JP2013223871A

JP2013223871A - ロール装置

Info

Publication number: JP2013223871A
Application number: JP2012097125A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Kimura; 圭祐木村
Original assignee: YURI ROLL KK
Current assignee: YURI ROLL KK
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2013-10-31

Abstract

【課題】加工後の被加工物の厚みを一定にすることができるロール装置を提供する。
【解決手段】第１転圧ローラ１２１及び第２転圧ローラ１２２と、第１軸受部１３１Ａ，Ｂと第２軸受部１３２Ａ，Ｂを互いに接近させる方向に押し付ける押圧手段１４Ａ，Ｂと、第１軸受部１３１Ａ，Ｂの外側で第１支軸１１１を回転可能に支持する第３軸受部１６１Ａ，Ｂと、第２軸受部１３２の外側で第２支軸１１２を回転可能に支持し第３軸受部１６１Ａ，Ｂと軸方向に同じ位置に配置された第４軸受部１６２Ａ，Ｂと、第３軸受部１３１Ａ，Ｂと第４軸受部１６２Ａ，Ｂを後記撓み補償荷重で離間させる撓み補償手段１７Ａ，Ｂと、第１転圧ローラ１２１と第２転圧ローラ１２２に挟まれた被加工物Ｓの荷重を測定する荷重測定手段１５Ａ，Ｂと、被加工物Ｓの荷重に基づいて撓み補償荷重を求め、撓み補償荷重に基づいて撓み補償手段１７Ａ，Ｂを制御する制御手段１８を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばリチウムイオン２次電池の電極をプレス加工するために好適に用いることができるロール装置に関する。

リチウムイオン２次電池は、携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末、ノート型パソコン、デジタルカメラ等の各種携帯型の機器において、小型且つ大容量（長持続時間）の電源として用いられている。リチウムイオン２次電池は一般に、LiCoO₂やLiMn₂O₄等のリチウム化合物から成る正活物質をアルミニウム等の金属から成る板状の集電体に担持させた正極と、黒鉛等から成る負活物質をニッケル等の金属から成る板状の集電体に担持させた負極の間に、非水溶液系の電解質を配置した構成を有する。

正極及び負極を作製する際には、板状の集電体に正負の活物質を付着させた状態で、加熱しつつ圧延（ロール）することにより、集電体に活物質を確実に担持させるホットプレス処理が行われる。特許文献１には、そのようなホットプレス処理を行うためのロール装置が記載されている。

特許文献１に記載のロール装置は、互いに平行に配置され、被加工物（板状の集電体に活物質を付着させたもの）を間に挟んで圧延する１対のローラであって、両側に第１支軸を有する第１転圧ローラと、第１転圧ローラの上側に設けられ、両側に第２支軸を有する第２転圧ローラを備える。また、このロール装置は、第１支軸を回転可能に支持する１対の第１軸受部と、第２支軸を回転可能に支持する１対の第２軸受部と、第２軸受部に対して接離自在に、第１軸受部を下方から支持する支持機構を備える。そして、このロール装置はさらに、第１軸受部よりも外側で第１支軸を回転可能に支持する１対の第３軸受部、第２軸受部の外側で第２支軸を回転可能に支持する１対の第４軸受部、及び第３軸受部と第４軸受部を互いに離間させる方向に付勢する撓み補償機構を備えている。以下に、このような撓み補償機構が用いられる理由を説明する。

被加工物を圧延する際には、第１転圧ローラ及び第２転圧ローラから被加工物に荷重が印加され、その反作用として被加工物からの反力が第１転圧ローラ及び第２転圧ローラに印加される。これにより、第１転圧ローラ及び第２転圧ローラは、両端よりも中央部の方が離間するように撓む。これに対して、撓み補償機構によって、第３軸受部と第４軸受部を互いに離間させる方向に付勢することにより、第１転圧ローラ及び第２転圧ローラに対しては、第１支軸及び第２支軸を介して、中央部を近接させるような力が作用し、撓みが打ち消されるように補償される。このように撓みを補償することにより、被加工物の厚みを幅方向に均一にすることができる。

特開平11-260356号公報

撓み量は、転圧ローラに印加する荷重の大きさ、転圧ローラ及び支軸の材質・形状及び被加工物の材質や厚み等によって変化する。特許文献１に記載の装置では、例えば、被加工物の材質が異なると、被加工物からの反力が異なり、撓み量が変動してしまう。そのため、撓み補正機構によって第３軸受部と第４軸受部に印加する力がそのままでは、撓みを定量的に補償できなくなり、プレス後の被加工物の幅方向の厚みが不均一になってしまう。また、プレス前において搬送方向の厚みが一定でない被加工物をプレスする場合にも同様の問題が発生し、撓みを定量的に補償することができない。

本発明が解決しようとする課題は、印加する荷重が何らかの要因で変動してしまった場合や、プレス前において被加工物の厚みが一定でない場合でも、加工後の被加工物の厚みを一定にすることができるロール装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係るロール装置は、
a) 互いに平行に配置され、被加工物を間に挟んで圧延する第１転圧ローラ及び第２転圧ローラと、
b) 前記第１転圧ローラの両側に設けられ該第１転圧ローラの回転軸となる第１支軸を該第１転圧ローラの両側で回転可能に支持する１対の第１軸受部と、
c) 前記第２転圧ローラの回転軸である第２回転軸を該第２転圧ローラの両側で支持する１対の軸受部であって、一方が前記第１軸受部の一方と軸方向に同じ位置に配置され、他方が前記第１軸受部の他方と軸方向に同じ位置に配置された第２軸受部と、
d) 前記第１軸受部と前記第２軸受部を互いに接近させる方向に押圧する押圧手段と、
e) 前記１対の第１軸受部の外側で前記第１回転軸を回転可能に支持する１対の第３軸受部と、
f) 前記１対の第２軸受部の外側で前記第２回転軸を回転可能に支持する１対の軸受部であって、一方が前記第３軸受部の一方と軸方向に同じ位置に配置され、他方が前記第３軸受部の他方と軸方向に同じ位置に配置された第４軸受部と、
g) 前記一方の第３軸受部と前記一方の第４軸受部、及び前記他方の第３軸受部と前記他方の第４軸受部をそれぞれ、後記撓み補償荷重で離間させる１対の撓み補償手段と、
h) 前記押圧手段が第１軸受部及び第２軸受部を押圧する押圧荷重を測定する押圧荷重測定手段と、
i) 前記押圧荷重に基づいて撓み補償荷重を求め、該撓み補償荷重に基づいて前記撓み補償手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係るロール装置では、第１転圧ローラと第２転圧ローラの間に被加工物が導入されると、第１転圧ローラ及び第２転圧ローラから荷重が印加され、その反作用として第１転圧ローラ及び第２転圧ローラに互いに離間するように作用する反力（以下、この反力を「被加工物反力」と呼ぶ）が作用する。一方、第１転圧ローラ及び第２転圧ローラの外側にある第１軸受部及び第２軸受部は、押圧手段によって互いに接近するように押圧される。このため、第１転圧ローラ及び第２転圧ローラは、中央部で被加工物反力によって互いに離間し、両端側では押圧手段によって互いに接近するように撓む。そこで、本発明に係るロール装置においては、被加工物反力は押圧手段によって印加する荷重の大きさと同一・逆方向であること（作用・反作用の法則）に基づいて、以下のように第１転圧ローラ及び第２転圧ローラの撓みを定量的に補償する。

まず、荷重測定手段は、押圧手段が第１軸受部及び第２軸受部を押圧する荷重を測定する（この荷重の大きさは被加工物反力と同一であり、以下「押圧荷重」と記載する）。制御手段は、押圧荷重に基づいて撓み補償荷重を求め、該撓み補償荷重を第３軸受部及び第４軸受部に印加して第３軸受部及び第４軸受部を離間させるよう、撓み補償手段を制御する。この撓み補正荷重により、第１転圧ローラ及び第２転圧ローラは、中央部では互いに接近し両端側では互いに離間するように撓もうとする。このように、押圧荷重及び被加工物反力による撓みと撓み補償荷重による撓みは逆方向になるため、重ね合わせの原理により両者の撓みが打ち消される。以上のように、押圧荷重に基づいて求めた撓み補正荷重を第３軸受部及び第４軸受部に印加することにより、撓みの定量的な補償が実現する。

制御手段が撓み補償荷重を求める際には、押圧荷重（被加工物反力）による第１転圧ローラ及び第２転圧ローラの撓み量を押圧荷重の値から理論式で算出し、その撓み量に基づいて、別の理論式から撓み補償荷重を求めるという方法を採ることができる。あるいは、予め押圧荷重と撓み補償荷重の対応テーブルを作成しておき、その対応テーブルに基づいて、測定された押圧荷重から撓み補償荷重を求めるようにしてもよい。

制御手段において押圧荷重の値から撓み量及び撓み補償荷重の算出を行う場合には、例えば以下の簡略化された理論式を用いることができる。この例では、図１(a)に示すように、第１転圧ローラの両側に設けられた１対の第１軸受部（左第１軸受部９３Ａ、右第１軸受部９３Ｂ）間の距離をL、左第１軸受部９３Ａとそれに近い方の被加工物Ｓの端部ＳＡの距離をL₁、右第１軸受部９３Ｂとそれに近い方の被加工物Ｓの端部ＳＢとの距離をL₂、幅方向（上記軸方向と同じ方向）の被加工物Ｓの幅をL₃とする（従って、L=L₁+L₂+L₃である）。また、左第１軸受部９３Ａ及び右第１軸受部９３Ｂの各々と該第１軸受部に近い方の第３軸受部（左第３軸受部９６Ａ及び右第３軸受部９６Ｂ）の距離をいずれもL₄とする。そして、被加工物反力（押圧荷重と大きさは同一）をW₀とし、L₃に亘って一様な等分布荷重であるものとする。さらに、第１転圧ローラと第１支軸を一体としたヤング率をE、断面２次モーメントをIとする。これらヤング率E及び断面２次モーメントIは、第１転圧ローラと第１支軸の材質及び形状により定まる値である。

このような条件において、撓み補償を行うことなく第１転圧ローラと第２転圧ローラの間に被加工物を導入した時の第１転圧ローラの撓み量yは、第１転圧ローラの回転軸をｘ軸としその原点を左第１軸受部９３Ａとした場合、次の式により求められ、x=L/2において最大撓みとなり、x=0、Lにおいてゼロとなる。

ただし、L₁≦x≦(L₁+ L₃)である。
ここで、簡略化のためにL₁＝L₂≡L_sとすると、L₁+(L₃/2)＝L₂+(L₃/2)＝(L/2)となり、上式は以下の式(1)に変形される。

なお、第２転圧ローラと第２支軸も、第１のそれらと同一の大きさの被加工物反力を逆方向に受けるので、第２転圧ローラの撓み方向は逆であるが撓み量は式(1)と同一となる。

次に、前記最大撓みを以下のように補償する。まず、１対の撓み補償手段からそれぞれ第３軸受部及び第４軸受部を離間させる荷重を印加すると、補償無しの場合と逆方向の撓みを生じ、重ね合わせの原理により全体として撓みが小さくなる。したがって、式(1)による最大撓みを打ち消すには、前記最大撓みと同一撓みを生じさせる撓み補償荷重W₁を、第３軸受部及び第４軸受部を離間させる方向で撓み補償手段から印加すればよい。該撓み補償荷重W₁は、図１(b)に示すように、所謂「両側突き出し梁」の構造における荷重W₁と撓みyの関係式(2)を用いることで解くことができる。即ち、第３軸受部と第４軸受部を離間させるように撓み補償荷重W₁を印加した図１(b)の場合、撓み補償荷重W₁と撓みyとは式(2)の関係となるから、式(2)のyに、式(1)においてx=L/2を代入して求めた最大撓みy(x=L/2)を代入すれば、最大撓みを生じさせる撓み補償荷重W₁を求めることができる。

なお、ここではL₁=L₂=≡L_sとして(1)及び(2)式を求めたが、L₁とL₂が多少異なっていてもよい。実用上、十分に撓みを補正するためには、L₁及びL₂は、L₃（すなわち被加工物の幅）の±5％の範囲内とすることが望ましく、L₃の±2％の範囲内とすることがより望ましい。
また、以上では、転圧ローラ・回転軸のヤング率E、断面２次モーメントI等を幅方向に一様として近似し、撓み補償荷重W₁も左右で同一と仮定しているが、実際にはさらに複雑化が必要な場合もある。このような場合には経験式や実験データ等で、式(1)や式(2)の増減調整を行えばよい。

本発明に係るロール装置はさらに、加工前又は／及び加工後の被加工物の厚みの分布を測定する厚み分布測定手段を備え、前記制御手段は、厚み分布に応じて、前記一方の第３軸受部及び前記一方の第４軸受部に印加する撓み補償荷重と、前記他方の第３軸受部及び前記他方の第４軸受部に印加する撓み補償荷重とを独立に制御するように、撓み補償手段をフィードフォワード制御及び／又はフィードバック制御するようにしてもよい。この構成によれば、１対の撓み補償手段から第３軸受部及び第４軸受部に印加する撓み補償荷重を独立に制御することにより、被加工物の厚みの分布を小さくすることができる。被加工物の厚みの分布は、被加工物の幅に亘って測定してもよいが、両端の厚み、あるいはそれら両端に加えて中央の厚みの測定値を用いれば、実用上は十分である。

本発明によれば、荷重測定手段によって測定される押圧荷重に応じて第１転圧ローラ及び第２転圧ローラの撓みを補償するため、押圧荷重が何らかの要因で変動してしまった場合や、プレス前において被加工物の厚みが一定でない場合でも、加工後の被加工物の厚みを一定にすることができるロール装置を提供することができる。

本発明に係るロール装置における最大撓みを算出する式(1)を説明するための模式図(a)と、撓み補償荷重を算出する式(2)を説明する模式図(b)。本発明に係るロール装置の第１実施例を示す概略正面図。第１実施例における左第３軸受部、左第４軸受部及び左補償用アクチュエータを示す左側面図。実験１で求められた、加工後の被加工物における幅方向の位置による厚みの分布を示すグラフ。実験２で求められた、加工後の被加工物における幅方向の位置による厚みの分布を示すグラフ。実験３で求められた、加工後の被加工物における幅方向の位置による厚みの分布を示すグラフ。本発明に係るロール装置の第２実施例を示す概略図（左側面図）。第２実施例の変形例を示す概略図（左側面図）。

図２〜図８を用いて、本発明に係るロール装置の実施例を説明する。

(a) 第１実施例のロール装置の構成
第１実施例のロール装置１０の構成を、図２及び図３を用いて説明する。本実施例のロール装置１０は、第１転圧ローラ１２１と、第１転圧ローラ１２１の回転軸である第１支軸１１１と、第２転圧ローラ１２２と、第２転圧ローラ１２２の回転軸である第２支軸１１２を有する。第１転圧ローラ１２１と第２転圧ローラ１２２は、それらの間に板状の被加工物Ｓ（例えばリチウムイオン２次電池の電極材）を挟んで圧延するためのものであり、第１転圧ローラ１２１を下側として互いに対向するように配置されている。第１支軸１１１及び第２支軸１１２は、互いに逆方向に同じ回転速度で回転するように、歯車やクラッチ等を介してモータに接続されている（図示省略）。また、第１転圧ローラ１２１及び／又は第２転圧ローラ１２２には、被加工物Ｓを加熱するヒータが内蔵されている（図示省略）。

また、ロール装置１０には、第１軸受部１３１、第２軸受部１３２、メインアクチュエータ１４１、第２軸受部支持部１４２、ジャッキ装置１４３、荷重計１５、第３軸受部１６１、第４軸受部１６２及び補償用アクチュエータ１７が、それぞれ第１転圧ローラ１２１及び／又は第２転圧ローラ１２２の両側に１個ずつ設けられている。図２では、これら各構成要素について、第１転圧ローラ１２１及び／又は第２転圧ローラ１２２の左側にあるものには符号の末尾に「Ａ」を付し、右側にあるものには符号の末尾に「Ｂ」を付して示す。例えば、第１軸受部１３１では、第１転圧ローラ１２１の左側にあるものには符号「１３１Ａ」を付し、右側にあるものには符号「１３１Ｂ」を付す。以下、これら各構成要素について説明する。

第１軸受部１３１は第１支軸１１１の両端側に、第２軸受部１３２は第２支軸１１２の両端側に、それぞれ設けられており、それら支軸を回転可能に支持するものである。第１軸受部１３１と第２軸受部１３２は軸方向に同じ位置に、上下に対向するように配置されている。

メインアクチュエータ１４１は第１軸受部１３１の下部に設けられており、第１軸受部１３１を油圧で押し上げるアクチュエータである。メインアクチュエータ１４１は、ロール装置１０の土台であるベース２１に固定されている。第２軸受部支持部１４２は、ベース２１に立設されたフレーム２２に固定され、第２軸受部１３２を上方から支持（固定）するものである。なお、フレーム２２も第２軸受部支持部１４２と同様に、左右１対（２本）設けられている。第１転圧ローラ１２１は、第１軸受部１３１がメインアクチュエータ１４１で押し上げられることによって上方に押し付けられるのに対して、第２転圧ローラ１２２は、第２軸受部１３２が第２軸受部支持部１４２によって固定されているため、上下方向に移動しない。これにより、第１転圧ローラ１２１と第２転圧ローラ１２２の間にある被加工物Ｓには荷重が印加される。このように、メインアクチュエータ１４１と第２軸受部支持部１４２を合わせて、被加工物Ｓに荷重を印加する押圧手段１４が構成される。

ジャッキ装置１４３は、第１軸受部１３１とメインアクチュエータ１４１の間に設けられており、第１軸受部１３１の高さを変更することにより、第１転圧ローラ１２１と第２転圧ローラ１２２の間隔を調整するためのものである。

荷重計１５は、第１軸受部１３１とジャッキ装置１４３の間に設けられており、上記荷重測定手段に相当するものである。

第３軸受部１６１は第１支軸１１１を回転可能に支持する軸受であって、第１軸受部１３１よりも外側に配置されている。また、第４軸受部１６２は第２支軸１１２を回転可能に支持する軸受であって、第２軸受部１３２よりも外側に配置されている。第３軸受部１６１と第４軸受部１６２は軸方向に同じ位置に、上下に対向するように配置されている。

補償用アクチュエータ１７は、第３軸受部１６１と第４軸受部１６２の間に設けられており、上記撓み補償手段に相当するものである。この補償用アクチュエータ１７は、第３軸受部１６１と第４軸受部１６２を離間させる方向に作用するアクチュエータであり、図３の側面図に示すように、第４軸受部１６２の下部に、被加工物の搬送方向に対して前後に１対（２個）取り付けられた油圧式のものである。

また、本実施例のロール装置１０は、制御部１８を有する。制御部１８は、左右の荷重計１５からの荷重のデータ信号を入力する入力部と、左右の荷重計１５により得られる荷重値に基づいて撓み補償荷重を決定する撓み補償荷重決定部と、決定された撓み補償荷重に基づいて補償用アクチュエータ１７への制御信号を出力する出力部を有する。

(b) 第１実施例のロール装置の動作
第１実施例のロール装置１０の動作を説明する。まず、プレス作業前の準備として、ジャッキ装置１４３により、第１転圧ローラ１２１と第２転圧ローラ１２２の隙間が加工前の被加工物Ｓの厚みよりも大きくなるように、第１転圧ローラ１２１を移動させる。そして、この時点の左右の荷重計１５Ａ及び１５Ｂの値を０（ゼロ）にオフセットする。この操作により、荷重計１５によって測定される荷重の値から、被加工物Ｓがローラに挟まれた時の反力、すなわちメインアクチュエータがローラを押圧する荷重を測定することができる。

次に、メインアクチュエータ１７により、第１転圧ローラ１２１と第２転圧ローラ１２２の隙間を被加工物Ｓの厚みよりも小さい所定値にする。そして、第１転圧ローラ１２１及び／又は第２転圧ローラ１２２をヒータで加熱しつつ、第１転圧ローラ１２１及び第２転圧ローラ１２２を互いに逆方向に同じ回転速度で回転させ、第１転圧ローラ１２１と第２転圧ローラ１２２の隙間に被加工物Ｓを導入し、押圧手段１４、即ち、固定された第２軸受部１４２とメインアクチュエータ１７で可動できる第１軸受部１３１より成る、押圧手段１４によって被加工物Ｓに荷重を印加する。この時、第１転圧ローラ１２１及び第２転圧ローラ１２２は離間する方向の反力を被加工物Ｓから受けるので、該両転圧ローラの中央で最大撓みとなり、それより外側では撓みは次第に小さくなる。このままでは、第１転圧ローラ１２１と第２転圧ローラ１２２の隙間の大きさが幅方向の位置によって異なるので、加工後の被加工物Ｓの厚みにムラができてしまう。

そこで、被加工物Ｓを押圧する荷重を左右の荷重計１５Ａ及び１５Ｂで測定し、その測定データを制御部１８の入力部に入力する。制御部１８では、それら２つの荷重の測定データを合計して、押圧部が印加する荷重とし（被加工物からの反力と大きさは同じ）、それに基づいて最大撓みを計算し、続いて撓み補償荷重を決定する。この最大撓みと撓み補償荷重の決定方法には、押圧部が印加する荷重とそれに対応した撓み補償荷重を予備実験で求め、それを収録したテーブルを参照する方法や、所定の計算式（例えば上記(1)及び(2)式）に基づいて、押圧手段が印加する荷重から最大撓みを求め、次に撓み補償荷重を算出する方法などがある。制御部１８は、算出した撓み補償荷重に基づいて補償用アクチュエータ１７を制御する。

これにより、補償用アクチュエータ１７は、第３軸受部１６１及び第４軸受部１６２に撓み補償荷重を印加し、第１転圧ローラ１２１及び第２転圧ローラ１２２の撓みを補償する。すなわち、第３軸受部１６１及び第４軸受部１６２は、互いに離間する方向の荷重が印加されるので、第１転圧ローラ１２１及び第２転圧ローラ１２２は、中央よりも両端の方が互いに離間する方向に撓もうとする。この撓み補償荷重による撓みと、前述の押圧手段が印加する荷重による撓みが重ね合わさって、第１転圧ローラ１２１及び第２転圧ローラ１２２の撓みを解消できる。これにより、第１転圧ローラ１２１と第２転圧ローラ１２２の隙間の大きさが一定になるため、加工後の被加工物Ｓの厚みの均一性が高まる。

(c) 実験結果
以下、第１実施例のロール装置１０を用いて第１転圧ローラ１２１及び第２転圧ローラ１２２の撓みの補償を行った実験の結果を説明する。この実験で用いたロール装置１０の第１転圧ローラ１２１及び第２転圧ローラ１２２はいずれも、直径が400mm、幅が770mmである。また、各実験では、被加工物の幅方向の中心が、第１転圧ローラ１２１及び第２転圧ローラ１２２の幅方向の中心にできるだけ近くなるように、すなわち、図１に示した距離L_１と距離L₂ができるだけ近くなるようにした。

(c-1) 実験１
実験１では、加工前の幅が465mm、平均の厚みが465μmであるオレフィン系のフィルムを被加工物として実験を行った。
まず、補償用アクチュエータ１７及び制御部１８を動作させることなく（以下、これらを動作させないことを「撓み補償無し」と呼ぶ）、押圧荷重W₀を120kN（左右の荷重計１５Ａ及び１５Ｂがそれぞれ60kNを検出）として加工を行った。加工後の被加工物の厚みを測定したところ、幅方向の中心において最も厚い、という結果が得られた（図４）。これは、上述のように、押圧荷重によって幅方向の中心の方が両端よりも第１転圧ローラ１２１と第２転圧ローラ１２２が離間するように撓んだことを反映している。また、厚みは幅方向に131〜138μm（分布幅7μm）の範囲で分布している。

次に、補償用アクチュエータ１７及び制御部１８を動作させ（撓み補償有り）、押圧荷重W₀を、撓み補償無しの場合と同じ120kNとして加工を行った。撓み補償荷重W₁は、左側の補償用アクチュエータ１７Ａ及び右側の補償用アクチュエータ１７Ｂからそれぞれ、160kNずつ印加された。加工後の被加工物の厚みを測定したところ、幅方向の分布が135〜138μm（分布幅3μm）の範囲となった（図４）。このように、撓み補償を行うことによって、この補償を行わない場合よりも厚みの分布幅を小さくできることが確認できた。

(c-2) 実験２
実験２では、加工前の幅が346mm、平均の厚みが261μmである正極材を被加工物として実験を行った。
まず、押圧荷重W₀を127kNとし、撓み補償を有りとして加工を行った。撓み補償荷重W₁は、左側の補償用アクチュエータ１７Ａ及び右側の補償用アクチュエータ１７Ｂからそれぞれ650kNずつ印加された。その結果、被加工物の幅方向の厚みの分布は208〜212μm（分布幅4μm）の範囲となったが、幅方向の両端よりも中心の方が薄くなった（図５）。これは、必要以上に大きな撓み補償荷重が印加されたためである。

そこで、撓み補償荷重を弱めるように制御部１８の設定を変更した。撓み補償荷重を弱めると加工後の被加工物がより厚くなるため、併せて、押圧荷重を強めるようにメインアクチュエータ１４１を調整した。こうして、押圧荷重W₀が137kN、撓み補償荷重W₁が左右の補償用アクチュエータ１７Ａ及び１７Ｂからそれぞれ455kNずつ印加される条件で加工を行ったところ、被加工物の幅方向の厚みの分布は202〜203μm（分布幅1μm）となり、調整前よりも分布幅が小さくなり、かつ加工後の厚さの絶対値も所定の許容範囲とすることができた。

(c-3) 実験３
実験３では、加工前の幅が450mm、平均の厚みが252μmであり、材料が実験２のものと同じである電極材を被加工物として実験を行った。
この実験は、押圧荷重W₀を450kNとし、撓み補償荷重W₁が(i)0（撓み補償無し）、(ii)280kN、(iii)400kNである３種の条件で行った。その結果、被加工物の幅方向の厚みの分布は、(i)では175〜183μm（分布幅8μm）、(ii)では177〜182μm（分布幅5μm）、(iii)では179〜182μm（分布幅3μm）となり、(i)から(iii)の順で厚みの分布幅が小さくなった。

これら実験２及び３のように、被加工物の幅方向の厚みの分布幅を小さくする条件を求める実験を多数行い、その結果を制御部１８による制御に反映させることにより、加工の精度を高めることができる。

図７及び図８を用いて、第２実施例のロール装置を説明する。第２実施例のロール装置３０は、図７の概略図（側面図）に示すように、第１実施例のロール装置１０に厚み分布測定装置３１を加えたものである。厚み分布測定装置３１は、帯状の試料をその長さ方向に導入しつつ、幅方向の厚み分布を連続的に測定するものである。厚み分布測定装置３１は、加工後の被加工物Ｓの厚み分布を測定するように、第１転圧ローラ１２１と第２転圧ローラ１２２よりも、被加工物Ｓの搬送方向の下流側に配置されている。

また、ロール装置３０は、第１実施例のロール装置１０における制御部１８の代わりに、制御部１８Ａを有する。制御部１８Ａは、左右の荷重計１５からの荷重のデータ信号及び厚み分布測定装置３１からの厚み分布のデータ信号を入力する入力部と、押圧荷重及び厚み分布に基づいて撓み補償荷重を決定する撓み補償荷重決定部と、決定された撓み補償荷重に基づいて補償用アクチュエータ１７への制御信号を出力する出力部を有する。

第２実施例のロール装置３０の動作を説明する。
被加工物Ｓの圧延は、第１転圧ローラ１２１及び／又は第１転圧ローラ１２２をヒータで加熱しつつ、第１転圧ローラ１２１及び第２転圧ローラ１２２を互いに逆方向に同じ回転速度で回転させ、第１転圧ローラ１２１と第２転圧ローラ１２２の隙間に被加工物Ｓを導入し、押圧手段１４によって被加工物Ｓの表面に押圧荷重を印加する。圧延された被加工物Ｓは厚み分布測定装置３１に導入され、幅方向の厚み分布が測定される。

制御部１８Ａは、荷重計１５で測定される押圧荷重に基づいて撓み補償荷重を求め、得られた撓み補償荷重に基づいて補償用アクチュエータ１７を制御する。そして、制御部１８Ａは、厚み分布測定装置３１が測定した厚み分布のデータ信号を入力部から随時取得する。ここで、加工後の被加工物Ｓが両端よりも中央部の方が厚ければ、撓み補償荷重が不足しており、両端部よりも中央部の方が薄ければ、撓み補償荷重が過剰である。そのため、制御部１８Ａは、厚み分布のデータに基づいて、撓み補償荷重を修正し、修正後の撓み補償荷重に基づいて補償用アクチュエータ１７をフィードバック制御する。これにより、両端部と中央部の厚みの差を小さくすることができる。

また、加工前の被加工物Ｓが、一方の端部よりも他方の端部の方が厚い、という厚み分布を有する場合には、加工後の被加工物Ｓも同様の厚み分布が生じる場合が多い。そのような厚み分布のデータが厚み分布測定装置３１から得られた場合には、制御部１８Ａは、幅方向に左右１対設けられた補償用アクチュエータ１７Ａ及び１７Ｂのうち、加工後の被加工物Ｓが厚い端部側に設けられた補償用アクチュエータから印加される撓み補償荷重を小さくし、その反対側の補償用アクチュエータから印加される撓み補償荷重を大きくする。これにより、被加工物Ｓが厚い端部側がより強く押圧され、厚み分布を小さくすることができる。

上記のロール装置３０では、加工後の被加工物Ｓの厚みを測定することで撓み補償荷重をフィードバック制御したが、加工前の被加工物Ｓの厚み分布が問題となる場合には、図８に示すロール装置３０Ａのように、厚み分布測定装置３１を第１転圧ローラ１２１と第２転圧ローラ１２２よりも被加工物Ｓの搬送方向の上流側に配置し、加工前の被加工物Ｓの厚み分布に基づいて撓み補償荷重をフィードフォワード制御するようにしてもよい。また、ロール装置３０Ａには、加工後の被加工物Ｓの厚み分布を測定する第２の厚み分布測定装置３２を設けている。図８に示す例では、第２の厚み分布測定装置３２はその測定結果に基づく撓み補償荷重の修正は通常行わないで、加工後の被加工物Ｓの厚み分布の確認を行うために設けられている。しかし、第２の厚み分布測定装置３２の測定結果を用いて、さらに撓み補償荷重のフィードバック制御を行うようにしてもよい。

１０、３０、３０Ａ…ロール装置
１１１…第１支軸
１１２…第２支軸
１２１…第１転圧ローラ
１２２…第２転圧ローラ
１３１…第１軸受部
１３２…第２軸受部
１４…押圧手段
１４１…メインアクチュエータ
１４２…第２軸受部支持部
１４３…ジャッキ装置
１５…荷重計（荷重測定手段）
１６１…第３軸受部
１６２…第４軸受部
１７…補償用アクチュエータ（撓み補償手段）
１８…制御部
２１…ベース
２２…フレーム
３１、３２…厚み分布測定装置
９３Ａ…左第１軸受部
９３Ｂ…右第１軸受部
９６Ａ…左第３軸受部
９６Ｂ…右第３軸受部

Claims

a) 互いに平行に配置され、被加工物を間に挟んで圧延する第１転圧ローラ及び第２転圧ローラと、
b) 前記第１転圧ローラの両側に設けられ該第１転圧ローラの回転軸となる第１支軸を該第１転圧ローラの両側で回転可能に支持する１対の第１軸受部と、
c) 前記第２転圧ローラの回転軸である第２回転軸を該第２転圧ローラの両側で支持する１対の軸受部であって、一方が前記第１軸受部の一方と軸方向に同じ位置に配置され、他方が前記第１軸受部の他方と軸方向に同じ位置に配置された第２軸受部と、
d) 前記第１軸受部と前記第２軸受部を互いに接近させる方向に押圧する押圧手段と、
e) 前記１対の第１軸受部の外側で前記第１回転軸を回転可能に支持する１対の第３軸受部と、
f) 前記１対の第２軸受部の外側で前記第２回転軸を回転可能に支持する１対の軸受部であって、一方が前記第３軸受部の一方と軸方向に同じ位置に配置され、他方が前記第３軸受部の他方と軸方向に同じ位置に配置された第４軸受部と、
g) 前記一方の第３軸受部と前記一方の第４軸受部、及び前記他方の第３軸受部と前記他方の第４軸受部をそれぞれ、後記撓み補償荷重で離間させる１対の撓み補償手段と、
h) 前記押圧手段が第１軸受部及び第２軸受部を押圧する押圧荷重を測定する押圧荷重測定手段と、
i) 前記押圧荷重に基づいて撓み補償荷重を求め、該撓み補償荷重に基づいて前記撓み補償手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするロール装置。
前記制御手段が、前記被加工物に印加する荷重に基づいて前記被加工物の撓み量を求め、該撓み量に基づいて前記撓み補償荷重を求めることを特徴とする請求項１に記載のロール装置。
１対の前記第１軸受部の距離をL、一方の第１軸受部と該第１軸受部に近い方の前記被加工物の端部との距離及び他方の第１軸受部と該第１軸受部に近い方の前記被加工物の端部との距離をL_ｓ、前記被加工物の幅をL₃、１対の第１軸受部の各々と該第１軸受部に近い方の第３軸受部の距離をL₄、前記被加工物のL₃に亘って一様な等分布荷重をW₀、前記撓み補償荷重をW₁、第1転圧ローラと第1支軸を一体としたヤング率をE、断面２次モーメントをIとし、
前記第１支軸の最大撓みy_maxを、式(1)

（ただし、L_s≦x≦(L_s+ L₃)）
においてx=L/2を代入して求め、前記撓み補償荷重W₁を、式(2)

において前記最大撓みy=y_maxを代入することで求めることを特徴とする請求項２に記載のロール装置。
さらに、加工前及び／又は加工後の被加工物の厚みの分布を測定する厚み分布測定手段を備え、
前記制御手段が、厚み分布に応じて、前記一方の第３軸受部及び前記一方の第４軸受部に印加する撓み補償荷重と、前記他方の第３軸受部及び前記他方の第４軸受部に印加する撓み補償荷重を独立に制御するように、前記撓み補償手段をフィードフォワード制御及び／又はフィードバック制御する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のロール装置。