KR100207301B1 - 실을 교대로 꼬는 젯 장치 및 교대 꼬임 합연사 - Google Patents

Abstract

개별 단사들로부터 교대로 S자 및 Z자 플라이 트위스트화 한실을 제조하기 위한 장치. 본 장치는 개별 단사들을 공정에서 S자 혹은 Z자 방향으로 꼬면서 이동시켜 단사들을 꼰다. 꼬인 형태를 적용 시키면서 노드에서 플라이 트위스트화한 실을 결합하는 것은 결합부 전체에 걸쳐 분포된 개별 필라멘트 사이에 이격된 다수의 개별 결합 자리들을 특징으로 한다.

Description

[발명의 명칭]

실을 교대로 꼬는 젯 장치 및 교대 꼬임 합연사

[기술분야]

본 발명은 꼬임 합연사(twist plied yarn)에 관한 것이며, 특히 교대 꼬임 합연사(alternate twist plied yarn)와 개별 단사 가닥으로부터 이러한 실을 제조하는 장치에 관한 것이다.

[배경기술]

커트 파일 융단에 파일(pile)로 사용되는 대부분의 실(yarn)은, 동일한 길이의 꼬이지 않는 두 개 이상의 권축실(crimped yarn)을 합연사, 즉 꼬임 합연사를 형성하기 위해 서로에 대해 꼬아서 형성된다. 이 실들은 그 길이에 걸쳐 순수 꼬임에 대해 상당한 균일도를 가진다. 그 후 이 실은 파일 실로서 잘려진 후에도 꼬임 합연화한 형태로 남아 있도록 겹쳐 꼰 형태에서 화이버를 입히기 위해 고온에서 또는 증기에 느슨한 상태로 노출되어 진다. 합연 공정의 속도는 분당 35m 정도로 제한되는데, 그것은 하나의 이송 실 패키지를 타 이송 실 패키지 주위로 회전시킬 때의 관성 문제 또는 하나의 실이 플라이어 가이드(flyer guide)에 의해 다른 실 주위로 회전할 때의 공기역학적 항력 때문이다.

꼬임의 정도(degree of twist)가 커트 파일 융단에서 통상의 바닥 마모 동안에 꼬인 열고착 실들을 함께 유지하고 터프트 한정(tuft definition)을 주는 데 필요하다. 꼬임은 비용이 많이 들기 때문에, 융단 제조자들은 필요한 최소량으로 이 공정을 하려고 하지만, 꼬임의 비균일성은 불량한 꼬임부를 생성한다. 이 불량한 꼬임부는 풀어지고 엉켜져서 융단의 흠결이 된다.

교대 꼬임 합연사(ATP yarn)를 만드는 종래의 방법은, 연속적으로 꼬여진 제품에 비해 공정속도 및 질적으로 떨어지는 제품을 생산한다. 200YPM 정도의 공정속도 차이는 시장의 제품 생산 경쟁에서 중요하다. 임의의 속도에서의 중요 양질 항목은 꼬임의 균일성, 노드(node) 길이의 최소와 야드당의 노드의 저진동수 등이다. 노드들은 매우 짧고, 서로 멀리 이격되어 있고, 꼬임은 노드 직전까지 균일한 것이 바람직하다. 바람직한 고속에서 이러한 양질 항목은 달성하기 힘들다. 또한 종래 방법은 다른 실 또는 처리 상태에 대한 신속한 셋-업 변화, 라인의 속도 및 노드 사이의 실 길이 변화에 적응이 불가능하다.

비결합 노드로써 교대 꼬임 합연사를 형성하는 종래 방법은 단사 가닥들 및 합연사들을 꼬면서 연속 전진하는 동작과, 전진을 멈추지 않고 단일 가닥들을 반대로 꼬거나 간헐적인 멈춤동작을 하였다. 단사의 꼬임을 반전하면 단사들은 홑실 사이의 마찰에 의해서만 함께 조여진다. 노드 사이의 간격은 길게되었지만 단사 및 합연사의 꼬임 손실 및 특히 비결합 노드 가까이의 꼬임의 균일성 부족은 심각한 질적 문제였고, 또한 요구속도보다 속도가 떨어졌다.

결합 노드로써 교대 꼬임 합연사를 형성하는 종래 방법은 단사 가닥들과 합연사를 연속적으로 꼬면서 전진하는 동작과, 단사 사닥들의 전진을 멈추지 않고 단사 가닥들의 꼬임을 간헐적으로 반전하는 동작을 하였다. 단사를 반전시키면, 단사들은 서로 합연 되기 전에 함께 결합되어졌다.

결합 노드로써 교대 꼬임 합연사를 형성하는 다른 방법은 전진의 멈춤 동작, 두 위치에서 가닥들을 파지하는 동작, 클램프 사이의 한 위치에서 동일 방향으로 단사 가닥들을 꼬는 동작, 두 위치에서 이 공정은 수용할 만한 품질을 제공할 수도 있지만 느리고 지리한 공정인 사전 결합 반전시에 정교한 멈춤동작을 필요로 한다. 이전의 방법들은 빈번한 꼬임의 반전으로 균일하게 꼬임 실들의 짧은 단편들을 제조할 수 있는 기술을 게시하지만, 당업자가 우수한 균일 꼬임 상태의 만족스런 제품을 제조하면서 종래의 순수 꼬임 합연의 속도 이상의 속도로서 공정을 조작가능하게 하는 기술은 게시하지 않는다. 실을 좀더 신속하게 꼬기 위해 더욱 강력하게 실을 꼬는 방식의 공정속도 증가 노력이 행해졌을 때 이것은 또한 실이 융단으로 쓰이기에 부적당한 용적(bulk)을 갖도록 압축하게 되고, 이러한 압축정도는 꼬여진 부분의 길이에 걸쳐 극도로 변화하여 실을 끊어지게 할 수도 있다. 또한, 꼬임 반전부 사이의 거리가 짧은 실에서는, 반전부가 전체 실 길이의 많은 부분을 차지하며 때때로 커트 파일 융단의 표면에 나타나게 된다. 결합 노드에서 잘려진 터프트(tuft)는 노드 사이에서 잘려진 터프트보다 더욱 더 압축하며, 이러한 터프트가 더욱 빈번하게 발생할수록 융단을 더욱 균일성이 떨어진다. 따라서, 노드 사이의 거리를 가능한 크게 하여 눈에 띄는 것을 최소화하는 것이 바람직하다.

또는 노드는 붙이고 난 후 계속되는 조작과 융단에 터프링 할 때의 인장 및 마멸에 의한 분리력에 저항하기에 충분한 강도를 가져야만 한다. 만약 단 하나의 노드라도 끊어지게 되면, 겹들은 소정의 거리에 걸쳐 꼬이지 않게 되고, 융단에 엉켜진 분리부분들이 형성되어 홈 또는 결점으로 나타난다. 따라서, 적절한 강도를 지니도록 각 노드를 결합시키는 것은 홈이 없는 융단을 만드는데 매우 중요하다.

증가된 속도로서, 적절하게 균일한 꼬임 및 용적을 가지고 반전 노드 사이의 길이가 길며 각 노드가 분리를 방지하게 적절한 강도를 가진 꼬임 합연사를 생산하는 수단이 절실히 요구된다.

[발명의 요약]

본 발명에 따른, 다수의 실 가닥들로부터 교대 꼬임 합연사를 형성하는 공정은, 서로 인접한 통로에서 인장력을 걸어 소정의 비율로 실가닥들을 전진 시키는 단계와, 상기 통로를 따라 전진할 때 동일 방향으로 실가닥들을 꼬는 단계와, 상기 꼬인 가닥들을 합연하는 단계와, 상기 가닥들의 전진동작의 멈춤 단계와, 결합부를 형성하기 위해 꼬임 합연한 가닥들을 결합하는 단계와 가닥들의 꼬임을 멈추는 단계와, 결합부 인접부에 합연 반전 노드를 형성하기 위해 다른 방법으로 상기 가닥 들을 꼬는 동안 상기 단계를 반복하는 단계를 포함한다. 실 가닥들의 전진속도는 상기 노드 형상 사이에서 감소되고, 단계들의 반복에 있어, 가닥들은 반대방향으로 꼬여져 인접한 꼬인 부분들이 아주 균일하게 꼬여지도록 하는 것이 바람직하다.

실에서 교대 꼬임 부분들을 규정하는 노드 사이에서 고정 거리를 갖는 교대 꼬임 합연사를 장치는 연속적으로, 실 가닥들의 공급원과, 가닥들의 장력을 거는 수단과, 가닥들을 꼬는 수단과, 상기 노드에서 상기 가닥을 압착 및 결합하는 수단과, 상기 실을 전진시키는 수단을 포함한다. 상기 고정거리에 대한 인장수단과 꼬임수단 사이의 거리의 비는 적어도 2 이상이고; 상기 고정거리에 대한 꼬임수단과 결합 수단 사이의 거리의 비는 0.02 보다 작고; 상기 고정거리에 대한 상기 결합수단과 상기 전진수단 사이의 거리의 비는 적어도 2 이상이다.

본 발명에 따른 장치 및 공정은 고품질의 교대 꼬임 합연사를 생산하면서 고속으로 작동될 수 있고, 놀랍게도 가닥들을 단속적으로 전진시키는 방법을 사용하여도 고품질의 교대 꼬임 합연사를 생산한다. 또한 꼬여진 단사가 함께 합연 된 후 및 단사 꼬임이 반전되기 전의 결합방법은 똑같다. 반전 노드는 결합부가 제조된 후 결합부 인접부위에 형성된다. 단계의 멈춤 및 전진 방법에서 정확한 위치결정 문제를 보완하는 새로운 장치가 사용된다. 이 새로운 단계들의 정교한 고속 조화가 이전에 할 수 없었던 고품질의 교대 꼬임 합연사를 고속 공정으로 생산할 수 있게 한다. 단계들 사이의 조화가 기계기능의 타이밍 조절에 의해, 바람직하게는 프로그램가능 제어기에 간단히 키보드 입력하여 신속하고 쉽게 변화가능하다.

실의 꼬여진 가닥들을 결합하는 장치는 초음파 혼(ultrasonically energized horn)이 바람직하며 상기 혼은, 혼에 접촉하도록 가동적인 슬롯화된 앤빌을 갖는 실 접촉 표면과 대향한 활성 표면을 갖는다. 이 앤빌이 있는 실 접촉표면은 혼을 구비한 통로를 형성하도록 구성되어, 실은 혼과 앤빌의 대향 표면의 수직 평면에서 나란히 실들이 배치되도록 통로에 넣어져 압착된다. 혼과 앤빌 슬롯에 의해 형성된 통로에 넣어지는 실은 결합과정 동안에 압착되어진다. 실이 통로에 완전하게 넣어질 때, 결합의 일 유형이 형성된다. 실의 첨가 또는 보다 좁거나 짧은 통로 형태에 의해 통로가 지나치게 채워지면, 보다 강한 다른 결합 유형이 형성된다.

특히, 두겹에서 세 개까지의 공정 변화에 맞춰지는 바람직한 토크 젯은 변화가능 삽입구가 있는 몸체를 포함하는데, 삽입구는 2,3 또는 4개의 길이방향 실 통로들을 포함하여, 실통로들을 여기에 연결된 접선방향 공기통로를 가지며, 여기서 모든 실들은 처음에 일방향으로 꼬여지고 다음에는 반대방향으로 꼬여진다.

본 발명에 의한 제품은 바람직하게는, 반전 노드 사이에 길이방향의 간격을 가지고 방향을 번갈아 바꾸며 꼬인 다수의 실 가닥으로부터 형성된 교대 꼬임 합연사이며, 각 노드 사이는 적어도 합연사가 100회 이상 꼬인 것 만큼 떨어져 있고 노드 길이는 상기 2개의 가닥 직경보다 작거나, 다른 방법으로서 합연사의 1/4 꼬임 보다 작다. 결합부는 반전 노드가 형성되기 전에 합연사에 형성 되는데, 결합의 중심은 반전노드의 중심에 정렬되지 않고, 노드의 가닥들은 서로 소정의 각으로 함께 결합된다. 노드 길이는 결합부의 길이 보다 작다. 또한 본 발명에 의한 제품은 대체로 구형파(square wave)꼬임 단면과, 반전노드에서 매우 짧은 디스터브 꼬임 길이(disturbed twist length)와, 단사 강도의 적어도 50% 이상의 노드강도를 갖는 것을 특징으로 한다.

앤빌 슬롯과 혼에 의해 형성되는 통로가 합연사에 의해 가득찰 때, 결합부 체적은 겹쳐진 비결합부와 거의 구별되지 않고 결합부 전체에 걸쳐 필라멘트 사이의 이격된 다수의 개별 결합용 자리들을 포함한다.

전진속도는 균일 꼬임 정도를 얻기 위해 꼬임 싸이클과 조화되어야 한다. 꼬임 수단의 출구와 결합 수단 사이에는 적어도 1회의 꼬임이 있어야 바람직하다.

꼬임 합연된 하나 또는 모든 실들은 소성화 작용제 및/또는 결합 공정전 부착성을 향상시키는 물질로써 처리되어 진다.

또한, 전진동작 동안, 생산된 실은 예를들면 권취기(windup)로 일정한 비율로 이송되어져 축적될 수도 있다. 또한 실은 권취되기 전에 증기 또는 고온 에어를 사용하여 연속 가열 공정으로 운반될 수도 있다. 또한 합연사는 초음파 장치 뒤에 있는 부스터 토크 젯이 있는 단사통로를 지나갈 수도 있으며, 젯은 동시에, 동일방향으로, 바람직하게는 반대방향으로 단사처럼 합연사를 꼰다. 장력 조절기(tension transducer)가 합연 작업 동안에 합연사의 순간 장력을 감시하는데 사용될 수도 있고, 이 출력신호는 자동처리 제어시스템의 일 요소로 사용될 수도 있다. 선택적으로, 하나 이상의 실이 합연사사이에, 바람직하게는 실들이 토크 젯을 빠져나올 때 첨가될 수도 있다.

변형예로서, 개별실들은 가압된 유체에 의해 일방향으로만 꼬여질 수도 있고, 일 전진동작과 동시에 꼬여지고, 다른 전지니동작에서는 실에 축적된 반대방향 토크에 의해 함께 합연 꼬임할 수도 있는데, 이 반대방향 토크는 부스터젯에 의해 도움을 받거나 감소될 수도 있다.

합연화 되지 않은 실이 대체로 같을 때 개별성분 실들은 대체로 굵기가 같은 것이 바람직하며, 성분 실들은 대체로 길이가 같은 것이 바람직하다. 개별 성분 실들은 융단에 사용하기 적절한 스테이플사 또는 벌크 연속 섬유(bulked continuous filament)인 것이 바람직하다.

합연사는 cm당 1회전 보다 적은 단사 가닥꼬임을 갖고, 단사 꼬임에 대한 합연 꼬임의 비율은 0.6 보다 크고, 노드 강도는 단사 가닥의 필라멘트 극한 파단 강도의 적어도 50% 이상인 것이 바람직하다.

다용도로 쓰이는 생산품은 S 자 또는 Z 자 꼬임이 각 동등 부분에서 대체로 균일한 단사 꼬임 및 합연 꼬임을 가지지만, 가변 길이를 가질 수도 있는 단면의 일부에서 서로 다른 꼬임 정도를 갖는 새로운 실들은 일차 토크젯 및/또는 부스터-젯 활성화 또는 다른 기능들의 적절한 프로그래밍에 의해 제조될 수도 있다.

공급용 실들은 권축 연속 필라멘트(crimped continuous filament) 또는 융단용 권축 스테이플인 것이 바람직하지만, 정전기 조절용 전도성 물질 돋는 시각적 형태 부여를 주기 위하여 비권축된 파이버(uncrimped fiber) 또는 필라멘트의 소수 성분을 약 10% 까지 함유하는 것이 바람직하다. 또한 권축 또는 비권축 필라멘트로된 합연사가 직물(woven) 또는 편포(knitted fabrics), 코디지(cordage) 및 쓰레드(thread)용으로 제조될 수도 있다.

공급용 실들은 굵기가 통상 융단용인 1000-3000 데니르(denier)에서 의복 및 실내 장식품용으로 적절한 250-800 데니르의 범위 이다. 쓰레드용으로 보다 낮은 데니르가 사용될 수도 있다. 합연사의 꼬임 정도는 종래 융단용으로 쓰인 인치당 3.0-3.5회의 범위(1.2-2.2회/cm)에서 의복용의 매우 높은 꼬임수까지 변할 수 있다. 종래 합연사는 높은 꼬임수에서의 생산성 손실에 의해 상당히 제한되지만, 본 생산품은 통상 높은 꼬임수를 동반하는 벌크의 손실에 의해 주로 제한된다. 5 tpi(1.8회/cm) 또는 그 이상의 합연사의 꼬임수는 본 공정을 사용하여 쉽게 달성할 수 있는데, 예를들면 1300 데니르의 공급용 실로서, 처리속도를 감소없이 또는 약간만 감소시키면서 경제적 생산가능한 생산품의 범위를 크게 연장시킨다.

[도면의 간단한 설명]

제1도 및 제1a도는 각기 본 발명의 처리공정을 각기 사용하는 장치 및 관련 제어 특징부의 개략도.

제2a도 내지 제2d도는 본 발명을 실시하기에 유용한 토크 젯의 개략도.

제3도는 노드고정용 초음파 혼과 앤빌의 개략도.

제4도는 제3도 앤빌의 개략적인 평면도.

제5도는 노드의 한쪽 측면에서 작동하는 꼬임 합연의 성질을 보여주는 본 발명 실에서의 전형적 고정노드의 개략적인 확대도.

제6도는 꼬임 반전의 몇몇 연속 단편을 도시한 개략도.

제7도는 샘플에 대해 합연사 꼬임 균일성을 간단히 측정하기 위한 도구의 개략도.

제8도는 평균 꼬임수를 측정하는데 사용되는 꼬임수 카운터의 개략도.

제9도 및 제9a도는 전 싸이클(complete cycle) 및 반 싸이클(one-half cycle)을 각기 도시하는 본 발명에 의한 처리공정에 대한 타이밍 다이어그램.

제10도는 본 발명에 따른 꼬임 분포를 얻기 위한 컴퓨터 프로그램의 흐름도.

제11도, 제12a도, 제12b도 및 제13도는 본 발명의 제어 시스템의 논리적 흐름도.

제14a도, 제14b도, 제14c 도는 실시예 1의 실에서 상이한 꼬임 균일성 정도를 보여주는 그래프.

제15a도 및 제15b도는 실시예 2의 실에서 꼬임을 보여주는 그래프.

제16a도, 제16b도 및 제16c도는 실시예 5의 결과를 도시한 그래프.

제17도는 본 발명의 교대 꼬임 합연사에 형성된 결합부를 제5도의 C-C선을 따라 취한 단면의 확대(100배)사진.

제18도는 4개의 실 통로를 구비한 삽입구를 포함하는 본 발명의 젯장치의 사시도.

제19도 및 제20도는 각기 2개 및 3개의 실 통로를 구비한 젯 삽입구에 대하여 실 통로 형태를 도시하는 도면.

제21도는 제18도의 21-21 선을 따라 취한 단면도.

제22도 및 제23도는 각기 제21도의 22-22 선과 23-23 선을 따라 취한 단면도.

제24도는 본 발명의 합연사에서 결합된 반전노드 근처를 도시한 개략도.

제25도는 합연사의 결합부의 길이를 따라 취한 확대(200배) 사진.

제26도 및 제27도는 각기 제24도의 26-26 선과 27-27 선을 따라 취한 본 발명의 교대 꼬임 합연사에 형성된 결합부의 단면의 확대(40배)사진.

[발명의 상세한 설명]

제1도를 참조하면, 권축 융단 다중-필라멘트 실가닥(10)들은 공급 패키지(12)로부터 배플 보드(14)의 구멍(14a)을 거쳐 최종 작용기(17)상의 장력기(16)까지 가져와져서 제2a도 내지 제2d도에 더욱 상세히 도시된 토크 젯(20)으로 들어간다. 압축공기는 제어기(24b)에 의해 프로그램화된 공기밸브(22)에 의해 토크 젯(20)의 두 개의 통로로 들어간다. 토크 젯(20)은 실(10)을 장력기(16)와 토크 젯(20) 사이의 영역에서 방향을 교대로 하여 꼰다. 실들은 토크 젯(20)을 떠나면서 합연화되고 꼬여지며, 전진동작이 멈추는 동안에 초음파 혼(26)과 관련 앤빌(27)에 의해 함께 간헐적으로 압착 및 결합된다. 토크 젯(20)의 절반과 구조상 유사한 단일 부스터 토크 젯(28)은 초음파 혼(26) 뒤에 위치하며 영국 특허 제 2,022,154 호에 게시된 방법으로 합연 꼬임을 돕는 역할을 하며 이후에 보다 구체적으로 설명하겠다. 다음에, 합연사(30)는 그 다음으로 견인 롤(40)을 지나는데, 견일 롤은 합연사(30)를 파지하여 제어기(24a)에 의해 제어되는 싸이클로서 실들을 가속 및 감속한다. 필요하다면, 합연사(30)의 순간 장력을 추적하는 장력 조절기(32)가 부트터 젯(28)과 견인 롤(40) 사이에 위치할 수 있고, 조절기의 출력신호는 자동 또는 수동 싸이클 제어를 돕는데 사용될 수 있다. 정전기 방지 실 등이 첨가된다면, 실은 패키지(13)로부터 토크 젯(20)의 출구의 겹쳐지는 실 사이에 위치한 가이드를 거쳐 이송된다.

L₁으로 표시한 장력기(16)와 토크 젯(20) 사이의 거리는 일 영역을 형성하고, 토크 젯(20)과 초음파 혼(26) 사이의 거리 L₂는 다른 영역을 형성하고, 초음파 혼(26)과 견인 롤(40) 사이의 거리 L₃은 세 번째 영역을 형성한다.

합연사(30)는 그후 패키지에 권취되거나 직접 하역 장치(50)로 이송되는데, 하역 장치는 실(54)을 중복 또는 연속 나선형 패턴으로 이동벨트(52)에 적재시킨다. 다음에, 벨트(52)는 나선형의 실(54)을 가열 터널(56) 안으로 운반하는데, 가열 터널은 실들의 합연 꼬임된 형태를 고정하기 위해 포화 증기로 가열한다. 터널의 출구단(58)에서, 합연사(30)는 벨트로부터 패키지(60)에 권취된다. 하나 이상의 합연사(30)가 동시에 가열 터널(56)을 거쳐 이동할 수도 있다.

꼬임 및 노드 고정 작업은 단속적이고 후속 작업은 연속적이므로, 다음 등속 장치 앞에 단기 축적기(short-term accumulator)를 두는 것이 바람직하다. 가장 간단한 수단은 정지 및 전진 동작부재와 연속동작 부재들 사이의 거리를 길게 하는 것이다. 교대 꼬임은 스프링처럼 동작하므로, 실 본체는 축적기처럼 작동할 것이다. 다른 단기 축적기로서 기계식 댄서 로울 또는 공기 시스템을 사용할 수 있는데, 공기 시스템은 두 개의 축판 사이에서 실에 공기 직교류(air cross flow)를 제공하여 저 축장력일 때에는 실을 전환시키고 고 축장력일 때에는 실을 방출하는 것이다.

제2a도 내지 제2d도를 참조하면, 토크 젯(20)은 제2a도에 도시된 바와 같이 2개의 평행한 실 통로(19)를 가지는데, 각각은 실 통로(19)에 접하여 제2b도에서 처럼 축방향으로 서로 다른 위치에 있는 두 개의 공기통로(21)(21a)를 가대진다. 변형예로서, 실 통로(19)는 출구단 쪽으로 좁혀지는 형태로 할 수도 있다. 제 2c도 및 제2d도는 각기 C-C 선과 D-D 선을 따라 취한 젯(20)의 단면도이다. 압축공기가 공기통로(21) 또는 (21a)에 교대로 주입되어, 실은 처음에는 일방향으로 다음엔 반대방향으로 꼬인다.

본 발명의 토크 젯(20)의 바람직한 실시예가 제18도 내지 제23도에 도시되는데, 젯은 몸체(200)를 포함하는데, 몸체는 몸체에 걸쳐 연장되는 환형개구(201)를 가진다는 것을 알 수 있다. 환형 개구(201)에는 원통형 삽입구(202)가 제공된다. 삽입구는 한쌍의 스냅 링(234)에 의해 몸체에 축방향으로 위치한다. 원통형 삽입구는 삽입구의 일단에서 타단으로 종방향으로 연장된 4개의 실통로(204)(205)(206)(207)를 가진다. 삽입구의 외부표면(201)에는 3개의 원주방향 홈(208)(209)(225)이 있는데, 홈에는 삽입구의 표면(210)위로 연장되는 3개의 탄성중합체 O형 고리(212)가 안착된다. 이 O형 고리들은 제1 및 제2 플리넘(214)(216)을 형성하기 위해 몸체(200)에서 환형홈(226)(227)에 인접한 환형 기구(201)를 밀봉한다. 삽입구(207)가 내에 실통로(204)(205)(206)(207)에 접하여 위치하는 제1공기통로(218)는 환형 홈(226)과 연통한다. 또한 제2공기통로(220)가 각 실통로에 대해 통로(218)에 반대접선 방향으로 위치하여 환형 홈(227)과 연통한다. 제1 및 제2 공기 통로는 제1 및 제2 플라넘과 각기 연통한다. 가압된 공기가 교대로 몸체(200)의 포트(222)(224)에 공급된다. 이 포트(222)(224)는 각기 내부통로(228)(229)에 의해 제1 및 제2 플라넘(214)(216)에 각기 연통한다.

젯에서 실통로의 수는 다른 실통로 수를 갖는 다른 삽입구를 제공하여 도시한 4개로부터 쉽게 변화시킬 수 있다. 예를들면, 제19도는 3개의 실통로 장치를 도시하고, 제20도는 2개의 실통로 장치를 도시한다. 젯꼬임 작업에서 신속하게, 저렴하게 실통로 변화시킬 수 있는 본 발명의 장점이다.

삽입구(202)는 하우징(200)의 슬롯(231)에 고정되며 반경방향으로 위치하는 핀(230)을 가진다. 슬롯에서 핀의 이러한 접촉은 삽입구의 회전방향으로의 위치선정을 가능케 하여 참조부호(204)와 같은 실통로가 결합 혼과 앤빌 슬롯에 대해 우선적으로 정렬된다. 다른 슬롯(232)(233)들은 실통로의 다른 위치선정시에 제공될 수 있고, 특히 다른 실통로 장치를 구비한 삽입구로 변화시킬 때에 유리하다. 앤빌슬롯에 대해 삽입구의 정렬을 변화시켜서 주어진 실통로 장치에 대해 결합의 신뢰성이 향상된다.

제3도 및 제4도는 제1도의 초음파 혼(26)과 관련 앤빌이 보다 상세히 도시되는데, 초음파 혼(26)은 앤빌이 수직으로 이동할 때 앤빌(27)과 결합한다. 압력을 조절하기 위해 앤빌(27)과 앤빌 피스톤 사이에 스프링(도시되지 않음)이 놓여있다. 스프링은 혼(26)의 진동에 저항하는 높은 스프링 상수를 가지는 것이 바람직하다. 앤빌(27) 표면의 슬롯(31)은 혼(26)의 활성표면(26a)과 대향한다. 전면(31a), 후면(31b), 중간면(31c)은 각기 슬롯(31)의 종방향 측에 각을 형성한다. 합연사(30)는 도면에서 지면으로 들어가는 방향으로 움직여서 보통 혼(26)의 팁(26a) 바로 아래에 위치한다. 노드가 고정될 때, 앤빌(27)은 상승하여 꼬인 합연사(30)와 접촉한다. 슬롯(31)의 폭(29)은 합연사의 겹들의 직경과 거의 같은 크기로 하여, 가닥들이 혼의 활성표면과 슬롯(31)을 포함하는 앤빌의 표면 사이에 놓일 때 합연사가 슬롯(31) 안으로 촘촘하게 고정되게 한다. 슬롯(31)은 앤빌(27)이 상승하여 합연사(30)에 접촉할 때 슬롯안의 제어 평면(29a)에 실을 가압하기 위해 공간이 형성된다. 제3도에 잘 도시된 바와 같이, 실은 혼과 슬롯에 의해 형성하는 통로에 수납하게 된다. 따라서, 합연사는 가닥들이 교차하는 꼬임부에서 수납 압착된다. 앤빌(27)은 계속 상승하여 혼(26)의 팁(26a)에 대해 합연사(30)를 가압하게 되는데, 혼의 팁은 연속적으로 활성화되어 합연사를 가열하고 합연사 사이에 열적 결합부를 형성한다. 이것이 제17도에 잘 도시된 하나의 결합유형을 형성한다. 다른 유형의 결합부는 실이 통로에 수납되지 않고 압착되는데, 즉 결합 과정에서 통로를 채우고 표면(31a)(31b)(31c)의 일부와 접촉한다. 이러한 유형의 결합부가 제26도 및 제27도에 도시되어 있다.

혼(26)의 두께(25)는 슬롯(31)의 크기(29)에 매우 적합한 크기를 갖는다. 혼은 저음향 손실을 갖는 재료로 하고, 혼(23)과 앤빌의 슬롯(31) 사이의 간극은 융단 실 가닥(10)의 개별 필라멘트 중 하나의 직경보다 조금 큰 것이 바람직하다. 티타늄 및 알루미늄이 두 개의 적절한 재료들이다. 실과 접촉하는 앤빌부는 낮은 열 전도성, 우수한 내마모성 및 비고착성을 갖는 재료로 해야한다. 재료로는 폴리이미드 수지 및 세라믹류이다. 또한 황동 앤빌부도 잘 작동하는 것으로 알려져 있다.

초음파 조절기로는 자기 변형형 또는 압전형이 쓰일 수 있지만, 높은전기 대 진동 전환효율, 특히 연속작동할 수 있는 것 때문에 압전형 조절기가 바람직하다. 변형예로서, 초음파 혼 및 조절기는 일체형으로 제조되어, 전체크기를 줄이고 더욱 견고한 결합용 조립체를 제공할 수도 있다.

초음파 혼(26)에 의해 공급되는 진동에너지는 주파수가 16-100KHz 의 범위로 할 수 있지만, 바람직한 공진 주파수 영역은 20-60KHz 이며, 최상의 결합부 성능은 약 40KHz에서 얻어진다. 혼의 팁의 진폭은 피크에서 피크까지 0.0015-0.0025 inch(0.038-0.064mm)의 범위이다. 이 과정 전반에 걸쳐, 전원은 꼬임 합연사를 결합하는 변환기에 연속적으로 전달되며, 결합동안의 그 크기는 50-80W 의 범위이며 결합용 팁의 출력 밀도는 1500W/㎠를 넘는다. 이러한 고출력 밀도는 매우 짧은(50msec) 결합시간을 가능케 한다.

앤빌과 혼 사이에서 실을 가압하는 작용력은 우수한 결합부를 얻는데 중요한 변수이다. 이 힘은 앤빌 액츄에이터와 앤빌 사이의 스프링에 의해 조절된다. 앤빌을 액츄에이터에 대해 축방향으로 가동적이며, 이 이동 말기에 스프링으로부터 힘을 받는다. 액츄에이터는 앤빌 슬롯의 바닥이 실이 없고 액츄에이터가 연장된 위치에서 혼의 단부와 거의 접촉하지 않도록 맞춰진다. 실이 존재할 때, 실은 앤빌을 액츄에이터에 대해 아래쪽으로 위치이동시켜서, 소정의 힘을 발위하는 스프링을 압축한다. 이와 같은 방법으로, 압착력이 압축 스프링에 의해 보다 감소되는 반면에, 큰 작용력이 앤빌의 고속 이동에 작용될 수 있다. 약 5-10 Ib 의 압착력이 적절한 것으로 알려져 있다. 이러한 스프링 및 앤빌 장치가 미국 특허 제 3,184,363 호에 개시되었는 바, 본원에 참조 인용된다. 작동에 있어서, 결합동작은 혼과 앤빌 사이에 수납되는 실 가닥들에 압력을 작용 및 제거하여 시작 및 정지된다. 혼은 연속적으로 활성화되며, 그 에너지는 압력이 작용할 때만 실에 전딜된다. 놀랍게도, 결합부는 공정을 계속하기 전에 압력하에서 독립된 냉각 기간을 필요로 하지 않으면서 강한 결합부가 형성된다. 결합 과정에서 실에 작용한 장력은 결합 과정에서 필수적으로 유지되는 합연 가닥들의 각 형성 자세를 유지하면서, 필라멘트들의 결합과 합연 가닥들을 앤빌 슬롯에 삽입하는 것을 돕는다.

제5도는 본 발명의 합연사(30)에서 반전노드(50) 근처의 개략적인 확대도인데, 반전노드는 초음파 혼(26)에 의해 고정되어 있으며, 1회 꼬임, 즉 길이(30a)보다 작은 길이(51a)를 가진 결합부(51)를 가진다. 또한 결합부의 길이(51a)는 합연사 직경의 2배보다 작은 것이 바람직하다. 반전노드(50)의 오른쪽 영역(53)은 일방향(Z자 꼬임)으로 합연 꼬임되고 반전노드의 왼쪽 영역(55)은 반대방향(S자 꼬임)으로 합연 꼬임된다. 영역(53)의 꼬임도는 영역(55)의 꼬임도와 거의 같으며, 꼬임도는 각 영역안에서 거의 일정하다.

제5도에 도시한 바와 같이, 결합부(51)의 중심(51b)과 반전노드(50)의 중심(51c)은 서로에 대해 정렬되어 있지 않고, 가닥(10)은 그 자체의 그 위치에서의 종방향 축을 의미하는 선(10a)과 선(10b) 사이의 각 A 만큼 벌어져 결합된다. 각 A 는 비결합된 합연 꼬임된 가닥들 인접부위의 각과 대체로 같다. 결합부(51)의 단면에서 꼬인 가닥들의 위치는, 가닥들이 앤빌(27)의 슬롯(31) 안으로 압착될 때의 가닥들 서로의 순간적 관계에 의해 결정된다.

또한 단면을 결합부의 길이를 따라 변할 수 있다. 기술한 실시예에서, 앤빌과 혼 사이의 특정 간극은 가닥들의 개별 필라멘트의 직경보다 약간 크다. 이러한 간극으로 제조된 결합부의 단면(34)은 제17도에 도시된 바와 같이 대체로 U자 형상이다. 단면은 대체로 제5도의 선 C-C와 같은 결합부의 중앙지점에서 취해진다. U자 형상의 다리(34a)(34b)는 혼의 측면과 앤빌 슬롯의 측벽 사이의 간극틈으로 파고드는 필라멘트(34c)의 작은 집합체를 포함한다. 그것들은 대체로 느슨하게 모여있으며, 빽빽한 필라멘트 뭉치의 중앙부(35)로부터 떨어진 주변에 위치한다. 또한, 단면의 부분(37)(38)과 같은 다른 주변부의 필라멘트(34c)는 대체로 느슨하게 모여 있고, 빽빽한 필라멘트 뭉치가 있는 중앙부(35)로부터 떨어진 곳에 있으며, 가끔 그 곳으로부터 분리되거나 거의 그곳과 접촉하지 않으면서 존재한다. 이러한 장치는 융단 또는 직물처럼 말단부를 사용하는 경우에 있어 결합 영역을 꾸미는데 유리하다. 본 발명의 실로서 제조된 융단에서는 놀랍게도, 이러한 결합부가 인접 터프트(tuft) 사이에서 쉽게 눈에 띄지 않으며, 결합부위 실 염색 특성은 대체로 비결합 실로부터 변화되지 않는다. 보다 균일하거나 견고한 결합 영역이 요구되는 다른 일부 말단 사용에 있어서는, 혼과 앤빌 슬롯 사이의 간극은 감소되어져, 모든 필라멘트들이 결합부 안에 압축되어지고 단면은 직사각형상이 된다. 또한 미국 특허 제 3,184,363 호에 개시된 원형 또는 타원형상 같은 다른 형상이 가능하다.

예외적으로 짧은 길이(50a)를 가진 반전노드(50)는 특이한 특성을 갖는다. 결합부는 합연 꼬임이 반전되기 전의 합연 꼬임화된 가닥에 제조되므로, 겹꼬임의 첫 번째 반 싸이클은 결합부 내에 포함한다. 합연 꼬임이 합연 꼬임의 두 번쩨 반 싸이클에서 반전될 때, 이것은 결합부의 일말단에서 시작되며, 이때 포함된 첫 번째 반 싸이클의 풀림이 인식할 수 있을 정도로 일어나지 않는다. 이것은 반전노드의 가닥들에서 급격한 각 변화를 유발하며, 이러한 반전노드는 반전에 있어 가닥들의 각 변화가 싸인파 형상을 따르는 종래의 반전노드와 근본적으로 구별된다. 본 발명에 의한 제품에서, 반전노드의 길이는 결합부 길이보다 매우 짧다. 반전노드의 길이(50a), 즉 일 꼬임 방향시의 가닥들의 각으로부터 다른 꼬임방향의 가닥 각으로 변화하는데 요구되는 길이(꼬인 실의 중심선에서 측정함)는 약 가닥당 1300 데니르인 전형적 융단 실의 용도로는 거의 1mm 미만이다. 변형예로서, 이것은 일 꼬임된 가닥 직경 또는 합연사의 약 1/4 꼬임의 길이로 할 수 있다.

제3도에 도시된 혼과 앤빌의 슬롯(31)에 더욱 많은 양의 실, 예로 도시된 2개의 가닥들 대신에 3개 또는 4개의 가닥이 채워질 때, 실은 더 이상 슬롯(31)에 완전히 수납되지 않고 전혀 다른 결합부가 생성되며, 결합부 체적은 합연사의 나머지 부분과 같이 거의 원통형상으로 남게되며, 결합부는 결합부 체적 전체에 분포되는 개별 필라멘트 사이에 있는 다수의 이격된 개별 결합 사이트(sites)로 구성된다. 실이 혼과 앤빌 슬롯에 의해 형성된 통로내에 완전히 수납되지 않을 때에는, 필라멘트는 압력이 집중되는 혼의 활성표면과, 혼과 앤빌 에지부 사이의 압력선을 따르지 지점에서 결합된다. 슬롯의 바닥에서는 약간 또는 거의 결합이 일어나지 않는다. 결합부 체적은 슬롯(31)의 길이보다 작고, 결합부의 양측에서 합연사의 풀림을 발견할 수 있다. 잔존 꼬임 길이는 거의 일 겹침 실 직경과 같은 결합부 길이를 형성한다. 상술한 겹침 실은, 본 발명 겹침 실(30a)의 반전 노드(50a) 근처를 도시한 제24도 내지 제27도를 참조하면 보다 잘 이해할 수 있는데, 반전노드는 제3도의 혼과 앤빌에 의해 고정된 것이고, 합연사의 직경과 거의 같은 길이(351a)를 가진 결합부(351)가 있다. 이 실은 제19도 처럼 배향된 3개의 합연 삽입구를 사용하는 본 발명의 젯으로 제조되었다. 반전노드(50a)의 오른쪽 영역(55a)은 일방향(S자 꼬임)으로 합연 꼬임되었고, 반전노드의 왼쪽 영역(53a)은 그반대 방향(Z자 꼬임)으로 꼬여 있다.

결합부(351)의 특성은 제26도와 제27도를 참조하면 잘 알 수 있다. 특히, 결합부(351)는 겹침 가닥 각각이 다른 적어도 하나 이상의 가닥에 소정방법으로 부착되어 비합연될 수 있도록 된 위치이다. 결합부에서 필라멘트(300)는 2개의 방법으로 함께 유지되는데 수개의 필라멘트가 영역(302)으로 표시된 것처럼 용융식 접착법으로 함께 녹여진다. 다른 필라멘트는 서로 가압되어, 제25도의 영역(304)으로 도시된 바와 같이 압축식 접착 결합부를 형성한다. 필라멘트의 약 2-10% 정도가 용융식 접착법으로 녹여진다.

제6도에서, S 자 꼬임 및 Z 자 꼬임의 연속 반전 영역이 도시되어 있다. 꼬임의 반전길이(L_R)는 반전노드(50) 사이의 거리이다.

다시 제1도를 참조하면, 공급 실(10)들이 합연화 및 노드 고정 싸이클에 따라 급가속 및 감속할 때, 합연사(30)가 노드 공정과정에서 멈추더라도 공급실은 그 운동량에 의해 공급 패키지(12)로부터 연속적으로 이송되어 진다. 배플보드(14)는 실이 다음 전진 동작이 시작될 때까지 충돌 및 축적될 수 있는 표면을 제공하는데, 이때 중력이 축적 동작을 돕게된다.

배플보드(14)의 구멍(14a)은 실이 정지하는 동안에 엉키는 것을 방지하기 위해 적어도 약 7cm 이상 이격되고, 꼬임 기구로 작동하는 젯(20)에서 실들이 좁혀질 때 파열각을 최소화하기에 충분하게 가까이 있는 것이 바람직하다. 또한 보드와 공급패키지 사이에 배플 보드에 부착되는 길다란 관상 실가이드를 사용하면 엉킴과 장력 변화를 최소화 할 수 있다.

장력 장치(16)는 실 장력을 조절하고 토크 젯에 의해 장력 장치의 후위 공정쪽으로 전달되는 꼬임을 분포시키는 꼬임 기구로 작동한다. 이 장치는 어떤 유형도 가능하지만 우수한 내마멸성을 가지고, 균일한 장력 세팅의 조절 및 유지가 쉽고 실이 장력기로 유입할 때의 방해 및/또는 작절한 통로로부터 튕겨나갈 가능성을 최소화 하는 것이 바람직하다. Steel Heddle No. 2003과 같은 핑거 유형의 장력기가 적절한 유형이다. 두 개의 장력기가 일렬로 사용되어 실의 요동이나 스내깅(snagging)을 피하면서 점진적으로 장력을 작용시키는 것이 바람직하다. 자동조절 장력기가 또한 사용될 수 있다.

제2a도 내제 제2d도에 도시한 바와 같이 토크 젯(20)의 평행 실통로(19)는, 충분하게 이격되어서 각 성분 실들이 젯 입구로 접근할 때 서로 엉키지 않고 출구에서 자연스럽게 합연되는 것이 바람직하지만, 합연이 방해될 정도로 너무 넓게 이격되지 않아야 한다. 출구 단의 중심과 중심 사이의 거리는 약 5mm 정도인 것이 바람직하다. 변형예로서, 실 통로는 실 입구단에서 더욱 이격될 수도 있다. 또한 분리판이 젯 입구에서의 분리상태 유지를 돕기 위해 젯의 선행 공정쪽에 사용될 수도 있다. 수평 자세의 젯이 도시되어 있지만, 수직 자세도 양호하게 작동한다.

연속공정장치 사이에는 특정거리가 있는 것이 바람직하다. 최소 거리는 실에서 반전부들 사이의 소망 공간크기에 의해 결정된다. 생산품의 관점에서는, 노드는 넓게 이격되었을 때에 보다 덜 눈에 띄고, 동일 방향으로의 합연 꼬임이 길면 보다 균일하게 보인다. 공정 장치간의 거리가 반전부 사이의 실의 꼬임 설질에 직접 영향을 미친다. 제1도를 참조하면, 장력기(16)와 토크 젯(20) 사이의 거리(L₁)는 실에서 소망 꼬임이 반전된 길이 L_R(제6도)의 2배의 최소치여야 한다는 것이 밝혀졌다. 이 구간에서는 실은 토크 젯(20)의 출구쪽 꼬임에 반대로 꼬일 것이며, 만약 너무 짧게 되면 반전부 사이의 균일한 꼬임을 상당히 방해하게 될 것이다. 구간 L₁에 저장되는 꼬임은, 결합노드가 형성된 후 신속하게 꼬임을 반전하는데 유용하다. 구간 L₁의 최대 길이는 시스템의 작업성능에 의해 결정된다. 보다 긴 구간 길이는 노드공정을 위한 정지동작 동안에 실에 대한 제어가 더욱 어려워진다. L₁/L_R=3의 비율이 꼬임의 균일성과 작업성능 사이에 양호한 균형을 이루게 하는 비율이다.

또한, 토크 젯(20)의 출구와 초음파 혼(26) 사이의 거리(L₂)는 최대치가 L_R의 0.02배여야 한다고 밝혀져 있다. 실을 합연하는 것은 구간(L₂)내에서 일어난다. 이 거리는 꼬임의 반전점(노드)에 바로 접합 부위에서의 꼬임의 균일성에 영향을 준다. 만약 L₂가 너무 길면, 반전부 주위의 꼬임도는 보통 L_R의 나머지 부분보다 낮게 되는데, 그것은 토크 젯과 결합 노드 사이의 실에 존재하는 꼬임은 다음 꼬임 싸이클의 제1부분 동안에 없어지거나 반전되기 때문이다. 구간 L₂가 길면 없어질 꼬임수가 많게 되며, 두 가닥이 이루는 수렴각은 반전을 방해할 정도로 작게 된다. 구간 L₂의 최소 거리는 공간의 물리적 요구 꼬임정도 및 실 장력, 토크 젯 출구의 실 분리력에 의해 결정되지만, 앤빌이 실을 적절히 파지할 수 있도록 앤빌(27)과 토크 젯(20) 사이에서 최소한 1회의 꼬임이 있을 수 있어야 한다.

또한 초음파 혼(26)과 견인 롤(40) 사이의 거리 L₃은 꼬임이 반전된 길이의 2배 이상 이어야 한다고 알려져 있다. 실이 토크 젯의 출구에서 함께 합연화 되는데 있어서, 합연사가 합연 동작의 전반에 걸쳐 연속적으로 회전하기 때문에 구산 L₃의 전체 실은 저토크를 제공한다. 이러한 회전력을 겹쳐진 실이 견인 롤(40)을 지난 후에도 매우 낮은 잉여토크를 가지게 한다. 구간 L₃의 최대 거리는 견인 롤(40)에서 실에 유도되는 속도 크기를 신속하게 토크젯(20)과 초음파 혼(26)이 있는 후방으로 전달할 수 있는 능력에 의해 결정된다. 실의 잉여토크를 최소화하는 것과 토크 젯 및 결합기에서의 실 속도를 제어하는 것과의 균형을 부여할 수 있는 비율은 L₃/L_R=3 이라고 알려져 있다.

구간 L₃에 의해 규정되는 영역에서의 긴 거리가 바람직한 다른 이유는 교대 합연 꼬임이 실에 가속력에 의한 실질적인 연신을 주어서 동반되는 장력상승을 최소화하기 때문이다. 합연 꼬임이 반전부 양측에서 반대 방향으로 되기 때문에, 실에서 반전부를 포함하는 단편에 장력이 걸릴 때, 고정노드는 회전하여 장력 증대를 최소화한다. 또한 벌크사의 권축은 연신량을 증가시킨다. 또한 이러한 탄력성은 실이 감속 및 노드 고정 적업 동안에 느슨해지는 것을 방지한다. 실제로, 제1도에 도시한 단기 축적기(45)는 견인봉(40)과 다음의 이송 또는 권취 장치 사이에 충분한 거리만 확보된다면 제거할 수도 있다.

결합 노드의 양측에 최적의 합연 꼬임 균일성을 얻기 위해서는 결합 작업에 있어 실이 앤빌과 혼 사이에 파지될 때 종방향으로 미끄럼 운동하지 않는다는 것이 중요하다. 견인 롤(40)은 싸이클의 결합동작시 정지하지만, 실의 관성에 의해 앤빌이 실을 파지할 때 및 앤빌이 혼과 접촉하기 전에 실이 이동할 수도 있다. 이러한 미끄럼은 앤빌의 일측에서 꼬임수를 감소시키고 타측의 꼬임수를 증가시키며, 이것은 평균 실속도가 크거나 앤빌 또는 혼이 마모되었을 때 쉽게 가압하도록 되어 있어서, 초음파 에너지 열에 의해 열가소성 필라멘트들이 함께 용융될 때 실은 미끄러지지 않지만, 실의 속도는 실노도의 약화 또는 혼의 진동을 방해할 정도로 고속이면 안된다.

만약 앤빌의 파지 동작 및 혼에 대한 압력이 실의 미끄럼을 방지하기에 불충분하다면, 앤빌의 선행공정 또는 후속 공정 쪽 또는 양측에서 실을 파지한기 위한 클램프를 제공할 수도 있는데, 클램프는 앤빌이 실과 접촉하는 순간 또는 직전에 실을 파지한여 앤빌이 후퇴할 때 실을 방출한다. 이러한 클램프는 앤빌 메카니즘에 부착되어 있거나 독립적으로 작동할 수 있다.

견인 롤(40)에 쓰인 모터 또는 구동 모터는 조심스런 제어동작 으로서 신속하게 가속 및 감속 가능해야 한다.

제어기(24a)(24b)는 모든 기능이 프로그램될 수 있어야 한다.

[제어 시스템]

제1a도에 따르면, 제어기는 두 개의 공업용 프로그램가능한 논리 제어기(24a)(24b)로 구성되어 있다. 마스터 PLC(24a)는 오퍼레이터 인터페이스 터미널(100), 제어 콘솔상의 오퍼레이터 푸시 버튼, 닙 스탠드(102)의 오퍼레이터 푸시 버특으로부터의 오퍼레이터 인터페이스 코맨드 및 잡다한 위치 감지 근접 제한 스위치(103)(104A)(104B)(104C)(105)로부터의 기기 상태를 받는다. 마스터 PLC(24a)는 적당한 기계 제어 및 인터로킹, 기계 시동 및 정지를 실행하고, 초음파 전원(106)(미국 뉴햄프셔주 맨체스터 소재의의 소렌슨(Sorensen)제 모델 PIM 15-2.80 DCR 80-331B) 및 서보 드라이브(107)로부터의 고장 정보 및 알람을 모니터하며, 초음파 전원(106), 서보 드라이버(107), 형상 속도 견인 롤(40)용 개폐 솔레노이드 밸브(108) 및 축적기 견인 롤(109)의 시동/정지를 가능하게 하는 고속 싸이클에 연관되지 않는 장치를 동작시킨다. 또한, 마스터 PLC 는 오퍼레이터 인터페이스 터미널(100)에서 바라는 조작 파라미터를 받고, 이들 파라미터를 적당한 포맷으로 조작하여 슬레이브 PLC(246) 및 서보 드라이브(107)에 그것을 다운로드한다. 슬레이브 PLC(24b)는 타이밍 정보를 받아서, 1차 토크 젯(20)용 전자/공기 밸브(110), 앤빌(27)을 초음파 조절기 혼(26)을 향해서 그리고 그것에서 이동시키는 선형 액츄에이터(111) 및 형상속도 견인 롤(40)의 시동 및 정지를 조작한다. 마스터 PLC(24a)에서 서보 드라이브(107)는 견인 롤(40)의 매우 빠른 가속 및 감속을 가능하게 한다. 선형 액츄에이터(111)는 매우 빠른 선형 운동을 제공하기 위해 오버에너지제이션(overenergization) 전기 제어부(112)를 요한다. 이들 오버에너지제이션 제어부(112)는 선형 액츄에이터내의 필수 전자/에어 밸브에 정상 전압보다 높은 전압을 처음에 인가하여, 정상 응답보다 빠른 응답을 달성한 후, 전자/에어 밸브가 손상되지 않도록 정상으로 전압을 낮춘다. 합연사(30)는 견인 롤(109)에서 권취 패키지(60)로 직접가거나 또는 택일적으로, 하역장치(50)로 가서 이동밸브(52)에 쌓이고 가열 터널(56)을 거쳐 권취 패키지(60)로 갈 수 있다. 광센서(114)는 장기 축적기(45)내의 합연사(30)의 양을 검출하고, 가열 터널(56)의 입구에서 하역장치(50)의 속도를 가변시키는 것에 의해, 이 양을 제어한다. 가열 터널/권취 제어부는 비례 모드에서 하역장치의 속도를 따르도록 이동 밸브(52)의 속도를 가변한다. 그 비율은 배치 밀도의 최적화를 위해 오퍼레이터가 조정할 수 있다.

견일 롤(40)을 빠져 나가는 합연사(30)가 맥동하는 정지와 진행 패턴이고 다음 동작이 계속되므로, 단기 축적법이 바람직하다. 단기 축적을 제공하는 하나의 방법은 합연사(30)의 사슬이 없이 긴 길이로 하는 것이다. 다른 방법은 축적기(45)에 댄서 암을 마련하는 것이다. 이 축적기를 사용할 때는 다른 모든 조건이 존비될 때만 프로세스가 시작하여, 댄서 암(115)은 근접 스위치(104b)에 의해 검출된 바와 같이 아래 위치에 있게 된다. 콘솔(101) 또는 닙 스탠드(102) 상의 시동 푸시버튼 발동작용에 의해 시동 코맨드가 초기화될 때, 장기 축적기 견인 롤(109)이 먼제 시동한다. 이것이 의해, 댄서 암(115)이 위쪽으로 이동하게 된다. 근접 스위치(104C)가 암을 검출할 때, 마스터 PLC(24a)는 이것을 검지하고, 슬래이브(24b)가 꼬기, 노드 고정 및 실 당김 기기를 시동시키도록 한다. 회전 조절기(116)는 댄서 암(115)의 각위치를 검지하여 이 정보를 댄서 제어기(117)를 거쳐 변속 드라이브(118)로 송출한다. 드라이브(118)는 축적기(109)로의 실 속도가 프로파일 속도 견인 롤(105)을 나가는 평균 실 속도와 동일하게 되돌고 장기 축적기 견인 롤(109)의 속도를 조절하는 것이 의해, 상부 위치 근접 스위치(104A) 또는 하부위치 근접 스위치(104B)가 기동하는 것을 제외하고, 댄서 암(115)은 그들 사이에서 동작을 유지한다. 이들 두 개의 근접 스위치(104A)(104B)중의 하나가 작동하면, 댄서 암(115)은 그의 제어범위를 벗어나고 처리는 정지된다. 다른 중요한 오동작은 초음파 전원(106)의 고장 또는 서보드라이브(107)에서의 고장이다. 초음파 전원(106)이 고장이면, 마스터 PLC는 초음파 전원(106)을 오프하여 고정하는 노드를 정지시키고, 선형 액츄에이터(111)의 동작을 정지시켜 앤빌(27)의 손상을 방지한다. 견일 롤(40)의 서보 드라이브가 고장이면, 프로세스 구조에 따라 행동이 취해진다. 각 사경로의 견인 롤(40)을 포함하는 구조는 그의 견인 롤(40)이 고장이면, 영향을 받는 사경로의 노드 고정을 정지시킨다. 견인 롤(40)을 통하는 하나 이상의 사경로를 포함하는 구조는 견인 롤(40)이 고장이면 모든 이들 사경로의 꼬기 및 노드 고정을 정지시킨다. 사경로를 정지시키는 것의 일부로서 사경로 절단 장치를 기동시킬 수 있다. 다중 사경로 기계에서는 고장에 영향을 받는 사경로만이 정지되어, 영향을 받지 않는 사경로는 계속 생산된다. 프로세스 개발 및 사경로 조작 조건을 조정하고 최적화하며 모니터하기 위해서는 데이터 획득 시스템(120)이 바람직하다. 데이터 획득 시스템(120)은 사경로를 따라 위치한 다양한 센서 및 장치로부터 높은 입력 속도 비율로 데이터를 기록한다. 이 데이터를 종이에 순차 플롯트하여 1밀리초 시간증가의 결과로 기록된 데이터 대 시간을 보인다. 이 결과는 동작 파라미터(기동 타이밍, 기압, 실 속도 및 시간 프로파일, 초음파 전력 등) 및 제품 품질에 대한 그들의 효과 분석을 가능하게 한다.

서보 드라이브(107)는 다음의 부품으로 구성된다.

제어시스템의 다른 소자는 다음과 같다.

제11도, 제12도 및 제13도는 이 프로세스의 일반적인 논리를 도시한 것이다. 제11도에 따르면, 오퍼레이터 인터페이스 터미널 논리에서, 오퍼레이터는 새로은 조작 파라미터[예를들면, 기동, 타이밍, 견일 롤(40)의 속도 대 타임 프로파일, 제품코드]를 넣거나 또는 키보드 엔트리 코맨드를 경유하여 이전에 입력되어 저장된 파라미터를 선택한다(단계 150). 그래필 터미널상에 바라는 파라미터가 표시될 때, 키보드 엔트리에 의해 이들 파라미터가 마스터 PLC 로 전송된 후, 최종 제어기 부품에 다운로드 된다(단계 151). 제12도에 따르면, 마스터 PLC 논리에서, 바라는 조작 파라미터를 오퍼레이터 인터페이스 터미널에서 받는다(단계 152). 모든 파라미터를 받았을 때, 마스터 PLC 는 이들 파라미터를 수학적으로 조작하여 슬래이브 PLC 에 다운로드 한다. 그 파라미터에 관한 견인 롤은 수학적으로 조작되고, ASCⅡ 파일 포맷에 삽입된 후, 서보 드라이브(107)에 다운로드 된다. 다운로드가 완료되고(단계 155), 프로세스 인터로킹이 기계의 시동에 대비하며(단계 156), 정지 신호가 없을 때(단계 157), 마스터 PLC 는 시동 PB 가 작동되었을 때(단계 157), 슬래이브 PLC 에 주행 신호를 송출한다(단계 158). 슬래이브 PLC 로의 주행신호 송출과 동시에, 마스터 PLC 는 앤빌(27)이 혼(26)에 대하여 합연사(30)를 누를 때마다 초음파 조절기가 노드 고정을 할 수 있도록 하는 초음파 전원(들)을 활성화시킨다. 또한 마스터 PLC 는 기계 인터로킹을 모니터하기 시작하고(단계 163), 정지 PB 도 모니터하기 시작한다(단계 161). 정지 PB 가 작동되면(단계 163), 정지 신호에 의해(단계 157) 기계가 동작을 정지한다(단계 158). 기계적 인터로킹이 수신되면(단계 164), 인터로킹 형태는 (단계 157 및 158)에 의해 전체 기계를 정지시키는가(단계 165)를 결정하거나 또는 선택 기기만을 정지시킬 것인가(단계 166 및 167)를 결정한다. 선택적으로 정지된 기기는 다중 사경로 기계에 사용되는 기기에 따라, 영향을 받는 노드 고정용 기기, 견인 롤(들) 및 실 라인(threadline) 절단기를 구비한다. 마스터 PLC에서 주행신호를 받자마자, 슬래이브 PLC 는 1차 및 2차 트크 젯, 노드 고정용 기기, 데이터 획득 시스템으로의 타이밍 펄스 및 견인 롤의 가속을 일정한 속도, 감속 및 정지로 활성화시킨다. 이들 모든 활동은 오퍼레이터 인터페이스 터미널에서 파라미터를 다운로드하는(단계 152) 것에 의해 설정된 바와 같은 시간에 대하여 주기적 패턴으로 반복된다. 슬래이브 PLC에서 주행신호가 제거될 때, 모든 활동이 정지하는 시간인 다음 노드 고정의 종료까지 싸이클이 지속된다. 이것에 의해 어떠한 곡임도 완성되어 고정되므로, 양호한 품질로 재개시가 가능하게 된다.

합연 꼬임이 연속된 S 및 Z 섹션은 길이가 대략 같은 것이 바람직하지만, 제품의 외관을 새롭게 하기 위해 길이를 가변해도 좋다. 이들 제품을 꼬임 구조의 전체적 균형을 유지해야 한다. 따라서, 길이 변동은 예를들면, 길이가 긴 것 2개에 이어서 두 개가 짧은 것과 같은 쌍으로 되던가 또는 상당한 길이의 실에 걸쳐 전체적 꼬임 수준의 균형을 잡는 어떠한 조합이어야 한다.

제1도에 도시한 토크 젯(20)은 L₂구역에서, 토크 젯의 아래쪽 집중점에서 하나의 구성섬유들이 함께 꼬이도록 이들을 꼬는 주요한 수단이다. 제조 속도가 빨라짐에 따라, 실의 관성이 커져서, 실의 꼬임이 실 묶음을 과도하게 조여서 그들이 통상의 부피로 될 수 없는 때까지 과도하게 꼬일 수 있다. 이 문제는 그들의 섬유를 함께 유지하고 길이방향 강도에 기여하기 위해 필요한 꼬임에 의해 통상 이미 조여진 스테이플 실보다 온수에서 이완 처리 또는 염색된 후 더 높은 정도의 부피를 통상 갖는 BCF(bulked continuous filament) 실에 있어서 특히 심각하다.

본 발명의 프로세스에 있어서, 바라는 꼬임 분포의 균일한 꼬임을 발생시킴과 동시에 BCF 실에서 과도한 단사 꼬임을 피하기 위해서는 토크 젯(즉, 회전속도) 및 송출수단(즉, 실 속도)를 동등하게 할 필요가 있다. 그 이유는 단사가 꼬이자마자, 서로에 대하여 동일한 위치를 유지하기 때문이다. 따라서, 꼬임은 단사 꼬임에서와 같이, L₃등의 거리를 따라 한결같지 않고, 불균일하게 형성된 꼬임은 불균일함을 유지한다.

토크 젯에 의해 공급 실으로 된 단사 꼬임은 자기 합연 작용에 의해 합연 꼬임으로 대폭적으로 변환되지만, 부스터 젯이 꼬임 합연을 돕기 위해 사용될 때에도 일부의 단일 꼬임이 통상 남는다. 대표적인 융단 실의 잔류단사 꼬임량은 cm 당 1번 보다 작으므로, 실에서의 부피 감소가 작게된다.

스테이플 실이 상당한 정도의 정확한 단방향 꼬임을 포함하는 만큼, 본 발명의 프로세스에는 BCF 실과 다소 다르게 작용한다. 예를들면, 토크 젯이 스테이플 실에 꼬임을 인가할 때, 젯의 한쪽에서는 더 조이려고 하고 다른 쪽에서는 꼬지 않고 풀어질려고 한다. 따라서, 싸이클 제어는 한쪽 방향 또는 다른쪽 방향으로 실에 다른 힘이 인가되도록 언밸런스될 필요가 있다. 토크 젯이 한쪽 방향에서만 꼬이고 싸이클의 반대 부분에서는 비틀어서 떼어내는 동작모드가 스테이플에 특히 적합하다.

[꼬임을 기술하기 위한 과정]

교대 합연 꼬임 과정을 설명하는 기본적 미분방정식이 주어진다:

여기에서 T₁과 T₂는 각각 연사기(twister)의 제1영역 및 제2영역에서의 꼬임 레벨이고, L₁과 L₂는 상응 영역의 길이(제1도)이고, t는 시간이고, V(t) 는 주기적 선형 공정속도 변화이고, W(t) 는 주기적으로 회전 꼬임 속도변화(회/단위시간)이다. 미분방정식을 풀기 위한 표준 기술을 사용하면, 오랜시간 동안(주기적 정상상태)에 대해 이 방정식의 해석적 해는 다음과 같다.

여기서 tr은 공정에 대한 반복 싸이클 시간(즉, 시도된 변화들에 대한 주기),s 와 x 는 적분의 임시 변수이고, V 는 1싸이클에 대한 평균 선형 속도이다.

싸이클 전체에 있어 일 싸이클 시작시간과 임의의 시간 t 사이에 장치가 생산해낸 실 길이는 다음으로 주어진다.

시간 t를 매개변수로 하는 함수 X(t)로써 T₂(t) 점은 장치의 출구로부터 공간위치 함수로서 실을 따라 변하는 꼬임 변화를 측정한 것을 가리킨다(여기에서 꼬임을 출구에서 고정되고 조건은 실제와 거의 같은 것이라고 가정한다). 실이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동한다고 가정하면, 이 절차에 의해 구해지는 꼬임 변화[즉, Lr - x(t) 에 대한 T₂(t) 값]은 반대방향으로 나타게 되는데, 그것은 왼쪽에서 오른쪽으로의 꼬임 변화에 대한 직접적 정확한 형상에 도달하기 위한 것이며, 여기서 Lr 은 반전 길이이다.

상기 방정식은 다음의 차원 변수에 의해 무차원 형태로 간략화될 수 있다.

이때이고,

이다.

여기에서, L₁ ^*및 L₂ ^*는 반전길이에 대한 두 영역 각각의 길이의 비율이며, X^*는 반복 싸이클의 길이를 조건으로 하여 일반화된 실 단부를 따른 위치의 무차원 변수이며, T₁ ^*및 T₂ ^*는 두 영역의 꼬임 레벨의 무차원 변수이다.

방정식 5 내지 7을 방정식 2에 대입하면 다음의 결과가 나온다.

방정식 8 과 9 는 본 해석의 일차적 결과를 포함한다.

본 해석에 의하면 구형파 꼬임 분포는 가닥의 회전 함수에 대한 속도시간 함수와 영역 길이 L₁, L₂와 반전길이 L_R의 조화에 의해 얻어질 수 있다.

이 공식의 결과에 대한 분석은 다음을 보여준다:

a. 만약 L₁/L_R1 이고 L₂/L_R1 이면 구형파 꼬임을 얻기 위해서는 속도변화가 보다 작아야 한다.

b. 구형파에 대한 속도시간 함수는 2개의 중요 부분으로 구성된다. 반전부 인접지역에서, 꼬임 방향의 급속한 변화를 얻기 위해서, 실 속도는 감소 되어야 하고 그 다음 급격히 증가해야만 한다. 싸이클의 나머지 과정에서, 속도는 꼬임 수가 감소하는 것을 방지하기 위해 조금 감소해야 된다.

실제 관정에서, 수렴 지점에서 실 속도는 두 개의 기계에 의해 제어될 수 있는데 그 기계는: 결합기의 압착동작(급속도 변화수단이 됨)과 영역 길이 L₃의 말단에서의 변속 롤이다. 이 기계들의 동직은 실 속도를 제어하는데 실 미끄럼, 실 연신, 전파 지연에 의한 시간지연 등이 허용 공차가 제공되어야 한다.

이 꼬임 분포를 예상하기 위한 컴퓨터 프로그램이 제10도에 도시되는데, 여기서 축방향 실 속도 V(t), 실의 회전속도 w(t), 영역(1)의 길이(L₁), 영역(2)의 길이(L₂), 일방향에서 타방향으로의 꼬임의 시간이 단계(200)에 입력 값으로 사용되는데, 단계(200)에서 방정식(3)(6)(7)은 평균 실속도, 실의 평균 절대 회전속도와 꼬임 반전길이(L_R)에 대해 풀려진다. 그후 방정식(8-a)이 영역-1 의 꼬임함수 T₁(t)를 계산 하기 위해 단계(202)에서 적분된다. 방정식(8-b)은 단계(204)에서 영역 2 의 꼬임함수 T₂(t)를 계산하기 위해 적분된다. 그 후 방정식(9)이 실 위치함수 x(t)를 계산하기 위해 적분된다. 상술한 결과치들이 단계(208)에서 결합되어져 실 위치에 대한 영역-2의 꼬임상태와 꼬임 반전길이에 대한 영역 길이의 비를 제공한다.

[컴퓨터 프로그램]

컴퓨터 프로그램은, 선형 공정 속도 및 회전속도에 대해 임의로 부과한 싸이클 변화에 대한 꼬임 레벨과 각 싸이클의 배당 길이를 계산하기 위하여 방정식(8a)(8b)(9)을 수치 적분하기 위해 짜여졌다. 프로그램에서 사용되는 수치적 절차가 제10도의 흐름도에 도시되어 있다. 시험 결과치는 컴퓨터 프로그램 예상과 거의 일치한다.

[시험 방법]

[샘플의 반전길이와 합연 꼬임 분포]

반전 노드 사이에서 실 샘플의 길이 방향으로의 합연 꼬임 분포는 제7도에 도시한 장치를 사용하여 측정한다. 세 번 이상의 반전을 포함하는 실샘플은 패키지로부터 풀려져 절단되어 그 절단부가 처음의 패키지로부터 떨어지게 된다. 이 절단부는 1 미터자(62)의 일단부에서 클램프(61)에 놓여지는데, 꼬임 반전의 중앙이 0 표시에 놓인다. 그 다음 실은 자(센티미터 눈금이 있음)(62) 길이와 롤러(63) 위로 놓인다. 실을 바로 뻗도록 하기에 충분하면서 꼬임을 변화시키지 않는 추(64)가 샘플에 연결되는데, 여분의 샘플은 그 아래에 놓이게 한다. 5cm 당 회전수가 계산되어 cm 당 회수로 전환되어 클램프측 단부로부터 다음 반전부까지의 전체 부분에 대해 기록된다. 1cm 이상의 길이를 갖는 단면은 표시를 하여 클램프측 단부로 이동시킨다. 반전부 사이의 길이들이 측정된다.

길이가 5cm 이하의 실이 남아 있는 반전 노드 근처에서는, 이 짧은 거리의 평균 회전수가 사용된다. 다음 이 기록차들은 제14도 내지 제16도처럼 점 찍혀진다. 이 그래프는 반전노드 사이의 S 자 및 Z 자 꼬임에서 실의 중분에 따른 꼬임 분포의 균일성을 평가할 수 있게 한다. 꼬임수를 이와 같은 방법으로 측정 및 도시할 때, 본 발명의 실 꼬임의 분포의 구형파 형상이 명확해진다.

[반전부 인접부위의 꼬임 분포]

반전점 주변(±15cm)의 꼬임 분포를 알기 위하여, 실 길이에 걸쳐 1cm 간격으로 합연 꼬임을 측정하여 cm 당 회전 수를 기록하는 것이 필요하다. 심플을 반전길이와 합연 꼬임 분포에서 기술한 동일 셋업(set up)이 사용된다.

[샘플들 사이의 평균 꼬임]

당 업계에서, 장시간 또는 생산 진행에 걸쳐 꼬임 변화를 측정하는 것은 하나 이상의 패키지로부터 샘플을 취하여 평균 꼬임 레벨을 계산하여 얻는다. 이것은 장기간의 꼬임 변화가 일어날 때 그 크기를 알아내는데 유용하지만, 반전노드 사이의 꼬임 분포를 알아내는데는 유용하지 않다.

평균 꼬임수의 측정이 요구될 때, 거의 25cm 이상의 길이를 가진 노드 사이의 실 샘플이 채취되어 제8도에 도시된 회전가능 클램프(65)에 그 절단부가 놓여지는데, 이 클램프는 미국 뉴욕주 오렌지버그에 주소를 둔 The Alfred Suter Co. Inc. 사에 의해 제조된 정밀 꼬임 테스트기의 부품이다. 클램프(66)는 클램프(65)로부터 멀어지는 쪽의 샘플(25.4cm)의 타측에 연결되어 있다. 클램프(66)는 20g 의 추(67)에 의해 장력이 걸리고, 꼬임을 억제하면서 축방향으로 자유롭게 미끄럼운동한다. 다음 크랭크(68)가 모든 꼬임이 풀릴 때까지 합연 꼬임을 푸는 방향으로 돈다. 이러한 상태에 도달할 때 까지의 회전수가 카운터에 등록되어 기록된다.

본 발명의 교대 꼬임 합연사 공정은 급속한 마모부가 없는 간단한 장치로써 정확하게 제어되는 과정이기 때문에 평균 꼬임 변화가 작도록 한다.

[잉여 꼬임]

겹친 실의 잉여 꼬임은 다음에 의해 결정된다:

1. L₃영역에서 겹친 실을 잡기 위해 공정을 멈춤.

2. L₃의 겹친 실에서 48inch를 측정하고 각 단부를 파지하여 겹친 실이 서로에 대해 회전하지 않게 하며 실의 나머지 부분으로부터 잘라냄.

3. 각 단부간의 회전을 방지하면서 일 단부를 고정하고 반대 단부에 20g의 추를 매닮.

4. 추를 달지 않은 단부를 회전할 수 있도록 하여 회전수를 헤아림--이 값은 겹친 실의 저장된 비틀림 에너지를 가리킴. 지나치게 높은 회전수는 대부분 바람직하지 못한 높은 잉여 꼬임을 가리킴.

예3에서 다섯 번의 시험의 각 L₃/L_R비에 대해 행해져서 그 평균이 계산된다.

[결합부를 포함한 실의 인장강도]

초음파 결합부를 포함하는 실 샘플은 결합부의 양쪽으로 수인치만큼 떨어진 곳에서 절단된다. 일 단부의 양 겹들은 인장 시험기에 파지되는데, 일겹은 인장시험기의 한 죠우(jaw)에, 다른 겹은 다른 죠우에 파지된다. 샘플이 연신될 때, 결합 노드는 회전하고, 실의 파단 강도 보다 작은 하중에서, 실 가닥들은 연신되면서 실 가닥들의 결합이 떨어지는데 이것은 연신 대 하중에 대해 찍혀진 점들의 갑작스런 하락에 의해 알 수 있다. 샘플은 분당 20inch율로 인장되어지고 결합분리력을 알 수 있다. 결합부를 갖지 않는 겹으로된 단사가닥의 강인성은 파단될 때까지 시험하여, 겹으로 된 실 및 단사 가닥의 파단 강도에 대한 비율로써 결합부의 파단 강도가 계산된다.

[기계 싸이클]

전형적인 작업 싸이클을 이루기 위한 기계 요소들의 작동 및 타이밍이 제9도 및 제9a도에 도시되는데, 선(80)은 시간에 따른 견인 롤(40) 주변속도값을 보여준다. 수직축은 분당 야드(yard)의 롤 속도를 도시한다. 이 곡선은 견인 롤(40) 제어의 중요 특징을 보다 잘 이해하기 위해 몇부분으로 나누어진다. 이 부분들은 롤 전진 부분(80a), 롤 정지 부분(80b), 롤이 머물러 있는 부분(80c), 롤이 출발하는 부분(80)이다, 롤은 실과 항상 마찰 접촉하므로, 롤에 있는 실은 롤이 머물러 있는 부분을 제외한 싸이클 모든 부분에 있어 롤에 의해 전진된다. 후속공정측으로 롤에 의해 실이 전진하는 것은 롤이 실의 탄성 진동과 다른 기계 요소들과의 상호 작용에 기인한 변위로서 움직이는 것에 대체로 일치한다.

수평축(100) 위로의 임의의 높이에서의 선(82)은 토크 젯(20)에 의한 단사 가닥들의 꼬임 방향에 대한 점들이며 시간에 대한 상대적 속도값이다. 수직축에 대한 꼬임속도의 단위는 없다. 이 축의 위쪽은 단사 가닥의 S 자 꼬임을 아래쪽은 Z 자 꼬임을 의미한다. 점들이 수평축과 일치하는 곳에서 토크 젯(20)는 오프(off) 상태이다. 또한 이점은 부스터 토크 젯(28)의 작동을 의미한는데, 젯(28)는 꼬임 젯과 동시에 동작된다. 시스템은 부스터 젯없이 작동될 수 있지만 이 젯은 합연 꼬임과 균일성을 상당히 개량시킨다. 축에 대해 접근하는 방향 및 멀어지는 방향으로서 점들의 경사는 토크젯의 벤팅(venting) 지연과 압력 증대에 의해 발생한다. 상술한 실시예에서 이 지연은 거의 약 15ms 정도이다.

수평축(100)위로 임의의 높이의 선(81)은 시간에 대한 앤빌의 압착 및 결합 위치에 대한 대응점이며, 상측 수평높이는 완전히 압착 위치로 연장된 것을 의미하고, 수평축의 높이는 후퇴한 방출 위치를 나타낸다. 점들의 경사 측면은 앤빌이 한 위치에서 타위치로 이동하는데 있어서의 지연을 의미한다. 이 지연은 상술한 실시예에서 급속 응답 공기 액츄에이터를 사용했을 때 약 6ms 이다. 연장된 높이에서 수 ms 간 머무를 때에, 가닥들은 함께 압착되고 결합하기 위해 정지한다는 것을 가정할 수 있다. 실이 압착 및 결합될 때 급속히 증가하는 초음파 에너지를 추적하면 이것을 확인할 수 있다. 결합과정 동안에는 실과 결합기 사이에 상대적 움직임이 없다는 것이 중요하다.

본 발명의 4가지 중요한 특징이 제9도 및 제9a도에 도시된다. 제1특징은 롤이 머물러 있는 부분(80c)과 결합용 앤빌의 연장된 압착위치 사이의 관계이다. 견인 롤은 앤빌이 가닥들을 함께 결합하기 위해 연장되어 있는 시간 동안에는 정지해 있는 것이 바람직하다. 가닥들은 결합 과정동안에 연화되여, 만약 이때 롤이 가닥들을 상당한 거리로 이동시킨다면, 장력이 증가하여 연화된 결합부는 기껏해야 약해지는 정도이고 최악의 경우 파단될 수도 있기 때문에 상기 내용은 중요한 점이 된다. 그러나 멈춤동작이 완전하든 안하든 간에 약간의 리웨이(leeway)가 있게 된다. 실의 일단부가 멈춘채 타단부가 짧은 거리(약 1/2%) 만큼만 연신된다면, 초과 장력은 없어지고, 완전 정지 동작도 필요하지 않다. 그러나 상태에서의 작업은 결합부의 신뢰성을 약간 저하시킬 수도 있지만, 평균 라인속도가 증가되는 이익이 있다.

제2중요 특징은 꼬임의 시작과 롤이 출발하는 부분(80d) 사이의 관계이다. 롤의 출발은 꼬임 시작이 되기 전에 거의 완전하게 되는 것이 바람직하다. 앤빌의 후퇴하고 가닥들이 방축될 때, 꼬임기는 오프 상태로 되어 요구되는 다음 꼬임인 영역 L1의 꼬임기의 선행 공정 측 반대방향 꼬임이 결합 노드까지 전달되어 노드의 선행공정측 요구 꼬임 레벨을 형성한다. 그 후 만약 노드가 꼬임기로부터 떠나기 전에 꼬임기가 온 상태로 되면, 노드에서 꼬임이 지나치게 되어 심한 엉킴이 발생하여 합연드 가닥들에 남게되며 이것은 불량품을 유발하게 된다.

제3중요 특징은 꼬임의 멈춤과 실 압착 사이의 관계이다. 꼬임은 앤빌이 연장되어 지고 가닥을 멈추게 한 후에까지 계속되는 것이 바람직하다. 이것은 노드의 선행 공정측에 요구 꼬임 레벨을 형성하게 한다. 만약 실이 멈추도록 압착되기 전에 꼬임기가 멈춘다면, 꼬임기의 선행 공정측으로 반대방향 꼬임이 꼬임기에 까지 전달되어 합연 꼬임 반전이 시작되는데 이것은 실압착기 및 결합기의 후속공정측으로 이동하게 된다. 다음 결합부는 이 반전부의 선행 공정측 방향으로 형성된다. 이 비결합 반전은 적절치 못한 것이며, 쉽게 풀려져 합연 꼬임이 없는 실을 만드는데 이것은 바람직하지 못하다.

제4중요 특징은 롤 정지 전의 롤 전진 부분(80a) 동안에 있어 롤의 전진율의 감소이다. 롤 출발 부분에 있어, 롤은 최대 전진율로 급가속된다. 롤 정지부분 전에, 이 최대 전진율은 점진적 또는 단계적으로 감소되는데, 단계적 감소는 공정에서 꼬여진 대부분의 가닥들에 의해 노드의 후속공정측에 발생하는 합연 꼬임 레벨의 감소를 없애는 것으로 알려져 있다. 이것은 교대 꼬임 합연사 제품의 평균 꼬임 레벨 및 균일성의 상당한 향상을 가져온다.

제9도 및 제9a도에서 a에서 a' 까지로 표현할 수 있는 반싸이클의 총시간은 제1합연 꼬임 방향에 대해 약 413ms 이다. a'에서 a으로 표현되는 413ms 인 두 번째 반싸이클에 대해 부재들간의 타이밍은 반대 꼬임 젯 밸브를 제외하면 앞과 동일하며, 상기 밸브는 합연 꼬임 방향에 따라 번갈아 작동한다.

제9도에서 임의로 선택한

시간 a에서:

- 전진 롤의 주변 속도는 280 YPM 이며;

- S자 꼬임 젯라인은 80psig로 가압되어 실을 S자로 합연 꼬임하며;

- Z자 꼬임 젯라인은 가압되지 않는다.

시간 b에서:

- 전진 롤이 점차적으로 느려지기 시작하고;

- S자 및 Z자 젯은 시간 a와 마찬가지이다.

시간 c에서:

- 전진 롤의 주변속도는 160 YPM 이며;

- S자 및 Z자 젯은 시간 a 와 마찬가지이다.

시간 d에서:

- 전진 롤은 급속하게 느려지기 시작하고'

- S자 및 Z자 젯은 시간 a 와 마찬가지이다.

시간 e에서:

- 전진 롤은 멈추고;

- S자 및 Z자 젯은 시간 a 와 마찬가지이다.

시간 f에서:

- 앤빌이 혼 쪽으로 연장되고, 결합기에서 실을 멈추도록 압착하며 결합 에너지가 실로 절단되며;

- S자 및 Z자 젯은 시간 a 와 마찬가지이고;

- 전진 롤은 멈춘다.

시간 g에서:

- 앤빌은 아직 연장되어 있고, 실은 결합기에 멈춰져 있고 결합 에너지가 실로 절단되며;

- S자 및 Z자 젯에 대한 압력은 오프 상태로 되면서 아래쪽으로 빠지며;

- Z자 꼬임 젯 라인은 가압되지 않으며;

- 전진 롤은 멈추어 있다.

시간 h에서:

- 앤빌은 실을 방출하기에 충분하게 후퇴하고 결합동작은 멈추며;

- S 자 및 Z 자 젯 라인들은 전혀 가압되지 않아서 S 자 젯의 선행공정측 Z 자 꼬임이 결합부가 있는 후속공정측으로 절단되어 Z자 단사 꼬임과 결합부의 선행공정측을 S자 합연 꼬임시키고;

- 전질 롤은 멈춰져 있다.

시간 i에서:

- 전진 롤이 급가속되기 시작되고;

- 앤빌은 거의 후퇴되어 있고;

- S자 및 Z자 젯 라인들은 전혀 가압되지 않아서, 젯의 선행 공정측에 저장된 Z자 단사 꼬임이 단사 가닥들을 Z자로 꼬이게 하고 실을 S자 합연시킨다.

시간 j에서:

- 전진 롤은 계속 급가속되고 있고;

- Z자 젯라인에서 압력이 실을 S자 합연시키기 위해 80psig가 되도록 증대되고 있고;

- S자 젯라인은 가압되지 않는다.

시간 a에서:

- 전진 롤의 주변 속도는 280 YPM 이고;

- Z자 꼬임 젯 라인은 80 psig 로 가압되어져 실을 S자 합연하며;

- S자 꼬임 젯 라인은 가압되지 않고;

- 첫 번째 반싸이클은 a' 와 a 사이에서 반대방향 젯의 동작을 제외하고 반복된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 복수의 가닥들을 동일한 방향으로 꼬고, 꼬여진 가닥들을 합연하며, 합연 꼬임한 가닥들을 합연하며, 합연 꼬임한 가닥들을 클램핑 및 결합한 다음에, 가닥들을 대향 방향으로 꼬면서 그 단계를 반복하는 것에 관해 설명되었지만, 단사 가닥의 꼬임이 일 노드(또는 가공 싸이클의 절반)로부터 다음 노드까지 어떤 방식으로 변화되는 동안, 견사가 서로 함께 겹쳐져 교대 꼬임 합연사를 형성하는 것이 관찰되었다. 예를들면, 제1반싸이클내의 가닥 꼬임은 높은 S자형 꼬임에 이어서 제2반싸이클내의 낮은 S자형 꼬임으로 실의 낮은 합연 꼬임 레벨을 만들고, 가닥 꼬임은 높은 S자형 꼬임에 이어서 꼬임을 갖지 않으므로 실의 낮은/중간 합연 꼬임을 만들며, 또는 가닥 꼬임이 낮은 S자형 꼬임에 이어서 높은 Z자형 꼬임을 가지므로 중간/높은 합연 꼬임을 만들 수 있다. 높은 합연 꼬임 레벨에 대해, 작동은 하기 S자형 꼬임에 이어서 높은 Z자형 꼬임이 오는 가닥 꼬임을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 하나의 반싸이클로부터 다음의 반싸이클까지에 있어서는, 레벨의 가닥의 꼬임에 있어 소정의 변화, 즉 동일 방향에 있어서의 레벨 변화나 또는 동일 레벨에 있어서의 방향의 변화 또는 2가지 레벨 및 방향에 있어서의 변화들의 조합 등일 일어날 필요성이 있을 뿐이다.

본 발명의 바람직한 실시예는 초음파 에너지를 이용하여 합연사를 서로 결합하지만, 당업자라면 레이저의 방사 에너지와 같은 에너지원 또는 다른 에너지원을 이용할 수 있을 것이다. 또한, 접착제 또는 필라멘트 얽힘과 같은 다른 결합 수단이 사용될 수도 있다. 어떤 경우든 결합부는 작고(합연 꼬임의 일 선회부의 길이보다 작음), 상당히 확실한 결합을 위해서 강해야(한가닥의 실 강도의 약 25% 정도 또는 그 이상)한다.

본 발명의 바람직한 실시예는 교대 꼬임 합연사를 합연화된 상태로 결합하는 과정을 정지 및 전진 동작의 부분으로 설명하지만, 당업자라면 합연사를 연속 동작으로 결합할 수도 있을 것이다. 예를들면, 그런 동작은 초음파 결합기를 연속적으로 회전하는 경인 롤에 의해서 결정되는 연속 이동 실 속도와 동일한 속도로 이동시키게 하는 수단을 제공하므로써, 본 명세서에 설명한 실시예를 변경할 수 있을 것이다. 노드를 형성하기 위해서 합연사를 결합하는 것이 소망되는 경우에, 이송수단은 결합기를 가속하여 실의 속도까지 빨리 도달하게 하고 그 속도를 유지시킬 수 있다. 그 다음에, 결합기와 꼬임 젯은 실과 결합기 사이에 어떤 동작이 없을 때, 이미 설명한 대로 작동할 것이다. 실을 방출한 후에, 결합기는 이송 수단에 의해서 그것의 시작위치로 급속히 리셋되어, 다음 결합을 준비할 것이다. 결합기의 이동거리는 가능한 짧아야 한다. 실과 결합기 사이의 어떤 상대 동작이 없는 다른 방법에 의해서 실이 연속으로 이동하는 동작에서 합연사의 결합을 성취시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 실을 교대로 꼬는 젯 장치에 있어서, 그 내부로 연장된 환형 개구를 갖는 몸체와, 내부를 관통하는 다수의 종방향 실 통로를 가지는, 상기 환형 개구용의 원통형 삽입구와, 상기 삽입구를 둘러싸며 상기 몸체에 의해 둘러싸인 2개의 플리넘을 형성하기 위한 수단, 제1 및 제2 플리넘에 가압된 공기를 교대로 공급하여 상기 실 통로를 지나는 실이 처음에는 일방향으로 꼬여지고 다음에에 반대방향으로 꼬이도록 하는 수단을 포함하며; 상기 삽입구는 상기 실 통로에 각각 접선 방향으로 위치하여 실 통로와 연통하는 제1공기통로와, 상기 각 실 통로에 반대 접선 방향으로 위치하여 실 통로와 연통하는 제2공기 통로를 갖고, 상기 제1공기 통로는 상기 제1 플리넘과 연통하고, 상기 제2공기 통로는 상기 제2 플리넘과 연통하는 젯 장치.

제1항에 있어서, 상기 삽입구는 상기 몸체로부터 제거가능하며, 상기 몸체의 환형 개구에 상기 삽입구를 회전식으로 위치시키기 위한 수단을 포함하는 젯 장치.

각 반전 노드에 인접하여 형성된 결합부를 구비한 교대 꼬임 합연사(alternate twist plied yarn)에 있어서, 합연 꼬임의 제1 반싸이클이 결합부내에 위치하고, 합연 꼬임의 제2 반싸이클이 상기 결합부의 일 단부에서 시작되고, 상기 결합부는 개별 필라멘트 사이의 이격된 다수의 개별 결합 사이트(site)로 구성되고, 상기 사이트는 상기 결합부 전체에 걸쳐 분포된 교대 꼬임 합연사.

제3항에 있어서, 상기 결합부는 용융 풀 접착제(melt pool adhesion)에 의해 이뤄지며, 필라멘트의 2-10% 가 주어진 단면에서 용융 풀 접착제에 의해 결합되는 교대 꼬임 합연사.