JP4952290B2 - 材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉末圧延により粉末を圧縮してシート材に成形したり、粉末を圧着して異種材複合板を製造するための材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御方法及び装置に関するものである。

近年、例えば板材表面の両面又は片面に、粉末を圧着して異種材複合板を形成するクラッド材を製造するアイデアが提案されており、このようなクラッド材を製造する際には、圧延機やロールプレス装置のような材料圧縮加工装置が使用される。

斯かる材料圧縮加工装置の従来の一般的な例は図８に示されている。図８中、３０は水平に対向配置されたロール１ａ，１ｂを備えた材料圧縮加工装置であり、ロール１ａ，１ｂは対向側が下方へ回転するよう駆動されると共に、対向するロール１ａ，１ｂが最も接近するロールキス点Ｋの間隔を調整し得るようになっている。２ａ，２ｂはロール１ａ，１ｂの上面に昇降可能に配置された駆動可能な粉末供給用ローラ、３ａ，３ｂはローラ２ａ，２ｂよりもロール１ａ，１ｂの回転方向上流側で金属材等の粉末Ｘをロール１ａ，１ｂの面上に供給し得るよう、粉末Ｘを貯留する粉末ホッパである。又、Ｓは図示してない巻き戻し機により上方からロール１ａ，１ｂ間に供給される金属板等の板材である。

上記材料圧縮加工装置３０により板材Ｓの表面に粉末Ｘを圧着して粉末圧着層を備えた異種材複合板を製造する際には、図示しないモータ等の駆動装置によりロール１ａ，１ｂを駆動して図８の矢印方向へ回転させると共に、上方よりロール１ａ，１ｂ間に板材Ｓを送給し、粉末ホッパ３ａ，３ｂによりロール１ａ，１ｂ面上に粉末Ｘを供給する。

而して、ロール１ａ，１ｂの面上に供給された粉末Ｘは、ロール１ａ，１ｂを駆動する駆動装置と同一又は異なる別のモータ等の駆動装置により駆動されるローラ２ａ，２ｂにより単位時間当たりの粉末供給量が調整されて板材Ｓ側へ送給され、ロール１ａ，１ｂのロールキス点Ｋによる圧縮によって板材Ｓに圧着され、異種材複合板が形成される。

又、材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置の技術文献として特許文献１がある。特許文献１に示すものは粉末圧延装置であり、金属粉末を圧延するための一対の圧延ロールと、粉末ホッパから圧延ロール間に単位時間当たりに供給される金属粉末を一定の量に調整するための粉末供給ローラを備えている。
特開２００２−２１２６０８号公報

図８に示す材料圧縮加工装置３０において、粉末Ｘによる粉末圧着層を板材Ｓに一体に形成して異種材複合板を製造する際に、板材Ｓに一体化する粉末圧着層の層厚は、前記ロール１ａ，１ｂと粉末供給用ローラ２ａ，２ｂの回転周速度の比率を調節することで変更することができる。又、板材Ｓに一体化する粉末圧着層の層厚は、ロール１ａ，１ｂと粉末供給用ローラ２ａ，２ｂの隙間を調節することで変更することができる。

しかし、板材Ｓに圧着する粉末圧着層の層厚を精度良く制御するには、ローラ２ａ，２ｂによりロールキス点Ｋに供給する粉末Ｘのそれぞれの粉末供給量を精度良く調整する必要があるが、ローラ２ａ，２ｂによって実際にロールキス点Ｋに供給されている粉末Ｘの単位時間当たりの供給量を検出していないために、粉末圧着層の層厚を精度良く制御することができなかった。このため、従来において粉末圧着層の層厚を制御するには、例えば、ローラ２ａからのみ粉末Ｘを供給し、板材Ｓの片面にのみ粉末圧着層を形成し、板材Ｓの片面に粉末圧着層が複合された片面異種材複合板の厚さを計測し、その計測結果に基づいて粉末圧着層の層厚を推定し、ローラ２ａにより供給する粉末Ｘの単位時間当たりの供給量を微調整する作業を繰返す必要があり、これをローラ２ｂについても同様に行うことが必要であり、従って、調整が煩雑で時間を要するという問題があった。

又、板材Ｓの両面に粉末圧着層を形成する場合、両面異種材複合板の厚さの計測では、粉末圧着層両者の合計の厚さは推定することができるが、片面ごとの各粉末圧着層の厚さをそれぞれ単独で推定することはできないという問題があった。

又、特許文献１の粉末圧延装置の場合も、圧延ロールに実際に単位時間当たりに供給される粉末供給量を検出する手段を有していないために、図８に示す装置と同様、粉末圧着層の層厚の調整が煩雑で時間を要するという問題があるとともに、板材Ｓの両面に粉末圧着層を形成する場合の各粉末圧着層の厚さを知るためには、出来上がった材料の断面を顕微鏡等により観察するしか各粉末圧着層の厚さを知る手段がないという問題があった。

本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもので、粉末を圧縮したシート材料や異種材複合板を製造する際に、ロール面上に供給される粉末の層厚を検出してロール面上に供給する粉末の単位時間当たりの供給量を調節することにより、粉末圧着層の層厚を容易に精度良く制御できるようにした材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御方法は、対向して配置したロール面上に粉末を供給して粉末層を形成し、ロールの回転により粉末層をロールキス点に導いて圧縮成形することにより圧縮した材料を得る材料圧縮加工装置における圧縮成形される前のロール面上の粉末層の圧縮前層厚を制御するための粉末層厚制御方法であって、
前記ロールの少なくとも一方のロール面上に層厚調節手段により単位時間当たりの粉末供給量を調整してロールキス点に粉末を供給する粉末供給装置と、
該粉末供給装置により供給した粉末が前記ロールキス点に移動する間において粉末層の層厚を計測する圧縮前層厚計測手段と、
ロールキス点から導出される材料の厚さを計測する板厚計測手段を設け、
圧縮前層厚計測値と板厚計測値から板厚設定値と板厚計測値が一致するように層厚調節手段を調整してロール面上の粉末層の圧縮前層厚を制御することを特徴とする。

上記材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御方法において、一方のロールの面上に粉末を供給するようにしてもよい。

又、上記材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御方法において、両方のロールの面上に粉末を供給するようにしてもよい。

又、上記材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御方法において、両方のロール間に板材を送給するようにしてもよい。

本発明の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置は、対向して配置したロール面上に粉末を供給して粉末層を形成し、ロールの回転により粉末層をロールキス点に導いて圧縮成形することにより圧縮した材料を得る材料圧縮加工装置における圧縮成形される前のロール面上の粉末層の圧縮前層厚を制御するための粉末層厚制御装置であって、
前記ロールの少なくとも一方のロール面上に層厚調節手段により単位時間当たりの粉末供給量を調整して供給する粉末供給手装置と、
該粉末供給装置により供給した単位時間当たりの粉末供給量は、前記ロールキス点に移動する間における粉末層の層厚と相関しているため、この層厚を計測する圧縮前層厚計測手段と、
ロールキス点から導出される材料の厚さを計測する板厚計測手段と、
圧縮前層厚計測手段で計測した圧縮前層厚計測値及び板厚計測手段で計測した板厚計測値と板厚設定値とを入力し、板厚計測値が板厚設定値になるように層厚調節手段に層厚を指令制御する層厚指令制御装置と
を備えたことを特徴とする。

上記材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置において、粉末供給装置は、対向配置したロールと所定の隙間をもって配置されたローラであってもよい。

又、上記材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置において、圧縮前層厚計測手段は、非接触式の距離検出器であってもよい。

又、上記材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置において、層厚調節手段は、対向配置したロールの周面に対して所定の隙間をもって配置したローラとの間の隙間を調節する間隔調節装置であってもよい。

又、上記材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置において、層厚調節手段は、対向配置したロールの周面に対して所定の隙間をもって配置したローラの回転速度を制御する回転速度調節装置であってもよい。

又、上記材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置において、両方のロール間に板材を送給し、ロール面上に供給した粉末を板材の表面に圧着させた材料を形成するようにしてもよい。

本発明の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御方法及び装置によれば、対向して配置したロールの少なくとも一方のロール面上に層厚調節手段により粉末を調整して供給する粉末供給装置と、該粉末供給装置により供給した粉末が前記ロールキス点に移動する間において粉末層の層厚を計測する圧縮前層厚計測手段と、ロールキス点から導出される材料の厚さを計測する板厚計測手段と、圧縮前層厚計測手段で計測した圧縮前層厚計測値及び板厚計測手段で計測した板厚計測値と板厚設定値とを入力し、板厚計測値が板厚設定値になるように層厚調節手段に層厚を指令制御する層厚指令制御装置とを備えたので、ロール面上に供給される粉末の層厚を圧縮前層厚計測手段により精度良く計測することができ、更に、層厚指令制御装置は、圧縮前層厚計測手段で計測した圧縮前層厚計測値及び板厚計測手段で計測した板厚計測値板厚設定値とを入力して、板厚計測値が板厚設定値になるように層厚調節手段により層厚を指令制御するため、ロールキス点に供給される粉末の層厚を精度よく調節して圧縮成形される材料の板厚を精度良く制御できるという優れた効果を奏し得る。

又、一方のロールの面上に粉末を供給する場合も、両方のロールの面上に粉末を供給する場合も、更にこれらの場合に加えて両方のロール間に板材を供給する場合においても、粉末の層厚を精度よく調節して圧縮成形される材料の板厚を精度良く制御できるという効果を奏し得る。

又、対向配置したロールと所定の隙間をもって配置するようにしたローラからなる粉末供給装置によれば、ロールの上面に供給する粉末の供給量を容易に精度良く制御できる効果がある。

又、非接触式の距離検出器からなる圧縮前層厚計測手段によれば、ロール面上に供給される粉末の層厚を精度良く検出できる効果がある。

又、対向配置したロールと所定の隙間をもって配置したローラとの間の隙間を調節する間隔調節装置からなる層厚調節手段によれば、圧縮前粉末層厚を容易に精度良く調節できる効果がある。

又、対向配置したロールと所定の隙間をもって配置したローラの回転速度を制御する回転速度調節装置からなる粉末層厚調節手段によれば、圧縮前粉末層厚を容易に精度良く調節できる効果がある。

又、ロール間に板材を送給し、粉末をロウ材粉とすることにより、銅板の表面にリン銅ロウが付いたものや、ステンレス鋼板の表面にニッケルロウが付いたもののような金属板に異種材料をコーティングしたクラッド材を製造できる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜図３は本発明の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置を実施する形態の一例であり、図中、図８に示したものと同一の構成部分には同一の符号が付してある。

左右に対向して配置したロール１ａ，１ｂの周面の最も高い位置（図１の上部）の近傍には、ロール１ａ，１ｂの面上に粉末Ｘを供給するようにした粉末ホッパ３ａ，３ｂを配置し、更に、該粉末ホッパ３ａ，３ｂとロールキス点Ｋとの間には、前記ロール１ａ，１ｂとは逆方向に回転し、前記粉末ホッパ３ａ，３ｂによって供給された粉末Ｘの層厚Ｌａ，Ｌｂを調整するようにしたローラ２ａ，２ｂを配置して粉末供給装置４ａ，４ｂを構成している。又、図１では図示しないが巻き戻し機からの金属板等の板材Ｓをロール１ａ，１ｂ間に上方から供給している。

前記ロール１ａ，１ｂの軸端には、図３に示す如く回転軸５ａ，５ｂが接続してあり、該回転軸５ａ，５ｂはピニオンスタンド６を介してモータ７に接続してあり、該モータ７を駆動することにより、前記ピニオンスタンド６及び回転軸５ａ，５ｂを介して前記ロール１ａ，１ｂが互いに逆方向に回転するようになっている。

又、前記ローラ２ａ，２ｂには回転軸８ａ，８ｂが接続してあり、該回転軸８ａ，８ｂは夫々伝達歯車９ａ，９ｂを介して前記回転軸５ａ，５ｂに接続されており、更に、前記各回転軸８ａ，８ｂには、例えば波動歯車機構を有する減速機と変速機を備えた回転速度調節装置１０ａ，１０ｂからなる層厚調節手段１３ａ，１３ｂが備えてあり、前記ローラ２ａ，２ｂの回転速度を変更することによって、図２におけるロール１ａ，１ｂ面上の粉末層１４ａ，１４ｂの厚さを調節できるようにしている。ここで、ローラ２ａ，２ｂの回転速度を高めると粉末層１４ａ，１４ｂの層厚Ｌａ，Ｌｂは増加される。

又、前記粉末供給装置４ａ，４ｂには、図１、図２に示す如く前記ローラ２ａ，２ｂを上下させてロール１ａ，１ｂの表面とローラ２ａ，２ｂとの間の隙間を調節するようにした間隔調節装置からなる層厚調節手段１５ａ，１５ｂが備えてあり、前記ローラ２ａ，２ｂの位置を上下動することによって、図２におけるロール１ａ，１ｂ面上の粉末層１４ａ，１４ｂの厚さを調節できるようにしている。ここで、ローラ２ａ，２ｂを上昇させてロール１ａ，１ｂとの隙間を増加すると粉末層１４ａ，１４ｂの層厚Ｌａ，Ｌｂは増加される。

図１の材料圧縮加工装置３０において、粉末ホッパ３ａ，３ｂによりロール１ａ，１ｂの面上に粉末Ｘを供給すると、粉末Ｘはローラ２ａ，２ｂに導かれ、ローラ２ａ，２ｂの回転速度調節装置である層厚調節手段１３ａ，１３ｂと、間隔調節装置である層厚調節手段１５ａ，１５ｂの少なくとも一方によって粉末層１４ａ，１４ｂの層厚Ｌａ，Ｌｂが調整されてロールキス点Ｋに導かれ、図１の場合には上部から導入されてくる板材Ｓの両面に粉末Ｘが圧着されてロウ材圧着材料等のように金属板に異種材料がコーティングされたクラッド材からなる材料１１が形成される。

尚、図１ではロール１ａ，１ｂ間に板材Ｓを導入し、各ロール１ａ，１ｂ上に備えた粉末供給装置４ａ，４ｂにより粉末Ｘを供給して板材Ｓの両側に粉末Ｘによる粉末圧着層を形成する場合について示したが、一方の粉末供給装置４ａ又は４ｂから粉末Ｘを供給して板材Ｓの片側にのみ粉末Ｘによる粉末圧着層を形成するようにしてもよい。又、前記板材Ｓを導入することなく、図４に示すように、粉末供給装置４ａ，４ｂから供給された粉末Ｘをロール１ａ，１ｂによりロールキス点Ｋに導いて圧縮成形することで粉末のみによる材料１１を形成するようにしてもよく、更に、一方の粉末供給装置４ａ又は４ｂからのみ粉末Ｘを供給してロール１ａ，１ｂにて圧縮成形することにより材料１１を形成するようにしてもよい。

前記ロール１ａ，１ｂの外周におけるローラ２ａ，２ｂとロールキス点Ｋとの間には、ロール１ａ，１ｂ上面の粉末層１４ａ，１４ｂの層厚Ｌａ，Ｌｂを非接触で計測するようにしたレーザ変位計等の距離検出器からなる圧縮前層厚計測手段１２ａ，１２ｂを設けており、該圧縮前層厚計測手段１２ａ，１２ｂによって検出した圧縮前層厚計測値γａ'，γｂ'は層厚指令制御装置１６に入力している。

前記レーザ変位計による圧縮前層厚計測手段１２ａ，１２ｂでは、レーザ光をロール１ａ，１ｂの表面に対して直交する方向から当てることにより粉末層１４ａ，１４ｂの層厚を直接計測することができる。しかし、図１では板材Ｓが存在しているために、圧縮前層厚計測手段１２ａ，１２ｂのレーザ光をロール１ａ，１ｂの表面に直交して当てることができない。このため、図１ではレーザ変位計のレーザ光を板材Ｓと平行な方向からロール１ａ，１ｂの表面に当てて、図５に示すように粉末層１４ａ，１４ｂの層厚Ｄａ，Ｄｂを検出しており、その圧縮前層厚計測値γａ'，γｂ'を層厚指令制御装置１６に送るようにしている（図５では圧縮前層厚計測手段１２ａによって粉末層１４ａの層厚Ｌａを検出する場合のみを示している）。

この時、図５に示すように、レーザ変位計で検出される粉末層１４ａ，１４ｂの層厚Ｄａ，Ｄｂは粉末層１４ａ，１４ｂを縦に横切る距離であるため、真の粉末の層厚Ｌａ，Ｌｂを求めるためには演算を行う必要があり、この演算は層厚指令制御装置１６で行っている。即ち、レーザ光がロール１ａ表面に当たる点ａと、該点ａを通る半径線が粉末層１４ａの表面と交差する点ｂと、レーザ光が粉末層１４ａの表面と交差する点ｃの三角形において、粉末層１４ａの表面とレーザ光が交差する角θ（ロール１ａの表面とレーザ光が交差する角に略同じ）は予め分かっており、且つ、点ａと点ｃの距離である層厚Ｌａは、レーザ変位計により粉末層１４ａが無い時に計測したロール１ａ表面までの距離と、粉末層１４ａがある状態で計測した粉末層１４ａ表面までの距離との差から求めることができるので、層厚指令制御装置１６ではγａ＝γａ'ｓｉｎθ，γｂ＝γｂ'ｓｉｎθの演算を行うことにより、点ａと点ｂの距離を表わす層厚Ｌａ，Ｌｂである圧縮前層厚計測値γａ，γｂ（図６参照）を求めている。

又、前記ロール１ａ，１ｂにより圧縮成形されて導出される材料１１の近傍には、該材料１１の厚さを超音波距離計或いはレーザ距離計等の非接触式、或いはマグネスケール等の接触式にて計測するようにした板厚計測手段１７が設けられており、該板厚計測手段１７で計測した板厚計測値γ_Ｈが前記層厚指令制御装置１６に入力されている。更に、層厚指令制御装置１６には、粉末が圧縮された後の粉末層厚を設定する圧縮後層厚設定値βａ，βｂと、圧縮後の材料１１の板厚を設定する板厚設定値Ｈが入力されている。

又、層厚指令制御装置１６は、ローラ２ａ，２ｂの回転速度調節装置である層厚調節手段１３ａ，１３ｂ及び間隔調節装置である層厚調節手段１５ａ，１５ｂの少なくとも一に補正指令１８ａ，１８ｂを送ることにより、粉末供給装置４ａ，４ｂによってロール１ａ，１ｂ面上に供給される粉末Ｘの層厚を微調整するようにしている。

又、材料圧縮加工装置３０のロール１ａ，１ｂは、ロール間隔調節装置１９ａ，１９ｂによりロールキス点Ｋの間隔を制御できるようになっており、層厚指令制御装置１６はロール間隔調節装置１９ａ，１９ｂに間隔信号２０ａ，２０ｂを送って圧縮成形する材料１１の厚さを所定の値に設定（初期設定）するようにしている。又、図３のモータ７には一定の回転速度指令２１を送ってモータ７を一定速度で回転させるようにしている。

図６は、前記層厚指令制御装置１６の制御ブロック図であり、層厚指令制御装置１６では、目標である圧縮後層厚設定値βａ，βｂが演算手段２２ａ，２２ｂに入力されて、粉末層１４ａ，１４ｂの夫々の圧縮前の層厚である圧縮前層厚想定値αａ，αｂが求められている。この圧縮前層厚想定値αａ，αｂは、所定の層厚Ｌａ，Ｌｂの粉末を圧縮する前と圧縮した後の値を比較する試験を予め行って求めた結果に基づいて、圧縮後層厚設定値βａ，βｂから予想して求めた値である。

一方、目標である圧縮後層厚設定値βａ，βｂと板厚計測値γ_Ｈおよび圧縮前層厚計測値γａ，γｂを演算器２３に入力して演算することにより偏差割合εａとεｂを求め、この偏差割合εａとεｂの逆数１／εａと１／εｂを、掛算器２４ａ，２４ｂによって前記圧縮前層厚想定値αａ，αｂの夫々に掛け算することにより粉末供給指令２５ａ，２５ｂを求めている。

尚、上記圧縮前層厚計測値γａ，γｂを圧縮前層厚想定値αａ，αｂとして（γａ＝αａ，γｂ＝αｂ）実施した運転では、板厚計測値γ_Ｈは板厚設定値Ｈにならなかった。
そこで、演算器２３において以下のように偏差割合εａ，εｂを演算して与えた。

先ず、前記圧縮後の粉末層１４ａ，１４ｂの厚さをＸａ，Ｘｂ（計測はできない）としたとき、Ｘａ：Ｘｂ＝γａ：γｂの関係が成立するとすれば、Ｘａ＝γａ（γ_Ｈ−ｔ）／γａ＋γｂ，Ｘｂ＝γｂ（γ_Ｈ−ｔ）／γａ＋γｂとなる。
従って、
αａ・１／εａ＝αａ・βａ／Ｘａ＝αａ・βａ・（γａ＋γｂ）／γａ（γ_Ｈ−ｔ）であり、
εａ＝γａ（γ_Ｈ−ｔ）／βａ（γａ＋γｂ）
が求められる。同様にして、
εｂ＝γｂ（γ_Ｈ−ｔ）／βｂ（γａ＋γｂ）
が求められる。

尚、図２の圧縮を行う場合において板材Ｓが圧縮される割合は極めて小さく、よって板材Ｓの圧縮前と圧縮後の厚さｔには殆ど変化がないためε＝（γ_Ｈ−ｔ）／（Ｈ−ｔ）とし、βａ＋βｂ＋ｔ＝Ｈ、ζａ＋ζｂ＋ｔ＝γ_Ｈの関係が成り立つとの前提をもとにしている。ここで、ζａ、ζｂは、板に圧着された圧縮後の実際の層厚である。

更に、前記圧縮前層厚計測手段１２ａ，１２ｂで検出した層厚Ｄａ，Ｄｂを表わす圧縮前層厚計測値γａ'，γｂ'は演算器２６ａ，２６ｂに入力されてγａ＝γａ'ｓｉｎθ，γｂ＝γｂ'ｓｉｎθの演算を行うことにより圧縮前層厚計測値γａ，γｂが求められ、この圧縮前層厚計測値γａ，γｂと前記粉末供給指令２５ａ，２５ｂが引算器２７ａ，２７ｂ（又は加算器）に入力されて偏差２８ａ，２８ｂが求められ、この偏差２８ａ，２８ｂが補正演算回路２９ａ，２９ｂに送られて前記粉末供給指令２５ａ，２５ｂを修正することにより補正指令１８ａ，１８ｂが求められるようになっている。この補正指令１８ａ，１８ｂは層厚調節手段１３ａ，１３ｂ及び層厚調節手段１５ａ，１５ｂの一方又は両方に入力され、圧縮前層厚計測値γａ，γｂが粉末供給指令２５ａ，２５ｂに一致するように層厚調節手段１３ａ，１３ｂ及び層厚調節手段１５ａ，１５ｂの一方又は両方を制御して、ロール面上の粉末の層厚Ｌａ，Ｌｂを調整するようにしている。

上記形態において、図２における圧縮後層厚設定値βａ，βｂが同一の値でありロール１ａ，１ｂ面上に形成される粉末Ｘの層厚Ｌａ，Ｌｂが同一の場合も、又は、圧縮後層厚設定値βａ，βｂが異なる値でありロール１ａ，１ｂ面上に形成される粉末Ｘの層厚Ｌａ，Ｌｂが違う場合も、全く同様にして制御することができ、更に、ロール１ａ，１ｂ面上の一方にのみに粉末Ｘを供給する場合には、図６における圧縮後層厚設定値βａ，βｂから粉末供給指令２５ａ，２５ｂを求める回路（図６の上下）の一方を備えていれば良い。

次に、上記した実施の形態の作動を説明する。
モータ７を駆動してロール１ａ，１ｂを一定速度で回転した状態において粉末供給装置４ａ，４ｂの粉末ホッパ３ａ，３ｂからロール１ａ，１ｂ面上に所定量の粉末Ｘを供給すると、粉末Ｘはローラ２ａ，２ｂに導かれてロール１ａ，１ｂ面上に一定の層厚Ｌａ，Ｌｂの粉末層１４ａ，１４ｂが形成され、ロールキス点Ｋに供給されて、ロール１ａ，１ｂによる圧縮成形によって粉末の材料１１（図４）が形成される。一方、図１に示したように、ロール１ａ，１ｂ間に上部から板材Ｓを導入すると、板材Ｓに粉末Ｘが圧着されたロウ材圧着材料等のクラッド材からなる材料１１が形成される。

この時、前記ローラ２ａ，２ｂとロールキス点Ｋとの間に設けたレーザ変位計等からなる圧縮前層厚計測手段１２ａ，１２ｂによってロール１ａ，１ｂ面上の粉末層１４ａ，１４ｂの縦の距離である層厚Ｄａ，Ｄｂが検出されて圧縮前層厚計測値γａ'，γｂ'が層厚指令制御装置１６に入力され、図６の演算器２６ａ，２６ｂではγａ＝Ｄａｓｉｎθ，γｂ＝Ｄｂｓｉｎθの演算を行って圧縮前層厚計測値γａ，γｂを求める。

又、図６に示す如く、層厚指令制御装置１６に入力している材料１１の目標板厚である板厚設定値Ｈと、ロール１ａ，１ｂで圧縮成形した材料１１の厚さを検出している板厚計測手段１７で計測した板厚計測値γ_Ｈとを割算器２３に入力して割り算することにより偏差割合ε＝（γ_Ｈ−ｔ）／（Ｈ−ｔ）を求める。

一方、層厚指令制御装置１６に入力されている各粉末層１４ａ，１４ｂの圧縮成形後の層厚の目標値である圧縮後層厚設定値βａ，βｂは演算手段２２ａ，２２ｂに入力され、粉末層１４ａ，１４ｂの夫々の圧縮前の層厚である圧縮前層厚想定値αａ，αｂが求められて掛算器２４ａ，２４ｂに入力される。

そして、掛算器２４ａ，２４ｂでは、前記圧縮前層厚想定値αａ，αｂに前記割算器２３で求めた偏差割合εの逆数１／εを掛算することにより粉末供給指令２５ａ，２５ｂを求める。

更に、前記粉末供給指令２５ａ，２５ｂと演算器２６ａ，２６ｂで求めた圧縮前層厚計測値γａ，γｂは引算器２７ａ，２７ｂに入力されて偏差２８ａ，２８ｂが求められ、この偏差２８ａ，２８ｂが補正演算回路２９ａ，２９ｂに入力されて前記粉末供給指令２５ａ，２５ｂを補正することにより補正指令１８ａ，１８ｂが得られ、この補正指令１８ａ，１８ｂが層厚調節手段１３ａ，１３ｂ及び層厚調節手段１５ａ，１５ｂの一方又は両方に入力される。これにより、圧縮前層厚計測値γａ，γｂが粉末供給指令２５ａ，２５ｂに一致するように層厚調節手段１３ａ，１３ｂ及び層厚調節手段１５ａ，１５ｂの一方又は両方が制御され、これによって、ロール１ａ，１ｂ面上の粉末Ｘの層厚Ｌａ，Ｌｂが、材料１１の板厚設定値Ｈと圧縮後層厚設定値βａ，βｂを満足するように精度良く調整されるようになる。

図７は本発明の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置を実施する更に他の形態を示す正面図である。この形態では、前記形態においてロール１ａ，１ｂにて圧縮成形した材料１１を加熱炉３１に導いて加熱することにより粉末層を焼結または融着させるようにしている。材料１１を加熱して粉末層を例えば融着させた場合には、材料１１の厚さが減少する傾向を示すので、加熱炉３１を出た後の材料１１の板厚を板厚計測手段１７で計測するようにしている。この場合、前記圧縮後層厚とは融着後の層厚を示す。それ以外の構成、作用については前記形態の場合と同様である。

尚、本発明は上記形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置を実施する形態の一例を示す正面図である。 図１における厚縮成形部の詳細を示す正面図である。 図１の全体平面図である。 本発明の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置を実施する他の形態を示す正面図である。 本発明の形態における層厚の計測方法を示す説明図である。 本発明の形態における層厚指令制御装置の制御ブロック図である。 本発明の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置を実施する更に他の形態を示す正面図である。 材料圧縮加工装置の従来の一般的な例を示す正面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ ロール
２ａ，２ｂ ローラ
４ａ，４ｂ 粉末供給装置
１０ａ，１０ｂ 回転速度調節装置（層厚調節手段）
１１ 材料
１２ａ，１２ｂ 圧縮前層厚計測手段
１３ａ，１３ｂ 層厚調節手段
１４ａ，１４ｂ 粉末層
１５ａ，１５ｂ 層厚調節手段
１６ 層厚指令制御装置
１７ 板厚計測手段
３０ 材料圧縮加工装置
Ｈ 板厚設定値
Ｋ ロールキス点
Ｌａ，Ｌｂ 層厚
Ｓ 板材
Ｘ 粉末
γａ'，γｂ' 圧縮前層厚計測値
γ_Ｈ 板厚計測値

Claims (11)

1. 対向して配置したロール面上に粉末を供給して粉末層を形成し、ロールの回転により粉末層をロールキス点に導いて圧縮成形することにより圧縮した材料を得る材料圧縮加工装置における圧縮成形される前のロール面上の粉末層の圧縮前層厚を制御するための粉末層厚制御方法であって、
   前記ロールの少なくとも一方のロール面上に層厚調節手段により単位時間当たりの粉末供給量を調整してロールキス点に粉末を供給する粉末供給装置と、
   該粉末供給装置により供給した粉末が前記ロールキス点に移動する間の粉末層に対し前記ロールキス点を通る鉛直な線と平行にレーザ光を当てて前記粉末層の鉛直方向の層厚を計測する圧縮前層厚計測手段と、
   ロールキス点から導出される材料の厚さを計測する板厚計測手段を設け、
   前記粉末層の鉛直方向の層厚からロール半径方向の層厚である圧縮前層厚計測値を求め、該圧縮前層厚計測値と前記板厚計測手段による板厚計測値から板厚設定値と前記板厚計測値が一致するように前記層厚調節手段を調整してロール面上の粉末層の圧縮前層厚を制御することを特徴とする材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御方法。
2. 対向して配置したロール面上に粉末を供給して粉末層を形成し、ロールの回転により粉末層をロールキス点に導いて圧縮成形することにより圧縮した材料を得る材料圧縮加工装置における圧縮成形される前のロール面上の粉末層の圧縮前層厚を制御するための粉末層厚制御方法であって、
   前記ロールの少なくとも一方のロール面上に層厚調節手段により単位時間当たりの粉末供給量を調整してロールキス点に粉末を供給する粉末供給装置と、
   該粉末供給装置により供給した粉末が前記ロールキス点に移動する間の粉末層に対し前記ロールキス点を通る鉛直な線と平行にレーザ光を当てて前記粉末層の鉛直方向の層厚を計測する圧縮前層厚計測手段と、
   ロールキス点から導出される材料の厚さを計測する板厚計測手段と、
   圧縮後層厚設定値から想定される圧縮前層厚想定値を前記板厚計測手段の板厚計測値と板厚設定値との偏差割合で修正した粉末供給指令を求めて前記層厚調節手段を制御する層厚指令制御装置を設け、
   前記圧縮前層厚計測手段で計測した粉末層の鉛直方向の層厚からロール半径方向の層厚である圧縮前層厚計測値を求め、前記板厚設定値と前記圧縮後層厚設定値が満足されるように前記粉末供給指令を前記圧縮前層厚計測値によって補正することを特徴とする材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御方法。
3. 一方のロールの面上に粉末を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御方法。
4. 両方のロールの面上に粉末を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御方法。
5. 両方のロール間に板材を送給することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御方法。
6. 対向して配置したロール面上に粉末を供給して粉末層を形成し、ロールの回転により粉末層をロールキス点に導いて圧縮成形することにより圧縮した材料を得る材料圧縮加工装置における圧縮成形される前のロール面上の粉末層の圧縮前層厚を制御するための粉末層厚制御装置であって、
   前記ロールの少なくとも一方のロール面上に層厚調節手段により単位時間当たりの粉末供給量を調整して供給する粉末供給装置と、
   該粉末供給装置により供給した単位時間当たりの粉末供給量は、前記ロールキス点に移動する間における粉末層の層厚と相関しているため、前記粉末層に対しロールキス点を通る鉛直な線と平行にレーザ光を当てて前記粉末層の鉛直方向の層厚を計測する圧縮前層厚計測手段と、
   ロールキス点から導出される材料の厚さを計測する板厚計測手段と、
   前記粉末層の鉛直方向の層厚を入力してロール半径方向の層厚である圧縮前層厚計測値を求めると共に、前記板厚計測手段で計測した板厚計測値と板厚設定値とを入力し、前記板厚計測値が前記板厚設定値になるように前記層厚調節手段による層厚の制御を指令する層厚指令制御装置と
   を備えたことを特徴とする材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置。
7. 対向して配置したロール面上に粉末を供給して粉末層を形成し、ロールの回転により粉末層をロールキス点に導いて圧縮成形することにより圧縮した材料を得る材料圧縮加工装置における圧縮成形される前のロール面上の粉末層の圧縮前層厚を制御するための粉末層厚制御装置であって、
   前記ロールの少なくとも一方のロール面上に層厚調節手段により単位時間当たりの粉末供給量を調整して供給する粉末供給装置と、
   該粉末供給装置により供給した単位時間当たりの粉末供給量は、前記ロールキス点に移動する間における粉末層の層厚と相関しているため、前記粉末層に対しロールキス点を通る鉛直な線と平行にレーザ光を当てて前記粉末層の鉛直方向の層厚を計測する圧縮前層厚計測手段と、
   ロールキス点から導出される材料の厚さを計測する板厚計測手段と、
   前記粉末層の鉛直方向の層厚を入力してロール半径方向の層厚である圧縮前層厚計測値を求めると共に、圧縮後層厚設定値から想定される圧縮前層厚想定値を前記板厚計測手段の板厚計測値と板厚設定値との偏差割合で修正した粉末供給指令を求めて前記層厚調節手段を制御し、前記板厚設定値と前記圧縮後層厚設定値が満足されるように前記粉末供給指令を前記圧縮前層厚計測値によって補正する層厚指令制御装置と
   を備えたことを特徴とする材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置。
8. 前記粉末供給装置は、対向配置したロールと隙間をもって配置されたローラであることを特徴とする請求項６又は７に記載の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置。
9. 前記層厚調節手段は、対向配置したロールの周面に対して隙間をもって配置したローラの隙間を調節する間隔調節装置であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置。
10. 前記層厚調節手段は、対向配置したロールの周面に対して隙間をもって配置したローラの回転速度を制御する回転速度調節装置であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置。
11. 両方のロール間に板材を送給し、ロール面上に供給した粉末を板材の表面に圧着させた材料を形成することを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１つに記載の材料圧縮加工装置のロール面上の粉末層厚制御装置。

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