JP2011092834A - 金属帯の塗装装置及び塗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アプリケーターロールに疵が付きにくく、且つ、製品歩留まりが高く作業効率も良好な金属帯の塗装装置及び塗装方法を提供する。
【解決手段】鋼帯の塗装装置は、搬送される金属帯１０１，１０２，・・・を順次溶接で一体化して連続的に塗装を施す塗装装置であって、隣り合う鋼帯１０１，１０２のうち先行する鋼帯１０１の後端部分１０１ａと後行する鋼帯１０２の先端部分１０２ａとを重ね合わせて溶接する溶接手段１０と、溶接手段１０で溶接された鋼帯１０１，１０２の溶接継手部分１を加圧して溶接継手部分１の厚さを減少させる減厚手段２０と、鋼帯１０１，１０２，・・・を厚さ方向両側から挟んで対向するように配置された一対のロールコーター３０Ａ，３０Ｂを有し、減厚手段２０で溶接継手部分１の厚さを減少させた鋼帯１０１，１０２の両板面に両ロールコーター３０Ａ，３０Ｂを用いて同時に塗装を施す塗装手段３０と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、搬送される金属帯を順次溶接で一体化して連続的に塗装を施す塗装装置及び塗装方法に関する。

亜鉛メッキ鋼帯をはじめとする各種鋼板の表面には、耐食性やプレス時の潤滑性を向上させるために、クロメート処理液や潤滑剤含有樹脂などが塗装されている。このような塗装は、連続亜鉛メッキラインや連続焼鈍ラインなどの連続ライン上を順次搬送される複数の鋼板に対してロールコーターを用いて連続的に行われるが、一般的には、隣り合う鋼板のうち先行する鋼板の後端部分と後行する鋼板の先端部分とを溶接して一体化したものに対して塗装が行われる。

このとき、先行する鋼板の後端部分と後行する鋼板の先端部分とを重ね合わせて溶接した場合には、その溶接継手部分の厚さは元の鋼板の厚さのほぼ２倍となり、溶接継手部分とそれ以外の部分との間に段差が形成されることとなる。よって、一対のロールコーターで鋼板を厚さ方向両側から挟んで鋼板の両板面に同時に塗装を施す場合には、鋼板と接しているコーターロール（アプリケーターロール）間を溶接継手部分が通過する際に、前記段差によりアプリケーターロールに疵が付くおそれがあった。

そのため、鋼板のうち溶接継手部分以外の部分が両ロールコーター間を通過している間は、両アプリケーターロールを板面に接触させて塗装を行うが、溶接継手部分が両ロールコーター間を通過する際には両アプリケーターロールを板面から離して（以降は、両アプリケーターロールを板面から離すことを「ロールコーターを開放する」と記すこともある）、アプリケーターロールに疵が付くことを防いでいた。

また、溶接継手部分に保護テープを貼り付けて塗装を行うことにより、ロールコーターを開放することなくアプリケーターロールに疵が付くことを防ぐという技術が提案されている（特許文献１を参照）。この技術によれば、ロールコーターを開放する必要はなく、両アプリケーターロールを板面に常に接触させて塗装を行うことができるので、鋼板のうち保護テープを貼り付けた溶接継手部分以外の部分には、全て塗装を施すことができる。

特開昭６３−２６４１６９号公報

しかしながら、鋼板の搬送速度は非常に速いため、溶接継手部分が両ロールコーター間を通過する時に限りロールコーターを開放するという操作を行うことは困難であった。よって、溶接継手部分が両ロールコーター間に至る少し前から、両ロールコーター間を通過して少し経過した後までロールコーターを開放せざるを得ないので、溶接継手部分の前後の長い部分が未塗装となる。この未塗装部分は製品にはならず、切除して廃棄することとなるので、製品歩留まりが低いという問題があった。

また、特許文献１の技術は、鋼板のうち溶接継手部分以外の部分に全て塗装を施すことができるので、製品歩留まりは高いものの、塗装前に保護テープを貼り付ける作業が必要である上、耐薬品性の高い保護テープが必要となるため、作業効率やコストの点で改善の余地があった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、アプリケーターロールに疵が付きにくく、且つ、製品歩留まりが高く作業効率も良好な金属帯の塗装装置及び塗装方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る金属帯の塗装装置は、搬送される金属帯を順次溶接で一体化して連続的に塗装を施す塗装装置において、隣り合う金属帯のうち先行する金属帯の後端部分と後行する金属帯の先端部分とを重ね合わせて溶接する溶接手段と、塗装を施す前に、前記溶接手段で溶接された金属帯の溶接継手部分を加圧して該溶接継手部分の厚さを減少させる減厚手段と、前記金属帯を厚さ方向両側から挟んで対向するように配置された一対のロールコーターを有し、前記金属帯の両板面に塗装を施す塗装手段と、を備えることを特徴とする。

このような本発明に係る金属帯の塗装装置においては、前記減厚手段は、前記溶接継手部分の厚さと前記金属帯のうち前記溶接継手部分以外の部分の厚さとの差が０．３２ｍｍ以下となるように、前記溶接継手部分の厚さを減少させるようになっていることが好ましい。また、前記減厚手段は、前記金属帯を厚さ方向両側から挟んで対向するように配置された一対のプラニッシュロールを有し、前記両プラニッシュロールで前記溶接継手部分を挟んで加圧することにより前記溶接継手部分の厚さを減少させるようになっていることが好ましい。

また、本発明に係る金属帯の塗装方法は、搬送される金属帯を順次溶接で一体化して連続的に塗装を施す方法であって、隣り合う金属帯のうち先行する金属帯の後端部分と後行する金属帯の先端部分とを重ね合わせて溶接する溶接工程と、塗装を施す前に、前記溶接工程で溶接された金属帯の溶接継手部分を加圧して該溶接継手部分の厚さを減少させる減厚工程と、前記金属帯を厚さ方向両側から挟んで対向するように配置された一対のロールコーターを用いて、前記金属帯の両板面に塗装を施す塗装工程と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る金属帯の塗装装置及び塗装方法によれば、鋼板と接しているコーターロール（アプリケーターロール）に疵が付きにくく、且つ、製品歩留まりが高く作業効率も良好である。

本発明の一実施形態である鋼帯の塗装装置が備える溶接手段の構成を説明する概略図である。 減厚手段に供給される前の溶接継手部分を示す断面図である。 本発明の一実施形態である鋼帯の塗装装置が備える減厚手段の構成を説明する概略図である。 本発明の一実施形態である鋼帯の塗装装置が備える塗装手段の構成を説明する概略図である。

本発明に係る金属帯の塗装装置及び塗装方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１，３，４は、本発明の一実施形態である鋼帯の塗装装置の構成を説明する概略図である。
本実施形態の鋼帯の塗装装置は、冷延鋼板や表面処理鋼板等を製造する連続ライン（例えば連続亜鉛メッキライン，連続焼鈍ライン）に組み込まれ、耐食性やプレス時の潤滑性を向上させるために、鋼帯の表面にクロメート処理液や潤滑剤含有樹脂などを塗装する装置である。

そして、この鋼帯の塗装装置は、搬送される金属帯１０１，１０２，・・・（各鋼帯の板厚は例えば０．５ｍｍである）を順次溶接で一体化して連続的に塗装を施す塗装装置であって、溶接手段１０と減厚手段２０と塗装手段３０とを備えている。この溶接手段１０は、隣り合う鋼帯１０１，１０２のうち先行する鋼帯１０１の後端部分１０１ａと後行する鋼帯１０２の先端部分１０２ａとを重ね合わせて溶接する。

また、減厚手段２０は、溶接手段１０で溶接された鋼帯１０１，１０２の溶接継手部分１を加圧して溶接継手部分１の厚さを減少させる。さらに、塗装手段３０は、鋼帯１０１，１０２，・・・を厚さ方向両側から挟んで対向するように配置された一対のロールコーター３０Ａ，３０Ｂを有し、減厚手段２０で溶接継手部分１の厚さを減少させた鋼帯１０１，１０２の両板面に、両ロールコーター３０Ａ，３０Ｂを用いて同時に塗装を施す。

まず、塗装装置の溶接手段１０について、図１を参照しながら説明する。溶接手段１０は、鋼帯１０１，１０２，・・・を挟持するクランプ装置１１，１２と、鋼帯１０１，１０２，・・・を厚さ方向両側から挟んで対向するように配置された一対の電極１４Ａ，１４Ｂと、を有している。
図示しない連続ライン上を順次搬送されている鋼帯１０１，１０２，・・・は、塗装を施すために塗装装置に送られるが、最初に溶接手段１０に供給される。溶接手段１０は、隣り合う鋼帯１０１，１０２のうち先行する鋼帯１０１と後行する鋼帯１０２とを、それぞれクランプ装置１１，１２で挟持し、両クランプ装置１１，１２を相対的に接近させることにより、先行する鋼帯１０１の後端部分１０１ａと後行する鋼帯１０２の先端部分１０２ａとを所定の重ね代幅だけ上下に重ね合わせる。重ね代幅の大きさについては特に限定されるものではなく、溶接された鋼帯１０１，１０２に対して前記連続ライン上で負荷される張力等に応じて適宜設定すればよい。

次に、溶接手段１０は、電極１４Ａ，１４Ｂで前述の重ね合わせ部分を挟んで加圧すると同時に通電して溶接を行う。すると、先行する鋼帯１０１の後端部分１０１ａと後行する鋼帯１０２の先端部分１０２ａとが溶接されて（ナローラップ溶接）、一体化される。これら溶接され一体化された鋼帯１０１，１０２の溶接継手部分１の断面図を、図２に示す。溶接継手部分１の厚さは元の鋼帯１０１，１０２の厚さのほぼ２倍となり、溶接継手部分１とそれ以外の部分との間に段差が形成される。なお、溶接の種類は特に限定されるものではなく、アーク溶接でもよいし、レーザー溶接，ガス溶接でもよい。

次に、塗装装置の減厚手段２０について、図３を参照しながら説明する。溶接され一体化された鋼帯１０１，１０２は、所定のライン速度（例えば３００ｍ／ｍｉｎ）で溶接手段１０から減厚手段２０に送られる。この減厚手段２０は、鋼帯１０１，１０２，・・・を厚さ方向両側から挟んで対向するように配置された一対のプラニッシュロール２１Ａ，２１Ｂを有している。

減厚手段２０は、これら両プラニッシュロール２１Ａ，２１Ｂで鋼帯１０１，１０２の溶接継手部分１を挟み、溶接継手部分１全体にわたって移動させながら加圧することによりスエージングして、溶接継手部分１の厚さを減少させる。このような減厚により、溶接継手部分１は滑らかな盛り上がり程度となり、溶接継手部分１とそれ以外の部分との間に形成されていた前記段差は小さくなる。

次に、塗装装置の塗装手段３０について、図４を参照しながら説明する。溶接継手部分１が減厚され前記段差が小さくなった鋼帯１０１，１０２は、前記ライン速度（例えば３００ｍ／ｍｉｎ）で減厚手段２０から塗装手段３０に送られる。この塗装手段３０は、鋼帯１０１，１０２，・・・を厚さ方向両側から挟んで対向するように配置された一対のロールコーター３０Ａ，３０Ｂを有している。このロールコーター３０Ａ，３０Ｂは、鋼帯１０１，１０２に隣接するアプリケーターロール３１Ａ，３１Ｂと、アプリケーターロール３１Ａ，３１Ｂにそれぞれ隣接するピックアップロール３２Ａ，３２Ｂと、塗装液の膜厚を制御するためのミタリングロール３３Ａ，３３Ｂと、を有している。また、上側のロールコーター３０Ａは、上側のピックアップロール３２Ａに塗装液を供給する塗装液ノズル３５を有し、下側のロールコーター３０Ｂは、塗装液が貯留されている塗装液貯槽３７を有している。

塗装液ノズル３５から上側のピックアップロール３２Ａに塗装液が供給され、ピックアップロール３２Ａの表面に塗装液が付着する。ピックアップロール３２Ａが矢印方向に回転すると、塗装液が上側のアプリケーターロール３１Ａの表面に移る。その際には、ミタリングロール３３Ａとピックアップロール３２Ａとの間のギャップによって塗装液の膜厚が調整されるので、アプリケーターロール３１Ａの表面に移った塗装液の膜厚は調整されている。そして、表面に塗装液が付着したアプリケーターロール３１Ａが矢印方向に回転して、その下方を搬送される鋼帯１０１，１０２の上面に塗装液が塗装される。

一方、塗装液貯槽３７内の塗装液に下部が浸漬するように設置されている下側のピックアップロール３２Ｂが矢印方向に回転すると、塗装液貯槽３７から塗装液がピックアップされ、ピックアップロール３２Ｂの表面に付着する。塗装液はピックアップロール３２Ｂから下側のアプリケーターロール３１Ｂの表面に移るが、その際には、ミタリングロール３３Ｂとピックアップロール３２Ｂとの間のギャップによって塗装液の膜厚が調整されるので、アプリケーターロール３１Ｂの表面に移った塗装液の膜厚は調整されている。そして、表面に塗装液が付着したアプリケーターロール３１Ｂが矢印方向に回転して、その上方を搬送される鋼帯１０１，１０２の下面に塗装液が塗装される。このようにして、塗装手段３０によって、鋼帯１０１，１０２の表裏両面に同時に塗装が行われる。

減厚手段２０により溶接継手部分１が減厚され前記段差が小さくなっているので、両ロールコーター３０Ａ，３０Ｂ間を溶接継手部分１が通過する際にロールコーター３０Ａ，３０Ｂを開放せず、両アプリケーターロール３１Ａ，３１Ｂを鋼帯１０１，１０２の板面に常に接触させて塗装を行っても、アプリケーターロール３１Ａ，３１Ｂにほとんど疵を付けることなく塗装を行うことができる。よって、溶接継手部分１を含む鋼帯１０１，１０２の板面の全体に塗装を施すことができる。また、アプリケーターロール３１Ａ，３１Ｂへの疵付きを防ぐ耐薬品性に優れた保護シールを溶接継手部分１に貼り付ける必要がないので、作業効率も良好である。

塗装液が塗装された鋼帯１０１，１０２は、所望により加熱装置４０や乾燥装置５０に搬送して、塗装液を乾燥させてもよい。そして、塗装された鋼帯１０１，１０２から溶接継手部分１を切除するとともに、その他の部分を所望の長さに切断して、製品である塗装鋼板を得る。溶接継手部分１以外の部分のほとんどを製品とすることが可能であるため、切除して廃棄する部分の量が少なく、製品歩留まりが高い。また、溶接や減厚の条件変更に伴うタクトタイムの変化はないので、作業効率は良好である。

なお、溶接継手部分１は、溶接継手部分１の厚さと鋼帯１０１，１０２のうち溶接継手部分１以外の部分の厚さとの差が０．３２ｍｍ以下となるように、その厚さを減少させることが好ましい。前記厚さの差が０．３２ｍｍより大きいと、両ロールコーター３０Ａ，３０Ｂ間を溶接継手部分１が通過する際に、アプリケーターロール３１Ａ，３１Ｂに疵が付くおそれがある。このような問題がより生じにくくするためには、前記厚さの差が０．２８ｍｍ以下となるように、溶接継手部分１の厚さを減少させることがより好ましい。

ただし、溶接継手部分１の厚さを減少させすぎると、減厚工程において溶接継手部分１が座屈するおそれがあるので、好ましくない。溶接継手部分１の厚さの減少量が、元の鋼帯１０１，１０２の板厚の５０％以下であれば、溶接継手部分１が座屈するおそれはほとんどない。例えば、鋼帯１０１，１０２の板厚が０．５ｍｍの場合は、厚さが約１ｍｍとなった溶接継手部分１を減厚手段２０により減厚するが、減厚した溶接継手部分１の厚さが０．７５ｍｍ以上であれば、溶接継手部分１が座屈するおそれはほとんどない。

なお、本実施形態においては、図４に示すように、アプリケーターロールの疵付きに最も不利な（すなわち、アプリケーターロールが最も疵が付きやすい）両面同時塗装（両ロールコーター３０Ａ，３０Ｂを同時に使用する塗装）を行う塗装手段３０を例示したが、これに限定されるものではなく、鋼帯の表裏両面の塗装を異なるタイミングで行うものでも同様の効果が奏されることは勿論である。

また、本実施形態においては、ロールコーター３０Ａ，３０Ｂとして、３つのロールから構成されている３ロールコータ（図４を参照）を例示したが、これに限定されるものではなく、１つのロールから構成されるスクイズコータでもよいし、２つのロールから構成される２ロールコータでもよいし、３つ以上のロールから構成されるものでもよく、鋼帯と接しているアプリケーターロール３１Ａ，３１Ｂ（コーターロール）に疵が付きにくいという効果が同様に得られる。なお、スクイズコータを使用した場合には、アプリケーターロールとピックアップロールの機能を有するロールが疵付きにくいという効果が得られる。さらに、各ロール３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ等の回転方向についても、ナチュラル回転、リバース回転ともに同様の効果が得られる。

〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。図１，３，４に示す鋼帯の塗装装置を用い、上記とほぼ同様にして塗装鋼板の製造を行った。各鋼帯の板厚は０．５ｍｍであり、溶接し一体化した鋼帯が搬送されるライン速度は３００ｍ／ｍｉｎである。そして、減厚工程において溶接継手部分に付与する圧力（プラニッシュロール圧）を種々変更して、溶接継手部分の厚さとそれ以外の部分の厚さとの差（厚さの差）、溶接継手部分の厚さの減少量、溶接継手部分の座屈の有無、溶接継手部分の引張強度、及びアプリケーターロールの疵付きの有無を調査した。結果を表１に示す。

表１から、プラニッシュロール圧が高いほど、減厚工程による溶接継手部分の厚さの減少量が大きいことが分かる。また、厚さの差が０．３２ｍｍ以下であれば、塗装工程において両ロールコータ間を溶接継手部分が通過しても、アプリケーターロールに疵が付かないことが分かる。さらに、溶接継手部分の厚さの減少量が０．２５ｍｍ以内（鋼帯の板厚の５０％以下）であれば、減厚工程において溶接継手部分が座屈しないことが分かる。さらに、溶接継手部分の引張強度は、溶接された鋼帯に対して連続ライン上で負荷される張力よりも高かった。

さらに、塗装された鋼帯から溶接継手部分を切除して製品である塗装鋼板を得たが、切除して廃棄する必要がある部分の長さ、すなわち、塗装液の乾燥膜厚が目標値からはずれた部分又は形状不良の部分の長さは、９ｍ（溶接点より前の部分が３ｍ、後ろの部分が６ｍ）であった。溶接継手部分が両ロールコータ間を通過している間はロールコータを開放する従来の方法で同様に塗装を行った場合は、未塗装部分は１９ｍ（溶接点より前の部分が４ｍ、後ろの部分が１５ｍ）であったので、切除して廃棄する部分を１コイル当たり１０ｍ削減することができた。その結果、製品歩留まりを０．２％向上させることができた。

１ 溶接継手部分
１０ 溶接手段
２０ 減厚手段
２１Ａ，２１Ｂ プラニッシュロール
３０ 塗装手段
３０Ａ，３０Ｂ ロールコーター
３１Ａ，３１Ｂ アプリケーターロール
３２Ａ，３２Ｂ ピックアップロール
３３Ａ，３３Ｂ ミタリングロール
１０１，１０２ 鋼帯
１０１ａ 後端部分
１０２ａ 先端部分

Claims (4)

1. 搬送される金属帯を順次溶接で一体化して連続的に塗装を施す塗装装置において、
   隣り合う金属帯のうち先行する金属帯の後端部分と後行する金属帯の先端部分とを重ね合わせて溶接する溶接手段と、
   塗装を施す前に、前記溶接手段で溶接された金属帯の溶接継手部分を加圧して該溶接継手部分の厚さを減少させる減厚手段と、
   前記金属帯を厚さ方向両側から挟んで対向するように配置された一対のロールコーターを有し、前記金属帯の両板面に塗装を施す塗装手段と、
   を備えることを特徴とする金属帯の塗装装置。
2. 前記減厚手段は、前記溶接継手部分の厚さと前記金属帯のうち前記溶接継手部分以外の部分の厚さとの差が０．３２ｍｍ以下となるように、前記溶接継手部分の厚さを減少させるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の金属帯の塗装装置。
3. 前記減厚手段は、前記金属帯を厚さ方向両側から挟んで対向するように配置された一対のプラニッシュロールを有し、前記両プラニッシュロールで前記溶接継手部分を挟んで加圧することにより前記溶接継手部分の厚さを減少させるようになっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属帯の塗装装置。
4. 搬送される金属帯を順次溶接で一体化して連続的に塗装を施す方法であって、
   隣り合う金属帯のうち先行する金属帯の後端部分と後行する金属帯の先端部分とを重ね合わせて溶接する溶接工程と、
   塗装を施す前に、前記溶接工程で溶接された金属帯の溶接継手部分を加圧して該溶接継手部分の厚さを減少させる減厚工程と、
   前記金属帯を厚さ方向両側から挟んで対向するように配置された一対のロールコーターを用いて、前記金属帯の両板面に塗装を施す塗装工程と、
   を備えることを特徴とする金属帯の塗装方法。

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