JPH09192591A

JPH09192591A - 塗布量測定方法及び塗布膜厚測定方法

Info

Publication number: JPH09192591A
Application number: JP484796A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takahashi; 弘之高橋
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】所定の測定精度を確保しつつ塗布量の測定時間
間隔を短くすると共に、膜厚制御の精度を向上可能な塗
布膜厚を測定することを課題としている。【解決手段】連続的に送られてくる鋼帯に対し塗料槽内
の塗料を連続的に塗布する際に、塗料槽に連通する塗料
タンク内の塗料重量を所定サンプリング時間毎にサンプ
リングし、そのサンプリングした塗料重量から上記鋼帯
への塗布量を求める塗布量測定方法であって、上記サン
プリング時間Δｔ毎に所定サンプリング個数ｎ（＝８）
単位の平均値Ｄｉを求めつつ、その平均値Ｄｉと当該平
均値測定時よりも所定時間間隔（Δｔ・ｍ）だけずれた
ときに求めた平均値Ｄｉ₊₄との差に基づき塗布量を求め
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼帯等のシート状
連続体に対し連続的に塗料を塗布する際の塗布量及び塗
布膜厚を測定する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続的に送られてくる鋼帯に対し
連続的に塗料を塗布しながら当該塗布する量を制御する
装置として、ロールコータを利用した装置が知られてい
る。このロールコータを利用した塗布装置は、塗料槽内
の塗料を回転するピックアップロールで巻き上げ鋼帯表
面に転写することで、連続的に送られてくる上記鋼帯表
面に対し連続的に塗料を塗布するものである。

【０００３】このとき、鋼帯に塗布された塗料の膜厚は
均一な目標膜厚となることが望ましい。このため、塗布
膜厚が目的膜厚となるように、従来、鋼帯へ塗布された
塗布量を測定し、その塗布量を制御したり、塗布された
塗布膜厚を測定し、その塗布膜厚に基づき鋼帯への塗布
量を制御したりしている。上記塗布膜厚を制御するため
に塗布量を測定する従来の方法としては、例えば特開昭
６１−２３０７６７号公報等に記載されているものがあ
る。

【０００４】この塗布量の測定方法は、図４に示すよう
に、上記塗料槽５０に連通する塗料タンク５１を設け当
該塗料タンク５１と塗料槽５０との間で塗料を循環させ
ると共に上記塗料槽５０内の塗料量を一定量にする装置
構成において、塗料タンク５１の重量をロードセル５２
で測定することで、所定サンプリング時間Δｔ毎に塗料
タンク５１内の塗料重量をサンプリングし、図５の
（ａ）に示すように、このサンプリングデータの所定サ
ンプリング個数分ｎの平均値Ａｉを求める演算を、その
サンプリング個数ｎ以下の所定サンプリング個数分ｍず
つずらして繰り返す。図５では、上記平均値Ａｉを求め
るためのサンプリング個数ｎは８個であり、上記ずらす
所定サンプリング個数ｍは４個の場合について例示して
ある。また、Ｘ＝ｍ・Δｔである。

【０００５】そして、連続して求めた二つの平均値Ａ
ｉ，Ａｉ_-1の差から順次、塗量の消費量を求め、その塗
料の消費量と、そのときの鋼帯５５の送り速度及び板幅
とから鋼帯５５に塗布された塗布量を算出する。これ
は、塗料槽５０内の塗料量を一定量に調整しているた
め、塗料タンク５１内の塗料の減少量が鋼帯５５への塗
布量となることに基づくものであるが、その重量変化
は、色々な誤差因子により変動しながら減少して行く。
このため、この細かな変動を平均化し塗料槽５０内の塗
料量を所定以上の測定精度で求めるために、上記のよう
な平均化演算が行われる。

【０００６】ここで、従来の平均化演算としては、他
に、図５中の（ｃ）に示すように、所定サンプリング個
数ｎ単位ごとに平均値Ｃｉを求め、連続した二つの平均
値Ｃｉ，Ｃｉ_-1から上記塗量の消費量を求める方法もあ
る。この平均化演算方法では、一つの平均値Ｃｉを求め
るためのサンプリング個数ｎを増やせば上記平均値Ｃｉ
の値の精度は向上するが、平均値Ｃｉを求める時間間
隔、さらには上記塗量の消費量を求める時間間隔が延び
て制御動作の速応性が低下する。

【０００７】これに鑑みて、上述の平均化演算方法で
は、平均値Ａｉを求める演算を、そのサンプリング個数
ｎ以下の所定サンプリング個数分ｍずつずらして行うこ
とで、平均値Ａｉを求める時間間隔、さらには上記塗量
の消費量を求める時間間隔を、上記ずらしたサンプリン
グ個数分ｍに対応する時間単位Ｘ（＝Δｔ・ｍ）で求め
るようにしている。この結果、所定の測定精度を確保し
つつも制御動作の速応性が向上する。

【０００８】また、上記塗布膜厚を測定して塗布膜厚の
制御する従来の方法としては、例えば、特公昭６３−４
５８６３号公報などに記載されているものがある。この
従来の方法は、ロールコータで塗布された鋼帯５５上の
実際の塗布膜を塗膜厚み計（図４中、５４）で測定し、
その厚み計５４で測定した塗布膜厚の測定値と目標塗布
膜厚との偏差に基づき、ロールコータ５６のロールの押
圧力や回転力を制御して、塗料槽５０から上記鋼帯５５
に塗布される塗布量を制御して塗布膜が目標値となるよ
うに調整するものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の塗布量を測定する方法では、上記平均値Ａ
ｉを求めるためにずらしたサンプリング個数分ｍに対応
する時間間隔Δｔ・ｍでしか、上記塗量の消費量つまり
塗布量が測定することができず、また、所定の測定精度
を確保しつつ測定時間間隔Δｔ・ｍを短くすることが出
来ない。この結果、制御動作の速応性向上に限界がある
という問題がある。

【００１０】即ち、塗布量の測定時間を短くするため
に、上記上記平均値Ａｉを求めるためにずらすサンプリ
ング個数ｍを１サンプリングに設定すると、図５中
（ｂ）で示すように、サンプリング時間Δｔ単位で塗布
量は測定可能となるが、連続する二つの平均値の間の差
は、例えば図５中でＢ１とＢ２との平均値の差を考える
と、サンプリング時刻ｔ１とｔ２とにおけるサンプリン
グデータの差でしかなく、各時刻ｔ１，ｔ２のデータは
共に平均化させていない生のサンプリングデータである
から、その差の変動というのはサンプリングデータその
ものの変動と同程度となり、サンプリング個数ｎを増や
しても平均値Ｂｉの精度が安定しない。このように、従
来の塗布量測定方法では、上記塗布量の測定時間間隔Δ
ｔ・ｍを短くすると平均値Ａｉの精度が悪くなる。

【００１１】なお、鋼板に塗布された塗料膜厚は、塗料
の固形分濃度の変動によってばらつく。このため、上記
測定した塗布量だけで塗料膜厚を制御した場合には、固
定分濃度の変動分だけ乾燥後の塗布膜厚がばらつくおそ
れがある。次に、上記特公昭６３−４５８６３号公報な
どに記載されている従来の塗布膜厚の測定方法では、実
施に塗布された鋼帯５５上の塗布膜厚を測定しているた
めに、この塗布膜厚を使用して塗布膜厚の制御を行う
と、コータロール５６による塗布と、その塗布から上記
厚み計５４による膜厚の検出までの無駄時間が大きく、
対象とする鋼帯５５への塗装開始時から所定の時間分だ
け膜厚制御が安定しないおそれがある。

【００１２】また、乾燥炉５７で乾燥される前の未乾燥
状態の塗布膜厚であるので、固定分濃度の変動分だけ塗
布膜厚がばらつくおそれもある。本発明は、上記のよう
な問題点に着目してなされたもので、所定の測定精度を
確保しつつ塗布量の測定時間間隔を短くすると共に、膜
厚制御の精度を向上可能な塗布膜厚を測定することを課
題としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の塗布量測定方法は、連続的に送られてくる
シート状連続体に対し塗料槽内の塗料を連続的に塗布す
る際に、塗料槽又は該塗料槽に連通する塗料容器内の塗
料重量を所定サンプリング時間毎にサンプリングし、そ
のサンプリングした塗料重量から上記シート状連続体へ
の塗布量を測定する塗布量測定方法であって、上記サン
プリング時間毎に所定サンプリング個数単位の平均値を
求めつつ、その平均値と、当該平均値測定時よりも上記
サンプリング時間と異なる所定時間間隔だけずれたとき
に求めた平均値との差に基づき塗布量を測定することを
特徴としている。

【００１４】ここで、上記サンプリング時間と異なる所
定時間間隔とは、サンプリング時間よりも大きな時間間
隔であって、塗布量の測定精度が許容以内となるだけの
十分な時間間隔をいう。この発明においては、サンプリ
ング時間単位に所定サンプリング個数の平均値を求める
と共に、所定時間間隔だけずれた平均値との間の差に基
づいて塗布量を算出するので、塗布量を算出する時間間
隔をサンプリング時間等に短縮しても、従来と同様な測
定精度が確保される。

【００１５】ここで、上記平均化演算による測定精度に
ついて補足する。下記説明では、サンプリングした塗料
重量をＷｉとし、サンプリング時間をΔｔとし、サンプ
リング個数をｎとする。例えば、比較のために、平均化
を行わない場合の塗料の消費量Ｔ′は、次の式で表され
る。

【００１６】

【数１】

【００１７】一方、本発明で使用される平均化演算を使
用した場合の塗料の消費量Ｔは、下式で表される。な
お、上記ずらす時間間隔を、Δｔ×ｍとする。

【００１８】

【数２】

【００１９】上記二つの式のＴ′及びＴを比較すると、
本発明を使用することで、平均化を行わない場合に比べ
て測定誤差が（１／ｍ）となっていることが分かる。次
に、請求項２に記載した塗布膜厚測定方法では、請求項
１に記載の塗布量測定方法により求めた塗布量と、塗料
の粘度及び温度から求めた塗料の固形分濃度とから塗布
膜厚を測定することを特徴としている。

【００２０】この発明においては、上記請求項１の作用
に加え、塗布された未乾燥時の塗布量と、乾燥後に残存
する塗料の固形分濃度によって乾燥後の塗布膜厚が求め
られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。まず構成を説明すると、図
１に示すように、コータロール１のうちピックアップロ
ール１ａの一部が塗料槽２内の塗料に浸漬した状態とな
っている。このピックアップロール１ａが回転すること
で、該ピックアップロール１ａによって巻き上げられた
塗料が順次送られてくるシート状連続体である鋼帯７に
連続的に転写され塗布されるようになっている。１ｂ
は、バックアップロールである。

【００２２】上記塗料槽２内には堰３が設けられてい
て、その堰３の高さ以上の量の塗料は、堰３から溢れて
塗料容器である塗料タンク４内に戻るようになってい
る。また、上記塗料槽２と塗料タンク４とは供給配管５
によって連通していて、塗料タンク４内の塗料は、ポン
プ６により上記塗料槽２に供給されるようになってい
る。この塗料槽２への供給は、上記塗料槽２から鋼帯７
へ塗布される量よりも多い量に設定されることで、常に
上記塗料槽２内の塗料の一部が溢れて該溢れた塗料が塗
料タンク４に戻ることで、上記塗料槽２内の塗料の量は
一定量となるように調整されている。

【００２３】また、上記塗料タンク４には塗料補給管８
の一端部が接続し、その塗料補給管８の途中に介挿され
た遮断弁９を操作することで、上記塗料タンク４内へ新
たな塗料が補給可能となっている。その遮断弁９の開閉
は、塗布量演算器１０からの開閉指令により行われる。
また、上記塗料タンク４にはロードセル等の荷重計１１
が設けられ、その荷重計１１によって塗料タンク４の重
量が測定可能となっている。荷重計１１は、測定した荷
重信号を、塗布量演算器１０へ供給可能となっている。

【００２４】また、上記塗料タンク４と塗料槽２とを連
通する供給配管５の途中には、温度計１２及び粘度計１
３が介挿され、その供給配管５中を流れる塗料の温度及
び粘度が測定される。そして、上記温度計１２及び粘度
計１３により測定された温度及び粘度に応じた信号がそ
れぞれ膜厚演算器１４に供給可能となっている。また、
上記送られる鋼帯７には長さ計１５が接触し、その長さ
計１５により、その鋼帯７の送り量が測定され、その送
り量に応じた信号Ｌが塗布量演算器１０に供給可能とな
っている。

【００２５】その塗布量演算器１０は、荷重計１１から
供給された荷重信号に基づき、塗料タンク４内の塗料の
重量を求め、求めた塗料の量が設定下限値以下になった
ら、上記遮断弁９に開指令を供給し、塗料タンク４内の
塗料が設定上限値以上まで補給されたら上記遮断弁９に
閉指令を供給可能となっている。また、塗布量Ｔ演算器
１０には、板幅計１６等から鋼帯７の板幅ｂが供給され
る。そして、当該塗布量Ｔ演算器１０は、その板幅ｂ
や、上記所定サンプリング時間Δｔ単位に供給される荷
重信号、及び長さ計１５から供給される鋼帯７の送り量
Ｌに基づき当該鋼帯７への単位当たりの塗布量Ｔを求
め、求めた塗布量Ｔを膜厚演算器１４に供給可能となっ
ている。

【００２６】次に、その塗布量Ｔの算出を、図２に基づ
き説明する。サンプリング時間Δｔ単位に荷重計１１か
ら供給される荷重信号に基づき現在のサンプリング時刻
ｔｉでの塗料重量Ｗｉを求め、その塗料重量Ｗｉを順次
記憶しながら、サンプリング時間Δｔ毎に、下式に基づ
き現在のサンプリング時刻より所定サンプリング個数分
の塗料重量Ｗｉから平均値を求め順次記憶する。ここ
で、図２においては、上記所定サンプリング個数分ｎを
８個とした場合について例示している。

【００２７】

【数３】

【００２８】さらに、下式のように、現在のサンプリン
グ時刻で求めた平均値Ｄｉと、当該時刻よりも所定時間
前（Δｔ×ｍ）に求めた平均値Ｄｉとの差を求め、その
差を上記所定時間（Δｔ×ｍ）で割ることによって、単
位時間当たりの塗料の減少量Ｅを算出する。ここで、図
２においては、上記ｍが４の場合について例示してい
る。

【００２９】

【数４】

【００３０】また、下式のように、上記長さ計１５及び
板幅計１６からの信号に基づき塗布された送り量Ｌ及び
板幅ｂから塗布された鋼板７の面積Ｓ（＝Ｌ×ｂ）を求
め、その面積Ｓで上記算出した減少量Ｅを割ることで塗
布量Ｔが求められる。Ｔ＝Ｅ／Ｓまた、膜厚演算器１４には、予め求められた粘度及び温
度と固形分濃度ρとの関係が、テーブルや関数式等の形
式で使用する塗料毎に設定されている共に、塗料種類設
定器１７から現在の塗料の種類が供給される。

【００３１】そして、上記膜厚演算器１４では、塗料種
類設定器１７から供給された塗料の種類と、温度計１２
及び粘度計１３から供給される温度及び粘度とに基づ
き、鋼帯７に塗布する現在の塗料の固形分濃度ρを求め
ると共に、上記塗布量演算器１０から供給された塗布量
Ｔに下記式のように演算することで乾燥後の塗布膜厚Ｔ
Ｄを算出して膜厚コントローラ１９に供給される。

【００３２】ＴＤ＝ρ・Ｔここで、上記固形分濃度ρは、消費量の演算ロジックと
同一タイミングでサンプリングして平均化して求めた
り、上記平均値を求めるタイミングでサンプリングし、
消費量を計算するタイミングで２点を平均化して求めた
り、消費量計算時にサンプリングして求める等により決
定することができる。もっとも、消費量の算出時間（平
均値と平均値との所定時間間隔）はせいぜい２分程度で
あり、その間の固形分濃度の変化は微小であると想定さ
れるため、固形分濃度ρについては上記のような平均化
は必ずしも必要でない。

【００３３】膜厚コントローラ１９には、目標膜厚設定
器１８から目標膜厚ＴＭが供給され、その目標膜厚ＴＭ
と膜厚演算器１４から供給された塗布膜厚ＴＤとの偏差
に基づき、上記ピックアップロール１ａの回転数を駆動
する駆動装置２０に対し回転数変更指令を供給可能とな
っている。次に、上記構成の装置の動作や効果等につい
て説明する。

【００３４】ポンプ６によって塗料タンク４内の塗料が
塗料槽２に供給され、また、塗料槽２内の堰３を越えた
塗料が塗料タンク４内に戻り当該塗料タンク４と塗料槽
２間で塗料が循環する。この状態で、塗料槽２内の塗料
が、コータロール１によって順次送られてくる鋼帯７に
連続的に塗布される。そして、塗料タンク４内の塗料が
設定下限値以下となったことが荷重計１１により検出さ
れたら塗布量演算器１０によって遮断弁９に開指令が供
給され塗料タンク４内に塗料が補給される。

【００３５】その後、塗料タンク４と塗料槽２との間の
塗料の循環系が安定するのを待って、上記塗布量演算器
１０では上述の平均化演算によって塗布量Ｔをサンプリ
ング時間Δｔ単位で算出し、その塗布量Ｔを膜厚演算器
１４に供給する。膜厚演算器１４では、上記塗布量演算
器１０から供給される塗布量Ｔに基づき鋼帯７上の塗布
膜厚ＴＤを演算して、演算した塗布膜厚ＴＤを膜厚コン
トローラ１９に供給する。

【００３６】膜厚コントローラ１９では、上記塗布量演
算器１０から供給される塗布膜厚ＴＤに基づき、塗布膜
厚ＴＤが目標膜厚ＴＭよりも薄ければコータロール１の
ピックアップロール１ａの回転数を上げ、塗布膜厚ＴＤ
が目標膜厚ＴＭよりも厚ければコータロール１のピック
アップロール１ａの回転数を下げる等の従来の膜厚制御
を実施する。

【００３７】上記のように、本実施の形態の塗布量演算
器１０による塗布量Ｔの演算は、所定時間Δｔ・ｍだけ
ずれて求めた塗料重量Ｗｉの平均値Ｄｉをサンプリング
時間Δｔ単位に求めるので、所定の測定精度を確保しな
がらサンプリング時間Δｔ間隔で塗布量Ｔを求めること
が可能となり、板厚制御の速応性が向上する。また、膜
厚演算器１４で塗料の固形分濃度ρに基づいて鋼帯７に
塗布される塗布膜厚ＴＤが求められるので、固形分濃度
ρの変動によるばらつきが吸収されて塗布膜厚ＴＤの測
定精度が向上する。

【００３８】また、この塗布膜厚ＴＤの測定は、実際に
鋼帯７に塗料が塗布される前後で検出することも可能と
なるために、鋼帯７への塗料の塗布と膜厚検出との間の
むだ時間を短くすることが可能となり、この点からも膜
厚制御の精度が向上する。なお、上記実施の形態では、
説明を分かり易くするために塗布量演算器１０と膜厚演
算器１４とを、別の装置のように説明しているが、一つ
の装置で構成してもよい。

【００３９】また、塗布量演算器１０における平均化演
算を行う際に、塗料の減少量Ｅを演算するための二つの
平均値Ｄｉ間のずらす時間を、サンプリング個数ｎを測
定するのに要する時間間隔Δｔ・ｎよりも短い時間間隔
Δｔ・ｍ（ｍ＜ｎ）を使用した場合で説明しているが、
当該サンプリング個数分ｎの時間間隔と等しい時間間隔
Δｔ・ｍ（ｍ＝ｎ）に設定してもよい。これは、本実施
の形態で使用する平均化演算では、上記ずらす時間間隔
Δｔ・ｍと塗布量を求める時間間隔とが独立しているた
めである。

【００４０】また、上記実施の形態では、サンプリング
時間Δｔ単位に塗布量を求める場合に限定されるもので
はなく、例えば、サンプリング時間Δｔの２倍の時間間
隔で塗布量を求めなどしてもよい。

【００４１】

【実施例】図３は、実際に上記実施の形態に基づいて測
定し制御した際の塗布膜厚ＴＤの変化を示したものであ
る。図３中、実線は上記実施の形態に基づいたものであ
る。また、一点鎖線は、比較のため従来の測定及び制御
による塗布膜厚の変化を示したものである。

【００４２】この図３から分かるように、上記実施の形
態に基づいて測定し制御すると、塗布膜厚を塗装開始時
からほぼ一定の値にすることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の塗布
量測定方法では、サンプリング時間単位に所定サンプリ
ング個数の平均値を求めると共に、所定時間だけずれた
平均値との間の差に基づき塗布量を算出するので、塗布
量を算出する時間間隔をサンプリング時間等の短い時間
間隔に設定しても、従来と同様な測定精度が確保され
る。即ち、この塗布量情報を使用することで、所定の測
定精度を確保しつつ塗布量制御の速応性が向上するとい
う効果がある。

【００４４】また、請求項２に記載した塗布膜厚測定方
法では、塗料の固形分濃度による膜厚のばらつき分が吸
収され、その分だけ膜厚の測定精度が向上する。即ち、
この膜厚測定値を使用することで、膜厚制御における精
度が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る装置構成を示す図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態に係る塗料重量の平均値化
演算を説明するための図である。

【図３】本発明の実施例を示す図である。

【図４】従来の装置構成を示す図である。

【図５】従来の塗料重量の平均値化演算を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１コータロール２塗料槽４塗料タンク（塗料容器）５供給配管７鋼帯１０塗布量演算器１１荷重計１２温度計１３粘度計１４膜厚演算器１９膜厚コントローラ Δｔサンプリング時間ｎサンプリング個数 Δｔ・ｍずらす時間間隔Ｔ塗布量Ｗｉ塗料重量 ρ 固形分濃度ＴＤ塗布膜厚

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続的に送られてくるシート状連続体に
対し塗料槽内の塗料を連続的に塗布する際に、塗料槽又
は該塗料槽に連通する塗料容器内の塗料重量を所定サン
プリング時間毎にサンプリングし、そのサンプリングし
た塗料重量から上記シート状連続体への塗布量を測定す
る塗布量測定方法であって、上記サンプリング時間毎に
所定サンプリング個数単位の平均値を求めつつ、その平
均値と、当該平均値測定時よりも上記サンプリング時間
と異なる所定時間間隔だけずれたときに求めた平均値と
の差に基づき塗布量を測定することを特徴とする塗布量
測定方法。
【請求項２】請求項１に記載の塗布量測定方法により
求めた塗布量と、塗料の粘度及び温度から求めた塗料の
固形分濃度と、から塗布膜厚を測定することを特徴とす
る塗布膜厚測定方法。