KR19990028972A - 긴 코일로 전기 테이프를 감는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공급장치(5)로부터 공급되는 전기 테이프(2)가 상기 전기 테이프(2) 보다 수배 넓은 회전하는 권선틀(1)상에 감겨지고, 한편으로는 공급장치(5)가 그리고 다른 한편으로는 권선틀(1)이 권선틀(1)의 축에 대해 평행하게 서로 상대적으로 이동될 수 있고, 권선틀(1)의 회전 속도 및 권선틀(1)과 공급장치(5) 사이의 상대 속도가 컴퓨터 제어되어 서로 조정됨으로써, 전기 테이프(2)가 연속하는 층으로 긴밀하게 감겨지고, 긴 코일의 축방향 단부에서 권선틀(1)과 공급 장치(5) 사이의 축방향 상대운동의 방향도 마찬가지로 컴퓨터 제어되어 바뀌는 방식의, 전기 테이프를 긴 코일로 변형 없이 감기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법에 있어서 긴 코일의 단부에서 전기 테이프의 찌그러짐 및 변형을 피하기 위해, 본 발명에 따라 권선틀(1) 및 공급장치(5) 사이의 축방향 상대속도가 긴 코일의 축방향 단부에서 방향을 전환하기 전에 적어도 권선틀(1)의 마지막 회전 동안 단시간 동안 가속된다.

Description

긴 코일로 전기 테이프를 감는 방법

전기 테이프를 펀칭하여, 예컨대, 전류 발생기, 트랜스포머, 전자석 및 전동기의 코어 스택의 개별 시트(sheet)를 만든다. 전기 테이프는 정확하게 규정된 기계적 및 전자적(electromagnetic) 특성을 가진 특수강으로 이루어진다. 전기 테이프는 유럽 표준 10 106에 따라 최종 어닐링된 상태로 판매되어야 한다.

전기 테이프의 전체 길이 및 폭에 걸쳐 보장되어야 하는 중요한 전자적 특성은 낮은 그리고 규정된 자기 손실이다. 이것과 더불어, 자기 편극 및 기계적 특성이 중요한 재료 파라메터이다.

자기 손실이 너무 높으면, 예컨대 상기 시트로 제조된 코어 스택의 가열과 같은 바람직하지 못한 전력 손실이 생긴다. 이러한 가열은 자성 반전시 시트 스택의 교번 자장에서 생기는 와전류에 기인한다. 상기 와전류 손실은 시트에 사용된 재료가 일정한 결정학적 배향, 즉 소위 등방 조직을 갖는 경우에 가장 작다. 전기 테이프의 제조시 적합한 조치에 의해 형성된 등방 조직이 방해받으면, 재료가 적어도 상기 방해 영역에서 필요한 전자적 특성을 잃어버린다.

매우 작은 변형도 재료에서 조직의 변동 및 그에 따라 매우 열악한 자기 손실로 나타나는 전위 밀도(dislocation density)의 증가를 일으킨다. 이러한 변형을 피하기 위해, 전체 가공 공정 동안 스택 경계의 근처에서 인장 응력 및 휨 응력이 피해져야 한다. 예컨대, 전단 장치에서 인장력이 최소로 유지되어야 한다. 마찬가지로, 모든 전향부에서 휨 반경이 남은 휨 변형을 일으키는 임계 휨 반경 미만 이어서는 안된다.

전기 테이프의 제조시 발생된 재료의 조직을 후속하는 이송 및 후속 처리 시에도 가급적 그대로 유지하기 위해, 전기 테이프의 제조시 열처리 후에 전기 테이프를 가급적 소중히 처리하고 특히 강한 인장 하중 및 재료의 휨을 피하는 것이 통상적이다. 이러한 이유 때문에, 선행기술에 따르면 전기 테이프가 가급적 소중히 그리고 적은 테이프 장력으로 전기 테이프의 폭과 동일한 축방향 폭을 가진 소위 판 코일로 감겨진다. 이러한 판 코일은 대부분 권선틀 없이 감겨지고, 경우에 따라 전기 테이프의 폭과 동일한 폭을 가진 권선틀상에서도 감겨질 수 있다.

이러한 좁은 판 코일은 그것의 특별한 구조적 형상으로 인해 비교적 불안정하다. 특히, 매우 긴 테이프가 큰 직경의 판 코일로 감겨지는 경우에 그러하다. 따라서, 이송 또는 후속 처리시 판 코일이 손상을 입어 쓸수 없게 될 위험이 있다. 감을 때 테이프 장력의 증가에 의해 코일로 감겨지는 전기 테이프에서 남은 인장 응력이 얻어지고, 상기 인장 응력은 코일의 연속하는 층의 결합을 개선시켜 코일을 안정화시킨다. 그러나, 인장 응력의 이러한 증가는 우려되는 재료의 조직 변동으로 인해 엄격히 제한된다. 따라서, 실제로는 싫건 좋건 각각의 판 코일의 비교적 짧은 테이프 세그먼트로 만족해야 한다.

후속 처리시, 전기 테이프가 판 코일로부터 특별한 풀기장치에 의해 풀려져서 펀칭 머신에 공급된다. 판 코일의 전기 테이프 세그먼트의 제한된 길이 때문에, 상기 판 코일이 비교적 자주 교체되어야 한다. 이것은 생산성의 감소를 의미하는 현저한 시간 및 노동의 낭비 및 기계의 정지를 수반한다.

선행 기술(WO 84/02328)에는 강 테이프를 연속하는 층으로 긴 코일로 감는 것이 공지되어 있다. 권선틀은 테이프 보다 수배 더 넓다. 이 방법은 강 테이프를 제어가능한 그리고 재현가능한 조건 하에서 연속하는, 긴밀하게 감겨진 층으로 정확히 원통형 긴 코일로 감는 것을 가능하게 하는 컴퓨터에 의해 수행된다. 여기서는, 코일의 앞면에 있는 감는 방향의 전환점을 외주에 균일하게 분배하는 특별한 조치가 취해짐으로써, 야기되는 원통형으로부터의 편차가 저지된다.

WO 84/02328호에 공지된 방법에서는 감겨진 테이프에 남은 변형이 배제되도록 감을 때 나타나는 모든 휨 반경 및 인장 응력을 조정함에도 불구하고, 이 방법은 민감한 전기 테이프를 긴 코일로 감는데 부적합한데, 그 이유는 코일의 단부 영역에서, 즉 각각의 층의 마지막 와인딩 부분에서 감는 방향이 반전되어야 하는 곳에서 전기 테이프의 조직에 지속적인 영향을 주는 찌그러짐 및 변형이 생기기 때문이다.

본 발명은 공급장치로부터 공급되는 전기 테이프가 상기 전기 테이프 보다 수배 더 넓은 회전하는 권선틀상에 감겨지고, 한편으로는 공급장치가 그리고 다른 한편으로는 권선틀이 권선틀의 축에 대해 평행하게 서로 상대적으로 이동될 수 있으며, 권선틀의 회전 속도 및 권선틀과 공급장치 사이의 상대 속도가 컴퓨터 제어되어 서로 조정됨으로써, 전기 테이프가 연속하는 층으로 긴밀하게 감겨지고, 긴 코일의 축방향 단부에서 권선틀과 공급 장치 사이의 축방향 상대운동의 방향도 마찬가지로 컴퓨터 제어되어 바뀌는 방식의, 전기 테이프를 긴 코일로 변형 없이 감기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법을 실시하기 위한 장치, 및 본 발명의 방법에 따라 제조된 긴 코일에 관한 것이다.

도 1은 관련 권상기를 포함하는 본 발명에 따른 코일의 개략도이고,

도 2는 도 1의 측면도이며,

도 3은 권상기의 다른 실시예를 나타낸, 도 1과 유사한 개략도이다.

본 발명의 목적은 전자기적 특성을 저하시키지 않으면서, 전기 테이프 코일상에 가급적 긴 테이프 세그먼트를 감기 위해 상기 문제를 해결하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라 권선틀과 공급장치 사이의 축방향 상대속도가 긴 코일의 축방향 단부에서 방향을 전환하기 전에 적어도 권선틀의 마지막 회전 동안 단시간 동안 가속된다.

놀랍게도, 각각의 층의 적어도 2개의 마지막 인접한 와인딩이 축방향으로 서로 당겨짐으로써, 전술한 찌그러짐 및 변형이 피해지는 것으로 나타났다. 이로 인해, 방향을 반전하기 전에 상기 층의 마지막 회전 동안 측면의 충분한 공간이 주어지고, 상기 공간내에서 원주 방향으로 연장된, 테이프의 필요한 탄성 변형이 이루어질 수 있다. 또한, 상기 탄성 변형이 비교적 큰 원주 범위에 분배됨으로써, 예리한 접침 또는 찌그러짐이 발생하지 않는다.

본 발명의 또다른 대상은 회전하는 권선틀을 갖춘 컴퓨터 제어되는 권상기, 및 상기 권선틀에 대해 간격을 두고 배치된 가이드 헤드를 갖춘 공급장치를 포함하며, 상기 권선틀 및 가이드 헤드는 권선틀의 축에 대해 수평으로 평행하게 서로 상대적으로 이동될 수 있도록 구성된, 상기 방법을 실시하기 위한 장치이다. 상기 장치는 공급장치의 가이드 헤드가 권선틀의 축에 대해 평행하게 이동될 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 한다. 상기 장치에서는 무거운 긴 코일을 가진 권선틀이 아니라 단지 가이드 헤드만이 이동되면 되기 때문에, 간단한 구동 수단으로 방향 전환 전에 가속하는 것이 매우 양호하게 이루어질 수 있고, 또한 큰 중력 작용 없이 방향 전환이 이루어질 수 있다.

대안으로서, 권선틀 및 공급장치의 가이드 헤드가 권선틀의 축에 대해 수평으로 평행하게 이동되는 것도 가능하다. 이로 인해, 권선틀 및 가이드 헤드의 축방향 운동을 중첩시키는 것이 가능하다. 예컨대, 무거운 긴 코일을 가진 권선틀은 느린 균일한 운동을 수행하게 하는 한편, 방향 전환 전 및 방향 전환시 가벼운 가이드 헤드가 신속한 선형 가속을 수행하게 한다.

또한, 공급장치의 가이드 헤드가 수직으로 이동가능하게 배치된다. 이로 인해, 가이드 헤드와 코일에서 테이프의 출발점 사이의 간격이 항상 동일하게 유지되도록 가이드 헤드를 코일의 직경 증가에 따라 안내하는 것이 가능해진다. 상기 일정한 간격은 컴퓨터에 의한 정확하고 재현가능한 가이드를 용이하게 한다.

또한, 권선틀은 수직축에 대해 선회가능하게 지지된다. 이로 인해, 각각의 층이 배치된 방향과 동일한 방향으로 전기 테이프가 도착하도록, 권선틀이 배치될 수 있다. 이렇게 함으로써, 감는 공정 동안 테이프가 거의 변형되지 않는다. 그러나, 권선틀의 선회 운동은 장치 부품의 나머지 운동과 정확히 매칭되어야 한다.

본 발명의 또다른 대상은 감겨진 전기 테이프로 이루어진 긴 코일이다. 이러한 코일은 긴밀하게 감겨진 층으로 상기 전기 테이프 보다 수배 더 넓은 권선틀상에 변형없이 감겨지고, 적어도 마지막 감는 공정의 감는 방향을 전환하는 원주 영역에서 긴 코일의 단부에 있는 적어도 각각의 층의 2개의 마지막 인접한 와인딩 사이의 축방향 간격이 긴 코일의 길이 영역에 있는 인접한 와인딩 사이의 간격 보다 커지는 것을 특징으로 한다. 간격 확대의 영역은 바람직하게는 대략 각각의 층의 원주에 걸쳐 연장된다. 이로 인해, 마지막 감는 공정에서 방향 전환에 필요한 탄성 변형이 큰 영역에 분배됨으로써, 전기 테이프의 남은 변형이 확실하게 피해진다.

또한, 권선틀은 양 단부에 플랜지를 갖는다. 긴 코일의 내부 안정성을 위해 불필요한 상기 플랜지는 앞면에 있는 긴 코일의 재료를 외부 손상으로부터 보호한다.

매우 긴 테이프 길이를 가능하게 하기 위해, 코일의 전기 테이프가 마이크로 플라즈마 또는 레이저 용접 방법에 의해 만들어진, 처리가능한 용접 시임에 의해 연결된 다수의 테이프 세그먼트로 이루어진다.

본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 설명하면, 하기와 같다.

도 1에는 권선틀(1)이 도시된다. 권선틀(1)상에는 전기 테이프(2)가 감겨진다. 권선틀(1)은 전기 테이프(2) 보다 수배 더 넓다. 전기 테이프(2)는 그것의 전체 길이에 걸쳐 탄성 범위의 인장 및 휨 응력을 받도록, 권선틀(1)의 폭에 걸쳐 연속하는 층으로 긴밀히 권선틀(1)상에 감겨진다. 달리 표현하면, 휨 반경이 어느 곳에서나 적어도 감겨진 전기 테이프(2)내에 남은 휨 변형이 주어질 정도의 크기이고, 측면 편향각은 어느 곳에서도 감겨진 전기 테이프(2)내에 남은 휨 변형이 주어지지 않을 정도의 크기이다. 또한, 감겨진 전기 테이프의 전체 길이에 걸쳐 어느 곳에서도 남은 변형을 야기시킬 수 있는 인장 응력이 주어지지 않을 정도로 낮은 테이프 장력으로 감겨진다. 이러한 전기 테이프 코일은 종래의 판 코일에서 보다 20배 이상 까지의 전기 테이프(2)가 감겨질 수 있는 긴 코일로 형성될 수 있다. 매우 긴 테이프 길이를 얻기위해, 긴 코일로 감겨지는 전기 테이프(2)가 용접 시임(2a)에 의해 서로 연결되는 다수의 테이프 세그먼트로 이루어진다. 용접 시임(2a)은 마이크로 플라즈마 또는 레이저 용접 방법으로 제조됨으로써, 용접 시임(2a) 근처에 있는 재료의 조직이 영향을 받지 않거나 또는 거의 영향을 받지 않기 때문에, 용접 시임(2a)의 영역에서도 전기 테이프(2)의 처리 가능성이 유지된다.

권선틀(1)은 두 단부에 측면으로 플랜지 풀리(1a)를 포함한다. 상기 플랜지 풀리(1a)는 감겨진 전기 테이프(2)를 양 측면의 손상으로부터 보호한다.

권선틀(1)상에 전기 테이프(2)를 감기 위해, 권선틀(1)은 상세히 도시되지 않은 회전 구동수단에 의해 화살표(3) 방향으로 회전된다. 회전 운동 동안 권선틀은 축방향으로 컴퓨터 제어되어 왕복 운동될 수 있다. 상기 왕복운동은 이중 화살표(4)로 표시된다.

감겨질 전기 테이프(2)는 권선틀(1)로부터 충분한 간격을 두고 수평 공급장치(5)에 가급적 방향 변동 없이 안내된다. 상기 공급장치(5)는 수평방향으로 왕복 운동 가능한 가이드 헤드(6)를 포함한다. 가이드 헤드(6)의 수평 운동은 도 1에 이중 화살표로 표시된다. 상기 왕복 운동도 컴퓨터 제어되며 권선틀(1)의 왕복 운동과 동기화됨으로써, 전기 테이프(2)를 감을 때 나타나는 측면 편향각이 전기 테이프(2)가 측면으로 비틀릴 정도의 일정 임계각 보다 결코 커지지 않는다. 또한, 도 2에 나타나는 바와 같이, 가이드 헤드(6)가 수직으로도 조정될 수 있다. 이러한 수직 조정 가능성은 도 2에 이중 화살표로 표시된다. 이러한 수직 조정은 코일의 직경 증가에 따라 가이드 헤드(6)를 조정하는 것을 가능하게 하므로, 가이드 헤드(6)와 코일에서 테이프의 출발점 사이의 간격이 항상 일정하게 유지된다.

수평 공급장치(5) 앞에는 충분한 간격을 두고 정확하게 작동하는 테이프 장력 조정장치(7)가 접속된다. 테이프 장력 조정장치(7)는 예컨대 가급적 편차 없이 또는 단지 적은 편차로 작동하는 브레이크 프레임으로 설계될 수 있다. 테이프 장력 조정장치(7)는 컴퓨터 제어되며 권선틀(1)의 회전 속도 및 권선틀(1) 및 수평 공급장치(5)의 왕복 운동에 대해 조정된다. 이로 인해, 감는 공정에 관련해서 수평 공급장치(5)가 요구하는 바에 따라 테이프 장력을 증가시키거나 감소시키는 것이 가능하다.

이렇게 함으로써, 전기 테이프(2)의 감는 공정을 온라인으로 정확하게 제어함으로써, 권선틀(1)상에서 코일로 감겨지는 전기 테이프(2)에 대한 전술한 조건이 지켜질 수 있다. 모든 운동의 제어는 컴퓨터(10)에 의해 이루어진다.

경우에 따라 도 3에 나타나는 바와 같이, 권선틀(1)이 부가로 수직축(8)을 중심으로 선회가능하게 지지됨으로써, 수직 투시면에서 볼 때 도착되는 전기 테이프(2)와 최후로 코일로 감겨지는 테이프 세그먼트 사이의 완전히 직선 천이가 이루어질 수 있다. 축(8)을 중심으로 하는 선회운동도 마찬가지로 컴퓨터 제어되며, 이중 화살표(9)로 도시되어 있다.

도 1에 나타나는 바와 같이, 코일의 단부에서 각각의 층의 2개의 인접한 와인딩은 코일의 길이 영역에서 인접한 와인딩 사이의 축방향 간격 보다 큰 축방향 간격을 갖는다. 상기 큰 간격은 긴 코일의 축방향 단부에서 방향 전환 전에 적어도 권선틀의 마지막 회전 동안 권선틀(1)과 공급장치(5) 사이의 축방향 상대 속도가 단시간 동안 가속됨으로써 만들어질 수 있다. 이로 인해, 긴 코일의 단부에서 층의 인접한 와인딩이 축방향으로 서로 당겨짐으로써, 축방향으로 충분한 공간이 생긴다. 그결과, 찌그러짐 또는 휨이 생기지 않으면서, 코일의 원주에 걸쳐 방향 전환을 야기시키는 전기 테이프(2)의 탄성 변형이 이루어질 수 있다. 특히, 전기 테이프(2)의 선행 와인딩에 의해 방해받지 않으면서, 방향 전환의 영역을 큰 둘레 범위에 분배할 수 있다.

Claims (9)

1. 공급장치(5)로부터 공급되는 전기 테이프(2)가 상기 전기 테이프(2) 보다 수배 더 넓은 회전하는 권선틀상에 감겨지고, 한편으로는 공급장치(5)가 그리고 다른 한편으로는 권선틀(1)이 권선틀(1)의 축에 대해 평행하게 서로 상대적으로 이동될 수 있으며, 권선틀(1)의 회전 속도 및 권선틀(1)과 공급장치(5) 사이의 상대 속도가 컴퓨터 제어되어 서로 조정됨으로써, 전기 테이프(2)가 연속하는 층으로 긴밀하게 감겨지고, 긴 코일의 축방향 단부에서 권선틀(1)과 공급 장치(5) 사이의 축방향 상대운동의 방향도 마찬가지로 컴퓨터 제어되어 바뀌는 방식의, 전기 테이프를 긴 코일로 변형 없이 감기 위한 방법에 있어서, 권선틀(1) 및 공급장치(5) 사이의 축방향 상대속도가 긴 코일의 축방향 단부에서 방향을 전환하기 전에 적어도 권선틀(1)의 마지막 회전 동안 단시간 동안 가속되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 회전하는 권선틀(1)을 갖춘 컴퓨터 제어되는 권상기, 및 상기 권선틀(1)에 대해 간격을 두고 배치된 가이드 헤드(6)를 갖춘 공급장치(5)를 포함하며, 상기 권선틀(1) 및 가이드 헤드(6)는 권선틀(1)의 축에 대해 수평으로 평행하게 서로 상대적으로 이동될 수 있도록 구성된, 제 1항에 따른 방법을 실시하기 위한 장치에 있어서, 공급장치(5)의 가이드 헤드(6)가 권선틀(1)의 축에 대해 평행하게 이동될 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2항에 있어서, 권선틀 및 공급장치(5)의 가이드 헤드(6)가 권선틀(1)의 축에 대해 수평으로 평행하게 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 2항 또는 3항에 있어서, 공급장치(5)의 가이드 헤드(6)가 수직으로 이동가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 2항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 권선틀(1)이 수직 축(8)을 중심으로 선회가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 전기 테이프(2)가 긴밀하게 감겨진 층으로 상기 전기 테이프(2) 보다 수배 더 넓은 권선틀(1)상에 변형없이 감겨지고, 적어도 마지막 감는 공정의 감는 방향을 전환하는 원주 영역에서 긴 코일의 단부 영역에 있는 적어도 각각의 층의 2개의 마지막 인접한 와인딩 사이의 축방향 간격이 긴 코일의 길이 영역에 있는 인접한 와인딩 사이의 간격 보다 큰 것을 특징으로 하는 감겨진 전기 테이프로 이루어진 긴 코일.
7. 제 6항에 있어서, 간격 확대 영역이 대략 각각의 층의 원주에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 긴 코일.
8. 제 6항에 있어서, 권선틀(1)이 양 단부에 플랜지를 갖는 것을 특징으로 하는 긴 코일.
9. 제 6항에 있어서, 전기 테이프(2)가 마이크로 플라즈마 또는 레이저 용접 방법에 의해 만들어진, 처리가능한 용접 시임(2a)에 의해 연결된 다수의 테이프 세그먼트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 긴 코일.