KR20160110094A - 복합재 구조물의 자동화된 적층을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

재료 층(458)을 성형 툴(220)에 성형하기 위한 장치(200)는 플라이 캐리어(450)를 성형 툴 윤곽(552)으로 측면으로 쓸어내도록 구성된 적어도 하나의 노즈피스(552)를 구비할 수 있다. 장치(200)는 그 하부면(452)에 붙여지는 재료 층(458)을 가진 플라이 캐리어(450)의 양쪽 측면(454)을 지지하도록 구성된 한 쌍의 인장 아암(414)을 구비할 수 있다. 장치(200)는 플라이 캐리어(450)를 성형 툴 윤곽(236)에 성형하는 과정 중 인장 아암(414)을 배치하도록 구성된 하나 이상의 액추에이터(406, 410)를 구비할 수 있다. 하나 이상의 액추에이터(406, 410)는 플라이 캐리어(450)를 성형 툴 윤곽(236)에 성형하는 중 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 측정하고 제어하도록 구성될 수 있다.

Description

복합재 구조물의 자동화된 적층을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AUTOMATED LAYUP OF COMPOSITE STRUCTURES}
본 발명은 일반적으로 복합재 제작에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는, 복합재 구조물을 적층하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
복합재 구조물은 매우 다양한 분야에 적용된다. 항공기 구조에서, 복합재는 동체, 날개, 꼬리날개부, 및 다른 구성요소를 형성하기 위해 양을 증가시키는 데 사용된다. 예를 들어, 항공기의 날개는 날개 스킨(skin)을 따라 스팬방향(spanwise)으로 연장된 스트링거(stringers)와 같은 복합재 보강 부재를 구비한 복합재 날개 스킨으로 구성될 수 있다. 스트링거는 날개 스킨의 굽힘 강성과 강도를 증가시키기 위해 날개 스킨에 접착될 수 있다.
스트링거는 매우 다양한 단면 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 스트링거는 베이스 부분과 베이스 부분에서 연장된 한 쌍의 웹(webs)을 포함하는 모자 형상의 단면을 가진 모자형 스트링거로 형성될 수 있다. 베이스 부분은 날개 스킨과 같은 스킨 부재에 결합(예컨대, 접착)시키기 위한 한 쌍의 플랜지(flange)를 포함할 수 있다. 스트링거는 또한 T-형상의 단면을 가진 블래이드(blade) 스트링거로 형성될 수 있으며, 한 쌍의 L-형상의 스트링거 반쪽(half)들을 조립함으로써 형성될 수 있다. 각각의 L-형상의 스트링거 반쪽은 플랜지 및 웹을 구비할 수 있다. 한 쌍의 L-형상의 스트링거 반쪽의 웹은 블래이드 스트링거를 형성하는 것에 대해 서로 등을 맞대고 접착될 수 있다. 블래이드 스트링거의 플랜지는 날개 스킨과 같은 스킨 부재에 접착될 수 있다.
복합재 스트링거는 맨드렐(mandrel) 또는 스트링거의 최종 형상을 가진 성형 툴(form tool) 위에 다수의 복합재 플라이(plies)를 적층함으로써 형성될 수 있다. 적층이 완료된 이후, 복합재 플라이를 경화시키기기 위해 가열 및/또는 압력이 적용될 수 있다. 개별 복합재 플라이를 성형 툴 위에 적층하는 현재의 방법은 수동으로 또는 기계에 의해 수행된다. 수동 적층은 다중 복합재 플라이를 적층하기 위한 매우 많은 노동력을 요하는 시간 소모적인 과정이다. 이러한 다량의 수공 노동력은 대규모 구조와 높은 생산율을 위해 중요할 수 있다. 자동 테이프 적층 (ATL, automated tape-laying)기계와 같은 기계는 복합재 구조물을 적층하기 위한 다량의 수공 노동력을 감소시킬 수 있다. 그러나, ATL 기계는 보통 크고 복잡하며 대규모 생산 프로그램을 지원하는 데 필요한 ATL 기계의 총 수량을 위해서는 매우 엄청난 비용이 필요할 것이다. 게다가, ATL 기계는 생산 비용과 계획에 영향을 줄 수 있는 대량의 기계 경로 프로그래밍(machine path programming)을 필요로 할 수 있다.
알 수 있는 바와 같이, 최소 수공 인력으로 그리고 효율적이고 비용-효과적인 방식의 성형 툴의 복합재 플라이를 적층하기 위한 시스템 및 방법에 대한 필요성이 존재한다.
복합재 스트링거를 형성하는 데 관련된 전술한 필요성은, 하나의 실시예에서, 성형 툴에 재료 층(material layer)을 자동으로 성형하기 위한 장치가 제공된, 본 발명에 의해 해결되고 완화된다. 장치는 성형 툴 윤곽으로 플라이 캐리어(ply carrier)를 측면으로 쓸어내도록 구성된 적어도 하나의 노즈피스(nosepiece)를 구비할 수 있다. 장치는 추가적으로 하부면에 붙여진 재료 층을 가진 플라이 캐리어의 양쪽 측면을 지지하도록 구성된 한 쌍의 인장 아암(tension arms)을 구비할 수 있다. 장치는 또한 성형 툴 윤곽에 플라이 캐리어를 성형하는 동안에 인장 아암을 배치하도록 구성된 하나 이상의 액추에이터(actuator)를 구비할 수 있다. 하나 이상의 액추에이터는 성형 툴 윤곽에 플라이 캐리어를 성형하는 동안 플라이 캐리어의 측면 인장력을 측정하고 제어하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 성형 툴에 복합재 재료의 코스(course)를 적층하기 위한 스트링거 성형 장치이다. 장치는 플라이 캐리어에 붙여진 코스를 가진 플라이 캐리어의 양쪽 측면을 지지하도록 구성된 한 쌍의 인장 아암을 구비한 인장력 관리 시스템(The tension management system)을 포함할 수 있다. 인장력 관리 시스템은 성형 툴 윤곽에 성형하는 동안에 플라이 캐리어의 측면 인장력을 측정하고 제어하기 위해 구성된 하나 이상의 액추에이터를 포함할 수 있다. 장치는 성형 툴에 플라이 캐리어를 고정시키도록 구성된 일련의 스톰프 풋 액추에이터(stomp foot actuators)를 가진 스톰프 시스템(stomp system)을 추가로 구비할 수 있다. 장치는 또한 플라이 캐리어를 성형 툴 윤곽으로 성형하도록 구성된 노즈피스를 각각 포함하는 된 성형 모듈(forming modules)을 가진 성형 시스템(forming system)을 포함할 수 있으며, 플라이 캐리어에서 노즈피스에 의해 적용된 압축 압력을 제어하고 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 재료 층을 적층하는 방법에 대한 것이다. 방법은 성형 툴 위에 플라이 캐리어를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 재료 층은 플라이 캐리어의 하부 표면에 붙여질 수 있다. 방법은 플라이 캐리어를 성형 툴 윤곽에 일치시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 게다가, 방법은 플라이 캐리어를 성형 툴 윤곽에 일치시키는 단계 중 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어의 횡방향 인장력을 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
논의되었던 특징, 기능 및 장점들은 본 발명의 다양한 실시예에서 독립적으로 성취될 수 있으며 또는 또 다른 실시예에서 조합될 수 있고, 추가적인 세부사항은 다음의 설명 및 도면을 참고하여 나타내질 수 있다.
본 발명의 다른 특징들은 도면을 참고하여 더욱 명확해질 것이며 전체에 걸쳐서 같은 참조 번호는 같은 부품을 나타낸다:
도 1은 항공기에 대한 사시도이다;
도 2는 항공기 날개의 스트링거에 대한 측면도이다;
도 3은 도 2의 선 3을 따라 잘라낸 블래이드 스트링거의 단면도이며, 베이스 담당부와 조립되고 서로 맞댄 배치의 한 쌍의 스트링거 반쪽들을 조립하여 형성된 블래이드 스트링거의 T-형상의 단면을 나타낸다;
도 4는 도 2의 선 4를 따라 잘라낸 블래이드 스트링거의 단면도이며, 웹과 직각을 이루지 않는 플랜지 각으로 형성된 스트링거 플랜지를 나타낸다;
도 5는 도 2의 선 5를 따라 잘라낸 블래이드 스트링거의 단면도이며, 도 4의 플랜지 각도보다 증가된 플랜지 각으로 형성된 스트링거 플랜지를 나타낸다;
도 6은 블래이드 스트링거 또는 모자형 스트링거와 같은 복합재 구조물의 자동 적층을 위한 스트링거 성형 장치의 예시에 대한 블록 구성도이다;
도 7은 블래이드 스트링거를 성형하기 위한 스트링거 성형 장치를 포함하는 스트링거 성형 시스템에 대한 사시도이며, 이는 성형 툴의 복합재 플라이의 순차적인 적층을 위한 스트링거 성형 레인을 따라 움직일 수 있다;
도 8은 한 쌍의 카 레일(car rail)을 따라 움직일 수 있도록 구성된 스트링거 성형 장치의 예시에 대한 사시도이다;
도 9는 도 8의 스트링거 성형 장치에 대한 측면도이며 코드 프레임(chord frame, 익현 프레임)이 도시된다;
도 10은 일반적으로 성형 툴의 국부적인 각도와 일치하는 피치 각도로 지향된 코드 프레임의 측면도이다;
도 11은 블래이드 스트링거를 성형하기 위한 블래이드 성형 툴 위에 장착된 도 8의 스트링거 성형 장치에 대한 측면도이다;
도 12은 도 7의 선 12를 따라 잘라낸 툴 테이블(tool table)과 블래이드 성형 툴의 단면도이며, 블래이드 성형 툴의 양측의 웹 윤곽에 대해 수직으로 지향된 블래이드 성형 툴의 플랜지 윤곽이 도시된다;
도 13은 도 7의 선 13을 따라 잘라낸 툴 테이블과 블래이드 성형 툴의 단면도이며, 블래이드 성형 툴의 수직으로 지향된 웹 윤곽에 대해 직교하지 않은 플랜지 각도로 지향된 블래이드 성형 툴의 플랜지 윤곽이 도시된다;
도 14는 도 7의 선 14를 따라 잘라낸 툴 테이블과 블래이드 성형 툴의 단면도이며, 도 13에 도시된 플랜지 각도에 대해 증가된 플랜지 각도로 지향된 플랜지 윤곽이 도시된다;
도 15는 스톰프 시스템, 인장력 관리 시스템, 및 코드 프레임에 조립된 성형 시스템의 예시에 대한 사시도이다;
도 16은 스톰프 시스템, 인장력 관리 시스템, 및 코드 프레임에 조립된 도 15의 성형 시스템에 대한 평면도이다;
도 17은 스톰프 시스템, 인장력 관리 시스템, 및 코드 프레임에 장착된 성형 시스템에 대한 측면도이다;
도 18은 스톰프 시스템, 인장력 관리 시스템, 및 코드 프레임에 장착된 성형 시스템에 대한 측면도이다;
도 19는 인장 아암과, 수직 평형 실린더 및 회전 평형 실린더, 및 이에 상응하는 수직 위치 액추에이터와 회전 위치 액추에이터를 포함하는, 인장력 관리 시스템의 예시에 대한 사시도이다;
도 20은 도 19의 인장력 관리 시스템에 대한 측면도이다;
도 21은 플라이 캐리어와 재료 층을 성형 툴 위에 고정하도록 구성된 스톰프 시스템의 예시에 대한 사시도이다;
도 22는 도 21의 스톰프 시스템에 대한 측면도이다;
도 23은 스톰프 빔(beam)에 의해 지지되는 된 스톰프 풋 액추에이터에 대한 사시도이다;
도 24는 성형 툴의 윤곽으로 플라이 캐리어 및 재료 층을 성형하기 위한 성형 시스템의 예시에 대한 사시도이며, 상기 시스템은 된 성형 모듈을 각각 지지하기 위한 한 쌍의 성형 빔을 포함할 수 있다;
도 25는 도 24의 성형 시스템의 평면도이다;
도 26은 도 24의 성형 시스템에 대한 측면도이다;
도 27은 도 24의 성형 시스템에 대한 후면도이며, 성형 빔 중 하나에 각각 장착된 성형 모듈이 도시된다;
도 28은 노즈피스를 작동하기 위한 종력 실린더(vertical force)와 횡력(lateral force) 실린더를 포함하는 성형 모듈에 대한 사시도이다;
도 29는 노즈피스를 지지하는 측면 슬라이드 브라켓(laterally-slidable bracket)으로 횡력 실린더를 상호연결하는 연결 장치를 나타내기 위해 제거된 측면 플레이트를 가진 성형 모듈에 대한 측면도이다;
도 30은 수축된 배치의 종력 실린더를 가진 성형 모듈의 측면도이다;
도 31은 연장된 배치의 종력 실린더를 가진 성형 모듈의 측면도이다;
도 32는 스트링거를 적층하는 방법에 포함될 수 있는, 하나 이상의 작동에 대한 흐름도를 나타낸다;
도 33은 블래이드 스트링거를 성형하기 위한 스트링거 성형 장치에 대한 후면도이며, 블래이드 성형 툴 위에 플라이 캐리어를 성형하는 과정 시작 이전의 각각의 초기 위치에서의 인장력 관리 시스템, 스톰프 시스템, 및 성형 시스템이 도시된다;
도 34는 도 33의 스트링거 성형 장치의 후면도이며, 플라이 캐리어와 접촉하며 연장된 스톰프 풋 액추에이터가 도시된다;
도 35는 도 33의 스트링거 성형 장치의 후면도이며, 블래이드 성형 툴에 대해 플라이 캐리어를 쥐고있는 스톰프 풋이 도시된다;
도 36은 도 33의 스트링거 성형 장치의 후면도이며, 블래이드 성형 툴의 양쪽 측면의 플랜지 윤곽에 대해 플라이 캐리어를 일치시키는 중앙 데이텀(center datum)의 좌우측의 노즈피스가 도시된다;
도 37은 중앙 데이텀의 좌우측의 노즈피스가 블래이드 성형 툴의 양쪽 측면의 각각의 반경 전환점에 도달한 후의 도 33의 스트링거 성형 장치에 대한 후면도이다;
도 38은 도 33의 스트링거 성형 장치의 후면도이며, 아래쪽으로 회전된 인장 아암이 도시된다;
도 39는 도 33의 스트링거 성형 장치의 후면도이며, 노즈피스가 블래이드 성형 툴의 양측의 웹 윤곽에 플라이 캐리어를 일치시키면서 인장 아암이 추가 회전하는 것을 나타낸다;
도 40은 도 33의 스트링거 성형 장치의 후면도이며, 위쪽으로 이송된 인장 아암과 블래이드 성형 툴의 웹 윤곽에서 떨어져 벗겨지는 플라이 캐리어가 도시된다;
도 41은 도 33의 스트링거 성형 장치의 후면도이며, 플라이 캐리어가 블래이드 성형 툴의 플랜지 윤곽에서 떨어져 벗겨지면서 인장 아암이 위쪽으로 이송되는 것을 나타낸다;
도 42는 플라이 캐리어가 블래이드 성형 툴에서 떨어져 벗겨진 이후의 도 33의 스트링거 성형 장치의 후면도이다;
도 43-44은 한 쌍의 제1 및 제2 스트링거 반쪽들을 각각 성형하기 위한 대칭의 블래이드 성형 툴에 대한 단면도이다;
도 45-46은 제1 스트링거 반쪽과 제2 스트링거 반쪽으로 각각 조립된 블래이드 스트링거에 대한 단면도이다;
도 47은 모자형 스트링거를 적층하기 위한 모자형 성형 툴의 단면도이다;
도 48은 여기에 명시된 스트링거 성형 장치를 이용하여 성형될 수 있는 모자형 스트링거의 단면도이다;
도 49는 스트링거 성형 장치의 추가 예시에 대한 사시도이다;
도 50은 도 49의 선 50을 따라 잘라낸 후면도이며, 도 48에 도시된 것과 같은 모자형 스트링거를 성형하기 위해 모자형 성형 툴 위에 배치된 스트링거 성형 장치를 나타낸다;
도 51은 도 49의 스트링거 성형 장치의 인장력 관리 시스템에 대한 사시도이며, 각각의 인장 아암의 각 말단에 회전 평형 실린더와 회전 위치 액추에이터를 각각 갖는 한 쌍의 인장 아암을 포함한다;
도 52는 도 51의 선 52를 따라 잘라낸 단면도이며, 각각의 인장 아암의 각 말단에 회전 위치 액추에이터와 회전 평형 실린더를 각각 구비한 한 쌍의 인장 아암이 도시된다;
도 53은 스트링거 성형 장치의 예시에 대한 후면도이며, 모자형 성형 툴 위에 플라이 캐리어를 성형하는 과정의 시작 이전의 각각의 초기 배치에 있는 인장력 관리 시스템, 스톰프 시스템, 및 노즈피스가 도시된다;
도 54는 도 53의 스트링거 성형 장치의 후면도로서, 모자형 성형 툴에 대해 플라이 캐리어를 누르고 있는 스톰프 풋 액추에이터와 플라이 캐리어에 접촉하며 연장된 노즈피스가 도시된다;
도 55는 모자형 성형 툴의 양측의 웹 윤곽에 플라이 캐리어를 성형하는 단계 후의 도 53의 스트링거 성형 장치의 후면도이며, 모자형 성형 툴의 각 측면의 내부 반경에 도달한 노즈피스가 도시된다;
도 56은 노즈피스가 모자형 성형 툴의 양측의 플랜지 윤곽에 플라이 캐리어를 성형한 후의 도 53의 스트링거 성형 장치의 후면도이다;
도 57은 도 53의 스트링거 성형 장치의 후면도로서, 플라이 캐리어를 모자형 성형 툴에서 떨어져 벗겨지도록 위쪽으로 회전되고 이송된 인장 아암이 도시된다; 및
도 58은 도 53의 스트링거 성형 장치의 후면도로서, 모자형 성형 툴에서 벗겨진 플라이 캐리어가 도시된다;
도면들을 참고하면, 도면들은 본 발명의 다양하고 바람직한 실시예를 나타내려는 목적이며, 도 1에 도시된 것은 동체(102)와 꼬리부를 가진 항공기(100)이다. 항공기(100)는 동체(102)에서 바깥쪽으로 연장된 한 쌍의 날개(104)를 구비한다. 동체(102), 날개(104), 및/또는 꼬리부는 복합재 재료로 형성될 수 있으며 동체(102), 날개(104), 및 꼬리부를 덮고 있는 스킨(skin) 부재의 굽힘 강도 및/또는 강성을 증가시키기 위한 복합재 스트링거(106, stringers)와 같은 보강 복합재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 날개(104)는 날개 스킨의 굽힘 강도 및 강성을 증가시키기 위해 각 날개(104)의 선내 루트 부분(inboard root section)에서 선외 팁 부분(outboard tip section)으로 연장된 다수의 스팬방향(spanwise) 스트링거(106)를 포함할 수 있다.
도 2는 이곳에 명시된 스트링거 성형 장치(200, 도 6)와 방법을 이용하여 성형된 T-형 블래이드 스트링거(122, T-shaped blade stringer)의 예시에 대한 측면도이다. 블래이드 스트링거(122)는 날개 스킨의 스팬방향 곡률과 일치할 수 있는 스팬방향 곡률을 가질 수 있다. 도 3-5는 선내 루트 부분에서 선외 팁 부분으로 스트링거(106)의 스팬을 따라 다양한 위치에서의 블래이드 스트링거(122)의 다양한 단면 형태를 나타낸다. 도 3은 플랜지(116)를 덮는 베이스 담당부(114)를 가진 한 쌍의 맞댄 L-형 스트링거 반쪽(108)들로 조립되어 형성될 수 있는, T-형 단면을 나타내는 루트 부분에서의 블래이드 스트링거(122)의 단면을 나타낸다. 도 3에서, 스트링거 반쪽(108)들 중 각 하나의 플랜지(116, flange)는 스트링거 반쪽(108)들 중 각 하나의 웹(120)에 직교하게 지향된다. 도 4는 웹(120)에 대해 직교하지 않은 플랜지 각(118)으로 지향된 블래이드 스트링거(122)의 플랜지(116)를 나타낸다. 도 5에는 도 4에 비해 증가된 플랜지 각도(118)로 지향된 블래이드 스트링거(122)의 플랜지(116)가 도시된다.
도 2-5는 이곳에 명시된 스트링거 성형 장치(100, 도 6) 및 방법을 이용하여 적층된 복합재 구조물에 포함될 수 있는 다양한 단면 형상과 스팬방향 곡률의 한정하지 않는 실시예를 나타낸다. 스트링거 성형 장치(200) 및 방법이 항공기(100, 도 1)의 날개(104, 도 1)를 위한 블래이드 스트링거(122)를 적층하는 맥락으로 명시되었지만, 스트링거 성형 장치(200) 및 방법은 이에 제한하지 않고, 어떤 크기, 형상, 및 구성의 복합재 구조물을 성형하기 위해 수행될 수 있다. 게다가, 스트링거 성형 장치(200) 및 방법은 이곳에 명시된 스트링거(106) 예시와 같이 높은 폭 대 길이 비율을 가지거나 또는 연장된 길이의 복합재 구조물을 성형하는 것에 한정하지 않는다. 이와 같이, 스트링거 성형 장치(200) 및 방법은 상대적으로 작은 복합재 구조물을 적층하는 것과 및/또는 상대적으로 작은 길이 대 폭 비율을 가질 수 있는 복합재 구조물을 적층하기 위해 수행될 수 있다.
도 6은 스트링거 성형 장치(200)의 예시에 대한 블록 구성도이다. 스트링거 성형 장치(200)는 스트링거 성형 장치(200)의 하나 이상의 구성요소를 지지하도록 구성된 프레임 조립체(262)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 프레임 조립체(262)는, 맨드렐(mandrel) 또는 성형 툴(220, form tool) 위에 하나 이상의 재료(예컨대, 복합재 플라이(composite plies))의 코스(460, courses)를 적층하기 위해 모두 공조하는 방식으로 작동될 수 있는, 스톰프 시스템(300, stomp system), 인장력 관리 시스템(400), 및 성형 시스템(500)을 지지하도록 구성될 수 있는 코드 프레임(280, chord frame)을 구비할 수 있다. 성형 툴(220)은 툴 테이블(246)과 같은 면에서 지지될 수 있다. 코드 프레임(280)은 하나 이상의 Z 액추에이터(288, Z actuators)에 의해 프레임 조립체(262)에 장착될 수 있다. 하나의 실시예에서, 한 쌍의 Z 액추에이터(288)는 코드 프레임(280)의 양쪽 말단부 각각에 배치될 수 있다. Z 액추에이터(288)는 성형 툴(220)에 대해 코드 프레임(280)의 각 말단의 수직 위치를 조정하도록 구성될 수 있다. Z 액추에이터(288)는 또한 성형 툴(220)의 복합재 재료의 코스(260)의 적층을 용이하게 하기 위해 성형 툴(220)의 주어진 스팬방향 위치에서의 국부적인 각도와 일치시키도록 코드 프레임(280)의 피치 각도를 변화시키도록 작동될 수 있다.
도 6에서, 스트링거 성형 장치(200)는 성형 과정의 시작 이전에 성형 툴(220)에 플라이 캐리어(450, ply carrier)를 고정하기 위한 스톰프 시스템(300)을 구비할 수 있다. 플라이 캐리어(450)는 플라이 캐리어(450)의 하부면에 장착되거나 또는 부착된 재료 층(458)(예컨대, 복합재 재료의 코스)을 구비할 수 있다. 재료 층(458)은 제한 없이 어떤 재료로도 성형될 수 있다. 예를 들어, 재료 층(458)은 에폭시-카본 섬유 프리프레그(epoxy-carbon fiber prepreg)와 같은 섬유 강화된 폴리머 매트릭스 재료(예컨대, 프리프레그)의 미리 함침된 복합재 플라이와 같은 복합재 재료의 코스(460)일 수 있다. 코스(460)는 단방향 테이프, 단방향 천, 직물, 다진 섬유 매트, 및 어떤 다양한 다른 섬유 형태 중 하나를 포함하는, 이에 국한되지 않고, 임의의 타입의 복합재 재료로 성형될 수 있다.
이곳에 명시된 스트링거 성형 장치(200) 실시예 중 어느 하나에서, 플라이 캐리어(450)는 면내 신축성에 대한 플라이 캐리어(450)의 길이 방향을 따른 높은 탄성 계수 또는 더 높은 탄성 정도 또는 횡방향을 따른 플라이 캐리어(450)의 탄성계수를 가진 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 플라이 캐리어(450)는 신축성 있게 또는 길이 방향을 따라 탄성 있으며, 횡방향을 따라 비 신축성이거나 비 탄성있게 구성된 라텍스 및 섬유 재료로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 노즈피스(552)는 플라이 캐리어(450)와 재료 층(458)을 성형 툴(220)에 일치시킬 때, 일반적으로 횡방향을 따라 움직인다. 노즈피스(552) 쓸어내는 방향과 평행한 횡방향을 따른 플라이 캐리어(450)의 높은 탄성 계수 또는 높은 면내 강성은, 플라이 캐리어(450) 및 재료 층(458)의 뒤틀림으로 인한 드래깅 노즈피스(552, dragging nosepieces)의 압축 압력을 방지할 수 있다. 길이 방향을 따라 증가된 플라이 캐리어(450)의 신축성은 스트링거 성형 장치(200)가, 재료 층(458)의 뒤틀림, 구겨짐, 또는 주름이 발생하지 않고, 플라이 캐리어(450)와 재료 층(458)을 성형 툴 윤곽(236, 도 12)의 스팬방향 곡률에 일치시키도록 할 수 있다.
도 6에서, 스톰프 시스템(300)은 하나 이상의 스톰프 빔 액추에이터(304, stomp beam actuators)에 의해 작동될 수 있는 스톰프 빔(302, stomp beam)을 구비할 수 있다. 스톰프 빔 액추에이터(304)는 성형 과정 중 코드 프레임(280, chord frame)에 대해 스톰프 빔(302)을 수직으로 배치하도록 작동될 수 있다. 하나의 실시예에서, 스톰프 빔(302)의 양쪽 말단부 각각은 스톰프 빔 액추에이터(304)를 이용하여 코드 프레임(280)의 상응하는 말단부에 연결될 수 있다. 스톰프 시스템(300)은 스톰프 빔(302)에 장착된 일련의 스톰프 풋 액추에이터(312)를 구비할 수 있다. 스톰프 풋 액추에이터(312) 각각은 스톰프 풋(310, stomp foot)을 구비할 수 있다. 스톰프 풋 액추에이터(312)는 플라이 캐리어(450)를 성형 툴(220)에 눌러 고정하고, 성형 과정 중 움직임에 대해 플라이 캐리어(450)의 위치를 고정하기 위해, 협력하는 식으로 작동될 수 있다.
스트링거 성형 장치(200, 도 6)는 코드 프레임(280)에 장착될 수 있고 성형 과정 중 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462, 도 33)을 배치하고 관리하도록 구성될 수 있는 인장력 관리 시스템(400)을 포함할 수 있다. 인장력 관리 시스템(400)은 플라이 캐리어(450)의 양쪽 측부(454) 중 하나를 각각 지지하는 하나 이상의 인장 아암(414)을 구비할 수 있다. 인장력 관리 시스템(400)은 코드 프레임(280, 도 6)에 대해 인장 아암(414)의 수직 위치 및/또는 각 위치를 조정하기 위한 하나 이상의 액추에이터를 구비할 수 있다. 예를 들어, 인장 아암(414)의 각각의 각 말단은 코드 프레임(480)에 인장 아암(414)의 말단부를 연결하는 인장 아암 수직 위치 액추에이터(416)를 구비할 수 있다. 인장 아암 수직 위치 액추에이터(406)(도 6)는 코드 프레임(280)에 대해 인장 아암(414)의 수직 위치를 조정하도록 구성될 수 있다. 인장력 관리 시스템(400)은 코드 프레임(280)에 대해 인장 아암(414, 도 6)의 각도를 조정하도록 구성된 하나 이상의 회전 위치 액추에이터(410)를 추가로 구비할 수 있다.
도 6에서, 인장력 관리 시스템(400)은 플라이 캐리어(450)를 성형 툴(220)에 성형하는 과정 중 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462, 도 33)이 정밀하게 측정될 수 있도록 인장 아암(414)의 질량의 균형을 잡기 위한 하나 이상의 장치를 또한 포함할 수 있다. 이와 같이, 인장력 관리 시스템(400)은 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 측정할 수 있으며 재료 층(458)이 구겨지거나 주름의 형성 없이 성형 툴(220)에 적용될 수 있도록 미리 정해진 인장 범위 내에서 횡방향 인장력(462)을 유지할 수 있다. 하기에 더 자세히 설명된 것처럼, 노즈피스(552)가 플라이 캐리어(450) 및 재료 층(458)을 성형 툴(220)에 일치시키는 위치를 제외하고, 플라이 캐리어(450) 및 재료 층(458)이 성형 툴(220)과 접촉하는 것을 막기 위해, 인장력 관리 시스템(400)은 충분히 교시된 방식으로 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)를 유지할 수 있다.
인장력 관리 시스템(400, 도 6)은 또한 플라이 캐리어(450, 도 6)의 횡방향 인장력(462, 도 33)을 유지할 수 있어서, 재료 층(458)은, 일련의 노즈피스(552, 도 6)가 성형 툴(220, 도 6)에 대해 재료 층(458, 도 6)에 원하는 크기의 압축 압력을 적용하기 충분하게 늘어나며, 이로 인해 재료 층(458)이 성형 툴 윤곽(236)에 일치될 수 있다. 게다가, 인장력 관리 시스템(400)은 코스(460, 도 6) 또는 재료 층(458)의 점성(예컨대, 점착성)으로 인해 재료 층(458, 도 6)가 기질(예컨대, 성형 툴(220)) 또는 앞서 적용된 재료 층(458)에 접착할 수 있도록 노즈피스(552)가 플라이 캐리어(450)에 적절한 수준의 압축 압력을 적용할 수 있도록 소정의 범위 내에서의 횡방향 인장력(462)을 유지할 수 있으므로, 코스(460) 또는 재료 층(458)은 성형 툴(220)에서 떨어져 플라이 캐리어(450)를 벗기는 과정 중 기질에 접착되어 남아있는다.
이와 같이, 인장력 관리 시스템(400, 도 6)은 하나 이상의 평형 실린더를 구비할 수 있다. 예를 들어, 수직 평형 실린더(408, 도 6)는 인장 아암(414)의 수직 이송 중과 같이 인장 아암(414, 도 6)의 질량의 균형을 잡기 위해 각각의 수직 위치 액추에이터(406, 도 6)를 위해 포함될 수 있다. 회전 평형 실린더(412, 도 6)는 인장 아암(414)의 각도 조정 또는 선회 중 인장 아암(414) 질량의 균형을 잡도록 하는 각각의 회전 위치 액추에이터(410, 도 6)를 위해 포함될 수 있다. 평형 장치는 바람직하게 수직 및 회전 위치 액추에이터(406, 410)와 포함될 수 있는 힘 측정 메커니즘(force-sensing mechanisms)으로부터 인장 아암(414)의 질량을 제거할 수 있으며, 이로써 상기 수직 및 회전 위치 액추에이터(406, 410)가 원하는 범위 내에서 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462, 도 33)을 유지하고 정밀하게 측정하게 할 수 있다. 또한 이와 같이, 인장력 관리 시스템(400)은 재료 층(458)의 뒤틀림, 주름, 또는 구겨짐을 피하는 방식으로, 그리고 성형 툴(220, 도 6)에서 플라이 캐리어(450)를 벗겨내는 도중에 재료 층(458, 도 6)의 이른 분리가 방지되도록 또한 성형 과정 중 플라이 캐리어(450, 도 6)의 인장력을 측정하고 유지할 수 있다.
성형 시스템(500, 도 6)은 플라이 캐리어(450, 도 6) 및 재료 층(458)을 성형 툴(220) 위에 일치시키고 압축하는 과정 중 그리고 플라이 캐리어(450)를 성형 툴(220, 도 6)에서 벗기는 중 스톰프 시스템(300, 도 6)과 인장력 관리와 함께 작동될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 성형 시스템(500)은 한 쌍의 성형 빔(502, 도 6)을 포함할 수 있다. 성형 빔(502)은 하나 이상의 성형 액추에이터에 의해 코드 프레임(280, 도 6)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 각각 성형 빔(502)의 각 말단은 각각 Z' 축과 Y 축을 따라 성형 빔(502)을 배치하도록 구성될 수 있는 성형 Z' 액추에이터(504)와 성형 Y 액추에이터(514 ,도 6)에 의해 코드 프레임(280)에 연결될 수 있다. 성형 시스템(500)은 또한 성형 빔(502)의 각각에 장착된 일련의 성형 모듈(520, 도 6)을 포함할 수 있다. 성형 모듈(520) 각각은 플라이 캐리어(450)를 성형 툴 윤곽(236)에 일치시키는 과정 중 노즈피스(552, 도 6)를 조작하기 위한 종력 실린더(532, 도 6, vertical force cylinder)와 횡력 실린더(540, 도 6, lateral force cylinder)를 포함할 수 있다. 각 성형 모듈(520)의 종력 실린더(532) 및 횡력 실린더(540)는 플라이 캐리어(450)에 대해 노즈피스(552)에 의해 적용된 압축 압력을 측정하도록 구성될 수 있으며, 플라이 캐리어(450)를 성형 툴 윤곽(236, 도 12)에 일치시키는 과정 중 소정의 범위 내에서 각각의 노즈피스(552)의 압축 압력을 유지할 수 있다.
도 7은 스트링거 성형 장치(200)가 이송될 수 있음에 따라 적어도 하나의 스트링거 성형 레인(202, lane)을 가진 스트링거 성형 장치(200)의 예시를 나타낸다. 각각의 스트링거 성형 레인(202) 성형 툴(220)이 장착될 수 있는 툴 테이블(246)을 구비할 수 있다. 툴 테이블(246, tool table)은 스트링거를 성형하기 위해 복합재 플라이를 연속으로 적층하는 스트링거 성형 장치(200)의 이송을 가이드하기 위한 카 레일(204, car rails)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 작동 모드에서, 스트링거 성형 장치(200)는 성형 툴(220, 도 6)의 말단부와 같은 성형 레인(202)을 따른 제1 스팬방향 위치에 배치될 수 있다. 재료의 프리 키트 코스(pre-kitted course, 도시되지 않음)(예컨대, 직조되거나 단방향의 프리프레그 복합재 플라이)는 플라이 캐리어(450, 도 6)의 하부면(452, 도 20)에 부착될 수 있다. 플라이 캐리어(450)의 측부(454, 도 20)는 인장력 관리 시스템(400)의 인장 아암(414)에 부착될 수 있다. 스톰프 시스템(300, 도 6), 인장력 관리 시스템(400), 및 성형 시스템(500, 도 6)은 플라이 캐리어(450)가 성형 툴(220)의 코스(460, 도 6)에서 떨어져 벗겨질 수 있게 된 후, 제1 스팬방향 위치에서 성형 툴(220, 도 6)에 플라이 캐리어(450)를 일치시키도록 협력하는 방식으로 작동될 수 있다. 빈 플라이 캐리어(450)는 인장력 관리 시스템(400)의 인장 아암(414, 도 6)에서 분리될 수 있으며, 코스(460)를 가진 새로운 플라이 캐리어(450)가 인장 아암(414)에 부착될 수 있다.
스트링거 성형 장치(200, 도 7)는 스트링거 성형 레인(202)을 따라 다음 스팬방향 위치로 움직일 수 있으며, 재료의 제2 코스는 재료의 제1 코스와 말단과 말단을 잇는 관계로 성형 툴(220)에 적용될 수 있다. 과정은 성형 툴(220, 도 6)의 원하는 길이에 따라 말단과 말단을 잇는 관계로 일련의 코스(460, 도 6)를 적층하도록 반복될 수 있다. 추가로 플라이는 스트링거의 원하는 플라이 적층 순서가 달성될 때까지, 전술된 방식으로 앞서 적층된 플라이 위에 적용될 수 있다. 적층이 완성된 이후, 완료된 적층은 완전한 스트링거를 형성하기 위한 경화 및/또는 조립을 위해 성형 툴(220)로부터 제거될 수 있다. 비록 도 7에 단일 스트링거 성형 레인(202)이 도시되어 있지만, 임의의 수량의 스트링거 성형 레인(202)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 다수의 블래이드 스트링거(122, 도 2) 성형 레인(202)과 다수의 모자형 스트링거(124, 도 48) 성형 레인(202)이 동일한 현장에서 작동될 수 있다.
도 8은, 성형 툴(220)을 따른 다양한 스팬방향 위치에서 일련의 개별 코스(460, 도 6)의 연속 적용을 용이하게 하기 위해 한 쌍의 카 레일(204, car rails)을 따라 움직일 수 있게 되어 있는 성형 카(260, forming car)로서 구성된 스트링거 성형 장치(200)의 예시이다. 성형 툴(220)은 임의의 길이로 제공될 수 있다. 예를 들어, 항공기 날개에서, 스트링거를 위한 성형 툴(220)은 130피트(feet)까지의 길이 또는 그 이상의 길이를 가질 수 있다. 도 8에서, 카 레일(204)은 성형 툴(220)을 지지하는 툴 테이블(246)에 장착된다. 그러나, 카 레일(204)은 작업장(shop floor) 또는 다른 면에 장착될 수 있다. 전술한 바와 같이, 성형 툴(220)은 T-형상 단면을 가진 블래이드 스트링거(122)를 성형하기 위한 블래이드 성형 툴(222)로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 성형 툴(220)은 모자형 단면을 가진 모자형 스트링거(124)를 성형하기 위한 모자형 성형 툴(224)로 구성될 수 있다. 그러나, 성형 툴(220)은 이에 국한되지 않고, 다양한 다른 단면 형상 중 하나로 제공될 수 있다.
본 발명에서, 스트링거 성형 장치(200)의 다양한 구성요소의 구조 및 작업은 직사각형 좌표계를 참고로 설명될 수 있다. 예를 들어, 도 8-9에서, X 방향은 툴 테이블(246)의 길이 방향으로 설명될 수 있다. 전술한 바와 같이, 스트링거 성형 장치(200)는 X 방향을 따라 움직일 수 있다. Y 방향은 툴 테이블(246)의 폭을 가로지르는 횡방향(230)으로서 설명될 수 있다. 각각의 성형 빔(502)(도 6)은 Y 방향을 따라 움직일 수 있다. Z 방향은 보통 X-Y 평면에서 설명될 수 있다. 코드 프레임(280)의 각 말단부는 Z 방향을 따라 독립적으로 움직일 수 있다.
도 8에서, 스트링거 성형 장치(200)d는 코드 프레임(280)을 지지하기 위해 프레임 조립체(262)를 포함할 수 있다. 프레임 조립체(262)는 평행한 카 레일(204)과 같은 트렉 시스템에 장착될 수 있다. 그러나, 도시되지 않은 실시예에서, 스트링거 성형 장치(200)는 정지 또는 비-이동될 수 있으며, 작업장 또는 다른 비 이동 부분에 연결될 수 있다. 본 발명에서, 프레임 조립체(262)는 마주하는 한 쌍의 말단 프레임(264)을 가질 수 있다. 말단 프레임(264) 각각은 카 레일(204)에서 지지될 수 있는 프레임 피트(268, frame feet)에서 마무리될 수 있는 프레임 레그(266, frame legs)를 구비할 수 있다. 코드 프레임(280)의 각 말단부는 말단 프레임(264)으로 연결될 수 있다. 스트링거 성형 장치(200)는 전기 장치, 스위치, 와이어, 연결기, 및 다른 구성요소를 수용하기 위한 하나 이상의 전기 외함(270)을 구비할 수 있다. 스트링거 성형 장치(200)는 말단 프레임(264)과 코드 프레임(280) 구성요소 사이에서 연장된 전기 와이어를 지지하기 위한 하나 이상의 케이블 캐리어(296, cable carrier)를 구비할 수 있다. 공압 실린더 및 액추에이터를 위한 에어 탱크(272, air tank)와 같은 추가 장치들은 또한 코드 프레임(280)에 장착될 수 있다.
도 9는 코드 프레임(280)이 프레임 조립체(262)의 말단 프레임(264)에 연결될 수 있는 방식의 예시를 나타내는 스트링거 성형 장치(200)의 측면도이다. 코드 프레임(280)은 코드 프레임(280)의 길이 방향을 따라 연장된 한 쌍의 측면 빔(282)을 구비할 수 있다. 스트링거 성형 장치(200)의 본 실시예에서, 측면 빔(282)은 도 19에 가장 잘 나타난 것처럼, 측면 빔(282)들 사이에 연장되는 말단 빔(284)에 의해 상호연결될 수 있다. 말단 빔(284)은 코드 프레임(280)의 마주하는 말단부에 위치될 수 있다. 측면 빔(282)은 또한 하나 이상의 크로스 빔(286, cross beams)(도 15)에 의해 상호 연결될 수 있다. 크로스 빔(286)은 말단 빔(284)과 평행한 방향일 수 있으며 측면 빔(282)들 사이에서 연장될 수 있다. 도시된 실시예에서, 크로스 빔(286)은 측면 빔(282)의 상부에 장착될 수 있다.
도 9-10을 참고하여, 코드 프레임(280)의 각 말단부는 Z 축을 따른 코드 프레임(280)의 말단부의 미끄러지는 움직임을 허용할 수 있는 한 쌍의 코드 프레임 가이드 레일(294, guide rails)에 의해 말단 프레임(264)에 연결될 수 있다. 한 쌍의 Z 액추에이터(288)(예컨대, 서보모터(servomotors))는 각 말단 프레임(264)에 연결될 수 있다. Z 액추에이터(288) 각각은 말단 프레임(264)에 장착된 Z 액추에이터 가이드 레일(290)을 따라 움직일 수 있다. 각각의 Z 액추에이터(288)는 프레임 링크(292)에 의해 코드 프레임(280)으로 연결될 수 있다. 코드 프레임(280)의 각 말단부에서 Z 액추에이터(288)는 Z 방향을 따라 코드 프레임(280)의 각 말단부의 수직 위치에 적용되기 위해 동기화 방식으로 독립적으로 작동될 수 있다. Z 액추에이터(288)의 차동 작동은 툴 테이블(246)의 상부에 대해 코드 프레임(280)의 피치 각도(pitch angle) (B)를 조정하기 위해 허용될 수 있다. 예를 들어, Z 액추에이터(288)는 코드 프레임(280)의 피치 각도 (B)가 말단 프레임(264) 사이에서 주어진 위치(예컨대, 중간점)에서 성형 툴(220)의 스팬방향 곡률(228)의 국부적인 접선(도시되지 않음)과 일반적으로 평행한 방향이 되도록 조정될 수 있다.
도 11은 카 레일(204)에 장착된 말단 프레임(264)을 나타내는 스트링거 성형 장치(200)의 후면도이다. 프레임 레그(266, frame legs)는 툴 테이블(246)에 지지된 성형 툴(220) 양쪽에 벌려진 것으로 나타난다. 또한 코드 프레임(280)의 말단부의 수직 위치를 조정할 때 Z 액추에이터(288)의 수직 움직임을 가이드하기 위한 Z 액추에이터 가이드 레일(290, guide rails)이 도시된다. 플라이 캐리어(450)는 성형 툴(220) 위에 인장 아암(414)에 의해 지지된 것으로 도시된다. 플라이 캐리어(450) 위에 배치된 것은 스톰프 풋(310)의 중앙으로 위치한 배열의 양측의 노즈피스(552)의 좌우 배열이다.
도 12-14는 블래이드 스트링거(122, 도 2)를 성형하기 위해 수행될 수 있는 성형 툴(220)의 예시에 대한 단면도이다. 성형 툴(220)은 툴 테이블246, 도 11)에 장착되며, 카 레일(204) 사이에 배치된다. 성형 툴(220)은 성형 과정 중 플라이 캐리어(450)(도 11)를 성형 툴(220)에 고정하기 위해 중앙 데이텀(234, center datum)을 갖는다. 성형 툴(220)은 또한 왼쪽 스트링거 반쪽(108)과 오른쪽 스트링거 반쪽(108)을 적층하기 위한 툴 윤곽(236)을 갖는다. 적층이 완료된 이후, 좌우측 스트링거 반쪽(108)들은, 도 2-5에 도시되고 전술한 바와 같이, 성형 툴(220)에서 제거될 수 있으며 완성된 블래이드 스트링거(122)를 성형하기 위해 조립될 수 있다.
도 12에서, 성형 툴(220)의 상부의 중앙 데이텀(234)의 양측의 플랜지 윤곽(238, flange contours)은 성형 툴(220)의 측면의 웹 윤곽(240, web contours)에 대해 수직으로 지향될 수 있다. 플랜지 윤곽(238)은 성형 툴(220)의 길이를 따라 연장될 수 있는 평평하고, 수평으로 지향된 중앙 데이텀(234)에 의해 나뉜다. 중앙 데이텀(234)은 바람직하게, 일련의 스톰프 풋(310)(도 11)이 성형 툴(220)에 플라이 캐리어(450)(도 11)를 눌러 고정할 수 있는, 성형 툴(220)의 평평한 구역을 제공한다. 이와 같이, 중앙 데이텀(234)은 성형 툴(220)에 대한 인덱싱 기능(indexing feature)으로 작용한다.
도 13은 성형 툴(220)을 따라 다른 스팬방향 위치에 성형 툴 윤곽(236)을 나타낸다. 플랜지 윤곽(238)은 성형 툴(220)의 양측의 수직 웹 윤곽(240)에 대해 직교하지 않는 플랜지 각도(118)로 지향된다. 도 14는 도 13에 도시된 플랜지 각도(118)에 대해 증가된 플랜지 각도(118)를 가진 성형 툴(220)을 따라 다른 스팬방향 위치의 성형 툴 윤곽(236)을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 성형 툴(220)은 다양한 성형 툴 윤곽(236)의 임의의 한 변형으로 제공될 수 있으며, 도 12-14에 도시된 블래이드 성형 툴(222)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 성형 툴(220)은, 하기에 더 자세히 설명된 것처럼, 모자형 구조를 가진 모자형 스트링거(124, 도 48)를 성형하기 위한 모자형 성형 툴(224, 도 47)로 구성될 수 있다.
도 15는 스톰프 시스템(300), 인장력 관리 시스템(400), 및 코드 프레임(280)에 조립된 성형 시스템(500)의 사시도이다. 코드 프레임(280)에 장착된 시스템의 방향 및 동작은 X'축(X 프라임), Y'축(Y 프라임), 및 Z'축(Z 프라임)의 용어로 명시될 수 있다. X'축은 성형 빔(502)의 길이를 따라 연장되는 것으로 설명될 수 있다. Y'축은 X'축에 수직한 방향이며, 말단 빔(284) 및/또는 코드 프레임(280)의 크로스 빔(286, cross beams)의 방향으로 설명될 수 있다. Z'축은 보통 X'-Y' 평면을 지향한다. 인장력 관리 시스템(400)의 인장 아암(414)과, 성형 시스템(500)의 성형 빔(502)는 Z'축을 따라 움직이는 것으로 설명될 수 있다.
도 16은 코드 프레임(280)에 조립된 스톰프 시스템(300)과, 인장력 관리 시스템(400), 및 성형 시스템(500)의 평면도이다. 도시된 실시예에서, 스톰프 시스템(300)은 코드 프레임(280)의 말단 빔(284) 사이에서 연장될 수 있는 중앙으로 위치한 스톰프 빔(302)을 포함할 수 있다. 인장력 관리 시스템(400)은 코드 프레임(280)의 측면에 평행한 방향의 평행한 한 쌍의 인장 아암(414)을 구비할 수 있다. 성형 시스템(500)은 중앙 스톰프 빔(302)과 코드 프레임(280)의 측면 빔(282) 사이에 각각 위치한 평행한 한 쌍의 성형 빔(502)을 포함할 수 있다. 늘어서 배치된 성형 모듈(520)은 중앙 스톰프 빔(302)의 양측의 성형 빔(502) 각각에 장착된 것으로 도시된다.
도 17은 코드 프레임(280)에 장착된 스톰프 시스템(300), 인장력 관리 시스템(400), 및 성형 시스템(500)의 측면도이다. 스톰프 빔 액추에이터(304)는 스톰프 빔(302)의 양쪽 말단에 위치할 수 있다. 마찬가지로, 성형 시스템(500)의 성형 Z' 액추에이터(504)와 성형 Y 액추에이터(514)는 성형 빔(502)의 양쪽 말단에 위치할 수 있다. 일련의 성형 모듈(520)은 성형 빔(502) 각각의 길이를 따라 균일하게 분배될 수 있다. 인장력 관리 시스템(400)의 액추에이터(406, 410)(도 18) 및 평형 실린더(408, 412)(도 18)는 코드 프레임(280)의 양측 말단에 배치될 수 있다.
도 18은 한 쌍의 인장 아암(414)의 동작을 제어하기 위한 액추에이터(406, 410) 및 평형 실린더(408, 412) 세트를 나타내는, 인장력 관리 시스템(400)의 측면도이다. 인장 아암(414)은 코드 프레임(280)의 양쪽 측면을 따라 연장되며 선회 지점(420)에 대해 각도로 회전(선회)할 수 있고 수직으로 움직일 수 있다. 전술한 바와 같이, 각 인장 아암(414)은 다른 인장 아암(414)에 따라 움직인다. 그러나. 인장 아암(414)은 성형 툴(220, 도 11)에 대해 플라이 캐리어(450)(도 11)를 지지하고 배치하기 위해 동기화된 방식으로 작동될 수 있다. 게다가, 인장 아암(414)은 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462, 도 33)을 유지하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 플라이 캐리어(450)는 복합재 재료의 코스(460)와 같은, 재료 층(458, 도 6)를 지지하도록 구성될 수 있다. 어떤 실시예에서, 재료 층(458)은 플라이 캐리어(450)의 하부면(452)에 떨어질 수 있게 부착될 수 있다.
도 19는 한 쌍의 다른 인장 아암(414)과 유사한 방식으로 작동되고 구성될 수 있는 인장력 관리 시스템(400)의 인장 아암(414) 중 하나의 예시에 대한 사시도이다. 전술한 바와 같이, 인장 아암(414) 각각은 액추에이터와 평형 실린더 세트를 구비할 수 있다. 각 인장 아암(414)은 플라이 캐리어(450)의 측부(454)를 따라 연장되는 스케쳐 레일(456, stretcher rail)(도 33-42)을 지지하도록 구성된 인장 빔(416)을 포함할 수 있다. 인장 아암(414)은 인장 빔(416)의 양측 각각에서 횡방향으로 연장된 한 쌍의 선회 아암(418)으로 조립될 수 있다.
도 20은 인장력 관리 시스템(400)의 후면도이다. 인장 아암(414)의 각 말단부는 코드 프레임(280)에 인장 아암(414)을 연결할 수 있고 코드 프레임(280)에 대해 인장 아암(414)의 수직 위치를 제어할 수 있는 인장 아암 수직 위치 액추에이터(406)을 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 각 인장 아암 수직 위치 액추에이터(406)는 인장 아암 장착 브라켓(404, bracket)에 의해 코드 프레임(280)의 말단 빔(284)에 장착될 수 있다. 인장 아암 지지 브라켓(402)은 인장 아암 수직 위치 액추에이터(406)에 연결될 수 있다. 전기-기계 액추에이터(예컨대, 서보모터)로서 명시되었지만, 인장 아암 수직 위치 액추에이터(406)는 코드 프레임(280)에 대해 인장 아암(414)의 수직 이송을 용이하게 하는 어떤 구성으로도 제공될 수 있다. 하나의 실시예에서, 인장 아암 수직 위치 액추에이터(406)는 코드 프레임(280)에 대해 인장 아암(414)을 수직으로 배치하기 위한 볼=스크류 액추에이터(ball-screw actuator)일 수 있다.
도 20에서, 회전 위치 액추에이터(410)는 선회 아암(418)의 각각에 연결될 수 있다. 각 인장 아암(414)을 위한 회전 위치 액추에이터(410) 쌍은 선회 지점(420)에 대해 선회 아암(418)을 회전하고 코드 프레임(280)에 대해 선회 아암(418)의 각 위치를 조정하기 위해 동기화 방식으로 작동될 수 있다. 수직 평형 실린더(408)는 각각 인장 아암 지지 브라켓(402)에 장착될 수 있다. 각 인장 아암(414)의 수직 평형 실린더(408)는 수직 이송중 인장 아암(414)의 질량의 균형을 잡기 위해 그리고 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462, 도 33)을 측정하고 유지하기 위해 동기화 방식으로 작동될 수 있다.
게다가, 하나 이상의 회전 평형 실린더(412)는 각 인장 아암 지지 브라켓(402, 도 20)에 장착될 수 있다. 각 인장 아암(414)의 회전 평형 실린더(412, 도 20)는 인장 아암의 선회 도중 인장 아암(414, 도 20)의 질량의 균형을 잡기 위한 방식으로 작동될 수 있다. 이런 방식으로, 평형 실린더(408, 412)(도 20)는 성형 툴(220, 도 11) 위에 플라이 캐리어(450) 및 재료 층(458, 도 20)를 성형하고 일치시키기는 과정 중, 그리고 플라이 캐리어(450, 도 20)를 벗기는 과정 중, 소정의 범위 내에서 수직 및 회전 위치 액추에이터(406, 410, 도 20)가 플라이 캐리어(450) 내의 횡방향 인장력(462, 도 33)을 측정하고 유지할 수 있게 한다. 수직 위치 액추에이터(406) 및 수직 평형 실린더(408)이 작동하고 있을 때, 수직 위치 액추에이터(406)가 회전 위치 액추에이터(410)로부터의 영향 없이 플라이 캐리어(450)의 횡방향 힘을 정확하게 측정할 수 있도록, 회전 위치 액추에이터(410)와 회전 평형 실린더(412)는 작동하지 않을 수 있다.
블래이드 성형 툴(222, 도 8)에 적층된 탄소 섬유 단방향 플라이 재료의 코스에서의 횡방향 인장력(462, 도 33)의 크기에 대한 실시예에서, 인장력 관리 시스템(400)은 플라이 캐리어(450, 도 20)의 횡방향 측부(454, 도 11)를 따른 선형 인치 당 약 0.2-0.8 파운드(pli)의 범위 내에, 더 바람직하게는, 약 0.5(pli)의 횡방향 인장력(462)을 측정하고 유지하도록 구성될 수 있다. 60인치의 길이를 가진 플라이 캐리어(450)에 대해, 각각의 인장 아암(414, 도 20)의 횡방향 인장력(462)의 총 크기는 약 30파운드(예컨대, 0.5 psi x 60인치)일 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 횡방향 인장력(462)의 크기는 코스(460, 도 20)가 형성되는 재료 시스템, 플라이 캐리어(450)가 형성되는 재료, 성형 툴(220, 도 11)의 형상, 플라이 캐리어(450)의 측폭, 및 다른 요인에 의존할 수 있다.
도 21은 성형 툴(220, 도 11) 위에 플라이 캐리어(450, 도 11) 및 재료 층(458, 도 11)를 고정하도록 구성된 스톰프 시스템(300)의 예시에 대한 사시도이다. 도 22는 스톰프 시스템(300)의 측면도이다. 스톰프 빔(302)은 코드 프레임(280)의 양측의 말단 빔(284) 사이에서 연장될 수 있다. 스톰프 빔 말단 브라켓(306)은 스톰프 빔(302)의 각 말단부에 장착될 수 있다. 각 스톰프 빔 말단 브라켓(306)은 스톰프 빔 액추에이터(304)에 연결될 수 있다. 스톰프 빔 액추에이터 브라켓(308)은 스톰프 빔 액추에이터(304)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 도시된 실시예에서, 스톰프 빔 액추에이터(304)는 전기-서보 모터(electro-servo motors)로 구성될 수 있다. 그러나, 스톰프 빔 액추에이터(304) 공압 액추에이터, 전기기계 액추에이터, 또는 어떤 다른 액추에이터 구성 또는 이들의 조합으로 제공될 수 있다. 스톰프 빔 액추에이터(304)는 코드 프레임(280)에 대해 스톰프 빔(302)을 배치하기 위해 Z'축을 따라 스톰프 빔(302)을 움직이기 위해 동기화 방식으로 작동될 수 있다.
도 23은 스톰프 빔(302)에 의해 지지되는 일련의 스톰프 풋 액추에이터(312)의 사시도이다. 도시된 실시예에서, 스톰프 빔 액추에이터(304, 도 22)는 스톰프 빔(302)의 아래쪽에 장착될 수 있다. 스톰프 풋 액추에이터(312) 각각은 위치 피드백을 가진 가이드된 공압 실린더(314)로 구성될 수 있다. 각 스톰프 풋(310)은 공압 실린더(314)의 늘어나고 줄어드는 방향에 의해 정의된 Z"축(Z 더블프라임)을 따라 움직일 수 있다. 각 스톰프 풋 액추에이터(312)의 작동하는 말단부는 스톰프 풋(310)을 수용하기 위해 채널(channel)을 가진 스톰프 세그먼트(316, stomp segment)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 스톰프 풋(310)은 성형 툴(220, 도 11)에 플라이 캐리어(450)를 고정하는 도중 플라이 캐리어(450)의 진공 지원 보존을 위한 진공 플레넘(vacuum plenum)을 선택적으로 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 신축성있는 스톰프 스트립(318, stomp strip)은 다수의 스톰프 세그먼트(316)를 가로질러 연장될 수 있다. 스톰프 스트립(318)은 성형 툴(220)의 스팬방향 곡률(228, 도 10)에 일치시키도록 구성된 연속 스트립일 수 있다. 스톰프 스트립(318)은 각 스톰프 풋(310)에 의해 성형 툴(220)에 대해 플라이 캐리어(450)로 적용된 점 하중을 분배할 수 있다.
하기에 더욱 자세히 설명된 것처럼, 스톰프 빔 액추에이터(304)(도 22)는 성형 툴(220)(도 11)의 중앙 데이텀(234, 도 12) 위에 플라이 캐리어(450, 도 11)와 재료 층(458, 도 11)를 고정하도록 작동할 수 있다. 스톰프 빔 액추에이터(304)는 플라이 캐리어(450)의 측방향 위치를 고정할 수 있으며 이로써 성형 과정 중 성형 툴(220)에 대한 플라이 캐리어(450)의 측방향 움직임을 막을 수 있다. 하기에 더욱 자세히 설명된 것처럼, 하나 이상의 스톰프 풋 액추에이터(312, 도 22)는 성형 툴(22)의 초기 고정 중 성형 툴(220)과 스톰프 풋(310)의 접촉을 측정하기 위한 위치 측정기를 포함할 수 있다.
도 24-27은 성형 모듈(520)의 평행한 배열을 이용하여 성형 툴(220, 도 11)에 플라이 캐리어(450, 도 11) 및 재료 층(458, 도 11)을 성형하고 일치시키기 위한 성형 시스템(500)의 예시를 나타낸다. 성형 모듈(520)은 노즈피스를 작동시킬 수 있다. 이와 같이, 성형 시스템(500)은 성형 툴(220)의 윤곽을 따라 측방향(230)으로 쓸어내기 위한 동기화된 방식으로 독립적으로 작동될 수 있고 성형 툴 윤곽(236)에 플라이 캐리어(450) 및 재료 층(458)을 일치시킬 수 있는 노즈피스(552)의 평행한 배열을 제공한다. 게다가, 성형 모듈(520) 기질에 재료 층(458)을 압축하는 노즈피스(552, 도 29)에 의해 적용된 압축 압력의 크기를 측정하고 제어할 수 있다. 본 발명에서, 기질은 성형 툴(220) 또는 앞서 적층된 재료 층(458)으로서 설명될 수 있다.
도 25-26은 코드 프레임(280, 도 33)에서 지지될 수 있는 성형 시스템(500)의 측면도와 평면도를 각각 나타낸다. 전술한 바와 같이, 성형 시스템(500)은 성형 툴(220) 근처에 일련의 성형 모듈(520, 도 6)을 배치하기 위해 코드 프레임(280)에 대해 동기화된 방식으로 움직일 수 있는 한 쌍의 성형 빔(502)을 구비할 수 있다. 각 성형 빔(502)은 코드 프레임(280)에 움직일 수 있게 연결될 수 있다.
도시된 실시예에서, 각 성형 빔(50l, 도 25)의 양측 말단부 및 근처의 중간점은 각 위치에서 Z' 가이드 브라켓(508)에 의해 코드 프레임(280, 도 33)의 각 크로스 빔(286, 도 25)에 연결될 수 있다. Z' 슬라이더 브라켓(512, slider bracket)(도 25)은 각 Z' 가이드 브라켓에 포함될 수 있는 Z' 가이드 레일(510, 도 25)에 수직으로 미끄러지게 결합될 수 있으며, Z'축을 따라 성형 빔(502)의 움직임을 가능하게 한다. 각 Z' 슬라이더 브라켓(512)은 또한 Y'축을 따라 성형 빔(502)의 움직임을 가능하게 하고 크로스 빔(286)의 아래쪽에 장착될 수 있는 크로스 빔 레일(518, 도 26)에 미끄러질 수 있게 결합될 수 있다.
성형 빔(502, 도 26)의 말단부는 성형 Z' 액추에이터(504, 도 26)를 각각 구비할 수 있다. 성형 Z' 액추에이터 브라켓(506)(도 26)은 코드 프레임(280, 도 18)에 대해 Z' 방향을 따라 성형 빔(502)을 작동하기 위한 성형 Z' 액추에이터(504)에 Z' 슬라이더 브라켓(512, 도 26)을 연결할 수 있다. 성형 빔(502) 각각의 말단부는 성형 Y 액추에이터 브라켓(516, 도 26)을 통해 Z' 슬라이더 브라켓(512)에 작동가능하게 연결될 수 있는 성형 Y 액추에이터(514, 도 26)를 또한 구비할 수 있다. 성형 Y 액추에이터(514)는 코드 프레임(280)에 대해 Y 방향을 따라 성형 빔(502)을 이송할 수 있다. 성형 Z' 액추에이터(504)와 성형 Y 액추에이터(514)는 성형 툴(220, 도 14)에 대해 성형 빔(502)을 배치하기 위해 동기화 방식으로 작동될 수 있다.
도 27은 성형 시스템(500)의 성형 빔(502)에 장착된 성형 모듈(520)의 예시를 나타내는 성형 시스템(500)의 후면도이다. 성형 모듈(520)은 플라이 캐리어(450) 및 재료 층(458)을 성형 툴(220)에 일치시키는 과정 중 성형 툴(220, 도 11)에 대해 노즈피스(552)를 배치하기 위해 Z" 방향(Z 더블 프라임)을 따라 움직일 수 있다. 성형 모듈(520)은 또한 일치시키는 과정 중 Y' 방향을 따라 노즈피스(552)를 움직이기 위해 작동될 수 있다.
도 28은 성형 모듈(520)의 예시이다. 전술한 바와 같이, 일련의 성형 모듈(520)은 성형 빔(502, 도 27) 각각에 장착될 수 있다. 성형 모듈(520) 각각은 툴 윤곽(236, 도 12)에 또는 앞서 적용된 재료 층(458)(도 11)에 플라이 캐리어(450)(도 11) 및 재료 층(458)(예컨대, 복합재 재료의 코스(460))(도 11)을 일치시키도록 압축하기 위한 방식으로 작동될 수 있는 노즈피스(552)(도 29)를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 성형 모듈(520)은 모듈 장착 브라켓(524)에 의해 성형 빔(502)에 연결된 성형 모듈 프레임(522)을 포함할 수 있다. 모듈 장착 브라켓(524)은 예컨대 성형 빔(502)의 아래쪽과 같은 성형 빔(502)에 체결될 수 있다. 모듈 장착 브라켓(524)은 종력 실린더(520)에 의해 작동될 때 성형 빔(502)에 대해 성형 모듈(520)의 수직 동작(예컨대, Z"축을 따라)을 가이드하기 위한 성형 모듈 프레임(522)의 성형 모듈 가이드 레일(526)에 미끄러지게 결합될 수 있는 모듈 장착 슬라이더 브라켓(528)을 포함할 수 있다. 도 27-31이 수직으로 향하고 있는 Z"축을 나타내고 있지만, 성형 모듈(520)은 Z"축이 수직에서 약간 벗어나거나 수직이 아닌 성형 빔(502)에 장착될 수 있다.
이와 같이, 성형 모듈(520)(도 28) 각각은 성형 과정 중 성형 툴(220, 도 11)에 대해 노즈피스(552, 도 29)의 측방향 위치 및/또는 수직 위치를 제어하기 위한 하나 이상의 성형 모듈 메커니즘(forming module mechanisms) 또는 액추에이터(530, 도 27)를 구비할 수 있다. 게다가, 노즈피스(552)의 측방향 위치 및/또는 수직 위치를 제어하기 위한 하나 이상의 성형 모듈 메커니즘 또는 액추에이터는 성형 툴(220)에 대해 플라이 캐리어(450, 도 11)에 노즈피스(552)에 의해 적용된 압축 압력을 측정하고 동적으로 조절하기 위한 능력을 포함할 수 있다.
블래이드 스트링거를 성형하기 위한 도 8-31 및 33-42에 도시된 성형 장치(200)의 예시에서, 노즈피스(552)(도 29)의 수직 위치 및/또는 횡방향 위치를 제어하기 위한 성형 모듈 메커니즘 또는 액추에이터(530, 도 27)는 각각의 성형 모듈(520)(도 28)을 위해 종력 실린더(532, 도 28) 및 횡력 실린더(540, 도 28)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 종력 실린더(532) 및/또는 횡력 실린더(540)는 공기 탱크(272, 도 8)에 의해 공급될 수 있는 공압 압력을 매게로 작동하는 공압 실린더일 수 있다. 종력 실린더(532)는 성형 모듈 프레임(522, 도 28)에 장착될 수 있고 전기-서보 위치 제어를 통한 위치 피드백(feedback)을 포함할 수 있다. 종력 실린더(532)는, 전술한 것처럼, Z"(Z 더블 프라임)방향을 따라 성형 모듈(520)과 부착된 노즈피스(552)의 위치와 동작을 제어할 수 있다. Z" 방향은 종력 실린더(532)에서 연장되고 수축될 수 있는 수직 실린더 로드(532, rod, 도 28)의 작동 방향과 평행할 수 있다. 도 30-31은 각각 수축된 위치(도 30)와 연장된 위치(도 31)의 종력 실린더(532)를 가진 성형 모듈(520)을 나타낸다.
종력 실린더(532, 도 28)는 수직 실린더 로드의 위치를 고정하기 위한 메커니즘을 포함할 수 있다. 예컨대, 종력 실린더(532)는 명령에 따라 성형 모듈(520,도 28)과 노즈피스(522, 도 29)의 수직 위치를 고정하기 위한 수직 실린더 로드 고정구(536, 도 28)를 구비할 수 있다. 게다가, 종력 실린더(532)는 성형 과정 중, 플라이 캐리어(450, 도 11)에 노즈피스(552)에 의해 가해진 압축 압력을 측정하기 위한 위치 피드백을 포함할 수 있다. 위치 피드백은 종력 실린더(532)가 소정의 범위 내에서 노즈피스(552)의 압축 압력을 유지할 수 있게 한다.
횡력 실린더(540, 도 28)는 성형 모듈(520, 도 28)의 횡력 메커니즘(538)(도 28)의 일부분일 수 있다. 횡력 실린더(540)는 성형 툴(220, 도 11)에 대해 노즈피스(552)(도 29)의 측방향 동작을 제어할 수 있다. 횡력 실린더(540)는 성형 모듈 프레임(522, 도 28)에 장착될 수 있으며, 위치 피드백(예컨대, 전기-서보 위치 제어)을 포함할 수 있다. 횡력 메커니즘(538)은 횡력 실린더(540)에서 측력 로드의 연장 및 수축을 제어함으로써 Y' 방향을 따라 노즈피스(552)의 위치 및 동장을 제어할 수 있다. Y' 방향은 성형 모듈에 포함될 수 있는 하나 이상의 노즈피스 레일(548, 도 28)의 길이방향과 평행할 수 있다.
도 28-31은 성형 모듈(520)에서, 성형 모듈 프레임(522)의 아래쪽과 같은 곳에 장착될 수 있다. 노즈피스 슬라이더 브라켓(546, nosepiece slider bracket)은 노즈피스 레일(548)에 미끄러지게 결합되고 장착될 수 있다. 노즈피스 슬라이더 브라켓(546)은 횡력 실린더(540)에서 연장된 측방향 실린더 로드(542)의 수축과 연장에 의해 노즈피스 레일(548)을 따라 측방향으로 움직일 수 있다. 연결(544)은 측방향 실린더 로드(542)를 노즈피스 슬라이더 브라켓(546)으로 연결할 수 있으며, 측방향 실린더 로드(542)의 선형(예컨대, 수직) 동작을 노즈피스 슬라이더 브라켓(546)의 측방향 동작으로 전환할 수 있다. 도 29는 측방향으로 미끄러지는 노즈피스에 횡력 실린더(540)를 상호 연결시키는 연결(544)을 나타내도록 제거된 측면 플레이트(plate)를 가진 성형 모듈(520)의 측면도이다. 노즈피스 슬라이더 브라켓(546)은 노즈피스 채널 세그먼트(550, nosepiece channel segment)를 포함할 수 있다. 노즈피스 채널 세그먼트(550)는 노즈피스를 지지하도록 구성될 수 있다.
도시된 실시예에서, 노즈피스 채널 세그먼트(550)는 노즈피스 채널 세그먼트(550, 도 30) 및 노즈피스(552,도 30)가 성형 툴(220, 도 11)의 국부적인 윤곽과 스팬방향 볼록하고 오목한 곡률에 일치되고 구부러지게 할 수 있는 슬롯을 구비할 수 있다. 하나의 실시예에서, 노즈피스(552)는 최소 약 3000인치 또는 그 이하의 오목 반경(128, 도 2)에서, 최대 약 5800인치 또는 그 이상의 볼록 반경까지의 범위의 스팬방향 곡률(228)에 일치되도록 구성될 수 있다. 그러나, 노즈피스(552)는 50인치보다 작은 곡률의 볼록 및/또는 오목 반경에 일치하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 노즈피스(552)는 성형 툴(220)의 10인치 길이 내에서 적어도 0.030인치 또는 그 이상의 성형 툴 윤곽에서의 국부적인 변화에 일치되도록 구성될 수 있다. 스트링거 성형 장치(200)는 노즈피스(552)가 플라이 캐리어(450)와 재료 층(458)을 단일 코스(460)의 길이를 따른 성형 툴(220)의 볼록 스팬방향 곡률과 오목 스팬방향 곡률 모두에 맞출 수 있도록 구성될 수 있다.
노즈피스(552)는 성형 모듈(520, 도 30)의 배열이 인접한 노즈피스(552)들 사이의 상대적으로 작은 틈에 끝에서 끝으로의 노즈피스(552)의 배열을 제공하도록 구성되고 크기가 정해질 수 있다. 노즈피스(552)는, 이에 한정하지 않고, 다양한 다른 크기, 형태, 및 구성 중 어느 하나로 제공될 수 있다. 도시된 실시예에서, 노즈피스(552)는 속이 빈 것일 수 있다. 그러나, 노즈피스(552)는 속이 찬 고형 부재로 형성될 수 있다. 노즈피스(552)는 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어(450, 도 33)에 압축 압력의 정밀한 적용을 허용하는 재료로 형성될 수 있다. 노즈피스(552)의 외부면은 성형 과정 중 노즈피스(552)가 낮은 마찰 저항으로 플라이 캐리어(450)를 따라 미끄러지게 하는 폴리메트릭 재료(polymeric material)(예컨대, 나일론(NylonTM))와 같은 저 마찰 재료로 형성될 수 있다.
도 32는 스트링거를 적층하는 방법(600)에 포함될 수 있는 하나 이상의 작업에 대한 흐름도이다. 하나 이상의 작업은 이곳에 명시된 것과 같은 스트링거 성형 장치(200, 도 11)를 이용하여 수행될 수 있다. 방법(600)은 재료 층(458)(예컨대, 복합재 재료의 코스(460))을 플라이 캐리어(450)에 장착하는(또는 부착하는) 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 재료 층(458)(도 33)은 예컨대, 플라이 캐리어(450)의 하부면(452)으로 재료 층(458)을 뗄 수 있도록 부착함으로써 플라이 캐리어(450)의 하부면(452, 도 33)에 적용될 수 있다. 플라이 캐리어(450)는 인장력 관리 시스템(400)의 인장 아암(414)으로 플라이 캐리어(450)의 측부(454, 도 33)를 부착함으로써 스트링거 성형 장치(200)로 실려질 수 있다. 플라이 캐리어(450)의 양측 말단부는 지지되지 않고 자유로울 수 있다.
방법(600)의 단계(602)는 플라이 캐리어(450)에 부착된 재료 층(458)을 가진 플라이 캐리어(450)를 성형 툴(220) 위에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 도 33은 플라이 캐리어(450) 교환 위치의 스트링거 성형 장치(200, 도 11)의 예시에 대한 후면도이다. 도 33은 성형 툴(220)에 플라이 캐리어(450)를 성형하는 과정의 시작 이전의 각각의 초기 위치에서의 인장력 관리 시스템(400), 스톰프 시스템(300), 및 성형 시스템(500)을 나타낸다. 인장력 관리 시스템(400)의 인장 아암(414)은 성형 툴(220) 위의 플라이 캐리어(450)의 횡방향 측부(454)를 지지한다. 코드 프레임(280)(도 33)은 가장 높은 위치에 배치될 수 있고 툴 테이블(246)의 상부면과 평행하게 지향될 수 있다. 인장 아암(414)은 또한 가장 높은 위치에 있을 수 있으며 플라이 캐리어(450)가 일반적으로 평면이고 툴 테이블(246) 상부면과 평행하도록 지향될 수 있다.
스톰프 풋(310) 배열의 스톰프 풋 액추에이터(312)(도 33) 각각은 완전히 연장될 수 있으며 스톰프 빔(302)(도 33)은 가장 높은 위치로 수축될 수 있다. 하나의 배열에서, 스톰프 풋(310, 도 33) 각각은 일반적으로 평면인 플라이 캐리어(450, 도 33)에 대해 완전히 위에 그리고 접촉하지 않은 상태로 배치될 수 있다. 제공된 경우, 스톰프 풋 진공 시스템은 초기에 비작동 상태로 있을 수 있다. 성형 빔(502) 각각은(예컨대, 좌측 성형 빔과 우측 성형 빔)(도 31) 코드 프레임(도 33)에 대해 가장 높은 위치에 배치될 수 있으며 또한 Y축(예컨대, 스톰프 빔(302)에 가장 가까운)을 따라 내측 한계에 배치될 수 있다. 좌우측 성형 빔(502)의 배열의 각각의 성형 모듈(520)(도 29)은 종력 실린더(532)(예컨대, 공압)(도 30)로 완전히 수축된 수직 실린더 로드(534)(도 30)를 가질 수 있다. 게다가, 각각의 횡력 실린더(540)의 측방향 실린더 로드(542)(도 29)는 노즈피스(552)(도 29) 각각이 그 내측 한계에 있도록 완전히 연장될 수 있다.
방법(600)의 단계(604)는 코스 또는 재료 층에 의해 덮여지도록 성형 툴(220, 도 11)의 위치의 국부적인 코드 각도(도시되지 않음)를 보완하기 위해 플라이 캐리어(450, 도 11)의 피치 각도 (B)(도 10)를 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 피치 각도 (B)를 조정하는 단계는 코드 프레임(280)의 한쪽 또는 양쪽 말단에 적어도 하나의 Z 액추에이터(288, 도 11)를 작동하는 것과, Z 액추에이터(288)를 작동하는 것에 대응하여 성형 툴(220)에 대해 코드 프레임(280)의 피치 각도를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 피치 각도 (B)는 코드 프레임(280)의 각 말단에 선택적으로 배치될 수 있는 하나 이상의 광학 센서(도시되지 않음)에 의해 측정될 수 있다. 코드 프레임(280)은 각 말단에서 광학 센서에 의해 방출된 광학 빔이 끊어질 때까지 내려질 수 있다. 일부 실시예에서, 코드 프레임(280)은 플라이 캐리어(450)가 성형 툴(220)의 중앙 데이텀(234) 위로 약 6인치가 될 때까지 내려질 수 있다.
방법(600)의 단계(606)는 플라이 캐리어(450)의 길이방향 중앙 부분이 성형 툴(220)의 길이방향 곡률에 맞추도록 성형 툴(220) 위에 플라이 캐리어(450)를 다지는(stomping) 단계를 포함할 수 있다. 다지는 단계는 스톰프 풋(310)의 배열이 성형 툴(220)에 일치하고 플라이 캐리어(450)를 성형 툴(220)에 고정하여, 성형 툴(220)에 대해 플라이 캐리어(450)의 측면 위치를 고정할 때까지, 적어도 하나의 스톰프 빔 액추에이터(304)를 이용하여 코드 프레임(280)에 대해 스톰프 빔(302)을 수직으로 이송시키는 것을 포함할 수 있다. 더욱 자세하게는, 도 34를 참고하여, 단계(606)는 스톰프 풋 액추에이터(312)(예컨대, 공압 실린더) 각각을 연장시킴으로써 플라이 캐리어(450)를 미리 형성하는 것을 포함할 수 있으며, 스톰프 풋(310)이 플라이 캐리어(450)의 상부에 닿을 때까지 스톰프 빔(302)을 내리기 위해 스톰프 빔 액추에이터(304)를 작동하는 것을 포함할 수 있다.
진공이 제공된 경우, 스톰프 진공은 플라이 캐리어(450)의 중심선 인덱스를 설정하는 수단으로서 스톰프 풋(310)(도 34)의 배열로 플라이 캐리어(450)(도 34)를 진공 연결하도록 적용될 수 있다. 스톰프 빔 액추에이터(304)(도 22)는 스톰프 풋(310)이 성형 툴(220, 도 34)의 중앙 데이텀(234, 도 34)에 접촉했음을 나타낼 때까지, 스톰프 풋 액추에이터(312) 각각의 위치 피드백이 스톰프 빔(302)을 계속해서 내릴 수 있으며, 이로 인해 성형 툴(220)에 대해 플라이 캐리어(450)를 고정할 수 있다. 스톰프 풋 액추에이터(312)(도 34)는 연속적으로 압축될 수 있으며 초기에 완전히 연장될 수 있다. 스톰프 풋 액추에이터(312) 각각의 위치 센서는 성형 툴(220)과 스톰프 풋(310)의 접촉을 측정할 수 있다. 플라이 캐리어(450)가 성형 툴(220)에 완전히 고정된 것을 나타내면, 스톰프 풋(310) 진공은 비활성화될 수 있다.
플라이 캐리어(450, 도 34)의 중앙선이 성형 툴(220)(도 34)의 중앙 인덱스와 접촉하여 스톰프 풋(310)(도 34)에 의해 내려짐에 따라서, 인장력 관리 시스템(400, 도 34)의 인장 아암은 스톰프 풋(310)의 아래쪽 이동에 의해 감소된 인장력을 느슨하게 하도록 회전될 수 있다. 이와 같이, 상기 설명된 인장력 관리 시스템(400)의 수직 및 회전 위치 액추에이터(406, 410, 도 20)와 수직 및 회전 평형 실린더(408, 412)(도 20)는 플라이 캐리어(450)와 재료 층(458)(도 20)이 성형 툴(220)로부터 처지고 접촉하는 것을 막기 위해 소정의 범위 내에서 액추에이터(406, 410)가 플라이 캐리어(450)의 각 측면에서 횡방향 인장력(462, 도 34)을 측정하고 유지하게 하도록 협력할 수 있으며, 그렇지만, 아직도 스톰프 풋(310)이 성형 툴(220)에 플라이 캐리어(450)를 고정하게 하도록 충분한 여유를 제공할 수 있다.
배열의 최종 스톰프 풋 액추에이터(312)가 성형 툴(220)과 접촉할 때(또는 미리 적용된 재료 층(458)에 접촉할 때), 최종 스톰프 풋 액추에이터(312)의 위치 센서는 스톰프 빔(302)의 수직 이송을 정지시키도록 스톰프 빔 액추에이터(304, 도 22)에 신호를 송출할 수 있다. 성형 툴(220)에 눌러 다져진 플라이 캐리어(450)에 따라, 플라이 캐리어(450)의 각 측면은 중앙 인덱스에 고정된 위치를 제외한 임의의 위치에서 플라이 캐리어(450)의 측면이 성형 툴(220)과 접촉하는 것을 막는 플라이 캐리어 각도 (C)로 지향될 수 있다. 도 34에 도시된 배치에서, 플라이 캐리어(450)의 각 측면은 수평에 대해 약 20-25도의 플라이 캐리어 각도 (C)로 지향될 수 있다. 도 35는 성형 툴(220)에 대해 플라이 캐리어(450)를 고정하는 스톰프 풋(310)을 나타낸다.
방법(600)의 단계(608)는 플라이 캐리어(450)(도 35)와 접착된 재료 층(458, 도 35)를 성형 툴 윤곽(236, 도 35)에 일치시키는 단계를 포함할 수 있다. 일치시키는 단계는 일반적으로 내측-외측 방향으로 성형 툴(220, 도 35)을 가로질러 노즈피스(552 도 34)의 좌우측 배열을 측방향으로 쓸어내는 것을 포함할 수 있으며, 노즈피스(552)를 쓸어내는 중 성형 툴(220)에 대해 플라이 캐리어(450)와 재료 층(458)(예컨대, 코스(460))을 일치시키는 것을 포함할 수 있다. 플라이 캐리어(450)의 일치시키는 단계는 성형 모듈(520)의 배열을 이용하여 노즈피스(552)의 배열을 이송함으로써 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 성형 모듈(520)(도 30)의 좌우측 배열은 성형 툴(220)에 플라이 캐리어(450)를 성형하는 과정 중 독립적으로 그러나 동시에 작동될 수 있다. 성형 과정 중, 코드 프레임(280)(도 33)과 스톰프 빔(302)(도 35)은 이전 단계에서와 같은 동일한 위치에서 유지될 수 있다. 성형 빔(502)(도 30) 양쪽 모두는 성형 Z' 액추에이터(504)(도 11)를 이용하여 코드 프레임(280)에 대해 내려질 수 있다(예컨대, 약 2인치). 성형 빔(502)은 중앙 데이텀(234)의 각 측면에서 플랜지 윤곽(238)의 내측 가장자리 위에 노즈피스(552)의 배열을 배치시키기 위해 성형 Y 액추에이터(514)(도 27)를 이용하여 측면으로 움직일 수 있다. 각 횡력 실린더(540)의 측면 실린더 로드(542)(도 29)는 각 노즈피스(552)(예컨대, 노즈피스 슬라이더 브라켓(546))가 내측 한계에 있도록 완전히 연장된 상태로 유지될 수 있다. 수직 실린더 로드(534)는 노즈피스(534)가 중앙 데이텀(234)의 각 측면에서 성형 툴(220)에 대해 플라이 캐리어(450)와 접촉하고 재료 층(458)(도 35)을 압축할 때까지 종력 실린더(532) 밖으로 연장될 수 있다.
도 36은 플랜지 성형 과정의 시작을 나타내며, 중앙 데이텀(234) 좌우측의 노즈피스(552)가 측면으로 맞은편 방향으로 쓸어내고 블래이드 성형 툴(222)(도 11)의 양쪽의 플랜지 윤곽(238)에 대해 플라이 캐리어(450)를 압축하는 것을 나타낸다. 코드 프레임(280)(도 33)과 스톰프 풋(310)은 이전 단계와 같은 동일한 위치에 유지될 수 있다. 또한, 성형 빔(502) 각각은 이전 단계와 같은 동일한 Z' 위치에 유지될 수 있다. 성형 Y 액추에이터(514)는 성형 빔(502)(도 30) 각각을 측방향 바깥쪽으로 이송시킬 수 있으며, 노즈피스(552)를 중앙 데이텀(234)에서 각 측면의 플라이 캐리어(450)를 측면으로 가로질러 끌어당긴다. 성형 모듈(520)의 종력 실린더(532)(예컨대, 공압)는 노즈피스(552) 각각이 성형 툴(220)의 각 측면에서 플랜지 윤곽(238)과 웹 윤곽(240)의 교차지점에서 반경(242)(도 38) 전이 지점에 도달할 때까지 성형 툴(220)의 플랜지 윤곽(238)을 수동적으로 따를 수 있다.
방법(600)의 단계(610)는 성형 툴 윤곽(236)(도 36)에 플라이 캐리어(450)를 일치시키는 중 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어(450)(도 36)에 노즈피스(552)(도 36)의 압축 압력을 측정하고 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 성형 모듈(520) 각각의 종력 실린더(532)(도 30)과 횡력 실린더(540)(도 28)의 위치 피드백은 성형 과정 중 플라이 캐리어(450) 위에 노즈피스(552)에 의해 가해진 압축 압력을 측정할 수 있다. 위치 피드백은 소정의 범위 내에서 종력 실린더(532)와 횡력 실린더(540)가 노즈피스(552)의 압축 압력을 유지하게 할 수 있다.
도 37은 플랜지 성형 과정의 마지막에서의 스트링거 성형 장치(200)(도 18)의 후면도를 나타내며, 성형 툴(220)의 좌우측의 노즈피스(552)는 성형 툴(220)의 양쪽에 각각의 반경(242)에 도달했다. 이와 같이, 성형 모듈(520)(도 30) 각각의 Z" 위치와 Y 위치는 플랜지 성형 과정 중 모니터링 될 수 있다. 반경(242)은 Z" 위치(예컨대, 델타 Z")의 변화와 Y 위치(예컨대, 델타 Y)의 변화가 서로 같을 때 측정될 수 있다. 반경(242) 전이 지점이 성형 툴(220)의 주어진 측면에의 배열의 마지막 노즈피스(552)에 의해 도달하면, 그 배열 Y 움직임은 정지될 수 있다. Z" 움직임은 또한 종력 실린더(532)의 실린덜 로드 록(536, cylinder rod lock)(도 28)을 작동시킴으로써 고정될 수 있다. 플라이 캐리어(450)를 성형 툴(220)에 성형하는 과정 중, 성형 툴(220)의 각 측면의 플라이 캐리어(450)의 측면 폭은 재료 층(458)이 성형 툴(220)에 접착되거나 미리 적용된 재료 층(458)에 접착된 것처럼 소모될 수 있다. 도 37에 도시된 것처럼, 플라이 캐리어(450)의 각 측면은 수평에 대한 위쪽으로의 플라이 캐리어 각도 (C)로 지향될 수 있다. 이와 같이, 플라이 캐리어(450)의 각 측면의 횡방향 인장력(462)의 방향은 횡방향 또는 약간 위쪽일 수 있다. 플라이 캐리어(450)를 성형 툴(220)의 각 측면의 플랜지 윤곽(238)에 성형하는 과정 중, 인장 아암(414)은 플라이 캐리어(450)의 인장력을 풀기 위해 선회 지점(420)에 대해 아래쪽으로 회전할 수 있다.
도 38은 플라이 캐리어(450)의 아래쪽으로 이동의 시작과 웹 성형 과정의 시작에서의 스트링거 성형 장치(200)(도 11)에 대한 후면도이다. 도 38에서, 코드 프레임(280)(도 33), 스톰프 풋(310)의 배열, 성형 모듈(520)(도 28), 및 성형 빔(502)(도 30)은 이전 단계와 동일한 위치를 유지한다. 모든 노즈피스(552)가 반경(242) 전이 지점에 도달한 이후, 인장 아암(414)은 수평에 대한 소정의 플라이 캐리어 각도 (C)로 아래쪽으로 회전될 수 있다. 도시된 실시예에서, 성형 툴(220) 각각의 플라이 캐리어(450)는 수평에 대해 아래쪽으로 플라이 캐리어 각도 (C)로 지향될 수 있다. 인장 아암(414)은 플라이 캐리어(450)의 각 측면의 횡방향 인장력(462)이 소정의 최소값에 도달할 때까지 독립된 Z' 축에서 아래쪽으로 수직으로 이송될 수 있다. 아래쪽으로 지향된 플라이 캐리어 각도 (C)에 따라, 횡방향 인장력(462) 벡터(vector)는 또한 일반적으로 아래쪽으로 지향될 수 있다.
방법(600)의 단계(612)는 플라이 캐리어(450)를 성형 툴 윤곽(236)(도 38)에 일치시키는 과정 중 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어(450)(도 38)의 횡방향 인장력(462)(도 38)을 측정하고 유지시키는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 인장력 관리 시스템(400)(도 38)은, 플라이 캐리어(450)를 플랜지 윤곽(238)(도 38)과 웹 윤곽(240)에 일치시킬 때, 노즈피스(552)가 성형 툴(220)에 재료 층(458)을 일치시키는 위치를 제외하고 재료 층(458)(도 38)이 성형 툴(220)(도 38)에 접촉하는 것을 막기 충분하게 알려주는 방식으로, 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 제어하도록 구성될 수 있으며, 재료 층(458)은, 재료 층(458)을 성형 툴(220) 또는 앞서 적용된 재료 층(458)에 부착하기 위해 필요한 정도의 압축 압력을 노즈피스(552)가 적용하기에 충분히 풀려있다. 현재 공지된 스트링거 성형 장치(200)에서, 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 측정하고 유지하는 단계는 한 쌍의 인장 아암(414)(도 38)을 이용하여 플라이 캐리어(450)의 횡방향 측부(454)(도 38)를 지지하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 상기 명시된 수직 위치 액추에이터(406)(도 18) 및 회전 위치 액추에이터(410)와 같이 하나 이상의 액추에이터를 이용하여 성형 툴(220)에 대해 인장 아암(414) 각각의 수직 위치 및/또는 각도 위치를 조정하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
방법은 하나 이상의 평형 실린더(408, 412)(도 18)를 이용하여 인장 아암(414)의 수직 및/또는 각도 움직임 도중 인장 아암(414)(도 38) 각각의 질량의 균형을 잡는 것을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 수직 평형 실린더(408)는 수직 위치 액추에이터(406)(도 18)를 위해 인장 아암(414)의 질량의 균형을 맞출 수 있다. 회전 평형 실린더(412)는 회전 위치 액추에이터(410)(도 18)를 위해 인장 아암(414)의 질량의 균형을 맞출 수 있다. 방법은, 액추에이터를 이용하여, 인장 아암(414)의 질량(예컨대, 관성)으로 인한 힘이 결여된 인장 아암(414)의 힘을 측정하는 것과, 액추에이터를 이용하여, 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어(450)(도 38)의 횡방향 인장력(462)을 유지하는 식으로 인장 아암(414)의 수직 및/또는 각도 위치를 조정하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 전술된, 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 측정하고 유지하는 과정은 성형 툴 윤곽(236)(도 38)에 플라이 캐리어(450)를 일치시키는 과정 중 연속적으로 또는 하나 이상의 지점에서 수행될 수 있다. 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 측정하고 유지하는 과정은 또한 성형 툴(220)(도 38)의 플라이 캐리어(450)를 벗겨낼 때 수행될 수 있다. 플라이 캐리어(450)의 인장력은 재료 층(458)(도 38)에 주름 또는 구겨짐을 형성하지 않도록 성형 중 관리될 수 있다. 인장 아암(414)의 위치는, 플라이 캐리어(450)의 각 측면에 플라이 캐리어 각도 (C)를 제어하도록, 제어될 수 있다. 이와 같이, 인장 아암(414) 위치와 결과적인 플라이 캐리어 각도 (C)는 플라이 캐리어(450)로부터 재료 층(458)의 하나 이상의 부분의 정상적인 분리를 막는 식으로 제어될 수 있다.
도 39는, 성형 툴(220)의 양쪽 측의 웹 윤곽(240)에 플라이 캐리어(450)(도 38) 및 재료 층(458)을 성형하는 과정을 나타내는, 스트링거 성형 장치(200)(도 11)의 후면도이다. 코드 프레임(280)(도 33), 스톰프 풋(310) 배열, 및 성형 모듈(520)(도 28)은 이전 단계와 같은 동일한 위치에서 유지될 수 있다. 인장 아암(414)은 성형 툴(220)의 각 측면의 일정한 인장 아암(414) 각도를 유지하도록 배치될 수 있다. 성형 모듈(520) 각각의 Y 움직임과 Z" 움직임 능력은, 노즈피스(552)가 성형 툴(220)의 웹 윤곽(240)을 따라 쓸려질 때, Z' 및 Y'축이 성형 빔(502)과 성형 모듈(520)의 움직임에 대해 작동하도록 고정될 수 있다. 인장력 관리 시스템(400)은 또한 노즈피스(552)가 웹 윤곽(240)을 따라 쓸어낼 때 Z'축을 따라 작동될 수 있다.
성형 빔(502)(도 30)은 성형 툴(220)의 각 측면의 웹 윤곽(240)의 적어도 길이를 따른 Z' 방향을 따라 성형 모듈(520)의 각 배열을 움직이도록 작동될 수 있다(예컨대, 성형 Z' 액추에이터(504)). 웹 윤곽(240)에 대해 압축된 성형 툴(220)의 각 측면의 노즈피스(552) 배열에 따라, 각 성형 빔(502)의 성형 Y 액추에이터(514)(도 27)는 잠겨질 수 있으며, 횡방향으로의 웹 윤곽(240)의 임의의 변화는 각 성형 모듈(520)의 횡력 실린더(540)(예컨대, 공압 실린더)에 뒤 따를 수 있다. 플라이 캐리어(450)의 각 측면의 횡방향 폭은 노즈피스(552)(도 29)가 웹 윤곽(240)을 따라 아래로 움직이면서 소모되기 때문에, 플라이 캐리어(450)의 각 측면의 횡방향 인장력(462)은 각 인장 아암(414)을 아래로 선회시킴으로써 풀릴 수 있다. 전술된 것처럼, 성형 모듈(520)은 노즈피스(552)의 압축 압력을 연속적으로 측정할 수 있으며, 반면 인장력 관리 시스템(400)은 각각의 성형 툴(220)의 플랜지 윤곽(238)과 웹 윤곽(240)으로 플라이 캐리어(450)을 성형하는 과정 중 플라이 캐리어(450)의 각 측면의 횡방향 압력을 연속적으로 측정한다. 압축 압력의 범위는 재료 시스템에 따를 수 있으며, 코스(460)(도 6)의 섬유 방향은 성형 툴(220)(예컨대, 0°, 45°, 90°섬유 각도), 및 다른 요인에 적용된다.
방법(600)의 단계(614)는 재료 층(458)(도 39)이 성형 툴(220)에 남아있는 상태로 성형 툴(220)(도 39)에서 플라이 캐리어(450)(도 38)를 벗겨내는 것을 포함할 수 있다. 노즈피스(552)(도 39)가 웹 윤곽(240)(도 39)의 바닥에 도달하면, 성형 Z' 액추에이터(504)의 최대 행정에 도달된 것일 수 있다. 성형 툴(220)에서 플라이 캐리어(450)를 벗겨내는 과정에 대한 준비에서, 각 성형 모듈(520)의 횡력 실린더(540)는 노즈피스(552)의 배열을 플라이 캐리어(450)와의 접촉을 중단할 수 있도록 수축될 수 있다. 대안으로서, 노즈피스(552)는 감소되거나 무시해도 될 정도의 압축 압력으로 플라이 캐리어(450)에 접촉된 상태로 남아있을 수 있으며, 성형 Z' 액추에이터(504)(도 26)는 성형 툴(220)의 각 측면에서 웹 윤곽(240)과 플랜지 윤곽(238)을 벗겨내기 위해 성형 모듈(520)이 플라이 캐리어(450)를 위쪽으로 힘을 가하도록 방향을 바꾸고 이송시킬 수 있다.
벗기는 과정 중, 코드 프레임(280)(도 33)은 이전 단계와 같은 동일한 위치에 남아있을 수 있다. 성형 빔(502)(도 26)은 Z' 방향으로 완전히 수축될 수 있다. 각 종력 실린더(532)(도 28)의 실린더 로드 록(536)(도 28)은 작도을 멈출 수 있으며, 각각의 수직 실린더 로드(534)(도 28)는 종력 실린더(532)로 완전히 수축될 수 있다. 성형 빔(502)는 최대 내측 Y 위치로 돌아갈 수 있다. 게다가, 스톰프 풋(310)(도 39)의 배열은 그 스톰프 풋 액추에이터(312)(도 39) 축을 따라 완전히 수축될 수 있다.
도 40은 웹 윤곽(240)에서 벗겨낸 후 성형 툴(220)의 각 측면에서 플랜지 윤곽(238)을 벗겨내기 시작한 플라이 캐리어(450)를 나타내는 스트링거 성형 장치(200)의 후면도이다. 도 41은 플라이 캐리어(450)가 성형 툴(220)의 플랜지 윤곽(238)에서 벗겨지면서 인장 아암(414)이 위쪽으로 이송되는 것을 추가로 나타낸다. 몇몇 실시예에서, 인장 아암(414)은 벗기는 단계를 통해 수평에 대해 일정한 플라이 캐리어 각도 (C)를 유지하도록 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 플라이 캐리어 각도 (C)는 플라이 캐리어(450)가 성형 툴(220)에서 벗겨지면서 다를 수 있다. 인장 아암 수직 위치 액추에이터(406)(도 6)는 플라이 캐리어(450)가 웹 윤곽(240)의 남아있는 것을 벗겨내게 할 수 있는 완전히 수축된 Z' 위치로 위쪽으로 인장 아암(414)을 수직으로 이송하도록 작동될 수 있다.
도 42는 인장력 관리 시스템(400), 스톰프 시스템(300), 및 성형 시스템(500)(도 30)이 각각 초기 위치에 있는 상태의, 성형 툴(220)에서 플라이 캐리어(450)(도 41)가 벗겨진 후의 스트링거 성형 장치(200)(도 11)를 나타낸다. 인장 아암(414)이 Z' 방형으로 수축되고 난 후, 코드 프레임(280)(도 33)은 수평에 대해 0°피치 각도 (B)로 다시 회전될 수 있다. 수평 방향으로 코드 프레임(280)을 다시 회전시키는 것은 성형 툴(220)의 플랜지 윤곽(238)(도 41)에서 하부 지점에서 플라이 캐리어(450)를 벗겨내는 것을 시작할 수 있다. 코드 프레임(280)은 성형 툴(220)(도 34)에서 플라이 캐리어(450)를 벗기는 과정을 완수할 수 있는 최대 높이로의 Z 방향을 따라 상승될 수 있다. 인장 아암(414) 각각은 스톰프 빔(302), 인장력 관리 시스템(400), 및 성형 시스템(500)이 도 33에 도시되고 전술한 캐리어 교환 위치에 있을 수 있도록 0°회전 각으로 되돌아 갈 수 있다. 스트링거 성형 장치(200)는 성형 툴(220)을 따라 다음 스팬방향 위치(206)(도 7)로 카 레일(204)을 따라 이동될 수 있다. 빈 플라이 캐리어(450)는 인장 아암에서 제거되고 새로운 재료 층(458)(도 41)을 지지하는 플라이 캐리어(450)로 대체될 수 있다. 전술한 플라이 캐리어(450)를 다지는 단계, 일치시키는 단계, 및 벗기는 단계의 사이클은 성형 툴(220)의 새로운 스팬방향 위치(206)에서 새로운 재료 층(458)을 적용하도록 반복될 수 있다.
도 43-44는 스트링거 성형 장치(200)(도 11)와 함께 사용하기 위해 구현될 수 있는 성형 툴(220)(도 34)의 대안적인 실시예에 대한 단면도이다. 완전한 스트링거(106)(도 3-5)의 제1 스트링거 반쪽(110)(예컨대, 왼쪽 반쪽)과 제2 스트링거 반쪽(112)(예컨대, 오른쪽 반쪽) 모두를 적층하기 위해 사용되는 도 33-42의 블래이드 성형 툴(222)과 구별하여, 도 43-33의 블래이드 성형 툴(222) 각각은 대칭이며 한 쌍의 제1 스트링거 반쪽(110)과 한 쌍의 제2 스트링거 반쪽(112)을 적층하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 43의 블래이드 성형 툴(222)은 한 쌍의 제1 스트링거 반쪽(110)을 적층하기 위해 사용될 수 있다. 도 44의 블래이드 성형 툴(222)은 한 쌍의 제2 스트링거 반쪽(112)을 적층하기 위해 사용될 수 있다.
도 45-46은 제1 스트링거 반쪽(110)과 제2 스트링거 반쪽(112)으로 각각 조립된 블래이드 스트링거(122)의 단면도이다. 도 45는 도 43의 성형 툴(220)에 적층된 제1 스트링거 반쪽(110)과 도 44의 성형 툴(220)에 적층된 제2 스트링거 반쪽(112)으로 조립된 블래이드 스트링거(122)이다. 도 46은 또한, 도 43의 성형 툴(220)에 적층된 제1 스트링거 반쪽(110)과 도 44의 성형 툴(220)에 적층된 제2 스트링거 반쪽(112)으로 조립된 블래이드 스트링거(122)를 나타낸다. 도 43-33의 성형 툴(220) 각각은 항공기(100)(도 1)의 좌우측 날개(104)(도 1)의 날개 스킨의 곡률에 상응하는 스팬방향 곡률(228)(도 10)을 포함할 수 있다. 이와 같이, 도 45, 46의 블래이드 스트링거(106)는 각각 좌우측 날개(104)에 상응하거나, 또는 그 반대에 상응할 수 있다.
도 47은 모자형 성형 툴(224)의 단면도이다. 도 48은 이곳에 공지된 모자형 성형 툴(224)과 스트링거 성형 장치(200)(도 8)을 이용하여 적층될 수 있는 모자형 스트링거(124)의 단면도이다. 전술한 바와 같이, 모자형 스트링거(124)는 캡(126)과 상응하는 플랜지(116) 쌍으로 연장되는 한 쌍의 웹(120)을 포함하는 모자형 단면을 가질 수 있다. 모자형 스트링거(124)를 적층하는 과정은 블래이드 스트링거(122)(도 45)를 위해 상기 명시된 것과 유사한 방식으로 수행될 수 있다.
도 49는 모자형 성형 툴(224)의 스팬방향 세그먼트(segment)에 모자형 스트링거(124)를 성형하는 것과 같은 맥락으로 설명된 스트링거 성형 장치(200)의 추가 실시예에 대한 사시도이다. 도 49의 스트링거 성형 장치(200)는 전술한 도 8의 스트링거 성형 장치(200)와 유사한 방식으로 작동될 수 있다. 도 49의 스트링거 성형 장치(200)는 모자형 스트링거(124)를 성형하기 위한 복합재 플라이를 연속으로 적층하는 스트링거 성형 장치(200)를 가이드하기 위해 모자형 성형 툴(224)의 카 레일(204)을 따라 이송될 수 있는 성형 카(260)(도 7)로 구성될 수 있다. 그러나, 스트링거 성형 장치(200)는 또한 움직이지 않을 수 있다.
도 49의 스트링거 성형 장치(200)는 인장력 관리 시스템(400), 스톰프 시스템(300), 및 성형 시스템(500)을 지지하기 위한 코드 프레임(280)을 구비할 수 있다. 도 49의 코드 프레임(280)은 양쪽 한 쌍의 말단 빔(284)에 의해 상호연결될 수 있는 평행한 한 쌍의 측면 빔(282)을 구비할 수 있는 도 49의 코드 프레임(280)의 도 15의 코드 프레임과 유사할 수 있다. 코드 프레임(280)은 스톰프 빔(302)을 지지하기 위해 하나 이상의 크로스 빔(286, cross beams)을 구비할 수 있다. 도시된 실시예에서, 코드 프레임(280)은 A-프레임 크로스 빔(286)의 정점에서의 스톰프 빔(302)을 지지하기 위한 A-프레임 구성을 형성하는 각도를 가진 부분으로 각각 구성된 한 쌍의 크로스 빔(286)을 구비할 수 있다. 그러나, 크로스 빔(286)은 도 15에 도시된 것과 같은 직선 구성을 포함하는 임의의 구성으로 제공될 수 있다. 도 49에 도시되진 않았지만, 코드 프레임(280)은 스트링거 성형 장치(200)의 양쪽 말단부의 한 쌍의 말단 프레임(264)에 의해 지지될 수 있다. Z 액추에이터(288)는 전술한 바와 같이 모자형 성형 툴(224)의 스팬방향 곡률의 국부적인 접선을 매치시키기 위해 코드 프레임(280)의 피치 각도 (B)와 수직 위치를 조정하는 방식으로 코드 프레임(280)을 독립적으로 움직이기 위해 말단 프레임(264)에 장착될 수 있다.
도 50은 모자형 성형 툴(224) 위에 걸린 스트링거 성형 장치(200)를 나타내는 도 49의 선 50을 따른 스트링거 성형 장치(200)의 후면도이다. 전술한 바와 같이, 말단 프레임(264)의 프레임 레그(266, frame legs)(예로서, 도 11 참고)는 모자형 성형 툴(224)을 가로지를 수 있으며 카 레일(204)에 움직이도록 연결될 수 있다. 하기에 더 자세히 설명될 것처럼, 스트링거 성형 장치(200)는 모자형 성형 툴(224)에 재료 층(458)을 적용하는 중 플라이 캐리어(450)를 지지하기 위해 인장력 관리 시스템(400)을 구비할 수 있다. 복합재 플라이와 같은 재료 층(도시되지 않음)는 플라이 캐리어(450)의 하부면(452)에 실릴 수 있다. 스톰프 빔(302)은 코드 프레임(280)의 측면 빔(282)에 의해 지지되는 A-프레임 크로스 빔(286, A-frame cross beams)에 의해 지지된 것으로 나타난다.
스톰프 빔(302)은 스톰프 시스템(300)의 일부분이며 도 21-23과 관련하여 앞서 설명된다. 스톰프 시스템(300)은 모자형 성형 툴(224)에 재료 층(458)을 일치시키는 과정 중, 스톰프 빔(302)에 작동가능하게 연결되고 모자형 성형 툴(224)에 플라이 캐리어(450)와 재료 층(458)을 고정하기 위해 통합된 방식으로 작동될 수 있는 일련의 스톰프 풋 액추에이터(312)를 구비할 수 있다. 스톰프 빔(302)은 코드 프레임(280)의 양쪽 말단 빔(284) 사이에서 연장될 수 있다. 도 21의 스톰프 시스템(300)과는 반대로, 스톰프 빔(302)은 코드 프레임(280)에 대해 수직으로 움직일 수 있으며, 도 49-50에 도시된 스톰프 빔(302)은 A-프레임 크로스 빔(286)을 이용하여 코드 프레임(280)에 단단하게 또는 움직이지 않게 결합될 수 있다. 스톰프 빔(302)의 수직 배치는 모자형 성형 툴(224)에 대해 스톰프 빔(302)을 배치하기 위해 Z 액추에이터(288)을 이용하여 일률적으로 코드 프레임(280)을 움직이는 것을 통해 영향을 받을 수 있다.
도 50에서, 스트링거 성형 장치(200)는 스톰프 풋(310)의 중앙에 위치한 배치의 양쪽에 노즈피스(552)의 좌우측 배열을 포함할 수 있다. 노즈피스(552)는 성형 모듈(520) 배열의 일부분이다. 성형 모듈(520)은 스톰프 빔(302)의 양쪽 각각의 한 쌍의 성형 빔(502)에 장착될 수 있다. 성형 모듈(520)의 각 배열은 성형 빔(502) 각각의 길이를 따라 균일하게 분배될 수 있으며 플라이 캐리어(450) 및 재료 층(458)을 성형 툴 윤곽(236)에 일치시키는 과정 중 모자형 성형 툴 윤곽(236)에 대해 플라이 캐리어(450)에 압축 압력을 가하도록 구성될 수 있다. 스톰프 빔(302)의 각 측면에서, 각각의 성형 빔(502)은 A-프레임 크로스 빔(286)의 각진 부분을 따라 독립적으로 움직일 수 있다. A-프레임 크로스 빔(286)의 각각의 각진 부분은 성형 빔(502)이 액추에이터 브라켓을 통해 미끄러지게 결합될 수 있도록 크로스 빔 레일(518)을 포함할 수 있다. 각각의 성형 빔(502)을 위한 크로스 빔 액추에이터(519)는 스톰프 빔(302)의 각 측면의 A-프레임 크로스 빔(286)의 각진 부분을 따라 성형 빔(502)의 움직임을 제어하기 위한 동기화된 방식으로 작동될 수 있다.
성형 모듈(520) 각각은 성형 모듈 액추에이터(530)를 구비할 수 있다. 스톰프 빔(302)의 각 측면의 일련의 성형 모듈 액추에이터(530)는 A-프레임 크로스 빔(286)의 각진 부분의 방향에 수직한 방향(예컨대, 90도)을 따라 노즈피스(552)의 위치를 제어하도록 작동될 수 있다. 그러나, 성형 모듈 액추에이터(530)는 A-프레임 크로스 빔(286)의 각진 부분의 방향에 90도 이상의 방향을 따라 노즈피스(552)의 위치를 제어하도록 구성될 수 있다. 하기에 더 자세히 설명될 것처럼, 크로스 빔 액추에이터(519)와 성형 모듈 액추에이터(530)는 플라이 캐리어(450)와 재료 층(458)을 성형 툴 윤곽(236)에 일치시키는 과정 중 모자형 성형 툴(224)의 윤곽을 따라 노즈피스(552)를 측면으로 쓸어내기 위해 통합된 방식으로 작동될 수 있다. 일부 실시예에서, 성형 모듈(520)은 성형 툴 윤곽(236)에 플라이 캐리어(450)를 일치시키는 과정 중 동적 피드백(dynamic feedback)을 통해 노즈피스(552)에 의해 플라이 캐리어(450)에 가해진 압축 압력의 크기를 측정하고 제어하기 위한 능력을 가진 액추에이터를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 크로스 빔 액추에이터(519)와 성형 모듈 액추에이터(530)는 압축 압력을 측정하는 능력이 부족할 수 있으며, 노즈피스(552)의 움직임은 성형 툴(224)에 대해 노즈피스(552)에 스프링 하중을 가하는 것 또는 편향되는 것으로 인한 성형 툴(224)에 대한 플라이 캐리어(450)로 압축 압력을 적용하는 노즈피스(552)에 의해, 성형 툴 윤곽(236)을 수동적으로 따라갈 수 있게 미리 프로그래밍 되어 있을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 크로스 빔 액추에이터(519)와 성형 모듈 액추에이터(530)는 성형 툴(200)의 형상으로 플라이 캐리어(450) 및 재료 층(458)을 일치시키는 것을 최적화하기 위해 노즈피스(552)를 측면으로 쓸어내는 중 노즈피스(552)의 속도를 변화시키도록 구성될 수 있다. 노즈피스(552)의 속도는 노즈피스(552)가 작동 모드에서 작동될 때(예컨대, 액추에이터(519 및/또는 530)가 압축 압력을 측정하는) 및/또는 노즈피스(552)가 수동 모드 에서 작동될 때(예컨대, 액추에이터(519 및/또는 530)가 압축 압력을 측정하는 능력이 부족한) 변화될 수 있다.
도 51은 도 49의 스트링거 성형 장치(200)의 인장력 관리 시스템(400)의 실시예에 대한 사시도이다. 인장력 관리 시스템(400)은 플라이 캐리어(450)의 측면을 지지하도록 구성된 한 쌍의 인장 아암(414)을 구비할 수 있다. 각각의 인장 아암(414)은 인장 빔(413, tension beam)을 구비하며 인장 빔(416)의 양쪽 말단으로부터 측면으로 연장된 한 쌍의 피봇 아암(418, pivot arm)을 구비할 수 있다. 각각의 피봇 아암(418)으은 코드 프레임(280)의 각 말단에서의 인장 아암 지지 브라켓(402)의 선회 지점(420)에서 회전 가능하게 지지될 수 있다. 인장 아암 지지 브라켓(402)은 코드 프레임(280)에 단단하게 또는 움직이지 않게 연결될 수 있으며, 인장 아암(414)은 각각의 인장 아암(414)의 양쪽 말단부 각각의 수직 위치 액추에이터(410)를 통해 코드 프레임(280)에 대해 수직으로 움직일 수 있다.
도 52는 도 51의 선 52를 따른 단면도이며, 각각의 인장 아암(414)의 각 말단부에서 회전 평형 실린더(412)와 회전 위치 액추에이터(410)를 각각 가진 인장 아암(414) 쌍을 나타낸다. 인장 아암(414) 각각은 플라이 캐리어(450)의 측면을 따라 연장된 스트레처 레일(456, stretcher rail)을 지지하도록 구성된 인장 빔(416)을 구비할 수 있다. 복합 재료의 플라이와 같은 재료 층(458)은 플라이 캐리어(450)의 하부면(452)에 떨어질 수 있게 부착될 수 있다. 이곳에 공지된 스트링거 성형 장치(200)의 실시예 중 적어도 하나에서, 플라이 캐리어(450)의 측부(454) 중 하나를 지지하는 스트레처 레일(456)은 인장 빔(416)에 고정되게 부착될 수 있으며(예컨대, 단단히 고정된), 플라이 캐리어(450)의 양쪽 측부(454)를 지지하는 남아있는 인장 빔(416)은 플라이 캐리어(450)의 제작된 폭에서의 변화로 인해 및/또는 시간이 지남에 따른 플라이 캐리어(450)의 마모(예컨대, 약간 측면으로 늘어나는) 및/또는 스트링거 성형 장치(200)에서의 마로 인해 일어날 수 있는 것과 같은 플라이 캐리어(450)의 늘어진 부분을 스트레처 레일(456)이 줄이게 하도록 스프링 하중을 받을 수 있다. 플라이 캐리어(450)의 늘어난 부분을 줄이기 위한 스트레처 레일(456)에 스프링 하중을 가하는 능력을 제공하는 것은 성형 툴(220)의 적층에 이송되도록 재료 층(458)의 상대적인 위치 정확성을 허용할 수 있다. 인장 아암(414)의 움직임에 대해, 각각의 인장 아암(414)은 하나 이상의 회전 위치 액추에이터(410)를 이용하여 선회 지점(420)에 대해 회전될 수 있다. 선회 지점(420)은 인장 아암 지지 브라켓(410)에 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 인장 아암 지지 브라켓(402)은 스톰프 빔(302)에서 각도를 형서하며 아래로 연장될 수 있다.
각각의 인장 아암(414)의 양쪽 말단부에서의 회전 위치 액추에이터(410)는 모자형 성형 툴(224)에 플라이 캐리어(450)을 성형하는 과정 중 모자형 성형 툴(224)에 대해 인장 아암(414)의 위치를 제어할 수 있다. 모자형 성형 툴(224)에 대한 인장 아암(414)의 위치는 또한 Z 액추에이터(288)(도 8)를 이용하여 전체적으로 코드 프레임(280)을 수직으로 이송함으로써 지원 될 수 있다. 도 33-42에 대해 전술한 방식으로, 각 인장 아암(414)의 회전 평형 실린더(412)는 인장 아암(414)의 질량의 균형을 잡을 수 있으며, 이로 인해 회전 위치 액추에이터(410)가 성형 툴(224)로 플라이 캐리어(450)와 재료 층(458)을 성형하는 과정과 성형 툴(224)에서 플라이 캐리어(450)를 벗겨내는 과정 중 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 정확하게 측정하고 유지하게 한다.
도 53-58은 플라이 캐리어(450)와 재료 층(458)을 모자형 성형 툴(224)에 일치시키는 과정과 이 과정 수행 이후 플라이 캐리어(450)를 모자형 성형 툴(224)에서 벗겨내는 과정에 대한 작업의 순서를 나타낸다. 작업의 순서는 스톰프 시스템(300), 인장력 관리 시스템(400), 및 성형 시스템(500)의 구성요소의 움직임을 조정하는 것을 포함한다. 도 53-58에서의 작업 순서가 모자형 성형 툴에 재료 층을 성형하는 맥락으로 설명되었지만, 작업 순서는, 이에 한정하지 않고, 성형 툴의 어떤 구성요소로 재료 층을 성형하기 위해 수행될 수 있다. 도 53은 모자형 스트링거(124)를 성형하기 위한 전술된 스트링거 성형 장치(200)의 후면도를 나타내며, 모자형 성형 툴(224)로 플라이 캐리어(450)를 성형하는 과정의 시작 이전의 각각의 초기 위치에서의 코드 프레임(280), 인장력 관리 시스템(400), 스톰프 시스템(300) 및 노즈피스(552)를 나타낸다. 회전 위치 액추에이터(410)는 플라이 캐리어(450)가 일반적으로 평평하고 모자형 성형 툴(224)의 툴 테이블(246)과 일반적으로 평행한 방향이 되도록 성형 빔(502)을 지향하기 위해 작동될 수 있다. 코드 프레임(280)의 각 말단의 Z 액추에이터(288)(도 8)는 플라이 캐리어(450)가 전술된 것처럼, 성형 툴(224)의 국부적인 접선(도시되지 않음)과 일반적으로 평행하도록 코드 프레임(280)의 피치각 (B)을 조정하기 위해 작동될 수 있다. 코드 프레임(280)은 모자형 성형 툴(224)의 모자형 윤곽(244)의 몇 인치 위에 있을 때까지 내려질 수 있다. 스톰프 풋 액추에이터(312)는 수축될 수 있으며 스톰프 풋(310)은 일반적으로 평평한 플라이 캐리어(450)에 대해 접촉하지 않은 상태로 위에 배치될 수 있다. 스톰프 빔(302)의 양쪽 측면의 성형 빔(502)은 내측 한계에 배치될 수 있다. 게다가, 각 성형 모듈(520)의 성형 액추에이터는 노즈피스(552)가 플라이 캐리어(450)에 대해 접촉하지 않은 상태로 바로 위에 배치되도록 수축될 수 있다.
도 54는 스톰프 풋 액추에이터(312)의 연장을 나타내는 도 53의 스트링거 성형 장치(200)의 후면도이며, 스톰프 풋(310)이 모자형 성형 툴(224)의 모자형 윤곽(244)에 플라이 캐리어(450)를 눌러 다지도록 하는 코드 프레임(280)의 하강이 나타난다. 전술한 바와 같이, 스톰프 시스템(300)은 최종 스톰프 액추에이터(312)가 성형 툴(224)와 접촉되었을 때를 나타내는 것을 제공하는 스톰프 풋 액추에이터(312)의 하나 이상의 위치 센서를 포함할 수 있다. 이와 같이, 최종 스톰프 풋 액추에이터(312)는 코드 프레임(280)을 수직으로 내려지는 것을 멈추기 위해 Z 액추에이터(288)로 신호를 보낼 수 있다. 성형 툴(224)로 플라이 캐리어(450)를 고정하는 것은 플라이 캐리어(450)의 측면 위치를 고정할 수 있으며 또한 모자형 성형 툴(224)의 모자형 윤곽(244)에 대해 재료 층(458)을 압축할 수 있다. 플라이 캐리어(450)가 스톰프 풋 액추에이터(312)에 의해 성형 툴(224)에 고정되면, 성형 모듈 액추에이터(530)는 스톰프 풋(310)의 양쪽 측면의 성형 툴(224)에 대해 노즈피스(552)가 플라이 캐리어(450)에 접촉하도록 연장될 수 있다.
다지는 단계 중, 인장력 관리 시스템(400)의 회전 평형 실린더(412)는 인장 아암(414)의 질량의 균형을 잡을 수 있으며 이로써 회전 위치 액추에이터(410)가 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어(450)의 각 측면에 횡방향 인장력(462)을 측정하고 유지하게 한다. 게다가, 회전 위치 액추에이터(410)는 성형 툴(224)이 플라이 캐리어(450)에 접촉하는 것을 방지하기 위해 플라이 캐리어(450)의 각 측면에 플라이 캐리어 각도 (C)를 제어하는 방식으로 작동될 수 있다. 도시된 실시예에서, 플라이 캐리어(450) 각각은 수평에 대해 비교적 얕은 플라이 캐리어 각도 (C)(예컨대, 14° 미만)로 지향될 수 있다.
도 55는 노즈피스(552)가 모자형 윤곽(244)의 각 측면의 반지름(242) 주위에 플라이 캐리어(450)를 성형한 후의 도 53의 스트링거 성형 장치(200)에 대한 후면도이다. 전술한 바와 같이, 성형 모듈 액추에이터(530)와 크로스 빔 액추에이터(519)는 노즈피스(552) 배열이 성형 툴 윤곽(236)에 대해 플라이 캐리어(450)를 측면으로 쓸어내게 하는 방식으로 스톰프 빔(302)의 각 측면의 성형 모듈 액추에이터(530)의 배열을 움직이도록 협력할 수 있다. 전술한 것처럼, 성형 모듈 액추에이터(530)는 노즈피스(552)가 성형 툴 윤곽(236)에 대해 플라이 캐리어(450)로 압축 압력을 수동적으로 적용하도록 성형 툴(224)의 윤곽을 따르도록 미리 프로그래밍되어 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 성형 모듈 액추에이터(530)는 플라이 캐리어(450)로의 노즈피스(552)의 압축 압력을 측정하기 위한 능력을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 성형 모듈 액추에이터(530)는 성형 모듈 액추에이터(530)가 노즈피스(552)의 힘을 측정하게 하며 소정의 범위 내에서 노즈피스(552)의 압축 압력을 유지하도록 성형 모듈 액추에이터(530)를 조정하기 위한 위치 피드백을 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 성형 모듈 액추에이터(530)는 전술한 종력 실린더(532)와 유사하게 구성될 수 있다.
도 55는 모자형 성형 툴(224)의 각 측면의 내측 반경에 플라이 캐리어(450)를 일치시키는 노즈피스(552)를 나타낸다. 인장 아암(414)의 선회 지점(420)은 도 54에서와 같은 동일한 수직 위치에 유지될 수 있으며, 회전 위치 액추에이터(410)는 소정의 범위 내에서 횡방향 인장력(462)을 유지하기 위해 아래쪽으로 인장 아암(414)을 회전할 수 있다. 게다가, 회전 위치 액추에이터(410)는 플라이 캐리어(450)의 각 측면이 성형 툴 윤곽(236)에 접촉하는 것을 방지하는 방식으로 플라이 캐리어 각도 (C)를 제어하기 위해 인장 아암(414)의 위치를 제어할 수 있다.
도 56은 노즈피스(552)가 모자형 성형 툴(224)의 양쪽 측면의 플랜지 윤곽(238)에 플라이 캐리어(450)를 성형한 이후 도 53의 스트링거 성형 장치(200)의 후면도이다. 인장 아암(238)의 선회 지점(420)은 도 55에서와 같은 동일한 수직 위치에서 유지될 수 있으며, 회전 위치 액추에이터(410)는 재료 층(458)이 성형 툴(224)에 또는 앞서 적용된 재료 층(458)에 접착될 때 성형 툴(224)의 각 측면의 플라이 캐리어(450)의 측면 폭이 소모되면서 아래쪽으로 인장 아암(414)을 회전시킬 수 있다. 게다가, 인장 아암(414)은 플라이 캐리어(450)의 각 측면의 횡방향 인장력(462)이 약간 위쪽을 향하도록 플라이 캐리어(450)의 각 측면이 수평에 대해 위쪽 플라이 캐리어 각도 (C)로 지향되도록 선회 지점(420)에 대해 선회될 수 있다.
바람직하게, 플라이 캐리어(450)에 불충분한 횡방향 인장력(462)이 유지되지 않으면 발생하지 않을 수 있는 재료 층(458)의 주름 또는 구겨짐의 형성을 피하기 위해, 회전 위치 액추에이터(410)가 횡방향 인장력(462)을 미리 정해진 최소값 이상으로 유지하게 하는 방식으로, 선회 평형 실린더(412)는 회전 위치 액추에이터(410)를 위해 인장 아암(414)의 질량의 균형을 잡게 할 수 있다. 게다가, 플라이 캐리어(450)에 과도한 횡방향 인장력(462)이 적용된 경우가 아니라면 발생하지 않을 수 있는 플라이 캐리어(450)에서 재료 층(458)의 조기 분리를 막기 위해 회전 위치 액추에이터(410)는 미리 정해진 최대값 이하로 횡방향 인장력(462)을 유지할 수 있다. 앞서 나타난 것처럼, 플라이 캐리어의 횡방향 압력의 범위는 재료 시스템과, 성형 툴에 적용되는 복합재 레이어의 섬유 방향, 그리고 다른 요인에 따를 수 있다.
도 57은 성형 툴(224)에 재료 층(458)이 남아 있는 방식으로 성형 툴(224)에서 플라이 캐리어(450)를 벗겨내는 것을 나타내는 도 53의 스트링거 성형 장치(200)의 후면도이다. 도시된 바와 같이, 노즈피스(552)의 배열은 성형 모듈 액추에이터(530)를 수축하는 것에 의한 것처럼 성형 툴(224)에서 수축될 수 있다. 게다가, 코드 프레임(280)은 Z 액추에이터(288)(도 8)를 작동하는 것과 같이 위쪽으로 수직으로 이송될 수 있으며, 성형 툴(224)의 모자형 윤곽(244)에서 스톰프 풋(310)을 풀어지게 하고 위쪽으로 수직으로 움직일 수 있다. 코드 프레임(280)이 위쪽으로 움직임과 동시에, 성형 툴(224)의 각 측면의 인장 아암(414)은 아래쪽으로 회전될 수 있으며 플라이 캐리어(450)가 모자형 성형 툴(224)에서 벗겨지게 하며 성형 툴(224)에 재료 층(458)을 남겨둔다. 전술한 바와 같이, 성형 툴(224)에서 재료 층(458)을 달리 때어낼 수 있는 과도한 횡방향 인장력(462)을 피하기 위해, 회전 위치 액추에이터(410)는, 플라이 캐리어를 벗겨내는 과정 중 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어(450)의 각 측면에 횡방향 인장력(462)을 유지하도록 인장 아암(414)을 배치할 수 있다. 게다가, 플라이 캐리어(450)가 벗겨지는 지점과 플라이 캐리어(450)가 수직을 이루는 경우 일어날 수 있는, 성형 툴(224)에서 재료 층(458)이 떼어내지는 것을 방지하기 위해, 인장 아암(414)의 배치는 벗겨내는 과정 동안 내내 플라이 캐리어(450)의 각 측면을 미리 정해진 플라이 캐리어 각도 (C)로 유지하는 식으로 제어될 수 있다.
도 58은 도 53의 스트링거 성형 장치(200)의 후면도로서, 플라이 캐리어(450)가 모자형 성형 툴(224)에서 벗겨진 후를 나타낸다. 인장 아암(414)은 도 53에 도시된 위치로 다시 회전될 수 있다. 코드 프레임(280)은 성형 툴(224)과의 간격을 제공하도록 올려질 수 있다. 게다가, 코드 프레임(280)은 캐리어 교환 위치에 플라이 캐리어(450)를 배치하기 위해 수평에 대해 0°(0도)의 피치 각도 (B)로 다시 회전될 수 있다. 스트링거 성형 장치(200)는 성형 툴(224)을 따라 다음 스팬방향 위치로 이동될 수 있으며 빈 플라이 캐리어(450)는 인장 아암(414)에서 제거될 수 있으며 새로운 재료 층(458)을 지지하는 새로운 플라이 캐리어(450)로 대체될 수 있다. 전술한 과정은 성형 툴(224)의 새로운 스팬방향 위치에 새로운 재료 층(458)을 적용하기 위해 반복될 수 있다.
상기 설명된 스트링거 성형 장치(200)(도 8 및 49) 및 방법의 실시예는 바람직하게 비용-효과적인 방식으로 그리고 최소한의 인력으로 하나 이상의 재료 층 또는 복합재 플라이를 비교적 긴 길이의 성형 툴(220)(도 34, 53) 위에 자동으로 적층시키기 위한 수단을 제공한다. 추가로, 스트링거 성형 장치(200) 및 방법은 높은 수준의 정확성과 일관성을 가진 그리고 높은 생산성의 스트링거(도 45) 및 모자형 스트링거(도 48)를 포함하는 어떤 구성의 스트링거를 성형하는 것을 고려할 수 있다. 스트링거 성형 장치(200)는 매우 다양한 성형 툴 형상에 적응할 수 있으며 블래이드 성형 툴(도 34) 및 모자형 성형 툴(도 53)에 한정되지 않는다. 더욱이, 스트링거 성형 장치(200)는 스팬 방향(226) 및/또는 성형 툴(220)의 측방향(230)을 따른 윤곽의 변화를 수용할 수 있다.
또한, 본 발명은 다음의 단락들에 따른 실시예를 포함할 수 있다:
단락 1. 성형 툴 윤곽에 플라이 캐리어를 측면으로 쓸어내도록 구성된 적어도 하나의 노즈피스와;
성형 툴에 플라이 캐리어를 성형하는 중 인장 아암을 배치하도록 구성된 하나 이상의 액추에이터로 구성된 성형 툴에 재료 층을 성형하기 위한 장치에 있어서,
상기 하나 이상의 액추에이터는 성형 툴에 플라이 캐리어를 성형하는 중 플라이 캐리어의 횡방향 인장력을 측정하고 제어하도록 구성된 성형 툴에 재료 층을 성형하기 위한 장치.
단락 2. 단락 1에 있어서, 상기 인장 아암의 액추에이터는:
적어도 하나의 인장 아암을 이송하고 플라이 캐리어의 횡방향 인장력을 측정하도록 작동되는 인장 아암 수직 위치 액추에이터를 구비하는 성형 툴에 재료 층을 성형하기 위한 장치.
단락 3. 단락 2에 있어서, 상기 인장 아암 수직 위치 액추에이터가 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어의 횡방향 인장력을 측정하고 유지하게 하는 방식으로 이송 중 인장 아암의 질량의 균형을 잡도록 작동되는 수직 평형 실린더를 추가로 구비하는, 성형 툴에 재료 층을 성형하기 위한 장치.
단락 4. 단락 1에 있어서, 상기 인장 아암의 액추에이터는, 인장 아암의 각도 위치를 조정하고 플라이 캐리어의 횡방향 인장력을 측정하도록 작동하는 회전 위치 액추에이터를 포하하는, 성형 툴에 재료 층을 성형하기 위한 장치.
단락 5. 단락 4에 있어서,
상기 회전 위치 액추에이터가 플라이 캐리어의 횡방향 인장력을 소정의 범위 내에서 측정하고 유지하게 하는 방식으로, 선회 중 인장 아암의 질량의 균형을 잡도록 작동하는 회전 평형 실린더를 추가로 구비하는, 성형 툴에 재료 층을 성형하기 위한 장치.
단락 6. 단락 1에 있어서,
상기 인장 아암을 지지하고 양쪽 말단부를 가진 코드 프레임과;
상기 코드 프레임의 각 말단부에, 상기 성형 툴에 대해 상기 코드 프레임의 피치 각도를 조절하도록 작동하는 하나 이상의 Z 액추에이터를 추가로 구비하는, 성형 툴에 재료 층을 성형하기 위한 장치.
단락 7. 단락 1에 있어서,
상기 플라이 캐리어를 성형 툴에 고정하도록 작동하는 적어도 하나의 스톰프 풋 액추에이터를 추가로 구비하는, 성형 툴에 재료 층을 성형하기 위한 장치.
단락 8. 단락 7에 있어서,
상기 스톰프 풋 액추에이터를 지지하고 상기 코드 프레임에 결합된 스톰프 빔과;
상기 코드 프레임에 대해 상기 스톰프 빔을 수직으로 배치하도록 구성된 적어도 하나의 스톰프 빔 액추에이터를 추가로 구비하는, 성형 툴에 재료 층을 성형하기 위한 장치.
단락 9. 단락 1에 있어서,
상기 성형 툴 윤곽에 플라이 캐리어 및 재료 층을 일치시키고 성형 툴을 따라 쓸어내도록 구성된 적어도 하나의 노즈피스를 추가로 구비하는, 성형 툴에 재료 층을 성형하기 위한 장치.
단락 10. 단락 9에 있어서,
상기 노즈피스에 의해 플라이 캐리어로 적용된 압축 압력을 측정하고 제어하도록 구성된 하나 이상의 성형 모듈 액추에이터를 추가로 구비하는, 성형 툴에 재료 층을 성형하기 위한 장치.
단락 11. 단락 9에 있어서,
상기 노즈피스를 각각 가진 일련의 성형 모듈을 지지하고 코드 프레임에 결합된 한 쌍의 성형 빔과;
상기 성형 빔 각각의 양쪽 말단부 각각에 상기 코드 프레임에 대해 성형 빔을 이송하도록 구성된 한 쌍의 성형 Z' 액추에이터와 한 쌍의 성형 Y 액추에이터를 추가로 구비한, 성형 툴에 재료 층을 성형하기 위한 장치.
단락 12. 단락 1에 있어서,
상기 플라이 캐리어는 측방향보다 성형 툴의 길이 방향을 따라 높은 수준의 탄성을가지는, 성형 툴에 재료 층을 성형하기 위한 장치.
단락 13.
플라이 캐리어의 측면을 지지하도록 구성되며 이에 붙여진 코스를 가진 한 쌍의 인장 아암과; 성형 툴 윤곽으로 성형하는 중 플라이 캐리어의 횡방향 인장력을 측정하고 제어하도록 구성된 하나 이상의 액추에이터;로 구성된 인장력 관리 시스템,
성형 툴에 플라이 캐리어를 고정하도록 구성된 일련의 스톰프 풋 액추에이터;를 구비한 스톰프 시스템과,
플라이 캐리어를 성형 툴 윤곽으로 성형하도록 구성된 노즈피스를 각각 구비하고 노즈피스에 의해 플라이 캐리어에 적용된 압축 압력을 측정하고 제어하도록 구성된 일련의 성형 모듈을 구비한 성형 시스템으로 구성된, 성형 툴에 복합재 재료의 코스를 적층하기 위한 스트링거 성형 장치.
단락 14.
그 하부면에 붙여진 재료 층을 가진 플라이 캐리어를 성형 툴 위에 배치하는 단계;
성형 툴 윤곽으로 플라이 캐리어를 일치시키는 단계; 및
성형 툴 윤곽에 플라이 캐리어를 일치시키는 단계 중 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어의 횡방향 인장력을 유지하는 단계로 구성된 재료 층을 적층하는 방법.
단락 15. 단락 14에 있어서,
상기 플라이 캐리어의 횡방향 인장력을 유지하는 단계는:
하나 이상의 액추에이털에 의해 작동되는 한 쌍의 인장 아암을 이용하여 양쪽 측면의 플라이 캐리어를 지지하는 단계;
인장 아암의 질량의 균형을 잡는 단계;
하나 이상의 액추에이터를 이용하여, 질량의 균형을 잡은 이후 인장 아암에 남아있는 힘을 근거하여 플라이 캐리어의 횡방향 인장력을 측정하는 단계; 및
하나 이상의 액추에이터를 이용하여, 횡방향 인장력을 소정의 범위 내에서 유지하는 방식으로 인장 아암의 위치를 조정하는 단계를 포함하는, 재료 층을 적층하는 방법.
단락 16. 단락 14에 있어서,
상기 성형 툴에서 플라이 캐리어를 벗겨내는 단계를 추가로 포함하는, 재료 층을 적층하는 방법.
단락 17. 단락 16에 있어서, 상기 플라이 캐리어를 벗겨내는 단계는:
상기 플라이 캐리어를 벗겨내는 단계 중 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어의 횡방향 인장력을 측정하고 유지하는 단계를 포함하는, 재료 층을 적층하는 방법.
단락 18. 단락 14에 있어서, 상기 플라이 캐리어를 일치시키는 단계는:
상기 성형 툴을 가로질러 노즈피스를 측면으로 쓸어내는 단계를 포함하는, 재료 층을 적층하는 방법.
단락 19. 단락 18에 있어서, 상기 노즈피스를 측면으로 쓸어내는 단계는:
상기 노즈피스를 쓸어내는 중 성형 툴에 대해 플라이 캐리어와 재료 층을 일치시키는 단계를 포함하는, 재료 층을 적층하는 방법.
단락 20. 단락 19에 있어서, 상기 플라이 캐리어와 재료 층을 일치시키는 단계는:
성형 모듈 액추에이터와 실린더 중 적어도 하나를 이용하여, 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어에서의 노즈피스의 압축 압력을 측정하고 유지하는 단계를 포함하는, 재료 층을 적층하는 방법.
단락 21. 단락 14에 있어서,
상기 성형 툴 윤곽에 플라이 캐리어를 일치시키는 단계 이전에 성형 툴로 플라이 캐리어를 스톰프하는 단계를 추가로 포함하는, 재료 층을 적층하는 방법.
단락 22. 단락 14에 있어서, 상기 플라이 캐리어를 배치하는 단계는:
상기 성형 툴 윤곽에 플라이 캐리어를 일치시키는 단계 이전에 성형 툴의 국부적인 코드 각도를 상호 보완하도록 플라이 캐리어의 피치각을 조절하는 단계를 포함하는, 재료 층을 적층하는 방법.
본 발명의 추가적인 변경과 개선은 당업자에게 명백할 수 있다. 따라서, 이곳에 명시되고 예시된 부분의 특정 조합은 오직 본 발명의 특정 실시예를 나타내기 위한 것이며 본 발명의 의도와 범위 내에서 대안 실시예 또는 장치의 제한으로서 제공하려는 의도는 아니다.

Claims (15)

  1. 성형 툴 윤곽(236)에 플라이 캐리어(450)를 측면으로 쓸어내도록 구성된 적어도 하나의 노즈피스(552);
    하부면(452)에 재료 층(458)이 붙어있는 플라이 캐리어(450)의 양쪽 측면(454)을 지지하도록 구성된 한 쌍의 인장 아암(414);
    상기 성형 툴 윤곽(236)에 플라이 캐리어(450)를 성형하는 동안에, 인장 아암(414)을 배치하도록 구성된 하나 이상의 액추에이터(406, 410);를 포함하고,
    상기 하나 이상의 액추에이터(406, 410)는 성형 툴 윤곽(236)에 플라이 캐리어(450)를 성형하는 동안에 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 측정하고 제어하도록 구성된, 성형 툴(220)에 재료 층(458)을 성형하기 위한 장치(200).
  2. 제1항에 있어서, 상기 인장 아암(414)의 액추에이터(406, 410)는:
    인장 아암(414) 중 적어도 하나를 이송하고 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 측정하기 위해 작동되는 인장 아암(414) 수직 위치 액추에이터(406)를 구비하는 성형 툴(220)에 재료 층(458)을 성형하기 위한 장치(200).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인장 아암(414) 수직 위치 액추에이터(406)가 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 소정의 범위 내에서 측정하고 유지하게 하는 방식으로 이송 중 인장 아암(414)의 질량의 균형을 잡도록 작동되는 수직 평형 실린더(408)를 추가로 구비하는 성형 툴(220)에 재료 층(458)을 성형하기 위한 장치(200).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인장 아암(414)의 액추에이터(406, 410)는:
    상기 인장 아암(414)의 각도 위치를 조정하고 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 측정하도록 작동되는 회전 위치 액추에이터(410)와;
    상기 회전 위치 액추에이터(410)가 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 소정의 범위 내에서 측정하고 유지하게 하는 방식으로 선회하는 중 인장 아암(414)의 질량의 균형을 잡도록 작동되는 회전 평형 실린더(412)를 구비하는, 성형 툴(220)에 재료 층(458)을 성형하기 위한 장치(200).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인장 아암(414)을 지지하고 양쪽 말단부를 갖는 코드 프레임(280)과;
    상기 코드 프레임(280)의 각 말단부에, 상기 성형 툴(220)에 대해 코드 프레임(280)의 피치 각을 조정하도록 작동하는 하나 이상의 Z 액추에이터(288)를 추가로 구비하는, 성형 툴(220)에 재료 층(458)을 성형하기 위한 장치(200).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플라이 캐리어(450)를 성형 툴(220)에 고정하도록 작동하는 적어도 하나의 스톰프 풋 액추에이터(312);
    상기 스톰프 풋 액추에이터(312, stomp foot actuator)를 지지하며 상기 코드 프레임(280)에 연결된 스톰프 빔(302); 및
    상기 코드 프레임(280)에 대해 스톰프 빔(302)을 수직으로 배치하도록 구성된 적어도 하나의 스톰프 빔 액추에이터(304)를 추가로 구비하는, 성형 툴(220)에 재료 층(458)을 성형하기 위한 장치(200).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 성형 툴(220)을 따라 쓸어내고 상기 성형 툴 윤곽(236)에 플라이 캐리어(450) 및 재료 층(458)을 일치시키도록 구성된 적어도 하나의 노즈피스(552)와;
    상기 노즈피스(552)에 의해 플라이 캐리어(450)로 가해진 압축 압력을 측정하고 제어하도록 구성된 하나 이상의 성형 모듈 액추에이터(530)를 추가로 구비하는, 성형 툴(220)에 재료 층(458)을 성형하기 위한 장치(200).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 코드 프레임(280)에 연결되고 상기 노즈피스(552)를 각각 가진 일련의 성형 모듈(520)을 지지하는 한 쌍의 성형 빔(502)과;
    각각의 상기 성형 빔(502)의 양쪽 말단부 각각에, 상기 코드 프레임(280)에 대해 성형 빔(502)을 이송하도록 구성된 한 쌍의 성형 Z' 액추에이터(504) 및 한 쌍의 성형 Y 액추에이터(514)를 추가로 구비하는, 성형 툴(220)에 재료 층(458)을 성형하기 위한 장치(200).
  9. 제1항에 있어서,
    상기 플라이 캐리어(450)는 성형 툴(220)의 횡방향보다 길이 방향을 따라 더 높은 탄성도를 갖는, 성형 툴(220)에 재료 층(458)을 성형하기 위한 장치(200).
  10. 플라이 캐리어(450)의 하부면에 붙여진 재료 층(458)을 가진 플라이 캐리어(450)를 성형 툴(220) 위에 배치시키는 단계와;
    상기 플라이 캐리어(450)를 성형 툴 윤곽(236)에 일치시키는 단계; 및
    상기 성형 툴 윤곽(236)에 플라이 캐리어(450)를 일키시키는 과정 중 소정의 범위 내에서 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 유지하는 단계로 구성된, 재료 층(458)을 적층하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 유지하는 단계는:
    하나 이상의 액추에이터(406, 410)에 의해 작동되는 한 쌍의 인장 아암(414)을 이용하여 양쪽 측면(454)에서 플라이 캐리어(450)를 지지하는 단계와;
    상기 인장 아암(414)의 질량의 균형을 잡는 단계;
    하나 이상의 액추에이터(406, 410)를 이용하여, 상기 인장 아암(414)의 질량의 균형을 잡는 단계 후 남아있는 힘에 근거하여 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 측정하는 단계; 및
    하나 이상의 액추에이터(406, 410)를 이용하여, 횡방향 인장력(462)을 소정의 범위 내로 유지하는 방식으로 인장 아암(414)의 위치를 조정하는 단계로 구성되는, 재료 층(458)을 적층하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 플라이 캐리어(450)를 벗기는 과정 중 플라이 캐리어(450)의 횡방향 인장력(462)을 측정하여 소정의 범위 내에서 유지함으로써 성형 툴(220)에서 플라이 캐리어(450)를 벗겨내는 단계를 추가로 포함하는, 재료 층(458)을 적층하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    사이 플라이 캐리어(450)를 일치시키는 단계는:
    상기 성형 툴(220)에 대해 플라이 캐리어(450) 및 재료 층(458)을 압축하기 위해 성형 툴(220)을 가로질러 노즈피스(552)를 측면으로 쓸어내는 단계를 포함하는, 재료 층(458)을 적층하는 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 성형 툴 윤곽(236)에 플라이 캐리어(450)를 일치시키는 단계 이전에 성형 툴(220)로 플라이 캐리어(450)를 눌러 다지는 단계를 추가로 포함하는, 재료 층(458)을 적층하는 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 플라이 캐리어(450)를 배치하는 단계는:
    상기 성형 툴 윤곽(236)에 플라이 캐리어(450)를 일치시키는 단계 이전에 성형 툴(220)의 국부적인 코드 각도에 상호 보완적이 되도록 플라이 캐리어(450)의 피치 각도를 조절하는 단계를 포함하는, 재료 층(458)을 적층하는 방법.
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