KR101039294B1 - Method for transfer speed control of Non-contact web transport system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비접촉식 소재 이송 시스템의 이송속도 제어방법에 관한 것이다. 일반적인 다층 인쇄 시스템에서 발생하는 최소 1회 이상의 롤과 인쇄면과의 접촉으로 인하여 야기되는 패턴의 손상은 전자 소자의 인쇄의 경우 최종 제품에서의 기능을 수행하지 못하게 되고, 인쇄물의 경우 인쇄품질의 저하 현상이 발생하게 된다. 이러한 접촉으로 인해 발생하는 인쇄 패턴의 손상을 방지하기 위하여 공기의 압력을 이용하여 인쇄되는 소재를 부양하는 롤을 사용하게 되는데 이러한 공정에서 발생하는 공기의 압력에 대한 변형(εair)을 정의하고, 이를 이송되는 소재의 수학적 모델에 확장함으로서 새롭게 수학적 모델을 유도한다. 유도된 수학적 모델을 바탕으로 롤투롤(Roll to roll) 또는 웹 핸들링(Web handling) 시스템에서의 장력 제어(Tension control) 혹은 레지스터 제어(Register control)를 위한 속도 보상량의 가이드 라인을 제시함으로서 인쇄되는 전자 소자 제품의 불량률을 줄일 수 있고, 인쇄 품질의 향상의 효과도 얻을 수 있다.The present invention relates to a feed rate control method of a contactless material transfer system. Pattern damage caused by contact with the printing surface and at least one roll that occurs in a general multilayer printing system may not function in the final product in the case of printing of electronic devices, and in the case of printed materials, deterioration of print quality The phenomenon occurs. In order to prevent the damage of the print pattern caused by the contact, a roll is used to support the printed material by using the pressure of air, and the deformation (ε air ) to the pressure of air generated in this process is defined. By extending this to the mathematical model of the transported material, a new mathematical model is derived. Based on the derived mathematical model, printed by presenting a guideline of speed compensation for tension control or register control in a roll to roll or web handling system. The defective rate of an electronic device product can be reduced, and the effect of the improvement of print quality can also be acquired.

공기 부양 롤(Air flotation roll), 속도 보상(Speed compensation), 장력 제어(Tension control), 레지스터 제어(Register control), 다층 인쇄 Air flotation roll, speed compensation, tension control, register control, multilayer printing

Description

비접촉식 소재 이송 시스템의 이송속도 제어방법{Method for transfer speed control of Non-contact web transport system}Method for transfer speed control of Non-contact web transport system}

본 발명은 비접촉식 소재 이송 시스템의 이송속도 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤투롤 시스템(Roll to roll system) 중 다층 인쇄(Multi-layer printing) 공정에서 인쇄 패턴(Pattern)의 보호를 위한 비 접촉식 소재 이송 시스템(Non-contact web transport system)을 사용할 경우 소재의 부양 높이를 유지하기 위한 것이다. 특히 기존의 시행착오(Trial and error)에 의해 결정되던 것을 수학적 식을 유도함으로써 보다 경제적으로 시스템을 초기화할 수 있도록 하는 것이다. 또한 장력 제어(Tension control) 그리고 레지스터 제어(Register control)를 위한 속도 보상량을 결정할 때, 비 접촉식 소재 이송 시스템에서 공기의 압력(Air pressure)에 의한 소재의 뜨는 높이를 고려하여 알맞은 보상량 크기를 선정하기 위한 비접촉식 소재 이송 시스템의 이송속도 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of controlling a feed rate of a non-contact material conveying system, and more particularly, to a non-pattern for protecting a pattern in a multi-layer printing process of a roll to roll system. This is to maintain the flotation height of the material when using a non-contact web transport system. In particular, it is possible to initialize the system more economically by deriving a mathematical expression from what was determined by conventional trial and error. In addition, when determining the speed compensation amount for tension control and register control, the amount of compensation is appropriate considering the floating height of the material due to air pressure in the non-contact material transport system. It relates to a feed rate control method of a non-contact material transfer system for selecting the.

일반적으로, 웹 핸들링(Web handling) 또는 롤투롤(Roll to roll) 시스템은 플라스틱 필름(Film), 철판 후물재 등과 같이 두께에 비하여 소재의 폭 및 이송 길이가 매우 큰 소재의 웹(Web)이 롤러(Roller)들을 지나며 다양한 공정을 연속적으 로 수행하는 시스템을 말한다. 상기 웹 핸들링(Web handling) 시스템 중 다층 인쇄(Multi-layer) 시스템은 소재가 두 번 이상의 인쇄(Printing) 혹은 코팅(Coating) 공정을 거치는 시스템을 말한다.In general, web handling or roll-to-roll systems require a web of material with a very large width and feed length compared to the thickness, such as plastic film and steel plate material. It is a system that performs various processes continuously through the rollers. The multi-layer printing system of the web handling system refers to a system in which a material undergoes two or more printing or coating processes.

상기 다층 인쇄(Multi-layer) 시스템에서 인쇄된 패턴(Pattern)은 최종 제품의 품질을 결정하는 중요한 요소이다. 하지만, 첫 번째 인쇄(Printing) 혹은 코팅(Coating) 공정 후 두 번째 인쇄 혹은 코팅 공정으로 이송되는 과정에서 최소 1회 이상 소재의 인쇄된 패턴과 롤(Roll)간의 접촉이 발생하게 되고, 이로 인하여 인쇄된 패턴이 손상된다.Patterns printed in the multi-layer system are an important factor in determining the quality of the final product. However, at least one contact between the printed pattern of the material and the roll occurs during the transfer from the first printing or coating process to the second printing or coating process. Broken patterns are damaged.

이러한 인쇄된 패턴의 보호를 위해서는 공정의 길이를 매우 길게 설계하거나 비 접촉식(Non-contacting) 공기 부양 롤(Air flotation roll)을 사용하여 소재를 이송한다. 전자의 방법을 사용할 경우 경제적인 문제와 공간상의 제약 등과 같은 문제점을 내재하고 있기 때문에 후자의 방법인 비 접촉식 공기 부양 롤을 일반적으로 사용한다.For the protection of these printed patterns, the length of the process is designed to be very long or the material is transferred using a non-contacting air flotation roll. The latter method generally uses a non-contact air flotation roll, which is a problem because of the inherent problems such as economic problems and space constraints.

그러나 종래기술에 의하면, 상술한 바와 같이 접촉으로 인해 발생하는 인쇄 패턴의 손상을 방지하기 위하여 공기의 압력을 이용하여 인쇄되는 소재를 부양하는 롤을 사용하게 되는데, 이러한 공정에서 발생하는 공기의 압력에 대한 변형률(εair)을 수학적 모델로 정의하지 못하여 속도 보상량을 예측하지 못하기 때문에, 다층 인쇄 시스템(Multi-layer printing system)에서 발생하는 최소 1회 이상의 롤(Roll)과 인쇄면과의 접촉으로 인하여 패턴(Pattern)의 손상이 야기되고, 전자 소자를 인쇄하는 경우 최종 제품이 제기능을 수행하지 못하게 되며, 인쇄물인 경우 인쇄품질의 저하현상을 일으키게 되는 문제점이 있었다.However, according to the prior art, as described above, in order to prevent damage to the print pattern caused by contact, a roll for supporting a material to be printed using air pressure is used. Since the rate of displacement (ε air ) cannot be defined by the mathematical model and the speed compensation cannot be predicted, at least one roll contact caused by a multi-layer printing system is in contact with the printing surface. As a result, the damage of the pattern is caused, and when the electronic device is printed, the final product does not perform a proper function, and in the case of the printed matter, there is a problem of deterioration of print quality.

따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 인쇄된 패턴을 보호하기 위해 사용되는 비접촉식 소재이송 시스템에서 소재의 부양높이를 안정적으로 유지하기 위한 속도 보상량의 범위를 결정할 수 있는 비접촉식 소재 이송 시스템의 이송속도 제어방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention for solving the above problems is a non-contact material transfer that can determine the range of the speed compensation amount for stably maintaining the lifting height of the material in the non-contact material transfer system used to protect the printed pattern It is to provide a method of controlling the feed rate of the system.

또한, 본 발명의 다른 목적은 롤(Roll)과 인쇄면의 접촉으로 인한 패턴(Pattern)의 손상 또는 인쇄품질의 저하 현상을 방지할 수 있는 비접촉식 소재 이송 시스템의 이송속도 제어방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a method of controlling a feed rate of a non-contact material conveying system capable of preventing damage to a pattern due to contact between a roll and a printing surface or a decrease in print quality.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention

(a) 구동되는 장력 값과 구동되는 속도 값을 측정하는 단계;(a) measuring a driven tension value and a driven speed value;

(b) 비 접촉식 공기 부양 롤로 입력되는 공기의 압력을 측정하는 단계; 및(b) measuring the pressure of air entering the non-contact air flotation roll; And

(c) 정적인 상태에서 측정된 장력값과 공기의 압력을 이용하여 실험에 의해 소재의 부양높이를 측정한 표를 만들고, 상기(a)단계에서 측정된 장력과 속도 및 상기(b)단계에서 측정된 압력을 이용하여 상기 표에 의하여 소재의 부양높이를 구하는 단계; 를 포함하는 비접촉식 소재 이송 시스템의 이송속도 제어방법을 제공한다.(c) make a table measuring the lifting height of the material by experiment using the tension value and air pressure measured in the static state, and the tension and speed measured in step (a) and in step (b) Obtaining the lifting height of the material by the table using the measured pressure; It provides a feed rate control method of a non-contact material transfer system comprising a.

그리고, 상기 (c)단계에서 계산된 부양 높이를 고려하여 소재의 부양높이가 영보다 크게되기 위한 속도 보상량을 결정하는 (d)단계를 더 포함할 수 있다.Further, the method may further include a step (d) of determining a speed compensation amount for the height of the material to be greater than zero in consideration of the height of the support calculated in the step (c).

또한, 공기의 압력과 상기 (c)단계에서 구해진 소재의 부양높이를 이용하여 수학식In addition, using the pressure of the air and the lifting height of the material obtained in the step (c) the equation

Figure 112009039128578-pat00001
Figure 112009039128578-pat00001

에 의해 공기의 압력에 따른 소재의 변형률을 구하고,Find the strain of the material according to the air pressure by

상기 소재의 변형률과 구동되는 장력 및 속도를 이용하여 수학식Equation using the strain and the driven tension and speed of the material

Figure 112009039128578-pat00002
Figure 112009039128578-pat00002

에 의해 동적인 상태에서의 소재의 부양 높이를 계산하는 (e)단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include the step (e) of calculating the lifting height of the material in the dynamic state.

그리고, 상기 (e)단계에서 계산된 소재의 부양 높이에 의해 수학식And, by the buoyancy height of the material calculated in step (e)

Figure 112009039128578-pat00003
Figure 112009039128578-pat00003

에 의해 장력의 외란값을 도출하고 상기 (a)단계에서 측정된 값과 합하여 새로운 장력값을 계산하는 (f)단계와,(F) calculating a new tension value by deriving the disturbance value of the tension by summing and summing with the value measured in the step (a),

상기 (f)단계에서 계산된 새로운 장력 값과 상기 (a)단계에서 측정된 속도 및 상기 (b)단계에서 측정된 공기의 압력을 이용하여 상기 (e)단계를 반복하여 새로운 소재의 부양 높이를 계산하는 (g)단계를 더 포함할 수 있다.Repeat step (e) using the new tension value calculated in step (f), the speed measured in step (a), and the air pressure measured in step (b) to increase the flotation height of the new material. The method may further include the step (g) of calculating.

또한, 소재의 부양 높이가 일정값에 달하도록 상기 (e)단계 내지 (g)단계를 반복하여 수행하는 (i)단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the step (i) of performing the step (e) to (g) by repeating the step so that the support height of the material reaches a predetermined value may be further included.

본 발명에 의한 비접촉식 소재 이송 시스템의 이송속도 제어방법에 의하면, 인쇄된 패턴의 보호를 위해 사용되는 비 접촉식 소재 이송 시스템에서 소재에 가해지는 압력에 의해 발생하는 소재의 변형을 정의하고 비 접촉식 소재 이송 시스템에서의 동적 수학 모델을 유도함으로써, 이를 이용하여 비 접촉식 소재 이송 시스템에서 소재의 뜨는 높이를 안정적으로 유지하기 위한 속도 보상량의 범위를 결정하는 효과가 있다.According to the method of controlling the feed rate of the contactless material conveying system according to the present invention, the contactless material conveying system used for the protection of a printed pattern defines the deformation of the material generated by the pressure applied to the material and is a non-contact type. By deriving a dynamic mathematical model in the workpiece transport system, it is effective to determine the range of the speed compensation amount for stably maintaining the floating height of the workpiece in the non-contact workpiece transport system.

또한, 롤(Roll)과 인쇄면의 접촉으로 인한 패턴(Pattern)의 손상을 방지함으로써 전자소자 인쇄의 경우 최종 제품에서의 기능을 수행하지 못하게 되거나 인쇄물의 경우 인쇄품질 저하현상을 방지할 수 있다.In addition, by preventing the damage of the pattern due to the contact of the roll and the printing surface it is possible to prevent the function of the final product in the case of electronic device printing or to reduce the print quality degradation in the case of printed matter.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

도 1은 본 발명에 따른 기본적인 웹 핸들링(Web Handling)시스템에서 동적 모델 해석을 위한 요소(Parameter)에 대한 개략도를 보여 주고 있다.1 shows a schematic diagram of a parameter for dynamic model analysis in a basic web handling system according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 구동롤(10)과 제2 구동롤(20)을 하나의 검사체적(Control volume)으로 선정하고, 검사체적에 대해 질량 보존의 법칙을 적용하여 하기 수학식 1을 유도한다.As shown in FIG. 1, the first driving roll 10 and the second driving roll 20 are selected as one control volume, and the law of mass conservation is applied to the inspection volume. Induce 1

Figure 112009039128578-pat00004
Figure 112009039128578-pat00004

여기서, x는 진행길이(m), t는 시간, A는 소재의 단면적(m2), ρ는 소재의 밀도(kg/m3), E는 영률계수(kgf/mm2), L은 스팬의 길이(m), v는 구동롤의 속도(m/min)를 나타낸다.Where x is the running length (m), t is the time, A is the cross-sectional area of the material (m 2 ), ρ is the density of the material (kg / m 3 ), E is the Young's modulus (kgf / mm 2 ), and L is the span (M) and v represent the speed (m / min) of a drive roll.

그리고, 상기 수학식 1을 선형화하여 하기 수학식 2를 도출한다.Then, Equation 1 is linearized to derive Equation 2 below.

Figure 112009039128578-pat00005
Figure 112009039128578-pat00005

여기서, T는 소재에 인가되는 장력으로서, T1은 이전 스팬에서의 장력(N/m)이고, T2는 현 스팬에서의 장력(N/m)이다. Here, T is the tension applied to the material, T 1 is the tension (N / m) at the previous span, T 2 is the tension (N / m) at the current span.

도 2는 도 1에 비접촉 건조구간이 추가된 도면으로서 도 1의 검사체적에서의 변수요소에 추가하여 q는 검사 체적에서의 온도, Po는 비접촉 건조구간으로 유입되는 공기의 압력을 나타내고 있다. 그리고, 도 3은 도 2의 비접촉 건조구간에 설치된 공기부양 롤의 형상을 개략적으로 나타낸 도면으로서 공기 부양롤은 도면에서와 같이 위치하고 있다.FIG. 2 is a view in which a non-contact drying section is added to FIG. 1, in which q is a temperature in the inspection volume and Po is a pressure of air flowing into the non-contact drying section in addition to the variable element in the inspection volume of FIG. 1. 3 is a view schematically showing the shape of the air flotation roll installed in the non-contact drying section of FIG. 2, wherein the air flotation roll is positioned as shown in the drawing.

도 2의 검사체적에서 발생되는 소재의 변형률(ε)은 하기 수학식 3과 같이 정의된다.The strain ε of the material generated in the inspection volume of FIG. 2 is defined as in Equation 3 below.

Figure 112009039128578-pat00006
Figure 112009039128578-pat00006

여기서, εeq는 검사 체적에서의 소재의 변형량에 대한 합계, εe는 속도변화에 따른 탄성변형량, εth는 온도변화에 따른 열변화량, εair는 공기의 압력에 의해 발생하는 소재의 변형량을 나타내고 있다.Where ε eq is the sum of the deformation of the material at the inspection volume, ε e is the elastic deformation according to the speed change, ε th is the heat change according to the temperature change, and ε air is the deformation of the material caused by the air pressure. It is shown.

상기 수학식 3에 나타난 각각의 변형량은 시간(t)와 거리(x)의 함수로 정의할 수 있으며, 이를 식으로 나타내면 하기 수학식 4와 같다.Each deformation amount represented by Equation 3 may be defined as a function of time t and distance x, which is represented by Equation 4 below.

Figure 112009039128578-pat00007
Figure 112009039128578-pat00007

여기서, εeq는 총 소재 변형량, εe는 탄성력에 의한 소재 변형량, εth는 온도 변화에 의한 소재 변형량, 그리고 εair는 공기의 압력에 의한 소재 변형량이다.Here, ε eq is the total material deformation amount, ε e is the material deformation amount due to the elastic force, ε th is the material deformation amount due to the temperature change, and ε air is the material deformation amount due to the air pressure.

상기 수학식 4를 시간에 대하여 미분하면 하기 수학식 5와 같은 결과를 얻을 수 있다.If Equation 4 is differentiated with respect to time, the same result as Equation 5 can be obtained.

Figure 112009039128578-pat00008
Figure 112009039128578-pat00008

힘과 변형률에 대한 훅의 법칙(Hooke's law)인 힘(T)=단면적(A)×탄성계 수(E)×변형률(ε)의 관계를 이용하여 상기 수학식 4와 수학식 5를 상기 수학식 2에 대입하면 하기 수학식 6을 얻을 수 있다.Equation 4 and Equation 5 are expressed using the relationship between the force T, the cross-sectional area A, the modulus of elasticity E, and the strain E, which is Hook's law for the force and strain. Substituting Equation 2 gives Equation 6 below.

Figure 112009039128578-pat00009
Figure 112009039128578-pat00009

상기 수학식 6에 훅의 법칙(Hooke's law)를 적용하고 정리를 하면 하기 수학식 7을 얻을 수 있다. By applying Hook's law to Equation 6 and arranging, Equation 7 can be obtained.

Figure 112009039128578-pat00010
Figure 112009039128578-pat00010

상기 수학식 7은 비선형 방정식이므로 계산을 수행할 수 없다. 따라서, 선형화를 수행하고 초기 조건을 만족시키면 선형화된 하기 수학식 8을 얻을 수 있다.Since Equation 7 is a nonlinear equation, calculation cannot be performed. Therefore, when the linearization is performed and the initial condition is satisfied, the linearized Equation 8 can be obtained.

Figure 112009039128578-pat00011
Figure 112009039128578-pat00011

상기 수학식 8은 선형화된 식으로서, 속도변화에 따른 장력변화, 온도변화에 따른 장력변화, 및 공기압력에 따른 장력변화를 포함하고 있다.Equation 8 is a linearized equation, and includes a tension change according to a speed change, a tension change according to a temperature change, and a tension change according to an air pressure.

한편, 비접촉 공기부양 롤에서의 공기압력에 대한 소재의 변형은 하기 수학식 8의 스프링 방정식을 기본식으로 이용하여 유도된다.On the other hand, the deformation of the material with respect to the air pressure in the non-contact air flotation roll is derived using the spring equation of Equation 8 as a basic formula.

Figure 112009039128578-pat00012
Figure 112009039128578-pat00012

여기서, Fair는 공기의 가압력, L은 소재의 길이, kair는 공기의 탄성계수, xair는 공기의 변형량이다.Here, F air is the pressing force of air, L is the length of the material, k air is the elastic modulus of the air, x air is the deformation amount of the air.

상기 수학식 9는 공기의 압력에 의한 소재의 변형량이 단위 길이당 가해지는 힘에 비례하여 증가하는 것으로 정의됨을 보여준다. 상기 수학식 9를 변형률(εair)에 대한 식으로 정리하면 하기 수학식 10과 같이 표현된다.Equation 9 shows that the deformation amount of the material due to the pressure of the air is defined to increase in proportion to the force applied per unit length. If Equation 9 is arranged as an equation for the strain ε air , it is expressed as Equation 10 below.

Figure 112009039128578-pat00013
Figure 112009039128578-pat00013

상기 수학식 10에서 공기의 압력이 소재에 가하는 힘(Fair)은 하기 수학식 11과 같이 정의되어 있다.In Equation 10, the force F air applied to the material by air pressure is defined as in Equation 11 below.

Figure 112009039128578-pat00014
Figure 112009039128578-pat00014

여기서, Pj는 소재에 영향을 미치는 실제 압력(Pa), b는 공기유출구의 폭, h는 소재의 부양 높이, w는 소재의 부양 폭, θ는 소재의 면과 이루는 공기의 유입각이다.Here, P j is the actual pressure (Pa) affecting the material, b is the width of the air outlet, h is the lifting height of the material, w is the lifting width of the material, θ is the inlet angle of the air forming the surface of the material.

상기 수학식 11에서 소재에 가해지는 힘이 직각(θ=90°)을 이루고 있는 것으로 가정하고, 그 결과를 상기 수학식 10에 대입하면, 최종적으로 비접촉식 공기부양 롤에 입력되는 공기의 압력(Pj)에 따른 소재의 변형률(εair)을 구하는 하기 수학식 12를 얻을 수 있다.It is assumed that the force applied to the material in Equation 11 forms a right angle (θ = 90 °), and when the result is substituted into Equation 10, the pressure Pj is finally input to the non-contact air flotation roll (Pj). Equation 12 to obtain the strain (ε air ) of the material according to the) can be obtained.

Figure 112009039128578-pat00015
Figure 112009039128578-pat00015

여기서, Pj는 소재에 영향을 미치는 실제 압력(Pa), L은 소재의 길이, kair는 공기의 탄성계수, b는 에어 바(31) 양단에 있는 공기유출구(32)의 크기(m), w는 에어 바(31)의 폭(m), 그리고 h는 소재가 에어 바(31)로부터 부양되는 높이(m)이다.Where P j is the actual pressure (Pa) affecting the material , L is the length of the material, k air is the elastic modulus of the air, b is the size (m) of the air outlet 32 at both ends of the air bar 31 , w is the width (m) of the air bar 31, and h is the height (m) the material is suspended from the air bar (31).

수학식 8을 이용하면, 구동되는 장력, 구동되는 속도, 비 접촉식 소재 이송 시스템으로 입력되는 공기의 압력을 이용하여 동적인 상태에서의 소재의 부양 높이를 예측할 수 있다. 또한 장력, 속도 또는 압력의 변화를 통해 소재의 부양 높이가 변화하는 추이를 계산할 수 있다.Using Equation 8, it is possible to estimate the lifting height of the material in the dynamic state by using the driven tension, the driven speed, and the pressure of the air input into the contactless material transport system. It is also possible to calculate the change in the flotation height of the material by changing the tension, speed or pressure.

그리고, 속도의 보상 범위를 선정하는 과정에 있어서 비 접촉식 소재 이송 시스템 내의 소재가 비 접촉식 롤과 닿게 되는 값을 예측할 수 있게 되므로, 예측 된 값을 장력 제어 및 레지스터 제어를 위한 속도 보상 범위로 선정할 수 있게 된다.In the process of selecting the compensation range of speed, it is possible to predict the value at which the material in the non-contact material transfer system comes into contact with the non-contact roll, so that the predicted value is converted into the speed compensation range for tension control and register control. You can choose.

상기와 같이 유도된 수학식들을 이용하여 본 발명의 비접촉식 소재 이송 시스템의 이송속도 제어방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the feed rate control method of the contactless material transfer system of the present invention by using the above-described equations as follows.

먼저, (a)단게에서는 구동되는 장력 값과 구동되는 속도 값을 측정하고, (b)단계에서는 비 접촉식 공기 부양 롤로 입력되는 공기의 압력을 측정하며, (c)단계에서는 정적인 상태에서 측정된 장력값과 공기의 압력을 이용하여 실험에 의해 소재의 부양높이를 측정한 표를 하기와 같이 만들어 상기(a)단계에서 측정된 장력과 속도 및 상기(b)단계에서 측정된 압력을 이용하여 하기 표 1에 의하여 소재의 부양높이를 구한다. 원래의 표는 매우 방대하기 때문에 하기 표 1은 그 일부분만을 기재하였다.First, in step (a), the driving tension value and the driving speed value are measured. In step (b), the pressure of the air input to the non-contact air flotation roll is measured. In step (c), the static pressure is measured. Using the measured tension value and the pressure of the air to make a table measuring the lifting height of the material by the experiment as shown below using the tension and speed measured in step (a) and the pressure measured in step (b) To obtain the height of the support according to the following Table 1. Since the original table is very extensive, Table 1 below describes only a part of it.

공기 압력 620Air pressure 620 공기 압력 1240Air pressure 1240 공기 압력 1870Air pressure 1870 높이 변화량(m)Height change amount (m) 장력 변화량(N/m)Tensile change amount (N / m) 높이 변화량(m)Height change (m) 장력 변화량(N/m)Tensile change amount (N / m) 높이 변화량(m)Height change amount (m) 장력 변화량(N/m)Tensile change amount (N / m) -0.0136-0.0136 2716.62716.6 -0.0222-0.0222 5533.25533.2 -0.02933-0.02933 8349.78349.7 -0.0126-0.0126 1218.11218.1 -0.0212-0.0212 2536.12536.1 -0.02833-0.02833 3854.23854.2 -0.0116-0.0116 724.06724.06 -0.0202-0.0202 1548.11548.1 -0.02733-0.02733 2372.22372.2 -0.01135-0.01135 648.9648.9 -0.01995-0.01995 1397.81397.8 -0.02708-0.02708 2146.72146.7 -0.0111-0.0111 584.78584.78 -0.0197-0.0197 1269.61269.6 -0.02683-0.02683 1954.31954.3 -0.01085-0.01085 529.5529.5 -0.01945-0.01945 11591159 -0.02658-0.02658 1788.51788.5 -0.0106-0.0106 481.38481.38 -0.0192-0.0192 1062.81062.8 -0.02633-0.02633 1644.11644.1 -0.01035-0.01035 439.16439.16 -0.01895-0.01895 978.3978.3 -0.02608-0.02608 1517.51517.5 -0.0101-0.0101 401.85401.85 -0.0187-0.0187 903.7903.7 -0.02583-0.02583 1405.61405.6 -0.00985-0.00985 368.68368.68 -0.01845-0.01845 837.35837.35 -0.02558-0.02558 13061306 -0.0096-0.0096 339339 -0.0182-0.0182 778778 -0.02533-0.02533 12171217 -0.00935-0.00935 312.32312.32 -0.01795-0.01795 724.64724.64 -0.02508-0.02508 11371137 -0.0091-0.0091 288.23288.23 -0.0177-0.0177 676.45676.45 -0.02483-0.02483 1064.71064.7 -0.0086-0.0086 246.48246.48 -0.0172-0.0172 592.96592.96 -0.02433-0.02433 939.4939.4 -0.0081-0.0081 211.63211.63 -0.0167-0.0167 523.27523.27 -0.02383-0.02383 834.9834.9 -0.0076-0.0076 182.19182.19 -0.0162-0.0162 464.37464.37 -0.02333-0.02333 746.56746.56 -0.0071-0.0071 157.03157.03 -0.0157-0.0157 414.05414.05 -0.02283-0.02283 671.08671.08 -0.0066-0.0066 135.33135.33 -0.0152-0.0152 370.66370.66 -0.02233-0.02233 605.99605.99 -0.0056-0.0056 99.9399.93 -0.0142-0.0142 299.86299.86 -0.02133-0.02133 499.8499.8 -0.0046-0.0046 72.4372.43 -0.0132-0.0132 244.86244.86 -0.02033-0.02033 417.29417.29 -0.0036-0.0036 50.5750.57 -0.0122-0.0122 201.15201.15 -0.01933-0.01933 351.72351.72 -0.0026-0.0026 32.8732.87 -0.0112-0.0112 165.75165.75 -0.01833-0.01833 298.62298.62 -0.0016-0.0016 18.3118.31 -0.0102-0.0102 136.63136.63 -0.01733-0.01733 254.94254.94

다음으로, (d)단계에서는 상기(c)단계에서 계산된 부양 높이를 고려하여 소재의 부양높이가 영보다 크게 되기 위한 속도 보상량을 결정한다.Next, in step (d), the amount of speed compensation for determining the support height of the material to be greater than zero is determined in consideration of the support height calculated in step (c).

다음으로, (e)단계에서는 상기 공기의 압력과 (c)단계에서 구해진 소재의 부양높이를 이용하여 수학식 12에 의해 공기의 압력에 따른 소재의 변형률을 구하고,Next, in step (e), using the pressure of the air and the support height of the material obtained in step (c), the strain of the material according to the air pressure is calculated by Equation 12,

상기 소재의 변형률과 구동되는 장력 및 속도를 이용하여 수학식 8에 의해 동적인 상태에서의 소재의 부양 높이를 계산한다.Using the strain and the driven tension and speed of the material to calculate the lifting height of the material in the dynamic state by the equation (8).

다음으로, (f)단계에서는 상기 (e)단계에서 계산된 소재의 부양 높이에 의해 수학식 2에 의해 장력의 외란값을 도출하고 상기 (a)단계에서 측정된 값과 합하여 새로운 장력값을 계산한다.Next, in step (f), the disturbance value of the tension is derived by Equation 2 based on the flotation height of the material calculated in step (e), and the new tension value is calculated by adding it with the value measured in step (a). do.

다음으로, (g)단계에서는 상기 (f)단계에서 계산된 새로운 장력 값과 상기 (a)단계에서 측정된 속도 및 상기 (b)단계에서 측정된 공기의 압력을 이용하여 상기 (e)단계를 반복하여 새로운 소재의 부양 높이를 계산한다.Next, in step (g), step (e) is performed using the new tension value calculated in step (f), the speed measured in step (a), and the pressure of air measured in step (b). Repeat to calculate the float height of the new material.

마지막으로, (i)단계에서는 소재의 부양 높이가 일정값에 달할 때까지 상기 (e)단계 내지 (g)단계를 반복하여 수행한다.Finally, in step (i), the steps (e) to (g) are repeated until the flotation height of the material reaches a predetermined value.

본 발명의 비접촉식 소재 이송 시스템의 이송속도 제어방법에 의하여, 표 2와 같은 소재의 기본 조건과 표 3과 같은 운전 조건을 가지고 다양한 공기의 압력 값(620Pa, 1240Pa, 1870Pa)에서 속도 변화에 따른 소재의 뜨는 높이에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 도 6에서와 같은 결과 프로파일을 얻을 수 있다.According to the feed rate control method of the non-contact material conveying system of the present invention, the material according to the speed change at various air pressure values (620Pa, 1240Pa, 1870Pa) with the basic conditions of the material as shown in Table 2 and the operating conditions as shown in Table 3 Computer simulations of the rising height of can provide the resulting profile as shown in FIG.

ParameterParameter ValueValue ThicknessThickness 64m64m WidthWidth 300mm300 mm Young's modulusYoung's modulus 419.9 kgf/㎡419.9 kgf / ㎡

ParameterParameter ValueValue TensionTension 100N100N SpeedSpeed 20MPM20 MPM Air pressureAir pressure 620Pa~1870Pa620Pa ~ 1870Pa

도 5는 본 발명에 의한 부양 롤에서 고려되어야 하는 중요 변수들을 나타낸 개략도로서, P0는 에어 바로 입력되는 공기의 압력(Pa)을 나타낸다.5 is a schematic diagram showing important parameters to be considered in the flotation roll according to the present invention, where P 0 represents the pressure Pa of the air input to the air bar.

그리고, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따라 공기의 다양한 압력들((a)620Pa, (b)1240Pa, (c)1870Pa)에 따른 변형을 고려한 수학적 모델에 대한 수학적 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프들이다.6A to 6C are graphs showing mathematical simulation results of a mathematical model considering deformation according to various pressures of air ((a) 620Pa, (b) 1240Pa, and (c) 1870Pa) according to the present invention.

비 접촉식 소재 이송 시스템에서 도 6a와 같이 공기 부양 롤로 입력되는 압력이 620Pa일 경우에는 초기 소재의 부양 높이는 0.0146m이고, 운전 속도(20m/min)의 0.267%가 속도 보상량으로 가해질 경우 소재의 부양 높이는 0이 되는 것을 바탕으로 하여 속도 보상 값으로 0.267% 선정하는 것이 효용성이 있다.In the non-contact material conveying system, as shown in FIG. 6A, when the pressure input to the air flotation roll is 620 Pa, the flotation height of the initial material is 0.0146 m, and 0.267% of the operating speed (20 m / min) is applied as the speed compensation amount. It is useful to select 0.267% as the speed compensation value based on the flotation height being zero.

도 6b와 같이 비 접촉식 소재 이송 시스템으로 입력되는 공기의 압력이 1240Pa일 경우, 소재의 초기 부양 높이는 0.0231m이다. 그리고 소재의 부양 높이가 0이 되는 속도 보상 값은 운전 속도(20m/min)의 0.263% 이므로 본 발명을 바탕으로 속도 보상 값은 0.263%을 넘지 않는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 6B, when the pressure of air input to the non-contact material conveying system is 1240 Pa, the initial flotation height of the material is 0.0231 m. Since the speed compensation value at which the lifting height of the material becomes zero is 0.263% of the driving speed (20 m / min), the speed compensation value is preferably not more than 0.263% based on the present invention.

도 6c의 경우, 비 접촉식 소재 이송 시스템으로 입력되는 공기의 압력 값이 1870Pa일 때, 초기 부양 높이가 0.0301m이고, 속도 보상 값이 0.261%(운전속도 대비)(운전 속도 20m/min)이면 소재는 부양 높이가 0이 되므로 속도 보상 값을 0.261% 이내로 선정하는 것이 바람직하다.In the case of Figure 6c, when the pressure value of the air input to the non-contact material conveying system is 1870 Pa, if the initial flotation height is 0.0301m, the speed compensation value is 0.261% (running speed) (operating speed 20m / min) Since the flotation height is zero, it is desirable to select the speed compensation value within 0.261%.

도 1은 본 발명에 따른 웹 핸들링 시스템에서 일반적인 단일 스팬의 검사 체적에 대한 개략도.1 is a schematic diagram of an inspection volume of a typical single span in a web handling system according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 웹 핸들링 시스템에서 단일 스팬의 검사 체적에서 비 접촉식 소재 이송 시스템에 대한 개략도.2 is a schematic diagram of a non-contact material conveying system at an inspection volume of a single span in a web handling system according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 웹 핸들링 시스템에서 단일 스팬의 검사 체적에서 비 접촉식 건조기에 대한 개략도.3 is a schematic view of a non-contact dryer in the inspection volume of a single span in a web handling system according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 비 접촉식 웹 핸들링 시스템에서 부양 높이 계산에 대한 제어 순서도.4 is a control flowchart for the lift height calculation in a contactless web handling system according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 비 접촉식 공기 부양 롤에서 고려되어야 하는 중요 변수들에 대한 개략도.5 is a schematic representation of important variables to be considered in a non-contact air flotation roll according to the present invention.

도 6a 내지 6c는 본 발명에 따른 다양한 공기의 압력(620Pa(a), 1240Pa(b), 1870Pa(c))에 의한 변형을 고려한 수학적 모델에 대한 수학적 시뮬레이션 결과에 대한 그래프.6a to 6c are graphs of the mathematical simulation results for the mathematical model considering the deformation caused by various air pressures (620Pa (a), 1240Pa (b), 1870Pa (c)) according to the present invention.

Claims (5)

(a) 구동되는 장력 값과 구동되는 속도 값을 측정하는 단계;(a) measuring a driven tension value and a driven speed value; (b) 비 접촉식 공기 부양 롤로 입력되는 공기의 압력을 측정하는 단계; (b) measuring the pressure of air entering the non-contact air flotation roll; (c) 정적인 상태에서 측정된 장력값과 공기의 압력을 이용하여 실험에 의해 정적인 상태에서의 소재의 부양높이를 측정한 표를 만들고, 상기 (a)단계에서 측정된 장력과 속도 및 상기 (b)단계에서 측정된 압력을 이용하여 상기 표에 의하여 소재의 부양높이를 구하고,(c) make a table measuring the lifting height of the material in the static state by experiment using the tension value and the air pressure measured in the static state, and the tension and speed measured in step (a) and the Using the pressure measured in step (b) to obtain the lifting height of the material according to the above table, (e) 상기 공기의 압력과 상기 표에 의하여 구해진 소재의 부양높이를 이용하여 수학식(e) Equation using the pressure of the air and the lifting height of the material determined by the table
Figure 112011037109444-pat00027
Figure 112011037109444-pat00027
 에 의해 공기의 압력에 따른 소재의 변형률을 구하고,Find the strain of the material according to the air pressure by 상기 소재의 변형률과 구동되는 장력 및 속도를 이용하여 수학식Equation using the strain and the driven tension and speed of the material
Figure 112011037109444-pat00028
Figure 112011037109444-pat00028
 에 의해 동적인 상태에서의 소재의 부양 높이를 계산하는 단계; 및Calculating a flotation height of the workpiece in the dynamic state by means of; And (d) 상기 (c)단계에서 계산된 동적인 상태에서의 부양 높이를 고려하여 소재의 부양높이가 영보다 크게 되기 위한 속도 보상량을 결정하는 단계; (d) determining a speed compensation amount for the height of the material to be greater than zero in consideration of the height of the support in the dynamic state calculated in step (c); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 소재 이송 시스템의 이송속도 제어방법.Feed speed control method of a non-contact material transfer system comprising a. (여기서, Pj는 소재에 영향을 미치는 실제 압력(Pa), L은 소재의 길이, kair는 공기의 탄성계수, b는 에어 바(31) 양단에 있는 공기유출구(32)의 크기(m), w는 에어 바(31)의 폭(m), 그리고 h는 소재가 에어 바(31)로부터 부양되는 높이(m)), t는 시간, E는 영률계수(kgf/mm2), L은 스팬의 길이(m), v는 구동롤의 속도(m/min), T는 스팬의 장력(N/m), εth는 온도 변화에 의한 소재 변형량)Where P j is the actual pressure (Pa) affecting the material , L is the length of the material, k air is the elastic modulus of the air, b is the size of the air outlet 32 at both ends of the air bar 31 (m ), w is the width (m) of the air bar 31, and h is the height (m) the material is suspended from the air bar 31), t is the time, E is the Young's modulus (kgf / mm 2 ), L Is the length of the span (m), v is the speed of the drive roll (m / min), T is the span tension (N / m), and ε th is the amount of material deformation due to temperature changes. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, (f) 상기 동적인 상태에서의 소재의 부양 높이에 의해 수학식(f) by the flotation height of the material in the dynamic state
Figure 112011037109444-pat00018
Figure 112011037109444-pat00018
 에 의해 장력의 외란값을 도출하고 상기 (a)단계에서 측정된 값과 합하여 새로운 장력값을 계산하는 단계와,Calculating a new tension value by deriving the disturbance value of the tension and summing with the value measured in step (a); (g) 상기 (f)단계에서 계산된 새로운 장력 값과 상기 (a)단계에서 측정된 속도 및 상기 (b)단계에서 측정된 공기의 압력을 이용하여 상기 (e)단계를 반복하여 새로운 소재의 부양 높이를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 소재 이송 시스템의 이송속도 제어방법.(g) Repeating step (e) using the new tension value calculated in step (f), the speed measured in step (a), and the air pressure measured in step (b), A feed rate control method for a non-contact material transfer system, characterized in that it further comprises the step of calculating the lifting height. (여기서, t는 시간, A는 소재의 단면적(m2), E는 영률계수(kgf/mm2), L은 스팬의 길이(m), v는 구동롤의 속도(m/min), T1은 이전 스팬에서의 장력(N/m), T2는 현 스팬에서의 장력(N/m))Where t is the time, A is the cross-sectional area of the material (m 2 ), E is the Young's modulus (kgf / mm 2 ), L is the length of the span (m), v is the speed of the drive roll (m / min), T 1 is the tension at the previous span (N / m), T 2 is the tension at the current span (N / m)) 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4, (i) 소재의 부양 높이가 일정값에 달하도록 상기 (e)단계 내지 (g)단계를 반복하여 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 소재 이송 시스템의 이송속도 제어방법.(i) a step of repeating the steps (e) to (g) so that the flotation height of the material reaches a predetermined value.
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