KR20110073260A - 컨베이어와 수직 슈트로 섬유시트를 공급받는 원형 니들링 기계 - Google Patents

컨베이어와 수직 슈트로 섬유시트를 공급받는 원형 니들링 기계 Download PDF

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KR20110073260A
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KR
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needling
conveyor
circular
fiber sheet
chute
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KR1020100123314A
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Inventor
뱅상 들르크루아
마르끄 파롱
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메씨어-부가띠
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    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines
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Abstract

본 발명은 니들링용 나선형 섬유시트를 공급하는 공급 테이블(100) 바로 아래에 니들링 테이블(200)을 위치시켜, 나선형 섬유시트로 형성된 직물 구조물을 니들링하는 원형 니들링 기계(10)에 관한 것이다. 공급테이블은 니들링용 나선형 섬유시트(106)를 그 위에 수용하는 원형 벨트 컨베이어(102)를 구비하고, 이 컨베이어는 수직축(104)에 중심을 두고 컨베이어 상에 수용된 섬유시트를 연속적으로 권출하기 위해 원형 컨베이어 아래로 전개된 방사상 슬롯(120)을 구비하며, 이 슬롯은 컨베이어에서 권출된 시트를 취해서 니들링 테이블로 가져오도록 하기 위해 컨베이어 아래에서 컨베이어의 수직축에 중심을 둔 니들링 테이블의 지지트레이(202)와 컨베이어 사이에서 수직으로 뻗은 실제로 일직선의 슈트(400)를 향해 전개되고, 상기 지지트레이는 수직축에 대해 섬유시트를 회전하도록 수단(204,206)을 구비한다.

Description

컨베이어와 수직 슈트로 섬유시트를 공급받는 원형 니들링 기계 {A circular needling machine fed with a fiber sheet by a conveyor and a vertical chute}
본 발명은 누들링된 직물 구조물을 만드는 원형 니들링 기계 분야에 관한 것으로, 특히 섬유시트를 이 기계에 자동으로 공급하도록 하는 것이다.
원형 니들링 기계는 복합소재로 만들어진 환형상 부품, 특히 브레이크 디스크의 강화섬유로 구성된 환형상 직물 구조물을 제작하는 것으로 알려져 있는데, 이 디스크는 항공기 브레이크용 탄소/탄소 복합소재로 만들어진다.
이러한 니들링 기계에서, 니들링용 나선형 섬유시트가 니들링 테이블 상에 배치되고 구동수단, 통상적으로 마찰 구동수단으로 회전 구동된다. 이러한 유형의 기계를 위한 공급은 니들링 기계 외부에 권출기로 이송될 니들링용 소재시트를 니들링 테이블 상으로 편평하게 실행될 수 있다.
국제특허 제WO 02/088449호는 니들링용 섬유시트를 자동으로 공급하는 니들링 기계를 기재하고 있다. 이를 위해서, 니들링 기계는 니들링 테이블 상에 위치된되어 니들링용 섬유시트를 수용하는 수납함과, 수납함에서 시트를 연속적으로 적출하는 원뿔형 롤러세트, 및 수납함에서 권출된 시트를 집어올려 마찰 구동수단를 구비한 레지스터(register)에 니들링 테이블로 안내하는 나선형 슈트를 구비한다. 그럼에도 불구하고, 이 니들링 기계는 단점을 가지고 있는데, 섬유시트를 구동하는 원뿔형 롤러가 권출되는 동안에 섬유시트를 풀어놓게 하여서, 니들링 테이블에 도달할 때에는 섬유시트가 훼손된다.
따라서, 본 발명의 주 목적은 원형 니들링 기계를 제안함으로써 이러한 단저들을 완화하는 것으로, 니들링 테이블에 섬유시트의 훼손 없이 자동으로 섬유시트를 공급되게 한다.
본 발명은 니들링용 나선형 섬유시트를 공급하는 공급 테이블 바로 아래에 니들링 테이블을 위치시켜, 나선형 섬유시트로 형성된 직물 구조물을 니들링하는 원형 니들링 기계로 성취되되, 본 발명에 따르면, 공급테이블은 니들링용 나선형 섬유시트를 그 위에 수용하는 원형 벨트 컨베이어를 구비하고, 이 컨베이어는 수직축에 중심을 두고 컨베이어 상에 수용된 섬유시트를 연속적으로 권출(unwind)하기 위해 원형 컨베이어 아래로 전개된 방사상 슬롯을 구비하며, 이 슬롯은 컨베이어에서 권출된 시트를 취해서 니들링 테이블로 가져오도록 하기 위해 컨베이어 아래에서 컨베이어의 수직축에 중심을 둔 니들링 테이블의 지지트레이와 컨베이어 사이에서 수직으로 뻗은 실제로 일직선의 슈트를 향해 전개되고, 지지트레이는 수직축에 대해 섬유시트를 회전하도록 수단을 구비한다.
본 발명의 원형 컨베이어는 긴장 없이 섬유시트를 이송할 수 있으며, 그런 다음에 시트는 슈트의 수단을 통해서 니들링 테이블을 향해 수직으로 안내된다. 따라서, 니들링 되기 전에 섬유시트의 변형이 나타나지 않는다. 덧붙여서, 나선형 슈트와 비교하여, 실제로 일지선의 슈트는 (섬유시트를 맞물리게 하고 이를 자동으로 절단하는 등의) 기계의 다른 기능을 위한 위치선정에 대한 공간절약을 가능하게 한다.
바람직한 준비를 위해, 니들링 테이블은 수직축을 중심으로 두고, 지지트레이에 안착된 낮은 작동위치와 상기 지지트레이 상에 위치된 상승 자유위치 사이로 지지트레이에 대해서 수직으로 이동가능한 안내트레이을 추가로 구비한다.
이러한 환경 하에서, 슈트가 공급 테이블에 고정된 일 부분과 니들링 테이블의 안내트레이에 고정된 다른 부분을 구비하며, 이들 2개의 부분은 안내트레이의 이동중에 일 부분이 나머지 부분의 내부로 평행이동하기에 적합하게 되어 있다.
섬유시트를 회전구동하는 수단은 서로 소정의 각도로 이격되고 니들링 테이블 상에 가져온 섬유시트와 직접 접촉되게 설계된 2개로 된 한쌍의 원뿔형 롤러를 구비한다.
원뿔형 압축롤러는 니들링 테이블의 안내트레이에 고정되고 슈트로부터 유출구에 위치된다.
공급 테이블은 원형 컨베이어 아래에 위치되고 슈트의 유입구와 슬롯 사이에 소정이 각도로 끼워 넣어지는 롤러를 추가로 구비하여, 컨베이어로부터 권출된 섬유시트의 자유단을 감아 슈트의 유입구를 향해 안내한다.
수단은 니들링 기계의 지지트레이에서 직물 구조물을 제거하는데, 상기 수단은 바람직하기로 직물 구조물을 고정하고 제거하는 힌지식 핑거부를 구비한 조작 아암을 가진다. 섬유시트를 절단하는 절단수단도 구비될 수 있다.
바람직하기로, 공급 테이블의 원형 컨베이어는 2개의 만곡된 컨베이어부를 구비하고, 이들은 반원형 디스크의 형태로 되어 서로 마주보게 배치되며, 슬롯은 상기 2개의 컨베이어부 사이에 틈새를 형성한다.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명의 원형 컨베이어는 긴장 없이 섬유시트를 이송할 수 있으며, 시트는 슈트의 수단을 통해서 니들링 테이블을 향해 수직으로 안내되기 때문에 따라서, 니들링 되기 전에 섬유시트의 변형이 나타나지 않는다.
본 발명의 다른 특징과 장점은 첨부도면을 참조로 하여 아래 내용을 통해 분명해지며, 이 첨부도면은 실시예를 도시한 것으로 이에 국한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 원형 니들링 기계의 전반적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 니들링 기계의 공급 테이블의 일부를 절개한 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1의 니들링 기계의 니들링 테이블의 개략적인 평면도이다.
도 5a와 도 5b는 도 1의 니들링 기계의 니들링 테이블을 다른 위치에서 도시한 개략도이다.
도 6은 도 1의 니들링 기계의 제거 테이블의 개략도이다.
도 1은 본 발명의 원형 니들링 기계(10)의 개략도이다. 이 기계는 나선형 섬유시트 (혹은 스트립(strip))으로 환형상 섬유 구조물 혹은 예비 성형품(preform)을 니들링(needling)한다.
니들링 기계(10)는 니들링용 섬유시트를 공급하는 공급 테이블(100)과, 공급 테이블 아래에 위치된 니들링 테이블(200), 및 니들링 테이블에서 니들링된 구조물을 제거하는 제거 테이블(300)로 이루어진다.
니들링용 섬유시트를 공급하는 공급 테이블(100)은 수직축(104)을 중심에 두고 니들링용 섬유시트(106)를 수용하는 원형 컨베이어(102)를 구비한다. 중심 실린더(108) 둘레로 다수의 층이 수직축(104)을 중심으로 하도록 섬유시트는 더욱 정밀하게 권취되고, 원형 컨베이어로 상기 축에 대해서 회전되도록 구동한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 공급 테이블의 원형 컨베이어(102)는 특히 2개의 만곡된 컨베이어부(102a,102b)를 구비하는데, 하나의 반원형 디스크는 (컨베이어부의 직선 가장자리들이 서로 평행하게 마주보며) 나머지 반원형 디스크와 맞대어 배치한다. 이 만곡된 컨베이어부의 회전방향은 섬유시트(106)가 수직축(104) 둘레를 완전히 360°회전을 형성할 수 있는 방식으로 방위설정된다.
각각의 만곡된 컨베이어부(102a,102b)는 섬유시트(106)의 180°반회전을 수행하도록 돕는다. 이를 위해서 그리고 알려져 있는 방식에서, 각각의 만곡된 컨베이어부는 고리형(혹은 무한) 벨트(110a,110b)로 이루어지고, 수평축의 고정 원통형 바아(112a,112b) 둘레로 긴장되어 반원궤적을 따르게 한다. 상기 고리형 벨트의 만곡된 가장자리(114a,114b)는 반원궤적을 따라 적당하게 고리형 체인(116a,116b)에 고정된다. 이 고리형 체인은 원통형 바아(112a,112b)와 같이 동일 축 상에 있는 2개의 스프로킷 휠(sprocket wheel) 사이에서 긴장되며, 이 스프로킷 휠은 모터(118a,118b)로 구동된다. 모터(118a,118b)는 만곡된 컨베이어부의 2개의 고리형 벨트를 동일한 회전속도로 이동하기 위해 동기화된다.
만곡된 컨베이어부(102a,102b)는 서로 이격되어 있어 이들 사이에 방사상 슬롯(120)을 남겨 두고 원형 컨베이어 상에 위치된 섬유시트(106)가 권출되도록 한다. 플레이트(122)는 만곡된 컨베이어부 사이의 이 틈새의 절반을 덮어씌운다.
방사상 슬롯(120)은 공급 테이블의 원형 컨베이어(102) 아래에서 원형 컨베이어와 니들링 테이블(200) 사이에서 수직으로 뻗어 있는 실제로 일직선의 슈트(400)로 전개된다. 이 슈트의 기능은 컨베이어로부터 권출된 시트(106)를 취하여 이를 니들링 테이블 상에 수직되게 안내한다.
이를 위해서 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 슈트(400)의 유입구(402)는 슬롯(120)에 대해서 (원형 컨베이어(102)의 회전방향으로) 소정의 각도로 오프셋되어 있다. 바람직하기로, 원뿔형 롤러(124)가 이에 연결되게 원형 컨베이어(102)에 위치되고 슬롯(102)과 슈트(400)의 유입구(402) 사이에 소정의 각도로 끼워 넣어진다. 그러므로, 이 롤러는 컨베이어로부터 권출된 섬유시트(106)의 자유단을 감아 슈트의 유입구를 향해 안내한다.
일직선의 슈트(400)는 유입구(402)로부터 수직으로 뻗어 있는 중공의 관형 덕트의 형태로 되어, 원형 컨베이어(102) 아래에서 니들링 테이블의 지지트레이(202)의 곡선형 프로파일과 일치하는 형상의 만곡된 유출구(404)로 전개된다. 이 트레이는 수직축(104)을 중심으로 하고 공급 테이블로부터 슈트로 가져온 섬유시트를 수용한다.
이러한 방식으로 지지트레이 상에 가져온 섬유시트는 아래에 기술되듯이 니들링 헤드부 아래로 통과하도록 원형 컨베이어와 같은 동일한 회전방향으로 수직축(104)에 대해 회전되게 구동된다. 이를 위해서, 섬유시트용 회전 구동수단은 서로에 대해서 소정의 각도로 이격된 2개로 된 한쌍(혹은 그 이상)의 원뿔형 롤러로 이루어진다. 각 쌍의 롤러(204)는 섬유시트와 연속적으로 접촉하는 압착롤러를 형성하는 원뿔형 롤러(204a)와, 압착롤러(204a)와 맞닿는 지지트레이의 개구부에 안착된 원뿔형 보강롤러(204b)로 이루어져, 섬유시트가 이들 사이에 끼워진다. 더욱 정확하게, 지지트레이는 보강롤러(204b)가 트레이 상에 안착된 섬유시트와 직접적으로 접촉하도록 천공된다.
압착롤러(204a)는 예컨대 제어수단(미도시)으로 제어된 각각의 개별적인 기어모터 유닛(206)으로 회전 구동된다. 보강롤러(204b)는 자유롭게 회전가능하거나 선택적으로 회전가능하다. 제어수단은 여러 롤러의 회전속도를 동기화되게 돕는다. 본질적으로, 다른 종래의 회전구동 및 동기화 수단이 롤러를 위해 고려될 수 있다.
또한, 니들링 테이블은 수직축(104)을 중심으로 하고 지지트레이(202)로부터 수직으로 연장되는 2개의 고리형 벽(210)의 형태로 된 안내트레이(208)를 가진다. 이 수직벽은 측면 보강재(212)로 함께 연결되고 이들은 섬유시트의 측면 안내를 제공하면서 수직축에 대해서 회전되게 한다.
바람직한 구성에서, 이 안내트레이는 섬유시트(106)를 측면 안내하기 위해 상기 지지트레이에 안착된 낮은 작동위치(도 5a)와 상기 지지트레이 상에 위치된 상승 자유위치(도 5b) 사이로 지지트레이(202)에 대해서 수직으로 이동가능하다. 안내트레이(208)의 상승위치에서, 니들링된 섬유시트로 형성된 직물 구조물(214)이 아래에서 더욱 구체적으로 기술될 제거수단을 통해 제거 테이블(300) 상에서 쉽게 제거될 수 있다.
안내트레이(208)의 수직이동은 공급 테이블(100)에 고정된 실린더(216a)와 안내트레이에 체결된 로드(216b)를 갖춘 액츄에이터(216)의 수단으로 제공된다. 액츄에이터는 제어수단(미도시)으로 작동된다. 안내트레이는 수직축(104)에 중심을 두고 공급 테이블에 체결되어 바아(218)에 대해서 상승 평행이동한다.
덧붙여서, 이 수직이동은 슈트(400)가 공급 테이블(100)에 고정된 일 부분(400a)과 니들링 테이블의 안내트레이(208)에 고정된 다른 부분(400b)을 가지고 있기 때문에 가능하며, 이들 2개의 부분(400a,400b)은 안내트레이의 이동중에 일 부분이 나머지 부분으로 평행이동하기에 적합하다(도 5a와 도 5b의 실례에서, 안내트레이에 고정된 부분(400b)은 이동중에 공급 테이블에 고정된 부분(400a) 속으로 평행이동하여 움직인다).
안내 테이블(208)은 니들링 헤드부의 형상과 대응하고 수직이동할 때 안내트레이를 통과할 수 있게 각져진 컷아웃(219)을 구비한다.
다른 바람직한 구성에서, 안내트레이(208)는 또한 슈트(400)에서부터 유출구에 안착된 원뿔형 압축롤러(220)를 구비한다. 이 압축롤러는 니들링 헤드부 아래를 통과하기 전에 섬유시트를 정확하게 편평하게 하도록 슈트를 떠날 때에 섬유시트 상에 더욱 정밀하게 직접 위치된다. 섬유시트에 회전구동을 전달하기 위한 2개로 된 한쌍의 롤러(204)와 압축롤러(220)는 서로 약 120°로 바람직하게 이격된다(도 4). 덧붙여서, 압축롤러가 안내트레이에 고정되어 있기 때문에, 이들과 수직으로 이동하는 데에 적합하다.
지지트레이 상에 가져온 섬유시트는 몇몇 결정된 갯수의 가시바늘을 가지고 회전구동을 시트에 전달하기 위해 2개로 된 한쌍의 원뿔형 롤러(204) 사이에 지지트레이 상에 수직으로 위치된 니들링 헤드부(222)로 니들링된다. 공지된 방식에서, 다수의 겹쳐진 섬유시트의 층을 서로 니들링하도록, 니들링 헤드부는 종래의 구동수단(224)으로 수직왕동이동되게 구동된다. 덧붙여서, 니들링 테이블의 지지트레이(202)는 니들링 작업이 처리되도록 구동수단(226)으로 구동중에 수직으로 이동가능하다.
니들링 헤드부에서 상류에 위치된 절단수단은 일단 미리 결정된 최종 두께가 직물 구조물에 달성되면 시트를 절단하기 위해 구비된다(도시되지 않은 센서가 다수의 층들이 서로 겹쳐지도록 이 두께를 정밀하게 감지한다). 도 4에 도시된 바와 같이, 이 절단수단은 안내트레이(208)로 이송된 지지대(230)를 따라서 방사상으로 이동가능한 원형 칼(228)을 구비하며, 이 지지대는 섬유시트의 회전방향으로 압축롤러(220) 뒤에서 소정의 각도로 위치되어 있다. 본질적으로, 다른 절단수단이 고려될 수도 있다.
일단 시트가 절단되고 구조물이 니들링되면, 도 6에 도시된 제거수단이 직물 구조물을 생산라인에 열처리 스테이션과 같은 다른 스테이션으로 이동되도록 제거 테이블(300) 상으로 이동된다. 이를 위해서, 제거수단은 직물 구조물(214)을 고정하는 힌지식 핑거부(304)를 구비하고 방사상으로 뻗어 있으며, 제거 테이블의 트레이(306)에서 제거하는 조작 아암(302)으로 이루어진다. 이 제거작업은 도 5b에 도시된 바와 같이 상승위치에서 니들링 테이블의 안내트레이를 필요로 한다.
중앙 제어수단(미도시)은 공급 테이블의 만곡된 컨베이어부의 모터(118a,118b)와, 니들링 테이블의 지지트레이(202)의 구동수단(226), 섬유시트를 회전하도록 구동하는 한쌍의 원뿔형 롤러(204)의 기어모터 유닛(206), 니들링 헤드부(222)를 구동하는 구동수단(224), 섬유시트를 절단하는 절단수단(228), 및 직물 구조물을 제거하는 제거수단(302,304)에 연결된다. 이 중앙 제어수단은 연속적인 니들링 공정을 달성하기 위해 니들링을 동기화하고 제어하도록 구비된다.

Claims (10)

  1. 니들링(needling)용 나선형 섬유시트를 공급하는 공급 테이블(100) 바로 아래에 니들링 테이블(200)을 위치시켜, 나선형 섬유시트로 형성된 직물 구조물을 니들링하는 원형 니들링 기계(10)에 있어서,
    상기 공급테이블은 니들링용 나선형 섬유시트(106)를 그 위에 수용하는 원형 벨트 컨베이어(102)를 구비하고, 이 컨베이어는 수직축(104)에 중심을 두고 컨베이어 상에 수용된 섬유시트를 연속적으로 권출하기 위해 원형 컨베이어 아래로 전개된 방사상 슬롯(120)을 구비하며, 이 슬롯은 컨베이어에서 권출된 시트를 취해서 니들링 테이블로 가져오도록 하기 위해 컨베이어 아래에서 컨베이어의 수직축에 중심을 둔 니들링 테이블의 지지트레이(202)와 컨베이어 사이에서 수직으로 뻗은 실제로 일직선의 슈트(400)를 향해 전개되고, 상기 지지트레이는 수직축에 대해 섬유시트를 회전하도록 수단(204,206)을 구비하는 것을 특징으로 하는 원형 니들링 기계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 니들링 테이블(200)은 수직축을 중심으로 두고, 지지트레이에 안착된 낮은 작동위치와 상기 지지트레이 상에 위치된 상승 자유위치 사이로 지지트레이(202)에 대해서 수직으로 이동가능한 안내트레이(208)을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 원형 니들링 기계.
  3. 제2항에 있어서, 상기 슈트(400)가 공급 테이블(100)에 고정된 일 부분(400a)과 니들링 테이블의 안내트레이(208)에 고정된 다른 부분(400b)을 구비하며, 이들 2개의 부분은 안내트레이의 이동중에 일 부분이 나머지 부분의 내부로 평행이동하기에 적합하도록 된 것을 특징으로 하는 원형 니들링 기계.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유시트를 회전구동하는 수단은 서로 소정의 각도로 이격되고 상기 니들링 테이블 상에 가져온 섬유시트와 직접 접촉되게 설계된 2개로 된 한쌍의 원뿔형 롤러(204)를 구비하는 것을 특징으로 하는 원형 니들링 기계.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 니들링 테이블의 안내트레이(208)에 고정되고 상기 슈트(400)로부터 유출구에 위치된 원뿔형 압축롤러(220)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 원형 니들링 기계.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 테이블(100)은 원형 컨베이어(102) 아래에 위치되고 상기 슈트의 유입구(402)와 슬롯(120) 사이에 소정이 각도로 끼워 넣어지는 롤러(124)를 추가로 구비하여, 컨베이어로부터 권출된 섬유시트(106)의 자유단을 감아 슈트의 유입구를 향해 안내하는 것을 특징으로 하는 원형 니들링 기계.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 니들링 기계의 지지트레이(202)에서 직물 구조물을 제거하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 원형 니들링 기계.
  8. 제7항에 있어서, 상기 직물 구조물을 제거하는 수단은 직물 구조물(214)을 고정하고 제거하는 힌지식 핑거부(304)를 구비한 조작 아암(302)을 가진 것을 특징으로 하는 원형 니들링 기계.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 니들링 테이블(200)은 섬유시트를 절단하는 절단수단(228,230)을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 원형 니들링 기계.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 테이블(100)의 원형 컨베이어는 2개의 만곡된 컨베이어부(102a,102b)를 구비하고, 이들은 반원형 디스크의 형태로 되어 서로 마주보게 배치되며, 슬롯은 상기 2개의 컨베이어부 사이에 틈새로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원형 니들링 기계.
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