JP2011235221A - ノッチロールとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度で耐久性に優れたエッジ部材を有するノッチロールを低コストが製造できるノッチロールの製造方法を提供する。
【解決手段】ロール素材５にその軸方向に平行な１つ又は複数の深孔６を穿設し、ロール素材５の深孔６に耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末７を充填して、カプセル９を形成し、カプセル９をＨＩＰ（熱間等方圧加圧）処理することにより、ロール素材５の深孔６に合金粉末のＨＩＰ層１２を形成し、その後ロール素材５をＨＩＰ層１２の一部が外周部に表れるように円筒状に切削加工すると共に、ロール素材５の外周部とＨＩＰ層１２との間にロール素材５の軸方向に平行な切欠溝３を削成し、切欠溝３に臨むＨＩＰ層１２部分を仕上げ加工してノッチロール１のエッジ部４を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、塗工装置において基材ウェブに塗布された塗工液が均一になるように膜厚をコントロールするためのエッジ部を備えたノッチロールとその製造方法に関する。

ノッチロールは、回転するバックアップロールとの間で一方向に走行する基材ウェブの一面に塗布された塗工液が均一になるようにエッジ部によって膜厚をコントロールするロールで、通常固定された状態で使用される。このノッチロールはバックアップロールとの隙間が均一でないと、塗工膜厚にバラツキが生じてしまい、またエッジ部のごく小さな傷でも塗工面の均一化に悪影響を及ぼし、従ってノッチロールの特にエッジ部には高精度が要求される。

従来、ノッチロールの製造にあたっては、エッジ部を、耐食性及び耐摩耗性の良好な硬質材料によりロール本体と別体に形成し、このエッジ部材をロール本体にボルトによって取り付け固定するようにしている。

上記従来のノッチロールの製造方法では、硬質材料のエッジ部材にボルト用のネジ孔を形成する必要があり、そのネジ孔加工が面倒であると共に、エッジ部材の取付作業に非常な手間がかかり、製作コストが高くつくといった問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑み、高精度で耐久性に優れたエッジ部材をもつノッチロールを低コストで製造できるノッチロールとその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明のノッチロールは、ロール素材５の外周面に耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末７がＨＩＰ（熱間等方圧加圧）処理された合金粉末のＨＩＰ層１２を形成し、このＨＩＰ層１２にノッチロールのエッジ部４が一体形成されてなることを特徴とするものである。

請求項２は、請求項１に記載のノッチロールにおいて、ロール素材５の外周部に複数個のエッジ部４が形成されてなることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明のノッチロールの製造方法は、ロール素材５にその軸方向に平行な一つ又は複数の深孔６を穿設し、このロール素材５の深孔６に耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末７を充填して、カプセル９を形成し、このカプセル９をＨＩＰ（熱間等方圧加圧）処理することにより、ロール素材５の深孔６に合金粉末のＨＩＰ層１２を形成し、その後ロール素材５をＨＩＰ層１２の一部が外周部に表れるように円筒状に切削加工すると共に、ロール素材５の外周部とＨＩＰ層１２との間にロール素材５の軸方向に平行な切欠溝３を削成し、この切欠溝３に臨むＨＩＰ層１２部分を仕上げ加工してノッチロール１のエッジ部４を形成するようにしたことを特徴とする。

請求項４は、請求項３に記載のノッチロールの製造方法において、ロール素材５は丸棒材５ａからなることを特徴とする。

請求項５は、請求項３に記載のノッチロールの製造方法において、ロール素材５はパイプ材５ｂからなることを特徴とする。

上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明によれば、ロール素材５の外周面に耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末７がＨＩＰ（熱間等方圧加圧）処理された合金粉末のＨＩＰ層１２を形成し、このＨＩＰ層１２にノッチロールのエッジ部４が一体形成されてなるため、エッジ部材をロール本体部と別体に製作してボルト止めしていた従来の製造方法に比べ、ノッチロール１の製造が簡単容易となって、その製造コストを安くできると共に、耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末７をＨＩＰ処理した硬質のＨＩＰ層１２によって、キズや摩耗、腐食に強く、耐久性に優れた高精度のエッジ部４を形成することができる。

請求項２に係る発明によれば、ロール素材５の外周部に複数個のエッジ部４が形成されてなるため、エッジ部４が摩耗した場合には、ノッチロール１を取り替えることなく、そのノッチロール１を取付台に対し回転させて他のエッジ部４をセットすることにより、そのまま使用することができるから、より経済的に使用することができる。

請求項３に係る発明によれば、ロール素材５に軸方向の深孔６を穿設し、深孔６に耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末７を充填してカプセル９を形成し、このカプセル９をＨＩＰ処理することによりロール素材５の深孔６に合金粉末のＨＩＰ層１２を形成した後に、ロール素材５をＨＩＰ層１２の一部が外周部に表れるよう円筒状に切削加工すると共に、ロール素材５の外周部とＨＩＰ層１２の間に切欠溝３を削成し、この切欠溝３に臨むＨＩＰ層１２部分を仕上げ加工してノッチロール１のエッジ部４を形成するようにしたから、エッジ部材をロール本体部と別体に製作してボルト止めしていた従来の製造方法に比べ、ノッチロール１の製造が簡単容易となって、その製造コストを安くできると共に、耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末７をＨＩＰ処理した硬質のＨＩＰ層１２によって、キズや摩耗、腐食に強く、耐久性に優れた高精度のエッジ部４を形成することができる。

また、この製造方法によれば、ＨＩＰ層１２はミリ単位の十分な厚さで存在するので、エッジ部４が摩耗しても、その補修は、研削加工したり鏡面加工するだけでよく、従ってエッジ部４が機能を発揮する間は繰り返し使用することができる。又、エッジ部４は、マイクロスコープ測定で１ミクロン単位まで自由に削成することができ、その表面粗度はＲｙ０．１ミクロンまでに仕上げることができる。

請求項４に係る発明のように、ロール素材５が丸棒材からなる場合は、深孔６の孔開け加工は容易であるが、ロール重量が重くなるため、小型のノッチロールを製造する場合に適している。

請求項５に係る発明のように、ロール素材５が厚肉のパイプ材（中空材）５ｂからなる場合は、深孔６の孔開け加工は困難であるが、中空状であるためロール重量の軽減化を図ることができ、大型のノッチロール１を製造する場合に適している。

(a) は本発明方法により製造されたノッチロールを示す正面図、(b) は(a) のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示すノッチロールの使用状態を説明する断面図である。 ノッチロールの製造工程を示すもので、(a) はロール素材に深孔を穿設した状態の断面図、(b) は(a) のＢ−Ｂ線断面図である。 (a) はロール素材の深孔に合金粉末を充填して形成したカプセルを示す断面図、(b) は(a) のＣ−Ｃ線断面図である。 (a) はカプセルをＨＩＰ処理装置に入れてＨＩＰ処理している状態を概略的に説明する説明図、(b) はＨＩＰ処理されたカプセルを機械加工する状態の説明断面図、(c) は切削加工して形成された状態の断面図、(d) は(c) 仕上げ加工して形成したエッジ部を含むノッチロールの一部拡大図である。 (a) は他の形態のカプセルを示す縦断面図、(b) は(a) に示すカプセルの端面図、(c) は機械加工して形成されたノッチロールの端面図である。 (a) は更に他のカプセルの端面図、(b) は機械加工して形成されたノッチロールの端面図である。 パイプ材からなるロール素材に深孔を穿設した状態の縦断面図、(b) はその端面図である。

以下に本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明すると、図１の(a) は本発明方法により製造されたノッチロールを示す正面図、(b) は(a) のＡ−Ａ線断面図であり、この図において、１はノッチロールであり、このノッチロール１の両端部には、塗工装置の機台（図示せず）に対しノッチロールを固定するためのボス２，２が取り付けられている。また、このノッチロール１には、ノッチロール１の軸方向に平行な切欠溝３が周方向に１８０°の間隔をおいて２つ形成され、各切欠溝３にはエッジ部４が設けられている。

図２は上記ノッチロール１の使用状態を示しており、このノッチロール１は固定ロールであって、回転するバックアップロール１０との間で一方向に走行する基材ウェブ２０の一面に塗布された高粘度の塗工液３０を、エッジ部４、正確にはそのエッジ面４ａでならして膜厚を均一にするようになっている。

上記ノッチロール１を製造する方法について、図３〜図８を参照しながら、以下に説明する。

先ず、ロール素材５として、ステンレス系材料からなる所定径及び所定長さの円筒形状のムク材（丸棒材）５ａを使用し、このロール素材５に、図３の(a) ，(b) に示すように、軸心から一定半径にある周辺側に所定径の例えば２つの深孔６，６を、ロール素材５の一端から他端側へ軸方向に沿って穿設する。母材であるロール素材５を形成するステンレス系材料としては、例えば、ＳＵＳ３２９Ｊ（オーステナイト／フェライトの２相系ステンレス）等を使用する。

それから、図４の(a) ，(b) に示すように、ロール素材５の各深孔６に夫々耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末７を充填し、各深孔６の開口端部を塞ぎ板８により塞いで密閉することにより、カプセル９を形成する。合金粉末７は、ニッケル基合金粉末、コバルト基合金粉末、タングステンカーバイト含有合金粉末等を使用する。尚、塞ぎ板８は、ロール素材５の端面に当て付けて適宜溶接することにより取り付ける。

上記のようにして形成したカプセル９を、図５の(a) に示すように、ＨＩＰ（熱間等方圧加圧）装置１１内に入れて、ＨＩＰ処理を施すことにより、ロール素材５の各深孔６内で前記合金粉末７が焼結され、深孔６の壁面に拡散されて一体に接合された円柱状ＨＩＰ層１２を形成する（図５の(b) 参照）。このＨＩＰ層１２は、硬度ＨＲＣ５８前後の硬質の合金である。

こうして各深孔６にこれと同径の円柱状ＨＩＰ層１２を一体に形成したロール素材５を、図５の(b) 及び(c) に示すように、ＨＩＰ層１２の一部が外周部に表れるように旋盤等によって所要径の円筒状に切削加工し、そしてロール素材５の外周部とＨＩＰ層１２との間にロール素材５の軸方向に平行な切欠溝３をフライス盤や平削り盤等によって削成し、そして更に図５の(d) に示すように、この切欠溝３に臨むＨＩＰ層１２の内端面１２ａを平面研削盤により平面研削加工し、またその外周部分１２ｂを円筒研削盤により円筒研削加工更に鏡面加工して所望の仕上げ加工することにより、硬質のエッジ部４を形成する。鏡面加工には、ダイヤモンド砥石を使用する。

上述したようなノッチロール１の製造方法によれば、図３、図４に示すように、ロール素材５にその軸方向に平行な深孔６を穿設し、この深孔６に耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末７を充填してカプセル９を形成し、図５に示すように、このカプセル９をＨＩＰ装置１１によってＨＩＰ処理することによってロール素材５の深孔６に合金粉末のＨＩＰ層１２を形成した後に、ロール素材５をＨＩＰ層１２の一部が外周部に表れるように円筒状に切削加工すると共に、ロール素材５の外周部とＨＩＰ層１２の間に切欠溝３を削成し、この切欠溝３に臨むＨＩＰ層１２部分を仕上げ加工してノッチロール１のエッジ部４を形成するようにしたから、エッジ部材をロール本体部と別体に製作してボルト止めしていた従来の製造方法に比べると、ノッチロール１の製造が容易となって、その製造コストを安くできると共に、耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末７をＨＩＰ処理した硬質のＨＩＰ層１２によって、キズや摩耗、腐食に強く、耐久性に優れた高精度のエッジ部４を形成することができる。

また、この製造方法では、ＨＩＰ層１２はミリ単位の十分な厚さで存在することから、エッジ部４が摩耗しても、その補修は研削加工したり鏡面加工するだけでよく、そのためエッジ部４が機能を発揮する間は何回も繰り返し使用することができる。又、エッジ部４は、マイクロスコープ測定で１ミクロン単位まで自由に削成することができ、その表面粗度はＲｙ０．１ミクロンまでに仕上げることができる。

図１〜図５に示すノッチロール１の製造方法では、カプセル９の形成にあたり、ロール素材５に深孔６を二つ穿設し、これらの深孔６，６に夫々合金粉末７を充填して、カプセル９（図４）を形成しているが、図６の(a) ，(b) は、カプセル９を形成するにあたって、ロール素材５には深孔６を一つだけ穿設し、これに合金粉末７を充填して、カプセル（図示せず）を形成する場合を示し、(c) はその場合のカプセル９をＨＩＰ処理した後、機械加工して製造されたノッチロール１を示す。

ロール素材５に形成する深孔６は必要に応じて１つでもよいし二つ以上複数でもよい。深孔６を複数穿設すれば、エッジ部４が複数設けられるから、エッジ部４が摩耗した場合には、ノッチロール１を取り替えることなく、そのノッチロール１を取付台に対し回転させて他のエッジ部４をセットすることにより、そのまま使用することができる。

図７の(a) はロール素材５に深孔６を複数穿設した場合であるが、これらの深孔６，６に夫々合金粉末７を充填してカプセル９（図４）を形成し、ＨＩＰ処理した後、ＨＩＰ層１２には塗工に適した任意形状の機械加工を施して、必要とされる所望のエッジ部４を形成することができる。

図１〜図７に示した実施形態のノッチロール１は、ロール素材５を丸棒材（ムク材）５ａからなるものとし、この丸棒材５ａからなるロール素材５に深孔６を穿設しているが、このような丸棒材からなるロール素材５は、パイプ材（中空材）からなるものに比べて、深孔６の孔開け加工は容易であるが、ロール重量が重くなることから、小型のノッチロール１を製造する場合に適している。

図８の(a) ，(b) はロール素材５が厚肉パイプ材（中空材）５ｂからなる場合を示している。このようにロール素材５が厚肉のパイプ材（中空材）５ｂからなる場合は、深孔６の孔開け加工が困難となるが、中空状であるためロール重量の軽減化を図ることができ、従って大型のノッチロール１を製造する場合に適している。

１ ノッチロール
３ 切欠溝
４ エッジ部
５ ロール素材
６ 深孔
７ 合金粉末
９ カプセル
１２ ＨＩＰ層

Claims (5)

1. ロール素材の外周面に耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末がＨＩＰ（熱間等方圧加圧）処理された合金粉末のＨＩＰ層を形成し、このＨＩＰ層にノッチロールのエッジ部が形成されてなるノッチロール。
2. ロール素材の外周部に複数個のエッジ部が形成されてなる請求項１に記載のノッチロール。
3. ロール素材にその軸方向に平行な一つ又は複数の深孔を穿設し、このロール素材の深孔に耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末を充填して、カプセルを形成し、このカプセルをＨＩＰ（熱間等方圧加圧）処理することにより、ロール素材の深孔に合金粉末のＨＩＰ層を形成し、その後ロール素材をＨＩＰ層の一部が外周部に表れるように円筒状に切削加工すると共に、ロール素材の外周部とＨＩＰ層との間にロール素材の軸方向に平行な切欠溝を削成し、この切欠溝に臨むＨＩＰ層部分を仕上げ加工してノッチロールのエッジ部を形成するようにしたノッチロールの製造方法。
4. ロール素材は丸棒材からなる請求項２又は３に記載のノッチロールの製造方法。
5. ロール素材はパイプ材からなる請求項２又は３に記載のノッチロールの製造方法。

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