KR102072742B1

KR102072742B1 - 롤 형태로 감긴 재료의 텐셔닝 및 로딩 시스템

Info

Publication number: KR102072742B1
Application number: KR1020187018643A
Authority: KR
Inventors: 아담 몬토야; 스테판 한콕
Original assignee: 나이키 이노베이트 씨.브이.
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2020-02-03
Also published as: TWM544508U; TWI655150B; CN106865308A; EP3383776B1; CN206395551U; MX2018006649A; KR20180088716A; WO2017096011A1; TW201722830A; EP3383776A1; US11383948B2; US10399809B2; US20190359440A1; US20170152120A1; CN106865308B

Abstract

제조 프로세스에서의 재료 텐셔닝 시스템(100)을 제공하며, 이 시스템은 텐셔닝 장치(120)를 포함하며, 텐셔닝 장치(120)는, 재료 유동 방향에 상응하는 시스템의 길이방향에 있어서의 제1 위치와 제2 위치 간에 재료의 롤의 위치를 조절하도록 구성된 길이방향 위치 이동 기구; 길이방향으로 롤(110)과 가공 스테이션(108) 사이에서의 재료의 양을 결정하도록 구성된 재료 처짐 센서(122); 및 재료 유동 방향에 수직한 축선을 중심으로 롤(110)을 회전시키도록 구성된 롤 회전기(111)를 포함하며, 롤 회전기(111)의 회전 속도는, 재료 처짐 센서(122)로부터의 정보에 기초하여, 롤(110)과 가공 스테이션(108) 사이에서 연장하는 재료에 대한 최저점 거리 범위를 유지하도록 조절 가능하다.

Description

롤 형태로 감긴 재료의 텐셔닝 및 로딩 시스템

양태들은, 롤 형태로 감긴 재료(rolled material)를 가공 스테이션으로 공급하되, 그 재료의 미지지 부분에 의해 그 재료를 텐셔닝(tensioning)시킨 상태로 공급하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

피륙(textile) 등의 롤 형태로 감긴 재료를 처리하는 제조 시스템은 그 재료를 그 시스템을 통과해 운반한다. 그 재료를 제1 방향으로 잡아당기고 그 재료의 저지된 풀림(resisted unrolling)에 의해 당기는 힘에 저항함으로써 텐션이 가해질 수 있다. 하지만, 제조 프로세스의 다양한 단계에서의 롤의 사이즈에 의존하여, 재료에 텐션을 생성하도록 제공되는 저항은 롤 둘레의 재료의 질량이 변화함에 따라 변할 수 있다. 추가적으로, 배치(batch) 프로세스에서, 재료는 별개의 길이로 절단되어, 프레임 또는 기타 유지 장치에서 텐셔닝될 수 있다.

본 발명의 양태들은 제조 프로세스에서 재료를 텐셔닝시키는 시스템 및 방법을 제공한다. 그 방법은, 재료의 롤을 텐셔닝 장치에 의해 가공 스테이션 위에서 제1 위치에 위치 설정하는 단계; 및 그 재료가 가공 스테이션과 맞물릴 때까지 재료는 푸는 단계를 포함한다. 이어서, 롤은 가공 스테이션으로부터 길이방향으로 이격되게 제2 위치에 위치 설정되며, 그 재료는 풀려 롤과 가공 스테이션 사이에 재료 처짐 부분을 형성한다. 재료 처짐 부분은 텐셔닝 장치와 가공 스테이션 사이에서 자가 지지(self-supporting)되는 재료의 질량을 이용하여, 가공 스테이션을 통과해 이송되는 것에 저항한다. 이 저항은 재료가 가공 스테이션을 통과할 때에 그 재료에 장력이 가해지게 한다. 텐션의 크기는, 재료가 가공 스테이션을 통과해 이송될 때에, 처짐 부분을 형성하는 재료의 양을 검출하고 롤의 회전 속도를 조절하여 처짐 부분을 형성하는 재료의 양을 그 재료에 대한 소정 범위 내로 유지함으로써 유지될 수 있다. 처짐 부분에서의 재료의 양을 유지함으로써, 재료가 가공 스테이션을 통과해 이송될 때에 비교적 일정한 저항 및 그에 따른 텐션이 그 재료에 의해 자체적으로 공급된다.

본 개요는 이하에서 극히 상세하게 제공되는 방법 및 시스템의 범위를 제한하는 것이 아니라 이해시키기 위해 제공된다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 아래에서 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 양태에 따른 제조 프로세스에 이용되는 재료 텐셔닝 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 양태에 따른 도 1의 시스템의 측면 투영도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 양태에 따른 셔틀에서 길이방향으로 이동하는 롤을 도시한다.
도 4는 본 발명의 양태에 따른 텐셔닝 장치에 의해 유지되는 롤을 도시한다.
도 5는 본 발명의 양태에 따른 텐셔닝 장치의 길이방향 이동 기구에 의해 길이방향으로 이동되는 롤을 도시한다.
도 6은 본 발명의 양태에 따라 형성된 에이프런(apron)을 도시한다.
도 7은 본 발명의 양태에 따라 길이방향 이동 기구 및 수직 이동 기구에 의한 이동을 통해 롤을 제1 위치에 배치하고 있는 텐셔닝 장치를 도시한다.
도 8은 본 발명의 양태에 따라 가공 스테이션을 향해 하향으로 연장하는 롤의 에이프런을 도시한다.
도 9는 본 발명의 양태에 따라 처짐 텐션(sag tension)을 제공하도록 롤이 제2 위치로 이동하고 있을 때에 가공 스테이션을 통과해 이송되고 있는 재료를 도시한다.
도 10은 본 발명의 양태에 따라 롤과 롤러 사이에서 연장하는 미지지 처짐 부분을 형성하는 재료를 갖는 제2 위치에서의 롤을 도시한다.
도 11은 본 발명의 양태에 따른 제조 프로세스에서 재료를 텐셔닝시키는 방법을 도시하는 흐름도를 제공한다.

피륙, 가죽, 필름 등의 가요성 재료는 롤 형태로 보관 운반될 수 있다. 그 가요성 재료는, 의류, 신발, 겉옷(outerwear) 등의 물품을 제조하기 위해 하나 이상의 가공 스테이션 내로 공급될 수 있다. 가공 스테이션에 의한 가공(예를 들면, 절단, 도장, 접착, 바느질, 텍스처라이징(texturizing), 펀칭) 중에, 그 재료는 가공 에러를 방지하기 위해 팽팽하게 유지된다. 예를 들면, 재료가 가공될 때에 그 재료가 주름지거나, 변위되거나, 기울어진다면, 얻어지는 제품은 그 기준에 부합할 수 없을 수 있다. 가공 스테이션에 대한 재료의 그러한 의도하지 않은 제공을 방지하기 위해, 재료는 그 재료가 가공 스테이션을 통과해 전진할 때에 정해진 크기의 텐션 하에 유지될 수 있다.

재료에 적절한 크기의 텐션을 유지하는 것은 롤 형태의 제품에 대해 어려운 일일 수 있다. 예를 들면, 마찰 브레이크 등의 저항 요소가 재료 롤의 풀림을 저지한다면, 재료 롤의 직경이 그 재료의 사용으로 변화함에 따라 가공 스테이션에서 재료가 겪게 되는 텐션의 크기는 일정한 저항력에 의해 변화할 수 있다. 예를 들면, 롤 직경이 감소함에 따라, 일정한 이송 속도를 유지하도록 재료에 가해지는 힘의 크기가 증가하여 텐션을 증가시킬 수 있다. 재료가 연신 특성을 갖고 있다면, 그 재료에 가해지는 텐션은 그 재료가 수행될 가공 작업을 위한 변형의 크기를 초과하게 할 수 있다. 예를 들면, 재료가 가해진 텐션으로 인해 늘어나고 그 재료가 텐션이 가해진 상태에서 개별 요소로 절단된다면, 얻어지는 개별 요소들은 의도한 치수 또는 사이즈를 갖지 않을 수 있다.

게다가, 가공 스테이션을 통과하는 프레임에 의해 텐션 상태에 유지될 수 있는 개별 부분들로 롤로부터의 재료를 나눔으로써 일관된 텐션이 유지될 수도 있다. 이는 재료의 배치(batch)식 가공을 초래하며, 연속적인 재료를 프레임에 의해 유지될 수 있는 개별 부분으로 절단할 때에 에지를 도입한다. 배치식 가공 및 에지의 도입은 시스템 내에 가공 비효율성을 끼워 넣을 수 있다.

본 발명의 양태들은 제조 프로세스에서 재료를 텐셔닝시키는 시스템 및 방법을 제공한다. 그 방법은, 재료의 롤을 텐셔닝 장치에 의해 가공 스테이션 위에서 제1 위치에 배치하는 단계; 및 그 재료가 가공 스테이션과 맞물릴 때까지 재료는 푸는 단계를 포함한다. 이어서, 롤은 가공 스테이션으로부터 종방향으로 이격되게 제2 위치에 배치되며, 그 재료는 풀려 롤과 가공 스테이션 사이에 재료 처짐 부분을 형성한다. 재료 처짐 부분은 텐셔닝 장치와 가공 스테이션 사이에서 자가 지지(self-supporting)되는 재료의 질량을 이용하여, 가공 스테이션을 통과해 이송되는 것에 저항한다. 이 저항은 재료가 가공 스테이션을 통과할 때에 그 재료에 장력이 가해지게 한다. 텐션의 크기는, 재료가 가공 스테이션을 통과해 이송될 때에, 처짐 부분을 형성하는 재료의 양을 검출하고 롤의 회전 속도를 조절하여 처짐 부분을 형성하는 재료의 양을 그 재료에 대한 소정 범위 내로 유지함으로써 유지될 수 있다. 처짐 부분에서의 재료의 양을 유지함으로써, 재료가 가공 스테이션을 통과해 이송될 때에 비교적 일정한 저항 및 그에 따른 텐션이 그 재료에 의해 자체적으로 공급된다.

양태들은 제조 프로세스에서 이용되는 재료 텐셔닝 시스템에 의해 달성될 수 있다. 그 시스템은 예시적인 양태에서 텐셔닝 장치, 셔틀, 재료 저장 회수(MSR: material storage retrieval) 시스템, 및 가공 스테이션을 포함할 수 있다. 텐셔닝 장치는, 공압 드라이브, 유압 드라이브, 리니어 액추에이터, 스테퍼 모터 등의 길이방향 위치 이동 기구를 포함할 수 있다. 길이방향 위치 이동 기구는 재료 유동 방향에 상응하는 시스템의 길이방향에 있어서의 제1 위치와 제2 위치 간에 재료의 롤의 위치를 조절한다. 재료 유동 방향은 재료가 시스템을 통과해 연장하는 방향이다. 텐셔닝 장치는, 캘리퍼, 레이저 측정 장치, 광학 검출기, 시각 시스템(vision system) 등의 재료 처짐 센서(material sag sensor)를 포함한다. 재료 처짐 센서는 재료가 롤과 가공 스테이션 사이에서 길이방향으로 연장할 때에 그 재료의 최저점 거리(nadir distance)를 결정할 수 있다. 최저 바닥 거리는, 재료가 롤과 가공 스테이션 사이에서 처질 때에 그 재료의 최저점, 즉 하부 지점의 측정치이다. 텐셔닝 장치는 또한 스테퍼 모터, 회전 액추에이터, 공압 모터, 유압 모터 등의 롤 회전기를 포함한다. 롤 회전기는 재료 유동 방향에 직교하는 축선을 중심으로 롤을 회전시킨다. 롤 회전기의 회전 속도는, 재료 처짐 센서로부터의 정보에 기초하여, 롤과 가공 스테이션 사이에서 연장하는 재료를 위한 최저점 거리 범위를 유지하도록 조절된다.

추가적인 양태는, 롤에 존재하는 재료의 에이프런을 결정하는 시스템 및 방법, 롤에 에이프런을 형성하는 시스템 및 방법, 및 가공 스테이션을 통한 재료의 이송을 개시시키기 위해 가공 스테이션에 재료의 에이프런을 전달하는 시스템 및 방법이 고려된다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같은 에이프런(apron)은 재료의 접선방향 연장부 등의 롤로부터 멀어지게 연장하는 재료의 부분이다. 재료가 형상 기억 및/또는 롤 형태의 재료의 그 아래의 층에 대한 접착 끌림(adhesive attraction)을 가질 수 있기 때문에, 몇몇 재료는 롤이 소정 방향으로 회전하더라도 롤 둘레에 감긴 상태로 유지되어, 그 재료가 풀리지 않게 한다. 하지만, 에이프런이 존재하거나 형성되는 경우, 그 재료는 자동화 및 일관된 방식으로 롤로부터 보다 용이하게 풀릴 수 있다.

따라서, 본 명세서에서 제공하는 양태는, 제조 시스템에서 롤 형태로 감긴 재료의 회수, 로딩, 텐셔닝, 이송 및 가공을 자동화하는 것을 의도한다. 이러한 자동화 기법은, 최소한의 개입으로 단일 제조 라인이 다양한 재료 및 컴포넌트를 가공할 수 있게 한다. 예를 들면, 재료의 롤은 최초 롤에서의 재료의 사용을 통해 중간에 재료의 다른 롤과 교체될 수도 있다. 롤의 전달은 재료들 간의 교체를 위해 전담자의 개입(dedicated human intervention) 없이 각종 재료가 다양한 양으로 이용될 수 있게 하여, 인적 자원을 절약하고 효율을 증가시킬 수 있다.

도 1을 살펴보면, 본 발명의 양태에 따른 제조 프로세스에 이용되는 재료 텐셔닝 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은 텐셔닝 장치(102), MSR 시스템(104), 셔틀(106) 및 가공 스테이션(108)으로 이루어진다. 추가의 또는 보다 적은 수의 구성 요소/장치/시스템들이 임의의 조합으로 이용될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 또한, 본 명세서에서 제공되는 시스템을 달성하도록 임의의 구성 요소들의 임의의 개수가 조합될 수 있다는 점도 고려된다. 또한, 본 명세서에서 제공되는 요소들 중 하나 이상은 양태에 따라 생략될 수 있거나 달리 구성될 수 있다는 점도 고려된다.

MSR 시스템(104)은 하나 이상의 재료 롤을 유지하도록 구성된 프레임 구조로 이루어진다. 도 1에 도시한 바와 같이, MSR 시스템은 후술하는 바와 같이 셔틀(106)에 의해 회수를 위해 운반 기구 상에 선택적으로 배치될 수 있는 복수의 롤을 유지한다. MSR 시스템(104)은 또한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 센서는 그 상에 유지된 롤 인벤토리를 확인하는 데에 유효하다. 예를 들면, 센서는 무선 인식(RFID: radio frequency identification) 기술일 수 있고, 이는 RFID 태그 또는 기타 관련 식별자를 갖는 재료 롤의 인식을 결정하는 데에 유효하다. 따라서, 운반 기구는 가공하도록 요청되고 스캐너를 통해 인식된 재료 롤을 셔틀(106)에 전달하기에 유효한 위치로 배치시킬 수 있다.

셔틀(106)은 길이방향 이동 기구(즉, 도 1의 X축 방향)와 수직 이동 기구(즉, 도 1의 Z축 방향)로 이루어진다. 이들 이동 기구는 유압, 공압, 또는 전력 공급원을 활용할 수 있다. 예를 들면, 공압 실린더 및 밸브 조립체가 셔틀(106)을 길이방향으로 이동시키고 또한 그 셔틀(106)의 일부를 수직방향으로 이동시키기에 유효할 수 있다. 예를 들면, 길이방향 이동 기구는 재료 롤을 MSR 시스템(104)으로부터 전달하도록 셔틀(106)의 지지 아암을 소정 위치에 위치시킬 수 있다. 길이방향으로 위치 설정되고 나면, 수직 이동 기구가 전달 아암을 수직방향으로 상승시켜, 재료 롤을 지지하는 스핀들을 MSR 시스템(104)으로부터 들어올릴 수 있다. 이어서, 길이방향 이동 기구는 텐셔닝 장치(102)로 길이방향으로 이동할 수 있다. 이이서, 수직 이동 기구는 수직방향으로(예를 들면, 하측으로) 이동하여, 재료 롤을 유지하는 스핀들을 텐셔닝 장치(102)에 전달할 수 있다. 따라서, 셔틀(106)이 연계되고(coordinated) 잠재적으로 자동화된 방식으로 MSR 시스템(104)과 텐셔닝 장치(102) 간에 재료 롤을 전달할 수 있다는 점이 고려된다. 예시적인 양태에서, 셔틀(106)은 베이스 구조체(예를 들면, 바닥)에 앵커에 의해 고정되고, 길이방향 이동 기구는 그 앵커에 힘(예를 들면, 압축 또는 인장력)을 가하여, 그 반대측 단부가 이동하게 한다.

텐셔닝 장치(102)는 재료가 가공 스테이션(108)을 통과해 연장할 때에 텐션의 수준을 유지하는 데에 유효하다. 예를 들면, 재료(112)를 그 상에 갖는 롤(110)이 길이방향 공간을 가로질러 연장하고, 그 재료(112)는 롤러(116)로 되돌아 올라오기 전에 최저점(114)을 갖는 처짐 부분을 형성한다. 재료(112)는 롤러(116)를 통과하여 운반 기구(120) 상에서 가공 스테이션(108)을 통과해 이송된다. 재료(112)가 가공 스테이션(108)을 통과해 다양한 속도로 이송될 때, 텐셔닝 장치의 롤 회전기(11)는 롤(110)을 회전시켜 재료(112)를 푼다. 롤 회전기는 전기 모터, 공압 파워, 또는 유압 파워에 의해 구동되는 회전 기구일 수 있다. 예를 들면, 롤 회전기는 길이방향에 수직한 축선(예를 들면, 도 1의 Y축선)에서의 롤의 회전 운동을 야기하도록 롤(110)의 스핀들과 기계적으로 맞물린 전기 모터일 수 있다. 롤(110)의 직경이 그 상에 감긴 재료(112)의 사용을 통해 변경됨에 따라, 롤 회전기(111)의 회전 속도가 변경되어 재료의 처짐 부분의 일관된 크기를 달성한다. 처짐 부분의 그러한 크기는 처짐 센서(122) 등의 센서에 의한 최저점의 측정을 통해 결정될 수 있다는 점이 고려된다.

처짐 센서(122)는 최저점(114)의 위치를 측정한다. 처짐 센서(122)는 레이저를 이용하여, 최저점(114)과 처짐 센서 자체 등의 다른 지점 간의 거리를 계측할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 처짐 센서(122)는 시각 시스템, 광학 센서, 또는 최저점(114)의 위치를 결정하는 기타 장치 또는 기술일 수도 있다. 예시적인 양태에서, 텐셔닝 장치(102)는, 롤(110)과 롤러(116) 사이의 거리를 결정하여 처짐 센서로부터의 최저점(114)의 위치와 조합함으로써, 롤(110)과 롤러(116) 사이에 처짐 부분을 형성하는 재료의 양을 계산할 수 있도록 추가적 위치 센서를 포함한다. 아래에서 제공하는 바와 같이, 연산 장치는, 가공 스테이션(108)을 통과해 연장하는 재료에 대한 얻어지는 텐션의 범위를 달성하기 위해 처짐 부분의 크기를 제어하도록 재료에 대한 기지의 밀도 또는 기타 측정치를 포함할 수 있다. 따라서, 시스템(100)은 지지되지 않고 처져 있는 재료의 양을 조종함으로써 가공 스테이션을 통과하는 재료가 겪게 되는 텐션을 조절하는 데에 효과적이다. 이러한 미지지 재료는 재료(112)에 과하게 텐션을 가하지 않으면서 가공 단계 중에 품질을 제어하는 데에 유효한 크기의 텐션을 제공한다. 재료 처짐 부분은 롤(110)과 롤러(116) 등의 다른 지지 구조 사이의 연장부로서 계산될 수 있다.

텐셔닝 장치는 위치 센서 등의 추가적 센서를 포함할 수 있다. 위치 센서는 텐셔닝 장치에 의해 유지될 때의 롤(110)의 가로방향, 길이방향 및 수직방향 위치를 결정하는 데에 유효할 수 있다. 이러한 위치 데이터 및 처짐 센서(122)로부터의 정보에 의해, 연산 장치는 처짐 부분을 형성하는 재료의 양 및 이에 따른 처짐 부분에 의해 형성되는 텐션의 크기를 계산할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같은 연산 장치는 또한, 텐셔닝 장치(102)에 의해 유지되는 재료의 밀도 및/또는 중량과 관련한 정보를 유지하여 주어진 재료의 처짐 부분을 조절하도록 할 수 있다는 점도 고려된다. 또한, 연산 장치는 텐션의 크기 및 나아가서는 주어진 재료가 그 재료에 수행될 주어진 작업에 대해 가져야 하는 처짐 부분을 규정하는 하나 이상의 레시피 또는 명령을 유지한다는 점도 고려된다. 추가로, 재료의 일부분이 겪는 텐션의 크기를 측정하고 검출된 텐션을 조절하기 위해 처짐 부분을 조절하도록 텐션 센서가 마련되는 점도 고려된다.

처짐 센서(122)는 다수의 형태의 센서로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 처짐 센서는 최저점(114)으로부터 처짐 센서(122) 자체 등의 하나 이상의 지점까지의 거리를 결정하는 레이저계 센서인 점도 고려된다. 다른 양태에서, 처짐 센서(122)가 최저점(114) 및/또는 처짐 부분을 형성하는 재료(112)의 양을 계산하도록 처짐 부분에서의 재료(112)의 이미지를 포착하는 데에 유효한 시각 시스템인 것도 고려된다. 추가로, 처짐 센서는 최저점(114)까지의 거리를 결정하는 데에 유효한 캘리퍼 등의 기계적 센서인 것도 고려된다. 일반적으로, 처짐 센서는, 최저점(114) 및 추가적 정보에 기초하여 계산될 수 있거나 및/또는 재료 자체(예를 들면, 처짐 부분을 형성하는 재료의 길이)의 측정에 기초하여 계산될 수 있는 처짐 부분을 형성하는 재료의 양을 결정하는 데에 유용한 정보를 캡쳐할 수 있는 센서이다. 또한, 처짐 센서(122)가 길이방향으로 최저점(114)에 근접한 재료(112) 아래에 있는 것으로 나타내지만, 처짐 센서(122)는 대안적인 위치에 배치될 수도 있다. 예를 들면, 처짐 센서(122)는 가공 스테이션(108) 및/또는 텐셔닝 장치(102)와 관련한 다른 곳에서의 측면 투영 프로파일(예를 들면, 이하의 도 2 참조)을 포착하도록 배치될 수 있다.

텐셔닝 장치(102)는 또한 이동 기구를 포함한다. 이동 기구는 임의의 형태일 수 있다. 예시적인 양태에서, 이동 기구는 공압 액추에이터, 유압 액추에이터, 전기 리니어 액추에이터, 스테퍼 모터, 및/또는 등이다. 따라서, 이동 기구가 하나 이상의 구성 요소를 이동시키도록 변형 및 대안적 기술을 활용할 수도 있다는 점도 고려된다. 텐셔닝 장치(102)의 이동 기구는 재료 유동 방향(즉, X축)으로의 롤(110)의 이동을 가능하게 하는 이하의 도 5에서 설명하는 바와 같은 길이방향 이동 기구(126)를 포함한다. 텐셔닝 장치(102)의 이동 기구는 또한 수직방향(즉, Z축)으로의 롤(110)의 이동을 가능하게 하는 이하의 도 7에서 설명하는 바와 같은 수직 이동 기구(128)를 포함할 수 있다. 또한, 텐셔닝 장치(102)는 가로방향(즉, Y축)으로 롤(110)을 이동시키는 데에 유효한 가로방향 이동 기구를 포함하는 점도 고려된다. 예를 들면, 가로방향 이동 기구는 재료(112)가 가공 스테이션(108)을 통과해 이송될 때에 하나 이상의 센서(예를 들면, 가공 스테이션(108)과 관련된 에지 검출 센서)에 의해 검출되는 바와 같은 그 재료(112)의 정렬 상태를 조절할 수 있다. 텐셔닝 장치의 다양한 이동 기구들은 독립적으로 또는 서로 조화를 이루어 작용하여 하나 이상의 위치에 롤(110)의 재료(112)를 배치함으로써 본 명세서에 제공되는 양태를 달성하도록 할 수 있다는 점도 고려된다. 또한, 본 명세서에서 고려되는 위치 센서와 텐셔닝 장치(102)의 이동 기구들은 연산 장치와 통신하여 본 명세서에서 고려되는 양태들을 달성하도록 할 수도 있다는 점도 고려된다.

가공 스테이션(108)은 재료(112)에 가공을 수행하는 장치이다. 가공 스테이션(108)은, 신발류 물품, 의류 물품 등의 재료(112)로 형성되는 물품의 제조와 관련하여 고려되는 가공을 수행한다. 추가적인 형태의 물품으로는 자동차, 의료, 항공, 해양, 전자 장치 등이 고려된다. 예를 들면, 가공 스테이션(108)은, 절단, 바느질, 접착, 텍스처라이징, 스탬핑, 펀칭, 도장, 처리(treating), 경화(curing), 건조 등에 유효할 수 있다. 특정 예에서, 가공 스테이션(108)은 재료(112)를 절단하기 위한 레이저를 갖는 레이저 절단 장치이다. 다른 예에서, 가공 스테이션(108)은, 염료, 접착제, 페인트, 코팅 등의 표면 처리를 재료(112)의 표면에 적용하는 데에 유효한 노즐을 포함한다. 게다가, 가공 스테이션은, 재료를 압축하여 스탬프, 구멍, 컷, 텍스처, 엠보싱 등을 형성하는 데에 유효한 펀치 또는 다이를 포함한다는 점도 고려된다. 이해할 수 있는 바와 같이, 가공 스테이션(108)은 재료(112)를 가공하기 위해 각종 툴 및 구성 요소를 포함할 수 있다. 또한, 모든 구성 요소/툴이 공통 장치에 존재할 필요는 없고 그 몇몇은 완전히 생략될 수도 있다는 점을 이해할 것이다.

운반 기구(120)는 재료(112)를 가공 스테이션(108)으로 및/또는 가공 스테이션(108)을 통과해 운반하는 구성 요소이다. 예를 들면, 운반 기구(120)는 재료(112)를 가공 스테이션(108)을 통과해 이송하는 데에 유효한 벨트형 요소를 갖는 컨베이어형 기구일 수 있다는 점도 고려된다. 또한, 운반 기구(120)는 재료(112)가 가공 스테이션을 통과해 이송될 때에 운반 기구(120)와 관련하여 재료(112)를 유지하도록 그 근처에 저기압 영역을 형성하는 진공 표면일 수 있다는 점도 고려된다. 진공 표면은 컨베이어 벨트 또는 슬라이딩 테이블일 수 있다. 대안적인 구성도 고려된다. 본 명세서에서 제시하는 바와 같이, 운반 기구(120)는 텐셔닝 장치(120)에 의해 제공되는 바와 같은 재료(112)와 가공 스테이션(108) 간의 맞물릴 위치로서 기능할 수 있다.

예시적인 양태에서, 운반 기구(120)의 진공 표면은 재료(112)와 운반 기구를 서로 끌어당겨 서로 간의 맞물림을 야기하는 데에 유효한 것으로 고려된다. 예를 들면, 재료(112)가 형상 기억, 강성 및/또는 그 자신 또는 기타 요소에 대한 접착력(예를 들면, 정전기)을 가질 수 있기 때문에, 진공 및 기타 기법의 이용은 텐셔닝 장치(102)로부터 가공 스테이션(108)으로의 재료의 자동화된 로딩을 촉진시킬 수 있다. 다른 예는, 에이프런의 선단 에지 등에서 재료에 자기 요소를 제거 가능하게 결합하여, 그 자기 요소가 운반 기구(120)와 관련된 자기 또는 철계 요소에 끌어당겨지도록 하는 것을 포함한다. 따라서, 자기 요소를 갖는 재료가 운반 기구(120)(또는 전체적으로 가공 스테이션(108))에 가까워질 때, 자기적 인력이 그 재료와 가공 스테이션(108)의 맞물림(예를 들면, 위치 설정, 정렬, 상호 작용)을 보조할 수 있다. 추가로, 재료의 증가를 활용하는 중량 요소가 재료에 제거 가능하게 결합되어, 텐셔닝 장치(102)로부터의 가공 스테이션(108)과의 맞물림을 저지 또는 방해할 수 있는 재료의 힘을 극복하도록 할 수 있는 것도 고려된다.

앞서 제시한 바와 같이, 시스템(100)은 각종 장치, 구성 요소 및 요소를 포함하지만, 본 명세서에서 고려되는 양태들을 유지한 채로 추가적인 피처(feature)가 마련될 수 있거나 및/또는 그 몇몇 피처는 완전히 생략될 수 있다는 점도 고려된다.

도 2는 본 발명의 양태에 따른 도 1의 시스템의 측면 투영도를 도시한다. 그 시스템은 텐셔닝 장치(102), 가공 스테이션(108), MSR 시스템(104) 및 셔틀(106)을 포함한다. 그 도면에는 텐셔닝 장치(102), MSR 시스템(104), 셔틀(106) 및 가공 스테이션(108)과 논리적으로 결합된 예시적 연산 장치가 추가적으로 도시되어 있다. 하지만, 연산 장치(124)는 구성 요소들의 다른 조합과 논리적으로 결합될 수 있거나, 그 구성 요소들 중 하나 이상과는 결합되지 않을 수도 있다는 점도 고려된다. 연산 장치(124)는 시스템(100)에 의해 재료의 가공을 용이하게 하는 데에 유효한 정보를 전달하고 정보를 수신하는 데에 유효하다. 예를 들면, 연산 장치(124)는 위치 센서로부터 정보를 수신하고, 이 정보를 이용하여 이동 기구가 재료의 위치를 조정하게 함으로써 시스템(100)에서의 정해진 텐션 또는 기타 작업을 달성할 수 있게 한다. 연산 장치(124)는 또한 시스템(100)의 다양한 요소의 작동을 조종하는 데에 유효하다. 따라서, 연산 장치는 시스템(100)의 다양한 요소의 하나 이상의 이동, 위치, 작동 등을 제어하여, 본 명세서에서 고려되는 양태를 달성할 수 있다.

연산 장치(124)는 프로세서 및 메모리를 구비한다. 연산 장치(124)는 각종 컴퓨터 판독 가능 매체(computer-readable media)를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 연산 장치(124)가 액세스할 수 있는 것으로, 휘발성 및 비휘발성 매체와 제거 가능 및 제거 불가능 매체 모두를 포함할 수 있다. 예를 들면, 컴퓨터 판독 가능 매체는 저장 매체 및 통신 매체를 포함할 수 있으며, 이들에 한정되진 않는다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 판독 가능 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터 등의 정보를 저장하도록 임의의 방식 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성의 제거 가능 및 제거 불가능 매체를 포함한다.

컴퓨터 저장 매체는 비일시성(non-transitory)의 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 기타 메모리 기술, CD-ROM, 디지털 다목적 디스크(DVD) 또는 기타 광 디스크 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 또는 기타 자기 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터 저장 매체는 유포된 데이터 신호(propagated data signal)를 포함하지 않는다.

통신 매체는 통상적으로, 컴퓨터 판독 가능 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 운반파 또는 기타 운반 기구 등의 모듈화 데이터 신호 내의 기타 데이터를 구현하며, 임의의 정보 전송 매체를 포함한다. "모듈화 데이터 신호"란 용어는 하나 이상의 특성 세트를 갖고 있고, 그 신호 내에 정보를 인코딩하는 식으로 변경되는 신호를 의미한다. 예를 들면, 통신 매체는 유선 네트워크 또는 직접 유선 연결 등의 유선 매체, 및 음향, RF, 적외선, 및 기타 무선 매체 등의 무선 매체를 포함하며, 이들에 한정되진 않는다. 상기한 것 중 임의의 조합이 또한 컴퓨터 판독 가능 매체의 범위 내에 포함될 것이다.

연산 장치(124)는, 시스템(100)의 하나 이상의 요소가 하나 이상의 동작을 수행하게 하는 데에 유효한 명령이 그 상에 구현된 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 그 명령은 예시적인 양태에서 이동 기구가 레이저 에너지를 방사하도록 레이저를 이동시키거나, 이미지를 포착하도록 카메라를 이동시키거나, 재료의 위치를 맞추도록 레지스터(register)를 이동시키거나, 작업 수행하도록 가공 스테이션을 이동시킬 수 있다.

도 2는 예시적인 화살표로 다양한 요소 및 재료의 이동을 도시하고 있다. 예를 들면, MSR 시스템(104)은 복수의 재료 롤에 걸쳐 회전하는 기능을 갖는 것으로 도시되어 있다. 따라서, 특정 재료 롤이 텐셔닝 장치(102)로 전달되도록 요청되면, MSR 시스템(104)은 셔틀(106)이 적정 롤을 전달 및 운반할 수 있는 위치에 그 롤이 제공될 때까지 롤들에 걸쳐 순환할 수 있다. 예를 들면, 셔틀(106)은, MSR 시스템(104)과 텐셔닝 장치(106) 간에 롤을 전달하는 데에 유효한 길이방향으로 이동하는 것으로서 도시되어 있다. 하지만, 앞서 제시한 바와 같이, 셔틀은 또한 수직 방향으로도 이동할 수 있다(예를 들면, 롤을 포착 및 축적(deposit)하기 위한 수직 연장 아암). 롤(110)은 롤 회전기(11)에 의해 야기되는 바와 같이 텐셔닝 장치(102)에서 회전하는 것으로 도시되어 있다. 재료가 롤(110)로부터 가공 스테이션(108)을 향해 연장할 때, 롤(110)의 회전 저항이 가공 스테이션(108)에 들어가는 재료로부터 격리되어, 롤(110)의 롤 저항(roll resistance), 질량, 직경 등에 관계없이 제어되고 일관된 텐션이 재료에 공급될 수 있도록 하는 처짐 부분이 형성된다.

도 3 내지 도 10은 본 발명의 양태에 따라, 텐셔닝 장치(102)에 제공된 롤(110) 및 가공 스테이션과 맞물린 그 상에 감긴 재료를 도시하는 것으로, 처짐 부분이 제어된 재료 텐션을 제공하고 있다. 도면들의 일부는 그 프로세스에서의 선택적인 단계를 나타내며, 이에 따라 생략될 수도 있다. 예를 들면, 도 5 및 도 6은 롤(110)로부터의 에이프런의 검출 및 형성을 도시하는 것으로, 아래에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이 에이프런이 사전에 형성 또는 검출된 경우에 생략될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 양태에 따른 셔틀(106)에서 길이방향으로 이동하는 롤(110)을 도시한다. 예를 들면, 롤(110)은 도 1의 MSR 시스템(104)으로부터 전달되었을 수 있다. 도 4는 본 발명의 양태에 따른 텐셔닝 장치(102)에 의해 유지되는 롤(110)을 도시한다. 셔틀(106)은, 셔틀(106)이 롤(110)을 수직방향으로 연장시켜(예를 들면, 아래위로) 롤(110)을 셔틀(106)로부터 텐셔닝 장치(102)에 전달할 수 있도록 텐셔닝 장치(102)에 근접할 때까지 셔틀(106)이 길이방향으로 이동하는 것도 고려된다. 텐셔닝 장치로 전달될 때, 롤(100)은 롤(110)의 회전 운동을 용이하게 하도록 기계적으로 롤 회전기와 맞물릴 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 양태에 따라 롤(110)에 에이프런을 형성하는 선택적 단계를 도시한다. 앞서 제시한 바와 같이, 에이프런(apron)은 접선방향 연장부 등의 롤(110)로부터 멀어지게 연장하는 롤(110)로부터의 재료의 부분이다. 하지만, 재료의 형상 기억, 접착성 끌림(adhesive attraction) 및/또는 재료 강성으로 인해, 에이프런은 재료를 풀 때에 자연적으로 발생하지 않을 수도 있다. 대신에, 재료의 선단 에지는 롤(110)에 감긴 재료의 아래에 놓인 부분에 여전히 근접할 수도 있다. 이러한 상황에서, 롤(110)의 회전 운동은 롤(110)로부터 재료의 풀림을 초래하지 않는다. 따라서, 재료가 롤(110)로부터 풀리지 않는다면, 가공을 위한 재료의 자동화된 전달, 로딩, 텐셔닝 및 이송이 방해받는다. 따라서, 도 5 및 도 6은 본 발명의 양태에 따라 선택적으로 실시될 수도 있는 에이프런 형성 프로세스를 도시한다.

도 5에서, 본 발명의 양태에 따라 텐셔닝 장치(102)의 길이방향 이동 기구(126)에 의해 롤(110)이 길이방향으로 이동된다. 롤(110)의 길이방향 이동은 롤(110)을 셔틀로부터 전달된 배치로부터 에이프런을 형성하는 위치에 재배치한다. 에이프런은 재료의 표면에 공기 스트림을 가함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 노즐이 선단 에지를 롤(110)의 둘레에 감긴 재료의 그 아래의 층으로부터 분리시키기에 적절한 각도로 공기를 분사할 수 있다. 공기가 재료의 선단 에지와 그 아래의 층의 분리를 유지하고 있을 때, 형성된 에이프런이 다시 감기거나 그 아래에 놓인 재료에 들러붙은 것을 방지하도록 압축 공기가 계속해서 가해지기 때문에, 롤(110)은 재료를 풀도록 회전될 수 있다. 압축 공기(504)는 에이프런 노즐(502)에 의해 제공된다. 에이프런 노즐(502)은 롤(110)이 회전 할 때에 압축 공기가 선단 에지를 그 아래의 재료로부터 떨어지게 들어올 수 있도록 롤(110)에 압축 공기(504)를 분사할 수 있도록 위치 설정 및 배향된다.

도 6은 본 발명의 양태에 따른 롤(110)의 재료(112)로부터 형성된 에이프런(602)을 도시한다. 텐셔닝 장치(102)는 에이프런 센서를 더 포함할 수 있는 것도 고려된다. 에이프런 센서는 에이프런(602)의 존재를 감지하고 하나 이상의 밸브를 통해 압축 공기(504)의 인가를 제어하는 데에 유효하다. 따라서, 에이프런 센서는 에이프런이 감지되지 않는다면, 도 5 및 도 6의 단계들을 실시하는 데에 이용될 수 있다. 또한, 에이프런 센서는 충분한 에이프런(602)이 형성되고 나면, 에이프런 형성 프로세스를 종용하는 데에도 이용될 수 있다. 에이프런 센서는 에이프런의 존재를 검출할 수 있는 시각 시스템 또는 기타 광학적 센서일 수 있고, 몇몇 양태에서는 에이프런의 사이즈를 결정할 수 있다. 추가적인 센서 기술(예를 들면, 접촉 스위치)이 에이프런 센서로서 기능하도록 하는 것도 고려된다.

도 7은 본 발명의 양태에 따라 길이방향 이동 기구(126) 및 수직 이동 기구(128)에 의한 이동을 통해 롤(110)을 제1 위치에 배치하고 있는 텐셔닝 장치(102)를 도시한다. 롤(110)의 제1 위치는 예시를 위한 것으로, 가공 스테이션(108)과 롤(110) 상의 재료의 자동화된 맞물림을 위한 위치를 제공한다. 이 예에서, 롤(110)은 진공 테이블 등의 재료를 받아들이도록 된 가공 스테이션의 수직 방향으로 위에 배치된다. 도 8은 본 발명의 양태에 따라 가공 스테이션(108)을 향해 하향으로 연장하는 롤(110)의 에이프런(602)을 도시한다. 예를 들면, 롤 회전기는 예시적인 화살표로 도시한 바와 같이 롤(110)을 회전시켜 그 재료가 가공 스테이션과 맞물릴 수 있게 하도록 맞물릴 수 있다.

도 8에서는 또한 맞물림 센서(802)도 도시되어 있다. 맞물림 센서(802)는 가공 스테이션(108)에 근접한 에이프런(602)의 존재를 검출한다. 맞물림 센서는 에이프런(602)의 존재 및/또는 위치를 검출하도록 사실상, 광학적, 시각적 및/또는 기계적 센서일 수 있다. 예시적인 양태에서, 맞물림 센서(802)는 하나 이상의 이동 기구가, 롤(110)을 제2 위치에 재배치, 롤(110)을 특정 속도로 회전, 가공 스테이션(108)의 운반 기구를 시동하는 등의 하나 이상의 구성 요소의 이동을 야기할 수 있도록 신호를 연산 장치에 제공한다.

도 9는 본 발명의 양태에 따라 처짐 텐션(sag tension)을 제공하도록 롤(110)이 제2 위치로 이동하고 있을 때에 가공 스테이션(108)을 통과해 이송되고 있는 재료(112)를 도시한다. 롤러(118)가 가공 스테이션(108)의 운반 기구를 따라 재료를 안내하도록 마련된다. 예를 들면, 운반 기구가 진공 표면인 경우, 롤러(118)는, 진공 표면이 재료 유동 방향으로 전진하더라도 재료(112)와 진공 표면 간에 접착이 유지되는 것을 보장할 수 있다. 진공 표면이 재료 유동 방향(예를 들면, 길이방향)으로 전진할 때에 롤러(118)가 전진하는 에이프런(602)과 롤(110) 사이의 각도를 제한하기 때문에, 롤러(118)가 없다면 재료(112)가 진공 표면으로부터 벗겨질 수 있다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 롤은 제2 위치에 이르는 루트(route)에서 수직 이동 기구(128)에 의해 수직방향으로 이동하고 있다. 일련의 이동, 회전 및 기타 동작이 본 명세서에서 예시하는 단계들의 연속으로 기술되고 있지만, 하나 이상의 동작이 동시에 이루어질 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 수직 이동과 길이방향 이동은 연속하여 이루어지는 것이 아니라 동시에 이루어진다. 게다가, 롤 회전기는 텐셔닝 시스템의 이동 기구에 의한 임의의 길이방향, 수직방향, 및 가로방향 이동 중에 롤을 회전시킬 수 있다는 점도 고려된다.

도 10은 본 발명의 양태에 따라 롤(110)과 롤러(116) 사이에서 연장하는 미지지 처짐 부분을 형성하는 재료를 갖는 제2 위치에서의 롤(110)을 도시한다. 이 예에서, 롤(110)은 길이방향 이동 기구(126)와 수직 이동 기구(128)에 의해 배치된다. 제2 위치는, 재료(112), 롤(110)의 사이즈, 가공 스테이션(108)에 의해 수행될 프로세스, 처짐 센서(122)로부터의 입력, 롤 직경 센서(130)로부터의 입력, 롤(110)의 회전 속도, 가공 스테이션(108)의 운반 기구에 의한 이송 속도 등을 비롯하여 이들에 한정되지 않는 다수의 인자에 기초하여 조절될 수 있다.

제2 위치는 거리(1002)만큼 길이방향으로 롤(110)이 이격되는 것을 포함한다. 거리(1002)는 롤(110)의 직경이 재료(112)를 푸는 것에 의해 감소할 때에 지지되지 않은 처짐 부분의 비교적 일정한 길이방향 거리를 유지하도록 롤(110)의 직경에 기초하여 조절될 수 있다. 마찬가지로, 롤(110)의 직경이 감소할 때에 롤(110)로부터의 일정한 처짐 깊이(1008)를 유지하도록 수직 거리가 조절될 수 있다. 본 예에서, 처짐 깊이는 롤(100)로부터 최저점(114)까지 측정될 수 있다. 처짐 깊이(1006)로서 롤러(116)에서부터 최저점(114)까지의 다른 처짐 깊이가 결정될 수도 있다. 획득될 수 있는 다른 측정치는, 본 예에서 처짐 센서(122)에 의해 획득되는 바와 같은 최저점(114)이 소정 표면과 간섭하기 전의 거리를 나타내는 거리(1004)이다. 처짐 깊이(1008), 처짐 깊이(1006) 및/도는 거리(1004)의 조합은, 이용된 구성에 따라 최저점(114) 위 또는 아래로 연장하는 거리로서 나타낼 수 있는 최저점 거리를 결정하는 데에 이용될 수 있다. 하지만, 다른 측정치와 조합한 최저점 거리가 처짐 부분을 형성하는 재료(112)의 총량(예를 들면, 길이, 부피)을 위해 제공될 수 있고, 이는 또한 가공 스테이션(108)에 제공될 때에 재료(112)에 가해지는 텐션의 크기를 결정하는 데에 이용될 수 있다. 따라서, 길이방향, 수직방향, 및 처짐 등의 거리의 임의의 조합이 조절되어, 처짐 부분 및/또는 재료의 텐션의 크기를 달성하도록 조절될 수 있다는 점도 고려된다.

직경 센서(130)는 롤(110)의 직경을 결정할 수 있는 센서이다. 예를 들면, 직경 센서(130)는 레이저를 이용하여 직경을 결정할 수 있다. 추가로, 직경 센서(130)는 시각 시스템, 광학적, 기계적 등의 감시 시스템을 이용할 수 있다는 점도 고려된다. 앞서 제시한 바와 같이, 직경 센서(130)는 부분적으로는 롤(110)의 회전 속도를 조절하여 재료의 처짐 부분을 정해진 범위(예를 들면, 길이 범위) 내로 유지하도록 하는 데에 이용될 수 있다. 또한, 직경 센서(130)는 롤(110)에 남은 또는 그로부터 이용된 재료(111)의 양에 관한 지표를 제공할 수도 있다. 예를 들면, 가공 작업 중에 재료의 부족을 방지하기 위해, 직경 센서(130)는 예시적인 양태에서 요청을 완료하도록 적절한 양의 재료가 롤(110) 상에 존재하는 지를 결정하는 데에 이용될 수 있다.

또한, 텐셔닝 장치(102)는 하나 이상의 센서로부터의 입력에 기초하여 롤을 가로방향으로 위치 설정하는 것도 고려된다. 예를 들면, 가공 스테이션(108)의 운반 기구는 에지 센서를 포함할 수 있다. 에지 센서는 운반 기구 또는 가공 스테이션 전체에 대해 재료의 에지를 검출한다. 따라서, 재료가 허용 오차 위치에서 벗어나게 이동하는 경우, 예시적인 양태에서 텐셔닝 장치(102)는 롤(110)을 가로방향으로 조절하여 에지 위치를 조절할 수 있다.

본 명세서에서 제시하는 바와 같이, 위치 센서, 직경 센서, 거리 센서, 최저점 센서 등의 센서로부터의 입력에 기초하여, 하나 이상의 명령이 이동 기구, 롤 회전기, 운반 기구 등에 제공되어, 재료의 처짐 부분에 의해 제공되는 텐션을 조절할 수 있다.

도 11은 본 발명의 양태에 따른 제조 프로세스에서 재료를 텐셔닝시키는 방법을 도시하는 흐름도(1100)를 제공한다. 블록(1102)에서, MSR 시스템에서 재료의 롤을 검출하는 단계가 제공된다. 롤의 검출은 가공 작업에 이용될 특정 롤을 식별하도록 RFID를 통해 달성할 수 있다. 그 검출은 MSR 시스템에 의해 수용된 롤의 예정된 작업 및 인벤토리 관리를 갖는 연산 장치로부터의 요청에 응답하여 이루어질 수 있다. MSR에서 재료의 롤의 결정에 응답하여, MSR은 블록(1104)에 나타낸 바와 같이, 셔틀에 의한 인수를 위해 MSR 시스템 상에 롤을 위치 설정한다. 이러한 위치 설정은, 검출된 롤 등의 적절한 롤이 셔틀이 그 롤을 회수할 수 있는 위치로 될 때까지 복수의 롤을 회전시키는 것을 포함한다. 그 위치 설정은 MSR 시스템의 로컬 논리 유닛 또는 하나 이상의 요소를 조절하는 중앙 연산 장치로부터 제어될 수 있다.

블록(1106)에서, 롤은 MSR 시스템으로부터 셔틀로 전달된다. 예를 들면, 셔틀은 롤의 중량을 MSR로부터 셔틀로 옮기도록 리셉터 아암 구조체를 상향으로 연장시킬 수 있다. 이어서, 셔틀은 롤을 리셉터 아암에 유지한 채로 길이방향으로 이동한다. 셔틀은 블록(1108)에서 제시한 바와 같이 롤을 텐셔닝 장치로 계속 운반하여 롤을 텐셔닝 장치에 운반한다.

롤이 셔틀에 의해 MSR 시스템에서부터 텐셔닝 장치로 운반되고 나면, 롤은 블록(1110)에서 제시한 바와 같이 텐셔닝 장치로 전달된다. 롤의 전달은 셔틀의 리셉터 아암을 수직방향으로 하강시켜 롤이 텐셔닝 장치와 맞물리고 그 텐셔닝 장치에 의해 지지되도록 하는 것을 포함할 수 있다. 이어서, 텐셔닝 장치는 블록(1112)에서 제시한 바와 같이 제2 위치에 롤을 위치 설정할 수 있다. 제1 위치는 재료의 롤이 가공 스테이션과 맞물리는 위치이다. 예시적인 양태에서, 제1 위치는 가공 스테이션을 보조하는 운반 기구 위에 또는 그 근처 등의 가공 스테이션 위에 롤을 배치한다.

블록(1114)에서 제시한 바와 같이, 롤은 풀려져, 롤의 재료가 가공 스테이션과 맞물릴 수 있게 한다. 이러한 풀림은 롤의 회전 운동을 제공하도록 롤과 기계적으로 맞물린 롤 회전기에 의해 발생할 수 있다. 풀림은 재료의 에이프런 등의 재료가 가공 스테이션과 맞물릴 때까지 이루어질 수 있다. 앞서 제시한 바와 같이, 맞물림은 재료가 가공 스테이션을 통과해 이송되도록 그 재료를 가공 스테이션에 근접하게 하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 가공 스테이션은 재료가 끌어당겨질 진공 테이블 또는 기타 컨베이어 기구를 포함할 수 있다. 재료가 운반 기구에 근접하게 배치되고 나면, 인력(예를 들면, 진공, 자기적, 정전기적 인력)은 가공 스테이션으로 및/또는 가공 스테이션을 통한 재료의 이송을 야기하기에 충분하다. 예시적인 양태에서, 풀림이 충분한지가 하나 이상의 센서에 의해 결정될 수 있다.

블록(1116)에서, 롤은 가공 스테이션으로부터 길이방향으로 이격되게 제2 위치에 위치 설정된다. 달리 말해, 하나의 양태에서, 재료의 롤과, 그 재료가 연장하는 가공 스테이션 사이에 미지지 거리가 제공되며, 이는 재료의 처짐 부분을 형성할 수 있다. 처짐 부분은 부분적으로는 최저점 거리에 의해 측정될 수 있는 재료의 규정된 양을 달성하도록 조절될 수 있다. 적절한 처짐 부분을 결정하도록 측정될 수 있는 추가적인 요소는, 롤 상에서의 위치 정보, 하나 이상의 부분에 대한 처짐 거리, 풀림 속도, 롤 직경 및 가공 스테이션 내로의 이송 속도를 포함하며, 이들에 한정되진 않는다. 따라서, 블록(1118)에 나타낸 바와 같이 롤은 풀려져 텐셔닝 장치와 가공 스테이션 사이에 처짐 부분을 형성한다. 처짐 부분은 본 발명의 양태에 따라 처짐 부분 및/또는 가공 스테이션 사이에 또는 그에 대해 상대적으로 배치된 하나 이상의 롤러 사이에 형성될 수 있다.

블록(1120)에서, 처짐 부분의 최저점 거리가 검출된다. 예시적인 양태에서, 최저점 거리는 처짐 센서에 의해 측정된다. 또한, 최저점 거리의 검출은 처짐 부분의 길이 또는 그 재료의 양을 결정하는 것이다. 따라서, 최저점 거리의 검출은 기지의 최저점 거리를 유지함으로써 결정될 수 있는 처짐 부분을 형성하는 재료의 양을 결정하는 것이다. 앞서 제시한 바와 같이, 최저점 거리는, 롤의 높이에서부터 최저점까지, 가공 스테이션에서부터 최저점까지, 바닥에서부터 최저점까지 등의 임의의 지점에서부터 최저점까지 측정될 수 있다. 또한, 롤, 가공 스테이션 및/또는 하나 이상의 지지 롤의 위치가 최저점 거리의 결정 및/또는 처짐 부분을 형성하는 재료의 양을 결정하는 데에 이용되어, 가공 스테이션에 제공될 때에 재료에 의해 가해지는 텐션을 달성할 수 있다.

블록(1122)에서, 최저점 거리를 재료를 위한 소정 범위 내로 유지하도록 롤의 회전 속도가 조절된다. 예를 들면, 롤을 회전시키는 롤 회전기가 롤의 회전 속도를 조절하여, 처짐 부분을 정해진 범위 내로 유지하고, 이에 따라 처짐 부분으로부터 재료에 가해지는 텐션을 정해진 범위 내로 유지할 수 있다. 그 범위는 특정 재료, 특정 가공 속도, 특정 이송 속도 및/또는 특정 환경 조건(예를 들면 온도, 습도)에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 연산 장치가 하나 이상의 센서로부터의 입력을 수신할 뿐만 아니라, 메모리에 저장된 정보(예를 들면, 재료 특성, 프로세스 변수)를 검색하여, 유지할 적절한 최저점 거리 및 이에 따른 재료를 위한 적절한 재료 처짐 부분을 결정할 수 있다. 최저점 거리가 그 재료를 위한 범위(예를 들면, 1cm 내지 10m, 1m 내지 5m, 0.5m 내지 3m, 2m 내지 6m)에서 벗어나면, 재료 처짐 부분에 의해 불충분한 크기의 텐션이 제공된다. 또한, 회전 속도가 불충분하다면, 재료는 그 재료가 재료로부터 풀리는 것보다 빠른 속도로 가공 스테이션 내로 이송될 수 있다. 이 상황에서, 가공 스테이션 내로 재료의 이송은 궁극적으로 롤로부터 재료의 풀림(예를 들면, 롤로부터 재료를 잡아당겨 롤이 풀리게 함)을 야기할 것이며, 이는 또한, 롤의 특성 및 부피에 따라 달라질 수 있는 롤을 푸는 데에 이용되는 힘을 포함하도록 재료에 가해지는 텐션을 증가시킨다. 마찬가지로, 회전 속도가 긴 시간 동안 가공 스테이션으로의 이송 속도보다 크다면, 재료는 텐셔닝 장치와 가공 스테이션 사이의 재료 처짐 부분에 모일 수 있고, 이는 재료를 손상시킬 수 있거나(예를 들면, 먼지, 오일, 찢어짐), 시스템 내에서 재료의 업테이크(uptake) 또는 다운테이크(down take)를 복잡하게 할 수 있다. 따라서, 롤의 회전 속도를 정해진 범위 내로 유지하는 것은, 예시적인 양태에서 재료를 푸는 데에 이용되는 힘을 재료의 텐셔닝으로부터 격리시키는 것을 보조하며, 이는 재료에 대한 손상을 억제한다.

도 11의 블록들은 몇몇 양태에서 선택적일 수 있다는 점을 이해할 것이다. 또한, 추가적인 블록이 삽입될 수 있다는 점도 고려된다. 예를 들면, 에이프런의 형성이 포함될 수도 있다. 또한, 모든 블록을 반복하지 않은 채 하나 이상의 블록이 반복될 수 있다는 점도 고려된다. 따라서, 도 11의 블록들은 사실상 예시적인 것이지 한정하고자 하는 것은 아니다.

이상으로부터, 본 발명이 상기한 모든 목표 및 과제는 물론 명백하고 또는 그 구조체에 고유한 기타 이점들을 달성하기에 꽤 적합한 것이라는 점을 알 수 있다.

소정 특징들 및 그 하위 조합이 효용성이 있고 기타 특징 및 그 하위 조합을 참조하지 않고 이용될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 이는 청구 범위의 보호 범위에 의해 고려되고 그 내에 포함된다.

특정 요소 및 단계들을 서로 연계하여 설명하였지만, 본 명세서에서 제공되는 임의의 요소 및/또는 단계들은 본 명세서에서 제공하는 보호 범위 내에 여전히 포함되면서도 명시적 제시에 관계없이 임의의 기타 요소 및/또는 단계와 조합 가능한 것으로 고려될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 수많은 가능한 실시예가 본 개시의 보호 범위로부터 벗어나지 않고 본 개시에 이루어질 수 있기 때문에, 본 명세서에 기재하고 첨부 도면에 도시한 모든 사안들은 한정의 의미로서가 아니라 예시로서 해석되어야 한다는 점을 이해할 것이다.

Claims

제조 프로세스에서의 재료 텐셔닝 시스템(material tensioning system)으로서:
텐셔닝 장치
를 포함하며, 상기 텐셔닝 장치는,
재료 유동 방향에 상응하는 상기 시스템의 길이방향에 있어서의 제1 위치와 제2 위치 간에 재료의 롤(roll)의 위치를 조절하도록 구성된 길이방향 위치 이동 기구;
상기 길이방향으로 상기 롤과 가공 스테이션 사이에서의 재료의 양을 결정하도록 구성된 재료 처짐 센서(material sag sensor); 및
상기 재료 유동 방향에 수직한 축선을 중심으로 상기 롤을 회전시키도록 구성된 롤 회전기
를 포함하며, 상기 롤 회전기의 회전 속도는, 상기 재료 처짐 센서로부터의 정보에 기초하여, 상기 롤과 상기 가공 스테이션 사이에서 연장하는 재료에 대한 최저점 거리(nadir distance) 범위를 유지하도록 조절 가능한 것인 재료 텐셔닝 시스템.
제1항에 있어서,
재료 저장 회수(material storage retrieval: MSR) 시스템 및 셔틀을 더 포함하며, 상기 셔틀은 상기 재료 유동 방향에서 상기 MSR 시스템과 상기 텐셔닝 장치 사이에 배치되는 것인 재료 텐셔닝 시스템.
제2항에 있어서,
상기 셔틀은 상기 MSR 시스템과 상기 텐셔닝 장치 사이에서 상기 셔틀을 이동시키는 데에 유효한 이동 기구를 포함하며, 상기 셔틀은 상기 MSR 시스템과 상기 텐셔닝 장치 간에 상기 롤을 전달하도록 구성되는 것인 재료 텐셔닝 시스템.
제2항에 있어서,
상기 재료 유동 방향으로 상기 MSR 시스템, 셔틀 및 텐셔닝 장치 다음에 배치된 가공 스테이션을 더 포함하며, 상기 가공 스테이션은 상기 재료에 대한 가공을 수행하도록 구성되는 것인 재료 텐셔닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 텐셔닝 장치는 상기 롤을 상승 및 하강시키도록 구성된 수직 이동 기구를 더 포함하는 것인 재료 텐셔닝 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제1 위치는 상기 롤이 상기 가공 스테이션의 수직방향으로 위에서 상기 가공 스테이션에 상기 길이방향으로 근접하는 것을 포함하며, 상기 제2 위치는 상기 롤이 상기 제1 위치보다도 상기 가공 스테이션으로부터 상기 길이방향으로 더 많이 떨어진 위치에 있는 것을 포함하는 것인 재료 텐셔닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 롤에 압축 공기를 분배하여 상기 재료의 에이프런(apron)을 형성하도록 구성된 에이프런 노즐을 더 포함하는 것인 재료 텐셔닝 시스템.
제7항에 있어서,
상기 재료의 에이프런을 검출하도록 구성된 에이프런 센서를 더 포함하며, 상기 에이프런 센서는 상기 에이프런 노즐에 의해 분배되는 압축 공기를 제어하는 데에 이용 가능한 정보를 제공하는 것인 재료 텐셔닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 재료 유동 방향으로 상기 롤 다음에 배치된 제1 롤러; 및 상기 롤과 가공 스테이션 사이에 배치된 제2 롤러를 더 포함하는 것인 재료 텐셔닝 시스템.
제9항에 있어서,
상기 재료는 상기 롤과 제2 롤러 사이에서는 지지되지 않아, 그 사이에 재료 처짐이 형성될 수 있도록 하는 것인 재료 텐셔닝 시스템.
제9항에 있어서, 상기 재료 처짐 센서는 상기 재료 유동 방향으로 상기 롤과 제2 롤러 사이에 배치되어 상기 재료 처짐 부분의 최저점 거리를 측정하는 것인 재료 텐셔닝 시스템.
제1항에 있어서,
에이프런 공급기(apron feeder)를 더 포함하며, 이 에이프런 공급기는 상기 재료의 에이프런에 제거 가능하게 부착되며, 상기 재료가 상기 제1 위치에서부터 상기 가공 스테이션에 도입될 때에 상기 재료의 재료 기억 특성을 극복하는 데에 유효한 것인 재료 텐셔닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 롤의 직경을 결정하도록 구성된 롤 직경 센서를 더 포함하는 것인 재료 텐셔닝 시스템.
제조 프로세스에서 재료를 텐셔닝시키는 방법으로서:
재료의 롤을 텐셔닝 장치에 의해 가공 스테이션 위에서 제1 위치에 위치 설정하는 단계;
상기 재료가 상기 가공 스테이션과 맞물릴 때까지 상기 재료를 푸는 단계;
상기 롤을 상기 가공 스테이션으로부터 길이방향으로 이격되게 제2 위치에 위치 설정하는 단계;
상기 재료를 풀어, 상기 롤과 가공 스테이션 사이에 상기 재료의 재료 처짐 부분을 형성하는 단계;
상기 처짐 부분을 형성하는 재료의 양을 검출하는 단계; 및
상기 재료가 상기 가공 스테이션을 통과해 이송될 때에, 상기 롤의 회전 속도를 조절하여 상기 처짐 부분을 형성하는 재료의 양을 그 재료에 대한 미리 정해진 범위 내로 유지하는 단계
를 포함하는 방법.
제14항에 있어서,
상기 롤을 재료 저장 회수(MSR) 시스템으로부터 회수하는 단계; 및
상기 롤을 셔틀에 의해 상기 MSR 시스템으로부터 상기 텐셔닝 장치로 전달하는 단계
를 더 포함하는 것인 방법.
제14항에 있어서,
상기 롤에 에이프런이 없는 지를 결정하는 단계;
상기 롤에 공기 압력을 가하는 단계;
상기 롤을 푸는 단계; 및
상기 롤 상에서 에이프런을 검출하는 단계
를 더 포함하는 것인 방법.
제14항에 있어서,
상기 가공 스테이션을 통과해 이송되는 상기 재료의 가로방향 이동을 검출하는 단계; 및
상기 텐셔닝 장치의 가로방향, 수직방향 및 길이방향 위치 중 하나 이상을 조절하는 단계
를 더 포함하는 것인 방법.
제14항에 있어서,
상기 가공 스테이션에서 상기 재료에 대해 가공을 수행하는 단계를 더 포함하며, 상기 가공은, 절단, 인쇄, 접착, 바느질, 또는 텍스처라이징(texturizing)으로부터 선택되는 것인 방법.
제18항에 있어서,
상기 가공은 절단 가공이며, 절단은 상기 재료에 레이저 에너지를 인가함으로써 수행되는 것인 방법.
제14항에 있어서,
재료 저장 회수(MSR) 시스템에서 복수의 롤로부터 상기 롤을 검출하는 단계;
셔틀에 의한 인수를 위해 상기 MSR 시스템 상에 상기 롤을 위치 설정하는 단계;
상기 롤을 상기 MSR 시스템으로부터 셔틀로 전달하는 단계;
상기 셔틀 상에서 상기 롤을 상기 텐셔닝 장치로 운반하는 단계; 및
상기 롤을 상기 셔틀로부터 상기 텐셔닝 장치로 전달하는 단계
를 더 포함하며, 상기 MSR 시스템, 셔틀 및 텐셔닝 장치는 이들 MSR 시스템, 셔틀 및 텐셔닝 장치에 의한 상기 롤의 위치 설정, 전달 및 운반을 조정하는 연산 장치에 논리적으로 결합되는 것인 방법.
제조 프로세스에서의 재료 텐셔닝 시스템으로서:
텐셔닝 장치
를 포함하며, 상기 텐셔닝 장치는,
재료 유동 방향에 상응하는 상기 시스템의 길이방향에 있어서의 제1 위치와 제2 위치 간에 재료의 롤의 위치를 조절하도록 구성된 길이방향 위치 이동 기구;
상기 제1 및 제2 위치에서 상기 재료의 롤의 위치를 조절하도록 구성된 수직 위치 이동 기구;
상기 길이방향으로 상기 롤과 가공 스테이션 사이에서 상기 재료의 최저점 거리를 결정하도록 구성된 재료 처짐 센서;
상기 재료 유동 방향에 수직한 축선을 중심으로 상기 롤을 회전시키도록 구성된 롤 회전기로서, 상기 롤 회전기의 회전 속도는, 상기 재료 처짐 센서로부터의 정보에 기초하여, 상기 롤과 상기 가공 스테이션 사이에서 연장하는 재료에 대한 최저점 거리 범위를 유지하도록 조절 가능한 것인 롤 회전기;
재료 저장 회수(MSR) 시스템;
상기 재료 유동 방향에서 상기 MSR 시스템과 상기 텐셔닝 장치 사이에 배치되는 셔틀; 및
가공 스테이션
을 포함하며, 상기 롤은 상기 MSR 시스템, 셔틀 및 텐셔닝 장치 간에 전달되어, 상기 롤과 가공 스테이션 사이에서 연장된 상기 재료의 처짐 부분에 의해 정해진 텐션 범위 내에서 상기 가공 스테이션에 재료를 공급하도록 된 것인 재료 텐셔닝 시스템.