KR101447045B1 - 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법 - Google Patents

롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법 Download PDF

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KR101447045B1 KR1020130133091A KR20130133091A KR101447045B1 KR 101447045 B1 KR101447045 B1 KR 101447045B1 KR 1020130133091 A KR1020130133091 A KR 1020130133091A KR 20130133091 A KR20130133091 A KR 20130133091A KR 101447045 B1 KR101447045 B1 KR 101447045B1
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신기현
이창우
이종수
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건국대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 롤투롤 공정 권취 제어방법에 관한 것으로서, 특히 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어에 관한 것이다.
본 발명은 롤투롤 공정 권취 최적화를 위하여 테이퍼 장력 프로파일(taper tension profile)의 중요 영향 인자를 정의하며, 텔레스코핑(telescoping), 버클링(buckling), 신칭(cinching) 등과 같은 롤 손상을 피하기 위한 하이브리드 테이퍼 장력 프로파일(hybrid taper tension profile) 모델을 제안한다. 제안된 모델은 실험을 통하여 매우 효과적임을 확인할 수 있다.

Description

롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법{Method of roll-to-roll process for the optimization of the winding using hybrid taper tension control}
본 발명은 롤투롤 공정 권취 제어방법에 관한 것으로서, 특히 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어에 관한 것이다.
종래, 한국특허공개 제2011-0102771호, '롤투롤 장비용 장력제어 시스템 및 그 방법'외에 다수 출원 및 공개된 바 있다.
종래기술은 롤투롤 장비 사이에 구비되는 원단의 장력을 감지하도록 상기 원단 측과 소정거리 이격되어 설치되는 텐션센서를 이용하여 상기 원단의 장력을 제어하는 롤투롤 장비용 장력제어시스템에 있어서, 사용자로부터 상기 원단에 관련된 적어도 하나 이상의 특성 값을 입력 받는 사용자 입력부; 상기 텐션센서로부터 아날로그 상태의 측정장력 값을 수신하는 수신부; 상기 원단에 관련된 복수개의 표준값 및 상기 표준값에 매칭되는 복수개의 목표장력 값을 저장하는 데이터베이스부; 상기 특성 값을 수신하고, 상기 수신한 특성 값의 근사치에 해당하는 표준 값 및 상기 표준 값에 매칭되는 목표장력 값을 상기 데이터 베이스부에서 검색하도록 하는 검색모듈과, 수신한 측정장력 값과 검색한 목표장력 값을 비교한 후, 상기 측정장력 값이 상기 목표장력 값과 동일하도록 상기 측정장력 값을 제어하는 제어모듈과, 상기 목표장력 값에 대응하는 전압이 출력되도록 선택신호를 생성하는 신호 생성모듈로 이루어진 제어부; 및 상기 목표장력 값이 발생되도록 상기 목표장력 값에 대응하는 전압을 출력하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로, 롤투롤(roll to roll){또는, 웹 핸들링(Web handling)} 시스템은 플라스틱 필름, 철판 후물재 등과 같이 두께에 비하여 소재의 폭 및 이송 길이가 매우 큰 소재의 웹(Web)이 롤러들을 지나며 다양한 공정을 연속적으로 수행하는 시스템을 말한다.
롤투롤 시스템의 생산 공정 중에서 권취(Winding) 공정은 중요한 공정이다. 중심 감김롤(Centre wound roll)의 형태의 생산 방식은 효율성, 저장공간, 고속 작업등에 있어서 매우 편리하다는 장점을 가지고 있다.
그러나 롤 내부의 불균일한 응력은 버클링(buckling), 스포킹(spoking), 신칭(cinching)과 같은 롤 손상의 원인이 되며, 이로 인하여 지나치거나, 불필요한 내부 응력의 발생을 피하고, 안정된 응력 분포를 유도하는 감김 방식이 필요하게 되었다.
도 1은 장력 T가 작용하고 있는 소재 및 롤(roll)에 대한 개략도를 보여주고 있다. 도 1에서 a는 반경, R은 현재 롤의 반경, M은 토크를 나타내며, σw는 테이퍼 장력 프로파일(taper tension profile)을 표현하고 있다.
리니어 테이퍼 장력 프로파일(linear taper tension profile)과 하이퍼볼릭 테이퍼 장력 프로파일(hyperbolic taper tension profile)이 감김 공정(winding process)에서 주로 사용 중에 있다.
이때, 리니어 테이퍼 장력 방식은 롤의 반경 증가에 따라 선형 형태로 장력이 감소하는 제어방식이고, 하이퍼볼릭 테이퍼 장력 방식은 롤의 반경 증가에 따라 곡선 형태로 장력이 감소하는 제어 방식이다.
리니어 및 하이퍼볼릭 테이퍼 장력 프로파일의 수학적 모델은 다음의 수학식 1 및 수학식 2와 같이 표현된다.
[수학식 1]
Figure 112013100346989-pat00001
[수학식 2]
Figure 112013100346989-pat00002
여기서,
Figure 112013100346989-pat00003
는 현재 장력이고,
Figure 112013100346989-pat00004
은 초기 장력, taper는 테이퍼 장력 감소량(taper value),
Figure 112013100346989-pat00005
은 무차원 반경비(radius ratio),
Figure 112013100346989-pat00006
은 최대 권취 반경(maximum radius ratio)을 나타낸다.
도 2는 최대 권취 반경(R)을 3, 테이퍼 장력 감소량(taper)을 20%로 선정하여 리니어 및 하이퍼볼릭 테이퍼 장력 프로파일을 나타낸 그래프이다.
최대 권취 반경 비가 작은 경우(R<=3), 기존 하이퍼볼릭 테이퍼 장력 프로파일 적용시 최종 권취 구간에서 설정된 taper tension 값에 도달하지 못한다는 한계가 있다.
본 발명의 목적은 전술한 점을 감안하여 안출된 것으로, 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명은 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법에 있어서, (a) 초기 운전에 사용될 소재, 운전 장력 및 속도를 PLC에 입력하는 단계; (b) 상기 PLC에서 모터 드라이브로부터 현재 감기는 롤의 동경(diameter)값(데이터)을 전송받는 단계; (c) 상기 PLC에서 상기 (a) 내지 (c) 단계로부터 수집된 초기 운전장력, 롤 동경, 테이퍼 값을 포함하는 데이터들을 바탕으로 롤 내부의 반경 방향 응력 분포와 텔레스코핑을 동시에 고려하여 각각의 제한 영역에 따라 테이퍼 타입을 결정하는 단계; 및 (e) 상기 PLC에서 상기 (d) 단계에서 결정된 테이퍼 타입에 따라 테이퍼 장력에 대한 전기적 신호를 생성하여 E/P컨버터를 통해 댄서(dancer)시스템의 에어 실린더의 압력조절과 텐션 미터를 통해 테이퍼 장력을 제어하는 단계;를 포함하며, 상기 테이퍼 장력 제어 방법은,
Figure 112013100346989-pat00007
의 수학식을 만족하며, 이때 상기
Figure 112013100346989-pat00008
의 값에 따라 리니어 테이퍼 장력 프로파일 또는 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일 또는 하이브리드 테이퍼 장력 프로파일로 변화하는 것을 특징으로 한다.
여기서,
Figure 112013100346989-pat00009
는 하이브리드 프로파일(hybrid profile[Pa]) 현재 장력이고,
Figure 112013100346989-pat00010
는 하이브리드 인자(hybrid factor(
Figure 112013100346989-pat00011
)이며,
Figure 112013100346989-pat00012
은 무차원 반경비(radius ratio),
Figure 112013100346989-pat00013
은 최대 권취 반경(maximum radius ratio),
Figure 112013100346989-pat00014
은 초기 장력, taper는 테이퍼 장력 감소량(taper value)이다.
바람직하게 상기 테이퍼 장력 제어 방법은, 상기 하이브리드 인자인 '
Figure 112013100346989-pat00015
'에서, '
Figure 112013100346989-pat00016
=0'일때는 리니어 테이퍼 장력 프로파일, '
Figure 112013100346989-pat00017
=1'일때는 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일의 형태를 갖고, '
Figure 112013100346989-pat00018
가 0 내지 1' 사이일 경우, 리니어 테이퍼 장력 프로파일과 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일의 중간형태인 하이브리드 테이퍼 장력 프로파일의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법.
그리고 바람직하게 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일을 적용한 테이퍼 장력 제어방법은,
Figure 112013100346989-pat00019
의 수학식을 만족하며, 포물선 형상의 감소 경향을 유지하면서 최종 권취 구간에서 설정된 taper tension 값에 도달가능한 것을 특징으로 한다.
여기서,
Figure 112013100346989-pat00020
는 파라볼릭 프로파일(parabolic profile[Pa]) 현재 장력이고,
Figure 112013100346989-pat00021
은 초기 장력, taper는 테이퍼 장력 감소량(taper value),
Figure 112013100346989-pat00022
은 무차원 반경비(radius ratio),
Figure 112013100346989-pat00023
은 최대 권취 반경(maximum radius ratio)이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 롤투롤 공정 권취 최적화를 위하여 테이퍼 장력 프로파일(taper tension profile)의 중요 영향 인자를 정의하며, 텔레스코핑(telescoping), 버클링(buckling), 신칭(cinching) 등과 같은 롤 손상을 피하기 위한 하이브리드 테이퍼 장력 프로파일(hybrid taper tension profile) 모델을 제안한다. 제안된 모델은 실험을 통하여 매우 효과적임을 확인할 수 있다.
도 1은 장력 T가 작용하고 있는 소재 및 롤에 대한 개략도이고,
도 2는 리니어 및 하이퍼볼릭 테이퍼 장력 프로파일을 나타낸 그래프이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어를 위한 시스템 동작 구성도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법을 나타낸 흐름도이며,
도 5는 테이퍼 장력 제어에 사용되는 댄서(Dancer) 시스템의 구성도이고,
도 6은 테이퍼 장력 제어에 사용되는 텐션 미터(tesion meter)를 나타낸 도면이며,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 테이퍼 텐션 프로파일(taper tension profile)에 따른 반경 응력비를 나타낸 그래프이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 인자와 권취 반경 비에 따른 테이퍼 장력 프로파일을 나타낸 그래프이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법의 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일, 리니어 테이퍼 장력 프로파일 및 기존 하이퍼볼릭 테이퍼 장력 프로파일을 나타낸 그래프이며,
도 10 및 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일 적용 시, 최종 권취 반경 비에 따른 권취 구간 장력변화를 나타낸 그래프이고,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법의 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일 적용 시, taper value에 따른 권취 구간 장력 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명은, 롤투롤 공정 권취 최적화를 위하여 테이퍼 장력 프로파일(taper tension profile)의 중요 영향 인자를 정의하며, 텔레스코핑(telescoping), 버클링(buckling), 신칭(cinching) 등과 같은 롤 손상을 피하기 위한 하이브리드 테이퍼 장력 프로파일(hybrid taper tension profile) 모델을 제안한다. 제안된 모델은 실험을 통하여 매우 효과적임을 확인할 수 있다.
이하, 본 발명에 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어를 위한 시스템 동작 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법을 나타낸 흐름도이며, 도 5는 테이퍼 장력 제어에 사용되는 댄서(Dancer) 시스템의 구성도이고, 도 6은 테이퍼 장력 제어에 사용되는 텐션 미터(tesion meter)를 나타낸 도면이다.
우선, 롤투롤 시스템의 외부 시스템 동작은 도 3에 도시된 바와 같이, 운전 초기 주제어기인 PLC에 운전에 사용될 소재, 운전 장력과 속도를 설정하게 된다(a). 이때 모터 드라이버(Motor Driver)로부터 현재 감김 롤(winding roll)의 동경 값을 받게 된다. 설정된 값으로부터 테이퍼 장력에 대한 전기 신호가 E/P 컨버터(Electronic to Pressure converter)로 입력되어 댄서 시스템(Dancer system)의 에어 실린더(air cylinder)의 입력 변화 및 텐션미터(tension meter)를 통한 테이퍼 장력(taper tension)을 제어하는 단계로 이어진다(b). 에어 실린더(air cylinder)의 압력 변화로 인하여 연결된 댄서(dancer)롤을 통하여 소재의 장력이 감소하며, 테이퍼 장력(taper tension)이 구현된다(c).
외부 시스템 동작을 위한 내부 로직 구성에 대한 동작을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 운전 초기 운전에 사용될 소재, 운전 장력과 속도가 결정된다(1).
다음으로, 주제어기인 PLC에서 외부 제어기인 모터 드라이브로부터 현재 감기는 롤의 동경(diameter)값(데이터)을 전송한다(2).
다음으로, 구현하고자 하는 테이퍼 값(Taper value)을 설정한다(3).
그 다음, 현재까지 수집된 데이터들(초기 운전 장력, 롤 동경, Taper value 등)을 바탕으로 롤 내부의 반경 방향 응력 분포(radial stress distribution)와 텔레스코핑을 동시에 고려하여 각각의 제한 영역에 따라 테이퍼 타입(Taper type)을 결정하게 된다(4).
그리고 주제어기인 PLC에서 (4)의 신호를 수신하여 테이퍼 장력에 대한 전기적 신호로 생성하고, E/P 컨버터에서는 PLC로부터 전기적 신호를 수신받아, 도 3및 도 5에 도시된 바와 같이, 댄서 시스템(Dancer system)의 에어 실린더(air cylinder) 내부의 압력을 감소시키게 된다(5). 이때 에어 실린더(air cylinder)와 연결된 댄서(dancer)롤을 통하여 소재의 장력이 감소하며, 또한 텐션미터(tension meter)를 통해 테이퍼 장력(taper tension)이 구현된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 텐션미터(tension meter)는 롤의 축 부분에 위치하여 현재 롤 상의 지나는 소재의 장력을 표현하는 기계적 장치로서, '로드셀(loadcell)'이라고도 칭한다. 로드셀 내부에는 스트레인 게이지가 설치되어 있어, 현재 롤에 가해지는 하중을 스트레인 게이지의 변화로부터 확인할 수 있다. 테이퍼 텐션은 댄서 시스템뿐만 아니라 텐션미터를 통해서도 구현이 가능하다.
위와 같은 외부 동작 및 내부 로직으로 인한 하이브리드 장력 제어는 하이브리드 인자(Hybrid factor:
Figure 112013100346989-pat00024
)의 변화를 통하여 하이브리드 인자가 0일 경우, 리니어 테이퍼 장력 프로파일을, 하이브리드 인자가 1일 경우, 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일을 표현할 수 있으며, 이로부터 다양한 테이퍼 장력 프로파일을 형성할 수 있다.
예를들어 초기에 장력을 적용함에 있어서, 하이브리드 인자를 0.3으로 인가하는 경우, 권취시 소재간 슬립에 의한 텔레스코핑을 방지하기가 용이한 리니어 테이퍼 프로파일에 가까운 방식이고, 하이브리드 인자를 0.7로 인가하는 경우, 소재 권취 시 낮은 반경 응력이 인가되어 소재 변형 및 높은 반경 응력에 의한 결함을 최소화할 수 있도록 하는 파라볼릭 테이퍼 프로파일에 가까운 방식이다. 하이브리드 인자를 이용하여 테이퍼 장력 프로파일을 리니어방식과 파라볼릭방식의 중간형태로 조절할 수 있으며, 이를 통해 소재 특성에 적합한 테이퍼 프로파일 방식을 적용할 수 있다.
앞서 기술한 바와 같이, 리니어 테이퍼 프로파일 적용시 이점은 권취시 소재 간 슬립에 의한 텔레스코핑(telescoping)을 방지하기가 용이하다. 단점은 파라볼릭 테이퍼 프로파일 방식에 비해 권취시 더 높은 반경 응력이 인가되어 소재 변형 및 starring과 같은 결함을 발생시킬 수 있다.
그리고 파라볼릭 테이퍼 프로파일 적용시 이점은 소재 권취시 낮은 반경 응력이 인가되어 소재 변형 및 높은 반경 응력에 의한 결함을 최소화할 수 있다. 단점은 초기 권취 장력 변화가 급격하여 소재간 슬립에 의한 텔레스코핑이 발생할 수 있다.
즉, 소재 특성에 적합한 리니어 또는 파라볼릭 테이퍼 프로파일을 적용할 수 있도록 하이브리드 인자를 0에서 1 사이로 가변가능하여 리니어 테이퍼 프로파일방식의 이점과 파라볼릭 테이퍼 프로파일방식의 이점을 하이브리드 방식으로 적용할 수 있다.
테이퍼 텐션 프로파일(taper tension profile)에 따른 반경 응력비는 도 7에 도시된 바와 같고, 다음의 수학식3과 같다.
[수학식3]
Figure 112013100346989-pat00025

본 발명에 따른 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 프로파일은 다음의 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112013100346989-pat00026
여기서,
Figure 112013100346989-pat00027
는 하이브리드 프로파일(hybrid profile[Pa]) 현재 장력이고,
Figure 112013100346989-pat00028
는 하이브리드 인자(hybrid factor(
Figure 112013100346989-pat00029
)이며,
Figure 112013100346989-pat00030
은 무차원 반경비(radius ratio),
Figure 112013100346989-pat00031
은 최대 권취 반경(maximum radius ratio),
Figure 112013100346989-pat00032
은 초기 장력, taper는 테이퍼 장력 감소량(taper value)이다.
본 발명에 따른 하이브리드 테이퍼 장력 프로파일에서 하이브리드 인자인 '
Figure 112013100346989-pat00033
'에서, '
Figure 112013100346989-pat00034
=0'일때는 리니어 테이퍼 장력 프로파일, '
Figure 112013100346989-pat00035
=1'일때는 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일의 형태를 갖고,
Figure 112013100346989-pat00036
가 0~1 사이일 경우, 하이브리드 인자에 따라 리니어와 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일의 중간형태를 갖는다.
도 8은
Figure 112013100346989-pat00037
가 각각 0, 0.5, 1일 경우, 권취 반경 비에 따른 테이퍼 장력 프로파일을 나타낸 그래프이다.
최대 권취 반경 비가 작은 경우(R<=3), 기존 하이퍼볼릭 테이퍼 장력 프로파일 적용시 최종 권취 구간에서 설정된 taper tension 값에 도달하지 못하는 한계를 극복하기 위한 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일(parabolic taper tension profile)을 설명하면 다음과 같다.
파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일 설계시, 설계된 모델은 최대 권취 반경이 다르더라도 권취 구간 비에 따른 장력값은 동일해야한다.
기존 모델의 한계를 극복하기 위한 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일은 다음의 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112013100346989-pat00038
여기서,
Figure 112013100346989-pat00039
는 파라볼릭 프로파일(parabolic profile[Pa]) 현재 장력이고,
Figure 112013100346989-pat00040
은 초기 장력, taper는 테이퍼 장력 감소량(taper value),
Figure 112013100346989-pat00041
은 무차원 반경비(radius ratio),
Figure 112013100346989-pat00042
은 최대 권취 반경(maximum radius ratio)이다.
도 9는 기존 리니어 테이퍼 장력 프로파일, 하이퍼볼릭 테이퍼 장력 프로파일 및 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일을 나타낸다. 이때, 최대 권취 반경은 3, taper value는 20%로 선정되었다.
도 9에 도시된 바와 같이, 기존 하이퍼볼릭 테이퍼 장력 프로파일(하이퍼볼릭 프로파일)의 경우, 최종 권취 구간에서 설정된 taper tension값에 도달하지 못하는 반면, 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일(파라볼릭 프로파일)의 경우, 포물선 형상의 감소 경향을 유지하면서 최종 권취 구간에서 설정된 taper tension 값에 도달함을 확인할 수 있다.
도 10 및 도 11은 설계된 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일 적용 시, 최종 권취 반경 비에 따른 권취 구간 장력변화를 나타낸 그래프이다. 도 9는 최대 권취 반경( maximum radius ratio)이 2-10이고, 도 10은 최대 권취 반경이 4, 7, 10이다. 이때 적용된 taper value는 20%이다.
도 10에 나타난 바와 같이 설계된 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일 적용시, 최종 권취 반경이 달라도 포물선의 장력 감소 경향을 유지한다.
도 11에 나타난 바와 같이 설계된 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일 적용시, 최대 권취 반경이 다르더라도 권취 구간 비가 동일한 경우, 권취 구간 장력 변화는 거의 일치함을 확인할 수 있다. 이는 본 실시예에서 설계된 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일이 기존 모델인 하이퍼볼릭 프로파일을 대체하기에 적합함을 보여준다.
도 12는 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일 적용 시, taper value에 따른 권취 구간 장력 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12를 통해 본 모델인 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일 적용시, 최종 권취 구간 장력은 설정된 taper value에 따른 최종 권취 구간 장력에 정확하게 도달함을 확인할 수 있다.
(a) : PLC
(b) : E/P converter
(c) : Dancer system

Claims (3)

  1. 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법에 있어서,
    (a) 초기 운전에 사용될 소재, 운전 장력 및 속도를 PLC에 입력하는 단계;
    (b) 상기 PLC에서 모터 드라이브로부터 현재 감기는 롤의 동경(diameter)값(데이터)을 전송받는 단계;
    (c) 상기 PLC에서 상기 (a) 내지 (c) 단계로부터 수집된 초기 운전장력, 롤 동경, 테이퍼 값을 포함하는 데이터들을 바탕으로 롤 내부의 반경 방향 응력 분포와 텔레스코핑을 동시에 고려하여 각각의 제한 영역에 따라 테이퍼 타입을 결정하는 단계; 및
    (e) 상기 PLC에서 상기 (d) 단계에서 결정된 테이퍼 타입에 따라 테이퍼 장력에 대한 전기적 신호를 생성하여 E/P컨버터를 통해 댄서(dancer)시스템의 에어 실린더의 압력조절과 텐션 미터를 통해 테이퍼 장력을 제어하는 단계;를 포함하며,
    상기 테이퍼 장력 제어 방법은,
    Figure 112013100346989-pat00043

    의 수학식을 만족하며, 이때 상기
    Figure 112013100346989-pat00044
    의 값에 따라 리니어 테이퍼 장력 프로파일 또는 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일 또는 하이브리드 테이퍼 장력 프로파일로 변화하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법.
    여기서,
    Figure 112013100346989-pat00045
    는 하이브리드 프로파일(hybrid profile[Pa]) 현재 장력이고,
    Figure 112013100346989-pat00046
    는 하이브리드 인자(hybrid factor(
    Figure 112013100346989-pat00047
    )이며,
    Figure 112013100346989-pat00048
    은 무차원 반경비(radius ratio),
    Figure 112013100346989-pat00049
    은 최대 권취 반경(maximum radius ratio),
    Figure 112013100346989-pat00050
    은 초기 장력, taper는 테이퍼 장력 감소량(taper value)이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 테이퍼 장력 제어 방법은,
    상기 하이브리드 인자인 '
    Figure 112013100346989-pat00051
    '에서, '
    Figure 112013100346989-pat00052
    =0'일때는 리니어 테이퍼 장력 프로파일, '
    Figure 112013100346989-pat00053
    =1'일때는 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일의 형태를 갖고,
    Figure 112013100346989-pat00054
    가 0 내지 1 사이일 경우, 리니어 테이퍼 장력 프로파일과 파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일의 중간형태인 하이브리드 테이퍼 장력 프로파일의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    파라볼릭 테이퍼 장력 프로파일을 적용한 테이퍼 장력 제어방법은,
    Figure 112013100346989-pat00055

    의 수학식을 만족하며, 포물선 형상의 감소 경향을 유지하면서 최종 권취 구간에서 설정된 taper tension 값에 도달가능한 것을 특징으로 하는 롤투롤 공정 권취 최적화를 위한 하이브리드 테이퍼 장력 제어방법.
    여기서,
    Figure 112013100346989-pat00056
    는 파라볼릭 프로파일(parabolic profile[Pa]) 현재 장력이고,
    Figure 112013100346989-pat00057
    은 초기 장력, taper는 테이퍼 장력 감소량(taper value),
    Figure 112013100346989-pat00058
    은 무차원 반경비(radius ratio),
    Figure 112013100346989-pat00059
    은 최대 권취 반경(maximum radius ratio)이다.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110963346A (zh) * 2019-09-30 2020-04-07 陕西北人印刷机械有限责任公司 一种收料锥度张力控制系统及控制方法
KR20210158055A (ko) 2020-06-23 2021-12-30 주식회사 엘지에너지솔루션 금속 호일 피로 시험 장치 및 이를 사용한 방법
KR20220001686A (ko) 2020-06-30 2022-01-06 율촌화학 주식회사 리니어형 롤투롤 권취 기구 및 이를 최적화하는 조절 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007326657A (ja) 2006-06-06 2007-12-20 Tokai Univ ウェブ搬送装置、ウェブ搬送方法およびウェブ搬送制御プログラム
JP2009208957A (ja) 2008-03-06 2009-09-17 Yaskawa Electric Corp 張力制御装置およびその制御方法、ならびに張力制御装置を備えた搬送装置
KR101123617B1 (ko) 2010-03-11 2012-03-20 (주)프로템 롤투롤 장비용 장력제어 시스템 및 그 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007326657A (ja) 2006-06-06 2007-12-20 Tokai Univ ウェブ搬送装置、ウェブ搬送方法およびウェブ搬送制御プログラム
JP2009208957A (ja) 2008-03-06 2009-09-17 Yaskawa Electric Corp 張力制御装置およびその制御方法、ならびに張力制御装置を備えた搬送装置
KR101123617B1 (ko) 2010-03-11 2012-03-20 (주)프로템 롤투롤 장비용 장력제어 시스템 및 그 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110963346A (zh) * 2019-09-30 2020-04-07 陕西北人印刷机械有限责任公司 一种收料锥度张力控制系统及控制方法
KR20210158055A (ko) 2020-06-23 2021-12-30 주식회사 엘지에너지솔루션 금속 호일 피로 시험 장치 및 이를 사용한 방법
KR20220001686A (ko) 2020-06-30 2022-01-06 율촌화학 주식회사 리니어형 롤투롤 권취 기구 및 이를 최적화하는 조절 방법

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