JPH10166066A

JPH10166066A - ローリングプレス装置

Info

Publication number: JPH10166066A
Application number: JP34443496A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Yamamoto; 多嘉彦山本
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1996-12-10
Publication date: 1998-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】微細開孔が形成された金属薄板材料に波状や
矩形状の凹凸加工を施すローリングプレス装置を提供す
る。【解決手段】一方はウレタンゴム等の硬質な高分子ゴ
ム材料からなり、他方は金属からなるプレスロールの双
方のロールに相互に噛合する略インボリュート形状の歯
形をロール軸に平行に連続して形成し、当該プレスロー
ルの略インボリュート形状の歯形の噛み合わせ間に金属
薄板材料を通過させることにより凹凸形状の賦型を行う
ことができるローリングプレス装置が得られる。また、
当該２本のプレスロール間の間隔をカムスライダーユニ
ットにより調節して凹凸の深さが調整可能な装置とする
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、微細エッチング
開孔等が施された鉄板、ステンレス鋼板などのような金
属薄板材料をローリングプレスにより連続的に成形加工
して波状や矩形状に凹凸加工を施す装置に関する。特
に、金属薄板材料に施された微細開孔等の形状の変形を
最小にして加工することを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】本願出願人は、先の出願（特願平７−１
７４９９２等）において、金属薄板材料に微細なエッチ
ング開孔を形成し多孔板（エレクトロフォーミングミク
ロフィルター）とし、これを濾過装置等において濾過フ
ィルターの性能を補完するフィルター補強材として使用
することを提案している。このような多孔板は濾過器内
において、その外形を小さく保ちながら、内／外周面の
面積を大きくすることと補強の強さを高めることの両目
的から波状または矩形状の凹凸加工が賦型されているこ
とが必要になる。このように凹凸加工の施された材料
は、平坦なものに比較して１．５〜３倍の実質開孔面積
が得られるので、濾過器等に使用した場合は非常に有利
な効果が得られる。

【０００３】従来、このような金属薄板の加工には、平
板状の薄板材料を平板プレスで一時に成形する方法とロ
ールプレスで連続的に成形する方法とがある。しかし、
平板プレスでは１回のプレスで多くの山を成形するの
で、コイルラインの場合プレス部分の両端と中央部で伸
び率に差が生じることになる。これは精密エッチングに
より折角均一に開けられた開孔を不均一にしてしまうこ
とになる。

【０００４】一方、ロールプレスの場合は、樹脂板、カ
ラー鋼板にみられるように連続して流れる板に平行して
凹凸の形状を設けるのが一般的である。このような装置
はロールフォーマーといわれ多段に設けたプレスロール
間に材料を通して成形する。図７は、従来のロールフォ
ーマーの一例を示す図である。図７において、２０１は
上下一対のテンションロール、２０２〜２０４はプレス
ロール、２０５はテンションロール兼矯正ロールの役割
をしている。２０１はバックテンション用で単なる円筒
であり、被加工材料１０は２０２ロールから徐々に形削
りされ、２０３，２０４のロールを通ってほぼ完成の形
となり、２０５のテンションロール兼矯正ロールで最終
的な形状１０´になるようにされている。このような成
形機では、成形深さによっては十数段に達するものとな
る。これは、円筒面に形削りするため、山部と谷部の円
周速度が異なるため、スリキズの原因となるので、少し
ずつ徐々に形状を形成しようとする考えによる。従っ
て、エレクトロフォーミングミクロフィルターのよう
に、鋭角な形状が必要とされる場合には、装置自体がお
おがかりなものとならざるを得ない。なお、樹脂板を成
形する場合には加熱装置２０６による軟化処理と各プレ
スロールを油循環加熱システムにより加熱する方法がと
られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は微細
エッチング開孔が形成された金属薄板材料を波状、矩形
状等のプリーツ形状に賦型を行うロールプレス装置であ
って、金属多孔板という特殊な材料にできるだけ無理な
外力をかけずに成形すべく研究し完成されたものであ
る。すなわち、材料の特性の上から考え、加工の際の
引っ張り応力を打ち消し、材料の変形を最小限にして良
質の加工品を得ること、単純曲げ加工に近い加工条件
で連続的に加工すること、を考慮してなされたものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の請求項１の発明は、連続した薄板状の金属材
料を２本のプレスロール間を通過させることによって、
材料の連続方向に直交してひだ形状の賦型を行うプレス
装置であって、当該２本のプレスロールのうち、一方は
硬質の高分子ゴム材料からなり、他方は金属からなるロ
ールであり、当該賦型を行う双方のロールには相互に噛
合する歯形がロール軸方向に平行に連続して形成されて
おり、その歯形はその断面が略インボリュート形状の歯
車形状にされており、当該略インボリュート形状の歯形
のかみ合わせ間に金属薄板材料を通過させることにより
凹凸形状の賦型を行うことを特徴とするローリングプレ
ス装置、にある。かかる装置であるため、金属薄板材料
に形成された微細エッチング開孔等の形状を損なわずに
被加工材料に必要な凹凸形状を賦型することができる。

【０００７】また、上記課題を解決するための本発明の
請求項２の発明の要旨は、請求項１記載のローリングプ
レス装置において、当該２本のプレスロールの間隔がカ
ムスライダーユニットにより調節可能であることを特徴
とするローリングプレス装置、にある。かかる装置であ
るため、凹凸形状の微調整が可能である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のローリングプレス装置
（以下、「本発明装置」とする。）の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明装置の概
念を示す側面図である。本発明装置は一対のプレスロー
ル１１０，１５０を基本構成としている。プレスロール
１１０には、硬質の高分子ゴム材料からなるロールが採
用され、プレスロール１５０には金属製のロールが採用
される。両ロールは、軸芯に平行な歯形形状を表面に有
する円筒状のロールであり、互いの歯が噛み合うように
回転可能に配置されている。図１においては、ロールの
断面のみが図示されているが、ロールは紙面に垂直方向
に長さを有するものであって、そのほぼ全長にわたって
歯車状の歯形がロール軸に平行に直線状に形成されてい
るものである。

【０００９】下側のプレスロール下にある加圧ロール１
７０は、プレスロール１１０，１５０が有する歯より高
さの低い歯１７１をその外周面に備えた円筒状の歯形部
材であって、プレスロール１５０の円筒軸が撓むことを
防止するために、プレスロール１５０がプレスロール１
１０と噛み合っているのと反対の側において、プレスロ
ール１５０を支持している。なお、プレスロールの円筒
軸が撓む等の問題がない場合は加圧ロールを設ける必要
はない。

【００１０】金属薄板材料１０は、図１において左側か
ら板材ホルダー部３０に供給されてプレスロール１１
０，１５０間に導入され、プレスロール間において歯形
に沿った凹凸の形状が賦型されて装置の右側に排出され
る。金属薄板材料ホルダー部３０は、金属板の幅より広
い幅を有しており、油圧またはエアーシリンダー５０よ
り動力を得て、金属薄板材料を全幅に渡って加圧して支
持している。この際、金属薄板材料１０は、支持部と油
圧シリンダー等により進行方向に適度の張力が与えられ
る。この張力のために、金属薄板材料１０は、プレスロ
ール１１０，１５０間において折り部を付加されても不
慮の撓みまたは皺となることが無く、プレス加工は円滑
に進行する。また、上記張力の発生によりプレス加工後
の金属材料は優れた靱性を有するようになる。

【００１１】図２は、本発明装置の機構を示す側面図で
ある。図３は、本発明装置の機構を示す平面図である。
図２、図３に明示されるように、本発明装置は、被加工
材料をプレスする上下のプレスロール１１０，１５０か
らなるロールプレス部、プレスロールを駆動する原動モ
ーター、減速機等のロール駆動部、供給する被加工材料
に一定の圧力を掛けて保持するバックアップホルダー部
から構成されている。

【００１２】ロールプレス部において、プレスロール１
１０は、原動モーター１１１からカップリング１１２を
経由してラックピニオン減速機１１３で回転を落とし更
に、チェーン１１４を経由して、スプロケットホイール
１１６に直結したカップリング１１７を経由して原動力
を得ている。１１８、１１９は軸受けベアリングを示し
ている。一方、金属材料からなるプレスロール１５０
は、原動モーター１５１からカップリング１５２を経由
して減速機１５３で回転を落とし更に、チェーン１５４
を経由して、スプロケットホイール（不図示）に直結し
たカップリング（不図示）を経由して原動力を得てい
る。通常、減速機により１／５０程度の回転速度に減速
されるため、プレスロールの回転速度は、５〜４８ｒ．
ｐ．ｍ．に制御される。

【００１３】金属薄板材料の曲げ込み力には、原動モー
ター１１１，１５１から両プレスロールに与えられる回
転力の他、プレスロール１１０の両端軸受け上に位置す
るメイン油圧シリンダー１２１から直接的な押圧力を与
えられる。また、３基のカムスライダーユニット１３０
に直結する油圧シリンダー１２６により凹凸の深さを調
整するための加圧が側面から与えられ、この３つの力の
総和が曲げ込み力として作用する。

【００１４】図３において下部（手前側）にプレスロー
ル１１０，１５０が配置され、図の上部に原動モーター
１１１，１５１およびラックピニオン減速機１１３，１
５３が配置されている。原動モーター１１１，１５１か
らの動力はカップリング装置１１２，１５２、減速機１
１３，１５３、チェーン１１４，１５４、スプロケット
ホイール１１６，１５６（不図示）を経てそれぞれのプ
レスロール１１０，１５０に伝達される。プレスロール
１１０の軸受け部には、３基のカムスライダーユニット
１３０がスライドベース１３６を介して連結されてい
る。なお、図３においてはプレスロール１１０軸受け上
の油圧シリンダー１２１の図示は省略されている。

【００１５】図４は、上下のプレスロール歯形の噛み合
いと被加工材料の加工の進行状態を表した側面図であ
る。本発明装置では、金属製歯形５１と硬質の高分子ゴ
ム材料による歯形１１との組み合わせにより噛み合う部
分に金属薄板材料を通過させて凹凸形状を賦型すること
に特徴がある。通常の歯車の場合、その断面の描く曲線
はインボリュート形状であることが噛み合いを円滑にし
動力伝達の効率を高めることで好ましい。この場合、プ
レスロールの歯形の歯数をＺ、モジュール（歯車の歯形
の大きさの単位で、基準ピッチ円直径Ｄ₁より歯先まで
の距離で示す）をｍ、転位量（アンダーカットを生じな
いように歯形の基準ピッチ円直径Ｄ₁から後退させる
量）をｘとしたときには以下の関係が生じる。歯形の基準ピッチ円直径Ｄ₁＝ｍＺ歯形の外径Ｄ₂＝ｍＺ＋２ｍ（ｘ＋１）歯形の歯底直径Ｄ₃＝ｍ（Ｚ−２）歯形の転位直径Ｄ₄＝ｍＺ＋２ｘ図４においては、上側のプレスロール１１０はｍ₁Ｚの
基準ピッチ円直径を、下側のプレスロール１５０はｍ₂
Ｚの基準ピッチ円直径を有する。被加工材料１０は左側
から供給され、両プレスロールの中心軸が最接近するＭ
の位置で最大の賦型が与えられる。その後は、歯車から
の脱離の過程に入り凹凸加工された金属薄板材料１０´
として排出される。

【００１６】しかし、本発明装置に使用する歯形の形状
は動力伝達を目的とするものではないので、通常の歯車
の歯のようにインボリュート形状に忠実である必要はな
く、多孔板に要求される性能から求められる形状および
デザイン上の要請から略インボリュート形状とすること
ができる。それにより、標準歯形に必要とされる「１
４．５度と２０度」の決められた圧力角を踏襲する必要
はなく、また歯丈と歯元厚さ等の制約を無視することも
可能となる。歯形の一方を硬質の高分子ゴム材料とした
のは、圧力保持のためと、歯の噛み合い始めと噛み合い
の抜き外れをアンダーカットなしの硬質歯面になじませ
るためである。また、本発明装置では、上側のプレスロ
ールが弾性体のゴムであることから、圧縮時に高圧力が
得られるようにすることとおよそ２０％のセッテイング
永久歪みが生じるので、上側ロールの歯高さを下側ロー
ルの歯高さより、約１．４倍程度高くすることが好まし
い。

【００１７】上プレスロールの高分子ゴム材料として
は、高圧縮性で耐摩擦力が高く、さらに耐熱性、耐衝撃
性の強い材料が必要とされる。硬質のウレタンゴムが好
適であるが、その他の高分子ゴム材料としては、ポリブ
タジエンゴム、スチレンゴム、イソプレンゴム、アクリ
ロニトリルブタジエンゴム等が使用できる。ゴム硬度
は、ＪＩＳ硬度で６０〜１００°が必要である（ＪＩＳ
−Ｋ−６３０１）。下プレスロールは金属材料からな
り、一般には、ロックウェルＣスケールによる硬度で５
２．３°〜５８．８°を有する材料が適当である。その
硬度を有する焼入れ鋼や浸炭鋼が使用され、りん青銅、
ニッケル鋳鉄を使用することもできる。これらの材料か
らなるプレスロールにクロムメッキを施して使用し、メ
ッキ後の表面硬度は、６２°程度となる。

【００１８】図５は、カムスライダーユニット１３０の
機構を説明する斜視図である。図５において、１２６は
スライドカム１３１を押圧する油圧シリンダーであり、
１２７は、カムスライダーユニット１３０を固定する取
付ベース、１３４は取付ベースに固定されているステー
ブロックである。上部スライドカム１３１および下部ス
ライドカム１３２はスライドホルダ１３５に収容されて
いる。上部スライドカムに対し従動側は、下部スライド
カム１３２、スライドホルダ１３５からなっている。カ
ムスライダーユニットには、３０度の勾配を有するくさ
び型スライダーが使用されている。

【００１９】図５において油圧シリンダー１２６を左側
から押圧して、図中、Ｘ方向右側に押圧力を与えると、
下部スライドカムは上部スライドカムと傾斜した面で接
触しスライドするようにされているため押圧力Ｘとは直
角方向へ力を受けることになる。すなわち、スライドホ
ルダ１３５は、Ｙ方向下方への力を受けることになる。
スライドホルダはスライドベース１３６（図６）を介し
てプレスロール１１０の軸受け金具に連結しているので
プレスロール１１０を下方に押圧する力を与えることに
なる。

【００２０】図６は、カムスライダーユニット１３０の
動作を説明する側面図である。図６（Ａ）は油圧シリン
ダー１２６が前進信号を受けた状態でありスライドカム
１３１が右方に移動するに従い、スライドカム１３２が
下降を開始する。下降量は前進信号の中であらかじめ決
められており、実際の動作量はレーザーリニアスケール
（不図示）でフィードバックさせて確認できる。図６
（Ｂ）は油圧シリンダーが半分程度押圧された状態、図
６（Ｃ）は油圧シリンダーが最大ストローク右側に移動
した状態を示している。スライドベースは最大量の下降
をしており、これ以上の下降をカムスライダーユニット
で行うことはできない。

【００２１】このカムスライダーユニットは、本発明装
置の一つの特徴といえる部分であり、メインシリンダー
１２１の強大な力を主力として、補助手段のなかで曲げ
深さを制御することを可能とし、小さなスライダーカム
で機械的に確実にかつ精度よく曲げ深さを決定でき、繰
り返し精度も優れるという特徴がある。曲げ込み深さを
正確に決めるため、カムスライダーユニットの油圧シリ
ンダーの背面シャフトを利用してレーザー測長で瞬時に
深さを決定することができる。また、精度保証のため、
油圧の圧力検知の目的でも曲げ込み深さの測定を行うこ
とができる。

【００２２】次に材料の投入から、加工完了までの工程
を図面を参照して説明する。図２において、材料投入部
２０から供給された金属薄板材料は、バックアッププレ
ート６０により引っ張り力を受けながらプレスロール１
１０，１５０間にかみ込まれ凹凸形状に賦型されるが、
最初のスタート時点では、バックアッププレートは上昇
位置にあり、プレスロール部まで運んだ位置でバックア
ッププレートを下降させて板材をグリップして、メイン
油圧シリンダー１２１とカムスライダーユニット１３０
の油圧シリンダー１２６によりプレスロール１１０をを
降ろし、加圧して所定の深さまで曲げ込み、バックアッ
ププレートも所定の圧力に設定することでスタート準備
が完了する。

【００２３】材料投入部の湾曲ロール２０は薄板材料
が、材料投入部（Ａ）〜バックアッププレート部（Ｂ）
〜プレスロール部（Ｃ）間と、（Ｃ）〜排出部（Ｄ）間
とでは約３倍の速度差を生じるので、入り口の手前で適
当なループ（材料溜まり場）を準備する必要から設けら
れたものである。従って、（Ｂ）部分はブランクホルダ
ー部またはバックアップユニットともいうべきもので、
バックアップユニット６０、油圧シリンダー５０、ガイ
ドブッシュとによりバックアッププレートを抑え込んで
加工方向とは逆の方向に引っ張り力を生じせしめてい
る。

【００２４】歯形同士の噛み合い成形を行うことによ
り、折り部の凹凸は延べ距離にして、最大約３倍を要す
る。言い換えると「歯形の周速度の３倍」ということに
なる。この引っ張り伸びの量を決めるのはバックアップ
ユニットでの圧力の程度ということになる。本発明装置
では、実質的に材料の伸びを防止して金属薄板材料が有
するエッチング開孔が変形するのを防止することを目的
とするので、バックアップユニット部で余りにも強圧を
かけては材料が伸びて変形してしまうことになる。そこ
で、被加工材料がしわにならない程度に圧力を維持し
て、かつ材料が円滑に供給されるようにする必要があ
る。この適切な圧力の程度は被加工材料やプレスロール
の歯形の形状等によって左右されるため、適切な圧力調
節が可能な装置としておくことが必要である。

【００２５】

【実施例】次に、本発明装置の具体的な実施例について
説明する。プレスロール駆動部を、動力源としてモータ
ー（４５ｋｗ，６Ｐ，２００Ｖ）とラックピニオン減速
機（伝達動力４９ｋｗ，１７００ｋｇ・ｍ）と自動調心
コロ軸受け（挿入ベアリング２２３３４ＢＫ，２４１３
４ＢＫ，４３２２３０ＸＵ）とギア・カップリング（Ｊ
ＳＳ−５０，ＪＳＳ−４５，ＪＳＳ−３０）とスプロケ
ットチェーン（♯１２０番×３条＝Ｚ４０，Ｚ２０）と
で構成した。これにより歯車状プレスロール１１０，１
５０に約３４００ｋｇ・ｍの回転力を生じさせることが
できた。以上の構成を上下のプレスロールのためにそれ
ぞれ１組ずつ備えた。

【００２６】曲げ込み圧力のためのメイン油圧シリンダ
ー１２１について述べる。主圧力は、上プレスロールの
両端軸受部の上部に取付けられた主シリンダー（♯２６
０×２本）で、７４トンの曲げ込み力を発生せしめた。
さらに、カムスライダーユニットで下方への曲げ込み力
１４トンを加えつつ、メカストッパーの働きを持たせ
た。これにより、プレスロールの回転力（３４００ｋｇ
・ｍ）の一部を曲げ込み力に加えているので、計算上必
要となる約７６トンの曲げ込み力に対して油圧ポンプ
（１４０ｋｇ／ｃｍ²ｍａｘ）とモーターの回転力とで
１５０トンを発揮することができた。また、バックアッ
プユニット部では、油圧シリンダー４基により被加工材
料を５〜１７トンの圧力で支持するようにした。これに
より、板材料に適度の張力を維持し、かつ微細開孔に変
形を与えることなく材料を供給することができる。

【００２７】上記の装置を使用し、０．２ｍｍ厚、幅７
００ｍｍの低炭素鋼板に微細開孔を形成した板材料に矩
形状の凹凸形状（深さ１５ｍｍ）を賦型するために、直
径５００ｍｍのウレタンロールと直径５００ｍｍの青銅
（ＢＣ−６）材からなる金属ロールに、深さ１５ｍｍの
歯形状凹凸を形成した。両プレスロールを１０ｒ．ｐ．
ｍ．の回転速度で回転させ、その歯形間に上記板材料を
通して、最大加重８５トンを負荷して成形し良好な凹凸
形状を形成することができた。

【００２８】

【発明の効果】本発明装置は、略インボリュートの歯車
状歯形を有するプレスロールにより金属薄板材料を凹凸
形状の１段毎に徐々に成形するので、平板プレスで同時
に全面成形する場合と比較して、面内における不均一伸
びを避けることができる。そのため、金属薄板に円形や
正方形の微細開孔等が形成されていても開孔を変形させ
たり開孔の大きさにバラツキを生じさせることが少な
い。また、本発明装置では、異なる成形の形状に対して
プレスロールを交換して対応することができるので、各
種形状の仕様に対して大がかりな設備とせずに必要な加
工を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の概念を示す側面図である。

【図２】本発明装置の機構を示す側面図である。

【図３】本発明装置の機構を示す上面図である。

【図４】上下のプレスロール歯形の噛み合いと被加工
材料の加工の進行状態を表した側面図である。

【図５】カムスライダーユニットの機構を説明する斜
視図である。

【図６】カムスライダーユニットの動作を説明する側
面図である。

【図７】従来のロールフォーマーの一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０金属薄板材料１０´凹凸加工された金属薄板材料２０湾曲ロール３０バックアップホルダー部５０油圧またはエアシリンダー６０バックアッププレート１１０，１５０プレスロール１１１，１５１モーター１１２，１１７，１５２カップリング１１３，１５３減速機１１４，１５４チェーン１１５，１５５減速機はずみ車１１８，１１９軸受けベアリング１２１メイン油圧シリンダー１２６油圧シリンダー１２７取付ベース１３０カムスライダーユニット１３１，１３２スライドカム１３４ステーブロック１３５スライドホルダー１３６スライドベース１７０加圧ロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続した薄板状の金属材料を２本のプレ
スロール間を通過させることによって、材料の連続方向
に直交してひだ形状の賦型を行うプレス装置であって、
当該２本のプレスロールのうち、一方は硬質の高分子ゴ
ム材料からなり、他方は金属からなるロールであり、当
該賦型を行う双方のロールには相互に噛合する歯形がロ
ール軸方向に平行に連続して形成されており、その歯形
はその断面が略インボリュート形状の歯車形状にされて
おり、当該略インボリュート形状の歯形の噛み合わせ間
に金属薄板材料を通過させることにより凹凸形状の賦型
を行うことを特徴とするローリングプレス装置。
【請求項２】請求項１記載のローリングプレス装置に
おいて、当該２本のプレスロールの間隔がカムスライダ
ーユニットにより調節可能であることを特徴とするロー
リングプレス装置。