KR20060128861A - 압전소자를 이용한 소형 자카드 선택 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자카드 장비에서의 이용을 위해서 적용 가능한 소형 전기 선택 카드에 관한 것으로서, 압전 액추에이터 소자(20)들에 의해 개별적으로 위치 제어되는 선택 훅(40)들로 이루어진 고밀도 어레이를 가진다. 상기 각 압전소자(20)는 날실에 연결된 해당 훅 로드를 걸어주기 위하여 선택 훅(40)을 직접 제어하게 된다. 상기와 같이 걸려진 로드는 이후 리프트되어(lifted) 셰드(shed)를 형성하게 된다. 상기 각 요소는 위치 제어하는 기구를 간접적으로 제어하지 않고 상기 훅을 직접적으로 위치 제어하기 때문에, 상기 선택 카드는 기계적으로 단순해지고 소형화된다.

자카드, 선택 카드, 소형화, 압전소자, 날실, 고정요소, 훅 요소

Description

압전소자를 이용한 소형 자카드 선택 카드{COMPACT JACQUARD SELECTING CARD USING PIEZOELECTRIC ELEMENTS}

본 발명은 자카드형 장비(Jacquard-type equipment)의 선택 카드에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 자카드 직기(Jacquard loom)에서 이용하기 위한 압전 작동식 선택 카드(piezoelectric actuated selecting card)에 관한 것이다.

직기에서 선택된 날실(warp yarns)의 리프팅(lifting)을 제어함으로써 복잡한 직물을 생산하기 위한 자카드 선택장치의 이용은 잘 알려져 있다. 그리고, 리프트된 날실과 리프트되지 않은 날실 사이에 형성된 분리부를 셰드(shed)라 칭한다. 자카드 장치는 하니스(harness)의 각 날실에 연결된 로드(rod, 헬드(healds))상의 대응된 훅(hooks)에 걸린 훅(래치(latches), 캐치(catches))을 제어함으로써 각 날실의 독립적인 이동을 고려하게 된다. 리프팅 장치(또는 보드(board))는 훅들이 걸어주고 있는 하니스 내의 날실들을 올려주거나 내려주는데 이용된다. 훅들의 움직임을 조정함으로써, 씨실(filling yarns)들이 셰드를 통해 지나가는 동안 일련의 날실들이 선택되어서 리프트된다. 이러한 방법에서 자카드 선택장치는 직물을 생성 하는데 이용된다.

자카드 선택장치는 직기에서 닫혀진 셰드 또는 개방된 셰드 배치상태에서 이용될 수 있다. 닫혀진 셰드 배치상태에서, 하니스에서 각 날실을 위해 걸림 훅을 가지는 하나의 리프팅 장치가 이용된다. 이에 반하여, 개방된 셰드 배치상태는 이중 훅 시스템을 이용하며, 상기 이중 훅 시스템은 하나의 날실을 리프트시키는 (상승 및 하강) 로드(rod) 쌍과 결합된 맞물림 훅 쌍을 제공한다. 상기 개방 셰드 배치는 두 개의 리프팅 장치를 가지면서 셰드를 생성하기 위하여 각 리프팅 장치의 한번 이동만을 필요로 하나, 상기 닫혀진 셰드 배치는 하나의 리프팅 장치를 가지면서 두 번의 이동을 필요로 한다.

역사적으로 자카드 장치는 특정 패턴의 펀칭 홀들을 가지는 종이 선택 카드를 포함하고 있었다. 상기 선택 카드는 홀에 위치된 로드(또는 훅)들이 해당 날실들을 통과하거나 리프트시키도록 하는 반면 홀이 없는 위치에서는 로드들이 차단되도록 되어 있다. 결국 각 로드의 통과 후 선택 카드를 변경하거나 이동시킴으로써, 직물이 형성될 수 있다.

그러나, 이러한 과정은 기계적으로 복잡하고 종종 고장 및 직물의 품질문제들을 초래하였다. 특히, 기계적인 복잡성은 자카드 기계의 효율을 증가시키는데 주된 장애로 작용하여 왔다. 이에 대응하기 위하여, 전기적으로 선택되는 직기 래치(loom latches)들이 제시된 바 있다. 예를 들면, 미국특허 제6,073,662호에서 Herbepin은 자카드 선택장치에서 대응된 훅에 대하여 각 캐치(catch)의 위치를 제어하기 위한 코일을 가지는 전자기 장치의 이용을 제시한 바 있다. 여기서, 전자기 장치가 전원을 공급받게 될 때, 부착된 캐치는 대응되는 훅을 걸어주도록 위치가 조정된다. 그리고, 셰드는 리프팅 보드의 작동에 의해 개방된다. 그러나, 상기와 같은 개선방안이 제시되었음에도 불구하고, 전기 및 전자기 선택장치는 직물 패턴(weave pattern) 크기에 비하여 상대적으로 크다는 문제점을 가진다.

한편, 상기와 같이 전기적인 해결 방법의 하나로서, 자카드 선택장치에 압전소자(piezoelectric elements)를 적용하려는 노력이 진행되어 왔다. 압전 액추에이터 소자는 작동전압이 인가될 경우 큰 힘을 발휘하면서 측방 또는 종방향 변위를 발생시키는 장치이다. 압전 액추에이터는 초정밀 위치 제어 분야 그리고 정적 또는 동적인 상태에서의 높은 힘 또는 압력의 발생/제어 분야와 같이 다양한 분야에 적용되고 있다.

액추에이터 형태는 적용되는 곳에 따라 크게 달라질 수 있다. 예를 들면, 압전 재료의 고정 스트립(fixture strip)은 횡방향 변위를 만들어내는데 이용될 수 있다. 또한 압전소자들은 변위를 크게 하기 위하여 상호간 적층된 스택 구조 형태로도 이용될 수 있다.

이들 장치는 특히 진동 및 위치 결정 장치 그리고 신속한 스위칭을 제어하는데 유용하다. 예를 들면, 압전 액추에이터는 초음파 주파수(>20kHz)에서 수 마이크로미터의 스트로크를 만들어내도록 설계될 수 있다.

압전 액추에이터의 중요한 특성(specification)으로는 액추에이터의 변위, 힘 및 작동전압이 있으며, 그 밖에 고려될 수 있는 다른 요소들로 강성, 공명 주파수 및 용량을 들 수 있다. 강성은 구조물의 특정한 변형을 이루는데 필요한 힘을 설명하기 위해 사용되는 용어이다. 압전 액추에이터의 경우에는 특정한 양까지 장치를 연장되도록 하는데 필요한 힘이 된다.

압전소자를 채용함으로써 자카드 타입 제직기의 작동을 개선하고자 하는 많은 해결방법들이 제안되어 왔다. 예를 들면, 미국특허 제5,392,818호에서 Seiler는 각 블록킹 요소를 조정하기 위한 압전 변환기를 이용하는 종래의 기계 장치와 유사한 자카드 제직기용 바늘 선택기를 개시한 바 있다. 또한 미국특허 제6,470,919호에서 Wardle는 개별 날실 선택기를 개시한 바 있으며, 여기서 압전소자는 강체 헬드(rigid heald)를 기계적으로 이동시키는 모터를 구동시키도록 되어 있다. 또한 미국특허 제5,464,046에서 McIntyre는 또 다른 개별 날실 선택기를 개시한 바 있으며, 여기서 압전소자는 날실 선택기를 종방향을 따라 기계적으로 슬라이드 이동시키도록 되어 있다. 또한 미국특허 제5,647,403호에서 Willbanks는 자카드 날실 선택기의 기계적인 브레이크로서 압전소자의 이용을 개시한 바 있다. 또한 영국특허 GB 2 276 637(Seiler)과 미국특허 제5,666,999호(Dewispelaere)에는 개방형 셰드 직기 장치에서 리프팅 훅을 걸어주기 위한 캐치의 이동을 제어(controls, locks)하기 위한 수단으로서 압전소자의 이용을 개시한 바 있다. 그러나, 상기한 각 해결방법들은 단순히 날실을 선택하는 기계적 요소들을 활성화하기 위하여 압전소자를 이용한다. 상기한 해결방법들은 여전히 종래기술의 복잡한 기계적 요소들을 상당수 유지하고 있기 때문에, 이들 역시 같은 한계를 보이고 있다. 예를 들면, 상기 장치들의 크기가 고밀도 직물을 직조하기에는 적합하지 않다.

그러므로, 기계적으로 신뢰할 수 있고 고속 작동이 가능하면서 전력 소비는 낮으며 고밀도 날실 선택을 제공할 수 있을 정도의 소형인 자카드 선택장치의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 고속 작동, 높은 신뢰성 및 저전력 소비의 장점을 가지는 고밀도 자카드 선택장치를 제공함에 있어서 제기된 문제점을 해결하기 위한 방안을 제공한다.

따라서, 본 발명은 고밀도, 소형, 높은 신뢰성의 장점을 가지는 자카드 기계의 전기 선택 카드를 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 자카드 기계의 선택장치에 관한 것이며, 상기 장치는 평면상에 놓여져서 평탄하게 배치된 압전 작동식 고정요소(piezoelectric actuated fixture elements)들의 병렬 어레이(parallel array)를 가진다. 상기 어레이 내의 각 고정요소는 일단에 연결된 해당 훅 요소를 가진다. 또한 홀딩 바(holding bar)는 어레이 내 각 고정요소의 타단에 연결된 상태로 평면상에 배치된다. 상기 홀딩 바와 평행한 축방향 로드(axial rod)는 각 훅 요소의 축 홀(axis hole)을 통과하고, 이에 따라 각 훅 요소가 회동하기 위한 공통 축을 제공하게 된다. 상기 각 훅 요소는 상응하는 고정요소 내의 압전소자를 작동시킴으로써 독립적으로 위치가 조절되고, 이에 의해 고정요소가 평면을 벗어나 벤딩되도록 하면서 연결된 훅 요소가 상기 공통 축을 중심으로 회동되도록 한다.

본 발명의 다른 측면은 상기 선택장치가 직물 패턴(fabric patterns)을 직조하는데 이용되는 자카드 직기용 전기식 선택 카드일 수 있음을 포함한다. 상기 고정요소는 직조하는 동안 셰드(shed)를 형성하기 위한 리프팅(lifting)을 위하여 하니스(harness)로부터 날실(warp yarns)을 선택하는데 이용될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 어레이는 24개의 압전 작동식 고정요소(piezoelectric actuated flexure elements)들과, 90mm 미만의 간격을 유지하고 있는 상응하는 훅 요소(hook elements)들을 포함하여 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 각 훅 요소는 반대쪽에 위치되는 두 개의 훅을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 더욱 완전한 이해를 위하여 다음의 첨부한 도면을 참조하여 상술하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 소형 선택 카드의 일 실시예를 도시한 정면도 및 측면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 이중 훅 소형 선택 카드의 일 실시예를 도시한 측면도이다.

도 3은 종래기술에 따른 전기식 선택장치와 본 발명에 따른 압전식 선택장치의 닫혀진 셰드 작동 사이클을 비교하여 나타낸 도면이다.

본 발명은 자카드 장치(Jacquard device), 예를 들면 직기(loom) 등에서 이용될 수 있는 소형 선택 카드에 관한 것이다. 상기 선택 카드는 압전 액추에이터에 의해 개별적으로 위치 제어되는 선택 훅들의 어레이를 포함한다. 상기한 카드는 종래의 전기식 선택 카드가 제공하지 못하는 많은 장점들을 제공하게 된다. 예를 들면, 본 발명의 카드는 개선된 작동속도 및 위치 제어, 낮은 전력 소비, 그리고 수명 향상의 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 소형 선택 카드의 일 실시예를 도시한 정면도 및 측면도이다. 본 발명의 선택 카드는 평면상에 놓여져서 평탄하게 배치된 압전 작동식 고정요소(20)들의 병렬 어레이를 가진다. 상기 어레이 내의 상기 각 고정요소는 일단에 연결된 해당 훅 요소(40)를 가진다. 또한 홀딩 바(10)가 어레이 내의 각 고정요소(20) 타단에 연결되어 평면상에 배치된다. 또한 상기 홀딩 바에 평행한 축 방향 로드(rod)(30)가 각 훅 요소(40)의 축 홀을 통과하도록 설치되고, 이에 따라 각 훅 요소가 회동하기 위한 공통 축을 제공하게 된다. 상기 홀딩 바(10)와 축방향 로드(30)는 고정요소(20)에 대해 노-플레이 어셈블리(no-play assembly)를 형성하도록 결합된다. 이것은 압전소자들이 그들의 모든 힘과 제어를 부착된 훅(40)들에 제공할 수 있도록 하게 된다. 상기 각 훅 요소(40)는 대응하는 고정요소(20) 내의 압전소자를 작동시킴으로써 독립적으로 위치 제어되고, 이에 따라 고정요소가 평면을 벗어나 벤딩되도록 하면서 연결된 훅 요소가 공통 축을 중심으로 회동되도록 한다.

본 발명의 선택장치는 직물 패턴(fabric patterns)을 직조하는데 이용되는 자카드 직기(Jacquard loom)에서 이용하기에 적합하다. 상기 훅 요소는 직조하는 동안 셰드(shed)를 형성하기 위한 리프팅(lifting)을 위하여 하니스(harness)로부터 날실(warp yarns)을 선택하는데 이용될 수 있다. 이러한 고정요소의 배치는 직기 내의 각 하니스가 서로 독립적으로 구동될 수 있도록 선택 훅 밀도를 고려한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 어레이는 24개의 압전 작동식 고정요소들과, 90mm 미만의 간격을 유지하고 있는 상응하는 훅 요소들을 포함하여 구성된다. 상기 훅들은 24 날실 하니스 내에서의 날실들과 대응하도록 되어 있다. 24개보다 적은 수의 날실들을 제어하기 위하여, 상기 하니스는 그것의 날실들을 꿰매지는 않는다. 반대로, 24개보다 많은 수의 날실들을 제어하기 위하여, 다중 선택 카드 및 하니스가 이용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 측면도로서, 각 훅 요소가 반대쪽에 위치되는 두 개의 훅을 포함하여 구성됨을 보여주고 있다. 하나의 훅을 가진 실시예에서와 같이 도시한 바의 이중 훅 선택 카드는 평면상에 놓여져서 평탄하게 배치된 압전 작동식 고정요소(20)들의 병렬 어레이를 가진다.

또한 홀딩 바(10)는 어레이 내의 각 고정요소(20) 일단에 연결된 상태로 평면상에 배치된다. 또한 한 쌍의 훅 요소(40)가 각 고정요소의 타단에 부착된다. 또한 홀딩 바와 평행한 축방향 로드(rod)(30)가 이중 훅 요소(40)의 각 훅에 형성된 축 홀을 통과하고, 이에 따라 훅 요소가 회동하기 위한 공통 축을 제공하게 된다. 상기 홀딩 바(10)와 축방향 로드(30)는 고정요소(20)에 대해 노-플레이 어셈블리(no-play assembly)를 형성하도록 결합된다. 이것은 압전소자들이 그들의 모든 힘과 제어를 부착된 훅(40)들에 제공할 수 있도록 하게 된다. 상기 각 쌍의 훅들은 대응하는 고정요소(20) 내의 압전소자를 작동시킴으로써 독립적으로 위치 제어되고, 이에 따라 고정요소가 평면을 벗어나 벤딩되도록 하면서 연결된 훅 요소가 공통 축을 중심으로 회동되도록 한다. 상기 이중 훅 배치구조에 때문에, 훅들을 다시 평면위치 내 그들의 중립위치로 이동시키기 위하여 스프링과 같은 미리 장전된 기구(50)가 필요하다.

본 발명에 따른 선택 카드의 단일 훅 및 이중 훅의 두 실시예 모두 닫혀진 셰드 배치 및 개방된 셰드 배치에서 다양한 리프팅 장치들과 함께 이용될 수 있다.

도 3은 3A)종래기술에 따른 전기식 선택장치와, 3B)본 발명에 따른 압전식 선택장치에 대하여 닫혀진 셰드 배치의 작동 사이클을 비교하여 나타낸 도면이다.

닫혀진 셰드 배치에서 종래기술의 전기식 장치는 통상적으로 4단계 사이클로 움직이는 두 개의 플레이트를 이용하게 된다. 하부 플레이트가 하니스의 로드(rod)를 위치 제어하는 동안에 상부 플레이트(80)는 리프팅 장치로서 작동하고 선택 장치를 포함하게 된다.

S1 단계에서, 상부 플레이트(또는 상부 리프팅 보드)(80)는 상승된 위치에 있게 되고, 하부 플레이트(70)는 하강된 위치에 있게 되는 바, 이에 따라서 상기 두 플레이트 사이는 크게 벌어진 분리된 상태가 된다. 이때 상기 상부 플레이트 훅 요소는 훅 로드(hooked rod)(또는 헬드(heald))(60)에 걸리지 않은 상태가 된다. 상기 훅 로드가 하니스 내의 날실 중 하나에 대응하는 동안에 도시된 상부 플레이트 훅은 선택장치의 훅 중 하나에 대응함을 주목해야 한다. 상기 훅 로드는 하부 플레이트를 통과한 후 통상 아일릿(eyelet)을 통해서 날실(90)로 연결된다. 상기 하부 플레이트가 하강된 위치에 놓이고 상기 훅이 걸리지 않았을 때 도시한 바와 같이 상기 로드 및 이에 연결된 날실이 하방으로 당겨지도록 상기 훅 로드(60)는 스프링 또는 웨이트(100)에 의해 치우쳐 있게 된다. 이로 인하여 상기 연결된 날실은 하강된 위치에 있게 된다. S2 단계로 도시된 바와 같이, 이후 상기 플레이트들은 상대방쪽을 향하여 이동하게 된다. 이러한 배치상태에서, 상기 상부 플레이트는 하강된 위치에 있게 되고, 상기 하부 플레이트는 상승된 위치에 있게 되며, 이에 따라서 상기 두 플레이트 사이는 가깝게 분리된 상태가 된다. 그리고, 상기 하부 플레이트를 하강된 위치에서 상승된 위치로 이동시킴으로써, 연결된 날실이 평면 또는 중립위치에 놓이도록 상기 훅 로드 역시 상승하게 된다. S3 단계에서, 상기 상부 플레이트 훅은 전기 기구에 의해 훅 로드에 걸리도록 위치가 이동된다. 일반적으로, 상기 전기 기구는 훅을 두 위치 사이에서 스위칭시키도록 작동되는 전자기 코일이 된다. 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트는 이후 S4 단계에서 분리되도록 (상기 S1 단계에서 그들의 각 위치로)이동된다. 상기 상부 플레이트 훅이 훅 로드에 걸리게 되므로, 상기 상부 플레이트가 상승된 위치로 이동하게 될 때 상기 훅 로드와 이에 연결된 날실 또한 위로 당겨지게 된다. 도시한 바와 같이, 연결된 날실이 중립위치 위의 상승된 위치로 당겨지게 된다. 이러한 방법으로, 하니스 내의 각 날실은 그것에 연결된 로드를 선택장치에서 대응된 훅 요소에 걸어주거나 걸림을 해제시켜주는 것에 의해 제어될 수 있게 된다.

한편, 도 3에서 3B에 나타낸 압전 장치의 경우, 전기 기구는 본 발명에 따른 선택카드에서 홀딩 바(10), 고정요소(20), 및 훅킹 요소(40)로 대체된다. 상기 압전 장치는 종래기술의 장치와 동일한 4단계 사이클로 움직이는 두 개의 플레이트를 이용한다. 이러한 형태로 설계된 경우, 본 발명의 선택 카드는 상부 플레이트(상부 리프팅 보드)의 소정 위치에 부착된다. 이때 상기 하니스 내의 로드가 선택 카드 훅에 의해 걸릴 수 있도록 하니스는 하부 플레이트에 의해 위치가 제어된다.

본 발명의 또 다른 측면은 압전소자가 훅의 현재 위치를 결정하도록 전기제어회로로 통합될 수 있는 피드백 기구이다. 이러한 경우에 있어서, 선택 카드에서의 각 훅 요소의 적절한 기능이 능동적으로 모니터 될 수 있다.

본 발명은 다양한 형태의 자카드 장비 또는 기계적 구성요소에 의한 이원적인 위치 제어가 요구되는 임의의 유닛에서의 이용을 위해서 적용될 수 있다. 여기서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 장치는 자카드 기계에서 각 하니스의 위치 제어를 활성화하기 위해서 이용될 수 있다. 또 다른 응용분야에서, 상기 장치는 이원 위치 제어에서 세팅하는 것을 필요로 하는 부품들에 각 훅을 연결하는 중간 구성요소들을 활성화시키는데 이용될 수 있다.

상기 변형예는 당업자에게 자명할 것이지만, 본 발명의 범위를 초과하여 변형되지 않을 것이다. 다음의 청구범위는 이러한 상황을 커버하기 위한 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

1. 자카드 기계용 선택장치에 있어서,

   평면상에 놓여져서 평탄하게 배치되는 압전 작동식 고정요소들의 병렬 어레이와;

   일단에 연결된 훅 요소를 가지는 상기 어레이 내의 각 고정요소와;

   상기 어레이 내의 각 고정요소 타단에 연결된 상태로 상기 평면상에 놓여지는 홀딩 바와;

   상기 홀딩 바에 평행하게 배치되면서 상기 각 훅 요소에 형성된 축 홀을 통과함으로써 상기 각 훅 요소가 회동하기 위한 공통 축을 제공하는 축방향 로드를 포함하고,

   상기 각 훅 요소가 대응된 고정요소 내의 압전소자를 작동시킴으로써 독립적으로 위치 제어되고, 이에 따라 상기 고정요소가 상기 평면상에서 벗어나 벤딩되도록 하면서 상기 연결된 훅 요소를 상기 공통 축 중심으로 회동되도록 하는 것을 특징으로 하는 자카드 기계용 선택장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 선택장치가 직물 패턴(fabric patterns)을 직조하는데 이용되는 자카드 직기용 전기 선택 카드인 것을 특징으로 하는 자카드 기계용 선택장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 어레이는 24개의 압전 작동식 고정요소들과, 90mm 미만의 간격으로 유지되어 있는 대응된 훅 요소들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자카드 기계용 선택장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 훅 요소들은 직조하는 동안 세드를 형성하기 위한 리프팅(lifting)을 위하여 하니스로부터 날실을 선택하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 자카드 기계용 선택장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 각 훅 요소는 반대쪽에 위치되는 두 개의 훅을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자카드 기계용 선택장치.

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