KR100962013B1 - Apparatus for controlling temperature induction heating roll and method there of - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유도가열 롤의 온도 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 필름의 연신 공정, 직물 또는 제지의 광택 공정 시, 피공정물에 열을 전달하는 유도가열 롤의 표면온도를 균일하게 유지할 수 있도록 한 유도가열 롤의 온도 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature control apparatus and a method of an induction heating roll, and in particular, during the stretching process of film, the polishing process of fabric or paper, the surface temperature of the induction heating roll that transfers heat to the workpiece to be maintained uniformly A temperature control device and method for induction heating rolls.
일반적으로 가열 롤은 필름의 연신 공정, 직물 또는 제지의 광택 공정 등에서 가열된 열을 피공정물에 전달하여 압착 롤과 압착하면서 연신, 광택 공정을 수행하는 일종의 가열기로서, 상기 가열 롤은 양질의 공정을 위해, 가열 롤의 표면온도를 균일하게 유지하는 것이 매우 중요하다.In general, a heating roll is a kind of heater that transfers heat heated in a film stretching process, a fabric or paper polishing process, etc., to a workpiece to perform stretching and polishing while pressing and compressing it with a crimping roll. For this purpose, it is very important to keep the surface temperature of the heating roll uniform.
즉, 상기 필름의 연신 공정에서는 가열 롤의 표면온도 편차가 적을수록 균일한 필름 폭과 두께의 품질을 얻을 수가 있으며, 직물 또는 제지 광택 공정 역시 가열 롤의 표면온도 편차가 적을수록 유연성, 양질의 질감과 광택을 얻을 수가 있다.That is, in the stretching process of the film, the smaller the surface temperature variation of the heating roll, the more uniform film width and thickness quality can be obtained. In the case of the fabric or paper gloss process, the smaller the surface temperature variation of the heating roll, the more flexibility and quality of the texture. And gloss can be obtained.
그래서 상기 가열 롤의 표면온도를 균일하게 유지하기 위해, 상기 가열 롤에 열 매체로 오일 또는 물을 이용하여 표면온도를 제어하거나, 상용주파수를 이용하여 피드백 온도 센서신호에 따라 출력전력을 가변조절하는 세라믹 히터 방식 또는 유도가열 방식을 이용하고 있다.Thus, in order to maintain the surface temperature of the heating roll uniformly, the surface temperature is controlled by using oil or water as a heat medium in the heating roll, or by varying the output power according to a feedback temperature sensor signal using a commercial frequency. Ceramic heater method or induction heating method is used.
상기 오일 또는 물을 사용하는 열 매체 방식은 높은 온도와 압력으로 인해 누수 및 누유가 되는 단점과, 별도의 순환장치가 필요하게 되는 단점이 있는가 하면, 스케일로 인한 성능 저하의 단점이 있으며, 유속의 흐름 상태에 따라 가열 롤 의 표면 입력 측에 대한 출력 측의 온도편차가 크게 되어 가열 롤의 표면온도를 균일하게 유지하는데 어려운 문제점이 있다.The heat medium method using the oil or water has the disadvantages of leakage and leakage due to high temperature and pressure, and the disadvantage of requiring a separate circulation device, the disadvantage of the performance degradation due to scale, According to the flow state, the temperature deviation of the output side with respect to the surface input side of the heating roll becomes large, which makes it difficult to maintain the surface temperature of the heating roll uniformly.
상기 세라믹 히터 방식은 높은 전력이 필요로 하므로 누전의 단점이 있으며, 입력되는 각 상 전압의 차이로 인한 출력전압의 불균형으로 온도편차를 줄이기 어려운 문제점이 있다. 특히 세라믹 히터 방식은 깨짐과 짧은 수명으로 인해 화재 및 주기적 히터 교체를 해 주어야 하는 문제점이 있다.Since the ceramic heater method requires high power, there is a disadvantage of short circuit, and there is a problem that it is difficult to reduce the temperature deviation due to the imbalance of the output voltage due to the difference of the input voltage of each phase. In particular, the ceramic heater method has a problem that should be replaced by the fire and periodic heater due to cracking and short life.
뿐만 아니라, 상기 방식들은 중간 열매체 방식과 내부 히터방식은 가열 롤의 표면에 도달되는 열이 소정의 시간이 지나서야 표면에 전달되어 지므로, 출력이 제로(zero)인 상태에서는 외부로 열을 빼앗기게 되어 상기 빼앗기는 열에 대하여 보충 열이 없어 온도 편차는 더욱 크게 발생하는 문제점이 있다.In addition, the intermediate heat medium method and the internal heater method is that the heat reaching the surface of the heating roll is transferred to the surface only after a predetermined time, so that the heat is deprived to the outside when the output is zero (zero) Since there is no supplemental heat with respect to the deprived heat, there is a problem in that a temperature deviation occurs more greatly.
또한 상기 유도가열 방식은 유도코일의 권선수와 길이 그리고 유도 코일과 가열롤의 표면 사이의 간격과 출력주파수에 따라 온도 분포가 달라진다In addition, the induction heating method has a different temperature distribution depending on the number and length of windings of the induction coil and the spacing between the induction coil and the surface of the heating roll and the output frequency.
또한 가열 롤은 구성되는 재질(SUS, AL, STEEL)과 두께에 따라 주파수특성 대비 온도 상승 분포가 달라지므로 설정치 온도에 대한 온도편차는 높게 된다. In addition, the heating roll has a temperature variation with respect to the setpoint temperature because the temperature rise distribution is different from the frequency characteristic depending on the material (SUS, AL, STEEL) and thickness.
또한 유도가열 방식은 입력 전압의 변화에 따른 출력 전압이 그대로 출력되므로 입력 전압의 변동에 따른 출력전압의 각 상 전압의 불균형으로 인해 가열되는 부분이 국부적으로 달라져 상기 가열 롤의 표면온도가 일정하게 유지되지 못하는 문제점이 있다.
In addition, the induction heating method outputs the output voltage according to the change of the input voltage as it is, and the heating part is locally changed due to the imbalance of the phase voltage of the output voltage according to the change of the input voltage, so that the surface temperature of the heating roll is kept constant. There is a problem that can not be.
본 발명의 목적은 유도가열 롤의 표면 온도를 검출하여 이 검출된 온도에 따라 주파수 및 펄스폭을 가변 출력하여 가열 롤의 표면온도 편차를 줄여 유도가열 롤의 표면온도 전체를 균일하게 유지하는 데 있다.An object of the present invention is to detect the surface temperature of the induction heating roll, and output the frequency and the pulse width in accordance with the detected temperature to reduce the surface temperature deviation of the heating roll to maintain the entire surface temperature of the induction heating roll uniformly. .
또한, 본 발명은 반면에 이건 유도가열 방식은 가열 롤의 표면온도 제어하여 가열 롤의 표면의 균일한 온도 분포를 얻을 수가 있으며, 에너지 효율성이 높은 주파수를 제어함으로써, 기존 상용 주파수 제어 대비 에너지 효율을 상승시킴과 동시에, 가열 롤의 표면온도 변화에 따른 빠른 출력응답 제어를 할 수 있어 설정치 온도편차를 매우 적게 하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention, on the other hand, this induction heating method is to control the surface temperature of the heating roll to obtain a uniform temperature distribution on the surface of the heating roll, by controlling the energy-efficient frequency, energy efficiency compared to conventional commercial frequency control At the same time, it is possible to control the output of the heating roll in response to the change of the surface temperature of the heating roll, and to have a very small setpoint temperature deviation.
또한, 본 발명은 가열 롤의 표면부터 가열하므로 예열 시간 및 온도 도달 시간이 빠르게 적용되도록 하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is to heat from the surface of the heating roll so that the preheating time and the time to reach the temperature to be applied quickly.
또한, 본 발명은 유도코일의 수명을 연장하고, 출력 차단 후 잔열로 인한 가열 롤의 표면 과열 현상도 제거할 수 있으며, 설치공간이 적게 차지하고 환경적 오염을 방지하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is intended to extend the life of the induction coil, to remove the surface overheating phenomenon of the heating roll due to the residual heat after the output cut off, occupy less installation space and to prevent environmental pollution.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 외주면에 유도코일이 권취된 내측 파이프, 내측 파이프가 내장되며, 외주면에 가열 롤의 표면 온도를 감지하는 온도센서가 구성된 외측 파이프를 포함하는 롤 본체부; 및 상기 롤 본체부의 양측에 형성되며, 롤 본체부를 일정 회전속도로 회전시키며, 출력주파수 또는 출력주파수의 펄스 폭을 공급하는 슬립링이 구성된 회전축을 포함하는 가열 롤; 유도코일에 전원을 인가하는 외부 전원단으로부터 입력되는 과전압, 과전류를 차단하는 차단부; 상기 차단부로부터 입력되는 전원의 노이즈를 제거하는 노이즈 필터부; 상기 노이즈 필터부로부터 노이즈가 제거된 전원 공급 및 과부하시 전원 공급을 차단하는 전자개폐부; 상기 전자개폐부에서 공급되는 전원전압을 평활하여 직류 정전류와 정전압으로 변환하는 AC-DC 변환부; 상기 AC-DC 변환부로부터 변환된 직류 정전압/정전류에 해당하는 주파수/펄스 폭으로 변환하여 상기 가열 롤로 출력하는 주파수/펄스 폭 변환부; 상기 가열 롤의 표면온도를 검출하는 온도검출부; 및 상기 온도검출부에서 검출된 가열 롤의 표면온도와 설정온도를 비교 판단 제어하고, 상기 제어된 신호에 따라 주파수/펄스 폭 변환기의 주파수를 가변 제어하는 제어부를 포함하는 유도가열 롤의 온도 제어 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a roll main body including an inner pipe having an induction coil wound on an outer circumferential surface thereof, an inner pipe having an inner pipe built therein, and a temperature sensor configured to sense a surface temperature of a heating roll on the outer circumferential surface thereof; And a heating roll formed on both sides of the roll body part, the rotating body including a rotating shaft configured to rotate the roll body part at a constant rotational speed and to supply an output frequency or a pulse width of the output frequency. Blocking unit for blocking the over voltage, over current input from the external power supply terminal for applying power to the induction coil; A noise filter to remove noise of power input from the blocking unit; An electronic switching unit which cuts off the power supply from which the noise is removed from the noise filter unit and the power supply at the time of overload; An AC-DC converter for smoothing the power supply voltage supplied from the electronic switching unit to convert the DC constant current into a constant voltage; A frequency / pulse width converter converting the frequency / pulse width corresponding to the DC constant voltage / constant current converted from the AC-DC converter and outputting the converted frequency to the heating roll; A temperature detector detecting a surface temperature of the heating roll; And a control unit for comparing and controlling the surface temperature and the set temperature of the heating roll detected by the temperature detection unit, and variably controlling the frequency of the frequency / pulse width converter according to the controlled signal. to provide.
상기 제어부는 온도검출부에서 검출된 가열 롤의 표면온도가 설정온도보다 높으면 출력주파수를 증가하고, 상기 표면온도가 설정온도보다 낮으면 출력주파수를 감소하며, 상기 표면온도와 설정온도가 같으면 현재 출력주파수를 유지하는 것을 특징으로 한다.The controller increases the output frequency when the surface temperature of the heating roll detected by the temperature detector is higher than the set temperature, and decreases the output frequency when the surface temperature is lower than the set temperature. Characterized in that to maintain.
상기 제어부는 온도검출부에서 검출된 가열 롤의 표면온도와 설정온도를 비교 판단하여, 상기 비교 판단된 온도에 따라 주파수/펄스 폭 변환부의 펄스 폭을 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit compares and determines the surface temperature and the set temperature of the heating roll detected by the temperature detector, and variably controls the pulse width of the frequency / pulse width converter based on the determined temperature.
상기 제어부는 온도검출부에서 검출된 표면온도가 설정온도보다 높으면 출력주파수의 펄스 폭을 감소하고, 상기 표면온도가 설정온도보다 낮으면 출력주파수의 펄스 폭을 증가하며, 상기 표면온도와 설정온도가 같으면 현재 출력주파수의 펄스 폭을 유지하는 것을 특징으로 한다.The control unit decreases the pulse width of the output frequency when the surface temperature detected by the temperature detector is higher than the set temperature, increases the pulse width of the output frequency when the surface temperature is lower than the set temperature, and when the surface temperature and the set temperature are the same. The pulse width of the current output frequency is maintained.
상기 제어부는 AC-DC 변환기로부터 과전류, 과전압을 검출하여 상기 AC-DC 변환부의 정전류, 정전압을 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit may detect an overcurrent and an overvoltage from an AC-DC converter to control the constant current and the constant voltage of the AC-DC converter.
또한 상기 목적을 실현하기 위한 본 발명은, In addition, the present invention for realizing the above object,
가열 롤의 구동에 필요한 정전압, 정전류, 표면온도를 설정한 초기화 상태에서. 상기 정전압, 정전류의 이상 유무를 판단하면서 표면온도로 가열 롤을 구동하는 단계;In the initialization state where constant voltage, constant current, and surface temperature are required to drive the heating roll. Driving a heating roll to a surface temperature while determining whether the constant voltage and the constant current are abnormal;
상기 단계에서 구동하는 가열 롤의 표면온도를 검출하는 단계;Detecting a surface temperature of a heating roll driven in the step;
상기 단계에서 검출된 표면온도와 설정온도를 비교하는 단계;Comparing the surface temperature detected in the step with the set temperature;
상기 단계에서 표면온도가 설정온도보다 높으면 출력주파수를 증가하고, 상기 표면온도가 설정온도보다 낮으면 출력주파수를 감소하며, 상기 표면온도와 설정온도가 같으면 현재 출력주파수로 유지하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.In this step, if the surface temperature is higher than the set temperature, the output frequency is increased, if the surface temperature is lower than the set temperature, the output frequency is decreased, and if the surface temperature and the set temperature are the same, maintaining the current output frequency. It is done.
상기 목적을 실현하기 위한 다른 발명은, Another invention for realizing the above object is,
가열 롤의 구동에 필요한 정전압, 정전류, 표면온도를 설정한 초기화 상태에서. 상기 설정된 정전압, 정전류의 이상 유무를 판단하면서 표면 온도로 가열 롤을 구동하는 단계;In the initialization state where constant voltage, constant current, and surface temperature are required to drive the heating roll. Driving the heating roll to a surface temperature while determining whether the set constant voltage and constant current are abnormal;
상기 단계에서 구동하는 가열 롤의 표면온도를 검출하는 단계;Detecting a surface temperature of a heating roll driven in the step;
상기 단계에서 검출된 표면온도와 설정온도를 비교하는 단계;Comparing the surface temperature detected in the step with the set temperature;
상기 단계에서 표면온도가 설정온도보다 높으면 출력주파수의 펄스 폭을 감소하고, 상기 표면온도가 설정온도보다 낮으면 출력주파수의 펄스 폭을 증가하며, 상기 표면온도와 설정온도가 같으면 현재 출력주파수의 펄스 폭으로 유지 제어하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.In this step, if the surface temperature is higher than the set temperature, the pulse width of the output frequency is decreased. If the surface temperature is lower than the set temperature, the pulse width of the output frequency is increased. If the surface temperature and the set temperature are the same, the pulse of the current output frequency is equal. Characterized in that the step consists of maintaining the width.
상기 목적을 실현하기 위한 또 다른 발명은, Another invention for realizing the above object is,
가열 롤의 구동에 필요한 정전압, 정전류, 표면온도를 설정한 초기화 상태에서. 상기 가열 롤의 구동을 주파수 또는 출력주파수의 펄스 폭 제어 중 어느 하나를 선택하는 단계;In the initialization state where constant voltage, constant current, and surface temperature are required to drive the heating roll. Selecting any one of a pulse width control of a frequency or an output frequency of driving the heating roll;
상기 단계에서 선택된 제어에 따라 설정한 정전압, 정전류의 이상 유무를 판단하면서 가열 롤을 구동하는 단계;Driving a heating roll while determining whether there is an abnormality of the constant voltage and the constant current set according to the control selected in the step;
상기 단계에서 주파수 제어를 선택하는 경우, 구동하는 가열 롤의 표면온도를 검출하여 이 검출된 표면온도와 설정온도를 비교하는 단계;In the step of selecting frequency control, detecting the surface temperature of the driving heating roll and comparing the detected surface temperature with a set temperature;
상기 단계에서 표면온도가 설정온도보다 높으면 출력주파수를 증가하고, 상기 표면온도가 설정온도보다 낮으면 출력주파수를 감소하며, 상기 표면온도와 설정온도가 같으면 현재 출력주파수를 유지하도록 제어하는 단계;Controlling the output frequency to increase if the surface temperature is higher than the set temperature, decrease the output frequency if the surface temperature is lower than the set temperature, and maintain the current output frequency if the surface temperature is equal to the set temperature;
상기 단계에서 펄스 폭 제어를 선택하는 경우, 구동하는 가열 롤의 표면온도를 검출하여 이 검출된 표면온도와 설정온도를 비교하는 단계;In the step of selecting pulse width control, detecting a surface temperature of a driving heating roll and comparing the detected surface temperature with a set temperature;
상기 단계에서 표면온도가 설정온도보다 높으면 출력주파수의 펄스 폭을 감소하고, 상기 표면온도가 설정온도보다 낮으면 출력주파수의 펄스 폭을 증가하며, 상기 표면온도와 설정온도가 같으면 현재 출력주파수의 펄스 폭을 유지 제어하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.In this step, if the surface temperature is higher than the set temperature, the pulse width of the output frequency is decreased. If the surface temperature is lower than the set temperature, the pulse width of the output frequency is increased. If the surface temperature and the set temperature are the same, the pulse of the current output frequency is equal. Characterized in that the step consisting of maintaining the width.
따라서 본 발명에 의하면, 유도가열 방식으로 가열 롤 구동시, 가열 롤에 출력주파수 또는 출력주파수의 펄스 폭을 공급하여 가열 구동하되, 상기 가열 롤의 표면온도를 검출하여 검출된 표면온도와 설정온도와 비교하되, 상기 검출된 표면온도가 설정온도보다 높으면 출력주파수의 경우 증가하고 출력주파수의 펄스 폭은 감소하며, 상기 검출된 표면온도가 설정온도보다 낮으면 출력주파수의 경우 감소하고 반면에 출력주파수의 펄스 폭은 증가하면서 제어하도록 함으로써, 상기 가열 롤의 표면온도 전체가 골고루 가열하게 되어 표면 전체 온도편차를 줄이게 되어, 상기 가열 롤의 표면온도를 균일하게 유지할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.Therefore, according to the present invention, when driving the heating roll in an induction heating method, by supplying the pulse width of the output frequency or output frequency to the heating roll to drive the heating, the surface temperature and the set temperature and detected by detecting the surface temperature of the heating roll In comparison, if the detected surface temperature is higher than the set temperature, the output frequency increases and the pulse width of the output frequency decreases. If the detected surface temperature is lower than the set temperature, the output frequency decreases and the output frequency decreases. By controlling the pulse width to increase, the entire surface temperature of the heating roll is evenly heated to reduce the overall surface temperature deviation, thereby providing the effect of maintaining the surface temperature of the heating roll uniformly.
또한, 본 발명에 의하면, 가열 롤의 표면부터 가열하므로 예열 시간 및 온도 도달 시간이 빠르게 적용시킬 수 있는 효과가 있다.Moreover, according to this invention, since it heats from the surface of a heating roll, there exists an effect that preheating time and temperature arrival time can be applied quickly.
또한, 본 발명에 의하면, 유도코일의 수명을 연장하고, 출력 차단 후 잔열로 인한 가열 롤의 표면 과열 현상도 제거할 수 있으며, 설치공간이 적게 차지하고 환경적 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
In addition, according to the present invention, it is possible to extend the life of the induction coil, to remove the surface overheating phenomenon of the heating roll due to the residual heat after the output cut off, occupy a small installation space and can prevent the environmental pollution.
도 1a 및 도 1b는 본 발명 유도가열 롤의 온도 제어장치의 개략적인 블럭도
도 2는 본 발명 유도가열 롤의 온도 제어장치의 상세 블럭도
도 3은 본 발명 유도가열 롤의 온도 제어방법에 대한 주파수제어 플로우챠트
도 4는 본 발명 유도가열 롤의 온도 제어방법에 대한 펄스 폭 변조제어 플로우챠트
도 5는 본 발명 유도가열 롤의 온도 제어방법에 대한 주파수 및 펄스 폭 변조 제어 플로우챠트 Figure 1a and 1b is a schematic block diagram of a temperature control device of the induction heating roll of the present invention
Figure 2 is a detailed block diagram of the temperature control device of the present invention induction heating roll
Figure 3 is a frequency control flowchart for the temperature control method of the induction heating roll of the present invention
Figure 4 is a pulse width modulation control flow chart for the temperature control method of the induction heating roll of the present invention
Figure 5 is a frequency and pulse width modulation control flowchart for the temperature control method of the induction heating roll of the present invention
이하 첨부되는 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 본 발명은 가열 롤(10) 및 제어기(20)를 포함하여 구성된다.As shown in FIGS. 1A and 1B, the present invention comprises a
가열 롤(10)은 원통 형상으로 회전축 상에 회전되게 구성되고 공급되는 주파수 또는 펄스 폭으로 발열 구동하면서 발열을 피공정물에 전달하게 되며, 상기 가열 롤(10)의 내부에는 가열 매체인 유도코일(140), 표면온도를 감지하는 온도센서(150)가 구비되며, 이 가열 롤(10)의 양측에는 회전을 원활하게 유도함과 아울러, 출력주파수 또는 출력주파수의 펄스 폭을 공급하는 슬립링(11)이 구성된다.The
이와 같은 가열 롤(10)은 외주면에 유도코일(140)이 권취되며, 이 유도코일(140)에 전원을 인가하는 전원선 및 온도 검출선이 구성된 내측 파이프(120), 내측 파이프(120)가 내장되며, 외주면에 가열 롤(10)의 표면 온도를 감지하는 온도센서(150)가 구성된 외측 파이프(110)를 포함하는 롤 본체부(102) 및 이 롤 본체부(102)의 양측에 형성되며, 롤 본체부(102)를 일정 회전속도로 회전시키며, 외주면에 가열 롤(10)의 회전을 지지하는 베어링(132)과, 가열 롤(10)의 표면에 출력주파수 또는 출력주파수의 펄스 폭을 공급하는 슬립링(11)이 구성된 회전축(130)을 포함하여 구성된다.The
상기 제어기(20)는 가열 롤(10)에 인가되는 구동신호를 제어하여 상기 가열 롤(10)의 표면온도를 제어하게 된다.The
상기 제어기(20)는 도 2에 도시한 바와 같이, 차단부(21), 노이즈 필터부(22), 전자개폐부(23), AC-DC 변환부(24), 주파수/펄스 폭 변환부(25), 온도검출부(26), 제어부(27)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the
상기 차단부(21)는 유도코일(140)에 전원을 인가하는 전원선 및 온도 검출선등과 같은 외부 전원단과 접속되어, 외부 전원단으로부터 과전압, 과전류 입력시 전원을 차단하는 퓨우즈 및 스위치로 구성된다.The cut-off
상기 노이즈 필터부(22)는 차단부(21)와 접속되어, 차단부(21)로부터 입력되는 전원 전압에 함유된 노이즈를 제거하게 되며, 상기 노이즈 필터부(22)는 코일과 콘덴서로 접속 구성된다.The
상기 전자개폐부(23)는 노이즈 필터부(22)와 접속되어 상기 노이즈 필터부(22)로부터 평활 된 정전압, 정전류를 공급함과 아울러, 과부하 시 입력되는 전원전압을 차단하게 되며, 상기 전자개폐부(23)는 전자접촉기와 과부하 릴레이로 구성된다.The
상기 AC-DC 변환부(24)는 전자개폐부(23)와 접속되어 상기 전자개폐부(23)로부터 입력되는 정전압 정전류를 평활하여 직류 정전류와 정전압으로 변환하게 되며, 상기 AC-DC 변환기(24)는 정전압 회로와 정전류 회로로 구성된다.The AC-
상기 주파수/펄스 폭 변환부(25)는 AC-DC 변환부(25)와 접속되어 상기 AC-DC 변환부(24)로부터 변환되어 입력되는 직류 정전압과 정전류에 대하여 해당 주파수/ 펄스 폭으로 변환하여 출력하게 되며, 주파수/펄스 폭 변환부(25)는 입력되는 정전압과 정전류에 따른 출력주파수 또는 출력주파수의 펄스 폭 신호를 생성하여 출력하게 된다.The frequency /
상기 주파수/펄스 폭 변환부(25)는 고속 스위칭소자인 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 또는 전계효과트랜지스터(FET)로 구성된다. The frequency /
상기 온도검출부(26)는 가열 롤(10)의 온도센서와 접속되어 상기 온도센서로부터 감지되어 가열 롤(10)의 표면온도를 검출하게 된다. The
상기 제어부(27)는 온도검출부(26)로부터 검출된 가열 롤(10)의 표면온도를 설정온도와 비교 판단하고, 이 판단된 신호를 상기 주파수/펄스 폭 변환부(25)에 출력하여 주파수/펄스 폭을 가변제어함과 아울러, 상기 AC-DC 변환부(24)와 접속하여 상기 AC-DC 변환부(40)의 과전압, 과전류를 검출 제어하게 된다.The
상기 제어부(27)는 주파수/펄스 폭 제어를 위한 마이크로프로세서와, 가열 롤(70)에 구동에 필요한 과전압, 과전류, 정전압, 정전류, 온도, 주파수. 펄스 폭 데이터를 저장 및 자기 진단 알고리즘이 저장된 메모리로 구성된다.The
상기와 같이 구성되는 본 발명은 외부 전원단으로부터 입력되는 전원전압을 차단부(21), 노이즈 필터부(22), 전자개폐부(23)를 차례로 통해서 과전압,과전류를 차단하고, 유입되는 잡음을 제거하며 아울러 과부하를 차단하면서 상기 AC-DC 변환부(24)에 입력하게 된다.According to the present invention configured as described above, the overvoltage and overcurrent are cut off through the power supply voltage inputted from the external power supply terminal through the blocking
상기 AC-DC 변환부(24)는 상기 전자개폐부(23)로부터 입력되는 전압, 전류를 정전압회로와 정전류회로를 통해서 직류 정전압와 정전류로 평활하여 주파수/펄스 폭 변환부(25)에 입력하게 된다.The AC-
상기 주파수/펄스 폭 변환부(25)에서는 절연게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 또는 전계효과트랜지스터(FET)를 통해서 스위칭하여 입력되는 직류 정전압과 정전류에 대하여 해당 출력주파수/ 출력주파수의 펄스 폭으로 가변한 후, 가변된 출력주파수/출력주파수의 펄스 폭을 가열 롤(10)의 유도코일에 공급함으로써, 상기 유도코일은 공급되는 가변된 출력주파수/출력주파수의 펄스 폭에 따른 와류 손에 의해 상기 가열 롤(10)의 표면을 가열하게 된다.The frequency /
여기서, 상기 가열 롤(10)의 유도코일은 저항(유도리액턴스)XL=2πfL 이고, 주울열 Q=V2/Rt[J]=I2Rt이다. 즉 온도(열)는 저항에 반비례하고, 상기 가열 롤(10)의 표면에 흐르는 전류는 온도와 비례하므로, 주파수가 높을수록 상기 유도코일에 걸리는 저항성분(XL)이 증가하여 가열 롤(10)의 표면에 흐르는 전류는 감소하여 온도는 낮아지는 반면에, 주파수가 낮을수록 유도코일에 걸리는 저항성분(XL)은 감소하여 가열 롤(10)의 표면에 흐르는 전류는 증가하여 온도는 높아지게 된다.Here, the induction coil of the
또한 상기 가열 롤(10)의 유도코일에 흐르는 전류를 펄스 폭으로 제어하여 가열 롤(10)의 표면에 흐르는 와전류 및 히스테르시스(Histeresis)의 손실을 제어하게 되는데, 이때도 상기 가열 롤(10)의 표면에 흐르는 전류와 온도는 비례하므로, 상기 펄스 폭이 감소할수록 상기 유도코일에 걸리는 저항성분(XL)은 증가하여 가열 롤(10)의 표면에 흐르는 전류는 감소하여 온도는 낮아지게 되고, 반면에 펄스 폭이 증가할수록 유도코일에 걸리는 저항성분(XL)은 감소하여 가열 롤(10)의 표면에 흐르는 전류는 증가하고, 온도는 높아지게 된다.In addition, by controlling the current flowing through the induction coil of the
이와 같이 가열 롤(10)에 공급되는 주파수 또는 펄스 폭을 가변하여 가열 롤(10)을 가열한 후, 가열 롤(10)과 접촉되는 피공정물을 압착 롤로 압착하면서 연신,광택 공정하게 되는데, 이때 피공정물의 연신,광택 공정을 양호하게 하기 위해서 상기 가열 롤(10)의 표면온도를 균일하게 유지하게 된다.After heating the
도 3은 본 발명 유도가열 롤의 온도 제어 방법에 대한 주파수 제어 플로우챠트로서, 상기 가열 롤(10)의 표면온도를 균일하게 하기 위해, 제어부(27)에서는 가열 롤(10)의 구동에 필요한 정전압, 정전류, 표면온도를 설정한 초기화 상태에서, AC/DC 변환부(24)를 통해서 상기 설정된 정전압, 정전류의 이상 유무를 판단하고, 주파수/펄스 폭 변환부(25)를 제어하여 상기 설정된 정전압, 정전류에 해당하는 출력주파수를 가열 롤(10)의 유도코일에 출력하여 가열 롤(10)의 표면을 가열하게 된다(S31).3 is a frequency control flowchart of the temperature control method of the induction heating roll of the present invention, in order to make the surface temperature of the
이어서 상기 제어부(27)에서는 가열 롤(10)에 구비된 온도센서로부터 온도검출부(26)를 통해서 가열 롤(10)의 현재 표면온도를 검출하고(S32), 상기 검출된 표면온도가 설정온도보다 높은가를 비교 판단하게 된다(S33).Subsequently, the
이때 검출된 표면온도가 설정온도보다 높으면, 가열 롤(10)의 유도코일의 유도리액턴스가 XL=2πfL이 되고, 주율열 Q = V2/Rt[J] 되므로, 상기 유도코일에 대한 온도는 저항과 반비례하고, 상기 가열 롤(10)의 표면에 흐르는 전류는 온도와 비례하게 되므로, 상기 제어부(27)에서는 현재 가열 롤(10)의 표면온도를 설정온도로 낮추기 위하여, 주파수/펄스 폭 변환부(25)에 출력주파수를 증가하는 제어신호를 출력하게 되고, 상기 주파수/펄스 폭 변환부(25)에서는 증가 된 출력주파수를 가열 롤(10)의 유도코일에 출력하여 상기 유도코일의 저항은 증가하고 전류는 감소하여 전류에 비례하는 표면온도를 낮추어 주게 된다(S34).At this time, if the detected surface temperature is higher than the set temperature, the induction reactance of the induction coil of the
반면에 상기 제어부(27)에서는 상기 검출된 표면온도가 설정온도보다 낮은가를 판단하게 된다(S35).On the other hand, the
이때 상기 검출된 표면온도가 설정온도보다 낮으면, 제어부(27)에서는 현재 가열 롤(10)의 표면온도를 설정온도로 높이기 위하여 주파수/펄스 폭 변환부(25)에 출력주파수를 감소하는 제어신호를 출력하게 되고, 상기 주파수/펄스 폭 변환부(25)에서는 감소 된 출력주파수를 가열 롤(10)의 유도코일에 출력하여 상기 유도코일의 저항은 감소하고 전류는 증가하여 전류에 비례하는 표면온도를 높여 주게 된다(S36).At this time, if the detected surface temperature is lower than the set temperature, the
한편 상기 제어부(27)에서는 상기 검출된 표면온도가 설정온도와 같은가를 판단하게 되고(S37), 이때 상기 검출된 표면온도가 설정온도와 같으면, 상기 제어부(27)에서는 주파수/펄스 폭 변환부(25)에 현재 출력주파수를 유지하는 제어신호를 출력하여 현재 출력주파수로 가열 롤(10)의 표면온도를 유지하게 된다(S38).On the other hand, the
이와 같이 가열 롤(10)의 표면온도에 따라 유도코일 양단에 출력주파수를 가변하여 표면온도를 제어하게 되므로 가열 롤(10)의 표면에 온도편차를 매우 적게 할 수 있고, 초기 기동시 설정온도 도달시간이 짧아져 응답속도를 빠르게 그리고 균일한 온도유지를 할 수 있게 된다.In this way, the output temperature is controlled at both ends of the induction coil according to the surface temperature of the
도 4는 본 발명 유도가열 롤의 온도 제어 방법에 대한 펄스 폭 변조 제어 플로우챠트로서, 상기 제어부(27)에서는 히터 롤(10)의 표면온도를 균일하게 하기 위해서, 가열 롤(10)의 구동에 필요한 정전압, 정전류, 표면온도를 설정한 초기화 상태에서, AC/DC 변환부(24)를 제어하여 상기 설정된 정전압, 정전류의 이상 유무를 판단하고, 주파수/펄스 폭 변환부(25)를 제어하여 상기 설정된 정전압, 정전류에 해당하는 출력주파수에 대한 펄스 폭으로 변환하여 변환된 펄스 폭을 가열 롤(10)의 유도코일에 출력하여 가열 롤(10)의 표면을 가열하게 된다(S41).4 is a pulse width modulation control flow chart for the temperature control method of the induction heating roll of the present invention. In the
이어서 상기 제어부(27)에서는 가열 롤(10)의 구비된 온도센서로부터 온도검출부(26)를 통해서 가열 롤(10)의 현재 표면온도를 검출하고(S42), 상기 검출된 표면온도가 설정온도보다 높은가를 비교 판단하게 된다(S43).Subsequently, the
이때 검출된 표면온도가 설정온도보다 높으면, 유도코일에 대한 온도는 저항과 반비례하고, 상기 가열 롤(10)의 표면에 흐르는 전류는 온도와 비례하므로, 제어부(27)에서는 주파수/펄스 폭 변환부(25)에 출력주파수의 펄스 폭을 감소하는 제어신호를 출력하게 되고, 상기 주파수/펄스 폭 변환부(25)에서는 감소된 출력주파수의 펄스 폭을 가열 롤(10)의 유도코일에 출력하여 상기 유도코일의 저항은 증가하고 전류는 감소하여 전류에 비례하는 표면온도를 낮추어 주게 된다(S44).At this time, if the detected surface temperature is higher than the set temperature, the temperature for the induction coil is inversely proportional to the resistance, and the current flowing on the surface of the
반면에 상기 제어부(27)에서는 상기 검출된 표면온도가 설정온도보다 낮은가를 판단하게 되고(단계45), 이때 상기 검출된 표면온도가 설정온도보다 낮으면, 제어부(27)에서는 주파수/펄스 폭 변환부(25)를 제어하여 출력주파수의 펄스 폭을 증가하는 제어신호를 출력하여 상기 가열 롤(10)의 유도코일의 저항을 감소하고 전류는 증가하여 전류에 비례하는 표면온도를 높여 주게 된다(S46).On the other hand, the
한편 상기 제어부(27)에서는 상기 검출된 표면온도가 설정온도와 같은가를 판단하게 되고(S47), 이때 상기 검출된 표면온도가 설정온도와 같으면, 상기 제어부(27)에서는 주파수/펄스 폭 변환부(25)에 현재 출력주파수의 펄스 폭을 유지하는 제어신호를 출력하여 상기 주파수/펄스 폭 변환부(25)로부터 현재 출력주파수의 펄스 폭으로 가열 롤(10)의 표면온도를 유지하게 된다(S48).On the other hand, the
이와 같이 가열 롤(10)의 표면온도 상승 및 하강을 출력주파수의 펄스 폭으로 제어함으로써, 가열 롤(10)의 유도코일과 표면 사이의 간격으로 인한 온도편차를 줄일 수 있어 설정온도 도달시간이 짧아지고 빠르게 균일한 온도 유지를 할 수 있게 되는 것이다.As such, by controlling the surface temperature rise and fall of the
도 5는 본 발명 유도가열 롤의 온도 제어 방법에 대한 주파수 및 펄스 폭 제어 플로우챠트로서, 상기 제어부(27)에서는 히터 롤(10)의 표면온도를 균일하게 하기 위해서, 가열 롤(10)의 구동에 필요한 정전압, 정전류, 표면온도를 설정한 초기화 상태에서, 제어부(27)를 통해서 가열 롤(10)을 주파수 또는 펄스 폭 변조 제어중 어느 것으로 제어할 것인가를 선택하게 된다(S51).FIG. 5 is a flowchart illustrating a frequency and pulse width control of a temperature control method of an induction heating roll according to the present invention. In the
이때 상기 주파수 제어를 선택하는 경우(S52), 이미 앞에서 설명한 바와 같이, 도 3에 도시한 일련의 주파수 제어(S31~38)단계(S30)로 가열 롤(10)을 설정온도에 맞도록 주파수를 가변하면서 가열하게 된다.At this time, when the frequency control is selected (S52), as described above, the frequency of the
반면에 상기 펄스 폭 변조 제어를 선택하는 경우(S53), 이 또한 앞에서 설명한 바와 같이, 도 4에 도시한 일련의 펄스 폭 제어(S41~48)단계(S40)로 가열 롤(10)을 설정온도에 맞게 펄스 폭을 가변하면서 가열하게 된다. On the other hand, when the pulse width modulation control is selected (S53), as described above, the
10; 가열 롤 20; 제어기
21; 차단부 22; 노이즈 필터부
23; 전자개폐부 24; AC-DC 변환부
25; 주파수/펄스 폭 변환부 26; 온도검출부
27; 제어부10;
21; Blocking
23;
25; Frequency /
27; Control
Claims (8)
유도코일에 전원을 인가하는 외부 전원단으로부터 입력되는 과전압, 과전류를 차단하는 차단부;
상기 차단부로부터 입력되는 전원의 노이즈를 제거하는 노이즈 필터부;
상기 노이즈 필터부로부터 노이즈가 제거된 전원 공급 및 과부하시 전원 공급을 차단하는 전자개폐부;
상기 전자개폐부에서 공급되는 전원전압을 평활하여 직류 정전류와 정전압으로 변환하는 AC-DC 변환부;
상기 AC-DC 변환부로부터 변환된 직류 정전압/정전류에 해당하는 주파수/펄스 폭으로 변환하여 상기 가열 롤로 출력하는 주파수/펄스 폭 변환부;
상기 가열 롤의 표면온도를 검출하는 온도검출부; 및
상기 온도검출부에서 검출된 가열 롤의 표면온도와 설정온도를 비교 판단 제어하고, 상기 제어된 신호에 따라 주파수/펄스 폭 변환기의 주파수를 가변 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열 롤의 온도 제어 장치.
An inner pipe in which an induction coil is wound on an outer circumferential surface thereof, and an inner pipe having an inner pipe, and a roll body part including an outer pipe having a temperature sensor configured to detect a surface temperature of a heating roll on an outer circumferential surface thereof; And a heating roll formed on both sides of the roll body part, the rotating body including a rotating shaft configured to rotate the roll body part at a constant rotational speed and to supply an output frequency or a pulse width of the output frequency.
Blocking unit for blocking the over voltage, over current input from the external power supply terminal for applying power to the induction coil;
A noise filter to remove noise of power input from the blocking unit;
An electronic switching unit which cuts off the power supply from which the noise is removed from the noise filter unit and the power supply at the time of overload;
An AC-DC converter for smoothing the power supply voltage supplied from the electronic switching unit to convert the DC constant current into a constant voltage;
A frequency / pulse width converter converting the frequency / pulse width corresponding to the DC constant voltage / constant current converted from the AC-DC converter and outputting the converted frequency to the heating roll;
A temperature detector detecting a surface temperature of the heating roll; And
And a control unit for comparing and controlling the surface temperature and the set temperature of the heating roll detected by the temperature detection unit, and variably controlling the frequency of the frequency / pulse width converter according to the controlled signal. controller.
상기 제어부는 온도검출부에서 검출된 가열 롤의 표면온도가 설정온도보다 높으면 출력주파수를 증가하고, 상기 표면온도가 설정온도보다 낮으면 출력주파수를 감소하며, 상기 표면온도와 설정온도가 같으면 현재 출력주파수를 유지하는 것을 특징으로 하는 유도가열 롤의 온도 제어 장치.The method of claim 1,
The controller increases the output frequency when the surface temperature of the heating roll detected by the temperature detector is higher than the set temperature, and decreases the output frequency when the surface temperature is lower than the set temperature. Temperature control device of the induction heating roll, characterized in that to maintain.
상기 제어부는 가열 롤의 표면온도와 설정온도를 비교 판단 제어하고, 상기 제어된 신호에 따라 주파수/펄스 폭 변환부의 출력주파수의 펄스 폭을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열 롤의 온도 제어 장치.The method of claim 1,
The control unit is a temperature control device of the induction heating roll, characterized in that the comparison control of the surface temperature and the set temperature of the heating roll, and variably control the pulse width of the output frequency of the frequency / pulse width converter according to the controlled signal.
상기 제어부는 온도검출기에서 검출된 표면온도가 설정온도보다 높으면 출력주파수의 펄스 폭을 감소하고, 상기 표면온도가 설정온도보다 낮으면 출력주파수의 펄스 폭을 증가하며, 상기 표면온도와 설정온도가 같으면 현재 출력주파수의 펄스 폭을 유지하는 것을 특징으로 하는 유도가열 롤의 온도 제어 장치.The method of claim 1,
The control unit decreases the pulse width of the output frequency when the surface temperature detected by the temperature detector is higher than the set temperature, increases the pulse width of the output frequency when the surface temperature is lower than the set temperature, and when the surface temperature and the set temperature are the same. Temperature control device of the induction heating roll, characterized in that to maintain the pulse width of the current output frequency.
상기 제어부는 AC-DC 변환기로부터 과전류, 과전압을 검출하여 상기 AC-DC 변환부의 정전류, 정전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열 롤의 온도 제어 장치.The method of claim 1,
The controller controls the constant current and the constant voltage of the AC-DC converter by detecting an overcurrent and an overvoltage from the AC-DC converter.
상기 단계에서 구동하는 가열 롤의 표면온도를 검출하는 단계;
상기 단계에서 검출된 표면온도와 설정온도를 비교하는 단계;
상기 단계에서 표면온도가 설정온도보다 높으면 출력주파수를 증가하고, 상기 표면온도가 설정온도보다 낮으면 출력주파수를 감소하며, 상기 표면온도와 설정온도가 같으면 현재 출력주파수를 유지하도록 제어하는 단계를 포함하는 유도가열 롤의 온도 제어 방법.In the initialization state where constant voltage, constant current, and surface temperature are required to drive the heating roll. Driving a heating roll to a set surface temperature while determining whether the constant voltage and the constant current are abnormal;
Detecting a surface temperature of a heating roll driven in the step;
Comparing the surface temperature detected in the step with the set temperature;
In this step, if the surface temperature is higher than the set temperature, the output frequency is increased, If the surface temperature is lower than the set temperature, the output frequency is reduced, and if the surface temperature and the set temperature is the same, including the step of controlling to maintain the current output frequency Temperature control method of induction heating roll.
상기 단계에서 구동하는 가열 롤의 표면온도를 검출하는 단계;
상기 단계에서 검출된 표면온도와 설정온도를 비교하는 단계;
상기 단계에서 표면온도가 설정온도보다 높으면 출력주파수의 펄스 폭을 감소하고, 상기 표면온도가 설정온도보다 낮으면 출력주파수의 펄스 폭을 증가하며, 상기 표면온도와 설정온도가 같으면 현재 출력주파수의 펄스 폭을 유지하도록 제어하는 단계를 포함하는 유도가열 롤의 온도 제어 방법.In the initialization state where constant voltage, constant current, and surface temperature are required to drive the heating roll. Driving a heating roll to a set surface temperature while determining whether the set constant voltage and constant current are abnormal;
Detecting a surface temperature of a heating roll driven in the step;
Comparing the surface temperature detected in the step with the set temperature;
In this step, if the surface temperature is higher than the set temperature, the pulse width of the output frequency is decreased. If the surface temperature is lower than the set temperature, the pulse width of the output frequency is increased. If the surface temperature and the set temperature are the same, the pulse of the current output frequency is equal. A method of temperature control of an induction heating roll comprising controlling to maintain a width.
상기 단계에서 선택된 제어에 따라 설정한 정전압, 정전류의 이상 유무를 판단하면서 가열 롤을 구동하는 단계;
상기 단계에서 주파수 제어를 선택하는 경우, 구동하는 가열 롤의 표면온도를 검출하여 이 검출된 표면온도와 설정온도를 비교하는 단계;
상기 단계에서 표면온도가 설정온도보다 높으면 출력주파수를 증가하고, 상기 표면온도가 설정온도보다 낮으면 출력주파수를 감소하며, 상기 표면온도와 설정온도가 같으면 현재 출력주파수를 유지하도록 제어하는 단계;
상기 단계에서 펄스 폭 제어를 선택하는 경우, 구동하는 가열 롤의 표면온도를 검출하여 이 검출된 표면온도와 설정온도를 비교하는 단계;
상기 단계에서 표면온도가 설정온도보다 높으면 출력주파수의 펄스 폭을 감소하고, 상기 표면온도가 설정온도보다 낮으면 출력주파수의 펄스 폭을 증가하며, 상기 표면온도와 설정온도가 같으면 현재 출력주파수의 펄스 폭을 유지하도록 제어하는 단계를 포함하는 유도가열 롤의 온도 제어 방법.In the initialization state where constant voltage, constant current, and surface temperature are required to drive the heating roll. Selecting one of an output frequency or a pulse width control of an output frequency for driving the heating roll;
Driving a heating roll while determining whether there is an abnormality of the constant voltage and the constant current set according to the control selected in the step;
In the step of selecting frequency control, detecting the surface temperature of the driving heating roll and comparing the detected surface temperature with a set temperature;
Controlling the output frequency to increase if the surface temperature is higher than the set temperature, decrease the output frequency if the surface temperature is lower than the set temperature, and maintain the current output frequency if the surface temperature is equal to the set temperature;
In the step of selecting pulse width control, detecting a surface temperature of a driving heating roll and comparing the detected surface temperature with a set temperature;
In this step, if the surface temperature is higher than the set temperature, the pulse width of the output frequency is decreased. If the surface temperature is lower than the set temperature, the pulse width of the output frequency is increased. If the surface temperature and the set temperature are the same, the pulse of the current output frequency is equal. A method of temperature control of an induction heating roll comprising controlling to maintain a width.
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