(57)【要約】【課題】多大な設備費用を必要とせず、電極と鋼板との間隔を狭められ、かつ電極と鋼板との接触を防止できる鍍金電極位置制御装置および方法を提供することにある。【解決手段】受光器１５からの信号、ライン制御計算機１９からの鋼板１の現速度信号、変位センサ１６からの電極鋼板間距離の信号が、電極昇降管理計算機１９に集められる。  そして、電極昇降管理計算機１９で後述する演算処理を行い、コントローラ１８に最適な上鍍金電極４および下鍍金電極５の電極位置を出力する。これに基づきコントローラ１８は、アクチュエータ１７(エアーシリンダ、油圧シリンダ等)に対して制御信号を送り、アクチュエータ１７は、上鍍金電極４および下鍍金電極５の電極位置を独立に変更する。【選択図】図１
2005256111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続電気鍍金ラインにおいて、
被鍍金鋼板が鍍金セルに進入する前段に設置する投光器と、
該投光器から被鍍金鋼板を投射し到達した光を受光する受光器と、
前記鍍金セル中の鍍金電極と仮想パスラインとの距離を測定する変位センサと、
前記鍍金電極の最適な位置を演算および出力する電極昇降管理計算機と、
該電極昇降管理計算機からの最適な鍍金電極位置出力に基づき、鍍金電極を移動する鍍金電極移動手段とを有することを特徴とする鍍金電極位置制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鍍金電極位置制御装置において、
前記電極昇降管理計算機は、下式により求まる制御距離ΔLに基づいて鍍金電極の最適な位置を演算および出力することを特徴とする鍍金電極位置制御装置。
ΔL＝H−L
ここで、Hは仮想パスラインから鍍金電極までの距離を、Lは仮想パスラインから被鍍金鋼板の凸または凹部分までの距離を表わす。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の鍍金電極位置制御装置において、
前記被鍍金鋼板の搬送速度を測定する速度センサを有し、
前記電極昇降管理計算機は、測定された搬送速度を用いて前記被鍍金鋼板のトラッキングを行いながら鍍金電極の最適な位置を演算および出力することを特徴とする鍍金電極位置制御装置。
【請求項４】
連続電気鍍金ラインにおいて、
被鍍金鋼板の板幅方向の凸または凹の仮想パスラインからの距離を測定し、鍍金セル中の鍍金電極と仮想パスラインとの距離を測定する距離測定工程と、
該距離測定工程で測定された距離データに基づいて前記鍍金電極の最適な位置を演算および出力する電極昇降管理工程と、
該電極昇降管理工程で演算および出力された最適な位置に基づいて、鍍金電極を移動する鍍金電極移動工程とを有することを特徴とする鍍金電極位置制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の鍍金電極位置制御方法において、
前記電極昇降管理工程は、下式により求まる制御距離ΔLに基づいて鍍金電極の最適な位置を演算および出力することを特徴とする鍍金電極位置制御方法。
ΔL＝H−L
ここで、Hは仮想パスラインから鍍金電極までの距離を、Lは仮想パスラインから被鍍金鋼板の凸または凹部分までの距離を表わす。
【請求項６】
請求項４または請求項５のいずれか１項に記載の鍍金電極位置制御方法において、
前記被鍍金鋼板の搬送速度を測定する搬送速度測定工程を有し、
前記電極昇降管理工程では、測定された搬送速度を用いて前記被鍍金鋼板のトラッキングを行いながら鍍金電極の最適な位置を演算および出力することを特徴とする鍍金電極位置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続電気鍍金ラインにおける電気鍍金鋼板の製造装置および方法に関するもので、特に鍍金電極位置制御装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、連続電気鍍金ラインの構成の一例を示す図である。図中、１は被鍍金鋼板、２は通電ロール、３はバックアップロール、４は上鍍金電極、５は下鍍金電極、６〜９はダムロール、１０は鍍金トレイ、１１は鍍金整流器、１２は鍍金液噴出ノズル、および１３は鍍金液槽を、それぞれ示す。
【０００３】
図４の左側より右側に向けて連続的に搬送される被鍍金鋼板１が、上下で対をなす通電ロール２およびバックアップロール３に挟持されるとともに、鋼板の上下両面に、それぞれ所定の間隔を設けて板状の上鍍金電極４および下鍍金電極５が対向して配置されている。また、鍍金液を逃がさない為に、ダムロール６,７,８,９と鍍金トレイ１０でせき止められている。
【０００４】
また鍍金整流器１１のマイナス端が、各通電ロール２に接続され、プラス端が上鍍金電極４および下鍍金電極５に接続されている（図中、下鍍金電極５への接続は省略）。これにより、電極から鋼板に電流が流れ、鍍金される。なお、鍍金電極４および下鍍金電極５付近には、それぞれ被鍍金鋼板１の表面および裏面に向けてめっき液を噴出する複数のノズル１２が配置されている。また、被鍍金鋼板１の下方に鍍金液を回収する鍍金液槽１３が配置されている。そして、１１→４（５）→１→２→１１へと電流を流すことによって、連続的に搬送される被鍍金鋼板１の表（裏）面に析出した鍍金層が形成され、搬送されるにつれてその鍍金層の厚みが順次増大していく。
【０００５】
上記連続電気鍍金ラインで消費される電力は、鍍金反応そのものに消費される電力以外に、電極と鋼板との間の電気抵抗によるジュール発熱として消費される電力が、かなりの割合を占めている。そのため、近年、電気鍍金ラインにおける省エネルギー対策として、電極と鋼板との間隔を小さく設定する傾向にある。しかしながら、電極と鋼板が接触すると短絡状態になり、火花が発生し、鍍金が剥離するというトラブルを生ずる。当然この現象は、電極と鋼板との間隔を小さくすればするほど発生しやすくなり、結果として歩留まり低下をもたらすことなる。
【０００６】
また、電極と鋼板との間隔が同じでも、被鍍金鋼板の形状が悪い(凸凹がある)ほど、電極と鋼板が接触しやすくなる。そのため、金鋼板の形状をできるだけフラットに矯正するという改善策が容易に考え付く。しかしながら、鋼板形状を良くする設備の導入は、設置スペースの問題、設備が高額であるなどの問題があり、実ラインへの適用は困難な状態である。よって、現在の操業では、電極と鋼板が接触することを防ぐ為に、電極鋼板間距離に余裕を持って操業しているのが実情である。
【０００７】
これに対して、特開平７−７０７８９号公報（特許文献１）といった技術の開示がある。この技術は、めっき付着量の均一化を狙って、被鍍金鋼板の位置を検出する距離センサーを幅方向に少なくとも３箇所設置し、電極間隔を調整可能とするものである。
【特許文献１】特開平７−７０７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１で示された技術は、板幅方向の決まった複数個所での距離計測、すなわち板幅方向に離散的に設置したセンサーで板までの距離を計測する方法であるため、それらの個所で板形状の悪い個所を確実に捕らえることが出来るという保証もなく、最悪の場合、電極との間隔が局所的に狭くなっている板ではその間隔を検出できないという問題がある。距離センサーの数を増やせば、ある程度はその危険性は少なく出来るが、設置スペースの制約や設置費用についても考えなければならないという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、多大な設備費用を必要とせず、電極と鋼板との間隔を狭められ、かつ電極と鋼板との接触を防止できる鍍金電極位置制御装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、連続電気鍍金ラインにおいて、被鍍金鋼板が鍍金セルに進入する前段に設置する投光器と、該投光器から被鍍金鋼板を投射し到達した光を受光する受光器と、前記鍍金セル中の鍍金電極と仮想パスラインとの距離を測定する変位センサと、前記鍍金電極の最適な位置を演算および出力する電極昇降管理計算機と、該電極昇降管理計算機からの最適な鍍金電極位置出力に基づき、鍍金電極を移動する鍍金電極移動手段とを有することを特徴とする鍍金電極位置制御装置である。
【００１１】
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鍍金電極位置制御装置において、前記電極昇降管理計算機は、下式により求まる制御距離ΔLに基づいて鍍金電極の最適な位置を演算および出力することを特徴とする鍍金電極位置制御装置である。ΔL＝H−Lここで、Hは仮想パスラインから鍍金電極までの距離を、Lは仮想パスラインから被鍍金鋼板の凸または凹部分までの距離を表わす。
【００１２】
また請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の鍍金電極位置制御装置において、前記被鍍金鋼板の搬送速度を測定する速度センサを有し、前記電極昇降管理計算機は、測定された搬送速度を用いて前記被鍍金鋼板のトラッキングを行いながら鍍金電極の最適な位置を演算および出力することを特徴とする鍍金電極位置制御装置である。
【００１３】
また請求項４に記載の発明は、連続電気鍍金ラインにおいて、被鍍金鋼板の板幅方向の凸または凹の仮想パスラインからの距離を測定し、鍍金セル中の鍍金電極と仮想パスラインとの距離を測定する距離測定工程と、該距離測定工程で測定された距離データに基づいて前記鍍金電極の最適な位置を演算および出力する電極昇降管理工程と、該電極昇降管理工程で演算および出力された最適な位置に基づいて、鍍金電極を移動する鍍金電極移動工程とを有することを特徴とする鍍金電極位置制御方法である。
【００１４】
また請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の鍍金電極位置制御方法において、前記電極昇降管理工程は、下式により求まる制御距離ΔLに基づいて鍍金電極の最適な位置を演算および出力することを特徴とする鍍金電極位置制御方法である。  ΔL＝H−Lここで、Hは仮想パスラインから鍍金電極までの距離を、Lは仮想パスラインから被鍍金鋼板の凸または凹部分までの距離を表わす。
【００１５】
さらに請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５のいずれか１項に記載の鍍金電極位置制御方法において、前記被鍍金鋼板の搬送速度を測定する搬送速度測定工程を有し、前記電極昇降管理工程では、測定された搬送速度を用いて前記被鍍金鋼板のトラッキングを行いながら鍍金電極の最適な位置を演算および出力することを特徴とする鍍金電極位置制御方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、従来の電極鋼板間距離を縮めることができ、電力源単位の削減が達成できる。さらに、電極と被鍍金鋼板が接触して生ずる鍍金の剥離トラブルが少なくなり、従来より高い歩留まりを達成する結果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明を実施するための装置構成の一例を示す図である。図中、１〜９は図４と同じであり、１６は変位センサ、１７はアクチュエータ、１８はコントローラ、１９は電極昇降管理計算機、および２０はライン制御計算機を、それぞれ表す。
【００１８】
受光器１５からの信号、ライン制御計算機１９からの鋼板１の現速度信号、変位センサ１６からの電極鋼板間距離の信号が、電極昇降管理計算機１９に集められる。なお、鋼板１の現速度信号は、ラインにＰＬＧなどの速度センサをつけて、その信号を直接電極昇降管理計算機１９に送るようにしてもよい。
【００１９】
そして、電極昇降管理計算機１９で後述する演算処理を行い、コントローラ１８に最適な上鍍金電極４および下鍍金電極５の電極位置を出力する。これに基づきコントローラ１８は、アクチュエータ１７(エアーシリンダ、油圧シリンダ等)に対して制御信号を送り、アクチュエータ１７は、上鍍金電極４および下鍍金電極５の電極位置を独立に変更するものである。以上が、本発明の動作概要である。
【００２０】
図２は、本発明の電気鍍金の鍍金セルを説明する図であり、図４とほぼ同じであるが、投光器１４と受光器１５が配置されている点が異なる。さらに図３は、図２を真上から見た図であり、搬送される被鍍金鋼板１の両側に、投光器１４と受光器１５が対峙して配置されている様子を表している。
【００２１】
上流側ダムロール６と通電ロール２との間に、投光器１４と受光器１５が設置され、投光器は汎用照明、若しくは高周波蛍光灯、受光器はＣＣＤリニアセンサであることが好ましい。最大２００ｍ／ｍｉｎの搬送・処理速度を考えると、センサの能力としては、分解能：約０．１ｍｍ、ビット数：約１０００ビット、周波数：約２ＭＨｚ相当であることが好ましい。また、受光器には外部の照明が入ってこないように、例えば、センサ上部に蓋のようなものを被せて、投光器以外の外部からの光を遮蔽することが望ましい。
【００２２】
図５は、本発明で用いる測定の様子を模式的に示す図である。鍍金設備においては、上流のダムロール６、７が接触している点Ａと下流のダムロール８、９が接触している点Ｂとを直線で結んだ仮想線を、仮想パスラインと呼んでいる。この仮想パスラインＰＬは、被鍍金鋼板１が理想的な平面であるときのパスラインであり、図５では、仮想パスラインＰＬを点線で示している。仮想パスラインＰＬと鍍金電極４および鍍金電極５は、平行であるように設計・設置されており、被鍍金鋼板１の形状、すなわち長手方向および幅方向での３次元的凸凹を、ハッチングを施しワカメ状で表している。この被鍍金鋼板１の形状は、被鍍金鋼板毎に違うものであり、かつ搬送にともなって時間と共に進行方向（図５では、左から右へ）にシフトしていく。
【００２３】
図６は、投光器から受光器に到達する光を、模式的に示す図である。受光器には、白く見える部分Ｗと黒く見える部分Ｂができる。白く見える部分は光が透過してきた部分であり、黒く見える部分は光が透過してこなかった部分、即ち、光が被鍍金鋼板に遮られた部分である。したがって、この黒い部分Ｂは、被鍍金鋼板の板幅方向の凸凹が大きければ大きいほど大きくなり、１箇所でも大きい凸または凹があれば、その値を反映する。即ち、黒い部分Ｂの長さにより、被鍍金鋼板の板幅方向の凸凹の最大の触れ幅が計測できる。一番小さい状態は、被鍍金鋼板がフラットな状態である時で、その長さは被鍍金鋼板の板厚と同じになる。
【００２４】
受光するリニアセンサの中で仮想パスラインの位置は、リニアセンサの設置位置・ダムロールの設置位置からどこにあるかを特定出来るので、仮想パスラインからどれだけ上にずれているか、下にずれているか（仮想パスラインからの山の高さと谷の深さ）が分かる。すなわち、仮想パスラインと被鍍金鋼板の上側および下側の黒い部分の長さを、それぞれＬ１およびＬ２と個別に特定できる。このことにより、上・下鍍金電極を個別かつ最適な位置に、制御可能となる。
【００２５】
図５では、受光器１５による上述の上側および下側の黒い部分の長さＬ１およびＬ２の計測とともに、他の計測、すなわち仮想パスラインＰＬと鍍金電極４との距離Ｈを示している。この距離Ｈの計測には、図１に示した変位センサ１６を用いる。変位センサとしては、セルシン、ポテンショメータなどを用いるのが好ましい。
【００２６】
図７は、電極昇降管理計算機で行う、鍍金電極位置を最適化するための演算処理フローチャートの一例を示す図である。
【００２７】
まず初めに、３つの距離の信号（Ｌ１、Ｌ２、Ｈ）、現在のライン速度Ｖを、電極昇降管理計算機に取り込む（S101）。データの収集は、ある決まった周期(ΔＴ１とする)ごとに行う。このデータ収集周期決定には、鋼板長さ方向でのピッチ（例えば、１〜５ｃｍごとなど）を基準にして決めるか、演算速度等から直接演算周期を決めるかの２通りが考えられる。ライン速度等も考慮して、50msec〜2secの範囲でのデータ収集周期が好ましい。
【００２８】
次に、ΔＴ１を経過時間に加える。この時に進んだ距離はＶ１×ΔＴ１で与えられるので、この距離を毎スキャン毎に走行距離として加える（S102）。この処理により、走行距離は、距離計からどれだけ離れた位置にあるかを表すことが出来る。即ち、測定を行った点が、鍍金トレイ内のどの位置にあるかを管理（トラッキング管理）することが出来る。
【００２９】
次に、制御距離ΔＬを、ΔＬ＝H−Ｌ１の演算で導出する。そして、導出された値ΔL0を、経過時間=０、走行距離=０として記憶する（S103）。
【００３０】
次に、トラッキングした全ての点に対して、鍍金電極位置Hの更新を行い、ΔLi（i＝1,2・・・・ｎ）の再計算を行う（S104）。これは、Hを変化させて、トラッキングした全ての点において個別にΔLiを計算する為に行う。これまでの処理のイメージを、以下の表１に示す。
【００３１】
【表１】
2005256111.tif 000003
【００３２】
さらに、走行距離がトレイ長以内かどうかの判定を行う（S105）。走行距離がトレイ長を越えていれば、鍍金トレイから出ていることになるので、電極昇降には意味が無いので、これら該当するデータの値は削除する（S106）。トレイ長は、設備より決まっている値であるので、予め入力しておく。
【００３３】
次に、表の中にある全ての制御距離ΔLを見て、最小値(ΔLmin)を導出する（S107）。これは、長手方向で最小の制御距離を見つける為である。
【００３４】
次に、ΔLminの評価を行う（S108）。Xmin＜ΔLmin＜Xmaxであれば、最適な距離にあると認識し、電極は動かさず、次のステップ（S110）に進む。Xmin＞ΔLminの場合には、接触の危険性があるので、Z=Xmin−ΔLminに比例した信号を出力し、鍍金電極を上に上げる。反対にΔLmin＞Xmaxの場合には、離れすぎているので、Z=Xmax−ΔLminに比例した信号を出力し、鍍金電極を下に下げる。ここで、Zは出力信号の大きさのパラメータで、Zが負の場合には縮める方向に、正の場合には広げる方向に動作する（S109）。なお、閾値Xminまたは Xmaxは予め設定しておく。 Xminは5mm〜10mm、Xmaxは10〜15mmが好ましい。
【００３５】
以上説明した処理の後に、次のスキャンを行う（S110）。次の演算処理時間まで時間ホールドして、始めの（S101）ステップに戻る。
以上が、鍍金電極位置を最適化するための演算処理フローである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を実施するための装置構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の電気鍍金の鍍金セルを説明する図である。
【図３】図２を真上から見た図である。
【図４】連続電気鍍金ラインの構成の一例を示す図である。
【図５】本発明で用いる測定の様子を模式的に示す図である。
【図６】投光器から受光器に到達する光を模式的に示す図である。
【図７】鍍金電極位置を最適化するための演算処理フローチャートの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１   被鍍金鋼板
２   通電ロール
３   バックアップロール
４   上鍍金電極
５   下鍍金電極
６〜９      ダムロール
１０ 鍍金トレイ
１１ 鍍金整流器
１２ 鍍金液噴出ノズル
１３ 鍍金液槽
１４ 投光器
１５ 受光器
１６ 変位センサ
１７ アクチュエータ
１８ コントローラ
１９ 電極昇降管理計算機
２０ ライン制御計算機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005256111.tif 000009
【図７】
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