KR102158485B1 - 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원형직기의 북실(shuttle thread)의 실풀림에 따른 회전력을 이용하여 회전하면서 내부에 배치된 자석에 의한 자가발전으로 생성된 전력을 원형직기에서 북실이 감긴 보빈의 동작 상태를 감지하는 센싱모듈과 제어모듈, 그리고 알림모듈 등에 전력을 공급하여 북실의 동작 상태를 실시간으로 감지하고, 특히 자가발전모듈의 구조를 개선하여 부피를 줄이면서도 안정적인 전력의 공급이 가능하도록 한 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템에 관한 것으로,
원형직기에 구비된 북실 보빈의 동작 상태를 감지하는 센싱모듈; 상기 센싱모듈로부터 감지된 감지값을 기 저장된 기준값과 대비하여 결과값을 생성하는 제어모듈; 상기 제어모듈의 결과값을 유선 또는 무선 또는 이들 모두를 이용하여 외부로 전송하기 위한 송신모듈; 상기 원형직기에 구비된 북실 보빈의 실풀림 회전력을 이용하여 자가발전하면서 전력을 생산하는 자가발전모듈; 상기 자가발전모듈과 이웃하게 배치되어 자가발전모듈에서 생성된 전력을 전달 받고, 전달 받은 전력을 변환하여 상기 센싱모듈과, 상기 제어모듈과, 상기 송신모듈로 공급하는 정류모듈;을 포함한 북실 상태 감지부;와, 상기 송신모듈로부터 전송된 결과값을 수신 하는 수신모듈; 상기 수신모듈에서 수신 한 결과값을 기 저장된 설정값과 대비하여 알림값을 생성하는 수신제어모듈; 상기 수신제어모듈에서 생성된 알림값을 전달 받고, 상기 알림값을 화면 또는 소리로 표시하는 알림모듈; 상기 수신모듈과, 상기 수신제어모듈 및 상기 알림모듈로 전원을 공급하기 위한 전원모듈;을 포함한 북실 상태 수신부 포함한다.

Description

자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템{Circular loom room condition detection system using self-power generation}

본 발명은 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원형직기의 북실(shuttle thread)의 실풀림에 따른 회전력을 이용하여 회전하면서 내부에 배치된 자석에 의한 자가발전으로 생성된 전력을 원형직기에서 북실이 감긴 보빈의 동작 상태를 감지하는 센싱모듈과 제어모듈, 그리고 알림모듈 등에 전력을 공급하여 북실의 동작 상태를 실시간으로 감지하고, 자가발전모듈의 구조를 개선하여 부피를 줄이면서도 안정적인 전력의 공급이 가능하도록 한 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 원형상의 셔틀가이드레일에는 셔틀가이드레일을 따라 주행하는 짝수개의 셔틀들이 설치되고, 셔틀가이드레일을 따라서는 다수의 종광이 배열 설치되어 있다. 이러한 원형직기는 셔틀가이드레일을 따라 주행하는 셔틀로부터 인출되는 북실(위사)와 각 종광에 계합된 경사를 교직하여서 소방호스, 동선피복, 물건담는 자루(마대)와 같은 통상물을 제직하게 된다.

이를 원형직기라 하며, 이러한 원형직기에는 셔틀로부터 인출되는 북실이 끊어지거나 소진이 되면 이를 감지하여 원형직기를 정지시킨 후 북실을 교체해야 한다.

상기 북실의 상태를 감지하는 장치로서 제안된 종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-0868871호가 있는데, 상기 종래기술은 원형직기의 셔틀가이드레일을 따라 주행하는 셔틀로부터 인출되는 위사의 상태를 검지하기 위한 것으로, 외부의 전원공급이 없이 북실을 감고 있는 보빈의 실풀림 회전력을 이용한 자가발전방식으로 구현되어 있다.

그러나, 상기 종래기술은 보빈에 감겨있는 실이 거의 다 풀려나가서 보빈의 실꾸러미가 작아지면 보빈의 회전속도가 빨라져서 북실의 상태를 감지하는 장치가 오동작하는 경우를 야기할 수 있고, 보빈에 감겨진 북실의 실꾸러미가 너무 굵어 보빈이 천천히 돌아가는 경우 또는 원형직기의 초기 가동 상태에서는 직기가 정상 작동하는 상태임에도 불구하고 오동작으로 감지하여 원형직기를 정지시키는 문제점이 있었다.

한편, 대한민국 등록특허 제10-1262038호는 보빈에 감겨 있는 북실의 굵기 등에 관계없이 직기가 제대로 작동할 수 있도록 하는 회로를 제안한 바 있다.

그러나 상기 종래기술을 구성하는 자석식 스핀들의 구조가 복잡하기 때문에 동작 중 쉽게 파손되고 자가발전 과정에서 손실되는 전력이 많아 효율성이 낮은 문제점이 있었다.

그리고 상기 종래기술은 구조가 복잡하고 부피가 커지기 때문에 원형직기에 설치할 수 있는 공간이 제약이 많아 원형직기에 적용하기 매우 어려운 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-0868871호(2008.11.10., 등록) 대한민국 등록특허 제10-1262038호(2013.05.02., 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 원형직기의 북실(shuttle thread)의 실풀림에 따른 회전력을 이용하여 회전하면서 내부에 배치된 자석에 의한 자가발전으로 생성된 전력을 원형직기에서 북실이 감긴 보빈의 동작 상태를 감지하는 센싱모듈과 제어모듈, 그리고 알림모듈 등에 전력을 공급하여 북실의 동작 상태를 실시간으로 감지할 수 있는 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 자가발전모듈의 구조를 개선하여 부피를 줄이면서도 안정적인 전력의 공급이 가능하도록 한 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 송신모듈과 수신모듈 간의 데이터 송수신에서 수신모듈의 위치 제약 없이 통신이 가능하도록 한 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 원형직기에 구비된 북실 보빈의 동작 상태를 감지하는 센싱모듈; 상기 센싱모듈로부터 감지된 감지값을 기 저장된 기준값과 대비하여 결과값을 생성하는 제어모듈; 상기 제어모듈의 결과값을 유선 또는 무선 또는 이들 모두를 이용하여 외부로 전송하기 위한 송신모듈; 상기 원형직기에 구비된 북실 보빈의 실풀림 회전력을 이용하여 자가발전하면서 전력을 생산하는 자가발전모듈; 상기 자가발전모듈과 이웃하게 배치되어 자가발전모듈에서 생성된 전력을 전달 받고, 전달 받은 전력을 변환하여 상기 센싱모듈과, 상기 제어모듈과, 상기 송신모듈로 공급하는 정류모듈;을 포함한 북실 상태 감지부;와, 상기 송신모듈로부터 전송된 결과값을 수신 하는 수신모듈; 상기 수신모듈에서 수신 한 결과값을 기 저장된 설정값과 대비하여 알림값을 생성하는 수신제어모듈; 상기 수신제어모듈에서 생성된 알림값을 전달 받고, 상기 알림값을 화면 또는 소리로 표시하는 알림모듈; 상기 수신모듈과, 상기 수신제어모듈 및 상기 알림모듈로 전원을 공급하기 위한 전원모듈;을 포함한 북실 상태 수신부 포함한다.

상기 센싱모듈은, 상기 보빈에 권취된 북실의 권취 두께를 감지하는 제1센서와, 상기 보빈의 회전 속도를 감지하는 제2센서를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 제어모듈은 기준값이 저장된 메모리부와 상기 센싱모듈에서 감지한 감지값이 전송되면 상기 메모리부에 저장된 기준값을 호출하고 호출된 기준값과 감지값을 대비하여 결과값을 생성하는 연산부를 더 포함한다.

상기 자가발전모듈은, 내부의 철심에 코일이 감겨있고, 송수신 전파 통로가 형성된 바디; 상기 바디의 일측에 배치되며 내부에 수용공간이 형성된 하우징; 상기 하우징의 수용공간에서 와셔에 의해 상호 이격된 위치에 배치되는 한 쌍의 베어링; 상기 하우징의 수용공간에 배치되어 상기 베어링의 이탈을 방지하는 이탈 방지용 링; 상기 베어링과 바디 사이에 배치되는 스페이서; 상기 베어링과 스페이서에 관통 삽입된 후 상기 바디에 결합하는 결합볼트; 상기 하우징의 외측에 배치되며 다수개의 자석고정공이 방사상으로 형성된 링 형태의 합성수지로 이루어진 자석고정용 부싱체; 상기 자석고정공에 배치되는 복수개의 자석; 및 상기 자석고정용 부싱체의 외측에 배치되고, 탄성체의 합성수지로 이루어진 커버를 포함한다.

상기 하우징은, 원통형의 관체로 이루어지고 길이 방향으로 연장 형성되되, 상기 결합볼트의 헤드가 내측에 배치되고 북실이 감긴 보빈의 일단이 결합하는 상부체와, 상기 베어링과, 상기 와셔와, 스페이서가 배치되도록 상기 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간의 내주면에 상기 이탈 방지용 링이 결합하는 끼움용 요홈이 형성된 하부체와, 상기 상부체와 하부체 사이의 외면에서 외측으로 돌출되어 하단에 상기 부싱체와 커버의 상단이 맞닿는 걸림턱이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 자석고정용 부싱체는 길이 방향으로 연장된 링 형태로 이루어지고, 원통형 측면에 일정한 간격으로 복수개의 자석고정공이 형성되며, 상기 커버를 향할수록 직경이 좁아지도록 형성되어 자석고정공에 배치된 자석이 하우징의 회전시 외부로 이탈하는 것을 방지하고, 상기 커버는 자석고정용 부싱체의 외면을 감싸며 배치되며, 탄성체로 이루어져 상기 자석고정용 부싱체에 배치된 자석의 위치 이탈을 방지하고, 외부의 이물질 및 습기가 자석 또는 자석고정용 부싱체로 유입되는 것을 방지한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 보빈에 권취된 북실이 풀릴 때 발생하는 회전력의 손실을 최소화하면서 자가 발전이 가능하도록 구성하여 효율성을 높이고, 원형직기에 설치되어 보빈의 상태를 감시하는 센싱모듈로 안정적인 전력의 공급이 가능하여 보빈의 동작 상태를 감시하는 과정에서 오동작 발생을 방지하고, 내부 구조를 개선하여 부피를 줄일 수 있어 설치 장소의 제약이 없는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 송신모듈을 통해 원형직기의 동작 상태를 원형직기와 멀리 떨어진 위치에 수신모듈을 설치하더라도 디지털 송수신을 통해 원형직기의 동작 상태를 손쉽게 파악할 수 있기 때문에 관리의 효율성이 높고, 북실 보빈의 교체가 필요할 때 적절한 조치를 취할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템을 도시한 예시도.
도 2는 본 발명을 구성하는 자가발전모듈을 도시한 예시도.
도 3은 본 발명을 구성하는 자가발전모듈을 분해한 상태를 도시한 예시도.
도 4는 본 발명을 구성하는 바디를 도시한 예시도.
도 5는 본 발명을 구성하는 하우징을 도시한 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 북실의 실풀림을 이용한 자가발전 장치의 내부를 도시한 단면도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명에 따른 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템(1)은, 북실 상태 감지부(1A)와 북실 상태 수신부(1B)로 이루어지고, 상기 북실 상태 감지부(1A)는 원형직기에 배치되어 북실의 동작 상태를 실시간으로 감지하기 위하여 센싱모듈(10)과, 제어모듈(20)과, 송신모듈(30)과, 정류모듈(40) 및 자가발전모듈(50)을 포함하고, 상기 북실 상태 수신부(1B)는, 수신모듈(60)과, 수신제어모듈(70)과, 알림모듈(80) 및 전원모듈(90)을 포함한다.

먼저 상기 북실 상태 감지부(1A)를 설명하면 다음과 같다.

상기 센싱모듈(10)은 원형직기에 구비된 북실 보빈의 동작 상태를 실시간으로 감지하는 것으로, 이때 상기 센싱모듈(10)은 보빈에 권취된 북실의 권취 두께를 감지하는 제1센서(11)와, 보빈의 회전 속도를 감지하는 제2센서(12)를 포함한다.

상기 센싱모듈(10)을 구성하는 제1센서(11)와 제2센서(12)는 각각 후술하는 자가발전모듈(50)을 통해 생성되고 정류모듈(40)을 통해 변환되어 공급된 전력에 의해 동작하는 것으로, 보빈에 권취된 북실의 두께와 보빈의 회전속도를 감지하기 위한 초음파 센서로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않음은 물론이다.

한편 상기 제1센서(11)와 제2센서(12)는 각각이 복수개로 구성되되 상호 이격된 위치에 배치되어 보빈에 권취된 북실의 두께 또는 보빈의 회전속도를 다방향 및 상호 소정 시간을 두고 반복적으로 감지하도록 함으로써 보다 정확한 감지값을 얻을 수 있는 것이다.

상기 제어모듈(20)은 상기 센싱모듈(10)에서 감지된 감지값을 전송받아 기 저장된 기준값과 대비하여 감지값에 따른 결과값을 생성하는 것으로, 이러한 제어모듈(20)은 기준값이 저장된 메모리와 감지값이 전송되면 상기 메모리에 저장된 기준값을 호출하고 호출된 기준값과 감지값을 대비하여 결과값을 생성하는 연산부를 포함한다.

여기서 기준값이란 북실이 권취된 보빈이 북실의 권취 두께에 따른 회전속도를 미리 입력해 놓은 것으로, 이러한 기준값은 북실의 종류, 북실의 직경에 따라 조절될 수 있다. 따라서 상기 제어모듈(20)은 외부로부터 상기 기준값을 조절할 수 있는 입력수단이 결합되는 커넥터가 더 구비될 수 있다.

상기 송신모듈(30)은 상기 제어모듈(20)로부터 산출된 결과값을 무선 통신수단을 이용하여 외부로 전송하기 위한 것으로, 블루투스, NFC, RFID 무선 통신수단 중 적어도 어느 하나가 구비된다. 상기 송신모듈(30)은 상기 제어모듈(20)에서 결과값을 전달 받고, 이를 통신용 신호로 변환한 후 외부로 전송하는 것으로, 이러한 송신모듈의 내부구조 및 동작관계는 공지의 것이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

한편, 상기 송신모듈(30)은, 상술한 블루투스, NFC, RFID와 같은 근거리 무선 통신수단 이외에도 웹서버 또는 중앙서버로 결과값을 전송하도록 구성될 수 있고, 웹서버 또는 중앙서버로 전송된 결과값은 후술하는 수신모듈(60)을 통해 수신된다. 이때 수신모듈(60)을 포함한 북실 상태 수신부(1B)는 휴대가 가능한 휴대용 단말기로 구성되어 관리자가 외부에서도 수신모듈을 통해 수신된 정보를 확인하여 실시간으로 원형직기의 동작 상태, 북실의 상태를 확인할 수 있는 것이다.

상기 자가발전모듈(50)은, 상기 원형직기에 구비된 북실 보빈의 실풀림 회전력을 이용하여 자가발전하고, 자가발전을 통해 생성된 전력을 상기 센싱모듈(10)과, 상기 제어모듈(20)과, 상기 송신모듈(30)로 공급한다.

이러한 자가발전모듈(50)을 통해 상기 센싱모듈(10), 제어모듈(20), 송신모듈(30)로 외부 전원을 공급하지 않아도 되기 때문에 북실 상태 감지부(1A)의 부피를 줄일 수 있고, 부피가 줄어든 북실 상태 감지부(1A)는 설치 장소에 제약이 없어 다양한 위치에 설치가 가능하여 활용성이 높은 장점이 있다.

이러한 자가발전모듈(50)은 상술한 바와 같이 북실 보빈의 실풀림 회전력을 이용하여 자가 발전하는 것으로, 내부의 철심에 코일이 감겨있고, 송수신 전파 통로(517)가 형성된 바디(51)와, 상기 바디(51)의 일측에 배치되는 하우징(52)과, 상기 하우징(52)의 내부에 와셔(531)에 의해 상호 이격된 위치에 배치되고 하우징(52)을 회전 가능하게 지지하는 한 쌍의 베어링(53)과, 상기 하우징(52)에서 베어링(53)의 이탈을 방지하기 위한 이탈 방지용 링(59)과, 상기 베어링(53)과 상기 바디(51)사이에 배치되는 스페이서(54)와, 상기 베어링(53)을 바디(51)에 고정하기 위한 결합볼트(55)와, 상기 하우징(52)의 외측에 배치되는 자석고정용 부싱체(56)와, 상기 자석고정용 부싱체(56)에 배치되는 다수개의 자석(57) 및 상기 자석고정용 부싱체(56)의 외측에 결합되는 커버(58)를 포함한다.

상기 바디(51)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 편평한 플레이트 형태로 이루어지고 상기 결합볼트(55)의 단부가 결합되는 결합공(514)이 형성된 평판(511)과, 상기 평판(511)의 테두리에서 수직하게 배치되는 복수개의 측판(512)과, 상기 측판(512)의 상단을 연결하는 상판(513)을 포함하고, 상기 상판(513)에는 상기 하우징(52)의 외주면에 상응하는 형태로 이루어진 곡면부(516)가 형성되어 하우징(52)의 회전시 유동을 최소화할 수 있다.

상기 평판(511)은 편평한 플레이트 형태로 이루어지되 바람직하게는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 일측이 상기 하우징(52)의 하부체(522) 형태에 상응하는 형태로 이루어진다. 즉, 평판의 일측이 반원형으로 이루어져 하우징(52)이 배치된 상태에서 하우징(52) 및 바디(51)가 일체화된 형태로 구성되어 외부로 돌출되는 부위가 없어 설치시 돌출된 부위에 의해 설치 장소가 제약되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 평판(511)에는 상기 결합볼트(55)의 단부가 결합하는 결합공(514)이 형성되고, 상기 결합공(514)에는 결합볼트(55)를 고정하기 위한 너트가 더 배치된다.

상기 측판(512)은 평판(511)의 테두리에서 수직하게 상방으로 배치되는 것으로, 이때 상기 측판(512)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 평판(511)의 테두리 중 일부에만 배치된다. 즉, 상기 평판(511)에서 상기 결합공(514)이 형성된 반원형의 구역에는 후술하는 하우징(52)이 배치되어야 하고, 송수신 전파가 통과하는 통로(517)는 외부와 연통되어야 하기 때문에 측판(512)가 미배치되고, 평판에서 그 이외에 측판(512)이 배치되어 하우징(52) 및 후술하는 커버(58)에 이물질이 유입되는 것을 최소화한다.

한편, 상기 측판에는 후술하는 자가발전모듈을 통해 생성된 전력을 배터리 또는 축전지로 전송하기 위한 케이블이 통과하는 케이블 통과공(518)이 더 형성된다.

그리고 상기 측판(512) 중 어느 하나에는 상기 바디(10)에 내부 전자기판의 동작 사항을 표시하기 위한 LED 통공(155)이 더 형성될 수 있다.

상기 상판(513)은 상기 측판(512)의 상단을 연결하는 것으로, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 일측에 후술하는 하우징의 외주면을 지지하도록 반원형의 곡면부(516)가 형성된다.

상기 곡면부(516)는 하우징(52)의 외주면과 소정 거리 이격된 위치에 배치되고, 하우징(52)이 회전시 회전력에 의하여 흔들릴 때 하우징(52)의 외주면이 맞닿으면서 이탈을 방지할 수 있는 것이다.

특히 상기 곡면부(516)는 하우징(52)의 외주면의 곡률에 대응하는 곡률을 가지도록 형성되어 흔들리는 하우징(52)으로부터 전달되는 충격을 일부 완충시킬 수 있고, 완충 효과를 극대화하기 위하여 상기 곡면부(516)에 실리콘, 우레탄, 고무 등과 같이 연질의 소재로 이루어진 완충패드가 더 배치될 수 있다.

상기 하우징(52)은, 상기 바디(51)의 일측에 배치되며 내부에 수용공간(524)이 형성된 것으로, 도 2 및 도 3, 그리고 도 5에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 연장 형성된 관체 형태로 이루어지고, 외주면에서 외측으로 돌출된 형태로 배치된 걸림턱(523)을 기준으로 일측은 상부체(521), 타측은 하부체(522)로 구성된다.

상기 상부체(521)는, 상기 결합볼트(55)의 헤드가 내측에 배치되고 외주면에는 북실이 감긴 보빈의 일단이 결합되며, 하부체(522)에는 한 쌍의 베어링(53)과 스페이서(54)가 배치되는 수용공간(524)이 형성된다.

또한, 상기 하부체(522)의 내측에는 상기 수용공간(524)에 배치된 베어링(53)의 위치 이탈을 방지하기 위한 이탈 방지용 링(59)이 배치되고, 상기 이탈 방지용 링(59)이 배치되는 끼움용 요홈(591)이 환형으로 형성된다.

상기 이탈 방지용 링(59)은 편평한 원반형태로 이루어지고 중앙에 상하로 관통된 구멍이 형성되어 상기 결합볼트(55)가 관통 삽입되고, 외주면이 상기 하부체(522)의 내주면에 환형으로 형성된 끼움용 요홈(591)에 끼움 결합되어 베어링(53)을 하방으로부터 지지한다. 이를 통해 베어링(53)은 하우징(52)의 회전에 의해 발생하는 진동, 외부 충격 등에 의해서도 하우징 내부에 배치된 위치에 고정됨으로써 회전 효율이 저하되지 않는 장점이 있다.

상기와 같이 이루어진 하우징(52)은 수용공간(524)에 배치된 베어링(53)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 후술하는 커버(58)에 결합된 북실의 실풀림 회전력에 의해 회전한다.

상기 하우징(52)이 회전함과 동시에 하우징(52)의 외측에 배치된 자석고정용 부싱체(56)도 동시에 회전하고, 자석고정용 부싱체(56)에 배치된 자석(57)의 자력에 의해 자가발전이 실행된다.

여기서 상기 하우징(52)에는 회전하는 자석(57)의 자력에 의해 생성된 전력을 충전하기 위한 코일 또는 생성된 전력을 축전지로 전달하기 위한 단자가(미도시됨) 더 구비된다

한편, 상기 상부체(521)에 결합되는 북실이 감긴 보빈은 길이 방향으로 연장된 관체 형태로 이루어진 것으로, 일단은 상기 상부체(521)에 결합된다. 이때 본 발명에 따른 북실의 실풀림을 이용한 자가발전모듈 한 쌍이 상호 대칭되게 배치되어 상기 보빈의 양단이 각각의 하우징에 결합되도록 구성될 수 있다.

상기 걸림턱(523)은 하우징(52)의 외면에서 외측으로 돌출 형성된 것으로, 하부체(522)로 향하는 일면에 후술하는 자석고정용 부싱체(56)와 커버(58)의 일단이 맞닿는다.

상기 걸림턱(523)은 자석고정용 부싱체(56)와 커버(58)가 회전하는 관성력에 의하여 상방으로 밀려 올라가는 것을 방지하여 자석의 위치가 변경됨으로써 자가 발전의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 상기 걸림턱(523)과 상술한 이탈 방지용 링(59) 사이에 한 쌍의 베어링(53)이 위치 이탈이 방지된 상태로 배치되어 하우징의 회전력, 외부 충격, 진동 등에 의해서 위치가 변경되지 않기 때문에 회전 효율을 극대화할 수 있는 것이다.

상기 베어링(53)은 상기 하우징(52)의 수용공간(524)에서 와셔(531)에 의해 상호 이격된 위치에 한 쌍이 배치되고, 상기 걸림턱(523)과 이탈 방지용 링(59) 사이에 배치되는 것으로, 상기 하우징(52)을 회전 가능하게 지지한다. 이러한 베어링(53)은 공지의 볼 베어링이 사용될 수 있는 것으로 상세한 도시는 생략하도록 한다.

상기 스페이서(spacer)(54)는 상기 베어링(53)과 평판(511) 사이에 배치되어 베어링(53)을 지지하여 베어링(53)이 위치 이탈하는 것을 방지하고, 결합볼트(55)가 평판(511)에 형성된 결합공(514)에 결합될 때 평판(511)이 손상되는 것을 방지하는 것이다.

이러한 스페이서(54)는 베어링(53)을 탄성지지하기 위하여 탄성체(541)가 더 구비될 수 있고, 다른 실시예로서 상기 스페이서(54) 자체를 자체 탄성을 가지도록 형성할 수 있다. 즉 상기 스페이서(54)를 도 3에 도시된 바와 같이 서로 다른 직경을 갖는 다층체로 형성하여 자체 탄성을 가지도록 구성할 수 있다.

한편, 상기 스페이서(54)는 베어링(53)과 평판(511) 사이 및 상기 와셔(531)를 대체하여 한 쌍의 베어링(53) 사이에 각각 배치될 수 있는데, 한 쌍의 베어링(53) 사이에 배치된 스페이서는 와셔의 역할인 베어링(53) 사이의 간격을 유지하는 역할을 한다.

상기 결합볼트(55)는 상기 베어링(53)과 스페이서(54)에 관통 삽입된 후 단부가 상기 평판(511)에 형성된 결합공(514)에 삽입되고 고정너트를 통해 위치가 고정되는 것으로, 상기 하우징(52)이 회전시 회전중심축의 역할을 한다.

상기 자석고정용 부싱체(56)는 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 원형의 링 형태로 이루어져 상기 하우징(52)의 외주면을 감싸며 배치되고, 다수개의 자석고정공(561)이 상호 간격을 두고 형성된다.

이러한 자석고정용 부싱체(56)는 길이 방향으로 연장된 링 형태로 이루어지고, 상기 자석고정공(561)은 상기 커버(58)를 향할수록 직경이 좁아지는 원뿔 형태로 형성되어 자석고정공(561)에 배치된 자석(57)이 하우징(52)의 회전시 발생하는 원심력에 의해 자석이 자석고정공(561)에서 이탈하는 것을 방지한다.

여기서 상기 자석고정공(561)은 도 6에 도시된 바와 같이 다수개 중 일부의 자석고정공만이 원뿔 형태로 이루어질 수 있으나 다른 실시예로서 자석고정공(561)이 전체가 원뿔 형태로 이루어질 수 있다.

상기 자석(57)은 상기 자석고정용 부싱체(56)에 배치되어 하우징(52)의 회전과 연동되어 회전하는 자석고정용 부싱체(56)가 회전시 자력에 의한 발전을 생성하는 것으로 초강력 자력을 발생하는 것이다.

이러한 자석은 상기 자석고정용 부싱체(56)에 형성된 자석고정공(561)에 삽입되는 형태이면 다양하게 변경 가능한 것으로 도시된 형태에 한정되지 않음은 물론이다.

상기 커버(58)는 상기 자석고정용 부싱체(56)의 외면을 감싸며 배치되는 것으로, 상기 커버(58)는 자석고정용 부싱체(56)에 배치된 자석(57)의 위치 이탈을 방지하고, 외부의 이물질 및 습기 등이 자석 또는 자석고정용 부싱체로 유입되는 것을 차단한다.

이러한 커버(58)는 자석고정용 부싱체(56)에 끼움 결합되는 것으로, 바람직하게는 커버(58)가 자석고정용 부싱체(56)에 억지 끼움 형태로 결합되어 회전 중 분리되는 것을 방지하며, 자석고정용 부싱체(56)에 억지 끼움하는 과정에서 결합의 편의성을 높이고 결합 후 원상태로 복귀하면서 자석고정용 부싱체(56)와의 결합력을 높이기 위하여 탄성체 또는 탄성 복원력을 가지는 소재로 이루어진 탄성 밴드로 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 이루어진 자가발전모듈(50)은 북실의 일단이 상기 커버(58)의 외주면 또는 하우징의 내주면 또는 외주면 중 어느 하나에 고정 결합되고, 북실이 실풀림에 의해 형성되는 회전력에 의해 하우징이 회전하면서 자가발전이 되고, 자가발전에 의해 형성된 전력을 북실의 상태를 감지하는 센싱모듈(10)과, 제어모듈(20)과 송신모듈(30)로 안정적인 전력의 공급이 가능한 장점이 있다.

상기 정류모듈(40)은, 상기 자가발전모듈(50)에서 생성된 전력(AC)를 전달 받아 직류(DC)로 변환한 후 센싱모듈(10)과, 제어모듈(20) 및 송신모듈(30)로 공급하는 것으로, 통상의 브릿지회로가 구비되고, 스위칭소자, 제어회로가 더 구비되어 센싱모듈, 제어모듈, 송신모듈에서 요구되는 전압과 주파수를 획득한다.

다음, 상기 북실 상태 수신부(1B)는, 수신모듈(60)과, 수신제어모듈(70)과, 알림모듈(80) 및 전원모듈(90)을 포함한 것으로, 이를 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 수신모듈(60)은, 상기 송신모듈(30)에서 전송된 결과값을 수신하는 것으로, 결과값을 수신하기 위한 수신용 안테나와 상기 수신용 안테나에서 수신된 결과값을 수신제어모듈(70)로 전송하기 위한 전송회로를 포함한다.

상기 수신용 안테나는 송신모듈(30)에 상응하는 무선 통신수단으로 이루어지며, 일 예로 블루투스, NFC, RFID 중 어느 하나로 이루어질 수 있고, 또 다른 예로서 상기 북실 상태 수신부(1B)가 스마트폰 또는 태블릿과 같은 휴대용 단말기로 구성되는 경우 휴대용 단말기에 구비된 통신모듈로 대체될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 북실 상태 수신부(1B)는 원형직기에 분리 가능하게 결합되는 단말기 또는 스마트폰, 태블릿과 같은 휴대용 단말기로 구성되어 원형직기의 동작 상태를 외부에서도 쉽게 확인 가능하고, 관리자가 원형직기로부터 떨어진 위치에서도 원형직기의 동작 상태를 실시간으로 파악할 수 있는 것이다.

종래 원형직기의 동작 상태를 감지하거나 오동작을 방지하는 기술에서는 감시 대상인 원형직기에 센서와 센서로부터 감지된 감지값을 알려주는 수단이 직접 부착되어 있기 때문에 관리자가 원형직기로부터 떨어질 수 없는 문제점이 있었고, 원형직기가 동작 중 발생하는 소음에 의해 감지값을 알려주는 수단을 인지하지 못하여 북실의 교체가 필요한 시점에서도 적절한 조치를 취할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 상기 수신모듈(60)과 상술한 송신모듈(30)을 통해 원형직기의 동작 상태를 원형직기와 떨어진 위치에서도 파악할 수 있기 때문에 관리의 효율성이 높고, 북실 보빈의 교체가 필요할 때 적절한 조치를 취할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

상기 수신제어모듈(70)은, 수신모듈(60)에서 수신된 결과값을 기 저장된 설정값과 대비하여 알림값을 생성하는 것으로, 여기서 설정값이란 결과값과 일대일로 매칭되고 각각의 설정값은 보빈의 동작 상태를 ‘정상’, ‘이상상태’, ‘교체필요’, ‘정지’로 구분하여 지정된 알림값을 갖는 것이다.

따라서, 상기 수신제어모듈(70)은 결과값에 매칭되는 설정값을 찾고, 해당 설정값에 해당하는 알림값을 생성한 후 이를 후술하는 알림모듈(80)로 전달하는 것이다.

상기 알림모듈(80)은 수신제어모듈(70)에서 전달 받은 알림값을 화면 또는 경고음으로 표시하는 것으로, 화면으로 출력하기 위한 디스플레이 또는 LED 중 어느 하나와 경고음을 배출하기 위한 스피커 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 디스플레이와 스피커가 동시에 포함되어 화면으로 표시됨과 동시에 외부로 경고음을 배출하여 관리자가 보빈의 동작 상태를 확인할 수 있도록 할 수 있다. 그리고, 진동모터를 포함한 진동수단이 알림모듈(80)에 더 구비되어 화면표시, 경고음과 함께 진동을 통해 관리자가 북실 보빈의 동작 상태를 확인할 수 있다.

상기 전원모듈(90)은, 상기 수신모듈(60)과, 수신제어모듈(70) 및 알림모듈(80)에 전원을 공급하기 위한 것으로, 통상의 외부전원 또는 배터리 중 어느 하나로 구성되며, On/Off 스위치에 의해 동작이 제어되도록 구성됨이 바람직하다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 원형직기에 배치된 북실 보빈의 동작 상태를 실시간으로 감지하는 북실 상태 감지부에 북실의 실풀림 회전력을 이용하여 자가발전하는 자가발전모듈이 구비되고, 상기 자가발전모듈에서 생성된 전력을 북실 상태 감지부의 다른 구성을 동작시키는 전력으로 제공하고, 자가발전모듈의 구조를 개선하여 안정적인 전력 생산 및 공급이 가능하고, 북실의 동작 상태를 감지한 결과값을 관리자가 외부에서도 쉽게 파악할 수 있어 관리의 편의성을 높인 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템
10 : 센싱모듈
20 : 제어모듈
30 : 송신모듈
40 : 정류모듈
50 : 자가발전모듈
51 : 바디 52 : 하우징
53 : 베어링 54 : 스페이서
55 : 결합볼트 56 : 자석고정용 부싱체
57 : 자석 58 : 커버
59 : 이탈 방지용 링 531 : 와셔
591 : 끼움용 요홈
60 : 수신모듈
70 : 수신제어모듈
80 : 알림모듈
90 : 전원모듈

Claims (6)

1. 원형직기에 구비된 북실 보빈의 동작 상태를 감지하는 센싱모듈(10);
   상기 센싱모듈(10)로부터 감지된 감지값을 기 저장된 기준값과 대비하여 결과값을 생성하는 제어모듈(20);
   상기 제어모듈(20)의 결과값을 유선 또는 무선 또는 이들 모두를 이용하여 외부로 전송하기 위한 송신모듈(30);
   상기 원형직기에 구비된 북실 보빈의 실풀림 회전력을 이용하여 자가발전하면서 전력을 생산하는 자가발전모듈(50);
   상기 자가발전모듈(50)과 이웃하게 배치되어 자가발전모듈(50)에서 생성된 전력을 전달 받고, 전달 받은 전력을 변환하여 상기 센싱모듈(10)과, 상기 제어모듈(20)과, 상기 송신모듈(30)로 공급하는 정류모듈(40);을 포함한 북실 상태 감지부(1A);
   상기 송신모듈(30)로부터 전송된 결과값을 수신 하는 수신모듈(60);
   상기 수신모듈(60)에서 수신한 결과값을 기 저장된 설정값과 대비하여 알림값을 생성하는 수신제어모듈(70);
   상기 수신제어모듈(70)에서 생성된 알림값을 전달 받고, 상기 알림값을 화면 또는 소리로 표시하는 알림모듈(80);
   상기 수신모듈(60)과, 상기 수신제어모듈(70) 및 상기 알림모듈(80)로 전원을 공급하기 위한 전원모듈(90);을 포함한 북실 상태 수신부(1B)를 포함하며,
   상기 자가발전모듈(50)은 내부의 철심에 코일이 감겨있고, 송수신 전파 통로(517)가 형성된 바디(51);
   상기 바디(51)의 일측에 배치되며 내부에 수용공간(524)이 형성된 하우징(52);
   상기 하우징(52)의 수용공간(524)에서 와셔(531)에 의해 상호 이격된 위치에 배치되는 한 쌍의 베어링(53);
   상기 하우징(52)의 수용공간(524)에 배치되어 베어링(53)의 이탈을 방지하는 이탈 방지용 링(59);
   상기 베어링(53)과 바디(51) 사이에 배치되는 스페이서(54);
   상기 베어링(53)과 스페이서(54)에 관통 삽입된 후 상기 바디(51)에 결합하는 결합볼트(55);
   상기 하우징(52)의 외측에 배치되며 다수개의 자석고정공(561)이 방사상으로 형성된 링 형태의 자석고정용 부싱체(56);
   상기 자석고정공(561)에 배치되는 복수개의 자석(57); 및
   상기 자석고정용 부싱체(56)의 외측에 배치되는 커버(58)를 포함한 것을 특징으로 하는 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 센싱모듈(10)은 상기 보빈에 권취된 북실의 권취 두께를 감지하는 제1센서(11)와,
   상기 보빈의 회전 속도를 감지하는 제2센서(12)를 포함한 것을 특징으로 하는 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어모듈(20)은 기준값이 저장된 메모리부와 상기 센싱모듈(10)에서 감지된 감지값이 전송되면 상기 메모리부에 저장된 기준값을 호출하고, 호출된 기준값과 감지값을 대비하여 결과값을 생성하는 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징(52)은 원통형의 관체로 이루어지고 길이 방향으로 연장 형성되되, 상기 결합볼트(55)의 헤드가 내측에 배치되고 북실이 감긴 보빈의 일단이 결합하는 상부체(521)와,
   상기 베어링(53)과, 상기 와셔(531)와, 스페이서(54)가 배치되도록 상기 수용공간(524)이 형성되고, 상기 수용공간(524)의 내주면에 상기 이탈 방지용 링(59)이 결합하는 끼움용 요홈(591)이 형성된 하부체(522)와,
   상기 상부체(521)와 하부체(522) 사이의 외면에서 외측으로 돌출되어 하단에 상기 부싱체(56)와 커버(58)의 상단이 맞닿는 걸림턱(523)이 형성된 것을 특징으로 하는 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 자석고정용 부싱체(56)는 길이 방향으로 연장된 링 형태로 이루어지고,
   원통형 측면에 일정한 간격으로 복수개의 자석고정공(561)이 형성되며, 상기 커버(58)를 향할수록 직경이 좁아지도록 형성되어 자석고정공(561)에 배치된 자석(52)이 하우징(52)의 회전시 외부로 이탈하는 것을 방지하고,
   상기 커버(58)은 자석고정용 부싱체(56)의 외면을 감싸며 배치되며, 탄성체로 이루어져 상기 자석고정용 부싱체(56)에 배치된 자석(57)의 위치 이탈을 방지하고, 외부의 이물질 및 습기가 자석 또는 자석고정용 부싱체로 유입되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 자가발전을 이용한 원형직기 북실 상태 감지 시스템.
   

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