用于复合物的自动层片铺放的方法和系统的制作方法

文档序号:8500496阅读:338来源:国知局
用于复合物的自动层片铺放的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及复合结构,并且更具体而言,涉及用于铺放在形成复合结构时使用的多个层片的方法和系统。
【背景技术】
[0002]通常,自动条带铺放机已用于多个层片对工具表面上的铺放,以用于形成具有大体平坦或波状构造的复合部件。平坦的或大体波状的表面可以通过手使用从宽的完整材料切割的层片来铺放,或者通过自动条带放置或自动纤维放置来铺放。这些层片可利用树脂完全地或部分地预浸渍。
[0003]条带材料,例如预浸料坯材料(树脂预浸渍纤维)通常设置在背纸上,并缠绕到卷轴上。铺放机的输送压头从卷轴取回条带材料,剥离缠绕在卷取辊上的背纸,并将条带材料堆积在工具表面或之前堆积的层上。
[0004]存在对用于复合部件的层片铺放的其他方法和系统的需求。

【发明内容】

[0005]本公开的一个方面涉及一种将至少一个层片施加到工具上或者配置在工具上的未固化复合铺层上的方法。该方法包括自动控制相对于定位在至少一个不粘隔离件上的至少一个层片,可滑动地移除至少一个不粘隔离件,以抑制至少一个层片的至少一部分粘附至工具或未固化复合铺层,同时相对于至少一个不粘隔离件的移动后缘将移动压缩力施加至至少一个层片的外表面,以将至少一个层片的至少一部分粘附至工具或未固化复合铺层O
[0006]本公开的另一个方面涉及用于将至少一个层片施加到工具上或者配置在工具上的未固化复合铺层上的系统。该系统包括用于相对于工具或未固化复合铺层定位和移除至少一个不粘隔离件的组件,和用于施加移动压缩力的组件。控制器能够操作,以用于自动控制所述组件,以用于相对于定位在至少一个不粘隔离件上的至少一个层片可滑动地移除至少一个不粘隔离件,以抑制至少一个层片的至少一部分粘附至工具或未固化复合铺层,同时控制所述组件,以用于相对于至少一个不粘隔离件的移动后缘将移动压缩力施加至至少一个层片的外表面,以将至少一个层片的至少一部分粘附至工具或未固化复合铺层。
【附图说明】
[0007]被认为是本发明的主题被特别地指出,并在说明书的结束部分处清楚地要求保护。然而,系统和方法可以通过参考不同实施方式的以下详细描述和附图而最佳地理解,其中:
[0008]图1为用于形成具有复杂轮廓的复合部件的工具的透视图;
[0009]图2为根据本发明的方面,用于将多个层片铺放到图1的工具上的铺放系统的透视图;
[0010]图3为末端执行器的第一实施方式的俯视透视图,该末端执行器用于将层片从铺放台移至工具上;
[0011]图4为末端执行器的第一实施方式的透视图,该末端执行器用于施加移动的压缩力,以用于将层片的一部分粘附至图1工具的成型表面上;
[0012]图5为末端执行器的第二实施方式的透视图,该末端执行器用于施加移动的压缩力,以用于将层片的一部分粘附至图1工具的成型表面上;
[0013]图6为用于将一个或更多个层片铺放到图1的工具的成型表面上的利用根据本技术的方面的图2的铺放系统的方法的图示,;
[0014]图7为用于将一个或更多个层片铺放到例如通过图6的方法而成形的未固化复合铺层上的利用根据本技术的方面的图2的铺放系统的方法的图示;
[0015]图8为图1工具的透视图,其具有设置在其上的不粘隔离件和配置在不粘隔离件顶部上的层片;
[0016]图9为图4的末端执行器的透视图,其用于施加移动的压缩力,以用于将层片的一部分粘附至图1的工具的成型表面上;
[0017]图10为图5的末端执行器的压实辊中的三个的透视图,其施加移动的压缩力,以用于粘附层片同时移除不粘隔离件;
[0018]图11为末端执行器的透视图,其用于施加移动的压缩力,以用于将层片粘附至工具的相交表面或未固化复合铺层;
[0019]图12为图1的工具的沿着工具的宽度截取的截面视图,该工具具有延伸跨过成型表面的宽度的三个不粘隔离件;
[0020]图13为末端执行器的俯视透视图,该末端执行器用于将层片,例如一个或更多个层片从铺放台移至工具上,并将移动的压缩力施加至层片的外表面;
[0021]图14为处于气垫的形式的不粘隔离件的截面;且
[0022]图15为如下方法的一个实施方式的流程图,该方法用于将多个层片自动地铺放至根据本公开的工具上或铺放至设置在工具上的未固化复合铺层上,其用于在形成复合部件时使用。
【具体实施方式】
[0023]本发明大体涉及用于将多个层片(例如复合层片、粘合层片、其他材料,或者此种层片的堆叠)铺放在工具上的方法和系统,该工具具有平坦、波状或其他几何构造的成型表面,该铺层然后可操作地固化以形成复合部件。复合层片可包括具有任意纤维和任意树脂的预浸料坯,或者具有粘性或无粘性的任意纤维的干燥织物。用于层片的其他材料可包括芯部,例如泡沫、木材、蜂窝结构、包装材料、剥离层片(peel ply)、离型膜(releasefilm)、泄放器(bleeder)、通气器、包装膜和其他合适的材料。该堆叠的层片最初可一起披盖、压缩或粘附到单独的预铺放工具上,其可允许材料更易于披盖到最终工具上,而不先形成褶皱。如在下文更详细地描述的,该方法和系统可采用一个或更多个可重复使用的不粘隔离件,例如不粘片,其能够在工具或之前应用的一个或多个层片与待施加以形成铺层的后续的一个或多个层片之间可移除地重新定位。一个或更多个可重复使用的不粘隔离件抑制后续的层片粘着或粘附至工具或之前应用的层片。在不粘隔离件被移除时,例如由一个或更多个压实辊导致的移动压缩力被施加定位在不粘隔离件的后缘附近的层片,以将该定位的层片的至少一部分披盖或粘附至工具或之前应用的层片。该一个或更多个可重复使用的不粘隔离件抑制辊的铺放头粘着至工具或之前应用的层片,由此抑制(如果未避免和防止)在粘附的至少一个层片上形成褶皱、例如小的皱纹、隆起或折痕的可能性,并且产生具有光滑外表面的粘附层片。本技术允许形成复杂的形状,例如具有弯曲表面、凸缘等的形状,其中层片可以通过最初粘附待施加的后续层片的中间、中心部分或其他部分,并向外或沿其他方向处理来抑制形成裙皱。
[0024]图1例示了用于形成复合部件(图1中未示出)的工具10的一个实施方式。工具10可以可操作地支撑在基底20上。在该例示的实施方式中,工具10可以包括弯曲的成型表面11,其在周边附近由凸缘或壁(例如多个壁12、14、16和18)包围。在该实施方式中,壁12、14、16和18从成型表面11近似正交地延伸。工具10可包括长度L和宽度W。成型表面可以是如所示的复杂、凸出的成型表面,或者任意其他的几何构造表面。
[0025]图2为根据本公开的方面的铺放系统100的一个实施方式的图示,其用于将多个层片或层片的堆叠例如铺放到工具10上。工具10可被手动地或自动地放置在铺放系统100中,并放置在期望位置中。工具或工具基底可以可操作地提供有标记、工具销或其他合适的手段,以在相对于铺放系统确定和/或对齐工具时使用。在一个实施方式中,铺放系统100包括框架105,其可操作地支撑组件200和201,以用于将不粘隔离件220和240定位到工具10的成型表面上,且用于从工具的成型表面移除一个或更多个不粘隔离件220和224。组件300能够操作,以用于将一个或更多个层片或层片的堆叠从预铺放表面(例如平坦的工作台110)移动至设置在工具的成型表面上的不粘隔离件上。组件400能够操作,以用于将移动压缩力施加至一个或更多个层片或层片的堆叠的一个或更多个部分,以在没有褶皱的情况下将一个或更多个层片或层片的堆叠粘附至工具或之前堆积的层片。控制器500,例如计算单元或计算机能够操作,以用于控制组件200、201、300和400。
[0026]在一个实施方式中,组件200可包括卷取辊230和可移动的末端执行器240。例如,卷取辊230可沿着铺放系统的宽度配置,并可旋转地配置在工具的第一纵向端部。不粘隔离件220可配置在卷取辊230上。可移动末端执行器240可以可操作地附连至促动器或机器人臂,以用于可操作地展开不粘隔离件,并将不粘隔离件放置在成型表面上或工具上的未固化复合铺层上。例如,可
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