JP6396077B2 - 積層円筒体 - Google Patents

Description

本発明は、積層円筒体（ラミネーションシリンダー）に関する。具体的には、本発明は、鋳造、コーティング及びニス塗りなどの活用での使用に適するように作られた、表面粗さを含む表面特性を有する、シート、具体的には金属シートやそれと同様の製品を生産するために、同じ円筒体を圧延機（包括的な性質を維持しつつ、以下の説明で具体的に言及する）において有利に使用させるのに適した、特定の表面特性を有する積層円筒体に関する。

金属の積層の工程は、一組の回転円筒体に金属シートを通すことを想定しており、そのトルクは、シートに特定の厚さや堅さを提供すると共に、場合によっては、例えば自動車及び家庭用電化製品の構造物向けの平坦な製品の低温積層において、消極的にはシート処理で幾何学的な表面特性が再現されるように、特定の表面粗さを提供する。

上記の粗さパラメーター、及びそれによる積層円筒体の幾何学的な表面特性は、上述した一組の円筒体の通過により得られたシートの最終用途に関連して予め決定されると共に、数値の或る範囲内での内部寸法を有する凸部及び凹部のランダム分布としても規定される。

積層に使用される上記の円筒体は、一般的に、生産工程中に被った劣化のため、周期的に修正しなければならず、この修正工程は、例えば上記の適用において、或る粗さ度合いが得られ且つ制御されるようにする更なる表面処理が要求されたときに、全ての必要な特性を円筒体表面に提供するのに必ずしも十分ではない。

所望の粗さを得るための積層円筒体の表面処理は、現在、種々の技術を用いて達成されており、その中で最も広く用いられている技術は、ブラスト処理、及び、当業者にＥＤＴ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）として知られている放電加工である。

これらの処理技術は、平均粗さの優れた調整を可能とするが、工程の危険性及び環境への高い影響を特徴としており、それにより、作業コストに加えて、管理及び残留物の廃棄において相当な複雑性を有する。

例えば、ブラスト処理は、その機能のために、騒音を出すと共に危険な大きなタービンを用いる、相当な大きさの設備を要する。更に、この工程は、研磨用砂から放出された粉末の重大な毒性を有し、この粉末は特別なシステムによって浄化し且つ取り除かなければならない。結局、ブラスト処理工程の性質は、適切に保護することができない多くの構成要素にダメージを与える、使用される研磨剤のために、相当なメインテナンスが要求される。上記に加えて、ブラスト処理は、粗さの優れた制御を行うことができず、それにより、この工程で扱われた円筒体は、粗さに対して不十分な均質性を有する、積層製品を製造する。

上記した放電加工又はＥＤＴは、得られる粗さの均質性及び処理の形跡が完全に無いため、質的な観点から最善な結果を現在提供する技術である。

しかしながら、この技術は、火の影響を低減するために高機能のかんがいシステムの設置が要求される、誘電液体などの可燃性製品の広い使用のため、潜在的に危険な工程である。また、誘電液体に高い毒性があり、特別な手順を用いて誘電液を頻繁に処分しなければならないため、ＥＤＴは、環境への極めて大きな影響を有している。

めったに使用されないが、他の知られた技術は、ＥＢＴ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ Ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）と呼ばれる工程を採用するものであり、この工程では、材料が電子のビームによって局所的に溶け、凹部自体の壁に堆積された溶融材料の微小な凹部及び凸部を形成する。

この技術の重要な欠点は、真空チャンバーの中で達成されなければならない、円筒体の処理による。これは、この技術を極めて高コストにし、金属積層処理にあまり適していない。

粗面を作り出すためのパルス電流を用いるＥＣＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ Ｃｈｒｏｍｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程には類似した欠点があり、更に、廃棄の加点から重大な問題を引き起こす。

結局、現在利用可能な更なる方法は、積層円筒体の特定の表面粗さを構成するのに適したレーザービームを採用する。

レーザービームの使用は、上記した方法の問題を克服することができ、特に積層円筒体表面の凹部の最適な作成において、種々の利点を有する。更に、それは、環境の観点から欠点を有しない。

したがって、本発明の目的は、好適にはパルスレーザービームを用いて、表面自体に構成及び形成された粗さを含む凹部の特定の分布を有する積層円筒体を提供することである。

本発明の構造的及び機能的特徴、並びに公知技術に対する本発明の利点は、以下の特許請求の範囲から、特に、積層円筒体表面についての好適であるが限定されない幾つかの実施形態の図式化を示す添付の図面を参照した以下の説明から、よりいっそう明らかになるであろう。

積層円筒体表面の再現可能な凹部の主な単一形態を示す。 平面図において、問題になっている積層円筒体表面に作り出された凹部の第１の好適な構成を示す。 平面図において、問題になっている積層円筒体表面に作り出された凹部の第２の好適な構成を示す。 平面図において、問題になっている積層円筒体表面に作り出された凹部の第３の好適な構成を示す。 側断面図において、図１の凹部の２つの形態を有する、問題になっている積層円筒体の部分を示す。 側断面図において、問題になっている積層円筒体の更なる部分を示す。 平面図において、問題になっている積層円筒体表面に作り出された凹部の第４の好適な構成を示す。 側断面図において、図７の凹部の形態を有する、問題になっている積層円筒体表面の部分を示す。 図７及び８に示した凹部を得るための幾つかの変数の値のテーブルである。 平面図において、問題になっている積層円筒体表面に作り出された凹部の第５の好適な構成を示す。 側断面図において、図１０の凹部の形態を有する、問題になっている積層円筒体表面の部分を示す。 図１０及び１１に示した凹部を得るための幾つかの変数の値のテーブルである。

添付の図面を参照すると、「Ｓ」は概して積層円筒体Ｃの周面を示しており、積層円筒体Ｃの上に、円形の凹部Ｋ及び楕円形の凹部Ｚが特定の配置により作り出され、且つ互いに対して重ね合わされており、以下で詳述するように、それによって、見かけ上のパターンを有しないが優れた整合性及び広範囲な粗さパラメーターを有するランダムな分布を再現する。

この凹部Ｋ及びＺは、好適には、活性化周波数に加えてレーザービームのパワー及び継続時間を変化させるパルスレーザー線ビームによって、表面Ｓに有利に形成される。

円形の凹部Ｋは、或る径Ｘ１を有するのに対して、楕円形の凹部Ｚは、径Ｘ１及び或る長さＸ２を有する。

図２に示す、好適であるが限定されない第１の構成によれば、楕円形の凹部Ｚは、らせん経路によって順に円筒体表面Ｓに作り出される。その配列は、各々の楕円形の凹部Ｚが、らせんに沿って互いから距離Ｘ４に位置決めされた２つの楕円形の凹部Ｚの部分的な重ね合わせにより構成された卵形で細長い凹部Ｚ’から、距離Ｘ３にてらせんに沿って形成されるようになされている。

図３に示す、好適であるが限定されない第２の構成によれば、楕円形の凹部Ｚ及び更なる楕円形の凹部Ｚに対して部分的に重ね合わされた円形の凹部Ｋによって構成された凹部ＫＺが、図２に示した凹部Ｚ、Ｚ’の配列に追加されている。２つの配列間の距離は、或る値Ｘ５に等しく、連続する２つのらせん間の距離に相当する。

図４に示す、好適であるが限定されない第３の構成によれば、円形の凹部Ｋ及び楕円形の凹部Ｚが、連続する２つのらせんの距離によって決定される、可変且つランダムな距離Ｘ６を用いて、可変且つランダムな配列によって互いに対して可変的に重ね合わされた表面Ｓに作り出される。

こうして形成される凹部の深さＸ７及び凸部Ｙの厚さＸ８は（図５及び６）、任意に変えることができ、それにより所望の粗さ度合いが得られる。

図７及び８に示す、好適であるが限定されない第４の構成によれば、円形の凹部Ｋ及び楕円形の凹部Ｚが、らせんに沿って実質的に並べられ、それらは、例えば図７に見られるような増加−減少−増加という様々なランダムな傾向にて、横寸法／径Ｄｉを有し、それらは、所定の配列ＳＱによって、図８に見られるような様々なランダムな傾向を有する深さにて、互いに対して可変的に重ね合わされた表面Ｓに作り出される。

図７及び８の第４の構成の凹部の配列を得るために、レーザー光源のスイッチオンとスイッチオフの時間が適当に調整されて、図９のテーブルの値に具体的に示されたものによるパルスレーザービームを生成する。このようにして、配列ＳＱの第１の凹部が得られ、例えば、この第１の凹部は、径Ｄ２の第２の凹部を生成する継続時間Ｔｏｎ２を有するレーザーパルスに対して短い継続時間Ｔｏｎ１を有するレーザーパルスによって得られた径Ｄ１を有する。これは、２つの連続する凹部が異なる深さＺ１＜Ｚ２及び異なる径Ｄ１＜Ｄ２を有することを意味する。

図１０及び１１に示すと共に、図１２のテーブルの値を有する、好適であるが限定されない第５の構成によれば、ランダム信号が付加された一定信号によって、パルスレーザーの放射パワーＰを適当に調整することによって、凹部の配列ＳＱが得られる。これにより、異なる寸法及び深さを有する凹部が形成される。

上記で説明したものに加えて、本発明は、上述した凹部が形成される表面と未処理の表面との割合を任意に操作することができるという利点を提起する。この特性は、積層された製品の特性を改善するための円筒体の表面処理工程に利用できる更なるパラメーターを提供する。

最終的に、円筒体表面の凹部の配列が制御雰囲気下での溶融工程によって生成されるとき、材料の冷却が制御温度で適切なガスの雰囲気下で行われるので、円筒体自体の表面の硬度特性が、上記した従来の工程に対して全体的に改善されることを指摘すべきである。これにより、円筒体が、影響を与えることなく、且つ積層された製品の品質を低下させることなく、より長い積層活動に耐えることが可能となる。

Ｃ 積層円筒体
Ｋ 円形の凹部
Ｓ 円筒体表面
Ｚ 楕円形の凹部

Claims (8)

1. 積層円筒体であって、
   異なる形状及びランダムな分布を有する複数の凹部（Ｋ、Ｚ）が構成された表面構造（Ｓ）を備え、
   前記凹部（Ｋ、Ｚ）の幾つかは、互いに対して部分的に重ね合わされ、
   前記複数の凹部（Ｋ、Ｚ）は、円形の形態を有する凹部（Ｋ）と、楕円形の形態を有する凹部（Ｚ）とを備える、ことを特徴とする積層円筒体。
2. 前記円形の形態を有する凹部（Ｋ）は、前記楕円形の形態を有する凹部（Ｚ）に対して部分的に重ね合わされている、請求項１に記載の円筒体。
3. 前記楕円形の形態を有する凹部（Ｚ）は、互いに対して部分的に重ね合わされている、請求項１に記載の円筒体。
4. 前記楕円形の形態を有する凹部に対して部分的に重ね合わされた前記円形の形態を有する凹部と、互いに対して部分的に重ね合わされた前記楕円形の形態を有する凹部とは、所定の粗さを構成するために部分的に重ね合わされている、請求項２又は３に記載の円筒体。
5. 異なる寸法及び深さを有する凹部を得るために、パルスレーザービームを利用して、或る期間において前記レーザービームの継続時間を変化させることにより、一定パワーモードでのレーザーを用いて、前記凹部が得られる、請求項１に記載の円筒体。
6. ランダム信号が付加された一定信号により、前記パルスレーザーの放射パワーも調節することによって前記凹部を得て、それにより、前記凹部の寸法及び深さを前記パルスの同じ継続時間によって変化させる、請求項５に記載の円筒体。
7. 所望により決定可能である、前記凹部が作り出される表面と未処理の表面との割合によって特徴付けられる、請求項１乃至６の何れか１項に記載の円筒体。
8. 積層設備での前記円筒体自体の寿命を増加させるために、硬度の増加を目的とした表面熱処理によって特徴付けられる、請求項１乃至７の何れか１項に記載の円筒体。

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