CN107923026B

CN107923026B - 钢板着色装置和钢板着色方法

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Publication number: CN107923026B
Application number: CN201580082371.1A
Authority: CN
Inventors: 权英燮
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2015-08-12
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: EP3336216A4; EP3336216A1; EP3336216B1; JP2018526532A; KR101696090B1; CN107923026A; US20180193950A1; JP6602454B2; WO2017026596A1

Abstract

根据本发明的实施方式的钢板着色装置可以包括：本体单元，该本体单元设置在钢板的传输路径上；以及照射单元，该照射单元设置在本体单元上以用于将呈线形形式的激光相对于钢板的宽度方向照射到钢板的表面上，从而使钢板的表面具有颜色。此外，根据本发明的另一实施方式的钢板着色方法可以包括：用于将向钢板的传输路径上照射呈线形形式的激光的照射单元安置在钢板上的安置步骤；以及用于将激光同时照射到与在连续地进行传输的钢板的宽度相对应的区域上的照射步骤。

Description

钢板着色装置和钢板着色方法

技术领域

本公开涉及钢板着色装置和钢板着色方法，并且更具体地，涉及使用激光来对钢板的表面进行着色的技术。

背景技术

通常，作为对不锈钢板涂颜色的方法，通过利用化学方法在不锈钢板的表面上形成氧化铬层来表现颜色的方法、或者通过在真空中对不锈钢板的表面涂覆钛来表现颜色的方法已被广泛使用。

由于可能排放环境污染物或者与上述方法相关的操作可能在真空中进行，因而上述方法在成本和环境因素方面存在缺点。

近来，已经引入了通过根据照射到不锈钢板的表面上的激光的能量密度的差异而形成氧化铬层来为不锈钢板的表面施加颜色的技术。更确切地说，在中国专利公开No.101775570中引入了一种对已被固定的不锈钢板的表面局部施加颜色的方法。

上述方法是将点激光束照射到钢板的表面以进行着色的方法。此处，利用照射点激光的点激光照射单元来照射激光。为了对钢板的整个表面着色，在进行着色的同时应当使点照射部沿钢板的宽度方向移动，并由此存在限制。

换言之，由于对连续地进行传输的钢板进行着色存在限制，因而应当在钢板处于停止状态的同时通过将激光照射到钢板上来进行着色。此外，由于照射的是点激光，因而应当在进行着色的同时使点照射部沿钢板的宽度方向移动。

因此，需要研究用于解决上述问题或限制的钢板着色装置。

发明内容

【技术问题】

本公开的一方面可以提供能够通过在钢板的宽度方向上进行快速着色来提高生产率的钢板着色装置和钢板着色方法。

【技术方案】

根据本公开的一方面，钢板着色装置包括：本体单元，该本体单元设置在钢板的传输路径上；以及照射单元，该照射单元设置在本体单元中，并且照射单元将线状激光沿钢板的宽度方向照射到钢板的表面上，以便使钢板的表面具有颜色。

钢板着色装置的照射单元可以包括：照射支承单元，该照射支承单元联接至本体单元；点照射单元，该点照射单元设置为多个点照射单元，该多个点照射单元平行地设置在照射支承单元中并且发出激光；以及线形透镜部，该线形透镜部设置成连接至发出激光的所述多个点照射单元的端部。

钢板着色装置的照射支承单元可以包括线构件，该线构件设置成允许多个点照射单元呈直线布置，并且线构件的位置被调节成与钢板的宽度相对应。

钢板着色装置的照射支承单元还可以包括联接至本体单元的马达，并且线构件可以连接至马达的旋转轴并且可以通过旋转来调节位置。

钢板着色装置的线构件在钢板的宽度方向上可以具有连接至马达的旋转轴的中心部分。

钢板着色装置的线构件可以设置为多个线构件，并且可以设置成与钢板的宽度相对应地展开。

钢板着色装置的照射支承单元还可以包括：驱动缸，该驱动缸联接至本体单元；以及导向突片，该导向突片形成为从线构件的上端部或下端部突出，并且导向突片滑动地插入到形成在本体单元中的导向凹槽，并且设置为多个线构件的线构件可以连接至设置为多个驱动缸的驱动缸的一个端部，并且可以通过直线运动来调节位置。

钢板着色装置的照射单元可以设置在本体单元的位于钢板的上表面上的上部构件和本体单元的位于钢板的下表面上的下部构件中的至少一者中。

钢板着色装置的照射支承单元可以包括面构件，该面构件设置成允许多个点照射单元设置在平面上。

钢板着色装置的照射单元还可以包括照射控制部，该照射控制部电连接至点照射单元，并且照射控制部对由设置为多个点照射单元的点照射单元照射的激光的能量密度单独地进行调节。

钢板着色装置的本体单元可以包括基部构件以及联接至基部构件的导向辊，该导向辊设置成与钢板的侧向边缘接触以引导钢板的运动。

根据本公开内容的另一方面，钢板着色方法包括：将向钢板的传输路径上照射线状激光的照射单元安置在钢板上的安置操作；以及将激光同时照射到与在连续地进行传输的钢板的宽度相对应的区域上的照射操作。

钢板着色方法的安置操作可以包括：测量钢板宽度的宽度测量操作；以及将照射单元的位置调节至与已经过测量的钢板的宽度相对应的区域的位置调节操作。

【有利作用】

根据本公开的示例性实施方式，钢板着色装置和钢板着色方法的优点在于：可以通过在宽度方向上向钢板的表面同时照射激光来进行着色。

据此，连续地进行传输的钢板的表面可以被着色，并且钢板的表面可以被高速地着色，从而可以提高钢板的生产率。

此外，激光可以同时照射以与钢板的宽度相对应，从而可以快速地对具有各种宽度的钢板进行着色。

附图说明

图1是示出根据本发明的钢板着色装置的正视图。

图2和图3是示出示例性实施方式的平面图，其中，在根据本发明的钢板着色装置中通过旋转运动将照射单元的位置调节成与钢板的宽度相对应。

图4是示出示例性实施方式的平面图，其中，在根据本发明的钢板着色装置中通过直线运动将照射单元的位置调节成与钢板的宽度相对应。

图5是示出根据本发明的钢板着色装置中的线构件的立体图。

图6是示出根据本发明的钢板着色装置中的面构件的立体图。

图7是示出根据本发明的钢板着色方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本发明的示例性实施方式。同时，本发明的主旨不限于所提出的实施方式，并且本发明所属领域的技术人员在不背离本发明的主旨的情况下通过添加、修改和删除另一部件可以容易地提出落入本发明主旨范围内的另外的回溯发明或另一实施方式。

在以下描述中，实施方式的附图中示出的在相同范围内具有相同功能的部件使用相同的附图标记来示出。

根据本发明的钢板着色装置和钢板着色方法是使用激光对钢板S的表面进行着色的技术，并且特别地涉及通过在宽度方向上同时向钢板S的表面照射激光来使钢板S的表面着色的技术。

据此，连续地进行传输的钢板S的表面被着色，并且钢板S的表面被以高速着色，从而可以提高制造钢板S时的生产率。

详细地，图1是示出根据本发明的钢板着色装置的正视图。参照图1，根据本发明的示例性实施方式的钢板着色装置可以包括：本体单元100，该本体单元100设置在钢板S的传输路径上；以及照射单元200，该照射单元200设置在本体单元中，并且照射单元200将线状激光沿钢板S的宽度方向照射在钢板S的表面上，以便使钢板S的表面具有颜色。

换言之，根据本发明的钢板着色装置可以包括本体单元100和照射单元200，以用于在钢板S(例如，不锈钢板)的宽度方向上同时照射激光来进行着色。

本体单元100可以用作具有稍后将描述的照射单元200等的本体，并且可以设置在钢板S的传输路径上。因此，照射单元200可以对钢板S进行着色。

另外，本体单元100可以包括基部构件110、导向辊120等，以允许钢板S的位置在宽度方向上不改变。

换言之，根据本发明的示例性实施方式的钢板着色装置的本体单元100可以包括基部构件110和导向辊120，该导向辊120联接至基部构件110，并且导向辊120设置成与钢板S的侧向边缘接触以便引导钢板S的运动。

就此而言，当照射单元200将激光照射到待着色的钢板S上时，待着色的部分被保持处于恒定位置，从而可以提高对钢板S的着色的质量。

另外，关于对钢板S的着色，除了纯色之外，还可以通过控制取决于激光的照射密度的氧化层的厚度来获得不同的要表现的颜色。因此，钢板S的颜色可以根据钢板S在宽度方向上的位置而彼此不同，从而需要保持钢板S的位置恒定。

为此，导向辊120被设置成联接至基部构件110，并且导向辊120可以被设置成与钢板S的侧向边缘接触。另外，为了减小导向辊120与钢板S的侧向边缘接触时的摩擦力，导向辊可以以可旋转的方式联接至基部构件110。

此外，导向辊可以以可移动的方式联接至基部构件110以根据钢板S的宽度来调节位置。附图中虽然未示出此构型，但是导向辊120可以设置成通过诸如气压缸或液压缸、马达222等之类的各种致动器来靠近钢板S或与钢板S分隔开。

另外，基部构件110可以设置成被分成设置在上部部分中的上部构件111和设置在下部部分中的下部构件112。此处，当照射单元200设置在钢板S的上表面上时，上部构件111可以联接至照射单元200。当照射单元200设置在钢板S的下表面上时，下部构件112可以联接至照射单元200。

此外，虽然在附图中未示出，但是本体单元100还可以包括空气喷射装置。就此而言，形成在钢板S的表面上的颜色不仅由照射到钢板S的表面上的激光的能量密度来确定，而且还由钢板S的表面上的氧分压来确定。

换言之，用于确定形成在钢板S的表面上的氧化铬层的厚度的因素可以是钢板S的表面的温度、钢板S的表面上的氧分压、以及照射到钢板S的表面上的激光的能量密度。

在上述因素中，详细地，在氧气的情况下，在激光照射期间可能出现氧分压的差异。因此，可以通过气刀额外地喷射空气。

在这种情况下，被喷射空气的区域优选地为钢板S的由激光束撞击的区域。

另外，此处，为了形成氧化铬层，激光的照射能量密度约为10³W/cm²至10⁶W/cm²，并且激光时间优选地设定在约10^-3至约10⁰的范围内。

照射单元200用来将激光照射到钢板S上以允许钢板S着色。例如，激光照射到钢板S上，并且在钢板S上形成氧化铬层，从而可以表现独特的颜色。

详细地，根据本发明的照射单元200在钢板的宽度方向上将线状激光照射到钢板S上，从而可以在钢板S的宽度方向上同时进行着色。为此，照射单元200可以包括点照射单元210、照射支承单元220和线形透镜部240。

换言之，根据本发明的示例性实施方式的钢板着色装置的照射单元200可以包括：照射支承单元220，该照射支承单元220联接至本体单元100；点照射单元210，该点照射单元210在照射支承单元220中平行地设置为多个点照射单元并且发出激光；以及线形透镜部240，该线形透镜部240设置成连接至发出激光的所述多个点照射单元210的端部。

此处，照射点激光的点照射单元210在钢板S的宽度方向上可以设置为多个点照射单元。就此而言，允许激光在钢板S的宽度方向上同时进行照射。

换言之，激光在钢板S的宽度方向上同时进行照射，从而允许在钢板S的宽度方向上同时进行着色。

如上所述，点照射单元210平行地设置在钢板S的宽度方向上。此外，将线形透镜部240设置为中间介质，从而吸收来自点照射单元210照射的激光，并且将线形激光照射到钢板S上。

据此，能够连续地对连续地进行传输的钢板S进行着色，从而能够在不停止钢板S的情况下连续地对钢板S的表面进行着色，并且能够快速地生产钢板S。

为此，照射单元200可以包括照射支承单元220，该照射支承单元220具有在钢板S的宽度方向上设置为多个点照射单元的点照射单元210。

照射支承单元220可以包括设置成允许点照射单元210呈直线布置的线构件221，或者设置成允许点照射单元210布置在平面上的面构件225。

图5中示出了线构件221。换言之，图5是示出根据本发明的钢板着色装置中的线构件221的立体图。参照图5，根据本发明的示例性实施方式的钢板着色装置的照射支承单元220可以包括设置成允许多个点照射单元210呈直线布置的线构件221，并且线构件221的位置被调节成与钢板S的宽度相对应。

如上所述，当照射支承单元220具有线构件221时，线构件221的位置可以被调节成允许对具有各种宽度的钢板S着色。稍后将参照图2至图4对其详细说明进行描述。

图6中示出了面构件225。换言之，图6是示出根据本发明的钢板着色装置中的面构件225的立体图。参照图6，根据本发明的示例性实施方式的钢板着色装置的照射支承单元220可以包括设置成允许多个点照射单元210设置在平面上的面构件225。

当照射支承单元220包括面构件225时，允许在钢板S的行进方向上渐变着色。换言之，氧化物层的一部分仅在钢板S的行进方向上的上游侧形成，并且氧化物层的其余部分在钢板S的行进方向上的下游侧形成，从而可以允许对钢板S的表面渐变着色。

此外，照射单元200不限于仅将激光照射在钢板S的待着色的上表面上，并且还可以通过将激光照射到钢板S的下表面上或者将激光照射到钢板S的上表面和下表面两者上来对钢板S进行着色。

换言之，根据本发明的示例性实施方式的钢板着色装置的照射单元200设置在本体单元的位于钢板S的上表面上的上部构件111和本体单元的位于钢板S的下表面上的下部构件112中的至少一者中。

另外，线形透镜部240用来将由多个点照射单元210照射的点激光转换成线形激光。

此处，线形透镜部240设置在点照射单元210的端部部分中，其中，点照射单元210平行地设置在钢板S的宽度方向上并且照射激光。

换言之，线形透镜部设置在连接多个点照射单元210的端部部分的长形形状中，由此线形透镜部用作将由多个点照射单元210发出的点激光转换成线形激光的中间介质。

同时，根据本发明的钢板着色装置还可以包括用以调节钢板S被着色的颜色的照射控制部230。

换言之，根据本发明的示例性实施方式的钢板着色装置的照射单元200还可以包括照射控制部230，该照射控制部230电连接至点照射单元210，并且照射控制部230对由多个点照射单元210照射的激光的能量密度单独地进行调节。

另外，照射控制部230连接至电源P，由此接收电能并将电能传递至照射单元200。

如上所述，借助于照射控制部230，激光以各种能量密度等级照射到钢板S的表面上，从而形成具有不同厚度的氧化铬层。因此，通过凭借不同波长的光的干涉现象，可以提供各种颜色。

此外，根据钢板S的传输方向和钢板S的宽度方向能够提供各种颜色，从而可以在钢板S上表现特定的图形、形状等。

图2是示出示例性实施方式的平面图，其中，在根据本发明的钢板着色装置中通过旋转运动将照射单元200的位置调节成与钢板S的宽度相对应。参照图2，根据本发明的示例性实施方式的钢板着色装置的照射支承单元220还可以包括联接至本体单元100的马达222，并且线构件221连接至马达222的旋转轴并通过旋转来调节位置。

据此，钢板S在宽度方向上同时进行着色。此外，能够对具有各种宽度的钢板S进行着色。

换言之，照射支承单元220通过线构件221的旋转来调节位置，从而线构件221能够安置成与钢板S的宽度相对应。

为此，马达222连接至线构件221以允许线构件221旋转。另外，马达222电连接至先前描述的照射控制部230等，从而线构件221的旋转角度可以由照射控制部230控制成与钢板S的宽度相对应。

此外，为了通过马达222使线构件221稳定地旋转，马达222能够联接至线构件221的中心部分。换言之，关于根据本发明的示例性实施方式的钢板着色装置的线构件221，线构件在钢板S的宽度方向上的中心部分可以连接至马达222的旋转轴。

然而，本发明不限于此，并且马达222的旋转轴可以设置成联接至线构件221的一个端部等以允许线构件221旋转。

图3是示出示例性实施方式的平面图，其中，在根据本发明的钢板着色装置中通过旋转运动将照射单元200的位置调节成与钢板S的宽度相对应。换言之，示出了下述示例性实施方式，在该实施方式中，当线构件221设置为多个线构件时，多个线构件221设置成与钢板S的宽度相对应地展开。

参照图3，根据本发明的示例性实施方式的钢板着色装置的线构件221设置为多个线构件，并且线构件221设置成与钢板S的宽度相对应地展开。

换言之，多个线构件221中的每一者均可以以可旋转的方式安置，同时其中能够照射激光的区域由此被分开。线构件安置成仅相对于每个区域与钢板S的宽度相对应地旋转，从而线构件的位置可以更快速地改变成与钢板S的宽度相对应。

图4是示出示例性实施方式的平面图，其中，在根据本发明的钢板着色装置中通过直线运动将照射单元200的位置调节成与钢板S的宽度相对应。参照图4，根据本发明的示例性实施方式的钢板着色装置的照射支承单元220还可以包括：驱动缸224，该驱动缸224联接至本体单元100；以及导向突片223，该导向突片223形成为从线构件221的上端部或下端部突出并且滑动地插入到本体单元100的导向凹槽110a中。另外，线构件221设置为多个线构件，并且多个线构件分别连接至多个驱动缸224的一个端部，从而通过直线运动来调节位置。

据此，借助于线构件221的直线运动，能够将位置调节成与钢板S的宽度相对应。

换言之，联接至本体单元100的驱动缸224推动或拉动线构件221，从而能够通过线构件221的直线运动来调节位置。

详细地，为了引导线构件221的直线运动，线构件221中包括有导向突片223，并且本体单元100中形成有由其中插入有导向突片223的导向凹槽110a。在图4的部分A中，上述构型被放大并示出为侧视截面图。

此外，线构件221设置为多个线构件，并且通过直线运动来调节位置。在图4的部分B中，上述构型被放大并示出为正视截面图。

图7是示出根据本发明的钢板着色方法的流程图。参照图7，根据本发明的另一示例性实施方式的钢板着色方法可以包括：将向钢板S的传输路径上照射线状激光的照射单元200安置在钢板S上的安置操作；以及使激光同时照射到与在连续地进行传输的钢板S的宽度相对应的区域上的照射操作。

换言之，为了在与钢板S的宽度相对应的区域上同时进行着色，可以包括安置操作、照射操作等。

安置操作是对在钢板S的宽度方向上照射激光的照射单元200进行安置的操作。

在此，安置操作可以包括宽度测量操作和位置调节操作的详细操作，以将照射单元200安置成仅允许着色与钢板S的宽度相对应的区域。

换言之，根据本发明的另一示例性实施方式的钢板着色方法的安置操作可以包括测量钢板S的宽度的宽度测量操作、以及将照射单元200的位置调节至与已经过测量的钢板S的宽度相对应的区域的位置调节操作。

此处，在宽度测量操作中，钢板S的宽度可以由电连接至先前描述的照射控制部230的传感器等来感测。

另外，在位置调节操作中，线构件221的位置通过由电连接至照射控制部230的马达222、驱动缸224等产生的驱动力来调节。换言之，借助于马达222，线构件221旋转以调节位置。借助于驱动缸224，线构件221直线地移动以调节其位置。

照射操作是对钢板S进行着色的操作。为此，照射单元200向与钢板S的宽度相对应的区域同时照射激光以进行着色。

另外，照射单元200电连接至照射控制部230，从而调节照射激光的能量密度以调节在钢板S上表现的颜色。

Claims

1.一种钢板着色装置，所述钢板着色装置包括：

本体单元，所述本体单元设置在钢板的传输路径上；以及

照射单元，所述照射单元设置在所述本体单元中，并且所述照射单元将线状激光沿钢板的宽度方向照射到钢板的表面上，以便使钢板的所述表面具有颜色,

其中，所述照射单元包括：

照射支承单元，所述照射支承单元联接至所述本体单元；

点照射单元，所述点照射单元设置为多个点照射单元，所述多个点照射单元平行地设置在所述照射支承单元中并且发出激光；以及

线形透镜部，所述线形透镜部设置成连接至发出激光的所述多个点照射单元的端部,

其中，所述照射支承单元包括：

线构件，所述线构件设置成允许所述多个点照射单元呈直线布置，并且所述线构件的位置被调节成与钢板的宽度相对应。

2.根据权利要求1所述的钢板着色装置，其中，所述照射支承单元还包括：

马达，所述马达联接至所述本体单元，并且

所述线构件连接至所述马达的旋转轴并通过旋转来调节位置。

3.根据权利要求2所述的钢板着色装置，其中，所述线构件在钢板的宽度方向上具有连接至所述马达的所述旋转轴的中心部分。

4.根据权利要求2所述的钢板着色装置，其中，所述线构件设置为多个线构件并且设置成与钢板的宽度相对应地展开。

5.根据权利要求1所述的钢板着色装置，其中，所述照射支承单元还包括：

驱动缸，所述驱动缸联接至所述本体单元；以及

导向突片，所述导向突片形成为从所述线构件的上端部或下端部突出，并且所述导向突片滑动地插入到形成在所述本体单元中的导向凹槽中，并且

设置为多个线构件的所述线构件连接至设置为多个驱动缸的所述驱动缸的一个端部并且通过直线运动来调节位置。

6.根据权利要求1所述的钢板着色装置，其中，所述照射单元设置在所述本体单元的位于钢板的上表面上的上部构件和所述本体单元的位于钢板的下表面上的下部构件中的至少一者中。

7.根据权利要求1所述的钢板着色装置，其中，所述照射支承单元包括：

面构件，所述面构件设置成允许所述多个点照射单元设置在平面上。

8.根据权利要求1所述的钢板着色装置，其中，所述照射单元包括：

照射控制部，所述照射控制部电连接至点照射单元，并且所述照射控制部对由设置为多个点照射单元的所述点照射单元照射的激光的能量密度单独地进行调节。

9.根据权利要求1所述的钢板着色装置，其中，所述本体单元包括：

基部构件；以及

导向辊，所述导向辊联接至所述基部构件，并且所述导向辊设置成与钢板的侧向边缘接触以便引导钢板的运动。

10.一种钢板着色方法，所述钢板着色方法包括：

将向钢板的传输路径上照射线状激光的照射单元安置在钢板上的安置操作；以及

将激光同时照射到与在连续地进行传输的钢板的宽度相对应的区域上的照射操作,

其中，所述安置操作包括：

测量钢板的宽度的宽度测量操作；以及

将所述照射单元的位置调节至与已经过测量的钢板的宽度相对应的区域的位置调节操作。