KR0138398B1 - 고속 환편기용 선침장치 - Google Patents

Abstract

본 발명 선침장치의 액츄에이터는 응답속도가 빠르고 큰 힘을 얻을 수 있는 적층형 피에조 압전소자를 구동원으로 하여 2단 힌지구조의 증폭기구의 레버로 액츄에이터 핑거를 작동시키며 액츄에이터 핑거의 과도현상과 반력에 의한 튐현상을 제거하기 위하여 마그네트 홀더봉을 장착시켜 선침의 정확성을 높혔다. 리프트형 선침장치의 경우 고속으로 회전하는 실린더 잭 버트가 액츄에이터 핑거의 경사면을 타고 상승시 액츄에이터 핑거가 잭과 충돌하여 뒤로 후퇴하지 않기 위하여 약 100g 정도의 힘이 필요하며 압전소자가 이 힘을 지지해준다.

핑거선단의 요구변위 2㎜를 얻기 위하여 피에조 변위를 약 33배 정도 증폭시킬 수 있는 2단 힌지로 구성된 증폭기구로 레버를 작동시킴으로 기구적으로 무리없이 안전하게 작동시키며, 마그네트 홀더봉에 장착하여 자력에 의해 액츄에이터 핑거의 과도, 튐현상을 방지시켜 정확한 선침이 가능토록 하였고 기존 솔레노이드 액츄에이터보다 2배 향상된 응답성을 갖게 하여 고속선침이 가능하고 액츄에이터의 단수를 줄일 수 있어 상대적으로 편성 실린더를 짧게 설계하여 환편기의 고성능, 소형화설계를 가능케한 발명을 창출한 것이다.

Description

고속 환편기용 선침장치

제 1 도는 본 발명의 구조 사시도

제 2 도는 본 발명의 작동 구조도

제 3 도는 본 발명의 사용 실시예도

제 4 도는 종래의 리프트형 선침장치의 유형도

제 5 도는 종래의 푸쉬형 선침장치의 유형도

제 6 도는 리프트형 선침장치의 작동 구조도

제 7 도는 푸쉬형 선침장치의 작동 구조도

*도면중 주요부분에 대한 부호의 설명*

(1) : 증폭기구(1a)(1a') : 힌지

(1b)(1b') : 레버(2) : 피에조 압전소자

(2a) : 피에조 압전소자 결합공(3)(3') : 볼트

(4) : 액츄에이터 핑거(4a) : 결합구

(4b) : 경사면(4c)(4d) : 작동면

(5) : 힌지 핀(6) : 마그네트 홀더봉

(11) : 환편기(12) : 편성 실린더

(13) : 편성침(A) : 액츄에이터

(B) : 베이스 플레이트

본 발명은 고속 환편기용 선침장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 구동원으로 피에조(Piezoelectric)압전소자를 이용하여 2단 힌지 구조로 구성된 증폭기구의 레버로서 액츄에이터 핑거를 작동시키고 핑거의 과도현상(Overshoot)과 튐(Bouncing)현상을 마그네트 홀더봉으로 방지시켜 액츄에이터의 안정된 작동으로 응답시간을 단축시킨 것이다.

일반적으로 선침장치는 편성 실린더 원주에 배열된 각 편성침(Needle)의 상하운동을 제어하며 다양한 편직을 수행하도록 해주는 장치로서 선침의 정확도와 응답속도에 따라 환편기의 신뢰성, 생산성 및 편직의 다양성이 결정된다.

기계식의 경우 핀 드럼(Pin drum)이나 쟈카드 키(Jacquard key)의 단수에 제한을 받기 때문에 기계가 허용하는 범위내에서 패턴을 형성할 수 있으며 단수를 높이면 그 만큼 웨일폭의 편성이 가능하지만 기계적인 제약이 많아 단수를 높이는데 한계가 있다.

환편기의 고속회전을 위해서는 액츄에이터의 응답속도를 높이거나 단수를 늘려야 하는데 액츄에이터의 단수를 늘리면 그 만큼 편성 실린더가 길어지게 되어 소형화 설계가 어려우므로 액츄에이터의 응답속도를 높여야 한다.

현재 선침장치의 구동원으로는 주로 솔레노이드나 바이모프형(Bimorph) 압전소자를 이용하는데 솔레노이드 방식은 구동 에너지의 대부분이 코일에서 열로 소모되기 때문에 에너지 효율이 낮고 에너지 소비가 큰 단점이 있다.

또한 고속구동시 코일에서의 발열이 커지고 코일 자체의 인덕턴스로 인하여 오동작이 발생하므로 구동속도는 최대 약 80싸이클(cycle) 정도이다.

솔레노이드 제조기술의 발달로 솔레노이드의 크기를 많이 줄였으나 소형화에 한계가 있고 각 단의 솔레노이드나 영구자석 자장의 상호 간섭으로 각 단 간의 피치를 줄이는 데 제약이 많다.

선침장치의 선침방식은 액츄에이터 핑거의 운동방식에 따라 크게 2종류로 분리할 수 있으며 그 유형과 작동방식을 제 4, 5 도와 제 6, 7 도에 의해 설명하면 다음과 같다.

먼저 유형은 제 4 도와 제 5 도에 도시한 바와같이 리프트형과 푸쉬형의 여러가지 형태가 있으며 작동방식은 리프트형은 제 6 도에 도시한 바와같이 액츄에이터 핑거(4)는 실린더(12)의 회전면에 대하여 경사진 접촉면(4b)을 가지고 있어 액츄에이터 핑거(4)가 실린더(12)의 반경 방향으로 구동신호에 따라 활주 또는 요동운동을 하여 실린더 잭 버트(19)와 결합 또는 해제 되어서 편성침(13)의 상, 하 운동을 제어하는 것이고, 푸쉬형은 제 7 도에 도시한 바와같이 액츄에이터 핑거(4)는 입력신호에 따라 상, 하로 요동운동을 하는 것으로 핑거(4)가 이와 대응한 실린더 잭 버트(19)와 결합하지 않을 경우(Unselect 위치) 실린더 잭(18)은 상승캠(20)의 위치에 있게 되어 실린더 잭(18)이 상승 캠(20)을 타고 상승하여 편성침(13)이 상승하게 되고, 이와 반대로 핑거(4)가 실린더 잭 버트(19)와 대응할 경우(Select 위치) 실린더 잭(18)이 상승 캠(20)의 후단으로 밀려서 편성침(13)이 상승하지 않게 되며 상기와 같이 액츄에이터 핑거가 실린더 잭과의 대응여부에 따라 편성이 이루어지는 것이다.

한편 바이모드형 압전소자식의 액츄에이터는 솔레노이드식 보다 빠른 약 100~120needles/sec의 선침이 가능하나 구조상 지지할 수 있는 힘 30g 정도로 작아서 리프트형 선침장치에 적용하기가 어렵다.

본 발명 선침장치의 액츄에이터는 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 응답속도가 빠르고 큰 힘을 얻을 수 있는 적층형 피에조 압전소자를 구동원으로 하여 2단 힌지구조의 증폭기구의 레버로 액츄에이터 핑거를 작동시키며 액츄에이터 핑거의 과도현상과 반력에 의한 튐현상을 제거하기 위하여 마그네트 홀더봉을 장착시켜 선침의 정확성을 높혔다. 리프트형 선침장치의 경우 고속으로 회전하는 실린더 잭 버트가 액츄에이터 핑거의 경사면을 타고 상승시 액츄에이터 핑거가 잭과 충돌하여 뒤로 후퇴하지 않기 위하여 약 100g 정도의 힘이 필요하며 압전소자가 이 힘을 지지해준다.

핑거 선단의 요구변위 2㎜를 얻기 위하여 피에조 변위를 약 33배 정도 증폭시킬 수 있는 2단 힌지로 구성된 증폭기구로 레버를 작동시킴으로 기구적으로 무리없이 안전하게 작동시키며, 마그네트 홀더봉에 장착하여 자력에 의해 액츄에이터 핑거의 과도, 튐현상을 방지시켜 정확한 선침이 가능토록 하였고 기존 솔레노이드 액츄에이터보다 2배 향상된 응답성을 갖게 하여 고속선침이 가능하고 액츄에이터의 단수를 줄일 수 있어 상대적으로 편성 실린더를 짧게 설계하여 환편기의 고성능, 소형화설계를 가능케한 발명을 창출한 것이다.

이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 본 발명의 전체구조를 나타낸 사시도이고, 제 2 도는 본 발명의 작동구조를 설명하기 위한 동작 설명도이다.

액츄에이터(A)를 구성함에 있어서 1단 힌지(1a)와 1단 레버(1b), 2단 힌지(1a')와 2단 레버(1b') 및 피에조 압전소자 결합공(2a)을 가진 다층의 증폭기구(1)에 피에조 압전소자(2)를 장착시켜 베이스 플레이트(B)상에 볼트(3)(3')로 착설하고 2단 레버(1b')의 선단에 레버 결합구(4a)와 경사면(4b)을 갖는 액츄에이터 핑거(4)를 힌지핀(5)으로 베이스 플레이트(B)에 설치하며 마그네트 홀더봉(6)을 액츄에이터 핑거(4)의 작동면(4c)(4d)쪽에 설치하여 환편기(11)의 편성 실린더(12) 원주에 배열된 각 편성침(13)의 상, 하 운동을 제어하며 편직을 수행하는 선침장치이다.

미설명 부호 (14)는 방사피더, (15)는 드라이브 모터, (16)은 엔코더, (17)은 패턴닝절차 메모리, (18)은 실린더 잭, (19)는 잭 버트, (20)은 상승 캠이다.

이와같이된 본 발명은 환편기(11)의 제어기에 입력된 편성 테이터에 따라 선침장치가 작동하여 회전 실린더(12)에 장착된 실린더 잭(18)과 편성침(13)의 상, 하 운동을 제어하는 것으로 액츄에이터(A)의 작동은 구동원인 피에조 압전소자(2)가 최초 변위를 주면 증폭기구(1)의 착설된 1단 힌지(1a)의 1단 레버(1b)로 변위되어 1차 증폭되고 순차적으로 1단 레버(1b)의 작동에 의해 2단 힌지(1a')의 2단 레버(1b')가 2차 증폭하여 액츄에이터 핑거(4)의 작동 변위량인 2㎜까지 변위되어 2단 레버(1b')가 레버 결합구(4a)를 작동시키면 액츄에이터 핑거(4)의 작동면(4c)이 마그네트 홀더봉(6)에 접촉하면서 자력에 의해 액츄에이터 핑거(4)를 잡아 주므로 과도, 튐현상이 방지되며 이때 액츄에이터 핑거(4)의 경사면(4b)은 회전 실린더(12)에 장착된 실린더 잭(18)의 잭 버트(19)를 선택하여 편성침(13)을 상승시키고, 피에조 압전소자(2)가 원위치 되면 증폭기구(1)의 각 레버(1b)(1b')와 액츄에이터 핑거(4)도 원위치되면서 작동면(4d)이 마그네트 홀더봉(6)에 접촉되면서 최초 작동시와 동일하게 홀더봉(6)의 자력에 의해 과도 및 튐현상을 방지하므로 액츄에이터 핑거(4)가 안정되게 작동하여 정확한 선침을 수행하며 잭 버트(19)와 결합 또는 해제되면서 편성침(13)의 상, 하 운동을 제어하는 것이다.

그러므로 본 발명은 적층형 피에조 압전소자를 사용하여 에너지 효율이 높고 일반적 구동속도에서 발열이 없으며 증폭기구로 1, 2차로 증폭시켜 필요변위량을 얻고 홀더봉에 의해 정확한 선침을 할 수 있게 과도 및 튐현상에 의한 반력을 제거시키고 환편기의 응답속도를 4msec 이하로 향상시켜 편기의 고속구동과 소형화설계가 가능하여 편기의 고부가 가치화에 기여하는 유용한 발명을 창출한 것이다.

Claims (1)

1. 액츄에이터(A)를 구성함에 있어서 1단 힌지(1a)와 1단 레버(1b), 2단 힌지(1a')와 2단 레버(2b') 및 피에조 압전소자 결합공(2a)을 가진 다층의 증폭기구(1)에 피에조 압전소자(2)를 장착시켜 베이스 플레이트(B)상에 볼트(3)(3')로 착설하고 2단 레버(1b')의 선단에 레버 결합구(4a)와 경사면(4b)을 갖는 액츄에이터 핑거(4)를 힌지핀(5)으로 베이스 플레이트(B)에 설치하며 마그네트 홀더봉(6)을 액츄에이터 핑거(4)의 작동면(4c)(4d)쪽에 설치하여 환편기(11)의 편성 실린더(12) 원주에 배열된 각 편성침(13)의 상, 하 운동을 제어하며 편직을 수행하는 것을 특징으로 하는 고속 환편기용 선침장치.