CN110723581B - 控制双向幅材张力的设备和使用该设备控制双向幅材张力的方法 - Google Patents

Abstract

控制双向幅材张力的设备和方法，所述设备包括：张力调节装置，包括相对于沿幅材宽度方向的旋转轴线旋转的张力调节辊和设置在张力调节辊旋转轴线的两侧末端处的一对张力调节辊连接器；设置在所述一对张力调节辊连接器的每一个处且沿着幅材宽度方向彼此间隔开的一对张力调节装置移动部件，包括抑制根据张力调节辊因幅材张力改变而沿张力控制方向移动而生成的力的阻尼器移动部件和平行于阻尼器移动部件设置且沿着张力控制方向移动的主动移动部件；测量部件，测量幅材张力；边缘检测传感器，检测幅材两个末端的位置；控制器，控制张力调节装置移动部件因幅材张力改变而沿张力控制方向的移动位移，且独立控制所述一对张力调节装置移动部件的移动位移。

Description

控制双向幅材张力的设备和使用该设备控制双向幅材张力的 方法

技术领域

本公开涉及一种用于控制双向幅材张力的设备以及一种方法，所述方法用于在幅材传送设备中使用所述设备控制双向幅材张力，所述幅材传送设备包括在辊式打印机中，所述辊式打印机在幅材(例如柔性衬底)上执行打印或传送，且更具体地，本公开涉及一种用于独立控制双向幅材张力的设备以及一种方法，所述方法使用所述设备独立控制双向幅材张力，能够更准确和精确地控制辊的幅材的张力，且更均匀地控制双向幅材张力。

背景技术

最近，在制造电气设备时，广泛使用以下打印：其中导电油墨被直接打印以形成集成电路。在打印时，可在具有膜型的柔性衬底中执行电气打印过程，且因此可制造柔性电气设备，从而使得可更广泛地使用打印。

在例如柔性衬底等幅材上打印预定图案的打印也用于常规打印。然而，与常规打印相比，其中形成高度集成电路的电气打印过程需要更精确和准确的打印过程。因此，与常规辊式打印机相比，用于电气打印过程的辊式打印机应被更精确和准确地控制在例如幅材的位置中。

常规地，辊式打印机包括使有待图案化的幅材退绕的开卷机以及使上面形成图案的幅材回绕的收卷机，且进一步包括进料机，所述进料机设置在开卷机与收卷机之间以用于将幅材从开卷机传送到收卷机。进料机均匀地旋转以将幅材从开卷机均匀地传送到收卷机。打印过程在开卷机与进料机之间执行，且因此直接打印图案的打印装置、使所打印油墨干燥的干燥装置等设置在开卷机与进料机之间。

长时间使用打印装置，使辊旋转的电机可能不会均匀地维持，或幅材可能由于温度而松弛或收缩。因此，开卷机的释放速度、收卷机的卷绕速度、或进料机的传送速度可能改变，从而使得幅材的张力可能无法均匀地维持。这里，为了补偿幅材的张力改变，张力调节装置(dancer)包括在打印装置中以用于减少幅材的张力变化。

图1是显示张力调节装置的操作的示意图，且如图1中所显示，张力调节装置设置在开卷机与收卷机之间，且恰当地使用自负载力、气动力等推动幅材。如在图1的状态下，当幅材的张力均匀地维持时，张力调节装置的位置同样稳定地维持。然而，当幅材的张力迅速增大时，张力调节装置升高，且当幅材的张力迅速降低时，张力调节装置下降。因此，当张力调节装置的位置上下改变时，幅材的张力改变由于张力调节装置的位置改变而降低，且因此设置在张力调节装置之后的打印装置的打印错误可以降低。韩国专利公开号10-2016-0021495(“用于辊到辊打印设备中的柔性衬底的传送和张力控制的设备和方法”)公开由于热应变所致的幅材的张力改变通过使用张力调节装置进行控制以改善打印质量。

幅材沿着宽度方向扭转，从而使得幅材的张力可沿着宽度方向改变。在常规辊式印刷中，由于上述原因所致的错误可为忽略不计的，但在电气打印过程中，需要在μm范围内的精度，且因此由于上述原因所致的错误可能会降低产品的质量。另外，如图1中所示的张力调节装置可能不会补偿由于幅材沿着幅材的宽度方向的扭转所致的张力改变，所述宽度方向垂直于幅材的传送方向。

常规地，蛇形控制设备设置在幅材传送装置中以均匀地维持两侧末端处的幅材的张力。在蛇形控制设备中，具有沿着幅材宽度方向延伸的圆柱形形状的一对辊沿着幅材传送方向以预定距离设置，且所述一对辊沿着幅材宽度方向左右移动以补偿沿着幅材宽度方向的扭转，从而使得幅材的倾斜降低。日本专利公开号2009-269745(“蛇形控制系统和蛇形控制方法”)公开上述技术。然而，蛇形控制设备仅校正由于幅材的位置的扭转所致的倾斜，即使沿着幅材宽度方向的张力改变是由于各种原因(除了幅材位置的扭转)所致。因此，应开发控制沿着幅材宽度方向的张力改变的额外技术。

发明内容

研发本发明以解决以上提及的相关领域的问题。本发明提供一种用于控制双向幅材张力的设备，其能够更准确地和精确地控制辊的幅材的张力，并更均匀地控制双向幅材张力。

另外，本发明还提供一种使用用于控制双向幅材张力的设备控制双向幅材张力的方法。

根据示例性实施例，一种用于控制双向幅材张力的设备控制幅材张力，且包括张力调节装置、一对张力调节装置移动部件、测量部件、边缘检测传感器、以及控制器。张力调节装置包括张力调节辊和一对张力调节辊连接器。张力调节辊相对于沿着幅材宽度方向延伸的旋转轴线而旋转。一对张力调节辊连接器设置在张力调节辊的旋转轴线的两侧末端处。一对张力调节装置移动部件包括阻尼器移动部件和主动移动部件，所述一对张力调节装置设置在一对张力调节辊连接器中的每一个处，且沿着幅材宽度方向彼此间隔开。阻尼器移动部件抑制根据张力调节辊由于幅材张力的改变而沿着张力控制方向移动生成的力。张力控制方向垂直于幅材宽度方向和幅材传送方向。主动移动部件平行于阻尼器移动部件设置且沿着张力控制方向移动。测量部件测量幅材张力。边缘检测传感器检测幅材沿着幅材宽度方向的两个末端的位置。控制器控制张力调节装置移动部件由于幅材张力的改变而沿着张力控制方向的移动位移，且独立控制所述一对张力调节装置移动部件的移动位移。

在实例中，控制器可基于从边缘检测传感器接收的幅材的两个末端的位置控制张力调节装置移动部件。

在实例中，控制器可基于幅材张力T、幅材宽度、以及从边缘检测传感器接收的幅材的两个末端的位置计算分别施加到所述一对张力调节装置移动部件的参考张力T1和T2。控制器可基于所计算的参考张力T1和T2控制所述一对张力调节装置移动部件的移动位移。

在实例中，主动移动部件的响应速度的范围可介于0.01秒与0.001秒的机械时间常数之间。

在实例中，阻尼器移动部件可施加补偿幅材张力改变的力。主动移动部件可执行针对干扰的动态抑制以均匀地维持幅材张力。

在实例中，主动移动部件可为选自音圈电机、线性电机、螺线管、以及压电致动器当中的至少一个的线性驱动设备。

在实例中，设备可进一步包括大范围移动部件。大范围移动部件比主动移动部件的可移动范围更主动地沿着张力控制方向移动，平行于主动移动部件设置，且与阻尼器移动部件串联设置，以便主动地抑制根据张力调节辊由于幅材张力改变而沿着张力控制方向移动而生成的力。大范围移动部件的可移动范围比主动移动部件的可移动范围大十倍至百倍。

在实例中，大范围移动部件可为选自伺服电机、气压缸、以及液压缸当中的至少一个的线性驱动设备。

在实例中，测量部件可进一步包括一对测力传感器，所述一对测力传感器测量根据张力调节辊由于幅材张力改变而沿着张力控制方向移动而生成的力，且设置在所述一对张力调节辊连接器中的每一个处。

在实例中，测量部件可进一步包括两对测力传感器，所述两对测力传感器测量根据张力调节辊由于幅材张力改变而沿着张力控制方向移动而生成的力，且设置在所述一对张力调节辊连接器中的每一个处，从而使得测力传感器设置在张力调节辊连接器与阻尼器移动部件之间并且在张力调节辊连接器与主动移动部件之间。

在实例中，控制器可基于在测力传感器中测量的力而独立反馈控制所述一对张力调节装置移动部件中的每一个的移动位移。

根据另一示例性实施例，在一种用于使用所述设备控制双向幅材张力的方法中，在传送幅材时确定幅材的参考张力。当幅材张力从参考张力偏离时，张力调节辊由于幅材张力改变而沿着张力控制方向移动。根据张力调节辊沿着张力控制方向移动而生成的力由于阻尼器移动部件而被动地抑制。沿着幅材宽度方向的两侧末端处的所述一对主动移动部件被独立控制以使所述一对主动移动部件主动地沿着张力控制方向移动，从而执行针对干扰的动态抑制。

在实例中，在确定幅材的参考张力时，可获得施加到张力调节辊的幅材张力。可根据边缘检测传感器检测幅材的两个末端的位置。可基于幅材的张力和幅材的两个末端的位置计算分别施加到所述一对张力调节装置移动部件的参考张力T1和T2。

根据再一示例性实施例，在一种使用所述设备控制双向幅材张力的方法中，在传送幅材时确定幅材的参考张力。当幅材张力从参考张力偏离时，张力调节辊由于幅材张力改变而沿着张力控制方向移动。根据张力调节辊沿着张力控制方向移动生成的力由于阻尼器移动部件而被被动地抑制。沿着幅材宽度方向的两侧末端处的所述一对大范围移动部件被控制成使所述一对大范围移动部件主动地沿着张力控制方向移动，且所述一对大范围移动部件移动相同移动位移，从而使得幅材的张力接近幅材的参考张力的干扰范围内。沿着幅材宽度方向的两侧末端处的所述一对主动移动部件被独立控制成使所述一对主动移动部件主动地沿着张力控制方向移动，从而执行针对干扰的动态抑制。

在实例中，在确定幅材的参考张力时，可获得施加到张力调节辊的幅材张力。可根据边缘检测传感器检测幅材的两个末端的位置。可基于幅材的张力和幅材的两个末端的位置计算分别施加到所述一对张力调节装置移动部件的参考张力T1和T2。

根据本示例性实施例，在幅材传送设备中，在辊中滚动的幅材的张力可被更精确地控制。用于控制幅材的张力的主动张力调节装置的位置被主动地控制，且具有相对更快的响应速率并能够更精确地和准确地控制位置的音圈电机(VCM)用于控制主动张力调节装置的位置。因此，用于要求μm范围内的精度的电气打印过程的辊式打印机可被控制成具有所需的精度。

另外，沿着幅材宽度方向左右方向上的张力可被独立控制，且因此幅材在左右方向上的张力可被更均匀地维持。在常规技术中，例如控制收卷机或开卷机的旋转速度以控制幅材的张力，或仅使用张力调节装置控制幅材的张力，幅材左右方向上的张力可能无法被均匀地维持。在常规技术中，例如使用蛇形控制设备，当张力由于倾斜而改变时，幅材左右方向上的张力可被均匀地控制，但当张力由于除倾斜外的各种原因而改变时，其张力可能无法被均匀地控制。相比之下，在本发明的示例性实施例中，与以上述常规技术相比，幅材的张力被精确地控制且幅材在左右方向上的张力被独立控制，且因此幅材的张力被完全控制且被均匀地维持。

另外，本发明示例性实施例的设备和方法应用于在电气打印过程中使用的辊式打印，且因此可更快地制造具有高精度的产品，从而改善电气设备的制造效率，并且可以更大地降低不合格率。

附图说明

图1是显示张力调节装置的操作的示意图；

图2是显示根据本发明的示例性实施例的具有用于控制双向幅材张力的设备的幅材传送设备的示意图；

图3A和图3B是显示图2的设备的透视图和前视图；

图4是显示图2的设备中的张力调节装置移动部件的侧视图；

图5是示出图4的张力调节装置移动部件中的幅材张力控制结果的图表；

图6是显示根据本发明的另一示例性实施例的用于控制双向幅材张力的设备中的张力调节装置移动部件的侧视图；

图7是示出图6的张力调节装置移动部件中的幅材张力控制结果的图表；

图8是显示根据本发明的再一示例性实施例的用于控制双向幅材张力的设备的侧视图；

图9是用于解释使用图8的设备控制双向幅材张力的方法的前视图；且

图10是显示图9的方法的流程图。

附图标记

100：用于控制双向幅材张力的设备

110：张力调节装置 111：张力调节辊

112：张力调节辊连接器 113：导辊

114：导辊连接器 120：张力调节装置移动部件

121：阻尼器移动部件 122：主动移动部件

123：大范围移动部件 130：测量部件

131：导辊测力传感器 132：张力调节辊测力传感器

133：移动部件测力传感器 150：控制器

160：边缘检测传感器 500：幅材

具体实施方式

下文中参考附图更完整地描述本发明，在附图中示出本发明的实施例。然而，本发明可以许多不同的形式实施，且不应被解释为限于本文中所阐述的实施例。相反，提供这些实施例以使得本公开将彻底且完整，且将本发明的范围完全传达给本领域的技术人员。在图式中，为了清楚起见，可扩大层和区域的尺寸和相对尺寸。

将理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开来。因此，以下论述的第一元件、组件、区域、层或部分可被称为第二元件、组件、区域、层或部分，而不脱离本公开的教导。

本文可使用空间相对术语(诸如“内部”、“外部”、“之下”、“下方”、“下面”、“上方”、“上面”等)以便于描述，以描述如图所示的一个元件或特征件与另一元件或特征件的关系。将理解，除了图中所描述的取向之外，空间相对术语旨在涵盖使用或操作中的装置的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征件“下方”或“下部”的元件将被取向在其他元件或特征件“上方”。因此，术语“下面”可包括上和下两种取向。设备可以其它方式定向(旋转90度或在其它取向处旋转)，且本文中所使用的空间相对描述符被相应地解释。

本文中所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本发明。如本文中所使用，单数形式“一”、“一个”和“所述”也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地另有说明。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包括了”指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在或添加。

除非另外定义，否则本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同意义。将进一步理解，例如通常使用的词典中定义的那些术语应被解释为具有与其在相关技术的上下文中的含义一致的含义，且将不在理想化或过度正式的意义上解释，除非本文明确这样定义。

下文中参考附图更完整地描述本发明，其中示出本发明的实施例。

图2是显示根据本发明的示例性实施例的具有用于控制双向幅材张力的设备的幅材传送设备的示意图。图3A和3B是显示图2的设备的透视图和前视图。

参考图2，用于控制双向幅材张力100的设备(在下文中，“张力控制设备”)设置在包括开卷机、进料机、以及收卷机的幅材传送设备中的任何位置处。例如，当幅材传送设备是用于电气打印的辊式打印机时，打印设备可设置在幅材传送设备的中心部分处，且张力控制设备可设置在打印设备的前侧处。

另外，如图2中所显示，张力控制设备100可非常类似于如图1中所显示的张力调节装置。常规地，张力调节装置经由自负载力或气动力以恒定力推动幅材，且因此张力调节装置竖直于幅材的传送方向移动。另外，张力调节装置根据幅材的张力改变而被动地移动，且因此主动控制可能是不可能的。相比之下，在本示例性实施例中，张力控制设备100主动地控制施加到幅材的力，且因此幅材的张力可被主动地控制。另外，如图3A和3B中所显示，张力控制设备100沿着左方向和右方向的运动被独立地控制，且因此幅材的张力可在以下情况下容易补偿：在幅材被扭转的情况下，或在幅材的左侧和右侧的旋转速度、其表面形状、其轴向对准、以及其张力不均匀的情况下。

再次参考图3，张力控制设备100控制沿着幅材传送方向传送的幅材500的张力，且包括张力调节装置110、张力调节装置移动部件120、测量部件130、以及控制器150。

张力调节装置110包括张力调节辊111和一对张力调节辊连接器112。张力调节辊相对于旋转轴线旋转且具有圆柱形形状。这里，旋转轴线沿着幅材宽度方向延伸。一对张力调节辊连接器112设置在张力调节辊111的两侧末端处，且可旋转地连接到张力调节辊111的中心轴线以支撑张力调节辊111。张力调节装置110可进一步包括至少一个导辊113。导辊113相对于沿着幅材宽度方向延伸的旋转轴线而旋转，且具有圆柱形形状。导辊113导引有待在张力调节辊111上滚动的幅材500。在图2中，两个导辊113被显示以与不含导辊的幅材传送设备进行比较，但当导辊113改变幅材的传送方向以使幅材500在张力调节辊111上滚动时导辊的数目和位置可能不限于此。

单个张力调节装置移动部件120设置在每个张力调节辊连接器112处。一对张力调节装置移动部件120分别设置在一对张力调节辊连接器112处，如图3A和3B中所显示，且一对张力调节装置移动部件120沿着幅材宽度方向设置在幅材的每个末端处。

张力调节装置移动部件120包括阻尼器移动部件121和主动移动部件122。阻尼器移动部件121和主动移动部件122如在图3A中平行设置。

为了解释方便，张力调节辊111中的张力控制方向被定义为基本上垂直于幅材宽度方向和幅材传送方向的方向。这里，如图3B中所显示，幅材传送设备中的幅材的角度可根据辊的位置被不同地改变。因此，幅材宽度方向意味着辊的轴向方向，且在所有辊中基本上相同。幅材传送方向可根据与辊进行接触的幅材的角度进行改变。幅材传送方向可为由与辊进行接触的幅材形成的圆弧的中心部分处的切线方向。这里，张力控制方向是圆弧的中心部分处的法向。

阻尼器移动部件121可为抑制根据张力调节辊111由于幅材500的张力改变而沿着张力控制方向移动生成的力的抑制形状，且例如可为空气阻尼器或气垫。在图中，阻尼器移动部件121被示出为块形，且阻尼器移动部件121被示出为与张力调节辊连接器112进行接触，但不限于此。例如，当阻尼器移动部件121是空气阻尼器时，空气阻尼器可与有待抑制的对象间隔开，且因此张力调节辊连接器112和阻尼器移动部件121可彼此间隔开。

当仅处置阻尼器移动部件121时，张力调节装置110可像被动操作的张力调节装置一样操作。例如，当幅材500的张力迅速增大时(当幅材500被迅速拉动时)，推动幅材500的张力调节辊111被推动到图3中的张力控制方向的反方向(-)。当张力控制的反方向的推动力被施加到形成为空气阻尼器的阻尼器移动部件121时，生成排斥力。排斥力将张力调节辊111推动到张力控制方向的正方向(+)。因此，幅材500的推动作用降低以恢复幅材500的张力。然而，由于阻尼器移动部件121具有阻尼器形状，因此响应速度相对低，因此快速控制是不可能的。另外，在张力调节辊111沿着张力控制方向的正方向(+)移动的情况下的控制难以执行。因此，在本示例性实施例中，阻尼器移动部件121和主动移动部件122平行设置，以解决以上提及的问题。

主动移动部件122平行于阻尼器移动部件121设置，以沿着张力控制方向主动地移动。主动移动部件122的响应速度可能比阻尼器移动部件121的响应速度更快，且因此由于阻尼器移动部件121难以补偿的高频率所致的干扰可经由更快速响应而被精确地补偿。例如，主动移动部件122的响应速度可介于0.01秒与0.001秒的机械时间常数之间。例如，主动移动部件122可为选自音圈电机、线性电机、螺线管、以及压电致动器当中的至少一个的线性驱动设备。

测量部件130测量幅材500的张力，且可为测力传感器。测量部件130可设置在各种位置处，且因此测量部件130被示出为不指定位置的块形，如图3A和3B中所显示。测量部件130可参考图8详细解释。

控制器150根据幅材500的张力改变而控制张力调节装置移动部件120沿着张力控制方向的移动位移。如以上所解释，阻尼器移动部件121不是主动驱动装置，且由于外力而被动地操作，且因此控制器150最终控制主动移动部件122。因此，在张力控制设备100中，阻尼器移动部件121施加补偿幅材500的张力改变的力，且主动移动部件122动态地抑制干扰，且因此幅材500的张力得以均匀地维持。另外，控制器150可独立控制一对张力调节装置移动部件120的移动位移。当幅材500的张力沿着为图3B中的左右方向的幅材宽度方向不均匀时，张力调节装置移动部件120在左侧和在右侧的移动位移被控制成彼此不同，且因此幅材500沿着幅材宽度方向的不均匀张力可被精确地补偿。

在下文中，张力调节装置移动部件120参考图4和图5详细解释，且如以上所解释，测量部件130的具体结构或位置并非如图3A和图3B中所显示，且测量部件130被示出为块形。

图4是显示图2的设备中的张力调节装置移动部件的侧视图。

参考图4，如以上所解释，张力控制设备100包括张力调节装置110、张力调节装置移动部件120、测量部件130、以及控制器150，且张力调节装置移动部件120包括阻尼器移动部件121和主动移动部件122。在图4中，幅材500竖直地移动，且张力控制方向是示出为图4中的箭头的左右方向。

图5是示出图4的张力调节装置移动部件中的幅材张力控制结果的图。

在操作幅材传送设备时，维持具有预定范围的速度和张力的系统配备在幅材传送设备中，且因此幅材的张力可均匀地维持在预定范围内。然而，如图5中的线T所显示，张力像干扰一样在非常小的范围内改变。常规幅材传送设备中的系统可能无法控制张力的变化或干扰。然而，此类干扰的位移相对非常小，但会降低确切地说在需要具有μm范围的高打印质量的电气打印过程一样的打印过程中的打印的质量。因此，在本示例性实施例中，主动移动部件122可为具有快速响应速度的音圈电机，且因此具有小位移和高频率的干扰可被有效地补偿。这里，理想地，显示为图5中的线T的张力被补偿到显示为图5中的线T’的张力，且因此张力可得以均匀地维持。

例如音圈电机等主动移动部件122具有快速响应速度，且因此像干扰一样的张力改变可被补偿，但可移动范围和力相对为小。因此，在本示例性实施例中，阻尼器移动部件121平行于主动移动部件122设置，且因此张力调节装置由于幅材的张力改变所致的在相对更大范围中的位移由于阻尼器移动部件121而降低，且其在相对更小范围中的位移由主动移动部件122主动地补偿。

然而，阻尼器移动部件121被被动地操作，且因此在操作系统时，应生成相对更大范围中的位移以用于补偿。因此，张力控制设备100进一步包括大范围移动部件123，其为如在图6中的示例性实施例。大范围移动部件123被主动地而控制且可在比主动移动部件122的范围更大的范围中移动，从而使得根据张力调节辊111由于幅材500的张力改变而沿着张力控制方向移动生成的力可被更加主动地抑制。

图6是显示根据本发明的另一示例性实施例的用于控制双向幅材张力的设备中的张力调节装置移动部件的侧视图。

参考图6，大范围移动部件123可沿着张力控制方向主动地移动超过主动移动部件122的可移动范围，且大范围移动部件123平行于主动移动部件122设置且与阻尼器移动部件121串联设置。大范围移动部件123的可移动范围可比主动移动部件122的可移动范围大约10倍至约100倍。例如，大范围移动部件123为选自伺服电机、气压缸、以及液压缸当中的至少一个的线性驱动设备。与主动移动部件122相比，大范围移动部件123具有更大可移动范围和更大力，即使大范围移动部件123的响应速度比主动移动部件122的响应速度更慢，且因此大范围移动部件123像阻尼器移动部件121一样在更大范围中的位移，且与阻尼器移动部件121相比，大范围移动部件123以不同方式主动地补偿。

图7是示出图6的张力调节装置移动部件中的幅材张力控制结果的图。

参考图7，幅材的张力改变示出为线T，所述线T具有干扰且具有正弦波形状。这里，相对更大的范围在大范围移动部件123的可移动范围内，且因此大范围移动部件123可容易地补偿。另外，相对更小的范围在主动移动部件122的可移动范围内，且因此主动移动部件122可容易地补偿。因此，理想地，如由线T显示的幅材的张力改变由大范围移动部件123和主动移动部件122补偿，且因此幅材的张力得以均匀地维持，如由图7中的线T’显示。

如以上所解释，控制器150检测幅材的张力改变，且基于检测而主动地控制主动移动部件122或大范围移动部件123的移动位移，且因此幅材的张力得以均匀地维持。作为用于通过控制器150检测张力改变的实例方法，由幅材张力生成的力使用设置在预定位置处的测力传感器来测量。这里，测力传感器的位置可不同地旋转，且图8示出测力传感器的实例位置。

图8是显示根据本发明的再一示例性实施例的用于控制双向幅材张力的设备的侧视图。图9是用于解释使用图8的设备控制双向幅材张力的方法的前视图。图10是显示图9的方法的流程图。

根据图8的本示例性实施例的张力控制设备与根据先前示例性实施例的除测量部件130外的张力控制设备基本上相同，且因此相同附图标记用于相同元件且任何重复解释将被省略。

参考图8，测量部件130可为第一到第三测力传感器131、132和133中的一个。

例如，测量部件130被执行为第一测量传感器131。这里，第二测力传感器132和第三测力传感器133可被省略。如在张力调节装置移动部件120中，张力测量方向垂直于导辊113中的幅材宽度方向，且平行于导辊连接器114的延伸方向。根据张力调节装置111和导辊113的处置或导辊连接器114的延伸方向，张力控制方向可与张力测量方向基本上相同或稍微不同。理想地，张力调节辊111和邻近于张力调节辊111的导辊113沿着张力控制方向彼此间隔开，且接着幅材依序经过张力调节辊111和导辊113，或导辊113和张力调节辊111，从而使得幅材传送方向改变180度且张力控制方向和张力测量方向彼此重合。然而，由于用于元件的空间有限等，张力控制方向和张力测量方向可彼此略有不同。然而，为了提高测量效率，张力调节辊111和导辊113被设置成使得幅材的传送方向改变几乎约180度，其中幅材依序经过张力调节辊111和导辊113，或导辊113和张力调节辊111。在图8中，作为理想情况，张力控制方向和张力测量方向都沿着左右方向，且因此彼此重合。

在图8中，一个导辊113设置在张力调节辊111的后侧处，但一个导辊113可设置在张力调节辊111的前侧处，或如图3中所显示，两个导辊113可设置在张力调节辊111的前侧和后侧处。当处置至少两个导辊113时，第一测力传感器131可处置导辊113中的一个。

第一测力传感器131测量根据导辊113由于幅材500的张力改变而沿着张力测量方向移动生成的力。另外，一对第一测力传感器131分别设置在一对导辊连接器114处，且沿着幅材宽度方向彼此间隔开。因此，第一测力传感器131独立测量幅材500的张力在沿着幅材宽度方向的左右方向上的改变。幅材500的张力改变被传送到控制器150，且因此用于反馈控制主动移动部件122或大范围移动部件123。控制器150使用在多对第一测力传感器131中的每一个处测量的力独立且反馈控制一对张力调节装置移动部件120中的每一个的移动位移。

或者，张力控制设备的测量部件130可为第二测力传感器132。这里，第一测力传感器131和第三测力传感器133可被省略。这里，第二测力传感器132测量根据张力调节辊111由于幅材500的张力改变而沿着张力控制方向移动生成的力，且设置在一对张力调节辊连接器112中的每一个处。控制器150使用由一对第二测力传感器132测量的力独立且反馈控制一对张力调节装置移动部件120中的每一个的移动位移。

当测量部件130是第一测力传感器131时，张力调节装置110和张力移动部件120在测量部件130中彼此分离，且在张力调节辊111和导辊113中滚动的幅材500的角度在相对小的范围内改变，即使张力调节辊110沿着张力控制方向向前或向后移动。然而，当测量部件是第二测力传感器132时，在张力调节辊111中滚动的幅材500的角度可在张力调节装置110向前或向后移动时由于导辊113的数目或部署而改变相对更大的范围。施加到幅材500的张力基本上平行于幅材传送方向，且在相对于幅材500在张力调节辊111处滚动的位置沿着幅材传送方向的上下方向上生成。这里，当在张力调节辊111处滚动的幅材500的角度改变时，张力控制方向的要素总和可改变，即使施加到幅材500的张力不改变，且因此可能包括错误。

例如，如在图6中，移动位移过大而无法由主动移动部件122控制，且因此使用大范围移动部件123的主动控制是必要的，当张力改变由第二测力传感器132检测时错误可能会影响控制。然而，如在图5中，移动位移足够小到由主动移动部件122控制，错误可能不会影响控制，即使张力改变由第二测力传感器132测量。另外，形成测量部件130的第二测力传感器132仅是添加到基础结构的内部元件，且因此与第一测力传感器131形成测量部件130的设备相比，设备可容易地和廉价地装备和制造。因此，当移动位移相对小时，第二测力传感器132适于测量部件130。

或者，张力控制设备的测量部件130可形成为第三测力传感器133，且这里，第一测力传感器131和第二测力传感器132可被省略。第三测力传感器133类似于第二测力传感器132，且测量根据张力调节辊111由于幅材500的张力改变而沿着张力控制方向移动生成的力。然而，第三测力传感器133设置在张力调节辊连接器112与阻尼器移动部件121之间，且设置在张力调节辊连接器112与第三测力传感器133之间，不同于设置在张力调节装置移动部件112处的第三测力传感器132。两个第三测力传感器133设置在单个张力调节辊连接器112处，且因此一对第三测力传感器133设置在一对张力调节辊连接器112中的每一个处。这里，控制器150使用由两对第三测力传感器133测量的力，且接着独立和反馈控制一对张力调节装置移动部件120中的每一个的移动位移。

在下文中，详细解释设置在阻尼器移动部件121和主动移动部件122中的每一个处的第三测力传感器133。当测量部件130形成为第二测力传感器132时，阻尼器移动部件121和主动移动部件122平行设置且因此力可共享。这里，当阻尼器移动部件121形成为如以上所提及的空气阻尼器时，阻尼器移动部件121通常不会与张力调节辊连接器112进行接触，且力不会朝向阻尼器移动部件121施加，直到张力调节辊111沿着张力控制方向的负(-)方向移动以与阻尼器移动部件121进行接触为止。因此，施加到阻尼器移动部件121和主动移动部件122的力可能不会均匀地共享，且因此一对第三测力传感器133用于独立测量施加到阻尼器移动部件121和主动移动部件122的力，从而使得测量可更精确。

在下文中，解释用于使用张力控制设备100控制幅材500的张力的方法。

在所述方法中，首先，在传送幅材500时确定幅材500的参考张力。这里，当幅材传送设备正常操作时，幅材500的张力可均匀地维持，且因此幅材500的参考张力可被确定为在预定阶段中测量的张力的平均值。

在传送幅材500时，当幅材500的张力从参考张力偏离时，张力调节辊111由于幅材500的张力改变而沿着张力控制方向移动。

如以上所解释，在张力调节辊111沿着张力控制方向移动时，阻尼器移动部件121被动地抑制在张力调节辊111沿着张力控制方向移动时生成的力。阻尼器移动部件121补偿相对更大的移动位移。

这里，当大范围移动部件123包括在张力控制设备100中且阻尼器移动部件121可能不会充分地补偿移动位移时，大范围移动部件123可进一步补偿移动位移。控制器150主动地控制在沿着幅材宽度方向、沿着张力控制方向的两个侧处的一对大范围移动部件123，且因此幅材500的张力在添加到幅材500的参考张力的干扰内。这里，一对大范围移动部件123中的每一个可移动基本上相同移动位移。

利用以上补偿，平行连接到阻尼器移动部件121的主动移动部件122开始操作。控制器150独立控制在沿着幅材宽度方向的两个侧处的一对主动移动部件122，以主动地沿着张力控制方向移动，从而使得干扰可被动态地抑制。

如以上所提及，阻尼器移动部件121或大范围移动部件123以相对更大的范围移动，且沿着幅材方向的阻尼器移动部件121的两个侧或大范围移动部件123的两个侧基本上彼此相同地移动。这里，当左右张力彼此略有不同时，主动移动部件122沿着幅材宽度方向的两个侧独立移动以补偿移动位移，且因此幅材沿着幅材宽度方向的不均匀张力可由主动移动部件122容易地补偿。

这里，控制器150可将主动移动部件122在沿着幅材宽度方向的左侧处的移动位移控制成等于在沿着幅材宽度方向的右侧处的移动位移。或者，控制器150可将主动移动部件122在沿着幅材宽度方向的左侧和右侧两者处的移动位移控制成等于一对主动移动部件122的移动位移的平均值。因此，利用以上所提及的任何控制方法，沿着幅材宽度方向的左侧和右侧两者最终遵循相同位置，且因此恰当控制方法可由用户选择。

在下文中，用于确定幅材500的参考张力的方法可参考图9和图10详细地解释。

大体上，由幅材传送设备传送的幅材沿着装备在幅材传送设备中的辊的中心线传送。然而，幅材可通常从辊的中心线偏离。图9显示在张力调节辊111中滚动的幅材500从辊的中心线偏离。在图9中，假设幅材500的中心线Cw从张力调节辊111的中心线Cr朝向右侧偏离预定距离δ。另外，如图6和8中所显示，假设幅材500使张力调节辊111滚动180°，且接着被传送。因此，即使幅材500使传送方向颠倒且在使张力调节辊111滚动180°之后返回，幅材500使张力调节辊111滚动的角度不会改变，而不管张力调节辊111的移动，且因此施加到幅材的张力的力的合成方向不会改变。

当幅材500的中心线Cw与张力调节辊111的中心线Cr对准时，总幅材张力的一半被施加到在张力调节辊111的两个末端处的测力传感器中的每一个。例如，幅材的张力为T，且在两个测力传感器处测量的张力分别为T1和T2，则，T1＝T2＝1/2*T。

然而，如图9中所显示，当幅材500的中心线Cw不与张力调节辊111的中心线Cr对准时，且当所有张力被均匀地施加到幅材500的表面时，由于施加到幅材500的张力所致的扭矩被假设施加到幅材的中心线Cw。这里，张力T(＝T1+T2)可被施加到幅材的中心线Cw，所述中心线Cw可从张力调节辊的中心线Cr偏离δ。

两个测力传感器之间的距离为L，且从张力调节辊111的中心线Cr到两个测力传感器中的每一个的距离为L/2，且接着，相对于右测力传感器和左测力传感器的扭矩平衡被定义为等式1和等式2。

[等式1]相对于右测力传感器

[等式2]相对于左测力传感器

等式1和等式2中的L和T已经已知或可通过测量已知。两个测力传感器之间的距离是已知值，且幅材500的张力T可为预定参考张力，或可为在预定阶段中测量的幅材的张力的平均值。

因此，等式1和2可由函数f1(δ)和f2(δ)表达，所述函数f1(δ)和f2(δ)为张力调节辊的中心线Cr与幅材500之间的距离δ的函数。例如，距离δ可由边缘检测传感器160测量。边缘检测传感器160可为测量幅材500沿着幅材宽度方向的两个末端的位置的传感器，且可例如为超声波传感器或红外线传感器。

因此，当幅材500从张力调节辊111的中心线Cr偏离δ且以参考张力T传送时，分别由等式1和2计算的张力T1和T2通常被分别施加到张力调节辊111的两个测力传感器。因此，控制器150确定张力T1和T2分别作为左传感器和右传感器的参考张力，且接着经由将由测力传感器测量的幅材的张力与参考张力进行比较而独立控制幅材的张力。

以上所提及的控制方法参考图10详细解释。参考图10，控制器150获得幅材500的张力T(步骤S10)。张力T可为完全施加到张力调节辊111的幅材500的张力。例如，张力T可为预定值，或可为在预定阶段内的幅材50的张力的平均值。

控制器150检测幅材500的位移(步骤S20)。例如，边缘检测传感器160测量张力调节装置111的中心线Cr与幅材500之间的距离δ，且接着将所测量的距离提供给控制器150。

这里，步骤S10和步骤S20可同时或连续执行，且步骤S20在步骤S10之前执行。

接着，施加到张力调节辊111的两个末端的参考张力T1和T2由控制器150基于幅材的张力T和位移δ计算得出。这里，张力T1和T2可经由以上等式1和2计算，且所计算的张力T1和T2有待为参考张力，原因是所计算的张力T1和T2是在幅材的当前张力T和位移δ下在张力调节辊的两个末端处测量的标准张力值。

在计算辊的两个末端处的参考张力T1和T2之后，控制器150基于参考张力独立控制张力调节辊111的两个末端处的张力调节装置移动部件120，且因此幅材500的张力可被独立控制。

尽管已描述本发明的示范性实施例，但应理解，本发明不应限于这些示范性实施例，但本领域的普通技术人员可在如下文中所要求保护的本发明的精神和范围内作出各种改变和修改。

Claims (15)

1.一种用于控制双向幅材张力的设备，所述设备控制幅材张力，并且包括：

张力调节装置，其包括张力调节辊和一对张力调节辊连接器，所述张力调节辊相对于沿着幅材宽度方向延伸的旋转轴线旋转，所述一对张力调节辊连接器设置在所述张力调节辊的所述旋转轴线的两侧末端处；

一对张力调节装置移动部件，其包括阻尼器移动部件和主动移动部件，所述一对张力调节装置移动部件设置在所述一对张力调节辊连接器中的每一个处，且沿着所述幅材宽度方向彼此间隔开，所述阻尼器移动部件抑制根据所述张力调节辊由于所述幅材张力的改变而沿着张力控制方向移动而生成的力，所述张力控制方向垂直于所述幅材宽度方向和幅材传送方向，所述主动移动部件平行于所述阻尼器移动部件设置且沿着所述张力控制方向移动；

测量部件，其测量所述幅材张力；

边缘检测传感器，其检测所述幅材沿着所述幅材宽度方向的两个末端的位置；以及

控制器，其控制所述张力调节装置移动部件由于所述幅材张力的改变而沿着所述张力控制方向的移动位移，且独立地控制所述一对张力调节装置移动部件的所述移动位移。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器基于从所述边缘检测传感器接收的所述幅材的所述两个末端的位置控制所述张力调节装置移动部件。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器基于所述幅材张力T、幅材宽度、以及从所述边缘检测传感器接收的所述幅材的所述两个末端的位置计算分别施加到所述一对张力调节装置移动部件的参考张力T1和T2，

其中所述控制器基于所计算的参考张力T1和T2控制所述一对张力调节装置移动部件的移动位移。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述主动移动部件的响应速度的范围介于0.01秒和0.001秒的机械时间常数之间。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述阻尼器移动部件施加补偿幅材张力改变的力，

其中所述主动移动部件执行针对干扰的动态抑制以均匀地维持所述幅材张力。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述主动移动部件为选自音圈电机、线性电机、螺线管、以及压电致动器当中的至少一个的线性驱动设备。

7.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：

大范围移动部件，其比所述主动移动部件的可移动范围更主动地沿着所述张力控制方向移动，所述大范围移动部件平行于所述主动移动部件设置，且与所述阻尼器移动部件串联设置，以主动地抑制根据所述张力调节辊由于所述幅材张力的改变而沿着所述张力控制方向移动而生成的力，

其中所述大范围移动部件的可移动范围比所述主动移动部件的可移动范围大十倍至百倍。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述大范围移动部件为选自伺服电机、气压缸、以及液压缸当中的至少一个的线性驱动设备。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述测量部件进一步包括：

一对测力传感器，其测量根据所述张力调节辊由于所述幅材张力的改变而沿着所述张力控制方向移动而生成的力，且所述一对测力传感器设置在所述一对张力调节辊连接器中的每一个处。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述测量部件进一步包括：

两对测力传感器，其测量所述根据张力调节辊由于所述幅材张力的改变而沿着所述张力控制方向移动而生成的力，且所述两对测力传感器设置在所述一对张力调节辊连接器中的每一个处，以使得所述测力传感器设置在所述张力调节辊连接器与所述阻尼器移动部件之间且在所述张力调节辊连接器与所述主动移动部件之间。

11.根据权利要求9到10中任一项所述的设备，其中所述控制器基于在所述测力传感器中测量的力而独立地反馈控制所述一对张力调节装置移动部件中的每一个的移动位移。

12.一种使用根据权利要求1所述的设备控制双向幅材张力的方法，所述方法包括：

在传送所述幅材时确定所述幅材的参考张力；

当所述幅材张力从所述参考张力偏离时，由于所述幅材张力的改变而使所述张力调节辊沿着所述张力控制方向移动；

由所述阻尼器移动部件被动地抑制根据所述张力调节辊沿着所述张力控制方向移动而生成的力；且

独立控制沿着所述幅材宽度方向的两侧末端处的所述一对主动移动部件，以使所述一对主动移动部件主动地沿着所述张力控制方向移动，以执行针对干扰的动态抑制。

13.根据权利要求12所述的方法，其中确定所述幅材的参考张力包括：

获得施加到所述张力调节辊的幅材张力；

由所述边缘检测传感器检测所述幅材的两个末端的位置；以及

基于所述幅材的所张力和所述幅材的两个末端的位置计算分别施加到所述一对张力调节装置移动部件的参考张力T1和T2。

14.一种使用根据权利要求7所述的设备控制双向幅材张力的方法，所述方法包括：

在传送所述幅材时确定所述幅材的参考张力；

当所述幅材张力从所述参考张力偏离时，由于所述幅材张力的改变而使所述张力调节辊沿着所述张力控制方向移动；

由所述阻尼器移动部件被动地抑制根据所述张力调节辊沿着所述张力控制方向移动而生成的力；

控制沿着所述幅材宽度方向的两侧末端处的所述一对大范围移动部件，以使所述一对大范围移动部件主动地沿着所述张力控制方向移动，且使所述一对大范围移动部件移动相同的移动位移，以使得所述幅材的张力接近所述幅材的所述参考张力的干扰范围内；以及

独立地控制沿着所述幅材宽度方向的两侧末端处的所述一对主动移动部件，以使所述一对主动移动部件有效地沿着所述张力控制方向移动，以执行针对干扰的动态抑制。

15.根据权利要求14所述的方法，其中确定所述幅材的参考张力包括：

获得完全施加到所述张力调节辊的所述幅材张力；

由所述边缘检测传感器检测所述幅材的两个末端的位置；以及

基于所述幅材的张力和所述幅材的两个末端的位置计算分别施加到所述一对张力调节装置移动部件的参考张力T1和T2。

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