JP2000275158A

JP2000275158A - 自動粘度測定装置および方法ならびに連続塗装設備

Info

Publication number: JP2000275158A
Application number: JP11085042A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Tanoguchi; 一郎田野口; Masato Imamura; 真人今村; Yuji Ikenaga; 雄二池永
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】安価に構成でき、かつ循環系内の塗液の停
留を伴わずに塗液粘度の自動測定ができる自動粘度測定
装置および方法、ならびにこの自動粘度測定装置を備え
て自動粘度制御可能な連続塗装設備を提供する。【解決手段】上部に開口1A、底部に孔1Bを有する所定
寸法の容器１と、自動開閉弁2Aを有しその開閉により前
記開口に断続給液可能な給液管２と、前記孔の直下に検
知域（光軸LX）をもつ投受光式のセンサ３と、前記容器
を固定支持して前記孔からの流下液L1を前記検知域内に
導き前記開口からの溢流液L2を前記検知域外に導く架台
４と、前記自動開閉弁の閉転時から前記センサの明転時
までの間を計時するタイマ６とを有する自動粘度測定装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動粘度測定装置
および方法ならびに連続塗装設備に関し、詳しくは、連
続塗装ラインの塗料粘度の自動測定が有利に行える自動
粘度測定装置および方法、ならびに、塗料粘度の自動制
御が有利に行える連続塗装設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】帯材の連続塗装設備においては、ロール
コータ等の塗装装置と塗液タンク間で塗液を循環させな
がら塗装が行われる。塗膜厚を一定に保つには、塗液の
粘度、温度を一定に保つことが重要であるため、操業中
にこれらを一定に保つよう調整が行われる。

【０００３】この調整に関し、温度の方は、温度計と熱
交換器を用いて自動制御されることが一般的であるが、
粘度の方は、自動制御はあまり行われておらず、多くの
場合人手で調整されている。すなわち、フォードカップ
（JIS K5400 ）と称される、上に開いて底部に孔を有す
る所定寸法の容器で塗液を掬い取り、孔からの塗液の流
下時間をストップウォッチで計時する。そして、前記計
時値が所定の流下時間に一致するように、シンナー等の
溶剤を追加する。なお、測定の度に容器を洗浄液で洗浄
する。

【０００４】一方、粘度の自動制御を行う場合には、従
来、回転型粘度計や落体式粘度計が用いられている。ま
た、粘度測定作業のみ自動化する技術として、上記作業
手順をそのまま機械化した粘度自動測定装置が、例えば
実公平８−4598号公報や特公平３−19939 号公報に開示
されている。流下時間の計時は、液体を収容した容器自
体あるいはこの容器と連動する部材の所定位置到着時点
（接触式センサあるいは光学式センサで検出）でタイマ
による計時を開始し、孔から流下する液体の液切れ時点
（投受光式のセンサで検出）で前記計時を終了するとい
う方法で行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記回転型粘度計や落
体式粘度計は非常に高価であり、設備費が嵩む。また、
前記実公平８−4598号公報や特公平３−19939 号公報に
開示される粘度自動測定装置にしても、容器を移動、洗
浄するための手段を設ける必要があって装置構成が複雑
で高価なものとなる。

【０００６】さらに、近年では、塗膜の耐久性向上のた
めに塗液中に金属粉（金属：Zn、Ni、Fe等）を含有させ
た塗料が使用されるようになってきた。この場合、液体
の攪拌が十分でないと金属粉が沈殿し、塗装均一性の確
保が困難になるが、従来の自動粘度測定技術では、例え
ば実公平８−4598号公報のように、粘度自動測定の際に
液体の循環を停止するものが多く、この類では循環系内
で一時的に液が停留して金属粉の沈殿が生じやすいとい
う問題があった。

【０００７】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、安価に構成でき、かつ循環系内の塗液の停留を伴わ
ずに塗液粘度の自動測定ができる自動粘度測定装置およ
び方法を提供することを目的とする。また、本発明は、
この自動粘度測定装置を備えて自動粘度制御可能な連続
塗装設備を提供することをも目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明(1) は、上部に開
口、底部に孔を有する所定寸法の容器と、自動開閉弁を
有しその開閉により前記開口に断続給液可能な給液管
と、前記孔の直下に検知域をもつ投受光式のセンサと、
前記容器を固定支持して前記孔からの流下液を前記検知
域内に導き前記開口からの溢流液を前記検知域外に導く
架台と、前記自動開閉弁の閉転時から前記センサの明転
時までの間を計時するタイマとを有することを特徴とす
る自動粘度測定装置である。

【０００９】本発明(1) では、前記架台は、容器を固定
支持する部位に該容器の底部で封鎖され該底部の孔から
の流下液のみを無抵抗に通す貫通孔を設けた平板で構成
することができる。また、前記平板に代えて、前記貫通
孔を設けた水平部と該水平部の端から下方に延在する垂
直部とを有する屈曲板としてもよい。

【００１０】また、前記架台は、容器を固定支持する部
位の周囲に、前記溢流液を偏流させる堰を有するもので
あってもよい。また、前記タイマが計時した計時値は、
該計時値を取り込み、該計時値、該計時値に対応する粘
度、該粘度と目標粘度の差に対応する揮発成分不足量の
うち１種以上を表示する表示装置によって表示させるこ
とが好ましい。

【００１１】本発明(2) は、本発明(1) を用いる自動粘
度測定方法において、前記給液管に液を常時供給し、自
動開閉弁を粘度測定時は閉、それ以外は開としておくこ
とを特徴とする自動粘度測定方法である。本発明(3)
は、連続通材される帯材に塗液を適用する塗装装置と、
前記塗液を貯蔵するタンクと、該タンクと前記塗装装置
間に塗液を循環させる循環路とを備えた連続塗装設備に
おいて、本発明(1) が、架台を前記タンク上方に固定さ
れかつ給液管入口を前記循環路に接続されて、配設され
てなり、さらに、本発明(1)のタイマの計時値を取り込
み、該計時値に基づいて溶剤不足量を算出する演算装置
と、前記算出結果に応じて溶剤をタンクに補給する溶剤
補給装置とを備えたことを特徴とする連続塗装設備であ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】まず、本発明(1) の実施形態を図
面を参照して説明する。図１は、本発明(1) の一例を示
す側面模式図である。この例に示すように、本発明(1)
は次の構成要件を有する。〔上部に開口1A、底部に孔1Bを有する所定寸法の容器
１〕容器１には市販のフォードカップを充当することが
できる。また、フォードカップ以外の容器であってもよ
い。なお、図１では、容器１内に粘度測定途中の液Ｌが
あり、この液Ｌは孔1Bを通って流下液L1として流出しつ
つあり、容器１の周囲には開口1Aに液が注入されたとき
溢れ出た液（溢流液L2）が漂っている有様を示してい
る。

【００１３】〔自動開閉弁2Aを有しその開閉により開口
1Aに断続注液可能な給液管２〕自動開閉弁2Aの開閉切換
は図示しない操作盤からの遠隔操作で行うことができ
る。この例では、自動開閉弁2Aの開閉状態信号S1を自動
開閉弁2Aから出すようにしているが、この開閉状態信号
S1は前記操作盤から出すようにしてもよい。なお、開か
ら閉に転じることを「閉転」、その逆を「開転」とい
う。

【００１４】〔孔1Bの直下に検知域をもつ投受光式のセ
ンサ３〕図１では投光部3A、受光部3Bからなるセンサ
３、および、投光部3Aから出て受光部3Bに入る光の経路
（光軸LX）を示している。光軸LXの存在域が前記検知域
である。受光部3Bは投光部3Aからの光の一部が届かない
とき「暗」、全て届いているとき「明」の状態を明暗状
態信号S2として出力する。なお、暗から明に転じること
を「明転」、その逆を「暗転」という。

【００１５】〔容器１を固定支持して孔1Bからの流下液
L1を前記検知域内に導き開口1Aからの溢流液L2を前記検
知域外に導く架台４〕この架台４は、容器１を固定支持
する。すなわち、本発明(1) の自動粘度測定装置は、容
器１を移動させる手段を持たないから、装置構成が至極
簡単で、安価に組み立てることができる。なお、固定す
る位置は、給液管２の直下でかつセンサ３の光軸LXの直
上の位置とする。

【００１６】架台４の支持形態は、孔1Bからの流下液L1
の粘度を測定できるように、この流下液L1をセンサ３の
検知域内に導くような形態でなければならず、かつ、開
口1Aからの溢流液L2がセンサ３の検出域に入ると粘度の
測定が不可能となるので、この溢流液L2を検知域外に導
く（検知域に入れないようにする）形態でなければなら
ない。

【００１７】そのような形態は、１つには、架台４を、
図１に示すように、容器１を固定支持する部位に該容器
１の底部で封鎖され該底部の孔1Bからの流下液L1のみを
無抵抗に通す貫通孔4Aを開けた平板41で構成することに
より実現できる。平板面を検知域よりも十分広くすれ
ば、これが傘となって検知域を溢流液の侵入から防護可
能である。

【００１８】また、架台４は、図２(a) に示すように、
平板41のそれと同じ貫通孔4Aを設けた水平部42A と該水
平部42A の端から下方に延びる垂直部42B とを有する屈
曲板42で構成してもよい。これによれば、溢流液L2は垂
直部42B を伝って下方に落下するので、架台下面に回り
込んで検知域に侵入するのを有効に防止できて好まし
い。

【００１９】また、架台４は、図２(b),(c) に示すよう
に、容器１を固定支持する部位の周囲に、溢流液を偏流
させる堰５を有するものであってもよい。この形態にす
れば、設置場所との関係で平板41あるいは屈曲板42水平
部42A の広がりをあまり大きくとれない場合でも、堰５
により溢流液を検知域（光軸LX）から離れた位置に誘導
することができ、より効果的に検知域を防護できるの
で、一段と好ましい。

【００２０】〔自動開閉弁２の閉転時からセンサ３の明
転時までの間を計時するタイマ６〕タイマ６には開閉状
態信号S1と明暗状態信号S2が入力される。タイマ６はS1
の閉転を検知した時点（この検知時点に任意のタイムラ
グを加えた時点であってもよい）をゼロとして計時を開
始し、S2の明転を検知した時点で該時点までの計時値τ
を保存する。S1の閉転時点は容器１の液満杯状態に十分
な精度で対応させることができ、S2の明転時点は流下液
L1の液切れ時点（容器１内の液Ｌが全部流出した時点）
に十分な精度で対応させることができるから、この計時
値τは容器満杯液の全量が孔を通って流出する時間（流
下時間）を表す。

【００２１】タイマ６が保存している計時値τは、これ
を表示装置７に取り込んで表示させるのが好ましい。表
示装置７は、計時値τをそのまま表示するものであって
もよいが、計時値τに対応する流下時間は予め設定して
おいた対応関係（換算式あるいは換算表；対応関係Z1と
いう）を用いて粘度に換算することができるから、表示
装置７は、この対応関係Z1が格納され、該対応関係Z1を
用いて計時値τを粘度に自動換算して表示するものの方
が、粘度を直に読み取れて好ましい。なお、対応関係Z1
は、予め実験により液の種類毎および温度毎に設定する
ことができる。

【００２２】また、多くの場合、液の粘度は、液中の揮
発成分（塗液の場合では溶剤）が蒸発により低減するに
つれて、目標粘度から高粘度側にずれてくる。このずれ
の大きさと揮発成分の不足量との対応関係（対応関係Z2
とする）も、対応関係Z1と同様、予め実験により設定し
ておくことができる。表示装置７は、対応関係Z1、Z2が
格納され、これらを用いて計時値τを粘度さらには揮発
成分不足量に自動換算して表示するものであってもよ
い。この形態の表示装置は、揮発成分不足量が直に読み
取れ、これを補う量の揮発成分を遅滞なく補給すること
ができるから、所定の目標粘度の液を製品に連続的に適
用する実生産設備に本発明(1) を配置して使用する場合
に最適である。

【００２３】次に、本発明(2) について説明する。本発
明(2) は、本発明(1) を用いて粘度を測定するにあた
り、前記給液管に液を常時供給し、自動開閉弁を粘度測
定時は閉、それ以外は開としておくものである。この要
件を図１を用いて説明する。本発明(2) では図１の給液
管２に液が常時供給され、非測定時には、自動開閉弁2A
が開のため容器１には液Ｌが充満し、孔1Bからは流下液
L1が、架台４の縁からは溢流液L2が自由落下する。な
お、図示を省略するが、本発明(2) では、架台４の下方
に測定対象の液を貯める槽を配置しかつ該槽内の液を該
槽外に分配して該槽内に戻す循環配管を設け、この循環
配管の途中に給液管２入口を接続するのがよい。これに
より、流下液L1、溢流液L2は前記槽内に落下し回収され
る。また、液の飛散防止のために本発明(1) 全体をカバ
ーで覆うのが好ましい。

【００２４】測定開始時には自動開閉弁2Aを閉にする
（前記操作盤からの遠隔操作による）。タイマ６が計時
を開始し、容器１内の液Ｌが次第に減って最後に流下液
L1が途絶えるとセンサ３が明転しタイマ６が計時を完了
する。これで測定は完了する。すなわち、本発明(2) に
よれば粘度測定は自動的に行われる。測定完了後、本発
明(2) では直ちに自動開閉弁2Aを開にする。こうするこ
とにより、容器１にはほとんど途切れなく液Ｌが通流
し、孔1Bにもほとんど途切れなく流下液L1が通流する。
すなわち、本発明(2) によれば、容器１はほとんど常
時、液が満たされている状態となるため、従来のような
測定の度毎の洗浄作業が不要となる。このため、本発明
(1) に別段の容器洗浄手段を設ける必要がなくなる。

【００２５】次に、本発明(3) の実施形態を図面を参照
して説明する。図３は、本発明(3) の一例を示す側面模
式図である。図３において、Ｓは搬送ロール13により連
続通材されている帯材、10は塗液PLを貯めるタンク、11
は塗装装置、12は循環路である。本例の塗装装置11は、
塗液パン11A 内の塗液がピックアップロール11R2経由で
アプリケータロール11R1に届けられ帯材Ｓ表面に塗布さ
れるように構成された所謂ロールコータであるが、本発
明(3) は塗装装置の種類に限定されるものではない。塗
装装置は例えばスリットノズル式のダイコータのような
ものであってもよい。また、循環路12はタンク10から塗
液パン11A に向かう行き配管12A と、塗液パン11A から
タンク10に戻る戻り配管12B とからなり、行き配管12A
は塗液をタンク10から送り出すポンプ15を有する。

【００２６】また、図３において、100 は本発明(1) 内
の容器、架台、センサ（これらの相互位置関係は図１と
同じ）からなる液受け部で、この液受け部100 は、行き
配管12A に入口を接続された本発明(1) 内の給液管２に
対し所定の相互位置関係になるように架台を固定して、
タンク10の上方に配置されており、また、８はタイマ６
の計時値τを取り込んで該計時値に基づいて溶剤不足量
ΔＱを算出する演算装置、９は演算装置８の算出結果を
受けて溶剤不足量ΔＱを補う量の溶剤（シンナー等）を
タンク10に補給する溶剤補給装置である。演算装置８
は、前記の対応関係Z1,Z2 と該対応関係Z1,Z2 を用いて
行う換算手順（換算ロジック）を保有し、計時値τの入
力に応じて換算ロジックを実行して速やかにτを粘度に
換算しさらに該粘度と目標粘度の差を算出しこの差に対
応する溶剤不足量ΔＱを算出する。なお、前記換算ロジ
ックは、計時値τを目標時間と比較してこの目標時間か
らの偏差を溶剤不足量ΔＱに換算するよう構成してもよ
い。

【００２７】なお、図３において、9Aは溶剤補給装置９
の一部をなす溶剤補給配管、20は設備保全用の遮断弁で
あり、図１と同一または相当部材には同じ符号を付して
説明を省略する。また、本例は、塗液温度を実測する温
度計と該温度計の実測温度を目標温度に一致させるよう
に塗液を加熱または冷却する熱交換装置とで構成される
通常の塗液温度フィードバック制御系を有するものであ
るが、これについては図示を省略した。

【００２８】本発明(3) においても、粘度測定は本発明
(2) に従うのがよい。すなわち、給液管２入側の遮断弁
20は常時開とし、自動開閉弁2Aは非測定時開として測定
開始時に閉に切り換えセンサの明転後は開に戻す。自動
開閉弁2Aの閉転からセンサの明転までの時間（流下時
間）はタイマ６が自動的に計時し、この計時結果を受け
て演算装置８が溶媒不足量を出力し、これを受けて溶媒
補給装置９がタンク10に溶媒を補給する。したがって、
測定ピッチ（自動開閉弁の閉転動作の周期、すなわち制
御周期）を適切に設定することにより、塗液粘度を常に
安定して高い精度で目標粘度に一致させるように自動制
御することができる。しかも、前記したように、測定の
度毎に容器を洗浄する必要はない。

【００２９】また、本発明(3) では、本発明(1) が循環
路12から分岐して配設されているので、粘度測定の所為
で循環路12内で塗液の流れが滞るということがなく、そ
れゆえ金属粉入りの塗液を使用する場合に循環途上で金
属粉が沈降して塗膜耐久性が劣化することも回避するこ
とができる。

【００３０】

【実施例】冷延鋼板の連続塗装ラインで実生産に使用し
ている連続塗装設備を、図３に示した形態の本発明(3)
の設備に改造し、塗装操業中に、制御周期を 0.5ｈとし
て、塗液粘度の自動制御を行った。容器を移動、洗浄さ
せる手段を省けたことで従来設備への本発明(1) の付設
費用は安価に抑えられた。自動開閉弁の開転は本発明
(2) に従いセンサ明転後直ちに行うものとした。容器に
はフォードカップを用い、架台は図２(c) の形態のもの
を用いた。塗液は、Zn、Niの金属粉を含有する塗液を用
いた。なお、塗液温度自動制御は従来通り行っている。
その結果、製品塗膜厚のばらつき（標準偏差）が、人手
で粘度測定（約２hr周期での測定がやっとである）し目
標粘度と対比して不足分の溶剤を補給していた従来に比
べ、従来を100 とした相対指数で約30と大幅に低減し
た。また、金属粉の沈降による塗膜耐久性の劣化も発生
しなかった。

【００３１】

【発明の効果】かくして本発明によれば、循環系内の塗
液の停留を伴わずに塗液粘度の自動測定ができる自動粘
度測定装置が安価に実現し、また、この自動粘度測定装
置を連続塗装設備に組み込むことにより、粘度の自動制
御も可能となって塗装製品の品質が向上するという優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明(1) の一例を示す側面模式図である。

【図２】架台の好適例を示す模式図である。

【図３】本発明(3) の一例を示す側面模式図である。

【符号の説明】

１容器 1A 開口 1B 孔２給液管 2A 自動開閉弁３センサ 3A 投光部 3B 受光部４架台 4A 貫通孔５堰６タイマ７表示装置８演算装置９溶剤補給装置 9A 溶剤補給配管 10 タンク 11 塗装装置 11A 塗液パン 11R1 アプリケータロール 11R2 ピックアップロール 12 循環路 12A 行き配管 12B 戻り配管 13 搬送ロール 15 ポンプ 20 遮断弁 41 平板 42 屈曲板 42A 水平部 42B 垂直部 100 液受け部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池永雄二岡山県倉敷市川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内Ｆターム(参考） 4F042 BA15 CA01 CA05 CB08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部に開口、底部に孔を有する所定寸法
の容器と、自動開閉弁を有しその開閉により前記開口に
断続給液可能な給液管と、前記孔の直下に検知域をもつ
投受光式のセンサと、前記容器を固定支持して前記孔か
らの流下液を前記検知域内に導き前記開口からの溢流液
を前記検知域外に導く架台と、前記自動開閉弁の閉転時
から前記センサの明転時までの間を計時するタイマとを
有することを特徴とする自動粘度測定装置。
【請求項２】前記架台は、容器を固定支持する部位に
該容器の底部で封鎖され該底部の孔からの流下液のみを
無抵抗に通す貫通孔を設けた平板で構成されてなること
を特徴とする請求項１記載の自動粘度測定装置。
【請求項３】前記架台は、容器を固定支持する部位に
該容器の底部で封鎖され該底部の孔からの流下液のみを
無抵抗に通す貫通孔を設けた水平部と該水平部の端から
下方に延在する垂直部とを有する屈曲板で構成されてな
ることを特徴とする請求項１記載の自動粘度測定装置。
【請求項４】前記架台は、容器を固定支持する部位の
周囲に、前記溢流液を偏流させる堰を有することを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動粘度測定装
置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の自動粘
度測定装置を用いる自動粘度測定方法において、前記給
液管に液を常時供給し、自動開閉弁を粘度測定時は閉、
それ以外は開としておくことを特徴とする自動粘度測定
方法。
【請求項６】連続通材される帯材に塗液を適用する塗
装装置と、前記塗液を貯蔵するタンクと、該タンクと前
記塗装装置間に塗液を循環させる循環路とを備えた連続
塗装設備において、請求項１〜４のいずれかに記載され
た自動粘度測定装置が、その架台を前記タンク上方に固
定されかつその給液管入口を前記循環路に接続されて、
配設されてなり、さらに、前記自動粘度測定装置のタイ
マの計時値を取り込み、該計時値に基づいて溶剤不足量
を算出する演算装置と、前記算出結果に応じて溶剤をタ
ンクに補給する溶剤補給装置とを備えたことを特徴とす
る連続塗装設備。