KR20140062778A

KR20140062778A - 가이드롤러의 마멸에 따른 와이어 권취오차의 보상장치 및 그것이 설치된 와이어소

Info

Publication number: KR20140062778A
Application number: KR1020120129567A
Authority: KR
Inventors: 김형재; 조형호; 이상직; 김도연; 이태경; 박철진
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-05-26
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: KR101402237B1

Abstract

본 발명의 목적은 와이어소에 설치되어 와이어를 안내하는 가이드롤러의 개수를 줄임과 함께 와이어보빈에 감기는 와이어가 가이드롤러의 마멸로 인한 와이어가 감아도는 부분의 직경감소에도 불구하고 와이어보빈에 와이어가 양호한 상태로 감길 수 있도록 하는 와이어 권취오차의 보상장치 및 그것이 설치된 와이어소를 제공하는 것이다. 이에 따라 본 발명은 와이어에 의해 잉곳의 절단이 이루어지는 와이어소에 있어서, 제1회전축을 따라 소정길이의 권취폭을 가지고 상기 와이어가 감기는 와이어보빈, 상기 제1회전축에 직각인 제2회전축을 가지는 것으로서 상기 와이어보빈에 상기 와이어가 진입하도록 상기 와이어가 감겨 주행방향의 변경을 안내하는 가이드롤러, 상기 가이드롤러가 상기 제1회전축 방향을 따라 설정구간에서 왕복이동하도록 하여 상기 와이어보빈에 상기 와이어가 상기 권취폭 전체에 순차적으로 감기게 하는 가이드롤러이송기, 상기 가이드롤러의 회전수를 감지하는 롤러회전수측정기, 및 상기 롤러회전수측정기로부터 전송된 상기 가이드롤러의 회전수와 상기 와이어의 속도에 의해 상기 가이드롤러의 마멸량을 산출하고, 상기 마멸량에 따라 상기 설정구간이 상기 제1회전축 방향으로 위치이동하여 상기 권취폭 전체에 와이어가 고르게 감길 수 있도록 상기 가이드롤러이송기를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가이드롤러의 마멸에 따른 와이어 권취오차의 보상장치 및 그것이 설치된 와이어소 {Winding error compensation apparatus of wire saw and Wire saw with the same}

본 발명은 가이드롤러의 마멸에 따른 와이어 권취오차의 보상장치 및 그것이 설치된 와이어소에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와이어보빈과 인접하게 설치되는 가이드롤러를 와이어보빈과 동일축을 가진 하나의 가이드롤러를 사용하여 와이어의 방향을 안내함에 있어서 가이드롤러의 마멸이 진행되더라도 와이어보빈에 감기는 와이어의 감긴 상태가 양호할 수 있도록 하는 가이드롤러의 마멸에 따른 와이어 권취오차의 보상장치 및 그것이 설치된 와이어소에 관한 것이다.

와이어소(wire saw)는 반도체, 세라믹, 유리 등 잉곳형태로 제조된 워크피스를 박판상의 다수 웨이퍼로 절단하는 절단장치이다.

상기 와이어소는 일측 와이어보빈에서 와이어를 풀어내어 일정피치로 다수홈이 형성된 와이어지지롤러에 감아 와이어열을 형성하고, 타측 와이어보빈에서는 상기 와이어를 감고 있다. 이와 동시에 와이어열에 연마용입자를 함유한 가공액을 공급하고, 와이어열에 피가공물을 밀어붙임으로써 그 연마용입자의 래핑(lapping)작용에 의해 상기 피가공물을 다수의 박판상의 웨이퍼로 절단할 수 있다.

상기 와이어보빈으로부터 상기 와이어지지롤러까지 와이어가 도달하기 위해서는 와이어의 방향변화 및 와이어의 텐션을 유지시키기 위해 다수의 가이드롤러가 설치될 필요가 있다.

도 1 내지 도 3은 그와 같이 와이어를 지지하는 다수의 가이드롤러에 의해 와이어가 안내되는 구성을 도시하는 것으로서, 한국등록특허공보 제10-0276048호에 기재되어 있다.

도 1을 참고하면, 와이어보빈(2)과 와이어지지롤러(6) 사이에는 다수의 가이드롤러에 의해 와이어가 그 주행방향이 전환되면서 연결되고 있다.

특히, 도 2의 (a) 및 (b)는 와이어보빈(2)에 진입하거나 풀려나는 와이어(1)를 안내하기 위하여 와이어보빈(2)에 인접하여 설치된 복수의 가이드롤러(4,5)를 도시하고 있다. 즉, 와이어보빈(2)에 진입하는 와이어(1)를 안내하기 위해, 2개의 가이드롤러(4,5)가 설치되되, 와이어보빈(2)과 가장 인접한 측에 설치되는 제1가이드롤러(4)는 와이어보빈(2)과 동일방향의 회전축을 구비하고, 그 하측에 설치되는 제2가이드롤러(5)는 와이어보빈(2)의 회전축과 수직인 회전축을 가진다. 이에 따라, 와이어보빈(2)으로 진입하는 와이어(1)는 제2가이드롤러(5)에 감긴 상태로 안내되어 제1가이드롤러(4)로 진입하고, 제1가이드롤러(4)에서 와이어보빈(2)을 향해 와이어보빈(2)의 회전축에 수직인 방향으로 진입할 수 있다. 상기 제1 및 제2가이드롤러(4,5)는 리니어모터(3)에 의해 와이어보빈(2)의 회전축방향으로 왕복운동하면서 와이어보빈(2)으로부터 와이어(1)를 순차적으로 풀어내거나 감고 있다.

그러나, 상기와 같은 가이드롤러들(4,5)은 고속주행하는 와이어(1)에 의해 마멸이 발생되어 가이드롤러(4,5)의 회전축방향을 향해 마멸홈(e)이 형성됨으로써 와이어(1)가 마멸홈(e)에 끼이는 현상이 발생한다. 이는 와이어(1)에 과도한 장력을 발생시키는 것이므로 와이어 단선의 중요한 원인이 된다.

따라서, 가급적 가이드롤러(4,5)의 개수를 줄임으로써 와이어(1)가 끼이는 마멸홈(e)의 발생빈도 및 서로 함께 생성되는 마멸홈(e)의 수를 줄일 수 있고, 와이어 단선의 가능성도 감소시킬 수 있다.

이를 위해, 전술한 와이어보빈(2)에 인접한 제1 및 제2가이드롤러(4,5)를 제1 및 제2가이드롤러(4,5)의 회전축에 모두 수직인 회전축을 가지는 하나의 가이드롤러(7)로 치환할 수 있다.

그러나, 도 3과 같이, 상기 하나의 가이드롤러(7)가 설치된 경우에도, 가이드롤러(7)와 와이어(1)의 접촉부에서 가이드롤러(7)에 마멸홈(e)이 형성되고, 와이어(1)가 감아 도는 직경이 점차 감소하는 현상이 발생한다. 또한, 마멸홈(e)으로 인해 와이어(1)가 감아 도는 가이드롤러(7)의 직경이 작아진 상태는 와이어(1)가 와이어보빈(2)에 진입하는 위치에 오차를 발생시킴으로써, 와이어보빈(2)의 권취부에 와이어(1)가 고르게 감기지 못한다. 즉, 리니어모터(3)는 가이드롤러(7)에 마멸홈(e)이 형성되지 않은 초기시점을 기준으로 왕복구간이 설정되어 작동하므로, 마멸홈(e)이 발생한 후에는 와이어(1)가 와이어보빈(2)에 진입하는 위치에 오차가 발생하여 와이어의 권취상태가 고르지 못하고 불규칙하게 권취 및 적층되며, 향후 와이어(1)가 다시 풀려나가는 시점에서는 복잡한 권취상태에서 와이어가 빠져나와야 하므로 과도한 장력을 발생시키고 와이어 단선의 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 관점에서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 와이어소에 설치되어 와이어를 안내하는 가이드롤러의 개수를 줄임과 함께, 가이드롤러의 마멸로 인해 와이어가 감아 도는 부분의 직경감소에도 불구하고 와이어보빈에 와이어가 양호한 상태로 감길 수 있도록 하는 와이어 권취오차의 보상장치 및 그것이 설치된 와이어소를 제공하는 것이다.

이에 따라 본 발명은 와이어에 의해 잉곳의 절단이 이루어지는 와이어소에 있어서, 제1회전축을 중심으로 회전하고 상기 제1회전축을 따라 소정길이의 권취폭을 가지고 상기 와이어가 감기는 와이어보빈, 상기 제1회전축에 직각인 제2회전축을 가지는 것으로서 상기 와이어보빈에 상기 와이어가 진입하도록 상기 와이어가 감겨 주행방향의 변경을 안내하는 가이드롤러, 상기 가이드롤러가 상기 제1회전축 방향을 따라 설정구간에서 왕복이동하도록 하여 상기 와이어보빈에 상기 와이어가 상기 권취폭 전체에 순차적으로 감기게 하는 가이드롤러이송기, 상기 가이드롤러의 회전수를 감지하는 롤러회전수측정기, 및 상기 롤러회전수측정기로부터 전송된 상기 가이드롤러의 회전수와 상기 와이어의 속도에 의해 상기 가이드롤러의 마멸량을 산출하고, 상기 마멸량에 따라 상기 설정구간이 상기 제1회전축 방향으로 위치이동하여 상기 권취폭 전체에 와이어가 고르게 감길 수 있도록 상기 가이드롤러이송기를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 구성에 표시장치를 더 구비하고, 상기 제어기는 상기 마멸량이 설정된 한계치에 도달하면 상기 표시장치에 알람신호를 표시하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 와이어의 상기 속도는 와이어속도측정기에 의해 측정되어 상기 제어기로 전송된 속도인 것이 바람직하다.

한편, 다른 관점에서 본 발명은 제1회전축을 중심으로 회전하고 상기 제1회전축을 따라 소정길이의 권취폭을 가지는 와이어보빈, 상기 제1회전축에 직각인 제2회전축을 가지는 것으로서 상기 와이어보빈에 상기 와이어가 진입하도록 상기 와이어가 감겨 주행방향의 변경을 안내하는 가이드롤러, 및, 상기 가이드롤러가 상기 제1회전축 방향을 따라 설정구간에서 왕복이동하도록 하여 상기 와이어보빈에 상기 와이어가 상기 권취폭 전체에 순차적으로 감기게 하는 가이드롤러이송기를 포함하는 가이드롤러의 마멸에 따른 와이어소의 와이어 권취오차 보상장치에 있어서, 상기 가이드롤러의 회전수를 감지하는 롤러회전수측정기, 상기 롤러회전수측정기로부터 전송된 상기 가이드롤러의 회전수와 상기 와이어의 속도에 의해 상기 가이드롤러의 마멸량을 산출하고, 상기 마멸량에 따라 상기 설정구간이 상기 제1회전축 방향으로 위치이동하여 상기 권취폭 전체에 와이어가 고르게 감길 수 있도록 상기 가이드롤러이송기를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드롤러의 마멸에 따른 와이어소의 와이어 권취오차 보상장치를 제공한다.

한편, 또 다른 관점에서 본 발명은 소정간격의 복수의 와이어지지롤러에 감겨 주행하는 와이어에 의해 잉곳의 절단이 이루어지는 와이어소에 있어서, 제1회전축을 중심으로 회전하고 상기 제1회전축을 따라 소정길이의 권취폭을 가지는 와이어보빈, 상기 제1회전축에 직각인 제2회전축을 가지는 것으로서 상기 와이어보빈에 상기 와이어가 진입하도록 상기 와이어가 감겨 주행방향의 변경을 안내하는 제1가이드롤러, 상기 제1가이드롤러가 상기 제1회전축 방향을 따라 설정구간에서 왕복이동하도록 하여 상기 와이어보빈에 상기 와이어가 상기 권취폭 전체에 순차적으로 감기게 하는 가이드롤러이송기, 상기 가이드롤러의 회전수를 감지하는 롤러회전수측정기, 상기 롤러회전수측정기로부터 전송된 상기 가이드롤러의 회전수와 상기 와이어의 속도에 의해 상기 가이드롤러의 마멸량을 산출하고, 상기 마멸량에 따라 상기 설정구간이 상기 제1회전축 방향으로 위치이동하여 상기 권취폭 전체에 와이어가 고르게 감길 수 있도록 상기 가이드롤러이송기를 제어하는 제어기, 상기 제2회전축과 동일한 방향의 회전축을 가지고 상기 와이어가 걸려 주행이 안내되고 있으며 상기 와이어에 긴장을 부여하도록 텐션스프링에 의해 견인력을 가지는 제2가이드롤러 및, 상기 제2회전축과 동일한 방향의 회전축을 가지고, 상기 제2가이드롤러와 상기 와이어지지롤러 사이에서 상기 와이어의 주행방향을 변경시키도록 안내하는 제3가이드롤러를 포함하여 구성되되, 상기 와이어보빈과 상기 와이어지지롤러 사이에는 상기 제1가이드롤러, 상기 제2가이드롤러, 상기 제3가이드롤러에 의해서만 상기 와이어의 주행방향이 변경되고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구성들에 있어서 제어기가 상기 가이드롤러의 회전축을 기준으로 상기 와이어보빈을 향해 진입을 시작하는 와이어가 위치하는 방향을 향해, 상기 마멸량만큼 상기 설정구간이 이동하도록 상기 가이드롤러이송기를 제어하는 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 상기 구성들에 있어서 상기 가이드롤러로부터 상기 와이어보빈으로 진입하는 상기 와이어는 상기 제1회전축에 직각인 방향으로 진입하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따른 와이어소 및 와이어소에 설치되는 가이드롤러의 마멸에 따른 와이어 권취오차의 보상장치 및 그것이 설치된 와이어소는, 와이어보빈에 인접하여 감기거나 풀리는 와이어의 방향을 전환하는 가이드롤러의 수를 줄일 수 있음과 함께, 가이드롤러의 마멸로 인해 와이어가 감아 도는 부분의 직경이 감소하더라도 와이어보빈에 와이어가 고르고 양호한 상태로 계속 권취될 수 있다.

또한, 그러한 와이어 권취오차의 보상장치가 설치됨으로써 청구항 10과 같이, 3개의 가이드롤러에 의해 와이어보빈과 와이어지지롤러 사이의 와이어의 방향전환이 안내되도록 구성할 수 있고, 와이어보빈에 감기는 와이어의 권취상태를 양호하게 유지하여 와이어 단선의 위험을 감소시킨다.

도 1은 종래 와이어소의 구성을 도시하는 구성설명도
도 2는 도 1의 와이어소에서 와이어보빈과 가이드롤러의 구성을 도시하는 평면구성도
도 3은 도 1의 와이어소에서 와이어보빈과 가이드롤러의 구성을 도시하는 측면구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 가이드롤러의 마멸에 따른 와이어 권취오차의 보상장치를 도시하는 구성도
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 권취오차의 보상장치에 의해 가이드롤러의 마멸에 대한 보상이 이루어지지 않을 경우를 설명하는 작용설명도
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 가이드롤러의 마멸에 따른 와이어 권취오차의 보상장치에서 제어기의 작동과정을 설명하는 블록도
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 가이드롤러의 마멸에 따른 와이어 권취오차의 보상장치의 작용설명도
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 가이드롤러의 마멸에 따른 와이어 권취오차의 보상장치에서 가이드롤러에 설치된 롤러회전수측정기의 구성도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 와이어 권취오차의 보상장치를 구비한 와이어소의 구성을 간략히 도시하는 사시도

본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 와이어소(Wire saw)는 가이드롤러(40)의 마멸에 따른 와이어(10) 권취오차의 보상장치를 구비한다.

도 4를 참조하면, 상기 권취오차의 보상장치는, 제1회전축(25)을 중심으로 회전하고 상기 제1회전축(25)을 따라 소정길이의 권취폭(W)을 가지고 와이어(10)가 감기는 와이어보빈(20), 상기 제1회전축(25)에 직각인 제2회전축(45)을 가지는 것으로서 상기 와이어보빈(20)에 와이어(10)가 진입하도록 와이어(10)가 감겨 주행방향의 변경을 안내하는 가이드롤러(40), 상기 가이드롤러(40)가 상기 제1회전축(25) 방향을 따라 설정구간에서 왕복이동하도록 하여 상기 와이어보빈(20)에 상기 와이어(10)가 상기 권취폭(W) 전체에 순차적으로 감기게 하는 가이드롤러이송기(30), 상기 가이드롤러(40)의 회전수를 감지하는 롤러회전수측정기(50), 및 상기 롤러회전수측정기(50)로부터 전송된 상기 가이드롤러(40)의 회전수와 상기 와이어(10)의 속도에 의해 상기 가이드롤러(40)의 마멸량을 산출하고, 상기 마멸량에 따라 상기 설정구간이 상기 제1회전축(25) 방향으로 위치이동하여 상기 권취폭(W) 전체에 와이어(10)가 고르게 감길 수 있도록 상기 가이드롤러이송기(30)를 제어하는 제어기(70)를 포함한다.

상기 와이어보빈(20)은 와이어(10)를 권취하는 것으로, 와이어보빈(20)에 감기는 와이어(10)는 측방향을 향해 순차적으로 감기게 됨으로써 풀려날 때에도 원활히 풀릴 수 있다. 와이어보빈(20)은 구동모터(21)에 연결되어 제1회전축(25)을 중심으로 회전하며, 와이어소의 작동과정에서 와이어보빈(20)은 와이어(10)를 모두 풀어낸 후, 와이어(10)의 역주행으로 와이어(10)를 다시 감아 들이는 과정을 반복한다. 와이어보빈(20)에는 양단에 일측 및 타측가이드플랜지(22,23)에 의해 영역이 제한되는 권취폭(W)이 형성되어 와이어(10)가 권취폭(W)에 순차적으로 감기고 있다.

상기 가이드롤러(40)는 잉곳을 절단한 와이어(10)가 주행하면서 와이어보빈(20)에 권취되기 위해 그 주행방향이 변경되도록 안내하고 있다. 가이드롤러(40)는 상기 제1회전축(25)에 직각인 제2회전축(45)을 중심으로 회전하고, 가이드롤러(40)를 감아돌아 주행하는 와이어(10)는 제1회전축(25)에 대략 평행하게 진입하여 가이드롤러(40)에 감긴 후 제1회전축(25)에 수직인 방향으로 와이어보빈(20)에 진입한다. 가이드롤러(40)가 제1회전축(25) 방향으로 왕복이동하면서 와이어(10)가 제1회전축(25)에 수직인 방향으로 와이어보빈(20)에 진입하면, 와이어(10)가 순차적으로 감기면서 도 4의 확대된 그림과 같이 고르고 양호한 권취상태를 가진다.

상기 가이드롤러이송기(30)는 가이드롤러(40)가 제1회전축(25) 방향을 따라 설정구간에서 왕복이동하도록 하여 상기 와이어보빈(20)에 상기 와이어(10)가 상기 권취폭(W) 전체에 순차적으로 감기게 한다. 이를 위하여 가이드롤러(40)가 설치되는 이동자(32)와 그 이동자(32)가 직선운동하기 위한 고정레일(31)로 이루어지는 리니어모터가 설치된다. 가이드롤러이송기(30)는 리니어모터 외에도 직선구동이 가능한 공지의 타 이동수단이 채택될 수 있다.

상기 리니어모터는 가이드롤러(40)가 왕복이동하는 설정구간이 사전에 세팅되어 와이어보빈(20)의 권취폭(W)을 따라 가이드롤러(40)가 이동하면서 와이어(10)가 조밀하게 순차적으로 감기게 된다. 리니어모터가 설정구간에서 일측방향으로 한번 이동자(32)를 이동시키는 경우, 와이어(10)가 밀착된 상태로 순차적으로 감겨 하나의 층을 형성하고, 이후 반대방향으로 한번 이동자(32)를 이동시키면 와이어(10)가 순차적으로 조밀하게 감긴 하나의 층이 적층된다.

상기 롤러회전수측정기(50)는 가이드롤러(40)의 회전수를 측정하기 위한 것으로서, 그 구체적인 구성은 도 9에서 도시하는 바와 같이, 리니어모터의 이동자(32)에 광센서(50)를 설치하고 가이드롤러(40)의 표면의 일지점에 반사물질(51)을 설치하여 구성할 수 있고, 가이드롤러(40)의 회전수를 카운트할 수 있다. 또한, 제2회전축(45)에 회전수를 측정할 수 있는 공지의 인코더를 설치함으로써 회전수를 측정하는 것도 가능하다. 롤러회전수측정기(50)는 그 측정값을 제어기(70)로 전달한다.

상기 제어기(70)는 가이드롤러이송기(30)의 작동을 제어하기 위한 것으로서, 와이어소의 전체 작동을 제어하는 제어기(70)가 될 수 있다. 상기 제어기(70)는 가이드롤러(40)에 와이어(10)와 가이드롤러(40)와의 마찰에 의한 마멸홈(44)이 도 5와 같이 발생하면, 가이드롤러(40)가 왕복이동하는 상기 설정구간을 변경함으로써 와이어(10)가 와이어보빈(20)에 계속적으로 고르고 양호한 상태로 감길 수 있도록 한다.

즉, 상기 롤러회전수측정기(50)로부터 전송된 상기 가이드롤러(40)의 회전수와 상기 와이어(10)의 속도에 의해 상기 가이드롤러(40)의 마멸량을 산출하고, 상기 마멸량에 따라 상기 설정구간(도 8의 S1)이 상기 제1회전축(25) 방향으로 위치이동(도 8의 S2로 이동)하여 상기 권취폭(W) 전체에 와이어(10)가 고르게 감길 수 있도록 한다. 상기 위치이동하는 구체적 방향은 가이드롤러(40)의 회전축인 제2회전축(45)을 기준으로 상기 와이어보빈(20)을 향해 진입을 시작하는 와이어(10)가 위치하는 방향이고, 상기 마멸량만큼 이동한다.

도 5 및 도 6은 그와 같은 제어기(70)의 제어동작이 없는 상태에서 가이드롤러(40)에 마멸이 발생한 경우의 상태를 도시하고 있다.

도 5를 참고하면, 와이어(10)의 오랜시간 주행에 따라 가이드롤러(40)에는 와이어(10)와의 접촉부분에서 마멸이 지속되어 “a" 깊이의 마멸홈(44)이 형성되고, 그러한 마멸홈(44)의 발생시 마멸홈(44)의 바닥면에 와이어(10)가 끼여 주행하게 된다. 그 상태에서, 리니어모터는 설정구간에서 가이드롤러(40)를 왕복이송하고 있는 경우, 마멸홈(44)이 발생하지 않았던 시점에서는 와이어(10)가 권취폭(W)의 일단 즉 가이드플랜지(22)와 접하는 지점까지 감김으로써 권취폭(W)을 따라 일단에서 타단까지 고르게 감길 수 있었으나, 마멸홈(44)의 발생으로 와이어(10)가 감아 도는 가이드롤러(40)의 직경이 감소(도 5의 확대된 그림에서 직경D에서 직경d로 감소)하여 가이드롤러(40)가 초기설정구간에서만 이동하는 경우, 와이어(10)는 권취폭(W)의 일단 즉 일단가이드플랜지(22)와 접하는 지점까지 도달하지 못하고, 도 5에서 마멸홈(44)의 깊이인 “a"만큼의 폭에는 감길 수 없다. 그러한 과정이 반복되면 순차적으로 감겨 적층되는 와이어(10)가 권취폭(W) 중 와이어(10)가 감지지 않은 일단측으로 적층된 와이어(10)층이 무너져 내려 와이어(10)의 권취상태가 불량해진다.

도 6은 가이드롤러(40)가 리니어모터에 의해 와이어보빈(20)의 타단으로 이동한 상태를 도시하고 있다. 리니어모터가 초기설정구간(도 8의 S1구간)에 따라 타단까지 이동한 경우, 가이드롤러(40)의 마멸홈(44)에 끼여 주행하는 와이어(10)는 마멸홈(44)이 없을 경우 도달하는 위치“C"를 넘어 마멸홈(44)의 깊이인 ”a"만큼을 초과하여 이동한 “D"위치에 도달한다.

이에 따라, 와이어(10)는 타측가이드플랜지(23)에 의해 권취폭(W)을 벗어나지는 않으나, 비스듬한 경사방향으로 와이어보빈(20)에 진입하여 타측가이드플랜지(23)와 접하는 부분에서 확대된 도 6의 그림과 같이 과도하게 많이 감긴 상태가 된다. 그러한 과정이 반복되면, 타측가이드플랜지(23)에 접하여 과도하게 감긴 와이어(10)층이 옆으로 무너져 내리고 그 위에 와이어(10)가 계속적으로 감김으로써 와이어(10)의 권취상태가 매우 불량하게 된다. 이에 따라, 후에 와이어보빈(20)에서 와이어(10)가 풀려나가는 동작에서 와이어(10)는 적층된 와이어(10)에 매몰된 상태에서 빠져나와야 하므로 과도한 장력이 걸리고 와이어(10) 단선의 중요한 원인이 된다.

도 7 및 도 8은 전술한 문제점이 해결되도록 하는 제어기(70)의 제어동작을 도시하고 있다.

먼저, 도 7과 같이, 롤러회전수측정기(50)로부터 측정값이 전송되면(S10), 제어기(70)는 가이드롤러(40)의 마멸량을 산출한다.(S20)

상기 마멸량을 산출하기 위해,

와이어(10)의 속도(V) = (π*d*N)/60 (m/s) 이라는 수식이 성립한다. 여기서 d: 가이드롤러(40)에서 와이어(10)가 감아 도는 직경, N: 가이드롤러(40)의 분당회전수이다. 상기 와이어(10)의 속도(V)는 사전에 설정되어 제어기(70)에 입력되어 있으나, 별도의 와이어속도측정기를 구비하여 실시간으로 속도측정값이 제어기(70)에 전송되는 경우, 보다 정확한 계산이 이루어질 수 있다.

상기 수식에서 d = 60*V/(π*N) 이 도출될 수 있으므로

마멸량은 가이드롤러(40)의 초기직경인 D에서 현재 와이어(10)가 감아도는 직경 d를 뺀 값으로부터 도출될 수 있다.

즉, 마멸량 a=(D-d)/2 가 된다.

이후, 산출된 마멸량을 입력되어 있는 한계치와 비교하여(S30) 한계치에 도달한 경우에는 와이어(10)의 단선이 우려되므로 와이어소의 작동을 중지시키고 가이드롤러(40)를 교체한다.(S50) 상기 마멸량이 설정된 한계치에 도달하면 별도로 구비된 경고등, 음향장치 등의 표시장치에 의해 알람신호를 표시하도록 한다.

한편, 마멸량이 한계치에 도달하지 않은 경우, 제어기(70)는 설정구간을 상기 제1회전축(25) 방향으로 위치이동시킨다. 그 이동의 방향은 가이드롤러(40)의 회전축인 제2회전축(45)을 기준으로 와이어보빈(20)을 향해 진입을 시작하는 와이어(10)가 위치하는 방향(도 8 및 도 9에서 f방향)이고, 이동량은 마멸량 “a"만큼 이동한다.

도 8을 참고하면, 초기의 설정구간이 S1구간으로 표시된 영역이었으나, 마멸량이 “a"만큼 발생한 경우에는 설정구간을 동일폭인 S2구간이 되도록 가이드롤러이송기(30)가 가이드롤러(40)를 이송시키는 설정구간의 위치를 변경한다.

상기 S1 및 S2 구간은 상기 가이드롤러(40)의 회전축인 제2회전축(45)을 기준으로 상기 와이어보빈(20)에 권취되기 위해 진입하는 와이어(10)가 가이드롤러(40)에서부터 벗어나기 시작하는 지점으로서 마멸이 발생되기 전의 지점(도 8의 g점)에 대한 이동구간이다.

이에 따라, 와이어보빈(20)의 권취폭(W)에 감기는 와이어(10)는 가이드롤러(40)의 이동에 따라 제1회전축(25) 방향으로 와이어(10)가 왕복이동하면서 와이어보빈(20)에 계속적으로 수직으로 진입하여 가이드롤러(40)의 마멸에도 불구하고 순차적으로 감겨 양호한 권취상태를 유지할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 와이어(10) 권취오차의 보상장치를 구비한 와이어소를 도시하고 있다.

본 실시예에서 와이어소는 전술한 와이어(10) 권취오차의 보상장치의 구성을 포함한다. 즉, 제1회전축(25)을 따라 소정길이의 권취폭(W)을 가지는 와이어보빈(20), 제1회전축(25)에 직각인 제2회전축(45)을 가지는 것으로서 와이어보빈(20)에 와이어(10)가 진입하도록 와이어(10)가 감겨 주행방향의 변경을 안내하는 제1가이드롤러(47), 상기 제1가이드롤러(47)가 제1회전축(25) 방향을 따라 설정구간에서 왕복이동하도록 하여 상기 와이어보빈(20)에 와이어(10)가 권취폭(W) 전체에 순차적으로 감기게 하는 가이드롤러이송기(30), 상기 가이드롤러(40)의 회전수를 감지하는 롤러회전수측정기(50), 상기 롤러회전수측정기(50)로부터 전송된 가이드롤러(40)의 회전수와 와이어(10)의 속도에 의해 가이드롤러(40)의 마멸량을 산출하고, 상기 마멸량에 따라 상기 설정구간이 제1회전축(25) 방향으로 위치이동하여 상기 권취폭(W) 전체에 와이어(10)가 고르게 감길 수 있도록 가이드롤러이송기(30)를 제어하는 제어기(70)를 구비하고 있다.

또한, 상기 와이어소는 제2회전축(45)과 동일한 방향의 회전축을 가지고 상기 와이어(10)가 걸려 주행이 안내되고 있으며 와이어(10)에 긴장을 부여하도록 텐션스프링(43)에 의해 견인력을 가지는 제2가이드롤러(48) 및, 상기 제2회전축(45)과 동일한 방향의 회전축을 가지고, 상기 제2가이드롤러(48)와 와이어지지롤러(60) 사이에서 상기 와이어(10)의 주행방향을 변경시키도록 안내하는 제3가이드롤러(49)를 포함한다.

이에 따라, 와이어보빈(20)과, 잉곳의 절단이 이루어지는 와이어지지롤러(60) 사이에서 상기 제1가이드롤러(47), 상기 제2가이드롤러(48), 상기 제3가이드롤러(49)만으로도, 와이어(10)의 연결 및 주행을 안내할 수 있다.

이에 따라, 와이어소에 설치되는 가이드롤러(40)의 개수를 최소화하여 와이어(10)의 장력증가로 인한 단선의 가능성을 현저히 감소시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

1,10; 와이어 2,20; 와이어보빈
3; 리니어모터 4,5,7,40; 가이드롤러
6,60; 와이어지지롤러 21; 구동모터
22,23; 가이드플랜지 25; 제1회전축
30; 가이드롤러이송기 31; 고정레일
32; 이동자 43; 텐션스프링
44,e; 마멸홈 45; 제2회전축
47; 제1가이드롤러 48; 제2가이드롤러
49; 제3가이드롤러 50; 롤러회전수측정기
51; 반사물질 60; 와이어지지롤러
70; 제어기 W; 권취폭

Claims

와이어(10)에 의해 잉곳의 절단이 이루어지는 와이어소에 있어서,
제1회전축(25)을 중심으로 회전하고 상기 제1회전축(25)을 따라 소정길이의 권취폭(W)을 가지고 상기 와이어(10)가 감기는 와이어보빈(20),
상기 제1회전축(25)에 직각인 제2회전축(45)을 가지는 것으로서 상기 와이어보빈(20)에 상기 와이어(10)가 진입하도록 상기 와이어(10)가 감겨 주행방향의 변경을 안내하는 가이드롤러(40),
상기 가이드롤러(40)가 상기 제1회전축(25) 방향을 따라 설정구간에서 왕복이동하도록 하여 상기 와이어보빈(20)에 상기 와이어(10)가 상기 권취폭(W) 전체에 순차적으로 감기게 하는 가이드롤러이송기(30),
상기 가이드롤러(40)의 회전수를 감지하는 롤러회전수측정기(50), 및
상기 롤러회전수측정기(50)로부터 전송된 상기 가이드롤러(40)의 회전수와 상기 와이어(10)의 속도에 의해 상기 가이드롤러(40)의 마멸량을 산출하고, 상기 마멸량에 따라 상기 설정구간이 상기 제1회전축(25) 방향으로 위치이동하여 상기 권취폭(W) 전체에 와이어(10)가 고르게 감길 수 있도록 상기 가이드롤러이송기(30)를 제어하는 제어기(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드롤러(40)의 마멸에 따른 와이어(10) 권취오차의 보상장치를 구비한 와이어소
제1항에 있어서,
상기 제어기(70)는
상기 제2회전축(45)을 기준으로 상기 와이어보빈(20)을 향해 진입을 시작하는 와이어(10)가 위치하는 방향을 향해,
상기 마멸량만큼 상기 설정구간이 이동하도록 상기 가이드롤러이송기(30)를 제어하는 것을 특징으로 하는 가이드롤러(40)의 마멸에 따른 와이어(10) 권취오차의 보상장치를 구비한 와이어소
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가이드롤러(40)로부터 상기 와이어보빈(20)으로 진입하는 상기 와이어(10)는 상기 제1회전축(25)에 직각인 방향으로 진입하는 것을 특징으로 하는 가이드롤러(40)의 마멸에 따른 와이어(10) 권취오차의 보상장치를 구비한 와이어소
제1항 또는 제2항에 있어서,
표시장치를 더 구비하고,
상기 제어기(70)는
상기 마멸량이 설정된 한계치에 도달하면 상기 표시장치에 알람신호를 표시하는 것을 특징으로 하는 가이드롤러(40)의 마멸에 따른 와이어(10) 권취오차의 보상장치를 구비한 와이어소
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 와이어(10)의 상기 속도는 와이어속도측정기에 의해 측정되어 상기 제어기(70)로 전송된 속도인 것을 특징으로 하는 가이드롤러(40)의 마멸에 따른 와이어(10) 권취오차의 보상장치를 구비한 와이어소
제1회전축(25)을 중심으로 회전하고 상기 제1회전축(25)을 따라 소정길이의 권취폭(W)을 가지는 와이어보빈(20),
상기 제1회전축(25)에 직각인 제2회전축(45)을 가지는 것으로서 상기 와이어보빈(20)에 상기 와이어(10)가 진입하도록 상기 와이어(10)가 감겨 주행방향의 변경을 안내하는 가이드롤러(40), 및,
상기 가이드롤러(40)가 상기 제1회전축(25) 방향을 따라 설정구간에서 왕복이동하도록 하여 상기 와이어보빈(20)에 상기 와이어(10)가 상기 권취폭(W) 전체에 순차적으로 감기게 하는 가이드롤러이송기(30)를 포함하는 가이드롤러(40)의 마멸에 따른 와이어소의 와이어(10) 권취오차 보상장치에 있어서,
상기 가이드롤러(40)의 회전수를 감지하는 롤러회전수측정기(50),
상기 롤러회전수측정기(50)로부터 전송된 상기 가이드롤러(40)의 회전수와 상기 와이어(10)의 속도에 의해 상기 가이드롤러(40)의 마멸량을 산출하고, 상기 마멸량에 따라 상기 설정구간이 상기 제1회전축(25) 방향으로 위치이동하여 상기 권취폭(W) 전체에 와이어(10)가 고르게 감길 수 있도록 상기 가이드롤러이송기(30)를 제어하는 제어기(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드롤러(40)의 마멸에 따른 와이어소의 와이어(10) 권취오차 보상장치
제6항에 있어서,
상기 제어기(70)는
상기 제2회전축(45)을 기준으로 상기 와이어보빈(20)을 향해 진입을 시작하는 와이어(10)가 위치하는 방향을 향해,
상기 마멸량만큼 상기 설정구간이 이동하도록 상기 가이드롤러이송기(30)를 제어하는 것을 특징으로 하는 가이드롤러(40)의 마멸에 따른 와이어소의 와이어(10) 권취오차 보상장치
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 가이드롤러(40)로부터 상기 와이어보빈(20)으로 진입하는 상기 와이어(10)는 상기 제1회전축(25)에 직각인 방향으로 진입하는 것을 특징으로 하는 가이드롤러(40)의 마멸에 따른 와이어소의 와이어(10) 권취오차 보상장치
소정간격의 복수의 와이어지지롤러(60)에 감겨 주행하는 와이어(10)에 의해 잉곳의 절단이 이루어지는 와이어소에 있어서,
제1회전축(25)을 중심으로 회전하고 상기 제1회전축(25)을 따라 소정길이의 권취폭(W)을 가지는 와이어보빈(20),
상기 제1회전축(25)에 직각인 제2회전축(45)을 가지는 것으로서 상기 와이어보빈(20)에 상기 와이어(10)가 진입하도록 상기 와이어(10)가 감겨 주행방향의 변경을 안내하는 제1가이드롤러(47),
상기 제1가이드롤러(47)가 상기 제1회전축(25) 방향을 따라 설정구간에서 왕복이동하도록 하여 상기 와이어보빈(20)에 상기 와이어(10)가 상기 권취폭(W) 전체에 순차적으로 감기게 하는 가이드롤러이송기(30),
상기 가이드롤러(40)의 회전수를 감지하는 롤러회전수측정기(50),
상기 롤러회전수측정기(50)로부터 전송된 상기 가이드롤러(40)의 회전수와 상기 와이어(10)의 속도에 의해 상기 가이드롤러(40)의 마멸량을 산출하고, 상기 마멸량에 따라 상기 설정구간이 상기 제1회전축(25) 방향으로 위치이동하여 상기 권취폭(W) 전체에 와이어(10)가 고르게 감길 수 있도록 상기 가이드롤러이송기(30)를 제어하는 제어기(70),
상기 제2회전축(45)과 동일한 방향의 회전축을 가지고 상기 와이어(10)가 걸려 주행이 안내되고 있으며 상기 와이어(10)에 긴장을 부여하도록 텐션스프링(43)에 의해 견인력을 가지는 제2가이드롤러(48) 및,
상기 제2회전축(45)과 동일한 방향의 회전축을 가지고, 상기 제2가이드롤러(48)와 상기 와이어지지롤러(60) 사이에서 상기 와이어(10)의 주행방향을 변경시키도록 안내하는 제3가이드롤러(49)를 포함하여 구성되되,
상기 와이어보빈(20)과 상기 와이어지지롤러(60) 사이에는 상기 제1가이드롤러(47), 상기 제2가이드롤러(48), 상기 제3가이드롤러(49)에 의해서만 상기 와이어(10)의 주행방향이 변경되고 있는 것을 특징으로 하는 가이드롤러(40)의 마멸에 따른 와이어(10) 권취오차의 보상장치를 구비한 와이어소
제9항에 있어서,
상기 제어기(70)는
상기 제2회전축(45)을 기준으로 상기 와이어보빈(20)을 향해 진입을 시작하는 와이어(10)가 위치하는 방향을 향해,
상기 마멸량만큼 상기 설정구간이 이동하도록 상기 가이드롤러이송기(30)를 제어하는 것을 특징으로 하는 가이드롤러(40)의 마멸에 따른 와이어(10) 권취오차의 보상장치를 구비한 와이어소
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 가이드롤러(40)로부터 상기 와이어보빈(20)으로 진입하는 상기 와이어(10)는 상기 제1회전축(25)에 직각인 방향으로 진입하는 것을 특징으로 하는 가이드롤러(40)의 마멸에 따른 와이어(10) 권취오차의 보상장치를 구비한 와이어소