KR101518669B1

KR101518669B1 - 비정질 소재의 연속 권취 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101518669B1
Application number: KR1020140053405A
Authority: KR
Inventors: 김무림; 김진욱; 유기성
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2014-05-02
Filing date: 2014-05-02
Publication date: 2015-05-11

Abstract

본 발명은 비정질 소재의 연속 권취 장치 및 방법에 관한 것으로, 연속 권취 장치는 턴디쉬로부터 유입되는 용강을 급냉시켜 비정질 소재로 변환시키는 냉각롤; 이 냉각롤에 근접하여 배치되고, 냉각롤에서 권출되는 비정질 소재를 일정 두께로 박리하는 나이프부; 유압척을 장착하고서 냉각롤 쪽으로 또는 냉각롤로부터 멀리 왕복이동가능한 한 쌍의 지지부; 유압척에 착탈되어 박리된 비정질 소재를 권취하게 되는 보빈; 박리된 비정질 소재의 선단을 보빈으로 가이딩하기 위해 나이프부에 인접하여 보빈을 향해 뻗도록 배치된 가이드부; 및 보빈의 일단에 결합하는 흡입관을 갖추고서 지지부들의 이동방향에 직각인 방향으로 왕복이동가능하며 보빈 내에 부압을 발생시키는 흡입부를 포함하여서, 한 쌍의 보빈이 서로 교대하면서 권취가 완료된 보빈은 탈거하고 교체하는 동안 새로운 보빈에 연속 권취가 가능하게 되어, 연속으로 비정질 소재를 권취할 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

비정질 소재의 연속 권취 장치 및 방법 {Apparatus and method for continuous winding amorphous material}

본 발명은 비정질 소재의 연속 권취 장치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로 고속으로 이동하는 비정질 소재를 잡아 연속으로 권취하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.

일반적으로 비정질 소재(amorphous material)란 비정질 금속으로서 유리상태의 금속을 말한다. 보통 금속은 작은 결정 입자의 모임인데, 비정질 금속은 원자의 배열이 무질서하고 결정상태로 되어 있지 않은 금속이다.

이는 용해된 금속을 급속 냉각시켜서 만드는데, 비정질 상태이므로 일반 결정 금속과는 다른 특성을 갖는다. 즉, 부식이 스테인리스의 1백만 분의 1에 불과하고, 400∼500℃의 열을 가하면 결정으로 돌아가는 특징도 있으며, 자기 특성을 지니면서도 단단하다.

테이프 레코더나 VTR의 자기헤드 재료로 사용되며, 변압기의 철심에 적용하면 자체 소모전력이 많이 줄어들 수 있다.

이러한 비정질 소재(통상 리본 형상)를 제조하기 위한 급냉 응고법에는 단롤법 및 쌍롤법 등이 있으나, 가장 일반적인 방법은 단롤법이다.

이 단롤법은 용융 금속을 고속 회전하고 있는 냉각롤 표면에 분출시키고, 이 냉각롤 상에서 급냉 응고시켜 연속으로 비정질 소재를 얻는 방법이다. 공업적 규모로 제조할 때에는 통상 이 급냉 응고된 비정질 소재를 권취하여 회수하는 것이 필요해진다. 특히, 비정질 소재의 폭이 50mm 이상이며 속도가 고속(25~35m/s)일 경우, 이를 권취하여 회수하는 데에 자동화 설비가 요구된다.

비정질 소재를 주조 직후에 온라인으로 권취하기 위해 다양한 방법이 제안되고 있으나, 일반적으로는 권취롤을 사용하여 권취롤의 회전에 의해 권취하는 방법이 채용되어 왔다.

여기서 종래의 비정질 소재의 권취 방법에는 영구자석을 사용하는 방법, 양면테이프를 사용하는 방법, 전자석을 사용하는 방법 등이 있다.

영구자석을 사용하는 방법은 고속으로 회전하는 권취롤 근처에 고속의 기류층이 생성되는데, 이 기류층으로 인하여 비정질 소재가 권취롤의 표면에 붙기 힘든 문제점이 있다.

또한, 영구자석을 사용하는 방법은 권취 성공 후 다시 리본을 재권취할 때, 자석의 흡인력에 의해 떼어내기 힘들고, 각종 부스러기나 먼지의 영향 등에서 자유롭지 못하여 대량생산에 적합하지 않다.

양면테이프를 사용하는 방법도 있는데, 양면테이프는 잡기가 힘들고 부착될 때 비정질 소재의 표면에 존재하는 이물질로 인해 부착력이 떨어질 우려가 있으며, 잘못된 방향으로 붙었을 때 비정질 소재의 진직도에 영향을 주어 리본 형상이 파손될 우려가 있다.

도 1에 도시된 종래 기술(출원번호 제10-2010-0136039호)과 같이, 전기접촉자(140)를 통한 전자석을 사용하는 방법이 있는데, 전자석은 영구자석에 비해 전기를 단속(斷續)하는 방법으로 권취 후의 탈착 등이 용이한 반면, 전기를 이용하여 자기장을 구성하는 방법은 권취롤(120)의 관성모멘트를 크게 하여 권취롤(120)의 회전속도의 동기화를 위한 속도제어를 힘들게 하는 문제가 발생할 수 있다.

도 1에서 미설명부호 101은 턴디쉬이고, 102는 냉각롤, 110은 박리나이프, 130은 가이드부이다. 또한, 미설명부호 103은 비정질 소재로 된 리본을 표시한다.

비정질 소재의 대량 생산을 위해서는, 연속 주조 중인 리본 형상의 비정질 소재를 복수의 권취롤로 권취해야 한다. 1개의 권취롤만 사용하면 설비상 그 권취 중량에 제한이 있고, 주조 속도, 권취 속도, 장력 등 권취 조건에 대한 밸런스로 인하여 바람직하지 않기 때문이다. 따라서, 복수의 권취롤을 사용하여 권취를 수행함은 물론, 연속하여 제조되는 리본 형상의 비정질 소재를 권취할 경우에 권취롤의 자동 및 연속 절환이 요구된다.

또한, 비정질 소재의 권취를 위해서는 고속(대략 30m/s)으로 날아오는 리본 형상의 비정질 소재를 잡는 기술과 더불어, 권취롤과 냉각롤 사이의 거리를 확보하는 기술이 필요하다. 리본 형상의 비정질 소재를 제조하는 중에 권취롤이 냉각롤 근처에 있게 되면 권취에 따른 권취롤의 권경 증대로 인해 냉각롤과 권취롤이 서로 간섭되는 문제가 발생할 우려가 있고, 조업이 비정상적일 때 용탕의 비산으로 권취 설비가 손상되는 등 안전사고의 위험이 있게 된다.

더구나, 비정질 소재를 적절히 가이딩하지 못할 경우에는, 날아오는 리본 형상의 비정질 소재가 권취롤에 도착할 때 리본이 펄럭이면서 사행 또는 겹쳐짐 등 바람직하지 않은 현상이 일어나고, 이러한 상태로 권취를 수행하면 리본이 몇 바퀴 감기다가 파단 되어, 비정질 소재의 품질뿐 아니라 권취 작업 효율이 떨어지는 문제가 있다.

이에 본 발명은, 권취가 완료된 보빈을 탈거하고 교체하는 동안 새로운 보빈에 연속 권취가 가능한 비정질 소재의 연속 권취 장치 및 방법을 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 리본 형상의 비정질 소재를 적절히 가이딩하여 사행을 막아주고, 냉각롤과 권취롤 사이의 거리를 두게 하여 온도 및 물리적인 간섭을 방지할 수 있는 비정질 소재의 연속 권취 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 양상에 따른 비정질 소재의 연속 권취 장치는, 턴디쉬로부터 유입되는 용강을 급냉시켜 비정질 소재로 변환시키는 냉각롤; 상기 냉각롤에 근접하여 배치되고, 상기 냉각롤에서 권출되는 상기 비정질 소재를 일정 두께로 박리하는 나이프부; 유압척을 장착하고서 상기 냉각롤 쪽으로 또는 상기 냉각롤로부터 멀리 왕복이동가능한 한 쌍의 지지부; 상기 유압척에 착탈되어 상기 박리된 비정질 소재를 권취하게 되는 보빈; 상기 박리된 비정질 소재의 선단을 상기 보빈으로 가이딩하기 위해 상기 나이프부에 인접하여 상기 보빈을 향해 뻗도록 배치된 가이드부; 및 상기 보빈의 일단에 결합하는 흡입관을 갖추고서 상기 지지부들의 이동방향에 직각인 방향으로 왕복이동가능하며 상기 보빈 내에 부압을 발생시키는 흡입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양상에 따른 비정질 소재의 연속 권취 방법은, 유입되는 용강을 급냉시켜 비정질 소재로 변환시키는 공정; 상기 비정질 소재를 박리하는 공정; 제1보빈을 회전시키면서 부압을 발생시키는 공정; 상기 비정질 소재를 상기 제1보빈에 권취하는 공정; 상기 제1보빈에서 부압을 해제하고 권취하면서 상기 제1보빈을 이동시키는 공정; 제2보빈을 회전시키면서 부압을 발생시키는 공정; 상기 제1보빈에 권취되는 상기 비정질 소재를 절단하여 상기 제2보빈에 권취하는 공정; 및 권취가 완료된 상기 제1보빈을 탈거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 한 쌍의 보빈이 서로 교대하면서 권취가 완료된 보빈을 탈거하고 교체하는 동안 다른 보빈에 연속 권취가 가능하게 되어, 연속으로 비정질 소재를 권취할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 리본 형상의 비정질 소재를 적절히 가이딩하여 사행을 막아주고, 냉각롤과 권취롤 사이의 거리를 두게 하여 온도 및 물리적인 간섭을 방지할 수 있게 됨으로써, 궁극적으로 안전사고의 위험을 미연에 방지함과 더불어, 비정질 소재의 품질뿐 아니라 권취 작업 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 종래 전기접촉자를 사용하여 비정질 소재를 권취하는 방법이 도시된 개략구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 비정질 소재의 연속 권취 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 정면도이다.
도 4는 보빈이 장착되기 전의 유압척을 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 5는 보빈이 장착된 유압척을 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 6 내지 도 13은 본 발명에 따른 비정질 소재의 연속 권취 방법을 순차적으로 도시한 공정도이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 비정질 소재의 연속 권취 장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 정면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비정질 소재의 연속 권취 장치는, 턴디쉬(11)로부터 유입되는 용강을 급냉시켜 비정질 소재(1)로 변환시키는 냉각롤(10); 이 냉각롤(10)에 근접하여 배치되고, 냉각롤(10)에서 권출되는 리본 형상의 비정질 소재(1)를 일정 두께로 박리하는 나이프부(20); 유압척(31)을 장착하고서 냉각롤(10) 쪽으로 또는 냉각롤(10)로부터 멀리 왕복이동가능한 한 쌍의 지지부(30a, 30b); 유압척(31)에 착탈되어 박리된 비정질 소재(1)를 권취하게 되는 보빈(40); 박리된 비정질 소재(1)의 선단을 보빈(40)으로 가이딩하기 위해 나이프부(20)에 인접하여 보빈(40)을 향해 뻗도록 배치된 가이드부(50); 및 보빈(40)의 일단에 결합하는 흡입관(63)을 갖추고서 지지부(30a, 30b)의 이동방향에 직각인 방향으로 왕복이동가능하며 보빈(40) 내에 부압을 발생시키는 흡입부(60)를 포함하고 있다.

우선 냉각롤(10)은 턴디쉬(11)의 하부에 배치될 수 있으며, 이 턴디쉬(11)의 노즐(12)에서 배출되는 용강을 급냉시켜 비정질 소재(1)로 변환시키도록 제공될 수 있다. 이 냉각롤(10)은 구동모터(13)에 의해 회전될 수 있다.

나이프부(20)는 냉각롤(10)에 근접하여 배치될 수 있다. 통상, 나이프부(20)는 유압실리더(미도시)에 장착되어 냉각롤(10)의 방향으로 전후진하거나 승하강하게 설치되는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 고정되게 설치될 수도 있다. 이러한 나이프부(20)는 냉각롤(10)의 회전시 냉각롤(10)의 표면에 접촉되어 냉각롤(10)의 표면으로부터 냉각된 비정질 소재(1)를 리본 형상으로 분리할 수 있다.

나이프부(20)를 통해 처음 분리된 리본 형상의 비정질 소재(1)의 선단은 가이드부(50)를 통해 보빈(40)으로 유도된다.

가이드부(50)는, 흡입용 다공판(51)을 보유하여 부압으로 비정질 소재(1)를 다공판(51)의 표면에 부착할 수 있는 컨베이어로 구성될 수 있다. 예를 들어, 송풍기 또는 진공펌프(미도시)와 같은 부압원을 사용하여 컨베이어의 측방이나 하방에서 공기를 흡입하여 순환하는 다공판(51)의 내부에 부압을 발생시킬 수 있다.

가이드부가 없을 때에는 리본 형상의 비정질 소재(1)가 펄럭임 및 사행하는 문제가 대두되는데, 이러한 가이드부(50)는 냉각롤(10)과 후술하는 보빈(40) 사이가 너무 가깝지 않게 하면서도 비정질 소재(1)의 직진성을 보장하는 역할을 하게 된다.

지지부는 보빈(40)이 착탈되는 유압척(31)을 왕복이동 및 승하강 가능하게 한다. 권취가 완료된 보빈(40)을 탈거하고 교체하는 동안 다른 보빈(40)에 연속 권취가 가능하도록 하기 위해 한 쌍의 지지부, 즉 제1지지부(30a)와 제2지지부(30b)가 나란히 마련된다.

제1지지부(30a)는 유압척(31)과 이 유압척(31)을 회전구동시키는 구동모터(32)를 보유지지하는 장착판(33a), 수평이동장치(34)에 의해 왕복이동하는 프레임(35), 및 이 프레임(35)에 설치되어 장착판(33a)을 승하강시키는 수직이동장치(36)를 구비한다.

또, 제2지지부(30b)는 유압척(31)과 이 유압척(31)을 회전구동시키는 구동모터(32)를 보유지지하는 장착브라켓(33b), 이 장착브라켓(33b)을 측방으로 지지하는 지지브라켓(33c), 수평이동장치(34)에 의해 왕복이동하는 프레임(35), 및 이 프레임(35)에 설치되어 지지브라켓(33c)을 승하강시키는 수직이동장치(36)를 구비한다.

수직이동장치(36)는 예컨대 유압실린더와 같은 적어도 하나의 액츄에이터로 구성될 수 있다.

수평이동장치(34)로는 예컨대 모터(미도시)로 구동되는 복수의 휠 또는 LM 가이드(linear motion guide)가 채용될 수 있다. 수평이동장치(34)가 모터로 구동되는 복수의 휠인 경우에 안정적인 이동을 위해 안내부재(37)를 더 포함할 수 있다.

수직이동장치(36)와 수평이동장치(34)는 예시된 구성에 한정되지 않으며, 유압척(31) 및 이 유압척(31)에 장착된 보빈(40)을 안정적으로 왕복이동 또는 승하강시킬 수만 있다면 다른 임의의 구성도 가능함은 물론이다.

보빈(40)은 복수의 통공(41)이 형성된 관형상 부재이다. 보빈(40) 내에 부압이 발생하면, 통공(41)을 통해 보빈(40) 주변의 공기가 흡입되어 일시적으로 진공상태가 된다. 이때, 보빈(40)의 주변으로 유입된 비정질 소재(1)가 기압차에 의해 보빈(40)의 둘레에 흡착되게 되는 것이다. 이후 보빈(40)을 지속적으로 회전시켜 비정질 소재(1)를 권취하게 된다.

도 4는 보빈이 장착되기 전의 유압척을 도시한 정면도 및 측면도이고, 도 5는 보빈이 장착된 유압척을 도시한 정면도 및 측면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 유압척(31)은, 보빈(40) 내에 삽입되는 복수의 조우(jaw; 31a)가 방사상 바깥쪽으로 돌출하여 벌어지도록 작동하여 보빈(40)을 직접 고정시키도록 구성된 것이 바람직하다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 유압척(31)은 전동부재(32a)를 매개로 구동모터(32)에 연결될 수 있으며, 이에 따라 회전구동될 수 있다.

여기서, 유압척(31)의 조우(31a)는 비정질 소재(1)의 흡입을 수행하는 통공(41)을 막지 않도록 통공(41)의 개수보다 적은 수로 적절히 배치하여, 보빈(40)의 표면에서 비정질 소재(1)의 흡착을 보장하도록 하는 것이 좋다.

제1지지부(30a)의 유압척(31)과 제2지지부(30b)의 유압척(31)은 서로 상하로 높이차를 두고 배치되어 있는데, 예를 들어 제1지지부(30a)의 유압척(31)에 장착된 제1보빈(40a)이 비정질 소재(1)를 권취하는 동안 제2지지부(30b)의 유압척(31)에 장착된 제2보빈(40b)이 그 위 또는 아래에 준비될 수 있다(도 8 내지 도 10 참조).

제1지지부(30a)의 유압척(31)에 장착된 보빈과 제2지지부(30b)의 유압척(31)에 장착된 보빈의 측방으로 돌출한 위치는 서로 동일한 것이 좋으며, 이를 위해 제1지지부(30a)와 제2지지부(30b)의 구성요소들의 간격 및 치수가 적절히 설계되어야 한다.

흡입부(60)는 수평이동장치(61)에 의해 지지부(30a, 30b)의 이동방향에 직각인 방향으로 왕복이동하는 프레임(62), 및 이 프레임(62)에 설치되어 보빈(40)의 일단에 결합하는 흡입관(63)을 구비한다. 이 흡입관(63)은 보빈(40)에 결합하는 단부의 반대쪽으로 송풍기 또는 진공펌프(미도시)와 같은 부압원에 연결되어 공기를 흡입함으로써, 보빈(40)의 내부에 부압을 발생시킬 수 있다.

수평이동장치(61)로는 예컨대 모터(미도시)로 구동되는 복수의 휠 또는 LM 가이드가 채용될 수 있다. 수평이동장치(61)가 모터로 구동되는 복수의 휠인 경우에 안정적인 이동을 위해 안내부재(64)를 더 포함할 수 있다.

흡입관(63)의 보빈(40)에 결합하는 단부는 보빈(40)의 일단 내에 삽입하여 형상맞춤되는 단차부(63a)가 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 보빈(40)의 일단이 흡입관(63) 내에 소정 깊이로 삽입될 수도 있다.

추가로, 흡입부(60)에는 흡입관(63)을 승하강시키는 수직이동장치(미도시)를 더 구비할 수 있어서, 흡입관(63)이 높이차를 갖는 제1지지부(30a)의 보빈과 제2지지부(30b)의 보빈에 각각 결합할 수 있게 한다.

혹은, 도 2와 도 3 및 도 6 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 높이차를 갖는 제1지지부(30a)의 보빈과 제2지지부(30b)의 보빈에 각각 흡입관(63)이 결합될 수 있는 한 쌍의 흡입부(60, 60b)가 나란히 마련될 수 있다.

이러한 경우에, 보조 흡입부(60b)는 수평이동장치(61)에 의해 지지부(30a, 30b)의 이동방향에 직각인 방향으로 왕복이동하는 프레임(62), 보빈(40)의 일단에 결합하는 흡입관(63), 및 이 흡입관(63)을 측방으로 연장하여 지지하고 프레임(62) 상에 설치되는 연장부(66)를 구비한다.

보조 흡입부(60b)의 흡입관(63)은 보빈(40)에 결합하는 일단의 반대쪽으로, 전술한 송풍기 또는 진공펌프와 같은 부압원으로부터 뻗은 분기관(미도시)에 연결되어 공기를 흡입함으로써, 지지부(30a 또는 30b)에 있는 보빈(40)의 내부에 부압을 발생시킬 수 있다.

흡입부(60)의 흡입관(63)과 보조 흡입부(60b)의 흡입관(63)은 서로 상하로 배치되어 높이에 맞는 보빈(40)과 결합할 수 있게 되는 것이다.

흡입부(60) 또는 보조 흡입부(60b)의 흡입관(63)에는 댐퍼(damper; 미도시)가 설치될 수 있으며, 이에 의해 흡입기류를 온-오프(on-off) 제어할 수 있다. 댐퍼를 열어 비정질 소재의 부착을 시도할 때 성공하지 못하면 댐퍼를 닫았다가 다시 열면 된다.

한편, 본 발명에 따른 비정질 소재의 연속 권취 장치는, 새로운 보빈(40)을 유압척(31)으로 이송하거나, 권취가 완료된 보빈(40)을 유압척(31)으로부터 이송하는 보빈이송부(70)를 더 포함할 수 있다.

보빈이송부(70)는 보빈(40)이 놓이는 홀더(71), 수평이동장치(72)에 의해 왕복이동하는 프레임(73), 및 이 프레임(73)에 설치되어 홀더(71)를 승하강시키는 수직이동장치(74)를 구비한다.

홀더(71)는 보빈(40)의 형상에 상응하게 그 일단이 대략 원호형상의 단면을 가진 곡면부를 갖도록 형성되어 있다.

수직이동장치(74)는 예컨대 유압실린더와 같은 적어도 하나의 액츄에이터로 구성될 수 있다.

수평이동장치(72)로는 예컨대 모터(미도시)로 구동되는 복수의 휠 또는 LM 가이드가 채용될 수 있다. 수평이동장치(72)가 모터로 구동되는 복수의 휠인 경우에 안정적인 이동을 위해 안내부재(75)를 더 포함할 수 있다.

수직이동장치(74)와 수평이동장치(72)는 예시된 구성에 한정되지 않으며, 홀더(71) 및 이 홀더(71) 상에 놓인 보빈(40)을 안정적으로 왕복이동 또는 승하강시킬 수만 있다면 다른 임의의 구성도 가능함은 물론이다.

이하에서는 본 발명에 따른 비정질 소재의 연속 권취 방법을 살펴보도록 한다.

본 발명에 따른 비정질 소재의 연속 권취 방법은, 유입되는 용강을 급냉시켜 비정질 소재(1)로 변환시키는 공정; 비정질 소재(1)를 박리하는 공정; 제1보빈(40a)을 흡입관(63)에 연결하고 회전시키면서 제1보빈(40a) 내에 부압을 발생시키는 공정; 비정질 소재(1)를 제1보빈(40a)에 권취하는 공정; 권취하고 있는 제1보빈(40a)을 흡입관(63)에서 분리하여 부압을 해제하고, 권취하면서 제1보빈(40a)을 이동시키는 공정; 제2보빈(40b)을 흡입관(63)에 연결하고 회전시키면서 제2보빈(40b) 내에 부압을 발생시키는 공정; 제1보빈(40a)에 권취되는 비정질 소재(1)를 절단하여 제2보빈(40b)에 권취하는 공정; 및 권취가 완료된 제1보빈(40a)을 탈거하는 공정을 포함하고 있다.

본 발명에 따른 비정질 소재의 연속 권취 장치의 작동과 함께 전술한 연속 권취 방법을 더욱 구체적으로 설명한다.

제1보빈(40a)이 보빈이송부(70)를 매개로 제1지지부(30a)의 유압척(31)을 향해 수평으로 이동되고, 이어서 제1보빈(40a) 내에 유압척(31)의 조우(31a)가 삽입되게 된다. 이들 조우(31a)가 방사상 바깥쪽으로 벌어져 제1보빈(40a)을 직접 고정시키게 된다(도 6 참조).

제1보빈(40a)이 제1지지부(30a)에 의해 흡입관(63)이 있는 위치에 도착하면, 흡입부(60)가 전진하여 제1보빈(40a)에 흡입관(63)이 결합한다. 이 상태에서 도시되지 않은 송풍기 또는 진공펌프를 가동하게 되면, 흡입관(63)을 통하여 제1보빈(40a)의 내부에 부압이 발생하게 된다(도 7 참조)

이러한 상태에서, 턴디쉬(11)의 노즐(12)을 통해 용탕을 흘려보내면 냉각롤(10)을 거쳐 리본 형상의 비정질 소재(1)로 형성된다. 냉각롤(10)에서 나이프부(20)에 의해 박리되어 날아오는 리본 형상의 비정질 소재(1)의 선단은 가이드부(50)에 의해 운반된다. 이 가이드부(50)는 냉각롤(10)과 보빈 사이가 너무 가깝지 않게 하면서도 리본 형상의 비정질 소재(1)가 사행 없이 직진성을 갖도록 보장하는 역할을 한다.

또, 냉각롤(10)은 용강을 급냉시켜야 하므로 상당한 저온을 형성하고 있는데, 만약 냉각롤과 보빈의 거리가 가까운 경우에는 냉각롤에서 보빈 쪽으로 이송 중인 비정질 소재의 온도를 변화시켜 비정질 소재의 연성 및 유동성을 균일하지 않게 하고, 결과적으로는 보빈에서 비정질 소재를 권취하는 것을 어렵게 할 수 있다.

따라서, 가이드부(50)에 의해 보빈이 냉각롤(10)의 저온에 의한 영향을 받지 않는 거리까지 이격되어 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

가이드부(50)의 내부에는 부압이 발생하여 비정질 소재(1)의 선단을 다공판(51)의 표면에 부착한 상태로 제1보빈(40a)을 향해 운반하게 된다.

한편, 흡입관(63)에는 댐퍼가 설치될 수 있는데, 이로써 흡입기류를 온-오프 제어할 수 있다. 댐퍼를 열어 비정질 소재(1)의 부착을 시도할 때 성공하지 못하면 댐퍼를 닫았다가 다시 열면 된다.

제1보빈(40a)이 부압으로 주변 공기를 흡입하고 있는 상태에서 리본 형상의 비정질 소재(1)가 제1보빈(40a)에 도착하게 되면, 제1보빈(40a)이 비정질 소재(1)의 선단을 잡게(catching) 된다(도 8 참조).

이때, 비정질 소재(1)의 부착이 성공했는지는 다음과 같이 판단한다. 비정질 소재(1)가 보빈을 완전히 감게 되면 보빈 내 압력이 상승하게 된다. 그러므로 흡입관(63)에 압력계를 사용하여 부압, 즉 흡입 압력을 측정하고, 이 측정된 압력이 어떤 기준값보다 클 때 부착이 성공한 것으로 판단할 수 있다.

부착이 확인된 후 제1보빈(40a)에 권취가 진행되는 도중에 가이드부(50)의 흡입 압력은 낮추고, 제1보빈(40a)이 상방으로 약간 이동하여 리본 형상의 비정질 소재(1)는 가이드부(50)의 다공판(51)을 떠나게 된다. 이는 가이딩이 달성되면 비정질 소재(1)가 가이드부(50)와 접촉할 필요가 없기 때문이다. 권취 중에 가이드부(50)와 계속 접촉하게 되면 오히려 비정질 소재의 표면에 불필요한 마찰력이 발생하여 품질 불량을 초래할 수 있다.

또, 제1보빈(40a)에 대략 10 회전 또는 수 초 동안 비정질 소재(1)를 권취한 후 흡입관(63)의 흡입 압력은 차단하고, 흡입부(60)를 후퇴시켜 제1보빈(40a)으로부터 흡입관(63)을 분리한다. 이는 제1보빈(40a) 상에 권취되어 중첩되는 비정질 소재들 사이의 표면 마찰력만으로 후속의 비정질 소재(1)에 대해 적절한 장력을 유지할 수 있어, 제1보빈(40a) 내에 지속적으로 부압을 발생시킬 필요가 없기 때문이다.

비정질 소재(1)가 권취하는 중에 점차 권경이 증가함에 따라 제1보빈(40a)을 점진적으로 하강시켜야 한다. 이를 위해, 제1지지부(30a)의 수직이동장치(36)가 작동하여 제1보빈(40a)의 높이를 적절히 조절한다. 이로써, 냉각롤(10)과 제1보빈(40a) 사이에서 리본 형상의 비정질 소재(1)가 감기는 각도가 과도하지 않게 되도록 조절되는 것이다.

또한, 비정질 소재(1)의 부착이 성공하면 제1지지부(30a)의 수평이동장치(34)를 작동시켜 제1보빈(40a)을 수평방향으로 냉각롤(10)로부터 멀리 이동시킨다(도 9 및 도 10 참조).

전술한 공정이 진행되는 중간에, 새로운 제2보빈(40b)은 보빈이송부(70)를 매개로 제2지지부(30b)의 유압척(31)을 향해 이동되고 장착되며(도 8 참조), 이어서 제2지지부(30b)에 의해 보조 흡입부(60b)의 흡입관(63) 또는 상승한 흡입관이 있는 위치에 도착하게 된다. 제2보빈(40b)에 흡입관(63)이 결합하게 되고, 다시 송풍기 또는 진공펌프를 가동하게 된다(도 9 참조).

여기서, 제1보빈(40a)이 장착된 제1지지부(30a)를 조절하여 리본 형상의 비정질 소재(1)가 제2보빈(40b)의 표면과 거의 접선을 이루어 지나가게 한다(도 10 참조).

이 상태에서 제2보빈(40b)을 회전구동시키게 되는데, 제2보빈(40b)의 회전방향은 제1보빈(40a)과는 반대이고, 그 속도는 비정질 소재(1)의 주조 속도와 일치시킨다. 물론, 흡입관(63)에 의해 제2보빈(40b) 내에는 계속 흡입 압력이 발생하고 있다.

이러한 때에 리본 형상의 비정질 소재(1)를 끊어버리면 비정질 소재(1)는 제2보빈(40b)에 감기게 된다(도 11 참조). 보다 구체적으로, 비정질 소재(1)의 절단은 임의의 절단장치를 부가하기보다는, 제1보빈(40a)의 회전을 위한 유압척(31)의 구동모터(32) 또는 제1지지부(30a)의 수평이동장치(34)를 기동시키는 모터에 급속한 변동을 주어 이루어질 수 있다.

절단된 리본 형상의 비정질 소재(1)의 일단은 부압이 걸린 제2보빈(40b) 쪽으로 흡착되어 이 제2보빈(40b)에 감기기 시작한다.

권취가 완료된 제1보빈(40a)은 제1지지부(30a)에 의해 탈거 위치에 도착하게 된다(도 11 참조).

제1보빈(40a)은 회전을 멈추고, 보빈이송부(70)가 수평으로 이동하면서 그 홀더(71)가 수직으로 이동하여 제1보빈(40a)을 보유지지한다(도 12 참조). 그 후, 유압척(31)의 조우(31a)들이 오므라들면서 제1보빈(40a)이 유압척(31)으로부터 탈거된다. 보빈이송부(70)는 권취가 완료된 제1보빈(40a)을 뒤로 운반하여 빠져나간다.

다음으로, 보빈이송부(70)에 또 다른 새로운 제3보빈(40c)을 놓은 후 보빈이송부(70)가 제1지지부(30a)의 유압척(31)을 향해 수평으로 이동되고, 이어서 제3보빈(40c) 내에 유압척(31)의 조우(31a)가 삽입되게 된다. 이들 조우(31a)가 방사상 바깥쪽으로 벌어져 제3보빈(40c)을 고정시키게 된다(도 13 참조).

보빈이송부(70)는 홀더(71)를 하강시킨 후 뒤로 빠져나와 대기한다.

한편으로, 제2보빈(40b)은 부착이 확인되면, 제2보빈(40b)에 대략 10 회전 또는 수 초 동안 비정질 소재(1)를 권취한 후 흡입관(63)의 흡입 압력은 차단하고, 보조 흡입부(60b) 또는 상승한 흡입부(60)를 후퇴시켜 제2보빈(40b)으로부터 흡입관(63)을 분리한다.

또한, 비정질 소재(1)의 부착이 성공하면 제2지지부(30b)의 수평이동장치(34)를 작동시켜 제2보빈(40b)을 수평방향으로 냉각롤(10)로부터 멀리 이동시킨다(도 12 참조).

이와 같이 제1보빈(40a)은 비정질 소재(1)의 밑에서 권취하고, 제2보빈(40b)은 비정질 소재(1)의 위에서 권취하게 되며, 권취와 탈거 등과 같은 전술한 동작을 교대로, 그리고 연속적으로 반복할 수 있게 되는 것이다(도 13 참조).

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 냉각롤 20: 나이프부
30a: 제1지지부 30b: 제2지지부
40: 보빈 50: 가이드부
60: 흡입부 70: 보빈이송부

Claims

턴디쉬로부터 유입되는 용강을 급냉시켜 비정질 소재로 변환시키는 냉각롤;
상기 냉각롤에 근접하여 배치되고, 상기 냉각롤에서 권출되는 상기 비정질 소재를 일정 두께로 박리하는 나이프부;
유압척을 장착하고서 상기 냉각롤 쪽으로 또는 상기 냉각롤로부터 멀리 왕복이동가능한 한 쌍의 지지부;
상기 유압척에 착탈되어 상기 박리된 비정질 소재를 권취하게 되는 보빈;
상기 박리된 비정질 소재의 선단을 상기 보빈으로 가이딩하기 위해 상기 나이프부에 인접하여 상기 보빈을 향해 뻗도록 배치된 가이드부; 및
상기 보빈의 일단에 결합하는 흡입관을 갖추고서 상기 지지부들의 이동방향에 직각인 방향으로 왕복이동가능하며 상기 보빈 내에 부압을 발생시키는 흡입부
를 포함하는 비정질 소재의 연속 권취 장치.
제1항에 있어서,
상기 가이드부는, 다공판을 구비하여 부압으로 상기 비정질 소재를 상기 다공판의 표면에 부착할 수 있는 컨베이어이고,
상기 컨베이어의 일측에 부압원을 연결하여 상기 부압을 발생하는 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 장치.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 지지부 중 제1지지부는,
상기 유압척과 상기 유압척을 회전구동시키는 구동모터를 보유지지하는 장착판,
수평이동장치에 의해 왕복이동하는 프레임, 및
상기 프레임에 설치되어 상기 장착판을 승하강시키는 수직이동장치
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 장치.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 지지부 중 제2지지부는,
상기 유압척과 상기 유압척을 회전구동시키는 구동모터를 보유지지하는 장착브라켓,
상기 장착브라켓을 측방으로 지지하는 지지브라켓,
수평이동장치에 의해 왕복이동하는 프레임, 및
상기 프레임에 설치되어 상기 지지브라켓을 승하강시키는 수직이동장치
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 장치.
제1항에 있어서,
상기 보빈은 복수의 통공이 형성된 관형상 부재인 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 장치.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 지지부들이 갖는 상기 유압척들은 서로 상하로 높이차를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 장치.
제1항에 있어서,
상기 흡입부는,
수평이동장치에 의해 상기 지지부들의 이동방향에 직각인 방향으로 왕복이동하는 프레임, 및
상기 프레임에 설치되어 상기 보빈의 일단에 결합하는 흡입관
을 포함하고,
상기 흡입관은 상기 보빈에 결합하는 단부의 반대쪽으로 부압원에 연결되어 부압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 장치.
제7항에 있어서,
상기 흡입부는, 상기 흡입관을 승하강시키는 수직이동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 장치.
제7항에 있어서,
수평이동장치에 의해 상기 지지부들의 이동방향에 직각인 방향으로 왕복이동하는 프레임, 상기 보빈의 일단에 결합하는 흡입관, 및 상기 흡입관을 측방으로 연장하여 지지하고 상기 프레임 상에 설치되는 연장부를 구비한 보조 흡입부를 더 포함하고,
상기 흡입관은 상기 보빈에 결합하는 단부의 반대쪽으로 부압원에 연결되어 부압을 발생시키며,
상기 흡입부의 흡입관과 상기 보조 흡입부의 흡입관은 서로 상하로 배치되는 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 장치.
제9항에 있어서,
상기 흡입부 또는 상기 보조 흡입부의 흡입관에는 댐퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 장치.
제1항에 있어서,
상기 보빈을 상기 유압척으로 이송하거나, 권취가 완료된 상기 보빈을 상기 유압척으로부터 이송하는 보빈이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 장치.
제11항에 있어서,
상기 보빈이송부는,
상기 보빈이 놓이는 홀더,
수평이동장치에 의해 왕복이동하는 프레임, 및
상기 프레임에 설치되어 상기 홀더를 승하강시키는 수직이동장치
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 장치.
유입되는 용강을 급냉시켜 비정질 소재로 변환시키는 공정;
상기 비정질 소재를 박리하는 공정;
제1보빈을 회전시키면서 부압을 발생시키는 공정;
상기 비정질 소재를 상기 제1보빈에 권취하는 공정;
상기 제1보빈에서 부압을 해제하고 권취하면서 상기 제1보빈을 이동시키는 공정;
제2보빈을 회전시키면서 부압을 발생시키는 공정;
상기 제1보빈에 권취되는 상기 비정질 소재를 절단하여 상기 제2보빈에 권취하는 공정; 및
권취가 완료된 상기 제1보빈을 탈거하는 공정
을 포함하는 비정질 소재의 연속 권취 방법.
제13항에 있어서,
상기 박리된 비정질 소재의 선단을 상기 제1보빈으로 가이딩하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 방법.
제13항에 있어서,
상기 부압을 측정하고, 측정된 부압이 기준값보다 클 때 부착이 성공한 것으로 판단하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 방법.
제13항에 있어서,
상기 제1보빈과 상기 제2보빈의 회전방향은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 방법.
제13항에 있어서,
상기 절단은 보빈을 회전시키는 구동력 또는 보빈을 이동시키는 구동력에 급속한 변동을 주어 이루어지는 것을 특징으로 하는 비정질 소재의 연속 권취 방법.