KR102101789B1 - 전동 텐셔너, 트위스터 및 장력 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방직기 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전동 텐셔너(tensioner), 트위스터(twister) 및 장력 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 전동 텐셔너는 장력 모터와 얀 가이드판(yarn guide plate)을 포함하고, 상기 장력 모터는 기기 프레임과 고정 연결되고, 상기 장력 모터는 상기 얀 가이드판과 고정 연결되며, 상기 얀 가이드판은 얀에 의하여 감기고 저항력을 얀에 전달하는 데 사용된다. 트위스터의 얀 프레임과 스핀들(spindle) 사이에 하나의 전동 텐셔너만 설치하여 외부 얀 장력 제어 어셈블리로 삼는다. 장력 제어 방법은, 가동 시 제어 장치는 전동 텐셔너가 얀 이송 방향을 따라 일정 시간 구간 T1 동안 회전하도록 제어하는 단계; 제어 장치는 전동 텐셔너가 댐핑 방식으로 일정 시간 구간 T2를 운행하도록 제어하는 단계; 얀의 벌룬이 안정된 후, 검측 장치는 단계적으로 전동 텐셔너의 역토크를 증대시키고, 스핀들의 모터 회전 속도가 변하지 않도록 유지하여, 벌룬 형태 직경이 허용 가능한 범위 내 최소에 도달시키는 단계를 포함한다. 본 발명은 전동 텐셔너, 트위스터 및 장력 제어 방법에 관한 것으로서, 장력 모터가 얀 가이드판을 제어하는 방식을 채택하여, 제어 장치가 곧바로 얀의 장력을 조절함으로써 얀의 마손을 줄이고 얀의 강도가 훼손되는 것을 줄여 얀의 품질을 향상시킬 수 있으며 제어가 비교적 편리하다.

Description

전동 텐셔너, 트위스터 및 장력 제어 방법 {ELECTRIC TENSIONER, TWISTER AND TENSION CONTROL METHOD}

본 발명은 방직기 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전동 텐셔너(tensioner), 트위스터(twister) 및 장력 제어 방법에 관한 것이다.

종래의 트위스터는 다이렉트 트위스터(direct twister)와 투포원 트위스터(two for one twister)를 포함하며, 모두 얀 벌룬(yarn balloon)의 크기를 조절해 트위스팅 과정 중의 에너지 소모를 줄여야 한다. 조절 방식은 텐셔너(tensioner)를 이용해 얀의 장력을 조절함으로써 벌룬의 형태를 조절하는 것이다.

중국 특허문헌 CN 102995185 B는 얀 공급(yarn feeding) 장치에 관한 것으로서, 얀 제동기(11)와 주동 얀 공급 장치(13)를 포함하고, 여기에서 얀 제동기(11)는 히스테리시스(hysteresis) 제동기이다. 상기 구조의 문제는 얀이 비교적 많은 마찰 표면을 거치게 된다는 것인데, 예를 들어 얀 제동기(11)의 마찰판과 주동 얀 공급 장치(13)의 마찰판이 있다. 상기 구조는 조작, 유지보수가 복잡하고 섬유를 손상시킬 수 있다.

본 발명의 목적은 전동 텐셔너, 트위스터 및 장력 제어 방법을 제공함으로써 에너지 소모를 더욱 줄이고 구조를 간소화하며 유지보수가 편리하고 얀의 품질을 향상시키는 데에 있다.

상기 목적을 구현하기 위하여, 본 발명은 이하의 기술방안을 채택하였다. 즉, 본 발명의 전동 텐셔너는 장력 모터와 얀 가이드판(yarn guide plate)을 포함하고, 상기 장력 모터는 기기 프레임과 고정 연결되고, 상기 장력 모터는 상기 얀 가이드판과 고정 연결되며, 상기 얀 가이드판은 얀에 의하여 감기고 저항력을 얀에 전달하는 데 사용된다.

바람직한 방안에 있어서, 상기 얀 가이드판에 있어서, 내부 판 베이스는 상기 장력 모터의 출력축과 고정 연결되고, 상기 내부 판 베이스에는 내부 디스크(disc)를 고정 설치하고, 외부 판 베이스는 상기 내부 판 베이스와 고정 연결되고, 상기 외부 판 베이스에는 외부 디스크를 고정 설치한다.

바람직한 방안에 있어서, 상기 내부 디스크와 상기 외부 디스크는 아치 모양의 돌기 구조를 형성하고, 상기 내부 디스크와 상기 외부 디스크의 아치 모양 돌기 부분은 서로 마주본다.

바람직한 방안에 있어서, 상기 장력 모터와 전력 저항은 전기적으로 연결되고, 상기 장력 모터의 연결 신호 검측 회로는 제어 장치와 전기적으로 연결되며, 상기 제어 장치는 댐핑 조절 회로와 전기적으로 연결되고, 상기 댐핑 조절 회로는 전력 저항과 전기적으로 연결된다.

상기 전동 텐셔너를 채택하는 트위스터에 있어서, 트위스터의 얀 프레임과 스핀들(spindle) 사이에 하나의 전동 텐셔너만 설치하여 외부 얀 장력 제어 어셈블리로 삼는다.

바람직한 방안에 있어서, 얀의 운동 방향을 참조하여 상기 전동 텐셔너의 업스트림에 인도관을 설치하고, 다운스트림에 얀 가이드 휠을 설치한다.

상기 인도관과 상기 얀 가이드 휠 사이에 장력 텐셔너의 축선 방향을 따라 일정 거리를 두어, 얀이 전동 텐셔너의 얀 가이드판에 진입할 때 내부 디스크와 접촉하게 만들고, 전동 텐셔너의 얀 가이드판에서 이탈할 때 외부 디스크와 접촉하게 만든다.

바람직한 방안에 있어서, 상기 얀 가이드판에서 얀의 랩각(wrap angle)은 270°보다 크다.

바람직한 방안에 있어서, 스핀들 모터는 검측 장치와 전기적으로 연결되고, 검측 장치는 제어 장치와 전기적으로 연결되며, 제어 장치는 장력 모터 및 스핀들과 전기적으로 연결된다.

상기 트위스터에 사용되는 장력 제어 방법은 이하의 단계를 포함한다.

s1: 가동 시, 제어 장치는 전동 텐셔너가 얀 이송 방향을 따라 일정 시간 구간 T1 동안 회전하도록 제어한다.

s2: 제어 장치는 전동 텐셔너가 댐핑 방식으로 일정 시간 구간 T2를 운행하도록 제어하고, 발전 방식 운행 과정에 있어서, 댐핑 조절 회로를 통하여 전동 텐셔너의 댐핑 크기를 제어한다.

s3: 얀의 벌룬이 안정된 후, 검측 장치는 단계적으로 전동 텐셔너의 역토크를 증대시키고, 스핀들의 모터 회전 속도가 변하지 않도록 유지하여, 벌룬 형태 직경이 허용 가능한 범위 내 최소에 도달시킨다.

상기 단계를 통하여 얀 장력 제어를 기반으로 한 에너지 소모를 절감시킨다.

바람직한 방안에 있어서, 검측 장치는 스핀들 모터의 입력 전압, 전류 또는 회전속도 중의 하나 또는 복수 개 파라미터를 통하여 피드백 파라미터로 삼는다.

본 발명은 전동 텐셔너, 트위스터 및 장력 제어 방법에 관한 것으로서, 장력 모터가 얀 가이드판을 제어하는 방식을 채택하여, 제어 장치가 곧바로 얀의 장력을 조절함으로써 얀의 마손을 줄이고 얀의 강도가 훼손되는 것을 줄여 얀의 품질을 향상시킬 수 있으며 제어가 비교적 편리하다. 채택하는 댐핑 제어 방식은 댐핑의 크기를 편리하게 제어할 수 있으며, 상기와 같은 구조는 종래 기술에 통상적으로 사용하는 히스테리시스 댐퍼를 생략할 수 있으며 조절 범위도 더욱 크다.

이하에서는, 본 발명의 예시적인 실시형태들을 도면을 통해 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 설치 구조도이고;
도 2는 본 발명의 전체 구조도이고;
도 3은 본 발명에 있어서 전동 텐셔너의 구조도이고;
도 4는 본 발명에 있어서 전동 텐셔너의 제어 구조도이다.

실시예 1:

도 3에 있어서, 전동 텐셔너는 장력 모터(101)와 얀 가이드판을 포함하고, 장력 모터(101)는 기기 프레임(9)과 고정 연결되고, 장력 모터(101)는 얀 가이드판과 고정 연결되며, 얀(2)은 얀 가이드판을 감싼다. 본 실시예에 있어서 얀(2)은 외측 얀(outer yarn)을 말한다.

바람직한 방안에 있어서, 상기 얀 가이드판에서 내부 판 베이스(103)는 장력 모터(101)의 출력축과 고정 연결되고, 내부 판 베이스(103)에는 내부 디스크(104)를 고정 설치된다. 상세하게는 내부 판 베이스(103)의 나사산 구간(107)은 장력 모터(101)의 출력축을 씌우며 연결되고, 조임 스크류(102)를 통하여 고정한다. 나사산 구간(107)에는 외부 나사산이 설치된다.

외부 판 베이스(106)은 내부 판 베이스(103)와 고정 연결되고, 외부 판 베이스(106)에는 외부 디스크(105)를 고정 설치한다. 외부 판 베이스(106)는 내벽에 설치한 내부 나사산과 내부 판 베이스(103)의 나사산 구간을 통하여 나사산 방식으로 고정 연결된다.

바람직한 방안에 있어서, 내부 디스크(104)와 외부 디스크(105)는 아치 모양의 돌기 구조를 형성하고, 내부 디스크(104)와 외부 디스크의 아치 모양 돌기는 서로 마주본다. 바람직하게는, 외부 디스크(105)와 내부 디스크(104)의 아치 모양 표면에 복수 개의 방사상으로 분포하는 돌기를 설치하며 상기 돌기의 꼭대기부는 얀(2)과 접촉한다. 상기와 같은 구조는 마찰 전달을 더욱 안정할 수 있다. 즉, 외부 디스크(105)와 내부 디스크(104)가 소정의 위치에서 얀(2)과 접촉할 수 있기 때문에, 이러한 마찰은 제어 가능하여 설치 정밀도와 부품 사이즈 정밀도 편차에 영향을 미치지 않는다.

바람직한 방안에 있어서, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 장력 모터(101)는 전력 저항과 전기적으로 연결되고, 장력 모터(101)의 속도 신호 검측 회로는 제어 장치와 전기적으로 연결되며, 제어 장치는 댐핑 조절 회로와 전기적으로 연결되고, 댐핑 조절 회로는 전력 저항과 전기적으로 연결된다. 상기와 같은 구조는 댐핑 조절 회로를 통하여 전동 텐셔너 출력의 댐핑 크기를 제어할 수 있기 때문에, 외측 얀의 장력을 정밀하게 제어할 수 있다. 상기의 전력 저항은 복수개의 병렬 또는 직렬의 저항으로 구성된 어레이이고, 더 바람직하게는 적어도 그 중 한 부분 저항의 저항값은 다르다. 댐핑 조절 회로는 복수개의 스위치 요소이고, 스위치 요소 그룹의 전환을 통하여 전력 저항의 저항값을 제어한다. 다른 선택 가능한 방안에 있어서, 제어 장치 출력 PWM은 PWM 펄스 폭 변조 PWM 신호를 댐핑 조절 회로에 보내고, 댐핑 조절 회로는 그와 연결된 전력 저항의 전류를 통하여 장력 모터(101)의 부하를 제어한다.

실시예 2:

도 1 및 2에서 도시하는 바와 같이, 실시예 1을 기반으로 상기 전력 텐셔너를 채택하는 트위스터에 있어서, 트위스터의 얀 프레임(3)과 스핀들(8) 사이에 하나의 장력 텐셔너가 설치된다.

바람직한 방안에 있어서, 트위스터의 얀 프레임(3)과 스핀들(8) 사이에 하나의 전력 텐셔너만 설치하여 외측 얀 장력 제어 어셈블리로 삼는다.

바람직한 방안에 있어서, 얀(2)의 운동 방향을 참조하여 전동 텐셔너(1)의 업스트림에 인도관(4)을 설치하고, 다운스트림에 얀 가이드 휠(5)을 설치한다.

도 3에서 도시하는 바와 같이, 인도관(4)과 얀 가이드 휠(5) 사이에 장력 텐셔너(1)의 축선 방향을 따라 일정 거리를 두어, 얀(2)이 전동 텐셔너(1)의 얀 가이드판에 진입할 때 내부 디스크(104)와 접촉하게 만들고, 전동 텐셔너(1)의 얀 가이드판에서 이탈할 때 외부 디스크(105)와 접촉하게 만든다.

바람직한 방안에 있어서, 얀 가이드판에서 얀(2)의 랩각은 270°보다 크다.

바람직한 방안에 있어서, 스핀들(8) 모터는 검측 장치(10)와 전기적으로 연결되고, 검측 장치(10)는 제어 장치와 전기적으로 연결되며, 제어 장치는 장력 모터(101) 및 스핀들(8)과 전기적으로 연결된다.

실시예 3:

실시예 1 및 2를 기반으로, 상기 트위스터에 사용되는 장력 제어 방법은 이하의 단계를 포함한다.

s1: 가동 시, 제어 장치는 전동 텐셔너(1)가 얀 이송 방향을 따라 일정 시간 구간 T1 동안 회전하도록 제어한다. 상기 구조에서 정지마찰로 인한 강도 훼손을 대폭 줄일 수 있으며, 이는 본 발명 구조가 강도 훼손을 줄일 수 있는 중요한 원인 중 하나이다. T1은 0.5 내지 5초이며, 바람직하게는 2 내지 3초이다.

s2: 제어 장치는 전동 텐셔너(1)가 댐핑 방식으로 일정 시간 구간 T2를 운행하도록 제어한다. T2는 5 내지 300초이며, 바람직하게는 30초이다.

발전 방식 운행 과정에 있어서, 댐핑 조절 회로를 통하여 전동 텐셔너(1)의 댐핑 크기를 제어한다. 제어 장치 출력 PWM은 PWM 펄스 폭 변조 PWM 신호를 댐핑 조절 회로에 보내고, 댐핑 조절 회로는 그와 연결된 전력 저항의 전류를 통하여 장력 모터(101)의 부하를 제어한다.

s3: 얀(2)의 벌룬(7)이 안정된 후, 검측 장치(10)는 단계적으로 전동 텐셔너(1)의 역토크를 증대시키고, 스핀들(8)의 모터 회전 속도가 변하지 않도록 유지하여, 벌룬 형태 직경이 허용 가능한 범위 내 최소에 도달시킨다. 바람직한 방안에 있어서, 검측 장치(10)는 스핀들(8) 모터의 입력 전압, 전류 또는 회전 속도 중의 하나 또는 복수개 파라미터를 검측하여 피드백 파라미터로 삼는다.

상기 단계를 통하여 얀 장력을 제어함으로써 에너지 소모를 줄이고, 비교적 적은 얀의 마찰 부재를 채택하여 강도 훼손을 줄인다.

상기 실시예는 본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 불과하며 본 발명의 제한하지 않는다. 본 출원 중의 실시예 및 실시예 중의 특징이 충돌하지 않는 상황에서 서로 임의 조합할 수 있다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 기술방안을 기반으로 특허청구범위에 기재된 기술방안 중 기술특징의 동등한 치환 방안을 포함한다. 즉, 상기 범위 내에서 동등한 치환, 개선을 진행한 경우 이는 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.

Claims (10)

1. 장력 모터(101)와 얀 가이드판을 포함하고, 장력 모터(101)는 기기 프레임(9)과 고정 연결되고, 장력 모터(101)는 얀 가이드판과 고정 연결되며, 상기 얀 가이드판은 얀에 의하여 감기고 저항력을 얀에 전달하는 데 사용되고;
   얀 프레임(3)과 스핀들(8) 사이에 하나의 전력 텐셔너만 설치하여 외측 얀 장력 제어 어셈블리로 삼고;
   얀(2)의 운동 방향을 참조하여 전동 텐셔너(1)의 업스트림에 인도관(4)을 설치하고, 다운스트림에 얀 가이드 휠(5)을 설치하며;
   인도관(4)과 얀 가이드 휠(5) 사이에 장력 텐셔너(1)의 축선 방향을 따라 일정 거리를 두어, 얀(2)이 전동 텐셔너(1)의 얀 가이드판에 진입할 때 내부 디스크(104)와 접촉하게 만들고, 전동 텐셔너(1)의 얀 가이드판에서 이탈할 때 외부 디스크(105)와 접촉하게 만든 것을 특징으로 하는 전동 텐셔너.
2. 제1항에 있어서,
   상기 얀 가이드판에서 내부 판 베이스(103)는 장력 모터(101)의 출력축과 고정 연결되고, 내부 판 베이스(103)에는 내부 디스크(104)가 고정 설치되고;
   외부 판 베이스(106)는 상기 내부 판 베이스(103)와 고정 연결되고, 상기 외부 판 베이스(106)에는 외부 디스크(105)가 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 전동 텐셔너.
3. 제1항에 있어서,
   내부 디스크(104)와 외부 디스크(105)는 아치 모양의 돌기 구조를 형성하고, 내부 디스크(104)와 외부 디스크의 아치 모양 돌기는 서로 마주보는 것을 특징으로 하는 전동 텐셔너.
4. 제1항에 있어서,
   장력 모터(101)는 전력 저항과 전기적으로 연결되고, 장력 모터(101)의 속도 신호 검측 회로는 제어 장치와 전기적으로 연결되며, 제어 장치는 댐핑 조절 회로와 전기적으로 연결되고, 댐핑 조절 회로는 전력 저항과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전동 텐셔너.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   얀 가이드판에서 얀(2)의 랩각은 270°보다 큰 것을 특징으로 하는 전동 텐셔너.
8. 스핀들(8) 모터는 검측 장치(10)와 전기적으로 연결되고, 검측 장치(10)는 제어 장치와 전기적으로 연결되며, 제어 장치는 장력 모터(101) 및 스핀들(8)과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 전동 텐셔너를 채용한 트위스터.
9. s1: 가동 시, 제어 장치는 전동 텐셔너(1)가 얀 이송 방향을 따라 일정 시간 구간 T1 동안 회전하도록 제어하는 단계;
   s2: 제어 장치는 전동 텐셔너(1)가 댐핑 방식으로 일정 시간 구간 T2를 운행하도록 제어하는 단계;
   s3: 얀(2)의 벌룬(7)이 안정된 후, 검측 장치(10)는 단계적으로 전동 텐셔너(1)의 역토크를 증대시키고, 스핀들(8)의 모터 회전 속도가 변하지 않도록 유지하여, 벌룬 형태 직경이 허용 가능한 범위 내 최소에 도달시키는 단계
   를 포함하되,
   상기 단계를 통하여 얀 장력 제어를 기반으로 한 에너지 소모를 절감시키는 것을 특징으로 하는 제8항의 상기 트위스터를 사용하는 장력 제어 방법.
10. 제9항에 있어서,
    검측 장치(10)는 스핀들(8) 모터의 입력 전압, 전류 또는 회전 속도 중의 하나 또는 복수개 파라미터를 검측하여 피드백 파라미터로 삼는 것을 특징으로 하는 장력 제어 방법.

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