KR200464543Y1 - 정밀한 원단 교정이 가능한 포목교정기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 정밀한 원단 교정이 가능한 포목교정기에 관한 것이며, 포목교정기 스큐모터 및 보우모터 각각의 일측에 각각의 엔코더를 장착하여, 설정 기준값과 대비하여 모터출력을 제어함으로써 모터 부하상태와 무관하게 정확한 스큐롤러 및 보우롤러의 회전이 가능하고, 이로써 정밀한 포목교정이 가능한 포목교정기에 관한 것이다.

Description

정밀한 원단 교정이 가능한 포목교정기{A weft straightener with accurate correcting ability for fabric using an encoder}

본 고안은 정밀한 원단 교정이 가능한 포목교정기에 관한 것이며, 포목교정기 스큐모터 및 보우모터 각각의 일측에 엔코더들을 장착하여, 설정 기준값과 대비하여 모터출력을 제어함으로써 모터 부하상태와 무관하게 정확한 롤러 회전이 가능하고, 이로써 정밀한 포목교정이 가능한 포목교정기에 관한 것이다. 아울러, 현재의 스큐(skew)롤러 및 보우(bow)롤러 각각의 절대 위치정보를 사용자에게 제공할 수도 있는 기능을 가지는 포목교정기에 관한 것이다.

일반적으로, 경사(經絲)와 위사(緯絲)로 제직되는 섬유 원단은 제직 시에 위사에 굴곡(屈曲)이나 경사(傾斜)가 발생하게 되며, 발생한 위사의 굴곡이나 경사를 염색공정 또는 텐트공정 이전에 교정하지 않으면 원단을 상품화할 수 없다. 자동 포목교정기는, 이와 같이 원단의 직조 시에 원단의 위사에 굴곡이나 경사가 발생되면, 이 굴곡 또는 경사를 염색공정 또는 텐트공정 이전에 원단 위사가 경사와 정확히 90도(격자형)을 이루도록 자동으로 교정하는 장치이다. 교정기 하부 가이드롤러 사이에는 원단 실의 각도를 정밀하게 검출하는 다수의 감지부가 포함되며, 이러한 감지부는, 가이드롤러를 통과하는 원단의 실 각도를 검출하기 위해 램프에서 천의 종류에 따라 조절된 빛의 밝기를 발산시켜 원단을 투과하여 센서로 유입되는 빛의 량에 따라 실의 각도를 검출한다. 감지부에서 얻어진 정보는 콘트롤유닛을 통하여 각종 롤러의 모터를 제어하여 즉 롤러의 회전속도 및 회전위치를 제어함으로써 원단은 교정된다.

이러한 종래의 자동포목교정기(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(20)의 상부측에는 원단을 교정하기 위한 즉 원단의 각도가 삐뚤어져 굴곡되거나(보잉) 경사지는 것(스큐잉)을 교정시키는 보우롤러(bow rol1er)(40) 및 스큐롤러(skew rol1er)(30)가 구성되고, 하우징(20)의 하부측에는 교정된 원단의 각도를 정밀하게 검출하여 콘트롤 유닛을 통해 원단의 각도가 정확히 교정되게 스큐롤러(30) 및 보우롤러(40)를 제어하는 감지부(60)가 구성된다.

상기 자동포목교정기에서의 모터들 (스큐롤러 및 보우롤러의 구동모터들)은 구동시간에 기초하여 회전됨으로써, 동일 시간에 모터들이 구동하여도 실제 모터들의 구동 정도 (롤러들의 회전위치)는 모터들의 부하상태에 따라 달라지므로, 정밀한 포목 교정에 문제가 있었다. 또한, 작업 상황에 따라 구동 시점에서의 스큐모터 및 보우모터의 절대 위치에 대한 정보가 필요한 경우 이러한 정보를 제공할 필요가 있었다.

본 고안의 목적은 자동포목교정기 스큐모터 및 보우모터 각각의 회전을 정밀하게 제어하는 것이며, 또 다른 목적은 포목교정기 작업자들에게 상기 모터들 (즉, 해당 롤러들)의 절대 위치정보를 제공하는 것이다. 자동포목교정기에서의 모터들은 교정 대상인 원단이 경유하는 스큐롤러 및 보우롤러와 직, 간접적으로 연결되므로, 본 고안에서 모터들의 정확한 회전이란 궁극적으로 포목교정기 롤러들의 정확한 회전으로, 모터들의 절대위치란 포목교정기 롤러들의 절대위치로 이해될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 스큐모터 및 보우모터, 교정센서 및 모터출력 제어기를 포함하여 구성되는 포목교정기에 있어서, 스큐모터 및 보우 모터 각각의 일측에 각각의 모터의 위치변화량을 측정하는 각각의 엔코더가 장착된 것을 특징으로 한다. 상기 제어기는 각각의 엔코더로부터 입력된 위치변화량 및 교정센서로부터의 기준값과 비교하여, 모터들이 기준값에 도달되도록 모터출력을 제어한다. 상기 엔코더들은 모터들에 직접 장착되어 구동되거나 모터 풀리로부터 동력전달수단 예를들면 벨트를 걸어서 간접적으로 장착되어 구동될 수 있다.

본 고안에 의하면 자동포목교정기 스큐모터 및 보우모터의 회전을 정밀하게 제어할 수 있으며, 부가적으로 포목교정기 작업자들에게 상기 모터들 (즉, 해당 롤러들)의 절대 위치정보를 제공할 수 있다. 이에 따라, 종래 모터 부하에 따라 스큐롤러 및 보우롤러의 회전량이 달라져 정확한 원단 교정이 불가능하였던 교정 작업은, 각각의 모터와 연동되는 각각의 엔코더를 이용한 모터출력제어에 의해 모터 부하상태와는 무관하게 원단의 위사 및 경사의 정밀 교정이 가능하다.

도 1은 자동포목교정기(10) 개략도이다.
도 2는 인크리멘탈 타입의 엔코더(ENB-500-3-1 모델, 1회전에 500개 펄스 출력)의 실물 사진이다.
도 3은 엔코더가 장착된 포목교정기 기계실 내부 사진이다.
도 4는 본 고안에 의한 모터 제어를 위한 제어 구성도를 도시한 것이다.

공지된 바와 같이, 엔코더는 회전축(Shaft)의 기계적인 변화량을 전기적인 신호(Pulse)로 변환하여 출력하는 광학식 장치로써, 본원에 적용된 로터리 엔코더는 회전축을 회전시키면 구형파 펄스를 출력하는 인크리멘탈 타입 및 회전축의 회전 각도에 따라 지정된 디지털 코드(BCD, Binary, Gray Code)를 출력하는 앱솔루트 타입이 존재한다. 본 고안은 모터들의 절대위치, 즉 롤러들의 절대위치정보를 사용자에게 제공하는 것을 본원의 다른 목적으로 제안하고 있으며 이를 위하여 모터들의 절대위치를 즉시 파악할 수 앱솔루트 타입의 엔코더들을 사용하는 것이 바람직하다. 한편 인크리멘탈 타입의 엔코더들을 적용하는 경우 절대위치는 포목교정기 작동개시에 롤러들을 한쪽 끝까지 이동시켜 기준위치 설정 리미트 스위치들을 작동시켜 기준위치 대비 절대위치가 연산될 수 있다.

도 2는 본원에서 적용된 인크리멘탈 타입의 엔코더(ENB-500-3-1 모델, 1회전에 500개 펄스 출력)의 실물 사진이며, 기본 작동은, 회전원판(DISK)에 일정 간격으로 구멍이 뚫려져 있고 광센서로 신호가 출력된다. 즉, 상기 회전축이 회전하면, 내부의 디스크(disk)가 같이 회전하므로, 센서에 의해 하이(high) 출력 및 로우(low) 출력을 반복한다. 출력 펄스 개수를 계수하여 회전 정도를 감지한다.

도 3은 포목교정기 기계실 내부 사진이다. 도 2에 도시된 엔코더는 모터 풀리를 경유하여 벨트로 모터와 연동된다. 도 4는 본 고안에 의한 모터 제어를 위한 제어 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 본 고안에 의한 포목교정기 모터 제어를 위한 구성은 개략적으로 교정센서 (100), 기준값 설정부 (110), 모터 (120), 엔코더 (130) 및 제어기(140)로 구성된다.

상기 모터(120)는 포목교정기에서 원단이 경유하는 롤러와 연결되는 모터를 의미하며, 스큐모터 또는 보우모터일 수 있다. 이하 간단하게 기술하기 위하여 스큐모터를 기준으로 설명되지만, 보우모터에도 동일하게 이해될 수 있다. 기준값 설정부(110)는 감지부 교정센서(100)로부터 입력된 경유 원단 스큐 각도(angle)로부터 스큐 각도를 0도로 교정하기 위하여 스큐 롤러가 회전되어야 할 목표위치를 설정한다. 구체적으로는, 포목교정기는 원단의 skew를 0도로 교정하는 장치이며, 이를 위하여 교정 목표각도 (기준값)가 측정되어야 한다. 상기 교정센서는, 공지된 바와 같이, 광학렌즈, 슬릿형태의 광센서 및 회로기판으로 구성되며, 이러한 교정센서들은 통상 다수개로 존재하며, 각각의 센서에서 보내오는 skew 값 (0도에서 이탈된 각도)을 평균하여, 원단의 skew 값을 결정하고, 이러한 원단의 skew 값에 따라, 이에 비례하도록, 기준값 설정부 (110)에서는 기준값을 갱신하도록 구성된다. 상기 제어기(140)는 엔코더로부터의 위치변화량 및 기준값을 비교하여 PID, PI 또는 P 제어 등으로 모터출력값을 연산하여 모터를 제어함으로써 궁극적으로 원단의 skew를 기준값으로 교정한다.

이하 PI 제어에 기초하여 본 고안에 따른 포목교정기 모터 제어과정을 설명한다.

모터(120)가 회전되면, 엔코더 (130)로부터 위치 펄스값(skew_position)을 얻을 수 있다. 제어기(140)에서는, 상기 위치 펄스값 및 기준설정부(110)로부터의 skew 롤러(모터)의 목적위치펄스값(skew_destination_position, 기준값) 과의 차이값인 this_error_sk (양수 혹은 음수 혹은 0)에 기초하여 PI 제어에 의해 모터출력을 제어하여 스큐모터, 궁극적으로는 스큐롤러를 원하는 위치로 회전시킨다. 이러한 과정은 바람직하게는 1초에 200회 반복된다. 상기 PI 제어과정을 상술하면, 상기 변수 this_error_sk를 변수 error_sum_sk (양수 혹은 음수 혹은 0)에 누적하고, 계산식 this_error_sk * P_gain_sk(양수) + error_sum_sk * I_gain_sk(양수)에 따라 PID_term_sk 값 (양수 혹은 음수 혹은 0)을 구하여 이러한 값을 모터로 출력한다. 상기 값이 양수인 경우 모터는 시계방향, 음수인 경우 반시계방향 등으로 부호는 방향을, 크기는 모터속도를 결정한다.

예시적으로, P 제어의 경우를 설명하면, P_gain이 1이라 가정하면, 기준값이 1,000펄스 위치이고, 엔코더로부터의 현재 위치값이 1,100펄스인 경우, 상기 작동과정을 통하여 모터출력값은 100 (시계방향, 절대치는 100으로서 최대속도)으로 설정되고, 또는 설정값이 1,000펄스 위치이고, 엔코더로부터의 현재 위치값이 900펄스라면, 모터출력값은 -100 (반시계방향, 절대치는 100으로서 최대속도)으로 설정될 것이다. 모터출력값의 단위는 최대출력대비 %로 이해될 수 있다.

이에 따라, 종래 모터 부하에 따라 스큐롤러 및 보우롤러들의 회전량이 달라져 정확한 원단 교정이 불가능하였던 교정 작업은, 스큐모터 및 보우롤러와 연동되는 각각의 엔코더를 이용한 모터출력제어에 의해 모터 부하상태와는 무관하게 원단의 위사 및 경사의 정밀 교정이 가능하다.

100 교정센서
110 기준값 설정부
120 모터 120
130 엔코더
140 제어기

Claims (3)

1. 스큐모터 및 보우모터, 교정센서 및 모터출력 제어기를 포함하여 구성되는 포목교정기에 있어서, 스큐모터 및 보우모터 각각의 일측에 각각의 모터의 위치변화량을 측정하는 각각의 엔코더가 장착된 것을 특징으로 하는 포목교정기.
2. 제1항에 있어서, 상기 모터출력 제어기는 상기 각각의 엔코더로부터 입력된 위치변화량 및 교정센서로부터 입력되는 기준값과 비교하여, 기준값에 도달되도록 모터출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 포목교정기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각각의 엔코더는 상기 스큐모터 및 보우모터 각각의 풀리로부터 동력전달수단으로 통하여 상기 스큐모터 및 보우모터 각각과 연결되는 것을 특징으로 하는 포목교정기.

Images