KR20230007634A

KR20230007634A - 권취직경 설정이 필요 없는 언와인더 발전제동 시스템

Info

Publication number: KR20230007634A
Application number: KR1020210088213A
Authority: KR
Inventors: 김진만
Original assignee: 주식회사 모엔
Priority date: 2021-07-06
Filing date: 2021-07-06
Publication date: 2023-01-13
Also published as: KR102634230B1

Abstract

본 발명은 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 작업 시스템에 연동 가능하게 구축된 언와인더 발전제동 시스템에 관한 것으로, 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;를 포함한다.

Description

권취직경 설정이 필요 없는 언와인더 발전제동 시스템 {UNWINDER GENERATIVE BREAKING SYSTEM THAT DOES NOT REQUIRE WINDING DIAMETER SETUP}

본 발명은 언와인더(Unwinder), 컨버팅 장치 및 리와인더(Rewinder)로 구성된 롤투롤(Roll-To-Roll) 작업 시스템과 연동 구축된 언와인더 발전제동 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 시스템을 연동 구축하고자 할 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 권취직경값을 작업자가 입력해야하는 번거로움이 있었다.

특히, 전기 엔지니어들의 경우 언와인더 발전제동 시스템의 구축있어 제품화된 경우가 많지 않아 매 시스템 내 장비마다 프로그램을 설계하여 사용해야 할 뿐만 아니라, 이의 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 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 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 언와인더 발전제동 시스템을 제공하는데 있다.

상기 목작을 달성하기 위하여 본 발명의 권취직경 설정이 필요 없는 언와인더 발전제동 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 연동 가능하게 구축된 언와인더 발전제동 시스템에 있어서, 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.

아울러, 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.

또한, 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 권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 시스템은, 상기 언와인딩 드라이브부에 의해 상기 언와인더의 회동축 일측에 설치 연결된 상기 모터의 발전제동 형태를 토크 조절을 통해 제어하는 과정에서 생산되는 전기 에너지를 송출 받아 축전하고, 축전된 전기 에너지를 전기적으로 연결된 전원공급 대상에 동작 전원으로서 출력 제공 가능한 재생에너지 관리부;를 더 포함한다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 별도의 권취직경 설정이 필요 없이 언와인더와 연결된 모터의 토크 제어를 통한 텐션 조절의 수행이 가능한 언와인더 발전제동 시스템을 구축할 수 있다.

둘째, 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, 작업 상태의 변화에 대응되어 제어 방식의 응답성이 매우 우수하여, 생산력의 증대 및 작업 결과물의 불량률 극소화를 기대할 수 있다.

넷째, 언와인더 발전제동을 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.

도1은 본 발명의 권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 시스템과 연동되는 롤투롤(Roll-To-Roll) 작업 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도2는 본 발명에 따른 권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 시스템의 구성 및 구성 간 연결관계를 도시한 회로도이다.
도3은 본 발명에 따른 권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 시스템 내 직경 계산유닛 및 토크 제한 계산유닛의 세부 구성 및 구성 간 연결관계를 도시한 회로도이다.

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

<권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 시스템에 관한 설명>

도1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 시스템(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 수행되는 롤투롤(Roll-To-Roll) 작업 시스템(10)에 연동 가능하게 구축된 시스템에 관한 것이다.

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 시스템(100)이 추가 구축되어 상호 연동되는 관계를 구성하게 된다.

이를 위해, 본 발명의 권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 시스템(100)은 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 시스템(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 이미한다.

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.

정보 출력부(170)는 롤투롤 작업 시스템(10)을 비롯해 언와인더 발전제동 시스템(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 축전한다.

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 절약 및 효율성을 충분히 고도화 시키고, 탄소 배출 저감효과를 충분히 제공하여 환경적 이점 또한 갖추게 된다.

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 시스템
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

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 연동 가능하게 구축된 언와인더 발전제동 시스템에 있어서,
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 포함하는 것을 특징으로 하는
권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 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
권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 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
권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 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
권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 시스템은,
상기 언와인딩 드라이브부에 의해 상기 언와인더의 회동축 일측에 설치 연결된 상기 모터의 발전제동 형태를 토크 조절을 통해 제어하는 과정에서 생산되는 전기 에너지를 송출 받아 축전하고, 축전된 전기 에너지를 전기적으로 연결된 전원공급 대상에 동작 전원으로서 출력 제공 가능한 재생에너지 관리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
권취직경 설정이 필요없는 언와인더 발전제동 시스템.