WO2023149524A1 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

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WO2023149524A1
WO2023149524A1 PCT/JP2023/003467 JP2023003467W WO2023149524A1 WO 2023149524 A1 WO2023149524 A1 WO 2023149524A1 JP 2023003467 W JP2023003467 W JP 2023003467W WO 2023149524 A1 WO2023149524 A1 WO 2023149524A1
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laser
dust collection
opening
dust
sec
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PCT/JP2023/003467
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Inventor
義博 山田
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日本製鉄株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/142—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor for the removal of by-products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/16—Removal of by-products, e.g. particles or vapours produced during treatment of a workpiece

Definitions

  • the present disclosure relates to a laser processing apparatus and a laser processing method.
  • the surface of a steel sheet being conveyed in a predetermined direction is irradiated with a laser beam to It may be implemented to apply some processing to the surface of Dust called laser spatter is generated from the surface of the steel sheet along with the irradiation of the laser beam. If the laser spatter is left as it is generated, it may adhere to the surface of the steel sheet and adversely affect the performance of the steel sheet. Therefore, it is required to remove the generated laser spatter from the surroundings of the steel sheet. Therefore, various techniques have been proposed for removing laser spatter from the periphery of the steel sheet.
  • Japanese Patent Application Publication No. 2019-509394 discloses laser irradiation equipment for forming grooves on the surface of the steel sheet, an air knife for removing molten iron remaining inside the grooves formed on the surface of the steel sheet, and a fume. and a dust collection hood for aspirating and removing molten iron.
  • Patent Document 1 JP-A-57-203720
  • Patent Document 2 JP-A-2019-509394
  • the laser power of the irradiated laser should be increased (for example, 1 to 5 J/ mm2 ) is required. It is presumed that the amount of laser spatter generated will also increase as the laser power is increased. In order to deal with the increase in laser spatter, further improvement in dust collection efficiency is required.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and the present disclosure provides a laser processing apparatus and a laser processing method that can more efficiently collect laser spatter generated along with laser light irradiation. offer.
  • the present disclosure person found that the grooves formed on the surface of the steel plate remained in the grooves as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-509394. It has been found that the use of an air knife that creates a flow of air capable of scraping out dust (that is, laser sputtering) is one of the factors that reduce the dust collection efficiency of laser sputtering.
  • the Discloser simulated the flow of air in the vicinity of the laser beam irradiation site in various patterns.
  • the present disclosure person can reduce the suction flow rate for collecting laser spatter by providing the opening of the mechanism for collecting laser spatter so that it faces the surface of the steel plate. , found that it is possible to achieve an air flow that enables more efficient dust collection.
  • a laser light source unit that irradiates a surface of a steel plate conveyed in a predetermined direction with a laser beam, and an air nozzle that discharges a first gas at a flow rate of 140 m/sec or less to a portion irradiated with the laser beam.
  • a first opening formed at a position facing the surface of the steel plate and having a central axis passing through the center of the opening shape arranged substantially parallel to a nozzle main axis direction of the air nozzle; and a first opening connected to the first opening 1 dust collection duct for sucking laser spatter generated from the irradiation site of the laser beam through the first opening, and sucking the laser spatter through the first dust collection duct for removing the laser spatter from the first dust collection duct;
  • a first dust collection unit that collects dust in a state where the average suction flow velocity, which is the value obtained by dividing the suction flow rate of the dust collection duct by the cross-sectional area of the first dust collection duct, is 15 m/sec or more and 50 m/sec or less;
  • a laser light source unit that irradiates a surface of a steel sheet conveyed in a predetermined direction with a laser beam, and an air nozzle that discharges a first gas at a flow rate of 140 m/sec or less to a portion irradiated with the laser beam.
  • a first opening formed at a position facing the surface of the steel plate and having a central axis passing through the center of the opening shape arranged substantially parallel to a nozzle main axis direction of the air nozzle; and a first opening connected to the first opening 1 dust collection duct for sucking laser spatter generated from the irradiation site of the laser beam through the first opening, and sucking the laser spatter through the first dust collection duct for removing the laser spatter from the first dust collection duct; a first dust collection unit that collects dust in a state where an average suction flow velocity, which is a value obtained by dividing the suction flow rate of one dust collection duct by the cross-sectional area of the first dust collection duct, is 10 m/sec or more and 50 m/sec or less; A second opening provided at a position facing the surface of the steel plate on the downstream side of the first opening of the first dust collecting part in the conveying direction of the steel plate and a position different from the second opening a slit nozzle provided for dis
  • the surface of the steel sheet being conveyed in a predetermined direction is irradiated with a laser beam from the laser light source unit, and the first gas is applied at a flow rate of 140 m/sec or less to the irradiated portion of the laser beam using an air nozzle. and a first opening formed at a position facing the surface of the steel plate and having a central axis passing through the center of the opening shape arranged substantially parallel to the nozzle main axis direction of the air nozzle, and connected to the first opening.
  • the laser spatter generated from the irradiation site of the laser beam is sucked through the first opening of the first dust collection part having the first dust collection duct and the sucked laser spatter is removed from the first dust collection duct.
  • Dust is collected by the dust collecting duct in a state where the average suction flow velocity, which is the value obtained by dividing the suction flow rate of the first dust collecting duct by the cross-sectional area of the first dust collecting duct, is 15 m/sec or more and 50 m/sec or less. Laser processing method.
  • the surface of the steel sheet being conveyed in a predetermined direction is irradiated with a laser beam from the laser light source unit, and the first gas is applied at a flow rate of 140 m/sec or less to the irradiated portion of the laser beam using an air nozzle. and a first opening formed at a position facing the surface of the steel plate and having a central axis passing through the center of the opening shape arranged substantially parallel to the nozzle main axis direction of the air nozzle, and connected to the first opening.
  • the laser spatter generated from the irradiation site of the laser beam is sucked through the first opening of the first dust collection part having the first dust collection duct and the sucked laser spatter is removed from the first dust collection duct.
  • Dust is collected by the dust collecting duct in a state where the average suction flow velocity, which is the value obtained by dividing the suction flow rate of the first dust collecting duct by the cross-sectional area of the first dust collecting duct, is 10 m/second or more and 50 m/second or less, A second opening provided at a position facing the surface of the steel plate on the downstream side of the first opening of the first dust collecting part in the conveying direction of the steel plate, and a position different from the second opening.
  • a slit nozzle provided in the steel plate for discharging a second gas to the surface of the steel sheet; and a second dust collection duct connected to the slit nozzle of the second dust collection part, which discharges the second gas at a flow rate of 140 m / sec or less, and the dust is not collected in the first dust collection part.
  • the laser spatter is sucked through the second opening, and the sucked laser spatter is sucked by the second dust collection duct.
  • a laser processing method in which dust is collected in a state where the average suction flow velocity, which is the value obtained by dividing the above, is 15 m/sec or more and 30 m/sec or less.
  • FIG. 1A is an explanatory diagram that schematically shows an example of the configuration of a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1B is an explanatory diagram schematically showing an example of the configuration of the laser processing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 1C is an explanatory diagram schematically showing an example of the configuration of the laser processing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the positional relationship of the first dust collector in the laser processing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the first dust collector in the laser processing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram including a cross section taken along line 4A-4A in FIG.
  • FIG. 4B for explaining another example of the configuration of the laser processing apparatus according to the first embodiment.
  • 4B is a plan view for explaining another example of the configuration of the laser processing apparatus according to the first embodiment;
  • FIG. 4C is a plan view for explaining a modification of the configuration of the laser processing apparatus according to the first embodiment;
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the average suction flow velocity and the dust collection rate in the cross section of the first dust collection duct of the first dust collection part.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the average suction flow velocity and the dust collection ratio in the cross section of the second dust collection duct of the second dust collection section.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram that schematically shows an example of the configuration of a laser processing apparatus according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the air knife creates a strong air flow of, for example, over 140 m/s so that laser spatter, which is dust remaining in the grooves formed on the surface of the steel plate, can be scraped out.
  • the constant strong air flow disrupts the air flow for suction by the two dust collection hoods placed in front and behind the laser beam irradiation position, reducing the dust collection efficiency of laser sputtering. It was found to reduce
  • the Discloser conducted a thorough examination.
  • the air flow in the vicinity of the laser beam irradiation position in a more appropriate state without using an air knife that produces a strong air flow
  • the dust collection efficiency of the laser sputtering can be further improved. I realized that it could be improved.
  • the laser processing apparatus according to the first embodiment is an apparatus that forms grooves by irradiating the surface of a steel plate being conveyed with a laser beam LB. Further, the laser processing apparatus according to the first embodiment is an apparatus that collects laser spatter LS, which is dust generated from the irradiation site SA of the laser beam LB due to the irradiated laser beam LB.
  • laser processing apparatus may be regarded as "laser sputter dust collector” and “laser processing method” may be regarded as "laser sputter dust collection method.”
  • the steel plate for which the laser processing apparatus according to this embodiment is used is not particularly limited.
  • the laser processing apparatus according to this embodiment can be applied to various known steel plates.
  • the processing using laser light which is the focus of this embodiment, is not particularly defined. It is possible to apply the laser processing apparatus according to the present embodiment to various known processes using laser light that are performed at arbitrary timing in manufacturing processes for manufacturing various steel sheets.
  • the laser processing apparatus 1 includes a laser light source section 10, an air nozzle 20, and a first dust collecting section 30.
  • the laser light source unit 10, the air nozzle 20, and the first dust collection unit 30 are controlled in operation by various computers (not shown) such as a process computer for overall control of the steel plate manufacturing process.
  • the threading speed of the steel sheet S is about 0.1 m/min or more and about 5 m/min or less. If the sheet threading speed is less than 0.1 m/min, the productivity will decrease, resulting in increased processing costs. If the threading speed exceeds 5 m/min, the threading equipment becomes excessively large and the productivity decreases, resulting in high processing costs. Note that, in the present disclosure, the sheet threading speed can be set arbitrarily.
  • the width of the strip-shaped steel plate S is 0.3 m or more and 3 m or less.
  • the plate width is the length measured along the direction orthogonal to the conveying direction in plan view. If the plate width is less than 0.3 m, the productivity will be low and the processing cost will be high. If the strip width exceeds 3 meters, the strip threading equipment becomes excessively large and the productivity decreases, resulting in high processing costs. Note that, in the present disclosure, the plate width can be set arbitrarily.
  • the laser light source unit 10 irradiates the surface of the steel plate S to be processed with a laser beam LB having a predetermined wavelength.
  • the laser beam LB can be scanned along the width direction of the steel sheet S or along a direction slightly inclined with respect to the width direction in plan view.
  • the plate width direction of the steel plate S is a direction orthogonal to the conveying direction C of the steel plate S and penetrating through the planes of FIGS. 1A and 1B.
  • the laser light source unit 10 includes a laser light source (not shown) for irradiating a laser light LB having a wavelength and intensity necessary for realizing a process of interest, and a laser light LB emitted from the laser light source to the surface of the steel sheet S. and an optical system (not shown) for guiding light to.
  • the laser light source section 10 extends along the plate width direction.
  • the laser processing apparatus 1 intermittently forms a plurality of grooves linearly extending along the sheet width direction in the conveying direction by irradiating the surface of the steel sheet S being passed with a laser beam LB.
  • the interval between the plurality of grooves along the conveying direction C is approximately 1 mm or more and approximately 50 mm or less. If the groove spacing is less than 1 mm, the threading speed must be reduced. As a result, productivity is lowered, resulting in higher production costs. If the groove spacing exceeds 50 mm, it becomes difficult to obtain performance improvement effects through processing.
  • the interval between grooves can be set arbitrarily.
  • the laser light source is not particularly limited, and various laser light sources such as various solid-state laser light sources, gas laser light sources, and semiconductor laser light sources can be used.
  • the optical system is not particularly limited, and various optical systems for guiding the laser beam to the surface of the steel plate S can be used.
  • the installation position of the laser light source unit 10 is not particularly limited, for example, as schematically shown in FIGS. 1A to 1C, when viewed from the side, the laser beam LB is preferably provided so that the irradiation optical axis of is substantially perpendicular to the surface of the steel plate S.
  • the air nozzle 20 extends along the plate width direction.
  • the length of the opening of the air nozzle 20 along the transport direction C is approximately 2 mm.
  • the length of the opening of the air nozzle 20 along the plate width direction is approximately 1000 mm. That is, the opening area of the air nozzle 20 is approximately 2 ⁇ 10 ⁇ 3 [m 2 ].
  • the air nozzle 20 is connected with a first blower R ⁇ b>1 that sends out the first gas 20 ⁇ /b>A to the air nozzle 20 .
  • the discharge velocity of the first gas 20A from the air nozzle 20 is, for example, approximately 140 meters per second.
  • the air nozzle 20 discharges dry air, which is an example of the first gas 20A, supplied from an air supply pipe (not shown) to the irradiation site SA of the laser beam LB on the surface of the steel sheet S.
  • the dry air ejected from the air nozzle 20 causes the laser spatter LS, which is dust located on the surface of the steel sheet S, to be blown up from the surface of the steel sheet, and is carried by the air flow by the first dust collection unit 30 described later, and is then subjected to the first collection. Dust is collected in the dust section 30 .
  • the laser processing apparatus 1 does not use an air knife having a flow velocity that scrapes out the laser spatter LS from inside the grooves on the surface of the steel sheet, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-509394.
  • the laser processing apparatus 1 according to this embodiment ejects dry air at a flow rate lower than that of an air knife.
  • the laser spatter LS can be lifted up from the surface of the steel plate S and superimposed on the air flow by the first dust collecting section 30 without disturbing the air flow for collecting dust unlike an air knife.
  • the flow velocity of the dry air discharged from the air nozzle 20 (that is, the discharge flow velocity) is preferably 140 m/sec or less, more preferably 100 m/sec or less. By ejecting air at a velocity of 140 m/sec or less, it is possible to further prevent turbulence in the flow of air for dust collection.
  • the discharge flow velocity in the air nozzle 20 is preferably 50 m/sec or more, more preferably 55 m/sec or more, and even more preferably 60 m/sec or more.
  • the installation position of the air nozzle 20 is not particularly specified as long as it is a position where dry air can be discharged to the surface of the steel plate S, but it is provided directly above the steel plate S as shown in FIGS. 1A to 1C. More preferably, the nozzle main axis direction of the air nozzle 20 (in other words, the traveling direction of the discharged dry air) is substantially coaxial with the optical axis direction of the laser light LB in the laser light source unit 10 .
  • the discharge flow rate of dry air discharged from the air nozzle 20 is preferably equal to or less than the suction flow rate of the first dust collecting section 30, which will be described later.
  • the air flow for sucking the laser sputter LS is caused to flow from the air nozzle 20 while the laser spatter LS is swirled up from the surface of the steel plate S. It is possible to more reliably suppress the disturbance of dry air.
  • the air nozzle 20 extends along the width direction of the steel sheet S, like the air nozzle 20 in FIG. 4B that will be described later.
  • the discharge flow rate per unit plate width of the air nozzle 20 is about 0.1 cubic meters or more per minute and about 17 cubic meters or less per minute. If the discharge flow rate per unit plate width of the air nozzle 20 is less than 0.1 cubic meter per minute, the effect of suppressing adhesion of the laser sputter LS to the slit nozzle 43 is reduced. If the discharge flow rate per unit plate width of the air nozzle 20 exceeds 17 cubic meters per minute, the diffusion of the laser spatter LS becomes too large and the dust collection efficiency decreases.
  • the discharge flow rate per unit plate width of the air nozzle can be arbitrarily set.
  • a specific example of the air nozzle 20 for discharging dry air is not particularly limited, and various known air injection nozzles can be used. Examples of the nozzle for air injection include various spray nozzles.
  • the first gas 20A discharged from the air nozzle 20 is not limited to dry air, and may be nitrogen, argon, oxygen, helium, or the like.
  • the first dust collector 30 is a mechanism that collects the laser spatter LS floating near the irradiation site SA of the laser beam LB by ejecting dry air from the air nozzle 20 .
  • the first dust collector 30 is connected to, for example, a first opening 31 for sucking the laser spatter LS into a first housing (for example, a dust collection hood) and the first opening 31. and a first dust collection duct 33 for collecting the sucked laser spatter LS.
  • the first housing is installed along the laser light source section 10 . In other words, the first opening 31 of the first housing extends along the plate width direction so that it can be seen from the first dust collecting section 30 in FIG. 4B which will be described later.
  • the first dust collection duct 33 is connected to the first opening 31 by, for example, a substantially L-shaped channel.
  • a dust collection passage (not shown) for discharging the laser spatter LS to the outside of the system is connected to the first dust collection duct 33 .
  • a suction fan (not shown) provided on the dust collection passage is operated by the first suction pump P1, so that the laser spatter LS reaching the first dust collection duct 33 can be collected.
  • the output per unit plate width of the first suction pump P1 connected to the first opening 31 is approximately 6.6 kW or more and approximately 33 kW or less. If the output per unit plate width of the first suction pump P1 is less than 6.6 kW, the required suction capacity cannot be obtained, and the sputter dust collection capacity is lowered. If the output per unit plate width of the first suction pump P1 exceeds 33 kw, the suction capacity becomes too large. Excessive suction capacity leads to equipment vibration, resulting in difficulty in laser processing. In addition, in the present disclosure, the output per unit plate width of the first suction pump can be arbitrarily set.
  • the first dust collector 30 is configured to suck the atmosphere around the first opening 31 at a predetermined suction flow rate.
  • the operation of sucking the atmosphere around the first opening 31 at a predetermined suction flow rate collects the laser spatter LS floating near the irradiation site SA of the laser beam LB from the first opening 31 .
  • the first opening 31 is provided at a position facing the surface of the steel plate being conveyed. ing. That is, the first opening 31 faces the surface of the steel plate being conveyed.
  • the central axis passing through the center of the opening shape of the first opening portion 31 is arranged so as to be substantially parallel to the nozzle main axis direction of the air nozzle 20. 1 opening 31 is composed substantially only of side walls. In this embodiment, the gap between the first opening 31 and the surface of the steel plate S is formed over the entire opening edge.
  • substantially parallel means not only the case where the intersection angle between the central axis passing through the center of the opening shape of the first opening 31 and the nozzle main axis direction of the air nozzle 20 is 0 degree, but also the case where the intersection angle is within plus or minus 30 degrees from 0 degrees.
  • the central axis passing through the center of the opening shape of the first opening 31 is arranged so as to be substantially parallel to the nozzle main axis direction of the air nozzle 20, thereby concentrating the laser spatter LS. It is possible to reduce the suction flow rate for dusting. As a result, an air flow that enables more efficient dust collection can be realized. Further, the central axis passing through the center of the opening shape of the first opening 31 is provided so as to coincide with the nozzle main axis direction of the air nozzle 20 (in other words, coaxial with the nozzle main axis direction of the air nozzle 20). good too.
  • the moving direction of the laser spatter LS after passing through the first opening 31 depends on the position of the first dust collection duct 33 provided in the first housing.
  • the first dust collection duct 33 may be arranged vertically above the first opening 31 so as not to interfere with the arrangement of the laser light source 10 and the air nozzle 20, although not shown. It is also possible to provide
  • the first dust collection duct 33 of the first dust collection unit 30 is provided in parallel.
  • the first dust collection duct 33 is provided downstream of the irradiation site SA of the laser beam LB.
  • the first dust collection duct 33 is provided upstream of the irradiation site SA of the laser beam LB.
  • the first dust collection duct 33 is provided both upstream and downstream of the irradiation site SA of the laser beam LB.
  • the first dust collection duct 33 illustrated in FIG. 1A when comparing the arrangement of the first dust collection duct 33 illustrated in FIG. 1A and the arrangement of the first dust collection duct 33 illustrated in FIG. 1B, as illustrated in FIG. 1A, first, it is more preferable to provide the first dust collection duct 33 on the downstream side of the irradiation site SA of the laser beam LB. This is because the steel sheet S, which is the target of processing in the present embodiment, is conveyed along the conveying direction C, and an air flow (that is, accompanying flow) is generated from the upstream side to the downstream side of the conveying direction C. are doing.
  • the laser spatter LS can be more reliably collected. becomes possible. After that, if there is space, as shown in FIG. 1C, by providing the first dust collection duct 33 not only on the downstream side but also on the upstream side, the laser spatter LS can be more reliably collected. becomes possible.
  • the specific configuration of the first dust collection unit 30 is not particularly limited, and various known mechanisms can be used as appropriate. Further, in the present disclosure, for example, a plurality of first dust collection units may be arranged along the plate width direction.
  • the flow rate of suction by the first dust collecting section 30 is preferably equal to or greater than the flow rate of dry air discharged from the air nozzle 20 . This makes it possible to more reliably prevent the flow of air around the irradiation site SA of the laser beam LB from becoming stagnant, and to more reliably collect the laser spatter LS. A specific range of the suction flow rate will be described again below.
  • the average suction flow velocity in the cross section of the first dust collecting duct 33 (that is, the suction flow rate of the first dust collecting duct 33 divided by the cross-sectional area of the first dust collecting duct 33) is, for example, 15 m/sec or more and 50 m/sec or less. If the average suction flow velocity is less than 15 m/sec, it will be difficult to sufficiently collect the laser spatter LS.
  • the average suction flow velocity exceeds 50 m/sec, vibrations occur in the first dust collection unit 30, causing turbulence in the air flow around the irradiation site SA of the laser beam LB. Machining becomes difficult.
  • the average suction flow velocity is preferably 17 m/sec or more and 22 m/sec or less.
  • the laser processing apparatus 1 As described above, with the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment, it is possible to more efficiently collect the laser spatter LS generated along with the irradiation of the laser beam LB. It becomes possible to realize it more easily. Further, as a result of further improving the dust collection efficiency of the laser spatter LS, it becomes possible to reduce the amount of the laser spatter LS reaching the wall surface of the laser light source unit 10 . Therefore, the cleanliness of the laser light source unit 10 and the convenience of maintenance can be further improved.
  • the laser processing apparatus 1 when the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment is applied, for example, to magnetic domain control processing of a grain-oriented electrical steel sheet, even if a further increase in the irradiation power of the irradiated laser beam LB is required, Also, it is possible to further collect the generated laser spatter LS.
  • FIG. 2 shows the case where the first dust collection duct 33 exists downstream of the irradiation site SA of the laser beam LB, as shown in FIG. 1A. Even if the first dust collection duct 33 exists at such a position, the following description holds true.
  • the case where the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment is viewed from the side of the steel sheet S is set.
  • Viewing from the side of the steel sheet S means viewing the steel sheet S along the width direction from the direction in which the thickness of the steel sheet S can be read. Further, when the laser beam LB is scanned, “viewing from the side of the steel plate S” can mean viewing along the scanning direction.
  • the minimum value of the height from the irradiation position of the laser beam LB on the steel plate S to the lower end of the first opening 31 of the first dust collecting portion 30 is represented as a distance b.
  • the distance a as shown in FIG. 2 is preferably 25 mm or less.
  • the laser spatter LS floating in the vicinity of the irradiation site SA of the laser beam LB can be efficiently and further sucked.
  • the adhesion of the laser spatter LS to the laser light source section 10 and the air nozzle 20 can be more reliably prevented, and the durability of the laser light source section 10 and the air nozzle 20 can be improved.
  • the distance a as shown in FIG. 2 is more preferably 20 mm. Note that the lower limit of the distance a is not particularly defined, and depends on the state of congestion of the equipment around the first opening 31, but the practical lower limit is about 1 mm.
  • the distance b as shown in FIG. 2 is preferably 10 mm or less.
  • the distance b is 10 mm or less, it is possible to further suppress a decrease in the dust collecting power of the first dust collecting portion 30 for the laser spatter LS. Therefore, it is possible to further prevent the laser spatter LS from adhering to the laser light source unit 10 and the air nozzle 20 . As a result, it is possible to contribute to improving the durability of the laser light source unit 10 and the air nozzle 20 .
  • the distance b as shown in FIG. 2 is more preferably 5 mm. It should be noted that the lower limit of the distance b is not particularly defined, and although it depends on the density of each piece of equipment around the opening 31, the lower limit is substantially about 1 mm.
  • the distance a as shown in FIG. 2 is approximately 20 mm and the distance b is 10 mm or less. This makes it easier to realize the dust collection efficiency of the laser spatter LS by the first dust collection unit 30 to 80% or more. As a result, the effect of improving the durability of the laser light source unit 10 and the air nozzle 20, and the effect of suppressing damage to the surface of the steel plate S due to clogging of the first dust collecting unit 30 and falling of the laser spatter LS on the surface of the steel plate S, It becomes possible to express in a more preferable state.
  • a plate 35 made of carbon may be arranged above the inner wall of the first dust collecting section 30 in the vertical direction.
  • a first housing for example, a dust collection hood or the like
  • a first housing that forms a wall surface of the first dust collection part 30 is generally made of various metals.
  • the carbon plate 35 is placed at a portion where the collected laser sputter LS can reach, thereby preventing a direct reaction between the laser sputter LS and the metal forming the wall surface. It is possible to prevent adhesion of the laser spatter LS. As a result, it is possible to reduce the number of times the inner wall needs to be cleaned in order to remove the adhering laser spatter LS.
  • FIG. 3 illustrates a case where the carbon plate 35 is provided on the entire upper surface of the first dust collection unit 30, the carbon plate 35 is arranged at least at a portion where the laser spatter LS may adhere. It is sufficient that they are not arranged on the entire upper surface of the first dust collecting section 30 .
  • the carbon plate 35 can be installed on the side of the first dust collecting part 30 as well as on the side of the first dust collecting part 30 to which the laser spatter LS can adhere.
  • the wall surface of the first dust collecting section 30 itself may be formed of a carbon plate.
  • FIG. 3 shows the case where the first dust collecting duct 33 exists downstream of the irradiation site SA of the laser beam LB as shown in FIG. 1A, but the case shown in FIGS. Even if the first dust collection duct 33 exists at such a position, the carbon plate can be used.
  • the laser processing apparatus 1 can achieve a dust collection efficiency of 80% or more for the laser sputtering LS, for example. However, even in that case, it is conceivable that the laser spatter LS that could not be completely collected by the first dust collector 30 remains on the surface of the steel sheet S.
  • the laser processing apparatus 1 for example, as shown in FIG. It is preferable to have a portion 40 .
  • the dust can be collected by the second dust collection unit 40, and the laser spatter can be collected. It is possible to collect the LS more efficiently.
  • the second dust collection part 40 includes a second opening 41 provided at a position facing the surface of the steel plate S of the second housing, and a second opening 41 of the second housing. and a slit nozzle 43 for discharging a second gas 44 to the surface of the steel sheet S, provided at a position different from the opening 41 .
  • the second housing is installed along the laser light source section 10 .
  • the second opening 41 of the second housing extends along the plate width direction as can be seen from the second dust collection section 40 in FIG. 4B.
  • the second dust collecting section 40 also has a second dust collecting duct 45 that is connected to the second opening 41 of the second housing and collects the laser spatter LS.
  • the gap between the second opening 41 and the surface of the steel plate S is formed over the entire opening edge.
  • the slit nozzle 43 extends along the plate width direction, as shown in FIG. 4B.
  • the length of the opening of the slit nozzle 43 along the transport direction C is approximately 2 mm.
  • the length of the opening of the slit nozzle 43 along the plate width direction is approximately 1000 mm. That is, the opening area of the slit nozzle 43 is approximately 2 ⁇ 10 ⁇ 3 [m 2 ].
  • the slit nozzle 43 is connected with a second blower R ⁇ b>2 that sends out the second gas 44 to the slit nozzle 43 .
  • the discharge velocity of the second gas 44 from the slit nozzle 43 is, for example, approximately 140 meters per second.
  • the slit nozzle 43 and the second dust collection duct 45 are such that the main axis direction of the slit nozzle 43 and the suction direction of the laser spatter LS in the second dust collection duct 45 are substantially parallel. It is provided in a positional relationship such that This makes it possible to efficiently collect the laser spatter LS that could not be completely collected by the first dust collector 30 .
  • the central axis passing through the center of the opening shape of the second opening 41 of the second dust collection part 40 is arranged substantially parallel to the nozzle main axis direction of the slit nozzle 43 .
  • the air discharged from the slit nozzle 43 can reach the surface of the steel plate S in a more preferable state, and the dust collection efficiency of the laser sputtering LS can be further improved.
  • the suction flow rate for collecting the laser spatter LS by the second opening 41 can be reduced, and an air flow that enables more efficient dust collection can be realized.
  • the central axis passing through the center of the opening shape of the second opening 41 is provided so as to coincide with the nozzle main axis direction of the slit nozzle 43 (in other words, coaxial with the nozzle main axis direction of the slit nozzle 43).
  • the slit nozzle 43 discharges dry air supplied from an air supply pipe (not shown) toward the surface of the steel plate S as an example of the second gas 44. Thereby, the laser spatter LS adhering to the surface of the steel plate S can be rolled up.
  • the discharge amount of dry air discharged from the slit nozzle 43 is preferably set to be equal to or less than the suction flow rate of the second dust collection duct 45, as will be described later.
  • the air flow for sucking the laser sputter LS is caused to flow from the slit nozzle 43 while the laser spatter LS is being blown up from the surface of the steel plate S. It is possible to more reliably suppress the disturbance of the dry air. As a result, it becomes possible to further improve the dust collection efficiency of the laser sputtering LS.
  • the discharge flow velocity of the dry air discharged from the slit nozzle 43 it is preferable to set the discharge flow velocity of the dry air discharged from the slit nozzle 43 to a value equal to or less than the average suction flow velocity in the cross section of the second dust collecting duct 45, which will be described later.
  • the discharge flow velocity of the dry air is equal to or lower than the average suction flow velocity in the cross section of the second dust collection duct 45, so that the dust collection efficiency of the second dust collection section 40 can be further improved.
  • the flow velocity of the dry air discharged from the slit nozzle 43 (that is, the discharge flow velocity) is preferably 140 m/sec or less, more preferably 100 m/sec or less. By ejecting air at a velocity of 140 m/sec or less, it is possible to further prevent turbulence in the flow of air for dust collection.
  • the discharge flow velocity in the slit nozzle 43 is preferably 50 m/sec or more, more preferably 55 m/sec or more, and even more preferably 60 m/sec or more.
  • the discharge flow rate per unit plate width of the slit nozzle 43 is about 0.1 cubic meters or more per minute and about 17 cubic meters or less per minute. If the discharge flow rate per unit plate width of the slit nozzle 43 is less than 0.1 cubic meter per minute, the effect of suppressing adhesion of the laser sputter LS to the slit nozzle 43 is reduced. If the discharge flow rate per unit plate width of the slit nozzle 43 exceeds 17 cubic meters per minute, the diffusion of the laser spatter LS becomes too large and the dust collection efficiency decreases. In addition, in the present disclosure, the discharge flow rate per unit plate width of the slit nozzle can be set arbitrarily.
  • a specific example of the slit nozzle 43 for ejecting dry air is not particularly limited, and various known slit nozzles for air ejection can be used.
  • the second gas 44 injected from the slit nozzle 43 is not limited to dry air, and may be nitrogen, argon, oxygen, helium, or the like.
  • a dust collection passage (not shown) for discharging the laser spatter LS to the outside of the system is connected to the second dust collection duct 45 .
  • a suction fan (not shown) provided on the dust collection passage is operated by the second suction pump P2, so that the laser spatter LS reaching the second dust collection duct 45 can be collected.
  • the output per unit plate width of the second suction pump P2 connected to the second opening 41 is about 6.6 kW or more and about 33 kW or less, like the case of the first suction pump P1. is.
  • the output per unit plate width of the second suction pump P2 can be arbitrarily set.
  • the flow rate of suction by the second dust collection duct 45 is equal to or greater than the discharge flow rate of dry air from the slit nozzle 43 . This makes it possible to further prevent the flow of air around the second opening 41 from becoming stagnant, and to further collect the laser spatter LS. A specific range of the suction flow rate will be described again below.
  • the average suction flow velocity in the cross section of the second dust collecting duct 45 (that is, the value obtained by dividing the suction flow rate of the second dust collecting duct 45 by the cross sectional area of the second dust collecting duct 45) is set to, for example, 15 m/sec or more and 30 m/sec or less. If the average suction flow velocity is less than 15 m/sec, it will be difficult to sufficiently collect the laser spatter LS.
  • the average suction flow velocity exceeds 30 m/sec, vibration occurs in the second dust collecting section 40, and the air flow around the second opening 41 is disturbed. Also, if one were to achieve average suction flow velocities in excess of 30 m/sec, too much power would be required, resulting in increased costs. By collecting dust in a state where the average suction flow velocity is 15 m/sec or more and 30 m/sec or less, it is possible to further collect the laser spatter LS without disturbing the air flow around the second opening 41. becomes.
  • the average suction flow velocity is preferably 17 m/sec or more and 22 m/sec or less.
  • the shortest distance (that is, FIG. 4A is preferably 25 mm or less.
  • the distance a′ is 25 mm or less, the laser spatter LS floating in the vicinity of the second opening 41 can be efficiently and more reliably sucked.
  • the distance a' as shown in FIG. 4A is more preferably 20 mm. Note that the lower limit of the distance a' is not particularly defined, and although it depends on the density of equipment around the second opening 41, the lower limit is substantially about 1 mm.
  • the distance between the surface of the steel plate S and the lower end of the second opening 41 is preferably 10 mm or less.
  • the distance b′ is 10 mm or less, it becomes possible to more reliably suppress a decrease in the dust collecting power of the second dust collecting portion 40 for collecting the laser spatter LS.
  • the distance b' is more preferably 5 mm.
  • the lower limit of the distance b' is not particularly defined, and although it depends on the density of equipment around the second opening 41, the lower limit is substantially about 1 mm.
  • the inner wall of the second housing of the second dust collecting section 40 is preferably made of a carbon plate.
  • direct reaction between the laser sputter LS and the metal forming the wall surface can be prevented, and adhesion of the laser sputter LS can be prevented.
  • FIG. 4C illustrates a laser processing apparatus according to a modification in which two irradiation sites SA are formed in the plate width direction.
  • the number of each of the air nozzles 20, the first dust collectors 30, the second dust collectors 40, the slit nozzles 43, etc. can be set according to the number of irradiation sites SA in the plate width direction.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the average suction flow velocity and the dust collection ratio in the cross section of the first dust collecting duct 33 of the first dust collecting section 30, and
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the average suction flow velocity and the dust collection rate in the cross section of the dust collection duct.
  • the distance from the air nozzle 20 of the first opening 31 in the first dust collection part 30 (that is, the distance a in FIG. 2) is set to 20 mm
  • the distance between the first opening 31 and the surface of the steel plate S (that is, the distance b in FIG. 2, which can be said to be the gap with the steel plate) is set to 5 mm or 10 mm
  • the dust collection rate is simulated when the suction flow velocity in the first dust collection duct 33 is changed.
  • FIG. 11 is a graph showing the results of the experiment.
  • the distance from the slit nozzle 43 of the second opening 41 in the second dust collection part 40 (that is, the distance a′ in FIG. 4A) is 20 mm, and the distance between the second opening 41 and the steel plate S
  • the results of simulating the dust collection ratio when the suction flow rate in the second dust collection duct 45 is changed when the distance to the surface (that is, the gap to the steel plate) is set to 5 mm or 10 mm is shown. It is a graph diagram. Here, the simulation was performed using Fluent, which is commercially available numerical calculation software.
  • the amount of dry air discharged from the air nozzle 20 or the slit nozzle 43 was constant at 0.053 kg/sec. 5 and 6 refers to the number of particles that have reached the depths of the first dust collection duct 33 divided by the number of particles of the spatter generated at the irradiation position of the laser beam LB (that is, It means the number of particles reaching the depths of the first dust collection duct 33/the number of generated spatter particles).
  • the dust collection ratio of 0.9 or more can be realized by setting the average suction flow velocity in the cross section of the dust collection duct of the first dust collection part 30 to 15 m/sec or more.
  • the dust collection ratio can be realized to be 0.9 or more. . From the simulation results, it can be seen that excellent dust collection efficiency can be more reliably achieved by setting the average suction flow velocity in the cross section of the dust collection duct of the first dust collection part 30 to 15 m/sec or more.
  • the first dust collection part 30 extends along the width direction of the steel sheet S in the present embodiment.
  • the suction flow rate per unit plate width of the first dust collection duct 33 of the first dust collection section 30 is set to approximately 60 cubic meters or more per minute and approximately 300 cubic meters or less per minute. If the suction flow rate per unit plate width of the first dust collection duct 33 is less than 60 cubic meters per minute, the required suction capacity cannot be obtained, and the sputter dust collection capacity is lowered. If the suction flow rate per unit plate width of the first dust collecting duct 33 exceeds 300 cubic meters per minute, the suction capacity becomes too large. Excessive suction capacity leads to equipment vibration, resulting in difficulty in laser processing.
  • the suction flow rate per unit plate width of the first dust collection duct can be arbitrarily set.
  • the gap is 10 mm.
  • the dust collection rate of 1.0 can be realized by the average suction flow velocity in the cross section of the second dust collection duct of the second dust collection part 40 being 15 m/sec or more.
  • the gap is set to 5 mm, even if the average suction flow velocity in the cross section of the second dust collection duct of the second dust collection part 40 is reduced to about 10 m/sec, the dust collection ratio is realized to be 0.9 or more. I know you can. From the simulation results, it can be seen that excellent dust collection efficiency can be achieved by setting the average suction flow velocity in the cross section of the second dust collection duct of the second dust collection part 40 to 15 m/sec or more.
  • the second dust collecting part 40 extends along the width direction of the steel sheet S, like the first dust collecting part 30 does.
  • the suction flow rate per unit plate width of the second dust collecting duct 45 of the second dust collecting part 40 is about 60 cubic meters per minute or more and about 300 cubic meters or less per minute, as in the case of the first dust collecting duct 33. . If the suction flow rate per unit plate width of the second dust collection duct 45 is less than 60 cubic meters per minute, the required suction capacity cannot be obtained, and the sputter dust collection capacity is lowered. If the suction flow rate per unit plate width of the second dust collection duct 45 exceeds 300 cubic meters per minute, the suction capacity becomes too large. Excessive suction capacity leads to equipment vibration, resulting in difficulty in laser processing.
  • the suction flow rate per unit plate width of the second dust collecting duct can be arbitrarily set.
  • the laser processing apparatus according to the present embodiment has been described in detail above with reference to FIGS. 1A to 6.
  • the laser processing method according to the present embodiment is a method for collecting laser spatter LS, which is dust generated from the irradiation site SA of the laser beam LB due to the laser beam LB irradiated onto the surface of the steel sheet.
  • the laser beam LB is irradiated from the laser light source to the surface of the steel sheet being conveyed in a predetermined direction, that is, along the preset conveying direction C. Further, in the laser processing method according to the present embodiment, dry air, which is an example of the first gas 20A, is discharged from the air nozzle to the irradiation site SA of the laser beam LB.
  • the laser spatter LS is sucked by the first dust collector through the first opening provided at a position facing the surface of the steel plate of the first housing. Further, in the laser processing method according to the present embodiment, the sucked laser spatter LS is collected from the first dust collection duct provided at a location different from the first opening of the first housing. Accordingly, by controlling the flow of air in the vicinity of the irradiation position of the laser beam LB in a more appropriate state, it is possible to further improve the dust collection efficiency of the laser sputtering LS.
  • the second dust collector further downstream of the first dust collector.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram that schematically shows an example of the configuration of a laser processing apparatus according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the laser processing apparatus 1A includes a laser light source section 10, an air nozzle 20, a first dust collection section 30A, and a second dust collection section 40A.
  • the laser light source unit 10, the air nozzle 20, the first dust collection unit 30A, and the second dust collection unit 40A are controlled by various computers (not shown) such as a process computer that controls the manufacturing process of the steel plate. The operating state is controlled.
  • the laser light source unit 10 and the air nozzle 20 according to the present embodiment have the same configuration as the laser light source unit 10 and the air nozzle 20 according to the first embodiment, and have the same effects. A detailed description is omitted below.
  • the first dust collector 30A is a mechanism that collects the laser spatter LS floating near the irradiation site SA of the laser beam LB by discharging dry air from the air nozzle 20 .
  • the first dust collection unit 30A is connected to, for example, a first opening 31 for sucking the laser spatter LS into the first housing (for example, a dust collection hood, etc.) and the first opening 31. and a first dust collecting duct 33A for collecting the sucked laser spatter LS.
  • the first dust collecting part 30A has an average suction flow velocity of the first dust collecting duct 33A (that is, the first dust collecting part A value obtained by dividing the suction flow rate of the duct 33A by the cross-sectional area of the first dust collecting duct 33A) is 10 m/sec or more and 50 m/sec or less.
  • the lower limit value of the average suction flow velocity of the first dust collecting duct 33A is slightly lower than the lower limit value of the average suction flow velocity of the first dust collecting duct 33 according to the first embodiment. In this situation, the laser spatter LS generated at the irradiation position of the laser beam LB cannot be sufficiently collected only by the first dust collector 30A.
  • a second dust collection section 40A is further provided downstream in the transport direction C from the first opening 31 of the first dust collection section 30A.
  • the second dust collection part 40A includes a second opening 41 provided at a position facing the surface of the steel plate S of the second housing, and a second opening 41 of the second housing. and a slit nozzle 43 ⁇ /b>A that is provided at a position different from the opening 41 and ejects the second gas 44 onto the surface of the steel plate S.
  • the second dust collecting section 40A also has a second dust collecting duct 45A that is connected to the second opening 41 of the second housing and collects the laser spatter LS.
  • the flow velocity of dry air discharged from the slit nozzle 43A (that is, the discharge flow velocity) is set to 140 m/sec or less.
  • the flow velocity of the dry air discharged from the slit nozzle 43A (that is, the discharge flow velocity) is preferably 100 m/sec or less.
  • the average suction flow velocity in the cross section of the second dust collection duct 45A (that is, the suction flow rate of the second dust collection duct 45A is divided by ) is 15 m/sec or more and 30 m/sec or less. Since the average suction flow velocity is 15 m/sec or more and 30 m/sec or less, it is possible to sufficiently collect the laser spatter LS that could not be collected by the first dust collecting portion 30A.
  • the average suction flow velocity in the cross section of the second dust collection duct 45A is preferably 17 m/sec or more and 22 m/sec or less. Since the average suction flow velocity is 17 m/sec or more and 22 m/sec or less, it is possible to further collect the laser spatter LS without disturbing the air flow around the second opening 41 .
  • the configuration other than the above described with reference to FIG. 7 is the same as that of the laser processing apparatus 1 according to the first embodiment, so detailed description thereof will be omitted.
  • the configuration of the laser processing apparatus 1 described in the first embodiment is applied to the laser processing apparatus 1A according to the second embodiment as long as the effect of the laser processing apparatus 1A according to the present embodiment is not impaired. Is possible.
  • the laser processing apparatus and laser processing method according to the present disclosure will be specifically described while showing examples and comparative examples.
  • the examples shown below are merely examples of the laser processing apparatus and the laser processing method according to the present disclosure, and the laser processing apparatus and the laser processing method according to the present disclosure are not limited to the examples shown below.
  • the computer simulation was performed using Fluent, a commercially available numerical calculation software. At that time, the suction flow rate, the air nozzle flow rate, the slit nozzle flow rate, and the amount of spatter generated were given as boundary conditions.
  • the dust collection rate in the first dust collection part is (the number of particles of the laser sputter that reached the dust collection duct provided in the first dust collection part) / (the laser beam generated at the laser beam irradiation site on the steel plate) number of sputtered particles).
  • the dust collection rate in the second dust collection part is (the number of particles of the laser sputtering reaching the second dust collection duct provided in the second dust collection part) / (the arrival position of the air from the slit nozzle on the steel plate) It was calculated as the number of particles of generated laser sputtering).
  • the dust collection rate is a value corresponding to the dust collection efficiency in each dust collecting portion.
  • the dust collection ratio of the laser processing equipment as a whole was calculated separately as follows. Using the number of laser sputter particles generated at the laser beam irradiation site and the dust collection ratio of the first dust collection part obtained from the simulation, the particles of the laser sputter collected by the first dust collection part and the number of laser-sputtered particles that could not be collected by the first dust collector. Then, by multiplying the calculated number of laser sputtered particles that could not be collected by the first dust collector by the dust collection ratio of the second dust collector obtained from the simulation, The number of dusted laser-sputtered particles was calculated.
  • the total number of laser sputtered particles collected by the first dust collection unit and the number of laser sputtered particles collected by the second dust collection unit was generated at the irradiation site of the laser beam.
  • the dust collection ratio of the laser processing apparatus as a whole was calculated.
  • the calculated dust collection rate was evaluated according to the following evaluation criteria. Rating “A”: dust collection ratio 0.95 or more “B”: dust collection ratio 0.80 or more and less than 0.95 “C”: dust collection ratio 0.60 or more and less than 0.80 “D”: dust collection ratio 0 less than .60
  • the suction flow rate per plate width unit length of the second dust collection part in Table 1 the speed at which the laser spatter remaining on the steel plate flies out from the steel plate S is Compared to the speed, it is so small that it can be regarded as almost zero. Therefore, even if the value of the suction flow rate per plate width unit length of the second dust collection portion is generally smaller than the value of the suction flow rate per plate width unit length of the corresponding first dust collection portion, Laser spatter can be efficiently collected.
  • Aspect 1 is a laser light source unit for irradiating a surface of a steel plate conveyed in a predetermined direction with a laser beam; an air nozzle that ejects the first gas at a flow rate of 140 m/sec or less to the laser beam irradiation site; a first opening formed at a position facing the surface of the steel plate and having a central axis passing through the center of the opening shape arranged substantially parallel to the main axis direction of the air nozzle; and a first opening connected to the first opening.
  • a dust collection duct for sucking laser spatter generated from the irradiation site of the laser beam through the first opening, and sucking the sucked laser spatter through the first dust collection duct for removing the laser spatter from the first dust collection duct; a first dust collection unit that collects dust in a state where an average suction flow velocity, which is a value obtained by dividing the suction flow rate of the dust collection duct by the cross-sectional area of the first dust collection duct, is 15 m/sec or more and 50 m/sec or less;
  • a laser processing device is a laser processing device.
  • a second dust collector is further provided downstream of the first opening of the first dust collector in the conveying direction of the steel plate,
  • the second dust collector includes a second opening provided at a position facing the surface of the steel plate, and a second opening provided at a position different from the second opening to discharge a second gas to the surface of the steel plate. and a second dust collection duct connected to the second opening for collecting the laser spatter,
  • the slit nozzle and the second dust collection duct are provided with a positional relationship in which the main axis direction of the slit nozzle and the suction direction of the laser spatter in the second dust collection duct are substantially parallel.
  • Aspect 3 is a laser light source unit for irradiating a surface of a steel plate conveyed in a predetermined direction with a laser beam; an air nozzle that ejects the first gas at a flow rate of 140 m/sec or less to the laser beam irradiation site; a first opening formed at a position facing the surface of the steel plate and having a central axis passing through the center of the opening shape arranged substantially parallel to the main axis direction of the air nozzle; and a first opening connected to the first opening.
  • a dust collection duct for sucking laser spatter generated from the irradiation site of the laser beam through the first opening, and sucking the sucked laser spatter through the first dust collection duct for removing the laser spatter from the first dust collection duct; a first dust collection unit that collects dust in a state where an average suction flow velocity, which is a value obtained by dividing the suction flow rate of the dust collection duct by the cross-sectional area of the first dust collection duct, is 10 m/sec or more and 50 m/sec or less; A second opening provided at a position facing the surface of the steel plate on the downstream side of the first opening of the first dust collecting part in the conveying direction of the steel plate, and a position different from the second opening.
  • a slit nozzle provided in the steel plate for discharging a second gas to the surface of the steel sheet; and a second dust collection duct connected to the slit nozzle, discharging the second gas at a flow rate of 140 m / sec or less, and removing the laser spatter that has not been collected by the first dust collection part
  • the laser spatter sucked through the second opening is sucked by the second dust collecting duct, and the suction flow rate of the second dust collecting duct is divided by the cross-sectional area of the second dust collecting duct.
  • Aspect 4 is When the laser processing device is viewed from the side of the steel plate, the steel plate between the position corresponding to the end face of the air nozzle and the opening end of the first opening of the first dust collecting part The separation distance in the conveying direction is 25 mm or less, When the laser processing apparatus is viewed from the side of the steel plate, the minimum height from the laser beam irradiation position on the steel plate to the lower end of the first opening of the first dust collecting portion is 10 mm. is the following The laser processing apparatus according to any one of aspects 1 to 3.
  • Aspect 5 is irradiating the surface of the steel sheet being transported in a predetermined direction with a laser beam from a laser light source, discharging the first gas at a flow rate of 140 m/sec or less from an air nozzle to the irradiated portion of the laser beam; a first opening formed at a position facing the surface of the steel plate and having a central axis passing through the center of the opening shape arranged substantially parallel to the main axis direction of the air nozzle; and a first opening connected to the first opening.
  • the laser sputter sucked by the first dust collecting duct has an average suction flow rate of 15 m/sec or more and 50 m/sec, which is a value obtained by dividing the suction flow rate of the first dust collecting duct by the cross-sectional area of the first dust collecting duct. Collecting dust in seconds or less, Laser processing method.
  • Aspect 6 is irradiating the surface of the steel sheet being transported in a predetermined direction with a laser beam from a laser light source, discharging the first gas at a flow rate of 140 m/sec or less from an air nozzle to the irradiated portion of the laser beam; a first opening formed at a position facing the surface of the steel plate and having a central axis passing through the center of the opening shape arranged substantially parallel to the main axis direction of the air nozzle; and a first opening connected to the first opening.
  • the laser sputter sucked by the first dust collecting duct has an average suction flow velocity, which is a value obtained by dividing the suction flow rate of the first dust collecting duct by the cross-sectional area of the first dust collecting duct, from 10 m/sec to 50 m/sec. Collect dust in seconds or less,
  • a second opening provided at a position facing the surface of the steel plate on the downstream side of the first opening of the first dust collecting part in the conveying direction of the steel plate, and a position different from the second opening.
  • a slit nozzle provided in the steel plate for discharging a second gas to the surface of the steel sheet; discharging the second gas at a flow rate of 140 m/sec or less by the slit nozzle of the second dust collection part having a second dust collection duct connected to the sucking the laser spatter that has not been collected by the first dust collector through the second opening;
  • the laser sputter sucked by the second dust collecting duct has an average suction flow velocity, which is a value obtained by dividing the suction flow rate of the second dust collecting duct by the cross-sectional area of the second dust collecting duct, from 15 m/sec to 30 m/sec. Collecting dust in seconds or less, Laser processing method.
  • a laser sputter dust collector that collects laser spatter, which is dust generated from a laser beam irradiation site due to a laser beam irradiated onto the surface of a steel plate, a laser light source unit that irradiates a laser beam onto the surface of the steel plate being conveyed in a predetermined direction; an air nozzle for ejecting a gas to the irradiation site of the laser light; The laser spatter generated from the irradiated portion of the laser beam is sucked through a first opening provided in the housing at a position facing the surface of the steel plate, and the sucked laser spatter is transferred to the housing.
  • a first dust collecting part that collects dust with a first dust collecting duct connected to the first opening; with A central axis passing through the center of the opening shape of the first opening is provided so as to be substantially parallel to the nozzle main axis direction of the air nozzle,
  • An average suction flow velocity which is a value obtained by dividing the suction flow rate of the first dust collection duct by the cross-sectional area of the first dust collection duct, is 15 m/sec or more and 30 m/sec or less,
  • the laser sputtering dust collector wherein the flow velocity of the gas discharged from the air nozzle is 140 m/sec or less.
  • a second dust collecting section is further provided downstream of the first opening of the first dust collecting section in the conveying direction,
  • the second dust collection part is a second opening provided at a position facing the surface of the steel plate of the housing; a slit nozzle that is provided at a position different from the second opening of the housing and that discharges gas onto the surface of the steel plate; a second dust collecting duct connected to the second opening of the housing for collecting the laser spatter; and
  • the slit nozzle and the second dust collection duct are provided in a positional relationship such that the nozzle main axis direction of the slit nozzle and the suction direction of the laser spatter in the second dust collection duct are substantially parallel.
  • a laser sputter dust collector according to another aspect 1.
  • a laser sputter dust collector that collects laser spatter, which is dust generated from a laser beam irradiation site due to a laser beam irradiated onto the surface of a steel plate, a laser light source unit that irradiates a laser beam onto the surface of the steel plate being conveyed in a predetermined direction; an air nozzle for ejecting a gas to the irradiation site of the laser light; The laser spatter generated from the irradiated portion of the laser beam is sucked through a first opening provided in the housing at a position facing the surface of the steel plate, and the sucked laser spatter is transferred to the housing.
  • a first dust collection part that collects dust with a first dust collection duct connected to the first opening; a second opening provided downstream of the first opening of the first dust collection unit in the conveying direction and facing the surface of the steel plate of the housing; a slit nozzle for discharging gas to the surface of the steel plate provided at a position different from the second opening of the body; and a slit nozzle connected to the second opening of the housing to collect the laser spatter.
  • a second dust collection part having a second dust collection duct for with A central axis passing through the center of the opening shape of the first opening is provided so as to be substantially parallel to a nozzle main axis direction of the air nozzle,
  • the slit nozzle and the second dust collection duct are provided in a positional relationship such that the main axis direction of the slit nozzle and the direction of suction of the laser spatter in the second dust collection duct are substantially parallel.
  • An average suction flow velocity which is a value obtained by dividing the suction flow rate of the first dust collecting duct by the cross-sectional area of the first dust collecting duct, is 10 m/second or more and 30 m/second or less, The flow velocity of the gas discharged from the air nozzle is 140 m/sec or less, An average suction flow velocity, which is a value obtained by dividing the suction flow rate of the second dust collection duct by the cross-sectional area of the second dust collection duct, is 15 m/sec or more and 30 m/sec or less, The laser sputter dust collector, wherein the gas discharged from the slit nozzle has a flow velocity of 140 m/sec or less.
  • Another aspect 4 is When the laser sputter dust collector is viewed from the side surface of the steel plate, a separation distance in the conveying direction between a position corresponding to the end surface of the air nozzle and an open end of the first opening of the first dust collection unit is 25 mm or less, Minimum height from the position of the laser beam irradiation on the steel plate to the lower end of the first opening of the first dust collecting portion when the laser sputter dust collector is viewed from the side of the steel plate in plan view is 10 mm or less.
  • a laser sputter dust collection method for collecting laser spatter which is dust generated from a laser beam irradiation site due to a laser beam irradiated onto the surface of a steel plate, comprising: irradiating the surface of the steel sheet being conveyed in a predetermined direction with a laser beam from a laser light source unit, and discharging a gas from an air nozzle to a portion irradiated with the laser beam; The laser spatter generated from the irradiated portion of the laser beam is sucked through a first opening provided in the housing at a position facing the surface of the steel plate, and the sucked laser spatter is transferred to the housing.
  • the laser spatter is collected by a first dust collection part that collects dust with a first dust collection duct connected to the first opening, A central axis passing through the center of the opening shape of the opening is provided so as to be substantially parallel to a nozzle main axis direction of the air nozzle, An average suction flow velocity, which is a value obtained by dividing the suction flow rate of the first dust collection duct by the cross-sectional area of the first dust collection duct, is 15 m/sec or more and 30 m/sec or less, The laser sputter dust collection method, wherein the flow velocity of the gas discharged from the air nozzle is 140 m/sec or less.
  • a laser sputter dust collection method for collecting laser spatter which is dust generated from a laser beam irradiation site due to a laser beam irradiated onto the surface of a steel plate, comprising: irradiating the surface of the steel sheet being conveyed in a predetermined direction with a laser beam from a laser light source unit, and discharging a gas from an air nozzle to a portion irradiated with the laser beam; The laser spatter generated from the irradiated portion of the laser beam is sucked through a first opening provided in the housing at a position facing the surface of the steel plate, and the sucked laser spatter is transferred to the housing.
  • the laser spatter is collected by a first dust collection part that collects dust with a first dust collection duct connected to the first opening, a second opening provided downstream of the first opening of the first dust collection unit in the conveying direction and facing the surface of the steel plate of the housing; a slit nozzle for discharging gas to the surface of the steel plate provided at a position different from the second opening of the body; and a slit nozzle connected to the second opening of the housing to collect the laser spatter.
  • a second dust collection duct that collects the laser spatter that has not been collected by the first dust collection unit, and A central axis passing through the center of the opening shape of the first opening is provided so as to be substantially parallel to a nozzle main axis direction of the air nozzle,
  • the slit nozzle and the second dust collection duct are provided in a positional relationship such that the main axis direction of the slit nozzle and the direction of suction of the laser spatter in the second dust collection duct are substantially parallel.
  • An average suction flow velocity which is a value obtained by dividing the suction flow rate of the first dust collection duct by the cross-sectional area of the first dust collection duct, is 10 m/sec or more and 30 m/sec or less, The flow velocity of the gas discharged from the air nozzle is 140 m/sec or less, An average suction flow velocity, which is a value obtained by dividing the suction flow rate of the second dust collecting duct by the cross-sectional area of the second dust collecting duct, is 15 m/sec or more and 30 m/sec or less, The laser sputter dust collection method, wherein the flow velocity of the gas discharged from the slit nozzle is 140 m/sec or less.

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Abstract

レーザ加工装置は、所定の方向に搬送される鋼板の表面に対してレーザ光を照射するレーザ光源部と、レーザ光の照射部位に対して第１気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出するエアノズルと、鋼板の表面に対向する位置に形成され開口形状の中心を通る中心軸がエアノズルのノズル主軸方向と略平行に配置された第１開口部と、第１開口部に連結された第１集塵ダクトとを有し、レーザ光の照射部位から発生したレーザスパッタを第１開口部を介して吸引すると共に、吸引されたレーザスパッタを第１集塵ダクトによって、第１集塵ダクトの吸引流量を第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１５ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である状態で集塵する第１集塵部と、を備える。

Description

レーザ加工装置及びレーザ加工方法
　本開示は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
　例えば特開昭５７－２０３７２０号公報に開示されている方向性電磁鋼板の磁区制御処理のように、鉄鋼業において、所定の方向に搬送されている鋼板の表面にレーザ光を照射して、鋼板の表面に何らかの加工を施すことが実施されることがある。レーザ光の照射に伴い、鋼板の表面からは、レーザスパッタと呼ばれる粉塵が発生する。レーザスパッタを発生したままで放置すると、鋼板の表面に付着して鋼板の性能に悪影響を及ぼす可能性があるため、発生したレーザスパッタを鋼板の周囲から除去することが求められる。そのため、鋼板の周囲からレーザスパッタを除去するための技術が、各種提案されている。
　例えば特表２０１９－５０９３９４号公報には、鋼板の表面に溝を形成するためのレーザ照射設備と、鋼板の表面に形成された溝の内部に残存する溶融鉄を除去するためのエアナイフと、ヒューム及び溶融鉄を吸引して除去するための集塵フードと、を備えた装置が開示されている。
　　特許文献１：特開昭５７－２０３７２０号公報
　　特許文献２：特表２０１９－５０９３９４号公報
　しかしながら、本件開示者が特表２０１９－５０９３９４号公報に開示されているような集塵のための装置について検証を行った結果、レーザスパッタの集塵効率が十分ではないことが分かった。このため、レーザ照射設備の周囲が除去しきれなかったレーザスパッタで汚れてしまい、結果、レーザ照射設備のメンテナンスに手間がかかるという問題が生じることが明らかとなった。
　また、産業機械等に対する次期のトップランナー規制を考慮した場合、方向性電磁鋼板の磁区制御処理においては、鉄損を更に小さくするために、照射するレーザのレーザパワーをより上げること（例えば、１～５Ｊ／ｍｍ２程度まで上げること）が求められている。レーザパワーをより上げることに伴い発生するレーザスパッタの量も増加することが推定される。レーザスパッタの増加に対応するために、更なる集塵効率の向上が求められている。
　そこで、本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、本開示は、レーザ光の照射に伴い発生するレーザスパッタをより効率良く集塵することが可能な、レーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供する。
　上記課題を解決するために、本件開示者が鋭意検討を行った結果、本件開示者は、特表２０１９－５０９３９４号公報に開示されているような、鋼板の表面に形成された溝に残存した粉塵（すなわち、レーザスパッタ）を掻き出すことが可能な程度の空気の流れを作り出すエアナイフを用いることが、逆にレーザスパッタの集塵効率を低下させている要因の一つであることを知見した。
　また、本件開示者が、レーザ光の照射部位近傍における空気の流れを、様々なパターンでシミュレートとした。結果、本件開示者は、レーザスパッタを集塵するための機構の開口部を、鋼板の表面に対向させるように設けることで、レーザスパッタを集塵するための吸引流量を減少させることが可能となり、より効率の良い集塵が可能となる空気の流れを実現可能であることを知見した。
　上記知見に基づき、更なる検討を行うことで完成された本開示は、以下の態様を含む。
（１）所定の方向に搬送される鋼板の表面に対してレーザ光を照射するレーザ光源部と、前記レーザ光の照射部位に対して第１気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出するエアノズルと、前記鋼板の表面に対向する位置に形成され開口形状の中心を通る中心軸が前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行に配置された第１開口部と、前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトとを有し、前記レーザ光の照射部位から発生したレーザスパッタを前記第１開口部を介して吸引すると共に、吸引された前記レーザスパッタを前記第１集塵ダクトによって、前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１５ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である状態で集塵する第１集塵部と、を備える、レーザ加工装置。
（２）所定の方向に搬送される鋼板の表面に対してレーザ光を照射するレーザ光源部と、前記レーザ光の照射部位に対して第１気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出するエアノズルと、前記鋼板の表面に対向する位置に形成され開口形状の中心を通る中心軸が前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行に配置された第１開口部と、前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトとを有し、前記レーザ光の照射部位から発生したレーザスパッタを前記第１開口部を介して吸引すると共に、吸引された前記レーザスパッタを前記第１集塵ダクトによって、前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１０ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である状態で集塵する第１集塵部と、前記鋼板の搬送方向において前記第１集塵部の前記第１開口部よりも下流側において前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第２開口部と、前記第２開口部とは異なる位置に設けられ前記鋼板の表面に対して第２気体を吐出するスリットノズルと、前記レーザスパッタの吸引方向が前記スリットノズルのノズル主軸方向と略平行である位置関係を有して前記第２開口部に連結された第２集塵ダクトと、を有し、前記スリットノズルによって前記第２気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出し、前記第１集塵部で集塵されなかった前記レーザスパッタを前記第２開口部を介して吸引し、かつ、吸引された前記レーザスパッタを前記第２集塵ダクトによって、前記第２集塵ダクトの吸引流量を前記第２集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下である状態で集塵する第２集塵部と、を備える、レーザ加工装置。
（３）所定の方向に搬送されている鋼板の表面に対して、レーザ光源部によってレーザ光を照射し、前記レーザ光の照射部位に対して、エアノズルによって第１気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出し、前記鋼板の表面に対向する位置に形成され開口形状の中心を通る中心軸が前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行に配置された第１開口部と、前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトとを有する第１集塵部の前記第１開口部を介して、前記レーザ光の照射部位から発生したレーザスパッタを吸引し、吸引された前記レーザスパッタを前記第１集塵ダクトによって、前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１５ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である状態で集塵する、レーザ加工方法。
（４）所定の方向に搬送されている鋼板の表面に対して、レーザ光源部によってレーザ光を照射し、前記レーザ光の照射部位に対して、エアノズルによって第１気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出し、前記鋼板の表面に対向する位置に形成され開口形状の中心を通る中心軸が前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行に配置された第１開口部と、前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトとを有する第１集塵部の前記第１開口部を介して、前記レーザ光の照射部位から発生したレーザスパッタを吸引し、吸引された前記レーザスパッタを前記第１集塵ダクトによって、前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１０ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である状態で集塵し、前記鋼板の搬送方向において前記第１集塵部の前記第１開口部よりも下流側において前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第２開口部と、前記第２開口部とは異なる位置に設けられ前記鋼板の表面に対して第２気体を吐出するスリットノズルと、前記レーザスパッタの吸引方向が前記スリットノズルのノズル主軸方向と略平行である位置関係を有して前記第２開口部に連結された第２集塵ダクトと、を有する第２集塵部の前記スリットノズルによって前記第２気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出し、前記第１集塵部で集塵されなかった前記レーザスパッタを前記第２開口部を介して吸引し、吸引された前記レーザスパッタを前記第２集塵ダクトによって、前記第２集塵ダクトの吸引流量を前記第２集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下である状態で集塵する、レーザ加工方法。
　本開示によれば、レーザ光の照射に伴い発生するレーザスパッタをより効率良く集塵することが可能となる。
図１Ａは、本開示の第１の実施形態に係るレーザ加工装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。 図１Ｂは、第１の実施形態に係るレーザ加工装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。 図１Ｃは、第１の実施形態に係るレーザ加工装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。 図２は、第１の実施形態に係るレーザ加工装置における第１集塵部の位置関係について説明するための説明図である。 図３は、第１の実施形態に係るレーザ加工装置における第１集塵部について説明するための説明図である。 図４Ａは、第１の実施形態に係るレーザ加工装置の構成の他の一例について説明するための、図４Ｂ中の４Ａ－４Ａ線で切断した場合の断面を含む説明図である。 図４Ｂは、第１の実施形態に係るレーザ加工装置の構成の他の一例について説明するための平面図である。 図４Ｃは、第１の実施形態に係るレーザ加工装置の構成の変形例について説明するための平面図である。 図５は、第１集塵部の第１集塵ダクトの断面における平均吸引流速と集塵割合との関係を示したグラフである。 図６は、第２集塵部の第２集塵ダクトの断面における平均吸引流速と集塵割合との関係を示したグラフである。 図７は、本開示の第２の実施形態に係るレーザ加工装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　但し、図面における各装置や各部材の厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや平面寸法は、以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、明細書中に特段の断りが無い限り、本開示の各構成要素の個数は、１つに限定されず、複数存在してもよい。
　先だって説明したように、特表２０１９－５０９３９４号公報に記載されている装置について、本件開示者が鋭意検討を行った結果、特表２０１９－５０９３９４号公報で用いられているようなエアナイフを用いることが、逆にレーザスパッタの集塵効率を低下させている要因の一つであることが明らかとなった。
　すなわち、エアナイフは、鋼板の表面に形成された溝に残存した粉塵であるレーザスパッタを掻き出すことが可能なように、例えば毎秒１４０ｍを超えるような強い空気の流れを作り出している。強い空気の流れが常に生じていることで、レーザ光の照射位置の前後に配置された２つの集塵フードによる、吸引のための空気の流れを乱してしまい、レーザスパッタの集塵効率を低下させることが判明した。
　また、特表２０１９－５０９３９４号公報に開示されている装置について、レーザ光の照射位置近傍における空気の流れをシミュレートした。結果、これら２つの集塵フードによる吸引によって、逆に、レーザ光の照射位置の近傍に空気の流れの空白部分、すなわち流れの淀み領域が生じてしまい、集塵効率の低下を招いていることが明らかとなった。
　以上のような知見に基づき、本件開示者は、鋭意検討を行った。結果、エアナイフのような強い空気の流れを生じさせるものを使用せずに、レーザ光の照射位置の近傍における空気の流れをより適切な状態に制御することで、レーザスパッタの集塵効率を更に向上させることが可能であることに想到した。
　このような知見のもとに完成された本開示の実施形態に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法について、以下に詳細に説明する。
≪第１の実施形態≫
（レーザ加工装置について）
　以下では、図１Ａ～図７を参照しながら、本開示の第１の実施形態に係るレーザ加工装置について、詳細に説明する。
　図１Ａ～図１Ｃは、第１の実施形態に係るレーザ加工装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。第１の実施形態に係るレーザ加工装置は、搬送中の鋼板の表面に対してレーザ光ＬＢを照射することによって溝を形成する加工を行う装置である。また、第１の実施形態に係るレーザ加工装置は、照射されるレーザ光ＬＢに起因してレーザ光ＬＢの照射部位ＳＡから発生する粉塵であるレーザスパッタＬＳを、集塵する装置である。本開示では、「レーザ加工装置」を「レーザスパッタ集塵装置」と見做し得ると共に「レーザ加工方法」を「レーザスパッタ集塵方法」と見做し得る。
　ここで、本実施形態に係るレーザ加工装置が用いられる鋼板については、特に限定されない。公知の各種の鋼板に対して、本実施形態に係るレーザ加工装置を適用することができる。また、本実施形態で着目するレーザ光を用いた処理についても、特に規定されるものではない。各種の鋼板を製造するための製造工程の任意のタイミングで実施される、レーザ光を用いた公知の各種の処理に対して、本実施形態に係るレーザ加工装置を適用することが可能である。
　図１Ａ～図１Ｃに模式的に示したように、本実施形態に係るレーザ加工装置１は、レーザ光源部１０と、エアノズル２０と、第１集塵部３０と、を備える。これらレーザ光源部１０、エアノズル２０、第１集塵部３０は、例えば、鋼板の製造工程を統括的に制御するプロセスコンピュータ等の各種の不図示のコンピュータにより、稼働状態が制御されている。
　本実施形態に係るレーザ加工装置１は、図１Ａ～図１Ｃに模式的に示したように、例えば、鋼板Ｓの搬送方向Ｃに沿って所定の間隔で設けられた、隣り合う搬送ロールＲ間に設置される。
＜鋼板Ｓ＞
　第１の実施形態では、鋼板Ｓの通板速度は、約０．１メートル／分以上、約５メートル／分以下である。通板速度が０．１メートル／分未満である場合、生産性が低下するため、加工コストが高くなる。通板速度が５メートル／分を超える場合、通板設備が過大となり、かつ、生産性が低下するため、加工コストが高くなる。なお、本開示では、通板速度は、任意に設定できる。
　第１の実施形態では、帯状の鋼板Ｓの板幅は、０．３メートル以上、３メートル以下である。板幅は、平面視で、搬送方向に直交する方向に沿って測った長さである。板幅が０．３メートル未満である場合、生産性が低下するため、加工コストが高くなる。板幅が３メートルを超える場合、通板設備が過大となり、かつ、生産性が低下するため、加工コストが高くなる。なお、本開示では、板幅は、任意に設定できる。
＜レーザ光源部１０＞
　本実施形態に係るレーザ光源部１０は、処理対象となる鋼板Ｓの表面に対して、所定波長のレーザ光ＬＢを照射する。レーザ光ＬＢは、鋼板Ｓの板幅方向に沿って、又は、平面視で板幅方向に対して若干傾斜した方向に沿って走査され得る。鋼板Ｓの板幅方向は、鋼板Ｓの搬送方向Ｃに直交し、図１Ａ及び図１Ｂの紙面を貫く方向である。
　なお、本開示では、線状の照射としてのレーザ光の走査は必須ではなく、レーザ光が点状に照射されてもよい。レーザ光源部１０は、着目する処理を実現するために必要な波長及び強度を有するレーザ光ＬＢを照射するための不図示のレーザ光源と、レーザ光源より照射されたレーザ光ＬＢを鋼板Ｓの表面に導光するための不図示の光学系と、を有している。
　レーザ光源部１０は、板幅方向に沿って延びる。レーザ加工装置１は、通板中の鋼板Ｓの表面に対してレーザ光ＬＢを照射することによって、板幅方向に沿って線状に延びる複数の溝を、搬送方向において間欠的に形成する。
　第１の実施形態では、搬送方向Ｃに沿った複数の溝の間隔は、約１ｍｍ以上、約５０ｍｍ以下である。溝の間隔が１ｍｍ未満である場合、通板速度を低速にする必要がある。このため、生産性が低下し、結果、生産コストが高くなる。溝の間隔が５０ｍｍを超える場合、加工による性能改善効果を得ることが難しくなる。なお、本開示では、溝の間隔は、任意に設定できる。
　レーザ光源については、特に限定されるものではなく、各種の固体レーザ光源、ガスレーザ光源、半導体レーザ光源等のような様々なレーザ光源を用いることが可能である。また、光学系についても、特に限定されるものではなく、レーザ光を鋼板Ｓの表面に導光するための各種の光学系を用いることが可能である。
　レーザ光源部１０の設置位置は、特に限定されるものではないが、例えば図１Ａ～図１Ｃに模式的に示したように、側面から見た場合、鋼板Ｓの鉛直方向上方に、レーザ光ＬＢの照射光軸が鋼板Ｓの表面に対して略垂直となるように設けられることが好ましい。
＜エアノズル２０＞
　エアノズル２０は、板幅方向に沿って延びる。エアノズル２０の開口部の搬送方向Ｃに沿った長さは、約２ｍｍである。また、エアノズル２０の開口部の板幅方向に沿った長さは、約１０００ｍｍである。すなわち、エアノズル２０の開口面積は、約２×１０－３［ｍ２］である。エアノズル２０には、エアノズル２０に第１気体２０Ａを送り出す第１送風機Ｒ１が接続される。エアノズル２０からの第１気体２０Ａの吐出流速は、例えば、毎秒約１４０メートルである。
　エアノズル２０は、鋼板Ｓの表面におけるレーザ光ＬＢの照射部位ＳＡに対して、第１気体２０Ａの一例として、不図示の空気供給配管から供給されるドライエアを吐出する。エアノズル２０から吐出されるドライエアにより、鋼板Ｓの表面に位置している粉塵であるレーザスパッタＬＳは鋼板表面から巻き上げられ、後述する第１集塵部３０による空気の流れに乗って、第１集塵部３０に集塵される。
　本実施形態に係るレーザ加工装置１では、特表２０１９－５０９３９４号公報に開示されているような、鋼板表面の溝の内部からレーザスパッタＬＳを掻き出すような流速を有したエアナイフは使用されない。本実施形態に係るレーザ加工装置１は、エアナイフよりも小さな流速のドライエアを吐出する。これにより、エアナイフのように集塵のための空気の流れをかき乱すことなく、鋼板Ｓの表面からレーザスパッタＬＳを巻き上げて、第１集塵部３０による空気の流れに重畳させることができる。
　エアノズル２０から吐出されるドライエアの流速（すなわち、吐出流速）は、１４０ｍ／秒以下であることが好ましく、１００ｍ／秒以下であることがより好ましい。１４０ｍ／秒以下の吐出流速で空気が吐出されることで、集塵のための空気の流れに乱れが発生することを、より一層防止することが可能となる。
　また、エアノズル２０における吐出流速は、５０ｍ／秒以上であることが好ましく、５５ｍ／秒以上であることがより好ましく、６０ｍ／秒以上であることが更に好ましい。０ｍ／秒以上の吐出流速で空気が吐出されることで、鋼板Ｓの表面からレーザスパッタＬＳをより一層巻き上げることが可能となる。
　エアノズル２０の設置位置は、鋼板Ｓの表面にドライエアを吐出可能な位置であれば、特に規定されるものではないが、図１Ａ～図１Ｃに示したように、鋼板Ｓの直上に設けられることが好ましく、エアノズル２０のノズル主軸方向（換言すれば、吐出されるドライエアの進行方向）がレーザ光源部１０におけるレーザ光ＬＢの光軸方向と略同軸となるように設けられることがより好ましい。
　ここで、本実施形態において、エアノズル２０から吐出されるドライエアの吐出流量は、後述する第１集塵部３０の吸引流量以下であることが好ましい。第１集塵部３０の吸引流量以下の吐出流量でドライエアを吐出することで、鋼板Ｓの表面からレーザスパッタＬＳを巻き上げつつも、レーザスパッタＬＳを吸引するための空気の流れをエアノズル２０からのドライエアがかき乱すことを、より確実に抑制することが可能となる。
　結果、レーザスパッタＬＳの集塵効率をより一層向上させることが可能となる。エアノズル２０から吐出されるドライエアの吐出流量は、より細かに制御することが、より好ましい。また、吐出流量が細かに制御されることで、後述する第１集塵部３０による集塵効率をより向上させることが可能となる。
　また、後で説明する図４Ｂ中のエアノズル２０のように、本実施形態では、エアノズル２０は、鋼板Ｓの板幅方向に沿って延びる。エアノズル２０の単位板幅当たりの吐出流量は、毎分約０．１立方メートル以上、毎分約１７立方メートル以下である。エアノズル２０の単位板幅当たりの吐出流量が毎分０．１立方メートル未満である場合、スリットノズル４３へのレーザスパッタＬＳの付着を抑制する効果が低下する。エアノズル２０の単位板幅当たりの吐出流量が毎分１７立方メートルを超える場合、レーザスパッタＬＳの拡散が大きくなりすぎて集塵効率が低下する。なお、本開示では、エアノズルの単位板幅当たりの吐出流量は、任意に設定できる。
　ドライエアを吐出するエアノズル２０の具体例については、特に限定されるものではなく、公知の各種の空気噴射用のノズルを使用することが可能である。空気噴射用のノズルとして、例えば、各種のスプレーノズル等を挙げることができる。
　また、エアノズル２０から吐出される第１気体２０Ａは、ドライエアに限定されるものではなく、窒素、アルゴン、酸素、ヘリウム等としてもよい。
＜第１集塵部３０＞
　第１集塵部３０は、エアノズル２０によるドライエアの吐出によりレーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの近傍を浮遊しているレーザスパッタＬＳを、集塵する機構である。この第１集塵部３０は、例えば、レーザスパッタＬＳを第１筐体（例えば、集塵フード等）の内部へ吸引するための第１開口部３１と、第１開口部３１に連結されており、吸引したレーザスパッタＬＳを集塵するための第１集塵ダクト３３と、を有している。第１筐体は、レーザ光源部１０に沿って設置される。換言すると、後で説明する図４Ｂ中の第１集塵部３０から看取できるように、第１筐体の第１開口部３１は、板幅方向に沿って延びる。
　図１Ａ～図１Ｃに示したように、第１集塵ダクト３３は、例えば略Ｌ字型の流路により第１開口部３１に連結されている。また、第１集塵ダクト３３には、レーザスパッタＬＳを系外へと排出するための不図示の集塵流路が接続されている。集塵流路上に設けられた不図示の吸引ファンが第１吸引ポンプＰ１によって動作することで、第１集塵ダクト３３まで到達したレーザスパッタＬＳを集塵することが可能となる。
　第１の実施形態では、第１開口部３１に接続された第１吸引ポンプＰ１の単位板幅当たりの出力は、約６．６ｋＷ以上、約３３ｋｗ以下である。第１吸引ポンプＰ１の単位板幅当たりの出力が６．６ｋＷ未満である場合、必要な吸引能力が得られないため、スパッタ集塵能力が低下する。第１吸引ポンプＰ１の単位板幅当たりの出力が３３ｋｗを超える場合、吸引能力が大きくなり過ぎる。過大な吸引能力は、設備振動につながり、結果、レーザ加工が困難となる。なお、本開示では、第１吸引ポンプの単位板幅当たりの出力は、任意に設定できる。
　第１集塵部３０は、所定の吸引流量で第１開口部３１周辺の雰囲気を吸引するように構成されている。所定の吸引流量で第１開口部３１周辺の雰囲気を吸引する動作によって、レーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの近傍に浮遊しているレーザスパッタＬＳが、第１開口部３１から集塵される。
　また、図１Ａ～図１Ｃに模式的に示したように、本実施形態に係る第１集塵部３０では、第１開口部３１は、搬送されている鋼板の表面に対向する位置に設けられている。すなわち、第１開口部３１は、搬送中の鋼板の表面に対向する。また、本実施形態に係る第１集塵部３０では、第１開口部３１の開口形状の中心を通る中心軸は、エアノズル２０のノズル主軸方向と略平行となるように配置されており、第１開口部３１は、ほぼ側壁のみで構成されている。本実施形態では、第１開口部３１と鋼板Ｓの表面との間のギャップは、開口縁全体に亘って形成される。
　なお、本明細書では「略平行」とは、第１開口部３１の開口形状の中心を通る中心軸とエアノズル２０のノズル主軸方向との交差角度が０度である場合だけでなく、交差角度が０度に対してプラスマイナス３０度以内である場合を含む。
　本件開示者による各種のシミュレーションの結果、第１開口部３１の開口形状の中心を通る中心軸が、エアノズル２０のノズル主軸方向と略平行となるように配置されることで、レーザスパッタＬＳを集塵するための吸引流量を減少させることが可能となる。結果、より効率の良い集塵が可能となる空気の流れを実現できる。また、第１開口部３１の開口形状の中心を通る中心軸は、エアノズル２０のノズル主軸方向と一致するように（換言すれば、エアノズル２０のノズル主軸方向と同軸となるように）設けられてもよい。
　第１開口部３１を経た後のレーザスパッタＬＳの移動方向は、第１筐体に設けられた第１集塵ダクト３３の位置に依存する。レーザ加工装置１の配置環境によっては、第１集塵ダクト３３を、例えば、図示を省略するが、レーザ光源部１０やエアノズル２０の配置と干渉しないように第１開口部３１の鉛直方向上方に設けることも可能である。
　そこで、第１集塵部３０の第１集塵ダクト３３は、図１Ａ～図１Ｃに模式的に示したように、第１集塵ダクト３３におけるレーザスパッタＬＳの吸引方向が搬送方向Ｃと略平行となるように設けられることが好ましい。図１Ａに示した例では、第１集塵ダクト３３は、レーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの下流側に設けられている。図１Ｂに示した例では、第１集塵ダクト３３は、レーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの上流側に設けられている。図１Ｃに示した例では、第１集塵ダクト３３は、レーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの上流側及び下流側の双方に設けられている。
　ここで、図１Ａに例示した第１集塵ダクト３３の配置と、図１Ｂに例示した第１集塵ダクト３３の配置と、を比較してみると、図１Ａに示したように、まず、レーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの下流側に第１集塵ダクト３３を設けることがより好ましい。これは、本実施形態で着目する処理対象である鋼板Ｓが搬送方向Ｃに沿って搬送されることで、搬送方向Ｃの上流側から下流側に向かう空気の流れ（すなわち、随伴流）が発生している。
　そのため、第１集塵ダクト３３を、まずレーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの下流側に対して設けることで、随伴流をも活用することが可能となり、より確実にレーザスパッタＬＳを集塵することが可能となる。その後、空間的に余裕があれば、図１Ｃに示すように、下流側だけでなく上流側に対しても第１集塵ダクト３３を設けることで、更に確実にレーザスパッタＬＳを集塵することが可能となる。
　なお、第１集塵部３０の具体的な構成については、特に限定されるものではなく、公知の各種の機構を適宜利用することが可能である。また、本開示では、例えば、複数の第１集塵部が、板幅方向に沿って配置されてもよい。
　第１集塵部３０による吸引流量は、エアノズル２０からのドライエアの吐出流量以上であることが好ましい。これにより、レーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの周囲における空気の流れを停滞させることを、より確実に防止でき、レーザスパッタＬＳをより確実に集塵することが可能となる。吸引流量の具体的な範囲については、以下で改めて説明する。
　また、第１集塵部３０において、第１集塵ダクト３３の断面部における平均吸引流速（すなわち、第１集塵ダクト３３の吸引流量を第１集塵ダクト３３の断面積で除したもの）は、例えば、１５ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である。平均吸引流速が１５ｍ／秒未満である場合には、レーザスパッタＬＳを十分に集塵することが困難となる。
　一方、平均吸引流速が５０ｍ／秒を超える場合には、第１集塵部３０に振動が発生することによって、レーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの周囲における空気の流れに乱れが生じ、結果、レーザ加工が困難になる。平均吸引流速が１５ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である状態で集塵することで、レーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの周囲における空気の流れを乱すことなく、レーザスパッタＬＳをより一層集塵することが可能となる。平均吸引流速は、好ましくは、１７ｍ／秒以上２２ｍ／秒以下である。
　以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工装置１により、レーザ光ＬＢの照射に伴い発生するレーザスパッタＬＳをより効率良く集塵することが可能となり、例えば８０％以上の集塵効率をより容易に実現することが可能となる。また、レーザスパッタＬＳの集塵効率がより向上する結果、レーザ光源部１０の壁面まで到達するレーザスパッタＬＳも減少させることが可能となる。このため、レーザ光源部１０の清浄性やメンテナンスの利便性をより向上させることができる。
　よって、本実施形態に係るレーザ加工装置１を、例えば方向性電磁鋼板の磁区制御処理に適用した場合には、照射されるレーザ光ＬＢの照射パワーの更なる増加を求められた場合であっても、発生するレーザスパッタＬＳをより一層集塵することが可能となる。
［第１集塵部３０の設置位置について］
　ここで、図２を参照しながら、本実施形態に係るレーザ加工装置１における、第１集塵部３０の設置位置について、詳細に説明する。なお、図２では、図１Ａに示したように、第１集塵ダクト３３がレーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの下流側に存在する場合を図示しているが、図１Ｂや図１Ｃに示したような位置に第１集塵ダクト３３が存在している場合であっても、以下の説明は成立する。
　図２に模式的に示したように、本実施形態に係るレーザ加工装置１を、鋼板Ｓの側面側から見る場合を設定する。「鋼板Ｓの側面側から見る」は、鋼板Ｓの厚みが読める方向から、鋼板Ｓを板幅方向に沿って見ることを意味する。また、レーザ光ＬＢが走査される場合には、「鋼板Ｓの側面側から見る」は、走査方向に沿って見ることを意味し得る。
　レーザ加工装置１を鋼板Ｓの側面側から見る際に、図２に示したように、エアノズル２０の端面に対応する位置と、第１集塵部３０の第１開口部３１の開口端部と、の間の搬送方向Ｃでの離隔距離を、距離ａと表す。また、鋼板Ｓにおけるレーザ光ＬＢの照射位置から第１集塵部３０の第１開口部３１の下端までの高さの最小値を、距離ｂと表す。
　本実施形態に係るレーザ加工装置１において、図２に示したような距離ａの大きさは、２５ｍｍ以下であることが好ましい。距離ａが２５ｍｍ以下であることで、レーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの近傍に浮遊しているレーザスパッタＬＳを、効率良く、かつ、より一層吸引することが可能となる。その結果、レーザ光源部１０やエアノズル２０へのレーザスパッタＬＳの付着をより確実に防止することができ、レーザ光源部１０やエアノズル２０の耐久性の向上に寄与することができる。
　加えて、第１集塵部３０の第１開口部３１の下端部、及び、第１集塵部３０の内壁上面へのレーザスパッタＬＳの付着をより一層防止することが可能となる。結果、第１集塵部３０の閉塞や、鋼板Ｓの表面へのレーザスパッタＬＳの落下による鋼板Ｓの表面の損傷を、より一層抑制することができる。
　図２に示したような距離ａは、より好ましくは２０ｍｍである。なお、距離ａの下限値については、特に規定するものではなく、第１開口部３１の周囲における各設備の密集状況等にも依存するが、実質的には１ｍｍ程度が下限値となる。
　また、本実施形態に係るレーザ加工装置１において、図２に示したような距離ｂの大きさは、１０ｍｍ以下であることが好ましい。距離ｂが１０ｍｍ以下であることで、第１集塵部３０によるレーザスパッタＬＳの集塵力の低下をより一層抑制できる。このため、レーザ光源部１０やエアノズル２０へのレーザスパッタＬＳの付着をより一層防止することが可能となる。結果、レーザ光源部１０やエアノズル２０の耐久性の向上に寄与することができる。
　加えて、第１集塵部３０の第１開口部３１の下端部、及び、第１集塵部３０の内壁上面へのレーザスパッタＬＳの付着をより一層防止することが可能となる。このため、第１集塵部３０の閉塞や、鋼板Ｓの表面へのレーザスパッタＬＳの落下による鋼板Ｓの表面の損傷を、より一層抑制することができる。
　図２に示したような距離ｂは、より好ましくは５ｍｍである。なお、距離ｂの下限値については、特に規定するものではなく、開口部３１の周囲における各設備の密集状況等にも依存するが、実質的には１ｍｍ程度が下限値となる。
　更に、本実施形態に係るレーザ加工装置１において、図２に示したような距離ａの大きさが２０ｍｍ程度となり、かつ、距離ｂの大きさが１０ｍｍ以下となることが、より一層好ましい。これにより、第１集塵部３０によるレーザスパッタＬＳの集塵効率を８０％以上に実現することが、より容易となる。結果、レーザ光源部１０及びエアノズル２０の耐久性の向上効果、並びに、第１集塵部３０の閉塞や鋼板Ｓの表面へのレーザスパッタＬＳの落下による鋼板Ｓの表面の損傷の抑制効果を、より好ましい状態で発現させることが可能となる。
［第１集塵部３０へのカーボン製のプレートの利用］
　また、本実施形態に係るレーザ加工装置１において、図３に模式的に示したように、第１集塵部３０の内壁の鉛直方向上部に対し、カーボン製プレート３５を配置してもよい。第１集塵部３０の壁面を構成する第１筐体（例えば、集塵フード等）は、各種の金属で形成されることが一般的である。
　第１集塵部３０において、集塵されたレーザスパッタＬＳが到達し得る部位に対し、カーボン製プレート３５を配置することで、レーザスパッタＬＳと、壁面を構成する金属との直接的な反応を防止して、レーザスパッタＬＳの付着を防止することが可能となる。その結果、付着したレーザスパッタＬＳを除去するための内壁の手入れの回数を削減することが、可能となる。
　なお、図３では、カーボン製プレート３５を、第１集塵部３０の上面全体に設けた場合を図示しているが、カーボン製プレート３５は、レーザスパッタＬＳが付着し得る部位に少なくとも配置すればよく、第１集塵部３０の上面全体に配置しなくともよい。カーボン製プレート３５は、第１集塵部３０の上面以外にも、第１集塵部３０の側面等、レーザスパッタＬＳが付着し得る部位に設置することが可能である。
　また、第１集塵部３０の内壁にカーボン製プレート３５を設置するのではなく、第１集塵部３０の壁面そのものを、カーボン製プレートで構成してもよい。
　なお、図３では、図１Ａに示したように、第１集塵ダクト３３がレーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの下流側に存在する場合を図示しているが、図１Ｂや図１Ｃに示したような位置に第１集塵ダクト３３が存在している場合であっても、カーボン製のプレートの利用は成立する。
＜第２集塵部４０＞
　以上説明したような第１集塵部３０を設けることで、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、レーザスパッタＬＳの集塵効率を例えば８０％以上に実現することが可能である。しかしながら、その場合であっても、鋼板Ｓの表面には、第１集塵部３０により集塵しきれなかったレーザスパッタＬＳが残存することが考えられる。
　そこで、本実施形態に係るレーザ加工装置１は、例えば図４Ａに示したように、第１集塵部３０の第１開口部３１よりも搬送方向Ｃの下流側に、更に、第２集塵部４０を有していることが好ましい。第２集塵部４０を設けることで、第１集塵部３０により集塵しきれなかったレーザスパッタＬＳが存在したとしても、第２集塵部４０により集塵することが可能となり、レーザスパッタＬＳをより一層効率良く集塵することが可能となる。
　第２集塵部４０は、図４Ａに模式的に示したように、第２筐体の鋼板Ｓの表面に対向する位置に設けられた第２開口部４１と、第２筐体の第２開口部４１とは異なる位置に設けられた、鋼板Ｓの表面に対して第２気体４４を吐出するスリットノズル４３と、を有している。第２筐体は、レーザ光源部１０に沿って設置される。換言すると、第２筐体の第２開口部４１は、図４Ｂ中の第２集塵部４０から看取できるように、板幅方向に沿って延びる。
　また、第２集塵部４０は、第２筐体の第２開口部４１に連結され、レーザスパッタＬＳを集塵する第２集塵ダクト４５を有している。本実施形態では、第２開口部４１と鋼板Ｓの表面との間のギャップは、開口縁全体に亘って形成される。
　スリットノズル４３は、図４Ｂに示すように、板幅方向に沿って延びる。スリットノズル４３の開口部の搬送方向Ｃに沿った長さは、約２ｍｍである。また、スリットノズル４３の開口部の板幅方向に沿った長さは、約１０００ｍｍである。すなわち、スリットノズル４３の開口面積は、約２×１０－３［ｍ２］である。スリットノズル４３には、スリットノズル４３に第２気体４４を送り出す第２送風機Ｒ２が接続される。スリットノズル４３からの第２気体４４の吐出流速は、例えば、毎秒約１４０メートルである。
　また、第２集塵部４０において、スリットノズル４３及び第２集塵ダクト４５は、スリットノズル４３のノズル主軸方向と、第２集塵ダクト４５でのレーザスパッタＬＳの吸引方向とが、略平行となるような位置関係で設けられる。これにより、第１集塵部３０により集塵しきれなかったレーザスパッタＬＳを、効率良く集塵することが可能となる。
　また、第２集塵部４０の第２開口部４１の開口形状の中心を通る中心軸は、スリットノズル４３のノズル主軸方向と略平行となるように配置されることが好ましい。これにより、スリットノズル４３から吐出される空気を、鋼板Ｓの表面まで、より好ましい状態で到達させることが可能となり、レーザスパッタＬＳの集塵効率をより向上させることが可能となる。
　同時に、第２開口部４１によるレーザスパッタＬＳを集塵するための吸引流量を減少させることが可能となり、より効率の良い集塵が可能となる空気の流れを実現できる。また、第２開口部４１の開口形状の中心を通る中心軸は、スリットノズル４３のノズル主軸方向と一致するように（換言すれば、スリットノズル４３のノズル主軸方向と同軸となるように）設けられてもよい。
　第２集塵部４０において、スリットノズル４３は、第２気体４４の一例として、不図示の空気供給配管から供給されるドライエアを、鋼板Ｓの表面に向かって吐出する。これにより、鋼板Ｓの表面に付着しているレーザスパッタＬＳを巻き上げることができる。この際、スリットノズル４３から吐出されるドライエアの吐出量は、後述するように、第２集塵ダクト４５の吸引流量以下に設定することが好ましい。
　第２集塵ダクト４５の吸引流量以下の吐出量でドライエアを吐出することで、鋼板Ｓの表面からレーザスパッタＬＳを巻き上げつつも、レーザスパッタＬＳを吸引するための空気の流れをスリットノズル４３からのドライエアがかき乱すことをより確実に抑制することが可能となる。結果、レーザスパッタＬＳの集塵効率をより一層向上させることが可能となる。
　また、スリットノズル４３から吐出されるドライエアの吐出流速は、後述する第２集塵ダクト４５の断面部における平均吸引流速以下の値に設定することが好ましい。ドライエアの吐出流速が第２集塵ダクト４５の断面部における平均吸引流速以下の吐出流速であることで、第２集塵部４０の集塵効率をより向上させることが可能となる。
　スリットノズル４３から吐出されるドライエアの流速（すなわち、吐出流速）は、１４０ｍ／秒以下であることが好ましく、１００ｍ／秒以下であることがより好ましい。１４０ｍ／秒以下の吐出流速で空気が吐出されることで、集塵のための空気の流れに乱れが発生することを、より一層防止することが可能となる。
　また、スリットノズル４３における吐出流速は、５０ｍ／秒以上であることが好ましく、５５ｍ／秒以上であることがより好ましく、６０ｍ／秒以上であることが更に好ましい。５０ｍ／秒以上の吐出流速で空気が吐出されることで、鋼板Ｓの表面からレーザスパッタＬＳをより一層巻き上げることが可能となる。
　スリットノズル４３の単位板幅当たりの吐出流量は、毎分約０．１立方メートル以上、毎分約１７立方メートル以下である。スリットノズル４３の単位板幅当たりの吐出流量が毎分０．１立方メートル未満である場合、スリットノズル４３へのレーザスパッタＬＳの付着を抑制する効果が低下する。スリットノズル４３の単位板幅当たりの吐出流量が毎分１７立方メートルを超える場合、レーザスパッタＬＳの拡散が大きくなりすぎて集塵効率が低下する。なお、本開示では、スリットノズルの単位板幅当たりの吐出流量は、任意に設定できる。
　ドライエアを吐出するスリットノズル４３の具体例については、特に限定されるものではなく、公知の各種の空気噴射用のスリットノズルを使用することが可能である。
　なお、スリットノズル４３から噴射される第２気体４４は、ドライエアに限定されるものではなく、窒素、アルゴン、酸素、ヘリウム等としてもよい。
　また、第２集塵ダクト４５には、レーザスパッタＬＳを系外へと排出するための不図示の集塵流路が接続されている。集塵流路上に設けられた不図示の吸引ファンが第２吸引ポンプＰ２によって動作することで、第２集塵ダクト４５まで到達したレーザスパッタＬＳを集塵することが可能となる。
　第１の実施形態では、第２開口部４１に接続された第２吸引ポンプＰ２の単位板幅当たりの出力は、第１吸引ポンプＰ１の場合と同様に、約６．６ｋＷ以上、約３３ｋｗ以下である。なお、本開示では、第２吸引ポンプＰ２の単位板幅当たりの出力は、任意に設定できる。
　ここで、第２集塵ダクト４５による吸引流量は、スリットノズル４３からのドライエアの吐出流量以上であることが好ましい。これにより、第２開口部４１の周囲における空気の流れを停滞させることを、より一層防止でき、レーザスパッタＬＳをより一層集塵することが可能となる。吸引流量の具体的な範囲については、以下で改めて説明する。
　また、第２集塵部４０において、第２集塵ダクト４５の断面部における平均吸引流速（すなわち、第２集塵ダクト４５の吸引流量を第２集塵ダクト４５の断面積で除した値）は、例えば、１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下に設定される。平均吸引流速が１５ｍ／秒未満である場合には、レーザスパッタＬＳを十分に集塵することが困難となる。
　一方、平均吸引流速が３０ｍ／秒を超える場合には、第２集塵部４０に振動が発生して、第２開口部４１の周囲における空気の流れに乱れが生じてしまう。また、３０ｍ／秒を超える平均吸引流速を実現しようとした場合、必要となる電力が多くなりすぎる結果、コストの増加につながる。平均吸引流速が１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下である状態で集塵することで、第２開口部４１の周囲における空気の流れを乱すことなく、レーザスパッタＬＳをより一層集塵することが可能となる。平均吸引流速は、好ましくは、１７ｍ／秒以上２２ｍ／秒以下である。
　また、図２と同様に鋼板Ｓの側面側から平面視したときに、スリットノズル４３の端面に対応する位置と、第２開口部４１の開口端部との間の最短距離（すなわち、図４Ａにおける距離ａ’）は、２５ｍｍ以下であることが好ましい。距離ａ’が２５ｍｍ以下であることで、第２開口部４１の近傍に浮遊しているレーザスパッタＬＳを、効率良く、かつ、より確実に吸引することが可能となる。
　図４Ａに示したような距離ａ’は、より好ましくは２０ｍｍである。なお、距離ａ’の下限値については、特に規定するものではなく、第２開口部４１の周囲における各設備の密集状況等にも依存するが、実質的には１ｍｍ程度が下限値となる。
　また、鋼板Ｓの表面と、第２開口部４１の下端との間の距離（すなわち、図４Ａにおける距離ｂ’）は、１０ｍｍ以下であることが好ましい。距離ｂ’が１０ｍｍ以下であることで、第２集塵部４０によるレーザスパッタＬＳの集塵力の低下をより確実に抑制することが可能となる。距離ｂ’は、より好ましくは５ｍｍである。なお、距離ｂ’の下限値については、特に規定するものではなく、第２開口部４１の周囲における各設備の密集状況等にも依存するが、実質的には１ｍｍ程度が下限値となる。
　また、第１集塵部３０と同様に、第２集塵部４０の第２筐体の内壁は、カーボン製のプレートで構成されることが好ましい。これにより、レーザスパッタＬＳと、壁面を構成する金属との直接的な反応を防止して、レーザスパッタＬＳの付着を防止することが可能となる。その結果、付着したレーザスパッタＬＳを除去するための内壁の手入れの回数を削減することが、可能となる。
（変形例）
　なお、本実施形態では、１つの照射部位ＳＡが、鋼板Ｓの板幅方向において形成される場合が例示されたが、本開示では、２つ以上の複数の照射部位が、板幅方向において形成されてもよい。図４Ｃ中には、２つの複数の照射部位ＳＡが板幅方向において形成された、変形例に係るレーザ加工装置が例示されている。図４Ｃに示すように、エアノズル２０、第１集塵部３０、第２集塵部４０及びスリットノズル４３等のそれぞれの個数は、板幅方向における照射部位ＳＡの個数に応じて設定できる。
＜第１集塵部３０、第２集塵部４０における吸引流量について＞
　続いて、図５～図６を参照しながら、第１集塵部３０、第２集塵部４０における吸引流速について、詳細に説明する。図５は、第１集塵部３０の第１集塵ダクト３３の断面における平均吸引流速と集塵割合との関係を示したグラフ図であり、図６は、第２集塵部４０の第２集塵ダクト断面における平均吸引流速と集塵割合との関係を示したグラフ図である。
　図５は、第１集塵部３０における第１開口部３１のエアノズル２０からの距離（すなわち、図２における距離ａ）を２０ｍｍとし、かつ、第１開口部３１と鋼板Ｓの表面との間の距離（すなわち、図２における距離ｂ、鋼板とのギャップともいえる。）を５ｍｍ又は１０ｍｍとしたときに、第１集塵ダクト３３での吸引流速を変化させた場合の集塵割合をシミュレートした結果を示したグラフ図である。
　同様に、図６は、第２集塵部４０における第２開口部４１のスリットノズル４３からの距離（すなわち図４Ａにおける距離a’）を２０ｍｍとし、かつ、第２開口部４１と鋼板Ｓの表面との間の距離（すなわち、鋼板とのギャップ）を５ｍｍ又は１０ｍｍとしたときに、第２集塵ダクト４５での吸引流量を変化させた場合の集塵割合をシミュレートした結果を示したグラフ図である。ここで、シミュレーションは、市販の数値演算ソフトウェアであるＦｌｕｅｎｔを用いて実施した。
　なお、図５及び図６のいずれにおいても、エアノズル２０又はスリットノズル４３からのドライエアの吐出量は、０．０５３ｋｇ／秒で一定とした。また、図５及び図６における集塵割合とは、第１集塵ダクト３３の奥まで到達した粒子数を、レーザ光ＬＢの照射位置で発生させたスパッタの粒子数で除したもの（すなわち、第１集塵ダクト３３の奥まで到達した粒子数／発生させたスパッタの粒子数）を意味している。
　図５から明らかなように、第１集塵部３０の第１開口部３１の中心軸が、エアノズル２０のノズル主軸方向と略平行となるように配置された場合、ギャップが１０ｍｍであっても、第１集塵部３０の集塵ダクト断面における平均吸引流速が１５ｍ／秒以上であることで、集塵割合を０．９以上に実現できることがわかる。
　また、ギャップを５ｍｍに設定した場合には、第１集塵部３０の集塵ダクト断面における平均吸引流速を６ｍ／秒まで低減したとしても、集塵割合を０．９以上に実現できることがわかる。シミュレーションの結果より、第１集塵部３０の集塵ダクト断面における平均吸引流速を１５ｍ／秒以上に設定することで、優れた集塵効率をより確実に実現可能であることがわかる。
　また、図４Ｂに示したように、本実施形態では、第１集塵部３０は、鋼板Ｓの板幅方向に沿って延びる。第１集塵部３０の第１集塵ダクト３３の単位板幅当たりの吸引流量は、毎分約６０立方メートル以上、毎分約３００立方メートル以下に設定される。第１集塵ダクト３３の単位板幅当たりの吸引流量が毎分６０立方メートル未満である場合、必要な吸引能力が得られないため、スパッタ集塵能力が低下する。第１集塵ダクト３３の単位板幅当たりの吸引流量が毎分３００立方メートルを超える場合、吸引能力が大きくなり過ぎる。過大な吸引能力は、設備振動につながり、結果、レーザ加工が困難となる。なお、本開示では、第１集塵ダクトの単位板幅当たりの吸引流量は、任意に設定できる。
　同様に、図６においても、第２集塵部４０の第２開口部４１の中心軸が、スリットノズル４３のノズル主軸方向と略平行となるように配置された場合、ギャップが１０ｍｍであっても、第２集塵部４０の第２集塵ダクト断面における平均吸引流速が１５ｍ／秒以上であることで、集塵割合を１．０に実現できることがわかる。
　また、ギャップを５ｍｍに設定した場合には、第２集塵部４０の第２集塵ダクト断面における平均吸引流速を１０ｍ／秒程度まで低減したとしても、集塵割合を０．９以上に実現できることがわかる。シミュレーションの結果より、第２集塵部４０の第２集塵ダクト断面における平均吸引流速を１５ｍ／秒以上に設定することで、優れた集塵効率を実現可能であることがわかる。
　また、図４Ｂに示したように、本実施形態では、第２集塵部４０は、第１集塵部３０と同様に、鋼板Ｓの板幅方向に沿って延びる。第２集塵部４０の第２集塵ダクト４５の単位板幅当たりの吸引流量は、第１集塵ダクト３３の場合と同様に、毎分約６０立方メートル以上、毎分約３００立方メートル以下である。第２集塵ダクト４５の単位板幅当たりの吸引流量が毎分６０立方メートル未満である場合、必要な吸引能力が得られないため、スパッタ集塵能力が低下する。第２集塵ダクト４５の単位板幅当たりの吸引流量が毎分３００立方メートルを超える場合、吸引能力が大きくなり過ぎる。過大な吸引能力は、設備振動につながり、結果、レーザ加工が困難となる。なお、本開示では、第２集塵ダクトの単位板幅当たりの吸引流量は、任意に設定できる。
　以上、図１Ａ～図６を参照しながら、本実施形態に係るレーザ加工装置について、詳細に説明した。
（レーザ加工方法について）
　以上説明したような、本実施形態に係るレーザ加工装置を用いることで、以下に示すような、本実施形態に係るレーザ加工方法を実現することができる。本実施形態に係るレーザ加工方法は、鋼板の表面に対して照射されるレーザ光ＬＢに起因してレーザ光ＬＢの照射部位ＳＡから発生する粉塵であるレーザスパッタＬＳを集塵する方法である。
　本実施形態に係るレーザ加工方法では、所定の方向、すなわち予め設定された搬送方向Ｃに沿って搬送されている鋼板の表面に対して、レーザ光源部よりレーザ光ＬＢが照射される。また、本実施形態に係るレーザ加工方法では、レーザ光ＬＢの照射部位ＳＡに対して、エアノズルから第１気体２０Ａの一例としてのドライエアを吐出させる。
　また、本実施形態に係るレーザ加工方法では、第１集塵部により、第１筐体の鋼板の表面に対向する位置に設けられた第１開口部を介してレーザスパッタＬＳが吸引される。また、本実施形態に係るレーザ加工方法では、吸引されたレーザスパッタＬＳは、第１筐体の第１開口部とは異なる部位に設けられた第１集塵ダクトから集塵される。これにより、レーザ光ＬＢの照射位置の近傍における空気の流れをより適切な状態に制御することで、レーザスパッタＬＳの集塵効率を更に向上させることが可能となる。
　また、本実施形態に係るレーザ加工方法において、第１集塵部の更に下流側に第２集塵部を設けることが、より好ましい。
≪第２の実施形態≫
　次に、図７を参照しながら、本開示の第２の実施形態に係るレーザ加工装置について、第１の実施形態に係るレーザ加工装置との相違点を中心に説明する。図７は、本開示の第２の実施形態に係るレーザ加工装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。
　本実施形態に係るレーザ加工装置１Ａは、図７に示したように、レーザ光源部１０と、エアノズル２０と、第１集塵部３０Ａと、第２集塵部４０Ａと、を備える。これらレーザ光源部１０、エアノズル２０、第１集塵部３０Ａ、及び、第２集塵部４０Ａは、例えば、鋼板の製造工程を統括的に制御するプロセスコンピュータ等の各種の不図示のコンピュータにより、稼働状態が制御されている。
　ここで、本実施形態に係るレーザ光源部１０及びエアノズル２０については、第１の実施形態に係るレーザ光源部１０及びエアノズル２０と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものであるため、以下では詳細な説明は省略する。
　本実施形態に係る第１集塵部３０Ａは、エアノズル２０によるドライエアの吐出によりレーザ光ＬＢの照射部位ＳＡの近傍を浮遊しているレーザスパッタＬＳを、集塵する機構である。この第１集塵部３０Ａは、例えば、レーザスパッタＬＳを第１筐体（例えば、集塵フード等）の内部へ吸引するための第１開口部３１と、第１開口部３１に連結されており、吸引したレーザスパッタＬＳを集塵するための第１集塵ダクト３３Ａと、を有している。
　ここで、本実施形態に係る第１集塵部３０Ａは、第１の実施形態に係る第１集塵部３０とは異なり、第１集塵ダクト３３Ａの平均吸引流速（すなわち、第１集塵ダクト３３Ａの吸引流量を第１集塵ダクト３３Ａの断面積で除した値）が、１０ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下となっている。第１集塵ダクト３３Ａの平均吸引流速の下限値が、第１の実施形態に係る第１集塵ダクト３３の平均吸引流速の下限値よりも若干低い値となっていることで、本実施形態では、レーザ光ＬＢの照射位置で発生したレーザスパッタＬＳを、第１集塵部３０Ａのみだけで十分に集塵することができない状況となっている。
　しかしながら、図７に示したように、第１集塵部３０Ａの第１開口部３１よりも搬送方向Ｃの下流側に、更に、第２集塵部４０Ａを設けるようにする。第２集塵部４０Ａは、図７に模式的に示したように、第２筐体の鋼板Ｓの表面に対向する位置に設けられた第２開口部４１と、第２筐体の第２開口部４１とは異なる位置に設けられた、鋼板Ｓの表面に対して第２気体４４を吐出するスリットノズル４３Ａと、を有している。また、第２集塵部４０Ａは、第２筐体の第２開口部４１に連結され、レーザスパッタＬＳを集塵する第２集塵ダクト４５Ａを有している。
　本実施形態に係る第２集塵部４０Ａにおいて、スリットノズル４３Ａから吐出されるドライエアの流速（すなわち、吐出流速）は、１４０ｍ／秒以下に設定される。１４０ｍ／秒以下の吐出流速で空気が吐出されることで、集塵のための空気の流れに乱れが発生することを防止しながら、第１集塵部３０Ａで集塵しきれなかったレーザスパッタＬＳを、空気の流れに載せて鋼板から浮き上がらせることが可能となる。スリットノズル４３Ａから吐出されるドライエアの流速（すなわち、吐出流速）は、好ましくは１００ｍ／秒以下である。
　また、本実施形態に係る第２集塵部４０Ａにおいて、第２集塵ダクト４５Ａの断面部における平均吸引流速（すなわち、第２集塵ダクト４５Ａの吸引流量を第２集塵ダクト４５Ａの断面積で除したもの）は、１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下である。平均吸引流速が１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下であることで、第１集塵部３０Ａで集塵しきれなかったレーザスパッタＬＳを、十分に集塵することが可能となる。第２集塵ダクト４５Ａの断面部における平均吸引流速は、好ましくは１７ｍ／秒以上２２ｍ／秒以下である。平均吸引流速が１７ｍ／秒以上２２ｍ／秒以下であることで、第２開口部４１の周囲における空気の流れを乱すことなく、レーザスパッタＬＳをより一層集塵することが可能となる。
　本実施形態に係るレーザ加工装置１Ａにおいて、図７を参照して説明した上記以外の構成については、第１の実施形態に係るレーザ加工装置１と同様であるため、詳細な説明は省略する。本実施形態に係るレーザ加工装置１Ａの効果を損なわない範囲で、第１の実施形態において説明したレーザ加工装置１の構成を、第２の実施形態に係るレーザ加工装置１Ａに対しても適用することが可能である。
　以上、図７を参照しながら、本実施形態に係るレーザ加工装置について説明した。
　以下では、実施例及び比較例を示しながら、本開示に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す例は、本開示に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法の一例にすぎず、本開示に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法が、下記に示す例に限定されるものではない。
　本試験例では、図１Ａ、図４Ａ、図７に示したレーザ加工装置の構成に着目し、コンピュータシミュレーションにより、レーザスパッタの集塵割合を算出して、評価を行った。
　なお、コンピュータシミュレーションは、市販の数値演算ソフトウェアであるＦｌｕｅｎｔを用いて実施した。その際、境界条件として、吸引流量、エアノズル流量、スリットノズル流量、スパッタ発生量を与えた。
　ここで、第１集塵部における集塵割合は、（第１集塵部に設けられた集塵ダクトまで到達したレーザスパッタの粒子数）／（鋼板におけるレーザ光の照射部位で発生させたレーザスパッタの粒子数）として算出した。また、第２集塵部における集塵割合は、（第２集塵部に設けられた第２集塵ダクトまで到達したレーザスパッタの粒子数）／（鋼板におけるスリットノズルからの空気の到達位置で発生させたレーザスパッタの粒子数）として算出した。集塵割合は、各集塵部における集塵効率に対応する値である。
　また、レーザ加工装置の全体としての集塵割合は、以下のようにして別途算出した。レーザ光の照射部位で発生させたレーザスパッタの粒子数と、シミュレーションから得られた第１集塵部の集塵割合と、を用いて、第１集塵部で集塵されたレーザスパッタの粒子数と、第１集塵部で集塵できなかったレーザスパッタの粒子数を算出した。その上で、算出した第１集塵部で集塵できなかったレーザスパッタの粒子数に、シミュレーションから得られた第２集塵部の集塵割合を乗ずることで、第２集塵部で集塵されたレーザスパッタの粒子数を算出した。
　続いて、第１集塵部で集塵されたレーザスパッタの粒子数と、第２集塵部で集塵されたレーザスパッタの粒子数との合計を、レーザ光の照射部位で発生させたレーザスパッタの粒子数で除することによって、レーザ加工装置の全体としての集塵割合を算出した。
　なお、算出した集塵割合は、以下の評価基準に即して評価した。
　　評点「Ａ」：集塵割合０．９５以上
　　　　「Ｂ」：集塵割合０．８０以上０．９５未満
　　　　「Ｃ」：集塵割合０．６０以上０．８０未満
　　　　「Ｄ」：集塵割合０．６０未満
　表１から明らかなように、本開示の実施例に該当する例では、優れた集塵割合が得られている一方で、本開示の比較例に該当する例では、集塵割合が０．８０未満となっていることがわかる。
　なお、表１中の第２集塵部の板幅単位長さ当たりの吸引流量に関し、鋼板上に残ったレーザスパッタの鋼板Ｓからの飛び出し速度は、鋼板Ｓの照射部位からのレーザスパッタの飛び出し速度と比べ、略ゼロと見做せる程度に小さい。このため、第２集塵部の板幅単位長さ当たりの吸引流量の値は、対応する第１集塵部の板幅単位長さ当たりの吸引流量の値と比べ全体的に小さくても、レーザスパッタを効率的に集塵可能である。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。例えば、図１～図７中に示された構成を部分的に組み合わせて、本開示を構成することもできる。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
≪付記≫
　本明細書からは、以下の態様が概念化される。
　態様１は、
　所定の方向に搬送される鋼板の表面に対してレーザ光を照射するレーザ光源部と、
　前記レーザ光の照射部位に対して第１気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出するエアノズルと、
　前記鋼板の表面に対向する位置に形成され開口形状の中心を通る中心軸が前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行に配置された第１開口部と、前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトとを有し、前記レーザ光の照射部位から発生したレーザスパッタを前記第１開口部を介して吸引すると共に、吸引された前記レーザスパッタを前記第１集塵ダクトによって、前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１５ｍ／秒以上５０／秒以下である状態で集塵する第１集塵部と、
　を備える、レーザ加工装置。
　態様２は、
　前記鋼板の搬送方向において、前記第１集塵部の前記第１開口部よりも下流側に、第２集塵部が更に設けられ、
　前記第２集塵部は、前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第２開口部と、前記第２開口部とは異なる位置に設けられ前記鋼板の表面に対して第２気体を吐出するスリットノズルと、前記第２開口部に連結され、前記レーザスパッタを集塵する第２集塵ダクトと、を有し、
　前記スリットノズル及び前記第２集塵ダクトは、前記スリットノズルのノズル主軸方向と前記第２集塵ダクトでの前記レーザスパッタの吸引方向とが略平行である位置関係を有して設けられる、
　態様１に記載のレーザ加工装置。
　態様３は、
　所定の方向に搬送される鋼板の表面に対してレーザ光を照射するレーザ光源部と、
　前記レーザ光の照射部位に対して第１気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出するエアノズルと、
　前記鋼板の表面に対向する位置に形成され開口形状の中心を通る中心軸が前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行に配置された第１開口部と、前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトとを有し、前記レーザ光の照射部位から発生したレーザスパッタを前記第１開口部を介して吸引すると共に、吸引された前記レーザスパッタを前記第１集塵ダクトによって、前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１０ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である状態で集塵する第１集塵部と、
　前記鋼板の搬送方向において前記第１集塵部の前記第１開口部よりも下流側において前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第２開口部と、前記第２開口部とは異なる位置に設けられ前記鋼板の表面に対して第２気体を吐出するスリットノズルと、前記レーザスパッタの吸引方向が前記スリットノズルのノズル主軸方向と略平行である位置関係を有して前記第２開口部に連結された第２集塵ダクトと、を有し、前記スリットノズルによって前記第２気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出し、前記第１集塵部で集塵されなかった前記レーザスパッタを前記第２開口部を介して吸引し、かつ、吸引された前記レーザスパッタを前記第２集塵ダクトによって、前記第２集塵ダクトの吸引流量を前記第２集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下である状態で集塵する第２集塵部と、
　を備える、レーザ加工装置。
　態様４は、
　前記レーザ加工装置を前記鋼板の側面側から見たときに、前記エアノズルの端面に対応する位置と、前記第１集塵部の前記第１開口部の開口端部と、の間の前記鋼板の搬送方向での離隔距離は、２５ｍｍ以下であり、
　前記レーザ加工装置を前記鋼板の側面側から見たときに、前記鋼板における前記レーザ光の照射位置から前記第１集塵部の前記第１開口部の下端までの高さの最小値は、１０ｍｍ以下である、
　態様１～３の何れかの態様に記載のレーザ加工装置。
　態様５は、
　所定の方向に搬送されている鋼板の表面に対して、レーザ光源部によってレーザ光を照射し、
　前記レーザ光の照射部位に対して、エアノズルによって第１気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出し、
　前記鋼板の表面に対向する位置に形成され開口形状の中心を通る中心軸が前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行に配置された第１開口部と、前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトとを有する第１集塵部の前記第１開口部を介して、前記レーザ光の照射部位から発生したレーザスパッタを吸引し、
　吸引された前記レーザスパッタを前記第１集塵ダクトによって、前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１５ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である状態で集塵する、
　レーザ加工方法。
　態様６は、
　所定の方向に搬送されている鋼板の表面に対して、レーザ光源部によってレーザ光を照射し、
　前記レーザ光の照射部位に対して、エアノズルによって第１気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出し、
　前記鋼板の表面に対向する位置に形成され開口形状の中心を通る中心軸が前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行に配置された第１開口部と、前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトとを有する第１集塵部の前記第１開口部を介して、前記レーザ光の照射部位から発生したレーザスパッタを吸引し、
　吸引された前記レーザスパッタを前記第１集塵ダクトによって、前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１０ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である状態で集塵し、
　前記鋼板の搬送方向において前記第１集塵部の前記第１開口部よりも下流側において前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第２開口部と、前記第２開口部とは異なる位置に設けられ前記鋼板の表面に対して第２気体を吐出するスリットノズルと、前記レーザスパッタの吸引方向が前記スリットノズルのノズル主軸方向と略平行である位置関係を有して前記第２開口部に連結された第２集塵ダクトと、を有する第２集塵部の前記スリットノズルによって前記第２気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出し、
　前記第１集塵部で集塵されなかった前記レーザスパッタを前記第２開口部を介して吸引し、
　吸引された前記レーザスパッタを前記第２集塵ダクトによって、前記第２集塵ダクトの吸引流量を前記第２集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下である状態で集塵する、
　レーザ加工方法。
≪他の態様≫
　また、本明細書からは、以下の他の態様が概念化される。
　他の態様１は、
　鋼板の表面に対して照射されるレーザ光に起因して当該レーザ光の照射部位から発生する粉塵であるレーザスパッタを集塵する、レーザスパッタ集塵装置であって、
　所定の方向に搬送されている鋼板の表面に対してレーザ光を照射するレーザ光源部と、
　前記レーザ光の照射部位に対して気体を吐出するエアノズルと、
　筐体の前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第１開口部を介して、前記レーザ光の照射部位から発生した前記レーザスパッタを吸引し、吸引した前記レーザスパッタを、前記筐体の前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトで集塵する第１集塵部と、
を備え、
　前記第１開口部の開口形状の中心を通る中心軸は、前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行となるように設けられ、
　前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速は、１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下であり、
　前記エアノズルから吐出される前記気体の流速は、１４０ｍ／秒以下である、レーザスパッタ集塵装置。
　他の態様２は、
　前記搬送方向において、前記第１集塵部の前記第１開口部よりも下流側に、第２集塵部が更に設けられており、
　前記第２集塵部は、
　筐体の前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第２開口部と、
　前記筐体の前記第２開口部とは異なる位置に設けられた、前記鋼板の表面に対して気体を吐出するスリットノズルと、
　前記筐体の前記第２開口部に連結され、前記レーザスパッタを集塵する第２集塵ダクトと、
を有しており、
　前記スリットノズル及び前記第２集塵ダクトは、前記スリットノズルのノズル主軸方向と、前記第２集塵ダクトでの前記レーザスパッタの吸引方向とが、略平行となるような位置関係で設けられる、他の態様１に記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様３は、
　鋼板の表面に対して照射されるレーザ光に起因して当該レーザ光の照射部位から発生する粉塵であるレーザスパッタを集塵する、レーザスパッタ集塵装置であって、
　所定の方向に搬送されている鋼板の表面に対してレーザ光を照射するレーザ光源部と、
　前記レーザ光の照射部位に対して気体を吐出するエアノズルと、
　筐体の前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第１開口部を介して、前記レーザ光の照射部位から発生した前記レーザスパッタを吸引し、吸引した前記レーザスパッタを、前記筐体の前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトで集塵する第１集塵部と、
　前記搬送方向において、前記第１集塵部の前記第１開口部よりも下流側に設けられており、筐体の前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第２開口部と、前記筐体の前記第２開口部とは異なる位置に設けられた、前記鋼板の表面に対して気体を吐出するスリットノズルと、前記筐体の前記第２開口部に連結され、前記レーザスパッタを集塵する第２集塵ダクトと、を有する第２集塵部と、
を備え、
　前記第１開口部の開口形状の中心を通る中心軸は、前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行となるように設けられており、
　前記スリットノズル及び前記第２集塵ダクトは、前記スリットノズルのノズル主軸方向と、前記第２集塵ダクトでの前記レーザスパッタの吸引方向とが、略平行となるような位置関係で設けられており、
　前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速は、１０ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下であり、
　前記エアノズルから吐出される前記気体の流速は、１４０ｍ／秒以下であり、
　前記第２集塵ダクトの吸引流量を前記第２集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速は、１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下であり、
　前記スリットノズルから吐出される気体の流速は、１４０ｍ／秒以下である、レーザスパッタ集塵装置。
　他の態様４は、
　前記レーザスパッタ集塵装置を前記鋼板の側面側から平面視したときに、
　前記エアノズルの端面に対応する位置と、前記第１集塵部の前記第１開口部の開口端部と、の間の前記搬送方向での離隔距離は、２５ｍｍ以下であり、
　前記レーザスパッタ集塵装置を前記鋼板の側面側から平面視したときに、前記鋼板における前記レーザ光の照射位置から前記第１集塵部の前記第１開口部の下端までの高さの最小値は、１０ｍｍ以下である、他の態様１～３の何れかの態様に記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様５は、
　鋼板の表面に対して照射されるレーザ光に起因して当該レーザ光の照射部位から発生する粉塵であるレーザスパッタを集塵する、レーザスパッタ集塵方法であって、
　所定の方向に搬送されている鋼板の表面に対して、レーザ光源部よりレーザ光を照射するとともに、前記レーザ光の照射部位に対して、エアノズルから気体を吐出させ、
　筐体の前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第１開口部を介して、前記レーザ光の照射部位から発生した前記レーザスパッタを吸引し、吸引した前記レーザスパッタを、前記筐体の前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトで集塵する第１集塵部により、前記レーザスパッタを集塵し、
　前記開口部の開口形状の中心を通る中心軸は、前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行となるように設けられており、
　前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速は、１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下であり、
　前記エアノズルから吐出される前記気体の流速は、１４０ｍ／秒以下である、レーザスパッタ集塵方法。
　他の態様６は、
　鋼板の表面に対して照射されるレーザ光に起因して当該レーザ光の照射部位から発生する粉塵であるレーザスパッタを集塵する、レーザスパッタ集塵方法であって、
　所定の方向に搬送されている鋼板の表面に対して、レーザ光源部よりレーザ光を照射するとともに、前記レーザ光の照射部位に対して、エアノズルから気体を吐出させ、
　筐体の前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第１開口部を介して、前記レーザ光の照射部位から発生した前記レーザスパッタを吸引し、吸引した前記レーザスパッタを、前記筐体の前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトで集塵する第１集塵部により、前記レーザスパッタを集塵し、
　前記搬送方向において、前記第１集塵部の前記第１開口部よりも下流側に設けられており、筐体の前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第２開口部と、前記筐体の前記第２開口部とは異なる位置に設けられた、前記鋼板の表面に対して気体を吐出するスリットノズルと、前記筐体の前記第２開口部に連結され、前記レーザスパッタを集塵する第２集塵ダクトと、を有する第２集塵部により、前記第１集塵部で集塵されなかった前記レーザスパッタを集塵し、
　前記第１開口部の開口形状の中心を通る中心軸は、前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行となるように設けられており、
　前記スリットノズル及び前記第２集塵ダクトは、前記スリットノズルのノズル主軸方向と、前記第２集塵ダクトでの前記レーザスパッタの吸引方向とが、略平行となるような位置関係で設けられており、
　前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速は、１０ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下であり、
　前記エアノズルから吐出される前記気体の流速は、１４０ｍ／秒以下であり、
　前記第２集塵ダクトの吸引流量を前記第２集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速は、１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下であり、
　前記スリットノズルから吐出される気体の流速は、１４０ｍ／秒以下である、レーザスパッタ集塵方法。
　他の態様によれば、レーザ光の照射に伴い発生するレーザスパッタをより効率良く集塵することが可能となる。
　２０２２年２月３日に出願した日本国特許出願２０２２－０１５５９１号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　また、本明細書に記載されたすべての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
１、１Ａ　　　レーザ加工装置
１０　　　　　レーザ光源部
２０　　　　　エアノズル
２０Ａ　　　　第１気体
３０、３０Ａ　第１集塵部
３１　　　　　第１開口部
３３、３３Ａ　第１集塵ダクト
３５　　　　　カーボン製プレート
４０、４０Ａ　第２集塵部
４１　　　　　第２開口部
４３、４３Ａ　スリットノズル
４４Ａ　　　　第２気体
４５、４５Ａ　第２集塵ダクト
Ｃ　　　　　　搬送方向
ＬＢ　　　　　レーザ光
ＬＳ　　　　　レーザスパッタ
Ｐ１　　　　　第１吸引ポンプ
Ｐ２　　　　　第２吸引ポンプ
Ｒ１　　　　　第１送風機
Ｒ２　　　　　第２送風機
Ｓ　　　　　　鋼板
ＳＡ　　　　　照射部位

Claims (6)

  1. 　所定の方向に搬送される鋼板の表面に対してレーザ光を照射するレーザ光源部と、
    　前記レーザ光の照射部位に対して第１気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出するエアノズルと、
    　前記鋼板の表面に対向する位置に形成され開口形状の中心を通る中心軸が前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行に配置された第１開口部と、前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトとを有し、前記レーザ光の照射部位から発生したレーザスパッタを前記第１開口部を介して吸引すると共に、吸引された前記レーザスパッタを前記第１集塵ダクトによって、前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１５ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である状態で集塵する第１集塵部と、
    　を備える、レーザ加工装置。
  2. 　前記鋼板の搬送方向において、前記第１集塵部の前記第１開口部よりも下流側に、第２集塵部が更に設けられ、
    　前記第２集塵部は、前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第２開口部と、前記第２開口部とは異なる位置に設けられ前記鋼板の表面に対して第２気体を吐出するスリットノズルと、前記第２開口部に連結され、前記レーザスパッタを集塵する第２集塵ダクトと、を有し、
    　前記スリットノズル及び前記第２集塵ダクトは、前記スリットノズルのノズル主軸方向と前記第２集塵ダクトでの前記レーザスパッタの吸引方向とが略平行である位置関係を有して設けられる、
    　請求項１に記載のレーザ加工装置。
  3. 　所定の方向に搬送される鋼板の表面に対してレーザ光を照射するレーザ光源部と、
    　前記レーザ光の照射部位に対して第１気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出するエアノズルと、
    　前記鋼板の表面に対向する位置に形成され開口形状の中心を通る中心軸が前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行に配置された第１開口部と、前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトとを有し、前記レーザ光の照射部位から発生したレーザスパッタを前記第１開口部を介して吸引すると共に、吸引された前記レーザスパッタを前記第１集塵ダクトによって、前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１０ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である状態で集塵する第１集塵部と、
    　前記鋼板の搬送方向において前記第１集塵部の前記第１開口部よりも下流側において前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第２開口部と、前記第２開口部とは異なる位置に設けられ前記鋼板の表面に対して第２気体を吐出するスリットノズルと、前記レーザスパッタの吸引方向が前記スリットノズルのノズル主軸方向と略平行である位置関係を有して前記第２開口部に連結された第２集塵ダクトと、を有し、前記スリットノズルによって前記第２気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出し、前記第１集塵部で集塵されなかった前記レーザスパッタを前記第２開口部を介して吸引し、かつ、吸引された前記レーザスパッタを前記第２集塵ダクトによって、前記第２集塵ダクトの吸引流量を前記第２集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下である状態で集塵する第２集塵部と、
    　を備える、レーザ加工装置。
  4. 　前記レーザ加工装置を前記鋼板の側面側から見たときに、前記エアノズルの端面に対応する位置と、前記第１集塵部の前記第１開口部の開口端部と、の間の前記鋼板の搬送方向での離隔距離は、２５ｍｍ以下であり、
    　前記レーザ加工装置を前記鋼板の側面側から見たときに、前記鋼板における前記レーザ光の照射位置から前記第１集塵部の前記第１開口部の下端までの高さの最小値は、１０ｍｍ以下である、
    　請求項１～３の何れか１項に記載のレーザ加工装置。
  5. 　所定の方向に搬送されている鋼板の表面に対して、レーザ光源部によってレーザ光を照射し、
    　前記レーザ光の照射部位に対して、エアノズルによって第１気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出し、
    　前記鋼板の表面に対向する位置に形成され開口形状の中心を通る中心軸が前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行に配置された第１開口部と、前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトとを有する第１集塵部の前記第１開口部を介して、前記レーザ光の照射部位から発生したレーザスパッタを吸引し、
    　吸引された前記レーザスパッタを前記第１集塵ダクトによって、前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１５ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である状態で集塵する、
    　レーザ加工方法。
  6. 　所定の方向に搬送されている鋼板の表面に対して、レーザ光源部によってレーザ光を照射し、
    　前記レーザ光の照射部位に対して、エアノズルによって第１気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出し、
    　前記鋼板の表面に対向する位置に形成され開口形状の中心を通る中心軸が前記エアノズルのノズル主軸方向と略平行に配置された第１開口部と、前記第１開口部に連結された第１集塵ダクトとを有する第１集塵部の前記第１開口部を介して、前記レーザ光の照射部位から発生したレーザスパッタを吸引し、
    　吸引された前記レーザスパッタを前記第１集塵ダクトによって、前記第１集塵ダクトの吸引流量を前記第１集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１０ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である状態で集塵し、
    　前記鋼板の搬送方向において前記第１集塵部の前記第１開口部よりも下流側において前記鋼板の表面に対向する位置に設けられた第２開口部と、前記第２開口部とは異なる位置に設けられ前記鋼板の表面に対して第２気体を吐出するスリットノズルと、前記レーザスパッタの吸引方向が前記スリットノズルのノズル主軸方向と略平行である位置関係を有して前記第２開口部に連結された第２集塵ダクトと、を有する第２集塵部の前記スリットノズルによって前記第２気体を１４０ｍ／秒以下の流速で吐出し、
    　前記第１集塵部で集塵されなかった前記レーザスパッタを前記第２開口部を介して吸引し、
    　吸引された前記レーザスパッタを前記第２集塵ダクトによって、前記第２集塵ダクトの吸引流量を前記第２集塵ダクトの断面積で除した値である平均吸引流速が１５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下である状態で集塵する、
    　レーザ加工方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011020147A (ja) * 2009-07-16 2011-02-03 Bridgestone Corp レーザ加工用集排塵装置
JP2020059030A (ja) * 2018-10-05 2020-04-16 株式会社アフレアー 気体供給吸引装置、吸引装置およびレーザ処理装置
CN111185667A (zh) * 2020-01-21 2020-05-22 上海精测半导体技术有限公司 一种抽排装置及激光切割装置

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