粉末クラッド製造ラインの運転制御方法及び装置
【課題】板の幅に一致した幅で粉末を供給して圧着することができ、且つ粉末クラッドコイルの幅端面を揃えて巻き取れるようにする。
【解決手段】板コイル２の板１を巻き出す巻戻機３と、板１を引き込んで板１の表面に粉末を圧着して粉末圧着材５ａを送り出す粉末圧延機４と、粉末圧着材５ａを加熱し粉末を板１に融着させて粉末クラッド５を形成する加熱炉６と、粉末クラッド５を巻き取る巻取機１０とを順次備えた粉末クラッド製造ラインの運転制御方法であって、巻戻機３と粉末圧延機４との間の板１の張力を一定に保持しつつ粉末圧延機４入口の板１の蛇行制御を行い、且つ、加熱炉６出口の粉末クラッド５の張力を一定に保持しつつ巻取機１０入口の粉末クラッド５の蛇行に追随して巻取機１０により幅端面を揃えて粉末クラッドコイル９に巻き取る。
【解決手段】板コイル２の板１を巻き出す巻戻機３と、板１を引き込んで板１の表面に粉末を圧着して粉末圧着材５ａを送り出す粉末圧延機４と、粉末圧着材５ａを加熱し粉末を板１に融着させて粉末クラッド５を形成する加熱炉６と、粉末クラッド５を巻き取る巻取機１０とを順次備えた粉末クラッド製造ラインの運転制御方法であって、巻戻機３と粉末圧延機４との間の板１の張力を一定に保持しつつ粉末圧延機４入口の板１の蛇行制御を行い、且つ、加熱炉６出口の粉末クラッド５の張力を一定に保持しつつ巻取機１０入口の粉末クラッド５の蛇行に追随して巻取機１０により幅端面を揃えて粉末クラッドコイル９に巻き取る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板の表面に粉末を圧着して粉末圧着材を形成し、続いて粉末圧着材を加熱して板に粉末を融着させることにより製造する粉末クラッドを高品質且つ安定に製造できるようにした粉末クラッド製造ラインの運転制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、ステンレス、耐熱合金等の金属板の両面又は片面に、ニッケル等を主成分とする金属の粉末を一体化することにより、ロウ材層を有する粉末クラッドを製造することが行われており、このような粉末クラッドを製造する際には、図７に示すような設備を使用することが提案されている。
【０００３】
図７に示される粉末クラッド製造設備は、母材である板１が巻かれた板コイル２を一定速度で巻き出すようにした巻戻機３と、該巻戻機３から巻き出された板１を引き込んで板１の表面に金属粉末（粉末）を圧着し粉末圧着材５ａを形成して送り出す粉末圧延機４と、該粉末圧延機４からの粉末圧着材５ａを加熱して板１に粉末を融着させることにより粉末クラッド５を形成する加熱炉６と、該加熱炉６で粉末が融着した粉末クラッド５を冷却する冷却器７と、該冷却器７で冷却した粉末クラッド５を必要に応じて圧延する圧延機或いはピンチロール８と、該圧延機或いはピンチロール８を経た粉末クラッド５を粉末クラッドコイル９に巻き取る巻取機１０とを備えてなる構成を有している。
【０００４】
前記粉末圧延機４は、対向配置して回転駆動する一対のロール１１と、該各ロール１１上に粉末を供給する粉末供給装置１２とを備え、回転駆動された一対のロール１１間に上方から下方へ向け板１を導入しつつ、前記粉末供給装置１２により各ロール１１上に粉末を供給することにより、前記板１の両面に粉末を圧着させて粉末圧着材５ａを形成するようになっている。１３ａ，１３ｂはブライドルロールを兼ねた方向変えロールであり、水平方向に送られる板１を粉末圧延機４に対して鉛直に導くようにしている。
【０００５】
前記加熱炉６には通常、図示しない電気ヒータが備えてあり、該電気ヒータは加熱炉６内部の不活性ガスの雰囲気温度を高めて輻射熱により粉末圧着材５ａの粉末が融解される温度まで加熱することにより粉末を板１に融着させて粉末クラッド５を形成するようにしている。冷却器７は粉末クラッド５を冷却して板１に融着した粉末粒子を固化させる。
【０００６】
前記粉末クラッド製造設備により粉末クラッド５を製造するには、巻戻機３から巻き出した板１を粉末圧延機４により一定速度で引き込むと共に、粉末供給装置１２により各ロール１１上に粉末を供給することにより板１の両面に粉末を圧着して粉末圧着材５ａを送り出す。この時、粉末圧延機４の圧延駆動による板１の引き込みに対して巻戻機３の巻き出しにブレーキを作用することにより、粉末圧延機４と巻戻機３との間の板１には所定の張力が付与されている。
【０００７】
粉末が圧着された粉末圧着材５ａは加熱炉６に導かれて加熱され、粉末が融解されて板１に融着することにより粉末クラッド５が形成される。この時、加熱によって粉末の粒子表面又はその一部が融解して（液相を出させて）軟化することにより粉末は板１に融着する。続いて、粉末クラッド５は冷却器７に導入され冷却されて粉末粒子が固化された後、圧延機或いはピンチロール８を経て巻取機１０に巻き込まれて一定の巻取り速度で巻き取られることにより粉末クラッドコイル９が形成される。粉末クラッド５は巻取機１０の巻き取りによって引っ張られることにより粉末圧延機４と巻取機１０との間の張力が所定の値に保持される。
【０００８】
尚、前述の如き粉末クラッド製造設備と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【特許文献１】特開２００５−１８６１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ロウ材に用いられる粉末は一般的に高価であり、このため、粉末圧延機４においては図８に示すように板１の幅に一致した供給幅Ｗで粉末を各ロール１１上に供給することによって、粉末を無駄なく板１に圧着させるようにしている。従って、粉末圧延機４入口の板１が蛇行した場合には、板１に対する粉末の圧着位置がずれてしまい、粉末が圧着されない部分が生じて粉末クラッド５の品質が大幅に低下し、又、粉末が圧着されなかった部分を切除する場合には歩留まりが低下する問題がある。
【００１０】
このため、粉末圧延機４入口の板１は蛇行を防止する必要がある。しかし、前記クラッド製造設備で用いる板１には、一般に図９に示すような広幅の板材Ｓを所要幅に切断したスリット材が用いられている。図９に示すような広幅の板材Ｓは、一般に圧延成形時のロールクラウン等により板厚が幅方向で不均一となっており、このために板材Ｓを所要幅に切断したスリット材は幅方向で厚さが異なる場合が多い。このように幅方向で厚さが異なる板１を図７に示すようなクラッド製造設備に用いた場合には、板１は蛇行し、そのために、板１が粉末圧延機４の安定した位置に供給されないばかりか、板１がラインから外れて運転が停止される場合も発生する。
【００１１】
一方、巻取機１０入口において粉末クラッド５が蛇行した場合には、粉末クラッド５が幅方向にずれて巻き取られることになり、このために粉末クラッドコイル９の端面に凸凹が生じて粉末クラッドコイル９の品質が大幅に低下してしまう問題がある。
【００１２】
従って、粉末クラッド製造設備においては、粉末圧延機４入口の板１の蛇行を防止すること、及び、巻取機１０入口の粉末クラッド５の蛇行を防止することが要求される。
【００１３】
このため、粉末圧延機４入口の板１、及び、巻取機１０入口の粉末クラッド５の蛇行を防止することが考えられるが、単に上記蛇行を防止しようとしても、板１或いは粉末クラッド５の張力が変動すると蛇行は大きく変化するという問題があり、従って、張力を安定に制御しつつ蛇行制御を行う必要があるが、従来の粉末クラッド製造設備においてはこのような装置を備えたものは存在していない。
【００１４】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもので、板の幅に一致した幅で粉末を供給して圧着することができ、且つ粉末クラッドコイルの幅端面を揃えて巻き取ることができるようにして、品質の優れた粉末クラッドコイルを安定して製造できるようにした粉末クラッド製造ラインの運転制御方法及び装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、板コイルの板を巻き出す巻戻機と、前記板を引き込んで板の表面に粉末を圧着して粉末圧着材を送り出す粉末圧延機と、前記粉末圧着材を加熱し粉末を板に融着させて粉末クラッドを形成する加熱炉と、前記粉末クラッドを巻き取る巻取機とを順次備えた粉末クラッド製造ラインの運転制御方法であって、巻戻機と粉末圧延機との間の板の張力を一定に保持しつつ粉末圧延機入口の板の蛇行制御を行い、且つ、加熱炉出口の粉末クラッドの張力を一定に保持しつつ巻取機入口の粉末クラッドの蛇行に追随して巻取機により幅端面を揃えて粉末クラッドコイルに巻き取ることを特徴とする粉末クラッド製造ラインの運転制御方法、に係るものである。
【００１６】
本発明は、板コイルの板を巻き出す巻戻機と、前記板を引き込んで板の表面に粉末を圧着して粉末圧着材を送り出す粉末圧延機と、前記粉末圧着材を加熱し粉末を板に融着させて粉末クラッドを形成する加熱炉と、前記粉末クラッドを巻き取る巻取機とを順次備えた粉末クラッド製造ラインの運転制御装置であって、巻戻機と粉末圧延機との間の板の張力を一定に保持するための板張力制御手段と、粉末圧延機入口の板の幅方向位置を一定に保持するための板蛇行制御手段と、加熱炉下流の粉末クラッドの張力を一定に保持するための粉末クラッド張力制御手段と、粉末クラッドが蛇行しても巻取機により幅端面を揃えて粉末クラッドコイルに巻き取るための追随巻取制御手段と、を備えたことを特徴とする粉末クラッド製造ラインの運転制御装置、に係るものである。
【００１７】
上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、板張力制御手段は、粉末圧延機の板の引き込みに対して巻戻機に一定のブレーキ力を作用させることにより板に所定の張力を付与するブレーキ装置と、板コイルの径の変化を検出するコイル径検出器と、コイル径検出器で検出した板コイルのコイル径が変化して巻戻機に作用するモーメントが変化しても板の張力が一定に保持されるようにブレーキ装置のブレーキ力を補正するブレーキ力補正制御器とを有することは好ましい。
【００１８】
又、上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、板蛇行制御手段は、粉末圧延機入口に設けた方向変えロールと、該方向変えロールと粉末圧延機との間において板の幅端部位置を検出するエッジセンサと、該エッジセンサによる板の検出位置に基づいて前記方向変えロールをスキューさせて板の幅方向位置を制御する蛇行制御器とを有することは好ましい。
【００１９】
又、上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、粉末クラッド張力制御手段は、加熱炉下流の粉末クラッドの張力を検出する張力計と、該張力計による粉末クラッドの検出張力が設定張力値に維持されるように巻取機による粉末クラッドの巻き取りを制御する張力制御器とを有することは好ましい。
【００２０】
又、上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、追随巻取制御手段は、巻取機入口において粉末クラッドの幅端部位置を検出するエッジセンサと、粉末クラッドを巻き取る巻取機を軸方向に移動するアクチュエータと、前記エッジセンサによる粉末クラッドの検出位置に基づきアクチュエータにより巻取機を軸方向へ移動し、粉末クラッドの幅方向位置を一定に保持して巻き取るよう制御する追随巻取制御器とを有することは好ましい。
【００２１】
又、上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、巻戻機の出口に、板の表面を洗浄する洗浄装置を有することは好ましい。
【００２２】
又、上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、加熱炉の下流に、圧延機又はピンチロールを有することは好ましい。
【００２３】
又、上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、加熱炉出口に、粉末クラッドを冷却する冷却器を有することは好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の粉末クラッド製造ラインの運転制御方法及び装置によれば、巻戻機と粉末圧延機との間の板の張力を一定に保持しつつ粉末圧延機入口の板の幅方向位置が一定に保持されるように蛇行制御を行うので、粉末圧延機に板の幅に一致した幅で粉末を供給して圧着することができ、よって、粉末を無駄なく板に圧着して歩留まりを向上させることができ、更に、加熱炉出口の粉末クラッドの張力を一定に保持しつつ巻取機入口の粉末クラッドの蛇行に追随して巻取機により幅端面を揃えて粉末クラッドコイルに巻き取るようにしているので、高品質の粉末クラッドコイルを安定して製造できるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１は本発明を実施する粉末クラッド製造ラインの全体側面図であり、前記図７と同様に、板コイル２の板１を一定速度で横方向に巻き出すようにした巻戻機３と、板１を鉛直下方に導くための水平回転可能な方向変えロール１９と、前記板１の表面に粉末を圧着して粉末圧着材５ａを形成する粉末圧延機４と、粉末圧着材５ａを再び横方向に向かわせる方向変えロール１３ｂと、粉末圧着材５ａを一定温度に加熱して粉末を融解し板１に融着させて粉末クラッド５を形成する加熱炉６と、粉末クラッド５を冷却して粉末を固化させる冷却器７と、圧延機或いはピンチロール８と、粉末クラッド５を巻き取る巻取機１０とを備えた構成を有している。尚、図１に示した圧延機或いはピンチロール８は駆動モータを備えて積極的に圧延を行うようにしたものや駆動モータを備えずに軽圧下するようにしたものとしてもよく、又、冷却器７は不活性ガスによって冷却するもの、或いは不活性ガスによる冷却と水冷却とを組み合わせたものとしてもよい。
【００２７】
又、図１に示す粉末クラッド製造ラインにおいては、巻戻機３の出口に、板１の表面を洗浄するための洗浄装置１４を備えている。
【００２８】
前記粉末圧延機４による圧延速度は、一定温度に加熱する加熱炉６に対して移動する粉末圧着材５ａの粉末が融解して板１に融着する適温に維持されるように予め実験等によって求めておいた一定速度で圧延することにより粉末クラッド５を送り出すようにしており、従って粉末圧延機４は一定の速度で板１を引き込むように作用する。尚、加熱炉６内で端末圧着材５ａの粉末が融解する領域では、粉末圧着材５ａ及び粉末クラッド５が加熱炉６内部で固定部材に接触して表面が傷つき品質を低下させないようにするため、粉末圧着材５ａ及び粉末クラッド５は宙吊りで保持されている。
【００２９】
上記に構成において、巻戻機３にはブレーキ装置１５が設けてあり、該ブレーキ装置１５は粉末圧延機４による板１の引き込みに対して一定のブレーキ力を巻戻機３に作用し、これによって、巻戻機３と粉末圧延機４との間の板１に一定の張力を保持するようにしている。
【００３０】
この時、粉末圧延機４において板１の幅と同一の幅でロール１１上に粉末を供給して圧着するには、粉末圧延機４入口の板１の幅方向位置を常に一定に保持する必要があるが、板１には図９に示したようなスリット材が一般に用いられるために、板１の厚さ寸法が幅方向で異なること等の要因から板１は幅方向に蛇行し易く、このために粉末圧延機４に対し板１を一定位置に安定して導入することができない。
【００３１】
このため、粉末圧延機４入口に板蛇行制御手段を設ける。即ち、粉末圧延機４入口に、粉末圧延機４に引き込まれる板１の幅端部位置を検出するエッジセンサ１６を設ける。エッジセンサ１６は、例えば図２に示すように、板１の幅端部を板厚方向に挟むよう配列した発光素子１７と受光素子１８とを有しており、受光素子１８による光の受光と板１で遮光された非受光とによって板１の幅端部位置を検出することで粉末圧延機４に対する板１の位置を検出するようにしている。
【００３２】
一方、エッジセンサ１６の上流に設けたブライドルロールを兼ねた方向変えロール１９の両軸には、図３に示す軸受２０ａ，２０ｂを設け、更に、一方の軸に備えた軸受２０ａを水平方向前方（図３では下方）に移動させると同時に、他方の軸に備えた軸受２０ｂを水平方向後方（図３では上方）に移動させることにより方向変えロール１９を水平回転（スキュー）させるようにしたスキュー装置２１ａ，２１ｂを設けている。
【００３３】
更に、前記エッジセンサ１６による板１の検出位置１６ａに基づいて、スキュー装置２１ａ，２１ｂで方向変えロール１９をスキューさせることにより粉末圧延機４に導入される板１の幅方向位置が常に一定位置に保持されるように制御する蛇行制御器２２を設けている。
【００３４】
このように、エッジセンサ１６と、方向変えロール１９のスキュー装置２１ａ，２１ｂと蛇行制御器２２とにより板蛇行制御手段が構成されている。
【００３５】
一方、粉末圧延機４に引き込まれる板１には微妙な条件の変化によって不安定に蛇行が発生し、特に板１に作用する張力が変化すると板１に蛇行が発生し易い問題がある。又、この蛇行を防止するために、前記スキュー装置２１ａ，２１ｂにより方向変えロール１９をスキューする制御を行うが、方向変えロール１９のスキューを制御すると板１の蛇行が不安定に発生するという問題がある。従って、板１の蛇行の発生を防止するには、板１の張力を一定値に精度良く保持させておく必要がある。
【００３６】
このため、巻戻機３に板張力制御手段を設ける。即ち、巻戻機３に前記ブレーキ装置１５を備えて一定のブレーキ力を作用させることにより、板１の張力を一定値に保持させるようにする。
【００３７】
しかし、巻戻機３によって板コイル２から板１を巻き出していくと、板コイル２の径は徐々に減少する。板コイル２には粉末圧延機４の引き込みによる引張力が作用しており、板コイル２の径が大きい時には板コイル２に作用する力のモーメントが大きいために、小さな引張力でも巻き出しが行われるが、板コイル２の径が小さくなると板コイル２に作用する力のモーメントが小さくなるため、大きい引張力でないと巻き出すことができなくなる。従って、前記ブレーキ装置１５によって巻戻機３に一定のブレーキ力を作用させても、板コイル２の径が変化することによって板１に作用する張力が変化してしまう問題がある。
【００３８】
このため、超音波センサ或いは光スキャンセンサ等によって板コイル２の径を検出するコイル径検出器２３を設け、該コイル径検出器２３で検出した板コイル２の径２３ａに基づきモーメントの変化分を考慮して板１の張力が一定に保持されるようにブレーキ装置１５のブレーキ力を補正するブレーキ力補正制御器２４を設ける。
【００３９】
このように、前記ブレーキ装置１５と、コイル径検出器２３と、ブレーキ力補正制御器２４とにより板張力制御手段が構成されている。
【００４０】
上記板張力制御手段によれば、巻戻機３からの板１の巻き出しによって板コイル２の径が小さくなる変化が生じても巻戻機３と粉末圧延機４との間の板１の張力を常に一定に保持することができるので、前記板蛇行制御手段による板１の蛇行が安定して抑制されるようになり、従って、粉末圧延機４に導入される板１の幅方向位置は常に一定に保持されるようになる。
【００４１】
一方、巻取機１０においては、粉末クラッド５を軸方向の同一位置で巻き取ることによって幅端面が揃えられた高品質の粉末クラッドコイル９を製造する必要がある。
【００４２】
しかし、図９に示したように板１にスリット材が用いられているために、板１の厚さ寸法が幅方向で異なること等の要因から粉末クラッド５は幅方向に蛇行し易く、このために粉末クラッド５を一定位置で粉末クラッドコイル９に幅端面を揃えて巻き取ることは困難である。
【００４３】
このため、巻取機１０に追随巻取制御手段を設ける。即ち、巻取機１０の入口部にエッジセンサ２５を設ける。該エッジセンサ２５は、図２に示したものと同様の構成のものを用いることができる。又、前記巻取機１０を図４〜図６に示す構成とする。即ち、巻取機１０は駆動モータ２６と該駆動モータ２６により駆動軸２７を介して回転される巻取コア２８が、固定台２９上に滑り機構３０を介して粉末クラッド５のラインに対して直交する方向に移動可能に設けられた移動台３１上に設置されている。更に、固定台２９には移動台３１を巻取コア２８の軸芯と平行な方向に押し引きして移動させるシリンダ等のアクチュエータ３２を設けている。
【００４４】
更に、図１に示すように、前記エッジセンサ２５による粉末クラッド５の検出位置２５ａを入力する追随巻取制御器３３を設け、該追随巻取制御器３３は、検出位置２５ａに基づいて前記アクチュエータ３２により巻取コア２８を軸心方向に移動させて、粉末クラッド５を幅端面を揃えた状態で粉末クラッドコイル９に巻き取るようにしている。
【００４５】
このように、前記エッジセンサ２５と、移動台３１に設置された駆動モータ２６及び巻取コア２８と、アクチュエータ３２と、追随巻取制御器３３とにより追随巻取制御手段が構成されている。
【００４６】
一方、巻取機１０に巻き取られる粉末クラッド５には微妙な条件の変化によって不安定に蛇行が発生し、特に粉末クラッド５に作用する張力が変化すると粉末クラッド５に蛇行が発生し易い問題がある。この時、粉末クラッド５に蛇行が発生すると前記追随巻取制御手段により巻取コア２８の位置を軸方向に制御することになるが、制御が遅れると巻き取られる粉末クラッドコイル９の端面に段部が生じて製品の品質が低下してしまう問題がある。従って、粉末クラッドコイル９の端面を揃えて粉末クラッド５を巻き取るためには、巻取機１０で巻き取る粉末クラッド５の張力を一定値に精度良く保持する必要がある。
【００４７】
このため、巻取機１０の上流に粉末クラッド張力制御手段を設ける。即ち、前記加熱炉６の下流（図１では冷却器７の出口）に、粉末クラッド５の張力を計測する張力計３４を設ける。該張力計３４は図４、図５に示すように、粉末クラッド５の長手方向に間隔を隔てて配置して粉末クラッド５に接触する固定ローラ３５，３６と、該固定ローラ３５，３６間に位置して粉末クラッド５を前記固定ローラ３５，３６間に押込むように移動させる移動ローラ３７と、該移動ローラ３７に粉末クラッド５の張力によってかかる荷重を検出する荷重計３８とを備えている。図４、図５の例では、固定ローラ３５，３６の下面に接した粉末クラッド５を移動ローラ３７により固定ローラ３５，３６間に押上げるようにしているが、固定ローラ３５，３６の上面に接するようにした粉末クラッド５を移動ローラ３７により固定ローラ３５，３６間に押下げるようにしてもよい。
【００４８】
前記張力計３４の荷重計３８によって検出された検出張力３４ａは張力制御装置３９に入力している。このとき、加熱炉６内で一定温度に加熱している粉末クラッド５に作用させる張力を種々変化させた際における板１の伸びを計測する実験を予め実施し、この実験により板１の幅縮みが生じない上限値を求め、幅縮みが発生しない或いは発生しても許容範囲内に収まるような設定張力値４０を張力制御装置３９に予め入力している。従って、張力制御装置３９は、張力計３４からの検出張力３４ａが、加熱炉６内で加熱される粉末クラッド５の板１が許容範囲内の幅縮みに収まる設定張力値４０に維持されるように、巻取機１０の駆動モータ２６に指令信号４１を出力して巻取機１０による巻取速度を制御するようにしている。又、上記したように、加熱炉６内で加熱される粉末クラッド５の張力を設定張力値４０に維持することにより、粉末クラッド５が加熱炉６内部で垂れ下がって固定部材に接触することにより粉末クラッド５が傷付くといった問題を防止することができる。
【００４９】
このように、前記張力計３４と、張力制御装置３９と巻取機１０とによって粉末クラッド張力制御手段が構成されている。
【００５０】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００５１】
図１に示す粉末クラッド製造ラインでは、巻戻機３により板コイル２の板１は一定速度で横方向に巻き出された後、水平回転可能な方向変えロール１９により鉛直下方に導かれ、粉末圧延機４により前記板１の表面に粉末が圧着されて粉末圧着材５ａが形成される。粉末圧延機４から導出される粉末圧着材５ａは方向変えロール１３ｂにより再び横方向に向かい、粉末圧着材５ａは加熱炉６によって一定温度に加熱されることにより粉末が融解して板１に融着され粉末クラッド５が形成される。粉末クラッド５は冷却器７で冷却されて粉末が固化された後、圧延機或いはピンチロール８を介して巻取機１０に巻き取られる。
【００５２】
前記巻戻機３の出口には、洗浄装置１４が設けてあり、該洗浄装置１４で板１の表面を洗浄することにより、後段の粉末圧延機４において板１に圧着される粉末が良好に付着するようになる。
【００５３】
一定速度で板１を引き込んで粉末を圧着する粉末圧延機４の入口の板１は、エッジセンサ１６によってロール１１の軸方向位置が常に検出されており、その検出位置１６ａが蛇行制御器２２に入力されている。そして、粉末圧延機４に対して板１が蛇行すると、エッジセンサ１６による検出位置１６ａにより蛇行制御器２２はスキュー装置２１ａ，２１ｂを駆動して方向変えロール１９を水平回転（スキュー）させ、これにより粉末圧延機４に導入される板１の幅方向位置が常に一定位置に保持される。
【００５４】
このように、前記エッジセンサ１６と、方向変えロール１９のスキュー装置２１ａ，２１ｂと蛇行制御器２２とにより構成される板蛇行制御手段によって粉末圧延機４に導入される板１の幅方向位置が常に一定位置に保持されるため、粉末圧延機４において粉末供給装置１２により板１の幅と同一の幅になるようにロール１１上に粉末を供給しても、粉末を無駄なく板１に圧着できるので、粉末クラッド５の粉末が圧着されない部分を切除する必要がなく、歩留まりを高めることができる。
【００５５】
この時、上記板蛇行制御手段によって粉末圧延機４入口の板１の蛇行を防止しても、板１に作用する張力が変化すると板１に蛇行が発生してしまう。
【００５６】
このため、巻戻機３にブレーキ装置１５を備えて一定のブレーキ力を作用させることにより、板１の張力を一定値に保持させるようにしているが、ブレーキ装置１５による張力保持では、巻戻機３による板１の巻き出しによって板コイル２の径が減少すると、粉末圧延機４の巻込みによる引張力によって板コイル２に作用しているモーメントが変化し、このために巻戻機３と粉末圧延機４との間の板１の張力が変化してしまう。
【００５７】
この問題に対し、コイル径検出器２３によって巻戻機３の板コイル２の径を検出し、検出した径２３ａをブレーキ力補正制御器２４に入力しているので、ブレーキ力補正制御器２４は板コイル２に作用するモーメントの変化分を考慮して板１の張力が常に一定に保持されるようにブレーキ装置１５のブレーキ力を補正している。
【００５８】
従って、前記ブレーキ装置１５と、コイル径検出器２３と、ブレーキ力補正制御器２４とからなる板張力制御手段により、粉末圧延機４入口の板１の張力が常に一定に保持されるので、張力が変動することによって粉末圧延機４入口の板１が蛇行する問題を精度良く抑制することができる。
【００５９】
一方、巻取機１０によって粉末クラッド５を巻き取る際においても、板１には図９に示したようなスリット材が用いられているために、板１の厚さ寸法が幅方向で異なること等の要因から粉末クラッド５が幅方向に蛇行し、このために粉末クラッド５を粉末クラッドコイル９の軸方向一定位置で巻き取ることは困難であり、粉末クラッドコイル９の端面に凹凸ができてしまう問題がある。
【００６０】
これに対し、巻取機１０に巻き取られる粉末クラッド５の幅端部位置が巻取機１０入口に設けたエッジセンサ２５によって検出されており、検出位置２５ａが追随巻取制御器３３に入力されており、追随巻取制御器３３はアクチュエータ３２を作動して移動台３１上の巻取コア２８を軸芯と平行な方向に押し引きし、常に巻取コア２８の同一位置にて粉末クラッド５を巻き取るようにしているので、端面が良好に揃えられた粉末クラッドコイル９を製造することができる。
【００６１】
このように、前記エッジセンサ２５と、移動台３１に載置された駆動モータ２６及び巻取コア２８と、アクチュエータ３２と、追随巻取制御器３３とによって構成した追随巻取制御手段により、幅端面が揃えられた粉末クラッドコイル９が形成されるので高品質の粉末クラッドコイル９が製造される。
【００６２】
しかし、上記したように粉末クラッド５の蛇行に追随して巻取コア２８による巻き取り位置を制御しても、粉末クラッド５の張力が変化すると、粉末クラッド５に蛇行が発生し、このために巻き取り位置の制御が遅れてしまうことが考えられる。
【００６３】
これに対し、前記加熱炉６の下流（図１では冷却器７の出口）に、粉末クラッド５の張力を張力計３４により検出し、その検出位置２５ａを張力制御装置３９に入力しているので、張力制御装置３９は、粉末クラッド５に幅縮みが発生しない或いは発生しても許容範囲内に収まるような値に設定した設定張力値４０になるように巻取機１０の駆動モータ２６に指令信号４１を出力し、巻取機１０入口の粉末クラッド５の張力が一定に保持されるように巻取速度を制御する。
【００６４】
このように、前記張力計３４と、張力制御装置３９と、巻取機１０とによって構成した粉末クラッド張力制御手段により、巻取機１０入口の粉末クラッド５の張力が設定張力値４０に一定制御されるので、巻取機１０による粉末クラッド５の巻き取り位置が安定し、よって幅端面が揃えられた高品質の粉末クラッドコイル９が製造される。
【００６５】
上記した如く、巻戻機３と粉末圧延機４との間の板１の張力を一定に保持しつつ粉末圧延機４入口の板１の幅方向位置が一定に保持されるように蛇行制御を行うので、粉末圧延機４に板１の幅と一致した幅で粉末を供給して圧着することができ、よって、粉末を無駄なく板１に圧着して歩留まりを向上させることができ、更に、加熱炉６出口の粉末クラッド５の張力を一定に保持しつつ巻取機１０入口の粉末クラッド５の蛇行に追随して巻取機１０により幅端面を揃えて粉末クラッドコイル９に巻き取るようにしているので、高品質の粉末クラッドコイル９を安定して製造することができる。
【００６６】
なお、本発明の粉末クラッド製造ラインの運転制御方法及び装置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。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明を実施する形態の一例としての粉末クラッド製造ラインの全体側面図である。
【図２】本発明におけるエッジセンサの一例を示す平面図である。
【図３】本発明における方向変えロールに備えたスキュー装置の一例を示す平面図である。
【図４】本発明における巻取機及び張力計の一例を示す側面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ方向矢視図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ方向矢視図である。
【図７】従来の粉末クラッド製造設備の一例を示す全体概要構成図である。
【図８】粉末圧延機に引き込まれる板とロール上に供給される粉末との関係を示す平面図である。
【図９】広幅の板材から切出されるスリット材の説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 板
２ 板コイル
３ 巻戻機
４ 粉末圧延機
５ 粉末クラッド
５ａ 粉末圧着材
６ 加熱炉
７ 冷却器
８ 圧延機或いはピンチロール
９ 粉末クラッドコイル
１０ 巻取機
１４ 洗浄装置
１５ ブレーキ装置
１６ エッジセンサ
１６ａ 検出位置
１９ 方向変えロール（ブライドルロール）
２１ａ，２１ｂ スキュー装置
２２ 蛇行制御器
２３ コイル径検出器
２３ａ 径
２４ ブレーキ力補正制御器
２５ エッジセンサ
２５ａ 検出位置
３２ アクチュエータ
３３ 追随巻取制御器
３４ 張力計
３４ａ 検出張力
３９ 張力制御装置
４０ 設定張力値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板の表面に粉末を圧着して粉末圧着材を形成し、続いて粉末圧着材を加熱して板に粉末を融着させることにより製造する粉末クラッドを高品質且つ安定に製造できるようにした粉末クラッド製造ラインの運転制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、ステンレス、耐熱合金等の金属板の両面又は片面に、ニッケル等を主成分とする金属の粉末を一体化することにより、ロウ材層を有する粉末クラッドを製造することが行われており、このような粉末クラッドを製造する際には、図７に示すような設備を使用することが提案されている。
【０００３】
図７に示される粉末クラッド製造設備は、母材である板１が巻かれた板コイル２を一定速度で巻き出すようにした巻戻機３と、該巻戻機３から巻き出された板１を引き込んで板１の表面に金属粉末（粉末）を圧着し粉末圧着材５ａを形成して送り出す粉末圧延機４と、該粉末圧延機４からの粉末圧着材５ａを加熱して板１に粉末を融着させることにより粉末クラッド５を形成する加熱炉６と、該加熱炉６で粉末が融着した粉末クラッド５を冷却する冷却器７と、該冷却器７で冷却した粉末クラッド５を必要に応じて圧延する圧延機或いはピンチロール８と、該圧延機或いはピンチロール８を経た粉末クラッド５を粉末クラッドコイル９に巻き取る巻取機１０とを備えてなる構成を有している。
【０００４】
前記粉末圧延機４は、対向配置して回転駆動する一対のロール１１と、該各ロール１１上に粉末を供給する粉末供給装置１２とを備え、回転駆動された一対のロール１１間に上方から下方へ向け板１を導入しつつ、前記粉末供給装置１２により各ロール１１上に粉末を供給することにより、前記板１の両面に粉末を圧着させて粉末圧着材５ａを形成するようになっている。１３ａ，１３ｂはブライドルロールを兼ねた方向変えロールであり、水平方向に送られる板１を粉末圧延機４に対して鉛直に導くようにしている。
【０００５】
前記加熱炉６には通常、図示しない電気ヒータが備えてあり、該電気ヒータは加熱炉６内部の不活性ガスの雰囲気温度を高めて輻射熱により粉末圧着材５ａの粉末が融解される温度まで加熱することにより粉末を板１に融着させて粉末クラッド５を形成するようにしている。冷却器７は粉末クラッド５を冷却して板１に融着した粉末粒子を固化させる。
【０００６】
前記粉末クラッド製造設備により粉末クラッド５を製造するには、巻戻機３から巻き出した板１を粉末圧延機４により一定速度で引き込むと共に、粉末供給装置１２により各ロール１１上に粉末を供給することにより板１の両面に粉末を圧着して粉末圧着材５ａを送り出す。この時、粉末圧延機４の圧延駆動による板１の引き込みに対して巻戻機３の巻き出しにブレーキを作用することにより、粉末圧延機４と巻戻機３との間の板１には所定の張力が付与されている。
【０００７】
粉末が圧着された粉末圧着材５ａは加熱炉６に導かれて加熱され、粉末が融解されて板１に融着することにより粉末クラッド５が形成される。この時、加熱によって粉末の粒子表面又はその一部が融解して（液相を出させて）軟化することにより粉末は板１に融着する。続いて、粉末クラッド５は冷却器７に導入され冷却されて粉末粒子が固化された後、圧延機或いはピンチロール８を経て巻取機１０に巻き込まれて一定の巻取り速度で巻き取られることにより粉末クラッドコイル９が形成される。粉末クラッド５は巻取機１０の巻き取りによって引っ張られることにより粉末圧延機４と巻取機１０との間の張力が所定の値に保持される。
【０００８】
尚、前述の如き粉末クラッド製造設備と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【特許文献１】特開２００５−１８６１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ロウ材に用いられる粉末は一般的に高価であり、このため、粉末圧延機４においては図８に示すように板１の幅に一致した供給幅Ｗで粉末を各ロール１１上に供給することによって、粉末を無駄なく板１に圧着させるようにしている。従って、粉末圧延機４入口の板１が蛇行した場合には、板１に対する粉末の圧着位置がずれてしまい、粉末が圧着されない部分が生じて粉末クラッド５の品質が大幅に低下し、又、粉末が圧着されなかった部分を切除する場合には歩留まりが低下する問題がある。
【００１０】
このため、粉末圧延機４入口の板１は蛇行を防止する必要がある。しかし、前記クラッド製造設備で用いる板１には、一般に図９に示すような広幅の板材Ｓを所要幅に切断したスリット材が用いられている。図９に示すような広幅の板材Ｓは、一般に圧延成形時のロールクラウン等により板厚が幅方向で不均一となっており、このために板材Ｓを所要幅に切断したスリット材は幅方向で厚さが異なる場合が多い。このように幅方向で厚さが異なる板１を図７に示すようなクラッド製造設備に用いた場合には、板１は蛇行し、そのために、板１が粉末圧延機４の安定した位置に供給されないばかりか、板１がラインから外れて運転が停止される場合も発生する。
【００１１】
一方、巻取機１０入口において粉末クラッド５が蛇行した場合には、粉末クラッド５が幅方向にずれて巻き取られることになり、このために粉末クラッドコイル９の端面に凸凹が生じて粉末クラッドコイル９の品質が大幅に低下してしまう問題がある。
【００１２】
従って、粉末クラッド製造設備においては、粉末圧延機４入口の板１の蛇行を防止すること、及び、巻取機１０入口の粉末クラッド５の蛇行を防止することが要求される。
【００１３】
このため、粉末圧延機４入口の板１、及び、巻取機１０入口の粉末クラッド５の蛇行を防止することが考えられるが、単に上記蛇行を防止しようとしても、板１或いは粉末クラッド５の張力が変動すると蛇行は大きく変化するという問題があり、従って、張力を安定に制御しつつ蛇行制御を行う必要があるが、従来の粉末クラッド製造設備においてはこのような装置を備えたものは存在していない。
【００１４】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもので、板の幅に一致した幅で粉末を供給して圧着することができ、且つ粉末クラッドコイルの幅端面を揃えて巻き取ることができるようにして、品質の優れた粉末クラッドコイルを安定して製造できるようにした粉末クラッド製造ラインの運転制御方法及び装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、板コイルの板を巻き出す巻戻機と、前記板を引き込んで板の表面に粉末を圧着して粉末圧着材を送り出す粉末圧延機と、前記粉末圧着材を加熱し粉末を板に融着させて粉末クラッドを形成する加熱炉と、前記粉末クラッドを巻き取る巻取機とを順次備えた粉末クラッド製造ラインの運転制御方法であって、巻戻機と粉末圧延機との間の板の張力を一定に保持しつつ粉末圧延機入口の板の蛇行制御を行い、且つ、加熱炉出口の粉末クラッドの張力を一定に保持しつつ巻取機入口の粉末クラッドの蛇行に追随して巻取機により幅端面を揃えて粉末クラッドコイルに巻き取ることを特徴とする粉末クラッド製造ラインの運転制御方法、に係るものである。
【００１６】
本発明は、板コイルの板を巻き出す巻戻機と、前記板を引き込んで板の表面に粉末を圧着して粉末圧着材を送り出す粉末圧延機と、前記粉末圧着材を加熱し粉末を板に融着させて粉末クラッドを形成する加熱炉と、前記粉末クラッドを巻き取る巻取機とを順次備えた粉末クラッド製造ラインの運転制御装置であって、巻戻機と粉末圧延機との間の板の張力を一定に保持するための板張力制御手段と、粉末圧延機入口の板の幅方向位置を一定に保持するための板蛇行制御手段と、加熱炉下流の粉末クラッドの張力を一定に保持するための粉末クラッド張力制御手段と、粉末クラッドが蛇行しても巻取機により幅端面を揃えて粉末クラッドコイルに巻き取るための追随巻取制御手段と、を備えたことを特徴とする粉末クラッド製造ラインの運転制御装置、に係るものである。
【００１７】
上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、板張力制御手段は、粉末圧延機の板の引き込みに対して巻戻機に一定のブレーキ力を作用させることにより板に所定の張力を付与するブレーキ装置と、板コイルの径の変化を検出するコイル径検出器と、コイル径検出器で検出した板コイルのコイル径が変化して巻戻機に作用するモーメントが変化しても板の張力が一定に保持されるようにブレーキ装置のブレーキ力を補正するブレーキ力補正制御器とを有することは好ましい。
【００１８】
又、上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、板蛇行制御手段は、粉末圧延機入口に設けた方向変えロールと、該方向変えロールと粉末圧延機との間において板の幅端部位置を検出するエッジセンサと、該エッジセンサによる板の検出位置に基づいて前記方向変えロールをスキューさせて板の幅方向位置を制御する蛇行制御器とを有することは好ましい。
【００１９】
又、上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、粉末クラッド張力制御手段は、加熱炉下流の粉末クラッドの張力を検出する張力計と、該張力計による粉末クラッドの検出張力が設定張力値に維持されるように巻取機による粉末クラッドの巻き取りを制御する張力制御器とを有することは好ましい。
【００２０】
又、上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、追随巻取制御手段は、巻取機入口において粉末クラッドの幅端部位置を検出するエッジセンサと、粉末クラッドを巻き取る巻取機を軸方向に移動するアクチュエータと、前記エッジセンサによる粉末クラッドの検出位置に基づきアクチュエータにより巻取機を軸方向へ移動し、粉末クラッドの幅方向位置を一定に保持して巻き取るよう制御する追随巻取制御器とを有することは好ましい。
【００２１】
又、上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、巻戻機の出口に、板の表面を洗浄する洗浄装置を有することは好ましい。
【００２２】
又、上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、加熱炉の下流に、圧延機又はピンチロールを有することは好ましい。
【００２３】
又、上記粉末クラッド製造ラインの運転制御装置において、加熱炉出口に、粉末クラッドを冷却する冷却器を有することは好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の粉末クラッド製造ラインの運転制御方法及び装置によれば、巻戻機と粉末圧延機との間の板の張力を一定に保持しつつ粉末圧延機入口の板の幅方向位置が一定に保持されるように蛇行制御を行うので、粉末圧延機に板の幅に一致した幅で粉末を供給して圧着することができ、よって、粉末を無駄なく板に圧着して歩留まりを向上させることができ、更に、加熱炉出口の粉末クラッドの張力を一定に保持しつつ巻取機入口の粉末クラッドの蛇行に追随して巻取機により幅端面を揃えて粉末クラッドコイルに巻き取るようにしているので、高品質の粉末クラッドコイルを安定して製造できるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１は本発明を実施する粉末クラッド製造ラインの全体側面図であり、前記図７と同様に、板コイル２の板１を一定速度で横方向に巻き出すようにした巻戻機３と、板１を鉛直下方に導くための水平回転可能な方向変えロール１９と、前記板１の表面に粉末を圧着して粉末圧着材５ａを形成する粉末圧延機４と、粉末圧着材５ａを再び横方向に向かわせる方向変えロール１３ｂと、粉末圧着材５ａを一定温度に加熱して粉末を融解し板１に融着させて粉末クラッド５を形成する加熱炉６と、粉末クラッド５を冷却して粉末を固化させる冷却器７と、圧延機或いはピンチロール８と、粉末クラッド５を巻き取る巻取機１０とを備えた構成を有している。尚、図１に示した圧延機或いはピンチロール８は駆動モータを備えて積極的に圧延を行うようにしたものや駆動モータを備えずに軽圧下するようにしたものとしてもよく、又、冷却器７は不活性ガスによって冷却するもの、或いは不活性ガスによる冷却と水冷却とを組み合わせたものとしてもよい。
【００２７】
又、図１に示す粉末クラッド製造ラインにおいては、巻戻機３の出口に、板１の表面を洗浄するための洗浄装置１４を備えている。
【００２８】
前記粉末圧延機４による圧延速度は、一定温度に加熱する加熱炉６に対して移動する粉末圧着材５ａの粉末が融解して板１に融着する適温に維持されるように予め実験等によって求めておいた一定速度で圧延することにより粉末クラッド５を送り出すようにしており、従って粉末圧延機４は一定の速度で板１を引き込むように作用する。尚、加熱炉６内で端末圧着材５ａの粉末が融解する領域では、粉末圧着材５ａ及び粉末クラッド５が加熱炉６内部で固定部材に接触して表面が傷つき品質を低下させないようにするため、粉末圧着材５ａ及び粉末クラッド５は宙吊りで保持されている。
【００２９】
上記に構成において、巻戻機３にはブレーキ装置１５が設けてあり、該ブレーキ装置１５は粉末圧延機４による板１の引き込みに対して一定のブレーキ力を巻戻機３に作用し、これによって、巻戻機３と粉末圧延機４との間の板１に一定の張力を保持するようにしている。
【００３０】
この時、粉末圧延機４において板１の幅と同一の幅でロール１１上に粉末を供給して圧着するには、粉末圧延機４入口の板１の幅方向位置を常に一定に保持する必要があるが、板１には図９に示したようなスリット材が一般に用いられるために、板１の厚さ寸法が幅方向で異なること等の要因から板１は幅方向に蛇行し易く、このために粉末圧延機４に対し板１を一定位置に安定して導入することができない。
【００３１】
このため、粉末圧延機４入口に板蛇行制御手段を設ける。即ち、粉末圧延機４入口に、粉末圧延機４に引き込まれる板１の幅端部位置を検出するエッジセンサ１６を設ける。エッジセンサ１６は、例えば図２に示すように、板１の幅端部を板厚方向に挟むよう配列した発光素子１７と受光素子１８とを有しており、受光素子１８による光の受光と板１で遮光された非受光とによって板１の幅端部位置を検出することで粉末圧延機４に対する板１の位置を検出するようにしている。
【００３２】
一方、エッジセンサ１６の上流に設けたブライドルロールを兼ねた方向変えロール１９の両軸には、図３に示す軸受２０ａ，２０ｂを設け、更に、一方の軸に備えた軸受２０ａを水平方向前方（図３では下方）に移動させると同時に、他方の軸に備えた軸受２０ｂを水平方向後方（図３では上方）に移動させることにより方向変えロール１９を水平回転（スキュー）させるようにしたスキュー装置２１ａ，２１ｂを設けている。
【００３３】
更に、前記エッジセンサ１６による板１の検出位置１６ａに基づいて、スキュー装置２１ａ，２１ｂで方向変えロール１９をスキューさせることにより粉末圧延機４に導入される板１の幅方向位置が常に一定位置に保持されるように制御する蛇行制御器２２を設けている。
【００３４】
このように、エッジセンサ１６と、方向変えロール１９のスキュー装置２１ａ，２１ｂと蛇行制御器２２とにより板蛇行制御手段が構成されている。
【００３５】
一方、粉末圧延機４に引き込まれる板１には微妙な条件の変化によって不安定に蛇行が発生し、特に板１に作用する張力が変化すると板１に蛇行が発生し易い問題がある。又、この蛇行を防止するために、前記スキュー装置２１ａ，２１ｂにより方向変えロール１９をスキューする制御を行うが、方向変えロール１９のスキューを制御すると板１の蛇行が不安定に発生するという問題がある。従って、板１の蛇行の発生を防止するには、板１の張力を一定値に精度良く保持させておく必要がある。
【００３６】
このため、巻戻機３に板張力制御手段を設ける。即ち、巻戻機３に前記ブレーキ装置１５を備えて一定のブレーキ力を作用させることにより、板１の張力を一定値に保持させるようにする。
【００３７】
しかし、巻戻機３によって板コイル２から板１を巻き出していくと、板コイル２の径は徐々に減少する。板コイル２には粉末圧延機４の引き込みによる引張力が作用しており、板コイル２の径が大きい時には板コイル２に作用する力のモーメントが大きいために、小さな引張力でも巻き出しが行われるが、板コイル２の径が小さくなると板コイル２に作用する力のモーメントが小さくなるため、大きい引張力でないと巻き出すことができなくなる。従って、前記ブレーキ装置１５によって巻戻機３に一定のブレーキ力を作用させても、板コイル２の径が変化することによって板１に作用する張力が変化してしまう問題がある。
【００３８】
このため、超音波センサ或いは光スキャンセンサ等によって板コイル２の径を検出するコイル径検出器２３を設け、該コイル径検出器２３で検出した板コイル２の径２３ａに基づきモーメントの変化分を考慮して板１の張力が一定に保持されるようにブレーキ装置１５のブレーキ力を補正するブレーキ力補正制御器２４を設ける。
【００３９】
このように、前記ブレーキ装置１５と、コイル径検出器２３と、ブレーキ力補正制御器２４とにより板張力制御手段が構成されている。
【００４０】
上記板張力制御手段によれば、巻戻機３からの板１の巻き出しによって板コイル２の径が小さくなる変化が生じても巻戻機３と粉末圧延機４との間の板１の張力を常に一定に保持することができるので、前記板蛇行制御手段による板１の蛇行が安定して抑制されるようになり、従って、粉末圧延機４に導入される板１の幅方向位置は常に一定に保持されるようになる。
【００４１】
一方、巻取機１０においては、粉末クラッド５を軸方向の同一位置で巻き取ることによって幅端面が揃えられた高品質の粉末クラッドコイル９を製造する必要がある。
【００４２】
しかし、図９に示したように板１にスリット材が用いられているために、板１の厚さ寸法が幅方向で異なること等の要因から粉末クラッド５は幅方向に蛇行し易く、このために粉末クラッド５を一定位置で粉末クラッドコイル９に幅端面を揃えて巻き取ることは困難である。
【００４３】
このため、巻取機１０に追随巻取制御手段を設ける。即ち、巻取機１０の入口部にエッジセンサ２５を設ける。該エッジセンサ２５は、図２に示したものと同様の構成のものを用いることができる。又、前記巻取機１０を図４〜図６に示す構成とする。即ち、巻取機１０は駆動モータ２６と該駆動モータ２６により駆動軸２７を介して回転される巻取コア２８が、固定台２９上に滑り機構３０を介して粉末クラッド５のラインに対して直交する方向に移動可能に設けられた移動台３１上に設置されている。更に、固定台２９には移動台３１を巻取コア２８の軸芯と平行な方向に押し引きして移動させるシリンダ等のアクチュエータ３２を設けている。
【００４４】
更に、図１に示すように、前記エッジセンサ２５による粉末クラッド５の検出位置２５ａを入力する追随巻取制御器３３を設け、該追随巻取制御器３３は、検出位置２５ａに基づいて前記アクチュエータ３２により巻取コア２８を軸心方向に移動させて、粉末クラッド５を幅端面を揃えた状態で粉末クラッドコイル９に巻き取るようにしている。
【００４５】
このように、前記エッジセンサ２５と、移動台３１に設置された駆動モータ２６及び巻取コア２８と、アクチュエータ３２と、追随巻取制御器３３とにより追随巻取制御手段が構成されている。
【００４６】
一方、巻取機１０に巻き取られる粉末クラッド５には微妙な条件の変化によって不安定に蛇行が発生し、特に粉末クラッド５に作用する張力が変化すると粉末クラッド５に蛇行が発生し易い問題がある。この時、粉末クラッド５に蛇行が発生すると前記追随巻取制御手段により巻取コア２８の位置を軸方向に制御することになるが、制御が遅れると巻き取られる粉末クラッドコイル９の端面に段部が生じて製品の品質が低下してしまう問題がある。従って、粉末クラッドコイル９の端面を揃えて粉末クラッド５を巻き取るためには、巻取機１０で巻き取る粉末クラッド５の張力を一定値に精度良く保持する必要がある。
【００４７】
このため、巻取機１０の上流に粉末クラッド張力制御手段を設ける。即ち、前記加熱炉６の下流（図１では冷却器７の出口）に、粉末クラッド５の張力を計測する張力計３４を設ける。該張力計３４は図４、図５に示すように、粉末クラッド５の長手方向に間隔を隔てて配置して粉末クラッド５に接触する固定ローラ３５，３６と、該固定ローラ３５，３６間に位置して粉末クラッド５を前記固定ローラ３５，３６間に押込むように移動させる移動ローラ３７と、該移動ローラ３７に粉末クラッド５の張力によってかかる荷重を検出する荷重計３８とを備えている。図４、図５の例では、固定ローラ３５，３６の下面に接した粉末クラッド５を移動ローラ３７により固定ローラ３５，３６間に押上げるようにしているが、固定ローラ３５，３６の上面に接するようにした粉末クラッド５を移動ローラ３７により固定ローラ３５，３６間に押下げるようにしてもよい。
【００４８】
前記張力計３４の荷重計３８によって検出された検出張力３４ａは張力制御装置３９に入力している。このとき、加熱炉６内で一定温度に加熱している粉末クラッド５に作用させる張力を種々変化させた際における板１の伸びを計測する実験を予め実施し、この実験により板１の幅縮みが生じない上限値を求め、幅縮みが発生しない或いは発生しても許容範囲内に収まるような設定張力値４０を張力制御装置３９に予め入力している。従って、張力制御装置３９は、張力計３４からの検出張力３４ａが、加熱炉６内で加熱される粉末クラッド５の板１が許容範囲内の幅縮みに収まる設定張力値４０に維持されるように、巻取機１０の駆動モータ２６に指令信号４１を出力して巻取機１０による巻取速度を制御するようにしている。又、上記したように、加熱炉６内で加熱される粉末クラッド５の張力を設定張力値４０に維持することにより、粉末クラッド５が加熱炉６内部で垂れ下がって固定部材に接触することにより粉末クラッド５が傷付くといった問題を防止することができる。
【００４９】
このように、前記張力計３４と、張力制御装置３９と巻取機１０とによって粉末クラッド張力制御手段が構成されている。
【００５０】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００５１】
図１に示す粉末クラッド製造ラインでは、巻戻機３により板コイル２の板１は一定速度で横方向に巻き出された後、水平回転可能な方向変えロール１９により鉛直下方に導かれ、粉末圧延機４により前記板１の表面に粉末が圧着されて粉末圧着材５ａが形成される。粉末圧延機４から導出される粉末圧着材５ａは方向変えロール１３ｂにより再び横方向に向かい、粉末圧着材５ａは加熱炉６によって一定温度に加熱されることにより粉末が融解して板１に融着され粉末クラッド５が形成される。粉末クラッド５は冷却器７で冷却されて粉末が固化された後、圧延機或いはピンチロール８を介して巻取機１０に巻き取られる。
【００５２】
前記巻戻機３の出口には、洗浄装置１４が設けてあり、該洗浄装置１４で板１の表面を洗浄することにより、後段の粉末圧延機４において板１に圧着される粉末が良好に付着するようになる。
【００５３】
一定速度で板１を引き込んで粉末を圧着する粉末圧延機４の入口の板１は、エッジセンサ１６によってロール１１の軸方向位置が常に検出されており、その検出位置１６ａが蛇行制御器２２に入力されている。そして、粉末圧延機４に対して板１が蛇行すると、エッジセンサ１６による検出位置１６ａにより蛇行制御器２２はスキュー装置２１ａ，２１ｂを駆動して方向変えロール１９を水平回転（スキュー）させ、これにより粉末圧延機４に導入される板１の幅方向位置が常に一定位置に保持される。
【００５４】
このように、前記エッジセンサ１６と、方向変えロール１９のスキュー装置２１ａ，２１ｂと蛇行制御器２２とにより構成される板蛇行制御手段によって粉末圧延機４に導入される板１の幅方向位置が常に一定位置に保持されるため、粉末圧延機４において粉末供給装置１２により板１の幅と同一の幅になるようにロール１１上に粉末を供給しても、粉末を無駄なく板１に圧着できるので、粉末クラッド５の粉末が圧着されない部分を切除する必要がなく、歩留まりを高めることができる。
【００５５】
この時、上記板蛇行制御手段によって粉末圧延機４入口の板１の蛇行を防止しても、板１に作用する張力が変化すると板１に蛇行が発生してしまう。
【００５６】
このため、巻戻機３にブレーキ装置１５を備えて一定のブレーキ力を作用させることにより、板１の張力を一定値に保持させるようにしているが、ブレーキ装置１５による張力保持では、巻戻機３による板１の巻き出しによって板コイル２の径が減少すると、粉末圧延機４の巻込みによる引張力によって板コイル２に作用しているモーメントが変化し、このために巻戻機３と粉末圧延機４との間の板１の張力が変化してしまう。
【００５７】
この問題に対し、コイル径検出器２３によって巻戻機３の板コイル２の径を検出し、検出した径２３ａをブレーキ力補正制御器２４に入力しているので、ブレーキ力補正制御器２４は板コイル２に作用するモーメントの変化分を考慮して板１の張力が常に一定に保持されるようにブレーキ装置１５のブレーキ力を補正している。
【００５８】
従って、前記ブレーキ装置１５と、コイル径検出器２３と、ブレーキ力補正制御器２４とからなる板張力制御手段により、粉末圧延機４入口の板１の張力が常に一定に保持されるので、張力が変動することによって粉末圧延機４入口の板１が蛇行する問題を精度良く抑制することができる。
【００５９】
一方、巻取機１０によって粉末クラッド５を巻き取る際においても、板１には図９に示したようなスリット材が用いられているために、板１の厚さ寸法が幅方向で異なること等の要因から粉末クラッド５が幅方向に蛇行し、このために粉末クラッド５を粉末クラッドコイル９の軸方向一定位置で巻き取ることは困難であり、粉末クラッドコイル９の端面に凹凸ができてしまう問題がある。
【００６０】
これに対し、巻取機１０に巻き取られる粉末クラッド５の幅端部位置が巻取機１０入口に設けたエッジセンサ２５によって検出されており、検出位置２５ａが追随巻取制御器３３に入力されており、追随巻取制御器３３はアクチュエータ３２を作動して移動台３１上の巻取コア２８を軸芯と平行な方向に押し引きし、常に巻取コア２８の同一位置にて粉末クラッド５を巻き取るようにしているので、端面が良好に揃えられた粉末クラッドコイル９を製造することができる。
【００６１】
このように、前記エッジセンサ２５と、移動台３１に載置された駆動モータ２６及び巻取コア２８と、アクチュエータ３２と、追随巻取制御器３３とによって構成した追随巻取制御手段により、幅端面が揃えられた粉末クラッドコイル９が形成されるので高品質の粉末クラッドコイル９が製造される。
【００６２】
しかし、上記したように粉末クラッド５の蛇行に追随して巻取コア２８による巻き取り位置を制御しても、粉末クラッド５の張力が変化すると、粉末クラッド５に蛇行が発生し、このために巻き取り位置の制御が遅れてしまうことが考えられる。
【００６３】
これに対し、前記加熱炉６の下流（図１では冷却器７の出口）に、粉末クラッド５の張力を張力計３４により検出し、その検出位置２５ａを張力制御装置３９に入力しているので、張力制御装置３９は、粉末クラッド５に幅縮みが発生しない或いは発生しても許容範囲内に収まるような値に設定した設定張力値４０になるように巻取機１０の駆動モータ２６に指令信号４１を出力し、巻取機１０入口の粉末クラッド５の張力が一定に保持されるように巻取速度を制御する。
【００６４】
このように、前記張力計３４と、張力制御装置３９と、巻取機１０とによって構成した粉末クラッド張力制御手段により、巻取機１０入口の粉末クラッド５の張力が設定張力値４０に一定制御されるので、巻取機１０による粉末クラッド５の巻き取り位置が安定し、よって幅端面が揃えられた高品質の粉末クラッドコイル９が製造される。
【００６５】
上記した如く、巻戻機３と粉末圧延機４との間の板１の張力を一定に保持しつつ粉末圧延機４入口の板１の幅方向位置が一定に保持されるように蛇行制御を行うので、粉末圧延機４に板１の幅と一致した幅で粉末を供給して圧着することができ、よって、粉末を無駄なく板１に圧着して歩留まりを向上させることができ、更に、加熱炉６出口の粉末クラッド５の張力を一定に保持しつつ巻取機１０入口の粉末クラッド５の蛇行に追随して巻取機１０により幅端面を揃えて粉末クラッドコイル９に巻き取るようにしているので、高品質の粉末クラッドコイル９を安定して製造することができる。
【００６６】
なお、本発明の粉末クラッド製造ラインの運転制御方法及び装置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。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明を実施する形態の一例としての粉末クラッド製造ラインの全体側面図である。
【図２】本発明におけるエッジセンサの一例を示す平面図である。
【図３】本発明における方向変えロールに備えたスキュー装置の一例を示す平面図である。
【図４】本発明における巻取機及び張力計の一例を示す側面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ方向矢視図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ方向矢視図である。
【図７】従来の粉末クラッド製造設備の一例を示す全体概要構成図である。
【図８】粉末圧延機に引き込まれる板とロール上に供給される粉末との関係を示す平面図である。
【図９】広幅の板材から切出されるスリット材の説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 板
２ 板コイル
３ 巻戻機
４ 粉末圧延機
５ 粉末クラッド
５ａ 粉末圧着材
６ 加熱炉
７ 冷却器
８ 圧延機或いはピンチロール
９ 粉末クラッドコイル
１０ 巻取機
１４ 洗浄装置
１５ ブレーキ装置
１６ エッジセンサ
１６ａ 検出位置
１９ 方向変えロール（ブライドルロール）
２１ａ，２１ｂ スキュー装置
２２ 蛇行制御器
２３ コイル径検出器
２３ａ 径
２４ ブレーキ力補正制御器
２５ エッジセンサ
２５ａ 検出位置
３２ アクチュエータ
３３ 追随巻取制御器
３４ 張力計
３４ａ 検出張力
３９ 張力制御装置
４０ 設定張力値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板コイルの板を巻き出す巻戻機と、前記板を引き込んで板の表面に粉末を圧着して粉末圧着材を送り出す粉末圧延機と、前記粉末圧着材を加熱し粉末を板に融着させて粉末クラッドを形成する加熱炉と、前記粉末クラッドを巻き取る巻取機とを順次備えた粉末クラッド製造ラインの運転制御方法であって、巻戻機と粉末圧延機との間の板の張力を一定に保持しつつ粉末圧延機入口の板の蛇行制御を行い、且つ、加熱炉出口の粉末クラッドの張力を一定に保持しつつ巻取機入口の粉末クラッドの蛇行に追随して巻取機により幅端面を揃えて粉末クラッドコイルに巻き取ることを特徴とする粉末クラッド製造ラインの運転制御方法。
【請求項２】
板コイルの板を巻き出す巻戻機と、前記板を引き込んで板の表面に粉末を圧着して粉末圧着材を送り出す粉末圧延機と、前記粉末圧着材を加熱し粉末を板に融着させて粉末クラッドを形成する加熱炉と、前記粉末クラッドを巻き取る巻取機とを順次備えた粉末クラッド製造ラインの運転制御装置であって、巻戻機と粉末圧延機との間の板の張力を一定に保持するための板張力制御手段と、粉末圧延機入口の板の幅方向位置を一定に保持するための板蛇行制御手段と、加熱炉下流の粉末クラッドの張力を一定に保持するための粉末クラッド張力制御手段と、粉末クラッドが蛇行しても巻取機により幅端面を揃えて粉末クラッドコイルに巻き取るための追随巻取制御手段と、を備えたことを特徴とする粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項３】
板張力制御手段は、粉末圧延機の板の引き込みに対して巻戻機に一定のブレーキ力を作用させることにより板に所定の張力を付与するブレーキ装置と、板コイルの径の変化を検出するコイル径検出器と、コイル径検出器で検出した板コイルのコイル径が変化して巻戻機に作用するモーメントが変化しても板の張力が一定に保持されるようにブレーキ装置のブレーキ力を補正するブレーキ力補正制御器とを有することを特徴とする請求項２に記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項４】
板蛇行制御手段は、粉末圧延機入口に設けた方向変えロールと、該方向変えロールと粉末圧延機との間において板の幅端部位置を検出するエッジセンサと、該エッジセンサによる板の検出位置に基づいて前記方向変えロールをスキューさせて板の幅方向位置を制御する蛇行制御器とを有することを特徴とする請求項２に記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項５】
粉末クラッド張力制御手段は、加熱炉下流の粉末クラッドの張力を検出する張力計と、該張力計による粉末クラッドの検出張力が設定張力値に維持されるように巻取機による粉末クラッドの巻き取りを制御する張力制御器とを有することを特徴とする請求項２に記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項６】
追随巻取制御手段は、巻取機入口において粉末クラッドの幅端部位置を検出するエッジセンサと、粉末クラッドを巻き取る巻取機を軸方向に移動するアクチュエータと、前記エッジセンサによる粉末クラッドの検出位置に基づきアクチュエータにより巻取機を軸方向へ移動し、粉末クラッドの幅方向位置を一定に保持して巻き取るよう制御する追随巻取制御器とを有することを特徴とする請求項２に記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項７】
巻戻機の出口に、板の表面を洗浄する洗浄装置を有することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項８】
加熱炉の下流に、圧延機又はピンチロールを有することを特徴とする請求項２〜７のいずれか１つに記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項９】
加熱炉出口に、粉末クラッドを冷却する冷却器を有することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１つに記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項１】
板コイルの板を巻き出す巻戻機と、前記板を引き込んで板の表面に粉末を圧着して粉末圧着材を送り出す粉末圧延機と、前記粉末圧着材を加熱し粉末を板に融着させて粉末クラッドを形成する加熱炉と、前記粉末クラッドを巻き取る巻取機とを順次備えた粉末クラッド製造ラインの運転制御方法であって、巻戻機と粉末圧延機との間の板の張力を一定に保持しつつ粉末圧延機入口の板の蛇行制御を行い、且つ、加熱炉出口の粉末クラッドの張力を一定に保持しつつ巻取機入口の粉末クラッドの蛇行に追随して巻取機により幅端面を揃えて粉末クラッドコイルに巻き取ることを特徴とする粉末クラッド製造ラインの運転制御方法。
【請求項２】
板コイルの板を巻き出す巻戻機と、前記板を引き込んで板の表面に粉末を圧着して粉末圧着材を送り出す粉末圧延機と、前記粉末圧着材を加熱し粉末を板に融着させて粉末クラッドを形成する加熱炉と、前記粉末クラッドを巻き取る巻取機とを順次備えた粉末クラッド製造ラインの運転制御装置であって、巻戻機と粉末圧延機との間の板の張力を一定に保持するための板張力制御手段と、粉末圧延機入口の板の幅方向位置を一定に保持するための板蛇行制御手段と、加熱炉下流の粉末クラッドの張力を一定に保持するための粉末クラッド張力制御手段と、粉末クラッドが蛇行しても巻取機により幅端面を揃えて粉末クラッドコイルに巻き取るための追随巻取制御手段と、を備えたことを特徴とする粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項３】
板張力制御手段は、粉末圧延機の板の引き込みに対して巻戻機に一定のブレーキ力を作用させることにより板に所定の張力を付与するブレーキ装置と、板コイルの径の変化を検出するコイル径検出器と、コイル径検出器で検出した板コイルのコイル径が変化して巻戻機に作用するモーメントが変化しても板の張力が一定に保持されるようにブレーキ装置のブレーキ力を補正するブレーキ力補正制御器とを有することを特徴とする請求項２に記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項４】
板蛇行制御手段は、粉末圧延機入口に設けた方向変えロールと、該方向変えロールと粉末圧延機との間において板の幅端部位置を検出するエッジセンサと、該エッジセンサによる板の検出位置に基づいて前記方向変えロールをスキューさせて板の幅方向位置を制御する蛇行制御器とを有することを特徴とする請求項２に記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項５】
粉末クラッド張力制御手段は、加熱炉下流の粉末クラッドの張力を検出する張力計と、該張力計による粉末クラッドの検出張力が設定張力値に維持されるように巻取機による粉末クラッドの巻き取りを制御する張力制御器とを有することを特徴とする請求項２に記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項６】
追随巻取制御手段は、巻取機入口において粉末クラッドの幅端部位置を検出するエッジセンサと、粉末クラッドを巻き取る巻取機を軸方向に移動するアクチュエータと、前記エッジセンサによる粉末クラッドの検出位置に基づきアクチュエータにより巻取機を軸方向へ移動し、粉末クラッドの幅方向位置を一定に保持して巻き取るよう制御する追随巻取制御器とを有することを特徴とする請求項２に記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項７】
巻戻機の出口に、板の表面を洗浄する洗浄装置を有することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項８】
加熱炉の下流に、圧延機又はピンチロールを有することを特徴とする請求項２〜７のいずれか１つに記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【請求項９】
加熱炉出口に、粉末クラッドを冷却する冷却器を有することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１つに記載の粉末クラッド製造ラインの運転制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１５５２７０（Ｐ２００８−１５５２７０Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４９２６３（Ｐ２００６−３４９２６３）
【出願日】平成１８年１２月２６日（２００６．１２．２６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２６日（２００６．１２．２６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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