JP5898540B2 - ワーク保持治具及び表面処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続メッキ装置等の表面処理装置に用いられるワーク保持治具及び表面処理装置等に関する。

連続メッキ装置等の表面処理装置では、ワーク保持治具にてワークを垂下して保持し、表面処理槽内の液中にてワークを連続搬送している。ワーク保持治具は、例えば特許文献１に示すように、ワークの上端をチャックしてワークを垂下して保持するのが一般的である。

また、ワーク保持治具の他の機能は、表面処理槽内に配置される陽極（アノード）に対してワークを陰極（カソード）に設定することにある。陰極−陽極間に電界を形成してメッキ液を電気分解してワーク表面をメッキする。そのために、ワークの上端をチャックするチャック部材は導電性部材にて形成され、ワーク保持治具を介してワークを陰極に設定している。

特開２００９−１３２９５６号公報

しかし、本発明者等の検討によれば、ワークの上端にて通電ルートを確保するだけでは、ワークの表面処理の面内均一性を確保するには限界があることが判明した。

本発明の幾つかの態様は、ワークの電流分布の面内均一性を向上させて、ワークの表面処理品質をさらに高める改善することができるワーク保持治具及び表面処理装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の一態様は、
薄板状の矩形ワークを処理槽内の液中にて垂直状態で保持し、かつ、前記ワークを陰極に設定するワーク保持治具であって、
前記矩形ワークを囲んで配置される枠状部材と、
前記枠状部材に支持され、前記矩形ワークの上辺を把持する導電性の複数の第１チャック部材と、
前記複数の第１チャックとは電気的に絶縁されて前記枠状部材に支持され、前記矩形ワークの下辺を把持する導電性の複数の第２チャック部材と、
前記複数の第１チャック部材に通電する第１通電部と、
前記複数の第２チャック部材に通電する第２通電部と、
を有するワーク保持治具に関する。

本発明の一態様によれば、特にごく薄いワークを表面処理対象とする場合、液圧によりワークの垂下状態を保持できなくなることを解消するために、ワークの上下をチャックして、ワークの姿勢を保持することができる。ここで、枠状部材及び第１，第２のチャック部材を導通させた場合には、第２チャック部材を支持した下枠部材への通電ルートの抵抗値が、第１チャック部材を支持した上枠部材への通電ルートの抵抗値よりも必然的に大きくなってしまう。従来のように、保持治具によりワークの上端のみをチャックした場合には、通電ルートは上枠部材にのみ限定される。従って、陽極から液中を介してワーク及び枠状部材に流れる電流（あるいはそれとは逆向きの電子の流れ）は、ワーク保持治具にチャックされたワークの上端側ほど流れ易くなり、ワーク内の電流分布はワーク面内にて不均一となる。ワークの電流分布の面内均一性は、ワークの表面処理品質に影響する。本発明の一態様では、複数の第１チャック部材と複数の第２チャック部材とは、電気的に絶縁され、しかも、第１，第２チャック部材への通電も第１，第２通電部に分離されている。よって、第１通電部から第１チャック部材への第１通電ルートと、第２通電部から第２チャック部材への第２通電ルートとは、例えば抵抗値や電流値を独立して設定でき、それにより、ワークの電流分布の面内均一性を向上させて、ワークの表面処理品質をさらに高める改善することができる。

（２）本発明の一態様では、
前記枠状部材は、
前記複数の第１チャック部材を支持する導電性の上枠部材と、
前記複数の第２チャック部材を支持する導電性の下枠部材と、
前記上枠部材の両端部に設けられた２つの絶縁部材と、
上端部が前記２つの絶縁部材に支持され、下端部が前記下枠部材の両端部に連結された、導電性の２つの縦枠部材と、
を含み、
前記第１通電部は、前記上枠部材に通電し、
前記第２通電部は、前記２つの縦枠部材に通電することを特徴とするワーク保持治具。

この場合、第１通電部は上枠部材を経由して第１チャック部材に通電し、第２通電部は２つの縦枠部材及び下枠部材を介して第２チャック部材に通電する。上枠部材と２つの縦枠部材とは、２つの絶縁部材により電気的に絶縁されているので、各通電ルートの抵抗値または電流値を独立して設定できる。

（３）本発明の一態様では、前記第１通電部の一部を介して前記枠状部材を支持し、前記第１および第２の通電部に通電する共通通電部をさらに有することができる。

こうすると、ワーク保持治具が有する２つの機能部である搬送部とワーク保持部のうち、搬送部側に設けた導電性部材を共通通電部として兼用し、しかも共通通電部を枠状部材の支持部として兼用でき、部品点数を削減できる。

（４）本発明の一態様では、
前記第１通電部は、
前記共通通電部に固定された絶縁部と、
前記絶縁部と前記上枠部材とを連結する導電性の連結部と、
前記共通通電部と前記連結部とを接続する少なくとも一つの上枠通電ケーブルと、
を有し、
前記第２通電部は、前記共通通電部と前記２つの縦枠部材とを接続する第１および第２の縦枠通電ケーブルを有することができる。

こうすると、第１通電部の一部は、共通通電部に固定された絶縁部と、絶縁部と上枠部材とを連結する導電性の連結部とを有することで、通電部と共に枠状部材の支持部として兼用でき、部品点数を削減できる。そして、共通通電部からの分離通電ルートは、一つの上枠通電ケーブルと、第１，第２の縦枠通電ケーブルとによって確保できる。

（５）本発明の一態様では、
前記連結部は、
前記絶縁部と前記上枠部材とを連結する第１垂直アーム部及び第２垂直アーム部と、
前記第１垂直アーム部より突出する第１突出部と、
前記第２垂直アーム部より突出する第２突出部と、
を含み、
前記少なくとも一つの上枠通電ケーブルは、前記共通通電部と前記第１突出部とを接続する第１の上枠通電ケーブルと、前記共通通電部と前前記第２突出部とを接続する第２の上枠通電ケーブルとを含むことができる。

こうすると、連結機能を有する第１垂直アーム部及び第２垂直アーム部以外に、第１，第２突出部を設けることで、第１，第２突出部を第１通電部の通電ルートを長くする冗長部として機能させたり、第１，第２垂直アームとは材質変更させることができる。その理由は、第２通電部である第１，第２の縦枠通電ケーブルの一方と、２つの縦枠部材の一方とが、共通電極部と下枠部材との間の通電ルートとなるが、縦枠部材は比較的長く、軽量化のために断面積を小さくする必要があり、抵抗値が比較的大きい。縦枠部材の比較的大きな抵抗値とバランスをとるために、第１，第２垂直アーム部の一方と第１，第２突出部の一方とにより、第１通電部側にも比較的大きな抵抗値を付与することができる。両者のバランスが取れれば、第１，第２の上枠通電ケーブルと、第１，第２の縦枠通電ケーブルとは、導電部の長さと断面積が等しい同一ケーブルを使用することができ、取り付けミスを低減できる。

（６）本発明の一態様では、前記共通通電部から前記上枠部材に流れる電流経路の抵抗値と、前記共通通電部から前記下枠部材に流れる電流経路の抵抗値とを、実質的に同一に設定することができる。

それにより、ワーク内での電流分布の面内均一性が向上し、表面処理品質をさらに改善できる。

（７）本発明の一態様では、前記２つの絶縁部材の各々は、前記２つの縦枠部材の各一つの上端部を垂直方向に摺動案内する案内部を有することができる。こうすると、２つの縦枠部材、下枠部材及び複数の第２チャック部材の自重が、複数の第１チャック部材により上端部が支持されたワークの下端に作用して、テンションの付与によってワークを垂直状態に保持できる。よって、ワークに表面処理槽の液圧が作用しても、ワークの変形は防止される。

（８）本発明の一態様では、前記案内部に摺動案内される前記２つの縦枠部材の各一つを下方に移動付勢する付勢部材をさらに有することができる。こうすると、複数の第１チャック部材により上端部が支持されたワークの下端には、上述した自重に加えて付勢部材による付勢力が作用して、さらなるテンションの付与によってワークに垂直状態に保持できる。

（９）本発明の一態様では、前記付勢部材の下端は、前記案内部に摺動案内される前記２つの縦枠部材の各一つに固定され、前記付勢部材の上端は、前記２つの絶縁部材の各一つに支持された導電性の固定部材に固定され、前記２つの上枠通電ケーブルの各一つを、前記固定部材に接続することができる。このように、上枠通電ケーブルは、固定部材、付勢部材を介して縦枠部材に通電することができる。あるいは、上枠通電ケーブルを縦枠部材に直接接続してもよい。

（１０）本発明の他の態様は、
処理液が収容され、上端開口を有する表面処理槽と、
前記表面処理槽の前記処理液中に浸漬されるワークを垂下して保持し、かつ、前記ワークを陰極に設定する、状十下（１）〜（９）のいずれか記載のワーク保持冶具と、
前記表面処理槽内にて、前記ワークと対向する位置に配置される陽極電極と、
を有する表面処理装置に関する。

（１１）本発明の他の態様は、
処理液が収容され、上端開口を有する表面処理槽と、
前記表面処理槽の前記処理液中に浸漬されるワークを垂下して保持し、かつ、前記ワークを陰極に設定するワーク保持冶具と、
前記表面処理槽内にて垂直方向に延びて、前記ワークと対向する位置に配置される陽極電極と、
前記表面処理槽内の前記処理液の液面よりも低い位置にて、前記陽極電極に通電する中継通電部と、
を有する表面処理装置に関する。

本発明の他の態様では、中継通電部からの電流が陽極電極より表面処理槽内の処理液を介して、陰極（カソード）であるワークに向けて流れる際に、中継通電部との接続高さ位置から陽極電極上を上方と下方向とに分岐して流れる。こうして、ワークに対して流れる電流は、その垂直方向での電流分布の不均一性が改善される。

（１２）本発明の他の態様では、
前記ワーク保持治具は、
前記矩形ワークを囲んで配置される枠状部材と、
前記枠状部材に支持され、前記矩形ワークの上辺を把持する導電性の複数の第１チャック部材と、
前記枠状部材に前記複数の第１チャックとは電気的に絶縁されて支持され、前記矩形ワークの下辺を把持する導電性の複数の第２チャック部材と、
前記複数の第１チャック部材に通電する第１通電部と、
前記複数の第２チャック部材に通電する第２通電部と、
を有することができる。

こうすると、上述した（１）及び（１０）による作用効果が組み合わされてワークの電流分布の面内均一性を向上させ、ワークの表面処理品質をさらに高める改善することができる。

本発明の実施形態に係る表面処理装置の縦断面図である。 図１の部分拡大図である。 比較例のワーク保持治具の斜視図である。 ２つの案内レールと比較例のワーク保持治具とを示す図である。 本発明の実施形態に係るワーク保持治具の被通電部を示す図である。 本発明の実施形態に係るワーク保持治具の通電部及びワーク保持部を示す正面図である。 図６に示すワーク保持治具の側面図である。 縦枠部材を移動案内する絶縁部材と縦枠部材を移動付勢する付勢部材とを示す図である。 図１の処理槽に配置される陽極電極部を示す模式図である。 図６に示すワーク保持治具の通電部及びワーク保持部を模式的に示す図である。 ワーク内の電流分布を模式的に測定する方法を示す図である。 ワーク及び陽極電極の通電ポイントを示す図である。 図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、本実施例と比較例とのワーク内の電流分布を示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１． 表面処理装置の概要
図１は、表面処理装置例えば連続メッキ処理装置の縦断面図である。連続メッキ処理装置１０は、回路基板等のワーク２０をそれぞれ保持する複数の搬送治具３０Ａが、図１の紙面と垂直な方向に循環搬送される。図１では、循環搬送路１００のうちのは平行な２つの直線搬送路１１０，１２０を示している。この２つの直線搬送路１１０，１２０は両端にて連結されてループ状の循環搬送路１００を形成している。

循環搬送路１００には、複数のワーク保持治具３０Ａの各々に保持されたワーク２０を表面処理例えばメッキ処理するメッキ槽（広義には表面処理槽）２００と、メッキ槽２００よりも循環搬送路１００の上流に設けられて未処理のワーク２０複数の搬送治具３０Ａに搬入する搬入部（図示せず）と、メッキ槽２００よりも循環搬送路１００の下流に設けられて処理済みのワーク２０を複数のワーク保持治具３０Ａから搬出する搬出部（図示せず）とが設けられている。

本実施形態では、メッキ槽２００は第２直線搬送路１２０に沿って設けられ、搬入部及び搬出部は第１直線搬送路１１０に設けられている。循環搬送路１００には、メッキ槽２００の上流側に配置される前処理槽群２３０と、メッキ槽２００の下流側に配置される後処理槽群（図示せず）とをさらに有する。

前処理槽群２３０は、搬入部とメッキ槽２００との間に、上流側から順に、例えば脱脂槽、湯洗槽、水洗槽、シャワー槽及び酸洗槽等を配置することで構成される。後処理槽は、メッキ槽２００と搬出部との間に、上流側から順に、例えばシャワー槽及び水洗槽を配置することで構成される。なお、前処理槽群２３０及び後処理槽群の数や種類は適宜変更可能である。

図１に示すように、連続メッキ処理装置１０は、メッキ液（広義には処理液）が収容され、上端開口２０１を有するメッキ槽（広義には表面処理槽）２００を有する。連続メッキ処理装置１０はさらに、図１の一部を拡大して示す図２に示すように、メッキ槽２００の上端開口２０１の上方から外れた位置にて、メッキ槽２００の長手方向と平行な第１方向（紙面と垂直な方向）に沿って延設される第１案内レール１３０及び第２案内レール１４０を有する。複数の搬送治具３０Ａは、メッキ槽２００の処理液中に配置させてワーク２０をそれぞれ保持し、第１，第２案内レール１３０，１４０に支持される。

複数のワーク保持治具３０Ａの各々は、図３に示すように、大別して、搬送部３００と、ワーク保持部５００とを有する。なお、図１に示すワーク保持治具３０Ａのうちの搬送部３００は、後述する本実施形態のワーク保持治具３０Ｂと共用することができる。図１に示すワーク保持治具３０Ａのうちの通電部３３０及びワーク保持部５００は比較例を示し、図６に示す本実施形態のワーク保持治具３０Ｂの通電部６５０及びワーク保持部６００とは異なっている。

図１に示すワーク保持治具３０Ａは、搬送部３００と通電部３３０とを有する。搬送部３００として、水平アーム部３０１と、第１被案内部３１０と、第２被案内部３２０とを有する。水平アーム部３０１は、図３に示すように、第１方向（搬送方向）Ａと直交（広義には交差）する第２方向Ｂに沿って延びる例えば２本の第１，第２水平アーム３０１Ａ，３０１Ｂを有する。第１被案内部３１０は、図４に示すように、水平アーム部３０１の一端側に支持されて、第１案内レール１３０に案内される。第２被案内部３２０は、図４に示すように、水平アーム部３０１の他端側に支持されて、第２案内レール１４０に案内される。

通電部３３０は、図３に示すように、搬送部３３０と兼用される導電性の水平アーム部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）と、導電性の支持板３３１と、支持板３３１より垂下して支持された例えば２本の導電性の垂直アーム部３３２Ａ，３３２Ｂ（３３２）とを有する。支持板３３１は、図３に示すように、第１被案内部３１０と第２被案内部３２０との間の位置にて、水平アーム部３０１に固定されている。

このように、複数の治具３０Ａの各々は、ワーク２０を保持する垂直アーム部３３２を挟んで第２の方向Ｂの両端側の第１，第２被案内部３１０，３２０が、第１，第２案内レール１３０，１４０に支持された両持ち梁の形態を有する。従って、本実施形態では、ワーク保持治具３０Ａの搬送中に亘って上下動を抑えて安定してワーク２０を保持搬送することができる。しかも、摺動部となる第１，第２案内レール１３０，１４０及び第１，第２被案内部３１０，３２０は、メッキ槽２００の上端開口２０１の上方から外れた位置にあるので、粉塵等がメッキ槽２００内に落下してメッキ液を汚染することがない。

メッキ処理装置１０では、ワーク２０をカソード（陰極）とし、メッキ槽２００がワーク２０の搬送経路を挟んだ両側にアノード（陽極：例えば銅系アノードボール）４１０Ｌ，４１０Ｒを収容する円筒網バック（収容部）２０２，２０３設け、カソード−アノード間に電界を形成してメッキ液を電気分解して、ワーク２０を電界メッキする。そのために、搬送中のワーク２０に通電する必要がある。ワーク２０に通電するためには、例えば、第１，第２案内レール１３０，１４０の少なくとも一方を通電レールとすることができる。この場合、ワーク保持治具３０Ａを構成する部材のうち、第１，第２案内レール１３０，１４０から通電部３３０を経てワーク２０に通電する経路の材料を、電気導体で形成すれば良い。

あるいは、図１及び図２に示すように、メッキ処理装置１０は、第１，第２案内レール１３０，１４０とは別個に通電レール２１０を設けることができる。特に、本実施形態の通電レール２１０は、特開２００９−１３２９９９に開示された電流制御方法を実施するために、図２に示すように、互いに絶縁された複数例えば４本の分割通電レール２１０Ａ〜２１０Ｄを有する。複数のワーク保持治具３０Ａの各々は、４本の分割通電レール２１０Ａ〜２１０Ｄのいずれか一つと接触して通電される被通電部３４０（図２及び図３）を有している。被通電部３４０は、第１被案内部３１０と垂直アーム部３３２との間の位置にて、通電部３００の構成要素である水平アーム部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）に固定されている。

このように、複数の治具３０Ａの各々は、被通電部３４０を挟んで第２の方向Ｂの両端側の第１，第２被案内部３１０，３２０が、第１，第２案内レール１３０，１４０に支持された両持ち支持の形態を有する。従って、ワーク保持治具３０Ａの搬送中に亘って、被通電部３４０の上下動を抑えて安定して通電レール２１０との接触を維持することができる。

図５は、被通電部３４０の詳細を示している。被通電部３４０は、水平アーム部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）に固定される導電性の支持板３５０と導電性の接触部３４１とを導電性の例えば２本の平行リンク３４２Ａ，３４２Ｂで連結する四節回転連鎖の平行リンク機構３４２を有する。２本のリンク３４２Ａ，３４２Ｂは、付勢部材であるねじりコイルスプリング３４３，３４３により、常時時計廻り方向に移動付勢されている。この結果、接触部３４１を通電レール２１０に適度な接触圧にて接触させることができる。

また、２本の平行リンク３４２Ａ，３４２Ｂは、上側支点が先行し、下側支点が後行するように傾斜している。この結果、接触部３４１は搬送治具３０Ａに引っ張られる形態で走行するので、走行が安定する。

２． 比較例の通電部及びワーク保持部
上述した通り、比較例のワーク保持治具３０Ａの通電部３３０は、図３に示すように、導電性の水平アーム部３０１と、導電性の支持板３３１と、導電性の垂直アーム部３３２Ａ，３３２Ｂ（３３２）とを有する。さらに、この２本の垂直アーム３３２Ａ，３３２Ｂには、比較例としてのワーク保持部５００が垂下して支持される。

ワーク保持部５００は、図３に示すように、矩形ワーク２０の上辺２０ａを把持する導電性の複数の第１チャック部材５１０と、矩形ワーク２０の上辺２０ａと鉛直方向Ｃにて対向する下２０ｂを把持する導電性の複数の第２チャック部材５２０と、矩形ワーク２０を囲んで配置され、複数の第１チャック部材５１０及び複数の第２チャック部材５２０を支持する枠状部材５３０と、を有する。

枠状部材５３０は、複数の第１チャック部材５１０を支持する導電性の上枠部材５３１と、複数の第２チャック部材５２０を支持する導電性の下枠部材５３２と、上枠部材５３１の両端部と下枠部材５３２の両端部とそれぞれを連結する導電性の２つの縦枠部材５３３，５３４と、を有する。

このように、比較例の枠状部材５３０では、上枠部材５３１と下枠部材５３２とは２つの縦枠部材５３３，５３４により電気的に導通されている。通電部として機能する２本の垂直アーム部３３２Ａ，３３２Ｂから下枠部材５３２に通電するには上枠部材５３１を経由させていた。よって、従来では下枠部材５３２への通電ルートの抵抗値が上枠部材５３１への通電ルートの抵抗値よりも必然的に大きくなる。そのため、ワーク２０内の電流分布は、上辺２０ａほど電流値が高く、下辺端２０ｂほど電流値が低くなり、面内均一性が良好でなかった。

３． 本実施形態にワーク保持治具に係るワーク保持部
３．１． 第１，第２チャック部材と第１，第２通電部
図６は、本発明の実施形態にワーク保持治具３０Ｂを示し、特に比較例のワーク保持治具３０Ａとは異なる構成を有するワーク保持部６００を示している。なお、比較例のワーク保持治具３０Ａと本実施形態のワーク保持治具３０Ｂとは、図３に示す搬送部３００を共用することができる。図６のワーク保持治具３０Ｂは、通電部６５０を含むワーク保持部６００の構造が、図３のワーク保持治具３０Ａと異なる。

図６に示すワーク保持部６００は、矩形ワーク２０の上辺２０ａを把持する導電性の複数の第１チャック部材６１０と、矩形ワーク２０の下辺２０ｂを把持する導電性の複数の第２チャック部材６２０と、矩形ワーク２０を囲んで配置され、複数の第１チャック部材６１０及び複数の第２チャック部材６２０を支持する枠状部材６３０と、第１通電部６６０及び第２通電部６７０を含む通電部６５０とを有する。

ここで、複数の第１チャック部材６１０と複数の第２チャック部材６２０とは、電気的に絶縁されている。第１通電部６６０は、複数の第１チャック部材６１０に通電する。第２通電部６７０は、複数の第２チャック部材６２０に通電する。

特にごく薄いワークを表面処理対象とする場合、処理槽２００にワーク２０を降下させて投入する時や、図３の搬送方向Ａに向けてワーク２０を処理槽２００内にて搬送する時、液圧によりワーク２０の垂下状態を保持できなくなる。

本実施形態のワーク保持部６００は、ワーク２０の上下辺２０ａ，２０ｂをチャックしているので、液圧が作用してもワーク２０の垂直姿勢を保持することができる。なお、第１，第２チャック部材６１０，６２０間の距離は固定としてもよいが、後述するように、第２チャック部材６２０を垂直方向にて可動とし、さらには付勢部材により垂直下方に移動付勢してもよい。この点について後述する。

本実施形態は、ワーク２０の厚さが１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下のように極薄のワーク２０でも変形を防止できる。本実施形態では、ワーク２０の厚さは例えば４０μｍ＝０．０４ｍｍである。なお、比較例のワーク保持部５００も上下の第１，第２チャック部材５１０，５２０を有することから、ワーク２０の変形を防止できる点については、本実施形態と同様である。

しかし、比較例のワーク保持部５００のように、枠状部材５３０及び第１，第２のチャック部材５１０，５２０を導通させた場合には、第２チャック部材５２０を支持した下枠部材５３２への通電ルートの抵抗値が、第１チャック部材５１０を支持した上枠部材５３１への通電ルートの抵抗値よりも必然的に大きくなってしまう。なぜなら、下枠部材５３２への通電ルートは、上枠部材５３１への通電ルートを必ず経由するからである。また、特許文献１の従来技術のように、保持治具によりワークの上端のみをチャックした場合には、通電ルートは上枠部材にのみ限定される。従って、陽極から液中を介してワーク及び枠状部材に流れる電流（あるいはそれとは逆向きの電子の流れ）は、ワーク保持治具にチャックされたワークの上端側ほど流れ易くなり、ワーク内の電流分布はワーク面内にて不均一となる。ワークの電流分布の面内均一性は、ワークの表面処理品質に影響する。

本実施形態のワーク保持部６００では、複数の第１チャック部材６１０と複数の第２チャック部材６２０とは、電気的に絶縁され、しかも、第１，第２チャック部材６１０，６２０への通電も第１，第２通電部６６０，６７０に分離されている。よって、第１通電部６６０から第１チャック部材６１０への通電ルートと、第２通電部６７０から第２チャック部材６２０への通電ルートとは、抵抗値を独立して設定できる。それにより、ワーク２０の電流分布の面内均一性を向上させて、ワーク２０の表面処理品質をさらに高める改善することができる。

３．２． 枠状部材及び通電部
本実施形態のワーク保持部６００は、枠状部材６３０は、複数の第１チャック部材６１０を支持する導電性の上枠部材６３１と、複数の第２チャック部材６２０を支持する導電性の下枠部材６３２と、上枠部材６３１の両端部に設けられた２つの絶縁部材６４０Ａ，６４０Ｂと、上端部が２つの絶縁部材６４０に支持され、下端部が下枠部材６３２の両端部に連結された導電性の２つの縦枠部材６３３，６３４と、を有することができる。

この場合、第１通電部６６０は、上枠部材６３１を経由して第１チャック部材６１０に通電する。第２通電部６７０は、２つの縦枠部材６３３，６３４及び下枠部材６３２を介して第２チャック部材６２０に通電する。上枠部材６３１と２つの縦枠部材６３３，６３４とは、２つの絶縁部材６４０，６４０Ｂにより電気的に絶縁されているので、各通電ルートの抵抗値を独立して設定できる。

通電部６５０は、搬送部３００の要素である水平アーム部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）を、上枠部材６３１及び下枠部材６３２に通電する共通通電部として兼用することができる。第１通電部６６０は、共通通電部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）から上枠部材６３１を経由して第１チャック部材６１０に通電する。第２通電部６７０は、共通通電部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）から２つの縦枠部材６３３，６３４及び下枠部材６３２を介して第２チャック部材６２０に通電する。

ワーク保持治具３０Ａは搬送部３００と通電部３３０とを有するが、搬送部３００側に設けた導電性部材である水平アーム部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）を共通通電部として兼用できる。しかも、共通通電部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）を枠状部材３３０の支持部としても兼用でき、部品点数を削減できる。

この場合、第１通電部６６０は、共通通電部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）に固定された絶縁部６６１と、絶縁部６６１と上枠部材６３１とを連結する導電性の連結部６６２と、共通通電部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）と連結部とを接続する少なくとも一つの上枠通電ケーブル６６３と、を有することができる。一方、第２通電部６７０は、共通通電部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）と２つの縦枠部材６３３，６３４とを接続する第１および第２の縦枠通電ケーブル６７１Ａ，６７１Ｂを有することができる。

こうすると、ワーク保持治具３０Ｂが有する２つの機能部である搬送部３００とワーク保持部６００のうち、搬送部３００側に設けた導電性部材を共通通電部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）として兼用し、しかも共通通電部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）を枠状部材６３０の支持部として兼用でき、部品点数を削減できる。また、第１通電部６６０の一部は、共通通電部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）に固定された絶縁部６６１と、上枠部材６３１とを連結する導電性の連結部６６２を有することで、通電機能部と共に枠状部材６３０の支持部として兼用でき、部品点数を削減できる。そして、共通通電部３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）からの分離通電ルートは、一つの上枠通電ケーブル６６３と、第１，第２の縦枠通電ケーブル６７１Ａ，６７１Ｂとによって確保できる。

連結部６６２は、絶縁部６６１と上枠部材６３１とを連結する第１垂直アーム部６６２Ａ及び第２垂直アーム部６６２Ｂと、第１垂直アーム部６６２Ａより突出する第１突出部６６４Ａと、第２垂直アーム部６６２Ｂより突出する第２突出部６６４Ｂと、を含むことができる。この場合、少なくとも一つの上枠通電ケーブル６６３は、一方の共通通電部である水平アーム部３０１Ａと第１突出部６６４Ａとを接続する第１の上枠通電ケーブル６６３Ａと、他方の共通通電部である水平アーム部３０１Ｂと第２突出部６６４Ｂとを接続する第２の上枠通電ケーブル６６３Ｂとを含むことができる。

こうすると、連結機能を有する第１垂直アーム部６６２Ａ及び第２垂直アーム部６６２Ｂ以外に、第１，第２突出部６６４Ａ，６６４Ｂを設けることで、第１，第２突出部６６４Ａ，６６４Ｂを、第１通電部６６０の通電ルートを長くする冗長部として機能させることができる。その理由は、第２通電部６７０である第１，第２の縦枠通電ケーブル６７１Ａ，６７１Ｂの一方と、２つの縦枠部材６３３，６３４の一方とが、共通電極部３０１と下枠部材６３２との間の通電ルートとなるが、縦枠部材６３２は比較的長く、軽量化のために断面積を小さくする必要があり、抵抗値が比較的大きい。縦枠部材６３２の比較的大きな抵抗値とバランスをとるために、第１，第２垂直アーム部６６２Ａ，６６２Ｂの一方と第１，第２突出部６６４Ａ，６６４Ｂの一方とにより、第１通電部６６０側にも比較的大きな抵抗値を付与することができる。両者のバランスが取れれば、第１，第２の上枠通電ケーブル６６３Ａ，６６３Ｂと、第１，第２の縦枠通電ケーブル６７１Ａ，６７１Ｂとは、導電部の長さと断面積が等しい同一ケーブルを使用することができ、取り付けミスを低減できる。

上述したワーク保持部６００及び通電部６５０の構造により、共通通電部３０１から上枠部材６３１に流れる電流経路の抵抗値と、共通通電部３０１から下枠部材６３２に流れる電流経路の抵抗値とを、実質的に同一に設定することができる。それにより、ワーク２０内での電流分布の面内均一性が向上し、表面処理品質をさらに改善できる。

３．３． ワークの垂直姿勢を維持する構造
図８に示すように、２つの絶縁部材６４０Ａ，６４０Ｂの各々は、２つの縦枠部材６３３，６３４の各一つの上端部６３３Ａ，６３４Ａを垂直方向に摺動案内する案内部６４２Ａを有することができる。こうすると、２つの縦枠部材６３３，６３４、下枠部材６３２及び複数の第２チャック部材６２０の自重が、複数の第１チャック部材６１０により上端部が支持されたワーク２０の下端に作用して、テンションの付与によってワーク２０を垂直状態に保持できる。よって、ワーク２０に表面処理槽の液圧が作用しても、ワーク２０の変形は防止される。

そのために、２つの絶縁部材６４０Ａ，６４０Ｂの各々は、上枠部材６３１の両端に固定される固定部６４１と、固定部６４１に固定された筒体６４２とを有し、筒体６４２の孔６４２Ａを、２つの縦枠部材６３３，６３４の各一つの上端部６３３Ａ，６３４Ａを垂直方向に摺動案内する案内部とすることができる。なお、固定部６４１と筒体６４２は一体成形してもよい。固定部６４１は、上枠部材６３１に固定される垂直片６４１Ａと、例えば２つの水平片６４１Ｂ，６４１Ｃとを有することができる。筒体６４２は、水平片６４１Ｂの直下にて垂直片６４１Ａ及び水平片６４１Ｂに固定することができる。２つの縦枠部材６３３，６３４の各一つの上端部６３３Ａ，６３４Ａに設けられたフランジ６３３Ｂ，６３４Ｂは、下限ストッパーである水平片６４１Ｂと当接することができるが、ワーク２０を保持した使用時通常にはフランジ６３３Ｂ，６３４Ｂと水平片６４１Ｂとの間に隙間δが確保されるように設計される。隙間δが確保される限り、上述したようにワーク２０は自重により垂直状態に保持される。

図８に示すように、案内部６４２Ａに摺動案内される縦枠部材６３３，６３４を下方Ｄに移動付勢する付勢部材例えば圧縮コイルスプリング６４３をさらに有することができる。こうすると、複数の第１チャック部材６１０により上端部が支持されたワーク２０の下端には、上述した自重に加えて付勢部材６４３による付勢力が作用して、さらなるテンションの付与によってワーク２０に垂直状態に保持できる。

付勢部材６３４の下端は、案内６４２Ａ部に摺動案内される縦枠部材６３３，６３４の例えばフランジ６３３Ｂ（６３４Ｂ）に固定することができ。

付勢部材６４３の上端は、絶縁部材６４０Ａ（６４０Ｂ）の水平片６４１Ｃに支持された導電性の固定部材６４４に固定される。そして、上枠通電ケーブル６７１Ａ（６７１Ｂ）は、固定部材６４４に接続することができる。

このように、縦枠通電ケーブル６７１Ａ（６７１Ｂ）は、固定部材６４４、付勢部材６４３を介して縦枠部材６３３（６３４）に通電することができる。

ここで、固定部材６４４は、図８に示すように、ボルト６４４Ａ、ナット６４４Ｂ及び例えば２枚の金属ワッシャー６４４Ｃ，６４４Ｄにて構成できる。水平片６４１Ｃの上部では、ボルト６４４Ａの頭とワッシャー６４４Ｃとの間で縦枠通電ケーブル６７１Ａ（６７１Ｂ）が締結保持される。水平片６４１Ｃの直下では、ナット６４４Ｂとワッシャー６４４Ｄのとの間に、圧縮コイルスプリング６４３の上端が締結保持される。こうして、縦枠通電ケーブル６７１Ａ（６７１Ｂ）と付勢部材６４３との固定と導通が確保される。

なお、縦枠通電ケーブル６７１Ａ（６７１Ｂ）は、固定部材６４４及び付勢部材６４３を介在させずに、縦枠部材６３３（６３４）に直接接続してもよい。例えば、図６においてワーク２０の上辺２０ａと、上枠部材６３１との間に、処理液Ｑの液面Ｑ１（図９参照）が位置する。縦枠通電ケーブル６７１Ａ（６７１Ｂ）は、液面Ｑ１よりも上方にて、縦枠部材６３３（６３４）に直接接続することができる。この場合、図６〜図８に示す付勢部材（圧縮コイルスプリング）６４３は、水平片６４１とフランジ６３３Ｂ（６３４Ｂ）との間に配置されればよく、導電ルートを形成しなくてよい。

４．ワーク内の電流分布の面内均一性を向上させる陽極電極
図９は、図１に示すワーク２０の搬送路の両側に配置される陽極電極（アノード）４１０Ｒ（４１０Ｌ）を模式的に示している。この陽極電極４１０Ｒ（４１０Ｌ）は、処理槽２００の長手方向に沿って延びる陽極バー４００より通電される。通常は、陽極電極４１０Ｒ（４１０Ｌ）は陽極バー４００に直接接続されるが、本実施形態では、陽極バー４００と陽極電極４１０Ｒ（４１０Ｌ）との間に絶縁体を介在させて、陽極バー４００に陽極電極４１０Ｒ（４１０Ｌ）を固定している。陽極バー４００から垂下する中継通電部４２０が設けられている。中継通電部４２０の下端部の接点部材４２０Ａが、処理槽２００内の処理液Ｑの液面Ｑ１よりも低い位置に設けられる。接点部材４２０Ａは、例えば陽極電極４１０Ｒ（４１０Ｌ）の垂直方向の中間位置に接続されて、陽極電極４１０Ｒ（４１０Ｌ）に通電するように構成している。

中継通電部４２０が接続される陽極電極４１０Ｒ（４１０Ｌ）の垂直方向の中間位置とは、ワーク保持治具３０Ｂにて垂下して保持されたワーク２０の縦寸法を２分する位置が好ましい。ワーク２０として縦寸法が異なる複数種が使用される場合には、中継通電部４２０を周知の昇降機構を利用して接点部材４２０Ａの上下位置を調整することができる。なお、接点部材４２０Ａは図９の紙面と垂直な方向で、所定長さで陽極電極４１０Ｒ（４１０Ｌ）と接触させることができる。

陽極電極４１０Ｒ（４１０Ｌ）では、接点部材４２０Ａからの電流は、処理槽２００内の処理液を介して、陰極（カソード）であるワーク２０に向けて流れる際に、陽極電極４１０Ｌ（４１０Ｒ）上を接点部材４２０Ａの高さ位置から上方向Ｅ１と下方向Ｅ２とに分岐して流れる。こうして、ワーク２０に対して流れる電流は、その垂直方向での電流分布の不均一性が改善される。

５．電流分布の面内均一性の評価
図１０は、図６に示すワーク保持治具３０Ｂの通電ルートを模式的に示している。図１０において、第１，第２の上枠通電ケーブル６６３Ａ，６６３Ｂと、第１，第２の縦枠通電ケーブル６７１Ａ，６７１Ｂとは、導電部の長さと断面積が等しい同一ケーブルを使用している。第１通電部６６０のうち第１，第２の上枠通電ケーブル６６３Ａ，６６３Ｂを除く通電ルート（図１０のＦ１〜Ｆ２）と、第２通電部６７０のうち第１，第２の縦枠通電ケーブル６７１Ａ，６７１Ｂを除く通電ルート（図１０のＦ３〜Ｆ４）は、共に抵抗値が実質的に等しく設定されている。

図１０にて模式的に示す特性を有する図６のワーク保持冶具３０Ｂと、図９に示す通電方式の陽極電極４１０Ｌ（４１０Ｒ）とを用いて、ワーク２０の面内の電流分布を計測してみた。この計測は、図１の処理槽２００の代わりに、液中の抵抗に相当する図１１に示すワイヤー７００を用い、図１２に示すようにワーク２０及び陽極電極４１０に設けた３６個所の接点Ｐ同士をワイヤー７００で接続した。また、整流器を内蔵する電源４３０のプラス端子を陽極電極４１０の縦方向の中間位置に中継通電部４２０を介して接続し、マイナス端子を図６または図６に示すワーク保持治具３０Ａの共通電極部３１０Ａ，３１０Ｂに接続した。

本実施形態による計測データを図１３（Ａ）に示す。一方、図３に示すワーク保持治具３０Ａと、図９に示す陽極電極４１０に陽極バー４００から直接給電するものとを組み合わせた比較例を用いて計測したデータを図１３（Ｂ）に示す。図１３（Ａ）（Ｂ）の比較から明らかなように、本実施形態のワーク保持治具３０Ｂと図９に示す陽極電極４１０への通電方式を組み合わせることで、ワーク２０の面内の電流分布の面内均一性が格段に向上することが分かる。特に、比較例を示す図１３（Ｂ）ではワーク２０の上端ほど電流値が大きいが、本実施形態を示す図１３（Ａ）ではワーク２０の垂直方向での電流分布のばらつきが格段に少なくなっている。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。

例えば、ワーク保持治具３０Ｂの共通通電部３０１を必ずしも使用するものに限らず、被通電部３４０から第１チャック部材６１０及び第２チャック部材６２０に至る通電経路を分離してもよい。この場合、２つの通電ルートにそれぞれ独立した電源を接続してもよい。

１０ 表面処理装置（連続メッキ処理装置）、２０ ワーク、２０ａ 上辺、２０ｂ 下辺、３０Ａ，３０Ｂ ワーク保持治具、２００ 表面処理槽（メッキ槽）、２０１ 上端開口、２１０ 通電レール、２１０Ａ〜２１０Ｄ 分割通電レール、３０１，３０１Ａ，３０１Ｂ 共通通電部（第１，第２水平アーム）、３４０ 被通電部、４１０Ｌ，４１０Ｒ 陽極電極、６００ ワーク保持部、６１０ 第１チャック部材、６２０ 第２チャック部材、６３０ 枠状部材、６３１ 上枠部材、６３２ 下枠部材、６３３，６３４ 縦枠部材、６４０Ａ，６４０Ｂ 絶縁部材、６４２Ａ 案内部、６４３ 付勢部材、６４４ 固定部材、６５０ 通電部、６６０ 第１通電部、６６１，６６２ 連結部、６６２Ａ，６６２Ｂ 第１，第２垂直アーム部、６６３，６６３Ａ，６６３Ｂ 上枠通電ケーブル（第１，第２の上枠通電ケーブル）、６６４Ａ，６６４Ｂ 第１，第２突出部、６７０ 第２通電部、６７１Ａ，６７１Ｂ 第１，第２の縦枠通電ケーブル、Ａ 第１方向（搬送方向）、Ｂ 第２方向、Ｃ 鉛直方向、Ｑ 処理液（メッキ液）、Ｑ１ 液面

Claims (12)

1. 薄板状の矩形ワークを処理槽内の液中にて垂直状態で保持し、かつ、前記ワークを陰極に設定するワーク保持治具であって、
   上枠部材と、前記上枠部材とは電気的に絶縁される下枠部材とを含み、前記矩形ワークを囲んで配置される枠状部材と、
   前記上枠部材に支持され、前記矩形ワークの上辺を把持する導電性の複数の第１チャック部材と、
   前記下枠部材に支持され、前記矩形ワークの下辺を把持する導電性の複数の第２チャック部材と、
   前記複数の第１チャック部材に通電する第１通電部と、
   前記複数の第２チャック部材に通電する第２通電部と、
   を有することを特徴とするワーク保持治具。
2. 請求項１において、
   前記枠状部材は、
   前記上枠部材の両端部に設けられた２つの絶縁部材と、
   上端部が前記２つの絶縁部材に支持され、下端部が前記下枠部材の両端部に連結された、導電性の２つの縦枠部材と、
   をさらに含み、
   前記第１通電部は、前記上枠部材に通電し、
   前記第２通電部は、前記２つの縦枠部材に通電することを特徴とするワーク保持治具。
3. 請求項２において、
   前記第１通電部の一部を介して前記枠状部材を支持し、前記第１および第２の通電部に通電する共通通電部をさらに有することを特徴とするワーク保持治具。
4. 請求項３において、
   前記第１通電部は、
   前記共通通電部に固定された絶縁部と、
   前記絶縁部と前記上枠部材とを連結する導電性の連結部と、
   前記共通通電部と前記連結部とを接続する少なくとも一つの上枠通電ケーブルと、
   を有し、
   前記第２通電部は、前記共通通電部と前記２つの縦枠部材とを接続する第１および第２の縦枠通電ケーブルを有することを特徴とするワーク保持治具。
5. 請求項４において、
   前記連結部は、
   前記絶縁部と前記上枠部材とを連結する第１垂直アーム部及び第２垂直アーム部と、
   前記第１垂直アーム部より突出する第１突出部と、
   前記第２垂直アーム部より突出する第２突出部と、
   を含み、
   前記少なくとも一つの上枠通電ケーブルは、前記共通通電部と前記第１突出部とを接続する第１の上枠通電ケーブルと、前記共通通電部と前前記第２突出部とを接続する第２の上枠通電ケーブルとを含むことを特徴とするワーク保持治具。
6. 請求項３乃至５のいずれか１項において、
   前記共通通電部から前記上枠部材に流れる電流経路の抵抗値と、前記共通通電部から前記下枠部材に流れる電流経路の抵抗値とを、実質的に同一に設定することを特徴とするワーク保持治具。
7. 請求項２乃至６のいずれか１項において、
   前記２つの絶縁部材の各々は、前記２つの縦枠部材の各一つの上端部を垂直方向に摺動案内する案内部を有することを特徴とするワーク保持治具。
8. 請求項７において、
   前記案内部に摺動案内される前記２つの縦枠部材の各一つを下方に移動付勢する付勢部材をさらに有することを特徴とするワーク保持治具。
9. 請求項８において、
   前記付勢部材の下端は、前記案内部に摺動案内される前記２つの縦枠部材の各一つに固定され、
   前記付勢部材の上端は、前記２つの絶縁部材の各一つに支持された導電性の固定部材に固定され、
   前記第１，第２の縦枠通電ケーブルの各一つは、前記固定部材に接続されることを特徴とするワーク保持治具。
10. 処理液が収容され、上端開口を有する表面処理槽と、
    前記表面処理槽の前記処理液中に浸漬されるワークを垂下して保持し、かつ、前記ワークを陰極に設定する請求項１乃至９のいずれか１項記載のワーク保持治具と、
    前記表面処理槽内にて、前記ワークと対向する位置に配置される陽極電極と、
    を有することを特徴とする表面処理装置。
11. 処理液が収容され、上端開口を有する表面処理槽と、
    前記表面処理槽の前記処理液中に浸漬されるワークを垂下して保持し、かつ、前記ワークを陰極に設定し、搬送方向に沿って前記ワークを搬送するワーク保持治具と、
    前記表面処理槽の前記処理液の上方にて、前記搬送方向に沿って設けられた陽極通電部材と、
    前記陽極通電部材に絶縁体を介して支持され、前記表面処理槽内にて垂直方向に延びて、前記ワークと対向する位置に配置される陽極電極と、
    一端が前記陽極通電部材と接続され、前記陽極通電部材から垂下される他端が、前記表面処理槽内の前記処理液の液面よりも低い位置にて、前記陽極電極に通電する中継通電部と、
    を有することを特徴とする表面処理装置。
12. 請求項１１において、
    前記ワークは矩形であり、
    前記ワーク保持治具は、
    上枠部材と、前記上枠部材とは電気的に絶縁される下枠部材とを含み、前記矩形ワークを囲んで配置される枠状部材と、
    前記上枠部材に支持され、前記矩形ワークの上辺を把持する導電性の複数の第１チャック部材と、
    前記下枠部材に支持され、前記矩形ワークの下辺を把持する導電性の複数の第２チャック部材と、
    前記複数の第１チャック部材に通電する第１通電部と、
    前記複数の第２チャック部材に通電する第２通電部と、
    を有することを特徴とする表面処理装置。

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