KR20220046251A - 원사 무수 염색 공정을 위한 원사 권취 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다공성 지그의 외주면에 권취된 원사의 외측에 염료잉크가 도포된 전사시트를 덮은 다음, 다공성 지그의 내부 공간을 통해 진공압을 발생시켜 염료잉크를 원사에 전이시켜 무수 염색을 수행하는 무수 염색 공정 과정에서 다공성 드럼의 외면에 원사를 권취하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 원사 무수 염색 공정을 위한 원사 권취 장치는, 다수의 미세구멍이 내외측으로 관통되게 형성되어 있는 원통형의 다공성 지그의 외주면에 염색 대상 원사를 감기 위한 원사 권취 장치에 있어서, 상기 다공성 지그의 중심부에 고정되는 원통형의 중공축; 상기 중공축이 끼워지면서 결합되는 지그 구동축; 상기 지그 구동축을 일정한 속도로 회전시키는 구동모터; 상기 다공성 지그에 감겨질 원사가 감겨지는 원사공급스풀; 및, 상기 지그 구동축의 일측에 나란하게 설치되는 트래버스마운터와, 상기 원사공급스풀에서 풀려져 나온 원사가 통과하는 원사가이드공이 형성되어 있으며 상기 트래버스마운터의 축방향으로 왕복 이동하도록 설치되는 트래버스와, 상기 트래버스를 트래버스마운터의 축방향으로 일정한 속도로 왕복 운동시키는 트래버스 구동부를 포함하여, 상기 트래버스가 직선 왕복 운동하면서 다공성 지그의 외주면에 원사를 사선 방향으로 엇갈리게 권취하는 트래버스유닛;을 포함한다.

Description

원사 무수 염색 공정을 위한 원사 권취 장치 및 방법{Thread Winding Apparatus And Method for Winding Thread on Jig for Waterless Dyeing Process}

본 발명은 진공 전이를 이용하여 원사를 염색하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다공성 지그의 외주면에 권취된 원사의 외측에 염료잉크가 도포된 전사시트를 덮은 다음, 다공성 지그의 내부 공간을 통해 진공압을 발생시켜 염료잉크를 원사에 전이시켜 무수 염색을 수행하는 무수 염색 공정 과정에서 다공성 드럼의 외면에 원사를 권취하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 직물에 여러 무늬나 색상을 표현하기 위해서는 경사와 위사에 서로 다른 색실을 사용하여 제작하는 방법을 사용하였는데, 이러한 직물제작 방법은 옷감의 무늬나 색상이 정형화되어 다양한 변화를 줄 수 없었고, 무늬나 색상 또한 독특한 이미지를 얻기 위해서는 여러 단계의 준비공정을 거치게 되어 많은 생산비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.

또한 원사를 부분염색하기 위해서는 다수의 염색조를 구비하고 여러 단계의 권취공정을 거쳐야 되기 때문에 많은 장치가 필요하고 이에 따른 설치비용은 생산원가를 상승시키는 요인이기도 하면서 여러 번의 권취공정은 그 작업이 매우 번거 로울 뿐만 아니라 부정형으로의 염색은 잘되지 않는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 대한민국 등록실용신안 제20-0334356호에 보빈에 권취된 원사의 외경부에 안료를 분사하고, 분사된 안료가 내경부까지 균일하게 흡수될 수 있도록 진공석션함으로서 다양한 색상을 가진 원사를 제공할 수 있는 다색 염색장치가 개시되어 있다.

그러나, 상기 등록실용신안을 비롯한 종래의 염색장치는 염료가 혼합된 액체를 분사 또는 디핑하는 방식을 사용하고 있기 때문에 염색 과정에서 다량의 오염물질과 많은 폐수가 발생하게 되고, 따라서 오염물질의 정화에 많은 시간과 비용이 들어 경제성이 저하될 뿐만 아니라, 완전 정화가 어려워 환경에 좋지 않은 영향을 미치게 된다.

이에 드럼 형태로 된 다공성 지그에 원사를 감고, 그 위에 염료잉크가 인쇄된 전사시트를 덮은 다음, 다공성 지그의 내부를 통해서 진공압을 발생시켜 전사시트에 인쇄된 염료잉크를 원사로 전이하여 염색할 수 있도록 함으로써 물이나 액체를 사용하지 않고 원사를 염색할 수 있는 진공 전이 방식의 무수 염색 공정이 개발되고 있다.

이러한 진공 전이 방식의 무수 염색 공정은 전사시트의 염료잉크를 진공압으로 원사에 전이시키는 방식을 사용하고 있기 때문에 원사가 지그에 권취되는 패턴에 따라 염색 품질이 달라지게 된다. 예를 들어 원사를 지그에 일자형으로 촘촘하게 권취할 경우 지그의 외면과 직접 접촉하고 있는 가장 안쪽(반경방향 안쪽)의 원사에는 염료잉크가 원활하게 도달하지 못하여 전체적인 염색 품질이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

대한민국 공개특허 제10-2017-0035306호 대한민국 등록실용신안 제20-0334356호

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 다공성 지그의 외주면에 권취된 원사의 외측에 염료잉크가 도포된 전사시트를 덮은 다음, 다공성 지그의 내부 공간을 통해 진공압을 발생시켜 염료잉크를 원사에 전이시켜 무수 염색을 수행하는 무수 염색 공정을 수행함에 있어서, 지그에 감겨진 원사의 안쪽부터 바깥쪽까지 전체적으로 균일하게 염료잉크를 전이시켜 염색 품질을 향상시킬 수 있는 원사 무수 염색 공정을 위한 원사 권취 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원사 무수 염색 공정을 위한 원사 권취 장치는, 다수의 미세구멍이 내외측으로 관통되게 형성되어 있는 원통형의 다공성 지그의 외주면에 염색 대상 원사를 감기 위한 원사 권취 장치에 있어서, 상기 다공성 지그의 중심부에 고정되는 원통형의 중공축; 상기 중공축이 끼워지면서 결합되는 지그 구동축; 상기 지그 구동축을 일정한 속도로 회전시키는 구동모터; 상기 다공성 지그에 감겨질 원사가 감겨지는 공급스풀; 및, 상기 지그 구동축의 일측에 나란하게 설치되는 트래버스마운터와, 상기 원사공급스풀에서 풀려져 나온 원사가 통과하는 원사가이드공이 형성되어 있으며 상기 트래버스마운터의 축방향으로 왕복 이동하도록 설치되는 트래버스와, 상기 트래버스를 트래버스마운터의 축방향으로 일정한 속도로 왕복 운동시키는 트래버스 구동부를 포함하여, 상기 트래버스가 직선 왕복 운동하면서 다공성 지그의 외주면에 원사를 사선 방향으로 엇갈리게 권취하는 트래버스유닛;을 포함한다.

상기 중공축은 다공성 지그에서 분리되지 않고 무수 염색을 수행하기 위한 가열챔버 내부에서 진공발생장치에 접속되며, 중공축의 측면에는 진공발생장치로 공기가 흡입되도록 하기 위한 복수의 통기공이 관통되게 형성될 수 있다.

상기 지그 구동축은, 일단이 상기 구동모터에 연결되어 구동모터의 회전력을 전달받아 회전하는 중공의 회전축부재와, 상기 회전축부재의 중공 내측에 축방향으로 이동 가능하게 설치되며 외주면에 축방향 외측으로 상향 경사진 테이퍼부가 형성되어 있는 슬라이딩축부재와, 상기 회전축부재에 대해 슬라이딩축부재에 축방향 외측으로 탄성력을 가하는 탄성부재와, 상기 슬라이딩축부재의 테이퍼부 외측에 원주방향을 따라 설치되어 슬라이딩축부재가 축방향 내측으로 이동했을 때 반경방향으로 신장되면서 중공축의 통기공에 걸리면서 슬라이딩축부재에 대해 중공축을 고정하는 코일스프링 및, 상기 슬라이딩축부재가 축방향 내측으로 이동했을 때 회전축부재에 대해 슬라이딩축부재를 고정하는 록킹유닛을 포함할 수 있다.

상기 록킹유닛은 슬라이딩축부재를 다시 축방향 내측으로 밀었을 때 고정 상태가 해제되면서 탄성부재에 의해 슬라이딩축부재가 회전축부재에 대해 축방향 외측으로 이동하도록 구성될 수 있다.

상기 록킹유닛은, 상기 슬라이딩축부재의 외측면에 돌출되게 형성된 록킹돌기와; 상기 회전축부재의 내측면에 회전 가능하게 설치되어 상기 록킹돌기를 걸어서 고정하거나 고정 상태를 해제하는 캠부재를 포함하며, 상기 캠부재의 외주면에는 후방에서 전방으로 소정의 깊이를 가지며 연장되는 제1캠홈과, 상기 제1캠홈의 전단부의 바로 후방에 제1캠홈보다 깊게 형성되는 록킹홈과, 상기 록킹홈의 일측에 전방으로 소정 거리 연장되게 형성되며 록킹홈보다 깊거나 동일한 깊이로 형성되는 제2캠홈과, 상기 제 2캠홈으로부터 상기 제1캠홈의 후단부로 점차적으로 그 깊이가 얕아지면서 연장되는 제3캠홈이 상호 일체로 연결되는 순환경로를 이루며, 상기 록킹돌기는 상기 슬라이딩축부재의 이동에 따라 상기 캠부재의 제1캠홈과 록킹홈, 제2캠홈과 제3캠홈을 따라 순차적으로 순환 이동할 수 있다.

본 발명에 따른 원사 권취 장치를 이용하여 원통형의 다공성 지그의 외주면에 염색 대상 원사를 감는 원사 권취 방법은,

(S1) 중공축을 지그 구동축에 끼워서 결합시키는 단계;

(S2) 원사공급스풀의 원사를 트래버스의 원사가이드공을 통해 다공성 지그의 외주면에 연결하는 단계; 및,

(S3) 구동모터를 작동시켜 지그 구동축을 일정한 속도로 회전시킴과 동시에, 트래버스 구동부를 작동시켜 트래버스를 트래버스마운터의 축방향으로 일정한 속도로 왕복 이동시키면서 다공성 지그의 외주면에 원사를 사선 방향으로 엇갈리게 권취하는 단계;

를 포함할 수 있다.

상기 (S3) 단계에서는 원사가 일정한 거리 이격되면서 권취되도록 트래버스의 속도를 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 다공성 지그의 외주면에 원사를 사선 방향으로 엇갈리게 권취할 수 있으며, 원사가 서로 연접하지 않고 일정한 거리 이격되면서 권취되므로, 진공 전이 방식의 무수 염색 공정을 수행할 때 다공성 지그에 감겨진 원사의 안쪽부터 바깥쪽까지 전체적으로 균일하게 염료잉크를 전이시켜 염색 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 무수 염색 장치의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 무수 염색 장치의 주요 구성에 대한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원사 권취 장치의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 원사 권취 장치의 주요 부분을 나타낸 측면도이다.
도 5는 도 3에 도시한 원사 권취 장치의 지그 구동축을 나타낸 측면도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시한 지그 구동축의 구성 및 작동례를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시한 지그 구동축의 록킹유닛의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시한 록킹유닛의 작동례를 나타낸 도면으로, 도 8은 고정 작동 상태를 나타내고, 도 9는 해제 작동 상태를 나타낸다.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 원사 무수 염색 공정을 위한 원사 권취 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

먼저 도 1 및 도 2를 참조하여 원사의 무수 염색을 수행하기 위한 무수 원사 염색 장치의 구성 및 작용에 대해 설명한다.

무수 염색 장치는 복수의 미세구멍이 관통되게 형성되어 있으며 외면에 염색할 원사(T)가 감겨지는 원통형의 다공성 지그(10)와, 상기 다공성 지그(10)에 감겨진 원사(T)의 외면을 덮으며 내측면에 염료잉크가 도포되어 있는 전사시트(20), 상기 다공성 지그(10)에 감겨진 원사(T)를 가열하는 가열수단, 및 상기 다공성 지그(10)의 내측 공간을 통해서 공기를 흡입하여 다공성 지그(10)의 미세구멍을 통해 진공압을 형성하는 진공수단을 포함한다.

상기 다공성 지그(10)은 중공의 원통체로 이루어지며, 다공성 지그(10)의 측면에는 내부 공간과 연통되는 복수의 미세구멍이 관통되게 형성되어 있다. 상기 미세구멍은 다공성 지그(10)의 외면과 원사(T) 및 전사시트(20) 사이의 공기가 다공성 지그(10)의 내측 공간으로 흡입되면서 진공압을 형성할 수 있도록 하기 위한 것으로, 금속판에 작은 미세구멍을 천공하거나, 마이크로스케일의 미세구멍을 갖는 얇은 메쉬플레이트를 복수개 적층하여 다공성 지그(10)을 제작함으로써 다공성 지그(10)의 내외측으로 연통되는 무수히 많은 미세구멍을 형성할 수 있다. 물론 이와 다르게 단일 금속판에 무수히 많은 미세구멍을 타공한 후 금속판을 원통형으로 말아서 다공성 지그(10)을 제작함으로써 다공성 지그(10)에 무수히 많은 미세기공을 형성할 수도 있을 것이다.

한편 상기 다공성 지그(10)의 양측 개구부는 2개의 지그커버(12)에 의해 폐쇄되는데, 각각의 지그커버(12)의 중심부에는 상기 진공수단과 접속되는 중공축(15)이 형성되어 있다. 상기 중공축(15)의 측면에는 다공성 지그(10) 내부 공간과 연통되는 복수의 통기공(16)이 관통되게 형성되어 있다. 상기 중공축(15)은 무수 염색 공정을 수행하기 전에 다공성 지그(10)의 외주면에 원사(T)를 감기 위한 원사 권취 장치의 지그 구동축(110)(도 3 참조)에 삽입되면서 연결된다.

상기 원사(T)는 염색되지 않은 상태에서 흰색인 것을 사용할 수 있는데, 원사(T)가 다공성 지그(10)의 외면에 감겨질 때 대체로 일자형으로 연속적으로 감겨지게 되면 무수 염색 공정 중 진공압 형성에 어려움이 따를 수 있기 때문에 사선방향으로 엇갈리면서 감겨져서 한 층의 원사와 그 다음 층의 원사(T) 사이사이에 미세한 간극이 형성될 수 있게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 원사(T)를 다공성 지그(10)의 외주면에 권취하기 위한 원사 권취 장치에 대해서는 아래에 상세히 설명할 것이다.

상기 전사시트(20)는 다공성 지그(10)에 감겨진 원사의 외면을 덮으며, 원사(T)와 접촉하게 되는 내측면에 원사(T)에 전이될 수용성 잉크로 된 소정 색상의 염료잉크가 도포되어 있다. 상기 염료잉크는 1가지 색상으로만 이루어질 수 있지만, 2개 이상의 색상으로 된 염료잉크가 길이방향으로(다공성 지그에 감겨지게 되면 원주방향이 됨) 소정의 패턴으로 도포될 수 있다.

전사시트(20)가 다공성 지그(10)의 외면에 감겨진 후에는 진공압 형성을 위하여 전사시트(20)의 양측 단부 또는 전사시트(20) 전체를 실리콘이나 PVF, PE 등의 수지 재질의 실링필름(30)으로 덮어서 다공성 지그(10)에 대해 밀봉하게 된다.

상기 가열수단은 다공성 지그(10)에 감겨진 원사(T)의 분자 구조 간의 공간을 확장시켜 전사시트(20)의 염료잉크가 원사(T)에 용이하게 침투할 수 있도록 하기 위한 것으로, 이 실시예에서 가열수단은, 상기 원사(T) 및 전사시트(20)가 장착된 다공성 지그(10)이 투입되는 가열챔버(40)와, 상기 가열챔버(40) 내부로 열풍을 공급하거나 복사열을 공급하는 가열기(41)를 포함한다.

상기 진공수단은 가열수단에 의해 원사(T) 및 염료의 활성화에 따른 원사(T) 분자 구조 간의 공간이 확장된 상태에서 전사시트(20)의 염료잉크 입자가 원사(T)의 분자 공간 사이로 원활하게 침투하여 염색될 수 있도록 외력을 가하는 작용을 한다.

이러한 진공수단은 가열챔버(40)와 함께 구성될 수 있는데, 예를 들어 상기 진공수단은 가열챔버(40)의 외부에 설치되어 공기를 흡입하는 진공펌프(51)와, 상기 가열챔버(40)의 일면(이 실시예에서 하부면)을 관통하여 상기 진공펌프(51)와 다공성 지그(10)의 중공축(15)의 일단부를 통해 연결되는 흡기유로(52)를 포함한다.

따라서, 진공펌프(51)가 작동하여 흡기유로(52)를 통해 흡입력이 발생하면, 중공축(15) 및 중공축(15)의 통기공(16)을 통해 다공성 지그(10) 내부 공간의 공기가 진공펌프(51)로 흡입됨과 동시에 다공성 지그(10)의 미세구멍을 통해서도 공기가 흡입되면서 진공압이 형성되어 전사시트(20)의 염료잉크가 원사(T)로 전이되어 염색이 진행된다.

한편, 도 3 내지 도 9를 참조하면, 상술한 무수 염색 공정을 수행하기 위한 원사 권취 장치(100)는 다공성 지그(10)의 중심부에 고정되는 원통형의 중공축(15), 상기 중공축(15)이 끼워지면서 결합되는 지그 구동축(110), 상기 지그 구동축(110)을 일정한 속도로 회전시키는 구동모터(119), 상기 다공성 지그(10)에 감겨질 원사가 감겨지는 원사공급스풀(120) 및, 다공성 지그(10)의 외주면에 원사를 사선 방향으로 엇갈리게 권취하는 트래버스유닛(130)을 포함한다.

도 3에서 미설명 부호 151 및 152는 원사공급스풀(120)에서 풀려져 나온 원사(T)가 일정한 장력을 유지할 수 있도록 하는 장력부여수단으로서, 상기 장력부여수단은 원사를 스풀이나 보빈에 권취하는 장치에서 널리 사용되고 있는 공지의 장력부여수단을 사용하여 구성할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 중공축(15)은 전술한 것과 같이 다공성 지그(10)의 내부 공간의 중심부에 축방향을 따라 설치되며, 진공 형성을 위한 복수의 통기공(16)이 일정한 간격을 두고 배열되어 있다. 상기 중공축(15)은 다공성 지그(10)에 원사를 권취하는 공정을 수행할 때에는 원사 권취 장치의 지그 구동축(110)에 결합되고, 가열챔버(40)(도 1 참조) 내에서 무수 염색 공정을 수행할 때에는 진공발생장치에 연결되는 기능을 수행하게 된다.

상기 지그 구동축(110)은 구동모터(119)에 직접 연결되어 동력을 전달받거나, 기어, 또는 풀리 및 벨트와 같은 동력전달장치를 통해서 구동모터(119)에 간접적으로 연결되어 동력을 전달받아 일정한 속도로 회전하면서 다공성 지그(10)를 회전시킨다.

지그 구동축(110)은 중공축(15)이 끼워져 결합될 수 있도록 된 것으로, 도 5 및 도 6a에 도시한 것과 같이 일단이 상기 구동모터(119)에 연결되어 구동모터(119)의 회전력을 전달받아 회전하는 중공의 회전축부재(111)와, 상기 회전축부재(111)의 중공 내측에 축방향으로 이동 가능하게 설치되며 외주면에 축방향 외측으로 상향 경사진 테이퍼부(112a)가 형성되어 있는 슬라이딩축부재(112)와, 상기 회전축부재(111)에 대해 슬라이딩축부재(112)에 축방향 외측으로 탄성력을 가하는 탄성부재(114)와, 상기 슬라이딩축부재(112)의 테이퍼부(112a) 외측에 원주방향을 따라 설치되어 슬라이딩축부재(112)가 축방향 내측으로 이동했을 때 반경방향으로 신장되면서 중공축(15)의 통기공(16)에 걸리면서 슬라이딩축부재(112)에 대해 중공축(15)을 고정하는 복수의 코일스프링(113) 및, 상기 슬라이딩축부재(112)가 축방향 내측으로 이동했을 때 회전축부재(111)에 대해 슬라이딩축부재(112)를 고정하는 록킹유닛을 포함한다.

상기 록킹유닛은 슬라이딩축부재(112)를 축방향 내측으로 한 번 밀면 회전축부재(111)에 대해 슬라이딩축부재(112)를 고정하고, 슬라이딩축부재(112)를 다시 한 번 축방향 내측으로 밀면 회전축부재(111)에 대한 고정 상태가 해제되면서 탄성부재(114)에 의해 슬라이딩축부재(112)가 축방향 외측으로 이동할 수 있도록 구성된다.

상기 록킹유닛은 누름 동작에 의해 고정과 해제가 반복적으로 수행될 수 있도록 하는 공지의 록킹장치를 적용하여 구성할 수 있지만, 이 실시예에서 록킹유닛은 슬라이딩축부재(112)의 외측면에 돌출되게 형성된 록킹돌기(115)와, 상기 회전축부재(111)의 내측면에 회전 가능하게 설치되어 상기 록킹돌기(115)를 걸어서 고정하거나 고정 상태를 해제하는 캠부재(116)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 캠부재(116)의 양단부에는 회전축부재(111)의 내측면에 회전 가능하게 연결되는 회전축(116a)이 마련되어 있다. 또한 캠부재(116)의 외주면에는 후방(축방향 외측)에서 전방(축방향 내측)으로 소정의 깊이를 가지며 연장되는 제1캠홈(116b)과, 상기 제1캠홈(116b)의 전단부의 바로 후방에 제1캠홈(116b)보다 깊게 형성되는 'v'자형의 록킹홈(116c)과, 상기 록킹홈(116c)의 일측에 전방으로 소정 거리 연장되게 형성되며 록킹홈(116c)보다 깊거나 동일한 깊이로 형성되는 제2캠홈(116d)과, 상기 제2캠홈(116d)으로부터 상기 제1캠홈(116b)의 후단부로 점차적으로 그 깊이가 얕아지면서 연장되는 제3캠홈(116e)이 상호 일체로 연결되는 순환경로를 이루며, 상기 록킹돌기(115)는 상기 슬라이딩축부재(112)의 이동에 따라 상기 캠부재(116)의 제1캠홈(116b)과 록킹홈(116c), 제2캠홈(116d)과 제3캠홈(116e)을 따라 순차적으로 순환 이동한다.

따라서 작업자가 슬라이딩축부재(112)의 외측 단부를 눌러서 축방향 내측으로 이동시키면, 록킹돌기(115)가 캠부재(116)의 외측에서부터 제1캠홈(116b) 내측으로 진입하여 제1캠홈(116b)의 도면상 왼편 곡선부분에 닿으면서 캠부재(116)를 도면상 왼편으로 회전시켰다가 제1캠홈(116b)의 전단부에서 오른편 곡선부분에 닿으면서 캠부재(116)를 다시 오른편으로 회전시킨다(도 8의 (b) 참조). 이 때, 슬라이딩축부재(112)의 테이퍼부(112a)가 코일스프링(113)의 하측으로 파고들면서 코일스프링(113)이 반경방향 외측으로 신장되면서 일부분이 중공축(15)의 통기공(16) 내측으로 끼워져 중공축(15)에 결합된다.

작업자가 슬라이딩축부재(112)의를 누르던 힘을 제거하면, 슬라이딩축부재(112)의가 탄성부재(114)의 탄성력에 의해 후방으로 후퇴한다. 이에 따라, 도 8의 (c)에 도시된 것과 같이, 록킹돌기(115)가 록킹홈(116c)에 걸리게 되고, 슬라이딩축부재(112)가 더 이상 후퇴하지 못하고 현 위치에서 고정된다.

이 상태에서 회전축부재(111)가 회전하게 되면, 회전축부재(111)와 슬라이딩축부재(112)가 함께 회전하게 되고, 중공축(15)도 함께 회전하여 다공성 지그(10)가 회전하게 된다.

원사의 권취 공정이 완료되어 다공성 지그(10)를 지그 구동축(110)에서 분리하고자 할 경우, 다시 작업자가 슬라이딩축부재(112)의 외측 단부를 누르면 도 9의 (a)에 도시된 것과 같이, 록킹돌기(115)가 전진하면서 록킹홈(116c)과 제1캠홈(116b) 사이의 경사진 단턱과 접촉하게 된다.

이에 따라, 캠부재(116)가 도면상 오른쪽으로 회전하여, 록킹돌기(115)가 도 9의 (b)에 도시된 것처럼 제2캠홈(55)의 전단부에 위치하게 된다. 이어서, 작업자가 슬라이딩축부재(112)의 외측 단부를 누르던 힘을 제거하면, 탄성부재(114)의 탄성력에 의해 슬라이딩축부재(112)가 축방향 외측으로(후방으로) 밀리면서 록킹돌기(115)가 제2캠홈(116d)을 따라 후퇴하게 되고, 캠부재(116)는 도면상 왼쪽으로 회전하게 된다.

록킹돌기(115)가 제2캠홈(116d)에서 완전히 이탈하게 되면, 록킹돌기(115)는 제3캠홈(116e)을 따라서 초기위치로 복귀하게 된다.

이와 같이 슬라이딩축부재(112)가 축방향 외측으로 후진하여 복귀하면, 슬라이딩축부재(112)의 테이퍼부(112a)가 코일스프링(113)에서 벗어나게 되어 코일스프링(113)이 반경방향 내측으로 수축하여 중공축(15)과의 결합이 해제되어 중공축(15)이 자유롭게 된다.

한편 전술한 것과 같이 다공성 지그(10)의 중공축(15)이 지그 구동축(110)에 장착되어 일정한 속도로 회전할 때 트래버스유닛(130)은 원사(T)를 다공성 지그(10)의 축방향으로 일정한 속도로 왕복 이동시킴으로써 다공성 지그(10)의 외주면에 원사가 사선 방향으로 엇갈리게 권취될 수 있도록 하는 작용을 한다.

이 실시예에서 트래버스유닛(130)은 지그 구동축(110)의 일측에 나란하게 설치되는 트래버스마운터(131)와, 상기 원사공급스풀(120)에서 풀려져 나온 원사(T)가 통과하는 원사가이드공(133)이 형성되어 있으며 상기 트래버스마운터(131)의 축방향으로 왕복 이동하도록 설치되는 트래버스(132)와, 상기 트래버스(132)를 트래버스마운터(131)의 축방향으로 일정한 속도로 왕복 운동시키는 트래버스 구동부를 포함한다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 트래버스 구동부는 리니어모터를 적용한 선형운동장치, 또는 볼스크류와 서보모터를 적용한 선형운동장치, 또는 풀리와 벨트와 서보모터를 적용한 선형운동장치 등 공지의 선형운동장치를 적용하여 구성할 수 있다. 트래버스 구동부는 트래버스(132)의 이동 속도를 제어함으로써 다공성 지그(10)의 외주면에 권취되는 원사(T)의 간격을 조절할 수 있다.

이러한 구성으로 이루어진 원사 권취 장치를 이용하여 원사를 권취하는 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 중공축(15)을 지그 구동축(110)에 끼워서 결합시킨다. 이 때 중공축(15)을 지그 구동축(110)에 끼우고 작업자가 지그 구동축(110)의 슬라이딩축부재(112)를 눌러서 축방향 내측으로 이동시키면 코일스프링(113)이 반경방향으로 신장되면서 중공축(15)의 통기공(16) 부분에 끼워지면서 중공축(15)이 슬라이딩축부재(112)의 외면에 단단히 결합된다.

그리고, 원사공급스풀(120)의 원사를 장력부여수단(151, 152)을 통과시킨 후 트래버스(132)의 원사가이드공(133)을 통해 다공성 지그(10)의 외주면에 연결한다.

이와 같이 원사 권취 준비가 완료되면, 구동모터(119)를 작동시켜 지그 구동축(110)을 일정한 속도로 회전시킴과 동시에, 트래버스 구동부(미도시)를 작동시켜 트래버스(132)를 트래버스마운터(131)의 축방향으로 일정한 속도로 왕복 이동시키면서 다공성 지그(10)의 외주면에 원사를 사선 방향으로 엇갈리게 권취한다.

이 때 트래버스 구동부는 원사(T)가 서로 연접하지 않고 일정한 거리 이격되면서 권취되도록 트래버스(132)의 이동 속도를 제어한다.

이와 같이 본 발명의 원사 권취 장치는 다공성 지그(10)의 외주면에 원사(T)를 사선 방향으로 엇갈리게 권취할 수 있으며, 원사(T)가 서로 연접하지 않고 일정한 거리 이격되면서 권취되므로, 진공 전이 방식의 무수 염색 공정을 수행할 때 다공성 지그(10)에 감겨진 원사(T)의 안쪽부터 바깥쪽까지 전체적으로 균일하게 염료잉크를 전이시켜 염색 품질을 향상시킬 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

T : 원사 10 : 다공성 지그
12 : 지그커버 15 : 중공축
16 : 통기공 20 : 전사시트
30 : 실링시트 40 : 가열챔버
51 : 진공펌프 52 : 흡기유로
100 : 원사 권취 장치 110 : 지그 구동축
111 : 회전축부재 112 : 슬라이딩축부재
112a : 테이퍼부 113 : 코일스프링
114 : 탄성부재 115 : 록킹돌기
116 : 캠부재 116a: 회전축
116b : 제1캠홈 116c : 록킹홈
116d : 제2캠홈 116e : 제3캠홈
120 : 원사공급스풀 130 : 트래버스유닛
131 : 트래버스마운터 132 : 트래버스
133 : 원사가이드공 151, 152 : 장력부여수단

Claims (7)

1. 다수의 미세구멍이 내외측으로 관통되게 형성되어 있는 원통형의 다공성 지그의 외주면에 염색 대상 원사를 감기 위한 원사 권취 장치에 있어서,
   상기 다공성 지그의 중심부에 고정되는 원통형의 중공축;
   상기 중공축이 끼워지면서 결합되는 지그 구동축;
   상기 지그 구동축을 일정한 속도로 회전시키는 구동모터;
   상기 다공성 지그에 감겨질 원사가 감겨지는 원사공급스풀; 및,
   상기 지그 구동축의 일측에 나란하게 설치되는 트래버스마운터와, 상기 원사공급스풀에서 풀려져 나온 원사가 통과하는 원사가이드공이 형성되어 있으며 상기 트래버스마운터의 축방향으로 왕복 이동하도록 설치되는 트래버스와, 상기 트래버스를 트래버스마운터의 축방향으로 일정한 속도로 왕복 운동시키는 트래버스 구동부를 포함하여, 상기 트래버스가 직선 왕복 운동하면서 다공성 지그의 외주면에 원사를 사선 방향으로 엇갈리게 권취하는 트래버스유닛;
   을 포함하는 원사 무수 염색 공정을 위한 원사 권취 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 중공축은 다공성 지그에서 분리되지 않고 무수 염색을 수행하기 위한 가열챔버 내부에서 진공발생장치에 접속되며, 중공축의 측면에는 진공발생장치로 공기가 흡입되도록 하기 위한 복수의 통기공이 관통되게 형성된 원사 무수 염색 공정을 위한 원사 권취 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 지그 구동축은, 일단이 상기 구동모터에 연결되어 구동모터의 회전력을 전달받아 회전하는 중공의 회전축부재와, 상기 회전축부재의 중공 내측에 축방향으로 이동 가능하게 설치되며 외주면에 축방향 외측으로 상향 경사진 테이퍼부가 형성되어 있는 슬라이딩축부재와, 상기 회전축부재에 대해 슬라이딩축부재에 축방향 외측으로 탄성력을 가하는 탄성부재와, 상기 슬라이딩축부재의 테이퍼부 외측에 원주방향을 따라 설치되어 슬라이딩축부재가 축방향 내측으로 이동했을 때 반경방향으로 신장되면서 중공축의 통기공에 걸리면서 슬라이딩축부재에 대해 중공축을 고정하는 코일스프링 및, 상기 슬라이딩축부재가 축방향 내측으로 이동했을 때 회전축부재에 대해 슬라이딩축부재를 고정하는 록킹유닛을 포함하는 원사 무수 염색 공정을 위한 원사 권취 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 록킹유닛은 슬라이딩축부재를 다시 축방향 내측으로 밀었을 때 고정 상태가 해제되면서 탄성부재에 의해 슬라이딩축부재가 회전축부재에 대해 축방향 외측으로 이동하도록 된 원사 무수 염색 공정을 위한 원사 권취 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 록킹유닛은,
   상기 슬라이딩축부재의 외측면에 돌출되게 형성된 록킹돌기와;
   상기 회전축부재의 내측면에 회전 가능하게 설치되어 상기 록킹돌기를 걸어서 고정하거나 고정 상태를 해제하는 캠부재를 포함하며,
   상기 캠부재의 외주면에는 후방에서 전방으로 소정의 깊이를 가지며 연장되는 제1캠홈과, 상기 제1캠홈의 전단부의 바로 후방에 제1캠홈보다 깊게 형성되는 록킹홈과, 상기 록킹홈의 일측에 전방으로 소정 거리 연장되게 형성되며 록킹홈보다 깊거나 동일한 깊이로 형성되는 제2캠홈과, 상기 제 2캠홈으로부터 상기 제1캠홈의 후단부로 점차적으로 그 깊이가 얕아지면서 연장되는 제3캠홈이 상호 일체로 연결되는 순환경로를 이루며, 상기 록킹돌기는 상기 슬라이딩축부재의 이동에 따라 상기 캠부재의 제1캠홈과 록킹홈, 제2캠홈과 제3캠홈을 따라 순차적으로 순환 이동하도록 된 원사 무수 염색 공정을 위한 원사 권취 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 원사 권취 장치를 이용하여 원통형의 다공성 지그의 외주면에 염색 대상 원사를 감는 원사 권취 방법으로서,
   (S1) 중공축을 지그 구동축에 끼워서 결합시키는 단계;
   (S2) 원사공급스풀의 원사를 트래버스의 원사가이드공을 통해 다공성 지그의 외주면에 연결하는 단계; 및,
   (S3) 구동모터를 작동시켜 지그 구동축을 일정한 속도로 회전시킴과 동시에, 트래버스 구동부를 작동시켜 트래버스를 트래버스마운터의 축방향으로 일정한 속도로 왕복 이동시키면서 다공성 지그의 외주면에 원사를 사선 방향으로 엇갈리게 권취하는 단계;
   를 포함하는 원사 무수 염색 공정을 위한 원사 권취 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 (S3) 단계에서는 원사가 일정한 거리 이격되면서 권취되도록 트래버스의 속도를 제어하는 원사 무수 염색 공정을 위한 원사 권취 방법.
   

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