JP2012233239A - 粉末圧延装置 - Google Patents

Abstract

【課題】予備圧下粉末層の厚さを精度高く計測することが可能な粉末圧延装置を提供する。
【解決手段】粉末圧延装置１は、一対の圧延ロール２と、予備圧下ロール８と、第１変位センサ１２と、第２変位センサ１３と、制御部１４とを備える。予備圧下ロール８は、圧延ロール２の周面に供給された粉末材料Ｙを圧延ロール２の周面に対して押し付けて、圧延ロール２の周面上に予備圧下粉末層Ｚを形成する。第１変位センサ１２は、予備圧下粉末層Ｚの表面位置を検出する。第２変位センサ１３は、予備圧下粉末層Ｚが形成された圧延ロール２の周面位置を検出する。制御部１４は、第１変位センサ１２の検出結果と第２変位センサ１３の検出結果とから予備圧下粉末層Ｚの厚さを算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉末圧延装置に関するものである。

近年、基材の表面に対してクラッド層が付着形成されたクラッドシートを製造する過程で用いられる装置として、基材に対して粉末を圧着する粉末圧延装置及び方法が提案されている。例えば、特許文献１には、このような粉末圧延装置が開示されている。

より詳細に説明すると、粉末圧延装置は、対向配置される一対の圧延ロールを備えており、圧延ロール間に供給される基材の表面に対して、圧延ロールにて粉末を圧着させることによって基材表面に粉末層を形成する。

特許第４２１１５７６号公報

ところで、粉末圧延装置では、一対の圧延ロール間へ粉末材料を安定的に供給するために、帯状の基材に粉末材料が圧着される前に、粉末材料を圧延ロールの周面に対して押し付ける予備圧下ロールを用いる場合がある。

予備圧下ロールが粉末材料を圧延ロール周面に押し付けることによって形成される予備圧下粉末層の厚さは、圧延ロール間に供給される粉末材料の量に比例する。
そして、圧延ロール間に供給される粉末材料の量によって最終製品となるクラッドシートのクラッド層の厚さが決まるので、さらに品質の高いクラッドシートを製造するためには、従来以上に圧延ロール間に供給される粉末材料を微調整して常に一定の量に維持する制御を行うことが必要となり、予備圧下粉末層の厚さをより正確に検出する必要がある。

しかしながら、従来は、予備圧下粉末層の厚さを精度高く計測する技術は提案されていない。
例えば、圧延ロール表面位置を検出する変位計を設置し、この変位計の検出結果から圧延ロールの表面位置を差し引くことによって、予備圧下粉末層の厚さを計測することが考えられる。
ただし、１台の変位計で予備圧下粉末層の厚さを計測する場合には、予備圧下粉末層の表面位置の変位だけを逐次変位計で計測して予備圧下粉末層の厚さを求めているため、圧延ロールの回転角度によって圧延ロールの表面位置が変動しないことが前提となっている。しかし、実際には、圧延ロールは軸方向から見て完全なる真円ではなく、偏心していることもあり、また、圧延ロールを支持する軸受にもガタがある。そのため、圧延ロールの回転角度によって圧延ロールの表面位置が僅かながら変動しているので、上述の仮定は実際とは合っていない
したがって、上述のような１台の変位計を用いた計測では、予備圧下粉末層の厚さを精度高く計測することが困難であった。

本発明は、圧延ロールの偏心や軸受のガタの影響を受けずに、予備圧下粉末層の厚さを精度高く計測することが可能な粉末圧延装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、粉末圧延装置であって、一対の圧延ロールと、上記圧延ロールの周面に供給された粉末材料を上記圧延ロールの周面に対して押し付けて、上記圧延ロールの周面上に予備圧下粉末層を形成する予備圧下ロールと、上記予備圧下粉末層の表面位置を検出する予備圧下粉末層表面位置検出センサと、上記予備圧下粉末層が形成された上記圧延ロールの周面位置を検出する圧延ロール周面位置検出センサと、上記予備圧下粉末層表面位置検出センサの検出結果と上記圧延ロール周面位置検出センサの検出結果とから上記予備圧下粉末層の厚さを算出する信号処理部とを備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記予備圧下粉末層表面位置検出センサは、上記圧延ロールの周面における上記予備圧下粉末層の形成領域に配置されており、上記圧延ロール周面位置検出センサは、上記予備圧下粉末層表面位置検出センサから上記圧延ロールの回転軸方向に並んで配置されると共に、上記圧延ロールの周面における上記予備圧下粉末層が形成されない領域に配置されているという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記予備圧下粉末層表面位置検出センサ及び上記圧延ロール周面位置検出センサが同じ支持部材に対して固定されているという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記圧延ロールの周面における上記予備圧下粉末層の形成領域の幅方向の両端部の各々に対して、上記予備圧下粉末層表面位置検出センサ及び上記圧延ロール周面位置検出センサが設置されているという構成を採用する。

本発明の粉末圧延装置によれば、予備圧下粉末層表面位置検出センサによって予備圧下粉末層表面位置が検出され、圧延ロール周面位置検出センサによって圧延ロールの周面位置が検出される。
そして、予備圧下粉末層が圧延ロールの周面上に形成された際は、予備圧下粉末層表面位置検出センサの検出結果と上記圧延ロール周面位置検出センサの検出結果との差分から、圧延ロールの回転角度に依存しない正確な予備圧下粉末層の厚さを得ることができる。

このため、本発明によれば、圧延ロールの偏心や軸受のガタの影響を受けずに、予備圧下粉末層の厚さを精度高く計測することが可能な粉末圧延装置を提供できる。

本発明の一実施形態における粉末圧延装置の主要部を示す概略構成図であり、（ａ）が圧延ロールの回転軸方向から見た模式図であり、（ｂ）が（ａ）のＢ−Ｂ線断面を矢印方向に見た図である。

本実施形態の粉末圧延装置１は、金属にて形成された帯状の基材Ｘの両面に対して例えばロウ材層として機能するクラッド層が付着形成されたクラッドシートを製造する過程で用いられるものであり、基材Ｘの両表面に対してクラッド層の形成材料となる粉末材料Ｙを連続的に圧着させるものである。

図１に示すように、本実施形態の粉末圧延装置１は、圧延ロール２と、圧延ロール用軸箱３と、ガイド４と、圧延ロール用圧下シリンダ５と、油圧装置６と、ハウジングフレーム７（支持フレーム）と、予備圧下ロール８と、予備圧下ロール用軸箱９と、予備圧下ロール用圧下シリンダ１０と、回転駆動部１１と、第１変位センサ１２（予備圧下粉末層表面位置検出センサ）と、第２変位センサ１３（圧延ロール周面位置検出センサ）と、制御部１４（信号処理部）とを備えている。
なお、図１に示されていないが、本実施形態の粉末圧延装置１は、帯状の基材Ｘが巻回されたコイルを支持すると共に基材Ｘを送り出す送出装置、基材Ｘを搬送する搬送装置、粉末材料Ｙを圧延ロールの周面に供給するための粉末材料供給装置等を備えている。

圧延ロール２は、粉末材料Ｙを圧延して帯状の基材Ｘに対して圧着するものである。
本実施形態の粉末圧延装置１においては、図１に示すように、２本の圧延ロール２Ａ，２Ｂが一対とされており、これら２本の圧延ロール２Ａ，２Ｂが周面を向かい合わせて対向配置されている。また、図１に示すように、２本の圧延ロール２Ａ，２Ｂは、回転軸が平行となり、かつ同じ高さとなるように配置されている。
そして、本実施形態の粉末圧延装置１においては、２本の圧延ロール２Ａ，２Ｂ間に上方から下方に向けて帯状の基材Ｘが通過され、これらの２本の圧延ロール２Ａ，２Ｂのギャップにて粉末材料Ｙを帯状の基材Ｘの表面に圧着する。

圧延ロール用軸箱３は、圧延ロール２の両端の軸部２ａに対して各々設けられており、軸部２ａを軸受で支持することによって圧延ロール２の回転を可能にするためのものである。
この圧延ロール用軸箱３は、軸部２ａに対して直接取り付けられる軸受を備えている。

具体的には、ガイド４は、圧延ロール用軸箱３の軸箱の下方に配置され、圧延ロール用軸箱３を圧延ロール２Ａ，２Ｂの配列方向に移動可能に支持している。

圧延ロール用圧下シリンダ５は、圧延ロール用軸箱３を圧延ロール２Ａ，２Ｂの配列方向の外側から支えると共に、圧延ロール２Ａ，２Ｂに対して互いに近づく方向に荷重を掛けるためのものである。

油圧装置６は、圧延ロール２Ａ側に取り付けられた圧延ロール用圧下シリンダ５を押し引きするためのものであり、圧延ロール２Ａ，２Ｂに対して掛けられる荷重を調節するものである。

ハウジングフレーム７は、圧延ロール２、圧延ロール用軸箱３、ガイド４、圧延ロール用圧下シリンダ５、油圧装置６、予備圧下ロール８、予備圧下ロール用軸箱９、予備圧下ロール用圧下シリンダ１０、第１変位センサ１２、及び第２変位センサ１３を支持する支持構造体である。
そして、図１に示すように、ハウジングフレーム７は、ガイド４を介して圧延ロール用軸箱３を支持している。つまり、本実施形態においてハウジングフレーム７は、ガイド４を介することにより、圧延ロール用軸箱３をスライド可能に支持している。
また、圧延ロール用圧下シリンダ５は、ハウジングフレーム７に設置され、当該ハウジングフレーム７と圧延ロール用軸箱３との間に配置されている。

予備圧下ロール８は、粉末材料供給装置（図示せず）から圧延ロール２上に供給された粉末材料ＹをギャップＧに到達する前に圧延ロール２の周面に対して押し付けて予備的に圧下することで予備圧下粉末層Ｚを形成する。
また、予備圧下ロール８は、その回転数によって、ギャップＧに送り出す粉末材料Ｙの供給量を調節する。

予備圧下ロール用軸箱９は、予備圧下ロール８の両端の軸部８ａに対して各々設けられており、軸部８ａを軸受で支持することによって予備圧下ロール８の回転を可能にするためのものである。
この予備圧下ロール用軸箱９は、軸部８ａに対して直接取り付けられる軸受を備えている。

予備圧下ロール用圧下シリンダ１０は、予備圧下ロール用軸箱９を上方から支えると共に予備圧下ロール８を圧延ロール２の周面に向けて押圧するものであり、ハウジングフレーム７に固定されている。

回転駆動部１１は、圧延ロール２及び予備圧下ロール８を回転駆動するものであり、圧延ロール２と予備圧下ロール８とに接続されている。

第１変位センサ１２は、予備圧下ロール８によって形成された予備圧下粉末層Ｚの表面位置を検出するレーザ変位計である。第１センサ１２は、図１に示すように、圧延ロール２の回転方向において予備圧下ロール８とギャップＧとの間であって、圧延ロール２の予備圧下粉末層Ｚが形成される領域に配設されている。

第２変位センサ１３は、圧延ロール２の周面位置を検出するレーザ変位計である。第２センサ１３は、図１（ｂ）に示すように、第１変位センサ１２に対して圧延ロール２の回転軸方向の外側であって、圧延ロール２の周面において予備圧下粉末層Ｚが形成されない領域に配設されている。

これらの第１変位センサ１２と第２変位センサ１３とは両者で一対とされている。そして、図１（ｂ）に示すように、第１変位センサ１２と第２変位センサ１３との対は、圧延ロール２の周面における予備圧下粉末層Ｚの形成領域の幅方向の両端部の各々に対して設置されている。
つまり、本実施形態においては、圧延ロール２の周面における予備圧下粉末層Ｚの形成領域の幅方向の両端部の各々において、予備圧下粉末層Ｚの表面位置と圧延ロール２の周面位置とが検出される。
また、図１から分かるように、第１変位センサ１２と第２変位センサ１３とは、圧延ロール２Ａ，２Ｂの各々に対して設けられている。

さらに、本実施形態においては、第１変位センサ１２と第２変位センサ１３とは、ハウジングフレーム７に接続される支持バー１５に対して設置されることにより、第１変位センサ１２と第２変位センサ１３との固定位置の相対位置が変わらないよう固定されている。

制御部１４は、本実施形態の粉末圧延装置１の動作全体を制御するものである。
そして、本実施形態において制御部１４は、第１変位センサ１２と第２変位センサ１３と電気的に接続されており、第１変位センサ１２の検出結果と第２変位センサ１３の検出結果とから予備圧下粉末層Ｚの厚さを算出する。
さらに、本実施形態の粉末圧延装置１において制御部１４は、予備圧下粉末層Ｚの形成領域の幅方向の両端部で算出した二者の予備圧下粉末層Ｚの厚さに基づいて、予備圧下粉末層Ｚの幅方向の厚さ分布を求める。制御部１４は、この厚さ分布が一定となるように、予備圧下粉末層Ｚの形成領域の幅方向の両端部に設置された２つの予備圧下ロール用圧下シリンダ１０に予備圧下ロール８と圧延ロール２とのそれぞれの間隔を調節させる。
なお、予備圧下粉末層Ｚの幅方向の厚さ分布が均一であり、予備圧下粉末層Ｚの厚さを幅方向全域に渡り上下させれば良い場合には、制御部１４は、予備圧下ロール用圧下シリンダ１０を制御することなく、予備圧下ロール８の回転速度を調節することにより予備圧下粉末層Ｚの厚さを制御する。

次に、このように構成された本実施形態の粉末圧延装置１の動作（粉末圧延方法）では、圧延ロール２のギャップＧに帯状の基材Ｘが上方から供給され、圧延ロール２の周面に不図示の粉末材料供給装置から粉末材料Ｙが供給される。
そして、圧延ロール２の周面に供給された粉末材料Ｙは、予備圧下ロール８によって圧延ロール２の周面に押し付けられて圧下され、その後圧延ロール２によって帯状の基材Ｘの表面に圧着される。

ここで、本実施形態の粉末圧延装置１によれば、第１変位センサ１２によって粉末層表面位置が検出され、第２変位センサ１３によって圧延ロール２の周面位置が検出される。
そして、本実施形態の粉末圧延装置１及び粉末圧延方法において、予備圧下粉末層Ｚの厚さは、予備圧下粉末層Ｚの表面位置と圧延ロール２の周面位置との差分から算出される。このため、本実施形態の粉末圧延装置１及び粉末圧延方法によれば、圧延ロール２の偏心や軸受のガタの影響を受けずに、予備圧下粉末層Ｚの厚さを精度高く計測可能とすることが可能となる。

なお、本実施形態の粉末圧延装置１では、第１変位センサ１２によって予備圧下粉末層Ｚの表面位置を検出し、第２変位センサ１３によって圧延ロール２の周面位置を検出する構成を採用しており、これらの検出結果の差分を求めることにより、簡易的な構成でかつ正確に予備圧下粉末層Ｚの厚さを得ることができる。

本実施形態の粉末圧延装置１では、第１変位センサ１２と第２変位センサ１３とが、ハウジングフレーム７に接続される支持バー１５に対して設置されることにより、第１変位センサ１２と第２変位センサ１３との固定位置の相対位置が変わらないよう固定されている。
このため、第１変位センサ１２と第２変位センサ１３とが固定された基準位置が相対的に変化することがないので、より正確に予備圧下粉末層Ｚの表面位置及び圧延ロール２の周面位置を検出することができる。

また、本実施形態の粉末圧延装置１では、第１変位センサ１２と第２変位センサ１３との対は、圧延ロール２の周面における予備圧下粉末層Ｚの形成領域の幅方向の両端部の各々に対して設置されている。このため、幅方向の予備圧下粉末層Ｚの厚さ分布を検出することが可能となり、より正確に予備圧下粉末層Ｚの幅方向厚さ分布を算出することが可能となる。

以上、添付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ないことは言うまでもない。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、本発明の趣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。

例えば、上記実施形態においては、本発明の予備圧下粉末層表面位置検出センサである第１変位センサ１２としてレーザ変位計を用い、本発明の圧延ロール周面位置検出センサである第２変位センサ１３としてレーザ変位計を用いる構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、レーザ変位計ではない他の非接触センサや接触式センサを本発明の予備圧下粉末層表面位置検出センサや圧延ロール周面位置検出センサとして用いることも可能である。

また、上記実施形態においては、予備圧下粉末層表面位置検出センサである第１変位センサ１２と本発明の圧延ロール周面位置検出センサである第２変位センサ１３とは、一対の圧延ロール２の各々に対して設けられている構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、予備圧下粉末層表面位置検出センサである第１変位センサ１２と本発明の圧延ロール周面位置検出センサである第２変位センサ１３とは、片方の圧延ロール２に対してのみ設けられていてもよい。

また、上記実施形態においては、帯状の基材Ｘに対して、連続的に粉末を圧着する場合の粉末圧延方法について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、粉末だけをシート状に成形する粉末圧延法に対して用いることも可能である。

１……粉末圧延装置、２，２Ａ，２Ｂ……圧延ロール、３……圧延ロール用軸箱、８……予備圧下ロール、１２……第１変位センサ（予備圧下粉末層表面位置検出センサ）、１３……第２変位センサ（圧延ロール周面位置検出センサ）、１４……制御部（信号処理部）、Ｇ……ギャップ、Ｘ……帯状の基材、Ｙ……粉末材料、Ｚ……予備圧下粉末層

Claims (4)

1. 一対の圧延ロールと、
   前記圧延ロールの周面に供給された粉末材料を前記圧延ロールの周面に対して押し付けて、前記圧延ロールの周面上に予備圧下粉末層を形成する予備圧下ロールと、
   前記予備圧下粉末層の表面位置を検出する予備圧下粉末層表面位置検出センサと、
   前記予備圧下粉末層が形成された前記圧延ロールの周面位置を検出する圧延ロール周面位置検出センサと、
   前記予備圧下粉末層表面位置検出センサの検出結果と前記圧延ロール周面位置検出センサの検出結果とから前記予備圧下粉末層の厚さを算出する信号処理部と
   を備えることを特徴とする粉末圧延装置。
2. 前記予備圧下粉末層表面位置検出センサは、前記圧延ロールの周面における前記予備圧下粉末層の形成領域に配置されており、
   前記圧延ロール周面位置検出センサは、前記予備圧下粉末層表面位置検出センサから前記圧延ロールの回転軸方向に並んで配置されると共に、前記圧延ロールの周面における前記予備圧下粉末層が形成されない領域に配置されていることを特徴とする請求項１記載の粉末圧延装置。
3. 前記予備圧下粉末層表面位置検出センサ及び前記圧延ロール周面位置検出センサが同じ支持部材に対して固定されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の粉末圧延装置。
4. 前記圧延ロールの周面における前記予備圧下粉末層の形成領域の幅方向の両端部の各々に対して、前記予備圧下粉末層表面位置検出センサ及び前記圧延ロール周面位置検出センサが設置されていることを特徴とする、請求項１〜３いずれかに記載の粉末圧延装置。

Images