KR100775565B1 - 편기용 선침장치 - Google Patents

Abstract

압전소자를 갖는 압전체를 이용하여 편성침의 선침을 행하는 편기용 선침장치로서, 지지체에 가동 가능하게 지지된 압전체의 후단부와 선단부의 중도위치를 회전체를 이용하여 지지체에 회동 가능하게 지지시켜 압전체의 진동을 안정화시킴과 아울러, 회전체(3)의 축선에 수직이면서 압전체의 평면에 수직인 평면에서의 회전체(3)의 단면구조를, 압전체(2)의 폭방향의 만곡이 길이방향의 만곡보다 작게 억제되도록 구성하고, 그에 따라 압전체의 진동 스피드와 토크를 더욱 향상시킴과 아울러 에너지 절약을 달성한 선침장치를 제공한다.

Description

편기용 선침장치{Needle selector for knitting machine}

본 발명은 환편기(丸編機) 또는 횡편기(橫編機)와 같은 편기에 사용되는 선침장치(選針裝置)에 관한 것이다. 보다 상세하게는 편기에서의 압전식의 구동구조를 압전체의 만곡운동을 소정 방향으로 억제하면서 작동시킴으로써 편성 침의 선침을 보다 효율적으로 행하는 것을 가능하게 한 편기용 선침장치에 관한 것이다.

환편기 또는 횡편기와 같은 편기에서는, 플로피 디스크 등의 기억장치에 기억시킨 편성순서에 기초하여 편성침(編成針)의 상하운동을 선택하여, 원하는 편조직의 편지(編地)를 편성한다. 그 편성침의 상하운동을 선택하기 위해 각종의 선침장치가 사용되고 있다.

이하, 이러한 선침장치에 대해서 설명한다. 우선, 편기에서의 선침작업의 개요를 도 14, 15a, 15b에 대략 나타낸 환편기에 기초하여 설명한다.

도 14는 환편기의 기본적인 편성기구를 설명하는 개략 사시도이다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 환편기는 화살표(A)로 나타낸 바와 같이 회전하는 편성 실린더(51)의 테두리면에, 편성 실린더(51)에 길이축을 따라 설치한 복수의 세로홈(미도시) 내에 편성침(52)이 슬라이딩 가능하게 배치된다. 편성침(52)의 하방에는, 도 15a, 도 15b에 나타낸 바와 같이, 선침 잭(53)이 편성침(52)의 하방에 접촉 가능하 게 배치되어 있다. 한편, 편성 실린더(51)의 하방에는 실린더형상의 캠대(54a)가 정지하여 배치되고, 그 캠대의 상방부에는 소정 간격으로 소정 형상의 복수의 캠(54)이 배치되어 있다. 캠(54)에 의해 선침 잭(53)이 밀어 올려짐으로써, 편성침(52)이 상방으로 밀어 올려진다.

편성의 기본원리는 다음과 같다. 회전하는 편성 실린더(51) 상의 각각의 편성침(52)이 선침 잭(53)을 개재하여 상방으로 밀어 올려지면, 편성침(52)은 편성 실린더(51)의 상면으로부터 돌출한다. 이 돌출한 편성침(52)의 후크에 실패(55)로부터 추출된 실(56)을 공급함으로써 실의 루프가 만들어지고, 다음에 공지의 기구(미도시)에 의해 상기 편성침(52)을 하방으로 내림으로써 1개의 코(매듭)가 형성된다. 따라서, 편성침(52)에 상하운동을 부여할지의 여부를 선택함으로써 코를 형성하거나, 코를 형성시키지 않고 다음의 편공정으로 진행시킴으로써 원하는 편지를 편성할 수 있다. 이러한 작동을 편성침에 부여하기 위해서 편기에 있어서는, 일반적으로 선침 잭(53)을 편성침(52)의 하방에 접촉하도록 배치하고, 편조직의 편성순서를 기억한 기억장치를 내장하는 컨트롤러(58)로부터의 정보에 기초하여 작동하는 선침장치(57)를 이용하여 선침 잭(53)의 편성침(52)과의 걸어맞춤을 선택적으로 행하여, 편성침의 상하운동을 컨트롤한다.

다음에, 편성침, 선택 잭 및 선침수단의 관계를 나타낸 도 15a, 도 15b를 참조하여, 선침수단으로서 압전체를 이용한 경우에 대해 이하에 설명한다.

압전체(2)는 전압의 부여방법에 따라 도 15a에 나타낸 바와 같이 만곡시키거나, 도 15b에 나타낸 바와 같이 도 15a와는 반대로 만곡시키거나 할 수 있다. 압전 체(2)의 선단에는 핑거(5)가 연이어 배치되어 있다. 도 15a, 도 15b에 있어서, 압전체(2)와 핑거(5) 및 캠(54)은 도시한 바와 같이 위치가 정해지고, 편성침(52)과 선침 잭(53)은 편성 실린더(51)(미도시)와 함께 도면의 지면(紙面)의 상방에서 하방(혹은 그 반대)으로 원운동을 하고 있다. 선침 잭(53)은 지점(支點; 53a)을 중심으로 요동가능하고, 선침용 배트(69) 및 캠용 배트(70)가 선침 잭(53)으로부터 도시한 바와 같이 측방으로 돌출하여 설치되어 있다.

도 15a에 나타낸 바와 같이, 압전체(2)가 만곡되어 있는 경우에는 원운동하는 선침 잭(53)의 선침용 배트(69)는 핑거(5)에 충돌하고, 그 결과 선침 잭(53)의 캠용 배트(70)는 캠(54)에 걸어맞출 수 없다. 따라서, 캠(54)에 의해 선침 잭(53)은 상방으로 밀어 올려지는 일이 없고, 편성침(52)이 상방으로 밀어 올려지는 일이 없다.

도 15b에 나타낸 바와 같이, 압전체(2)가 만곡되어 있는 경우에, 압전체(2)의 선단의 핑거(5)는, 편성 실린더(51)와 함께 원운동하는 선침 잭(53)의 선침용 배트(69)와 충돌하지 않고, 선침 잭(53)은 수직방향의 자세를 유지하게 된다. 그 결과, 선침 잭(53)의 하단의 캠용 배트(70)가 캠(54)의 경사면을 따라 상방으로 밀어 올려지고, 그에 따라 편성침(52)은 상방으로 밀어 올려지게 된다.

이와 같이 선침 잭(53)의 선침 배트(69)와 압전체(2)의 선단의 핑거(5)의 걸어맞춤을 선택적으로 행하면, 편성침(52)의 상방이동을 요망에 따라 자유롭게 행하게 하는 것이 가능하여, 임의의 편조직의 편지를 편성할 수 있다.

편성에 있어서 가장 중요한 성능은 생산성이 높은 것, 즉 편성 실린더의 회 전수를 높일 수 있는 것이다. 편성 실린더(51)의 회전수를 높이기 위해서는 편성침(52)의 상방이동을 컨트롤하는 선침장치(57)를 고속으로 작동시키는 것이 필요하다. 이를 위해 고속으로 작동하는 각종 편성용 선침장치가 개발되어 사용되고 있다.

예를 들어 본 발명의 출원인과 동일한 출원인은, 전자석의 흡인 또는 반발력을 이용하여 복수매의 핑거를 요동가능하게 구성한 선침장치를 제안하고(일본 공개특허 소60-224845호 공보 참조), 종래의 선침장치보다 고속이면서도 소형으로 하면서, 소비전력의 절감을 달성하였다. 또한, 본 발명의 출원인과 동일한 출원인은 상술한 전자석을 이용한 선침장치에 대신하여, 핑거를 압전체의 만곡에 의해 작동시킴으로써 편성침의 선침을 행하게 하는 압전방식의 선침장치를 제안하고(일본 공개특허 소62-28451호 공보 참조), 선침장치를 한층 더 고속화, 소형화 및 에너지 절약화하였다.

또한, 본 발명의 출원인과 동일한 출원인은 1988년 10월 5일에 상술한 압전방식의 선침장치의 개량장치를 발명하고, 발명의 명칭 「편기용 선침장치」인 소화63년 특허출원 249967호로서 일본특허청에 제출하였다. 이는, 일본특허 제1969970호로서 등록되고(일본특허공고 평6-94619호 참조), 대응 미국출원도 USP5,027,619로서 등록되어 있다.

일본특허 제1969970호에서 나타난 압전식의 선침장치를 도 12a에 나타내었다. 이 개량된 선침장치는, 도 12a에 나타나는 바와 같이, 압전소자를 갖는 압전체(2)에 핑거(5)를 회동 가능하게 배치하고, 이 압전소자에 전력을 인가하여 핑거(5)를 작동시키며, 이 핑거(5)의 작동에 의해 편기의 편성침의 선침을 행하고(보다 상세하게는 잭을 개재하여), 소정 무늬조직의 편지의 편성을 가능하게 하는 편기용 선침장치로서, 압전체(2)의 후단부를 회전체(1A)를 개재하여 지지체(A)에 회동 가능하게 지지시키고, 압전체(2)의 선단부를 회전체(1B)를 개재하여 핑거(5)의 후단부의 U자 홈 내에 회동 가능하게 연결시키며, 압전체(2)의 후단부와 선단부의 사이의 도중위치를 도중지점부(13)에 회전 가능하게 설치한 회전체(30)에 끼움지지시키면서, 핑거(5)와 압전체(2)를 일직선상에 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.

압전체(2)는 도 12a에 나타낸 바와 같이, 그 중간부가 회전체(30)에 의해 도중지점부(13)에 지지되고, 압전체(2)가 굴곡 운동하면, 그 운동이 핑거(5)의 후단(5A)을 상하운동시킨다. 그 결과, 개구벽(19)의 개구부(19a)를 통과하여 돌출하는 핑거(5)의 선단(5B)을 상하운동시키고, 그에 따라 편성침(52)의 상승운동이 선택된다.

이와 같이 압전체(2)의 소정위치를 회동 가능하게 지지함으로써 압전체(2)는 자유롭게 만곡운동이 가능하게 되고, 그 결과 핑거(5)의 동작속도가 매우 상승하면서, 핑거(5)의 선단의 이동량이 커지는 것을 본 출원인은 알아내었다. 또, 이러한 구성에서 압전체를 사용함으로써 압전체의 손상을 적게 하여 선침장치의 수명을 길게 할 수 있었다. 따라서, 이 개량형 압전식 선침장치는 핑거부재를 요동시키는 핑거 작동장치의 구조가 혁신적으로 개량되어 있기 때문에, 선침능력에 관해서는 현저한 개량이 보였다.

압전체는 당초 스피커용 진동판으로서 사용되기 시작했던 것으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 압전체는 기본적으로는 전력을 인가했을 때에 평면 내 모든 방향(360˚)에 걸쳐 진동하는 것이다. 이 모든 방향에 걸쳐 진동하는 압전체를 직사각형의 판형상으로 형성하고, 장변의 일단을 고정하면 캔틸레버로서 타단이 상하요동하게 된다. 그러나, 이 경우에 있어서도 압전체의 진동은 모든 방향이므로, 직사각형상 압전체의 폭방향에서의 진동성분은 남게 된다. 종래 이 폭방향으로 발생하는 진동성분을 당업자는 어쩔 수 없는 것으로 간과하고 있었던 것이 된다.

도 12a에 나타낸 종래의 선침장치에 있어서, 도중위치에서 압전체(2)를 지지하는 회전체(30)는, 그 상세한 도 12b에 나타낸 바와 같이, 그 단면(端面)으로부터 길이축 방향으로 압전체(2)를 지지하기 위한 슬릿(32)을 구비하는 원통형의 부재이다. 회전체(30)는 그 단부의 단면 원형의 축머리부(31a)를 도중지점부(13)에 설치한 원형공(미도시)에 삽입하여 회전가능하게 지지되어 있다.

도 12a에 나타낸 예에서는 회전체(30)의 좌우로부터 각각 슬릿(32)으로 압전체(2)를 끼움지지하도록 구성시키고 있는데, 도 13에 나타낸 바와 같이, 중앙부에 압전체(2)를 끼움지지하기 위한 슬릿(미도시)을 구비한 1개의 원통체(40)로서 구성해도 된다.

이 경우에 있어서도 단면 원형의 축머리부(40a, 40b)를 도중지점부(13)의 원형공에 삽입 지지시킴으로써, 압전체는 회동 가능하게 지지된다.

이상, 도 12b, 도 13에 의해 설명한 바와 같이, 종래의 선침장치에 있어서 압전체를 중도위치에서 회동 가능하게 지지하는 원통체는 단면 원형의 실린더형상 부재였다.

상술한 바와 같이 본 발명자들은 편기용 선침장치의 고속화, 소형화, 에너지 절약화에 유의하여, 각종 대책을 행하여 성과를 올리고 있지만, 그 이상의 성능이 요구되고 있다.

그래서, 본 발명자들은 더 효율적인 압전체의 요동운동을 얻기 위해 면밀히 연구하였다. 그 결과, 단면 원형의 실린더형상의 부재를 사용하는 한, 압전체의 진동을 보다 효율적으로 압전체의 길이방향으로의 진동에 집중시키는 것은 어렵다는 것을 알아내었다. 특히 선침장치를 보다 소형화함으로써, 압전체를 중도위치에서 회동 가능하게 지지하는 원통체의 직경은 작아지게 되는 경향이 있다. 본 발명자들은, 상기 원통체의 직경이 작아질수록, 폭방향으로의 진동이 발생하는 경향이 현저해지는 것을 알아내었다.

본 발명의 목적은 종래의 편기용 선침장치가 갖는 압전체의 요동운동상의 손실 발생을 최대한 억제할 수 있는 신규 구조의 편기용 선침장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 압전소자를 갖는 판형상의 압전체와 상기 압전체와 동일직선상에서 운동 가능하게 설치된 핑거를 포함하여 이루어지고, 상기 압전체의 후단부를 지지체의 홈부에, 그 홈부 내에서 회동 가능하게 지지시키며, 상기 압전체의 선단부를 상기 핑거의 후단부에 회동 가능하게 연결시키고, 상기 압전체의 후단부와 선단부의 중도위치를 지지체에 회전 가능하게 설치한 회전체에 끼움지지시키며, 상기 압전소자에 전압을 인가함으로써 상기 핑거를 작동시키고, 그에 따라 편기의 편성침의 선침을 행하며, 소정의 무늬조직의 편지(編地)의 편성을 가능하게 하는 편기용 선침장치에 있어서, 상기 회전체가, 상기 지지체에 지지되도록 그 양단에 설치한 축머리부와 상기 양 축머리부 사이의 중앙부로 이루어지고, 상기 중앙부의 압전체의 폭방향의 적어도 일부에는 상기 압전체를 끼움지지하는 슬릿이 설치되어 있으며, 상기 회전체의 축선을 법선으로 하는 평면에서의 상기 중앙부의 단면(斷面)은, 상기 압전체의 폭방향의 만곡을 상기 압전체의 길이방향의 만곡보다 작게 억제하는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 편기용 선침장치이다.

보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 편기용 선침장치의 압전체에 의한 폭방향의 만곡의 억제를, 상기 중앙부의 축 단면구조가 동일 소재로 진원(眞圓) 경우에 생기는 상기 회전체에 의한 폭방향의 만곡의 억제보다도 크게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 요컨대 전압을 인가함으로써 발생하는 압전판의 길이방향을 따른 요동운동 이외의 운동을 최대한 억제하기 위해 회전체의 중앙부의 단면구조를 변경하고자 하는 것이다. 상술한 바와 같이, 선침장치에서의 회전체의 직경이 다른 여러가지 기술의 집적의 결과로서 작아지고, 압전체가 폭방향으로 만곡하기 쉽게 되어 있다. 따라서, 압전체의 길이방향의 만곡보다 폭방향의 만곡을 억제할 필요성은 점점 커지는 것으로 생각되는데, 본 발명에 의하면 이러한 과제가 해결되는 것이다.

중앙부의 구조로서 가장 간단한 구조로서는, 회전체의 축선에 수직인 단면형상이 압전체의 길이방향을 단축방향으로 하는 타원형을 갖는 것을 들 수 있다. 그러나, 타원형에 한정하는 것은 아니고, 중앙부의 압전체의 길이방향에 따른 길이를 압전체의 수직방향(압전체의 면에 수직인 방향)에 따른 길이보다 짧게 하는 형상이면 된다. 특히, 앞으로 선침장치가 보다 소형화하여 회전체의 직경이 보다 작아져 버리는 경우는, 압전체의 폭방향의 진동의 억제가 더욱 부족해진다. 따라서, 폭방향의 압전체의 진동에 대한 보다 강력한 억제력을 제공하기 위해, 선침장치의 중도위치에서 압전체를 지지하는 회전체의 단면을, 예를 들어 철도레일과 같은 형상, 즉 회전체의 중앙부의 상하 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 있어서, 슬릿보다 떨어진 위치에 돌기를 설치한 형상으로 하는 것도 효과적이다.

또한, 상기 회전체의 중앙부를 그 단면구조에 있어서, 2층 이상의 굽힘 강성이 다른 재료로 형성하고, 슬릿으로부터 떨어진 부위에 사용되는 재료는 슬릿에 가까운 부위에 사용되는 재료보다 굽힘 강성이 높은 재료를 사용하는 것도 바람직한 실시형태이다. 이 경우, 2층의 재료로서는, 예를 들어 플라스틱으로 굽힘 강성이 다른 재료를 사용해도 되며, 혹은 슬릿에 가까운 부위에 플라스틱을 사용하고, 슬릿으로부터 먼 부위에 스틸과 같은 금속재료를 사용해도 된다.

이와 같이 본 발명의 회전체의 구조는, 상술한 바와 같이 회전체의 축선에 수직인 단면에서의 형상의 변화와 상기 수직인 단면에서의 사용 재료를 부분적으로 변경하는 것, 이 두 가지 방법 및 그들의 두 가지 방법의 조합에 의해 달성할 수 있다.

본 발명의 그 밖의 특징 및 이점은, 첨부도면을 참조로 한 이하의 설명에 의해 명확해질 것이다. 첨부도면에 있어서, 동일한 구성에는 동일한 참조번호를 부여한다.

첨부도면은, 명세서에 포함되고, 그 일부를 구성하며, 본 발명의 실시형태를 나타내고, 그 기술과 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위해 사용된다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 편기용 선침장치의 구조를 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 편기용 선침장치의 중앙 종단면도이다.

도 3a 및 도 3b는 본 실시형태의 편기용 선침장치에 있어서 압전체를 중도위치에서 지지하는 회전체의 일실시예를 나타낸 도면으로서, 도 3a는 사시도, 도 3b는 회전축 방향에서 본 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 본 실시형태의 편기용 선침장치에 있어서 압전체를 중도위치에서 지지하는 회전체의 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 4a는 사시도, 도 4b는 회전축 방향에서 본 도면이다.

도 5a 내지 도 5c는 본 실시형태의 편기용 선침장치에 있어서 압전체를 중도위치에서 지지하는 회전체의 또 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 5a는 사시도, 도 5b는 도 5a의 A-A에서 본 횡단면도, 도 5c는 도 5b에 나타낸 실시예의 변형예의 횡단면도이다.

도 6은 본 실시형태의 편기용 선침장치에 있어서 압전체를 중도위치에서 지지하는 회전체의 또 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 회전축 방향에서 본 상태를 나타낸 도면이다.

도 7a 및 도 7b는 본 실시형태의 편기용 선침장치에 있어서 압전체를 중도위치에서 지지하는 회전체의 또 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 7a는 사시도, 도 7b는 회전축 방향에서 본 도면이다.

도 8a 및 도 8b는 본 실시형태의 편기용 선침장치에 있어서, 압전체의 후단부를 지지체의 홈부에 가동 가능하게 지지하는, 그 자체는 공지의 회전체의 일례를 나타낸 도면으로서, 도 8a는 상기 회전체의 사시도, 도 8b는 회전체를 지지체와의 관계로 나타낸 도면이다.

도 9a는 본 실시형태의 편기용 선침장치에 있어서, 압전체의 선단부에서 핑거에 가동 가능하게 연결되는, 그 자체는 공지의 핑거를 나타낸 사시도이다.

도 9b는 본 실시형태의 편기용 선침장치에 있어서, 압전체의 만곡운동에 있어서의 중도위치의 회전체의 위치 이동에 의해 영향을 받는 핑거측의 압전체 선단부의 스트로크를 나타낸 도면이다.

도 9c는 본 실시형태의 편기용 선침장치에 있어서, 복수의 압전체가 층형상으로 배치되어 사용되는 지지체의 일례를 나타낸 개략 도면이다.

도 10a 내지 도 10c는 본 실시형태와 종래예의 선침장치에서의, 압전체를 중도위치에서 지지하는 회전체의 일례를 나타낸 사시도로서, 도 10a, 도 10b는 종래예를, 도 10c는 본 발명의 일실시예를 나타낸 도면이다.

도 11은 압전체를 중도위치에서 지지하는 회전체의 형상을 바꿈으로써 영향을 받는 스트로크와 토크의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 12a 및 도 12b는 종래 공지의 편기용 선침장치의 일례를 나타낸 도면으로서, 도 12a는 사시도, 도 12b는 도 12a에서 나타낸 선침장치에서 사용되는 압전체를 중도위치에서 지지하는 회전체의 일례를 나타낸 사시도이다.

도 13은 종래 공지의 편기용 선침장치에서 사용되는 다른 공지의 회전체를 압전체와의 관계로 나타낸 사시도이다.

도 14는 환편기에서의 무늬편성기구에 의해 부여되는 편성침의 상하운동을 설명하는 개략도이다.

도 15a 및 도 15b는 편기용 선침장치에 있어서의 압전체의 만곡과 편성침의 상하운동의 관계를 나타낸 도면으로서, 도 15a는 편성침이 캠에 의해 작동되지 않은 경우를 나타낸 개략도이고, 도 15b는 편성침이 캠에 의해 작동되는 경우를 나타낸 도면이다.

본 발명의 편기용 선침장치의 일실시예를 나타낸 첨부도면을 참조하여 본 발명을 이하에 상술한다.

도 1에 본 발명의 일실시형태에 의한 편기용 선침장치의 사시도를 나타내고, 도 2에 도 1에 나타낸 편기용 선침장치의 중앙 종단면도를 나타내었다.

이들의 도면에 나타낸 바와 같이, 지지체(A)의 압전체의 후단부를 지지하는 지지부(150)의 홈(17)에, 압전체(2)의 회전체(1A)를 장착한 후단부(2A)를 삽입한다. 도 8a에는 회전체(1A)의 사시도를 나타내었다.

회전체(1A)의 단부에는 홈이 마련되어 있고, 이 홈에 압전체(2)의 단부를 삽입하여 고정한다. 도 8b에 나타낸 바와 같이, 회전체(1A)의 구형상부가 지지체의 홈(17) 내에서 회동할 수 있으므로, 압전체(2)의 후단부(2A)는 도 8b의 화살표로 나타낸 바와 같이, 상향 혹은 하향으로 회동 가능하다.

압전체(2)의 선단부(2B)에는 후단부와 마찬가지의 회전체(1B)가 장착되어 있고, 그 회전체(1B)가 핑거(5)의 후단부(5A)의 개방단부에 의해 끼움지지 연결되어 있다. 이 회전체(1B)도 핑거(5)의 후단부(5A) 내에서 도 2에 화살표로 나타낸 바와 같이, 상향 혹은 하향으로 회동할 수 있다.

도 9a에 나타낸 바와 같이, 핑거(5)의 후단부(5A)에는 핑거(5)의 폭방향으로 구멍이 마련되고, 지지체(A)의 핑거 고정부(18)에도 대응하는 구멍이 마련되어 있다. 상기 2개의 구멍에 축(6)을 통과시킴으로써, 핑거(5)를 고정부(18)에 회동 가능하게 고정한다. 핑거(5)는 직사각형상의 압전체(2)와 일직선상(동일방향)에 위치하도록, 압전체(2)에 연결된다. 핑거(5)의 선단부(5B)는, 핑거 고정부(18)로부터 떨어진 위치에 설치한 지지체(A)의 개구벽(19)의 개구부(19A)로부터 돌출시킨다.

개구부(19A)는, 핑거(5)가 상하운동할 때의 공정에 대응한 폭, 높이를 갖도록 구성된다. 이 핑거(5)는 압전소자(9)에 의해 생기는 플레이트(8)의 만곡운동에 추종하여 편성침 또는 이 편성침의 하단에 접촉하여 배치된 선침용 잭의 배트와의 걸어맞춤 또는 해제를 행한다.

압전체(2)의 후단부(2A)와 선단부(2B)의 중도위치(Y)(도 9b 참조)를, 지지체(A)의 도중지점부(13)에 설치한 회전체(3)에 의해 끼움지지시킨다. 압전체(2)는 이 도중위치(Y)를 지점으로 하여 만곡되려 하고, 도 9b의 (A)에 나타낸 바와 같이 핑 거측에 가까울수록 핑거의 진동속도가 빨라지고, 진폭(X)은 작아지지만 토크가 증가한다. 한편, 도 9b의 (B)에 나타낸 바와 같이, 핑거로부터 멀어지면 반대의 현상이 생겨, 진폭(X)은 커지지만 토크가 감소한다.

회전체(3)에서 압전체(2)가 끼움지지되는 중도위치(Y)는, 압전체(2)의 후단부(2A)로부터 압전체(2)의 총 길이의 1/3 내지 2/3의 위치인 것이 바람직하다.

이 회전체(3)로서는, 이미 서술한 바와 같이 종래는 단면형상이 원형인 봉형 부재가 사용되고 있었다(도 12b 및 도 13 참조). 압전체(2)에 도중지점을 설치하여 만곡운동하기 쉽게 하기 위해서만 회전체를 사용하는 것이면 회전체의 축머리부가 지지체(A)에 대해 회전 가능한 봉형 부재이면 되고, 회전체의 중앙부의 단면구조의 여하에 대해서는 아무런 제한이 없다. 따라서, 종래에 있어서, 당시 가장 입수하기 쉬운 총 길이에 걸쳐 원형 단면의 봉형(棒形) 부재가 회전체로서 사용되고 있었던 것은 매우 당연한 것이라고 생각된다.

이하, 본 발명의 주요부인 회전체(3)의 구조에 대한 각종 실시예를 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 6, 도 7a 및 도 7b에 기초하여 설명한다.

회전체(3)의 제1 실시예를 도 3a(사시도)에 나타내고, 그 축방향에서 본 도면을 도 3b에 나타내었다. 이 제1 실시예의 회전체(3)는 양단에 축머리부(31a, 31b)를 가지며, 중앙부(33)는 장경(L1), 단경(W1)을 갖는 타원형의 단면으로 형성되어 있다. 중앙부(33)의 측부에는 압전체(2)가 끼움지지되는 슬릿(32)이 설치되어 있다. 도 3b로부터 명백한 바와 같이, 회전체(3)의 중앙부(33)의 축방향에 수직인 단면은 타원이 된다. 또한, 도 3b에 나타낸 중앙부(33)의 형상과 슬릿(32)의 위치관계로부터, 타원형의 장경이 회전체(3)의 축선에 수직인 단면에서 압전체(2)의 평면에 수직의 방향인 것이 명백하고, 그 결과, 압전체의 폭방향에 따른 만곡이 압전체의 길이방향에 따른 만곡보다 작아지도록 억제되는 구조인 것이 이해된다. 또한, 이 실시예에서는, 축머리부(31a)의 직경(R1)이 중앙부(33)의 단경(W1)보다 작게 형성되어 있다.

도 4a에 사시도를, 도 4b에 축방향에서 본 도면을 나타낸 제2 실시예에 의한 회전체(3a)에서는, 축머리부(31a)의 직경(R2)을 중앙부(34)의 타원형상의 단경(W2)과 동일하게 하고 있다.

상기 제1 실시예, 제2 실시예 모두 장경 대 단경의 비는, 목적으로 하는 압전체(2)의 진동의 폭방향의 억제를 어느 정도로 받아들이는지에 따라 선정된다.

다음에, 도 5a에 사시도를, 도 5b에 그 단면도를 나타낸 제3 실시예의 회전체(3b)에서는, 실린더형상의 부재(31)의 양단을 축머리부(31a, 31b)로 하여, 부재(31)의 중앙부의 슬릿(32)에 삽입되는 압전체(2)의 평면에 평행인 부재(31)의 부분에 부재(31)의 재료보다 강성이 높은, 예를 들어 스틸과 같은 금속의 봉형 부재(35a, 35b)를 배치한다. 이 제3 실시예에서는, 봉형 부재(35a, 35b)는 부재(31)의 표면으로부터 내측으로 밀어 넣어진 형상으로 배치되어 있거나, 도 5c에서 단면도를 나타낸 제4 실시예의 회전체(3c)와 같이 봉형 부재(36a, 36b)를 부재(31)의 외표면에 접착시키는 구조이어도 된다. 제3 실시예, 제4 실시예 모두 예를 들어 봉형 부재는 단면의 표면의 한쪽면에만 설치해도 된다. 즉, 봉형 부재(35a, 35b)(또는, 봉형 부재(36a, 36b)) 중 상하 어느 한쪽만을 설치하도록 해도 된다. 또한, 봉형 부재(35a, 35b, 36a, 36b)의 재료는 금속에 한정하는 것은 아니고, 부재(31)보다 굽힘 강성이 높은 재료를 35a, 35b, 36a, 36b의 부분에 사용하면 된다. 단, 부재(31)보다 굽힘 강성이 매우 높은 재료를 35a, 35b, 36a, 36b의 부분에 사용할수록, 봉형 부재의 비율을 작게 할 수 있다.

도 6에 나타낸 제5 실시예의 회전체(3d)는, 예를 들어 2색 성형기를 이용하여 굽힘 강성이 다른 2개의 재료를 사출성형함으로써 형성된다. 그때, 31의 부분으로는 폴리아세탈을 사용하고, 37a, 37b의 부분은 폴리아세탈수지보다 굽힘 강성이 높은 수지재료, 예를 들어 폴리아세탈수지 등의 수지에 유리섬유 등을 보강한 복합수지재료를 사용하는 것이 바람직하다.

도 7a에 사시도를, 도 7b에 회전축 방향에서 본 도면을 나타낸 제6 실시예에 의한 회전체(3e)에서는, 중앙부(38)를, 도시된 바와 같이 철도레일과 같은 I형 단면으로 형성하고, 그 양단에 축머리부(31a, 31b)를 배치하고 있다. 이 경우, 중앙부(38)와 축머리부(31a, 31b)를 동일 재료를 사용하여 사출성형으로 만드는 것이 바람직하다. 도 7b에 나타낸 바와 같이, I형 단면에서는 그 형상면에서 볼 때 여러 부위가 있으므로 후술하는 계산예에서 나타낸 바와 같이, 각각의 부위의 치수를 다양하게 바꿈으로써 굽힘 강성을 대폭 변경할 수 있다.

상기 각 실시예에서 상술한 바와 같이, 본 실시형태의 편기용 선침장치에서 회전체(3)에 의해 압전체를 끼움지지하는 위치는 압전체(2)의 후단부와 전단부의 중도위치에 단 1점만 있고, 이 1점만의 위치에서 동시에 회전체의 축 단면구조를 특수구조로 함으로써 압전체의 폭방향의 만곡을 억제하는 것을 특징으로 한다.

다음에, 회전체(3)의 구조를 종래의 원형과 본 발명의 각종 타원형 및 각종의 I형 단면으로 변경한 경우의 굽힘 강성의 변화를 시험산출한 결과를 이하에 나타내었다.

계산식

단면적 원형 πd²/ 4

타원 π(0.5×장경)(0.5×단경)

I형 d·t+2a(s+n)(도 7b 참조)

단면 2차 모멘트 원형 I=πd⁴/64

타원 I=π(O.5×장경)³(0.5×단경)

I형 g=(h-1)÷(b-t)

으로 하고, 계산하여 얻어진 결과를 표 1, 표 2, 표 3에 나타내었다.

표 1에 회전체의 단면형상을 종래의 원으로 한 경우와 본 발명의 각종 타원으로 한 경우의 단면적과 단면 2차 모멘트(I)의 값을 나타내었다. 또, 계산의 편의상 종래의 원 단면의 경우의 직경을 10mm로 하고, 그 경우와의 비교 후에 계산한다.

표 1로부터 명백한 바와 같이, 원의 경우(종래예)는 단면적 78.5mm², I는 490이 된다. 타원의 경우, 원과 단면적을 동일하게 한 것으로 하고 단경을 8mm(계산예 2)로 한 경우는 원의 경우의 1.17배밖에 되지 않는다. 단경을 6mm(계산예 3)로 하면, I는 2.77배가 되어 굽힘 강성은 대폭 개선된다.

그래서, 단경을 원의 경우(종래예)와 동일한 10mm로 하여 장경을 늘림으로써 어느 정도 I가 향상하는지를 계산하면(계산예 4, 5), 장경 12mm에서 I는 1.73배, 장경 14mm에서 2.74배가 된다.

다음에, I형 단면의 경우의 3가지의 예의 계산예 6, 7, 8의 형상 치수를 표 2에 나타내고, 각각의 단면적과 I값을 표 3에 나타내었다.

I형 단면의 회전체의 계산예는 그 단면적을 계산예 1(원 단면)과 거의 동일하게 한 경우(계산예 6)와, b의 값, 즉 압전체(2)의 길이방향에서의 I형 단면의 폭의 길이를 계산예 1의 직경과 동일하게 한 경우(계산예 7, 8)를 나타내었다.

표 3으로부터 각 예 모두 I값은 I형 단면을 이용함으로써, 다른 단면을 이용하는 것보다 I값을 대폭 상승시킬 수 있는 것이 판명되었다.

다음에, 종래예와 본 실시예의 회전체의 샘플을 만들고, 각각에 압전체를 조합하여 실제의 선침작업에 준한 진동시험을 행하였다. 이용한 회전체의 개략 사시도를 도 10a, 도 10b 및 도 10c에 나타내었다.

도 10a의 회전체는 도 13에 나타낸 종래부터 선침장치로 널리 사용되고 있는 회전체, 도 10b의 회전체는 도 12a, 도 12b에 나타낸 압전체(2)를 양측(5)에서 지지하는 타입의 회전체이고, 도 10c는 도 5c에서 상세한 구조를 나타낸 본 발명의 실시예로서, 봉형 부재(36a)는 중앙부(31)의 상하 양측에 배치되어 있다.

실험은, 상술한 각각의 회전체를 압전체에 조합하여 각각 도 10a에 구조를 나타낸 비교예 1, 도 10b에 구조를 나타낸 비교예 2, 실시예에 대해 3장씩의 시료를 제작하고, 각각 진동시험을 행하였다. 압전체(2)로서는 폭 10mm, 길이 30mm의 것을 사용하고, 회전체(30)는 폴리아세탈수지로 성형하며, 그 직경은 2.5mm로 하였다. 또한, 봉형 부재(36a)는 직경이 0.3mm의 스테인리스재로 하였다.

얻어진 시험결과를 표 4에 나타내었다.

A. UP토크 : 상측 진폭위치부터 중앙위치까지 눌러 내렸을 때의 압전체 지지토크

B. DW토크 : 하측 진폭위치부터 중앙위치까지 밀어 올렸을 때의 압전체 지지토크

C. 토탈 스트로크 : 상측 진폭값과 하측 진폭값의 차

D. A×C : UP토크와 토탈 스트로크의 곱

E. B×C : DW토크와 토탈 스트로크의 곱

F. (D+E)/2 : 각 토크와 토탈 스트로크의 곱의 평균

F의 평균값 : 3개의 시료의 F값의 평균값

차 : 3개의 시료의 F값의 최대값과 최소값의 차

표 중, F로 나타낸 토탈 스트로크와 토크의 곱의 상방과 하방의 평균값이 클수록, 압전체의 폭방향에서의 진동이 억제되어, 압전체의 길이방향의 진동이 효과적으로 발휘된다.

표 4로부터, 실시예의 F의 평균값은 비교예 1의 F의 평균값의 약 20% 높은 값을 나타내고, 3장의 샘플 사이의 편차에 관하여, 실시예는 비교예 1에 비해 대폭 개선되어 있는 것을 알 수 있다.

또, 비교예 2와 같이 회전체가 압전체의 폭방향에서 중단되어 있는 경우에는, 압전체에 전압을 인가했을 때에 폭방향에서의 진동의 억제가, 회전체가 폭방향으로 연속하고 있는 비교예 1에 비해 대폭 저하되는 것이 이 실험에서 확인되었다.

본 실험을 행했을 때, 각각의 샘플에 대해 토크와 스트로크의 관계를 조사하고, 그 결과를 도 11에 나타내었다. 토크와 스트로크의 관계선에 있어서, 점선(1)이 비교예 1, 일점쇄선(2)이 비교예 2를 나타내고, 실선(3)이 실시예를 나타내었다.

도 11에 있어서, 토크와 스트로크의 관계를 나타낸 직선의 하측의 면적이 넓을수록, 압전체의 폭방향의 진동이 억제되어 압전체의 길이방향에서의 진동이 유효하게 작용하는 것이 된다. 도 11에서 실시예의 토크와 스트로크의 관계를 나타낸 실선(3)은 가장 상방에 있고, 이는 본 발명에 따른 회전체를 갖춘 압전체가 압전체의 진동에 있어서 종래품에 없는 우수한 결과를 나타내는 것을 증명하고 있다.

본 발명의 신규의 편기용 선침장치를 1장의 압전체를 사용한 경우에 대해서 상술하였다. 실제로는 당업자라면 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 양산용 편기에서는 1장의 압전체를 지지체에 지지시켜 사용하는 것이 아니라, 예를 들어 도 9c에 나타낸 바와 같이 복수의 압전체(도 9c의 경우는 7장의 압전체)를 간격을 두고 층형상으로 배치하는 지지체(A)를 사용하고 있다. 따라서, 본 발명에서 말하는 편기용 선침장치란, 적어도 1장 이상의 압전체를 지지체에 수용하고 있는 선침장치를 의미하는 것으로 한다.

본 발명의 편기용 선침장치를 환편기에 사용하는 경우를 예로서 설명하였지만, 본 발명의 선침장치는 횡편기에도 사용할 수 있다.

본 발명에 의한 편기용 선침장치는, 본 발명의 출원인과 동일한 출원인에 의한 일본특허 제1969970호로서 등록되고(일본특허공고 평6-94619호 공보 참조), 대응 미국특허 USP 5,027,619로서 등록되어 매우 우수한 장치로서 널리 사용되고 있는 편기용 선침장치를 기본으로 하고 있다. 또, 중도위치에서 압전체를 지지하는 회전체를, 상기 압전체의 폭방향의 만곡이 압전체의 길이방향의 만곡보다 작게 억제되도록 구성하고 있으므로, 압전체를 보다 효율적으로 진동시킬 수 있다.

그 결과, 압전체의 진동 스피드를 상승시킬 수 있어, 편기의 생산성의 향상을 달성할 수 있다.

본 발명은 상기 실시형태에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않고 여러가지 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 정하기 위해, 이하의 청구항을 첨부한다.

Claims (6)

1. 압전소자를 갖는 판형상의 압전체와 상기 압전체와 동일직선상에서 운동 가능하게 설치된 핑거를 포함하여 이루어지고, 상기 압전체의 후단부를 지지체의 홈부에, 그 홈부 내에서 회동 가능하게 지지시키며, 상기 압전체의 선단부를 상기 핑거의 후단부에 회동 가능하게 연결시키고, 상기 압전체의 후단부와 선단부의 중도위치를 지지체에 회전 가능하게 설치한 회전체에 끼움지지시키며, 상기 압전소자에 전압을 인가함으로써 상기 핑거를 작동시키고, 그에 따라 편기의 편성침의 선침을 행하며, 소정의 무늬조직의 편지(編地)의 편성을 가능하게 하는 편기용 선침장치에 있어서,

   상기 회전체가, 상기 지지체에 지지되도록 그 양단에 설치한 축머리부와 상기 양 축머리부 사이의 중앙부로 이루어지고,

   상기 중앙부의 압전체의 폭방향의 적어도 일부에는 상기 압전체를 끼움지지하는 슬릿이 설치되어 있으며, 상기 회전체의 축선을 법선으로 하는 평면에서의 상기 중앙부의 단면(斷面)은, 상기 압전체의 폭방향의 만곡을 상기 압전체의 길이방향의 만곡보다 작게 억제하는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 편기용 선침장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 중앙부의 단면은, 상기 압전체의 후단부와 선단부를 연결하는 방향에 따른 길이가 상기 압전체의 두께방향에 따른 길이보다 짧은 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 편기용 선침장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 중앙부의 단면은, 상기 압전체의 후단부와 선단부를 연결하는 방향을 단축(短軸)방향으로 하는 타원형인 것을 특징으로 하는 편기용 선침장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 중앙부의 단면은, 상기 중앙부의 상하 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 있어서, 상기 슬릿보다 떨어진 위치에 돌기가 설치되어 있는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 편기용 선침장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 중앙부는, 그 단면구조에 있어서, 2층 이상의 굽힘 강성이 다른 재료로 형성되어 있고, 슬릿으로부터 떨어진 부위에 사용되는 재료는 슬릿에 가까운 부위에 사용되는 재료보다 높은 굽힘 강성을 가지는 것을 특징으로 하는 편기용 선침장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 슬릿으로부터 떨어진 부위에 사용되는 재료는 금속이며, 상기 슬릿에 가까운 부위에 사용되는 재료는 플라스틱인 것을 특징으로 하는 편기용 선침장치.

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