JP2017226888A - 表面処理方法及び表面処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属製の被処理物Ｗの一部だけに表面処理液２の使用量を低減しつつ電気化学的な表面処理を行う。【解決手段】本発明の表面処理方法は、円筒形状または円板形状に形成された金属製の被処理物Ｗを先端側に保持し、且つ、軸心回りに回転自在とされた回転軸６を備えた表面処理装置１を用いて、回転軸６の先端側に保持された被処理物Ｗに電力を付与しつつ被処理物Ｗの外周側の一部に電気化学的な表面処理を行うに際しては、回転軸６の中途側又は基端側に、当該回転軸の先端側を基端側に対して上下方向に揺動させる揺動機構１０を設けると共に、回転軸６の下方に被処理物Ｗに表面処理を行う表面処理液２を収容した表面処理槽９を設けておき、回転軸６の先端側が基端側よりも下方に位置するチルトダウン姿勢に回転軸６を揺動させつつ、回転軸６を回転させることにより、被処理物Ｗの外周側の一部に対して表面処理液２を用いた電気化学的な表面処理を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、円筒形状または円板形状に形成された被処理物の外周側の一部に対して電気化学的な表面処理を行う表面処理方法及び表面処理装置に関するものである。

従来より、高級セダンやスポーツカーには、車重の軽量化や外観のドレスアップを目的にアルミなどを用いた車両用ホイールが装着されることがある。このような車両用ホイールは、一般にアルミなどの金属の表面にシルバー、ゴールド、ブラック、ホワイトといったモノトーンの塗装等が行われていることが多い。
ところが、昨今はシャーシ側の塗装にカラフルなものを用いる場合が増えており、従来から多用されてきたシルバー、ゴールド、黒、白といったモノトーン色に加えて、ホイールの一部に赤、青、緑、黄色といった鮮やかな色彩を配したいというニーズも高まっている。

さらに、ホイールのメーカによっては、自社のロゴやブランド名などの標章を鮮やかな色彩で目立たせて、商品の高級感を高めたり、自社ブランドのイメージアップを図ったりすることを望む場合もある。
このようにホイールの大部分をモノトーンの色彩として、一部だけを別の色彩とする多色の塗装を行う場合、テープなどをマスキングとして用いてまず標章以外の部分にモノトーンの塗装を行い、次にマスキングされた標章の部分に鮮やかな色彩の塗装を行う方法が考えられる。

ただ、マスキングを用いた塗装方法は、一般に標章のような小さくて入り組んだ対象物には不向きである。マスキングを行ってもテープなどの隙間から標章の部分まで塗装液などが浸み込み、結果として文字や図形などの輪郭がぼけてしまう場合も少なくないからである。
そこで、マスキングを用いることなく多色の塗装を行う方法として、特許文献１に示すような塗装方法がすでに開発されている。

すなわち、特許文献１の車両用ホイールに用いられる塗装方法は、ディスク部全体（ホイール全体）に形成したベースコート塗膜の上に第１の色の塗膜を形成した後に、スポーク側面の一部又は／及びディスク面の一部を削ってディスク部の母材金属を露出させて金属露出部を形成し、この金属露出部に対して第１の塗膜とは異なる色の第２の電着塗料を電着塗装して第２の色の塗膜を形成したものとなっている。このように研磨や研削で形成された金属露出部に電着塗装で第２の色の塗膜を形成すれば、マスキングを行わないので塗装液の浸み込みを気にする必要はない。そのため、特許文献１の技術を用いれば、鮮やかな色彩の文字や図形をくっきりとした輪郭をもって車両用ホイールの表面に塗装することができ、デザイン性や意匠性に優れた車両用ホイールを得ることも可能となる。

特開２０１５−０００５８４号公報

ところで、実際に車両用ホイールに対して電着塗装を行う場合には、一般に図６に示すような装置が用いられる。
すなわち、図６に示す電着塗装の装置は、車両用ホイールをその回転軸が上下方向に向くようにして横倒し状態として、車両用ホイールが完全に液中に没するまで電着塗装の処理液（表面処理液）中に浸漬する。そして、液中に浸漬させた状態で車両用ホイールを回転させ、さらに処理液が入れられた処理槽と回転軸との間に電流を流せば、車両用ホイールに対して電着塗装を行うことが可能となる。

ところが、車両用ホイールを完全に処理液中に浸漬させる図６の装置の場合、車両用ホイールを十分に浸漬できるように、槽内に予め大量の処理液を用意しておくことがどうしても必要となる。つまり、従来の装置を用いた電着塗装方法では、電着塗装する面積が小さくても、処理液を最初から大量に用意することが必要となる。
また、塗装が終了した車両用ホイールを槽から引き上げる際には、車両用ホイールと一緒に大量の処理液が持ち出されるため、塗装面積が小さいにもかかわらず大量の処理液が１回の処理で失われることとなり、無駄に使用される処理液の量も多くなるという問題もある。

このように処理液を大量に準備しなくてはならなくなったり処理液が無駄に使用されたりするという問題は、けっして車両用ホイールに限った問題という訳ではない。円板状や円筒状に形成された他の被処理物、例えばホイールカバーのような被処理物であっても、その一部に電着塗装を行う場合であれば、同様な問題が発生することは十分に考えられる。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、円筒形状または円板形状に形成された金属製の被処理物の一部だけに電気化学的な表面処理を行う際に、準備しなくてはならない表面処理液の量や使用毎に持ち出される表面処理液の量を可能な限り少なくして、表面処理液の使用量を低減しつつ処理を行うことができる表面処理方法及び表面処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の表面処理方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の表面処理方法は、円筒形状または円板形状に形成された金属製の被処理物を先端側に保持し、且つ、軸心回りに回転自在とされた回転軸を備えた表面処理装置を用いて、前記回転軸の先端側に保持された前記被処理物に電力を付与しつつ前記被処理物の外周側の一部に電気化学的な表面処理を行うに際しては、前記回転軸の中途側又は基端側に、当該回転軸の先端側を基端側に対して上下方向に揺動させる揺動機構を設けると共に、前記回転軸の下方に前記被処理物に表面処理を行う表面処理液を収容した表面処理槽を設けておき、前記回転軸の先端側が基端側よりも下方に位置するチルトダウン姿勢に前記回転軸を揺動させつつ、前記回転軸を回転させることにより、前記被処理物の外周側の一部に対して前記表面処理液を用いた電気化学的な表面処理を行うことを特徴とする。

なお、好ましくは、前記揺動機構は、前記回転軸の先端側が基端側よりも上方に位置するチルトアップ姿勢に、前記回転軸を揺動可能とされており、前記チルトダウン姿勢からチルトアップ姿勢に前記回転軸の姿勢を変更するに際しては、前記被処理物が前記表面処理液の液面から離れたところで、前記姿勢の変更を一旦停止し、前記揺動機構によって回転軸を上下に振動させつつ、回転駆動機構によって回転軸を回転させることにより、前記被処理物の表面に残った表面処理液をはじき飛ばして排除するとよい。

なお、好ましくは、前記表面処理装置に、前記被処理物を表面処理する電力を発生する電源と、前記回転軸の先端側と前記揺動機構の間に前記回転軸に電力を供給する給電部と、当該給電部と前記被処理物との間に設けられて、前記回転軸の軸心と交差する方向に広がる液止板と、を設けておき、前記チルトアップ姿勢の際に前記被処理物から垂れ落ちた表面処理液が前記給電部に入り込むことを前記液止板で防止しつつ前記被処理物の表面処理を行うとよい。

なお、好ましくは、前記表面処理が電着塗装であり、前記被処理物が車両用ホイールであるとよい。
なお、好ましくは、前記車両用ホイールの外周側表面には、当該表面から突出した凸部を備える標章が形成されており、前記凸部の突端に対して前記電着塗装を行うとよい。
なお、好ましくは、前記車両ホイールにおける前記標章が設けられた側の裏面に対して前記回転軸の先端側に設けられた取付部から給電を行うとよい。

なお、好ましくは、前記表面処理方法は、前記車両ホイールの全面に塗料を塗る下塗工程と、前記凸部の突端を研磨して突端以外の塗膜を残したまま突端の金属面を露出させる研磨工程と、を備えており、前記電着塗装を前記研磨工程で露出した金属面に実施するとよい。
一方、本発明の表面処理装置は、導電性を備えた材料を用いて長尺に形成された回転軸と、前記回転軸の中途側に設けられて、前記回転軸の軸心回りに当該回転軸を回転させる回転駆動機構と、前記回転軸の中途側或いは基端側に設けられて、水平方向を向く軸周りに前記回転軸の先端側を上下方向に揺動させる揺動機構と、前記回転軸の中途側或いは基端側に表面処理のための電力を供給する電源と、前記回転軸の先端に設けられて円筒形状または円板形状に形成された金属製の被処理物を保持すると共に前記回転軸を介して送られてきた電力を前記被処理物に与える取付部と、前記回転軸の先端側の下方に配備され且つ表面処理液が溜められた表面処理槽と、を有した表面処理装置であって、前記揺動機構は、前記回転軸の先端側が基端側よりも下方に位置するチルトダウン姿勢に前記回転軸を揺動可能とされており、前記回転駆動機構は、前記チルトダウン姿勢とされた回転軸を回転可能とされていて、前記被処理物の外周側の一部を前記表面処理液中に浸漬させると共に、前記被処理物の残りの部分を前記表面処理液の外側に保持したまま、当該外周側の一部に対して電気を用いた表面処理を行う構成とされていることを特徴とする。

本発明の表面処理方法及び表面処理装置によれば、円筒形状または円板形状に形成された金属製の被処理物の一部だけに電気化学的な表面処理を行う際に、準備しなくてはならない表面処理液の量や使用毎に持ち出される表面処理液の量を可能な限り少なくして、表面処理液の使用量を低減しつつ処理を行うことができる。

本実施形態の表面処理装置を示した正面図である。 表面処理中の本実施形態の表面処理装置を示した正面断面図である。 給電部を示した図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態の表面処理方法の手順を示した工程図である。 従来の表面処理方法を模式的に示した図である。

以下、本発明の表面処理方法及び表面処理装置１の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
本実施形態の表面処理方法及び表面処理装置１は、円筒形状または円板形状に形成された金属製の被処理物Ｗの一部に対して表面処理液２を用いた電気化学的な表面処理、例えば電着塗装や電気メッキなどの表面処理を行うものであり、表面処理の際に使用される表面処理液２の使用量を低減可能なものとなっている。

具体的には、図１に示すように、本実施形態の表面処理装置１は、基礎面や床面Ｆに載置される装置本体４と、この装置本体４に対して水平方向を向く軸回りに揺動自在に取り付けられた回転体５と、を備えている。この回転体５には、さらに長尺に形成された回転軸６と、回転軸６の軸心回りに当該回転軸６を回転させる回転駆動機構７と、回転軸６の先端に設けられて金属製の被処理物Ｗを保持する取付部８と、が設けられている。上述した回転体５と装置本体４との間には、装置本体４に対して回転体５を揺動させる揺動機構１０が設けられており、揺動機構１０を用いることで回転体５を揺動させることにより回転軸６は傾斜角度を変更できるようになっている。

また、表面処理装置１には、表面処理のための電力を供給する電源１１と、電源１１の電力を回転軸６に供給する給電部１２と、給電部１２から給電されると共に回転軸６を介して送られてきた電力を被処理物Ｗに与える取付部８とが、設けられている。
さらに、表面処理装置１は、被処理物Ｗに表面処理を行う表面処理液２、本実施形態の場合であれば電着塗装の表面処理液２が溜められた表面処理槽９を備えている。この表面処理槽９は、回転軸６の先端側の下方に位置しており、回転軸６を揺動させることで回転軸６の先端側に取り付けられた被処理物Ｗを表面処理液２中に浸漬可能となっている。

なお、本発明の表面処理方法には、電着塗装以外の処理、例えば電気メッキなどの処理も含まれる。しかし、以降の本実施形態では、表面処理として電着塗装を例に挙げて、本発明の表面処理方法及び表面処理装置１を説明する。
次に、本実施形態の表面処理装置１、言い換えれば本実施形態の電着塗装装置を構成する各部材について詳しく説明する。

なお、以降の説明において、図１の紙面貫通方向を、表面処理装置１の説明をする際の左右方向といい、また図１の紙面上下方向を、上下方向という。さらに、図１の紙面左右方向を、前後方向という。また、上述した方向については、適宜図面に矢印を用いて図示している。
まず、本実施形態の表面処理装置１で処理される被処理物Ｗについて説明を行う。

被処理物Ｗは、円筒形状または円板形状に形成された部材であり、電気化学的な表面処理が可能となるようにアルミニウム合金等の金属を用いて形成されている。なお、以降に示す本実施形態の被処理物Ｗは車両用ホイールＶであるが、本発明の表面処理が対象とする被処理物Ｗには、たとえばホイールカバーやブレーキディスクロータなどのような円筒形状または円板形状の金属部材を用いてもよい。

本実施形態で表面処理を行う車両用ホイールＶは、タイヤを車両に取り付けるために用いられる部材であり、円筒形状に形成された外周側にタイヤを嵌め込んで装着可能となっている。車両用ホイールＶは、例えば車重の軽量化や外観のドレスアップを目的に高級セダンやスポーツカー等に装着される。
また、車両用ホイールＶは、車両ハブと嵌合するディスク部Ｄと、ディスク部Ｄの外周側に設けられてタイヤを装着するリム部Ｒと、を有している。ディスク部Ｄの中央側には車両ハブと嵌合するハブ穴Ｈが形成されており、ハブ穴Ｈの外周側にはハブ穴Ｈから径外側に向かって伸びるスポーク部Ｓが形成されている。

次に、上述した表面処理装置１に設けられる装置本体４、回転体５、揺動機構１０、電源１１、及び表面処理槽９について詳細に説明する。
図１、図２、及び図４に示すように、装置本体４は、上述した回転体５を揺動自在に支持する部材であり、揺動機構１０の一部（揺動モータ１８）が内部に収容可能な筺状に形成されている。装置本体４は、前後方向に幅のある上部材４Ｕ及び下部材４Ｄを、これら上部材４Ｕ及び下部材４Ｄよりも細首の接続部４Ｃで上下に接続した構造とされている。下部材４Ｄの下面は、平坦な面状に形成されていて、床面Ｆ等に面状態しつつ装置本体４を支持可能とされている。また、装置本体４の上部材４Ｕの内部には、ウォームギヤ１９と、このウォームギヤ１９と噛み合うウォームホイール２０と、が収容されている。この装置本体４の上部材４Ｕには、ウォームギヤ１９を回転させる駆動力を発生させる揺動モータ１８が、前方に向かって張り出すように取り付けられている。装置本体４の上部材４Ｕと下部材４Ｄとの間には、上述した細首の接続部４Ｃが設けられており、この接続部４Ｃの側方（後方）には板状の補強用リブ２１が形成されている。

装置本体４の上部材４Ｕには、装置本体４を左右方向に貫通する揺動軸２２が設けられており、この揺動軸２２を介して上述した回転体５を左右方向を向く揺動軸２２周りに揺動自在に支持している。
回転体５は、側方視が略長方形状とされた筺部材であり、上述した装置本体４の左側に隣接して配備されると共に、装置本体４に対して揺動軸２２の軸心周りに揺動自在に支持されている。また、回転体５は、回転軸６の軸心回りに当該回転軸６が回転自在となるように回転軸６を支持している。

図１の姿勢を例にとれば、回転体５の後側側面と前側側面との双方を連通状態で貫通するように、上述した回転軸６が回転体５に取り付けられている。具体的には、回転体５の後側側面に設けられた後側軸受２３と前側側面に設けられた前側軸受２４との２つの軸受で、回転体５は回転軸６を回転自在に支持している。
また、回転体５の左右両側面の中央側には、装置本体４側（左側）に向かって突出するように、上述した揺動軸２２が取り付けられている。なお、この揺動軸２２の軸心と回転軸６の軸心とは略直角に交差するように配備されている。

さらに、回転体５の上側には、回転軸６を軸心回りに回転させる回転駆動機構７の回転駆動モータ２５が、上方に向かって突出するように配備されている。この回転駆動モータ２５の駆動軸２５ａの先端は回転体５の内部に伸びており、さらに駆動軸２５ａの先端には、回転駆動モータ２５で発生した回転駆動力を回転軸６に伝達する傘歯車３０、３１が配備されている。

図１〜図３に示すように、回転軸６は、長尺に形成された丸棒状の部材であり、長手方向の中途側が上述した２つの軸受２３、２４により回転体５に回転可能に支持されている。回転軸６における長手方向の先端側には、車両用ホイールＶを取り付ける取付部８が設けられており、車両用ホイールＶを装着可能となっている。また、回転軸６における長手方向の基端側には、取付部８を作動させるためのアクチュエータ２７が配備されている。

具体的には、回転軸６は、内部が中空とされた外筒部材２８と、外筒部材２８の内部に長手方向にスライド自在に挿入されたシャフト部材２９と、を有している。このシャフト部材２９の先端は取付部８に連結されており、またシャフト部材２９の基端はアクチュエータ２７に連結されている。つまり、回転軸６では、アクチュエータ２７を伸縮させるとシャフト部材２９が回転軸６の長手方向にスライドし、シャフト部材２９に連結された取付部８が拡径したり縮径したりして、取付部８による車両用ホイールＶの固定が可能となっている。

上述した回転軸６の長手方向中途側における回転体５の内部には、上述した回転駆動機構７を構成する傘歯車３０、３１が設けられている。
さらに、上述した回転軸６を構成する外筒部材２８及びシャフト部材２９のうち、いずれか一方、あるいは両部材とも、導電性を備えた金属などの材料を用いて形成されている。このように、外筒部材２８またはシャフト部材２９に導電性を備えた材料を用いれば、回転軸６を介して電力を車両用ホイールＶに供給することが可能となり、表面処理のための電力を車両用ホイールＶに供給することが可能となる。

回転駆動機構７は、回転体５に取り付けられると共に回転体５の内部に駆動軸２５ａを伸ばす回転駆動モータ２５と、回転駆動モータ２５の駆動軸２５ａに取り付けられて回転駆動モータ２５により回転駆動される第１傘歯車３０、第１傘歯車３０に噛み合うと共に回転軸６の中途側に設けられた第２傘歯車３１と、を有している。具体的には、回転駆動モータ２５の駆動軸２５ａの先端には上述した第１傘歯車３０が取り付けられており、回転軸６の中途側には第１傘歯車３０と直交状態で噛合する第２傘歯車３１が取り付けられていて、回転駆動モータ２５で発生した回転駆動力を回転軸６に伝達することで回転軸６が回転駆動可能とされている。この回転軸６の回転速度は、例えば０．１ｒｐｍ〜１０ｒｐｍとされるのが良い。

取付部８は、回転軸６の先端側に車両用ホイールＶを装着するために用いられる部材である。取付部８は、上述した車両用ホイールＶのハブ穴Ｈに挿入されると共に、ハブ穴Ｈの内部において径外側に向かって拡径することで車両用ホイールＶを外れないように固定可能とされている。
具体的には、取付部８は、径外側に向かって拡径可能なロック部材３２と、このロック部材３２を拡径させたり縮径させたりするテーパ部材３３と、を有している。

ロック部材３２は、円筒状に形成された部材であり、その外径は、ハブ穴Ｈの内径とほぼ同じか、やや小さな外径となっていて、車両用ホイールＶのハブ穴Ｈに内挿可能となっている。また、ロック部材３２の外周面は、このロック部材３２を拡径させた際にハブ穴Ｈの内周面に面状態で接触可能なように、ハブ穴Ｈの内周面とほぼ同じ曲率を有するように形成されている。

ロック部材３２の先端側には回転軸６の軸心と平行な方向に沿ってスリット状の切り込み４０が形成されている。この切り込み４０は、ロック部材３２の周方向に複数形成されており、ロック部材３２の径方向に沿った変形、言い換えればロック部材３２が拡径したり縮径したりすることを可能としている。
ロック部材３２の内周側には、回転軸６の基端側から先端側に向かうにつれて径が大きくなるようなテーパー面３２ａが形成されている。そして、このテーパー面３２ａのさらに内周側には、テーパー面３２ａと外周側で面状態で接触するテーパ部材３３が設けられている。

テーパ部材３３は、基端側から先端側に向かうにつれて外径が徐々に大きくなる外周面３３ａを備えた略円筒状の部材であり、この外周面３３ａを上述したロック部材３２の内周面（テーパー面３２ａ）に面状態で接触可能とされている。テーパ部材３３の基端側には上述したシャフト部材２９が連結されており、シャフト部材２９を回転軸６の軸心方向にスライドさせることで、テーパ部材３３の外周面がロック部材３２の内周面に面接触しつつ軸心方向に移動するため、ロック部材３２が径外側に向かって拡径したり縮径したりする。

なお、回転軸６の基端側のアクチュエータ２７には、基端側に向かってシャフト部材２９を縮退させる方向に付勢する付勢部材３６が設けられており、アクチュエータ２７に供給している空気や油などの圧力媒体の圧力を低下させると、付勢部材３６の付勢力が優勢となってアクチュエータ２７を縮退させることが可能となっている。
さらに、取付部８を構成するテーパ部材３３及びロック部材３２は、回転軸６と同様に導電性を備えた金属などの材料を用いて形成されており、回転軸６から電動されてきた電力を外周側に面接触する車両用ホイールＶに伝達する役割も担っている。

揺動機構１０は、上述した回転体５と装置本体４との間に設けられて、装置本体４に対して回転体５を左右方向を向く軸回りに揺動させるものである。具体的には、揺動機構１０は、装置本体４の前側側面に張り出すように取り付けられた揺動モータ１８と、この揺動モータ１８から後方に向かって伸びる揺動モータ１８の駆動軸１８ａの先端側に取り付けられたウォームギヤ１９と、ウォームギヤ１９に噛み合うと共に回転体５と一体回動するように取り付けられたウォームホイール２０と、を備えている。つまり、揺動モータ１８を駆動させると駆動軸のウォームギヤ１９が回転し、ウォームギヤ１９と噛み合うウォームホイール２０が回転するため、回転体５を装置本体４に対してに揺動可能となっている。

つまり、上述した揺動機構１０を用いて揺動モータ１８を一方向に回転させると、回転体５が装置本体４に対して左右方向を向く揺動軸２２周りに一方側に向かって揺動し、先端側が基端側よりも下方に位置するように回転軸６が前下がり状態に傾斜した姿勢となる。この回転軸６の先端側が基端側よりも下方に位置する回転軸６の姿勢をチルトダウン姿勢という。このチルドダウン姿勢では、回転軸６の先端側に設けられた取付部８の高さが下がり、取付部８に取り付けられた車両用ホイールＶの位置も低くなるため、車両用ホイールＶの外周側の一部を表面処理槽９に溜められた表面処理液２に浸漬可能となる。このチルドダウン姿勢としては、例えば回転軸６を水平方向に対して２０°〜７０°に傾斜するものとなっている。

一方、上述した揺動機構１０を用いて揺動モータ１８を他方向に回転させると、回転体５が装置本体４に対して左右方向を向く揺動軸２２周りに他方側に向かって揺動し、先端側が基端側よりも上方に位置するように回転軸６が前上がり状態に傾斜した姿勢となる。この回転軸６の先端側が基端側よりも上方に位置する回転軸６の姿勢をチルトアップ姿勢という。

このように上述した揺動機構１０は、回転軸６の姿勢を、チルトアップ姿勢とチルトダウン姿勢との間で切り替える構成ということもできる。
電源１１は、被処理物Ｗを表面処理するための電力を発生するものである。この電源１１からは、直流の電力が発生しており、配線４２を介して一方の電極（陽極）が給電部１２に接続されると共に、他方の電極（陰極）が表面処理槽９に接続されている。

給電部１２は、上述した直流の電力を回転軸６に供給するものであり、回転軸６（外筒部材２８）を外周側から挟持する２枚一組の金属製の挟持体４３と、これらの挟持体４３同士を接離自在に案内するガイド部４４と、挟持体４３同士を常に近接する方向に向かって付勢する付勢手段４５（バネ）と、を備えている。この給電部１２に設けられる挟持体４３には上述した配線４２の一端が接続されており、給電部１２は２枚の挟持体４３の間に挟み込まれた回転軸６に配線４２を通じて電力を供給可能となっている。

表面処理槽９は、上方に向かって開口すると共に有底の容器であり、内部に表面処理液２を溜めることが可能となっている。この表面処理槽９は、回転軸６の先端側の下方に配備され、チルトダウン姿勢とされた回転軸６の先端に取り付けられた車両用ホイールＶの外周側の一部を、内部に溜められた表面処理液２に浸漬可能とされている。また、表面処理槽９には、上述した配線４２の他端が接続されている。

ところで、一般にシルバー、ゴールド、ブラック、ホワイトといったモノトーンの塗装が多い車両用ホイールＶを表面処理の被処理物Ｗとする場合、車両用ホイールＶの一部に自社のロゴやブランド名などの標章Ｌを鮮やかな色彩で目立たせて、商品の高級感を高めたり、自社ブランドのイメージアップを図ったりすることを望む場合もある。
具体的には、上述した標章Ｌは、図１に拡大図として示すようなものであり、車両用ホイールＶの表面に、表面から突出した凸部３８を形成しておき、凸部３８の突端面に鮮やかな色彩などを電着塗装したものとなっている。また、標章Ｌは、これらの凸部３８を組み合わせるなどして、車両用ホイールＶを見た人がロゴやブランド名などの文字形状や図形形状を認識できるものとなっている。このような標章Ｌは、一般に車両用ホイールＶの外周側、言い換えればリム部Ｒの外周側の表面に形成されることが多く、標章Ｌ以外の場所とは異なる色で電着塗装を行うものとなっている。

つまり、上述した標章Ｌに電着塗装を行う場合には、まず標章Ｌを含む車両用ホイールＶの全面に対してモノトーンなどの電着塗装を行うい、次にモノトーンなどの電着塗装が行われた標章Ｌに対して、塗料を塗工する下塗工程を行う。この下塗工程により塗装が行われた車両用ホイールＶに対しては、標章Ｌを構成する凸部３８の突端を研磨または研削して、突端以外の塗膜を残したまま突端の金属面４１を露出させる研磨工程を行う。このようにして凸部３８の突端が金属面４１として露出した車両用ホイールＶに対しては、従来の表面処理装置１０１を用いて鮮やかな色彩の塗膜を電着塗装で局部的に形成することができる。

このとき、従来の表面処理装置１０１は、図６に示すように、車両用ホイールＶをその回転軸１０６が上下方向に向くようにして横倒し状態のまま表面処理液１０２中に完全に浸漬させ、液中に浸漬させた状態の車両用ホイールＶを回転させつつ表面の一部（標章Ｌの突端）に電着塗装を行うものとなっている。
ところが、図６のような装置構成で電着塗装を行うと、車両用ホイールＶを完全に塗料中に浸漬させることが必要となるため、どうしても槽内には大量の塗料（表面処理液）を用意しておくことが必要となる。

また、塗装が終了した車両用ホイールＶを槽から引き上げる際には、車両用ホイールＶと一緒に大量の塗料が持ち出されるため、塗装面積が小さいにもかかわらず大量の塗料が１回の処理で失われることとなり、無駄に使用される塗料の量も多くなるという問題もある。
そこで、本発明の表面処理方法では、回転軸６の先端側が基端側よりも下方に位置するチルトダウン姿勢に回転軸６を揺動させつつ、回転軸６を回転させることにより、被処理物Ｗの外周側の一部を表面処理液２中に浸漬させると共に、被処理物Ｗの残りの部分を表面処理液２の外側に保持したまま、当該外周側の一部に対して電気化学的な（電気を用いた）表面処理を行うものとなっている。つまり、本発明の表面処理方法は、回転軸６をチルトダウン姿勢に揺動させることにより、標章Ｌが形成される車両用ホイールＶの外周側を、車両用ホイールＶの他の部分よりもを可能な限り低くして、標章Ｌの突端に対して電着塗装を行うものとなっている。

具体的には、本実施形態の表面処理方法は、図５に示すような手順で行うのが好ましい。
すなわち、標章Ｌを含む車両用ホイールＶの表面全面に塗料などを塗装し、次に標章Ｌの突端のみを研磨または研削して、金属面４１を露出させる。このように標章Ｌの突端に金属面４１が露出した車両用ホイールＶに対して、「準備作業」としてまず異物の除去を行う。この異物の除去は圧縮空気を用いて車両用ホイールＶの全体をエアーブローし、異物を吹き飛ばして除去するものである。

次に、異物が除去された車両用ホイールＶを、チルトアップ姿勢とされた回転軸６の取付部８に装着する。具体的には、車両用ホイールＶのハブ穴Ｈの内部に取付部８を挿入し、取付部８を挿入した状態で回転軸６の基端側に設けられたアクチュエータ２７を縮退させる。そうすると、アクチュエータ２７に連結したシャフト部材２９が回転軸６の基端側（アクチュエータ２７側）に向かってスライドし、シャフト部材２９の先端側に連結された取付部８のテーパ部材３３も基端側に向かってスライドする。このとき、回転軸６の基端側に向かうテーパ部材３３のスライドに合わせて、ロック部材３２が径外側に向かって変形し、拡径したロック部材３２によって車両用ホイールＶが抜けないように固定されるため、車両用ホイールＶを取付部８にセットすることが可能となる。

このようにして車両用ホイールＶが取付部８にセットされたら、給電部１２を回転軸６に取り付け、電源１１の陽極を配線４２及び給電部１２を介して回転軸６に電気的に接続する。また、電源１１の陰極から伸びる配線４２もクリップなどを用いて表面処理槽９に電気的に接続させる。このようにすれば、車両用ホイールＶに通電が可能となるように準備する。

配線４２の接続後に、テスターなどを用いて導通が確保されているかどうかをチェックし、導通のチェック後に揺動機構１０を用いてチルトアップ姿勢の回転軸６をチルトダウン姿勢に変更する。
具体的には、揺動モータ１８を回転させてウォームギヤ１９を回転駆動させる。そうすると、ウォームギヤ１９に噛み合ったウォームホイール２０がウォームギヤ１９の回転に合わせて回転しようとする。しかし、ウォームホイール２０は回転体５と一体回動可能とされているため、ウォームギヤ１９を回転駆動させると回転体５自体が揺動軸２２周りに揺動する。その結果、回転体５の揺動に合わせて回転体５に支持された回転軸６も揺動し、回転軸６の姿勢がチルトアップ姿勢からチルトダウン姿勢に変化する。

チルトダウン姿勢では、車両用ホイールＶの外周側に形成された標章Ｌのみが表面処理液２に浸漬し、標章Ｌ以外の部分が表面処理液２の液面よりも上側に位置するようになる。このチルトダウン姿勢で、「塗料なじみ」の作業として車両用ホイールＶを一回転だけ回転させ、車両用ホイールＶに残った気泡などを除去しつつ電着塗装の処理液に車両用ホイールＶをなじませる。

このようにして「塗料なじみ」の作業が終了したら、電源１１から電力を車両用ホイールＶに供給し、電着塗装を開始する。すなわち、車両ホイールの外周側のみを電着塗装の処理液（表面処理液３）に浸漬させ、電源１１から車両用ホイールＶに電力を供給しつつ車両用ホイールＶを回転させ、標章Ｌの突端の金属面４１に電着塗装を行う。このような処理条件で電着塗装を行えば、処理対象物である車両用ホイールＶが回転しているため、処理液の攪拌を行わなくても均等に塗膜を形成することが可能となる。

このようにして所定の時間に亘って電着塗装が行われた車両用ホイールＶについては、揺動機構１０を用いて回転軸６を揺動させ、回転軸６の姿勢をチルトダウン姿勢からチルトアップ姿勢に変更する。
この回転軸６の姿勢変更の際に、車両用ホイールＶ（被処理物Ｗ）が表面処理液３の液面から離れたところで、回転軸６の揺動動作を一旦停止する。そして、揺動機構１０を用いて停止位置を中心に回転軸６を上下に振動させる。この回転軸６の振動は、揺動モータ１８の回転方向を短いピッチで正逆で切り替えることで行われる。また、揺動機構１０を用いて回転軸６を振動させつつ、回転駆動機構７によって回転軸６の回転も合わせて行う。具体的には、回転軸６の振動は、回転軸６を０．１回／分〜１０回／分で振動させると良い。このようにすれば、車両用ホイールＶの表面に残った表面処理液２をはじき飛ばして表面処理槽９に戻すことができ、表面処理槽９から持ち出される表面処理液２の量をさらに低減することができる。

この表面処理液２のはじき飛ばしが終了したら、揺動機構１０を用いて回転軸６を再びチルトアップ姿勢に揺動させ、次いで処理後の車両用ホイールＶを回転軸６から取り外す。最後に、「洗浄」の工程で取り外された車両用ホイールＶにシャワーをして洗浄を行い、洗浄後に表面に残った水滴などを拭き取った後、「焼き付け」の工程で塗膜の焼き付けなどを行う。以上の手順で車両用ホイールＶに対する電着塗装が完了する。

上述した表面処理方法であれば、車両用ホイールＶの形状や標章Ｌが形成される位置によって効果が多少変化するものの、表面処理槽９に用意しなくてはならない表面処理液２の量は少なくすることができる。
すなわち、表面処理槽９に溜められる表面処理液２の量は、回転軸６がチルトダウン姿勢とされた際に、標章Ｌが十分に浸る程度の深さであって、且つ車両用ホイールＶの下端が表面処理槽９の槽底に衝突しない程度の深さとされていればよい。そのため、車両用ホイールＶを完全に浸漬可能な量の処理液は必要でなくなるため、処理液の量を大幅に低減することが可能となる。

また、車両ホイールは外周側の一部しか表面処理液２に浸っていないため、表面処理後に車両ホイールを取り出しても表面処理液２の持ち出しはあまりない。そのため、上述した表面処理方法では、表面処理液２の使用量を可能な限り低くすることが可能となる。
さらに、揺動機構１０によって回転軸６を上下に振動させつつ、回転駆動機構７によって回転軸６を回転させることにより、車両用ホイールＶの表面に残った表面処理液２をはじき飛ばして排除すれば、槽外に持ち出される処理液の量も大幅に低減することが可能となる。

そのため、本発明の表面処理方法では、最初から準備しなくてはならない表面処理液２の量や槽外に持ち出される処理液の量をさらに抑制して、表面処理液２の使用量を極めて低くすることが可能となる。
なお、好適には、上述した給電部１２と被処理物Ｗとの間に、回転軸６の軸心と交差する方向に広がる液止板３９を設けておき、チルトアップ姿勢の際に被処理物Ｗから垂れ落ちた表面処理液２が給電部１２に入り込むことを液止板３９で防止するとよい。

具体的には、液止板３９は、回転軸６の軸心に対して直交する方向に延びる円板状の部材であり、車両用ホイールＶの外径とほぼ等しいか、車両用ホイールＶの外径よりも小径な外径とされている。このような液止板３９を設ければ、図２に示すようなチルトアップ姿勢に回転軸６が傾斜した際に、車両用ホイールＶの表面に残った表面処理液２が滴下しても、滴下した表面処理液２は液止板３９に阻まれて揺動機構１０や回転駆動機構７に達することがなく、滴下した表面処理液２により装置が腐食等することがない。

最後に、本発明の表面処理装置１は、導電性を備えた材料を用いて長尺に形成された回転軸６と、回転軸６の中途側に設けられて、回転軸６の軸心回りに当該回転軸６を回転させる回転駆動機構７と、回転軸６の中途側或いは基端側に設けられて、水平方向を向く軸周りに回転軸６の先端側を上下方向に揺動させる揺動機構１０と、回転軸６の中途側或いは基端側に表面処理のための電力を供給する電源１１と、回転軸６の先端に設けられて円筒形状または円板形状に形成された金属製の被処理物Ｗを保持すると共に回転軸６を介して送られてきた電力を被処理物Ｗに与える取付部８と、回転軸６の先端側の下方に配備され且つ表面処理液２が溜められた表面処理槽９と、を有した表面処理装置１である。そして、揺動機構１０は、回転軸６の先端側が基端側よりも下方に位置するチルトダウン姿勢に前記回転軸６を揺動可能とされており、回転駆動機構７は、チルトダウン姿勢とされた回転軸６を回転可能とされている。また、被処理物Ｗの外周側の一部を表面処理液２中に浸漬させると共に、被処理物Ｗの残りの部分を表面処理液２の外側に保持したまま、当該外周側の一部に対して電気を用いた表面処理を行う構成とされていることを特徴とするものとなっている。

このような表面処理装置１であれば、円筒形状または円板形状に形成された金属製の被処理物Ｗの一部だけに電気化学的な表面処理を行う際に、準備しなくてはならない表面処理液２の量や使用毎に持ち出される表面処理液２の量を可能な限り少なくして、表面処理液２の使用量を低減しつつ処理を行うことができる。
なお、今回開示された実施形態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。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

例えば、上述した実施形態では揺動モータ１８の回転方向を切り換えることで車両用ホイールＶ（被処理物Ｗ）に振動を加える構成を例示した。しかし、回転軸６を振動させる手段は、揺動モータ１８でなくても良い。回転軸６や回転軸６の近傍にエアシリンダーや電動モータを用いた振動手段を別途設けておき、この振動手段を用いて回転軸６を振動を発生させても良い。

また、上述した実施形態では、電着塗装後の車両用ホイールＶを表面処理装置１から装置外に搬出する際に、回転軸６をチルトダウン姿勢からチルトアップ姿勢に一旦切り換えた後、車両用ホイールＶを搬出していた。しかし、電着塗装後の車両用ホイールＶを搬出する際には、回転軸６をチルトダウン姿勢に保持したまま、垂直方向を向く軸回りに回転軸６を回動させて車両用ホイールＶを水平移動させつつ搬出を行っても良い。このような搬出機構の場合には、車両用ホイールＶの回動経路上に洗浄槽などを設けておくことで、搬出途中に車両用ホイールＶの洗浄などの処理を行うことも可能となる。

さらに、上述した垂直方向を向く軸回りに回転軸６を回動させる実施形態では、表面処理槽９を上下移動可能としたり揺動可能としたりすることもできる。例えば、電着塗装後の車両用ホイールＶを表面処理装置１から搬出する際に、表面処理槽６を下降させるか、表面処理槽６を少し下方に傾けるようにする。このようにすれば、表面処理槽９の位置が下方に下がり、回動時に表面処理槽９の槽壁が移動する車両用ホイールＶの邪魔にならなくなり、車両用ホイールＶのスムーズな回動や搬出が可能となる。

１ 表面処理装置
２ 表面処理液
４ 装置本体
４Ｕ 装置本体の上部材
４Ｄ 装置本体の下部材
４Ｃ 装置本体の接続部
５ 回転体
６ 回転軸
７ 回転駆動機構
８ 取付部
９ 表面処理槽
１０ 揺動機構
１１ 電源
１２ 給電部
１８ 揺動モータ
１９ ウォームギヤ
２０ ウォームホイール
２１ 補強用リブ
２２ 揺動軸
２３ 後側軸受
２４ 前側軸受
２５ 回転駆動モータ
２５ａ 回転駆動モータの駆動軸
２７ アクチュエータ
２８ 外筒部材
２９ シャフト部材
３０ 第１傘歯車
３１ 第２傘歯車
３２ ロック部材
３２ａ ロック部材のテーパー面
３３ テーパ部材
３３ａ テーパ部材の外周面
３６ 付勢部材
３８ 凸部
３９ 液止板
４０ 切り込み
４２ 配線
４３ 挟持体
４４ ガイド部
４５ 付勢手段
１０１ 従来の表面処理装置
１０６ 従来の表面処理装置の回転軸
１０２ 従来の表面処理装置の表面処理液
Ｆ 床面
Ｗ 被処理物
Ｖ 車両用ホイール
Ｄ ディスク部
Ｒ リム部
Ｈ ハブ穴
Ｓ スポーク部
Ｌ 標章

上記課題を解決するため、本発明の表面処理方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の表面処理方法は、円筒形状または円板形状に形成された金属製の被処理物を先端側に保持し、且つ、軸心回りに回転自在とされた回転軸を備えた表面処理装置を用いて、前記回転軸の先端側に保持された前記被処理物に電力を付与しつつ前記被処理物の外周側の一部に電気化学的な表面処理を行うに際しては、前記回転軸の中途側又は基端側に、当該回転軸の先端側を基端側に対して上下方向に揺動させる揺動機構を設けると共に、前記回転軸の下方に前記被処理物に表面処理を行う表面処理液を収容した表面処理槽を設けておき、前記回転軸の先端側が基端側よりも下方に位置するチルトダウン姿勢に前記回転軸を揺動させつつ、前記回転軸を回転させることにより、前記被処理物の外周側の一部のみに前記表面処理液を用いた電気化学的な表面処理を行うことを特徴とする。

なお、好ましくは、前記揺動機構は、前記回転軸の先端側が基端側よりも上方に位置するチルトアップ姿勢に、前記回転軸を揺動可能とされており、前記チルトダウン姿勢からチルトアップ姿勢に前記回転軸の姿勢を変更するに際しては、前記被処理物が前記表面処理液の液面から離れたところで、前記姿勢の変更を一旦停止し、前記揺動機構によって回転軸を前記揺動よりも短いピッチで上下に振動させつつ、回転駆動機構によって回転軸を回転させることにより、前記被処理物の表面に残った表面処理液をはじき飛ばして排除するとよい。

Claims (8)

1. 円筒形状または円板形状に形成された金属製の被処理物を先端側に保持し、且つ、軸心回りに回転自在とされた回転軸を備えた表面処理装置を用いて、前記回転軸の先端側に保持された前記被処理物に電力を付与しつつ前記被処理物の外周側の一部に電気化学的な表面処理を行うに際しては、
   前記回転軸の中途側又は基端側に、当該回転軸の先端側を基端側に対して上下方向に揺動させる揺動機構を設けると共に、前記回転軸の下方に前記被処理物に表面処理を行う表面処理液を収容した表面処理槽を設けておき、
   前記回転軸の先端側が基端側よりも下方に位置するチルトダウン姿勢に前記回転軸を揺動させつつ、前記回転軸を回転させることにより、
   前記被処理物の外周側の一部に対して前記表面処理液を用いた電気化学的な表面処理を行う
   ことを特徴とする表面処理方法。
2. 前記揺動機構は、前記回転軸の先端側が基端側よりも上方に位置するチルトアップ姿勢に、前記回転軸を揺動可能とされており、
   前記チルトダウン姿勢からチルトアップ姿勢に前記回転軸の姿勢を変更するに際しては、
   前記被処理物が前記表面処理液の液面から離れたところで、前記姿勢の変更を一旦停止し、前記揺動機構によって回転軸を上下に振動させつつ、回転駆動機構によって回転軸を回転させることにより、前記被処理物の表面に残った表面処理液をはじき飛ばして排除する
   ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
3. 前記表面処理装置に、前記被処理物を表面処理する電力を発生する電源と、前記回転軸の先端側と前記揺動機構の間に前記回転軸に電力を供給する給電部と、当該給電部と前記被処理物との間に設けられて、前記回転軸の軸心と交差する方向に広がる液止板と、を設けておき、
   前記チルトアップ姿勢の際に前記被処理物から垂れ落ちた表面処理液が前記給電部に入り込むことを前記液止板で防止しつつ前記被処理物の表面処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の表面処理方法。
4. 前記表面処理が電着塗装であり、
   前記被処理物が車両用ホイールである
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表面処理方法。
5. 前記車両用ホイールの外周側表面には、当該表面から突出した凸部を備える標章が形成されており、
   前記凸部の突端に対して前記電着塗装を行うことを特徴とする請求項４に記載の表面処理方法。
6. 前記車両ホイールにおける前記標章が設けられた側の裏面に対して前記回転軸の先端側に設けられた取付部から給電を行う
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の表面処理方法。
7. 前記表面処理方法は、
   前記車両ホイールの全面に塗料を塗る下塗工程と、
   前記凸部の突端を研磨して突端以外の塗膜を残したまま突端の金属面を露出させる研磨工程と、を備えており、
   前記電着塗装を前記研磨工程で露出した金属面に実施する
   ことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の表面処理方法。
8. 導電性を備えた材料を用いて長尺に形成された回転軸と、
   前記回転軸の中途側に設けられて、前記回転軸の軸心回りに当該回転軸を回転させる回転駆動機構と、
   前記回転軸の中途側或いは基端側に設けられて、水平方向を向く軸周りに前記回転軸の先端側を上下方向に揺動させる揺動機構と、
   前記回転軸の中途側或いは基端側に表面処理のための電力を供給する電源と、
   前記回転軸の先端に設けられて円筒形状または円板形状に形成された金属製の被処理物を保持すると共に前記回転軸を介して送られてきた電力を前記被処理物に与える取付部と、
   前記回転軸の先端側の下方に配備され且つ表面処理液が溜められた表面処理槽と、を有した表面処理装置であって、
   前記揺動機構は、前記回転軸の先端側が基端側よりも下方に位置するチルトダウン姿勢に前記回転軸を揺動可能とされており、
   前記回転駆動機構は、前記チルトダウン姿勢とされた回転軸を回転可能とされていて、
   前記被処理物の外周側の一部を前記表面処理液中に浸漬させると共に、前記被処理物の残りの部分を前記表面処理液の外側に保持したまま、当該外周側の一部に対して電気を用いた表面処理を行う構成とされている
   ことを特徴とする表面処理装置。