(57)【要約】【課題】表面処理対象物の表面全体を表面処理する工程における、電解液中の電流分布を測定することができ、測定結果の信頼性を向上させることができる電流分布測定方法を提供する。【解決手段】電解液ＥＳ中における表面処理対象物ＯＢから離間した位置にある少なくとも３つのポイントを含む複数のポイントの電位を同時に測定する。複数のポイントのうち、電位が中間であるポイントを中間電位ポイントとする。中間電位ポイントと等電位である等電位ポイントの位置を計算する。中間電位ポイントと等電位ポイントとを結ぶ線分ＣＤに垂直な直線の方向を、電流の向きθｍｎとして計算する。電位が最高である最高電位ポイント及び電位が最低である最低電位ポイントのうちのいずれか一方のポイントと線分ＣＤとの距離ＬＤ、前記いずれか一方のポイントの電位、中間電位ポイントの電位、及び電解液ＥＳの電気伝導率ＥＣを用いて電流の大きさを計算する。【選択図】図１０
2013241653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液に浸漬された表面処理対象物と電極との間に電位差を発生させて前記表面処理対象物の表面に皮膜を形成する工程における前記電解液中の電流分布を測定する電流分布測定方法であって、
前記電解液中における前記表面処理対象物から離間した位置にある少なくとも３つのポイントを含む複数のポイントの電位を同時に測定する電位測定工程と、
前記複数のポイントのうち、測定された電位が最も高い最高電位ポイント及び測定された電位が最も低い最低電位ポイントを除く１つのポイントを中間電位ポイントとして決定する中間電位ポイント決定工程と、
前記複数のポイントのうちの前記中間電位ポイントを除く少なくとも２つのポイントを結ぶ線分上に位置し、前記中間電位ポイントの電位と等電位とみなされる等電位ポイントの位置を計算する等電位ポイント位置計算工程と、
前記中間電位ポイントと前記等電位ポイントとを結ぶ線分である等電位線に対して垂直な直線上に位置する２つのポイントあって、前記複数のポイントを頂点とする領域内に位置する２つのポイントのうち、前記最高電位ポイント側に位置するポイントから前記最低電位ポイント側に位置するポイントへ向かう向きを、前記領域内における電流の向きとして計算するとともに、前記最高電位ポイント及び前記最低電位ポイントのうちのいずれか一方のポイントの電位、前記中間電位ポイントの電位、前記いずれか一方のポイントと前記等電位線との距離、及び前記電解液の電気伝導率を用いて前記領域内における電流の大きさを計算する電流ベクトル計算工程と、を含む電流分布測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電流分布測定方法において、
前記電流ベクトル計算工程は、
前記いずれか一方のポイントから前記等電位線までの距離と前記電気伝導率を乗算して前記前記いずれか一方のポイントと前記等電位線との間の電気抵抗値を計算し、前記いずれか一方の電位と前記中間電位ポイントの電位との電位差を前記電気抵抗値で除算して前記領域内における電流の大きさを計算する工程を含む、電流分布測定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電流分布測定方法において、
前記等電位ポイント位置計算工程は、前記最高電位ポイントと前記最低電位ポイントとを結ぶ線分上に位置する１つのポイントであって、前記最高電位ポイントまでの距離と前記最低電位ポイントまでの距離の比が、前記最高電位ポイントの電位と前記最低電位ポイントの電位の比と一致するポイントを前記等電位ポイントとして、前記等電位ポイントの位置を計算する、電流分布測定方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の電流分布測定方法において、
前記電流ベクトル計算工程は、
前記最高電位ポイントの電位と前記中間電位ポイントの電位との差が、前記中間電位ポイントの電位と前記最低電位ポイントの電位との差よりも大きいとき、前記等電位線に垂直であって前記最高電位ポイントを通る直線と前記等電位線との交点の位置を計算し、前記最高電位ポイントから前記交点へ向かう向きを前記最高電位ポイントにおける電流の向きとして計算し、
前記最高電位ポイントの電位と前記中間電位ポイントの電位との差が、前記中間電位ポイントの電位と前記最低電位ポイントの電位との差以下であるとき、前記等電位線に垂直であって前記最低電位ポイントを通る直線と前記等電位線との交点の位置を計算し、前記交点から前記最低電位ポイントへ向かう向きを前記交点における電流の向きとして計算する工程を含む、電流分布測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理工程において電解液中の電流分布を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば下記特許文献１に記載されているように、表面処理工程において電解液中の電流分布を測定する方法は知られている。特許文献１に記載の方法によれば、表面処理対象物の表面に複数のプローブ（金属島状点）が取り付けられる。そして、これらのプローブを用いて、表面処理対象物におけるプローブが取り付けられた部分（以下、電流測定ポイントという）の電流が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２２４７９５号公報
【発明の概要】
【０００４】
上記従来の電流分布測定方法によれば、電流を測定するために電流測定ポイントにプローブを直接取り付けなければならないので、電流測定ポイントは表面処理されない。したがって、製品の表面全体を表面処理する場合に適用できない。この場合、製品のダミーにプローブを取り付けて電解液中の電流分布を事前に測定し、その測定結果を、実際に製品を製造するときに必要な各種パラメータ（表面処理対象物に印加する電圧、電解液の濃度など）を決定するための参考データとして用いることはできる。しかし、そのようにして測定した電流の向き及び大きさは、表面処理対象物にプローブが取り付けられていない実製品を表面処理する場合の電流の向き及び大きさとは異なっている可能性が高い。したがって、上記従来の方法を用いて測定した電解液中の電流分布は、表面処理対象物の表面全体を表面処理する工程における電解液中の電流分布とは異なっている可能性が高い。
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、表面処理対象物の表面全体を表面処理する工程における電解液中の電流分布を測定する電流分布測定方法を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、電解液（ＥＳ）に浸漬された表面処理対象物（ＯＢ）と電極（１２）との間に電位差を発生させて表面処理対象物の表面に皮膜を形成する工程における電解液中の電流分布を測定する電流分布測定方法であって、電解液中における表面処理対象物から離間した位置にある少なくとも３つのポイントを含む複数のポイントの電位を同時に測定する電位測定工程と、前記複数のポイントのうち、測定された電位が最も高い最高電位ポイント及び測定された電位が最も低い最低電位ポイントを除く１つのポイントを中間電位ポイントとして決定する中間電位ポイント決定工程（Ｓ１８ｂ）と、前記複数のポイントのうちの中間電位ポイントを除く少なくとも２つのポイントを結ぶ線分上に位置し、中間電位ポイントの電位と等電位とみなされる等電位ポイントの位置を計算する等電位ポイント位置計算工程（１８ｃ）と、中間電位ポイントと等電位ポイントとを結ぶ線分である等電位線（ＣＤ）に対して垂直な直線上に位置する２つのポイントあって、前記複数のポイントを頂点とする領域内に位置する２つのポイントのうち、最高電位ポイント側に位置するポイントから最低電位ポイント側に位置するポイントへ向かう向きを、前記領域内における電流の向き（θｍｎ）として計算するとともに、最高電位ポイント及び最低電位ポイントのうちのいずれか一方のポイントの電位、中間電位ポイントの電位、前記いずれか一方のポイントと前記等電位線との距離（ＬＤ）、及び電解液の電気伝導率（ＥＣ）を用いて前記領域内における電流の大きさ（Ｉｍｎ）を計算する電流ベクトル計算工程（Ｓ１８ｄ，Ｓ１８ｇ，Ｓ１８ｋ）と、を含むことにある。
【０００７】
この場合、電流ベクトル計算工程は、前記いずれか一方のポイントから前記等電位線までの距離と電気伝導率を乗算して前記いずれか一方のポイントと前記等電位線との間の電気抵抗値を計算し、前記いずれか一方の電位と中間電位ポイントの電位との電位差を前記電気抵抗値で除算して前記領域内における電流の大きさを計算する工程（Ｓ１８ｇ，Ｓ１８ｋ）を含むとよい。
【０００８】
また、この場合、電流ベクトル計算工程は、最高電位ポイントの電位と中間電位ポイントの電位との差（Ｄｉｆ１）が、中間電位ポイントの電位と最低電位ポイントの電位との差（Ｄｉｆ２）よりも大きいとき、前記等電位線に垂直であって最高電位ポイントを通る直線と前記等電位線との交点の位置を計算し、最高電位ポイントから前記交点へ向かう向きを最高電位ポイントにおける電流の向きとして計算し、最高電位ポイントの電位と中間電位ポイントの電位との差が、中間電位ポイントの電位と最低電位ポイントの電位との差以下であるとき、前記等電位線に垂直であって最低電位ポイントを通る直線と前記等電位線との交点の位置を計算し、前記交点から最低電位ポイントへ向かう向きを前記交点における電流の向きとして計算する工程を含むとよい。
【０００９】
上記の電流分布測定方法によれば、プローブは、表面処理対象物の表面に直接取り付けられるのではなく、表面処理対象物から離れた位置に設置されているので、表面処理対象物の表面全体を表面処理することができる。したがって、その工程における電解液中の電流分布を精度良く測定できる。
【００１０】
また、電解液中の少なくとも３箇所の電位を同時に測定して、電位を測定した位置（座標）及び電位の測定値を用いて、電位を測定した位置を頂点とする領域内における電流の向き及び電流の大きさが計算される。これに対し、例えば、電位センサが１つのプローブのみで構成されていて、同時に複数の位置の電位を測定できない場合には、プローブを移動させて、前記領域内に位置する複数箇所の電位を測定し、その測定結果を用いて電流の向き及び電流の大きさを計算する必要がある。また、例えば、電位センサが２つのプローブから構成されている場合には、両プローブを前記領域内に位置する１つの点回りに回転させて、両プローブ間の電位差が最も大きくなるような両プローブの設置位置を探索して、電流の向きを検出する必要がある。これらの場合、プローブを移動させる操作を伴うが、本発明によれば、プローブを移動させる必要が無いので、電流分布を測定する装置の構成を簡単にできる。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、複数のポイントは同一平面上に位置し、等電位ポイント位置計算工程は、最高電位ポイントと最低電位ポイントとを結ぶ線分上に位置する１つのポイントであって、最高電位ポイントまでの距離と最低電位ポイントまでの距離の比が、最高電位ポイントの電位と最低電位ポイントの電位の比と一致するポイントを等電位ポイントとして、等電位ポイントの位置を計算することにある。これによれば、最高電位ポイントと最低電位ポイントとの間の電位の変化率を一定とみなすことにより、等電位ポイントの位置を簡単に計算することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面処理装置及び電流分布測定装置の概略を示す概略図である。
【図２】電位センサを構成するプローブの先端を拡大した拡大図である。
【図３】第１プローブ、第２プローブ及び第３プローブの先端の位置関係を示す配置図である。
【図４】電解液槽を上方から見た図であって、表面処理対象物、電位センサ及び電極の位置関係を示す配置図である。
【図５】電位センサの回転角度を説明するための説明図である。
【図６】電流分布測定装置の構成を示すブロック図である。
【図７】電位データの概要を示すメモリマップである。
【図８】第１プローブ、第２プローブ及び第３プローブと、第１電位データ、第２電位データ及び第３電位データとの対応関係を示すメモリマップである。
【図９】電流分布計算処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】電流ベクトル計算処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】電流ベクトル計算ポイントが高電位ポイントである場合の各ポイントの位置関係を示す配置図である。
【図１２】電流ベクトル計算ポイントが第２等電位ポイントである場合の各ポイントの位置関係を示す配置図である。
【図１３】電流分布図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る電流分布測定方法について説明する。本実施形態においては、図１に示すように、表面処理対象物ＯＢが、表面処理装置１０により表面処理（メッキ、酸化被膜の形成など）される。この表面処理の実施中に、電解液ＥＳ中の電流分布が電流分布測定装置２０により測定される。なお、本実施形態において、円柱状の部材を表面処理対象物ＯＢとするが、表面処理対象物ＯＢの形状は問わない。
【００１４】
表面処理装置１０は、電解液ＥＳが充填された電解液槽１１及び電解液ＥＳに浸漬された電極１２を備える。電極１２は、薄い金属板で構成されており、表面処理制御装置１３の陰極端子に接続されている。また、表面処理対象物ＯＢは、その軸線方向が電解液槽１１の深さ方向に一致するようにして電解液ＥＳに浸漬され、電解液槽１１に固定されている。表面処理対象物ＯＢは、表面処理制御装置１３の陽極端子に接続されている。表面処理制御装置１３によって陽極端子と陰極端子との間に所定の電圧（例えば、１２Ｖ）が印加されて、表面処理対象物ＯＢの表面が表面処理（酸化処理）される。
【００１５】
電流分布測定装置２０は、電解液中の電位を測定する電位センサＶＭ１〜ＶＭ６と、電位センサＶＭ１〜ＶＭ６によって測定された電位の値をそれぞれ入力して記憶するデータロガー２１と、データロガー２１に記憶されている電位の値を入力して電解液ＥＳ中の電流分布を計算する演算装置２２と、演算装置２２による測定結果を表示する表示器２３を備えている。なお、本実施形態において、電流分布測定装置２０は、６個の電位センサを備えているが、電位センサの数はこれに限られず、所望の測定精度に応じて増減してもよい。
【００１６】
電位センサＶＭ１〜ＶＭ６の構成は共通であるので、以下、電位センサＶＭ１〜ＶＭ６のセンサ番号ｎ（ｎ＝１，２・・・６）を用いて、電位センサＶＭ１〜ＶＭ６のうちのいずれか１つのセンサを電位センサＶＭｎと記載する。電位センサＶＭｎは、図２に示すように、電位を測定するための、第１プローブＶＭｎ１、第２プローブＶＭｎ２及び第３プローブＶＭｎ３（ｎ＝１，２・・・６）を備える。第１プローブＶＭｎ１、第２プローブＶＭｎ２及び第３プローブＶＭｎ３は、エナメル線で構成されており、それぞれ先端の絶縁膜が剥がされている。第１プローブＶＭｎ１、第２プローブＶＭｎ２及び第３プローブＶＭｎ３の先端が電解液ＥＳに浸漬され、電解液ＥＳにおける各プローブの先端が位置する部分の電位が測定される。この電位は、所定の基準点（例えば、電極１２）の電位を基準としている。第１プローブＶＭｎ１、第２プローブＶＭｎ２及び第３プローブＶＭｎ３の先端は、図３に示すように、互いに所定の間隔をおいて配置されている。第２プローブＶＭｎ２の先端及び第３プローブＶＭｎ３の先端を結ぶ直線Ｌａと、第１プローブＶＭｎ１の先端を通り直線Ｌａに垂直な直線Ｌｂとの交点を交点Ｐとする。本実施形態においては、第１プローブＶＭｎ１の先端から交点Ｐまでの距離Ｄ１は、１０ｍｍである。また、第２プローブＶＭｎ２の先端から交点Ｐまでの距離Ｄ２は、５ｍｍであり、第３プローブＶＭｎ３の先端から交点Ｐまでの距離Ｄ３は、５ｍｍである。なお、距離Ｄ１〜Ｄ３は、上記実施形態に限られず、任意に設定可能である。
【００１７】
図４に示すように、電位センサＶＭ１〜ＶＭ６を構成する各プローブの先端は、表面処理対象物ＯＢと電極１２との間に配置されている。各プローブの中間部が、例えば電解液槽１１の図示しない蓋部材に固定され、それらの先端が移動しないように構成されている。また、各プローブの先端の電解液ＥＳへの浸漬深さは同じである。このように、電位センサＶＭ１〜ＶＭ６のプローブの先端は同一平面上に位置しているので、第１プローブＶＭｎ１〜ＶＭｎ３の位置は、表面処理対象物ＯＢと前記同一平面との交点を原点としたＸＹ座標系における座標で表わされる。なお、第２プローブＶＭｎ２及び第３プローブＶＭｎ３の座標は、後述するように、第１プローブＶＭｎ１の座標、及びＸ軸に対する直線Ｌｂの角度αｎ（ｎ＝１，２・・・６）を用いて計算される。この場合、図５に実線で示すように、直線ＬｂがＸ軸に平行であって、かつ交点Ｐの座標のＸ軸成分が第１プローブＶＭｎ１の座標のＸ軸成分よりも小さい状態にあるときの角度αｎを０°とする。そして、角度αｎが０°である状態から、図５に破線で示すように、電位センサＶＭｎの先端を反時計まわりに回転させたときの回転角度を角度αｎとする。本実施形態においては、電位センサＶＭ１〜ＶＭ６の角度α１〜α６は共通であり、それらの値が９０°に設定されている。ただし、各プローブの座標、つまり電解液ＥＳにおける電位を測定する位置は、上記実施形態に限られず、任意に設定可能である。
【００１８】
データロガー２１は、図６に示すように、タイマー２１ａ、メモリ２１ｂ、入力回路２１ｃ及び出力回路２１ｄを備える。タイマー２１ａは、電位測定開始からの経過時間を計測し、計測時間が電位を測定する測定タイミングと一致すると、トリガー信号を入力回路２１ｃに出力する。本実施形態においては、電位を測定する測定タイミングとして１０個のタイミングが設定されていて、それぞれのタイミングは測定タイミング番号ｍ（ｍ＝１，２・・・１０）によって識別される。なお、測定タイミングは１０個に限られず、任意に設定可能である。
【００１９】
メモリ２１ｂは、後述する電位データＶＤｍを記憶する記憶回路である。入力回路２１ｃは、タイマー２１ａからトリガー信号を入力するごとに、電位センサＶＭ１〜ＶＭ６が示す電位の値を入力し、前記入力した電位センサＶＭ１〜ＶＭ６の電位の値を電位データＶＤｍ（ｍ＝１，２・・・１０）としてメモリ２１ｂに記憶する。電位データＶＤｍは、図７に示すように、電位センサＶＭｎによって測定された電位データＶＤｍｎ（ｎ＝１，２・・・６）から構成されている。電位データＶＤｍｎ（ｍ＝１，２・・・１０、ｎ＝１，２・・・６）は、図８に示すように、第１プローブＶＭｎ１、第２プローブＶＭｎ２及び第３プローブＶＭｎ３によってそれぞれ測定された第１電位データＶＤｍｎ１、第２電位データＶＤｍｎ２及び第３電位データＶＤｍｎ３から構成されている。
【００２０】
出力回路２１ｄは、演算装置２２からの要求に応答して、メモリ２１ｂに記憶されている電位データＶＤ１〜ＶＤ１０を演算装置２２に送信する。
【００２１】
演算装置２２は、図６に示すように、入力操作子２２ａ、演算回路２２ｂ及び外部インターフェース回路２２ｃを備える。入力操作子２２ａ、演算回路２２ｂ及び外部インターフェース回路２２ｃはバスＢＳに接続されており、バスＢＳを介して各種データを互いに送受信可能に構成されている。
【００２２】
入力操作子２２ａは、キーボード、マウスなどから構成されている。入力操作子２２ａは、後述する電流分布計算処理の実行において、電位センサＶＭ１〜ＶＭ６と表面処理対象物ＯＢとの位置関係を表わすデータ、電解液ＥＳの電気伝導率ＥＣなどを演算回路２２ｂに入力する際に用いられる。
【００２３】
演算回路２２ｂは、電流分布計算処理を実行するＣＰＵ２２ｂ１、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ２２ｂ２、及び各種プログラム、電流分布の計算結果を表示する際に用いられる画像データなどを記憶したＲＯＭ２２ｂ３を備える。
【００２４】
外部インターフェース回路２２ｃは、データロガー２１に接続され、ＣＰＵ２２ｂ１の指令に応答して、データロガー２１の出力回路２１ｄに対し、電位データＶＤ１〜ＶＤ１０を送信するよう要求する。そして、外部インターフェース回路２２ｃは、出力回路２１ｄから受信した電位データＶＤ１〜ＶＤ１０をＣＰＵ２２ｂ１に送信する。
【００２５】
表示器２３は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）によって構成され、バスＢＳに接続されている。表示器２３は、文字、図形などを用いて電流分布の計算結果を表示する。この表示器２３の表示内容は、演算回路２２ｂによって制御される。
【００２６】
つぎに、表面処理装置１０及び電流分布測定装置２０の動作について説明する。ユーザは、表面処理制御装置１３の作動を開始させ、表面処理対象物ＯＢの表面処理を開始するとともに、データロガー２１の作動を開始させ、電解液ＥＳ中の各部の電位測定を開始する。表面処理開始から表面処理終了までの間、電解液ＥＳ中の各部の電位が、設定された測定タイミングで測定され、測定された電位の値が電位データＶＤｍとしてメモリ２１ｂに順次記憶される。
【００２７】
表面処理終了後、ユーザが入力操作子２２ａを用いて電流分布計算処理の開始を指示すると、演算回路２２ｂは、ＲＯＭ２２ｂ３から図９に示す電流分布計算処理プログラムを読み出して、ステップＳ１０にて、電流分布計算処理を開始する。ステップＳ１１にて、ＣＰＵ２２ｂ１は、電解液ＥＳ中における電位を測定した位置に関するデータを入力するようユーザに指示する。ユーザは、入力装置２２ａを用いて、距離Ｄ１〜Ｄ３（図３参照）を入力するとともに、電位センサＶＭ１〜ＶＭ６の第１プローブＶＭ１１〜ＶＭ６１の位置を表わす座標及び角度α１〜α６をそれぞれ入力する。
【００２８】
つぎに、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１２にて、距離Ｄ１〜Ｄ３、第１プローブＶＭ１１〜ＶＭ６１の座標、及び角度α１〜α６を用いて、第２プローブＶＭ１２〜ＶＭ６２及び第３プローブＶＭ１３〜ＶＭ６３の座標を計算する。つぎに、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１３にて、外部インターフェース回路２２ｃを介して、データロガー２１から電位データＶＤ１〜ＶＤ１０を受信する。
【００２９】
つぎに、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１４にて、電解液ＥＳの電気伝導率ＥＣの値を入力するよう指示する。ユーザは、入力操作子２２ａを用いて、電気伝導率ＥＣの値を入力する。つぎに、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１５〜Ｓ２１からなる処理を実行して、第１プローブＶＭｎ１、第２プローブＶＭｎ２及び第３プローブＶＭｎ３の座標、並びに電位データＶＤ１〜ＶＤ１０及び電気伝導率ＥＣの値を用いて、電位の測定タイミングごとに、電流ベクトル計算ポイントを設定するとともに、電流ベクトル計算ポイントにおける電流ベクトル、つまり電流の向き及び大きさを計算する。これにより、電位の測定タイミングごとに、電解液ＥＳ中の電流分布を計算する。
【００３０】
まず、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１５にて、電位データＶＤ１〜ＶＤ１０のうちの処理対象の電位データを選択するためのパラメータである測定タイミング番号ｍを初期化する。すなわち、測定タイミング番号ｍの値を「１」に設定する。つぎに、ステップＳ１６にて、電位データＶＤｍ１〜ＶＤｍ６のうちの１つの電位データを選択するためのパラメータであるセンサ番号ｎを「１」に設定する。つぎに、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１７にて、電位データＶＤ１〜ＶＤ１０のうち、電位データＶＤｍを選択し、その電位データＶＤｍのうち電位センサＶＭｎによって測定された電位を表わす電位データＶＤｍｎ（ｍ＝１，２・・・１０、ｎ＝１，２・・・６）を選択する。最初、測定タイミング番号ｍは「１」に設定され、センサ番号ｎは「１」に設定されているので、データ番号が「１」である電位データのうち、電位センサＶＭ１によって測定された電位を表わす電位データＶＤ１１が選択される。
【００３１】
そして、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１８にて、ＲＯＭ２２ｂ３から図１０に示す電流ベクトル計算プログラムを読み出して、ステップＳ１８ａにて電流ベクトル計算処理を開始する。ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１８ｂにて、電位データＶＤｍｎに含まれる第１電位データＶＤｍｎ１、第２電位データＶＤｍｎ２及び第３電位データＶＤｍｎ３の大きさを比較し、次に説明するように、最低電位ポイント、最高電位ポイント及び中間電位ポイントを決定して、それらの座標及び電位を記憶する。ＣＰＵ２２ｂ１は、第１電位データＶＤｍｎ１、第２電位データＶＤｍｎ２及び第３電位データＶＤｍｎ３のうち電位の値が最も低いデータに対応するプローブの先端を最低電位ポイントと決定して、その座標及び電位を座標Ａ（Ｘａ，Ｙａ）及び最低電位Ｖｍｉｎとして記憶する。また、第１電位データＶＤｍｎ１、第２電位データＶＤｍｎ２及び第３電位データＶＤｍｎ３のうち電位の値が最も高いデータに対応するプローブの先端を最高電位ポイントと決定して、その座標及び電位を座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）及び最高電位Ｖｍａｘとして記憶する。また、第１電位データＶＤｍｎ１、第２電位データＶＤｍｎ２及び第３電位データＶＤｍｎ３のうち最低電位Ｖｍｉｎと最高電位Ｖｍａｘとの中間であるデータに対応するプローブの先端を中間電位ポイントと決定し、その座標及び電位を座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ）及び中間電位Ｖｍｉｄとして記憶する。
【００３２】
つぎに、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１８ｃにて、第１等電位ポイントの位置を表わす座標Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ）を計算する。第１等電位ポイントは、最高電位ポイントと最低電位ポイントとを結ぶ線分上に位置し、中間電位Ｖｍｉｄと等しい電位であるとみなされるポイントである。座標Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ）を計算するにあたり、本実施形態においては、まず、最高電位Ｖｍａｘと中間電位Ｖｍｉｄとの差である電位差Ｄｉｆ１（＝Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｄ）と、中間電位Ｖｍｉｄと最低電位Ｖｍｉｎとの差である電位差Ｄｉｆ２（＝Ｖｍｉｄ−Ｖｍｉｎ）とを計算する。そして、図１１及び図１２に示すように、最高電位ポイントの位置を表わす座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）と最低電位ポイントの位置を表わす座標Ａ（Ｘａ，Ｙａ）とを結ぶ線分ＢＡをＤｉｆ１：Ｄｉｆ２に内分する点の座標を計算する。つまり、線分ＢＡ上の点のうち、最高電位ポイントまでの距離と最低電位ポイントまでの距離の比が、電位差Ｄｉｆ１と電位差Ｄｉｆ２の比に一致する点の座標を計算する。そして、計算された座標を第１等電位ポイントの位置を表わす座標Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ）として設定する。なお、中間電位ポイントの位置を表わす座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ）と第１等電位ポイントの位置を表わす座標Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ）とを結ぶ線分ＣＤ上のポイントの電位は、中間電位Ｖｍｉｄに等しいとみなしている。つまり、線分ＣＤは、中間電位Ｖｍｉｄの等電位線とみなしている。
【００３３】
つぎに、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１８ｄにて、電位差Ｄｉｆ１が、電位差Ｄｉｆ２よりも大きいか否か判定する。電位差Ｄｉｆ１が電位差Ｄｉｆ２よりも大きいとき、ＣＰＵ２２ｂ１は「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１８ｅにて、電流ベクトル計算ポイントの座標を座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）に設定する（図１１参照）。
【００３４】
つぎに、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１８ｆにて、線分ＣＤに垂直な直線であって最高電位ポイントを通る直線と線分ＣＤとの交点を第２等電位ポイントとして設定し、その位置を表わす座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ）を計算する。
【００３５】
つぎに、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１８ｇにて、電流ベクトル計算ポイントにおける電流の向き及び大きさを計算する。電流の向きは、電流ベクトル計算ポイントから第２等電位ポイントへ向かう向きである。すなわち、電流の向きは、座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）と座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ）とを結ぶ線分ＢＥのＸ軸に対する角度で表わされる。そこで、ＣＰＵ２２ｂ１は、ＡｒｃＴａｎ（（Ｙｅ−Ｙｂ）／（Ｘｅ−Ｘｂ））なる演算を実行し、演算結果を、電流ベクトル計算ポイント（座標Ｂ）における電流の向きＩθｍｎ（ｍ＝１，２・・・１０、ｎ＝１，２・・・６）として記憶する。また、電気伝導率ＥＣは電解液ＥＳ中の位置によらず一定であるとすると、電流ベクトル計算ポイントと第２等電位ポイントとの距離ＬＤは、電流ベクトル計算ポイントと第２等電位ポイントとの間の電気抵抗の大きさに比例する。そこで、ＣＰＵ２２ｂ１は、電位差Ｄｉｆ１／距離ＬＤ×電気伝導率ＥＣなる演算を実行し、演算結果を、電流ベクトル計算ポイント（座標Ｂ）における電流の大きさＩｍｎ（ｍ＝１，２・・・１０、ｎ＝１，２・・・６）として記憶する。そして、ステップＳ１８ｈにて、電流分布計算処理に戻る。
【００３６】
一方、ステップＳ１８ｃにおいて、電位差Ｄｉｆ１が電位差Ｄｉｆ２以下であるとき、ＣＰＵ２２ｂ１は「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１８ｉに処理を進める。
【００３７】
つぎに、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１８ｉにて、最低電位ポイントを通り、線分ＣＤに垂直な直線であって最高電位ポイントを通る直線と線分ＣＤとの交点を第２等電位ピントとして設定し、その位置を表わす座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ）を計算する。そして、ステップＳ１８ｊにて、電流ベクトル計算ポイントの座標を座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ）に設定する（図１２参照）。つぎに、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１８ｋにて、電流ベクトル計算ポイントにおける電流の向き及び大きさを計算する。電流の向きは、電流ベクトル計算ポイントから最低電位ポイントへ向かう向きである。電流の向きは、座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ）と座標Ａ（Ｘａ，Ｙａ）とを結ぶ線分ＥＡのＸ軸に対する角度で表わされる。そこで、ＣＰＵ２２ｂ１は、ＡｒｃＴａｎ（（Ｙａ−Ｙｅ）／（Ｘａ−Ｘｅ））なる演算を実行し、演算結果を、電流ベクトル計算ポイント（座標Ｅ）における電流の向きθｍｎ（ｍ＝１，２・・・１０、ｎ＝１，２・・・６）として記憶する。また、電気伝導率ＥＣは電解液ＥＳ中の位置によらず一定であるとすると、電流ベクトル計算ポイントと最低電位ポイントとの距離ＬＤは、電流ベクトル計算ポイントと最低電位ポイントとの間の電気抵抗の大きさに比例する。そこで、ＣＰＵ２２ｂ１は、電位差Ｄｉｆ２／距離ＬＤ×電気伝導率ＥＣなる演算を実行し、演算結果を、電流ベクトル計算ポイント（座標Ｅ）における電流の大きさＩｍｎ（ｍ＝１，２・・・１０、ｎ＝１，２・・・６）として記憶する。そして、ステップＳ１８ｈにて、電流分布計算処理に戻る。
【００３８】
つぎに、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１９にて、センサ番号ｎが「６」であるか否かを判定する。センサ番号ｎが「６」以外であるとき、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２０にて、センサ番号ｎをインクリメントした後、ステップＳ１７に処理を進め、次に処理対象とする電位データＶＤｍｎを選択する。以降、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ１７乃至Ｓ２０からなる処理を繰り返し実行する。ステップＳ１９にて、センサ番号ｎが「６」であるとき、測定タイミング番号ｍによって特定される測定タイミングにおける電流分布の計算が終了している。この場合、ＣＰＵ２２ｂ１は、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２１に処理を進める。
【００３９】
ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ２１にて、測定タイミング番号ｍが「１０」であるか否かを判定する。測定タイミング番号ｍが「１０」以外であるとき、ＣＰＵ２２ｂ１は、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２２にて、測定タイミング番号ｍをインクリメントし、ステップＳ１６に処理を進める。以降、ステップＳ１６乃至Ｓ２２からなる処理を繰り返し実行する。ステップＳ２１にて、測定タイミング番号ｍが「１０」であるとき、全ての測定タイミングにおける電流分布の計算が終了している。この場合、ＣＰＵ２２ｂ１は、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２３に処理を進める。
【００４０】
ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ２３にて、電流ベクトル計算ポイントの座標、電流の向きθｍｎ及び電流の大きさＩｍｎを用いて、電流分布を表す電流分布図データを作成して、表示器２３に供給する。表示器２３は、供給された電流分布図データを用いて、図１３に示すような電流分布図を電位の測定タイミングごとに表示する。図１３に示す例においては、電流ベクトル計算ポイントを黒点で示している。また、電流の向きを、電流ベクトル計算ポイントを始点とする矢印の向きで表し、電流の大きさを矢印の長さで表している。
【００４１】
そして、ＣＰＵ２２ｂ１は、ステップＳ２４にて、電流分布計算処理を終了する。
【００４２】
上記の電流分布測定方法によれば、電位センサＶＭｎは、表面処理対象物ＯＢの表面に取り付けられるのではなく、表面処理対象物ＯＢから離れた位置に設置されているので、表面処理対象物ＯＢの表面全体を表面処理することができ、且つ、その工程における電解液ＥＳ中の電流分布を精度良く測定できる。
【００４３】
また、電位センサＶＭｎは、第１プローブＶＭｎ１、第２プローブＶＭｎ２及び第３プローブＶＭｎ３を備え、１つの電位センサＶＭｎで電解液ＥＳ中の３箇所の電位を同時に測定できる。そして、電位を測定した３箇所の座標及び電位の測定値を用いて、この３箇所を頂点とする領域内における１つの点が電流ベクトル計算ポイントとして決定され、電流ベクトル計算ポイントにおける電流の向きＩθｍｎ及び電流の大きさＩｍｎが計算される。これに対し、例えば、電位センサが１つのプローブから構成されている場合には、プローブを移動させて電流ベクトル計算ポイント周辺に位置する複数箇所の電位を測定し、その測定結果を用いて電流の向き及び電流の大きさを計算する必要がある。また、例えば、電位センサが２つのプローブから構成されている場合には、両プローブを電流ベクトル計算ポイント回りに回転させて、両プローブ間の電位差が最も大きくなるような両プローブの設置位置を探索して、電流の向きを検出する。これらの場合、プローブを移動させる操作が必要であるが、本実施形態によれば、プローブを移動させる必要が無いので、電流分布測定装置２０の構成を簡単にできる。
【００４４】
また、最高電位ポイントと最低電位ポイントとを結ぶ線分上に位置するポイントであって、最高電位ポイントまでの距離と最低電位ポイントまでの距離の比が、電位差Ｄｉｆ１と電位差Ｄｉｆ２との比に一致するポイントである第１等電位ポイントの電位は中間電位Ｖｍｉｄと等しいとみなすようにした。したがって、第１等電位ポイントの座標を簡単に計算できる。
【００４５】
また、例えば表面処理対象物ＯＢをアルマイト処理する場合、表面処理の進行に従って表面処理対象物ＯＢの表面の電気抵抗が増加することにより、電解液ＥＳ中の電流分布が変化する。上記実施形態によれば、電位の測定タイミングごとに電流分布図を作成することができるので、電解液ＥＳ中の電流分布の変化の態様を認識できる。
【００４６】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４７】
例えば、上記実施形態においては、表面処理対象物ＯＢは、電解液ＥＳ中に静止しているが、表面処理対象物ＯＢを移動又は回転させてもよい。表面処理対象物ＯＢの位置、回転角度によって、電解液ＥＳ中の電流分布が変化するが、上記の電流分布測定方法によれば、電位の測定タイミングごとに電流分布図を作成できるので、表面処理対象物ＯＢの移動又は回転による電解液ＥＳ中の電流分布の変化の態様を認識できる。
【００４８】
また、表面処理対象物ＯＢと電極１２との間に遮蔽板を設けて電解液ＥＳ中の電流分布を制御してもよい。この場合、遮蔽板の形状、遮蔽板の設置位置などの違いによる電流分布の違いを、電流分布図によって確認することができる。これにより、遮蔽板の最適な形状、最適な設置位置などを決定することができる。
【００４９】
上記実施形態においては、電解液ＥＳ中の各部の電位を所定の測定タイミングごとに測定し、測定結果を電位データＶＤｍ（ｍ＝１，２・・・１０）としてデータロガー２１に記憶している。そして、表面処理が終了した後、ＣＰＵ２２ｂ１は、データロガー２１から電位データＶＤ１〜ＶＤ１０を受信して、測定タイミングごとの電流分布を計算している。しかし、電解液ＥＳ中の各部の電位を測定した後、測定結果を電位データＶＤｍとしてデータロガー２１に記憶することなく、即座にＣＰＵ２２ｂ１に送信し、ＣＰＵ２２ｂ１がリアルタイムに電流分布を計算するように構成してもよい。この場合、距離Ｄ１〜Ｄ３、第１プローブＶＭ１１〜ＶＭ６１の座標、角度α１〜α６及び電気伝導率ＥＣを、測定開始前に予め入力しておけばよい。これによれば、表面処理の進行に伴う電解液ＥＳ中の電流分布の変化の態様をリアルタイムに認識できる。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・表面処理装置、１２・・・電極、１３・・・表面処理制御装置、２０・・・電流分布測定装置、２１・・・データロガー、２３・・・表示器、Ｄｉｆ１，Ｄｉｆ２・・・電位差、ＥＣ・・・電気伝導率、ＥＳ・・・電解液、ＯＢ・・・表面処理対象物、θｍｎ・・・電流の向き、Ｉｍｎ・・・電流の大きさ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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