와인딩 공정은 롤투롤 시스템의 최종 단계이며, 와인딩 공정에서 최종적으로 생산된 제품을 와운드롤 이라 칭한다. 일반적으로 텔레스코핑과 스타링현상은 와운드롤의 품질을 저하시키는 주요 요인으로 지적되고 있다. 특히, 전자 소재 인쇄제품인 RFID, electronic circuit, MLCC (multi layer ceramic capacitor) 등 에서는 생산된 최종제품의 중간 형태인 와운드롤내에서의 응력변화로 인한 스타링, 또는 사행으로 인한 텔레스코핑이 존재할 경우, 생산공정에서의 문제점이 아닌 와인딩 공정에서의 불안전함으로 인하여 제품 자체의 손실이 발생할 수 있다. 그러나, 기존 연구에서는 와운드롤의 주요 문제점 중 하나인 스타링 현상, 즉 와운드롤 내부에서 반경방향으로 작용하는 응력에 대한 해석에 집중되어 있었다. 이러한 와운드롤 내부 반경방향 응력제어를 위하여, 특별히 와인딩 공정에서는 와운드롤의 동경증가에 따라 장력을 감소시키는 테이퍼 장력제어 기법이 사용되어 왔다. 본 연구에서는 와운드롤의 주요 문제점인 텔레스코핑과 스타링현상을 동시에 해결하기 위한 와인딩 공정에서의 테이퍼 기준 장력 생성에 대한 새로운 기법을 제시하였다. 와인딩 공정은 롤투롤 시스템의 가장 마지막 단계이기 때문에 문제점들 (텔레스코핑, 스타링)이 발생하였을 때, 일반적으로 수행되는 피드백 제어나 ...
와인딩 공정은 롤투롤 시스템의 최종 단계이며, 와인딩 공정에서 최종적으로 생산된 제품을 와운드롤 이라 칭한다. 일반적으로 텔레스코핑과 스타링현상은 와운드롤의 품질을 저하시키는 주요 요인으로 지적되고 있다. 특히, 전자 소재 인쇄제품인 RFID, electronic circuit, MLCC (multi layer ceramic capacitor) 등 에서는 생산된 최종제품의 중간 형태인 와운드롤내에서의 응력변화로 인한 스타링, 또는 사행으로 인한 텔레스코핑이 존재할 경우, 생산공정에서의 문제점이 아닌 와인딩 공정에서의 불안전함으로 인하여 제품 자체의 손실이 발생할 수 있다. 그러나, 기존 연구에서는 와운드롤의 주요 문제점 중 하나인 스타링 현상, 즉 와운드롤 내부에서 반경방향으로 작용하는 응력에 대한 해석에 집중되어 있었다. 이러한 와운드롤 내부 반경방향 응력제어를 위하여, 특별히 와인딩 공정에서는 와운드롤의 동경증가에 따라 장력을 감소시키는 테이퍼 장력제어 기법이 사용되어 왔다. 본 연구에서는 와운드롤의 주요 문제점인 텔레스코핑과 스타링현상을 동시에 해결하기 위한 와인딩 공정에서의 테이퍼 기준 장력 생성에 대한 새로운 기법을 제시하였다. 와인딩 공정은 롤투롤 시스템의 가장 마지막 단계이기 때문에 문제점들 (텔레스코핑, 스타링)이 발생하였을 때, 일반적으로 수행되는 피드백 제어나 피드 포워드 제어가 불가능하다. 그러므로, 발생된 문제점들의 수정을 위한 제어방식이 아닌, 주요 문제점들(텔레스코핑, 스타링)의 발생자체를 억제할 수 있는 기준 테이퍼 장력 프로파일의 생성 로직 및 그에 대한 수학적 모델을 제시하였다. 또한 본 연구를 통하여 폭 방향 장력 분포가 텔레스코핑에 미치는 영향을 분석하고 이에 대한 수학적 모델을 제시하였다. 제시된 수학적 모델 및 로직은 상업용 롤투롤 장비를 통하여 그 성능을 검증하였으며, 기존의 사용되던 테이퍼 장력 프로파일 보다 높은 성능을 나타냄을 확인하였다.
와인딩 공정은 롤투롤 시스템의 최종 단계이며, 와인딩 공정에서 최종적으로 생산된 제품을 와운드롤 이라 칭한다. 일반적으로 텔레스코핑과 스타링현상은 와운드롤의 품질을 저하시키는 주요 요인으로 지적되고 있다. 특히, 전자 소재 인쇄제품인 RFID, electronic circuit, MLCC (multi layer ceramic capacitor) 등 에서는 생산된 최종제품의 중간 형태인 와운드롤내에서의 응력변화로 인한 스타링, 또는 사행으로 인한 텔레스코핑이 존재할 경우, 생산공정에서의 문제점이 아닌 와인딩 공정에서의 불안전함으로 인하여 제품 자체의 손실이 발생할 수 있다. 그러나, 기존 연구에서는 와운드롤의 주요 문제점 중 하나인 스타링 현상, 즉 와운드롤 내부에서 반경방향으로 작용하는 응력에 대한 해석에 집중되어 있었다. 이러한 와운드롤 내부 반경방향 응력제어를 위하여, 특별히 와인딩 공정에서는 와운드롤의 동경증가에 따라 장력을 감소시키는 테이퍼 장력제어 기법이 사용되어 왔다. 본 연구에서는 와운드롤의 주요 문제점인 텔레스코핑과 스타링현상을 동시에 해결하기 위한 와인딩 공정에서의 테이퍼 기준 장력 생성에 대한 새로운 기법을 제시하였다. 와인딩 공정은 롤투롤 시스템의 가장 마지막 단계이기 때문에 문제점들 (텔레스코핑, 스타링)이 발생하였을 때, 일반적으로 수행되는 피드백 제어나 피드 포워드 제어가 불가능하다. 그러므로, 발생된 문제점들의 수정을 위한 제어방식이 아닌, 주요 문제점들(텔레스코핑, 스타링)의 발생자체를 억제할 수 있는 기준 테이퍼 장력 프로파일의 생성 로직 및 그에 대한 수학적 모델을 제시하였다. 또한 본 연구를 통하여 폭 방향 장력 분포가 텔레스코핑에 미치는 영향을 분석하고 이에 대한 수학적 모델을 제시하였다. 제시된 수학적 모델 및 로직은 상업용 롤투롤 장비를 통하여 그 성능을 검증하였으며, 기존의 사용되던 테이퍼 장력 프로파일 보다 높은 성능을 나타냄을 확인하였다.
Winding is an integral operation in almost every roll to roll systems. A centrewound roll is one of the suitable and general schemes in a winding mechanism. In general, a quality of wound roll is known to be related to the distribution of in-roll stresses. Especially, a radial stress in a wound roll...
Winding is an integral operation in almost every roll to roll systems. A centrewound roll is one of the suitable and general schemes in a winding mechanism. In general, a quality of wound roll is known to be related to the distribution of in-roll stresses. Especially, a radial stress in a wound roll is beneficial because they hold the roll together. However, improper internal stresses within a centre-wound roll can cause damages such as buckling, spoking, cinching, etc. Specially, a stress distribution in a wound roll would be much more important factor to fabricate high quality and precision products in e-Printing industry because an excessive radial stresses in a wound roll may deteriorate the performance of e-Printing goods (e.g., RFID tag, electronic circuit, , MLCC, etc). Winding tension is known to be one of major factors which affect the in-roll stress. It is therefore necessary to analyze the relationship between taper tension profile in a winding process and internal stress distribution within the centre-wound roll to prevent winding failure and to sustain high quality of the printed materials. It is hard to compensate for undesirable winding roll shapes such as starring, buckling, and telescoping, because a winding is the final process in a roll to roll system and has no feedback control mechanism to correct winding roll shape directly during winding operation. An optimal taper tension profile and the accurate control of it in a winding section is one way to shape the fail-safe in-roll stress distribution of a wound roll. There are two major defects in a wound roll. The one is a telescoping and the other is a starring problem. In this study, the mathematical model for the telescoping due to tension distribution in cross machine direction was developed, and the model was verified by experimental study. A new method for generating the optimal taper tension profile was developed, while aiming for designing high quality wound rolls. A new logic to determine the proper taper tension profile was designed by combining and analyzing the winding mechanism which includes the stress model in a wound roll, nip induced tension model, relationship between taper tension profile and telescoping, relationship between taper tension type and internal stress distribution. An automatic method of generating advanced taper tension profile is not only to optimize radial stress distribution but also to minimize lateral movement of a web (telescoping). Numerical simulations and experimental results show that the proposed method is very useful for determining the desirable taper tension profile during the winding process and preventing defects of winding roll shape such as telescoping, starring. Keywords: Wound roll, Lateral displacement, Roll to roll system, Starring, Taper tension profile, Telescoping, Winding process.
Winding is an integral operation in almost every roll to roll systems. A centrewound roll is one of the suitable and general schemes in a winding mechanism. In general, a quality of wound roll is known to be related to the distribution of in-roll stresses. Especially, a radial stress in a wound roll is beneficial because they hold the roll together. However, improper internal stresses within a centre-wound roll can cause damages such as buckling, spoking, cinching, etc. Specially, a stress distribution in a wound roll would be much more important factor to fabricate high quality and precision products in e-Printing industry because an excessive radial stresses in a wound roll may deteriorate the performance of e-Printing goods (e.g., RFID tag, electronic circuit, , MLCC, etc). Winding tension is known to be one of major factors which affect the in-roll stress. It is therefore necessary to analyze the relationship between taper tension profile in a winding process and internal stress distribution within the centre-wound roll to prevent winding failure and to sustain high quality of the printed materials. It is hard to compensate for undesirable winding roll shapes such as starring, buckling, and telescoping, because a winding is the final process in a roll to roll system and has no feedback control mechanism to correct winding roll shape directly during winding operation. An optimal taper tension profile and the accurate control of it in a winding section is one way to shape the fail-safe in-roll stress distribution of a wound roll. There are two major defects in a wound roll. The one is a telescoping and the other is a starring problem. In this study, the mathematical model for the telescoping due to tension distribution in cross machine direction was developed, and the model was verified by experimental study. A new method for generating the optimal taper tension profile was developed, while aiming for designing high quality wound rolls. A new logic to determine the proper taper tension profile was designed by combining and analyzing the winding mechanism which includes the stress model in a wound roll, nip induced tension model, relationship between taper tension profile and telescoping, relationship between taper tension type and internal stress distribution. An automatic method of generating advanced taper tension profile is not only to optimize radial stress distribution but also to minimize lateral movement of a web (telescoping). Numerical simulations and experimental results show that the proposed method is very useful for determining the desirable taper tension profile during the winding process and preventing defects of winding roll shape such as telescoping, starring. Keywords: Wound roll, Lateral displacement, Roll to roll system, Starring, Taper tension profile, Telescoping, Winding process.
주제어
#Wound Lateral Roll Starring Taper Telescoping Winding
학위논문 정보
저자
이창우
학위수여기관
건국대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
기계설계학과 생산및자동화전공
발행연도
2008
총페이지
XVIII, 113 p.
키워드
Wound Lateral Roll Starring Taper Telescoping Winding
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