CN104637665B - 旋转辊表面清洁方法和旋转辊表面清洁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及旋转辊表面清洁方法和旋转辊表面清洁装置，当在急冷带制造装置(10)的旋转辊(2)的表面上检测到异物时，所述方法和装置通过用具有与异物的厚度对应的输出值的经控制后的激光(Li’)照射异物来除去异物。旋转辊(2)的转速和激光响应时间中的至少一者被调节成使得旋转辊(2)的转速和激光响应时间满足关系式V×S≤D/1000(D≥0.1mm)，其中旋转辊(2)的转速为V(m/sec)，激光响应时间为S(sec)，且异物沿旋转辊(2)的周向的长度为D(mm)。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋转辊表面清洁方法和一种旋转辊表面清洁装置。
背景技术
使用诸如镧系元素的稀土元素的稀土磁体也称为永磁体，且用在用于硬盘的马达或用于MRI中的马达、用于混合动力车辆或电动车辆的驱动马达等中。
可将残留磁化(残留磁通密度)和矫顽力援引为稀土磁体的磁体性能的指标。由于马达的小型化和提高的电流密度而引起的发热量的增大已导致对用在这些马达中的稀土磁体的耐热性的更高要求。响应于该要求，已对用于维持磁体在高温使用期间的矫顽力的技术进行了研究。关于Nd-Fe-B磁体——该磁体为常常用在车辆用驱动马达中的稀土磁体，已尝试通过使晶粒细化、使用具有包含大量Nd的成分的合金、添加具备优良矫顽力性能的重稀土元素如Dy或Tb等来增大磁体的矫顽力。
稀土磁体包括构成组织的晶粒(主相)的尺度为约3至5μm的一般的烧结磁体和晶粒被细化为约50至300nm的纳米尺度的纳米结晶磁体。在这些磁体之中，目前注意力集中在能在使晶粒细化的同时降低昂贵的重稀土元素的需求量的纳米结晶磁体上。
一种制造稀土磁体的方法能简述如下。例如，首先，在炉内形成稀土磁体材料的熔融金属(Nd-Fe-B熔融金属)，此后将熔融金属从炉供给到旋转辊。然后使熔融金属快速凝固以制造急冷带(急冷薄带)。接下来，将急冷带切割成期望尺寸并形成为磁体用粉末，此后粉末在被加压成形的同时被烧结以制造烧结体。在纳米结晶磁体的情况下，进一步对烧结体进行热塑性加工以向其施加磁各向异性，藉此制造出成形体。利用各种不同方法之一向成形体施用由包含重稀土元素的合金或不包含重稀土元素的合金如Nd-Cu合金构成的改性合金，藉此能制造具有提高的矫顽力性能的稀土磁体。
附及地，在熔融金属凝集时形成的凝集物可能附着于使熔融金属急速冷却的旋转辊的表面上。此外，可能由于腐蚀、凹痕等而在旋转辊的表面上形成凹凸不平，且从炉供给的熔融金属可能由于旋转辊的表面上的凝集物和凹凸不平而被溅洒。当熔融金属被溅洒时，旋转辊的表面上的凹痕等的数量增加，且凝集物更易于附着在其上。
例如，当诸如凝集物的异物附着于旋转辊的表面上时，熔融金属在异物附着的部位不会被充分冷却，结果，所制造的急冷带的品质可能低下。
因此，可采用这样一种方法，该方法使旋转辊的旋转定期停止，通过目视等方式检查旋转辊的表面，在确认存在附着的异物等时通过除去异物来清洁表面，然后使旋转辊重新开始旋转以恢复急冷带的制造。但是，对于该方法，需要使旋转辊定期停止，因此不能高效率地制造急冷带。
这里，日本专利申请公报No.2001-41904(JP 2001-41904 A)记载了一种以下述方式除去附着在触摸板的透明电极上的银膏粉的异物除去装置：将刮板型挤压部件压靠在触摸板的表面上以检测粉末的位置，将线性马达控制成使保持CCD照相机和用于除去粉末的激光装置的X-Y平台移动到粉末的位置，利用CCD照相机捕捉粉末的图像，基于所捕捉的图像来计算粉末的精确位置，然后利用激光装置除去粉末。
根据该装置，能通过自动地检测异物的精确位置来除去异物。但是，JP 2001-41904 A中记载的装置不是用来检测旋转的旋转辊的表面上的异物并除去所检测到的异物的装置。
发明内容
本发明提供了一种旋转辊表面清洁方法和一种旋转辊表面清洁装置，利用所述方法和装置，能检测旋转的旋转辊的表面上的异物，并且当检测到异物时，能在用于通过向旋转辊供给由稀土磁体材料构成的熔融金属并使熔融金属急速冷却来制造急冷带的过程中在不停止旋转辊的情况下在异物到达熔融金属排出口下方的位置之前除去检测到的异物。
本发明的第一方面涉及一种用于急冷带制造装置的旋转辊表面清洁方法，所述急冷带制造装置包括：炉，所述炉容纳由稀土磁体材料构成的熔融金属；和旋转辊，所述旋转辊在旋转期间被供给以来自所述炉的熔融金属并使所供给的熔融金属急速冷却以制造用于稀土磁体的急冷带。所述方法包括：将激光发射到所述旋转辊的表面上；接收在发射到所述旋转辊的表面上的所述激光被反射时获得的反射激光；测量所述反射激光的强度；基于所述反射激光的强度来检测所述旋转辊的表面上的异物；当检测到所述异物时，将要发射的发射激光的输出控制成具有与所述异物的厚度对应的输出值；通过用经控制后的激光照射所述异物来除去所述异物，以清洁所述旋转辊的表面；以及调节所述旋转辊的转速和激光响应时间中的至少一者，以使得所述旋转辊的转速和所述激光响应时间满足关系式V×S≤D/1000(D≥0.1mm)，其中所述旋转辊的转速为V(m/sec)，所述激光响应时间为S(sec)，且所述异物沿所述旋转辊的周向的长度为D(mm)，所述激光响应时间是在接收所述反射激光之后将所述发射激光的输出控制成具有与所述异物的厚度对应的输出值所需的时间。
根据第一方面，由在发射到旋转辊的表面上的激光被反射时获得的反射激光的强度来检测异物。当检测到异物时，基于去除异物所需的输出值因异物的厚度而异的事实，按照异物的厚度来控制要发射的激光的输出值，此后通过用经控制后的激光照射异物来除去异物。结果，清洁了旋转辊的表面。此外，将旋转辊的转速V和激光响应时间S中的至少一者调节成使得旋转辊的转速和激光响应时间满足V×S≤D/1000(其中D表示异物沿旋转辊的周向的长度，并具有D≥0.1mm的条件)。根据该方法，当检测到附着于旋转辊上的异物时，检测到的异物能在到达熔融金属排出口下方的位置之前被除去，结果，能高效率地制造高品质的急冷带。
发明人发现，构成异物的凝集物具有约0.1至5mm的周向长度，且构成异物的凝集物的厚度最大为约数μm，且平均为约2至3μm。这里，通过将旋转辊的转速V(m/sec)和激光响应时间S(sec)(接收反射激光、测量反射激光的强度和控制要发射的激光的输出所需的时间)中的至少一者调节成使得旋转辊的转速V和激光响应时间S满足关系式V×S≤D/1000(D≥0.1mm)，能用具有提高的输出值的激光更可靠地照射异物。
例如，比较长度为0.1mm的异物和长度为5mm的异物，当旋转辊的转速保持恒定时，需要比在将激光发射到长度为5mm的异物上时所需的响应速度高50倍的响应速度(激光响应时间)来将激光发射到长度为0.1mm的异物上。在根据本发明的方法中，可单独调节旋转辊的转速，可单独调节响应速度(激光响应时间)，或者可调节转速和响应速度两者。但是，通过调节转速和响应速度两者，能避免其中一者变得过高的状况。
在所述第一方面中，可在所述异物到达所述熔融金属被供给到所述旋转辊上的位置之前执行检测到所述异物之后对所述异物的除去。此外，在所述第一方面中，所述旋转辊的转速和所述激光响应时间中的所述至少一者可被调节成使得所述旋转辊的转速和所述激光响应时间在检测到所述异物之后、除去所述异物之前(一直)被维持成满足所述关系式V×S≤D/1000(D≥0.1mm)。
在所述第一方面中，可基于所述反射激光来计算所述异物的厚度并且可按照计算出的所述异物的厚度来控制所述发射激光的输出，或者可按照所述反射激光的能量来确定所述异物的厚度，并且可按照所确定的所述异物的厚度来控制所述发射激光的输出。
检测到的反射激光的能量值(能量峰值)因异物的有无和厚度而异。因此，通过预先规定不存在异物时获得的反射激光的能量值和与存在的异物的各厚度对应的能量值，能由反射激光的能量峰值即时地确定异物的有无以及在存在异物的情况下异物的厚度。
此外，在使用计算机等计算异物厚度的情况下，例如，可在计算机中内置构造成利用三角法(三角学原理)执行计算的计算单元，并且可基于由进入异物的激光形成的角度和由反射激光形成的角度利用三角法来计算异物的厚度。
可在计算机中预先规定除去相应厚度的异物所需的输出值(激光能量值)。然后能按照计算出的异物的厚度或由反射激光的能量确定的异物厚度来确定除去异物所需的输出值。于是，当需要对异物进行除去时，能用具有提高的输出值的激光照射异物。
在所述第一方面中，所述激光可以是皮米波(pico-wave)激光或波长比所述皮米波激光短的激光。
皮米波激光或波长比皮米波激光短的激光(例如，飞米/毫微微米波激光等)具有浅焦点深度，从而能仅使附着于旋转辊的表面上的厚度为约数μm的异物升华(或气化)。另一方面，例如纳米波激光等具有深焦点深度，且因此激光的影响不仅波及异物，而且波及位于异物下方的旋转辊的内部。结果，可能损伤旋转辊的表面。
将熔融金属供给到旋转辊上的炉的排出口可在旋转辊的正上方沿旋转辊的宽度方向移动。这样一来，能避免熔融金属仅被供给到旋转辊的表面上的固定位置的状况。当熔融金属仅被供给到固定位置时，熔融金属的急冷效果降低，且旋转辊的表面上的固定位置更容易受损伤。
当炉的排出口能以此方式沿旋转辊的宽度方向移动时，激光的发射位置可与排出口的移动同步地沿与排出口的移动方向相同的方向变化。
本发明的第二方面涉及一种用于急冷带制造装置的旋转辊表面清洁装置，所述急冷带制造装置包括：炉，所述炉容纳由稀土磁体材料构成的熔融金属；和旋转辊，所述旋转辊在旋转期间被供给以来自所述炉的熔融金属并使所供给的熔融金属急速冷却以制造用于稀土磁体的急冷带。所述装置包括：激光振荡器，所述激光振荡器将激光发射到所述旋转辊的表面上；检测器，所述检测器接收在发射到所述旋转辊的表面上的激光被反射时获得的反射激光，测量所述反射激光的强度，并基于所述反射激光的强度来检测所述旋转辊的表面上的异物；激光输出值控制单元，所述激光输出值控制单元构造成，当所述检测器检测到所述异物时，将要发射的发射激光的输出控制成具有与所述异物的厚度对应的输出值，并通过用经控制后的激光照射所述异物来除去所述异物，以清洁所述旋转辊的表面；和速度控制单元，所述速度控制单元构造成控制所述旋转辊的转速和激光响应时间中的至少一者，以使得所述旋转辊的转速和所述激光响应时间满足关系式V×S≤D/1000(D≥0.1mm)，其中所述旋转辊的转速为V(m/sec)，所述激光响应时间为S(sec)，且所述异物沿所述旋转辊的周向的长度为D(mm)，所述激光响应时间是在接收所述反射激光之后将所述发射激光的输出控制成具有与所述异物的厚度对应的输出值所需的时间。
根据本发明的第二方面，与所述第一方面相似，当检测到附着于旋转辊上的异物时，检测到的异物能在到达熔融金属排出口下方的位置之前被除去，结果，能高效率地制造高品质的急冷带。
根据第二方面的检测器、激光输出值控制单元和速度控制单元可连同CPU一起内置在单个计算机中并通过总线等彼此连接以能够交换数据，或者可分别内置在各单独的计算机中并由专用CPU操作以无线或有线地交换数据。
在所述第二方面中，所述激光输出值控制单元可构造成在所述异物到达所述熔融金属被供给到所述旋转辊上的位置之前在所述检测器检测到所述异物之后除去所述异物。此外，在所述第二方面中，所述速度控制单元可构造成将所述旋转辊的转速和所述激光响应时间中的所述至少一者控制成使得所述旋转辊的转速和所述激光响应时间在检测到所述异物之后、除去所述异物之前(一直)被维持成满足所述关系式V×S≤D/1000(D≥0.1mm)。
在所述第二方面中，所述激光输出值控制单元可构造成基于所述反射激光来计算所述异物的厚度，并按照计算出的所述异物的厚度来控制所述发射激光的输出，或者所述激光输出值控制单元可构造成按照所述反射激光的能量来确定所述异物的厚度，并按照所确定的所述异物的厚度来控制所述发射激光的输出。
此外，在所述第二方面中，所述激光可以是皮米波激光或波长比所述皮米波激光短的激光。
此外，在炉的排出口可沿旋转辊的宽度方向移动的情况下，激光振荡器、接收反射激光的检测器和用具有提高的输出值的激光照射异物的激光输出值控制单元可与排出口的移动同步地沿与排出口的移动方向相同的方向移动。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是示出根据本发明的旋转辊表面清洁装置以及急冷带制造装置的示意图；
图2A至2D是沿图1中的箭头II-II截取的视图；
图3A是说明由发射到附着于旋转辊的表面上的异物上的激光获得反射激光的状态的视图，而图3B是说明用具有经调节后的输出值的激光照射异物的状态的视图；
图4是说明旋转辊表面清洁方法的流程图；
图5是示出关于在宽度方向上的辊位置和旋转辊的表面上的辊位移(异物的厚度)获得的实验结果的视图；
图6A是说明纳米波激光和皮米波激光中的焦距和能量之间的关系的视图，而图6B是示出纳米波激光和皮米波激光关于旋转辊的表面上的异物的相应能量分布的视图；
图7A和7B是示出处于经清洁后的状态和未经清洁的状态的旋转辊的表面的SEM图像；以及
图8是示出旋转辊的转速V和激光响应时间S之间的关系式的视图。
具体实施方式
下文将参照附图描述根据本发明的用于检测旋转辊表面上的异物和清洁旋转辊表面的旋转辊表面清洁方法和旋转辊表面清洁装置的实施例。
图1是示出根据本发明的旋转辊表面清洁装置以及急冷带制造装置的示意图，而图2是沿图1中的箭头II-II截取的视图。此外，图3A是说明由发射到附着于旋转辊的表面上的异物上的激光获得反射激光的状态的视图，而图3B是说明用具有经调节后的输出值的激光照射异物的状态的视图。此外，图4是说明旋转辊表面清洁方法的流程图。
在图1中，旋转辊表面清洁装置20设置在急冷带制造装置10的侧面。制造装置10包括具有位于其周围的高频线圈1a的炉1、设置于在炉1的底部开口的排出口1b下方的旋转辊2和设置在旋转辊2的侧面的收集箱3。
炉1的内部能被控制为例如50kPa以下的减压Ar气体气氛。利用熔融纺丝法执行制造。在炉1中，通过操作高频线圈1a以高频率使合金锭熔融，此后由稀土磁体材料构成的熔融金属Y滴下到由铜制成的旋转辊2上。
这里，急冷带由RE-Fe-B主相(其中RE为Nd和Pr中的至少一者)和包围主相的RE-X合金(其中X为不包含重稀土元素的金属元素)构成。例如，在纳米结晶组织的情况下，主相由直径为约50至200nm的晶粒构成。
此外，构成晶界相的Nd-X合金为Nd与Co、Fe、Ga、Cu、Al等中的至少一者的合金。例如，Nd-X合金为Nd-Co、Nd-Fe、Nd-Ga、Nd-Co-Fe或Nd-Co-Fe-Ga中的一者或这些合金中的两种以上的混合物，藉此获得富Nd状态。
随着旋转辊2沿X方向旋转，滴落到旋转辊2的顶部上的熔融金属Y在与旋转辊2接触时被急速冷却，然后沿与旋转辊2的顶部相切的方向(Y1方向)喷射。在(沿Y2方向)下落的过程中，急速冷却的熔融金属Y形成具有结晶组织的急冷带R，该急冷带下落到并被收集在收集箱3中。
同时，异物检测和清洁装置20被构造如下。首先，异物检测和清洁装置20包括激光振荡器4和检测器6，所述激光振荡器发射皮米波激光，所述检测器接收在经由反射发射激光的反射镜5a和会集由反射镜5a反射的激光的集光透镜5b发射到旋转辊2的表面上的激光Li被旋转辊2的表面反射时获得的反射激光Lr，测量反射激光Lr的强度，并基于反射激光Lr的强度来检测异物(确定是否存在异物)。注意，可使用发射波长比皮米波激光短的激光(飞米波激光等)的振荡器作为所采用的激光振荡器来代替皮米波激光振荡器。
在检测器6的实施例中，检测器6存储指示不存在异物时获得的反射激光的能量峰值、存在异物时获得的反射激光的能量峰值和与存在的异物的各厚度对应的反射激光的能量峰值的数据。检测器6然后能通过确定所接收的反射激光的能量峰值并将所确定的能量峰值与所存储的数据进行比较而在接收反射激光时即时地确定异物的有无和异物的厚度。
在检测器6的另一实施例中，能基于进入旋转辊2的表面的激光和由旋转辊2反射的反射激光的相应角度利用内置在检测器6中的三角方程式即时地计算异物的厚度。
旋转辊表面清洁装置20还包括激光输出值控制单元7，该激光输出值控制单元在检测器6检测到异物时将要发射的发射激光的输出控制成具有与异物的厚度对应的激光输出值并使激光振荡器4发射经控制后的激光。更具体地，与异物的有无有关的数据和当存在异物时指示异物的能量峰值或厚度的数据信号(图1中的信号U1)从检测器6发送到激光输出值控制单元7。
指示与除去(升华)相应厚度的异物所需的能量对应的激光输出值的数据被预先存储在激光输出值控制单元7中。然后按照从检测器6发送的异物厚度来确定除去异物所需的激光输出值，随之将用于用具有适当地提高的能量的激光照射异物的控制信号(图1中的信号U2)发送到激光振荡器4。
旋转辊表面清洁装置20还包括速度控制单元8，该速度控制单元将转速V和激光响应时间S中的至少一者控制成使得转速V和激光响应时间S满足关系式V×S≤D/1000(D≥0.1mm)，其中旋转辊2的转速为V(m/sec)，激光响应时间为S(sec)，且异物F沿旋转辊2的周向(旋转方向)的长度为D(mm)。这里，激光响应时间S是接收反射激光Lr、测量反射激光Lr的强度并控制发射激光的输出所需的时间。发明人发现，构成异物的凝集物具有约0.1至5mm的周向长度，且构成异物的凝集物的厚度最大为约数μm，且平均为约2至3μm。
通过利用速度控制单元8控制旋转辊2的转速和/或控制激光响应时间，能立即——或换言之，在检测到的异物通过激光发射位置(激光可发射范围)之前——用具有按照异物的厚度被控制的输出值的激光照射由检测器6检测到的异物。
在由速度控制单元8执行的控制期间，速度控制单元8向检测器6、激光输出值控制单元7和旋转辊2(驱动旋转辊2旋转的致动器，图中未示出)发送与满足关系式V×S≤D/1000(D≥0.1mm)所需的转速V和激光响应时间S有关的控制信号(图1中的信号U3)。
注意，构成旋转辊表面清洁装置20的检测器6、激光输出值控制单元7和速度控制单元8可连同图中未示出的CPU一起内置在单个计算机中并通过总线等彼此连接以能够交换数据，或者可分别内置在各单独的计算机中并由专用CPU操作以无线或有线地交换数据。
对于旁边设置有图中所示的旋转辊表面清洁装置20的制造装置10，当确定存在异物时，能用具有足以使异物升华的能量的激光照射和除去异物，结果，能清洁旋转辊2的表面。此外，在检测到异物之后，在异物返回到炉1的排出口1b下方的位置之前执行对检测到的异物的除去。因此，能在继续使旋转辊2旋转的同时——或换言之，在不需要执行暂时停止旋转辊2的旋转以除去异物的操作的情况下——可靠地从旋转辊2的表面上除去异物。结果，能高效率地制造高品质的急冷带。
此外，如图2A所示，在构成制造装置10的炉1的下方设置有轮子9b，从而使炉1能沿活动台架9a在旋转辊2的宽度方向上滑动(Z1方向)。
当熔融金属Y被实际地供给到旋转辊2的表面上时，优选执行控制以使炉1从在具有宽度t的旋转辊2的宽度方向上的中心位置P0滑动到另一位置，例如左位置P1和右位置P2。这样一来，可防止所供给的熔融金属Y集中在旋转辊2的表面上的特定位置。
如图2B至2D所示，按照该构型，通过接收反射激光来检测异物的检测器6、按照检测到的异物的厚度来控制发射激光的输出的激光输出值控制单元7和发射经控制后的激光的激光振荡器4分别设置有轮子9f以便能够在与炉1的移动相同的方向上并与其移动同步地分别沿活动台架9c、9d、9e移动。
接下来，将参照图3A和3B描述能利用由速度控制单元8执行的控制通过气化来更可靠地通过激光除去附着于旋转辊2的表面上的异物的方式。
如图3A所示，假设在旋转辊2的表面上存在沿旋转辊2的周向具有长度q的异物F。
在激光Li已被发射到异物F的端部上之后，反射激光Lr到达检测器6，藉此确定异物F的存在和厚度。
在速度控制单元8中，将旋转辊2的转速V和激光响应时间S中的至少一者控制成使得旋转辊2的转速V和激光响应时间S满足关系式V×S≤D/1000(D≥0.1mm)。例如，将附着于旋转辊2的表面上的异物F的长度D设定为0.1mm，且因此将旋转辊2的转速V和激光响应时间S中的至少一者调节成满足V×S≤0.1×10-3。
例如，当旋转辊2的转速恒定时，具有按照异物F的厚度被控制的输出值的激光Li’在满足以上关系式的激光响应时间S内被更可靠地发射到从图3A所示的状态移动的异物F上。
接下来，将参照图4概述通过上述的旋转辊表面清洁装置或换言之旋转辊表面清洁方法执行的一系列动作。
在图中所示的旋转辊表面清洁方法中，除去旋转辊的表面上的异物，同时继续使旋转辊旋转并继续制造急冷带，并且不影响所制造的急冷带的品质。该方法包括检测旋转辊的表面上的异物，以及在检测后、在异物通过激光发射位置之前即时地用具有与异物的厚度对应的激光照射异物以使异物升华(气化)。
首先，通过将驱动旋转辊的致动器接通来使旋转辊旋转。相应地，熔融金属从炉滴下并被旋转辊急速冷却，藉此制造急冷带(步骤S1)。
用皮米波激光持续地照射旋转辊表面上的期望部位(步骤S2)。注意，炉被控制成从旋转辊的宽度方向中心位置定期地向左和向右滑动，且通过使炉以此方式滑动，能有效地利用旋转辊的全部表面。结果，能避免旋转辊的表面上的温度由于熔融金属而上升且在旋转辊表面上的单个位置发生损伤的状况。
然后接收由发射到旋转辊表面上的皮米波激光的反射所获得的反射激光，并测量反射激光的强度(能量)(步骤S3)。
按照反射激光的强度来检测异物(确定异物的有无)(步骤S4)。
当未检测到异物时(当确定不存在异物时)，不需要进一步的措施，且因此继续旋转辊的旋转和急冷带的制造(步骤S7)。
另一方面，当检测到异物时(当确定存在异物时)，按照异物的厚度来调节激光输出值(步骤S5)。
通过用具有经调节后的激光输出值的激光照射异物，从旋转辊的表面除去异物(步骤S6)。
这里，贯穿步骤S1至S5，将旋转辊的转速V和激光响应时间S中的至少一者适当地调节成使得旋转辊的转速V和激光响应时间S被维持为满足关系式V×S≤D/1000(D≥0.1mm)(步骤S8)。
由于在步骤S8中执行的调节，在检测到的异物到达位于炉的排出口正下方的位置之前通过激光照射除去了在旋转辊的表面上检测到的异物。因此，从炉供给的熔融金属的急速冷却不会被异物阻碍，结果，能制造具有优良品质的急冷带。此外，由于在处理流程期间不需要停止旋转辊的旋转，所以能由所供给的熔融金属连续地制造急冷带。
发明人利用三角法在检测器中对由凝集物构成的异物进行了测量。可以判定出辊产生位移(变位)的部位与异物的厚度对应。图5示出与在宽度方向上的辊位置和辊位移(异物的厚度)有关的实验结果。
如图中所示，在该实验中，在离宽度为250mm的旋转辊的左端约130mm的位置(大致为宽度方向中心位置)计算出了约5μm的辊位移。
发明人发现，异物的平均厚度为约2至3μm，但在此实验中，附着的异物具有比平均值大的厚度。
通过以此方式在检测器中应用三角法，能以高精度计算异物的厚度。
发明人进行了实验以确定纳米波激光和皮米波激光中的焦距和能量之间的关系。实验结果在图6A中示出。
如从该图显而易见的，纳米波激光具有约15μm的宽焦距，而皮米波激光具有约4μm的窄焦距。
接下来，基于激光的相应能量分布来验证旋转辊表面上的异物的厚度和两种类型激光的效用之间的关系。实验结果在图6B中示出。
如上所述，异物的平均厚度为约2至3μm。当用具有约4μm的焦点深度的皮米波激光照射异物时，皮米波激光的影响不会波及位于异物下方的旋转辊的表面和该表面下方的更深范围。因此，当用皮米波激光照射异物时，皮米波激光不会损伤旋转辊。
另一方面，当用具有约15μm的更深焦点深度的纳米波激光照射异物时，纳米波激光的影响波及至位于异物下方的旋转辊的表面和该表面下方的更深范围。因此，当用纳米波激光照射异物时，纳米波激光可能损伤旋转辊。
考虑到这些验证结果，在根据本发明的旋转辊表面清洁方法和旋转辊表面清洁装置中优选使用皮米波激光或波长比皮米波激光短的激光。
发明人在旋转辊的表面上形成通过激光照射清洁了的部位和包括残留凝集物的未经清洁的部位，捕捉相应部位的SEM图像，并通过观察比较这些图像。这里，使用由Coherent公司制造的Talisker Ultra型式作为应用于清洁操作的激光振荡器，并以200kHz的重复频率、16W的平均激光输出和3000mm/sec的激光行进速度发射激光15皮秒。图7A和7B分别示出处于经清洁后的状态和未经清洁的状态的旋转辊的表面的SEM图像。
从图7A显而易见的是，在未经清洁的表面上形成了约1μm的台阶。此外，从图7B可以确认的是，凝集物已通过激光照射而升华而在经清洁后的表面上形成条纹图案。
在根据本发明的关系式中，激光响应时间S是检测由凝集物构成的异物并按照其厚度来控制激光的输出值所需的时间。
例如，当旋转辊的转速被设定在20至40m/sec的范围内且激光响应时间被设定在1纳秒至1毫秒的范围内时，凝集物随着旋转辊旋转而在激光响应时间内沿旋转方向移动的距离介于0.02μm和40mm之间。
发明人发现，凝集物的周向长度典型地介于0.1mm和5mm之间。因此，通过适当调节旋转辊的转速和激光响应时间，在检测到凝集物之后留有充足的时间来通过用具有经控制后的输出值的激光照射凝集物而除去凝集物。
为此，应该适当调节V和S以满足关系式V×S≤D/1000(D≥0.1mm)，其中旋转辊的转速为V(m/sec)，激光响应时间为S(sec)，且异物沿旋转辊的旋转方向的长度为D(mm)。
这里，图8所示的旋转辊的转速V和激光响应时间S之间的关系对应于在凝集物的周向长度被设定为0.1mm且在最严格的条件下进行激光照射时获得的关系式V×S≤0.1×10-3(图中的阴影线部分对应于V×S≤0.1×10-3的区域)。
通过将旋转辊的转速V和激光响应时间S调节为包括在图中的阴影线部分的范围内，能用具有按照凝集物的厚度被控制的输出值的皮米波激光更可靠地照射和除去周向长度为0.1mm的凝集物。
上文利用附图详细描述了本发明的实施例，但本发明并不限于该实施例的具体构型，而是包括在不背离本发明精神的范围内实施的各种设计变更等。
Claims (8)
1.一种用于急冷带制造装置(10)的旋转辊表面清洁方法，所述急冷带制造装置包括：炉(1)，所述炉容纳由稀土磁体材料构成的熔融金属(Y)；和旋转辊(2)，所述旋转辊在旋转期间被供给以来自所述炉(1)的熔融金属(Y)并使所供给的熔融金属(Y)急速冷却以制造用于稀土磁体的急冷带，所述方法的特征在于包括：
将激光(Li)发射到所述旋转辊(2)的表面上；
接收在发射到所述旋转辊(2)的表面上的所述激光(Li)被反射时获得的反射激光(Lr)；
测量所述反射激光(Lr)的强度；
基于所述反射激光(Lr)的强度来检测所述旋转辊(2)的表面上的异物；
当检测到所述异物时，将要发射的发射激光的输出控制成具有与所述异物的厚度对应的输出值；
通过用经控制后的激光(Li’)照射所述异物来除去所述异物，以清洁所述旋转辊(2)的表面；以及
调节所述旋转辊(2)的转速和激光响应时间中的至少一者，以使得所述旋转辊(2)的转速和所述激光响应时间在检测到所述异物之后、除去所述异物之前被维持成满足关系式V×S≤D/1000，其中D≥0.1mm，其中所述旋转辊(2)的转速为V且V的单位为m/sec，所述激光响应时间为S且S的单位为sec，且所述异物沿所述旋转辊(2)的周向的长度为D且D的单位为mm，所述激光响应时间是在接收所述反射激光(Lr)之后将所述发射激光的输出控制成具有与所述异物的厚度对应的输出值所需的时间，
其中，在所述异物到达所述熔融金属(Y)被供给到所述旋转辊(2)上的位置之前执行检测到所述异物之后对所述异物的除去。
2.根据权利要求1所述的旋转辊表面清洁方法，其中：
基于所述反射激光(Lr)来计算所述异物的厚度，并且
按照计算出的所述异物的厚度来控制所述发射激光的输出。
3.根据权利要求1所述的旋转辊表面清洁方法，其中：
按照所述反射激光(Lr)的能量来确定所述异物的厚度，并且
按照所确定的所述异物的厚度来控制所述发射激光的输出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转辊表面清洁方法，其中，所述激光是皮米波激光或波长比所述皮米波激光短的激光。
5.一种用于急冷带制造装置(10)的旋转辊表面清洁装置，所述急冷带制造装置包括：炉(1)，所述炉容纳由稀土磁体材料构成的熔融金属(Y)；和旋转辊(2)，所述旋转辊在旋转期间被供给以来自所述炉(1)的熔融金属(Y)并使所供给的熔融金属(Y)急速冷却以制造用于稀土磁体的急冷带，所述装置的特征在于包括：
激光振荡器(4)，所述激光振荡器将激光(Li)发射到所述旋转辊(2)的表面上；
检测器(6)，所述检测器接收在发射到所述旋转辊(2)的表面上的激光被反射时获得的反射激光(Lr)，测量所述反射激光(Lr)的强度，并基于所述反射激光(Lr)的强度来检测所述旋转辊(2)的表面上的异物；
激光输出值控制单元(7)，所述激光输出值控制单元构造成，当所述检测器(6)检测到所述异物时，将要发射的发射激光的输出控制成具有与所述异物的厚度对应的输出值，并通过用经控制后的激光(Li’)照射所述异物来除去所述异物，以清洁所述旋转辊(2)的表面；和
速度控制单元(8)，所述速度控制单元构造成控制所述旋转辊(2)的转速和激光响应时间中的至少一者，以使得所述旋转辊(2)的转速和所述激光响应时间在检测到所述异物之后、除去所述异物之前被维持成满足关系式V×S≤D/1000，其中D≥0.1mm，其中所述旋转辊(2)的转速为V且V的单位为m/sec，所述激光响应时间为S且S的单位为sec，且所述异物沿所述旋转辊(2)的周向的长度为D且D的单位为mm，所述激光响应时间是在接收所述反射激光(Lr)之后将所述发射激光的输出控制成具有与所述异物的厚度对应的输出值所需的时间，
其中，所述激光输出值控制单元(7)构造成在所述异物到达所述熔融金属(Y)被供给到所述旋转辊(2)上的位置之前在所述检测器(6)检测到所述异物之后除去所述异物。
6.根据权利要求5所述的旋转辊表面清洁装置，其中，所述激光输出值控制单元(7)构造成基于所述反射激光(Lr)来计算所述异物的厚度，并按照计算出的所述异物的厚度来控制所述发射激光的输出。
7.根据权利要求5所述的旋转辊表面清洁装置，其中，所述激光输出值控制单元(7)构造成按照所述反射激光(Lr)的能量来确定所述异物的厚度，并按照所确定的所述异物的厚度来控制所述发射激光的输出。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的旋转辊表面清洁装置，其中，所述激光是皮米波激光或波长比所述皮米波激光短的激光。
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