粉末圧延装置及び粉末圧延方法
【課題】圧延ロールの外周面からの粉末の脱落や崩壊、あるいは粉体粒子の滑落などを確実に防止することができ、精度よく好適にクラッド材を形成可能な粉末圧延装置及び粉末圧延方法を提供する。
【解決手段】素材３の表面３ａに粉末４を圧着してクラッド材６を製造するための粉末圧延装置Ｂにおいて、水平方向に平行に延びる軸線Ｏ１、Ｏ２回りに回転可能に設けられ、互いの外周面１ａ、２ａが素材３の表面３ａの一面３ｂと他面３ｃとをそれぞれ押圧するように素材３を挟んで対向配置された一対の圧延ロール１、２を備え、一対の圧延ロール１、２は、外周面１ａに供給した粉末４を回転とともに搬送して素材３に粉末４を圧着させる一方の圧延ロール１に対し、他方の圧延ロール２が上方に設けられるとともに、外周面１ａ、２ａが素材３を押圧するキス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２との交角θが、粉末固有のスパチュラ角θ１以下となるように配置されている。
【解決手段】素材３の表面３ａに粉末４を圧着してクラッド材６を製造するための粉末圧延装置Ｂにおいて、水平方向に平行に延びる軸線Ｏ１、Ｏ２回りに回転可能に設けられ、互いの外周面１ａ、２ａが素材３の表面３ａの一面３ｂと他面３ｃとをそれぞれ押圧するように素材３を挟んで対向配置された一対の圧延ロール１、２を備え、一対の圧延ロール１、２は、外周面１ａに供給した粉末４を回転とともに搬送して素材３に粉末４を圧着させる一方の圧延ロール１に対し、他方の圧延ロール２が上方に設けられるとともに、外周面１ａ、２ａが素材３を押圧するキス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２との交角θが、粉末固有のスパチュラ角θ１以下となるように配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、金属粉末を一対の圧延ロール間で金属板などの素材の表面に圧着し、異なる金属を一体に多層成形してなるクラッド材を製造するための粉末圧延装置及び粉末圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば金属板などの素材の片面あるいは両面に金属粉末を圧着成形してシート状のクラッド材を製造する粉末圧延装置が知られている。この種の粉末圧延装置Ａは、例えば図４に示すように、図示せぬ電動機（回転駆動手段）の駆動によってそれぞれ軸線Ｏ１、Ｏ２回りに回転可能に設けられた一対の圧延ロール１、２を備えて構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、一対の圧延ロール１、２は、水平方向に延びる互いの軸線Ｏ１、Ｏ２を平行に配し、且つ水平方向に並べて設けられており、互いの外周面１ａ、２ａが素材３の表面３ａの一面３ｂと他面３ｃをそれぞれ押圧するように素材３を挟んで対向配置されている。そして、これら一対の圧延ロール１、２は、それぞれの軸線Ｏ１、Ｏ２回りの回転とともに、素材３を順次上方から下方に送り出し、且つ外周面１ａ、２ａに供給した粉末４を搬送して、外周面１ａ、２ａが素材３を押圧するキス点Ｋで粉末４を素材３の表面３ａに圧着させる。
【０００４】
また、予備圧下ロール（規制部材）５が、キス点Ｋに対し圧延ロール１、２の回転方向Ｔ１、Ｔ２上流側の外周面１ａ、２ａとの間に所定の隙間をあけて、軸線Ｏ３回りに回転可能に設けられている。そして、圧延ロール１、２の外周面１ａ、２ａに供給した粉末４が、圧延ロール１、２と予備圧下ロール５の隙間を通過するとともに、粉末４の量が規制されその厚さや表面性状が整えられ（粉体膜４ａが形成され）、このように調整した所定量の粉末４がキス点Ｋに向けて搬送されて素材３の表面３ａに圧着される。
【０００５】
また、このように、素材３の表面３ａに粉末４を圧着して一対の圧延ロール１、２から下方に送り出されたクラッド材６は、例えば加熱炉などに送られて粉末４の焼結あるいは溶融処理が施され、これにより、異なる金属が一体に多層成形してなるクラッド材６が製造される。
【特許文献１】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】
【０００６】
しかしながら、上記の粉末圧延装置Ａにおいては、一対の圧延ロール１、２が互いの軸線Ｏ１、Ｏ２を平行に配し、且つ水平方向に並べて設けられているため、すなわち、図４に示すように、互いの軸線Ｏ１、Ｏ２を結ぶ直線Ｓ３が水平線Ｓ２と平行し、素材３を押圧するキス点Ｋにおける圧延ロール１、２の接線Ｓ１と水平線Ｓ２とが直交するように（交角θが９０°となるように）、圧延ロール１、２が設けられているため、圧延ロール１、２の外周面１ａ、２ａ上に形成した粉体膜４ａに作用する遠心力や重力、さらには個々の粉末粒子間に働く分子間力などの均衡が崩れやすく、重力の影響が支配的となって、キス点Ｋへの搬送途中の粉体膜４ａが圧延ロール１、２の外周面１ａ、２ａから脱落したり、崩壊したり、粉体膜４ａの表面の粉体粒子が滑落するという問題があった。
【０００７】
そして、このような粉体膜４ａがキス点Ｋで素材３に圧着されることで、クラッド材６の粉末層の厚さにばらつきが生じ、精度よくクラッド材６を形成することができなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、圧延ロールの外周面からの粉末の脱落や崩壊、あるいは粉体粒子の滑落などを確実に防止することができ、精度よく好適にクラッド材を形成可能な粉末圧延装置及び粉末圧延方法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】
【０００９】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１０】
本発明の粉末圧延装置は、素材の表面に粉末を圧着してクラッド材を製造するための粉末圧延装置において、水平方向に平行に延びるそれぞれの軸線回りに回転可能に設けられ、互いの外周面が前記素材の表面の一面と他面とをそれぞれ押圧するように前記素材を挟んで対向配置された一対の圧延ロールを備え、該一対の圧延ロールは、前記外周面に供給した前記粉末を回転とともに搬送して前記素材に前記粉末を圧着させる一方の圧延ロールに対し、他方の圧延ロールが上方に設けられるとともに、前記外周面が前記素材を押圧するキス点における接線と水平線との交角が、前記粉末固有のスパチュラ角以下となるように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明においては、キス点における接線と水平線との交角が粉末固有のスパチュラ角以下となるように、一対の圧延ロールが配置されていることによって、圧延ロールの外周面上の粉末（粉体膜）を確実に安定した状態で維持することができ、キス点への搬送途中で粉末に作用する遠心力や重力、さらには個々の粉末粒子間に働く分子間力などの均衡を維持して搬送することができる。これにより、粉末が圧延ロールの外周面から脱落したり、崩壊したり、粉末粒子が滑落することを確実に防止できる。
【００１２】
また、本発明の粉末圧延装置においては、前記一方の圧延ロールの外周面に供給される前記粉末の量を規制するように、規制部材が前記一方の圧延ロールの外周面との間に所定の隙間をあけて設けられ、前記規制部材は、前記一方の圧延ロールの軸線を通る水平線を基準に、前記キス点よりも前記一方の圧延ロールの回転方向上流側に向けた前記軸線中心の９０°−スパチュラ角〜９０°＋スパチュラ角の角度範囲に配置されていることが望ましい。
【００１３】
この発明においては、規制部材が上記角度範囲に配置されていることによって、この規制部材と一方の圧延ロールとの隙間を通過して、その粉末量、厚さ、表面性状が整えられた粉体膜に、キス点への搬送途中で、脱落、崩壊、あるいは粉末粒子の滑落などが生じることをより確実に防止できる。
【００１４】
さらに、本発明の粉末圧延装置においては、前記一方の圧延ロールと前記他方の圧延ロールとに前記軸線回りに回転させる駆動力を供給する回転駆動手段がそれぞれ繋げられるとともに、前記各回転駆動手段の駆動を制御する制御手段が設けられており、前記各回転駆動手段は、前記粉末を介して前記素材の一面を押圧することにより前記一方の圧延ロールに生じる摩擦力と、直接前記素材に接触して前記素材の他面を押圧することにより前記他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異を相殺するように駆動が制御されることがより望ましい。
【００１５】
この発明においては、一対の圧延ロールのそれぞれに繋がる各回転駆動手段の駆動を制御手段によってそれぞれ個別に制御することで、粉末を介して素材の一面を押圧することにより一方の圧延ロールに生じる摩擦力と、直接素材に接触して素材の他面を押圧することにより他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異を相殺するようにそれぞれの圧延ロールを駆動することができる。これにより、一方の圧延ロールに生じる摩擦力と他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異により素材と圧延ロールの間にすべりが生じるようなことはなく、一対の圧延ロールの回転によって、好適に素材を送り出すように搬送することができるとともに粉末を素材の表面に好適に圧着させることができる。
【００１６】
本発明の粉末圧延方法は、素材の表面に粉末を圧着してクラッド材を製造する粉末圧延方法において、水平方向に平行に延びるそれぞれの軸線回りに回転可能に設けられ、互いの外周面が前記素材の表面の一面と他面とをそれぞれ押圧するように前記素材を挟んで対向配置される一対の圧延ロールを、前記外周面上に供給した前記粉末を回転とともに搬送して前記素材に前記粉末を圧着させる一方の圧延ロールに対し、他方の圧延ロールを上方に配して設けるとともに、予め前記粉末固有のスパチュラ角を計測し、前記外周面が前記素材を押圧するキス点における接線と水平線との交角が前記粉末固有のスパチュラ角以下となるように前記一対の圧延ロールを配置することを特徴とする。
【００１７】
この発明においては、予め計測した粉末固有のスパチュラ角に基づき、キス点における接線と水平線との交角がこの粉末固有のスパチュラ角以下となるように、一対の圧延ロールを配置することによって、圧延ロールの外周面上の粉末（粉体膜）を確実に安定した状態で維持してキス点に粉末を搬送することができる。これにより、キス点への搬送途中で粉末が圧延ロールの外周面から脱落したり、崩壊したり、粉末粒子が滑落することを確実に防止して、素材に粉末を圧着することができる。
【００１８】
また、本発明の粉末圧延方法においては、前記一方の圧延ロールの外周面との間に所定の隙間をあけて規制部材が設けられ、前記一方の圧延ロールの外周面に供給した前記粉末が、前記規制部材と前記一方の圧延ロールの外周面との間の所定の隙間を通過する際に、前記一方の圧延ロールの外周面上に供給された前記粉末の量が規制されながら前記キス点に向けて搬送され、前記一方の圧延ロールの軸線を通る水平線を基準に、前記キス点よりも前記一方の圧延ロールの回転方向上流側に向けた前記軸線中心の９０°−スパチュラ角〜９０°＋スパチュラ角の角度範囲に、前記規制部材を配置することが望ましい。
【００１９】
この発明においては、予め計測した粉末固有のスパチュラ角に基づき、規制部材を上記角度範囲に配置することによって、この規制部材と一方の圧延ロールとの隙間を通過して、その粉末量、厚さ、表面性状が整えられた粉体膜に、キス点への搬送途中で、脱落、崩壊、あるいは粉末粒子の滑落などが生じることをより確実に防止できる。
【００２０】
さらに、本発明の粉末圧延方法においては、前記一方の圧延ロールと前記他方の圧延ロールとに前記軸線回りに回転させる駆動力を供給する回転駆動手段がそれぞれ繋げられ、前記粉末を介して前記素材の一面を押圧することにより前記一方の圧延ロールに生じる摩擦力と、直接前記素材に接触して前記素材の他面を押圧することにより前記他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異を相殺するように各回転駆動手段を駆動させることがより望ましい。
【００２１】
この発明においては、一対の圧延ロールのそれぞれに繋がる各回転駆動手段の駆動を制御手段によってそれぞれ個別に制御することで、粉末を介して素材の一面を押圧することにより一方の圧延ロールに生じる摩擦力と、直接素材に接触して素材の他面を押圧することにより他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異を相殺するようにそれぞれの圧延ロールを駆動することができる。これにより、一方の圧延ロールに生じる摩擦力と他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異により素材と圧延ロールの間にすべりが生じるようなことはなく、一対の圧延ロールの回転によって、好適に素材を送り出すように搬送することができるとともに粉末を素材の表面に好適に圧着させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の粉末圧延装置及び粉末圧延方法によれば、粉末が圧延ロールの外周面からの脱落や崩壊、あるいは粉体粒子の滑落などを確実に防止して、所定量の粉末を安定してキス点まで搬送することができるため、このように好適に搬送した粉末を素材に圧着することで、クラッド材を高精度で製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係る粉末圧延装置及び粉末圧延方法について説明する。本実施形態は、例えば帯状でシート状あるいは板状に形成された金属製の素材の表面に金属製の粉末を圧着して、異なる金属を多層形成してなるクラッド材を製造するための粉末圧延装置及び粉末圧延方法に関するものである。
【００２４】
本実施形態の粉末圧延装置Ｂは、図１に示すように、水平方向に平行に延びるそれぞれの軸線Ｏ１、Ｏ２回りに回転可能に設けられ、互いの外周面１ａ、２ａが素材３の表面３ａの一面３ｂと他面３ｃをそれぞれ押圧するように素材３を挟んで対向配置された断面円形の一対の圧延ロール１、２と、一方の圧延ロール１に対し、この一方の圧延ロール１の外周面１ａとの間に所定の隙間をあけて対向配置され、一方の圧延ロール１の軸線Ｏ１と平行する軸線Ｏ３回りに回転可能、且つ一方の圧延ロール１の外周面１ａと所定の隙間をあけるように設けられた予備圧下ロール（規制部材）５とを備えて構成されている。
【００２５】
本実施形態において、一対の圧延ロール１、２は、外周面１ａに供給した粉末４を回転とともに搬送して素材３の一面３ｂにこの粉末４を圧着させる一方の圧延ロール１に対し、外周面２ａが直接素材３の他面３ｃに接触する他方の圧延ロール２が上方に設けられ、互いの軸線Ｏ１、Ｏ２を結ぶ直線Ｓ３が水平線Ｓ２に斜めに交差するように設けられている。また、このとき、一対の圧延ロール１、２は、外周面１ａ、２ａが素材３を押圧するキス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２との交角θが、粉末固有のスパチュラ角θ１以下となるように配置されている。ここで、スパチュラ角θ１とは、粉体特性（粉末特性）を表す指標であり、金属製のへら（スパチュラ）を水平にし、その上に粉体（粉末）を堆積させたときのプリズム状の側面の傾斜角を示し、このスパチュラ角θ１よりも小さな傾斜角で堆積した粉体は、安定した状態で維持されることになる。
【００２６】
また、一対の圧延ロール１、２には、それぞれ、軸線Ｏ１、Ｏ２回りに回転させる駆動力を供給するための例えば電動モータなどの回転駆動手段１０、１１が繋げられている。さらに、これら回転駆動手段１０、１１には、制御手段１２が繋げられ、この制御手段１２によって各回転駆動手段１０、１１がそれぞれ個別に駆動制御されている。
【００２７】
一方、予備圧下ロール５は、キス点Ｋに対し一方の圧延ロール１の回転方向Ｔ１上流側の外周面１ａと互いの外周面５ａとの間に所定の隙間をあけて対向配置されている。そして、このように設けた予備圧下ロール５は、一方の圧延ロール１の外周面１ａに例えば図示せぬホッパなどから供給した粉末４が一方の圧延ロール１の回転によって前記隙間を通過するとともに、キス点Ｋに向けて搬送する粉末４の量を規制し、且つ外周面１ａに所定の密度となるように押圧し、その厚さや密度、表面性状を整えた粉体膜４ａを形成する。
【００２８】
また、本実施形態において、この予備圧下ロール５は、図２に示すように、一方の圧延ロール１の軸線Ｏ１を通る水平線Ｓ２’を基準に、キス点Ｋよりも一方の圧延ロール１の回転方向Ｔ１上流側に向けた軸線Ｏ１中心の９０°−θ１（スパチュラ角）〜９０°＋θ１（スパチュラ角）の角度範囲θ２（９０°−θ１≦θ２≦９０°＋θ１）に配置されている。なお、予備圧下ロール５は、素材３に干渉することがないように前記角度範囲θ２に配置されている。
【００２９】
ついで、上記の構成からなる粉末圧延装置Ｂを用いて素材３の表面３ａ（一面３ｂ）に粉末４を圧着する方法（粉末圧延方法）について説明するとともにクラッド材６を製造する方法について説明し、本実施形態の粉末圧延装置Ｂ及び粉末圧延方法の作用及び効果について説明する。
【００３０】
本実施形態の粉末圧延装置Ｂを用いてクラッド材６を製造する際には、はじめに、使用する粉末４のスパチュラ角θ１を計測する。そして、このスパチュラ角θ１に基づいて、一対の圧延ロール１、２を、一方の圧延ロール１と他方の圧延ロール２の外周面１ａ、２ａが素材３を押圧するキス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２との交角θが、粉末固有のスパチュラ角θ１以下となるように配置（位置決め）する。また、このスパチュラ角θ１に基づいて、予備圧下ロール５を、一方の圧延ロール１の軸線Ｏ１を通る水平線Ｓ２’を基準に、前記９０°−θ１（スパチュラ角）〜９０°＋θ１（スパチュラ角）の角度範囲θ２に配置（位置決め）する。
【００３１】
ついで、予備圧下ロール５に対し、一方の圧延ロール１の回転方向Ｔ１上流側の外周面１ａ上に粉末４を供給する。そして、制御手段１２からの動作指令によって各回転駆動手段１０、１１を駆動させ、一方の圧延ロール１と他方の圧延ロール２とを互いに逆方向Ｔ１、Ｔ２に回転させる。これにより、一方の圧延ロール１と他方の圧延ロール２とによりキス点Ｋで押圧された素材３が上方側から下方側に搬送される。
【００３２】
また、これと同時に、一方の圧延ロール１の外周面１ａ上に供給した粉末４が、一方の圧延ロール１の回転によって一方の圧延ロール１と予備圧下ロール５の隙間を通過し、これとともに、一方の圧延ロール１の外周面１ａ上に粉体膜４ａが形成され、キス点Ｋに向けて搬送されてゆく。
【００３３】
このとき、本実施形態においては、一対の圧延ロール１、２が、キス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２との交角θが粉末固有のスパチュラ角θ１以下となるように配置されているため、予備圧下ロール５を通過して形成した粉体膜４ａは、非常に安定した状態で一方の圧延ロール１の外周面１ａ上に載せられ、このように安定した状態を維持してキス点Ｋまで搬送されることになる。よって、キス点Ｋへの搬送途中で、すなわちキス点Ｋに到達する前に、粉体膜４ａが重力や遠心力、その他の装置から受ける振動などの機械的な外力等によって一方の圧延ロール１の外周面１ａから脱落したり、崩壊したり、あるいは粉体膜４ａの表面から粉末粒子が滑落するようなことがなく、予備圧下ロール５で調整した密度や厚さ、表面性状を確実に維持した状態で、キス点Ｋに搬送されることになる。
【００３４】
また、本実施形態のように、予備圧下ロール５を前記９０°−θ１（スパチュラ角）〜９０°＋θ１（スパチュラ角）の角度範囲θ２に配置することで、この予備圧下ロール５とキス点Ｋとの間に位置する全ての一方の圧延ロール１の外周面１ａの接線方向がこの外周面１ａ上に形成した粉体膜４ａ（粉末４）のスパチュラ角θ１以下となる。これにより、さらに確実に予備圧下ロール５で調整した粉体膜４ａの密度や厚さ、表面性状を維持した状態で、キス点Ｋに搬送される。
【００３５】
そして、このように好適にキス点Ｋに搬送された粉体膜４ａは、一方の圧延ロール１と他方の圧延ロール２とで上方側から下方側に搬送されている素材３の一面３ｂに押圧され、一方の圧延ロール１の外周面１ａから剥がされるとともに、素材３の一面３ｂに圧着される。
【００３６】
ここで、粉体膜４ａ（粉末４）を介して素材３の一面３ｂを押圧することにより一方の圧延ロール１に生じる摩擦力（一方の圧延ロール１の外周面１ａと粉体膜４ａとの間に生じる摩擦力）と、直接素材３に接触して素材３の他面３ｃを押圧することにより他方の圧延ロール２に生じる摩擦力（他方の圧延ロール２の外周面２ａと素材３の他面３ｃとの間に生じる摩擦力）とに差異が生じる。このため、各圧延ロール１、２をそれぞれ回転駆動させる各回転駆動手段１０、１１に異なるトルク負荷が生じる。これに対し、本実施形態においては、これら一対の圧延ロール１、２のそれぞれに繋がる各回転駆動手段１０、１１の駆動を制御手段１２によってそれぞれ個別に制御しており、この制御手段１２によって、摩擦力の差異を相殺させるように、一方の圧延ロール１と他方の圧延ロール２のそれぞれの回転速度を個別に調節する。これにより、一方の圧延ロール１に生じる摩擦力と他方の圧延ロール２に生じる摩擦力との差異により素材３と圧延ロール１の間にすべりが生じるようなことはなく、一対の圧延ロール１、２のそれぞれの回転によって、素材３が好適に搬送されるとともに、粉体膜４ａが素材３の一面３ｂに好適に圧着されてゆく。
【００３７】
そして、上記のように一対の圧延ロール１、２の回転とともに、厚さや密度、表面性状が好適に整えられた粉体膜４ａを素材３に圧着したクラッド材６が、例えば加熱炉などを通過することで、粉末４が焼結または溶融され、粉末４と素材３を一体に多層形成したクラッド材が高精度で製造される。
【００３８】
したがって、本実施形態の粉末圧延装置Ｂ及び粉末圧延方法においては、キス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２との交角θが粉末固有のスパチュラ角θ１以下となるように、一対の圧延ロール１、２が配置されていることによって、圧延ロール１の外周面１ａ上の粉体膜４ａを確実に安定した状態で維持することができ、キス点Ｋへの搬送途中で粉末４に作用する遠心力や重力、さらには個々の粉末粒子間に働く分子間力などの均衡を維持して搬送することができる。これにより、粉末４が圧延ロール１の外周面１ａから脱落したり、崩壊したり、粉末粒子が滑落することを確実に防止でき、このように安定してキス点Ｋまで搬送した所定量の粉末４を素材３に圧着することで、クラッド材６を高精度で製造することが可能になる。
【００３９】
なお、図４に示した従来の粉末圧延装置Ａに対し、キス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２とが斜めに交差するように、すなわち一対の圧延ロール１、２を斜めに並べて配置すれば、圧延ロール１の外周面１ａ上の粉末４（粉体膜４ａ）の重力の影響を小さくすることができるが、単に斜めに配置したのみでは上記効果を確実に得ることはできず、本実施形態のように、使用する粉末固有のスパチュラ角θ１に基づいてその傾斜角（キス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２との交角θ）を設定することによって、確実に粉末４を好適な状態でキス点Ｋまで搬送することができ、高精度でクラッド材６を製造することが可能になる。
【００４０】
また、予備圧下ロール５が、前記９０°−θ１（スパチュラ角）〜９０°＋θ１（スパチュラ角）の角度範囲θ２に配置されていることで、粉末量、厚さ、表面性状が整えられた粉体膜４ａを、キス点Ｋへの搬送途中で脱落、崩壊、あるいは粉末粒子の滑落などが生じることをより確実に防止して、好適な状態でキス点Ｋまで搬送することができる。
【００４１】
さらに、粉末４を介して素材３の一面３ｂを押圧することにより一方の圧延ロール１に生じる摩擦力と、直接素材３に接触して素材３の他面３ｃを押圧することにより他方の圧延ロール２に生じる摩擦力との差異を相殺するようにそれぞれの圧延ロール１、２を駆動することで、一方の圧延ロール１に生じる摩擦力と他方の圧延ロール２に生じる摩擦力との差異により素材３と圧延ロール１の間にすべりが生じるようなことはなく、一対の圧延ロール１、２のそれぞれの回転によって、好適に素材３を搬送できるとともに粉末４を素材３の表面３ａに好適に圧着させることができる。
【００４２】
なお、本発明は、上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、素材３の表面３ａの一面（片面）３ｂにのみ粉末４（粉体膜４ａ）を圧着したクラッド材６を製造するものとしたが、例えば図３に示すように、本実施形態に示した一対の圧延ロール１、２から下方に送り出した素材３の一面３ｂに粉体膜４ａを圧着した状態のクラッド材６を、軸線Ｏ４回りに回転可能な反転ロール２０によって反転し、この反転したクラッド材６を、素材３の下方を向く他面３ｃ側に一方の圧延ロール１’、素材３の上方を向く一面３ｂ側に他方の圧延ロール２’を配して別途設けた一対の圧延ロール１’、２’間を通過させて、一方の圧延ロール１’の回転とともにこの圧延ロール１’の外周面１ａ’上に予備圧下ロール（規制部材）５’で形成した粉体膜４ａ’を粉体膜４ａが圧着されていない素材３の他面３ｃに圧着して、素材３の表面３ａの両面３ｂ、３ｃにそれぞれ粉末４、４’を圧着したクラッド材６を製造するようにしてもよい。この場合においても、素材３の他面３ｃに粉体膜４ａ’を圧着する一対の圧延ロール１’、２’を、キス点Ｋ’における接線Ｓ１’と水平線Ｓ２’との交角θが粉末固有のスパチュラ角θ１以下となるように配置することによって、予備圧下ロール５’で厚さや密度、表面性状を整えた粉体膜４ａ’を好適な状態のままキス点Ｋ’まで確実に搬送することができ、好適な粉体膜４ａ’を素材３の他面３ｃに圧着することができる。よって、両面３ｂ、３ｃに粉体膜４ａ、４ａ’をそれぞれ圧着したクラッド材６を確実に高精度で製造することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、規制部材が軸線Ｏ３回りに回転可能に設けられた断面円形の予備圧下ロール５であるものとしたが、本発明に係る規制部材は、例えば先端を一方の圧延ロール１の外周面との間に所定の隙間をあけて固設した板状（ブレード状）の規制ブレードであってもよい。すなわち、一方の圧延ロール１の軸線Ｏ１に沿う先端との隙間に粉末４が通過するとともに規制ブレードで余分な粉末４をそぎ取り、キス点Ｋに向けて搬送される粉末４の量ひいては粉体膜４ａの厚さを調整するものであってもよく、キス点Ｋに搬送する粉末４の量を規制して調整することができれば、特に規制部材の形状およびそれらの構成を限定する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る粉末圧延装置を示す図である。
【図２】図１の一方の圧延ロール及び規制部材を拡大した図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る粉末圧延装置の変形例を示す図である。
【図４】従来の粉末圧延装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 圧延ロール（一方の圧延ロール）
１ａ 外周面
２ 圧延ロール（他方の圧延ロール）
２ａ 外周面
３ 素材
３ａ 表面
３ｂ 一面
３ｃ 他面
４ 粉末
４ａ 粉体膜
５ 予備圧下ロール（規制部材）
６ クラッド材
１０ 回転駆動手段
１１ 回転駆動手段
１２ 制御手段
Ａ 従来の粉末圧延装置
Ｂ 粉末圧延装置
Ｏ１ 軸線
Ｏ２ 軸線
Ｔ１ 回転方向
Ｔ２ 回転方向
Ｓ１ 接線
Ｓ２ 水平線
θ 交角
θ１ スパチュラ角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、金属粉末を一対の圧延ロール間で金属板などの素材の表面に圧着し、異なる金属を一体に多層成形してなるクラッド材を製造するための粉末圧延装置及び粉末圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば金属板などの素材の片面あるいは両面に金属粉末を圧着成形してシート状のクラッド材を製造する粉末圧延装置が知られている。この種の粉末圧延装置Ａは、例えば図４に示すように、図示せぬ電動機（回転駆動手段）の駆動によってそれぞれ軸線Ｏ１、Ｏ２回りに回転可能に設けられた一対の圧延ロール１、２を備えて構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、一対の圧延ロール１、２は、水平方向に延びる互いの軸線Ｏ１、Ｏ２を平行に配し、且つ水平方向に並べて設けられており、互いの外周面１ａ、２ａが素材３の表面３ａの一面３ｂと他面３ｃをそれぞれ押圧するように素材３を挟んで対向配置されている。そして、これら一対の圧延ロール１、２は、それぞれの軸線Ｏ１、Ｏ２回りの回転とともに、素材３を順次上方から下方に送り出し、且つ外周面１ａ、２ａに供給した粉末４を搬送して、外周面１ａ、２ａが素材３を押圧するキス点Ｋで粉末４を素材３の表面３ａに圧着させる。
【０００４】
また、予備圧下ロール（規制部材）５が、キス点Ｋに対し圧延ロール１、２の回転方向Ｔ１、Ｔ２上流側の外周面１ａ、２ａとの間に所定の隙間をあけて、軸線Ｏ３回りに回転可能に設けられている。そして、圧延ロール１、２の外周面１ａ、２ａに供給した粉末４が、圧延ロール１、２と予備圧下ロール５の隙間を通過するとともに、粉末４の量が規制されその厚さや表面性状が整えられ（粉体膜４ａが形成され）、このように調整した所定量の粉末４がキス点Ｋに向けて搬送されて素材３の表面３ａに圧着される。
【０００５】
また、このように、素材３の表面３ａに粉末４を圧着して一対の圧延ロール１、２から下方に送り出されたクラッド材６は、例えば加熱炉などに送られて粉末４の焼結あるいは溶融処理が施され、これにより、異なる金属が一体に多層成形してなるクラッド材６が製造される。
【特許文献１】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】
【０００６】
しかしながら、上記の粉末圧延装置Ａにおいては、一対の圧延ロール１、２が互いの軸線Ｏ１、Ｏ２を平行に配し、且つ水平方向に並べて設けられているため、すなわち、図４に示すように、互いの軸線Ｏ１、Ｏ２を結ぶ直線Ｓ３が水平線Ｓ２と平行し、素材３を押圧するキス点Ｋにおける圧延ロール１、２の接線Ｓ１と水平線Ｓ２とが直交するように（交角θが９０°となるように）、圧延ロール１、２が設けられているため、圧延ロール１、２の外周面１ａ、２ａ上に形成した粉体膜４ａに作用する遠心力や重力、さらには個々の粉末粒子間に働く分子間力などの均衡が崩れやすく、重力の影響が支配的となって、キス点Ｋへの搬送途中の粉体膜４ａが圧延ロール１、２の外周面１ａ、２ａから脱落したり、崩壊したり、粉体膜４ａの表面の粉体粒子が滑落するという問題があった。
【０００７】
そして、このような粉体膜４ａがキス点Ｋで素材３に圧着されることで、クラッド材６の粉末層の厚さにばらつきが生じ、精度よくクラッド材６を形成することができなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、圧延ロールの外周面からの粉末の脱落や崩壊、あるいは粉体粒子の滑落などを確実に防止することができ、精度よく好適にクラッド材を形成可能な粉末圧延装置及び粉末圧延方法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】
【０００９】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１０】
本発明の粉末圧延装置は、素材の表面に粉末を圧着してクラッド材を製造するための粉末圧延装置において、水平方向に平行に延びるそれぞれの軸線回りに回転可能に設けられ、互いの外周面が前記素材の表面の一面と他面とをそれぞれ押圧するように前記素材を挟んで対向配置された一対の圧延ロールを備え、該一対の圧延ロールは、前記外周面に供給した前記粉末を回転とともに搬送して前記素材に前記粉末を圧着させる一方の圧延ロールに対し、他方の圧延ロールが上方に設けられるとともに、前記外周面が前記素材を押圧するキス点における接線と水平線との交角が、前記粉末固有のスパチュラ角以下となるように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明においては、キス点における接線と水平線との交角が粉末固有のスパチュラ角以下となるように、一対の圧延ロールが配置されていることによって、圧延ロールの外周面上の粉末（粉体膜）を確実に安定した状態で維持することができ、キス点への搬送途中で粉末に作用する遠心力や重力、さらには個々の粉末粒子間に働く分子間力などの均衡を維持して搬送することができる。これにより、粉末が圧延ロールの外周面から脱落したり、崩壊したり、粉末粒子が滑落することを確実に防止できる。
【００１２】
また、本発明の粉末圧延装置においては、前記一方の圧延ロールの外周面に供給される前記粉末の量を規制するように、規制部材が前記一方の圧延ロールの外周面との間に所定の隙間をあけて設けられ、前記規制部材は、前記一方の圧延ロールの軸線を通る水平線を基準に、前記キス点よりも前記一方の圧延ロールの回転方向上流側に向けた前記軸線中心の９０°−スパチュラ角〜９０°＋スパチュラ角の角度範囲に配置されていることが望ましい。
【００１３】
この発明においては、規制部材が上記角度範囲に配置されていることによって、この規制部材と一方の圧延ロールとの隙間を通過して、その粉末量、厚さ、表面性状が整えられた粉体膜に、キス点への搬送途中で、脱落、崩壊、あるいは粉末粒子の滑落などが生じることをより確実に防止できる。
【００１４】
さらに、本発明の粉末圧延装置においては、前記一方の圧延ロールと前記他方の圧延ロールとに前記軸線回りに回転させる駆動力を供給する回転駆動手段がそれぞれ繋げられるとともに、前記各回転駆動手段の駆動を制御する制御手段が設けられており、前記各回転駆動手段は、前記粉末を介して前記素材の一面を押圧することにより前記一方の圧延ロールに生じる摩擦力と、直接前記素材に接触して前記素材の他面を押圧することにより前記他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異を相殺するように駆動が制御されることがより望ましい。
【００１５】
この発明においては、一対の圧延ロールのそれぞれに繋がる各回転駆動手段の駆動を制御手段によってそれぞれ個別に制御することで、粉末を介して素材の一面を押圧することにより一方の圧延ロールに生じる摩擦力と、直接素材に接触して素材の他面を押圧することにより他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異を相殺するようにそれぞれの圧延ロールを駆動することができる。これにより、一方の圧延ロールに生じる摩擦力と他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異により素材と圧延ロールの間にすべりが生じるようなことはなく、一対の圧延ロールの回転によって、好適に素材を送り出すように搬送することができるとともに粉末を素材の表面に好適に圧着させることができる。
【００１６】
本発明の粉末圧延方法は、素材の表面に粉末を圧着してクラッド材を製造する粉末圧延方法において、水平方向に平行に延びるそれぞれの軸線回りに回転可能に設けられ、互いの外周面が前記素材の表面の一面と他面とをそれぞれ押圧するように前記素材を挟んで対向配置される一対の圧延ロールを、前記外周面上に供給した前記粉末を回転とともに搬送して前記素材に前記粉末を圧着させる一方の圧延ロールに対し、他方の圧延ロールを上方に配して設けるとともに、予め前記粉末固有のスパチュラ角を計測し、前記外周面が前記素材を押圧するキス点における接線と水平線との交角が前記粉末固有のスパチュラ角以下となるように前記一対の圧延ロールを配置することを特徴とする。
【００１７】
この発明においては、予め計測した粉末固有のスパチュラ角に基づき、キス点における接線と水平線との交角がこの粉末固有のスパチュラ角以下となるように、一対の圧延ロールを配置することによって、圧延ロールの外周面上の粉末（粉体膜）を確実に安定した状態で維持してキス点に粉末を搬送することができる。これにより、キス点への搬送途中で粉末が圧延ロールの外周面から脱落したり、崩壊したり、粉末粒子が滑落することを確実に防止して、素材に粉末を圧着することができる。
【００１８】
また、本発明の粉末圧延方法においては、前記一方の圧延ロールの外周面との間に所定の隙間をあけて規制部材が設けられ、前記一方の圧延ロールの外周面に供給した前記粉末が、前記規制部材と前記一方の圧延ロールの外周面との間の所定の隙間を通過する際に、前記一方の圧延ロールの外周面上に供給された前記粉末の量が規制されながら前記キス点に向けて搬送され、前記一方の圧延ロールの軸線を通る水平線を基準に、前記キス点よりも前記一方の圧延ロールの回転方向上流側に向けた前記軸線中心の９０°−スパチュラ角〜９０°＋スパチュラ角の角度範囲に、前記規制部材を配置することが望ましい。
【００１９】
この発明においては、予め計測した粉末固有のスパチュラ角に基づき、規制部材を上記角度範囲に配置することによって、この規制部材と一方の圧延ロールとの隙間を通過して、その粉末量、厚さ、表面性状が整えられた粉体膜に、キス点への搬送途中で、脱落、崩壊、あるいは粉末粒子の滑落などが生じることをより確実に防止できる。
【００２０】
さらに、本発明の粉末圧延方法においては、前記一方の圧延ロールと前記他方の圧延ロールとに前記軸線回りに回転させる駆動力を供給する回転駆動手段がそれぞれ繋げられ、前記粉末を介して前記素材の一面を押圧することにより前記一方の圧延ロールに生じる摩擦力と、直接前記素材に接触して前記素材の他面を押圧することにより前記他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異を相殺するように各回転駆動手段を駆動させることがより望ましい。
【００２１】
この発明においては、一対の圧延ロールのそれぞれに繋がる各回転駆動手段の駆動を制御手段によってそれぞれ個別に制御することで、粉末を介して素材の一面を押圧することにより一方の圧延ロールに生じる摩擦力と、直接素材に接触して素材の他面を押圧することにより他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異を相殺するようにそれぞれの圧延ロールを駆動することができる。これにより、一方の圧延ロールに生じる摩擦力と他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異により素材と圧延ロールの間にすべりが生じるようなことはなく、一対の圧延ロールの回転によって、好適に素材を送り出すように搬送することができるとともに粉末を素材の表面に好適に圧着させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の粉末圧延装置及び粉末圧延方法によれば、粉末が圧延ロールの外周面からの脱落や崩壊、あるいは粉体粒子の滑落などを確実に防止して、所定量の粉末を安定してキス点まで搬送することができるため、このように好適に搬送した粉末を素材に圧着することで、クラッド材を高精度で製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係る粉末圧延装置及び粉末圧延方法について説明する。本実施形態は、例えば帯状でシート状あるいは板状に形成された金属製の素材の表面に金属製の粉末を圧着して、異なる金属を多層形成してなるクラッド材を製造するための粉末圧延装置及び粉末圧延方法に関するものである。
【００２４】
本実施形態の粉末圧延装置Ｂは、図１に示すように、水平方向に平行に延びるそれぞれの軸線Ｏ１、Ｏ２回りに回転可能に設けられ、互いの外周面１ａ、２ａが素材３の表面３ａの一面３ｂと他面３ｃをそれぞれ押圧するように素材３を挟んで対向配置された断面円形の一対の圧延ロール１、２と、一方の圧延ロール１に対し、この一方の圧延ロール１の外周面１ａとの間に所定の隙間をあけて対向配置され、一方の圧延ロール１の軸線Ｏ１と平行する軸線Ｏ３回りに回転可能、且つ一方の圧延ロール１の外周面１ａと所定の隙間をあけるように設けられた予備圧下ロール（規制部材）５とを備えて構成されている。
【００２５】
本実施形態において、一対の圧延ロール１、２は、外周面１ａに供給した粉末４を回転とともに搬送して素材３の一面３ｂにこの粉末４を圧着させる一方の圧延ロール１に対し、外周面２ａが直接素材３の他面３ｃに接触する他方の圧延ロール２が上方に設けられ、互いの軸線Ｏ１、Ｏ２を結ぶ直線Ｓ３が水平線Ｓ２に斜めに交差するように設けられている。また、このとき、一対の圧延ロール１、２は、外周面１ａ、２ａが素材３を押圧するキス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２との交角θが、粉末固有のスパチュラ角θ１以下となるように配置されている。ここで、スパチュラ角θ１とは、粉体特性（粉末特性）を表す指標であり、金属製のへら（スパチュラ）を水平にし、その上に粉体（粉末）を堆積させたときのプリズム状の側面の傾斜角を示し、このスパチュラ角θ１よりも小さな傾斜角で堆積した粉体は、安定した状態で維持されることになる。
【００２６】
また、一対の圧延ロール１、２には、それぞれ、軸線Ｏ１、Ｏ２回りに回転させる駆動力を供給するための例えば電動モータなどの回転駆動手段１０、１１が繋げられている。さらに、これら回転駆動手段１０、１１には、制御手段１２が繋げられ、この制御手段１２によって各回転駆動手段１０、１１がそれぞれ個別に駆動制御されている。
【００２７】
一方、予備圧下ロール５は、キス点Ｋに対し一方の圧延ロール１の回転方向Ｔ１上流側の外周面１ａと互いの外周面５ａとの間に所定の隙間をあけて対向配置されている。そして、このように設けた予備圧下ロール５は、一方の圧延ロール１の外周面１ａに例えば図示せぬホッパなどから供給した粉末４が一方の圧延ロール１の回転によって前記隙間を通過するとともに、キス点Ｋに向けて搬送する粉末４の量を規制し、且つ外周面１ａに所定の密度となるように押圧し、その厚さや密度、表面性状を整えた粉体膜４ａを形成する。
【００２８】
また、本実施形態において、この予備圧下ロール５は、図２に示すように、一方の圧延ロール１の軸線Ｏ１を通る水平線Ｓ２’を基準に、キス点Ｋよりも一方の圧延ロール１の回転方向Ｔ１上流側に向けた軸線Ｏ１中心の９０°−θ１（スパチュラ角）〜９０°＋θ１（スパチュラ角）の角度範囲θ２（９０°−θ１≦θ２≦９０°＋θ１）に配置されている。なお、予備圧下ロール５は、素材３に干渉することがないように前記角度範囲θ２に配置されている。
【００２９】
ついで、上記の構成からなる粉末圧延装置Ｂを用いて素材３の表面３ａ（一面３ｂ）に粉末４を圧着する方法（粉末圧延方法）について説明するとともにクラッド材６を製造する方法について説明し、本実施形態の粉末圧延装置Ｂ及び粉末圧延方法の作用及び効果について説明する。
【００３０】
本実施形態の粉末圧延装置Ｂを用いてクラッド材６を製造する際には、はじめに、使用する粉末４のスパチュラ角θ１を計測する。そして、このスパチュラ角θ１に基づいて、一対の圧延ロール１、２を、一方の圧延ロール１と他方の圧延ロール２の外周面１ａ、２ａが素材３を押圧するキス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２との交角θが、粉末固有のスパチュラ角θ１以下となるように配置（位置決め）する。また、このスパチュラ角θ１に基づいて、予備圧下ロール５を、一方の圧延ロール１の軸線Ｏ１を通る水平線Ｓ２’を基準に、前記９０°−θ１（スパチュラ角）〜９０°＋θ１（スパチュラ角）の角度範囲θ２に配置（位置決め）する。
【００３１】
ついで、予備圧下ロール５に対し、一方の圧延ロール１の回転方向Ｔ１上流側の外周面１ａ上に粉末４を供給する。そして、制御手段１２からの動作指令によって各回転駆動手段１０、１１を駆動させ、一方の圧延ロール１と他方の圧延ロール２とを互いに逆方向Ｔ１、Ｔ２に回転させる。これにより、一方の圧延ロール１と他方の圧延ロール２とによりキス点Ｋで押圧された素材３が上方側から下方側に搬送される。
【００３２】
また、これと同時に、一方の圧延ロール１の外周面１ａ上に供給した粉末４が、一方の圧延ロール１の回転によって一方の圧延ロール１と予備圧下ロール５の隙間を通過し、これとともに、一方の圧延ロール１の外周面１ａ上に粉体膜４ａが形成され、キス点Ｋに向けて搬送されてゆく。
【００３３】
このとき、本実施形態においては、一対の圧延ロール１、２が、キス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２との交角θが粉末固有のスパチュラ角θ１以下となるように配置されているため、予備圧下ロール５を通過して形成した粉体膜４ａは、非常に安定した状態で一方の圧延ロール１の外周面１ａ上に載せられ、このように安定した状態を維持してキス点Ｋまで搬送されることになる。よって、キス点Ｋへの搬送途中で、すなわちキス点Ｋに到達する前に、粉体膜４ａが重力や遠心力、その他の装置から受ける振動などの機械的な外力等によって一方の圧延ロール１の外周面１ａから脱落したり、崩壊したり、あるいは粉体膜４ａの表面から粉末粒子が滑落するようなことがなく、予備圧下ロール５で調整した密度や厚さ、表面性状を確実に維持した状態で、キス点Ｋに搬送されることになる。
【００３４】
また、本実施形態のように、予備圧下ロール５を前記９０°−θ１（スパチュラ角）〜９０°＋θ１（スパチュラ角）の角度範囲θ２に配置することで、この予備圧下ロール５とキス点Ｋとの間に位置する全ての一方の圧延ロール１の外周面１ａの接線方向がこの外周面１ａ上に形成した粉体膜４ａ（粉末４）のスパチュラ角θ１以下となる。これにより、さらに確実に予備圧下ロール５で調整した粉体膜４ａの密度や厚さ、表面性状を維持した状態で、キス点Ｋに搬送される。
【００３５】
そして、このように好適にキス点Ｋに搬送された粉体膜４ａは、一方の圧延ロール１と他方の圧延ロール２とで上方側から下方側に搬送されている素材３の一面３ｂに押圧され、一方の圧延ロール１の外周面１ａから剥がされるとともに、素材３の一面３ｂに圧着される。
【００３６】
ここで、粉体膜４ａ（粉末４）を介して素材３の一面３ｂを押圧することにより一方の圧延ロール１に生じる摩擦力（一方の圧延ロール１の外周面１ａと粉体膜４ａとの間に生じる摩擦力）と、直接素材３に接触して素材３の他面３ｃを押圧することにより他方の圧延ロール２に生じる摩擦力（他方の圧延ロール２の外周面２ａと素材３の他面３ｃとの間に生じる摩擦力）とに差異が生じる。このため、各圧延ロール１、２をそれぞれ回転駆動させる各回転駆動手段１０、１１に異なるトルク負荷が生じる。これに対し、本実施形態においては、これら一対の圧延ロール１、２のそれぞれに繋がる各回転駆動手段１０、１１の駆動を制御手段１２によってそれぞれ個別に制御しており、この制御手段１２によって、摩擦力の差異を相殺させるように、一方の圧延ロール１と他方の圧延ロール２のそれぞれの回転速度を個別に調節する。これにより、一方の圧延ロール１に生じる摩擦力と他方の圧延ロール２に生じる摩擦力との差異により素材３と圧延ロール１の間にすべりが生じるようなことはなく、一対の圧延ロール１、２のそれぞれの回転によって、素材３が好適に搬送されるとともに、粉体膜４ａが素材３の一面３ｂに好適に圧着されてゆく。
【００３７】
そして、上記のように一対の圧延ロール１、２の回転とともに、厚さや密度、表面性状が好適に整えられた粉体膜４ａを素材３に圧着したクラッド材６が、例えば加熱炉などを通過することで、粉末４が焼結または溶融され、粉末４と素材３を一体に多層形成したクラッド材が高精度で製造される。
【００３８】
したがって、本実施形態の粉末圧延装置Ｂ及び粉末圧延方法においては、キス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２との交角θが粉末固有のスパチュラ角θ１以下となるように、一対の圧延ロール１、２が配置されていることによって、圧延ロール１の外周面１ａ上の粉体膜４ａを確実に安定した状態で維持することができ、キス点Ｋへの搬送途中で粉末４に作用する遠心力や重力、さらには個々の粉末粒子間に働く分子間力などの均衡を維持して搬送することができる。これにより、粉末４が圧延ロール１の外周面１ａから脱落したり、崩壊したり、粉末粒子が滑落することを確実に防止でき、このように安定してキス点Ｋまで搬送した所定量の粉末４を素材３に圧着することで、クラッド材６を高精度で製造することが可能になる。
【００３９】
なお、図４に示した従来の粉末圧延装置Ａに対し、キス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２とが斜めに交差するように、すなわち一対の圧延ロール１、２を斜めに並べて配置すれば、圧延ロール１の外周面１ａ上の粉末４（粉体膜４ａ）の重力の影響を小さくすることができるが、単に斜めに配置したのみでは上記効果を確実に得ることはできず、本実施形態のように、使用する粉末固有のスパチュラ角θ１に基づいてその傾斜角（キス点Ｋにおける接線Ｓ１と水平線Ｓ２との交角θ）を設定することによって、確実に粉末４を好適な状態でキス点Ｋまで搬送することができ、高精度でクラッド材６を製造することが可能になる。
【００４０】
また、予備圧下ロール５が、前記９０°−θ１（スパチュラ角）〜９０°＋θ１（スパチュラ角）の角度範囲θ２に配置されていることで、粉末量、厚さ、表面性状が整えられた粉体膜４ａを、キス点Ｋへの搬送途中で脱落、崩壊、あるいは粉末粒子の滑落などが生じることをより確実に防止して、好適な状態でキス点Ｋまで搬送することができる。
【００４１】
さらに、粉末４を介して素材３の一面３ｂを押圧することにより一方の圧延ロール１に生じる摩擦力と、直接素材３に接触して素材３の他面３ｃを押圧することにより他方の圧延ロール２に生じる摩擦力との差異を相殺するようにそれぞれの圧延ロール１、２を駆動することで、一方の圧延ロール１に生じる摩擦力と他方の圧延ロール２に生じる摩擦力との差異により素材３と圧延ロール１の間にすべりが生じるようなことはなく、一対の圧延ロール１、２のそれぞれの回転によって、好適に素材３を搬送できるとともに粉末４を素材３の表面３ａに好適に圧着させることができる。
【００４２】
なお、本発明は、上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、素材３の表面３ａの一面（片面）３ｂにのみ粉末４（粉体膜４ａ）を圧着したクラッド材６を製造するものとしたが、例えば図３に示すように、本実施形態に示した一対の圧延ロール１、２から下方に送り出した素材３の一面３ｂに粉体膜４ａを圧着した状態のクラッド材６を、軸線Ｏ４回りに回転可能な反転ロール２０によって反転し、この反転したクラッド材６を、素材３の下方を向く他面３ｃ側に一方の圧延ロール１’、素材３の上方を向く一面３ｂ側に他方の圧延ロール２’を配して別途設けた一対の圧延ロール１’、２’間を通過させて、一方の圧延ロール１’の回転とともにこの圧延ロール１’の外周面１ａ’上に予備圧下ロール（規制部材）５’で形成した粉体膜４ａ’を粉体膜４ａが圧着されていない素材３の他面３ｃに圧着して、素材３の表面３ａの両面３ｂ、３ｃにそれぞれ粉末４、４’を圧着したクラッド材６を製造するようにしてもよい。この場合においても、素材３の他面３ｃに粉体膜４ａ’を圧着する一対の圧延ロール１’、２’を、キス点Ｋ’における接線Ｓ１’と水平線Ｓ２’との交角θが粉末固有のスパチュラ角θ１以下となるように配置することによって、予備圧下ロール５’で厚さや密度、表面性状を整えた粉体膜４ａ’を好適な状態のままキス点Ｋ’まで確実に搬送することができ、好適な粉体膜４ａ’を素材３の他面３ｃに圧着することができる。よって、両面３ｂ、３ｃに粉体膜４ａ、４ａ’をそれぞれ圧着したクラッド材６を確実に高精度で製造することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、規制部材が軸線Ｏ３回りに回転可能に設けられた断面円形の予備圧下ロール５であるものとしたが、本発明に係る規制部材は、例えば先端を一方の圧延ロール１の外周面との間に所定の隙間をあけて固設した板状（ブレード状）の規制ブレードであってもよい。すなわち、一方の圧延ロール１の軸線Ｏ１に沿う先端との隙間に粉末４が通過するとともに規制ブレードで余分な粉末４をそぎ取り、キス点Ｋに向けて搬送される粉末４の量ひいては粉体膜４ａの厚さを調整するものであってもよく、キス点Ｋに搬送する粉末４の量を規制して調整することができれば、特に規制部材の形状およびそれらの構成を限定する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る粉末圧延装置を示す図である。
【図２】図１の一方の圧延ロール及び規制部材を拡大した図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る粉末圧延装置の変形例を示す図である。
【図４】従来の粉末圧延装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 圧延ロール（一方の圧延ロール）
１ａ 外周面
２ 圧延ロール（他方の圧延ロール）
２ａ 外周面
３ 素材
３ａ 表面
３ｂ 一面
３ｃ 他面
４ 粉末
４ａ 粉体膜
５ 予備圧下ロール（規制部材）
６ クラッド材
１０ 回転駆動手段
１１ 回転駆動手段
１２ 制御手段
Ａ 従来の粉末圧延装置
Ｂ 粉末圧延装置
Ｏ１ 軸線
Ｏ２ 軸線
Ｔ１ 回転方向
Ｔ２ 回転方向
Ｓ１ 接線
Ｓ２ 水平線
θ 交角
θ１ スパチュラ角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材の表面に粉末を圧着してクラッド材を製造するための粉末圧延装置において、
水平方向に平行に延びるそれぞれの軸線回りに回転可能に設けられ、互いの外周面が前記素材の表面の一面と他面とをそれぞれ押圧するように前記素材を挟んで対向配置された一対の圧延ロールを備え、
該一対の圧延ロールは、前記外周面に供給した前記粉末を回転とともに搬送して前記素材に前記粉末を圧着させる一方の圧延ロールに対し、他方の圧延ロールが上方に設けられるとともに、前記外周面が前記素材を押圧するキス点における接線と水平線との交角が、前記粉末固有のスパチュラ角以下となるように配置されてい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、
前記一方の圧延ロールの外周面に供給される前記粉末の量を規制するように、規制部材が前記一方の圧延ロールの外周面との間に所定の隙間をあけて設けられ、
前記規制部材は、前記一方の圧延ロールの軸線を通る水平線を基準に、前記キス点よりも前記一方の圧延ロールの回転方向上流側に向けた前記軸線中心の９０°−スパチュラ角〜９０°＋スパチュラ角の角度範囲に配置されていることを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の粉末圧延装置において、
前記一方の圧延ロールと前記他方の圧延ロールとに前記軸線回りに回転させる駆動力を供給する回転駆動手段がそれぞれ繋げられるとともに、前記各回転駆動手段の駆動を制御する制御手段が設けられており、
前記各回転駆動手段は、前記粉末を介して前記素材の一面を押圧することにより前記一方の圧延ロールに生じる摩擦力と、直接前記素材に接触して前記素材の他面を押圧することにより前記他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異を相殺するように駆動が制御されることを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項４】
素材の表面に粉末を圧着してクラッド材を製造する粉末圧延方法において、
水平方向に平行に延びるそれぞれの軸線回りに回転可能に設けられ、互いの外周面が前記素材の表面の一面と他面とをそれぞれ押圧するように前記素材を挟んで対向配置される一対の圧延ロールを、前記外周面上に供給した前記粉末を回転とともに搬送して前記素材に前記粉末を圧着させる一方の圧延ロールに対し、他方の圧延ロールを上方に配して設けるとともに、
予め前記粉末固有のスパチュラ角を計測し、前記外周面が前記素材を押圧するキス点における接線と水平線との交角が前記粉末固有のスパチュラ角以下となるように前記一対の圧延ロールを配置することを特徴とする粉末圧延方法。
【請求項５】
請求項４記載の粉末圧延方法において、
前記一方の圧延ロールの外周面との間に所定の隙間をあけて規制部材が設けられ、前記一方の圧延ロールの外周面に供給した前記粉末が、前記規制部材と前記一方の圧延ロールの外周面との間の所定の隙間を通過する際に、前記一方の圧延ロールの外周面上に供給された前記粉末の量が規制されながら前記キス点に向けて搬送され、
前記一方の圧延ロールの軸線を通る水平線を基準に、前記キス点よりも前記一方の圧延ロールの回転方向上流側に向けた前記軸線中心の９０°−スパチュラ角〜９０°＋スパチュラ角の角度範囲に、前記規制部材を配置することを特徴とする粉末圧延方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の粉末圧延方法において、
前記一方の圧延ロールと前記他方の圧延ロールとに前記軸線回りに回転させる駆動力を供給する回転駆動手段がそれぞれ繋げられ、
前記粉末を介して前記素材の一面を押圧することにより前記一方の圧延ロールに生じる摩擦力と、直接前記素材に接触して前記素材の他面を押圧することにより前記他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異を相殺するように各回転駆動手段を駆動させることを特徴とする粉末圧延方法。
【請求項１】
素材の表面に粉末を圧着してクラッド材を製造するための粉末圧延装置において、
水平方向に平行に延びるそれぞれの軸線回りに回転可能に設けられ、互いの外周面が前記素材の表面の一面と他面とをそれぞれ押圧するように前記素材を挟んで対向配置された一対の圧延ロールを備え、
該一対の圧延ロールは、前記外周面に供給した前記粉末を回転とともに搬送して前記素材に前記粉末を圧着させる一方の圧延ロールに対し、他方の圧延ロールが上方に設けられるとともに、前記外周面が前記素材を押圧するキス点における接線と水平線との交角が、前記粉末固有のスパチュラ角以下となるように配置されてい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、
前記一方の圧延ロールの外周面に供給される前記粉末の量を規制するように、規制部材が前記一方の圧延ロールの外周面との間に所定の隙間をあけて設けられ、
前記規制部材は、前記一方の圧延ロールの軸線を通る水平線を基準に、前記キス点よりも前記一方の圧延ロールの回転方向上流側に向けた前記軸線中心の９０°−スパチュラ角〜９０°＋スパチュラ角の角度範囲に配置されていることを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の粉末圧延装置において、
前記一方の圧延ロールと前記他方の圧延ロールとに前記軸線回りに回転させる駆動力を供給する回転駆動手段がそれぞれ繋げられるとともに、前記各回転駆動手段の駆動を制御する制御手段が設けられており、
前記各回転駆動手段は、前記粉末を介して前記素材の一面を押圧することにより前記一方の圧延ロールに生じる摩擦力と、直接前記素材に接触して前記素材の他面を押圧することにより前記他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異を相殺するように駆動が制御されることを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項４】
素材の表面に粉末を圧着してクラッド材を製造する粉末圧延方法において、
水平方向に平行に延びるそれぞれの軸線回りに回転可能に設けられ、互いの外周面が前記素材の表面の一面と他面とをそれぞれ押圧するように前記素材を挟んで対向配置される一対の圧延ロールを、前記外周面上に供給した前記粉末を回転とともに搬送して前記素材に前記粉末を圧着させる一方の圧延ロールに対し、他方の圧延ロールを上方に配して設けるとともに、
予め前記粉末固有のスパチュラ角を計測し、前記外周面が前記素材を押圧するキス点における接線と水平線との交角が前記粉末固有のスパチュラ角以下となるように前記一対の圧延ロールを配置することを特徴とする粉末圧延方法。
【請求項５】
請求項４記載の粉末圧延方法において、
前記一方の圧延ロールの外周面との間に所定の隙間をあけて規制部材が設けられ、前記一方の圧延ロールの外周面に供給した前記粉末が、前記規制部材と前記一方の圧延ロールの外周面との間の所定の隙間を通過する際に、前記一方の圧延ロールの外周面上に供給された前記粉末の量が規制されながら前記キス点に向けて搬送され、
前記一方の圧延ロールの軸線を通る水平線を基準に、前記キス点よりも前記一方の圧延ロールの回転方向上流側に向けた前記軸線中心の９０°−スパチュラ角〜９０°＋スパチュラ角の角度範囲に、前記規制部材を配置することを特徴とする粉末圧延方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の粉末圧延方法において、
前記一方の圧延ロールと前記他方の圧延ロールとに前記軸線回りに回転させる駆動力を供給する回転駆動手段がそれぞれ繋げられ、
前記粉末を介して前記素材の一面を押圧することにより前記一方の圧延ロールに生じる摩擦力と、直接前記素材に接触して前記素材の他面を押圧することにより前記他方の圧延ロールに生じる摩擦力との差異を相殺するように各回転駆動手段を駆動させることを特徴とする粉末圧延方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１４９９６０（Ｐ２００９−１４９９６０Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３０９９７（Ｐ２００７−３３０９９７）
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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