(57)【要約】【課題】水銀などの環境負荷物質を使用せず、装置サイズが小さくでき、被処理材に対して安定した電流供給ができる通電ユニットを提供する。【解決手段】被処理材に連続的に給電するための給電ロールであって、電解に必要な電流を受電するための入力接続部を設けた主軸と、前記主軸の周りに複数配置される円柱状あるいは円筒状の接触子と、前記主軸および前記接触子を軸方向に包括して配置される円筒状の通電部材と、前記接触子を前記主軸と前記通電部材との間に保持するための保持部材を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2014182871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理材に連続的に給電するための給電装置であって、
電解に必要な電流を受電するための入力接続部を設けた主軸と、前記主軸の周りに複数配置される円柱状あるいは円筒状の接触子と、前記主軸および前記接触子を軸方向に包括して配置される円筒状の通電部材と、前記接触子を前記主軸と前記通電部材との隙間に保持するための保持部材を備え、被処理材を前記通電部材に当接し、その接触圧によって前記主軸と前記接触子と前記通電部材を電気的通電状態とすることを特徴とする給電装置。
【請求項２】
前記接触子は前記主軸の外周と前記通電部材の内周を同軸的に配置した時に形成される輪状の隙間よりも、若干外径を小さくしたことを特徴とする請求項1に記載の給電装置。
【請求項３】
連続して搬送される被処理材に連続して給電するための給電方法であって、
前記通電部材の外周面を前記被処理材に当接し、その接触圧によって前記主軸と前記接触子と前記通電部材を電気的導通状態になるように接触させ、被処理材の搬送に合わせて前記接触子が前記主軸の周囲を自転、公転することにより前記通電部材を回転させるとともに、前記主軸に設けられた前記入力接続部から受電した電流を、前記主軸および前記接触子及び前記通電部材を介して被処理材に給電することを特徴とする給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に表面処理用の給電ロールや、熱圧着ロールなどの電流を遮断させることなく回転接続を行う給電ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フープ状に形成された金属材料あるいは樹脂フィルム部材などに電気めっきなどの表面処理を行う場合、被処理材を連続的に走行させながら処理槽内に蓄えられた処理液中に浸漬させ、給電ロールとの接触によってカソード極となる被処理材と、処理槽内に設けられたアノード極との間で電解表面処理を行うリールｔｏリールのフープめっき設備が用いられる。
【０００３】
また、短冊状に形成された金属材料などへ表面処理を行う場合も、進行方向へ複数準備された搬送用ローラーによって短冊状の金属材料を回転搬送しつつ、処理槽内に蓄えられた処理液中に浸漬させ、給電ロールとの接触によってカソード極となる被処理材と、処理槽内に設けられたアノード極との間で電解表面処理を行うローラー搬送式短冊表面処理設備が用いられる。
【０００４】
このような表面処理設備において、被処理材に対し電流を供給する給電ロールは、瞬時でも電流が遮断されることなく製品の搬送に同期しながら連続回転し、被処理材との接触によって電解表面処理に必要な電流を供給し続ける機能が求められる。そのため、電解用電源から供給された一次側の配線材と、二次側である給電ロールとの間を回転電気コネクタで接続する方法が広く用いられており、先行文献においても回転電気コネクタに関する提案がなされている。
【０００５】
先行文献１によると、一般的なスリップリングと呼ばれる回転電気コネクタでは回転側電極と固定側電極との間で電力の供給や信号の伝達を行うことによって、回転部と固定部との間で電力の供給や信号の伝達を行うことができるものの、回転側電極に固定側電極を押し付け、互いの電極をスリップさせながら使用されるものであるので、回転側電極と固定側電極との接触部では摩擦が生じ、摩擦熱の発生や回転側電極及び固定側電極の摩耗により回転電気コネクタの回転寿命が十分ではなく、しかも、回転トルクが大きい等の不具合が生じているとしている。
【０００６】
そして、上記不具合を改善しようとすると、回転側電極と固定側電極との接触部の面積や接圧を小さくしなければならず、接触部の電気抵抗が大きくなると共に、接触部の断続による電気的ノイズが発生しやすくなるという不具合が生じ、また、比較的大きな電流を流すため、固定側電極の接触部に炭素接触子を取り付けた場合には、上述の不具合に加えて、炭素接触子の摩耗によって発生する炭素の粉をクリーニングするための定期的な保守点検をする必要があるとしている。
【０００７】
さらに、水銀を使用した回転電気コネクタの場合は、回転側電極と固定側電極との間に液体である水銀が介在しているため接触面積が大きく、接触部の電気抵抗が小さいという利点と、接触部の断続による電気的ノイズの発生がないという利点があるものの、回転側電極と固定側電極との間に介在する水銀をシール部材によってシールしているため、シール部材のシール面の摩擦力によって回転トルクが大きくなるという不具合が生じており、また、衝撃やシール面の小さな傷等によってシール部材から水銀が漏れた場合には、他の電極とショートする等の不具合が生じていると共に、水銀は、有害物質であるのでその取扱には十分に注意しなければならないとしている。
【０００８】
図５に示す通り、先行技術はこれらの問題点を解決するために、回転電気コネクタの回転寿命が長く、回転トルクが小さく、接触部の断続による電気的ノイズの発生がなく、かつ、接触部の電気抵抗が小さい回転電気コネクタを提供することであり、解決手段として、回転部に装着され、回転部と共に回転する回転側電極と、上記回転部を支持する固定部に設けられ、回転側電極と電気的接続をする固定側電極を備え、上記回転側電極と固定側電極間で電力の供給や信号の伝達を行う回転電気コネクタにおいて、上記回転側電極１０１と固定側電極１０２との間にコロとして働く球形、円柱形あるいは円錐形の導電性金属材料よりなる複数の回転接触子１０３を配設して成り、上記複数の回転接触子１０３を回転側電極１０１と固定側電極１０２に接触させることによって、回転側電極１０１と固定側電極１０２間の電気的接続を行うことを特徴とする回転電気コネクタであるとしている。
【０００９】
これによって、回転電気コネクタを構成する回転側電極１０１と固定側電極１０２との間にコロとして働く複数の回転接触子１０３が配設されているものであるので、回転側電極１０１と固定側電極１０２との間の摩擦を減少させることができ、摩擦による摩擦熱の発生や回転側電極１０１及び固定側電極１０２の摩耗が防止され、回転電気コネクタの寿命を長くすることができると共に、回転電気コネクタの回転トルクが小さくなるとしている。
【００１０】
さらに、複数の回転接触子１０３が回転側電極１０１と固定側電極１０２との間に介在することで、回転側電極１０１と固定側電極１０２とが複数の接点で接触することとなり、接触部の電気抵抗が小さくなると共に、回転側電極１０１と固定側電極１０２とが複数の接点で接触することで、この回転電気コネクタの使用中に回転側電極１０１と固定側電極１０２との間の接触が断たれることはほとんどないと考えられるので、回転側電極１０１と固定側電極１０２との間の接点の断続による電気的ノイズの発生が防止されるものであるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−２２３３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年、特に半導体部品において高信頼性を求められる機器については、その性能の向上とともに内部に搭載される電子部品の品質要求も高まっており、耐久性、電気特性、半導体素子実装性などを大きく左右するめっき処理については特に高い品質を求められている。中でもめっき処理プロセスにおいて、めっき皮膜の析出状態に大きく影響する電流制御の高精度化は特に重要であり、通電ロール部材に求められる電気接続の安定性、信頼性の向上が必須であるといえる。また、家電製品やモバイル端末などをはじめ、最終完成品の価格は年々下落の方向にあり、内部に搭載される半導体部品においては値下げ要求が厳しく、製造現場の細部に至るまでコストダウンの取り組みが行われている。中でも設備コストは大きなウエイトを占めており、生産設備の価格を抑制して軽いものづくりをすることは、コストダウン取り組みに大きな役割を果たすと言える。
【００１３】
以上のことを踏まえ、図５に示す先行技術文献の回転電気コネクタには次のような課題がある。
先行技術の回転電気コネクタを表面処理装置に適用し、被めっき材に電流を供給する場合は、先行文献に記載されている回転電気コネクタを給電ロールなどの端部に装着し、被めっき材の搬送あるいは補助動力機構によって回転する給電ロールに常時給電して被めっき材に電流を流し、めっきする方法が広く用いられている。給電ロールは、対象となる被めっき材の幅に合わせてその長さが設定されている。ここで、めっき装置のサイズはその処理槽内に配置される給電ユニットやアノードユニットのサイズに依存する場合が多い。
【００１４】
これらを踏まえ、先行技術の回転電気コネクタを給電ロール等に装着すると、給電ユニットの全長が長くなってしまい、装置自体のサイズが大きくなってしまうという問題があった。例えば、給電ユニットの全高が大きくなると、給電ユニットを収めるための処理槽はそれにあわせて深くしなければならず、処理槽を構成する材料の使用量が増加すると考えられる。さらに処理槽が深くなることで保守保全作業にかかる作業性が悪くなることが考えられるなど、給電ユニットが大きくなるとコストや作業性にかかる種々の問題が発生する。
【００１５】
そこで回転電気コネクタ自体を小さくし、給電ユニットが大きくなるのを抑制する方法が考えられるが、回転電気コネクタには回転接触子が複数挿入されており、例えばコロ状の回転接触子はその長さを短くすることで、あるいは球状の回転接触子はその挿入数量を減らすことで回転電気コネクタのサイズを小さくできると想定できる。しかし、コロ状の接触子の長さを短くすることや、球状の接触子の挿入量を減らすことなどは、回転側電極および固定側電極と回転接触子の接点量を減らすことに直結し、電気抵抗の増加や、接触子に加わる荷重の増加による耐久性の低下が懸念されることが明らかである。
すなわち、本発明の目的は、水銀などの環境負荷物質を使用せず、装置サイズが小さくでき、被めっき材に対して安定した電流供給ができる通電ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために本発明の給電装置は、
被めっき材に連続的に給電するための給電装置であって、電解に必要な電流を受電するための入力接続部を設けた主軸と、前記主軸の周りに複数配置される円柱状あるいは円筒状の接触子と、前記主軸および前記接触子を軸方向に包括して配置される円筒状の通電部材と、前記接触子を前記主軸と前記通電部材との隙間に保持するための保持部材を備え、被処理材を前記通電部材に当接し、その接触圧によって前記主軸と前記接触子と前記通電部材を電気的通電状態とすることを特徴とするものである。
また、前記接触子は前記主軸の外周と前記通電部材の内周を同軸的に配置した時に形成される輪状の隙間よりも若干外径を小さくし、前記隙間の中に前記接触子を複数配置したことを特徴とするものである。
また、本発明の給電方法は、連続して搬送される被めっき材に連続して給電するための給電方法であって、
前記通電部材の外周面を前記被めっき材に当接し、その接触圧によって前記主軸と前記接触子と前記通電部材を電気的導通状態になるように接触させ、被めっき材の搬送に合わせて前記接触子が前記主軸の周囲を自転、公転することにより前記通電部材を回転させるとともに、前記主軸に設けられた前記入力接続部から受電した電流を、前記主軸および前記接触子及び前記通電部材を介して被めっき材に給電することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような構成であるから、給電装置に設けられた主軸に直接配線を接続し、接触子および通電部材を介して被めっき材に給電することができるので、先行技術のように回転電気コネクタと給電ロールを個々に配置し、連結して使用する必要がない。すなわち給電ユニットの全長が短くでき、装置自体のサイズを小さくすることができるので、通電ユニットを収めるための処理槽はそれにあわせて浅くでき、処理槽を構成する材料の使用量が低減できる。また回転電気コネクタが不要なので、給電ユニット自体の価格も低減することができる。さらに処理槽が浅くなることで保守保全作業にかかる作業性が向上し、作業時間低減や作業品質を向上することができる。さらに、本発明の給電装置は、通電部材の長さに合わせて接触子を長くすることができるので、主軸または通電部材との接点量（接触面積）を大きく取れ、電気抵抗の低減や、接触子に加わる荷重の分散低減による耐久性の向上につながる。
よって、本発明の給電装置を用いれば、水銀などの環境負荷物質を使用せず、装置コストが抑制でき、被めっき材に対して安定した電流供給ができる給電ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の給電装置を示す正面図である。
【図２】図１のａ−ａ´断面図である。
【図３】図２のｂ−ｂ´断面図の一例を示す図である。
【図４】図２のｂ−ｂ´断面図の他の例を示す図である。
【図５】従来の技術を示す代表図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１９】
以下本発明の実施例について、図１、図２、図３を参照しながら説明する。
主軸１および通電部材２および接触子３は導電性の材料で形成されており、本発明ではステンレス材を使用している。これは、めっき装置内での使用環境において耐腐食性を考慮したものであり、その必要がない場合には銅系の材料を使用することもできる。主軸１の端部には、整流器（図示せず）からの配線６を接続できるように、入力接続部５が設けられ、ボルト７にて主軸１に接続されている。
【００２０】
主軸１の中央部には凸部８が形成されており、接触子３を上部と下部に分離して保持する役割を果たしている。接触子３を上部と下部に分割して配置している理由は、反りの少ない接触子３を製作しやすくするために考慮しているものであり、接触子３の反りによる転がり抵抗の増加を回避することができる。また、凸部８は主軸1と通電部材２が軸方向に移動することを防止する役割も果たしている。
【００２１】
接触子３は主軸１の外周と通電部材２の内周を同軸的に配置した時に形成されるリング状の隙間寸法よりも若干直径が小さく、隙間の中にリング状に複数配置されている。本実施の形態では、内径２０ｍｍの通電部材２の中に直径１２ｍｍの主軸１を同軸的に配置し、形成されるリング状の隙間寸法を４ｍｍとし、その隙間に直径３．９ｍｍの接触子３を複数配置した。これによって、主軸１をめっき装置（図示せず）に固定した場合、接触子３の自転、公転によって、通電部材２が自在に回転できる構成としている。また、通電部材２に被処理材を押し付けるため通電部材２と接触子３と主軸１は圧接されることになるが、複数配置された接触子３がころ軸受けのような役割を果たし、ガタツキや回転抵抗なく通電部材２を回転させることができる。
【００２２】
通電部材２の内周両端部付近には、保持部材４が設けられており、本実施の形態では市販の止め輪を用いている。保持部材４は今回市販の止め輪を用いたが、接触子３を通電部材２内部に保持できればよく、樹脂材料などで形成することもできる。
【００２３】
次に本発明の給電ロールを用いた給電方法について説明する。
リールｔｏリールにてフープめっきを施すめっき装置において、めっき処理槽前後には電解めっきを行うための給電ユニットが設けられている。本発明の給電ロールは、この給電ユニットに該当するものであり、慣用のとおりめっき処理槽近傍に設置される。
【００２４】
主軸１はめっき装置（図示せず）に固定されている主軸取付け部材１１に取付けられている。被めっき材９は通電部材２と接触状態にあり補助ロール１０によって通電部材側へ押し付けられている。これによって通電部材２を回転させるために必要な、通電部材２と被めっき材９との摩擦抵抗が得られ、通電部材２および接触子３および主軸１の接触圧を維持した状態で、通電部材２を回転することができる。通電部材２は被めっき材９の搬送に合わせて自在に回転するので、被めっき材９の表面に対しキズや変形などの不具合を与えることはない。
【００２５】
このような搬送状態にて、整流器（図示せず）から電流を供給すると、配線６を介して主軸１に導通し、主軸１の周りを自転、公転している接触子３に次々と導通し、接触子３のころ軸受け作用によって回転している通電部材２に導通し、通電部材２に接触している被めっき材９に給電することができる。
【００２６】
このように、本発明の給電ロールを用いれば、先行技術のように回転電気コネクタと給電ロールを個々に配置し、連結して使用する必要がなく、給電ユニットの全長が短くでき、装置自体のサイズを小さくすることができる。また、給電ユニットの全高が小さくできるので、通電ユニットを収めるための処理槽はそれにあわせて浅くでき、処理槽を構成する材料の使用量が低減できる。
【００２７】
また、回転電気コネクタが不要であるため安価で製作でき、給電ユニット単体でのコストを抑制することができると同時に、構造が非常に単純なので耐久性に優れるという効果も得られる。
また、市販の軸受けを一切使用しないので、被めっき材９への油分転写によるめっき品質不具合を発生させる心配がない。
【００２８】
また、図４に示すように主軸１の外周と通電部材２の内周の隙間に対し接触子３の外径が小さい場合、被めっき材９が通電部材２を押し付ける構成によってその寸法差が吸収できるので、給電作用に与える影響はなく、低トルクで円滑な連続運転が得られるというという効果がある。さらに、主軸１や接触子３が多少摩耗しても影響はなく、長期的な連続運転にも耐えられるという効果もある。
本実施の形態では、給電ロールを構成する主軸１、通電部材２、接触子３を構成する導電性材料として、ステンレスや銅合金を記載しているが、表面に電気抵抗の低い金めっきなどを施すことによって、更なる電気抵抗の低減が期待できる。
また、金属に限らず、樹脂やゴムなどの表面に導電性を持たせた処理をすることで、本発明と同様の効果を得られる。
また、主軸１や接触子３は中空パイプを使用することもでき、これによれば給電ロールユニットを軽量化できる。
また、本発明の給電ロールは取り付けの向きや本数に制約されることが無く、例えば縦搬送のめっき装置であれば縦向きに、水平搬送のめっき装置であれば水平方向に設置すればよく、更に給電容量を確保したい場合等は、給電ロールを複数並べて給電するなど、適宜変更し利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
水銀などの環境負荷物質を使用せず、装置コストが抑制でき、被処理材に対して安定した電流供給ができる給電ユニットが必要な場合に利用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１    主軸
２    通電部材
３    接触子
４    保持部材
５    入力接続部
６    配線
７    ボルト
８    凸部
９    被めっき材
１０    補助ロール
１１    主軸取付部材
１０１    回転側電極
１０２    固定側電極
１０３    回転接触子
【図１】
2014182871.tif 000003
【図２】
2014182871.tif 000004
【図３】
2014182871.tif 000005
【図４】
2014182871.tif 000006
【図５】
2014182871.tif 000007