(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対で設けた圧延ロールと、圧延ロールの上部外周面との間に粉末供給間隔を形成する堰板と、堰板の粉末供給間隔を通して圧延間隔に粉末を供給するように備えた粉末供給装置と、堰板を振動させるバイブレータとを備えた粉末圧延装置であって、粉末供給間隔を通って圧延間隔に供給される粉末の層厚を検出する層厚検出センサを設け、且つ該層厚検出センサにて検出される層厚信号を入力して板厚調節手段に板厚制御信号を出力する制御装置を設け、該制御装置から出力される層厚制御信号により粉末の層厚を調節するための層厚調節手段として、堰板の周波数と振幅の少なくとも一方を制御する振動信号をバイブレータに出力する振動調節器を設けたことを特徴とする粉末圧延装置。
【請求項２】
更なる層厚調節手段として、堰板と圧延ロールとの間の粉末供給間隔を調節する間隔調節装置を追加したことを特徴とする請求項１記載の粉末圧延装置。
【請求項３】
更なる層厚調節手段として、圧延ロールの回転数を制御し得る回転モータを追加したことを特徴とする請求項１又は２記載の粉末圧延装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属、セラミックス或いは樹脂等の粉末を圧延して薄板を成形する粉末圧延装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、金属、セラミックス或いは樹脂等の粉末を圧延することにより粉末圧延板を製造することが実施されている。
【０００３】
図３、図４はその一例を示したもので、所要の圧延間隔４を保持するよう横方向に平行に対で圧延ロール１，２を設け、該圧延ロール１，２の上側外周面に接近して鉛直上方に延びる前後板３ａ，３ｂと、前記圧延ロール１，２の上側外周面に沿って圧延間隔４の最も小さくなっている位置の近傍まで入り込むように下端が細く形成された左右板３ｃ，３ｄとからなる箱状の粉末供給ホッパ３を設けている。５，６は回転モータ５Ａ，６Ａにより回転駆動される圧延ロール１，２の軸である。
【０００４】
上記した従来の粉末圧延機では、対の圧延ロール１，２の対向面が下方に移動するように互に逆方向に回転させると、粉末供給ホッパ３内の粉末は圧延間隔４に向って自然に落下供給され、圧延ロール１，２により圧延されて粉末圧延板７が製造されるようになる。このようにして製造された粉末圧延板７は、必要に応じて加熱炉等により加熱されて焼結される。
【０００５】
図３、図４に示す装置にて設定板厚の粉末圧延板７を製造するには、圧延ロール１，２を矢印で示す方向に回転させて圧延を行うと共に、粉末圧延板７の厚さＳを検出し、該検出した厚さＳが設定した厚さになるように、図示しない圧下装置によって圧延ロール１，２の圧下力Ｐを制御することにより行う。即ち、粉末圧延板７の検出した厚さＳに基づいてフィードバックにより板厚を制御するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図３、図４に示した従来の粉末圧延機においては、以下に示すような種々の問題を有していた。
【０００７】
図３、図４に示した粉末圧延機のように、対の圧延ロール１，２を用いて粉末を圧延する場合には、圧延ロール１，２間で粉末を引き込む有効噛み込み角α（約５゜〜２０゜前後）が、圧延ロール１，２のロール径には関係なく常に略一定であることが知られている。またこの時、有効噛み込み角αが圧延ロール１，２の外周面と交わる点の相互間隔Ｌと粉末圧延板７の厚さＳとの差、即ち有効圧下量Ｌ−Ｓが決まることになる。
【０００８】
従って一般的には、製造しようとする粉末圧延板７の厚さＳと密度が設定されると、圧延ロール１，２の圧延間隔４と圧延ロール１，２の径を選定することによって対処している。
【０００９】
上記から、粉末圧延板７を薄く製造しようとする場合には、圧延間隔４を小さく調節することになるが、単に圧延間隔４を小さくしたのでは前記有効圧下量Ｌ−Ｓが大きくなることによって密度と圧延荷重が増大し、ついには圧延不可能となる。
【００１０】
また、圧延ロール１，２の径が小さいものを用いると有効圧下量を小さくできることになるが、圧延ロール１，２が曲がってしまい、幅方向に均一厚さの粉末圧延板７を製造することができない。
【００１１】
従って、従来の粉末圧延機では、薄い粉末圧延板７を所望の密度で製造するようなことはできなかった。
【００１２】
本発明は、かかる従来の問題点を解決すべくなしたもので、粉末圧延により薄板を所望の板厚及び所望の密度で製造することができるようにした粉末圧延装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、対で設けた圧延ロールと、圧延ロールの上部外周面との間に粉末供給間隔を形成する堰板と、堰板の粉末供給間隔を通して圧延間隔に粉末を供給するように備えた粉末供給装置と、堰板を振動させるバイブレータとを備えた粉末圧延装置であって、粉末供給間隔を通って圧延間隔に供給される粉末の層厚を検出する層厚検出センサを設け、且つ該層厚検出センサにて検出される層厚信号を入力して板厚調節手段に板厚制御信号を出力する制御装置を設け、該制御装置から出力される層厚制御信号により粉末の層厚を調節するための層厚調節手段として、堰板の周波数と振幅の少なくとも一方を制御する振動信号をバイブレータに出力する振動調節器を設けたことを特徴とする粉末圧延装置、に係るものである。
【００１４】
また、本発明においては、更なる層厚調節手段として、堰板と圧延ロールとの間の粉末供給間隔を調節する間隔調節装置を追加しても良く、更には、圧延ロールの回転を駆動する回転モータを追加しても良い。
【００１５】
上記本発明によれば、対で設けた圧延ロールの上部外周面との間に粉末供給間隔を形成する堰板を設け、該堰板をバイブレータで振動させることにより前記粉末供給間隔を通って圧延間隔に供給される粉末の量を調節できるようにし、更に、前記粉末供給間隔から圧延間隔上に供給される粉末の層厚を検出する層厚検出センサを設け、該層厚検出センサの層厚信号に基づいて圧延ロールにより圧延される薄板の板厚を先行制御できるようにし、しかも、粉末の層厚を調節するための層厚調節手段として、堰板の周波数と振幅の少なくとも一方を制御する振動信号をバイブレータに出力する振動調節器を設け、該振動調節器からの振動信号によりバイブレータの振動を制御して、層厚検出センサにて検出される粉末の層厚が設定板厚に対応した層厚に調節できるようにしているので、圧延間隔上に供給する粉末の流量を少量に安定して制御し、且つ検出された粉末の層厚に対応して板厚を先行制御する一方、層厚検出センサにて検出される粉末の層厚が設定板厚に対応した層厚になるように層厚を調節することにより、従来の粉末圧延機ではできなかった薄板の製造を安定して容易に可能にできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１、図２は、本発明の粉末圧延装置の一例を示したものである。図１、図２に示す粉末圧延装置では、一対の圧延ロール１，２を、所要の圧延間隔４を保持するよう横方向に平行に設け、一方の圧延ロール（図１では左側の圧延ロール１）の頂部と圧延間隔４との間の外周面に下端が接近して粉末供給間隔８を形成するようにした堰板９を設ける。図１における左右の圧延ロール１，２は、同一高さで設けられていても或いは上下に高さが異なっていても良い。また堰板９も垂直に設けられていても或いは所要の角度で傾いていても良い。
【００１８】
更に、上記堰板９を、堰板９の面と直角の方向に振動させるようにしたバイブレータ１０を設ける。バイブレータ１０は、その振動数と振幅とを任意に調節し得るようにした振動調節器１８（層厚調節手段）に接続されている。
【００１９】
前記一方の圧延ロール１の頂部と堰板９との間には、上側から粉末供給間隔８に向けて粉末を一定量ずつ供給できるようにしたコンベヤ等の粉末供給装置１１を設ける。粉末供給装置１１は、駆動モータ１１ａによって粉末供給間隔８に供給する粉末の供給量を調節できるようになっている。また、粉末供給装置１１は、コンベヤ以外にも種々の方式のものを採用することができる。
【００２０】
更に、前記圧延ロール１，２には、圧延ロール１，２の軸５，６に設けたスリップリング１２を介して電源１３を接続しており、該電源１３にて圧延ロール１，２間に電流を流すことにより、必要に応じて粉末（例えば金属）を溶融温度以下に加熱しながら圧延を行うことによって、圧密あるいは焼結された薄板１４を成形できるようになっている。電源１３としては直流、交流のいずれも使用することができる。
【００２１】
上記圧延ロール１，２による薄板１４の圧延時に圧延部となる圧延間隔４の近傍には、窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けて粉末の酸化を防止し、これによって粉末（例えば金属粒子）の接着性を高めるようにした酸化防止装置１５を設けている。酸化防止装置１５としては、上記不活性ガスを吹き付けるようにした装置に代えて、水素等の還元性ガスを吹き付けるようにしたり、或いは圧延ロール１，２及び粉末供給装置１１等の全体を密閉容器（図示せず）で包囲し、該密閉容器を真空発生装置に接続して真空を保持させるようにしてもよいし、不活性ガス雰囲気としてもよい。
【００２２】
１９は、前記圧延ロール１，２の端面における圧延間隔４の上部近傍に配置した押圧板であり、該押圧板１９はシリンダ等の押圧装置１９Ａによって圧延ロール１，２の端面に押し付けられ、これにより圧延ロール１，２の端面側から粉末が漏れて落下するのを防止するようにしている。
【００２３】
図１、図２に示した堰板９は、バイブレータ１０の振動によって曲り変形する必要があり、このために厚板の堰板９の上部に、折曲がり変形部１６を備えた構成としている。図１における折曲がり変形部１６は、堰板９の表面に圧延ロール１，２の軸方向に延びる溝１７を設けて薄肉部を形成することにより曲り易くした場合を示している。
【００２４】
更に、前記堰板９は、その下端と圧延ロール１の外周面との間に形成される粉末供給間隔８を調節できるようになっている。
【００２５】
図１では、堰板９に取付けられている連結材２０に、調節ねじ２１を備えたボルト部２２を回転可能に取付け、且つ前記調節ねじ２１が螺合するようにしたナット２３を固定部材２４に取付け、更に前記ボルト部２２を歯車２５を介して回転駆動するようにした調節モータ２６を固定部材２４に固定することにより間隔調節装置２７（層厚調節手段）を構成している。図１の間隔調節装置２７では、ボルト部２２を回転させて調節ねじ２１をナット２３にねじ込むようにすると、前記堰板９の下端を圧延ロール１の外周面から離して粉末供給間隔８を大きくすることができ、また、調節ねじ２１をナット２３から抜き出すようにすると、前記堰板９の下端を圧延ロール１の外周面に近付けて粉末供給間隔８を小さくすることができる。
【００２６】
また、圧延ロール１，２の回転を駆動する回転モータ５Ａ，６Ａは、圧延ロール１，２の回転数を制御して圧延間隔４に噛み込む粉末の量を調節し、これによって圧延間隔４上の粉末の層厚を調整することができる層厚調節手段の働きを有するようになっている。
【００２７】
更に、前記圧延ロール１，２は、ジャッキ装置等からなる板厚調節手段２８によって圧延間隔４（圧下量）を変更して、薄板１４の板厚を制御することができるようになっている。
【００２８】
ここで、本発明の形態例では、図１、図２に示すように、圧延ロール１の外周上面に沿って圧延間隔４に供給される粉末の層厚Ｍを検出するようにした層厚検出センサ２９を設け、該層厚検出センサ２９にて検出した層厚信号３０を制御装置３１に入力するようにしている。層厚検出センサ２９としては超音波センサ、電磁誘導センサ等を用いることができる。
【００２９】
制御装置３１は、前記検出された層厚信号３０の層厚Ｍに応じて、板厚調節手段２８に板厚制御信号３２を出力するようになっている。
【００３０】
更に制御装置３１は、振動調節器１８、間隔調節装置２７、回転モータ５Ａ，６Ａからなる層厚調節手段に層厚制御信号３３を出力するようになっている。
【００３１】
また、前記制御装置３１には、設定板厚３４と設定密度３５が入力されていると共に、圧延される薄板１４の板厚を検出している板厚検出センサ３６の板厚信号３７と、薄板１４の密度を検出している密度検出センサ３８の密度信号３９とが入力されている。また、粉末供給装置１１の駆動モータ１１ａには、制御装置３１から粉末供給制御信号４０が出力されるようになっている。
【００３２】
以下に、図１、図２に示した装置の作用を説明する。
【００３３】
圧延ロール１，２の圧延間隔４を形成しているロール表面が下向きに移動するように圧延ロール１，２を互いに逆方向（矢印方向）に回転させると共に、粉末供給装置１１により一方の圧延ロール１と堰板９との間に粉末を定量的に供給し、同時にバイブレータ１０により堰板９を振動させる。
【００３４】
圧延ロール１上に供給された粉末は、圧延ロール１と堰板９の下端との間の粉末供給間隔８を通って圧延ロール１上に層を形成しつつ圧延間隔４に定量供給されるようになり、圧延間隔４によって圧延されて薄板１４となる。
【００３５】
ここで、層厚検出センサ２９は、常に圧延間隔４上に形成されている粉末の層厚Ｍを監視しており、検出した層厚信号３０を制御装置３１に入力している。
【００３６】
制御装置３１は、検出された層厚Ｍに対応した板厚制御信号３２を板厚調節手段２８に出力し、これにより、前記層厚Ｍに応じた板厚になるように圧延間隔４（圧下量）が制御され、これによって薄板１４が安定して圧延されることになる。
【００３７】
即ち、上記によれば、微量の粉末を圧延間隔４に安定して供給することができ、層厚Ｍを調節して圧延ロール１，２間に供給される粉末のレベルＸを、圧延間隔４の最も狭い位置と、有効噛み込み角αと圧延ロール１，２の外周面との交点との高さＨとの間の範囲に調節すると、有効圧下量を任意に調節することができるようになり、よって、従来不可能であった薄板１４を粉末圧延によって製造することができる。
【００３８】
しかし、上記の状態では、薄板１４の厚さが層厚Ｍによって決定されることになるために、薄板１４を目的の厚さに自由に設定して圧延することはできない。
【００３９】
このため、制御装置３１は、設定板厚３４と板厚検出センサ３６にて検出した板厚信号３７とを入力しており、設定板厚３４と検出した板厚信号３７との間に偏差が存在した場合には、制御装置３１はその偏差を無くすように、板厚調節手段２８に板厚制御信号３２を出力して圧延間隔４の調節を行う。
【００４０】
更にこれと同時に、制御装置３１は、層厚調節手段（振動調節器１８，間隔調節装置２７，回転モータ５Ａ，６Ａ）に層厚制御信号３３を出力して、前記調節される圧延間隔４に対応した層厚Ｍになるように、層厚調節手段を制御して層厚Ｍを調節する。
【００４１】
層厚調節手段である振動調節器１８に層厚制御信号３３が出力されると、振動調節器１８は、バイブレータ１０にて振動される堰板９の振動数又は振幅、或いはその両方を振動信号１８ａによって制御する。振動数及び振幅が大きくなるように制御すると、圧延間隔４への粉末の供給量は増大して層厚Ｍが増加し、逆に振動数及び振幅が小さくなるように制御すると、圧延間隔４への粉末の供給量は減少して層厚Ｍは減少する。従って、層厚検出センサ２９にて検出される層厚Ｍが設定板厚３４に対応した層厚になるように振動調節器１８によってバイブレータ１０の振動を制御すると、薄板１４の板厚を、高い精度で設定板厚に容易に制御することができる。
【００４２】
一方、層厚調節手段である間隔調節装置２７に、制御装置３１から層厚Ｍを増加する要求の層厚制御信号３３が出力された時は、間隔調節装置２７は、堰板９を上昇させて粉末供給間隔８を増加し、これにより粉末供給間隔８を通って圧延間隔４に供給される粉末の流量を増加するように制御し、逆に、制御装置３１から層厚Ｍを減少させる要求の層厚制御信号３３が出力された時は、間隔調節装置２７は、堰板９を下降させて粉末供給間隔８を減少し、これにより粉末供給間隔８を通って圧延間隔４に供給される粉末の流量を減少するように制御する。
【００４３】
また、層厚調節手段である回転モータ５Ａ，６Ａに、制御装置３１から層厚Ｍを増加する要求の層厚制御信号３３が出力された時は、回転モータ５Ａ，６Ａは、圧延ロール１，２の回転速度を減少させて圧延間隔４における粉末の噛み込み量を減少させることにより層厚Ｍを増加させ、逆に、制御装置３１から層厚Ｍを減少させる要求の層厚制御信号３３が出力された時は、回転モータ５Ａ，６Ａは、圧延ロール１，２の回転速度を増加して圧延間隔４における粉末の噛み込み量を増加して層厚Ｍを減少させる。
【００４４】
上記層厚調節手段である振動調節器１８、間隔調節装置２７、回転モータ５Ａ，６Ａは、振動調節器１８のみを単独で制御させるようにしても良く、また、振動調節器１８に間隔調節装置２７及び回転モータ５Ａ，６Ａの少なくとも何れかを組み合わせて同時に制御するようにしても良い。尚、上記制御において、粉末供給装置１１によって粉末供給間隔８に供給される粉末が、圧延ロール１上面と堰板９との間に常に一定量が貯留されるように、粉末供給制御信号４０によって駆動モータ１１ａを調節し、粉末供給装置１１による粉末の供給速度を制御する。
【００４５】
更に、圧延ロール１，２の圧延間隔４を一定に保持した状態において、前記層厚調節手段である振動調節器１８、間隔調節装置２７、回転モータ５Ａ，６Ａにより層厚Ｍを調節すると、薄板１４の密度を調節することができる。よって、密度検出センサ３８にて検出した密度信号３９に基づいて、制御装置３１により前記したように層厚Ｍを調節すると、薄板１４の密度を任意に調節することができる。従って、例えば厚さが薄くて密度が小さいことにより、板の表裏面間で光が透過できるような薄板１４を製造することができる。
【００４６】
また、前記層厚検出センサ２９、板厚検出センサ３６、密度検出センサ３８を幅方向（圧延ロール１，２の軸方向）に複数備え、バイブレータ１０も堰板９の幅方向に複数備えて、堰板９の振動を幅方向で変えて制御するようにすると、薄板１４の板厚及び密度を、幅方向位置で任意に変化させる制御を行うことができる。
【００４７】
また、必要に応じて前記圧延時に、電源１３により圧延ロール１，２間に電流を流して加熱圧延を行ったり、酸化防止装置１５による不活性ガスの吹き付けにより酸化を防止させるようにすると、固化強度が優れた薄板１４を製造することができる。
【００４８】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、堰板の取付け方法、取付け位置等は種々変更し得ること、その他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、等は勿論である。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、対で設けた圧延ロールの上部外周面との間に粉末供給間隔を形成する堰板を設け、該堰板をバイブレータで振動させることにより前記粉末供給間隔を通って圧延間隔に供給される粉末の量を調節できるようにし、更に、前記粉末供給間隔から圧延間隔上に供給される粉末の層厚を検出する層厚検出センサを設け、該層厚検出センサの層厚信号に基づいて圧延ロールにより圧延される薄板の板厚を先行制御できるようにし、しかも、粉末の層厚を調節するための層厚調節手段として、堰板の周波数と振幅の少なくとも一方を制御する振動信号をバイブレータに出力する振動調節器を設け、該振動調節器からの振動信号によりバイブレータの振動を制御して、層厚検出センサにて検出される粉末の層厚が設定板厚に対応した層厚に調節できるようにしているので、圧延間隔上に供給する粉末の流量を少量に安定して制御し、且つ検出された粉末の層厚に対応して板厚を先行制御する一方、層厚検出センサにて検出される粉末の層厚が設定板厚に対応した層厚になるように層厚を調節することにより、従来の粉末圧延機ではできなかった薄板の製造を安定して容易に可能にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の粉末圧延装置の一例を示す概略側面図である。
【図２】  図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】  従来の粉末圧延機の一例を示す概略側面図である。
【図４】  図３の平面図である。
【符号の説明】
１，２      圧延ロール
４          圧延間隔
５Ａ，６Ａ  回転モータ（層厚調節手段）
８          粉末供給間隔
９          堰板
１０        バイブレータ
１１        粉末供給装置
１４        薄板
１８        振動調節器（層厚調節手段）
１８ａ      振動信号
２７        間隔調節装置（層厚調節手段）
２８        板厚調節手段
２９        層厚検出センサ
３０        層厚信号
３１        制御装置
３２        板厚制御信号
３３        層厚制御信号
３４        設定板厚
Ｍ        層厚
【図１】
0004305976.tif 000002
【図２】
0004305976.tif 000003
【図３】
0004305976.tif 000004
【図４】
0004305976.tif 000005