KR101203346B1 - 위치 센서를 이용한 웨브 장력의 실시간 결정 및 제어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장력 구역의 시작부 및 종료부를 한정하는 구동 롤러에 커플링되는 위치 센서를 사용하여 웨브 운반 시스템을 통과하는 웨브 재료 내의 웨브 장력을 실시간으로 결정하는 것에 관한 것이다. 롤러 상의 위치 센서는 장력 구역 내에 존재하는 웨브 재료에 대해 가감된 변형 웨브 재료의 양과 관련된 정보를 제공한다. 그 다음에, 샘플 기간 내에 장력 구역 내에 존재하는 그에 대해 가감되는 웨브 재료의 양은 조합될 때 장력 구역 내에 존재하는 미변형 웨브 재료의 현재의 양에 대한 추정을 제공하는 웨브 재료의 미변형 양으로 변환된다. 장력 구역의 길이는 고정되기도 하고 알려져도 있기 때문에, 웨브 재료 내의 장력은 장력 구역 내의 미변형 웨브 재료의 현재의 양으로부터 결정된다.

웨브 운반 시스템, 웨브 재료, 장력 구역, 구동 롤러, 미변형 웨브 재료

Description

위치 센서를 이용한 웨브 장력의 실시간 결정 및 제어 {REAL-TIME DETERMINATION OF WEB TENSION AND CONTROL USING POSITION SENSORS}

본 발명은 제조 공정 내에서 웨브 장력을 결정하는 기술에 관한 것이다.

종이, 필름, 테이프 등을 생산하는 데 사용되는 제조 시스템 등의 연속 이송 제조 시스템은 종종 롤러, 주조 휠, 풀리, 기어, 견인 롤러, 압출기, 기어 펌프 등과 같은 1개 이상의 모터-구동되는 회전 가능한 기계 구성 요소를 포함한다. 이들 시스템은 종종 모터와 결합하고 소정-속도로 모터를 구동시키기 위해 제어 신호를 출력하는 전자 제어기를 포함한다. 전형적인 제어기는 종종 모터의 속도를 감시하고 임의의 검출 에러를 보상하기 위해 출력 신호를 조정하는 복잡한 폐-루프 제어 회로를 포함한다.

웨브 장력은 웨브-계열 제품의 제조 및 취급에서 가장 중요한 파라미터 중 하나이다. 웨브는 연속 이송 제조 시스템 내에서 한 세트의 구동 롤러를 통해 이동하므로 웨브 장력은 일반적으로 웨브 재료의 속도의 변동과 관련된다. 종래의 장력 감지 장치는 장력 부하 하에서 변형률 변화를 향상시키도록 기계 가공되는 물리적인 빔 또는 구조물 상으로 장착되는 다양한 형태의 변형률 게이지를 채용한다. 전형적인 구성은 웨브 장력을 구조물 상에서의 비례적인 힘으로 바꾸기 위해 어떤 각도로 웨브에 의해 포위되는 롤러를 채용한다. 이제, 이들 힘은 게이지 내에서 변형률을 유도하고, 그에 의해 장력 측정을 가능케 한다.

이들 장력-감지 장치는 전형적으로 정확성을 개선시키기 위해 장착 방법 및 빔 또는 게이지 설계의 방법에서 상이하다. 많은 분야에 대해, 웨브의 특성은 긁힘, 흠집, 얼룩 및 다른 표면 마무리 결함을 유발시키지 않도록 웨브가 롤러의 표면 상에 접촉되지 않을 것을 요구할 수 있으므로 요구된 롤러의 포위(wrapping)는 달성 불가능하다. 추가로, 작은 포위 각도는 표면 견인력 및 웨브와 관련된 롤러를 구동시키는 능력을 감소시키고, 그에 의해 재료 긁힘의 가능성을 증가시킨다. 적층 제품은 종래의 장력 센서의 롤러 상에서의 휨으로부터의 불균등한 경로 길이로 인한 상대층 크리프(relative layer creep)를 가질 수 있다. 두껍거나 다층으로 구성된 제품의 휨은 박리 등의 결함을 유도할 수 있다.

일부의 경우에, 요구된 포위를 달성하는 기하 형상이 웨브의 특성 또는 제조 환경의 공간 제한으로 인해 곤란 또는 불가능하다. 매우 정확한 장력 센서의 사용은 이러한 각도를 감소시킬 수 있지만, 여전히 상당한 제한이다. 추가로, 작은 포위 각도는 표면 견인력 및 웨브와 관련된 롤러를 구동시키는 능력을 감소시키고, 그에 의해 재료 긁힘의 가능성을 증가시킨다.

다른 경우에, 속도의 변동이 연속 이송 제조 시스템 내에서 웨브 장력에 대한 대략적인 장기간 평균을 결정하는 데 사용되었다. 대개 당김 변화도 제어(draw control)로 호칭되는 이러한 개념은 주지되어 있고 다년간 동안 웨브 취급 시스템에서 채용되었다. 당김 변화도 제어는 충분히 높은 웨브 속도에서 그리고 충분히 긴 측정 기간에 걸쳐 장력을 평가할 수 있지만, 웨브 장력의 실시간 결정을 허용하지 않는다. 이와 같이, 당김 변화도 제어는 제어 인자로서 웨브 장력을 이용하는 제어 분야 내에서 유용하지 않았다. 추가로, 당김 변화도 제어는 고유하게 개루프 전략 방법(open loop strategy)이다. 즉, 롤의 속도는 제어되지만, 장력은 항상 당김 변화도로부터 평가되며, 측정된 당김 변화도에 기초하여 제어할 정도로 충분한 정확성을 갖지 않는다. 구체적으로, 당김 변화도 기술은 전형적으로 시스템을 통과할 때의 실제의 웨브 재료 속도에 대해 추정한다. 이와 같이, 속도와 관련될 것 같은 웨브의 이동에 관한 위치 정보, 장력 및 임의의 다른 웨브 재료 파라미터는 얻어지지 않는다. 필요한 정보가 롤러 및 다른 시스템 구성 요소로부터 얻어지지 않으므로 웨브 장력 및 그 관련 파라미터의 어떠한 실시간 평가도 당김 변화도를 사용하여 결정될 수 없다. 본 발명은 종래 기술에서의 이들 제한을 극복하고자 한다.

일반적으로, 본 발명은 웨브 운반 시스템 내에서 감지하는 웨브 장력 및 모듈러스를 결정하는 기술에 관한 것이다. 구체적으로는, 고해상력 위치 피드백 센서를 사용하여 실시간으로 웨브 운반 시스템의 1개 이상의 구간 내에서 각각의 웨브 장력을 계산하는 기술이 기재되어 있다.

전통적인 장력 센서가 웨브 운반 시스템 내의 상류 구간 내에서 장력을 물리적으로 측정하는 데 사용된다. 이전의 과정으로부터의 웨브 내의 변형률의 현재의 수준은 일반적으로 알려져 있지 않기 때문에 초기의 직접적인 장력 측정이 요구된다. 변형률의 실제 값이 알려져 있다면, 직접적으로 사용될 수 있을 것이다. 하류 구간 내에서의 웨브 장력은 상류에서 측정되는 웨브 장력 및 위치 피드백 센서로부터 수신되는 위치 신호에 기초하여 실시간으로 계산된다. 특히, 장력 센서로부터 하류에 있는 2개의 롤러들 사이의 구간에 대한 웨브 장력은 상류에서 측정되는 웨브 장력 및 롤러 내에서의 위치 센서로부터 수신되는 위치 신호에 기초하여 실시간으로 계산된다. 예컨대, 제어기가 위치 센서로부터 위치 신호를 수신하고, 구간 내에서의 웨브의 양의 임의의 변화를 연속적으로 결정한다. 재료의 양 및 상류에서 측정되는 웨브 장력의 임의의 변화에 기초하여, 제어기는 하류 구간에 대한 웨브 장력을 계산한다.

제어기는 단지 단일의 장력 센서를 사용하여 웨브 운반 시스템 내에서 복수개의 하류 구간에 대한 웨브 장력을 계산하는 데 이러한 과정을 적용할 수 있다. 더욱이, 고해상력 센서가 종종 속도 및 위치 제어를 위해 최신의 웨브-운반 시스템에서 사용된다. 결국, 여기에 기재된 기술은 추가의 하드웨어의 사용을 요구하지 않고도 실시간으로 웨브 장력이 결정될 수 있게 하고, 그에 의해 다중의 상용 장력 센서, 추가로 요구될 수 있는 임의의 롤러, 웨브 경로 변형 및 설치와 관련되는 비용을 절약한다. 예컨대, 기재된 기술은 웨브-운반 시스템을 위한 구동 시스템 상에서 실행하는 소프트웨어에서 또는 산업 네트워크를 통해 구동 시스템과 통신하는 원격 제어기에서 주로 실시될 수 있다.

추가로, 이 기술은 실시간으로 웨브 특성을 직접적으로 계산하는 능력을 제공하기 위해 대체 구성으로 적용될 수 있다. 예컨대, 이 기술은 모듈러스, 두께, 면적 또는 다른 특성 등의 웨브 특성을 계산하는 데 적용될 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명은 웨브 운반 시스템 내에서 감지하는 웨브 장력 및 모듈러스를 제어하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 실시간으로 어떤 길이를 갖는 장력 구역인 웨브 재료 세크먼트의 장력을 계산하는 단계 및 장력의 함수로서 제1 롤러에 대한 제1 작동기 제어 신호를 제어하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 웨브 운반 시스템 내에서 감지하는 웨브 장력 및 모듈러스를 결정하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 시작 및 종료를 갖는 기간 내에 장력 구역에 부가되는 웨브 재료의 미변형 양을 결정하고, 기간의 시작 시의 장력 구역 내의 웨브 재료의 미변형 양을 결정하고, 기간 내에 장력 구역으로부터 감해지는 웨브 재료의 미변형 양을 결정한다. 그 다음에, 이 방법은 기간의 종료 시의 장력 구역 내의 웨브 재료의 양을 결정하도록 장력 구역에 부가되는 웨브 재료의 미변형 양, 장력 구역 내의 웨브 재료의 미변형 양 및 장력 구역으로부터 감해지는 웨브 재료의 미변형 양을 조합하고, 웨브 재료의 현 변형률을 결정하도록 기간의 종료 시의 장력 구역 내의 웨브 재료의 양을 장력 구역의 길이로 나누고, 웨브 재료의 변형률을 장력으로 변환한다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 관한 것이다. 이 명령은 프로그래밍 가능한 프로세서가 제1 롤러의 위치에 대응하는 제1 위치를 수신하게 하고, 제2 롤러의 위치에 대응하는 제2 위치를 수신하게 하고, 제1 위치 및 제2 위치를 사용하여 어떤 길이를 갖는 장력 구역인 웨브 재료 세크먼트의 장력을 실시간으로 계산하게 한다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 웨브 운반 시스템 내에서 감지하는 웨브 장력 및 모듈러스를 결정하는 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 적어도 2개의 위치 신호를 발생시키는 적어도 2개의 위치 센서 및 2개의 위치 신호에 기초하여 장력 구역 내의 웨브 재료의 장력을 실시간으로 계산하는 제어기 모듈을 포함한다. 장력 구역은 적어도 2개의 위치 센서에 커플링되는 롤러들 사이의 웨브 재료이며 각각의 위치 센서는 웨브 운반 시스템 내의 롤러에 커플링된다.

본 발명의 1개 이상의 실시예의 세부 사항은 아래의 첨부 도면 및 상세한 설명 내에 기재되어 있다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 효과는 상세한 설명, 도면 및 청구의 범위로부터 명백해질 것이다.

도1은 여기에 기재된 기술에 따라 작동하는 웨브-계열 제조 시스템을 도시하는 블록도이다.

도2는 여기에 기재된 기술에 따른 웨브-계열 제조 시스템 내에서의 단일의 장력 구역을 개략적으로 나타내는 블록도이다.

도3은 웨브-계열 제조 시스템 내에서의 또 다른 단일의 장력 구역을 개략적으로 도시하는 블록도이다.

도4는 웨브-계열 제조 시스템 내에서의 다중의 장력 구역을 개략적으로 도시하는 블록도이다.

도5는 본 발명의 실시예에 따른 웨브-계열 제조 시스템에 대해 웨브 장력을 결정하는 제어기의 작동의 예시 모드를 도시하는 흐름도이다.

도1은 본 발명의 원리에 따라 작동하는 웨브-계열 제조 시스템의 일부를 도시하는 블록도이다. 이러한 특정예에서, 전형적으로 장력 구역(150)으로서 호칭되고 웨브 운반 시스템을 통해 웨브 재료(100)를 이동시키는 2개의 구동 롤러 및 다수의 아이들러 롤러를 포함하는 웨브 운반 시스템의 세그먼트가 도시되어 있다. 구동 롤러는 소정의 속도로 웨브 재료(100)를 이동시키도록 회전하는 구동 모터에 커플링된다. 제어기 모듈(130)은 롤러에 의해 일어난 회전의 양에 관한 데이터를 제공하기 위해 롤러의 각위치를 나타내는 인코딩 센서로부터 위치 데이터를 수집한다. 롤러는 롤러를 통과한 웨브 재료의 양에 정비례하여 회전하기 때문에, 2개의 구동 롤러(101, 104)들 사이의 장력 구역(150)에 대해 가감되는 웨브 재료의 양을 나타내는 이들 센서로부터의 데이터가 얻어질 수 있다.

작동 중, 웨브 재료(100)는 위치 센서(111)가 부착되는 제1 롤러(101) 상으로 좌측으로부터 장력 구역(150)에 진입한다. 제2 및 제3 비구동 롤러(102, 103)는 웨브 운반 시스템을 통하는 소정의 물리적인 웨브 경로를 얻도록 사용되는 아이들러 롤러 즉, 비구동 롤러이다. 제4 롤러(104)는 이러한 장력 구역(150)의 출구에 위치되고, 또한 위치 센서(112)를 갖는다. 전형적인 구성에서는 단지 입구 및 출구 롤러가 구동되지만, 이들 롤러 중 임의의 롤러가 구동될 수 있다. 또한, 이들 롤러 중 임의의 롤러 또는 모든 롤러가 아이들러 롤러일 수 있지만, 본 발명의 원리에 따라 작동된다. 단지 2개의 아이들러 롤러(102, 103)가 도시되어 있지만, 임의의 개수의 롤러가 소정의 웨브 경로 구성을 얻도록 사용될 수 있다.

본 명세서에 기재된 기술에 따르면, 웨브-계열 제조 시스템의 제어기 모듈(130)은 위치 센서(111, 112)로부터 위치 신호(121, 122)를 수신하고, 이 신호에 기초하여 실시간으로 장력 구역(150) 내의 웨브 재료(100)의 다양한 파라미터를 계산한다. 본 명세서에 기재된 기술의 다양한 실시예는 웨브 장력, 모듈러스, 두께 및 폭과 같은 파라미터가 실시간으로 정확하게 결정될 수 있게 한다. 고해상력 위치 센서는 제어기 모듈(130)이 구동 또는 비구동 웨브 운반 롤러(101, 104)의 위치 변화를 정확하게 결정할 수 있게 하는 위치 신호(121, 122)를 생성한다. 그 후, 제어기 모듈(130)은 웨브 운반 시스템의 실시간 제어에서 사용하는 피드백 데이터로서 웨브 파라미터를 정확하게 결정할 수 있다.

구체적으로, 위치 센서(111, 112)로부터 수신되는 위치 신호(121, 122)에 기초하여, 제어기 모듈(130)은 임의의 주어진 샘플 기간 동안에 웨브 영역(150)에 대해 가감된 웨브 재료(100)의 양을 결정한다. 샘플 기간의 시작 시의 장력 구역(150) 내의 웨브 재료(100)의 양의 이전의 결정치로부터, 제어기 모듈(130)은 샘플 기간의 종료 시의 장력 구역 내의 웨브 재료(100)의 양을 결정한다. 아래에서 상세하게 논의되는 바와 같이, 장력 구역(150)의 구간은 고정되기도 하고 알려져도 있기 때문에, 제어기 모듈(130)은 이들 데이터 값으로부터 웨브 재료(100) 내의 변형률의 크기를 결정한다. 웨브 변형률의 현재의 측정치가 결정되면, 웨브 장력, 모듈러스, 두께 및 폭 등의 다른 웨브 파라미터가 용이하게 결정될 수 있다.

결정된 파라미터에 기초하여, 제어기 모듈(130)은 실시간으로 작동기 제어 신호(131, 132)를 제어한다. 예컨대, 작동기 제어 신호(131)가 롤러(101)의 구동 모터(도시되지 않음)를 제어할 수 있다. 마찬가지로, 작동기 제어 신호(132)가 롤러(102)의 구동 모터(도시되지 않음)를 제어할 수 있다. 이와 같이, 제어기 모듈(130)은 장력 구역(150) 내에서 웨브 재료(100) 내의 장력을 제어하는 기구로서 롤러(101)를 제어할 수 있다.

위의 실시예는 웨브 재료가 웨브-계열 제조 시스템을 통과할 때의 웨브 재료(100) 내의 장력을 제어하기 위해 웨브 장력의 결정치를 이용한다. 또한, 웨브-계열 제조 시스템에서 결정되는 웨브 장력은 다른 방식으로 사용될 수 있다. 예컨대, 웨브 장력에 영향을 주는 구동 롤러(101, 104)의 속도 및 토크는 전술된 시스템에서 결정된 웨브 장력값을 사용하여 제어될 수 있다. 마찬가지로, 2개의 구동 롤러(101, 104) 사이의 길이로서 정의되는 전장(span length)은 또한 웨브 장력에 대한 결정된 값을 사용하여 변동될 수 있다. 최종적으로, 위의 시스템에 의해 결정되는 웨브 장력값은 조작자가 웨브-계열 제조 시스템의 작동 파라미터를 변동시키기 위해 조작자에게 표시될 수 있다. 물론, 웨브-계열 제조 시스템과 관련되는 다수의 다른 주지된 시스템 파라미터가 본 발명에 따른 웨브 파라미터의 결정치의 함수로서 제어될 수 있다. 이와 같이, 상기 시스템은 이러한 시스템 내에서 임의의 다른 적용예에 사용되는 웨브 재료(100)의 장력 또는 모듈러스와 같은 관찰된 웨브 파라미터 값을 생성하는 웨브 센서 시스템으로서 일부 실시예에서 고려될 수 있다.

제어기 모듈(130)은 본 발명의 예시 실시예에 따른 웨브 운반 제어기에서 사용하는 일반적인 프로그래밍 가능한 처리 시스템이다. 제어기 모듈(130)은 전형적 으로 프로그래밍 가능한 처리 유닛, 대용량 메모리 및 외부 장치와 통신하는 다양한 인터페이스 모듈을 포함하며, 이들 모두는 내부 버스를 통해 연결된다.

대용량 메모리는 일반적으로 RAM, ROM을 포함하고, 컴팩트 플래시, 스마트 미디어 또는 시큐어 디지털 메모리 카드 등의 제거 가능한 메모리 장치 등의 1개 이상의 대용량 저장 장치를 포함한다. 메모리 장치는 제어기 모듈(130)의 작동을 제어하는 작동 시스템을 저장할 수 있다. 이러한 구성 요소는 UNIX, 등록 상표 MAC OS, 등록 상표 LINUX 또는 마이크로소프트의 등록 상표 WINDOWS 등의 당업자에게 공지된 바와 같은 범용 서버 작동 시스템을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 대용량 메모리는 웨브 운반 제어기-처리 프로그램을 제공하는 프로그램 코드 및 데이터를 저장한다. 웨브 운반 제어기-처리 프로그램은 여기에 기재된 논리를 수행하도록 실행되는 컴퓨터가 실행 가능한 명령을 포함한다.

또한, 제어기 모듈(130)은 고해상력 인코더(111, 112) 또는 도1에 도시되지 않은 다른 입력 장치 등의 외부 장치와 통신하는 입력/출력 센서 인터페이스를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제어기 모듈(130)은 추가의 데이터 저장이 요구되면 역시 도시되지 않은 추가의 대용량 저장 설비를 추가로 포함할 수 있다.

당업자라면 제어기 모듈(130) 내에 도시된 처리 시스템이 웨브 운반 제어기 또는 유사한 전용 처리 시스템 내에서 전형적으로 발견되는 한 세트의 처리 구성 요소를 나타낼 수 있다는 것을 인식할 것이다. 물론, 추가의 주변 장치 및 사용자 인터페이스 장치를 포함하는 범용 계산 시스템을 포함하는 다른 처리 시스템이 또한 첨부된 청구의 범위 내에서 인용된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗 어나지 않고도 본 발명의 다양한 실시예에 따른 프로그래밍 가능한 처리를 실시하는 데 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 1개 이상의 컴퓨터 또는 다른 장치에 의해 실행되는 프로그램 모듈 등의 컴퓨터-실행 가능한 명령과 일반적인 관계로 기술될 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈은 특정한 작업을 수행하거나 특정한 추상적인 데이터 형태를 실시하는 루틴, 프로그램, 객체, 구성 요소, 데이터 구조 등을 포함한다. 전형적으로, 프로그램 모듈의 기능성은 다양한 실시예에서 원하는 바와 같이 조합 또는 분배될 수 있다.

추가로, 여기에 기재된 실시예는 프로그래밍 가능한 처리 장치에 의해 수행되는 논리 연산으로서 실시된다. 본 발명의 이들 다양한 실시예의 논리 연산은 (1) 계산 시스템 상에서 운영하는 컴퓨터에 의해 수행되는 단계 또는 프로그램 모듈의 시퀀스 및/또는 (2) 계산 시스템 내의 상호 연결된 기계 모듈 또는 하드웨어 논리부로서 실시된다. 이 실시는 본 발명을 실시하는 계산 시스템의 성능 요건에 의존하는 선택의 문제이다. 따라서, 여기에 기재된 본 발명의 실시예를 구성하는 논리 연산은 연산, 단계 또는 모듈로서 다양하게 호칭될 수 있다.

도2는 웨브-계열 제조 시스템 내에서의 단일의 장력 구역(210)의 블록도이다. 이러한 도면에서, 웨브 재료(200)는 롤러(201, 202)에 의해 형성되는 장력 구역(210)을 통과한다. 일반적으로, 용어 "장력 구역(tension zone)" 및 "구간(span)"은 웨브-계열 제조 시스템의 구성 요소 예컨대 롤러(201, 201)들 사이에 포함되는 웨브의 섹션과 관련하여 여기에서 사용된다. 특정한 장력 제어 영 역(210) 내에는 일반적으로 도1에 도시된 바와 같은 추가의 아이들러 롤러가 있다.

웨브 재료(200)는 초기 변형률 ε₁ 및 속도 V₁을 갖는 "상류(upstream)" 장력 구역(211)으로부터 장력 구역(210) 내로 진입한다. 장력은 아래에서 도시되는 바와 같이 웨브 재료(200)의 웨브 모듈러스 및 단면적에 기초하는 변형률과 관련된다. 도2에 도시된 단순화된 도표에서, 웨브 재료(200)는 제1 롤러 R₁(201)과 접촉한다. 단순화 이유 때문에 도시되어 있지 않지만, 일반적으로, 웨브 재료(200)는 몇 도 내지 약 180˚의 적절한 최대치까지의 어떤 각도로 롤러(201)를 포위한다. 웨브 재료(200)에 대한 이러한 포위 각도는 적절하고 실용적인 웨브 운반 기하 형상에 의해 대체로 제한된다. 롤러를 가로지른 장력 차이가 이용 가능한 견인력보다 작기만 하면, 웨브 재료(200)는 적어도 1개의 지점에서 롤러(201)에 핀 고정되며, 지점 접촉부가 분석을 위한 적절한 근사부이다. 또한, 웨브 장력, 포위 각도, 롤러 직경, 웨브 속도, 롤러 표면 마무리 및 웨브 특성(거칠기, 다공성)이 또한 롤러와의 긴밀한 접촉을 유지하는 데 요구되는 이용 가능한 웨브 견인력에 영향을 줄 수 있다. 또한, 진공 또는 니핑된 견인 롤러가 필요하다면 견인력을 증가시키는 데 사용될 수 있다.

웨브 재료(200)는 제1 롤러 R₁(201)과 접촉을 이루고 웨브 재료(200)는 초기에 제1 롤러 R₁(201)에 핀 고정된다. 그러나, 웨브 재료(200)가 제1 롤러 R₁(201)로부터 방출되는 지점에 접근함에 따라, 웨브 재료(200)가 활주하면서 그 변형률 및 속도를 변화시키기 시작한다. 특히, 웨브가 제1 롤러 R₁(201)과 더 이상 접촉하지 않으면(국부적인 웨브 변형률 불균일성이 재료 내에서 음속 정도의 속도로 자유 구간 내에서 재분배됨), 이들 값이 하류 장력 구역 즉 장력 구역(210) 내의 속도 및 변형률과 일치한다. 웨브 재료(200)는 제2 롤러 R₂(202) 뒤에서 장력 구역(210)을 떠나고 그 전에 웨브 재료(200)는 초기에 변형률 ε_z 및 장력 T_z의 상태로 제2 롤러(202)에 핀 고정된다. 웨브 재료(200)가 제2 롤러 표면과 더 이상 접촉하지 않게 된 후, 재료(200)가 방출되는 장력 구역(212) 내의 V₂ 및 ε₂와 일치하도록 다시 속도 및 변형률을 변화시킨다.

장력 구역 역학 관계를 분석하기 위해, 탄성 계수의 일반화된 정의가 사용될 수 있다. 이러한 탄성 계수의 일반화된 정의는 다음과 같이 정의된다.

방정식 1:

방정식 1은 인장 탄성 계수가 웨브 재료 내의 변형률에 대한 웨브 재료(200) 내의 응력의 비율과 동일하다는 것을 제시한다. 응력 및 변형률은 각각 다음과 같이 정의된다.

방정식 2A:

방정식 2B:

웨브 재료(200)의 응력은 단면적(종종, in², SI ㎡)에 의해 나눠지는 가해진 신장력(보통, Lbs 힘, SI 뉴톤)과 동일하다. 그러므로, 응력의 최종 단위는 대개 lbs/in² 또는 PSI(SI ㎩)이다. 변형률은 초기의 미변형(또는 0 변형률) 길이에 의해 나눠지는 가해진 힘으로부터 기인하는 길이의 최종 변화이다. 그 단위는 in./in. 또는 무차원이다. 그러므로, E의 최종 단위는 대개 PSI(SI ㎩)로 표현된다.

웨브 장력과 변형률 사이의 관계는 다음과 같이 결정될 수 있다.

방정식 3:

면적은 웨브 단면적 또는 그 평균 두께에 의해 곱해지는 웨브 재료(200)의 폭이다. 힘은 순간 장력이라는 것을 주목하여야 한다.

방정식 4:

T=E×A×ε 또는

방정식 4는 모듈러스 E 및 웨브 면적이 대체로 고정될 때 주어진 변형률에 대해 장력을 예측하는 신속한 방법을 제공한다. 종이의 보습, 필름 및 강철의 어닐링 등의 일부의 공정에서, 재료 모듈러스는 공정에 의해 변화될 수 있다. 전통적인 장력 센서와 연계하여, 본 발명의 또 다른 실시예가 모듈러스의 온라인 측정을 가능케 한다.

상이한 속도에 따라 웨브 영역의 변형률을 평가하는 해석해가 다음의 방정식에 의해 특정될 수 있다.

방정식 5:

여기에서 L₂는 전장이다. 여기에 기재된 모든 방정식에서, 첨자 1은 진입-전의 구간을 말하며, 첨자 2는 구동 롤러들 사이의 구간을 말한다.

실시간으로 디지털 제어기 내에서의 실시를 위해 적절한 방정식 5에 대한 해가 방정식 5를 수치 적분함으로써 얻어질 수 있다. 장력 구역(210) 내의 장력을 계산하기 위해, 방정식 1의 응력-변형률 관계가 작은 간격의 시간에 걸쳐 사용된다. 초기에, 진입하는 변형률 및 속도가 일정하게 유지되며 방출되는 웨브 변형률 및 속도가 역시 일정하게 유지된다는 가정이 행해진다. 또한, 장력 구역(210) 내의 현재의 변형률이 상류 장력 구역(211)의 진입 변형률과 동일하다는 가정이 행해진다. 이들 가정은 모듈러스 및 웨브 면적이 동일하므로 3개의 장력 구역(210 내지 212)이 동일한 장력을 갖는다는 것을 의미한다.

이제, V₂가 V₂+ΔV로 순간적으로 변화하게 한다. 장력 구역(210) 내의 장력을 계산하기 위해, 순간 변형률이 우선 계산된다. 일반적으로, 이것은 아래에서 상세하게 기술되는 바와 같이 다음의 절차에 의해 계산될 수 있다:

1. 장력 구역(210)으로 부가되는 웨브 재료(200)의 미변형 길이를 계산한다.

2. 장력 구역(210)으로부터 감해지는 웨브의 미변형 길이를 계산한다.

3. 영역 내에 있던 미변형 웨브 재료(200)의 이전의 길이를 계산한다.

4. 이전의 미변형 길이 + 부가되는 미변형 길이 - 제거되는 미변형 길이에 기초하여 장력 구역(210) 내의 웨브 재료(200)의 현재의 길이를 계산한다.

5. 현재의 변형률을 계산하기 위해 장력 구역(210)의 영역 길이에 의해 계산된 현재의 길이를 나눈다.

6. 현재의 변형률에 기초하여 장력 구역(210) 내에서의 웨브 재료(200)에 대한 현재의 장력을 계산하기 위해 방정식 3을 사용한다.

위의 절차는 2개의 도전 과제를 제시한다. 즉, 미변형 웨브 길이가 사용되며, 장력 구역(210) 내의 현 변형률 값이 변화한다. 전술된 제1 도전 과제에 대처하기 위해, 알려진 파라미터에 미변형 길이를 관련시키는 방법이 사용된다. 제2 도전 과제 즉 변화하는 현재의 변형률의 계산이 도3을 참조하여 아래에서 언급된다.

알려진 파라미터에 미변형 길이를 관련시키기 위해, 변형률은 다음과 같이 방정식 2에서 위에서 한정된다는 것을 상기하여야 한다.

이것은 다음과 같이 다시 변형될 수 있다.

방정식 6:

여기에서 L은 현재의 길이이며 L₀은 초기의 미변형 길이이다. 이것은 다음과 같이 변형될 수 있다.

방정식 7:

또는

방정식 8:

및

방정식 9:

ε은 전형적으로 1% 미만인 것을 주목하여야 한다. 1/(1+ε)대신에 1-ε을 사용하는 에러는 공통 변형률에 대해 극히 작은 에러를 유발시키며(<0.01% 에러), 이것은 일부의 실시예에서 수용 가능할 수 있다. 최종 에러는 표1에 요약되어 있다.

ε	1/(1+ε)	1-ε	에러
0.01	0.990099	0.990000	0.01%
0.001	0.999001	0.999000	0.0001%
0.0001	0.999900	0.999900	0.000001%

미변형 길이, 현재의 길이와 변형률 사이의 관계는 이제 다음과 같이 편리하게 요약될 수 있다.

방정식 10: L=L₀×(1+ε) 및 L₀=L×(1-ε)

위의 방정식은 인장 변형률을 말하기 때문에, ε은 0보다 크며, L은 항상 L₀보다 크다. 이것은 변형률의 적절한 부호를 보증하는 것을 돕는다. 또한, 높은 변형률 또는 높은 정확성이 요구되는 근사법 대신에 정확한 관계가 사용될 수 있다.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 웨브-계열 제조 시스템 내에서의 단일의 장력 구역을 도시하는 블록도이다. 특히, 위의 방정식을 사용하여, 도2에 의해 도시된 표현은 이제 도3에 도시된 바와 같이 웨브 길이에 대한 변형률의 효과를 포함하도록 변형될 수 있다.

장력 구역(310) 내에서의 장력 Tz를 결정하기 위해, 3개의 웨브 재료 길이가 결정된다. 우선, 장력 구역(310)에 부가되는 미변형 웨브 재료(300)의 길이가 결정된다. 특히, 부가되는 미변형 웨브 재료(300)의 길이는 시간 간격 Δt의 V₁배이다. 부가되는 미변형 웨브는 방정식 V₁?Δt?(1-ε₁)을 사용하여 결정된다. 다음에, 장력 구역(310)으로부터 감해지는 미변형 웨브가 결정된다. 감해지는 미변형 웨브는 시간 간격 Δt의 V₂배이다. 제거되는 미변형 웨브는 방정식 V₂?Δt?(1-ε₂)를 사용하여 결정된다. 최종적으로, 장력 구역(310) 내에 있었던 미변형 웨브의 이전의 양이 결정된다. L_zs가 장력 구역(310) 내의 웨브 재료의 미변형 길이를 나타내게 한다. 그러므로, 미변형 길이 L_zu는 방정식 L_zs?(1-ε_z)에 의해 결정될 수 있다. 이들 3개의 길이는 장력 구역(310) 내에 현재 존재하는 웨브 재료(300)의 총 길이가 결정되기 전에 임의의 순서대로 결정될 수 있다. 특히, 장력 구역(310) 내에 존재하는 웨브 재료(300)의 현재의 미변형 길이는 이전에 존재했던 웨브 재료의 양 + 소정 기간 동안에 부가되는 웨브 재료의 양 - 소정 기간 동안에 장력 구역(310)으로부터 제거되는 웨브 재료의 양으로부터 결정된다. 이러한 값은 다음과 같이 표현될 수 있다.

방정식 10: L_T = {V₁?Δt?(1-ε₁)} - {V₂?Δt?(1-ε_z)} + {L_zs?(1-ε_z)}

장력 구역(310) 내의 웨브 재료에 대한 미변형 길이가 알려지면, 현 변형률 값은 장력 구역(310)의 알려진 고정 길이에 의해 장력 구역(310) 내의 웨브 재료의 길이를 나눔으로써 결정될 수 있다. 현 변형률 값은 ε_z=L_T/L_z로서 표현될 수 있다. 장력 구역(310) 내의 현재의 장력에 대한 수치가 현재의 변형률에 대한 이러한 수치로부터 결정될 수 있다. 현재의 변형률로부터의 현재의 장력에 대한 계산이 T=E×A×ε으로서 표현될 수 있다.

이러한 과정은 예컨대 프로그래밍 가능한 논리 제어기, 구동 시스템 또는 다른 디지털 제어 컴퓨터 내에서의 합체부를 통해 제어기 모듈(130) 내에 용이하게 합체될 수 있다. 해 간격은 높은 빈도의 업데이트(예컨대, 10 ms 또는 100 ㎐)를 가능하게 하기 위해 짧은 기간으로 설정되어야 하지만, 이러한 간격은 예컨대 극히 빠른 라인 속도를 위해 증가될 것이 필요할 수 있다. 이러한 과정은 최대한 가능한 정확성을 제공하기 위해 고정-소수점 계산을 사용하고 나머지를 자리올림(carry)하여 계산될 수 있다. 부동 소수점 계산이 실시하기 용이할 것이지만, 추가의 자원을 요구할 수 있고 감소된 샘플링 기간의 결과를 가져올 수 있다. 라인 속도에 맞는 시계열 시스템이 낮은 속도에서의 정확성을 개선시킬 것이며, 이때 복잡성이 약간 증가된다. 시계열 시스템은 해상력을 최적화하기 위해 간격을 조정할 것이다. 높은 속도에서, 짧은 간격이 해상력을 유지하면서 업데이트 속도를 증가시키는 데 사용될 수 있을 것이다. 느린 속도에서, 긴 간격이 해상력을 증가시키는 데 사용될 수 있을 것이다. 대역폭이 낮을 것이지만, 이것은 느린 속도에서 수용 가능하다.

여러 개의 파라미터가 위의 계산을 실시하는 데 사용된다. 예컨대, 웨브 전장 및 카운터 간격당 웨브 거리에 대한 스케일링 인자가 요구될 수 있다. 카운터 간격당 웨브 거리는 롤러 원주에 의해 나눠지는 롤러 회전당 카운트이다. 요구된 변형률에 대한 정확성이 종종 0.01%를 초과할 것이므로, 극도의 원주 정확성이 요구된다. 이러한 형태의 정확성은 종종 큰 보어 마이크로미터 또는 파이 테이프의 사용으로도 얻어지지 않는다. 이러한 상수를 결정하는 하나의 방법이 측정 구간 내에 장력 하중 셀을 임시로 장착하는 것이다. 상류 영역에 대한 현재의 영역의 장력의 비율은 이전에 정의된 방정식과 연계하여 이러한 구간 내의 현재의 변형률을 결정하는 데 사용될 수 있다. 변형률로부터, 롤러 직경의 비율이 결정될 수 있다. 유사한 방식으로, 절차가 모든 하류 웨브 구간에 대해 반복될 수 있다. 단지 직경의 상대 비율이 이러한 결정을 위해 요구되며; 각각의 개별 롤러의 절대치는 요구되지 않는다.

웨브 전장은 센서의 과도 응답을 결정한다(방정식 5 참조). 길이 수치는 단지 해가 정상 상태 수치에 수렴하는 속도를 결정한다. 이와 같이, 극도의 정확성이 대부분의 상황에서 요구되지 않는다. 이들 경우에 대해, 테이프 측정 수단에 의한 직접적인 측정 또는 고정된 웨브 속도를 유지하면서 웨브 상에서의 마크의 시간 조절 등의 단순한 방법이 충분하다. 동적인 응답이 중요할 때, 당김 변화도 단계 변화에 대한 측정된 장력의 시간 응답이 유효 전장을 계산하는 데 사용될 수 있다(방정식 5).

극히 정확한 위치 센서가 장력 계산의 정확성을 개선시키는 데 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 사인 인코더 계열의 위치 센서가 사용될 수 있다. 이들 장치는 제어기 또는 전자 장치에서 추가로 내삽되는 사인-코사인 신호의 적절한(1000-32000) 고유 라인 카운트(native line count)를 채용한다. 내삽이 추가의 정확성을 제공하는 데 사용될 수 있고, 그에 의해 종종 4백만 parts/롤러 회전을 초과하는 해상력의 결과를 가져온다. 종종, 이들 센서에는 이미 고성능 구동 시스템이 장착되어 있으며, 단지 추가의 소프트웨어가 요구된다. 불연속 직각 위상 신호(discrete quadrature signal)를 채용하는 고해상력 센서가 또한 사용될 수 있지만, 이들 형태의 센서는 사인-계열 방법의 해상력을 갖지 않을 것이다. 추가로, 이들 센서는 높은 고조파 함량 구형파 신호의 사용으로 인해 속도가 제한될 수 있다.

또한, 눈금 테이프(graduated tape)가 롤러의 표면에 적용될 수 있다. 이들 테이프는 기존의 장비에 적용하기 매우 용이하지만, 소프트웨어에 의해 어드레싱되어야 하는 결과적인 신호의 손실과 관련된 스플라이스(splice)의 단점을 갖는다. 전통적인 저해상력 센서가 펄스 방법들 사이에서 매우 정확한 시간과 연계하여 사용될 수 있다. 업데이트 속도는 롤러 속도의 함수이므로 이러한 방법은 덜 바람직하다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 웨브-계열 제조 시스템 내에서의 다중의 장력 구역(410 내지 413)을 도시하는 블록도이다. 도4와 관련하여 도시된 바와 같이, 위에서 기술된 구성 요소 및 과정이 1개 이상의 장력 구역 내에서의 웨브 재료(400)의 변형률, 장력 및 관련 파라미터를 결정하기 위해 한 세트의 인접한 장력 구역(410 내지 413)에서 사용될 수 있다. 웨브 파라미터의 결정치는 제1 장력 구역(411)에 대해 계산되며 이러한 계산의 결과는 제2 장력 구역(412)에 대한 웨브 파라미터를 결정하는 데 사용된다. 이들 계산은 우선 상류 장력 구역(411) 상에서 수행되고 그 다음에 후속의 하류 장력 구역(412) 상에서 반복적으로 수행된다. 상류 및 하류 영역은 웨브 재료가 웨브 운반 시스템을 통과할 때의 웨브 재료(400)의 방향으로부터 결정된다.

수행될 위의 계산을 위해, 장력 T₁ 또는 변형률 ε₁에 대한 수치가 기간 t_i에 대해 알려져 있어야 한다. 장력 T₁ 또는 변형률 ε₁에 대한 수치는 장력 센서 예컨대 도1의 상류 장력 센서(121)를 사용하여 얻어질 수 있다. 장력이 웨브 운반 시스템의 하나의 영역 예컨대 장력 구역(410)에서 알려져 있으면, 제어기 모듈(130)이 모든 남아 있는 하류 영역 예컨대 장력 구역(411 내지 413) 내의 변형률 및 장력을 결정하기 위해 이러한 반복 과정을 사용할 수 있다.

변형률 ε₁(t_i)에 대한 이러한 알려진 수치를 사용하여, 기간 t_i 동안에 장력 구역(411)에 가해질 수 있는 웨브 재료(400)의 미변형 양이 위에서 논의된 바와 같이 결정될 수 있다. 기간 t_i 동안의 장력 구역(411) 내의 미변형 웨브 재료(400)의 양은 이전의 기간 t_i-1에서 결정된 변형률 ε₁(t_i-1)을 사용하여 결정될 수 있다. 마찬가지로, 기간 t_i 동안에 장력 구역(411)으로부터 감해지는 미변형 웨브 재료(400)의 양은 이전의 기간 t_i-1에서 결정된 변형률 ε₁(t_i-1)을 사용하여 결정될 수 있다. 그 다음에, 이들 3개의 수치는 위에서 상세하게 논의된 바와 같이 시간 t_i 동안에 변형률 ε₂(t_i)를 결정하는 데 사용된다.

이제, 변형률 ε₂(t_i)에 대한 새롭게 결정된 수치는 위의 과정이 장력 구역(412)에 대해 반복될 때 기간 t_i 동안에 장력 구역(412)에 부가되는 웨브 재료의 양을 업데이트하는 데 사용된다. 이전과 같이, 기간 t_i 동안의 장력 구역(412) 내의 미변형 웨브 재료(400)의 양은 이전의 기간 t_i-1에서 결정된 변형률 ε₂(t_i-1)을 사용하여 결정될 수 있다. 다시, 기간 t_i 동안에 장력 구역(412)으로부터 감해지는 미변형 웨브 재료(400)의 양은 이전의 기간 t_i-1에서 결정된 변형률 ε₂(t_i-1)을 사용하여 결정될 수 있다. 그 다음에, 이들 3개의 수치는 위에서 상세하게 논의된 바와 같이 기간 t_i에 대한 변형률 ε₂(t_i)를 결정하는 데 사용된다. 이러한 반복 처리는 웨브 운반 시스템 내의 장력 구역(413) 및 모든 후속 장력 구역에 대해 반복한다.

도5는 본 발명의 실시예에 따른 웨브-계열 제조 시스템에 대해 웨브 장력을 결정하는 제어기 모듈(130)의 작동의 예시 모드를 도시하는 흐름도이다. 예시 목적을 위해, 도5는 도1에 도시된 제조 시스템과 관련하여 기술된다.

초기에, 제어기 모듈(130)은 특정한 장력 구역에 부가되는 미변형 웨브 재료의 양을 계산한다(단계 501). 계산을 수행하기 위해, 장력 구역에 부가되는 변형 웨브 재료의 양이 웨브 운반 시스템 내의 장력 구역의 시작부를 정의하는 제1 롤러에 커플링되는 위치 인코딩 센서로부터 얻어진다. 제1 롤러의 회전의 양은 장력 구역에 부가되는 변형 웨브 재료의 양에 대응하는 제1 롤러의 원주를 따른 거리를 한정한다. 상류 장력 구역 내의 웨브 재료에 대한 장력 및 변형률에 대한 알려진 수치를 사용하여, 장력 구역에 부가되는 이러한 변형 웨브 재료의 양이 소정의 미변형 양으로 변환될 수 있다.

동일한 계산이 장력 구역의 종료를 정의하는 제2 롤러에 대한 위치 측정치를 사용하여 장력 구역으로부터 감해지는 미변형 웨브 재료의 양을 결정하도록 수행된다(단계 502). 위에서와 같이, 제2 롤러로부터의 위치 정보는 장력 구역으로부터 제거되는 변형 웨브 재료의 양을 제공한다. 장력 구역에 대한 이전에 알려진 변형률 및 장력을 사용하여, 이러한 웨브 재료의 양이 변형 양으로부터 미변형 양으로 변환될 수 있다.

장력 구역 내의 미변형 재료의 양의 계산값이 장력 구역의 이전에 알려진 변형률과 장력 및 장력 구역의 알려진 길이를 사용하여 결정된다(단계 503). 위의 3개의 수치 즉 장력 구역 내의 웨브 재료의 양, 장력 구역에 부가되는 웨브 재료의 양 및 장력 구역으로부터 감해지는 웨브 재료의 양이 장력 구역 내의 현재의 웨브 재료의 양을 결정하기 위해 조합된다(단계 504).

어떤 시간 내에 특정한 지점에서 장력 구역 내의 웨브 재료의 양으로부터, 웨브 재료 내의 변형률 및 웨브 재료 내의 장력이 상세하게 위에서 설명된 바와 같이 용이하게 결정될 수 있다(단계 505 및 단계 506). 위에서도 논의된 바와 같이, 추가의 웨브 재료 파라미터가 임의의 특정한 장력 구역 내의 웨브 재료에 대해 결정되는 변형률 및 장력으로부터 용이하게 결정될 수 있다.

제어기 모듈(130)이 웨브 재료 내의 장력 또는 다른 웨브 재료 파라미터 중 임의의 파라미터를 결정하면, 제어기 모듈(130)은 소정의 범위 내에서 웨브 재료 내의 장력을 제어할 필요가 있으면 롤러(101 또는 102)의 속도를 조정하기 위해 작동기 제어 신호(131)를 조정할 수 있다(단계 507). 위의 과정은 도4와 관련하여 위에서 논의된 바와 같이 인접한 장력 구역 중 임의의 개수의 영역에 대해 반복적으로 반복될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예가 기술되었다. 본 발명의 위의 실시예는 웨브 운반 시스템 내에서 감지하는 웨브 장력과 모듈러스를 결정하는 시스템 및 방법을 기술하고 있지만, 당업자라면 데이터 처리 시스템에 대한 특정한 계산 아키텍처의 사용은 단지 본 발명의 예시 실시예일 뿐이라는 것을 인식할 것이다. 다른 실시예가 이용될 수 있으며 작동 변화가 첨부된 청구의 범위에서 인용된 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고도 행해질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

이와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예의 상기 기재는 예시와 설명을 위해 제시되었다. 이들은 본 발명을 개시된 형태로 제한하려는 것이 아니다. 다양한 변형예 및 변경예가 상기 교시에 비추어 가능하다. 본 발명의 범주는 이러한 상세한 설명이 아닌 본 명세서에 첨부된 청구의 범위에 의해 제한된다. 현재, 본 발명은 웨브 운반 시스템 내에서 감지하는 웨브 장력 및 모듈러스를 결정하는 방법 및 장치로서 실시된다.

Claims (43)

1. 시작 및 종료를 갖는 기간 내에 장력 구역(150)에 부가되는 웨브 재료(100)의 미변형 양을 결정하는 단계;

   기간의 시작 시 장력 구역(150) 내의 웨브 재료(100)의 미변형 양을 결정하는 단계;

   장력 구역(150)에 부가되는 웨브 재료(100)의 미변형 양과 기간의 시작 시 장력 구역 내의 웨브의 미변형 양의 함수로서 기간의 종료 시 웨브 재료(100)의 장력을 실시간으로 결정하는 단계; 및

   장력 구역(150) 내의 장력의 함수로서 제1 롤러(101)에 대한 제1 작동기 제어 신호(131)를 제어하는 단계

   를 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
2. 제1항에 있어서,

   장력 구역 내의 장력의 함수로서 제2 롤러에 대한 제2 작동기 제어 신호를 제어하는 단계를 더 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
3. 제1항에 있어서,

   위치 센서로부터 제1 롤러의 위치를 나타내는 위치 신호를 수신하는 단계, 및

   위치 신호의 함수로서 장력을 실시간으로 계산하는 단계를 더 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
4. 제1항에 있어서,

   웨브 재료용 제조 시스템의 제1 롤러의 위치를 나타내는 위치 신호를 수신하는 단계,

   위치 신호에 기초하여 제1 롤러 및 제2 롤러에 의해 한정되는 장력 구역 내에서 웨브 재료의 길이 변화를 계산하는 단계,

   길이의 변화에 기초하여 웨브 재료의 특성을 계산하는 단계, 및

   계산된 웨브 재료의 특성을 출력하는 단계를 더 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
5. 각각의 위치 신호를 발생시키고, 웨브 운반 시스템의 각각의 롤러에 각각 커플링되는 적어도 2개의 위치 센서, 및

   시작 및 종료를 갖는 기간 내에 장력 구역에 부가되는 웨브 재료의 미변형 양을 결정하고,

   장력 구역에 부가되는 웨브 재료의 미변형 양의 함수로서 기간의 종료 시 웨브 재료의 장력을 실시간으로 결정하고,

   장력 구역 내의 장력의 함수로서 롤러들 중 적어도 하나의 롤러에 대한 작동기 제어 신호를 출력함으로써,

   적어도 2개의 위치 센서에 커플링되는 롤러들에 의해 형성되는 장력 구역 내의 웨브 재료에 대한 장력을 계산하는 제어기 모듈

   을 포함하는 웨브 장력을 결정하기 위한 장치.
6. 제5항에 있어서,

   제어기 모듈은,

   기간의 시작 시 장력 구역 내의 웨브 재료의 미변형 양을 결정하고,

   기간 내에 장력 구역으로부터 감해지는 웨브 재료의 미변형 양을 결정하고,

   장력 구역에 부가되는 웨브 재료의 미변형 양, 장력 구역 내의 웨브 재료의 미변형 양 및 장력 구역으로부터 감해지는 웨브 재료의 미변형 양을 사용하여 기간의 종료 시 웨브 재료의 장력을 결정함으로써,

   웨브 재료의 장력을 계산하는, 웨브 장력을 결정하기 위한 장치.
7. 제6항에 있어서,

   기간의 종료 시 웨브 재료의 장력을 결정하는 것은,

   장력 구역에 부가되는 웨브 재료의 미변형 양, 장력 구역 내의 웨브 재료의 미변형 양 및 장력 구역으로부터 감해지는 웨브 재료의 미변형 양을 조합하여 기간의 종료 시 장력 구역 내의 웨브 재료의 양을 결정하고,

   기간의 종료 시 장력 구역 내의 웨브 재료의 양을 장력 구역의 길이로 나누어 웨브 재료에 대한 현 변형률을 결정하고,

   웨브 재료에 대한 변형률을 장력으로 변환하는 것을 포함하는, 웨브 장력을 결정하기 위한 장치.
8. 제7항에 있어서,

   장력 구역에 부가되는 웨브 재료의 미변형 양은 제1 롤러의 위치 및 기간의 종료 시 인접한 상류 장력 구역에 대한 장력 값을 사용하여 결정되는, 웨브 장력을 결정하기 위한 장치.
9. 제7항에 있어서,

   기간의 종료 시 장력 구역 내의 장력은 인접한 하류 장력 구역에 부가되는 웨브 재료의 양을 결정하는 데 사용되는, 웨브 장력을 결정하기 위한 장치.
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