化成被膜の検査方法及び検査装置
【課題】目視評価が困難な薄膜かつ付着量が少ない化成被膜に対してもオンラインで被膜品質を検査できる化成被膜の検査装置を提供する。
【解決手段】検査対象たる化成被膜１００に対して光を照射する光照射手段３０１と、化成被膜による反射光を受光する受光手段３０２と、光照射手段から照射された光の光量と受光手段により受光された光の光量とを比較して光反射率を算出する光反射率演算手段３０３と、予め測定された化成皮膜の光反射率と付着量との関係を記憶する記憶手段３０４と、記憶手段に記憶された化成被膜の光反射率と付着量との関係を参照して光反射率演算手段により求められた光反射率から化成被膜の品質を判定する品質判定手段３０５とを有する。
【解決手段】検査対象たる化成被膜１００に対して光を照射する光照射手段３０１と、化成被膜による反射光を受光する受光手段３０２と、光照射手段から照射された光の光量と受光手段により受光された光の光量とを比較して光反射率を算出する光反射率演算手段３０３と、予め測定された化成皮膜の光反射率と付着量との関係を記憶する記憶手段３０４と、記憶手段に記憶された化成被膜の光反射率と付着量との関係を参照して光反射率演算手段により求められた光反射率から化成被膜の品質を判定する品質判定手段３０５とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車ボディや部品の表面に電着塗装を施す前に行われる前処理工程の化成被膜の検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ボディの下塗り塗装として電着塗装が一般的であるが、この電着塗装を施す前に、自動車ボディを洗浄したり化成被膜を形成したりする、いわゆる前処理が行われている。
【０００３】
従来の電着塗装の前処理は、自動車ボディに付着した油分、鉄粉、塵埃などを除去する脱脂・洗浄工程と、清浄となったボディの表面にリン酸亜鉛系化成皮膜を形成する表面調整・化成処理工程とで構成されている。このうちの表面調整工程は、被処理物の表面に表面調整剤成分を吸着させることにより、次工程のリン酸亜鉛系化成処理工程における反応起点数を増加させ、また吸着した表面調整剤成分が、リン酸亜鉛皮膜結晶の核となり、皮膜形成反応を加速するという役割を担っている。
【０００４】
ところが、リン酸亜鉛系化成処理法では、化成被膜の形成反応を加速させるためには上述したとおり表面調整工程が必要である。また、リン酸亜鉛系化成処理法は化学的反応によって化成被膜を形成するため、化成スラッジが必然的に生じてしまい、そのために化成スラッジを含む排水の処理装置や、ボディを洗浄する洗浄装置及び水切り乾燥炉などの設備が必要となる。
【０００５】
このため、たとえばジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びにフッ素イオンを含有し、実質的にリン酸イオンを含有しない化成処理液を用いることで表面調整工程や化成スラッジの処理を省略することも提案されている。
【０００６】
ところで、リン酸亜鉛系化成皮膜の付着量は１〜５ｇ／ｍ２程度であることから、化成被膜の良否検査は目視によりオンラインで行うことができる。また、ミクロ的な付着状況は電子顕微鏡を用いてオフラインで行われている。
【０００７】
ところが、上述したジルコニウムイオン系化成処理液で形成した化成被膜はリン酸亜鉛系化成皮膜に比べて非常に薄膜で付着量も少ない（２０〜５０ｍｇ／ｍ２程度）ので、目視で化成被膜の付着状況を評価することはできない。
【発明の開示】
【０００８】
本発明は、目視評価が困難な薄膜かつ付着量が少ない化成被膜に対してもオンラインで被膜品質を検査できる化成被膜の検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、検査対象たる化成皮膜の光反射率を測定し、予め測定された化成皮膜の光反射率と付着量との関係を参照して前記検査対象たる化成皮膜の品質を検査することを特徴とする化成皮膜の検査方法が提供される。
【０００９】
また上記目的を達成するために，本発明の第２の観点によれば、検査対象たる化成被膜に対して光を照射する光照射手段と、前記化成被膜による反射光を受光する受光手段と、前記光照射手段から照射された光の光量と前記受光手段により受光された光の光量とを比較して光反射率を算出する光反射率演算手段と、予め測定された化成皮膜の光反射率と付着量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された化成被膜の光反射率と付着量との関係を参照して前記光反射率演算手段により求められた光反射率から化成被膜の品質を判定する品質判定手段と、を有することを特徴とする化成被膜の検査装置が提供される。
【００１０】
本発明では、化成被膜の付着量が光反射率と相関することに着目し、化成被膜に対して光反射率を測定し、予め測定された化成皮膜の光反射率と付着量との関係を参照して、測定された光反射率から化成被膜の品質を判定するので、目視では評価し難い化成被膜に対しても品質検査が可能となる。また、非破壊検査であることから、塗装前処理工程を流れている被検査物に対してオンラインで検査することができる。
【発明の実施の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
《第１実施形態》
図１は本発明の塗装前処理方法及び塗装前処理装置が適用される塗装工程の一例を示す平面レイアウト図、図２は本発明の塗装前処理方法及び塗装前処理装置の一実施形態を示す側面図、図３は本発明に係る化成被膜の検査装置の一例を示す平面図及び正面図、図４は本発明に係る化成被膜の検査装置の構成を示すブロック図、図５は本発明に係る化成皮膜の光反射率と付着量との関係の一例を示すグラフ、図６は本発明に係る化成被膜の検査装置の、データ処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００１３】
図１及び図２に塗装工程のうち前処理〜電着工程の一例を示し、同図を参照して本発明に係る化成被膜の検査方法及び検査装置３０が適用される塗装ラインの前半の一例を概説する。以下の説明では、ホワイトボディに付着した油分、鉄粉、塵埃等を除去する工程及びその装置の総称を脱脂洗浄工程Ａ又は脱脂洗浄装置Ａと称し、その後にホワイトボディに化成被膜を形成する工程及びその装置の総称を化成処理工程Ｂ又は化成処理装置Ｂと称し、化成被膜が形成されたボディに未乾燥の電着塗膜を形成する工程及びその装置の総称を電着工程Ｃ又は電着塗装装置Ｃと称し、その後にボディに付着した余分な電着塗料を洗い流す工程及びその装置の総称を電着水洗工程Ｄ又は電着水洗装置Ｄと称し、未乾燥の電着塗膜を焼き付けて乾燥させる工程及びその装置の総称を電着焼付工程Ｅ又は電着乾燥炉２８と称する。
【００１４】
まずプレス部品の組立を終了したホワイトボディは、車体組立ラインのドロップリフタ１により、それまでの台車から塗装ハンガ３に移載され、オーバーヘッドコンベア２により塗装ラインに搬送される。
【００１５】
塗装ラインに搬入されたホワイトボディ４には、プレス油や溶接による鉄粉、その他塵埃などが付着しているので、化成処理を施す前に脱脂洗浄工程Ａにてこれら油分、鉄粉及び塵埃が除去される。同図に示す例では、この脱脂洗浄工程Ａは、主として油分を除去するための予備脱脂工程Ａ１と本脱脂工程Ａ２、及びこれら予備脱脂工程Ａ１及び本脱脂工程Ａ２で使用した脱脂液、ボディ４に付着した鉄粉や塵埃を除去する第１水洗工程Ａ３および第２水洗工程Ａ４から構成されている。
【００１６】
図２に示すように予備脱脂工程Ａ１はタンク５に貯留された脱脂液をポンプで汲み上げてノズル６からボディ４に向かって噴霧する、いわゆるシャワー式接液方法であるのに対し、本脱脂工程Ａ２は、脱脂槽７に収容された脱脂液にボディ４を全没させることで接液させる、いわゆるフルディップ式接液方法が採用されている。ただし、本発明に係る化成被膜の検査方法及び検査装置３０が適用される塗装前処理方法及び装置は、このような接液方法や段数（本例では予備脱脂と本脱脂の２段。）には何ら限定されず適宜変更可能である。
【００１７】
また、第１水洗工程Ａ３はタンク８に貯留された工水をポンプで汲み上げてノズル９からボディ４に向かって噴霧する、いわゆるシャワー式接液方法であるのに対し、第２水洗工程Ａ４は、水洗槽１０に収容された工水にボディ４を全没させることで接液させる、いわゆるフルディップ式接液方法が採用されている。ただし、本発明に係る化成被膜の検査方法及び検査装置３０が適用される塗装前処理方法及び装置は、このような接液方法や段数（本例では第１水洗と第２水洗の２段。）には何ら限定されず適宜変更可能である。以上説明した脱脂洗浄工程Ａを構成する装置が脱脂洗浄装置Ａである。
【００１８】
脱脂洗浄工程Ａにより清浄となったホワイトボディ４の表面に化成被膜を形成するために化成処理工程Ｂが設けられている。本例の化成処理工程Ｂは化成被膜形成工程Ｂ１と、化成処理液による発錆を防止するための純水洗工程Ｂ２とから構成され、表面調整工程は設けられていない。
【００１９】
特に本例では、化成処理液として、たとえばジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びにフッ素イオンを含有し、実質的にリン酸イオンを含有しない化成処理液が用いられている。
【００２０】
リン酸イオンを含有する化成処理は、ボディを構成する鉄、亜鉛、アルミニウムとのイオン交換による析出反応(化学的反応)で化成被膜が形成されるが、たとえばジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びにフッ素イオンを含有する化成処理液による化成処理は、化学的反応による被膜形成メカニズムではなく、コーディングのような物理的な作用により化成被膜が形成される。この種の化成処理液を用いると、リン酸亜鉛系化成処理液に比較して、化成スラッジ(反応生成物)が生じない点や、表面調整工程が不要である点などが有利となる。
【００２１】
一例を挙げると、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びに、フッ素イオンを含有、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオンの含有量は、重量基準で２０〜５００ｐｐｍであり、フッ素イオンの含有量は、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオンに対して、モル比で６倍以上であり、実質的にリン酸イオンを含有せず、ｐＨが２〜５である化成処理液、若しくはこれにバナジウムイオン、セリウムイオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、コバルトイオンなどの防錆金属を添加した化成処理液、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、フッ素イオン、並びに、可溶性エポキシ樹脂を含有し、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオンの含有量は、質量基準で２０〜５００ｐｐｍであり、フッ素イオンの含有量は、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオンに対して、モル比で６倍以上であり、可溶性エポキシ樹脂は、樹脂１００ｇ当たり−ＮＨ２及び／又は−ＮＨ３＋を少なくとも０．１モル有し、実質的にリン酸イオンを含有せず、ｐＨが２．５〜４．５である化成処理液、６価クロムイオン２ｇ／リットル以上、硫酸イオン２０〜２０００ｐｐｍ、フッ素を４００ｐｐｍ未満、及びジルコニウムイオン及びチタニウムイオンから選ばれる１種又は２種のイオンを２０〜１０００ｐｐｍ含有するｐＨが０．５〜２．０の化成処理液、若しくはこれにコロイダルシリカ、乾式シリカ、珪酸アルカリ金属塩の、１種又は２種以上のシリカゾルをその固形分濃度で１〜５ｇ／リットルを含有する化成処理液などである。ただし、この化成処理液にのみ限定される趣旨ではなく、化学的反応に依らない物理的作用による化成皮膜が形成される化成処理液であればよい。
【００２２】
図２に示す化成処理装置Ｂは、塗装ハンガに搭載されたボディ４が通過する処理槽１１を有し、オーバーヘッドコンベア２のアップダウンに伴いボディ４もアップダウンするので、処理槽１１に満たされた化成処理液にボディ４を浸漬することができる。なお、同図にはいわゆるフルディップ式処理槽１１を示したが、ボディ４の下部のみを浸漬し、ボディ４の上部をシャワーするハーフディップ式や、ボディ４の全体をシャワー方式による化成処理を採用することも可能である。
【００２３】
上述したジルコニウムイオンを含む化成処理液を用いた化成処理工程では、いわゆる化成スラッジが生じないので、処理槽１１には特別なスラッジ除去装置を設ける必要がない。ただし、処理槽１１内の化成処理液に含まれる塵埃を除去するとともに化成処理液の撹拌を目的として、フィルタ，ポンプ及び吐出ノズルを有する循環配管を設けることもできる。なお、処理槽１１にて消費される化成処理液は補給用化成処理液を貯留する図外のタンクから所定のタイミングで補給される。
【００２４】
化成被膜形成工程Ｂ１に続いて純水洗工程Ｂ２が設けられているが、この純水洗工程Ｂ２は、図２に示すようにタンク１９に貯留された純水をポンプで汲み上げてノズル２１からボディ４に向かってミスト状に噴霧する、いわゆるシャワー式接液方法である。この純水洗工程Ｂ２は、上述したとおり化成処理液のｐＨが２〜５と酸性であるときはこれにより電着工程までの間にボディに錆が発生するのを防止するためである。したがって、必要に応じて当該純水洗工程を省略したり噴霧量を減少させたりすることは可能である。
【００２５】
以上説明した化成処理工程Ｂを構成する装置が化成処理装置Ｂであるが、この化成処理工程Ｂと次の電着工程Ｃとの間に，本発明に係る化成被膜の検査装置３０が設けられている。これに付いては後述する。
【００２６】
純水洗Ｂ２の後には、電着工程Ｃ及び電着水洗工程Ｄが設けられている。特に本例の前処理塗装ラインでは、化成処理工程Ｂと電着工程Ｃとの間にボディ４のストレージ工程を省略して、昼休みや終業時であってもそのまま電着工程Ｃにボディを流すこととしている。これによっても、上述した純水洗工程Ｂ２に加えて、ボディ４の発錆が防止される。ただし、必要に応じてストレージ工程を設けることもできる。
【００２７】
電着工程Ｃは、電着液の電気泳動作用によりボディ４の表面に電着塗膜を形成する工程であり、電着液が満たされた舟形の電着槽２２を有し、塗装ハンガ３に搭載された状態でボディ４が電着液に浸漬され、電着槽２２内の側壁及び低壁に設けられた複数の電極板（図示は省略する。）に高電圧を印加するとともにボディ４側をアースすることで電着塗装が施される。またこのとき、ボディ４の袋構造体の内部にも電着液が浸入するので袋構造体の内面にも電着塗膜が形成されることになる。なお、電着液としては上述したカチオン型電着塗料を用いることが防錆上好ましいが、電着液側をアースするとともにボディ４側に高電圧を印加するアニオン型電着塗料を用いても何ら差し支えない。
【００２８】
電着工程Ｃに続いて、ボディ４に付着した余分な電着液を洗い流し、場合によってはこれを回収する電着水洗工程Ｄが設けられている。本例の電着水洗工程Ｄは工水を用いて水洗する前段の工程と、純水にて水洗する後段の工程とから構成され、図２には前段の工水洗浄工程のみを示す。この工水による水洗工程は、さらにフルディップ式水洗とシャワー式水洗とで構成され、工水が満たされた水洗槽２３、工水が貯留されたタンク２４、当該タンク２４に貯留された工水をポンプで汲み上げてボディ４に向かって噴霧するノズル２５を有している。また、このシャワー式工水水洗工程の直後には、図示は省略するが当該シャワー式工水水洗工程と同様に、純水を貯留するタンクと、当該タンクに貯留された純水をポンプで汲み上げてボディ４に向かってミスト状に噴霧するノズルを有する、純水洗工程が設けられている。
【００２９】
電着水洗工程Ｄの後には、図１に示すように塗装ハンガ３に搭載されたボディ４を塗装台車に移載するためのドロップリフタ２６が設けられ、ここで塗装台車に移載されたボディ４はフロアコンベア２７により塗装乾燥炉２８に搬入され、ここでたとえば１７０℃で２０分間加熱されることにより、ボディ４に塗装された電着塗膜が硬化する。この塗装乾燥炉２８が電着焼付工程Ｅに該当する。
【００３０】
電着焼付工程Ｅの後には、昼休みや終業時のボディ４を一時的に溜めておくためのストレージ工程Ｆが設けられている。昼休みや終業時にあっては、ドロップリフタ１の前のボディ組立工程および電着焼付工程Ｅの後のシーリング工程Ｇは作業を中断する。これに対して、脱脂洗浄工程Ａ〜電着焼付工程Ｅまでは処理を中断すると品質に影響することが多いので、ボディ組立工程やシーリング工程Ｇが作業中断してもそのまま処理を続行する。このストレージ工程Ｆは、その間に処理されたボディ４を一時的に溜めておき、作業が再開されたときにシーリング工程Ｇにボディ４を供給するためのラインである。そのため、通常は脱脂洗浄工程Ａ〜電着焼付工程Ｅまでに在席するボディ数のストレージ能力とすることが好ましい。
【００３１】
以上のとおり、本例の塗装ラインによれば、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びにフッ素イオンを含有し、実質的にリン酸イオンを含有しない化成処理液を用いることで、化成処理工程Ｂの前に表面調整工程が不要となり、また化成処理工程Ｂの後に工業用水による水洗工程も不要となって、化成処理工程を簡略化することができる。
【００３２】
なお、化成被膜形成工程Ｂ１の後の、純水洗工程Ｂ２の回収オーバーフロー液を化成処理槽１１に戻すことにより、化成処理工程Ｂの排水系をクローズド化することもできる。また、この純水洗工程で噴霧された純水は次工程の電着工程に持ち込まれても何ら問題はないので、化成処理工程Ｂに水切り乾燥炉を設ける必要はなく、むしろ持ち込まれる純水が電着塗料の補給用純水として機能することになる。
【００３３】
ところで、上述したジルコニウムイオン系化成被膜の特徴として、リン酸亜鉛系化成被膜に比べて極めて薄膜で付着量が少なく、目視にて化成被膜の形成状態を評価し難い点が挙げられる。満足する防錆性能を得るために必要な付着量としては、リン酸亜鉛系化成皮膜では１〜５ｇ／ｍ２であるのに対し、ジルコニウムイオン系化成被膜は僅か２０ｍｇ／ｍ２〜５０ｍｇ／ｍ２である。このため、ジルコニウムイオン系化成被膜の形成状態を評価するにはオフラインにて蛍光Ｘ線式測定器を用いるほかなかった。
【００３４】
しかしながら、本発明者らが化成被膜の光反射率と付着量との関係を検証したところ、図５に示すように、満足する防錆性能を得るために必要とされる付着量２０ｍｇ／ｍ２〜５０ｍｇ／ｍ２の下限付近で光反射率が急激に変化することを見出し、この関係を利用すれば目視評価できない化成被膜であっても付着量の推定が可能であることを確認した。
【００３５】
すなわち、化成処理工程Ｂを終了した自動車ボディ４に形成された化成被膜の付着量が２０ｍｇ／ｍ２未満であると防錆性能上好ましくないので、この下限を閾値にした検査を、光反射率を測定することで行うが、同図に示す関係から明らかなように閾値である２０ｍｇ／ｍ２の前後、特に付着量が０〜２０ｍｇ／ｍ２の間で光反射率が大きく変動している。したがって、光反射率の測定値に多少の誤差が含まれていても化成被膜品質の良否判定を精度良く行うことができる。
【００３６】
本発明に係る化成被膜の検査装置３０のブロック図を図４に示す。本例の化成被膜の検査装置３０は、自動車ボディ４の鋼鈑４ａに形成された化成被膜１００に対して、たとえば４５°の入射角で６６０ｎｍの光を照射する赤色発光ダイオード３０１（本発明の光照射手段に相当する。）と、この化成被膜１００で反射した光を受光するフォトディテクタ３０２（本発明の受光手段に相当する。）と、照射された光の光量と反射光の光量との比率から光反射率を算出する光反射演算手段３０３と、予めオフライン実験などによって求められた光反射率と化成被膜の付着量との関係、またはこの関係から抽出される品質判定の閾値を記憶する記憶手段３０４と、光反射率演算手段３０３で求められた光反射率の測定値と記憶手段３０４に記憶されている光反射率と化成被膜の付着量との関係又は品質判定の閾値とを比較してその化成被膜の品質を判定する品質判定手段３０５とを有する。
【００３７】
なお、本発明に係る光照射手段及び受光手段は発光ダイオード３０１及びフォトディテクタ３０２にのみ限定される趣旨ではなく、他の発光装置や受光センサを用いることができる。また、光反射率演算手段３０３、記憶手段３０４及び品質判定手段３０５は、ＲＯＭ及びＲＡＭなどのメモリを備えたマイクロコンピュータなどで構成することができる。
【００３８】
光反射率演算手段３０３は、赤色発光ダイオード３０１の既知の光量Ｑ１と、フォトディテクタ３０２で検出された反射光の光量Ｑ２とを入力し、これらの比率Ｑ２／Ｑ１を演算して光反射率とする。
【００３９】
本発明に係る化成被膜の検査装置の一例を図３に示す。本例では、塗装ハンガ３に搭載された自動車ボディ４の両側部のそれぞれに、赤色発光ダイオード３０１、フォトディテクタ３０２、光反射率演算手段３０３、記憶手段３０４及び品質判定手段３０５からなるセットが、自動車ボディ４の側面の上下方向に並んで複数セット配置されている。これと同様に、自動車ボディ４の水平部、フードパネル、ルーフパネル及びトランクリッドに対しても、赤色発光ダイオード３０１やフォトディテクタ３０２等を配置することができるが、本例では防錆環境が特に厳しいとされるボディ下部の化成被膜品質を検査することとしている。たとえば、ボディシルなどのボディ下部は、自動車ボディ４を搭載するハンガ３に邪魔されることなく、検査装置とボディとの距離を比較的短く設置できるため測定精度の向上にも寄与することになる。
【００４０】
なお、他の光源、たとえばラインの蛍光灯などから影響を極力避けて、赤色発光ダイオード３０１から照射された反射光の受光感度を高めるために、赤色発光ダイオード３０１、フォトディテクタ３０２、光反射率演算手段３０３、記憶手段３０４及び品質判定手段３０５からなるセット全体を遮光しておくことが望ましい。
【００４１】
次に，図６を参照しながら本例の検査装置のデータ処理手順を説明する。
【００４２】
まず自動車ボディ４が検査装置３０に到着したか否かを塗装ハンガ３をリミットスイッチなどで検出することにより判断する(ステップ１)。自動車ボディ４が検査装置３０に到着したらそのボディ４の車種を取得する（ステップ２）。この車種データはボディ形状を複数の光電管を用いて検出しても良いし、各ボディ４に搭載した車種仕様情報記憶装置から取り込んでも良い。その塗装ラインが異なる形状のボディ４が流れる混成ラインであるときは、複数セットある赤色発光ダイオード３０１やフォトディテクタ３０２等の中から検査できる位置のものを選択する。その塗装ラインが同一形状のボディ４のみを流すラインであるときはこのステップ２は省略する。
【００４３】
ステップ１にて自動車ボディ４が到着したことを検出したら、適切なタイミングで赤色発光ダイオード３０１からボディ４の所定部位に対して光を照射し(ステップ３)、その反射光をフォトディテクタ３０２で受光する(ステップ４)。一対の赤色発光ダイオード３０１やフォトディテクタ３０２につきこの操作を複数回繰り返し、ボディ４の前後方向の複数箇所を測定しても良い。
【００４４】
１回の光の照射及び反射光の受光について、光反射率演算手段３０３にて光反射率を算出し(ステップ５)、記憶手段３０４に記憶された図５に示すグラフから付着量を推定する（ステップ６）。たとえば，光反射率演算手段３０３で算出された光反射率が２０％であるときは図５のグラフから付着量の推定値は２５ｍｇ／ｍ２とされる。
【００４５】
そして、この付着量の推定値と、同じく記憶手段３０４に記憶されている良否判定の閾値とを比較して良品か不良品かを判定し(ステップ７)、良品、不良品それぞれの判定結果を表示器などに表示する(ステップ８〜９)。
【００４６】
なお、図５に示すグラフから，防錆性能上必要とされる化成被膜の付着量が２０ｍｇ／ｍ２以上であるのなら、これに対応する光反射率は１８％以上であることから、この光反射率の閾値１８％のみを記憶手段３０４に記憶しておき、ステップ５で求められた光反射率とこれを比較することでステップ７の良品判定を行っても良い。この場合にはステップ６を省略する。
【００４７】
このように、本例の化成被膜の検査方法及び検査装置３０を用いると、目視では評価し難い，たとえばジルコニウムイオン系化成被膜に対しても品質検査が可能となる。また、非破壊検査であることから、塗装前処理工程を流れているボディ４に対してオンラインで検査することができる。
【００４８】
《第２実施形態》
本発明の他の実施形態に係る化成被膜の検査装置３０のブロック図を図７に示す。本例の化成被膜の検査装置３０は、自動車ボディ４の鋼鈑４ａに形成された化成被膜１００に対して、たとえば４５°の入射角で６６０ｎｍの光を照射する赤色発光ダイオード３０１（本発明の光照射手段に相当する。）と、この化成被膜１００で反射した光を受光するフォトディテクタ３０２（本発明の受光手段に相当する。）と、照射された光の光量と反射光の光量との比率から光反射率を算出する光反射演算手段３０３と、自動車の鋼板種情報を取得する鋼板種情報取得手段３０８と、予めオフライン実験などによって求められた鋼板種別の化成皮膜の光反射率と化成被膜の付着量との関係、またはこの関係から抽出される品質判定の閾値を記憶する記憶手段３０４と、光反射率演算手段３０３で求められた光反射率の測定値と記憶手段３０４に記憶されている鋼板種別の化成皮膜の光反射率と化成被膜の付着量との関係又は品質判定の閾値とを比較してその化成被膜の品質を判定する品質判定手段３０５とを有し、さらに赤色発光ダイオード３０１の光路に設けられた集光レンズ３０６と、フォトディテクタ３０２の光路に設けられたバンドパスフィルタ３０７とを有する。
【００４９】
このうち、赤色発光ダイオード３０１とフォトディテクタ３０２は上述した第１実施形態と同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
集光レンズ３０６は、赤色発光ダイオード３０１から照射された光を鋼鈑４ａに形成された化成被膜１００に集光されるべく設置され、たとえば検査装置３０とボディ４との距離を考慮して５０ｍｍ〜１５０ｍｍの距離で集光するレンズが選択される。
【００５１】
また、バンドパスフィルタ３０７は、鋼鈑４ａに形成された化成被膜１００で反射した光のうち所定波長域の光のみを通過させてフォトディテクタ３０２に導くもので、たとえば６６０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長域のフィルタが好適であることが確認されている。
【００５２】
鋼板種別情報取得手段３０８は、図２に示す検査装置３０の入口などに設置された情報取得装置（不図示）により、各ボディ４に搭載された車種仕様情報記憶装置から読み取り、そのボディ４の鋼板種が、たとえば鋼材Ａ（ＧＡ材：亜鉛メッキ鋼板）、鋼材Ｂ（ＳＰＣ材：冷間圧延鋼板）、鋼材Ｃ（アルミニウム板）の何れかであるかを読み取り、品質判定手段３０５へ送出する。この情報はボディ４に搭載された車種仕様情報記憶装置に、たとえば第１実施形態で述べた車種データとともにボディ着工時に記録されている。
【００５３】
この鋼板種を読み込むのは、図９及び図１０に示すように、鋼板種により化成皮膜の付着量が異なるためである。図９は標準時間とされる６０秒の化成処理を施した場合の、鋼板種別の化成皮膜の付着量を示すグラフであり、この結果によれば同じ処理時間であっても、化成皮膜の付着量は、鋼材Ａ（ＧＡ材）＞鋼材Ｃ（アルミ）＞鋼材Ｂ（ＳＰＣ材）となる。したがって、鋼板種を考慮した化成皮膜の付着量の閾値を設定すれば、品質判定をより精度よく行うことができる。
【００５４】
図１０は、化成皮膜の処理時間に対する光反射率の変化を、鋼板種別に示すグラフであるが、この結果を予め記憶手段３０４に記憶させ、品質判定手段３０５では、鋼板種情報取得手段３０８により取得したそのボディ４の鋼板種と、記憶手段３０４に記憶されている鋼板種別の処理時間−光反射率のデータ（閾値）を参照して、良否の判定を行う。
【００５５】
次に、図８を参照しながら本例の検査装置のデータ処理手順を説明する。
【００５６】
まず自動車ボディ４が検査装置３０に到着したか否かを塗装ハンガ３をリミットスイッチなどで検出することにより判断する(ステップ１)。自動車ボディ４が検査装置３０に到着したらそのボディ４の車種及び鋼板種を車種仕様情報記憶装置から取得する（ステップ２）。なお、車種データについてはボディ形状を複数の光電管を用いて検出しても良い。また、その塗装ラインが異なる形状のボディ４が流れる混成ラインであるときは、複数セットある赤色発光ダイオード３０１やフォトディテクタ３０２等の中から検査できる位置のものを選択する。その塗装ラインが同一形状のボディ４のみを流すラインであるときはこのステップ２は省略する。
【００５７】
ステップ１にて自動車ボディ４が到着したことを検出したら、適切なタイミングで赤色発光ダイオード３０１からボディ４の所定部位に対して光を照射し(ステップ３)、その反射光をフォトディテクタ３０２で受光する(ステップ４)。一対の赤色発光ダイオード３０１やフォトディテクタ３０２につきこの操作を複数回繰り返し、ボディ４の前後方向の複数箇所を測定しても良い。
【００５８】
１回の光の照射及び反射光の受光について、光反射率演算手段３０３にて光反射率を算出し(ステップ５)、記憶手段３０４に記憶された図１０に示すグラフから鋼板種別の付着量を推定する（ステップ６）。たとえば，光反射率演算手段３０３で算出された光反射率が２０％であり、鋼板種が鋼材Ｂ（ＳＰＣ材）であるときは、図１０のグラフから付着量の推定値は２１ｍｇ／ｍ２とされる（ただし、処理時間が６０秒の標準時間である場合）。
【００５９】
そして、この付着量の推定値と、同じく記憶手段３０４に記憶されている良否判定の閾値とを比較して良品か不良品かを判定し(ステップ７)、良品、不良品それぞれの判定結果を表示器などに表示する(ステップ８〜９)。
【００６０】
なお、図１０に示すグラフから，防錆性能上必要とされる鋼材Ｂの化成被膜の付着量が２１ｍｇ／ｍ２以上であるのなら、これに対応する光反射率は２０％以上であることから、この光反射率の閾値２０％のみを記憶手段３０４に記憶しておき、ステップ５で求められた光反射率とこれを比較することでステップ７の良品判定を行っても良い。
【００６１】
このように、本例の化成被膜の検査方法及び検査装置３０を用いると、目視では評価し難い，たとえばジルコニウムイオン系化成被膜に対しても品質検査が可能となる。また、非破壊検査であることから、塗装前処理工程を流れているボディ４に対してオンラインで検査することができる。
【００６２】
また、赤色発光ダイオード３０１の光路に集光レンズ３０６を設けて光を化成皮膜１００に好適に集光させるとともに、フォトディテクタ３０２の光路にバンドパスフィルタ３０７を設けて特定波長域の光のみをフォトディテクタ３０２で検出するので、ボディが水により濡れた状態であっても検出精度を維持することができる。
【００６３】
さらに、鋼板種情報取得手段３０８により検査対象たるボディ４の鋼板種別も判定基準に入れるので、良品・不良品の判定精度も著しく向上することになる。
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の化成被膜の検査方法及び装置が適用される塗装工程の一例を示す平面レイアウト図である。
【図２】本発明の化成被膜の検査方法及び装置が適用される塗装工程の一例を示す側面図である。
【図３】本発明に係る化成被膜の検査装置の一例を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）正面図である。
【図４】本発明に係る化成被膜の検査装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る化成皮膜の光反射率と付着量との関係の一例を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る化成被膜の検査装置の、データ処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る化成被膜の検査装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る化成被膜の検査装置の、データ処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】鋼板種別の化成皮膜付着量の一例を示すグラフである。
【図１０】鋼板種別の化成皮膜の光反射率と化成処理時間との関係の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
Ａ…脱脂洗浄工程
Ｂ…化成処理工程
Ｃ…電着工程
Ｄ…電着水洗工程
Ｅ…電着焼付工程
Ｆ…ストレージ工程
Ｇ…シーリング工程
４…自動車ボディ
４ａ…鋼鈑
３０…化成被膜の検査装置
３０１…赤色発光ダイオード（光照射手段）
３０２…フォトディテクタ（受光手段）
３０３…光反射率演算手段
３０４…記憶手段
３０５…品質判定手段
３０６…集光レンズ
３０７…バンドパスフィルタ
３０８…鋼板種情報取得手段
１００…化成被膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車ボディや部品の表面に電着塗装を施す前に行われる前処理工程の化成被膜の検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ボディの下塗り塗装として電着塗装が一般的であるが、この電着塗装を施す前に、自動車ボディを洗浄したり化成被膜を形成したりする、いわゆる前処理が行われている。
【０００３】
従来の電着塗装の前処理は、自動車ボディに付着した油分、鉄粉、塵埃などを除去する脱脂・洗浄工程と、清浄となったボディの表面にリン酸亜鉛系化成皮膜を形成する表面調整・化成処理工程とで構成されている。このうちの表面調整工程は、被処理物の表面に表面調整剤成分を吸着させることにより、次工程のリン酸亜鉛系化成処理工程における反応起点数を増加させ、また吸着した表面調整剤成分が、リン酸亜鉛皮膜結晶の核となり、皮膜形成反応を加速するという役割を担っている。
【０００４】
ところが、リン酸亜鉛系化成処理法では、化成被膜の形成反応を加速させるためには上述したとおり表面調整工程が必要である。また、リン酸亜鉛系化成処理法は化学的反応によって化成被膜を形成するため、化成スラッジが必然的に生じてしまい、そのために化成スラッジを含む排水の処理装置や、ボディを洗浄する洗浄装置及び水切り乾燥炉などの設備が必要となる。
【０００５】
このため、たとえばジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びにフッ素イオンを含有し、実質的にリン酸イオンを含有しない化成処理液を用いることで表面調整工程や化成スラッジの処理を省略することも提案されている。
【０００６】
ところで、リン酸亜鉛系化成皮膜の付着量は１〜５ｇ／ｍ２程度であることから、化成被膜の良否検査は目視によりオンラインで行うことができる。また、ミクロ的な付着状況は電子顕微鏡を用いてオフラインで行われている。
【０００７】
ところが、上述したジルコニウムイオン系化成処理液で形成した化成被膜はリン酸亜鉛系化成皮膜に比べて非常に薄膜で付着量も少ない（２０〜５０ｍｇ／ｍ２程度）ので、目視で化成被膜の付着状況を評価することはできない。
【発明の開示】
【０００８】
本発明は、目視評価が困難な薄膜かつ付着量が少ない化成被膜に対してもオンラインで被膜品質を検査できる化成被膜の検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、検査対象たる化成皮膜の光反射率を測定し、予め測定された化成皮膜の光反射率と付着量との関係を参照して前記検査対象たる化成皮膜の品質を検査することを特徴とする化成皮膜の検査方法が提供される。
【０００９】
また上記目的を達成するために，本発明の第２の観点によれば、検査対象たる化成被膜に対して光を照射する光照射手段と、前記化成被膜による反射光を受光する受光手段と、前記光照射手段から照射された光の光量と前記受光手段により受光された光の光量とを比較して光反射率を算出する光反射率演算手段と、予め測定された化成皮膜の光反射率と付着量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された化成被膜の光反射率と付着量との関係を参照して前記光反射率演算手段により求められた光反射率から化成被膜の品質を判定する品質判定手段と、を有することを特徴とする化成被膜の検査装置が提供される。
【００１０】
本発明では、化成被膜の付着量が光反射率と相関することに着目し、化成被膜に対して光反射率を測定し、予め測定された化成皮膜の光反射率と付着量との関係を参照して、測定された光反射率から化成被膜の品質を判定するので、目視では評価し難い化成被膜に対しても品質検査が可能となる。また、非破壊検査であることから、塗装前処理工程を流れている被検査物に対してオンラインで検査することができる。
【発明の実施の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
《第１実施形態》
図１は本発明の塗装前処理方法及び塗装前処理装置が適用される塗装工程の一例を示す平面レイアウト図、図２は本発明の塗装前処理方法及び塗装前処理装置の一実施形態を示す側面図、図３は本発明に係る化成被膜の検査装置の一例を示す平面図及び正面図、図４は本発明に係る化成被膜の検査装置の構成を示すブロック図、図５は本発明に係る化成皮膜の光反射率と付着量との関係の一例を示すグラフ、図６は本発明に係る化成被膜の検査装置の、データ処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００１３】
図１及び図２に塗装工程のうち前処理〜電着工程の一例を示し、同図を参照して本発明に係る化成被膜の検査方法及び検査装置３０が適用される塗装ラインの前半の一例を概説する。以下の説明では、ホワイトボディに付着した油分、鉄粉、塵埃等を除去する工程及びその装置の総称を脱脂洗浄工程Ａ又は脱脂洗浄装置Ａと称し、その後にホワイトボディに化成被膜を形成する工程及びその装置の総称を化成処理工程Ｂ又は化成処理装置Ｂと称し、化成被膜が形成されたボディに未乾燥の電着塗膜を形成する工程及びその装置の総称を電着工程Ｃ又は電着塗装装置Ｃと称し、その後にボディに付着した余分な電着塗料を洗い流す工程及びその装置の総称を電着水洗工程Ｄ又は電着水洗装置Ｄと称し、未乾燥の電着塗膜を焼き付けて乾燥させる工程及びその装置の総称を電着焼付工程Ｅ又は電着乾燥炉２８と称する。
【００１４】
まずプレス部品の組立を終了したホワイトボディは、車体組立ラインのドロップリフタ１により、それまでの台車から塗装ハンガ３に移載され、オーバーヘッドコンベア２により塗装ラインに搬送される。
【００１５】
塗装ラインに搬入されたホワイトボディ４には、プレス油や溶接による鉄粉、その他塵埃などが付着しているので、化成処理を施す前に脱脂洗浄工程Ａにてこれら油分、鉄粉及び塵埃が除去される。同図に示す例では、この脱脂洗浄工程Ａは、主として油分を除去するための予備脱脂工程Ａ１と本脱脂工程Ａ２、及びこれら予備脱脂工程Ａ１及び本脱脂工程Ａ２で使用した脱脂液、ボディ４に付着した鉄粉や塵埃を除去する第１水洗工程Ａ３および第２水洗工程Ａ４から構成されている。
【００１６】
図２に示すように予備脱脂工程Ａ１はタンク５に貯留された脱脂液をポンプで汲み上げてノズル６からボディ４に向かって噴霧する、いわゆるシャワー式接液方法であるのに対し、本脱脂工程Ａ２は、脱脂槽７に収容された脱脂液にボディ４を全没させることで接液させる、いわゆるフルディップ式接液方法が採用されている。ただし、本発明に係る化成被膜の検査方法及び検査装置３０が適用される塗装前処理方法及び装置は、このような接液方法や段数（本例では予備脱脂と本脱脂の２段。）には何ら限定されず適宜変更可能である。
【００１７】
また、第１水洗工程Ａ３はタンク８に貯留された工水をポンプで汲み上げてノズル９からボディ４に向かって噴霧する、いわゆるシャワー式接液方法であるのに対し、第２水洗工程Ａ４は、水洗槽１０に収容された工水にボディ４を全没させることで接液させる、いわゆるフルディップ式接液方法が採用されている。ただし、本発明に係る化成被膜の検査方法及び検査装置３０が適用される塗装前処理方法及び装置は、このような接液方法や段数（本例では第１水洗と第２水洗の２段。）には何ら限定されず適宜変更可能である。以上説明した脱脂洗浄工程Ａを構成する装置が脱脂洗浄装置Ａである。
【００１８】
脱脂洗浄工程Ａにより清浄となったホワイトボディ４の表面に化成被膜を形成するために化成処理工程Ｂが設けられている。本例の化成処理工程Ｂは化成被膜形成工程Ｂ１と、化成処理液による発錆を防止するための純水洗工程Ｂ２とから構成され、表面調整工程は設けられていない。
【００１９】
特に本例では、化成処理液として、たとえばジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びにフッ素イオンを含有し、実質的にリン酸イオンを含有しない化成処理液が用いられている。
【００２０】
リン酸イオンを含有する化成処理は、ボディを構成する鉄、亜鉛、アルミニウムとのイオン交換による析出反応(化学的反応)で化成被膜が形成されるが、たとえばジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びにフッ素イオンを含有する化成処理液による化成処理は、化学的反応による被膜形成メカニズムではなく、コーディングのような物理的な作用により化成被膜が形成される。この種の化成処理液を用いると、リン酸亜鉛系化成処理液に比較して、化成スラッジ(反応生成物)が生じない点や、表面調整工程が不要である点などが有利となる。
【００２１】
一例を挙げると、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びに、フッ素イオンを含有、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオンの含有量は、重量基準で２０〜５００ｐｐｍであり、フッ素イオンの含有量は、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオンに対して、モル比で６倍以上であり、実質的にリン酸イオンを含有せず、ｐＨが２〜５である化成処理液、若しくはこれにバナジウムイオン、セリウムイオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、コバルトイオンなどの防錆金属を添加した化成処理液、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、フッ素イオン、並びに、可溶性エポキシ樹脂を含有し、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオンの含有量は、質量基準で２０〜５００ｐｐｍであり、フッ素イオンの含有量は、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオンに対して、モル比で６倍以上であり、可溶性エポキシ樹脂は、樹脂１００ｇ当たり−ＮＨ２及び／又は−ＮＨ３＋を少なくとも０．１モル有し、実質的にリン酸イオンを含有せず、ｐＨが２．５〜４．５である化成処理液、６価クロムイオン２ｇ／リットル以上、硫酸イオン２０〜２０００ｐｐｍ、フッ素を４００ｐｐｍ未満、及びジルコニウムイオン及びチタニウムイオンから選ばれる１種又は２種のイオンを２０〜１０００ｐｐｍ含有するｐＨが０．５〜２．０の化成処理液、若しくはこれにコロイダルシリカ、乾式シリカ、珪酸アルカリ金属塩の、１種又は２種以上のシリカゾルをその固形分濃度で１〜５ｇ／リットルを含有する化成処理液などである。ただし、この化成処理液にのみ限定される趣旨ではなく、化学的反応に依らない物理的作用による化成皮膜が形成される化成処理液であればよい。
【００２２】
図２に示す化成処理装置Ｂは、塗装ハンガに搭載されたボディ４が通過する処理槽１１を有し、オーバーヘッドコンベア２のアップダウンに伴いボディ４もアップダウンするので、処理槽１１に満たされた化成処理液にボディ４を浸漬することができる。なお、同図にはいわゆるフルディップ式処理槽１１を示したが、ボディ４の下部のみを浸漬し、ボディ４の上部をシャワーするハーフディップ式や、ボディ４の全体をシャワー方式による化成処理を採用することも可能である。
【００２３】
上述したジルコニウムイオンを含む化成処理液を用いた化成処理工程では、いわゆる化成スラッジが生じないので、処理槽１１には特別なスラッジ除去装置を設ける必要がない。ただし、処理槽１１内の化成処理液に含まれる塵埃を除去するとともに化成処理液の撹拌を目的として、フィルタ，ポンプ及び吐出ノズルを有する循環配管を設けることもできる。なお、処理槽１１にて消費される化成処理液は補給用化成処理液を貯留する図外のタンクから所定のタイミングで補給される。
【００２４】
化成被膜形成工程Ｂ１に続いて純水洗工程Ｂ２が設けられているが、この純水洗工程Ｂ２は、図２に示すようにタンク１９に貯留された純水をポンプで汲み上げてノズル２１からボディ４に向かってミスト状に噴霧する、いわゆるシャワー式接液方法である。この純水洗工程Ｂ２は、上述したとおり化成処理液のｐＨが２〜５と酸性であるときはこれにより電着工程までの間にボディに錆が発生するのを防止するためである。したがって、必要に応じて当該純水洗工程を省略したり噴霧量を減少させたりすることは可能である。
【００２５】
以上説明した化成処理工程Ｂを構成する装置が化成処理装置Ｂであるが、この化成処理工程Ｂと次の電着工程Ｃとの間に，本発明に係る化成被膜の検査装置３０が設けられている。これに付いては後述する。
【００２６】
純水洗Ｂ２の後には、電着工程Ｃ及び電着水洗工程Ｄが設けられている。特に本例の前処理塗装ラインでは、化成処理工程Ｂと電着工程Ｃとの間にボディ４のストレージ工程を省略して、昼休みや終業時であってもそのまま電着工程Ｃにボディを流すこととしている。これによっても、上述した純水洗工程Ｂ２に加えて、ボディ４の発錆が防止される。ただし、必要に応じてストレージ工程を設けることもできる。
【００２７】
電着工程Ｃは、電着液の電気泳動作用によりボディ４の表面に電着塗膜を形成する工程であり、電着液が満たされた舟形の電着槽２２を有し、塗装ハンガ３に搭載された状態でボディ４が電着液に浸漬され、電着槽２２内の側壁及び低壁に設けられた複数の電極板（図示は省略する。）に高電圧を印加するとともにボディ４側をアースすることで電着塗装が施される。またこのとき、ボディ４の袋構造体の内部にも電着液が浸入するので袋構造体の内面にも電着塗膜が形成されることになる。なお、電着液としては上述したカチオン型電着塗料を用いることが防錆上好ましいが、電着液側をアースするとともにボディ４側に高電圧を印加するアニオン型電着塗料を用いても何ら差し支えない。
【００２８】
電着工程Ｃに続いて、ボディ４に付着した余分な電着液を洗い流し、場合によってはこれを回収する電着水洗工程Ｄが設けられている。本例の電着水洗工程Ｄは工水を用いて水洗する前段の工程と、純水にて水洗する後段の工程とから構成され、図２には前段の工水洗浄工程のみを示す。この工水による水洗工程は、さらにフルディップ式水洗とシャワー式水洗とで構成され、工水が満たされた水洗槽２３、工水が貯留されたタンク２４、当該タンク２４に貯留された工水をポンプで汲み上げてボディ４に向かって噴霧するノズル２５を有している。また、このシャワー式工水水洗工程の直後には、図示は省略するが当該シャワー式工水水洗工程と同様に、純水を貯留するタンクと、当該タンクに貯留された純水をポンプで汲み上げてボディ４に向かってミスト状に噴霧するノズルを有する、純水洗工程が設けられている。
【００２９】
電着水洗工程Ｄの後には、図１に示すように塗装ハンガ３に搭載されたボディ４を塗装台車に移載するためのドロップリフタ２６が設けられ、ここで塗装台車に移載されたボディ４はフロアコンベア２７により塗装乾燥炉２８に搬入され、ここでたとえば１７０℃で２０分間加熱されることにより、ボディ４に塗装された電着塗膜が硬化する。この塗装乾燥炉２８が電着焼付工程Ｅに該当する。
【００３０】
電着焼付工程Ｅの後には、昼休みや終業時のボディ４を一時的に溜めておくためのストレージ工程Ｆが設けられている。昼休みや終業時にあっては、ドロップリフタ１の前のボディ組立工程および電着焼付工程Ｅの後のシーリング工程Ｇは作業を中断する。これに対して、脱脂洗浄工程Ａ〜電着焼付工程Ｅまでは処理を中断すると品質に影響することが多いので、ボディ組立工程やシーリング工程Ｇが作業中断してもそのまま処理を続行する。このストレージ工程Ｆは、その間に処理されたボディ４を一時的に溜めておき、作業が再開されたときにシーリング工程Ｇにボディ４を供給するためのラインである。そのため、通常は脱脂洗浄工程Ａ〜電着焼付工程Ｅまでに在席するボディ数のストレージ能力とすることが好ましい。
【００３１】
以上のとおり、本例の塗装ラインによれば、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びにフッ素イオンを含有し、実質的にリン酸イオンを含有しない化成処理液を用いることで、化成処理工程Ｂの前に表面調整工程が不要となり、また化成処理工程Ｂの後に工業用水による水洗工程も不要となって、化成処理工程を簡略化することができる。
【００３２】
なお、化成被膜形成工程Ｂ１の後の、純水洗工程Ｂ２の回収オーバーフロー液を化成処理槽１１に戻すことにより、化成処理工程Ｂの排水系をクローズド化することもできる。また、この純水洗工程で噴霧された純水は次工程の電着工程に持ち込まれても何ら問題はないので、化成処理工程Ｂに水切り乾燥炉を設ける必要はなく、むしろ持ち込まれる純水が電着塗料の補給用純水として機能することになる。
【００３３】
ところで、上述したジルコニウムイオン系化成被膜の特徴として、リン酸亜鉛系化成被膜に比べて極めて薄膜で付着量が少なく、目視にて化成被膜の形成状態を評価し難い点が挙げられる。満足する防錆性能を得るために必要な付着量としては、リン酸亜鉛系化成皮膜では１〜５ｇ／ｍ２であるのに対し、ジルコニウムイオン系化成被膜は僅か２０ｍｇ／ｍ２〜５０ｍｇ／ｍ２である。このため、ジルコニウムイオン系化成被膜の形成状態を評価するにはオフラインにて蛍光Ｘ線式測定器を用いるほかなかった。
【００３４】
しかしながら、本発明者らが化成被膜の光反射率と付着量との関係を検証したところ、図５に示すように、満足する防錆性能を得るために必要とされる付着量２０ｍｇ／ｍ２〜５０ｍｇ／ｍ２の下限付近で光反射率が急激に変化することを見出し、この関係を利用すれば目視評価できない化成被膜であっても付着量の推定が可能であることを確認した。
【００３５】
すなわち、化成処理工程Ｂを終了した自動車ボディ４に形成された化成被膜の付着量が２０ｍｇ／ｍ２未満であると防錆性能上好ましくないので、この下限を閾値にした検査を、光反射率を測定することで行うが、同図に示す関係から明らかなように閾値である２０ｍｇ／ｍ２の前後、特に付着量が０〜２０ｍｇ／ｍ２の間で光反射率が大きく変動している。したがって、光反射率の測定値に多少の誤差が含まれていても化成被膜品質の良否判定を精度良く行うことができる。
【００３６】
本発明に係る化成被膜の検査装置３０のブロック図を図４に示す。本例の化成被膜の検査装置３０は、自動車ボディ４の鋼鈑４ａに形成された化成被膜１００に対して、たとえば４５°の入射角で６６０ｎｍの光を照射する赤色発光ダイオード３０１（本発明の光照射手段に相当する。）と、この化成被膜１００で反射した光を受光するフォトディテクタ３０２（本発明の受光手段に相当する。）と、照射された光の光量と反射光の光量との比率から光反射率を算出する光反射演算手段３０３と、予めオフライン実験などによって求められた光反射率と化成被膜の付着量との関係、またはこの関係から抽出される品質判定の閾値を記憶する記憶手段３０４と、光反射率演算手段３０３で求められた光反射率の測定値と記憶手段３０４に記憶されている光反射率と化成被膜の付着量との関係又は品質判定の閾値とを比較してその化成被膜の品質を判定する品質判定手段３０５とを有する。
【００３７】
なお、本発明に係る光照射手段及び受光手段は発光ダイオード３０１及びフォトディテクタ３０２にのみ限定される趣旨ではなく、他の発光装置や受光センサを用いることができる。また、光反射率演算手段３０３、記憶手段３０４及び品質判定手段３０５は、ＲＯＭ及びＲＡＭなどのメモリを備えたマイクロコンピュータなどで構成することができる。
【００３８】
光反射率演算手段３０３は、赤色発光ダイオード３０１の既知の光量Ｑ１と、フォトディテクタ３０２で検出された反射光の光量Ｑ２とを入力し、これらの比率Ｑ２／Ｑ１を演算して光反射率とする。
【００３９】
本発明に係る化成被膜の検査装置の一例を図３に示す。本例では、塗装ハンガ３に搭載された自動車ボディ４の両側部のそれぞれに、赤色発光ダイオード３０１、フォトディテクタ３０２、光反射率演算手段３０３、記憶手段３０４及び品質判定手段３０５からなるセットが、自動車ボディ４の側面の上下方向に並んで複数セット配置されている。これと同様に、自動車ボディ４の水平部、フードパネル、ルーフパネル及びトランクリッドに対しても、赤色発光ダイオード３０１やフォトディテクタ３０２等を配置することができるが、本例では防錆環境が特に厳しいとされるボディ下部の化成被膜品質を検査することとしている。たとえば、ボディシルなどのボディ下部は、自動車ボディ４を搭載するハンガ３に邪魔されることなく、検査装置とボディとの距離を比較的短く設置できるため測定精度の向上にも寄与することになる。
【００４０】
なお、他の光源、たとえばラインの蛍光灯などから影響を極力避けて、赤色発光ダイオード３０１から照射された反射光の受光感度を高めるために、赤色発光ダイオード３０１、フォトディテクタ３０２、光反射率演算手段３０３、記憶手段３０４及び品質判定手段３０５からなるセット全体を遮光しておくことが望ましい。
【００４１】
次に，図６を参照しながら本例の検査装置のデータ処理手順を説明する。
【００４２】
まず自動車ボディ４が検査装置３０に到着したか否かを塗装ハンガ３をリミットスイッチなどで検出することにより判断する(ステップ１)。自動車ボディ４が検査装置３０に到着したらそのボディ４の車種を取得する（ステップ２）。この車種データはボディ形状を複数の光電管を用いて検出しても良いし、各ボディ４に搭載した車種仕様情報記憶装置から取り込んでも良い。その塗装ラインが異なる形状のボディ４が流れる混成ラインであるときは、複数セットある赤色発光ダイオード３０１やフォトディテクタ３０２等の中から検査できる位置のものを選択する。その塗装ラインが同一形状のボディ４のみを流すラインであるときはこのステップ２は省略する。
【００４３】
ステップ１にて自動車ボディ４が到着したことを検出したら、適切なタイミングで赤色発光ダイオード３０１からボディ４の所定部位に対して光を照射し(ステップ３)、その反射光をフォトディテクタ３０２で受光する(ステップ４)。一対の赤色発光ダイオード３０１やフォトディテクタ３０２につきこの操作を複数回繰り返し、ボディ４の前後方向の複数箇所を測定しても良い。
【００４４】
１回の光の照射及び反射光の受光について、光反射率演算手段３０３にて光反射率を算出し(ステップ５)、記憶手段３０４に記憶された図５に示すグラフから付着量を推定する（ステップ６）。たとえば，光反射率演算手段３０３で算出された光反射率が２０％であるときは図５のグラフから付着量の推定値は２５ｍｇ／ｍ２とされる。
【００４５】
そして、この付着量の推定値と、同じく記憶手段３０４に記憶されている良否判定の閾値とを比較して良品か不良品かを判定し(ステップ７)、良品、不良品それぞれの判定結果を表示器などに表示する(ステップ８〜９)。
【００４６】
なお、図５に示すグラフから，防錆性能上必要とされる化成被膜の付着量が２０ｍｇ／ｍ２以上であるのなら、これに対応する光反射率は１８％以上であることから、この光反射率の閾値１８％のみを記憶手段３０４に記憶しておき、ステップ５で求められた光反射率とこれを比較することでステップ７の良品判定を行っても良い。この場合にはステップ６を省略する。
【００４７】
このように、本例の化成被膜の検査方法及び検査装置３０を用いると、目視では評価し難い，たとえばジルコニウムイオン系化成被膜に対しても品質検査が可能となる。また、非破壊検査であることから、塗装前処理工程を流れているボディ４に対してオンラインで検査することができる。
【００４８】
《第２実施形態》
本発明の他の実施形態に係る化成被膜の検査装置３０のブロック図を図７に示す。本例の化成被膜の検査装置３０は、自動車ボディ４の鋼鈑４ａに形成された化成被膜１００に対して、たとえば４５°の入射角で６６０ｎｍの光を照射する赤色発光ダイオード３０１（本発明の光照射手段に相当する。）と、この化成被膜１００で反射した光を受光するフォトディテクタ３０２（本発明の受光手段に相当する。）と、照射された光の光量と反射光の光量との比率から光反射率を算出する光反射演算手段３０３と、自動車の鋼板種情報を取得する鋼板種情報取得手段３０８と、予めオフライン実験などによって求められた鋼板種別の化成皮膜の光反射率と化成被膜の付着量との関係、またはこの関係から抽出される品質判定の閾値を記憶する記憶手段３０４と、光反射率演算手段３０３で求められた光反射率の測定値と記憶手段３０４に記憶されている鋼板種別の化成皮膜の光反射率と化成被膜の付着量との関係又は品質判定の閾値とを比較してその化成被膜の品質を判定する品質判定手段３０５とを有し、さらに赤色発光ダイオード３０１の光路に設けられた集光レンズ３０６と、フォトディテクタ３０２の光路に設けられたバンドパスフィルタ３０７とを有する。
【００４９】
このうち、赤色発光ダイオード３０１とフォトディテクタ３０２は上述した第１実施形態と同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
集光レンズ３０６は、赤色発光ダイオード３０１から照射された光を鋼鈑４ａに形成された化成被膜１００に集光されるべく設置され、たとえば検査装置３０とボディ４との距離を考慮して５０ｍｍ〜１５０ｍｍの距離で集光するレンズが選択される。
【００５１】
また、バンドパスフィルタ３０７は、鋼鈑４ａに形成された化成被膜１００で反射した光のうち所定波長域の光のみを通過させてフォトディテクタ３０２に導くもので、たとえば６６０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長域のフィルタが好適であることが確認されている。
【００５２】
鋼板種別情報取得手段３０８は、図２に示す検査装置３０の入口などに設置された情報取得装置（不図示）により、各ボディ４に搭載された車種仕様情報記憶装置から読み取り、そのボディ４の鋼板種が、たとえば鋼材Ａ（ＧＡ材：亜鉛メッキ鋼板）、鋼材Ｂ（ＳＰＣ材：冷間圧延鋼板）、鋼材Ｃ（アルミニウム板）の何れかであるかを読み取り、品質判定手段３０５へ送出する。この情報はボディ４に搭載された車種仕様情報記憶装置に、たとえば第１実施形態で述べた車種データとともにボディ着工時に記録されている。
【００５３】
この鋼板種を読み込むのは、図９及び図１０に示すように、鋼板種により化成皮膜の付着量が異なるためである。図９は標準時間とされる６０秒の化成処理を施した場合の、鋼板種別の化成皮膜の付着量を示すグラフであり、この結果によれば同じ処理時間であっても、化成皮膜の付着量は、鋼材Ａ（ＧＡ材）＞鋼材Ｃ（アルミ）＞鋼材Ｂ（ＳＰＣ材）となる。したがって、鋼板種を考慮した化成皮膜の付着量の閾値を設定すれば、品質判定をより精度よく行うことができる。
【００５４】
図１０は、化成皮膜の処理時間に対する光反射率の変化を、鋼板種別に示すグラフであるが、この結果を予め記憶手段３０４に記憶させ、品質判定手段３０５では、鋼板種情報取得手段３０８により取得したそのボディ４の鋼板種と、記憶手段３０４に記憶されている鋼板種別の処理時間−光反射率のデータ（閾値）を参照して、良否の判定を行う。
【００５５】
次に、図８を参照しながら本例の検査装置のデータ処理手順を説明する。
【００５６】
まず自動車ボディ４が検査装置３０に到着したか否かを塗装ハンガ３をリミットスイッチなどで検出することにより判断する(ステップ１)。自動車ボディ４が検査装置３０に到着したらそのボディ４の車種及び鋼板種を車種仕様情報記憶装置から取得する（ステップ２）。なお、車種データについてはボディ形状を複数の光電管を用いて検出しても良い。また、その塗装ラインが異なる形状のボディ４が流れる混成ラインであるときは、複数セットある赤色発光ダイオード３０１やフォトディテクタ３０２等の中から検査できる位置のものを選択する。その塗装ラインが同一形状のボディ４のみを流すラインであるときはこのステップ２は省略する。
【００５７】
ステップ１にて自動車ボディ４が到着したことを検出したら、適切なタイミングで赤色発光ダイオード３０１からボディ４の所定部位に対して光を照射し(ステップ３)、その反射光をフォトディテクタ３０２で受光する(ステップ４)。一対の赤色発光ダイオード３０１やフォトディテクタ３０２につきこの操作を複数回繰り返し、ボディ４の前後方向の複数箇所を測定しても良い。
【００５８】
１回の光の照射及び反射光の受光について、光反射率演算手段３０３にて光反射率を算出し(ステップ５)、記憶手段３０４に記憶された図１０に示すグラフから鋼板種別の付着量を推定する（ステップ６）。たとえば，光反射率演算手段３０３で算出された光反射率が２０％であり、鋼板種が鋼材Ｂ（ＳＰＣ材）であるときは、図１０のグラフから付着量の推定値は２１ｍｇ／ｍ２とされる（ただし、処理時間が６０秒の標準時間である場合）。
【００５９】
そして、この付着量の推定値と、同じく記憶手段３０４に記憶されている良否判定の閾値とを比較して良品か不良品かを判定し(ステップ７)、良品、不良品それぞれの判定結果を表示器などに表示する(ステップ８〜９)。
【００６０】
なお、図１０に示すグラフから，防錆性能上必要とされる鋼材Ｂの化成被膜の付着量が２１ｍｇ／ｍ２以上であるのなら、これに対応する光反射率は２０％以上であることから、この光反射率の閾値２０％のみを記憶手段３０４に記憶しておき、ステップ５で求められた光反射率とこれを比較することでステップ７の良品判定を行っても良い。
【００６１】
このように、本例の化成被膜の検査方法及び検査装置３０を用いると、目視では評価し難い，たとえばジルコニウムイオン系化成被膜に対しても品質検査が可能となる。また、非破壊検査であることから、塗装前処理工程を流れているボディ４に対してオンラインで検査することができる。
【００６２】
また、赤色発光ダイオード３０１の光路に集光レンズ３０６を設けて光を化成皮膜１００に好適に集光させるとともに、フォトディテクタ３０２の光路にバンドパスフィルタ３０７を設けて特定波長域の光のみをフォトディテクタ３０２で検出するので、ボディが水により濡れた状態であっても検出精度を維持することができる。
【００６３】
さらに、鋼板種情報取得手段３０８により検査対象たるボディ４の鋼板種別も判定基準に入れるので、良品・不良品の判定精度も著しく向上することになる。
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の化成被膜の検査方法及び装置が適用される塗装工程の一例を示す平面レイアウト図である。
【図２】本発明の化成被膜の検査方法及び装置が適用される塗装工程の一例を示す側面図である。
【図３】本発明に係る化成被膜の検査装置の一例を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）正面図である。
【図４】本発明に係る化成被膜の検査装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る化成皮膜の光反射率と付着量との関係の一例を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る化成被膜の検査装置の、データ処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る化成被膜の検査装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る化成被膜の検査装置の、データ処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】鋼板種別の化成皮膜付着量の一例を示すグラフである。
【図１０】鋼板種別の化成皮膜の光反射率と化成処理時間との関係の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
Ａ…脱脂洗浄工程
Ｂ…化成処理工程
Ｃ…電着工程
Ｄ…電着水洗工程
Ｅ…電着焼付工程
Ｆ…ストレージ工程
Ｇ…シーリング工程
４…自動車ボディ
４ａ…鋼鈑
３０…化成被膜の検査装置
３０１…赤色発光ダイオード（光照射手段）
３０２…フォトディテクタ（受光手段）
３０３…光反射率演算手段
３０４…記憶手段
３０５…品質判定手段
３０６…集光レンズ
３０７…バンドパスフィルタ
３０８…鋼板種情報取得手段
１００…化成被膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象たる化成皮膜の光反射率を測定し、予め測定された化成皮膜の光反射率と付着量との関係を参照して前記検査対象たる化成皮膜の品質を検査することを特徴とする化成皮膜の検査方法。
【請求項２】
自動車ボディの化成処理工程と電着塗装工程との間のオンラインで検査することを特徴とする請求項１記載の化成皮膜の検査方法。
【請求項３】
前記自動車ボディの複数箇所を検査することを特徴とする請求項２記載の化成皮膜の検査方法。
【請求項４】
前記自動車ボディの鋼板種情報を取得し、予め測定された鋼板種別の化成皮膜の光反射率と付着量との関係を参照して前記検査対象たる化成皮膜の品質を検査することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の化成皮膜の検査方法。
【請求項５】
検査対象たる化成被膜に対して光を照射する光照射手段と、前記化成被膜による反射光を受光する受光手段と、前記光照射手段から照射された光の光量と前記受光手段により受光された光の光量とを比較して光反射率を算出する光反射率演算手段と、予め測定された化成皮膜の光反射率と付着量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された化成被膜の光反射率と付着量との関係を参照して前記光反射率演算手段により求められた光反射率から化成被膜の品質を判定する品質判定手段と、を有することを特徴とする化成被膜の検査装置。
【請求項６】
自動車ボディの化成処理工程と電着塗装工程との間に設置され、オンラインの自動車ボディに対して検査を実施することを特徴とする請求項５記載の化成皮膜の検査装置。
【請求項７】
前記光照射手段及び受光手段は、自動車ボディの両側部のそれぞれに、上下に並べて配置されていることを特徴とする請求項６記載の化成皮膜の検査装置。
【請求項８】
前記光照射手段の光路に集光レンズが設けられていることを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載の化成皮膜の検査装置。
【請求項９】
前記受光手段の光路に所定波長域の光のみを通過させるバンドパスフィルタが設けられていることを特徴とする請求項５〜８の何れかに記載の化成皮膜の検査装置。
【請求項１０】
前記自動車の鋼板種情報を取得する鋼板種情報取得手段を有し、前記記憶手段は予め測定された鋼板種別の化成皮膜の光反射率と付着量との関係を記憶し、前記品質判定手段は、前記記憶手段に記憶された鋼板種別の化成被膜の光反射率と付着量との関係を参照して前記光反射率演算手段により求められた光反射率から化成被膜の品質を判定することを特徴とする請求項５〜９の何れかに記載の化成被膜の検査装置。
【請求項１】
検査対象たる化成皮膜の光反射率を測定し、予め測定された化成皮膜の光反射率と付着量との関係を参照して前記検査対象たる化成皮膜の品質を検査することを特徴とする化成皮膜の検査方法。
【請求項２】
自動車ボディの化成処理工程と電着塗装工程との間のオンラインで検査することを特徴とする請求項１記載の化成皮膜の検査方法。
【請求項３】
前記自動車ボディの複数箇所を検査することを特徴とする請求項２記載の化成皮膜の検査方法。
【請求項４】
前記自動車ボディの鋼板種情報を取得し、予め測定された鋼板種別の化成皮膜の光反射率と付着量との関係を参照して前記検査対象たる化成皮膜の品質を検査することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の化成皮膜の検査方法。
【請求項５】
検査対象たる化成被膜に対して光を照射する光照射手段と、前記化成被膜による反射光を受光する受光手段と、前記光照射手段から照射された光の光量と前記受光手段により受光された光の光量とを比較して光反射率を算出する光反射率演算手段と、予め測定された化成皮膜の光反射率と付着量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された化成被膜の光反射率と付着量との関係を参照して前記光反射率演算手段により求められた光反射率から化成被膜の品質を判定する品質判定手段と、を有することを特徴とする化成被膜の検査装置。
【請求項６】
自動車ボディの化成処理工程と電着塗装工程との間に設置され、オンラインの自動車ボディに対して検査を実施することを特徴とする請求項５記載の化成皮膜の検査装置。
【請求項７】
前記光照射手段及び受光手段は、自動車ボディの両側部のそれぞれに、上下に並べて配置されていることを特徴とする請求項６記載の化成皮膜の検査装置。
【請求項８】
前記光照射手段の光路に集光レンズが設けられていることを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載の化成皮膜の検査装置。
【請求項９】
前記受光手段の光路に所定波長域の光のみを通過させるバンドパスフィルタが設けられていることを特徴とする請求項５〜８の何れかに記載の化成皮膜の検査装置。
【請求項１０】
前記自動車の鋼板種情報を取得する鋼板種情報取得手段を有し、前記記憶手段は予め測定された鋼板種別の化成皮膜の光反射率と付着量との関係を記憶し、前記品質判定手段は、前記記憶手段に記憶された鋼板種別の化成被膜の光反射率と付着量との関係を参照して前記光反射率演算手段により求められた光反射率から化成被膜の品質を判定することを特徴とする請求項５〜９の何れかに記載の化成被膜の検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−５３１３０（Ｐ２００６−５３１３０Ａ）
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９６３９５（Ｐ２００５−１９６３９５）
【出願日】平成１７年７月５日（２００５．７．５）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月５日（２００５．７．５）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]