JPH0821719A - オンライン塗装膜厚計測法 - Google Patents

オンライン塗装膜厚計測法

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JPH0821719A
JPH0821719A JP15714194A JP15714194A JPH0821719A JP H0821719 A JPH0821719 A JP H0821719A JP 15714194 A JP15714194 A JP 15714194A JP 15714194 A JP15714194 A JP 15714194A JP H0821719 A JPH0821719 A JP H0821719A
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JP
Japan
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film thickness
coated
coating
water
measured
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Withdrawn
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JP15714194A
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English (en)
Inventor
Koichi Kurita
耕一 栗田
Shigeo Itano
重夫 板野
Takashi Okai
隆 岡井
Yukihiko Noguchi
之彦 野口
Takeshi Hattori
武 服部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 塗液の種類を選ばず膜厚をコイル全長に亙っ
てオンラインで精度良く計測できるオンライン塗装膜厚
計測法を提供する。 【構成】 未塗装のコイル鋼板1までの距離の計測と、
当該コイル鋼板1の塗装乾燥後の水槽4内での塗装膜表
面までの距離の計測には単一あるいは複数の超音波セン
サ6を用い、その計測距離の差から膜厚値を求めること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、製鉄プロセスの一つで
ある塗装鋼板製造工程における塗装膜厚のオンライン計
測技術に関する。
【0002】
【従来の技術】塗装鋼板製造ラインにおいて、コイル状
の鋼板を連続塗装する場合には、鋼板表面に塗布された
膜厚値の計測は、品質管理や安定操業を行う上で重要で
ある。特に、膜厚値の絶対値は、コーティング部におけ
る塗液の吐出量の制御に必要不可欠な値であり、また、
膜厚値の板幅方向の分布や、コーティング中の膜厚経時
変化は製品の均一性に影響を与える。
【0003】この種計測法の従来技術を以下に列挙す
る。 (1) コイル鋼板において、乾燥焼付後の鋼板の先端
と尾端の一部を、電磁膜厚計などで接触させて直接計測
する方法がある(オフライン接触計測法)。 (2) 部材表面に塗装された塗膜の厚さを計測するた
め、超音波を塗装面に垂直に入射し、入射波の塗装部材
表面と底面のエコーの時間差を検出する方法がある(特
開昭62−140010号公報等によるオフライン接触
式超音波法)。 (3) 塗装物表面に形成された乾燥前の濡れた状態の
塗液膜厚の計測法として、まず、渦電流式または電磁式
距離センサを用い、金属材料までの距離を計測し、光学
式距離センサで塗膜表面までの距離を計測し、これらの
センサの差を演算表示し、膜厚値を計測する方法がある
(特公平4−68562号公報等によるオンライン非接
触計測法)。 (4) ローラ状の塗工装置において、キャリアウェブ
に塗膜の単位面積当たりの厚さ又は重量を計測するた
め、塗工すべきウェブとの塗布ローラの接触領域の前後
で、塗布ローラ上の塗液膜厚を超音波原理又は光学反射
の原理により検出する方法がある(特開平4−2334
05号公報等による非接触塗布ローラ計測法)。なお、
特開平4−233405号公報には、ローラがセラミッ
ク被覆の外皮を備えた鉄製である場合には、光を良好に
反射するため有利であることが開示されていると共に、
計測ヘッドの好ましい例として赤外反射法による計測シ
ステム(米国マサチューセッツ州ホブキンソン所在のモ
イスチュアーシステム社MICRO-QUAD 8000 )が紹介され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、(1)と
(2)の従来技術にあっては、コイルの全長にわたって
計測することができないと共に、オンラインでの計測も
不可能であり、また、特に(2)の従来技術にあって
は、塗装膜の音速値が母材の音速値に近づくと計測は極
めて困難になるという問題点があった。また、(3)の
従来技術には下記のような問題点がある。 原理的には、2つの距離センサの差をとるため、測
定対象物の微少変位に対しても計測上なんら問題はない
はずだが、実際には、各センサの変位における直線性は
異なっており、計測した膜厚値は誤差を多く含む。 塗装膜表面までの距離を計測する際に、光学式の距
離センサを用いると、塗液の色によっては計測不可能に
なる(特に、黒系統の色は、光の散乱強度を著しく減少
させるため、このような傾向が強い)。 光学式距離センサは、塗液の色の違いにより感度が
変化し、誤差を発生させるため、各色の塗液について感
度特性を予め把握する必要がある。 また、(4)の従来技術には下記のような問題点があ
る。 この方法は、塗布ローラ上の塗液膜厚を計測し、キ
ャリアウェブの塗膜厚さを計測するため、塗工装置がロ
ーラ状である場合にのみ適用でき、例えば、カーテンフ
ローコータなどへの適用は不可能である。 キャリアウェブの塗膜厚さを直接計測せず、ローラ
上の塗装膜厚を計測するという間接的な方法であるた
め、塗工すべきウェブと塗布ローラの接触領域の前後
で、塗布ローラ上の塗液膜厚を精密に計測したとして
も、キャリアウェブの塗膜厚さは、一般に塗布ローラの
接触領域の前後の膜厚の差とは異なる。このため、キャ
リアウェブの塗膜厚さと塗布ローラ上の膜厚差の精密な
キャリブレーションが必要となる。当然、塗布液の材質
変化に伴う物性値(粘性係数等)が変化した場合には、
その都度キャリブレーションが必要となる。 原理的には、超音波方式による方法も可能だが、空
気中を非接触で計測する超音波センサは、変位の分解能
が悪く(通常1〜0.1mm程度)、ミクロンオーダの塗
膜厚さを計測することは技術的に困難である。
【0005】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、塗液の種類を選ばず膜厚をコイル全長に亙って
オンラインで精度良く計測できるオンライン塗装膜厚計
測法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係るオンライン塗装膜厚計測法は、未塗装
鋼板までの距離の計測と、塗装乾燥後の塗装膜表面まで
の距離の計測には単一あるいは複数の超音波センサを用
い、その計測距離の差から膜厚値を求めることを特徴と
する。また、前記塗装乾燥後の鋼板を水中に導くか、水
ジェットを用いて鋼板と超音波センサとの間に水柱を立
てて計測すると好適である。また、前記計測時には、鋼
板をバックアップロールでサポートすると好適である。
また、前記鋼板と超音波センサとの間の水の温度を一定
に保持すると共に、水中においても水ジェットを噴出し
ながら計測すると好適である。また、前記計測した膜厚
値は電気的に処理され、塗工部へフィードバックされる
と好適である。
【0007】
【作用】前記構成によれば、ライン内部に非接触でセン
サを導入してオンラインで塗装膜厚を計測できる。ま
た、塗装乾燥後の鋼板を水中に導くか、水ジェットを用
いて鋼板と超音波センサとの間に水柱を立てて計測する
ことにより、分解能が高められる。また、計測時には、
鋼板をバックアップロールでサポートすることにより、
鋼板の偏心や振動が抑制される。また、鋼板と超音波セ
ンサとの間の水の温度を一定に保持すると共に、水中に
おいても水ジェットを噴出しながら計測することによ
り、大きな誤差を生じることなく、精度良く計測でき
る。また、計測した膜厚値は電気的に処理され、塗工部
へフィードバックされることにより、塗工装置が最適に
設定される。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図1は本発明に係るオンライン塗装膜厚計測
法が実施される測定装置の第1実施例の構成図である。
図1からも判るように、コイル鋼板1はコータ2で塗装
された後、オーブン3で塗装膜を乾燥焼付される。これ
を水冷却部の水槽4に導き冷却する。この際、ローラ5
にサポートされた塗装鋼板までの距離を超音波センサ6
で計測する。この値Lと事前に同じ配置で計測した未塗
装鋼板までの距離L0 の差をとることにより、塗装膜厚
t(=L0 −L)を求めることができる。
【0009】ところで、L0 の値が、計測中に変動する
場合には、2つの原因が考えられる。そのひとつは、バ
ックアップロールの振動である。これにより、計測値が
0±ΔL0 に変化したとしても、センサの位置が同じ
であるため、Lを計測する際にも、L±ΔLとなり、Δ
0 とΔLはほぼ同じ値をとるため相殺し、計測上問題
はない。もうひとつの原因は、板厚そのものが変動した
場合である。この場合には、ΔL0 の値を鋼板塗装部の
前に、計測しておく方法が必要となる。これには、X線
吸収法や本発明の超音波法が有効である。この場合に
は、ライン速度をV(m/s)とし、膜厚計測部よりX
(m)離れた上ラインで、板厚変動を評価した場合に
は、実際の膜厚評価式は時間tの関数となり、以下の式
で表すことができる。 t=L0 (t−x/V)−L(t)
【0010】さらに、超音波距離計による計測時には、
超音波センサ6とコイル鋼板1までの間に存在する水の
温度変化は、計測精度に大きく影響するため、常に一定
に設定する必要がある。そこで、温度調節器7により一
定温度に設定された水を、超音波センサ部のノズル8か
ら水ジェットとして噴出させ、超音波伝播経路を一定温
度に保つよう工夫する。超音波センサ6からの信号は、
距離表示装置9を経て膜厚計測装置10に送られ、膜厚
値として表示されると共に、この値は塗工部の膜厚制御
系11に電気信号としてフィードバックをかけ、塗工条
件を最適化する。水槽4を通過したコイル鋼板1は、エ
アドライヤー12で乾燥させ、次の工程に移る。図1中
では、超音波センサ6を一個しか配置してないが、板幅
方向に複数のセンサを配置した場合も、同様の信号処理
を行う。
【0011】図2は本発明に係るオンライン塗装膜厚計
測法が実施される測定装置の第2実施例の構成図であ
る。第1実施例に比べてより精度が要求される場合に
は、以下のように、冷却水槽内部に設置するローラ5の
形状を変え、超音波センサ6により、コイル鋼板1の表
裏両側から距離を同時に計測し、塗装後のコイル鋼板1
の厚さを直接計測する方法である。この値と、予め、未
塗装のコイル鋼板1の膜厚を計測しておくことにより、
塗装膜厚値を求めることができる。
【0012】水槽中に設置されたローラ5は、図2に示
すように、胴の部分を櫛形に削り取り、コイル鋼板1の
裏側に水ジェット用ノズル8を装着した超音波センサ6
が設置可能なスペースを設ける。超音波センサ6は、コ
イル鋼板1の表面と裏面とから同時に距離を距離表示装
置9で計測する。表と裏のセンサの距離を既知の値に固
定しておくことにより、ここを通過した塗装鋼板の厚さ
の絶対値を、膜厚計測装置10でオンライン計測するこ
とができる。板幅方向に複数の超音波センサ6を設置す
ることにより、板幅方向の分布計測も可能である。計測
された膜厚値は、電気信号に変換され、塗工部の膜厚制
御系に入力され、塗工条件を最適化する。
【0013】図3は本発明に係るオンライン塗装膜厚計
測法が実施される測定装置の第3実施例の構成図であ
る。塗装鋼板の膜厚計測の際に、鋼板水冷用の水槽を使
用しない場合は、水平に走行しているコイル鋼板1に、
下方からローラ5でテンションをかけ、コイル鋼板1の
振動を抑える。この状態で、上部からノズル8により温
度調整された水槽13よりの水のジェットで大気中に水
柱を立て、超音波センサ6の超音波を伝播させる経路を
構成する。塗装鋼板表面の膜厚は、超音波センサ6によ
り計測された塗装鋼板表面までの距離と、未塗装鋼板の
場合に得られた鋼板表面までの距離との差をとることに
より求めることができる。超音波センサ6を板幅方向に
複数設置することにより、板幅方向の塗装膜厚分布をオ
ンラインで求めることができる。計測された膜厚値は、
第1実施例と同様に、膜厚制御系11にフィードバック
され、塗工条件を最適化する。
【0014】図4は本発明に係るオンライン塗装膜厚計
測法が実施される測定装置の第4実施例の構成図であ
る。この実施例は、第3実施例の高精度型であり、第2
実施例と同様に、コイル鋼板1の表と裏からノズル8付
きの超音波センサ6により距離を計測することにより、
塗装鋼板膜厚の絶対値を直接求める方法である。超音波
が伝播する経路は、温度調整された水のジェットにより
水柱を構成し、超音波センサの超音波を伝播させる経路
を構成する。コイル鋼板1の表面と裏面までの距離を計
測するために設置した超音波センサ6の距離を、既知の
一定値に固定することにより、それぞれの距離を距離表
示装置9で計測することにより、塗装鋼板の厚さの絶対
値を膜厚計測装置10で塗装膜厚値を知ることができ
る。得られた膜厚値は、電気信号に変換後、膜厚制御系
11にフィードバックされ、塗工条件を最適化する。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、未
塗装鋼板までの距離の計測と、塗装乾燥後の塗装膜表面
までの距離の計測には単一あるいは複数の超音波センサ
を用い、その計測距離の差から膜厚値を求めるようにし
たので、下記の効果が得られる。 (1) ライン内部に非接触でセンサを導入できるた
め、コイル全長に亙ってオンライン膜厚計測が可能とな
り、製品の品質管理が徹底する。 (2) コイル幅方向の膜厚分布についても、センサを
複数設置する事でオンライン計測が可能となり、このデ
ータを塗工部にフィードバックすることにより、鋼板の
幅方向の膜厚分布の均一化を可能にする。 (3) どのような種類の色の塗液に対しても、種類を
選ばず計測が可能となり、また、予め塗液色の違いによ
るセンサの感度調整等は一切不要であるため、操業時の
色替えを自由に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るオンライン塗装膜厚計測法が実施
される測定装置の第1実施例の構成図である。
【図2】同じく第2実施例の構成図である。
【図3】同じく第3実施例の構成図である。
【図4】同じく第4実施例の構成図である。
【符号の説明】
1 コイル鋼板 2 コータ 3 オーブン 4 水槽 5 ローラ 6 超音波センサ 7 温度調節器 8 ノズル 9 距離表示装置 10 膜厚計測装置 11 膜厚制御系 12 エアドライヤー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡井 隆 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 野口 之彦 茨城県鹿島郡鹿島町大字光3番地 住友金 属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 服部 武 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 未塗装鋼板までの距離の計測と、塗装乾
    燥後の塗装膜表面までの距離の計測には単一あるいは複
    数の超音波センサを用い、その計測距離の差から膜厚値
    を求めることを特徴とするオンライン塗装膜厚計測法。
  2. 【請求項2】 塗装乾燥後の鋼板を水中に導くか、水ジ
    ェットを用いて鋼板と超音波センサとの間に水柱を立て
    て計測する請求項1記載のオンライン塗装膜厚計測法。
  3. 【請求項3】 計測時には、鋼板をバックアップロール
    でサポートする請求項1又は2記載のオンライン塗装膜
    厚計測法。
  4. 【請求項4】 鋼板と超音波センサとの間の水の温度を
    一定に保持すると共に、水中においても水ジェットを噴
    出しながら計測する請求項2記載のオンライン塗装膜厚
    計測法。
  5. 【請求項5】 計測した膜厚値は電気的に処理され、塗
    工部へフィードバックされる請求項1,2又は3記載の
    オンライン塗装膜厚計測法。
JP15714194A 1994-07-08 1994-07-08 オンライン塗装膜厚計測法 Withdrawn JPH0821719A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012154744A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Toyota Motor Corp 超音波計測方法、及び超音波計測装置
CN105403180A (zh) * 2015-12-23 2016-03-16 南京信息工程大学 一种超声波计米器及其计米算法
JP2020197487A (ja) * 2019-06-05 2020-12-10 住友ゴム工業株式会社 帯状ゴム部材の厚さ測定方法

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JP2012154744A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Toyota Motor Corp 超音波計測方法、及び超音波計測装置
CN105403180A (zh) * 2015-12-23 2016-03-16 南京信息工程大学 一种超声波计米器及其计米算法
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Effective date: 20011002