(57)【要約】【課題】本発明の目的は、バレル槽内に電解液を収容した状態で電解研磨処理ができる電解研磨装置を提供することである。【解決手段】電解研磨装置１０は、バレル槽１２、シャフト部１４、アノード板２０、駆動部１６および電源部１８を少なくとも備えている。バレル槽１２は、被処理物および電解液を収容するように構成される。シャフト部１４は、バレル槽１２の長さ方向に貫通するように設けられたカソードシャフト２２有している。アノード板２０は、バレル槽１２の内壁において被処理物に接触するように設けられた導電性板状物である。駆動部１６は、バレル槽１２を回転させるように構成される。電源部１８は、カソードシャフト２２およびアノード板２０に電流を通電するように構成される。【選択図】図１
2020172681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物および電解液を収容するように構成されたバレル槽と、
前記バレル槽の長さ方向を貫通するように設けられたカソードシャフトを有するシャフト部と、
前記被処理物に接触するように前記バレル槽の内壁に設けられたアノード板と、
前記バレル槽を回転させるための駆動部と、
前記カソードシャフトおよびアノード板に電流を通電するように構成された電源部と、
を少なくとも備える電解研磨装置。
【請求項２】
前記アノード板および前記カソードシャフトと前記電源部を電気的に接続する接続部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電解研磨装置。
【請求項３】
前記バレル槽への電解液の導入および前記バレル槽からの電解液の排出を行うための送液部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電解研磨装置。
【請求項４】
前記カソードシャフトの外周面に径方向に向かって延びるリブ部がさらに設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バレル槽内に電解液を収容可能な電解研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解研磨は、金属物品の表面処理を行うため、多くの産業分野で行われる。電解研磨は、一般的に被加工物および電極を電解液に浸漬したうえで、電解液に電流を通電させることにより行われている。被加工物を陽極側に配置することにより、被加工物の表面の平滑化や不純物の除去等が行われる。
【０００３】
また、複数の被加工物を同時に処理する場合は、バレル電解研磨装置を用いて処理されることもある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の加工方法は、粒子状の被加工物を陽極に接続したバレル槽内で保持し、バレル槽および陰極を電解液が収容された研磨槽に浸漬する。さらに、バレル槽を回転させながら、電流を通電させることで、陽極に接触している被加工物が電解研磨される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６２７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な電解研磨でもバレル式の電解研磨においても原理は同一であり、電解液を使用する必要がある。電解液は、被処理物に応じて調整されるが、リン酸、硫酸、フッ酸、硝酸等の無機酸やクエン酸、酒石酸、リンゴ酸、乳酸等の有機酸が使用される。
【０００６】
バレル式の電解研磨処理では、電解液が揮発することで研磨槽の周囲が酸雰囲気となり、バレル槽の駆動機構や電気配線等が腐食するおそれがあった。また、このような不具合を防止し、作業者の環境保護のために換気設備等を導入すると装置コストが増大してしまっていた。
【０００７】
本発明の目的は、バレル槽に電解液を収容した状態で電解研磨処理を行う電解研磨装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電解研磨装置は、バレル槽、シャフト部、アノード板、駆動部および電源部を少なくとも備えている。バレル槽は、被処理物および電解液を収容するように構成される。シャフト部は、バレル槽の長さ方向に貫通するように設けられたカソードシャフト有している。アノード板は、バレル槽の内壁において被処理物に接触するように設けられた導電性板状物である。駆動部は、バレル槽を回転させるように構成される。電源部は、カソードシャフトおよびアノード板に電流を通電するように構成される。
【０００９】
電解研磨装置を使用する際は、バレル槽に被処理物および電解液を投入する。電解液は、少なくともカソードシャフトの一部が電解液に浸漬するように投入される。さらに、電源部からアノード板およびカソードシャフトに電流が印加され、駆動部がバレル槽を回転させることで電解研磨処理が行われる。バレル槽は、シャフト部を介して駆動部からの動力が伝達されることで回転するように構成される。この際、バレル槽とシャフト部が一体となって回転する構成を採用することにより、バレル槽の水密性を保ちつつ、電解研磨処理が行われる。これにより、酸雰囲気がバレル槽の外部に拡散せず、研磨液を安全に取り扱うことが可能になる。
【００１０】
また、電解研磨装置は、アノード板およびカソードシャフトと電源部を電気的に接続する接続物をさらに備えることが好ましい。接続部の構成の一例としては、アノード板またはカソードシャフトに当接する通電領域をシャフト部等に設け、集電装置等を通電領域に当接させればよい。アノード板およびカソードシャフトと電源部を接続するための接続部を設けることにより、回転するバレル槽やシャフト部に配置されたアノード板およびカソードシャフトに対して継続して電流を通電させることが可能になる。
【００１１】
また、バレル槽への電解液の導入およびバレル槽からの電解液の排出を行うための送液部をさらに備えることが好ましい。送液部に配管等を接続することで、バレル槽への電解液の導入および排出を簡易に行うことができ、酸雰囲気が外部に漏えいするおそれも軽減される。また、バレル槽の回転時には配管を取り外すことで、配管等がバレル槽の回転を阻害することもない。電解液の排液時には、バレル槽の回転を止めて送液部に再び配管を接続すれば良い。
【００１２】
また、カソードシャフトの外周面に径方向に向かって延びるリブ部がさらに設けられていることが好ましい。カソードシャフトにリブ部を設けることにより、被処理物と電極間の距離がより近くなるので、より効率的に電解研磨処理を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、バレル槽内に電解液を収容した状態で電解研磨処理を行う電解研磨装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電解研磨装置の概略図である。
【図２】電解研磨装置の長さ方向に沿った構成を示すための概略断面図である。
【図３】バレル槽内の構成を示す図である。
【図４】カソードシャフトにリブ部を設けた電解研磨装置を示す図である。
【図５】電解研磨装置の使用時のバレル槽の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここから、図面を用いて本発明に係る電解研磨装置を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電解研磨装置１０の概略を示す図である。電解研磨装置１０は、バレル槽１２、シャフト１４、駆動部１６および電源部１８を備えている。
【００１６】
バレル槽１２は、断面視六角形の筒状（より具体的には、両側壁によって閉じられた有底筒状）の槽であり、内部に電解液および被処理品を収容するように構成される。バレル槽１２は、投入口４０、導入管４２および排出管４４を有している。バレル槽１２は、電解液に耐性を有する非導電性部材で構成される。バレル槽１２の材質の一例としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等を使用することが可能である。投入口４０は、バレル槽１２内に被処理物を投入するための開口部であり、蓋が装着されることで密封される。蓋や投入口４０の周縁部には、パッキンを設けて密封性を向上させることが好ましい。
【００１７】
導入管４２および排出管４４は、バレル槽１２の壁面に設けられたパイプである。導入管４２は、不図示のタンク等から電解液をバレル槽１２内に送液するように構成される。電解液の送液時には、導入管４２の先端のアタッチメントに配管等を接続する。被処理物を電解研磨するためにバレル槽１２を回転させる際には、導入管４２から配管を取り外し、弁を閉鎖する。また、導入管４２は、電解液だけなくエアをバレル槽１２内に噴射するために用いても良い。
【００１８】
排出管４４は、電解研磨処理の終了後にバレル槽１２から電解液を排出すためのパイプである。排出管４４は、バレル槽１２の壁面に形成された複数の開口部に接続されており、開口部から電解液が排出管４４に流れ込むように構成される。排出管４４の先端部に設けられたアタッチメントに配管等を接続することで、バレル槽１２から排出された電解液がタンク等に送液される。
【００１９】
また、粒状物を電解研磨する際には、投入口４０から投入された被処理物を排出管４４から排出して回収してもよい。その場合、排出管４４または排出管４４に接続される配管にメッシュ等を配置することで被処理物を回収することができる。なお、バレル槽１２に電解液を導入したり、電解液を排出したりする構成は、これには限定されず、バレル槽１２に配管を直接接続するような構成でも良い。さらに、電解液の注入と排出を１つの配管から行っても良い。
【００２０】
バレル槽１２の内壁面には、アノード板２０が設けられている。アノード板２０は、電解研磨処理時に被処理物に接触するように構成された導電性部材であり、ステンレスや炭素板等を使用することが可能である。アノード板２０は、バレル槽１２の長さ方向のほぼ全域に沿って設けられており、バレル槽１２の内周壁面に複数のアノード板２０が設けられている。
【００２１】
シャフト１４は、バレル槽１２を長さ方向に沿って断面視中央部を貫通するように設けられている。シャフト１４は、カソードシャフト２２、アノード接続部２４、カソード接続部２６、従動ギア３０および支持フレーム３２を有している。また、シャフト１４は、図２に示すように、バレル槽１２の端部側の壁面に固定されており、シャフト１４の回転に合わせてバレル槽１２も一体的に回転するように構成される。
【００２２】
カソードシャフト２２は、シャフト１４の長さ方向に沿って設けられている。カソードシャフト２２は、バレル槽１２内では露出しており、バレル槽１２外では外周面が保護部材で覆われている。カソードシャフト２２は、炭素やステンレス等の導電性部材で構成され、バレル槽１２に電解液が収容されると、カソードシャフト２２は電解液に浸漬された状態となる。
【００２３】
アノード接続部２４は、バレル槽１２の外部においてシャフト１４の外周面から鍔状に張り出すように設けられた円形リブ状（円形フランジ状）部である。アノード接続部２４は、アノード板２０に電流を通電させるための導電性部材であり、ステンレスや銅等が使用される。アノード接続部２４とアノード板２０は、接続バー２８によって接続されている。接続バー２８は、図２に示すように、シャフト１４の内部でシャフト１４の長さ方向に沿って配置されている。接続バー２８は、図３に示すように、バレル槽１２の端部壁面において先端部が露出しており、アノード板２０とアノード接続部２４を電気的に接続することが可能になる。また、アノード接続部２４および接続バー２８は、カソードシャフト２２との間に絶縁部材が配置されおり、通電時にショート等の不具合が発生することはない。
【００２４】
カソード接続部２６は、シャフト１４の端部でカソードシャフト２４と接するように配置された円形リブ状（円形フランジ状）部であり、ステンレスや銅等の導電性部材が使用される。カソードシャフト２２は、バレル槽１２の外部方向に延出した端面部がカソード接続部２６と当接しており、カソード接続部２６がカソードシャフト２２と電源部１８を電気的に接続している。
【００２５】
従動ギア３０は、シャフト１４の周面に沿って取り付けられたギアであり、駆動部１６からの駆動力をシャフト１４およびバレル槽１２に伝達するように構成される。従動ギア３０は、シャフト１４に固定されており、従動ギア３０が回転することによりシャフト１４およびバレル槽１２が回転する。本実施形態では、シャフト１４に１つの従動ギア３０が配置されているが、従動ギアの数やギア比率等は適宜変更することが可能である。
【００２６】
支持フレーム３２は、シャフト１４を支持台等に固定するためのアームである。シャフト１４が、不図示の支持台に回転可能に支持されることで、バレル槽１２を宙吊り状で支持とすることが可能になる。
【００２７】
駆動部１６は、シャフト１４およびバレル槽１２を回転させる駆動源であり、モータ５０および駆動ギア５２を備えている。モータ５０は、公知のモータを使用することが可能であり、インバータ等で回転速度を調整する機構を有することが好ましい。駆動ギア５２は、モータ５０に対してシャフトを介して接続されるギアである。駆動ギア５２は、従動ギア３０に対して当接するように設けられており、モータ５０の回転力を従動ギア３０に伝達するように構成される。
【００２８】
電源部１８は、アノード板２０およびカソードシャフト２２に電源を供給する回路である。電源部１８は、集電子５４を介してアノード接続部２４およびカソード接続部２６に接続される。集電子５４は、アノード接続部２４およびカソード接続部２６の下面に当接するように配置される。集電子５４は、アノード接続部２４およびカソード接続部２６が回転したとしても、アノード接続部２４およびカソード接続部２６に当接し続けることができるので、継続的にアノード板２０およびカソードシャフト２２に電源を供給することが可能になる。電源部１８から供給される電流は、例えば５〜１００Ａ程度であり、被処理物に応じて適宜調整される。
【００２９】
また、図４に示すように、本発明の他の実施形態としてカソードシャフト２２の外周面にリブ部６０を設けた構成を採用しても良い。リブ部６０は、カソードシャフト２２の外周面から外側方向（径方向）に向かって延びる導電性部材である。リブ部６０は、カソードシャフト２２と同一材料で構成されることが好ましい。リブ部６０を設けることにより、電極間距離が近くなるので、より加工量の大きい電解研磨処理を行うことが可能になる。本実施形態では、リブ部６０の形状は、直線状でカソードシャフト２２の長さ方向に沿って設けられているが、リブ部６０の形状は、これには限定されず、被処理物の形状やバレル槽１２の形状に応じて適宜変形させても良い。
【００３０】
ここから、電解研磨装置１０を用いた電解研磨処理方法について説明する。まず、投入口４０から被処理物をバレル槽１２に投入する。本実施形態では、ステンレス製のナット１００の処理を行う。ナット１００は、バレル槽１２の下面に配置されたアノード板２０と接触した状態でバレル槽１２に収容される。
【００３１】
続いて、導入管４２に配管を接続し、電解液をバレル槽１２内に送液する。電解液は、硫酸、リン酸、フッ酸、硝酸等の公知の電解液を使用することが可能であり、あらかじめタンク等で調合が行われたものを使用している。電解液は、図５に示すように、少なくともカソードシャフト２２の一部が浸漬するように注入される。所定量の電解液がバレル槽１２に注入されると、投入口４０を閉鎖し、導入管４２に接続された配管も取り外す。
【００３２】
ここから、駆動部１６および電源部１８を起動し、バレル槽１２を回転させ、電流を通電させる。ナット１００は、アノード板２０と接触しており、電解液を介してカソードシャフト２２とも接触することで電解研磨処理が行われ。ナット１００は、バレル槽１２の下面側のアノード板２０と接触している間に表面が平滑化されたり、バリが取り除かれたりする。また、バレル槽１２は、シャフト１４を中心に周方向に回転することで、電解液を撹拌させつつ、バレル槽１２に収容された複数のナット１００を均等にアノード板２０に接触させることが可能になる。さらに、バレル槽１２は、シャフト１４と一体となって回転することにより、バレル槽１２の回転中も水密性を確保することが可能になる。
【００３３】
所定時間の電解研磨処理が終了すると、電源部１８および駆動部１６を停止する。さらに、排出管４４に配管を接続し、電解液をバレル槽１２から排出する。その後、バレル槽１２からナット１００を回収する。ナット１００の回収は、投入口４０から行えば良い。
【００３４】
また、本発明に係る電解研磨装置を用いて金属微粒子や黒鉛微粒子の処理を行っても良い。微粒子の処理も上記実施形態と同様に、バレル槽１２に研磨液および被処理微粒子を投入した状態で行われる。微粒子を処理することにより、微粒子の表面に付着した不純物が除去され金属や黒鉛の純度が向上する。バレル槽１２からの被処理微粒子の回収は、排出管４４から研磨液をバレル槽１２から排出する際に、被処理微粒子も同時に排出すれば良い。被処理微粒子の粒径よりも小さなメッシュ径の回収機構を配管に設置しておくことで、被処理微粒子を容易に回収することが可能である。
【００３５】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３６】
１０-電解研磨装置
１２-バレル槽
１４-シャフト
１６-駆動部
１８-電源部
２０-アノード板
２２-カソードシャフト
４２-導入管
４４-排出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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