专利名称：：快速和自动化制造高级复合材料特制坯料的系统和方法
技术领域：
：本发明涉及高级复合材料，尤其涉及利用自动设备快速而低废率地制造高级复合材料层叠制品的系统和方法。
背景技术：
：高级复合材料被越来越多地使用在要求低重量、高强度和/或刚度的高性能结构产品中。复合材料是包括两个或多个组成部分的工程材料。本专利涉及将增强纤维，如碳纤维、玻璃纤维或其他增强纤维，与具有热固性或热塑性的聚合树脂，如环氧树脂、尼龙、涤纶、丙纶或其他树脂，结合起来的聚合物复合材料。通常来说，这些纤维提供纤维长度方向的刚度和强度，而树脂则提供形状和韧性并在纤维之间传递载荷。高级复合材料部件的结构性能随着纤维和树脂的比例(也称纤维体积分数)、纤维长度、纤维取向与部件负荷并齐的程度(相对于随机纤维取向)、以及纤维的平直度的增加而提高。高级复合材料组件的重量也可通过根据局部压力的高低有选择地增加或减少材料而得到改善。一般来说，高性能的高级复合材料部件的制造是一种缓慢而劳动密集的加工过程。因此，已经开发了几种自动化制造高级复合材料部件的方式，以减轻劳动强度，缩短周期时间，提高部件的质量和可重复性。这样的机器被用来制造各种小型的和大型的部件，从整个飞机机身到压力容器、管道、风力涡轮机叶片和机翼等。这些机器通常使用安装在多轴数控机床上的材料贴装头直接地将带料放在卷芯或模具上。当材料被铺放时，它可以和任何下垫层固结。这就是所谓的“原位”固结。在专利号为6，607，626和6，939，423的美国专利(其内容经引用并入本文)中描述了一种不同的方式，即铺放平坦的“特制坯料”，其中复合材料层叠板的全部层片只是拼合在一起。一旦形成特制坯料，就通过后续加工步骤将层片固结在一起而制成坯料的最终形状。带料和纤维贴装机的一个常见特征是将材料施加于工具台面的整体技术机器渐进式地将带料展开或将材料拖至工具台面上并且随着材料被送到台面上时使用一个或多个压辊或压靴将其拼合到位。尽管能够生产高质量的部件，该种技术的一个主要局限因素在于材料放置速度的增加要求更大、更高功率的机器，而这对系统的规模、能源消耗、费用成本和精确度具有综合影响。在许多系统中，速度也受到传热的限制，特别是对于在放置过程中通常将被熔化然后再凝结的热塑性复合材料。
发明内容本发明提供一种将复合材料带料施加于工具台面的系统和方法。不同于渐进式地将带料施加在工具台面的方式，本发明输送预定长度的带料并将其放置在工具台面的上方。这些带料可以被预先切割成带料段或者从带料供给装置输送再被切割成合适长度的带料段(或块)。带料段被朝着工具台面移送。一旦接近或在工具台面上，整个带料段可以通过单一操作步骤而拼合在下垫层材料上。这种拼合步骤可以包括，例如，在隔离区域使用点焊机将带料段融合在下垫层材料上。将带料输送和拼合的操作分开能够使得系统更快和更可靠地自动运行。本发明的一种实施方案包括用于制造高性能的高级复合材料层叠制品的系统和方法，首先将一个或多个带料段定位在多轴转台(multi-axismotiontable)上方，然后将带料段降低至转台并用一组点焊机将它们拼合在预先放置的材料上。图1是根据本发明的一种实施方案描述示例的特制坯料的示意图。图2是根据本发明的一种实施方案描述示例的用于施加复合材料带料的系统的等轴示意图。图3是描述图2所示系统的前视示意图。图4是描述图2所示系统的俯视示意图。图5是根据本发明的一种实施方案描述示例的材料分配系统和带料输送导轨的详细示意图。图6是根据本发明的一种实施方案描述示例的材料分配系统和自动输送单元的详细示意图。图7是根据本发明的一种实施方案描述示例的带料贴装头的示意图。图8是根据本发明的一种实施方案描述示例的输送和切割器单元的侧视示意图，其中前架板被移除。图9a及9b是根据本发明的一种实施方案描述示例的带料贴装头的详细示意图。图10是根据本发明的一种实施方案描述示例的带料承载装置的详细示意图。图11是根据本发明的一种实施方案描述示例的承载架的后视示意图。图12是根据本发明的一种实施方案描述在一个示例的承载架内的槽孔的示意图。图13是根据本发明的一种实施方案描述带料通过输送和切割器单元的出口并进入承载架的导轨的侧视示意图。图14是根据本发明的一种实施方案描述示例的焊接机架单元的前视示意图。图15是根据本发明的一种实施方案描述示例的装配有压力脚的单个的焊接机单元的前视示意图。图16是根据本发明的一种实施方案描述展开和放松系统示例配置的示意图。图17是根据本发明的一种实施方案描述单一的自动输送单元的详细示意图。图18是根据本发明的一种实施方案描述在导轨之间弯突的带料段以及在相对于工具台面的垂直方向降下来的导轨的后视示意图。图19是根据本发明的一种实施方案描述被拼合在一个下垫层带料段上的带料段的后视示意图。图20是根据本发明的一种实施方案描述当导轨缩回而压力脚将带料段保持住时被移离导轨的带料段的后视图示意图。图21是根据本发明的一种实施方案描述缩回的导轨以及缩回的压力脚的后视示意图。图22是根据本发明的一种实施方案描述导轨随着斜角的切割刀横向移动的示意图。图23是根据本发明的一种实施方案描述示例的斜角的切割刀和横向致动导轨机构的示意图，其切割角对应于+45°的切割方位。图24是描述图23所示斜角的切割刀和横向致动导轨机构的俯视示意图，其切割角对应于+45°的切割方位。图25是描述图23所示斜角的切割刀和横向致动导轨机构的俯视示意图，其切割角对应于0°的切割方位。图26是描述图23所示斜角的切割刀和横向致动导轨机构的俯视示意图，其切割角对应于-45°的切割方位。具体实施例方式本发明的一种实施方案提供了一种带料铺放方法。就如后面的详细描述，带料的铺放方法涉及将材料贴装头置于工具台面的上方，将带料送入将其支托在工具台面上方的导轨，将来自原料的带料切割成带料段，将带料段移送到接近或在工具台面之上，然后将带料段拼合在下垫带料层或将带料段固定在工具台面上。材料本发明能够用于由带料，如预浸纤维、聚合物带料和纯聚合物带料，制造高级复合材料坯件。高级复合材料包括增强纤维、聚合物树脂、以及有时候例如泡沫或蜂窝状的芯材。其部件是依照一种或多种取向或板层角度将材料层堆叠而制成的。该板层角度取决于部件的负载要求。通常地，包含层叠板的材料是含有增强纤维和聚合树脂的预浸带料。然而，根据本申请的条件非增强聚合物带料、芯材或比如金属膜片的其他材料也可以包括在层叠板中。增强纤维可以由，比如碳、玻璃、玄武岩、芳纶、聚乙烯或任何其它的增强材料制成。就如绳、索、毛发或其他纤维，在聚合物复合材料中使用的增强纤维增加了沿纤维长度方向的部件的强度和刚度。这些纤维优选地在长度方向是保持连续或接近连续的并且其排列取向与带料的长度(或带料的纵轴)的方向平行，但本发明的实施并不要求带料中的特定增强形式。这种聚合树脂可以是热塑性树脂(例如聚酰胺、聚苯硫醚)或热固性树脂(例如环氧树脂、乙烯基酯或聚酯)。就如在大多数聚合物复合材料的应用中，所使用的具体树脂和纤维以及它们在复合材料中的比例和形式取决于被制造部件的特殊规格要求。工艺过程本发明可用于制造包括多层带料的层叠板。每层包含一个或多个相互平行放置的带料段(或称块)，而且每层与一个或多个下垫层相融合。选择在层叠板中每层的形状以及层内纤维相对于其他层的纤维的取向或角度，以使得最终制备的部件能够具有预定的结构特性。制造特制坯料的方法的第一步骤是将来自卷筒的特定长度的带料输送到带料段定位系统，而该系统将带料悬托于带料将被铺放的工具台面的上方。第二步骤，其可以与第一步骤同时进行，涉及相对于工具的位置为带料段定位，使得被降低到工具上时带料段在部件中具有合适的位置和取向。在第三步骤中，导轨使带料段降低而该带料段被拼合在下垫层材料或固定于工具台面。直接与工具台面接触的任何材料都能够通过技术手段(如真空)固定在工具上，这种技术手段可以不同于将带料层相互拼合的方法。一旦材料段被固定在下垫层材料或工具台面，带料定位系统和拼合系统回复到其初始状态而新的材料段被送入导轨，该过程便可反复进行直至坯料制造工序的完成。上述整个的工艺方法可以有一些多种不同的变化形式或实施方案。虽然加工过程在此是描述为一系列连续的步骤，然而，本方法的实施方案中这些步骤可以同时进行以减少整体加工时间。比如，可以在导轨在上升和/或下降的时候和/或在带料被送入导轨的时候，将带料段定位系统和/或工具移动到位。另外，本方法的实施方案还可以通过在机器中安装额外的贴装头而同时铺放多于一个的带料段。因此，本文的描述决不意味一次只能铺放一个带料段。该方法的具体实施方案能够包括在单个坯料中铺放不同宽度或者多种类型材料的功能。此外，本发明的其他实施方案还可包括铺放预先切割好的而不是在送入导轨后再进行切割的带料。在进入导轨之前配备预先切好的带料能够加快机器的运行，这是因为能够从机器操作工序的关键流程中将切割操作分离出来。带料段可以在送料和铺放操作时被在线地预先切割，或者带料段也可以被离线地预先切割并配置成套以送入导轨。用来将板层拼合在一起的方法以及板层拼合的程度是不同实施方案中可以变化的另一参数。将料块拼合在下垫板层的方法包括接触加热，超声焊接，感应焊接，激光加热，热气体，或其他使板层相互粘结的方法。此外，该方法也可采用链接装置或移动工具台面、或者两者之结合的定位方式。虽然本文所描述的一种实施方案是采用装置于可以旋转并在X和Y方向移动的平坦工具台面上方的固定的材料贴装头，但是贴装头和工具台面之间的相对运动也可以通过移动贴装头或者两者的结合来实现。发明的实施图1-16描述了本发明的一种具体实施方式。这个示例的系统包括材料分配系统1，带料输送导轨2，贴装头3，用作坯料工具台面的真空台4，三轴转台5和结构梁6。贴装头3和带料输送导轨2均被固定在结构梁上并被装置在三轴转台5和真空台4的上方。图示的另外的支持系统包括操作界面计算机7，电子控制柜8，真空泵9和周边安全防护装置10。例如，图5、6、16和17显示，材料分配系统1，也称为料架(creelrack)，包括一个或多个含有带料放构件11的料盒35。在该系统中，一卷带料47被加载到绕料轴12上并且固定到位。卷筒护挡13被适当安置以防止带料的散开。带料的末端被送出绕过位于输送构件14中的输送辊15之间的第一导辊48并越过第二导辊49。然后，一圈带料围绕整个卷筒，伸出绕过在输送装置内的另一组导辊，并送出到自动输送单元17。一旦带料进入自动输送单元，自动输送压带轮18接合并将带料输送通过输送导轨19(参见，例如图17)并越过带料输送轨而进入带料贴装头3。一旦带料穿过带料贴装头中的输送辊23，这些输送辊23接合而自动输送单元中的导辊18松开。如图7所示，带料贴装头3具有三个子系统带料输送及切割器单元20，焊接装置21，带料承载单元22。带料进入且通过带料输送及切割器单元20并通过一组从动输送辊23。例如，图8-10显示，输送辊23挤压带料并将其推过一个可调的带料对准板44，通过带料切割器单元24，并进入作为带料承载单元22—部分的导轨25。带料被输送通过导轨25，直到带料末端与切割器刀片45之间的距离等于预定的片段长度26。一旦到达这一点，压带轮停止输送带料而切割器单元切割带料。从而留下悬托在导轨25之间的一段已知长度的带料段27。在如图8所描述的输送和切割器单元中，切割器单元24包括刀片和砧台，而输送单元将带料在刀片和砧台之间送过并且控制其移动速度使得当刀片横切过砧台的时候，带料被切割成带料段。也可使用其它实施方式的切割器，例如旋转刀切割器，超声波刀或激光其可以由横向路径穿过带料的整个宽度而将其切割。利用横向穿切的切割器或类似装置，其切割线可以是非线性的，例如弯曲的或锯齿状的。导轨25是带料输送单元22的一部分。在本实施方案中，该系统包括两个基本上平行的导轨25，其各自都连接在一组承载架28上。带料的每一侧都有一个导轨和一个承载架。每个承载架都通过线性滑板30和线性致动器31与主焊接架29连接。如图12所示，在承载架的水平部位43的带有沟槽的装配孔42可以用于调节自带料48中心线到导轨的距离。本实施方案中，带料的边缘置于导轨中的凹槽从而带料段被支托在导轨之间。具有一定横向刚度(即带料段之宽度方向的刚度)的带料仅仅通过搁置于凹槽上而保持到位。对于没有足以使其保留在凹槽中的横向刚度的带料，可将导轨移动得更为靠近，从而带料会受到挤压而弯突，使得带料的中间部位比其边缘要高。这种弯突的形状给带料段提供了额外的横向刚度，使得带料段能够被导轨支撑住。图18-21描述了处理、铺放和将带料段56拼合到下垫层带料段的示例的系统和方法。在这个实施例中，带料段56不具有能够仅靠搁置在导轨25中凹槽的下方表面之上就能保持在凹槽中的、足够的横向刚度。因此，如图18所示，导轨25相互靠近，而带料段56的边缘受到凹槽垂直面的挤压，使得带料段56变成弯突状以至带料段的中心部位高于其边缘53。换言之，图18中带料段56在宽度上沿水平方向是凸起的。这种弯突状为带料段带来额外的横向刚度，使得带料段能被导轨25所支撑。如图18所示，当带料段56在导轨25中时，导轨25降低到刚好在工具台面4上方的位置。然后，如图19所示，一个或多个压力脚降下将带料段56压向下垫层材料。在本发明的这种实施方案中，除了已经描述过的专用压力脚33之外，焊接机头46本身就被当作压力脚。另一方面，焊接机头和压力脚也可以是个单独的整合装置。随着带料的到位以及焊接机头的降低，带料段便被融合于下垫层材料。在一些情形下带料段会直接接触工具台面，而在另一些情形下它会接触预先放置的带料段55。如果在焊接机头下方的带料段直接接触工具台面，焊结机便不会发动，因为这部分的带料段已经被固定(例如通过真空)在台上。一旦焊接完成，如图20所示，导轨25升起而压力脚仍然压在带料上。这就使带料的边缘滑出导轨25的凹槽，从而将带料段56由导轨25的凹槽释放出来。然后，如图21所示，压力脚退回，而带料段56在工具台面4上被固定到位。真空台4可以用作在其上进行部件制作的工具台面。真空台连接于三轴转台5，其使得真空台在贴装头的下方精确定位。脱机的程序的指令用来确定带料的长度及其在台上的位置和取向。当带料被送入导轨25，转架5移动贴装头下方的真空台以获得预定的X轴、Y轴和旋转角度坐标。当带料被送入导轨25并从料卷上切割成段，而真空台4被安放在预定的位置之后，承载架28降低直到带料段几乎接触到预先铺放好的板层或工具台面。然后，一组一个或多个的焊接机单元32(图2、4和7示出六个焊接机单元)从焊接装置21降下并将带料段压在工具上。除了焊接机头46，压力脚33也连接到各个焊接机致动器(参见，例如图14和15)。这种压力脚还压在带料上使其保持在适当位置，直到带料被拼合在下垫材料上。此时，在各焊接机头下方的带料要么直接与真空台4(其为工具台面)接触，要么搁置在预先铺放的材料上。在第一种情形，带料段由台面的真空来维持到位。在第二种情形，焊接机会开启而将带料的顶层拼合在下垫层材料上。在本发明的一种实施方案中，焊接机使用超声波脉冲进行焊接。当焊接/拼合步骤完成之后，焊接机单元仍保持与带料的接触，而承载架开始上升并回到其加载位置。由于带料的中间部位仍然被固定在工具上并被焊接机装置按下，使得带料的边缘滑出导轨25。一旦带料的边缘脱离导轨25，焊接机单元缩回，使得带料段留置在工具台面真空台。上述过程被反复运用于材料的每一段，而由此制成坯料。当最后的带料段被铺放后，真空台关闭，这使得部件易于从真空台移走。为了使贴装头3快速地将带料送入导轨25，带料优选地只有很低的后张力。如果没有主动的张力控制，当输送辊将带料推到位时，材料卷筒的惯性就会抵抗带料的快速加速和减速。因此，如图16所示，材料分配系统1主动地使料卷松开，以便将材料34的最后一圈在料盒35中放松。其松弛的程度取决于带料段要铺放的长度。这样放松的带圈使得带料中只剩下很小的后张力，从而使得贴装头能够很快地供料。如果松弛的带圈过小或过大，料盒36中的传感器将会传达给控制系统。压带轮能够将带料由卷筒送入料盒中并形成一个松弛的带圈，并且能够经过一个或多个松卷定位传感器的反馈将松弛带圈的大小保持在一个预设的范围。在料卷末端所保持的松弛状态减少了输送时带料中的后张力。主动地将带料供应单元的带料卷筒放松使得带料输送单元和带料卷筒之间的后张力变得最小。在操作过程中，有几种情况可能使正常的操作顺序中断。几个传感器被安放在合适位置以提示和处理这些情况。其中一种情况是输送辊不能够输送适量的带料。这个问题可通过安装用来测量带料传送量多少的编译轮37(图9a和9b)来解决。如果测得的送料长度与预定的送料长度在特定的偏差范围内不一致，则采取纠正措施。该系统还可以检测料卷末端的到达。当卷料的末端来到的时候，自动输送单元17中的传感器38(图17)便检测到带料的末端。该系统继续输送带料，直到贴装头3入口处的第二个材料检测传感器39(图8)检测到带料的末端。当带料末端通过这个位置时，输送辊停止而在贴装头内的改向板40开动，向下推压带料的末端。然后转架将真空台从贴装头的下方移出，而输送辊23使其调转运动方向从而将最后一块带料送入接收槽41。然后，如果第二料盒加载相同的带料，系统可以开动自动输送机将新的材料加载于贴装头，从而操作能够无拖延地持续进行。第二料盒可用于多个目的。如果特制坯料包括多于一种类型的带料材料(例如，玻璃纤维带料和碳纤维带料)，那么料盒可装载不同的材料。这样，贴装头无需经手动重新装载就能够铺放两种类型的材料。相反地，在一个料盒的自动输送单元的压带轮可以将带料收回足够的距离，以便其他料盒内的带料可送入装头。在此描述的实施方案中，该机器可设定为处理不同的带料宽度。要改变所处理的带料宽度，必须调整料架使得带料卷的中线与焊接机头的中线一致。然后，将输送导引件的导件边缘、带料传送轨以及承载架之间的距离增大或缩小，以适应预定的带料宽度。在一种实施方案中，上述调整由手动执行。另一种实施方案则采用自动的宽度调整。这样的自动调整方式可以加快设备的配置以处理不同宽度的材料，还允许在同一坯料内铺放多种宽度的带料而无需停止和调整设备。本发明的另一种实施方案是增加了切割带料的功能使得切边并不总是垂直于带料两侧。通过增强变换切割角度的功能可以使得特制坯料具有更大的灵活性，从而改善坯料的操作性能。根据本发明的一种实施方案，图22-26描述了一个示例的斜角切割系统。在该系统中，切割器单元50绕其中心旋转，导轨51各自前后移动以保持带料段26的切割边缘52和导轨51之间的近距离。在所显示的实施方案中，水平运动是通过将水平方向的线性滑板57和致动器加装于焊接机架59而获得，而该焊接机架上装有垂直方向的线性滑板58和致动器。当切割器单元旋转到一定的角度(图24-26描述了三个不同角度下的系统构造)，切割器的一边朝着导轨移动，另一边则离开导轨而移动。这个动作可由导轨配合，以保持切割器刀片和导轨之间的最小间距。保持最小间距确保只有一小部分的带料段伸出导轨，并防止带料段的末端从导轨端部下垂而妨碍带料段的操作。所描述的该系统的另一种变化方案包括能够使得导轨不但在垂直方向而且在沿带料输送的水平方向移动的承载系统。这样的运动允许对带料进行相对于焊接机头的更精确的定位，并且使得将要铺放的料块短于切割器刀片和第一焊接机头之间的距离。当切割器切割了一个带料段后，而且带料处在导轨之中，承载架水平移动远离切割器并且朝着工具台面降低以存放该带料段。这样，导轨的横向运动是被包括为一个独立的概念，尽管也能够是斜角切割系统的一个特征。在本发明的一种实施方案中，工具台面和导轨各自或两者移动以便实现相对位移。这种运动可以在任何方向，例如水平、垂直或其组合，并且包括各种形式的运动，比如平移、旋转和枢轴运动。本领域的普通技术人员应该能够理解，在此描述的导轨只是可以用来将带料悬托在工具台面之上并且在带料被提供和切割后为其定位的许多方案中的一种。也可以采用，例如，利用真空将带料悬托于工具台面之上的其他方法，通过增加导轨之间的距离来释放带料的托盘、可伸缩的托盘，或者其他机构。前面对于本发明的优选实施方案的描述只是用作示例和解释。并不作为对发明的详尽说明，也不将发明限制于所公开的具体形式。依据上面说明的内容，在此描述的许多变化和修改方案对于本领域的不同技术人员来说是显而易见的。本发明的范围只由本文所附的权利要求书及其等同内容来定义。另外，在针对本发明具有代表性的实施方案所作的描述中，本说明书可能将本发明的方法和/过程体现为依照特定的工艺顺序。然而，就方法或过程并不依赖于本文所陈述的特定步骤顺序的意义来说，该方法或过程不应限于所描述的特定工艺顺序。本领域的普通技术人员能够理解，其他步骤的顺序也是可能的。因此，在本说明书中所描述的步骤的具体顺序，不应被解释为对权利要求的限制。此外，涉及本发明的方法和/或过程的权利要求也不应被限制于字面所记载的顺序进行操作，而且本领域的技术人员能够容易地理解，这些操作顺序可以是变化的并且仍然被包含在本发明的精神和范围之内。权利要求一种由带料制造复合材料坯件的方法，该方法包括输送带料段进入将所述带料段悬托越过工具台面的带料段导引件；彼此相对地移动所述带料段导引件和所述工具台面两者中的至少一个，将所述带料段放置于相对于所述工具台面的预定位置和取向；将所述带料段朝着在所述工具台面上放置的先在的带料段移动；以及将所述带料段对所述先在的带料段进行拼合。2.根据权利要求1的方法，进一步包括铺放更多的带料段使其与所述带料段基本平行并且其本身也相互平行从而形成第一层板，在相对于所述第一层板一定角度铺放带料段第二层板。3.根据权利要求1的方法，其中所述带料是由包含至少一种下列的材料制成多种用热塑性或热固性聚合物进行预浸的连续或接近连续增强纤维，多种用热塑性或热固性聚合物预浸的非连续增强纤维，基本上热塑性或热固性聚合物材料，以及金属膜。4.根据权利要求1的方法，进一步包括将所述带料段拼合在型芯材料上。5.根据权利要求1的方法，其中所述坯件部分地包括金属层。6.根据权利要求1的方法，其中所述输送带料段进入所述带料段导引件的步骤包括将带料从带料供应源传送到将所述带料段导引件，其将所述带料悬托越过所述工具台面；以及切割所述带料以提供预定长度的所述带料段。7.根据权利要求6的方法，其中所述带料供给源包括一个或多个带料卷筒，所述带料卷筒被放松并且按一定长度切割成带料段。8.根据权利要求7的方法，其中所述带料卷筒包括一或多种带料。9.根据权利要求7的方法，其中一个带料卷筒的宽度与另一个带料卷筒的不同。10.根据权利要求7的方法，进一步包括保持所述带料卷筒末端的松弛，以减少当所述带料在输送时其中的后张力。11.根据权利要求6的方法，其中所述传送带料的步骤包括使用一组或多组压带轮将所述带料送入所述带料段导引件。12.根据权利要求6的方法，其中所述切割所述带料以提供所述带料段的步骤包括在线切割方法。13.根据权利要求1的方法，其中所述移动所述带料段导引件和所述工具台两者中至少其一的步骤，包括在所述带料段导引件下面旋转所述工具台面和在两个移动坐标轴水平移动所述工具台面。14.根据权利要求1的方法，其中所述将所述带料段朝着所述先在的带料段移动的步骤，包括朝着所述工具台面移动所述带料段导引件。15.根据权利要求1的方法，进一步包括利用通过所述工具台面的抽吸力将所述先在的带料段固定在所述工具台面。16.根据权利要求1的方法，其中所述拼合带料段的步骤包括热拼合过程。17.根据权利要求16的方法，其中所述热拼合过程包括超声波点焊。18.根据权利要求16的方法，其中所述热拼合过程使用连续或接近连续的超声焊接将所述带料段拼合在所述先在的带料段上。19.根据权利要求1的方法，进一部包括在将所述带料段拼合在所述先在的带料段的步骤之后，将所述带料段导引件移离所述工具台面，使得所述带料段从所述带料段导引件退出。20.根据权利要求1的方法，其中所述输送带料段的步骤包括挤压所述带料段导引件内的所述带料段，使得所述带料段变成弯突形。21.根据权利要求1的方法，其中所述带料段导引件包括两个分开的导轨而所述带料段被纵向悬托在所述导轨之间，以及其中所述拼合所述带料段的步骤包括挤压在分开的所述导轨之间的所述带料段，将所述带料段拼合在所述先在的带料段，并且当分开的所述导轨离开所述工具台面时保持对所述带料段的挤压，使得所述带料段从分开的所述导轨释放。22.根据权利要求1的方法，其中所述朝着所述先在的带料段移动所述带料段的步骤包括移动所述带料段导引件直到所述带料段被定位在所述先在的带料段附近，并且其中所述拼合所述带料段的步骤包括挤压所述带料段的未被所述带料段导引件支托的部分，使得所述带料段接触所述先在的带料段并将所述带料段未被支托的部分拼合在所述先在的带料段。23.根据权利要求21的方法，其中所述带料段导引件包括基本上平行的带有相对凹槽的导轨，并且其中所述方法进一步包括将所述带料段的纵向边缘保持在所述凹槽内。24.根据权利要求6的方法，其中所述切割带料的步骤包括调整切割刀片相对于所述带料纵轴的角度，以及其中所述方法进一部包括在调整所述角度的前后，保持所述带料段导引件和所述切割刀片之间的距离基本不变。25.一种由复合材料带料制造复合材料坯件的装置包括带料供应单元，带料由其分配；带料输送单元，其从所述带料供应单元接收带料；切割器单元，其切割来自所述带料输送单元的带料；带料段导引件，其接受来自所述带料输送单元并且由所述切割器单元切割的带料段；工具台面；以及带料拼合元件，配置为将所述带料段拼合于其他类似的带料段，其中所述带料段导引件被配置为使得所述带料段悬托并通过所述工具台面，其中所述带料段导引件和所述工具台面两者中至少其一被配置为将所述带料段定位在相对于所述工具台面的预定位置和角度，其中所述带料段导引件被配置为能够将所述带料段朝着所述工具台面移动，以及其中所述带料拼合单元被配置为能够挤压在所述带料上并将所述带料段拼合于其他类似的带料段。26.根据权利要求25的装置，其中所述带料供应单元包括一个或多个料盒，所述料盒包含带料卷筒而所述带料卷筒主动松卷使得在所述带料输送单元和所述带料卷筒之间的带料张力最小化。27.根据权利要求26的装置，其中压带轮将带料从卷筒送到料盒内形成松弛的带圈，而且其中所述压带轮被配置为通过一个或多个松弛圈定位传感器的反馈能够将松弛带圈的大小保持在预定的范围。28.根据权利要求25的装置，其中所述带料输送单元包括压带轮和保持带料对齐的输送导引件。29.根据权利要求25的装置，其中所述切割器单元包括刀片和砧台，在所述刀片和所述砧台之间所述供应单元输送所述带料，并且使得所述带料的输送运动受到控制以致当所述刀片切割穿过所述砧台时所述带料被切割成带料段。30.根据权利要求25的装置，其中所述切割器单元在相对于所述带料纵轴方向的多种角度进行切割。31.根据权利要求30的装置，其中所述带料段导引件被配置用来使得在所述切割器单元改变切割角的前后，保持所述带料段导引件和所述切割器单元之间的距离基本不变。32.根据权利要求29的装置，其中所述切割器单元穿过所述带料宽度的弯曲路径进行切割。33.根据权利要求29的装置，其中所述带料段导引件包括两个或以上基本上平行并相互定位的、与承载架连接的带凹槽导轨，使得当所述带料被送入所述凹槽，所述带料的相对纵向边缘便会被保持到位。34.根据权利要求33的装置，其中所述承载架将放置在所述带料段导引件中的带料段从所述带料被输送和切割的第一位置移动到接近所述工具台面的第二位置。35.根据权利要求29的装置，其中所述工具台面旋转并在两个垂直的水平轴之间平移用以将所述带料段放置在一个预定的位置和相对角度。36.根据权利要求29的装置，其中所述工具台面是基本上平坦的多孔板，空气可以由其抽吸从而产生抽力足以将与所述工具台面接触的带料段固定到位。37.根据权利要求29的装置，其中所述带料拼合装置包括一组一个或多个超声拼合焊接头，其挤压所述带料段使所述带料段附着于预先铺放的带料段。38.根据权利要求29的装置，进一步包括压力脚，所述压力脚在所述带料段导引件退离所述工具台面的时候挤压所述带料段的未被所述带料段导引件所支撑的部分，使得所述带料段从所述带料段导引件拉出而且相对于所述工具台面而言基本上没有位移。39.根据权利要求38的装置，其中一个或多个超声焊接头包括所述压力脚。40.根据权利要求25的装置，其中所述带料段导引件自动调整以适应不同宽度的带料段。41.一种由复合材料带料制造复合材料坯件的装置，其包括切割器单元，配置为接收和切割复合材料带料，其中所述切割器单元能够调整切口间的切割角；以及带料段导引件，配置为接收通过所述切割器单元传送来的复合材料带料，其中所述带料段导引件能够在所述切割器单元调整所述切割角之前后，保持在所述切割器单元和所述带料段导引件之间的距离基本上不变。42.根据权利要求41的装置，其中所述带料段导引件包括两个相对分开的导轨，其各自用于支托所述复合材料带料的纵向边缘，以及其中所述两个分开的导轨朝着相反而基本上与所述带料纵轴平行的方向移动，以保持所述切割器单元和所述带料段导引件之间的距离基本上不变。全文摘要本发明的一种实施方案提供了一种由带料制备复合材料坯件的方法，包括如下步骤将带料段送入带料段导引件而悬托并穿过工具台面，将带料段导引件和工具台面两者中至少一个相对地移动，使带料段定位在相对于工具台面的预定位置和取向，将带料段朝着在工具台面上预先放置的其它带料段移动，以及将带料段拼合在预先放置的其它带料段。本发明还描述了用于制造复合材料坯件的相应设备。文档编号B29C65/00GK101883671SQ200880108792公开日2010年11月10日申请日期2008年9月26日优先权日2007年9月26日发明者唐·O·埃文斯,大卫·R·克莱姆,尼尔·J·贝德曼,科林·R·契布曼,麦可·K·帕斯莫,麦可·L·斯肯勒申请人:弗柏福奇公司