KR101512175B1 - 서보모터 멀티 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 롤투롤 장비용 서보모터 멀티 제어 장치는, 롤투롤 장비 사이에 구비되는 원단의 장력을 감지하도록 상기 원단 측과 소정거리 이격되어 설치되는 텐션센서를 이용하여 상기 원단의 장력을 제어하는 롤투롤 장비용 장력제어시스템에 있어서, 복수의 회전 롤을 각각 독립 구동하도록 연결된 복수의 서보모터를 제어하는 서보 드라이버와; 상기 복수의 서보 드라이버를 소정 단위의 채널별로 구성하여 상기 서보 드라이버에 제어신호를 출력하는 복수의 슬레이브 컨트롤러와; 상기 복수의 슬레이브 컨트롤러와 통신하여 각 채널별 슬레이브 컨트롤러에 해당 상기 서보모터의 속도 및 토크를 제어하는 신호를 출력하는 마스터 컨트롤러와; 상기 마스터 컨트롤러와 연동되면서 롤투롤 장비의 전체를 제어하는 PLC를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 원단을 이동시키는 복수 개의 회전 롤에 각각 구성된 서보모터의 구동을 효과적으로 제어하도록 슬레이브 컨트롤러와 마스터 컨트롤러로 구성하여 복수 개의 서보모터를 소정 단위별로 보다 효율적으로 제어할 수 있다.

Description

서보모터 멀티 제어 장치{Servo motor multi control device}

본 발명은 서보모터 멀티 제어 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 롤투롤 장비에 있어서, 원단을 이동시키는 복수 개의 회전 롤에 각각 구성된 서보모터의 구동을 효과적으로 제어하도록 슬레이브 컨트롤러와 마스터 컨트롤러로 구성하여 복수 개의 서보모터를 소정 단위별로 보다 효율적으로 제어할 수 있는 서보모터 멀티 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 롤투롤 장비 시스템은 원단이 풀리는 롤과 되감기는 롤 사이에 감겨있는 종이, 필름, 직물, 고무, 동박 등의 이른바 원단의 가공 및 처리 공정에서 주행 중 원단을 당기는 힘 즉, 장력 값을 텐션 디텍터(detector)가 측정하여 측정된 데이터에 따라 상기 원단에 대한 다양한 파라미터값을 그때마다 계속 변경해가며 상기 장력을 일정하게 유지하도록 제어되는 시스템을 말한다.

이러한 종이. 필름, 직물, 고무, 동박 등의 원단을 감거나 푸는 경우에 상기 원단의 직경이 변화함에 따라 상기 원단의 장력 또한 변화한다.

이러한 경우, 감기거나 풀리는 상기 원단의 장력을 적절히 제어하지 않으면, 상기 원단의 느즈러짐 또는 두께변화, 물성변화 등을 일으켜 원단의 절단 또는 재단규격의 편차 등이 발생하는 문제점이 있다.

그리고, 인쇄공정에서의 장력변화는 원단의 연신이나 단면이 빠지는 현상을 생기게 한다.

이러한 경우, 생산중인 제품에 대하여 품질불량의 문제점이 있다.

또한, 원단의 종류, 두께, 폭 등의 물성에 따라 장력 제어에 필요한 변수가 발생하게 되므로, 이러한 각 특성에 대하여 각각 다른 파라미터값이 적용되어야 하는데, 이러한 원단의 물성 변경 때마다 각각의 경우에 해당하는 적정 파라미터값을 매번 변경하는 등의 번거로움이 발생한다.

한편, 종래의 롤투롤 장비에 형성되는 수개의 회전 롤은 중앙 제어부(PLC)의 신호를 받아 회전속도 및 토크가 제어되는 방식이다.

그리고, 상기 회전 롤에 각각으로 구성된 서보모터의 경우 중앙 제어부(PLC)의 신호에 따라 회전되는 시스템이라 중앙 제어부(PLC)는 복잡한 구조의 데이터베이스로 이루어져 있어 전체적으로 전기적인 배선이나 제어시스템을 갖추는 컨트롤 판넬이 대형화되는 단점과 함께 작업자의 조작 숙련도와 전문성의 차이에 따라 제어 범위와 정확성에 차이가 나는 문제점이 있다.

공개특허공보 제10-2011-0049062호 일본 공표특허공보 특표2011-504144호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 원단을 이동시키는 복수 개의 회전 롤에 각각 구성된 서보모터의 구동을 효과적으로 제어하도록 슬레이브 컨트롤러와 마스터 컨트롤러로 구성하여 복수 개의 서보모터를 소정 단위별로 보다 효율적으로 제어할 수 있는 서보모터 멀티 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 서보모터 멀티 제어 장치는, 롤투롤 장비 사이에 구비되는 원단의 장력을 감지하도록 상기 원단 측과 소정거리 이격되어 설치되는 텐션센서를 이용하여 상기 원단의 장력을 제어하는 롤투롤 장비용 장력제어시스템에 있어서, 복수의 회전 롤을 각각 독립 구동하도록 연결된 복수의 서보모터를 제어하는 서보 드라이버와; 상기 복수의 서보 드라이버를 소정 단위의 채널별로 구성하여 상기 서보 드라이버에 제어신호를 출력하는 복수의 슬레이브 컨트롤러와; 상기 복수의 슬레이브 컨트롤러와 통신하여 각 채널별 슬레이브 컨트롤러에 해당 상기 서보모터의 속도 및 토크를 제어하는 신호를 출력하는 마스터 컨트롤러와; 상기 마스터 컨트롤러와 연동되면서 롤투롤 장비의 전체를 제어하는 PLC를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

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여기서, 특히 상기 슬레이브 컨트롤러는, 상기 마스터 컨트롤러와 통신하여 해당 채널의 서보 모터 제어 신호를 입력받는 제 1 통신부; 상기 제 1 통신부에 입력된 서보 모터 제어 신호에서 해당 서보모터의 구동 신호를 선택하여 출력하는 제 1 선택부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 마스터 컨트롤러는, 상기 원단 정보, 측정된 장력 데이터 및 기준 파라미터값을 저장하는 데이터 베이스부와; 상기 텐션센서와 연결되어 상기 측정된 원단의 장력 값을 입력받는 신호 입력부와; 상기 원단의 주행 속도를 검출하는 검출부와; 상기 측정된 원단의 장력 값과 원단 주행 속도를 연산하고, 상기 데이터 베이스에 저장된 적정 파라미터 값을 선택하여 연산하는 연산부와; 상기 연산부에서 연산된 제어 신호를 서보 드라이버 신호로 변환하여 출력하는 제어 출력부와; 상기 복수의 슬레이브 컨트롤러에서 제어하고자 하는 해당 슬레이브 컨트롤러의 채널을 선택하는 제 2 선택부와; 상기 제 2 선택부에서 선택된 슬레이브 컨트롤러의 채널에 상기 제어 출력부에서 출력된 제어 신호를 출력하는 제 2 통신부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 데이터 베이스부는 종이, 필름, 직물, 고무, 동박의 원단 종류 및 두께, 폭의 물성에 따라 롤의 회전 속도측정 및 서보모터의 토크 값을 저장하는 점에 그 특징이 있다.

이상의 본 발명에 따르면, 원단을 이동시키는 복수 개의 회전 롤에 각각 구성된 서보모터의 구동을 효과적으로 제어하도록 슬레이브 컨트롤러와 마스터 컨트롤러로 구성하여 복수 개의 서보모터를 소정 단위별로 보다 효율적으로 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 롤투롤 장비용 장력제어시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 롤투롤 장비용 서보모터 멀티 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 마스터 컨트롤러 및 슬레이브 컨트롤러의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 롤투롤 장비용 장력제어시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 서보모터 멀티 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 3은 본 발명의 마스터 컨트롤러 및 슬레이브 컨트롤러의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 롤투롤 장비용 서보모터 멀티 제어 장치는 수개의 회전 롤(40)을 각각으로 구동시키는 서보모터(30)가 구성된다.

여기서, 상기 각각의 서보모터(30)는 각각 대응하도록 마련된 서보 드라이버(31)를 통해서 구동되며, 상기 서보 드라이버(31)는 원단에 맞게 일정하면서 일괄적인 속도 및 토크를 제어할 수 있는 n개의 채널로 구성된 슬레이브 컨트롤러(32)의 신호와 연동 된다.

보다 구체적으로, 상기 서보모터(30)는 와인더기(10), 그라비아 코팅기(11), 마이크로 그라비아 코팅기(13), 와인더기(14), 코마슬롯다이 코팅기(15), 라이네이터 코팅기(19), 리와인더기(20)에 각각으로 구성되는 회전 롤(40)을 구동시키게 된다. 여기서, 원단은 와인더기(10), 그라비아 코팅기(11), 건조기 존(2), 마이크로 그라비어 코팅기(13), 와인더기(14), 코마슬롯다이 코팅기(15), 롤 서포트 테이프 드라이 존(16), 에어 플로팅 테이프 드라이 존(17), UV 드라이 존(18), 라미네이터(19)을 연속적으로 통과하면서 최종적으로 리와인더(20)의 회전 롤(40)에 최종적으로 감기게 된다.

한편, 원단을 이동시키는 수개의 회전 롤(40)을 구동시키는 각각의 서보모터(30)는 서보 드라이버(31)를 통해서 신호가 입력되면서 구동된다.

그리고, 상기 서보 드라이버(31)는 원단에 맞게 일정하면서 일괄적인 속도 및 토크를 제어할 수 있는 슬레이브 컨트롤러(32)와 신호가 연결된다.

상기 슬레이브 컨트롤러(32)는 n 개의 채널로 구성되고, 각 채널은 m 개의 서보 드라이버에 제어 신호를 출력하게 된다. 따라서, 상기 각 슬레이브 컨트롤러(32)에 의해 채널별 서보 모터(30)를 제어함으로써 많은 수의 서보 모터(30)를 효과적으로 제어할 수 있게 된다. 여기서, 상기 슬레이브 컨트롤러(32)는 상기 마스터 컨트롤러와 통신하여 해당 채널의 서보 모터 제어 신호를 입력받는 제 1 통신부(321)와 상기 제 1 통신부(321)에 입력된 서보 모터 제어 신호에서 해당 서보모터의 구동 신호를 선택하여 출력하는 제 1 선택부(322)를 포함할 수 있다.

상기 마스터 컨트롤러(33)는 상기 n 개의 슬레이브 컨트롤러(32)와 통신하면서 제어 신호를 출력하게 된다.

상기 PLC(34)는 상기 마스터 컨트롤러(33)와 연동 되면서 롤투롤 장비 전체를 제어할 수 있게 된다.

여기서, 상기 마스터 컨트롤러(33)는 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 데이터베이스부(331), 연산부(332), 신호입력부(333), 검출부(334), 제어출력부(335), 제 2 통신부(336) 및 제 2 선택부(337)를 포함한다.

상기 데이터베이스부(331)는 종이, 필름, 직물, 고무, 동박의 원단 종류 및 두께, 폭 등의 물성에 따라 롤의 회전 속도측정 및 서보모터 토크를 제어할 수 있는 제어 신호를 발생한다.

상기 연산부(332)는 측정된 장력 값과 원단 주행 속도 등을 연산하여 데이터베이스부(331)에 적정 파라미터 값을 선택하여 제어출력부의 입력신호를 생성한다.

보다 구체적으로, 상기 연산부(332)는 특성 값을 수신하고, 상기 특성 값의 근사치에 해당하는 표준 값 및 상기 표준 값에 매칭되는 목표장력 값을 검색하여 상기 원단에 검색된 목표장력 값이 발생되도록 상기 측정장력 값을 제어한다. 이러한 측정장력 값의 제어를 위해 상기 연산부(332)는 PID제어루프(미도시)를 구비하여, 상기 PID제어루프를 제어하고자 하는 대상의 출력 값을 측정하고, 실제로 원하는 설정 값과 비교하여 오차를 계산하여 상기 출력 값을 제어하는 방식을 사용하고 있으며, 이러한 제어방식은 패드백 제어를 사용하는 분야에서는 널리 사용되는 방식이므로, 상기 PID제어루프를 통한 자세한 제어방법은 그 설명을 생략하도록 한다.

상기 신호입력부(333)는 텐션 디텍터와 연결되어 장력을 측정하게 된다.

상기 검출부(334)는 원단 주행 속도를 측정한다.

상기 제어출력부(335)는 서보모터를 제어하기 위한 제어 신호 출력을 서보 드라이버 입력 신호에 맞게 출력한다.

상기 제 2 통신부(336)는 각각의 슬레이브 컨트롤러(32)와 통신이 이루어진다.

상기 제 2 선택부(337)는 상기 n 개의 슬레이브 컨트롤러(32)의 채널을 선택하여 설정이 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 마스터 컨트롤러(33)는 n 개의 슬레이브 컨트롤러(32)를 통해 수많은 서보모터(30)에 각각으로 구성되어 회전하는 회전 롤(40) 부분을 보다 효율적으로 제어할 수 있다.

그리고, 마스터 컨트롤러(33)는 PLC(33)와 연동 되면서 롤투롤 시스템 전체를 제어할 수 있다.

여기서, 마스터 컨트롤러(33)의 제어출력부(335)는 4 ~ 20mA 전류로 출력 또는 0 ~ 10V 전원 출력부를 포함할 수 있다.

상기 슬레이브 컨트롤러(32)는 서보 드라이버(31)를 통해서 서보모터(30)의 회전수 및 토크의 정보를 받게 된다. 그리고, 상기 회전 롤(40)을 구동시키는 서보모터(30)는 서보 드라이버(31)의 신호에 의해 회전 및 토크는 제어된다.

상기 데이터 베이스부(331)는 종이, 필름, 직물, 고무, 동박의 원단 종류 및 두께, 폭의 물성에 따라 롤의 회전 속도측정 및 서보모터의 토크 값을 저장하고, 원단에서 발생하는 장력은 사용자로부터 입력된 특성 값 및 측정 값이 저장된 표준 값 및 목표장력 값으로 갱신하여 저장된다.

본 발명은 수개의 서보모터(30)는 서보 드라이버(31)를 통해서 구동됨과 함께 상기 서보 드라이버(31)는 각각의 슬레이브 컨트롤러(32)와 마스터 컨트롤러(33)를 통해 원단 종류 및 두께, 폭 등의 물성에 따라 롤의 회전 속도를 제어할 수 있고, 작업자의 작업 작업숙련도 또는 전문성 상관없이 원단에 맞게 일정속도로 일괄적으로 속도 및 토크를 제어하게 된다.

따라서, 본 발명은 롤투롤 장비에 적용되는 원단을 이송시킬 수 있는 다수의 롤에 각각으로 형성된 수많은 서보모터를 제어하는 마스터 및 슬레이브 컨트롤러를 통해 원단의 특성에 따라 자동으로 속도 및 토크를 효율적으로 제어할 수 있다.

그리고, 롤투롤 장비용 서보모터 제어 장치는 자동으로 특성 값을 조정하여 작업자의 작업숙련도, 전문성 여부와 상관없이 일괄적인 제어를 할 수 있는 특징이 있다.

또한, 원단의 특성 값을 데이터베이스부에 계속 저장할 수 있어 다양한 형태의 원단 특성에 따른 표준 값을 얻을 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 --- 와인더기 11 --- 그라비아 코팅기
12 --- SUB 건조기 13 --- 마이크로 그라비어 코팅기
14 --- 와인더기 15 --- 콤마 스롯다이 코팅기
16 --- 롤 서포트 데이프 드라이 존
17 --- 에어 플로팅 데이프 드라이 존
18 --- UV 드라이 존 19 --- 라미네이터 코팅기
20 --- 리와인더기 30 --- 서보모터
31 --- 서보 드라이버 32 --- 슬레이브 컨트롤러
33 --- 마스터 컨트롤러 331 --- 데이터베이스부
332 --- 연산부 333 --- 신호입력부
334 --- 검출부 335 --- 제어출력부
336 --- 제 2 통신부 337 --- 제 2 선택부
40 --- 회전 롤

Claims (5)

1. 롤투롤 장비 사이에 구비되는 원단의 장력을 감지하도록 상기 원단 측과 소정거리 이격되어 설치되는 텐션센서를 이용하여 상기 원단의 장력을 제어하는 롤투롤 장비용 장력제어시스템에 있어서,
   복수의 회전 롤을 각각 독립 구동하도록 연결된 복수의 서보모터를 각각 제어하는 복수의 서보 드라이버;
   상기 복수의 서보 드라이버를 소정 단위의 채널로 구성하고 상기 서보 드라이버에 제어신호를 채널별로 각각 출력하는 복수의 슬레이브 컨트롤러;
   상기 복수의 슬레이브 컨트롤러와 통신하여 각 채널에 속한 상기 서보모터의 속도 및 토크를 제어하는 신호를 각 채널별 슬레이브 컨트롤러로 출력하는 마스터 컨트롤러; 및
   상기 마스터 컨트롤러와 연동되면서 롤투롤 장비의 전체를 제어하는 PLC를 포함하며,
   상기 슬레이브 컨트롤러는, 상기 마스터 컨트롤러와 통신하여 해당 채널의 서보 모터 제어 신호를 입력받는 제 1 통신부와, 상기 제 1 통신부에 입력된 서보 모터 제어 신호에서 해당 서보모터의 구동 신호를 선택하여 출력하는 제 1 선택부를 포함하며,
   상기 마스터 컨트롤러는, 상기 원단 정보, 측정된 장력 데이터 및 기준 파라미터값을 저장하는 데이터 베이스부와, 상기 텐션센서와 연결되어 상기 측정된 원단의 장력 값을 입력받는 신호 입력부와, 상기 원단의 주행 속도를 검출하는 검출부와, 상기 측정된 원단의 장력 값과 원단 주행 속도를 연산하고, 상기 데이터 베이스에 저장된 적정 파라미터 값을 선택하여 연산하는 연산부와, 상기 연산부에서 연산된 제어 신호를 서보 드라이버 신호로 변환하여 출력하는 제어 출력부와, 상기 복수의 슬레이브 컨트롤러에서 제어하고자 하는 해당 슬레이브 컨트롤러의 채널을 선택하는 제 2 선택부와, 상기 제 2 선택부에서 선택된 슬레이브 컨트롤러의 채널에 상기 제어 출력부에서 출력된 제어 신호를 출력하는 제 2 통신부를 포함하며,
   상기 데이터 베이스부는 종이, 필름, 직물, 고무, 동박의 원단 종류 및 두께, 폭의 물성에 따라 롤의 회전 속도측정 및 서보모터의 토크 값을 저장하는 것을 특징으로 하는 서보모터 멀티 제어 장치.
   
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