JPH0733962B2 - 細長い材料の被覆の厚みを決定する方法 - Google Patents

細長い材料の被覆の厚みを決定する方法

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JPH0733962B2
JPH0733962B2 JP58143616A JP14361683A JPH0733962B2 JP H0733962 B2 JPH0733962 B2 JP H0733962B2 JP 58143616 A JP58143616 A JP 58143616A JP 14361683 A JP14361683 A JP 14361683A JP H0733962 B2 JPH0733962 B2 JP H0733962B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は強磁性層を有する線条、帯鋼等の非常に細長い
材料の被覆厚の決定に関する。本発明を応用できる被覆
は典型的に導電性で且つ基板よりも透磁率が低く、通常
非磁性である。本発明の特に有利な応用は金属被覆鋼
線、例えばめつき鋼線の被覆厚の連続オンライン決定で
ある。
背景技術 鋼線の主要なめつき法は溶融めつき法であり、線条は亜
鉛湯に通され次に拭取り及び瞬間冷却部を通つて上向き
に引抜かれる。特定仕様に従つて製造される線条は高信
頼度でその仕様を合致することが望ましく、従つて亜鉛
被覆厚を決定するためのさまざまな方法が使用されてい
る。このような決定方法の重大な制約は40本までの多数
の線条を引抜いてめつきプラントで平行に形成する製造
方法である。
被覆厚を決定する一つの商業的方法は線条のサンプル長
を切り取つて、サンプルから被覆厚を化学的に取り除く
ことである。被覆厚は被覆を有する線条サンプルと被覆
を有しない線条サンプルの重量を比較するか、もしくは
化学的に除去する際に発生する水素量を測定することに
より求められる。オンラインでサンプルを採る場合に
は、これは通常製品の長さの終端に限られる。そのため
このような方法は製品の全長にわたつて必ずしも品質を
保証するものではなく、終端サンプルの測定は必ずしも
全体を象徴するものではないことが容易にお判りいただ
けることと思う。
これらの目的に一部合致させるために別のサンプリング
方法が採用されており、そこでは長さが長いということ
自体が信頼度の高い製品サンプルであるという事実に基
いて非常に長い製品の例えば1/3ループごとに標準長の
サンプルが採られている。この方法は被覆工程を同時に
制御することができず、しかも面倒で時間を費すにもか
かわらず多数の線条の一本のみを代表するに過ぎない。
もう一つの従来技術の静止測定方法は磁気プローブによ
るスポツト決定を採用している。プローブは鋼芯からの
プーロブヘツドの離隔距離に従つて磁界が低減すること
を利用している。この技術では平均被覆厚を求めるのに
多くの読取りを必要とし、細い線条の場合には表面の湾
曲により読取誤差が生じるため本技術は線条径による制
約を受ける。
その他の従来の測定方法にはゲージ技術が含まれる。最
も簡単な静止測定方法の場合にはマイクロメータハンド
ゲージを使用して予め被覆された線条の径と被覆線条の
径のスポツト比較を行う。この方法も平均被覆厚を求め
るのに多くの読取りを必要とし、金属線被覆はマイクロ
目盛では実質的に変動するために特にそうである。
線条の被覆を連続的に測定するために光学ゲージ及び接
触ゲージを使用した方法を線条径に対してかなりの厚さ
の被覆、例えば0.5mm厚もしくはそれ以上のプラスチツ
ク被覆等に適用して成功している。光学ゲージはシヤド
ーグラフを使用しており、それは線条に平行光線を通し
て影を形成しその幅を測定して線条径に直接関連ずけて
いる。接触ゲージは通常レバー、ローラ及び位置センサ
を介して作動する。ローラは被測定材と接触し、これら
接触ローラの相対変位の測定値から径が求められる。
光学ゲージ及び接触ゲージを使用した方法は共に線条の
特定径の読取りを行うため、楕円型の被覆なし線条や不
均一な被覆により固有誤差を含めた誤差が生じる。また
鋼線溶融めつき被覆プラントの環境は光学計器や精密接
触ゲージの精度を保証するには連続的な留意を要する環
境となつている。さらに前記した制約もある。すなわち
被覆厚が線条径の公差程度となる細径線条の場合にはゲ
ージ技術の信頼度が低下する。このような場合直接ゲー
ジ技術を高信頼度で実施するには少くともめつきを施す
前後に相関した測定が必要である。
精巧な非接触、放射型連続オンライン被覆ゲージが例え
ば帯鋼の製造に長年採用されているが、これらは線条の
応用には適応できない。帯鋼産業において非常に有効で
あるこのような非接触法は放射性アイソトープ及びＸ線
蛍光を使用しているが、平面にしか適せず線条の幾何学
的形態に順応できないために線条には応用されていな
い。溶融めつき複覆プラントの多様性も重大な制約とな
る。既知の放射型ユニツトは複雑で高価であり近接配置
された多数の平行線条に容易に高信頼度で使用すること
ができない。このような環境では信頼度、簡易性、ロー
ユニツトコスト及び保守の容易性が重要な要因となるこ
とがお判りいただけることと思う。
前記した検討から鋼線の複覆厚、特にめつき鋼線の亜鉛
被覆厚を決定する既存の技術は全て一つもしくはいくつ
かの欠点を有することが判る。金属被覆鋼線の被覆厚の
連続オンライン決定を容易にし、前記技術を改善する方
法を提供することが本発明の目的である。
発明の要約 本発明は一方を被覆線が引抜かれる一対の誘導巻コイル
の相対応答を利用した簡単な比較技術により前記目的を
達成できるという発見に基いている。さらに既知の公称
径の線条の寸法を正確に決定する必要なしに意味のある
正確な被覆厚測定を行うことができ、コイルの幾何学的
形態及びコイルに印加される電流の周波数を慎重に選定
することにより感度を最適化できるという驚くべき事実
が判明した。さらに電子信号分析法を採用することによ
り、計器を広範な線径に対して機能するように構成する
ことができる。
従つて本発明はその第一局面において強磁性層を有する
非常に長い材料の被覆厚の決定を容易にする方法を提供
し、前記被覆は導電性で且つ前記層よりも実質的に透磁
率が低く、前記方法は、前記細長い材料を中空の第１の
誘導巻線コイルのコイル中空部で前記第１のコイルに対
して相対移動せしめ、同時に前記第１のコイルに140kHz
以下の単一の固定周波数の交流電流を供給する段階と、 各コイルの電気的特性を監視して両者の比較を表わす信
号もしくは他の表示を得、この表示から被覆厚を決定す
る段階とを有している。
前記方法はさらに被覆厚を決定してその読取値を表示す
ること及び／もしくは前記信号もしくは他の表示を使用
して被覆厚を変えること及び／もしくは制御するように
することもできる。
基準巻線コイルは第１すなわち測定コイルの近辺に、例
えば測定コイルに平行に配設することが有利であるが、
移動材料がそのインダクタンスに著しく影響を及ぼさな
いように充分変位して配設する。替りに基準巻線コイル
は測定コイルから充分離して例えば工程処理室に配置す
ることもできる。基準コイルの芯が単に空気である場合
には前記技術は非常に満足な性能を示した。また２個の
コイルを同様な幾何学形態とし、特に同様に巻回するこ
とが望ましいことが判つた。
特に適切な応用においして延長材料は金属被覆鋼線、例
えばめつき鋼線、銅、アルミニユウムもしくは亜鉛−ア
ルミニユウム合金被覆線もしくは非常に薄い青銅被覆鋼
線を有するタイヤコードである。
印加された電流のパラメータは層の磁気飽和を回避する
ように選定することが望ましく、本技術は25ガウス程度
の磁束密度において満足な結果が得られた。印加される
電流の周波数も前記範囲内で選定して公知の次式により
想定被覆厚の２〜４倍の表皮厚が得られるようにした。
ここにδは円弧状の一波長λに対する表皮厚、ｃは光
速、σ及びμは夫々被覆の相対透磁率及び導電率であ
る。
周波数のこの選定により被覆厚の変動に対する適正な感
度が観察された。商業上重要な鋼線の溶融金属めつきの
場合、20KHz〜200KHzの範囲の周波数であれば申し分な
く50〜140KHzの範囲の周波数が特に望ましいことが判つ
た。
所与の任意の周波数において被覆の表皮厚は層の厚みよ
りも著しく大きく、例えばめつき鋼線の場合にはおよそ
10倍大きいことが容易に判る。この効果により層材の表
面被覆の優先的な信号選定が行われ層材特性に対する被
覆特性の感度が改善される。
測定コイルの軸長対直径比はを適切に選択することによ
って、コイルのインダクタンスならびに装置の感度がコ
イル内における材料の横方向変位により影響を受けない
ようにされる。従つて公知の原理を適応すれば簡便な幾
何学的形態で良好な性能を得るには4:1〜8:1の範囲の比
が望ましく5:1が最も望ましい。
前記信号もしくは表示を得るために監視される各コイル
の電気的特性は便宜上コイル両端間の起電力（EMF）と
することができ、振幅もしくは位相角を比較することが
できる。
一つの構成において各コイルは精密発振器の出力間に並
列RL回路として接続されている。コイルの対応する端子
間に接続された検出回路は分離変圧器及び適当な増幅器
を介して前記変圧器の出力に接続されたデイスプレイを
有している。別の構成において起電力は２個の直列抵抗
器が第２のアームを構成するブリツジの第１のアームに
直列素子として配設された２個のコイル間に印加され、
検出回路は２個のコイルと２個の抵抗器の作動点に接続
される。
発明の実施態様 第１図に略示する本発明の実施例は一対の同様な誘導巻
線コイル10,12を具備している。コイル10すなわち測定
コイルは多線溶融めつきプラントの一本のめつき線14の
径路の周りに溶融めつき及び拭取ユニツトの下流位置で
固定されており、コイル12すなわち基準コイルは他の任
意簡便な位置に配設されている。図示するようにこの位
置は測定コイル10の近辺とすることができるが、コイル
12は線条14から充分変位させて線条がコイルのインダク
タンスに著しい影響を及ぼさないようにしなければなら
ない。両コイルが近接している場合には、一般的な電磁
しやへい13により典型的に保護する。
両コイル共同様な中空巻型に同様に巻回されていること
を含めてあらゆる点で幾何学に同様であり、従つて空心
を有し各抵抗器16,18と直列に接続されている。２個のR
L回路が選択可変周波数精密発振器20の出力間に並列に
接続されている。
各コイル10,12は20〜30mm程度の直径とおよそ5:1の長さ
対直径比を有し、前記検討したところに従つてコイル10
内における線条14の横方向の移動に対して敏感でない結
果が得られるように保証する。
抵抗器16,18に接続されたコイル10,12の各端子11,15は
絶縁変圧器22の１個のコイルの両端間に接続されてい
る。変圧器22の他方のコイルは適正なデイスプレイ26に
出力する増幅器に接続されている。回路は全体として電
気的ブリツジを構成していることがお判りいただけるこ
とと思う。
動作上新たに溶融めつきされた線条14がロールもしくは
案内28により案内されて巻枠25によりコイル10内を実質
的に軸方向縦方向に引抜かれ、前記原理に従つて選定さ
れた周波数の交流が発振器20により２個のコイルに印加
される。デイスプレイ26は２個のコイルの両端間の起電
力の振幅差を表わす表示を与える。
適正に校正することによりデイスプレイ26の表示を読み
取つて被覆厚を求めることができる。このことは本方法
を使用して意味のある高感度の結果が得られることを決
定的に示す第２図からお判りいただけることと思う。本
図は90KHzの選定周波数において３つの異なる範囲の中
の一つの範囲の直径を有するさまざまな鋼線に対する亜
鉛被覆厚と重量の近似値対計器の読取値を示すグラフで
ある。各曲線の線条径に幅があるのは線条の特定公称径
におけるバラツキがあるためである。被覆厚は従来の技
術により決定した。各直径範囲に対する試験的グラフに
極めて一致する意味のある校正曲線を描くことができ、
これは公称径が判つている場合には正確な直径を決定す
る必要のないことを示唆している。
被覆厚を自動制御するためにめつきプラントの（図示せ
ぬ）拭取ユニツトに線29により接続された帰還制御回路
27に比較により生じる信号を通すことができることをお
判りいただけることと思う。さらに典型的な多線プラン
トにおいて、マイクロプロセツサ技術を使用して一組の
帰還制御信号も含めて任意の特定形状の所望情報を処
理、記録及び表示することができる。
第３図は多数の平行線条を処理するようにされた線条被
覆プラントの一部概略図であり、各線条14に対して別々
の測定コイル10及び基準コイル12がある。コイル対はコ
イルを互いに且つ他の線条からしやへいする分割器13b
を有する電磁函シールド13′の各区画13a内に収納され
ている。増幅器、デイスプレイ及び関連する電子装置は
符号21に分離して載置され、ケーブル21aを介してコイ
ルに接続され線21bを介して処理制御コンピユータ27′
に接続されている。コンピュータ27′はプラントの図示
部分よりも上流において被覆厚を自動制御するために使
用する。第３図には８本の線条しか示されていないが、
このようなプラントは現在40本までの線条を処理するこ
とができる。さらにコイルを図示する共通シールドに取
りつける替りに各対をラインのさらに下流で線条が夫々
の巻枠に接近して離される位置に独立して配設すること
ができる。最後に測定コイルよりも基準コイルの数を少
くすることができる、例えば各測定コイル対に対して基
準コイルを１個とすることができる。
第４図は測定コイル10′及び基準コイル12′の応答を監
視及び比較する別の構成の回路図であり、同じ部品は同
じ参照番号で示す。前と同様にコイルは誘導巻回され幾
何学的形態も類似しているが、この場合には発振器20′
の両端間に直列に接続されている。一対の同様に直列接
続された抵抗器16′,18′も発振器の両端間にコイルに
並列に接続されている。増幅器24′がブリツジ構成の２
個のコイルと２個の抵抗器の作動点11′,13′に接続さ
れている。前と同様に検出増幅器24′は適当なデイスプ
レイ26′に出力する。
第４図に従つて構成した装置の応用例を第５図に示す。
ここには銅被覆線に対するデイスプレイ26′の読取値対
（従来技術により決定される）被覆重量のグラフを示
す。グラフ上の点には近直線を適合することができる。
いずれの実施例においてもコイル両端間の起電力の振幅
ではなく位相角を比較する位相感知検知器に置換するこ
とができる。
第６図は第４図の装置における測定感度に対する周波数
の影響を示す。これらの結果から妥当な感度とするには
周波数を10KHzよりも高くしなければならず、周波数を2
00KHzよりも高くしても感度はほとんど良くならないこ
とが判る。良好な動作範囲は50〜140KHzである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第一実施例に従つて１本の線条の被覆
厚を監視する装置の略図、第２図は測定及び基準コイル
を同様に誘導巻回した時のめつき鋼線に対する本装置の
典型的な試験的応用を示すグラフ、第３図は本発明に従
つた装置を具備する多線被覆プラントの一部を示す図、
第４図は本発明の第２の実施例に従つた装置の回路図、
第５図は第４図の装置を使用した銅被覆線に対する第２
図と同様のグラフ、第６図は第４図の装置を使用して測
定したコイルに印加される電流の周波数対感度のグラフ
である。 符号の説明 10,12……誘導巻線コイル 13……電磁シールド 14……めつき線条 20,20′……発振器 24′……検出増幅器 25……巻枠 26……デイスプレイ 27……帰還制御回路 27′……コンピユータ 28……ロールもしくは案内
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−69246（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−91490（ＪＰ，Ａ) 特公 昭26−1792（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭50−32630（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭36−16884（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭31−13464（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭35−20976（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ある径を有する強磁性体の中心材を含む細
    長い材料の表面に被覆された被覆層の厚みを決定する方
    法であって、 前記被覆層は、前記中心材を包み、導電性であり、かつ
    前記中心材よりも透磁率が低く、 前記方法は、 前記細長い材料を中空の第１の誘導巻線コイルのコイル
    中空部で前記第１のコイルの長手方向に前記第１のコイ
    ルに対して相対移動せしめ、同時に前記第１のコイルに
    140kHz以下の単一の固定周波数の交流電流を供給する工
    程と、 前記第１のコイルの電気的特性を測定して、測定された
    電気的特性から前記被覆層の被覆厚を直接示す信号を生
    成する工程 とを含む被覆層の厚みを決定する方法。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の方法におい
    て、さらに、前記第１のコイルに前記交流電流を供給す
    ると同時に、前記細長い材料の移動が実質的にそのイン
    ダクタンスに影響を及ぼさない程度に前記細長い材料か
    ら充分離れて配置された第２の誘導巻線基準コイルにも
    前記交流電流を供給し、各コイルの電気的特性を測定し
    て前記両コイルの測定された電気的特性の差を示す信号
    を生成する工程を含む被覆層の厚みを決定する方法。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載
    の方法において、測定される電気的特性は前記コイル両
    端間の起電力であり、一つもしくはいくつかの観察可能
    な起電力間の差が被覆厚を示すことを特徴とする被覆層
    の厚みを決定する方法。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項記載の方法におい
    て、前記信号もしくは他の表示はコイル両端間の起電力
    の位相角の差を表わすことを特徴とする被覆層の厚みを
    決定する方法。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項から第４項のいずれ
    かの項に記載の方法において、前記第１の巻線コイル及
    び前記第２の巻線コイルとして同じ誘導巻コイルを使用
    することを特徴とする被覆層の厚みを決定する方法。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項から第５項のいずれ
    かの項に記載の方法において、前記交流電流の周波数は
    想定被覆厚の２倍から４倍の表皮深さに対応するように
    選定されていることを特徴とする被覆層の厚みを決定す
    る方法。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第６項記載の方法におい
    て、前記細長い材料は溶融金属めっき鋼線であり、前記
    交流電流の周波数は10〜140kHzであることを特徴とする
    被覆層の厚みを決定する方法。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第１項から第６項のいずれ
    か一項に記載の方法において、前記細長い材料は線条で
    あることを特徴とする被覆層の厚みを決定する方法。
  9. 【請求項９】特許請求の範囲第１項から第８項のいずれ
    かの項に記載の方法において、前記信号を使用して被覆
    厚を変化及び／もしくは制御することを特徴とする被覆
    層の厚みを決定する方法。
JP58143616A 1982-08-06 1983-08-05 細長い材料の被覆の厚みを決定する方法 Expired - Lifetime JPH0733962B2 (ja)

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AUPF524982 1982-08-06
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