KR20090075814A - 중합체성 필름의 다중 시트의 용융 - Google Patents

중합체성 필름의 다중 시트의 용융 Download PDF

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KR20090075814A
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패트릭 씨. 호워드
케빈 엘. 개서웨이
찰스 미첼
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

점유자 센서에 사용하기 위한 블래더를 형성하는 방법은 베드 위에 중합체성 필름의 제1 및 제2 시트를 위치시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 베드 위에 레이저 빔 발생기를 위치시키는 단계를 추가로 포함한다. 레이저 빔 발생기에 베드에 걸친 이동의 경로를 기술한 정보가 제공되고, 그 다음 레이저 빔 발생기가 경로를 따라 베드에 걸쳐 이동하도록 하고 레이저 빔을 인가하도록 하여 제1 및 제2 시트를 용융하여 시트들 사이에 접합부를 형성한다. 중합체성 재료로 점유자 센서 블래더를 제조하기 위한 시스템이 또한 제공된다. 본 시스템은 중합체성 재료의 2개 층을 수용할 수 있는 베드 및 베드를 향하는 레이저 빔 발생기를 포함한다. 레이저 빔 발생기는 베드 위로 경로를 따라 이동할 수 있고 동시에 중합체성 재료에 레이저 빔을 인가할 수 있다.
센서, 블래더, 중합체, 필름, 레이저, 용융, 접합, 절단

Description

중합체성 필름의 다중 시트의 용융{FUSING MULTIPLE SHEETS OF POLYMERIC FILM}
본 발명은 점유자 센서(occupant sensor)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 중량 감지형 점유자 센서의 제조에 관한 것이다.
센서 어셈블리는 정의된 공간 내에서 사람이나 물체의 위치, 배향, 존재 또는 크기를 인식하고 모니터하는데 사용될 수 있다. 예로서, 센서 어셈블리는 자동차 좌석 내에 위치된 사람이나 물체를 인식하도록 자동차 좌석에 사용될 수 있다. 이러한 감지를 수행하는데 사용되는 기술의 일 유형이 중량 감지 장치이다. 중량 기반의 감지 장치의 일 유형은 좌석 점유자의 질량을 측정하는데 사용되는 충전제 재료로 충전된 블래더(bladder)를 포함한다. 블래더는 폴리에테르-폴리우레탄 필름과 같은 중합체성 재료의 둘 이상의 시트로 형성된다. 이러한 유형의 블래더의 제조는, 주문 제작된 템플릿(template)에 두 조각 이상의 필름을 위치시키고, 템플릿에 의해 덮이지 않은 필름의 일부분에 열을 인가하여 두 조각 이상의 필름을 함께 용융하여 시일(seal)을 형성함으로써, 수행될 수 있다.
일 태양에서, 본 발명은 점유자 센서에 사용하기 위한 블래더를 형성하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 중합체성 필름의 제1 및 제2 시트를 위치시키는 단계 및 베드 또는 테이블 위에 시트를 위치시키는 단계를 포함한다. 제1 및 제2 시트에 걸친 이동의 제1 경로를 기술하는 정보를 포함하는 레이저 빔 발생기가 제공된다. 레이저 빔 발생기는 레이저 빔 발생기가 베드의 상부 표면으로부터 제1 거리에 있도록 베드에 대하여 위치된다. 본 방법은 레이저 빔 발생기를 제1 경로를 따라 이동시키고 제1 경로의 적어도 일부에 걸쳐 레이저 빔을 인가하도록 하여 제1 및 제2 시트를 용융시켜 레이저 빔이 인가되는 제1 경로의 일부를 따라 접합부를 형성한다.
또한, 본 방법은 레이저 빔 발생기에 베드에 걸친 원하는 이동의 제2 경로를 기술하는 정보를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 그 다음, 레이저 빔 발생기를 제2 경로를 따라 베드에 걸쳐 이동시키고, 레이저 빔 발생기가 제2 경로를 따라 이동하는 동안 레이저 빔을 발생시켜 제1 및 제2 시트를 절단하고 블래더의 외주연부를 형성한다.
본 발명의 다른 태양은 점유자의 중량을 감지할 수 있는 센서 어셈블리를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 이 태양은 블래더를 형성하는 단계 및 블래더에 적어도 하나의 점유자 센서를 부착하는 단계를 포함한다. 블래더는 제1 시트를 수용하도록 구성된 베드 위로 중합체성 필름의 제1 시트를 위치시키고 제1 시트 위로 중합체성 필름의 제2 시트를 위치시킴으로써 형성된다. 레이저 빔은 제1 경로의 일부를 따라 제1 및 제2 시트에 인가됨으로써 레이저 빔이 인가되는 제1 경로를 따라 제1 및 제2 시트를 함께 용융시키며 제1 및 제2 시트가 함께 용융되지 않은 제1 경로를 따라 갭을 남긴다. 레이저 빔은 또한 제2 경로를 따라 제1 및 제2 시트에 인가됨으로써 제1 및 제2 시트가 제2 경로를 따라 절단되도록 한다. 갭을 통하여 재료가 도입된 다음, 갭에 열이 인가되어 제1 및 제2 시트를 함께 용융하고 제1 시트와 제2 시트 사이의 재료를 밀봉한다.
본 발명의 또 다른 태양은 점유자 센서에 사용하고자 하는 블래더를 제조하도록 구성되는 시스템에 관한 것이다. 본 시스템은 블래더로 제조하고자 하는 중합체성 재료의 적어도 층들을 수용할 수 있는 상부 표면을 갖는 베드를 포함한다. 또한, 본 시스템은, 베드의 상부 표면 위에 거리를 두고 위치되고 그에 지향되며 중합체성 재료의 층에 레이저 빔을 인가할 수 있는 레이저 빔 발생기를 포함한다. 레이저 빔 발생기는 베드의 적어도 실질적인 부분에 걸쳐 위치될 수 있도록 베드에 대하여 베드의 상부 표면의 길이 및 너비를 따라 이동하도록 구성된다. 레이저 빔 발생기는 또한 레이저 빔 발생기가 베드에 걸쳐 이동할 적어도 하나의 경로를 기술하고 적어도 하나의 경로를 따라 레이저 빔을 인가할 곳을 기술하는 프로그래밍 정보를 수신 및 저장할 수 있다.
상기의 요약은 본 발명의 각각의 개시된 실시예 또는 모든 구현예를 설명하고자 하는 것은 아니다. 이어지는 도면 및 상세한 설명은 예시적인 실시예를 보다 상세하게 예시한다.
본 명세서에서 제시된 개념은 여러 도면 전체에서 동일한 구조물 또는 시스템 요소가 동일한 도면 부호로 지칭될 수 있는 첨부된 도면을 참조하여 추가로 설 명될 것이다.
도 1A는 본 발명의 방법 또는 시스템을 사용하여 제조하는데 유리하게 적합한 유형의 중량 센서에 사용하기 위한 블래더의 평면도.
도 1B는 도 1A의 블래더의 측면도.
도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 1의 블래더의 제조 공정의 일부를 수행하기 위한 레이저 부재를 포함하는 시스템의 개략 측면도.
도 2B는 도 2A의 설비의 개략 평면도.
도 2C는 레이저 빔 발생기를 둘러싸는 환형 영역을 도시하는, 도 2A의 2C-2C를 따라 취한 레이저 부재의 단면도.
도 3은 도 2A의 레이저 부재의 구성요소를 설명하는 개략도.
도 4A는 도 2A의 레이저 부재에 의해 형성될 복수의 블래더 부위를 도시하는 시스템의 평면도이다.
도 4B는 도 4A의 복수의 블래더 부위 중 하나의 세부 개략도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 1A에 도시된 유형의 블래더를 형성하도록 레이저 부재를 사용하여 중합체성 재료의 복수의 시트를 용융 및 절단하는 방법을 도시하는 흐름도.
이상의 도면들은 본 발명의 몇몇 실시예들을 설명하고 있지만, 본 명세서에 언급된 바와 같이 다른 실시예들도 또한 고려된다. 모든 경우에, 본 명세서에서 제시되는 개념은 본 발명을 제한하기 위해서가 아닌 설명하기 위해서 기술한다. 본 기술 분야의 당업자라면 본 발명의 이론의 범위 및 정신 내에 속하는 여러 가지 다 른 변형예 및 실시예들을 고안할 수 있을 것으로 이해해야 한다.
도 1A 및 도 1B는 본 발명의 시스템 및/또는 방법을 사용하여 제조하는데 유리하게 적합한 유형의 중량 센서(9)에 사용하기 위한 블래더(8)를 도시한다. 블래더(8)는 폴리에테르 또는 폴리우레탄 필름과 같은 재료 또는 중량 센서용 블래더로서 사용하기에 적합한 다른 방수 중합체성 재료로 제조된 제1 시트(10)를 포함한다. 블래더(8)는 또한 제1 시트(10)의 재료와 유사한 재료로 제조된 필름의 제2 시트(12)를 포함한다. 제1 시트(10)는 내부 체적(16)을 한정하는 접합 패턴(14)을 따라 제2 시트(12)에 접합된다. 접합 패턴(14)은 방수 시일을 제공하여, 체적(16)이 밀봉되고 블래더(8)의 외부 표면(18)으로부터 격리된다. 도 1A에 도시된 일 실시예에서, 접합 패턴(14)은 블래더의 외주연부(17)에 가까이 블래더(8) 둘레에 연장된 연속 패턴이다. 대안적으로, 접합 패턴(14)은 내부 체적이 밀봉되도록 내부 체적(16)을 한정하는 동시에 블래더(8)를 따라 임의의 형상을 취할 수 있다. 쿠션 효과를 중량 센서(9)에 제공하도록 실리콘 또는 기타 적합한 쿠션 재료(도시되지 않음)와 같은 쿠션 재료가 블래더(8)의 체적(16) 내에 배치될 수 있다. 또한, 중량 센서(9)에 힘을 부과하고 있는 임의의 중량을 감지하도록 하나 이상의 감지 소자(20)가 블래더(8)의 외부 표면(18)을 따라 또는 대안적으로 내부 체적(16) 내에 배치될 수 있다. 블래더(8)는 도시된 패턴과 다른 접합 패턴(14)을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 블래더(8)가 서로 상호 배타적인 블래더(8) 내의 복수의 내부 체적(도시되지 않음)을 생성하는 접합 패턴(14)을 가질 수 있다. 또한, 접합 패 턴(14)은 불규칙적 형상의 체적을 생성할 수 있으며, 이는 블래더(8)의 특정 부분 내에 저장될 수 있는 충전 재료의 양을 제한한다.
중량 센서(9)에 통합된 감지 소자(20)는 임의의 적합한 기술을 이용할 수 있다. 예를 들어, 용량성 플레이트(capacitive plate)와 비슷한 감지 소자(20)가 블래더(8)의 어느 일 측 상에 위치될 수 있고, 블래더(8)에 중량이 인가될 때, 이어서 일어나는 블래더 내의 재료의 압축은 감지 소자(20)들 사이 거리의 변화와 감지 소자(20)로부터의 출력 신호의 대응하는 변화를 야기할 수 있다. 감지 소자(20)에 대한 적합한 기술의 다른 예로는 스트레인 게이지 및 유도성 감지 장치를 포함한다. 이들 예는 한정하고자 하는 것이 아니라 예시하고자 하는 것이다. 블래더(8)는 대체로 직사각형 형상을 갖는 것으로 도 1A에 도시되어 있지만 임의의 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 블래더(8)가 일 실시예에서 약 1652 ㎠ (256 제곱인치)의 면적을 차지하지만, 블래더(8)는 임의의 적합한 크기일 수 있다. 또한, 중량 센서(9)는 외부 표면(18) 상에 또는 내부 체적(16) 내에 블래더(8)와 부착되거나 그와 통신하는 임의의 개수의 감지 소자를 가질 수 있다.
도 2A 및 도 2B는 도 1A에 도시된 유형의 복수의 블래더(8)를 제조하는데 레이저 부재(42)를 사용하도록 구성된 시스템(30)의 개략 단면도 및 개략 평면도를 각각 도시한다. 시스템(30)은 제1 분배 롤(34)로부터 분배된 블래더 재료의 제1 시트(10)를 수용하도록 크기 및 형상이 정해진 대체로 평면인 상부 표면(40)을 갖는 베드(32)를 포함한다. 본 명세서를 위하여, 베드(32)는 도 2B에 도시된 Y축을 따라 너비(W)를 갖고 X 축을 따라 길이(L)를 갖는다. 일 실시예에서, 베드(32)의 상부 표면(40)은 약 122 ㎝ (4 피트)의 길이 및 약 122 ㎝ (4 피트)의 너비를 갖지만, 상부 표면이 블래더 재료의 제1 시트(10)를 수용할 수 있는 한, 상부 표면은 임의의 특정 길이 또는 너비에 한정되지 않는다. 상부 표면(40)은 레이저 부재(42)로부터의 에너지를 다시 제1 및 제2 시트(10, 12)로 반사할 수 있도록 금속 재료로 형성된다. 일 실시예에서, 상부 표면(40)은 벌집 효과(honeycomb effect)를 생성하도록 관통 형성된 개구(43)의 패턴 사이의 벽 웨브(41)를 구비한 알루미늄 표면이다. 대안적으로, 상부 표면(40)은 벌집 효과를 생성하는 대면적 개구(43)가 없는 알루미늄 시트일 수 있다. 상부 표면(40)은 양극산화될 수 있다. 다른 대안으로, 상부 표면(40)은 구리 시트일 수 있다.
블래더 재료의 제2 시트(12)는 제1 및 제2 시트(10, 12)가 베드(32)의 상부 표면(40)을 가로질러 연장될 때 블래더 재료의 제1 시트(10) 위에 위치된다. 일 실시예에서, 제2 시트(12)는 제1 시트(10)를 가로질러 제2 분배 롤(36)에서부터 분배된다. 도 2B에서 알 수 있듯이, 제2 분배 롤(36)은 한 쌍의 트러니언(trunnion)(48)을 포함하며, 이는 트러니언(48)을 지지할 수 있고 제2 분배 롤(36)이 회전하여 베드(32)의 상부 표면(40) 상에 블래더 재료의 제2 시트(12)를 분배할 수 있도록 하는 설비(도시되지 않음)와 결합되도록 구성된다. 도시되지 않았지만, 제1 분배 롤(34)은 유사한 지지 및 분배 구성을 가질 수 있다. 여기에 도시되고 설명되는 실시예들이 블래더 재료의 제1 및 제2 시트(10, 12)의 사용을 수반하지만, 본 발명의 범주를 벗어나지 않고서 블래더 재료의 둘 이상의 시트가 사용될 수 있다는 것을 인식하여야 한다.
수용 롤(receiving roll)(38)은 제1 및 제2 분배 롤(34, 36)로부터 테이블(32)의 상부 표면(40)의 대향 측 상에 배치된다. 수용 롤(38)은 제1 및 제2 시트(10, 12)의 처리된 부분(46)(즉, 베드(32) 상에서 처리되어 블래더(8)가 적어도 부분적으로 형성된 제1 및 제2 시트(10, 12)의 부분)을 수용하도록 위치된다. 그 다음, 처리된 부분(46)은 수용 롤(38) 상으로 말아 올려진다. 수용 롤(38)은 수용 롤의 대향 단부들로부터 연장된 한 쌍의 트러니언(52)을 포함한다. 수용 롤(38)은 처리된 부분(46)을 수용 롤(38)을 향하여 끌어당기도록 그리고 그에 대응하여 베드(32)의 상부 표면(40)을 가로질러 제1 및 제2 분배 롤(34, 36)로부터 제1 및 제2 시트(10, 12)를 끌어당기도록 트러니언(52)과 결합할 수 있는 설비(도시되지 않음)에 부속되도록 구성된다.
제1 및 제2 분배 롤(34, 36) 및 수용 롤(38)은 베드(32)의 상부 표면(40) 상으로 제1 및 제2 시트(10, 12)를 적절하게 위치시키도록 위치되는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 제1 및 제2 분배 롤(34, 36) 및 수용 롤(38)은 그렇게 위치되지 않을 수 있고, 제1 및 제2 분배 롤(34, 36) 및 수용 롤(38)의 위치설정만으로는 상부 표면(40)을 따라 제1 및 제2 시트(10, 12)를 적절하게 정렬하기에 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 롤러(도시되지 않음)와 같은 하나 이상의 위치설정 및/또는 장력 장치가 분배 롤(34, 36)이 위치되는 베드(32)의 일측이나 수용 롤(38)이 위치되는 베드(32)의 일측, 또는 양측 상에 위치될 수 있다.
도 2A 및 도 2B는 베드(32)의 상부 표면(40) 상에 위치될 블래더 재료의 연속적인 제1 및 제2 시트(10, 12)를 제공하는 제1 및 제2 분배 롤(34, 36)을 갖는 시스템(30)의 일 실시예를 도시한다. 대안적으로, 상부 표면(40)에 맞도록 크기가 정해진 미리 절단된 제1 및 제2 시트(도시되지 않음)가 처리를 위해 베드(32) 상에 위치되고 그들이 처리된 후에 수동으로 또는 그와 달리 제거될 수 있다. 또한, 베드(32)의 상부 표면(40) 상에 블래더 재료의 제1 및 제2 시트(10, 12)를 위치시키는 기타 시스템 및 방법이 채용될 수 있다.
제1 및 제2 시트(10, 12)가 베드(32)의 상부 표면(40) 상에 일단 위치되면, 레이저 부재(42)로 시트(10, 12)를 처리하기 전에 시트(10, 12)를 적절하게 고정하는 것이 유리하다. 일 실시예에서, 베드(32)는 상부 표면(40)을 따라 배치된 일련의 작은 개구(도시되지 않음)를 통하여 상부 표면(40)과 제1 시트(10) 사이에 진공을 생성시킬 수 있는 진공 발생기(45)를 포함하거나 그에 부속될 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(40)은 상부 표면(40)을 가로질러 배치된 약 0.159 ㎝ (1/16 인치)의 직경을 갖는 개구의 2.54 ㎝ × 2.54 ㎝ (1 인치 × 1 인치)의 그리드를 포함할 수 있다. 개구의 다른 패턴 및 크기가 구현될 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(40)이 전술된 바와 같이 벌집 패턴을 포함하는 경우, 작은 개구는 벽(41)으로 형성될 수 있다. 상부 표면(42)으로 제1 시트(10)를 끌어당기도록 진공을 채용함으로써, 제1 시트는 블래더를 부적절하게 또는 불충분하게 밀봉시키는 구김이 블래더(8) 내에 형성될 가능성을 감소시키도록 평탄하게 될 수 있다. 또한, 제1 시트(10)는 제1 시트(10) 상으로 제2 시트(12)를 끌어당길 진공을 제공하도록 전략적 위치에, 즉 어떤 블래더(8)의 일부도 아닐 제1 시트(10)의 영역에, 관통 연장하는 일련의 개구(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
전술된 바와 같이, 시스템(30)은 베드(32)의 상부 표면(40) 위에 위치되는 레이저 부재(42)를 포함한다. 레이저 부재(42)는 소정 경로를 따라 제1 및 제2 시트(10, 12)를 함께 용융하여 각 블래더(8)의 접합 패턴(14)의 적어도 일부를 형성하기에 충분한 에너지를 제공하도록 채용된다. 더욱이, 레이저 부재(42)는 또한 각 블래더(8)의 주연부(17)(도 1A에 도시됨)의 적어도 일부를 따라 제1 및 제2 시트(10, 12)를 절단하기에 충분한 에너지를 제공하도록 채용된다. 레이저 부재(42)를 사용하는 공정은 아래에 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 3을 참조하면, 레이저 부재(42)는 일 실시예에서 용융 및 절단 기능을 수행하도록 레이저 빔(44)(도 2A에 도시됨)을 제공할 수 있는 레이저 빔 발생기(60)를 포함한다. 일 실시예에서, 레이저 빔 발생기(60)는 이산화탄소 레이저이지만, 다른 허용 가능한 유형의 레이저가 사용될 수 있다. 레이저 빔 발생기(60)는 다양한 전력 레벨로 레이저 빔(44)을 공급할 수 있는 가변 출력 장치이다.
레이저 부재(42)는 또한 레이저 부재(42)를 제어할 프로그래밍 정보를 수신할 수 있는 프로그램가능 제어 유닛(66)을 포함한다. 예를 들어, 프로그램가능 제어 유닛은 일 실시예에서 레이저 빔 발생기(60)로 하여금 레이저 빔(44)의 출력을 다양하게 하는 것이 유리하게 될 때 그렇게 할 수 있다. 레이저 부재(42)는 또한 레이저 부재(42)를 이동시킬 수 있는 레이저 부재 위치설정 작동기(62)를 포함한다. 일 실시예에서, 위치설정 작동기(62)는 (도 2B에서 정의된 바와 같은) 길이(L) 및 너비(W)의 적어도 일부를 따라 레이저 부재(42)를 이동시킬 수 있다. 대안적으로, 위치설정 작동기(62)는 (도 2A에 정의된 바와 같은) Z 방향으로 레이저 부재를 이동시킬 수 있다. Z 방향으로 레이저 부재를 이동시킴으로써, 레이저 빔(44)의 초점 위치가 상부 시트(10)의 표면과 관련되므로 조정될 수 있다. 레이저 빔(44)의 초점의 상대 위치를 변경하는데 다른 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔 발생기(60)에 사용된 광학 렌즈가 변경될 수 있거나, 베드(32)가 Z 방향으로 이동될 수 있다.
레이저 부재(42)는 또한 일 실시예에서 제1 및/또는 제2 시트(10, 12) 상의 시각적 표시자를 생성 및 검출할 수 있는 시각 부재(vision member)(64)를 포함한다. 예를 들어, 도 2B는 제2 시트(12) 상의 한 쌍의 기점(fiducial) 또는 정합(registration) 마크(50)를 도시한다. 시각 부재(64)는 기점 마크(50)를 검출할 수 있고, 레이저 부재(42)를 베드(32)의 상부 표면(40)뿐만 아니라 그 위에 배치되는 제1 및 제2 시트(10, 12)에 대하여 배향시키도록 그 정보를 프로그램가능 제어 유닛(66)에 전송할 수 있다. 시각 부재(64)는 또한 제2 시트(12) 상으로 기점 마크(50)를 생성하는 것이 유리하다면 그렇게 할 수 있다.
레이저 부재(42)는 일 실시예에서 보조 가스 공급/작동기(68)를 추가로 포함한다. 제1 및 제2 시트(10, 12)를 절단하거나 용융하도록 레이저 빔(44)을 제공하는 공정 동안 발생할 수 있는 연기 또는 입자들을 유리하게 발산시키도록 레이저 빔(44)의 발생 공정 동안 보조 가스가 인가될 수 있다. 연기 및/또는 입자들을 발산시킴으로써, 시각 부재(64)가 예를 들어 베드(32)의 상부 표면(40)을 통과함에 따라 레이저 부재(42)의 보다 정확한 위치를 제공할 수 있게 함으로써 용접 및 절단 공정이 보다 예상 가능해 질 수 있다. 또한, 보조 가스는 블래더(8)에 구김이 나 기타 결함이 형성되는 것을 최소화하도록 적절한 위치 내에 제2 시트를 유지시키는 것을 돕도록 제2 시트(12) 상으로 압력을 인가할 수 있다. 프로그램가능 제어 유닛(66)은 일 실시예에서 보조 가스 공급원(68)이 작동되어야 하는지 여부를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 공급되는 보조 가스의 양과 압력을 변화시킬 수 있다. 도 2C를 간략하게 참조하면, 레이저 부재(42) 내의 레이저 빔 발생기(60)를 둘러싸는 환형 영역(69)이 도시되어 있다. 보조 가스 공급원(68)은 환영 영역(69) 내로 그리고 그를 통하여 제2 시트(12) 상으로 보조 가스를 공급한다.
전술된 바와 같이, 일 실시예에서, 상부 표면(40)은 약 122 ㎝ (4 피트)의 길이 및 약 122 ㎝ (4 피트)의 너비를 갖는다. 대조적으로, 블래더(8)의 일 실시예는 약 1652 ㎠ (256 제곱인치)의 면적을 갖는다. 이들 치수가 매우 실질적으로 변할 수 있다는 것을 인식하여야 하지만, 복수의 블래더(8)가 동시에 베드(32)의 상부 표면(40)에 맞추어질 수 있다는 것도 또한 인식하여야 한다. 따라서, 하나 초과의 블래더(8)가 상부 표면(40) 상에 위치된 제1 및 제2 시트(10, 12)의 일부로 형성될 수 있다. 도 4A 및 도 4B를 참조하면, 제1 및 제2 시트가 베드(32)의 상부 표면(40) 상에 위치될 때 복수의 블래더(8)가 제1 및 제2 시트(10, 12) 사이에 형성될 수 있는 복수의 블래더 부위(86)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 도시된 블래더 부위(86)의 각각은 용융 패턴(70) 및 절단 패턴(72)을 갖는다. 용융 패턴(70)은 완성된 블래더(8)의 접합 패턴(14)에 대응하고 그의 일부임을 인식하여야 한다. 블래더 부위(86)는 다양한 크기 및 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 블래더 부위(86)는 블래더 부위(86)가 상부 표면(40)에 대하여 다양한 배 향을 갖도록 배열될 수 있다. 블래더 재료의 제1 및 제2 시트(10, 12)의 최대량을 사용하도록 블래더 부위(86)를 배열하는 것이 유리하지만, 어떤 블래더(8)의 일부도 아닐 블래더 부위(86)들 사이에 일부 폐기 재료 또는 폐기물(54)이 있을 것이다.
일정양의 폐기물(54)은 유리할 수 있다. 예를 들어, 알 수 있는 바와 같이, 레이저 부재(42)(도 4A에는 도시되지 않음)가 각각의 블래더 부위(86)에서 절단 패턴(72)을 따라 제1 및 제2 시트(10, 12)를 절단할 때, 결과적인 부분적으로 형성된 블래더(8)는 여전히 폐기물(54)에 부착되어 있다. 처리된 부분(46)이 베드(32)로부터 수용 롤(38) 상으로 이동됨에 따라, 부분적으로 형성된 블래더(87)는 폐기물(54)에 부착된 채 남아있다. 결국, 제1 및 제2 분배 롤(34, 36)에 의해 제공된 재료의 전체량이 처리되었을 것이고, 처리된 부분(46)은 전체 제1 및 제2 시트(10, 12)를 포함할 것이다. 그 다음, 처리된 부분(46)은 수용 롤(38) 상으로 말아졌을 것이다. 그 다음, 수용 롤(38)은 센서 소자(20)를 추가하는 것과 같이 부분적으로 형성된 블래더(87)에 대해 추가의 처리를 수행하기 위해 풀릴 수 있다. 부분적으로 형성된 블래더(87)가 폐기물(54)에 부착됨으로써, 이러한 추가 공정은 보다 용이하게 달성될 수 있다. 또한, 언급된 바와 같이, 베드(32)는 진공 발생기(45)를 포함할 수 있고, 제1 시트(10) 상의 전략적 배치된 위치에 개구(도시되지 않음)를 추가하여 제2 시트(12)를 제1 시트(10)로 끌어당기도록 상부 표면(40)과 제2 시트(12) 사이에 진공을 생성시킬 수 있다. 따라서, 이들 구멍은 결국 폐기물(54)의 일부인 것으로 알고 있는 제1 시트(10) 상의 위치로 배치될 수 있다.
도 5는 중합체성 재료의 제1 및 제2 시트(10, 12)로부터 부분적으로 형성된 블래더(87)를 형성하기 위한 방법(100)을 도시한다. 방법(100)은 레이저 부재(42)의 프로그램가능 제어 유닛(66)으로 프로그래밍 데이터를 로딩함으로써 시작된다. 프로그램가능 제어 유닛으로 로딩된 프로그램은 레이저 부재(42)가 이동할 경로(예컨대 각각의 블래더(8)에 대한 용융 패턴(70) 및 절단 패턴(72)) 및 레이저 부재가 경로를 따라 이동해야 할 속도를 포함한 정보를 포함한다. 또한, 프로그램은 레이저 빔 발생기(60)가 레이저 빔(44)을 공급해야 할 때 그리고 빔이 공급되어야 할 전력 레벨에 관한 정보를 포함한다. 또한, 프로그램은 레이저 빔(44)이 제1 및 제2 시트(10, 12) 상에 "포커싱되어(focused)"야 하는지 아니면 "디포커싱되어(defocused)"야 하는지에 대한 정보를 포함할 수 있다. 레이저 빔(44)이 제1 및 제2 시트(10, 12) 상에 포커싱되면, 단위 면적당 더 많은 열이 발생되고, 이로 인해 레이저 빔(44)과 접촉하는 재료를 기화시킬 만큼 충분한 에너지를 공급함으로써 제1 및 제2 시트(10, 12)를 절단시킬 수 있다. 따라서, 절단 패턴(72)을 통과할 때에는, 레이저가 포커싱되도록 하는 것이 유리할 수 있다. 반대로, 제1 및 제2 시트(10, 12)를 절단하기 보다는 이들을 용융하는 것이 바람직한 경우, 레이저 빔(44)을 디포커싱하면 단위 면적당 열을 감소시킴으로써 제1 및 제2 시트(10, 12)를 절단하기보다는 용융시킬 수 있다. 레이저 빔 발생기(60)와 제1 및 제2 시트(10, 12) 사이의 거리를 변경함으로써, 초점은 제1 및 제2 시트(10, 12) 상에 위치될 수 있거나, 즉 포커싱될 수 있거나, 또는 제1 및 제2 시트(10, 12)로부터 떨어질, 즉 디포커싱될 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 프로그램가능 제어 유 닛(66)은 레이저 빔(44)을 디포커싱하거나 다시 포커싱(refocus)하기 위해 베드(32)를 Z 방향으로 이동시키도록 베드(32)에 정보를 제공할 수 있다.
레이저 부재(42)의 프로그램가능 제어 유닛(66)으로 프로그램을 로딩하는 단계(102)가 일단 완료되면, 블록(104)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 시트(10, 12)가 베드(32)에 인가 및 고정된다. 전술된 바와 같이, 베드(32)는 일 실시예에서 제1 시트(10)를 그리고 가능하면 제2 시트(12)를 베드(32)의 상부 표면(40)에 고정시키도록 진공을 제공한다. 도 2A 및 도 2B에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 시트(10, 12)는 제1 및 제2 분배 롤(34, 36)에 의해 베드(32)의 상부 표면(40) 상에 공급될 수 있다. 제1 및 제2 시트(10, 12)는 수용 롤(38)에 의해 제1 및 제2 분배 롤(34, 36)로부터 당겨지며, 수용 롤은 또한 이전에 형성된 블래더를 말아 올린다. 대안적으로, 제1 및 제2 시트(10, 12)는 미리 절단된 개별 시트(도면 중 어느 것에도 도시되지 않음)일 수 있고 베드(32) 상에 배치될 수 있다.
일단 제1 및 제2 시트(10, 12)가 베드(32)의 상부 표면(40)에 인가 및 고정되면, 블록(106)에 의해 나타낸 바와 같이, 레이저 부재(42)가 정렬되어 복수의 블래더 부위(86) 중 하나에 대하여 용융 패턴(70)에 의해 한정된 경로를 통과하기 시작한다. 블래더 부위(86) 중 어느 것도 이전에 통과하지 않은 경우, 레이저 부재(42)의 시각 부재(64)는 레이저 부재(42)를 제1 및 제2 시트(10, 12)와 베드(32)에 대하여 배향시키도록 제2 시트(12) 상에 미리 배치된 기점 마크(50)를 찾는다. 도 4B를 추가로 참조하면, 일단 레이저 부재(42)가 베드(32)에 대하여 자신을 배향하였으면, 복수의 블래더 부위(86) 중 하나에 대한 용융 패턴(70)의 시작점(74)으 로 이동한다. 더욱이, 레이저 빔 발생기(60)는 아직 디포커싱되지 않았다면 디포커싱된다.
레이저 부재(42)가 용융 패턴(70)의 시작점(74)에 적절하게 위치되면, 레이저 부재(42)는 시작점(74)에서 끝점(76)까지 용융 패턴(70)을 이동한다. 위치설정 작동기(62)가 용융 패턴(70)을 따라 레이저 부재(42)를 이동시키는 동안, 블록(108)에 의해 나타낸 바와 같이, 레이저 빔 발생기(60)는 레이저 빔(44)을 발생시켜 제1 및 제2 시트(10, 12)를 함께 용융 또는 융해시켜 접합 패턴(14)의 일부를 형성한다. 보조 가스 공급원(68)은 용융 공정 동안 레이저 빔(44) 둘레에 모일 수 있는 연기 및/또는 입자를 발산시키도록 가스를 공급할 수 있다. 또한, 보조 가스 공급원에 의해 공급된 가스는 적절한 위치에 제2 시트(12)를 유지하도록 제2 시트(12)에 압력을 인가할 수 있다. 코너 또는 커브와 같은 용융 패턴(70)의 변동으로 인해, 제1 및 제2 시트(10, 12)가 절단되지 않고 적절하게 함께 용융되는 것을 보장하기 위해 위치설정 작동기(62)가 레이저 부재(42)를 이동시키는 속도 및/또는 레이저 빔 발생기(60)에 의해 공급되는 전력의 양을 변화시키는 것이 필요할 수 있다. 도 4B에서 알 수 있듯이, 레이저 부재(42)가 용융 패턴(70)을 시작점(74)에서 끝점(76)까지 통과하면, 접합 패턴(14)은 완료되지 않고 갭(84)을 남긴다. 갭(84)은 블래더(8) 내에 실리콘 또는 감지 소자(20)와 같은 충전 재료의 후속 삽입을 허용하는 개구를 제공한다.
블록(110)에서, 레이저 부재(42)는 특정 블래더 부위(86)의 절단 패턴(72)의 시작점(78)으로 이동한다. 레이저 빔 발생기(60)는 다시 포커싱되고, 그 다음 위 치설정 작동기(62)는 레이저 부재(42)를 절단 패턴(72)의 시작점(78)에서 끝점(80)까지 이동시킨다. 절단 패턴(72)을 따라 이동하는 동안, 레이저 빔 발생기(60)는 제1 및 제2 시트(10, 12) 둘 모두를 통하여 절단하기에 충분한 에너지의 레이저 빔(44)을 인가한다. 블록(108)과 관련하여 전술된 공정과 유사하게, 보조 가스 공급원(68)이 가스를 인가할 수 있다. 또한, 위치설정 작동기(62)가 레이저 부재(42)를 이동시키는 속도와 레이저 빔 발생기(60)에 의해 인가되는 전력의 양은 절단 패턴(72)을 따르는 다양한 위치에서 변할 수 있다. 전술된 바와 같이, 레이저 부재(42)가 전체 절단 패턴(72)을 통과하면, 부분적으로 형성된 블래더(87)가 남게 된다. 부분적으로 형성된 블래더(87)는 제1 및 제2 시트(10, 12)로부터 완전히 떨어지는 것은 아니다.
일단 레이저 부재가 제1 및 제2 층(10, 12)을 용융 및 절단하여 현재 블래더 부위(86)에서 부분적으로 형성된 블래더(87)를 생성하면, 블록(112)에 의해 나타낸 바와 같이, 레이저 부재(42)의 프로그램가능 제어 유닛(66)은 부분적으로 형성된 블래더(87)를 생성하도록 아직 통과되지 않은 추가의 블래더 부위(86)가 상부 표면(40) 상에 남아있는가를 확인하는 것을 점검한다. 현재 베드(32) 상에 위치되어 있을 때 제1 및 제2 시트(10, 12)에서 부분적으로 형성된 블래더(87)를 생성하도록 레이저 부재(42)에 의해 통과되어야 할 추가의 블래더 부위(86)가 남아있다고 판단되는 경우, 블록(114)에 의해 나타낸 바와 같이, 레이저 부재(42)는 다음 블래더 부위(85)에서의 용융 패턴(70)의 시작점(74)으로 정렬된다. 그 다음, 방법(100)은 블록(108)으로 되돌아가 다음 블래더 부위(86)에서 공정을 반복한다. 상부 표 면(40) 상에 더 이상의 블래더 부위(86)가 남아있지 않다고 판단되는 경우, 블록(116)에 의해 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 시트(10, 12)는 베드(32)로부터 제거된다. 방법(100)은 다른 블래더 부위로 이동하기 전에 단일 부위(86)에서 접합 패턴(14)의 일부를 형성한 다음 블래더의 일부 둘레를 절단하는 방법을 기술하고 있지만, 대안의 방법에서는 임의의 블래더 부위(86)에서 제1 및 제2 시트(10, 12)를 절단하는 단계를 수행하기 전에 블래더 부위(86)의 복수개 또는 전부에 대하여 접합 패턴(14)을 형성하는 것을 포함할 것임을 인식하여야 한다.
일 실시예에서, 베드(32)의 상부 표면(40)로부터 제1 및 제2 시트(10, 12)를 제거하는 것은 상부 표면(40)으로부터 새로 처리된 재료(46)를 말아 올리도록 수용 롤(38)을 결합함으로써 달성된다. 그러나, 수용 롤(38) 상으로 제1 및 제2 시트(10, 12)를 말기 전에, 레이저 부재(42)는 분배 롤(34, 36)에 가장 가까운 베드(32)의 에지로 이동한다. 시각 부재(64)는 제2 시트(12) 상에 기점 마크를 형성한다. 일단 제1 및 제2 시트(10, 12)가 수용 롤(38)로 말아지면, 기점 마크(50)는 도 3에 도시된 것과 유사한 위치에 위치될 것이다. 그 때, 방법(100)은 제1 및 제2 시트(10, 12)를 분배하는 롤(34, 36)이 완전히 비워질 때까지 반복될 수 있다.
이어서, 부분적으로 형성된 블래더(87)는 제1 및 제2 시트(10, 12)로부터 절단되고, 내부 체적(16)은 충전 재료로 충전될 수 있다. 일단 부분적으로 형성된 블래더(87)가 적절하게 충전되면, 갭(84)은 RF 가열과 같은 임의의 적합한 소스로부터의 열의 인가를 통하여 폐쇄되어 블래더(8)의 형성 공정을 끝마칠 수 있다. 그 다음, 전술된 바와 같이, 감지 소자(20)는 아직 이전에 부착되지 않았다면 블래 더(8)에 부착될 수 있다.
본 명세서에 설명된 실시예는 여러 이점들을 제공한다. 예를 들어, 공구 설비의 제조를 필요로 하지 않고서 다양한 형상 및 크기의 블래더가 제조될 수 있다. 단순히 레이저가 그 빔을 방사할 때 진행할 다양한 경로를 생성함으로써 다양한 형상 또는 크기의 블래더를 생성할 것이다. 이는 다양한 크기 및 형상의 블래더의 급속한 발전뿐만 아니라, 공구 설비의 변경 없이 다양한 크기 및 형상의 블래더를 빠르게 제조할 수 있는 능력을 가능하게 한다. 또한, 전술된 바와 같이, 다수의 블래더가 베드 상에 동시에 형성될 수 있다.
몇몇 대안적인 실시예들과 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서 형태 및 세부 사항에 있어서 변경이 행해질 수 있음을 파악할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 상부 표면을 갖는 베드 위에 중합체성 필름의 제1 시트를 위치시키는 단계;
    제1 시트 위에 제2 시트를 위치시키는 단계;
    제1 및 제2 시트에 걸친 이동의 제1 경로를 기술한 정보를 레이저 빔 발생기에 제공하는 단계;
    레이저 빔 발생기가 베드의 상부 표면으로부터 제1 거리에 있도록 베드에 대하여 레이저 빔 발생기를 위치시키는 단계; 및
    제1 및 제2 시트를 용융시켜 레이저 빔이 인가되는 제1 경로의 일부를 따라 접합부를 형성하도록, 레이저 빔 발생기를 제1 경로를 따라 이동시키고 레이저 빔 발생기가 제1 경로의 적어도 일부에 걸쳐 레이저 빔을 인가하도록 하는 단계를 포함하는 점유자 센서에 사용하기 위한 블래더(bladder)를 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    베드에 걸친 이동의 제2 경로를 기술한 정보를 레이저 빔 발생기에 제공하고, 레이저 빔 발생기가 제2 경로를 따라 이동하도록 하고 제2 경로의 적어도 일부에 걸쳐 레이저 빔을 인가하도록 하여 레이저 빔이 인가되는 제2 경로의 일부를 따라 제1 및 제2 시트를 절단시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    베드의 상부 표면을 통하여 진공을 제공하여 상부 표면으로 제1 시트를 끌어당기는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 레이저 빔 발생기가 제1 경로의 적어도 일부에 걸쳐 레이저 빔을 인가하도록 하는 단계는 접합부를 형성하도록 제1 경로에 걸쳐 변하는 에너지 레벨을 갖는 레이저 빔을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 레이저 빔 발생기를 제1 경로를 따라 이동시키는 단계는 레이저 빔 발생기를 제1 경로를 따라 변하는 속도로 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    레이저 빔 발생기가 베드의 상부 표면으로부터 제2 거리에 있도록 베드에 대하여 레이저 빔 발생기를 위치시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  7. 블래더로 제조될 중합체성 재료의 적어도 2개 층을 수용할 수 있는 상부 표면을 갖는 베드; 및
    베드의 상부 표면 위에 거리를 두고 위치되고 그에 지향되며 중합체성 재료의 층에 레이저 빔을 인가할 수 있는 레이저 빔 발생기를 포함하고,
    레이저 빔 발생기는 베드의 적어도 실질적인 부분에 걸쳐 위치될 수 있도록 베드에 대하여 베드의 상부 표면의 길이 및 너비를 따라 이동하도록 구성되고,
    레이저 빔 발생기는 레이저 빔 발생기가 베드에 걸쳐 이동할 적어도 하나의 경로를 기술하고 적어도 하나의 경로를 따라 레이저 빔을 인가할 곳을 기술하는 프로그래밍 정보를 수신 및 저장할 수 있는, 점유자 센서에 사용되는 블래더를 제조하도록 구성된 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 레이저 빔 발생기는 가변 에너지 레벨로 레이저 빔을 공급할 수 있고, 프로그래밍 정보는 임의의 주어진 지점에서 적어도 하나의 경로를 따라 레이저 빔이 인가될 에너지 레벨을 포함하는 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 레이저 빔 발생기는 가변 속도로 이동할 수 있고 프로그래밍 정보는 임의의 주어진 지점에서 적어도 하나의 경로를 따라 레이저 빔 발생기가 이동할 속도를 포함하는 시스템.
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