(57)【要約】      （修正有）【課題】  一定厚のシート材を生産性良く製造する。【解決手段】  圧延ロール１Ａ，１Ｂで粉末を圧延する前に前記圧延ロールと予備圧下ロール２とで粉末を予備圧下することによりシート材を製造する粉末圧延装置であって、圧延ロールと予備圧下ロールとの間隔を一定間間隔に維持し、かつ、粉末を予備圧下する圧延ロールと予備圧下ロールとの周速度比が所定値に維持される。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延ロールで粉末を圧延する前に、前記圧延ロールと予備圧下ロールとで粉末を予備圧下することによりシート材を製造する粉末圧延装置であって、
粉末を予備圧下する圧延ロールと予備圧下ロールとの周速度比を所定値に維持する
ことを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項２】
圧延ロールと予備圧下ロールとの周速度比を所定値に維持するように圧延ロールと予備圧下ロールとを機械的に連結する連結機構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。
【請求項３】
圧延ロールと予備圧下ロールとの周速度比を所定値に維持するように圧延ロール及び予備圧下ロールの回転を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項1または２記載の粉末圧延装置。
【請求項４】
予備圧下ロールは粉末を予備圧下する圧延ロールよりも小径であ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。
【請求項５】
シート材の厚さを計測する計測手段をさらに備え、当該計測手段の計測結果に応じて圧延ロール及び予備圧下ロールの回転を制御することを特徴とする請求項1〜４いずれかに記載の粉末圧延装置。
【請求項６】
圧延ロールと予備圧下ロールとの間隔を一定間間隔に維持することを特徴とする請求項1〜５いずれかに記載の粉末圧延装置。
【請求項７】
圧延ロールを支持する軸箱と予備圧下ロールを支持する軸箱とを機械的に固定することにより圧延ロールと予備圧下ロールとの間隔を一定間間隔に維持することを特徴とする請求項６記載の粉末圧延装置。
【請求項８】
圧延ロールで粉末を圧延する前に前記圧延ロールと予備圧下ロールとで粉末を予備圧下することによりシート材を製造する粉末圧延方法であって、
粉末を予備圧下する圧延ロールと予備圧下ロールとの周速度比を所定値に維持することを特徴とする粉末圧延方法。
【請求項９】
圧延ロールと予備圧下ロールとを機械的に連結する連結機構によって圧延ロールと予備圧下ロールとの周速度比を所定値に維持することを特徴とする請求項８記載の粉末圧延方法。
【請求項１０】
圧延ロール及び予備圧下ロールの回転を制御する制御手段によって圧延ロールと予備圧下ロールとの周速度比を所定値に維持することを特徴とする請求項８または９記載の粉末圧延方法。
【請求項１１】
予備圧下ロールの径を粉末を予備圧下する圧延ロールよりも小径に設定することを特徴とする請求項８〜１０いずれかに記載の粉末圧延方法。
【請求項１２】
シート材の厚さを計測し、その計測結果に応じて圧延ロール及び予備圧下ロールの回転を制御することを特徴とする請求項８〜１１いずれかに記載の粉末圧延方法。
【請求項１３】
圧延ロールと予備圧下ロールとの間隔を一定間間隔に維持することを特徴とする請求項８〜１２いずれかに記載の粉末圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末を圧延ロール間で圧延成形してシート材を製造する粉末圧延装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特開２００２−２１２６０８号公報には、上記粉末圧延装置の一例として、粉末を一対の圧延ロールの何れか一方との間で予備圧下する予備圧下ロールを有することにより従来よりも薄いシート材を安定して製造するものが開示されている。この粉末圧延装置では、予備圧下ロールの径は圧延ロールの径よりも小径に設定されているため、予備圧下ロールと圧延ロールとの間に引き込まれる粉末の量が少なくなり、よって薄型のシート材を製造することができる。また、粉末の圧延は予備圧下ロールよりも大径の圧延ロールで主として行うので、予備圧下ロールと圧延ロールとの間で粉末を積極的に圧延する必要がなく、したがって予備圧下ロールとして比較的剛性の低いものを使用しても、幅方向に均一な厚さを有するシート材を製造することができると共に、粉末にシート材の強度を保つための十分な圧延荷重を付与することができる。
【０００３】
また、特開２００２−２１２６０８号公報には、予備圧下ロールの回転数を可変とすることにより、予備圧下ロールと圧延ロールとの間に引き込まれる粉末の量、つまり一対の圧延ロール間に供給される粉末の供給量を可変し、この結果としてシート材の厚さを調節すること、またシート材の板厚を計測する計測手段を設け、この計測手段の計測結果に基づいて予備圧下ロールの回転速度を制御すること等が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２１２６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、粉末圧延装置でシート材を製造する場合、製造開始時は比較的低速で粉末を圧延し、例えばシート材の先端部が巻取器に到達して巻取りが定常化した段階で定常運転、つまり圧延速度が製造開始時よりも高速な定常速度に移行する。このような圧延速度の変更は、シート材の生産性を向上させるためのものである。
【０００５】
しかしながら、上述した従来の粉末圧延装置は、圧延速度を変更した場合、つまり製造開始時と定常運転時とにおけるシート材の厚さが大きく異なるという問題点がある。
また、比較的薄いシート材を製造しようとする場合には、製造開始から定常運転への移行時にシート材が破断する等してシート材を安定して製造することができない。
【０００６】
本発明は、一定厚のシート材を生産性良く製造することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、圧延ロールで粉末を圧延する前に前記圧延ロールと予備圧下ロールとで粉末を予備圧下することによりシート材を製造する粉末圧技術において、粉末を予備圧下する圧延ロールと予備圧下ロールとの周速度比を所定値に維持する、という解決手段を採用する。
【発明の効果】
【０００８】
すなわち、本発明は、粉末を予備圧下する圧延ロールと予備圧下ロールとの周速度比を所定値に維持することにより、圧延速度つまり圧延ロールの回転速度が変動してもシート材の厚さを一定値に維持し得るという技術的知見に基づくものである。このような解決手段を採用する本発明によれば、圧延ロールの回転速度に拘わらずシート材の厚さを一定値に維持し得るので、一定厚のシート材を生産性良く製造することことが可能である。
また、比較的薄いシート材を生産性良く製造しようとする場合であっても、シート材の厚さを一定値に維持し得るので、当該比較的薄いシート材を安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は本実施形態に係わる粉末圧延装置の概略構成を示す正面図、図２はこの正面図におけるＡ−Ａ矢視図である。これら図において、符号１Ａ，１Ｂは圧延ローラ、２は予備圧下ロール、３Ａ，３Ｂ及び４は軸箱、５はブロック、６Ａ，６Ｂ及び７は減速器、８Ａ，８Ｂ及び９はスピンドル、１０は可変減速器、１１はギア、１２はモータ、１３はハウジング、１４はロードセル、１５は油圧シリンダー、１６は直動ガイド、１７はサイド堰、またＸは粉末である。これら構成要素のうち、減速器６Ａ，６Ｂ，７、スピンドル８Ａ，８Ｂ，９は、可変減速器１０及びギア１１は、圧延ローラ１Ａ，１Ｂと予備圧下ロール２とを機械的に連結する連結機構を構成している。
【００１０】
圧延ローラ１Ａ，１Ｂは所定径の円形ローラである。一方の圧延ローラ１Ａは一対の軸箱３Ａによって各端部が支持され、他方の圧延ローラ１Ｂは一対の軸箱３Ｂによって各端部が支持されている。各軸箱３Ａ，３Ｂは、各々の圧延ローラ１Ａ，１Ｂにおける各周面が近接状態で並行対峙するように、また各圧延ローラ１Ａ，１Ｂの回転軸が水平姿勢となるように当該各圧延ローラ１Ａ，１Ｂを支持している。予備圧下ロール２は、上記圧延ローラ１Ａ，１Ｂよりも小径の円形ローラであり、一対の軸箱４によって各端部が支持されている。この軸箱４は、上記圧延ローラ１Ａの軸箱３Ａ上にブロック５を介して固定されており、予備圧下ロール２の周面が圧延ローラ１Ａの周面に一定間隔を隔てて並行対峙するように当該予備圧下ロール２を支持する。
【００１１】
減速器６Ａは、上記圧延ローラ１Ａとスピンドル８Ａとに連結されており、スピンドル８Ａの回転を減速して圧延ローラ１Ａに伝達する。減速器６Ｂは、上記圧延ローラ１Ｂとスピンドル８Ｂとに連結されており、スピンドル８Ｂの回転を減速して圧延ローラ１Ｂに伝達する。また減速器７は、上記予備圧下ロール２とスピンドル９に連結されており、スピンドル９の回転を減速して予備圧下ロール２に伝達する。スピンドル８Ａ及び８Ｂは、ギア１１を介してモータ１２に接続され、またスピンドル９は、可変減速器１０及びギア１１を介してモータ１２に接続されている。
【００１２】
すなわち、圧延ローラ１Ａは、減速器６Ａ、スピンドル８Ａ及びギア１１を介してモータ１２によって回転駆動され、圧延ローラ１Ｂは、減速器６Ｂ、スピンドル８Ｂ及びギア１１を介してモータ１２によって回転駆動され、一方、予備圧下ロール２は、減速器７、スピンドル９及びギア１１に加えて、可変減速器１０をも介してモータ１２によって回転駆動される。圧延ローラ１Ａと圧延ローラ１Ｂとは同一の回転速度（周速度）で回転駆動される一方、予備圧下ロール２は、圧延ローラ１Ａ，１Ｂの周速度に対して所定の比率（周速度比）を有する周速度で回転駆動される。上記可変減速器１０は、この周速度比を設定するための連結機構である。
【００１３】
ハウジング１３は、上記各構成要素を一体に支持するものであり、図２に示すように方形の枠体である。圧延ローラ１Ａ，１Ｂの各軸箱３Ａ，３Ｂは、ハウジング１３の下内壁上に直動ガイド１６を介して支持されている。すなわち、圧延ローラ１Ａ，１Ｂは、直動ガイド１６によって所定の可動範囲で近接/離間自在に支持されている。
【００１４】
ロードセル１４は、ハウジング１３の一方の側内壁に設けられており、圧延ローラ１Ｂの軸箱３Ｂが当接状態とされている。油圧シリンダー１５は、ハウジング１３のもう一方の側内壁に設けられており、圧延ローラ１Ａの軸箱３Ａを水平方向に押圧する。直動ガイド１６は、図１に示すように予備圧下ロール２の途中部位に離間して取り付けられており、粉末Ｘの供給幅を規定するものである。
【００１５】
次に、このように構成された粉末圧延装置の動作について、図３をも参照して詳しく説明する。
【００１６】
本粉末圧延装置では、上述した構成からも明らかなように駆動源としての単一のモータ１２の駆動力がギア１１によってスピンドル８Ａ，８Ｂ及び可変減速器１０に伝達される。そして、スピンドル８Ａの回転力は減速器６Ａを介して圧延ローラ１Ａに伝達され、スピンドル８Ｂの回転力は減速器６Ｂを介して圧延ローラ１Ｂに伝達され、また可変減速器１０の回転力は、スピンドル９及び減速器７を介して予備圧下ロール２に伝達される。
【００１７】
粉末Ｘは、一定間隔を隔てて対向配置された圧延ローラ１Ａと予備圧下ロール２との間のギャップを通って圧延ローラ１Ａの周面に沿って当該圧延ローラ１Ａと圧延ローラ１Ｂとのギャップまで到達する。圧延ローラ１Ａと圧延ローラ１Ｂとは、粉末Ｘがギャップに浸入する際の反力によって離間する方向に移動する。すなわち、圧延ローラ１Ａと圧延ローラ１Ｂとのギャップ間隔は広がるが、予備圧下ロール２は、軸箱４によって圧延ローラ１Ａの軸箱３Ａにブロック５を介して機械的に固定されているので、圧延ローラ１Ａと予備圧下ロール２とのギャップ間隔は、圧延ローラ１Ａと圧延ローラ１Ｂとのギャップ間隔の変化に関係なく一定間隔を維持する。この結果、粉末Ｘの供給量は常に一定に維持され、このことはシート材の厚さを一定に維持することに寄与する。
【００１８】
一方、一対の圧延ローラ１Ａ，１Ｂは互いに同一の周速度で回転するが、予備圧下ロール２は、可変減速器１０の減速比によって圧延ローラ１Ａ，１Ｂの周速度に対して所定の周速度比となるように同期回転する。すなわち、圧延ローラ１Ａ，１Ｂの周速度と予備圧下ロール２の周速度とは、可変減速器１０によって所定の周速度比に維持される。そして、この周速度比は、可変減速器１０の減速比を変更することによって設定変更可能である。
【００１９】
図３は、このような周速度比が本粉末圧延装置で製造されるシート材の厚さに与える影響（圧延性能）を示す特製図である。この図において、菱形マークで示した特性は、圧延速度を基準条件（基準圧延速度）との比において「１」と設定した場合における圧延ローラ１Ａ，１Ｂと予備圧下ロール２の周速度比とシート材の厚さとの関係を示している。そして、正方形マークで示した特性は、圧延速度を基準条件（基準圧延速度）との比において「５」と設定した場合における同様特性を、また三角形マークで示した特性は、圧延速度を基準条件（基準圧延速度）との比において「１０」と設定した場合における同様特性をそれぞれ示している。
【００２０】
これら各特性との比較から解るように、圧延速度を大幅に変更しても同一の周速度比の条件下ではシート材の厚さに大きな変化は見られない。例えば、図示するように圧延ローラ１Ａ，１Ｂと予備圧下ロール２の周速度比を「５」とした場合、圧延速度を基準条件との比において「１」→「５」に、つまり５倍変化させたときにおけるシート材の厚さ変化は僅か５μｍである。
【００２１】
これに対して、従来の粉末圧延装置では、予備圧下ロールの回転を圧延ローラの回転と同期させる手段がないので、予備圧下ロールと圧延ローラの周速度比が「５」→「１」に変化し、この結果圧延速度の変化に比例する形で３２μｍに及ぶおけるシート材の厚さ変化が生じる。したがって、本粉末圧延装置によれば、圧延ローラ１Ａ，１Ｂと予備圧下ロール２の周速度比を一定に維持するので、圧延速度の変更に対してシート材の厚さ変化幅を大幅に抑えることが可能である。
【００２２】
また、圧延開始時に粉末Ｘが圧延ローラ１Ａ，１Ｂのギャップに到達すると、圧延ローラ１Ａ，１Ｂは当該ギャップの間隔が広がるように移動するが、この際、予備圧下ロール２の軸箱４と圧延ローラ１Ａの軸箱３Ａとはブロック５によって機械的に固定されているので、当該圧延ローラ１Ａと予備圧下ロール２とのギャップ間隔は一定状態を維持する。したがって、圧延開始時においても粉末Ｘの供給量は一定に維持されるので、シート材の厚さの変動をより一層抑えることができる。
【００２３】
例えば、従来の本粉末圧延装置で２０μｍのシート材を製造しようとした場合には、製造開始時と定常運転時の圧延速度を変えようとすると、例えば定常運転への移行時にシート材が破断する等してシート材を安定して製造することができないが、本粉末圧延装置では製造開始時と定常運転時の圧延速度が大きく変更されても圧延ローラ１Ａ，１Ｂと予備圧下ロール２の周速度比が常に一定値に維持されるので、２０μｍのシート材を安定して製造することができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、圧延ローラ１Ａ，１Ｂと予備圧下ロール２とを機械的に連結する連結機構、つまり減速器６Ａ，６Ｂ，７、スピンドル８Ａ，８Ｂ，９は、可変減速器１０及びギア１１によって圧延ローラ１Ａ，１Ｂと予備圧下ロール２との周速度比を一定値に維持するように構成したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記連結機構と同等の機能を実現するものとして、圧延ローラ１Ａ，１Ｂと予備圧下ロール２との周速度比を所定値に維持するように圧延ローラ１Ａ，１Ｂ及び予備圧下ロール２の回転を制御する制御手段が考えられる。
【００２５】
（２）また、圧延ローラ１Ａと予備圧下ロール２との間に粉末Ｘを供給する手段としては、図４に示すように、ロールフィーダ２０を用いる方法が考えられる。このロールフィーダ２０は、減速器７、スピンドル９、可変減速器１０及びギア１１を介してモータ１２に接続されており、圧延速度を変更するためにモータ１２の回転速度を変更すると、圧延ローラ１Ａ及び予備圧下ロール２に連動して粉末Ｘの供給量を変更する。
【００２６】
したがって、このようなロールフィーダ２０を用いることにより、圧延速度に応じて適切な供給量の粉末Ｘを常に供給することができるので、シート材の厚さをより一層安定化することができる。さらに、可変減速器１０とギア１１との間にクラッチを挿入し、当該クラッチを切ることにより、圧延ローラ１Ａ，１Ｂ及び予備圧下ロール２を駆動したまま、粉末Ｘの供給を中止することが可能であり、圧延の終了を適切に行うことができる。
【００２７】
（３）上記実施形態では、予備圧下ロール２が一方の圧延ローラ１Ａのみに設けられるように構成したが、予備圧下ロール２をもう一方の圧延ローラ１Ｂにも設ける構成、つまり２つの予備圧下ロール２を設ける構成としても良い。図５は、このような構成の一例を示す概要図である。
【００２８】
この粉末圧延装置では、圧延ローラ１Ａには予備圧下ロール２Ａを、圧延ローラ１Ｂには予備圧下ロール２Ｂをそれぞれ設け、また予備圧下ロール２Ａと圧延ローラ１Ｂとの間に素材供給リール２１からシート状の素材Ｙを供給する。このような粉末圧延装置では、素材供給リール２１の回転を調整することによって素材Ｙに引っ張り張力を付与した状態で素材Ｙの両面に粉末Ｘを圧延付着させることができるので、３層のシート材（クラッド材）を製造することができる。
【００２９】
（４）さらに、シート材の厚さを計測する計測手段（膜厚計）を追加装備し、当該膜厚計の計測結果に応じて圧延ロール及び予備圧下ロールの回転速度を制御するように構成しても良い。このような構成によれば、膜厚計で計測されたシート材の厚さが常に一定の目標値を維持するように圧延ロール及び予備圧下ロールの回転速度（つまり圧延速度）を制御することができるので、より均一な厚さのシート材を連続的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係わる粉末圧延装置の概略構成を示す正面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わる粉末圧延装置の圧延性能を示す特性図である。
【図４】本発明の一実施形態の第１変形例の要部構成を示す概要図である。
【図５】本発明の一実施形態の第２変形例の要部構成を示す概要図である。
【符号の説明】
【００３１】
１Ａ，１Ｂ…圧延ローラ、２…予備圧下ロール、３Ａ，３Ｂ，４…軸箱、５…ブロック、６Ａ，６Ｂ，７…減速器、８Ａ，８Ｂ，９…スピンドル、１０…可変減速器、１１…ギア、１２…モータ、１３…ハウジング、１４…ロードセル、１５…油圧シリンダー、１６…直動ガイド、１７…サイド堰、Ｘ…粉末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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