JPH0192176A - 非晶質金属リボンの巻取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融金属を高速回転下にある冷却ロール外周
上に噴出して急冷凝固することにより製造する非晶質金
属のリボンの巻取装置に関し、得られた非晶質金属のリ
ボンをオンラインで連続的に巻取る非晶質金属のリボン
の連続巻取装置に関する。

〔従来の技術〕

非晶質金属のリボンの製造方法としては、溶融金属を高
速回転下にある冷却ロールの外周上に噴出し、この冷却
ロールの除熱作用により急冷凝固し非晶質化する。得ら
れた非晶質金属のリボンを連続的に巻取る装置として第
６図に示す巻取装置が時開６１−８２９５３公報として
提案されている。すなわち、溶融金属４をるつぼ２の下
方にあるノズル３から吐下し巻取ドラム６６を高速回転
する冷却ロール１に隣接して配置し、リボン５の先端を
巻取ドラム６６に組込んだ磁石の吸着力により捕捉して
巻取りを開始する装置である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記非晶質金属のリボンの製造方法において、リボンに
非晶質組織を付与するためには極めて大きな冷却速度を
必要とし、その結果冷却ロール１の周速が２０〜３０ｍ
、／秒もの高速回転が要求さる。この時形成されるリボ
ン５は厚さ数１０μｍの薄帯となり冷却ロール１で急速
冷却された後、冷却ロール１の高速回転に伴なう遠心力
の作用により冷却ロール１の接線方向に２０〜３０ｍ／
秒の高速で放出される。

リボン５が冷却ロール１から放出される速度が極めて大
きいこと、断面形状と密度とが全く同一であり得ないこ
となどからリボン５の速度と巻取ドラム６の巻取速度を
完全に同期させることができず、その結果巻取速度がリ
ボン速度を上回ると速度差に応じてリボン５に高い張力
が作用し９時としてリボン５が巻取途中に破断するとい
う問題があった。逆にリボン５の速度が巻取速度を上回
ると、リボン５が冷却ロール１に巻込まれて同様に破断
し、時としてノズル３を損傷する事故も起った。

さらに、巻取ドラム６にリボン５を整列して巻取ろうと
する場合、リボン５の巻取方向と反対方向に適度の張力
（パックテンション）を付与し張力を制御する必要があ
る。しかし、第６図に示す従来の方法では直接巻取り方
式なのでバックテンションを制御することができず、従
って巻取中あるいは巻取後に巻取ったリボン５が破断し
たりゆるむという問題があった。

本発明は前記従来技術の欠点を解消するためになされた
もので、冷却ロールより離脱したリボンの張力制御を行
うことにより安定してリボンを巻取ることのできる連続
巻取装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、溶融金属を高速回転下にある冷却ロール外周
上に噴出し、急冷凝固することにより製造される非晶質
金属のリボン巻取装置において、冷却ロール近傍に配し
た吸引ノズルで風送により巻取ドラムまでリボンを確実
に誘導し、かつ冷却ロールと巻取ドラムの間にリボンの
貯留量を検知する貯留装置を設け、貯留量に応じて巻取
ドラムの回転数を制御することにより、リボンの張力を
制御して、リボンの破断、ゆるみを防止し、リボンを安
定して連続的に巻取ることができることを特徴とする巻
取装置である。

〔実施例〕

以下本発明に係る実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は本発明に係る巻取装置の実施例の概要を示す説
明図である。

第１図において、非晶質金属のリボン製造装置は冷却ロ
ール１とるつぼ２とるつぼの下端に設けたノズル３及び
るつぼに入った溶融金属４で構成される。この製造装置
の冷却ロール１の回転方向矢印１１３近傍には、製造後
に放出されたリボン５を吸引して８Ｍ　導するための吸
引ノズル６を設け、前記吸引ノズルに隣接して誘導パイ
プ７、貯留装置９、吸引ノズル１８を連続して配置し、
更にその後方に配した巻取ドラム１１から構成する。

第２図に、前記６，１日の吸引ノズルの断面を示す。こ
の両者の吸引ノズル６．１日は空気供給口１０１に供給
する圧縮空気１６がオリフィス１０４を通過した時に発
生する負圧により空気吸込口２１０２より、リボン５を
吸入し、空気吐出口１０３よりの吐出空気１１１と共に
リボン５を放出する。ノズル６．１８を通過するリボン
５の速度はオリフィス１０４の間隔を一定とすれば、圧
縮空気量に対応したリボン５の放出速度が得られる。第
３図は本実施例に用いた吸引ノズル６゜１８の圧縮空気
供給量と空気吐出量の関係を示したものである。

冷却ロール１より離脱するリボン５は巾数ｍｍ〜数１０
ｍｍで厚みは数１０μｍの薄片となることから、空気吸
込口１０２及び空気吐出口１０３はリボン５の巾より大
なる口径を有し、かつリボン５の吸入と放出を容易にし
、又、空気の急縮、急拡による抵抗を少くするため、夫
々端部に向かって口径の拡大する傾斜を有する。

貯留装置９はリボン５のたるみをからみつきが起らない
様に一時貯留し、その貯留量も検出可能としたもので、
リボンの張力制御を行うことを目的とする。貯留装置９
には内部に上昇空気流を生じさせるために、その上部に
吸気口１７を設け、又、貯留装置９の側部にはリボン５
の貯留方向に沿ってリボン５の位置を検知する検出器１
０を設ける。貯留装置９内でたるみの生じたリボン５は
上昇空気流１１２により浮上し、からみつくことなく貯
留装置９長手方向に貯留される。並質装置９は長手方向
を有することにより、容易に貯留するリボン５の量を増
大することができる。なお、貯留装置９のリボン走行各
コーナ部には、エツジ部でのリボンの損傷を防ぐために
、静圧式の空気ベアリング８が設けられ、リボンを低摩
擦で支持している。なお本発明では静圧式の空気ベアリ
ングを用いたが、エアー噴出ノズルを用いて非接触型で
同様な効果を持たせることも可能である。

第４図、及び第５図はリボン５の貯留部の貯留量を検出
する検出方法の一例を示すものである。

第１図、及び第４図において、リボン５の貯留装置９で
の貯留量は、貯留装置側部に複数個設けたリボン位置検
出器１０でリボン５の有無を検知することにより検出さ
れる。検知された信号は変換器１２で電気信号に変えら
れた後、リボン位置検出回路１３に送られる。リボン位
置検出回路１３ではその位置情報をもとに、リボン５の
貯留量を判断し、制御回路１４は巻取ドラム駆動サーボ
モータ１１′の加速、減速、定速の信号をサーボモータ
駆動回路１５を通して、巻取ドラム駆動サーボモータ１
１′へ印加する。

このリボン位置検出器１０は金属を検知する高周波形の
近接センサを用いた場合であるが、第５図に示すように
レーザ光、或いは赤外線光等の発光部４１と受光部４２
から構成される検出器を用いても同等の効果が得られる
。

巻取ドラム１１は冷却ロール１の周速とほとんど同じ周
速を得るため、軽量化し、クラッチ１９を介し駆動用モ
ータ１１’　と連結した構成となし、リボン５を固定す
る時には巻取ドラム１１の回転を停止し、一方巻取ドラ
ム１１の駆動用モータ１１′は停止することなく所定回
転数で回転を続け、リボン５の固定が完了した時点でク
ラッチ１９を作動させて瞬時に巻取ドラム１１の回転数
を所定値まで上昇させることができる。

リボン５の巻取ドラム１１への固定方法は、本実施例で
は機械的なりランプ方法を用いたが、他にも磁力による
方法、粘着テープによる方法等、従来から用いられてい
る各種の手段を適用することができる。又、巻取ドラム
１１の回転数を一定とするとリボン５の巻太りにより徐
々に巻取速度が増大するため、巻取ドラム１１は貯留装
置９でのリボン５の貯留量に応じて、駆動モータ１１′
の回転数を加速、減速、定速になるよう制御を行う。従
って巻取ドラム１１の駆動モータ１１’には可変速で、
応答性に秀れたサーボモータを用いた。

上記の如く構成した巻取装置による巻取り操作は次の通
りである。

第１図、第７図において、先ず冷却ロール１が冷却ロー
ル駆動モータ１′で所定の回転数まで駆動される。次に
巻取ドラム１１の駆動用モータ１１′が駆動を開始し、
あらかじめ決められた冷却ロール１の周速と同期する回
転数まで速度を上昇し、所定の回転数で回転を続けさせ
ておく。

この状態で、高周波誘導加熱、抵抗加熱等によって溶融
したるつぼ２内の溶融金属４は、るつぼ２内にガス圧を
印加するなどの手段によりノズル３から噴出され、高速
回転する冷却ひ−ル１の外周上で急冷凝固して非晶質金
属のリボン５となり、リボン５の先端は冷却ロール１か
ら離脱して接線方向に放出され、離脱位置近傍に設けた
誘導用の吸引ノズル６で吸引され、隣接する誘導パイプ
７、貯留装置９を通過し、更に吸引ノズル１８に吸引さ
れて装置後方の巻取ドラム１１上に導かれ、前記のいず
れかの手段により、巻取ドラム１１に固定される。次に
巻取ドラム１１は、リボン５の固定が完了した時点でク
ラッチ１９を作動させ、瞬時に冷却ロール１の周速と同
期する回転数まで上昇する。同時に吸引ノズル１８への
圧縮空気１６を停止し、吸気口１７を開き、上昇空気流
１１２を作動開始させる。しかし巻取ドラム１１が所定
回転数に到達するには０．１〜０．２秒を必要とするた
め、その間も冷却ロール１から常に２０〜３０ｍ／ｓｅ
ｃの速度でリボン５が放出されており、巻取りできない
リボン５は貯留装置９内で上昇空気流１１２により浮上
し、からみつきの起らない状態で貯留される。

巻取ドラム１１が所定回転数まで上昇した後、冷却ロー
ル１と巻取ドラム１１の周速はほとんど同期するが、時
間の経過と共に巻取ドラム１１の周速はリボン５の巻太
りΔｔのため増大し、貯留装置９内のリボン５の貯留量
は減少する。この貯留量を貯留装置９側部に設けたリボ
ン位置検出器１０．１０’で検出する。リボン検出器１
０゜１０′がＯＮ即ちリボン５を検知し、変換器１２、
リボン位置検出回路１３を介して制御回路１４へ信号が
送られると、回転数増速信号と判断し、あらかじめ設定
された増速率の回転数になるよう駆動回路１５へ指令し
、駆動回路１５は速度検出器２０で検出された回転数と
比較して増速率に見合う回転数になるよう、巻取ドラム
駆動サーボモータ１１′への電圧をコントロールする。

又、リボン検出器１０．１０’が両方ともＯＦＦ　、即
ち無検知の場合、前記信号回路を介し、減速信号と判断
し、前記同様、あらかじめ設定された減速率の回転数に
なるよう駆動サーボモータ１１’はコントロールされる
。リボン検出器１０′がＯＮ、検出器１０がＯＦＦの場
合、前記信号回路を介し、定速信号と判断し、駆動サー
ボモータ１１′は現状の回転数を保持する。この様に貯
留装置内でのリボン５の位置に応じて、巻取ドラム１１
の駆動モータ１１′を増速、減速、定速のいずれかに判
断し、タイマーにより、一定間隔毎に出湯が完了するま
でこの動作が繰り返され、巻取ドラム１１の回転が制御
される。本実施例では、冷却ロール径４００φｍｍ、巻
取ドラム径４００φｍｍ、冷却ロール及び巻取ドラム初
期回転数１４５Ｏｒｐｍ、　　増、減速率２％、タイマ
ー５秒で行った結果、良好な巻取りを行うことができた
。

このようにして、各速度がばらつき、バランスがくずれ
ても、異常張力の発生によるリボン５の破断、或いは張
力不足によるリボン５のゆるみ等のトラブルが発生する
ことなく、冷却ロール１から直接巻取ドラム１１に安定
して、連続的に巻取ることが可能である。

また途中で切断する必要がある場合には、吸引ノズル１
８の圧縮空気１６の量を増し、吐出空気１１１の速度を
上げることにより、リボン５を吸引ノズル１８の出口よ
り放出された後、切断することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、冷却ロールから離脱したリボンは貯留
量を検出できる貯留装置を介して巻取ドラムへ誘導され
、かつ、巻取ドラムの回転数はリボンの貯留量に応じて
制御されるため、リボンの冷却ロールからの放出速度と
巻取速度が完全に同期しない場合でも非接触式でリボン
の張力を制御して破断を防止することが可能となった。

しかも張力は貯留装置の吸気量を調整することにより制
御可能であり、巻取時のリボンのゆるみ等の問題も解消
された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る巻取装置、第２図は吸引ノズルの
断面図、第３図は吸引ノズルの性能曲線、第４図、第５
図はリボン位置検出方法の実施例図、第６図は巻取装置
の従来例を示す。第７図は本発明のフローチャー１・を
示す。 １・・・冷却ロール、１′・・・冷却ロール駆動モータ
、２・・・るつぼ、３・・・ノズル、４・・・溶融金属
、５・・・リボン、６・・・吸引ノズル、７・・・誘導
パイプ、８・・・空気ベアリング、９・・・貯留装置、
１０・・・リボン位置検出器、１０′・・・リボン位置
検出器、１１・・・巻取ドラム、１１′・・・巻取ドラ
ム駆動サーボモータ、１２・・・変換器、１３・・・リ
ボン位置検出回路、１４・・・制御回路、１５・・・サ
ーボモータ駆動回路、１６・・・圧縮空気、１７・・・
吸気口、１８・・・吸引ノズル、°１９・・・クラッチ
、２０・・・速度検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融金属を高速回転下にある冷却ロール外周上に噴出し
   て急冷凝固し形成された非晶質金属リボンを巻取る巻取
   ドラムとこの巻取ドラムを回転させる駆動装置とを備え
   た非晶質金属のリボンの巻取装置において、前記冷却ロ
   ールと巻取ドラムの間に非晶質金属のリボンの貯留量を
   検出する検出器を備えた貯留装置と前記検出器の検出信
   号に基づき、前記駆動装置を介して、前記巻取ドラムの
   回転数を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする
   非晶質金属リボンの巻取装置。