WO2023002736A1 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

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武 今井
大里 矢島
秀行 濱村
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    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Definitions

  • the present disclosure relates to a laser processing apparatus and a laser processing method.
  • a laser beam is applied to the surface of a steel sheet being conveyed in a preset conveying direction, as in the magnetic domain control treatment of grain-oriented electrical steel sheets disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-203720.
  • Irradiation is sometimes practiced to apply some processing to the surface of the steel sheet.
  • Dust called laser spatter is generated from the surface of the steel sheet along with the irradiation of the laser beam.
  • the generated laser spatter adheres to the surface of the steel sheet, it may adversely affect the performance of the steel sheet. Therefore, it is required to remove the generated laser spatter from the periphery of the steel plate. Therefore, techniques have been proposed for removing laser spatter from the periphery of the steel plate.
  • Japanese Patent Application Publication No. 2019-509394 describes laser irradiation equipment for forming grooves on the surface of the steel sheet, and an air knife for removing molten iron remaining inside the grooves formed on the surface of the steel sheet. , a dust collection hood for aspirating and removing fumes and molten iron.
  • Korean Patent Publication No. 170011860 and Korean Patent Publication No. 001626601 disclose a laser processing apparatus equipped with an air knife for blowing off the molten material inside the groove of the processing portion where the laser is irradiated on the surface of the steel sheet. ing. The ejected jet of the air knife, that is, the jetted air flow reaches the grooves on the surface of the steel plate.
  • a laser processing apparatus includes a jetted air nozzle. According to the disclosed air nozzle, it is said that the jetted air does not reach the laser-irradiated portion, and spatters are prevented from adhering to the laser light emitting portion.
  • Patent Document 1 JP-A-57-203720
  • Patent Document 2 JP-A-2019-509394
  • Patent Document 3 Korean Patent Publication No. 170011860
  • Patent Document 4 Korean Patent Publication No. 001626601
  • Patent Document 5 JP-A-2020- 138227
  • Patent Document 6 JP-A-58-187290
  • Patent Document 7 Chinese Utility Model Publication No. 202226886
  • the laser power of the irradiated laser should be increased. It is required to raise the power up to about 3 kW. Along with this demand, it is estimated that the amount of generated laser sputtering will also increase. In order to cope with the increase in laser spatter, there is a demand for further improvement in dust collection efficiency.
  • An object of the present disclosure is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of more efficiently collecting laser spatter generated along with laser light irradiation.
  • the present disclosing persons have made earnest studies on air knives as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Publication No. 2019-509394.
  • the present inventors have found that using an air knife that creates an air flow that can scrape out the laser spatter remaining inside the grooves formed on the surface of the steel plate, conversely, reduces the dust collection efficiency of the laser sputter. It was found that it is one of the factors that reduce the
  • a laser processing apparatus includes a laser light source unit for irradiating a surface of a steel sheet conveyed in a preset conveying direction with a laser beam; a first nozzle that injects gas toward a light irradiation site in parallel with the optical axis direction of the laser light; and a dust collection mechanism for collecting laser spatter generated from the irradiation site through a dust collection port.
  • a laser processing method irradiates a surface of a steel sheet being transported in a preset transport direction with a laser beam from a laser light source unit, and , a gas is jetted from a first nozzle toward the irradiation site of the laser light in parallel with the optical axis direction of the laser light, and in the conveying direction, either upstream or downstream of the irradiation site.
  • Laser spatter generated from the irradiation site is collected from the dust collection port of the dust collection mechanism provided only.
  • FIG. 1 is a side view schematically illustrating an example of a configuration of a laser processing device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a side view which illustrates typically an example of a structure of the laser processing apparatus which concerns on this embodiment. It is a side view explaining the positional relationship of the dust collection mechanism part in the laser processing apparatus which concerns on this embodiment. It is a side view which extracts and explains typically a part of movement of dry air of a laser processing device concerning this embodiment, and movement of laser sputtering.
  • FIG. 10 is a side view schematically explaining partly extracted movement of dry air and movement of laser sputtering in the laser processing apparatus according to the first comparative example; FIG.
  • FIG. 11 is a side view schematically explaining partly extracted movement of dry air and movement of laser sputtering in a laser processing apparatus according to a second comparative example;
  • FIG. 11 is a side view schematically explaining partly extracted movement of dry air and movement of laser sputtering in a laser processing apparatus according to a third comparative example;
  • It is an explanatory view for explaining a shape of a dust collection mechanism part in a laser processing device concerning this embodiment.
  • It is an explanatory view for explaining a shape of a dust collection mechanism part in a laser processing device concerning this embodiment.
  • It is an explanatory view for explaining a dust collection mechanism part in a laser processing device concerning this embodiment.
  • FIG. 4 is a graph diagram for explaining an embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 4 is a graph diagram for explaining an embodiment of the present disclosure;
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  • FIG. FIG. 4 is a graph diagram for explaining an embodiment of the present disclosure;
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  • FIG. FIG. 4 is a graph diagram for explaining an embodiment of the present disclosure;
  • FIG. FIG. 4 is a graph diagram for explaining an embodiment of the present disclosure;
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  • FIG. FIG. 4 is a graph diagram for explaining an embodiment of the present disclosure;
  • FIG. FIG. 4 is a graph diagram for explaining an embodiment
  • the present disclosing parties conducted a thorough examination.
  • the air flow in the vicinity of the laser beam irradiation area in a more appropriate state without using an air knife that produces a strong air flow, the dust collection efficiency of laser sputtering can be further improved. I realized that it could be improved.
  • FIGS. 1A to 11B are side views schematically illustrating an example of the configuration of a laser processing apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a side view for explaining the positional relationship of the dust collecting mechanism in the laser processing apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 7A to 7C are side views explaining the shape of the dust collecting mechanism in the laser processing apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 8 is a side view illustrating the dust collection mechanism in the laser processing apparatus according to this embodiment.
  • 9A to 11B are side views schematically explaining modifications of the configuration of the laser processing apparatus according to this embodiment.
  • the laser processing apparatus is an apparatus that performs processing for forming grooves by irradiating the surface of a steel sheet with a laser beam. This is a device that collects laser spatter, which is generated dust.
  • 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 sheet for which the laser processing apparatus according to this embodiment is used is not particularly limited, and the laser processing apparatus according to this embodiment can be applied to various known steel sheets.
  • the processing using a laser beam which is the focus of the present embodiment, is not particularly specified, and is performed at an arbitrary timing in the manufacturing process for manufacturing various steel sheets.
  • the laser processing apparatus according to this embodiment can be applied to various types of processing.
  • the laser processing apparatus 1 includes a laser light source section 10, a first nozzle 20, and a dust collecting mechanism section 30.
  • the laser light source unit 10, the first nozzle 20, and the dust collection mechanism 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 laser processing apparatus 1 includes, for example, adjacent transport rolls R provided at predetermined intervals along the transport direction C of the steel plate S. is installed in
  • 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 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 LB to the surface of the steel plate S can be used.
  • the installation position of the laser light source unit 10 as described above is not particularly limited, for example, as schematically shown in FIGS. , the irradiation optical axis of the laser beam LB is preferably provided substantially perpendicular to the surface of the steel plate S.
  • the first nozzle 20 is provided below the laser light source section 10 as a gas injection section.
  • a nozzle port of the first nozzle 20 opens toward the steel plate S.
  • the laser beam LB can be irradiated through the nozzle port of the first nozzle 20 .
  • the first nozzles 20 may be separately provided at the position on the upstream side in the transport direction C and the position on the downstream side in the transport direction C, respectively. Further, the first nozzle 20 may be composed of a plurality of nozzles arranged along the width direction of the steel plate S.
  • the first nozzle 20 is an air nozzle that injects dry air, which is an example of gas, supplied from an air supply pipe (not shown) toward a portion of the surface of the steel plate S irradiated with the laser beam LB.
  • 1A and 1B show discharge jets of dry air ejected from both the position on the upstream side in the conveying direction C and the position on the downstream side in the conveying direction C in the laser beam LB emitting portion 12 of the laser light source portion 10. 20A is illustrated.
  • the first nozzle 20 is arranged so that the jetted dry air overlaps the laser beam LB over the entire scanning width of the laser beam LB in the width direction of the steel plate S. Even without being affected by the fluid force of the dry air jetted from the first nozzle 20 (that is, the force applied from the fluid due to contact with the fluid), the surface of the steel sheet S is heated by the energy of the laser, and due to phase change and thermal expansion, The generated laser spatter LS rolls up from the surface of the steel plate. The curled up laser spatter LS is collected by the dust collection mechanism 30 along with the air flow by the dust collection mechanism 30, which will be described later.
  • the laser processing apparatus 1 uses an air knife having a flow velocity such that the laser sputter LS is scraped out from the inside of the groove on the surface of the steel sheet, as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-509394. Instead, an air nozzle that jets dry air at a flow rate lower than that of the air knife is used. As a result, unlike an air knife, the flow of air for dust collection is not disturbed, and the flow of the laser spatter LS emitted from the surface of the steel plate S is not disturbed, and the air flow is superimposed on the air flow of the dust collection mechanism part 30. can be done.
  • the installation position of the first nozzle 20 is not particularly specified as long as it is a position where dry air can be jetted onto the surface of the steel plate S.
  • the first nozzle 20 is preferably provided directly above the steel plate S as shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the first nozzle 20 emits laser light so that the nozzle main axis direction of the first nozzle 20, in other words, the traveling direction of the jetted dry air, is substantially coaxial with the optical axis direction of the laser light LB in the laser light source unit 10. It is more preferable to be provided parallel to the optical axis direction of the LB.
  • the dry air illustrated in FIGS. 1A and 1B is jetted toward the surface of the steel plate S so as to be substantially perpendicular to the surface of the steel plate S in parallel with the optical axis direction of the laser beam LB.
  • the amount of dry air ejected from the first nozzle 20 is equal to or less than the suction amount of the dust collecting mechanism 30, which will be described later.
  • the laser spatter LS is blown up from the surface of the steel plate S, and the dry air from the first nozzle 20 is sufficient for sucking the laser spatter LS. It is possible to more reliably suppress the flow from being disturbed.
  • the injection amount of dry air injected from the first nozzle 20 is more finely controlled.
  • the injection amount of dry air is not limited to the suction amount of the dust collection mechanism or less, and can be arbitrarily changed.
  • the discharge wind speed of the dry air jetted from the first nozzle 20 is set to a value equal to or lower than the suction flow speed by the dust collecting mechanism 30, which will be described later.
  • the discharge wind speed of the dry air is not limited to the suction flow speed of the dust collecting mechanism or less, and can be changed arbitrarily.
  • a specific example of the first nozzle 20 for injecting dry air in the above-described state is not particularly limited, and various known air-injecting nozzles can be used as long as the above-described state can be realized. It is possible to use nozzles. Examples of the air injection nozzle of the present disclosure include various slit nozzles.
  • the gas injected from the first nozzle 20 is not limited to dry air as described above, and may be nitrogen, argon, carbon dioxide, helium, or the like.
  • the dust collection mechanism unit 30 is a mechanism that collects the laser spatter LS floating near the irradiation site of the laser beam LB by ejecting dry air from the first nozzle 20 .
  • the dust collection mechanism unit 30 has an external appearance composed of, for example, a dust collection hood or the like having a dust collection port for collecting the laser spatter LS. It has a dust channel and a suction pump P provided on the dust collection channel.
  • the dust collection mechanism unit 30 is configured to suck the atmosphere around the dust collection port with a predetermined suction amount, and the suction operation collects the laser spatter LS floating near the irradiation site of the laser beam LB. Collect dust from the mouth.
  • the specific configuration of the dust collecting mechanism section 30 is not particularly limited, and various known mechanisms can be used as appropriate.
  • the number of dust collecting mechanism units is not limited to one, and may be plural.
  • a plurality of dust collection mechanism sections may be arranged along the vertical direction.
  • the plurality of dust collecting mechanism portions may be arranged along the plate width direction.
  • the dust collection mechanism 30, as schematically shown in FIGS. It is provided only on either the upstream side or the downstream side of the irradiation site of the laser beam LB in FIG. 1B.
  • the dust collection mechanism part 30 is not provided both upstream and downstream of the irradiation site of the laser beam LB.
  • the dust collection mechanism 30 by providing the dust collection mechanism 30 only on the upstream side or only on the downstream side of the irradiation site of the laser light LB, the vicinity of the irradiation site of the laser light LB , it is possible to prevent the flow of air for sucking the laser spatter LS from becoming stagnant, and to reliably collect the laser spatter LS.
  • the dust collection mechanism unit 30 as described above is provided only downstream of the irradiation site of the laser beam LB, as schematically shown in FIG. 1B. more preferred.
  • the steel sheet S which is the target of processing in the present embodiment, is conveyed along the conveying direction C, an air flow directed from the upstream side to the downstream side in the conveying direction C (that is, accompanying flow) is generated. . Therefore, by providing the dust collection mechanism 30 only on the downstream side of the irradiation site of the laser beam LB, it is possible to utilize the entrained flow, and it is possible to more reliably collect the laser spatter LS.
  • the amount of suction by the dust collection mechanism 30 is preferably equal to or greater than the amount of dry air injected from the first nozzle 20 . As a result, it is possible to more reliably prevent the flow of air around the irradiation site of the laser beam LB from becoming stagnant, and it is possible to more reliably collect the laser spatter LS. Note that, in the present disclosure, the amount of suction by the dust collecting mechanism is not limited to the amount of dry air injected from the first nozzle or more, and can be arbitrarily changed.
  • the suction flow velocity by the dust collection mechanism 30 is preferably 15 m/sec or more and 50 m/sec or less, and more preferably 20 m/sec or more and 30 m/sec or less.
  • the suction flow velocity is set to 15 m/sec or more and 50 m/sec or less, it is possible to more reliably collect the laser spatter LS without disturbing the flow of air around the irradiation site of the laser beam LB. If the suction flow velocity is less than 15 m/sec, the spatter suction rate will decrease.
  • the suction flow velocity by the dust collection mechanism is not limited to 15 m/sec or more and 50 m/sec or less, and can be arbitrarily changed.
  • 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 laser processing apparatus 1 When the laser processing apparatus 1 is viewed from the side of the steel plate S, as shown in FIG. is represented as distance a. Further, the minimum value of the height from the portion of the steel plate S irradiated with the laser beam LB to the lower end of the dust collection port of the dust collection mechanism 30 is represented as a distance b.
  • the distance a as shown in FIG. 2 is preferably 25 mm or less.
  • the reduction in the dust collecting power of the laser sputter LS by the dust collecting mechanism 30 is more reliably suppressed, and the adherence of the laser sputter LS to the laser light source 10 and the first nozzle 20 is further reduced. It is possible to reliably prevent this, and it is possible to contribute to improvement in the durability of the laser light source section 10 and the first nozzle 20 .
  • 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 although it depends on the state of congestion of each facility around the dust collection port, the lower limit is substantially about 1 mm.
  • the distance b as shown in FIG. 2 is preferably 10 mm or less. Since the distance b is 10 mm or less, the reduction in the dust collecting power of the laser sputter LS by the dust collecting mechanism 30 is more reliably suppressed, and the adhesion of the laser sputter LS to the laser light source 10 and the first nozzle 20 is further reduced. It is possible to reliably prevent this, and it is possible to contribute to improvement in the durability of the laser light source section 10 and the first nozzle 20 .
  • the distance b as shown in FIG. 2 is more preferably 5 mm. Note that the lower limit of the distance b is not particularly defined, and although it depends on the density of equipment around the dust collection port, the lower limit is substantially about 1 mm.
  • the distance a as shown in FIG. 2 is 25 mm or less and the distance b is 10 mm or less.
  • the dust collection efficiency of the laser sputter LS by the dust collection mechanism 30 can be more reliably increased to 90% or higher, resulting in an effect of improving the durability of the laser light source 10 and the first nozzle 20 as described above.
  • the effect of suppressing damage to the surface of the steel sheet S due to clogging of the dust collecting mechanism 30 and dropping of the laser spatter LS onto the surface of the steel sheet S can be more reliably exhibited.
  • a plurality of laser light source units are installed in the plate width direction for one steel plate, and a plurality of dust collection mechanism units corresponding to each of the installed plurality of laser light source units are installed. good. Further, the plurality of laser light source units and the dust collection mechanism units corresponding to the respective laser light source units may be arranged so as to cross the plate width direction in plan view.
  • FIG. A laser processing apparatus 1 according to this embodiment in FIG. 3 corresponds to the laser processing apparatus 1 according to this embodiment in FIG. 1B.
  • the laser beam LB passes through the nozzle port of the first nozzle 20 and irradiates the steel sheet S.
  • 20 A of discharge jets from the 1st nozzle 20 go to irradiation site
  • the jet 20A that does not reach the irradiation site SA is diffused along the surface of the steel plate S between the first nozzle 20 and the steel plate S toward the outside of the optical axis, i.e., the outside of the main axis direction of the nozzle. do.
  • the flow of the ejection jet 20A toward the irradiation site SA and the flow of the ejection jet 20A outward in the direction of the main axis of the nozzle prevent the laser spatter LS from adhering to the emitting portion 12 of the laser light source portion 10.
  • the ejection jet 20A is directed toward the outside of the optical axis, the laser spatter LS inside the groove of the irradiation site SA is less likely to scatter due to the ejection jet 20A.
  • the discharge jet 20A toward the outside of the optical axis guides the laser spatter LS generated at the irradiation site SA to the suction airflow DF.
  • the first nozzle 20 is not attached to the lower portion of the laser light source section 10, but is located on the left side of the optical axis of the laser beam LB and away from the emission section 12. provided in Therefore, the discharge jet 20A from the first nozzle 20 is not parallel to the optical axis of the laser beam LB, but crosses the optical axis toward the irradiation site SA of the laser beam LB on the surface of the steel plate S.
  • a low-pressure portion is generated by the ejected jet 20A from the first nozzle 20 to guide the laser sputtering LS to the first nozzle 20 .
  • the jet 20A that does not reach the irradiation site SA travels along the surface of the steel plate S between the first nozzle 20 and the steel plate S to the outside in the direction of the main axis of the nozzle. spread toward.
  • the discharge jet 20A is not formed in the vicinity of the emitting portion 12 of the laser light source portion 10, the effect of preventing adhesion of the laser spatter LS to the emitting portion 12 is smaller than in the present embodiment.
  • the laser beam LB passes through the nozzle port of the air knife 60 and irradiates the steel sheet S.
  • a discharged jet 60A from the air knife 60 is directed from a position in the vicinity of the emitting portion 12 to the irradiation site SA of the laser beam LB on the surface of the steel plate S in parallel with the optical axis of the laser beam LB.
  • the laser spatter LS generated at the irradiation site SA is vigorously scattered substantially radially from the irradiation site SA.
  • the scattered laser spatter LS is not sufficiently guided to the suction airflow DF of the dust collecting mechanism section 30 . Also, the laser spatter LS is likely to adhere to the emitting portion 12 of the laser light source portion 10 .
  • a jet 60 A discharged from the air knife 60 generates a low pressure portion to guide the laser sputtering LS to the first nozzle 20 .
  • the air knife 60 is not attached to the lower portion of the laser light source section 10, but is provided on the left side of the optical axis of the laser beam LB and away from the emission section 12. be done. Therefore, the ejected jet 60A from the air knife 60 is not parallel to the optical axis of the laser beam LB, but rather crosses the optical axis toward the irradiation site SA of the laser beam LB on the surface of the steel plate S.
  • the laser spatter LS generated at the irradiation site SA is vigorously scattered substantially radially from the irradiation site SA due to the discharge jet 60A reaching the irradiation site SA.
  • the scattered laser spatter LS is not sufficiently guided to the suction airflow DF of the dust collecting mechanism section 30 as in the second comparative example.
  • a low-pressure portion is generated by the ejected jet 60A from the air knife 60, and as a result, the laser spatter LS is likely to adhere to the emitting portion 12 of the laser light source portion 10.
  • the upper surface of the dust collection mechanism 30 is directed in the direction in which the laser spatter LS is sucked from the dust collection port. , the distance from the surface of the steel sheet S, more specifically, the distance from the position of the surface of the steel sheet S at the irradiation site of the laser beam LB is long.
  • the internal space of the dust collection mechanism 30 increases in height in the direction in which the laser spatter LS is sucked from the dust collection port. It may have a continuously increasing structure, for example, a tapered shape.
  • the internal space of the dust collection mechanism 30 has a height that increases stepwise in the direction in which the laser spatter LS is sucked from the dust collection port. It may have a staircase structure that makes it higher.
  • the outer shape of the dust collecting mechanism section 30, more specifically, the outer shape of the dust collecting hood may have a substantially parallelogram shape.
  • the shape of the bottom surface of the dust collecting mechanism 30 is not particularly limited as long as it does not hinder the flow of air. It may be a horizontal plane as shown in FIG. 7C, or may have a shape such that the distance from the surface of the steel plate S is long as shown in FIG. 7C.
  • Dust is collected along with the parabolic air flow without obstruction of the air flow. As a result, it is possible to prevent the laser spatter LS from directly hitting the upper inner wall surface of the internal space, and to more reliably prevent the adhesion of the laser sputter LS to the inner wall surface.
  • a plate made of carbon may be arranged above the inner wall of the dust collecting mechanism 30 in the vertical direction.
  • the dust collection hood that forms the wall surface of the dust collection mechanism 30 is generally made of various metals.
  • a plate made of carbon is placed at a position where the collected laser sputter LS can reach, thereby preventing direct reaction between the laser sputter LS and the metal forming the wall surface. Therefore, it is possible to prevent adhesion of the laser sputter 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. 8 illustrates a case where the carbon plate is provided on the entire upper surface of the dust collection mechanism 30, the carbon plate may be arranged at least at a portion where the laser spatter LS can adhere. , the dust collecting mechanism 30 may not be arranged on the entire upper surface.
  • a plate made of carbon can be installed at a site to which the laser spatter LS can adhere, such as a side surface of the dust collection mechanism 30, in addition to the top surface of the dust collection mechanism 30.
  • the wall surface of the dust collection mechanism 30 itself may be made of a carbon plate.
  • the laser processing apparatus 1 includes the laser light source unit 10, the first nozzle 20, and the dust collection mechanism unit 30, and further includes a rectifying plate 40.
  • the rectifying plate 40 is provided at a position facing the dust collection port for the laser sputtering LS in the dust collection mechanism section 30 .
  • the rectifying plate 40 is a member provided to more reliably prevent stagnation of the air flow in the vicinity of the irradiated portion of the laser beam LB. By further providing the rectifying plate 40, it becomes possible to further stabilize the flow of air in the vicinity of the irradiation site of the laser beam LB. Furthermore, since the rectifying plate 40 is provided, the aperture ratio in the vicinity of the irradiated portion of the laser beam LB is reduced, and as a result, the flow velocity of the air flow can be increased, and the laser spatter LS can be more reliably collected. becomes possible.
  • the arrangement direction of the rectifying plate 40 is not particularly defined, but is vertically oriented as shown in FIG. 9A (that is, the direction in which the long sides of the rectifying plate 40 shown in FIG. 9A are substantially parallel to the vertical direction). , or may be arranged horizontally as shown in FIG. 9B (that is, in a direction in which the long sides of the current plate 40 shown in FIG. 9B are substantially parallel to the horizontal direction). Further, the straightening plate 40 may be arranged obliquely.
  • the material and specific shape of the rectifying plate 40 are not particularly specified, and may be appropriately selected according to the environment in which the rectifying plate 40 is installed.
  • the laser processing apparatus 1 includes, in addition to the laser light source unit 10, the first nozzle 20, and the dust collection mechanism unit 30, dry air as an example of gas. You may have the 2nd nozzle 50 which injects.
  • the second nozzle 50 is provided so as to face the dust collection port for the laser sputtering LS in the dust collection mechanism 30 , and jets dry air toward the dust collection port of the dust collection mechanism 30 .
  • By providing the second nozzle 50 it is possible to more reliably prevent stagnation of the air flow toward the dust collection mechanism section 30, and it is possible to more reliably collect the laser spatter LS.
  • the amount of dry air ejected from the second nozzle 50 is equal to or less than the amount of suction of the dust collection mechanism 30 .
  • the amount of dry air ejected from the second nozzle 50 is equal to or less than the amount of suction of the dust collection mechanism 30 .
  • a specific example of the second nozzle 50 for injecting dry air in the above-described state is not particularly limited, and various known air-injecting nozzles can be used as long as the above-described state can be realized. It is possible to use nozzles. Examples of the air injection nozzle of the present disclosure include various slit nozzles.
  • the gas injected from the second nozzle 50 is not limited to dry air as described above, and may be nitrogen, argon, carbon dioxide, helium, or the like.
  • the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment is installed between adjacent transport rolls R provided at predetermined intervals along the transport direction C of the steel plate S. explained.
  • the installation position of the laser processing apparatus 1 according to this embodiment is not limited to such a case.
  • the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment may be installed above the roll surface of the steel plate support roll R′ that changes the conveying direction C of the steel plate S. good.
  • FIG. 11A when the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment is provided with respect to the steel plate support rolls R′ for changing the pass line of the steel plate S conveyed in the horizontal direction to the oblique direction. is illustrated.
  • the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment is provided for the steel plate support rolls R′ for changing the pass line of the steel plate S conveyed obliquely upward to obliquely downward. case is illustrated.
  • the laser processing apparatus 1 according to this embodiment can be installed at any position on the transfer line on which the steel plate S is transferred.
  • the laser processing apparatus 1 may further include at least one of the current plate 40 and the second nozzle 50 .
  • the laser processing method according to the present embodiment is a method for collecting laser spatter LS, which is dust generated from a portion irradiated with the laser beam LB due to the laser beam LB with which the surface of the steel sheet is irradiated.
  • the surface of a steel sheet being conveyed in a preset conveying direction is irradiated with a laser beam LB from a laser light source unit, and toward the irradiated portion of the laser beam LB, Dry air, which is an example of gas, is jetted from the first nozzle in parallel with the optical axis direction of the laser beam LB.
  • the laser spatter LS is collected from a dust collection port of the dust collection mechanism provided only on either the upstream side or the downstream side of the irradiated portion of the laser beam LB.
  • the air flow in the vicinity of the irradiation site of the laser beam LB is controlled to a more appropriate state, thereby making it possible to further improve the dust collection efficiency of the laser sputter LS.
  • the laser processing apparatus and laser processing method according to the present disclosure will be specifically described while showing an example and a fourth comparative example.
  • 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, which is commercially available numerical calculation software, and the dust collection efficiency and the wall arrival rate were changed by changing the suction amount of the dust collection mechanism from 0 m 3 /min to 12 m 3 /min. verified how it changes.
  • the injection amount of dry air from the first nozzle was constant at 0.02 kg/sec.
  • the dust collection efficiency was calculated as (the number of laser sputtered particles reaching the depth of the dust collection channel provided in the dust collecting mechanism)/(the number of generated laser sputtered particles).
  • the wall surface arrival rate was calculated as (the number of laser-sputtered particles in contact with the wall surface)/(the number of generated laser-sputtered particles).
  • the laser sputter was reflected on the wall surface, and even if the particles reached and contacted the wall surface, the laser sputter particles that reached the back of the dust collection channel contributed to the dust collection efficiency. counted as particles.
  • Figures 13A and 13B show simulation results regarding dust collection efficiency.
  • the horizontal axis indicates the suction amount of the dust collection mechanism
  • the vertical axis indicates the dust collection efficiency.
  • FIG. 13B expands and shows a part of FIG. 13A.
  • the plots indicated by “ ⁇ ” are the results of the laser processing apparatus shown in FIG. 1B
  • the plots indicated by " ⁇ ” are the results of the laser processing apparatus shown in FIG. 9A.
  • the plot indicated by " ⁇ ” is the result of the laser processing apparatus shown in FIG. 10
  • the plot indicated by " ⁇ ” is the result of the laser processing apparatus according to the fourth comparative example shown in FIG. is.
  • the laser processing apparatus corresponding to the embodiment of the present disclosure in the region where the suction amount of the dust collection mechanism is 2 m 3 /min or more, the laser processing apparatus corresponding to the fourth comparative example of the present disclosure It can be seen that the dust collection efficiency is superior to that of the Moreover, as is clear from FIG. 13B, in any laser processing apparatus, the dust collection efficiency is 100% in the region where the suction amount is 8 m 3 /min or more.
  • Figures 14A and 14B show the simulation results regarding the wall adhesion rate.
  • the horizontal axis indicates the suction amount of the dust collecting mechanism
  • the vertical axis indicates the wall adhesion rate.
  • FIG. 14B expands and shows a part of FIG. 14A.
  • the plots indicated by “ ⁇ ” are the results of the laser processing apparatus shown in FIG. 1B
  • the plots indicated by " ⁇ ” are the results of the laser processing apparatus shown in FIG. 9A.
  • the plot indicated by " ⁇ ” is the result of the laser processing apparatus shown in FIG. 10
  • the plot indicated by " ⁇ ” is the result of the laser processing apparatus according to the fourth comparative example shown in FIG. is.
  • the laser processing apparatus corresponding to the examples of the present disclosure exhibits an excellent wall surface reach rate, while as is clear from FIG. 14A, the fourth comparative example of the present disclosure It can be seen that with the laser processing apparatus corresponding to , the wall surface reaching rate increases as the suction amount increases.
  • an analysis model corresponding to the laser processing apparatus 1 shown in FIG. 7B was set. Then, using an analytical model, the positional relationship between the irradiation site of the laser beam LB and the dust collection mechanism, and the relationship between the discharge flow velocity of the dry air from the first nozzle and the suction flow velocity of the dust collection mechanism, are calculated using commercially available numerical calculations. Each verification was performed by computer simulation using software Fluent.
  • the dust collection efficiency of laser sputtering was calculated as (the number of laser sputter particles that reached the depths of the dust collection channel provided in the dust collection mechanism)/(the number of generated laser sputter particles).
  • the steel plate arrival rate of laser sputtering was calculated as (the number of laser-sputtered particles in contact with the steel plate)/(the number of generated laser-sputtered particles).
  • the first nozzle arrival rate of laser sputtering was calculated as (the number of laser-sputtered particles in contact with the first nozzle)/(the number of generated laser-sputtered particles).
  • the wall surface arrival rate which indicates the ratio of the laser sputter reaching the wall surface of the dust collecting mechanism, was calculated as (number of laser sputter particles contacting the wall surface of the dust collecting mechanism)/(number of generated laser sputter particles).
  • the laser sputter is reflected on the wall surface, and even if the particles reach and contact the wall surface, the laser sputtered particles that reach the depths of the dust collection channel contribute to the dust collection efficiency. counted as particles
  • the distance b shown in FIG. 2 (that is, the minimum value of the height from the irradiated portion of the steel plate S with the laser beam LB to the lower end of the dust collection port of the dust collection mechanism 30) is 1 mm, 3 mm, 5 mm, 7 mm, and 10 mm. It was verified what kind of behavior the steel plate reaching rate and the wall reaching rate show by changing. At this time, the discharge wind speed of the dry air jetted from the first nozzle was set to 20 m/sec, and the suction flow speed of the dust collection mechanism was set to 30 m/sec. Each attainment rate obtained was evaluated based on the following evaluation criteria. The results obtained are shown in Table 1 below.
  • Step A each achievement rate value is less than 1%
  • Score B each arrival rate value is 1% or more and 50% or less
  • Score C each arrival rate value is more than 50%
  • the distance b shown in FIG. 2 is fixed to 5 mm, and the distance a shown in FIG. It was verified what kind of behavior the dust collection efficiency and the steel plate arrival rate show.
  • the discharge wind speed of the dry air jetted from the first nozzle was set to 20 m/sec, and the suction flow speed of the dust collection mechanism was set to 30 m/sec.
  • the obtained dust collection efficiency and steel plate arrival rate were evaluated based on the evaluation criteria.
  • the evaluation criteria for the steel plate arrival rate are as described above.
  • the evaluation criteria for the dust collection efficiency are as follows. The results obtained are shown in Table 2 below.
  • the distance a shown in FIG. 2 is set to 20 mm, and the distance b is fixed to 5 mm. It was verified how the above dust collection efficiency behaves while changing the suction flow rate. The evaluation criteria are as described above. The results obtained are shown in Table 3 below.
  • aspect 1 is a laser light source unit that irradiates a laser beam onto the surface of the steel plate that is conveyed in a preset conveying direction; a first nozzle that injects gas parallel to the optical axis direction of the laser beam toward the irradiation site of the laser beam; a dust collection mechanism provided only on either the upstream side or the downstream side of the irradiation site in the transport direction and collecting laser spatter generated from the irradiation site from a dust collection opening; A laser processing device.
  • Aspect 2 is The injection amount of the gas injected from the first nozzle is equal to or less than the suction amount of the dust collection mechanism.
  • Aspect 3 is The dust collecting mechanism is installed only on the downstream side in the conveying direction, 3.
  • Aspect 4 is When the laser processing apparatus is viewed from the side of the steel plate, the separation distance in the conveying direction between the irradiated portion of the steel plate with the laser beam and the dust collection port of the dust collection mechanism is , is less than or equal to 25 mm;
  • the laser processing apparatus according to any one of aspects 1 to 3.
  • Aspect 5 is When the laser processing apparatus is viewed from the side of the steel plate, the minimum height from the irradiated portion of the steel plate to the lower end of the dust collection port of the dust collection mechanism is 10 mm or less. be, The laser processing apparatus according to any one of aspects 1 to 4.
  • Aspect 6 is Further comprising a straightening plate provided so as to face the dust collection port of the laser sputtering in the dust collection mechanism,
  • the laser processing apparatus according to any one of aspects 1 to 5.
  • Aspect 7 is Further comprising a second nozzle provided to face the dust collection port for the laser sputtering in the dust collection mechanism and injecting gas toward the dust collection port,
  • the laser processing apparatus according to any one of aspects 1 to 6.
  • Aspect 8 is The injection amount of the gas injected from the second nozzle is equal to or less than the suction amount of the dust collection mechanism.
  • Aspect 9 is The suction flow velocity by the dust collection mechanism is 15 m / sec or more and 50 m / sec or less.
  • the laser processing apparatus according to any one of aspects 1 to 8.
  • Aspect 10 is When the laser processing apparatus is viewed from the side surface of the steel plate, the upper surface of the dust collection mechanism portion has a longer distance from the surface of the steel plate in the direction in which the laser spatter is attracted from the dust collection port. has a structure of The laser processing apparatus according to any one of aspects 1 to 9.
  • Aspect 11 is A plate made of carbon is arranged on the upper part of the inner wall of the dust collection mechanism in the vertical direction, The laser processing apparatus according to any one of aspects 1 to 10.
  • Aspect 12 is The wall surface of the dust collection mechanism is composed of a carbon plate, The laser processing apparatus according to any one of aspects 1 to 11.
  • Aspect 13 is The laser processing device is installed between adjacent transport rolls provided at predetermined intervals along the transport direction, The laser processing apparatus according to any one of aspects 1 to 12.
  • Aspect 14 is The laser processing device is installed above the roll surface of the steel plate support roll that changes the conveying direction, The laser processing apparatus according to any one of aspects 1 to 12.
  • a laser beam is irradiated from a laser light source unit to the surface of a steel sheet that is conveyed in a preset conveying direction, and a first Inject gas from the nozzle, In the conveying direction, the laser spatter generated from the irradiation site is collected from a dust collection port of a dust collection mechanism provided only on either the upstream side or the downstream side of the irradiation site.
  • Laser processing method is irradiated from a laser light source unit to the surface of a steel sheet that is conveyed in a preset conveying direction, and a first Inject gas from the nozzle, In the conveying direction, the laser spatter generated from the irradiation site is collected from a dust collection port of a dust collection mechanism provided only on either the upstream side or the downstream side of the irradiation site.
  • 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 injecting gas to the irradiation site of the laser light; a dust collection mechanism that is provided only on either the upstream side or the downstream side of the irradiation site of the laser beam in the conveying direction of the steel plate and collects the laser spatter from the dust collection port; Laser sputter dust collector.
  • Another aspect 2 is The laser sputter dust collector according to another aspect 1, wherein the injection amount of the gas injected from the air nozzle is equal to or less than the suction amount of the dust collection mechanism.
  • Another aspect 3 is 3.
  • Another aspect 4 is When the laser sputter dust collector is viewed from the side of the steel plate, the separation in the conveying direction between the irradiation position of the laser beam on the steel plate and the dust collection port of the dust collection mechanism. 4.
  • Another aspect 5 is When the laser sputter dust collector 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 dust collection port of the dust collection mechanism is 10 mm.
  • Another aspect 6 is The laser sputter dust collector according to any one of other aspects 1 to 5, wherein the air nozzle is provided so that the nozzle main axis direction of the air nozzle is substantially parallel to the optical axis direction of the laser light in the laser light source unit. .
  • Another aspect 7 is 7.
  • Another aspect 8 is 8. Any one of the other aspects 1 to 7, further comprising a second nozzle that is provided to face the dust collection port for the laser sputtering in the dust collection mechanism and injects gas toward the dust collection port.
  • the laser sputter dust collector according to any one of the above.
  • Another aspect 9 is The laser sputtering dust collector according to another aspect 8, wherein the injection amount of the gas injected from the second nozzle is equal to or less than the suction amount of the dust collection mechanism.
  • Another aspect 10 is 10.
  • Another aspect 11 is When the laser sputter dust collector is viewed from the side surface of the steel plate, the upper surface of the dust collection mechanism portion is positioned in the direction in which the laser spatter is sucked from the dust collection port, from the surface of the steel plate. 11.
  • Another aspect 12 is 12.
  • Another aspect 13 is 12.
  • Another aspect 14 is The laser sputter dust collector according to any one of other aspects 1 to 13, wherein the laser sputter dust collector is installed between adjacent conveying rolls provided at predetermined intervals along the conveying direction of the steel plate. Device.
  • Another aspect 15 is 14.
  • a laser sputter dust collection method for collecting laser spatter which is dust generated from a laser beam irradiated portion due to a laser beam irradiated onto a surface of a steel plate, comprising: irradiating a surface of a steel sheet being conveyed in a predetermined direction with a laser beam from a laser light source unit, and injecting a gas from an air nozzle to a portion irradiated with the laser beam, Laser sputter dust collection, in which the laser sputter is collected from a dust collection opening of a dust collection mechanism provided only on either the upstream side or the downstream side of the laser beam irradiation site in the conveying direction of the steel sheet.
  • laser processing device 10 laser light source unit 12 emission unit 20 first nozzle 20A discharge jet 30 dust collection mechanism unit 40 straightening plate 50 second nozzle 60 air knife 60A discharge jet C transport direction DF suction airflow LB laser light LS laser sputtering P suction pump R Conveyor roll R' Steel plate support roll S Steel plate SA Irradiation part

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Abstract

レーザ加工装置は、予め設定された搬送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向かって前記レーザ光の光軸方向と平行に気体を噴射する第１ノズルと、前記搬送方向において、前記照射部位よりも上流側又は下流側の何れか一方にのみ設けられ、前記照射部位から発生するレーザスパッタを集塵口より集塵する集塵機構部と、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。
　例えば以下の特開昭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、予め設定された搬送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。発生したレーザスパッタが鋼板の表面に付着すると、鋼板の性能に悪影響を及ぼす可能性がある。このため、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提案されている。
　例えば以下の特表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側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。
　また、韓国特許公開公報１７００１１８６０号及び韓国特許公報００１６２６６０１号には、吐出噴流が鋼板の表面のレーザの照射部位である加工部の溝の内側の溶融物を吹き飛ばすエアナイフを備えるレーザ加工装置が開示されている。エアナイフの吐出噴流、すなわち、噴射されたエアの流れは、鋼板の表面の溝に到達する。
　また、特開２０２０－１３８２２７号公報、特開昭５８－１８７２９０号公報及び中国実用新案公開公報２０２２２６８８６号には、吐出噴流が、レーザ光の光軸と異軸、すなわち光軸と交差する方向に噴射されるエアノズルを備えるレーザ加工装置が開示されている。開示されたエアノズルによれば、噴射されたエアがレーザの照射部位に到達しないと共に、レーザ光の出射部にスパッタが付着するのを防ぐとされている。
　　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
　　特許文献３：韓国特許公開公報１７００１１８６０号
　　特許文献４：韓国特許公報００１６２６６０１号
　　特許文献５：特開２０２０－１３８２２７号公報
　　特許文献６：特開昭５８－１８７２９０号公報
　　特許文献７：中国実用新案公開公報２０２２２６８８６号
　しかしながら、本開示者らが特表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、レーザ照射設備のメンテナンスに手間がかか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、１～３ｋＷ程度まで上げることが求められている。この要求に伴い、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希求されている。
　また、韓国特許公開公報１７００１１８６０号及び韓国特許公報００１６２６６０１号のようなエアナイフを用いる装置の場合、集塵のための空気の流れがかき乱され、結果、吹き飛ばされたレーザスパッタがレーザ加工装置に付着する。また、特開２０２０－１３８２２７号公報、特開昭５８－１８７２９０号公報及び中国実用新案公開公報２０２２２６８８６号のようなエアノズルを用いる装置であったとしても、噴射されたエアの流れがレーザ光の光軸と異軸である場合、レーザスパッタが、レーザ加工装置に付着し易い。
　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ことを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示者らは、上記特表２０１９－５０９３９４号公報に開示されているようなエアナイフについて鋭意検討を行った。結果、本開示者らは、鋼板の表面に形成された溝の内側に残存した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る要因の一つであることを知見した。
　加えて、上記特表２０１９－５０９３９４号公報に開示されている装置では、レーザ光の照射部位（すなわち、照射位置）の前後に配置された２つの集塵フードにより、生じたレーザスパッタを吸引している。しかしながら、本開示者らが、レーザ光の照射部位近傍における空気の流れをシミュレートしたところ、これら２つの集塵フードによる吸引によって、逆に、レーザ光の照射部位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を知見した。
　上記課題を解決するために、本開示の第１の観点に係るレーザ加工装置は、予め設定された搬送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向かって前記レーザ光の光軸方向と平行に気体を噴射する第１ノズルと、前記搬送方向において、前記照射部位よりも上流側又は下流側の何れか一方にのみ設けられ、前記照射部位から発生するレーザスパッタを集塵口より集塵する集塵機構部と、を備える。
　上記課題を解決するために、本開示の第２の観点に係るレーザ加工方法は、予め設定された搬送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向かって前記レーザ光の光軸方向と平行に、第１ノズルから気体を噴射し、前記搬送方向において、前記照射部位よりも上流側又は下流側の何れか一方にのみ設けられた集塵機構部の集塵口より、前記照射部位から発生するレーザスパッタを集塵する。
　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。
本開示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説明する側面図である。 本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説明する側面図である。 本実施形態に係るレーザ加工装置における集塵機構部の位置関係について説明する側面図である。 本実施形態に係るレーザ加工装置のドライエアの動きとレーザスパッタの動きとを一部を抽出して模式的に説明する側面図である。 第１比較例に係るレーザ加工装置のドライエアの動きとレーザスパッタの動きとを一部を抽出して模式的に説明する側面図である。 第２比較例に係るレーザ加工装置のドライエアの動きとレーザスパッタの動きとを一部を抽出して模式的に説明する側面図である。 第３比較例に係るレーザ加工装置のドライエアの動きとレーザスパッタの動きとを一部を抽出して模式的に説明する側面図である。 本実施形態に係るレーザ加工装置における集塵機構部の形状について説明するための説明図である。 本実施形態に係るレーザ加工装置における集塵機構部の形状について説明するための説明図である。 本実施形態に係るレーザ加工装置における集塵機構部の形状について説明するための説明図である。 本実施形態に係るレーザ加工装置における集塵機構部について説明するための説明図である。 本実施形態に係るレーザ加工装置の構成の変形例を模式的に説明する側面図である。 本実施形態に係るレーザ加工装置の構成の変形例を模式的に説明する側面図である。 本実施形態に係るレーザ加工装置の構成の変形例を模式的に説明する側面図である。 本実施形態に係るレーザ加工装置の構成の変形例を模式的に説明する側面図である。 本実施形態に係るレーザ加工装置の構成の変形例を模式的に説明する側面図である。 本開示の第４比較例に対応するレーザ加工装置の構成を模式的に説明する側面図である。 本開示の実施例について説明するためのグラフ図である。 本開示の実施例について説明するためのグラフ図である。 本開示の実施例について説明するためのグラフ図である。 本開示の実施例について説明するためのグラフ図である。
　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。
　先だって説明したように、上記特表２０１９－５０９３９４号公報に記載されている装置について、本開示者らが鋭意検討を行った。結果、上記特表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の内側に残存した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５０ｍ以上の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、レーザ光の照射部位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、上記特表２０１９－５０９３９４号公報に開示されている装置について、レーザ光の照射部位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、レーザ光の照射部位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、本開示者らは、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、レーザ光の照射部位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。
（レーザ加工装置について）
　以下では、図１Ａ～図１１Ｂを参照しながら、本開示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及び図１Ｂは、本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説明する側面図である。図２は、本実施形態に係るレーザ加工装置における集塵機構部の位置関係について説明する側面図である。
　図７Ａ～図７Ｃは、本実施形態に係るレーザ加工装置における集塵機構部の形状について説明する側面図である。図８は、本実施形態に係るレーザ加工装置における集塵機構部について説明する側面図である。図９Ａ～図１１Ｂは、本実施形態に係るレーザ加工装置の構成の変形例を模式的に説明する側面図である。
　本実施形態に係るレーザ加工装置は、鋼板の表面に対してレーザ光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と共に、照射されるレーザ光に起因して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、特に限定されるものではなく、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、特に規定するものではなく、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及び図１Ｂ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、第１ノズル２０と、集塵機構部３０と、を備える。これらレーザ光源部１０、第１ノズル２０、集塵機構部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及び図１Ｂ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。
＜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ＬＢ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。
　上記のようなレーザ光源部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及び図１Ｂ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。
＜第１ノズル２０＞
　第１ノズル２０は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、レーザ光源部１０の下部に、気体噴射部として設けられる。第１ノズル２０のノズル口は、鋼板Ｓに向かって開口する。本実施形態では、第１ノズル２０のノズル口を通してレーザ光ＬＢを照射可能である。なお、第１ノズル２０は、搬送方向Ｃの上流側の位置と搬送方向Ｃの下流側の位置とのそれぞれに別個に設けられてもよい。また、第１ノズル２０は、鋼板Ｓの板幅方向に沿って配置された複数のノズルによって構成されてもよい。
　本実施形態では、第１ノズル２０は、鋼板Ｓの表面におけるレーザ光ＬＢの照射部位に向かって、気体の一例として、不図示の空気供給配管から供給されるドライエアを噴射するエアノズルである。図１Ａ及び図１Ｂ中には、レーザ光源部１０のレーザ光ＬＢの出射部１２における搬送方向Ｃの上流側の位置と搬送方向Ｃの下流側の位置との両方から噴射されたドライエアの吐出噴流２０Ａが例示されている。
　第１ノズル２０は、鋼板Ｓの板幅方向におけるレーザ光ＬＢの走査幅全体に亘って、噴射されるドライエアがレーザ光ＬＢに重なるように配置される。第１ノズル２０から噴射されるドライエアの流体力の影響（すなわち流体との接触によって流体から加えられる力）を受けなくても、鋼板Ｓの表面からレーザのエネルギで加熱され相変化と熱膨張により発生したレーザスパッタＬＳは、鋼板表面から巻き上がる。巻き上がったレーザスパッタＬＳは、後述する集塵機構部３０による空気の流れに乗って、集塵機構部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、上記特表２０１９－５０９３９４号公報に開示されているような、鋼板表面の溝の内側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を使用するのではなく、エアナイフよりも小さな流速のドライエアを噴射するエアノズルが使用される。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の表面から放出されるレーザスパッタＬＳの流れを乱すことなく、集塵機構部３０による空気の流れに重畳させることができる。
　結果、レーザスパッタＬＳが、レーザ加工装置１、特に出射部１２に付着することを防止できる。一方、特表２０１９－５０９３９４号公報に開示されているようなエアナイフが噴射するドライエアは、溝に到達し、かつ、溝の内側のスパッタを吹き飛ばす。このため、吹き飛ばされたレーザスパッタＬＳは、出射部１２を含むレーザ加工装置に付着する。
　第１ノズル２０の設置位置は、鋼板Ｓの表面にドライエアを噴射可能な位置であれば、特に規定されるものではない。ただし第１ノズル２０は、図１Ａ及び図１Ｂ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い。また、第１ノズル２０は、第１ノズル２０のノズル主軸方向、換言すれば噴射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、レーザ光ＬＢの光軸方向と平行に設けられることがより好ましい。図１Ａ及び図１Ｂ中に例示されたドライエアは、レーザ光ＬＢの光軸方向と平行に、鋼板Ｓの表面に対して略直交するように、鋼板Ｓの表面に向かって噴射される。
　ここで、本実施形態において、第１ノズル２０から噴射されるドライエアの噴射量は、後述する集塵機構部３０の吸引量以下であることが好ましい。集塵機構部３０の吸引量以下の噴射量でドライエアを噴射することで、鋼板Ｓの表面からレーザスパッタＬＳを巻き上げつつも、第１ノズル２０からのドライエアがレーザスパッタＬＳを吸引するための空気の流れをかき乱すことをより確実に抑制することが可能となる。
　このため、レーザスパッタＬＳの集塵効率をより確実に向上させることが可能となる。第１ノズル２０から噴射されるドライエアの噴射量は、より細かに制御することが、より好ましい。なお、本開示では、ドライエアの噴射量は、集塵機構部の吸引量以下に限定されず、任意に変更できる。
　また、第１ノズル２０から噴射されるドライエアの吐出風速は、後述する集塵機構部３０による吸引流速以下の値とすることが好ましい。ドライエアの吐出風速を集塵機構部３０による吸引流速以下の吐出流速とすることで、後述する集塵機構部３０による集塵効率をより向上させることが可能となる。なお、本開示では、ドライエアの吐出風速は、集塵機構部の吸引流速以下に限定されず、任意に変更できる。
　上記のような状態でドライエアを噴射する第１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、上記のような状態を実現可能なものであれば、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。本開示の空気噴射用のノズルとして、例えば、各種のスリットノズル等を挙げることができる。
　また、第１ノズル２０から噴射される気体は、上記のようなドライエアに限定されるものではなく、窒素、アルゴン、二酸化炭素、ヘリウム等としてもよい。
＜集塵機構部３０＞
　集塵機構部３０は、第１ノズル２０によるドライエアの噴射によりレーザ光ＬＢの照射部位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。この集塵機構部３０は、例えば、レーザスパッタＬＳを集塵するための集塵口を有する集塵フード等で構成される外観を有しており、レーザスパッタＬＳを吸引するための不図示の集塵流路と、集塵流路上に設けられた吸引ポンプＰと、を有している。
　集塵機構部３０は、所定の吸引量で集塵口周辺の雰囲気を吸引するように構成されており、吸引動作によって、レーザ光ＬＢの照射部位の近傍に浮遊しているレーザスパッタＬＳを集塵口より集塵する。ここで、集塵機構部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、集塵機構部の個数については、１個に限定されず、複数であってよい。例えば、図１Ａ及び図１Ｂ中において、レーザ加工装置１の出射部１２の上流側又は下流測の少なくとも一方において、複数の集塵機構部が、上下方向に沿って配置されてもよい。また、複数の集塵機構部は、板幅方向に沿って配置されてもよい。
　本実施形態に係るレーザ加工装置１において、集塵機構部３０は、図１Ａ及び図１Ｂに模式的に示したように、鋼板Ｓの搬送方向Ｃにおいて、図１Ａ中のレーザ光ＬＢの照射部位の上流側、又は、図１Ｂ中のレーザ光ＬＢの照射部位の下流側の何れか一方にのみ設けられる。集塵機構部３０は、レーザ光ＬＢの照射部位の上流側及び下流側の両方に設けられることはない。
　本実施形態に係るレーザ加工装置１では、このように、集塵機構部３０を、レーザ光ＬＢの照射部位の上流側のみ、又は、下流側のみに設けることで、レーザ光ＬＢの照射部位の近傍において、レーザスパッタＬＳの吸引のための空気の流れを停滞させることを防止でき、レーザスパッタＬＳを確実に集塵することが可能となる。
　また、本実施形態に係るレーザ加工装置１において、上記のような集塵機構部３０は、図１Ｂに模式的に示したように、レーザ光ＬＢの照射部位の下流側のみに設けられることが、より好ましい。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、集塵機構部３０をレーザ光ＬＢの照射部位の下流側にのみ設けることで、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。
　集塵機構部３０による吸引量は、第１ノズル２０からのドライエアの噴射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。なお、本開示では、集塵機構部による吸引量は、第１ノズルからのドライエアの噴射量以上に限定されず、任意に変更できる。
　また、集塵機構部３０による吸引流速は、例えば、１５ｍ／秒以上、５０ｍ／秒以下とすることが好ましく、２０ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下とすることが、より好ましい。吸引流速を１５ｍ／秒以上、５０ｍ／秒以下とすることで、レーザ光ＬＢの照射部位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をより確実に集塵することが可能となる。吸引流速が１５ｍ／秒未満の場合、スパッタ吸引率が低下する。
　また、吸引流速が５０ｍ／秒を超える場合、電力消費が大きくなる。また、吸引流速が５０ｍ／秒を超える場合、吸引により負圧が大きくなるため、気圧振動が発生し、通板の安定性及びレーザ機器の安定性に問題が生じる懸念がある。なお、本開示では、集塵機構部による吸引流速は、１５ｍ／秒以上、５０ｍ／秒以下に限定されず、任意に変更できる。
　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９０％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。なお、集塵効率の具体的定義は、後ほど「実施例」の中で説明する。
　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り、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。そのため、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をより確実に集塵することが可能となる。
［集塵機構部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、集塵機構部３０の設置位置について、詳細に説明する。
　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、鋼板Ｓにおけるレーザ光ＬＢの照射部位と、集塵機構部３０の集塵口と、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の照射部位から集塵機構部３０の集塵口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、集塵機構部３０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して、レーザ光源部１０や第１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可能となり、レーザ光源部１０や第１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、集塵機構部３０の集塵口の下端部、及び、集塵機構部３０の内壁上面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可能となり、集塵機構部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、より確実に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、集塵口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、集塵機構部３０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して、レーザ光源部１０や第１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可能となり、レーザ光源部１０や第１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、集塵機構部３０の集塵口の下端部、及び、集塵機構部３０の内壁上面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可能となり、集塵機構部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、より確実に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、集塵口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２５ｍｍ以下となり、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、集塵機構部３０によるレーザスパッタＬＳの集塵効率をより確実に９０％以上とすることが可能となる結果、上記のようなレーザ光源部１０や第１ノズル２０の耐久性の向上効果、及び、集塵機構部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、より一層確実に発現させることが可能となる。
　なお、本開示では、１枚の鋼板に対し、複数のレーザ光源部が板幅方向に設置されると共に、設置された複数のレーザ光源部のそれぞれに対応する集塵機構部が複数設置されてもよい。また、複数のレーザ光源部とそれぞれのレーザ光源部に対応する集塵機構部とは、平面視で、板幅方向に対して交差するように配置されてよい。
［集塵動作］
　次に、図３～図６を参照しながら、本実施形態に係るレーザ加工装置１における集塵の動作について説明する。図３中の本実施形態に係るレーザ加工装置１は、図１Ｂ中の本実施形態に係るレーザ加工装置１に対応する。
　図３に示すように、本実施形態では、レーザ光ＬＢは、第１ノズル２０のノズル口を通って鋼板Ｓに照射される。第１ノズル２０からの吐出噴流２０Ａは、出射部１２の近傍の位置から、レーザ光ＬＢの光軸と平行に、鋼板Ｓの表面上のレーザ光ＬＢの照射部位ＳＡに向かう。本実施形態では、照射部位ＳＡに到達しない吐出噴流２０Ａは、第１ノズル２０と鋼板Ｓとの間で、鋼板Ｓの表面に沿って光軸の外側、すなわちノズル主軸方向の外側に向かって拡散する。第１ノズル２０からの吐出噴流２０Ａは、集塵機構部３０の吸引気流ＤＦへ十分に誘導される。また、本実施形態では、第１ノズル２０から光軸方向と平行に噴射された吐出噴流２０Ａが、集塵機構部３０の吸引気流ＤＦの流れに沿って流れることによって整流化されている。このため、レーザスパッタＬＳを第１ノズル２０に誘導するような低圧部は発生し難い。
　照射部位ＳＡに向かう吐出噴流２０Ａの流れとノズル主軸方向の外側に向かう吐出噴流２０Ａの流れとによって、レーザスパッタＬＳがレーザ光源部１０の出射部１２に付着することが防止される。また、吐出噴流２０Ａが光軸の外側に向かうため、吐出噴流２０Ａによって照射部位ＳＡの溝の内側のレーザスパッタＬＳが飛散することが生じ難い。また、光軸の外側に向かう吐出噴流２０Ａは、照射部位ＳＡで生じたレーザスパッタＬＳを吸引気流ＤＦへと誘導する。
　一方、図４に示すように、第１比較例では、第１ノズル２０は、レーザ光源部１０の下部に取り付けられることなく、レーザ光ＬＢの光軸の左側で、出射部１２と離れた位置に設けられる。このため、第１ノズル２０からの吐出噴流２０Ａは、レーザ光ＬＢの光軸と平行ではなく、光軸と交差した状態で、鋼板Ｓの表面上のレーザ光ＬＢの照射部位ＳＡに向かう。あるいは、第１ノズル２０からの吐出噴流２０Ａによって低圧部が生じて、レーザスパッタＬＳを第１ノズル２０に誘導する。
　第１比較例においても本実施形態の場合と同様、照射部位ＳＡに到達しない吐出噴流２０Ａは、第１ノズル２０と鋼板Ｓとの間で、鋼板Ｓの表面に沿ってノズル主軸方向の外側に向かって拡散する。しかし、吐出噴流２０Ａがレーザ光源部１０の出射部１２の近傍に形成されないため、レーザスパッタＬＳの出射部１２への付着防止効果が、本実施形態と比べ小さい。
　また、図５に示すように、第２比較例では、レーザ光ＬＢは、エアナイフ６０のノズル口を通って鋼板Ｓに照射される。エアナイフ６０からの吐出噴流６０Ａは、出射部１２の近傍の位置から、レーザ光ＬＢの光軸と平行に、鋼板Ｓの表面上のレーザ光ＬＢの照射部位ＳＡに向かう。第２比較例では、照射部位ＳＡに到達した吐出噴流６０Ａに起因して、照射部位ＳＡで生じたレーザスパッタＬＳは、照射部位ＳＡから略放射状に勢いよく飛散する。飛散したレーザスパッタＬＳは、集塵機構部３０の吸引気流ＤＦへ十分に誘導されない。また、レーザスパッタＬＳは、レーザ光源部１０の出射部１２に付着し易い。あるいは、エアナイフ６０からの吐出噴流６０Ａによって低圧部が生じて、レーザスパッタＬＳを第１ノズル２０に誘導する。
　また、図６に示すように、第３比較例では、エアナイフ６０は、レーザ光源部１０の下部に取り付けられることなく、レーザ光ＬＢの光軸の左側で、出射部１２と離れた位置に設けられる。このため、エアナイフ６０からの吐出噴流６０Ａは、レーザ光ＬＢの光軸と平行ではなく、光軸と交差した状態で、鋼板Ｓの表面上のレーザ光ＬＢの照射部位ＳＡに向かう。
　第３比較例においても第２比較例と同様、照射部位ＳＡに到達した吐出噴流６０Ａに起因して、照射部位ＳＡで生じたレーザスパッタＬＳは、照射部位ＳＡから略放射状に勢いよく飛散する。飛散したレーザスパッタＬＳは、第２比較例と同様、集塵機構部３０の吸引気流ＤＦへ十分に誘導されない。また、エアナイフ６０からの吐出噴流６０Ａによって低圧部が生じ、結果、レーザスパッタＬＳは、レーザ光源部１０の出射部１２に付着し易い。
[集塵機構部３０の形状について]
　次に、図７Ａ～図７Ｃを参照しながら、本実施形態に係るレーザ加工装置における集塵機構部を鋼板Ｓの側方から見たときの形状について、より詳細に説明する。
　本実施形態に係るレーザ加工装置１において、レーザ加工装置１を鋼板Ｓの側面側から見たときに、集塵機構部３０の上面は、集塵口からレーザスパッタＬＳが吸引される方向に向かって、鋼板Ｓの表面からの距離、より詳細には、レーザ光ＬＢの照射部位における鋼板Ｓの表面の位置からの距離が長くなるような構造を有していることが好ましい。
　より詳細には、例えば図７Ａに示したように、集塵機構部３０の内部空間は、集塵口からレーザスパッタＬＳが吸引される方向に向かって、集塵機構部３０の内部空間の高さが連続的に高くなるような構造、例えば、テーパ形状を有していてもよい。また、例えば図７Ｂに示したように、集塵機構部３０の内部空間は、集塵口からレーザスパッタＬＳが吸引される方向に向かって、集塵機構部３０の内部空間の高さが段階的に高くなるような階段構造を有していてもよい。
　また、図７Ｃに示したように、集塵機構部３０の外形、より詳細には、集塵フードの外形が略平行四辺形となるような形状を有していてもよい。この際に、図７Ａ～図７Ｃに示したように、集塵機構部３０の底面の形状は、空気の流れを阻害しないような形状であれば特に限定されるものではなく、図７Ａ及び図７Ｂに示したように、水平面となっていてもよいし、図７Ｃに示したように、鋼板Ｓの表面からの距離が長くなるような形状であってもよい。
　集塵機構部３０が、図７Ａ～図７Ｃに例示したような形状を有していることで、レーザスパッタＬＳは、集塵機構部３０の内部空間において、図７Ａ～図７Ｃに示したような放物線状の空気の流れが阻害されずに、放物線状の空気の流れに乗って集塵されるようになる。その結果、内部空間における上方の内壁面にレーザスパッタＬＳが直撃することを防止でき、内壁面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可能となる。
［集塵機構部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８に模式的に示したように、集塵機構部３０の内壁の鉛直方向上部に対し、カーボン製のプレートを配置してもよい。集塵機構部３０の壁面を構成する集塵フードは、各種の金属で形成されることが一般的である。集塵機構部３０において、集塵されたレーザスパッタＬＳが到達しうる部位に対し、カーボン製のプレートを配置することで、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８では、カーボン製のプレートを、集塵機構部３０の上面全体に設けた場合を図示しているが、カーボン製のプレートは、レーザスパッタＬＳが付着しうる部位に少なくとも配置すればよく、集塵機構部３０の上面全体に配置しなくともよい。カーボン製のプレートは、集塵機構部３０の上面以外にも、集塵機構部３０の側面等、レーザスパッタＬＳが付着しうる部位に設置することが可能である。
　また、集塵機構部３０の内壁にカーボン製のプレートを設置するのではなく、集塵機構部３０の壁面そのものを、カーボン製のプレートで構成してもよい。
＜整流板４０＞
　図９Ａ及び図９Ｂ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、上記のレーザ光源部１０、第１ノズル２０及び集塵機構部３０に加えて、更に、整流板４０を有していてもよい。整流板４０は、図９Ａ及び図９Ｂに模式的に示したように、集塵機構部３０におけるレーザスパッタＬＳの集塵口と対向するような位置に設けられる。
　整流板４０は、レーザ光ＬＢの照射部位近傍における空気の流れの淀みをより確実に防止するために設けられる部材である。整流板４０が更に設けられることで、レーザ光ＬＢの照射部位近傍における空気の流れをより安定化させることが可能となる。更に、整流板４０が設けられることで、レーザ光ＬＢの照射部位近傍の開口率が低下する結果、空気の流れの流速を増加させることが可能となり、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。
　整流板４０の配置方向については、特に規定されるものではなく、図９Ａに示したように縦向き（すなわち、図９Ａに示した整流板４０の長辺が鉛直方向と略平行となる向き）に配置してもよいし、図９Ｂに示したように横向き（すなわち、図９Ｂに示した整流板４０の長辺が水平方向と略平行となる向き）に配置してもよい。また、整流板４０は、斜めに配置されていてもよい。
　なお、整流板４０の材質や具体的な形状については、特に規定されるものではなく、整流板４０の設置環境等に応じて適宜選択すればよい。
＜第２ノズル５０＞
　図１０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、上記のレーザ光源部１０、第１ノズル２０及び集塵機構部３０に加えて、更に、気体の一例としてのドライエアを噴射する第２ノズル５０を有していてもよい。第２ノズル５０は、集塵機構部３０におけるレーザスパッタＬＳの集塵口と対向するように設けられ、集塵機構部３０の集塵口の方向に向かって、ドライエアを噴射する。第２ノズル５０が設けられることで、集塵機構部３０へと向かう空気の流れの停滞を、より確実に防止することが可能となり、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。
　また、第２ノズル５０から噴射されるドライエアの噴射量は、集塵機構部３０の吸引量以下とすることが、より好ましい。集塵機構部３０の吸引量以下の噴射量でドライエアを第２ノズル５０から噴射することで、集塵機構部３０へと向かう空気の流れの停滞を、より一層確実に防止することが可能となり、レーザスパッタＬＳをより一層確実に集塵することが可能となる。第２ノズル５０から噴射されるドライエアの噴射量は、より細かに制御することが、更に好ましい。
　上記のような状態でドライエアを噴射する第２ノズル５０の具体例については、特に限定されるものではなく、上記のような状態を実現可能なものであれば、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。本開示の空気噴射用のノズルとして、例えば、各種のスリットノズル等を挙げることができる。
　また、第２ノズル５０から噴射される気体は、上記のようなドライエアに限定されるものではなく、窒素、アルゴン、二酸化炭素、ヘリウム等としてもよい。
　なお、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、図９Ａや図９Ｂに示したような整流板４０と、図１０に示したような第２ノズル５０と、を併用することも可能である。
＜その他の変形例＞
　図１Ａ～図１０に示した例では、本実施形態に係るレーザ加工装置１が、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間に設置される場合について説明した。しかしながら、本実施形態に係るレーザ加工装置１の設置位置は、かかる場合に限定されるものではない。
　例えば図１１Ａ及び図１１Ｂ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、鋼板Ｓの搬送方向Ｃを変更する鋼板支持ロールＲ’のロール面の上方に設置されてもよい。ここで、図１１Ａでは、水平方向に搬送されている鋼板Ｓのパスラインを、斜め方向に変化させるための鋼板支持ロールＲ’に対して、本実施形態に係るレーザ加工装置１が設けられる場合を図示している。
　また、図１１Ｂでは、斜め上方に向かって搬送されている鋼板Ｓのパスラインを、斜め下方に変化させるための鋼板支持ロールＲ’に対して、本実施形態に係るレーザ加工装置１が設けられる場合を図示している。このように、本実施形態に係るレーザ加工装置１は、鋼板Ｓが搬送されている搬送ラインの任意の位置に設置することが可能である。
　なお、図１１Ａ及び図１１Ｂでは、レーザ光源部１０、第１ノズル２０及び集塵機構部３０を有するレーザ加工装置１が設けられる場合について図示しているが、図１１Ａ及び図１１Ｂに示した場合においても、レーザ加工装置１は、整流板４０又は第２ノズル５０の少なくとも何れか一方を更に有してもよい。
（レーザ加工方法について）
　以上、図１Ａ～図１１Ｂを参照しながら説明したような、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、予め設定された搬送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ＬＢを照射するとともに、レーザ光ＬＢの照射部位に向かって、レーザ光ＬＢの光軸方向と平行に、第１ノズルから気体の一例としてのドライエアを噴射する。そして、鋼板の搬送方向Ｃにおいて、レーザ光ＬＢの照射部位よりも上流側又は下流側の何れか一方にのみ設けられた集塵機構部の集塵口より、レーザスパッタＬＳを集塵する。本実施形態に係るレーザ加工方法により、レーザ光ＬＢの照射部位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。
　以下では、実施例及び第４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１Ｂ、図９Ａ及び図１０に示したレーザ加工装置と、第４比較例として図１２に模式的に示したような構成を有する、上記特表２０１９－５０９３９４号公報に開示されている装置と、に着目し、それぞれの装置に対応する解析モデルを設定した。そして、解析モデルを用いた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効率と、レーザスパッタがレーザ光源部の壁面に到達する割合である壁面到達率とを算出して、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、集塵機構部の吸引量を、０ｍ３／分～１２ｍ３／分まで変化させることで、集塵効率及び壁面到達率がどのように変化するかを検証した。また、コンピュータシミュレーションにおいて、第１ノズルからのドライエアの噴射量は、０．０２ｋｇ／秒で一定とした。
　ここで、上記集塵効率は、（集塵機構部に設けられた集塵流路の奥まで到達したレーザスパッタの粒子数）／（発生したレーザスパッタの粒子数）として算出した。また、上記壁面到達率は、（壁面に接触したレーザスパッタの粒子数）／（発生したレーザスパッタの粒子数）として算出した。なお、コンピュータシミュレーションでは、レーザスパッタは壁面で反射すると設定されると共に、壁面に到達及び接触した粒子であっても集塵流路の奥まで到達したレーザスパッタの粒子は、集塵効率に寄与した粒子としてカウントされる。
　図１３Ａ及び図１３Ｂは、集塵効率に関するシミュレーション結果を示したものである。図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて、横軸は、集塵機構部の吸引量を示しており、縦軸は、集塵効率を示している。また、図１３Ｂは、図１３Ａの一部を拡大して示したものである。なお、図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて、「〇」で示したプロットは、図１Ｂに示したレーザ加工装置の結果であり、「△」で示したプロットは、図９Ａに示したレーザ加工装置の結果であり、「□」で示したプロットは、図１０に示したレーザ加工装置の結果であり、「◇」で示したプロットは、図１２に示した第４比較例に係るレーザ加工装置の結果である。
　図１３Ａに示したように、本開示の実施例に対応するレーザ加工装置では、集塵機構部の吸引量が２ｍ３／分以上の領域において、本開示の第４比較例に対応するレーザ加工装置よりも優れた集塵効率を示していることがわかる。また、図１３Ｂから明らかなように、いずれのレーザ加工装置においても、吸引量が８ｍ３／分以上の領域においては、集塵効率が１００％となっていることがわかる。この結果より、本開示の第４比較例に対応するレーザ加工装置では、吸引量を６ｍ３／分以上としないと、十分な集塵が行えない一方で、本開示の実施例に対応するレーザ加工装置では、より少ない吸引量で優れた集塵効率を示すことがわかる。
　図１４Ａ及び図１４Ｂは、壁面付着率に関するシミュレーション結果を示したものである。図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、横軸は、集塵機構部の吸引量を示しており、縦軸は、壁面付着率を示している。また、図１４Ｂは、図１４Ａの一部を拡大して示したものである。なお、図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、「〇」で示したプロットは、図１Ｂに示したレーザ加工装置の結果であり、「△」で示したプロットは、図９Ａに示したレーザ加工装置の結果であり、「□」で示したプロットは、図１０に示したレーザ加工装置の結果であり、「◇」で示したプロットは、図１２に示した第４比較例に係るレーザ加工装置の結果である。
　図１４Ａ及び図１４Ｂに示したように、本開示の実施例に対応するレーザ加工装置では、優れた壁面到達率を示す一方で、図１４Ａからも明らかなように、本開示の第４比較例に対応するレーザ加工装置では、吸引量が大きくなるにつれて、壁面到達率も増加していることがわかる。
　次に、図７Ｂに示したレーザ加工装置１に対応する解析モデルを設定した。そして、解析モデルを用いて、レーザ光ＬＢの照射部位と集塵機構部との位置関係、及び、第１ノズルからのドライエアの吐出流速と集塵機構部の吸引流速との関係について、市販の数値演算ソフトウェアであるＦｌｕｅｎｔを用いたコンピュータシミュレーションにより、それぞれ検証を行った。
　コンピュータシミュレーションにおいて、レーザスパッタの集塵効率は、（集塵機構部に設けられた集塵流路の奥まで到達したレーザスパッタの粒子数）／（発生したレーザスパッタの粒子数）として算出した。レーザスパッタの鋼板到達率は、（鋼板に接触したレーザスパッタの粒子数）／（発生したレーザスパッタの粒子数）として算出した。レーザスパッタの第１ノズル到達率は、（第１ノズルに接触したレーザスパッタの粒子数）／（発生したレーザスパッタの粒子数）として算出した。レーザスパッタが集塵機構部の壁面に到達した割合を示す壁面到達率は、（集塵機構部の壁面に接触したレーザスパッタの粒子数）／（発生したレーザスパッタの粒子数）として算出した。なお、コンピュータシミュレーションでは、レーザスパッタは、壁面で反射すると設定されると共に、壁面に到達及び接触した粒子であっても集塵流路の奥まで到達したレーザスパッタの粒子は、集塵効率に寄与した粒子としてカウントされる。
　まず、図２に示した距離ａ（すなわち、鋼板Ｓにおけるレーザ光ＬＢの照射部位と集塵機構部３０の集塵口との間の搬送方向Ｃでの離隔距離）を２０ｍｍに固定した上で、図２に示した距離ｂ（すなわち、鋼板Ｓにおけるレーザ光ＬＢの照射部位から集塵機構部３０の集塵口の下端までの高さの最小値）を、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、１０ｍｍと変更して、上記鋼板到達率及び壁面到達率がどのような挙動を示すのかを検証した。この際、第１ノズルから噴射されるドライエアの吐出風速は、２０ｍ／秒とし、集塵機構部の吸引流速は、３０ｍ／秒とした。得られた各到達率について、以下の評価基準に基づき評価を行った。得られた結果を、以下の表１に示した。
　＜鋼板到達率、壁面到達率：評価基準＞
　　評点Ａ：各到達率の値が１％未満
　　評点Ｂ：各到達率の値が１％以上５０％以下
　　評点Ｃ：各到達率の値が５０％超
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記表１から明らかなように、距離ｂを５ｍｍ以下とすることで、鋼板到達率及び壁面到達率が５０％以下となった。また、距離ｂを１ｍｍとすることで、鋼板到達率及び壁面到達率の双方が１％未満となった。また、別途、集塵機構部の内部空間の形状を変更した場合についても、検証を行った。具体的には、距離ａ＝２０ｍｍに設定すると共に、距離ｂを１ｍｍ，３ｍｍ，５ｍｍ，７ｍｍ，１０ｍｍのそれぞれに設定した。結果、ｂ＝５ｍｍ以下とすることで、鋼板到達率及び壁面到達率の双方を１％未満とすることが可能となった。
　次に、図７Ｂに示したレーザ加工装置において、図２に示した距離ｂを５ｍｍに固定した上で、図２に示した距離ａを、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍと変更して、上記集塵効率及び鋼板到達率がどのような挙動を示すのかを検証した。この際、第１ノズルから噴射されるドライエアの吐出風速は、２０ｍ／秒とし、集塵機構部の吸引流速は、３０ｍ／秒とした。得られた集塵効率及び鋼板到達率について、評価基準に基づき評価を行った。鋼板到達率の評価基準は、上記の通りである。また、集塵効率の評価基準は、以下の通りである。得られた結果を、以下の表２に示した。
　＜集塵効率：評価基準＞
　　評点Ａ：集塵効率の値が９９％以上
　　評点Ｂ：集塵効率の値が９９％未満
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記表２から明らかなように、距離ａを２５ｍｍ以下とすることで、集塵効率及び鋼板到達率の評価結果が、共に評点「Ａ」となった。
　次に、図７Ｂに示したレーザ加工装置において、図２に示した距離ａを２０ｍｍとし、かつ、距離ｂを５ｍｍに固定した上で、第１ノズルからのドライエアの吐出風速及び集塵機構部の吸引流速をそれぞれ変化させながら、上記集塵効率がどのような挙動を示すのかを検証した。評価基準は、上記の通りである。得られた結果を、以下の表３に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　上記表３から明らかなように、第１ノズルからのドライエアの吐出風速及び集塵機構部による吸引流速を適切に制御することで、集塵効率を９９％以上とすることが可能となることが明らかとなった。
　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。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。
　すなわち、態様１は、
　予め設定された搬送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向かって前記レーザ光の光軸方向と平行に気体を噴射する第１ノズルと、
　前記搬送方向において、前記照射部位よりも上流側又は下流側の何れか一方にのみ設けられ、前記照射部位から発生するレーザスパッタを集塵口より集塵する集塵機構部と、
　を備える、レーザ加工装置。
　態様２は、
　前記第１ノズルから噴射される気体の噴射量は、前記集塵機構部の吸引量以下である、
　態様１に記載のレーザ加工装置。
　態様３は、
　前記集塵機構部は、前記搬送方向の下流側にのみ設置される、
　態様１又は２に記載のレーザ加工装置。
　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、前記鋼板における前記レーザ光の前記照射部位と、前記集塵機構部の前記集塵口と、の間の前記搬送方向での離隔距離は、２５ｍｍ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、
　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前記照射部位から前記集塵機構部の前記集塵口の下端までの高さの最小値は、１０ｍｍ以下である、
　態様１～４の何れかの態様に記載のレーザ加工装置。
　態様６は、
　前記集塵機構部における前記レーザスパッタの集塵口と対向するように設けられた整流板を更に備える、
　態様１～５の何れかの態様に記載のレーザ加工装置。
　態様７は、
　前記集塵機構部における前記レーザスパッタの集塵口と対向するように設けられ、前記集塵口の方向に向かって気体を噴射する第２ノズルを更に備える、
　態様１～６の何れかの態様に記載のレーザ加工装置。
　態様８は、
　前記第２ノズルから噴射される気体の噴射量は、前記集塵機構部の吸引量以下である、
　態様７に記載のレーザ加工装置。
　態様９は、
　前記集塵機構部による吸引流速は、１５ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である、
　態様１～８の何れかの態様に記載のレーザ加工装置。
　態様１０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、前記集塵機構部の上面は、前記集塵口から前記レーザスパッタが吸引される方向に向かって、前記鋼板の表面からの距離が長くなる構造を有する、
　態様１～９の何れかの態様に記載のレーザ加工装置。
　態様１１は、
　前記集塵機構部の内壁の鉛直方向上部には、カーボン製のプレートが配置される、
　態様１～１０の何れかの態様に記載のレーザ加工装置。
　態様１２は、
　前記集塵機構部の壁面は、カーボン製のプレートで構成される、
　態様１～１１の何れかの態様に記載のレーザ加工装置。
　態様１３は、
　前記レーザ加工装置は、前記搬送方向に沿って所定の間隔で設けられた、隣り合う搬送ロール間に設置される、
　態様１～１２の何れかの態様に記載のレーザ加工装置。
　態様１４は、
　前記レーザ加工装置は、前記搬送方向を変更する鋼板支持ロールのロール面の上方に設置される、
　態様１～１２の何れかの態様に記載のレーザ加工装置。
　態様１５は、
　予め設定された搬送方向に搬送され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向かって前記レーザ光の光軸方向と平行に、第１ノズルから気体を噴射し、
　前記搬送方向において、前記照射部位よりも上流側又は下流側の何れか一方にのみ設けられた集塵機構部の集塵口より、前記照射部位から発生するレーザスパッタを集塵する、
　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。
　すなわち、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噴射するエアノズルと、
　前記鋼板の搬送方向において、前記レーザ光の照射部位よりも上流側又は下流側の何れか一方にのみ設けられており、前記レーザスパッタを集塵口より集塵する集塵機構部と、を備える、レーザスパッタ集塵装置。
　他の態様２は、
　前記エアノズルから噴射される気体の噴射量は、前記集塵機構部の吸引量以下である、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、
　前記集塵機構部は、前記鋼板の搬送方向の下流側にのみ設置される、他の態様１又は２に記載の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、前記鋼板における前記レーザ光の照射位置と、前記集塵機構部の前記集塵口と、の間の前記搬送方向での離隔距離は、２５ｍｍ以下である、他の態様１～３の何れかに記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様５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、前記鋼板における前記レーザ光の照射位置から前記集塵機構部の前記集塵口の下端までの高さの最小値は、１０ｍｍ以下である、他の態様１～４の何れかに記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様６は、
　前記エアノズルは、当該エアノズルのノズル主軸方向が前記レーザ光源部における前記レーザ光の光軸方向と略平行となるように設けられる、他の態様１～５の何れかに記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様７は、
　前記集塵機構部における前記レーザスパッタの集塵口と対向するように設けられた整流板を更に備える、他の態様１～６の何れかに記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様８は、
　前記集塵機構部における前記レーザスパッタの集塵口と対向するように設けられており、前記集塵口の方向に向かって気体を噴射する第２ノズルを更に備える、他の態様１～７の何れかに記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様９は、
　前記第２ノズルから噴射される気体の噴射量は、前記集塵機構部の吸引量以下である、他の態様８に記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様１０は、
　前記集塵機構部による吸引流速は、１５ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である、他の態様１～９の何れかに記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様１１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、前記集塵機構部の上面は、前記集塵口から前記レーザスパッタが吸引される方向に向かって、前記鋼板の表面からの距離が長くなる構造を有する、他の態様１～１０の何れかに記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様１２は、
　前記集塵機構部の内壁の鉛直方向上部には、カーボン製のプレートが配置される、他の態様１～１１の何れかに記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様１３は、
　前記集塵機構部の壁面は、カーボン製のプレートで構成される、他の態様１～１１の何れかに記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様１４は、
　前記レーザスパッタ集塵装置は、前記鋼板の搬送方向に沿って所定の間隔で設けられた、隣り合う搬送ロール間に設置される、他の態様１～１３の何れかに記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様１５は、
　前記レーザスパッタ集塵装置は、前記鋼板の搬送方向を変更する鋼板支持ロールのロール面の上方に設置される、他の態様１～１３の何れかに記載のレーザスパッタ集塵装置。
　他の態様１６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噴射し、
　前記鋼板の搬送方向において、前記レーザ光の照射部位よりも上流側又は下流側の何れか一方にのみ設けられた集塵機構部の集塵口より、前記レーザスパッタを集塵する、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。
　２０２１年７月２１日に出願した日本国特許出願２０２１－１２０９１９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　　レーザ加工装置
　　１０　　レーザ光源部
　　１２　　出射部
　　２０　　第１ノズル
　　２０Ａ　吐出噴流
　　３０　　集塵機構部
　　４０　　整流板
　　５０　　第２ノズル
　　６０　　エアナイフ
　　６０Ａ　吐出噴流
　　Ｃ　　　搬送方向
　　ＤＦ　　吸引気流
　　ＬＢ　　レーザ光
　　ＬＳ　　レーザスパッタ
　　Ｐ　　　吸引ポンプ
　　Ｒ　　　搬送ロール
　　Ｒ’　　鋼板支持ロール
　　Ｓ　　　鋼板
　　ＳＡ　　照射部位

Claims (15)

  1. 　予め設定された搬送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向かって前記レーザ光の光軸方向と平行に気体を噴射する第１ノズルと、
    　前記搬送方向において、前記照射部位よりも上流側又は下流側の何れか一方にのみ設けられ、前記照射部位から発生するレーザスパッタを集塵口より集塵する集塵機構部と、
    　を備える、レーザ加工装置。
  2. 　前記第１ノズルから噴射される気体の噴射量は、前記集塵機構部の吸引量以下である、
    　請求項１に記載のレーザ加工装置。
  3. 　前記集塵機構部は、前記搬送方向の下流側にのみ設置される、
    　請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
  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、前記鋼板における前記レーザ光の前記照射部位と、前記集塵機構部の前記集塵口と、の間の前記搬送方向での離隔距離は、２５ｍｍ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. 　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前記照射部位から前記集塵機構部の前記集塵口の下端までの高さの最小値は、１０ｍｍ以下である、
    　請求項１～４の何れか１項に記載のレーザ加工装置。
  6. 　前記集塵機構部における前記レーザスパッタの集塵口と対向するように設けられた整流板を更に備える、
    　請求項１～５の何れか１項に記載のレーザ加工装置。
  7. 　前記集塵機構部における前記レーザスパッタの集塵口と対向するように設けられ、前記集塵口の方向に向かって気体を噴射する第２ノズルを更に備える、
    　請求項１～６の何れか１項に記載のレーザ加工装置。
  8. 　前記第２ノズルから噴射される気体の噴射量は、前記集塵機構部の吸引量以下である、　請求項７に記載のレーザ加工装置。
  9. 　前記集塵機構部による吸引流速は、１５ｍ／秒以上５０ｍ／秒以下である、
    　請求項１～８の何れか１項に記載のレーザ加工装置。
  10. 　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、前記集塵機構部の上面は、前記集塵口から前記レーザスパッタが吸引される方向に向かって、前記鋼板の表面からの距離が長くなる構造を有する、
    　請求項１～９の何れか１項に記載のレーザ加工装置。
  11. 　前記集塵機構部の内壁の鉛直方向上部には、カーボン製のプレートが配置される、
    　請求項１～１０の何れか１項に記載のレーザ加工装置。
  12. 　前記集塵機構部の壁面は、カーボン製のプレートで構成される、
    　請求項１～１０の何れか１項に記載のレーザ加工装置。
  13. 　前記レーザ加工装置は、前記搬送方向に沿って所定の間隔で設けられた、隣り合う搬送ロール間に設置される、
    　請求項１～１２の何れか１項に記載のレーザ加工装置。
  14. 　前記レーザ加工装置は、前記搬送方向を変更する鋼板支持ロールのロール面の上方に設置される、
    　請求項１～１２の何れか１項に記載のレーザ加工装置。
  15. 　予め設定された搬送方向に搬送され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向かって前記レーザ光の光軸方向と平行に、第１ノズルから気体を噴射し、
    　前記搬送方向において、前記照射部位よりも上流側又は下流側の何れか一方にのみ設けられた集塵機構部の集塵口より、前記照射部位から発生するレーザスパッタを集塵する、
    　レーザ加工方法。
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