5월 12, 2025

웹 장력 제어에 대한 완벽한 가이드: 생산 효율성 향상을 위한 핵심 요소

웹 텐션 제어란 무엇인가요?

웹 장력 제어는 생산 라인에서 연속적인 웹 소재가 이동하는 동안 웹의 방향을 따라 가해지는 힘을 제어하는 프로세스입니다. 이 제어된 힘은 인쇄, 코팅, 직물, 컨버팅 등의 애플리케이션에서 재료가 매우 정밀하게 이송되도록 하는 데 매우 중요합니다. 웹 장력 제어는 웹 처리 작업의 안정성과 효율성을 결정하는 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 이는 소재에 손상을 주지 않으면서 가공에 필요한 적절한 힘으로 소재를 잡을 수 있도록 합니다.

웹 장력 제어의 기본

웹 장력 제어는 연속적인 재료 웹의 길이를 따라 당기는 힘을 제어하는 것입니다. 일반적으로 단위 폭당 힘으로 표시되는 이 힘은 생산 라인을 따라 여러 소스에서 생성됩니다. 언와인드 스탠드에서는 후방 장력이, 구동 롤러에서는 전방 장력이, 되감기에서는 와인딩 장력이 적용됩니다. 이 장력은 정확한 제어를 위해 로드셀과 같은 장치를 사용하여 실시간으로 측정해야 합니다. 측정된 장력은 장력 컨트롤러를 통과하여 원하는 장력 값과 비교합니다. 편차가 발생하면 컨트롤러는 브레이크, 클러치 또는 모터와 같은 다른 구성 요소에 명령을 내려 필요한 수정을 수행합니다. 이러한 지속적인 피드백 루프는 웹 처리 애플리케이션에서 매우 중요한 전체 프로세스 동안 웹 장력을 일정하고 안정적으로 유지하는 데 도움이 됩니다.

정밀한 웹 장력 제어가 절대적으로 필요한 이유

웹 장력 제어는 웹 가공 산업에서 정확하게 유지해야 하는 가장 중요한 매개변수 중 하나입니다. 장력이 부족하면 인쇄 오류, 코팅 주름, 미끄러짐 등의 문제가 발생할 수 있으며, 이는 불량품 생산과 재료 낭비로 이어지기 때문에 비용이 많이 듭니다. 반면 장력이 높으면 늘어짐, 뒤틀림 또는 웹 끊김이 발생하여 시간 낭비와 재료 손실이 늘어날 수 있습니다. 장력이 변동하면 불량품 생산을 피하기 위해 공정 속도를 줄여야 하기 때문에 생산 효율에 미치는 영향은 상당합니다. 또한 장력 제어 불량으로 인한 불량품 발생 확률이 높아지면 회사의 수익성에도 영향을 미칩니다. 위의 영향 외에도 장력 변동은 기계 부품의 열화를 더 빨리 유발하여 유지보수 빈도를 증가시킬 수 있습니다.

즉, 웹의 적절한 장력을 제어할 수 있는 능력이 성공적인 웹 가공의 핵심입니다. 이는 결함의 수를 줄이고, 생산 공정의 중단을 방지하며, 재료를 절약하고, 공구를 보존하는 데 도움이 됩니다. 따라서 장력 제어는 그냥 지나칠 수 있는 비용이 아니라 웹 기반 제조에서 최상의 결과를 얻고자 하는 모든 기업이 고려해야 할 전략적 투자라는 점에 유의해야 합니다.

웹 장력 제어 시스템의 주요 유형 살펴보기

오픈 루프 장력 제어

오픈 루프 장력 제어는 장력 센서를 사용할 필요가 없는 자동 장력 제어의 한 형태입니다. 피드백 제어 신호를 사용하지 않고 웹 속도와 롤 직경에 따라 사전 프로그래밍된 제어 신호를 사용합니다. 예를 들어, 언와인드 롤의 직경이 감소하면 미리 계산된 프로파일에 따라 제동력이 조절됩니다. 오픈 루프 시스템의 장점은 폐쇄 루프 시스템보다 저렴하고 구현하기 쉬우며 재료 특성 및 가공 조건이 일정하고 장력 정확도가 가장 중요하지 않은 애플리케이션에 사용하기에 이상적이라는 점입니다. 그러나 이러한 시스템은 실시간 피드백을 제공하지 않으므로 재료 특성의 변화나 기타 공정 교란에 적응할 수 없으므로 더 까다로운 애플리케이션에서 장력 변동이 발생할 수 있습니다. 개방형 루프 제어는 간단한 변환 작업이나 비용이 중요한 요소이고 장력 변화가 허용되는 경우에 사용됩니다.

폐쇄 루프 장력 제어

폐쇄 루프 장력 제어는 피드백 루프를 사용하기 때문에 개방 루프 장력 제어보다 더 정확하고 안정적입니다. 이러한 시스템에서는 실제 웹 장력을 측정하는 장력 센서가 있고 그 신호가 장력 컨트롤러로 전달됩니다. 그러면 컨트롤러는 장력을 측정하고 설정 포인트와 비교하여 브레이크, 클러치 또는 모터와 같은 액추에이터에 신호를 보내 장력을 설정 포인트로 되돌립니다. 폐회로 제어의 주요 장점은 공정 조건이나 사용 재료의 특성의 변동에도 불구하고 일정하고 정밀한 장력을 제공할 수 있다는 것입니다. 따라서 특히 고속 인쇄 또는 박막 증착과 같은 애플리케이션에서 제품 품질이 향상되고 스크랩이 줄어들며 처리량이 증가합니다. 폐쇄 루프 시스템은 센서와 고급 컨트롤러를 사용하기 때문에 더 복잡하고 비용이 많이 들지만, 일반적으로 개방 루프 시스템보다 성능이 더 우수합니다. 인쇄기, 라미네이팅 기계, 슬리팅 기계 및 코팅 라인에서 널리 사용됩니다.

수동 장력 조절

가장 간단한 방법은 수동 장력 제어로, 운전자가 기계식 브레이크나 클러치와 같은 장력 장치를 촉각이나 시각으로 조정하는 방식입니다. 첫 번째 유형의 제어는 수동 제어이며 장비가 필요하지 않으므로 구현 비용이 가장 저렴합니다. 이 방식은 생산량이 매우 적거나 장력 정확도가 중요하지 않은 경우에 사용할 수 있습니다. 그러나 수동 제어는 작업자의 능력과 집중력에 크게 의존하기 때문에 고속 또는 장시간 작업 시 오류와 변동이 발생하기 쉽습니다. 따라서 높은 장력 제어가 필요한 애플리케이션이나 자동화된 웹 처리에는 적합하지 않으며 최신 산업용 웹 처리에는 일반적으로 사용되지 않습니다.

서보 구동 장력 제어

서보 구동 장력 제어 시스템은 서보 모터를 사용하여 웹의 장력을 제어합니다. 이 모터는 롤러에 직접 연결하거나 다른 텐션 시스템과 통합할 수 있습니다. 제어 시스템은 서보 모터에 신호를 보내 속도나 토크를 변경하여 웹 장력을 높은 정확도와 감도로 제어하는 데 사용됩니다. 따라서 서보 구동 시스템은 매우 높은 수준의 장력 제어가 필요하거나 잦은 장력 변화가 필요한 애플리케이션에 적합합니다. 또한 화면에서 웹의 속도와 위치를 미세하게 조정할 수 있습니다. 서보 구동 시스템의 가장 큰 단점은 주로 서보 모터와 제어 전자장치의 비용으로 인해 다른 장력 제어 방식보다 비싸다는 것입니다. 일반적으로 고속 인쇄기, 정교한 변환 기계, 변환되는 재료가 민감하거나 고가인 경우에 사용됩니다.

공압 장력 제어

공압 장력 제어 시스템은 공기압을 이용해 브레이크나 클러치에 힘을 가하여 웹 장력을 조절합니다. 공기 압력은 공압 레귤레이터에 의해 제어되며, 폐회로 구성에서 수동 또는 자동으로 조정할 수 있습니다. 공압 시스템은 많은 애플리케이션에서 단순성, 신뢰성, 비용 효율성의 균형을 제공합니다. 특히 가볍거나 중간 정도의 하중에서 부드럽고 일관된 장력을 제공할 수 있으며 유지 관리가 비교적 쉽습니다. 그러나 서보 구동식 또는 일부 고급 전기 폐쇄 루프 시스템과 같은 수준의 정밀도를 달성하지 못할 수 있으며 압축 공기 공급이 필요합니다. 공압 장력 제어는 특정 인쇄기, 라미네이팅 기계, 언와인드/리와인드 스탠드 등 다양한 웹 처리 애플리케이션에서 널리 사용됩니다.

유압 장력 제어

유압 장력 제어 시스템은 유압을 사용하여 장력에 필요한 힘을 생성합니다. 이러한 시스템은 일반적으로 두껍거나 무거운 재료를 가공할 때 높은 힘과 토크가 필요한 산업에 적용됩니다. 유압 시스템은 매우 높은 힘과 토크를 생성할 수 있으며 일반적으로 매우 강력하고 안정적입니다. 하지만 다른 장력 제어 유형에 비해 더 복잡하고 유지보수 측면에서 더 많은 주의가 필요합니다. 또한 유압유가 누출될 가능성도 있습니다. 유압식 장력 제어는 일부 제지 공장이나 대규모 라미네이팅 기계와 같은 고부하 변환 기계에 사용됩니다.

센서 및 측정 기반 장력 제어

이 카테고리는 로드셀, 스트레인 게이지 또는 초음파 센서와 같은 다양한 유형의 센서를 사용하여 웹 장력을 직접 측정하는 폐쇄 루프 시스템을 광범위하게 지칭합니다. 이러한 센서의 피드백을 사용하여 실시간으로 장력을 제어할 수 있다는 것이 가장 큰 특징입니다. 애플리케이션과 처리되는 재료에 따라 다양한 센서가 선택됩니다. 센서 기반 제어의 첫 번째 장점은 웹 및 공정 조건의 변화에 정확하고 빠르게 반응한다는 것입니다. 그러나 이러한 시스템은 더 복잡할 수 있으며 최상의 결과를 얻으려면 센서의 선택과 위치를 더 신중하게 결정해야 합니다. 센서와 측정을 통한 장력 제어는 장력이 최종 제품의 품질과 생산성 모두에 영향을 미치는 중요한 매개 변수인 웹 처리 애플리케이션에서 중요합니다.

브레이크 장력 제어

브레이크 장력 제어 시스템은 일반적으로 마찰 브레이크 또는 자기 입자 브레이크와 같은 브레이크를 사용하여 풀린 롤에 다시 장력을 가하여 웹 장력을 조절합니다. 제동의 정도는 줄의 장력을 조절하는 데 사용됩니다. 브레이크 시스템은 매우 간단하며 저속 작업에 경제적인 솔루션이 될 수 있습니다. 모든 유형의 브레이크 중에서 자기 입자 브레이크는 쉽게 제어할 수 있는 부드러운 장력을 제공한다는 점에서 특히 유리합니다. 그러나 마찰식 브레이크는 마모되는 것으로 알려져 있으며 수시로 조정해야 할 수 있고 열도 발생합니다. 자기 입자 브레이크는 시간이 지남에 따라 마모될 수 있으며 고속 애플리케이션에는 적합하지 않을 수 있습니다. 브레이크 장력 제어는 다양한 웹 가공 산업의 언와인드 스탠드, 특히 저속에서 중속 애플리케이션에 널리 적용됩니다.

자기 장력 제어

자기 장력 제어 시스템은 자기장을 사용하여 제어된 제동력 또는 토크를 생성합니다. 이는 일반적으로 자기 입자 브레이크 또는 히스테리시스 브레이크를 사용하여 수행됩니다. 자기장의 강도와 그에 따른 장력은 전기적으로 제어할 수 있습니다. 자기 장력 제어는 부드럽고 비접촉식으로 제어성이 우수하여 섬세한 소재의 감기 및 풀기와 같이 정밀한 장력이 필요한 용도에 적합합니다. 그러나 마그네틱 브레이크는 온도에 영향을 받을 수 있으며 최대 토크와 속도 측면에서 몇 가지 단점이 있을 수 있습니다. 마그네틱 장력 제어는 원사 감기, 와이어 드로잉, 인쇄 및 변환 공정 등 인쇄물이 매우 민감한 섬유 산업과 같은 일부 특정 분야에서 널리 사용됩니다.

자동화된 웹 텐션 제어의 이점

기능	수동 장력 조절	자동 장력 제어
생산 효율성	웹 중단 또는 조정으로 인해 중단되기 쉬운 낮은 성능	최소한의 수동 개입으로 더 높은 수준의 연속 작업 수행
비용	초기 비용 절감	초기 비용은 높지만 장기 운영 비용은 낮습니다.
정확성	작업자 기술에 대한 의존도가 높고 일관성이 없음	정확하고 일관된 장력 자동 유지
일관성	가변적이고 변동이 잦음	프로덕션 실행 내내 안정적인 긴장감
폐기물 감소	웹 끊김, 잘못된 등록 및 주름으로 인해 더 높음	일정한 장력으로 인해 결함 및 파손을 방지하는 낮은 장력
노동 요구 사항	지속적인 작업자의 주의와 조정이 필요함	수동 조정 및 모니터링의 필요성 감소
적합성	저용량, 중요하지 않은 애플리케이션	대용량, 고정밀 애플리케이션

표를 보면 자동화된 웹 장력 제어가 다음과 같은 이점을 제공한다는 것을 알 수 있습니다:

더 높은 생산 속도: 자동화는 웹 중단이나 수동 개입과 같은 중단을 줄이면서 더 빠른 속도로 생산 프로세스를 수행할 수 있음을 의미합니다. 이는 곧 처리량 증가와 생산 시간 단축으로 직결됩니다.
Lower 운영 비용: 초기 자본 지출은 높지만 운영자가 자주 신경 쓸 필요가 없기 때문에 운영 비용은 훨씬 낮습니다. 따라서 다른 작업에 사용할 수 있는 시간이 절약되고 일반적인 인건비 지출이 줄어듭니다.
더 나은 품질: 자동화 시스템에서는 장력이 잘 제어되고 일정하므로 오등록, 주름, 늘어짐, 고르지 않은 코팅과 같은 결함이 줄어듭니다. 그 결과 제품의 품질이 향상되고 스크랩 수준이 낮아집니다.
웹 중단 및 결함 감소: 자동 장력 제어는 웹 끊김과 결함을 줄여 재료 낭비를 줄이고 특히 고가의 재료로 작업할 때 많은 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.
더 나은 일관성 그리고 반복성: 자동화는 또한 생산 공정 전반에 걸쳐 좁은 범위 내에서 장력을 유지하는 데 도움이 되므로 첫 번째 제품부터 마지막 제품까지 제품의 품질이 손상되지 않습니다. 이는 공정을 여러 번 반복할 수 있기 때문에 품질 표준을 충족하는 데 중요합니다.
더 안전한 운영: 자동화는 생산 라인의 위험 구역에서 사람의 간섭을 최소화하여 작업자의 작업 환경을 더욱 안전하게 만들어 줍니다.
데이터 로깅 및 분석: 대부분의 최신 장력 제어 시스템은 자동화되어 있으며 일정 기간 동안 장력 데이터를 기록하고 분석하여 제조업체가 공정의 효율성을 개선하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

즉, 자동화된 웹 장력 제어의 장점은 더 효율적이고 비용 효율적이며 신뢰할 수 있는 제조 공정을 통해 낭비를 줄이면서 더 나은 품질의 제품을 생산할 수 있다는 것입니다. 이러한 시스템은 장기적으로 회사의 성과를 개선하는 데 도움이 되므로 좋은 투자입니다.

KETE 선택: 우수한 인쇄 및 슬리팅을 위한 안정적인 장력 제어 보장

KETE는 연성 인쇄 및 슬리팅의 성공이 웹 장력 제어의 안정성에 달려 있다는 것을 잘 알고 있습니다. 그렇기 때문에 당사는 다양한 기계 포트폴리오에 최첨단 자동 장력 제어 시스템을 통합하고 있습니다. KTGP 시리즈 윤전 그라비어 및 KTFP 시리즈 플 렉소 인쇄기에서는 인쇄 중 웹 장력 제어를 위한 중요한 자동 제어 시스템이 사용됩니다. 또한 KTSM 시리즈 슬리팅 기계에서 장력 제어는 깨끗한 절단과 완벽하게 감긴 완성된 롤을 제공하는 데 도움이 되는 중요한 요소입니다. 또한 KETE 기계는 잦은 수동 개입이 필요 없는 고도로 개발된 장력 제어 시스템을 갖추고 있어 인적 오류의 가능성을 줄이고 장기적으로 안정적인 생산을 유지할 수 있습니다. KETE는 15년 이상 연포장 인쇄 및 포장 산업에 종사해 왔으며 고객의 성공을 위한 최상의 솔루션을 제공하기 위해 항상 "품질 우선, 고객 최우선"이라는 비즈니스 철학을 고수해 왔습니다.

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일반적인 웹 텐션 제어 문제 해결

일관되지 않은 긴장감으로 문제 해결

장력 불일치에는 다양한 장력 수치, 고르지 않은 와인딩, 제품 결함 등 여러 가지 형태가 있습니다. 문제를 해결하기 위해 가장 먼저 해야 할 일은 불일치의 원인을 파악하는 것입니다. 여기에는 다음이 포함될 수 있습니다:

장력 센서 살펴보기: 장력 센서는 보정되고 깨끗하며 어떤 식으로든 손상되지 않아야 합니다. 배선 연결이 제대로 되어 있고 센서가 안정적이고 정확한 신호를 보내는지 확인합니다.
확인 액추에이터: 브레이크, 클러치 또는 모터의 마모, 손상 또는 오작동 징후가 있는지 확인합니다. 텐션 컨트롤러의 제어 신호에 적절하게 반응하는지 확인합니다.
웹 경로 검사: 웹 경로에 장력 변동을 일으킬 수 있는 장애물, 기울어진 롤러 또는 높은 마찰이 없는지 확인하세요.
제어 시스템 설정을 확인합니다: 장력 설정 포인트가 올바르게 설정되어 있고 PID 제어 파라미터와 같은 제어 파라미터가 재료 및 공정에 최적화되어 있는지 확인합니다.
롤 다이내믹스: 장력의 변동은 롤이 둥글지 않거나 롤 밀도의 변화로 인해 발생할 수 있습니다.

잠재적 원인이 확인되면 센서 재보정, 마모된 액추에이터 부품 교체, 롤러 청소 또는 재정렬, 제어 시스템 파라미터 조정 또는 들어오는 롤 품질 문제 등의 시정 조치를 취할 수 있습니다.

웹 중단 및 자료 손상 방지

웹이 끊어지거나 소재가 손상되는 것은 보통 긴장의 직접적인 결과입니다. 이러한 문제를 방지하려면

장력 설정값을 확인합니다: 장력 설정값은 사용 중인 소재에 따라 설정해야 하며 소재의 인장 강도보다 크지 않아야 합니다. 재료 사양 및 공정 절차를 검토합니다.
점진적인 긴장감 변화: 장력을 갑자기 변경하면 웹에 많은 압력이 가해지므로 장력을 갑자기 변경하지 않는 것이 중요합니다. 제어 시스템은 장력을 서서히 증가 및 감소시키는 방식으로 설계되어야 합니다.
웹 결함을 확인하세요: 또한 웹에 찢어짐, 절단, 얇은 부분 등 장력 하에서 끊어지기 쉬운 결함이 있는지 검사하는 것도 중요합니다.
적절한 롤러 표면: 롤러 표면이 손상되거나 더러워지면 마찰이 증가하고 웹에 국부적인 응력이 가해집니다. 롤러를 양호한 상태로 유지하세요.
긴장 피크를 모니터링합니다: 특정 프로세스에는 단기적인 장력 변동이 있을 수 있습니다. 제어 시스템은 이러한 피크를 식별하고 웹 중단을 방지할 수 있어야 합니다.

웹 주름 및 늘어짐 문제 해결

웹 주름과 늘어짐은 일반적으로 웹 폭의 장력 변화 또는 소재에 비해 너무 높거나 낮은 장력과 관련이 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해

웹에서 장력 프로필을 확인합니다: 와이드 웹 애플리케이션에서는 소재의 폭 전체에 걸친 장력 프로파일을 확인해야 합니다. 장력이 고르지 않으면 주름과 트래킹 문제가 발생할 수 있기 때문입니다. 장력 프로파일을 측정하기 위해 특수 센서나 기술을 사용해야 할 수도 있습니다.
긴장감을 조절하세요: 장력을 약간 높이거나 낮추어 재료에 맞는 설정을 찾아보세요. 소재마다 필요한 장력 수준이 다르다는 점을 이해하는 것이 중요합니다.
롤러를 확인합니다: 롤러의 위치가 부적절하면 웹이 제대로 추적되지 않아 웹이 구겨지거나 늘어날 수 있습니다. 모든 롤러가 서로 평행하고 웹 이동 방향과 수직인지 확인하세요.
스프레더 롤러를 검사합니다: 스프레더 롤러는 웹을 십자 방향으로 약간 늘려 주름을 줄이는 데 사용됩니다. 이 롤러가 제대로 작동하고 올바른 위치에 배치되었는지 확인하세요.
자료의 특성을 고려하세요: 일부 소재는 다른 소재보다 주름이 생기거나 늘어날 가능성이 더 높습니다. 경우에 따라 공정 매개변수를 변경하거나 다른 소재를 선택해야 할 수도 있습니다.

장력 수준을 조정하고 롤러를 점검하며 올바른 웹 처리 기술을 사용하는 것은 웹 주름 및 늘어짐 문제를 해결하는 몇 가지 방법입니다.

텐션 스파이크 및 진동 처리하기

진동과 장력의 변동은 제어 시스템의 불안정성 또는 기계적 문제로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해

장력 제어 시스템 튜닝을 확인합니다: 장력 컨트롤러는 시스템의 최상의 응답을 달성하고 진동을 방지하기 위해 PID 파라미터를 조정해야 할 수 있습니다.
기계적 백래시가 있는지 확인합니다: 기어, 커플링 또는 기타 기계 부품의 기계적 백래시는 장력에 진동을 일으킬 수 있습니다. 기계적 문제가 있는지 확인하고 수정하세요.
센서 응답을 평가합니다: 장력 센서가 느리거나 소음이 있으면 장력이 상승하고 변동될 수 있습니다. 센서가 제대로 작동하고 회로에 깨끗한 신호를 보내는지 확인하세요.
긴장감 변화를 파악합니다: 일부 프로세스는 자연적으로 장력 변화를 일으킬 수 있습니다. 이러한 지식은 시스템에 대한 더 나은 제어 전략을 개발하는 데 유용할 수 있습니다.
댐핑 메커니즘 사용을 고려하세요: 경우에 따라 제어 시스템에서 관성 보정 또는 필터링과 같은 감쇠 메커니즘을 사용하여 장력 변동과 진동을 줄일 수 있습니다.

장력 스파이크 및 진동 문제를 해결하려면 제어 시스템을 올바르게 보정하고, 기계적 문제를 해결하고, 공정 역학을 이해하는 것이 필수적입니다.

결론

결론적으로 웹 장력 제어는 연속 웹 소재를 다루는 산업의 효율성과 품질을 높이기 위해 해결해야 할 중요한 요소입니다. 최적의 장력은 결함 수를 줄이고 낭비를 최소화하며 처리 속도를 높이기 위해 정확하고 일관된 장력입니다. 장력 제어 시스템의 선택은 수동 또는 자동, 개방 루프 또는 폐쇄 루프 등 제어하려는 특정 제조 공정에 따라 달라집니다. 생산 공정을 최적화하고 최종 제품의 품질을 높이며 궁극적으로 웹 가공 산업에서 성공하려면 다양한 장력 제어 기술과 그 적용의 차이점을 이해하는 것이 중요합니다.