KR102440903B1 - 섬유사 공급 장력조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유의 제직과정에서 섬유사를 제공할 때 섬유사 빔(200)으로부터 제공되는 섬유사가 일정한 장력을 유지하도록 하는 섬유사 장력조절장치(300)에 관한 것이다. 본 발명은 빔(200)으로부터 공급되는 섬유사의 장력을 조절하는 섬유사 장력조절장치(300)에 있어서, 상기 장력조절장치(300)는,
평행하게 이격되어 구비되는 제1판(310)과 제2판(320) 사이를 수직하게 연결하는 연결바(330)가 구비되되, 상기 연결바(330)에 대해서 일단이 직각을 이루도록 결합 고정되는 한 쌍의 로드셀(350); 상기 로드셀(350)의 타단에 각각에 결합고정되는 한 쌍의 지지베어링; 상기 한 쌍의 지지베어링에 회전가능하게 구비되는 지지롤러(360); 상기 제1판(310)에 결합 고정되는 구동모터; 상기 구동모터의 구동축에 결합되는 와이어(370) 결합부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

섬유사 공급 장력조절장치{AN APPARATUS FOR YARN TENTION CONTROLLING}

본 발명은 섬유의 제직과정에서 섬유사를 제공할 때 섬유사 빔으로부터 제공되는 섬유사가 일정한 장력을 유지하도록 하는 섬유사 장력조절장치에 관한 것이다.

섬유사는 공급롤인 빔에 권취된 상태에서 섬유제직장치로 공급된다. 공급되는 섬유사는 제직기계에 의해서 제직되는데, 이때 공급되는 섬유사는 일정한 장력을 유지해야 제직되어 나온 최종결과물인 섬유가 고르고 매끈한 표면을 유지하게 된다.

그렇지 않고 불규칙한 장력으로 섬유사가 공급되는 경우에는 제직된 섬유는 표면 색상이나 질감이 만족스럽지 못하게 된다. 따라서 섬유 제직에 있어서 섬유사의 장력은 일정하게 유지되는 것이 절대적으로 필요하다.

특히 빔에 권취된 섬유사가 풀리면서 제직에 사용됨에 따라서 빔의 무게는 점점 감소하게 되고, 이에 따라서 장력을 조절하기 위한 무게추의 개수를 변화시켜 가면서 장력을 조절해야 하는데, 오랜 경험이 없이는 적절한 장력조절에 한계가 있고, 장력조절에 있어서 전문가가 아니라면 장력을 조절할 수 없는 문제가 있었다.

이에 따라서 본 발명의 발명자는 섬유사가 사용됨에 따라서 변화되는 빔의 무게에도 불구하고 공급되는 섬유사의 장력을 일정하게 유지할 수 있는 장력조절장치의 필요성을 인식하고 이에 대하여 착안하게 되었다.

선행문헌 : 대한민국 공개특허 10-2020-0125284 (2020년11월04일 공개)

본 발명은 빔에 권취된 섬유사를 제직기계로 인출하는 과정에서 섬유사의 장력을 일정하게 조절하는 장력조절장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 섬유사 장력조절장치에 관한 것으로서,

빔으로부터 공급되는 섬유사의 장력을 조절하는 상기 장력조절장치는,

평행하게 이격되어 구비되는 제1판(310)과 제2판(320) 사이를 직각으로 연결하는 연결바(330)가 구비되되,

상기 연결바(330)에 대해서 일단이 직각을 이루도록 결합 고정되는 한 쌍의 로드셀(350);

상기 로드셀(350)의 타단에 각각에 결합고정되는 한 쌍의 지지베어링;

상기 한 쌍의 지지베어링에 회전가능하게 구비되는 지지롤러(360);

상기 제1판(310)에 결합 고정되어 빔의 회전력을 제어하는 구동모터;

한편, 상기 구동모터의 구동축에 결합되는 와이어 결합부(315)를 구비하되, 상기 와이어결합부에 일단이 결합되는 와이어는 구동모터의 작동에 의해서 와이어를 권취하거나 인출하면서 와이어의 길이를 조절하게 된다.

본 발명은 섬유사가 인출되도록 회전하는 빔(200)의 회전을 억제하도록 마찰력을 부여하되, 로드셀(350)의 측정값에 따라서 모터의 회전방향 및 회전량을 제어함으로써 마찰력을 조절함으로써 섬유사의 장력을 일정하게 조절할 수 있는 것이다.

본 발명의 장력조절장치(300)는 제1판(310)과 제2판(320)이 수평되게 이격된 상태에서 중간에 연결바(330)가 구비되는 것이고, 상기 제1판(310)과 제2판(320)에는 각각 고정공(311, 312)과 고정돌기(321, 322)가 소정간격을 두고 구비된 것으로서, 본 장치는 지지프레임(100)에 상기 고정돌기(321, 322)와 고정공(311, 312)에 의해서 용이하게 고정될 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 직조기계에 빔(200)의 섬유사를 공급하는 기계설비가 복수개가 병렬로 설치되는 경우에 있어서 하나의 제어부와 인접한 다른 제어부를 연결함에 있어서, 연결바(330)의 중공부(331)를 통해서 전원선과 제어선이 관통하도록 함으로써 전원선이나 제어선이 외부로 최소로 노출되도록 하고, 제어부의 설치와 전원선을 용이하게 배치할 수 있게 되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장력조절장치가 구비된 섬유사 인출장치의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 장력인출장치의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 장력조절장치를 지지프레임에 설치한 상태도
도 4는 본 발명에 따른 장력조절장치의 제어개념도
도 5는 본 발명에 따른 장력조절장치를 직렬로 복수로 설치한 예시도
도 6은 본 발명에 따른 장력조절장치의 작동원리를 도시한 도면

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명을 통해 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1을 참작하여 본 발명의 섬유사 장력조절장치(300)를 설명한다. 본 발명의 장력조절장치(300)는 지지프레임(100)에 설치된다. 상기 지지프레임(100)은 지면에 대해서 안착되는 베이스프레임(110)과 상기 베이스프레임(110)에 대해서 상방으로 수직하게 적어도 한 쌍의 수직프레임(120)이 이격되어 구비되며, 상기 수직프레임에 대해서 수평프레임(미도시)이 별도로 구비될 수 있다. 본 발명에서 정의되는 '빔(200)'은 섬유사가 권취되는 권취부(230)가 중앙부에 구비되고, 상기 권취부(230) 양단으로 수직하게 디스크(211) 형태의 측판이 구비된다. 상기 양쪽의 측판 중심에 위치한 회전축(240)이 상기 수직프레임(120) 또는 수평프레임(미도시)에 회전가능하게 안착될 수 있고 빔(200)의 섬유사를 다 사용한 경우에는 새로운 빔(200)으로 교체되어 안착된다.

상기 빔(200)은 이격된 한 쌍의 상기 수직프레임(120) 또는 수평프레임(미도시) 사이에 안착되되, 상기 빔(200)의 양측에 구비되는 회전축(240)이 상기 수직프레임(120)에 결합 구비된 베어링에 안착되어 회전하면서 권취되었던 섬유사가 회전하는 권취부(230)로부터 섬유사가 풀려나오면서 인출된다. 본 발명의 실시예에서는 수직프레임에 대해서 고정되는 사례에 대해서만 도면으로 도시하고 설명하고 있으나, 수평프레임에 동일한 방식으로 설치하는 것도 통상의 기술자가 자명하게 실시할 수 있는 것이다. 즉, 제1판과 제2판에 각각 구비되는 고정돌기의 방향을 수직방향이 아닌 수평방향으로 형성하고 고정공을 고정돌기로부터 소정간격 이격되도록 형성함으로써 지지프레임에 수평프레임이 구비되고 수평프레임에 본 발명의 장력조절장치를 결합고정할 수 있다.

본 발명의 섬유사 장력조절장치(300)는 상기 수직프레임(120)에 결합 고정되되, 장력조절장치(300)의 제1판(310)과 제2판(320)이 각각 수직프레임(120)에 흔들림없이 고정되도록 한다. 상기 제1판(310)과 제2판(320) 사이에는 양단이 직교가 되도록 연결바(330)가 구비된다. 상기 연결바(330)의 측면에는 로드셀(350)이 직교되도록 한 쌍의 로드셀(350)의 일단이 결합고정되고 상기 로드셀(350)의 타단에는 지지베어링이 각각 구비되며 상기 지지베어링에 지지롤러(360)가 구비되고, 상기 지질롤러는 상기 지지베어링에 대해서 회전가능하게 구비된다.

상기 빔(200)으로부터 인출된 섬유사는 상기 권취부(230)와 수평하게 배치되는 지지롤러(360)에 의해서 방향이 변환되며, 상기 지지롤러(360)를 통과한 섬유사는 직조기계가 배치된 방향으로 전진되기 위해서 다시 한번 방향전환이 이루어지도록 상기 수직프레임(120) 등에 가이드롤러(130)가 구비된다.

이와 같이 빔(200)으로부터 인출 공급되는 섬유사는 지지롤러(360)와 가이드롤러(130)를 거쳐서 직조기계를 향하여 진행하게 되는데, 이때 섬유사의 장력이 일정하게 유지되도록 해야 한다.

본 발명은 베이스프레임(110)과 수직프레임(120)을 구비하는 지지프레임(100) 상에서 회전가능하게 설치되는 빔(200)으로부터 공급되는 섬유사의 장력을 조절하는 섬유사 장력조절장치(300)에 있어서,

상기 장력조절장치(300)는,

상기 수직프레임(120)에 고정결합되는 제1판(310)과 제2판(320);

상기 제1판(310)과 제2판(320) 사이에서 양단이 직교하도록 일체로 구비되는 연결바(330);

상기 연결바(330) 측면에 직교하도록 일단이 결합 고정되는 로드셀(350);

상기 로드셀(350)의 타단에 결합 고정되는 지지베어링 ;

상기 지지베어링에 대해서 회전가능하게 구비되는 지지롤러(360);

를 포함하고,

상기 제1판(310)에는 상기 로드셀(350)의 측정값에 따라서 제어되는 구동모터가 구비된다. 바람직하게는 구동모터에는 감속기가 구비될 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부 역시도 제1판(310)에 구비되고, 상기 로드셀(350)로부터 측정값을 입력받아서 구동모터에 제어신호를 출력하게 된다.

상기 구동모터의 구동축에는 회전방향에 따라서, 구동축에 구비된 와이어결합부(315)에 와이어의 일단이 고정결합되고, 상기 와이어(370)는, 빔의 측판에 구비되는 디스크를 감싸면서 가압함에 있어서 가압력을 조절하게 되고, 빔의 회전을 제어하여 인출되는 섬유사의 장력을 조절하게 된다.

상기 제1판(310)과 제2판(320)을 수직프레임(120)에 고정결합하기 위해서는 일반적인 볼트결합방식으로 결합할 수 있지만, 바람직하게 도 2와 도 3은 본 발명에 따른 장력조절장치(300)의 프레임 구조를 도시한 것이다. 이와 같이 본 발명에서는 제1판(310)과 제2판(320)의 측면을 따라서 접촉되도록 수직하게 돌출되는 고정돌기를 구비하되, 길게 하나의 형태로 구비되거나 또는 일정간격을 두고 복수개의 고정돌기가 수직방향으로 구비될 수 있다. 또한 상기 고정돌기와 이격거리를 두고 상기 제1판(310)과 제2판(320)에 각각의 일치하는 고정공을 구비하고 수직프레임(120)에는 이에 대응하는 위치에 지지공을 구비한다.

상기 제1판(310)의 고정공(311)과 수직프레임(120)의 지지공은 서로 대응되도록 배치되고, 고정핀(340)에 의해서 상하 위치가 고정된다. 따라서 상기 결합돌기(312)에 의해서 제1판(310)은 회전이 제한되고 고정공(311)과 고정핀(340)의 결합에 의해서 상하 위치가 제한되므로, 상기 제1판(310)은 수직프레임(120)에 대해서 상하 좌우 회전이 제한되므로, 고정이 용이하게 된다. 하나의 고정핀(340)만으로도 용이하게 설치가 가능하게 된다.

상기와 같이 설치된 본 발명은 상기 빔(200)으로부터 상기 지지롤러(360)를 통과하는 섬유사에 대해서 장력을 조절하는 것이다. 본 발명의 장력조절장치(300)는 이격되어 구비되는 제1판(310)과 제2판(320) 사이를 수직하게 일체로 구비되는 연결바(330)를 구비한다. 또한 로드셀(350)은 상기 연결바(330)와 상기 지지롤러(360) 사이를 연결하도록 구비되되 일단은 연결바(330)에 고정되고 타단은 상기 지지롤러(360)가 회전가능하도록 결합된다.

따라서 섬유사가 상기 지지롤러(360)를 방향을 전환하면서 통과하게 될 때 상기 지지롤러(360)에 하중을 가하게 됨으로써 상기 연결바(330)에 대해서 로드셀(350)에 모멘트하중을 작용하게 된다. 구체적으로 이때 작용하는 하중은 로드셀(350)에 대해서 상방향으로 굽힘하중을 가하게 되고, 로드셀(350)의 상면은 압축하중을 받게 되며, 하면은 인장하중을 받게 된다. 로드셀(350)은 힘 또는 하중을 측정하기 위한 변환기로서, 힘 또는 하중을 전기적인 신호로 출력하게 된다.

통상적인 로드셀(350)은 스트레인 게이지(strain guage)식 로드셀(350)을 의미하며, 스트레인 게이지(strain guage))는 물리적인 변화량(Strain)을 전기적인 신호로 바꾸어 피측정물의 변형량을 측정하는 저항센서이며, 금속 저항체를 당기면 길어지는 동시에 가늘어져 전기 저항값이 증가하고 반대로 압축되면 전기저항이 감소한다는 것으로 식으로 다음과 같이 나타낼 수 있다.

전기저항(R) = ρ(비저항률) L(도선사이의 거리)/A(단면적)

제어부는 로드셀(350)에 전원을 공급하기 위한 모터전원단자와 제어신호단자(313a)가 구비되며, 로드셀(350)에 전원을 공급하고 또는 로드셀의 저항값을 입력하는 신호단자(313c)가 구비되며, 모터에 온오프 제어신호를 제공하는 제어신호단자(313b)가 구비된다. 상기 제어부는 상기 로드셀(350)로부터 인가받은 압력수치값을 측정하고, 상기 로드셀(350)로부터 받아들인 압력수치값이 설정된 압력값을 Over할 경우 모터 구동을 제어하도록, 모터구동을 위한 24V의 모터전원 단자가 구비되고, 또한 제어부의 제어전원을 위한 5V 전원단자가 구비한다. 상기 제어부는 로드셀(350)의 측정값에 따라서 모터의 구동을 제어하여 모터의 구동축과 직결되는 출력단자가 구비되어 구동모터의 온오프를 제어한다. 또한, 상기 제어부는 외부의 PC 등의 단말기와 통신을 위하여 RS-232 또는 RS-485 와 같은 외부출력접점을 포함하여 통신인터페이스가 구비된다.

이에 따라서 섬유사의 진행에 따라서 로드셀(350)에 가해지는 압력이 소정값 미만일때에는 정방향 회전, 소정값 이상일 때에는 역방향으로 회전하도록 하는 것이다. 이에 따라서 모터는 소정값 범위내에서 정방향과 역방향으로 회전하게 된다.

도 5는 복수의 장력조절장치(300)가 구비된 빔(200)과 복수의 직조기계를 병렬적으로 설치하여 사용하고자 하는 경우, 각각의 장력조절장치(300)는 빔(200)이 회전되도록 안착되는 각각의 수직프레임(120)에 개별적으로 설치되는 설치예를 도시한 것이다. 이때 각각의 장력조절장치(300)에 구비되는 제어부는 인접한 장력조절장치(300)에 구비되는 제어부의 접속단자와 전원선과 제어신호선을 연결하여야 한다. 예를들어 제1 제어부의 모터구동전원 접점은 인접한 제2 제어부의 모터전원접점과 공유되도록 연결되며, 제2제어부의 모터전원접점은 제3 제어부의 모터전원접점과 공유되도록 연결되어야 하는 상황에서 상기 연결바(330)의 중공부를 통해서 모터전원선이 관통하도록 함으로써 전원선이나 제어선을 외부로 최소로 노출되도록 함으로써 제어부의 설치와 전원선을 배치할 수 있게 되는 이점이 있다.

도 6에 기초하여 본 발명의 원리를 설명한다. 외부의 직조기계에 의해서 직조되는 빔(200)(공급롤)의 섬유사는 빔(200)의 회전에 의해서 풀리면서 지지롤러(360)를 통과하게 된다. 섬유사는 지지롤러(360)에 의해서 방향이 변경되면서 지지롤러(360)에 하중을 작용시키게 되고 이로써 연결바(330)에 대해서 수직하게 설치되는 로드셀(350)에 하중을 가하게 된다. 로드셀(350)은 로드셀(350)에 작용하는 하중의 크기를 측정하게 된다. 로드셀(350)에 작용하는 하중의 크기가 설정값을 벗어나게 되는 경우, 구동모터에 의해서 구동되는 구동축의 회전에 의해서 빔(200)의 일측판에 일체로 형성된 디스크(211)를 감싸면서 일단은 고정핀(340)에 고정되고 타단은 상기 구동축에 고정되는 와이어(370)를 조이거나 풀어줌으로써 빔(200)의 회전량을 제어하게 된다.

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.

100 : 지지프레임,
110 : 베이스프레임, 120 : 수직프레임, 130 : 가이드롤러
200 : 빔, 211 : 디스크, 230 : 귄취부, 240 : 회전축,
300 : 장력조절장치
310 : 제1판, 320 : 제2판, 330 : 연결바, 340 : 고정핀,
350 : 로드셀, 360 : 지지롤러, 370 : 와이어

Claims (4)

1. 빔(200)으로부터 공급되는 섬유사의 장력을 조절하는 제직장치용 섬유사 장력조절장치(300)에 있어서,
   상기 장력조절장치(300)는,
   평행하게 이격되어 구비되는 제1판(310)과 제2판(320) 사이를 수직하게 연결하는 연결바(330)가 구비되되,
   상기 연결바(330)에 대해서 일단이 직각을 이루도록 결합 고정되는 한 쌍의 로드셀(350);
   상기 로드셀(350)의 타단에 각각에 결합고정되는 한 쌍의 지지베어링;
   상기 한 쌍의 지지베어링에 회전가능하게 구비되는 지지롤러(360); 및
   상기 제1판(310)에 결합 고정되는 구동모터(314);를 구비하고,
   
   상기 장력조절장치(300)는,
   상기 구동모터의 구동축에 결합되는 와이어 결합부(315)를 더 구비하고,
   와이어(370)의 일단이 상기 와이어 결합부(315)에 결합 고정되고, 와이어(370)가 상기 빔(200)의 측판에 구비되는 디스크(211)를 감싸도록 타단의 위치가 고정되어,
   상기 구동모터의 구동제어에 의해서 상기 와이어(370)가 상기 디스크(211)의 테두리를 가압함으로써 빔(200)의 회전속도를 제어함으로써 공급되는 섬유사의 장력을 조절하는 것을 특징으로 하는 제직장치용 섬유사 공급장력조절장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 빔(200)은 지지프레임(100)에 회전가능하게 안착되되,
   상기 지지프레임(100)에는 지지공이 구비되고, 상기 제1판(310)과 제2판(320)에는 상기 지지프레임(100)의 지지공과 대응하도록 고정공(311, 321)이 구비되어 상기 지지공과 상기 고정공이 고정핀(340)에 의해서 위치 고정되고,
   상기 제1판(310)과 제2판(320)의 각 외측면에는 상기 지지프레임(100)의 측면을 지지하도록 고정돌기(312, 322)가 평행하게 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 제직장치용 섬유사 공급장력조절장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 연결바(330)는 일단에서 타단까지 관통되는 중공부(331)를 구비한 중공관으로서 상기 중공부를 통해서 인접하게 직렬로 설치되는 장력조절장치(300)에 전원을 공급하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 제직장치용 섬유사 공급장력조절장치.
   
   

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