JPS6030758B2 - 電解処理槽の通電制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気メッキ、雷着塗装、電解研磨、陽極酸化等
の電解処理において多数の被電力供給部に指定された量
の電圧又は電流を予め設定された順序で供給するための
通電制御方法に関する。

電気分解による電極反応を応用した電極生成物や熔解量
は電解格の条件を一定に保っても、電極表面上と電流の
分布が同一条件で繰返えごなも、ときは、電解槽に同一
の電流が通過していても所望の物を得ることができない
。従って本発明の目的は表面処理業界における最近の合
理化によるコストダウンに応ずるため要求品質に適合し
、過剰品質を防止することにより最小コストにて目的の
製品を量産するに通した通電制御方法を提供するにある
。人為的な作業条件の制御は、その精度と持続性の上で
限界があり、高度の品質保証を要するものでは製品の均
一性維持の点でも装置化が必要となる。

そこで本発明は部品の変化に対応して自動的に電流条件
を変えることができると共に一連の電極反応を多数のス
テップに分解し、各ステップ毎に電極反応量をチェック
することができるようにするため、コンピュータに供給
することにより適正電極反応量を与えることや、電極反
応量の集計をし、標準量との照合や、工程中における電
極反応量のチェックをなし得るようにしたものである。
第１図Ａ，Ｂは従来の陰極移行式のメッキ設備の概略平
面図とその側断面図で、１はメッキ槽、２は絶縁フレー
ム、３は陽極導体、４は陰極導体、５は陽極フック、６
は陰極摺敷子、７は移行コンベア、８は引掛けを吊るフ
ック、９は部品用引掛け、１０はメッキ格、１１は陽極
リード線、１２は陰極リード線、１３はメッキ部品、１
７は陽極板を示す。

そして部品はィ点より搬入され、ロ点まで移行された後
に搬出されるので、総ての部品はィ点からロ点までの間
を通過し、同等な経過を経て〆ッキされるので均一なメ
ッキ量のある製品が得られると考えられる。第２図は最
も広く使用されている４・物用パレルメッキ設備の概略
図であり、１４は部品を収容するバレル、１５はフレキ
シブルな電極リード線であり、その先端に部品に接触し
て通電させる接触子１６が付されている。

第３図は第２図における各バレルに流れる電流を個々に
制御できるよう整流機Ｒｆ．〜Ｒｆ６を取付けたメッキ
設備で、第２図のＢ，〜＆及び第３図のＢ，′〜馬′は
各々のバレルを、Ａは電流計を示す。

又第２図及び第３図のバレルの代りに引掛け枠を入れた
メッキ設備も多く使用されている。然し第１図，第２図
のメッキ設備の最も大きな欠点は同一部品を同量だけ、
同一配置にて挿入されても、槽内の電流分布が均一にな
らず、横の両端に多く電流が流れる傾向を示すことであ
る。第２の欠点は引掛け又はバレルに異なる部品が適用
されたときは、電流分布は真の表面積に比例して配分さ
れず、マクロ的な見掛けの表面積の関数として決まり、
メッキ時間が異ってくる。同一電圧下にメッキするとき
に、同一平均メッキ厚さを得るメッキ条件は、経験によ
り設定する必要があり、真の表面積を同一にすることや
、見掛けの表面積を一定にすることではメッキ時間を同
一にすることはできない。更に第２図のメッキ設備では
バレル又は引掛け枠の出し入れのときに電流分布が変化
することも欠点であり、メッキ量を正しくつかむには各
回路に積算電流計を入れておかないと正確な通電量が測
れない。又第３図のメッキ設備では、メッキ品が入る回
路毎に整流器Ｒｆ，〜Ｒｆ６の出力を調整することによ
り、電流量の制御は容易であり、定められた量の電流を
流すことができ隣接する回路の影響も受けないでメッキ
が可能である。但し、整流器Ｒｆ，〜Ｒｆ６を同一条件
にしておいても各バレルのメッキ品の品質は異なること
があり得る。メッキの実際の作業に当っては種々の品質
要求があり、メッキ付着量管理により、総ての部品が良
好な品質を有するものになるとは思えないが、最近の傾
向として最も高精度な品質の要求される機能メッキでは
、メッキ量調節の重要性は今後更に重要視され、１回の
メッキ作業が完全良品を得る技術を確立する必要がある
。

そこで本発明の目的はコストダウンや品質の均一化以外
に標準化されたメッキ作業の完全実施に必要な通電制御
方法を提供せんとするものである。本発明に係る電解処
理槽の通電制御方法は、一連の電極反応をｎ個のステッ
プに分解した陰極移行式電解処理槽の通電制御方法であ
って、ｍ個の可変串電源トランスから前記処理槽の各ス
テップに異なった直流電力を供Ｖ給するリレー回路を、
コンピュータにより予め計画された順序でｍ種類以下の
彼処理物が糟内を移行するステップの進行に同期して制
御し、かつ電解処理槽の陰極又は陽極のいずれかが共通
の導体に結合されているときは、隣接する異なった電位
を与えたステップ間に任意に決められた１以上の休止ス
テップを形成することを特徴とするものである。

なお、本発明において「ｎ」は処理槽を被処理物が通過
するのに必要なタクト数を示し、「ｍ」は独立に作動さ
せられる電源の数を示す。

ｎ，ｍは電源装置と組合わされる処理槽の構造により決
定されるものであつて、学≧ｍ欄係‘設計され、多品種
少量生産品のときはｍが比較的大きく、小品種多量生産
のときはｍが４・になる。

即ち、電源装置の設計要素である。本発明では電源の切
換時に１以上の休止ステップ（タクト）を設けることが
特徴であるから全ステップ（タクト数）の約１′２の電
源数を備えることができる。以下、本発明の一実施例を
図面（第４図〜第８図）により詳細に説明する。第４図
は本発明法を実施するための電源装置の一実施例を示す
回路図である。

図において、ＭｓＷは３相電源に対するメインスイッチ
、ＰＴＲＩ〜ＰＴＲｍは可変電源トランスであり、使用
に先立って電圧計Ｖ，〜Ｖｍにより予め出力を調整して
おく。なお、高精度化するときは出力側の設定値によっ
てフィードバックにより制御することも可能である。Ｓ
Ｗ，〜ＳＷｍは品質の動きにより制御された同一ロッド
の投入開始の信号により順次操作する出力側スイッチ、
Ｒ，，〜Ｒｎ，は可変電源トランスＰＴＲ，より整流器
Ｒｎ〜Ｒｆｎにステップの進行に同期して作用するよう
に制御されメッキ槽の１〜ｎのステップＳｔｌ〜Ｓｔｎ
に直流電力を順次与えるリレー群である。同機にリレー
群Ｒ１２〜Ｒｎ２、…Ｒｍ，〜Ｒｍｎもそれぞれ可変電
源トランスＰＴＲ２、・・・ＰＴＲｍより前記整流器Ｒ
ｎ〜Ｒｒｎにステップの進行に同期して作用するように
制御され、メッキ槽のｎ個のステップに直流電力を順次
与える。なお同一部品群として連続的に投入される回教
がｎ回以上になるときは１，２，３…ｎ、１，２，３…
の順に同一部品群の投入が終り、投入終了の信号が入る
まで、回路の維持を行なう。このリレー群は終了信号を
受けた時点より、順次ステップＳｔ，からステップＳｔ
ｎまでを部品の送りに同期して回路を切断していく。Ｐ
Ｌ，，〜ＰＬｍｎはメッキ中の各ステップＳｕ〜Ｓｔｎ
に送電されている電力が、どの電源とどの整流器を経て
、どのステップに供給されているかを示すパイロットラ
ンプである。Ｖ，〜Ｖｍは各ステップＳｔｌ〜Ｓｔｎに
付された電圧計で極間電圧を指示させる。Ａ，〜Ａｎは
陰極側電流計でＡ，′〜Ａｎ′は陽極側電流計である。
各ステップＳｔｌ〜Ｓｔｎの陽極が数ケ所に分離されて
いるときは、各個所に分離して陽極電流で電流の分割さ
れた状態を計測してもよい。Ａｔは全通電量を測る電流
計、Ｑは積算電流計を示す。次に、第５図は２０ステッ
プ（ｎ＝２０、従って整流器Ｒｎ〜Ｒｆｎは２針固）、
電源数５個（ｍ＝５、従って電源トランスＰＴＲ，〜Ｐ
ＴＲｍは５個、即ち５種類の部品を同時にメッキするこ
とができる。

この場合、隣接する陽極間に電位差があるため、陽極間
の電位差により生ずる陽極間電流が各々のステップで実
際に使用されるメッキ電流に対して非常に小さいことが
望ましい。そのため隣接した陽極間電位差が大であると
きは、間にはさまるステップ数を大にして陽極間電流を
小さくする。第５図についてはメッキ群間の最小ステッ
プ数を３として電源数を５個個とした。）の場合にメッ
キタクトの進行に従って、メッキ槽内を部品が進行する
ときのメッキ電源電圧Ｖの糟内移行の様子を示したもの
である。即ち、ステップＳｔｌより槽内に入ったメッキ
用引掛けにＶ，の電圧がかかっている状態を最上段に示
している（この時リレーＲ，．はＯＮ）。次に、タクト
が１進み、ステップＳｔｌにあった部品がステップ２進
み新しい引掛けがステップＳｔｌに入った状態が２段目
に示されている（この時、リレーＲ，２はＯＮ）。以下
順次タクトが進み、タクト２０はメッキ槽の取出部まで
部品が進んだ状態を示す。以後、ステップＳ側に来た部
品は順次取出される。図中の空欄には部品が入っていな
いことを示す。タクトｔａは３番目の部品が糟全体に入
っていることを示す。タクトｔｂは更にタクトが進み、
７番目の部品が入った段階を示す。Ｖ，′は電源トラン
スＰＴＲ，より、またＶ２′はＰＴＲ２より電力の供給
を受けることを示す。タクトｔｃは部品が全部取出され
た状態を、タクトｔｄは再び投入開始によりＶ３′（電
源トランスＰＴＲ３が供給）が動作しステップの休止を
任意に選定できることを示したものである。第６図は上
記の電源装置を付したメッキ槽の略図の一例で２１は陽
極支持体、２２は陰極支持体である。

２３は陽極導線、２４は陽極支持体２１に付された陽極
導体、２５は陰極支持体２２に付された陰極導線である
。

図では２碗逗の独立した導体対よりなり、２７は陽極板
である。第７図は第５図のタクト１４の位置を略図した
もので通電状態の位置の導体を黒塗りして相互関係を示
している。この場合、各ステップＳｔ，〜Ｓｔｎの回路
の抵抗が同じであり、陰極の電位が同じであるときは、
陰極を共通導体とすることもできるが、陰極電流分布の
チェックはできなくなる。第８図は従来の方式のものを
示し、第７図と第８図の各略図の状態にある実際のメッ
キ例による両極の電流分布を各ステップ毎に測って見る
と第１表と第２表に示すように本発明法の効果がわかる
。但し第１表は第５図タクト１４に相当する位置の例で
ある。即ち、第１表は第１番目の部品にＶ，ボルト、第
２番目の部品にＶ２ボルトの電圧下にメッキを行なうと
きの電流分布を示したもので、Ｖ，＞Ｖ２の関係下に同
一電流密度になるメッキ条件を与えたもので（タクト１
４の位置の例）電流分布の均一性に優れていることがわ
かる。

第２表は陽極の各ステップにＶ，の電圧をかけた状態下
における電流分布である。但し第１番目の部品のみを投
入した状態を示す。なお、Ａｘは陰極電流、Ａ＾は陽極
電流を示す。

又ＡＫ′とＡ＾′は第８図に示すように、部品の前後の
電流の集中する位置にダミーＤ，とＤ２を入れ部品に流
れる電流の均一化を計ったものである。第 １ 表第
２ 表 即ち、第２表よりわかるように、従釆のメッキ方法によ
るときは、両端部には他の部分の約２倍の電流が流れ、
４個の引掛けのメッキを行なうときには、約１／２の電
気量でメッキが行なわれていることがわかる。

更に、引掛け数が少ないときは更に電流の有効利用率が
下り、２本の引掛けのときは約１／３、１本の引掛けの
ときは約１′５しか目的の部品のメッキに電流が使用さ
れていないことを示す。第１表の左側の後続部品に対す
る陰極電流分布の差は、より大きな電流分布の差を示し
ている陽極電流の分布差に起因しており、陽極面積と位
置を一定に維持することで、第１番目の部品のように、
より平均化された電流分布が得られるので、電流分布の
チェッ外こより設備保全の不具合を検知することができ
る。

次に、タクトタイムを設定した自動送りのメッキ装置に
ついてその効果を列挙すると次のようになる。

但し、メッキ条件は事前に確認しておく必要があること
は従来の方法と変りはない。｛１）作業準備と電流分布
の管理が容易になる。

従来の方法ではダミーを使用するため、電圧、電流の管
理が複雑である。即ち、先ず、ダミーを入れ、次に部品
を付した引掛けを入れる。部品を付した引掛けに必要な
電流が流れるように電圧調整を行なった後に全軍流Ａｔ
＝ＱＡＲ＋Ａｄを測る。但しＡＲは引掛けの電流、Ａｄ
はダミーの電流（ｎと糟内位置により変る）、Ｑは引掛
けの数（Ｑ，，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４ ）とする。以後引掛
けが入る毎にＡｔにより電流を調整する。そしてＱが小
さいときは第３表のような電流調整が必要で、糟内位置
により電流値が異なり、Ｑに比例せず管理がし‘こくい
。又取出しのときは投入時の逆の調整が必要になる。然
し、本発明法によれば定電圧電源を使用することにより
整流器Ｒｎ〜Ｒｆｎの負荷は通電中変化しないので引掛
けに対して常に同一電流値を供給し続けることができ、
引掛けに対して常に同一電流値を供給し続けることがで
きるので、部品の投入時や取出し時に全負荷が変っても
、人為的な調整は不要である。

従って投入・取出しを自動化す第３表れば、ｍ種類の条
件設定ができるので、管理工数を著しく減ずることがで
きる。

又各ステップの電流分布のパターンが同一であればステ
ップ間に弱千の電流値の差があってもうＡＫは一定であ
ｎニニ１り、問題はない。

‘２｝ 稼働率が向上する。

全メッキ時間はｎ×タクトタイム＝一定であり従来のメ
ッキ方法では電圧が一種しかとれないのである指定電圧
でメッキできるものは限定されてしまうが、本発明法に
よれば電圧を部品群毎に変えられるので、同一メッキ時
間でメッキできる部品の種類が増加する。

又部品のメッキ時間や電圧を変えるときは、糟内に入っ
ている部品を一度去った後、行うのが普通であるから、
ステップ数の多いメッキ装置ほど条件切換えに要するロ
スタィムが増加する。然し本発明法によれば全メッキ時
間を等しくとれる対照部品に対して数ステップの待時間
により異つたメッキ条件の部品のメッキが同時に可能で
あり、特に多品種の大量生産に有効である。又普通に自
動機でメッキしないような４・数ロットのメッキも条件
の設定通りに行なうことができ、且つ稼働率を大きく下
げずに行える点も優れている。【３ー メツキの品質が
向上し、設備管理も容易になる。

従来のメッキ装置では普通各引掛けに流れる電流は測定
できるが、本発明では各引掛けに流れる電流値、引掛け
が対応する陽極から流出する電流値、陽極が２ケ所以上
にあるときは、その各々より流れる電流値が個々に常時
測定できるようになるので、メッキする部分の精度に従
って種々の設計が可能になる。

このように部分、部分の電流値を表示することができる
ので、陽極の消耗程度、接触不良による電流の不導通部
などの発見も可能になり、各計測器の正しい動作を確認
することによりメッキの均一性、メッキ厚さの推定等が
可能になる。特に、陽極袋を使用するメッキでは袋の内
部を調べなくても陽極の動作が電流計にてチェックでき
る効果がある。■ 地金の有効使用率、エネルギー効率
が向上する。

本発明法によればダミーを必要としないので、槽内の極
配置によっても異なるが、小数ロットのメッキが多いと
きは地金の有効使用率やエネルギー効率が大になる。

なお、貴金属メッキ等では金属回収の手間が省けるので
この効率は非常に大きい。‘５ー 種々の性能を持たし
た設計ができる。

本発明をコンピュータと併用するなどにより部品名を処
理順に入力しておくだけで、自動的に制御することがで
きる。又コンピュータにより陽極毎に流出電流値を監視
させたり、部品に流入する電気量を集計し、メッキ量の
コントロールや電流密度のコントロールができる。その
上、第６図のようなメッキ槽のときは部品の両側から流
入する電流量を検知することができるので、部品の表裏
のメッキ量の差の有無が推定できる。又ねじ部品のよう
にメッキ量を管理しなくてはならないものに対しては、
部品名、大きさ、形状、数量などを資料として指定量の
メッキが行える自動メッキ装置の設計も可能となる。又
メッキ装置の動作監視も可能になる。又第３図のバレル
メッキ装置を長辺方向に多連化し、バレル移行型メッキ
装置としたときにも類似した効果が得られる。以上説明
したように、同一処理設備中において被処理物の大きさ
、又は処理量が変っても、各々に必要とされる電気量を
供給することにより品質の揃った製品を得ることができ
、処理設備の稼働率の向上、省力化、設備管理の容易化
、ェネルギ一及び材料の節減等に役立ち、その効果は極
めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の陰極移行式メッキ設備の概略図で、Ａは
平面図、Ｂはその側断面図、第２図、第３図は従来の小
物用バレルメッキ設備の概略図、第４図は本発明法を実
施するための電源装置の一実施例を示す回路図、第５図
は同上電源装置において、メッキ槽内を部品が進行する
ときのメッキ電源電圧Ｖの糟内移行の様子を示す説明図
、第６図は同上電源装置に使用するメッキ槽の一例を示
す概略図、第７図、第８図は本発明と従来との比較説明
図である。 ＮＬｗ…メインスイッチ、ＰＴＲ，〜ＰＴＲｍ・・・可
変電源トランス、Ｖ，〜Ｖｍ・・・電圧計、Ｓｗｌ〜Ｓ
ｗｍ・・・出力側スイッチ、ＲＩＩ〜Ｒ肌Ｒｍｌ〜Ｒｍ
ｎ…リレー、Ｒｎ〜Ｒｆｎ・・・整流器、ＰＬ．Ｉ〜Ｐ
Ｌｍｎ・・・パイロットランプ、Ｖ，〜Ｖｎ・・・極間
電圧計、Ａ，〜Ａｎ・・・陰極側電流計、Ａ，′〜Ａｎ
′・・・陽極側電流計。 第ＩＡ図第ＩＢ図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一連の電極反応をｎ個のステツプに分解した陰極移
   行式電解処理槽の通電制御方法において、ｍ個の可変電
   源トランスから前記処理槽の各ステツプに異なつた直流
   電力を供給するリレー回路を、コンピユータにより予め
   計画された順序でｍ種類以下の被処理物が槽内を移行す
   るステツプの進行に同期して制御し、かつ電解処理槽の
   陰極又は陽極のいずれかが共通の導体に結合されている
   ときは、隣接する異なつた電位を与えたステツプ間に任
   意に決められた１以上の休止ステツプを形成することを
   特徴とする電解処理槽の通電制御方法。