Roll to Roll 설비에서 Roll 지름 계산 방법

1. 개요

- 많은 Roll-to-Roll 설비나, CPW 설비의 프로젝트등을 하다보면 현재 축에 감기는 Roll의 지름을 알아야 할때가 생깁니다.

Winding roll의 경우 실이나 면, 종이, 철판 등이 winding 되면서 지름이 넓어지게 되고, unwinding roll의 경우 반대로 지름이 줄어들게 됩니다. 늘어난 롤이나, 줄어든 롤(Roll)은 새로운 상품이 될수도있고, 새로운 원자재가 될수도 있겠지요 

 

2. Roll 지름 측정 방법

 - Roll의 지름을 알기 위한 방법은 몇가지 방법이 있습니다. 해당 Roll에 직접적인 계측장치, 엔코더를 통한 측정 방법, 초음파나 레이저 센서를 통해 측정된 값을 사용하는 방법 등 여러 산업군에서 해당 설비에 맞는 다양한 솔루션이 존재합니다.

- 본 포스트에서는, Roll의 직접적인 계측장치를 설치하는 방법 외에도 계산을 통한 Roll의 지름을 알 수 있는 방법을 포스팅하고자 합니다.

 

3. 직접적인 측정방법

- (2)에서 언급했듯 크게 두가지의 Roll 지름을 측정할 수 있는 방법이 있습니다.

- 그중 한가지는 지름을 계산하고자 하는 Roll에 직접적인 계측장치, 즉 Encoder를 사용하는 측정방법입니다.

- 이 방법은 측정하고자 하는 Roll에 직접적인 접촉이 일어나야 하고, 그 Roll의 직경이 커졌다 작아졌다 변화할 것이기 때문에 기구적인 방법도 같이 고민해야 합니다.

 

<Follow Arm>

 

- 다른 한가지는 지름을 계산하고자 하는 Roll에 초음파나, 레이저 신호를 이용하여 Roll의 지름을 측정하는 방법입니다.

- 이 방법은 측정하고자 하는 Roll에 직접적인 접촉이 없는 비접촉식 방법이기 때문에, 기구적인 방법을 고민할 필요는 없고 수리/정비의 용이성 또한 Encoder 타입보다는 우수하지만, Encoder 타입보다는 가격이 비싸다는 단점이 있습니다.

<Ultra sonic & Laser Sensor>

 

 

 

3. 지름 계산 공식

- 만일, Roll 직경을 측정하기 위해 두가지 방법 모두 고려되지 못했거나, 설비의 특성상 센서를 설치할 수 없는 환경일 때는 지름을 계산해서 Roll의 직경을 구해야 합니다. 다행히 Roll의 직경은 Winding/Unwinding 설비의 모터 속도(Motor speed), 선속(Line speed), 기어비(Gear ratio) 등을 알면 쉽게 구할 수 있습니다.

 

- 기본적으로 지름(Diameter)를 계산하기 위해서는 모터의 분당 회전수(RPM)와 Winding/Unwinding 되고 있는 면(Web)의 속도[Meter / Min] 를 알아야 구할 수 있습니다.

 

4. 예시

- (3)에서 언급한것처럼, 만일 Roll의 직경을 측정할 수 없는 상태일 때는 아래와 같이 Roll의 직경을 계산하면 됩니다.

위의 그림과 같을 경우, 공식에 대입하면

 

이러한 수식으로 도출 될 수 있고, 결국 이러한 직경이 구해집니다.

 

 

 

 오늘은 Roll의 직경을 구하는 방법을 알아보았는데요. 아주 기본적인 원리이고 엔지니어라면 이런 기술을 어떻게 응용시키는지가 중요합니다. 다른 설비에 어떻게 적용시킬것인가 한번 고민해 보는 시간을 가져보면 좋을것같습니다.