로터리 언와인더는 어떻게 작동하나요?

A 로터리 언와인더 회전 샤프트 또는 척에 감긴 웹 재료 롤을 지지한 다음, 다운스트림 프로세스가 롤에서 재료를 끌어당길 때 해당 샤프트에 적용되는 속도와 제동 토크를 능동적으로 제어하는 방식으로 작동합니다. 핵심 원리는 지속적인 장력 제어입니다. 권출 중에 롤 직경이 감소함에 따라 동일한 선형 웹 속도에 필요한 회전 토크는 점차적으로 줄어들고, 언와인더의 제어 시스템은 롤 수명 전반에 걸쳐 안정적이고 일관된 웹 장력을 유지하기 위해 자동으로 보상합니다. Yitong Environmental Technology는 이 기능을 명확하게 설명합니다. 회전식 언와인더는 제어된 속도와 장력으로 재료 롤을 다운스트림 변환, 인쇄, 코팅 또는 라미네이팅 공정으로 지속적으로 공급하고, 재료가 소모될 때 초기 롤을 회전시키며 중단 없이 안정적인 웹 공급을 유지합니다(출처: Yitong Environmental Technology, 회전식 언와인더란 무엇입니까). 장력이 일관되지 않으면 주름, 파손, 정합 오류 및 수정하는 데 시간과 재료가 소요되는 인쇄 결함이 발생하므로 장력 정확성이 중요합니다.

로터리 언와인더가 해결하는 근본적인 문제

로터리 언와인더의 작동 방식을 이해하려면 해결해야 할 문제를 이해하는 것이 도움이 됩니다. 인쇄, 슬리팅, 코팅, 라미네이팅, 연포장 변환 등을 포함한 웹 기반 제조 프로세스에는 모두 일정한 속도로 기계에 들어가는 지속적이고 안정적인 장력의 재료 흐름이 필요합니다. 원자재는 감긴 롤로 도착하며 감긴 롤은 근본적인 기계적 문제를 제시합니다. 재료가 롤 외부에서 안쪽으로 소비됨에 따라 롤 직경이 지속적으로 감소합니다. 일정한 샤프트 속도에서 더 작은 직경의 롤은 회전당 더 적은 양의 웹을 제공합니다. 간단한 제동 시스템을 사용하여 일정한 장력을 가하면 직경이 감소함에 따라 장력이 증가합니다. 이제 동일한 브레이크 토크가 더 작은 모멘트 암에 작용하기 때문입니다.

Jota Machinery는 이를 직접적으로 설명합니다. 언와인드 스탠드는 기계식 홀더 그 이상입니다. 무거운 점보 롤을 지원하고, 롤 직경이 감소함에 따라 장력을 제어하고, 웹이 하류 섹션으로 들어갈 때 웹 정렬을 유지하도록 설계된 신중하게 설계된 시스템입니다. 적절한 설계를 통해 가동 중지 시간과 제품 일관성을 저하시키는 주름, 파손 및 고르지 않은 가장자리를 방지할 수 있습니다(출처: Jota Machinery, What Is an Unwind Stand). 로터리 언와인더는 직경 감지 제어 루프, 댄서 롤러 피드백 시스템 또는 로드 셀 장력 측정 시스템을 통해 이러한 직경 감소 문제를 해결합니다. 각각은 언와인딩 토크를 지속적으로 조정하여 변화하는 롤 형상을 보상합니다.

로터리 언와인더의 핵심 기계 구성요소

로터리 언와인더는 웹 처리 순서에서 특정 기능을 수행하는 여러 기계 및 제어 하위 시스템을 통합합니다.

메인 프레임 및 롤 지원 시스템

메인 프레임은 초기 롤의 무게를 지탱하고 웹 당김, 가속 및 감속 중에 생성되는 동적 힘에 저항하는 구조적 기초를 제공합니다. 롤 지지대는 두 가지 주요 형태 중 하나를 취합니다. 맨드릴 샤프트가 롤 코어를 통과하여 측면 장착 베어링에 고정되는 샤프트 설계 또는 전체 길이 샤프트가 필요하지 않고 유압식 또는 기계식 척이 각 끝에서 롤 코어로 확장되는 샤프트리스 설계입니다. Jota Machinery는 샤프트 없는 터렛 시스템이 유연한 포장 필름에 사용되어 신축성 있는 재료의 원활한 취급을 보장하는 반면, 샤프트 기반 설계는 코어 유지가 덜 우려되는 견고한 필름, 종이 및 호일 응용 분야에 더 일반적이라고 지적합니다(출처: Jota Machinery, Unwind Stand란 무엇입니까). 종이 초기 롤은 무게가 수 톤에 달하고 직경이 2,500mm를 초과할 수 있으므로 안전하게 취급하려면 견고한 프레임 구조와 높은 토크 장력 제어가 필요합니다(출처: Yitong Environmental Technology, 회전식 언와인더란 무엇인가).

제동 또는 구동 시스템

제동 또는 구동 시스템은 하류 기계에 의해 가해지는 웹 당김에 반응하여 롤 샤프트의 회전을 물리적으로 제어하는 것입니다. 세 가지 주요 작동 기술이 사용됩니다.

공압식 브레이크 시스템에서는 풀기 샤프트의 디스크 또는 드럼 브레이크에 공기 압력이 가해지면 다운스트림 프로세스의 당김에 저항하는 제동 토크가 생성됩니다. 기본적인 기계적 접근 방식은 장비 구성 변환에 대한 기술 개요에서 Label 및 Narrow Web이 설명한 대로 공압 또는 스프링을 사용하여 회전 댄서 또는 회전식 웹 ​​페스툰의 힘을 풀기 샤프트의 브레이크에 대해 균형을 맞춥니다(출처: Label 및 Narrow Web, Rewinds, Unwinds 및 Splicers). 공기압은 감소하는 롤 직경을 보상하기 위해 장력 컨트롤러에 의해 실시간으로 조절됩니다.

자기 분말 브레이크 시스템에서 분말 충전 커플링을 통한 전류는 적용된 전류에 비례하는 토크 출력으로 제동 토크를 생성합니다. 이를 통해 기계식 브레이크에 영향을 줄 수 있는 히스테리시스 효과 없이 매우 부드럽고 전자적으로 정밀한 토크 변조가 가능합니다.

구동 언와인더 구성에서 재생 모터는 단순히 제동 저항을 적용하는 것이 아니라 샤프트 속도를 능동적으로 제어합니다. 이를 통해 언와인더는 가속 및 감속 중에 관성이 큰 대구경 롤을 보다 정확하게 처리할 수 있으며, 댄서 위치 또는 로드 셀 피드백 신호에 따라 모터 속도를 변경하여 장력 제어에 참여할 수 있습니다.

댄서 롤러 및 장력 감지

댄서 롤러는 언와인더와 다운스트림 공정 사이의 지속적인 장력 제어를 가장 직접적으로 유지하는 구성 요소입니다. 댄서 롤은 풀림 샤프트와 하류의 첫 번째 고정 닙 또는 가이드 롤러 사이의 웹에 있는 자유 부동 롤러입니다. Montalvo Corporation은 원리를 설명합니다. 모든 댄서 장력 제어 장치에는 한 방향으로 미리 로드되는 아이들러 롤 또는 암이 있으며 웹이 댄서 롤 위에 그려질 때 웹 장력의 변화를 반영하는 움직임과 함께 위치 변화에 반응하여 움직입니다. 센서는 해당 위치를 모니터링하여 드라이브의 움직임을 제어합니다(출처: Montalvo Corporation, Dancer Roll Tension Control Basics).

댄서 롤러는 기계적 버퍼와 센서 역할을 동시에 수행합니다. 다운스트림 프로세스가 언와인더가 전달하는 것보다 더 많은 웹을 끌어당기면 댄서가 떨어지고 제어 시스템은 공급을 복원하기 위해 제동 토크를 줄이거나 모터 속도를 높이는 방식으로 반응합니다. 공급이 수요를 초과하면 댄서가 올라가고 시스템은 더 많은 제동을 적용하거나 속도를 줄입니다. Yitong Environmental Technology는 힘 변환기가 고정 롤러에서 실제 웹 장력을 측정하는 로드 셀 시스템이 다음과 같은 장력 제어 정확도를 달성한다고 보고합니다. 설정점의 플러스 또는 마이너스 1~3% 안정적인 작동 조건에서 (출처: Yitong Environmental Technology, 로터리 언와인더란 무엇입니까).

웹 가이드 시스템

잘 감긴 롤이라 할지라도 가장자리 변화, 코어 텔레스코핑 또는 롤 폭에 따른 재료 폭 불일치로 인해 롤이 풀릴 때 측면 웹 방황이 나타날 수 있습니다. 웹 가이드 시스템은 웹 가장자리 또는 중심선 위치를 감지하고 풀기 스탠드 또는 스티어링 롤러의 위치를 ​​변경하여 웹이 다운스트림 프로세스에 들어갈 때 웹을 중앙에 유지함으로써 이를 수정합니다. 웹 가이딩이 없으면 웹의 측면 드리프트로 인해 인쇄 정합의 정렬 불량, 균일하지 않은 슬리팅 절단, 웹 폭 전체에 걸친 코팅 적용 범위 문제가 발생할 수 있습니다.

롤 수명 동안 장력 제어가 작동하는 방식

로터리 언와인더 작동에서 기술적으로 가장 까다로운 측면은 전체 롤에서 거의 비어 있는 코어까지 일정한 웹 장력을 유지하는 것입니다. 롤 형상이 지속적으로 변하고 그에 따라 올바른 제동 토크도 변하기 때문입니다.

직경-토크 관계

뉴턴 또는 파운드 힘 단위의 웹 장력은 풀림 샤프트에 적용되는 제동 토크와 현재 롤 반경 사이의 관계에 의해 결정됩니다. 롤의 직경이 감소함에 따라 동일한 웹 장력에도 점차적으로 더 적은 제동 토크가 필요합니다. 즉, 장력은 토크를 반경으로 나눈 값과 같습니다. 롤 직경이 감소함에 따라 제동 토크를 일정하게 유지하는 제어 시스템은 웹에 점진적으로 과도한 장력을 가하여 결국 웹 파손을 유발합니다. 직경이 감소함에 따라 토크를 비례적으로 정확하게 감소시키는 시스템은 전체 롤 수명 동안 일정한 장력을 유지합니다.

직경 측정 방법

제어 시스템은 언제든지 올바른 토크 명령을 계산하기 위해 현재 롤 직경을 알아야 합니다. 실제로는 세 가지 접근 방식이 사용됩니다. 초음파 또는 레이저 직경 센서는 롤 직경을 실시간으로 직접 측정하고 이 값을 장력 컨트롤러에 공급합니다. 로터리 엔코더 기반 계산은 다운스트림 타코미터 롤에서 측정된 샤프트 회전과 웹 속도 간의 관계를 사용하여 직접적인 측정 없이 롤 직경을 수학적으로 계산합니다. 댄서 위치 통합은 시간 경과에 따른 댄서 롤러의 위치 기록을 사용하여 소비된 재료를 추적하고 현재 직경을 추론합니다.

Mitsubishi Electric의 장력 제어 엔지니어링 참조에서는 이를 장력 제어 방법의 주요 범주로 식별하고 이를 수동, 개방 루프 릴 직경 감지 및 폐쇄 루프 장력 피드백으로 분류하며, 폐쇄 루프 피드백 접근 방식은 고속 변환 응용 분야에 최고의 정확도를 제공합니다(출처: Mitsubishi Electric, 공장 자동화 장력 제어 전체 가이드).

전체 라인의 긴장 구역

로터리 언와인더는 전체 생산 라인의 장력을 제어하지 않습니다. 이는 Montalvo Corporation이 언와인드 드라이브와 하류의 첫 번째 마스터 드라이브 사이의 영역으로 정의하는 언와인드 영역의 장력을 제어합니다(출처: Montalvo Corporation, Dancer Roll Tension Control Basics). 다운스트림 처리 영역과 되감기 영역에는 각각 자체 장력 제어 루프가 있습니다. 언와인더의 역할은 첫 번째 다운스트림 닙에 유입되는 일관되게 장력이 가해진 웹을 제공하는 것입니다. 이 지점에서 장력 제어가 다음 구역의 제어 시스템으로 전달됩니다.

자동 접합: 멈추지 않고 실행

대량 변환 작업에서 재료 롤이 소진될 때마다 생산 라인을 중단하는 것은 낭비와 생산성 손실의 중요한 원인입니다. 정지 후 프레스를 다시 등록하고 속도를 높이려면 재료와 시간이 소비되고, 다시 시작하는 동안 생성된 스크랩은 생산 비용에 직접적으로 추가됩니다. 회전식 언와인더의 자동화된 접합 시스템은 라인이 생산 속도로 계속 작동하는 동안 만료되는 롤의 꼬리를 새 롤의 앞쪽 가장자리에 결합하여 이러한 중단을 제거합니다.

종이, 필름 및 포일 변환기는 이 프로세스에 대한 모범 사례를 설명합니다. 변환 단계를 통해 진행되는 풀기에서 와인더까지의 접합 위치 추적, 만료 롤에 남아 있는 웹을 최소화하기 위한 핵심 감지 기능 사용, 일관된 접합 위치를 보장하기 위한 접합 준비 단순화, 전자 기계식 발사 메커니즘이 있는 페이스트 롤 기술을 사용하여 페이스트 터 바운스를 최소화하고 제품 롤과의 정확한 접촉 촉진(출처: 종이 필름 및 호일 변환기, 권선 효율성 및 풀기). 올바르게 실행되면 댄서 롤러가 접합 이벤트 동안 일시적인 장력 과도 현상을 흡수하기 때문에 자동 접합은 본질적으로 다운스트림 프로세스에 보이지 않습니다.

로터리 언와인더가 사용되는 산업 및 재료

회전식 언와인더는 권취된 재료 롤이 연속 생산 공정에 투입되는 모든 곳에 나타납니다.

1. 초기 롤의 무게가 수 톤에 달하고 직경이 2,500mm를 초과할 수 있는 종이 및 티슈 제조에서는 슬리팅, 시트, 코팅 및 인쇄 라인을 공급하기 위해 튼튼한 프레임 구조와 높은 토크의 제동 시스템이 필요합니다(출처: Yitong Environmental Technology, 로터리 언와인더란 무엇인가)
2. 플라스틱 필름, 알루미늄 호일, 종이 및 라미네이트 웹을 백 제조 기계, 충전 밀봉 라인 및 라미네이팅 프레스에 정확하게 제어된 장력으로 공급하여 열 밀봉 작업을 통해 치수 정확도를 유지하는 유연한 포장 변환
3. 라벨 변환 및 내로우 웹 인쇄. 라벨 및 내로우 웹 변환은 인쇄 시작 시 언와인더와 마지막 리와인더에 의존하며 장력 제어는 실행 전반에 걸쳐 인쇄 정합 품질에 직접 연결됩니다(출처: 라벨 및 내로우 웹, 되감기 및 풀기)
4. 다양한 코어 경도 및 권취 밀도를 갖는 롤 전반에 걸쳐 일관된 인쇄 품질을 위해 안정적인 장력을 갖는 브레이크 또는 무축 풀림이 지정된 감열지 및 라벨 롤(출처: Jota Machinery, What Is an Unwind Stand)
5. 모터 구동식 장력 제어를 통해 짧은 장력 스파이크로 인해 되돌릴 수 없는 웹 손상이 발생하는 얇고 낮은 연신율 층의 주름이나 찢어짐을 방지하는 금속 호일 및 라미네이트
6. 위생 제품 라인, 여과 매체 및 지오텍 스타일 라인은 회전식 언와인더를 사용하여 직물 구조를 왜곡하지 않고 제어된 장력으로 넓은 롤을 가공 단계에 공급하는 부직포 생산입니다.

로터리 언와인더 선택 시 평가할 주요 사양

로터리 언와인더의 사양을 응용 분야 요구 사항에 맞추는 것은 일관되고 문제 없는 작동을 제공하는지 아니면 지속적인 장력 변동 및 가동 중지 시간의 원인이 되는지 여부를 결정합니다.

이틴테 로터리 언와인더 종이, 필름, 호일 및 부직포 응용 분야에 걸쳐 이러한 사양 요구 사항의 전체 범위를 해결하도록 설계되었으며 정밀한 장력 제어와 견고한 프레임 구조 및 웹 가이딩을 결합하여 다운스트림 변환 및 인쇄 공정에 일관되고 안정적인 웹 공급을 제공합니다.