JP2009235450A - 粉末圧延装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密度及び厚さが均一なシート材を安定して製造できる粉末圧延装置を提供する。
【解決手段】金属粉末２を圧延する圧延ロール４Ａ、４Ｂと、金属粉末２を圧延ロール４Ａとの間で予備圧下する予備圧下ロール７Ａとを備える粉末圧延装置１であって、上記予備圧下により予備圧下ロール７Ａに付着した金属粉末２を除去する除去装置１０を有するという構成を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉末を圧延ロール間で圧延成形してシート材を製造する粉末圧延装置に関する。

従来、厚さに変動が生じることなく薄型のシート材が得られる粉末圧延装置として、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載の粉末圧延装置が知られている。
当該粉末圧延装置は、粉末を一対の圧延ロールのいずれか一方との間で予備圧下する予備圧下ロールを有することにより、圧延ロールの咬み込み角に対応する厚さよりも薄型に粉末を圧延することができるため、従来よりも薄いシート材を安定して製造することができる構成となっている。
特開２００２−２１２６０８号公報 特開２００５−１３９５３６号公報

しかしながら、上記粉末圧延装置において、上記予備圧下の際に予備圧下された粉末の一部が予備圧下ロールに付着する（貼り付く）ことがあり、予備圧下された粉末が予備圧下ロールに付着したまま圧延ロールとの間で再び予備圧下されると、付着部において部分的に密度及び厚さが大きくなり、密度及び厚さが均一でないシート材が製造され、製品の質及び歩留りに影響を与えるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、密度及び厚さが均一なシート材を安定して製造できる粉末圧延装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、粉末を圧延する圧延ロールと、上記粉末を上記圧延ロールとの間で予備圧下する予備圧下ロールとを備える粉末圧延装置であって、上記予備圧下により上記予備圧下ロールに付着した上記粉末を除去する除去装置を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することで、本発明では、予備圧下ロールに付着した粉末を除去することによって、予備圧下ロールに付着した粉末が再び圧延ロールとの間で予備圧下されることを防止することができる。

また、本発明では、上記除去装置は、上記圧延ロールと上記予備圧下ロールとの間に上記粉末を供給する供給側に、上記除去した上記粉末を払い落とすという構成を採用する。
このような構成を採用することで、本発明では、除去した粉末を供給側に払い落とすことによって、除去した粉末を廃棄することなくシート材形成用の粉末として再利用することができる。

また、本発明では、上記除去装置は、上記予備圧下ロールに付着した上記粉末を払い落として除去するブラシロールを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することで、本発明では、ブラシロールによって予備圧下ロールに付着した粉末を効率よく払い落として除去することができる。

本発明によれば、粉末を圧延する圧延ロールと、上記粉末を上記圧延ロールとの間で予備圧下する予備圧下ロールとを備える粉末圧延装置であって、上記予備圧下により上記予備圧下ロールに付着した上記粉末を除去する除去装置を有するという構成を採用することで、予備圧下ロールに付着した粉末を除去し、予備圧下ロールに付着した粉末が再び圧延ロールとの間で予備圧下されることを防止することができる。
したがって、本発明によれば、密度及び厚さが均一なシート材を安定して製造することができる効果がある。

以下、本発明の粉末圧延装置および粉末圧延方法の実施形態を、図１を参照して説明する。
図１は、本実施形態における粉末圧延装置１の概略構成図である。
粉末圧延装置１は、水平且つ平行に配した一対の圧延ロール４Ａ、４Ｂと、一方の圧延ロール４Ａの上方に配置され、ベルトフィーダ５Ａを介して金属粉末（粉末）２を供給するホッパ３Ａと、圧延ロール４Ａとの間で金属粉末２を予備圧下する予備圧下ロール７Ａと、予備圧下の際に予備圧下ロール７Ａに付着した金属粉末２を払い落として除去する除去装置１０とを備えており、圧延ロール４Ａ、４Ｂ間の下方には圧延成形されたシート材を次工程へ導くための不図示のシートガイドが配設されている。

圧延ロール４Ａ、４Ｂは、それぞれが独立して回転自在、且つ互いに同一の速度で同期回転するように制御されている。また、シート材にせん断力を付加させる目的で別々の一定速度で回転するよう制御する場合もある。また、圧延ロール４Ａ、４Ｂ間のギャップは調整自在とされ、圧延されたシート材の厚さを任意に変更できる構成となっている。

ホッパ３Ａは、断面形状が下方に向かうに従って漸次縮径する中空構造を有し、金属粉末２を貯蓄すると共に底部に接続されたベルトフィーダ５Ａを介して圧延ロール４Ａの周面に向けて金属粉末２を供給する構成となっている。

ベルトフィーダ５Ａは、ホッパ３Ａの底部に設けられ、不図示の回転駆動機構と接続されて回転駆動することで、ホッパ３Ａから金属粉末２を搬送する構成となっている。また、ベルトフィーダ５Ａは、搬送先が、圧延ロール４Ａの上方に位置しており、金属粉末２を圧延ロール４Ａの周面上に供給する構成になっている。さらに、ベルトフィーダ５Ａは、圧延ロール４Ａの幅と略同一の幅を有しており、圧延ロール４Ａの幅方向に亘って均一に、金属粉末２を供給可能な構成となっている。

予備圧下ロール７Ａは、圧延ロール４Ａ（および４Ｂ）よりも小径に、具体的には圧延ロール４Ａ、４Ｂの直径の２０％以下の直径に形成されており、その回転中心は圧延ロール４Ａの回転中心に対して鉛直方向上方から圧延ロール４Ｂ側へ角度θ１の位置に設置されている。設置角度θ１としては、０゜〜８５゜の間で選択できるが、ここではθ１＝３０゜に設定されている。また、予備圧下ロール７Ａの外周面には凹凸が形成されており、供給された金属粉末２を咬み込みやすくなっている。なお凹凸としては、均一なものでも不均一なものでもよい。また、金属粉末２の性質によっては、平滑な外周面を有する平ロールであってもよい。また、平ロールではなく、凹クラウン、凸クラウンがついたロールでもよい。

この予備圧下ロール７Ａには、回転機構（図示せず）が設けられ、圧延ロール４Ａ、４Ｂに対して任意の回転速度（周速度）に独立して調整可能になっている。そして、予備圧下ロール７Ａと圧延ロール４Ａとの軸間距離も任意に調整可能であり、従ってこれらロール間のギャップを微調整できる構成になっている。

除去装置１０は、予備圧下ロール７Ａに付着した金属粉末２を払い落として除去するブラシロール１１と、ブラシロール１１を回転駆動させる不図示の回転機構とを有する構成になっている。

ブラシロール１１は、動物性繊維、植物性化学繊維、金属線等がロール周面に植立された構成を有し、周面に設けられたブラシが予備圧下ロール７Ａの周面に当接するように設置される。具体的に本実施形態では、予備圧下ロール７Ａの回転中心を通る鉛直線よりホッパ３Ａ及びベルトフィーダ５Ａが設けられる側の周面に当接するようにブラシロール１１が設置される。
また、ブラシロール１１は、予備圧下ロール７Ａの幅と略同一の幅を有し、幅方向（図１において紙面垂直方向）に延びる回転軸回りにブラシロール１１を回転させる回転機構に接続され、予備圧下ロール７Ａに対して任意の回転速度で独立して回転駆動する構成となっている。
なお、ブラシに金属線を採用する場合、接触による予備圧下ロール７Ａの磨耗・擦傷を避けるため予備圧下ロール７Ａを形成する部材より低硬度の金属線材料を選択することが好ましい。

回転機構は、対向する予備圧下ロール７Ａの周面とブラシロール１１の周面とが互いに同じ方向に移動するようにブラシロール１１を回転駆動させて、予備圧下ロール７Ａに付着した金属粉末２を、圧延ロール４Ａと予備圧下ロール７Ａとの間に金属粉末２を供給する供給側、言い換えれば、金属粉末２が圧延ロール４Ａと予備圧下ロール７Ａとの間に供給される前の上流側に払い落とす構成になっている。具体的には、回転機構は、予備圧下ロール７Ａの回転駆動による周速度より大きな周速度でブラシロール１１を、図１において回転軸を中心とした反時計回りに回転させるように駆動させる構成となっている。

続いて、上記の構成の粉末圧延装置１の動作を図１及び図２を参照し、シート材を製造する手順に沿って説明する。
図２は、ブラシロール１１が設けられる部分の拡大図である。
先ず、図１に示すように、粉末圧延装置１は、ホッパ３Ａ内に貯蓄された金属粉末２をホッパ３Ａ底部に接続されたベルトフィーダ５Ａを介して圧延ロール４Ａの周面に向けて、圧延ロール４Ａの幅方向に亘り連続的に供給する。
圧延ロール４Ａ上に供給された金属粉末２は、予備圧下ロール７Ａと圧延ロール４Ａとの間で予備圧下される。ここで、予備圧下ロール７Ａは、圧延ロール４Ａに対して小径に設定され接触弧長が小さいため、引き込まれる金属粉末２も少なくなり、結果として圧延ロール４Ａ、４Ｂ間で圧延する場合に比較して薄く圧延することができる。
そして、金属粉末２は、予備圧下ロール７Ａと圧延ロール４Ａとの間で予備圧下されることで脱気され、一定の密度及び一定の厚さを有する金属粉末２が定量、圧延ロール４Ａ、４Ｂ間に供給されることになる。

ここで、予備圧下を受けた金属粉末２の一部が、相対速度がほぼ零の状態で予備圧下ロール７Ａの周面に付着する（貼り付く）ことがあるが、予備圧下ロール７Ａに付着した金属粉末２は、図２に示すように、予備圧下ロール７Ａの周速度より大きな周速度で回転するブラシロール１１によって予備圧下ロール７Ａの周面から払い落とされて除去される。

ブラシロール１１は、予備圧下ロール７Ａより大きな相対周速度で回転することによって、金属粉末２を下方に払い落とすことができ、除去した金属粉末２の巻き上がりを防止することができる。
除却された金属粉末２は、圧延ロール４Ａと予備圧下ロール７Ａとの間に金属粉末２を供給する供給側に払い落とされて、予備圧下による密度が高い状態から予備圧下前の密度が低い通常状態に戻り、圧延ロール４Ａと予備圧下ロール７Ａとの間において再び予備圧下を受けることとなる。

そして、圧延ロール４Ａ、４Ｂは、所定の距離で回転駆動することによって、圧延ロール４Ａ，４Ｂ間に供給された金属粉末２と、圧延ロール４Ａ、４Ｂの間に上方から下方へ挿通されて搬送されるシート状の金属板２１とを圧延する。当該圧延によって、金属粉末２は、金属板２１に固着されてシート材を形成することとなる。
圧延ロール４Ａ、４Ｂ間で所望の厚さに圧延されたシート材は、シートガイドに沿って次工程（例えば焼結工程）に送られる。なお、予備圧下ロール７Ａの外周面に形成された凹凸がシート材に転写されていても、圧延ロール４Ａ、４Ｂによる圧延により平滑に成形されるため、予備圧下ロール７Ａの表面形状はシート材の表面光沢に影響を及ぼさない。

したがって、上述した本実施形態によれば、金属粉末２を圧延する圧延ロール４Ａ、４Ｂと、金属粉末２を圧延ロール４Ａとの間で予備圧下する予備圧下ロール７Ａとを備える粉末圧延装置１であって、上記予備圧下により予備圧下ロール７Ａに付着した金属粉末２を除去する除去装置１０を有するという構成を採用することで、予備圧下ロール７Ａに付着した金属粉末２を除去することによって、予備圧下ロール７Ａに付着した金属粉末２が再び圧延ロール４Ａとの間で予備圧下されることを防止することができる。
したがって、本実施形態によれば、密度及び厚さが均一なシート材を安定して製造することができる効果がある。

また、本実施形態では、除去装置１０は、圧延ロール４Ａと予備圧下ロール７Ａとの間に金属粉末２を供給する供給側に、上記除去した金属粉末２を払い落とすという構成を採用することで、除去した金属粉末２を廃棄することなくシート材形成用の金属粉末２として再利用することができる。

また、本実施形態では、除去装置１０は、予備圧下ロール７Ａに付着した金属粉末２を払い落として除去するブラシロール１１を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することで、本発明では、ブラシロール１１によって予備圧下ロール７Ａに付着した金属粉末２を効率よく払い落として除去することができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態において、予備圧下ロール７Ａに付着した金属粉末２を除去する除去装置１０は、ブラシロール１１を有する構成であると説明したが、本発明は、上記構成に限定されるものでは無く、例えば、予備圧下ロール７Ａの周面に幅方向に亘って当接する固定式のブラシ、フェルト等の部材を有する構成であっても良い。また、気体噴出または吸引により付着した金属粉末２を除去する装置を設ける構成であっても良い。さらに、除去した金属粉末２を一旦吸引して上記供給側に払い落とす装置構成であっても良い。

また、例えば、上記実施形態において、ブラシロール１１は、予備圧下ロール７Ａより大きな相対周速度で回転すると説明したが、本発明は、当該動作をする構成に限定されず、例えば、予備圧下ロール７Ａより小さな相対周速度で回転する、または、対向する予備圧下ロール７Ａの周面とブラシロール１１の周面とが互いに逆方向に移動するように回転するような構成であっても良い。

また、上記実施形態において、粉末圧延装置１は、金属粉末２を金属板２１の片面に圧延してシート材を形成すると説明したが、圧延ロール４Ｂ側にもホッパ３Ａ、ベルトフィーダ５Ａ、予備圧下ロール７Ａ及び除去装置１０を圧延ロール４Ａ側と対称的に設ける構成であれば、金属板２１の両面の全面に亘って金属粉末２を圧延でき、３層のシート材を形成させることも可能である。

なお、上記実施形態において、粉末圧延装置１は、金属粉末２と金属板２１とを圧延ロール４Ａ、４Ｂで圧延すると説明したが、シート材の形成にあたって金属板２１は必須では無く、金属板２１を用いない構成であっても良い。

本発明の実施の形態における粉末圧延装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態における粉末圧延装置のブラシロールが設けられる部分の拡大図である。

符号の説明

１…粉末圧延装置、２…金属粉末（粉末）、４Ａ，４Ｂ…圧延ロール、７Ａ…予備圧下ロール、１０…除去装置、１１…ブラシロール

Claims (3)

1. 粉末を圧延する圧延ロールと、前記粉末を前記圧延ロールとの間で予備圧下する予備圧下ロールとを備える粉末圧延装置であって、
   前記予備圧下により前記予備圧下ロールに付着した前記粉末を除去する除去装置を有することを特徴とする粉末圧延装置。
2. 前記除去装置は、前記圧延ロールと前記予備圧下ロールとの間に前記粉末を供給する供給側に、前記除去した前記粉末を払い落とすことを特徴とする請求項１に記載の粉末圧延装置。
3. 前記除去装置は、前記予備圧下ロールに付着した前記粉末を払い落として除去するブラシロールを有することを特徴とする請求項１または２に記載の粉末圧延装置。
   
   

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