JP4731354B2 - 表面処理装置 - Google Patents
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Description
また特許文献2には、連続走行する帯状材料に表面処理を施す表面処理源と、その走行を案内する複数のロール部を軸方向に重ねて成る一対のガイドロールとを備え、これら一対のガイドロール間に帯状材料をらせん状に走行させる技術が提案されている。この技術では、少なくとも一方のガイドロールにおいて各ロール部の回転軸が所定角度傾斜しており、この傾斜によりガイドロールを周回するときに帯状材料がらせん状の1ピッチ分ずれるようにしている。
また特許文献2の技術では、各ロール部の回転軸の傾斜角度を調整することができない。そのため、帯状体の幅寸法の変更に対応することが困難であり、処理可能な帯状体の種類が限られるという問題がある。また、各ガイドロールにおける一つのロール部を回転駆動して帯状体を周回走行させるので、帯状体に局所的な伸びの集中が発生するおそれがあり、安定した周回走行が困難になるという問題がある。
この構成によれば、ローラが回転自在になるので、らせん状に配置された帯状体における局所的な伸びの集中を防止することができる。
この構成によれば、帯状体からの熱が、ローラを介して転がり軸受け等に伝達されるのを抑制することが可能になる。したがって、転がり軸受け等の熱による破損を防止することができる。
この構成によれば、転がり軸受け等が強制冷却されるので、転がり軸受け等の熱による破損を防止することができる。
この構成によれば、外部からの輻射熱が転がり軸受け等に入射するのを防止することが可能になる。したがって、転がり軸受け等の熱による破損を防止することができる。
この構成によれば、複数の表面処理を効率的に行うことが可能になり、製造コストを低減することができる。
この構成によれば、帯状体に対して所望の表面処理を行うことが可能になる。
図1は、本発明の実施形態に係る表面処理装置1の平面図である。なお図1では、紙面の垂直方向をZ方向とし、左右方向をX方向としている。本実施形態に係る表面処理装置1は、可撓性を有する帯状体2に表面処理を施すものであり、表面処理前の帯状体2を供給する巻出室10と、帯状体2に表面処理を行う表面処理室30と、表面処理後の帯状体2を巻き取る巻取室20とを備えたものである。これらの巻出室10、巻取室20および表面処理室30は、それぞれターボ分子ポンプ等の排気装置を備え、内部雰囲気を0.0001Paから0.1Paまで調整しうるようになっている。
上述した巻出室10および巻取室20の間には、帯状体2に表面処理を行う表面処理室30が設けられている。この表面処理室30には、複数のローラ群40が設けられている。本実施形態では、第1ローラ群40a、第2ローラ群40b、第3ローラ群40cおよび第4ローラ群40dが、略長方形の四隅に相当する位置に設けられている。例えば、第1ローラ群40aと第2ローラ群40bとの距離および第3ローラ群40cと第4ローラ群40dとの距離が約220mm、第2ローラ群40bと第3ローラ群40cとの距離および第4ローラ群40dと第1ローラ群40aとの距離が約1000mmに設定されている。
ローラ44の外周面47は、ローラ44の幅方向の両端から中央にかけて外側に突出したクラウン(太鼓)形状に形成されている。これにより、ローラ44の外周面47に回し掛けられる帯状体2が、ローラ44の幅方向にずれたり、ローラ44から外れたりするのを防止することができるようになっている。特にローラ44の外周面47は、ローラ44の中心点からの距離Rが一定になるように、球面状に形成されていることが望ましい。これにより、ローラ44の外周面47に回し掛けられる帯状体2の損傷を防止することができる。例えば、ローラ44の外周面47を構成する球面の半径Rは、ローラ半径の1〜2倍程度となるように、例えば、R=100〜200mmとされている。
なお、ローラ44の外周面47には高温の帯状体2が配置されるので、転がり軸受け48の熱による破損を防止する必要がある。そこで、ローラ44と転がり軸受け48との間には、ローラ44の構成材料より熱伝導率の低い材料からなる断熱リング46が設けられている。具体的には、断熱リング46の構成材料として、アルミナ(Al2O3)や石英(SiO2)、マグネシア(MgO)、窒化アルミ(AlN)、窒化珪素(Si3N4)等を採用することが望ましい。また転がり軸受け48を冷却するため、軸体42の内部には冷媒流路43が設けられている。さらに、外部からの輻射熱による転がり軸受け48の温度上昇を防止するため、ローラ44の両側面から所定距離を置いて吸熱板50が設けられている。この吸熱板50は、銅(Cu)や銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)等の熱伝導率の高い材料で構成され、軸体42から外側に向かって延設されている。その軸体42を流れる冷媒により、吸熱板50が低温に保持されるので、転がり軸受け48に向かって入射する輻射熱を吸収しうるようになっている。なお転がり軸受け48自体も、耐熱性に優れたものを採用することが望ましい。
図2に示すように、帯状体2は、まず各ローラ群40における−Z側端部の第1段ローラ441に回し掛けられる。次に帯状体2は、各ローラ群40における−Z側端部から2番目の第2段ローラ442に回し掛けられる。このようにして、帯状体2は、各ローラ群40における+Z側端部の第n段ローラ44nまで順に回し掛けられる。なお各ローラ群40における同一段のローラは、軸体42の軸方向にずれた状態で、異なるZ方向位置に配置されている。
また、成膜処理の前処理として、帯状体2をプラズマ処理することを可能とするように、EB蒸発源34の隣にはECRイオン源32が設けられている。なお成膜処理とプラズマ処理とを同時進行させるべく、表面処理領域35にプラズマが及ぶように、ECRイオン源32が配置されていてもよい。
また、成膜処理前および成膜処理後の帯状体2を加熱処理するため、第4ローラ群40dと第1ローラ群40aとの間において、帯状体2と対向するように、ヒータ37が設けられている。このヒータ37も、ランプヒータやパネルヒータ等のあらゆるヒータを採用することが可能である。
次に、本実施形態に係る表面処理装置を使用した表面処理方法について説明する。ここでは、最終製品を超電導線材として利用するため、高耐熱耐食合金ハステロイC−276等からなる帯状体2の表面に、酸化セリウム(CeO2)からなる被膜を形成する場合について説明する。なお予め帯状体2の表面に、酸化マグネシウム(MgO)等からなる下地膜を形成しておく。例えば帯状体2として、幅10mm程度、厚さ0.1mm程度、長さ500m程度のものを採用する。
そして、帯状体2に対する表面処理領域35の直前において、ECRイオン源32を用いた前処理を行う。具体的には、ECRイオン源32からアルゴンイオンや酸素イオン等を供給して、帯状体2の表面をプラズマ処理する。
また、本実施形態では表面処理領域における帯状体の一方側のみにEB蒸発源を設けて、帯状体の一方面のみに成膜処理を行ったが、帯状体の両側にEB蒸発源を設けて帯状体の両面に成膜処理を行うことも可能である。
また、本実施形態では表面処理として主に成膜処理を行ったが、これ以外の表面処理として熱処理(成膜後の熱処理も含む)や窒化処理、酸化処理、プラズマを用いた表面処理等を行うことも可能である。また複数種類の処理を同時に行うことも可能である。
Claims (6)
- 複数のローラが軸体に沿って配置されたローラ群を備え、
複数の前記ローラ群が離間配置され、
前記複数のローラ群の前記ローラに対して順に帯状体を回し掛けることにより前記帯状体をらせん状に配置した状態で、前記帯状体を周回走行させつつ前記帯状体に表面処理を行う装置であって、
前記帯状体と対向するように配置された蒸発源と、
前記帯状体を挟んで前記蒸着源の反対側に、前記帯状体を加熱するヒータと、を有し、
前記複数のローラ群の前記軸体は、相互に平行に配置され、
前記複数のローラ群の前記ローラは、前記帯状体の勾配が略一定となるように、相互に前記軸体の軸方向にずれた状態で配置され、
前記ローラ群に含まれる前記複数のローラは、それぞれの回転軸を略一致させて、相互に独立して回転自在に形成され、
前記ローラは、転がり軸受けを介して前記軸体に装着され、
前記ローラと前記転がり軸受けとの間に、前記ローラの構成材料より熱伝導率の低い材料からなる断熱リングが設けられていることを特徴とする表面処理装置。 - 前記ローラの外周面は、前記ローラの幅方向の両端から中央にかけて外側に突出形成されていることを特徴とする請求項1に記載の表面処理装置。
- 前記軸体は、内部に冷媒流路を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表面処理装置。
- 前記ローラの幅方向の少なくとも一方側に、前記軸体から外側に向かって吸熱板が延設されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の表面処理装置。
- 隣接する一対の前記ローラ群の間において、前記帯状体に第1の表面処理を行い、前記一対のローラ群とは異なる他の一対の前記ローラ群の間において、前記帯状体に第2の表面処理を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の表面処理装置。
- 前記帯状体を供給する巻出室と、前記帯状体に表面処理を行う表面処理室と、前記帯状体を巻き取る巻取室とを備え、
前記巻出室、前記表面処理室および前記巻取室は、それぞれ内部雰囲気を調整しうるようになっていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の表面処理装置。
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KR102559286B1 (ko) * | 2023-03-06 | 2023-07-24 | 제주대학교 산학협력단 | 초전도 코일의 자기장 응답성 개선을 위한 2세대 고온초전도 선재의 산화 처리 장치를 포함하는 코일 권선 장치 |
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