KR101484878B1 - 방향성 전자기 강판의 제조 장치 및 방향성 전자기 강판의 제조 방법 - Google Patents

방향성 전자기 강판의 제조 장치 및 방향성 전자기 강판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

레이저 빔을 조사함으로써 자구 제어된 방향성 전자기 강판을 제조하는 방향성 전자기 강판의 제조 장치(10)이며, 강판(31)의 반송 방향으로 복수대 배치된 레이저 빔 조사 장치(20)와, 이들 레이저 빔 조사 장치(20)를 강판(31)의 반송 방향으로 이동시키는 반송 방향 이동 기구(15)를 갖는다.

Description

방향성 전자기 강판의 제조 장치 및 방향성 전자기 강판의 제조 방법 {DEVICE FOR PRODUCING GRAIN-ORIENTED MAGNETIC STEEL SHEET AND METHOD FOR PRODUCING GRAIN-ORIENTED MAGNETIC STEEL SHEET}
본 발명은, 레이저 빔을 조사함으로써 자구 제어된 방향성 전자기 강판을 제조하는 방향성 전자기 강판의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
방향성 전자기 강판은, 트랜스, 회전기 등의 전기 기기의 철심을 구성하는 소재로서 사용되고 있다. 이와 같은 방향성 전자기 강판에 있어서는, 자화될 때의 에너지 손실(철손)을 저감시키는 것이 요구된다. 철손은, 와전류손과 히스테리시스손으로 분류된다. 와전류손은 또한, 고전적 와전류손과 이상 와전류손으로 분류된다.
여기서, 방향성 전자기 강판의 압연 방향으로 자기 이방성을 부여하여 연자기 특성을 개선하기 위해, 지철에 응력을 부여하기 위해 판 표면에 절연 피막 등을 형성한 방향성 전자기 강판이 제공되어 있다. 절연 피막 등을 형성한 방향성 전자기 강판으로서는, 강판의 표면에, 글래스 피막이 형성되고, 그 글래스 피막 상에 절연 피막이 더 형성된 것이 개시되어 있다. 또한, 와전류손을 저감시키기 위해서는 전자기 강판의 두께를 저감시키는 것이 유효한 것은 주지이다.
또한, 와전류손, 특히 이상 와전류손을 억제하기 위해, 예를 들어 특허문헌 1, 2에 개시한 바와 같이, 절연 피막 상으로부터 레이저 빔을 집광·조사하고, 전자기 강판의 대략 폭 방향으로 주사함으로써 강판의 표면에 폭 방향으로 연장되는 레이저 조사선을 형성하고, 전자기 강판의 지철 표면 근방에 있어서 압연 방향으로 주기적으로 잔류 변형을 갖는 영역을 형성하여, 자구를 세분화하는 레이저 자구 제어법이 개시되어 있다.
상술한 레이저 자구 제어를 행하는 경우, 전자기 강판의 제조 공정의 강판을 반송하는 라인에 배치된 레이저 빔 조사 장치를 사용하여, 반송되는 강판의 폭 방향을 향해 레이저 빔을 반복해서 주사하여, 강판면 상의 레이저 조사선의 압연 방향의 간격 PL이 일정해지도록 제어할 필요가 있다. 여기서, 레이저 빔 조사 장치에 의한 레이저 빔의 주사 속도에는 한계가 있으므로, 강판을 고속으로 반송하는 경우에는, 레이저 조사선의 압연 방향의 간격 PL을, 원하는 간격으로 고정밀도로 제어할 수 없는 경우가 있었다.
또한, 레이저 자구 제어를 행하는 경우, 레이저 빔 강도, 레이저 빔의 주사 속도, 레이저 조사선의 압연 방향의 간격 PL(피치), 레이저 스폿 직경 등의 레이저 조사 조건이 변동하면, 강판에 부여되는 변형의 상태도 변화하게 되어, 자구 세분화 효과에 큰 영향을 미친다. 이로 인해, 레이저 빔 조사시에 있어서의 강판의 반송 속도 VL을 일정하게 하고, 레이저 조사 조건을 최적화하여 레이저 빔의 조사를 행하고 있다.
그런데, 방향성 전자기 강판의 제조 공정인 연속 처리 라인에서는, 강판의 코일 전환시에 선행 코일과 후행 코일을 용접에 의해 연결한다. 이때 루퍼 설비를 사용하여, 레이저 조사 위치에 있어서의 강판의 반송 속도를 일정하게 유지하고 있다.
여기서, 방향성 전자기 강판의 제조 효율을 향상시키기 위해, 레이저 조사 위치에 있어서의 강판의 반송 속도를 고속화한 경우, 루퍼 설비가 대형화된다고 하는 문제가 있었다.
또한, 레이저 조사 위치에 있어서의 강판의 반송 속도를 변화시킨 경우에는, 적정한 레이저 조사 조건이 변동되어 버려, 자구 제어를 고정밀도로 행하지 못할 우려가 있었다.
여기서, 특허문헌 3에는, 반송 속도에 따라 레이저 조사 조건을 변경하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 레이저 조사 조건을 변경한 경우에도, 반송 속도가 일정한 정상 조건과 반송 속도가 변화하는 비정상 상태에서 자구 세분화 효과를 안정시키는 것이 어려울 때가 있었다.
이와 같은 상황으로부터, 본 발명은, 레이저 조사 위치에 있어서의 강판의 반송 속도를 변화시킨 경우라도, 레이저 조사 조건을 변경하지 않고, 안정적으로 레이저 빔에 의한 자구 제어를 행할 수 있는 방향성 전자기 강판의 제조 장치, 방향성 전자기 강판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
일본 특허 공고 평 06-019112호 공보 일본 특허 공표 제2003-500541호 공보 일본 특허 공개 제2005-336529호 공보
본 발명의 방향성 전자기 강판의 제조 장치는, 레이저 빔을 조사함으로써 자구 제어된 방향성 전자기 강판을 제조하는 방향성 전자기 강판의 제조 장치이며, 강판의 반송 방향으로 복수대 배치된 레이저 빔 조사 장치와, 이들 레이저 빔 조사 장치를 상기 강판의 반송 방향으로 이동시키는 반송 방향 이동 기구를 갖는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 반송 방향으로 복수대 배치된 레이저 빔 조사 장치에 의해, 한번에 강판의 반송 방향의 복수의 개소에서 레이저 빔의 조사를 행할 수 있다. 또한, 반송 방향 이동 기구에 의해, 레이저 빔 조사 장치끼리의 반송 방향의 간격을 조정할 수 있다. 따라서 강판의 반송 속도를 변화시킨 경우라도, 소정의 피치로 레이저 조사선을 형성하는 것이 가능하게 된다.
여기서, 상기 강판의 반송 속도에 따라, 각 레이저 빔 조사 장치의 이동 속도를 조정하여, 상기 강판과 상기 레이저 빔 조사 장치의 상대 속도를 일정하게 유지하는 제어부를 구비하고 있어도 된다.
이 경우, 강판의 반송 속도를 변화시켜도, 실제의 반송 속도에 따라 레이저 빔 조사 장치의 이동 속도를 조정함으로써, 상기 강판과 상기 레이저 빔 조사 장치의 상대 속도를 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다. 그리고 상기 강판과 상기 레이저 빔 조사 장치의 상대 속도를 일정하게 유지한 상태에서 레이저 조사를 행함으로써, 자구 제어에 최적의 레이저 조사 조건을 변경하는 일 없이, 레이저 조사선을 형성할 수 있다.
또한, 상기 레이저 빔 조사 장치를 1대 사용하여 레이저 조사선을 형성할 때의 강판의 반송 속도를 기준 반송 속도 VL0으로 할 때, 상기 제어부는, n대의 레이저 빔 조사 장치를 사용하는 경우, 상기 강판의 반송 속도 VL과 상기 레이저 빔 조사 장치의 반송 방향으로의 이동 속도 VS의 상대 속도 VA가 VA＝n×VL0으로 되도록, 상기 레이저 빔 조사 장치의 이동 방향 및 이동 속도 VS를 제어하여 레이저 빔의 조사를 행해도 된다.
이 경우, 제어부에 의해, 강판의 반송 속도 VL에 따라, 레이저 빔 조사 장치의 사용 대수, 레이저 빔 조사 장치의 이동 속도 VS가 설정된다. 이에 의해, 강판과 레이저 빔 조사 장치의 상대 속도 VA가, 사용하는 레이저 빔 조사 장치의 대수 n과 기준 반송 속도 VL0의 곱으로 된다. 따라서 각 레이저 빔 조사 장치에 있어서는, 기준 반송 속도 VL0에서의 자구 제어에 최적의 레이저 조사 조건으로 레이저 빔의 조사를 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 방향성 전자기 강판의 제조 방법은, 레이저 빔을 조사함으로써 자구 제어된 방향성 전자기 강판을 제조하는 방향성 전자기 강판의 제조 방법이며, 강판의 반송 방향으로 복수대 배치되고, 각각 강판의 반송 방향으로 이동 가능한 레이저 빔 조사 장치를 갖고, 상기 레이저 빔 조사 장치를 1대 사용하여 레이저 조사선을 형성할 때의 강판의 반송 속도를 기준 반송 속도 VL0으로 할 때, n대의 레이저 빔 조사 장치를 사용하는 경우, 상기 강판의 반송 속도 VL과 상기 레이저 빔 조사 장치의 반송 방향으로의 이동 속도 VS의 상대 속도 VA가 VA＝n×VL0으로 되도록, 상기 레이저 빔 조사 장치의 이동 방향 및 이동 속도 VS를 제어하여 레이저 빔의 조사를 행하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 강판과 레이저 빔 조사 장치의 상대 속도 VA가, 사용하는 레이저 빔 조사 장치의 대수 n과 기준 반송 속도 VL0의 곱으로 된다. 따라서 각 레이저 빔 조사 장치에 있어서는, 기준 반송 속도 VL0에서의 자구 제어에 최적의 레이저 조사 조건으로 레이저 빔의 조사를 행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 레이저 조사 위치에 있어서의 강판의 반송 속도를 변화시킨 경우라도, 안정적으로 레이저 빔의 조사를 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태인 방향성 전자기 강판의 제조 장치의 상면 설명도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태인 방향성 전자기 강판의 제조 장치의 측면 설명도이다.
도 3은 레이저 빔 조사 장치의 개략 설명도이다.
도 4는 강판의 반송 속도를 감속하는 경우의 흐름도이다.
도 5는 강판의 반송 속도를 감속하는 경우의 반송 속도, 장치의 이동 속도, 상대 속도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 강판의 반송 속도를 가속하는 경우의 흐름도이다.
도 7은 강판의 반송 속도를 가속하는 경우의 반송 속도, 장치의 이동 속도, 상대 속도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태인 방향성 전자기 강판의 제조 장치의 상면 설명도이다.
본 실시 형태인 방향성 전자기 강판의 제조 장치에 대해, 도 1 내지 도 3을 사용하여 설명한다.
이 방향성 전자기 강판의 제조 장치(10)는, 압연 방향을 향해 반송되는 강판(31)에 대해 레이저를 조사하고, 강판(31)의 자구 제어를 행하는 것이다.
본 실시 형태인 방향성 전자기 강판의 제조 장치(10)는, 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 반송되는 강판(31)을 지지하는 서포트 롤(11)과, 레이저 빔을 발진하는 레이저 장치(12)와, 강판(31)의 반송 방향으로 복수대(n대) 배열된 레이저 빔 조사 장치(20)와, 이 레이저 빔 조사 장치(20)를 강판(31)의 반송 방향으로 이동시키는 직동 장치(15)와, 레이저 빔 조사 장치(20)의 동작을 제어하는 제어부(18)를 구비하고 있다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 반송 방향으로 4대의 레이저 빔 조사 장치(20a, 20b, 20c, 20d)가 배치되어 있다.
레이저 장치(12)는, 파이버 전송 가능한 레이저 빔을 발진하는 것으로 되어 있다. 파이버 전송 가능한 레이저 빔으로서는, YAG 레이저(파장 1.06㎛), 파이버 레이저(파장 1.07∼1.08㎛) 등을 적용할 수 있다.
이 레이저 장치(12)에 의해 발진된 레이저 빔은, 전송 파이버(13)를 통해, 각 레이저 빔 조사 장치(20)에 전송된다.
레이저 빔 조사 장치(20)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 콜리메이터(21)와, 다면체의 회전 폴리곤 미러(22)와, fθ 렌즈(23)를 구비한다.
콜리메이터(21)는, 전송 파이버(13)로부터 출력한 레이저 빔(LB)의 직경을 조정한다. 또한, 회전 폴리곤 미러(22)는, 레이저 빔(LB)을 편향시켜 강판(31) 상을 고속으로 강판(31)의 폭 방향으로 주사시킨다. fθ 렌즈(23)는, 회전 폴리곤 미러(22)에 의해 주사되는 레이저 빔(LB)을 집광한다.
빔을 주사시키는 방법으로서, 갈바노 미러에 의한 방법도 있다. 콜리메이터의 기능으로서는, 빔 직경을 변화시키는 것과 빔을 타원으로 성형하는 기능을 함께 갖게 해도 된다.
여기서, 회전 폴리곤 미러(22)의 회전 속도를 조절함으로써, 강판(31) 상에서의 레이저 빔(LB)의 주사 속도를 조정할 수 있다.
또한, 이 레이저 빔 조사 장치(20)는, 회전 폴리곤 미러(22)와 fθ 렌즈(23) 사이에 배치된 포커스 기구(도시하지 않음)와, 강판(31)과 fθ 렌즈(23)의 거리를 측정하는 거리계(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 이 포커스 기구에 의해 fθ 렌즈(23)와 강판(31)의 거리가 조정 가능하게 되어 있다.
직동 장치(15)는, 강판(31)의 반송 방향으로 연장되는 가이드 레일(16)과, 이 가이드 레일(16)을 따라 레이저 빔 조사 장치(20)를 이동시키는 구동 수단(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 구동 수단으로서는, 예를 들어 볼 나사와 회전 모터의 조합이나 리니어 모터 등을 들 수 있다.
이 직동 장치(15)에 의해, 각 레이저 빔 조사 장치(20)는, 강판(31)의 반송 방향의 임의의 위치로 이동 가능하게 되어 있다.
또한, 직동 장치(15)에 있어서는, 각 레이저 빔 조사 장치(20)의 반송 방향의 이동 속도 VS를 조정 가능하게 되어 있다.
여기서, 복수대(n대)의 레이저 빔 조사 장치(20)를 사용하는 경우에는, 사용하는 레이저 빔 조사 장치(20) 중 가장 반송 방향 후방에 위치하는 레이저 빔 조사 장치(20)의 조사 위치와, 이것보다도 반송 방향 전방에 위치하는 m번째의 레이저 빔 조사 장치(20)의 조사 위치와의 간격 D(m)는, 다음 관계를 만족시키도록 조정되어 있다.
Figure 112013109834676-pct00001
단, m은 2≤m≤n을 만족시키는 정수. h(x)는 0 또는 임의의 양의 정수. 단 x1＜x2에 있어서 h(x1)＜h(x2). q는 1≤q≤n-1을 만족시키는 정수로, 다른 m에서 동일한 값은 취하지 않는다.
예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 4대의 레이저 빔 조사 장치(20a, 20b, 20c, 20d)를 사용하여, 레이저 조사선(32)의 피치 PL을 4㎜로 한 경우에는, 다음과 같이 간격 D(m)가 설정된다.
가장 반송 방향 후방에 위치하는 레이저 빔 조사 장치(20a)와 2대째의 레이저 빔 조사 장치(20b)의 간격 D(2)는, m＝2, h(2)＝1, q＝2로 하면, D(2)＝4×1×4＋2×4＝24로 된다.
레이저 빔 조사 장치(20a)와 3대째의 레이저 빔 조사 장치(20c)의 간격 D(3)는, m＝3, h(3)＝2, q＝1로 하면, D(3)＝4×2×4＋1×4＝36으로 된다.
레이저 빔 조사 장치(20a)와 4대째의 레이저 빔 조사 장치(20d)의 간격 D(4)는, m＝4, h(4)＝3, q＝3으로 하면, D(4)＝4×3×4＋3×4＝60으로 된다.
각 레이저 빔 조사 장치(20a, 20b, 20c, 20d)에서는, n×PL＝4×4＝16㎜ 간격으로 레이저 조사선(32)이 각각 형성된다. 1대째의 레이저 빔 조사 장치(20a)에 있어서의 레이저 조사 위치를 0㎜로 한 경우, 각 레이저 빔 조사 장치(20b, 20c, 20d)에 의해 형성되는 레이저 조사선(32)의 형성 위치는 이하와 같이 된다.
1대째의 레이저 빔 조사 장치(20a)에서는, 0㎜, 16㎜, 32㎜, 48㎜, 64㎜, 80㎜, 96㎜, 112㎜, …의 위치에 레이저 조사선(32a)이 형성된다.
2대째의 레이저 빔 조사 장치(20b)에서는, 24㎜, 40㎜, 56㎜, 72㎜, 88㎜, 104㎜, …의 위치에 레이저 조사선(32b)이 형성된다.
3대째의 레이저 빔 조사 장치(20c)에서는, 36㎜, 52㎜, 68㎜, 84㎜, 100㎜, …의 위치에 레이저 조사선(32c)이 형성된다.
4대째의 레이저 빔 조사 장치(20d)에서는, 60㎜, 76㎜, 92㎜, 108㎜, …의 위치에 레이저 조사선(32d)이 형성된다.
이와 같이 하여, 4대의 레이저 빔 조사 장치(20a, 20b, 20c, 20d)를 사용함으로써, PL＝4㎜의 레이저 조사선(32)이 형성된다.
제어부(18)는, 서포트 롤(11)에 배치된 회전계(9)로부터 강판(31)의 반송 속도 VL을 검지하고, 이 반송 속도 VL에 따라, 각 레이저 빔 조사 장치(20)의 이동 속도 VS를 조정하는 것이다. 또한, 제어부(18)는, 각 레이저 빔 조사 장치(20)의 사용의 유무를 결정한다.
또한, 제어부(18)는, 사용하는 레이저 빔 조사 장치(20)의 간격 D(m)를 유지한 상태에서 각 레이저 빔 조사 장치(20)가 반송 방향을 따라 이동하도록, 직동 장치(15)에 대해 명령을 부여한다.
이어서, 본 실시 형태인 방향성 전자기 강판의 제조 장치(10)를 사용한 방향성 전자기 강판의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 실시 형태에서는, 복수대의 레이저 빔 조사 장치(20) 중 n대의 레이저 빔 조사 장치(20)를 사용하는 경우, 강판(31)의 반송 속도 VL과 레이저 빔 조사 장치(20)의 반송 방향으로의 이동 속도 VS의 상대 속도 VA가 VA＝n×VL0으로 되도록, 레이저 빔 조사 장치(20)의 이동 방향 및 이동 속도 VS를 제어하여 레이저 빔의 조사를 행한다.
이하에, 제어부(18)에 의한 레이저 빔 조사 장치(20)의 이동 속도 VS의 제어 방법을 예시한다.
강판(31)의 반송 방향으로 n대의 레이저 빔 조사 장치(20)가 배치되어 있고, 레이저 빔 조사 장치(20)를 1대 사용하여 레이저 조사선(32)을 형성할 때의 강판(31)의 반송 속도를 기준 반송 속도 VL0, k를 0으로부터 n-1까지의 정수로 한다.
제어 방법의 하나의 예에 대해 설명한다. 강판(31)의 반송 속도 VL이, VL＝(n-k)×VL0의 경우에는, (n-k)대의 레이저 빔 조사 장치(20)를 사용하여, 레이저 빔 조사 장치(20)를 정지한 상태에서 레이저 빔의 조사를 행한다. 또한, 강판(31)의 반송 속도 VL이, (n-k-1)×VL0＜VL＜(n-k)×VL0의 경우에는, (n-k)대의 레이저 빔 조사 장치(20)를 사용하여, 각 레이저 빔 조사 장치(20)를 반송 방향 후방을 향해 이동시켜 강판(31)의 반송 속도 VL과 레이저 빔 조사 장치(20)의 이동 속도 VS의 상대 속도 VA를 VA＝(n-k)×VL0으로 한 상태에서 레이저 빔의 조사를 행한다.
제어 방법의 다른 예에 대해 설명한다. 강판(31)의 반송 속도 VL이, VL＝(n-k)×VL0인 경우에는, (n-k)대의 레이저 빔 조사 장치(20)를 사용하여, 레이저 빔 조사 장치(20)를 정지한 상태에서 레이저 빔의 조사를 행한다. 또한, 강판(31)의 반송 속도 VL이, (n-k)×VL0＜VL＜(n-k＋1)×VL0인 경우에는, (n-k)대의 레이저 빔 조사 장치(20)를 사용하여, 각 레이저 빔 조사 장치(20)를 반송 방향 전방을 향해 이동시키고, 강판(31)의 반송 속도 VL과 레이저 빔 조사 장치(20)의 이동 속도 VS의 상대 속도 VA를 VA＝(n-k)×VL0으로 한 상태에서 레이저 빔의 조사를 행한다.
이어서, 상술한 레이저 빔 조사 장치(20)의 제어 방법에 대해, 구체예를 들어 설명한다.
본 실시 형태인 방향성 전자기 강판의 제조 장치(10)에서는, 통상의 조업시에는, 이하에 나타내는 정상 조건으로 레이저 빔의 조사를 행한다.
＜반송 속도 VL＞ VL＝4×VL0
＜장치의 사용 대수 n＞ n＝4
＜레이저 조사 조건＞
레이저 출력 P P＝P0
주사 속도 VC VC＝VC0
조사 주파수 f f＝f0
집광 형상 dl×dc dl×dc＝DL0×DC0
레이저 조사선 피치 PL PL＝PL0
또한, 강판(31)의 코일 전환시의 용접시에는, 이하에 나타내는 준정상 조건으로 레이저 빔의 조사를 행한다.
＜반송 속도 VL＞ VL＝VL0
＜장치의 사용 대수＞ n＝1
＜레이저 조사 조건＞
레이저 출력 P P＝P0
주사 속도 VC VC＝VC0
조사 주파수 f f＝f0
집광 형상 dl×dc dl×dc＝DL0×DC0
레이저 조사선 피치 PL PL＝PL0
이상과 같이, 정상 조건과 준정상 조건에서는, 반송 속도 VL과 레이저 빔 조사 장치(20)의 사용 대수 n이 다르지만, 레이저 조사 조건은 동일하게 되어 있다.
우선, 정상 조건으로부터 준정상 조건으로 감속하는 경우에 대해, 도 4의 흐름도 및 도 5의 그래프를 사용하여 설명한다.
정상 조건에서는, 강판(31)의 반송 속도 VL＝4×VL0으로, 4대의 레이저 빔 조사 장치(20a, 20b, 20c, 20d)를 사용하여, 피치 PL＝4㎜로 레이저 조사선(32)을 형성하고 있다.
반송 속도 VL이 감속되어, VL＜4×VL0으로 된다. 여기서, 제어부(18)는, 반송 속도 VL을 검출하고, 레이저 빔 조사 장치(20)의 이동 속도 VS를 산출하고, 직동 장치(15)에 대해 명령을 부여한다. 직동 장치(15)는, 제어부(18)로부터의 명령에 의해, 사용하고 있는 4대의 레이저 빔 조사 장치(20a, 20b, 20c, 20d)를 반송 방향 후방을 향해 이동 속도 VS로 이동시킨다. 이때, 레이저 빔 조사 장치(20a, 20b, 20c, 20d)끼리의 간격은 유지된 채로 이동된다. 이에 의해, 강판(31)과 레이저 조사 장치(20)의 상대 속도를 4×VL0으로 하고, 레이저 조사를 행한다. 이때의 레이저 조사 조건은, 정상 조건 및 준정상 조건과 동일하게 하고 있다.
그리고 반송 속도 VL이, VL＝3×VL0으로 되면, 반송 방향 후방측의 레이저 빔 조사 장치(20a)를 휴지하고, 3대의 레이저 빔 조사 장치(20b, 20c, 20d)를 사용하여 PL＝4㎜로 레이저 조사선(32)을 형성한다. 또한, 이때의 레이저 빔 조사 장치(20b, 20c, 20d)끼리의 간격은, 상술한 수학식 1에 의해 설정된다. 이때의 레이저 조사 조건은, 정상 조건 및 준정상 조건과 동일하게 하고 있다.
또한, 반송 속도 VL이 감속되어, VL＜3×VL0으로 된다. 직동 장치(15)는, 제어부(18)로부터의 명령에 의해, 사용하고 있는 3대의 레이저 빔 조사 장치(20b, 20c, 20d)를 반송 방향 후방을 향해 이동 속도 VS로 이동시킨다. 이때, 레이저 빔 조사 장치(20b, 20c, 20d)끼리의 간격은 유지된 채로 이동된다. 이에 의해, 강판(31)과 레이저 조사 장치(20)의 상대 속도를 3×VL0으로 하고, 레이저 조사를 행한다. 이때의 레이저 조사 조건은, 정상 조건 및 준정상 조건과 동일하게 하고 있다.
그리고 반송 속도 VL이, VL＝2×VL0으로 되면, 반송 방향 후방측의 레이저 빔 조사 장치(20b)를 휴지하고, 2대의 레이저 빔 조사 장치(20c, 20d)를 사용하여 PL＝4㎜로 레이저 조사선(32)을 형성한다. 이때의 레이저 조사 조건은, 정상 조건 및 준정상 조건과 동일하게 하고 있다.
또한, 반송 속도 VL이 감속되어, VL＜2×VL0으로 된다. 직동 장치(15)는, 제어부(18)로부터의 명령에 의해, 사용하고 있는 2대의 레이저 빔 조사 장치(20c, 20d)를 반송 방향 후방을 향해 이동 속도 VS로 이동시킨다. 이에 의해, 강판(31)과 레이저 조사 장치(20c, 20d)의 상대 속도를 2×VL0으로 하고, 레이저 조사를 행한다. 이때의 레이저 조사 조건은, 정상 조건 및 준정상 조건과 동일하게 하고 있다.
그리고 반송 속도 VL이, VL＝VL0으로 되면, 반송 방향 후방측의 레이저 빔 조사 장치(20c)를 휴지하고, 1대의 레이저 빔 조사 장치(20d)를 사용하여 PL＝4㎜로 레이저 조사선(32)을 형성한다.
이와 같이 하여, 레이저 조사 조건을 변경하는 일 없이, 반송 속도 VL을 정상 조건 4×VL0으로부터 준정상 조건 VL0까지 감속한다.
이 준정상 조건에서의 조업시에, 강판(31)의 코일끼리의 용접 작업을 행한다.
이어서, 강판(31)의 코일의 용접이 종료되면, 준정상 조건으로부터 정상 조건으로 반송 속도 VL을 가속해 간다. 준정상 조건으로부터 정상 조건으로 가속하는 경우에 대해, 도 6의 흐름도 및 도 7의 그래프를 사용하여 설명한다.
반송 속도 VL이 가속되어, VL＞VL0으로 된다. 여기서, 제어부(18)는, 반송 속도 VL을 검출하고, 레이저 빔 조사 장치(20)의 이동 속도 VS를 산출하고, 직동 장치(15)에 대해 명령을 부여한다. 직동 장치(15)는, 제어부(18)로부터의 명령에 의해, 사용하고 있는 레이저 빔 조사 장치(20d)를 반송 방향 전방을 향해 이동 속도 VS로 이동시키고, 강판(31)과 레이저 조사 장치(20d)의 상대 속도를 VL0으로 하여 레이저 조사를 행한다. 이때의 레이저 조사 조건은, 정상 조건 및 준정상 조건과 동일하게 하고 있다.
그리고 반송 속도 VL이, VL＝2×VL0으로 되면, 다음 레이저 빔 조사 장치(20c)를 기동하고, 2대의 레이저 빔 조사 장치(20c, 20d)를 사용하여 PL＝4㎜로 레이저 조사선(32)을 형성한다. 또한, 이때의 레이저 빔 조사 장치(20c, 20d)끼리의 간격은, 상술한 수학식 1에 의해 설정된다. 또한, 레이저 조사 조건은, 정상 조건 및 준정상 조건과 동일하게 하고 있다.
또한, 반송 속도 VL이 가속되어, VL＞2×VL0으로 된다. 직동 장치(15)는, 제어부(18)로부터의 명령에 의해, 사용하고 있는 2대의 레이저 빔 조사 장치(20c, 20d)를 반송 방향 전방을 향해 이동 속도 VS로 이동시킨다. 이때, 레이저 빔 조사 장치(20c, 20d)끼리의 간격은 유지된 채로 이동된다. 이에 의해, 강판(31)과 레이저 조사 장치(20c, 20d)의 상대 속도를 2×VL0으로 하고, 레이저 조사를 행한다. 또한, 레이저 조사 조건은, 정상 조건 및 준정상 조건과 동일하게 하고 있다.
그리고 반송 속도 VL이, VL＝3×VL0으로 되면, 다음 레이저 빔 조사 장치(20b)를 기동하고, 3대의 레이저 빔 조사 장치(20b, 20c, 20d)를 사용하여 PL＝4㎜로 레이저 조사선(32)을 형성한다. 이때의 레이저 빔 조사 장치(20b, 20c, 20d)끼리의 간격은, 상술한 수학식 1에 의해 설정된다. 또한, 레이저 조사 조건은, 정상 조건 및 준정상 조건과 동일하게 하고 있다.
또한, 반송 속도 VL이 가속되어, VL＞3×VL0으로 된다. 사용하고 있는 3대의 레이저 빔 조사 장치(20b, 20c, 20d)를 반송 방향 전방을 향해 이동 속도 VS로 이동시킨다. 이때, 레이저 빔 조사 장치(20b, 20c, 20d)끼리의 간격은 유지된 채로 이동된다. 이에 의해, 강판(31)과 레이저 조사 장치(20b, 20c, 20d)의 상대 속도를 3×VL0으로 하고, 레이저 조사를 행한다. 또한, 레이저 조사 조건은, 정상 조건 및 준정상 조건과 동일하게 하고 있다.
그리고 반송 속도 VL이, VL＝4×VL0으로 되면, 다음 레이저 빔 조사 장치(20a)를 기동하고, 4대의 레이저 빔 조사 장치(20a, 20b, 20c, 20d)를 사용하여 PL＝4㎜로 레이저 조사선(32)을 형성한다.
이와 같이 하여, 레이저 조사 조건을 변경하는 일 없이, 반송 속도 VL을 준정상 조건 VL0으로부터 정상 조건 4×VL0까지 가속한다.
이상과 같은 구성으로 된 본 실시 형태인 방향성 전자기 강판의 제조 장치(10)에 있어서는, 반송 방향으로 복수대 배치된 레이저 빔 조사 장치(20)에 의해, 한번에 강판(31)의 반송 방향의 복수의 개소에서 레이저 빔의 조사를 행하여, 레이저 조사선(32)을 형성할 수 있다. 또한, 레이저 빔 조사 장치(20)를 반송 방향을 따라 이동시키는 직동 장치(15)를 구비하고 있으므로, 각각의 레이저 빔 조사 장치(20)의 반송 방향의 간격 D(m)를 조정할 수 있다. 따라서 강판(31)의 반송 속도 VL을 변화시킨 경우라도, 소정의 피치 PL로 레이저 조사선(32)을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태인 방향성 전자기 강판의 제조 장치(10)는, 강판(31)의 반송 속도 VL에 따라 레이저 빔 조사 장치(20)의 이동 속도 VS를 조정하여, 강판(31)과 레이저 빔 조사 장치(20)의 상대 속도 VA를 일정하게 유지하는 제어부(18)를 구비하고 있으므로, 레이저 빔 조사 장치(20)를 이동시킨 상태에서 레이저 조사를 행함으로써, 최적의 레이저 조사 조건을 변경하는 일 없이, 소정의 피치 PL로 레이저 조사선(32)을 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, n대의 레이저 빔 조사 장치(20)를 사용하는 경우, 강판(31)의 반송 속도 VL과 레이저 빔 조사 장치(20)의 반송 방향으로의 이동 속도 VS의 상대 속도 VA가 VA＝n×VL0으로 되도록, 레이저 빔 조사 장치(20)의 이동 방향 및 이동 속도 VS를 제어하여 레이저 빔의 조사를 행하고 있다. 따라서 강판(31)의 반송 속도 VL이 변화해도, 각 레이저 빔 조사 장치(20)에 있어서의 최적의 레이저 조사 조건을 변경하는 일 없이, 소정의 피치 PL로 레이저 조사선(32)을 형성할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
예를 들어, 파이버 전송 가능한 레이저 빔을 사용하는 것으로서 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않고, 탄산 가스 레이저 등을 사용해도 된다. 이 경우, 각 레이저 빔 조사 장치에 레이저 장치를 배치하게 된다.
또한, 1대의 레이저 장치로부터 4대의 레이저 조사 장치에 레이저 빔을 파이버 전송하는 것으로서 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않고, 2대 이상의 레이저 장치를 사용해도 된다.
또한, 직동 장치를 사용하여 레이저 빔 조사 장치를 반송 방향으로 이동시키는 것으로서 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않고, 다른 이동 기구에 의해 레이저 빔 조사 장치를 반송 방향으로 이동시키는 것이어도 된다.
또한, 강판의 폭이 넓은 경우에는, 도 8에 도시한 바와 같이, 폭 방향으로 복수의 레이저 빔 조사 장치를 배치해도 된다.
본 발명에 따르면, 강판의 반송 속도가 변화하는 경우라도, 각 레이저 빔 조사 장치에 있어서의 최적의 레이저 조사 조건을 변경하는 일 없이, 소정 피치로 레이저 조사선을 형성하는 것이 가능한 방향성 전자기 강판의 제조 장치 및 제조 방법을 제공할 수 있다.
10 : 방향성 전자기 강판의 제조 장치
15 : 직동 장치(반송 방향 이동 기구)
18 : 제어부
20 : 레이저 빔 조사 장치
31 : 강판
32 : 레이저 조사선

Claims (4)

  1. 레이저 빔을 조사함으로써 자구 제어된 방향성 전자기 강판을 제조하는 방향성 전자기 강판의 제조 장치이며,
    강판의 반송 방향으로 복수대 배치된 레이저 빔 조사 장치와, 이들 레이저 빔 조사 장치를 상기 강판의 반송 방향으로 이동시키는 반송 방향 이동 기구와, 상기 강판의 반송 속도에 따라, 각 레이저 빔 조사 장치의 이동 속도를 조정하여, 상기 강판과 상기 레이저 빔 조사 장치의 상대 속도를 일정하게 유지하는 제어부를 구비하고,
    상기 레이저 빔 조사 장치를 1대 사용하여 레이저 조사선을 형성할 때의 강판의 반송 속도를 기준 반송 속도 VL0으로 할 때,
    상기 제어부는, n대의 레이저 빔 조사 장치를 사용하는 경우, 상기 강판의 반송 속도 VL과 상기 레이저 빔 조사 장치의 반송 방향으로의 이동 속도 VS의 상대 속도 VA가 VA＝n×VL0으로 되도록, 상기 레이저 빔 조사 장치의 이동 방향 및 이동 속도 VS를 제어하여 레이저 빔의 조사를 행하는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자기 강판의 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    복수대(n대)의 상기 레이저 빔 조사 장치를 사용하는 경우에는, 사용하는 상기 레이저 빔 조사 장치 중 가장 반송 방향 후방측에 위치하는 레이저 빔 조사 장치의 조사 위치와, 이것보다도 반송 방향 전방에 위치하는 m번째의 레이저 빔 조사 장치의 조사 위치와의 간격 D(m)는, 상기 방향성 전자기 강판의 레이저 조사선의 피치를 PL로 한 경우에, 하기의 관계식을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자기 강판의 제조 장치.
    Figure 112014091985258-pct00010

    m: 2≤m≤n을 만족시키는 정수
    h(x): 0 또는 임의의 양의 정수. 단 x1＜x2에 있어서 h(x1)＜h(x2)
    q: 1≤q≤n-1을 만족시키는 정수로, 다른 m에서 동일한 값을 취하지 않는다.
  3. 레이저 빔을 조사함으로써 자구 제어된 방향성 전자기 강판을 제조하는 방향성 전자기 강판의 제조 방법이며,
    강판의 반송 방향으로 복수대 배치되고, 각각 강판의 반송 방향으로 이동 가능한 레이저 빔 조사 장치를 갖고,
    상기 레이저 빔 조사 장치를 1대 사용하여 레이저 조사선을 형성할 때의 강판의 반송 속도를 기준 반송 속도 VL0으로 할 때,
    n대의 레이저 빔 조사 장치를 사용하는 경우, 상기 강판의 반송 속도 VL과 상기 레이저 빔 조사 장치의 반송 방향으로의 이동 속도 VS의 상대 속도 VA가 VA＝n×VL0으로 되도록, 상기 레이저 빔 조사 장치의 이동 방향 및 이동 속도 VS를 제어하여 레이저 빔의 조사를 행하는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자기 강판의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    복수대(n대)의 상기 레이저 빔 조사 장치를 사용하는 경우에는, 사용하는 상기 레이저 빔 조사 장치 중 가장 반송 방향 후방측에 위치하는 레이저 빔 조사 장치의 조사 위치와, 이것보다도 반송 방향 전방에 위치하는 m번째의 레이저 빔 조사 장치의 조사 위치와의 간격 D(m)는, 상기 방향성 전자기 강판의 레이저 조사선의 피치를 PL로 한 경우에, 하기의 관계식을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자기 강판의 제조 방법.
    Figure 112014091985258-pct00011

    m: 2≤m≤n을 만족시키는 정수
    h(x): 0 또는 임의의 양의 정수. 단 x1＜x2에 있어서 h(x1)＜h(x2)
    q: 1≤q≤n-1을 만족시키는 정수로, 다른 m에서 동일한 값을 취하지 않는다.
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