(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の圧延ロール間で粉末を圧延する粉末圧延装置において、
少なくとも一方の圧延ロールの外周面上に前記粉末を供給する供給装置と、
前記一方の圧延ロールとの間で前記粉末を圧下することにより当該粉末を前記一方の圧延ロールの外周面に付着させる予備圧下ロールと
を具備することを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項２】
請求項１記載の粉末圧延装置において、前記予備圧下ロールは、前記圧延ロールの一方より小径であることを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の粉末圧延装置において、前記予備圧下ロールの回転速度が前記圧延ロールの回転速度に対して可変であることを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の粉末圧延装置において、前記供給装置と前記予備圧下ロールとは、前記一対の圧延ロールのそれぞれに設けられ、各供給装置は、異なる種類の粉末を供給することを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の粉末圧延装置において、前記予備圧下ロールの外周面に凹凸が形成されることを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の粉末圧延装置において、一対の圧延ロールによる粉末圧延後の板厚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予備圧下ロールの回転速度を制御することを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項７】
一対の圧延ロール間で粉末を圧延する粉末圧延方法において、
少なくとも一方の圧延ロールの外周面上に前記粉末を供給し、予備圧下ロールと前記一方の圧延ロールのとの間で前記粉末を圧下することにより当該粉末を前記一方の圧延ロールの外周面に付着させる
ことを特徴とする粉末圧延方法。
【請求項８】
請求項７記載の粉末圧延方法において、前記予備圧下ロールの回転速度を前記圧延ロールの回転速度に対して可変とすることを特徴とする粉末圧延方法。
【請求項９】
請求項７または８記載の粉末圧延方法において、前記粉末の流動性に基づいて、前記圧延ロールの他方と前記予備圧下ロールとの相対位置関係を調整することを特徴とする粉末圧延方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれかに記載の粉末圧延方法において、前記予備圧下ロールを前記一対の圧延ロールのそれぞれに設け、各予備圧下ロールに、異なる種類の粉末を供給することを特徴とする粉末圧延方法。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれかに記載の粉末圧延方法において、前記予備圧下ロールの外周面に凹凸が形成されることを特徴とする粉末圧延方法。
【請求項１２】
請求項７から１１のいずれかに記載の粉末圧延方法において、一対の圧延ロールによる粉末圧延後の板厚を計測し、この計測結果に応じて予備圧下ロールの回転速度を制御することを特徴とする粉末圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属粉末等の粉末を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および粉末圧延方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属シートを製造する方法としては、インゴットを繰り返し圧延する方法や、電解析出により製造する方法、さらには金属粉末を圧延する方法が一般的に知られている。従来、これらの中、金属粉末からシート材を製造する方法としては、圧延ロールに金属粉末を貯め、圧延ロールを回転させることにより当該圧延ロール間に引き込んで圧延する通常の粉末圧延の方法や、粉末を一定量供給するためのドクターブレードを用い圧延する方法が多く採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の粉末圧延装置および粉末圧延方法には、以下のような問題が存在する。
圧延ロールに粉末を貯める通常の粉末圧延の場合、圧延ロールの咬み込み角分の粉体を圧延するため、厚さの大きなシート材が製造されてしまい、例えば０．１ｍｍ以下の薄い板厚のシート材を得るのが困難であるという問題があった。
【０００４】
一方、ドクターブレードを用い粉末を一定量供給する場合、粉末をスラリー状にしなくてはならないため、後工程でバインダーを蒸発させて乾燥する必要があり、工程が増えるという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、厚さに変動が生じることなく薄型のシート材が得られる粉末圧延装置および粉末圧延方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。第１の粉末圧延装置は、一対の圧延ロール間で粉末を圧延する粉末圧延装置において、前記粉末を前記圧延ロールの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を特徴とするものである。
【０００７】
従って、本発明の粉末圧延装置では、粉末が予備圧下ロールで一旦予備圧下されるため、圧延ロールの咬み込み角に対応する厚さよりも薄型に圧延することができる。さらに、予備圧下された粉末が粉体の付着力により一定厚さ（密度）で圧延ロールの一方に一体的に貼り付くため、安定した状態の粉末に対して圧延を施すことができる。
【０００８】
第２の粉末圧延装置は、上記第１の粉末圧延装置において、前記予備圧下ロールは、前記圧延ロールの一方より小径であることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の粉末圧延装置では、予備圧下ロールが圧延ロールに対して小径に設定され接触弧長が小さいため、引き込まれる粉末も少なくなり、結果として薄く圧延することができる。
【００１０】
第３の粉末圧延装置は、上記第１または第２の粉末圧延装置において、前記予備圧下ロールの回転速度が前記圧延ロールの回転速度に対して可変であることを特徴とするものである。
【００１１】
従って、本発明の粉末圧延装置では、予備圧下ロールの回転速度の応じて圧延ロールへの粉末の供給量が可変になる。結果として、予備圧下ロールの回転速度の応じてシート材の厚さを調節することができる。
【００１２】
第４の粉末圧延装置は、上記第１〜第３のいずれかの粉末圧延装置において、前記予備圧下ロールは、前記一対の圧延ロールのそれぞれに設けられ、各予備圧下ロールには、異なる種類の粉末が供給されることを特徴とするものである。
【００１３】
従って、本発明の粉末圧延装置では、複数層からなる、いわゆるクラッド材を厚さに変動が生じることなく薄型のシート材として得ることができる。
【００１４】
第５の粉末圧延装置は、上記第１〜第４のいずれかの粉末圧延装置において、前記予備圧下ロールの外周面に凹凸が形成されることを特徴とするものである。
【００１５】
従って、本発明の粉末圧延装置では、供給された粉末を咬み込みやすくすることができる。
【００１６】
第６の粉末圧延装置は、上記第１〜第５のいずれかの粉末圧延装置において、一対の圧延ロールによる粉末圧延後の板厚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予備圧下ロールの回転速度を制御することを特徴とする。
【００１７】
従って、本発明の粉末圧延装置では、計測手段の計測結果に応じて予備圧下ロールの回転速度を制御するので、粉末圧延後の板厚を均一化することができる。
【００１８】
第１の粉末圧延方法は、一対の圧延ロール間で粉末を圧延する粉末圧延方法において、前記圧延ロールの一方との間で前記粉末を予備圧下する予備圧下ロールを配設し、前記粉末を前記圧延ロール間で圧延する前に予備圧下することを特徴とするものである。
【００１９】
従って、本発明の粉末圧延方法では、粉末が予備圧下ロールで一旦予備圧下されるため、圧延ロールの咬み込み角に対応する厚さよりも薄型に圧延することができる。さらに、予備圧下された粉末が粉体の付着力により一定厚さ（密度）で圧延ロールの一方に一体的に貼り付くため、安定した状態の粉末に対して圧延を施すことができる。
【００２０】
第２の粉末圧延方法は、上記第１の粉末圧延方法において、前記予備圧下ロールの回転速度を前記圧延ロールの回転速度に対して可変とすることを特徴とするものである。
【００２１】
従って、本発明の粉末圧延方法では、予備圧下ロールの回転速度に応じて圧延ロールへの粉末の供給量が可変になる。結果として、予備圧下ロールの回転速度の応じてシート材の厚さを調節することができる。
【００２２】
第３の粉末圧延方法は、上記第１または第２の粉末圧延方法において、前記粉末の流動性に基づいて、前記圧延ロールの他方と前記予備圧下ロールとの相対位置関係を調整することを特徴とするものである。
【００２３】
従って、本発明の粉末圧延方法では、流動性の大きい粉末に対しては圧延ロールの他方と予備圧下ロールとを接近させることにより、予備圧下された粉末が一方の圧延ロール上を流動する距離を短くすることができる。
【００２４】
第４の粉末圧延方法は、上記第１〜第３のいずれかの粉末圧延方法において、前記予備圧下ロールを前記一対の圧延ロールのそれぞれに設け、各予備圧下ロールに、異なる種類の粉末を供給することを特徴とするものである。
【００２５】
従って、本発明の粉末圧延方法では、複数層からなる、いわゆるクラッド材を厚さに変動が生じることなく薄型のシート材として得ることができる。
【００２６】
第５の粉末圧延方法は、上記第１〜第４のいずれかの粉末圧延方法において、前記予備圧下ロールの外周面に凹凸が形成されることを特徴とするものである。
【００２７】
従って、本発明の粉末圧延方法では、供給された粉末を咬み込みやすくすることができる。
【００２８】
第６の粉末圧延方法は、上記第１〜第５のいずれかの粉末圧延方法において、一対の圧延ロールによる粉末圧延後の板厚を計測し、この計測結果に応じて予備圧下ロールの回転速度を制御することを特徴とする。
【００２９】
従って、本発明の粉末圧延方法では、一対の圧延ロールによる粉末圧延後の板厚の計測結果に応じて予備圧下ロールの回転速度を制御するので、粉末圧延後の板厚を均一化することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の粉末圧延装置および粉末圧延方法の第１の実施の形態を、図１を参照して説明する。
図１は、粉末圧延装置１の概略構成図である。粉末圧延装置１は、水平且つ平行に配した一対の圧延ロールＡ、Ｂと、一方の圧延ロールＢの上方に配置され、ガイド部２を介して金属粉末を供給するパウダー供給装置３と、圧延ロールＢとの間で金属粉末を予備圧下する予備圧下ロール４とを備えており、圧延ロールＡ、Ｂ間の下方には圧延成形されたシート材を次工程へ導くための正面視円弧状のシートガイド５が配設されている。
【００３１】
圧延ロールＡ、Ｂは、それぞれが独立して回転自在、且つ互いに同一の速度で同期回転するように制御されている。また、シート材にせん断力を付加させる目的で別々の一定速度で回転するよう制御する場合もある。また、圧延ロールＡ、Ｂ間のギャップは調整自在とされ、圧延されたシート材の厚さを任意に変更できる構成になっている。
【００３２】
予備圧下ロール４は、圧延ロールＢ（およびＡ）よりも小径に、具体的には圧延ロールＡ、Ｂの直径の２０％以下の直径に形成されており、その回転中心は圧延ロールＢの回転中心に対して鉛直方向上方から圧延ロールＡ側へ角度θ１の位置に設置されている。設置角度θ１としては、０゜〜８５゜の間で選択できるが、ここではθ１＝３０゜に設定されている。また、予備圧下ロール４の外周面には凹凸が形成されており、供給された金属粉末を咬み込みやすくなっている。なお凹凸としては、均一なものでも不均一なものでもよい。また、金属粉末の性質によっては、平滑な外周面を有する平ロールであってもよい。また、平ロールではなく、凹クラウン、凸クラウンがついたロールでもよい。
【００３３】
この予備圧下ロール４には、回転機構（図示せず）が設けられ、圧延ロールＡ、Ｂに対して任意の回転速度（周速度）に独立して調整可能になっている。そして、予備圧下ロール４と圧延ロールＢとの軸間距離も任意に調整可能であり、従ってこれらロール間のギャップを微調整できる構成になっている。
【００３４】
上記の構成の粉末圧延装置により金属粉末からシート材を製造する手順について説明する。
パウダー供給装置３からガイド部２を介して圧延ロールＢ上に供給された金属粉末は、予備圧下ロール４と圧延ロールＢとの間で予備圧下される。ここで、予備圧下ロール４は、圧延ロールＢに対して小径に設定され接触弧長が小さいため、引き込まれる金属粉末も少なくなり、結果として圧延ロールＡ、Ｂ間で圧延する場合に比較して薄く圧延することができる。
【００３５】
また、このときの厚さも、予備圧下ロール４と圧延ロールＢとの間の相対周速度を調整することで変更できる。具体的には、予備圧下ロール４の周速度を圧延ロールＢよりも相対的に遅くすることでシート材の厚さが小さくなる。逆に予備圧下ロール４の周速度を圧延ロールＢよりも相対的に速くすることでシート材の厚さが大きくなる。そのため、圧延ロールＢが一定速度で回転している場合、予備圧下ロール４の回転数を下げてその周速度を遅くすればシート材は薄くなり、予備圧下ロール４の回転数を上げてその周速度を速くすればシート材は厚くなる。一方、予備圧下ロール４が一定速度で回転している場合、圧延ロールＢ（およびＡ）の回転数を上げてその周速度を速くすればシート材は薄くなり、圧延ロールＢの回転数を下げてその周速度を遅くすればシート材は厚くなる。このように、予備圧下ロール４と圧延ロールＢとの速度比率を調整することで、シート材の厚さを調節できる。
【００３６】
金属粉末は、予備圧下ロール４と圧延ロールＢとの間で予備圧下されることで脱気され、一定の厚さ（密度）で相対速度がほぼ零の状態で圧延ロールＢの外周面に付着する（貼り付く）。そのため、圧延ロールＡ、Ｂ間には、一定の厚さを有する金属粉末が定量供給されることになる。そして、圧延ロールＡ、Ｂ間で所望の厚さに圧延されたシート材は、シートガイド５に沿って次工程（例えば焼結工程）に送られる。なお、予備圧下ロール４の外周面に形成された凹凸がシート材に転写されていても、圧延ロールＡ、Ｂによる圧延により平滑に成形されるため、予備圧下ロール４の表面形状はシート材の表面光沢に影響を及ぼさない。
【００３７】
以上のように、本実施の形態の粉末圧延装置および粉末圧延方法では、金属粉末を予備圧下ロール４で予備圧下することで、少量で、且つ定量の粉末が圧延ロールＡ、Ｂに供給されるため、通常の粉末圧延よりも板厚の薄いシート材を得ることができる。
【００３８】
しかも、本実施の形態では、予備圧下ロール４の周速度を圧延ロールＢに対して可変とすることで、これらの速度比率に応じて任意の厚さのシート材を容易に得ることができ、ギャップ量調整等、手間がかかる作業を省略することもできる。
【００３９】
図２は、本発明の粉末圧延装置および粉末圧延方法の第２の実施の形態を示す図である。この図において、図１に示す第１の実施の形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。第２の実施の形態と上記の第１の実施の形態とが異なる点は、流動性の大きい金属粉末を使用するために、圧延ロールＢに対する圧延ロールＡおよび予備圧下ロール４の相対位置を変更したことである。
【００４０】
図２に示すように、圧延ロールＡの回転中心は、圧延ロールＢの回転中心に対して鉛直方向上方から図中左側へ角度θ２の位置に設置されている。通常、設置角度θ２は１０°〜９０°の間で選択されるが、本実施の形態のように流動性が大きい金属粉末に対しては、１０°〜４５°の間で選択される。そして、予備圧下ロール４の設置角度θ１は、圧延ロールＡと干渉しないように０°に設定されている。
【００４１】
本実施の形態の粉末圧延装置および粉末圧延方法では、予備圧下ロール４と圧延ロールＡとが接近しているため、予備圧下された粉末が圧延ロールＡ、Ｂで圧延されるまでに圧延ロールＢ上を流動する距離を短くすることができ、流動性の大きい金属粉末が圧延ロールＡ、Ｂで圧延されるまでの間に厚さ変動が生じる時間を短くすることができる。従って、本実施の形態では、流動性の大きい金属粉末を用いた場合でも、通常の粉末圧延より薄い板厚のシート材を得ることができる。
【００４２】
なお、このように、金属粉末の流動性に応じて圧延ロールＡ、Ｂ、予備圧下ロール４の相対位置関係を容易に変更するために、圧延ロールＡ、予備圧下ロール４を圧延ロールＢの回転中心に対して相対回転させる回転移動機構を設けてもよい。
【００４３】
図３は、本発明の粉末圧延装置および粉末圧延方法の第３の実施の形態を示す図である。この図において、図１に示す第１の実施の形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。第３の実施の形態と上記の第１の実施の形態とが異なる点は、予備圧下ロールを圧延ロールＡ、Ｂのそれぞれに設けたことである。
【００４４】
すなわち、図３に示すように、この粉末圧延装置１には、圧延ロールＡ、Ｂのそれぞれに対応して、ガイド部２Ａ、２Ｂ、パウダー供給装置３Ａ、３Ｂ、予備圧下ロール４Ａ、４Ｂが設けられている。そして、パウダー供給装置３Ａ、３Ｂから予備圧下ロール４Ａ、４Ｂに対しては、異なる種類の金属粉末が供給される。
【００４５】
本実施の形態の粉末圧延装置および粉末圧延方法では、２種類の金属粉末が予備圧下ロール４Ａ、４Ｂで予備圧下された後に、圧延ロールＡ、Ｂで圧延されるため、複数層からなる、いわゆるクラッド材を一定、且つ所望の厚さで得ることができる。
【００４６】
なお、上記実施の形態において、予備圧下ロール４（または４Ａ、４Ｂ）の回転速度を個別に調整する構成としたが、これに限定されず、例えば圧延ロールＡ、Ｂおよび予備圧下ロール４の回転速度を統括的に制御する回転制御機構を設ける構成としてもよい。また、粉末として金属粉末を用いるものとして説明したが、他の材質の粉末にも適用可能である。
【００４７】
〔追加事項〕
さらに追加事項として、圧延ロールＡ，Ｂによる粉末圧延後の板厚をより確実に均一化するための手段として、圧延ロールＡ，Ｂから送り出されたシート材の板厚を計測する計測手段を追加し、この計測手段の計測結果に応じて予備圧下ロール４（または４Ａ、４Ｂ）の回転速度を制御するようにしても良い。すなわち、計測手段によって計測された板厚が基準厚よりも厚い場合は、予備圧下ロール４（または４Ａ、４Ｂ）の回転速度を遅くする（すなわち周速度を遅くする）ことにより板厚を薄くし、一方、計測手段によって計測された板厚が基準厚よりも薄い場合には、予備圧下ロール４（または４Ａ、４Ｂ）の回転速度を速くする（すなわち周速度を速くする）ことにより板厚を厚くする。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の粉末圧延装置は、予備圧下ロールが圧延ロールの一方との間で粉末を予備圧下する構成となっている。これにより、この粉末圧延装置では、通常の粉末圧延より薄い板厚のシート材が得られるという効果を奏する。
【００４９】
第２の粉末圧延装置は、予備圧下ロールが圧延ロールの一方より小径である構成となっている。これにより、この粉末圧延装置では、圧延ロールのみで圧延する場合に比べて大幅に薄く成形できるという効果が得られる。
【００５０】
第３の粉末圧延装置は、予備圧下ロールの回転速度が圧延ロールの回転速度に対して可変である構成となっている。これにより、この粉末圧延装置では、これらの速度比率に応じて任意の厚さのシート材を容易に得ることができるとともに、ギャップ量調整等、手間がかかる作業を省略できるという効果が得られる。
【００５１】
第４の粉末圧延装置は、一対の圧延ロールのそれぞれに設けられた予備圧下ロールに異なる種類の粉末が供給される構成となっている。これにより、この粉末圧延装置では、複数層からなるクラッド材を一定、且つ所望の厚さで容易に得られるという効果を奏する。
【００５２】
第５の粉末圧延装置は、予備圧下ロールの外周面に凹凸が形成される構成になっている。これにより、この粉末圧延装置では、供給された粉末を容易に咬み込めるという効果を奏する。
【００５３】
第６の粉末圧延装置は、一対の圧延ロールによる粉末圧延後の板厚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予備圧下ロールの回転速度を制御するので、粉末圧延後の板厚をより確実に均一化することができる。
【００５４】
第１の粉末圧延方法は、予備圧下ロールが圧延ロールの一方との間で粉末を予備圧下する手順となっている。これにより、この粉末圧延方法では、通常の粉末圧延より薄い板厚のシート材が得られるという効果を奏する。
【００５５】
第２の粉末圧延方法は、予備圧下ロールの回転速度を圧延ロールの回転速度に対して可変とする手順となっている。これにより、この粉末圧延方法で は、これらの速度比率に応じて任意の厚さのシート材を容易に得ることができるとともに、ギャップ量調整等、手間がかかる作業を省略できるという効果が得ら れる。
【００５６】
第３の粉末圧延方法は、粉末の流動性に基づいて、圧延ロールの他方と予備圧下ロールとの相対位置関係を調整する手順となっている。これにより、この粉末圧延方法では、流動性の大きい粉末を用いた場合でも、厚さ変動や欠陥が生じることなく通常の粉末圧延より薄い板厚のシート材が得られるという効果を奏する。
【００５７】
第４の粉末圧延方法は、一対の圧延ロールのそれぞれに設けられた予備圧下ロールに異なる種類の粉末を供給する手順となっている。これにより、この粉末圧延方法では、複数層からなるクラッド材を一定、且つ所望の厚さで容易に得られるという効果を奏する。
【００５８】
第５の粉末圧延方法は、予備圧下ロールの外周面に凹凸が形成される構成となっている。これにより、この粉末圧延方法では、供給された粉末を容易に咬み込めるという効果を奏する。
【００５９】
第６の粉末圧延方法は、一対の圧延ロールによる粉末圧延後の板厚を計測し、この計測結果に応じて予備圧下ロールの回転速度を制御するので、粉末圧延後の板厚をより確実に均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態を示す図であって、予備圧下ロールを備えた粉末圧延装置の概略構成図である。
【図２】  本発明の第２の実施の形態における粉末圧延装置の概略構成図である。
【図３】  本発明の第３の実施の形態における粉末圧延装置の概略構成図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ  圧延ロール
１  粉末圧延装置
４  予備圧下ロール
【図１】
0003873719.tif 000002
【図２】
0003873719.tif 000003
【図３】
0003873719.tif 000004