KR102578610B1

KR102578610B1 - 언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템

Info

Publication number: KR102578610B1
Application number: KR1020210111661A
Authority: KR
Inventors: 김진만
Original assignee: 주식회사 모엔
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2023-09-14
Also published as: KR20230029311A

Abstract

본 발명은 언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템에 관한 것으로, 언와인더(Unwinder)에 권취된 작업대상이 상기 언와인더의 회동축 일측에 설치 연결된 모터의 작동에 의해 풀어져 리와인더(Rewinder)에 감아지고, 상기 언와인더와 상기 리와인더 사이에 배치된 컨버팅 장치에 의해 작업대상의 인쇄, 코팅, 합지 또는 포밍 작업이 수행되는 롤투롤(Roll-To-Roll) 작업 시스템에 있어서, 언와인더에서 풀려 상기 컨버팅 장치로 향하는 상기 작업대상의 텐션을 기반으로 상기 모터의 작동 상태를 조절하여 발전제동 기능을 수행하는 언와인더 발전제동 유닛; 및 상기 언와인더의 회동축 타측에 설치 연결되어 상기 모터의 작동에 의해 상기 언와인더가 회전 운동할 시 연동되어 동일 방향으로 회전 운동하며 재생에너지를 생산하는 재생에너지 생산유닛;을 포함한다.

Description

언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템 {ROLL TO ROLL WORKING SYSTEM HAVING UNWINDER GENERATIVE BREAKING FUNCTION AND RENEWABLE ENERGY GENERATING FUNCTION}

본 발명은 언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템에 관한 것이다.

롤투롤(Roll-To-Roll) 작업 시스템 혹은 장비는 언와인더(Unwinder)에 권취된 작업대상이 언와인더로부터 풀어져 리와인더(Rewinder)에 감아지는 과정에서 언와인더와 리와인더 사이에 배치된 컨버팅 장치에 의해 작업대상의 인쇄, 코팅, 합지 또는 포밍 작업이 수행되는 환경을 갖추고 있다.

여기서, 언와인더의 제동과 같은 특정 작동 상태의 제어와 관련하여 기존에는 모터 발전을 이용해 회생제동을 일으키는 모터 제동 방식, 브레이크 패드를 이용해 마찰제동을 일으키는 에어 제동 방식, 그리고 전기를 파우더에 흘려 마찰력을 조절하여 마찰제동을 일으키는 파우더 제어 방식 등이 있다.

이 중에서 모터 제동 방식을 통해 롤투롤(Roll-To-Roll) 작업 시스템 내 언와인더 발전제동 기능을 수행하는 장비들의 경우, 언와인더에 권취된 작업대상이 점차 풀리며 권취 직경이 변화함에 따라 언와인더의 회전 토크를 제어하여 텐션을 다르게 하여야 제대로 된 작업 결과물이 생성되고, 특히 작업대상이 변경되는 시점마다 권취직경 값을 작업자가 입력해야하는 번거로움이 있었다.

특히, 전기 엔지니어들의 경우 롤투롤 작업 시스템 내에 언와인더 발전제동의 기능을 수행하기 위해 구축된 장비들이 제품화된 경우가 많지 않아 매 시스템 내 장비마다 프로그램을 새롭게 설계하여 사용해야 할 뿐만 아니라, 이를 다루는 작업 난이도가 결코 쉽지 않은 실정이었다.

이와 관련하여 작업대상의 텐션을 작업진행에 상관없이 최적으로 유지하여 우수한 작업 결과물을 얻기 위해 마련된 언와인더 제어 관련 종래기술에 대한 선행문헌에는 대한민국 등록특허공보 KR 10-1752116호의 "롤간 반송 제어 장치"(이하, '종래기술'이라고 함)가 있다.

하지만 종래 기술을 비롯한 기존의 언와인더 발전제동 기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템의 경우, 여전히 권취 직경의 입력값을 작업자가 일일이 경우별로 구분하여 설정해야하기 때문에 높은 작업 난이도가 요구되었으며, 작업 진행에 따른 작업대상의 권취상태 변화에 즉각적이고 빠른 제어 대응이 이루어지 못하며 제품의 불량률을 현저히 감소시키지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술을 비롯한 기존의 언와인더 발전제동 시스템의 경우, 에너지 사용에 있어 친환경적 에코 기술의 접목이 이루어지지 못하고, 롤투롤(Roll-To-Roll) 작업 시스템의 비효율적인 에너지 사용과 함께 과도한 탄소 배출과 관련한 환경적 이슈를 가지고 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은 모터를 이용한 텐션 제어방식을 기반으로 언와인딩을 수행함에 있어 별도의 권취직경 설정이 필요 없이 작업대상의 권취상태 변화에 즉각적이고 빠른 제어 대응이 가능할 뿐만 아니라 제어를 수행하는 작업 난이도를 충분히 낮출 수 있는 언와인더 발전제동 기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 에너지 공급에 있어 재생에너지 생산과 관련한 에코 기술을 접목하여 탄소배출 저감과 같은 친환경적 효과도 기대할 수 있는 롤투롤 작업 시스템을 제공하는데 있다.

상기 목작을 달성하기 위하여 본 발명의 언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템은, 언와인더(Unwinder)에 권취된 작업대상이 상기 언와인더의 회동축 일측에 설치 연결된 모터의 작동에 의해 풀어져 리와인더(Rewinder)에 감아지고, 상기 언와인더와 상기 리와인더 사이에 배치된 컨버팅 장치에 의해 작업대상의 인쇄, 코팅, 합지 또는 포밍 작업이 수행되는 롤투롤(Roll-To-Roll) 작업 시스템에 있어서, 언와인더에서 풀려 상기 컨버팅 장치로 향하는 상기 작업대상의 텐션을 기반으로 상기 모터의 작동 상태를 조절하여 발전제동 기능을 수행하는 언와인더 발전제동 유닛; 및 상기 언와인더의 회동축 타측에 설치 연결되어 상기 모터의 작동에 의해 상기 언와인더가 회전 운동할 시 연동되어 동일 방향으로 회전 운동하며 재생에너지를 생산하는 재생에너지 생산유닛;을 포함하며, 상기 언와인더 발전제동 유닛은, 상기 언와인더와 상기 컨버팅 장치 사이에 설치되어 상기 언와인더에서 풀려 상기 컨버팅 장치로 향하는 상기 작업대상의 텐션을 감지하는 텐션 감지모듈에 의해 감지된 텐션 감지값과 작업자에 의해 입력 설정되는 텐션 설정값을 기반으로 상기 언와인더의 권취직경을 계산하는 직경 계산유닛; 작업자에 의해 입력 설정된 상기 텐션 설정값 및 상기 직경계산 유닛에 의해 산출된 권취직경 산출값을 기반으로 토크 제한값(Torque limit)을 계산하는 토크 제한 계산유닛; 상기 토크 제한 계산유닛을 통해 산출된 상기 토크 제한값을 기반으로 상기 모터의 작동상태 조절을 위한 모터 텐션제어명령 신호를 생성하는 텐션 제어부; 상기 텐션 제어부를 통해 생성되는 텐션제어명령 신호를 수신하여, 이를 기반으로 상기 모터의 작동 상태를 제어하는 언와인딩 드라이브(Drive)부; 및 상기 텐션 설정값의 작업자에 의한 입력 설정을 위해 일측에 설정 신호의 생성 및 상기 직경 계산유닛과 생성된 신호의 송신이 가능하도록 마련된 텐션 설정부;를 포함한다.

여기서, 상기 직경 계산유닛은, 상기 텐션 감지모듈에 의해 감지된 텐션 감지값과 상기 텐션 설정부에 의해 입력 설정된 텐션 설정값을 수신하여, 수신된 텐션 설정값과 텐션 감지값간의 차를 나타내는 에러값을 기반으로 기 설정된 PID(PID, Proportional-Integral-Differential) 제어 로직을 이용하여 상기 에러값에 따른 PID 출력값을 생성하는 PID 제어부; 상위 리미터값과 하위 리머터값이 기 설정되어 있으며, 상기 PID 제어부로부터 생성되어 제공받은 PID 출력값의 상기 기 설정된 상위 리미터값과 하위 리미터값에 대한 상대적 대소 관계를 판단하는 리미터부; 상기 리미터부를 통해 판단된 결과에 따라 기 설정된 로직에 따라 상기 언와인더의 권취직경을 산출하는 RFG(Ramp Function Generator)부;를 포함하며, 상기 RFG부는 상기 리미터부를 통해 판단된 결과가 상기 PID 출력값이 상기 상위 리미터보다 클 경우 소정의 직경 변화율에 따라 점차 산출되는 권취직경 산출값을 증가시키고, 상기 RFG부는 상기 리미터부를 통해 판단된 결과가 상기 PID 출력값이 상기 하위 리미터보다 작을 경우 소정의 직경 변화율에 따라 점차 산출되는 권취직경 산출값을 감소시킨다.

또한, 상기 직경 계산유닛은, 상기 RFG부에 의해 산출된 권취직경 산출값을 제공받아, 제공받은 권취직경 산출값을 기반으로 상기 직경 변화율을 조절하는 라이너(Linear)부;를 더 포함하며, 상기 라이너부는 기 설정된 직경 변화율 조절 로직에 따라 상기 RFG부에 의해 산출된 권취직경 산출값이 증가할수록 상기 직경 변화율을 낮추어 상기 RFG부에 설정 제공하고, 상기 라이너부는 기 설정된 직경 변화율 조절 로직에 따라 상기 RFG부에 의해 산출된 권취직경 산출값이 감소할수록 상기 직경 변화율을 높여 상기 RFG부에 설정 제공한다.

아울러, 상기 토크 제한 계산유닛은, 상기 RFG부에 의해 산출된 권취직경 산출값 및 상기 텐션 설정부에 의해 입력 설정된 텐션 설정값을 수신하며, 수신된 상기 권취직경 산출값의 절반에 해당하는 반지름값에 상기 텐션 설정값을 곱하여 기본 토크값을 계산하는 제1토크제한 계산부; 및 상기 제1토크제한 계산부를 통해 산출된 기본 토크값에 상기 PID 제어부로부터 생성되어 제공받은 PID 출력값을 더하여 토크 제한값을 계산하는 제2토크제한 계산부;을 포함한다.

그리고 상기 재생에너지 생산유닛은, 상기 언와인더의 회동축 타측에 클러치 연결축을 연결시키는 회동축 연결부 ; 상기 클러치 연결축과 발전기 회전축 일단을 수신되는 제어신호를 기반으로 상호 연결 또는 연결 해제시키는 클러치부; 상기 발전기 회전축에 결합된 회전자의 회전 운동에 의해 재생에너지를 발전 생산시키는 에너지 발전부; 및 상기 에너지 발전부의 회전자에 비해 큰 직경을 갖춘 원판형 디스크로 마련되어 상기 발전기 회전축의 타단이 원판 중심에 위치하도록 연결되는 디스크부;를 포함한다.

여기서, 상기 재생에너지 생산유닛은, 상기 텐션 제어부와 연결되어 상기 텐션 제어부를 통해 텐션제어명령 신호가 생성될 시 상기 언와인딩 드라이브부를 통해 텐션제어명령 신호를 기반으로 상기 모터의 작동 상태를 제어하기 전 상기 클러치 연결축과 발전기 회전축 일단의 연결이 해제되도록 상기 클러치부의 작동상태를 제어하는 클러치 제어부;를 더 포함하며, 상기 클러치 제어부를 통해 상기 클러치 연결축과 발전기 회전축 일단의 연결이 해제될 시, 상기 에너지 발전부의 상기 발전기 회전축에 결합된 회전자는 상기 디스크부의 회전 관성(Rotational Inertia)에 의해 회전 운동을 지속하며 재생에너지를 발전 생산시킨다.

또한, 상기 언와인딩 드라이브부는 상기 모터의 작동 상태 제어를 통한 상기 모터의 현재 회전 속도에 관한 제1회전속도 정보를 감지 생성하고, 상기 에너지 발전부는 상기 발전기 회전축에 결합된 회전자의 현재 회전 속도에 관한 제2회전속도 정보를 감지 생성하며, 상기 클러치 제어부는 상기 언와인딩 드라이브부 및 에너지 발전부와 연결되어 각각으로부터 생성되는 제1회전속도 정보 및 제2회전속도 정보를 제공받아, 상기 클러치 연결축과 발전기 회전축 일단의 연결이 해제된 후 상기 모터의 현재 회전 속도와 상기 발전기 회전축에 결합된 회전자의 현재 회전 속도가 기 설정된 유사 범위 내에서 근접 또는 동일해질 시, 상기 클러치 연결축과 발전기 회전축 일단을 연결시키도록 상기 클러치부의 작동상태를 제어한다.

그리고 상기 컨버팅 장치의 하부로부터 작업 방향 기준 소정의 영역에 걸쳐 작업대상의 하면으로부터 이격된 거리를 다수의 위치별로 측정하여, 위치별 이격 거리에 따른 작업대상의 텐션 변화를 판단하는 거리감지 모듈;을 더 포함한다.

그리고 상기 롤투롤 작업 시스템은, 상기 컨버팅 장치의 측부로부터 작업 방향 기준 소정의 영역에 걸쳐 작업대상의 측면을 촬영하여, 촬영된 이미지의 분석을 통해 작업대상의 측면 수평상태에 따른 작업대상의 텐션 변화를 판단하는 이미지 촬상 모듈;을 더 포함한다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 롤투롤 작업을 수행하는 과정에서 별도의 권취직경 설정이 필요 없이 언와인더와 연결된 모터의 토크 제어를 통한 텐션 조절의 수행이 가능한 언와인더 발전제동 기능을 제공할 수 있다.

둘째, 언와인더 발전제동 기능을 수행함에 있어, 전기 엔지니어들에게 작업대상의 변화 및 작압상태의 변황에 따른 기계적 설정의 변화를 요구하지 않아 더욱 간편하고 쉬운 작업 및 설계 난이도를 제공하며, 이용의 작업 편의성을 고도화 시킬 수 있다.

셋째, 언와인더 발전제동 기능을 수행함에 있어, 작업 상태의 변화에 대응되어 제어 방식의 응답성이 매우 우수하여, 생산력의 증대 및 작업 결과물의 불량률 극소화를 기대할 수 있다.

넷째, 롤투롤 작업을 수행하는 과정에서 동시에 재생에너지를 생산하여 이를 시스템 내부 혹은 외부적으로 이용할 수 있도록 함으로서, 에너지 효율을 높이고 탄소 배출 저감과 같은 친환경적인 이점을 제공할 수 있다.

다섯째, 롤투롤 작업을 수행하는 과정에서 언와인더 발전제동 기능이 수행되더라도 재생에너지를 생산 기능은 일정 시간 지속 유지 가능하고, 기본적인 롤투롤 작업 기능을 비롯해 언와인더 발전제동 기능과 재생에너지를 생산 기능 상호 간의 기능 효율을 저하시킬 수 있는 부정적 영향력을 최소화시키는 구동 방식을 갖추고 있다.

여섯째, 롤투롤 작업 시스템 내에 거리감지 모듈 또는 이미지 촬상 모듈과 같은 부가적 구성을 마련하여 작업대상의 텐션에 관한 보조적 정보를 활용하여 언와인더 발전제동 기능 수행에 필요한 정보값의 신뢰도를 더욱 높이거나 기능 수행의 작동 효율을 개선시키거나 혹은 기능 수행이 제대로 이루어지고 있는 것인지 2차 검증을 수행하여 작업 결과의 신뢰도를 더욱 높일 수 있다.

도1은 본 발명의 롤투롤(Roll-To-Roll) 작업 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도2는 본 발명에 따른 권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 유닛의 구성 및 구성 간 연결관계를 도시한 회로도이다.
도3은 본 발명에 따른 권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 유닛 내 직경 계산유닛 및 토크 제한 계산유닛의 세부 구성 및 구성 간 연결관계를 도시한 회로도이다.
도4는 본 발명에 따른 롤투롤 작업 시스템 내 재생에너지 생산유닛의 구성 및 구성 간 연결상태를 도시한 구성도이다.
도5는 본 발명에 따른 롤투롤 작업 시스템 내 거리감지 모듈의 구성 및 작동 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도6은 본 발명에 따른 롤투롤 작업 시스템 내 이미지 촬상 모듈의 구성 및 작동 형태를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

<언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템에 관한 설명>

도1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 롤투롤(Roll-To-Roll) 작업 시스템(10)은 권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 유닛(100)은 언와인더(Unwinder, 11)에 권취된 작업대상(W)이 언와인더(11)의 회동축 일측에 설치 연결된 모터(11M)의 작동에 의해 풀어져 리와인더(Rewinder, 13)에 감아지고, 언와인더(11)와 리와인더(13) 사이에 배치된 컨버팅 장치(12)에 의해 작업대상(W)의 인쇄, 코팅, 합지 또는 포밍 작업이 수행된다.

그리고 본 발명의 롤투롤(Roll-To-Roll) 작업 시스템(10)은 언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비하기 위해, 언와인더 발전제동 유닛(100), 재생에너지 생산유닛(200)을 포함하며, 실시에 따라 거리감지 모듈(300) 및 이미지 촬상 모듈(400)을 더 포함할 수 있다.

정리하면, 롤투롤(Roll-To-Roll) 작업 시스템(10)은 언와인더(11)에 권취되어 있던 작업대상(W)이 언와인더(11)의 작동에 의해 풀려 컨버팅 장치(12)에서 인쇄, 코팅, 합지 또는 포밍 등과 같은 별도의 작업을 거친 뒤 리와인더(13)의 작동에 의해 다시 감겨 권취될 수 있도록 마련된 작업 시스템으로서, 내부에 별도의 언와인더 발전제동 유닛(100), 재생에너지 생산유닛(200), 거리감지 모듈(300) 및 이미지 촬상 모듈(400)이 추가 구축되어 상호 연동되는 관계를 구성하게 된다.

언와인더 발전제동 유닛(100)은 언와인더(11)에서 풀려 컨버팅 장치(12)로 향하는 작업대상(W)의 텐션을 기반으로 모터(11M)의 작동 상태를 조절하여 권취직경 설정이 필요 없이 발전제동 기능을 수행하기 위해 직경 계산유닛(110); 토크 제한 계산유닛(120); 텐션 제어부(130); 언와인딩 드라이브부(140); 스피드 설정부(150); 텐션 설정부(160); 정보 출력부(170); 및 재생에너지 관리부(180);를 포함한다.

직경 계산유닛(110)은 언와인더(11)와 컨버팅 장치(12) 사이에 설치되어 언와인더(11)에서 풀려 컨버팅 장치(12)로 향하는 작업대상(W)의 텐션(Tension)을 감지하는 텐션 감지모듈(11R)에 의해 감지된 텐션 감지값과 작업자에 의해 입력 설정되는 텐션 설정값을 기반으로 언와인더(11)의 권취직경을 계산하여 권취직경 산출값에 대한 산출 정보를 생성하게 된다.

여기서, 텐션 감지모듈(11R)은 로드셀과 같은 감자수단으로서, 실질적인 현재의 언와인더(11)에서 컨버팅 장치(12)로 향하는 작업대상(W)의 텐션이 어느 정도 인지 확인할 수 있다.

또한, 작업자에 의해 텐션 설정값이 입력 설정되는 과정을 수행하기 위해 마련된 텐션 설정부(160)는 하나의 신호 입력 모듈로서 시스템 전체 내에 구축되어 작업자가 버튼을 누르거나 터치하는 방식으로 입력행위를 수행하였을 때 신호가 생성될 수 있도록 하는 터치 스크린과 같은 구성에 해당된다.

구체적으로, 텐션 설정부(160)는 텐션 설정값의 작업자에 의한 입력 설정을 위해 일측에 설정 신호의 생성 및 직경 계산유닛(110)과 생성된 신호의 송신이 가능하도록 전기적 연결을 이룬 상태로 마련된다.

이 외에도, 실시에 따라 텐션 설정부(160)는 언와인더 발전제동 유닛(100) 내 다양한 구성들과 전기적 연결을 무선 또느 유선을 통해 이루고 있어, 신호의 생성 및 신호의 전송을 다양하게 수행할 수 있다.

이와 같은 작동 형태를 구현하기 위해, 직경 계산유닛(110)은 PID 제어부(111), 리미터부(112), RFG부(113) 및 라이너부(114)를 포함한다.

우선, PID 제어부(111)는 에러값 산출부분(111A)을 통해 텐션 감지모듈에 의해 감지된 텐션 감지값과 상기 텐션 설정부에 의해 입력 설정된 텐션 설정값을 수신하여 수신된 텐션 설정값과 텐션 감지값간의 차를 나타내는 에러값을 산출한다.

결과적으로, PID 제어부(111) 내 에러값 산출부분(111A)을 통해 산출되는 결과값은 '텐션 설정값-텐션 감지값'의 결과에 해당된다.

또한, PID 제어부(111)는 PID 제어부분(111B)을 통해 에러값 산출부분(111A)에 의해 산출된 에러값을 기반으로 기 설정된 PID(PID, Proportional-Integral-Differential) 제어 로직을 이용하여 에러값에 따른 PID 출력값을 생성하기 된다.

여기서, PID 제어부분(111B)에 기 설정 구축된 PID 제어 알고리즘은 도3에 도시된 바와 같이 에러값 산출부분(111A)에 의해 산출된 에러값의 수준에 정비례하여 각각 달리 대응되는 PID 출력값간의 관계를 정의하고 있다.

이에 따라, PID 제어부분(111B)는 PID 제어 알고리즘에 해당하는 로직을 기반으로 에러값 산출부분(111A)에 의해 산출된 에러값별로 각기 다른 PID 출력값을 출력 생성한다.

다음으로, 리미터부(112)는 상위 리미터값과 하위 리머터값이 기 설정되어 있으며, PID 제어부(111)로부터 생성되어 제공받은 PID 출력값의 기 설정된 상위 리미터값과 하위 리미터값에 대한 상대적 대소 관계를 판단한다.

구체적으로, 리미터부(112)는 PID 제어부(111)로부터 생성되어 제공받은 PID 출력값이 기 설정된 상위 리미터값을 초과하여 상대적으로 큰지 여부와 기 설정된 하위 리미터값의 미만인 상태로 상대적으로 적은지 여부를 판단하게 된다.

만약, PID 제어부(111)로부터 생성되어 제공받은 PID 출력값이 상위 리미터값 보다 클 경우 'LUR=1'로 정의하여 판단 결과에 대한 정보를 생성하게 되고, PID 제어부(111)로부터 생성되어 제공받은 PID 출력값이 하위 리미터값 보다 작을 경우 'LLR=1'로 정의하여 판단 결과에 대한 정보를 생성하게 된다.

여기서, LUR은 'Limit Upper Reached'의 약자로, 상한 설정치를 초과 시 활성화되도록 기 설정된 상한 리미트 값을 의미하고, LLR은 'Limit Lower Reached'의 약자로, 하한 설정치 미만으로 내려갈 시 활성화되도록 기 설정된 하한 리미트 값을 의미한다.

다음으로, RFG(Ramp Function Generator)부(113)는 리미터부(112)를 통해 판단된 결과에 따라 기 설정된 로직에 따라 언와인더(11)의 권취직경을 산출하게 된다.

구체적으로, 리미터부(112)를 통해 판단된 결과가 PID 출력값이 상위 리미터보다 클 경우인 판단 결과에 대한 정보가 'LUR=1'을 나타낼 경우에는 소정의 직경 변화율에 따라 점차 산출되는 권취직경 산출값을 도3에 도시된 바와 같이 'UP_Time'에 의해 증가될 수 있도록 한다.

또한, 리미터부(112)를 통해 판단된 결과가 PID 출력값이 하위 리미터보다 작을 경우인 판단 결과에 대한 정보가 'LLR=1'을 나타낼 경우에는 소정의 직경 변화율에 따라 점차 산출되는 권취직경 산출값을 도3에 도시된 바와 같이 'Down_Time'에 의해 감소될 수 있도록 한다.

마지막으로, 라이너부(114)는 RFG(Ramp Function Generator)부(113)에 의해 산출된 권취직경 산출값을 제공받아, 제공받은 권취직경 산출값을 기반으로 직경 변화율을 조절하게 된다.

구체적으로, 라이너부(114)는 도3에 도시된 바와 같이 기 설정된 직경 변화율 조절 로직에 따라 RFG부(113)에 의해 산출된 권취직경 산출값이 증가할수록 직경 변화율을 낮추어 RFG부(113)에 설정 제공하여, 천천히 권취직경 산출값 변화가 일어날 수 있도록 한다.

이와 더불어, 라이너부(114)는 도3에 도시된 바와 같이 기 설정된 직경 변화율 조절 로직에 따라 RFG부(113)에 의해 산출된 권취직경 산출값이 감소할수록 직경 변화율을 높여 RFG부(113)에 설정 제공하여, 더욱 빠르게 권취직경 산출값 변화가 일어날 수 있도록 한다.

토크 제한 계산유닛(120)는 작업자에 의해 텐션 설정부(160)를 통해 입력 설정된 텐션 설정값과 직경계산 유닛(110)에 의해 산출된 권취직경 산출값을 기반으로 토크 제한값(Torque limit)을 계산한다.

이를 위해, 토크 제한 계산유닛(120)은 제1토크제한 계산부(121) 및 제2토크제한 계산부(122)를 포함한다.

여기서, 제1토크제한 계산부(121)는 RFG부(113)에 의해 산출된 권취직경 산출값 및 텐션 설정부(160)에 의해 입력 설정된 텐션 설정값을 수신하며, 수신된 상기 권취직경 산출값의 절반에 해당하는 반지름값에 텐션 설정값을 곱하여 기본 토크값을 계산하게 된다.

더욱 구체적으로, 기본 토크값의 결과값은 도3에 도시된 바와 같이'{(권취직경 산출값ㅧ0.5)ㅧ텐션 설정값}ㆇGear Ratio(1, 1:1)'로 정의 될 수 있다.

실시에 따라, 텐션 셋업부(125)가 별도로 마련되어 텐션 설정값을 독립적인 별개의 구성으로부터 설정 생성을 거친 뒤 제공 받을 수 있으나, 가장 바람직하게는 텐션 설정부(160)를 통해 수행되도록 한다.

다음으로, 제2토크제한 계산부(122)는 제1토크제한 계산부(121)를 통해 산출된 기본 토크값에 PID 제어부(111)로터 생성되어 제공받은 PID 출력값을 더하여 토크 제한값을 계산한다.

텐션 제어부(130)는 토크 제한 계산유닛(120)을 통해 산출된 토크 제한값을 기반으로 모터(11M)의 작동상태 조절을 위한 모터 텐션제어명령 신호를 생성하는 구성으로, 모터(11M)의 토크 전처리 제어 및 토크 리미팅(Limiting)을 실질적으로 수행하게 된다.

언와인딩 드라이브부(140)는 텐션 제어부(130)를 통해 생성되는 텐션제어명령 신호를 수신하여, 이를 기반으로 모터(11M) 작동 상태를 제어함으로써 토크 제어 기반의 발전 제동이 실질적으로 수행될 수 있도록 한다.

이를 위해, 언와인딩 드라이브부(140)는 모터(11M) 작동 상태에 따른 현재 회전 스피드값을 제공받을 뿐만 아니라, 스피드 설정부(150)를 통해 모터(11M)의 언와이딩 동작에 의한 현재의 회전 스피드를 검토하여 설정되는 스피드 설정 신호를 수신하여 스피드 조절을 수행하는 스피드 조절부분(141)을 포함한다.

이 외에도, 언와인딩 드라이브부(140)는 스피드 조절부분(141)을 통해 스피드 제어 신호 기반의 토크 값과 텐션 제어부(130)의 토크 전처리 제어(Precontrol torque)를 통해 수신되는 토크값의 합산을 수행하는 토크 합산부분(142)와 토크 합산부분(142)에 의한 합산 결과값에 대한 토크 제한값 기반의 토크 리미팅(Limiting)을 수행하는 토크 제한부분(143) 또한 포함한다.

더 나아가, 언와인딩 드라이브부(140)는 토크 리미팅(Limiting)을 수행한 결과 얻어진 토크값에 대비하여 전류 제어 루프(current control loop)를 수행하는 로직이 갖춰진 전류 제어부분(144)과 이로 인해 회전 토크가 달리 조절 될 수 있도록 연결된 정류자부분(145)를 포함하고 있다.

그리고 언와인딩 드라이브부(140)는 모터(11M)의 작동 상태 제어를 통한 모터(11M)의 현재 회전 속도에 관한 제1회전속도 정보를 감지 생성하기 위한 별도의 센서 모듈을 내장하고 있으며, 이와 같은 센서 모듈의 구성은 실시에 따라 앞 서 설명한 스피드 설정부(150)를 통해 대체 구현도 가능하다.

다만, 이와 같이 모터(11M)의 작동 상태 제어를 통한 모터(11M)의 현재 회전 속도에 관한 제1회전속도 정보를 감지 생성하기 위한 언와인딩 드라이브부(140) 내 센싱 모듈은 추후 설명될 클러치 제어부(미도시)와 전기적으로 연결되어 정보의 송, 수신이 가능하도록 마련된다.

정보 출력부(170)는 롤투롤 작업 시스템(10)을 비롯해 언와인더 발전제동 유닛(100)의 각 구성들이 정상 작동하고 있는지에 관한 정보, 아래 설명될 재생에너지 관리부(180)를 통해 생산되는 재생에너지의 축전 및 사용 내역과 관련한 정보 등 다양한 시스템 작동에 관련한 정보들을 작업자에게 출력 제공하여 시각적으로 인지할 수 있게 해주는 디스플레이와 같은 별도의 출력 모듈에 해당한다.

재생에너지 관리부(180)는 언와인딩 드라이브부(140)에 의해 언와인더(11)의 회동축 일측에 설치 연결된 모터(11M)의 발전제동 형태를 토크 조절을 통해 제어하는 과정에서 생산되는 전기 에너지를 송출 받아 축전하는 회생 제동력을 이용한 별도의 발전 모듈로서, 재생에너지 생산유닛(200)과 독립적으로 분리되어 추가적인 에너지 생산에 이용된다.

이를 위해, 재생에너지 관리부(180)는 별도의 인버터 구성을 포함하고 있게 되며, 축전된 전기 에너지를 전기적으로 연결된 특정 전원공급 대상에 동작 전원으로서 출력 제공 가능하도록 마련되어 가장 바람직하게는 모터(11M)의 작동에 이용할 수도 있고 그 외의 롤투롤 작업 시스템(10)과 관련한 타 구성의 작동에도 이용할 수 있어 에너지 절약을 통한 환경적 이점 또한 갖추게 된다.

여기서, 재생에너지 관리부(180)를 통해 발전 생산된 재생에너지는 재생에너지 생산유닛(200)을 통해 발전 생산된 재생에너지와 같은 축전지에 저장 관리되며, 일괄적인 축전 에너지의 활용이 이용될 수 있도록 설계됨이 바람직하다.

재생에너지 생산유닛(200)은 도4에 도시된 바와 같이 언와인더(11)의 회동축 타측에 설치 연결되어 모터(11M)의 작동에 의해 언와인더(11)가 회전 운동(작업대상(W)을 풀어주는 작업 방향 기준)할 시 연동되어 동일 방향(작업대상(W)을 풀어주는 작업 방향 기준)으로 회전 운동하며 재생에너지를 생산하기 위해, 회동축 연결부(210), 클러치부(220), 에너지 발전부(230), 디스크부(240) 및 클러치 제어부(미도시)를 포함한다.

우선, 회동축 연결부(210)는 언와인더의 회동축 타단에 클러치 연결축(221) 일단을 연결시키는 축 연결부재에 해당한다.

다음으로, 클러치부(220)는 클러치 연결축(221) 타단과 발전기 회전축(231) 일단을 수신되는 제어신호를 기반으로 상호 연결 또는 연결 해제시키는 클러치 모듈에 해당한다.

또한, 에너지 발전부(230)는 발전기 회전축(231)에 결합된 회전자의 회전 운동에 의해 재생에너지를 발전 생산시키는 발전기 모듈에 해당한다.

여기서, 클러치부(220)는 모터(11M)의 최초 작동을 통한 언와인더(11)의 풀림 작업이 시작될 시 이미 클러치 연결축(221) 타단과 발전기 회전축(231) 일단을 상호 연결하여 모터(11M)의 작동에 의해 언와인더(11)의 회동축이 회전 운동하는 것고 동일한 방향으로 연동되어 회동축 연결부(210), 클러치 연결축(221) 및 발전기 회전축(231)이 모두 회전하여 에너지 발전부(230) 내 발전기 회전축(231)에 설치된 회전자가 같이 회전 운동하며 재생에너지 생산을 수행할 수 있도록 하는 것을 기본 상태로 하도록 설정되어 있다.

따라서 모터(11M)의 최초 작동 시 재생에너지 생산유닛(200)의 연동으로 인한 더욱 많은 에너지의 소비가 발생하나, 추후 작업이 길게 진행되면 될수록 많은 재생에너지의 보상이 이루어질 수 있으며, 특히 이러한 특징은 추후 설명될 디스크부(240)를 통해 더욱 강화된다.

또한, 클러치부(220)는 언와인더 발전제동 유닛(100)을 통해 언와인더 발전제동 기능이 수행되어 모터(11M)의 작동 제어가 이루어져 언와인더(11)의 회동축의 회전 운동 또한 연동 제어됨에 있어서, 해당 기능이 재생에너지 생산유닛(200)에 의해 영향을 받지 않도록 클러치 연결축(221) 타단과 발전기 회전축(231) 일단을 상호 연결해제 시킨다.

이 경우, 에너지 발전부(230)의 회전자에 비해 큰 직경을 갖춘 원판형 디스크로 마련되어 발전기 회전축(231)의 타단이 원판 중심에 위치하도록 연결되는 디스크부(240)가 회전 관성을 통해 회전 운동을 지속함에 따라 재생에너지 생산유닛(200)은 모터(11M)의 작동에 연동되지 않는 상황에서도 재생에너지 생산 기능을 일정 시간 유지할 수 있게 된다.

그리고 다시 클러치부(220)는 언와인더 발전제동 유닛(100)을 통한 언와인더 발전제동 기능이 완료되고 나면 클러치 연결축(221) 타단과 발전기 회전축(231) 일단을 상호 연결시켜 재생에너지 생산 기능의 수행이 모터(11M)의 작동에 연동되는 방식으로 복귀시키게 된다.

이와 같은 클러치부(220)의 작동상태를 세부적으로 상황을 구분하여 제어하기 위해 재생에너지 생산유닛(200)은 클러치 제어부(미도시)와 같은 별도의 제어모듈을 포함한다.

구체적으로, 클러치 제어부(미도시)는 롤투롤 작업 시스템(10)의 작업 진행 상태 및 언와인더 발전제동 유닛(100)의 기능 수행 형태를 고려하여 상황에 맞는 재생에너지 생산 방식을 채택할 수 있도록 클러치부(220)의 작동상태를 제어한다.

우선, 클러치 제어부(미도시)는 텐션 제어부(130)와 전기적으로 연결되어 상호 신호의 송수신이 이루어질 수 있는 상태로 마련되며, 텐션 제어부(130)를 통해 텐션제어명령 신호가 생성될 시 언와인딩 드라이브부(140)를 통해 텐션제어명령 신호를 기반으로 모터(11M)의 작동 상태를 제어하기 전에 클러치 연결축(221) 타단과 발전기 회전축(231) 일단이 상호 연결 해제되도록 클러치부(220)의 작동상태를 제어한다.

이와 같이, 클러치 제어부(미도시)를 통해 클러치부(220)의 작동상태가 제어되어 클러치 연결축(221) 타단과 발전기 회전축(231) 일단의 연결이 해제될 시, 에너지 발전부(230)의 발전기 회전축(231)에 결합된 회전자는 디스크부(240)의 회전 관성(Rotational Inertia)에 의해 회전 운동을 지속하며 재생에너지를 발전 생산하게 된다.

시간의 흐름에 따라, 디스크부(240)의 회전 관성(Rotational Inertia)을 비롯한 회전운동 수치는 낮아지며, 에너지 발전부(230)의 발전기 회전축(231)에 결합된 회전자의 회전운동 역시 늦어지기 때문에 재생에너지의 발전 생산효율이 낮아질 수 있느나, 그 전에 단시간 내에 언와인더 발전제동 유닛(100)을 통한 언와인더 발전제동 기능이 완료되기 때문에 바로 다시 재생에너지 생산 기능의 수행이 모터(11M)의 작동에 연동되는 방식으로 복귀하게 되며 회전 운동 속도가 높아지고 에너지 생산 효율 역시 높아지게 된다.

이와 같은 재생에너지 생산방식의 복귀는 클러치 제어부(미도시)를 통해 클러치부(220)의 작동상태가 제어되어 클러치 연결축(221) 타단과 발전기 회전축(231) 일단의 연결이 다시 이루어짐에 따라 가능해지는데, 이에 대해 상호 기능간의 부정적 영향을 최소화하기 위해 클러치 제어부(미도시)를 통한 클러치부(220)의 작동상태가 제어에는 일정 조건이 설정된다.

이와 관련하여, 앞 설명한 바와 같이 언와인딩 드라이브부(140)는 내장 설치된 별도의 센서모듈을 통해 모터(11M)의 작동 상태 제어를 통한 모터(11M)의 현재 회전 속도에 관한 제1회전속도 정보를 감지 생성하고, 에너지 발전부(230)는 내장 설치된 별도의 센서모듈을 통해 발전기 회전축(231)에 결합된 회전자의 현재 회전 속도에 관한 제2회전속도 정보를 감지 생성하게 된다.

구체적으로, 클러치 제어부(미도시)는 언와인딩 드라이브부(140) 및 에너지 발전부(230)와 전기적으로 연결되어 각각으로부터 생성되는 제1회전속도 정보 및 제2회전속도 정보를 제공받게 되고, 이와 같이 제공받은 각각의 회전속도 정보를 기반으로 클러치 연결축(221) 타단과 발전기 회전축(231) 일단의 연결이 해제된 후 모터(11M)의 현재 회전 속도와 발전기 회전축(231)에 결합된 회전자의 현재 회전 속도가 기 설정된 유사 범위 내에서 근접 또는 동일해질 시에 한해 클러치부(220)의 작동상태를 제어하여 클러치 연결축(221) 타단과 발전기 회전축(231) 일단이 연결되도록 한다.

이는 언와인더 발전제동 유닛(100)을 통한 언와인더 발전제동 기능이 수행된 후 속도 변화를 겪게 되는 모터(11M) 및 이에 연동되는 언와인더(11)의 회동축과 클러치 연결축(221)의 회전 속도가 디스크부(240)의 회전 관성에 의존하여 회전 운동울 유지하고 있는 발전기 회전축(231) 및 에너지 발전부(230) 내 발전기 회전축(231)에 결합된 회전자의 회전 속도와 차이가 커진 상태이기 때문에, 이들을 바로 연결 해제상태에서 연결 상태로 복귀시키면 모터(11M) 및 이에 연동되는 언와인더(11)의 회동축의 작동상태에 큰 영향을 주어 롤투롤 작업 자체가 효율 저하됨으로 최대한 속도가 편차가 적은 혹은 완전히 동일한 상태에서 연결 상태의 복귀가 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

예를 들어, 회전 속도의 기 설정된 유사 범위가 7m/min 내지 8m/min로 설정된 상황에서 모터(11M) 및 이에 연동되는 언와인더(11)의 회동축과 클러치 연결축(221)의 회전 속도가 6.2m/min에서 빨라지고 디스크부(240)의 회전 관성에 의존하여 회전 운동울 유지하고 있는 발전기 회전축(231) 및 에너지 발전부(230) 내 발전기 회전축(231)에 결합된 회전자의 회전 속도 8.3m/min에서 느려짐에 따라 두 속도 모두 7m/min 내지 8m/min의 범위내로 들어오는 시점에 클러치 제어부(미도시)가 연결 상태의 복귀를 위한 클러치부(220)의 작동상태를 제어할 수 있다.

또 다른 예로는 회전 속도의 기 설정된 유사 범위가 7m/min 내지 8m/min로 설정된 상황에서 모터(11M) 및 이에 연동되는 언와인더(11)의 회동축과 클러치 연결축(221)의 회전 속도가 6.2m/min에서 빨라지고 디스크부(240)의 회전 관성에 의존하여 회전 운동을 유지하고 있는 발전기 회전축(231) 및 에너지 발전부(230) 내 발전기 회전축(231)에 결합된 회전자의 회전 속도 8.3m/min에서 느려져 최종적으로 두 속도가 동일한 속도로 맞춰지는 시점에 클러치 제어부(미도시)가 연결 상태의 복귀를 위한 클러치부(220)의 작동상태를 제어할 수 있다.

거리감지 모듈(300)은 도5에 도시된 바와 같이 컨버팅 장치(12)의 하부로부터 작업 방향 기준 소정의 영역에 걸쳐 작업대상(W)의 하면으로부터 이격된 거리를 다수의 위치별로 측정하여, 위치별 이격 거리에 따른 작업대상(W)의 텐션 변화를 판단한다.

여기서, 거리감지 모듈(300)은 이격거리 감지정보 기반의 작업대상(W)의 텐션 변화를 판단한 결과에 관한 판단정보를 생성하며, 이와 같이 생성된 판단정보는 텐션 제어부(130)에 제공되어 모터 텐션제어명령 신호를 생성하는 과정에 보정 자료로 활용하여 더욱 정확하고 세밀한 텐션제어가 이루어질 수 있도록 구현 가능하다.

또한, 실시에 따라 거리감지 모듈(300)이 생성된 판단정보를 분석하여 기 설정된 텐션 기준값 혹은 기준범위를 벗어날 경우에 한해 언와이더 발전제동 유닛(100)의 작동상태를 활성화시키도록 구현 가능하다.

다른 실시예로는, 거리감지 모듈(300)이 생성된 판단정보를 분석하여 언와이더 발전제동 유닛(100)의 언와인더 발전제동 기능의 수행에 따라 제대로 된 텐션 제어가 되었는지, 제어된 텐션이 지속 유지되고 있는지를 컨버팅 장치(12)측에서 2차로 검증하여 작업대상(W)의 텐션 변화가 기 설정된 텐션 정상값 혹은 정상범위를 벗어날 경우, 오류발생 알림정보를 생성하여 기 설정된 관리단말 혹은 서버로 오류발생 알림정보를 전송하여 관리자에게 알릴 수 있도록 구현 가능하다.

이미지 촬상 모듈(400)은 도6에 도시된 바와 같이 컨버팅 장치(12)의 측부로부터 작업 방향 기준 소정의 영역에 걸쳐 작업대상(W)의 측면을 촬영하여, 촬영된 이미지의 분석을 통해 작업대상의 측면 수평상태에 따른 작업대상(W)의 텐션 변화를 판단한다.

여기서, 이미지 촬상 모듈(400)은 작업대상의 측면 수평상태에 관한 이미지 분석 정보 기반의 작업대상(W)의 텐션 변화를 판단한 결과에 관한 판단정보를 생성하며, 이와 같이 생성된 판단정보는 텐션 제어부(130)에 제공되어 모터 텐션제어명령 신호를 생성하는 과정에 보정 자료로 활용하여 더욱 정확하고 세밀한 텐션제어가 이루어질 수 있도록 구현 가능하다.

또한, 실시에 따라 이미지 촬상 모듈(400)이 생성된 판단정보를 분석하여 기 설정된 텐션 기준값 혹은 기준범위를 벗어날 경우에 한해 언와이더 발전제동 유닛(100)의 작동상태를 활성화시키도록 구현 가능하다.

다른 실시예로는, 이미지 촬상 모듈(400)이 생성된 판단정보를 분석하여 언와이더 발전제동 유닛(100)의 언와인더 발전제동 기능의 수행에 따라 제대로 된 텐션 제어가 되었는지, 제어된 텐션이 지속 유지되고 있는지를 컨버팅 장치(12)측에서 2차로 검증하여 작업대상(W)의 텐션 변화가 기 설정된 텐션 정상값 혹은 정상범위를 벗어날 경우, 오류발생 알림정보를 생성하여 기 설정된 관리단말 혹은 서버로 오류발생 알림정보를 전송하여 관리자에게 알릴 수 있도록 구현 가능하다.

본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 롤투롤 작업 시스템
11 : 언와인더 12 : 컨버팅 장치
13 : 리와인더 W : 작업대상
100 : 언와인더 발전제동 유닛
11R : 텐션 감지모듈 11M : 모터
110 : 직경 계산유닛
111 : PID 제어부
111A : 에러값 산출부분 111B : PID 제어부분
112 : 리미터부 113 : RFG부
114 : 라이너부
120 : 토크 제한 계산유닛
121 : 제1토크제한 계산부 122 : 제2토크제한 계산부
125 : 텐션 셋업부
130 : 텐션 제어부
140 : 언와인딩 드라이브부
141 : 스피드 조절부분 142 : 토크 합산부분
143 : 토크 제한부분 144 : 전류 제어부분
145 : 정류자부분
150 : 스피드 설정부 160 : 텐션 설정부
170 : 정보 출력부 180 : 재생에너지 관리부
200 : 재생에너지 생산유닛
210 : 회동축 연결부 220 : 클러치부
230 : 에너지 발전부 240 : 디스크부
300 : 거리감지 모듈
400 : 이미지 촬상 모듈

Claims

언와인더(Unwinder)에 권취된 작업대상이 상기 언와인더의 회동축 일측에 설치 연결된 모터의 작동에 의해 풀어져 리와인더(Rewinder)에 감아지고, 상기 언와인더와 상기 리와인더 사이에 배치된 컨버팅 장치에 의해 작업대상의 인쇄, 코팅, 합지 또는 포밍 작업이 수행되는 롤투롤(Roll-To-Roll) 작업 시스템에 있어서,
언와인더에서 풀려 상기 컨버팅 장치로 향하는 상기 작업대상의 텐션을 기반으로 상기 모터의 작동 상태를 조절하여 발전제동 기능을 수행하는 언와인더 발전제동 유닛; 및
상기 언와인더의 회동축 타측에 설치 연결되어 상기 모터의 작동에 의해 상기 언와인더가 회전 운동할 시 연동되어 동일 방향으로 회전 운동하며 재생에너지를 생산하는 재생에너지 생산유닛;을 포함하며,
상기 언와인더 발전제동 유닛은,
상기 언와인더와 상기 컨버팅 장치 사이에 설치되어 상기 언와인더에서 풀려 상기 컨버팅 장치로 향하는 상기 작업대상의 텐션을 감지하는 텐션 감지모듈에 의해 감지된 텐션 감지값과 작업자에 의해 입력 설정되는 텐션 설정값을 기반으로 상기 언와인더의 권취직경을 계산하는 직경 계산유닛;
작업자에 의해 입력 설정된 상기 텐션 설정값 및 상기 직경계산 유닛에 의해 산출된 권취직경 산출값을 기반으로 토크 제한값(Torque limit)을 계산하는 토크 제한 계산유닛;
상기 토크 제한 계산유닛을 통해 산출된 상기 토크 제한값을 기반으로 상기 모터의 작동상태 조절을 위한 모터 텐션제어명령 신호를 생성하는 텐션 제어부;
상기 텐션 제어부를 통해 생성되는 텐션제어명령 신호를 수신하여, 이를 기반으로 상기 모터의 작동 상태를 제어하는 언와인딩 드라이브(Drive)부; 및
상기 텐션 설정값의 작업자에 의한 입력 설정을 위해 일측에 설정 신호의 생성 및 상기 직경 계산유닛과 생성된 신호의 송신이 가능하도록 마련된 텐션 설정부;를 포함하며,
상기 재생에너지 생산유닛은,
상기 언와인더의 회동축 타측에 클러치 연결축을 연결시키는 회동축 연결부;
상기 클러치 연결축과 발전기 회전축 일단을 수신되는 제어신호를 기반으로 상호 연결 또는 연결 해제시키는 클러치부;
상기 발전기 회전축에 결합된 회전자의 회전 운동에 의해 재생에너지를 발전 생산시키는 에너지 발전부; 및
상기 에너지 발전부의 회전자에 비해 큰 직경을 갖춘 원판형 디스크로 마련되어 상기 발전기 회전축의 타단이 원판 중심에 위치하도록 연결되는 디스크부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템.
제1항에 있어서,
상기 직경 계산유닛은,
상기 텐션 감지모듈에 의해 감지된 텐션 감지값과 상기 텐션 설정부에 의해 입력 설정된 텐션 설정값을 수신하여, 수신된 텐션 설정값과 텐션 감지값간의 차를 나타내는 에러값을 기반으로 기 설정된 PID(PID, Proportional-Integral-Differential) 제어 로직을 이용하여 상기 에러값에 따른 PID 출력값을 생성하는 PID 제어부;
상위 리미터값과 하위 리머터값이 기 설정되어 있으며, 상기 PID 제어부로부터 생성되어 제공받은 PID 출력값의 상기 기 설정된 상위 리미터값과 하위 리미터값에 대한 상대적 대소 관계를 판단하는 리미터부;
상기 리미터부를 통해 판단된 결과에 따라 기 설정된 로직에 따라 상기 언와인더의 권취직경을 산출하는 RFG(Ramp Function Generator)부;를 포함하며,
상기 RFG부는 상기 리미터부를 통해 판단된 결과가 상기 PID 출력값이 상기 상위 리미터보다 클 경우 소정의 직경 변화율에 따라 점차 산출되는 권취직경 산출값을 증가시키고,
상기 RFG부는 상기 리미터부를 통해 판단된 결과가 상기 PID 출력값이 상기 하위 리미터보다 작을 경우 소정의 직경 변화율에 따라 점차 산출되는 권취직경 산출값을 감소시키는 것을 특징으로 하는
언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템.
제2항에 있어서,
상기 직경 계산유닛은,
상기 RFG부에 의해 산출된 권취직경 산출값을 제공받아, 제공받은 권취직경 산출값을 기반으로 상기 직경 변화율을 조절하는 라이너(Linear)부;를 더 포함하며,
상기 라이너부는 기 설정된 직경 변화율 조절 로직에 따라 상기 RFG부에 의해 산출된 권취직경 산출값이 증가할수록 상기 직경 변화율을 낮추어 상기 RFG부에 설정 제공하고,
상기 라이너부는 기 설정된 직경 변화율 조절 로직에 따라 상기 RFG부에 의해 산출된 권취직경 산출값이 감소할수록 상기 직경 변화율을 높여 상기 RFG부에 설정 제공하는 것을 특징으로 하는
언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템.
제2항에 있어서,
상기 토크 제한 계산유닛은,
상기 RFG부에 의해 산출된 권취직경 산출값 및 상기 텐션 설정부에 의해 입력 설정된 텐션 설정값을 수신하며, 수신된 상기 권취직경 산출값의 절반에 해당하는 반지름값에 상기 텐션 설정값을 곱하여 기본 토크값을 계산하는 제1토크제한 계산부; 및
상기 제1토크제한 계산부를 통해 산출된 기본 토크값에 상기 PID 제어부로부터 생성되어 제공받은 PID 출력값을 더하여 토크 제한값을 계산하는 제2토크제한 계산부;을 포함하는 것을 특징으로 하는
언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 재생에너지 생산유닛은,
상기 텐션 제어부와 연결되어 상기 텐션 제어부를 통해 텐션제어명령 신호가 생성될 시 상기 언와인딩 드라이브부를 통해 텐션제어명령 신호를 기반으로 상기 모터의 작동 상태를 제어하기 전 상기 클러치 연결축과 발전기 회전축 일단의 연결이 해제되도록 상기 클러치부의 작동상태를 제어하는 클러치 제어부;를 더 포함하며,
상기 클러치 제어부를 통해 상기 클러치 연결축과 발전기 회전축 일단의 연결이 해제될 시, 상기 에너지 발전부의 상기 발전기 회전축에 결합된 회전자는 상기 디스크부의 회전 관성(Rotational Inertia)에 의해 회전 운동을 지속하며 재생에너지를 발전 생산시키는 것을 특징으로 하는
언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템.
제6항에 있어서,
상기 언와인딩 드라이브부는 상기 모터의 작동 상태 제어를 통한 상기 모터의 현재 회전 속도에 관한 제1회전속도 정보를 감지 생성하고,
상기 에너지 발전부는 상기 발전기 회전축에 결합된 회전자의 현재 회전 속도에 관한 제2회전속도 정보를 감지 생성하며,
상기 클러치 제어부는 상기 언와인딩 드라이브부 및 에너지 발전부와 연결되어 각각으로부터 생성되는 제1회전속도 정보 및 제2회전속도 정보를 제공받아, 상기 클러치 연결축과 발전기 회전축 일단의 연결이 해제된 후 상기 모터의 현재 회전 속도와 상기 발전기 회전축에 결합된 회전자의 현재 회전 속도가 기 설정된 유사 범위 내에서 근접 또는 동일해질 시, 상기 클러치 연결축과 발전기 회전축 일단을 연결시키도록 상기 클러치부의 작동상태를 제어하는 것을 특징으로 하는
언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템.
제1항에 있어서,
상기 롤투롤 작업 시스템은,
상기 컨버팅 장치의 하부로부터 작업 방향 기준 소정의 영역에 걸쳐 작업대상의 하면으로부터 이격된 거리를 다수의 위치별로 측정하여, 위치별 이격 거리에 따른 작업대상의 텐션 변화를 판단하는 거리감지 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템.
제1항에 있어서,
상기 롤투롤 작업 시스템은,
상기 컨버팅 장치의 측부로부터 작업 방향 기준 소정의 영역에 걸쳐 작업대상의 측면을 촬영하여, 촬영된 이미지의 분석을 통해 작업대상의 측면 수평상태에 따른 작업대상의 텐션 변화를 판단하는 이미지 촬상 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
언와인더 발전제동 기능 및 재생에너지 생산기능을 구비한 롤투롤 작업 시스템.