(57)【要約】【課題】シミュレーション操業におけるコーティング鋼板の品質をオンライン監視することの可能な圧延鋼板の品質監視装置を提供すること。【解決手段】互いに内側に向かって回転する１対の塗料ローラ４０１、４０２の回転速度および間隔を、ローラ駆動モータ４２によって変更することにより、貯蔵タンク４０から流れる塗料４１の流量を変更することができる。鋼板送りローラ４５の回転速度を鋼板送りモータ４４によって変更することにより、鋼板４３の移動速度を変更することができる。塗料ローラ駆動モータ４２及び鋼板送りモータ４４の回転数は、モータ回転数制御器４８によって制御される。塗料膜の厚さは厚さ計４６によって計測され、その出力は品質評価器４７に導かれ、品質評価値が算出される。従って品質評価値を常時監視しつつ、コーティングを行うことができる。【選択図】図４
2007044694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた流量で塗料を自由落下させる塗料供給手段と、
鋼板上にコーティングされた塗料の膜厚を計測する膜厚計測手段と、
前記膜厚計測手段で計測された塗料の膜厚に基づいてコーティング品質評価値を演算する品質評価値演算手段と、
前記品質評価値演算手段で演算された品質評価値が予め定められた閾値以下であるか否かを判定する品質評価値判定手段と、
前記品質評価値判定手段で品質評価値が予め定められた閾値以下であると判定された時はコーティング品質を良とし、品質評価値が予め定められた閾値より大であると判定された時はコーティング品質を不良と判定する品質判定手段を具備するコーティング品質監視装置。
【請求項２】
前記品質評価値演算手段で算出される品質評価値が、前記膜厚計測手段で計測された予め定められた期間の塗料の膜厚の標準偏差と平均値の比である請求項１に記載のコーティング品質監視装置。
【請求項３】
前記品質評価値判定手段で使用される閾値が０．０２である請求項２に記載のコーティング品質監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコーティング品質監視装置に係わり、特に圧延鋼板に塗料をカーテンコーティング法によりコーティングする際の塗料が塗布された圧延鋼板の品質監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる白物家庭電気製品（例えば電気冷蔵庫、冷蔵庫）等では、圧延鋼板の表面に塗料を塗布したコーティング鋼板が使用される。このコーティング鋼板は、所定速度で移動する圧延鋼板上に矩形開口から塗料をカーテン状に自由落下させるカーテンコーティングによって製造することが一般的である。
【０００３】
しかし、流体である塗料が自由落下する際ににゆらぎが生じるため、カーテン状の塗料の厚さが変動し、圧延鋼板にコーティングされた塗料の厚みは一定とはならない。このためコーティング表面に凹凸が生るだけでなく、極端な場合には塗料の途切れが生じるおそれもある。
【０００４】
さらに、塗料の厚さが変動すると、圧延鋼板に接触する部分で空気を巻き込みコーティング鋼板に気泡が発生するおそれもある。このため、コーティングの操業条件を変更するとき、例えば新たな塗料を使用するときには、コーティング鋼板の塗料膜の厚さが予め定めた範囲内に納まる操業条件を設定することが必要となるが、従来は塗料の粘性又は比重、あるいは鋼板の移動速度等の各種のパラメータを変更して模擬操業を行い最適な操業条件を探索していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数のパラメータを変更して最適な操業条件を探索するために実際の塗装ラインを操業する模擬操業は、長時間を要するだけでなく経済的にも負担を要するものであった。本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、実際の塗装ラインを操業せず塗料の動特性を表す数式モデルを使用したシミュレーション操業によって最適な操業条件を決定することの可能なコーティング条件を決定する。そして、コーティングされた塗料の膜厚の計測結果に基づきコーティング品質評価値を実時間で監視する。
【０００６】
本発明は、コーティング鋼板の製造過程において、コーティング鋼板の品質を実時間監視することの可能な圧延鋼板の品質監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るコーティング品質監視装置は、予め定められた流量で塗料を自由落下させる塗料供給手段と、鋼板上にコーティングされた塗料の膜厚を計測する膜厚計測手段と、膜厚計測手段で計測された塗料の膜厚に基づいてコーティング品質評価値を演算する品質評価値演算手段と、品質評価値演算手段で演算された品質評価値が予め定められた閾値以下であるか否かを判定する品質評価値判定手段と、品質評価値判定手段で品質評価値が予め定められた閾値以下であると判定された時はコーティング品質を良とし品質評価値が予め定められた閾値より大であると判定された時はコーティング品質を不良と判定する品質判定手段を具備する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にあっては、コーティングされた塗料の膜厚の計測結果に基づきコーティング品質評価値が実時間で監視される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１はカーテンコーティング法の説明図であって、鋼板送りローラ１１の回転により圧延鋼板１２は所定速度ｖで移動する。塗料１３は圧延鋼板１２の直上ｈの高さから塗料ローラ１４の隙間ｄを介して塗料が自由落下し、圧延鋼板１２上に落下し、塗布される。
【００１０】
塗料は溶剤を加えて予め所定の比重ρ及び粘性μに調整され、塗料の表面張力σは予め実施した実験により数式で表すことができる。ここで、圧延鋼板１２の走行方向に沿ってＸ軸を、Ｘ軸に垂直にＹ軸をとれば塗料の挙動は［数１］によって表される。
【００１１】
【数１】
2007044694.tif 000003
【００１２】
従って、初期条件及び境界条件が決まれば、周知の数値計算法を適用（例えば［数１］を時間軸及び空間座標軸について差分方程式に変換した後、ＶＯＦ［Volume of Fluid ］法を適用）することによって［数１］を解き、Ｘ−Ｙ平面の所定位置の時刻ｔにおける塗料の有無、さらには塗料の落下点から所定距離Ｌ離れた点における塗料膜の厚さｗ（ｔ）を決定することができる。
【００１３】
コーティング鋼板の品質は塗装膜厚さの均一の程度によって評価可能であることから、品質評価の指標として所定期間Ｔの塗料膜の厚さの標準偏差ｗst と塗料膜の厚さの時間的平均値ｗav の比ｑを使用する。即ち品質評価指標ｑは［数２］で定義される。
【００１４】
【数２】
2007044694.tif 000004
【００１５】
実際のカーテンコーティングとシミュレーションの整合度合いを確認するために、塗料の粘度及び流量をパラメータとして比較を行った。即ち、塗料の粘度は０．７、１．４、１．８、２．９（Ｐａ・ｓ）の４段階に、流量は３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０（ｇ／ｍ・ｓ）の７段階に変化させ、全ての組み合わせ、即ち４×７＝２８のケースについて比較した。
【００１６】
【表１】
2007044694.tif 000005
【００１７】
［表１］は実際のカーテンコーティングの結果の取り纏め表であって、×はコーティングが所定の品質水準に達していないことを、○はコーティングが所定の品質水準以上であることを、△はコーティングがほぼ所定の品質水準であることを示す。
【００１８】
【表２】
2007044694.tif 000006
【００１９】
［表２］はシミュレーションの取り纏め表であって、各ケースについての品質評価指標ｑを示す。そして、粘度が１．８（Ｐａ・ｓ）のケースを除いて○に対応するシミュレーションの品質評価指標ｑは０．０２以下であり、×に対応するシミュレーションの品質評価指標ｑは０．０７以上であり、△に対応するシミュレーションの品質評価指標ｑは０．０７〜０．０２であることが判明した。
【００２０】
従って、必要な初期条件及び境界条件が定まっているときは、シミュレーションにより所定位置における塗装膜の厚さを算出し、その塗装膜の厚さに基づいて算出された品質評価指標ｑの値から、シミュレーションに対応する操業条件で実操業した場合に所定の品質を維持されるか否かを判断することが可能である。図２は、コーティング条件決定方法で使用されるコーティング条件決定ルーチンのフローチャートであって、いわゆるバッチ処理として必要に応じて実行される。
【００２１】
ステップ２０ではシミュレーションに際して決定すべきパラメータ（塗料の粘性、比重、流量、及び表面張力、並びに塗料流量、塗料の落下距離、及び鋼板の移動速度）を決定し、ステップ２１で［数１］に基づきシミュレーション操業を実行する。図３はシミュレーション結果であって、（イ）はある時刻の塗料の挙動を示し、（ロ）は鋼板上の塗料膜の厚さの経時変化を示す。
【００２２】
ステップ２２で塗料膜の厚さの経時変化に基づいて品質評価値を算出し、ステップ２３で評価値が予め定められた閾値（０．０２）以下であるかを判定する。ステップ２３で肯定判定されたとき、即ち評価値が閾値以下であるときはコーティング品質が良好であるものとしてパラメータを表示してこのルーチンを終了する。
【００２３】
ステップ２３で否定判定されたとき、即ち評価値が閾値より大であるときは、ステップ２５でパラメータを変更してステップ２１に戻る。図４は本発明に係る品質評価装置の構成図であって、塗料タンク４０には塗料４１が貯蔵される。貯蔵タンク４０の底には互いに内側に向かって回転する１対の塗料ローラ４０１及び４０２が配置されローラ駆動モータ４２によって駆動される。従って、塗料ローラ４０１及び４０２の回転速度および間隔を変更することにより塗料の流量を変更することができる。
【００２４】
鋼板４３は鋼板送りモータ４４で駆動される鋼板送りローラ４５によって移動される。そして、塗料ローラ駆動モータ４２及び鋼板送りモータ４４の回転数はモータ回転数制御器４８によって制御される。塗料膜の厚さは厚さ計４６によって計測され、その出力は品質評価器４７に導かれ、品質評価値ｑが算出される。従って品質評価値ｑを常時監視しつつ、コーティングを行うことができる。
【００２５】
さらに、品質評価器４７の出力をモータ回転数制御器４８に供給することによって、閉ループ制御を行うことも可能である。
【００２６】
コーティング条件決定方法によれば、実際のコーティングを実施することなくシミュレーションによって所定の品質を満足するコーティング条件を決定することが可能となる。コーティング品質監視装置によれば、実際に操業しながら実時間で品質評価値を監視することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】コーティング方法の説明図である。
【図２】コーティング条件決定方法で使用するコーティング条件決定ルーチンのフローチャートである。
【図３】シミュレーション結果である。
【図４】本発明に係るコーティング品質監視装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
４０    塗料タンク
４０１、４０２    塗料ローラ
４１    塗料
４２    塗料ローラ駆動モータ
４３    鋼板
４４    鋼板送りモータ
４５    鋼板送りローラ
４６    厚さ計
４７    品質評価器
４８    モータ回転数制御器
【図１】
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【図２】
2007044694.tif 000008
【図３】
2007044694.tif 000009
【図４】
2007044694.tif 000010