KR100859417B1 - 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열 실린더 롤러와, 상기 가열 실린더 롤러의 내부에 위치하며, 각각 제 1 부분 및 제 2 부분에 열을 가하는 다수개의 히터와, 상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분 및 제 2 부분의 표면 온도를 감지하여 상기 각 히터의 발열량을 제어하는 출력 신호를 출력하는 다수개의 온도 제어기와, 상기 온도 제어기로부터 출력되는 출력 신호를 입력받아 상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분의 온도가 증감함에 따라 제 2 부분의 온도가 증감하는 간섭을 제거하는 간섭 제거기를 포함하는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템을 개시하여, 가열 실린더 롤러의 표면 온도를 제어하는 제 1 온도 제어기 및 제 2 온도 제어기가 제 1 히터 및 제 2 히터의 발열량을 제어하는데 발생하는 간섭을 근본적으로 방지하고, 외부 환경 변화 등과 같은 이유로 가열 실린더 롤러의 표면 온도가 달라지는 경우, 빠른 시간내에 설정된 표면 온도로 제어하여 일정하게 유지할 수 있도록 하는 것이다.

Description

가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템 및 그 방법{method and system for surface temperature control in heating cylinder roller}

도 1은 가열 실린더 롤러의 중앙 부분과 양 끝 부분의 온도 차이를 최소화하기 위한 종래 섬유 가공기를 간략히 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가열 실린더 롤러의 표면 온도를 제어하는 시스템이 적용된 섬유 가공기를 간략하게 도시한 도면.

도 3은 정상 상태 모델 식으로부터 상쇄값을 설정하기 위한 실험 결과 그래프.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가열 실린더 롤러의 표면 온도를 제어하는 방법을 설명하기 위한 플로챠트 도면.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100 : 가열 실린더 롤러 210, 220 : 히터

310, 320 : 온도 제어기 400 : 간섭 제거기

410 , 420 : 상쇄부

본 발명은 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 가열 실린더 롤러의 표면 온도를 제어하는 제 1 온도 제어기 및 제 2 온도 제어기가 제 1 히터 및 제 2 히터의 발열량을 제어하는데 발생하는 간섭을 근본적으로 방지하고, 외부 환경 변화 등과 같은 이유로 가열 실린더 롤러의 표면 온도가 달라지는 경우, 빠른 시간내에 설정된 표면 온도로 제어하여 일정하게 유지할 수 있는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 다수의 파일을 갖는 섬유 원단의 표면 광택 및 파일 가공을 하기 위한 섬유 가공기는 섬유 원단의 표면에 열을 가하여 광택 처리를 하면서 파일을 일으켜 세우거나 부드럽게 가공하는 장치이다.

이러한 섬유 가공기에서는 가열 실린더 롤러로부터 발생되는 열을 섬유 원단의 표면에 가하여 광택 처리를 하는 것이 일반적이다.

종래에는 가열 실린더 롤러는 좌우 길이 방향으로 일정한 발열량을 가지는 한 종류의 히터를 사용하였다.

그러나, 한 종류의 히터를 사용하는 가열 실린더 롤러는 중앙 부분과 양 끝 부분의 온도가 외부 조건에 따른 열손실의 차이로 달라지게 되어, 가열 실린더 롤 러의 표면 온도가 전체적으로 일정하지 않아, 섬유 원단에 고르게 열을 가하지 못하게 된다.

즉, 가열 실린더 롤러의 표면 중 어느 한 지점의 온도를 측정하여, 히터의 발열량을 제어함에 의해 가열 실린더 롤러의 전체 표면 온도의 평균치는 제어할 수 있으나, 가열 실린더 롤러의 전체 표면 온도를 일정하게 유지할 수 없으므로, 중앙 부분과 양 끝 부분간의 온도 차이는 해결하지 못한다.

이와 같이, 가열 실린더 롤러의 중앙 부분과 양 끝 부분간 온도 차이를 줄이고, 히터로부터 발생되는 열이 가열 실린더 롤러로 잘 전달되도록 하기 위해 가열 실린더 롤러의 내부에 오일을 채운 가열 실린더 롤러가 제시되었다.

또한, 가열 실린더 롤러의 중앙 부분과 양 끝 부분간 온도 차이를 최소화하기 위하여 중앙 부분과 양 끝 부분에 각기 따로 열을 가하는 다수개의 히터를 사용하는 방식이 실용신안 등록 번호 제0420866호에서 제시되었다.

도 1은 가열 실린더 롤러의 중앙 부분과 양 끝 부분의 온도 차이를 최소화하기 위한 종래 섬유 가공기를 간략히 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 가열 실린더 롤러(10) 내부에 다수의 히터(21, 22), 예를 들어, 가열 실린더 롤러(10)의 중앙 부분(a)에 열을 가하는 제 1 히터(21)와 양 끝 부분에 열을 가하는 제 2 히터(22)가 위치한다.

그리고, 가열 실린더 롤러(10)의 중앙 부분(a)의 온도(T1)를 감지하여 제 1 히터(21)의 발열을 제어하는 제 1 온도 제어기와, 가열 실린더 롤러(10)의 양 끝 부분(b)의 온도(T2)를 감지하여 제 2 히터(22)의 발열을 제어하는 제 2 온도 제어 기를 포함한다.

즉, 제 1 온도 제어기는 중앙 부분(a)의 온도(T1)를 감지하여, 제 1 히터의 발열 온도(Q1)를 제어하기 위한 제 1 출력 신호(U1)를 출력하고, 제 2 온도 제어기는 양 끝 부분(b)의 온도(T2)를 감지하여 제 2 히터의 발열 온도(Q2)를 제어하기 위한 제 2 출력 신호(U2)를 출력한다.

따라서, 가열 실린더 롤러(10)의 중앙 부분(a)과 양 끝 부분(b)의 온도(T1, T2)에 따라 제 1 히터 및 제 2 히터의 발열량(Q1, Q2)을 각각 제어함에 의해 가열 실린더 롤러(10)의 전체 표면 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

그러나, 이와 같은 가열 실린더 롤러(10)의 전체 표면 온도를 제어하는 방식에서는 중앙 부분(a)의 온도(T1)를 높이기 위해 제 1 히터의 발열량(Q1)을 증가시키면, 중앙 부분(a)뿐만 아니라 양 끝 부분(b)의 온도(T2)도 같이 상승하게 되므로, 제 2 온도 제어기가 양 끝 부분(b)의 온도(T2)가 상승 억제하기 위해 제 2 히터의 발열량(Q2)을 줄이는 제어 동작을 하게 된다.

또한, 제 2 히터의 발열량(Q2)이 줄이게 되면, 가열 실린더 롤러(10)의 중앙 부분(a)의 온도(T1)도 같이 내려가게 되므로, 제 1 온도 제어기가 제 1 히터의 발열량(Q1)을 증가시키는 제어 동작이 일어나게 된다.

즉, 제 1 온도 제어기 및 제 2 온도 제어기가 제 1 히터 및 제 2 히터의 발열량(Q1, Q2)를 제어하여 가열 실린더 롤러(10)의 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도(T1, T2)를 제어하는데 간섭이 발생하게 되므로, 가열 실린더 롤러(10)의 전체 표면 온도를 제어하는 제어 성능이 저하된다.

또한, 외부 환경 변화 등과 같은 이유로 가열 실린더 롤러(10)의 전체 또는 일부 부분의 온도가 달라지는 경우, 가열 실린더 롤러(10)의 전체 표면 온도를 설정된 온도로 설정하는데 소요되는 시간이 증가하게 되어, 결과적으로 섬유 원단의 가공 품질을 저하시키는 요인이 된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 제 1 온도 제어기 및 제 2 온도 제어기가 제 1 히터 및 제 2 히터의 발열량을 제어하는데 발생하는 간섭을 근본적으로 방지하는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 외부 환경 변화 등과 같은 이유로 가열 실린더 롤러의 표면 온도가 달라지는 경우, 빠른 시간내에 설정된 표면 온도로 제어하여 일정하게 유지할 수 있는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템은, 가열 실린더 롤러와, 상기 가열 실린더 롤러의 내부에 위치하며, 각각 제 1 부분 및 제 2 부분에 열을 가하는 다수개의 히터와, 상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분 및 제 2 부분의 표면 온도를 감지하여 상기 각 히터의 발 열량을 제어하는 출력 신호를 출력하는 다수개의 온도 제어기와, 상기 온도 제어기로부터 출력되는 출력 신호를 입력받아 상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분의 온도가 증감함에 따라 제 2 부분의 온도가 증감하는 간섭을 제거하는 간섭 제거기를 포함한다.

상기 각 온도 제어기는, 상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분의 표면 온도가 설정된 온도와 일치하지 않으면, 상기 제 1 부분에 열을 가하는 제 1 히터의 발열량을 증감시키는 제 1 출력 신호를 출력하는 제 1 온도 제어기와, 상기 가열 실린더 롤러의 제 2 부분의 표면 온도가 설정된 온도와 일치하지 않으면, 상기 제 2 부분에 열을 가하는 제 2 히터의 발열량을 증감시키는 제 2 출력 신호를 출력하는 제 2 온도 제어기로 구성된다.

상기 간섭 제거기는, 상기 제 2 온도 제어기로부터 출력되는 상기 제 2 출력 신호를 입력받아 설정된 제 1 상쇄값에 따라 상기 제 1 히터의 발열량을 증감시키는 제 1 상쇄 신호를 출력하는 제 1 상쇄부와, 상기 제 1 온도 제어기로부터 출력되는 상기 제 1 출력 신호를 입력받아 설정된 제 2 상쇄값에 따라 상기 제 2 히터의 발열량을 증감시키는 제 2 상쇄 신호를 출력하는 제 2 상쇄부를 포함한다.

상기 각 상쇄부는, 상기 제 1 및 제 2 온도 제어기로부터 상기 제 1 및 제 2 히터의 발열량을 증가시키는 제 1 및 제 2 출력 신호가 입력되면, 상기 제 2 및 제 1 히터로 발열량을 감소시키는 제 2 및 제 1 상쇄 신호를 출력한다.

상기 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템에서 상기 제 1 상쇄부는 상기 제 2 온도 제어기로부터 제 2 출력 신호를 입력받아 상기 제 1 상쇄 신호를 상 기 제 1 히터로 출력하고, 상기 제 2 상쇄부는 상기 제 1 온도 제어기로부터 제 1 출력 신호를 입력받아 제 2 상쇄 신호를 상기 제 2 히터로 출력한다.

상기 각 상쇄값은, 상기 제 1 히터 및 제 2 히터의 발열량의 변화 따른 제 1 부분 및 제 2 부분의 표면 온도 변화를 측정하여, 하기 수학식을 이용하여 산출한다.

[수학식]

k₁₁=ΔT1/ΔQ1, k₂₁=ΔT2/ΔQ1, k₁₂=ΔT1/ΔQ2, k₂₂=ΔT2/ΔQ2, d1=k₁₂/k_{11 ,} d2=k₂₁/k₂₂

여기서, 'd1'은 제 1 상쇄값, 'd2'는 제 2 상쇄값, 'ΔT1'은 가열 실린더 롤러의 제 1 부분의 온도 변화, 'T2'는 제 2 부분의 온도 변화, 'ΔQ1'는 제 1 히터의 발열량 변화, 'ΔQ2'는 제 2 히터의 발열량 변화이다.

본 발명의 다른 측면에 따른 가열 실린더 롤러의 표면 온도를 제어하는 방법은, 상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분 및 제 2 부분의 온도를 제어하는 다수의 온도 제어기를 끈 상태에서 상기 제 1 부분 및 제 2 부분에 열을 가하는 제 1 히터 및 제 2 히터의 발열량의 변화 따른 표면 온도 변화를 측정하는 단계와, 상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분의 온도 변화에 따라 제 2 부분의 온도가 변하는 간섭을 상쇄하기 위한 다수의 상쇄값을 산출하는 단계와, 상기 산출되는 각 상쇄값을 상기 각 온도 제어기의 출력 신호를 입력받아 상쇄 신호를 출력하는 간섭 제거기에 설정하는 단계와, 상기 각 온도 제어기가 구동되면, 상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분 및 제 2 부분의 온도를 감지하여, 기설정된 온도와 일치하지 않으면, 제 1 부분에 열을 가하는 제 1 히터 및 제 2 부분에 열을 가하는 제 2 히터의 발열량을 조절하는 제 1 및 제 2 출력 신호를 출력하는 단계와, 상기 간섭 제거기가 상기 제 1 및 제 2 출력 신호를 입력받아, 설정된 상쇄값에 따라 상기 제 1 및 제 2 히터로 제 1 및 제 2 상쇄 신호를 출력하는 단계와, 상기 제 1 히터 및 제 2 히터가 수신되는 제 1 및 제 2 출력 신호와 제 1 및 제 2 상쇄 신호에 따라 발열량을 조절하여 상기 가열 실린더 롤러의 전체 표면 온도를 일정하게 유지하는 단계를 포함한다.

상기 각 상쇄값을 산출하는 단계는, 하기 수학식을 이용하여 산출한다.

[수학식]

k₁₁=ΔT1/ΔQ1, k₂₁=ΔT2/ΔQ1, k₁₂=ΔT1/ΔQ2, k₂₂=ΔT2/ΔQ2, d1=k₁₂/k_{11 ,} d2=k₂₁/k₂₂

여기서, 'd1'은 제 1 상쇄값, 'd2'는 제 2 상쇄값, 'ΔT1'은 가열 실린더 롤러의 제 1 부분의 온도 변화, 'T2'는 제 2 부분의 온도 변화, 'ΔQ1'는 제 1 히터의 발열량 변화, 'ΔQ2'는 제 2 히터의 발열량 변화이다.

상기 간섭 제거기는, 상기 제 1 및 제 2 상쇄값이 각각 설정되는 복수개의 상쇄부를 포함하며, 상기 각 히터의 발열량과 상기 각 온도 제어기의 각 출력 신호간의 관계를 하기 수학식과 같이 설정한다.

[수학식]

여기서, 'ΔQ1'은 제 1 히터의 발열량 변화이고,'ΔQ2'제 2 히터의 발열량 변화이고, U1'은 제 1 온도 제어기의 제 1 출력 신호이고, 'U2'는 제 2 온도 제어기의 제 2 출력 신호이다.

상기 각 상쇄 신호를 출력하는 단계는, 제 1 상쇄부는 상기 제 2 온도 제어기로부터 입력되는 제 2 출력 신호와 제 2 상쇄값에 따라 제 1 상쇄 신호를 상기 제 1 히터로 출력하고, 제 2 상쇄부는 상기 제 1 온도 제어기로부터 입력되는 제 1 출력 신호와 제 1 상쇄값에 따라 제 2 상쇄 신호를 상기 제 2 히터로 출력한다.

이하, 본 발명에 따른 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템 및 그 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가열 실린더 롤러의 표면 온도를 제어하는 시스템이 적용된 섬유 가공기를 간략하게 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 가열 실린더 롤러(100) 내부에는 중앙 부분(a)에 열을 가하는 제 1 히터(210)와, 양 끝 부분(b)에 열을 가하는 제 2 히터(220)가 위치하고, 중앙 부분(a)의 온도(T1)를 감지하여 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)을 제어하는 제 1 출력 신호(U1)를 출력하는 제 1 온도 제어기(310)와, 양 끝 부분(b)의 온도(T2)를 감지하여 제 2 히터(220)의 발열량(Q2)을 제어하는 제 2 출력 신호(U2)를 출력 하는 제 2 온도 제어기(320)와, 제 1 온도 제어기(310)와 제 2 온도 제어기(320)의 제 1 및 제 2 출력 신호(U1, U2)에 따라 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도(T1, T2) 변화에 발생하는 간섭을 제거하는 간섭 제거기(400)를 포함한다.

간섭 제거기(400)는 제 1 온도 제어기(310)가 출력하는 제 1 출력 신호(U1)에 따라 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)에 따라 중앙 부분(a)의 온도(T1)가 증감함에 따라 양 끝 부분(b)의 온도(T2)가 증감하는 간섭을 상쇄하기 위한 제 2 상쇄부(420)와, 제 2 온도 제어기(320)가 출력하는 제 2 출력 신호(U2)에 따라 제 2 히터(220)의 발열량(Q2)에 따라 양 끝 부분(b)의 온도(T2)가 증감함에 따라 중앙 부분(a)의 온도(T1)가 증감하는 간섭을 상쇄하기 위한 제 1 상쇄부(410)를 포함한다.

제 2 상쇄부(420)는 설정되는 제 2 상쇄값(d1)에 따라 제 1 온도 제어기(310)의 출력 신호(U1)에 따른 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)의 증감에 따라 양 끝 부분(b)의 온도(T2)가 증감하게 되는 간섭을 상쇄하기 위한 제 2 상쇄 신호(X2)를 제 2 히터(220)로 출력하여, 중앙 부분(a)의 온도 증감에 따른 양 끝 부분(b)의 온도 증감을 방지한다.

또한, 제 1 상쇄부(410)는 설정되는 제 1 상쇄값(d2)에 따라 제 2 온도 제어기(320)의 출력 신호(U2)에 따른 제 2 히터(220)의 발열량(Q1)의 증감에 따라 중앙 부분(a)의 온도(T1)가 증감하게 되는 간섭을 상쇄하기 위한 제 1 상쇄 신호(X1)를 제 1 히터(210)로 출력하여, 양 끝 부분(b)의 온도 증감에 따른 중앙 부분(a)의 온도 증감을 방지한다.

예를 들어, 간섭 제거기(400)의 제 2 상쇄부(420)는 제 1 온도 제어기(310) 가 중앙 부분(a)의 온도(T1)가 설정된 온도보다 낮게 감지되어, 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)을 증가시키기 위한 제 1 출력 신호(U1)를 출력하여 중앙 부분(a)의 온도를 증가시키면, 중앙 부분(a)의 온도 증가에 영향을 받아 양 끝 부분(b)의 온도(T2)가 설정된 온도보다 높아지는 간섭을 방지하기 위해 설정된 제 2 상쇄값(d2)에 따라 양 끝 부분(b)의 온도가 상승되는 온도에 상응하는 제 2 히터(220)의 발열량(Q2)을 감소시키는 제 2 상쇄 신호(X2)를 출력하여, 양 끝 부분(b)의 온도가 일정하게 유지되도록 한다.

또한, 제 2 상쇄부(420)는 제 1 온도 제어기(310)가 제 1 온도 제어기(310)가 중앙 부분(a)의 온도(T1)가 설정된 온도보다 높게 감지되어, 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)을 감소시키기 위한 제 1 출력 신호(U1)를 출력하여 중앙 부분(a)의 온도를 감소시키면, 중앙 부분(a)의 온도 증가에 영향을 받아 양 끝 부분(b)의 온도(T2)가 설정된 온도보다 낮아지는 간섭을 방지하기 위해 설정된 제 1 상쇄값(d2)에 따라 양 끝 부분(b)의 온도가 감소되는 온도에 상응하는 제 2 히터(220)의 발열량(Q2)을 증가시키는 제 2 상쇄 신호(X2)를 출력하여, 양 끝 부분(b)의 온도가 일정하게 유지되도록 한다.

한편, 제 1 상쇄부(410)는 제 2 상쇄부(420)와 동일하게, 제 2 온도 제어기(320)가 양 끝 부분(b)의 온도(T2)를 감지하여 양 끝 부분(b)의 온도(T2)를 증감시키기 위해 출력하는 제 2 출력 신호(U2)와 설정된 제 1 상쇄값에 따라 중앙 부분(a)의 증감되는 온도에 상응하는 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)을 제어하는 제 1 상쇄 신호(X1)를 출력한다.

아울러, 간섭 제거기(400)의 제 2 상쇄부(420)는 제 1 온도 제어기(310)의 제 1 출력 신호를 입력받아 설정된 제 2 상쇄값에 따라 제 1 상쇄 신호를 제 2 히터(220)로 출력하고, 제 1 상쇄부(410)는 제 2 온도 제어기(320)의 제 2 출력 신호(U2)를 입력받아 설정된 제 1 상쇄값에 따라 제 2 상쇄 신호를 제 1 히터(210)로 출력한다. 따라서, 제 2 상쇄부(420) 및 제 1 상쇄부(410)는 제 1 온도 제어기(310) 및 제 2 온도 제어기(320)의 출력 단자에 입력 단자가 연결되고, 제 2 히터(220) 및 제 1 히터(210)의 입력 단자에 출력 단자가 연결되는 크로스 방식으로 배열된다.

한편, 본 발명에 따른 간섭 제거기(400)가 구비되는 시스템에서 제 1 온도 제어기(310) 및 제 2 온도 제어기(320)의 제 1 및 제 2 출력 신호(U2)(U1, U2)와, 제 1 히터(210) 및 제 2 히터(220)의 발열량(Q1, Q2)의 관계는 다음 수학식 1 과 같이 설명될 수 있다.

여기서, 'Δ'는 변화량이다.

상기 수학식 1에서 설명되지는 바와 같이, 제 1 온도 제어기(310)의 제 1 출력 신호가 증가하는 만큼 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)은 증가하고, 제 2 히터(220)의 발열량은 d2(제 2 상쇄값)배 만큼 줄어들게 되어, 제 1 히터(210)의 발 열량(Q1)이 증가하는 만큼 중앙 부분(a)의 온도(T1)가 증가하게 되며, 제 2 히터(220)의 발열량(Q2)이 감소하는 만큼 양 끝 부분(b)의 온도(T2)가 감소되게 된다.

따라서, 제 2 상쇄 값(d2)을 적절히 설정하면, 중앙 부분(a)의 온도(T1)의 증감에 따라 양 끝 부분(b)의 온도(T2)가 증감하는 간섭을 방지할 수 있으므로, 제 1 온도 제어기(310)의 제 1 출력 신호(U1)의 영향을 받아 양 끝 부분(b)의 온도(T2)가 증감하지 않는 시스템을 구축할 수 있다.

한편, 제 2 온도 제어기(320)의 제 2 출력 신호(U2)가 증가하는 만큼 제 2 히터(220)의 발열량(Q2)은 증가하고, 제 1 히터(210)의 발열량은 d1(제 1 상쇄값)배 만큼 줄어들게 되어, 제 2 히터(220)의 발열량(Q2)이 증가하는 만큼 양 끝 부분(b)의 온도(T2)가 증가하게 되며, 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)이 감소하는 만큼 중앙 부분(a)의 온도(T1)가 감소되게 된다.

따라서, 제 1 상쇄 값(d1)을 적절히 설정하면, 양 끝 부분(b)의 온도(T2)의 증감에 따라 중앙 부분의 온도(T1)가 증감하는 간섭을 방지할 수 있으므로, 제 2 온도 제어기(320)의 제 2 출력 신호(U2)의 영향을 받아 중앙 부분(a)의 온도(T1)가 증감하지 않는 시스템을 구축할 수 있다.

즉, 중앙 부분(a)의 온도(T1) 변화에 따른 가열 실린더 롤러(100)의 표면 온도를 제어하는 제 1 온도 제어기(310)의 제어 루프와, 양 끝 부분(b)의 온도(T2) 변화에 따른 가열 실린더 롤러(100)의 표면 온도를 제어하는 제 2 온도 제어기(320)의 제어 루프는 상호 간섭이 발생하지 않는 시스템을 구축할 수 있다.

따라서, 간섭 제거기(400)의 제 2 상쇄부(420) 및 제 1 상쇄부(410)에 설정되는 제 2 상쇄값(d1) 및 제 1 상쇄값(d2)을 적절히 설정하면, 제 1 온도 제어기(310) 및 제 2 온도 제어기(320)가 가열 실린터 롤러의 표면 온도를 일정하게 유지하기 위하여, 제 1 히터(210) 및 제 2 히터(220)의 발열량을 조절함에 의해 중앙 부분(a)과 양 끝 부분(b)의 온도(T1, T2)에 간섭이 발생하는 현상을 미연에 방지할 수 있으므로, 가열 실린더 롤로의 표면 온도를 제어하는 시스템의 성능을 향상시키면서 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도(T1, T2)의 온도를 빠른 시간내에 제어할 수 있다.

이하, 본 발명에 적용되는 간섭 제거기(400)의 제 2 상쇄부(420) 및 제 1 상쇄부(410)에 설정되는 제 1 및 제 2 상쇄값(d1, d2)에 대하여 설명한다.

먼저, 다음 수학식 2와 같이, 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도(T1, T2) 변화에 따른 제 1 히터(210) 및 제 2 히터(220)의 발열량(Q1, Q2) 변화에 대한 정상 상태 모델 식을 얻는다.

여기서, 'k_11'과 'k_21'은 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)이 변화될 때 각각 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도(T1, T2)에 미치는 변수이고, k₁₂과 k₂₂은 제 2 히터(220)의 발열량(Q2)을 변화될 때 각각 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)(T1, T2)에 미치는 변수이다.

즉, 다음 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

k₁₁=ΔT1/ΔQ1

k₂₁=ΔT2/ΔQ1

k₁₂=ΔT1/ΔQ2

k₂₂=ΔT2/ΔQ2

도 3은 정상 상태 모델 식으로부터 상쇄값을 설정하기 위한 실험 결과 그래프로서, 제 1 온도 제어기(310) 및 제 2 온도 제어기(320)의 제어 동작을 중단(끈 상태)에서 제 2 히터(220)의 발열량(Q2)을 일정하게 유지하면서 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)에 변화를 주면서 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도(T1, T2) 변화를 측정한다(1).

그리고, 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도(T1, T2)가 새로운 정상 상태, 즉 일정하게 유지되는 상태에 도달하면(2), 온도 값을 측정하여, 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도 변화(ΔT1, ΔT2)와 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)의 변화(ΔQ1)에 따라 k₁₁과 k₂₁가 도출된다.

한편, 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)을 일정하게 유지하면서 제 2 히터(220)의 발열량(Q2)에 변화를 주면서 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도(T1, T2) 변 화를 측정한다.

그리고, 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도(T1, T2)가 새로운 정상 상태, 즉 일정하게 유지되는 상태에 도달하면, 온도 값을 측정하여, 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도 변화(ΔT1, ΔT2)와 제 2 히터(220)의 발열량(Q2)의 변화(ΔQ2)에 따라 k₁₂과 k₂₂가 도출된다.

따라서, 상기 수학식 3과 에서 k₁₁, k₁₂, k₂₁, k₂₂가 도출되면, 제 1 및 제 1 상쇄값(d1, d2)는 다음 수학식 4와 같다.

d1=k₁₂/k₁₁

d2=k₂₁/k₂₂

그리고, 상기 수학식 1 내지 수학식 4를 정리하면, 다음 수학식 5와 같은 관계식을 얻을 수 있다.

상기 수학식 5에서 도출되는 바와 같이, 제 1 온도 제어기(310)의 제 1 출력 신호(U1)는 양 끝 부분(b)의 온도(T2)에 전혀 영향을 미치지 않으며, 제 2 온도 제어기(320)의 제 2 출력 신호(U2)를 중앙 부분(a)의 온도(T2)에 전혀 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가열 실린더 롤러의 표면 온도를 제어하는 방법을 설명하기 위한 플로챠트 도면이다.

도 4를 참조하면, 가열 실린더 롤로의 중앙 부분(a)과 양 끝 부분(b)의 온도(T1, T2)를 제어하는 제 1 온도 제어기(310) 및 제 2 온도 제어기(320)를 끈 상태에서 제 1 히터(210) 및 제 2 히터(220)의 발열량(Q1, Q2)의 변화(ΔQ)에 따른 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도 변화(ΔT1, ΔT2)를 측정한다(S 100).

그리고, 제 1 히터(210) 및 제 2 히터(220)의 발열량(Q1, Q2)의 변화(ΔQ)에 따른 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도 변화(ΔT1, ΔT2)를 기반으로, 상기 수학식 2 내지 수학식 4와 같이 제 2 상쇄값(d1) 및 제 1 상쇄값(d2)을 산출한다(S 110).

간섭 제거기(400)의 제 2 상쇄부(420) 및 제 1 상쇄부(410)에 제 2 상쇄값 및 제 1 상쇄값을 설정한다(S 120).

제 1 온도 제어기(310) 및 제 2 온도 제어기(320)는 동작(켠 상태)되면, 가열 실린더 롤러(100)의 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)의 온도(T1, T2)를 감지하여 제 1 히터(210) 및 제 2 히터(220)의 발열량(Q1, Q2)을 조절하기 위한 제 1 출력 신호(U1) 및 제 2 출력 신호(U2)를 출력한다(S 130).

간섭 제거기(400)의 제 1 및 제 2 상쇄부(420)는 제 2 온도 제어기(320) 및 제 1 온도 제어기(310)의 제 2 및 제 1 출력 신호(U1, U2)를 입력받아, 설정된 제 1 및 제 2 상쇄값(d1, d2)에 따라 중앙 부분(a) 및 양 끝 부분(b)간 발생하는 간섭을 방지하기 위한 제 1 및 제 2 상쇄 신호(X1, X2)를 출력한다(S 140).

제 1 히터(210) 및 제 2 히터(220)는 수신되는 제 1 및 제 2 출력 신호(U1, U2) 및 제 1 및 제 2 상쇄 신호(X1, X2)에 따라 발열량(Q1, Q2)을 조절하여 가열 실린더 롤러(100)의 전체 표면 온도를 일정하게 유지한다(S 150).

예를 들어, 제 1 온도 제어기(310)는 중앙 부분(a)의 온도(T1)가 설정된 온도보다 낮으면, 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)을 증가시키는 제 1 출력 신호(U1)를 출력한다.

간섭 제거기(400)의 제 2 상쇄부(420)는 제 1 출력 신호(U1)가 입력되면, 설정된 제 2 상쇄값에 따라 제 2 히터(220)의 발열량(Q2)을 조절하기 위한 제 2 상쇄 신호(X 2)를 출력한다.

따라서, 제 1 온도 제어기(310)가 중앙 부분(a)의 온도(T1)를 상승시키기 위해 제 1 히터(210)의 발열량(Q1)을 증가시킴에 따라 양 끝 부분(b)의 온도(T2)가 증가하는 간섭을 방지하기 위해 제 2 상쇄부(420)가 제 2 히터(220)의 발열량(Q2)을 감소시키는 제 2 상쇄 신호(X2)를 출력하여 가열 실린더 롤러(100)의 전체 표면 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 간섭 제거기의 제 2 상쇄부 및 제 1 상쇄부에 설정되는 제 2 상쇄값 및 제 1 상쇄값을 적절히 설정하면, 제 1 온도 제어기 및 제 2 온도 제어기가 가열 실린더 롤러의 표면 온도를 일정하게 유지하기 위하여, 제 1 히터 및 제 2 히터의 발열량을 조절함에 의해 중앙 부분과 양 끝 부분의 온도에 간섭이 발생하는 현상을 미연에 방지할 수 있으며, 빠른 시간내에 가열 실린더 롤러의 표면 온도를 제어할 수 있다.

Claims (10)

1. 가열 실린더 롤러와,

   상기 가열 실린더 롤러의 내부에 위치하며, 각각 제 1 부분 및 제 2 부분에 열을 가하는 다수개의 히터와,

   상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분 및 제 2 부분의 표면 온도를 감지하여 상기 각 히터의 발열량을 제어하는 출력 신호를 출력하는 다수개의 온도 제어기와,

   상기 온도 제어기로부터 출력되는 출력 신호를 입력받아 상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분의 온도가 증감함에 따라 제 2 부분의 온도가 증감하는 간섭을 제거하는 간섭 제거기를 포함하는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 온도 제어기는,

   상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분의 표면 온도가 설정된 온도와 일치하지 않으면, 상기 제 1 부분에 열을 가하는 제 1 히터의 발열량을 증감시키는 제 1 출력 신호를 출력하는 제 1 온도 제어기와,

   상기 가열 실린더 롤러의 제 2 부분의 표면 온도가 설정된 온도와 일치하지 않으면, 상기 제 2 부분에 열을 가하는 제 2 히터의 발열량을 증감시키는 제 2 출력 신호를 출력하는 제 2 온도 제어기로 구성되는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 간섭 제거기는,

   상기 제 2 온도 제어기로부터 출력되는 상기 제 2 출력 신호를 입력받아 설정된 제 1 상쇄값에 따라 상기 제 1 히터의 발열량을 증감시키는 제 1 상쇄 신호를 출력하는 제 1 상쇄부와,

   상기 제 1 온도 제어기로부터 출력되는 상기 제 1 출력 신호를 입력받아 설정된 제 2 상쇄값에 따라 상기 제 2 히터의 발열량을 증감시키는 제 2 상쇄 신호를 출력하는 제 2 상쇄부를 포함하는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 각 상쇄부는,

   상기 제 1 및 제 2 온도 제어기로부터 상기 제 1 및 제 2 히터의 발열량을 증가시키는 제 1 및 제 2 출력 신호가 입력되면, 상기 제 2 및 제 1 히터로 발열량을 감소시키는 제 2 및 제 1 상쇄 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1 상쇄부는 상기 제 2 온도 제어기로부터 제 2 출력 신호를 입력받 아 상기 제 1 상쇄 신호를 상기 제 1 히터로 출력하고, 상기 제 2 상쇄부는 상기 제 1 온도 제어기로부터 제 1 출력 신호를 입력받아 제 2 상쇄 신호를 상기 제 2 히터로 출력하는 것을 특징으로 하는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 각 상쇄값은,

   상기 제 1 히터 및 제 2 히터의 발열량의 변화 따른 제 1 부분 및 제 2 부분의 표면 온도 변화를 측정하여, 하기 수학식을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 시스템.

   [수학식]

   k₁₁=ΔT1/ΔQ1, k₂₁=ΔT2/ΔQ1, k₁₂=ΔT1/ΔQ2, k₂₂=ΔT2/ΔQ2, d1=k₁₂/k_11, d2=k₂₁/k₂₂

   여기서, 'd1'은 제 1 상쇄값, 'd2'는 제 2 상쇄값, 'ΔT1'은 가열 실린더 롤러의 제 1 부분의 온도 변화, 'T2'는 제 2 부분의 온도 변화, 'ΔQ1'는 제 1 히터의 발열량 변화, 'ΔQ2'는 제 2 히터의 발열량 변화이다.
7. 섬유 가공기의 가열 실린더 롤러의 표면 온도를 제어하는 방법에 있어서,

   상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분 및 제 2 부분의 온도를 제어하는 다수의 온도 제어기를 끈 상태에서 상기 제 1 부분 및 제 2 부분에 열을 가하는 제 1 히터 및 제 2 히터의 발열량의 변화 따른 표면 온도 변화를 측정하는 단계와,

   상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분의 온도 변화에 따라 제 2 부분의 온도가 변하는 간섭을 상쇄하기 위한 다수의 상쇄값을 산출하는 단계와,

   상기 산출되는 각 상쇄값을 상기 각 온도 제어기의 출력 신호를 입력받아 상쇄 신호를 출력하는 간섭 제거기에 설정하는 단계와,

   상기 각 온도 제어기가 구동되면, 상기 가열 실린더 롤러의 제 1 부분 및 제 2 부분의 온도를 감지하여, 기설정된 온도와 일치하지 않으면, 제 1 부분에 열을 가하는 제 1 히터 및 제 2 부분에 열을 가하는 제 2 히터의 발열량을 조절하는 제 1 및 제 2 출력 신호를 출력하는 단계와,

   상기 간섭 제거기가 상기 제 1 및 제 2 출력 신호를 입력받아, 설정된 상쇄값에 따라 상기 제 1 및 제 2 히터로 제 1 및 제 2 상쇄 신호를 출력하는 단계와,

   상기 제 1 히터 및 제 2 히터가 수신되는 제 1 및 제 2 출력 신호와 제 1 및 제 2 상쇄 신호에 따라 발열량을 조절하여 상기 가열 실린더 롤러의 전체 표면 온도를 일정하게 유지하는 단계를 포함하는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 각 상쇄값을 산출하는 단계는,

   하기 수학식을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 방법.

   [수학식]

   k₁₁=ΔT1/ΔQ1, k₂₁=ΔT2/ΔQ1, k₁₂=ΔT1/ΔQ2, k₂₂=ΔT2/ΔQ2, d1=k₁₂/k_11, d2=k₂₁/k₂₂

   여기서, 'd1'은 제 1 상쇄값, 'd2'는 제 2 상쇄값, 'ΔT1'은 가열 실린더 롤러의 제 1 부분의 온도 변화, 'T2'는 제 2 부분의 온도 변화, 'ΔQ1'는 제 1 히터의 발열량 변화, 'ΔQ2'는 제 2 히터의 발열량 변화이다.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 간섭 제거기는,

   상기 제 1 및 제 2 상쇄값이 각각 설정되는 복수개의 상쇄부를 포함하며, 상기 각 히터의 발열량과 상기 각 온도 제어기의 각 출력 신호간의 관계를 하기 수학식과 같이 설정하는 것을 특징으로 하는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 방법.

   [수학식]

   

   여기서, 'ΔQ1'은 제 1 히터의 발열량 변화이고,'ΔQ2'제 2 히터의 발열량 변화이고, U1'은 제 1 온도 제어기의 제 1 출력 신호이고, 'U2'는 제 2 온도 제어기의 제 2 출력 신호이다.
10. 제 8항에 있어서, 상기 각 상쇄 신호를 출력하는 단계는,

    제 1 상쇄부는 상기 제 2 온도 제어기로부터 입력되는 제 2 출력 신호와 제 2 상쇄값에 따라 제 1 상쇄 신호를 상기 제 1 히터로 출력하고, 제 2 상쇄부는 상기 제 1 온도 제어기로부터 입력되는 제 1 출력 신호와 제 1 상쇄값에 따라 제 2 상쇄 신호를 상기 제 2 히터로 출력하는 것을 특징으로 하는 가열 실린더 롤러의 표면 온도 제어 방법.

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