KR20010043680A - 레이피어 제직기의 그리퍼 및 위사 삽입 장치 - Google Patents

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Abstract

그리퍼는 하우징(1)과, 액추에이터(2)와, 뜨레드 클램프(thread clamp)(3), 및 그리퍼 밴드(gripper band)를 연결하기 위한 연결 부분(11)을 포함한다. 상기 액추에이터는 전기로 작동될 수 있으며, 상기 뜨레드 클램프의 클램핑 작용력(clamping force)과 클램핑 사이클이 삽입될 위사의 물리적인 데이터(physical data) 및/또는 직물의 데이터에 따라서 조절되도록 유도 코일(71)을 통해서 제어될 수 있다.

Description

레이피어 제직기의 그리퍼 및 위사 삽입 장치{GRIPPER AND WEFT INSERTION DEVICE FOR A RAPIER LOOM}
위사(weft)를 삽입하기 위해서, 위사가 쉐드(shed)를 통과하도록 하나의 그리퍼가 이용되거나 피드 그리퍼와 픽-업 그리퍼가 이용되는데, 위사는 쉐드의 내부에서 피드 그리퍼로부터 픽-업 그리퍼로 이송된다. 이들 그리퍼에는 포지티브 제어 방식, 즉 강제 제어 방식의 뜨레드 클램프(thread clamp)가 구비되어 있는데, 상기 전자의 경우(위사가 쉐드를 통과하도록 하나의 그리퍼가 이용되는 경우)에는 쉐드의 외부에 그리고 상기 후자의 경우(피드 그리퍼와 픽-업 그리퍼가 사용되는 경우)에는 쉐드의 내부에 구비되어 있다. 이를 위해서, 기계적인 수단 또는 전기·기계적인 수단이 사용되며, 뜨레드 클램프를 개방시키거나 폐쇄시키기 위한 작동 요소(operating element)가 쉐드의 외부 또는 아래에 배치된다. 특히 쉐드 내부에서 뜨레드(뜨레드)가 이송되는 경우, 필연적으로 다음의 불편을 야기한다.
기계적인 수단이 사용되는 경우, 작동 요소는 뜨레드 클램프를 작동시키기 위해서 경사(warp)의 사이에 도입되어야 한다.
전기 기계적인 수단이 사용되는 경우, 트리거 마그넷(trigger magnet)이 쉐드의 외부에 배치되어야 한다. 그 결과 아마추어(armature)와 마그넷 코어 사이의 에어갭(airgap)이 커지게 되며, 이러한 이유로 인해 보다 높은 강도의 자계가 발생되어야 하는데, 이는 다시 말하면 더 높은 수의 암페어턴(ampere-turn)을 갖도록 권선(winding)이 구성되어야 함을 의미한다. 상기와 같은 트리거 마그넷이 완만하게 작동하는 스위치의 기능을 할 수 있기 때문에 제직기의 속도를 감소시키는 요인이 된다.
쉐드의 내부에서 뜨레드의 이송이 이루어지는 경우, 그리퍼의 왕복 운동은 상기 뜨레드의 이송이 이루어지는 영역을 교차하여 지나게 된다. 즉, 피드 그리퍼와 픽-업 그리퍼가 이동 중에 뜨레드의 이송이 발생하게 된다. 이때, 뜨레드 클램프의 작동이 이루어지며, 작동 요소가 그리퍼에 압축력을 가하게 된다. 이로 인해, 뜨레드 클램프의 작동과 관련된 요소, 예를 들면 그리퍼 밴드, 그리퍼 로드 또는 배튼(batten) 및 밴드 가이드 또는 로드 가이드에 큰 부하가 걸리며 상당한 마모가 발생하게 된다. 더욱이, 이와 같은 방식으로 가해지는 압축력 때문에 밴드 그리퍼가 경사에 눌려지며, 그 결과 경사가 끊어지게 된다. 이러한 이유 때문에, 그리퍼 밴드와 그 가이드가 보강되어야 한다. 이 때문에 이동되는 질량이 커지게 되며, 그 결과 가능한 한 질량이 작아야 한다는 구비 사양과 모순이 되며 제직기의 회전 속도를 감소시키게 된다. 고 생산성 측면에서, 쉐드의 내부에서 그리퍼가 뜨레드의 이송 영역으로 진동이 발생할 수 있으며 작동 요소들과 충돌할 수 있다는 것 역시 고려되어야 한다. 그래서, 이와 같은 주파수와 진폭을 갖는 진동을 가능한 한 감소시키기 위해서 특별한 조치가 취해져야 한다.
공지된 바와 같이, 뜨레드의 종류에 따라 클램핑 작용력(clamping force:죄는 힘)이 결정된다. 그래서, 이러한 방식으로 뜨레드 클램프의 기계적인 제어와 전기·기계적인 제어 두 가지 경우 모두에서 클램핑 작용력이 설정되어야 한다. 다양한 종류의 뜨레드로 제직 작업을 수행하기 위한 위와 같은 방식의 제어는 그 적용에 있어서 제한적이라는 것이 증명되는데, 이는 한편으로는 테스트를 통해서 평균적인 클램핑 작용력이 설정되어야 하며, 다른 한편으로는 제직기가 작동 중인 상태일 때 클램핑 작용력을 설정하는 것이 가능하지 않으며 그래서 클램핑 작용력이 제공되지 않기 때문이다.
또한, 위에 기술된 실시예에는 뜨레드 클램프를 제어하기 위해서 각각의 작용점(point of influence)에 작동 요소의 배치가 하나씩 지정되어야 하는 단점이 있는데, 특히
a) 피드 그리퍼 : 쉐드 중앙에서 작동
b) 픽-업 그리퍼 : 쉐드 중앙에서 작동
c) 피드 그리퍼 : 삽입 측면에서 뜨레드 입력 작동
d) 픽-업 그리퍼 : 캐치(catch)되는 측면에서 죄여진 상태의 뜨레드를 해제(release)시킴
e) 피드 그리퍼 : 삽입 측면에서 해제 작동
과 같이 지정되어야 하는 단점이 있다.
그 결과, 최대 다섯 가지의 배치가 필요하게 되며, 이들은 개별적으로 작동되어야 한다.
이는 다음과 같은 단점을 야기한다.
1) 최대 다섯 가지의 배치에 대한 정비/보수
2) 높은 고장 발생률
3) 성능의 감소
4) 높은 경비 지출.
그래서 공지된 기술은 뜨레드 클램프를 제어하는 데 적합하지 않다.
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 그리퍼 제직기(weaving machine)의 그리퍼 및 그리퍼를 구비한 위사 삽입 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 그리퍼의 제 1 실시예를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 그리퍼의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 그리퍼의 제 3 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 그리퍼의 제 4 실시예를 도시하는 도면.
도 5는 하나의 위사가 삽입되는 동안 뜨레드 클램핑 작용의 사이클을 도시하는 힘/시간 다이어그램.
도 6은 본 발명에 따른 위사 삽입 장치의 실시예를 도시하는 도면.
청구항에 명시된 바와 같이, 본 발명은 그리퍼와 경사 삽입 장치를 개선하는 목적을 달성한다.
그리퍼의 뜨레드 클램프는 그리퍼에 배치된 액추에이터에 의해서 포지티브 방식으로, 즉 외부로부터의 힘의 작용 없이 제어되며, 그래서 그리퍼 헤드, 그리퍼 가이드 및 경사에 작용하는 어떠한 하중도 예방될 수 있다. 그래서, 그리퍼 요소에 대한 재 조절 및 수리가 거의 필요 없게 된다. 경사의 끊어짐 현상이 방지되며, 그 결과 운영비가 상당히 감소되며 제직 생산량이 현저하게 증가한다. 삽입될 위사의 물리적인 데이터 및 제직 데이터(weaving data)에 따라 제직기가 작동 중에 제직 사이클 내에 있는 동안, 뜨레드 클램프는 위사 하나 하나에 의해 영향 받을 수 있다. 원하는 뜨레드 클램프의 클램핑 작용력 값이 설정되며 제어 장치에 의해 조절된다.
위사 삽입 사이클 동안에, 뜨레드 클램프에 의해서 다음과 같은 기능이 행해진다.
1. 피드 그리퍼가 뜨레드 피더로부터 위사를 넘겨받는다
2. 위사를 쉐드로 운반한다
3. 위사가 피드 그리퍼로부터 거의 쉐드의 중앙에 있는 픽-업 그리퍼로 이송된다
4. 삽입 동작의 말미에, 픽-업 그리퍼의 뜨레드 클램프가 죄여진 상태의 위사를 해제시킨다.
5. 클리닝(cleaning) 작업이 이루어지도록 뜨레드 클램프가 해제된다.
6. 필요한 경우, 뜨레드 클램프의 클램핑 작용력이 변경된다.
피드 그리퍼 및 픽-업 그리퍼의 뜨레드 클램프는 본질적으로 유사한 디자인을 가지며, 그 결과 동일한 제어 장치에 의해서 액추에이터가 작동하게 된다. 그래서, 생산비용이 상당히 감소된다. 뜨레드 클램프를 작동시키기 위해서 트랜스포머가 사용됨으로써, 그리퍼에 가해지는 작용력이 회피된다. 이러한 조치에 의해서, 예를 들면 제로 트위스트(zero twist) 또는 너브 얀(knub yarn)과 같이 다양한 얀(yarn)이 동시에 처리되도록 하면서 그리퍼 제직기를 최대 1000 RPM으로 작동하는 것이 가능하다.
아래에는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명이 설명되어 있다.
본 발명에 따른 그리퍼의 일 실시예를 도시하는 도 1을 참조한다. 그리퍼는 하우징(1), 전자석(2) 및 뜨레드 클램프(3)를 포함한다. 하우징(1)은 도시되지 않은 수단에 의해 서로 연결된 기본 몸체(basic body((4)와 커버 부분(5)으로 구성된다. 전자석(2)은 일 측면, 즉 기본 몸체의 측면에 배치된다. 뜨레드 클램프(3)는 두 개의 암을 가진 레버로 디자인되고 샤프트(7) 상에 선회 가능하게 배치된 클램핑 레버(6)와, 기본 몸체(4) 상에 형성된 클램핑 표면(8)을 포함한다. 하나의 암 레버에는 기본 몸체(4)에 형성된 클램핑 표면과 상호 작용하는 클램핑 부분(9)과, 자유단에 기본 몸체와 함께 위사(도시되지 않음)의 입구 틈새(entry gap)를 형성하는 비스듬한 부분(angled portion)(10)을 구비한다. 그리퍼의 입구 측면과 반대인 단부에는, 운송부의 연결 부분(11)이 기본 몸체(4) 상에 형성된다. 또한, 클램핑 표면(8)에 대해서 클램핑 부분(9)이 눌려지도록 미리 응력을 부여하기(prestress) 위해서 스프링(12)이 구비된다. 또한, 그리퍼에는 위사의 정지 부재(stop member)(15)가 구비된다. 클램핑 레버를 작동시키도록 병진 운동을 발생시키기 위해서, 리니어 모터 또는 서보모터가 이용될 수 있다. 이러한 유형의 구동 수단이 사용되는 경우, 클램핑 레버는 모터의 드라이브 샤프트에 결합되는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 본 발명에 따른 실시예에서, 그리퍼는 하우징(21), 뜨레드 클램프(22), 및 압전 석영(piezoelectric quartz) 소자(23)를 포함한다. 하우징은 기본 몸체(24)와 커버 부분(25)으로 이루어진다. 뜨레드 클램프는 탄성 재료로 이루어진 띠(strip) 형상의 클램핑 부분(26)과 상기 기본 몸체(24) 상에 형성된 클램핑 부분(17)을 포함한다. 클램핑 부분(26)은 일 단부가 기본 몸체(24)에 고정되며, 타단부에 기본 몸체와 함께 위사(도시되지 않음)의 입구 틈새를 형성하는 비스듬한 부분(angled portion)(27)이 구비된다. 클램핑 부분(26)에는 연장부(extension)(28)와 상기 연장부에 횡 방향으로 돌출한 핀(29)이 구비되어 있다. 압전 석영 소자(23)는 일 측면이 기본 몸체에 고정되며, 다른 측면에는 핀(29)과 맞물려 있는 결합부(coupling part)(30)가 구비되어 있다. 그리퍼의 입구 측면과 반대인 단부에는, 운송부의 연결 부분(11)이 기본 몸체(4) 상에 형성된다.
도 3에 도시된 본 발명의 실시예는 디자인과 전자석의 배치에서 도 1의 실시예와 다르다. 그리퍼는 하우징(31), 뜨레드 클램프(32) 및 전자석(33)을 포함한다. 하우징은 기본 몸체(34)와 커버 부분(35)으로 구성되어 있다. 뜨레드 클램프(32)는 위사(도시되지 않음)를 가이드하기 위한 가이드 부재(36)와, 클램핑 부분(37)을 포함한다. 가이드 부재(38)는 띠 형상을 이루며 비스듬한 부분(38)을 구비한다. 클램핑 부분(37)도 유사하게 띠 형상을 이루며 비스듬한 부분(39)을 구비한다. 클램핑 부분은 가이드 부분 상에 놓여질 수 있도록 배치되며, 그래서 비스듬한 부분(38, 39)은 위사(도시되지 않음)를 위한 V 형상의 입구 틈새를 형성한다. 전자석(33)은 U 형상의 코어(43)와 권선(winding)(40)을 구비하며, 가이드 부분이 코어의 레그(leg)에 있는 단부 표면(end surface) 상에 놓여질 수 있도록 가이드 부분의 아래에 전자석(33)이 배치된다. 본 실시예에서, 가이드 부분(36)은 비자성 재료(magnetically non-conductive material)로 이루어지며, 클램핑 부분(37)은 마그넷 아마추어(armature)를 형성하며 자성 재료로 이루어진다. 기본 몸체(34)는 유사하게 운송부의 연결 부분(11)을 구비한다. 본 실시예에서, 정지 바(stop bar)(41)가 정지 부재 대신에 구비된다.
도 4에 도시된 본 발명의 실시예는 디자인과 압전 석영 소자의 배치에 있어서만 도 2에 도시된 실시예와 다르다. 전류가 압전 석영 소자(19)에 인가될 때, 이 압전 석영 소자(19)는 X-방향으로 팽창하며 위사를 죄일 수 있도록 뜨레드 틈새(thread gap)를 폐쇄시킨다. 더 상세하게 설명될 필요가 없다.
위에서 설명된 실시예에서, 액추에이터는 각각의 경우에 유도(induction) 방식에 의해서 작동된다. 이를 위해서, 그리퍼의 외부에 배치된 제 1 유도 코일(70)과, 그리퍼의 하우징(1, 21, 31) 내에 배치된 제 2 유도 코일(71)이 구비된다. 또한, 하우징 내부에는 정크션 리드(junction lead)(52)를 통해서 액추에이터에 연결된 전류 변환기와 증폭기(72)가 배치된다. 오리피스(orifice)(75)가 각각의 경우에 커버 부분(5, 25, 35) 내에 구비된다.
도 5를 참조하면, 다음의 설명은 도 2의 실시예를 기초로 한 것이다. 도면에는 제직기 주 샤프트의 회전각을 나타내는 횡 좌표(가로축)와 클램핑 작용력을 나타내는 종 좌표(세로축)로 표시되는 다이어그램이 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 세 가지 작동 상태, 구체적으로 홀딩(holding) (A), 클램핑 (A+B), 및 해제 (A-C) 상태가 회전각의 함수로 뜨레드 클램프에 대해서 정의된다. 각각의 작동 상태에는 작용력 A, B, C가 할당된다. 홀딩 작용력 A는 탄성 요소(26)에 의해서만 작용하며 제직기와 액추에이터가 오프(off)된 상태일 때도 작용하게 된다. 삽입도리 위사는 먼저 개방된 뜨레드 클램프로 도입되며, 그 다음에 액추에이터에 의해 발생되는 클램핑 작용력 B의 작용을 받는다. 그래서 위사의 클램핑은 두 작용력의 합인 A+B로 이루어진다. 클램핑 작용력 B는 최대치까지 지속적으로 조절 가능하며, 그래서 위사의 유실(loss)을 확실하게 방지할 수 있게 된다. 위사가 피드 그리퍼로부터 픽-업 그리퍼로 이송되는 동안에, 액추에이터는 제어 프로그램에 의해서 반전되며, 그래서 두 힘의 차 A-C인 해제 작용력이 발생되게 된다. 삽입 동작이 완결되고 난 후에, 해제 상태의 뜨레드 클램프가 소제될 수 있다. 위에서 설명된 동작은 피드 그리퍼에 적용될 수 있으며, 반대 사이클로 작동하는 경우에 픽-업 그리퍼에도 또한 적용 가능하다.
도 6에는 피드 그리퍼(61), 픽-업 그리퍼(62), 상기 피드 그리퍼와 픽-업 그리퍼를 각각의 경우에 제직이 이루어지는 폭의 중앙부(63)로 운반하는 운송부(64), 및 액추에이터를 작동시키는 장치를 구비한 위사 삽입 장치가 도시되어 있다. 운송부(64)는 가이드(69)와 구동 수단(도시되지 않음)에 구동 방식으로 연결된 밴드 휠(band wheel)(67)이 구비된 그리퍼 밴드(66)를 포함한다. 이 그리퍼 밴드는 가요성(flexible) 재료, 예컨대 복합 플라스틱과 같은 것으로 이루어진다. 액추에이터를 작동시키는 장치는 상기 중앙부(63)의 양 측면 상에 형성된 쉐드 위의 뜨레드 이송 영역에 배치된다. 이 장치는 두 개의 공심(air-core) 트랜스포머 또는 커뮤테이터(commutator)를 구비하는데, 이들 트랜스포머 또는 커뮤테이터는 그리퍼(61, 62) 상에 배치된 제 1 유도 코일(70)과 제 2 유도 코일(71), 및 제 1 유도 코일(70)을 제직기 주 샤프트 및/또는 직물의 회전각의 함수 또는 제직 데이터(weaving data)의 함수로 제어하기 위해서 각각의 경우에 리드(68)를 통해서 제 1 유도 코일에 연결된 제어 장치(65)로 구성된다.
본 발명의 다양한 실시예가 개시되어 있다. 다양한 변경과 수정이 본 발명 관련 분야의 당업자에게 자명할 것이며, 청구항에 의해서만 본 발명의 범위가 한정된다는 것이 주지되어야 한다.

Claims (9)

  1. 하우징(1, 21, 31)과, 뜨레드 클램프(thread clamp)(3, 22, 32, 56), 및 그리퍼 밴드(gripper band) 또는 그리퍼 로드(rod)(66)의 연결 부분(11)을 구비하는 그리퍼 제직기의 그리퍼에 있어서,
    상기 뜨레드 클램프의 클램핑 작용력(clamping force : 죄는 힘)과 클램핑 사이클을 직접 제어하기 위해서, 상기 하우징 내에 배치되고 상기 뜨레드 클램프에 적어도 구동 방식으로 연결되거나 직접 연결된 전기적으로 작동되는 액추에이터(2, 23, 33, 19)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 그리퍼 제직기의 그리퍼.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 액추에이터(2, 23, 33, 19)는 상기 뜨레드 클램프(3, 22, 32, 56)에 연결되는 것을 특징으로 하는 그리퍼 제직기의 그리퍼.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 액추에이터는 전자석(electromagnet)(2, 33)인 것을 특징으로 하는 그리퍼 제직기의 그리퍼.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 액추에이터는 압전 석영 소자(piezoelectric quartz element)(23)인 것을 특징으로 하는 그리퍼 제직기의 그리퍼.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 액추에이터는 리니어(linear) 모터 또는 스테핑(stepping) 모터인 것을 특징으로 하는 그리퍼 제직기의 그리퍼.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뜨레드 클램프에 미리 응력을 가하기 위한 탄성 요소(12, 26)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 그리퍼 제직기의 그리퍼.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 탄성 요소(12, 26)는 상기 액추에이터에 의해 발생되는 클램핑 작용력보다 더 작은 부분적인 클램핑 작용력을 발생시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 그리퍼 제직기의 그리퍼.
  8. 피드 그리퍼(feed gripper)와 픽-업 그리퍼(pick-up gripper)를 앞·뒤로 병진 운동시키기 위한 상기 피드 그리퍼와 픽-업 그리퍼의 운송부(transport unit)(64)와, 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 그리퍼를 구비하는 그리퍼 제직기의 위사(weft) 삽입 장치에 있어서,
    액추에이터(2, 23, 33, 19)를 작동시키는 장치와, 상기 액추에이터(2, 23, 33, 19)를 주 샤프트 및/또는 직물의 회전각의 함수 또는 제직 데이터(weaving data)의 함수로 제어하기 위한 제어 장치(65)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 그리퍼 제직기의 위사 삽입 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제어 장치(65)는 상기 액추에이터를 개방 루프(open loop) 또는 폐루프(closed loop) 방식으로 제어하기 위한 마이크로프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 그리퍼 제직기의 위사 삽입 장치.
KR1020007012886A 1998-05-18 1999-03-08 레이피어 제직기의 그리퍼 및 위사 삽입 장치 KR100592469B1 (ko)

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