該処理容器を回転させ、遠心力により、被処理物を陰極部に覆うように押し付けるとともに、表面処理液を液流出部から飛散させてドーム部内で回収するようにし、処理容器内の表面処理液を更新するようにしたものである。
なお、被処理物にめっき付けする場合には、表面処理液としてめっき液を処理容器に供給しながら前記陽極及び陰極に通電し、洗浄や前処理をする場合には通電しないで洗浄水や前処理液等の表面処理液を処理容器内に供給して、使用するものである。
図15は、回転表面処理装置においてめっき処理の対象となる小物部品の例を示す図であり、めっき部分が斜線EP1〜3で示されている。図15Aは、セラミック材の直方体の両端部においてめっき処理(EP1)を行ったチップコンデンサを示す。図15Bは、直径0.1〜数ミリの粉状物(プラスチック材や銅材)の表面に2重のめっき処理(EP2、EP3)を行ったBGA用のめっきパウダーの粒子を拡大した部分断面図である。
このように比較的小さい被処理物に対して、所望の部位に均一な膜厚のめっきを行うためには、以下に示すように、めっき液および被処理物を保持した処理容器を回転して被処理物を処理容器の外周方向に移動させた状態とし、その状態で、処理容器の中心部に配設された陽極と処理容器の外周方向に配設された陰極との間を通電することにより、電気めっき処理を行うことが適している。
前記回転表面処理装置において行われる一般的な回転めっき処理の仕組みについて、図16を用いて以下に説明する。
図16に示すように、回転めっき処理を行うめっき処理部は、環状陰極N0を有し回転駆動軸S0に取り付けられた処理容器T0と、めっき液に浸漬された陽極P0と、液流出部H0から飛散しためっき液を回収するドーム部R0とで構成されている。陽極P0は環状に形成された処理容器T0の中心位置においてめっき液に浸漬するよう配置されており、図16に示すように、被処理物Wが処理容器T0の回転による遠心力によって外周方向に移動して環状陰極N0を覆った状態で通電されることによりめっき処理が行われる。なお、液流出部H0には、被処理物物Wを通さない程度の微小穴又はスリットがポーラスリング、溝、ワッシャ等により形成されるため、常に浸透しためっき液が周囲に飛散するが、ドーム部R0で回収されて処理容器T0に戻されることにより(上部開口部Z0の給液口Q0から補充される)、処理容器内のめっき液は常に循環する構造となっている。
また、処理容器T0は正転するだけでなく、反転、減速、停止などを繰り返すことによって被処理物Wを撹拌しており、これにより均一なめっき品質を実現することが可能である。
図17に上記めっき処理における一連の運転の流れを示す。図17は、めっき時における各工程のフローチャートである。図17に示すように、電気めっき処理においては、めっき馴染運転S02、めっき運転S04、めっき脱水運転S08、が行われ、その後に、被処理物Wや処理容器T0を水洗いする水洗工程として、水洗馴染運転S09、水洗運転S10、水洗脱水運転S11の順に運転が行われる。なお、めっき馴染運転S02の前において、さらに水洗工程を行うようにしてもよい。また、図17に示すように、めっき運転S04の途中に脱泡運転S06を適宜行ってもよい。
まず、図17に示すめっき馴染運転S02が、被処理物Wをめっき液になじませるために行われる。これは、被処理物Wが粉末等の微細粒子である場合、これ等一粒一粒の被処理物の重量が非常に軽いため、当該液に馴染まずに、処理液の表面張力により、処理液表面に浮いた状態となり、めっき液上面からこぼれたり、処理容器内の外周部の陰極にうまく接触しない状態になることを防止するためである。
図17に示すめっき運転S04では、作業者が入力した運転条件パラメータに基づき、遠心力により環状陰極N0に被処理物Wを押しつけた状態で、整流器(図16)を介して通電を行うことによりめっき処理が行われる。
図17に示す脱泡運転S06では、被処理物Wに付着した泡を取り除くために、回転速度を下げて泡を浮かせた状態で行われる。具体的には、レベルセンサ(図示せず)を無効にし、めっき液を処理容器の上部開口部Z0(図16)からあふれさせて強制的に行われる。なお、泡が発生するのは、めっき液中に界面活性剤が入っているため、被処理物が攪拌することにより液中に空気が混ざって泡立ったり、電気めっき中に発生する水素ガスによって泡立ったりするためである。
図17に示すめっき脱水運転S08では、回転状態のまま給液が停止され、めっき液が排出される。なお、めっき脱水運転S08および水洗脱水運転S11では、被処理物Wが傷つくのを防止するため反転は行わないようにしている。
上記運転の中でも、特に、めっき運転時における処理容器の定速回転数、定速回転数に達するまでの加速時間、その他、通電量などの各種パラメータは被処理物の形状やめっき位置、流動性などの様々な条件によって異なってくるため、被処理物に対して所望のめっきを行うためには、適切な運転条件を導き出すことが重要である。
特開2006−037184号
特開平08−239799号
特開平07−118896号
特開平09−137289号
しかしながら、めっき運転によって形成されるめっきの品質は、被処理物の形状やめっき部位、めっき液種などの複雑な要因によって影響されるため、従来のような作業者が回転表面処理装置にその都度パラメータを入力して調節するといった方法では、その運転における処理容器内での被処理物挙動を回転数との関係で観察したり、めっき処理時における被処理物の凝集状態やめっき膜厚等を観察したりして、入力−運転−観察の一連の作業(条件出し作業)を多数回繰り返して、最適な運転条件を見つけ出してゆかなければならず、最適な運転パラメータを導き出す作業は面倒であった。
また、同種の被処理物であっても、重量・粒径・形状が異なれば、再び上記条件出し作業を繰り返して行わなければならず、煩雑なものであった。
さらに、めっき処理を行った後、さらに、異なる被処理物に対してめっき処理を行う場合に、最初から運転条件の入力・設定をやり直すのは面倒な作業となっていた。
(1)この発明の回転表面処理装置の運転条件決定方法は、流動パラメータを設定した後、この流動パラメータを使用して、適正な通電パラメータを設定するものである。すなわち、
表面処理液および被処理物を保持した処理容器を回転させて、被処理物を処理容器の外周方向に移動させたかつ表面処理液を流出させた状態で、処理容器に配設された陽極と処理容器の外周方向に配設された陰極との間を通電することにより電気めっき処理を行う表面処理部と、
複数の運転条件パラメータを記憶する記憶部を有し、当該記憶部に記憶した運転条件パラメータに基づいて前記表面処理部の制御を行う制御部と、
を備えた、被処理物に対して所望の電気めっき処理を行うための回転表面処理装置の運転条件を決定するための方法であって、
前記記憶部に記憶される運転条件パラメータは、流動パラメータおよび通電パラメータで構成されており、
前記運転条件記憶部に記憶した流動パラメータを第1の運転条件として、通電を行わない状態で、前記制御部が前記めっき処理部を制御して第1の試験運転を行い、
さらに、前記第1の試験運転の結果を考慮して、前記運転条件記憶部に記憶した通電パラメータを第2の運転条件として、通電を行った状態で、前記第2の運転条件によって前記制御部は第2の試験運転を行い、
前記第2の試験運転の結果に基づいて、最適な運転条件として選択された運転条件を前記記憶部に登録する、
ことを特徴とするものである。
これにより、第1の試験運転では通電を行わないで(被処理物を入れ替えないで)流動パラメータをある程度限定することができ、めっき処理時における最適な運転条件パラメータを極めて効率的に導き出すことが可能となるものである。このため、めっき不良による被処理物の廃棄が少なくなり、経済的で、環境にも優しいものである。
(2)この発明の回転表面処理装置の運転条件決定方法は、めっき等の一連の表面処理工程の予備試験運転を予め行い、運転条件を予め絞込み、その後に流動パラメータ及び通電パラメータを設定するものである。すなわち、
表面処理液および被処理物を保持した処理容器を回転させて、被処理物を処理容器の外周方向に移動させたかつ表面処理液を流出させた状態で、処理容器に配設された陽極と処理容器の外周方向に配設された陰極との間を通電することにより電気めっき処理を行う表面処理部と、
複数の運転条件パラメータを記憶する記憶部を有し、当該記憶部に記憶した運転条件パラメータに基づいて前記表面処理部の制御を行う制御部と、
を備えた、被処理物に対して所望の電気めっき処理を行うための回転表面処理装置の運転条件を決定するための方法であって、
前記記憶部に記憶される運転条件パラメータは、流動パラメータおよび通電パラメータで構成されており、
入力されまたは運転条件記憶部に予め記憶された運転条件でめっき処理の予備試験運転を行い、
前記予備試験運転の結果に基づいて第1の試験運転における前記流動パラメータを変更した第1の運転条件により、通電を行わない状態で、前記制御部が前記表面処理部を制御して第1の試験運転を行い、
さらに、前記第1の試験運転の結果を考慮して、前記運転条件記憶部に記憶した通電パラメータを第2の運転条件として、通電を行った状態で、前記第2の運転条件によって前記制御部は第2の試験運転を行い、
前記第2の試験運転の結果に基づいて、最適な運転条件として選択された運転条件を前記記憶部に登録する、
ことを特徴とするものである。
これにより、全く未経験の被処理物に表面処理することになっても、予め結果が予測可能な状態で、流動パラメータや通電パラメータを設定することができ、めっき処理時における最適な運転条件パラメータを比較的短期間に効率的に導き出すことが可能となる。
(3)この発明の回転表面処理装置の運転条件決定方法は、まず、運転条件パラメータの内、流動パラメータを設定するものである。すなわち、
表面処理液および被処理物を保持した処理容器を回転させて、被処理物を処理容器の外周方向に移動させかつ表面処理液を流出させた状態で、被処理物を表面処理する表面処理部と、
複数の運転条件パラメータを記憶する記憶部を有し、当該記憶部に記憶した運転条件パラメータに基づいて前記表面処理部の制御を行う制御部と、
を備えた、被処理物に対して所望の表面処理を行うための回転表面処理装置の運転条件を決定するための方法であって、
前記記憶部に記憶される運転条件パラメータは、流動パラメータおよび通電パラメータで構成されており、
前記流動パラメータを調節した第1の運転条件により、通電を行わない状態で、前記制御部が前記めっき処理部を制御して第1の試験運転を行って、流動パラメータの適正な運転条件を前記記憶部に登録する、
ことを特徴とするものである。
これにより、通電を行わない状態で(被処理物を入れ替えないで)試験運転をして、適正な運転条件を絞り込むことができ、又、被処理物の消耗(表面処理の失敗による被処理物の廃棄等)を最小限にすることができ、経済的で、環境的にもやさしいものである。
(4)この発明の回転表面処理装置の運転条件決定方法は、
予備試験運転に用いられる運転条件パラメータが、被処理物のタイプに応じて予め記憶部に記憶されている、
ことを特徴とするものである。
これにより、被処理物のタイプに応じて、めっき処理時における最適な運転条件パラメータを効率的に導き出すことが可能である。
(5)この発明の回転表面処理装置の運転条件決定方法は、
前記流動パラメータが、少なくとも回転加速時間、回転減速時間、回転時間および定速回転数で構成される
ことを特徴とする。
これにより、少なくとも加速時間、減速時間、回転時間、および定速回転数で構成についての、めっき処理時における最適な運転条件パラメータを効率的に導き出すことが可能である。
(6)この発明の回転表面処理装置の運転条件決定方法は、
前記定速回転数が、複数の段階に設定される
ことを特徴とする。
これにより、段階的に定速回転数を変更した場合でも、めっき処理時における最適な運転条件パラメータを効率的に導き出すことが可能である。
(7)この発明の回転表面処理装置の運転条件決定方法は、
前記通電パラメータが、少なくともめっき電流およびめっき時間で構成される
ことを特徴とする。
これにより、少なくともめっき電流およびめっき時間についての、めっき処理時における最適な運転条件パラメータを効率的に導き出すことが可能である。
(8)この発明の回転表面処理装置の運転条件決定方法は、
第2の試験運転において、めっき電流とめっき時間の乗算で算出される所定のめっき電気量に対応するサイクルが終了すると自動的に通電を停止する、
ことを特徴とする。
これにより、めっき電気量に達した後で通電を停止するように設定した、めっき処理時における最適な運転条件パラメータを効率的に導き出すことが可能である。
(9)この発明の回転表面処理装置の運転条件決定方法は、
前記回転表面処理装置が、パラメータ入力部を備えており、
前記パラメータ入力部に表示される前記運転条件パラメータの画面上において、各種パラメータ値の入力欄に対応して運転パターンのグラフを併せて表示した
ことを特徴とする。
これにより、運転条件パラメータの入力を運転パターンのグラフを把握しつつ行えるため、めっき処理時における最適な運転条件パラメータを効率的に導き出すことが可能である。
(10)本発明の回転表面処理装置は、
表面処理液および被処理物を保持した処理容器を回転させて、被処理物を処理容器の外周方向に移動させたかつ表面処理液を流出させた状態で、処理容器の中心部に配設された陽極と処理容器の外周方向に配設された陰極との間を通電することにより電気めっき処理を行う表面処理部と、
複数の運転条件パラメータを記憶する記憶部を有し、当該記憶部に記憶した運転条件パラメータに基づいて前記表面処理部の制御を行う制御部と、
を備えた、被処理物に対して所望の電気めっき処理を行うための回転表面処理装置であって、
前記記憶部に記憶される運転条件パラメータは、流動パラメータおよび通電パラメータで構成されており、
前記運転条件記憶部に記憶した流動パラメータを第1の運転条件として、通電を行わない状態で、前記制御部が前記めっき処理部を制御して第1の試験運転を行い、
さらに、前記第1の試験運転の結果を考慮して、前記運転条件記憶部に記憶した通電パラメータを第2の運転条件として、通電を行った状態で、前記第2の運転条件によって前記制御部は第2の試験運転を行い、
前記第2の試験運転の結果に基づいて、最適な運転条件として選択された運転条件を前記記憶部に登録する、
ことを特徴とするものである。
これにより、今までに処理した事のない被処理物を処理することになっても、当該表面処理条件を比較的簡単に抽出して設定することで、試行錯誤の期間を短縮することができ、経済的で、使い勝手のよいものである。
(11)この発明の運転条件決定プログラムは、
表面処理液および被処理物を保持した処理容器を回転させて、被処理物を処理容器の外周方向に移動させたかつ表面処理液を流出させた状態で、処理容器の中心部に配設された陽極と処理容器の外周方向に配設された陰極との間を通電することにより電気めっき処理を行う表面処理部と、
複数の運転条件パラメータを記憶する記憶部を有し、当該記憶部に記憶した運転条件パラメータに基づいて前記回表面処理部の制御を行う制御部と、
を備えた、被処理物に対して所望の電気めっき処理を行うための回転表面処理装置において、
入力されまたは運転条件記憶部に予め記憶された運転条件に基づいて第1の試験運転における流動パラメータを変更した第1の運転条件により、通電を行わない状態で、前記制御部が前記めっき処理部を制御して第1の試験運転を行う処理、
さらに、前記予備試験運転および第1の試験運転の結果に基づいて第2の試験運転における通電パラメータを追加した第2の運転条件により、通電を行った状態で、前記制御部は第2の試験運転を行う処理、
前記第2の試験運転の結果に基づいて、最適な運転条件として選択された運転条件を前記記憶部に登録する処理、
をコンピュータに行わせることを特徴とするものである。
これにより、全く未経験の被処理物に表面処理することになっても、既に経験した運転パラメータを応用して、流動パラメータや通電パラメータを設定することができ、めっき処理時における最適な運転条件パラメータを比較的短期間に効率的に導き出すことが可能となる。
本発明の特徴は上記のように広く示すことができるが、各構成の内容および特徴は、図面を考慮に入れた上で以下の開示によりさらに明らかになるであろう。
本発明の回転表面処理装置100の外観を示す図である。 本発明の回転表面処理装置100のブロック図である。 回転表面処理装置100のめっき処理部102における機構を示す図である。 運転条件パラメータ決定処理の全体的な流れを示すフローチャートである。 予備試験運転(ステップS12)における処理の詳細を示すフローチャートである。 予備試験運転における運転条件パラメータの設定画面を示す図である。 めっき処理時における基本的な運転パターンを表したグラフである。 第1の試験運転における処理の詳細を示すフローチャートである。 第1の試験運転における運転条件パラメータの設定画面を示す図である。 回転めっき時において被処理物が陰極を十分覆えていない状態を示す図である。 第2の試験運転における処理の詳細を示すフローチャートである。 第2の試験運転における運転条件パラメータの設定画面を示す図である。 めっき運転時における回転数を2段階に設定した場合の運転パターンを示す図である。 定速回転速度を2段階に設定した場合の運転条件パラメータ設定画面を示す図である。 回転表面処理装置においてめっき処理の対象となる小物部品の例を示す図である。 一般的な回転めっき処理の仕組みを示す図である。 めっき処理における一連の運転の流れを示す図である。 記憶部B6に記憶されている運転条件パラメータのデータ例を示す図である。
符号の説明
100・・・・回転表面処理装置
B2・・・・めっき処理部
B4・・・・制御部
B6・・・・記憶部
B8・・・・パラメータ入力部
B10・・・・運転切換スイッチ
[回転表面処理装置100の構造および機構]
図1は、本発明の回転表面処理装置100の外観を示す図である。なお、この実施形態では、回転表面処理装置100によって図15Aに示すような直方体の両端部に所定膜厚のスズめっきを行う場合を例として説明する。
図1に示すように、この実施形態における回転表面処理装置100は、被処理物(ワーク)に対して回転めっき処理を行うためのめっき処理部102を有し、前面にはタッチパネル108、および自動運転のオン/オフを切り換える切換スイッチ110が配置されている。なお、めっき処理部102における運転制御は、回転表面処理装置100に内蔵されたPLC(後述する)によって行われる。
図2は、本発明の回転表面処理装置100のブロック図である。図2に示すように、この発明の回転表面処理装置100は、めっき処理部B2(図1に示すめっき処理部102に相当)、PLCによって構成される制御部B4、パラメータ入力部であるタッチパネルB8(図1に示すタッチパネル108に相当)、運転切換スイッチB10(図1に示す自動運転のオン/オフを切り換える切換スイッチ110に相当)を備える。
めっき処理部B2(102)は、めっき処理における装置の動作を制御するモータ回転制御部310と、めっき処理における通電を制御する通電制御部320とを有しており、これらが制御部B4を構成するCPU300からの制御をモーターや整流器に伝達する。
また、制御部B4は、CPU300とフラッシュメモリー等の記憶素子によって構成される記憶部B6とを備えており、記憶部B6には、めっき処理部B2において自動運転を行うためのパラメータである運転条件パラメータB12や、被処理物に応じた最適な運転条件を得るための運転条件決定プログラムB14が記憶されている。
図2に示す運転切換スイッチB10からの入力を受けると、制御部B4のCPU300は、パラメータ入力部B8から入力されるなどして記憶部B6に記憶された運転条件パラメータB12に基づき、めっき処理部B2における自動運転の制御を行う。
図3は、回転表面処理装置100のめっき処理部102における機構を示す図である。なお、めっき処理部102の構造は、図16に示すものと同様である。
図3に示すように、めっき処理部102は、回転駆動軸S0に取り付けられた環状陰極N0を有する処理容器T0と、上下方向および横方向に移動可能なアームARに取り付けられておりめっき液に浸漬される陽極P0と、処理容器T0の液流出部H0から飛散しためっき液を回収するドーム部R0とで構成されている。
また、図3に示すように、陽極P0と陰極N0は整流器に接続されており(陽極P0はアームARの内部配線を介し、陰極N0はコンタクトブラシB0を介して)、制御部B4からの制御を受けた整流器からの通電が行われる。アームARおよび駆動軸S0は、モーターに接続されており、制御部B4からの制御を受けたモーターによって作動される。
図3に示すように、陽極P0は環状に形成された処理容器T0の中心でめっき液に浸漬するような位置に配置されており、被処理物Wが処理容器T0の回転による遠心力によって外周方向に移動して環状陰極N0を覆った状態で通電されることによりめっき処理が行われるようになっている。なお、めっき液を通過させる環状の液流出部H0からは、常時めっき液が飛散するが、ドーム部R0で回収されて上部開口部Z0から給液口Q0より補充され、処理容器T0に戻される。また、処理容器T0の液面レベルはレベルセンサLSによって測定される。
図3に示すように、処理容器T0は、開口部Z0を上部に有するセルドームCDと、環状陰極であるカソードリングN0、めっき液だけを浸透させるために加熱焼結板を加工して成形したポーラスリングからなる液流出部H0を、セルベースCBにボルト締めなどにより固定することにより構成される。また、回転駆動軸S0を接続するロータリーベース(フランジ)RBも併せてセルベースCBに固定されている。
図4は、記憶部B6に記憶された運転条件決定プログラムB14(図2)によって行われる運転条件パラメータ決定処理の全体的な流れを示すフローチャートである。図4に示すように、この実施形態においては、まず、予備試験運転(ステップS12)が通電状態で行われ、その結果を考慮して、通電を行わない状態で第1の試験運転(ステップS14)、通電を行った状態で第2の試験運転(ステップS16)が順に行われ、最終的に最適な運転条件が登録されることになる(ステップS18)。
[予備試験運転における処理]
作業者が、被処理物を処理容器に投入した後、図2に示すタッチパネル110を操作して、運転条件決定プログラムB14を起動することにより、図4に示す運転条件パラメータ決定処理が開始される。CPU300は、まず、予備試験運転処理を実行する(ステップS12)。なお、被処理物の処理容器への投入は、アームARを退避し(図1の破線で示す)、図3に示すドーム部R0を構成する開閉式カバーR1を開いた状態で行われ、被処理物が処理容器へ投入されると、ドーム部R0のカバーR1が閉じて、図1の点線で示すようにアームARが開口部Z0に挿入され、めっき液が各種液槽より供給されることにより、運転スタンバイ状態となる。
図5は、予備試験運転処理の詳細を示すフローチャートである。CPU300は、予め記憶部B6に記憶されている運転条件パラメータを読み出す。図18に、記憶部B6に記憶されている運転条件パラメータのデータ例を示す。運転条件パラメータは、被処理物のタイプに応じて、モーターの回転方向、速度、時間などをパラメータとして示したデータである(図18の左側)。なお、図18においては、加速時間、減速時間、回転数(速度)の値に対応して、具体的な数値を示すテーブル(図18の右側)が併せて記憶されている。たとえば、被処理物のタイプが「立方体の部品」である場合の加速時間は「1」となっている。これは、具体的には、図18の右側に示すテーブルを参照すると1.0sec(加速−1)であることがわかる。同様に、回転数(速度)は「3」となっているが、具体的には、20.00Hz(速度−3)であることがわかる。なお、運転条件パラメータは、被処理物の物理的形状、大きさ、材質などによってタイプ分けをすることができる。
CPU300は、予備試験運転のための運転条件パラメータを記憶部B6から読み出して、タッチパネル110に表示する(ステップS120)。表示された運転条件パラメータを、図6に示す。作業者は、タッチパネル110を操作して、被処理物のタイプに応じて運転条件パラメータを選択する。例えば、被処理物のタイプとして「立方体の部品」PN1(パターンNo.1)が選ばれる。
また、タッチパネル110を操作し、作業者の判断によって、図6に示す個々のパラメータ(時間、回転数など)を修正して入力したり、新たに全てのパラメータを入力することもできる。なお、この実施形態では、モータ回転制御回路310のインバータの周波数によって回転数を表しているが、直接的な回転数を用いて設定するようにしてもよい。
なお、図6に示すように、加速時間d1、回転数d6、めっき遅延時間d2、めっき時間d3、減速時間d4、休止時間d5等の入力設定欄の下にパターングラフを併せて表示するようにしている。このパターングラフは、加速時間d1、回転数d6、めっき遅延時間d2、めっき時間d3、減速時間d4、休止時間d5の入力設定欄と、位置関係が対応しているので、作業者が直感的に理解しやすいようになっている。
また、めっき電気量d7、めっき電流d8、サイクル回数d10については、タッチパネル110(例えば、画面上に表示されたテンキーなど)から入力を行うようにしている。
設定入力が終了すると、作業者は、決定ボタン200を押下する(ステップS122)。CPU300は、これを受けて、選択または入力されたパラメータを、予備試験運転におけるパラメータとして記憶部B6に記憶する。
次に、自動運転スイッチ110が作業者によって押されると、CPU300は、上記パラメータにしたがって、予備試験運転を行う(ステップS124、S126)。
以下、上記決定パラメータに基づく予備試験運転の処理を説明する。なお、ここでは、ステップS122において、図6に示す「立方体の部品」PN1が決定された場合について説明する。
まず、CPU300は、モータ制御回転部310(図2)に対して、回転駆動軸S0に接続されたモーターを正回転にて起動させるように指示する。この際、CPU300は、モーターの回転数を、「回転数」として記憶された20.00Hzになるように、かつ、「加速時間」として記憶された1.0secにしたがって所定の回転数20.00Hzに達するまでの時間を制御するように、モータ制御回転部310(図2)に対する指令を行う。
CPU300は、モーターが所定の回転数に達したかどうかを判断する。この判断は、モータ回転制御部310からインバータの出力周波数を得ることによって、行うことができる。モーターが所定の回転数に達すると、CPU300は、タイマ計測を開始し、当該タイマが、「めっき遅延時間」として設定された2.0secに等しくなったときに、通電制御部320に対して指令を与え、陽極P0と陰極N0に通電を行う。このように、所定回転数に達しても、直ちに通電を行わないのは、被処理物が十分に陰極を覆った状態となった後に通電を行うためである。また、CPU300は、「めっき電流」として示された5Aの電流にて通電するように、通電制御部320に対して指令を与える。
CPU300は、上記通電開始から「めっき時間」として記憶された4.0secが経過すると、通電制御部320に指令を与えて通電を停止させるとともに、モータ回転制御部310に指令を与えてモータの減速処理を開始させる。なお、減速処理においては、「減速時間」として記憶され2.0sec後に回転が停止するように指令を行う。
モーターの回転が停止すると、CPU300は、「休止時間」として記憶された1.0sec間、休止する。
上記のようにして、1サイクル(図6に示すT)の処理が行われる。この1サイクルの処理をグラフとして表したのが図7である。CPU300は、この1サイクルの処理を、「サイクル回数」として記憶された10回繰り返す。なお、「正逆有無」に「1」が記憶されているので、CPU300は、各サイクル毎に、前のサイクルとは逆の方向にモーターを回転させる。
図6に示す運転条件パラメータの詳細について、図7を用いて以下に説明する。図7は、めっき処理時における基本的な運転パターンを表したグラフである。なお、図7に示す運転パターンは、被処理物のタイプを選択することにより、図6に示す運転条件パラメータの下部に併せて表示される。
図6に示す加速時間d1は、処理容器の回転数が所定の値(定速回転数d6)に達するまでに要する時間であり、図7に示すように加速時間d1を増加するほど処理容器は定速回転数まで緩やかに加速することになる。
図6に示す定速回転数d6は、定速回転時における処理容器の回転数である。図7に示すように、定速回転数d6において所定時間(定速回転時間d9=めっき遅延時間d2+めっき時間d3)だけ一定の回転数が維持される。なお、この実施形態では、回転数を周波数で表しているが、回転数は、周速との関係ではインバータの種類や処理容器の径によっても変わってくる。
図6に示すめっき遅延時間d2は、図7に示すように上記加速時間d1の経過後、被処理物への通電を開始する(図6,7のx点)までの時間である。つまり、上記加速時間d1が終了しても、あえて所定時間が経過するまでは通電を行わないようにしている。これは、被処理物が十分に陰極を覆った状態となった後で通電を行うようにしたためである。
図6に示すめっき時間d3は、上記めっき遅延時間d2の経過後、被処理物に通電を開始してから通電を終了するまでの時間である。なお、めっき品質に問題がないのであればめっき遅延時間d2を省略し定速回転数d6に達したと同時に通電することも可能である。
図6に示す減速時間d4は、図7に示すように上記めっき時間d3の経過後、回転数を0にするまでの時間であり、減速時間d4を増やすほど緩やかに減速することになる。
図6に示す休止時間d5は、図7に示すように上記減速時間d4の経過後、次のサイクルの加速時間d1を開始するまでの時間である。すなわち、処理容器が回転を完全に停止し、次の回転を開始するまでの時間をいう。
図7に示すサイクル時間Tは、加速開始から休止を完了するまでの時間(d1〜d5)を全て加算することで算出される。また、この実施形態では、図6に示すように、正逆の有無がd0=1(正逆有り)に設定されているため、正転サイクルが終了すると反転し同じサイクルでめっき処理が行われる。さらに、以下に示す所定のめっき電気量d7が通電されて所望のめっき膜厚が得られるまで、正転および反転のサイクルが繰り返されることになる。
図6に示すめっき電流d8は、被処理物に通電する電流の値であり、この実施形態では一定値としている。図6に示すめっき電気量d7は、めっき時間d3の合計(サイクル回数分)とめっき電流d8の乗算で得られるめっき膜の厚さを決定づける値である。つまり、所望のめっき膜厚を得るためには、適当なめっき電気量(サイクル回数分のめっき電流d8とめっき時間d3)を決定する必要がある。ここで設定しためっき電気量d7が全て通電されると、通電が自動的に停止されめっき処理が終了する。
図6に示す運転条件パラメータは、主として回転時における被処理物の動きに関係する流動パラメータと、主として回転時における通電に関係する通電パラメータに分類することができる。
通電パラメータは、少なくともめっき電気量を算出するためのめっき電流d8およびめっき時間d3で構成され、めっき時間d3とは、加速時間d1終了後のめっき遅延時間d2終了時から減速時間d4の開始時までをいう。
流動パラメータは、少なくとも加速時間d1、減速時間d4、定速回転時間(d2+d3)および定速回転数d6で構成される。なお、被処理物は、定速回転数d6に達した後は全て陰極に押しつけられるようにすることが望ましい。めっき遅延時間d2は定速回転時間に含まれる事から、めっき遅延時間d2を流動パラメータに含めても良い。
[第1の試験運転における処理]
図4に示すように、予備試験運転(ステップS12)が行われた後は、第1の試験運転(ステップS14)が行われる。図8は、図4に示す第1の試験運転(ステップS14)における処理の詳細を示すフローチャートである。
図8に示すように、予備試験運転が終了したと判断すると(ステップS140)、CPU300は、第1の試験運転(ステップS14)における運転条件パラメータの設定画面(図9)をタッチパネル110に表示する(ステップS142)。作業者は、上記予備試験運転の結果を考慮して流動パラメータを変更することで、複数の運転条件パラメータ(運転パターン候補)をタッチパネル110を介して設定する。
具体的には、予備試験運転(ステップS12)の際、めっき液中における被処理物の動きやめっき処理が行われた被処理物の品質(めっき膜厚、凝集塊の有無、光沢等々)を作業者が検査することにより、図9に示すような予備試験運転の結果をふまえた複数の流動パラメータが設定される。なお、回転状態での目視観察が困難な場合には、被処理物の動きを小型カメラにより撮影してモニターで観察し、パラメータをコンピュータの画像処理を用いて自動で設定するようにしてもよい。
流動パラメータを設定する際には、以下のような判断を用いて、検討する。例えば、図10に示すように、被処理物が回転時に被処理物が陰極の上部までせり上がらないような場合である。図10A、Bは、何れも回転めっき時において被処理物が陰極を十分覆えていない状態を示す図である。
回転中の処理容器内において、被処理物が陰極を覆うようにせりあがっていないか、当該せりあがりに要する時間が長すぎる等、遠心力が不足していると判断した場合には、定速回転の回転数d6を増やす。被処理物の当該せり上がりが充分だが、被処理物が傷んだり、処理液が処理容器の開口部から飛散する等、遠心力が強すぎると判断した場合は定速回転の回転数d6を減らしたりする。
又、処理容器が加速から定速回転に移行しても、被処理物のせり上がりが完全に止まらない場合には、当該せり上がりが止まるまでの時間をめっき遅延時間d2として、その時間を長短調整する。従って、加速回転から定速回転に移行するまでの間に、被処理物が充分にせり上がり、かつ、安定した場合には当該めっき遅延時間d2は不要となる。
このように定速回転数d6、めっき遅延時間d2を設定した後、さらに調整が必要になったときは、以下のパラメータを設定する。
又、加速時間d1及び/又は減速時間d4は、処理容器の回転開始時や回転減速開始時において、処理液中の被処理物が処理容器の内周壁近傍を処理容器の回転速度よりも遅く移動しており、この移動時に被処理物が当該周壁との摩擦により傷む場合には、処理容器と当該被処理物との回転速度のずれを少なくして、被処理物の損傷を防止するため、加速時間d1や減速時間d4の長短を調整する。
さらに、休止時間d5は、処理容器停止後においても当該容器内の処理液はまだ回転しているため、すぐに反対方向に処理容器を回転させると開口部より処理液があふれることがあるため、この点を考慮して時間の長短を調整すればよい。
これらの調整において、処理工程の総処理時間を考慮して、当該各種処理時間の長短を決定してもよい。
これらの流動パラメータの設定により、処理容器内の被処理物を傷めることなく、陰極を覆うようにせりあがらせることができ、被処理物が接触していない陰極部分にめっきが付いたり、剥離しためっきが不純物となって処理容器内に混入するのを防止することができる。
作業者は、被処理物を処理容器に投入した後、例えば、図9に示すように、流動パラメータを上記のような基準によって変更した複数の運転条件パラメータ(運転パターン候補No.1〜5)をタッチパネル110を介して入力する。なお、図9においては、図6に示す予備運転試験時の運転条件パラメータを表示していないが、これを図9の運転条件パラメータの設定画面(第1の試験運転)に併せて表示し、当該タッチパネル110の表示を作業者が見ながら複数の運転条件パラメータを変更するようにしてもよい。
複数の運転条件パラメータが入力され、決定ボタン202が選択されると(ステップS144のYes)、切換スイッチ110(図1)から自動運転オンの入力を受けて(ステップS146のYes)、制御部4(図2)は上記複数の運転パターン候補それぞれについて、めっき処理部102における自動運転(通電オフ)を制御する処理を行う(ステップS148)。自動運転時のめっき処理部102に対する具体的な制御方法は、通電が行われない点を除き、前述の予備試験運転S12(図4)の場合と同様である。なお、第1の試験運転においては通電が行われないため、複数の運転パターン(例えば、図9に示すNo.3〜5)に対して、処理容器内の被処理物を入れ替えないで自動運転を行うことができる。
さらに、作業者は、上記自動運転(通電オフ)の結果、良好と判断された運転条件パラメータを複数選択して決定ボタン202を押下しておく(ステップS150)。例えば、図9に示す運転条件パラメータの設定画面(第1の試験運転)では、良好と判断されたNo.3〜5(斜線で示す)までが選択されている。なお、ここで運転パターン候補を複数設定するのは、被処理物の動きだけで最終的なめっき品質を予想することは非常に困難な場合があるためである。
[第2の試験運転における処理]
図4に示す第1の試験運転(ステップS14)が行われた後は、第2の試験運転(ステップS16)が行われる。図11は、図4に示す第2の試験運転(ステップS16)における処理の詳細を示すフローチャートである。
図8のステップS150において、運転条件決定プログラムB14(図2)が複数の運転条件パラメータが選択され、決定されたと判断すると(ステップS150のYes)、図11に示すように、第2の試験運転(ステップS16)における運転条件パラメータの設定画面(図12)をタッチパネル110に表示する(ステップS162)。なお、ここでは、図12に示すように、図8のステップS150において選択された運転パターン候補(No.3〜5)だけが抽出して表示される。
さらに、作業者は、予備試験運転および第1の試験運転の結果を考慮して、複数の運転条件パラメータについてタッチパネル110を介して通電パラメータを追加して設定する。
作業者は、例えば、以下のような基準によって通電パラメータをタッチパネルを介して入力する(ステップS164)。図12は、第2の試験運転における運転条件パラメータの設定画面を示す図である。
図4の予備試験運転(ステップS12)において、複数の被処理物にまたがってめっきが付いてしまった場合、以下の3つのパラメータ変更を検討する。通電時間が長いのであればめっき時間d3を短く変更し、電流密度が高すぎるのであればめっき電流d8を低くすればよい。さらに、遠心力が強すぎて被処理物が密集して流動性が低いことによって問題が生じている場合には、回転数d6を減らせばよい。これにより、被処理物が凝集した状態となって不良品が発生することを防止することができる。
めっき処理に時間がかかりすぎる場合には、運転条件パラメータd1〜d5の秒数を短くすることができる。また、電流密度が低すぎてめっきが付くのが遅いのであれば、めっき電流d8の値を大きくすることがよい。これにより、めっき品質を維持しつつ、めっき処理に要する時間を短くして生産性を高めることが可能である。
めっき膜厚が厚すぎる、または薄すぎるというような場合、めっき電気量d7を少なくする、または大きくする。これにより、所望の膜厚のめっきを得ることができ、不良品の発生を抑制することができる。
なお、予備試験運転(ステップS12)において、めっき液中に泡が発生し、めっきがうまくつかない場合は、めっき運転S04の途中に脱泡運転S06を行ってもよい。具体的には、図7に示すめっき運転S04を何回続けた後に脱泡運転S06を行うかを規定する脱泡サイクルパラメータを作るとよい。例えば、脱泡サイクルパラメータを「4」に設定すると、本実施形態のめっき運転S04のサイクル回数が10であるから、めっき運転S04を4サイクル行った後、脱泡運転S06を1回行い、その後めっき運転S04を4サイクル行った後、脱泡運転S06を1回行い、その後めっき運転S04を2サイクル行って終了する。なお、脱泡運転S06における処理容器の回転の加速時間、定速回転時間、定速回転数、減速時間、休止時間はあらかじめ設定されている。
各運転パターン候補について通電パラメータが追加され、決定ボタン204が押下されると(ステップS164のYes)、自動運転ボタンの押下に応じて(ステップS166のYes)、通電した状態で、所定の通電量が行われるまで、各運転パターン候補について自動運転(通電オン)が行われる(ステップS168)。自動運転時のめっき処理部102に対する具体的な制御方法は、前述の予備試験運転S12(図4)の場合と同様である。
さらに、上記自動運転(通電オン)の結果、最も良好と判断された運転条件パラメータを選択して決定する(ステップS170)。第2の試験運転が完了すると、作業者は第2の試験運転の結果に基づいて、最適な運動条件と考えるものを選択し、図12に示す登録ボタン206を押下すると(S170のYes)、当該運転条件パラメータが記憶部B6に最適運転条件パラメータとして登録され(図4のステップS18)、運転条件決定プログラムB14は終了する。
運転条件決定プログラムB14が終了した後は、通常運転モードとなり、上記登録されたパラメータによって最適な運転条件パラメータに基づくめっき処理が行われることになる。
[その他の実施形態]
なお、上記実施形態においては、めっき運転時における定速回転数を1つだけ設定するようにしたが、複数の段階に設定しても良く、例えば、図13で示す運転パターンように、めっき運転時における回転数を2段階に設定することも可能である。
例えば、図13に示すグラフにおいて定速回転数がY1からY2に上がるように設定した場合は、自重の大きい被処理物や壊れやすい被処理物に有効である。つまり、低速で環状陰極まで被処理物を引き寄せて衝撃をやわらげて被処理物の傷付きを防止し、速度不足による陰極の液中への露出や遠心力不足による液循環の低下を防止することができる。一方、定速回転数がY1からY3に下がるように設定した場合は、自重の少ない被処理物に有効であり、陰極まで高速回転で遠心力を強めておき、ある程度寄った時点で速度を下げることにより、遠心力による被処理物の傷付きや開口部からの液のこぼれを防止することができる。
図14に、定速回転速度を2段階に設定した場合の運転条件パラメータ設定画面を示す。図14は、図9に示す第1の運転試験運転における運転条件パラメータ設定画面に対応している。
なお、上記実施形態では、第1の試験運転(図4のステップS14)の前に予備試験運転(図4のステップS12)を行うようにしたが、予備試験運転を行わず、第1及び第2の試験運転だけで運転条件パラメータの設定(条件出し)を行うようにしてもよい。
なお、上記実施形態では、第1の試験運転(図4のステップS14)の後に第2の試験運転(図4のステップS16)を行うようにしたが、第2の試験運転を行わないようにしてもよい。例えば、流動パラメータだけを用いた通電を行わない第1の試験運転だけで運転条件パラメータの設定(条件出し)を行うようにしてもよい。
なお、上記実施形態では、予備試験運転(図4のステップS12)の際に被処理物に応じた運転パターンを予め設けていたが、かかる運転パターンを設けずに作業者が入力するようにしてもよい。
なお、上記実施形態では、予備試験運転(図4のステップS12)を通電状態でおこなったが、通電を行わない(つまり、流動パラメータのみを用いる)ようにしてもよい。
なお、上記実施形態では、被処理物にニッケルめっきを行う場合を説明したが、スズめっきなどその他のめっきを行うようにしてもよい。また、上記実施形態では、めっき処理を1種類だけ行ったが複数の種類について行うようにしても良い。
なお、上記実施形態では、脱泡運転の運転条件をあらかじめ設定した例で説明したが、脱泡運転S06における処理容器の回転の制御を上記第1の試験運転と同様に行って、流動パラメータ(加速時間d1、減速時間d4、休止時間d5、回転数d6、サイクル回数d10)を適宜設定するようにしてもよい。さらに、脱泡運転S06におけるサイクル回数を設定するパラメータ(脱泡サイクル回数)を設けるようにしてもよい。これにより、泡の発生度合いに応じて、脱泡運転S06の運転条件とサイクル回数を自在に設定することができ、効率よく脱泡運転S06をすることができるので、泡の発生によるめっき不良を有効に防止することができる。
なお、上記実施形態では、電気めっきを行う場合で説明したが、めっき液に替えて電解剥離液等の表面処理液として、電解剥離を行うようにしてもよい。また、上記実施形態では、電気めっき処理を行った例で説明したが、洗浄、剥離、活性化処理等の種々の表面処理について行うようにしても良い。

Claims (10)

  1. 表面処理液および被処理物を保持した処理容器を回転させて、被処理物を処理容器の外周方向に移動させたかつ表面処理液を流出させた状態で、処理容器に配設された陽極と処理容器の外周方向に配設された陰極との間を通電することにより電気めっき処理を行う表面処理部と、
    複数の運転条件パラメータを記憶する記憶部を有し、当該記憶部に記憶した運転条件パラメータに基づいて前記表面処理部の制御を行う制御部と、
    を備えた、被処理物に対して所望の電気めっき処理を行うための回転表面処理装置の運転条件を決定するための運転条件決定方法であって、
    前記記憶部に記憶される運転条件パラメータは、流動パラメータおよび通電パラメータで構成されており、
    前記運転条件記憶部に記憶した流動パラメータを第1の運転条件として、通電を行わない状態で、前記制御部が前記めっき処理部を制御して第1の試験運転を行い、
    さらに、前記第1の試験運転の結果を考慮して、前記運転条件記憶部に記憶した通電パラメータを第2の運転条件として、通電を行った状態で、前記第2の運転条件によって前記制御部は第2の試験運転を行い、
    前記第2の試験運転の結果に基づいて、最適な運転条件として選択された運転条件を前記記憶部に登録する、
    ことを特徴とする回転表面処理装置の運転条件決定方法。
  2. 表面処理液および被処理物を保持した処理容器を回転させて、被処理物を処理容器の外周方向に移動させたかつ表面処理液を流出させた状態で、処理容器に配設された陽極と処理容器の外周方向に配設された陰極との間を通電することにより電気めっき処理を行う表面処理部と、
    複数の運転条件パラメータを記憶する記憶部を有し、当該記憶部に記憶した運転条件パラメータに基づいて前記表面処理部の制御を行う制御部と、
    を備えた、被処理物に対して所望の電気めっき処理を行うための回転表面処理装置の運転条件を決定するための運転条件決定方法であって、
    前記記憶部に記憶される運転条件パラメータは、流動パラメータおよび通電パラメータで構成されており、
    入力されまたは運転条件記憶部に予め記憶された運転条件でめっき処理の予備試験運転を行い、
    前記予備試験運転の結果に基づいて第1の試験運転における前記流動パラメータを変更した第1の運転条件により、通電を行わない状態で、前記制御部が前記表面処理部を制御して第1の試験運転を行い、
    さらに、前記第1の試験運転の結果を考慮して、前記運転条件記憶部に記憶した通電パラメータを第2の運転条件として、通電を行った状態で、前記第2の運転条件によって前記制御部は第2の試験運転を行い、
    前記第2の試験運転の結果に基づいて、最適な運転条件として選択された運転条件を前記記憶部に登録する、
    ことを特徴とする回転表面処理装置の運転条件決定方法。
  3. 請求項の回転表面処理装置の運転条件決定方法において、
    予備試験運転に用いられる運転条件パラメータが、被処理物のタイプに応じて予め記憶部に記憶されていることを特徴とする回転表面処理装置の運転条件決定方法。
  4. 請求項1〜請求項の何れかの回転表面処理装置の運転条件決定方法において、
    前記流動パラメータが、少なくとも回転加速時間、回転減速時間、定速回転時間および定速回転数で構成されることを特徴とする回転表面処理装置の運転条件決定方法。
  5. 請求項の回転表面処理装置の運転条件決定方法において、
    前記定速回転数が、複数の段階に設定されることを特徴とするもの。
  6. 請求項1〜請求項の何れかの回転表面処理装置の運転条件決定方法において、
    前記通電パラメータが、少なくともめっき電流およびめっき時間で構成されることを特徴とする回転表面処理装置の運転条件決定方法。
  7. 請求項1〜請求項何れかの回転表面処理装置の運転条件決定方法において、
    第2の試験運転において、めっき電流とめっき時間の乗算で算出される所定のめっき電気量に対応するサイクルが終了すると自動的に通電を停止することを特徴とする回転表面処理装置の運転条件決定方法。
  8. 請求項1〜請求項何れかの回転表面処理装置の運転条件決定方法において、
    前記回転表面処理装置は、パラメータ入力部を備えており、
    前記パラメータ入力部に表示される前記運転条件パラメータの画面上において、各種パラメータ値の入力欄に対応して運転パターンのグラフを併せて表示したことを特徴とする回転表面処理装置の運転条件決定方法。
  9. 表面処理液および被処理物を保持した処理容器を回転させて、被処理物を処理容器の外周方向に移動させたかつ表面処理液を流出させた状態で、処理容器の中心部に配設された陽極と処理容器の外周方向に配設された陰極との間を通電することにより電気めっき処理を行う表面処理部と、
    複数の運転条件パラメータを記憶する記憶部を有し、当該記憶部に記憶した運転条件パラメータに基づいて前記表面処理部の制御を行う制御部と、
    を備えた、被処理物に対して所望の電気めっき処理を行うための回転表面処理装置であって、
    前記記憶部に記憶される運転条件パラメータは、流動パラメータおよび通電パラメータで構成されており、
    前記運転条件記憶部に記憶した流動パラメータを第1の運転条件として、通電を行わない状態で、前記制御部が前記めっき処理部を制御して第1の試験運転を行い、
    さらに、前記第1の試験運転の結果を考慮して、前記運転条件記憶部に記憶した通電パラメータを第2の運転条件として、通電を行った状態で、前記第2の運転条件によって前記制御部は第2の試験運転を行い、
    前記第2の試験運転の結果に基づいて、最適な運転条件として選択された運転条件を前記記憶部に登録する、
    ことを特徴とする回転表面処理装置。
  10. 表面処理液および被処理物を保持した処理容器を回転させて、被処理物を処理容器の外周方向に移動させたかつ表面処理液を流出させた状態で、処理容器の中心部に配設された陽極と処理容器の外周方向に配設された陰極との間を通電することにより電気めっき処理を行う表面処理部と、
    複数の運転条件パラメータを記憶する記憶部を有し、当該記憶部に記憶した運転条件パラメータに基づいて前記回表面処理部の制御を行う制御部と、
    を備えた、被処理物に対して所望の電気めっき処理を行うための回転表面処理装置において、以下の処理をコンピュータに行わせることを特徴とする運転条件決定プログラム、
    入力されまたは運転条件記憶部に予め記憶された運転条件に基づいて第1の試験運転における流動パラメータを変更した第1の運転条件により、通電を行わない状態で、前記制御部が前記めっき処理部を制御して第1の試験運転を行う処理、
    さらに、前記第1の試験運転の結果に基づいて第2の試験運転における通電パラメータを追加した第2の運転条件により、通電を行った状態で、前記制御部は第2の試験運転を行う処理、
    前記第2の試験運転の結果に基づいて、最適な運転条件として選択された運転条件を前記記憶部に登録する処理。
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