JPH0818419B2 - 複合金属板の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は樹脂又は樹脂と導電性
物質の両面に金属板を重ね合わせて圧着し一体化した複
合金属板の製造装置、特に複合金属板の密着性を高め、
形成された複合金属板の加工性，溶接性等の向上を図る
ものに関する。

【０００２】

【従来の技術】中間層として樹脂又は樹脂と導電性物質
を有する複合鋼板は各種用途に使用され、その製造装置
は、例えば特開昭５９−１４６８４０号公報や特公昭６
２−５８８９７号公報（特開昭６０−２３０８４７号公
報）等に開示されている。

【０００３】この製造装置は、例えば図１０に示すよう
に、予熱した上鋼板１の下面にロールコータ３で中間層
を構成する樹脂４を接着して中空の圧着ロール５に送
り、圧着ロール５で樹脂４を上鋼板１と下鋼板２の間に
挾み込んで圧着する。この樹脂４を挾み込んだ上下鋼板
１，２を加熱炉６で加熱してから再圧着ロール７で上下
鋼板１，２と樹脂４で挾まれた部分や樹脂４中のガス抜
きをしながら熱圧着して複合鋼板８を形成している。ま
た、図１１に示すように、予熱した下鋼板２の上面にフ
イルム供給装置９から送られる合成樹脂フイルム１０を
ラミネートロール１１で圧着し、合成樹脂フイルム１０
を圧着した下鋼板２を加熱炉６で加熱して再圧着ロール
７に送り、加熱炉６ａで加熱された上鋼板１と下鋼板２
で合成樹脂フイルム１０を挾み込んで熱圧着して複合鋼
板８を形成している。

【０００４】また、導電性物質を樹脂中に混入して直接
スポット溶接ができる複合鋼板８も製造されている。

【０００５】この複合鋼板８の上下鋼板１，２に中間層
の樹脂等を挾み込んで圧着するロールは、配置位置によ
り圧着ロール，ラミネートロール，再圧着ロール等と呼
ばれているが、いずれもその目的は同じであり、上下鋼
板１，２間のガス抜きと樹脂等との熱圧着、あるいは導
電性物質を上下鋼板１，２と接触させるために加圧変形
を行うことを目的としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、この圧着ロール
の構造については特に研究されていなく、単に樹脂等を
上下鋼板で挾んで圧力を加えることで目的を達すると紹
介されているだけである。しかしながら、圧着ロール５
に端部チョックを介して圧下力を加えると、図１２に示
すように、上ロール１２と下ロール１３の軸たわみが生
じるため、複合鋼板８の幅方向両端部よりの部分にはよ
り大きな力（面圧）が加わり、中央部には小さな力（面
圧）しか加わらなくなる。圧着ロール５が複合鋼板８に
加える圧力（面圧）は、中間層の樹脂の種類、導電性物
質の種類と大きさ、制御すべき樹脂の厚さ等により適正
な値はことなるが、ほぼ０．３〜１．０ｋｇｆ／ｍｍ^２
の範囲にある。

【０００７】この圧着ロール５の圧下力が小さくて面圧
が小さい場合には、上下鋼板１，２と樹脂４の密着力が
不足し、図１３（ａ）に示すように、巻き込まれた気泡
１４が残存し、以後の加熱工程で気泡１４が膨張して上
下鋼板１，２に歪が生じたり、あるいは導電性物質１５
が上下鋼板１，２と接触しないために、複合鋼板８をス
ポット溶接したときに溶接不良が生じるという短所があ
った。

【０００８】この圧着ロール５の圧下力を大きくして、
幅方向の中央部で適正な面圧にすると、幅方向両端部の
面圧が大きくなりすぎ、両端部から樹脂４がはみ出し
て、図１３（ｂ）に示すように、両端部の上下鋼板１，
２と樹脂４の間に隙間１６が生じて密着力が不足する危
険性がある。また、両端部の導電性物質１５がつぶれす
ぎて、上下鋼板１，２と導電性物質１５が局部的に接触
せず、やはりスポツト溶接不良が生じるという短所もあ
った。

【０００９】このように圧下力を加えるロールの軸たわ
みを防止するため、熱間圧延機や冷間圧延機において
は、作用ロールのたわみを補強するために４重，６重の
補強ロールや、中間ロールと補強ロールを設けて全体の
剛性を高めるようにしている。このような補強手段を使
用すると、幅方向に均一な面圧を加えることができる
が、大きな設備を必要とし、その費用が多くかかる。

【００１０】また、補強手段が重量構造であるために、
複合鋼板８を形成するときの適正面圧力０．３〜１．０
ｋｇｆ／ｍｍ^２の範囲よりはるかに大きい面圧が加わっ
てしまう。このように、幅方向に均一で過大な面圧が上
下鋼板１，２に加えられると、図１３（ｃ）に示すよう
に、幅方向の全面にわたり導電性物質１５がつぶれ過ぎ
て隙間１６が生じ、密着力が不足するとともに、隙間１
６により上下鋼板１，２と導電性物質１５が接触せず、
やはりスポツト溶接不良が生じてしまい、中間層に樹脂
等を有する複合鋼板の製造には適用できなかった。

【００１１】この発明はかかる短所を解決するためにな
されたものであり、幅方向の全面にわたり適正面圧力を
加え、密着性と加工性，溶接性を良好にした複合金属板
を製造することができる製造装置を得ることを目的とす
るものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る複合金属
板の製造装置は、樹脂又は樹脂と導電性物質の両面に金
属板を重ね合わせて圧着し一体化した複合金属板の製造
装置において、圧着ロールの片方又は両方に軸受に固定
された軸部にシェルを回転自在に外嵌支持し、軸部とシ
ェルとの間の間隙を圧力室と非圧力室に上下２分し、圧
力室に供給する油圧を可変することによりシェルの撓み
量を可変するクラウン可変ロールを備え、該クラウン可
変ロールの表面に厚さが５ｍｍから３０ｍｍのゴム系又
は合成樹脂の弾性体を被覆したことを特徴とする。

【００１３】

【作用】この発明においては、樹脂又は樹脂と導電性物
質の両面に金属板を重ね合わせて圧着する圧着ロールの
上ロールと下ロールのいずれか一方又は両方に、軸部に
回転自在に外嵌支持したシェルと軸部との間の間隙を上
下２分して、一方の間隙を圧力室とし、他方の間隙を非
圧力室にしたクラウン可変ロールの表面に厚さが５ｍｍ
から３０ｍｍのゴム系又は合成樹脂の弾性体を被覆した
ロールを使用する。そしてクラウン可変ロールの圧力室
と非圧力室の差圧を利用して固定軸を撓ませるととも
に、回転するシェルの圧力室側を円弧状にふくらませる
ような曲げモーメントを与えてシェルを撓ませて上下ロ
ールに挾まれた金属板に面接触させて、金属板の幅方向
の全面にほぼ均一な面圧を加える。

【００１４】この回転するシェルの撓み量は圧力室に供
給する油圧を可変することにより可変設定する。

【００１５】また、クラウン可変ロールの表面に厚さが
５ｍｍから３０ｍｍのゴム系又は合成樹脂の弾性体を被
覆することにより、上下ロールの撓み量を一致させて上
下金属板と面接触させ、面圧を適度に小さくし、かつ面
圧の幅方向の分布を均一化する。

【００１６】

【実施例】図１、図２はこの発明の一実施例の圧着ロー
ルに使用するクラウン可変ロールを示し、図１は正面の
縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図に示す
ように、クラウン可変ロール２０は軸２１とシェル２２
とシール部材２３を有する。軸２１は一方の端部から中
央部２１ａの表面に連通する油流入通路２４と、他方の
端部から油流入通路２４とは反対側の中央部２１ａの表
面に連通する油排出通路２５とを有し、軸受２６に固定
されている。この軸２１の中央部２１ａ両側面全長にわ
たりシール部材２３が固定されている。シェル２２は軸
２１の外径より大きな内径を有する円筒形状をし、その
両端部が軸２１に自動調心形軸受２７を介して回動自在
に支持されている。そして軸２１の外周面とシェル２２
の内周面で形成する隙間２８は２組のシール部材２３に
より上下に２分割され、例えば上方の油流入通路２４が
ある隙間２８を圧力室２９とし、下方の油排出通路２５
がある隙間２８をドレン室３０としている。この油流入
通路２４は油圧制御装置（不図示）の吐出側の管路に接
続され、油排出通路２５はドレン管路に接続されてい
る。なお、圧力室２９の供給された油はシール部材２３
のシェル２２との接触部を通ってドレン室３０に少しづ
つ流れ込む。

【００１７】上記のように構成されたクラウン可変ロー
ル２０を図１０に示す製造装置の圧着ロール５に使用し
た場合の動作を説明する。

【００１８】図３に示すように、下ロール１３にクラウ
ン可変ロール２０を使用し、上ロール１２に通常の中空
ロールを使用した圧着ロール５で上下鋼板１，２の間に
中間層の樹脂又は導電性物質を混入した樹脂を挾み込ん
で圧着し複合鋼板８を形成する場合、クラウン可変ロー
ル２０の圧力室２９に油圧を加えないで圧着ロール５に
端部チョックを介して圧下力を加えると、図１２に示し
た従来例と同様に、上ロール１２とクラウン可変ロール
２０にそれぞれ凹形状の軸たわみが生じ、複合鋼板８の
幅方向両端部の面圧は大きくなり、中央部の面圧は小さ
くなる。そこでクラウン可変ロール２０の圧力室２９に
加える油圧を高めて、圧力室２９とドレン室３０の圧力
に差を持たせると、この差圧により図３に示すようにク
ラウン可変ロール２０の軸２１を撓ませるとともに、回
転するシェル２２の圧力室２９側を円弧状にふくらませ
るような曲げモーメントが与えられてシェル２２を撓ま
せる。この圧力室２９に加える油圧を可変すると、その
圧力に応じてシェル２２の撓み量が変化する。そこで、
圧力室２９に加える油圧を中間層の樹脂の種類や制御す
べき樹脂層の厚さ等の条件に応じて適当に制御してやる
と、シェル２２の撓み量と上ロール１２の撓み量を一致
させることができ、複合鋼板８の幅方向の面圧分布をほ
ぼ均一にすることができる。

【００１９】このように圧力室２９に加える油圧を制御
して圧着ロール５で実際に上下鋼板１，２の間に中間層
の導電性物質を混入した樹脂を挾み込んで圧着したとき
の板幅方向の面圧分布を測定した結果を図４，図５に示
す。図４は複合鋼板８の板幅が１０００ｍｍで圧下力が
７トンの場合、図５は板幅が１５００ｍｍで圧下力が７
トンの場合を示す。図において面圧分布Ａはこの実施例
による場合、面圧分布Ｂは従来例による場合を示す。図
４，図５に示すように従来例の場合には、いずれも板端
部にピークを有し、中央部で最小になる面圧分布となっ
ているが、この実施例の場合には、板幅が変わってもほ
ぼ１ｋｇ／ｍｍ^２と均一な面圧分布を得ることができ
た。そして、この実施例により製造した複合鋼板８の断
面を調べた結果、図６に示すように、上下鋼板１，２と
樹脂４の間には気泡や隙間がなく、均一な密着力を有す
る複合鋼板８を製造することができた。また、導電性物
質１５も適当に変形して上下鋼板１，２に広い面積で接
触して上下鋼板１，２間の電気抵抗を小さくすることが
できた。

【００２０】また、板幅９００ｍｍの複合鋼板８の幅方
向における剪断密着力と、上下鋼板と中間層の導電性物
質を混入した樹脂の密着性を示すＴピール密着度及び直
接スポット溶接をしたときの溶接不良発生率を調べた結
果を図７に示す。図７において、Ａはそれぞれこの実施
例により製造した場合、Ｂは従来例により製造した場合
を示す。図に示すように、従来例の場合は板幅端部にお
ける気泡や隙間の影響により剪断密着力とＴピール密着
度がともに板幅端部で小さくなり中央部にピークを有す
る分布をしているが、均一な面圧で圧着しているこの実
施例の場合は、板幅方向の剪断密着力とＴピール密着度
を均一な分布にすることができ、均質な複合鋼板８を得
ることができた。このため複合鋼板８の加工性を向上さ
せることができる。また、溶接不良も従来例の場合には
板幅端部で多く発生しているが、この実施例の場合には
板幅方向全体にわたり良好にスポット溶接することがで
きた。

【００２１】次に、板幅１５００ｍｍ、圧下力７トンの
場合にクラウン可変ロール２０の圧力室２９の油圧を変
えながら、板幅端部と中央部の面圧差を調べた結果を図
９に示す。図９において、Ａ１は厚さ２０ｍｍのシェル
２２で直接圧着した場合を示す。このようにクラウン可
変ロール２０のシェル２２で直接圧着する場合には、圧
力室２９の油圧が変化すると板幅端部と中央部の面圧差
が大きく変化する。そこで板幅端部と中央部の面圧差を
ほぼ均一にするためには圧力室２９に加える油圧を中間
層の樹脂の種類や制御すべき樹脂層の厚さ等の条件に応
じて一定に制御してやる必要がある。しかしながら圧力
室２９に加える油圧を一定に制御していても、各種外乱
等により圧力室２９に加える油圧に変動が生じる。この
ように油圧に変動が生じると、板幅端部と中央部の面圧
差が変動して、複合鋼板８に加える圧力が局部的に適正
な範囲であるほぼ０．３〜１．０ｋｇｆ／ｍｍ ^２ の範囲
を超えて高くなってしまう。これはクラウン可変ロール
２０と複合鋼板８との接触が点接触になるからである。

【００２２】そこで図８に示すようにシェル２２の表面
にゴム系又は合成樹脂の弾性体３１を被覆することによ
り、上ロール１２のクラウンとクラウン可変ロール２０
のクラウンの微小な相違や、クラウン可変ロール２０の
圧力室２９に加える油圧の変動によりクラウン可変ロー
ル２０と複合鋼板８との接触が点接触になることを弾性
体３１の形状変形で吸収して防止し、板幅端部と中央部
の面圧差をより小さくするとともに、圧力室２９に加え
る油圧に変動が生じても面圧差をほぼ一定にして複合鋼
板８に加える圧力を適正な範囲であるほぼ０．３〜１．
０ｋｇｆ／ｍｍ ^２ の範囲に規制することができる。ここ
で面圧差をほぼ一定にして複合鋼板８に加える圧力を適
正な範囲であるほぼ０．３〜１．０ｋｇｆ／ｍｍ ^２ の範
囲にするためには弾性体３１の厚さを５〜３０ｍｍにす
る必要がある。弾性体３１の厚さが５ｍｍ以下未満であ
ると、圧力室２９に加える油圧が変動したときに点接触
になるクラウン可変ロール２０の特性が強く現れすぎて
板幅端部と中央部の面圧差が大きくなり、複合鋼板８に
加える圧力が局部的に適正な範囲を超えてしまうか らで
ある。また、このように圧力媒体としての作用が不十分
であるとともに耐久性の点にも問題がある。弾性体３１
の厚さが３０ｍｍを超えると、弾性体３１の特性が強す
ぎて、クラウン可変ロール２０の作用が薄れてしまい、
板幅端部と中央部の面圧差が不均一になったり、面圧が
小さくなり過ぎたりするからである。

【００２３】このようにシェル２２の表面にゴム系又は
合成樹脂の弾性体３１を被覆した場合の板幅端部と中央
部の面圧差を調べた結果を図９のＡ１，Ａ２に示す。Ａ
１は厚さ２０ｍｍのシェル２２に厚さ１０ｍｍの弾性体
３１を被覆した場合、Ａ２は厚さ２０ｍｍのシェル２２
に厚さ２０ｍｍの弾性体３１を被覆した場合を示し、Ａ
１，Ａ２はＡ３と同様に板幅１５００ｍｍ、圧下力７ト
ンの場合にクラウン可変ロール２０の圧力室２９の油圧
を変えながら、板幅端部と中央部の面圧差を調べた結果
である。図９のＡ１，Ａ２に示すように、弾性体３１を
被覆すると板幅端部と中央部の面圧差をほぼ零にすると
きの油圧の調整範囲を広くとることができ、板幅端部と
中央部の面圧をより精度良く均一にすることができると
ともに、油圧の変動があっても面圧を均一に保持するこ
とができ、複合鋼板８に加える圧力を適正な範囲の０．
３〜１．０ｋｇｆ／ｍｍ ^２ の範囲に維持することができ
た。

【００２４】なお、上記各実施例においては圧着ロール
５の下ロール１３にのみクラウン可変ロール２０を使用
した場合について説明したが、上ロール１２にクラウン
可変ロール２０を使用したり、上ロール１２と下ロール
１３の双方にクラウン可変ロール２０を使用しても良
い。

【００２５】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、樹脂又
は樹脂と導電性物質の両面に金属板を重ね合わせて圧着
する圧着ロールの上ロールと下ロールのいずれか一方又
は両方に、軸部に回転自在に外嵌支持したシェルと軸部
との間の間隙を上下２分して、一方の間隙を圧力室と
し、他方の間隙を非圧力室にしたクラウン可変ロールの
表面に厚さが５ｍｍから３０ｍｍのゴム系又は合成樹脂
の弾性体を被覆したロール を使用し、圧力室と非圧力室
の差圧を利用して固定軸を撓ませるとともに、回転する
シェルの圧力室側を円弧状にふくらませるような曲げモ
ーメントを与えてシェルを撓ませて上下ロールに挾まれ
た金属板に面接触させて、金属板の幅方向の全面にほぼ
均一な面圧を加えることができるから、複合金属板の幅
方向の密着性を均一にすることができ、良好な加工性を
有する複合金属板を製造することができる。

【００２６】また、金属板の幅方向の全面にほぼ均一な
面圧を加えることにより樹脂に混入した導電性物質を適
当に変形して上下の金属板に広い面積で接触させるか
ら、上下の金属板間の電気抵抗を小さくすることがで
き、スポット溶接性を向上させ複合金属板を得ることが
できる。

【００２７】また、クラウン可変ロールの表面を厚さが
５ｍｍから３０ｍｍのゴム系又は合成樹脂の弾性体で被
覆することにより、上下ロールの撓み量を一致させて上
下金属板と面接触させるから、面圧を適度に小さくし、
かつ面圧の幅方向の分布を均一化することができるとと
もに圧力室に加える油圧の変動があっても面圧を均一に
保持することができ、金属板に加える圧力を常に適正な
範囲の０．３〜１．０ｋｇｆ／ｍｍ ^２ の範囲に維持する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例のクラウン可変ロールを示す
正面縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】この発明の実施例の圧着ロールを示す部分断面
図である。

【図４】ロール幅方向に対する面圧の分布図である。

【図５】ロール幅方向に対する面圧の分布図である。

【図６】上記実施例による複合鋼板の断面図である。

【図７】ロール幅方向における剪断密着力とＴピール密
着度及び溶接不良発生率の分布図である。

【図８】弾性体で被覆したクラウン可変ロールを示す正
面縦断面図である。

【図９】油圧の圧力差に対する板幅端部と中央部の面圧
差の分布図である。

【図１０】複合鋼板の製造装置の一部を示すライン構成
図である。

【図１１】複合鋼板の他の製造装置の一部を示すライン
構成図である。

【図１２】従来の圧着ロールを示す部分断面図である。

【図１３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は各々従来の複合鋼
板の断面図である。

【符号の説明】

１ 上鋼板 ２ 下鋼板 ４ 樹脂 ５ 圧着ロール ８ 複合鋼板 １２ 上ロール １３ 下ロール １５ 導電性物質 ２０ クラウン可変ロール ２１ 軸 ２２ シェル ２３ シール部材 ２９ 圧力室 ３０ ドレン室 ３１ 弾性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 泰弘 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 藤田 文夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−150075（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−29801（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭62−16708（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂又は樹脂と導電性物質の両面に金属
   板を重ね合わせて圧着し一体化した複合金属板の製造装
   置において、圧着ロールの片方又は両方に軸受に固定さ
   れた軸部にシェルを回転自在に外嵌支持し、軸部とシェ
   ルとの間の間隙を圧力室と非圧力室に上下２分し、圧力
   室に供給する油圧を可変することによりシェルの撓み量
   を可変するクラウン可変ロールを備え、該クラウン可変
   ロールの表面に厚さが５ｍｍから３０ｍｍのゴム系又は
   合成樹脂の弾性体を被覆したことを特徴とする複合金属
   板の製造装置。