KR101167350B1 - 권취 시스템을 위해 설계된 크릴을 작동시키는 방법과 장치그리고 대응 크릴 - Google Patents

권취 시스템을 위해 설계된 크릴을 작동시키는 방법과 장치그리고 대응 크릴 Download PDF

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    • D02HWARPING, BEAMING OR LEASING
    • D02H13/00Details of machines of the preceding groups
    • D02H13/22Tensioning devices
    • D02H13/24Tensioning devices for individual threads

Abstract

본 발명은 복수의 보빈 스테이션(7)을 포함하는 크릴(2)에 관한 발명이다. 권취기(3)에 의해 보빈 스테이션(7)으로부터 동일한 또는 다양한 유형의 쓰레드가 동시에 유도된다. 상기 크릴은 적어도 하나의 쓰레드 텐셔너를 포함한다. 쓰레드 텐셔너는 각각의 보빈 스테이션과 연관되며, 소정의 쓰레드 텐션을 생성하기 위해 가변성의 제동력이 쓰레드 텐셔너에서 쓰레드에 가해진다. 각각의 쓰레드 텐셔너는 관련된 구동 모터(20)에 의해 활성화될 수 있다. 상기 크릴(2)은 권취기의 런 업 및/또는 정지 중에 각속도 또는 쓰레드 속도를 기초로 쓰레드 텐션을 제어하는 제어기를 포함할 뿐만 아니라, 권취기(3)의 정형 정상 페이스 중에 쓰레드 텐션을 조정하기 위한 조정 장치(25)를 포함한다. 제어기와 조정 장치(25)는 쓰레드 텐션 또는 각각의 쓰레드의 출력 텐션이 목표 값에 대해 실질적으로 일정한 수준으로 유지될 수 있도록 설계된다. 쓰레드 텐셔너를 제어하기 위해 필요한 제동력의 조작된 변수(32)의 크기를 결정하기 위해, 디스터번스 변수 보정기가 이용된다. 상기 디스터번스 변수 보정기는 입력 변수로서의 쓰레드 속도로부터 적어도 구동 모터(20)에 대한 관성과 마찰 계수에 대한 교정 변수를 보정한다.

Description

권취 시스템을 위해 설계된 크릴을 작동시키는 방법과 장치 그리고 대응 크릴{METHOD AND DEVICE FOR OPERATING A CREEL DESIGNED FOR A WINDING SYSTEM AND CORRESPONDING CREEL}
본 발명은 권취 시스템(winding system)을 위해 설계된 크릴(creel)을 작동시키는 방법 및 장치와 독립항들의 도입부에 대응하는 관련 크릴에 관한 발명이다. 이러한 유형의 방법은 크릴 상의 모든 쓰레드(thread)에 대해 텐션의 균등화(tension equalization)가 최대한 최적화되도록 하는데 목적이 있으며, 이는 보빈 스테이션(bobbin station)과 권취기 사이의 쓰레드의 다양한 진행 길이 및 이와 관련된 쓰레드 경로가 균등화되지 않은 다양한 쓰레드 텐션을 유발하기 때문이다. 이는 일정하지 않은 권취 밀도(winding density)를 초래한다.
크릴을 작동시키는 방법은 이미 알려져 있으며, 각각의 쓰레드의 쓰레드 인장(thread pull)은 일정한 목표 값에 최대한 가깝게 유지되어야 한다. 이에 따라, 예컨대, 유럽 특허 공보 제1,162,295호(EP-A-1,162,295)는 복수의 보빈 스테이션을 갖는 워핑 시스템(warping system)을 위한 크릴을 작동시키는 방법을 개시하며, 이 방법에서 각각의 보빈 스테이션에서의 쓰레드 텐셔너에 의한 제동력(braking force)이 각각의 쓰레드에 작용한다. 이 경우에, 쓰레드 인장은 권취 작동 중에 연속적으로 측정된다. 이렇게 측정된 쓰레드 인장 또는 초기 쓰레드 텐션의 실제 값은 목표 값과 비교되어, 만약 편차가 검출되면, 목표 값에 근사하게 되도록, 각각의 쓰레드 텐셔너는 대응하는 구동 모터(drive motor)를 통해 활성화된다. 실제로, 상술한 조정 방법은 권취기, 예컨대 콘(cone) 워핑 머신의 일정한 회전 속도에서의 정상 작동 중에는 양호한 결과를 가져다주는 것으로 나타났다. 그렇지만, 다른 작동 상태에서, 구체적으로 런 업(run-up) 또는 정지 작동 중에, 조정은 종종 과도하다. 특히 크릴과 권취기 사이에 긴 쓰레드부를 갖는 권취 시스템에서, 상기 방법을 다루는 것이 난해하다고 밝혀졌다. 고속 작동에서, 특히 권취기의 런 업 또는 정지 중에, 쓰레드 인장의 조정에 있어서의 너무 신속한 텐션 적합으로 인해 쓰레드부가 요동칠 수 있다. 쓰레드는 찢어지거나(쓰레드 인장이 너무 큰 경우) 또는 늘어진다(쓰레드 인장이 너무 작은 경우, 얽힐 위험이 있음).
따라서, 본 발명의 목적은 선행기술, 구체적으로 앞서 언급한 유형의 방법의 문제점을 피하는 데 있으며, 이는 비정형(nonstationary) 작동 상태, 특히 런 업 작동 또는 정지 작동 중의 쓰레드 텐션까지 포함하는 모든 쓰레드 텐션의 최적의 균등화를 보장해 준다. 구체적으로, 각각의 쓰레드의 쓰레드 인장은 모든 작동 상태에서 특별히 일정한 목표 값으로 유지될 수 있다. 특히, 이러한 방법은 크릴과 권취기 사이의 긴 쓰레드부를 갖는 권취 시스템에 대해 적합하다. 또한, 크릴을 작동시키는 장치의 도입은 최대한 비용을 절약하기 위함이다.
이러한 목적은, 본 발명에 따라, 청구항 1의 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다.
권취기, 예컨대 워핑 드럼(warping drum)을 갖는 콘 워핑 머신은 어떠한 각속도로 회전한다. 각속도는 정형(stationary) 정상 작동에서 대체로 일정할 수 있으며, 비정형 작동 상태에서 변화할 수 있다. 각각의 보빈 스테이션에서, 초기 쓰레드 텐션에 본질적으로 대응하는 특정 쓰레드 인장을 생성하기 위해 가변성의 제동력이 적어도 하나의 쓰레드 텐셔너에 의해 쓰레드에 작용할 수 있다. 쓰레드 인장을 목표 값으로 유지하기 위해, 각각의 쓰레드 텐셔너는 런 업 작동 및/또는 정지 작동 중에 권취기의 각속도를 통해 제어된다. 본원에서 런 업 작동은 권취기가 "0"부터 정형 정상 작동까지 가속하는 비정형 작동 상태를 의미한다. 정지 작동 중에, 정형 정상 작동으로부터 정지 상태까지의 권취기의 제동이 일어난다. 각각의 쓰레드 텐셔너는 이에 할당된 구동 모터를 갖는다. 쓰레드 텐셔너를 제어하기 위해, 구동 모터가 활성화된다. 따라서, 필요한 제동력이 간단하게 각각의 쓰레드에 작용할 수 있다. 또한, 각속도는 간단한 수단에 의해 측정될 수 있다. 이러한 제어의 이점은 각각의 쓰레드 텐셔너가 모든 작동 상태, 특히 런 업 작동 또는 정지 작동 기간 전체를 포함하는 모든 작동 상태에 걸쳐 정확히 설정될 수 있다는 것이다. 조정과 비교하여, 비정형 작동 상태 중의 쓰레드 텐셔너의 제어는 쓰레드의 요동이나 바람직하지 못한 자극을 피할 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, 각속도의 측정 대신에 각각의 쓰레드 텐셔너를 쓰레드의 쓰레드 속도를 통해 직접 제어하는 것도 물론 고려해 볼 수 있다.
각각의 쓰레드 텐셔너를 제어하는 입력 변수는 쓰레드 속도이다. 따라서, 쓰레드 텐셔너를 제어하기 위해, 권취기의 각속도가 런 업 작동 및/또는 정지 작동 중에 연속적으로 측정되어 쓰레드 속도로 변환되는 것이 유용할 수 있다. 이는 특히 권취기 상의 쓰레드 패키지의 층 두께를 포함하여 유용하게 일어날 수 있다. 층 두께는 대응 장치에 의해 측정될 수 있다. 층 두께는 본질적으로 얀(yarn)의 유형에 의해 좌우되기 때문에, 층 두께는 측정되지 않고서도 계산될 수 있다. 이러한 경우에, 정확한 결과를 얻기 위해, 프레싱 롤러의 압력이 또한 포함될 수 있다. 측정된 권취기의 각속도에 의해, 쓰레드 가속도가 쓰레드 속도와 유사한 방식으로 물론, 또한, 검출될 수 있다. 따라서, 비정형 작동 상태 중에, 전체 기간에 걸친 쓰레드의 거동이 알려지고, 이에 따라 쓰레드 텐셔너의 정확한 제어를 보장한다. 상술한 바와 같이, 또한 크릴과 권취기 사이의 쓰레드 상에서 쓰레드 속도를 직접 측정하는 것도 고려해 볼 수 있다.
쓰레드 텐셔너를 제어하는데 필요한 제동력은 쓰레드 속도로부터 그리고 쓰레드 텐셔너 특성, 구체적으로 쓰레드 텐셔너의 구동 모터에 대한 모터 특성 파라미터로부터 계산될 수 있다. 구체적으로, 모터 관성 및 드라이 모터의 마찰 계수가 쓰레드 텐셔너를 제어하기 위한 제어 관련 파라미터로서 고려되게 된다.
쓰레드 텐셔너를 제어하는데 필요한 제동력을 위한 조작된 변수를 결정하기 위해, 입력 변수로서 쓰레드 속도를 갖는, 디스터번스 변수 보정기(disturbance variable compensation)가 교정 변수를 계산할 수 있다. 이러한 경우에, 유용하게, 적어도 구동 모터의 모터 관성과 마찰 계수가 보정되게 된다. 구동 모터의 모터 관성, 마찰 계수 및 유용하게 토크 상수가 또한 간단한 방법으로 검출될 수 있다. 예컨대, 모터 관성, 마찰 계수 및 토크 상수에 대한 값은 각각의 제조사의 데이터 시트(data sheet)에서 알아낼 수 있다. 비용이 많이 드는 측정 장치는 생략될 수 있다. 따라서 디스터번스 변수 보정은 간단한 방법으로 수행될 수 있다. 구동 모터는 토크 조정식일 수 있고, 상기 조작된 변수와 교정 변수는 커런트(current)의 형태일 수 있다. 권취기의 런 업 또는 정지 중의 쓰레드 텐션에 대해 상술한 제어는 권취기의 정형 페이스(정상 작동)에 대한 조정과 조합될 수 있다. 이를 위해, 정상 작동 중에, 각각의 쓰레드의 쓰레드 인장의 실제 값은 쓰레드 텐션 센서에 의해 연속적으로 검출되고 제어기에 의해 목표 값에 대해 조정된다. 그러한 조정은 예컨대, 유럽 특허 공보 제1,162,295호(EP-A-1,162,295)에 개시되어 있다. 이러한 조합된 제어 및 조정은 모든 작동 상태에서 모든 쓰레드의 최적의 쓰레드 인장 프로파일(profile)을 보장한다.
제어기는 쓰레드 속도 프로파일로부터 어떤 작동 상태(런 업, 정상 작동, 정지)로 작동하고 있는지를 검출할 수 있다. 하나의 작동 상태로부터 다른 작동 상태로의 변화 또는 경과의 시점에서(예컨대, 런 업 작동에서 정형 정상 작동으로의 변화 또는 경과의 시점에서), 조정이 개시될 수도 있고 종결될 수도 있다. 예컨대, 쓰레드는 권취기의 런 업 중에는 증가하는 쓰레드 속도를 갖는다(이 경우, 특히 바람직하게는, 일정한 가속도가 쓰레드 또는 권취기에 대해 마련됨). 쓰레드 가속도가 "0"에 가깝게 되거나, 정확히 "0"이 되자마자, 제어기가 작동하기 시작한다. 따라서, 제어는 간단한 방식으로 조정으로 변화될 수 있다. 물론, 제어로부터 조정으로의 변화(또는 그 역도 마찬가지)가 특정 최종 값을 기초로 권취기의 각속도를 통해 직접 발생할 수도 있다.
본 발명의 추가적인 국면은 보빈 스테이션으로부터 감기는(taken up), 동일한 또는 다양한 일반적인 유형의 복수의 쓰레드를 함께 권취하기 위한 권취기의 복수의 보빈 스테이션을 구비하는 크릴을 갖는 권취 시스템, 특히 워핑 시스템을 위한 크릴을 작동시키는 장치, 특히 제어 및 조정 장치에 대한 것이다. 각각의 쓰레드의 일정한 쓰레드 인장을 유지하기 위해, 장치는 권취기의 런 업 작동 및/또는 정지 작동 중에 쓰레드 인장을 제어하며, 권취기의 회전 인코더의 입력측 상에 작동적으로 연결되는, 상기 회전 인코더는 권취기의 각속도에 대한 시그널을 전달하는 것인 디스터번스 변수 보정기를 갖는다. 이 경우에 가변성의 각속도는 디스터번스 변수를 나타낸다. 쓰레드 속도의 변화는 쓰레드 인장의 변화를 유도한다. 디스터번스 변수 보정기에 의해, 쓰레드 시스템의 결함(fault)은 간단한 방법으로 보정될 수 있다. 제어 및 조정 장치는, 구체적으로, 권취 시스템을 위한 크릴을 작동시키는 전술한 방법에 대해 이용될 수 있다. 회전 인코더에 연결되는 대신, 디스터번스 변수 보정기는, 예컨대 편향 롤러의 형태인, 쓰레드의 쓰레드 속도를 측정하는 측정 장치에 또한 연결될 수 있다.
제어 및 조정 장치는 속도 측정 장치를 가질 수 있으며, 속도 측정 장치에 의해 쓰레드의 쓰레드 속도가 측정될 수 있다. 회전 인코더를 통해 구동되는 권취기는 권취기의 각속도에 대한 시그널을 전달할 수 있으며, 그 시그널은 쓰레드 속도로 변환될 수 있다. 선택적으로, 쓰레드 속도는, 예컨대 편향 롤러에 의해 직접 검출될 수도 있다.
또한, 제어기가 권취기의 정상 작동 중에 쓰레드 인장을 조정하기 위해 마련될 수 있다. 디스터번스 변수 보정기를 갖는 제어 장치와 그러한 조정 장치의 조합은 각각의 쓰레드의 쓰레드 인장의 실질적으로 최적인 설정을 보장한다. 따라서, 각각의 쓰레드의 쓰레드 인장은 각각의 작동 상태에 대해 대체로 일정한 목표 값에서 간단한 방법으로 유지될 수 있다.
쓰레드 텐셔너를 제어하는데 필요한 제동력을 위한 조작된 변수를 생성하는 합산 장치가 마련되는 것이 유용하며, 이에 의해 디스터번스 변수 보정기에 의한 교정 변수 출력이 쓰레드 텐셔너의 제동력에 대한 목표 값에 더해진다(또는 기호에 따라, 차감된다). 또한, 권취기의 정상 작동 중에 쓰레드 인장을 조정하기 위한 제어기에 의한 출력인 제어기 교정 변수를 합산할 수 있는 것이 특히 유용하다.
디스터번스 변수 보정기를 갖는 제어 장치와, 제어기를 갖는 조정 장치는 각각의 쓰레드에 마련될 수 있다. 이러한 구성요소는 버스 시스템(bus system), 특히 캔(CAN) 및/또는 프로피(PROFI) 버스 시스템 통해 서로 간에 링크될 수 있다.
본 발명의 추가적인 국면은 전술한 유형의 방법에 따라 특히 작동될 수 있는, 또한 구체적으로 전술한 유형의 제어 및 조정 장치가 마련되는 크릴에 관한 것이다. 크릴은 권취기의 런 업 작동 및/또는 정지 작동 중에 권취기의 각속도 또는 쓰레드의 쓰레드 속도의 함수로 쓰레드 인장을 제어하는 제어 장치를 갖는다. 또한, 권취기의 정형 정상 작동 중에 쓰레드 인장을 조정하는 적어도 하나의 제어기를 구비하는 조정 장치를 갖는다. 이러한 경우에 제어 장치와 조정 장치는 구동 모터를 통해 설정될 수 있는 쓰레드 텐셔너에 의해 각각의 쓰레드의 쓰레드 인장이 목표 값에 대해 대체로 일정하게 유지될 수 있도록 구성된다. 특히 적합한 구동 모터는 직류 모터이다.
동적 쓰레드 텐셔너는 유용하게 쓰레드 텐셔너(또는 쓰레드 브레이크)로서 선택될 수 있다. 그러한 쓰레드 텐셔너는 회전축을 갖는 적어도 하나의 회전 가능한 회전체를 가질 수 있으며, 제동력이 작용되기 위해 쓰레드는 회전체의 원주 근처 상에 적어도 부분적으로 맞물리고, 회전체는 제동력을 설정하는 각각의 구동 모터를 통해 구동 가능하다. 그러한 쓰레드 텐셔너는 예컨대, 유럽 특허 공보 제950,742호(EP-A-950,742) 또는 미국 특허 제4,413,981호(US 4,413,981)에 개시되어 있다. 그렇지만, 다른 쓰레드 텐셔너, 예컨대 디스크 브레이크를 갖는 쓰레드 텐셔너 뿐만 아니라 적절하다면 아이형 프리텐셔너(eye-type pretensioner) 또는 마찬가지로 크레이프형 프리텐셔너(crepe-type pretensioner)가 또한 고려될 수 있다. 회전체를 갖는 쓰레드 텐셔너는, 마찰 브레이크, 예컨대 디스크 브레이크와 같은 것과 비교하여, 회전체의 질량 관성이 쓰레드 진행에 유익한(꾸준한) 영향을 갖는다는 이점이 있다. 그렇지만, 또한 단지 몇몇의 제어 관련 및 조정 관련 파라미터만을 갖고 이에 따라 간단하게 다뤄질 수 있기 때문에, 단지 하나의 회전 가능한 회전체를 갖는 쓰레드 텐셔너가 특히 적합하다.
본 발명의 추가적인 이점 및 특징 구성은 후술하는 실시예에 대한 설명으로부터 알 수 있을 것이다.
도 1은 크릴을 갖는 권취 시스템의 개략적인 측면도.
도 2는 쓰레드 텐셔너와 쓰레드 센서를 갖는 개별적인 보빈 스테이션의 상면도.
도 3은 도 2에 따른 쓰레드 텐셔너의 투시도.
도 4는 쓰레드 텐셔너 및 쓰레드 센서의 상면도.
도 5는 도 4에 따른 쓰레드 텐셔너의 측면도.
도 6은 권취 시스템의 제어 및 조정 장치의 개략적인 블록 다이어그램을 도시하는 도면.
도 7은 도 6에 따른 제어 및 조정 장치를 위한 디스터번스 변수 보정기를 도시하는 도면.
도 8은 도 6에 따른 제어 및 조정 장치를 위한 제어기를 도시하는 도면.
도 9a는 권취기의 정지 작동 중에 쓰레드 인장의 측정 프로파일을 도시하는 도면.
도 9b는 도 9a의 구동 모터를 위한 활성화 커런트의 관련 프로파일을 도시하는 도면.
도 10은 권취 시스템의 개략도.
도 1은 크릴(2) 및 권취기(3)[예컨대, 콘(cone) 워핑(warping) 머신]을 포함하는, 도면부호 1로 표시되는 권취 시스템[예컨대, 워핑 시스템]을 도시한다. 그렇지만, 마찬가지로 단일 워핑 머신 또는 비밍 머신(single-warp or beaming machine)이 또한 고려될 수 있다. 개별 쓰레드 보빈(thread bobbin)(4)은 크릴의 보빈 스테이션(bobbin station)(7)에 부착되고, 각각의 경우에 함께 감긴 쓰레드(5)가 소정의 쓰레드 인장(thread pull)을 유지하기 위해 적어도 하나의 쓰레드 텐셔너(thread tensioner)[또는 쓰레드 브레이크(thread brake)]를 관통한다. 도 1에 따른 예는 평행 크릴(parallel creel)을 도시한다. 이 경우에 보빈은 수직 로우와 수평 로우를 형성하고, 각각의 경우에 각각의 크릴 측부 상의 수직 로우는 쓰레드 그룹을 형성하며, 이 쓰레드 그룹의 보빈 스테이션으로부터 권취기까지의 쓰레드 진행 길이(thread run length)는 동일하다. 그렇지만, 동일한 방식이, 예컨대 V형 크릴과 같은 어떠한 크릴 유형에라도 또한 적용될 수 있다.
다양한 특정 유형의, 예컨대 다양한 얀(yarn) 품질 또는 다양한 얀 색상의 보빈이, 쓰레드 진행 길이와 무관하게, 다양한 스테이션에서 크릴에 부착될 수 있다. 각각의 경우에 다양한 유형의 쓰레드가 크릴 길이 보정(creel length compensation)으로 알려진 것에 무관하게 개별적인 제동력에 노출될 수 있다.
각각의 개별적인 쓰레드에 대한 쓰레드 텐션 센서(9)가 권취기(3)에 가장 근접한 크릴 측부(8)의 근처에 배치되는 것이 바람직하다. 그렇지만, 이러한 지점에서의 쓰레드 텐션 센서의 배치가 필수적인 것은 아니다. 기본적으로, 권취기의 권취 지점에 최대한 근접하게 쓰레드 텐션 센서를 배치하는 것이 유용하다.
크릴을 떠난 후에, 쓰레드는 권취기(3)의 근처로 나아가며, 권취기(3)의 근처에서 쓰레드는 우선 리싱 리드(leasing reed)(10)를 통과하며, 리싱 리드(10)에서 쓰레드는 그 정확한 경로를 얻는다. 그 후 쓰레드는 워핑 리드(11)에 공급되고, 후속하여 편향 및/또는 측정 롤러(13)를 통해 쓰레드 복합체(composite)(12)로 서 권취되기 위해 쓰레드는 워핑 리드(11)에서 패키지(package)(15) 또는 권취 빔(14) 상으로 함께 공급된다.
제어 및 조정 장치(17)가 권취 시스템(1)을 위한 크릴(2)을 작동시키기 위해 마련된다. 이러한 장치(17)는 권취기(3)의 회전을 위한 회전 인코더(rotaty encoder)(16)에 연결된다. 도 1에 따른 고도로 도식화된 도시에서, 장치(17)는 시그널(29)을 회전 인코더(16)로부터, 그리고 시그널(30)을 텐션 센서(9)로부터 입력측에서 받는다. 장치(17)는 조작 변수(32)에 의해 제어되고 조정된 쓰레드 텐셔너(6)에 출력측에서 연결된다. 예컨대, 각속도(ω)에 대한 시그널이 입력 시그널(29)로서 마련될 수 있다. 특히 적합한 입력 시그널(29)은 예컨대 각속도(ω)와 패키지(15)의 측정 두께로부터 산출될 수 있는 쓰레드 속도(v)에 대한 시그널이다. 그렇지만, 쓰레드 속도(v)는 또한 편향 롤러(13)에 의해 직접 측정될 수도 있다.
도 2는, 예컨대, 보빈(4)으로부터 풀린 쓰레드(5)가 쓰레드 텐셔너(6)를 통해 어떻게 진행하는지를 도시한다. 쓰레드 진행 방향으로 차례로 배치되어 있는 두 개의 브레이크 활성화 유닛을 갖는 디스크 브레이크(18)에 의해 제동력이 가해진다. 디스크 브레이크는 U자형(U-shaped) 수직 지지 형상으로 제공될 수 있고, 그 U자형의 다리부에는 쓰레드(5)의 통로를 위한 쓰레드 가이드 아이(thread guide eyes)가 배치된다. 도 3은 디스크 브레이크를 갖는 쓰레드 텐셔너를 더욱 상세히 도시한다. 개별적인 구동 모터(20)는 각각의 디스크 브레이크(18) 위의 지지 형상에서 직접 고정된다. 이러한 구동 모터는, 조절 지지부(22)를 통해, 브레이크 디스크에 압력을 가감하는 압력 요소(23)를 활성화시킨다.
그렇지만, 단지 하나의 회전 가능한 회전체를 갖는 쓰레드 텐셔너가 특히 적합한 것으로 밝혀졌다. 도 4에 도시된 바와 같이, 특히 적합한 쓰레드 텐셔너(6)는 구동 모터(도시되지 않음)에 연결된 단지 하나의 회전 가능한 회전체로 구성된다. 이러한 경우에 회전체는 반경(r)과 회전축(R)을 갖는 얀 휠(19)로서 형성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 쓰레드(5)는 롤러(19) 주위에 다수 회 권취된다. 그렇지만, 또한 단일 권취만으로 충분할 수 있다. 그 후 쓰레드 센서(9)에 의해 쓰레드(5)의 쓰레드 인장이 측정된다. 제어 및 조정 장치에 대한 후술하는 상세한 설명은 도 4 및 5에 따른 쓰레드 텐셔너와 관련되어 있다. 그와 같은 얀 휠의 셋업 및 작동 모드가 예컨대, 유럽 특허 공보 제950,742호(EP-A-950,742)에 상세히 설명되어 있다. 그렇지만, 구체적으로, 미국 특허 제4,413,981호에 개시된 얀 휠 또한 얀 휠로서 마련될 수 있다. 물론 후술하는 제어 및 조정 원리는 다른 동적(dynamic) 쓰레드 텐셔너(도 2 또는 3 참조)에 적용될 수 있다. 따라서, 쓰레드가 두 개의 롤러 사이에서 틈새(nip)를 통해 유도되는 롤러 텐셔너가 또한 적합할 수 있다.
도 6은 권취 시스템을 위한 크릴을 작동시키는 제어 및 조정 장치를 갖는 블록 다이어그램을 도시한다. 쓰레드를 위해 제어된 시스템은 도면 부호 26으로 표시된다. 제어기(25)는 권취기의 정형 정상 작동 중에 쓰레드 인장을 조정한다. 그러한 조정 방법은 예컨대, 유럽 특허 공보 제1,162,295호(EP-A-1,162,295)에 개시되어 있다. 연속적으로 측정된 쓰레드 인장의 실제 값(30)은 제어기(25)에서 대응하는 목표 값과 비교되어, 만약 목표 값으로부터의 실제 값의 편차가 검출되면, 쓰레드 텐셔너는 실제 값이 목표 값에 도달하도록 제어기에 의해 조절된다. 그 결과로, 제어기(25)는 구동 모터를 구동하기 위한 정형 커런트(stationary current)에 대응하는 시그널(36)과, 실제 값으로부터의 희망 값의 편차를 상쇄(cover)하고 포괄(include)하는 교정 변수(correcting variable)(35)를 출력측에 전달한다. 합산(summing) 유닛(40)에서, 두 개의 시그널(35, 36)은 더해지고, 정형 정상 작동을 위해, 조작된 변수(32)(활성화 커런트)를 쓰레드 텐셔너의 구동 모터에 전달한다.
특별한 작동 상태에 대해, 구체적으로 권취기의 런 업 작동 상태(run-up) 또는 정지 작동 상태에 대해, 상술한 조정 방법은 다소 부적합할 수 있다. 이는 쓰레드 길이가 긴 권취 시스템에서 특히 그러하다. 권취기의 런 업 작동 상태 또는 정지 작동 상태와 같은, 이러한 비정형(nonstationary) 작동 상태에 대해, 디스터번스 변수 보정기(disturbance variable compensation)(24)가 마련된다. 이러한 경우에, 측정된 쓰레드 속도(v)가 입력 시그널(29)로서 디스터번스 변수 보정기(24)에 제공된다. 디스터번스 변수 보정기(24)는 합산 유닛(40)에서 요구 변수 또는 요구 커런트(36)로부터 감산되는 교정 변수(교정 커런트)(34)를 출력측에 전달한다. 런 업 작동 또는 정지 작동 중에, 제어기(25)로부터의 교정 커런트(35)는 예컨대, "0"일 수 있다.
도 6은 도면부호 27에서 보빈 예컨대, 교차하여 권취된(cross-wound) 보빈으로부터의 감김(taken-up)의 영향을 추가하여 도시한다. 보빈의 감김으로 인한 쓰레드 인장의 디스터번스는 디스터번스 시그널(33)을 전달한다. 이러한 경우에 제어기(25)의 역할은 구체적으로 이러한 영향을 매끄럽게 하는 것이다.
도 7은 디스터번스 변수 보정기(24)를 상세히 도시한다. 배율기(multiplier)(50)(1/r)에 의해, 쓰레드 속도(v)는 반경이 r인 얀 휠의 회전 속도로 변환된다. 도 4 또는 도 5에 따른 쓰레드 텐셔너는 얀 휠의 반경에 추가하여 구동 모터의 파라미터에 특징이 있다. 따라서 모터 관성(J), 마찰(kr) 및 모터의 토크 상수(Km)는 제어 관련 파라미터로서 검출된다.
쓰레드의 가속도에 대한 값은 유닛(55)에 의해 계산된다. 배율기(53)(모터 관성 J)는 가속도를 토크에 대한 값으로 변환한다. 이러한 토크는 합산 유닛(41)에서 구동 모터의 마찰에 의해 발생된 추가 토크에 더해진다. 이를 위해, 쓰레드 휠의 회전 속도는 마찰(kr)에 의해 배가된다[배율기(54)]. 결국, 토크의 합은 배율기(52)(토크 상수 1/Km)에 의해 교정 변수(34)(구동 모터에 대한 교정 커런트)로 변환된다.
도 8은 제어기(25)의 개략적인 블록 다이어그램을 도시한다. 쓰레드 인장에 대한 목표 값(31)은 배율기(51, 52)[배율기(51):반지름 r; 배율기(52):토크 상수 1/Km)를 통해 쓰레드 텐셔너의 구동 모터에 대한 요구 커런트(36)로 변환된다. 또한, 합산 유닛(42)에 의해, 목표 값(31)의 실제 값(30)으로부터의 편차가 형성된다(이 경우 실제 값은 마이너스 기호를 갖는다). 이에 따라 형성된 쓰레드 인장 차이는 인터그레이터(43)를 통해, 그 후 배율기(51)(반지름 r)와 배율기(52)(토크 상수 1/Km)를 통해 교정 변수 또는 교정 커런트(35)로 변환된다.
도 9a 및 9b는 정지 작동 중의 쓰레드 인장의 프로파일과, 조작된 변수 또는 쓰레드 텐셔너의 구동 모터에 대한 활성화 커런트(32)의 관련 프로파일을 도시한 다. 커브(29)는 쓰레드의 쓰레드 속도를 도시한다. 이는 시점(T0)까지 대체로 일정하며, 정지 상태(standstill)까지 특정 시간 길이(ΔT) 동안 거의 직선 형태로 진행한다. 쓰레드 인장에 대한 소정의 목표 값은 도면부호 31로 나타내어진다. 명료하게, 시점(T0)까지, 측정된 실제 값(30)은 조정에 의해 일정한 목표 값을 따라 좁은 밴드형 영역(narrow band range)에서 진행한다. 시점(T0)에서, 그 후 조정으로부터 쓰레드 텐셔너의 제어로의 변화가 발생한다. 커브(30)가 도시하는 바와 같이, 이는 특정 시간 길이(ΔT) 동안, 요구 직선(31)에 비교적 가깝다. 도 9는, 시점(T0)으로부터, 구동 모터를 제동시키는 증가된 활성화 커런트(32)가 쓰레드 텐셔너를 제어하기 위해 이용된다는 것을 도시한다.
도 10은 상술한 방법에 따라 제어되고 조정된 권취 시스템(1)을 매우 개략적으로 도시한다. 이 경우, 쓰레드 텐셔너(6)와 쓰레드 센서(9)는 크릴의 좌측(LS) 및 우측(RS)에 배치된다. 많은 양의 데이터를 처리하기 위해, 개별 컴퍼넌트는 서로 간에 데이터 라인(43, 44)을 통해 연결되며, 데이터 라인(43, 44)은 예컨대, 캔 버스 방식(CAN bus principle)으로 작동한다. 권취기의 메모리 프로그램 제어(memory-programmed control)를 크릴의 메모리 프로그램 제어(SPS)에 연결하는 데이터 라인(45)은 프로피 버스(PROFI bus)로서 설계될 수 있다.

Claims (12)

  1. 복수의 보빈 스테이션(7)을 포함하는 권취 시스템(1)을 위한 크릴(2) 작동 방법으로서,
    동일한 또는 일반적인 유형의 복수의 쓰레드(5: thread)가 각속도(ω)로 회전하는 권취기(3)에 의해 보빈 스테이션으로부터 함께 감기고, 특정 쓰레드 인장을 생성하기 위해 적어도 하나의 쓰레드 텐셔너(6)에 의해 각각의 보빈 스테이션에서 가변성의 제동력이 쓰레드에 작용하고, 쓰레드 텐셔너는 각각 할당된 구동 모터(20)에 의해 활성화되며, 각각의 쓰레드의 쓰레드 인장을 목표 값(31)에 대하여 일정하게 유지하기 위해, 권취기(3)의 런 업(run-up) 작동 또는 정지 작동 중에, 각각의 쓰레드 텐셔너(6)는 권취기(3)의 각속도를 통해 제어되는 것을 특징으로 하는 권취 시스템을 위한 크릴 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 권취기(3)의 각속도(ω)는 런 업 작동 또는 정지 작동 중에 연속적으로 측정되고 쓰레드 속도(v)로 변환되어, 각각의 쓰레드 텐셔너(6)가 제어를 위한 입력 변수로서 쓰레드 속도(v)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 권취 시스템을 위한 크릴 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 쓰레드 텐셔너(6)를 제어하는데 필요한 제동력은 쓰레드 속도(v) 및 쓰레드 텐셔너 특성으로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 권취 시스템을 위한 크릴 작동 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 쓰레드 텐셔너(6)를 제어하는데 필요한 제동력을 위한 조작된 변수(32)를 결정하기 위해, 입력 변수로 쓰레드 속도(v)를 갖는 디스터번스 변수 보정기(24)가 교정 변수(34)를 계산하는 것을 특징으로 하는 권취 시스템을 위한 크릴 작동 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 쓰레드 텐셔너(6)를 제어하는데 필요한 제동력을 위한 조작된 변수(32)를 결정하기 위해, 입력 변수로 쓰레드 속도(v)를 갖는 디스터번스 변수 보정기(24)가 적어도 구동 모터의 모터 관성(J) 및 마찰 계수(kr)에 의해 보정된 교정 변수를 계산하는 것을 특징으로 하는 권취 시스템을 위한 크릴 작동 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 권취기(3)의 정상 작동 중에, 각각의 쓰레드의 쓰레드 인장의 실제 값(30)이 쓰레드 텐션 센서(9)에 의해 연속적으로 검출되고 제어기(25)에 의해 목표 값(31)으로 조정되는 것을 특징으로 하는 권취 시스템을 위한 크릴 작동 방법.
  7. 복수의 보빈 스테이션(7)을 구비하는 크릴(2)과, 각각의 쓰레드의 일정한 쓰레드 인장을 유지하기 위해, 보빈 스테이션으로부터 감긴, 동일한 또는 일반적인 유형의 복수의 쓰레드(5)를 함께 권취하기 위한 권취기(3)를 갖는 권취 시스템(1)을 위한 크릴(2) 작동 장치로서,
    권취기(3)의 런 업 작동 또는 정지 작동 중에 쓰레드 인장을 제어하기 위한 디스터번스 변수 보정기(24)를 갖고, 이 디스터번스 변수 보정기는 입력측에서 권취기(3)의 회전 인코더(16)에 작동적으로 연결되며, 이 회전 인코더(16)에 의해 권취기(3)의 각속도(ω)를 위한 시그널이 생성될 수 있는 것을 특징으로 하는 권취 시스템을 위한 크릴 작동 장치.
  8. 제7항에 있어서, 속도 측정 장치가 마련되며, 상기 속도 측정 장치에 의해 쓰레드 속도(v)를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 권취 시스템을 위한 크릴 작동 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 권취기(3)의 정상 작동 중에 쓰레드 인장을 조정하기 위한 제어기(25)가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 권취 시스템을 위한 크릴 작동 장치.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 쓰레드 텐셔너(6)를 제어하는데 필요한 제동력을 위한 조작된 변수를 생성하는 합산 장치가 마련되고, 이 합산 장치가 디스터번스 변수 보정기(24)에 의한 교정 변수(34) 출력을 쓰레드 텐셔너(36)의 제동력을 위한 요구 변수(36)에 더하는 것을 특징으로 하는 권취 시스템을 위한 크릴 작동 장치.
  11. 복수의 보빈 스테이션(7)을 구비한 크릴(2)로서,
    상기 보빈 스테이션으로부터의 동일한 또는 다양한 일반적인 유형의 복수의 쓰레드가 권취기(3)에 의해 동시에 감길 수 있고, 각각의 보빈 스테이션에 할당되고 특정한 쓰레드 인장을 생성하기 위해 가변 제동력이 쓰레드에 작용할 수 있는 적어도 하나의 동적 쓰레드 텐셔너(6)를 갖고, 각각의 쓰레드 텐셔너(6)는 각각에 할당된 구동 모터(20)에 의해 작동될 수 있으며, 권취기(3)의 런 업 작동 또는 정지 작동 중에 각속도 또는 쓰레드 속도의 함수로 쓰레드 인장을 제어하는 제어 장치 및 권취기(3)의 정지 정상 상태 중에 쓰레드 인장을 조정하기 위한 제어기(25)가 마련되고, 제어 장치 및 제어기(25)는 각각의 쓰레드의 쓰레드 인장 또는 초기 쓰레드 텐션이 목표 값에 대하여 일정하게 유지될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 크릴.
  12. 제11항의 크릴(2)로서, 각각의 경우에 각각의 쓰레드 텐셔너(6)는 회전축(R)을 갖는 적어도 하나의 회전 가능한 회전체(19)를 갖고, 쓰레드는 제동력에 의한 작용을 위해 회전체의 원주 영역에서 적어도 부분적으로 맞물리며, 상기 쓰레드는 상기 회전체 주위를 적어도 한 번 권취될 수 있고, 상기 회전체는 제동력을 설정하기 위해 각각의 구동 모터(20)를 통해 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는 크릴.
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