JP3508452B2 - 金属材料表面の塗油量測定方法および装置 - Google Patents

金属材料表面の塗油量測定方法および装置

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JP3508452B2 JP05278297A JP5278297A JP3508452B2 JP 3508452 B2 JP3508452 B2 JP 3508452B2 JP 05278297 A JP05278297 A JP 05278297A JP 5278297 A JP5278297 A JP 5278297A JP 3508452 B2 JP3508452 B2 JP 3508452B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料表面の塗
油量測定方法および装置に係わり、特に製鉄業における
冷間圧延工程や表面処理工程におけるオンライン品質管
理、塗油量制御に適用するのに好適な金属材料表面の塗
油量測定方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼業における冷間圧延工程や表面処理
工程を例に説明すると、冷間圧延工程や表面処理工程を
経て製造された冷延鋼板や各種めっき材などの鋼板の表
面には、防錆や潤滑を目的として油が塗布されている。
その塗油方法は、通常、静電塗油装置を用いた連続的な
塗油方法が一般的である。しかし、例えば防錆油の塗布
量が不足したり塗油むらが生じたりすると防錆効果の低
下を招き、また逆に過塗油の場合は防錆油の原単位が高
くなって不利であるとともに、次工程でのスリップや脱
脂が必要なラインでの脱脂不良等が発生するという問題
が生じるため、最近では防錆油の油種、塗油量が指定さ
れ、製造工程での厳密な塗油量管理が要求されている。
【0003】従来行われている塗油量の管理は、例えば
精密天秤による重量測定法などのサンプリングによるオ
フラインバッチ重量法による測定が主流であるが、最近
では例えば特開昭63− 61146号公報に記載されているよ
うな防錆油付着量測定法が提案されている。その内容
は、防錆油を塗布した鋼帯または鋼板に励起光を照射
し、励起光の照射により該防錆油から発光する蛍光量を
測定することにより、塗布した防錆油の付着量を測定し
ようとするものである。
【0004】また、特開平7−243970号公報には、油が
塗布された金属材料表面に特定波長の励起光を照射し、
その照射によって生じる蛍光を含む反射光のスペクトル
分布から金属材料表面の油の塗布量を測定する方法にお
いて、金属材料表面からの蛍光を含む反射光を集光し、
集光された光のうち励起波長成分と蛍光波長成分に分光
し、該分光された励起波長成分と蛍光波長成分から励起
波長強度と蛍光波長強度とをそれぞれ測定し、予め測定
された油の蛍光効率と前記した励起波長強度と蛍光波長
強度とから塗油量を算出しようとする塗油量測定方法が
提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来法にはそれぞれいくつかの問題点が潜在してい
る。すなわち、オフラインバッチ重量法の場合は、100m
g/m2程度の軽塗油量に対しては精度が悪く、また圧延コ
イル中の1点ないし数点を測定するのみであるから、そ
の測定値がコイル全長の代表値を表しているとは限らな
いという問題がある。
【0006】また、特開昭63− 61146号の方法では、十
分な感度が得られることの確認はされているが、コイル
毎に異なり経時的に変化する表面粗度、光沢などの表面
性状による光反射特性の変化に対して考慮されておら
ず、測定誤差が生じるという欠点がある。また、特開平
7−243970号に提案されているような方法では、上記の
問題点は解消し得るものの、前述の従来技術すべてに共
通する欠点ではあるが、被測定物の移動速度が異なると
測定誤差が生じるという問題がある。そこで、本発明者
らがその被測定物の移動速度の変化により測定誤差を生
じる現象を調査してみた結果、極端な場合として一定塗
油された被測定物が停止している場合には、特定波長励
起光を被測定物に連続照射したときの蛍光出力は、照射
した瞬間をピークとして減衰していくことがわかった。
したがって、通常行われているような必要な感度を得る
ためにある程度の時間の蛍光出力の平均を測定する方法
では、その測定時間に蛍光出力が減衰した分だけ誤差を
含んでいることになる。被測定物が移動している場合で
も、励起光を照射している面積中を被測定物が動く時間
は連続照射されていることになり、上記と同様に移動速
度により蛍光出力の減衰量が変化し、その分の誤差が生
じることになる。励起光を連続照射した時に蛍光出力が
減衰する理由は、明確にはわからないが、たとえば照射
により油が蒸発している可能性が考えられる。
【0007】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決した金属材料表面の塗油量測定方法および装
置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属材料の表
面に特定波長の励起光を照射し、その照射によって生じ
る蛍光出力を用いて金属材料表面の塗油量を測定する方
法において、金属材料表面における励起光照射部分を金
属材料表面に対して相対的に移動させながら蛍光出力を
測定し、該測定値を前記相対速度と補正係数との関係に
基づいて補正することを特徴とする金属材料表面の塗油
量測定方法である。
【0009】なお、金属材料が連続して移動する金属帯
であってもよく、また金属材料を静止し、その表面に対
して励起光を照射する装置を平行に移動させるようにし
てもよい。また、本発明は、金属材料の表面に特定波長
の励起光を照射する照射部を有し、照射によって生じる
蛍光強度を検知する検知部を有する塗油量測定センサ
と、該塗油量測定センサを金属材料の表面に対して平行
に走行自在とする塗油量測定センサ走行装置もしくは金
属材料を移動自在とする金属材料搬送装置の少なくとも
一方と、前記塗油量測定センサと前記金属材料の移動す
る速度をそれぞれ検出する速度センサと、該速度センサ
の検出信号に基づいて両者の相対速度を求める速度演算
処理部と、該相対速度を用いて前記塗油量測定センサで
検知した蛍光強度を補正し、少なくとも該補正した蛍光
強度を用いて塗油量を算出する塗油量演算処理部と、を
備えたことを特徴とする金属材料表面の塗油量測定装置
である。
【0010】なお、前記金属材料搬送装置は金属帯を連
続して通板する搬送ロールで構成してもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施の形
態について、図面を参照して詳しく説明する。図1は、
本発明の測定装置の一実施例を示す概要図である。この
図において、1は例えば鋼板などの金属材料で、その表
面には一定量の油2が塗布されている。3は搬送駆動モ
ータ4によって駆動されて、金属材料1を矢示Fの方向
に搬送する複数の搬送ロールからなる金属材料搬送装置
である。5は金属材料搬送装置3の搬送速度v(m/min)
を検出する例えばパルス発信器などの速度センサであ
る。
【0012】6は金属材料1の表面に特定波長の励起光
を照射する照射部を有し、照射によって生じる蛍光出力
を検知する検知部を有する塗油量測定センサである。7
は塗油量測定センサ走行装置で、前記塗油量測定センサ
6をアーム8を用いてモノレール9に吊り下げるように
構成され、走行モータ10によってモノレール9上を矢示
Gの左右方向に金属材料1の表面に対して水平移動が可
能なように走行自在とされる。11は塗油量測定センサ6
の走行速度vC (m/min)を検出する例えばパルス発信器
などの速度センサである。ここで、この速度vC は金属
材料1の搬送速度vが0のときの塗油量測定センサ6の
動作速度である。
【0013】12は演算処理制御装置である。この演算処
理制御装置12は金属材料1の速度センサ5と塗油量測定
センサ6の速度センサ11の検出信号を入力して、金属材
料1と塗油量測定センサ6との相対速度を演算する速度
演算処理部と、塗油量測定センサ6の検出信号を入力し
て金属材料1の表面における励起光照射部からの蛍光強
度が動作速度によって減衰する分を補正して塗油量を算
出する塗油量演算処理部と、金属材料搬送装置3の搬送
駆動モータ4および/または塗油量測定センサ走行装置
7の走行モータ10に制御信号を出力するモータ制御部と
から構成される。
【0014】つぎに、このように構成された本発明の塗
油量測定装置を用いて塗油量を測定する場合の作用につ
いて以下に説明する。いま、表面に一定量d(μm)の油
2を塗布した金属材料1と塗油量測定センサ6とを相対
速度Vで動作している状態で、塗油量測定センサ6から
金属材料1に対してある励起光を一定強度で照射したと
き、その蛍光強度は図2のような時間的変化を示す。こ
のとき、塗油量測定センサ6によって測定開始時間t0
で検出される蛍光強度をα(0) とすると、塗油量dは下
記(1) 式で表される。
【0015】 d=f(α(0) ) ………………(1) ここで、蛍光強度α(0) から塗油量dを得る関数fは、
従来知られている関係式あるいは検量線を用いてよい。
しかしながら、測定時間が経過するに従って蛍光強度は
α(t) の曲線に沿って減衰するため、時間TS だけ測定
した場合検出される平均の強度αmeanは、下記(2) 式で
表される。
【0016】
【数1】
【0017】したがって、下記(3) 式で表される補正係
数C(V) を用いて、塗油量dは下記(4) 式から正しく求
めることができる。
【0018】
【数2】
【0019】 d=f(αmean・C(V) ) ………………(4) なお、測定時間TS は、相対速度V(m/min) と相対速度
方向の励起光照射長さL(m) により、下記(5) 式で表さ
れる。 TS =L/V ………………(5) 実際には、α(0) 、α(t) の値は実測することが困難で
あり、Lを厳密な値で得ることも難しいため、Vなどを
種々に替えた条件で蛍光強度による塗油量測定を行い、
その結果と精密天秤等による重量測定方の結果を比較し
て、補正係数C(V) を得るのが実用的な手段である。図
3はそのようにして求めたC(V) の一例で、一定量dの
油2を塗布した金属材料1を種々の速度で動かし、ある
一定速度で励起光を照射したときの蛍光出力と相対速度
との関係を示すものである。
【0020】上記の(1) 式に対し、(4) 式では金属材料
1と塗油量測定センサ6の相対速度Vによって補正係数
C(V) を変更しているから、相対速度Vが遅く蛍光強度
が減衰する場合でも1/2 〜1/5 程度も精度のよい塗油量
測定が可能である。なお、相対速度Vの大きさについて
は、0.1 〜800 m/min の範囲が好ましい。なお、800m/m
in を超えると、C(V) が実質上1となるため、本発明
を用いる効果がほとんどなくなる。一方、Vが0.1 m/mi
n 未満では、高い精度で速度を制御しないと補正精度の
確保ができなくなる。
【0021】なお、上記した実施例において、蛍光強度
を検出するとして説明したが、本発明はこれに限るもの
ではなく、例えば前出した特開平7−243970号に記載さ
れた蛍光を含む反射光を対象にしたもの等も、蛍光出力
を用いて塗油量を測定している点で本発明に属すること
はいうまでもない。また、上記した実施例では、連続ラ
イン出側での測定の場合を例示したものであるが、金属
材料1がたとえ小切りのサンプルの場合であっても、そ
のサンプルを塗油量測定センサ6の下で動かすか、また
は塗油量測定センサ6を動かして測定し、その相対速度
で測定値を補正することによって、精度のよい測定をす
ることが可能である。
【0022】
【実施例】本発明の塗油量測定装置を用いて、移動速度
v;300 m/min で搬送ロール上を搬送中の1.2 mm厚の鋼
板上に塗布された油の塗布量をオンラインで測定した。
このとき用いた塗油量測定センサとしては、レーザ誘起
蛍光法の原理を応用したものである。その測定の結果を
図4に○印で示したが、従来のオフラインでの分析値と
ほぼ±10%の範囲でよく一致していることがわかる。な
お、図中の●印は比較例で、C(V) による補正をしなか
った値である。また、鋼板を停止した状態で塗油量測定
センサを1m/min で走行させたときの結果を同図に△印
で示したが、まったく同一の結果が得られたことがわか
る。図中の▲印は比較例である。なお、本発明の測定精
度は塗油する油の種類の影響は特に受けることはなかっ
た。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の効果を奏する。 動作している測定対象の金属材料に対しては、蛍光強
度、反射光強度等の測定値から塗油量へ変換する際に、
金属材料の動作速度をパラメータとして補正するように
したので、金属材料の動作速度の大きさによらず精度の
よい塗油量測定が可能であること。 停止している金属材料に対しては、塗油量測定装置側
を動作させて蛍光強度の減衰を最小限に抑え、かつ上記
と同様に塗油量測定装置の動作速度分だけ補正するよ
うにしたので、金属材料が停止している場合でも蛍光強
度の減衰によらずに精度のよい塗油量測定が可能である
こと。 また、このの場合は、サンプル測定のときに1点の
みでなく塗油量測定装置の動作範囲の平均値を測定する
ことになるため、塗油状態が均一でない場合でも平均的
な塗油量測定が可能であること。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の測定装置の一実施例を示す概要図であ
る。
【図2】本発明での蛍光強度の減衰曲線を示す特性図で
ある。
【図3】本発明に用いられる補正係数の推移を示す特性
図である。
【図4】本発明を適用したときの特性図である。
【符号の説明】
1 金属材料 2 油 3 金属材料搬送装置 4 搬送駆動モータ 5 速度センサ 6 塗油量測定センサ 7 塗油量測定センサ走行装置 8 アーム 9 モノレール 10 走行モータ 11 速度センサ 12 演算処理制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−260687(JP,A) 特開 平7−243970(JP,A) 特開 昭63−61146(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/62 - 21/74 G01N 21/84 - 21/958 実用ファイル(PATOLIS) 特許ファイル(PATOLIS) JICSTファイル(JOIS)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属材料の表面に特定波長の励起光を照
    射し、その照射によって生じる蛍光出力を用いて金属材
    料表面の塗油量を測定する方法において、 金属材料表面における励起光照射部分を金属材料表面に
    対して相対的に移動させながら蛍光出力を測定し、該測
    定値を前記相対速度と補正係数との関係に基づいて補正
    することを特徴とする金属材料表面の塗油量測定方法。
  2. 【請求項2】 金属材料が連続して移動する金属帯であ
    ることを特徴とする請求項1記載の金属材料表面の塗油
    量測定方法。
  3. 【請求項3】 金属材料を静止し、その表面に対して励
    起光を照射する装置を平行に移動させることを特徴とす
    る請求項1記載の金属材料表面の塗油量測定方法。
  4. 【請求項4】 金属材料の表面に特定波長の励起光を照
    射する照射部を有し、照射によって生じる蛍光強度を検
    知する検知部を有する塗油量測定センサと、該塗油量測
    定センサを金属材料の表面に対して平行に走行自在とす
    る塗油量測定センサ走行装置もしくは金属材料を移動自
    在とする金属材料搬送装置の少なくとも一方と、前記塗
    油量測定センサと前記金属材料の移動する速度をそれぞ
    れ検出する速度センサと、該速度センサの検出信号に基
    づいて両者の相対速度を求める速度演算処理部と、該相
    対速度を用いて前記塗油量測定センサで検知した蛍光強
    度を補正し、少なくとも該補正した蛍光強度を用いて塗
    油量を算出する塗油量演算処理部と、を備えたことを特
    徴とする金属材料表面の塗油量測定装置。
  5. 【請求項5】 前記金属材料搬送装置は、金属帯を連続
    して通板する搬送ロールで構成されることを特徴とする
    請求項4記載の金属材料表面の塗油量測定装置。
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