CN105397301A - 轧辊表面处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轧辊表面处理方法及装置，本发明的优选实施例将提供一种轧辊表面处理方法，该方法是在轧辊表面上照射激光来加工图案的方法，其包括区域设置步骤，将所述轧辊表面分割为多个加工区域；以及图案加工步骤，旋转所述轧辊并在各个所述加工区域中加工任意的图案。并且，本发明的优选实施例的轧辊表面处理装置可包括：装置框架；固定单元，设置在所述装置框架上，支撑轧辊并沿所述轧辊的圆周方向旋转；激光单元，设置在所述装置框架上，并向所述轧辊照射激光，以便在所述轧辊的表面上蚀刻所接收的图案；以及移动单元，设置在所述装置框架，将所述激光单元沿所述轧辊的长度方向移动。

Description

轧辊表面处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种轧辊表面处理方法及装置，更详细地，涉及一种能够在浇铸轧辊的表面上迅速而精确地蚀刻特定的图案的浇铸轧辊表面处理方法及装置。
背景技术
如图1所示，在一般的双辊式薄板浇铸工艺中，将一对轧辊1a、1b的轴沿互相咬合的方向旋转，从形成在所述轧辊之间的压(nip)区提取熔钢2，由此连续地浇铸铸片4。
在这种工艺中所使用的装置为双辊式薄板浇铸装置，其通过喷嘴3向一对轧辊1a、1b之间供给熔钢2，并旋转一对轧辊，同时利用通过轧辊1a、1b与熔钢3的接触而向浇铸轧辊内部传递热量来快速地对熔钢2进行凝固，由此制造铸片4。
此时，为了防止熔钢2流出，可在轧辊1a、1b的两侧端部紧贴由耐火材料制造的侧封坝(未示出)，该侧封坝因与连续快速旋转的轧辊1a、1b之间反复接触和摩擦，从而容易被磨损。
被磨损的侧封坝(未示出)中产生磨损粉之类的粉尘，这种磨损粉混入于铸片中时，能够导致铸片表面的龟裂等缺陷，因此为了防止磨损粉混入铸片中，可在轧辊的表面蚀刻特定的图案。
这样，在轧辊的表面蚀刻特定的图案时，不仅防止混入磨损粉，而且能够有效分散铸片4的热应力。即，由于所制造的铸片4很薄，其厚度一般为2-6mm，因此初期形成的凝固外壳对铸片的表面性状产生大的影响。但是，熔钢2与轧辊1a、1b接触的时间很短，导致凝固外壳的厚度不均匀，由此在铸片表面产生龟裂或者叠痕等缺陷。在这种情况下对后续的轧制工艺会产生不利影响，且最终产品的表面质量降低，由此可能降低产品价值。
因而，为了防止这种缺陷而采用通过分散铸片4的热应力来抑制表面产生缺陷的方法，为此在轧辊1a、1b的表面加工凹窝(dimple)的表面处理步骤是必不可少的。
形成这种凹窝利用了如下原理，即通过在轧辊与凝固外壳之间形成绝缘层气隙(gasgap)来减少冷却辊的聚热量，从而诱导凝固外壳的缓慢的冷却，同时使之从凹窝的周围部分(凹陷的外缘部分)开始进行凝固，以使凝固外壳的厚度均匀。
尤其，图2中依次示出用于在轧辊的表面上加工凹窝的例示。首先，为了在轧辊1a上镀覆掩蔽膜而去除附着于表面的杂质。镀覆的掩蔽膜通过从后续的工序中所喷射的蚀刻液形成用于保护轧辊1a的表面的皮膜。
完成这种预处理步骤之后，通过喷雾装置(未示出)将作为掩蔽皮膜材料的在常温下可进行固化的液状的光固化性光刻胶树脂或耐酸性隐蔽涂料均匀地镀覆于轧辊的表面并在常温下进行干燥。
接着，在轧辊表面上形成掩蔽膜之后，利用激光装置5只去除要被蚀刻的部位的掩蔽膜。而且，通过蚀刻装置8向利用激光装置被图案化的轧辊表面喷射蚀刻液，以使去除掩蔽膜的部分被蚀刻。这样会形成微细的凹窝，或者所述微细的凹窝相邻形成线或面。
之后执行收尾步骤，即通过用于去除被蚀刻的轧辊表面上所剩余的掩蔽膜的脱膜装置(未示出)来进行脱膜以及清洗表面，从而在轧辊表面上完成凹窝的加工。
但是，如上所述的方法，随着以0.1-50rpm的速度继续旋转轧辊，能够利用激光来进行加工的时间最多为3秒，大部分控制在3秒之内。并且，无法连接轧辊的宽幅方向的任意的图案，因此在轧辊表面上可加工的凹窝的形状受限。
而且，为了确保通过激光加工的精度而使用视觉系统(VisionSystem)的情况下，必须停止轧辊，因此操作时间过长。像这样，如果操作时间过长则难以根据钢种进行最佳的图案操作，存在为了缩短操作时间而只能进行以简单的形状重复的单纯图案的加工的问题。
单纯图案的加工具有以单纯的图形重复的形状或者以排放气体为目的而重复细线(line)的形状，但是通过这种单纯图案不能控制初期的凝固状况，因此经常发生初期的板断裂的现象。并且，存在即使进行浇铸也无法防止在产品表面上产生粘结现象、凹痕性缺陷现象等的问题。
现有技术文献
专利文献1：KR1051749B1(2011年7月19日授权)
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明为了解决如上所述的问题而提出，其目的在于提供一种利用激光的轧辊表面处理方法及装置，以便能够迅速而容易地处理轧辊的表面，尤其是浇铸轧辊的表面。
并且，其目的在于提供一种能够在所述轧辊的表面上根据钢种的多种凝固特性来加工最佳的图案的轧辊表面处理方法及装置。
而且，其目的在于提供一种能够产生用于防止通过浇铸轧辊来加工的板的初期断裂及后续工序中的表面缺陷的任意的图案，且迅速地加工所产生的图案的轧辊表面处理方法及装置。
此时，其目的在于提供一种能够形成包括图案的面积比、激光的凹窝大小等信息的任意的图案，且将形成的图案以阳刻或阴刻的方式蚀刻在轧辊表面上的轧辊表面处理方法及装置。
与此同时，其目的在于提供一种能够将相互不同的图案以阳刻或阴刻的方式蚀刻在一个轧辊表面上的轧辊表面处理方法及装置。
由此，其目的在于不仅能够防止通过浇铸轧辊来加工的板的缺陷，而且减少轧辊表面处理操作所需的时间，从而能够同时提高质量、操作性以及生产性。
(二)技术方案
本发明为了达到如上所述的目的而提供如下所述的轧辊表面处理方法及装置。
首先，本发明的一个优选实施例提供一种轧辊表面处理方法，所述轧辊表面处理方法是通过在轧辊表面上照射激光来加工图案的方法，其包括：区域设置步骤，将所述轧辊表面分割为多个加工区域；以及图案加工步骤，旋转所述轧辊并在各个所述加工区域中加工任意的图案。
优选地，所述图案加工步骤可包括：图案形成步骤，形成相对于各个所述加工区域的任意的图案；以及图案蚀刻步骤，在所述加工区域上移动激光单元，将在所述图案形成步骤中形成的图案进行加工。
更优选地，本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理方法，还可包括图案拍摄步骤，通过拍摄单元拍摄在所述轧辊及所述轧辊表面上加工的图案，获取包括所述轧辊沿圆周方向的旋转量以及所述图案的加工状态在内的图像信息。
优选地，所述图案加工步骤，可根据从所述图案拍摄步骤中获取的图像信息来实施所述图案形成步骤。
更优选地，所述图案蚀刻步骤，可将所述激光单元沿所述轧辊的圆周方向或长度方向移动。
更优选地，所述图案加工步骤，其可在完成所述图案蚀刻步骤之后将所述轧辊沿圆周方向旋转一定距离，且在所述轧辊旋转的过程中实施所述图案形成步骤。
而且，优选地，所述区域设置步骤可包括区域分割步骤，其将对应于所述轧辊的圆周方向的一定角度的区域设为第一加工区域，将所述第一加工区域之外的区域设为第二加工区域。
更优选地，所述区域分割步骤可包括：第一分割步骤，在所述第一加工区域及所述第二加工区域中设置多个沿所述轧辊的长度方向形成的纵轴加工线，以便在所述区域中沿所述轧辊的圆周方向具有一定的高度值；以及第二分割步骤，将所述纵轴加工线分割为多个横轴加工线。
更优选地，所述图案蚀刻步骤可包括单元设定步骤，其包括向所述第一加工区域照射激光的第一激光单元，以及向所述第二加工区域照射激光的第二激光单元。
更优选地，所述图案蚀刻步骤，可在所述轧辊停止的状态下，所述第一激光单元及第二激光单元沿所述纵轴加工线移动并照射激光，且所述第一激光单元及所述第二激光单元以所述横轴加工线为单位照射激光。
并且，本发明提供的轧辊表面处理方法，所述轧辊表面处理方法是在轧辊表面上照射激光来加工图案形成步骤中所形成的图案的方法，其包括：图案形成步骤，当分割所述轧辊表面并划分为多个加工区域时，根据所述加工区域的图案加工率来运行随机函数，由此决定对于所述加工区域的任意的图案；以及图案加工步骤，在所述加工区域中加工所述任意的图案。
优选地，所述图案形成步骤及所述图案加工步骤可分别按加工区域来执行。
更优选地，所述图案形成步骤包括：纵轴形成步骤，在所述加工区域中生成对于纵轴加工线的任意的图案，所述纵轴加工线是沿所述轧辊的长度方向形成，以便沿所述轧辊的圆周方向具有一定的高度值；以及横轴形成步骤，将所述纵轴加工线分割为多个横轴加工线，产生对于各个所述横轴加工线的任意的图案，其中，所述横轴形成步骤对于一个所述横轴加工线分别单独地实施，且当激光单元在所述横轴加工线之间移动时执行。
更优选地，所述图案加工步骤还可包括线移动步骤，其在所述第一激光单元及第二激光单元完成对一个所述纵轴加工线的激光照射之后执行，并向圆周方向旋转所述轧辊，其旋转的距离相当于一个所述纵轴加工线沿所述轧辊的圆周方向所占的高度值，从而使下一个需要加工的纵轴加工线分别与所述第一激光单元及第二激光单元对置。
并且，优选地，所述图案拍摄步骤包括旋转感应步骤，其在所述线移动步骤中实施，测定所述轧辊沿圆周方向的旋转量并存储为旋转值，且所述图案形成步骤可包括图案修改步骤，其在所述旋转感应步骤后执行，将一个所述纵轴加工线沿所述轧辊的圆周方向所占的高度值与所述旋转值的差存储为偏差值，且将所述偏差值反馈至下一个要加工的纵轴加工线上。
而且，优选地，所述图案加工步骤可将所述轧辊相对所述第一激光单元及所述第二激光单元反向旋转。
另外，本发明的另一个侧面提供轧辊表面处理装置。本发明的一优选实施例的轧辊表面处理装置可包括：装置框架；固定单元，设置在所述装置框架上，支撑轧辊并沿所述轧辊的圆周方向旋转；激光单元，设置在所述装置框架上，并向所述轧辊照射激光，以便在所述轧辊的表面上蚀刻所接收的图案；以及移动单元，设置在所述装置框架上，将所述激光单元沿所述轧辊的长度方向移动。
优选地，所述激光单元可包括第一头部以及第二头部，其在所述轧辊的外侧以所述轧辊的旋转轴为中心分别设置在对称的位置，并向所述轧辊照射激光。
更优选地，所述轧辊表面处理装置还包括与所述激光单元、所述移动单元和所述固定单元连接的控制单元，当所述激光单元的第一头部及第二头部完成对于沿所述轧辊的长度方向形成的加工线的图案的形成时，所述控制单元控制所述固定单元，以使其将所述轧辊沿圆周方向旋转一定的距离。
更优选地，该装置还可包括拍摄所述轧辊的表面的拍摄单元，所述控制单元可根据所述拍摄单元所获取的图像来进行控制。
并且，优选地，所述移动单元可在所述加工线上相隔一定距离使所述第一头部及第二头部暂停。
(三)有益效果
根据本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理方法及装置，其能够缩短在轧辊尤其是浇铸轧辊表面上加工特定的图案所需的时间。
并且，能够在浇铸轧辊表面上迅速地加工适合于各个钢种的凝固特性的图案。由此，对于在凝固期间排放大量气体的钢种，确保气体排放路径，从而能够抑制产生产品的表面缺陷。
并且，由于能够在浇铸轧辊表面上任意地加工面积比、激光凹窝大小等条件相互不同的图案，因此能够生产最适合于浇铸工艺的浇铸轧辊。
与此同时，通过缩短加工时间及抑制产生缺陷来提高操作性及生产性。
附图说明
图1为概略示出一般的双辊式薄板浇铸工艺的图。
图2为概略示出一般的浇铸轧辊图案加工工艺的图。
图3为概略示出本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理方法的概念的图。
图4为示出本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理方法的执行顺序的图。
图5A是本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理装置的概念图。
图5B是本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理装置的运行状态图。
图6A是本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理装置的激光单元的加工概念图。
图6B是本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理装置的激光单元的加工概念图。
图6C是本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理装置的激光单元的加工概念图。
图6D是本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理装置的激光单元的加工概念图。
附图说明标记
1a、1b：轧辊2：熔钢
3：喷嘴4：铸片
5：激光装置6：控制装置
8：蚀刻装置10：装置框架
20：固定单元30：激光单元
40：移动单元50：拍摄单元
61：浇铸轧辊的长度方向62：浇铸轧辊的圆周方向
具体实施方式
为了助于理解关于本发明的实施例的说明，在附图中用相同的附图标记的表示相同的组件，且在各个实施例中具有相同的作用的组件标为相同的数字或延长线上的数字。
并且，为了明确本发明的主旨而省略对于通过现有技术而熟知的组件和技术的说明，下面参照附图详细说明本发明。
但是，本发明的思想不限定于所提出的实施例，也可以是本领域的技术人员通过添加、变更、删除特定的组件的其他形式，而需要明确的是这也包括在本发明的相同的思想范围内。
首先，本发明的一个优选实施例中提供如图3所示的轧辊表面处理方法。提供的轧辊表面处理方法是通过在轧辊表面上，尤其在浇铸轧辊表面上照射激光来加工图案的方法，其包括：区域设置步骤S100，将所述轧辊表面分割为多个加工区域；以及图案加工步骤S200，沿圆周方向旋转所述轧辊并在各个所述加工区域中加工任意的图案。
并且，提供轧辊表面处理方法，还包括图案拍摄步骤S300，其基于阶段性地旋转轧辊并在轧辊表面的整个区域上进行图案加工的特性，提高旋转精度，且确认在轧辊表面上加工的图案的状态。
所述图案拍摄步骤S300，使用拍摄单元拍摄通过向轧辊及所述轧辊表面照射激光的激光单元来加工的图案，能够获取包括所述轧辊沿圆周方向的旋转量和在所述轧辊表面上的所述图案的加工状态在内的的图像信息。
此时，优选地，可将视觉系统(Visionsystem)用作拍摄单元。视觉系统是利用图像处理的方式区分事物的系统，其能够利用照相机和计算机来识别拍摄对象的状态。所需的组件有视觉硬件(VisionH/W)、照相机(Camera)、镜头(Lens)、照明(Light)以及电缆(Cable)。尤其，所用的计算机可安装在作为主控制装置的PCI插槽上并使用。视觉系统的处理方式有点处理、区域处理、几何处理以及框架处理等，所述处理方式主要根据像素值来区分。所述视觉系统是根据本发明的一个优选实施例的系统，而拍摄单元的种类不限定于本发明。
如图3所示，本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理方法大致包括区域设置步骤S100、图案加工步骤S200以及图案拍摄步骤S300，各个步骤可相互影响且可重复特定的步骤。即，对于轧辊，先实施将对置于向轧辊照射激光的激光单元的头部的轧辊的一定区域设为加工区域的区域设置步骤S100，然后实施对所述加工区域加工任意图案的图案加工步骤S200，接着拍摄在轧辊及轧辊表面上加工的图案，从而掌握图案的加工状态，并旋转轧辊使下一个加工区域与激光单元的头部对置，在此过程中能够执行通过拍摄单元测定轧辊的旋转量的图案拍摄步骤S300。
而且，当轧辊旋转至接下来要加工的区域与所述激光单元的头部对置的位置时，以将一定区域设置为加工区域的区域设置步骤S100为开始，重新执行如上所述的图案加工步骤S200以及图案拍摄步骤S300，并重复该操作，从而能够在轧辊表面上依次加工图案。
下面对这种过程进行更加详细的说明，所述区域设置步骤S100包括区域分割步骤S110，其将沿所述轧辊的圆周方向上的对应于一定角度的区域设为第一加工区域，将所述第一加工区域之外的区域设为第二加工区域。例如，如果将沿轧辊的圆周方向的0°至180°的区域设为第一加工区域，则剩余部分区域可设为第二加工区域。
而且，所述区域分割步骤包括：第一分割步骤S111，在所述第一加工区域及所述第二加工区域中设置多个纵轴加工线；以及第二分割步骤S112，将所述纵轴加工线分割为多个横轴加工线。
纵轴加工线沿所述轧辊的圆周方向具有一定的高度值，沿所述轧辊的长度方向连续地设置，从而也可以看做所述纵轴加工线是所述激光单元的头部沿所述轧辊的长度方向移动一次并蚀刻图案的路径。
并且，可将所述纵轴加工线沿轧辊的长度方向以一定区域切开并设为横轴加工线，所述纵轴加工线可解释为多个所述横轴加工线的集合。
所述图案加工步骤包括图案形成步骤S210、图案蚀刻步骤S220以及线移动步骤S230，以便对以如上所述的方式分割的轧辊表面的区域有效执行图案加工步骤S200。
首先，在图案形成步骤S210中，对设在轧辊表面上的所述第一加工区域以及所述第二加工区域形成任意的图案，且在图案蚀刻步骤S220中，在所述加工区域上移动激光单元，加工所述图案形成步骤中形成的图案。其中，在所述图案形成步骤中形成对应于各个加工区域的任意的图案，且所形成的图案可包括面积比、激光凹窝大小、通过阳刻或阴刻的加工的形式等图案信息。
而且，图案蚀刻步骤S220能够将所述激光单元沿所述轧辊的圆周方向或长度方向移动的同时蚀刻图案，以便接收在所述图案形成步骤S210中形成的图案信息并加工该图案。
而且，完成图案蚀刻过程后将轧辊沿圆周方向旋转，从而使下一个要加工的纵轴加工线与激光单元的头部对置。此时，在所述轧辊旋转期间执行图案拍摄步骤S300，从而拍摄轧辊的表面和图案的加工状态，同时执行图案形成步骤S210，由此反馈在图案拍摄步骤S300中获取的图像信息，从而形成用于后续纵轴加工线的图案。但是，在加工开始的初期，即不存在对于之前的纵轴加工线的加工信息的情况下，可省略图案拍摄步骤S300中对于之前的纵轴加工线的图案加工状态及测定轧辊的旋转量的过程。
综上，在完成图案蚀刻步骤S220之后可执行图案拍摄步骤S300、图案形成步骤S210以及线移动步骤S230，优选地，能够在执行线移动步骤S230的过程中执行图案拍摄步骤S300，在执行所述线移动步骤以及所述图案拍摄步骤的过程中执行图案形成步骤S210。
接着，在图4中根据执行顺序具体表示本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理方法。参照该图继续进行更加具体的说明。
在区域分割步骤S110中将轧辊表面的区域设为第一加工区域及第二加工区域。而且，实施图案蚀刻步骤S220中包括的单元设定步骤S221，所述单元设定步骤包括向所述第一加工区域照射激光的第一激光单元以及向所述第二加工区域照射激光的第二激光单元。
接着，通过实施第一分割步骤S111来设定纵轴加工线，并实施将所述纵轴加工线分割成横轴加工线的第二分割步骤S112，从而分割轧辊表面的区域。其中，可以在所述单元设定步骤S221之前实施第一分割步骤S111以及第二分割步骤S112，本领域的技术人员可适当地进行选择。
接着，实施图案加工步骤S200，所述图案加工步骤根据一定的顺序实施包括在实施图案加工步骤S200中的图案形成步骤S210、图案蚀刻步骤S220以及线移动步骤S230。即，为了实施对第一分割步骤S111中设定的纵轴加工线的图案形成步骤S210，而实施形成对于所述纵轴加工线的任意的图案的纵轴形成步骤S211，此时，所述纵轴形成步骤包括形成对于横轴加工线的任意的图案的横轴形成步骤S212。
即，在纵轴加工线上分开设置横轴加工线，生成对应于各个所述横轴加工线的任意的图案并对其进行蚀刻，从而所述轧辊也可通过横轴加工线在相同的纵轴加工线上沿长度方向具有相互不同的任意的图案。并且，对于这种横轴加工线的激光单元的图案蚀刻操作，所述激光单元能够以横轴加工线为单位照射激光。
换句话说，完成对于一个横轴加工线的图案蚀刻过程之后激光单元会暂停，在此期间可实施横轴形成步骤S212，由此完成对于下一个横轴加工线的图案的形成。之后，激光单元能够移动至下一个横轴加工线上，以便蚀刻针对下一个横轴加工线形成的图案。
相反，也可采用如下方法，即完成对于一个横轴加工线的图案蚀刻过程之后不暂停所述激光单元，而在所述激光单元移动至下一个横轴加工线的过程中实施所述横轴形成步骤S212。但是，根据本领域技术人员的需要，不实施形成对于横轴加工线的任意的图案的横轴形成步骤S212，而只实施纵轴形成步骤S211，从而在纵轴加工线上加工相同的图案，这是基于钢种的特性的基础上，根据其他操作环境而适当选择的事项。
通过如上所述的方法完成对形成在纵轴加工线或横轴加工线的图案进行加工的图案蚀刻步骤之后实施线移动步骤S230。并且，如上所述，在线移动步骤S230中可同时实施图案拍摄步骤S300，尤其，能够实施旋转感应步骤S310。旋转感应步骤S310包括在图案拍摄步骤S300中，其测定轧辊沿圆周方向旋转一次的旋转量并存储为旋转值。
而且，在完成所述旋转感应步骤之后实施图案修改步骤S219，其将一个所述纵轴加工线沿所述轧辊的圆周方向所占的高度值与所述旋转值的差值存储为偏差值，且将所述偏差值反馈到下一个要加工的纵轴加工线上。
优选地，如上所述的测定旋转量、存储旋转值、存储高度值以及运算偏差值可通过数控(NumericalControl，NC)机床的数值控制来实现。接着，在所述旋转感应步骤S310中，视觉系统测定轧辊的旋转量并将旋转值传输给数控机床的主(Master)单元，主单元通过运算偏差值来掌握旋转误差，并将此存储为偏差值。
这样，接收所述偏差值的数控机床的从(Slave)单元将所接收的偏差值反馈给下一个需要加工的纵轴加工线的图案产生过程中，由此实施在反应了偏差值的区域上重新产生图案的图案修改步骤S219。
其中，图案修改步骤S219指的是，例如，当之前的纵轴加工线的高度值为100mm时，完成所有对于所述纵轴加工线产生的图案加工之后，轧辊需要旋转100mm并使下一个纵轴加工线对置在激光单元的头部。
但是，若通过视觉系统拍摄的实际的轧辊的旋转量未达到所输入的旋转量100mm，而只旋转80mm，在此情况下80mm为旋转值，偏差值为20mm。因而，所述20mm的偏差值所对应的区域是已经完成图案加工的区域，因此激光单元不可以对所述20mm相应的区域重复进行加工。因而，在图案修改步骤S219中，将如上所述的情况的20mm存储为正值，即记为+20mm并进行存储，从而可使其包括在下一个纵轴加工线。因此，在所述图案修改步骤S219中能够形成下一个纵轴加工线上的高度值为21mm-100mm的区域的任意的图案。
相反，当轧辊的旋转量超过所输入的旋转量100mm而旋转120mm时，旋转值为120mm，偏差值为20mm，但为负值，即记为-20mm并进行存储。因而，在所述图案修改步骤S219中，能够以下一个纵轴加工线的100mm的高度值为基准，形成高度值为-20mm-100mm的区域的任意的图案。这样，能够重复图案蚀刻步骤S220、线移动步骤S230以及旋转感应步骤S310，以便对图案修改步骤中所产生的任意的图案进行蚀刻，依次重复这种过程，以便达到轧辊表面的整个区域，从而能够完成对整个轧辊表面的图案加工。
在此，所述轧辊的线移动步骤S230能够在完成所有对一个纵轴加工线的所述第一激光单元及所述第二激光单元的激光照射之后实施。即，优选地，设置在轧辊的第一加工区域的第一激光单元完成所有对于所述第一加工区域内存在的一个纵轴加工线的激光照射，且设置在轧辊的第二加工区域的第二激光单元完成所有对于所述第二加工区域内存在的一个纵轴加工线的激光照射之后，旋转所述轧辊。
而且，所述第一激光单元及所述第二激光单元沿所述纵轴加工线，完成沿轧辊的长度方向的一次移动之后，所述第一激光单元及所述第二激光单元能够重新回到原来的初始位置。
与此同时，在图案加工步骤S200中阶段性地旋转轧辊时，能够将所述轧辊沿顺时针方向或逆时针方向旋转，此时轧辊相对于所述第一激光单元及所述第二激光单元反向旋转。
即，举一个例子，如上所述，将对应于所述轧辊的圆周方向的0°至180°的区域设为第一加工区域时，如果所述轧辊相对于所述第一激光单元的头部沿顺时针方向旋转，则所述轧辊相对于设置在所述第二加工区域的所述第二激光单元的头部沿逆时针方向旋转。
为了进行迅速、有效的加工，优选地，将所述第一激光单元及所述第二激光单元设置在以所述轧辊的旋转轴为中心对称的位置上，这并不限定于本发明。
另外，当在轧辊的表面上将所述轧辊的圆周方向的对应于0°至180°的区域设为第一加工区域，将剩余区域设为第二加工区域时，对所述第一加工区域及所述第二加工区域的加工已达到末尾期，即所述轧辊的旋转量接近180°的情况下，能够重新运算所述纵轴加工线沿所述轧辊的圆周方向所占的高度值。
即，在加工末尾期以在所述图案拍摄步骤中拍摄所述轧辊的表面所获取的图像信息为基础，精确测量在所述轧辊的表面上处于未加工状态的区域沿所述轧辊的圆周方向所占的高度值并存储。此时，将处于未加工状态的区域的沿所述轧辊的圆周方向所占的高度值设为最终纵轴加工线的高度值，在所述图案形成步骤中接收通过这种方式形成的纵轴加工线的高度值，从而能够形成对应未加工区域的图案。由此，能够在轧辊表面整个区域不产生图案重叠或者未加工部分的同时对图案进行精细的加工。
对此，本发明通过另外一实施例提供的轧辊表面处理方法是在轧辊表面上照射激光来加工图案形成步骤中所形成的图案的方法，其包括：图案形成步骤，当分割所述轧辊表面并划分为多个加工区域时，根据所述加工区域的图案加工率来运行随机函数，由此决定对于所述加工区域的任意的图案；以及图案加工步骤，在所述加工区域中加工所述任意的图案。
在此，所述图案形成步骤包括：纵轴形成步骤，在所述加工区域中产生对于沿所述轧辊的长度方向形成的纵轴加工线的任意的图案，以便在所述加工区域中沿所述轧辊的圆周方向具有一定的高度值；以及横轴形成步骤，将所述纵轴加工线分割为多个横轴加工线，产生对于各个所述横轴加工线的任意的图案，其中，所述横轴形成步骤对于一个所述横轴加工线分别单独实施，且当激光单元在所述横轴加工线之间移动时实施。
具体地，在轧辊表面上设置多个占取一定区域的加工区域，并设定一个加工区域的图案加工率。图案加工率可表示为一个所述加工区域的整体面积与一个所述加工区域中通过激光照射而蚀刻图案的面积比，例如，当图案加工率为100％时，其指在整个一个加工区域上蚀刻激光图案，随着图案加工率接近于0％，在一个加工区域中蚀刻激光图案的区域会变小。
所述图案形成步骤能够形成任意的图案，以便根据通过如上所述的方式设定的图案加工率在一个加工区域上蚀刻图案，此时能够利用随机函数。随机函数是指将已设定的所述图案加工率设为一个变量Y值，将剩余变量X值设为激光凹窝(dinple)的大小、形状、所述纵轴加工线之间的间隔、通过阳刻、阴刻或热喷涂的激光图案蚀刻方式等，任意地设定剩余变量(X值)，以使其满足已设定的所述图案加工率(Y值)。根据通过这种方式设定的随机函数，在所述图案形成步骤中能够形成加工区域的任意的图案。
当然，这种图案加工率的设定、随机函数的设定以及运算能够在如上所述的数控机床的主单元中执行，在所述图案形成步骤中采用如上所述的方法产生的任意的图案蚀刻操作能够通过从数控机床的主单元中接收图案信息的数控机床的从单元来执行。
并且，图案形成步骤中设置所述图案加工率以及设置随机函数，其能够以一个纵轴加工线或一个横轴加工线为单位分别单独执行，且完成一个纵轴加工线或一个横轴加工线的加工之后，能够实施对于下一个纵轴加工线或下一个横轴加工线设置图案加工率以及设置函数的操作。
另外，本发明的另一方面提供一种轧辊表面处理装置。参照图5A所示的本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理装置，能够得知本发明的轧辊表面处理装置大致包括装置框架10、固定单元20、激光单元30以及移动单元40。
为了进行迅速而准确的自动控制，所述轧辊表面处理装置能够连接至一定的控制装置6，在本发明的一个优选实施例中，所述控制装置可以是数控装置(NCMachine)的控制装置(Master)，本发明的装置框架10可以是所述数控装置的移送工作台，或者为连接至移送工作台的执行工具(Slave)。
在所述装置框架10上可设置用于支撑并旋转轧辊1a的固定单元20，所述固定单元可包括：马达21；连接至所述马达的旋转轴的固定横梁22；用于将所述固定横梁固定在装置框架上的第一固定架23a以及第二固定架23b。
所述固定横梁22连接在马达21的旋转轴，其插入并固定轧辊1a，以使其外周面与轧辊1a的内面接触。并且，所述固定横梁与马达21一起旋转的同时将插入到固定横梁外周面的轧辊1a进行旋转。
但是，所述马达21可使用伺服马达、主轴马达等，而这不限定于本发明，其能够根据操作环境和操作者替换成其他适当的工具。
在通过如上所述的方式固定的轧辊1a的表面上蚀刻阳刻或阴刻形式的图案的激光单元30，其设在装置框架10上，向通过固定单元20旋转的轧辊1a的表面上照射激光。
激光产生单元34产生平均20-60W的激光，所产生的激光可通过可由光缆或管子组成的激光传送单元33传送至激光头部。此时，所述激光头部可以轧辊1a为中央设置在所述浇铸轧辊的长度方向的两侧。此时，设置在轧辊1a的一侧的称为第一头部31，设置在另一侧的称为第二头部32。
为了向分别设置在所述轧辊的长度方向的两侧的第一头部31、第二头部32供给激光，所述激光传送单元33与所述第一头部31、第二头部32一样，其可设置多个。
使所述第一头部31以及所述第二头部32能够使轧辊1a在两侧同时进行加工，从而具有能够显著缩短加工时间的效果。
参照图5A以及图5B对此进行具体的说明，在加工起点，第一头部31和第二头部32可位于轧辊1a的长度方向的端部。而且，能够从控制装置6接收预设定的图案，为了将其蚀刻在轧辊1a的表面而能够向轧辊的表面照射激光。
此时，第一头部31、第二头部32分别在装置框架10上可具有分别独立的动作。为了体现这种动作，本发明的一个优选实施例的装置框架可包括第一装置框架10a和第二装置框架10b，所述第一装置框架10a、第二装置框架10b可用作本发明的一个优选实施例的移动单元40。
但是，这是本发明提出的一实施例，所述移动单元40可根据操作环境以及操作者适当地进行变更，其不限定于本发明。
即，如上所述的移动单元是设置在装置框架10上，并连接到第一头部31下部的第一装置框架10a以及设置在装置框架10上，并连接到第二头部32的第二装置框架10b。而且，所述第一装置框架和第二装置框架分别连接在控制装置6，并可沿所述轧辊1a的长度方向移动，能够在装置框架10上被单独控制。
由此，如图5B所示，所述第一头部、第二头部分别连接在所述第一装置框架10a和所述第二装置框架10b，并沿轧辊1a的长度方向61移动，同时能够向轧辊1a的表面照射激光。在此，关键在于所述第一头部、第二头部的移动是分别独立的，加工沿轧辊1a的长度方向61设置的图案的一个线是指所述第一头部、第二头部分别沿浇铸轧辊的长度方向61从一侧端部移动至另一侧端部的区间。
此时，所述第一头部、第二头部分别进行独立的移动，提前完成加工的第一头部31、第二头部32中的任意一个，其直到另外一个完成所有对于轧辊的一个线的图案加工为止保持待机状态。而且，在第一头部31、第二头部32均完成对轧辊的一个线的图案加工之后，其能够沿轧辊的长度方向恢复移动至原位置，以便开始对下一个线进行加工。
这期间，固定轧辊的固定横梁22通过与控制装置6连接并使其旋转受控的马达21的旋转而旋转一定的距离，这是为了将所述浇铸轧辊沿圆周方向62旋转一定的距离，从而使下一个图案加工线与所述第一头部31、第二头部32对置。此时，轧辊的旋转距离可通过控制装置6进行运算来决定。
参照图4对如上所述的第一头部31、第二头部32的加工进行具体的说明，所述第一头部能够向轧辊1a的表面的0度至180度的区域的第一蚀刻单元照射激光。
即，参照图6A，相对于轧辊1a存在初期的第一加工起点63a。在轧辊1a表面的任意的位置上存在的初期的第一加工起点63a是由第一头部31以及第二头部32照射的激光所照射的最初的位置。
而且，若开始进行激光蚀刻，则可成为如图6B所示的状态。即，通过控制装置6的运算来计算旋转距离，在轧辊1a旋转一定距离的状态下，初期的第一加工起点63a移动浇铸轧辊旋转的距离，从而移动至第二加工起点63b的位置，被固定的第一头部31以及第二头部32遇到另一个加工起点并照射激光。
随着进行连续的浇铸，第二加工起点63b可成为如图6C所示的状态。即，第二加工起点63b移动至第三加工起点63c的位置，同时第一头部31、第二头部32遇到另一个加工起点并照射激光，这种操作以图6D所示的第四加工起点63d的位置为界限重复进行。
根据这种原理，若轧辊1a的表面在0°至360°的范围内，则对应于0°至180°的区域为第一蚀刻单元，对应于剩下的区域的是第二蚀刻单元。
而且，使第一头部31对第一蚀刻单元进行加工，使第二头部32对第二蚀刻单元进行加工，从而能够完全对轧辊1a的360°的区域进行加工。
总之，第一头部31、第二头部32在轧辊1a的表面分别占180°的加工区域。由此，将轧辊1a不旋转360°而在浇铸轧辊的两侧通过第一头部、第二头部照射激光，从而能够在短时间内完成图案的加工。
而且，如上所述的轧辊1a的旋转距离的计算可通过控制装置6来进行，且根据由控制装置6产生并输入的特定的图案能够以不同的方式进行运算。
另外，如图5B所示，本发明的一个优选实施例的轧辊表面处理装置还可包括拍摄所述浇铸轧辊1a的表面的拍摄单元50。
所述拍摄单元50也能够连接在控制装置6，拍摄单元50包括在轧辊的表面上形成的图案，拍摄轧辊1a的表面状态并将其传送至控制装置6。
所述控制装置6反馈从拍摄单元50接收的值，由此确认轧辊1a表面的图案加工状态，基于对此的考虑运算轧辊1a的下一个旋转距离。
此时，所述拍摄单元50具有可识别对于轧辊1a的圆周方向62的10微米单位距离的分辨率，为了确保不存在由震动产生的模糊(blur)的图像，快门速度可以是1/1000秒。
并且，为了照明轧辊1a的表面还可设置照明单元(未示出)，且所述照明单元可包括环形(ringtype)。
如上所述内容是对本发明的一个实施例而进行的说明，本发明的权利要求不限定于此，在不超出本发明的技术思想的范围内可进行多种修改及变更对本领域的技术人员而言是显而易见的。

Claims (21)

1.一种轧辊表面处理方法，所述轧辊表面处理方法是通过在轧辊表面上照射激光来加工图案的方法，其包括：
区域设置步骤，将所述轧辊表面分割为多个加工区域；以及
图案加工步骤，沿圆周方向旋转所述轧辊并在各个所述加工区域中加工任意的图案。
2.根据权利要求1所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，所述图案加工步骤包括：
图案形成步骤，形成相对于各个所述加工区域的任意的图案；以及
图案蚀刻步骤，在所述加工区域上移动激光单元，将在所述图案形成步骤中形成的图案进行加工。
3.根据权利要求2所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，其还包括图案拍摄步骤，通过拍摄单元拍摄在所述轧辊及所述轧辊表面上加工的图案，获取包括所述轧辊沿圆周方向的旋转量以及所述图案的加工状态在内的图像信息。
4.根据权利要求3所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，所述图案加工步骤，其根据从所述图案拍摄步骤中获取的图像信息来实施所述图案形成步骤。
5.根据权利要求2所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，所述图案蚀刻步骤将所述激光单元沿所述轧辊的圆周方向或长度方向移动。
6.根据权利要求4或5所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，所述图案加工步骤，其在完成所述图案蚀刻步骤之后将所述轧辊沿圆周方向旋转一定距离，且在所述轧辊旋转的过程中实施所述图案形成步骤。
7.根据权利要求3所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，所述区域设置步骤包括区域分割步骤，其将对应于所述轧辊的圆周方向的一定角度的区域设为第一加工区域，将所述第一加工区域之外的区域设为第二加工区域。
8.根据权利要求7所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，所述区域分割步骤包括：
第一分割步骤，在所述第一加工区域及所述第二加工区域中设置多个沿所述轧辊的长度方向形成的纵轴加工线，以便在所述区域中沿所述轧辊的圆周方向具有一定的高度值；以及
第二分割步骤，将所述纵轴加工线分割为多个横轴加工线。
9.根据权利要求8所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，所述图案蚀刻步骤包括单元设定步骤，其包括向所述第一加工区域照射激光的第一激光单元，以及向所述第二加工区域照射激光的第二激光单元。
10.根据权利要求9所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，所述图案蚀刻步骤，其在所述轧辊停止的状态下，所述第一激光单元及第二激光单元沿所述纵轴加工线移动并照射激光，且所述第一激光单元及所述第二激光单元以所述横轴加工线为单位照射激光。
11.一种轧辊表面处理方法，所述轧辊表面处理方法是在轧辊表面上照射激光来加工图案形成步骤中所形成的图案的方法，其包括：
图案形成步骤，当分割所述轧辊表面并划分为多个加工区域时，根据所述加工区域的图案加工率来运行随机函数，由此决定对于所述加工区域的任意的图案；以及
图案加工步骤，在所述加工区域中加工所述任意的图案。
12.根据权利要求11所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，所述图案形成步骤及所述图案加工步骤分别按加工区域来执行。
13.根据权利要求12所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，所述图案形成步骤包括：
纵轴形成步骤，在所述加工区域中生成对于纵轴加工线的任意的图案，所述纵轴加工线是沿所述轧辊的长度方向形成，以便沿所述轧辊的圆周方向具有一定的高度值；以及
横轴形成步骤，将所述纵轴加工线分割为多个横轴加工线，产生对于各个所述横轴加工线的任意的图案，
其中，所述横轴形成步骤对于一个所述横轴加工线分别单独地实施，且当激光单元在所述横轴加工线之间移动时执行。
14.根据权利要求9所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，所述图案加工步骤还包括线移动步骤，其在所述第一激光单元及第二激光单元完成对一个所述纵轴加工线的激光照射之后执行，并向圆周方向旋转所述轧辊，其旋转的距离相当于一个所述纵轴加工线沿所述轧辊的圆周方向所占的高度值，从而使下一个需要加工的纵轴加工线分别与所述第一激光单元及第二激光单元对置。
15.根据权利要求14所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，所述图案拍摄步骤包括旋转感应步骤，其在所述线移动步骤过程中实施，测定所述轧辊的沿圆周方向的旋转量并存储为旋转值，
且所述图案形成步骤包括图案修改步骤，其在所述旋转感应步骤后执行，将一个所述纵轴加工线沿所述轧辊的圆周方向所占的高度值与所述旋转值的差值存储为偏差值，且将所述偏差值反馈至下一个要加工的纵轴加工线上。
16.根据权利要求9、10、14以及15的任一项所述的轧辊表面处理方法，其特征在于，所述图案加工步骤将所述轧辊相对所述第一激光单元及所述第二激光单元反向旋转。
17.一种轧辊表面处理装置，包括：
装置框架；
固定单元，设置在所述装置框架上，支撑轧辊并沿所述轧辊的圆周方向旋转；
激光单元，设置在所述装置框架上，并向所述轧辊照射激光，以便在所述轧辊的表面上蚀刻所接收的图案；以及
移动单元，设置在所述装置框架上，将所述激光单元沿所述轧辊的长度方向移动。
18.根据权利要求17所述的轧辊表面处理装置，其特征在于，所述激光单元包括第一头部以及第二头部，其在所述轧辊的外侧以所述轧辊的旋转轴为中心分别设置在对称的位置，并向所述轧辊照射激光。
19.根据权利要求18所述的轧辊表面处理装置，其特征在于，所述轧辊表面处理装置还包括与所述激光单元、所述移动单元及所述固定单元连接的控制单元，
当所述激光单元的第一头部及第二头部完成对于沿所述轧辊的长度方向形成的加工线的图案的形成时，所述控制单元控制所述固定单元，以使其将所述轧辊沿圆周方向旋转一定的距离。
20.根据权利要求19所述的轧辊处理装置，其特征在于，所述轧辊处理装置还包括拍摄所述轧辊的表面的拍摄单元，
所述控制单元根据所述拍摄单元所获取的图像来进行控制。
21.根据权利要求19或20所述的轧辊表面处理装置，其特征在于，所述移动单元在所述加工线上每相隔一定距离使所述第一头部及第二头部暂停。
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