KR20000071250A - 연신 가연 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

언트위스팅 장력(untwisting tension) 센서(13)로 언트위스팅 장력을 측정하고 연신 가연기의 트러블을 진단하는 연신 가연 제어 시스템(draw-false twisting management system)에서, 그 측정된 값은 고속 퓨리에 변환 수단(18; Fast Fourier Transform means)에 의해 온라인 상에서 고속 퓨리에 변환되며, 그 언트위스팅 장력 신호는 주파수 영역에서 감시되고, 패턴이 특정한 주파수 밴드(band)에서 적분값(면적값) 또는 피크값에 대해 추출되고 사전설정된 기준 패턴에 대해 비교 판정이, 상기의 값이 참조 값 범위 밖으로 될 때 연신 가연에서 트러블이 일어났는지를 판정하는 판정 수단(19)에 의해 이루어진다.

Description

연신 가연 제어 시스템{Draw-false twisting management system}

본 발명은 연신 가연기에서 언트위스팅 장력을 측정하고 이 연신 가연기 자체에서 발생하는 트러블과 그 측정된 언트위스팅 장력에 대한 데이터에 근거하여 연신 가연된 텍스쳐 사(draw-false twisted textured yarn)의 품질을 제어하는 시스템에 관한 것이다.

폴리에스테르(polyester), 나일론(nylon) 등과 같은 열가소성 수지로 이루어진 합성 섬유의 연신 가연을 위한 연신 가연기는 가열기를 통해 공급된 불완전 연신사(incompletely drawn yarn, 이후로 간단히 공급사(feed yarn)로 언급함)를 통과시키고 가연(假撚) 유닛(false twisting unit)에서 트위스팅되는 동안 연신시킴에 의해 가연 텍스쳐 사(false twisted textured yarn)의 생산에 널리 사용된다. 상기 가연 유닛은 고정된 각도에서 회전 마찰면과 접촉하는 동안 상기 얀(yarn)이 연장하도록 유지시켜 트위스팅을 제공하도록 포함되고, 트위스팅 유닛용 트위스팅 시스템으로서 스핀들 트위스팅 시스템(spindle twisting system), 벨트 트위스팅 시스템, 마찰 디스크 트위스팅 시스템 등이 공지되어 있다. 모든 이들 트위스팅 시스템에서, 상기 가연 유닛에 의해 트위스팅되는 공급사는 상기 가연 단계에서 가열 수단으로 가열하여 설정되고, 그후 가연된(false-twisted) 형상을 공급사에 주기 위해 언트위스팅되고 가연사로 짜여진다.

부수적으로, 상기 연신 가연 단계에서 파단된 필라멘트와 보푸라기(fluff)와 같은 공급사의 결점이 비정상적인 언트위스팅 장력으로 나타난다. 결과적으로, 일본 특개평 제 7-138828 호에 기재된 기술 등에 의해 언트위스팅 장력의 시간 계열(time sequence) 감시에 의해 연신 가연기에서 품질 관리가 수행되는 것이 일반적으로 되었다.

또한 일본 특개평 제 6-264318 호에 기재된 기술 등에 의해 장력 센서로 언트위스팅 장력을 감지 및 측정하고, 이들 결과에 근거하여 권취된 연신 가연사의 패키지의 품질의 등급을 매기는 것이 최근의 관례가 되었다. 다른 방법은 대상인 제어 범위 내에 언트위스팅 장력이 들어가도록 상기 가연 유닛에 얀 이송력(yarn delivery force)과 트위스팅 작용력(twisting force)의 조정용 장력 제어 수단을 부가한다.

반면에, 언트위스팅 장력에 대한 꾸준한 많은 연구 끝에, 본 발명자들은 상기 언트위스팅 장력 레벨이 상기 공급사의 특성에 의존하여 약 ±5g 만큼 변하는 것을 확신하게 되었다. 만약 이러한 큰 장력 편차가 발생한다면 상기 공급사가 상기 연신 가연 단계 이외의 단계에서 정상과 다른 조건하에서 처리하는데 일종의 트러블을 갖게 될 가능성이 높다.

이에 불구하고, 일본 특개평 제 6-264318 호에 개시된 바와 같이 장력 제어 수단에 의해 상기 언트위스팅 장력레벨을 제어 범위 내에 균일하게 유지하는 것은 상기 연신 가연 단계에 공급된 공급사가 때로는 일종의 트러블을 갖는 조건하에서 준비되었을지라도 생산시의 트러블의 히스테리시스(hysteresis)를 알리는 데 실패할 수 있다. 최악의 경우에, 트러블이 발생한 공급사가 바로 가연 단계를 거쳐 텍스쳐 사 패키지로 출시될 수 있다.

상기에 시사된 상황으로 미루어 보아, 본 발명자들은 상기 가연 단계동안의 언트위스팅 응력의 편차에 연관된 요소(factor)들을 꾸준히 분석하였고, 그 결과로 이 편차는 데니어 불균제도(denier unevenness)와 배향 불균제도(orientation unevenness)와 같은 공급사의 필라멘트 특성에 밀접하게 연관되어 있다는 것을 발견하였다. 또한 이하의 심각한 트러블들이 단순히 온라인 상에서 시간의 경과에 따라 언트위스팅 장력의 실제값을 감시하는 종래의 실시간 언트위스팅 장력 감시 시스템에서 고유의 트러블이라는 것을 밝혀냈다.

자세하게는, 상기 언트위스팅 장력이 단순히 시간의 경과에 따라 측정되고 상기 장력 레벨 값이 그 변화하는 장력의 주어진 사이클 또는 범위 내에 유지되고 그 진폭의 크기가 유지된다면, 그 공정의 안정성을 판정하기 위해, 상기 공급사가 처리 중에 어떤 종류의 트러블을 겪었는지와 어떤 공정에서 트러블이 발생하였는지를 판정하는 것은 무의미하다.

이러한 이유에서, 상기 연신 가연 단계동안 상기 언트위스팅 장력에서 편차가 발생하더라도, 상기 연신 가연 단계에 공급된 얀의 준비(preparation)의 어떤 단계에서 어떤 트러블이 발생했는지, 또는 상기 연신 가연기 자체에서 어디에서 어떤 종류의 트러블이 발생하였는지를 판정하는 것은 매우 어렵고, 사실상 상기 언트위스팅 장력에 근거한 이들 요소를 발견하고자하는 어떠한 시도도 전혀 이루어지지 않았다.

그러므로, 상기 연신 가연 단계동안 상기 연신 가연기 자체의 트러블 또는 텍스쳐 사의 트러블의 원인을 조사하기 위해 많은 노력과 시간이 요구되었다. 부가하여 상기 원인을 발견한 후에 상기 얀의 준비를 위해 취해진 조치는 종종 몇 주 후로 지연되었고 트러블이 상기 가연기 자체에서 발생하더라도 상기 연신 가연기에서 트러블을 때로는 깨닫지 못했고 그러므로 트러블의 상태는 차후의 연신 가연에 대해서도 계속되었다.

더욱이, 그 감시된 언트위스팅 장력 편차의 값은 상기 연신 가연기의 기계 진동으로 인한 노이즈와 같은 상기 공급사의 특성과 전혀 관계없는 편차도 포함하고, 그 영향으로 그 데이터의 잘못된 해석이 이루어질 수 있다.

상술된 현재의 환경에 비추어, 본 발명의 목적은 상기 연신 가연기에서 언트위스팅 장력에 대한 데이터에 근거하여 상기 연신 가연기의 상이한 구성 요소에서 트러블의 위치를 즉시 정확하게 결정할 수 있고 상기 연신 가연 공정을 안정화할 수 있는 연신 가연기용 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 연신 가연 제어 시스템은 다음과 같다.

1. 온라인 상에서 가연사의 언트위스팅 장력을 측정하여 연신 가연사의 품질과 연신 가연기 자체에서의 트러블을 제어하는 것과, 그 측정된 언트위스팅 장력 신호를 고속 퓨리에 변환시키는 것과, 주파수 영역에서 언트위스팅 장력 신호의 편차를 감시하는 것을 포함하는 연신 가연 제어 시스템.

2. 상기 제 1 번에 있어서, 상기 연신 가연기 자체의 트러블과 상기 연신 가연사의 품질은 고속 퓨리에 변환을 거친 언트위스팅 장력 신호의 패턴과 사전설정된 기준 패턴과의 비교 점검에 의해 제어되는 연신 가연 제어 시스템.

3. 상기 제 2 번에 있어서, 고속 퓨리에 변환을 거친 상기 언트위스팅 장력 신호의 패턴은 하나 이상의 위치에서 특정한 주파수 밴드를 지정하여 결정된 각 주파수 밴드에서 장력 편차 기여도의 적분값 및/또는 피크값이며, 그 임계값은 참조 패턴으로서 상기 적분값 및/또는 피크값에 대해 설정되며, 상기 참조 패턴은 결정된 적분값 및/또는 피크값이 각 임계값을 초과할 때 트러블이 발생한 것으로 판정하는 연신 가연 제어 시스템.

4. 상기 제 1 번에 있어서, 하나 이상의 위치에서 고속 퓨리에 변환을 거친 언트위스팅 장력 신호의 특정한 주파수 밴드를 감시하고 상기 연신 가연기에 발생한 트러블의 위치 및/또는 성질을 판정하는 트러블 판정 수단을 구비하는 연신 가연 제어 시스템.

5. 상기 제 1 번에 있어서, 하나 이상의 위치에서 고속 퓨리에 변환을 거친 언트위스팅 장력 신호의 특정한 주파수 밴드를 감시하고, 상기 연신 가연기로 공급된 얀의 준비 중에 발생한 트러블의 위치 및/또는 성질을 판정하는 트러블 판정 수단을 구비하는 연신 가연 제어 시스템.

6. 상기 제 1 번에 있어서, 상기 연신 가연기의 온라인 상에서 가연사의 언트위스팅 장력의 측정을 위한 장력 검출기와, 상기 장력 검출기에 의해 검출된 언트위스팅 장력 신호의 이산 변환을 위한 이산 변환 수단을 구비하는 연신 가연 제어 시스템.

도 1은 본 발명에 사용되는 연신 가연기의 개략 공정도.

도 2는 본 발명에 따른 제어기의 전형적인 구성을 도시하는 블록도.

도 3은 고속 퓨리에 변환에 의해 얻어지는 패턴에 근거한 공급사의 트러블을 판정하는 전형적인 모드를 도시하는 도표.

도 4는 정상 작동하는 경우에 대한 고속 퓨리에 변환에 의해 얻어지는 패턴에 근거하여 연신 가연기 자체의 트러블을 판정하는 전형적인 모드를 도시하는 도표.

도 5는 "트러블"의 판정이 이루어진 상기 연신 가연기 자체의 트러블의 판정을 위한 전형적인 고속 퓨리에 변환 패턴을 도시하는 도표.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : 급사 패키지 2 : 공급 롤러

3 : 운송 롤러 4 : 가연 유닛

5 : 트위스트 정지 가이드 6 : 가열 기구

7 : 제 2 가열 기구 8a: 냉각 기구

8b: 냉각 기구 9 : 운송 롤러

10: 운송 롤러 11: 권사기

13: 장력 검출기 14: 제어기

15: 증폭기 16: 대역 필터

17: A/D 변환기 18: 고속 퓨리에 변환 수단

19: 비교 수단 20: 디스플레이

본 발명은 첨부된 본 발명에 따른 실시예의 도면을 참조하여 하기에 기술된다.

도 1은 본 발명에 따른 연신 가연 제어 시스템을 채용한 연신 가연 공정 및 기구를 개략적으로 예시하는 일반 공정도이다. 도 2는 본 발명에 따른 연신 가연기를 위한 전형적인 트러블 판정 수단(제어 시스템)을 도시하는 블록도이다. 도 3 내지 도 5는 연신 가연기에서의 언트위스팅 장력 측정 결과와 그 측정된 장력의 고속 퓨리에 변환 결과를 도시하는 주파수 도표이다.

도 1에서, 도면 부호 1은 급사 패키지(feed yarn package)이고, 얀(Y)은 공급 롤러(2; feed roller)에 의해 상기 급사 패키지(1)로부터 연신된다. 그 다음 상기 급사(Y)는 운송 롤러(3)로부터 상류에 위치한 가연 유닛(4)에 의해 가연되고, 트위스트 정지 가이드(5; twist stopping guide)까지 반동으로 트위스팅된다. 상기 트위스트 정지 가이드(5)까지의 반동 트위스팅(retroactive twisting up)은 가열기구(6)에 의해 설정되며, 이 가열 기구에 의해 가연된 형상이 설정된다. 냉각기구(8a, 8b)는 가열된 얀(Y)의 냉각을 수행한다. 여기서, 제 2 가열기구(7)는 텍스쳐 사의 특성을 수정하기 위해 필요할 때 사용된다. 마지막으로, 가열이 설정된 얀(Y)은 운송 롤러(9, 10)에 의해 권취기(11; winder)로 운송되고, 연신 가연사 패키지로 권취된다.

이러한 구조를 갖는 연신 가연 공정을 위한 본 발명에 따른 상기 연신 가연 제어 시스템과 기구에서, 연신 가연하는 얀의 언트위스팅된 장력이 온라인 측정되며, 다양한 데이터가 측정된 언트위스팅 장력으로부터 얻어지고, 이들의 내용은 문제점(트러블)을 결정하기 위해 분석되는 것을 주요 특징으로 한다.

달리 말하면, 상기 연신 가연 동안에, 장력 검출기(13)에 의해 검출된 상기 언트위스팅 장력은 연신으로 인한 장력을 포함하는 다수의 중첩된 인자의 복합체인 언트위스팅 장력, 가열로 인한 열 수축, 상기 가이드의 마찰력 등과 상기 연신 가연기 자체의 트러블로 발생하는 다양한 장력의 검출을 포함하며, 이들 요소 모두는 상기 공급사의 특성과 강한 연관성을 갖는다. 그러므로 이들 다양한 중첩되는 요소의 복합체인 언트위스팅 장력의 분석은 개별적으로 상이한 요소를 판정할 수 있으며, 상기 분석된 데이터에 근거하여 어떤 분류된 요소가 트러블의 원인인지를 구별할 수 있다. 본 발명의 주요 특징은 고속 퓨리에 변화의 수단에 의해 이를 실현하는 것이다.

그러므로, 본 발명은 우선 다양한 중첩하는 요소들이 포함된 상기 언트위스팅 장력의 정확한 온라인 측정을 요구한다. 이 목적을 수행하기 위해, 도 1에 도면부호 13으로 지시된 장력 검출기(센서)가 상기 언트위스팅 장력을 연속적으로 검출하기 위해 상기 가연 유닛(4)으로부터 하류에 구비되어 있다. 상기 장력 검출기(13)는 보통 예를 들어 반작용에 의해 작용되는 얀의 언트위스팅 장력의 검출을 위해 세라믹 장력 픽업 가이드(ceramic tension pickup guide)로 언트위스팅 장력을 검출하고 이 검출된 반작용력을 전기 신호로 변환한다. 사용된 검출 회로는 일반적으로 적용된 작용력에 응답하여 전압 등과 같은 전기적 신호를 생성하는 홀 기기(hall device), 또는 적용된 작용력에 의해 생성된 전위(potential)를 전압 등과 같은 전기 신호로 변환하는 접촉 또는 비접촉 포텐셔미터(potentiometer)를 갖는 공지된 장력 검출기의 검출 회로이다. 이 경우, 상기 장력 픽업 가이드의 재료, 형상과 장착 위치를 고려하여 가공된 얀의 특성 또는 취급성에 역효과를 회피하는 것이 중요한 점일 것이다.

상술한 바와 같이, 상기 시스템은 상기 검출된 언트위스팅 장력을 고속 퓨리에 변환하고 그 데이터를 다양한 방식으로 처리하여 상기 연신 가연기 자체의 트러블과 공급사의 트러블을 감시 및 제어한다. 이는 이제 도 2를 참조하여 설명된다.

도 2에서, 상기 가연 유닛(4)으로부터 하류에 놓인 장력 검출기(13)에 의해 시간 계열 방식(time sequence manner)으로 온라인으로 검출된 언트위스팅 장력 신호(아날로그 신호)는 전기 신호로 변환되고 제어기(14)에 통합된다. 그리고 이 신호가 증폭기(15)에 의해 증폭된 후, 이 신호는 불필요한 고주파요소와 저주파요소를 대역필터(16)에 의해 제거하여 전처리(preprocess)된다.

그 다음, 이 전처리된 언트위스팅 장력 신호(아날로그 신호)는 A/D(아날로그/디지털) 변환기에 의해 규정된 샘플링 간격(sampling interval)에서 이산 변환(discrete conversion)과 양자화(quantization)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 고속 퓨리에 변환 수단(18)은 주파수 영역에서 언트위스팅 장력 신호 패턴을 얻기 위해 시간 영역(time domain) 데이터를 주파수 영역 데이터로 변환한다. 이 방식으로 얻어진 상기 언트위스팅 장력 신호 패턴은 비교 수단(19)에 의해 참조 패턴에 대해 비교되고 트러블의 존재여부를 판정하기 위해 호스트 컴퓨터(도시되지 않음)와 같은 문제 판정 수단에 입력된다. 상기 호스트 컴퓨터(도시되지 않음)는 이 분석된 데이터를 차후의 데이터 분석을 위한 기본 데이터로 사용하기 위해 저장(save and store)한다.

본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이 문제를 정확히 판정하기 위해 각각의 상기 중첩된 인자를 재분류 및 추출하기 위해 다수의 중첩된 인자의 복합체인 상기 언트위스팅 장력을 분석하는 것이 필수적이다. 그러므로 전처리를 통해 불필요한 노이즈를 제거하는 것이 필요하고, 이는 상기 장력 검출기(13)에 의해 검출된 상기 언트위스팅 장력 신호를 전기 신호로 변환하여, 상기 제어기(14)로 입력하고 상기 증폭기(15)에 의해 증폭하고 그 다음 상기 대역 필터(16)로 불필요한 노이즈 요소를 제거하여 수행된다. 이 때, 안티 에일리어싱 필터(anti-aliasing filter)는 상기 고속 퓨리에 변환 처리에 의해 생성된 에일리어싱(aliasing)을 제거하기 위해 능동적으로 도입될 수 있다.

다음으로, 상술된 방식으로 전처리된 상기 언트위스팅 장력 신호는 상기 A/D 변환기(17)에 의해 이산 변환(샘플링)되고, 상기 이산 변환은 상기 고속 퓨리에 변환 수단(18)에 의해 설정된 샘플링 주파수에서 수행된다. 물론 이 샘플링 주파수는 공개적으로 알려진 샘플링 상수에 따라 측정된 주파수 범위의 두 배 이상의 주파수로 설정되어야 하고 상기 언트위스팅 장력에 대해 다양한 중첩하는 데이터의 분류에 의해 추출가능한 주파수이어야 한다.

그러므로, 상기 고속 퓨리에 변환은 이산 변환되고 양자화된 언트위스팅 장력 신호로 구성된 데이터에 근거하여 고속 퓨리에 변환 수단(18)에 의해 수행되고, 상기 언트위스팅 장력 신호는 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환된다. 그러므로 주파수 영역으로 변환된 상기 언트위스팅 장력 신호는 상기 연신 가연기의 각 요소에서 발생하는 트러블의 위치, 또는 상기 공급사 패키지(1)로부터 공급된 얀(Y)의 준비동안에 발생하는 트러블의 원인 및 위치를 진단하기 위한 분석 데이터로서 최종적으로 사용된다.

상술한 언트위스팅 장력 데이터 분석 처리에서, 제 1 단계는 고속 퓨리에 변환된 상기 언트위스팅 장력 신호 각각의 주파수 영역에 대한 장력 편차 기여도 패턴을 찾는 것이다. 이러한 패턴은 예를 들어, 지정된 주파수 밴드에 걸친 상기 장력 편차 기여도를 적분하여 정해지는 적분값(면적값), 또는 지정된 주파수 밴드 내의 상기 장력 편차 기여도의 피크 값이다.

반면에, 하나의 트러블 이벤트(trouble event)가 발생하고 두 개 이상의 밀접하게 연관된 인자가 관련될 때, 하나의 위치에서 상기 지정된 주파수 밴드를 감시하여 간단히 그 트러블을 판정하는 것이 때로는 불가능하다. 이러한 경우에 다수의 지정된 주파수 밴드를 동시에 감시하는 것이 필요하다. 여기서, 각 주파수에서 상기 장력 편차 기여도의 작은 편차는 무시될 수 있고, 큰 편차에 대한 파형 패턴만이 추출될 수 있고 상기 큰 편차 패턴은 대표 패턴으로서 비교된다. 즉, 각각의 주파수에서의 상기 장력 편차 기여도에 대한 다수의 상이한 크기의 파형 패턴이 준비되고 이들 파형 패턴은 비교된다. 이는 호스트 컴퓨터에 이미 입력된 프로그램에 따라 상기 패턴을 연산하고 그 결과를 이미 입력된 참조 패턴과 비교하여 수행된다.

반면에, 상기 적분값(면적값)과 피크값과 같은 임계값이 비교 패턴으로서 사용될 때, 하나의 단일 값만이 호스트 컴퓨터를 사용하지 않고 비교될 수 있으므로, 일반적이지는 않지만 기대된 "트러블"의 대부분의 경우에 정확한 판정 및 용이하고 신속한 데이터 처리가 가능하다. 이러한 경우에, 상기 연신 가연 시스템은 예정된 적분값(면적값)과 피크값 임계치가 계산된 적분값(면적값)과 피크값과 비교되고 상기 계산된 적분값(면적값)과 피크값이 개개의 임계값을 초과할 때 "트러블"을 갖는 것으로 판정된다. 그러므로, 본 발명에 따라 상기 언트위스팅 장력 신호의 각각의 주파수에 대한 장력 편차 기여도의 패턴으로서 상기 적분값(면적값)과 피크값의 임계값이 유익하게 사용될 수 있다. 더욱이, 이에 따라 상기 연신 가연 제어 시스템과 제어 기구는 처음으로, 종래 기술에 따라서는 불가능했던 연신 가연기 자체의 트러블과 상기 공급사의 트러블을 감시하여, 상기 연신 가연 제어 시스템이 적절하게 제어한다.

상술한 감시된 "특정 주파수 밴드"는 연신 가연기의 작업 속도, 트래버스(traverse) 속도 또는 얀 가이드 설정 위치와 같은 설정 조건에 의해 완전히 정해진다. 그러므로, 분석될 인자에 따른 소정의 지정된 주파수 밴드를 미리 설정하여, 감시되는 인자에 대한 트러블을 판정할 수 있다. 또한 당연히, 상기 적분값 또는 피크값의 임계치의 패턴은 원하는 바와 같이 설정될 수 있다.

복합 패턴을 비교 판정할 때, 이들 분석에 사용되는 데이터는 상기 연신 가연기를 구성하는 각각의 요소에 대한 트러블의 위치에 대한 트러블 판정 수단인 호스트 컴퓨터로 입력되고, 데이터 분석 처리는 상기 컴퓨터에 의해 수행된다. 달리 말하면, 참조 패턴은 다수의 지정된 주파수 밴드로 구성되는 트러블 지시 데이터(trouble-indicating data)로서 판정되는 적분값 또는 피크값의 각각의 패턴 데이터를 위해 상기 컴퓨터에 미리 입력되고, 트러블은 이들 참조 패턴에 대해 점검하여 판정될 수 있다. 반면에, 지정 임계값(패턴)이 초과되었는지 여부의 간단한 판정에 대해, 상기 호스트 컴퓨터와 패턴 추출 및 비교에 대한 복잡한 연산을 수행하지 않고, 트러블 판정 수단에 전기적으로 간단한 비교 회로를 구성하여 트러블을 판정할 수 있다. 분석을 위해 사용된 상기 지정 주파수 밴드 데이터는 트러블이 상이한 종류의 주기적 편차로 발생하는 한, 상기 연신 가연기 자체 및/또는 상기 공급사의 트러블 분석 데이터로 사용될 수 있다.

상술한 본 발명에 따른 제어 시스템은 상술한 지정 주파수 밴드를 감시하여, 상기 연신 가연기 어디에서 트러블이 발생하더라도 트러블의 위치와 원인을 신속하게 검출할 수 있다. 즉, 언트위스팅 장력에 대한 본 발명자들의 꾸준한 연구의 결과로, 상기 언트위스팅 장력 레벨이 상기 공급사의 특성에 따라 약 ±5g 변하더라도, 언트위스팅 장력 편차에 포함된 데이터 중의 지정 주파수 밴드를 감시하여 연신 가연 단계에서의 트러블을 진단하는 것이 가능해졌다.

본 발명에 따른 제어 시스템을 응용하는 구체적인 예는 이제 도 3 내지 도 5 를 참조하여 상세히 설명된다. 도 3에서, 곡선(1)은 상기 연신 가연 단계에서 공급되는 얀에 대한 준비 단계에서 트러블 상황을 지시하고, 곡선(2)은 정상 처리 조건하의 생산을 지시한다.

우선, 도 3은 연신 가연 단계에 공급되는 얀(Y)에서 냉각 결함으로 인한 U% 문제(얀의 길이방향에서 데니어 불균제도의 문제)에 초점을 둔 고속 퓨리에 변환의 경우를 보인다. 여기서, 상기 연신 가연기의 작업 속도는 1000m/min이며, 그 연신율은 1.795이며, 상기 공급사(Y)는 3000m/min에서 방사된 부분 배향사(Partially Oriented Yarn)이며, 그 냉각 결함의 U%(1)는 0.83이고, 적합한 냉각에 대한 U%(2)는 0.47이었다. 도시된 바와 같이 0.1 Hz(f0) 내지 0.3 Hz(f1)의 주파수 밴드 범위는 상기 연신 가연 단계에 공급된 얀(Y)에 대한 방사(spinning) 단계에서 냉각 결함의 감시를 위한 지정 주파수 밴드로 설정된다. 임계값은 이 f0 내지 f1의 설정 주파수 밴드의 적분값(면적값) 또는 피크값에 대해 미리 설정된다. 여기서, 이 적분값(면적값)에 대한 임계값은 0.6으로 설정된다. 그러므로, 이 계산된 적분값(0.6)은 상기 설정 임계값(0.6)과 비교되고, 계산된 적분값이 임계값을 초과할 때 상기 연신 가연 단계에 공급된 얀의 방사단계 동안 U%와 관련하여 문제가 발생한 것으로 판정할 수 있다.

달리 말하면, 도 3(1)에 도시된 결과(0.83의 U% 적분값)가 얻어지면, 상기 공급사의 방사단계에서의 냉각 조건은 허용되지 않는 것(NG)으로 판정되고, 이 결과는 호스트 컴퓨터(도시되지 않음)에 입력되고 디스플레이(20)에 출력된다. 반면에, 결과가 상기 설정 임계치(0.6)보다 작은 도 3(2)에 도시된 것(0.47의 U% 적분값)과 같을 때, 상기 공급사(Y)는 적합한 냉각 조건(OK)하에서 방사된 것으로 간주될 수 있다.

부수적으로, 상기 공급사(Y)의 트러블을 판정하기 위해 사용된 지정 주파수 밴드에서의 U%에 부가하여, 상기 급사 패키지(1)의 권취 폭 사이클과 쓰로트 압력 변동(throat pressure fluctuation)과 같은 트러블을 판정하기 위해 다른 인자를 언급할 수 있다. 이들 인자 각각에 대한 "지정 주파수 밴드"는 과거에 발생한 얀 트러블의 히스테리시스(hysteresis of yarn trouble)를 검토하여 결정되고, 이 지정 주파수 밴드는 문제 패턴이 발생할 때 일정한 온라인 비교를 위한 각각의 인자가 설정된다. 여기서, 참조 패턴(예를 들어, 상기 적분값 또는 상기 피크값 임계치)이 비정상 값을 판정하기 앞서 결정되고, 그 결과는 호스트 컴퓨터 등에 미리 입력된다. 트러블(트러블 단계)을 겪은 위치 또는 트러블 조건은 그 분석된 데이터로부터 각각의 패턴을 비교하여 발견된다.

공급사(Y)의 히스테리시스의 이러한 대조는 처리 조건을 조정(rectifying)하기 위해 유효한 데이터인 방사 단계와 같은 연신 가연 단계에 우선하는 얀 준비 단계에서 비정상 처리의 판정을 위한 귀환 데이터(feedback data)가 된다. 한번 문제가 발생했으면 즉시 어떤 종류의 트러불인지를 판정하고, 신속히 발생한 트러블을 지정하고, 미리 설정된 해결 방법을 실시할 수 있다. 이는 종래 기술에 따른 것과 같이 트러블이 발생한 후에 문제들을 먼저 분석하고 처리할 필요를 제거한다.

"연신 가연기 자체에서 발생하는 트러블"로 분석된 트러블을 신속하게 처리하기 위한 제어 시스템은 이제 도 4와 도 5를 참조하여 설명된다.

도 4 와 도 5는 연신 가연기의 얀 공급 롤러(2) 상에 장착된 닙 롤러(nip roller)의 마모에 대한 고속 퓨리에 변환 처리의 예를 도시하는 도표이다. 도 4는 상기 닙 롤러에 마모가 없는 신제품을 사용한 경우를 도시하고, 도 5는 마모된 닙 롤러(40 내지 60 μm 마모)를 사용한 경우를 도시한다. 여기서 연신 가연기의 작업 속도는 1000m/min이고, 상기 닙 롤러의 마모를 감소시키기 위해, 상기 닙 롤러에 의한 얀의 유지 위치의 변화에 대한 얀의 트래버스 사이클은 25초이다. 상기 닙 롤러 마모의 감시를 위한 지정 주파수 밴드(f0 내지 f1)는 트래버스 사이클이 25초이므로 0.04 Hz 주위에 중심을 둔 0.038 내지 0.042 Hz의 범위에서 설정되었다.

또한, f0 내지 f1의 지정 주파수 밴드에서의 각각의 주파수에 대한 장력 편자의 기여도의 적분의 적분값(면적값) 또는, 상기 밴드에서 장력 변화 기여도의 피크값은 참조 패턴과의 비교를 위한 패턴으로서 계산된다. 그 다음 이 계산된 패턴은 미리 설정된 참조 패턴(예를 들어, 상기 적분된 값 또는 피크 값의 임계값)과 비교된다. 그러므로, 그 임계값을 초과하는 피크값이 도 5와 같이 계산되며, 상기 연신 가연기의 닙 롤러의 마모가 증가했음을 판정하게 되고, 이 결과는 호스트 컴퓨터(도시되지 않음)에 입력되고 디스플레이(20)에 의해 디스플레이된다. 상기 연신 가연기의 기계적 요소(예를 들어, 권취기의 트래버스, 얀 가이드 사이의 거리 등)에 대한 조건 세트(condition set)에 의해 결정되는 상기 지정 주파수 밴드를 감시하고, 연속적인 온라인 비교 판정을 하여, 상기 연신 가연기의 공정 제어와 트러블이 발생한 경우의 신속한 해결 방안 수행을 위한 귀환 데이터를 얻는 것이 가능하다.

부수적으로, 순시 장력(순간적으로 장력이 증가하는) 또는 얀 파손에는 적합하지 않은 고속 퓨리에 변환을 사용하는 본 발명의 특성 때문에, 양호하게는 종래의 언트위스팅 장력 시스템과 함께 사용된다. 종래의 시스템이 함께 사용되었을 때, 본 발명에 따른 시스템은 실질적으로 연속적인 방식으로 온라인으로 상기 언트위스팅 장력을 측정하므로, 종래의 시스템과 함께 매우 용이하게 사용될 수 있고 물론 종래의 시스템은 "발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술"에 상술한 기술로 만족스럽게 사용될 수 있음이 용이하게 인식될 것이다.

본 발명에 따라, 연신 가연기로부터의 언트위스팅 장력 신호는 고속 퓨리에 변환을 거치며, 그러므로 주파수 영역에서 언트위스팅 장력의 온라인 감시에 의해 상기 연신 가연기 자체 및/또는 공급사의 트러블의 위치 및 특성을 정확하게 평가할 수 있다. 그러므로 트러블의 원인을 찾기 위해 소비되는 비용과 노력을 크게 절감할 수 있다. 그러므로 문제점은 연신 가연을 위해 공급된 얀의 준비 단계에서 발견될 수 있어, 상기 얀 준비 단계가 향상된다. 또한 이 기기는 상기 연신 가연기에서 주파수 기기 문제가 발생하기 전에 향상될 수 있다. 제공되는 다른 주목할만한 효과는 연신 가연 단계의 안정화 및/또는 처리된 연의 품질 제어가 더 용이하고 신속하게 관리되는 것이다.

본 발명은 공정에서의 트러블 또는 기대되는 트러블의 감시에 의해 공급사의 트러블을 제어하는 데만 적용되는 것이 아니라, 유익하게는 사고로 예상하지 않게 발생한 검출된 트러블을 처리할 수 있다. 즉, 종래 기술에서 발견되지 않은 알려지지 않은 비정상적인 패턴이 고속 퓨리에 변환 처리에 의해 주파수 영역으로 변환된 언트위스팅 장력 신호로부터 얻어진 패턴에 나타날 때, 이 비정상 패턴의 위치와 원인은 알려지지 않은 트러블 현상으로 인식 및 조사되어, 동일한 현상이 후에 발생할 때 신속하고 정확한 조치가 취해질 수 있다.

주파수 영역에서 언트위스팅 장력을 감시하는 본 발명에 따른 제어 시스템의 특성 때문에, 미지의 트러블이 발생하였을 때, 이 트러블이 발생한 "지정 주파수 밴드"를 즉시 알 수 있다. 그러므로, 이 "지정 주파수 밴드"에 대한 데이터에 근거하여, 주기적 사이클과 "지정 주파수 밴드"를 갖는 현상을 찾아 어디서 이 미지의 트러블이 발생했는지를 용이하게 조사할 수 있다. 더욱이, 이들 데이터가 호스트 컴퓨터에 일정하게 기록되고 저장되므로, 이 저장된 데이터는 높은 정밀도로 연신 가연의 감시 및 제어를 할 수 있도록 판독 및 재생될 수 있다.

부가하여, 본 발명에 따른 제어 시스템은 고속 퓨리에 변환에 의해 주파수 영역으로 변환된 데이터를 취급하므로, 이미 알려진 공급사의 특성 및 기계적 진동, 전원의 노이즈 등의 변화로 인한 정상적인 허용가능한 편차를 제거하는 것이 용이하므로, 처리되는 데이터의 신뢰성을 매우 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims (6)

1. 가연사(false-twisted yarn)의 언트위스팅 장력(untwisting tension)을 온라인 측정하여 연신 가연사(draw-false twisted yarn)의 품질과 연신 가연기 자체에서의 트러블을 제어하는 것과, 그 측정된 언트위스팅 장력 신호를 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)시키는 것과, 주파수 영역(frequency domain)에서 언트위스팅 장력 신호의 편차(variation)를 감시하는 것을 포함하는 연신 가연 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연신 가연기 자체의 트러블과 상기 연신 가연사의 품질은 고속 퓨리에 변환을 거친 언트위스팅 장력 신호의 패턴과 사전설정된 기준 패턴과의 비교 점검에 의해 제어되는 연신 가연 제어 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 고속 퓨리에 변환을 거친 상기 언트위스팅 장력 신호의 패턴은 하나 이상의 위치에서 특정한 주파수 밴드를 지정하여 결정된 각 주파수 밴드에서 장력 편차 기여도의 적분값 및/또는 피크값이며, 그 임계값은 기준 패턴으로서 상기 적분값 및/또는 피크값에 대해 설정되며, 상기 결정된 적분값 및/또는 피크값이 각 임계값을 초과할 때 트러블이 발생한 것으로 판정하는 연신 가연 제어 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 위치에서 고속 퓨리에 변환을 거친 언트위스팅 장력 신호의 특정한 주파수 밴드를 감시하고 상기 연신 가연기에서 발생한 트러블의 위치 및/또는 특성을 판정하는 트러블 판정 수단을 구비하는 연신 가연 제어 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 위치에서 고속 퓨리에 변환을 거친 언트위스팅 장력 신호의 특정한 주파수 밴드를 감시하고 상기 연신 가연기로 공급된 얀의 준비 중에 발생한 트러블의 위치 및/또는 성질을 판정하는 트러블 판정 수단을 구비하는 연신 가연 제어 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 연신 가연기의 가연되는 얀의 언트위스팅 장력의 온라인 측정을 위한 장력 검출기와, 상기 장력 검출기에 의해 검출된 언트위스팅 장력 신호의 이산 변환(discrete conversion)을 위한 이산 변환 수단을 구비하는 연신 가연 제어 시스템.