JP5574047B2 - 方向性電磁鋼板の製造装置及び方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

方向性電磁鋼板の製造装置及び方向性電磁鋼板の製造方法 Download PDF

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Description

この発明は、レーザビームを照射することにより磁区制御された方向性電磁鋼板を製造する方向性電磁鋼板の製造装置及び製造方法に関するものである。
方向性電磁鋼板は、トランス、回転機等の電気機器の鉄芯を構成する素材として用いられている。このような方向性電磁鋼板においては、磁化する際のエネルギー損失（鉄損）を低減することが求められる。鉄損は、渦電流損とヒステリシス損とに分類される。渦電流損はさらに、古典的渦電流損と異常渦電流損とに分類される。
ここで、方向性電磁鋼板の圧延方向に磁気異方性を付与して軟磁気特性を改善するために、地鉄に応力を付与するために板表面に絶縁皮膜等を形成した方向性電磁鋼板が提供されている。絶縁皮膜等を形成した方向性電磁鋼板としては、鋼板の表面に、グラス皮膜が形成され、そのグラス皮膜の上にさらに絶縁皮膜が形成されたものが開示されている。また、渦電流損を低減するためには電磁鋼板の厚さを低減することが有効であることは周知である。
また、渦電流損、特に異常渦電流損を抑制するために、たとえば特許文献１、２に示すように、絶縁皮膜の上からレーザビームを集光・照射し、電磁鋼板の略幅方向に走査することによって鋼板の表面に幅方向に延在するレーザ照射線を形成し、電磁鋼板の地鉄表面近傍において圧延方向に周期的に残留歪を有する領域を設けて、磁区を細分化するレーザ磁区制御法が開示されている。
上述のレーザ磁区制御を行う場合、電磁鋼板の製造工程の鋼板を搬送するラインに配設されたレーザビーム照射装置を用いて、搬送される鋼板の幅方向に向けてレーザビームを繰り返し走査して、鋼板面上のレーザ照射線の圧延方向の間隔ＰＬが一定になるように制御する必要がある。ここで、レーザビーム照射装置によるレーザビームの走査速度には限界があるため、鋼板の高速で搬送する場合には、レーザ照射線の圧延方向の間隔ＰＬを、所望の間隔で精度良く制御することができないことがあった。
また、レーザ磁区制御を行う場合、レーザビーム強度、レーザビームの走査速度、レーザ照射線の圧延方向の間隔ＰＬ（ピッチ）、レーザスポット径等のレーザ照射条件が変動すると、鋼板に付与される歪の状態も変化することになり、磁区細分化効果に大きな影響を与える。このため、レーザビーム照射時における鋼板の搬送速度ＶＬを一定とし、レーザ照射条件を最適化してレーザビームの照射を行っている。
ところで、方向性電磁鋼板の製造工程である連続処理ラインでは、鋼板のコイル切り替え時に先行コイルと後行コイルとを溶接により連結する。このときルーパー設備を用いて、レーザ照射位置における鋼板の搬送速度を一定に保持している。
ここで、方向性電磁鋼板の製造効率を向上させるために、レーザ照射位置における鋼板の搬送速度を高速化した場合、ルーパー設備が大型化するといった問題があった。
また、レーザ照射位置における鋼板の搬送速度を変化させた場合には、適正なレーザ照射条件が変動してしまい、磁区制御を精度良く行うことができないおそれがあった。
ここで、特許文献３には、搬送速度に応じてレーザ照射条件を変更する技術が開示されている。しかしながら、レーザ照射条件を変更した場合でも、搬送速度が一定の定常条件と搬送速度が変化する非定常状態とで磁区細分化効果を安定させることが難しいときがあった。
このような状況から、本発明は、レーザ照射位置における鋼板の搬送速度を変化させた場合であっても、レーザ照射条件を変更することなく、安定してレーザビームによる磁区制御を行うことができる方向性電磁鋼板の製造装置、方向性電磁鋼板の製造方法を提供することである。
特公平０６−０１９１１２号公報 特表２００３−５００５４１号公報 特開２００５−３３６５２９号公報
本発明の方向性電磁鋼板の製造装置は、レーザビームを照射することにより磁区制御された方向性電磁鋼板を製造する方向性電磁鋼板の製造装置であって、鋼板の搬送方向に複数台配設されたレーザビーム照射装置と、これらのレーザビーム照射装置を前記鋼板の搬送方向に移動させる搬送方向移動機構と、前記鋼板の搬送速度に応じて、各レーザビーム照射装置の移動速度を調整し、前記鋼板と前記レーザビーム照射装置との相対速度を一定に保持する制御部と、を有し、前記レーザビーム照射装置を１台使用してレーザ照射線を形成する際の鋼板の搬送速度を基準搬送速度ＶＬ ０ とするとき、前記制御部は、ｎ台のレーザビーム照射装置を使用する場合、前記鋼板の搬送速度ＶＬと前記レーザビーム照射装置の搬送方向への移動速度ＶＳとの相対速度ＶＡがＶＡ＝ｎ×ＶＬ ０ となるように、前記レーザビーム照射装置の移動方向及び移動速度ＶＳを制御してレーザビームの照射を行うことを特徴とする。
この場合、搬送方向に複数台配設されたレーザビーム照射装置により、一度に鋼板の搬送方向の複数の箇所でレーザビームの照射を行うことができる。また、搬送方向移動機構により、レーザビーム照射装置同士の搬送方向の間隔を調整することができる。よって、鋼板の搬送速度を変化させた場合であっても、所定のピッチでレーザ照射線を形成することが可能となる。
また、前記鋼板の搬送速度に応じて、各レーザビーム照射装置の移動速度を調整し、前記鋼板と前記レーザビーム照射装置との相対速度を一定に保持する制御部を備えているので、鋼板の搬送速度を変化させても、実際の搬送速度に応じてレーザビーム照射装置の移動速度を調整することで、前記鋼板と前記レーザビーム照射装置との相対速度を一定に保持することが可能となる。そして、前記鋼板と前記レーザビーム照射装置との相対速度を一定に保持した状態でレーザ照射を行うことにより、磁区制御に最適なレーザ照射条件を変更することなく、レーザ照射線を形成することができる。
また、前記レーザビーム照射装置を１台使用してレーザ照射線を形成する際の鋼板の搬送速度を基準搬送速度ＶＬ０とするとき、前記制御部は、ｎ台のレーザビーム照射装置を使用する場合、前記鋼板の搬送速度ＶＬと前記レーザビーム照射装置の搬送方向への移動速度ＶＳとの相対速度ＶＡがＶＡ＝ｎ×ＶＬ０となるように、前記レーザビーム照射装置の移動方向及び移動速度ＶＳを制御してレーザビームの照射を行っている。
この場合、制御部により、鋼板の搬送速度ＶＬに応じて、レーザビーム照射装置の使用台数、レーザビーム照射装置の移動速度ＶＳが設定される。これにより、鋼板とレーザビーム照射装置との相対速度ＶＡが、使用するレーザビーム照射装置の台数ｎと基準搬送速度ＶＬ ０ との積となる。よって、各レーザビーム照射装置においては、基準搬送速度ＶＬ ０ での磁区制御に最適なレーザ照射条件でレーザビームの照射を行うことができる。
ここで、本発明の方向性電磁鋼板の製造装置においては、複数台（ｎ台）の前記レーザ照射装置を使用する場合には、使用する前記レーザ照射装置のうち最も搬送方向後方側に位置するレーザビーム照射装置の照射位置と、これよりも搬送方向前方に位置するｍ番目のレーザ照射装置の照射位置との間隔Ｄ（ｍ）は、前記方向性電磁鋼板のレーザ照射線のピッチをＰＬとした場合に、下記の関係式を満たすことが好ましい。
Ｄ（ｍ）＝ｎ×ｈ（ｍ）×ＰＬ＋ｑ×ＰＬ
ｍ：２≦ｍ≦ｎを満たす整数
ｈ（ｘ）：０又は任意の正の整数。ただしｘ１＜ｘ２においてｈ（ｘ１）＜ｈ（ｘ２）
ｑ：１≦ｑ≦ｎ−１を満たす整数で、異なるｍで同じ値をとらない。
また、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法は、レーザビームを照射することにより磁区制御された方向性電磁鋼板を製造する方向性電磁鋼板の製造方法であって、鋼板の搬送方向に複数台配設され、それぞれ鋼板の搬送方向に移動可能なレーザビーム照射装置を有し、前記レーザビーム照射装置を１台使用してレーザ照射線を形成する際の鋼板の搬送速度を基準搬送速度ＶＬ０とするとき、ｎ台のレーザビーム照射装置を使用する場合、前記鋼板の搬送速度ＶＬと前記レーザビーム照射装置の搬送方向への移動速度ＶＳとの相対速度ＶＡがＶＡ＝ｎ×ＶＬ０となるように、前記レーザビーム照射装置の移動方向及び移動速度ＶＳを制御してレーザビームの照射を行うことを特徴とする。
この場合、鋼板とレーザビーム照射装置との相対速度ＶＡが、使用するレーザビーム照射装置の台数ｎと基準搬送速度ＶＬ ０ との積となる。よって、各レーザビーム照射装置においては、基準搬送速度ＶＬ ０ での磁区制御に最適なレーザ照射条件でレーザビームの照射を行うことができる。
ここで、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法においては、複数台（ｎ台）の前記レーザ照射装置を使用する場合には、使用する前記レーザ照射装置のうち最も搬送方向後方側に位置するレーザビーム照射装置の照射位置と、これよりも搬送方向前方に位置するｍ番目のレーザ照射装置の照射位置との間隔Ｄ（ｍ）は、前記方向性電磁鋼板のレーザ照射線のピッチをＰＬとした場合に、下記の関係式を満たすことが好ましい。
Ｄ（ｍ）＝ｎ×ｈ（ｍ）×ＰＬ＋ｑ×ＰＬ
ｍ：２≦ｍ≦ｎを満たす整数
ｈ（ｘ）：０又は任意の正の整数。ただしｘ１＜ｘ２においてｈ（ｘ１）＜ｈ（ｘ２）
ｑ：１≦ｑ≦ｎ−１を満たす整数で、異なるｍで同じ値をとらない。
本発明によれば、レーザ照射位置における鋼板の搬送速度を変化させた場合であっても、安定してレーザビームの照射を行うことができる。
本発明の実施形態である方向性電磁鋼板の製造装置の上面説明図である。 本発明の実施形態である方向性電磁鋼板の製造装置の側面説明図である。 レーザビーム照射装置の概略説明図である。 鋼板の搬送速度を減速する場合のフロー図である。 鋼板の搬送速度を減速する場合の搬送速度、装置の移動速度、相対速度の変化を示すグラフである。 鋼板の搬送速度を加速する場合のフロー図である。 鋼板の搬送速度を加速する場合の搬送速度、装置の移動速度、相対速度の変化を示すグラフである。 本発明の他の実施形態である方向性電磁鋼板の製造装置の上面説明図である。
本実施形態である方向性電磁鋼板の製造装置について、図１から図３を用いて説明する。
この方向性電磁鋼板の製造装置１０は、圧延方向に向けて搬送される鋼板３１に対してレーザを照射し、鋼板３１の磁区制御を行うものである。
本実施形態である方向性電磁鋼板の製造装置１０は、図１、図２に示すように、搬送される鋼板３１を支持するサポートロール１１と、レーザビームを発振するレーザ装置１２と、鋼板３１の搬送方向に複数台（ｎ台）配列されたレーザビーム照射装置２０と、このレーザビーム照射装置２０を鋼板３１の搬送方向に移動させる直動装置１５と、レーザビーム照射装置２０の動作を制御する制御部１８と、を備えている。
ここで、本実施形態では、図１及び図２に示すように、搬送方向に４台のレーザビーム照射装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが配設されている。
レーザ装置１２は、ファイバ伝送可能なレーザビームを発振するものとされている。ファイバ伝送可能なレーザビームとしては、ＹＡＧレーザ（波長１．０６μｍ）、ファイバレーザ（波長１．０７〜１．０８μｍ）等を適用することができる。
このレーザ装置１２で発振されたレーザビームは、伝送ファイバ１３を介して、各レーザビーム照射装置２０へと伝送される。
レーザビーム照射装置２０は、図３に示すように、コリメータ２１と、多面体の回転ポリゴンミラー２２と、ｆθレンズ２３とを備える。
コリメータ２１は、伝送ファイバ１３から出力したレーザビームＬＢの直径を調整する。また、回転ポリゴンミラー２２は、レーザビームＬＢを偏向させて鋼板３１上を高速で鋼板３１の幅方向に走査させる。ｆθレンズ２３は、回転ポリゴンミラー２２で走査されるレーザビームＬＢを集光する。
ビームを走査させる方法として、ガルバノミラーによる方法もある。コリメータの機能としては、ビーム径を変化させることとビームを楕円に成型する機能を合わせて持たせてもよい。
ここで、回転ポリゴンミラー２２の回転速度を調節することで、鋼板３１上でのレーザビームＬＢの走査速度を調整することができる。
なお、このレーザビーム照射装置２０は、回転ポリゴンミラー２２とｆθレンズ２３との間に配置されたフォーカス機構（図示なし）と、鋼板３１とｆθレンズ２３との距離を測定する距離計（図示なし）と、を備えている。このフォーカス機構によってｆθレンズ２３と鋼板３１との距離が調整可能とされている。
直動装置１５は、鋼板３１の搬送方向に延在するガイドレール１６と、このガイドレール１６に沿ってレーザビーム照射装置２０を移動させる駆動手段（図示なし）を備えている。駆動手段としては、例えばボールネジと回転モータとの組み合わせやリニアモータ等が挙げられる。
この直動装置１５によって、各レーザビーム照射装置２０は、鋼板３１の搬送方向の任意の位置に移動可能とされている。
また、直動装置１５においては、各レーザビーム照射装置２０の搬送方向の移動速度ＶＳを調整可能とされている。
ここで、複数台（ｎ台）のレーザビーム照射装置２０を使用する場合には、使用するレーザビーム照射装置２０のうち最も搬送方向後方に位置するレーザビーム照射装置２０の照射位置と、これよりも搬送方向前方に位置するｍ番目のレーザビーム照射装置２０の照射位置との間隔Ｄ（ｍ）は、次の関係を満たすように調整されている。
Ｄ（ｍ）＝ｎ×ｈ（ｍ）×ＰＬ＋ｑ×ＰＬ ・・・（１）
ただし、ｍは２≦ｍ≦ｎを満たす整数。ｈ（ｘ）は０又は任意の正の整数。ただしｘ１＜ｘ２においてｈ（ｘ１）＜ｈ（ｘ２）。ｑは１≦ｑ≦ｎ−１を満たす整数で、異なるｍで同じ値はとらない。
例えば、図１に示すように、４台のレーザビーム照射装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ、２０ｄを用いて、レーザ照射線３２のピッチＰＬを４ｍｍとした場合は、次のように間隔Ｄ（ｍ）が設定される。
最も搬送方向後方に位置するレーザビーム照射装置２０ａと２台目のレーザビーム照射装置２０ｂとの間隔Ｄ（２）は、ｍ＝２、ｈ（２）＝１，ｑ＝２とすると、Ｄ（２）＝４×１×４＋２×４＝２４、となる。
レーザビーム照射装置２０ａと３台目のレーザビーム照射装置２０ｃとの間隔Ｄ（３）は、ｍ＝３、ｈ（３）＝２，ｑ＝１とすると、Ｄ（３）＝４×２×４＋１×４＝３６、となる。
レーザビーム照射装置２０ａと４台目のレーザビーム照射装置２０ｄとの間隔Ｄ（４）は、ｍ＝４、ｈ（４）＝３，ｑ＝３とすると、Ｄ（４）＝４×３×４＋３×４＝６０、となる。
各レーザビーム照射装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄでは、ｎ×ＰＬ＝４×４＝１６ｍｍ間隔でレーザ照射線３２がそれぞれ形成される。１台目のレーザビーム照射装置２０ａのおけるレーザ照射位置を０ｍｍとした場合、各レーザビーム照射装置２０ｂ，２０ｃ，２０ｄによって形成されるレーザ照射線３２の形成位置は以下のようになる。
１台目のレーザビーム照射装置２０ａでは、０ｍｍ，１６ｍｍ，３２ｍｍ、４８ｍｍ，６４ｍｍ，８０ｍｍ，９６ｍｍ，１１２ｍｍ，・・・の位置にレーザ照射線３２ａが形成される。
２台目のレーザビーム照射装置２０ｂでは、２４ｍｍ，４０ｍｍ，５６ｍｍ，７２ｍｍ，８８ｍｍ，１０４ｍｍ，・・・の位置にレーザ照射線３２ｂが形成される。
３台目のレーザビーム照射装置２０ｃでは、３６ｍｍ，５２ｍｍ，６８ｍｍ，８４ｍｍ，１００ｍｍ，・・・の位置にレーザ照射線３２ｃが形成される。
４台目のレーザビーム照射装置２０ｄでは、６０ｍｍ，７６ｍｍ，９２ｍｍ，１０８ｍｍ，・・・の位置にレーザ照射線３２ｄが形成される。
このようにして、４台のレーザビーム照射装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ、２０ｄを用いることで、ＰＬ＝４ｍｍのレーザ照射線３２が形成される。
制御部１８は、サポートロール１１に配設された回転計９から鋼板３１の搬送速度ＶＬを検知し、この搬送速度ＶＬに応じて、各レーザビーム照射装置２０の移動速度ＶＳを調整するものである。さらに、制御部１８は、各レーザビーム照射装置２０の使用の有無を決定する。
また、制御部１８は、使用するレーザビーム照射装置２０の間隔Ｄ（ｍ）を維持した状態で各レーザビーム照射装置２０が搬送方向に沿って移動するように、直動装置１５に対して指令を与える。
次に、本実施形態である方向性電磁鋼板の製造装置１０を用いた方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
本実施形態では、複数台のレーザビーム照射装置２０のうちｎ台のレーザビーム照射装置２０を使用する場合、鋼板３１の搬送速度ＶＬとレーザビーム照射装置２０の搬送方向への移動速度ＶＳとの相対速度ＶＡがＶＡ＝ｎ×ＶＬ０となるように、レーザビーム照射装置２０の移動方向及び移動速度ＶＳを制御してレーザビームの照射を行う。
以下に、制御部１８によるレーザビーム照射装置２０の移動速度ＶＳの制御方法を例示する。
鋼板３１の搬送方向にｎ台のレーザビーム照射装置２０が配設されており、レーザビーム照射装置２０を１台使用してレーザ照射線３２を形成する際の鋼板３１の搬送速度を基準搬送速度ＶＬ０、ｋを０からｎ−１までの整数とする。
制御方法の一の例について説明する。鋼板３１の搬送速度ＶＬが、ＶＬ＝（ｎ―ｋ）×ＶＬ０の場合には、（ｎ−ｋ）台のレーザビーム照射装置２０を用いて、レーザビーム照射装置２０を停止した状態でレーザビームの照射を行う。また、鋼板３１の搬送速度ＶＬが、（ｎ−ｋ−１）×ＶＬ０＜ＶＬ＜（ｎ―ｋ）×ＶＬ０の場合には、（ｎ−ｋ）台のレーザビーム照射装置２０を用いて、各レーザビーム照射装置２０を搬送方向後方に向けて移動させて鋼板３１の搬送速度ＶＬとレーザビーム照射装置２０の移動速度ＶＳとの相対速度ＶＡをＶＡ＝（ｎ−ｋ）×ＶＬ０とした状態でレーザビームの照射を行う。
制御方法の他の例について説明する。鋼板３１の搬送速度ＶＬが、ＶＬ＝（ｎ―ｋ）×ＶＬ０の場合には、（ｎ−ｋ）台のレーザビーム照射装置２０を用いて、レーザビーム照射装置２０を停止した状態でレーザビームの照射を行う。また、鋼板３１の搬送速度ＶＬが、（ｎ−ｋ）×ＶＬ０＜ＶＬ＜（ｎ―ｋ＋１）×ＶＬ０の場合には、（ｎ−ｋ）台のレーザビーム照射装置２０を用いて、各レーザビーム照射装置２０を搬送方向前方に向けて移動させ、鋼板３１の搬送速度ＶＬとレーザビーム照射装置２０の移動速度ＶＳとの相対速度ＶＡをＶＡ＝（ｎ−ｋ）×ＶＬ０とした状態でレーザビームの照射を行う。
次に、上述のレーザビーム照射装置２０の制御方法について、具体例を挙げて説明する。
本実施形態である方向性電磁鋼板の製造装置１０では、通常の操業時には、以下に示す定常条件でレーザビームの照射を行う。
＜搬送速度ＶＬ＞ ＶＬ＝４×ＶＬ０
＜装置の使用台数ｎ＞ ｎ＝４
＜レーザ照射条件＞
レーザ出力Ｐ Ｐ＝Ｐ０
走査速度ＶＣ ＶＣ＝ＶＣ０
照射周波数ｆ ｆ＝ｆ０
集光形状ｄｌ×ｄｃ ｄｌ×ｄｃ＝ＤＬ０×ＤＣ０
レーザ照射線ピッチＰＬ ＰＬ＝ＰＬ０
また、鋼板３１のコイル切り替えの際の溶接時には、以下に示す準定常条件でレーザビームの照射を行う。
＜搬送速度ＶＬ＞ ＶＬ＝ＶＬ０
＜装置の使用台数＞ ｎ＝１
＜レーザ照射条件＞
レーザ出力Ｐ Ｐ＝Ｐ０
走査速度ＶＣ ＶＣ＝ＶＣ０
照射周波数ｆ ｆ＝ｆ０
集光形状ｄｌ×ｄｃ ｄｌ×ｄｃ＝ＤＬ０×ＤＣ０
レーザ照射線ピッチＰＬ ＰＬ＝ＰＬ０
以上のように、定常条件と準定常条件とでは、搬送速度ＶＬとレーザビーム照射装置２０の使用台数ｎとが異なるが、レーザ照射条件は同一とされている。
まず、定常条件から準定常条件へと減速する場合について、図４のフロー図及び図５のグラフを用いて説明する。
定常条件では、鋼板３１の搬送速度ＶＬ＝４×ＶＬ０で、４台のレーザビーム照射装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを用いて、ピッチＰＬ＝４ｍｍでレーザ照射線３２を形成している。
搬送速度ＶＬが減速され、ＶＬ＜４×ＶＬ０となる。ここで、制御部１８は、搬送速度ＶＬを検出し、レーザビーム照射装置２０の移動速度ＶＳを算出し、直動装置１５に対して指令を与える。直動装置１５は、制御部１８からの指令により、使用している４台のレーザビーム照射装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを搬送方向後方に向けて移動速度ＶＳで移動させる。このとき、レーザビーム照射装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ同士の間隔は保持されたままで移動される。これにより、鋼板３１とレーザ照射装置２０との相対速度を４×ＶＬ０とし、レーザ照射を行う。このときのレーザ照射条件は、定常条件及び準定常条件と同一としている。
そして、搬送速度ＶＬが、ＶＬ＝３×ＶＬ０となったら、搬送方向後方側のレーザビーム照射装置２０ａを休止し、３台のレーザビーム照射装置２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを用いてＰＬ＝４ｍｍでレーザ照射線３２を形成する。なお、このときのレーザビーム照射装置２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ同士の間隔は、上述の（１）式で設定される。このときのレーザ照射条件は、定常条件及び準定常条件と同一としている。
さらに、搬送速度ＶＬが減速され、ＶＬ＜３×ＶＬ０となる。直動装置１５は、制御部１８からの指令により、使用している３台のレーザビーム照射装置２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを搬送方向後方に向けて移動速度ＶＳで移動させる。このとき、レーザビーム照射装置２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ同士の間隔は保持されたままで移動される。これにより、鋼板３１とレーザ照射装置２０との相対速度を３×ＶＬ０とし、レーザ照射を行う。このときのレーザ照射条件は、定常条件及び準定常条件と同一としている。
そして、搬送速度ＶＬが、ＶＬ＝２×ＶＬ０となったら、搬送方向後方側のレーザビーム照射装置２０ｂを休止し、２台のレーザビーム照射装置２０ｃ，２０ｄを用いてＰＬ＝４ｍｍでレーザ照射線３２を形成する。このときのレーザ照射条件は、定常条件及び準定常条件と同一としている。
さらに、搬送速度ＶＬが減速され、ＶＬ＜２×ＶＬ０となる。直動装置１５は、制御部１８からの指令により、使用している２台のレーザビーム照射装置２０ｃ，２０ｄを搬送方向後方に向けて移動速度ＶＳで移動させる。これにより、鋼板３１とレーザ照射装置２０ｃ，２０ｄとの相対速度を２×ＶＬ０とし、レーザ照射を行う。このときのレーザ照射条件は、定常条件及び準定常条件と同一としている。
そして、搬送速度ＶＬが、ＶＬ＝ＶＬ０となったら、搬送方向後方側のレーザビーム照射装置２０ｃを休止し、１台のレーザビーム照射装置２０ｄを用いてＰＬ＝４ｍｍでレーザ照射線３２を形成する。
このようにして、レーザ照射条件を変更することなく、搬送速度ＶＬを定常条件４×ＶＬ０から準定常条件ＶＬ０まで減速する。
この準定常条件での操業時に、鋼板３１のコイル同士の溶接作業を行う。
次に、鋼板３１のコイルの溶接が終了したら、準定常条件から定常条件へと搬送速度ＶＬを加速していく。準定常条件から定常条件へと加速する場合について、図６のフロー図及び図７のグラフを用いて説明する。
搬送速度ＶＬが加速され、ＶＬ＞ＶＬ０となる。ここで、制御部１８は、搬送速度ＶＬを検出し、レーザビーム照射装置２０の移動速度ＶＳを算出し、直動装置１５に対して指令を与える。直動装置１５は、制御部１８からの指令により、使用しているレーザビーム照射装置２０ｄを搬送方向前方に向けて移動速度ＶＳで移動させ、鋼板３１とレーザ照射装置２０ｄとの相対速度をＶＬ０としてレーザ照射を行う。このときのレーザ照射条件は、定常条件及び準定常条件と同一としている。
そして、搬送速度ＶＬが、ＶＬ＝２×ＶＬ０となったら、次のレーザビーム照射装置２０ｃを起動し、２台のレーザビーム照射装置２０ｃ，２０ｄを用いてＰＬ＝４ｍｍでレーザ照射線３２を形成する。なお、このときのレーザビーム照射装置２０ｃ，２０ｄ同士の間隔は、上述の（１）式で設定される。また、レーザ照射条件は、定常条件及び準定常条件と同一としている。
さらに、搬送速度ＶＬが加速され、ＶＬ＞２×ＶＬ０となる。直動装置１５は、制御部１８からの指令により、使用している２台のレーザビーム照射装置２０ｃ，２０ｄを搬送方向前方に向けて移動速度ＶＳで移動させる。このとき、レーザビーム照射装置２０ｃ，２０ｄ同士の間隔は保持されたままで移動される。これにより、鋼板３１とレーザ照射装置２０ｃ，２０ｄとの相対速度を２×ＶＬ０とし、レーザ照射を行う。なお、レーザ照射条件は、定常条件及び準定常条件と同一としている。
そして、搬送速度ＶＬが、ＶＬ＝３×ＶＬ０となったら、次のレーザビーム照射装置２０ｂを起動し、３台のレーザビーム照射装置２０ｂ，２０ｃ、２０ｄを用いてＰＬ＝４ｍｍでレーザ照射線３２を形成する。このときのレーザビーム照射装置２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ同士の間隔は、上述の（１）式で設定される。また、レーザ照射条件は、定常条件及び準定常条件と同一としている。
さらに、搬送速度ＶＬが加速され、ＶＬ＞３×ＶＬ０となる。使用している３台のレーザビーム照射装置２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを搬送方向前方に向けて移動速度ＶＳで移動させる。このとき、レーザビーム照射装置２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ同士の間隔は保持されたままで移動される。これにより、鋼板３１とレーザ照射装置２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとの相対速度を３×ＶＬ０とし、レーザ照射を行う。なお、レーザ照射条件は、定常条件及び準定常条件と同一としている。
そして、搬送速度ＶＬが、ＶＬ＝４×ＶＬ０となったら、次のレーザビーム照射装置２０ａを起動し、４台のレーザビーム照射装置２０ａ、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを用いてＰＬ＝４ｍｍでレーザ照射線３２を形成する。
このようして、レーザ照射条件を変更することなく、搬送速度ＶＬを準定常条件ＶＬ０から定常条件４×ＶＬ０まで加速する。
以上のような構成とされた本実施形態である方向性電磁鋼板の製造装置１０においては、搬送方向に複数台配設されたレーザビーム照射装置２０により、一度に鋼板３１の搬送方向の複数の箇所でレーザビームの照射を行い、レーザ照射線３２を形成することができる。また、レーザビーム照射装置２０を搬送方向に沿って移動させる直動装置１５を備えているので、それぞれのレーザビーム照射装置２０の搬送方向の間隔Ｄ（ｍ）を調整することができる。よって、鋼板３１の搬送速度ＶＬを変化させた場合であっても、所定のピッチＰＬでレーザ照射線３２を形成することができる。
また、本実施形態である方向性電磁鋼板の製造装置１０は、鋼板３１の搬送速度ＶＬに応じてレーザビーム照射装置２０の移動速度ＶＳを調整し、鋼板３１とレーザビーム照射装置２０との相対速度ＶＡを一定に保持する制御部１８を備えているので、レーザビーム照射装置２０を移動させた状態でレーザ照射を行うことにより、最適なレーザ照射条件を変更することなく、所定のピッチＰＬでレーザ照射線３２を形成することが可能となる。
さらに、本実施形態では、ｎ台のレーザビーム照射装置２０を使用する場合、鋼板３１の搬送速度ＶＬとレーザビーム照射装置２０の搬送方向への移動速度ＶＳとの相対速度ＶＡがＶＡ＝ｎ×ＶＬ０となるように、レーザビーム照射装置２０の移動方向及び移動速度ＶＳを制御してレーザビームの照射を行っている。よって、鋼板３１の搬送速度ＶＬが変化しても、各レーザビーム照射装置２０における最適なレーザ照射条件を変更することなく、所定のピッチＰＬでレーザ照射線３２を形成することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、ファイバ伝送可能なレーザビームを用いるものとして説明したが、これに限定されることはなく、炭酸ガスレーザ等を用いてもよい。この場合、各レーザビーム照射装置にレーザ装置を配設することになる。
さらに、１台のレーザ装置から４台のレーザ照射装置へレーザビームをファイバ伝送するものとして説明したが、これに限定されることはなく、２台以上のレーザ装置を用いてもよい。
また、直動装置を用いてレーザビーム照射装置を搬送方向に移動させるものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の移動機構によってレーザビーム照射装置を搬送方向に移動させるものであってもよい。
さらに、鋼板の幅が広い場合には、図８に示すように、幅方向に複数のレーザビーム照射装置を配設してもよい。
本発明によれば、鋼板の搬送速度が変化する場合であっても、各レーザビーム照射装置における最適なレーザ照射条件を変更することなく、所定ピッチでレーザ照射線を形成することが可能な方向性電磁鋼板の製造装置及び製造方法を提供することができる。
１０ 方向性電磁鋼板の製造装置
１５ 直動装置（搬送方向移動機構）
１８ 制御部
２０ レーザビーム照射装置
３１ 鋼板
３２ レーザ照射線

Claims (4)

  1. レーザビームを照射することにより磁区制御された方向性電磁鋼板を製造する方向性電磁鋼板の製造装置であって、
    鋼板の搬送方向に複数台配設されたレーザビーム照射装置と、これらのレーザビーム照射装置を前記鋼板の搬送方向に移動させる搬送方向移動機構と、前記鋼板の搬送速度に応じて、各レーザビーム照射装置の移動速度を調整し、前記鋼板と前記レーザビーム照射装置との相対速度を一定に保持する制御部と、を有し、
    前記レーザビーム照射装置を１台使用してレーザ照射線を形成する際の鋼板の搬送速度を基準搬送速度ＶＬ ０ とするとき、
    前記制御部は、ｎ台のレーザビーム照射装置を使用する場合、前記鋼板の搬送速度ＶＬと前記レーザビーム照射装置の搬送方向への移動速度ＶＳとの相対速度ＶＡがＶＡ＝ｎ×ＶＬ ０ となるように、前記レーザビーム照射装置の移動方向及び移動速度ＶＳを制御してレーザビームの照射を行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造装置。
  2. 複数台（ｎ台）の前記レーザ照射装置を使用する場合には、使用する前記レーザ照射装置のうち最も搬送方向後方側に位置するレーザビーム照射装置の照射位置と、これよりも搬送方向前方に位置するｍ番目のレーザ照射装置の照射位置との間隔Ｄ（ｍ）は、前記方向性電磁鋼板のレーザ照射線のピッチをＰＬとした場合に、下記の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の方向性電磁鋼板の製造装置。
    Ｄ（ｍ）＝ｎ×ｈ（ｍ）×ＰＬ＋ｑ×ＰＬ
    ｍ：２≦ｍ≦ｎを満たす整数
    ｈ（ｘ）：０又は任意の正の整数。ただしｘ１＜ｘ２においてｈ（ｘ１）＜ｈ（ｘ２）
    ｑ：１≦ｑ≦ｎ−１を満たす整数で、異なるｍで同じ値をとらない。
  3. レーザビームを照射することにより磁区制御された方向性電磁鋼板を製造する方向性電磁鋼板の製造方法であって、
    鋼板の搬送方向に複数台配設され、それぞれ鋼板の搬送方向に移動可能なレーザ照射装置を有し、
    前記レーザ照射装置を１台使用してレーザ照射線を形成する際の鋼板の搬送速度を基準搬送速度ＶＬ０とするとき、
    ｎ台のレーザビーム照射装置を使用する場合、前記鋼板の搬送速度ＶＬと前記レーザビーム照射装置の搬送方向への移動速度ＶＳとの相対速度ＶＡがＶＡ＝ｎ×ＶＬ０となるように、前記レーザビーム照射装置の移動方向及び移動速度ＶＳを制御してレーザビームの照射を行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
  4. 複数台（ｎ台）の前記レーザ照射装置を使用する場合には、使用する前記レーザ照射装置のうち最も搬送方向後方側に位置するレーザビーム照射装置の照射位置と、これよりも搬送方向前方に位置するｍ番目のレーザ照射装置の照射位置との間隔Ｄ（ｍ）は、前記方向性電磁鋼板のレーザ照射線のピッチをＰＬとした場合に、下記の関係式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
    Ｄ（ｍ）＝ｎ×ｈ（ｍ）×ＰＬ＋ｑ×ＰＬ
    ｍ：２≦ｍ≦ｎを満たす整数
    ｈ（ｘ）：０又は任意の正の整数。ただしｘ１＜ｘ２においてｈ（ｘ１）＜ｈ（ｘ２）
    ｑ：１≦ｑ≦ｎ−１を満たす整数で、異なるｍで同じ値をとらない。
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