(57)【要約】【課題】高い精度で液体中のロールの回転抵抗を評価することができる液体中のロール回転抵抗評価方法を提供する。【解決手段】液体槽２の液体Ｗ中に無駆動の浴中ロール８を配置し、この浴中ロールに所定の通板速度で液体中に進入してきたベルト１２を周回させて当該ベルトとともに浴中ロールを回転させるとともに、ベルトの通板速度を徐々に増大させ、浴中ロールの回転速度がベルトの通板速度の増大に追随できずにスリップが発生するときの浴中ロールの回転速度を指標とすることで、液体中の浴中ロールの回転抵抗を評価する方法である。【選択図】　　　　図１
2004043857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体槽内の液体中に無駆動の浴中ロールを配置し、この浴中ロールに所定の通板速度で液体中に進入してきたベルトを周回させて当該ベルトとともに前記浴中ロールを回転させるとともに、前記ベルトの通板速度を徐々に増大させ、前記浴中ロールの回転速度が前記通板速度の増大に追随できずにスリップが発生するときの前記浴中ロールの回転速度を指標とすることで、液体中の浴中ロールの回転抵抗を評価することを特徴とする液体中のロール回転抵抗評価方法。
【請求項２】
前記浴中ロールの回転速度を、前記液体槽内の外部に配置した非接触式の回転速度センサで計測することを特徴とする請求項１記載の液体中のロール回転抵抗評価方法。
【請求項３】
前記浴中ロールを、連続溶融亜鉛めっき装置の溶融亜鉛を満たしためっき浴槽中に配置するシンクロールとし、前記液体槽内に満たした液体を、水としたことを特徴とする請求項１または２記載の液体中のロール回転抵抗評価方法。
【請求項４】
透明な容器であり、内部に液体を満たしている液体槽と、この液体槽の外部に配置した駆動ロールと、前記液体槽内に回転自在に配置された浴中ロールと、前記駆動ロール及び浴中ロール間に所定の張力が付与されて掛け渡され、前記駆動ロールの回転を前記浴中ロールに伝達する無端ベルトと、前記液体槽の外部から前記浴中ロールの回転速度を測定する非接触式の回転速度センサと、前記駆動ロールの回転速度を変化させる制御部と、前記駆動ロール及び前記浴中ロールの回転速度の変化を記録する記録部とを備えていることを特徴とする液体中のロール回転抵抗評価装置。
【請求項５】
前記無端ベルトの張力を調整するベルト張力調整装置を備えたことを特徴とする請求項４記載の液体中のロール回転抵抗評価装置。
【請求項６】
前記浴中ロールを、連続溶融亜鉛めっき装置の溶融亜鉛を満たしためっき浴槽中に配置するシンクロールとし、前記液体槽内に満たした液体を、水としたことを特徴とする請求項４または５記載の液体中のロール回転抵抗評価装置。
【請求項７】
前記浴中ロールの上方位置の大気中に従動ロールを配置し、前記無端ベルトは、前記従動ロール、前記駆動ロール及び浴中ロール間に所定の張力が付与されて掛け渡されていることを特徴とする請求項６記載の液体中のロール回転抵抗評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば連続溶融金属めっき装置の溶融金属を満たしためっき浴槽中に配置したシンクロールの回転抵抗を評価するに好適な液体中のロール回転抵抗評価方法及びロール回転抵抗評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続溶融金属めっき装置は、高温度の溶融金属を満たしためっき浴槽中の下部に、浴中ロールとしてのシンクロールが配置されている。このシンクロールは、めっき浴槽に固定したロール支持部に水平状態で支持され、軸受を介して回転自在に配置されている。
【０００３】
そして、所定の通板速度でめっき浴槽中に進入してきた鋼帯は、浴槽下部のシンクロールの外周面上を周回することで進行方向が転換され、浴槽外部に引き上げられることで、連続的にめっき付着処理が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シンクロールは、回転速度が上昇していくと、溶融金属に対する回転抵抗が増大して円滑な回転動作が阻害されていく。このため、鋼帯の通板速度が早くなっていくと、シンクロール上を周回する鋼帯の速度とシンクロールの回転速度が同一とならず、シンクロールと鋼帯との間でスリップが生じやすくなり、鋼帯に傷が付いて製品品質の劣悪化を招くおそれがある。このため、鋼帯のめっき付着処理の効率化を図り、且つ、製品品質の向上を図るために、溶融金属中のシンクロールの回転抵抗を評価する必要がある。
【０００５】
シンクロールの回転抵抗を簡単に評価する方法として、めっき浴槽中のシンクロールに回転速度計を接続し、鋼帯との間でスリップが発生しないシンクロールの最大回転速度を直接測定する方法が考えられる。
しかし、めっき浴槽中に回転速度計を配置すると、高温度の溶融金属に耐えることができる耐熱性を有した特殊構造の回転速度計が必要であり、設備コストの面で問題がある。
【０００６】
また、メッキ浴槽中に回転速度計を配置すると、シンクロールの周囲の溶融金属の流れが実際のめっき装置の流れと異なって外乱が発生しやすくなり、高い精度でシンクロールの回転速度を測定することができない。
したがって、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、特殊構造の装置を使用せずに簡便な装置構成とすることで設備コストをかけず、しかも、高い精度で液体中のロールの回転抵抗を評価することができる液体中のロール回転抵抗評価方法及びそのロール回転抵抗評価装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の液体中のロール回転抵抗評価方法は、液体槽内の液体中に無駆動の浴中ロールを配置し、この浴中ロールに所定の通板速度で液体中に進入してきたベルトを周回させて当該ベルトとともに前記浴中ロールを回転させるとともに、前記ベルトの通板速度を徐々に増大させ、前記浴中ロールの回転速度が前記通板速度の増大に追随できずにスリップが発生するときの前記浴中ロールの回転速度を指標とすることで、液体中の浴中ロールの回転抵抗を評価するようにした方法である。
【０００８】
ここで、前記浴中ロールの回転速度を、前記液体槽内の外部に配置した非接触式の回転速度センサで計測することが好ましい。
また、前記浴中ロールを、連続溶融亜鉛めっき装置の溶融亜鉛を満たしためっき浴槽中に配置するシンクロールとし、前記液体槽内に満たした液体を、水温が略２０℃の水とすることが好ましい。
【０００９】
一方、本発明の液体中のロール回転抵抗評価装置は、透明な容器で液体を満たしている液体槽と、この液体槽の外部に配置した駆動ロールと、前記液体槽内に回転自在に配置された浴中ロールと、前記駆動ロール及び浴中ロール間に所定の張力が付与されて掛け渡され、前記駆動ロールの回転を前記浴中ロールに伝達する無端ベルトと、前記液体槽の外部から前記浴中ロールの回転速度を測定する非接触式の回転速度センサと、前記駆動ロールの回転速度を変化させる制御部と、前記駆動ロール及び前記浴中ロールの回転速度の変化を記録する記録手段とを備えた装置である。
【００１０】
ここで、上記装置に、前記無端ベルトの張力を調整するベルト張力調整装置を備えることが好ましい。
また、前記浴中ロールを、連続溶融亜鉛めっき装置の溶融亜鉛を満たしためっき浴槽中に配置するシンクロールとし、前記液体槽内に満たした液体を、水温が略２０℃の水とすることが好ましい。
【００１１】
さらに、前記浴中ロールの上方位置の大気中に従動ロールを配置し、前記無端ベルトを、前記従動ロール、前記駆動ロール及び浴中ロール間に所定の張力が付与されて掛け渡すことが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る液体中のロール回転抵抗評価方法及びそのロール回転抵抗評価装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、連続溶融亜鉛めっき装置のめっき浴槽中に配置されるシンクロールの回転抵抗を評価する浴中ロール回転抵抗評価装置を示す正面側要部断面図であり、図２は、この装置を示す側面側要部断面図である。
【００１３】
本実施形態の装置は、アクリル樹脂板等の透明な容器であり、水Ｗを満たしている水槽２と、水槽２の外に配置した駆動モータ４と、この駆動モータ４から回転力が伝達され、大気中で水平軸周りに回転する駆動ロール６と、水槽２内に配置され、水平軸周りに回転する浴中ロールとしての被測定ロール８と、被測定ロール８の上方位置の大気中で水平軸周りに回転する従動ロール１０と、駆動ロール６、被測定ロール８及び従動ロール１０間に掛け渡された無端ベルト１２と、ベルト張力調整装置１４と、被測定ロール８の回転速度を測定する第１回転速度センサ１６と、駆動ロール６及びベルト張力調整装置１４の制御を行う制御部１８と、被測定ロール８の回転速度及び駆動ロール６の回転速度（駆動モータ４の制御信号に基づいて得られる）を記録する記録部２０と、従動ロール１０の回転速度を測定する第２回転速度センサ２２とを備えている。なお、駆動ロール６及び従動ロール１０は、大気中に配置した回転支持部（図示せず）に回転自在に配置されている。また、被測定ロール８は、水槽２内に配置した回転支持部（図示せず）に回転自在に配置されている。
【００１４】
水は動粘度が１．００３８ｍｍ２／ｓであり、連続溶融亜鉛めっき装置のめっき浴槽中に満たされている４５０℃程度の溶融亜鉛の動粘度の約倍の値である。本実施形態では、水槽２内の水は、温度が略２０℃に設定され、さらに水モデルの大きさが、実際の溶融亜鉛めっき設備の１／２としてあるので、水モデルにおけるレイノルズ数が実際の溶融亜鉛めっき設備のものと同レベルになり、溶融亜鉛浴中のシンクロールの回転抵抗を模擬することができる。
【００１５】
無端ベルト１２は、ゴム等の弾性体のベルトであり、駆動ロール６の回転力を被測定ロール８及び従動ロール１０に伝達する。
ベルト張力調整装置１４は、駆動モータ４及び駆動ロール６を、従動ロール１０に対して離間する方向、或いは近接する方向に微小移動させる装置であり、駆動モータ４及び駆動ロール６を従動ロール１０に対して離間する方向に移動すると、無端ベルト１２の張力が増大するようになっている。
【００１６】
第１回転速度センサ１６としては、例えば、被測定ロール８の端面に受光素子を配置し、水槽２の外部に発光素子を配置し、赤外光を照射することで被測定ロール８の回転速度をする非接触式の回転速度センサである。
第２回転速度センサ２２は、従動ロール１０の回転軸に直接接続して従動ロール１０の回転速度を計測する接触式のセンサである。
【００１７】
記録部２０は、駆動モータ４から送られてくる駆動信号に基づいて駆動ロール６の回転速度を算出し、駆動ロール６の回転速度の経時的変化を記録する。また、第１回転速度センサ１６及び第２回転速度センサ２２から送られてくる被測定ロール８及び従動ロール１０の回転速度の経時的変化を記録する。
次に、上記構成の浴中ロール回転抵抗評価装置を使用した連続溶融亜鉛めっき装置のシンクロールの回転抵抗を評価する手順について説明する。
【００１８】
先ず、ベルト張力調整装置１４を作動することで、従動ロール１０と、駆動ロール６、被測定ロール８及び従動ロール１０間に掛け渡されている無端ベルト１２に所定の張力を付与する。この張力は、連続溶融金属めっき装置の鋼帯に付与されている張力に対して所定の比で対応する値である。
次に、駆動モータ４の低速駆動を開始し、徐々に高速駆動に移行していく。
【００１９】
駆動モータ４が低速で駆動すると、駆動ロール６の回転が無端ベルト１２を介して被測定ロール８及び従動ロール１０に伝達されていき、被測定ロール８及び従動ロール１０は回転する。
駆動モータ４が高速で駆動していくと、高速の通板速度となった無端ベルト１２に回転力が伝達されている被測定ロール８は、水Ｗに対する回転抵抗が増大して円滑な回転動作が阻害されていく。そして、駆動ロール６が特定の回転速度となった時点で、被測定ロール８と無端ベルト１２との間でスリップが生じる。
【００２０】
一方、従動ロール１０は、駆動モータ４の高速駆動によって高速通板速度の無端ベルト１２から回転力が伝達されても大気中で回転しているので回転抵抗は小さく、ほとんど無端ベルト１２との間でスリップが生じない。
ここで、第１回転速度センサ１６は、透明な水槽２の外側から水槽２内で回転している被測定ロール８の回転速度を計測する。また、第２回転速度センサ２２は、直接、従動ロール１０の回転速度を計測する。
【００２１】
そして、記録部２０で記録されている駆動ロール６の回転速度の変化、従動ロール１０の回転速度の変化及び被測定ロール８の回転速度の変化の測定結果を比較し、無端ベルト１２との間でスリップが生じやすい被測定ロール８の回転速度を確認する。このスリップが生じやすい被測定ロール８の回転速度を、連続溶融金属めっき装置のシンクロールの回転抵抗を評価する指標とすることで、連続溶融金属めっき装置のシンクロールの回転抵抗を評価する。
【００２２】
例えば、駆動ロール６の回転速度を増大していった時に、駆動ロール６の回転速度に対する被測定ロール８の回転速度の比が低下し始める時の被測定ロール８の回転速度を、被測定ロール８と無端ベルト１２との間にスリップが発生しない最大速度として評価でき、よって、被測定ロール８を連続溶融金属めっき装置のシンクロールとして用いる際の回転速度の上限として、この最大速度を採用すればよい。
【００２３】
上述した方法によると、連続溶融亜鉛めっき装置のめっき浴槽中に満たした４００℃程度の溶融亜鉛の動粘度と略同一の動粘度値である水中（水温が略２０℃）に被測定ロール８を配置し、無端ベルト１２との間でスリップが生じやすい被測定ロール８の回転速度を確認するようにしており、しかも、水槽２内には、外乱が発生しやすい大きな装置等が何等存在しないので、連続溶融亜鉛めっき装置の溶融亜鉛中のシンクロールの回転抵抗を、高い精度で評価することができる。
【００２４】
また、従動ロール１０を被測定ロール８の上方位置の大気中に配置したことで、連続溶融亜鉛めっき装置では鋼帯に相当する無端ベルト１２の被測定ロール８に対する巻き付き状態を同一の状態に設定することができ、しかも、連続溶融金属めっき装置の鋼帯に付与されている張力に対して所定の比で対応するようにベルト張力調整装置１４を作動させて無端ベルト１２に所定の張力を付与しているので、さらに高い精度でシンクロールの回転抵抗を評価することができる。
【００２５】
また、被測定ロール８のスリップしない最高の回転速度を得ることで、その回転速度を連続溶融金属めっき装置のシンクロールの回転速度に適用すると、鋼帯のめっき付着処理の効率を図りながら、めっき鋼板の品質向上を図ることができる。
そして、本実施形態の浴中ロール回転抵抗評価装置は、水槽２内に配置した被測定ロール８の回転速度を、水槽２の外側に配置した非接触式の第１回転速度センサ１６を使用して測定するようにしており、特殊構造のセンサが不要であり簡便な装置構成となるので、設備コストの低減化を図ることができる
なお、本実施形態では、連続溶融亜鉛めっき装置のシンクロールについて回転抵抗を評価する方法及び装置について述べたが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、他の連続溶融金属めっき装置のシンクロールにも適当できるとともに、流体内に無駆動の浴中ロールを配置し、その浴中ロールにベルトが周回している家庭用機器や工業用装置に適用しても、高精度に浴中ロールの回転抵抗を評価することができる。
【００２６】
【実施例】
図１で示す浴中ロール回転抵抗評価装置の駆動ロール６、被測定ロール８及び従動ロール１０の直径を２００ｍｍとし、駆動ロール６の回転速度が６０ｍ／ｍｉｎ〜１６０ｍ／ｍｉｎの範囲で回転するように制御部１８により駆動モータ４の制御を行うことで、連続溶融亜鉛めっき装置のシンクロールの回転抵抗を評価した。
【００２７】
そして、駆動ロール６の回転速度の変化、従動ロール１０の回転速度の変化及び被測定ロール８の回転速度の変化の測定結果を記録部２０で記録した。
図３は、記録部２０で記録した駆動ロール６、従動ロール１０及び被測定ロール８の回転速度の変化に基づいて示した、無端ベルト１２との間でスリップが生じやすい被測定ロール８の回転速度を確認するグラフである。
【００２８】
このグラフの縦軸は、駆動ロール６の回転速度に対する被測定ロール８或いは従動ロール１０の回転速度を比で示した速度比である。
このグラフから明らかなように、従動ロール１０は大気中で回転しているので、ほとんど無端ベルト１２との間でスリップが生せず、駆動ロール６との速度比が略１である。
【００２９】
大気中で回転する従動ロール１０に対して、水中で回転する被測定ロール８は、駆動ロール６の回転速度が増大するに従い、回転抵抗が増大していく。そして、駆動ロール６の回転速度が１００ｍ／ｍｉｎまで上昇したときに、被測定ロール８の回転速度が低下する。駆動ロール６の回転速度が１００ｍ／ｍｉｎまで上昇したときに速度比が０．９８に低下、つまり、被測定ロール８と無端ベルト１２との間でスリップが発生する。
【００３０】
したがって、シンクロールの最高の回転速度を、９０ｍ／ｍｉｎ程度で操業すると、連続溶融亜鉛めっき装置の鋼帯のめっき付着処理の効率を図り、めっき鋼板の品質向上を図ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の液体中のロール回転抵抗評価方法によると、液体中に配置した浴中ロールの回転速度の変化の情報と、浴中ロールに周回されたベルトの回転速度の変化の情報とで得られるベルト及び前記浴中ロール間でスリップが発生しやすい前記浴中ロールの回転速度を指標とすることで、高い精度で液体中のロールの回転抵抗を評価することができる。
【００３２】
また、請求項２記載の発明によると、浴中ロールの回転速度を液体槽の外部に配置した非接触式の回転速度センサで計測するようにしているので、液体槽内には外乱が発生しやすい装置等が何等存在せず、さらに高い精度で液体中のロールの回転抵抗を評価することができる。
また、請求項３記載の発明によると、水温が略２０℃の水は、連続溶融亜鉛めっき装置のめっき浴槽中に満たした４００℃程度の溶融亜鉛の動粘度と略同一の動粘度値であるので、連続溶融亜鉛めっき装置の溶融亜鉛中に配置したシンクロールの回転抵抗を、高い精度で評価することができる。
【００３３】
一方、請求項４記載の液体中のロール回転抵抗評価装置によると、簡便な装置構成となるので、設備コストの低減化を図ることができる。
また、請求項５記載の発明によると、実際の装置の使用状態に近い状態で浴中ロールと無端ベルトの回転状態を再現できるので、高い精度で液体中のロールの回転抵抗を評価することができる。
【００３４】
また、請求項６記載の発明によると、連続溶融亜鉛めっき装置の溶融亜鉛中に配置したシンクロールの回転抵抗を高い精度で評価することができる。
さらに、請求項７記載の発明によると、従動ロールを浴中ロールの上方位置の大気中に配置したことで、連続溶融亜鉛めっき装置では鋼帯に相当する無端ベルトの浴中ロールに対する巻き付き状態を同一の状態に設定することができ、さらに高い精度でシンクロールの回転抵抗を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る浴中ロールの回転抵抗評価装置を示す正面側要部断面図である。
【図２】浴中ロールの回転抵抗評価装置を示す側面側要部断面図である。
【図３】浴中ロールの回転抵抗を評価することが可能なグラフである。
【符号の説明】
２　水槽
４　駆動モータ
６　駆動ロール
８　被測定ロール（浴中ロール）
１０　従動ロール
１２　無端ベルト（ベルト）
１４　ベルト張力調整装置
１６　第１回転速度センサ（非接触式の回転速度センサ）
１８　制御部
２０　記録部
Ｗ　水（液体）
【図１】
2004043857.tif 000003
【図２】
2004043857.tif 000004
【図３】
2004043857.tif 000005