KR20090074685A

KR20090074685A - 흑연 테이프 공급 및 후면지 권취 장치

Info

Publication number: KR20090074685A
Application number: KR1020080138595A
Authority: KR
Inventors: 토마스 제이. 헤그만; 마크 에스. 벙커
Original assignee: 더 보잉 컴파니
Priority date: 2008-01-02
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2009-07-07
Also published as: US8272419B2; CN101486269A; ES2388009T3; HK1128272A1; CN101486269B; JP5225061B2; US20110114265A1; EP2077246A3; US20090166467A1; KR101494467B1; US7922856B2; EP2077246A2; JP2009161352A; EP2077246B1

Abstract

비교적 폭이 넓은 테이프의 하나 이상의 스트랜드를 고속의 흑연 테이프 적층기계에 공급하는 장치로서, 테이프 공급릴과, 상기 기계에 회전가능하게 장착된 후면지 권취릴과, 횡방향 이동을 위하여 기계에 장착된 댄서 롤러와, 지지프레임에 대한 댄서롤러의 횡방향 이동 및 공급릴과 후면지 권취릴의 회전을 능동적으로 제어하여 적층기계의 온더플라이(on-the-fly) 테이프 추가 작업 및 온더플라이 테이프 절단 작업 동안 테이프들의 각각의 장력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 하는 메카니즘을 구비한다.

공급릴, 후면지 권취릴, 댄서 롤러, 압착롤러, 외측단부

Description

흑연 테이프 공급 및 후면지 권취 장치 {GRAPHITE TAPE SUPPLY AND BACKING PAPER TAKE-UP APPARATUS}

본 발명은 일반적으로 복합재 구조의 제조에 사용되는 툴에 관한 것으로서, 특히 커다란 테이프 공급 릴(reel)과 대체로 폭이 넓은 테이프를 사용할 수 있게 하여 적층공정에서 높은 적층속도와 낮은 재료비를 달성할 수 있는, 고속의 복합재 테이프 적층기와 연계하여 사용하기 위한 흑연 복합재 테이프 공급 및 후면지 권취 장치에 관한 것이다.

예컨대 복합재 기체에서 사용되는 등의 대형의 복잡한 복합재 부품들에 대한 요구가 빠르게 커지고 있다. 이 부품들은 복합재 테이프, 예를 들어 경화되지 않은 수지로 함침된 단방향 흑연섬유 테이프 ("프리프레그")의 평행한 스트립(strip)들을 성형툴에 서로 인접하게 올려놓고 이어서 수지를 경화시킴으로써 전형적으로 제조된다. 상기 커지는 요구는, 1) 다수의 현재 기술의 적층기들을 구입하거나 또는 2) 고속으로 부품들을 적층할 수 있는 기계를 개발하는 두가지 방법중 하나로 공급자들에 의해 전형적으로 채워지고 있다. 2번째 방법은 고속적층기를 개발하는 것인데, 결국에는 툴링(tooling), 설비, 및 장비의 비용을 실제로 감소시킬 수 있다.

기존의 테이프 공급 방법들은 모두, 왕복운동하는 폴(pawl)을 구비한 피싱 릴(fishing reel)에 라인이 감기는 것과 같은 방식으로 기다란 스풀(spool)에 레벨 와인딩(level wound)되는 비교적 좁은 테이프에 의존한다. 재료를 레벨 와인딩하기 위하여 테이프의 폭은 0.5 인치로 제한된다. 폭이 좁은 테이프들은 영화필름의 방식과 같이 대응하는 폭의 릴에 "싱글 와인딩(single-wound)"될 수 없는데 그 이유는 릴의 직경이 그 위의 사용가능한 테이프 양을 대체로 수용하도록 증가되어야 하며 그래서 받아들이기 어려운 높은 관성을 가질 것이기 때문이다.

"댄서(dancer)"는 스풀에 인접하여 배치된 2차 롤러로서 그 위로 테이프가 풀리는데, 스풀을 가속함으로써 테이프에 가해지는 충격을 흡수하는데 보통 사용되고, 스풀에 작용하는 브레이크는 스풀을 감속시킬 때 스풀의 관성을 흡수하는데 사용된다. 기존의 해결책들은 공급 스풀에 가해진 제동력의 능동 제어와 댄서 움직임의 수동제어를 사용한다. 기존의 해결책들은 댄서 위치를 능동적으로 제어하지 않기 때문에, 관성을 변화시킴에 따라 대형 공급 릴들을 제어하는데 커다란 어려움을 가진다.

따라서, 기존의 해결책들은 최대폭이 0.5인치로 제한되는 적층 테이프로 레벨 와인딩된 스풀들의 사용으로 제한된다. 기다란 테이프를 올려놓을 때 적층기가 다룰 수 있는 테이프 스트립들의 총 갯수는 제한되고, 좁은 테이프를 사용하면 비교적 작은 전체 작업 폭을 생성하여, 비교적 커다란 면적을 갖는 부품을 적층하기 위해서는 레이업 툴에 대하여 기계의 적층 헤드(head)를 다수 통과시킬 필요가 있다. 그러므로, 폭이 더 넓은 다수의 테이프 스트립들이 신뢰성 있게 사용될 수 있다면 높은 적층 속도들이 달성될 수 있을 것이다.

따라서, 복합재 테이프 적층기가 더 큰 폭을 갖는 다수의 테이프들을 신뢰성 있게 레이업하여 이에 의해 실질적으로 증가된 적층속도를 얻을 수 있는 장치에 대한 업계의 필요성이 존재한다.

본 발명에 따르면, 흑연 복합재 테이프 공급 및 후면지 권취 장치는 복합재 테이프 적층 기계와 연계하여 사용하기 위하여 제공되는데, 실질적으로 더 큰 테이프 공급릴과 실질적으로 더 넓은 테이프들이 신뢰성있게 기계에 사용되도록 하여 적층 공정에서 높은 적층속도와 낮은 재료비를 달성할 수 있다.

일 예시적 실시예에서, 본 발명의 장치는 회전가능하게 장착된 공급릴과, 이 공급릴에 인접하여 배치되며 회전가능하게 장착된 권취릴과, 공급릴과 권취릴에 대하여 횡방향 이동을 위하여 장착된 댄서 롤러와, 가공물의 표면위를 구름 이동하도록 된 회전가능한 압착롤러와, 댄서롤러와 적층헤드 사이에 배치되며 회전가능하게 장착된 스트립핑 롤러를 구비한다. 서로 부착된 제1 및 제2 스트랜드를 구비하는 테이프가 공급릴 위에 감겨있다. 제1 스트랜드는 댄서 롤러와 스트립핑 롤러 주위로 그리고 압착롤러 아래에 공급릴로부터 뻗어있는 외측단부를 가진다. 제2 스트랜드는 댄서 롤러와 스트립핑 롤러 주위로 공급릴로부터 뻗어있고 그리고 권취릴의 코어에 결합되는 외측단부를 가진다. 압착롤러가 가공물의 표면 위를 이동하는 동 안 및 후속의 제1 스트랜드를 절단하는 동안 적어도 제1 스트랜드의 장력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 공급릴과 권취릴의 회전 및 댄서롤러의 횡방향 이동을 능동적으로 제어하는 메카니즘이 제공된다.

다른 예시적 실시예에서, 본 발명의 방법은 서로 부착된 제1 및 제2 스트랜드를 구비하는 테이프가 그 위에 감긴, 회전가능하게 장착된 공급릴을 제공하는 단계;와, 상기 공급릴에 인접하여 회전가능하게 장착된 권취릴을 장착하는 단계;와, 상기 공급릴과 권취릴에 대한 횡방향 이동을 위하여 댄서 롤러를 장착하는 단계;와, 가공물의 표면위로 구름 이동을 위하여 회전가능한 압착롤러를 장착하는 단계;와, 상기 댄서 롤러와 압착롤러 사이에 회전가능한 스트립핑 롤러를 장착하는 단계;와, 댄서 롤러와 스트립핑 롤러 주위로 그리고 압착롤러 아래에 공급릴로부터 제1 스트랜드의 외측단부를 신장시키는 단계;와, 댄서 롤러와 스트립핑 롤러 주위로 공급릴로부터 제2 스트랜드의 외측단부를 신장시켜서 권취릴의 코어에 결합시키는 단계;와, 제1 스트랜드의 점착성 면이 가공물의 표면에 부착되도록 가공물의 표면 위로 압착롤러를 굴리는 단계;와, 압착롤러가 이동하는 동안 제2 스트랜드를 절단하는 단계; 및 압착롤러가 가공물의 표면 위를 이동하는 동안 및 후속의 제1 스트랜드 절단 동안 적어도 제1 스트랜드의 장력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 공급릴과 권취릴의 회전 및 댄서롤러의 횡방향 이동을 능동적으로 제어하는 단계;를 구비한다.

본 발명의 일실시예에 따른 장치는, 공급릴;과, 상기 공급릴에 인접하여 배치된 권취릴;과, 상기 공급릴과 권취릴에 대한 횡방향 이동을 위하여 장착된 댄서 롤러;와, 가공물의 표면위로 구름 이동을 하도록 된 압착롤러;와, 상기 댄서 롤러와 적층헤드 사이에 배치된 스트립핑 롤러;와, 서로 부착된 제1 및 제2 스트랜드를 구비하며 상기 공급릴에 감긴 테이프로서, 상기 제1 스트랜드는 댄서 롤러와 스트립핑 롤러 주위로 그리고 압착롤러 아래에 공급릴로부터 뻗어있는 외측단부를 가지며, 제2 스트랜드는 댄서 롤러와 스트립핑 롤러 주위로 공급릴로부터 뻗어있고 그리고 권취릴의 코어에 결합되는 외측단부를 가지는, 테이프; 및 압착롤러가 가공물의 표면 위를 이동하는 동안 및 후속의 제1 스트랜드 절단 동안 적어도 제1 스트랜드의 장력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 공급릴과 권취릴의 회전 및 댄서롤러의 횡방향 이동을 능동적으로 제어하는 메카니즘;을 구비한다.

상기 본 발명의 장치에 있어서, 테이프는 공급릴에 싱글 와인딩된다.

그리고 제2 스트랜드는 그 마주보는 양쪽면이 이형제로 코팅되고, 한쪽면의 이형제의 박리성은 다른쪽 면의 이형제의 박리성보다 더 강하다.

또한 제1 스트랜드는 경화되지 않은 수지로 함침된 흑연섬유 매트릭스를 구비한다.

상기 장치는 그 부착면이 가공물쪽을 향하는 상태로 제1 스트랜드를 적층헤드에 공급한다.

상기 장치에서 제1 스트랜드 장력 제어제어 메카니즘은, 댄서롤러의 횡방향 위치를 감지하고 상기 위치에 대응하는 신호를 생성하는 센서;와, 상기 댄서롤러에 결합되어 상기 센서에 의해 생성된 신호에 따라 댄서롤러를 횡방향으로 이동시키도록 동작하는 액츄에이터;와, 상기 공급릴에 작용하며 그리고 상기 센서에 의해 생 성된 신호에 따라 공급릴의 회전을 제동시키도록 동작하는 브레이크; 및 권취릴에 작용하며 그리고 제2 스트랜드의 장력을 실질적으로 일정하게 유지시키는 인장조절기;를 구비한다.

여기서 상기 센서는 액츄에이터에 위치된 근접센서를 구비한다.

그리고 상기 액츄에이터는 공압 액츄에이터이를 구비한다.

상기 장치는 가공물의 표면을 가로질러 이동하는 동안 압착롤러를 인도하도록 지지프레임에 배치되고, 그리고 상기 장치는 가공물의 표면을 가로질러 이동하는 동안 압착롤러를 따르도록 제1 장치에 인접하여 배치되고 그리고 제1 스트랜드의 폭만큼 선단의 장치로부터 가로로 오프셋되는 제2 장치를 더 구비한다.

본 발명은 상기 장치를 구비한 항공기 제작용 테이프 적층기계를 다른 일 태양으로 한다.

또한 본 발명은 상기 장치를 구비한 테이프 적층기계를 일 태양으로 한다.

가공물에 제2 스트랜드를 적층하는 동안 제1 스트랜드와 제2 스트랜드를 구비하는 테이프를 적층기계에 공급하는 본 발명의 방법은, 상기 본발명의 장치를 적층기계의 지지 프레임에 장착하는 단계;와, 공급릴로부터의 테이프를 적층기계의 적층헤드에 공급하는 단계;와, 적층헤드에 도달하기 전에 테이프로부터 제2 스트랜드를 스트립핑하는 단계;와, 테이프로부터 벗겨진 후 권취롤을 가지고 제2 스트랜드를 권취하는 단계;와, 제1 스트랜드의 점착성 면이 가공물의 표면에 부착되도록 가공물의 표면 위로 압착롤러를 굴리는 단계;와, 압착롤러가 이동하는 동안 제2 스트랜드를 절단하는 단계;와, 압착롤러가 가공물의 표면 위를 이동하는 동안 및 후 속의 제1 스트랜드 절단 동안 적어도 제1 스트랜드의 장력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 지지 프레임에 대한 댄서롤러의 횡방향 이동 및 공급릴과 권취릴의 회전을 제어하는 단계;를 구비한다.

본 발명의 방법은 또한 서로 부착된 제1 및 제2 스트랜드를 구비하는 테이프가 그 위에 감긴, 회전가능하게 장착된 공급릴을 제공하는 단계;와, 상기 공급릴에 인접하여 회전가능한 권취릴을 장착하는 단계;와, 상기 공급릴과 권취릴에 대한 횡방향 이동을 위하여 회전가능한 댄서 롤러를 장착하는 단계;와, 가공물의 표면위로 구름 이동을 위하여 회전가능한 압착롤러를 장착하는 단계;와, 상기 댄서 롤러와 압착롤러 사이에 회전가능한 스트립핑 롤러를 장착하는 단계;와, 댄서 롤러와 스트립핑 롤러 주위로 그리고 압착롤러 아래에 공급릴로부터 제1 스트랜드의 외측단부를 신장시키는 단계;와, 댄서 롤러와 스트립핑 롤러 주위로 공급릴로부터 제2 스트랜드의 외측단부를 신장시켜서 권취릴의 코어에 결합시키는 단계;와, 제1 스트랜드의 점착성 면이 가공물의 표면에 부착되도록 가공물의 표면 위로 압착롤러를 굴리는 단계;와, 압착롤러가 이동하는 동안 제2 스트랜드를 절단하는 단계; 및 압착롤러가 가공물의 표면 위를 이동하는 동안 및 후속의 제1 스트랜드 절단 동안 적어도 제1 스트랜드의 장력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 공급릴과 권취릴의 회전 및 댄서롤러의 횡방향 이동을 능동적으로 제어하는 단계;를 구비한다.

상기 방법에서 압착롤러의 구름은, 제1 스트랜드의 외측단부를 압착롤러를 가지고 가공물 상의 제1 위치에 고정시키는 단계;와, 테이프를 공급릴에서 벗기기 위하여 가공물의 표면위로 압착롤러를 굴리는 단계; 및 압착롤러를 가공물 위로 이 동시키는 동안 압착롤러를 가지고 테이프의 부착면을 가공물의 표면위에 가압하는 단계;를 구비한다.

여기서, 제1 스트랜드의 절단은 가공물의 제2 위치에서 제1 스트랜드를 절단하는 단계를 구비한다.

그리고 상기 테이프는 공급릴에 싱글 와인딩된다.

또한 제1 스트랜드의 점착성 면을 가공물의 표면에 가압하는 단계는 점착성 면이 가공물의 표면쪽을 향하는 상태로 테이프를 압착롤러에 공급하는 단계를 구비한다.

공급릴과 권취릴의 회전 및 댄서롤러의 횡방향 이동을 제어하는 단계는, 댄서롤러의 횡방향 위치를 감지하여 이 위치에 대응하는 신호를 생성하는 단계;와, 상기 신호에 따라 댄서롤러를 횡방향으로 이동시키는 단계;와, 상기 신호에 따라 공급릴의 회전을 제동시키는 단계; 및 테이프로부터 벗겨진 후 제2 스트랜드의 장력을 실질적으로 일정하게 유지시키기 위하여 권취릴을 회전시키는 단계;를 구비한다.

흑연 테이프를 고속 흑연 테이프 적층기계에 공급하는 본 발명에 따른 장치는, 적층기계의 지지프레임에 회전가능하게 장착된 테이프 공급릴;과, 테이프 공급릴에 인접하여 지지프레임에 회전가능하게 장착된 후면지 권취릴;과, 지지프레임 상에 횡방향 이동을 위하여 장착된 댄서롤러;와, 댄서 롤러와 적층헤드 사이에 회전가능하게 장착된 스트립핑 롤러;와, 공급릴에 레벨 와인딩된 흑연 테이프의 스트랜드로서, 상기 테이프는 그 점착성 면에 부착하는 후면지와 그리고 댄서롤러와 스 트립핑 롤러 주위로 공급릴로부터 적층기계의 적층헤드까지 뻗어있는 외측단부를 가지며, 후면지는 댄서롤러와 스트립핑 롤러 주위로 공급릴로부터 뻗어있으며 권취릴의 코어에 연결되는 외측단부를 가지고, 스트립핑 롤러 위로 테이프와 후면지가 이동함으로써 이 테이프와 후면지가 다른 방향으로 이동하여, 테이프와 후면지 사이의 부착평면에 장력을 부여하고 권취롤에 감기 위하여 테이프로부터 후면지가 벗겨지도록 스트립핑 롤러가 배열되는, 흑연 테이프의 스트랜드; 및 적층기계의 테이프 추가작업 및 테이프 절단작업 동안 테이프의 장력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 지지프레임에 대한 댄서롤러의 횡방향 이동과 테이프 공급 및 후면지 권취릴의 회전을 능동적으로 제어하는 메카니즘;을 구비한다.

상기 장치는 가공물의 표면을 가로질러 적층헤드가 이동하는 동안 적층헤드를 인도하도록 지지프레임에 배치되고, 그리고 상기 장치는 가공물의 표면을 가로질러 이동하는 동안 압착롤러를 따르도록 제1 장치에 인접하여 배치되고 그리고 제1 스트랜드의 폭만큼 선단의 장치로부터 가로로 오프셋되는 제2 장치를 더 구비한다.

흑연테이프를 적층기계에 공급하고 가공물의 표면에 테이프를 적층하는 동안 테이프의 점착성 면에 부착된 후면지를 권취하는 본 발명의 방법은, 적층기계의 지지프레임에 회전가능한 테이프 공급릴을 장착하는 단계;와, 테이프 공급릴에 인접하여 지지프레임에 회전가능한 후면지 권취릴을 장착하는 단계;와, 지지프레임에 대한 횡방향 이동을 위하여 지지프레임에 댄서롤을 장착하는 단계;와, 후면지가 부착된 상태로 테이프의 스트랜드를 공급릴에 싱글 와인딩하는 단계;와, 댄서롤러 주 위로 그리고 적층기계의 압착롤러 아래에 공급릴로부터 테이프의 외측단부를 신장시키는 단계;와, 스트립핑 롤러 위로 테이프와 후면지를 이동시킴으로써 이 테이프와 후면지가 다른 방향으로 이동하여, 테이프와 후면지 사이의 부착평면에 장력을 부여하고 권취롤에 감기 위하여 테이프로부터 후면지가 벗겨지도록 댄서롤러와 압착롤러 사이에 회전가능한 스트립핑 롤러를 장착하는 단계;와, 테이프가 적층헤드에 도달하기 전에 스트립핑 롤러로 테이프로부터 후면지를 벗기는 단계;와, 권취릴에 후면지를 감는 단계;와, 테이프의 외측단부의 점착성 면을 압착롤러를 가지고 가공물 표면의 제1 위치에 고정시키는 단계;와, 테이프를 공급릴에서 잡아당기기 위하여 가공물의 표면위로 압착롤러를 굴리는 단계; 및 압착롤러를 가공물 위로 이동시키는 동안 압착롤러를 가지고 테이프의 점착성 면을 가공물의 표면위에 가압하는 단계;와, 압착롤러가 이동하는 동안 가공물 표면의 제2 위치에서 테이프를 절단하는 단계; 및 적층기계의 테이프 추가작업 및 테이프 절단작업 동안 테이프의 장력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 지지프레임에 대한 댄서롤러의 횡방향 이동과 테이프 공급 및 후면지 권취릴의 회전을 능동적으로 제어하는 단계;를 구비한다.

상기 방법에서, 적층기계는 복수개의 제1 및 제2 테이프 공급 및 후면지 권취릴, 댄서롤러들, 테이프의 폭만큼 서로 가로로 각각 오프셋되고 각각 압착롤러를 인도하고 따라가도록 배치된 압착롤러들과 스트립핑 롤러들을 더 구비하고, 또한 표면위로 압착롤러가 한번 통과할 때 기공물의 표면에 복수의 평행하고 가로로 접해 있는 흑연테이프들을 적층하는 단계;를 더 구비한다.

본 발명에 따른 흑연 복합재 테이프 공급 및 후면지 권취 장치는 복합재 테이프 적층 기계와 연계하여 사용하기 위한 것으로서, 실질적으로 더 큰 테이프 공급릴과 실질적으로 더 넓은 테이프들이 신뢰성있게 기계에 사용되도록 하여 적층 공정에서 높은 적층속도와 낮은 재료비를 달성할 수 있다.

상술한 내용과 본 발명 장치의 다른 장점들과 특징들은 첨부도면을 참조하면서 후술하는 예시적 실시예의 상세한 설명을 고려하면 더 잘 이해할 수 있을 것이다. 도면에서 같은 참조번호는 같은 구성요소를 나타내는데 사용된다.

본 발명에 따른 흑연 테이프 공급 및 후면지 권취 장치(10)의 예시적인 실시예가 도 1의 부분 정면도에 도시되어 있다. 도 2는 도 1의 2-2 선을 따라 도시된 예시적인 장치(10)의 단면도이다. 도 3은 도 1 및 도 2의 장치의 예시적인 테이프 공급 및 후면지 권취 부분의 기능적 블록도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 예시적인 실시예(10)는 한쌍의 흑연 테이프 공급 릴(14L,14T)과 이와 관련된 한쌍의 후면지 권취 릴(16L,16T)을 구비하는데, 테이프 적층 공정 동안에 각 릴(14L,14T,16L,16T)과 각각 관련된 화살표(DR)들의 방향으로 독립적으로 회전하도록 적층 기계의 지지프레임(18) 상에 장착될 수 있다.

적층 공정 동안에, 적층 기계(미도시)는 그 테이프 적층 헤드(12)를 포함하여 도 1의 화살표(DT) 방향, 즉 적층 헤드(12) 아래에 위치된 가공물(미도시)에 대 해서 도면의 좌측으로 이동할 수 있다. 이러한 이동 중에, 후면지(30L, 30T)가 각각 부착된 흑연 테이프(20L, 20T)의 스트랜드(strand) 또는 토우(tow)가 각 공급 릴(14L,14T)에서 풀려져, 각각의 "댄서" 롤러(22L, 22T)를 지나가고, 그런 다음에 "스트립핑" 롤러(24L, 24T)를 지나간다. 각각의 스트랜드(20L, 20T)가 스트립핑 롤러(24L, 24T)를 지나가면, 각각의 후면지(30L, 30T)는 각각의 스트랜드(20L, 20T)에서 벗겨져서, 권취 릴(16L, 16T)에 각각 감겨진다. 그런 다음에, 스트랜드(20LS, 20TS), 즉 각각 후면지(30L, 30T)가 벗겨진 흑연 테이프들은 각각의 안내 롤러(26L, 26T)를 지나가며 그 후 적층 헤드(12)의 각각의 압착 롤러(28L, 28T) 아래로 지나가게 된다. 기계의 적층 헤드(12)가 화살표(DT) 방향으로 이동함에 따라 적층 헤드(12)의 압착 롤러(28L, 28T)는 테이프의 스트랜드 각각의 점착성 면(S)을 가공물의 표면으로 누른다.

가공물에 대하여 적층 헤드(12)가 통과하는 끝에서, 각각의 테이프(20LS, 20TS)의 스트랜드는 "온 더 플라이(on-the-fly)"로, 즉 적층 기계가 여전히 이동하는 중에 절단될 수 있다. 절단 작업 후에, 적층 기계는 가공물에 대하여 들어올려져 선택된 각도, 몇 가지 예를 들자면 45°, 90°, 135°, 180°로 수평방향으로 회전되고 그리고 가공물에 대하여 원래 위치로 하강할 수 있다. 그런 다음에, 기계는 다른 방향, 예컨대 제1경로와 반대방향으로, 즉 도 1의 우측으로 가공물에 대하여 다음번 이동이 행해질 수 있다.

전술된 배열에서, 공급 및 후면지 권취 릴(14L, 16L)과 도면에서 적층 헤드(12)의 좌측에 위치된 다른 관련된 구성부재들은 테이프를 올려 놓을때 항상 적 층 헤드(12)를 인도하고, 그래서 본 명세서에서는 이들을 장치(10)의 "선단" 구성부재라 하며, 적층 헤드(12) 우측의 구성부재들은 헤드를 "따르므로", 장치의 "후미" 구성부재라 한다.

그리고, 도 2의 단면평면도에 도시된 바와 같이, 도시된 실시예에서는, 장치(10)의 후미 구성부재(14T, 16T, 20T, 22T, 24T, 26T, 28T)는 테이프(20L, 20T)들 중 대응하는 하나의 테이프의 폭과 동일한 피치로 장치의 인도 구성부재들에 대해서 적층 기계의 이동방향(DT)을 가로질러 오프셋(offset)될 수 있다. 이렇게 하면 흑연 테이프(20LS, 20TS)의 스트랜드가 평행하고도 나란하게 인접한 상태로 동시에 가공물 상에 놓여지게 된다. 따라서, 적층 기계는 단일 경로 또는 띠(swath)에서 테이프(20LS, 20TS)의 다수 스트랜드를 동시에 가공물 상에 올려놓을 수 있다. 덧붙여서, 도 2에 도시된 바와 같이, 적층 기계는 유사한 간격 혹은 피치로 가로질러 뻗은 선두 및 후미의 테이프 공급 구성부재와 후면지 권취 구성부재(14L, 16L, 22L, 24L, 26L, 28L와 14T, 16T, 22T, 24T, 26T, 28T) 모두의 추가 세트를 구비한다. 예컨대, 도시된 특정한 예시적인 실시예에서, 장치(10)는 이러한 5개의 추가 세트(14L, 16L, 22L, 24L, 26L, 28L와 14T, 16T, 22T, 24T, 26T, 28T)를 구비할 수 있어서, 적층 기계는 가공물에 대한 기계의 한번의 경로이동에서 테이프(20LS, 20TS)의 평행하고 인접한 12개의 스트립 또는 띠를 동시에 가공물 상에 올려놓을 수 있다.

적층 기계와 함께 채택된 흑연 테이프(20)는 종종 "프리프레그(prepreg)"라고 불리는 유형의 경화되지 않는 수지가 주입되거나 함침된 단방향 흑연 섬유 매트 릭스를 구비한다. 수지가 경화되지 않았기 때문에, 수지의 감촉이 끈적거리거나 달라붙는 느낌을 갖는다. 끈적거림을 유지하고 취급을 용이하게 하기 위해서, 테이프는 그 한쪽면에 후면지(30) 라이너가 부착된 상태로 제조된다. 후면지(30)는 강도가 다른, 즉 후면지의 한쪽면이 다른 쪽 면보다 박리성이 더 강한 반대쪽 표면에 이형제를 포함한다. 이와 같이 흑연 테이프와의 부착강도의 차이가 제공되어 테이프는 공급 릴 상에 싱글 와인드(single-wound)될 수 있다. 그런 다음에, 테이프는 테이프의 다음번 안쪽 층에 부착되지 않고서 릴에서 쉽게 떼어질 수 있지만, 후면지는 본 명세서에서 테이프의 "점착성" 면이라고 언급된 흑연 테이프의 한쪽면에 여전히 부착되어 있다. 테이프의 점착성 면의 부착성을 극대화시키기 위하여 가공물에 테이프를 적용하기 바로 전까지 후면지는 부착된 상태로 유지될 수 있다.

따라서, 가공물에 테이프(20)를 적용하기 전에 후면지(30)을 제거하고 저장될 필요가 있다. 후면지를 제거한 후에 저장하기 위해서, 장치(10)의 각 공급 릴(14L, 14T)에는 이와 관련된 후면지 권취 릴(16L, 16T)이 각각 인접하여 배치된다. 도 1과 도 4의 공정 흐름도에서 도시된 바와 같이, 단계 S1에서, 공급 릴(14L, 14T)은 흑연 테이프(20L, 20T)를 각각 적재하는데, 각 테이프에는 보호 후면지(30L, 30T)가 각각 부착되어 있고, 적재된 공급 릴(14L, 14T)은 각각의 후면지 권취 릴(16L, 16T)과 함께 적층 기계에 장착된다.

단계 S2에서, 테이프(20L, 20T)의 각각의 외측단부는 각각의 댄서 롤러(22L, 22T)에 걸리고, 그런 다음에 각각의 스트립핑 롤러(24L,24T)에 걸린다. 각각의 후면지(30L,30T)는 스트립핑 롤러(24L, 24T)에서 각각의 테이프(20L, 20T)로부터 벗 겨진다. 이어서 단계 S3에서, 후면지들의 각각의 외측단부들은 각각의 후면지 권취 릴의 코어에 결합된다. 테이프의 외측단부(20LS, 20TS), 즉 각각의 후면지와 분리된 흑연 테이프는 각각의 안내 롤러(26L, 26T)에 걸리고 나서 적층 헤드(12)에 각가의 압착 롤러(28L, 28T) 아래에 끼워진다.

각각의 테이프(20L, 20T)와 이에 부착된 후면지(30L, 30T)가 스트립핑 롤러(24L, 24T)에 대하여 이동하면 각각의 테이프와 후면지가 여러 방향으로 이동할 수 있도록 스트립핑 롤러(24L,24T)가 배열된다. 다시 말하자면, 테이프들과 각각의 후면지는 각각의 스트립핑 롤러(24L, 24T)에서 서로 떼어진다. 이러한 테이프들과 각각의 후면지 사이의 상대이동의 변화는 테이프들과 각각의 후면지들 사이에 부착평면에 작용할 수 있는 장력을 부여하여 이에 의해 각각의 후면지 권취릴(16L, 16T)로의 후속 감김을 위하여 각각의 테이프들로부터 후면지를 벗겨낼 수 있다.

그러므로 적층 작업중에, 테이프(20L, 20T)는 공급 릴(14L,14T)에서 출발하여 댄서 롤러(22L, 22T)를 지나가고, 그런 다음에 각각의 스트립핑 롤러(24L, 24T)를 지나간다. 이 지점에서, 각각의 후면지(30L, 30T)는 각각의 테이프 스트랜드로부터 벗겨져서 도 1에 도시된 바와 같이 장치의 후면지 권취릴(16L, 16T)에 감겨진다. 흑연 테이프 스트랜드(20LS, 20TS)는 대응하는 안내 및 압착 롤러(26L, 26T; 28L, 28T)를 지나간다. 지금까지 후면지(30L, 30T)로 보호되던 테이프의 점착성 면(도면에서 S로 표기함)이 이제는 각각의 압착 롤러(28L, 28T)에 의해 가공물에 적용되도록 적절히 노출되어 배치된다.

도 4의 공정 흐름도에 도시된 바와 같이, 적층 공정은 2개의 단계(단계 S4와 단계 S5)를 구비한다. 이 단계들은 흑연 테이프 및 이와 관련된 테이프 공급 및 후면지 권취 릴(14L, 14T; 16L, 16T)의 비교적 기민한 가속 및 감속을 수반한다. 이 단계들은 테이프 "추가" 단계 S4와 테이프 "절단" 단계 S5라 할 수 있다.

추가 공정(S4)에서, 적층 기계의 적층 헤드(12)와 특히 압착 롤러(28L, 28T)는 가공물위로 짧은 거리를 병진운동한다. 추가공정을 진행하기 전에, 테이프(20LS, 20TS)의 끝은 압착 롤러(28L, 28T)에서 약간 거리를 두고 배치될 수 있다. 테이프 공급은, 테이프의 끝이 가공물 상의 제1위치, 예컨대 이동경로가 시작되는 가공물의 가장자리와 수직방향으로 정렬되는 경우 헤드를 하강시키기 바로 전에 시작할 수 있다. 그런 다음에, 압착 롤러(28L, 28T)는 가공물 상으로 하강되어 압착 롤러들이 테이프(20LS, 20TS) 각각의 끝의 점착성 면을 가공물에 고정시킬 수 있다. 이러한 추가 작업은 "온 더 플라이"상태에서 이루어지는데, 다시 말하자면 적층 기계와 적층 헤드(12)가 가공물에 대해서 이동하는 동안에 이루어진다. 기계는 테이프 공급장치(10)를 포함하여 고속으로 도 1의 화살표(DT) 방향으로 가공물 위로 병진운동할 수 있어서, 압착 롤러들은 테이프(20LS, 20TS)의 다수 스트랜드의 점착성 면(S)을 가공물 위로 눌러서 테이프 스트랜드가 가공물에 부착되게 한다. 추가 단계 동안, 테이프(20L, 20T)는 가공물을 가로질러 기계가 이동함으로써 매우 빠르게 각각의 공급 릴(14L, 14T)에서 강제로 떼어지는데, 다시 말하자면 공급 릴(14L, 14T)과 함께 강제로 가속되고, 따라서 테이프의 인장은 적층 헤드(12)의 롤러에서 테이프가 미끄러져, 손상을 받거나 또는 추가 작업의 정밀성에 악영향을 미치지 않도록 하기 위해서 정밀하게 제어될 필요가 있다. 추가 작업은 온 더 플라 이 상태(다시 말하자면, 적층 기계가 추가 위치에서 가공물에 대하여 정지하지 않은 상태)에서 이루어지기 때문에, 추가작업의 타이밍과 테이프의 인장이 매우 일관되게 제어될 필요가 있다.

압착 롤러(28L, 28T)가 가공물 상의 제2위치, 예컨대 반대쪽의 제2가장자리를 통과할 때 이동경로의 끝이 발생할 수 있다. 이동경로의 끝에서, 테이프 추가 단계가 종결되고, 절단 단계(S5)가 개시할 수 있다. 절단 공정동안, 각각의 칼날(미도시)은 온 더 플라이 상태, 즉 테이프가 여전히 움직이는 상태에서 가공물 상의 제2위치와 일치하면 테이프(20LS, 20TS)를 신속하게 잘라낸다. 절단 공정동안, 테이프(20LS, 20TS)와 각각의 공급 릴(14L, 14T)은 매우 빠르게 감속될 수 있다. 전술되었듯이, 테이프(20LS, 20TS)의 인장은 원하지 않는 결과를 방지하기 위해서 조심스럽게 조정될 필요가 있다.

당업자들이 이해하듯이, 정확하고 신뢰성있는 고속 적층 공정을 달성하기 위하여 추가 및 절단 공정 동안에 흑연 테이프(20LS, 20TS)의 인장에 대하여 정밀하고도 정확한 제어를 유지할 필요가 있다. 본 명세서에 기술된 예시적인 장치(10)는 이러한 정밀한 제어를 제공하도록 고안될 수 있다. 또한, 장치는 공급 릴(14L, 14T) 상에 감겨있는 폭이 1.5인치인 전례없는 흑연 테이프(20)를 사용할 수 있더라도, 본 발명은 이러한 테이프 폭에 한정되지 않으며 또한 다른 폭을 갖는 테이프 를 사용할 수도 있는 장점이 있다.

그러므로 본 명세서의 장치(10)는 고속 적층에 요구되는 대량의 재료를 공급하기에 특히 적합할 수 있다. 윤곽진 부분을 적층할 경우, 다수의 협소한 스트립으 로 이루어진 넓은 재료의 띠가 전술된 바와 같이 한번의 이동경로에서 놓여질 수 있다. 이 공정을 본 명세서에서는 "섬유 배치(fiber placement)"라 한다. 종래의 적층 장치에 의해 경험된 섬유 배치에서 어려운 점 중 하나는 다수의 개별적인 테이프 공급을 제어함에 있다. 특히, 추가작업 동안에 날카로운 윤곽에서 테이프가 브릿징(bridging)되는 것을 피하기 위하여 적층작업 동안 테이프에 적절한 인장을 유지함에 있어서, 테이프는 절단작업 및/또는 기타 원하지 않는 상황에서 폭주(overrun)한다. 장치(10)는 각각의 공급릴(14L, 14T)로부터 일관되게 방위설정된 흑연 테이프(20L, 20T)를 공급할 수 있다. 장치는 각각의 별도의 권취릴(16L, 16T) 상에서 각각의 후면지(30L, 30T)를 제거하여 수집할 수 있다. 장치는 능동 제어되는 댄서 롤러(22L, 22T)와 공급 릴 제동시스템(32L, 32T) 및 후술하는 방식으로 테이프의 인장 및 릴의 관성을 정밀하게 취급하도록 고안될 수 있는 후면지 권취릴 인장조절기(34L,34T)를 구비한다. 그러므로 장치는 적층 기계가 고속의 온더플라이 테이프 코스(course) 추가 및 절취 공정을 채용하는 적층기계에 비교적 폭이 넓은 흑연 테이프(20)의 여러 띠를 공급하는 신뢰할 만한 수단을 제공할 수 있다.

장치(10)는 간단한 온/오프 능동제어를 사용하여 댄서(22L, 22T)의 이동을 관리하고, 적층 속도나 릴의 관성과는 무관할 수 있는 공급 릴(14L, 14T)의 적절한 제동을 제공할 수 있다. 전술된 바와 같이, 기존 방법에 의해 사용된 테이프 공급 스풀(spool)은 재료비용을 상승시킬 수 있다. 현존하는 해결책에서는, 흑연 테이프 또는 "슬릿 재료(slit material)"는 먼저 후면지로부터 제거되고, 이어서 스풀 코어 상에 감겨지기 전에 얇은 플라스틱으로 된 "대체용" 후면필름이 테이프에 재적 용된다. 전술된 바와 같이, 본 명세서의 장치(10)는 여전히 원래의 후면지(30)가 부착된 테이프(20L, 20T)를 사용하며, 이에 의해 후면필름을 교체할 필요성을 없앤다. 종래 해결책의 다른 단점은 예컨대 도 1 및 도 2에 도시된 장치(10)에서와 같이, 넓은 적층 띠 폭에 요구되는 레벨-와인딩된 다수의 스풀은 나란히 적재될 수 있는 커다른 직경과 협소한 폭을 갖는 공급 릴(14L, 14T)보다 더 상당한 폭을 필요로 한다는 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 장치(10)는 비교적 폭이 넓은 테이프(20L, 20T), 즉 종래의 테이프 공급장치에 의해 제한되었던 0.5 인치 폭의 테이프보다 3배 이상의 폭을 갖는 테이프로 감겨진 커다란 싱글 와인딩된 공급릴(14L, 14T)을 수용하도록 설계될 수 있다. 본 테이프 공급장치(10)의 일실시예에서, 각각의 댄서(22L, 22T)는 지지프레임(18)의 각각의 선형 안내부(40L, 40T)에 장착될 수 있다. 각각의 공압식 액츄에이터(36L, 36T)는 각각의 푸시로드(38L, 38T)를 통해 댄서(22L, 22T)에 각각의 힘을 공급할 수 있다. 간단한 온/오프 제어는 각각의 댄서(22L, 22T)에 가해지는 힘을 낮은 값에서 높은 값까지 변화시킬 수 있다. 이러한 간단한, 능동 제어 메카니즘은, 온더플라이 상태로 절단되는 동안에 테이프(20L, 20T)에 슬랙(slack)을 발생시키지 않고서 각각의 공급릴(14L, 14T)이 정지하고 그리고 댄서(22L, 22T)가 온더플라이 상태로 추가작업을 수행하는 동안에 최적위치에 놓일 수 있게 한다. 적절히 위치된 댄서들은 테이프 손상 혹은 코스 개시의 부정확성을 초래하는 과도하게 높은 테이프의 인장을 야기하지 않고 추가작업이 성취될 수 있고 절단작업이 테이프의 폭주(overrun) 없이 달성될 수 있게 보장한다.

그러므로 정상 상태의 적층작업 동안에, 공압 댄서 작동 실린더(36L, 36T)와 제동 후면지 권취 스풀 인장조절기(34L, 34T) 및 각각의 릴 브레이크(32L, 32T)에 의해 공급 릴(14L, 14T)에 가해지는 제동력은 각각의 압착 롤러(28L, 28T)에서 테이프(20LS, 20TS)의 인장을 낮게 그리고 일정하게 유지할 수 있게 조합될 수 있다. 또한, 압착 롤러(28L, 28T)에서의 초과 인장은 가공물을 형성하는 툴(미도시)의 윤곽의 계단진 변화부분에서 브릿징을 야기할 수도 있다.

또한, 장치(10)는 하방 접착면 적층(sticky-side-down lamination)을 지지할 수 있다. 전술된 바와 같이, 후면지(30)에 부착된 흑연 테이프(20)의 "면"(S)은 소정의 시간 동안 공기와 빛에 노출된 면보다 상당히 더 큰 접착성을 가질 수 있다. 장치(10)의 시험에 따르면 적층 성능은 모든 테이프가 한쪽 방향을 향할 때, 다시 말하자면 점착성 면(S)이 아래로 향하는 상태에서 향상될 수 있음이 관찰되었다. 전술된 바와 같이, 도 1 및 도 2에 도시된 예시적인 형상은 점착성 면이 아래로 향한 상태에서 적층기계가 띠로 된 모든 흑연 테이프를 배치시킬 수 있게끔 한다. 따라서, 안내 공급 릴(14L)은 안쪽으로 배치된 후면지(30L)("페이퍼 인")로 싱글 와인딩될 수 있고, 후미 릴(14T)은 바깥쪽으로 배치된 후면지(30T)("페이퍼 아웃")로 싱글 와인딩될 수 있다. 후면지 권취 릴(16L, 16T)의 위치를 단순히 거울대칭으로 하는 대신에, 각각 안쪽과 바깥쪽에 배치되어 있는 후면지(30L, 30T)를 권취할 수 있도록 도 1에 도시된 바와 같이 위치될 수 있는데, 각각의 테이프(20L, 20T)는 적층 기계를 향해 공급된다.

중요하게도, 본 발명의 장치(10)는 비교적 넓은 테이프로 싱글 와인딩 (single-wound)될 수 있는 대형의 높은 관성을 가진 공급릴(14L과 14T)을 사용하는 데 요구되는 능동 제어를 제공할 수 있다. 상술한 것처럼, 기존의 해결책들은 폭이 0.5인치인 테이프의 레벨 와인딩된 스풀들을 사용하는 것으로 제한될 수 있다. 본 장치(10)는 따라서 낮은 재료비와 실질적으로 높은 적층속도를 나타낼 수 있는 적층 시스템의 필수구성요소를 제공할 수 있다.

도5는 본 장치(10)의 일부분의 부분 확대정면도로서, 정상상태의 테이프 적층 작업 동안의 선단의 공급릴(14L)과 관련 권취 스풀(16L)을 나타낸다. 도5에 도시된 바와 같이, 테이프(20L)는 적층기계의 적층헤드(12)로 향하기 전에 댄서 롤러(22L)를 돌아서 먼저 방향이 바뀐다. 테이프(20L)의 장력은 도면의 오른쪽으로 향하는 힘을 댄서 캐리지(42L)에 생성할 수 있다. 공압 실린더(36L)는 왼쪽으로 향하며 테이프의 장력과 부분적으로만 균형을 이룰 수 있는 힘을 댄서 캐리지(42L)에 생성할 수 있다. 정상상태의 적층작업동안, 공급릴(14T)의 림에 높은 제동력을 선택적으로 가하도록 브레이크 레버(46L)에 결합된 공압 작동 실린더(44L)는 비활성화될 수 있는데, 이는 브레이크 레버의 일체형 압축 스프링이 공급릴에 낮고도 실질적으로 일정한 제동력을 생성하게 할 수 있다. 제동력은 움직이는 테이프(20L)에 있어서 통제된 장력을 생성할 수 있다. 테이프 장력은 도5에 도시된 바와 같이 차례로 댄서 롤러(22L)를 완전히 신장된 위치에서 유지시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 테이프(20L)는 적층기의 스트립핑 롤러(24L) 위를 통과하므로, 후면지(30L)가 테이프(20L)로부터 벗겨진다. 후면지(30L)는 롤러(24L)의 상류측 테이프(20L)에 있었던 장력중 일부를 흡수할 수 있고, 테이프(20LS) 내에 남아있는 통제된 장력은 압착롤러(28L)(도5에는 미도시) 아래로 연장된다.

도6은 도5의 장치(10)의 선단의 공급 및 후면지 권취 릴(14L과 16L) 부분의 부분 확대정면도로서, 절단작업(S5) 바로 후 추가 작업을 진행할 태세가 된 것을 나타낸 것이다. 테이프(20L)가 절단되면, 공압식 댄서의 작동 실린더(36L)는 더 높은 수축력으로 스위칭될 수 있는데, 이는 액츄에이터의 작동 로드(38L)가 댄서 캐리지(42L)와 그리고 댄서(22L)를 도6에 도시된 바와 같이 지지 프레임(18)에 대하여 왼쪽으로 수축되게 할 수 있다. 이 댄서의 움직임은 공급릴(14L)이 상술한 릴 브레이크(32L)에 의해 그 위에 작용하는 일정한 항력에 기인하여 감속되므로 테이프(20L)를 팽팽하게 할 수 있다. 실린더(36L)가 댄서(22L)를 그 전체 경로의 약 80%만큼 수축시키면, 공압 액츄에이터(36L)에 위치되어 액츄에이터(36L)에 대하여 댄서(22l)의 위치를 감지하도록 된 센서(37)에 의해 생성된 신호는 상술한 높은 힘의 공압 제동 실린더(44L)를 작동시키는데 사용될 수 있는데, 이는 공급롤(14L)이회전하는 것을 재빠르게 정지시킨다.

도7은 도5의 장치(10)의 선단의 공급 및 후면지 권취 릴(14L과 16L) 부분의 부분확대 정면도로서, 추가 작업동안을 나타낸 것이다. 추가 작업의 처음에, 공압 작동 실린더(36L)에 의해 댄서(22L)에 제공된 힘은 낮은 세팅으로 감소될 수 있다. 테이프(20L)의 장력은 도7에 커다란 화살표(DT)에 의해 표시된 바와 같이 댄서(22L)를 오른쪽으로 이동시킬 수 있다. 추가 작업동안 테이프(20L)에 최소 장력을 제공하면 시작점의 정확성과 일관성을 개선시킬 수 있다.

도8a와 도8b는 절단작업(S5) 후의 도5의 장치(10)의 선단의 공급 및 후면지 권취 릴(14L과 16L) 부분의 부분확대 정면도로서, 공급릴(24L)이 회전에 대하여 제동될 수 있는 것을 나타낸다. 가공물에 재료를 적층하는 동안 그리고 재위치 이동동안, 적층기계의 헤드(12)는 도8a에 도시된 바와 같이 아래로 선회하거나 도8B에 도시된 바와 같이 위로 선회할 수 있다. 절단(S5) 후, 릴 브레이크(32L)는 공급릴(14L)의 회전을 방지한다. 도면에 도시된 헤드의 선회 이동은 공급릴(14L)과 헤드(12) 사이의 테이프의 길이를 변경시킬 수 있으므로, 댄서(22L)는 적층 헤드(12)의 선회 이동 동안 테이프 장력을 대략 일정하게 유지시키도록 이동할 수 있다. 따라서, 도5a와 도5b에 각각 도시된 바와 같이, 적층 동안 헤드(12)의 회전은 테이프(20L)의 페이아웃(pay-out) 속도에 영향을 미칠 수 있다. 공급릴(14L)이 정지하고 있을 때에 헤드(12)가 회전하면 댄서(22L)의 이동을 야기할 수 있다. 따라서, 절단 바로 후 테이프를 팽팽하게 할 수 있도록 댄서(22L)는 절단동안 완전히 수축되지 않을 수 있다.

본 명세서에 설명된 예시적 실시예에 따라서, 장치(10)는 고속 테이프 적층기계의 중요한 특징을 제공할 수 있다. 폭이 0.5 인치인 레렐 운드 테이프를 사용하는 현재의 스풀 기반의 기계는 폭이 넓은 테이프를 가지고 커다란 공급릴 싱글 운드를 구비한 기계들처럼 높은 적층속도를 달성할 수 없다. 따라서, 본 장치(10)는 테이프 적층기술을 툴링, 설비, 재료 및 장비의 비용을 감소시키는 더 높은 레벨로 이동시키는데 도움을 줄 수 있다.

도면을 특히 더 참조하면, 본 발명의 실시예들은 도9에 도시된 바와 같이 항공기 제조 및 서비스 방법(900)과 도10에 도시된 바와 같은 항공기(902)의 문맥 내 에서 설명될 수 있다. 예비제조 동안, 예시적 방법(900)은 항공기(902)의 스펙(specification)과 디자인(904) 및 재료 조달(906)를 포함할 수 있다. 제조하는 동안, 항공기(902)의 구성요소와 서브어셈블리 제조(908) 및 시스템 통합(910)이 발생한다. 그 후, 항공기(902)는 서비스(914)에 놓이도록 하기 위하여 확인 및 인도(912)를 거칠 수 있다. 고객에 의해 서비스되고 있는 동안, 항공기(902)는 일상적인 유지관리 및 서비스(916)(수정, 재구성, 내부수리 등을 포함할 수 있음)를 받게 된다.

방법(900)의 각 공정은 시스템 통합자, 제3자, 및/또는 작업자(예를 들어 고객)에 의해 수행되거나 실행될 수 있다. 여기서, 시스템 통합자는 항공기 제조자들과 주 시스템 하도급업자들을 제한없이 포함할 수 있고, 제3자는 판매자들, 하도급업자들 및 공급자들을 제한없이 포함할 수 있고, 작업자는 항공사, 리스 회사, 군부대, 서비스 기구 등일 수 있다.

도10에 도시된 바와 같이, 예시적 방법(900)에 의해 제조된 항공기(902)는 복수의 시스템(920)과 인테리어(922)를 구비한 동체(918)를 포함할 수 있다. 고도의 시스템(920)의 예는 하나 이상의 추진 시스템(930), 전기 시스템(926), 유압 시스템(928) 및 환경 시스템(930)을 포함한다. 임의 갯수의 다른 시스템들이 포함될 수 있다. 항공 예제가 도시되었지만, 본 발명의 원리는 다른 산업 예컨대 자동차 산업 등에 적용될 수 있다.

본 명세서에서 구체화된 장치 및 방법들은 제조및 서비스 방법(900)의 임의의 하나 이상의 단계 동안 채택될 수 잇다. 예를 들어, 제조 공정(908)에 대응하는 구성요소들과 서브어셈블리들은 항공기(902)가 서비스중인 동안에 생산된 구성요소와 서브어셈블리들과 비슷한 방식으로 제작되거나 제조될 수 있다. 또한, 하나 이상의 장치 실시예들, 방법 실시예들 또는 이들의 조합이 생산 단계(908과 910)들 동안 예컨대 항공기(902)의 비용을 비용을 감소시키거나 조립을 실질적으로 촉진시킴으로써 사용될 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 장치 실시예들, 방법 실시예들, 또는 이들의 조합이 항공기가 서비스 중인 동안 예컨대 그리고 제한하는 것은 아닌 유지관리 및 서비스(916)에 사용될 수 있다.

당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 수많은 수정예, 대체예 및 변형예들이 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고도 본 발명의 테이프 공급 및 후면지 권취 장치의 구현의 적용예들 및 방법들에서 이루어질 수 있다. 이에 비추어, 본 발명의 범위는 본 명세서에 설명되고 도시된 특정 실시예들의 범위에 한정되어서는 아니되며, 상기 특정 실시예들은 예시적인 것일 뿐이고 대신에 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위와 그 균등물에 완전히 상응하여야 한다.

도1은 본 발명에 따른 흑연 테이프 공급 및 후면지 권취 장치의 예시적 실시예의 부분 정면도로서, 그 적층 헤드에 인접하여 흑연 테이프 적층 기계에 장착된 것을 나타낸 것이다.

도2는 도1의 예시적 장치의 평면 단면도로서, 장치의 선단 및 후미 테이프 공급 및 후면지 권취 릴의 각각의 중심을 통해 연장되는 라인을 따라 나타낸 것이다.

도3은 도1의 예시적 장치의 예시적 테이프 공급 및 후면지 권취 부분의 기능적 블록도이다.

도4는 본 발명에 따른 적층 공정 동안 흑연 테이프를 테이프 적층기계에 공급하는 방법의 예시적 실시예에서의 연속 단계들을 나타내는 공정 흐름도이다.

도5는 예시적 장치의 선두 공급릴과 관련 권취릴의 부분 확대정면도로서, 정상상태의 테이프 적층 작업 동안을 나타낸 것이다.

도6은 도5의 공급 및 권취릴의 다른 부분 확대 정면도로서, "절단" 작업 바로 후 그리고 "추가" 작업 전을 나타낸 것이다.

도7은 선두 공급 및 권취 릴의 다른 확대 부분 정면도로서, 추가작업 동안을 나타낸 것이다.

도8a와 도8b는 도5의 선두 공급 및 권취 릴의 부분확대정면도로서, 절단 작업 후 장치의 댄서의 이동을 나타낸 것이다.

도9는 항공기 제조 및 서비스 방법의 흐름도이다.

도10은 항공기의 블록도이다.

Claims

공급릴;

상기 공급릴에 인접하여 배치된 권취릴;

상기 공급릴과 권취릴에 대한 횡방향 이동을 위하여 장착된 댄서 롤러;

가공물의 표면위로 구름 이동을 하도록 된 압착롤러;

상기 댄서 롤러와 적층헤드 사이에 배치된 스트립핑 롤러;

서로 부착된 제1 및 제2 스트랜드를 구비하며 상기 공급릴에 감긴 테이프로서, 상기 제1 스트랜드는 댄서 롤러와 스트립핑 롤러 주위로 그리고 압착롤러 아래에 공급릴로부터 뻗어있는 외측단부를 가지며, 제2 스트랜드는 댄서 롤러와 스트립핑 롤러 주위로 공급릴로부터 뻗어있고 그리고 권취릴의 코어에 결합되는 외측단부를 가지는, 테이프; 및

압착롤러가 가공물의 표면 위를 이동하는 동안 및 후속의 제1 스트랜드 절단 동안 적어도 제1 스트랜드의 장력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 공급릴과 권취릴의 회전 및 댄서롤러의 횡방향 이동을 능동적으로 제어하는 메카니즘;을 구비하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 테이프는 공급릴에 싱글 와인딩되는 것을 특징으로 하는, 장치.
제2항에 있어서, 상기 제2 스트랜드는 그 마주보는 양쪽면이 이형제로 코팅되고, 한쪽면의 이형제의 박리성은 다른쪽 면의 이형제의 박리성보다 강한 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항에 있어서, 제1 스트랜드는 경화되지 않은 수지로 함침된 흑연섬유 매트릭스를 구비하는 것을 특징을 하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 장치는 그 부착면이 가공물쪽을 향하는 상태로 제1 스트랜드를 적층헤드에 공급하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항에 있어서, 제1 스트랜드 장력 제어 메카니즘은,

댄서롤러의 횡방향 위치를 감지하고 상기 위치에 대응하는 신호를 생성하는 센서;

상기 댄서롤러에 결합되어 상기 센서에 의해 생성된 신호에 따라 댄서롤러를 횡방향으로 이동시키도록 동작하는 액츄에이터;

상기 공급릴에 작용하며 그리고 상기 센서에 의해 생성된 신호에 따라 공급릴의 회전을 제동시키도록 동작하는 브레이크; 및

권취릴에 작용하며 그리고 제2 스트랜드의 장력을 실질적으로 일정하게 유지시키는 인장조절기;를 구비하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제6항에 있어서, 상기 센서는 액츄에이터에 위치된 근접센서를 구비하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제6항에 있어서, 상기 액츄에이터는 공압 액츄에이터인 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 장치는 가공물의 표면을 가로질러 이동하는 동안 압착롤러를 인도하도록 지지프레임에 배치되고, 그리고 상기 장치는 가공물의 표면을 가로질러 이동하는 동안 압착롤러를 따르도록 제1 장치에 인접하여 배치되고 그리고 제1 스트랜드의 폭만큼 선단의 장치로부터 가로로 오프셋되는 제2 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 장치.
서로 부착된 제1 및 제2 스트랜드를 구비하는 테이프가 그 위에 감긴, 회전가능하게 장착된 공급릴을 제공하는 단계;

상기 공급릴에 인접하여 회전가능한 권취릴을 장착하는 단계;

상기 공급릴과 권취릴에 대한 횡방향 이동을 위하여 회전가능한 댄서 롤러를 장착하는 단계;

가공물의 표면위로 구름 이동을 위하여 회전가능한 압착롤러를 장착하는 단계;

상기 댄서 롤러와 압착롤러 사이에 회전가능한 스트립핑 롤러를 장착하는 단 계;

댄서 롤러와 스트립핑 롤러 주위로 그리고 압착롤러 아래에 공급릴로부터 제1 스트랜드의 외측단부를 신장시키는 단계;

댄서 롤러와 스트립핑 롤러 주위로 공급릴로부터 제2 스트랜드의 외측단부를 신장시켜서 권취릴의 코어에 결합시키는 단계;

제1 스트랜드의 점착성 면이 가공물의 표면에 부착되도록 가공물의 표면 위로 압착롤러를 굴리는 단계;

압착롤러가 이동하는 동안 제2 스트랜드를 절단하는 단계; 및

압착롤러가 가공물의 표면 위를 이동하는 동안 및 후속의 제1 스트랜드 절단 동안 적어도 제1 스트랜드의 장력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 공급릴과 권취릴의 회전 및 댄서롤러의 횡방향 이동을 능동적으로 제어하는 단계;를 구비하는, 방법.
제10항에 있어서, 압착롤러의 구름은,

제1 스트랜드의 외측단부를 압착롤러를 가지고 가공물 상의 제1 위치에 고정시키는 단계;

테이프를 공급릴에서 벗기기 위하여 가공물의 표면위로 압착롤러를 굴리는 단계; 및

압착롤러를 가공물 위로 이동시키는 동안 압착롤러를 가지고 테이프의 부착면을 가공물의 표면위에 가압하는 단계;를 구비하는, 방법.
제11항에 있어서, 제1 스트랜드의 절단은 가공물의 제2 위치에서 제1 스트랜드를 절단하는 단계를 구비하는, 방법.
제10항에 있어서, 상기 테이프는 공급릴에 싱글 와인딩되는, 방법.
제11항에 있어서, 제1 스트랜드의 점착성 면을 가공물의 표면에 가압하는 단계는 점착성 면이 가공물의 표면쪽을 향하는 상태로 테이프를 압착롤러에 공급하는 단계를 구비하는, 방법.
제10항에 있어서, 공급릴과 권취릴의 회전 및 댄서롤러의 횡방향 이동을 제어하는 단계는,

댄서롤러의 횡방향 위치를 감지하여 이 위치에 대응하는 신호를 생성하는 단계;

상기 신호에 따라 댄서롤러를 횡방향으로 이동시키는 단계;

상기 신호에 따라 공급릴의 회전을 제동시키는 단계; 및

테이프로부터 벗겨진 후 제2 스트랜드의 장력을 실질적으로 일정하게 유지시키기 위하여 권취릴을 회전시키는 단계;를 구비하는, 방법.