(57)【要約】【課題】被加工材に形成される凹溝が所望の形態に形成されているかどうかをリアルタイムで効率的に判断することが可能なレーザ溝加工モニタリング方法、レーザ溝加工モニタリング装置、レーザ溝加工装置及び方向性磁性鋼板製造装置を提供すること。【解決手段】レーザビームＬＢを照射して方向性磁性鋼板材料Ｗに加工する凹溝の形態を監視するレーザ溝加工モニタリング装置１６であって、前記レーザビームＬＢを照射して凹溝が加工されているときの撮像画像を取得し、前記撮像画像の対象領域に含まれる前記レーザビームＬＢを照射して前記凹溝を加工する際に生じるスパッタＳの飛散範囲を特定し、前記スパッタＳの飛散範囲を予め得られた凹溝形態判断基準と対比することにより、前記方向性磁性鋼板材料Ｗに形成される凹溝が所望の形態に形成されているかどうかを判断することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを照射して被加工材に加工する凹溝の形態を監視するレーザ溝加工モニタリング方法であって、
前記レーザビームを照射して前記凹溝を加工する際の撮像画像を取得し、
前記撮像画像の対象領域に含まれる前記凹溝を加工する際に生じるスパッタの飛散範囲を特定し、
前記スパッタの飛散範囲を予め設定した凹溝形態判断基準と対比することにより、前記被加工材に形成される凹溝が所望の形態に形成されているかどうかを判断することを特徴とするレーザ溝加工モニタリング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ溝加工モニタリング方法であって、
前記撮像画像を取得する際に、
前記スパッタ以外に起因する光から前記スパッタにより発生する光を区別した減光撮像画像を減光手段を適用して取得し、
前記スパッタの飛散範囲を特定する際に、
前記減光撮像画像の対象領域に含まれ、設定された基準より明るい画素の数に基づいて前記スパッタの飛散面積を算出し、
前記スパッタの飛散面積から前記凹溝の形態を判断する際に、
前記減光手段を適用して予め取得した前記スパッタの飛散面積と前記凹溝の形態とを対応させた凹溝形態判断基準を適用することを特徴とするレーザ溝加工モニタリング方法。
【請求項３】
レーザビームを照射して被加工材に加工する凹溝の形態を監視するレーザ溝加工モニタリング装置であって、
前記レーザビームを照射して前記凹溝を加工する際の撮像画像を取得する撮像部と、
前記被加工材に形成される凹溝が所望の形態に形成されているかどうかを判断する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記撮像画像の対象領域に含まれる前記凹溝を加工する際に生じるスパッタの飛散範囲を特定し、前記スパッタの飛散範囲を予め設定した凹溝形態判断基準と対比することにより、前記被加工材に形成される凹溝が所望の形態に形成されているかどうかを判断するように構成されていることを特徴とするレーザ溝加工モニタリング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザ溝加工モニタリング装置であって、
前記撮像画像を取得する際に、前記スパッタ以外に起因する光から前記スパッタにより発生する光を区別した減光撮像画像を取得するための減光手段を備え、
前記制御部は、
前記スパッタの飛散範囲を特定する際に、前記減光撮像画像の対象領域に含まれ、設定された基準より明るい画素の数に基づいて前記スパッタの飛散面積を算出し、前記スパッタの飛散面積から前記凹溝の形態を判断する際に、前記減光手段を適用して予め取得した前記スパッタの飛散面積と前記凹溝の形態とを対応させた凹溝形態判断基準を適用するように構成されていることを特徴とするレーザ溝加工モニタリング装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のレーザ溝加工モニタリング装置を備えることを特徴とするレーザ溝加工装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレーザ溝加工装置を備えることを特徴とする方向性磁性鋼板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工材の表面にレーザビームを照射して凹溝を形成するのに用いられるレーザ溝加工モニタリング方法、レーザ溝加工モニタリング装置、レーザ溝加工装置及び方向性磁性鋼板製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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レーザ溝加工技術が実用化されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
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、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。）。
このように、レーザ溝加工装置を用いて被加工材の表面に細長い凹溝を効率的に加工する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２２０９１３号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／１２５６７２号
【特許文献３】国際公開第２０１２／０３３１９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、レーザ溝加工装置を用いて凹溝加工する場合、レーザビーム照射装置のフォーカス位置変動、パスライン変動、光学系の汚染や、劣化にともなうレーザビーム出力の低下等により、被加工材表面に加工する凹溝を所望の形態に形成することが困難な場合があり、方向性磁性鋼板表面の凹溝が所望の形態に形成されていないと、方向性磁性鋼板の鉄損が充分に改善できないことから、製品として出荷できなくなる場合がある。
【０００８】
また、方向性磁性鋼板に加工した凹溝の形態（例えば、凹溝深さ）は、加工が終了した後にラインから取出して対象部分を切出して、オフラインで寸法検査をしているので、レーザ溝加工と凹溝の寸法検査にはタイムラグがある。
【０００９】
その結果、方向性磁性鋼の凹溝が所望の形態に形成されていない場合には、寸法検査を行った方向性磁性鋼板はもとより、その後にレーザ溝加工した方向性磁性鋼板は全て出荷できない可能性がある。
そこで、方向性電磁鋼板材料をはじめとする被加工材の表面にレーザ溝加工によって加工した凹溝の形態をリアルタイムで効率的に判断することが可能なレーザ溝加工技術に対する要請がある。
【００１０】
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、方向性電磁鋼板材料をはじめとする被加工材の表面にレーザ溝加工により加工した凹溝が、所望の形態に形成されているかどうかをリアルタイムで効率的に判断することが可能なレーザ溝加工モニタリング方法、レーザ溝加工モニタリング装置、レーザ溝加工装置及び方向性磁性鋼板製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明の発明者らは、方向性磁性鋼板材料をはじめとする被加工材に形成される凹溝が所望の形態に形成されているかどうかを効率的に検出することが可能なレーザ溝加工技術について鋭意研究した結果、凹溝を加工する際に生じるスパッタの飛散範囲を特定して、スパッタの飛散範囲を予め設定した凹溝形態判断基準と対比することにより、被加工材に形成される凹溝が所望の形態に形成されているかどうかを効率的に判断することが可能であるとの知見を得た。
【００１２】
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、レーザビームを照射して被加工材に加工する凹溝の形態を監視するレーザ溝加工モニタリング方法であって、前記レーザビームを照射して前記凹溝を加工する際の撮像画像を取得し、前記撮像画像の対象領域に含まれる前記凹溝を加工する際に生じるスパッタの飛散範囲を特定し、前記スパッタの飛散範囲を予め設定した凹溝形態判断基準と対比することにより、前記被加工材に形成される凹溝が所望の形態に形成されているかどうかを判断することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、レーザビームを照射して被加工材に加工する凹溝の形態を監視するレーザ溝加工モニタリング装置であって、前記レーザビームを照射して前記凹溝を加工する際の撮像画像を取得する撮像部と、前記被加工材に形成される凹溝が所望の形態に形成されているかどうかを判断する制御部と、を備え、前記制御部は、前記撮像画像の対象領域に含まれる前記凹溝を加工する際に生じるスパッタの飛散範囲を特定し、前記スパッタの飛散範囲を予め設定した凹溝形態判断基準と対比することにより、前記被加工材に形成される凹溝が所望の形態に形成されているかどうかを判断するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、レーザ溝加工装置であって、請求項３又は４に記載のレーザ溝加工モニタリング装置を備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係るレーザ溝加工モニタリング方法、レーザ溝加工モニタリング装置、レーザ溝加工装置によれば、レーザビームを照射して被加工材の表面に凹溝を加工する際の撮像画像を取得し、撮像画像の対象領域に含まれる凹溝を加工する際に生じるスパッタの飛散範囲を特定し、スパッタの飛散範囲を予め設定した凹溝形態判断基準と対比するので、被加工材に形成される凹溝が所望の形態に形成されているかどうかをリアルタイムに効率的に判断することができる。
その結果、被加工材に加工される凹溝が所望の形態から外れて不良品が製造されるのを抑制することができる。
【００１６】
この明細書において、撮像画像の対象領域とは、レーザビームが照射されることで発生するスパッタの飛散範囲が特定可能な領域をいい、例えば、レーザビームが照射される部分と凹溝の加工を開始して終了するまでの間にスパッタが飛散する可能性がある領域等をいう。
なお、撮像画像の対象領域については、目的に応じて任意に設定することができる。
【００１７】
また、この明細書において、凹溝に関する所望の形態とは、例えば、被加工物に加工する凹溝の深さ、幅等から選択される少なくとも一つの特性を意味しており、凹溝の全長に限らず、凹溝の対象とされる一部の対象範囲を凹溝に関する所望の形態の対象としてもよい。
【００１８】
また、この明細書において、方向性磁性鋼板材料とは、凹溝が形成されていない方向性磁性鋼板の材料をいい、方向性磁性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磁性鋼板をいう。
また、方向性磁性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磁性鋼板材料とし、凹溝が加工された部分を方向性磁性鋼板として記載する場合があるものとする。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレーザ溝加工モニタリング方法であって、前記撮像画像を取得する際に、前記スパッタ以外に起因する光から前記スパッタにより発生する光を区別した減光撮像画像を減光手段を適用して取得し、前記スパッタの飛散範囲を特定する際に、前記減光撮像画像の対象領域に含まれ、設定された基準より明るい画素の数に基づいて前記スパッタの飛散面積を算出し、前記スパッタの飛散面積から前記凹溝の形態を判断する際に、前記減光手段を適用して予め取得した前記スパッタの飛散面積と前記凹溝の形態とを対応させた凹溝形態判断基準を適用することを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のレーザ溝加工モニタリング装置であって、前記撮像画像を取得する際に、前記スパッタ以外に起因する光から前記スパッタにより発生する光を区別した減光撮像画像を取得するための減光手段を備え、前記制御部は、前記スパッタの飛散範囲を特定する際に、前記減光撮像画像の対象領域に含まれ、設定された基準より明るい画素の数に基づいて前記スパッタの飛散面積を算出し、前記スパッタの飛散面積から前記凹溝の形態を判断する際に、前記減光手段を適用して予め取得した前記スパッタの飛散面積と前記凹溝の形態とを対応させた凹溝形態判断基準を適用するように構成されていることを特徴とする。
【００２１】
この発明に係るレーザ溝加工モニタリング方法、レーザ溝加工モニタリング装置によれば、撮像画像を取得する際に、スパッタ以外に起因する光からスパッタにより発生する光を区別した減光撮像画像を減光手段を適用して取得するので、例えば、スパッタ以外に起因する光がある場合であっても、スパッタによって生じる光を効率的かつ安定して取得することができる。
また、スパッタの飛散範囲を特定する際に、減光撮像画像の対象領域に含まれ、設定された基準より明るい画素の数に基づいてスパッタの飛散面積を算出するので、減光撮像画像の対象領域に含まれるスパッタの飛散面積を効率的に算出することができる。
また、スパッタの飛散面積から凹溝の形態を判断する際に、減光手段を適用して予め取得したスパッタの飛散面積と凹溝の形態とを対応させた凹溝形態判断基準を適用するので、レーザ溝加工で加工された凹溝の形態とレーザ溝加工で発生するスパッタの飛散面積とを、高精度に対応させることができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、方向性磁性鋼板製造装置であって、請求項５に記載のレーザ溝加工装置を備えることを特徴とする。
【００２３】
この発明に係る方向性磁性鋼板製造装置によれば、方向性磁性鋼板の不良品をリアルタイムで早期に発見することができ、ひいては、方向性磁性鋼板を安定して製造するとともに品質の向上及び製造コストの削減をすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明に係るレーザ溝加工モニタリング方法、レーザ溝加工モニタリング装置、レーザ溝加工装置によれば、被加工材に加工する凹溝の形態を効率的かつリアルタイムで効率的に判断することができる。
その結果、被加工材に加工される凹溝が所望の形態から外れて不良品が製造されるのを抑制することができる。
この発明に係る方向性磁性鋼板製造装置によれば、加工する凹溝を所望の形態に形成することができるので、方向性磁性鋼板を安定して製造することができ、ひいては方向性磁性鋼板の品質の向上及び製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る方向性磁性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。
【図２】本発明の一実施形態に係るレーザ溝加工装置の概略構成の一例を説明する斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るレーザ加工モニタリング装置の概略構成を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るレーザ加工モニタリング装置におけるスパッタ飛散面積を算出するのに好適な範囲の概略を説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るレーザ加工モニタリング装置の検量線の概略構成の一例を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る方向性磁性鋼板製造装置によって、ひとつの方向性磁性鋼板を加工する際のスパッタ面積の変化の一例を示す図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係る方向性磁性鋼板製造装置の作用を説明する図であり、方向性磁性鋼板の製造数とスパッタ面積の関係を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態に係る方向性磁性鋼板製造装置の作用を説明する図であり、方向性磁性鋼板の製造数と凹溝深さの関係を示す図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施形態に係る方向性磁性鋼板製造装置の作用を説明する図であり、方向性磁性鋼板の製造数と鉄損改善率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図１から図７Ｃを参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る方向性磁性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は方向性磁性鋼板製造装置を、符号１０はレーザ溝加工装置を、符号１５はレーザ加工モニタリング装置を、符号２０は通板装置を、符号Ｗは方向性磁性鋼板材料及び方向性磁性鋼板を示している。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。
【００２７】
方向性磁性鋼板製造装置１は、図１、図２に示すように、例えば、複数のレーザ溝加工装置１０と、通板装置２０とを備えている。そして、加工した凹溝が所望の形態であるかどうかをオンラインで判断して、凹溝が所望の形態が予め設定した設定範囲を外れた場合に警報を出力するようになっている。
【００２８】
複数のレーザ溝加工装置１０は、例えば、方向性磁性鋼板材料Ｗに形成する凹溝の長さ及び位置に基づいて方向性磁性鋼板材料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、レーザ溝加工装置１０の寸法に基づいて通板方向位置が設定されている。
【００２９】
通板装置２０は、圧延された方向性磁性鋼板材料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。
【００３０】
レーザ溝加工装置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（集光光学部品）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、レーザ溝加工モニタリング装置１６と、制御部１５とを備えている。
【００３１】
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。
なお、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、方向性磁性鋼板材料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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、方向性磁性鋼板材料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。
【００３６】
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。
【００３７】
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１３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。なお、多面体ポリゴンミラー１２の回転角度を制御する際に、回転位置検出センサ１４を適用するかどうかは任意に設定することができる。
【００３８】
また、レーザビーム照射装置１１は、レーザビームＬＢがレーザビーム照射装置１１の内部から外部に出射される際に、レーザビーム照射装置１１の内部に外気が侵入するのを防止するために保護窓ガラス（不図示）が設置されていて、レーザビームＬＢは保護窓ガラスを介して方向性磁性鋼板材料Ｗの表面に照射されるようになっている。
【００３９】
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、レーザ溝加工モニタリング装置１６と接続されており、回転位置検出センサ１４、レーザ溝加工モニタリング装置１６から信号が入力され、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。
そして、レーザ溝加工装置１０が加工する凹溝Ｕの形態を監視し、レーザ溝加工モニタリング装置１６が凹溝Ｕの形態を異常と判断した場合には、警報を出力するようになっている。
【００４０】
次に、図３〜図５を参照して、レーザ溝加工モニタリング装置１６の概略構成について説明する。図３は、一実施形態に係るレーザ加工モニタリング装置１６の概略構成を説明する図であり、図４は、レーザ加工モニタリング装置におけるスパッタ飛散面積を算出するのに好適な範囲の概略を説明する図であり、図５は、一実施形態に係るレーザ加工モニタリング装置の検量線の概略構成の一例を示す図である。
【００４１】
レーザ溝加工モニタリング装置１６は、図３に示すように、例えば、撮像装置（撮像部）１６Ａと、減光フィルタ（減光手段）１６Ｂと、レーザ溝加工モニタリング制御部１６Ｃとを備えていて、レーザ溝加工モニタリング制御部１６Ｃは制御部１５の一部を構成している。
【００４２】
撮像装置（撮像部）１６Ａは、例えば、通板方向後方（又は前方）から凹溝Ｕに向かって設置されていて、凹溝Ｕの長手方向と交差する方向から凹溝Ｕを撮像可能とされている。また、この実施形態において、撮像装置１６Ａは、レーザ溝加工の動作を動画の形成で撮像するようになっている。
なお、撮像形式を動画とするか、レーザ溝加工におけるスパッタＳの飛散範囲が可能な静止画（例えば、複数）とするかは、任意に設定することができる。
【００４３】
減光フィルタ１６Ｂは、撮像装置１６Ａの前方に配置されていて、レーザ溝加工によって凹溝Ｕを加工する際に生じるスパッタＳの光を、スパッタＳ以外の光から分離するためのものである。
【００４４】
そこで、減光率１０％以上であることが好適であり、減光率５０％以上であることがより好適である。また、細かいスパッタＳによって発生した光を検出するために、減光率９５％以下であることが好適であり、減光率７５％以下であることがより好適である。
実施例では、例えば、減光率を約７５％とした。
【００４５】
レーザ溝加工モニタリング制御部１６Ｃは、画像処理部１６１と、スパッタ飛散面積算出部１６２と、凹溝形態判断処理部１６３とを備えている。
【００４６】
画像処理部１６１は、撮像装置１６Ａが減光フィルタ１６Ｂを介して撮像した減光撮像画像が入力されると、対象領域にある全画素を、各画素の明るさに基づいて複数のランク（この実施形態では、例えば、２５６段階（０〜２５５））に分類するようになっている。そして、分類したデータをスパッタ飛散面積算出部１６２に出力するようになっている。
【００４７】
スパッタ飛散面積算出部１６２は、画像処理部１６１で分類された対象領域の全画素を、予め設定した基準（この実施形態では、例えば、１５０）と対比して、明るさが設定した基準以上である画素の数をカウントして、スパッタ飛散面積を算出するようになっている。基準とする指標は、任意に設定可能であるが、５０以上であることが好適であり、減光率との関わりにおいて、例えば、一般的な製造工場における照度である２００〜５００ルクスの場合には、図４に示すような範囲が使用可能である。
そして、算出したスパッタ飛散面積を凹溝形態判断処理部１６３に出力するようになっている。
【００４８】
凹溝形態判断処理部１６３は、スパッタ飛散面積算出部１６２で算出したスパッタ飛散面積を、図５に示すような検量線に参照して、凹溝形態（この実施形態では、凹溝深さ）を算出するようになっている。
そして、算出した凹溝深さが、所望の数値範囲に形成されているかどうかを判断し、例えば、凹溝形態が所望の数値範囲からはずれる場合は、異常を報知するための信号を出力する。
【００４９】
以下、検量線の作成について説明する。
（１）まず、レーザ溝加工装置１０、被加工材（ここでは、方向性磁性鋼板材料）の標準片を準備する。そして、被加工材の標準片に対するレーザ溝加工装置１０の照射位置、撮像装置１６Ａ、減光フィルタ１６Ｂを加工時と同様に配置する。
（２）次に、レーザビーム照射装置１１の出力を設定して、レーザ溝加工装置１０によって被加工材の標準片に凹溝Ｕを加工する。
（３）被加工材の標準片に凹溝Ｕを加工する際に、撮像装置１６Ａにより減光撮像画像を取得する。
（４）レーザ溝加工モニタリング制御部１６Ｃにおいて、減光撮像画像からスパッタ飛散面積を算出する。
（５）被加工材の標準片に加工した凹溝Ｕの形態（ここでは凹溝深さ）を計測して、スパッタ飛散面積と対応させる。
レーザビーム照射装置１１の出力を換えながら、（２）〜（５）を実行して、対応させる。
【００５０】
以下、図６を参照して、方向性磁性鋼板製造装置１によって、ひとつの方向性磁性鋼板を製造する際のスパッタ飛散面積の変化について説明する。図６は、方向性磁性鋼板製造装置１によって、ひとつの方向性磁性鋼板を加工する際のスパッタ飛散面積の変化を示す図である。
【００５１】
図６に示すように、方向性磁性鋼板製造装置１によって、ひとつの方向性磁性鋼板を加工する際には、例えば、スパッタ飛散面積が約８５０００（画素）であり、ほとんど変化せずに安定していることが分かる。なお、図６に示した横軸方向にしたがって形成された縦軸方向の凹凸は、レーザビームをスキャンごとに生じるバラつきによって形成されるものである。
【００５２】
次に、図７Ａ〜図７Ｃを参照して、一実施形態に係る方向性磁性鋼板製造装置１の作用について説明する。
図７Ａ〜図７Ｃは、一実施形態に係る方向性磁性鋼板製造装置の作用を説明する図であり、図７Ａは、方向性磁性鋼板の製造数とスパッタ飛散面積の関係を、図７Ｂは、方向性磁性鋼板の製造数と凹溝深さの関係を、図７Ｃは、方向性磁性鋼板の製造数と鉄損改善率の関係を示す図である。
【００５３】
方向性磁性鋼板製造装置１におけるスパッタＳの飛散面積（画素数表示）は、図７Ａに示すように、例えば、コイルＮｏ１〜Ｎｏ４８を製造する間は約８００００（画素）であるが、Ｎｏ４９から減少し、Ｎｏ５２では約４５０００（画素）まで低下する。
そしてＮｏ５２を加工した後に、レーザビーム照射装置１１の保護窓ガラス（不図示）のクリーニングを実施し、Ｎｏ５３ではスパッタＳの飛散面積は約８００００（画素）に回復する。
【００５４】
一方、方向性磁性鋼板製造装置１によって加工した方向性磁性鋼板の凹溝深さは、図７Ｂに示すように、例えば、コイルＮｏ１〜Ｎｏ４８を製造する間は凹溝深さは約１８〜２０μｍであるが、Ｎｏ４９から浅くなり、Ｎｏ５２では約１２μｍまで浅くなる。
そしてＮｏ５２を加工した後に、例えば、保護窓ガラスのクリーニングを実施することにより、Ｎｏ５３では約１８〜２０μｍに回復する。
【００５５】
また、方向性磁性鋼板製造装置１によって加工した方向性磁性鋼板の鉄損の改善は、図７Ｃに示すように、例えば、コイルＮｏ１〜Ｎｏ４８を製造する間は約１２％であるが、Ｎｏ４９から低下して、Ｎｏ５２では約４％まで低下する。
そしてＮｏ５２を加工した後に、例えば、保護窓ガラスのクリーニングを実施することにより、Ｎｏ５３では約１２％に回復する。
【００５６】
以上のように、製造数とスパッタＳの飛散面積（画素数表示）を対応させ、方向性磁性鋼板製造装置１を、スパッタＳの飛散面積の変化を視ながら予防保全することにより、凹溝深さや鉄損改善率が許容範囲内から外れた方向性磁性鋼板を製造することが抑制される。
【００５７】
一実施形態に係るレーザ溝加工モニタリング方法、レーザ溝加工モニタリング装置１６、レーザ溝加工装置１０及び方向性磁性鋼板製造装置１によれば、レーザビームＬＢを照射して方向性磁性鋼板（被加工材）Ｗの表面に凹溝Ｕを加工する際の撮像画像を取得し、撮像画像の対象領域に含まれる凹溝Ｕを加工する際に生じるスパッタＳの飛散範囲を特定し、特定したスパッタＳの飛散範囲を、予め設定した検量線と対比するので、方向性磁性鋼板Ｗに形成される凹溝Ｕが所望の形態に形成されているかどうかをリアルタイムで効率的に判断することができる。
【００５８】
また、一実施形態に係るレーザ溝加工モニタリング方法、レーザ溝加工モニタリング装置１６、レーザ溝加工装置１０及び方向性磁性鋼板製造装置１によれば、撮像画像を取得する際に、減光フィルタ１６Ｂを適用するので、スパッタＳによって生じる光を他の光と効率的に分離して安定したモニタリングをすることができる。
【００５９】
また、レーザ溝加工モニタリング方法、レーザ溝加工モニタリング装置１６、レーザ溝加工装置１０及び方向性磁性鋼板製造装置１によれば、凹溝Ｕをオンラインでモニタリングすることにより、方向性磁性鋼板の不良品をリアルタイで早期に発見することができ、ひいては、方向性磁性鋼板を安定して製造するとともに品質の向上及び製造コストの削減をすることができる。
【００６０】
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。
【００６１】
例えば、上記一実施形態においては、レーザ溝加工の被加工材が方向性磁性鋼板材料である場合について説明したが、方向性磁性鋼板材料以外の被加工材に対して適用することも可能である。
【００６２】
また、上記一実施形態においては、レーザ溝加工モニタリング装置１６が、方向性磁性鋼板製造装置１を構成するレーザ溝加工装置１０に設けられる場合について説明したが、例えば、レーザ溝加工モニタリング装置１６を単体で用いてもよいし、方向性磁性鋼板製造装置１を構成するレーザ溝加工装置１０以外のレーザ溝加工装置に適用することも可能である。
【００６３】
また、上記一実施形態においては、方向性磁性鋼板製造装置１がオンラインでレーザ溝加工をモニタリングする場合について説明したが、オフラインにおけるレーザ溝加工モニタリングに適用してもよい。
【００６４】
また、一実施形態においては、撮像画像がレーザ溝加工中の動画とされている場合について説明したが、動画に代えて複数の静止画を用いることによりレーザ溝加工中におけるスパッタＳの飛散範囲を特定してもよい。
【００６５】
また、一実施形態においては、撮像装置１６Ａとレーザ溝加工される凹溝Ｕとの間に減光フィルタ（減光手段）１６Ｂを備えている場合について説明したが、例えば、暗室等、スパッタS以外の光がない環境でレーザ溝加工する場合に減光フィルタ１６Ｂを備えない構成としてもよい。
【００６６】
また、一実施形態においては、モニタリングする凹溝Ｕの形態が、凹溝Ｕの溝深さである場合について説明したが、例えば、凹溝Ｕの幅やそのほかの凹溝Ｕの形態に適用してもよい。
【００６７】
また、一実施形態においては、スパッタＳの飛散範囲をスパッタ飛散面積で特定する場合について説明したが、例えば、スパッタＳの光量等、スパッタＳの飛散範囲を特定可能な任意の手法を適用してもよい。
【００６８】
また、一実施形態においては、凹溝形態判断基準が検量線である場合について説明したが、例えば、スパッタＳの飛散形態やスパッタＳの飛散する範囲等、凹溝Ｕの形態と対応可能な種々の指標を適用してもよい。
【００６９】
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。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
この発明に係るレーザ溝加工モニタリング方法、レーザ溝加工モニタリング装置、レーザ溝加工装置及び方向性磁性鋼板製造装置によれば、被加工材に形成される凹溝が所望の形態に形成されているかどうかをリアルタイムで効率的に判断することができるので、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
Ｗ  方向性磁性鋼板材料、方向性磁性鋼板
Ｓ  スパッタ
Ｕ  凹溝
１  方向性磁性鋼板製造装置
１０  レーザ溝加工装置
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
１６  レーザ溝加工モニタリング装置
１６Ａ  撮像装置（撮像部）
１６Ｂ  減光フィルタ（減光手段）
１６Ｃ  レーザ溝加工モニタリング装置制御部
２０  通板装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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