特開 2023-158817 鋼板加工装置および鋼板加工装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023158817

(43)【公開日】2023-10-31

(54)【発明の名称】鋼板加工装置および鋼板加工装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/364 20140101AFI20231024BHJP

   B23K 26/70 20140101ALI20231024BHJP

   B23K 26/082 20140101ALI20231024BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20231024BHJP

   C21D 8/12 20060101ALI20231024BHJP

【ＦＩ】

B23K26/364

B23K26/70

B23K26/082

B23K26/08 F

B23K26/03

C21D8/12 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022068828

(22)【出願日】2022-04-19

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002675

【氏名又は名称】弁理士法人ドライト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂井 辰彦

(72)【発明者】

【氏名】濱村 秀行

【テーマコード（参考）】

4E168

4K033

【Ｆターム（参考）】

4E168AD01

4E168CA13

4E168CB03

4E168CB04

4E168CB07

4E168EA15

4E168EA16

4E168JA02

4E168KA16

4K033AA02

4K033PA08

4K033RA04

4K033TA06

4K033UA04

(57)【要約】

【課題】磁区制御プロセスにおける加工処理能力の低下を抑制する鋼板加工装置を提供する。
【解決手段】鋼板加工装置１は、レーザビームを鋼板３に対して照射し、鋼板３の板幅方向と平行又は略平行な方向に沿って走査するレーザ照射部１１と、鋼板３の蛇行に対応する鋼板３の板幅方向の変動量を検出する変動量センサ１４と、変動量センサ１４で検出した変動量の検出結果を取得するコントローラ１５と、レーザビームの照射範囲を調整する照射範囲調整部１６と、を備える。コンロトーラ１５は、変動量センサ１４で検出した変動量に基づいて照射範囲調整部１６を制御し、レーザビームの鋼板３の板幅方向の照射範囲が鋼板３の板幅と一致するように、レーザビームの照射範囲を変化させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

搬送されている鋼板の表面に、レーザビームを用いて溝部又は歪部を形成する鋼板加工装置であって、
前記レーザビームを前記鋼板に対して照射し、前記鋼板の板幅方向と平行又は略平行な方向に沿って走査するレーザ照射部と、
前記鋼板の蛇行に対応する前記鋼板の板幅方向の変動量を検出する変動量センサと、
前記変動量センサで検出した前記変動量の検出結果を取得するコントローラと、
前記レーザビームの照射範囲を調整する照射範囲調整部と、
を備え、
前記コントローラは、
前記変動量センサで検出した前記変動量に基づいて前記照射範囲調整部を制御し、前記レーザビームの前記鋼板の板幅方向の照射範囲が前記鋼板の板幅と一致するように、前記レーザビームの照射範囲を変化させる、鋼板加工装置。

【請求項2】

前記照射範囲調整部は、
前記鋼板の板幅方向において、前記レーザ照射部から前記鋼板の両端部よりも外側への前記レーザビームの照射を遮る遮光板と、
前記遮光板を前記鋼板の板幅方向に移動させるアクチュエータと、
を備え、
前記コントローラは、
前記変動量センサで検出した前記変動量に基づいて前記アクチュエータを制御し、前記レーザビームの前記鋼板の板幅方向の照射範囲が前記鋼板の板幅と一致するように、前記遮光板を移動させる、請求項１に記載の鋼板加工装置。

【請求項3】

前記照射範囲調整部は、
前記レーザ照射部を前記鋼板の板幅方向に移動させるアクチュエータを備え、
前記コントローラは、
前記変動量センサで検出した前記変動量に基づいて前記アクチュエータを制御し、前記レーザビームの前記鋼板の板幅方向の照射範囲が前記鋼板の板幅と一致するように、前記レーザ照射部を移動させる、請求項１に記載の鋼板加工装置。

【請求項4】

前記照射範囲調整部は、
前記レーザビームの照射方向を変化させて、前記レーザビームの照射範囲を板幅方向に調整し、
前記コントローラは、
前記変動量センサにより検出された前記変動量に基づいて前記照射範囲調整部を制御し、前記レーザビームの前記鋼板の板幅方向の照射範囲が前記鋼板の板幅と一致するように、前記レーザビームの照射方向を板幅方向に変化させる、請求項１に記載の鋼板加工装置。

【請求項5】

前記レーザ照射部は、
複数の反射平面を有するポリゴンミラーを回転させることにより前記レーザビームが反射する方向を連続的に変化させて、前記レーザビームを前記鋼板の板幅方向と平行又は略平行な方向に沿って走査し、
前記照射範囲調整部は、
回転する前記ポリゴンミラーに対して前記レーザビームが入射する方向を変化させることにより、前記鋼板における前記レーザビームの照射範囲を前記鋼板の板幅方向に変化させる、請求項４に記載の鋼板加工装置。

【請求項6】

前記レーザ照射部は、
ガルバノミラーを所定の角度幅で往復回転させることにより前記レーザビームが反射する方向を連続的に変化させて、前記レーザビームを前記鋼板の板幅方向と平行又は略平行な方向に沿って走査し、
前記照射範囲調整部は、
前記ガルバノミラーの往復回転の中心角度を変化させることにより、前記鋼板における前記レーザビームの照射範囲を板幅方向に変化させる、請求項４に記載の鋼板加工装置。

【請求項7】

搬送されている鋼板の表面に、レーザビームを用いて溝部又は歪部を形成する鋼板加工装置の制御方法であって、
前記レーザビームを前記鋼板に対して照射するレーザ照射部と、
前記鋼板の蛇行に対応する前記鋼板の板幅方向の変動量を検出する変動量センサと、
前記変動量センサで検出した前記変動量検出結果を取得するコントローラと、
前記レーザビームの照射範囲を調整する照射範囲調整部と、
を備えた鋼板加工装置を用い、
前記コントローラによって、前記変動量センサで検出した前記変動量に基づいて前記照射範囲調整部を制御し、前記レーザビームの前記鋼板の板幅方向の照射範囲が前記鋼板と一致するように、前記レーザビームの照射範囲を変化させる変化ステップを有する、鋼板加工装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼板加工装置および鋼板加工装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

トランスの鉄芯に供されて、電力損失の改善に寄与する電磁鋼板が知られている。このような電磁鋼板の製造過程において、鋼板を高速で通板しながら、レーザビームを鋼板の表面に集光されるように照射し、鋼板の表面を走査することで、線状の歪みや溝を一定間隔で形成し（加工処理し）、鉄損を低減する、いわゆる磁区制御プロセスが知られている。詳細には、磁区制御プロセスにおいては、例えば、帯状の鋼板を長手方向に連続的に搬送している間に、板幅方向にレーザビームを照射し走査することで、鋼板に溝や歪が形成される。

【0003】

ここで、鋼板を連続的に搬送するために鋼板は支持ロールで支えられており、かつ、鋼板を平坦に維持するために、鋼板には長手方向に一定の張力が付与されている。しかし、鋼板を搬送している間に、板幅方向に変動する、いわゆる蛇行が生じることがある。蛇行が発生すると、磁区制御プロセスを経た後に、帯状の鋼板をコイル状に巻き取れなくなるおそれがある。また、板幅方向の変動量が大きくなると、鋼板が周辺機器に衝突してしまうおそれがある。そこで、鋼板の蛇行に対応する板幅方向の変動を検知して蛇行を抑制するステアリングロールによる蛇行制御が行われている。

【0004】

特許文献１に開示された技術によれば、蛇行を抑制するステアリングロールにより搬送中の鋼板の板幅方向の変動の抑制を図りつつ、さらに、変動量が所定値以上となる場合にはレーザビームの照射を停止して磁区制御を中止することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２０１９－５１２０４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示の技術においては、搬送中の鋼板の板幅方向の変動量が一定以上に大きくなった場合にレーザビームの照射を停止してしまうため、磁区制御の加工処理能力が低下するおそれがあるという課題があった。

【0007】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、鋼板が蛇行してもレーザビームの照射を停止せず、磁区制御プロセスにおける加工処理能力の低下を抑制する鋼板加工装置および鋼板加工装置の制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願発明の一態様の鋼板加工装置は、搬送されている鋼板の表面に、レーザビームを用いて溝部又は歪部を形成する鋼板加工装置であって、前記レーザビームを前記鋼板に対して照射し、前記鋼板の板幅方向と平行又は略平行な方向に沿って走査するレーザ照射部と、前記鋼板の蛇行に対応する前記鋼板の板幅方向の変動量を検出する変動量センサと、前記変動量センサで検出した前記変動量の検出結果を取得するコントローラと、前記レーザビームの照射範囲を調整する照射範囲調整部と、を備え、前記コントローラは、前記変動量センサで検出した前記変動量に基づいて前記照射範囲調整部を制御し、前記レーザビームの前記鋼板の板幅方向の照射範囲が前記鋼板の板幅と一致するように、前記レーザビームの照射範囲を変化させる。

【0009】

本願発明の一態様の鋼板加工装置の制御方法は、搬送されている鋼板の表面に溝部又は歪部を形成するために、前記鋼板に向かってレーザビームを照射するレーザ照射部と、前記鋼板の蛇行に対応する前記鋼板の板幅方向の変動量を検出する変動量センサと、前記変動量センサで検出した前記変動量検出結果を取得するコントローラと、前記レーザビームの照射範囲を調整する照射範囲調整部と、を備えた鋼板加工装置を用い、前記コントローラによって、前記変動量センサで検出した前記変動量に基づいて前記照射範囲調整部を制御し、前記レーザビームの前記鋼板の板幅方向の照射範囲が前記鋼板と一致するように、前記レーザビームの照射範囲を変化させる変化ステップを有する。

【発明の効果】

【0010】

本願発明の一態様の鋼板加工装置によれば、鋼板の板幅方向において、変動量センサにより検出された鋼板の蛇行に対応する変動量に基づいて照射範囲調整部を制御し、レーザビームの板幅方向の照射範囲を鋼板の板幅と一致するようにレーザビームの照射範囲を変化させる。そのため、搬送中に蛇行等の板幅方向の変動が生じた場合であっても、レーザビームの板幅方向の照射範囲が鋼板の端部から側方に外れることで意図しない部材にレーザビームを照射してしまうおそれや、鋼板に未加工領域が残るおそれを低減するとともに、鋼板の蛇行が生じてもレーザビームの照射を継続するため磁区制御の加工処理能力の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１実施形態における鋼板加工装置の概略構成図である。

【図2】図２は、第２実施形態における鋼板加工装置の概略構成図である。

【図3】図３は、第３実施形態における鋼板加工装置の概略構成図である。

【図4】図４は、第４実施形態における鋼板加工装置の概略構成図である。

【図5】図５は、レーザ照射装置の詳細な構成図の一例を示す図である。

【図6】図６は、レーザ照射装置の詳細な構成図の他の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

【0013】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における鋼板加工装置の構成を示す図である。この図においては、図１（Ａ）、（Ｂ）に鋼板の正常通板時の動作が示されており、図１（Ｃ）に鋼板が板幅方向に変動して蛇行する場合の動作が示されている。図１（Ａ）、（Ｃ）は、鋼板の通板方向から見た図であって、図左右方向が鋼板の板幅方向に相当する。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＸ側（鋼板の板幅方向）から見た図であって、図左右方向が鋼板の通板方向に相当する。

【0014】

図１（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、鋼板加工装置１は、支持ロール２上に搬送されている鋼板３の表面に溝部又は歪部を形成する装置であり、支持ロール２と、レーザ照射装置１１と、変動量センサ１４と、コントローラ１５と、照射範囲調整部１６と、を備えている。本実施形態に係る鋼板加工装置１は、レーザ照射装置１１が５台並設されており、これら複数のレーザ照射装置１１から支持ロール２の上を通板される鋼板３に対してレーザビームを照射する。支持ロール２は、回転軸を備えており、回転軸に沿って回転することで支持ロール２の上部表面に支持される鋼板３を通板させる。ここで、支持ロール２の回転軸は鋼板３の板幅方向に平行となるように配置されるが、支持ロール２の回転軸と鋼板３の板幅方向とが完全に一致する場合の他、支持ロール２で鋼板３を安定して通板できる誤差程度にずれた場合も含み得る。

【0015】

レーザ照射装置１１のそれぞれは、支持ロール２上の鋼板３に向かってレーザビームを鋼板３に対して照射し、板幅方向と平行又は略平行な方向（即ち、鋼板３の板幅方向と交差する方向）に沿って走査する。図１（Ａ）、（Ｂ）においては、レーザ照射装置１１から照射されるレーザビームの走査する範囲が、鋼板３の通板方向から見て下方になるほど幅が広がる台形状に示されている。５台のレーザ照射装置１１によって照射されるレーザビームの走査する範囲の全幅は、鋼板３の板幅よりも広い。そのため、鋼板３の板幅方向において未加工の領域の発生が抑制される。なお、レーザ照射装置１１の台数は５台に限らず、レーザビームの板幅方向の照射領域の全幅が鋼板３の板幅よりも広くなるのであれば任意の台数であってもよい。また、レーザ照射装置１１は、鋼板加工装置１の一部を構成するレーザ照射部の一例である。

【0016】

鋼板加工装置１は、さらに遮光板１２と、遮光板１２と接続されるアクチュエータ１３と、鋼板３の蛇行に対応する板幅方向の移動を検出し、その検出結果である変動量を測定する変動量センサ１４と、鋼板加工装置１の全体を制御するコントローラ１５とを備える。遮光板１２とアクチュエータ１３とは、一体となって照射範囲調整部１６を構成し、鋼板３に照射されるレーザビームの照射範囲を調整する機能を実現する。

【0017】

遮光板１２は、板厚方向においては鋼板３とレーザ照射装置１１との間に設けられ、板幅方向においては対をなして鋼板３の側方外側から内側に向かって鋼板３の端部まで伸びるように構成され配置される部材である。遮光板１２は、レーザビームを遮光可能な部材で構成され、鋼板３の板幅方向の両端部よりも外側へのレーザビームの照射を妨げる。その結果、レーザ照射装置１１から照射されるレーザビームは鋼板３にのみ照射され、鋼板３以外へのレーザビームの照射を防ぐことができる。

【0018】

アクチュエータ１３は、板幅方向に移動制御可能であって、遮光板１２と物理的に接続されている。アクチュエータ１３は、コントローラ１５の制御に応じて遮光板１２を鋼板３の板幅方向に移動させることができる。

【0019】

変動量センサ１４は、搬送される鋼板３の蛇行に対応する板幅方向の位置の変動量を検知する。例えば、変動量センサ１４は、鋼板３の端部を照明で照らし、鋼板３により遮られる照明量を光量センサで計測し、照明量の変化を計測することで鋼板３の板幅方向の変動量を検知するように構成されてもよい。他の態様として、変動量センサ１４は、カメラ等により撮影された画像により鋼板３の板幅方向の変動量を検出してもよい。図１（Ａ）、（Ｂ）に示される正常通板時には板幅方向の変動量は略ゼロである。図１（Ｃ）に示されるように鋼板３が蛇行して板幅方向に変動する場合には、板幅方向の変動量を変動量センサ１４によって取得できる。

【0020】

コントローラ１５は、変動量センサ１４から、変動量センサ１４で検出した鋼板３の板幅方向の変動量を受け付けると、鋼板３の変動量に対して換算処理を行い、遮光板１２の板幅方向の移動量を求める。ここで求められる板幅方向の移動量は、遮光板１２が板幅方向に移動された場合に、鋼板３の両端部よりも外側へのレーザビームの照射を遮光板１２により遮ることが可能となる移動量である。この換算処理は、レーザ照射装置１１から鋼板３までの距離と遮光板１２から鋼板３までの距離の比、及び、レーザ照射装置１１の走査角に基づいて行われてもよい。また、この換算処理は、コントローラ１５に限らず、変動量センサ１４を含む任意のデバイスで実施してもよい。

【0021】

コントローラ１５は、換算処理により求められた遮光板１２の移動量に基づいてアクチュエータ１３を制御して、鋼板３の板幅方向に沿った変動方向と同じ方向に遮光板１２を移動させる。このようにして、鋼板３の板幅とレーザ照射装置１１によるレーザビームの鋼板３の板幅方向の照射範囲とを一致させることができるので、鋼板３以外へのレーザビームの照射を防ぐことができる。

【0022】

その結果、図１（Ｃ）に示されるように、鋼板３が板幅方向に蛇行して図左方に変動する場合には、アクチュエータ１３を制御して、鋼板３の左方への変動量から求められた移動量だけ、鋼板３の両側方に設けられる一対の遮光板１２を左方へ移動させる。なお、鋼板３が図右方に変動する場合には、コントローラ１５は、鋼板３の変動量に応じた移動量だけ、遮光板１２を右方へ移動させるようにアクチュエータ１３を制御する。

【0023】

このようにすることで、鋼板３の位置が板幅方向に変動する場合に、照射範囲調整部１６によってレーザ照射装置１１から鋼板３へ照射されるレーザビームの板幅方向の照射範囲が調整されるので、鋼板３の板幅とレーザ照射装置１１によるレーザビームの板幅方向の照射範囲とを一致させることができる。そのため、鋼板３の全幅においてレーザビームが照射され、鋼板３以外への照射が抑制されるので、周囲の装置の損傷を抑制するとともに鋼板３における未加工領域の発生を防止できる。さらに、この制御においては鋼板３の通板を停止させる必要がないため、磁区制御プロセスにおける加工処理能力の低下を抑制することができる。

【0024】

なお、本実施形態においては、鋼板加工装置１が、レーザ照射装置１１、遮光板１２、アクチュエータ１３、変動量センサ１４、及びコントローラ１５を含む例について説明したが、鋼板加工装置１は、これらの構成以外を含んでもよい。例えば、鋼板加工装置１が支持ロール２を含み、コントローラ１５によって支持ロール２の回転が制御されてもよい。

【0025】

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態における鋼板加工装置の構成を示す図である。図２（Ａ）に鋼板３の正常通板時の動作が示されており、図２（Ｂ）に鋼板３が板幅方向に変動して蛇行する場合の動作が示されている。図２（Ａ）、図２（Ｂ）はともに鋼板３の通板方向から見た図である。

【0026】

第２実施形態においては、第１実施形態と比較して、遮光板１２が削除されている。さらに、５つの並設されたレーザ照射装置１１に一体的に鋼板３の板幅方向に移動可能なアクチュエータ２１が取り付けられている。アクチュエータ２１は、レーザ照射装置１１に直接取り付けられてもよいし、フレーム等を介して取り付けられてもよい。本実施形態においては、アクチュエータ２１が照射範囲調整部に相当し、鋼板３に照射されるレーザビームの板幅方向の照射範囲を調整する機能を実現する。

【0027】

コントローラ１５は、変動量センサ１４から鋼板３の板幅方向の変動量を取得すると、アクチュエータ２１を制御して、レーザ照射装置１１を移動させる。レーザ照射装置１１の移動方向及び移動量は、鋼板３の変動方向及び変動量と同じである。その結果、板幅方向に変動する鋼板３の板幅とレーザ照射装置１１によるレーザビームの板幅方向の照射範囲とが一致する状態が維持される。

【0028】

図２（Ｂ）に示されるように、鋼板３が板幅方向に蛇行して図左方に移動する場合には、コントローラ１５がアクチュエータ２１を制御することで、鋼板３の左方への変動量に基づいてレーザ照射装置１１を左方へ移動させる。鋼板３が図右方に移動する場合には、鋼板３の右方への変動量に基づいてレーザ照射装置１１を右方へ移動させる。

【0029】

このように構成しても、鋼板３の位置が板幅方向に変動する場合に、鋼板３の板幅とレーザ照射装置１１によるレーザビームの鋼板３の板幅方向の照射範囲とを一致させることができる。その結果、レーザビームの照射による周囲の装置の損傷を抑制でき、かつ、鋼板３における未加工領域の発生を防止できる。さらに、鋼板３の通板を停止させる必要がないため、磁区制御プロセスにおける加工処理能力の低下を抑制することができる。また、第１実施形態と比較すると、遮光板１２を省略できるので、鋼板加工装置１の構成を簡略化できる。

【0030】

（第３実施形態）
図３は、第３実施形態における鋼板加工装置の構成を示す図である。図３（Ａ）に鋼板３の正常通板時の動作が示されており、図３（Ｂ）に鋼板３が板幅方向に変動して蛇行する場合の動作が示されている。図３（Ａ）、図３（Ｂ）はともに鋼板３の通板方向から見た図である。

【0031】

第３実施形態においては、第１実施形態と同様に、遮光板１２が設けられ、鋼板３の板幅方向の両端部を超えた領域にレーザビームが照射されるのが妨げられる。板幅方向において、レーザ照射装置１１からのレーザビームの鋼板３の板幅方向の照射領域は、鋼板３の板幅より広く設定されている。遮光板１２によって、鋼板３の両端部よりも外側へのレーザビームの照射が妨げられるので、板幅方向におけるレーザビームの照射領域と鋼板３の板幅とが一致する。

【0032】

また、第２実施形態と同様に、レーザ照射装置１１はアクチュエータ２１に取り付けられている。さらに、本実施形態においては、遮光板１２が支柱３１を介してアクチュエータ２１に取り付けられている。そのため、鋼板３からレーザ照射装置１１までの距離よりも、鋼板３から遮光板１２までの方が短い。このような構成において、アクチュエータ２１の制御に応じて、レーザ照射装置１１及び遮光板１２が一体となって板幅方向に移動される。遮光板１２と支柱３１とアクチュエータ１３は、一体となって照射範囲調整部３２を構成し、鋼板３に照射されるレーザビームの鋼板３の板幅方向の照射範囲を調整する機能を実現する。

【0033】

コントローラ１５は、変動量センサ１４から鋼板３の板幅方向の変動量を取得すると、アクチュエータ２１を制御して、レーザ照射装置１１と遮光板１２とを一体的に移動させる。レーザ照射装置１１及び遮光板１２の移動方向及び移動量は、アクチュエータ２１の制御方向及び制御量、及び、鋼板３の変動方向及び変動量と同じである。その結果、板幅方向において、鋼板３の板幅とレーザ照射装置１１によるレーザビームの鋼板３の板幅方向の照射範囲とが一致する状態が維持される。

【0034】

図３（Ｂ）に示されるように、鋼板３が板幅方向に蛇行して図左方に移動する場合には、コントローラ１５がアクチュエータ２１を制御することで、左方への鋼板３の変動量に応じて、レーザ照射装置１１及び遮光板１２を左方へ移動させる。

【0035】

このように構成しても、鋼板３の位置が板幅方向に変動する場合に、板幅方向において、鋼板３の板幅とレーザ照射装置１１によるレーザビームの板幅方向の照射範囲とを一致させることができる。その結果、レーザビームの照射による周囲の装置の損傷を抑制でき、かつ、鋼板３における未加工領域の発生を防止できる。さらに、鋼板３の通板を停止させる必要がないため、磁区制御プロセスにおける加工処理能力の低下を抑制することができる。

【0036】

（第４実施形態）
図４は、第４実施形態における鋼板加工装置の構成を示す図である。この図においては、図４（Ａ）に鋼板３の正常通板時の動作が示されており、図４（Ｂ）に鋼板３が板幅方向に変動して蛇行する場合の動作が示されている。図４（Ａ）、図４（Ｂ）はともに鋼板３の通板方向から見た図である。

【0037】

第４実施形態においては、アクチュエータ等は設けられておらず、レーザ照射装置１１は固定されている。レーザ照射装置１１は、さらに板幅方向においてレーザビームの照射方向が可変に構成されており、レーザビームの板幅方向の照射領域を移動させる機能を備える。コントローラ１５は、変動量センサ１４により取得される鋼板３の板幅方向の変動量に基づいて、鋼板３の板幅とレーザ照射装置１１によるレーザビームの鋼板３の板幅方向の照射範囲とを一致させるように、レーザ照射装置１１のレーザビームの鋼板３の板幅方向の照射方向を変化させて鋼板３の板幅方向の照射領域を移動させる。そのため、本実施形態においては、鋼板３に照射されるレーザビームの鋼板３の板幅方向の照射範囲を調整する照射範囲調整部は、レーザ照射装置１１内に設けられている。

【0038】

図５は、本実施形態のレーザ照射装置１１の詳細な構成の一例を示す図である。レーザ照射装置１１は、照射範囲調整部１１５を有したレーザ出射素子１１１と、ポリゴンミラーであるレーザ走査素子１１２ａと、レーザ集光素子１１３とを備える。レーザ発生源（不図示）から伝送されたレーザビームは、レーザ出射素子１１１、レーザ走査素子１１２ａ、及び、レーザ集光素子１１３を介して、鋼板３に対して照射され、鋼板３の板幅方向と平行又は略平行な方向に沿って鋼板３を走査する。

【0039】

レーザ出射素子１１１は、レーザ照射装置１１の外部に設けられるレーザ発生源からケーブルを介して伝送されたレーザビームを出力する。レーザ出射素子１１１は、コントローラ１５からの制御信号に基づいて照射範囲調整部１１５によりレーザビームの出射角度や出射位置を変化可能に構成されている。

【0040】

レーザ走査素子１１２ａは、レーザ出射素子１１１から出力されるレーザビームを反射して、且つ、その反射する方向を連続的に変化させることでレーザビームを走査する。この図の例においては、レーザ走査素子１１２ａは、複数の反射平面を周辺に備えた正多角形の回転ミラーであるポリゴンミラーである。レーザ走査素子１１２ａであるポリゴンミラーを回転させることにより、レーザビームが反射する方向を連続的に変化させることによって、鋼板３に対してレーザビームは板幅方向と平行又は略平行な方向に沿って直線状に走査する。

【0041】

レーザ集光素子１１３は、レーザ走査素子１１２ａにより走査されたレーザビームを鋼板３の表面上で直線状に集光する。例えば、レーザ集光素子１１３は、線形放物面ミラー、ｆθレンズ、または、フラットフィールドレンズであってもよい。

【0042】

このように、レーザ出射素子１１１から出力されたレーザビームはレーザ走査素子１１２ａに入射すると、レーザ走査素子１１２ａのポリゴンミラー表面の平面ミラーで反射され、ポリゴンミラーの回転により反射する方向を連続的に変化させながら、鋼板３を直線状に走査する。走査されたレーザビームは、レーザ集光素子１１３によって鋼板３の表面上で集光するように走査される。

【0043】

ここで、レーザ集光素子１１３により照射されるレーザビームの鋼板３における最大走査幅をＷｍとして示す。また、磁区加工を行う際に１つのレーザ照射装置１１から鋼板３に対して照射されるレーザビームの照射走査幅をＷｓとして示す。最大走査幅Ｗｍはレーザ集光素子１１３の焦点距離や素子の大きさに応じて設計可能であり、最大走査幅Ｗｍが照射走査幅Ｗｓを含むように、レーザ照射装置１１が設計される。

【0044】

レーザ照射装置１１から鋼板３に対して照射されるレーザビームは、最大走査幅Ｗｍの範囲内で照射可能である。そこで、図５（Ｂ）に示されるように、照射範囲調整部１１５は、レーザ出射素子１１１からのレーザビームについて、ポリゴンミラーの各面をなすミラーに対してレーザビームが入射する方向ではなく、ポリゴンミラーであるレーザ走査素子１１２ａに対してレーザビームが入射する方向を変化させることで、照射走査幅Ｗｓの大きさを変えることなく、最大走査幅Ｗｍの範囲内で照射走査幅Ｗｓの位置を板幅方向に移動させることができる。

【0045】

このような構成を備えるレーザ照射装置１１に対して、コントローラ１５は、変動量センサ１４により取得される鋼板３の板幅方向の変動量に基づいて照射範囲調整部１１５を制御し、照射範囲調整部１１５によってレーザ出射素子１１１からレーザ走査素子１１２ａへのレーザビームの入射角を変化させることにより、鋼板３におけるレーザビームの鋼板３の板幅方向の照射領域を移動させる。その結果、板幅方向において、鋼板３の板幅とレーザビームの鋼板３の板幅方向の照射範囲とを一致させることができる。

【0046】

図６は、レーザ照射装置１１の構成の他の例を示す図である。図６の例においては図５の例と比較すると、ポリゴンミラーに替えて、照射範囲調整部１１５及びレーザ走査素子１１２ｂとして機能するガルバノミラーが設けられている点で相違している。なお、レーザ出射素子１１１は、レーザ出射角度や出射位置が変化可能に構成されなくてもよい。レーザ集光素子１１３は、図５の例と同等の構成であればよい。

【0047】

レーザ走査素子１１２ｂであるガルバノミラーは、反射平面を備えた板状のミラー部１１７ａと、ミラー部１１７ａの回転軸に設けられたガルバノメータモータ１１７ｂとを備えており、当該ガルバノメータモータ１１７ｂがミラー部１１７ａを一定角度で往復回転させることにより、ミラー部１１７ａの方向を連続的に変更させてレーザビームが反射する方向を連続的に変化させて、鋼板３を走査する。往復回転における往復角度の幅や往復中心の角度はガルバノメータモータ１１７ｂの制御により変更可能である。これに加えて、ガルバノミラー（レーザ走査素子１１２ｂ）は、照射範囲調整部１１５としても機能し、往復回転の角度幅を変化させずに往復回転の中心角度を変化させることにより、鋼板３に照射されるレーザビームの照射走査幅Ｗｓを最大走査幅Ｗｍの範囲内で鋼板３の板幅方向に移動させることができる。

【0048】

なお、ガルバノミラーの往復回転によるレーザビームの走査では、レーザビームが連続的にガルバノミラーに入射すると、鋼板上をジグザクに走査することになる。レーザ磁区制御では鋼板幅方向の一方向に溝や歪を加工するため、その目的にはガルバノミラーの往復回転に同期して、例えば往路回転時ではレーザを出力させ、復路回転時ではレーザを停止する等の処理を行ってもよい。

【0049】

このような構成を備えるレーザ照射装置１１に対して、コントローラ１５は、変動量センサ１４により取得される鋼板３の板幅方向の変動量に基づいてガルバノミラー（レーザ走査素子１１２ｂ）を制御し、ミラー部１１７ａの往復回転の中心角度を変化させることで、鋼板３の板幅とレーザ照射装置１１によるレーザビームの照射範囲（すなわち、照射走査幅Ｗｓ）とを一致させることができる。その結果、レーザビームの照射による周囲の装置の損傷を抑制でき、かつ、鋼板３における未加工領域の発生を防止できる。さらに、鋼板３の通板を停止させる必要がないため、磁区制御プロセスにおける加工処理能力の低下を抑制することができる。

【0050】

上述のように、第４実施形態では、レーザビームの照射方向を変化させて、レーザビームの照射範囲を板幅方向に調整する照射範囲調整部がレーザ照射装置１１内に設けられている。詳細には、図５の例では、ポリゴンミラーであるレーザ走査素子１１２ａに対して可変な入射角でレーザを出射させる照射範囲調整部１１５がレーザ出射素子１１１に設けられている。図６の例では、レーザ走査素子１１２ｂとして機能するガルバノミラーが照射範囲調整部としても機能する。

【0051】

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

【符号の説明】

【0052】

１ 鋼板加工装置
２ 支持ロール
３ 鋼板
１１ レーザ照射装置
１２ 遮光板
１３、２１ アクチュエータ
１４ 変動量センサ
１５ コントローラ
１６、３２、１１５ 照射範囲調整部
３１ 支柱
１１１ レーザ出射素子
１１２ｂ ガルバノミラー（照射範囲調整部）
１１３ レーザ集光素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】