JP5691777B2 - 粉末圧延装置及び粉末圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、粉末圧延装置及び粉末圧延方法に関するものである。

近年、基材の表面に対してクラッド層が付着形成されたクラッドシートを製造する過程で用いられる装置として、基材に対して粉末を圧着する粉末圧延装置が提案されている。例えば、特許文献１には、このような粉末圧延装置が開示されている。

より詳細に説明すると、粉末圧延装置は、対向配置される一対の圧延ロールを備えており、圧延ロール間に供給される基材の表面に対して、圧延ロールにて粉末を圧着させることによって基材表面に粉末層を形成する。

特許第４２１１５７６号公報

ところで、粉末圧延装置では、圧延ロール同士の間へ粉末材料を安定的に供給するために、基材に圧着される前に粉末材料を圧延ロールの周面に対して押し付ける予備圧下ロールを用いる場合がある。

このような予備圧下ロールを用いる場合には、通常、予備圧下ロールと圧延ロールとの隙間が一定となるように予備圧下ロールを回転可能に固定し、予備圧下ロールの回転速度を調節することによって粉末材料の供給量を調節することが考えられる。

しかしながら、例えば、予備圧下ロールと圧延ロールとの間の隙間に、予期せずに隙間の幅以上の大きな粒径の粉末粒子が入り込むと、当該大きな粒径の粉末粒子が入ったところの近傍の粉末材料の反発力によって予備圧下ロールに対して一時的に大きな荷重が掛かることとなる。
一般的には、粉末材料は、篩等を用いた分級によって大きな粒径の粒子が除去されて、特定の粒径以下の粉末粒子が使用される。ところが、まれに、大きな粒径の粒子が紛れ込んでいたり、分級後の粉末材料の保管中に複数の粉末粒子同士が凝集し、見かけ上大きな粒径の凝集粉末粒子が発生する場合がある。このため、基材に対して粉末材料を圧着する過程において、（見かけ上）大きな粒径の粉末粒子が予備圧下ロールと圧延ロールとの間に入り込む場合がある。
つまり、粉末材料を基材に圧着する過程においては、特定の粉末粒径以下の粉末材料を用いた場合であっても、（見かけ上）大きな粒径の粉末粒子が予備圧下ロールと圧延ロールとの間に入り込んだ場合は、一時的であるものの粉末材料及び予備圧下ロールに対して一時的に大きな荷重が作用することとなる。

このように、粉末材料や予備圧下ロールに対して一時的に大きな荷重が作用すると、予備圧下ロールにて粉末材料を圧延ロールに押し付けることによって形成している粉末層の一部の充填密度が過度に高まるため、粉末層形成状態が不安定になって、安定して均一な厚さの粉末層を形成することができず、基材に対して良好に粉末材料を圧着させることができない場合がある。

そこで、本発明は、粉末圧延装置及び粉末圧延方法において、粉末材料や予備圧下ロールに対して一時的に大きな荷重が作用することを抑止して、予備圧下ロールにて形成された粉末層の不均一性を抑制し、これによって基材に対して良好に粉末材料を圧着させることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、粉末圧延装置であって、シート状の基材に対して粉末材料を圧着する一対の圧延ロールと、前記圧延ロールの周面に供給された前記粉末材料が前記基材に圧着される前に、前記粉末材料を前記圧延ロールの周面に対して押し付ける予備圧下ロールと、前記予備圧下ロールに掛かる荷重が予め定められた設定値となるように、前記予備圧下ロールを前記圧延ロールの周面に対して近接又は離間する方向に移動可能に支持する支持手段を備えるという構成を採用する。

このような本発明によれば、単体として粒径の大きなあるいは凝集により見かけ上粒径の大きな粉末粒子を有する粉末材料（以下、粒径の大きな粉末材料と称する）が圧延ロールと予備圧下ロールとの間に供給されると、当該粒径の大きな粉末材料に起因する粉末材料及び予備圧下ロールに作用する荷重の増加が、支持手段によって予備圧下ロールが圧延ロールから離れる方向に移動して、粉末層が不均一に形成されることを防止する。
このため、粒径の大きな粉末材料が圧延ロールと予備圧下ロールとの間に供給された場合であっても、粉末材料及び予備圧下ロールに作用する荷重が一時的に増加することを防止することができる。

本発明によれば、粉末材料や予備圧下ロールに対して一時的に大きな荷重が作用することを抑止して予備圧下ロールにて形成された粉末層が不均一になることを抑制し、これによって基材に対して良好に粉末材料を圧着させることができる。

本発明の一実施形態における粉末圧延装置の要部を示す概略構成図であり、（ａ）が圧延ロールの回転軸方向から見た模式図であり、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。 本発明の一実施形態における粉末圧延装置の変形例での要部を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態における粉末圧延装置の変形例での要部を示す概略構成図であり、（ａ）が圧延ロールの回転軸方向から見た模式図であり、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る粉末圧延装置及び粉末圧延方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（粉末圧延装置の構成）
本実施形態の粉末圧延装置１は、金属からなるシート状の基材の両面に対して例えばロウ材層として機能するクラッド層が付着形成されたクラッドシートを製造する過程で用いられるものであり、基材の両面に対してクラッド層の形成材料となる粉末材料を圧着させるものである。

図１に示すように、本実施形態の粉末圧延装置１は、圧延ロール２と、圧延ロール軸箱３と、リニアガイド４と、圧延ロール用油圧シリンダ５と、油圧装置６と、ハウジングフレーム７（支持フレーム）と、予備圧下ロール８と、予備圧下ロール軸箱９と、予備圧下ロール用加圧シリンダ１０（支持手段）と、回転駆動部１１とを備えている。
なお、図１に示されていないが、本実施形態の粉末圧延装置１は、基材が巻回されたコイルを支持すると共に当該基材を送り出す送出装置、基材を搬送する搬送装置、粉末材料を圧延ロールの周面に供給するための粉末材料供給装置、及び粉末圧延装置１の全体を制御する制御装置等を備えている。

圧延ロール２は、基材と粉末材料とを同時に圧延して、基材に対して粉末材料を圧着するものである。
本実施形態の粉末圧延装置１においては、図１に示すように、２本の圧延ロール２Ａ，２Ｂが一対とされており、これら２本の圧延ロール２Ａ，２Ｂが周面を向かい合わせて対向配置されている。また、図１に示すように、２本の圧延ロール２Ａ，２Ｂは、回転軸が平行となり、かつ同じ高さとなるように配置されている。
そして、本実施形態の粉末圧延装置１においては、２本の圧延ロール２Ａ，２Ｂ間に上方から下方に向けて基材Ｘが通過され、これらの２本の圧延ロール２Ａ，２ＢのギャップＧにて粉末材料Ｙを基材Ｘの表面に圧着する。

圧延ロール軸箱３は、圧延ロール２の両端の軸部２ａに対して各々設けられており、軸部２ａを回転可能に支持するためのものである。
この圧延ロール軸箱３は、軸部２ａに対して直接取り付けられる軸受を備えている。

リニアガイド４は、圧延ロール軸箱３を圧延ロール２Ａ，２Ｂの配列方向に移動可能に支持するものである。
具体的には、リニアガイド４は、圧延ロール軸箱３の下方に配置され、当該軸箱を圧延ロール２Ａ，２Ｂの配列方向に移動可能に支持している。

圧延ロール用油圧シリンダ５は、圧延ロール軸箱３を圧延ロール２Ａ，２Ｂの配列方向の外側から支えると共に、圧延ロール２Ａ，２Ｂに対して互いに近づく方向に荷重を掛けるためのものである。

油圧装置６は、圧延ロール２Ａ側に取り付けられた圧延ロール用油圧シリンダ５を伸長させるためのものであり、圧延ロール２Ａ，２Ｂに対して掛けられる荷重を調節するものである。

ハウジングフレーム７は、圧延ロール２、圧延ロール軸箱３、リニアガイド４、圧延ロール用油圧シリンダ５、油圧装置６、予備圧下ロール８、予備圧下ロール軸箱９、及び予備圧下ロール用油圧シリンダを支持する支持構造体である。
そして、図１に示すように、ハウジングフレーム７は、リニアガイド４を介して圧延ロール軸箱３を支持している。つまり、本実施形態においてハウジングフレーム７は、リニアガイド４を介することにより、圧延ロール軸箱３をスライド可能に支持している。
また、圧延ロール用油圧シリンダ５は、ハウジングフレーム７に設置され、当該ハウジングフレーム７と圧延ロール軸箱３との間に配置されている。

予備圧下ロール８は、粉末材料供給装置から圧延ロール２上に供給された粉末材料ＹをギャップＧに到達する前に圧延ロール２の周面に対して押し付けて予備的に圧下することで、粉末材料Ｙが圧延ロール２の周面上に均一な厚さの粉末層を形成するためのものである。
また、予備圧下ロール８は、予備圧下ロール用油圧シリンダによる押圧力と、予備圧下ロール回転数によって、ギャップＧに送り出す粉末材料Ｙの供給量を調節する。

予備圧下ロール軸箱９は、予備圧下ロール８の両端の軸部８ａに対して各々設けられており、軸部８ａを回転可能に支持するためのものである。
この予備圧下ロール軸箱９は、軸部８ａに対して直接取り付けられる軸受を備えている。

予備圧下ロール用加圧シリンダ１０は、予備圧下ロール軸箱９を上方から支えると共に予備圧下ロール８を圧延ロール２の周面に向けて押圧するものであり、ハウジングフレーム７に固定されている。
そして、本実施形態の粉末圧延装置１において予備圧下ロール用加圧シリンダ１０は、予備圧下ロール８に掛かる荷重が予め定められた設定値で常に維持されるように、圧延ロール２の周面に対して近づいたり離れたり（近接又は離間）する方向に予備圧下ロール８の位置を移動可能に支持する。
つまり、本実施形態の粉末圧延装置１においては、予備圧下ロール用加圧シリンダ１０に掛かる圧力を一定に保持し、予備圧下ロール８に掛かる荷重が予め定められた設定値で常に維持されるように、予備圧下ロール８の圧延ロール２の周面に対する位置移動が可能とされている。予備圧下ロール用加圧シリンダ１０に掛かる圧力の媒体は、油圧でも空気圧でも良く、圧力を発生できる媒体であれば何でも良い。

回転駆動部１１は、圧延ロール２及び予備圧下ロール８を回転駆動するものであり、圧延ロール２と予備圧下ロール８とに接続されている。

（粉末圧延装置の動作）
次に、このように構成された本実施形態の粉末圧延装置１の動作（粉末圧延方法）について説明する。

圧延ロール２のギャップＧに基材Ｘが上方から供給されると、圧延ロール２の周面に不図示の粉末材料供給装置から粉末材料Ｙが供給される。
このように圧延ロール２の周面に供給された粉末材料Ｙは、予備圧下ロール８によって圧延ロール２の周面に押し付けられて圧下されることにより、圧延ロール２の周面上に均一な厚さの粉末層が形成され、その後圧延ロール２によって基材Ｘの表面に圧着される。

ここで、圧延ロール２と予備圧下ロール８との隙間の幅よりも粒径の大きな粉末材料（単体として粒径の大きな粉末材料、又は、凝集により粒径が見かけ上大きくなった粉末粒子）が圧延ロール２と予備圧下ロール８との間に供給されると、予備圧下ロール８が予備圧下ロール用加圧シリンダ１０によって移動可能に支持されているため、予備圧下ロール８に掛かる荷重が一定となるよう（すなわち設定値に維持されるよう）に、予備圧下ロール用加圧シリンダ１０が縮んで圧延ロール２と予備圧下ロール８との隙間が広くなる。
そして、粒径の大きな粉末材料が圧延ロール２と予備圧下ロール８との間を通り過ぎると、また、予備圧下ロール８に掛かる荷重が一定となるよう（すなわち設定値に維持されるよう）に、予備圧下ロール用加圧シリンダ１０が伸びて圧延ロール２と予備圧下ロール８との隙間が狭くなる。

つまり、本実施形態の粉末圧延装置１及び粉末圧延方法においては、圧延ロール２の周面に供給された粉末材料Ｙが基材Ｘに圧着される前に圧延ロール２の周面に対して押し付ける予備圧下ロール８に掛かる荷重が予め定められた設定値となるように予備圧下ロール８の圧延ロール２の周面に対する位置が移動する。

（本実施形態の作用・効果）
以上のような本実施形態の粉末圧延装置１及び粉末圧延方法によれば、粒径の大きな粉末材料が圧延ロール２と予備圧下ロール８との間に供給されると、当該粒径の大きな粉末材料に起因する荷重の増加が、予備圧下ロール用加圧シリンダ１０によって予備圧下ロール８が圧延ロール２から離れる方向に移動して、粉末層が不均一に形成されることを防止する。
このため、粒径の大きな粉末材料が圧延ロール２と予備圧下ロール８との間に供給された場合であっても、粉末材料Ｙ及び予備圧下ロール８に作用する荷重が一時的に増加することを防止することができる。
したがって、粉末材料Ｙや予備圧下ロール８に対して一時的に大きな荷重が作用することを抑止して予備圧下ロール８にて形成された粉末層が不均一になることを抑制し、これによって基材Ｘに対して良好に粉末材料Ｙを圧着させることができる。

また、本実施形態の粉末圧延装置１及び粉末圧延方法によれば、粉末材料Ｙに掛かる荷重が常に一定となるため、圧延ロール周面上に形成された粉末層を構成する粉末材料Ｙの充填密度を安定させることができ、圧延ロール２の周面上に均一な厚さの粉末層を安定して形成することができる。

また、本実施形態の粉末圧延装置１では、圧延ロール軸箱３がリニアガイド４によって圧延ロール２の配列方向にスライド可能な構成を採用している。
このため、圧延ロール２の偏心や軸受の歪み等が存在する場合であっても、圧延ロール軸箱３が移動することによって圧延ロール２が変位することが防止することができ、圧延ロール２とハウジングフレーム７との位置関係が変化しない構成となっている。
そして、本実施形態の粉末圧延装置１においては、予備圧下ロール８を支持する予備圧下ロール用油圧シリンダ１０が、圧延ロール２と位置関係が変化しないハウジングフレーム７に対して設置されている。このため、圧延ロール２と予備圧下ロール８との位置関係が変化することを防ぎ、圧延ロール２と予備圧下ロール８とのギャップ幅を安定させることができる。

（他の実施形態）
以上、添付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ないことは言うまでもない。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、本発明の趣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は、本発明の支持手段として予備圧下用加圧シリンダ１０を用いる構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図２に示すように、予備圧下用加圧シリンダ１０に換えて、予備圧下ロール８を圧延ロール２の周面に向けて付勢するバネ１２（弾性体）を用いる構成を採用することもできる。また、バネ１２に換えて、ゴム等の種々の弾性体を用いる構成を採用することもできる。

また、例えば、予備圧下ロール用加圧シリンダ１０と予備圧下ロール軸箱９との間にロードセルを配置し、予備圧下ロール８に掛かる荷重を監視するようにしても良い。
予備圧下ロール８に掛かる荷重を監視する場合は、予備圧下ロールは、スクリューの回転制御等で、その押圧力を一定に保持しても良い。

また、例えば、上記実施形態のリニアガイド４をなくし、図３に示すように、圧延ロール軸箱３をフレーム７に対して直接載せ、、一対のＬ字型等のレール部材２０の間を圧延ロール軸箱３がスライド可能なように構成しても良い。

１……粉末圧延装置、２，２Ａ，２Ｂ……圧延ロール、３……圧延ロール軸箱、４……リニアガイド、７……ハウジングフレーム（支持フレーム）、８……予備圧下ロール、９……予備圧下ロール軸箱、１０……予備圧下ロール用油圧シリンダ（支持手段）、１２……バネ（弾性体、支持手段）、Ｇ……圧延ロールのギャップ、Ｘ……基材、Ｙ……粉末材料

Claims (5)

1. シート状の基材に対して粉末材料を圧着する一対の圧延ロールと、
   前記圧延ロールの周面に供給された前記粉末材料が前記基材に圧着される前に、前記粉末材料を前記圧延ロールの周面に対して押し付ける予備圧下ロールと、
   前記予備圧下ロールに掛かる荷重が予め定められた設定値となるように、前記予備圧下ロールを前記圧延ロールの周面に対して近接又は離間する方向に移動可能に支持する支持手段を備えることを特徴とする粉末圧延装置。
2. 前記支持手段は、前記予備圧下ロールを前記圧延ロールの周面に向けて押圧する加圧シリンダを備えることを特徴とする請求項１記載の粉末圧延装置。
3. 前記支持手段は、前記予備圧下ロールを前記圧延ロールの周面に向けて押圧する弾性体を備えることを特徴とする請求項１記載の粉末圧延装置。
4. 前記圧延ロールを支持する軸箱と、
   前記軸箱をスライド可能に支持する支持フレームとを備え、
   前記支持手段が前記支持フレームに取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の粉末圧延装置。
5. 一対の圧延ロールの少なくとも一方の周面に粉末材料を供給する第１工程と、
   前記第１工程の後に、前記圧延ロールの周面に供給された前記粉末材料を、予備圧下ロールにて前記圧延ロールの周面に対して押し付ける第２工程と、
   前記第２工程の後に、前記一対の圧延ロールにて、シート状の基材を前記粉末材料と共に挟み込み、前記粉末材料をシート状の前記基材に圧着する第３工程とを有し、
   前記第２工程では、前記予備圧下ロールに掛かる荷重が予め定められた設定値となるように、前記予備圧下ロールを前記圧延ロールの周面に対して近接又は離間させることを特徴とする粉末圧延方法。

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