專利名稱：復(fù)雜性減小的自動纖維布置設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般地涉及自動纖維布置系統(tǒng)，尤其涉及用于層復(fù)合結(jié)構(gòu)的自動纖維布置 系統(tǒng)，并且更特別地處理用于布置纖維的簡化設(shè)備和相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
可以使用自動復(fù)合材料應(yīng)用機(jī)器制造復(fù)合結(jié)構(gòu)例如被用于汽車、航海和航空領(lǐng)域 的復(fù)合結(jié)構(gòu)，自動復(fù)合材料應(yīng)用機(jī)器通常指自動纖維布置(AFP)機(jī)。AFP機(jī)可以被用于飛 機(jī)領(lǐng)域，例如通過圍繞制造工具包裹被排列到較寬帶群(band)內(nèi)的復(fù)合的切成長條的帶 或“纖維素(tow)”制造結(jié)構(gòu)形狀和蒙皮構(gòu)件。AFP機(jī)邊與邊相接觸地連續(xù)排列并布置多個 (通常為六個或更多個)帶條(tape stripe)從而形成被布置并壓緊在工具上的寬的共形 的帶寬。為了制造大的復(fù)雜的壓層復(fù)合構(gòu)件，現(xiàn)有AFP機(jī)可以使用具有相對高操作靈活性 的纖維布置頭。例如現(xiàn)有布置頭可以具有通過為每個帶條提供單獨(dú)的可獨(dú)立控制的刀具從 而增加剝離或獨(dú)立于所有其它帶條切割鄰近帶條的任意一個或全部的能力。因此現(xiàn)有布置 頭可能相對復(fù)雜、大且重?，F(xiàn)有布置頭的尺寸、重量和復(fù)雜性可以排除其被用于制造相對小的復(fù)合層合板構(gòu) 件或被用于制造需要相對高布置分辨率的層。另外，由于其復(fù)雜性，現(xiàn)有布置頭相對昂貴。因此，為了需求較高布置分辨率和/或簡化的纖維應(yīng)用，存在對具有減小的機(jī)器 復(fù)雜性和尺寸更小且重量更輕的自動纖維布置裝置的需要。進(jìn)一步地，存在對使用較不復(fù) 雜布置機(jī)器的纖維布置的方法的需要，該機(jī)器允許纖維布置形成傾斜的或同形的帶圖案。

發(fā)明內(nèi)容
提供了自動纖維布置設(shè)備和相關(guān)方法，其在制造相對小的層壓復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)和需 要高度帶布置分辨率的較大復(fù)合結(jié)構(gòu)時尤其有用。通過在過程的末尾使用單個切割機(jī)構(gòu)同 時切割帶條的末端減小布置頭的復(fù)雜性、尺寸和重量，因此消除了為每個帶條分離切割機(jī) 構(gòu)的需要。盡管機(jī)械復(fù)雜性減小了，但是顯示輪廓的或傾斜的應(yīng)用圖案可以通過隨著鋪設(shè) 條的帶群按順序開始布置每個帶條而實現(xiàn)。根據(jù)一個公開的實施例，提供了一種在襯底上形成復(fù)合層的方法，其包含在所述 襯底之上移動自動纖維布置頭；使用纖維布置頭在襯底上鋪設(shè)多條平行的復(fù)合帶條，包括 使所述帶條中的至少一些的起點(diǎn)交錯；以及使用單個切割切割所有所述帶條的末端。切割 帶條的端部可以通過使單個切割刀片大體同時通過所有帶條而被實施。根據(jù)另一方法實施例，使用自動纖維布置頭在襯底上布置復(fù)合纖維帶包含移動 所述纖維布置頭使其從開始位置穿過所述襯底到達(dá)末尾位置；按順序開始將各個纖維帶條 布置到所述襯底上以隨著所述布置頭從所述開始位置移動到所述末尾位置而形成帶群；以 及在所述末尾位置大體同時切割所述帶群內(nèi)的所有所述帶條。按順序開始布置各個纖維帶 條通過按順序致動在所述纖維布置頭上的各個帶穿入機(jī)構(gòu)而被實施。切割所有帶條通過致動在所述纖維布置頭上的單個切割刀片機(jī)構(gòu)和使用所述單個切割刀片機(jī)構(gòu)從而切割所有 所述帶條而被實施。根據(jù)進(jìn)一步的方法實施例，在具有襯底特征的襯底上形成復(fù)合纖維層包含在第 一方向上移動自動帶布置頭使其穿過所述襯底遠(yuǎn)離所述襯底特征；隨著所述布置頭在所述 第一方向上移動穿過所述襯底使用所述布置頭鋪設(shè)復(fù)合帶條的第一帶群，包括使第一組內(nèi) 的所述帶條的至少一些的開始點(diǎn)交錯從而在所述襯底特征的一側(cè)形成第一傾斜的圖案；在 所述第一帶群內(nèi)的所述帶條的末尾點(diǎn)切割所述第一帶群內(nèi)的所有所述帶條；在第二方向上 移動自動帶布置頭使其穿過所述襯底遠(yuǎn)離所述襯底特征；隨著所述布置頭在所述第二方向 上移動穿過所述襯底使用所述布置頭鋪設(shè)復(fù)合帶條的第二帶群，包括使所述第二帶群內(nèi)的 所述帶條的至少一些的開始點(diǎn)交錯從而在所述襯底特征的另一側(cè)形成第二傾斜的圖案；在 所述第二帶群內(nèi)的所述帶條的末尾點(diǎn)切割所述第二帶群內(nèi)的所有所述帶條。切割在所述第 一帶群和所述第二帶群內(nèi)的所述帶條通過大概同時使單個切割刀片穿過所述帶群內(nèi)的所 有所述帶條而被實施。鋪設(shè)所述第一帶群或第二帶群的每一個中的所述帶條在所述布置頭 的單個行程中被實施。所述布置頭在所述第一方向和所述第二方向中的每一個方向上的移 動從大體通過所述襯底特征的中心線開始。鋪設(shè)所述第一帶群和所述第二帶群內(nèi)的所述復(fù) 合帶條通過按順序致動在所述纖維布置頭上的各個帶穿入機(jī)構(gòu)而被實施。根據(jù)另一公開的實施例，提供了一種用于在襯底上布置纖維帶的纖維帶布置設(shè) 備，該設(shè)備包含多個帶供應(yīng)裝置，其中每個都控制纖維帶的供應(yīng)；用于將所述帶壓緊到襯 底上的裝置；多個帶穿入機(jī)構(gòu)，其分別與所述帶供應(yīng)裝置相關(guān)聯(lián)且每個都是可操作的以便 啟動從所述帶供應(yīng)裝置中的一個到所述壓緊裝置的帶饋送；以及切割裝置，其包括用于大 體同時切割饋送到所述壓緊裝置的所有帶的端部的單個切割刀片。所述切割刀片包括延伸 橫穿所述帶被饋送到所述壓緊裝置所沿的路徑的刀刃。所述切割裝置可以包括用于移置所 述切割刀片使其朝向或遠(yuǎn)離所述帶的制動器。隨著所述帶被饋送到所述壓緊裝置所述帶被 并行設(shè)置，并且當(dāng)所述帶呈并行關(guān)系時所述切割刀片被定位以切割所述帶的端部。本公開的實施例滿足了對具有減小的復(fù)雜性的自動纖維布置設(shè)備以及允許形成 具有顯示輪廓的圖案的層的相關(guān)方法的需要。當(dāng)參照附圖和所附權(quán)利要求時，公開的實施例的特征、利益和優(yōu)點(diǎn)將從下面對實 施例的描述中變得清楚。


圖1為具有復(fù)雜性減小的纖維布置機(jī)的單件制造單元的透視圖。
圖2為具有復(fù)雜性減小的纖維布置機(jī)的大規(guī)模纖維布置單元的透視圖。
圖3為示出復(fù)雜性減小的纖維布置機(jī)的基本部件的方框圖。
圖4為復(fù)雜性減小的纖維布置機(jī)的側(cè)視圖。
圖5為圖4中所示機(jī)器的俯視圖。
圖6為圖4中所示機(jī)器的仰視圖。
圖7為形成圖4至圖6所示的機(jī)器部件的再穿入構(gòu)件的分解透視圖。
圖8為再穿入構(gòu)件的透視圖。
圖9為圖4至圖6所示機(jī)器的透視圖，去掉蓋子從而示出另外的細(xì)節(jié)。
圖10為形成圖4至圖9所示機(jī)器部件的帶切割機(jī)構(gòu)的簡化正視圖。圖11為工具的透視圖，在該工具上已使用復(fù)雜性減小的帶布置機(jī)布置了帶的帶群。圖12為示出在共同切割點(diǎn)結(jié)束的各個帶條的連續(xù)的時控的開始點(diǎn)的平面圖。圖13為示出用于使用復(fù)雜性減小的自動纖維布置機(jī)在襯底上布置復(fù)合帶的一種 方法的基本步驟的流程圖。圖14為示出用于在襯底上布置相鄰帶條的可替代方法的示意性平面圖。圖15為更詳細(xì)地示出圖14所示的用于在襯底上布置帶的可替代方法的流程圖。圖16為示出圍繞襯底特征布置的帶條的兩個帶群的平面圖。圖17為示出圖16所示用于圍繞襯底特征布置帶條的方法的流程圖。圖18為飛機(jī)制造和使用方法論的流程圖。圖19為飛機(jī)的方框圖。
具體實施例方式首先參照圖1，由附圖標(biāo)記18 —般地指出的單件制造單元使用復(fù)雜性減小的復(fù)合 纖維布置(AFP)機(jī)20，其可以被用于在工具28之上層相對小的單個零件26。AFP機(jī)20被 適當(dāng)?shù)目刂破?未示出)半自動或全自動控制，該控制器可以包含NC、CNC或PLC控制器。 AFP機(jī)20還可以被操作者24至少部分控制。在示出的示例中，AFP機(jī)20被裝配為沿著25示出的正交X、Y、Z軸移動。更特 別地，帶應(yīng)用頭40被裝配到引導(dǎo)件30上以便沿著Z軸滑動，而引導(dǎo)件30被裝配到構(gòu)臺 (gantry) 32上以便沿著X軸滑動。構(gòu)臺32被裝配為通過被支撐在桌子22上的導(dǎo)軌34沿 著Z軸滑動。AFP機(jī)20包括將復(fù)合纖維帶36供應(yīng)到應(yīng)用頭40的帶供應(yīng)卷軸38，應(yīng)用頭40 包括用以將帶36壓緊到工具28上的壓緊滾筒42的。如在此所用的，“復(fù)合纖維帶”、“纖維 帶”、“帶”和“帶條”將包括很寬范圍的帶、“纖維素”和粗砂，包括具有標(biāo)準(zhǔn)寬度例如但不限 于三英寸或六英寸和具有不標(biāo)準(zhǔn)寬度例如八分之一或四分之一英寸(“纖維素”)的那些。如此后將會更詳細(xì)地描述的，帶36被稍后討論的將帶饋送到壓緊滾筒42和工具 28的表面之間的夾子(未示出)的帶穿入機(jī)構(gòu)從卷軸38拉出。AFP機(jī)20的移動將帶36 從卷軸38拉出，并且?guī)?6被稍后討論的簡化帶切割機(jī)構(gòu)切斷為一定長度?，F(xiàn)在參照圖2，AFP機(jī)20a的可替代形式可以被用作安裝到被裝配為沿著導(dǎo)軌46 平移的自動裝置44上的末端實施器。工具例如圓柱形心軸50被軸42裝配以便在支撐件 54上旋轉(zhuǎn)。工具50的旋轉(zhuǎn)和自動裝置44的操作以及布置頭20a可以被NC或CNC控制器 48控制。布置頭20a可以被用于在心軸50上層具有高輪廓分辨率的帶36的帶群28。現(xiàn)在參照圖3，AFP機(jī)20廣泛地包括簡化的帶供應(yīng)系統(tǒng)56、帶排列和獨(dú)立再穿入 模塊58和被用于切割所有帶36的單個帶切割機(jī)構(gòu)70。簡化的材料供應(yīng)系統(tǒng)56可以包含 分別相關(guān)聯(lián)且將帶36從預(yù)先纏好的帶卷軸38(圖1)拉出的多個單獨(dú)的帶供應(yīng)模塊57。每個帶供應(yīng)模塊57可以包括簡單的張力拉緊閘(未示出)和慣性限制器件例如 氣動操作的圓盤閘(未示出)，張力拉緊閘和慣性限制閘一起作用從而以統(tǒng)一排列的方式 供應(yīng)帶36到分別相關(guān)的帶排列和再穿入模塊58。帶排列和再穿入模塊58使用帶凹槽的引 導(dǎo)件組合平行地邊對邊地排列多條單獨(dú)的帶，帶凹槽的引導(dǎo)件可以被預(yù)先設(shè)定為織物圖案以提供機(jī)構(gòu)間隙。帶再穿入機(jī)構(gòu)90 (圖6)被包裹在每個排列和再穿入模塊58內(nèi)。雖然沒 有在圖中特別示出，但是帶再穿入機(jī)構(gòu)90使用摩擦接觸以驅(qū)動并夾持單獨(dú)的帶36。帶供應(yīng) 模塊57、排列和再穿入模塊58和再穿入機(jī)構(gòu)90的另外的細(xì)節(jié)可以在1987年10月13日發(fā) 行的美國專利號4，699，683和2007年2月8日公開的美國專利公開號20070029030A1中 找到，其全部內(nèi)容作為參考并入本文?，F(xiàn)在參照圖4至圖9，帶布置頭40包括框架構(gòu)件41，其具有頂板62，頂板62適用 于連接到自動裝置44(圖2)或用于使布置頭40移動穿過在其上布置帶36的襯底的其它 工具。帶排列和再穿入模塊58被并行裝配到被控制在框架構(gòu)件41內(nèi)的中心體91(圖7) 上。每個模塊58包括為帶36中的一個形成進(jìn)入通道76的一組配對的平滾筒72和U形 滾筒74。平滾筒72被裝配到被支撐在旋轉(zhuǎn)臂66上的軸60上。彈簧84對旋轉(zhuǎn)臂66施加 偏壓使其朝向正常的關(guān)閉位置，在該位置平滾筒72被間隔開距U形滾筒74預(yù)先選定的距 離，通常與帶36的厚度相應(yīng)。進(jìn)入通道76的高度或厚度可以通過定位螺絲68調(diào)整。從卷 軸38(圖1)供應(yīng)的帶36被分別接收入通道76內(nèi)，并被由蓋板93封閉的帶凹槽的引導(dǎo)件 80(圖7)保持為并行的注冊的(registered)關(guān)系。帶36通過帶凹槽的引導(dǎo)件80被饋送到包括帶接合滾筒90a的再穿入機(jī)構(gòu)90，帶 接合滾筒90a被氣壓缸86移動從而與帶36接合。滾筒90a被由電機(jī)99提供動力的傳動 帶97驅(qū)動。特定再穿入機(jī)構(gòu)90的致動啟動相應(yīng)帶36的穿入，然后帶36通過一個帶凹槽 的引導(dǎo)件80被饋送到引導(dǎo)元件83，然后引導(dǎo)元件83以預(yù)定的角度將帶36引導(dǎo)入夾子74 內(nèi)，在此處帶36被壓緊滾筒42施加并壓緊到襯底28上。光纖傳感器89(圖9)檢測帶36 的位置，包括帶36末端的通過，并制造可以被用于控制帶饋送和布置的位置信號。光纖傳 感器89還可以被用于檢測刀片92的操作，或者允許其與AFP機(jī)20的其它功能同步運(yùn)行， 或者簡單地證實刀片92正在適當(dāng)運(yùn)行，或二者皆而有之。從前述中可以知道特定帶36 “開始”所處在襯底表面82(圖4)上的位置取決于 帶穿入機(jī)構(gòu)90被致動以開始饋送帶36到壓緊滾筒42的時間點(diǎn)。如以下將更詳細(xì)地描述 的，由于帶穿入機(jī)構(gòu)90可以被致動器86獨(dú)立地致動，每個帶36的開始點(diǎn)可以被獨(dú)立控制 以使這些開始點(diǎn)可以被交錯成任意想要的圖案。如在圖9能最好地看到的，根據(jù)本公開的實施例，帶布置頭40進(jìn)一步包括包含使 單個切割刀片92上下移動的氣動致動器96的帶切割機(jī)構(gòu)70。氣動致動器96接收來自被 電動閥控氣缸87控制的空氣岐管85的空氣。切割機(jī)構(gòu)也在圖10中示意性地示出。單個 切割刀片92通過適當(dāng)?shù)尿?qū)動聯(lián)接98被連接到氣動致動器96。刀片92包括跨越由布置頭 40鋪設(shè)的帶36的整個帶群106的刀刃92a。刀片92如圖10中的箭頭100所示的一樣上 下移動，從而在單個剪切中同時切斷帶36的整個帶群106。如從以下的描述中將明顯的，帶 36的末端在帶鋪設(shè)過程中在同一點(diǎn)被切割，而不考慮帶36的開始點(diǎn)。如在此所用的，涉及“同時地”或“大體同時地”切割帶群106中的所有帶36指的 是刀片92或其它切割裝置在一個過程的末尾處大體上在同一點(diǎn)切斷帶群106內(nèi)的所有帶 36。因此，可以牽引刀具(未示出)在單個沖程中橫穿帶群106從而在過程的末尾切割帶 群106內(nèi)的帶36，而不是如示出的實施例所示確切地在同一時間接觸并切斷帶群106內(nèi)的 所有帶36。進(jìn)一步地，涉及在“單個切割”或“單個刀片沖程”中切割帶群106內(nèi)的帶36同 樣指的是通過單個刀具的運(yùn)動在過程末尾大體在同一點(diǎn)切割帶群106內(nèi)的所有帶36，該刀具在末尾點(diǎn)要么同時地要么快速連續(xù)地接觸并切斷帶?，F(xiàn)在參照圖11至圖13，其示出用于使用復(fù)雜性減小的AFP機(jī)20形成層的方法。 在圖11中所示的示例中，平行鄰近的帶條36的顯示輪廓的帶群106被鋪設(shè)在基底104支 撐的工具102上。工具102包括可以與帶群106顯示輪廓的部分88大體一致的顯示輪廓 的邊緣108。如圖13中的步驟114所示，布置頭40首先被移動到與帶群106內(nèi)的1號帶 的開始點(diǎn)“A”相應(yīng)的開始位置。如圖13中的步驟116及圖11所示，布置頭40在行進(jìn)方向 112上從開始位置“A”平移到末尾位置“G”。在步驟118，隨著布置頭40從開始位置“A”運(yùn) 動到末尾位置“G”，單個帶穿入機(jī)構(gòu)90被致動以連續(xù)地開始帶1-帶6的布置，以使它們被 分別添加到點(diǎn)A-點(diǎn)F。上述帶1-帶6的連續(xù)開始在帶36的起點(diǎn)交錯以使它們形成與工具102的輪廓邊 緣大體匹配的邊緣輪廓或外形88 (圖11)。繼續(xù)將帶36連續(xù)添加到帶群107直到帶群106 在“F”點(diǎn)變得統(tǒng)一。如步驟120所示，切割機(jī)構(gòu)70在預(yù)先選擇的點(diǎn)被致動從而通過刀片92 在單個剪切中在末尾或切割點(diǎn)“G”切割整個帶群106?？梢灾劳庑?8的分辨率可以由啟 動單個切割時呈現(xiàn)在切割機(jī)構(gòu)70之下的帶36的數(shù)量決定。因此，為了更高的分辨率區(qū)域， 在一個特定過程中可以將較少數(shù)量的帶336包括在帶群106的寬度內(nèi)?，F(xiàn)在關(guān)注圖14和圖15，其示出用于使用復(fù)雜性減小的AFP機(jī)20布置帶36的可替 代方法實施例。以步驟124開始，布置頭40被移動到開始位置121，為布置1號帶做好準(zhǔn) 備。如步驟126和步驟128所示，隨著布置頭40沿著行進(jìn)方向112平移，單個帶穿入機(jī)構(gòu) 90被致動，因此導(dǎo)致1號帶被布置在工具襯底82上。如步驟130所示，1號帶在該過程的 末尾或由附圖標(biāo)記122所指示的切割點(diǎn)被切割。接下來如步驟132所示，布置頭40通過返回路徑123被平移到2號帶的開始位置。 在步驟134和136，布置頭40在此沿著箭頭112的方向再次被平移，同時一個帶穿入機(jī)構(gòu) 90被致動以開始平行于且緊鄰1號帶鋪設(shè)2號帶。2號帶在切割點(diǎn)122被切割機(jī)構(gòu)90切 斷。接下來在步驟140中，帶36的每個后來的單獨(dú)過程都重復(fù)布置頭40通過返回路徑到 達(dá)下一個帶開始位置129的平移過程。在示出的示例中，帶頭40從開始點(diǎn)129被平移到切割點(diǎn)122，在此期間一個帶穿 入機(jī)構(gòu)90被致動從而鋪設(shè)3號帶，然后3號帶在切割點(diǎn)122被切割機(jī)構(gòu)70切割。如上所 述，切割圖案或傾斜外形88的分辨率由當(dāng)切割帶36時呈現(xiàn)在刀具70之下的帶36的數(shù)量 決定。因此，使用在圖14和圖15中示出的方法，為了達(dá)到較高的外形分辨率可以將較少數(shù) 量的帶36包括在全過程帶群106中。雖然在示出的示例中在帶布置頭40的每個過程中只 有單條帶36被布置和切割，但是取決于應(yīng)用兩條或更多條帶36可以被同時布置并切割以 產(chǎn)生想要的分辨率?，F(xiàn)在關(guān)注圖16和圖17，其示出進(jìn)一步的實施例，其中復(fù)雜性減小的AFP機(jī)20被用 于圍繞襯底特征(feature)層，該襯底特征在示出的示例中包含將被形成在襯底145內(nèi)的 未來(future)通孔。以步驟150開始，布置頭140被移動到與襯底特征148的中心線142 相應(yīng)的開始位置。接下來在152，布置頭40沿著一個行進(jìn)方向112從中心線142被平移到 末尾位置144。如154所示，在布置頭40的平移過程中，帶穿入機(jī)構(gòu)90被致動，因此鋪設(shè)帶 的第一帶群147，其中各個帶36的開始點(diǎn)形成圍繞襯底特征148形成階梯狀的傾斜圖案。 如圖16和圖17中的步驟156所示，第一帶群147內(nèi)的所有帶36在144被同時切割。
接下來如步驟158所示，布置頭40被移動回中心線位置142，為布置第二過程149 做好準(zhǔn)備。如步驟160所示，頭40從中心線142被移動到末尾位置146，在此期間帶穿入機(jī) 構(gòu)90在預(yù)定的時序被致動以致第二帶群149內(nèi)的各個帶36的開始位置形成圍繞襯底特征 148形成階梯狀的傾斜圖案。在步驟164中，第二帶群149內(nèi)的所有帶條36在末尾或切割 點(diǎn)146被同時切斷。本公開的實施例可以用于多種潛在應(yīng)用，尤其用于運(yùn)輸行業(yè)，包括例如航空、航海 和汽車應(yīng)用。因此，現(xiàn)在參照圖18和圖19，本公開的實施例可以用于圖18所示的飛機(jī)制造 和使用方法166和圖19所示的飛機(jī)167的背景中。本公開實施例的飛機(jī)應(yīng)用可以包括例 如但不限于復(fù)合變硬的元件，舉幾個例子來說例如機(jī)身蒙皮、機(jī)翼蒙皮、控制面、艙口、艙 底板、門板、檢查口蓋和尾翼。在預(yù)制造過程中，示例性方法166可以包括飛機(jī)167的說明 和設(shè)計168以及材料獲取170。在制造過程中，飛機(jī)167的部件和構(gòu)件制造172以及系統(tǒng)整 合174發(fā)生。此后，飛機(jī)167可以經(jīng)歷證明和交付176從而處于使用178中。雖然由消費(fèi) 者使用，但是飛機(jī)167被安排了日常維護(hù)和服務(wù)180(也可以包括修改、重構(gòu)、刷新等)方法90的每個過程可以被系統(tǒng)整合者、第三方和/或操作者(例如消費(fèi)者)執(zhí)行 或?qū)嵤?。為了本描述的目的，系統(tǒng)整合者可以包括但不限于任意數(shù)量的飛機(jī)制造者和主系 統(tǒng)次承包商；第三方可以包括但不限于任意數(shù)量的銷售者、次承包商和廠商；并且操作者 可以是航空公司、租賃公司、軍方實體、服務(wù)機(jī)構(gòu)等。如圖19所示，由示例性方法166所制造的飛機(jī)可以包括具有多個系統(tǒng)184和內(nèi)部 186的機(jī)身182。高水平系統(tǒng)184的示例包括一個或更多個推進(jìn)系統(tǒng)188、電氣系統(tǒng)190、液 壓系統(tǒng)192和環(huán)境系統(tǒng)194?？梢园ㄈ我鈹?shù)量的其它系統(tǒng)。雖然示出了航空示例，但是本 公開的原則可以被用于其它領(lǐng)域，例如航海或汽車行業(yè)。在此體現(xiàn)的系統(tǒng)和方法可以被用于制造和使用方法166的任意一個或更多個階 段。例如，與制造程序166相應(yīng)的部件或構(gòu)件可以用與當(dāng)飛機(jī)處于使用中時制造部件或構(gòu) 件類似的方式生產(chǎn)或制造。同樣地，一個或更多個設(shè)備實施例、方法實施例或其組合可以通 過加速處理飛機(jī)167的構(gòu)件或降低飛機(jī)167的成本在制造階段例如172和174過程中使用。 類似地，當(dāng)飛機(jī)167處于使用例如但不限于維修和服務(wù)180中時，可以使用一個或更多個設(shè) 備實施例、方法實施例或其組合。雖然已經(jīng)關(guān)于一些示例性實施例描述了本公開的實施例，應(yīng)當(dāng)理解特定實施例是 為了示出而不是限制的目的，因為本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到其它變化。
10
權(quán)利要求
一種在襯底上形成復(fù)合層的方法，該方法包含在所述襯底之上移動自動纖維布置頭；使用所述纖維布置頭在所述襯底上鋪設(shè)多條平行的復(fù)合帶，包括使所述帶條中的至少一些的起點(diǎn)交錯；以及在單個切割中切割所有所述帶條的末端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底具有輪廓并且在所述襯底上的所述多條 平行的復(fù)合帶條形成輪廓圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中切割所述帶條的所述末端通過使單個切割刀片基 本同時通過所有所述帶條而實施。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述布置頭從開始位置到末尾位置的單個行程 期間實施鋪設(shè)所述多個平行帶條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中移動所述布置頭包括通過多個行程移動所述布置頭； 鋪設(shè)所述多條平行帶條通過在每個行程中鋪設(shè)至少一個帶條而被實施。
6.使用權(quán)利要求1所述的方法制造飛機(jī)構(gòu)件。
7.一種復(fù)合層，其由權(quán)利要求1所述的方法形成。
8.一種使用自動纖維布置頭在襯底上布置復(fù)合纖維帶的方法，該方法包含 移動所述纖維布置頭使其從開始位置穿過所述襯底到達(dá)末尾位置；依次開始將各個纖維帶條布置到所述襯底上以隨著所述布置頭從所述開始位置移動 到所述末尾位置而形成帶群；以及在所述末尾位置基本同時切割所述帶群內(nèi)的所有所述帶條。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中按依次開始布置各個纖維帶條通過依次致動在所 述纖維布置頭上的各個帶穿入機(jī)構(gòu)而被實施。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中切割所有帶條通過致動在所述纖維布置頭上的 單個切割刀片機(jī)構(gòu)以及使用所述單個切割刀片機(jī)構(gòu)從而切割所有所述帶條而被實施。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中依次開始布置各個纖維帶條以形成具有輪廓的 連續(xù)帶條的方式而被實施。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中切割所有所述帶條通過使用單個切割刀片而被實施，并且 所述單個切割刀片被用于沿著共同的軸線切割所述帶條。
13.一種飛機(jī)構(gòu)件，其由根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法布置的復(fù)合纖維帶形成。
14.一種在具有襯底特征的襯底上形成復(fù)合纖維層的方法，該方法包含 在第一方向上移動自動帶布置頭使其穿過所述襯底遠(yuǎn)離所述襯底特征；隨著所述布置頭在所述第一方向上移動穿過所述襯底使用所述布置頭鋪設(shè)復(fù)合帶條 的第一帶群，包括使第一組內(nèi)的所述帶條的至少一些的開始點(diǎn)交錯從而在所述襯底特征的 一側(cè)形成第一傾斜的圖案；在所述第一帶群內(nèi)的所述帶條的末尾點(diǎn)切割所述第一帶群內(nèi)的所有所述帶條； 在第二方向上移動自動帶布置頭使其穿過所述襯底遠(yuǎn)離所述襯底特征； 隨著所述布置頭在所述第二方向上移動穿過所述襯底使用所述布置頭鋪設(shè)復(fù)合帶條的第二帶群，包括使所述第二帶群內(nèi)的所述帶條的至少一些的開始點(diǎn)交錯從而在所述襯底 特征的另一側(cè)形成第二傾斜的圖案；在所述第二帶群內(nèi)的所述帶條的末尾點(diǎn)切割所述第二帶群內(nèi)的所有所述帶條。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中切割在所述第一帶群和所述第二帶群內(nèi)的所述帶條通過大概同時使單個切割刀片穿 過所述帶群內(nèi)的所有所述帶條而被實施。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中鋪設(shè)所述第一帶群內(nèi)的所述帶條在所述布置頭位于所述襯底之上的在所述第一方向 上的第一單個行程中被實施，并且鋪設(shè)所述第二帶群內(nèi)的所述帶條在所述布置頭位于所述襯底之上的在所述第二方向 上的第二單個行程中被實施。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述布置頭在所述第一方向和所述第二方向中的每一個方向上的所述移動從大體通 過所述襯底特征的中心線開始。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中鋪設(shè)所述第一帶群和所述第二帶群內(nèi)的所述復(fù)合帶條通過按順序致動在所述纖維布 置頭上的各個帶穿入機(jī)構(gòu)而被實施。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在所述第一方向和所述第二方向中的每一個方向上切割所述所述帶條通過致動在所 述纖維布置頭上的各個帶穿入機(jī)構(gòu)，并且使用所述單個切割刀片機(jī)構(gòu)切割所述帶條而被實施。
20.一種飛機(jī)構(gòu)件，其由根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法形成的復(fù)合纖維層形成。
21.一種用于在襯底上布置纖維帶的纖維帶布置設(shè)備，該設(shè)備包含 多個帶供應(yīng)裝置，其中每個都保持纖維帶的供應(yīng)；用于將所述帶壓緊到所述襯底上的裝置；多個帶穿入機(jī)構(gòu)，其分別與所述帶供應(yīng)裝置相關(guān)聯(lián)且每個都是可操作的以便啟動從所 述帶供應(yīng)裝置中的一個到所述壓緊裝置的帶饋送；以及切割裝置，其包括用于基本同時切割饋送到所述壓緊裝置的所有帶的端部的單個切割 刀片。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的纖維帶布置設(shè)備，其中所述切割刀片包括橫穿所述帶被饋 送到所述壓緊裝置所沿的路徑延伸的刀刃。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的纖維帶布置設(shè)備，其中 隨著所述帶被饋送到所述壓緊裝置，所述帶被并行設(shè)置；并且 當(dāng)所述帶呈并行關(guān)系時，所述切割刀片被定位以切割所述帶的端部。
24.一種使用自動纖維帶布置機(jī)形成具有輪廓的復(fù)合層的方法，該方法包含 穿過工具移動自動帶布置頭；從帶供應(yīng)裝置饋送多條纖維帶到穿入裝置；使用所述穿入裝置按順序地開始將所述帶饋送到壓緊滾筒并在所述層中產(chǎn)生輪廓； 使用所述壓緊滾筒將所述帶施加并壓緊到所述工具上；以及使用單個刀具大體同時切割所述帶的端部。
25. 一種用于在具有特征的襯底上布置纖維帶的纖維帶布置頭，其包含 多個帶供應(yīng)裝置，其中每個都控制所述帶的供應(yīng)； 多個引導(dǎo)件，其用于引導(dǎo)所述帶的移動； 多個穿入機(jī)構(gòu)，其用于分別使從所述帶供應(yīng)裝置的帶饋送開始； 壓緊滾筒，其用于接收由所述傳入機(jī)構(gòu)饋送的所述帶并且用于在所述襯底上壓緊所述 帶；以及帶切割機(jī)構(gòu)，其在所述傳入機(jī)構(gòu)和所述壓緊滾筒之間，所述切割機(jī)構(gòu)包括單個致動器 和用于在單個行程中同時切割所有所述帶的端部的單個切割刀片。
全文摘要
一種在襯底上形成復(fù)合層的方法，包含在所述襯底之上移動自動纖維布置頭；使用纖維布置頭在襯底上鋪設(shè)多條平行的復(fù)合帶條，包括使所述帶條中的至少一些的起點(diǎn)交錯；以及使用單個切割切割所有所述帶條的末端。
文檔編號B29C70/38GK101959672SQ200980106694
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者P·D·麥考文 申請人:波音公司