[논문]인쇄전자를 위한 롤투롤 시스템의 필름 정밀제어에 관한 연구

김동민; 최종근; 김형선

인쇄전자를 위한 롤투롤 시스템의 필름 정밀제어에 관한 연구
Precision Film Control of Roll to Roll System for RFID Printing 원문보기

한국공작기계학회지 = Journal of the Korean society of machine tool engineers, v.19 no.6, 2010년, pp.867 - 874

김동민 (순천대학교 대학원 기계공학과) , 최종근 (순천대학교 기계우주항공 공학부) , 김형선 (한국폴리텍V대학 순천캠퍼스 컴퓨터응용기계과)

Abstract ▼ AI-Helper

RFID printing technology has emerged recently as an important tool for leading future IT. Therefore, many manufacturers concerning on low cost and mass production of the related products pay close attention to the printing technology. In order to realize printed electronics, the technologies for fine line-width/gap printing and registration are essential work. This study proposes a precise Roll to Roll control system that is capable of tilting two posts. Two controllable tilting posts can adjust film position at traverse direction for the precision registration. A mathematical model for representing the geometric features of each posts in Roll to Roll printing system is established first. Then an operating program is built to implement the system and to control film movement. For experimental test, a hard ware system is fabricated which is consisted of two AC servo motors, two posts tilting mechanisms, several guide rolls, and so on. The test results show the proposed system can control the film position precisely at transverse direction.

주제어

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문제 정의

본 연구는 RFID의 대량생산 기술 중 하나인 롤투롤 회로인쇄에서 발생하는 중첩 오차를 줄이기 위한 필름 정밀위치제어에 관하여 진행하였다. 고안된 롤투롤 시스템에서 필름의 횡방향 거동은 경사 포스트의 제어에 의해 이루어지며,
본 연구는 롤투롤 인쇄전자에서 회로의 중첩을 맞추는 필름의 정밀제어의한 방안으로서 필름위치를 제어하고자 하였다. 포스트gst)의 경사 각도를 변화시켜 필름 위치를 제어하게 된다.

제안 방법

경사제어 포스트 2개, 일반 롤 2개, 필름을 감고 푸는 포스트 2개로 구성된다. 각 포스트와 롤 사이에떨어진 거리는 200mg이고 각 포스트와 롤의 위치는 전체좌표 X, Y, Z를 기준으로(0, 0, 0), (0, 200 , 0), (-200, 200, 0), (-200, 400, 0)위치로 설정하였다. Fig.
이를 위해 경사포스트의 수학모델을 제시하였다. 또한 제시된 수학모델을 이용하여 시스템을 구성하였으며 이를 이용한 시험으로부터 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
이를 위해 경사포스트의 수학모델을 제시하였다. 또한 제시된 수학모델을 이용하여 시스템을 구성하였으며 이를 이용한 시험으로부터 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
포스트gst)의 경사 각도를 변화시켜 필름 위치를 제어하게 된다. 이를 위해 포스트의 역할을 수학적 모델로 정의하고 이를 구현하는 하드웨어시스템을 개발하였다.
필름이동에 대한 수치해석결과를 바탕으로 필름의 횡방향 오프셋에 대한 실험을 하였다. 횡방향 오프셋거리는 1mm, 3 mm, 5 mm, -1 mm, -3 mm, -5 mm로 놓고 실험을수행하였다.

대상 데이터

장치는 포스트와 롤로 총 6개로 구성되어지고 각각의 지름은 40mm이다. 경사제어 포스트 2개, 일반 롤 2개, 필름을 감고 푸는 포스트 2개로 구성된다.
7을 제작하였다. 필름제어장치 크기는 길이 1000mm, 폭465rmm, 높이 289mm이다. Fig.

이론/모형

필름이동해석을 위해 포스트와 롤의 위치 등 여러 기본데이터를 Matlab에 입력하여 필름의 20mm오프셋이동 시뮬레이션을 하였다. 계산 결과는 포스트위치 Fig.

성능/효과

(1) 롤투롤 시스템에서 포스트의 기하학적 위상에 따른 필름 위치 관계를 수학적 모델로 정의하여 필름의 횡방향제어 관계식을 유도함으로서 포스트의 기하학적 상태와 필름 사이의 관계를 얻을 수 있었다.
(2) 두 개의 경사제어가 가능한 포스트로 구성된 필름이송 장치로부터 포스트의 경사제어로 필름의 횡방향 정밀위치제어가 가능함을 확인하였다.

후속연구

본 연구를 통해서 개발된 롤투롤 포스트 경사제어 시스템은 인쇄전자 분야에서 인쇄의 중첩정밀도를 향상시키는데, 유용하게 적용 될 수 있을 것으로 사료된다.

참고문헌 (11)

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Yoon, S. C, Lim, J. S., and Lee, C J., 2007, "Printed Electronics: High Resolution Printing Technology," Polymer Science and Technology, Vol. 18, No. 3, pp. 238-245.
Shin, J. K. and Choi, J. H., 2008, "Development of Printed Electronics," KIEEME, Vol. 21, No. 6, pp. 11-19.
Shin, K. H., 2006, "Roll to Roll Technology for Display Manufacturing," Journal of the KSME, Vol. 46, No. 12, pp. 62-66.
Kim, C. H., Choi, B. O., Lee, T. M., and Kim, D. S., 2007, "Roll to Roll printing process," KSMTE Spring Conference, pp. 120-123.
Shankar, N. G., Ravi, N., and Zhong, Z. W., 2008, "A Real-Time Print-Defect Detection System for Web Offset Printing," Measurement, Vol. 1083, pp. 1-11.
Brandenburg, G., Geissenberger, S., Kink, C., Schall, N. H, and Schramm, M., 1999, "Multimotor Electronic Line Shafts for Rotary Offset Printing Presses: A Revolution in Printing Machine Techniques," IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 4, No. 1, pp. 25-31.

상세보기
Ramamurthy, V. D., Zhu, Y., and Prabhakar, R. P., 2006, "Characteristics of active and passive dancers: A comparative study," Control Engineering Practice, Vol.14, pp. 409-423.

상세보기
Kreyszig, E., 2006, Advanced Engineering Mathematics, 9th edition, Wiley, New Jersey, pp. 383-397.
John, J. C., 2005, Introduciton to Robotics Mechanics and Control, 3rd edition, Pearson, New Jersey, pp. 19-61.
Groover, M. P., 2007, Fundamentals of Modern Manufacturing, 3rd edition, Wiley, New Jersey, pp. 391-398.

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