(57)【要約】【課題】予備圧下ロールへの粉末の付着を防止して、密度及び厚さが均一なシート材を安定して製造できる粉末圧延装置を提供する。【解決手段】金属粉末２を圧延する圧延ロール４Ａ、４Ｂと、金属粉末２を圧延ロール４Ａとの間で予備圧下する予備圧下ロール７Ａとを備える粉末圧延装置１であって、予備圧下ロール７Ａを加熱する加熱装置２０を有するという構成を採用する。【選択図】図１
2009235442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末を圧延する圧延ロールと、前記粉末を前記圧延ロールとの間で予備圧下する予備圧下ロールとを備える粉末圧延装置であって、
前記予備圧下ロールを加熱する加熱装置を有することを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項２】
前記予備圧下ロールの内部に前記加熱装置の発熱手段を設けることを特徴とする請求項１に記載の粉末圧延装置。
【請求項３】
前記加熱装置は、前記予備圧下ロールの周面における温度が４０℃〜１００℃となるように前記予備圧下ロールを加熱することを特徴とする請求項１または２に記載の粉末圧延装置。
【請求項４】
前記加熱装置は、前記予備圧下ロールの周面における温度を一定温度に保つように前記予備圧下ロールを加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉末圧延装置。
【請求項５】
前記加熱装置は、少なくとも前記予備圧下の開始時に、前記予備圧下ロールを加熱することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の粉末圧延装置。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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として、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載の粉末圧延装置が知られている。
当該粉末圧延装置は、粉末を一対の圧延ロールのいず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、圧延ロールの咬み込み角に対応する厚さよりも薄型に粉末を圧延することができるため、従来よりも薄いシート材を安定して製造することができる構成となっている。
【特許文献１】特開２００２−２１２６０８号公報
【特許文献２】特開２００５−１３９５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記粉末圧延装置が設けられる設置場所の環境によっては、結露等によって予備圧下ロールの周面に空気中の水分が付着してしまい、上記予備圧下の際に予備圧下された粉末の一部が予備圧下ロールに付着する（貼り付く）ことがあった。予備圧下された粉末が予備圧下ロールに付着したまま圧延ロールとの間で再び予備圧下されると、付着部において部分的に密度及び厚さが大きくなり、密度及び厚さが均一でないシート材が製造され、製品の質及び歩留りに影響を与えるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、予備圧下ロールへの粉末の付着を防止して、密度及び厚さが均一なシート材を安定して製造できる粉末圧延装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は、粉末を圧延する圧延ロールと、上記粉末を上記圧延ロールとの間で予備圧下する予備圧下ロールとを備える粉末圧延装置であって、上記予備圧下ロールを加熱する加熱装置を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することで、本発明では、予備圧下ロールを加熱することにより予備圧下ロールの周面への水分の付着を防止することができる。
【０００６】
また、本発明では、上記予備圧下ロールの内部に上記加熱装置の発熱手段を設けるという構成を採用する。
このような構成を採用することで、本発明では、熱伝導性を利用して予備圧下ロール内部から予備圧下ロール全体を均一に効率よく加熱することができる。
【０００７】
また、本発明では、上記加熱装置は、上記予備圧下ロールの周面における温度が４０℃〜１００℃となるように上記予備圧下ロールを加熱するという構成を採用する。
このような構成を採用することで、本発明では、四季を通じて気温よりも高温である４０℃以上で加熱することにより予備圧下ロールへの水分の付着を防止し、且つ、粉末（例えば、銅粉等の金属粉末）が酸化し易くなる温度である１００℃より低い温度で加熱することにより、加熱された予備圧下ロールよって圧下される粉末の酸化による劣化を防止することができる。
【０００８】
また、本発明では、上記加熱装置は、上記予備圧下ロールの周面における温度を一定温度に保つように上記予備圧下ロールを加熱するという構成を採用する。
このような構成を採用することで、本発明では、温度変化に伴う熱膨張による予備圧下ロールの変形を抑制し、予備圧下ロールの形状を一定に保つことができる。
【０００９】
また、本発明では、上記加熱装置は、少なくとも上記予備圧下の開始時に、上記予備圧下ロールを加熱するという構成を採用する。
このような構成を採用することで、本発明では、予備圧下の開始時において特に発生しやすい粉末の予備圧下ロール周面への付着を防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、粉末を圧延する圧延ロールと、上記粉末を上記圧延ロールとの間で予備圧下する予備圧下ロールとを備える粉末圧延装置であって、上記予備圧下ロールを加熱する加熱装置を有するという構成を採用することで、結露等による予備圧下ロールの周面への水分の付着を防止することができる。つまり、水分が付着することによる、粉末の予備圧下ロールへの付着を防止することができる。
したがって、本発明によれば、予備圧下ロールに付着した粉末が再び圧延ロールとの間で予備圧下されることを防止することができるため、密度及び厚さが均一なシート材を安定して製造することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の粉末圧延装置の実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態における粉末圧延装置１の概略構成図である。
図２は、図１における粉末圧延装置１を矢印Ｘから視た矢視図（ホッパ３Ａ及びベルトフィーダ５Ａは不図示）である。
粉末圧延装置１は、図１に示すように、水平且つ平行に配した一対の圧延ロール４Ａ、４Ｂと、一方の圧延ロール４Ａの上方に配置され、ベルトフィーダ５Ａを介して金属粉末（粉末）２を供給するホッパ３Ａと、圧延ロール４Ａとの間で金属粉末２を予備圧下する予備圧下ロール７Ａと、予備圧下ロール７Ａを加熱する加熱装置２０とを備えており、圧延ロール４Ａ、４Ｂ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不図示のシートガイドが配設されている。
【００１２】
圧延ロール４Ａ、４Ｂ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。具体的に、圧延ロール４Ａ（４Ｂ）は、図２に示すように、両端をハウジング１０及び軸受け１１によって支持されており、駆動機構（図示せず）により軸回りに回転することが可能な構成となっている。また、圧延ロール４Ａ、４Ｂ間のギャップは、直動ガイド機構１２によって調整自在とされ、圧延されたシート材の厚さを任意に変更できる構成となっている。
【００１３】
図１に戻り、ホッパ３Ａは、断面形状が下方に向かうに従って漸次縮径する中空構造を有し、金属粉末２を貯蓄すると共に底部に接続されたベルトフィーダ５Ａを介して圧延ロール４Ａの周面に向けて金属粉末２を供給する構成となっている。
【００１４】
ベルトフィーダ５Ａは、ホッパ３Ａの底部に設けられ、回転駆動機構（図示せず）と接続されて回転駆動することで、ホッパ３Ａから金属粉末２を搬送する構成となっている。また、ベルトフィーダ５Ａは、搬送先が、圧延ロール４Ａの上方に位置しており、金属粉末２を圧延ロール４Ａの周面上に供給する構成になっている。さらに、ベルトフィーダ５Ａは、圧延ロール４Ａの幅と略同一の幅を有しており、圧延ロール４Ａの幅方向に亘って均一に、金属粉末２を供給可能な構成となっている。
【００１５】
予備圧下ロール７Ａは、圧延ロール４Ａ（および４Ｂ）よりも小径に、具体的には圧延ロール４Ａ、４Ｂの直径の２０％以下の直径を有する円筒形状となっており、中空内部を後述する加熱装置２０の電熱線（発熱手段）２１が軸方向に挿通する構成となっている（図２参照）。予備圧下ロール７Ａの回転中心は、図１に示すように圧延ロール４Ａの回転中心に対して鉛直方向上方から圧延ロール４Ｂ側へ角度θ１の位置に設置されており、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７Ａ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２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２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。
【００１６】
この予備圧下ロール７Ａには、回転機構（図示せず）が設けられ、圧延ロール４Ａ、４Ｂ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７Ａと圧延ロール４Ａ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。
【００１７】
加熱装置２０は、図２に示すように、予備圧下ロール７Ａを内部から加熱する電熱線２１と、電熱線２１に電圧を印加して通電させる電極対２２Ａ、２２Ｂとを有する構成となっている。
【００１８】
電熱線２１は、例えば、電通し発熱するニッケルクロム電熱線や鉄クロム電熱線等から構成されるフィラメント線であり、予備圧下ロール７Ａの中空部を予備圧下ロール７Ａの回転軸と同心であって軸方向に挿通するように配設される。電熱線２１は、軸方向に複数、直線的に配設する構成であってもよいし、予備圧下ロール７Ａ内を挿通する軸を設けて当該軸にコイル状に巻回して配設する構成であってもよい。
このような、電熱線２１は、予備圧下ロール７Ａの軸両端から露出して、一端が電極対２２Ａに、他端が電極対２２Ｂに電気的に接続される構成となっている。
【００１９】
電極対２２Ａ、２２Ｂは、加熱装置２０の制御の下、電熱線２１に電圧を印加して電通させ、予備圧下ロール７Ａを加熱し予備圧下ロール７Ａの周面を４０℃〜１００℃とさせる構成となっている。なお、下限温度を４０℃と設定した理由は、四季を通じて気温が４０℃を超える気温となることはほとんど無いため、予備圧下ロール７Ａの周面が４０℃以上であれば、結露等による予備圧下ロール７Ａ周面への空気中の水分の付着を防止することができるためである。また、上限温度を１００℃と設定した理由は、金属粉末２は高温となると空気中の酸素と化学反応して酸化し易くなり、製品の質に影響を及ぼす場合がある。例えば、金属粉末２に用いられる粉末の一例である銅粉は、１００℃に昇温されると特に酸化し易くなる傾向にあるため上限を１００℃に設定した。
また、電極対２２Ａ、２２Ｂは、予備圧下ロール７Ａを一定温度に保つように、電熱線２１に与える電圧を一定にするように制御される。このように制御することによって、予備圧下ロール７Ａの熱膨張による変形を抑制して、予備圧下ロール７Ａと圧延ロール４Ａとの間のギャップを精度良く所定の距離に保つことができる。
【００２０】
続いて、上記の構成の粉末圧延装置１の動作を図１及び図２を参照し、シート材を製造する手順に沿って説明する。
先ず、粉末圧延装置１は、加熱装置２０を動作させ予備圧下ロール７Ａを加熱させる。具体的には、加熱装置２０は、電極対２２Ａ、２２Ｂに電熱線２１に対し電圧を印加させ、電通により電熱線２１を発熱させる。電熱線２１による発熱は、予備圧下ロール７Ａ内部から予備圧下ロール７Ａ外部に向けて熱伝導され、予備圧下ロール７Ａの周面の温度を上昇させる。このとき、電熱線２１は、予備圧下ロール７Ａの回転軸と同心に配置されているため、予備圧下ロール７Ａを均一に加熱することができる。
このように、運転開始前に、予め加熱装置２０を用いて予備圧下ロール７Ａを加熱することにより、運転停止時において予備圧下ロール７Ａの周面に多量に付着していた水分を除去することができ、予備圧下ロール７Ａと圧延ロール４Ａとの間による予備圧下の開始時において、特に発生しやすい金属粉末２の予備圧下ロール７Ａの周面への付着を防止することができる。
【００２１】
予備圧下ロール７Ａが所定の温度（例えば４０℃）に達したら、粉末圧延装置１は、次いで、ホッパ３Ａ内に貯蓄された金属粉末２をホッパ３Ａ底部に接続されたベルトフィーダ５Ａを介して圧延ロール４Ａの周面に向けて、圧延ロール４Ａの幅方向に亘り連続的に供給する。
圧延ロール４Ａ上に供給された金属粉末２は、予備圧下ロール７Ａと圧延ロール４Ａとの間で予備圧下される。ここで、予備圧下ロール７Ａは、圧延ロール４Ａ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２も少なくなり、結果として圧延ロール４Ａ、４Ｂ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。
そして、金属粉末２は、予備圧下ロール７Ａと圧延ロール４Ａとの間で予備圧下されることで脱気され、一定の密度及び一定の厚さを有する金属粉末２が定量、圧延ロール４Ａ、４Ｂ間に供給されることになる。
【００２２】
ここで、予備圧下ロール７Ａは、加熱装置２０により加熱を受けているため、結露等による予備圧下ロール７Ａの周面への空気中の水分の付着が防止されることとなる。さらに、予備圧下ロール７Ａは、金属粉末２が空気中の水分を含有していたとしても、周面が加熱されているため接触した金属粉末２の水分を揮発／蒸発させる作用もある。したがって、予備圧下を受けた金属粉末２の一部が、相対速度がほぼ零の状態で予備圧下ロール７Ａの周面に付着する（貼り付く）ことを防止することができる。
【００２３】
そして、圧延ロール４Ａ、４Ｂは、所定の距離で回転駆動することによって、圧延ロール４Ａ，４Ｂ間に供給された金属粉末２と、圧延ロール４Ａ、４Ｂの間に上方から下方へ挿通されて搬送されるシート状の金属板２１とを圧延する。当該圧延によって、金属粉末２は、金属板２１に固着されてシート材を形成することとなる。
圧延ロール４Ａ、４Ｂ間で所望の厚さに圧延されたシート材は、シートガイドに沿って次工程（例えば焼結工程）に送られる。なお、予備圧下ロール７Ａ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４Ａ、４Ｂ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７Ａの表面形状はシート材の表面光沢に影響を及ぼさない。
【００２４】
したがって、上述した本実施形態によれば、金属粉末２を圧延する圧延ロール４Ａ、４Ｂと、金属粉末２を圧延ロール４Ａとの間で予備圧下する予備圧下ロール７Ａとを備える粉末圧延装置１であって、予備圧下ロール７Ａを加熱する加熱装置２０を有するという構成を採用することで、予備圧下ロール７Ａの周面への水分の付着を防止することができる。つまり、結露等によって予備圧下ロール７Ａの周面に空気中の水分が付着することによる、金属粉末２の予備圧下ロール７Ａへの付着を防止することができる。
したがって、本実施形態によれば、予備圧下ロール７Ａに付着した金属粉末２が再び圧延ロール４Ａとの間で予備圧下されることがなく、密度及び厚さが均一なシート材を安定して製造することができる効果がある。
【００２５】
また、本実施形態では、予備圧下ロール７Ａの内部に加熱装置２０の発熱手段である電熱線２１を設けるという構成を採用することで、熱伝導性を利用して内部から予備圧下ロール７Ａ全体を均一に効率よく加熱することができる。
【００２６】
また、本実施形態では、加熱装置２０は、予備圧下ロール７Ａの周面における温度が４０℃〜１００℃となるように予備圧下ロール７Ａを加熱するという構成を採用することで、四季を通じて気温よりも高温である４０℃以上で加熱することにより予備圧下ロール７Ａへの水分の付着を防止し、且つ、金属粉末２が酸化し易くなる温度である１００℃より低い温度で加熱することにより、予備圧下ロール７Ａよって予備圧下される金属粉末２の酸化による劣化を防止することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、加熱装置２０は、予備圧下ロール７Ａの周面における温度を一定温度に保つように予備圧下ロール７Ａを加熱するという構成を採用することで、温度変化に伴う熱膨張による予備圧下ロール７Ａの変形を抑制し、予備圧下ロール７Ａの形状を一定に保つことで、予備圧下ロール７Ａと圧延ロール４Ａとの間のギャップを精度良く所定の距離に保つができる。
【００２８】
また、本実施形態では、加熱装置２０は、少なくとも上記予備圧下の開始時に、予備圧下ロール７Ａを加熱するという構成を採用することで、予備圧下の開始時において特に発生しやすい金属粉末２の予備圧下ロール７Ａ周面への付着を防止することができる。
【００２９】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３０】
例えば、上記実施形態において、加熱装置２０の発熱手段は電熱線２１であると説明したが、本発明は、上記構成に限定されるものでは無く、例えば、予備圧下ロール７Ａ内に加熱した熱媒体（例えば、気体、水、油等）を流通させて、予備圧下ロール７Ａを加熱する構成であっても良い。また、加熱装置２０は、予備圧下ロール７Ａの外部に発熱手段を設けて、外部から予備圧下ロール７Ａの周面を加熱する構成であっても良い。
さらに、湿度計を用いて、湿度の検出結果に基づき、加熱装置２０の駆動を制御する構成であれば、適宜結露を防止するように予備圧下ロール７Ａを加熱することができる。
【００３１】
なお、上記実施形態において、加熱装置２０は、予備圧下ロール７Ａへの水分の付着防止のために常に加熱していなければならない訳ではない。実験により、予備圧下ロール７Ａがある一定時間予備圧下を繰り返し行うと、加熱をしなくても金属粉末２の付着が起こらなくなることが確認されているため、当該一定時間を経過した後は、加熱装置２０の駆動を停止させても良い。このように制御することによって、粉末圧延装置１の運転コストの低減を図ることができる。
【００３２】
また、上記実施形態において、粉末圧延装置１は、金属粉末２を金属板２１の片面に圧延してシート材を形成すると説明したが、圧延ロール４Ｂ側にもホッパ３Ａ、ベルトフィーダ５Ａ、予備圧下ロール７Ａ及び加熱装置２０を圧延ロール４Ａ側と対称的に設ける構成であれば、金属板２１の両面の全面に亘って金属粉末２を圧延でき、３層のシート材を形成させることも可能である。
【００３３】
なお、上記実施形態において、粉末圧延装置１は、金属粉末２と金属板２１とを圧延ロール４Ａ、４Ｂで圧延すると説明したが、シート材の形成にあたって金属板２１は必須では無く、金属板２１を用いない構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明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２】本発明の実施の形態における粉末圧延装置の図１における矢視Ｘ図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…粉末圧延装置、２…金属粉末（粉末）、４Ａ，４Ｂ…圧延ロール、７Ａ…予備圧下ロール、２０…加熱装置、２１…電熱線（発熱手段）
【図１】
2009235442.tif 000003
【図２】
2009235442.tif 000004