JP6672818B2

JP6672818B2 - Method for producing grain-oriented electrical steel sheet, apparatus for grain-oriented electrical steel sheet production, and grain-oriented electrical steel sheet

Info

Publication number: JP6672818B2
Application number: JP2016006559A
Authority: JP
Inventors: 濱村　秀行; 秀行濱村; 今井　浩文; 浩文今井
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2016-01-15
Filing date: 2016-01-15
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2036-01-15
Also published as: JP2017125250A

Description

本発明は、方向性電磁鋼板製造方法、方向性電磁鋼板製造装置、及び方向性電磁鋼板に関する。 The present invention relates to a grain-oriented electrical steel sheet manufacturing method, a grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus, and a grain-oriented electrical steel sheet.

周知のように、方向性電磁鋼板は、圧延方向に沿って磁化された磁区が磁壁を挟んで複数配列された構造を有している。このような方向性電磁鋼板の鉄損を改善するために、方向性電磁鋼板材料の表面に歪みを導入することにより、磁区を細分化する技術が実用化されている。 As is well known, a grain-oriented electrical steel sheet has a structure in which a plurality of magnetic domains magnetized along a rolling direction are arranged with a domain wall interposed therebetween. In order to improve the iron loss of such a grain-oriented electrical steel sheet, a technique of subdividing magnetic domains by introducing strain into the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material has been put to practical use.

しかしながら、例えば、巻き鉄芯の場合には、その製造工程で歪み取り焼鈍を行うことから、焼鈍の際に導入された歪みの効果が消失して、磁区を充分に細分化することは困難である。 However, in the case of a wound iron core, for example, since the strain relief annealing is performed in the manufacturing process, the effect of the strain introduced during the annealing disappears, and it is difficult to sufficiently subdivide the magnetic domains. is there.

そこで、方向性電磁鋼板の磁区を細分化し、ヒステリシス損失の増加を抑えたまま渦電流損失を低下させて鉄損を改善するために、方向性電磁鋼板材料にレーザビームを照射して方向性電磁鋼板の表面に凹溝を形成する技術が実用化されている（例えば、特許文献１参照。）。 Therefore, in order to improve the iron loss by reducing the eddy current loss while suppressing the increase in hysteresis loss, the directional magnetic steel sheet A technique of forming a concave groove on the surface of a steel sheet has been put to practical use (for example, see Patent Document 1).

このように、レーザビームを照射して方向性電磁鋼板材料に凹溝を形成する場合、生産性の観点から、方向性電磁鋼板材料を通板しながらレーザビームを照射することが一般的であり、方向性電磁鋼板材料の幅方向に複数のレーザビーム照射装置を設置して、多面体ポリゴンミラーによって、通板方向と略直交する方向にレーザビームをスキャンさせながら通板中の方向性電磁鋼板材料の表面に、多数の微細な凹溝を形成する（例えば、特許文献２、３参照。）。 As described above, when forming a groove in the grain-oriented electrical steel sheet material by irradiating the laser beam, from the viewpoint of productivity, it is general to irradiate the laser beam while passing the grain-oriented electrical steel sheet material. A plurality of laser beam irradiators are installed in the width direction of the grain-oriented electrical steel sheet material, and the polyhedral polygon mirror scans the laser beam in a direction substantially perpendicular to the threading direction while passing the grain-oriented electrical steel sheet material in the threading. (See, for example, Patent Documents 2 and 3).

特開平７−２２０９１３号公報JP-A-7-220913 国際公開第２０１１／１２５６７２号International Publication No. 2011/125672 国際公開第２０１２／０３３１９７号International Publication No. WO 2012/033197

しかしながら、多面体ポリゴンミラーを用いてレーザビームをスキャンする場合、多面体ポリゴンミラーに入射されるレーザビームは点光源ではなく、所定の大きさを有していることから、図９Ａに示すように、多面体ポリゴンミラーを構成する各平面鏡の中央寄りで反射されたレーザビームは方向性電磁鋼板材料の表面の一ケ所に集光されるものの、多面体ポリゴンミラーの角部（平面鏡の向きが変位する部分）で反射されたレーザビームは、隣接する二つのミラーのそれぞれに応じて分割して反射されてしまい、方向性電磁鋼板材料の表面に到達するレーザビームが分散してしまう。 However, when a laser beam is scanned using a polyhedral polygon mirror, the laser beam incident on the polyhedral polygon mirror is not a point light source but has a predetermined size, and as shown in FIG. The laser beam reflected near the center of each of the plane mirrors constituting the polygon mirror is condensed at one place on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material, but at the corners of the polyhedral polygon mirror (where the direction of the plane mirror is displaced). The reflected laser beam is divided and reflected according to each of the two adjacent mirrors, and the laser beam reaching the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material is dispersed.

その結果、多面体ポリゴンミラーの角部近傍で反射されたレーザビームは、多面体ポリゴンミラーの各平面鏡の中央寄りで反射され一ケ所に集光されたレーザビームに比較して、エネルギー密度が実質的に小さくなり、図９Ｂに示すように、凹溝の深さが長手方向端部に近づくにつれて凹溝底部の定常深さに比較して次第に浅くなる傾向がある。 As a result, the laser beam reflected near the corner of the polygon mirror has a substantially lower energy density than the laser beam reflected near the center of each plane mirror of the polygon mirror and collected at one location. As shown in FIG. 9B, as the depth of the groove approaches the longitudinal end, it tends to become gradually shallower than the steady depth at the bottom of the groove.

その結果、図９Ｃに示すように、レーザビーム照射によって形成する凹溝の長手方向端部近傍をラップさせて、凹溝の深さ不足を補完することにより鉄損を改善させる技術が用いられている。
しかしながら、凹溝の長手方向端部近傍をラップさせるためにはレーザビーム照射装置の設置台数の増加を招き、ひいては方向性電磁鋼板の製造コストが増大するという問題が生じる。 As a result, as shown in FIG. 9C, a technique is used in which the vicinity of the longitudinal end of the groove formed by laser beam irradiation is wrapped to compensate for the insufficient depth of the groove, thereby improving iron loss. I have.
However, in order to wrap the vicinity of the longitudinal end of the concave groove, the number of laser beam irradiation devices to be installed is increased, and the production cost of the grain-oriented electrical steel sheet is increased.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、方向性電磁鋼板に形成される凹溝が、凹溝の長手方向端部から短い距離で凹溝底部の定常深さに達することが可能な方向性電磁鋼板製造方法、方向性電磁鋼板製造装置、及び方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a groove formed in a grain-oriented electrical steel sheet reaches a steady depth at a groove bottom at a short distance from a longitudinal end of the groove. It is an object of the present invention to provide a grain-oriented electrical steel sheet manufacturing method, a grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus, and a grain-oriented electrical steel sheet.

そこで、本発明の発明者らは、方向性電磁鋼板材料の表面に凹溝が、多面体ポリゴンミラーの角部近傍で反射されたレーザビームによって形成される凹溝の長手方向端部近傍の深さを短い距離で凹溝底部の定常深さに到達させることが可能な方向性電磁鋼板の製造技術について鋭意研究した結果、多面体ポリゴンミラーの角部近傍で反射され方向性電磁鋼板材料の表面に到達する際のレーザビームのエネルギー密度を制御することによって実現可能であるとの知見を得た。 Therefore, the inventors of the present invention have proposed a method in which a concave groove is formed on the surface of a grain-oriented electrical steel sheet material, and a depth near a longitudinal end of the concave groove formed by a laser beam reflected near a corner of the polyhedral polygon mirror. Of the manufacturing technology of grain-oriented electrical steel sheet that can reach the steady depth at the bottom of the groove in a short distance, and as a result, it is reflected near the corners of the polygon mirror and reaches the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material It has been found that it can be realized by controlling the energy density of the laser beam at the time of the laser beam.

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、方向性電磁鋼板材料に、圧延方向に間隔を空けて、前記圧延方向と交差する複数の凹溝を形成することで方向性電磁鋼板を製造する、方向性電磁鋼板製造方法であって、レーザビームを照射するレーザビーム照射部と、複数の平面鏡で構成され、前記レーザビームを前記平面鏡で反射させて前記方向性電磁鋼板材料の表面をスキャンし、前記凹溝を形成する多面体ポリゴンミラーと、前記多面体ポリゴンミラーを回転させる回転駆動部と、前記多面体ポリゴンミラーの回転方向位置を検出する回転位置検出部と、前記レーザビーム照射部と前記回転駆動部を制御する制御部と、を備えた方向性電磁鋼板製造装置を用い、前記多面体ポリゴンミラーの回転軸から前記平面鏡に垂線を下した位置を基準として、前記レーザビームが、前記多面体ポリゴンミラーの角部で分散されることなく、一つの前記平面鏡で全反射されるときに、前記レーザビームの焦点の中心が位置する最大の角度を、全反射限界角度θｃとすると、前記レーザビームの出力と前記多面体ポリゴンミラーの回転速度の少なくともいずれか一方を、前記回転方向位置と対応させて制御し、前記レーザビームの前記方向性電磁鋼板材料の表面におけるエネルギー密度を、前記全反射限界角度θｃの範囲内でのエネルギー密度に、前記全反射限界角度θｃの範囲外においても合わせるように制御する。 In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
Invention according to claim 1, oriented electrical steel sheet material, at an interval in the rolling direction, to produce a grain-oriented electrical steel sheet by forming a plurality of grooves you crossing the rolling direction, directions An electromagnetic steel sheet manufacturing method, comprising: a laser beam irradiating unit for irradiating a laser beam; and a plurality of plane mirrors, wherein the laser beam is reflected by the plane mirror to scan the surface of the directional electromagnetic steel sheet material, and Controlling a polygonal polygon mirror for forming a groove, a rotation drive unit for rotating the polygonal polygon mirror, a rotation position detection unit for detecting a rotational direction position of the polygonal polygon mirror, the laser beam irradiation unit and the rotation drive unit And a control unit that performs the above-described lamination with reference to a position at which a perpendicular line is drawn from the rotation axis of the polygon mirror to the plane mirror. When the beam is not totally dispersed at the corners of the polygon mirror and is totally reflected by one plane mirror, the maximum angle at which the center of the focal point of the laser beam is located is defined as a total reflection limit angle θc. Then, at least one of the output of the laser beam and the rotation speed of the polyhedral polygon mirror is controlled in association with the rotation direction position, and the energy density of the laser beam on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material is The energy density within the range of the total reflection limit angle θc is controlled so as to be adjusted even outside the range of the total reflection limit angle θc.

この発明に係る方向性電磁鋼板製造方法によれば、方向性電磁鋼板材料の表面に回転する多面体ポリゴンミラーを介してレーザビームをスキャンさせながら凹溝を形成する際に、レーザビームの出力と多面体ポリゴンミラーの回転速度の少なくともいずれか一方を多面体ポリゴンミラーの回転方向位置と対応させて制御することにより、照射されるレーザビームの方向性電磁鋼板材料の表面におけるエネルギー密度が特定範囲内に制御されるので、凹溝の長手方向における端部近傍を目標凹溝深さ（例えば、凹溝底部の定常深さ）に形成することができる。
その結果、凹溝の長手方向における端部から短い距離で、凹溝底部の定常深さとすることができる。 According to the method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention, when forming a concave groove while scanning a laser beam through a rotating polyhedron polygon mirror on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material, the output of the laser beam and the polyhedron By controlling at least one of the rotation speeds of the polygon mirror in correspondence with the rotation direction position of the polyhedral polygon mirror, the energy density of the irradiated laser beam on the surface of the directional magnetic steel sheet material is controlled within a specific range. Therefore, the vicinity of the end in the longitudinal direction of the groove can be formed to the target groove depth (for example, the steady depth at the groove bottom).
As a result, it is possible to set the steady depth of the groove bottom at a short distance from the longitudinal end of the groove.

また、本発明において、例えば、多面体ポリゴンミラーの回転方向位置と対応させてレーザビームの出力を制御する場合には、通板速度が一定のままでも、凹溝の長さ方向端部近傍の延在方向に変化を与えることなく、凹溝の長手方向端部近傍に所望のエネルギー密度のレーザビームを照射することができ、その結果、凹溝の長手方向端部近傍における凹溝の深さを凹溝端部から短い距離で凹溝底部の定常深さに到達させることができる。 Further, in the present invention, for example, when the output of the laser beam is controlled in accordance with the rotational direction position of the polyhedral polygon mirror, even if the passing speed is kept constant, the extension in the vicinity of the longitudinal end of the groove is extended. A laser beam having a desired energy density can be applied to the vicinity of the longitudinal end of the groove without changing the existing direction, and as a result, the depth of the groove near the longitudinal end of the groove can be reduced. The steady depth at the bottom of the groove can be reached at a short distance from the end of the groove.

また、本発明において、多面体ポリゴンミラーの回転方向位置と対応させて多面体ポリゴンミラーの回転速度を制御する場合には、レーザビームの出力を変えることなく、凹溝の長手方向端部近傍に所望のエネルギー密度のレーザビームを照射することができ、その結果、凹溝の長手方向端部近傍における凹溝の深さを凹溝端部から短い距離で凹溝底部の定常深さに到達させることができる。 Further, in the present invention, when controlling the rotation speed of the polyhedral polygon mirror in correspondence with the rotational direction position of the polyhedral polygon mirror, a desired position can be provided near the longitudinal end of the concave groove without changing the output of the laser beam. It is possible to irradiate a laser beam with an energy density, so that the depth of the groove near the longitudinal end of the groove can reach the steady depth of the groove bottom at a short distance from the groove end. .

また、本発明において、多面体ポリゴンミラーの回転方向位置と対応させて、レーザビームの出力と多面体ポリゴンミラーの回転速度の双方を制御する場合には、凹溝の長手方向端部近傍に所望のエネルギー密度のレーザビームを効率的に照射することができ、その結果、凹溝の長手方向端部近傍における凹溝の深さを凹溝端部から短い距離で凹溝底部の定常深さに到達させることができる。 In the present invention, when controlling both the laser beam output and the rotation speed of the polyhedral polygon mirror in correspondence with the rotational direction position of the polyhedral polygon mirror, the desired energy is placed near the longitudinal end of the concave groove. Laser beam of high density can be efficiently radiated, so that the depth of the groove near the longitudinal end of the groove reaches a steady depth at the bottom of the groove at a short distance from the end of the groove. Can be.

この明細書においてエネルギー密度とは、レーザビームによる単位面積あたりのエネルギー照射量のことをいい、具体的には、レーザビーム出力を方向性電磁鋼板材料表面に形成された照射面積で除した値である。
そして、照射されるレーザビームの方向性電磁鋼板材料の表面におけるエネルギー密度を特定範囲内に制御するとは、多面体ポリゴンミラーの回転方向位置における対象範囲（エネルギー密度を調整しようとする対象範囲）内で、多面体ポリゴンミラーの回転方向位置に関係なく、方向性電磁鋼板材料の表面におけるレーザビームのエネルギー密度を、対象範囲内の各位置において予め設定した特定範囲内（上限と下限の間）に制御することをいう。
なお、レーザビームのエネルギー密度を特定範囲内に制御することには、エネルギー密度と一義的に対応するパラメータを特定範囲内に制御することを含むことはいうまでもない。
ここで、定常加工時におけるレーザビームのエネルギー密度は、レーザビーム出力を（スキャン速度×（照射ビーム直径）×（π／４））（＝照射面積）で除した値となる。
言換えると、照射されたレーザビームが平面鏡の角部近傍で分散して反射された場合に、凹溝加工予定部の対象とする部分（対象とするタイミング）に方向性電磁鋼板材料表面の到達するレーザビームのエネルギー密度、及び多面体ポリゴンミラーの一つの平面鏡で分割（又は分散）されることなく反射（全反射）されて方向性電磁鋼板材料の表面に到達する定常加工時のレーザビームのエネルギー密度を、ともに予め設定した特定範囲内（上限と下限の間）に制御することをいう。
なお、レーザビームのエネルギー密度を特定範囲内とする対象部分（回転方向位置の範囲）又はタイミング等は任意に設定することができる。すなわち、凹溝の長手方向における端部近傍のどの範囲を凹溝底部の定常深さとするか、又は端部近傍の深さをどのようなプロフィールとするかについては任意に設定することができる。 In this specification, the energy density refers to an energy irradiation amount per unit area by a laser beam, and specifically, a value obtained by dividing a laser beam output by an irradiation area formed on a surface of a grain-oriented electrical steel sheet material. is there.
Controlling the energy density of the radiated laser beam on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material within a specific range means that the energy density is controlled within a target range (a target range in which the energy density is to be adjusted) at the rotational position of the polygon mirror. The energy density of the laser beam on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material is controlled within a predetermined specific range (between the upper limit and the lower limit) at each position within the target range regardless of the rotational direction position of the polygon mirror. That means.
It is needless to say that controlling the energy density of the laser beam within the specific range includes controlling a parameter uniquely corresponding to the energy density within the specific range.
Here, the energy density of the laser beam during the steady processing is a value obtained by dividing the laser beam output by (scan speed × (irradiation beam diameter) × (π / 4)) (= irradiation area).
In other words, when the irradiated laser beam is dispersed and reflected in the vicinity of the corner of the plane mirror, the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material reaches the target portion (target timing) of the groove-groove scheduled portion. And energy of the laser beam at the time of steady machining that is reflected (total reflection) without being divided (or dispersed) by one plane mirror of the polyhedral polygon mirror and reaches the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material This means that the density is both controlled within a predetermined range (between the upper limit and the lower limit).
Note that the target portion (range of the rotational position) or the timing in which the energy density of the laser beam is within a specific range can be arbitrarily set. That is, it is possible to arbitrarily set which range near the end in the longitudinal direction of the groove is to be the steady-state depth of the bottom of the groove or what profile is to be the depth near the end.

また、この明細書において、凹溝端部とは、定常加工時のレーザビームのスキャン方向及びスキャン速度と方向性電磁鋼板材料の通板速度とに基づいて形成される方向性電磁鋼板の表面において凹溝の定常加工された部分が延在する方向における端部をいう。すなわち、凹溝の端部近傍が、凹溝が定常加工された部分の延在方向に対して変化する方向に形成されている場合には、凹溝が定常加工された方向において最も外方とされた部分を端部という。 Further, in this specification, the end of the concave groove means a concave portion on the surface of the grain-oriented electromagnetic steel sheet formed based on the scanning direction and scanning speed of the laser beam at the time of steady machining and the sheet passing speed of the grain-oriented electromagnetic steel sheet material. It means the end in the direction in which the regularly processed portion of the groove extends. That is, when the vicinity of the end of the groove is formed in a direction that changes with respect to the extending direction of the portion where the groove is regularly machined, it is the outermost in the direction in which the groove is regularly machined. The part which was done is called an end.

また、この明細書において、凹溝底部の定常深さとは、凹溝が定常加工された部分の深さを意味しており、凹溝底部の深さが一定でない場合は、例えば、凹溝底部において最も浅い部分の深さを意味するものとする。なお、凹溝底部の定常深さについては、凹溝底部の平均深さ、最大深さ、最小深さ等、任意に設定することができる。 Further, in this specification, the steady depth of the groove bottom means the depth of a portion where the groove is regularly machined, and when the depth of the groove bottom is not constant, for example, the groove bottom is Means the depth of the shallowest part. The steady depth of the groove bottom can be arbitrarily set, such as the average depth, the maximum depth, and the minimum depth of the groove bottom.

また、この明細書において、方向性電磁鋼板材料とは、凹溝が形成されていない方向性電磁鋼板の材料をいい、方向性電磁鋼板とは所定の範囲に凹溝が形成された製品としての方向性電磁鋼板をいう。
また、方向性電磁鋼板材料の一部に凹溝が加工された場合は、凹溝が加工されていない部分を方向性電磁鋼板材料とし、凹溝が加工された部分を方向性電磁鋼板として記載する場合があるものとする。 In this specification, the grain-oriented electrical steel sheet material refers to a material of a grain-oriented electrical steel sheet having no grooves formed therein, and the grain-oriented electrical steel sheet is a product in which a groove is formed in a predetermined range. A grain-oriented electrical steel sheet.
In addition, when a groove is machined in a part of the grain-oriented electrical steel sheet material, a part where the groove is not machined is described as a grain-oriented electrical steel sheet material, and a part where the recess groove is machined is described as a grain-oriented electrical steel sheet. May be used.

請求項２に記載の発明は、方向性電磁鋼板材料に、圧延方向に間隔を空けて、前記圧延方向と交差する複数の凹溝を形成することで方向性電磁鋼板を製造する、方向性電磁鋼板製造装置であって、レーザビームを照射するレーザビーム照射部と、複数の平面鏡で構成され、前記レーザビームを前記平面鏡で反射させて前記方向性電磁鋼板材料の表面をスキャンし、前記凹溝を形成する多面体ポリゴンミラーと、前記多面体ポリゴンミラーを回転させる回転駆動部と、前記多面体ポリゴンミラーの回転方向位置を検出する回転位置検出部と、前記レーザビーム照射部と前記回転駆動部を制御する制御部と、を備え、前記多面体ポリゴンミラーの回転軸から前記平面鏡に垂線を下した位置を基準として、前記レーザビームが、前記多面体ポリゴンミラーの角部で分散されることなく、一つの前記平面鏡で全反射されるときに、前記レーザビームの焦点の中心が位置する最大の角度を、全反射限界角度θｃとすると、前記制御部は、前記レーザビームの出力と前記多面体ポリゴンミラーの回転速度の少なくともいずれか一方を、前記回転方向位置と対応させて制御し、前記レーザビームの前記方向性電磁鋼板材料の表面におけるエネルギー密度を、前記全反射限界角度θｃの範囲内でのエネルギー密度に、前記全反射限界角度θｃの範囲外においても合わせるように制御する。 The invention according to claim 2 is directed to manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet by forming a plurality of grooves in the grain-oriented electrical steel sheet material at intervals in the rolling direction and intersecting the rolling direction. A steel sheet manufacturing apparatus, comprising: a laser beam irradiation unit that irradiates a laser beam; and a plurality of plane mirrors.The surface of the directional electromagnetic steel sheet material is scanned by reflecting the laser beam with the plane mirror, and the groove is formed. A polyhedron polygon mirror, a rotation drive section for rotating the polyhedron polygon mirror, a rotation position detection section for detecting a position in the rotation direction of the polyhedron polygon mirror, and controlling the laser beam irradiation section and the rotation drive section. and a control unit, a reference to the position of ruled perpendicular to the plane mirror from the axis of rotation of the polyhedral polygon mirror, the laser beam, the polyhedron polygon Without being dispersed in error corners, when it is totally reflected by one of the plane mirror, the maximum angle at which the center of the focal point of the laser beam is located, when a total reflection critical angle .theta.c, wherein the control unit Controlling at least one of the output of the laser beam and the rotation speed of the polyhedral polygon mirror in correspondence with the position in the rotation direction, the energy density of the laser beam on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material, The energy density within the range of the total reflection limit angle θc is controlled so as to be adjusted even outside the range of the total reflection limit angle θc.

この発明に係る方向性電磁鋼板製造装置によれば、レーザビーム照射部と、レーザビームを方向性電磁鋼板材料の表面にスキャンする多面体ポリゴンミラーと、多面体ポリゴンミラーを回転させる回転駆動部と、多面体ポリゴンミラーの回転方向位置を検出する回転位置検出部と、制御部とを備え、制御部が、方向性電磁鋼板材料の表面に照射されるレーザビームのエネルギー密度が特定範囲内となるように、レーザビームの出力と多面体ポリゴンミラーの回転速度の少なくともいずれか一方を、多面体ポリゴンミラーの回転方向位置と対応させて制御するように構成されているので、凹溝の長手方向端部まで凹溝底部の定常深さを加工するために必要なエネルギー密度が確保される。
その結果、凹溝の長手方向端部近傍における凹溝の深さを凹溝端部から短い距離で凹溝底部の定常深さに到達させることができる。
また、凹溝のラップ長さを小さくすることが可能となり、設置台数を少なくすることができる。 According to the grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus according to the present invention, a laser beam irradiation unit, a polyhedral polygon mirror that scans a laser beam on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material, a rotation drive unit that rotates the polygonal polygon mirror, and a polyhedron A rotation position detection unit that detects the rotation direction position of the polygon mirror, and a control unit, the control unit is such that the energy density of the laser beam applied to the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material is within a specific range, Since the configuration is such that at least one of the output of the laser beam and the rotation speed of the polyhedral polygon mirror is controlled in correspondence with the rotational direction position of the polyhedral polygon mirror, the groove bottom is extended to the longitudinal end of the groove. The required energy density for machining the steady depth is secured.
As a result, the depth of the groove near the longitudinal end of the groove can reach the steady depth of the groove bottom at a short distance from the groove end.
In addition, the wrap length of the concave groove can be reduced, and the number of installations can be reduced.

請求項３に記載の発明は、方向性電磁鋼板材料に、圧延方向に間隔を空けて、前記圧延方向と交差する複数の凹溝が形成された方向性電磁鋼板であって、前記凹溝は、レーザビームを照射することで形成され、前記凹溝の長手方向端部の位置から前記凹溝の深さが定常深さの５０％に到達する位置までの、前記方向性電磁鋼板の表面に沿った長さが５.０ｍｍ以下に形成されている。 The invention according to claim 3 is a grain- oriented electrical steel sheet, in which a plurality of grooves that intersect with the rolling direction are formed at intervals in the rolling direction in the grain-oriented electrical steel sheet material , wherein the grooves are , it is formed by irradiating a laser beam, from the position of the longitudinal end of the groove to a position where the depth of the groove reaches 50% of steady-depth, on the surface of the grain oriented electrical steel sheet length along is formed on 5.0mm or less.

この発明に係る方向性電磁鋼板によれば、方向性電磁鋼板材料の前記凹溝の端部における表面から定常深さの５０％に到達するまでの前記表面に沿った長さが５.０ｍｍ以下に形成されているので、鉄損を効率的に改善して、凹溝のラップ長さを小さくすることができる。
その結果、凹溝のラップ長さを小さくすることが可能となり、設置台数を少なくすることができる。 According to the grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention, the length of the grain-oriented electrical steel sheet material along the surface from the surface at the end of the groove to 50% of the steady depth is 5.0 mm or less. Therefore, iron loss can be efficiently improved, and the wrap length of the concave groove can be reduced.
As a result, the wrap length of the concave groove can be reduced, and the number of installations can be reduced.

この発明に係る方向性電磁鋼板製造方法、方向性電磁鋼板製造装置によれば、凹溝の長手方向端部に所望の凹溝深さを加工するのに必要なレーザビームのエネルギー密度を確保することができる。また、凹溝の長手方向における端部から凹溝底部の定常深さに到達するまでの距離を短くすることができる。
この発明に係る方向性電磁鋼板によれば、鉄損を効率的に改善して、凹溝のラップ長さを小さくすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing method of a grain-oriented electrical steel sheet and the grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus according to the present invention, the energy density of a laser beam necessary for processing a desired groove depth at a longitudinal end of the groove is ensured. be able to. Also, the distance from the longitudinal end of the groove to the steady depth of the groove bottom can be shortened.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the grain-oriented electrical steel sheet which concerns on this invention, iron loss can be improved efficiently and the wrap length of a groove can be reduced.

本発明の第１実施形態に係る方向性電磁鋼板製造装置の概略構成の一例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining an example of a schematic structure of a grain-oriented electrical steel sheet manufacturing device concerning a first embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態に係る凹溝加工装置の概略構成の一例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining an example of a schematic structure of a slot machine concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態に係る多面体ポリゴンミラーの概略構成を説明する図であり、（Ａ）は多面体ポリゴンミラーを構成する平面鏡の回転方向の基準位置に対する回転角を示す図であり、（Ｂ）は多面体ポリゴンミラーにおける全反射限界角度θcを説明する正面図であり、（Ｃ）は多面体ポリゴンミラーにおける全反射限界角度θcを説明する側面図である。It is a figure explaining the schematic structure of the polyhedral polygon mirror concerning a 1st embodiment of the present invention, and (A) is a figure showing a rotation angle to a standard position of a rotation direction of a plane mirror which constitutes a polyhedral polygon mirror, and (B) () Is a front view illustrating the total reflection limit angle θc in the polyhedral polygon mirror, and (C) is a side view illustrating the total reflection limit angle θc in the polyhedral polygon mirror. 本発明の第１実施形態に係る方向性電磁鋼板製造装置の制御を説明する図であり、多面体ポリゴンミラーの回転方向位置とレーザビームの出力の関係の一例を示す図である。It is a figure explaining control of a grain-oriented electrical steel sheet manufacturing device concerning a 1st embodiment of the present invention, and is a figure showing an example of a relation of a rotation direction position of a polygon mirror and an output of a laser beam. 本発明の第１実施形態に係る方向性電磁鋼板に形成された凹溝の概略構成を説明する図であり、凹溝の板厚方向における深さを凹溝の長手方向に沿って示した断面図である。It is a figure explaining the schematic structure of the slot formed in the grain-oriented electrical steel sheet concerning a 1st embodiment of the present invention, and the section which showed the depth in the plate thickness direction of the slot along the longitudinal direction of the slot. FIG. 本発明の第１実施形態に係る方向性電磁鋼板に形成された凹溝の構成を説明する図であり、凹溝の長手方向における端部近傍の詳細を凹溝の長手方向に沿って示した断面図である。It is a figure explaining composition of a crevice formed in grain-oriented electrical steel sheet concerning a 1st embodiment of the present invention, and has shown the detail near the end in the longitudinal direction of a crevice along the longitudinal direction of a crevice. It is sectional drawing. 本発明の第１実施形態に係る方向性電磁鋼板製造装置の効果を説明する図であり、板幅１２００ｍｍの方向性電磁鋼板を製造するのに必要な台数を、多面体ポリゴンミラーを構成する平面鏡の数に応じて示す図である。It is a figure explaining the effect of the grain-oriented electrical steel sheet manufacturing device concerning a 1st embodiment of the present invention, and the number required to manufacture grain-oriented electrical steel sheet of 1200mm in width is the number of plane mirrors which constitute a polyhedral polygon mirror. It is a figure shown according to a number. 本発明の第２実施形態に係る方向性電磁鋼板製造装置の制御を説明する図であり、多面体ポリゴンミラーの回転方向位置と多面体ポリゴンミラーの回転速度の関係の一例を説明する図である。It is a figure explaining control of a grain-oriented electrical steel sheet manufacturing device concerning a 2nd embodiment of the present invention, and is a figure explaining an example of a relation of a rotation direction position of a polygon mirror and a rotation speed of a polygon mirror. 本発明の第２実施形態に係る方向性電磁鋼板に形成された凹溝の概略構成を説明する図であり、凹溝の板厚方向における深さを凹溝の長手方向に沿って示した断面図である。It is a figure explaining the schematic structure of the slot formed in the grain-oriented electrical steel sheet concerning a 2nd embodiment of the present invention, and the section which showed the depth in the plate thickness direction of the slot along the longitudinal direction of the slot. FIG. 本発明の第１実施形態に係る方向性電磁鋼板に形成された凹溝の構成を説明する図であり、凹溝の長手方向における端部近傍の詳細を凹溝の長手方向に沿って示した断面図である。It is a figure explaining composition of a crevice formed in grain-oriented electrical steel sheet concerning a 1st embodiment of the present invention, and has shown the detail near the end in the longitudinal direction of a crevice along the longitudinal direction of a crevice. It is sectional drawing. 従来の方向性電磁鋼板製造装置の動作と問題点について説明する図である。It is a figure explaining operation and a problem of the conventional grain-oriented electrical steel sheet manufacturing device. 従来の方向性電磁鋼板製造装置によって製造された方向性電磁鋼板の凹溝の概略構成を説明する図である。It is a figure explaining the schematic structure of the groove of the grain-oriented electrical steel sheet manufactured by the conventional grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus. 従来の方向性電磁鋼板製造装置によって製造された方向性電磁鋼板における凹溝の問題点について説明する図である。It is a figure explaining the problem of the groove in the grain-oriented electrical steel sheet manufactured by the conventional grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus.

＜第１実施形態＞
以下、図１から図６を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る方向性電磁鋼板製造装置の概略構成の一例を説明する図である。図１において、符号１は方向性電磁鋼板製造装置を、符号１０は凹溝加工装置を、符号２０は通板装置を、符号Ｗは方向性電磁鋼板材料及び方向性電磁鋼板を示している。また、図２に示した符号Ｐは、凹溝Ｕと凹溝Ｕのピッチを示している。 <First embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus, reference numeral 10 denotes a groove processing apparatus, numeral 20 denotes a threading apparatus, and symbol W denotes a grain-oriented electrical steel sheet material and a grain-oriented electrical steel sheet. The symbol P shown in FIG. 2 indicates the pitch between the concave grooves U.

方向性電磁鋼板製造装置１は、図１、図２に示すように、例えば、複数の凹溝加工装置１０と、通板装置２０とを備えている。
複数の凹溝加工装置１０は、例えば、方向性電磁鋼板Ｗ材料に形成する凹溝の長さ及び位置に基づいて方向性電磁鋼板材料Ｗの幅方向位置、すなわち通板装置２０の通板方向と略直交する方向の位置が設定されるとともに、凹溝加工装置１０の寸法に基づいて通板方向位置が設定されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus 1 includes, for example, a plurality of groove processing devices 10 and a threading device 20.
The plurality of groove processing apparatuses 10 are, for example, in the width direction position of the directional electromagnetic steel sheet material W based on the length and position of the groove formed in the directional electromagnetic steel sheet W material, that is, in the threading direction of the threading apparatus 20. The position in the direction substantially perpendicular to the direction is set, and the position in the plate passing direction is set based on the dimensions of the groove processing device 10.

通板装置２０は、圧延された方向性電磁鋼板材料Ｗを長手方向（この実施例では、例えば、圧延方向）に沿って通板するようになっている。 The sheet passing device 20 passes the rolled grain-oriented electrical steel sheet material W in the longitudinal direction (for example, in this example, the rolling direction).

凹溝加工装置１０は、例えば、図２に示すように、レーザビーム照射装置（レーザビーム照射部）１１と、コリメータ１１Ａと、集光レンズ１１Ｂと、多面体ポリゴンミラー１２と、ポリゴンミラー駆動モータ（回転駆動部）１３と、回転位置検出センサ（回転位置検出部）１４と、制御部１５とを備えている。 For example, as shown in FIG. 2, the groove processing device 10 includes a laser beam irradiation device (laser beam irradiation unit) 11, a collimator 11A, a condenser lens 11B, a polyhedral polygon mirror 12, a polygon mirror driving motor ( A rotation drive unit 13, a rotation position detection sensor (rotation position detection unit) 14, and a control unit 15 are provided.

レーザビーム照射装置１１は、制御部１５の指示よって、指示に応じた出力のレーザビームＬＢを照射するようになっている。
レーザビーム照射装置１１は、例えば、連続照射方式、パルス照射方式のいずれを用いることも可能である。 The laser beam irradiation device 11 irradiates a laser beam LB having an output corresponding to the instruction according to an instruction from the control unit 15.
As the laser beam irradiation device 11, for example, any of a continuous irradiation method and a pulse irradiation method can be used.

コリメータ１１Ａは、レーザビーム照射装置１１が照射したレーザビームＬＢの半径を調整するようになっている。 The collimator 11A adjusts the radius of the laser beam LB irradiated by the laser beam irradiation device 11.

集光レンズ１１Ｂは、多面体ポリゴンミラー１２によってスキャンされたレーザビームＬＢを、方向性電磁鋼板材料Ｗの表面に集光させて、照射されたレーザビームＬＢが凹溝Ｕを加工するのに適した所望のエネルギー密度とするようになっている。 The condensing lens 11B is suitable for condensing the laser beam LB scanned by the polyhedral polygon mirror 12 on the surface of the directional magnetic steel sheet material W, so that the irradiated laser beam LB processes the concave groove U. The desired energy density is set.

多面体ポリゴンミラー１２は、ポリゴン外接半径Ｒに応じて配置された複数（Ｎ）枚の平面鏡を備えており、このＮ枚の平面鏡は、回転軸Ｏ１周りに等間隔（３６０°／Ｎ間隔）で配置されている。 The polyhedral polygon mirror 12 includes a plurality of (N) plane mirrors arranged according to the polygon circumscribing radius R, and the N plane mirrors are arranged at equal intervals (360 ° / N intervals) around the rotation axis O1. Are located.

また、多面体ポリゴンミラー１２を構成するＮ枚の平面鏡は、回転軸Ｏ１周りに回転可能とされていて、それぞれの平面鏡は照射されたレーザビームＬＢを反射して、多面体ポリゴンミラー１２の回転角度（回転方向位置）に対応して反射されたレーザビームＬＢを順次向きを変えることにより、方向性電磁鋼板材料Ｗの表面にレーザビームＬＢをスキャンするようになっている。
この実施の形態では、多面体ポリゴンミラー１２は、例えば、８枚の平面鏡を備えている。 The N plane mirrors constituting the polyhedral polygon mirror 12 are rotatable around a rotation axis O1, and each plane mirror reflects the irradiated laser beam LB, and the rotation angle of the polygon mirror 12 ( The laser beam LB is scanned on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material W by sequentially changing the direction of the reflected laser beam LB in accordance with the rotation direction position).
In this embodiment, the polygon mirror 12 includes, for example, eight plane mirrors.

ポリゴンミラー駆動モータ１３は、多面体ポリゴンミラー１２と連結されていて、制御部１５からの指示に基づいて、多面体ポリゴンミラー１２を回転駆動するようになっている。
また、ポリゴンミラー駆動モータ１３は、制御部１５の指示に基づいて回転数（回転速度）を変えることが可能とされている。 The polygon mirror drive motor 13 is connected to the polyhedral polygon mirror 12, and rotates the polyhedral polygon mirror 12 based on an instruction from the control unit 15.
Further, the rotation number (rotation speed) of the polygon mirror drive motor 13 can be changed based on an instruction from the control unit 15.

回転位置検出センサ１４は、例えば、ポリゴンミラー駆動モータ１３の駆動軸と連結されていて、ポリゴンミラー駆動モータ３０を介して多面体ポリゴンミラー１２の回転角度（回転方向位置）を検出するようになっている。 The rotation position detection sensor 14 is connected to, for example, a drive shaft of the polygon mirror drive motor 13 and detects the rotation angle (rotation direction position) of the polygon mirror 12 via the polygon mirror drive motor 30. I have.

制御部１５は、レーザビーム照射装置１１、ポリゴンミラー駆動モータ１３、回転位置検出センサ１４と通板装置２０と接続されており、回転位置検出センサ１４から多面体ポリゴンミラー１２の回転角度信号（回転方向位置信号）が、通板装置２０から通板速度信号が入力されるとともに、レーザビーム照射装置１１、ポリゴンミラー駆動モータ１３に信号を出力するようになっている。 The control unit 15 is connected to the laser beam irradiation device 11, the polygon mirror driving motor 13, the rotation position detection sensor 14, and the plate passing device 20, and outputs a rotation angle signal (rotation direction) of the polygon mirror 12 from the rotation position detection sensor 14. The position signal is input to the laser beam irradiation device 11 and the polygon mirror drive motor 13 while the signal is output from the plate passing device 20 as the sheet passing speed signal.

第１実施形態では、制御部１５は、例えば、多面体ポリゴンミラー１２の回転角度に基づいて、レーザビームＬＢの出力を算出し、レーザビーム照射装置１１に照射するレーザビームＬＢの出力を指示するようになっている。 In the first embodiment, the control unit 15 calculates the output of the laser beam LB, for example, based on the rotation angle of the polygon mirror 12, and instructs the output of the laser beam LB to be irradiated to the laser beam irradiation device 11. It has become.

具体的には、例えば、回転位置検出センサ１４から入力された多面体ポリゴンミラー１２の回転角度θを算出し、算出した多面体ポリゴンミラー１２の回転角度θに基づいてレーザビームＬＢの出力を算出し、レーザビーム照射装置１１に対し指示するようになっている。 Specifically, for example, the rotation angle θ of the polygon mirror 12 input from the rotation position detection sensor 14 is calculated, and the output of the laser beam LB is calculated based on the calculated rotation angle θ of the polygon polygon 12, An instruction is given to the laser beam irradiation device 11.

以下、図３を参照して、制御部１５における多面体ポリゴンミラー１２の回転角度の算出について説明する。
図３は、第１実施形態に係る多面体ポリゴンミラー１２の概略構成を説明する図であり、図３（Ａ）は、多面体ポリゴンミラー１２を構成する平面鏡の回転角度の基準位置と回転角度の関係を示す図であり、図３（Ｂ）は、多面体ポリゴンミラーにおける全反射限界角度θcを説明する正面図であり、図３（Ｃ）は、多面体ポリゴンミラーにおける全反射限界角度θcを説明する側面図である。全反射限界角度θcは、定常加工に適用される範囲である。 Hereinafter, the calculation of the rotation angle of the polygon mirror 12 by the control unit 15 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of the polyhedral polygon mirror 12 according to the first embodiment, and FIG. 3A is a diagram illustrating a relationship between a reference position and a rotation angle of a plane mirror included in the polygon mirror 12. FIG. 3B is a front view illustrating the total reflection limit angle θc in the polyhedral polygon mirror, and FIG. 3C is a side view illustrating the total reflection limit angle θc in the polyhedral polygon mirror. FIG. The total reflection limit angle θc is a range applied to steady machining.

制御部１５における多面体ポリゴンミラー１２の回転角度θ°は、例えば、回転位置検出センサ１４から入力された回転角度信号に基づいて、レーザビームＬＢを反射する平面鏡の基準（θ＝０°）に対する回転角に基づいて算出する。 The rotation angle θ ° of the polygon mirror 12 in the control unit 15 is, for example, based on the rotation angle signal input from the rotation position detection sensor 14, the rotation of the plane mirror that reflects the laser beam LB with respect to the reference (θ = 0 °). Calculate based on the angle.

すなわち、図３（Ａ）に示すように、回転軸Ｏ１から平面鏡の（回転方向の中央）に垂線を下した位置を回転角度の基準（回転角度θ＝０°）とし、この基準（θ＝０°）に対する多面体ポリゴンミラー１２の回転角度θ°によって平面鏡の向きを算出する。 That is, as shown in FIG. 3A, a position where a perpendicular is drawn from the rotation axis O1 to the plane mirror (center in the rotation direction) is defined as a rotation angle reference (rotation angle θ = 0 °). The orientation of the plane mirror is calculated based on the rotation angle θ ° of the polygon mirror 12 with respect to 0 °).

図３（Ａ）に示した（θ＝１８０°／Ｎ）は、１枚の平面鏡における基準（θ＝０°）から角部までの回転角度を示しており、θ＝（１８０°／Ｎ）を超えると、回転方向後方側（又は前方側）の平面鏡で反射することとなる。 (Θ = 180 ° / N) shown in FIG. 3A indicates a rotation angle from a reference (θ = 0 °) to a corner in one plane mirror, and θ = (180 ° / N). Is exceeded, the light is reflected by the plane mirror on the rear side (or front side) in the rotation direction.

次に、各平面鏡における全反射限界角度θcについて説明する。
各平面鏡における全反射限界角度θcは、例えば、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）に示すように、照射されたレーザビームＬＢが角部で分散（分割）されることなく一つの平面鏡で全反射されるときに、レーザビームＬＢの焦点の中心が位置される最大の角度を意味している。ここで、φは平面鏡におけるレーザビームＬＢの半径である。 Next, the total reflection limit angle θc of each plane mirror will be described.
The total reflection limit angle θc of each plane mirror is, for example, as shown in FIGS. 3B and 3C, with one plane mirror without the irradiated laser beam LB being dispersed (divided) at a corner. When the laser beam LB is totally reflected, it means the maximum angle at which the center of the focal point of the laser beam LB is located. Here, φ is the radius of the laser beam LB in the plane mirror.

次いで、回転角度θと対応するレーザビームＬＢの出力について説明する。
第１実施形態においては、各平面鏡における全反射限界角度θcの範囲内でのエネルギー密度に、θcの範囲外においても合わせるようにする。このためのレーザビームＬＢの出力は、回転角度θを〔数式１〕に代入して算出する。
なお、対象とするレーザビームＬＢは集光形状が丸とし、回転角度θは、凹溝Ｕのプロフィールに基づいて任意に設定することができる。
〔数式１〕
（−θc）＜θ＜（＋θc）の範囲では
レーザビーム出力Ｐ（θ）＝Ｐ０
（−１８０／Ｎ）≦θ≦（−θc）及び（＋θc）≦θ≦（１８０／Ｎ）の範囲では
レーザビーム出力Ｐ（θ）＝Ｐ０＋｛Ｐ０／〔（１８０／Ｎ）−θc〕×（｜θ｜−θc）}
ここで、
平面鏡の回転角度θにおけるレーザビーム出力：Ｐ（θ）
定常時のレーザビーム出力：Ｐ０
多面体ポリゴンミラーに入射するビームの半径：φ
多面体ポリゴンミラーを構成する平面鏡の数（面数）：Ｎ
ポリゴン外接半径：Ｒ
多面体ポリゴンミラーの一面でレーザビームを全反射可能な全反射限界角度：θc
ただし、θc=ｓｉｎ^−１［２×Ｒ×ｓｉｎ（３６０／Ｎ）−φ］／Ｒであり、レーザビームを多面体ポリゴンミラーを構成する１つの平面鏡によって全反射することが可能な限界の角度（中心角）で示される。 Next, the output of the laser beam LB corresponding to the rotation angle θ will be described.
In the first embodiment, the energy density within the range of the total reflection limit angle θc of each plane mirror is adjusted even outside the range of θc. The output of the laser beam LB for this purpose is calculated by substituting the rotation angle θ into [Equation 1].
The target laser beam LB has a round condensing shape, and the rotation angle θ can be set arbitrarily based on the profile of the concave groove U.
[Formula 1]
In the range of (−θc) <θ <(+ θc), the laser beam output P (θ) = P0
In the range of (−180 / N) ≦ θ ≦ (−θc) and (+ θc) ≦ θ ≦ (180 / N), the laser beam output P (θ) = P0 + ｛P0 / [(180 / N) −θc] × (| Θ | -θc)}
here,
Laser beam output at rotation angle θ of plane mirror: P (θ)
Normal laser beam output: P0
Radius of beam incident on polyhedral polygon mirror: φ
Number of plane mirrors (number of planes) constituting polyhedral polygon mirror: N
Polygon circumscribing radius: R
Total reflection limit angle at which laser beam can be totally reflected on one surface of polyhedral polygon mirror: θc
Here, θc = sin ⁻¹ [2 × R × sin (360 / N) −φ] / R, and the limit angle (ie, the limit at which the laser beam can be totally reflected by one plane mirror constituting the polyhedral polygon mirror ( (Center angle).

〔八面体ポリゴンミラーへの適用例〕
以下、第１実施形態を八面体ポリゴンミラー（Ｎ＝８）に適用する場合のレーザビームの照射条件の一例について説明する。
＜照射条件＞
定常時のレーザビーム出力：Ｐ０＝１０００Ｗ
八面体ポリゴンミラーに入射するビームの半径：φ＝１０ｍｍ
八面体ポリゴンミラーを構成する平面鏡の数（面数）：Ｎ＝８
ポリゴン外接半径：Ｒ＝７５ｍｍ
全反射限界角度：θc＝１４．４（°）
定常時のポリゴンミラーの回転速度Ｖ０＝８００ｒｐｍ（８００×３６０（°／分）
焦点距離ｆ＝２００ｍｍ
定常加工時に方向性電磁鋼板Ｗに照射されるレーザビームの直径０．０３ｍｍ
照射ピッチ５ｍｍ
レーザビーム照射長さＬ＝３１２ｍｍ
スキャン速度３３．３ｍ／ｓ
定常加工時のエネルギー密度１．２７Ｊ／ｍｍ^２ [Example of application to octahedral polygon mirror]
Hereinafter, an example of the irradiation condition of the laser beam when the first embodiment is applied to an octahedral polygon mirror (N = 8) will be described.
<Irradiation conditions>
Normal laser beam output: P0 = 1000W
Radius of beam incident on octahedral polygon mirror: φ = 10 mm
Number of plane mirrors constituting octahedral polygon mirror (number of planes): N = 8
Polygon circumscribing radius: R = 75mm
Total reflection limit angle: θc = 14.4 (°)
Rotational speed V0 of polygon mirror at regular time = 800 rpm (800 × 360 (° / min))
Focal length f = 200mm
0.03 mm diameter of laser beam applied to grain-oriented electrical steel sheet W during steady processing
Irradiation pitch 5mm
Laser beam irradiation length L = 312mm
Scan speed 33.3m / s
Energy density during steady machining 1.27 J / mm ²

第１実施形態に係るレーザビームＬＢの出力は、図４に示すとおりであり、数式に示すと以下のとおりである。図４は、八面体ポリゴンミラーの回転角度θ°とレーザビームの出力の関係を示す図である。 The output of the laser beam LB according to the first embodiment is as shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the rotation angle θ ° of the octahedral polygon mirror and the output of the laser beam.

（−１４．４°）＜θ＜（＋１４．４°）の範囲
レーザビーム出力Ｐ（θ）＝Ｐ０＝１０００Ｗ
（−２２．５°）≦θ≦（−１４．４°）及び（＋１４．４°）≦θ≦（＋２２．５°）の範囲
レーザビーム出力Ｐ＝１０００＋｛１２３．５×（｜θ｜−１４．４）} (−14.4 °) <θ <(+ 14.4 °) range Laser beam output P (θ) = P0 = 1000W
(−22.5 °) ≦ θ ≦ (−14.4 °) and (+ 14.4 °) ≦ θ ≦ (+ 22.5 °) Laser beam output P = 1000 + ｛123.5 × (| θ | -14.4)}

その結果、図５Ａ、図５Ｂに示すプロフィールを備えた凹溝Ｕを加工することができる。図５Ａは、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板Ｗに形成された凹溝Ｕの概略構成を説明する図であり、図５Ｂは、凹溝Ｕの長手方向における端部近傍の詳細を示す図である。 As a result, the groove U having the profile shown in FIGS. 5A and 5B can be processed. FIG. 5A is a diagram illustrating a schematic configuration of a groove U formed in the grain-oriented electrical steel sheet W according to the first embodiment, and FIG. 5B illustrates details near an end of the groove U in the longitudinal direction. FIG.

＜凹溝の形態＞
凹溝Ｕの端部から端部までの長さ（＝レーザビーム照射長さ）Ｌ＝３１２ｍｍ）
凹溝Ｕの定常深さＨの５０％以上（＝Ｄ）である底部の長さＬ０＝３０２ｍｍ
凹溝底部の定常深さ（凹溝底部を１００％とした場合の深さ）Ｈ＝３０μｍ
凹溝の端部から凹溝の端部における表面から定常深さの５０％の深さＤ（＝Ｈ／２）＝１５μｍ
その結果、凹溝Ｕの端部から定常深さの５０％の深さＤ（＝Ｈ／２）に到達するまでの長さ＝（（Ｌ−Ｌ０）／２）≦５．０ｍｍ <Form of groove>
Length from end to end of concave groove U (= laser beam irradiation length) L = 312 mm)
Bottom length L0 = 302 mm which is 50% or more (= D) of steady depth H of concave groove U
Steady depth of the groove bottom (depth when the groove bottom is 100%) H = 30 μm
From the end of the groove to the end of the groove 50% of the steady depth D (= H / 2) = 15 μm from the surface
As a result, the length from the end of the concave groove U to the depth D (= H / 2) of 50% of the steady depth = ((L−L0) / 2) ≦ 5.0 mm

以上のように、従来の方向性電磁鋼板Ｗに比較して、長さ方向端部から定常深さである底部までの長さを大幅に短くすることができる。
その結果、方向性電磁鋼板Ｗの鉄損を改善することができ、凹溝Ｕをラップ量≦５ｍｍとすることができる。 As described above, as compared with the conventional grain-oriented electrical steel sheet W, the length from the longitudinal end to the bottom, which is the steady depth, can be significantly reduced.
As a result, the iron loss of the grain-oriented electrical steel sheet W can be improved, and the groove U can have a wrap amount of ≦ 5 mm.

また、図６に示すように、方向性電磁鋼板製造装置に設置する凹溝加工装置１０の設置台数を大幅に削減することができる。図６は、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板製造装置の効果を説明する図であり、板幅１２００ｍｍの方向性電磁鋼板材料Ｗを加工する場合の、多面体ポリゴンミラーの平面鏡の面数と、凹溝加工装置１０の設置台数の関係を示す図である。 Further, as shown in FIG. 6, the number of grooves 10 to be installed in the grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus can be greatly reduced. FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus according to the first embodiment. In the case of processing a grain-oriented electrical steel sheet material W having a sheet width of 1200 mm, the number of plane mirrors of a polyhedral polygon mirror and FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the numbers of installed grooves processing devices 10.

図６に示すように、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板製造装置１によれば、八面体ポリゴンミラーを備えた凹溝加工装置１１が、１台当り２０ｍｍの改善が可能であるとすると、従前の八面体ポリゴンミラーを備えた凹溝加工装置１では５台が必要とされていた凹溝加工装置１０の設置台数を４台に削減することができ、２４面体ポリゴンミラーの場合には、従前１６台が必要とされていた設置台数を１３台に削減することができる。以上のように、ポリゴン面数が多くなるほど、その効果は大きくなる。 As shown in FIG. 6, according to the grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus 1 according to the first embodiment, it is assumed that the groove processing apparatus 11 provided with the octahedral polygon mirror can improve the diameter by 20 mm per machine. In contrast, in the conventional groove processing apparatus 1 provided with an octahedral polygon mirror, the number of installations of the groove processing apparatus 10 required for five can be reduced to four. Thus, the number of installations, which previously required 16 units, can be reduced to 13 units. As described above, the effect increases as the number of polygon faces increases.

第１実施形態に係る方向性電磁鋼板製造方法、方向性電磁鋼板製造装置１によれば、多面体ポリゴンミラー１２の回転角度θと対応させてレーザビームＬＢの出力を制御するので、通板速度が一定のままでも、凹溝Ｕの長さ方向端部近傍の延在方向に変化を与えることなく、凹溝Ｕの端部近傍に所望のエネルギー密度のレーザビームＬＢを照射することができる。
その結果、凹溝Ｕの長手方向端部近傍における凹溝Ｕの深さを凹溝端部から短い距離で凹溝底部の定常深さに到達させることができる。すなわち、凹溝Ｕにおける定常深さの底部を長くすることができる。 According to the grain-oriented electrical steel sheet manufacturing method and the grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus 1 according to the first embodiment, the output of the laser beam LB is controlled in accordance with the rotation angle θ of the polygon mirror 12, so that the threading speed is reduced. Even if it is kept constant, it is possible to irradiate the laser beam LB with a desired energy density to the vicinity of the end of the concave groove U without changing the extending direction near the longitudinal end of the concave groove U.
As a result, the depth of the groove U near the longitudinal end of the groove U can reach the steady depth at the bottom of the groove at a short distance from the end of the groove. That is, the bottom of the concave groove U at the steady depth can be lengthened.

また、第１実施形態に係る方向性電磁鋼板Ｗによれば、方向性電磁鋼板材料の前記凹溝の端部における表面から定常深さの５０％に到達するまでの前記表面に沿った長さが５.０ｍｍ以下に形成することができるので、鉄損を効率的に改善することができる。 Further, according to the grain-oriented electrical steel sheet W according to the first embodiment, the length of the grain-oriented electrical steel sheet material along the surface from the surface at the end of the groove to 50% of the steady depth. Can be formed to 5.0 mm or less, so that iron loss can be efficiently improved.

＜第２実施形態＞
次に、図１、図２、図７、図８Ａ、図８Ｂを参照して、本発明の第２実施形態に係る方向性電磁鋼板製造装置について説明する。 <Second embodiment>
Next, a grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 7, 8A, and 8B.

第２実施形態に係る方向性電磁鋼板製造装置１Ａは、例えば、複数の凹溝加工装置１０Ａと、通板装置２０とを備えている。
凹溝加工装置１０Ａは、例えば、レーザビーム照射装置（レーザビーム照射部）１１と、多面体ポリゴンミラー１２と、ポリゴンミラー駆動モータ（回転駆動部）１３と、回転位置検出センサ（回転位置検出部）１４と、制御部１５Ａとを備えている。第２実施形態に係る方向性電磁鋼板製造装置１Ａが第１実施形態と異なるのは、凹溝加工装置１０Ａが制御部１５に代えて制御部１５Ａを備えている点であり、その他は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。 The grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus 1A according to the second embodiment includes, for example, a plurality of groove processing apparatuses 10A and a threading apparatus 20.
The groove processing device 10A includes, for example, a laser beam irradiation device (laser beam irradiation unit) 11, a polyhedral polygon mirror 12, a polygon mirror driving motor (rotation driving unit) 13, and a rotation position detection sensor (rotation position detection unit). 14 and a control unit 15A. The apparatus for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet 1A according to the second embodiment is different from the first embodiment in that a groove processing apparatus 10A includes a control unit 15A instead of the control unit 15, and the others are similar to the first embodiment. The description is omitted because it is similar to that of the first embodiment.

制御部１５Ａは、レーザビーム照射装置１１、ポリゴンミラー駆動モータ１３、回転位置検出センサ１４と通板装置２０と接続されており、回転位置検出センサ１４から多面体ポリゴンミラー１２の回転角度信号（回転方向位置信号）が、通板装置２０から通板速度信号が入力されるとともに、レーザビーム照射装置１１、ポリゴンミラー駆動モータ１３に信号を出力するようになっている。 The control unit 15A is connected to the laser beam irradiation device 11, the polygon mirror drive motor 13, the rotation position detection sensor 14, and the plate passing device 20, and outputs a rotation angle signal (rotation direction) of the polygon mirror 12 from the rotation position detection sensor 14. The position signal is input to the laser beam irradiation device 11 and the polygon mirror drive motor 13 while the signal is output from the plate passing device 20 as the sheet passing speed signal.

第２実施形態では、制御部１５Ａは、例えば、多面体ポリゴンミラー１２の回転角度に基づいて、ポリゴンミラー駆動モータ１３の回転速度（回転数）を制御するように構成されている。 In the second embodiment, the control unit 15A is configured to control the rotation speed (number of rotations) of the polygon mirror drive motor 13 based on the rotation angle of the polygon mirror 12, for example.

具体的には、例えば、回転位置検出センサ１４から入力された多面体ポリゴンミラー１２の回転角度（回転方向位置）θを算出し、多面体ポリゴンミラー１２の回転角度θに基づいて、多面体ポリゴンミラー１２の回転速度を算出して、ポリゴンミラー駆動モータ１３に指示するようになっている。 Specifically, for example, the rotation angle (position in the rotation direction) θ of the polygon mirror 12 input from the rotation position detection sensor 14 is calculated, and the rotation angle θ of the polygon polygon 12 is calculated based on the rotation angle θ of the polygon mirror 12. The rotation speed is calculated and instructed to the polygon mirror drive motor 13.

次いで、各平面鏡における全反射限界角度θcの範囲内でのエネルギー密度に、θcの範囲外においても合わせるようにするための、回転角度θと対応するポリゴンミラー駆動モータ１３の回転速度について説明する。
ポリゴンミラー駆動モータ１３の回転速度は、回転角度θを〔数式２〕に代入して算出する。
なお、対象とする回転角度θは、凹溝Ｕのプロフィールに基づいて任意に設定することができる。
〔数式２〕
（−θc）＜θ＜（＋θc）の範囲では
Ｖ（θ）＝Ｖ０
（−１８０／Ｎ）≦θ≦（−θc）及び（＋θc）≦θ≦（１８０／Ｎ）の範囲では
Ｖ（θ）＝Ｖ０＋｛Ｖ０／[（１８０°／Ｎ）−θc]×（θ−θc）}
で表される。
ここで、
平面鏡の回転角度θにおける多面体ポリゴンミラーの回転速度：Ｖ（θ）
定常時の多面体ポリゴンミラーの回転速度：Ｖ０
多面体ポリゴンミラーに入射するビームの半径：φ
多面体ポリゴンミラーを構成する平面鏡の数（面数）：Ｎ
ポリゴン外接半径：Ｒ
多面体ポリゴンミラーの一面でレーザビームを全反射可能な全反射限界角度：θc
ただし、θc=ｓｉｎ^−１［２×Ｒ×ｓｉｎ（３６０／Ｎ）−φ］／Ｒであり、レーザビームを多面体ポリゴンミラーを構成する１つの平面鏡によって全反射することが可能な限界の角度（中心角）で示される。 Next, a description will be given of the rotation speed of the polygon mirror drive motor 13 corresponding to the rotation angle θ for adjusting the energy density within the range of the total reflection limit angle θc of each plane mirror even outside the range of θc.
The rotation speed of the polygon mirror drive motor 13 is calculated by substituting the rotation angle θ into [Equation 2].
The target rotation angle θ can be arbitrarily set based on the profile of the concave groove U.
[Equation 2]
V (θ) = V0 in the range of (−θc) <θ <(+ θc)
In the range of (−180 / N) ≦ θ ≦ (−θc) and (+ θc) ≦ θ ≦ (180 / N), V (θ) = V0 + ｛V0 / [(180 ° / N) −θc] × (θ −θc)}
It is represented by
here,
Rotation speed of the polygon mirror at the rotation angle θ of the plane mirror: V (θ)
Rotational speed of polyhedral polygon mirror at normal time: V0
Radius of beam incident on polyhedral polygon mirror: φ
Number of plane mirrors (number of planes) constituting polyhedral polygon mirror: N
Polygon circumscribing radius: R
Total reflection limit angle at which laser beam can be totally reflected on one surface of polyhedral polygon mirror: θc
Here, θc = sin ⁻¹ [2 × R × sin (360 / N) −φ] / R, and the limit angle (ie, the limit at which the laser beam can be totally reflected by one plane mirror constituting the polyhedral polygon mirror ( (Center angle).

〔八面体ポリゴンミラーへの適用例〕
以下、第２実施形態を八面体ポリゴンミラー（Ｎ＝８）に適用する場合のレーザビームの照射条件の一例を示す。
＜照射条件＞
定常時のレーザビーム出力：Ｐ０＝１０００Ｗ
八面体ポリゴンミラーに入射するビームの半径：φ＝１０ｍｍ
八面体ポリゴンミラーを構成する平面鏡の数（面数）：Ｎ＝８
ポリゴン外接半径：Ｒ＝７５ｍｍ
全反射限界角度：θc＝１４．４（°）
定常時のポリゴンミラーの回転速度Ｖ０＝８００ｒｐｍ（８００×３６０（°／分）
焦点距離ｆ＝２００ｍｍ
定常加工時に方向性電磁鋼板Ｗに照射されるレーザビームの直径０．０３ｍｍ
照射ピッチ５ｍｍ、
レーザビーム照射長さＬ＝３１２ｍｍ
スキャン速度３３．３ｍ／ｓ
定常加工時のエネルギー密度１．２７Ｊ／ｍｍ^２ [Example of application to octahedral polygon mirror]
Hereinafter, an example of the laser beam irradiation conditions when the second embodiment is applied to an octahedral polygon mirror (N = 8) will be described.
<Irradiation conditions>
Normal laser beam output: P0 = 1000W
Radius of beam incident on octahedral polygon mirror: φ = 10 mm
Number of plane mirrors constituting octahedral polygon mirror (number of planes): N = 8
Polygon circumscribing radius: R = 75mm
Total reflection limit angle: θc = 14.4 (°)
Rotational speed V0 of polygon mirror at regular time = 800 rpm (800 × 360 (° / min))
Focal length f = 200mm
0.03 mm diameter of laser beam applied to grain-oriented electrical steel sheet W during steady processing
Irradiation pitch 5mm,
Laser beam irradiation length L = 312mm
Scan speed 33.3m / s
Energy density during steady machining 1.27 J / mm ²

第２実施形態に係る八面体ポリゴンミラー１２の回転速度Ｖ（θ）は、図７に示すとおりであり、以下の数式により示される。図７は、八面体ポリゴンミラーの回転角度θ°と八面体ポリゴンミラー１２の回転速度Ｖ（θ）の関係を示す図である。 The rotation speed V (θ) of the octahedral polygon mirror 12 according to the second embodiment is as shown in FIG. 7 and is represented by the following mathematical expression. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the rotation angle θ ° of the octahedral polygon mirror and the rotation speed V (θ) of the octahedral polygon mirror 12.

（−１４．４°）＜θ＜（＋１４．４°）の範囲では
Ｖ（θ）＝Ｖ0＝８００ｒｐｍ
（−２２．５°）≦θ≦（−１４．４°）及び（＋１４．４°）≦θ≦（＋２２．５°）の範囲では
Ｖ（θ）＝８００＋｛１２３．５×（｜θ｜−１４．４）}
である。 In the range of (−14.4 °) <θ <(+ 14.4 °), V (θ) = V0 = 800 rpm
In the range of (-22.5 °) ≦ θ ≦ (−14.4 °) and (+ 14.4 °) ≦ θ ≦ (+ 22.5 °), V (θ) = 800 + ｛123.5 × (| θ | -14.4)}
It is.

その結果、図８Ａ、図８Ｂに示すプロフィールを備えた凹溝Ｕを加工することができる。図８Ａは、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板Ｗに形成された凹溝Ｕの概略構成を説明する図であり、図８Ｂは、凹溝Ｕの長手方向における端部近傍の詳細を示す図である。 As a result, the concave groove U having the profile shown in FIGS. 8A and 8B can be processed. FIG. 8A is a diagram illustrating a schematic configuration of a concave groove U formed in a grain-oriented electrical steel sheet W according to the second embodiment, and FIG. 8B illustrates details near an end of the concave groove U in a longitudinal direction. FIG.

以上のように、従来の方向性電磁鋼板Ｗに比較して、長さ方向端部から定常深さである底部までの長さを大幅に短くすることができる。
その結果、方向性電磁鋼板Ｗの鉄損を改善することができ、凹溝Ｕをラップ量≦５．０ｍｍにでき、鉄損を効率的に改善することができる。 As described above, as compared with the conventional grain-oriented electrical steel sheet W, the length from the longitudinal end to the bottom, which is the steady depth, can be significantly reduced.
As a result, the core loss of the grain-oriented electrical steel sheet W can be improved, the groove U can have a wrap amount of ≦ 5.0 mm, and the iron loss can be efficiently improved.

第２実施形態に係る方向性電磁鋼板製造方法、方向性電磁鋼板製造装置１Ａによれば、多面体ポリゴンミラー１２の回転角度θと対応させて多面体ポリゴンミラー１２の回転速度Ｖ（θ）を制御するので、レーザビームＬＢの出力を変えることなく、凹溝Ｕの端部近傍に所望のエネルギー密度のレーザビームＬＢを照射することができる。 According to the method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet and the grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus 1A according to the second embodiment, the rotation speed V (θ) of the polygon mirror 12 is controlled in correspondence with the rotation angle θ of the polygon polygon mirror 12. Therefore, the laser beam LB having a desired energy density can be applied to the vicinity of the end of the concave groove U without changing the output of the laser beam LB.

その結果、凹溝Ｕの長手方向端部近傍における凹溝Ｕの深さを凹溝端部から短い距離で凹溝底部の定常深さに到達させることができる。すなわち、凹溝Ｕにおける定常深さの底部を長くすることができる。 As a result, the depth of the groove U near the longitudinal end of the groove U can reach the steady depth at the bottom of the groove at a short distance from the end of the groove. That is, the bottom of the concave groove U at the steady depth can be lengthened.

また、第２実施形態に係る方向性電磁鋼板Ｗによれば、凹溝Ｕの端部における表面から凹溝Ｕの定常深さの５０％に到達するまでの表面に沿った長さが５.０ｍｍ以下に形成することができるので、鉄損を効率的に改善することができる。 According to the grain-oriented electrical steel sheet W according to the second embodiment, the length along the surface from the surface at the end of the concave groove U to 50% of the steady depth of the concave groove U is 5. Since it can be formed to 0 mm or less, iron loss can be efficiently improved.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the invention.

例えば、第１実施形態においては、多面体ポリゴンミラー１２の回転角度θと対応させてレーザビームの出力Ｐ（θ）を制御し、第２実施形態においては、多面体ポリゴンミラー１２の回転角度θと対応させて多面体ポリゴンミラー１２の回転速度Ｖ（θ）を制御する場合について説明したが、例えば、多面体ポリゴンミラー１２の回転角度θと対応させて、レーザビームの出力Ｐ（θ）及び多面体ポリゴンミラー１２の回転速度Ｖ（θ）の双方を制御して、方向性電磁鋼板材料Ｗの表面に照射されるレーザビームＬＢのエネルギー密度を特定範囲内に制御する構成としてもよい。 For example, in the first embodiment, the output P (θ) of the laser beam is controlled in correspondence with the rotation angle θ of the polygon mirror 12, and in the second embodiment, the output P (θ) of the laser beam is controlled in correspondence with the rotation angle θ of the polygon mirror 12. The case where the rotation speed V (θ) of the polyhedral polygon mirror 12 is controlled in this manner has been described. For example, the output P (θ) of the laser beam and the polygonal mirror 12 , The energy density of the laser beam LB applied to the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material W may be controlled within a specific range.

また、一実施形態においては、レーザ溝加工装置１０を構成する集光光学部品として集光レンズ１１Ｂを用いる場合について説明したが、集光レンズ１１Ｂに代えて、ミラーを用いてもよい。 Further, in one embodiment, the case where the condenser lens 11B is used as the condenser optical component constituting the laser groove processing apparatus 10 has been described, but a mirror may be used instead of the condenser lens 11B.

また、一実施形態においては、レーザビームＬＢの集光形状を丸である場合について説明したが、例えば、コリメータ１１Ａとポリゴンミラー１２の間に円柱レンズあるいは円柱ミラーを挿入して、一軸（例えばスキャン方向径）のビーム半径を変更することにより、集光形状を楕円にして適用してもよい。 Further, in the embodiment, the case where the condensing shape of the laser beam LB is a circle has been described. For example, a cylindrical lens or a cylindrical mirror is inserted between the collimator 11A and the polygon mirror 12 so as to be uniaxial (for example, scanning). By changing the beam radius of the (directional diameter), the condensing shape may be made elliptical and applied.

この発明に係る方向性電磁鋼板製造方法、方向性電磁鋼板製造装置、及び方向性電磁鋼板によれば、方向性電磁鋼板に形成される凹溝が、凹溝の長手方向端部から短い距離で凹溝底部の定常深さに達することができるので、産業上利用可能である。 According to the method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet, the grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus, and the grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention, the groove formed in the grain-oriented electrical steel sheet is a short distance from the longitudinal end of the groove. Since the steady depth at the bottom of the groove can be reached, it is industrially applicable.

Ｗ方向性電磁鋼板材料、方向性電磁鋼板
Ｕ凹溝
１方向性電磁鋼板製造装置
１０凹溝加工装置
１１レーザビーム照射装置（レーザビーム照射部）
１１Ａコリメータ
１１Ｂ集光レンズ（集光光学部品）
１２多面体ポリゴンミラー
１３ポリゴンミラー駆動モータ（回転駆動部））
１４回転位置検出センサ（回転方向位置検出部）
１５制御部 W Grain-oriented magnetic steel sheet material, Grain-oriented magnetic steel sheet U Groove 1 Grain-oriented magnetic steel sheet manufacturing device 10 Groove processing device 11 Laser beam irradiation device (laser beam irradiation unit)
11A Collimator 11B Condensing lens (condensing optical component)
12 Polyhedral polygon mirror 13 Polygon mirror drive motor (rotation drive unit)
14 Rotational position detection sensor (Rotation direction position detection unit)
15 Control part

Claims

方向性電磁鋼板材料に、圧延方向に間隔を空けて、前記圧延方向と交差する複数の凹溝を形成することで方向性電磁鋼板を製造する、方向性電磁鋼板製造方法であって、
レーザビームを照射するレーザビーム照射部と、複数の平面鏡で構成され、前記レーザビームを前記平面鏡で反射させて前記方向性電磁鋼板材料の表面をスキャンし、前記凹溝を形成する多面体ポリゴンミラーと、前記多面体ポリゴンミラーを回転させる回転駆動部と、前記多面体ポリゴンミラーの回転方向位置を検出する回転位置検出部と、前記レーザビーム照射部と前記回転駆動部を制御する制御部と、を備えた方向性電磁鋼板製造装置を用い、
前記多面体ポリゴンミラーの回転軸から前記平面鏡に垂線を下した位置を基準として、前記レーザビームが、前記多面体ポリゴンミラーの角部で分散されることなく、一つの前記平面鏡で全反射されるときに、前記レーザビームの焦点の中心が位置する最大の角度を、全反射限界角度θｃとすると、
前記レーザビームの出力と前記多面体ポリゴンミラーの回転速度の少なくともいずれか一方を、前記回転方向位置と対応させて制御し、
前記レーザビームの前記方向性電磁鋼板材料の表面におけるエネルギー密度を、前記全反射限界角度θｃの範囲内でのエネルギー密度に、前記全反射限界角度θｃの範囲外においても合わせるように制御する、
方向性電磁鋼板製造方法。 Oriented electrical steel sheet material, at an interval in the rolling direction, to produce a grain-oriented electrical steel sheet by forming a plurality of grooves you crossing the rolling direction, a grain oriented electrical steel sheet production process,
A laser beam irradiating unit that irradiates a laser beam, and a polyhedral polygon mirror that includes a plurality of plane mirrors, scans the surface of the directional electromagnetic steel sheet material by reflecting the laser beam with the plane mirror, and forms the groove. A rotation drive unit that rotates the polyhedral polygon mirror, a rotation position detection unit that detects a rotation direction position of the polyhedral polygon mirror, and a control unit that controls the laser beam irradiation unit and the rotation drive unit. Using a grain-oriented electrical steel sheet manufacturing device,
When the laser beam is totally reflected by one of the plane mirrors without being dispersed at the corners of the polyhedron polygon mirror with reference to a position perpendicular to the plane mirror from the rotation axis of the polygon mirror, When the maximum angle at which the center of the focal point of the laser beam is located is the total reflection limit angle θc,
At least one of the output of the laser beam and the rotation speed of the polygon mirror is controlled in correspondence with the position in the rotation direction,
The energy density of the laser beam on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material is controlled to match the energy density within the range of the total reflection limit angle θc, even outside the range of the total reflection limit angle θc.
Manufacturing method of grain-oriented electrical steel sheet.

方向性電磁鋼板材料に、圧延方向に間隔を空けて、前記圧延方向と交差する複数の凹溝を形成することで方向性電磁鋼板を製造する、方向性電磁鋼板製造装置であって、
レーザビームを照射するレーザビーム照射部と、
複数の平面鏡で構成され、前記レーザビームを前記平面鏡で反射させて前記方向性電磁鋼板材料の表面をスキャンし、前記凹溝を形成する多面体ポリゴンミラーと、
前記多面体ポリゴンミラーを回転させる回転駆動部と、
前記多面体ポリゴンミラーの回転方向位置を検出する回転位置検出部と、
前記レーザビーム照射部と前記回転駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記多面体ポリゴンミラーの回転軸から前記平面鏡に垂線を下した位置を基準として、前記レーザビームが、前記多面体ポリゴンミラーの角部で分散されることなく、一つの前記平面鏡で全反射されるときに、前記レーザビームの焦点の中心が位置する最大の角度を、全反射限界角度θｃとすると、
前記制御部は、
前記レーザビームの出力と前記多面体ポリゴンミラーの回転速度の少なくともいずれか一方を、前記回転方向位置と対応させて制御し、
前記レーザビームの前記方向性電磁鋼板材料の表面におけるエネルギー密度を、前記全反射限界角度θｃの範囲内でのエネルギー密度に、前記全反射限界角度θｃの範囲外においても合わせるように制御する、
方向性電磁鋼板製造装置。 A grain-oriented electrical steel sheet manufacturing apparatus for producing a grain-oriented electrical steel sheet by forming a plurality of grooves intersecting with the rolling direction at intervals in the rolling direction on a grain-oriented electrical steel sheet material,
A laser beam irradiation unit for irradiating a laser beam,
A polyhedral polygon mirror that is constituted by a plurality of plane mirrors, scans the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material by reflecting the laser beam with the plane mirror, and forms the groove .
A rotation drive unit for rotating the polyhedral polygon mirror,
A rotation position detection unit that detects a rotation direction position of the polyhedral polygon mirror,
A control unit that controls the laser beam irradiation unit and the rotation driving unit,
With
When the laser beam is totally reflected by one of the plane mirrors without being dispersed at the corners of the polyhedron polygon mirror with reference to a position perpendicular to the plane mirror from the rotation axis of the polygon mirror, When the maximum angle at which the center of the focal point of the laser beam is located is the total reflection limit angle θc,
The control unit includes:
At least one of the output of the laser beam and the rotation speed of the polygon mirror is controlled in correspondence with the position in the rotation direction,
The energy density of the laser beam on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet material is controlled to match the energy density within the range of the total reflection limit angle θc, even outside the range of the total reflection limit angle θc.
Oriented electrical steel sheet manufacturing equipment.

方向性電磁鋼板材料に、圧延方向に間隔を空けて、前記圧延方向と交差する複数の凹溝が形成された方向性電磁鋼板であって、
前記凹溝は、レーザビームを照射することで形成され、
前記凹溝の長手方向端部の位置から前記凹溝の深さが定常深さの５０％に到達する位置までの、前記方向性電磁鋼板の表面に沿った長さが５.０ｍｍ以下に形成されている、
方向性電磁鋼板。 A grain-oriented electrical steel sheet, in which a plurality of grooves that intersect with the rolling direction are formed at intervals in the rolling direction ,
The concave groove is formed by irradiating a laser beam,
From the position of the longitudinal end of the groove to a position where the depth of the groove reaches 50% of steady-depth, formed within 5.0mm or less in length along the surface of the grain oriented electrical steel sheet Have been
Grain-oriented electrical steel sheets.