JP5358360B2 - 円筒部材の表面処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、円筒部材の内面へ処理液を接触させて内面を処理する、円筒部材の表面処理装置に関する。

例えば、円筒部材には、エンジンのシリンダバレルがある。シリンダバレルの内面は、ピストンリングによる摩擦や燃料の燃焼による高熱に晒されるため、表面の強度が求められる。表面の強度を高めるには表面処理が有効である。表面処理の一つであるめっき処理を施す場合、めっき処理前に表面の汚れ等をあらかじめ除去することが望まれる。このように表面処理前に汚れ等を除去する処理は、前処理と呼ばれる。
めっき処理の前処理の一例を次図で説明する。

図１０に示されるように、前処理では、エッチング処理、酸活性処理、第１亜鉛置換処理、溶解活性処理及び第２亜鉛置換処理が実施される。エッチング処理だけでも、処理液による化学処理、洗浄のための１次水洗、２次水洗及び乾燥を防ぐアイドラー等複数の工程で構成される。これらの工程のうち、化学処理工程の具体例が提案されている（例えば、特許文献１（図３（ｂ））参照。）。

この特許文献１の技術を図面に基づいて以下に説明する。
図１１に示されるように、シリンダブロック１０１を、下部開口閉塞部材１０３が備えられたパレット１０４に載置し、シリンダブロック１０１の下部開口を塞ぐ。そして、パレット１０４をパン１０５の上に配置する。ノズル１０６が備えられたカバー部材１０７を、昇降手段１０８で矢印（１）のように移動させ、ノズル１０６を挿入すると共にシリンダブロック１０１の上部開口を塞ぎ、可撓性のシールリング１０２でシールする。

処理液を、矢印（２）のように、処理液供給路１０９からノズル１０６に供給する。
供給された処理液は、矢印（３）のように、処理液噴射孔１１０からシリンダバレル１１１の下部に噴射され、矢印（４）のように、シリンダバレル１１１の内面に接触しながら上昇する。
シリンダバレル１１１内の処理液は、矢印（５）のように、主にパレット１０４に設けられた第１の排液通路１１２から排出され、処理液の残部は、矢印（６）のように蓋体１０７に設けられた第２の排液通路１１３から排出される。

ところで、生産ラインでは、一つのラインで種々の径のシリンダバレルに前処理を施すことがある。異なる径のシリンダバレルに前処理を施すには、それぞれのシリンダバレルの径に対応するシールリングでシリンダバレルの上部開口をシールし、それぞれのシリンダバレルの径に対応するノズルを用いて処理液を供給する。

大きな径のシリンダバレルのために、大径のノズル１０６に交換し、小さな径のシリンダバレルのために、小径のノズル１０６に交換する。
具体的には、昇降手段１０８でノズル１０６を上昇させ、径の異なるノズルに交換する。

この交換作業は、上向き作業になる。すなわち、作業者は下から見上げる姿勢での作業となり、作業時間は延びる傾向にある。交換作業の効率化の点から、作業時間の短縮化が望まれる。

特開２００８−２１４７３０公報

本発明は、ノズル交換作業をより円滑に行うことができる円筒部材の表面処理装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、パレットに載置した円筒部材の内側に、上からノズルを挿入し、このノズルから処理液を噴射して前記円筒部材の内面を処理する円筒部材の表面処理装置において、この表面処理装置は、前記ノズルへ前記処理液を供給する処理液供給手段と、前記ノズルを前記円筒部材の軸方向に沿って昇降させる昇降手段と、この昇降手段と前記ノズルとの間に設けられこのノズルを前記円筒部材の軸に沿った下向き姿勢から、所定角度傾けた傾き姿勢まで旋回させる旋回手段と、を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、パレットは、高さ寸法が異なる複数の円筒部材を一括して載置することができるように、複数のアタッチメントを備えており、これらのアタッチメントは、パレットから円筒部材の上面までの距離が同一になるように、載置する円筒部材に応じた高さに設定されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、アタッチメントは、パレットに取外し可能に取付けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、この表面処理装置は、ノズルを円筒部材の軸方向に沿って昇降させる昇降手段と、ノズルを円筒部材の軸に沿った下向き姿勢から、所定角度傾けた傾き姿勢まで旋回させる旋回手段とを備えている。ノズル等の交換部品が作業者側に向けられ、ノズルの交換作業が、略正面向き作業になるので、ノズル等の交換作業をより円滑に行うことができ、切換え作業工数の短縮を図ることができる。

請求項２に係る発明では、アタッチメントは、パレットから円筒部材の上面までの距離が同一になるように、載置する円筒部材に応じた高さに設定されている。異なる円筒部材であっても、処理液供給手段やノズルを同一の高さに昇降させればよいので、処理液供給手段や昇降手段を共通化することができ、装置のコストを低減することができる。
加えて、高さの異なる円筒部材に同時に処理を施すことができるので、複数種類の円筒部材に表面処理を効率良く行うことができる。

請求項３に係る発明では、アタッチメントは、パレットに取外し可能に取付けられている。生産ラインにおいて他の種類の円筒部材に切換える際、アタッチメントの交換作業をより円滑にでき、切換え作業の工数をよりいっそう短縮することができる。

本発明に係る円筒部材の表面処理装置の側面図である。 本発明の要部の説明図である。 図１の３−３線断面図である。 図３の４−４矢視図である。 ノズル交換前における旋回手段の作用を説明する図である。 ノズル交換を説明する図である。 ノズル交換後における旋回手段の作用を説明する図である。 本発明に係る円筒部材の表面処理装置での表面処理を説明する図である。 図４の別の実施形態の説明図である。 めっきの前処理工程を説明する図である。 従来の技術の基本原理を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、円筒部材の表面処理装置１０は、アジャスタ１１を有するベース１２と、このベース１２から立ち上げられている下部柱１３と、この下部柱１３の上端に設けられている中部支持部材１４と、この中部支持部材１４に支持され処理液を集めるパン１５と、このパン１５に集められた処理液を外部に排出する処理液排出管１６と、パン１５の上に設けられている囲い部材１７と、この囲い部材１７に囲われるように中部支持部材１４に設けられている処理液供給手段２０と、この処理液供給手段２０に設けられ処理液供給手段２０の上部からの排液を誘導する排液管２１と、この排液管２１の排液を監視する処理液検知部２２と、中部支持部材１４から立ち上げられている中部柱２３と、この中部柱２３の上端に設けられている上部支持部材２４と、この上部支持部材２４から立ち上げられている上部柱２５と、この上部柱２５の上端に設けられている天板２６とを備える。

処理液供給手段２０は、詳細は後述するが、表面処理が施される円筒部材としてのシリンダブロック２７を載置するパレット３１と、シリンダブロック２７の上部を覆うカバー部材３２と、このカバー部材３２に設けられ処理液の一部を排出する第２の排液通路３３とを備える。

また、円筒部材の表面処理処置１０は、カバー部材３２をシリンダブロック２７の軸方向に沿って昇降させる昇降手段３４と、カバー部材３２を所定角度傾けた傾き姿勢まで旋回させる旋回手段３５（詳細後述）と、を備えている。
昇降手段３４は、昇降ロッド３６と、天板２６に設けられ昇降ロッド３６を介してカバー部材３２をシリンダブロック２７の軸方向に沿って昇降させる昇降シリンダ３７と、からなる。

次に旋回手段３５について説明する。
図２に示されるように、旋回手段３５は、昇降ロッド３６の下端に設けられているリンク部材３８と、このリンク部材３８の下端にリンク軸４１を介して回転自在に設けられている旋回部材４２と、この旋回部材４２の一端に設けられカバー部材３２を保持するカバー保持部材４３と、このカバー保持部材４３に設けられ端部に接続ピン４４を有する接続部４５と、リンク部材３８から水平方向に延ばされ端部に支持軸４６を有する水平バー４７と、この水平バー４７の支持軸４６に設けられ進退ロッド４８を介して接続ピン４４を押し引きする旋回シリンダ５１と、旋回部材４２に設けられリンク部材３８のストッパ５２に突き当たる凸部５３とからなる。

また、カバー部材３２に、円筒部材（図１、符号２７）の上面に接触して円筒部材２７の上部開口をシールするシール部材５４と、円筒部材２７の内側に挿入され処理液を噴射するノズル５６とが、着脱自在に設けられている。

次にパレット３１及び処理液供給手段２０について説明する。
図３に示されるように、パレット３１は、高さ寸法が異なる複数の円筒部材としてのシリンダブロック２７、５７を一括して載置することができるように、複数のアタッチメント５８、５９を備えている。これらのアタッチメント５８、５９は、パレット３１に取り外し可能に取付けられ、パレット３１からシリンダブロック２７、５７の上面までの距離が同一になるように、載置するシリンダブロック２７、５７に応じた高さに設定されている。

処理液供給手段２０、２０は、シリンダブロック２７、５７のガスケット面６１、６２が上になるようにして、シリンダブロック２７、５７を支えると共にシリンダバレル６３、６４の下部開口６５、６６を塞ぐアタッチメント５８、５９とを備える。

アタッチメント５８、５９は、シリンダバレル６３、６４内に溜められた処理液の一部を排出する第１の排液通路６７、６８と、アタッチメント５８、５９の上部に設けられシリンダブロック２７、５７の段部７１、７２をシールする段部シール部材７３、７４とを備える。

また、処理液供給手段２０、２０は、シリンダバレル６３、６４の上部開口７５、７６に繋がる凹部７７を有し、ガスケット面６１、６２に載せられシリンダバレル６３、６４の上部開口７５、７６を覆うカバー部材３２、３２を備える。

これらのカバー部材３２、３２は、中間シールリング７８、７８と、カバー部材３２、３２の下部に着脱可能に設けられているシール部材５４、５５と、シール部材５４、５５の下面に設けられガスケット面６１、６２をシールする可撓性のシールリング７９、８１とを備える。

また、カバー部材３２、３２は、カバー部材３２、３２に上から下向きに挿入されるようにしてカバー部材３２、３２に着脱可能に取付けられ、処理液を凹部７７、７７の壁８２、８２に向かって噴射する処理液噴射孔８３、８４を有し、凹部７７、７７の壁８２、８２を介してシリンダバレル６３、６４の内面へ処理液を供給するノズル５６、８５を有する。

さらに、カバー部材３２、３２は、ノズル５６、８５に処理液を供給する処理液供給路８６、８６と、シリンダバレル６３、６４内に溜められた処理液の残部を排出する第２の排液通路（図１、符号３３）とを備える。

次に異なるサイズのシリンダブロック２７、６５が配置されている状態を説明する。
図４に示されるように、枠体８７にパレット３１が設けられ、パレット３１にアタッチメント５８、５９が配置されている。大きさの異なるシリンダブロック２７、５７を載置するアタッチメント５８、５９は、自由に組み合わせを変更できるので、同種類のシリンダブロックだけでなく、異なる種類のシリンダブロックに同時に前処理を施すことができる。

以上に述べた円筒部材の表面処理装置１０の作用を次に述べる。
図５（ａ）に示されるように、昇降シリンダ３７を駆動させ、矢印（７）のように、カバー部材３２を含む処理液供給手段２０を上昇させる。

図５（ｂ）に示されるように、旋回シリンダ５１を駆動させ、矢印（８）のように、接続部４５を引く。すると、リンク軸４１を中心にして旋回部材４２が旋回し、矢印（９）のように、カバー部材３２、シール部材５４及びノズル５６が、下向き姿勢から、所定角度傾けた傾き姿勢まで旋回する。

図６に示されるように、作業者８８は、ノズル５６を、矢印（１０）のように外し、シール部材５４を、矢印（１１）のように外す。そして、作業者８８は、異なる種類用のシール部材５５を、矢印（１２）のように取付け、異なる径のノズル８５を、矢印（１３）のように取付ける。

図７（ａ）に示されるように、旋回シリンダ５１を駆動させ、矢印（１４）のように、接続部４５を押す。すると、リンク軸４１を中心にして旋回部材４２が旋回し、矢印（１５）のように、カバー部材３２、シール部材５５及びノズル８５が移動する。

すると、図７（ｂ）に示されるように、凸部５３が、ストッパ５２に突き当たり、ノズル８５及びシール部材５５が、下向き姿勢で止まる。

次に処理液の供給について説明する。
図８において、カバー部材３２、３２を、矢印（１６）のように移動させ、ガスケット面６１、６２をシールする。

ノズル５６、８５から処理液を、矢印（１７）のように、シリンダバレル６３、６４の内面に供給する。シリンダバレル６３、６４内に溜められた処理液の一部は、矢印（１８）、（１８）のように、第１の排液通路６７、６８から排出される。処理液の供給量は、第１の排液通路６７、６８から排出される量よりも多い。そのため、処理液は矢印（１９）のように、シリンダバレル６３、６４内を上昇する。シリンダバレル６３、６４内に溜められた処理液の残部は、矢印（２０）、（２０）のように、第２の排液通路３３、３３から排出される。

次に図４の別の実施形態を述べる。
図９において、図４と同様に構成されている部分は、符号を流用して詳細な説明は省略する。
パレット３１には、アタッチメント９１が配置されている。アタッチメント９１には、円筒部材としての４気筒のシリンダブロック９２が載置されている。
処理液を供給するノズルを４本準備することで、４気筒のシリンダブロック９２にも表面処理を施すことができる。

尚、本発明に係る円筒部材の表面処理装置は、種類の異なる単気筒のシリンダブロックに同時に処理を施す場合と、４気筒のシリンダブロックに処理を施す場合に適用したが、これに限定されず、同種類の単気筒のシリンダブロック、他の複数気筒のシリンダブロック、円筒形状の一般的な機械部品に適用することは差し支えない。

本発明の円筒部材の表面処理装置は、円筒部材の内面へ処理液を接触させて内面を処理する、円筒部材の表面処理装置に好適である。

１０…円筒部材の表面処理装置、２０…処理液供給手段、２７、５７、９２…円筒部材（シリンダブロック）、３１…パレット、３２…カバー部材、３４…昇降手段、３５…旋回手段、３７…昇降シリンダ、３８…リンク部材、４２…旋回部材、４３…カバー保持部材、４５…接続部、４７…水平バー、５１…旋回シリンダ、５６、８５…ノズル、５８、５９、９１…アタッチメント、６１、６２…ガスケット面（円筒部材の上面）。

Claims (3)

1. パレットに載置した円筒部材の内側に、上からノズルを挿入し、このノズルから処理液を噴射して前記円筒部材の内面を処理する円筒部材の表面処理装置において、
   この表面処理装置は、前記ノズルへ前記処理液を供給する処理液供給手段と、前記ノズルを前記円筒部材の軸方向に沿って昇降させる昇降手段と、この昇降手段と前記ノズルとの間に設けられこのノズルを前記円筒部材の軸に沿った下向き姿勢から、所定角度傾けた傾き姿勢まで旋回させる旋回手段と、を備えていることを特徴とする円筒部材の表面処理装置。
2. 前記パレットは、高さ寸法が異なる複数の円筒部材を一括して載置することができるように、複数のアタッチメントを備えており、
   これらのアタッチメントは、前記パレットから前記円筒部材の上面までの距離が同一になるように、載置する前記円筒部材に応じた高さに設定されていることを特徴とする請求項１記載の円筒部材の表面処理装置。
3. 前記アタッチメントは、前記パレットに取外し可能に取付けられていることを特徴とする請求項２記載の円筒部材の表面処理装置。

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