KR101947078B1 - 롤러 정렬방법 및 롤러 정렬장치 - Google Patents

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박철훈
함상용
이택민
강동우
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명의 일실시예는 빠르고 정밀하게 자동정렬을 수행할 수 있는 롤러 정렬방법 및 롤러 정렬장치를 제공한다. 여기서, 롤러 정렬방법은 일단부는 제1자기베어링에 의해 비접촉식으로 지지되고, 타단부는 제2자기베어링에 의해 비접촉식으로 지지되는 롤러가 인압대상물을 목표인압으로 가압하도록 하는 롤러 정렬방법으로서, 롤러의 일단부 또는 타단부가 목표인압보다 작은 크기를 가지는 예비인압으로 인압대상물을 가압할 때까지 제1자기베어링 및 제2자기베어링이 롤러를 인압대상물 방향으로 이동시키는 제1이동단계와, 롤러의 일단부가 예비인압으로 인압대상물을 가압하게 되면, 롤러의 일단부를 고정시키는 고정단계와, 롤러의 타단부가 목표인압으로 인압대상물을 가압하도록 롤러의 타단부를 인압대상물 방향으로 이동시키는 제2이동단계와, 롤러의 타단부가 인압대상물을 가압하는 동안 롤러의 일단부를 인압대상물 반대방향으로 이동시켜 롤러의 타단부 및 롤러의 일단부가 인압대상물을 목표인압으로 가압하도록 조정하는 조정단계를 포함한다.

Description

롤러 정렬방법 및 롤러 정렬장치{METHOD OF ALIGNING ROLLER AND APPARATUS FOR ALIGNING ROLLER}
본 발명은 롤러 정렬방법 및 롤러 정렬장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빠르고 정밀하게 자동정렬을 수행할 수 있는 롤러 정렬방법 및 롤러 정렬장치에 관한 것이다.
최근 디스플레이, 태양전지 제품 등에 투명전극의 소재로 사용되는 그래핀 생산을 위한 롤투롤 장비, 터치스크린이나 휘어지는 디스플레이에 활용할 수 있는 초미세 인쇄전자 롤프린팅 장비, 핫엠보싱 장비의 정밀도 향상에 대한 관심이 높다.
이에 따라, 고집적도 회로소자와 사물인터넷에 사용되는 스마트 센서 등에 적용하기 위한 인쇄전자 롤프린팅 장비, 나노임프린팅 장비 및 핫엠보싱 장비 등은 인쇄 정밀도를 높이기 위해 장비에 사용되는 롤러의 정밀도 향상이 필수이다.
롤 프린팅을 이용한 인쇄소자 제작에 있어서 미세패턴의 인쇄품질에 영향을 미치는 주요 인자로는 인쇄속도, 인압(Printing force), 잉크의 특성 등이 있다. 이 중에서도 인압의 불균일은 판통(Plate roll)에서 기판으로 전이되는 잉크의 양을 변화시켜 인쇄품질의 불균일성을 증폭시킬 수 있다.
종래의 인쇄장비에서 인쇄정밀도 향상을 위하여 사용되는 인압제어장치는 인압을 제어하기 위한 부가적으로 많은 장치들이 설치되어야 하기 때문에 장비가 복잡해질 뿐만 아니라 제어 시간도 늘어나면서 롤러의 정렬시간도 길어지는 문제점이 있다.
따라서, 균일한 인압을 가하기 위해서 선행되어야 하는 롤러의 정밀한 정렬이 빠르게 이루어지고, 높은 정밀도를 가지도록 하는 기술이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 제10-0976631호(2010.08.17, 공고)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 빠르고 정밀하게 자동정렬을 수행할 수 있는 롤러 정렬방법 및 롤러 정렬장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 일단부는 제1자기베어링에 의해 비접촉식으로 지지되고, 타단부는 제2자기베어링에 의해 비접촉식으로 지지되는 롤러가 인압대상물을 미리 정해진 목표인압으로 가압하도록 상기 롤러를 정렬시키는 롤러 정렬방법으로서, 상기 롤러의 일단부 또는 타단부가 상기 목표인압보다 작은 크기를 가지는 미리 설정된 예비인압으로 상기 인압대상물을 가압할 때까지 상기 제1자기베어링 및 상기 제2자기베어링이 상기 롤러를 상기 인압대상물 방향으로 이동시키는 제1이동단계; 상기 롤러의 일단부가 상기 예비인압으로 상기 인압대상물을 가압하게 되면, 상기 제1자기베이링이 상기 롤러의 일단부를 고정시키는 고정단계; 상기 롤러의 타단부가 상기 목표인압으로 상기 인압대상물을 가압하도록 상기 제2자기베어링이 상기 롤러의 타단부를 상기 인압대상물 방향으로 이동시키는 제2이동단계; 그리고 상기 롤러의 타단부가 상기 인압대상물을 가압하는 동안 상기 롤러의 일단부를 상기 인압대상물 반대방향으로 이동시켜 상기 롤러의 타단부가 상기 인압대상물을 상기 목표인압으로 가압하는 시점에 상기 롤러의 일단부도 상기 인압대상물을 상기 목표인압으로 가압하도록 조정하는 조정단계를 포함하는 롤러 정렬방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1이동단계에서 상기 롤러의 일단부 및 상기 롤러의 타단부는 제1속도로 이동되고, 상기 제2이동단계에서 상기 롤러의 타단부는 제2속도로 이동되고, 상기 조정단계에서 상기 롤러의 일단부는 제3속도로 이동되되, 상기 제3속도는 상기 제2속도보다 느릴 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1속도 및 상기 제2속도는 동일한 속도일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2이동단계 및 상기 조정단계는 동시에 이루어질 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 롤러가 미리 정해진 목표인압으로 인압대상물을 가압하도록 상기 롤러를 정렬시키는 롤러 정렬장치로서, 상기 롤러의 일단부를 비접촉식으로 지지하는 제1자기베어링; 상기 롤러의 타단부를 비접촉식으로 지지하는 제2자기베어링; 상기 인압대상물에 접촉되도록 구비되고, 상기 롤러의 일단부 및 타단부가 상기 인압대상물을 가압하는 힘을 측정하는 힘센서부; 그리고 상기 롤러의 일단부 또는 타단부가 상기 목표인압보다 작은 크기를 가지는 미리 설정된 예비인압으로 상기 인압대상물을 가압할 때까지 상기 제1자기베어링 및 상기 제2자기베어링이 상기 롤러를 상기 인압대상물 방향으로 이동시키도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 롤러의 일단부가 상기 예비인압으로 상기 인압대상물을 가압하게 되면 상기 제1자기베이링이 상기 롤러의 일단부를 고정시키도록 제어하고, 상기 제2자기베어링이 상기 롤러의 타단부를 상기 인압대상물 방향으로 이동시켜 상기 롤러의 타단부가 상기 목표인압으로 상기 인압대상물을 가압하도록 제어하며, 상기 롤러의 타단부가 상기 인압대상물을 가압하는 동안 상기 롤러의 일단부를 상기 인압대상물 반대방향으로 이동시켜 상기 롤러의 타단부가 상기 인압대상물을 상기 목표인압으로 가압하는 시점에 상기 롤러의 일단부도 상기 인압대상물을 상기 목표인압으로 가압하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 롤러 정렬장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 롤러의 일단부 또는 타단부가 상기 예비인압으로 상기 인압대상물을 가압할 때까지는 상기 롤러가 제1속도로 이동되도록 제어하고, 상기 롤러의 일단부가 고정된 상태에서 상기 롤러의 타단부가 상기 인압대상물 방향으로 이동될 때는 제2속도로 이동되도록 제어하며, 상기 롤러의 타단부가 상기 인압대상물을 가압하는 동안 상기 롤러의 일단부를 상기 인압대상물 반대방향으로 이동시킬 때는 제3속도로 이동되도록 제어하고, 상기 제3속도는 상기 제2속도보다 느리도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1속도 및 상기 제2속도를 동일한 속도로 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 롤러의 타단부가 상기 목표인압으로 상기 인압대상물을 가압하는 동작과, 상기 롤러의 일단부를 상기 인압대상물 반대방향으로 이동시키는 동작이 동시에 진행되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 롤러의 일단부 및 타단부가 인압대상물 방향으로 이동 시에는 상대적으로 빠른 제1속도 또는 제2속도로 이동하도록 함으로써 정렬시간을 단축할 수 있다. 그리고, 롤러의 일단부를 인압대상물의 반대방향으로 이동 시에는 상대적으로 속도가 느린 제3속도로 이동되도록 함으로써, 미세한 정렬작업이 효과적으로 진행되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 제어부는 전류드라이버에서 각각의 제1자기베어링 및 각각의 제2자기베어링에 공급되는 전류의 크기를 조절하여 롤러의 반경방향 이동을 제어할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 정렬장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 정렬장치를 나타낸 측면예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 정렬방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 정렬공정을 나타낸 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 정렬방법에 따른 인압상태를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 정렬방법에 따른 롤러의 이동 및 인압관계를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 정렬장치를 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 정렬장치를 나타낸 측면예시도이다.
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 롤러 정렬장치는 롤러(100), 제1자기베어링(210), 제2자기베어링(220), 힘센서부 그리고 제어부(400)를 포함할 수 있다.
롤러(100)는 롤러몸체(110), 제1회전축(120) 및 제2회전축(130)을 가질 수 있다.
롤러몸체(110)는 인압대상물에 인압(Printing Force)을 제공할 수 있다.
제1회전축(120)은 롤러몸체(110)의 일단부(111)에 구비될 수 있으며, 롤러몸체(110)와 동일한 중심축을 가질 수 있다.
그리고 제2회전축(130)은 롤러몸체(110)의 타단부(112)에 구비될 수 있으며, 롤러몸체(110)와 동일한 중심축을 가질 수 있다.
제1회전축(120)의 외주면에는 제1코어링(121)이 구비될 수 있으며, 제1코어링(121)은 제1회전축(120)을 원주방향으로 감싸도록 구비될 수 있다. 제1코어링(121)은 자성체일 수 있다.
그리고, 제2회전축(130)의 외주면에는 제2코어링(131)이 구비될 수 있으며, 제2코어링(131)은 자성체일 수 있다. 제2코어링(131)은 제2회전축(130)을 원주방향으로 감싸도록 구비될 수 있다.
제1자기베어링(210)은 제1코어링(121)의 외측에 구비될 수 있다.
제1자기베어링(210) 및 제1코어링(121) 사이에는 자속 경로가 형성될 수 있으며, 제1자기베어링(210)에 의해 제1회전축(120)은 부상되어 비접촉식으로 반경방향으로 지지될 수 있다.
제1자기베어링(210)은 복수로 구비될 수 있며, 제1회전축(120)의 원주방향을 따라 미리 정해진 간격으로 구비될 수 있다. 제1자기베어링(210)은 제1회전축(120)을 지지하기 위한 베어링 지지력을 안정적으로 발생시키고, 제1회전축(120)이 제1자기베어링(210)의 사이로 이탈되지 않고 안정적으로 지지될 수 있는 개수로 구비될 수 있다.
이를 위해, 제1자기베어링(210)은 최소 2개 이상이 구비될 수 있다. 이 경우, 제1자기베어링(210)은 180도 각도 간격으로 배치되고, 제1회전축(120)이 제1자기베어링(210)의 사이로 이탈되지 않도록 각각의 제1자기베어링(210)의 사이 간격은 제1회전축(120)의 지름보다 작도록 형성될 수 있다.
제1자기베어링(210)의 개수가 많아지고, 제1자기베어링(210) 사이의 간격이 좁아질수록, 제1회전축(120)의 이탈을 방지하고, 제1회전축(120)을 지지하는 베어링 지지력이 더욱 여러 방향에서 제공될 수 있다.
일 예로 도 2에서 보는 바와 같이, 4개의 제1자기베어링(210a,210b,210c,210d)이 제1회전축(120)의 원주방향을 따라 90도의 각도 간격으로 배치되면, 제1회전축(120)에는 90도 각도 간격으로 베어링 지지력이 제공될 수 있으며, 제1회전축(120)은 상하좌우방향으로 미세 조정될 수 있다.
제2자기베어링(220)은 제2코어링(131)의 외측에 구비될 수 있으며, 제2자기베어링(220) 및 제2코어링(131) 사이에는 자속 경로가 형성될 수 있다. 제2자기베어링(220)에 의해 제2회전축(130)은 부상되어 비접촉식으로 반경방향으로 지지될 수 있다.
제2자기베어링(220)은 제1자기베어링(210)과 동일한 형태로 배치될 수 있으며, 이에 따라, 롤러(100)의 이동이 안정적으로 제어될 수 있다. 제2자기베어링(220)에 대해서는 제1자기베어링(210)을 참조하여 설명한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
제2회전축(130)의 일단부에는 스러스트 칼라(Thrust Collar)(135)가 더 구비될 수 있으며, 스러스트 칼라(135)는 제2회전축(130)보다 큰 지름을 가질 수 있다.
그리고, 롤러 정렬장치는 제3자기베어링(230)을 포함할 수 있다.
제3자기베어링(230)은 스러스트 칼라(135)의 양측에 구비될 수 있으며, 스러스트 칼라(135)는 자성체일 수 있다.
제3자기베어링(230) 및 스러스트 칼라(135) 사이에는 자속 경로가 형성될 수 있으며, 제3자기베어링(230)에 의해 스러스트 칼라(135)는 부상되어 비접촉식으로 축방향으로 지지될 수 있다.
제3자기베어링(230)은 스러스트 칼라(135)의 원주방향을 따라 미리 정해진 간격으로 복수개로 구비될 수 있다. 제3자기베어링은 롤러(100)의 축방향 베어링 지지력을 발생하여 스러스트 칼라(135)를 롤러(100)의 축방향으로 이동시킴으로써, 롤러(100)를 축방향으로 이동시킬 수 있다.
그리고, 롤러 정렬장치는 제1갭센서(310), 제2갭센서(320), 제3갭센서(330), 갭센서 앰프(340) 및 전류드라이버(450)를 더 포함할 수 있다.
제1갭센서(310)는 롤러몸체(110)의 일단부(111) 외측에 원주방향을 따라 미리 정해진 간격으로 구비될 수 있다. 제1갭센서(310)는 롤러몸체(110)의 일단부(111) 외주면과 이격되도록 구비될 수 있으며, 롤러몸체(110)의 일단부(111) 외주면과의 거리를 센싱할 수 있다.
도 2에서 보는 바와 같이, 제1갭센서(310a,310b,310c,310d)는 제1자기베어링(210a,210b,210c,210d)의 개수에 대응되는 개수와 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 해당 제1갭센서(310a,310b,310c,310d)는 대응되는 제1자기베어링(210a,210b,210c,210d)이 발생하는 베어링 지지력에 의해 이동하는 롤러(100)의 이동변위를 감지할 수 있다.
제2갭센서(320)는 롤러몸체(110)의 타단부(112) 외측에 원주방향을 따라 미리 정해진 간격으로 구비될 수 있다. 제2갭센서(320)는 롤러몸체(110)의 타단부(112) 외주면과 이격되도록 구비될 수 있으며, 롤러몸체(110)의 타단부(112) 외주면과의 거리를 센싱할 수 있다. 제2갭센서(320)에 대해서는 제1갭센서(310)를 참조하여 설명한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
제3갭센서(330)는 제2회전축(130)의 일단부 중앙의 외측에 구비될 수 있다. 제3갭센서(330)는 스러스트 칼라(135)보다 외측에 구비될 수 있으며, 스러스트 칼라(135)와 이결되도록 구비될 수 있다. 제3갭센서(330)는 스러스트 칼라(135)와의 거리를 센싱할 수 있다.
갭센서 앰프(340)는 제1갭센서(310), 제2갭센서(320) 및 제3갭센서(330)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제1갭센서(310), 제2갭센서(320) 및 제3갭센서(330)에서 감지되는 신호를 증폭시킬 수 있다.
전류드라이버(450)는 제1자기베어링(210), 제2자기베어링(220) 및 제3자기베어링(230)으로 전류를 공급할 수 있다.
그리고, 제어부(400)는 갭센서 앰프(340)에서 감지하는 신호를 기초로 롤러(100)의 위치를 파악하고, 전류드라이버(450)를 제어하여 각각의 제1자기베어링(210), 제2자기베어링(220) 및 제3자기베어링(230)으로 공급되는 전류의 크기를 제어할 수 있다.
전류드라이버(450)로부터 각각의 제1자기베어링(210a,210b,210c,210d)으로 공급되는 전류의 크기를 다르게 함으로써, 각각의 제1자기베어링(210a,210b,210c,210d)에서 발생하는 베어링 지지력의 크기가 달라지게 되고, 이를 통해, 제1회전축(120)을 특정 반경방향으로 이동시킬 수 있다.
마찬가지로, 전류드라이버(450)로부터 각각의 제2자기베어링(220)으로 공급되는 전류의 크기를 다르게 함으로써, 각각의 제2자기베어링(220)에서 발생하는 베어링 지지력의 크기를 다르게 할 수 있으며, 이를 통해, 제2회전축(130)을 특정 반경방향으로 이동시킬 수 있다.
이와 같이, 제어부(400)는 전류드라이버(450)에서 각각의 제1자기베어링 및 각각의 제2자기베어링에 공급되는 전류의 크기를 조절하여 롤러(100)의 반경방향 이동을 제어할 수 있고, 제어부(400)는 전류드라이버(450)에서 제3자기베어링에 공급되는 전류의 크기를 조절하여 롤러(100)의 축방향 이동을 제어할 수 있다.
그리고, 힘센서부는 인압대상물에 접촉되도록 구비될 수 있다. 여기서, 인압대상물은 롤러(100)에 의해 가압될 대상물일 수 있다.
힘센서부는 롤러(100)의 일단부(111) 및 타단부(112)가 각각 인압대상물을 가압하는 힘을 측정할 수 있다. 힘센서부는 로드셀을 포함할 수 있다.
이를 통해 본 발명에 따른 롤러 정렬장치는 롤러(100)가 미리 정해진 목표인압으로 인압대상물을 가압하도록 롤러(100)를 정렬시킬 수 있다. 이하에서는 롤러 정렬방법에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 정렬방법을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 정렬공정을 나타낸 공정도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 정렬방법에 따른 인압상태를 나타낸 예시도이다.
도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 롤러 정렬방법은 제1이동단계(S510), 고정단계(S520), 제2이동단계(S530) 그리고 조정단계(S540)를 포함할 수 있다.
먼저, 목표인압(P1)은 롤러(100)가 최종적으로 인압대상물(600)을 가압하고자 하는 힘을 의미한다. 그리고, 예비인압(P2)은 목표인압(P1)보다 작은 힘으로써, 미리 설정될 수 있다. 예비인압(P2)은 롤러(100)가 최종적으로 목표인압(P1)으로 인압대상물(600)을 가압하기 위해 예비적으로 인압대상물(600)을 가압하는 힘일 수 있다. 목표인압(P1) 및 예비인압(P2)은 범위값을 가질 수 있다.
상세히, 제1이동단계(S510)는 롤러(100)의 일단부(111) 또는 타단부(112)가 목표인압(P1)보다 작은 크기를 가지는 미리 설정된 예비인압(P2)으로 인압대상물(600)을 가압할 때까지 제1자기베어링 및 제2자기베어링이 롤러(100)를 인압대상물(600) 방향으로 이동시키는 단계일 수 있다.
도 4의 (a)에서 보는 바와 같이, 인압대상물(600)과 이격되도록 롤러(100)가 마련된 상태에서, 제1자기베어링 및 제2자기베어링은 베어링 지지력을 발생하여 롤러(100)를 인압대상물(600) 방향으로 이동시킬 수 있다.
통상적으로, 롤러(100)는 인압대상물(600)과 소정의 각도만큼 기울어진 상태일 수 있다. 따라서, 롤러(100)가 제1속도(V1)로 인압대상물(600) 방향으로 이동되면, 인압대상물(600)과 가까운 롤러몸체(110)의 일단부(111)가 먼저 인압대상물(600)을 가압하게 될 수 있다.
힘센서부는 제1힘센서부(710) 및 제2힘센서부(720)를 가질 수 있으며, 제1힘센서부(710)는 인압대상물(600)의 일단부에 마련되고, 제2힘센서부(720)는 인압대상물(600)의 타단부에 마련될 수 있다.
제1힘센서부(710)는 롤러몸체(110)의 일단부(111)에 의해 인압대상물(600)에 가해지는 인압력을 센싱할 수 있으며, 제2힘센서부(720)는 롤러몸체(110)의 타단부(112)에 의해 인압대상물(600)에 가해지는 인압력을 센싱할 수 있다.
도 4의 (b) 및 도 5의 (a)에서 보는 바와 같이, 고정단계(S520)는 롤러(100)의 일단부(111)가 예비인압(P2)으로 인압대상물(600)을 가압하게 되면, 제1자기베어링이 롤러(100)의 일단부를 고정시키는 단계일 수 있다.
제1힘센서부(710)는 롤러(100)의 일단부(111)가 인압대상물(600)을 가압하는 힘을 센싱하며, 이 때의 인압력이 예비인압(P2)이 되면, 제어부(400)는 제1자기베어링의 작동을 중지시킬 수 있다. 이에 따라, 롤러(100)의 일단부(111)는 예비인압(P2)으로 인압대상물(600)을 가압하는 상태로 고정될 수 있다.
제2이동단계(S530)는 롤러(100)의 타단부(112)가 목표인압(P1)으로 인압대상물(600)을 가압하도록 제2자기베어링이 롤러(100)의 타단부(112)를 인압대상물(600) 방향으로 이동시키는 단계일 수 있다. 제2이동단계(S530)에서 롤러(100)의 타단부(112)는 제2속도(V2)로 인압대상물(600) 방향으로 이동될 수 있다.
롤러(100)의 타단부(112)에 의해 인압대상물(600)에 가해지는 압력은 제2힘센서부(720)에 의해 감지될 수 있으며, 롤러(100)의 타단부(112)에 의해 인압대상물(600)에 가해지는 압력이 목표인압(P1)이 되면 제어부(400)는 제2자기베어링(220)의 작동을 중지하여 롤러(100)의 이동을 정지시킬 수 있다(도 4의 (c) 참조).
한편, 도 5의 (a)에서 보는 바와 같이, 롤러(100)의 일단부(111)가 고정된 상태에서 롤러(100)의 타단부(112)가 제2속도(V2)로 인압대상물(600) 방향으로 이동하게 되면, 롤러(100)는 제1자기베어링(210)을 기준으로 인압대상물(600) 방향으로 회전하게 된다.
그러면, 롤러(100)의 일단부(111)도 제1자기베어링(210)을 기준으로 인압대상물(600) 방향으로 회전하게 된다. 그리고, 이와 같이, 롤러(100)의 일단부(111)가 인압대상물(600) 방향으로 회전하게 되면서 롤러(100)의 일단부(111)는 인압대상물(600)을 추가적으로 가압하게 되고, 제1힘센서부(710)에서 측정되는 인압력은 예비인압(P2)을 초과하여 증가하게 된다.
이렇게 되면, 도 5의 (b)에서 보는 바와 같이, 롤러(100)의 타단부(112)가 인압대상물(600)을 목표인압(P1)으로 가압하는 상태가 되었을 때, 롤러(100)의 일단부(111)는 인압대상물(600)을 목표인압(P1)을 초과하는 인압(P3)으로 가압하게 되는 문제점이 발생한다.
따라서, 롤러(100)의 일단부(111)가 인압대상물(600)을 목표인압(P1)으로 가압하도록 하기 위한 조치가 필요하다. 본 발명에서는 조정단계(S540)를 실시하여 이러한 문제점을 해결한다.
조정단계(S540)는 롤러(100)의 타단부(112)가 인압대상물(600)을 가압하는 동안 롤러(100)의 일단부(111)를 인압대상물(600) 반대방향으로 이동시켜 롤러(100)의 타단부(112)가 인압대상물(600)을 목표인압(P1)으로 가압하는 시점에 롤러(100)의 일단부(111)도 인압대상물(600)을 목표인압(P1)으로 가압하도록 조정하는 단계일 수 있다.
도 5의 (c)에서 보는 바와 같이, 롤러(100)의 타단부(112)가 인압대상물(600) 방향으로 이동하는 동안 제1자기베어링은 롤러(100)의 일단부(111)를 인압대상물(600)의 반대방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 롤러(100)의 타단부(112)가 인압대상물(600) 방향으로 제2속도(V2)로 이동하는 동안, 롤러(100)의 일단부(111)는 인압대상물(600) 반대방향으로 제3속도(V3)로 이동할 수 있다. 이때, 제3속도(V3)는 제2속도(V2)보다 느린 속도일 수 있다.
이를 통해 롤러(100)의 타단부(112)가 인압대상물(600)에 대한 인압력을 큰 비율로 증가시키는 동안, 롤러(100)의 일단부(111)는 인압대상물(600)에 대한 인압력을 상대적으로 작은 비율로 증가시킬 수 있다. 그리고, 특정 시점에서 롤러(100)의 일단부(111) 및 타단부(112)는 인압대상물(600)을 목표인압(P1)으로 가압할 수 있게 된다.
제어부(400)는 제1이동단계(S510), 고정단계(S520), 제2이동단계(S530) 및 조정단계(S540)에서 제1자기베어링 및 제2자기베이링의 작동을 제어하여 롤러(100)의 일단부(111) 및 타단부(112)가 요구되는 방향 및 속도로 이동되도록 제어할 수 있다.
앞에서는 제2이동단계(S530) 및 조정단계(S540)가 순차적으로 진행되는 것으로 설명하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2이동단계(S530) 및 조정단계(S540)는 동시에 이루어질 수 있으며, 이를 통해, 롤러(100)의 정렬시간이 더욱 단축될 수 있다.
또한, 제1속도(V1) 및 제2속도(V2)를 동일한 속도로 함으로써, 제어가 단순해지도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 롤러 정렬방법에 따른 롤러의 이동 및 인압관계를 나타낸 그래프이다. 이하에서는 도 6을 더 포함하여 설명한다.
도 6을 더 포함하여 보는 바와 같이, 롤러(100)를 인압대상물(600) 방향으로 이동시키면, 롤러(100)의 일단부(111) 및 타단부(112)가 함께 인압대상물(600) 방향으로 이동하게 된다. 그러다가, 제1시점(T1)에서 롤러(100)의 일단부(111)가 인압대상물(600)에 접하게 되면, 그때부터는 롤러(100)의 일단부(111)가 인압대상물(600)을 가압하는 힘이 증가하게 된다.
이후, 제2시점(T2)에서 롤러(100)의 일단부(111)가 인압대상물(600)을 가압하는 힘이 예비인압(P2)이 되면, 롤러(100)의 일단부(111)의 이동을 정지시키게 된다. 반면, 롤러(100)의 타단부(112)는 인압대상물(600) 방향으로 이동을 계속하게 된다.
이와 동시에 제2시점(T2)부터 롤러(100)의 일단부(111)는 인압대상물(600) 반대방향으로 이동을 시작하게 된다. 이때, 롤러(100)의 일단부(111)가 인압대상물(600) 반대방향으로 이동하는 속도는 롤러(100)의 타단부(112)가 인압대상물(600) 방향으로 이동하는 속도보다 작을 수 있다.
한편, 제2시점(T2)부터 롤러(100)의 일단부(111)가 인압대상물(600)의 반대방향으로 이동됨에도 불구하고 롤러(100)의 타단부(112)가 인압대상물(600) 방향으로 계속 이동함에 따라 롤러(100)의 일단부(111)가 인압대상물(600)을 가압하는 인압력은 상승하게 된다.
롤러(100)의 타단부(112)의 이동거리가 증가할수록 롤러(100)의 일단부(111)의 이동거리도 증가하므로, 롤러(100)의 타단부(112)가 인압대상물(600)에 접촉되는 제3시점(T3)까지 롤러(100)의 일단부(111)에 의해 가해지는 인압력은 증가되어 목표인압(P1)에 거의 도달하게 된다. 전술한 바와 같이, 목표인압(P1)은 범위값을 가질 수 있으며, 제3시점(T3)에서 롤러(100)의 일단부(111)에 의해 인압대상물(600)에 가해지는 인압은 목표인압(P1)의 범위값 내에서 유지될 수 있다.
그리고, 롤러(100)의 타단부(112)가 인압대상물(600)을 가압하는 가압력도 지속적으로 증가하다가 제4시점(T4)에서 목표인압(P1)의 범위 내에 도달하게 된다.
제4시점(T4)에서는 인압대상물(600)이 롤러(100)의 일단부(111) 및 타단부(112)에 의해 목표인압(P1)으로 가압될 수 있으며, 이를 통해, 제4시점(T4)에서 롤러(100)는 인압대상물(600)에 정렬될 수 있다.
제4시점(T4)에 도달하면, 제어부는 제1자기베어링 및 제2자기베어링의 작동을 중지하여 롤러(100)가 이동되지 않도록 할 수 있다.
롤러(100)의 일단부(111) 및 타단부(112)가 인압대상물(600) 방향으로 이동 시에는 상대적으로 빠른 제1속도(V1) 또는 제2속도(V2)로 이동하도록 함으로써 정렬시간을 단축할 수 있다. 그리고, 롤러(100)의 일단부(111)를 인압대상물(600)의 반대방향으로 이동 시에는 상대적으로 속도가 느린 제3속도(V3)로 이동되도록 함으로써, 미세한 정렬작업이 효과적으로 진행되도록 할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 롤러 110: 롤러몸체
111: 일단부 112: 타단부
120: 제1회전축 130: 제2회전축
210,210a,210b,210c,210d: 제1자기베어링
220: 제2자기베어링
310,310a,310b,310c,310d: 제1갭센서
320: 제2갭센서 400: 제어부
600: 인압대상물 710: 제1힘센서부
720: 제2힘센서부 P1: 목표인압
P2: 예비인압 V1: 제1속도
V2: 제2속도 V3: 제3속도

Claims (8)

  1. 일단부는 제1자기베어링에 의해 비접촉식으로 지지되고, 타단부는 제2자기베어링에 의해 비접촉식으로 지지되는 롤러가 인압대상물을 미리 정해진 목표인압으로 가압하도록 상기 롤러를 정렬시키는 롤러 정렬방법으로서,
    상기 인압대상물의 일단부에 접촉되도록 구비되는 제1힘센서부 및 상기 인압대상물의 타단부에 접촉되도록 구비되는 제2힘센서부가 각각 상기 롤러의 일단부 및 타단부가 상기 인압대상물을 가압하는 힘을 측정하여, 상기 롤러의 일단부 또는 타단부가 상기 목표인압보다 작은 크기를 가지는 미리 설정된 예비인압으로 상기 인압대상물을 가압할 때까지 상기 제1자기베어링 및 상기 제2자기베어링이 상기 롤러를 상기 인압대상물 방향으로 이동시키는 제1이동단계;
    상기 롤러의 일단부가 상기 예비인압으로 상기 인압대상물을 가압하게 되면, 상기 롤러의 일단부가 상기 예비인압으로 상기 인압대상물을 가압하는 상태로 고정되도록, 상기 제1자기베어링이 상기 롤러의 일단부를 고정시키는 고정단계;
    상기 롤러의 타단부가 상기 목표인압으로 상기 인압대상물을 가압하도록 상기 제2자기베어링이 상기 롤러의 타단부를 상기 인압대상물 방향으로 이동시키는 제2이동단계; 그리고
    상기 롤러의 타단부가 상기 인압대상물을 가압하도록 이동하는 동안 상기 롤러의 일단부가 상기 제1자기베어링을 기준으로 상기 인압대상물 방향으로 상기 인압대상물을 추가적으로 가압하여 상기 제1힘센서부에서 측정되는 상기 롤러의 일단부가 상기 인압대상물을 가압하는 인압력이 상기 목표인압을 초과하여 증가하게 되지 않도록, 상기 롤러의 일단부를 상기 인압대상물 반대방향으로 이동시켜 상기 롤러의 타단부가 상기 인압대상물을 상기 목표인압으로 가압하는 시점에 상기 롤러의 일단부도 상기 인압대상물을 상기 목표인압으로 가압하도록 조정하는 조정단계를 포함하는 롤러 정렬방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1이동단계에서 상기 롤러의 일단부 및 상기 롤러의 타단부는 제1속도로 이동되고,
    상기 제2이동단계에서 상기 롤러의 타단부는 제2속도로 이동되고,
    상기 조정단계에서 상기 롤러의 일단부는 제3속도로 이동되되, 상기 제3속도는 상기 제2속도보다 느린 것을 특징으로 하는 롤러 정렬방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1속도 및 상기 제2속도는 동일한 속도인 것을 특징으로 하는 롤러 정렬방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2이동단계 및 상기 조정단계는 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤러 정렬방법.
  5. 롤러가 미리 정해진 목표인압으로 인압대상물을 가압하도록 상기 롤러를 정렬시키는 롤러 정렬장치로서,
    상기 롤러의 일단부를 비접촉식으로 지지하는 제1자기베어링;
    상기 롤러의 타단부를 비접촉식으로 지지하는 제2자기베어링;
    상기 인압대상물의 일단부에 접촉되도록 구비되어 상기 롤러의 일단부가 상기 인압대상물을 가압하는 힘을 측정하는 제1힘센서부와, 상기 인압대상물의 타단부에 접촉되도록 구비되어 상기 롤러의 타단부가 상기 인압대상물을 가압하는 힘을 측정하는 제2힘센서부를 가지는 힘센서부; 그리고
    상기 롤러의 일단부 또는 타단부가 상기 목표인압보다 작은 크기를 가지는 미리 설정된 예비인압으로 상기 인압대상물을 가압할 때까지 상기 제1자기베어링 및 상기 제2자기베어링이 상기 롤러를 상기 인압대상물 방향으로 이동시키도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 롤러의 일단부가 상기 예비인압으로 상기 인압대상물을 가압하게 되면, 상기 롤러의 일단부가 상기 예비인압으로 상기 인압대상물을 가압하는 상태로 고정되도록, 상기 제1자기베어링이 상기 롤러의 일단부를 고정시키도록 제어하고,
    상기 제2자기베어링이 상기 롤러의 타단부를 상기 인압대상물 방향으로 이동시켜 상기 롤러의 타단부가 상기 목표인압으로 상기 인압대상물을 가압하도록 제어하며,
    상기 롤러의 타단부가 상기 인압대상물을 가압하도록 이동하는 동안 상기 롤러의 일단부가 상기 제1자기베어링을 기준으로 상기 인압대상물 방향으로 상기 인압대상물을 추가적으로 가압하여 상기 제1힘센서부에서 측정되는 상기 롤러의 일단부가 상기 인압대상물을 가압하는 인압력이 상기 목표인압을 초과하여 증가하게 되지 않도록, 상기 롤러의 일단부를 상기 인압대상물 반대방향으로 이동시켜 상기 롤러의 타단부가 상기 인압대상물을 상기 목표인압으로 가압하는 시점에 상기 롤러의 일단부도 상기 인압대상물을 상기 목표인압으로 가압하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 롤러 정렬장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 롤러의 일단부 또는 타단부가 상기 예비인압으로 상기 인압대상물을 가압할 때까지는 상기 롤러가 제1속도로 이동되도록 제어하고,
    상기 롤러의 일단부가 고정된 상태에서 상기 롤러의 타단부가 상기 인압대상물 방향으로 이동될 때는 제2속도로 이동되도록 제어하며,
    상기 롤러의 타단부가 상기 인압대상물을 가압하는 동안 상기 롤러의 일단부를 상기 인압대상물 반대방향으로 이동시킬 때는 제3속도로 이동되도록 제어하고,
    상기 제3속도는 상기 제2속도보다 느리도록 제어하는 것을 특징으로 하는 롤러 정렬장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1속도 및 상기 제2속도를 동일한 속도로 제어하는 것을 특징으로 하는 롤러 정렬장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 롤러의 타단부가 상기 목표인압으로 상기 인압대상물을 가압하는 동작과, 상기 롤러의 일단부를 상기 인압대상물 반대방향으로 이동시키는 동작이 동시에 진행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 롤러 정렬장치.
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