KR20170094499A

KR20170094499A - 경편기

Info

Publication number: KR20170094499A
Application number: KR1020170016380A
Authority: KR
Inventors: 마르쿠스 오뜨; 롤프 잔트만; 올리버 플리크; 세바스티안 욀스트롬; 위르겐 리스트; 마티아스 리스; 게르하르트 에트게스
Original assignee: 칼 마이어 텍스틸마쉰넨파브릭 게엠베하
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2017-02-06
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2037-02-06
Also published as: EP3205760A1; TWI744272B; TW201728797A; EP3205760B1; KR101880680B1; CN107059238A

Abstract

각각 적어도 하나의 바 어셈블리(bar assembly)를 구동하는 적어도 두 개의 주축(2a, 2b)을 갖는 경편기(1: warp-knitting machine)가 진술된다.
본 발명은 높은 생산성을 갖는 경편기를 진술한다.
이를 위하여 각각의 주축(2a, 2b)이 전용 구동 모터(6a, 6b)와 구동 연결(drive connection)되어 있는 것이 제공된다.

Description

경편기{Warp-knitting machine}

본 발명은 각각 적어도 하나의 바 어셈블리(bar assembly)를 구동하는 적어도 두 개의 주축을 갖는 경편기에 관한 것이다.

경편기를 운전하는 동안 주축이 회전하며, 각각은, 예를 들면 크랭크 드라이브를 경유하여, 적어도 하나의 바, 그러나 전형적으로는 복수 개의 바를 구동하며, 경편 도구는 상기 바에 고정된다. 크랭크 드라이브는 상기 바의 전체 길이에 걸쳐서 분포하는 복수 개의 부분들을 가질 수 있다.

하나보다 많은 주축을 갖는 경편기의 경우, 상기 주축은 어느 정도의 상호의존성을 가지고 구동되어야 한다. 이는 현재 주축들 사이에 연결을 형성하는 기어 박스 장치(gearbox installation)에 의하여 달성된다. 많은 경우 기어 박스 장치는 하나의 주축으로부터 다른 주축으로 회전 운동을 전달하는 벨트를 갖는다.

경편기를 운전하는 동안, 주축이 회전하는 경우 부하 변동(load cycle)이 일어난다. 이들 부하 변동은 높은 마모를 야기한다. 운전 스피드가 증가함에 따라 이러한 마모가 증가하기 때문에, 이러한 유형의 경편기의 운전 스피드를 증가시키는 데 있어서 마모가 특정한 한계를 구성한다.

본 발명은 높은 생산성을 갖는 경편기를 제공하고자 하는 목적에 기초한다.

시초에 언급한 유형의 경편기의 경우에 이 목적은 각각의 주축이 전용 구동 모터와 구동 연결(drive connection)되어 있는 것에 의하여 달성된다.

각각의 주축은 따라서 하나의 전용 구동 모터에 의하여 구동되기 때문에 두 개 이상의 주축 사이의 기어박스 장치가 생략될 수 있다. 따라서, 부하 변동에 의하여 기어박스 장치에 미치는 부정적인 효과가 없다. 각각의 주축에 대하여 각각의 전용 구동 모터를 사용함으로써 경편기의 부드러운 작동이 가능해져서, 이 경우에 경편기의 생산량의 측면에서 증가를 허용한다. 적어도 하나의 주축이 크랭크 드라이브에 의하여 할당된 바 어셈블리를 작동하는 경우에도 이것이 적용되며, 상기 크랭크 드라이브는 하나의 잠재적인 구현예이다. 생산 스피드, 즉 주축의 회전 속도가 증가될 수 있을 뿐만 아니라 더 긴 주축이 사용될 수 있어서, 더 큰 작업폭(working width)을 낳는다.

적어도 하나의 구동 모터가 바람직하게는 자신에게 할당된 주축과 동축이 되도록 배치된다. 이 경우, 주축과 할당된 구동 모터 사이의 측면 응력(lateral stress), 예를 들면 벨트 또는 체인에 의한 구동의 경우에 발생하는 것과 같은 측면 응력이 회피될 수 있다. 그 결과, 구동 모터의 축과 각각의 주축의 베어링들에 걸리는 응력이 낮게 남아 있다. 그 사용 수명이 연장된다. 공간 요구조건이 감소될 수 있다. 각각의 구동 모터를 위한 설치 공간이 주축 옆의 측면으로 필요하지 않아서 경편기의 다른 보조 장치들이 선택적으로 그 공간에 수용될 수 있다. 각각의 구동 모터에 대한 연결이 기계 동력학의 측면에서 주축 축선(main-shaft axis) 상에서의 위치 선정(positioning) 덕분에 유리하다.

본 명세서에서 각각의 구동 모터는 자신에게 할당된 주축에 직접 작용하는 것이 바람직하다. 직접 연결(direct connection)은 구동 모터가 어떠한 기어 장치(gearing)도 없이 연결된 것을 의미한다. 구동 모터의 회전 속도는 따라서 1:1의 비율로 주축에 전달된다. 따라서 구동 모터와 주축 사이에 마모될 수 있는 가동부(movable parts)가 없다.

바람직하게는, 각각의 구동 모터는 하나의 회전자를 가지며, 적어도 하나의 회전자는 상기 구동 모터에 할당된 주축에 끼워 맞추어져(fitted) 있다. 구동 모터와 거기에 할당된 주축 사이의 즉각적이고, 직접적이고, 강성 연결(rigid connection)이 따라서 간단한 방식으로 실행된다.

본 명세서에서 상기 주축이 축 부분(shaft portion)을 경유하여 상기 회전자를 관통하여 돌출하는 것이 바람직하다. 회전자는 따라서 관통 구멍(through bore)을 가질 수 있기 때문에 각각의 주축은 모터의 양 측면상으로 돌출하여, 두 개의 축 단부(shaft end)를 갖는 모터를 낳는다. 이 경우, 주축에 의하여, 또는 주축의 축 부분(shaft portion)에 의하여 각각 장착(mounting)이 실행될 수 있기 때문에 무베어링 모터(bearing-free motor)가 잠재적으로 사용될 수 있다.

대안적으로 또는 추가적으로, 적어도 하나의 구동 모터가 자신에게 할당된 주축과 이심(離心: eccentric)이 되도록 배치되도록 제공될 수 있다. 이 경우, 구동 모터는 기어단(gear stage)에 의하여 주축에 연결될 수 있다. 이는 정말로 주축 옆의 측면으로 설치 공간을 필요로 하지 않지만, 구동 모터를 선택할 때 어느 정도의 자유도(degree of freedom)를 가능하게 한다.

상기 구동 모터는 바람직하게는 공통 콘트롤러 장치(common controller installation)에 연결된다. 상기 콘트롤러 장치는 구동 모터가 각각의 주축을 구동하는 것을 보장하기 때문에 주축의 회전 운동이 서로 매칭된다. 예를 들면, 경편기가 플러시 또는 경편 스페이서 직물(warp-knitted spacer fabrics)을 제조하기 위하여 사용되는 것과 같이 이중 편성 헤드(double knitting heads)를 갖는 경편기의 구조일 때, 기본 경편 직물(basic warp-knitted fabrics)의 제조 및 스페이서사(spacer yarns) 또는 플러시사(plush yarns)의 가이드를 책임지는 개개의 바들의 운동을 충분히 정확하게 할당하는 것이 요구된다. 이는 공통 콘트롤러 장치에 의하여 용이하게 달성될 수 있다. 게다가 상기 콘트롤러 장치는 상기 콘트롤러 장치가 주축의 1회전 동안 주축의 가속 및 힘 프로파일을 전자적으로(electronically) 최적화할 수 있는 이점을 갖기 때문에, 이는 경편기의 전체 동력학(complete dynamics)에 긍정적인 영향을 갖는다. 통제된 동력학(regulated dynamics)의 덕분으로 더 높은 기계 회전 속도가 가능하다. 또한, 사보전 루프 형성(yarn-preserving loop formation)이 가능하다. 특히 이중 편성 헤드를 갖는 기계의 경우, 동력학은 다양한 명령 상태(command states)에 좌우되어 최적화될 수 있으며, 발생하는 진동(oscillations)은 이 때문에 최적화되거나 또는 심지어 완전히 회피될 수 있다.

본 명세서에서 상기 콘트롤러 장치는 전자식 기어박스(electronic gearbox)를 갖는 것이 바람직하다. 전자식 기어박스는 주축이 가변적인 회전 속도를 가지고 구동될 수 있게 하며, 주축의 1 회전 동안에 회전 변화, 더 구체적으로 회전 스피드 변화가 또한 일어날 수 있다. 이는 경편기의 위에서 언급한 동력학에 긍정적인 효과를 갖는다.

본 명세서에서 상기 전자식 기어박스는 1 회전 안에서 가변적인(variable) 기어 장치(gearing)를 갖는 것이 바람직하다. 주축의 회전 운동 사이의 기어비(gear ratio)는 따라서 운전 동안, 바람직하게는 심지어는 1 회전 동안에 변화할 수 있다. 예를 들면, 각각의 주축의 다양한 응력 상태를 고려할 수 있다. 예를 들면, 주축의 1 회전의 일 부분에서 바 어셈블리가 들어올려질(lifted) 수 있는 경우, 그 회전 속도는 보통 작은 정도(minor extent)로 저감될 것이며, 반면에 상기 회전의 다른 부분에서 내려지는 운동(lowering movement)의 경우에 회전 속도는 작은 정도(minor extent)로 증가될 수 있다. 주축상의 응력은 모든 주축 상에서 동일한 방식으로 동시에 일어날 필요가 없기 때문에 이들 응력 상태는 전자식 기어박스에 의하여 보상될 수 있다.

적어도 하나의 구동 모터는 자신에게 할당된 주축의 축방향 길이(axial length)의 중간에 유리하게 배치된다. 따라서, 주축의 일 부분은 구동 모터의 일 측면상에 위치하며, 주축의 다른 부분은 구동 모터의 맞은 편의 측면상에 위치한다. 이는 주축의 양 부분이 유사한 방식으로, 바람직하게는 심지어 대칭적인 방식으로 구동될 수 있는 이점을 갖는다.

본 발명이 아래에서 다음의 도면과 관련하여 바람직한 예시적인 구현예에 의하여 기술될 것이다. 여기에서:
도 1은 두 개의 주축을 갖는 경편기의 기계 프레임의 일 단부의 모식적인 사시도를 보인다.
도 2는 하우징이 없는 두 개의 주축을 보인다.
도 3은 경편기의 기계 베드를 관통하는 수평 파단면(fragmented horizontal section)을 보인다.
도 4는 구동 모터를 관통하는 종단면(longitudinal section)을 보인다.

도 3은 위에서 본 단면도로의 경편기(1)의 절반(one half)의 단부를 보인다.

경편기(1)는 주축(2)을 가지며, 이는 작동부(3: operative portion)로 구성된 제1 부분과 단부축(4: end shaft)으로 구성된 제2 부분을 갖는다. 바를 구동하는 데 이용되는 크랭크 드라이브는 작동부(3)에 더 상세하게 도시되지 않은 방식으로 고정되며, 여기에서 상기 바는 공지의 방식으로 경편 도구(warp-knitting tools)를 지지한다.

작동부(3) 및 단부축(4)은 강성이지만 탈착가능한 방식으로 상호연결된다. 도 4로부터 볼 수 있는 바와 같이, 단부축(4)은 이 단부쪽으로 감소된 직경을 가지며 주축(2)의 작동부(3)에 도입될 수 있으며 이후 작동부(3)에 연결될 수 있는 부분(5)을 갖는다.

주축(2)은 구동 모터(6)에 연결되며 구동 모터(6)는 주축(2)과 동축이 되도록 배치된다. 구동 모터(6)는 주축(2)에 직접적으로, 즉 중간에 배치된 기어박스 또는 기어단이 없이 연결되며, 이 연결은 바람직하게는 강성 연결(rigid connection)이다.

강성 연결 대신에, 신축성 커플링(flexible coupling), 예를 들면 벨로우 커플링(bellow coupling)과 같은 회전적으로 강성(rotationally rigid)이며 굽힘적으로 연성((flexurally soft)인 커플링이 또한 사용될 수 있다.

도 4는 단면도로서 특히 바람직한 설계 구현예를 보인다. 여기에서, 단부축(4)은 구동 모터(6)를 관통하여 연결된다. 구동 모터(6)는 고정자(7)와 회전자(8)를 갖는다. 회전자(8)는 단부축(4)에 끼워 맞추어지며(fitted), 즉 단부축(4) 상에 밀어 맞추어지며(push-fitted) 단부축(4)에 회전적으로 고정된 방식으로 연결된다. 따라서 회전자(8)의 회전은 단부축(4)에 따라서 주축(2)에 추가적인 중간 요소없이 직접적이고 강성인 방식으로 전달된다.

구동 모터(6)는 무베어링이 되도록 구성된다. 고정자(7) 내에 회전자(8)를 장착하는 것은 구동 모터(6)의 바깥에 배치된 베어링(9) 내에 단부축(4)을 장착하여 실행된다. 이 베어링(9)은 플랜지(10) 내에 위치하며, 플랜지(10)는 다시 하우징(12)의 단부측(11: end side)에 고정되며, 하우징(12)은 주축(2)을 수용하는 역할을 한다. 다시 말해서, 주축(2)은 하우징(12) 내에 배치되며, 구동 모터(6)는 하우징(12)의 단부측(11)에 고정된다. 단부축(4)은 따라서 단부측(11)을 관통하여 돌출한다. 하우징(12)은 또한 기계 베드(machine bed)로서 지칭될 수 있다.

도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 주축(2), 더 구체적으로는 단부축(4)은 축방향 단부(axial end)에서 구동 모터(6)로 들어가며, 자유 단부(13: free end)를 경유하여 구동 모터(6)로부터 돌출한다. 자유 단부(13)는 추가적인 베어링(14) 내에 장착될 수 있다. 제2 베어링(14)을 제공하는 요구조건은 경편기(1)의 운전 동안의 요구조건에 좌우된다.

구동 모터(6)의 회전자(7)는 나선형관(15: helicoid duct)을 가지며, 이 나선형관(15)을 관통하여 냉각 액체, 예를 들면 오일이 보내질 수 있다. 명확하게 하기 위하여, 냉각 액체를 위한 커넥터는 도시하지 않는다. 커넥터는 구동 모터(6)의 아래에 위치할 수 있으며, 예를 들면 즉 도 3에 도시된 도시 평면의 뒤에 위치할 수 있다.

로터리 인코더(16: rotary encoder)가 단부축(4)의 자유 단부(13)에 배치된다. 로터리 인코더(16)는 절대 로터리 인코더로서 구성된다. 즉 로터리 인코더(16)는 주축(2)의 각 위치(angular position)를 절대적인 방식으로 결정할 수 있다. 이를 위하여, 로터리 인코더(16)에 의하여 탐지될 수 있는 자기(magnetic) 또는 시각(visual) 코딩이 예를 들면 자유 단부(13) 상에 제공될 수 있다. 로터리 인코더(16)는 바람직하게는 비접촉 로터리 인코더이다.

단부벽(end wall)으로도 지칭될 수 있는 단부측(11)은 하우징(12)의 작동 공간(17: operative space)을 헤드부(18: head part)로부터 분리한다. 주축(2)의 베어링을 윤활하기 위한 오일 통(oil sump)은 예를 들면 작동 공간(17) 내에 제공될 수 있다. 이러한 유형의 오일 통은 헤드부(18)에는 요구되지 않는다.

구동 모터(6)는 회전 조절 모터(revolution-controlled motor)로서, 특히 전기 유도 모터(electric induction motor)로서 구성된다. 여기에서, 소망하는 회전을 설정하기 위하여 인버터를 포함하는 콘트롤러 장치에 의하여 구동되는 동기 모터(synchronous motor)가 특히 바람직하다.

설명한 구조를 사용하면, 구동 모터(6)를 주축(2)에 연결하기 위하여 몇 개 안되는 요소만이 요구된다. 구동 모터(6)의 회전자(8)가 주축(2)의 단부 축(4)에 직접적으로 끼워 맞추어져 있는 점에서 구동 모터(6)는 주축(2)에 직접적이고 강성으로 연결된다. 구동 모터(6)는 하우징(12)의 단부 벽(11)에 플랜지 끼워 맞추어지고(flange-fitted), 따라서 매우 안정적인 방식으로 장착된다. 생성되는 진동 위험은 이 때문에 최소화된다.

구동 모터(6)는 무베어링이 되도록 구성되기 때문에, 구동 모터(6)는 작고 경량으로 유지될 수 있다. 주축(2)의 축상에 배치됨으로써, 구동 모터(6)의 통합(integration)이 기계 동력학의 측면에서 유리하다.

헤드부(18) 구역에서의 기계 프레임, 즉 하우징(12)은 비교적 경량이 되고, 이는 마찬가지로 기계 동력학의 측면에서 효과를 갖는다. 비교적 몇 개 안되는 부품만이 요구된다. 구동 모터(6)는 사실상 유지보수가 필요하지 않다.

주축(2)의 길이가 매우 큰 경우, 구동 모터가 주축의 축방향 길이의 중간에 배치되는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 구동축(drive shaft)이 동일한 길이의 두 부분으로 세분될 수 있으며, 이 경우 구동 모터는 소위 중앙 구동(central drive)을 실현하기 위하여 상기 두 부분의 사이에 배치될 수 있다.

도 1 및 도 2는 이제 이와 같이 설명된 구조의 구동 모터(6) 및 구동축(2)이 하나보다 많은 주축(2)을 갖는 경편기(1)에서 유리하게 사용될 수 있는 설계 구현예를 보인다.

도 1 및 도 2는 두 개의 주축을 갖는 경편기를 보이며, 이 두 개의 주축에는 구분을 위하여 접미사 "a" 및 "b"가 붙여진다. 동일한 규칙이 도 3 및 도 4에서 이미 언급되었던 추가적인 요소들을 설명하는 참조 부호들에게도 적용된다.

언급한 바와 같이, 상기 경편기는 구동 모터(6a, 6b)에 의하여 구동되는 두 개의 주축(2a, 2b)을 갖는다. 두 개의 구동 모터(6a, 6b)는 헤드부(18) 내에 수용된다. 또한, 플랜지(10a, 10b)(도 2)가 확인될 수 있으며, 주축(2a, 2b)은 플랜지(10a, 10b)(도 2)에 의하여 하우징(12)의 단부측(11)에 장착된다.

두 개의 주축(2a, 2b)은 더 이상 벨트, 체인, 기어 휠, 또는 다른 기어박스 유닛에 의하여 상호연결되지 않고, 각각의 주축(2a, 2b)은 이의 전용 구동 모터(6a, 6b)에 연결된다. 도 3 및 도 4의 문맥에서 설명된 바와 같이, 각각의 구동 모터(6a, 6b)는 자신에게 할당된 그 주축(2a, 2b)과 동축(coaxial)이 되도록 배치되어, 자신에게 할당된 그 주축(2a, 2b)에 직접 작용한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 주축, 더 구체적으로는 이의 단부축(4)과 각각의 구동 모터(6a, 6b) 사이의 커플링은 두 개의 단부 축과 유사한 방식으로 적용된다.

두 개의 구동 모터(6a, 6b)에 연결된 콘트롤러 장치(22)가 모식적으로 도시된다. 위에서 언급한 인버터를 가질 수 있는 콘트롤러 장치(22)는 두 개의 구동 모터(6a, 6b)에 다상 교류 전류(multiphase alternating current)를 공급하기 때문에 두 개의 구동 모터(6a, 6b)는 유도 기기(induction machine)로서 작동될 수 있다.

콘트롤러 장치(22)는 또한 전자식 기어박스(23)를 갖기 때문에 구동 모터(6a, 6b)에 공급되는 회전 자기장은 다른 주파수를 가질 수 있다. 이들 주파수는 각각의 주축(2a, 2b)이 1 회전하는 동안 용이하게 변화할 수 있다. 이 변화는 양 구동 모터(6a, 6b)에 대하여 같은 방향(equidirectional)일 필요는 없으며, 또한 반대방향일 수 있다.

따라서 예를 들면 편환 형성 절차(loop-forming procedure) 동안 주축(2a, 2b)의 응력이 반드시 균일하고 같은 종류(congeneric)의 방식으로 진행하지 않는 것을 고려하는 것이 가능하다. 예를 들면, 편환 형성 절차의 일 부분에서 주축(2a)이 경편 도구(warp-knitting tool)를 들어올려야(lift) 하는 경우, 주축(2b)에 의하여 구동되며 내려지고 있는(lowered) 경편 도구에 의하여 야기되는 다른 경우의 응력이 정확히 동일한 시간 기간 내에 주축(2b)에 작용할 수 있다. 이러한 유형의 상황은, 예를 들면, 경편 스페이서 직물을 제조하기 위하여 또는 플러시 제품을 제조하기 위하여 사용되는 경편기와 같이 이중 편성 헤드를 갖는 경편기의 경우에 일어날 수 있다. 편성 도구가 들어올려지는 동안 주축(2a)의 현재의 회전 스피드는 간단히 감소될 수 있으며, 반면에 편성 도구가 내려지고 있는 동안 상기 현재의 회전 스피드는 간단하고 일시적으로 증가될 수 있다. 이 경우, 경편기에서의 특정한 효과가 미리 보상될 수 있으며, 매끄러운 작동이 비교적 높은 기계 스피드의 경우와 비교적 긴 주축(2a, 2b)의 경우에 달성될 수 있다.

1: 경편기
2(2a, 2b): 주축
3: 주축(2)의 작동부(operative portion)
4: 주축(2)의 단부축(end shaft)
5: 주축(2)의 작동부(3)에 연결될 수 있는 부분
6(6a, 6b): 구동 모터
7: 고정자
8: 회전자
9: 베어링
10(10a, 10b): 플랜지
11: 하우징(12)의 단부측
12: 하우징
13: 자유 단부(free end)
14: 추가적인 베어링
15: 나선형관(helicoid duct)
16: 로터리 인코더(rotary encoder)
17: 하우징(12)의 작동 공간(operative space)
18: 헤드부(head part)
22: 콘트롤러 장치
23: 전자식 기어박스

Claims

각각 적어도 하나의 바 어셈블리(bar assembly)를 구동하는 적어도 두 개의 주축(2a, 2b)을 갖는 경편기(1: warp-knitting machine)로서,
각각의 주축(2a, 2b)은 전용 구동 모터(6a, 6b)와 구동 연결(drive connection)되어 있는 것을 특징으로 하는 경편기(1).
제1항에 있어서, 적어도 하나의 구동 모터(6a, 6b)는 자신에게 할당된 주축(2a, 2b)과 동축(coaxial)이 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 경편기.
제2항에 있어서, 각각의 구동 모터(6a, 6b)는 자신에게 할당된 주축(2a, 2b)에 직접 작용하는 것을 특징으로 하는 경편기.
제2항 또는 제3항에 있어서, 각각의 구동 모터(6a, 6b)는 하나의 회전자(8: rotor)를 가지며, 적어도 하나의 회전자(8)는 상기 구동 모터(6a, 6b)에 할당된 주축(2a, 2b)에 끼워 맞추어져(fitted) 있는 것을 특징으로 하는 경편기.
제4항에 있어서, 상기 주축(2a, 2b)은 축부분(4: shaft portion)을 경유하여 상기 회전자(8)를 관통하여 돌출한 것을 특징으로 하는 경편기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 구동 모터가 자신에게 할당된 주축(2a, 2b)과 이심(離心: eccentric)이 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 경편기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 모터(6a, 6b)는 공통 콘트롤러 장치(22)에 연결된 것을 특징으로 하는 경편기.
제7항에 있어서, 상기 콘트롤러 장치(22)는 전자식 기어박스(23)를 갖는 것을 특징으로 하는 경편기.
제8항에 있어서, 상기 전자식 기어박스(23)는 1 회전 내에서 가변적인 기어 장치(variable gearing)를 갖는 것을 특징으로 하는 경편기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 구동 모터(6a, 6b)는 자신에게 할당된 주축(2a, 2b)의 축방향 길이(axial length)의 중간에 배치된 것을 특징으로 하는 경편기.