JP4075660B2

JP4075660B2 - Spark detection method

Info

Publication number: JP4075660B2
Application number: JP2003089826A
Authority: JP
Inventors: 知之清水; 真人今村; 智栗栖; 数久田和
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: JP2004292927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板表面に対して連続的に亜鉛めっき、合金めっき等の電気めっきを行う電気めっきラインにおいて、電極と被めっき材とが短絡する、いわゆるスパークの発生を検出する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気めっきラインは、例えば図８に示したように、鋼板１が上下で対をなす通電ロール２およびバックアップロール３に挟持され、左側より右側に向けて連続的に搬送されるとともに、該鋼板の上下両面に、それぞれ所定の間隔を設けて板状の上部電極４および下部電極５が対向して配置されている。
【０００３】
また交流電源６の一端が、各通電ロール２に接続され、他端が整流回路７を介して上部および下部の電極４，５に接続されている。なお、上部および下部の電極４，５付近には、それぞれ鋼板１の表面に向けてめっき液を噴出する複数のノズルが配置され、また、鋼板１の下方にそのめっき液を回収するめっき液槽が配置されている。そして、通電ロール２と上下電極４，５間を通電させることで、連続的に搬送される鋼板１の上下面に析出しためっき層が形成され、搬送されるにつれてそのめっき層の厚みが順次増大していく。
【０００４】
上記電気めっきラインで消費される電力は、めっき反応そのものに消費される電力以外に、電極と鋼板との間の電気抵抗によるジュール熱として消費される電力がかなりの割合を占めている。そのため、近年、電気めっきラインでは、省エネルギー対策として、電極と鋼板との間隔を小さく設定する傾向にあり、電極と鋼板との間で短絡を起こし、スパーク疵が発生することが問題となっている。
【０００５】
そこで、スパークの発生を早期に検出し、スパーク疵の発生を予防する技術が検討されている。例えば、特許文献１には、電極と通電ロール間の電流を検出して、この信号を微分して、この微分値が所定の範囲内にあるか否かでスパーク疵の発生を検知する技術が、特許文献２には、電気めっき中の電流を検出し、それを所定間隔でデジタル値に変換し、この値と前回の値との差分値からスパーク疵の発生を検知する技術が、また、特許文献３には、電圧を常時計測し、その電圧の時間変動から、電極と鋼帯との接触有無を判断する技術が開示されている。しかし、これらの方法では、鋼板の板幅や目付量等の変更や、鋼板の搬送速度の変化による電流や電圧の変動、鋼板の振動によって発生するめっき電圧の変動を、スパーク発生と誤検知するおそれがある。
【０００６】
そこで、上記問題点を解決する対策として、スパーク発生時には電流が増加しかつ電圧が低下することに着目し、電極と通電ロール間の電流と電圧の両方を周期的に検出し、それらの変動の微分値や差分値が所定値を超えたときにスパーク発生と判定する技術や、めっき電流、電圧を所定間隔で連続的に検出して、電流値が正方向へ所定値以上変化すると同時に、電圧値が負方向へ所定値以上変化したときにスパークが発生したと判断する技術が開示されている（例えば、特許文献４，５参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０２−１３４５５３号公報
【特許文献２】
特開平０４−１９１４００号公報
【特許文献３】
特開平０９−３１６６９１号公報
【特許文献４】
特開平０５−２７１９９９号公報
【特許文献５】
特開平０７−１５０３９８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献４および５の技術においてもなお、鋼板の形状が悪くばたつきが大きい時や、製造条件の変更点や溶接点等が通過する時には誤検知が発生し易いという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、従来技術の抱える上記問題点を解決し、電気めっき処理中におけるスパーク発生を確実に検知することができるスパーク検出方法を提案することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、電源の一方の極に接続され、鋼板の表面から所定の間隔を設けて対向配置された電極と、他方の極に接続され、上記鋼板に接触する通電ロールとを設けてなる電気めっきラインで、上記電極と上記鋼板との間に発生するスパークを検出するにあたり、上記通電ロールと上記電極との間の電流値を所定周期で検出して該電流値の移動平均値を算出し、該移動平均値を含む所定電流範囲：Ｘ₂(＝移動平均値−ΔＸ₂)超〜Ｘ₁(＝移動平均値＋ΔＸ₁)未満を定常電流範囲と設定し、検出された電流値がＸ₁以上となった後、Ｘ₂以下となり、さらにその後に上記定常電流範囲内に戻る挙動を示し、かつ、該挙動の開始から終了までに要する時間ｔが予め設定した所定時間内であるときに、スパークが発生したと判定することを特徴とするスパーク検出方法である。
【００１１】
ここで、電流検出値が、連続して上記Ｘ₁以上となっている時間ｔ₁、上記Ｘ₁以上となってから上記Ｘ₂以下になるまでの時間ｔ₂、および、連続して上記Ｘ₂以下となっている時間ｔ₃が、それぞれについて予め設定した所定時間内であるときに、スパークが発生したと判定することが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明を適用した電気めっきラインを示す図である。この電気めっきラインでは、鋼板１の表面から所定の間隔を設けて対向配置された電極４は、整流器７を介して電源６の一方の極に接続されている。鋼板１に接触する通電ロール２は、電源６の他方の極に接続されている。図示は省略するが、電極５についても同様に、別の整流器７を介して電源６の一方の極に接続されている。また、符号３は、通電ロール２と鋼板１とを確実に接触させるために設けられているバックアップロールである。本発明では、電極４と通電ロール２との間に流れる電流の経時変化を監視することにより、スパークの発生を検出する。したがって、この電流を検出する必要があり、整流器７と電極４との間には電流検出器８が設置されている。電流検出器８で検出された電流値はスパーク判定器９に送られ、このスパーク判定器でスパーク発生有と判定したときには、スパーク発生信号を警報器１０に対して送信する。
【００１３】
次に、スパーク判定器９による、スパークの判定方法について説明する。
発明者らは、スパークが発生した際に起こる電極４または５と通電ロール２との間の電流値の変化について詳細な検討を行った。その結果スパークが発生した時には、単に電流の上昇や電圧の低下が起こるのではなく、さらに複雑な変動が生ずることがわかった。すなわち、電極と通電ロールとの間の電流値Ｉは、まず正常のめっき電流値（以下定常電流と言う）に対して正方向に変動した後、その直後に逆に定常電流に対して負方向に変動し、その後に定常電流に戻るという挙動を示すことがわかった。
【００１４】
図２は、板厚0.81mm、板幅：1598mmの冷延鋼板を、ライン速度：44ｍ／minで電気亜鉛めっき処理を行った際の電流値の変化を、５msec周期で計測した結果を示すものである。図２中にはスパークが発生した点と、溶接点（先行材と後行材との接続点）が通過した点とを含んでいる。この図から、スパーク発生時には、電流が正方向に変動してから、その直後に負方向に変動して定常電流よりも低くなり、さらにその後に、定常電流に戻るという挙動を示しており、電流が正方向に変動を開始してから正常電流に戻るまでの時間は、おおよそ150msec程度であることがわかる。
【００１５】
上記の結果から、発明者らは、電流の経時変化が上記のような挙動を示すときにのみ、スパーク発生と判定することにすれば、誤検出を回避できるという発想に至った。そして、電流値の経時変化が上記の形態を示すもののみを抽出する方法について検討を加えた。
【００１６】
まず、定常電流、すなわち、スパークが発生していない正常な状態における電流値は、所定周期でめっき電流を検出し、その移動平均値Ｉ₀を算出し、この移動平均値Ｉ₀を含む所定範囲を定常電流範囲として設定することとした。すなわち、Ｘ₁＝Ｉ₀+ΔＸ₁を定常電流の上限、Ｘ₂＝Ｉ₀−ΔＸ₂を定常電流の下限とした。ここで、ΔＸ₁、ΔＸ₂は予め設定しておく値である。上記移動平均値Ｉ₀は、めっき電流を電流検出器で常時周期的（例えば５msec周期）に測定してこれを記憶し、所定時間（例えば５sec）内に得られた記憶値の平均値を求めることで算出することができる。この移動平均値の算出は、定期的にまたはめっき条件を変更するごとに行い、その値をその時の定常電流値として記憶し、算出の都度、その記憶を更新するようにしておけばよい。
【００１７】
そして、図３に示すように、検出された電流値がＸ_１以上となった後、Ｘ₂以下となり、さらにその後に定常電流範囲内に戻る挙動を示すか否かを、スパーク発生の判定基準のひとつとし、この挙動を示すもののみをスパーク発生有りと判定することとした。この挙動を示すもののみをスパーク発生有りとする理由は、上述したように、発明者らの詳細の調査結果から、スパーク発生時には必ずこのような挙動を示すことがわかったからである。なお、スパークが発生しなくとも電流値の変動は起こるので、上述のΔＸ₁、ΔＸ₂を小さくし過ぎると誤検出する可能性がある。そのため、ΔＸ₁、ΔＸ₂の値は、定常電流範囲が定常的にハンチングする範囲以上の幅を持つように設定する必要があり、スパークが発生した時に起こる電流の経時変化パターンの経験データや実験データに基づいて決定すればよい。具体的には、ΔＸ₁、ΔＸ₂の値は、移動平均値Ｉ₀の１％以上の値に設定することが好ましい。１％未満の値では、定常的な電流の変動をスパークと誤検出する可能性がある。
【００１８】
さらに、電流の経時変化が上記の挙動を示すもので、かつ、該挙動の開始から終了までに要する時間ｔ、すなわち、電流値がＸ₁以上となった時から、該電流値がＸ₂以下となり、その後、定常電流範囲に戻るまでの時間が、予め設定した所定時間ｔ_MAX内にあるときを、スパーク発生と判定することとした。ここで、時間ｔの値を、スパーク発生有無の判定に用いる理由は、例えば、被めっき材の幅変更や、めっき目付け量の変更等により、設定電流を変更するときには、定常電流自体が上昇したり下降したりする。したがって、時間ｔが大きい場合についてもスパーク発生と判定すると、めっき電流の設定変更等によって電流変化があった場合まで、スパーク発生と誤検出してしまうためである。ｔ_MAXの値は、スパークが発生した時に起こる電流の経時変化パターンの経験データや実験データに基づいて決定しておけばよい。発明者らの調査結果では、通常の電気めっきラインにおける電流範囲、ラインスピード範囲では、ｔ_MAXは1000msec程度に設定することが好ましい。
【００１９】
なお、スパークが発生したときには、上記時間ｔは必ずある値以上になるので、さらに誤検出を防止する目的で、スパーク発生と判定する基準として時間ｔの下限値ｔ_MINを設けておくことが好ましい。ｔ_MINを設けておくことにより、偶然に電流検出値にＸ₁以上であるノイズが生じた直後にＸ₂以下であるノイズが生じた場合でも、スパーク発生と誤検出することを防止できる。つまり、時間ｔが、ｔ_MIN〜ｔ_MAXの範囲にある時のみを、スパーク発生有りと判定するようにすることが好ましい。ｔ_MINの値についても、スパーク発生時における電流変化のパターンの経験データや実験データに基づいて決定しておけばよいが、発明者らの、調査結果では、通常の電気めっきラインにおける電流範囲、ラインスピード範囲では、100msec程度とすることが好ましい。
【００２０】
次に、スパーク検出器９によるスパーク発生有無の判定方法を説明する。
スパーク検出器９は、図１に示すように、定常電流範囲設定手段９ａとスパーク発生判定手段９ｂとを有している。定常電流範囲設定手段９ａは、電流検出器８により検出された電流Ｉより移動平均値Ｉ₀を算出し、このＩ₀を基にして定常電流範囲の下限値Ｘ₂および上限値Ｘ₁を設定して、スパーク発生判定手段９ｂへとこれらの値を送る。
【００２１】
図４に、定常電流範囲設定手段９ａによる、定常電流範囲の下限値Ｘ₂および上限値Ｘ₁の設定方法のフローチャートを示す。
ステップ100では、現在時刻について、溶接点等の電流設定値変更点が対象としている電極を通過してからの経過時間が所定時間以内か否かの判定を行う。定常電流、すなわち正常にめっきが行われている状態の電流は、電流設定値の変更を行わない限り大きく変わることはないから、ここでは、電流設定変更が完了後、電流が安定する程度の所定時間を予め設定しておき、この所定時間範囲内のときに移動平均値の算出を行うようにしている。すなわち、ステップ100で、条件変更点が通過してからの時間が所定時間範囲内のときにのみ、ステップ110に進み、移動平均の算出を始める。なお、電流設定の条件変更点が通過した時刻は、上位コンピュータから条件変更点の通過情報が入力されることで認識する。ステップ110では、電流値の測定を開始する。電流の測定は、所定周期で行われるようになっており、例えば、５msec毎に電流値を測定する。そして、ステップ120では、所定周期毎に測定される電流値Ｉnを記憶していく。ここで、測定時間は予め決定されており、例えば５secとしておく。５msec周期で５sec間測定を行った場合、ｎ_MAX＝1000となる。
【００２２】
Ｉnの記憶が終了するとステップ130へ進み、次式により移動平均値Ｉ₀を算出を行う。
Ｉ₀＝［ΣＩn（ｎ＝1,2,3,・・・,ｎ_MAX）］／ｎ_MAX
ステップ140では、算出されたＩ₀と予め設定されているΔＸ₂、ΔＸ₁より、次式により定常電流下限Ｘ₂および定常電流上限Ｘ₁の値を決定する。
Ｘ₂＝Ｉ₀−ΔＸ₂
Ｘ₁＝Ｉ₀＋ΔＸ₁
そして、ステップ150で、決定された定常電流下限Ｘ₂および定常電流上限Ｘ₁を、スパーク判定手段９ｂに送る。
【００２３】
続いて、スパーク判定手段９ｂによりスパーク発生と判定するフローチャートを図５に示す。スパーク判定手段９ｂでは、電流検出器８により検出された電流を常時監視し、ステップ200で、電流測定値ＩがＸ₁以上となった時に、ステップ210に進み、スパーク発生有無の判定を開始する。すなわち、電流測定値がＸ₁未満である場合においては、スパーク発生無と判定する（ステップ260）。電流測定値ＩがＸ₁以上となったことが検出されると、電流測定値ＩがＸ₁以上となった時刻ｔ_X1を記憶し（ステップ210）、時刻ｔ_X1以後の測定データから、時刻ｔ_X1〜ｔ_X1＋ｔ_MAXの間に、電流測定値ＩがＸ₂以下に低下しているかの判定を行う。時刻ｔ_X1〜ｔ_X1＋ｔ_MAXの間に電流測定値ＩがＸ₂以下に低下していなければ、スパーク発生無しと判定する（ステップ260）。時刻ｔ_X1〜ｔ_X1＋ｔ_MAXの間に電流測定値ＩがＸ₂以下に低下している場合にはステップ230に進み、時刻ｔ_X1〜ｔ_X1＋ｔ_MAXの間に、電流測定値ＩがさらにＸ₂以下からＸ₂超に変化しているかかどうかを判断し、変化していなければ、ステップ260に進んでスパーク無と判定し、変化していれば、ステップ240に進んでスパーク有りと判定し、さらに、ステップ250で警報器へスパーク発生信号を送信する。
【００２４】
なお、スパーク判定手段９ｂでは、Ｘ₁、Ｘ₂の値は、定常電流範囲設定手段９ａから送られてきたＸ₁、Ｘ₂の値を記憶しておき、定常電流範囲設定手段９ａから新たにこれらの値が送られて来る都度、これらの値は更新される。
【００２５】
また、本発明においては、他の実施形態として、電流検出値が連続して上記Ｘ₁以上となっている時間ｔ₁、上記Ｘ₁以上となってから上記Ｘ₂以下になるまでの時間ｔ₂、および、連続して上記Ｘ₂以下となっている時間ｔ₃が、それぞれ予め設定した所定時間内であるときに、スパークが発生したと判定するようにしてもよい。図６は、ｔ₁、ｔ₂、ｔ₃を説明する図である。
【００２６】
スパーク発生時には、電流が正方向に変動してから負方向に変動し、その後に定常電流に戻るという挙動を示すことから、上述のように定常電流範囲を設定した場合には、電流検出値が連続して上記Ｘ₁以上となっている時間ｔ₁、上記Ｘ₁以上となってから上記Ｘ₂以下になるまでの時間ｔ₂、および、連続して上記Ｘ₂以下となっている時間ｔ₃についても、それぞれ、ある程度の時間範囲内に収まることになる。よって、これらの時間の全てをスパーク発生の判定基準とする、すなわち、ｔ_1MIN≦ｔ₁≦ｔ_1MAX、ｔ₂≦ｔ_2MAX、ｔ_3MIN≦ｔ₃≦ｔ_3MAXを満たすときのみに、スパーク発生と判定することにより、誤検出のないより正確な判定が行える。ｔ_1MIN、ｔ_1MAX、ｔ_2MAX、ｔ_3MIN、ｔ_3MAXの値は、それぞれ、スパークが発生した際に起こる電流変化パターンの経験データや実験データに基づいて決定しておけばよい。発明者らの、調査結果では、通常の電気めっきラインにおける電流範囲、ラインスピード範囲では、ｔ_1MINは50msec程度、ｔ_1MAXは300msec程度、ｔ_2MAXは500msec程度、ｔ_3MINは50msec程度、ｔ_3MAXは500msec程度、とすることが好ましい。なお、この判定方法では、ｔ₂とｔ₃を判定基準にしているので、実質的にｔ（＝ｔ₂＋ｔ₃）も判定していることになり、ｔが所定時間内であるかどうかの判定を別途行う必要はない。
【００２７】
図７は、スパーク発生判定手段９ｂで、ｔ₁、ｔ₂、ｔ₃の全てを、それぞれについて予め設定した所定時間内であるときに、スパークが発生したと判定する方法の例を示すフローチャートである。ステップ300では、図５のステップ200と同様に、電流測定値ＩがＸ₁以上となった時に、スパーク発生有無の判定を開始する。ステップ300でＩ≧Ｘ₁となったことを検出した場合には、ステップ310に進み、Ｉ≧Ｘ₁となった時刻ｔ_X1を記憶する。そして、次のステップ320において、時刻ｔ_X1〜ｔ_X1＋ｔ_2MAXの間に、Ｉ≦Ｘ₂となったか否かの判定を行う。このステップがｔ₂≦ｔ_2MAXを満たすか否かの判定である。このステップ320での判定がＹｅｓの場合には、ステップ330に進み、時刻ｔ_X1以降連続して電流ＩがＸ₁以上である時間ｔ₁、および、Ｉ≦Ｘ₂となった時刻ｔ_X2を読み取る。続くステップ340では、ステップ330にて読み取ったｔ₁についてｔ_1MIN≦ｔ₁≦ｔ_1MAXを満たすかどうかを判定する。ステップ340での判定がＹｅｓの場合には、さらにステップ350で時刻ｔ_X2＋ｔ_3MAXに電流ＩがＸ₂を超える値を示しているか否か、即ち定常電流範囲に戻っているか否かを判断する。この判定がＹｅｓの場合には、ステップ360に進み、時刻ｔ_X2以降連続して電流ＩがＸ₂以下である時間ｔ₃を読取る。そして、ステップ370でｔ₃について、ｔ_3MIN≦ｔ₃≦ｔ_3MAXを満たすか否かを判定し、この判定かＹｅｓであれば、ステップ380でスパーク発生有と判定し、警報機へスパーク発生信号を送信する（ステップ390）。なお、ステップ300、ステップ320、ステップ340、ステップ350、ステップ370のいずれかの判定において、Ｎｏであった場合にはスパーク発生無しと判定される。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スパークが発生した時に起こるめっき電流の特徴的挙動、即ち、めっき電流が定常電流よりも正方向に大きく変動した直後に負方向に変動して定常電流よりも低くなり、さらにその後に定常電流に戻るという挙動を検知したときにのみスパークが発生したと判定することから、操業条件等の変動による誤検知を防止できるので、スパーク検出精度を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するのに好適な電気めっきラインを示す図である。
【図２】スパーク発生時に起こる電流変化の実測例を示すグラフである。
【図３】本発明における、スパーク検出に用いる定常電流範囲と、スパーク発生時の電流変化の時間ｔを説明する図である。
【図４】定常電流範囲を決定する方法を示すフローチャートである。
【図５】スパーク発生の判定方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明における、スパーク検出に用いる定常電流範囲と、スパーク発生時の電流変化における時間ｔ₁、ｔ₂、ｔ₃を説明する図である。
【図７】スパーク発生を判定する他の方法を示すフローチャートである。
【図８】一般的な電気めっきラインの構成を示す図である。
【符号の説明】
１．鋼板
２．通電ロール
３．バックアップロール
４．上部電極
５．下部電極
６．交流電源
７．整流回路
８．電流検出器
９．スパーク検出器
９ａ．定常電流範囲設定手段
９ｂ．スパーク発生判定手段
１０．警報器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for detecting the occurrence of a so-called spark in which an electrode and a material to be plated are short-circuited in an electroplating line for continuously performing electroplating such as galvanizing and alloy plating on a steel plate surface. .
[0002]
[Prior art]
For example, as shown in FIG. 8, the electroplating line is sandwiched between a current-carrying roll 2 and a backup roll 3 in which a steel plate 1 is paired up and down, and is continuously conveyed from the left side to the right side. The plate-like upper electrode 4 and lower electrode 5 are arranged to face each other at predetermined intervals on the upper and lower surfaces.
[0003]
One end of the AC power supply 6 is connected to each energizing roll 2, and the other end is connected to the upper and lower electrodes 4, 5 via the rectifier circuit 7. A plurality of nozzles for ejecting a plating solution toward the surface of the steel plate 1 are arranged in the vicinity of the upper and lower electrodes 4 and 5, respectively, and a plating solution tank for collecting the plating solution below the steel plate 1 Is arranged. Then, by energizing between the energizing roll 2 and the upper and lower electrodes 4, 5, a plating layer deposited on the upper and lower surfaces of the steel plate 1 that is continuously conveyed is formed, and the thickness of the plating layer sequentially increases as it is conveyed. I will do it.
[0004]
In addition to the power consumed for the plating reaction itself, the power consumed in the electroplating line accounts for a considerable proportion of the power consumed as Joule heat due to the electrical resistance between the electrode and the steel plate. Therefore, in recent years, in the electroplating line, as an energy saving measure, there is a tendency to set a small interval between the electrode and the steel plate, causing a short circuit between the electrode and the steel plate and causing spark wrinkles. .
[0005]
Therefore, a technique for detecting the occurrence of sparks at an early stage and preventing the occurrence of sparks has been studied. For example, Patent Document 1 discloses a technique for detecting the current between an electrode and a current-carrying roll, differentiating this signal, and detecting the occurrence of spark wrinkles based on whether or not the differential value is within a predetermined range. Patent Document 2 discloses a technique for detecting the current during electroplating, converting it into a digital value at a predetermined interval, and detecting the occurrence of spark wrinkles from the difference between this value and the previous value. Patent Document 3 discloses a technique for constantly measuring a voltage and determining the presence / absence of contact between an electrode and a steel strip from the time variation of the voltage. However, in these methods, changes in the sheet width, basis weight, etc. of the steel sheet, fluctuations in current and voltage due to changes in the conveying speed of the steel sheet, and fluctuations in the plating voltage caused by vibration of the steel sheet are erroneously detected as sparks. There is a fear.
[0006]
Therefore, as a measure to solve the above problems, focusing on the fact that the current increases and the voltage decreases when a spark occurs, both the current and the voltage between the electrode and the current-carrying roll are periodically detected and their fluctuations Technology that determines that a spark has occurred when the differential value or difference value exceeds a predetermined value, and the plating current and voltage are continuously detected at predetermined intervals, and at the same time the current value changes more than the predetermined value in the positive direction, the voltage Techniques for determining that a spark has occurred when the value changes in a negative direction by a predetermined value or more are disclosed (see, for example, Patent Documents 4 and 5).
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 02-134553 [Patent Document 2]
JP 04-191400 A [Patent Document 3]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-316691 [Patent Document 4]
JP 05-271999 A [Patent Document 5]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-150398
[Problems to be solved by the invention]
However, the techniques of Patent Documents 4 and 5 still have a problem that false detection is likely to occur when the shape of the steel sheet is bad and fluttering is large, or when a change in manufacturing conditions or a welding point passes.
[0009]
An object of the present invention is to propose a spark detection method capable of solving the above-described problems of the prior art and reliably detecting the occurrence of a spark during electroplating.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an electrode connected to one pole of a power source and arranged opposite to the surface of the steel sheet at a predetermined interval, and an electric current connected to the other pole and in contact with the steel sheet. In an electroplating line provided with a roll, when detecting a spark generated between the electrode and the steel plate, a current value between the energizing roll and the electrode is detected at a predetermined cycle to detect the current value. moving calculates an average value of a predetermined current range including the moving average: X ₂ a (= moving average -ΔX ₂₎ ultra to X ₁ (= moving average + [Delta] X ₁₎ below is set to the constant current range, After the detected current value becomes equal to or greater than X _1, the current value becomes less than X ₂ and then returns to the steady current range, and a time t required from the start to the end of the behavior is set in advance. It is determined that a spark has occurred within the specified time. A spark detection method characterized by.
[0011]
Here, the current detection value is continuously above X ₁ or more and going on time t _1, the time t ₂ from when the above-mentioned X ₁ or more until the X ₂ or less, and, the X continuously It is preferable to determine that a spark has occurred when the time t ₃ that is ₂ or less is within a predetermined time set in advance.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an electroplating line to which the present invention is applied. In this electroplating line, an electrode 4 disposed opposite to the surface of the steel plate 1 at a predetermined interval is connected to one pole of a power source 6 via a rectifier 7. The energizing roll 2 that contacts the steel plate 1 is connected to the other pole of the power source 6. Although not shown, the electrode 5 is similarly connected to one pole of the power source 6 via another rectifier 7. Moreover, the code | symbol 3 is a backup roll provided in order to make the electricity supply roll 2 and the steel plate 1 contact reliably. In the present invention, the occurrence of a spark is detected by monitoring the change with time of the current flowing between the electrode 4 and the energizing roll 2. Therefore, it is necessary to detect this current, and a current detector 8 is installed between the rectifier 7 and the electrode 4. The current value detected by the current detector 8 is sent to the spark determiner 9. When the spark determiner determines that a spark has occurred, a spark occurrence signal is transmitted to the alarm device 10.
[0013]
Next, a spark determination method by the spark determiner 9 will be described.
The inventors have made a detailed study on the change in the current value between the electrode 4 or 5 and the energizing roll 2 that occurs when a spark occurs. As a result, it has been found that when a spark occurs, more complicated fluctuations occur rather than simply an increase in current or a decrease in voltage. That is, the current value I between the electrode and the energizing roll first fluctuates in a positive direction with respect to a normal plating current value (hereinafter referred to as a steady current), and immediately thereafter, reversely in a negative direction with respect to the steady current. It turned out that it shows the behavior of changing to and then returning to the steady current.
[0014]
Fig. 2 shows the results of measuring the change in current value at a cycle of 5 msec when electrogalvanizing a cold rolled steel sheet with a thickness of 0.81 mm and a width of 1598 mm at a line speed of 44 m / min. It is. FIG. 2 includes a point where a spark is generated and a point where a welding point (a connection point between a preceding material and a following material) has passed. From this figure, when a spark occurs, the current fluctuates in the positive direction, immediately after that it fluctuates in the negative direction, becomes lower than the steady current, and then returns to the steady current. It can be seen that the time from the start of fluctuation in the positive direction to the return to the normal current is approximately 150 msec.
[0015]
From the above results, the inventors have come up with the idea that false detection can be avoided if it is determined that a spark has occurred only when the change in current over time exhibits the above behavior. Then, a method for extracting only the current value showing the above-described form was examined.
[0016]
First, a steady-state current, that is, a current value in a normal state where no spark is generated, a plating current is detected at a predetermined period, a moving average value I ₀ is calculated, and a predetermined range including the moving average value I ₀ Was set as the steady-state current range. That is, X ₁ = I ₀ + ΔX ₁ was the upper limit of the steady current, and X ₂ = I ₀ −ΔX ₂ was the lower limit of the steady current. Here, ΔX ₁ and ΔX ₂ are values set in advance. The moving average value I ₀ is obtained by constantly measuring the plating current with a current detector (for example, a period of 5 msec) and storing it, and obtaining the average value of the stored values obtained within a predetermined time (for example, 5 sec). Can be calculated. The moving average value is calculated periodically or whenever the plating conditions are changed, and the value is stored as a steady-state current value at that time, and the storage is updated every time the calculation is performed.
[0017]
Then, as shown in FIG. 3, whether or not the detected current value becomes X ₁ or more, then becomes X ₂ or less, and then returns to the steady current range is determined. Only those exhibiting this behavior were determined to have sparks. The reason for the occurrence of sparks only for those exhibiting this behavior is that, as described above, it has been found from the detailed investigation results of the inventors that such behavior is always exhibited when a spark occurs. In addition, since the fluctuation of the current value occurs even if no spark is generated, there is a possibility of erroneous detection if ΔX ₁ and ΔX ₂ described above are too small. Therefore, it is necessary to set the values of ΔX ₁ and ΔX ₂ so that the steady current range is equal to or larger than the range in which hunting is steadily performed. It may be determined based on the data. Specifically, it is preferable to set the values of ΔX ₁ and ΔX ₂ to values of 1% or more of the moving average value I ₀ . If the value is less than 1%, a steady current fluctuation may be erroneously detected as a spark.
[0018]
Furthermore, the time change of the current shows the above behavior, and the time t required from the start to the end of the behavior, that is, the current value becomes X ₂ or less from the time when the current value becomes X ₁ or more. Then, when the time until returning to the steady current range is within a predetermined time t _MAX set in advance, it is determined that a spark has occurred. Here, the reason for using the value of time t for the determination of the occurrence of sparks is that, for example, when the set current is changed by changing the width of the material to be plated, changing the plating weight, etc., the steady current itself increases. Or descend. Therefore, if it is determined that a spark has occurred even when the time t is large, it is erroneously detected that a spark has occurred until there is a current change due to a change in setting of the plating current or the like. The value of t _MAX may be determined on the basis of empirical data or experimental data of a current temporal change pattern that occurs when a spark occurs. According to the results of the inventors' investigation, t _MAX is preferably set to about 1000 msec in the current range and line speed range in a normal electroplating line.
[0019]
When a spark occurs, the time t is always greater than or equal to a certain value. Therefore, for the purpose of preventing erroneous detection, it is preferable to provide a lower limit value t _MIN for the time t as a criterion for determining the occurrence of a spark. . By providing t _MIN , it is possible to prevent the occurrence of a spark from being erroneously detected even when noise that is less than or equal to X ₂ occurs immediately after noise that is greater than or equal to X ₁ occurs in the current detection value. That is, it is preferable to determine that a spark has occurred only when the time t is in the range of t _{MIN to} t _MAX . The value of t _MIN may be determined based on empirical data and experimental data of the current change pattern at the time of spark occurrence, but the inventors' investigation results show that the current range in a normal electroplating line, In the line speed range, about 100 msec is preferable.
[0020]
Next, a method for determining whether or not a spark has occurred by the spark detector 9 will be described.
As shown in FIG. 1, the spark detector 9 has a steady current range setting means 9a and a spark occurrence determination means 9b. The steady current range setting means 9a calculates the moving average value I ₀ from the current I detected by the current detector 8, and sets the lower limit value X ₂ and the upper limit value X ₁ of the steady current range based on this I _0. Then, these values are sent to the spark occurrence determination means 9b.
[0021]
FIG. 4 shows a flowchart of a method for setting the lower limit value X ₂ and the upper limit value X ₁ of the steady current range by the steady current range setting means 9a.
In step 100, for the current time, it is determined whether or not the elapsed time since the current set value change point such as a welding point has passed through the target electrode is within a predetermined time. The steady-state current, that is, the current in a state where plating is normally performed, does not change greatly unless the current setting value is changed. Therefore, here, the predetermined current is set so that the current becomes stable after the current setting change is completed. The time is set in advance, and the moving average value is calculated when the time is within the predetermined time range. That is, in step 100, only when the time since the condition change point has passed is within the predetermined time range, the process proceeds to step 110 to start calculating the moving average. Note that the time when the current setting condition change point passes is recognized by the condition change point passing information input from the host computer. In step 110, measurement of the current value is started. The current is measured at a predetermined cycle, and the current value is measured every 5 msec, for example. In step 120, the current value In measured at predetermined intervals is stored. Here, the measurement time is determined in advance, for example, 5 seconds. When measurement is performed for 5 seconds at a period of 5 msec, n _MAX = 1000.
[0022]
When the storage of In is completed, the routine proceeds to step 130 where the moving average value I ₀ is calculated by the following equation.
I ₀ = [ΣIn (n = 1, 2, 3,..., N _MAX )] / n _MAX
In step 140, the values of the steady current lower limit X ₂ and the steady current upper limit X ₁ are determined from the calculated I ₀ and preset ΔX ₂ and ΔX _{1 according} to the following equations.
X ₂ = I ₀ −ΔX ₂
X ₁ = I ₀ + ΔX ₁
In step 150, the determined steady-state current lower limit X ₂ and the determined steady-state current upper limit X ₁ are sent to the spark determination means 9b.
[0023]
Next, FIG. 5 shows a flowchart for determining the occurrence of a spark by the spark determination means 9b. In the spark judging means 9b, the detected current is constantly monitored by a current detector 8, in step 200, when the current measured value I becomes X ₁ or more, the process proceeds to step 210, it starts to determine the spark occurrence or non-occurrence . That is, when the current measured value is less than X _1, it is determined that the spark generating free (step 260). When the current measured value I becomes X ₁ or more is detected from the storing time t _X1 current measured value I becomes X ₁ or more (step 210), the time t _X1 after the measured data, time between t _{_X1} ~t _X1 + t _MAX, it is determined whether the current measurement value I is reduced to X ₂ or less. If the measured current value I between times t _{_X1} ~t _X1 + t _MAX has not dropped to X ₂ or less, it is determined that no spark occurs (step 260). Time t _X1 is when the current measured value I is reduced to X ₂ or less during the ~t _X1 + t _MAX proceeds to step 230, during the time t _{_X1} ~t _X1 + t _MAX, the current measured value I further to determine whether or X ₂ is changed to X ₂ greater than the following, if not changed, it is determined that the spark-free proceeds to step 260, if the change, that there spark proceeds to step 240 determination Further, in step 250, a spark generation signal is transmitted to the alarm device.
[0024]
In the spark judging means 9b, the values of X _1, X ₂ may store the values of X _1, X ₂ sent from the steady current range setting means 9a, freshly from the steady current range setting means 9a Each time these values are sent, these values are updated.
[0025]
In the present invention, as another embodiment, the time t ₁ when the current detection value is continuously X ₁ or more continuously, the time t from when the current detection value becomes X ₁ or more to X ₂ or less. ₂ and when the time t ₃ that is continuously equal to or less than X ₂ is within a predetermined time set in advance, it may be determined that a spark has occurred. FIG. 6 is a diagram for explaining t ₁ , t ₂ , and t ₃ .
[0026]
When a spark occurs, the current changes in the positive direction, then in the negative direction, and then returns to the steady current.Therefore, when the steady current range is set as described above, the current detection value is continuous above X ₁ or more and going on time t _1, the time t ₂ from when the above-mentioned X ₁ or more until the X ₂ or less, and the time in succession has become the X ₂ or less t Each of ₃ is within a certain time range. Therefore, all of these times are used as criteria for determining the occurrence of sparks, that is, sparks are generated only when t _1MIN ≤t ₁ ≤t _1MAX , t ₂ ≤t _2MAX and t _3MIN ≤t ₃ ≤t _3MAX. By determining, a more accurate determination without erroneous detection can be performed. The _{values of} t _1MIN , t _1MAX , t _2MAX , t _3MIN , and t _3MAX may be determined based on empirical data and experimental data of current change patterns that occur when a spark occurs. As a result of the investigation by the inventors, in the current range and line speed range of a normal electroplating line, t _1MIN is about 50 msec, t _1MAX is about 300 msec, t _2MAX is about 500 msec, t _3MIN is about 50 msec, and t _3MAX is About 500 msec is preferable. In this determination method, since t ₂ and t ₃ are used as determination criteria, t (= t ₂ + t ₃ ) is substantially determined, and whether or not t is within a predetermined time. There is no need to make a separate determination.
[0027]
FIG. 7 is a flowchart showing an example of a method for determining that a spark has occurred when all of t ₁ , t ₂ , and t ₃ are within a predetermined time set in advance by the spark occurrence determination means 9b. is there. In step 300, as in step 200 of FIG. 5, when the current measured value I becomes X ₁ or more, starts to determine the spark occurrence or non-occurrence. If it is detected in step 300 that I ≧ X ₁ , the process proceeds to step 310 and the time t _X1 when I ≧ X ₁ is stored. Then, at the next step 320, during the time t _{_X1} ~t _X1 + t _2MAX, it is determined whether or not a I ≦ X _2. It is determined whether or not this step satisfies t ₂ ≦ t _2MAX . If the determination in step 320 of Yes, the process proceeds to step 330, time t ₁ time t _X1 after consecutive current I is X ₁ or more, and, the time t _X2 became I ≦ X ₂ read. In step 340, it is determined whether it satisfies the t _1MIN ≦ t ₁ ≦ t _1MAX for t ₁ read at step 330. If the determination in step 340 is Yes, it is further determined in step 350 whether or not the current I shows a value exceeding X ₂ at time t _X2 + t _3MAX , that is, whether or not the current I has returned to the steady current range. . If this judgment is Yes, the process proceeds to step 360, time t _X2 after consecutive current I read the time t ₃ is X ₂ or less. Then, for t ₃ at Step 370, t satisfy _3MIN ≦ t ₃ ≦ t _3MAX whether determined, if the judgment or Yes, determines that spark generating chromatic at step 380, spark generating signal to alarm Is transmitted (step 390). It should be noted that if the determination in any of step 300, step 320, step 340, step 350, and step 370 is No, it is determined that no spark has occurred.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the characteristic behavior of the plating current that occurs when sparks occur, that is, the plating current fluctuates in the negative direction immediately after it fluctuates more in the positive direction than the steady current. Since it is determined that a spark has occurred only when the behavior of returning to a steady current is detected after that, it is possible to prevent false detections due to fluctuations in operating conditions, etc., greatly improving spark detection accuracy can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an electroplating line suitable for applying the present invention.
FIG. 2 is a graph showing an example of actual measurement of a current change that occurs when a spark occurs.
FIG. 3 is a diagram illustrating a steady current range used for spark detection and a current change time t when a spark occurs in the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for determining a steady current range.
FIG. 5 is a flowchart showing a method for determining the occurrence of a spark.
FIG. 6 is a diagram for explaining a steady current range used for spark detection and times t ₁ , t ₂ , and t ₃ in current change when a spark occurs in the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing another method for determining the occurrence of a spark.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a general electroplating line.
[Explanation of symbols]
1. 1. Steel plate 2. Energizing roll 3. Backup roll 4. Upper electrode Lower electrode 6. AC power supply7. Rectifier circuit8. Current detector 9. Spark detector 9a. Steady current range setting means 9b. Spark generation determination means 10. Alarm

Claims

In an electroplating line that is connected to one pole of a power source and is provided with an electrode disposed opposite to the steel sheet at a predetermined interval, and an electrically conductive roll that is connected to the other pole and contacts the steel sheet, In detecting a spark generated between the electrode and the steel plate, a current value between the energizing roll and the electrode is detected at a predetermined period to calculate a moving average value of the current value, and the moving average predetermined current range including the values: X ₂ is set to (= moving average -ΔX ₂₎ ultra to X ₁ (= moving average + [Delta] X ₁₎ less than the steady-state current range, the detected current value becomes the X ₁ or more After that, when the behavior becomes X ₂ or less and then returns to the above steady current range and the time t required from the start to the end of the behavior is within a predetermined time, a spark is generated. Spark detection characterized by determining that Law.

Current detection value is continuously above X ₁ or more and going on time t _1, the time t ₂ from when the above-mentioned X ₁ or more until the X ₂ or less, and, and the X ₂ or less continuously going on time t ₃ is, when it is within a predetermined time set in advance for each of the spark detection method according to claim 1, wherein determining that the spark occurs.