KR20140027152A - 안전 시스템을 구비하는 섬유 애플리케이션 머신 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유 애플리케이션 헤드(3), 섬유 애플리케이션 헤드를 변위하는 변위 시스템, 섬유 저장수단(4), 및 저장수단으로부터 애플리케이션 헤드로 섬유를 이송하는 섬유 이송수단(5)을 포함하는 섬유 애플리케이션 머신에 관한 것이다. 머신은 또한 안전구역(80)을 형성하는 적어도 하나의 외곽 배리어(81)를 구비하는 안전 시스템(8)을 더 포함하고, 안전구역에는 애플리케이션 헤드를 수반하는 변위 시스템(1)이 배치되고, 섬유 저장수단(4)은 안전구역의 외측에 배치된다.

Description

안전 시스템을 구비하는 섬유 애플리케이션 머신{MACHINE FOR APPLYING FIBERS HAVING A SAFETY SYSTEM}

본 발명은 복합 재료 부품의 제조를 위한 섬유 애플리케이션 머신에 관한 것으로서, 특히 안전 시스템을 구비한 섬유 애플리케이션 머신에 관한 것이다.

섬유 애플리케이션 머신은 일반적으로 섬유 배치 머신(fiber placement machine)으로 불리우고, 메일 또는 피메일 금형과 같은 드레이핑 툴(draping tool)에 대해 넓은 스트립을 부가(application)하기 위한 용도로 사용되며, 여기서 넓은 스트립은 복수의 리본형 건식 평탄 섬유 또는 수지침투형 평탄 섬유, 특히 탄소섬유로 형성되고, 탄소섬유는 건식(dry)이거나, 수지 또는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 침투된 다수의 탄소섬유사(carbon threads) 또는 필라멘트로 구성된다.

이들 머신은 복수의 중첩된 겹으로부터 형성되는 모재(母材: preform)를 제조하는데 사용되며, 여기서 각 겹은 금형 상에 하나 또는 복수의 결합 스트립을 드레이핑(draping)하여(또는 덮어서) 형성된다. 수지가 예비침투된 섬유를 드레이핑하는 경우, 예비침투물로도 불리우는 모재는 오븐을 통과하면서 경화되거나 중합되며, 이에 따라서 복합 재료 부품을 수득한다. 소위 건식 섬유(dry fiber)의 경우, 수지가 예비침투되지 않고 개연적으로 바인더 수지라 불리우는 매우 작은 양의 수지를 포함하며, 드레이핑 중에 섬유에 대해 점착성을 부여하기 위해, 경화 단계 이전에 건식 모재에 수지를 주입 또는 침투시킨다.

이들 머신은 특허문헌 WO2006/092514호에 설명한 바와 같이, 종래부터 섬유 애플리케이션 헤드와, 상기 섬유 애플리케이션 헤드를 변위하는 시스템과, 섬유 저장수단과, 상기 섬유 저장수단으로부터 애플리케이션 헤드에 섬유를 이송하는 섬유 이송수단을 포함한다.

섬유 애플리케이션 헤드는 또한 섬유 배치 헤드로도 불리우며 종래부터 금형과 접촉하여 스트립을 부가하기 위한 애플리케이션 롤러와, 상기 애플리케이션 롤러에 대해 섬유를 안내하는 수단을 포함한다. 헤드는 일반적으로 섬유를 가열하는 가열 시스템을 더 포함한다. 압밀 롤러(compaction roller)가 금형의 애플리케이션 표면을 배경으로 또는 미리 적층된 섬유 스트립 또는 스트립들을 배경으로 섬유의 스트립을 가압하여, 결과적으로 이들 사이에 적층된 스트립의 접착성(점착성)을 용이하게할 뿐만 아니라 연속적으로 적층된 스트립들 사이에 갇혀있는 공기를 제거한다. 가열 시스템은 스트립의 압밀(compaction) 직전에 섬유 스트립의 가열, 및/또는 금형의 가열 또는 압밀 롤러의 상류에 이미 부가된 스트립에 대해 가열을 수행하여, 적어도 예비침투 수지 또는 바인더 수지를 연화하며, 아울러 스트립의 접착을 더불어 보강한다.

변위 시스템은 상호 수직인 적어도 3 방향에 따라서 애플리케이션 헤드의 변위를 제공한다. 변위 시스템은 말단 손목부를 갖춘 표준 6축 보롯 타입 다관절 암으로 형성되어 기반부에 배열되거나 선형축 상에 장착되며, 말단 손목부에는 애플리케이션 헤드가 고정된다. 또는 변위 시스템은 애플리케이션 헤드를 수반하는 말단 손목부가 설치된 갠트리 타입(gantry-type)의 데카르트 좌표형(Cartesian-coordinate) 로봇으로 형성될 수도 있다.

스풀(spool) 형태로 패키지화된 섬유의 경우, 섬유 저장수단은 종래 크릴 또는 스풀 캐비넷을 포함한다. 크릴은 예를 들면 고정식 표준 로봇의 경우 애플리케이션 헤드 부근에서 기반부 상에 배치될 수 있고, 또는 변위 시스템의 부재 상에, 예를 들면 데카르트 좌표형 로봇의 캐리지들 중 하나에 또는 표준 로봇의 선형축 상에 미끄럼 이동하는 종동 캐리지 상에 장착될 수도 있다.

상기 특허문헌에 설명된 바와 같이, 이송수단은 저장수단을 애플리케이션 헤드에 연결하는 가요성 튜브로 형성되는 것이 유리하며, 여기서 각 가요성 튜브는 내부 통로에 섬유를 수용할 수 있다. 가요성 튜브는 특허문헌 WO2010/049424호에 설명된 바와 같이, 시드(sheath)에 배치될 수 있다.

작업자의 안전을 위하여, 머신을 소위 안전구역이라 불리우는 곳에 배치할 수 있으며, 여기서 안전구역은 안전 시스템, 예를 들면 머신을 둘러싸는 와이어 메쉬 측방향 배리어와 같은 외곽 안전 시스템에 의해 형성되며, 이 경우, 머신의 자동 동작 중에, 특히 변위 시스템에 의해 헤드의 자동 변위 중에 작업자가 안전구역에 존재할 수 없다.

작업자는 유지보수 작업 및/또는 검증작업을 수행하기 위해 머신을 정지시키는 것 없이, 또는 제한된 속도와 함께 수동 모드로 전환하는 것 없이, 머신, 특히 헤드 및/또는 크릴에 접근할 수 없다. 이러한 작업중단은 실질적으로 부품의 제조시간을 증가시키며, 이에 따라서 머신의 효과(효율성)에도 영향을 준다. 대형 머신의 경우, 작업자를 위한 머신에 대한 접근 시간은 현실적인 문제일 수 있다. 또한, 안전 시스템은 전체 머신을 통합하기 위해 충분히 큰 치수를 가져야 하며, 상당한 비용을 초래한다.

본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 극복하고, 효과적이면서도 작업자에 대해 양호한 안전성을 보장할 수 있는 머신을 제공하는 것이다.

이러한 효과를 위해, 본 발명은 섬유 애플리케이션 머신을 제공하며 상기 섬유 애플리케이션 머신은:

-애플리케이션 롤러와 상기 애플리케이션 롤러 상에서의 섬유를 안내하는 안내수단을 구비한 섬유 애플리케이션 헤드;

상기 섬유 애플리케이션 헤드를 변위하는 변위 시스템;

섬유 저장수단; 및

상기 저장수단으로부터 애플리케이션 헤드로 섬유를 이송하는 섬유 이송수단;

을 포함하는 것에 있어서,

상기 섬유 애플리케이션 머신은 안전구역을 형성하는 적어도 하나의 외곽 배리어를 구비하는 안전 시스템을 포함하고, 상기 안전구역에는 애플리케이션 헤드를 수반하는 변위 시스템이 배치되고, 저장수단은 상기 안전구역의 외측에 배치되고, 이송수단은 상기 외곽 배리어를 통과하거나 상기 외곽 배리어의 위 또는 아래로 우회한다.

본 발명에 따르면, 바람직하게는 크릴 또는 스풀 캐비넷으로 형성되는 저장수단이 안전구역 외측에 배치되고, 외곽 배리어는 헤드 뿐만 아니라 개연적 드레이핑 툴이 설치된 변위 시스템을 둘러싼다.

변위 시스템의 부재들 중 하나에 위치하거나 애플리케이션 헤드의 인근에 배치되는 온-보드 크릴의 부담으로 인해 안전구역 내에서 긴 길이의 레일 또는 전용공간을 필요로 하였다. 본 발명과 같이 안전 시스템 외측에 크릴이 위치결정될 경우 안전 시스템의 치수 및/또는 변위 시스템의 치수를 줄일 수 있고, 그 결과 실질적으로 머신의 비용을 경감할 수 있다.

저장수단은 안전구역의 외측에 배치될 수 있는 반면 여전히 외곽 배리어의 일부를 형성한다. 크릴을 포함하는 저장수단의 경우, 크릴의 하나 또는 복수의 벽이 외곽 배리어의 일부를 형성할 수 있고, 스풀은 크릴의 도어를 통해 안전구역의 외측으로부터 접근가능하다.

레이저로 이루어진 가열시스템이 설치된 머신의 경우, 머신은 보호 인클로져를 구성하는 안전 시스템을 포함하는 것이 유리하며, 이 경우 보호 인클로져는 레이저에 의해 방출되는 복사선에 대해 차폐부(screen)를 형성한다. 이러한 인클로져는 특히 경제적이고 그 치수 감소로 인해 더욱 비용을 낮추는 효과가 있다. 한편, 레이저 복사선에 대해 차폐부를 형성하는 이들 인클로져는 불투명하며, 인클로져의 외측에 배치되는 크릴을 통해 작업자는 자동 모드에서 드레이핑 공정 중에 크릴의 적절한 동작을 검사하는 것이 가능하다.

또한, 작업자는 자유롭고 신속하게 크릴에 접근하여 예를 들면 스풀을 교체할 수 있으며, 이 경우 머신을 정지하지 않고, 또는 제한된 속도와 함께 "수동" 모드로 전환하지 않게 되며, 그 결과 부품의 제조시간을 크게 최적화할 수 있다. 일실시예에 따라서, 상기 안전 시스템의 외곽 배리어는 고형(solid) 측벽으로 형성되며, 이 측벽에 보호구역에 접근하기 위한 수단을 배치하는 것이 더욱 바람직하다.

일실시예에 따라서, 상기 안전 시스템은 상부벽 및 상기 측벽을 포함하는 보호 인클로져를 형성하고, 섬유는 인클로져의 벽의 개구를 통과한다. 상기 이송수단은 상기 섬유를 인클로져의 벽들 중 어느 한 벽의 개구를 통과시켜 섬유를 저장수단으로부터 애플리케이션 헤드로 이송할 수 있으며, 상기 이송수단이 인클로져의 벽들 중 어느 한 벽의 개구를 통과하는 것이 더욱 바람직하다.

다른 실시예에 따라서, 보호 시스템이 예를 들면 와이어 메쉬 배리어와 같은 물리적 배리어, 예를 들면 광 배리어와 같은 무형적 배리어 등의 외곽 배리어를 포함하여 변위 시스템 또는 헤드와 작업자 간의 충돌 또는 접촉을 방지하고, 이송수단은 배리어의 개구 또는 통로를 통과하거나 외곽 배리어의 위 또는 아래를 통과한다.

바람직하게는, 스트립의 부가(application) 중에 레이저 타입의 가열 시스템에 의해 가열을 수행하여 특히 열가소성 수지인 경우 정밀하고 집중화된 가열을 달성하며, 여기서 예비 침투형 섬유는 보다 높은 온도, 적어도 수지의 용융 온도로 가열해야 하며, 수지의 용융온도는 나일론 타입 수지인 경우 대략 200℃이고, PEEK 타입 수지인 경우 대략 400℃이다. 일실시예에 따라서, 상기 섬유 애플리케이션 헤드는 레이저 타입의 가열 시스템을 포함하고, 상기 보호 인클로져는 가열 시스템에 의해 방출되는 복사선에 대해 차폐부(screen)를 형성하며, 여기서 섬유는 실질적 광 복사선 밀봉 방식으로 섬유를 인클로져 벽의 개구로 통과시키고, 상기 이송수단은 실질적 광 복사선 밀봉방식으로 상기 개구를 통과하는 것이 더욱 바람직하다. 이송수단은 실질적 광 복사선 밀봉방식으로 섬유를 인클로져의 벽의 개구로 통과시켜 저장수단으로부터 애플리케이션 헤드로 상기 섬유를 이송시킬 수 있다. 크릴은 보호 인클로져로부터 일정간격 떨어져 위치결정될 수 있고, 상기 이송수단은 실질적 광 복사선 밀봉방식으로 상기 개구를 통과한다. 크릴은 상기 보호 인클로져를 배경으로 또는 보호 인클로져의 바로 인근하여 위치결정될 수 있고, 또는 크릴의 하나 또는 복수의 벽이 보호 인클로져의 일부분을 구성할 수 있고, 크릴의 벽들 중 하나는 실질적 광 복사선 밀봉방식으로 섬유 통과용 상기 개구를 포함한다.

일실시예에 따라서, 드레이핑 동작 중에 저장수단은 고정 방식으로 기반부에 안착되고, 상기 저장수단은 보다 바람직하게는 섬유 스풀 수용을 위한 크릴을 포함하고, 보다 바람직하게는 캐비넷 내에 일체로 형성된다. 일실시예에 따라서, 상기 이송수단은 가요성 튜브를 포함하고, 각 가요성 튜브는 그 내부 통로에서 섬유를 수용할 수 있다. 가요성 튜브의 레벨에서 광 밀봉성이 가요성 튜브의 길이와 기하학적 형상에 의해 보장될 수 있다.

일실시예에 따라서, 각 튜브는 안전구역 내에서 연장되고 안전 시스템에서, 특히 인클로져의 측벽에서, 예를 들면 하나 또는 복수의 램프의 형태로 고정 시스템에 연결되는 적어도 하나의 튜브 세그먼트를 포함하고, 상기 안전 시스템에 밀봉 시스템이 배치되며, 상기 밀봉 시스템은 상기 세그먼트의 내부 통로와 안전 시스템의 외측 간의 밀봉성을 보장하고, 상기 시스템은 광 밀봉성(광밀성) 및/또는 기체 밀봉성(기밀성)을 보장한다.

일실시예에 따라서, 각 튜브는 저장수단으로부터 안전 시스템으로 연장되는 제1튜브 세그먼트와 안전 시스템으로부터 섬유 애플리케이션 헤드로 연장되는 제2튜브 세그먼트를 포함하고, 제1세그먼트와 제2세그먼트는 상기 안전 시스템에서, 특히 인클로져의 측벽에서 예를 들면 하나 또는 복수의 램프 형태로 고정시스템에 연결된다. 이러한 튜브 세그먼트를 통해 튜브의 용이한 설치와 교체가 가능하게 된다.

바람직하게는, 상기 고정 시스템에 밀봉 시스템이 배치되며, 상기 밀봉 시스템은 상기 제1튜브 세그먼트의 내부 통로와 제2튜브 세그먼트의 내부통로 간의 밀봉성을 보장하고, 상기 시스템은 광 밀봉성(광밀성: 방광성) 및/또는 기체 밀봉성(기밀성)을 보장한다.

다른 실시예에 따라서, 크릴은 상기 보호 인클로져를 배경으로 또는 보호 인클로져의 바로 인근하여 위치결정될 수 있고, 또는 크릴의 적어도 하나의 벽이 안전 시스템의 일부분을 구성하고, 하나 또는 복수의 세그먼트에서 각 튜브는 안전 시스템으로부터 섬유 애플리케이션 헤드로 연장되고, 튜브들은 상기 안전 시스템의 레벨에서, 특히 인클로져의 측벽에서 예를 들면 하나 또는 복수의 램프 형태로 고정 시스템에 연결된다. 바람직하게는, 상기 고정시스템에 밀봉 시스템이 설치되며, 상기 밀봉 시스템은 튜브의 내부통로와 안전 시스템의 외측 간의 밀봉성을 보장한다.

크릴이 상기 보호 인클로져를 배경으로 또는 보호 인클로져의 바로 인근하여 위치결정될 경우, 튜브를 고정하기 위한 시스템은 예를 들면 인클로져의 개구 레벨에서 장착되며, 여기서 섬유는 고정 시스템으로 가로질러 배열되는 크릴의 개구를 통해 나온다. 크릴의 벽이 보호 인클로져의 일부분을 구성할 경우, 고정 시스템은 예를 들면 크릴의 상기 벽의 개구에 장착된다.

일실시예에 따라서, 특히 상기 가요성 튜브에서 섬유 이송수단은 적어도 하나의 가요성 튜브형 시드(sheath)의 내부통로에 배치되고, 상기 머신은 바람직하게는 냉각수단을 포함하며, 이 냉각수단은 냉 시드라 불리우는 상기 시드의 상기 내부통로에 냉각 가스를 주입할 수 있어 섬유가 매우 큰 점성이 되지 않도록 유지되는 낮은 온도로 섬유를 냉각하여 유지한다.

바람직하게는, 상기 시드에서 그 상류 말단부와 하류 말단부가 각각 저장수단과 애플리케이션 헤드에 상류 및 하류 고정수단을 통해 조립되며, 상기 시드는 충분한 길이와 가요성을 가지고 있어 헤드 변위 시스템의 이동을 제한하지 않는다. 냉각 가스를 주입하기 위한 상기 수단은 상기 시드의 상류 말단부를 통해 상기 시드의 내부에 냉각 가스를 주입할 수 있고, 상기 주입 수단은 애플리케이션 헤드로 향하고 상기 개방 하류 말단부를 통해 나오는 냉각 가스의 스트림을 시드에 생성한다. 머신은 하나 또는 복수의 시드를 포함한다. 일실시예에 따라서, 섬유 애플리케이션 머신은 단일 시드를 포함하고, 가요성 튜브가 상기 시드 내에 함께 위치한다.

바람직하게는, 머신은 슬랙 복원 시스템을 포함하며, 슬랙 복원 시스템은 보호 구역에 배치된 시드의 하류부분에 작용하며, 이 경우 시드의 적어도 하류부분은 헤드의 위치에 관계없이 실질적 팽팽한 상태를 유지한다. 일실시예에 따라서, 상기 슬랙 복원 시스템은 탄성 복귀수단을 포함하며, 이 탄성 복귀수단은 탄성적으로 시드의 포인트와 머신의 포인트를 연결하고, 예를 들면 다관절 암의 베이스에 대하여 고정된다. 상기 연결수단은 예를 들면 적어도 하나의 자동 케이블 와인더, 예를 들면 스프링 타입 케이블 와인더를 포함하며, 와인더의 부재들중 일 부재와 그 케이블의 자유 말단부는 머신의 상기 포인트에 연결되고 타 부재는 시드에 고정된다.

일실시예에 따라서, 변위 시스템이 선형축 및 변위부재를 포함하고, 상기 변위부재는 헤드를 직간접적으로 수반(반송)하는 한편 상기 선형축 상에 병진운동으로 이동가능하게 장착되고, 상기 머신은 상기 선형축에 대해 평행하게 배치된 케이블 캐리어 체인을 포함하고, 상기 케이블 캐리어 체인의 이동 말단부는 상기 변위부재에 조립되고, 상기 케이블 캐리어 체인의 고정 말단부는 상기 선형축에 대해 고정점에 조립되며, 상기 이송수단, 특히 바람직하게는 시드에 배치된 가요성 튜브는, 상기 케이블 캐리어 체인을 통과한다.

일실시예에 따라서, 상기 변위 시스템은 예를 들면 6축 로봇 타입의 다관절 암을 포함한다.

일실시예에 따라서, 상기 다관절 암은 베이스에 의해 안전구역에 고정 방식으로 안착된다. 다른 실시예에 따라서, 상기 다관절 암은 베이스에 의해 기반부에 안착된 선형축 상에 예를 들면 캐리지를 통해 이동가능하게 장착된다.

일실시예에 따라서, 케이블 캐리어 체인은 상기 선형축에 평행하게, 예를 들면, 안내 채널에서 선형축 옆에 배치되고, 그 이동 말단부에 의해 다관절 암의 베이스에 조립되며, 상기 다관절 암은 상기 변위부재를 구성한다.

다른 변형예로서, 변위 시스템은 데카르트 좌표 타입(Cartesian coordinate type)의 변위 시스템이고, 케이블 캐리어 체인이 캐리지에 의해 형성된 변위부재와, 예를 들면 갠트리(gantry)의 2개의 상승 수평 바에 의해 형성된 고정 선형축 사이에, 및/또는 2개의 캐리지 사이에 배치되며, 여기서 2개의 캐리지 중 일 캐리지는 상기 변위부재를 형성하고, 상기 선형축을 구성하는 타 캐리지 상에 병진운동 가능하게 장착된다.

일실시예에 따라서, 머신은 애플리케이션 헤드와 저장수단 사이에 위치하는 적어도 하나의 텐션 제한 시스템을 포함하여 섬유에 대해 인장력을 부여하며, 결과적으로 애플리케이션 헤드에서 섬유의 테이크-업 텐션을 제한하며, 그리고 가요성 튜브는 제1세그먼트와 제2세그먼트를 포함하며, 제1세그먼트는 그 말단부에서 제1조인트 상류 및 하류 고정수단에 의해 저장수단 및 제한 시스템에 각각 직접 또는 간접적으로 고정되고, 제2세그먼트는 그 말단부에서 제2조인트 상류 및 하류 고정수단에 의해 제한시스템과 섬유 애플리케이션 헤드에 각각 고정된다.

일실시예에 따라서, 그 베이스에 의해, 바람직하게는 캐리지를 통해 레일 상에 이동가능하게 장착되는 다관절 암의 경우에, 상기 텐션 제한 시스템은 베이스에 또는 그 캐리지에 고정적으로 장착된다. 텐션 제한 시스템은 보호 시스템의 외측에서 크릴의 출구에 배치될 수 있다.

일실시예에 따라서, 저장수단은 섬유 스풀을 수용하는 적어도 하나의 크릴을 포함하고, 상기 머신은 스플라이싱 시스템(splicing system)이라고도 불리우는 결합 시스템을 포함하며, 이 결합 시스템은 예를 들면, 제1섬유 스풀의 최종 말단부와 제2섬유 스풀의 시작 말단부를 반자동 또는 자동으로 아교접착(gluing) 및/또는 스플라이싱(splicing) 및/또는 결절작업(knotting)을 하여 결합(joining)을 수행할 수 있다. 크릴은 예를 들면 헤드에 의해 드레이핑되는(draped) 섬유의 개수 만큼의 스풀의 2배로 맨드렐에 저장할 수 있다. 드레이핑 공정 중에, 작업자는 쉽게 인체공학적 조건으로 크릴의 맨드렐에 새로운 스풀을 가져와 적재하고 결합 시스템에 이 새로운 스풀의 섬유 시작 말단부를 위치시키고, 결합 시스템은 자동적으로 섬유의 최종 말단부와 접합을 수행한다.

본 발명의 목적에 따라서, 또한 상기 안전 시스템을 구비하거나 구비하지 않은 섬유 애플리케이션 시스템을 제공하며, 상기 섬유 애플리케이션 시스템은:

- 바람직하게는 애플리케이션 롤러와 상기 애플리케이션 롤러 상에서의 섬유를 안내하는 안내수단을 구비한 섬유 애플리케이션 헤드;

- 상기 섬유 애플리케이션 헤드를 변위하는 변위 시스템;

- 섬유 저장수단; 및

- 상기 저장수단으로부터 애플리케이션 헤드로 섬유를 이송하는 섬유 이송수단;

을 포함하고,

변위 시스템이 선형축 및 변위부재를 포함하고, 상기 변위부재는 헤드를 직적 또는 간접적으로 수반하는 한편 상기 선형축 상에 병진운동으로 이동가능하게 장착되고, 상기 머신은 상기 선형축에 대해 평행하게 배치된 케이블 캐리어 체인을 포함하고, 상기 케이블 캐리어 체인의 이동 말단부는 상기 변위부재에 조립되고, 상기 케이블 캐리어 체인의 고정 말단부는 상기 선형축에 대해 고정점에 조립되며, 상기 이송수단은 상기 케이블 캐리어 체인을 통과하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라서 이와 같은 케이블 캐리어 체인을 사용할 경우 보다 바람직하게는 크릴 또는 스풀 캐비넷으로부터 형성되는 저장수단을 애플리케이션 헤드로부터 일정 간격에 배치하는 것이 가능하고, 한편으로는 여전히 큰 복합 재료 부품의 제조가 가능한 변위 시스템을 제안할 수 있고, 또 한편으로 여전히 섬유의 양호한 이송을 보장할 수 있다. 드레이핑 공정 중에 작업자는 이와 같이 용이하게 크릴에 접근할 수 있다.

일실시예에 따라서, 상기 섬유 이송수단은 가요성 튜브를 포함하며, 각 가요성 튜브는 내부 통로에 섬유를 수용할 수 있고, 바람직하게는 상기 가요성 튜브는 적어도 하나의 가요성 튜브형 시드의 내부 통로에 배치되어 상기 케이블 캐리어 체인을 통과한다.

일실시예에 따라서, 변위 시스템은 예를 들면 예를 들면 6축 로봇 타입의 다관절 암을 포함하며, 상기 다관절 암은 예를 들면 기반부에 안착된 선형축 상에 예를 들면 캐리지를 통해 베이스에 의해 이동가능하게 장착된다. 케이블 캐리어 체인은 상기 선형축에 대해 평행하게, 예를 들면 안내 채널에서 선형축 옆에 배치되고, 이동 말단부를 통해 상기 다관절 암의 베이스에 조립되고, 상기 다관절 암은 상기 변위부재를 구성한다.

다른 실시예에 따라서, 변위 시스템은 데카르트 좌표 타입(Cartesian coordinate type)의 변위 시스템이고, 케이블 캐리어 체인이 캐리지에 의해 형성된 변위부재와, 예를 들면 갠트리(gantry)의 2개의 상승 수평 바에 의해 형성된 고정 선형축 사이에, 및/또는 2개의 캐리지 사이에 배치되며, 여기서 2개의 캐리지 중 일 캐리지는 상기 변위부재를 형성하고, 상기 선형축을 구성하는 타 캐리지 상에 병진운동 가능하게 장착된다.

본 발명의 기타 목적, 상세내용, 특성, 및 이점은 다음의 개략적 첨부도면을 참조하여 2개의 특정 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 명료히 이해될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 배치 머신의 개략 사시도로서, 변위 시스템이 기반부에 배치된 표준 6축 로봇 타입 다관절 암을 포함하는 것을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 단면 II - II에 따른 단면도이다.
도 3은 제1실시예에 따라서 밀봉 시스템을 갖춘 인클로져의 벽에 가요성 튜브를 고정하는 시스템을 도시한 부분 개략 사시도이다.
도 4는 도 3과 유사한 도면으로서, 제2실시예에 따라서 밀봉 시스템이 설치된 가요성 튜브를 고정하는 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따라서 배치 머신을 도시한 개락 사시도로서, 변위 시스템이 선형축에 장착된 표준 6축 로봇 타입 다관절 암을 포함하는 도면이다.
도 6은 인클로져의 천장이 없는 상태에서 도 5의 머신을 도시한 개략 상면도이다.
도 7은 도 6의 단면 VII - VII에 따른 개략 종단면도이다.
도 8은 도 7의 단면 VIII - VIII에 따른 개략 횡단면도이다.
도 9는 도 8의 상세부분 D를 도시한 확대도이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예를 도시한 도면으로서, 배치 머신(displacement machine)은 기반부(G)에 배열되고 자체로 공지된 6축 로봇 타입 다관절 암(10)으로 형성된 변위 시스템(1)과, 다관절 암의 말단 손목부(11)에 장착된 섬유 애플리케이션 헤드(3)와, 섬유를 저장하기 위한 저장수단(4)과, 상기 저장수단으로부터 애플리케이션 헤드로 섬유를 이송하는 이송수단(5)과, 보호 인클로져(8)를 포함한다.

다관절 암(10)은 공지된 방식으로, 제1세그먼트 또는 베이스(12)와, 회전축(A1, A2, A3, A4)을 중심으로 상호 각각 선회가능하게 조립된 제2, 제3, 제4, 제5 세그먼트(13, 14, 15, 16)와, 암의 최종 3개의 세그먼트(11a, 11b, 11c)를 포함하는 말단 손목부(11)를 포함한다. 말단 손목부는 제1세그먼트(11a), 제2세그먼트(11b), 및 제3세그먼트(11c)를 포함하며, 제1세그먼트(11a)를 통해 손목부가 암의 제6세그먼트(16)에 조립되지만 손목부는 축(A4) 둘레에 회전가능하게 장착되고, 제2세그먼트(11b)는 축(A5)을 중심으로 제1세그먼트에 선회가능하게 장착되고, 제3세그먼트(11c)는 축(A6)을 중심으로 제2세그먼트에 선회가능하게 장착되며, 이 제3세그먼트 또는 조립용 판(plate)은 헤드를 반송하기 위한 용도로 사용된다. 다관절 암(10)은 베이스(12)를 통해 기반부(G)에 고정된다.

섬유 배치 헤드로도 불리우는 섬유 애플리케이션 헤드(3)는 공지된 방식으로 지지구조체와 안내 시스템을 포함하며, 지지구조체에는 금형(M)의 애플리케이션(부가) 표면과 접촉할 수 있는 애플리케이션 롤러(31)가 장착되어 가능하면 수지로 예비 침지되어 있고 다수의 섬유로 형성된 스트립을 부가하고, 안내 시스템은 예를 들면 2개의 섬유층 형태로 섬유가 롤러를 향하도록 안내하는 것을 가능하게 한다. 항상 스트립 부가(application)를 정지 및 재시작하는 것을 가능하게 할 뿐만 아니라, 밴드 폭을 선택하는 것을 가능하게 하기 위해, 헤드는 롤러의 상류에서 각 섬유를 개별적으로 절단 및 차단하도록 하는 절단-차단 시스템과, 절단 시스템의 상류에 위치하여 바로 절단된 각 섬유에 대해 개별적으로 재경로지정을 수행하는 리라우팅 시스템(rerouting system: 또는 "재경로지정 시스템")을 추가로 포함한다. 헤드는 가열 시스템(32)을 포함하고, 이 가열 시스템은 롤러의 상류측에서 지지구조체에 장착되며, 여기서 상류측이란 금형의 애플리케이션(부가) 표면에 대해 섬유의 스트립을 부가하는 중에 애플리케이션 헤드의 전방 이동 방향과 관련한 상류를 의미한다. 가열 시스템은 레이저 타입의 가열 시스템으로서, 그 복사선은 압밀화하기 직전 상태에 있는 스트립을 향하게 되며, 뿐만 아니라 상기 복사선은 이미 적층된 스트립 또는 스트립(들)을 향할 수 있다. 스트립이 롤러에 의해 압밀화되기 전에 롤러에 배열된 스트립의 일부를 가열하기 위해 상기 복사선은 롤러에 대하여 경사지게 지향되어 있다. 레이저 타입의 가열 시스템은 하나 또는 복수의 열로 배열되는 레이저 다이오드를 포함하여, 880nm 내지 1030nm 사이의 파장으로 복사선을 방사하며, 예를 들면, 광섬유 레이저 또는 YAG 레이저는 약 1060nm의 파장으로 복사선을 방사한다.

머신은 스풀(spool) 형태로 패키지화되고, 예를 들면 탄소섬유형의 섬유를 부가(피복)하기 위한 것이다. 저장수단(4)은 섬유 스풀을 수용하기 위한 크릴(creel)(41)로 형성되어 있다. 크릴은 스풀이 장착되는 복수의 맨드렐(mandrel)을 수반하는 지지 프레임을 포함한다. 크릴은 캐비넷에 통합되어 있고, 이 캐비넷은 습도 및 온도를 위해 조절되는 것이 바람직하다.

이송수단(5)은 상기 특허문헌 WO2010/049424호에 설명한 바와 같은 가요성 튜브를 포함한다. 섬유는 가요성 튜브에서 크릴(41)로부터 헤드로 개별적으로 이송되며, 여기서 가요성 튜브는 예를 들면 램프의 형태로 상류 및 하류 고정 시스템에 의해 말단부에서 크릴과 헤드에 각각 고정되어 있다. 이들 가요성 튜브는 예를 들면 직사각형 단면을 가지고 정전방지형 고밀도 폴리에틸렌 등의 플라스틱 재료로 이루어져 있으며, 이동에 있어서 변위 시스템(1)을 제한하지 않도록 충분한 길이와 가요성을 가지고 있다. 특허문헌 FR 2 882 681호에 설명된 바와 같이, 각 튜브에는 종방향 가요성 블레이드가 설치되어 블레이드 평면 내에서 튜브의 횡방향 굴곡을 제한 또는 금지하며, 이에 따라서 블레이드에 대해 평행하게, 가요성 튜브의 내부 통로에 배열된 섬유의 회전(뒤집힘)의 위험을 억제하거나 최소한 제한한다. 또한, 유동화 수단이 배치되어 가요성 튜브의 내부 통로에서 섬유의 운송 중에 섬유를 유동화한다. 이들 유동화 수단은 섬유 운동 방향으로 공기의 스트림을 생성하기 위해 각 가요성 튜브의 내부 통로에서 압축 공기를 주입하기 위한 수단을 포함하고, 가능하다면 상기 가요성 튜브를 진동시킬 수 있는 진동수단도 포함한다.

튜브는 가요성 쉬드(sheath)(6)의 내부 통로에 배치되며, 여기서 가요성 시드(6)는 개구 상류 말단부(62)를 통해 저장수단에 고정되고, 그 개구 하류 말단부(63)를 통해 헤드에 고정된다. 시드는 예를 들면 실질적 원형 단면을 가진 튜브형 커버로 형성되고, 예를 들면 폴리우레탄의 밀봉된 열가소성 재료의 패브릭으로 구성되고, 금속 프레임으로 보강되며, 여기서 금속 프레임은 예를 들면 시드의 상류 말단부로부터 시드의 하류 말단부까지 연속하는 나선형 금속 와이어로 구성된다. 이와는 다른 변형으로서, 시드는 로봇 타입 골판형 가요성 시드로서 폴리우레탄 또는 폴리아미드로 이루어진다. 시드는 냉각수단에 의해 냉각되며, 이 냉각수단은 크릴의 캐비넷에 위치하고 또한 상기 시드의 상기 내부통로에 냉각 가스를 주입할 수 있다. 시드는 다관절 암의 이동을 제한하지 않도록 충분한 길이와 가요성을 가지고 있다.

본 발명에 따르면, 머신은 보호 인클로져(8)를 포함하며, 이 인클로져(8)는 기반부(G)로부터 수직으로 연장하는 측벽(81)과 천장을 형성하는 수평방향 상부벽(82)을 포함한다. 도시된 실시예에 있어서, 인클로져는 일반적인 평행육면체 형상으로서 그 측벽(81)은 2개의 대향 평행 종방향부분(81a)을 포함하고 이들 종방향부분(81a)은 2개의 대향 평행 횡방향부분(81b)에 의해 함께 연결된다. 벽(81, 82)은 예를 들면 금속 프레임으로 형성되며, 이 금속 프레임에 불투명 패널이 장착되며, 이 불투명 패널은 예를 들면 목재 패널 또는 목재 입자 보드 패널, 특히 멜라민 패널, 또는 금속 패널이고, 특히, 예를 들면 2개의 강판으로 각각 형성되고 보다 바람직하게는 페인트된 것으로 이들 2개의 강판 사이에 폴리우레탄 포옴(foam)과 같은 절연 재료가 배치된 절연 패널이다. 이와는 다른 변형예로서, 측벽은 머신이 배치된 빌딩의 천장으로 연장되고, 인클로져의 천장은 빌딩의 천장에 의해 형성된다. 또한, 머신은 머신이 배치되는 빌딩의 벽 인근에 배치될 수 있으며, 인클로져의 측벽은 부분적으로 빌딩의 상기 벽의 일부분에 의해 부분적으로 형성된다.

인클로져는 보호구역(80)을 형성하며, 이 보호구역(80)에 헤드(3)를 수반하는 다관절 암(10)과 드레이핑 가공(draping)될 금형(M)이 배치된다. 인클로져의 벽은 헤드의 레이저 가열 시스템에 의해 방출되는 복사선에 대한 차폐부(screen)를 형성한다. 측벽에는 도어(85)가 설치되며, 이 도어(85)는 금형을 설치 및 제거하고 헤드 상에서의 동작을 수행하기 위해 보호구역을 접근하는 것을 가능하게 한다. 크릴(41)은 인클로져의 부근에서 인클로져의 외측에 배치된다. 가요성 튜브가 배치되는 시드(6)는 측벽(81)의 개구(84)를 통해 이 측벽(81)을 통과하며, 여기서 개구(84)는 예를 들면 측벽의 중간 높이에 위치한다. 시드는 예를 들면 밀봉방식으로 벽을 통과하는 원통형 슬리브(83)를 통해 통과되며, 시드는 상기 슬리브를 밀봉방식으로 통과한다. 이러한 구성의 시드는 인클로져의 외측에 위치하는 상류부분(6A)과 인클로져에 배치된 하류부분(6B)을 구비한다. 가요성 튜브에서의 광 밀봉성(또는 방광성, 또는 광밀성)(light tightness)이 가요성 튜브의 길이 및 기하학적 형상에 의해 보장될 수 있다.

시드가 헤드의 변위를 방해하고/하거나 금형에 대해 접근하는 것을 방지하기 위해, 머신은 슬랙 복원 시스템(또한 텐셔닝 시스템으로도 칭함)을 포함하며, 이 슬랙 복원 시스템은 시드의 하류부분(6B)이, 특히 손목부의 레벨에서 팽팽한 상태를 유지하도록 시드에 작용한다. 상기 슬랙 복원 시스템은 예를 들면 나선형 스프링 타입의 자동 케이블 와인더(65)를 포함하며, 이 인클로져의 상측부분에 고정된 지지 트래버스(66)에 장착되며, 이 트래버스의 케이블(65a) 자유 말단부가 시드에 고정된다.

이와는 다른 변형예로서, 시드의 상류부분(6A)은 제1말단부를 통해 크릴에 고정되고 제2말단부를 통해 상기 슬리브(83)에 고정된 제1상류 시드 세그먼트에 의해 형성되며, 한편 상기 슬리브(83)는 측벽을 통과한다. 시드의 하류부분(6B)은 인클로져의 내측에서 제1말단부를 통해 상기 슬리브에 고정되고 제2말단부를 통해 헤드에 고정된 제2시드 세그먼트에 의해 형성된다.

각 가요성 튜브는 크릴로부터 헤드로 연장되는 단일 세그먼트로 형성된다. 이와는 다른 변형예로서, 섬유가 제1튜브라 칭하는 가요성 튜브의 제1세그먼트를 통과하며, 제1튜브는 그 말단부를 통해 크릴에 고정되고 예를 들면 슬리브에서 인클로져의 벽에 장착되는 고정 시스템에 고정되며, 제2튜브라 칭하는 가요성 튜브의 제2세그먼트는 그 말단부가 측벽의 고정 시스템과 배치 헤드에 고정된다. 이 고정 시스템은 하나 또는 복수의 램프로 구성되며, 예를 들면, 각 섬유층 마다 하나씩 2개의 중첩형 램프로 구성된다.

도 4는 인클로져의 측벽에서 그 고정 시스템의 램프를 도시하는 부분 사시도이다. 직사각형 단면의 각 제1튜브(5A)는 램프(50)의 전방면(51)의 슬롯에서 말단부에 의해 고정되고, 직사각형 단면의 제2튜브(5B)는 제1튜브를 가로질러 램프의 후방면(52)의 슬롯에서 말단부에 의해 고정된다. 램프(50)는 상판(53)과 하판(54)으로 칭하는 2개의 판으로 형성되며, 이들 2개의 판은 상호 조립되어 이들 사이에 제1튜브(5A)와 제2튜브(5B)가 양측에서 일열로 배열되어 실질적으로 에지와 에지 결합방식으로 고정된다.

제1튜브와 제2튜브의 길이에 따라서, 그리고 섬유의 이송에서의 완벽한 방광성(ligth tightness)을 보장하기 위해, 벽에는 밀봉 시스템이 설치되는 것이 바람직하다. 도 4를 참조하면, 이 밀봉 시스템은 제1튜브와 제2튜브 사이에서 2개의 판(53, 54)에 형성된 램프의 종방향 하우징(55)에 장착된다. 각 섬유(F)의 경우, 밀봉 시스템은 한 쌍의 브러쉬(56a, 56b)로 구성되고, 이들 브러쉬 사이에서 섬유가 통과하며, 이 때 제2튜브(5B)로부터 나오는 어떠한 개연적 광선도 브러쉬에 의해 정지(차단)되도록 구성된다. 상부 브러쉬(56a)는 상판(53)에 장착되고, 하부 브러쉬(56b)는 하판(54)에 장착된다. 각 브러쉬는 단일 탭 또는 복수개의 실(threads)로 형성된다. 상부 브러쉬와 하부 브러쉬는 각 섬유에 대해 제공된다. 이와는 다른 변형예로서, 램프에 램프의 모드 섬유를 위해 상부 브러쉬와 하부 브러쉬를 제공할 수도 있다.

도 5는 밀봉 시스템이 2개의 롤러(156a, 156b)로 구성되고 이들 롤러 사이에 섬유(F)가 통과되는 변형예를 도시한다. 상부 롤러(156a)는 램프(150)의 상판(153)에 회전가능하게 장착되고, 하부 롤러(156b)는 램프의 하판(154)에 장착된다.

머신은 인클로져의 외측에 배치되는 제어 유닛(미도시)을 포함하며, 제어 유닛은 휴먼-머신 인터페이스를 포함하여 프로그램된 시퀀스에 따라서 로봇의 변위, 즉, 섬유 배치 헤드, 특히 개별 절단 시스템 및 재경로지정 시스템의 잭의 변위를 제어한다. 실질적 밀봉방식으로 측벽을 통과하여 배치 헤드로부터 로봇의 암을 따라서 제어 유닛으로 연장되는 하나 또는 복수의 파이프(미도시)에는 배치 헤드의 공급 및 제어를 위한 전기 케이블 및 공압식 및/또는 액압식 라인이 배열된다. 이들 파이프는 예를 들면 측벽의 바닥부에 배치된 개구(미도시)를 통과한다.

머신은 금형(M)의 지지를 위해 인클로져 내측에 배치되는 지지체(S)를 포함하는 것이 바람직하며, 이 지지체는 하나 또는 복수의 방향에서의 몰드(M)의 병진 변위 및 /또는 하나 또는 복수의 회전축을 중심으로한 회전 변위를 가능하게 한다.

도 5 내지 도 9는 본 발명의 제2실시예로서, 배치 머신은 선형축(120)에 장착된 모바일과 같이 상기 설명한 6축 로봇 타입 다관절 암(110)로부터 형성된 변위 시스템(101)을 포함한다. 앞에 설명한 바와 같이, 제1배치 헤드(103)는 특히 애플리케이션 롤러, 안내 시스템, 및 레이저 타입의 가열 시스템을 포함하고, 다관절 암의 말단 손목부(111)에 장착된다. 다관절 암(110)은 베이스(112)에 의해 캐리지(117)에 고정되며, 캐리지(117)는 선형축(120)에 미끄럼 가능하게 장착되고, 상기 선형축(120)은 기반부(G)에 고정되는 2개의 평형 레일(121)로 구성된다. 캐리지에는 예를 들면 전동 롤러 타입의 구동수단이 설치되고, 이들 레일을 따라서 헤드의 변위를 위한 제어 유닛에 의해 서보 제어된다. 저장수단(104)은 섬유 스풀을 수용하기 위한 크릴(141)로 형성된다. 크릴은 스풀(B)이 장착되는 복수의 맨드렐을 수반하는 지지 프레임을 포함한다. 바람직하게는, 크릴은 습도와 온도에 대해 조절되는 캐비넷에 일체로 결합된다. 이송수단(105)은 말단부에서 크릴과 헤드에 고정된 가요성 튜브를 포함한다. 튜브는 시드(106)의 내부 통로에 배치되고, 시드(106)는 말단부에서 크릴과 헤드에 고정되는 한편 크릴의 캐비넷에 위치하는 냉각수단에 의해 냉각된다.

머신은 레이저 빔에 대한 차폐부(screen)를 형성하는 보호 인클로져(108)를 포함하며, 이 보호 인클로져(108)는 기반부(G)로부터 수직으로 연장되는 측벽(181)과 천장을 형성하는 상부 수평벽(182)을 포함한다. 측벽(181)은 2개의 종방향 부분(181a)을 포함하고, 이들 중 한 부분에는 도어(185)와 2개의 횡방향 부분(181b)을 포함한다. 인클로져는 헤드(103)를 수반하는 다관절 암 뿐만 아니라 다관절 암이 장착되는 선형축(120)을 둘러싼다.

크릴(141)은 인클로져의 부근에서 이 인클로져(141)에 의해 형성된 보호구역(180)의 외측에 배치된다. 가요성 튜브가 배치되는 시드(106)는 측벽(181)의 개구(184)를 통과하고, 이 개구(184)는 측벽의 하부에 배치되며, 시드(106)에는 슬리브(183)가 설치되어 있다.

상기 특허문헌 WO2006/092514호에 상세히 설명된 바와 같이 하나 또는 복수의 텐션 제한 시스템은 일 조의 전동식 평행 실린더를 포함하고, 이들 실린더에서 섬유는 그 둘레를 지나지 않고 통과하며, 한편 상기 텐션 제한 시스템은 크릴과 애플리케이션 헤드 사이에 배치될 수 있어 롤러에서 섬유의 텐션을 경감시킨다. 본 실시예에 있어서는, 제1텐션 제한 시스템(171)이 크릴의 캐비넷 내에 일체로 형성되거나 캐비넷의 하부에서 캐비넷의 출구에 배치된다.

시드에 위치하는 가요성 튜브는 제1텐션 제한 시스템의 출구에 위치하는 상류 고정 시스템에 고정된다. 시드는 횡방향 벽의 하부에 배열된 슬리브를 통과한다. 인클로져에 있어서, 슬리브의 출구에는 시드가 케이블 캐리어 체인(109)에 배치되고, 상기 체인(109)은 선형축을 따라서 배열된다. 케이블 캐리어 체인은 공지된 바와 같이, 상호 관절화된 일 조의 중공 링크로부터 형성되며, 여기서 시드는 수용되고, 여기서 슬리브에 조립되는 말단부(109a)(고정 말단부라 칭함)와 여기서 이동 캐리지(117)에 조립되는 측방향 지지체(117a)(도 8)에 조립되는 말단부(109b)(이동 말단부라 칭함)를 포함한다. 본 실시예에서, 링크의 관절축은 수평으로 배열된다. 케이블 캐리어 체인은 하부 스트랜드라 칭하는 가변길이의 제1스트랜드(191)를 포함하며, 제1스트랜드(191)는 고정 말단부(109a)를 포함한다. 이 하부 스트랜드는 실질적으로 U자로 아래로 누운 형상에서 굴곡부(193)를 통해 제2스트랜드(192)에 연결되며, 이 제2스트랜드(192)는 상부 스트랜드라 불리는 것으로서가변길이를 가지고 이동 말단부를 포함한다. 케이블 캐리어 체인은 선형축에 대해 평행하게 기반부에 배치된 안내 채널(194)에 배열된다. 하부 스트랜드는 채널의 바닥부에 안착되고, 상부 스트랜드(192)는 하부 스트랜드(191)에 배열된다.

도시한 실시예에 있어서, 상부 스트랜드는 말단부에서 제2텐션 제한 시스템(172)에 고정되고, 이 제2텐션 제한 시스템(172)은 캐리지(117)에 조립된 측방향 지지체(117a)에 장착된다. 제1텐선 리미터의 출구에서, 섬유는 제1튜브라 칭하는 가요성 튜브의 제1세그먼트를 통과하고, 그 말단부에 의해 고정 시스템을 통해 제1텐션 리미터(171)와 제2텐션 리미터(172)에 고정된다. 제2리미터의 출구에서 섬유는 제2튜브라 칭하는 가요성 튜브의 제2세그먼트를 통과하고, 그 말단부에 의해 제2 제한 시스템(172)과 배치 헤드(103)에 고정된다. 시드는 인클로져의 외측에 배치된 상류부분(106A), 케이블 캐리어 체인에서 인클로져에 배치된 중간부분(106C), 및 제2제한 시스템(172)과 헤드(103) 사이에서 인클로져에 배치된 하류부분(106B)을 구비한다. 도 9는 채널(194)에 위치하는 케이블 캐리어 체인(109)의 하부 스트랜드(191)를 도시하며, 여기서 쉬드(106)의 중간부분(106C)이 통과하고, 제1튜브 세그먼트(105A)는 중간 시드 부분의 내부통로에 배치된다.

시드의 상류부분(106A)과 중간부분(106C)이 시드의 동일 섹션으로부터, 또는 시드의 2개의 별도 세그먼트로 형성될 수 있으며, 여기서 2개의 별도 세그먼트 중 시드의 제1상류 세그먼트는 제1텐션 제한 시스템(171)과 슬리브(183) 사이에 고정되고, 제2세그먼트는 슬리브와 제2텐션 제한 시스템 사이에 고정된다. 시드의 하류부분(106B)은 제2텐션 리미터와 헤드 사이에 고정된 별도 시드의 세그먼트로 형성된다.

가요성 튜브 상에서의 방광성(light tightness)(또는 광 밀봉성)은 가요성 튜브의 길이와 기하학적 형상에 의해 보장된다.

시드의 하류부분(106B)이 헤드의 변위를 방해하고/하거나 금형에 접근하는 것을 방지하기 위해, 머신은 슬랙 복원 시스템을 포함하며, 이 슬랙 복원 시스템은 시드의 하류부분이, 특히 로봇의 손목부의 레벨에서 팽팽한 상태를 유지하도록 시드의 하류부분에 작용한다. 도 8을 참조하면, 상기 슬랙 복원 시스템은 빔(166)의 상부 수평 바(166a)에 장착되는 제1자동 케이블 와인더(65)를 포함하며, 그 케이블(65a)의 자유 말단부가 시드에 고정된다. 빔은 그 상승부(116b)에 의해 측방향 지지체(117a)에 고정되고, 상부 바는 다관절 암 위에서 선형축에 대해 수직으로 연장된다. 제2자동 와인더(168)는 예를 들면 빔의 중간 수평 바(166c)에 장착되며, 중간 수평 바(166c)는 선형축에 대해 수직으로 상부 바 아래에 배치되며, 와인더의 케이블 자유 말단부는 시드에 고정된다.

도 9에 도시한 바와 같이, 헤드 및 다관절 암의 공급 및 제어를 위한 전기 케이블 및/또는 공압식 및/또는 액압식 라인은 케이블 캐리어 체인(109)을 통과하며, 상기 케이블과 라인은 함께 집합화하여 도면에 참조부호 119로 도시한 바와 같이 하나 또는 복수의 파이프로 형성된다. 케이블 캐리어 체인의 고정 말단부에서, 케이블 및/또는 라인은 예를 들면 제어 유닛에 접속시키기 위해 가요성 튜브와 동일한 슬리브를 통과시킴에 따라서 인클로져의 벽을 실질적으로 타이트하게(또는 밀봉방식으로) 통과한다. 케이블 캐리어 체인의 이동 말단부에서 그리고 제2텐션 제한 시스템 앞에서 케이블 및/또는 라인이 케이블 캐리어 체인으로부터 측방향으로 빠져나오고 이들 중 일부는 헤드의 공급 및 제어를 위해 파이프(미도시)에서 다관절 암을 따라서 헤드로 연장된다.

또 다른 실시예에 따라서, 섬유 배치 헤드가 말단 손목부와 함께 데카르트 좌표 타입(Cartesian coordinate type), 특히 갠트리 타입(gantry type)의 변위 시스템에 장착되며, 이 변위 시스템은 예를 들면 특허문헌 WO2010/049424호에 설명된 바와 같이 제1캐리지, 제2캐리지, 및 제3캐리지를 포함하고, 제1캐리지는 캔트리의 2개의 평행하게 기립된 지지 바들 사이에서 제1수평방향을 따라서 이동하도록 장착되고, 제2캐리지는 제1캐리지에 대해 수직한 제2수평방향을 따라서 제1캐리지에 이동가능하게 장착되며, 제3캐리지는 또한 미끄럼 캐리지로서 불리우는 것으로서 제3수직방향을 따라서 제2캐리지에 수직으로 이동하도록 장착된다. 3축 로봇 손목부 타입의 손목부는 수직 회전축을 중심으로 제3캐리지의 하부 말단부에 선회가능하게 장착된다. 변위 시스템은 인클로져에 배치되고, 크릴은 인클로져의 외측에 배치된다. 크릴로부터 헤드로 섬유 이송을 위한 가요성 튜브는 가능한 가요성 시드에 위치하며, 갠트리의 기립형 지지 바를 따라서 수평으로 배치된 제1케이블 캐리어 체인을 통과하고, 여기서 체인의 고정 말단부는 상기 지지 바에 고정되고, 이동 말단부는 제1캐리지에 고정된다. 가요성 튜브는 이후 제1캐리지를 따라서 수평으로 배치된 제2케이블 캐리어 체인을 통과하고, 여기서 체인의 고정 말단부는 상기 제1캐리지에 고정되고, 그 이동 말단부는 제2캐리지에 고정된다.

이상과 같이 여러 가지 특정 실시예와 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 설명된 수단들의 모든 기술적 등가물을 포함할 뿐만 아니라 이들 등가물들의 조합도 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (17)

1. - 애플리케이션 롤러(31)와 상기 애플리케이션 롤러 상에서의 섬유(F)를 안내하는 안내수단을 포함하는 섬유 애플리케이션 헤드(3, 103);
   - 상기 섬유 애플리케이션 헤드를 변위하는 변위 시스템(1, 101);
   - 섬유 저장수단(4, 104); 및
   - 상기 저장수단으로부터 애플리케이션 헤드로 섬유를 이송하는 섬유 이송수단(5, 105);
   을 포함하는 섬유 애플리케이션 머신에 있어서,
   상기 섬유 애플리케이션 머신은 안전구역(80, 180)을 형성하는 적어도 하나의 외곽 배리어(81, 181)를 포함하는 안전 시스템(8, 108)을 포함하고, 상기 안전구역에는 애플리케이션 헤드를 수반하는 변위 시스템(1, 101)이 배치되고, 섬유 저장수단(4, 104)은 상기 안전구역의 외측에 배치되는 것을 특징으로하는
   섬유 애플리케이션 머신.
2. 제1항에 있어서,
   상기 안전 시스템은 측벽(81, 181)으로 형성된 외곽 배리어를 포함하는 것을 특징으로 하는
   섬유 애플리케이션 머신.
3. 제2항에 있어서,
   상기 안전 시스템은 상부벽(82, 182) 및 상기 측벽(81, 181)을 포함하는 보호 인클로져(8, 108)를 형성하는 것을 특징으로 하는
   섬유 애플리케이션 머신.
4. 제3항에 있어서,
   상기 섬유 애플리케이션 헤드(3, 103)는 레이저 타입의 가열 시스템(32)을 포함하고, 상기 보호 인클로져(8, 108)는 가열 시스템에 의해 방출되는 복사선에 대한 차폐부(screen)을 형성하는 것을 특징으로 하는
   섬유 애플리케이션 머신.
5. 제4항에 있어서,
   이송수단(5, 105)이 실질적 광 복사선 밀봉 방식으로 섬유를 인클로져 벽의 개구(84, 184)로 통과시켜 저장수단으로부터 애플리케이션 헤드로 상기 섬유를 이송시킬 수 있는 것을 특징으로 하는
   섬유 애플리케이션 머신.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   저장수단(4, 104)이 드레이핑(draping) 작업 중에 기반부 상에 고정방식으로 안착되고, 상기 저장수단은 섬유 스풀(spool)을 수용하기 위한 적어도 하나의 크릴(41, 141)을 포함하는 것을 특징으로 하는
   섬유 애플리케이션 머신.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 섬유 이송수단은 가요성 튜브(5, 105)를 포함하고, 각 가요성 튜브는 그 내부 통로에서 섬유(F)를 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는
   섬유 애플리케이션 머신.
8. 제7항에 있어서,
   각 튜브는 안전구역(80, 180) 내에서 연장되고 안전 시스템(8)의 레벨에서 고정 시스템(50, 150)에 접속되는 적어도 하나의 튜브 세그먼트(5B)를 포함하는 것을 특징으로 하는
   섬유 애플리케이션 머신.
9. 제8항에 있어서,
   상기 고정 시스템(50, 150)에는 밀봉 시스템(56a, 56b; 156a, 156b)이 배치되며, 상기 밀봉 시스템은 상기 튜브 세그먼트의 내부 통로와 안전 시스템(8)의 외측 간의 밀봉성을 보장하는 것을 특징으로 하는
   섬유 애플리케이션 머신.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유 이송 수단(5, 105)은 적어도 하나의 가요성 튜브형 시드(6, 106)의 내부 통로에 배치되는 것을 특징으로 하는
    섬유 애플리케이션 머신.
11. 제10항에 있어서,
    상기 머신은 보호구역(80, 180)에 위치하는 시드(6, 106)의 하류부분(6B, 106B)에 작용하는 슬랙 복원 시스템(65; 165, 168)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    섬유 애플리케이션 머신.
12. 제1항 내지 제11항에 있어서,
    변위 시스템(101)이 선형축(120) 및 변위부재(110)를 포함하고, 상기 변위부재(110)는 헤드(103)를 수반하는 한편 상기 선형축 상에 병진운동으로 이동가능하게 장착되고, 상기 머신은 상기 선형축에 대해 평행하게 배치된 케이블 캐리어 체인(109)을 포함하고, 상기 케이블 캐리어 체인의 이동 말단부(109b)는 상기 변위부재에 조립되고, 상기 케이블 캐리어 체인의 고정 말단부(109a)는 상기 선형축에 대해 고정점에 조립되며, 상기 이송수단(105)은 상기 케이블 캐리어 체인을 통과하는 것을 특징으로 하는
    섬유 애플리케이션 머신.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변위 시스템(1, 101)은 다관절 암(10, 110)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    섬유 애플리케이션 머신.
14. 제13항에 있어서,
    상기 다관절 암(10, 110)은 베이스(12, 112)에 의해 선형축(120) 상에 이동가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는
    섬유 애플리케이션 머신.
15. 제12항 또는 제14항에 있어서,
    상기 케이블 캐리어 체인(109)은 상기 선형축(120)에 평행하게 배치되고 그 이동 말단부(109b)에 의해 다관절 암(110)의 베이스(112)에 조립되는 것을 특징으로 하는
    섬유 애플리케이션 머신.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    애플리케이션 헤드(103)와 저장수단(104) 사이에 위치하는 적어도 하나의 텐션 제한 시스템(172)을 더 포함하여 섬유(F)에 대해 인장력을 부여하는 것을 특징으로 하는
    섬유 애플리케이션 머신.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    저장수단(4, 104)이 섬유 스풀을 수용하기 위한 적어도 하나의 크릴(41, 141)을 더 포함하고, 상기 머신은 제1섬유 스풀의 최종 말단부와 제2섬유 스풀의 시작 말단부의 결합을 수행할 수 있는 결합 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는
    섬유 애플리케이션 머신.

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