KR102615697B1 - 표면 마모용 센서 원리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정 재료(1)와 접촉하는 컴포넌트들(2)과, 컴포넌트들(2)의 마모를 모니터링하는 센서 어셈블리(5)를 포함하는 섬유 기계에 관한 것이다.
일반적으로, 섬유 기계들의 경제성의 증가를 달성하기를 원한다.
이를 위해, 상기 센서 어셈블리(5)는, 센서 요소(3)이며, 공정 재료(1)와 접촉하여 공정 재료(1)와 센서 요소(3) 간의 상대 이동을 통해 마모되되, 센서 요소(3)의 전기 특성은 마모를 통해 변경되는 것인, 상기 센서 요소(3)와; 전기 특성을 검출하기 위한 장치를; 포함한다.

Description

표면 마모용 센서 원리{SENSOR PRINCIPLE FOR SURFACE WEAR}

본 발명은 공정 재료(process material)와 접촉하는 컴포넌트들과; 컴포넌트들의 마모를 모니터링하는 센서 어셈블리를; 포함하는 섬유 기계(textile machine)에 관한 것이다.

종래 섬유 기계들은 광학 센서 어셈블리들에 의해 모니터링된다. EP 0456126B1호는 거친 결함들(coarse defect) 및 미세한 결함들(fine defect)의 식별을 위한 상기 광학 센서 어셈블리를 기술하고 있다. 이를 위해, 바늘들은 항상 다시 동일한 위치에서 광학적으로 검출되며, 그리고 바늘들의 마모를 검출하기 위해 기준(reference)과 비교된다. 그러나 섬유 기계들의 높은 진동수(frequency)를 통해 상기 방법은 많은 메모리 및 계산 비용을 요구하는데, 그 이유는 바늘들의 각각의 진동수에 따라 추가 처리되어야 하는 다량의 데이터양이 발생하기 때문이다. 다량의 데이터양의 처리는 비용 집약적이며, 그리고 자신의 주변장치를 요구한다. 또한, 광학 센서의 오염 위험도 존재하며, 이는 실제 마모의 해석 오류(misinterpretation)로 나타날 수 있다.

본 발명의 기초가 되는 과제는 경제성을 증가시키는 것에 있다.

상기 과제는, 센서 어셈블리가, 센서 요소(sensor element)이며, 공정 재료와 접촉하여 공정 재료와 센서 요소 간의 상대 이동을 통해 마모되되, 센서 요소의 전기 특성은 마모를 통해 변경되는 것인, 상기 센서 요소와; 전기 특성을 검출하기 위한 장치를; 포함하는 것을 통해 해결된다.

센서 요소의 마모를 통해, 연속적으로, 또는 시간 간격으로 검출될 수 있는 전기 특성들이 변경된다. 전기 특성들의 검출은 많은 데이터양을 야기하지 않고 오염될 수 있는 광학계 역시도 요구하지 않기 때문에, 이는 섬유 기계의 모니터링, 불량률의 감소, 및 품질 결함의 방지를 위한 경제적인 해결책이다.

바람직하게는, 전기 특성은 오옴 저항이다. 오옴 저항은 복잡한 측정 구성 없이도 측정되며, 그리고 전도 횡단면(conducting cross-section)의 변화량에 상응하게 변경된다. 또한, 매개변수들은 정확하게 계산되며, 그리고 그에 따라 많은 실험 시험 시리즈 없이 결정된다.

바람직하게는, 본원의 섬유 기계는, 제1 검출 값(detected value)을 저장하는 제1 메모리와, 제2 검출 값을 저장하는 제2 메모리와, 제2 메모리에서의 제2 값과 제1 메모리에서의 제1 값을 비교하는 비교기를 포함한다. 전술한 두 값의 비교를 통해, 센서 요소의 마모가 결정되며, 이를 토대로 컴포넌트들의 실제 마모가 추론된다. 마모에 상응하게, 추가 조치들이 도출될 수 있다. 상기 비교는, 컴포넌트들이 마모 한계를 초과하여 마모되는 것을 방지하며, 이는 다시금 미세한 결함 및 거친 결함의 가능성을 감소시킨다. 따라서, 본원의 섬유 기계의 경제성은 증가된다.

바람직하게는, 비교기는, 임계값과, 제1 값과 제2 값 간의 차를 비교한다. 임계값은, 어느 시점에 컴포넌트들이 자신들의 정점(zenith)에 도달했고 상응하는 컴포넌트들의 교환이 권장되는지를 가리킨다. 컴포넌트들의 적시의 교환을 통해 불량은 신뢰성 있게 방지된다.

바람직하게는, 공정 매개변수들에 따르는 마모에 대한 비교 값들을 포함하는 마모 데이터 베이스(wear data base)가 제공된다. 공정 매개변수들은 예컨대 공정 재료, 작동 조건들, 재료 속도, 실 가이드 컴포넌트들 상에서의 접촉면들, 또는 기계 유형이다. 비교기는 마모 데이터 베이스의 값들과 검출 값을 비교한다. 이런 배치를 통해, 마모 데이터 베이스는 항상 추가로 업데이트될 수 있으며, 이는 예측 품질(prediction quality)의 개선으로 나타난다. 보다 더 적합한 예측 품질은 보다 더 목표에 적합한 유지보수를 가능하게 하며, 이는 다시금 작업 중단 시간을 감소시킨다.

바람직하게는, 공정 재료는 얀(yarn), 실(thread), 로프(rope), 플리스, 스트링(string), 와이어, 연선(strand) 또는 케이블로서 형성된다. 상이한 공정 재료들은, 센서 유닛을 통해 검출될 수 있는 상이한 정도의 마모를 야기한다. 그에 상응하게 센서 유닛의 복잡한 개장(retrofit)은 방지되며, 이는 설정 시간을 감소시키고 그에 따라 경제성을 증가시킨다.

바람직하게는, 센서 요소는 비전도성 베이스 재료 상에 배치된다. 센서 재료를 적합하게 치수 설계할 경우, 센서 재료의 가로 절개(transection)는 최대 가능한 허용 마모(allowing wear)를 가리킨다. 비전도성 베이스 재료는 센서 요소의 브리지를 방지한다. 그렇게 하여, 센서 요소의 가로 절개 시 저항은 급격하게 상승하며, 이는 다시금 최대 가능한 허용 마모에 대한 징후(sign)이다. 그에 이어서, 불량 생산을 방지하는 상응하는 조치들이 취해질 수 있다.

바람직하게는, 비전도성 베이스 재료는 로드(rod)로서 형성된다. 로드로서의 형성은 용이한 조립을 가능하게 하는데, 그 이유는 로드들은 약간의 손놀림을 통해 교환될 수 있기 때문이다. 또한, 로드들은 압출, 플라스틱 사출 성형, 소결, 3D 프린팅 및/또는 유사한 방법들에 의해 생산될 수 있으며, 이는 로드들의 생산 비용을 낮게 유지한다.

바람직하게는, 센서 요소 상에서 공정 재료의 접촉 각도는 베이스 재료 상에서 센서 요소의 접촉 각도보다 더 크다. 따라서, 공정 재료는 일측 측면에서부터 타측 측면에 이를 때까지 센서 요소와 접촉한다. 그렇게 하여, 센서 요소의 돌출 부분의 위험은 방지된다. 이는 센서 요소의 목표에 적합한 구성을 가능하게 한다.

바람직하게는, 공정 재료는 자신의 이동 방향에 대해 횡방향으로 센서 요소에 상대적으로 위치 고정되어 배치된다. 이런 배치를 통해, 센서 요소의 평평한 마모는 방지된다. 공정 재료에서 유도되는 마모를 통해, 국소적 마모가 발생한다. 국소적 마모는 센서 요소의 횡단면 변화량에 근거하여 정확하게 결정된다.

바람직하게는, 센서 요소는 공정 재료를 위한 가이드를 포함한다. 가이드를 통해, 공정 재료는 자신의 이송 방향에 대해 횡방향으로 위치 고정되게 유지되며, 그리고 센서 요소의 국소적 마모가 가능해진다. 목표되는 국소적 재료 제거를 통해, 센서 요소의 횡단면은 목표한 바대로 변경된다. 이는 컴포넌트들의 마모의 정확한 결정을 가능하게 한다.

바람직하게는, 복수의 센서 어셈블리는 서로 나란히 배치된다. 통상적으로, 섬유 기계의 경우, 공정 재료는 서로 나란히 배치되며, 예컨대 얀 시트(yarn sheet)의 형태로 배치된다. 전술한 배치는 섬유 기계의 공정 재료 가이드 컴포넌트들 모두, 또는 그 중 적어도 일부분의 모니터링을 가능하게 한다. 따라서, 불량 생산의 위험은 감소된다.

바람직하게는, 복수의 센서 요소는 동일한 베이스 재료 상에 배치된다. 따라서, 컴포넌트들이 교환된 후에, 베이스 재료는 신규 위치로 이송될 수 있고 모니터링 기능을 곧바로 재개할 수 있다. 또한, 베이스 재료의 재이용을 통해 환경 부담도 감소된다.

본 발명은 하기에서 도면과 함께 바람직한 실시예에 따라서 기술된다.

도 1은 공정 재료의 경로를 도시한 개략도이다.
도 2는 새로운 센서 요소에 근거한 측정 원리를 도시한 개략도이다.
도 3은 부분적으로 마모된 센서 요소에 근거한 측정 원리를 도시한 개략도이다.
도 4는 센서 요소의 국소적 마모를 도시한 개략도이다.

도 1에는, 섬유 기계 안쪽에서 공정 재료(1)의 경로의 개략도가 도시되어 있다. 공정 재료(1)는 컴포넌트들(2), 예컨대 날실 편물기(warp knitting machine)의 편물 도구들(knitting tool)을 통과하여, 그리고 베이스 재료(4) 상에 배치된 센서 요소(3)를 경유하여 안내된다. 이 경우, 컴포넌트들(2) 및 센서 요소(3)는 공정 재료(1)와 접촉한다. 컴포넌트들(2)은, 이동 가능할 뿐만 아니라 위치 고정되어서도 배치될 수 있는 공정 재료 가이드 요소들, 예컨대 편물 도구들이다. 그와 반대로, 베이스 재료(4) 상에 배치되는 센서 요소(3)는 위치 고정된다. 베이스 재료(4)는 로드로서 형성될 수 있고 비전도성 재료로 구성될 수 있다. 로드는 서로 나란히 하나 또는 복수의 센서 요소와 로드의 원주 방향으로 하나 또는 복수의 센서 요소를 포함할 수 있다. 로드의 횡단면은 상황들에 상응하게 매칭될 수 있으며, 그리고 원형 형태로 고정되지는 않는다.

도 2에는, 센서 요소(3)가 자신의 원래 상태를 보유하고 있는 것인 센서 어셈블리(5)가 도시되어 있다. 공정 재료(1)는 베이스 재료(4) 상에 배치되는 센서 요소(3)를 경유하여 이동한다. 센서 요소(3)는 전기 전도성 요소로서 형성된다. 공정 재료(1)는 측정 장치(7)와 센서 요소(3)를 연결하는 2개의 도퍼(6)(doffer) 사이의 센서 요소(3) 상에서 이동한다. 본 실례에서, 측정 장치(7)는 센서 요소(3)의 전기 전도도를 측정한다.

도 3에는, 센서 요소(3)의 횡단면이 공정 재료로 인한 마모를 통해 감소되는 것인, 센서 어셈블리(5)가 도시되어 있다. 감소된 횡단면을 통해, 센서 요소(3)의 전기 특성도 변경되는데, 이런 전기 특성은 도퍼들(6)에 의해 측정 장치(7)를 통해 검출된다.

도 4에는, 센서 요소(3) 상에서 공정 재료로 인해 발생하는 마모의 상세도가 도시되어 있다. 마모를 통해 센서 요소(3)의 횡단면이 실제로 영(0)으로 감소되는 점은 분명하다.

공정 재료(1)와, 이 공정 재료와 접촉하는 컴포넌트들(2) 사이의 상대 이동을 통해, 컴포넌트들(2) 상에서 마모가 야기된다. 이런 마모를 경제적으로 측정하기 위해, 센서 어셈블리(5)는 공정 재료 경로 내에 통합된다. 이를 위해, 공정 재료(1)는 센서 요소(3)를 경유하여 안내되며, 그럼으로써 센서 요소(3)도 마찬가지로 마모되게 된다. 센서 요소(3)의 마모를 통해 센서 요소(3)의 전기 특성도 변경된다. 측정 장치(7)는 상기 변화량을 검출하여 그를 토대로 센서 요소(3)의 마모를 결정할 수 있다. 센서 요소(3)의 마모를 토대로, 일반적으로 컴포넌트들(2)의 마모를 추론할 수 있다. 본 실례에서, 전기 특성은 오옴 저항이다. 센서 요소(3)의 마모를 통해, 센서 요소의 전기 전도성 횡단면 면적도 감소되며, 그럼으로써 센서 요소(3)의 전기 저항은 증가하게 된다. 저항의 변화량이 측정되고 마모가 결정될 수 있다. 센서 요소(3)가 완전하게 가로 절개되는 정도로 센서 요소(3)가 마모되는 경우, 측정되는 저항은 급격하게 무한대로 증가한다. 이는, 소정의 마모 한계가 상회되었고 추가 조치들이 취해질 수 있다는 분명한 징후이다. 또한, 불량 생산을 방지하기 위해, 센서 요소(3)에 비상 정지 기능을 부여할 수도 있다.

얀, 실, 플리스, 스트링, 로프 등과 같은 다양한 공정 재료들(1), 및 공정 재료 속도, 공정 재료 가이드 컴포넌트들의 접촉면들 및 기계 유형과 같은 상이한 작동 조건들을 위해, 기준 값들(reference value)이 검출되어 마모 데이터 베이스에 저장될 수 있다. 공정 재료(1), 작동 조건, 공정 재료 속도 등과 같은 각각의 공정 매개변수들에 적합한 상응하는 기준 값들은, 결과적으로 적시에 컴포넌트들의 실제 마모를 지시할 수 있도록 하기 위해, 센서 요소(3)의 검출된 마모와 비교될 수 있다. 또한, 실제의 마모 조건들의 예측 품질은 지속적인 학습 프로세스를 통해 개선된다. 또한, 센서 요소(3)는, 예컨대 센서 요소(3)가 소정의 두께를 보유하거나, 또는 어느 정도 내마모성인 재료로 구성됨으로써, 공정 매개변수들에 상응하게 매칭될 수 있다. 예컨대 센서 요소(3)는, 예컨대 바늘과 같은 컴포넌트들(2)이 자체의 마모 한계의 백분율에 도달하는 즉시, 센서 요소(3)가 마모되도록 구성될 수 있다. 상기 백분율은 예컨대 80%일 수 있다. 센서 요소 재료의 경우, 하나의 재료가 선택될 수 있으며, 센서 요소(3)의 재료의 마모 거동은 컴포넌트들(2)의 마모 거동에 따른다. 센서 요소 재료는 예컨대 컴포넌트들(2)의 재료보다 두 배 더 빠르게 마모될 수도 있다. 다른 비율들도 동일하게 가능하다. 어느 경우이든, 센서 요소(3)의 구성 시, 컴포넌트들(2)이 마모되기 전에 센서 요소(3)가 마모된다는 점이 준수되어야 한다. 이는, 저항의 최댓값보다 더 높은 안전성을 제공하는데, 그 이유는 센서 요소가 가로 절개된 경우 저항이 무한대로 증가하는 값을 취하기 때문이다. 측정 장치(7)는 자체의 분해능과 무관하게 가로 절개된 센서 요소(3)를 확실하게 검출하고 그에 따라 추가 조치들을 야기할 수 있다.

Claims (13)

1. 공정 재료(1)와 접촉하는 컴포넌트들(2)과, 컴포넌트들(2)의 마모를 모니터링하는 센서 어셈블리(5)를 포함하는 섬유 기계에 있어서, 상기 센서 어셈블리(5)는,
   센서 요소(3)로서, 상기 공정 재료(1)와 접촉하여 상기 공정 재료(1)와 상기 센서 요소(3) 간의 상대 이동을 통해 마모되되, 상기 센서 요소(3)의 전기 특성은 마모를 통해 변경되는, 센서 요소(3); 및
   전기 특성을 검출하기 위한 장치를; 포함하되,
   상기 센서 요소(3)는 베이스 재료(4) 상에 배치되고, 상기 컴포넌트들(2)로부터 이격되어 형성되며,
   상기 섬유 기계는 상기 전기 특성의 변화로부터 상기 센서 요소(3)의 마모를 검출하도록 되고, 상기 센서 요소(3)의 마모로부터 상기 컴포넌트들(2)의 마모에 대하여 판단하도록 된 것을 특징으로 하는 섬유 기계.
2. 제1항에 있어서, 상기 전기 특성은 오옴 저항인 것을 특징으로 하는 섬유 기계.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 메모리는 제1 검출 값을 저장하고, 제2 메모리는 제2 검출 값을 저장하며, 비교기는 제2 메모리에서의 값과 제1 메모리에서의 값을 비교하는 것을 특징으로 하는 섬유 기계.
4. 제3항에 있어서, 상기 비교기는 임계값과, 상기 제1 검출 값과 상기 제2 검출값 간의 차를 비교하는 것을 특징으로 하는 섬유 기계.
5. 제4항에 있어서, 공정 매개변수들에 따르는 마모에 대한 비교 값들을 포함하는 마모 데이터 베이스가 제공되는 것을 특징으로 하는 섬유 기계.
6. 제1항에 있어서, 상기 공정 재료(1)는 얀, 실, 로프, 플리스, 스트링, 와이어, 연선 또는 케이블로서 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유 기계.
7. 제1항에 있어서, 상기 베이스 재료(4)는 비-전도성을 가지는 것을 특징으로 하는 섬유 기계.
8. 제7항에 있어서, 비-전도성을 가지는 상기 베이스 재료(4)는 로드로서 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유 기계.
9. 제8항에 있어서, 상기 센서 요소(3) 상에서 상기 공정 재료(1)의 접촉 각도는 비-전도성을 가지는 상기 베이스 재료(4) 상에서 상기 센서 요소(3)의 접촉 각도보다 더 큰 것을 특징으로 하는 섬유 기계.
10. 제1항에 있어서, 상기 공정 재료(1)는 자신의 이동 방향에 대해 횡방향으로 상기 센서 요소(3)에 상대적으로 위치 고정되어 배치되는 것을 특징으로 하는 섬유 기계.
11. 제10항에 있어서, 상기 센서 요소(3)는 상기 공정 재료(1)를 위한 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 기계.
12. 제1항에 있어서, 복수의 센서 어셈블리(5)는 서로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 섬유 기계.
13. 제1항에 있어서, 복수의 센서 요소(3)는 동일한 베이스 재료(4) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 섬유 기계.