JP2013155419A

JP2013155419A - 表面処理用治具

Info

Publication number: JP2013155419A
Application number: JP2012018253A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Sasai; 敏行笹井; Yoshio Fujiwara; 好雄藤原
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2013-08-15
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: JP5799837B2

Abstract

【課題】希土類系永久磁石などの被処理物の表面に金属蒸着被膜を形成する際などに被処理物を収容して使用する表面処理用治具であって、被処理物の表面に蒸着形成された金属被膜が傷ついたり、被処理物自体の割れや欠けが生じたりすることを効果的に防ぐことができるとともに、被処理物の出し入れが容易な表面処理用治具を提供すること。
【解決手段】線状部材を隙間を存して巻回してなるスプリング状の筒状体に被処理物を収容して表面処理を行うための表面処理用治具であって、筒状体の一方の端部は、少なくとも筒状体の内部側の端面が渦巻線状面に形成されたスプリング体が配されることで封止されており、他方の端部は開口していて、そこから被処理物を収容した後、少なくとも筒状体の内部側の端面が渦巻線状面に形成されたスプリング体を蓋体として嵌合することで封止されるようにしてなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、希土類系永久磁石などの被処理物の表面に金属蒸着被膜を形成する際などに被処理物を収容して使用する表面処理用治具に関する。

Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石に代表される希土類系永久磁石は、高い磁気特性を有していることから、今日様々な分野で使用されていることは周知の通りである。しかしながら、希土類系永久磁石は反応性の高い希土類元素：Ｒを含むため、大気中で酸化腐食されやすく、何の表面処理をも行わずに使用した場合には、わずかな酸やアルカリや水分などの存在によって表面から腐食が進行して錆が発生し、それに伴って、磁気特性の劣化やばらつきを招く。さらに、錆が発生した磁石を磁気回路などの装置に組み込んだ場合、錆が飛散して周辺部品を汚染する恐れがある。従って、希土類系永久磁石に優れた耐食性を付与することを目的として、その表面に例えばアルミニウム被膜などの金属被膜を蒸着法などの気相めっき法によって成膜することが行われている。

希土類系永久磁石などの被処理物の表面への金属蒸着被膜の形成は、真空処理室内に、蒸着材料の蒸発部と、その表面に蒸着材料が蒸着される被処理物を収容するための多孔性周面を有する筒型バレルを備え、筒型バレルを横設して水平方向の回転軸線を中心に回転させながら被処理物の表面に蒸着材料を蒸着させる蒸着被膜形成装置を用いて行われるのが一般的である（例えば特許文献１）。この場合、筒型バレルに多数の被処理物を収容して処理を行うと、筒型バレルの内部で被処理物同士が衝突しあうことで、被処理物の表面に蒸着形成された金属被膜が傷ついたり、被処理物自体の割れや欠けが生じたりする。従って、こうした問題を解消するための表面処理用ホルダーとして、線状部材を隙間を存して巻回し、両端面に渦巻線状面を備えるスプリング状の筒状体に形成したものが特許文献２において提案されている。この表面処理用ホルダーに被処理物を１個ずつ収容し、被処理物を収容したホルダーを筒型バレルに収容して処理を行えば、ホルダーの線状部材と線状部材の隙間から蒸発した金属蒸着材料が被処理物の表面に到達することで金属蒸着被膜が形成されるが、筒型バレルの内部でホルダー同士が衝突しあってもホルダーのバネ性によって内部の被処理物には大きな衝撃が加わらないため、被処理物の表面に蒸着形成された金属被膜が傷ついたり、被処理物自体の割れや欠けが生じたりすることを効果的に防ぐことができる。しかしながら、この表面処理用ホルダーへの被処理物の出し入れは、ホルダーのバネ性を利用してホルダーの長手方向を湾曲させ、線状部材と線状部材の隙間を広げてそこから行う必要があるので、作業が面倒である。

特許第３８０１４１８号公報特開２０００−１６９９６４号公報

そこで本発明は、希土類系永久磁石などの被処理物の表面に金属蒸着被膜を形成する際などに被処理物を収容して使用する表面処理用治具であって、被処理物の表面に蒸着形成された金属被膜が傷ついたり、被処理物自体の割れや欠けが生じたりすることを効果的に防ぐことができるとともに、被処理物の出し入れが容易な表面処理用治具を提供することを目的とする。

上記の点に鑑みてなされた本発明の表面処理用治具は、請求項１記載の通り、線状部材を隙間を存して巻回してなるスプリング状の筒状体に被処理物を収容して表面処理を行うための表面処理用治具であって、筒状体の一方の端部は、少なくとも筒状体の内部側の端面が渦巻線状面に形成されたスプリング体が配されることで封止されており、他方の端部は開口していて、そこから被処理物を収容した後、少なくとも筒状体の内部側の端面が渦巻線状面に形成されたスプリング体を蓋体として嵌合することで封止されるようにしてなることを特徴とする。
また、請求項２記載の治具は、請求項１記載の治具において、上端部が開口している筒状体の下端部を固定した下フレームと、蓋体としてのスプリング体の上端部を固定した上フレームを、それぞれに固定した支柱同士を接合することで対設してなり、下フレームに対する上フレームの上下移動を可能とし、上フレームを下移動させることで上フレームが開口している筒状体の上端部を押圧した状態で蓋体としてのスプリング体が嵌合するようにしてなることを特徴とする。
また、請求項３記載の治具は、請求項２記載の治具において、下フレームと上フレームに筒状体と蓋体としてのスプリング体をそれぞれ複数個固定してなることを特徴とする。
また、本発明の被処理物の表面処理方法は、請求項４記載の通り、請求項１乃至３のいずれかに記載の表面処理用治具に被処理物を収容して行うことを特徴とする。
また、請求項５記載の表面処理方法は、請求項４記載の表面処理方法において、表面処理が蒸着被膜形成であることを特徴とする。
また、本発明の蒸着被膜形成装置は、請求項６記載の通り、水平方向の回転軸線を中心に回転自在とした支持部材の回転軸線の周方向の外方に、請求項１乃至３のいずれかに記載の表面処理用治具が公転自在に支持された蒸着ユニットを真空処理室内に備えることを特徴とする。

本発明の表面処理用治具を用いれば、筒状体の両端部にクッション部材として機能するスプリング体が位置しているので、スプリング状の筒状体のバネ性と相俟って、筒状体に収容した被処理物の表面に金属蒸着被膜を形成する際、被処理物に加わる衝撃を緩和することができる。従って、被処理物の表面に蒸着形成された金属被膜が傷ついたり、被処理物自体の割れや欠けが生じたりすることを効果的に防ぐことができる。また、筒状体の開口している端部から被処理物の出し入れができるので作業が容易である。

本発明の表面処理用治具の一実施態様の斜視図である。図１におけるＡ−Ａ断面図である。図１の表面処理用治具の筒状体への被処理物の収容方法の概略図である。本発明の表面処理用治具のその他の実施態様の正面図である。同、部分拡大平面図である。図４の表面処理用治具を用いた蒸着ユニットの一実施態様の模式的正面図である。図６の蒸着ユニットの左側面概略図（固定ギアと小型ギアとベアリングの関係のみを図示したもの）である。図６の蒸着ユニットを備えた蒸着被膜形成装置の一実施態様の真空処理室の内部の左側面概略図である。本発明の表面処理用治具のまた別の実施態様の部分拡大平面図である。線状部材に絡み防止用のスプリングを巻回したスプリング状の筒状体の正面図である。

本発明の表面処理用治具は、線状部材を隙間を存して巻回してなるスプリング状の筒状体に被処理物を収容して表面処理を行うための表面処理用治具であって、筒状体の一方の端部は、少なくとも筒状体の内部側の端面が渦巻線状面に形成されたスプリング体が配されることで封止されており、他方の端部は開口していて、そこから被処理物を収容した後、少なくとも筒状体の内部側の端面が渦巻線状面に形成されたスプリング体を蓋体として嵌合することで封止されるようにしてなることを特徴とするものである。
以下、図面を用いて本発明の表面処理用治具（被処理物の表面に金属蒸着被膜を形成するために用いる場合）を説明するが、本発明は以下の記載に限定して解釈されるものではない。

図１は、本発明の表面処理用治具の一実施態様の斜視図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。この表面処理用治具１は、線径が２ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなる線状部材を隙間を存して巻回してなる２個のスプリング状の筒状体２を主要構成要素とする。線状部材は約９ｍｍのピッチ間隔で左巻きに巻回されているが、両端部は隙間を存せずに密に３巻ほど巻回されている。筒状体２の上端部は開口しているのに対し、下端部は渦巻線状面を端面に有している。筒状体２の下端部の内部には、筒状体２の下端部を封止するための、両端面が渦巻線状面に形成されたスプリング体３が配されている。筒状体２の下端面とスプリング体３の下端面は、ともに１本のネジで枠状下フレーム５に固定されている。枠状下フレーム５に対設された枠状上フレーム６には、開口している筒状体２の上端部に蓋体として嵌合することで筒状体２の上端部を封止する、両端面が渦巻線状面に形成されたスプリング体４の上端面が１本のネジで固定されている。筒状体２の下端面およびスプリング体３とスプリング体４の両端面の渦巻線状面は隙間を存して形成されており、端面方向からの蒸発した金属蒸着材料の被処理物の表面への到達を阻害しないようにしている。スプリング体３とスプリング体４は、それぞれ筒状体２の内部における下方クッション部材と上方クッション部材として機能し、筒状体２に収容された被処理物に加わる衝撃を緩和する。枠状下フレーム５には２本の支柱７が対向して固定されているとともに、枠状上フレーム６には２本の支柱８が対向して固定されており、支柱７と支柱８が接合されることで表面処理用治具１を構成している。支柱７と支柱８の接合は、支柱８に設けられた上下方向の長穴９と、支柱７に設けられた長穴９内に突出するストッパ突起１０によって行われており、支柱７に対して支柱８を上下移動させることによる枠状下フレーム５に対する枠状上フレーム６の上下移動を可能にしているとともに、ストッパ突起１０を支点にして支柱８を横倒させることによる枠状下フレーム５に対する枠状上フレーム６の横倒を可能にしている。

図３は、上記の表面処理用治具１の筒状体２への被処理物の収容方法の概略図である。まず、枠状上フレーム６に固定されている支柱８を支柱７に対して上移動させることで枠状上フレーム６を枠状下フレーム５に対して上移動させた後、ストッパ突起１０を支点にして支柱８を横倒させることによって枠状上フレーム６を枠状下フレーム５に対して横倒させ、開口している筒状体２の上端部から被処理物をそれぞれ１個ずつ収容する（ａ）。次に、枠状上フレーム６を起立させた後（ｂ）、下移動させると、枠状上フレーム６に固定された蓋体としてのスプリング体４が開口している筒状体２の上端部に嵌合する。枠状上フレーム６をさらに下移動させると、枠状上フレーム６が開口している筒状体２の上端部を押圧するが、その状態で支柱８に取り付けたピン１１と支柱７に取り付けたフック１２を掛止すると、筒状体２の復元力によってピン１１とフック１２の掛止が確実なものとなって開口している筒状体２の上端部が蓋体としてのスプリング体４によってしっかり封止される（ｃ）（ｂ、ｃにおいては被処理物は省略）。こうして被処理物を収容してセットが完了した状態の筒状体２は、テンションがかかって圧縮されているので、歪みや撓みによる形態崩れが少ないという利点がある。筒状体２に被処理物を収容した表面処理用治具１を蒸着被膜形成装置の筒型バレルに収容して処理を行えば、筒状体２の線状部材と線状部材の隙間から蒸発した金属蒸着材料が被処理物の表面に到達することで金属蒸着被膜が形成されるが、筒状体２の両端部にクッション部材として機能するスプリング体３とスプリング体４が位置しているので、スプリング状の筒状体２のバネ性と相俟って、被処理物に加わる衝撃を緩和することができる。従って、被処理物の表面に蒸着形成された金属被膜が傷ついたり、被処理物自体の割れや欠けが生じたりすることを効果的に防ぐことができる。筒状体２から被処理物を取り出す際は、上記の操作を逆の順番で行えばよい。被処理物は筒状体２の開口している端部から出し入れできるので、作業が容易である。

なお、上記の表面処理用治具１は、筒状体２をスプリング体３とともに１本のネジで枠状下フレーム５に固定するため、筒状体２の下端部が渦巻線状面を端面に有するものとしているが、筒状体２は下端部が開口しているものであってもよい。この場合、筒状体２の枠状下フレーム５への固定は、スプリング体３とは別個に例えば止め具を用いて行えばよい。

図４は、本発明の表面処理用治具のその他の実施態様の正面図である。図５は、その部分拡大平面図である。この表面処理用治具２１は、線状部材を隙間を存して巻回してなる６個のスプリング状の筒状体２２を主要構成要素とする。筒状体２２の上端部は開口しているのに対し、下端部は渦巻線状面を端面に有している。筒状体２２の下端部の内部には、筒状体２２の下端部を封止するための、両端面が渦巻線状面に形成されたスプリング体２３が配されている。筒状体２２の下端面とスプリング体２３の下端面は、ともに１本のネジで棒状下フレーム２５に１列に固定されている。棒状下フレーム２５に対設された棒状上フレーム２６には、開口している筒状体２２の上端部に蓋体として嵌合することで筒状体２２の上端部を封止する、両端面が渦巻線状面に形成されたスプリング体２４の上端面が１本のネジで固定されている。棒状下フレーム２５には２本の支柱２７が対向して固定されているとともに、棒状上フレーム２６には２本の支柱２８が対向して固定されており、支柱２７と支柱２８が接合されることで表面処理用治具２１を構成している。支柱２７と支柱２８の接合様式と、筒状体２２への被処理物の収容方法は、表面処理用治具１におけるものと同様である（図４は被処理物を筒状体２２に収容してセットが完了した状態を示すが被処理物は省略する）。

特許第４５６０９７１号公報には、真空処理室内に、蒸着材料の蒸発部と、その表面に蒸着材料が蒸着される被処理物を収容するための多孔性周面を有する筒型バレルを備えた蒸着被膜形成装置であって、水平方向の回転軸線を中心に回転自在とした支持部材の回転軸線の周方向の外方に、支持軸を有する筒型バレルが支持軸によって公転自在に支持された蒸着ユニットを備えており、支持部材を回転させることによって、支持部材の回転軸線を中心に公転運動する筒型バレルと蒸発部との間の距離が可変自在となる蒸着被膜形成装置が記載されているが、上記の表面処理用治具２１は、この蒸着被膜形成装置における筒型バレルのかわりに用いることができる。図６は、表面処理用治具２１を用いた蒸着ユニットの一実施態様の模式的正面図である（表面処理用治具２１は被処理物を筒状体２２に収容してセットが完了した状態を示すが被処理物は省略する）。この蒸着ユニット３０は、水平方向の回転軸線を中心に回転自在とした支持部材３１の回転軸線の周方向の外方に、６個の表面処理用治具２１が支持軸２９（図４、５参照）によって公転自在に支持されたものである（治具は２連で支持されるので合計１２個の治具が支持されるが図６では治具が各連１個ずつ支持されている）。この蒸着ユニット３０は、動力がスプロケット３２からドライブリング３３に伝えられ、支持部材３１が回転軸線を中心に回転することで、表面処理用治具２１が支持部材３１の回転軸線を中心に公転運動するように構成されている。また、ベース部材３４に固定された固定ギア３５と噛合する小型ギア３６とベアリング３７によって、表面処理用治具２１は支持部材３１の回転軸線を中心に公転運動すると同時に自転運動するように構成されている（図７参照：図６の蒸着ユニット３０の左側面概略図であって固定ギア３５と小型ギア３６とベアリング３７の関係のみを図示）。

図８は、上記の蒸着ユニット３０を備えた蒸着被膜形成装置の一実施態様の真空処理室の内部の左側面概略図である（蒸着ユニット３０は図７に対応）。この蒸着被膜形成装置３８は、図略の真空排気系に連なる真空処理室３９を有している。その室内上方には、蒸着ユニット３０が２個併設されている。また、室内下方には、蒸着材料を蒸発させる蒸発部であるボート４０が、支持テーブル４１上に立設されたボート支持台４２上に複数個配置されている。支持テーブル４１の下方内部には、蒸着材料のワイヤー４３が繰り出しリール４４に巻回保持されている。蒸着材料のワイヤー４３の先端はボート４０の内面に向かって臨ませた耐熱性の保護チューブ４５によってボート４０の上方に案内されている。保護チューブ４５の一部には切り欠き窓４６が設けられており、この切り欠き窓４６に対応して設けられた繰り出しギア４７が蒸着材料のワイヤー４３に直接接触し、蒸着材料のワイヤー４３を繰り出すことによってボート４０内に蒸着材料が絶えず供給されるように構成されている。表面処理用治具２１が支持部材３１の回転軸線を中心に公転運動すると同時に自転運動することで、表面処理用治具２１の筒状体２２に収容された被処理物の表面には金属蒸着被膜が優れた蒸着効率でしかも高い均一性をもって形成される（表面処理用治具２１が自転運動することは筒状体２２に収容された被処理物の動きが規制されることでボート４０と被処理物の相対的な位置関係が固定されてしまう場合に均一な金属蒸着被膜を形成するためにとりわけ有効である）。また、表面処理用治具２１においては、６個の筒状体２２のそれぞれが互いに離間して固定されているので、筒状体同士が衝突しあうことがないことから、被処理物の表面に蒸着形成された金属被膜が傷ついたり、被処理物自体の割れや欠けが生じたりすることをより効果的に防ぐことができる。

図９は、本発明の表面処理用治具のまた別の実施態様の部分拡大平面図である。この表面処理用治具５１は、線状部材を隙間を存して巻回してなる複数個のスプリング状の筒状体５２を主要構成要素とする。筒状体５２の上端部は開口しているのに対し、下端部は渦巻線状面を端面に有している。筒状体５２の下端部の内部には、筒状体５２の下端部を封止するための、両端面が渦巻線状面に形成された図略のスプリング体が配されている。筒状体５２の下端面と図略のスプリング体の下端面は、ともに１本のネジで図略の枠状下フレームに２列に固定されている。図略の枠状下フレームに対設された枠状上フレーム５６には、開口している筒状体５２の上端部に蓋体として嵌合することで筒状体５２の上端部を封止する、両端面が渦巻線状面に形成されたスプリング体５４の上端面が１本のネジで固定されている。図略の枠状下フレームには筒状体５２の外周近傍に３本の棒状部材５７を直立させるための台座５８が取り付けられており、筒状体５２の外周近傍に棒状部材５７を直立させることで、開口している筒状体５２の上端部から被処理物を出し入れする際、起立した状態の筒状体５２が歪んだり撓んだりすることで形態崩れを起こして隣接する筒状体５２に絡んでしまうといったことを阻止している。表面処理用治具５１のその他の構成と、筒状体５２への被処理物の収容方法は、表面処理用治具１におけるものと同様である。なお、図１０に示したように、スプリング状の筒状体５２を構成する線状部材に絡み防止用のスプリング５９を巻回することで、筒状体５２を構成する線状部材と線状部材の隙間に筒状体５２に収容された被処理物が絡まってしまうことを防ぐようにしてもよい。

以上の説明は、本発明の表面処理用治具を、被処理物の表面に金属蒸着被膜を形成するために用いる場合のものであるが、本発明の表面処理用治具の用途はこれに限定されるものではない。

本発明は、希土類系永久磁石などの被処理物の表面に金属蒸着被膜を形成する際などに被処理物を収容して使用する表面処理用治具であって、被処理物の表面に蒸着形成された金属被膜が傷ついたり、被処理物自体の割れや欠けが生じたりすることを効果的に防ぐことができるとともに、被処理物の出し入れが容易な表面処理用治具を提供することができる点において産業上の利用可能性を有する。

１、２１、５１表面処理用治具
２、２２、５２筒状体
３、２３スプリング体
４、２４、５４スプリング体（蓋体）
５枠状下フレーム
６、５６枠状上フレーム
７、２７支柱
８、２８支柱
９長穴
１０ストッパ突起
１１ピン
１２フック
２５棒状下フレーム
２６棒状上フレーム
２９支持軸
３０蒸着ユニット
３１支持部材
３２スプロケット
３３ドライブリング
３４ベース部材
３５固定ギア
３６小型ギア
３７ベアリング
３８蒸着被膜形成装置
３９真空処理室
４０ボート
４１支持テーブル
４２ボート支持台
４３蒸着材料のワイヤー
４４繰り出しリール
４５保護チューブ
４６切り欠き窓
４７繰り出しギア
５７棒状部材
５８台座
５９絡み防止用スプリング

Claims

線状部材を隙間を存して巻回してなるスプリング状の筒状体に被処理物を収容して表面処理を行うための表面処理用治具であって、筒状体の一方の端部は、少なくとも筒状体の内部側の端面が渦巻線状面に形成されたスプリング体が配されることで封止されており、他方の端部は開口していて、そこから被処理物を収容した後、少なくとも筒状体の内部側の端面が渦巻線状面に形成されたスプリング体を蓋体として嵌合することで封止されるようにしてなることを特徴とする治具。
上端部が開口している筒状体の下端部を固定した下フレームと、蓋体としてのスプリング体の上端部を固定した上フレームを、それぞれに固定した支柱同士を接合することで対設してなり、下フレームに対する上フレームの上下移動を可能とし、上フレームを下移動させることで上フレームが開口している筒状体の上端部を押圧した状態で蓋体としてのスプリング体が嵌合するようにしてなることを特徴とする請求項１記載の治具。
下フレームと上フレームに筒状体と蓋体としてのスプリング体をそれぞれ複数個固定してなることを特徴とする請求項２記載の治具。
請求項１乃至３のいずれかに記載の表面処理用治具に被処理物を収容して行うことを特徴とする被処理物の表面処理方法。
表面処理が蒸着被膜形成であることを特徴とする請求項４記載の表面処理方法。
水平方向の回転軸線を中心に回転自在とした支持部材の回転軸線の周方向の外方に、請求項１乃至３のいずれかに記載の表面処理用治具が公転自在に支持された蒸着ユニットを真空処理室内に備えることを特徴とする蒸着被膜形成装置。