KR100433883B1

KR100433883B1 - 스로틀밸브 및 이 스로틀밸브를 구비하는 제트룸에있어서의 씨실삽입장치

Info

Publication number: KR100433883B1
Application number: KR10-2001-0065353A
Authority: KR
Inventors: 이시까와히로히꼬; 시라끼마사오; 이또다이스께
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2004-06-04
Also published as: EP1201805A2; CN1351235A; EP1201805B1; KR20020033521A; TW507033B; EP1201805A3; CN1311179C

Abstract

압력손실이 적고, 유량조절이 용이하며, 더구나 정밀도가 높은 스로틀밸브를 제공하는 것, 또한 그와 같은 특징을 갖는 스로틀밸브를 구비한 제트룸에 있어서의 씨실삽입장치를 제공한다. 본 발명에 관련되는 스로틀밸브는, 유체통로에 직교하도록 천공형성된 밸브구멍과, 이 밸브구멍으로 끼워맞춤 삽입되고, 축심을 중심으로 회전운동조절이 가능한 밸브체를 구비하며, 이 밸브체의, 상기 유체통로의 개구부에 대응하는 위치의 외주면에 깊이가 외주방향에 연속적으로 변화하는 오목하게 새김부(오목각부(刻部))를 형성한 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 관련되는 제트룸에 있어서의 씨실삽입장치는, 상기 스로틀밸브를 구비함과 동시에, 상기 유체통로가, 제트룸에 있어서의 압력조정된 압축공기원과 이 압축공기를 분사하는 노즐을 연결하는 유체통로인 것을 특징으로 한다.

Description

스로틀밸브 및 이 스로틀밸브를 구비하는 제트룸에 있어서의 씨실삽입장치{A THROTTLE VALVE AND A WEFT INSERTION APPARATUS IN A JET LOOM WITH SAID THROTTLE VALVE}

본 발명은 압력유체의 유량조절을 하는 스로틀밸브에 관한 것이다. 바람직하게는, 본 발명은 씨실삽입용 노즐 또는 씨실삽입경로에 배치되는 보조노즐에 이르는 유체통로상에 개폐밸브를 개재시키고, 이 개폐밸브의 개폐전환에 의해 상기 씨실삽입용 노즐 또는 보조노즐로의 압축공기의 공급 및 정지를 실시하고, 상기 개폐밸브의 개방상태에서의 상기 씨실삽입용 노즐 또는 보조노즐의 압축공기 분사작용에 의해 씨실을 삽입하는 제트룸에, 상기 스로틀밸브를 채용한 씨실삽입장치에 관한 것이다.

예컨대, 제트룸에서는 도 1 에 나타내는 바와 같이, 압축기 등의 압력원 (1) 에서 나온 압축공기는 제 1 관로 (3) 중에 배치된 감압밸브 (2) 에서 설정압으로 조정된 후, 압축공기 공급탱크 (4) 로 유도되고 이 압축공기 공급탱크 (4) 에 저장된다. 여기서, 압력원 (1), 감압밸브 (2), 제 1 관로 (3) 및 압축공기 공급탱크 (4) 를 총칭하여 압축공기원으로 한다. 압축공기는 압축공기 공급탱크 (4) 로부터 제 2 관로 (5) 를 거쳐 스로틀밸브 (6) 에 의해 유량조절된 후, 전자(電磁)개폐밸브 (7) 를 통하여 씨실삽입노즐 (8) 로 적당히 공급되도록 되어 있다.

씨실은 압축공기에 의해 씨실삽입노즐 (8) 에서 날실개구내로 분사된다. 이때, 씨실의 선단이 직단에 도달할 때까지의 시간이 일정하게 되도록 씨실의 종류 또는 각종 운전상황에 대응하여 씨실삽입노즐 (8) 에서 분사되는 압축공기의 유량을 전자개폐밸브 (6) 에 의해 적당히 조절할 필요가 있다.

여기서, 일본 공개특허공보 평 4-214442 호에 개시된 씨실삽입장치에서 다음과 같은 스로틀밸브장치가 제안되고 있다. 즉, 이 종래장치에서는 도 2 에 나타내는 바와 같이, 압축공기원으로부터 관로 (10) 를 거쳐 유도된 압축공기는 밸브구멍 (13) 으로부터 관로 (11) 로 들어가고, 거기에서 밸브구멍 (14) 을 통과한 후, 관로 (12) 를 통하여 노즐로 보내진다.

밸브체 (15) 는 밸브구멍 (13) 에 대면하여 배치되며, 밸브 (16) 는 밸브구멍 (14) 에 대면하여 배치되어 있다. 밸브체 (15) 는 경사진 절단면 (17) 을 갖는 원주형상이다. 관로 (10) 내에서 축심을 중심으로 회전운동조절함으로써 밸브구멍 (13) 에 대면하는 밸브체 (15) 의 측면에서 이 밸브구멍 (13) 의 개방도가 조절된다. 이 개방도조절에 의해 압축공기의 유량이 조절된다. 이때, 밸브체 (15) 의 회전운동각도와 유로의 유효단면적의 관계는 도 3a 의 그래프와 같이 된다. 이에 대응하여 밸브체 (15) 의 회전운동각도와 노즐 (8) 의 입구부 압력의 관계는 도 3b 와 같이 된다. 또 밸브구멍 (14) 은 솔레노이드 (18) 로 작동되는 밸브 (16) 에 의해 적당히 개폐된다.

그러나, 이 종래기술에서는 밸브체 (15) 로 밸브구멍 (13) 을 부분적으로 폐쇄할 때, 압축공기의 흐름에 대하여 둑이 되는 부분은 그 전후에서 유로단면적이 급격히 변화된다. 이로 인해 둑에 의한 압력손실이 커지며, 그 결과, 노즐 (8) 의 입구부에서 충분한 높이의 정압(精壓)이 얻어지기 어려워진다는 문제점이 있었다. 또 축류(Constrictor)에 의해 실제 둑에 의한 것 보다도 큰 폐쇄상태가 발생하여 압력공기의 유량조절에 대한 정밀도가 저하된다는 문제점도 있었다. 또한 유체통로의 굴곡이 커지는 것도 상기 문제점을 점점 부각시키고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술에 존재하는 문제점에 착안하여 이루어진 것이다. 따라서 본 발명의 주된 목적은 압력손실이 적고, 유량조절이 용이하며 또한 정밀도가 높은 스로틀밸브를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 그와 같은 스로틀밸브를 구비하는, 제트룸에서의 씨실삽입장치를 제공하는 것이다.

도 1 은 제트룸에서의 압축공기의 송급로를 나타내는 설명도.

도 2 는 종래장치에서의 스로틀밸브장치를 나타내는 설명도.

도 3a 는 종래장치에서의 밸브체의 각도와 유로의 유효단면적과의 관계를 나타내는 그래프, 도 3b 는 밸브체의 각도와 압력효율과의 관계를 나타내는 그래프.

도 4 는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 스로틀밸브의 부분단면정면도 (조임 상태).

도 5 는 스로틀밸브의 부분단면정면도 (개방된 상태).

도 6 은 스로틀밸브의 부분단면평면도 (개방된 상태).

도 7 은 스로틀밸브의 부분단면평면도 (부분개방된 상태).

도 8 은 스로틀밸브의 부분단면평면도 (조임 상태).

도 9a 는 밸브체의 각도와 유로의 유효단면적과의 관계를 나타내는 그래프, 도 9b 는 밸브체의 각도와 압력효율과의 관계를 나타내는 그래프.

도 10a 는 제 2 실시형태를 나타내는, 압축공기의 공급로의 개요도, 도 10b 는 도 10a 의 A-A 선 단면도, 도 10c 는 밸브개방도 최대의 상태를 나타내는 단면도.

도 11a 는 분사압 특성을 설명하기 위한 그래프, 도 11b 는 밸브개방도 0 의 상태를 나타내는 단면도, 도 11c 는 밸브개방도 최대의 상태를 나타내는 단면도, 도 11d 는 종래의 분사압 특성을 설명하기 위한 그래프.

도 12a 는 제 3 실시형태를 나타내는, 압축공기의 공급로의 개요도, 도 12b 는 도 12a 의 B-B 선 단면도.

도 13a 는 밸브개방도 최대의 상태를 나타내는 단면도, 도 13b 및 13c 는 밸브개방도 최소의 상태를 나타내는 단면도, 도 13d 는 분사압 특성을 설명하기 위한 그래프.

도 14 는 다른 분사압 특성을 설명하기 위한 그래프.

도 15 는 다른 분사압 특성을 설명하기 위한 그래프.

도 16 은 다른 분사압 특성을 설명하기 위한 그래프.

도 17 은 제 4 실시형태를 나타내는, 압축공기의 공급로의 개요도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 압력원 2 감압밸브

3 제 1 관로 4 압축공기 공급탱크

5 제 2 관로 6 스로틀밸브

7 전자개폐밸브 8 씨실삽입장치

10, 11, 12 관로 13, 14 밸브구멍

15 밸브체 16 밸브

18 솔레노이드 60, 80, 90, 100 스로틀밸브

62 유체통로 63 밸브구멍

64 밸브체 65 손잡이

66 서클립 69 오목각부

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 관한 주된 국면에 의하면, 스로틀밸브는 유체통로에 직교하도록 뚫어 형성된 밸브구멍과, 이 밸브구멍에 끼워 넣어져 축심을 중심으로 회전운동이 조절가능한 밸브체를 구비하며, 이 밸브체의 상기 유체통로의 개구부에 대응하는 위치의 외주면에, 깊이가 외주방향으로 연속적으로 변화되는 오목각부(刻部)를 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 스로틀부분에서 유로단면적의 변화가 완만하므로 압력손실이 적어 축류도 발생되기 어렵고, 또한 유로단면적의 변화가 밸브체의 회전운동각도에 대하여 직선성을 갖기 때문에 유량조절이 용이해진다.

상기 오목각부의 깊이는 외주방향을 향함에 따라 서서히 깊어진 후, 서서히 얕아지는 것이 바람직하다. 스로틀부분에서의 유로단면적의 변화가 보다 완만해져 압력손실이 적어진다.

또, 상기 오목각부는 상기 밸브체의 축심에 대하여 편심된 축심을 중심으로 하여 형성된 부분원추의 조합으로 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해, 상기 밸브체의 오목각부를 선반에 의한 간단한 기계가공으로 용이하게 형성할 수 있게 된다.

또한, 상기 밸브체를 원주형상으로 하고, 원주형상의 상기 밸브체의 상기 외주면에 상기 오목각부를 형성하고, 상기 밸브체의 회전에 대응하는 상기 오목각부의 궤적을 상기 유체통로와 교차하도록 하는 것이 바람직하다. 원주형상의 밸브체의 회전에 따른 통과단면적의 변화를 더욱 순조롭게 할 수 있다.

게다가, 전기적으로 회전구동되는 출력축을 구비한 액추에이터를 배치하고, 상기 밸브체를 이 액추에이터의 상기 출력축에 장착가능함으로써 회전운동을 조절할 수도 있다. 이로써 상기 밸브체의 회전운동조절을 자동화할 수 있게 된다.

또, 상기 밸브구멍의 중심축은 상기 유체통로의 중심축에 대하여 편심된 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해, 유량을 가장 조인상태에서도 어느 정도 크기의 유로를 상시 확보할 수 있게 된다.

본 발명에 관한 다른 국면에 의하면, 제트룸에서의 씨실삽입장치는 상술한 스로틀밸브를 구비함과 동시에, 상기 유체통로가 제트룸에서의 압력조정된 압축공기원과 이 압축공기를 분사하는 노즐을 연결하는 유체통로인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상술한 스로틀밸브의 작용을 제트룸에서 받을 수 있다. 즉, 제트룸에서, 사용하는 씨실의 종류 또는 씨실삽입상태에 따라 정밀한 압력조정이 가능해지기 때문에 씨실삽입기능을 높일 수 있음과 동시에 압축공기소비량의 저감에도 연결된다.

본 발명에 관한 또 다른 국면에 의하면, 상기 노즐은 씨실을 삽입하기 위한 씨실삽입용 노즐이며, 또 제트룸에서의 씨실삽입장치는 추가로 상기 압축공기원과 이 씨실삽입용 노즐을 연결하는 상기 유체통로상에 배치되는 개폐밸브이며, 이 개폐밸브의 개폐전환에 의해 상기 씨실삽입용 노즐로의 상기 압축공기의 공급 및 정지를 실시하고, 이 개폐밸브의 개방상태에서의 상기 씨실삽입용 노즐의 압축공기 분사작용에 의해 상기 씨실을 삽입하는 개폐밸브를 구비하고, 씨실삽입 1 사이클마다 상기 개폐밸브의 개폐타이밍에 대응하여 상기 스로틀밸브의 조임상태를 제어하는 것을 특징으로 한다.

제트룸에서는 씨실삽입용 노즐의 분사압 저하특성이 씨실삽입상태에 영향을 미친다. 씨실삽입용 노즐로의 압축공기의 공급 및 정지를 제어하는 개폐밸브를 닫으면, 씨실삽입용 노즐에서의 분사압이 급격하게 저하된다. 이로써 실의 종류에 따라서는 씨실이 진동하여 흔들림 또는 이완이 발생하기 쉬워진다. 씨실의 흔들림 또는 이완의 발생은 직포품질의 저하를 초래한다.

씨실삽입용 노즐에서의 분사압의 급격한 저하를 회피하기 위해 씨실삽입용 노즐의 분사종료 직전에 전자개폐밸브에 대하여 펄스 열(列)의 구동신호를 출력하고, 전자개폐밸브를 조금씩 개폐시켜 씨실삽입용 노즐의 분사종료 직전의 분사압을 서서히 저하시켜 가는 방법이 있다.

그러나, 전자개폐밸브를 조금씩 개폐시키기 위해서는 매우 빠른 동작이 가능한 전자개폐밸브를 사용할 필요가 있다. 이와 같은 전자개폐밸브를 사용한 경우, 그 수명은 종래 사용되고 있는 표준적인 응답성능을 구비한 전자개폐밸브보다도 대폭 단축된다.

본 발명은 매우 빠른 동작이 가능한 전자개폐밸브를 사용하지 않고 씨실삽입용 노즐에서의 분사압 특성을 개량할 수 있다. 씨실삽입용 노즐에서의 분사압 특성은 개폐밸브와는 별도의 스로틀밸브의 조임상태의 선택에 의해 조정할 수 있다. 따라서 원하는 분사압 특성을 얻기 위한 개폐밸브의 매우 빠른 동작이 불필요해진다.

또, 씨실삽입 1 사이클마다 상기 개폐밸브의 개폐타이밍에 대응하여 상기 스로틀밸브의 조임상태를 제어하는 제어수단을 구비하는 것이 바람직하다. 스로틀밸브의 조임상태의 조정을 보다 간단하게 할 수 있다.

또한, 상기 스로틀밸브는 상기 개폐밸브의 상류측에 배치하는 것이 바람직하다. 개폐밸브의 상류측은 개폐밸브로부터 하류에서의 잔류압력(殘壓)상태의 장기화를 회피하는데 스로틀밸브의 배치장소로 적당하다.

추가로, 상기 씨실삽입용 노즐을 적어도 씨실삽입용 메인노즐 또는 씨실삽입용 보조노즐중 하나로 할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.우선 도 1 은 종래기술의 설명에 참조한 것으로, 본 발명을 제트룸에 채용함에 있어서는 이 기본구조는 동일하다. 따라서 본 발명에 관계되는 스로틀밸브만을 새로운 부호 (60, 80, 90, 100) 로 하고 나머지는 동일한 부호 그대로 한다.

실시예 1

도 4 ∼ 도 8 에 기초하여 본 발명의 스로틀밸브 (60) 를 상술한다. 보디 (61) 에는 제 2 관로 (5) 에 연이어 통하는 유체통로 (62) 가 설치됨과 동시에, 유체통로 (62) 에 직교하는 방향으로 밸브구멍 (63) 이 뚫어 형성되어 있다. 그리고 유체통로 (62) 와 밸브구멍 (63) 은 서로 연이어 통하는 상태에 있다. 밸브구멍 (63) 에는 원주형상의 밸브체 (64) 가 그 축심을 중심으로 회전운동이 조절가능하게 끼워져 있다. 또한 밸브구멍 (63) 의 중심축은 유체통로 (62) 의 중심축에 대하여 편심된 위치에 배치되어 있다. 이로써 스로틀밸브 (60) 에 의해 유체통로 (62) 의 유로단면적을 최소로 했을 때에도 어느 일정량의 압축공기는 상시 흐르도록 되어 있다. 그러나, 밸브체 (64) 의 지름과 편심량에 의해 유로단면적을 0, 즉 스로틀밸브 (60) 를 전부 폐쇄할 수도 있다. 상세한 설명은 후술하기로 한다.

밸브체 (64) 의 보디 (61) 로부터의 돌출부의 일단에는 밸브체 (64) 의 회전운동을 조절하기 위한 손잡이 (65) 가 장착되어 있다. 한편, 밸브체 (64) 의 보디 (61) 로부터의 돌출부의 타단에는 이탈방지를 위한 서클립 (Circlip) (66) 이 장착되어 있다. 밸브체 (64) 의 양단부 부근에는 O-링 홈 (67) 이 형성되어 있다. O-링 홈 (67) 내에는 기밀유지를 위한 O-링 (68) 이 끼워져 있다.

밸브체 (64) 의 축방향 거의 중앙부근에는 그 외주면에 깊이가 외주방향으로 연속적으로 변화되는 오목각부 (69) 가 형성되어 있다. 이 오목각부 (69) 는 예컨대 선반을 이용하여 밸브체 (64) 를 편심위치에 척 (Chuck) 하여 회전시키면서 바이트에 의한 절삭으로 간단하게 얻을 수 있다. 이때, 간단하게는, 상하의 부분원추 (70a, 70b) 의 조합으로 오목각부 (69) 가 형성된다. 따라서 오목각부 (69) 는 원주방향으로 그 깊이가 연속적으로 변화된다 (연속적으로 증대하고 이어서 연속적으로 감소함). 즉, 그 유로단면적은 연속적으로 변화된다. 또한 오목각부는 서로 역방향의 부분원추의 조합으로 구성되며, 그 결과 오목각부의 유로단면이 3 각형상을 나타내는 것으로 하였지만, 이 형상에 한정되는 것은 아니다. 따라서 오목각부의 유로단면을 예컨대 반원형상 또는 4 각 형상 등 다양한 형상으로 변형할 수 있다.

이어서 이 실시형태에서의 작용을 설명한다. 씨실삽입노즐 (8) 로 송급되는 압축공기의 유량조절 (나아가서는 씨실삽입노즐 (8) 의 삽입구부의 압력조절) 은 작업자가 손잡이 (65) 를 통하여 밸브체 (64) 를 회전운동시킴으로써 이루어진다. 즉, 밸브체 (64) 가 회전함으로써 오목각부 (69) 에 의한 유체통로 (62) 의 유로유효단면적을 적당히 조절한다.

도 6 (및 도 5) 에 나타낸 바와 같이, 밸브체 (64) 의 중심선 (S) (오목각부 (69) 를 형성하는 부분원추 (70a, 70b) 의 축심과 밸브체 (64) 의 축심을 연결하는 선) 이 유체통로 (62) 의 축심에 직교하는 위치에 있을 때, 오목각부 (69) 에 의한유로폭 (G₁) 은 최대가 된다. 즉, 유로단면적은 최대가 된다 (도 6 에 나타내었음). 그 위치로부터 밸브체 (64) 를 90 °좌회전시키면 도 7 에 나타내는 상태가 된다. 그 때의 오목각부 (69) 에 의한 유로폭은 G₂가 된다. 그 후 또한 밸브체 (64) 를 도 8 에 나타내는 위치까지 회전시킨다. 이 위치에서는 부분 71 에서 시일이 가능한 상태로 되어 있으며, 오목각부 (69) 에 의한 유로폭 (G₃) 은 최소가 된다. 즉 유로단면적은 최소가 된다. 유로단면적은 이들 최대와 최소 사이를 완만하고 연속적으로 변화하기 (도 9a 참조) 위해, 원하는 씨실삽입노즐 (8) 의 삽입구부의 압력도, 도 9b 에서 나타내는 관계가 얻어져 제어하기 쉬우며 또한 고정밀도의 것이 된다.

밸브체 (64)의 회전운동조절은 손잡이 (65) 를 통하여 작업자가 수작업으로 하도록 한 것이지만, 이 손잡이 대신 스테핑모터, 서보모터, 솔레노이드 등의 액추에이터를 밸브체에 연결하면 자동조절이 가능하게 된다. 따라서 이 압축공기의 유량제어를 실시하는 시스템 전체를 자동제어화하는 것이 가능해진다. 이것에 대해서는 후술하는 것으로 한다.

스로틀밸브 (60) 는 제트룸의 압축공기원과 씨실삽입노즐 (씨실삽입용 메인노즐) (8) 을 연결하는 유체통로에 배치한 예를 나타낸다. 그러나, 제트룸의 절폭(折幅)방향으로 (즉, 씨실의 삽입경로를 따라) 복수개 배치되는 보조노즐과 압축공기원을 연결하는 유체통로에 스로틀밸브를 배치해도 된다.

실시예 2

다음으로 본 발명을 구체화한 제 2 실시형태에 관한 스로틀밸브 (80) 를 도 10 및 도 11 에 기초하여 설명한다. 중복을 피하여 간단하게 구성을 설명하면, 도 10a 에 나타내는 참조부호 8 은 씨실삽입용 메인노즐이며, 씨실 (Y) 은 씨실삽입용 메인노즐 (8) 의 분사에 의해 날실개구내로 사출되어 씨실삽입된다. 참조부호 4 는 압축공기 공급탱크이다. 압축공기 공급탱크 (4) 의 압력은 감압밸브 (2) 에 의해 압력이 조정된다. 압축공기 공급탱크 (4) 는 공급관 (85) 을 통하여 전자개폐밸브 (7) 에 접속되어 있다.

공급관 (85) 의 도중에는 밸브구멍 (91) 이 공급관 (85) 내의 압축공기용 유체통로 (141) 에 대하여 직교하도록 형성되어 있다. 밸브구멍 (91) 에는 밸브체 (87) 가 회전가능하게 장착되어 있다. 즉, 밸브체 (87) 는 그 회전중심축선 (161) 이 유체통로 (141) 에 대하여 직교하도록 배치되어 있다. 밸브체 (87) 는 스테핑모터 (88) 의 출력축 (171) 에 고정 장착되어 있다. 스테핑모터 (88) 는 밸브체 (87) 를 회전구동한다. 스테핑모터 (88) 는 제어장치 (89) 의 제어를 받는다. 제어장치 (89) 는 직기(織機)의 회전각도를 검출하는 로터리 인코더 (90) 로부터 얻어지는 직기회전각도 검출정보에 기초하여 스테핑모터 (88) 의 회전구동을 제어한다. 제어수단인 제어장치 (89) 는 씨실삽입 1 사이클마다 전자개폐밸브 (7) 의 개폐타이밍에 대응하여 스테핑모터 (88) 의 작동을 제어한다.

도 10b 에 나타내는 바와 같이, 밸브체 (87) 의 둘레면에는 오목각부 (162) 가 둘레방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 도 10a 에 나타내는 바와 같이, 오목각부 (162) 는 상호 역방향인 한쌍의 원추면 (E1, E2) 을 조합시켜 형성되어 있다.오목각부 (162) 는 그 깊이가 둘레방향을 향함에 따라 서서히 깊어진 후, 서서히 앝아지는 형상으로 되어 있다. 밸브체 (87) 의 회전에 대응하는 오목각부 (162) 의 궤적은 유체통로 (141) 와 교차한다. 밸브체 (87) 가 도 10a 및 도 10b 의 회전위치에 있는 경우에는 밸브구멍 (91) 에서의 유체의 통과단면적이 0 이 된다. 따라서 압축공기 공급탱크 (4) 의 압축공기는 전자개폐밸브 (7) 측으로 공급불가능하다. 밸브체 (87) 가 도 10c 의 회전위치에 있는 경우에는 밸브구멍 (91) 에서의 유체의 통과단면적이 최대가 된다. 따라서 압축공기 공급탱크 (4) 의 압축공기는 전자개폐밸브 (7) 로 최대량 공급가능하다.

이상 설명한 밸브구멍 (91) 과 오목각부 (162) 를 구비한 밸브체 (87) 로 스로틀밸브 (80) 를 형성한다.

도 11a 의 곡선 M 은 씨실삽입 1 사이클마다의 전자개폐밸브 (7) 에 대한 여자신호를 나타내고, 곡선 C1 은 씨실삽입 1 사이클마다의 밸브체 (87) 에 관한 밸브개방도, 즉 밸브구멍 (91) 에서의 통과단면적을 나타낸다. 밸브체 (87) 에 관한 밸브개방도는 도 10b 및 도 11b 의 완전폐쇄상태를 밸브개방도 0, 도 10c 및 도 11c 의 완전개방상태를 최대밸브개방도 (Ho) 로 하고 있다. 곡선 F1 은 곡선 C1 에서 나타내는 밸브개방도상태, 즉 조임상태 및 여자신호 (M) 를 부여한 경우의 씨실삽입 1 사이클마다의 씨실삽입용 메인노즐 (8) 의 분사압 파형을 나타낸다. 도 11d 의 곡선 (Fo) 은 스테핑모터 (88) 및 밸브체 (87) 로 이루어지는 스로틀밸브가 없는 경우에 전자개폐밸브 (7) 를 여자하였을 때의 분사압 파형을 나타낸다. 각 그래프의 횡축 (θ) 은 직기회전각도를 나타낸다.

제어장치 (89) 는 밸브체 (87) 가 도 10b 및 10c, 도 11b 및 11c 의 순서대로 회전위치를 바꾸어 가도록 스테핑모터 (88) 의 작동을 제어한다. 도 10b 및 10c 에서 나타내는 조임상태는 씨실삽입 1 사이클에 대응하고, 도 11b 및 11c 에서 나타내는 조임상태는 다음의 씨실삽입 1 사이클에 대응한다.

제 2 의 실시형태에서는 이하의 효과가 얻어진다.

(2-1) 곡선 (Fo) 에서 나타내는 씨실삽입용 메인노즐 (8) 에서의 종래 분사압은 씨실삽입용 메인노즐 (8) 에서의 분사압의 저하이 급격해지는 특성을 갖는다. 본 실시형태에서의 곡선 F1 에서 나타내는 씨실삽입용 메인노즐 (8) 에서의 분사압은 씨실삽입용 메인노즐 (8) 에서의 분사압의 급격한 저하을 억제한 특성을 갖고 있다. 씨실삽입용 메인노즐 (8) 에서의 분사압의 급격한 저하의 억제는 씨실 (Y) 의 진동을 억제하여 흔들림 또는 씨실이완의 발생을 방지한다.

이와 같은 씨실삽입용 메인노즐 (8) 에서의 분사압 특성의 개량은 전자개폐밸브 (7) 와는 별도의 스로틀밸브 (80) 의 전자개폐밸브 (7) 의 개폐타이밍에 대응한 조임상태의 선택에 의해 조정할 수 있다. 따라서 원하는 분사압 특성을 얻기 위한 전자개폐밸브 (7) 의 고속동작이 불필요해지며, 매우 빠른 동작이 가능한 전자개폐밸브를 사용하지 않고 씨실삽입용 메인노즐 (8) 에서의 분사압 특성을 개량할 수 있다.

(2-2) 전자개폐밸브 (7) 가 개방상태에서 폐쇄상태로 이행한 후에도, 전자개폐밸브 (7) 로부터 하류측의 유체통로는 잔압상태에 있다. 이 잔압상태가 길면, 씨실삽입용 메인노즐 (8) 에서의 분사압 저하시간이 너무 길어져 씨실이완이발생하고, 씨실삽입이 불량해지거나 또는 약사(弱絲)의 씨실삽입에서는 실절단이 발생하기 쉬워진다. 스로틀밸브 (80) 를 전자개폐밸브 (7) 의 하류측에 배치했을 경우, 밸브체 (87) 에 의한 조임작용이 전자개폐밸브 (7) 로부터 하류측의 유체통로에서의 잔압상태를 지연시켜 상기 문제가 발생되기 쉬워진다. 스로틀밸브 (80) 를 전자개폐밸브 (7) 의 상류측에 배치한 구성은 전자개폐밸브 (7) 로부터 하류의 잔압상태의 장기화를 회피하는데 유리하다.

(2-3) 제어장치 (89) 는 밸브체 (87) 가 도 10b, 도 10c, 도 11b 및 도 11c 에 나타내는 회전위치의 순서대로 이행하도록 스테핑모터 (88) 의 작동을 제어한다. 밸브체 (87) 에 관한 밸브개방도, 즉 밸브구멍 (91) 에서의 유체의 통과단면적은 오목각부 (162) 의 형상을 고려한 뒤 밸브체 (87) 의 회전위치로부터 산출할 수 있다. 밸브구멍 (91) 에서의 원하는 통과단면적을 형성하는 밸브체 (87) 의 회전위치는 스테핑모터 (88) 의 회전위치를 지정함으로써 간단하게 얻어진다.

(2-4) 전동 액추에이터인 스테핑모터 (88) 에 의해 구동되는 밸브체 (87) 의 고속회전, 신속한 회전증속 및 신속한 회전감속은 용이하다. 밸브체 (87) 에 의해 밸브구멍 (91) 에서의 통과단면적을 씨실삽입 1 사이클마다 변화시키는 구성은 씨실삽입 1 사이클마다의 조임정도 및 조임타이밍이라는 조임상태를 단시간의 씨실삽입타이밍에 맞춰서 설정하는데 최적이다.

(2-5) 오목각부 (162) 는 그 깊이가 둘레방향을 향함에 따라 서서히 깊어진 후, 서서히 앝아지는 형상으로 되어 있다. 이와 같은 형상의 홈 (162) 을 구비한 밸브체 (87) 는 밸브체 (87) 의 회전에 따른 통과단면적의 변화를 연속적으로완만하게 하여 분사압 특성의 제어정밀도가 높아진다.

(2-6) 공급관 (85) 내의 유체통로 (141) 와 오목각부 (162) 는 직선적인 경로를 구성한다. 이와 같은 직선적인 형상의 유체통로는 압력손실저감에 유효하다.

실시예 3

다음으로, 도 12 및 도 13 의 제 3 실시형태에 관한 스로틀밸브 (90) 를 설명한다. 제 2 실시형태와 동일한 구성부에는 동일한 부호가 부여되어 있다.

제 1 실시형태와 마찬가지로, 도 12b 에 나타내는 바와 같은 제 3 실시형태에서의 스로틀밸브 (90) 의 밸브구멍 (92) 의 중심축선 (211) 은 유체통로 (141) 의 중심축선에서 벗어난 위치에 있다. 도 13a, 13b 및 13c 에 나타내는 바와 같이 밸브구멍 (92) 에 수용된 밸브체 (93) 의 둘레면에는 오목각부 (221) 가 둘레방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 도 12b 에 나타내는 바와 같이 오목각부 (221) 는 상호 역방향인 한쌍의 원추면 (E3, E4) 을 조합시켜 형성되어 있다. 오목각부 (221) 는 그 깊이가 둘레방향을 향함에 따라 서서히 깊어진 후, 서서히 얕아지는 형상으로 되어 있다. 밸브체 (93) 의 회전에 대응하는 오목각부 (221) 의 궤적은 유체통로 (141) 와 교차한다. 밸브체 (93) 가 도 12a, 도 12b 및 도 13a 의 회전위치에 있는 경우에는 밸브구멍 (92) 부근에서의 통과단면적이 최대가 된다. 밸브체 (93) 가 도 13b 및 13c 의 회전위치에 있는 경우에는 밸브구멍 (92) 부근에서의 통과단면적이 최소가 된다.

도 13d 의 곡선 C2 은 밸브체 (93) 에 관한 밸브개방도, 즉 밸브구멍 (92)부근에서의 통과단면적을 나타낸다. 밸브체 (93) 에 관한 밸브개방도는 도 12a, 12b 및 도 13a 의 조임정도를 최대밸브개방도 (H1), 도 13b 및 13c 의 조임정도를 최소밸브개방도 (H2) 로 하고 있다. 곡선 (F2) 은 여자신호 M 및 곡선 (C2) 에서 나타내는 밸브개방도상태를 부여한 경우의 씨실삽입용 메인노즐 (8) 의 분사압 파형을 나타낸다. 제어장치 (89) 는 밸브체 (93) 가 도 13a, 13b, 13c 의 순서대로 회전위치를 바꾸어 가도록 스테핑모터 (88) 의 작동을 제어한다. 도 13a, 13b, 13c 에서 나타내는 조임상태는 씨실삽입 1 사이클에 대응한다.

제 3 실시형태의 스로틀밸브 (90) 에서도 제 2 실시형태에서의 (2-1) ∼ (2-6) 항과 동일한 효과가 얻어진다.

본 발명에서는 도 14 의 그래프의 곡선 F3 에서 나타내는 분사압 특성, 도 15 의 그래프의 곡선 F41, F42 에서 나타내는 분사압 특성, 도 16 의 그래프의 곡선 F5 에서 나타내는 분사압 특성을 실현할 수도 있다. 도 14 로부터, 제 2 실시형태의 경우와 마찬가지로, 분사압의 급격한 저하이 제어되어 있는 것을 알 수 있다. 도 15 는 씨실삽입된 씨실을 직포에서 절단분리할 때 발생하는 절단쇼크가 곡선 F42 에서 나타내는 분사압에 의해 완화되는 예를 나타내고 있다. 도 16 은 약사의 씨실삽입에서 분사압의 급격한 상승을 억제하여 실의 절단을 방지하는 예를 나타내고 있다.

도 14 및 도 16 의 경우에는 제 3 실시형태에서의 스로틀밸브 (90) 를 사용하여 밸브개방도곡선 C3, C5 을 구할 수 있다. 도 15 의 경우에는 제 2 실시형태에서의 스로틀밸브 (80) 를 사용하여 밸브개방도곡선 (C41, C42) 을 구할 수 있다.

실시예 4

다음으로 도 17 의 제 4 실시형태에 관한 스로틀밸브 (100) 를 설명한다. 제 2 실시형태와 동일한 구성부에는 동일한 부호가 부여되어 있다.

앵글형상의 공급관 (94) 내의 유체통로 (231) 의 직각부에는 밸브체 (95) 가 배치되어 있다. 스테핑모터 (88) 에 의해 구동되는 밸브체 (95) 에는 경사면 (241) 이 형성되어 있다. 경사면 (241) 은 도 17 의 실선위치와 쇄선위치 사이에서 회전운동하고, 밸브체 (95) 에 의한 조임량이 밸브체 (95) 의 회전위치에 의해 조정된다.

또한, 본 발명에서는 이하와 같은 실시형태도 가능하다. 예컨대 밸브체 (87, 93, 95) 를 서보모터로 구동할 수 있다. 또 밸브체 (87, 93, 95) 를 2 위치에만 전환배치하는 경우에는 로터리 솔레노이드로 밸브체 (87, 93, 95) 를 구동할 수 있다. 또한 스로틀밸브로서 상시 개방형의 전자개폐밸브를 사용할 수도 있다. 또한 개폐밸브의 하류에 스로틀밸브를 배치할 수 있다.

또, 상기 실시형태에서는 스로틀밸브를 제트룸에 적용한 예로 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 유량제어의 대상이 압력유체이면 적용이 가능하다. 예컨대 공기수송일반 또는 자동차용 연료분사장치 등등에 적용이 가능하다.

본 발명에 의해서 압력손실이 적고, 유량조절이 용이하며 또한 정밀도가 높은 스로틀밸브를 제공할 있으며, 그와 같은 스로틀밸브를 구비하는, 제트룸에서의 씨실삽입장치를 제공할 수 있다.

Claims

유체통로에 직교하도록 뚫어 형성된 밸브구멍과,

이 밸브구멍에 끼워 넣어져 축심을 중심으로 회전운동이 조절가능한 밸브체를 구비하며,

이 밸브체의 상기 유체통로의 개구부에 대응하는 위치의 외주면에, 깊이가 외주방향으로 연속적으로 변화되는 오목각부를 형성한 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 오목각부의 깊이는 외주방향으로 향함에 따라 서서히 깊어진 후, 서서히 얕아지는 스로틀밸브.
제 2 항에 있어서, 상기 오목각부는 상기 밸브체의 축심에 대하여 편심된 축심을 중심으로 하여 형성된 부분원추의 조합으로 구성된 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 밸브체는 원주형상이며, 원주형상의 상기 밸브체의 상기 외주면에 상기 오목각부가 형성되어 있으며, 상기 밸브체의 회전에 대응하는 상기 오목각부의 궤적은 상기 유체통로와 교차하도록 한 스로틀밸브.
제 1 항에 있어서, 전기적으로 회전구동되는 출력축을 구비한 액추에이터를 추가로 구비하고,

상기 밸브체는 이 액추에이터의 상기 출력축에 장착됨으로써 회전운동이 조절되는 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 밸브구멍의 중심축은 상기 유체통로의 중심축에 대하여 편심된 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 스로틀밸브.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 스로틀밸브를 구비함과 동시에,

상기 유체통로가 제트룸에서의 압력조정된 압축공기원과 이 압축공기를 분사하는 노즐을 연결하는 유체통로인 제트룸에서의 씨실삽입장치.
제 7 항에 있어서, 상기 노즐은 씨실을 삽입하기 위한 씨실삽입용 노즐이며,

이 제트룸에서의 씨실삽입장치는 또한 상기 압축공기원과 이 씨실삽입용 노즐을 연결하는 상기 유체통로상에 배치되는 개폐밸브이며, 이 개폐밸브의 개폐전환에 의해 상기 씨실삽입용 노즐로의 상기 압축공기의 공급 및 정지를 실시하고, 이 개폐밸브의 개방상태에서의 상기 씨실삽입용 노즐의 압축공기 분사작용에 의해 상기 씨실을 삽입하는 개폐밸브를 구비하며,

씨실삽입 1 사이클마다 상기 개폐밸브의 개폐타이밍에 대응하여 상기 스로틀밸브의 조임상태를 제어하도록 한 제트룸에서의 씨실삽입장치.
제 8 항에 있어서, 씨실삽입 1 사이클마다 상기 개폐밸브의 개폐타이밍에 대응하여 상기 스로틀밸브의 조임상태를 제어하는 제어수단을 추가로 구비하고 있는 제트룸에서의 씨실삽입제어장치.
제 8 항에 있어서, 상기 스로틀밸브는 상기 개폐밸브의 상류측에 배치되어 있는 제트룸에서의 씨실삽입장치.
제 8 항에 있어서, 상기 씨실삽입용 노즐은 적어도 씨실삽입용 메인노즐 또는 씨실삽입용 보조노즐중 하나인 제트룸에서의 씨실삽입장치.
제 9 항에 있어서, 상기 스로틀밸브는 상기 개폐밸브의 상류측에 배치되어 있는 제트룸에서의 씨실삽입장치.