(57)【要約】【課題】周溝に均質な被膜を形成し易い陽極酸化処理装置を提供する。【解決手段】外周面２２に周溝Ａ１を形成した金属製被処理物Ａに接続される第１電極部材１５と、外周面２２及び周溝Ａ１に対して間隔Ｂを隔てて対向する内周面２１を環状に形成した第２電極部材１７と、周溝Ａ１の両側夫々で外周面２２と内周面２１との隙間Ｂをシール可能な非導電性の環状の弾性シール材３１と、弾性シール材３１の夫々を第２電極部材１７に対して周溝Ａ１の溝幅方向に押圧することにより、隙間Ｂをシールするように弾性変形させる押圧機構３４とを備え、押圧機構３４は弾性シール材３１を押圧状態と押圧解除状態とに切換自在に設けてあり、周溝Ａ１に電解液を供給する供給流路２３と周溝Ａ１に供給された電解液を排出する排出流路２４とを内周面２１に開口させてある。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に周溝を形成した金属製の被処理物に電気的に接続される第１電極部材と、
前記外周面及び前記周溝に対して間隔を隔てて対向する内周面を環状に形成した第２電極部材と、
前記周溝の両側夫々において前記外周面と前記内周面との隙間をシール可能な非導電性の環状の弾性シール材と、
前記弾性シール材の夫々を、前記第２電極部材に対して前記周溝の溝幅方向に押圧することにより、前記隙間をシールするように弾性変形させる押圧機構とを備え、
前記押圧機構は、前記弾性シール材を押圧する状態と押圧を解除する状態とに切換自在に設けてあり、
前記周溝に電解液を供給する供給流路と、前記周溝に供給された電解液を排出する排出流路とを、前記内周面に開口させてある陽極酸化処理装置。
【請求項２】
前記供給流路の複数と前記排出流路の複数とを、周方向に間隔を隔てて交互に前記内周面に開口させてある請求項１記載の陽極酸化処理装置。
【請求項３】
前記排出流路の流路断面積を前記供給流路の流路断面積よりも大きくしてある請求項１又は２記載の陽極酸化処理装置。
【請求項４】
前記供給流路と前記排出流路とを前記第２電極部材に形成してある請求項１〜３のいずれか１項記載の陽極酸化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周面に周溝を形成した金属製の被処理物に電気的に接続される第１電極部材と、第２電極部材と、前記周溝に電解液を供給する供給流路と、前記周溝に供給された電解液を排出する排出流路とを備えた陽極酸化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記陽極酸化処理装置は、例えば硫酸、クロム酸などを含む酸性電解液を用い、第１電極部材を被処理物に電気的に接続してその被処理物を正極とし、電解液を介して被処理物と第２電極部材とに亘って通電することにより、例えばアルミニウム基金属製の被処理物の表面を酸化して、アルマイト被膜を形成するものである。
従来の陽極酸化処理装置では、棒状の第２電極部材を電解液中に浸漬してある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１３４９６号公報（図１７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の陽極酸化処理装置では、棒状の第２電極部材を電解液中に浸漬してあるために、電流が周溝のうちの第２電極部材に近い箇所に集中して、電流密度を周溝に沿って均一化させ難く、周溝の長手方向に沿って均質な被膜を形成し難い欠点がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、周溝の長手方向に沿って均質な被膜を形成し易い陽極酸化処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１特徴構成は、外周面に周溝を形成した金属製の被処理物に電気的に接続される第１電極部材と、前記外周面及び前記周溝に対して間隔を隔てて対向する内周面を環状に形成した第２電極部材と、前記周溝の両側夫々において前記外周面と前記内周面との隙間をシール可能な非導電性の環状の弾性シール材と、前記弾性シール材の夫々を、前記第２電極部材に対して前記周溝の溝幅方向に押圧することにより、前記隙間をシールするように弾性変形させる押圧機構とを備え、前記押圧機構は、前記弾性シール材を押圧する状態と押圧を解除する状態とに切換自在に設けてあり、前記周溝に電解液を供給する供給流路と、前記周溝に供給された電解液を排出する排出流路とを、前記内周面に開口させてある点にある。
【０００６】
〔作用及び効果〕
本構成の陽極酸化処理装置であれば、第２電極部材に環状に形成した内周面と、被処理物の外周面に形成した周溝との隙間を、周溝の両側夫々において、非導電性の環状の弾性シール材でシールすることによって、第２電極部材の内周面が周溝に対して間隔を隔てて対向する密閉された環状空間を形成することができる。
環状空間を形成するにあたって、押圧機構により第２電極部材に対して周溝の溝幅方向に押圧して弾性変形させた弾性シール材でシールする。このため、第２電極部材に形成した内周面が弾性シール材で覆われることがない。よって、内周面の全面を用いて被処理物と第２電極部材とに亘って通電することができ、第２電極部材の大きさを極力小さくすることができる。
第２電極部材の内周面に開口させてある供給流路から環状空間に電解液を供給し、かつ、その環状空間に供給した電解液を第２電極部材の内周面に開口させてある排出流路から排出しながら、環状空間の電解液を介して被処理物と第２電極部材とに亘って通電することにより、周溝の表面を酸化して被膜を形成することができる。
第２電極部材の環状の内周面は、環状空間を挟んで被処理物の周溝に対向している。このため、電流密度を周溝に沿って均一化させ易く、周溝の長手方向に沿って均質な被膜を形成し易い。
さらに、押圧機構は、弾性シール材を押圧する状態と押圧を解除する状態とに切換自在に設けてある。このため、弾性シール材の押圧を解除する状態に切り換えることにより、被処理物の着脱を容易に行えるようになり、多数の被処理物を能率良く処理することができる。
【０００７】
本発明の第２特徴構成は、前記供給流路の複数と前記排出流路の複数とを、周方向に間隔を隔てて交互に前記内周面に開口させてある点にある。
【０００８】
〔作用及び効果〕
被膜を短時間で効率良く形成するべく高い電圧で大電流を流すと、環状空間内の電解液の温度が上昇し、被膜の絶縁破壊（焼け）が生じ易い。
しかし、本構成であれば、供給流路の複数と排出流路の複数とを、周方向に間隔を隔てて交互に内周面に開口させてあるために、電解液の環状空間への供給と環状空間からの排出とが円滑になる。よって、単位時間当たりの環状空間内への電解液の供給量と環状空間内の電解液の排出量とを増大させて、環状空間内の電解液の温度上昇を防止し易い。
つまり、電解液の冷却効率を高めることができるので、高い電圧で大電流を流しても被膜の絶縁破壊が生じ難くなり、周溝の長手方向に沿って均質な被膜を短時間で効率良く形成し易い。
【０００９】
本発明の第３特徴構成は、前記排出流路の流路断面積を前記供給流路の流路断面積よりも大きくしてある点にある。
【００１０】
〔作用及び効果〕
被膜を短時間で効率良く形成するべく高い電圧で大電流を流すと、環状空間内の電解液の温度が上昇し、被膜の絶縁破壊（焼け）が生じ易い。
しかし、本構成であれば、排出流路の流路断面積を供給流路の流路断面積よりも大きくしてあるために、環状空間内の電解液の圧力上昇を抑制して、電解液の環状空間への供給と環状空間からの排出とが円滑になる。よって、環状空間内での電解液の滞留を防止して、環状空間内の電解液の温度上昇を防止することができる。
つまり、本構成の場合にも、電解液の冷却効率を高めることができるので、高い電圧で大電流を流しても被膜の絶縁破壊が生じ難くなり、周溝の長手方向に沿って均質な被膜を短時間で効率良く形成し易い。
【００１１】
本発明の第４特徴構成は、前記供給流路と前記排出流路とを前記第２電極部材に形成してある点にある。
【００１２】
〔作用及び効果〕
第２電極部材を利用して供給流路と排出流路とを設けてあるので、構造のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】陽極酸化処理装置の概略図
【図２】（ａ）要部の側面図  （ｂ）要部の拡大側面図
【図３】（ａ）要部の側面図  （ｂ）要部の拡大側面図
【図４】要部の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、金属製の被処理物の一例としてのアルミニウム合金製ピストンＡのピストンリング溝Ａ１を陽極酸化処理するための本発明による陽極酸化処理装置を示している。
【００１５】
具体的には、ピストンＡの頂部からスカート部にかけて形成された３個のピストンリング溝Ａ１，Ａ２，Ａ３のうちの、頂部側のピストンリング（コンプレッションリング）溝Ａ１を含む外周面を陽極酸化処理するものである。
ピストンリング溝Ａ１が、ピストン（被処理物）Ａの外周面２２に形成した周溝に相当している。
【００１６】
陽極酸化処理装置は、電解液槽１と電解液供給部２と酸化処理部３と通電部４とを有する。
【００１７】
電解液槽１は、塩化ビニル製又はＳＵＳ３１６製で、上端が開口する容器状のものであり、酸化処理部３を通過した電解液を受け止めて回収するとともに、電解液供給部２に還流するための還流路５が設けられている。
【００１８】
電解液供給部２は、電解液槽１から還流された電解液を冷却するための冷却槽６と、冷却槽６の電解液を酸化処理部３に供給するための供給路７と、供給路７に設けてある供給ポンプ８と、電解液が所定のタイミングで酸化処理部３に供給されるように供給ポンプ８の運転を制御する供給制御部９を有している。
【００１９】
冷却槽６には、回収された電解液を冷却するための冷却機１０と、電解液が所定温度に冷却されるように、温度センサ１１による電解液温度の検出情報に基づいて、冷却機１０の運転を制御する冷却制御部１２が設けられている。
【００２０】
通電部４は、酸化処理部３に通電するものである。この通電部４は電流密度を調整できるように電流制御手段を持つものとするのが好ましい。電流制御手段は電流計、電圧計、整流器等で構成された従来公知のものを用いることができる。
【００２１】
酸化処理部３は、図２，図３にも示すように、第１電極（陽極）部１３と第２電極（陰極）部１４とを有する。
第１電極部１３は、導電性を備えた銅やＳＵＳ３１６などの金属製の第１電極部材１５と、第１電極部材１５を第２電極部１４に対して昇降させる昇降装置１６とを備えている。
第１電極部材１５はピストンＡを保持する保持具で兼用され、通電部４の陽極端子４ａに電気的に接続されている。
【００２２】
保持具（第１電極部材）１５は、ピストンＡの内周面に係脱自在な係止爪（図示せず）をその下端部に備えている。この係止爪をピストンＡの内周面に係止することにより、ピストンＡをその軸芯が垂直方向に沿う姿勢で、かつ、電気的に接続した状態で保持する。
【００２３】
第２電極部１４は、導電性を備えた銅やＳＵＳ３１６などの金属製の第２電極部材１７と、第２電極部材１７の上下に配置した塩化ビニル樹脂などの非導電性材料（絶縁体）で形成された可動板１８及び固定板１９とを有する。
【００２４】
第２電極部材１７は、図３及び図４に示すように、ピストンＡをその軸芯を上下方向に沿わせた姿勢で入り込ませる円形のピストン挿通孔２０が形成された、横断面形状が矩形の円環状に形成してあり、通電部４の陰極４ｂに電気的に接続されている。
【００２５】
ピストン挿通孔２０を形成している内周面２１が、ピストンＡの外周面２２及びピストンリング溝Ａ１に対して全周に亘って一定間隔を隔てて対向する円環状の内周面として形成されている。
【００２６】
図４に示すように、ピストン挿通孔２０を形成している内周面２１には、ピストンリング溝Ａ１に電解液を供給する複数の供給流路２３と、ピストンリング溝Ａ１に供給された電解液を排出する複数の排出流路２４とを、周方向に間隔を隔てて交互に開口させてある。
【００２７】
供給流路２３と排出流路２４は同じ数だけ第２電極部材１７に形成してあり、供給流路２３の横断面形状を円形に形成し、排出流路２４の横断面形状を矩形に形成して、排出流路２３の流路断面積を、供給流路２４の流路断面積よりも大きくしてある。
【００２８】
第２電極部材１７の底面には下向きに開口する周溝２５を形成してあり、この周溝２５に各供給流路２３の上流側を連通してある。
排出流路２４の下流側は第２電極部材１７の外周面２６に開口させてあり、電解液は排出流路２４から電解液槽１に自然流下する。
【００２９】
固定板１９は、ピストン挿通孔２０と同径で、かつ、同芯の円形凹面部２７を中央に備えた円板状に形成され、円形凹面部２７の中心位置には、軸芯を上下方向に沿わせた姿勢のピストンＡの頂面を載置支持する円形凸面部２８を同芯状に設けてある。
【００３０】
固定板１９には、供給路２３が接続される接続流路２９が形成され、この接続流路２９が第２電極部材１７の周溝２５に連通するように固定板１９の上面に開口している。
【００３１】
可動板１８は、ピストン挿通孔２０と同径で、かつ、同芯の円形貫通孔３０が形成された、横断面形状が矩形の円環状に形成してある。
【００３２】
したがって、処理対象のピストンＡは、軸芯が垂直方向に沿う姿勢で電気的に接続した状態で保持具（第１電極部材）１５に保持されて、可動板１８の円形貫通孔３０及び第２電極部材１７のピストン挿通孔２０に挿通され、その頂面が固定板１９の円形凸面部２８に載置されて、ピストンＡの外周面２２と円形貫通孔３０及びピストン挿通孔２０及び円形凹面部２７の内周面との間に全周に亘って一定間隔の隙間を有する同芯状に位置決めされる。
【００３３】
第２電極部材１７と可動板１８との間及び第２電極部材１７と固定板１９との間の夫々には、ピストンリング溝Ａ１の両側夫々において、ピストンＡの外周面２２とピストン挿通孔２０の内周面２１との隙間Ｂをシール可能な弾性シール材３１を装着してある。
【００３４】
弾性シール材３１は、可動板１８の円形貫通孔３０を囲む下側周縁角部に第２電極部材１７の上面に対向するように形成した段部３２と、固定板１９の円形凹面部２８を囲む周縁角部に第２電極部材１７の下面に対向するように形成した段部３３の夫々に装着してある。
【００３５】
これらの弾性シール材３１は、ゴムなどの非導電性材料（絶縁体）で円環状に形成された横断面形状が円形の弾性Ｏリングで構成してあり、各段部３２，３３の深さＤは、弾性シール材３１の太さよりも小さくしてある。
【００３６】
弾性シール材３１の夫々を、第２電極部材１７に対してピストンリング溝Ａ１の溝幅方向に押圧して、ピストンＡの外周面２２の側に押し出すことにより、ピストンＡの外周面２２とピストン挿通孔２０の内周面２１との隙間Ｂをシールするように弾性変形させる押圧機構３４を、弾性シール材３１を押圧する状態と押圧を解除する状態とに切換自在に設けてある。
【００３７】
押圧機構３４は、第２電極部材１７と可動板１８とを上下方向に各別に移動可能に案内するガイド（図示せず）と、第２電極部材１７と可動板１８とが互いに上下方向に離間するように付勢する複数の第１圧縮バネ３５と、第２電極部材１７と固定板１９とが互いに上下方向に離間するように付勢する複数の第２圧縮バネ３６と、可動板１８を第１，第２圧縮バネ３５，３６の付勢力に抗して固定板１９側に向けて押圧する押圧具（図示せず）とを備えている。
【００３８】
図２は、陽極酸化処理前や処理後において、押圧機構３４による弾性シール材３１の押圧を解除してある状態を示しており、ピストンＡの外周面２２とピストン挿通孔２０の内周面２１との間に隙間Ｂができているので、ピストンＡの装脱が容易に行える。
【００３９】
図３は、陽極酸化処理時において、押圧機構３４により弾性シール材３１を押圧してある状態を示しており、ピストンＡの外周面２２とピストン挿通孔２０の内周面２１との隙間Ｂが上下の弾性シール材３１でシールされて、第２電極部材１７の内周面２１がピストンリング溝Ａ１に対して全周に亘って一定間隔を隔てて対向する密閉された環状空間３７が形成されている。
【００４０】
弾性シール材３１の夫々を、第２電極部材１７に対してピストンリング溝Ａ１の溝幅方向に押圧して、ピストンＡの外周面２２の側に押し出すことにより隙間Ｂをシールするので、内周面２１を弾性シール材３１で覆うことなく環状空間３７を形成でき、内周面２１の全面を用いてピストンＡと第２電極部材１７とに亘って通電することができる。
【００４１】
よって、第２電極部材１７の大きさを極力小さくすることができ、第２電極部材１７を例えば白金などの貴金属で構成する場合に、少ない量の貴金属材料を用いて安価に製作することができる。
【００４２】
複数の供給流路２３と複数の排出流路２４とを周方向に間隔を隔てて交互に開口させてあるので、環状空間３７への電解液の供給と環状空間３７からの電解液の排出とが円滑になり、単位時間当たりの環状空間３７への電解液の供給量と環状空間３７からの電解液の排出量とを増大させて、環状空間３７の中の電解液の温度上昇を防止し易い。
【００４３】
排出流路２３の流路断面積を供給流路２４の流路断面積よりも大きくしてあるので、環状空間３７の中の電解液の圧力上昇を抑制して、電解液の環状空間３７への供給と環状空間３７からの排出とが円滑になり、環状空間３７中での電解液の滞留を防止して、環状空間３７の中の電解液の温度上昇を防止することができる。
【００４４】
また、弾性シール材３１を押圧してある状態では、第２電極部材１７の下面と固定板１９の上面とが密着していて、接続流路２９が第２電極部材１７の周溝２５に連通している。
【００４５】
供給制御部９は、押圧機構３４による弾性シール材３１の押圧を検知すると電解液が酸化処理部３に供給され、弾性シール材３１の押圧解除を検知すると電解液の酸化処理部３への供給が停止されるように、供給ポンプ８の運転を制御する。
【００４６】
押圧機構３４により弾性シール材３１を押圧したときには、環状空間３７に空気が残っているが、この空気は環状空間３７への電解液の供給開始に伴って排出流路２４から外部に押し出されて電解液で置換される。
【００４７】
したがって、陽極酸化処理は、環状空間３７の空気が電解液で置換された後に、供給流路２３から環状空間３７に電解液を供給し、かつ、その環状空間３７の電解液を排出流路２４から電解液槽１に排出しながら、環状空間３７に充満している電解液を介してピストンＡと第２電極部材１７とに亘って通電することにより、ピストンリング溝Ａ１の表面を酸化して、ピストンリング溝Ａ１の長手方向に沿って均質なアルマイト被膜を形成できる。
尚、電解液は、供給流路２３と環状空間３７と排出流路２４とに亘って略水平に移動する。
【００４８】
〔その他の実施形態〕
１．本発明による陽極酸化処理装置は、弾性シール材を押圧する状態と押圧を解除する状態とに手動で切換操作自在な押圧機構を設けてあってもよい。
２．本発明による陽極酸化処理装置は、陽極酸化処理だけでなく、メッキなど処理液に浸漬させ電流を印加させる表面処理装置に適用しても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１５  第１電極部材
１７  第２電極部材
２１  内周面
２２  外周面
２３  供給流路
２４  排出流路
３１  弾性シール材
３４  押圧機構
Ａ  被処理物
Ａ１  周溝
Ｂ  隙間
【図１】
2010163672.tif 000003
【図２】
2010163672.tif 000004
【図３】
2010163672.tif 000005
【図４】
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