TWI571424B - Rolling - to - roll transmission system with tension and edge control and its control method - Google Patents

Description

具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統及其控制方法

本創作係有關一種卷對卷傳輸系統及其控制方法，尤指一種具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統及其控制方法。

在各項精密產業的發展中，軟性電子的需求量也愈來愈大，而在軟性電子生產製造重要的一環，便是卷對卷(roll-to-roll, R2R)的生產製造技術。惟R2R生產製造所使用的卷料厚度愈來愈薄、材質的輕量化以及效率的考量，都驅使精密傳輸技術需要不斷提高。

請參見圖10，為卷對卷之薄膜傳輸系統。該傳輸系統包含對一薄膜300提供張力控制之一張力控制機構100以及對該薄膜300提供糾偏導正之一邊緣控制機構200。利用該張力控制機構100與該邊緣控制機構200可分開地檢測該薄膜300的張力狀態以及邊緣狀態。惟該張力控制機構100與該邊緣控制機構200的設備配置佔整個傳輸系統的傳輸路徑長度較長，如此也造成整個傳輸系統所需的空間更大。

本創作之一目的在於提供一種具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統，解決張力控制機構與邊緣控制機構分開配置，所造成整個傳輸系統的傳輸路徑長度較長，整個傳輸系統所需的空間更大的問題。

為達成前揭目的，本創作所提出之該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統，沿著一傳輸方向傳輸一薄膜，該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統包含一擺動輪、兩惰輪、一邊緣感測單元、兩力量感測單元、兩線性致動單元以及一控制單元。該擺動輪具有一輪軸。該兩惰輪可自由轉動地設置於該擺動輪的鄰近兩側，以支撐該薄膜沿著該傳輸方向傳輸。該邊緣感測單元鄰近設置於該傳輸方向之上、下游側的任一該惰輪，且跨越該薄膜之正、反兩面的一邊緣，以感測該薄膜之該邊緣的位置，且輸出一邊緣感測值。該兩力量感測單元分別裝設於該輪軸的相對兩側上，以偵測該輪軸兩側的受力大小，且分別輸出兩力量感測值。該兩線性致動單元分別裝設於該輪軸的相對兩側上。該控制單元接收該邊緣感測值與該兩力量感測值，對應控制該兩線性致動單元，帶動該擺動輪沿著與該傳輸方向垂直的方向移動，以對該薄膜同時進行邊緣與張力控制。

藉由該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統，透過控制該等線性致動單元以帶動擺動輪移動，同時實現邊緣控制與張力控制。再者，利用該等感測值以及邊緣控制關係式與張力控制關係式，可快速地計算出新的力量控制命令值，以提供即時地、動態地、精準地控制該擺動輪。

本創作之另一目的在於提供一種具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統控制方法，解決張力控制機構與邊緣控制機構分開配置，所造成整個傳輸系統的傳輸路徑長度較長，整個傳輸系統所需的空間更大的問題。

為達成前揭目的，本創作所提出之該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統控制方法，包含取得兩力量控制命令值；取得一邊緣感測值；取得兩力量感測值；根據該邊緣感測值、該兩力量感測值以及該兩力量控制命令值，計算並更新該兩力量控制命令值；以及根據更新後之該兩力量控制命令值，分別對應控制兩線性致動單元，以帶動作用於該薄膜上之一擺動輪移動。

藉由該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統控制方法，透過控制該等線性致動單元以帶動擺動輪移動，同時實現邊緣控制與張力控制。再者，利用該等感測值以及邊緣控制關係式與張力控制關係式，可快速地計算出新的力量控制命令值，以提供即時地、動態地、精準地控制該擺動輪。

為了能更進一步瞭解本創作為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本創作之詳細說明與附圖，相信本創作之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

茲有關本創作之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。

請參見圖1與圖2，本創作具有邊緣與張力控制之卷對卷傳輸系統係以提供對一薄膜90沿著一傳輸方向(machine direction)D _M進行傳輸，並且捲繞該薄膜90。所述卷對卷(roll-to-roll, R2R)傳輸系統係主要以兩個惰輪(idle roll)與一個擺動輪(dancer roll)以三輪兩間距的設置方式謂之。該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統的傳動機構包含一擺動輪10、兩惰輪(idle roll)21,22以及兩線性致動單元51,52。該擺動輪10具有一輪軸11，該輪軸11係軸向貫穿該擺動輪10。該兩惰輪21,22，為一第一惰輪21與一第二惰輪22，係用以支撐該薄膜90與改變該薄膜90的方向之用。當該薄膜90進行傳輸時，該第一惰輪21與該第二惰輪22在固定的高度位置上自由轉動。在圖1中，僅繪出卷對卷傳輸系統的該兩惰輪21,22與該擺動輪10的部分，至於用以提供放、捲驅動的動力構件則省略。

該第一惰輪21與該第二惰輪22設置於該擺動輪10的鄰近兩側。在本實施例中，該第一惰輪21係鄰近該擺動輪10設置，且位於該傳輸方向D _M之上游側的相對位置。此外，該第二惰輪22係鄰近該擺動輪10設置，且位於該傳輸方向D _M之下游側的相對位置。因此，該第一惰輪21、該第二惰輪22與該擺動輪10以三輪兩間距的設置方式形成卷對卷傳輸架構。

該兩線性致動單元51,52，為一第一線性致動單元51與一第二線性致動單元52，分別裝設於該擺動輪10之該輪軸11的相對兩側上。該第一線性致動單元51或該第二線性致動單元52可為一線性馬達(linear motor)，或稱為直線電動機，以提供直線方向的往復運動。以該線性馬達為例，前述所謂各該線性致動單元51,52係包含線性馬達動子、定子、滑軌、滑座…等等構件。惟，為了方便說明本創作之邊緣與張力控制，因此本文後續所稱該等線性致動單元51,52則適用以表示該等線性致動單元51,52之所有構件的相關作動。

此外，該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統更包含兩連結單元71,72，為一第一連結單元71與一第二連結單元72，分別用以連結該第一線性致動單元51與該擺動輪10以及連結該第二線性致動單元52與該擺動輪10。具體而言，該第一連結單元71係連結於該第一線性致動單元51與該擺動輪10的一側該輪軸11之間，而該第二連結單元72係連結於該第二線性致動單元52與該擺動輪10的另一側該輪軸11之間，用以透過驅動該第一線性致動單元51和/或該第二線性致動單元52時，能夠帶動該擺動輪10移動。

請參見圖3，本創作具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統更包含一邊緣感測單元30。該邊緣感測單元30鄰近設置於該傳輸方向D _M之上、下游側的該第一惰輪21或該第二惰輪22，且跨越該薄膜90之正、反兩面的一邊緣91，以感測該薄膜90之該邊緣91的位置。在實務操作上，該邊緣感測單元30設置於靠近該傳輸方向D _M之下游側的該第二惰輪22，以更精準地感測該薄膜90之該邊緣91的位置。具體而言，該邊緣感測單元30係裝設於鄰近該第二惰輪22的固定件上，並且延伸至該第二惰輪22上方，且未與該薄膜90接觸。藉此，該邊緣感測單元30感測該薄膜90之該邊緣91的位置，以輸出一邊緣感測值E _D。至於該邊緣感測單元30的詳細操作，請參見後文說明。

請參見圖4，本創作具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統更包含兩力量感測單元41,42，為一第一力量感測單元41與一第二力量感測單元42，分別裝設於該輪軸11的相對兩側上，以偵測該輪軸11兩側的受力大小。其中該第一力量感測單元41或該第二力量感測單元42可為一荷重計(load cell)，或稱為荷重元。藉此，該第一力量感測單元41與該第二力量感測單元42分別偵測該輪軸11兩側的受力大小，以對應輸出一第一力量感測值F _S1與一第二力量感測值F _S2。至於該兩力量感測單元41,42的詳細操作，請參見後文說明。

請參見圖5並配合參見圖1，本創作具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統更包含一控制單元60。該控制單元60可為具有運算能力的微控制器或微處理器，但不以此為限。該控制單元60接收該邊緣感測單元30所輸出的該邊緣感測值E _D以及該第一力量感測單元41與該第二力量感測單元42所輸出的該第一力量感測值F _S1與一第二力量感測值F _S2。該控制單元60進一步對所接收的該邊緣感測值E _D、該第一力量感測值F _S1以及該第二力量感測值F _S2進行運算與處理，以輸出一第一力量控制命令值F _CM1與一第二力量控制命令值F _CM2，進而控制該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52，帶動該擺動輪10沿著與該傳輸方向D _M垂直的一垂直方向D _T移動，以對該薄膜90同時進行邊緣與張力控制。至於該控制單元60對於該等感測值E _D,F _S1,F _S2的運算處理以及輸出該等力量控制命令值F _CM1,F _CM2的詳細操作，請參見後文說明。值得一提，該控制單元60所輸出的該等力量控制命令值F _CM1,F _CM2僅以示意表達控制該等線性致動單元51,52，亦即在圖5中省略用以驅動該等線性致動單元51,52的驅動電路與驅動構件。

請參見圖6A與圖6B，對於該薄膜90的邊緣控制加以說明。承前所述，該邊緣感測單元30較佳地設置於靠近該傳輸方向D _M之下游側的該第二惰輪22上。圖中所示該薄膜90為傳輸中未偏移之示意，而該薄膜90'則為傳輸中發生偏移之示意。當該邊緣感測單元30偵測到該薄膜90在該第二惰輪22上未偏移時，則表示該薄膜90之該邊緣91係在一邊緣基準值E _D0上進行傳輸。

在本創作中，該邊緣感測單元30偵測該薄膜90之該邊緣91與該第二惰輪22最下緣的位置為一邊緣感測值E _D，再比較該邊緣感測值E _D與該邊緣基準值E _D0的相對位置關係，來判斷該薄膜90是否發生偏移，以及發生偏移的幅度。以圖6A為例，當該薄膜90'朝一方向偏移時，該邊緣感測單元30偵測到該薄膜90'之該邊緣91與該第二惰輪22最下緣的位置為該邊緣感測值E _D，因此該薄膜90偏移的幅度為一邊緣偏移值ΔE _D。其中該邊緣偏移值ΔE _D的大小為該邊緣感測值E _D與該邊緣基準值E _D0差值，亦即ΔE _D=E _D-E _D0。同樣地，在圖6B中，當該薄膜90朝另一方向偏移時，該邊緣感測單元30亦偵測該邊緣感測值E _D，並且與該邊緣基準值E _D0比較後可得另一該邊緣偏移值ΔE _D。

值得一提，在圖6A與圖6B的兩個實施例中，皆是以該邊緣基準值E _D0為參考值，然後透過計算該邊緣感測值E _D與該邊緣基準值E _D0的差值可偵測出該薄膜90偏移與否以及偏移的資訊。具體而言，若以ΔE _D=E _D-E _D0為正值表示該薄膜90偏移的方向如圖6A所示，相對地，若ΔE _D=E _D-E _D0為負值，則表示該薄膜90偏移的方向如圖6B。如此，可根據該邊緣偏移值ΔE _D的正負值與大小值判斷出該薄膜90偏移的方向與偏移的幅度。

請參見圖7A至圖7D所示之實施例，說明本創作具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統如何透過邊緣補償與張力補償的方式，實現同時對該薄膜90進行邊緣與張力控制。具體而言，在圖7A至圖7D所示的實施例中，將透過對該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52在與該傳輸方向D _M垂直的該垂直方向D _T向上或向下的移動補償量，達到對該薄膜90進行邊緣與張力控制。

如圖7A所示，在該第一實施例中，為該薄膜90在傳輸過程中未發生偏移，且張力平衡的狀態。在此狀態下，假設該第一線性致動單元51受控制進而帶動該擺動輪10的位置在一第一原點位置P ₁₀，並且該第二線性致動單元52受控制進而帶動該擺動輪10的位置係為一第二原點位置P ₂₀。其中該第一原點位置P ₁₀與該第二原點位置P ₂₀所在的位置高度相同，因此當該薄膜90作用在該擺動輪10上進行傳輸時，該擺動輪10則為水平地轉動，以維持該薄膜90未偏移且張力平衡狀態。

如圖7B所示，在該第二實施例中，為該薄膜90在傳輸過程中未發生偏移，但張力失去平衡的狀態。相較於圖7A為邊緣與張力皆平衡的狀態，在此狀態下，假設該薄膜90受到該垂直方向D _T向上方向的張力過大時，該控制單元60則控制該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52同時向上移動，以提供張力補償。更具體而言，該控制單元60控制該第一線性致動單元51由該第一原點位置P ₁₀向上移動至一第一移動位置P _1U，且兩者位置之差值定義為一第一補償距離ΔP ₁。同時，該控制單元60控制該第二線性致動單元52由該第二原點位置P ₂₀向上移動至一第二移動位置P _2U，且兩者位置之差值定義為一第二補償距離ΔP ₂。由於該在實施例中，該薄膜90僅為張力失去平衡，未發生偏移，因此該第一補償距離ΔP ₁與該第二補償距離ΔP ₂相同，亦即ΔP ₁=ΔP ₂。

由於該第一補償距離ΔP ₁與該第二補償距離ΔP ₂相同，因此該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52則向上移動，以帶動該擺動輪10水平地向上移動進行張力補償，至終以維持該薄膜90邊緣與張力皆達到平衡。反之，假設該薄膜90受到該垂直方向D _T向上方向的張力過小時，該控制單元60則控制該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52同時向下移動，以提供張力補償。

如圖7C所示，在該第三實施例中，為該薄膜90在傳輸過程中張力平衡，但發生偏移的狀態。相較於圖7A為邊緣與張力皆平衡的狀態，在此狀態下，假設該薄膜90偏移的情形如圖6B所示。該控制單元60可控制該第一線性致動單元51不移動，使得該擺動輪10的位置在該第一原點位置P ₁₀。同時該控制單元60則控制該第二線性致動單元52向上移動，以提供偏移補償。更具體而言，該控制單元60控制該第二線性致動單元52由該第二原點位置P ₂₀向上移動至一第二移動位置P _2U，且兩者位置之差值定義為一第二補償距離ΔP ₂。此外，若該薄膜90偏移的情形同樣如圖6B所示，則該控制單元60可控制該第二線性致動單元52不移動，使得該擺動輪10的位置在該第二原點位置P ₂₀。同時該控制單元60則控制該第一線性致動單元51向下移動，以提供偏移補償。

反之，若該薄膜90偏移的情形如圖6A所示。該控制單元60可控制該第二線性致動單元52不移動，使得該擺動輪10的位置在該第二原點位置P ₂₀。同時該控制單元60則控制該第一線性致動單元51向上移動，以提供偏移補償。此外，若該薄膜90偏移的情形同樣如圖6A所示，則該控制單元60可控制該第一線性致動單元51不移動，使得該擺動輪10的位置在該第一原點位置P ₁₀。同時該控制單元60則控制該第二線性致動單元52向下移動，以提供偏移補償。

如圖7D所示，在該第四實施例中，為該薄膜90在傳輸過程中發生偏移，且張力失去平衡的狀態。相較於圖7A為邊緣與張力皆平衡的狀態，在此狀態下，假設該薄膜90受到該垂直方向D _T向上方向的張力過大，且該薄膜90偏移的情形如圖6B所示。該控制單元60不僅控制該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52同時向上移動，以提供張力補償，且該控制單元60控制該第二線性致動單元52向上移動的距離更大於該第二線性致動單元52向上移動的距離，以同時進行偏移補償。

更具體而言，該控制單元60控制該第一線性致動單元51由該第一原點位置P ₁₀向上移動至一第一移動位置P _1U，且兩者位置之差值定義為一第一補償距離ΔP ₁。同時，該控制單元60控制該第二線性致動單元52由該第二原點位置P ₂₀向上移動至一第二移動位置P _2U，且兩者位置之差值定義為一第二補償距離ΔP ₂。由於該在實施例中，該薄膜90發生偏移，且張力失去平衡的狀態，因此該第一補償距離ΔP ₁與該第二補償距離ΔP ₂不相同。因為該薄膜90偏移的情形如圖6B所示，因此該第二補償距離ΔP ₂大於該第一補償距離ΔP ₁。其中該第一補償距離ΔP ₁提供該薄膜90張力失去平衡的補償，而該第二補償距離ΔP ₂與該第一補償距離ΔP ₁的差值，亦即ΔP ₂-ΔP ₁，則提供該薄膜90發生偏移的補償。

相對於上述該薄膜90為受到該垂直方向D _T向上方向的張力過大，且該薄膜90偏移的情形如圖6B所示的不平衡狀態，尚有其他不平衡的可能狀態，亦即該薄膜90為受到該垂直方向D _T向上方向的張力過大，且該薄膜90偏移的情形如圖6A所示的不平衡狀態，以及該薄膜90為受到該垂直方向D _T向上方向的張力過小，且該薄膜90偏移的情形分別如圖6A與圖6B所示的不平衡狀態。因此對於這三種不平衡的狀態，該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52受控制的方式，根據圖7B至圖7D實施例的說明可類推得知，故此不再贅述說明。

值得一提，上述圖7B至圖7D的三種狀況對於邊緣補償或/和張力補償的方式與補償量，僅表示該薄膜90處於邊緣偏移或/和張力失去平衡時的某一時間下所進行的補償，透過該控制單元60提供負回授(negative feedback)的邊緣補償或/和張力補償，可逐漸收斂邊緣偏移或/和張力失去平衡的幅度，至終控制該薄膜90運作於未偏移且張力平衡狀態。

承上圖5所述，該控制單元60係接收該邊緣感測值E _D以及該第一力量感測值F _S1與該第二力量感測值F _S2進行運算與處理，以對應控制該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52，帶動該擺動輪10沿著該垂直方向D _T移動，以對該薄膜90同時進行邊緣與張力控制。更具體而言，該控制單元60執行負回授的邊緣補償或/和張力補償，係根據所接收到的該邊緣感測值E _D以及該第一力量感測值F _S1與該第二力量感測值F _S2，對該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52控制之力量控制命令值，即為該第一力量控制命令值F _CM1與該第二力量控制命令值F _CM2進行調整，以動態且即時地控制該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52，進而控制該薄膜90運作於未偏移且張力平衡狀態。

因此在本創作中，該控制單元60對於邊緣控制與張力控制的控制演算關係式如下分述：

1、邊緣控制關係式：F _CM2-F _CM1=k×(E _D-E _D0)。上述關係式中，F _CM1與F _CM2分別為該第一力量控制命令值與該第二力量控制命令值；E _D與E _D0分別為該邊緣感測值與該邊緣基準值。再者上述關係式可改寫為：F _CM2-F _CM1=k×ΔE _D，亦即該兩力量控制命令值的差值(F _CM2-F _CM1)與該邊緣偏移值ΔE _D之間存在一常數倍數k的關係。由上述關係式可得知，當該薄膜90未發生偏移，即ΔE _D=0，則該第一力量控制命令值F _CM1與該第二力量控制命令值F _CM2相同。反之，若該薄膜90在傳輸過程中發生偏移，即ΔE _D≠0，該控制單元60則根據該邊緣偏移值ΔE _D的正負與大小，改變該第一力量控制命令值F _CM1和/或該第二力量控制命令值F _CM2，以動態且即時地控制該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52。

2、張力控制關係式：F _CM1+F _CM2=F _S1+F _S2+2ΔT。上述關係式中，F _CM1與F _CM2分別為該第一力量控制命令值與該第二力量控制命令值，F _S1與F _S2分別為該第一力量感測值與該第二力量感測值，以及2ΔT為張力變化值，其中2ΔT為跨繞於該擺動輪10兩側之該薄膜90在該垂直方向D _T向上方向的張力變化值。由上述關係式可得知，當該薄膜90張力平衡時，即ΔT=0，則該第一力量控制命令值F _CM1與該第二力量控制命令值F _CM2之總和值(F _CM1+F _CM2)等於該第一力量感測值F _S1與該第二力量感測值F _S2之總和值(F _S1+F _S2)。反之，若該薄膜90在傳輸過程中張力失去平衡，即ΔT≠0，該控制單元60則根據該張力變化值ΔT的正負與大小，改變該第一力量控制命令值F _CM1和/或該第二力量控制命令值F _CM2，以動態且即時地控制該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52。值得一提， 該輪軸11兩側的受力大小與該擺動輪10的重量W(W=m×g，其中m為該擺動輪10的質量，g為重力加速度)以及該擺動輪10於該垂直方向D _T上移動所產生的受力F(F=m×a，其中m為該擺動輪10的質量，a為該擺動輪10移動之加速度)有關。

本創作係利用該邊緣感測單元30感測該薄膜90之該邊緣91的位置，以輸出該邊緣感測值E _D，結合該第一力量感測單元41與該第二力量感測單元42以偵測該輪軸11兩側的受力大小，以輸出該第一力量感測值F _S1與該第二力量感測值F _S2。該控制單元60接收上述該等感測值E _D,F _S1,F _S2，透過該邊緣控制關係式與該張力控制關係式的聯立運算，可快速地計算出該第一力量控制命令值F _CM1與該第二力量控制命令值F _CM2，進而控制該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52。更具體而言，根據該邊緣控制關係式與該張力控制關係式的聯立運算，可分別計算出該第一力量控制命令值F _CM1與該第二力量控制命令值F _CM2：

F _CM1=1/2[F _S1+F _S2+2ΔT-k×(E _D-E _D0)]。

F _CM2=1/2[F _S1+F _S2+2ΔT+k×(E _D-E _D0)]。

配合參見圖5，該控制單元60除了接收該等感測單元30,41,42所輸出之該等邊緣感測值E _D、該第一力量感測值F _S1以及該第二力量感測值F _S2進行運算，求得該第一力量控制命令值F _CM1與該第二力量控制命令值F _CM2，以對該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52進行控制外，更進一步回授該等力量控制命令值F _CM1,F _CM2，以產生更新的力量控制命令值，藉此達到即時地、動態地控制該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52。

請參見圖8A至圖8C，本創作該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統提供不同之實施態樣之該第一連結單元71與該第二連結單元72。以圖8A為例，一第一連結單元711與一第二連結單元721係為轉軸(hinge)與連桿(linkage)的組合，透過該轉軸和該連桿相對位置的變化，使該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52彼此不干涉，進而能夠將該擺動輪10維持在該兩線性致動單元51,52之中心位置。

以圖8B為例，一第一連結單元712與一第二連結單元722係為兩滑軌與兩滑塊的組合，藉由該等滑塊連結該擺動輪10且該等滑軌固定於該等線性致動單元51,52上。透過該等滑塊的移動來防止該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52彼此不干涉，進而能夠將該擺動輪10維持在該兩線性致動單元51,52之中心位置。

以圖8C為例，一第一連結單元713與一第二連結單元723係分別為轉軸與一水平滑軌。當該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52兩邊的高度不相同時，由於該擺動輪10的一側受到該轉軸的拘束，使得該擺動輪10的中心會隨之改變。

請參見圖9，為具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統控制方法之流程圖。該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統係以提供對一薄膜沿著一傳輸方向進行傳輸，並且捲繞該薄膜。該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統包含一擺動輪、兩惰輪以及兩線性致動單元。該擺動輪具有一輪軸，該輪軸係軸向貫穿該擺動輪。該兩惰輪係用以支撐該薄膜與改變該薄膜的方向之用。該兩線性致動單元分別裝設於該擺動輪之該輪軸的相對兩側上。各該線性致動單元可為一線性馬達，以提供直線方向的往復運動。

該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統更包含兩連結單元，分別用以連結該兩線性致動單元與該擺動輪，用以透過驅動該等線性致動單元時，能夠帶動該擺動輪移動。

該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統更包含一邊緣感測單元與兩力量感測單元。該邊緣感測單元鄰近設置於該傳輸方向之下游側的該惰輪，以精準地感測該薄膜之邊緣的位置，以輸出一邊緣感測值。該兩力量感測單元分別裝設於該輪軸的相對兩側上，以偵測該輪軸兩側的受力大小。其中各該力量感測單元可為一荷重計，分別偵測該輪軸兩側的受力大小，以對應輸出兩力量感測值。

該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統控制方法包含步驟如下。步驟S10，取得兩力量控制命令值。當該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統啟動時，由一控制單元初始化設定該兩力量控制命令值。然後，步驟S20，利用該邊緣感測單元感測取得該邊緣感測值。然後，步驟S30，利用兩力量感測單元感測取得兩力量感測值。

步驟S40，該控制單元根據該邊緣感測值、該兩力量感測值以及該兩力量控制命令值，計算並更新該兩力量控制命令值。然後，步驟S50，根據更新後之該兩力量控制命令值，分別對應控制兩線性致動單元，以帶動作用於該薄膜上之一擺動輪移動。

綜上所述，本創作係具有以下之特徵與優點：

1、透過控制該等線性致動單元51,52以帶動擺動輪10移動，同時實現邊緣控制與張力控制，相較於習知需分開檢測與控制，可有效地縮短設備所需配置之傳輸路徑長度以及節省設備空間；

2、利用該等感測值E _D,F _S1,F _S2以及該邊緣關係式與該張力關係式，可快速地計算出新的力量控制命令值，以提供即時地、動態地控制該擺動輪10，以同步對該薄膜90進行邊緣與張力控制；及

3. 利用該等連結單元71,72可獨立地、不干涉地帶動該第一線性致動單元51與該第二線性致動單元52，以精準地對該薄膜90進行邊緣與張力控制。

10‧‧‧擺動輪
11‧‧‧輪軸
21‧‧‧第一惰輪
22‧‧‧第二惰輪
30‧‧‧邊緣感測單元
41‧‧‧第一力量感測單元
42‧‧‧第二力量感測單元
51‧‧‧第一線性致動單元
52‧‧‧第二線性致動單元
60‧‧‧控制單元
71‧‧‧第一連結單元
711‧‧‧第一連結單元
712‧‧‧第一連結單元
713‧‧‧第一連結單元
72‧‧‧第二連結單元
721‧‧‧第二連結單元
722‧‧‧第二連結單元
723‧‧‧第二連結單元
90‧‧‧薄膜
91‧‧‧邊緣
100‧‧‧張力控制機構
200‧‧‧邊緣控制機構
300‧‧‧薄膜
E_D‧‧‧邊緣感測值
E_D0‧‧‧邊緣基準值
ΔE_D‧‧‧邊緣偏移值
F_S1‧‧‧第一力量感測值
F_S2‧‧‧第二力量感測值
F_CM1‧‧‧第一力量控制命令值
F_CM2‧‧‧第二力量控制命令值
P₁₀‧‧‧第一原點位置
P₂₀‧‧‧第二原點位置
P_1U‧‧‧第一移動位置
P_2U‧‧‧第二移動位置
ΔP₁‧‧‧第一補償距離
ΔP₂‧‧‧第二補償距離
D_M‧‧‧傳輸方向
D_T‧‧‧垂直方向

圖1：為本創作具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統之一部分傳動機構之平面示意圖；

圖2：為本創作具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統之另一部分傳動機構之平面示意圖；

圖3：為本創作具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統之邊緣感測單元之示意圖；

圖4：為本創作具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統之力量感測單元之示意圖；

圖5：為本創作具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統之控制單元之方塊示意圖；及

圖6A：為本創作一薄膜發生一方向偏移之示意圖；

圖6B：為本創作該薄膜發生另一方向偏移之示意圖；

圖7A：為本創作該薄膜之邊緣與張力控制第一實施例之示意圖；

圖7B：為本創作該薄膜之邊緣與張力控制第二實施例之示意圖；

圖7C：為本創作該薄膜之邊緣與張力控制第三實施例之示意圖；

圖7D：為本創作該薄膜之邊緣與張力控制第三實施例之示意圖；

圖8A：為本創作兩連結單元第一實施例之示意圖；

圖8B：為本創作該兩連結單元第二實施例之示意圖；

圖8C：為本創作該兩連結單元第三實施例之示意圖；

圖9：為本創作具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統控制方法之流程圖；及

圖10：為習知卷對卷之薄膜傳輸系統之示意圖。

30‧‧‧邊緣感測單元

41‧‧‧第一力量感測單元

42‧‧‧第二力量感測單元

51‧‧‧第一線性致動單元

52‧‧‧第二線性致動單元

60‧‧‧控制單元

E_D‧‧‧邊緣感測值

F_S1‧‧‧第一力量感測值

F_S2‧‧‧第二力量感測值

F_CM1‧‧‧第一力量控制命令值

F_CM2‧‧‧第二力量控制命令值

Claims (9)

1. 一種具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統，沿著一傳輸方向傳輸一薄膜，該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統包含：一擺動輪，具有一輪軸；兩惰輪，可自由轉動地設置於該擺動輪的鄰近兩側，以支撐該薄膜沿著該傳輸方向傳輸；一邊緣感測單元，鄰近設置於該傳輸方向之上、下游側的任一該惰輪，且跨越該薄膜之正、反兩面的一邊緣，以感測該薄膜之該邊緣的位置，且輸出一邊緣感測值；兩力量感測單元，分別裝設於該輪軸的相對兩側上，以偵測該輪軸兩側的受力大小，且分別輸出兩力量感測值；兩線性致動單元，分別裝設於該輪軸的相對兩側上；及一控制單元，接收該邊緣感測值、該兩力量感測值以及兩力量控制命令值，根據該邊緣感測值、該兩力量感測值以及該兩力量控制命令值，計算並更新該兩力量控制命令值，以對應控制該兩線性致動單元，帶動該擺動輪沿著與該傳輸方向垂直的方向移動，以對該薄膜同時進行邊緣與張力控制。
2. 如請求項1所述之具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統，更包含兩連結單元，各該連結單元分別連結該兩線性致動單元與該擺動輪之該輪軸之間。
3. 如請求項1所述之具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統，其中該控制單元根據更新後之該兩力量控制命令值，分別對應控制兩線性致動單元，以帶動作用於該薄膜上之該擺動輪移動。
4. 如請求項1所述之具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統，其中該邊緣感測單元鄰近設置於該傳輸方向之下游側的該惰輪。
5. 如請求項1所述之具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統，其中各該線性致動單元為一線性馬達。
6. 一種具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統控制方法，以對一薄膜同時進行邊緣與張力控制，該具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統控制方法包含：取得兩力量控制命令值；取得一邊緣感測值；取得兩力量感測值；根據該邊緣感測值、該兩力量感測值以及該兩力量控制命令值，計算並更新該兩力量控制命令值；及根據更新後之該兩力量控制命令值，分別對應控制兩線性致動單元，以帶動作用於該薄膜上之一擺動輪移動。
7. 如請求項6所述之具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統控制方法，其中該薄膜之邊緣與張力同時平衡的條件滿足：該兩力量控制命令值的差值為零，且該兩力量控制命令值的和值等於該兩力量感測值的和值。
8. 如請求項6所述之具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統控制方法，其中該計算並更新該兩力量控制命令值步驟以及對應控制該兩線性致動單元，以帶動作用於該薄膜上之該擺動輪移動係由一控制單元執行。
9. 如請求項6所述之具有張力與邊緣控制之卷對卷傳輸系統控制方法，其中該邊緣感測值係由一邊緣感測單元感測該薄膜之一邊緣的位置，該兩力量感測值係由兩力量感測單元分別感測該擺動輪之一輪軸的相對兩側受力大小。