RU2785508C1

RU2785508C1 - Device for manufacturing a groove and method for manufacturing a groove

Info

Publication number: RU2785508C1
Application number: RU2021136303A
Authority: RU
Inventors: Хидеюки ХАМАМУРА
Original assignee: Ниппон Стил Корпорейшн
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2022-12-08

Abstract

FIELD: metalworking.

SUBSTANCE: invention relates to a device and method for making a groove on the surface of an object using laser beams (LB) and can be used, for example, in the field of steel plate metalworking. The light source device outputs laser beams (LB). The polygonal mirror (10) reflects the laser beams coming out of the light source device. The concentrating optical system is located in the optical path of the laser beams (LB) reflected by the polygonal mirror (10) and focuses the laser beams (LB). The shielding plate (35) is placed between the concentrating optics and the object in a position that blocks some of the laser beams (LB) being focused by the concentrating optics. Among the laser beams (LB) focused by the concentrating optical system, some of the laser beams (LB) that are not blocked by the shielding plate (35) form a groove on the surface of the object at the focus of the laser beams (LB). The shielding plate (35) is placed closer to the concentrating optical system than the focus and rotates relative to the object surface so as to block laser beams (LB) that do not form a groove.

EFFECT: preventing contamination of the optical components and providing a given groove depth and a given groove position direction.

10 cl, 6 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

[0001][0001]

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для изготовления бороздки, которые формируют бороздку в объекте с использованием лазера. Настоящая патентная заявка испрашивает приоритет японской патентной заявки № 2019-091043, поданной 14 мая 2019 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки. The present invention relates to a device and method for making grooves that form a groove in an object using a laser. This patent application claims priority to Japanese Patent Application No. 2019-091043, filed May 14, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART

[0002][0002]

В предшествующем уровне техники известно устройство для изготовления бороздки, которое облучает поверхность стального листа лазерным лучом в некотором направлении (направлении сканирования), пересекающем направление движения стального листа, с использованием многоугольного зеркала, чтобы периодически формировать бороздку на поверхности стального листа, улучшая тем самым характеристики магнитных потерь (см., например, Патентный документ 1).In the prior art, a groove making apparatus is known that irradiates the surface of a steel sheet with a laser beam in a direction (scanning direction) intersecting the direction of movement of the steel sheet using a polygonal mirror to periodically form a groove on the surface of the steel sheet, thereby improving the performance of the magnetic loss (see, for example, Patent Document 1).

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИPRIOR ART DOCUMENTS

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫPATENT DOCUMENTS

[0003][0003]

[Патентный документ 1] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2002-292484[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Application, First Publication No. 2002-292484

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМPROBLEMS SOLVED BY THE INVENTION

[0004][0004]

Как показано на Фиг. 1A и 1B, луч лазера LB, падающий на многоугольное зеркало 10 устройства для изготовления бороздки, не является точечным источником света и имеет предопределенный радиус φ.As shown in FIG. 1A and 1B, the laser beam LB incident on the polygonal mirror 10 of the groove making apparatus is not a point light source and has a predetermined radius φ.

[0005][0005]

Как показано на Фиг. 1A, когда луч лазера LB падает так, чтобы попасть в одну поверхность многоугольного зеркала 10, лазерный луч LB, отраженный многоугольным зеркалом 10, фокусируется в одном пятне на поверхности стального листа 20 через концентрирующую линзу (в дальнейшем называемую просто линзой) 12, и в этом пятне на поверхности стального листа 20 формируется бороздка.As shown in FIG. 1A, when the laser beam LB is incident so as to hit one surface of the polygonal mirror 10, the laser beam LB reflected by the polygonal mirror 10 is focused at one spot on the surface of the steel sheet 20 through the concentrating lens (hereinafter referred to as simply the lens) 12, and at this spot, a groove is formed on the surface of the steel sheet 20.

[0006][0006]

С другой стороны, как показано на Фиг. 1B, когда лазерный луч LB падает на угловую часть, в которой встречаются две смежные поверхности многоугольного зеркала 10, лазерный луч LB отражается от каждой из двух смежных поверхностей и разделяется на два лазерных луча LB1 и LB2. Разделенные лазерные лучи LB1 и LB2 фокусируются на поверхности стального листа 20 через линзу 12. В результате концевая часть бороздки в направлении сканирования обрабатывается лазерными лучами LB1 и LB2 с недостаточной плотностью энергии. Поэтому, концевая часть бороздки является неглубокой, и трудно сформировать равномерную бороздку. В дополнение к этому, разделенные лазерные лучи LB1 и LB2 испускаются в направлении, отличающемся от направления лазерного луча LB. Следовательно, существует опасение, что будет ошибочно обработано положение, отличающееся от положения, в котором бороздка должна быть сформирована на поверхности стального листа 20, или положение, отличающееся от поверхности стального листа 20, например само устройство и т.п.On the other hand, as shown in FIG. 1B, when the laser beam LB is incident on a corner portion where two adjacent surfaces of the polygonal mirror 10 meet, the laser beam LB is reflected from each of the two adjacent surfaces and splits into two laser beams LB1 and LB2. The separated laser beams LB1 and LB2 are focused on the surface of the steel sheet 20 through the lens 12. As a result, the end part of the groove in the scanning direction is processed by the laser beams LB1 and LB2 with insufficient energy density. Therefore, the end portion of the groove is shallow, and it is difficult to form a uniform groove. In addition, the separated laser beams LB1 and LB2 are emitted in a direction different from that of the laser beam LB. Therefore, there is a concern that a position other than the position at which the groove is to be formed on the surface of the steel sheet 20, or a position other than the surface of the steel sheet 20, such as the apparatus itself or the like, will be erroneously processed.

[0007][0007]

Для того, чтобы избежать этой ситуации, рассматривается конфигурация, в которой экранирующая пластина, такая как маска, предусматривается таким образом, что часть, соответствующая концевой части бороздки на поверхности стального листа 20, не облучается лазерными лучами LB1 и LB2. Однако, проблема этой конфигурации состоит в том, что обрабатывается экранирующая пластина, и оптические компоненты загрязняются мельчайшими частицами экранирующей пластины, образующимися при обработке.In order to avoid this situation, a configuration is contemplated in which a shield plate such as a mask is provided such that a portion corresponding to the end portion of the groove on the surface of the steel sheet 20 is not irradiated by the laser beams LB1 and LB2. However, a problem with this configuration is that the shield plate is processed and the optical components are contaminated by the fine particles of the shield plate generated during processing.

[0008][0008]

Настоящее изобретение было создано с учетом вышеупомянутых проблем, и его задачей является предложить устройство и способ изготовления бороздки, которые подавляли бы загрязнение оптических компонентов и позволяли обеспечить равномерное изготовление и глубину бороздки.The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide an apparatus and a method for producing a groove that would suppress fouling of optical components and allow for uniform production and depth of the groove.

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫREMEDIES FOR SOLVING THE PROBLEM

[0009][0009]

Средства для решения этих проблем включают в себя следующие аспекты.Means for solving these problems include the following aspects.

(1) В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается устройство для изготовления бороздки, которое формирует бороздку на поверхности объекта с использованием лазерных лучей. Устройство для изготовления бороздки включает в себя: устройство источника света, которое производит лазерные лучи; многоугольное зеркало, которое отражает лазерные лучи, выходящие из устройства источника света; концентрирующую оптическую систему, которая предусматривается на оптическом пути лазерных лучей, отражаемых многоугольным зеркалом, и фокусирует эти лазерные лучи; и экранирующую пластину, которая предусматривается между концентрирующей оптической системой и объектом в таком положении, которое блокирует некоторые из лазерных лучей, фокусируемых концентрирующей оптической системой. Среди лазерных лучей, фокусируемых концентрирующей оптической системой, некоторые из лазерных лучей, которые не блокируются экранирующей пластиной, формируют бороздку на поверхности объекта в фокусе лазерных лучей. Экранирующая пластина предусматривается ближе к концентрирующей оптической системе, чем фокус, и вращается относительно поверхности объекта так, чтобы блокировать лазерные лучи, которые не формируют бороздку.(1) In accordance with one embodiment of the present invention, a groove making apparatus is provided that forms a groove on the surface of an object using laser beams. The groove making device includes: a light source device that produces laser beams; a polygonal mirror that reflects laser beams exiting the light source device; a concentrating optical system which is provided in the optical path of the laser beams reflected by the polygonal mirror and focuses the laser beams; and a shielding plate which is provided between the concentrating optical system and the object in such a position that blocks some of the laser beams focused by the concentrating optical system. Among the laser beams focused by the concentrating optical system, some of the laser beams that are not blocked by the shielding plate form a groove on the surface of the object at the focus of the laser beams. The shielding plate is provided closer to the concentrating optical system than the focus and rotates relative to the surface of the object so as to block laser beams that do not form a groove.

(2) В устройстве для изготовления бороздки по п. (1), когда угол экранирующей пластины относительно поверхности объекта равен ψ, а критический угол, который является максимальным углом, под которым лазерный луч падает на одно плоское зеркало многоугольного зеркала, равен Ɵc (°), угол ψ экранирующей пластины может находиться в диапазоне 2Ɵc < ψ ≤ 90 (°).(2) In the groove making apparatus of (1), when the angle of the shield plate with respect to the surface of the object is ψ, and the critical angle, which is the maximum angle at which the laser beam is incident on one plane mirror of the polygonal mirror, is Ɵc (° ), the shielding plate angle ψ can be in the range 2Ɵc < ψ ≤ 90 (°).

(3) В устройстве для изготовления бороздки по п. (2), предполагая, что положение, в котором перпендикулярная линия проводится от оси вращения многоугольного зеркала к плоскому зеркалу многоугольного зеркала, является опорным положением, угол между границей между двумя смежными плоскими зеркалами многоугольного зеркала и опорным положением составляет Ɵ0 (°), положение, в котором экранирующая пластина, которая наклонена под углом ψ, облучается лазерным лучом, отраженным многоугольным зеркалом под углом 2Ɵ0 (°), когда угол поворота многоугольного зеркала составляет Ɵ0 (°), является точкой P0, положение, в котором экранирующая пластина, которая наклонена под углом ψ, облучается лазерным лучом, отраженным многоугольным зеркалом под углом 2Ɵc (°), когда угол поворота многоугольного зеркала составляет Ɵc (°), является точкой P, разность высот между точкой P и точкой P0 составляет Lp0, а расстояние от концентрирующей оптической системы до высоты точки P составляет L2, может удовлетворяться условие Lp0 < L2.(3) In the groove making apparatus of (2), assuming that the position at which the perpendicular line is drawn from the rotation axis of the polygonal mirror to the flat mirror of the polygonal mirror is the reference position, the angle between the boundary between two adjacent flat mirrors of the polygonal mirror and the reference position is Ɵ0 (°), the position at which the shield plate, which is tilted at an angle ψ, is irradiated by the laser beam reflected by the polygonal mirror at an angle of 2Ɵ0 (°), when the rotation angle of the polygonal mirror is Ɵ0 (°), is the point P0 , the position at which the shield plate, which is tilted at an angle ψ, is irradiated by the laser beam reflected by the polygonal mirror at an angle of 2Ɵc (°), when the angle of rotation of the polygonal mirror is Ɵc (°), is the point P, the height difference between the point P and the point P0 is Lp0, and the distance from the concentrating optical system to the point height P is L2, can be satisfied by the condition ovie Lp0 < L2.

(4) Устройство для изготовления бороздки по любому из пп. (1) - (3) может дополнительно включать в себя: часть регулирования положения, которая регулирует положение экранирующей пластины в направлении сканирования, в котором выполняется сканирование лазерными лучами с помощью многоугольного зеркала.(4) A device for making a groove according to any one of paragraphs. (1) to (3) may further include: a position adjusting portion that adjusts the position of the shield plate in the scanning direction in which laser beams are scanned with the polygonal mirror.

(5) Устройство для изготовления бороздки по любому из пп. (1) - (4) может дополнительно включать в себя: корпус, который имеет экранирующую пластину, расположенную в нижней части. Корпус может иметь часть верхнего отверстия, которая располагается на оптическом пути лазерных лучей, фокусируемых концентрирующей оптической системой, и бесцветная и прозрачная пластина окна, которая пропускает лазерные лучи без их поглощения или отражения, может быть присоединена к части верхнего отверстия.(5) A device for making a groove according to any one of paragraphs. (1) - (4) may further include: a housing that has a shielding plate located at the bottom. The body may have a top hole part that is located in the optical path of the laser beams focused by the concentrating optical system, and a colorless and transparent window plate that transmits laser beams without absorbing or reflecting them can be attached to the top hole part.

(6) В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ изготовления бороздки, который формирует бороздку на поверхности объекта с использованием лазерных лучей. Способ изготовления бороздки включает в себя: этап вывода для вывода лазерных лучей из устройства источника света; этап отражения для отражения лазерных лучей, выходящих из устройства источника света, многоугольным зеркалом; этап концентрирования для фокусирования лазерных лучей на поверхности объекта с использованием концентрирующей оптической системы, предусматриваемой на оптическом пути лазерных лучей, отраженных многоугольным зеркалом; и этап экранирования для блокирования некоторых из лазерных лучей с использованием экранирующей пластины, предусматриваемой между концентрирующей оптической системой и объектом в таком положении, которое блокирует некоторые из лазерных лучей, фокусируемых концентрирующей оптической системой. Среди лазерных лучей, фокусируемых концентрирующей оптической системой, некоторые из лазерных лучей, которые не блокируются экранирующей пластиной, формируют бороздку на поверхности объекта в фокусе лазерных лучей. На этапе экранирования экранирующая пластина предусматривается ближе к концентрирующей оптической системе, чем фокус, и поворачивается относительно поверхности объекта так, чтобы блокировать лазерные лучи, которые не формируют бороздку.(6) According to one embodiment of the present invention, a groove manufacturing method is provided that forms a groove on the surface of an object using laser beams. The groove manufacturing method includes: an output step for outputting laser beams from the light source device; a reflection step for reflecting the laser beams exiting the light source device with the polygonal mirror; a concentrating step for focusing the laser beams on the surface of an object using a concentrating optical system provided in the optical path of the laser beams reflected by the polygonal mirror; and a shielding step for blocking some of the laser beams using a shield plate provided between the concentrating optical system and the object at a position that blocks some of the laser beams focused by the concentrating optical system. Among the laser beams focused by the concentrating optical system, some of the laser beams that are not blocked by the shielding plate form a groove on the surface of the object at the focus of the laser beams. In the shielding step, the shielding plate is provided closer to the concentrating optical system than the focus and is rotated relative to the surface of the object so as to block laser beams that do not form a groove.

(7) В способе изготовления бороздки по п. (6) на этапе экранирования, когда угол экранирующей пластины относительно поверхности объекта равен ψ, а критический угол, который является максимальным углом, под которым лазерный луч падает на одно плоское зеркало многоугольного зеркала, равен Ɵc (°), угол ψ экранирующей пластины может находиться в диапазоне 2Ɵc < ψ≤90 (°).(7) In the groove manufacturing method of (6), in the shielding step, when the angle of the shield plate relative to the object surface is ψ, and the critical angle, which is the maximum angle at which the laser beam is incident on one flat mirror of the polygonal mirror, is Ɵc (°), the angle ψ of the shielding plate can be in the range 2Ɵc < ψ≤90 (°).

(8) В способе изготовления бороздки по п. (7) на этапе экранирования, предполагая, что положение, в котором перпендикулярная линия проводится от оси вращения многоугольного зеркала к плоскому зеркалу многоугольного зеркала, является опорным положением, угол между границей между двумя смежными плоскими зеркалами многоугольного зеркала и опорным положением составляет Ɵ0 (°), положение, в котором экранирующая пластина, которая наклонена под углом ψ, облучается лазерным лучом, отраженным многоугольным зеркалом под углом 2Ɵ0 (°), когда угол поворота многоугольного зеркала составляет Ɵ0 (°), является точкой P0, положение, в котором экранирующая пластина, которая наклонена под углом ψ, облучается лазерным лучом, отраженным многоугольным зеркалом под углом 2Ɵc (°), когда угол поворота многоугольного зеркала составляет Ɵc (°), является точкой P, разность высот между точкой P и точкой P0 составляет Lp0, а расстояние от концентрирующей оптической системы до высоты точки P составляет L2, может удовлетворяться условие Lp0 < L2.(8) In the groove manufacturing method of (7), in the shielding step, assuming that the position at which the perpendicular line is drawn from the rotation axis of the polygonal mirror to the flat mirror of the polygonal mirror is the reference position, the angle between the boundary between two adjacent flat mirrors of the polygonal mirror and the reference position is Ɵ0 (°), the position at which the shield plate, which is tilted at an angle ψ, is irradiated by the laser beam reflected by the polygonal mirror at an angle of 2Ɵ0 (°), when the rotation angle of the polygonal mirror is Ɵ0 (°), is point P0, the position at which the shield plate, which is tilted at an angle ψ, is irradiated by the laser beam reflected by the polygonal mirror at an angle of 2Ɵc (°), when the angle of rotation of the polygonal mirror is Ɵc (°), is the point P, the height difference between the point P and point P0 is Lp0, and the distance from the concentrating optical system to the height of point P is L2, can be the condition Lp0 < L2 is met.

(9) Способ изготовления бороздки по любому из пп. (6) - (8) может дополнительно включать в себя: этап регулирования положения экранирующей пластины в направлении сканирования, в котором выполняется сканирование лазерными лучами с помощью многоугольного зеркала.(9) The method of making a groove according to any one of paragraphs. (6) to (8) may further include: a step of adjusting the position of the shielding plate in the scanning direction, in which laser beams are scanned with the polygonal mirror.

(10) Способ изготовления бороздки по любому из пп. (6) - (9) может дополнительно включать в себя: этап прикрепления бесцветной и прозрачной пластины окна, которая пропускает лазерные лучи без их поглощения или отражения, к части верхнего отверстия корпуса, который имеет экранирующую пластину, расположенную в нижней части, а также имеет часть верхнего отверстия, которая располагается на оптическом пути лазерных лучей, фокусируемых концентрирующей оптической системой.(10) The method of making a groove according to any one of paragraphs. (6) - (9) may further include: the step of attaching a colorless and transparent window plate, which transmits laser beams without absorbing or reflecting them, to the upper opening part of the housing, which has a shielding plate located at the bottom, and also has part of the upper hole, which is located on the optical path of the laser beams focused by the concentrating optical system.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯBENEFICIAL EFFECTS OF THE INVENTION

[0010][0010]

В соответствии с настоящим изобретением экранирующая пластина является наклонной для уменьшения повреждения экранирующей пластины, возникающего тогда, когда экранирующая пластина блокирует лазерный луч. Следовательно, можно обеспечить устройство для изготовления бороздки и способ изготовления бороздки, которые подавляют загрязнение оптических компонентов и позволяют обеспечить равномерное изготовление и глубину бороздки.In accordance with the present invention, the shield plate is inclined to reduce damage to the shield plate that occurs when the shield plate blocks the laser beam. Therefore, it is possible to provide a groove manufacturing apparatus and a groove manufacturing method that suppress fouling of optical components and enable uniform manufacturing and groove depth.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0011][0011]

Фиг. 1A представляет собой схематическую диаграмму, показывающую состояние, в котором лазерный луч, отраженный от многоугольного зеркала, фокусируется на поверхности стального листа, когда лазерный луч падает так, что он попадает только на одну поверхность многоугольного зеркала.Fig. 1A is a schematic diagram showing a state in which a laser beam reflected from a polygonal mirror is focused on a surface of a steel sheet when the laser beam is incident so that it hits only one surface of the polygonal mirror.

Фиг. 1B представляет собой схематическую диаграмму, показывающую состояние, в котором лазерный луч, отраженный от каждой из двух смежных поверхностей, фокусируется на поверхности стального листа, когда лазерный луч падает на две смежные поверхности многоугольного зеркала.Fig. 1B is a schematic diagram showing a state in which a laser beam reflected from each of two adjacent surfaces is focused on a surface of a steel sheet when the laser beam is incident on two adjacent surfaces of a polygonal mirror.

Фиг. 2 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую конфигурацию устройства для изготовления бороздки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, если смотреть в направлении прокатки стального листа.Fig. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a groove making apparatus according to one embodiment of the present invention, as viewed in the rolling direction of a steel sheet.

Фиг. 3 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую угол поворота многоугольного зеркала.Fig. 3 is a schematic diagram showing a rotation angle of a polygonal mirror.

Фиг. 4 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую одну конфигурацию устройства подвижной экранирующей пластины.Fig. 4 is a schematic diagram showing one configuration of a movable shield plate device.

Фиг. 5 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую оптимальные положение и угол экранирующей пластины.Fig. 5 is a schematic diagram showing the optimum position and angle of the shield plate.

Фиг. 6 представляет собой график, показывающий соотношение между углом ψ экранирующей пластины и разностью высот Lp0.Fig. 6 is a graph showing the relationship between the shield plate angle ψ and the height difference Lp0.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯEMBODIMENTS OF THE PRESENT INVENTION

[0012][0012]

Далее один вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на чертежи. В последующем описании одинаковые компоненты обозначаются одинаковыми ссылочными цифрами.Next, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, like components are referred to by like reference numerals.

[0013][0013]

Фиг. 2 схематично показывает конфигурацию устройства 100 для изготовления бороздки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, если смотреть в направлении прокатки стального листа 20. Устройство 100 для изготовления бороздки является устройством, которое периодически формирует бороздку на поверхности стального листа 20, который является обрабатываемым объектом, с использованием лазера. Стальной лист 20 делается, например, из известного листа анизотропной электротехнической стали (электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой). В устройстве 100 для изготовления бороздки положение стального листа 20 в направлении ширины устанавливается на основе длины и положения бороздки, формируемой на поверхности стального листа 20, а положение стального листа 20 в продольном направлении устанавливается на основе размеров устройства 100 для изготовления бороздки. Направление ширины стального листа 20 является направлением сканирования лазерного луча и является направлением влево-вправо на плоскости чертежа на Фиг. 2. Продольное направление стального листа 20 является направлением прокатки стального листа 20, и является направлением, перпендикулярным к плоскости чертежа на Фиг. 2.Fig. 2 schematically shows the configuration of a groove making apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, as viewed in the rolling direction of the steel sheet 20. The groove making apparatus 100 is a device that periodically forms a groove on the surface of the steel sheet 20, which is the workpiece, with using a laser. The steel sheet 20 is made, for example, from a known anisotropic electrical steel sheet (grain-oriented electrical steel). In the groove making apparatus 100, the position of the steel sheet 20 in the width direction is set based on the length and position of the groove formed on the surface of the steel sheet 20, and the position of the steel sheet 20 in the longitudinal direction is set based on the dimensions of the groove making apparatus 100. The width direction of the steel sheet 20 is the scanning direction of the laser beam, and is the left-right direction on the drawing plane in FIG. 2. The longitudinal direction of the steel sheet 20 is the rolling direction of the steel sheet 20, and is the direction perpendicular to the drawing plane in FIG. 2.

[0014][0014]

Как показано на Фиг. 2, устройство 100 для изготовления бороздки включает в себя многоугольное зеркало 10, устройство 11 источника света, коллиматор 11A, линзу 12 и устройство 30 подвижной экранирующей пластины.As shown in FIG. 2, the groove making apparatus 100 includes a polygonal mirror 10, a light source apparatus 11, a collimator 11A, a lens 12, and a movable shield plate apparatus 30.

[0015][0015]

Многоугольное зеркало 10 имеет, например, форму правильной многоугольной призмы, и множество (N) плоских зеркал предусматриваются на каждой из множества боковых поверхностей, составляющих правильную многоугольную призму. Лазерный луч LB падает на многоугольное зеркало 10 из устройства 11 источника света через коллиматор 11A в одном направлении (горизонтальном направлении), а затем отражается плоским зеркалом (этап отражения).The polygonal mirror 10 has, for example, the shape of a regular polygonal prism, and a plurality (N) of plane mirrors are provided on each of the plurality of side surfaces constituting the regular polygonal prism. The laser beam LB is incident on the polygonal mirror 10 from the light source device 11 through the collimator 11A in one direction (horizontal direction) and then reflected by the plane mirror (reflection step).

[0016][0016]

Многоугольное зеркало 10 может вращаться на оси O1 вращения с помощью двигателя (не показан), и угол падения лазерного луча LB на плоское зеркало последовательно изменяется в зависимости от угла поворота многоугольного зеркала 10. Следовательно, многоугольное зеркало 10 последовательно изменяет направление отражения лазерного луча LB таким образом, что стальной лист 20 сканируется лазерным лучом LB в направлении ширины.The polygonal mirror 10 can be rotated on the rotation axis O1 by a motor (not shown), and the angle of incidence of the laser beam LB onto the plane mirror is successively changed depending on the rotation angle of the polygonal mirror 10. Therefore, the polygonal mirror 10 successively changes the reflection direction of the laser beam LB so so that the steel sheet 20 is scanned by the laser beam LB in the width direction.

[0017][0017]

В дополнение к этому, Фиг. 1A, 1B, 2 и 3 показывают пример, в котором многоугольное зеркало 10 имеет восемь плоских зеркал. Однако, количество плоских зеркал, составляющих многоугольное зеркало 10, особо не ограничивается.In addition to this, FIG. 1A, 1B, 2 and 3 show an example in which the polygonal mirror 10 has eight plane mirrors. However, the number of plane mirrors constituting the polygonal mirror 10 is not particularly limited.

[0018][0018]

Устройство 11 источника света выводит лазерный луч, используя предопределенный способ облучения (например, непрерывный способ облучения или импульсный способ облучения) под управлением блока управления (не показан) (этап вывода).The light source device 11 outputs a laser beam using a predetermined irradiation method (for example, a continuous irradiation method or a pulsed irradiation method) under the control of a control unit (not shown) (output step).

[0019][0019]

Коллиматор 11A соединяется с устройством 11 источника света посредством оптоволоконного кабеля 15. Коллиматор 11A регулирует радиус лазерного луча, выводимого из устройства 11 источника света, и выводит отрегулированный лазерный луч LB к многоугольному зеркалу 10. Лазерный луч LB, выводимый на многоугольное зеркало 10, имеет в сечении форму круга с предопределенным радиусом φ. Однако, сечение лазерного луча может иметь форму эллипса. В этом случае эллиптическая концентрирующая форма может быть сформирована путем вставки цилиндрической линзы или цилиндрического зеркала между коллиматором 11A и многоугольным зеркалом 10 для того, чтобы изменить радиус луча вдоль одной оси (например, в направлении сканирования).The collimator 11A is connected to the light source device 11 via a fiber optic cable 15. The collimator 11A adjusts the radius of the laser beam output from the light source device 11 and outputs the adjusted laser beam LB to the polygon mirror 10. The laser beam LB output to the polygon mirror 10 has a cross section the shape of a circle with a predefined radius φ. However, the cross section of the laser beam may have the shape of an ellipse. In this case, an elliptical concentrating shape can be formed by inserting a cylindrical lens or a cylindrical mirror between the collimator 11A and the polygonal mirror 10 in order to change the beam radius along one axis (for example, in the scanning direction).

[0020][0020]

Линза 12 является концентрирующей оптической системой, которая обеспечивается на оптическом пути лазерного луча, отражаемого многоугольным зеркалом 10, и производится путем выполнения обработки детали из стекла, такой как фрезерование и полирование. В дополнение к этому, вместо концентрирующей линзы 12 в качестве концентрирующей оптической системы, составляющей устройство 100 для изготовления бороздки, может использоваться зеркало.The lens 12 is a concentrating optical system that is provided in the optical path of the laser beam reflected by the polygonal mirror 10 and is produced by performing processing on a glass part such as milling and polishing. In addition, instead of the concentrating lens 12, a mirror can be used as the concentrating optical system constituting the groove making apparatus 100 .

[0021][0021]

Линза 12 может иметь неконцентрирующую часть (не показана), которая обеспечивается как единое целое снаружи (на внешней окружности) линзы 12. Неконцентрирующая часть располагается на оптических путях лазерных лучей LB1 и LB2, которые были разделены и отражены от угловой части, в которой встречаются два смежных плоских зеркала многоугольного зеркала 10, и передает разделенные лазерные лучи LB1 и LB2. Неконцентрирующая часть представляет собой плоскую оптическую систему в виде кольцевой пластины. Неконцентрирующая часть не имеет фокуса, потому что ее фокусное расстояние бесконечно. Поскольку лазерные лучи LB1 и LB2, которые прошли через неконцентрирующую часть, не сфокусированы, они не имеют высокой плотности энергии. Следовательно, даже когда экранирующая пластина 35 облучается лазерными лучами LB1 и LB2, которые прошли через неконцентрирующую часть, повреждение экранирующей пластины 35 является малым. В дополнение к этому, неконцентрирующая часть, может не быть плоской оптической системой, и может быть, например, оптической системой, которая отклоняет разделенные лазерные лучи LB1 и LB2.The lens 12 may have a non-concentrating portion (not shown) which is provided integrally on the outside (on the outer circumference) of the lens 12. The non-concentrating portion is located in the optical paths of the laser beams LB1 and LB2 that have been separated and reflected from the corner portion where the two adjacent plane mirrors of the polygonal mirror 10, and transmits the split laser beams LB1 and LB2. The non-concentrating part is a flat optical system in the form of an annular plate. The non-concentrating part has no focus because its focal length is infinite. Because the laser beams LB1 and LB2 that have passed through the non-concentrating part are not focused, they do not have a high energy density. Therefore, even when the shield plate 35 is irradiated with laser beams LB1 and LB2 that have passed through the non-concentrating portion, damage to the shield plate 35 is small. In addition, the non-concentrating part may not be a planar optical system, and may be, for example, an optical system that deflects the separated laser beams LB1 and LB2.

[0022][0022]

Устройство 30 подвижной экранирующей пластины, которое будет описано далее, предусматривается между линзой 12 и стальным листом 20. Устройство 30 подвижной экранирующей пластины располагается на оптическом пути лазерного луча LB, который отражается многоугольным зеркалом 10 и проходит через линзу 12. Лазерный луч LB, отраженный многоугольным зеркалом 10, проходит через линзу 12 и устройство 30 подвижной экранирующей пластины и фокусируется на поверхности стального листа 20 (этап концентрирования). Следовательно, бороздка формируется на поверхности стального листа 20.A movable shield plate device 30, which will be described later, is provided between the lens 12 and the steel sheet 20. The movable shield plate device 30 is located in the optical path of the laser beam LB, which is reflected by the polygonal mirror 10, and passes through the lens 12. The laser beam LB reflected by the polygonal mirror 10, passes through the lens 12 and the moving shield plate device 30, and focuses on the surface of the steel sheet 20 (concentration step). Therefore, a groove is formed on the surface of the steel sheet 20.

[0023][0023]

Кроме того, в способе изготовления бороздки, который облучает поверхность стального листа 20 лазерным лучом LB для формирования бороздки, основной стальной лист плавится и удаляется с образованием бороздки. Следовательно, чем глубже бороздка, тем выше вероятность того, что на поверхности появится выступ из расплавленного металла. Следовательно, устройство 100 для изготовления бороздки может быть выполнено с возможностью включения подающего сопла (не показано), которое впрыскивает вспомогательный газ для сдувания расплавленного материала и обеспечивается в предопределенном положении. Кроме того, коллиматор 11A, многоугольное зеркало 10, линза 12 и устройство 30 подвижной экранирующей пластины устройства 100 для изготовления бороздки могут быть накрыты корпусом (не показан), и внутренняя часть корпуса может быть заполнена очищенным газом таким образом, чтобы внутреннее давление в корпусе было положительным. В этом случае можно предотвратить попадание расплавленного материала и т.п. в корпус и загрязнение оптической системы устройства 100 для изготовления бороздки расплавленным материалом и т.п.In addition, in the method for making a groove that irradiates the surface of the steel sheet 20 with an LB laser beam to form a groove, the base steel sheet is melted and removed to form a groove. Therefore, the deeper the groove, the more likely it is that a protrusion of molten metal will appear on the surface. Therefore, the groove making apparatus 100 can be configured to turn on a supply nozzle (not shown) which injects an auxiliary gas to blow off the molten material and is provided at a predetermined position. In addition, the collimator 11A, the polygonal mirror 10, the lens 12, and the moving shield plate device 30 of the groove making apparatus 100 may be covered by a housing (not shown), and the inside of the housing may be filled with purified gas so that the internal pressure in the housing is positive. In this case, molten material and the like can be prevented from entering. into the body and contamination of the optical system of the groove making apparatus 100 with molten material, or the like.

[0024][0024]

Далее будет описан угол поворота многоугольного зеркала 10 со ссылкой на Фиг. 3. В этом варианте осуществления предполагается, что угол поворота Ɵ (°) многоугольного зеркала 10 определяется центральным углом относительно исходного положения для каждого из плоских зеркал, составляющих многоугольное зеркало 10. Как показано на Фиг. 3, предполагается, что положение, в котором перпендикулярная линия PL проведена от оси O1 вращения многоугольного зеркала 10 к плоскому зеркалу 101, является опорным положением (Ɵ=0(°)). Угол поворота многоугольного зеркала 10 представляет собой угол (центральный угол), образованный между положением центра LBc лазерного луча LB, падающего на каждое плоское зеркало, и опорным положением (Ɵ=0(°)). На Фиг. 3 угол против часовой стрелки от опорного положения (Ɵ=0(°); перпендикулярная линия PL) определяется как положительный угол, а угол по часовой стрелке от опорного положения определяется как отрицательный угол.Next, the rotation angle of the polygonal mirror 10 will be described with reference to FIG. 3. In this embodiment, it is assumed that the angle of rotation Ɵ (°) of the polygonal mirror 10 is determined by the central angle relative to the home position for each of the flat mirrors constituting the polygonal mirror 10. As shown in FIG. 3, it is assumed that the position at which the perpendicular line PL is drawn from the rotation axis O1 of the polygonal mirror 10 to the plane mirror 101 is the reference position (Ɵ=0(°)). The rotation angle of the polygonal mirror 10 is an angle (central angle) formed between the center position LBc of the laser beam LB incident on each flat mirror and the reference position (Ɵ=0(°)). On FIG. 3, the counterclockwise angle from the reference position (Ɵ=0(°); perpendicular line PL) is defined as a positive angle, and the clockwise angle from the reference position is defined as a negative angle.

[0025][0025]

Угол Ɵ0 между опорным положением (Ɵ=0(°)) в каждом плоском зеркале и границей со смежным плоским зеркалом составляет 180(°)/N. Угол поворота Ɵ одного плоского зеркала определяется в диапазоне

. Следовательно, на Фиг. 3 угол поворота Ɵ=+Ɵ0 плоского зеркала 101 и угол поворота Ɵ=-Ɵ0 плоского зеркала 102, смежного с плоским зеркалом 101, в направлении против часовой стрелки указывают на одно и то же положение на многоугольном зеркале 10.The angle Ɵ0 between the reference position (Ɵ=0(°)) in each flat mirror and the boundary with the adjacent flat mirror is 180(°)/N. The angle of rotation Ɵ of one flat mirror is determined in the range

. Therefore, in FIG. 3, the angle of rotation Ɵ=+Ɵ0 of the flat mirror 101 and the angle of rotation Ɵ=-Ɵ0 of the flat mirror 102 adjacent to the flat mirror 101 in the counterclockwise direction indicate the same position on the polygonal mirror 10.

[0026][0026]

В этом варианте осуществления максимальный угол, под которым падающий лазерный луч LB попадает на одну поверхность (одно плоское зеркало) многоугольного зеркала 10, определяется как критический угол Ɵc. Таким образом, когда лазерный луч LB полностью отражается одним плоским зеркалом, не будучи разделенным угловой частью, в которой встречаются два соседних плоских зеркала многоугольного зеркала 10, критический угол Ɵc является максимальным углом, под которым располагается центр LBc лазерного луча LB. Предполагая, что радиус (описанный радиус) описанной окружности C1 многоугольного зеркала 10 равен R, а радиус лазерного луча LB, падающего на многоугольное зеркало 10, равен φ, критический угол Ɵc определяется следующим Выражением (1).In this embodiment, the maximum angle at which the incident laser beam LB hits one surface (one plane mirror) of the polygonal mirror 10 is defined as the critical angle Ɵc. Thus, when the laser beam LB is completely reflected by a single flat mirror without being separated by a corner portion where two adjacent flat mirrors of the polygonal mirror 10 meet, the critical angle Ɵc is the maximum angle at which the center LBc of the laser beam LB is located. Assuming that the radius (circumradius) of the circumcircle C1 of the polygonal mirror 10 is R, and the radius of the laser beam LB incident on the polygonal mirror 10 is φ, the critical angle Ɵc is determined by the following Expression (1).

[0027][0027]

(1)

(one)

[0028][0028]

Далее конкретная конфигурация устройства 30 подвижной экранирующей пластины будет описана со ссылкой на Фиг. 4. Как показано на Фиг. 4, устройство 30 подвижной экранирующей пластины имеет конфигурацию, в которой оно имеет коробчатый корпус 31, сформированный, например, из металлического материала, и пара экранирующих пластин 35, расположенных так, чтобы они были обращены друг к другу в направлении x сканирования лазерного луча LB, располагаются в нижней части корпуса 31. В дополнение к этому, экранирующая пластина 35 вращается на вращающейся части 37a в качестве точки опоры, которая будет описана ниже. На Фиг. 4 позицией 35a обозначена экранирующая пластина, когда экранирующая пластина 35 наклоняется при повороте.Next, the specific configuration of the movable shield plate device 30 will be described with reference to FIG. 4. As shown in FIG. 4, the movable shield plate device 30 has a configuration in which it has a box body 31 formed of a metal material, for example, and a pair of shield plates 35 arranged to face each other in the scanning direction x of the laser beam LB, are located at the bottom of the case 31. In addition, the shield plate 35 rotates on the rotating part 37a as a fulcrum, which will be described later. On FIG. 4, 35a indicates a shield plate when the shield plate 35 is tilted when rotated.

[0029][0029]

В корпусе 31 часть 31a верхнего отверстия формируется в верхней части, которая располагается на оптическом пути лазерного луча LB, сфокусированного линзой 12, часть 31b нижнего отверстия формируется в нижней части, и бесцветная и прозрачная пластина 33 окна присоединяется к части 31a верхнего отверстия (этап присоединения корпуса). Пластина 33 окна является, например, стеклянной пластиной. Пластина 33 окна пропускает лазерный луч, не поглощая и не отражая его. Например, пластина 33 окна получается путем покрытия обеих поверхностей пластины из синтетического кварцевого стекла антиотражающими пленками. Следовательно, часть 31a верхнего отверстия может быть закрыта пластиной 33 окна, и лазерный луч LB, который был отражен многоугольным зеркалом 10 и прошел через линзу 12, может проходить через верхнюю часть корпуса 31.In the body 31, a top hole part 31a is formed in the top part which is located in the optical path of the laser beam LB focused by the lens 12, the bottom hole part 31b is formed in the bottom part, and the colorless and transparent window plate 33 is attached to the top hole part 31a (attachment step corps). The window plate 33 is, for example, a glass plate. The window plate 33 transmits the laser beam without absorbing or reflecting it. For example, a window plate 33 is obtained by coating both surfaces of a synthetic quartz glass plate with anti-reflection films. Therefore, the top opening portion 31a can be covered by the window plate 33, and the laser beam LB that has been reflected by the polygonal mirror 10 and passed through the lens 12 can pass through the top of the housing 31.

[0030][0030]

Кроме того, лазерный луч LB, который прошел через пластину 33 окна из линзы 12, проходит через часть 31b нижнего отверстия корпуса 31, и поверхность стального листа 20 облучается лазерным лучом LB. Когда многоугольное зеркало 10 вращается, угол наклона лазерного луча LB изменяется в зависимости от угла поворота многоугольного зеркала 10. Положение облучения лазерного луча LB, проходящего через устройство 30 подвижной экранирующей пластины, перемещается на поверхности стального листа 20 в направлении ширины стального листа 20. Таким образом, лазерный луч LB, проходящий через устройство 30 подвижной экранирующей пластины, перемещается на поверхности стального листа 20 в направлении ширины стального листа 20 в качестве направления x сканирования.In addition, the laser beam LB, which has passed through the window plate 33 from the lens 12, passes through the bottom hole portion 31b of the body 31, and the surface of the steel sheet 20 is irradiated with the laser beam LB. When the polygon mirror 10 rotates, the tilt angle of the laser beam LB changes depending on the rotation angle of the polygon mirror 10. The irradiation position of the laser beam LB passing through the movable shield plate device 30 moves on the surface of the steel sheet 20 in the width direction of the steel sheet 20. Thus , the laser beam LB passing through the moving shield plate device 30 travels on the surface of the steel sheet 20 in the width direction of the steel sheet 20 as the scanning direction x.

[0031][0031]

В части 31b нижнего отверстия корпуса 31 экранирующие пластины 35 предусматриваются около концов 31c части отверстия, которые располагаются так, чтобы они были обращены друг к другу в направлении x сканирования лазерного луча LB. Экранирующая пластина 35 предусматривается между линзой 12 и стальным листом 20. Таким образом, экранирующая пластина 35 предусматривается ближе к линзе 12, чем фокус лазерного луча LB, который прошел через линзу 12. Экранирующая пластина 35 блокирует некоторые из лазерных лучей, сфокусированных линзой 12 (этап экранирования). Пара экранирующих пластин 35, расположенных так, чтобы они были обращены друг к другу в направлении x сканирования лазерного луча LB, имеют одинаковую конфигурацию и формируются, например, из стального материала в форме пластины. Каждая из экранирующих пластин 35 снабжена частью 34 регулирования положения, которая регулирует положение экранирующей пластины 35 в направлении x сканирования лазерного луча LB, и частью 36 регулирования угла, которая регулирует угол поверхности экранирующей пластины 35 относительно поверхности стального листа 20.In the lower opening portion 31b of the housing 31, shield plates 35 are provided near the opening portion ends 31c, which are arranged to face each other in the scanning direction x of the laser beam LB. A shield plate 35 is provided between the lens 12 and the steel sheet 20. Thus, the shield plate 35 is provided closer to the lens 12 than the focus of the laser beam LB that has passed through the lens 12. The shield plate 35 blocks some of the laser beams focused by the lens 12 (step shielding). A pair of shield plates 35 arranged to face each other in the scanning direction x of the laser beam LB have the same configuration and are formed of a plate-shaped steel material, for example. Each of the shield plates 35 is provided with a position adjustment part 34 that adjusts the position of the shield plate 35 in the x scanning direction of the laser beam LB, and an angle adjustment part 36 that adjusts the angle of the surface of the shield plate 35 with respect to the surface of the steel sheet 20.

[0032][0032]

В этом варианте осуществления часть 34 регулирования положения является, например, направляющей канавкой, которая формируется в части 31b нижнего отверстия корпуса 31, и эта направляющая канавка формируется вдоль направления x сканирования лазерного луча LB. Часть 34 регулирования положения обеспечивается таким образом, что экранирующую пластину 35 можно двигать в направляющей канавке и перемещать ее вдоль направляющей канавки в направлении x сканирования лазерного луча LB (этап регулирования положения экранирующей пластины).In this embodiment, the position adjusting portion 34 is, for example, a guide groove which is formed in the bottom hole portion 31b of the body 31, and the guide groove is formed along the scanning direction x of the laser beam LB. The position adjusting portion 34 is provided such that the shield plate 35 can be moved in the guide groove and moved along the guide groove in the scanning direction x of the laser beam LB (shield plate position adjustment step).

[0033][0033]

Как было описано выше, часть 34 регулирования положения регулирует положение экранирующей пластины 35 в направлении x сканирования лазерного луча LB таким образом, что экранирующая пластина 35 облучается лазерным лучом LB перемещаемым до конечной части стального листа 20 в направлении ширины, когда лазерный луч LB, который прошел через линзу 12, перемещается из центра до конечной части стального листа 20 вдоль направления x сканирования. Эта конфигурация позволяет регулировать диапазон направления x сканирования (направления ширины стального листа 20), в котором экранирующая пластина 35 облучается лазерным лучом LB.As described above, the position adjusting part 34 adjusts the position of the shield plate 35 in the scanning x direction of the laser beam LB so that the shield plate 35 is irradiated with the laser beam LB moving to the end portion of the steel sheet 20 in the width direction when the laser beam LB which has passed through the lens 12, moves from the center to the end of the steel sheet 20 along the scanning direction x. This configuration makes it possible to adjust the range of the scanning direction x (width direction of the steel sheet 20) in which the shield plate 35 is irradiated with the laser beam LB.

[0034][0034]

Экранирующая пластина 35 блокирует некоторые из лазерных лучей LB, которые фокусируются линзой 12 и перемещаются в направлении x сканирования в конце в направлении сканирования, таким образом, что поверхность стального листа 20 не облучается лазерным лучом LB в конце в направлении сканирования, и бороздки на поверхности стального листа 20 не формируются. С другой стороны, среди лазерных лучей LB, которые фокусируются линзой 12 и перемещаются в направлении x сканирования, оставшиеся лазерные лучи LB, которые не блокируются экранирующей пластиной 35, сходятся в фокус лазерных лучей LB на поверхности стального листа 20 для формирования бороздки.The shield plate 35 blocks some of the laser beams LB that are focused by the lens 12 and move in the x-scanning direction at the end of the scanning direction, so that the surface of the steel sheet 20 is not irradiated by the laser beam LB at the end of the scanning direction, and grooves on the surface of the steel sheet 20 are not formed. On the other hand, among the laser beams LB that are focused by the lens 12 and move in the x-scanning direction, the remaining laser beams LB that are not blocked by the shield plate 35 converge to focus the laser beams LB on the surface of the steel sheet 20 to form a groove.

[0035][0035]

Следовательно, экранирующая пластина 35 блокирует ненужные лучи, которые облучают положения, отличающиеся от положения изготовления бороздки на стальном листе 20, из всех лазерных лучей LB, которые были отражены плоским зеркалом вращающегося многоугольного зеркала 10 и имеют высокую плотность энергии, или лазерные лучи LB1 и LB2, которые были разделены угловой частью многоугольного зеркала 10 и имеют низкую плотность энергии. Следовательно, концевая часть бороздки в направлении x сканирования не является мелкой, и положения, отличающиеся от положения бороздки на стальном листе 20, не обрабатываются. В результате можно достичь равномерное изготовление бороздки и равномерную глубину бороздки в стальном листе 20.Therefore, the shield plate 35 blocks unnecessary beams that irradiate positions other than the groove-making position on the steel sheet 20 from all of the laser beams LB that have been reflected by the flat mirror of the rotating polygonal mirror 10 and have a high energy density, or the laser beams LB1 and LB2 , which have been separated by the corner portion of the polygonal mirror 10 and have a low energy density. Therefore, the end portion of the groove in the scanning x direction is not shallow, and positions other than the groove position on the steel sheet 20 are not processed. As a result, a uniform groove production and a uniform groove depth in the steel sheet 20 can be achieved.

[0036][0036]

В этом варианте осуществления часть 36 регулирования угла включает в себя вращающуюся часть 37a, которая позволяет экранирующей пластине 35 поворачиваться относительно нижней части корпуса 31, направляющую часть 37b, которая определяет траекторию, на которой экранирующая пластина 35 является наклонной, и соединительную часть 37c, которая вращательно соединяет экранирующую пластину 35 с направляющей частью 37b. Экранирующие пластины 35 повернуты таким образом, что поверхности экранирующих пластин 35 обращены друг к другу. Следовательно, вращающаяся часть 37a поворачивает экранирующую пластину 35 на оси вращения для того, чтобы наклонить плоскую поверхность листа экранирующей пластины 35 относительно поверхности стального листа 20.In this embodiment, the angle adjusting part 36 includes a rotating part 37a that allows the shield plate 35 to rotate relative to the lower part of the housing 31, a guide part 37b that determines the path at which the shield plate 35 is inclined, and a connection part 37c that rotates connects the shield plate 35 to the guide portion 37b. The shield plates 35 are rotated so that the surfaces of the shield plates 35 face each other. Therefore, the rotating part 37a rotates the shield plate 35 on the rotation axis so as to tilt the flat sheet surface of the shield plate 35 with respect to the surface of the steel sheet 20.

[0037][0037]

В случае этого варианта осуществления вращающаяся часть 37a и направляющая часть 37b обеспечиваются так, чтобы их можно было сдвигать вдоль направления сканирования лазерного луча LB частью 34 регулирования положения, воздействуя на экранирующую пластину 35. Таким образом, вращающаяся часть 37a имеет конфигурацию, в которой она обеспечивается, например, в части 34 регулирования положения и является подвижной вдоль направления сканирования лазерного луча LB за счет скольжения части 34 регулирования положения. В дополнение к этому, направляющая часть 37b, например, направляющая канавка, которая предусматривается в части 34 регулирования положения вдоль внутренней стенки корпуса 31 и имеет конфигурацию, в который она может перемещаться в направлении сканирования за счет скольжения части 34 регулирования положения и направляет траекторию соединительной части 37c таким образом, что экранирующая пластина 35, имеющая соединительную часть 37c, может перемещаться вдоль направления сканирования лазерного луча LB.In the case of this embodiment, the rotating part 37a and the guide part 37b are provided so that they can be shifted along the scanning direction of the laser beam LB by the position adjusting part 34 acting on the shield plate 35. Thus, the rotating part 37a has a configuration in which it is provided , for example, in the position control portion 34, and is movable along the scanning direction of the laser beam LB by sliding the position control portion 34. In addition, a guide portion 37b, such as a guide groove, which is provided in the position control portion 34 along the inner wall of the body 31 and is configured to be moved in the scanning direction by sliding the position control portion 34, and guides the path of the connecting portion 37c so that the shield plate 35 having the connecting part 37c can move along the scanning direction of the laser beam LB.

[0038][0038]

Здесь направляющая часть 37b является, например, кольцевым элементом, который изготовлен из металлического материала и т.п. и имеет изогнутое удлиненное отверстие, и соединительная часть 37c, предусмотренная в экранирующей пластине 35, перемещается вдоль этого изогнутого удлиненного отверстия. В этом случае соединительная часть 37c является, например, выступающим элементом, который располагается в удлиненном отверстии направляющей части 37b и перемещается вдоль удлиненного отверстия направляющей части 37b. Экранирующая пластина 35 поворачивается на вращающейся части 37a, которая предусматривается в нижней концевой части экранирующей пластины 35, и соединительная часть 37c перемещается вдоль изогнутого удлиненного отверстия направляющей части 37b для изменения угла наклона экранирующей пластины 35 относительно поверхности стального листа 20.Here, the guide portion 37b is, for example, an annular member which is made of a metal material or the like. and has a curved elongate hole, and the connecting portion 37c provided in the shield plate 35 moves along the curved elongate hole. In this case, the connecting part 37c is, for example, a projecting member which is located in the elongated hole of the guide part 37b and moves along the elongated hole of the guide part 37b. The shield plate 35 rotates on a rotating portion 37a which is provided at the lower end portion of the shield plate 35, and the connecting portion 37c moves along the curved elongate opening of the guide portion 37b to change the angle of the shield plate 35 with respect to the surface of the steel sheet 20.

[0039][0039]

Экранирующая пластина 35 поворачивается относительно поверхности стального листа 20 для того, чтобы блокировать лазерный луч LB, который не формирует бороздку. Следовательно, часть 36 регулирования угла регулирует угол экранирующей пластины 35 относительно стального листа 20 для того, чтобы предотвратить облучение экранирующей пластины 35 лазерным лучом LB, имеющим высокую плотность энергии, когда экранирующая пластина 35 облучается лазерными лучами LB. Следовательно, можно уменьшить повреждение экранирующей пластины 35, вызываемое облучением лазерным лучом LB.The shield plate 35 rotates with respect to the surface of the steel sheet 20 in order to block the laser beam LB which does not form a groove. Therefore, the angle adjustment portion 36 adjusts the angle of the shield plate 35 with respect to the steel sheet 20 in order to prevent the shield plate 35 from being irradiated by the laser beam LB having a high energy density when the shield plate 35 is irradiated by the laser beams LB. Therefore, damage to the shield plate 35 caused by irradiation with the laser beam LB can be reduced.

[0040][0040]

Таким образом, лазерный луч LB имеет в сечении форму круга с предопределенным радиусом φ. Однако размер диаметра лазерного луча, видимый на экранирующей пластине 35, изменяется благодаря изменению угла экранирующей пластины 35 относительно лазерного луча LB, что вызывает изменение плотности энергии лазерного луча LB, облучающего экранирующую пластину 35. Следовательно, можно установить экранирующую пластину 35 под таким углом, чтобы уменьшить ее повреждение.Thus, the laser beam LB has a circular cross section with a predetermined radius φ. However, the diameter size of the laser beam seen on the shield plate 35 changes due to the change in the angle of the shield plate 35 with respect to the laser beam LB, which causes the energy density of the laser beam LB irradiating the shield plate 35 to change. reduce its damage.

[0041][0041]

Кроме того, лазерный луч LB фокусируется линзой 12 так, чтобы он имел самую высокую плотность энергии на поверхности стального листа 20, на котором фокусируется лазерный луч LB. Следовательно, объект, который находится на том же самом расстоянии (то есть, фокусном расстоянии), что и расстояние от линзы 12 до стального листа 20, облучается лазерным лучом LB, имеющим высокую плотность энергии. По мере того, как расстояние от линзы увеличивается, плотность энергии уменьшается. Следовательно, экранирующая пластина 35, которая расположена ближе к линзе 12, чем фокус, наклоняется для балансировки расстояния от линзы 12 и изменения диаметра лазерного луча, что позволяет получить подходящую плотность энергии и уменьшить повреждение экранирующей пластины 35.In addition, the laser beam LB is focused by the lens 12 so that it has the highest energy density on the surface of the steel sheet 20 on which the laser beam LB is focused. Therefore, an object that is at the same distance (ie, focal length) as the distance from the lens 12 to the steel sheet 20 is irradiated by the laser beam LB having a high energy density. As the distance from the lens increases, the energy density decreases. Therefore, the shield plate 35, which is located closer to the lens 12 than the focus, is tilted to balance the distance from the lens 12 and the change in the diameter of the laser beam, which makes it possible to obtain a suitable energy density and reduce damage to the shield plate 35.

[0042][0042]

Далее со ссылкой на Фиг. 5 будет описано положение экранирующей пластины 35 в направлении сканирования лазерного луча LB. В дополнение к этому, на Фиг. 5 10a означает часть плоского зеркала, когда многоугольное зеркало 10 вращается. В этом случае предполагается, что фокусное расстояние линзы 12, которая является концентрирующей оптической системой, равно f. Когда многоугольное зеркало 10 поворачивается на угол Ɵ (°), лазерный луч LB, отраженный многоугольным зеркалом 10, перемещается на 2Ɵ (°). Затем, когда угол поворота Ɵ (°) многоугольного зеркала 10 составляет от Ɵc (°) до Ɵ0 (°), лазерный луч LB должен блокироваться экранирующей пластиной 35.Next, with reference to FIG. 5, the position of the shield plate 35 in the scanning direction of the laser beam LB will be described. In addition to this, in FIG. 5 10a means the portion of the flat mirror when the polygonal mirror 10 rotates. In this case, it is assumed that the focal length of the lens 12, which is a concentrating optical system, is f. When the polygonal mirror 10 is rotated by Ɵ (°), the laser beam LB reflected by the polygonal mirror 10 moves by 2Ɵ (°). Then, when the rotation angle Ɵ (°) of the polygonal mirror 10 is from Ɵc (°) to Ɵ0 (°), the laser beam LB is to be blocked by the shield plate 35.

[0043][0043]

Здесь, предполагается, что расстояние от плоского зеркала многоугольного зеркала 10 до линзы 12, которая является концентрирующей оптической системой, равно L1. Кроме того, предполагается, что расстояние от линзы 12, которая является концентрирующей оптической системой, до высоты точки P в том положении, где экранирующая пластина 35 облучается лазерным лучом LB, отраженным многоугольным зеркалом 10 под углом 2Ɵc (°), когда угол поворота Ɵ многоугольного зеркала 10 составляет Ɵc (°), равно L2. В дополнение к этому, в этом варианте осуществления, как показано на Фиг. 5, нижняя концевая часть экранирующей пластины 35, в которой предусмотрена вращающаяся часть 37a, является точкой P.Here, it is assumed that the distance from the flat mirror of the polygonal mirror 10 to the lens 12, which is a concentrating optical system, is L1. In addition, it is assumed that the distance from the lens 12, which is a concentrating optical system, to the point height P at the position where the shield plate 35 is irradiated by the laser beam LB reflected by the polygonal mirror 10 at an angle of 2Ɵc (°) when the rotation angle Ɵ of the polygonal mirror 10 is Ɵc (°), equal to L2. In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the lower end portion of the shield plate 35, in which the rotating portion 37a is provided, is the point P.

[0044][0044]

Кроме того, предполагается, что перпендикулярная линия, проведенная от многоугольного зеркала 10 к стальному листу 20, по которой проходит лазерный луч LB, когда угол поворота Ɵ многоугольного зеркала 10 составляет 0 (°), обозначается как PL1. Кроме того, предполагается, что прямая линия, которая проходит горизонтально от точки P в положении, где экранирующая пластина 35 облучается лазерным лучом LB, отраженным многоугольным зеркалом 10, когда угол поворота Ɵ многоугольного зеркала 10 составляет Ɵc (°), до перпендикулярной линии PL1, обозначается как XL1. Тогда, если предположить, что точкой, в которой перпендикулярная линия PL1, по которой проходит лазерный луч LB, и прямая линия XL1 от точки P пересекают друг друга, является P1, расстояние d между точкой P и точкой P1 может быть представлено следующим Выражением (2). В дополнение к этому, как было описано выше, φ означает радиус лазерного луча LB, падающего на многоугольное зеркало 10 (Фиг. 3).In addition, it is assumed that a perpendicular line drawn from the polygonal mirror 10 to the steel sheet 20, along which the laser beam LB passes when the rotation angle Ɵ of the polygonal mirror 10 is 0 (°), is designated as PL1. Further, it is assumed that a straight line that extends horizontally from the point P at the position where the shield plate 35 is irradiated by the laser beam LB reflected by the polygonal mirror 10 when the rotation angle Ɵ of the polygonal mirror 10 is Ɵc (°) to the perpendicular line PL1, designated as XL1. Then, assuming that the point at which the perpendicular line PL1 through which the laser beam LB passes and the straight line XL1 from point P intersect each other is P1, the distance d between point P and point P1 can be represented by the following Expression (2 ). In addition, as described above, φ means the radius of the laser beam LB incident on the polygonal mirror 10 (FIG. 3).

[0045][0045]

(2)

[0046][0046]

В этом варианте осуществления часть 34 регулирования положения перемещает экранирующую пластину 35 в направлении сканирования лазерного луча LB для регулирования расстояния d от перпендикулярной линии PL1, по который лазерный луч LB проходит к положению экранирующей пластины 35, так, чтобы оно стало равно расстоянию d, вычисленному с помощью вышеупомянутого Выражения (2).In this embodiment, the position adjusting portion 34 moves the shield plate 35 in the scanning direction of the laser beam LB to adjust the distance d from the perpendicular line PL1 along which the laser beam LB travels to the position of the shield plate 35 so that it becomes equal to the distance d calculated with using the above Expression (2).

[0047][0047]

Далее угол ψ экранирующей пластины 35 относительно поверхности стального листа 20 будет описан со ссылкой на Фиг. 5. В этом случае угол ψ экранирующей пластины 35 является углом между поверхностью стального листа 20 и поверхностью экранирующей пластины 35. Здесь плотность энергии лазерного луча LB является самой высокой в точке P экранирующей пластины 35, когда угол ψ экранирующей пластины 35 относительно поверхности стального листа 20 составляет 2Ɵc (°), при котором лазерный луч LB вертикально падает на экранирующую пластину 35.Next, the angle ψ of the shield plate 35 with respect to the surface of the steel sheet 20 will be described with reference to FIG. 5. In this case, the angle ψ of the shield plate 35 is the angle between the surface of the steel sheet 20 and the surface of the shield plate 35. Here, the energy density of the laser beam LB is highest at the point P of the shield plate 35 when the angle ψ of the shield plate 35 with respect to the surface of the steel sheet 20 is 2Ɵc (°) at which the laser beam LB is vertically incident on the shield plate 35.

[0048][0048]

Следовательно, желательно наклонить экранирующую пластину 35 в максимально возможной степени, избегая близости угла ψ экранирующей пластины 35 к 2Ɵc (°), чтобы в максимально возможной степени избежать повреждения поверхности экранирующей пластины 35 лазерным лучом LB.Therefore, it is desirable to tilt the shield plate 35 as much as possible, avoiding the angle ψ of the shield plate 35 to be close to 2Ɵc (°), so as to avoid damage to the surface of the shield plate 35 by the laser beam LB as much as possible.

[0049][0049]

Предполагая, что плотность энергии лазерного луча LB, когда угол ψ экранирующей пластины 35 составляет ψ=2Ɵc, равна Ipc, плотность Ipc энергии лазерного луча LB может быть представлена следующим Выражением (3). В дополнение к этому, P означает мощность (W) лазерного луча LB.Assuming that the energy density of the laser beam LB when the angle ψ of the shield plate 35 is ψ=2Ɵc is Ipc, the energy density Ipc of the laser beam LB can be represented by the following Expression (3). In addition, P means the power (W) of the laser beam LB.

[0050][0050]

(3)

[0051][0051]

Плотность Ip энергии лазерного луча LB, когда экранирующая пластина 35 наклонена под углом ψ, может быть представлена следующим Выражением (4).The energy density Ip of the laser beam LB when the shield plate 35 is tilted at an angle ψ can be represented by the following Expression (4).

[0052][0052]

(4)

(four)

[0053][0053]

Когда угол ψ экранирующей пластины 35 составляет от 0 (°) до 2Ɵc (°), диаметр фокуса лазерного луча LB является малым, и плотность Ip энергии лазерного луча LB является высокой в отличающийся от точки P части, что является нежелательным. В дополнение к этому, когда угол ψ экранирующей пластины 35 составляет 90 (°) или больше, экранирующая пластина 35 наклонена слишком сильно, и влияние лазерного луча LB, облучающего боковую поверхность верхней части экранирующей пластины 35, является большим. Следовательно, выполняется незапланированная обработка, что является нежелательным.When the angle ψ of the shield plate 35 is from 0 (°) to 2Ɵc (°), the focal diameter of the laser beam LB is small, and the energy density Ip of the laser beam LB is high in a part other than point P, which is undesirable. In addition, when the angle ψ of the shield plate 35 is 90 (°) or more, the shield plate 35 is inclined too much, and the influence of the laser beam LB irradiating the side surface of the upper portion of the shield plate 35 is large. Therefore, unscheduled processing is performed, which is undesirable.

[0054][0054]

Следовательно, желательно, чтобы угол ψ экранирующей пластины 35 составлял 2Ɵc < ψ ≤90 (°). В этом варианте осуществления часть 36 регулирования угла изменяет наклон экранирующей пластины 35 с использованием вращающейся части 37a в качестве оси вращения для регулирования угла ψ экранирующей пластины 35 относительно поверхности стального листа 20 в диапазоне 2Ɵc < ψ ≤90 (°).Therefore, it is desirable that the angle ψ of the shield plate 35 be 2Ɵc < ψ ≤90 (°). In this embodiment, the angle adjustment portion 36 changes the inclination of the shield plate 35 using the rotating portion 37a as a rotation axis to adjust the angle ψ of the shield plate 35 relative to the surface of the steel sheet 20 in the range of 2Ɵc < ψ ≤90 (°).

[0055][0055]

Когда угол ψ экранирующей пластины 35 является большим, линза 12, которая является концентрирующей оптической системой, находится близко к концу экранирующей пластины 35. По этой причине нежелательно, чтобы угол ψ экранирующей пластины 35 был слишком большим. Следовательно, более желательно, чтобы угол ψ экранирующей пластины 35 составлял 80 (°) или меньше.When the angle ψ of the shield plate 35 is large, the lens 12, which is a concentrating optical system, is close to the end of the shield plate 35. For this reason, it is undesirable that the angle ψ of the shield plate 35 be too large. Therefore, it is more desirable that the angle ψ of the shield plate 35 be 80 (°) or less.

[0056][0056]

Далее будут описаны ограничивающие условия. Здесь предполагается, что когда экранирующая пластина 35 наклонена под углом ψ, положение, в котором экранирующая пластина 35 облучается лазерным лучом LB, отраженным многоугольным зеркалом 10 под углом 2Ɵ0 (°), когда угол поворота Ɵ многоугольного зеркала 10 составляет Ɵ0 (°), обозначается как точка P0.Next, the limiting conditions will be described. Here, it is assumed that when the shield plate 35 is tilted at an angle ψ, the position at which the shield plate 35 is irradiated by the laser beam LB reflected by the polygon mirror 10 at an angle of 2Ɵ0 (°) when the rotation angle Ɵ of the polygon mirror 10 is Ɵ0 (°) is denoted as point P0.

[0057][0057]

Тогда, аналогичным образом предполагая, что когда экранирующая пластина 35 наклонена под углом ψ, разность высот между точкой P в положении, в котором экранирующая пластина 35 облучается лазерным лучом LB, отраженным многоугольным зеркалом 10 под углом 2Ɵ0 (°), когда угол поворота Ɵ многоугольного зеркала 10 составляет Ɵc (°), и точкой P0 составляет Lp0, значение Lp0 может быть представлено следующим Выражением (5).Then, similarly assuming that when the shield plate 35 is tilted at an angle ψ, the height difference between the point P at the position where the shield plate 35 is irradiated by the laser beam LB reflected by the polygonal mirror 10 at an angle of 2Ɵ0 (°), when the rotation angle Ɵ of the polygonal mirror 10 is Ɵc (°), and the point P0 is Lp0, the value of Lp0 can be represented by the following Expression (5).

[0058][0058]

(5)

[0059][0059]

Здесь разность высот Lp0 должна быть меньше, чем расстояние L2 от линзы 12, которая является концентрирующей оптической системой, до высоты точки P. Следовательно, должно удовлетворяться условие Lp0 < L2.Here, the height difference Lp0 must be less than the distance L2 from the lens 12, which is the concentrating optical system, to the point height P. Therefore, the condition Lp0 < L2 must be satisfied.

[0060][0060]

В вышеупомянутой конфигурации в устройстве 100 для изготовления бороздки экранирующая пластина 35, предусмотренная между линзой 12 и стальным листом 20, блокирует лазерный луч LB, который прошел через линзу 12, а часть 36 регулирования угла наклоняет экранирующую пластину 35 под углом ψ относительно поверхности стального листа 20, когда концевая часть бороздки формируется на поверхности стального листа 20. Как было описано выше, в устройстве 100 для изготовления бороздки экранирующая пластина 35 наклонена под углом ψ для того, чтобы уменьшить ее повреждение, которое происходит, когда экранирующая пластина 35 блокирует лазерный луч LB. Следовательно, можно достичь равномерное изготовление и глубину бороздки без загрязнения оптических компонентов, и производить продукт, имеющий превосходные характеристики магнитных потерь.In the above configuration, in the groove making apparatus 100, the shield plate 35 provided between the lens 12 and the steel sheet 20 blocks the laser beam LB that has passed through the lens 12, and the angle adjusting portion 36 tilts the shield plate 35 at an angle ψ with respect to the surface of the steel sheet 20 when the end portion of the groove is formed on the surface of the steel sheet 20. As described above, in the groove making apparatus 100, the shield plate 35 is inclined at an angle ψ in order to reduce its damage that occurs when the shield plate 35 blocks the laser beam LB. Therefore, it is possible to achieve uniform fabrication and groove depth without contamination of the optical components, and produce a product having excellent magnetic loss characteristics.

[0061][0061]

Кроме того, в устройстве 100 для изготовления бороздки часть 34 регулирования положения регулирует положение экранирующей пластины 35 в направлении x сканирования, в котором сканирование выполняется лазерным лучом LB с помощью многоугольного зеркала 10. Следовательно, в устройстве 100 для изготовления бороздки, когда лазерный луч LB, который прошел через линзу 12, перемещается от центра к концевой части стального листа 20 вдоль направления x сканирования, экранирующая пластина 35 облучается лазерным лучом LB, отраженным плоским зеркалом многоугольного зеркала 10. В результате на поверхности стального листа 20 может быть сформирована бороздка, имеющая однородную глубину даже в концевой части. В дополнение к этому, можно регулировать диапазон направления x сканирования (направления ширины стального листа 20), в котором экранирующая пластина 35 облучается лазерным лучом LB.In addition, in the groove making apparatus 100, the position adjusting portion 34 adjusts the position of the shield plate 35 in the scanning direction x in which scanning is performed by the laser beam LB with the polygonal mirror 10. Therefore, in the groove making apparatus 100, when the laser beam LB, which has passed through the lens 12 moves from the center to the end of the steel sheet 20 along the x-scanning direction, the shield plate 35 is irradiated by the laser beam LB reflected by the flat mirror of the polygonal mirror 10. As a result, a groove having a uniform depth can be formed on the surface of the steel sheet 20 even at the end. In addition, it is possible to adjust the range of the scanning direction x (width direction of the steel sheet 20) in which the shield plate 35 is irradiated with the laser beam LB.

[0062][0062]

Кроме того, в устройстве 100 для изготовления бороздки, когда угол ψ экранирующей пластины 35 регулируется, желательно устанавливать угол ψ в диапазоне 2Ɵc < ψ≤90 (°), удовлетворяя при этом ограничивающее условие Lp0 < L2. Кроме того, желательно, чтобы угол ψ экранирующей пластины 35 находился в диапазоне 2Ɵc < ψ≤90 (°) и в угловом диапазоне центрального угла±5 (°), удовлетворяя ограничивающее условие Lp0 < L2. Как было описано выше, угол ψ экранирующей пластины 35 регулируется так, чтобы он находился в диапазоне 2Ɵc < ψ≤90 (°) и в угловом диапазоне центрального угла±5 (°), удовлетворяя ограничивающее условие Lp0 < L2, чтобы более надежно уменьшить повреждение экранирующей пластины 35 лазерным лучом LB.In addition, in the groove making apparatus 100, when the angle ψ of the shield plate 35 is adjusted, it is desirable to set the angle ψ in the range of 2Ɵc < ψ≤90 (°) while satisfying the limiting condition Lp0 < L2. In addition, it is desirable that the angle ψ of the shield plate 35 be in the range of 2Ɵc < ψ≤90 (°) and in the angular range of the central angle ±5 (°), satisfying the limiting condition Lp0 < L2. As described above, the angle ψ of the shield plate 35 is adjusted to be in the range of 2Ɵc < ψ≤90 (°) and in the angular range of the central angle ±5 (°), satisfying the limiting condition Lp0 < L2 to more reliably reduce damage. shield plate 35 with a laser beam LB.

[0063][0063]

В дополнение к этому, экранирующая пластина в соответствии с вышеописанным вариантом осуществления может быть сформирована из материала, который поглощает лазерный луч LB. Например, черная алюмитная обработка или нанесение лакового поглощающего покрытия осуществляется на поверхности экранирующей пластины для того, чтобы она поглощала энергию лазерного луча. Кроме того, канал для воды может быть предусмотрен в экранирующей пластине для ее непрямого водяного охлаждения.In addition, the shield plate according to the above-described embodiment may be formed from a material that absorbs the laser beam LB. For example, a black aluminite treatment or an absorbent lacquer coating is carried out on the surface of the shielding plate so that it absorbs the energy of the laser beam. In addition, a water channel may be provided in the shielding plate for its indirect water cooling.

[0064][0064]

Кроме того, в вышеописанном варианте осуществления было описано устройство 100 для изготовления бороздки, снабженное как частью 34 регулирования положения, так и частью 36 регулирования угла. Однако, настоящее изобретение не ограничивается этим, и устройство для изготовления бороздки может быть снабжено только частью 36 регулирования угла.In addition, in the above-described embodiment, the groove making apparatus 100 provided with both the position adjusting part 34 and the angle adjusting part 36 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the groove making apparatus may be provided with only the angle adjustment portion 36 .

[0065][0065]

Кроме того, в вышеописанном варианте осуществления был описан случай, в котором часть 34 регулирования положения, которая является направляющей канавкой, применяется в качестве части регулирования положения. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим. Например, могут использоваться различные конфигурации механизмов, если они могут перемещать экранирующую пластину 35 в направлении сканирования лазерного луча LB.In addition, in the above-described embodiment, a case has been described in which the position adjusting part 34, which is the guide groove, is applied as the position adjusting part. However, the present invention is not limited to this. For example, different configurations of mechanisms can be used as long as they can move the shield plate 35 in the scanning direction of the laser beam LB.

[0066][0066]

Кроме того, в вышеописанном варианте осуществления в качестве части регулирования угла предусматривается часть 36 регулирования угла, которая поворачивается на вращающейся части 37a, предусмотренной на основном конце экранирующей пластины 35, для перемещения экранирующей пластины 35 вдоль направляющей части 37b, наклоняя тем самым экранирующую пластину 35. Однако, настоящее изобретение не ограничивается этим. Например, может быть предусмотрена только вращающаяся часть 37a для регулирования угла экранирующей пластины 35, или только направляющая часть 37b для наклона экранирующей пластины 35 и тем самым регулирования угла.In addition, in the above embodiment, as an angle adjusting part, an angle adjusting part 36 is provided that rotates on a rotating part 37a provided at the main end of the shield plate 35 to move the shield plate 35 along the guide portion 37b, thereby tilting the shield plate 35. However, the present invention is not limited to this. For example, only a rotating portion 37a for adjusting the angle of the shield plate 35, or only a guide portion 37b for tilting the shield plate 35 and thereby adjusting the angle, may be provided.

[Примеры][Examples]

[0067][0067]

Далее будут описаны примеры. Здесь, во-первых, была определена мощность лазерного луча LB и т.п. и вычислен угол Ɵ0 между опорным положением (Ɵ=0 (°)) в плоском зеркале многоугольного зеркала 10 и границей со смежным плоским зеркалом. В дополнение к этому, критический угол Ɵc был вычислен с помощью вышеупомянутого Выражения (1).Examples will be described next. Here, firstly, the power of the laser beam LB, etc. was determined. and the angle Ɵ0 between the reference position (Ɵ=0 (°)) in the flat mirror of the polygonal mirror 10 and the boundary with the adjacent flat mirror is calculated. In addition to this, the critical angle Ɵc was calculated using the above Expression (1).

[0068][0068]

В этом случае, когда мощность лазерного луча LB составляла 1000 (Вт), радиус φ лазерного луча LB составлял 6 (мм), количество плоских зеркал N в многоугольном зеркале 10 составляло 8, описанный радиус R многоугольного зеркала 10 составлял 140 (мм), угол Ɵ0 составлял 22,5 (°), а критический угол Ɵc составлял 19,9 (°).In this case, when the power of the laser beam LB was 1000 (W), the radius φ of the laser beam LB was 6 (mm), the number of plane mirrors N in the polygonal mirror 10 was 8, the circumscribed radius R of the polygonal mirror 10 was 140 (mm), the angle Ɵ0 was 22.5 (°) and the critical angle Ɵc was 19.9 (°).

[0069][0069]

Когда расстояние d между точкой P и точкой P1 вычислялось с помощью вышеупомянутого Выражения (2), предполагая, что расстояние L1 от плоского зеркала многоугольного зеркала 10 до линзы 12, которая была концентрирующей оптической системой, составляло 50 (мм), расстояние L2 от линзы 12 до высоты точки P экранирующей пластины 35 составляло 150 (мм), и фокусное расстояние f линзы 12 составляло 200 (мм), расстояние d составляло 164,7 (мм).When the distance d between the point P and the point P1 was calculated using the above Expression (2), assuming that the distance L1 from the flat mirror of the polygonal mirror 10 to the lens 12, which was a concentrating optical system, was 50 (mm), the distance L2 from the lens 12 to the point height P of the shield plate 35 was 150 (mm), and the focal length f of the lens 12 was 200 (mm), the distance d was 164.7 (mm).

[0070][0070]

Исходя из вышеизложенного, часть 34 регулирования положения может регулировать положение экранирующей пластины 35 в направлении сканирования лазерного луча LB на основе результата вычисления расстояния d.Based on the above, the position adjusting portion 34 can adjust the position of the shield plate 35 in the scanning direction of the laser beam LB based on the calculation result of the distance d.

[0071][0071]

Затем была вычислена разность высот Lp0 между точкой P и точкой P0, когда экранирующая пластина 35 была наклонена под углом ψ, и была исследована взаимосвязь между углом ψ экранирующей пластины 35 и разностью высот Lp0. Были получены результаты, показанные на Фиг. 6. На Фиг. 6 горизонтальная ось означает угол ψ (°) экранирующей пластины 35, а вертикальная ось - разность высот Lp0 (мм) между точкой P и точкой P0, когда экранирующая пластина 35 наклонена под углом ψ.Then, the height difference Lp0 between the point P and the point P0 when the shield plate 35 was tilted at an angle ψ was calculated, and the relationship between the angle ψ of the shield plate 35 and the height difference Lp0 was examined. The results shown in Fig. 6. In FIG. 6, the horizontal axis means the angle ψ (°) of the shield plate 35, and the vertical axis means the height difference Lp0 (mm) between the point P and the point P0 when the shield plate 35 is tilted at the angle ψ.

[0072][0072]

Здесь, как было описано в варианте осуществления, желательно, чтобы угол ψ экранирующей пластины 35 относительно поверхности стального листа 20 находился в диапазоне 2Ɵc < ψ≤90 (°), и чтобы при этом удовлетворялось ограничивающее условие Lp0 < L2. Следовательно, на основе Фиг. 5 было подтверждено, что минимальный угол 2Ɵc (°) угла ψ экранирующей пластины 35 составлял приблизительно 40 (°), а максимальный угол ψ экранирующей пластины 35 составлял приблизительно 70 (°), исходя из ограничивающего условия.Here, as described in the embodiment, it is desirable that the angle ψ of the shield plate 35 with respect to the surface of the steel sheet 20 be in the range of 2Ɵc < ψ≤90 (°), while satisfying the limiting condition Lp0 < L2. Therefore, based on FIG. 5, it was confirmed that the minimum angle 2Ɵc (°) of the angle ψ of the shield plate 35 was approximately 40 (°), and the maximum angle ψ of the shield plate 35 was approximately 70 (°) based on the limiting condition.

[0073][0073]

В дополнение к этому, можно заметить, что оптимальный диапазон угла ψ экранирующей пластины 35 составляет от 40 (°) до 70 (°), и самый желательный угол ψ равен 55 (°), что является центральным углом. Исходя из вышеизложенного, часть 36 регулирования угла может регулировать угол ψ экранирующей пластины 35 на основе вышеупомянутых результатов вычисления.In addition, it can be seen that the optimal range of the angle ψ of the shield plate 35 is from 40 (°) to 70 (°), and the most desirable angle ψ is 55 (°), which is the central angle. Based on the above, the angle adjusting portion 36 can adjust the angle ψ of the shield plate 35 based on the above calculation results.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY

[0074][0074]

В соответствии с настоящим изобретением экранирующая пластина является наклонной для уменьшения повреждения экранирующей пластины, возникающего тогда, когда экранирующая пластина блокирует лазерный луч. Следовательно, можно обеспечить устройство для изготовления бороздки и способ изготовления бороздки, которые подавляют загрязнение оптических компонентов и позволяют обеспечить равномерное изготовление бороздки и равномерную глубину бороздки. Следовательно, настоящее изобретение имеет чрезвычайно высокую промышленную применимость.In accordance with the present invention, the shield plate is inclined to reduce damage to the shield plate that occurs when the shield plate blocks the laser beam. Therefore, it is possible to provide a groove manufacturing apparatus and a groove manufacturing method that suppress the fouling of optical components and enable uniform groove manufacturing and uniform groove depth. Therefore, the present invention has an extremely high industrial applicability.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙBRIEF DESCRIPTION OF REFERENCE SYMBOLS

[0075][0075]

10 - многоугольное зеркало10 - polygonal mirror

11 - устройство источника света11 - light source device

12 - линза12 - lens

20 - стальной лист20 - steel sheet

34 - часть регулирования положения34 - position regulation part

35 - экранирующая пластина35 - shielding plate

36 - часть регулирования угла36 - angle adjustment part

100 - устройство для изготовления бороздки100 - device for making grooves

101, 102 - плоское зеркало101, 102 - flat mirror

LB - лазерный лучLB - laser beam

Claims

1. A device for forming a groove on the surface of an object using laser beams, comprising:

a light source device that outputs laser beams;

a polygonal mirror that reflects laser beams output from the light source device;

concentrating optical system, which is placed on the optical path of the laser beams reflected by the polygonal mirror, and focuses the laser beams; and

a shielding plate, which is located between the concentrating optical system and the object in a position that blocks part of the laser beams focused by the concentrating optical system, and blocks the said part of the laser beams,

moreover, the laser beams, which are not blocked by the shielding plate, form a groove on the surface of the object at the focus of the laser beams, and at the same time

the shielding plate is located closer to the concentrating optical system than the focus, and is rotatable relative to the surface of the object so as to block laser beams that do not form a groove.

2. The device according to claim 1, wherein the angle ψ of the shielding plate relative to the surface of the object is in the range 2θ _c <ψ≤90(°), where θ _c (°) is the critical angle, which is the maximum angle at which the laser beam is incident on one flat mirror of a polygonal mirror.

3. The device according to claim 2, wherein, provided that the position at which the perpendicular line is drawn from the axis of rotation of the polygonal mirror to the flat mirror of the polygonal mirror is the reference position, the angle between the boundary between two adjacent flat mirrors of the polygonal mirror and the reference position is θ ₀ (°), wherein the position at which the shield plate, which is tilted at an angle ψ, is irradiated by the laser beam reflected by the polygonal mirror at an angle 2θ ₀ (°), when the rotation angle of the polygonal mirror is θ ₀ (°), is the point P0, and the position at which the shield plate, which is inclined at an angle ψ, is irradiated by the laser beam reflected by the polygonal mirror at an angle of 2θ _c (°), when the angle of rotation of the polygonal mirror is θ _c (°), is the point Ρ, and the difference heights between the point P and the point P0 is Lp0, and the distance from the concentrating optical system to the height of the point P is L2, satisfies the condition Lp0<L2.

4. The device according to any one of paragraphs. 1-3, further comprising

a position adjusting means that adjusts the position of the shielding plate in the scanning direction in which the laser beams are scanned with the polygonal mirror.

5. The device according to any one of paragraphs. 1-4, additionally containing:

a housing in the lower part of which a shielding plate is placed, while in the upper part of the housing there is a hole in the form of a window located on the optical path of the laser beams focused by the concentrating optical system, and

a colorless and transparent window plate, which transmits laser beams without absorbing or reflecting them and is attached to said opening in the form of a window.

6. A method for forming a groove on the surface of an object using laser beams, comprising the following steps:

a step of outputting laser beams from the light source device;

a step of reflecting, by the polygonal mirror, the laser beams outputted from the light source device;

a concentrating step for focusing the laser beams on the surface of an object using a concentrating optical system which is located in the optical path of the laser beams reflected by the polygonal mirror; and

a shielding step for blocking part of the laser beams using a shielding plate that is located between the concentrating optical system and the object in a position that blocks part of the laser beams focused by the concentrating optical system,

moreover, a groove is formed on the surface of the object at the focus of the laser beams, which are not blocked by the shielding plate, among the laser beams focused by the concentrating optical system, and

wherein in the shielding step, the shielding plate is located closer to the concentrating optical system than the focus, with the possibility of rotation relative to the surface of the object so as to block laser beams that do not form a groove.

7. The method according to claim 6, wherein in the shielding step, the angle ψ of the shielding plate relative to the surface of the object is set in the range 2θ _c <ψ≤90 (°), where θ _c (°) is the critical angle, which is the maximum angle at which a laser beam is incident on one flat mirror of a polygonal mirror.

8. The method according to claim 7, wherein the screening step fulfills the condition that the position in which the perpendicular line drawn from the axis of rotation of the polygonal mirror to the flat mirror of the polygonal mirror is the reference position, wherein the angle between the boundary between two adjacent flat mirrors of the polygonal mirror and the reference position is θ ₀ (°), wherein the position at which the shield plate, which is tilted at an angle ψ, is irradiated by the laser beam reflected by the polygonal mirror at an angle of 2θ ₀ (°), when the rotation angle of the polygonal mirror is θ ₀ (°) is the point P0, and the position at which the shield plate, which is tilted at an angle ψ, is irradiated by the laser beam reflected by the polygonal mirror at an angle 2θ _c (°), when the rotation angle of the polygonal mirror is θ _c (°), is point P, and the height difference between point P and point P0 is Lp0, and the distance from the concentrating optical system to the height of point P with sets L2 and satisfies the condition Lp0<L2.

9. The method according to any one of paragraphs. 6-8, which additionally contains

a step of adjusting the position of the shielding plate in the scanning direction, in which laser beams are scanned with the polygonal mirror.

10. The method according to any one of paragraphs. 6-9, which additionally contains

the stage of attaching a colorless and transparent plate, which transmits laser beams without absorbing or reflecting them, into a window-like hole in the upper part of the housing, located on the optical path of the laser beams focused by the concentrating optical system, while a shielding plate is located in the lower part of the housing.