KR20010108375A - 파워 직조기 내의 씨실 삽입 최적화 및 감시 방법 - Google Patents

Abstract

씨실 방사(1)가 실 저장소(3)의 도움을 받아 스풀(2)이 회수되고, 방사 장력 장치(4) 및 본 발명에 의한 실 방사력 센서(thread force sensor, 5)를 통과한다. 씨실 상에 작용되는 힘은, 상기 씨실을 편향시켜 실의 반응력(7)이 압력에 민감한 장치(6)에 의하여 전기적 신호(13)로 변환되도록 하는 방법으로 공지된 수단에 의하여 계측된다. 방사력 센서(5)에 의하여 공급되는 전기 신호는 측정 유닛(14) 내에서 전기적으로 증폭되고, 씨실 공정 도중에 조작자에 의하여 방향 조정되고 조작자에게 그에 관한 외란 및 수정 사항을 알려주는 디스플레이(16) 상의 신호(15)의 형태로 방출된다. 측정 유닛(14)은 기계 제어 시스템(19)에 데이터 라인(17)을 통하여 연결되는데, 기계 제어 시스템(19)은 예를 들어 기계의 메인 샤프트 순시적 각 위치와 같으며, 상기 씨실 삽입에 관련되는 순간적인 다른 기계적 기능을 위한 시간 신호들을 측정 유닛(14)에 공급한다. 기계 제어 시스템은, 예를 들어 실이 씨실 삽입 도중에 끊어지면 즉각 정지시키거나 또는 기계에 관련된 경보 수단을 외란이 발생했을때 작동시켜서 조작자에 의한 조작을 요구할 수 있도록 데이터 라인(18)을 통하여 실 방사력 센서로부터 전달되는 감시 신호를 수신한다.

Description

파워 직조기 내의 씨실 삽입 최적화 및 감시 방법{Method for optimizing and monitoring weft insertion in power looms}

공지된 직조기 내에서, 씨실 삽입 사이클은 고정적으로 입력된 프로그램에 의하여 결정되고, 기계적, 용량적, 마찰-전기적 또는 광학-전기적 타입의 방사 감지기(yarn feeler)에 의하여 감시 된다. 방사 파손에 대한 상기 센서들의 신뢰성 있는 응답을 보장하기 위하여, 센서들은 상대적으로 저속으로 반응하여야 하는데, 예를 들어, 10 ms 또는 그 이상의 응답 시간을 가지고 반응하여야 한다. 이러한 방법에 의하면, 삽입과 삽입 사이에 씨실을 삽입하는 동안의 방사 이동 사이클은, 방사 경로에 따라 제공된 상이한 센서들에 의하여 시간의 응답 점들을 계측함으로써 막연하게 결정될 수밖에 없다. 이러한 씨실 삽입 동안 연속적으로 수행되는 방사 이동의 계측 및 감시는 배제된다. 또한, 예를 들어 공기 분사 직조기의 공기 노즐의 목표 제어 방법과 같은 방사 삽입 사이클 최적화 방법은 이러한 경우에는 불가능하다. 더 나아가, 조기에 방사 삽입의 문제점을 감지하는 것이 어렵다. 그러나, 삽입 외란과 같은 경우에 직조기를 신뢰성 있게 정지시키는 것은 직물의 결함을 방지하기 위하여 필요하다. 그러한 이유들 때문에, 현존하는 센서들은 흔히 예민하게 조절되어 의심스러운 상황에서도 직조기를 정지시킬 수 있도록 한다. 이러한 이유로, 조작자에 의한 간섭이 점점 요구되었다.

때로는, 씨실 방사 내의 인력은 실험적인 방법으로 과학적 목적을 위하여 계측된다. 이러한 목적을 위하여 사용되는 센서들은 예를 들어, 장력 계측 스트립의 형태의 역학-전기적인 변환기(transducer)를 채택한다. 사용되는 재료들은 민감도, 과부하를 견디는 능력 및 한계 주파수(limit frequency)를 제한하여, 신중하게 준비된 실험실 계측은 단일 선택 삽입 사이클동안에만, 그리고 센서들의 편향(deflection) 지점에 가해진 추가적인 부하를 견딜 수 있는 특별히 강인한 방사에 대해서만 수행될 수 있다. 산업적인 생산을 위해서는 상기와 같은 방법은 사용될 수 없고, 더 나아가 제한된 수명 때문에, 그러한 실험적인 장치들을 다루는 것은 복잡해지고 고비용이 발생한다.

본 발명은 직조기에 관한 것으로서, 특히 직조기 내에 씨실 삽입 최적화 및 감시 방법에 관한 것이다.

도 1에서, 본 발명에 따른 방법에 따르는 수단들의 개략적인 연결이 도시된다. 도 2는 방사력 신호를 나타낸다. 도 3은 씨실 삽입을 감시하기 위한 방법에 따른 실장을 나타낸다. 도 4는 씨실 삽입을 최적화하기 위한 원리를 나타낸다.

본 발명의 목적은 씨실 삽입 동안에 방사력(yarn force)을, 정당한 가격의, 강인한, 정밀하고 신속히 반응하는 센서를 이용하여 계측하고 씨실 삽입의 사이클을 최적화하고 더욱 신뢰성 있게 감시하기 위한 것이다. 센서는 방사 편향의 원리에 기초한다. 편향 각은 45도 이하이며, 바람직하게는 30도 이하인 것이 바람직하다. 센서의 한계 주파수는 1 kHz 이상으로 설정되며, 바람직하게는 5kHz 이상으로 설정된다. 바람직하게는, 센서는 압전-저항식(piezo-resistive) 또는 압전식 수정을 이용하여 구현되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 압전-저항식 계측 이론을 위하여서, 하니웰(Honeywell) 사의 PK8870 타입의 힘 센서가 사용된다. 상기와 같은 센서는 적어도 1 kHz의 한계 주파수를 가지며, 바람직하게는 5 kHz 이상의 한계 주파수를 가지는 직류 전압 증폭기와 함께 상호 작용하도록 채택된다. 예를 들어, 압전식 계측 이론을 수행하기 위하여, 전하 증폭기와 상호 작용하도록 키스틀러(Kistler) 사의 생산 프로그램의 힘 센서가 채택된다. 이러한 경우에, 준 안정(quasi static) 출력 신호가 삽입 사이클의 무력 페이즈(forceless phase)에서 증폭기를 각각 리셋 함으로써 발생된다. 압전식 계측 방법은 키스틀러 사의 판매 문서에 상세히 설명된다.

계측 장치의 원리가 도 1에 개략적으로 도시된다. 씨실 방사 공급기(3)가 보빈(bobbin, 2)으로부터 씨실 방사(1)를 회수한다. 본 발명에 따르면, 씨실 방사는 방사 브레이크(yarn brake, 4) 및 방사력 센서(5)를 통과한다. 씨실 방사에 작용하는 힘은 씨실을 편향시키고 방사의 반응력(7)을 압력에 민감함 요소(6)를 이용하여 전기적 신호(13)로 변환하는 공지된 방법에 의하여 계측된다. 더 나아가, 씨실 방사의 다운스트림(downstream)은 각 씨실 삽입의 상이한 씨실 방사의 기능적 공동작용(co-ordination)에 책임을 지는 소위 색 선택기를 지나친다. 씨실 삽입은 방사를가속하고 더 진행하도록 하는 요소(9)에 의하여 능동적으로 수행된다.

상기한 요소(9)는 직조기의 종류에 기초하여 상이한 디자인을 가질 수 있다. 그 요소는 발사체(projectile)이거나 그리퍼(gripper) 이거나 공기 분사식 직조기의 메인 노즐 및 후속 릴레이 노즐들일 수 있으며, 또는 물 분사식 직조기의 분사기(injector)일 수 있다. 씨실 삽입 동안에, 씨실 방사는 가위(10 및 12) 간에 위치된 직조실(11)을 통과한다. 힘 계측 요소(6)는 방사 가이드 요소와 함께 제공되는 플레이트(5) 상에 장착되거나 상기 힘 계측 요소(6) 내에 바람직한 힘 요소가 생성되도록 기계 내의 방사로(yarn path)에 통합될 수도 있다. 어떠한 경우에도, 상기 요소는 직조실(11) 입구의 업스트림이 아니라, 방사 브레이크(4)의 방사로 다운스트림 내에 위치된다; 공기 및 물 직조기의 경우에 업스트림은 메인 노즐(9)의 업스트림에 해당된다.

방사력 센서(5)에 의하여 출력되는 전기적 신호(13)는 측정 유닛(14)에서 전기적으로 증폭되고, 측정되며 조작자에게 씨실 삽입의 사이클 및 외란 및 정정 사항들을 알려주는 지시기(16)로 보내지는 신호(15)의 형태로 운반된다. 이러한 목적을 위하여, 측정 유닛(14)은 데이터 라인(17)을 통해 기계의 제어부(19)에 연결된다. 제어부(19)를 통하여, 측정 유닛(14)은 씨실 삽입에 동참하는 다른 기계 기능들에 대한 시간 신호들을 공급받는데, 그 예를 들면, 기계의 메인 샤프트의 순시 각 위치이다. 예를 들어, 씨실 삽입 도중 방사의 파손이 발생하였을 때 순간적으로 정지시키거나 조작자가 참여하여야 할 만한 외란이 발생하였을 경우에 기계에 관련된 경보기를 동작시키기 위하여, 상기 기계 제어부는 방사력 측정 유닛(14)의 감시신호도 데이터 라인(18)을 통해 수신한다.

신호(13)의 모양은 도 2에서 공기 분사 직조기의 예를 들어 시간적인 생성의 형태로 도시되었다. 도면은 방사력 당김힘(pull)을 수직축(20)으로 나타내고 수평축(21)에는 시간을 나타낸다. 최초 씨실 삽입 공정 외부의 섹션(22) 내에서는 방사에 장력이 작용하지 않는다. 시간 23의 지점에서, 방사는 가속되고 직조실에 입장한다. 이것은 방사력에 급격한 증가를 야기한다. 시간 간격 24 동안, 방사는 직조실을 통과하여 진행한다. 시간 25 지점에서, 공급기 또는 선행 감기 장치(3)에 의하여 그 길이 방향으로 계측된 방사는 전형적인 힘 최고점을 지나 정지한다. 그러면, 방사는 시간 27 지점에서 리드(reed)가 직물에 대해 방사를 두들기고 또다시 특징적인 힘 최고점을 생성할 때까지 팽팽한 상태를 유지한다. 후속적으로, 방사는 가위(10 및 12)에 의하여 양 측면이 절단된다. 방사력은 감소하고, 사이클은 다시 시작된다.

상기 신호들을 측정하기 위한 상이한 가능성에 대해서 후술될 것이다. 도 3은 도 2에 유사하게, 아무런 외란이 없는 씨실 삽입의 힘 신호를 도시한다. 소정 시간 간격동안 이러한 신호 발달을 감시하는 것은 디지털 신호 처리의 공지된 선행 기술에 포함된다. 이러한 목적을 위하여 센서에 의하여 아날로그 형태로 생성된 신호는 최대 10 ms의 시간 간격이며 바람직하게는 1ms 이하인 시간 간격으로 디지털화되고, 각 시간 단계에 관련된 한계치들과 비교된다. 상기 비교치 들은 기계의 사용자에 의하여 방사 데이터 또는 실험치에 기초하여 설정될 수 있거나 적응적 제어 원리에 따른 측정 장치에 의하여 동작하는 동안 결정되고 설정될 수도 있다. 또한,소위 조작자에 의한 교시(teach-in)가 제공된다. 최종적으로, 각 시간 단계 당 동작 실험으로부터 지득된 방사력의 결정된 사이클에 기초하여 평균치를 형성하여 상기 평균치에 기초하여 목표 패턴을 설정하는 것이 제공된다. 각 단일 씨실 삽입이 상기 목표 패턴과 비교된다. 소정 허용치를 벗어나는 경우, 경보가 주어지거나 기계는 정지된다. 결정적인 장점은, 후속적인 정지를 야기한 발생된 힘 생성이 가능하여 조작자에 의한 진단이 행하여질 수 있으며, 상기 힘 생성은 기계 자체에 의하여 제공된 그림과 비교될 수 있다는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들어 한계치는 방사의 삽입 도중의 최대 당김힘(30)일 수 있다. 상기 당김힘은, 그 값이 일반적으로 방사가 정지되었을 때 발생하는 값보다 작은 방사의 동시적 가속에 기인하여 결정된 값에 한정된다. 전 씨실 삽입 동안에, 최소 방사력(31)은 방사 파손을 즉시 감지하기 위하여 감시 되어야 한다. 결과적으로, 32에서 정지되었을 때의 방사의 최대 부하가 감시 되어야 한다. 다른 측면에서의 상기 최대 힘의 강도는 성공적으로 수행된 씨실 삽입을 위한 확인 피처(confirming feature)이며 또다시 최소치(32)와 관련하여 감시 된다. 또한, 최대 힘(23, 25, 27)의 지점에서 제공되는 시간적 발달이 제어부에 의하여 유사한 방법으로 감시 되어야 한다. 본 명세서에서, 상기 기능은 가위들(12)의 위치에 위치된 광센서에 의하여 방사 팁의 도착을 감시하는 현재의 통상적 기술에서와 같이 수행되므로 더 자세히 설명되지 않는다(도 1 참조).

도 4는 씨실 삽입을 최적화하기 위하여 본 발명에 의한 방법이 어떻게 사용되는지를 나타낸다. 방사력은 수직축(20)에 나타난다. 수평축(40)은 시간축인 것으로 보면 안되며, 그 섹션들이 직조기의 메인 샤프트의 회전 각도의 결정된 숫자에 상응하는 직조 사이클의 섹션들(41)로 나뉘어진다. 이것으로부터, 씨실 삽입 동안에 발생한 결정된 효과들이 직조기의 제어 기능에 연관되는지가 증명될 수 있다. 이것은 씨실 삽입을 최적화하는 동안의 실용적 동작에 매우 결정적인데, 그 이유는 조작자가 어떤 간섭이 필요한지 결정하여야 하고, 또는 요구되며 유용한 간섭이 조작자를 위하여 자동 최적화 방법으로 디스플레이 되어야 하기 때문이다. 정확한 힘 생성(42)이 일련의 삽입 사이클들의 평균치들을 생성함으로써 결정되고, 스크린 상에 컬러로(본 경우에는 점으로) 디스플레이 된다. 특정 사이클의 일탈은 기계의 정지를 야기하는데, 그 예로는 방사 파손에 의한 씨실 삽입(43 또는 44)이 정지되는 것과 같은데, 상이하고, 명백히 가시적인 방법으로 디스플레이된다. 이러한 경우에, 요즘에는 지시가 직조기의 문자-수 디스플레이에 의하여 용이한 방법으로 제공되기 때문에 자동적인 힘 분석 또한 오류의 종류를 지시지만, 그러나, 예를 들어 씨실 오류 또는 날실 오류 간의 차분화와 같은 한정된 정도까지만 제공된다.

유사한 방법으로, 디스플레이는 예를 들어 방사 정지의 과도한 최대 힘(45)과 같은 악성 조정치를 지시한다. 이런 경우에, 기계가 정지되지 않았다고 하더라도, 예를 들어 릴레이 노즐의 압력을 낮춤으로써 씨실 삽입을 감속하는 것과 같은 조정치를 변화시킴으로써 화살(46)이 개선될 수 있는 민감한 조건들을 강조한다.

본 발명에 따른 방법은 산업용 직조기에 사용될 수 있다.

Claims (9)

1. 직조기(weaving machine) 내에 씨실을 삽입하는 동안의 방사력(紡絲力, yarn force)을 계측하기 위한 방법에 있어서,

   삽입 및 삽입 사이에 연속하여 적어도 100 헤르쯔의 샘플링 레이트로 행하여지는 디지털 측정(evaluation)에 관련하여 적어도 1킬로 헤르쯔의 한계 주파수(limit frequency)를 가지는 센서가 채택된 것을 특징으로 하는 계측 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 방사력을 감지하기 위하여 압전-저항식(piezo-resistive) 계측 요소가 사용되는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 방사력을 감지하기 위하여 압전식(piezo-electric) 계측 요소가 사용되는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사력의 계측은, 직조실(weaving shed) 내의 입구의 업스트림을 제외하고, 씨실 방사 브레이크(weft yarn brake)의 방사로(yarn path) 다운스트림 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사력 신호는 상기 직조기의 메인 샤프트의 각 위치에 관련되어 측정되는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사력은 시간 또는 상기 메인 샤프트 회전각에 관련하여 결정되는 섹션 내의 최소 한계치를 고려하여 감시되고, 상기 직조기의 소정 기능은 상기 방사력이 상기 최소 한계치 이하로 떨어질 경우 개시되는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사력은 시간 또는 상기 메인 샤프트 회전각에 관련하여 결정되는 섹션 내의 최대 한계치를 고려하여 감시되고, 상기 직조기의 소정 기능은 상기 방사력이 상기 최대 한계치 이하로 떨어질 경우실행 착수되는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
8. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사력 사이클의 결정된 피처(features)의 거리는 시간 또는 상기 메인 샤프트 회전각에 관련하여 소정 허용치 필드(tolerance fields) 내에서 감시되고, 상기 직조기의 소정 기능은 상기 거리가 상기 허용치를 초과할 경우 개시되는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
9. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 목표 패턴은 상기 씨실 삽입 페이즈 동안 상기 방사력의 사이클로부터 형성되고, 그 후 상기 목표 패턴을 따르도록 상기 방사력이 감시되며, 상기 목표 패턴과의 일탈이 발생하면 상기 직조기의소정 기능이 개시되는 것을 특징으로 하는 계측 방법.