KR100736377B1 - 장력 조절 멀티턴 릴투릴 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티턴 방식의 릴투릴 장치에 있어서 이송되는 테이프의 장력이 자동으로 조절되는 릴투릴 장치에 관한 것으로서, 테이프 형상의 기판을 공급하는 공급릴과, 공급된 기판을 감는 수거릴과, 상기 공급릴과 수거릴 사이에 다수개로 형성된 멀티턴릴에 의해 기판의 공급이 멀티턴에 의해 이루어지는 멀티턴 릴투릴 장치에 있어서, 상기 멀티턴릴은 회전축을 중심으로 회전됨과 동시에 각각의 턴릴은 베어링 회전되어 멀티턴릴에 의해 이송되는 기판의 장력이 자동으로 조절되되, 상기 멀티턴릴은, 회전축의 길이 방향으로 상호 이격되어 결합되며, 상기 회전축에 결합되어 회전축의 속도에 대응되어 회전되는 내륜과, 외주면에 기판이 수용되는 가이드로가 형성되고, 상기 내륜 외측에 베어링 결합형성된 외륜을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장력 조절 멀티턴 릴투릴 장치를 기술적 요지로 한다. 이에 따라 멀티턴릴이 회전축을 중심으로 회전됨과 동시에 각각의 턴릴은 베어링 구름 회전되어, 기판의 온도차이 및 기판과 릴과의 마찰력 에 의한 장력의 증감에 따라 기판의 장력이 자동으로 조절되어 고품질, 장선의 고온 초전도 테이프의 제조가 가능한 이점이 있다.

릴투릴 초전도 멀티턴 장력 자동 베어링

Description

장력 조절 멀티턴 릴투릴 장치{multiturn reel to reel apparatus for tension automatic control}

도 1 - 본 발명에 따른 장력 조절 멀티턴 릴투릴 장치에 대한 주요부에 대한 사시도.

도 2 - 본 발명에 따른 장력 조절 멀티턴 릴투릴 장치에 있어서, 멀티턴릴에 대한 회전축이 편심되어 있는 상태를 나타낸 사시도.

도 3 - 본 발명에 따른 장력 조절 멀티턴 릴투릴 장치에 있어서, 멀티턴릴에 대한 회전축이 편심되어 형성된 것을 일차원적으로 펼친 개략도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

10 : 기판 또는 초전도 테이프 100 : 공급릴

200 : 수거릴 300 : 멀티턴릴

310 : 회전축 320 : 내륜

330 : 외륜 331 : 가이드로

400 : 베어링

본 발명은 멀티턴 방식의 릴투릴 장치에 있어서 이송되는 테이프의 장력이 자동으로 조절되는 릴투릴 장치에 관한 것으로서, 멀티턴릴이 회전축을 중심으로 회전됨과 동시에 각각의 턴릴은 베어링 구름 회전되어 멀티턴릴에 의해 이송되는 기판의 장력이 자동으로 조절되는 장력 조절 릴투릴 장치에 관한 것이다.

일반적으로 초전도 선재는 영구전류모드를 위한 초전도 시스템에 있어서 길이 방향으로 긴 테이프 형상이 요구되는 실정이며, 이러한 길이 방향으로 긴 테이프 형상의 초전도 선재를 제조하기 위해 물리적, 화학적 증착방법에 의해 실현되고 있다.

가장 일반적인 증착방법으로는 일측에서 회전되는 공급릴(reel)에 의해 테이프 형상의 기판이 공급되면 기판의 일측면에 초전도층이 증착되고 타측에서 동일한 방향으로 회전되는 수거릴(reel)에 의해 초전도층이 증착된 테이프가 감기는 방식인 릴투릴(reel-to-reel) 방식이다.

이러한 릴투릴 방식은 단순히 공급릴 및 수거릴에 의해 테이프가 공급되고 증착 후 수거되게 되는데, 제조하고자 하는 초전도 테이프의 길이에 따라 증착시스템을 장시간 가동하여야 하므로 시간이나 비용이 많이 드는 단점이 있다.

이러한 단점을 해결하기 위해 근래에는 공급릴 및 수거릴 사이에 멀티턴릴(multi-turn reel)을 다수개 두어 기판의 면적이 증착 시스템 내에서 많이 노출되도록 하여 단시간 내에 장선의 초전도 테이프를 제조할 수 있도록 하여 증착시간이나 비용을 절감시키고자 하고 있다.

그러나 이러한 멀티턴에 의한 릴투릴 방식은, 일반적으로 증착시스템의 히터 에 의해 기판이 일정 온도로 가열된 상태를 유지하여야 하는데, 이때 히터의 위치 상 열이 멀티턴릴에 의해 이송되고 있는 모든 기판에 골고루 미치는 것이 아니라 기판의 위치에 따라 온도 차이가 존재하게 된다. 즉 멀티턴릴 하측과 상측, 중앙과 싸이드측 등의 온도가 다르게 된다.

이러한 온도 차이에 의해 최초에는 공급릴로부터 멀티턴릴, 멀티턴릴로부터 수거릴까지 동일한 장력으로 이송되던 기판이 시간이 지날수록 미세한 길이 변화가 발생하여 장력의 차이가 발생하게 되며, 장력이 증가하는 경우에는 기판의 엣지(edge) 부분에 손상을 주어 초전도 테이프의 품질을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

또한 온도차이에 의한 장력 차이의 발생뿐만 아니라 멀티턴릴을 거치는 동안 처음 턴릴을 지날 때는 장력이 작지만 턴릴을 계속 지날수록 기판과의 마찰력이 누적되어 장력이 증가하게 된다. 따라서 마지막 릴을 나올 때는 장력에 의하여 엣지 부분이 또한 손상되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 멀티턴릴이 회전축을 중심으로 회전됨과 동시에 각각의 턴릴은 베어링 구름 회전되어 멀티턴릴에 의해 이송되는 기판의 장력이 자동으로 조절되는 장력 조절 릴투릴 장치에 관한 것이다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위해 본 발명은, 테이프 형상의 기판을 공급하는 공급릴과, 공급된 기판을 감는 수거릴과, 상기 공급릴과 수거릴 사이에 다수개로 형성된 멀티턴릴에 의해 기판의 공급이 멀티턴에 의해 이루어지는 멀티턴 릴투릴 장치에 있어서, 상기 멀티턴릴은 회전축을 중심으로 회전됨과 동시에 각각의 턴릴은 베어링 회전되어 멀티턴릴에 의해 이송되는 기판의 장력이 자동으로 조절되되, 상기 멀티턴릴은, 회전축의 길이 방향으로 상호 이격되어 결합되며, 상기 회전축에 결합되어 회전축의 속도에 대응되어 회전되는 내륜과, 외주면에 기판이 수용되는 가이드로가 형성되고, 상기 내륜 외측에 베어링 결합형성된 외륜을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장력 조절 멀티턴 릴투릴 장치를 기술적 요지로 한다.

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여기에서, 상기 멀티턴릴은 회전축에 대해 편심형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라 멀티턴릴이 회전축을 중심으로 회전됨과 동시에 각각의 턴릴은 베어링 구름 회전되어, 기판의 온도차이 및 기판과 릴과의 마찰력 에 의한 장력의 증감에 따라 기판의 장력이 자동으로 조절되어 고품질, 장선의 고온 초전도 테이프의 제조가 가능한 이점이 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 장력 조절 멀티턴 릴투릴 장치에 대한 주요부에 대한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 장력 조절 멀티턴 릴투릴 장치에 있어서, 멀티턴릴에 대한 회전축이 편심되어 있는 상태를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 장력 조절 멀티턴 릴투릴 장치에 있어서, 멀티턴릴에 대한 회전축이 편심되어 형성된 것을 일차원적으로 펼친 개략도이다.

본 발명에 따른 장력 조절 멀티턴 릴투릴 장치는, 초전도층이 증착되지 않은 기판(10)이 감겨져 기판(10)을 공급하는 공급릴(100)과, 회전모터에 축결합되어 상기 기판(10)에 초전도층이 증착된 초전도 테이프를 수거하는 수거릴(200) 및 상기 공급릴(100)과 수거릴(200) 사이에 형성되어 기판 또는 초전도 테이프(10)를 멀티턴시키면서 소정 방향으로 이송시키는 멀티턴릴(300)로 크게 구성되어 장력이 멀티턴릴(300)에 의해 자동 조절 되도록 형성된다.

상기 멀티턴릴(300)은 회전모터에 의해 회전되는 회전축(310)을 중심으로 회전됨과 동시에 각각의 턴릴은 베어링(400) 회전되어 자체적으로 회전이 가능하도록 형성되어 베어링(400)에 의한 마찰력의 차이를 상기 회전축(310)에 의한 멀티턴릴(300)의 회전에 의해 줄여주고, 온도 차이에 의한 기판(10)의 열팽창에 따른 장력차이를 멀티턴릴(300)의 베어링(400) 회전에 의해 줄여주게 되는 것이다.

여기에서 상기 멀티턴릴(300)은 상기 회전축(310)의 길이 방향으로 다수개가 상호 이격되어 결합형성되며, 상기 회전축(310)은 회전모터에 의해 회전되어 각각의 멀티턴릴(300)은 상기 회전축(310)의 회전속도에 대응되어 회전되게 된다.

그리고 멀티턴릴(300)은 회전축(310)에 결합되어 회전축(310)의 속도에 대응되어 회전되는 내륜(320), 외주면에 기판 또는 초전도 테이프(10)가 수용되는 가이드로(331)가 형성되고, 상기 내륜(320) 외측에 베어링(400) 결합형성된 외륜(330)으로 구성된다.

상기 내륜(320) 및 외륜(330)은 베어링(400) 결합되고, 상기 회전축(310)의 회전에 따라 회전되게 되며, 회전속도는 상기 수거릴(200)의 회전속도에 대응되어 기판 또는 초전도 테이프(10)의 이송이 원활하게 이루어지도록 한다. 이때 베어링(400)은 구르지 않는 상태에서 멀티턴릴(300)은 회전되게 된다.

또한 수거릴(200)의 회전속도와는 무관하게 열팽창의 차이에 의한 기판 또는 초전도 테이프(10)의 늘어나는 길이가 각각 달라지게 되면, 멀티턴릴(300)에 걸쳐진 기판 또는 초전도 테이프(10)에 작용하는 장력이 차이가 나게 되는데, 이때 외륜(330)의 미세한 회전이 유도되어 장력을 분산시키며, 상기 멀티턴릴(300)의 회전축(310)에 의한 계속적인 멀티턴릴(300) 자체의 회전은 베어링(400)이 구를 때 생기는 마찰력을 줄여주게 되는 것이다.

또한 상기 멀티턴릴은 도 3에 도시된 바와 같이, 중심에 대하여 상기 회전축이 편심되게 형성되는 것이 바람직하다. 도 4는 도 3의 멀티턴릴, 공급릴 및 수거릴을 일차원적으로 간단하게 펼친 것을 나타낸 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 편심되게 멀티턴릴의 회전축을 만들면 멀티턴릴의 1회전에 대해 기판 또는 초전도 테이프가 멀티턴릴의 표면에 대하여 수직항력의 힘이 커지고(수직항력=not0), 작아지는(수직항력=0) 과정이 반복되게 된다.

즉, 상기 멀티턴릴의 표면에 미치는 수직항력의 힘이 작아질 때 기판 또는 초전도 테이프의 이송 방향에 대해 각 이전 턴릴에서 다음 턴릴의 가이드로 측면을 밀치는 힘이 제거되므로, 기판 또는 초전도 테이프의 엣지(edge) 부분의 손상을 더욱 방지할 수 있게 되는 것이다.

이하에서는 본 발명의 작용에 대해 설명하고자 한다.

먼저, 상기 공급릴(100)에서 공급되는 기판(10)은 상기 멀티턴릴(300)을 순차적으로 거쳐 상기 수거릴(200)에 고정되게 되며, 기판(10)은 증착시스템의 히터에 의해 소정 온도로 가열되게 된다. 일반적으로 증착시스템의 히터는 도 1의 멀티턴릴(300)의 상측에 위치하게 된다.

1차적으로 상기 공급릴(100)과 멀티턴릴(300)에 의해 감겨져 있는 기판(10) 일면에 초전도층의 증착이 완료되면 상기 수거릴(200)과 결합된 회전모터에 의해 증착이 완료된 초전도 테이프가 수거릴(200)에 감기게 된다. 즉, 멀티턴릴(300)을 걸쳐 상기 공급릴(100)에서는 상기 수거릴(200)의 회전력에 의해 기판(10)이 계속적으로 공급되게 되며, 이에 의해 기판(10)의 공급과 초전도층의 증착, 계속적인 수거에 의해 장선의 초전도 테이프가 완성되게 되는 것이다.

여기에서, 상기 공급릴(100)에서 공급된 기판(10)이 상기 수거릴(200)에 감기는 동안 여러개의 턴릴을 지나게 되는데, 멀티턴릴(300)은 내부에 베어링(400)이 형성되어 자체적으로 회전이 가능하도록 형성된다. 또한 턴릴들을 지지하고 있는 회전축(310)은 회전모터와 연결되어 회전이 가능하게 형성된다. 기판 또는 초전도 테이프(10)를 이동시키기 위해서는 회전모터와 연결된 상기 수거릴(200)을 원하는 회전속도로 회전시킨다. 이때 멀티턴릴(300)의 회전속도는 초전도 테이프의 선속도에 해당하는 만큼 조절한다. 이 경우 베어링(400)의 각속도는 축의 각속도와 같으므로 슬립이 없이 축의 회전에 따라 회전되게 되어 베어링(400)은 구르지 않는 상태이며, 전체 기판 및 초전도 테이프는 동일한 장력하에서 이송되게 된다.

초전도층의 증착이 진행되는 동안 기판 또는 초전도 테이프(10)에 가해지는 열에 의해 턴릴과 턴릴 사이의 기판 또는 초전도 테이프(10)의 열팽창에 따른 늘어남의 길이가 각각 달라져, 기판 또는 초전도 테이프(10)에 장력차이가 발생하게 된다. 이 경우 장력이 변동된 부분에서의 상기 베어링(400) 결합된 외륜(330)이 미세하게 회전하면서, 당기고 느슨해진 기판 또는 초전도 테이프의 장력이 자동으로 분산되게 되어, 장력의 치우침이 없이 기판 또는 초전도 테이프(10) 전체에 균일한 장력이 미치게 되는 것이다. 이에 의해 고품질의 초전도 테이프를 얻을 수 있게 되는 것이다.

상기 구성에 의한 본 발명은 멀티턴릴이 회전축을 중심으로 회전됨과 동시에 각각의 턴릴은 베어링 구름 회전되어, 기판 또는 초전도 테이프의 온도차이 및 기판 또는 초전도 테이프와 턴릴과의 마찰력에 의한 장력의 증감에 따라 기판 또는 초전도 테이프의 장력이 자동으로 조절되어 고품질, 장선의 고온 초전도 테이프의 제조가 가능한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 테이프 형상의 기판을 공급하는 공급릴과, 공급된 기판을 감는 수거릴과, 상기 공급릴과 수거릴 사이에 다수개로 형성된 멀티턴릴에 의해 기판의 공급이 멀티턴에 의해 이루어지는 멀티턴 릴투릴 장치에 있어서,

   상기 멀티턴릴은 회전축을 중심으로 회전됨과 동시에 각각의 턴릴은 베어링 회전되어 멀티턴릴에 의해 이송되는 기판의 장력이 자동으로 조절되되,

   상기 멀티턴릴은,

   회전축의 길이 방향으로 상호 이격되어 결합되며;

   상기 회전축에 결합되어 회전축의 속도에 대응되어 회전되는 내륜과;

   외주면에 기판이 수용되는 가이드로가 형성되고, 상기 내륜 외측에 베어링 결합형성된 외륜;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장력 조절 멀티턴 릴투릴 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 멀티턴릴은 회전축에 대해 편심형성되는 것을 특징으로 하는 장력 조절 멀티턴 릴투릴 장치.

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