(57)【要約】  それぞれ異なる複数の温度帯の棒鋼（１００）の端面に水溶性の塗料である下地塗料を塗布した後、棒鋼（１００）の端面を誘導加熱する。このようにして下地塗料を乾燥させた後、棒鋼（１００）の端面にレーザー光を照射して下地塗料の一部を発色させることによりマーキングを行う。
2018186501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる複数の温度帯の鋼材に対してマーキングを行うマーキングシステムであって、
前記鋼材の所定の領域に水溶性の塗料である下地塗料を塗布する塗布手段と、
前記塗布手段により前記下地塗料が塗布された前記鋼材を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段による前記加熱と前記塗布手段による前記下地塗料の塗布とが行われた後の前記鋼材に塗布された前記下地塗料、または、前記塗布手段による前記下地塗料の塗布が行われた後の前記鋼材であって、常温を上回る所定の温度以上の前記鋼材に塗布された前記下地塗料にレーザー光を照射して前記下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか一つを行うマーキング作成手段と、を有することを特徴とするマーキングシステム。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記鋼材を誘導加熱するインダクションヒーターを有することを特徴とする請求項１に記載のマーキングシステム。
【請求項３】
前記塗布手段は、ノズルにより遠隔から前記下地塗料を塗布する方法と、刷毛またはローラーを前記鋼材に接触させて前記下地塗料を塗布する方法との何れかの方法で、前記下地塗料を、前記鋼材の所定の領域に塗布することを特徴とする請求項１又は２に記載のマーキングシステム。
【請求項４】
前記マーキング作成手段は、前記下地塗料が塗布された状態の前記鋼材の表面に対してレーザー光を照射することにより、前記下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも１つを実行することで、文字、記号、２次元コード、およびバーコードの少なくとも１つを含む情報を作成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のマーキングシステム。
【請求項５】
前記下地塗料は、その耐熱温度が、前記鋼材の上限温度および前記加熱手段による加熱後の前記鋼材の温度よりも高い塗料であり、且つ、前記レーザー光によって剥離、炭化、および熱変色の少なくとも１つが可能な塗料であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のマーキングシステム。
【請求項６】
前記鋼材の温度に関する情報に基づいて前記加熱手段により前記鋼材を加熱するか否かを判定する判定手段を更に有し、
前記加熱手段は、前記判定手段により加熱すると判定された前記鋼材を加熱し、前記判定手段により加熱しないと判定された前記鋼材を加熱しないことを特徴とする請求項請求項１乃至５の何れか１項に記載のマーキングシステム。
【請求項７】
それぞれ異なる複数の温度帯の鋼材に対してマーキングを行うマーキング方法であって、
前記鋼材の所定の領域に水溶性の塗料である下地塗料を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で前記下地塗料が塗布された前記鋼材を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程による前記加熱と前記塗布工程による前記下地塗料の塗布とが行われた後の前記鋼材に塗布された前記下地塗料、または、前記塗布工程による前記下地塗料の塗布が行われた後の前記鋼材であって、常温を上回る所定の温度以上の前記鋼材に塗布された前記下地塗料にレーザー光を照射して前記下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか一つを行うマーキング作成工程と、を有することを特徴とするマーキング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マーキングシステムおよびマーキング方法に関し、特に、鋼材に対しレーザーマーキングするために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄鋼業では、鋼材生産ラインでの管理のため、鋼材に対してマーキング（印字など）が行われる。
ここで、鋼材の生産ラインには高温の鋼材と常温の鋼材を扱うラインが含まれるが、一つのマーキング装置でマーキングが困難であったため、同じラインに複数のマーキング装置を設置する必要があり、設置スペース・コストに課題があった。そこで、高温の鋼材と常温の鋼材を一つのマーキング装置でマーキングする技術が望まれる。
この種の技術として特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、塗料吹き付け機構による塗料の吹き付け量を調節する塗料吹き付け量調節手段を備えることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５１９１０５号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２１７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、高温の鋼材のマーキングにおいて塗料が薄くなることを課題として塗料の膜厚制御による対策を提案していた。したがって、この手法では常温の鋼材において塗料の乾燥と焼付が十分に行われないため、マーキングのコントラストの低下や耐環境性の低下が発生してしまう。乾燥させるために熱風を当てることも対策の可能性の一つだが、乾燥方法によっては不均一に塗料が流動してしまい、塗料の厚みが鋼材の場所によって変化して発色性が悪化してしまう。
また、マーキングに用いられる塗料を鋼材の温度によって使い分けることが行われる場合がある。例えば、冷間圧延された温度体の鋼材に対しては、有機溶剤を用いた塗料を用いて、熱間圧延された温度体の鋼材に対しては、水溶性の塗料を用いることが行われる。しかし、複数の塗料を使い分けるのは煩雑であったり、複数の塗料を管理するのを手間がかかったりする。そこで、複数の温度帯の鋼材に対して、一種類の塗料を用いたいという要望があった。また、有機溶剤を用いた塗料は、可燃性がある・人体に有害・ノズルが詰まりやすい等の作業性の低下の原因となる問題があった。【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、作業性の低下を防止しつつ、冷間・熱間鋼材の何れに対しても、一種類の塗料に因るマーキングの品質を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のマーキングシステムは、それぞれ異なる複数の温度帯の鋼材に対してマーキングを行うマーキングシステムであって、前記鋼材の所定の領域に水溶性の塗料である下地塗料を塗布する塗布手段と、前記塗布手段により前記下地塗料が塗布された前記鋼材を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による前記加熱と前記塗布手段による前記下地塗料の塗布とが行われた後の前記鋼材に塗布された前記下地塗料、または、前記塗布手段による前記下地塗料の塗布が行われた後の前記鋼材であって、常温を上回る所定の温度以上の前記鋼材に塗布された前記下地塗料にレーザー光を照射して前記下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか一つを行うマーキング作成手段と、を有することを特徴とする。【０００７】
本発明のマーキング方法は、それぞれ異なる複数の温度帯の鋼材に対してマーキングを行うマーキング方法であって、前記鋼材の所定の領域に水溶性の塗料である下地塗料を塗布する塗布工程と、前記塗布工程で前記下地塗料が塗布された前記鋼材を加熱する加熱工程と、前記加熱工程による前記加熱と前記塗布工程による前記下地塗料の塗布とが行われた後の前記鋼材に塗布された前記下地塗料、または、前記塗布工程による前記下地塗料の塗布が行われた後の前記鋼材であって、常温を上回る所定の温度以上の前記鋼材に塗布された前記下地塗料にレーザー光を照射して前記下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか一つを行うマーキング作成工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、作業性の低下を防止しつつ、冷間・熱間鋼材のいずれに対しても一種類の塗料により高い品質のマーキングを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、冷間・熱間ラインのレーザーマーキングシステムの構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、塗料吹付け機構の具体的な構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、下地塗料の吹付けを行う際の各装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図４】図４は、インダクションヒーターの具体的な構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、棒鋼を誘導加熱する際の各装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図６】図６は、レーザーマーカーの具体的な構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、レーザーマーキングを行う際の各装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図８】図８は、冷間・熱間ラインのレーザーマーキングシステムの構成の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態では、冷間・熱間ラインにおいて、棒鋼の端面に対し、当該棒鋼の識別情報等が記録された２次元コードをレーザーマーキングする場合を例に挙げて説明する。尚、冷間とは、前工程で加熱がされていない棒鋼が常温のことをいい、熱間とは前工程で例えば再結晶温度以上に加熱がされている棒鋼が高温状態のことをいう。高温とは、所定の値（例えば、２５０℃〜４００℃の範囲で予め定められた温度等）以上の温度のことである。本実施形態では、高温とは、２５０℃以上の温度であるとする。また、常温とは、高温よりも低い所定の範囲（例えば、０℃以上１００℃以下の範囲、０℃以上２５０℃未満の範囲等）の温度のことである。また、マーキングは、２次元コード以外にも、例えば、文字、記号、またはバーコードであってもよい。また、これらの少なくとも２つを組み合わせてもよい。
【００１１】
図１は、レーザーマーキングシステムの構成の一例を示す図である。尚、各図に示すｘ、ｙ、ｚ座標は、各図における向きの関係を示すためのものである。また、○の中に●が示されているものは、紙面の奥側から手前側に向かう方向を示し、○の中に×が示されているものは、紙面の手前側から奥側に向かう方向を示す。また、各図においては、表記の都合上、各部の構成を必要に応じて簡略化または省略する。
レーザーマーキングシステムは、材料搬送機構１１０、材固定架台１２０、プロセス制御装置１３０、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、およびレーザーマーカー１８０を有する。
【００１２】
材料搬送機構１１０は、例えば、ウォーキングビームを有する。第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂは、同じものであり、図１に示すように、棒鋼１００ａ〜１００ｃの長手方向（ｙ軸方向）において間隔を有した状態で配置される。棒鋼１００ａ〜１００ｃは、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂにより支持される。
【００１３】
材料搬送機構１１０（ウォーキングビーム）は、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂに置かれている複数の棒鋼１００ａ〜１００ｃをその下側から上方（ｚ軸の正の方向））に持ち上げ、下流側（ｘ軸の正の方向）に複数の棒鋼１００ａ〜１００ｃをそれぞれ移動させることを繰り返し行う。以上のようにして複数の棒鋼１００ａ〜１００ｃは、材料搬送機構１１０で搬送される。以下の説明では、棒鋼に関し、特定の棒鋼１００ａ〜１００ｃのことを示さない場合、これらを必要に応じて、棒鋼１００と表記する。
【００１４】
そして、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、およびレーザーマーカー１８０の正面に位置する所定の場所に棒鋼１００が搬送されると、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、およびレーザーマーカー１８０はそれぞれ、当該棒鋼１００に対して後述する処理を行う。図１では、表記の都合上、塗料吹付機構１６０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ａとして示し、インダクションヒーター１７０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ｂとして示し、レーザーマーカー１８０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ｃとして示す。尚、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂは、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、およびレーザーマーカー１８０の正面に位置する所定の場所で棒鋼１００を支持・固定するように構成されるのが好ましい。
【００１５】
本実施形態では、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、レーザーマーカー１８０の順に棒鋼１００に対する処理を行う。このような順番にすることで、塗料吹付機構１６０によって塗布された塗料が端面加熱によって焼き付けられた後に、レーザーマーキングを行い、マーキングの品質を向上させる。すなわち、インダクションヒーター１７０は、棒鋼１００の表面の加熱を行うものの、棒鋼１００の芯（内部）までは加熱できないため、棒鋼１００はすぐに冷める。したがって、下地塗料を乾燥させるために、塗料吹付機構１６０による下地塗料の塗布後に、インダクションヒーター１７０による加熱を行う。よって、本実施形態では、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、レーザーマーカー１８０の順に棒鋼１００に対する処理を行う。
【００１６】
プロセス制御装置１３０は、冷間・熱間ラインの操業を管理するための情報処理装置である。プロセス制御装置１３０は、複数の棒鋼１００の搬送状態の情報を搬送機構制御装置１１１に出力する。また、プロセス制御装置１３０は、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、レーザーマーカー１８０における処理に必要な情報を、それぞれ、塗料吹付制御装置１６１、インダクションヒーター制御装置１７１、レーザーマーカー制御装置１８１に対して出力する。
【００１７】
搬送機構制御装置１１１は、複数の棒鋼１００の搬送状態の情報から、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、およびレーザーマーカー１８０の動作開始タイミングをそれぞれ導出する。搬送機構制御装置１１１は、動作開始タイミングになると、塗料吹付制御装置１６１、インダクションヒーター制御装置１７１、レーザーマーカー制御装置１８１に、それぞれ、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、レーザーマーカー１８０の動作の開始の指示を行う。塗料吹付制御装置１６１、インダクションヒーター制御装置１７１、レーザーマーカー制御装置１８１は、それぞれ、この動作の開始の指示に基づいて、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、レーザーマーカー１８０の動作を開始させ、プロセス制御装置１３０からの指示に従って、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、レーザーマーカー１８０の動作を制御する。
【００１８】
図２は、塗料吹付装置の具体的な構成の一例を示す図である。尚、図２では、材料搬送機構１１０および第２の材固定架台１２０ｂの表記を省略すると共に、棒鋼１００については、それらの長手方向（＝ｙ軸方向）の半分の領域のみを示す。また、図２では、２つの第１の材固定架台１２０ａ１、１２０ａ２が、搬送方向（＝ｘ軸方向）において並べられる場合を例に挙げて示す。
図２において、塗料吹付装置は、塗料吹付機構１６０と塗料吹付制御装置１６１とを有する。塗料吹付機構１６０は、塗料吹付ノズル１６２ａ〜１６２ｄとノズル位置制御機構部１６３とを有する。
【００１９】
ノズル位置制御機構部１６３は、プロセス制御装置１３０から指示を受けた場所に塗料吹付ノズル１６２ａ〜１６２ｄを移動させる。プロセス制御装置１３０から指示を受けた場所に移動すると、塗料吹付ノズル１６２ａ〜１６２ｄは、棒鋼１００ａ〜１００ｐのうち、自身の正面に置かれている棒鋼１００の端面に下地塗料の吹付を行う。塗料吹付ノズル１６２ａ〜１６２ｄの高さ方向（＝ｚ軸方向）の位置と、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂに置かれている棒鋼１００の高さ方向（＝ｚ軸方向）の位置とは、略同じであるものとする。尚、ノズル位置制御機構部１６３は、塗料吹付ノズル１６２ａ〜１６２ｄを上下左右に動かして塗料吹付ノズル１６２ａ〜１６２ｄから下地塗料の吹付を行わせることで、ノズルの数よりも多い本数の棒鋼１００へ下地塗料の吹付を行うことも可能である。
【００２０】
本実施形態では、下地塗料は耐熱性、耐候性に優れた水溶性の塗料である。有機溶媒を用いた塗料は、可燃物であったり、人体に有害な物質が含まれていたり、ノズルが詰まりやすくなったりする等の作業性の低下の原因となる。そこで、本実施形態では、下地塗料として、水溶性の塗料を用いることとする。これにより、有機溶媒を用いた塗料を用いることによる作業性の低下を防止することができる。例えば、下地塗料として、株式会社ニレコ製ＮＲＣ１０００という高温用耐熱塗料を用いることができる。水溶性の塗料は、媒質に可燃物を用いないために危険物では無く取扱容易であるが、常温では乾燥しにくいため、所定の温度以上でなければ鋼材に固着しにくく、冷間の棒鋼に対するマーキングには適さないという課題がある。本実施形態では、インダクションヒーター１７０により棒鋼を加熱することにより、例え冷間の棒鋼に対してでも、適切に下地塗料を固着させることができる。ただし、棒鋼１００や後述するインダクションヒーター１７０の熱によって、下地塗料が剥離せず（即ち、下地塗料の耐熱温度が、インダクションヒーター１７０による加熱後の棒鋼１００の温度よりも高く）、且つ、後述するレーザー光発生装置１８２によるレーザー光によって、下地塗料の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも１つが可能な高温用耐熱塗料であれば、下地塗料は、株式会社ニレコ製ＮＲＣ１０００に限定されない。尚、下地塗料の耐熱温度は、棒鋼１００の上限温度（仕様上の棒鋼１００の温度の上限値）よりも高いものとする。また、図２では、吹付け時間短縮のために、４台の塗料吹付ノズル１６２ａ〜１６２ｄを用いて下地塗料の吹付けを行うシステムとして提示しているが、１台の塗料吹付ノズルで行ってもよい。
【００２１】
図３は、下地塗料の吹付けを行う際の各装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
ステップＳ３０１において、プロセス制御装置１３０は、材料搬送指示を搬送機構制御装置１１１に対して行う。材料搬送指示を受けると、ステップＳ３０２において、材料搬送機構１１０は、搬送機構制御装置１１１による制御に従って、複数の棒鋼１００のそれぞれを、現在位置よりも下流側の位置に移動させ、当該位置で棒鋼１００が支持・固定された状態で一定時間停止する。
【００２２】
ステップＳ３０２における棒鋼１００の搬送と並行して、ステップＳ３０３において、プロセス制御装置１３０は、棒鋼１００のサイズや本数、材有位置を含む塗料吹付指示を塗料吹付制御装置１６１に対して行う。材有位置とは、棒鋼１００が置かれている位置である。塗料吹付制御装置１６１が塗料吹付指示を受けると、ステップＳ３０４において、塗料吹付機構１６０は、塗料吹付制御装置１６１による制御に従って、塗料吹付準備を行う。
【００２３】
ステップＳ３０２において、複数の棒鋼１００のそれぞれにおける材固定架台１２０の位置が変更され、複数の棒鋼１００の搬送が完了すると、搬送機構制御装置１１１は、棒鋼搬送完了を、塗料吹付制御装置１６１に対して指示する。塗料吹付制御装置１６１が棒鋼搬送完了の指示を受けると、ステップＳ３０５において、ノズル位置制御機構部１６３は、塗料吹付制御装置１６１によるノズル位置制御に従って、プロセス制御装置１３０より指示された材有位置と対向する所定の位置（塗料吹付機構１６０の正面の所定の位置にある棒鋼１００の端面の前）に、塗料吹付ノズル１６２ａ〜１６２ｄの少なくとも何れか１つを動かす。
【００２４】
そして、ステップＳ３０６において、棒鋼１００の正面にある塗料吹付ノズル１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、または１６２ｄは、当該棒鋼１００へ下地塗料の吹付けを行う。この手順を複数回繰り返すことで、複数の棒鋼１００のそれぞれにおける材固定架台１２０の位置が変更され、複数の棒鋼１００の搬送が完了すると、搬送機構制御装置１１１は、棒鋼搬送完了を、塗料吹付制御装置１６１に対して指示する。
【００２５】
そして、ステップＳ３０７において、塗料吹付制御装置１６１は、ステップＳ３０５およびＳ３０６のプロセスを、プロセス制御装置１３０にて指示された本数（吹付指示本数）分行った否かを判定する。そして、ステップＳ３０５およびＳ３０６のプロセスが、プロセス制御装置１３０にて指示された本数分行われるまで、ステップＳ３０５〜Ｓ３０７の処理が繰り返される。そして、ステップＳ３０５およびＳ３０６のプロセスが、プロセス制御装置１３０にて指示された本数分行われると、塗料吹付制御装置１６１は、プロセス制御装置１３０に吹付完了を伝送する。ステップＳ３０８において、プロセス制御装置１３０が、吹付完了を受けると、図３のフローチャートによる処理が終了する。
【００２６】
図４は、インダクションヒーター１７０の具体的な構成の一例を示す図である。尚、図４では、材料搬送機構１１０および第２の材固定架台１２０ｂの表記を省略すると共に、棒鋼１００については、それらの長手方向（＝ｙ軸方向）の半分の領域のみを示す。インダクションヒーター１７０は、インダクションヒーターコイル１７２を有する。インダクションヒーターコイル１７２は、そのコイル面（巻軸に垂直な面）が、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂにより支持されている棒鋼１００の端面と略正対するように配置される。インダクションヒーター制御装置１７１による制御に従って、インダクションヒーターコイル１７２に交流電流が流れると、インダクションヒーターコイル１７２から発生する磁束が、インダクションヒーターコイル１７２の正面に位置する棒鋼１００の端面を貫く。これにより棒鋼１００の端面に当該磁束を打ち消すように渦電流が流れる。この渦電流により、棒鋼１００の端面は、材固定架台１２０により支持されている状態で誘導加熱される。加熱後の温度条件によっては残留応力の解放も行うことができる。図４に示すように本実施形態では、同時刻において、インダクションヒーターコイル１７２から発生する磁束が、複数の棒鋼１００ａ〜１００ｐの端面を貫くようにし、当該複数の棒鋼１００ａ〜１００ｐの端面を同時に誘導加熱することができるようにしている。インダクションヒーターコイル１７２による加熱時間や加熱後の棒鋼１００の温度は、下地塗料の仕様温度範囲に合致するようにオフラインで調整される。
【００２７】
ここで、後述するレーザーマーカー１８０により棒鋼１００の端面にレーザー光が照射される前に、棒鋼１００の端面の温度が下地塗料を乾燥させることができるような温度になるように、インダクションヒーターコイル１７２に流す交流電流の実効値および周波数が決定されるのが好ましい。棒鋼１００の端面の温度は、加熱時間にも依存するので、加熱時間との兼ね合いで交流電流の実効値および周波数が決定される。
【００２８】
図５は、棒鋼１００を誘導加熱する際の各装置の動作の一例を説明するフローチャートである。ここで、棒鋼１００が高温であれば、インダクションヒーター１７０による加熱を行わなくてもよい。例えば、インダクションヒーター制御装置１７１は、プロセス制御装置１３０から、搬送される棒鋼１００の温度に関する情報を受け取り、この情報に基づいて、インダクションヒーター１７０による加熱を行うか否かを判断する。尚、ここでいう高温は、後述するレーザーマーカー１８０により棒鋼１００の端面にレーザー光が照射される前に、下地塗料を乾燥させることができる所定の温度以上であることが好ましい。所定の温度として、例えば、インダクションヒーター１７０による加熱後の棒鋼１００の温度の想定値（目標値）を採用することができる。しかし、この段階での棒鋼１００の温度が不明の場合には、低温・高温にかかわらずインダクションヒーター１７０による加熱を行うことで、塗料や焼付を確実に行うことができる。
【００２９】
ステップＳ５０１において、プロセス制御装置１３０は、材料搬送指示を搬送機構制御装置１１１に対して行う。材料搬送指示を受けると、ステップＳ５０２において、材料搬送機構１１０は、搬送機構制御装置１１１による制御に従って、複数の棒鋼１００のそれぞれを、現在位置よりも下流側の位置に移動させ、当該位置で棒鋼１００が支持・固定された状態で一定時間停止する。尚、このステップＳ５０１、Ｓ５０２は、図４のステップＳ３０１、Ｓ３０２と同じである。すなわち、図３のステップＳ３０１、Ｓ３０２を実行するとステップＳ５０１、Ｓ５０２も実行されていることになる。
【００３０】
ステップＳ５０２において複数の棒鋼１００のそれぞれにおける材固定架台１２０の位置が変更され、複数の棒鋼１００の搬送が完了すると、ステップＳ５０３において、搬送機構制御装置１１１は、インダクションヒーター制御装置１７１に加熱時間を指示する。この指示を受けると、ステップＳ５０４において、インダクションヒーター１７０は、インダクションヒーター制御装置１７１による制御に従って、棒鋼１００の誘導加熱を開始し、搬送機構制御装置１１１から指示された加熱時間が経過すると、ステップＳ５０５において、インダクションヒーター１７０は、インダクションヒーター制御装置１７１による制御に従って、棒鋼１００の誘導加熱を完了する。尚、インダクションヒーター１７０による加熱を行うか否かの判断が行われる場合、搬送機構制御装置１１１は、加熱を行うと判断された複数の棒鋼１００の搬送が完了すると、インダクションヒーター制御装置１７１に加熱時間として０を上回る時間を指示する。このようにして、加熱を行うと判断された複数の棒鋼１００を加熱することができる。一方、搬送機構制御装置１１１は、加熱を行わないと判断された複数の棒鋼１００の搬送が完了すると、インダクションヒーター制御装置１７１に加熱時間として０を指示する。このようにして、加熱を行わないと判断された複数の棒鋼１００を加熱しないようにすることができる。
【００３１】
図６は、レーザーマーカー１８０の具体的な構成の一例を示す図である。尚、図６では、材料搬送機構１１０および第２の材固定架台１２０ｂの表記を省略すると共に、棒鋼１００については、それらの長手方向（＝ｙ軸方向）の半分の領域のみを示す。また、図６では、２つの第１の材固定架台１２０ａ１、１２０ａ２が、搬送方向（＝ｘ軸方向）において並べられる場合を例に挙げて示す。
図６において、レーザーマーカー１８０は、レーザー光発生装置１８２ａ〜１８２ｄと、材料端面検出装置１８３ａ〜１８３ｂとを有する。
【００３２】
レーザー光発生装置１８２ａ〜１８２ｄは、下地塗料が吹き付けられ、且つ、インダクションヒーター１７０により加熱された棒鋼１００の端面に対して、レーザー光を走査しながら照射して、下地塗料の一部が、剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか１つを起こすようにすることにより、棒鋼１００の端面に２次元コードを作成する。図７では、マーキング時間短縮のため、４台のレーザー光発生装置１８２ａ〜１８２ｄを用いてマーキングを行うシステムとして提示しているが、１台のレーザー光発生装置で行ってもよい。また、レーザー光として、波長が１０μｍ程度で出力が３０Ｗのクラス４のＣＯ２レーザーを用いる。ただし、レーザー光は、下地塗料に対し、剥離、炭化、および熱変色の少なくとも１つを実現できるものであれば、このようなものに限定されない。
【００３３】
材料端面検出装置１８３ａ、１８３ｂは、それぞれ、レーザー光発生装置１８２ａ〜１８２ｂ、１８２ｃ〜１８２ｄによるレーザー光の照射位置に棒鋼１００の端面が位置したことを検出する。材料端面検出装置１８３ａ、１８３ｂは、例えば、光学的な手段を用いることにより棒鋼１００の端面の位置を検出することができる。材料端面検出装置１８３ａ、１８３ｂは、例えば、特許文献２に記載されているように公知の技術で実現することができるので、その詳細な説明を省略する。尚、レーザー光発生装置１８２ａ〜１８２ｄの高さ方向（＝ｚ軸方向）の位置と、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂに置かれている棒鋼１００の高さ方向（＝ｚ軸方向）の位置とは、略同じであるものとする。
【００３４】
以上のように棒鋼１００が材固定架台１２０により支持されている状態で、レーザーマーカー制御装置１８１による制御のもと、材料端面検出装置１８３ａ、１８３ｂにて棒鋼１００の位置を検出し、検出した位置に、レーザー光発生装置１８２ａ〜１８２ｄからレーザー光を照射することにより、棒鋼１００の端面に２次元コードのマーキングを行う。
【００３５】
図７は、レーザーマーキングを行う際の各装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
ステップＳ７０１において、プロセス制御装置１３０は、材料搬送指示を搬送機構制御装置１１１に対して行う。材料搬送指示を受けると、ステップＳ７０２において、材料搬送機構１１０は、搬送機構制御装置１１１による制御に従って、複数の棒鋼１００のそれぞれを、現在位置よりも下流側の位置に移動させ、当該位置で棒鋼１００が支持・固定された状態で一定時間停止する。尚、このステップＳ７０１、Ｓ７０２は、図３のステップＳ３０１、Ｓ３０２および図５のステップＳ５０１、５０２と同じである。すなわち、図３のステップＳ３０１、Ｓ３０２を実行すると図５のステップＳ５０１、５０２およびステップＳ７０１、Ｓ７０２も実行されていることになる。
ここで、一定時間としては、棒鋼１００の端面に対する下地塗料の吹き付け時間、棒鋼１００の端面に対する加熱時間、およびレーザー光による２次元コードの作成時間のうち、最も長い時間が設定される。
【００３６】
ステップＳ７０２における棒鋼１００の搬送と並行して、ステップＳ７０３において、プロセス制御装置１３０は、棒鋼１００のサイズや本数、材有位置、マーキング情報（印字情報など）を含むレーザー光照射指示をレーザーマーカー制御装置１８１に対して行う。レーザーマーカー制御装置１８１がレーザー光照射指示を受けると、ステップＳ７０４において、レーザーマーカー１８０は、レーザーマーカー制御装置１８１による指示に従って、レーザー光の照射準備を行う。
【００３７】
ステップＳ７０２において、複数の棒鋼１００のそれぞれにおける材固定架台１２０の位置が変更され、複数の棒鋼１００の搬送が完了すると、搬送機構制御装置１１１は、棒鋼搬送完了を、レーザーマーカー制御装置１８１に対して指示する。レーザーマーカー制御装置１８１が棒鋼搬送完了の指示を受けると、ステップＳ７０５において、材料端面検出装置１８３は、この棒鋼搬送完了の指示に合わせて、レーザーマーカー制御装置１８１の管理のもと、棒鋼１００の端面の位置の検出を行う。そして、ステップＳ７０６において、レーザーマーカー１８０は、レーザーマーカー制御装置１８１による制御に従って、材料端面検出装置１８３で検出した位置に、レーザー光を照射して、下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか１つを行うことにより、２次元コードのマーキングを行う。レーザー光による２次元コードのマーキングが完了したところで、レーザーマーカー制御装置１８１は、プロセス制御装置１３０に、レーザーマーカー完了をプロセス制御装置１３０に伝送する。ステップＳ７０７において、プロセス制御装置１３０が、レーザーマーカー完了を受けると、図７のフローチャートによる処理が終了する。
【００３８】
以上のように本実施形態では、棒鋼１００の端面に下地塗料を塗布した後、棒鋼１００の端面を誘導加熱する。このようにして下地塗料を乾燥させた後、棒鋼１００の端面にレーザー光を照射して下地塗料の一部に対して、剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか１つを行うことにより、２次元コードを作成する。したがって、下字塗料の乾燥と焼付を瞬時に行うことができる。よって、作業性の低下を防止しつつ、冷間から熱間までの様々な複数の温度帯の棒鋼１００に対し、同一の塗料（一種類の塗料）により高い品質のマーキングを実現することができる。例えば、冷間の棒鋼は、常温の温度帯となり、熱間の棒鋼は、常温を上回る温度帯となる。これに加えて設備の省コスト化および省スペース化を実現することができる。
また、下地塗料を誘導加熱するので、乾燥時に下地塗料が拡散することを抑制することができる。
【００３９】
本実施形態では、マーキングの作成対象となる鋼材が棒鋼形状である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、マーキングの作成対象となる鋼材は棒鋼形状に限定されない。例えば、マーキングの作成対象となる鋼材は、棒鋼以外の条鋼、鋼片やスラブ、鋼板であってもよい。棒鋼以外の条鋼については、その長手方向の端面にマーキングするのが好ましい。
また、本実施形態では、マーキングの作成対象となる鋼材に対し、下地塗料の塗布、インダクションヒーターによる誘導加熱、およびレーザーマーキングを一つの停止タイミングで行う場合を例に挙げて説明した。しかしながら、マーキングの作成対象となる鋼材に対し、別々のタイミングで、下地塗料の塗布、インダクションヒーターによる誘導加熱、およびレーザーマーキングを行うようにしてもよい。この様にする場合、塗料吹付機構１６０に対する材料搬送機構と、インダクションヒーター１７０に対する材料搬送機構と、レーザーマーカー１８０に対する材料搬送機構とを独立した材料搬送機構とする。また、インダクションヒーターでの加熱タイミングにおいては材料を停止させなくても構わない。また、マーキングの作成対象となる鋼材に対し、下地塗料の塗布、インダクションヒーターによる誘導加熱、およびレーザーマーキングを一つの停止タイミングで行う場合、下地塗料の吹き付け、誘導加熱、およびレーザーマーキングを１つの装置で行うようにしても構わない。
【００４０】
また、本実施形態では、塗料吹付ノズル１６２ａ〜１６２ｄにより遠隔から棒鋼１００の端面に対し下地塗料を塗布する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、棒鋼１００の端面に対し下地塗料を塗布する方法は、このような方法に限定されない。例えば、刷毛を棒鋼１００の端面に接触させて下地塗料を塗布してもよいし、ローラーを棒鋼１００の端面に接触させて下地塗料を塗布してもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、インダクションヒーター１７０が棒鋼１００の表面付近のみを加熱する場合を例に挙げて説明した。インダクションヒーター１７０を用いれば、加熱の際に、棒鋼１００に対して風を発生させることがなくなるので、下地塗料にムラが生じることを抑制することができるので好ましい。しかしながら、棒鋼１００の加熱は、必ずしもインダクションヒーター１７０である必要はない。例えば、輻射熱を利用した加熱炉を用いてもよい。また、棒鋼１００を十分に加熱（例えば棒鋼１００の内部まで加熱）することができる場合、棒鋼１００の加熱が終了してから下地塗料の吹付けを開始するまでの時間を短くすることができる場合、またはそれらの両者が可能な場合には、インダクションヒーター１７０、塗料吹付機構１６０、レーザーマーカー１８０の順に棒鋼１００に対する処理を行ってもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、下地塗料の吹き付け、誘導加熱、およびレーザーマーキングを行う場合を例に挙げて説明したが、図８に示すようにマーキングシステムを構成してもよい。図８は、マーキングシステムの構成の変形例を示す図である。
図８に示すように、塗料吹付機構１６０の上流側にブラシ装置１５０を配置すると共に、ブラシ装置１５０の上流側に面すり装置１４０を配置する。すなわち、塗料吹付機構１６０の上流に、面すり装置１４０やブラシ装置１５０を設けて、棒鋼１００の端面の性状の改善を行ってもよい。これらの端面への処置は端面を加工してマーキング（下地塗料）を損傷させる可能性があるため、マーキングの前に完了させることが望ましい。
【００４３】
面すり装置１４０は、自身の正面に位置する所定の場所に搬送された棒鋼１００に形成されているバリを除去する。面すり装置１４０は、例えば、ヤスリを有する。面すり制御装置１４１による制御に従って、棒鋼１００の端部にヤスリを回転させながら接触させた状態で、棒鋼１００の端部に沿って移動させることにより、棒鋼１００の端部に形成されているバリを除去する。この動作は、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂで棒鋼１００が支持・固定された状態で一定時間停止している間に実行される。
【００４４】
ブラシ装置１５０は、面すり装置１４０によりバリが除去された後、自身の正面に位置する所定の場所に棒鋼１００が搬送されると、棒鋼１００の端面を含む領域の付着物を除去する。ブラシ装置１５０は、例えば、ブラシを有する。ブラシ制御装置１５１による制御に従って、棒鋼１００の端面を含む領域に接触させた状態でブラシを動かすことにより、棒鋼１００の端面を含む領域の付着物を除去する。この動作は、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂで棒鋼１００が支持・固定された状態で一定時間停止している間に実行される。
尚、面すり装置１４０による面すりと、ブラシ装置１５０による付着物の除去のうち、何れか一方のみを行うようにしてもよい。面すりすることで端面性状が改善し、マーキングの品質の向上が可能である。
【００４５】
尚、図８では、表記の都合上、面すり装置１４０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ａとして示し、ブラシ装置１５０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ｂとして示し、塗料吹付機構１６０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ｃとして示し、インダクションヒーター１７０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ｄとして示し、レーザーマーカー１８０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ｅとして示す。尚、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂは、面すり装置１４０およびブラシ装置１５０の正面に位置する所定の場所で棒鋼１００を支持・固定するように構成されるのが好ましい。
【００４６】
次に、実施例を説明する。
本実施形態では、細径（端面の直径１９ｍｍ）の棒鋼１００と太径（端面の直径１２０ｍｍ）の棒鋼１００とをそれぞれ２本ずつ用意し、それぞれ常温の状態で、塗料吹付装置（塗料吹付機構１６０）により下地塗料を塗布した。それぞれ棒鋼１００は、端面の直径以外は同じ条件で製造されたものである。下地塗料は、何れも、株式会社ニレコ製ＮＲＣ１０００である。また、何れの場合でも塗料吹付装置による下地塗料の吹付条件は同じである。
【００４７】
下地塗料を塗布した２本の細径の棒鋼１００のうち、１本についてはインダクションヒーター１７０により１００℃以上に加熱した後、レーザーマーカー１８０により、下地塗料の部分に対して２次元コードを作成した。下地塗料を塗布した２本の細径の棒鋼１００のうち、もう１本についてはインダクションヒーター１７０による加熱を行わずに、レーザーマーカー１８０により、下地塗料の部分に対して２次元コードを作成した。
【００４８】
同様に、下地塗料を塗布した２本の太径の棒鋼１００のうち、１本についてはインダクションヒーター１７０により１００℃以上に加熱した後、レーザーマーカー１８０により、下地塗料の部分に対して２次元コードを作成した。下地塗料を塗布した２本の太径の棒鋼１００のうち、もう１本についてはインダクションヒーター１７０による加熱を行わずに、レーザーマーカー１８０により、下地塗料の部分に対して２次元コードを作成した。
【００４９】
以上のようにしてマーキングを行った後、２４時間常温で放置した。その後、細径および太径の棒鋼１００の端面のそれぞれに水をかけた。その結果、細径の棒鋼１００については、インダクションヒーター１７０による加熱を行わなかった場合、下地塗料が水に溶けて流れてしまった。マーキング部は残っているものの地肌の黒色との差がほとんど無くなり見難い２次元コードとなった。一方、細径の棒鋼１００に対してインダクションヒーター１７０による加熱を行った場合、下地塗料が溶けずに、白い下地とマーキング部の黒色とのコントラストが明瞭にあらわれた。太径の棒鋼１００については、インダクションヒーター１７０による加熱を行わなかった場合、下地塗料が残っているものの、溶けだした下地塗料が２次元コードにかかってしまい一部が見えなくなった。それに対して太径の棒鋼１００に対してインダクションヒーター１７０による加熱を行った場合、下字塗料が固着して溶けださずに、２次元コードが明瞭にマーキングされた。
【００５０】
（その他の実施形態）
以上説明した本発明の実施形態のうち、搬送機構制御装置１１１、プロセス制御装置１３０、塗料吹付制御装置１６１、インダクションヒーター制御装置１７１、およびレーザーマーカー制御装置１８１で行われる処理は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、例えば、鋼材の製造現場において、製造中の鋼材および製造後の鋼材の管理などに利用できる。
【図１】
2018186501.tif 000003
【図２】
2018186501.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月30日(2019.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる複数の温度帯の鋼材に対してマーキングを行うマーキングシステムであって、
前記鋼材の所定の領域に水溶性の塗料である下地塗料を塗布する塗布手段と、
前記塗布手段により前記下地塗料が塗布された前記鋼材を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段による前記加熱と前記塗布手段による前記下地塗料の塗布とが行われた後の前記鋼材に塗布された前記下地塗料、または、前記塗布手段による前記下地塗料の塗布が行われた後の前記鋼材であって、常温を上回る所定の温度以上の前記鋼材に塗布された前記下地塗料にレーザー光を照射して前記下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか一つを行うマーキング作成手段と、を有することを特徴とするマーキングシステム。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記鋼材を誘導加熱するインダクションヒーターを有することを特徴とする請求項１に記載のマーキングシステム。
【請求項３】
前記塗布手段は、ノズルにより遠隔から前記下地塗料を塗布する方法と、刷毛またはローラーを前記鋼材に接触させて前記下地塗料を塗布する方法との何れかの方法で、前記下地塗料を、前記鋼材の所定の領域に塗布することを特徴とする請求項１又は２に記載のマーキングシステム。
【請求項４】
前記マーキング作成手段は、前記下地塗料が塗布された状態の前記鋼材の表面に対してレーザー光を照射することにより、前記下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも１つを実行することで、文字、記号、２次元コード、およびバーコードの少なくとも１つを含む情報を作成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のマーキングシステム。
【請求項５】
前記下地塗料は、その耐熱温度が、前記鋼材の上限温度および前記加熱手段による加熱後の前記鋼材の温度よりも高い塗料であり、且つ、前記レーザー光によって剥離、炭化、および熱変色の少なくとも１つが可能な塗料であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のマーキングシステム。
【請求項６】
前記鋼材の温度に関する情報に基づいて前記加熱手段により前記鋼材を加熱するか否かを判定する判定手段を更に有し、
前記加熱手段は、前記判定手段により加熱すると判定された前記鋼材を加熱し、前記判定手段により加熱しないと判定された前記鋼材を加熱しないことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のマーキングシステム。
【請求項７】
それぞれ異なる複数の温度帯の鋼材に対してマーキングを行うマーキング方法であって、
前記鋼材の所定の領域に水溶性の塗料である下地塗料を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で前記下地塗料が塗布された前記鋼材を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程による前記加熱と前記塗布工程による前記下地塗料の塗布とが行われた後の前記鋼材に塗布された前記下地塗料、または、前記塗布工程による前記下地塗料の塗布が行われた後の前記鋼材であって、常温を上回る所定の温度以上の前記鋼材に塗布された前記下地塗料にレーザー光を照射して前記下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか一つを行うマーキング作成工程と、を有することを特徴とするマーキング方法。
【国際調査報告】
2018186501.tif 000011
2018186501.tif 000012
2018186501.tif 000013
2018186501.tif 000014