構(gòu)適于被致動，用于將每個線路的材料與從所述材料供給卷軸饋送的材料切斷并由此形成各個落纖，所述可動引導(dǎo)托盤適于沿遠離切割機構(gòu)的方向水平移動，以使所有所述落纖被所述拾取和放置裝置可觸及，所述拾取和放置裝置適于轉(zhuǎn)動所述端部執(zhí)行器與所述可動引導(dǎo)托盤對準(zhǔn)，降低所述端部執(zhí)行器與所述落纖接觸，并啟用所述端部執(zhí)行器，所述可動引導(dǎo)托盤內(nèi)的所述真空系統(tǒng)適于停用且所述拾取和放置裝置適于縮回所述端部執(zhí)行器，從而將各所述落纖提離所述可動引導(dǎo)托盤，所述拾取和放置裝置適于將所述端部執(zhí)行器定位在所述真空臺/鋪放表面上方，且將所述端部執(zhí)行器降低從而將各所述落纖放置成與所述真空臺/鋪放表面上的先前鋪放層接觸；以及所述拾取和放置裝置適于縮回所述端部執(zhí)行器，留下所述落纖在真空臺/鋪放表面上先前鋪放的層頂上就位。
[0046]該纖維放置系統(tǒng)可較佳地是纖維放置單元或包括纖維放置單元。
[0047]可較佳地設(shè)置成可動引導(dǎo)槽可彼此獨立地被引導(dǎo)到分開的終端位置，使得每個纖維束的端部可以相對于彼此的連續(xù)方式定向，如同它們在所形成的部件中被包含那樣。
[0048]還可較佳地設(shè)置成在可動引導(dǎo)槽相對于彼此之間形成的距離對應(yīng)于系統(tǒng)中所使用材料寬度的約兩倍。
[0049]切割裝置可進一步較佳地形成為以一定角度或弧度切割材料。
[0050]拾取和放置裝置可較佳地設(shè)有允許固定不同端部執(zhí)行器的工具更換器，尤其是用于在具體部件區(qū)域上放置具體類型的各層或放置一層的專用真空操作夾持器，尤其是不具有任何連續(xù)密度的區(qū)域，用于從工具表面移除部件的夾持器，用于在真空臺或鋪放表面上鋪放承載材料的夾持器，用于防止插入件或其它材料的夾持器，檢查系統(tǒng)，用于檢查每層以確保質(zhì)量，和/或壓緊框架，可放置在部件上方并施加真空以壓縮部件并去除所捕集的空Ho
[0051 ]材料存儲封殼可較佳地裝備有冷卻系統(tǒng)以將材料盤卷保持在預(yù)定溫度和濕度。
[0052]可較佳地設(shè)置成材料傳送工位包括相應(yīng)的伺服控制推力驅(qū)動件以移動每個可動引導(dǎo)槽。
[0053]材料供給工位可同時也用作材料切割工位。
[0054]考慮以下詳細描述、附圖和權(quán)利要求書可闡述本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點和各實施例。此外，應(yīng)理解，本發(fā)明的前述
【發(fā)明內(nèi)容】
和以下詳細描述是示例性的并用于提供進一步解釋而不進一步限制所要求保護的本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0055]參照以下附圖和描述可更好地理解各實施例。附圖中的這些部件不一定按比例繪制，而重點放在示出本發(fā)明的原理上。此外，在各圖中，相同的參考標(biāo)記在不同視圖中指示相應(yīng)部件。
[0056]圖1是根據(jù)一實施例的示例纖維放置單元的示意圖。
[0057]圖2是根據(jù)一實施例的示例材料存儲封殼的各示例部件的示意圖。
[0058]圖3是根據(jù)一實施例的示例材料饋送/切割工位和改向輥組件的示意圖。
[0059]圖4是圖3的示例材料饋送/切割工位的詳圖的示意圖。
[0060]圖5是根據(jù)一實施例的示例材料傳送工位的示意圖。
[0061]圖6A是圖5的材料傳送工位的詳圖的示意圖。
[0062]圖6B是為了說明目的移除頂部引導(dǎo)件的圖6A的材料傳送工位的示意圖。
[0063]圖7是根據(jù)一實施例的示例鋪放工位的示意圖。
[0064]圖8至15是示出根據(jù)一實施例用于制造先進復(fù)合部件的系統(tǒng)的示例操作的示意圖。
【具體實施方式】
[0065]各實施例提供借助于自動纖維放置過程、利用單向預(yù)浸復(fù)合材料制造先進復(fù)合部件的方法、系統(tǒng)和裝置。
[0066]參照圖1-15，在各實施例中，纖維放置單元I可包括材料存儲封殼2、材料饋送/切割工位8、材料傳送工位12、以及鋪放工位16。
[0067]材料存儲封殼2可具有安裝在其上的背襯膜容座3。材料存儲封殼2對于每個過程所要生產(chǎn)的每個落纖可包括單獨材料卷軸組件4、旋轉(zhuǎn)輥組件5、背襯膜引導(dǎo)管6、以及改向輥組件7。每個材料卷軸組件4可包括卡盤裝置和控制裝置，該卡盤裝置用于將材料卷軸固定到支承心軸，控制裝置控制放出的材料的反張力。材料存儲封殼2可裝備有制冷系統(tǒng)以將材料卷軸保持在最佳溫度和濕度。
[0068]材料饋送/切割工位8可構(gòu)造有夾輥驅(qū)動系統(tǒng)9、切割機構(gòu)10、以及材料引導(dǎo)托盤
Ilo
[0069]如圖6A最清楚示出的，對于每個過程所形成的每個落纖，材料傳送工位12可構(gòu)造有單獨的可動引導(dǎo)托盤13、頂部引導(dǎo)件14、以及單獨的伺服控制線性致動器15。(諸如圖6B的某些附圖為了清楚目的省略了頂部引導(dǎo)件14。)可動引導(dǎo)托盤13相對于彼此的側(cè)向間距可等于系統(tǒng)中所采用材料寬度的約2倍。該間距可對應(yīng)于給定過程中所要鋪放的每隔一個落纖的位置?？蓜右龑?dǎo)托盤13可構(gòu)造有用于將材料固定就位的真空端口。
[0070]鋪放工位16可包括伺服控制的拾取和放置機構(gòu)17、真空臺/鋪放表面18、加熱單元
19、以及線性致動器20。拾取和放置機構(gòu)17可裝備有真空操作夾持器21，該真空操作夾持器21可附連到其最后運動軸線上的其工具安裝凸緣。真空操作夾持器21可構(gòu)造有足夠的順應(yīng)性以允許其將材料放置到帶輪廓表面上。
[0071]盡管各圖公開了構(gòu)造成每個過程形成4個落纖的各實施例，但每個過程所生產(chǎn)落纖的數(shù)量可以變化，且因此可構(gòu)造成最好地適應(yīng)所要形成的各特定部件的應(yīng)用參數(shù)。
[0072]在各實施例中，用于制造小型先進復(fù)合部件的示例系統(tǒng)操作如下。
[0073]可啟動夾輥驅(qū)動系統(tǒng)9并將每個線路的材料22向前拉過其相應(yīng)旋轉(zhuǎn)輥5和改向輥
7。每個線路的材料22可單獨拉動，從而改變每個單獨落纖的長度，如部件鋪放程序所指示的。
[0074]與每個線路的材料22從其相應(yīng)卷軸由夾輥驅(qū)動件9向前拉動的同時，每個材料卷軸上的背襯膜23可連續(xù)地被剝除并經(jīng)由背襯膜引導(dǎo)管6拉入背襯膜容座3內(nèi)。盡管圖中包含了真空操作背襯膜移除系統(tǒng)，也可通過將膜纏繞在無源或有動力收取心軸上或經(jīng)由任何適當(dāng)?shù)奶娲b置來完成背襯膜移除操作。
[0075]與通過夾輥驅(qū)動件9從其相應(yīng)材料卷軸向前拉動每個線路的材料22的同時，每個線路可被向前饋送超過切割機構(gòu)10并饋送到其相應(yīng)引導(dǎo)托盤13上，該引導(dǎo)托盤13位于材料傳送工位8內(nèi)。每個線路可被饋送適當(dāng)?shù)木嚯x進入其相應(yīng)引導(dǎo)托盤13內(nèi)，該距離可對應(yīng)于落纖的所需長度，如部件鋪放程序所指示的。當(dāng)每個線路的材料22被向前饋送到其相應(yīng)引導(dǎo)托盤13內(nèi)時，其經(jīng)過頂部引導(dǎo)件14下方，頂部引導(dǎo)件14在例如圖8-9中所示提供沿豎直方向的容納。
[0076]在每個線路的材料已經(jīng)被饋送所需距離進入其相應(yīng)引導(dǎo)托盤13內(nèi)之后，可啟動真空系統(tǒng)，使每個線路的材料22在其相應(yīng)可動引導(dǎo)托盤13內(nèi)保持就位。
[0077]每個線路的材料22牢固地保持在其相應(yīng)可動引導(dǎo)托盤13內(nèi)時，可致動切割機構(gòu)10，將每個線路的材料從從材料供給卷軸饋送的材料切斷并由此形成各個落纖24。
[0078]由于每個單獨落纖24牢固地保持在其相應(yīng)可動引導(dǎo)托盤13內(nèi)，可啟動各線性致動器15并沿遠離切割機構(gòu)10的方向水平地移動每個可動引導(dǎo)托盤13，例如圖10所示。每個線性致動器15可將其各相應(yīng)可動引導(dǎo)托盤13移動到離散的終端位置，使得:
[0079]所有的落纖24通過拾取和放置裝置17可觸及；以及
[0080]每個落纖24的各端以與在所生產(chǎn)的部件內(nèi)它們所設(shè)計的方式相同地以首尾相接關(guān)系彼此對齊。
[0081]由于所有落纖24以適當(dāng)關(guān)系彼此定位，拾取和放置裝置17可移動到可動引導(dǎo)托盤13上方的位置，且可啟動真空操作夾持器21。
[0082]在各實施例中，對于所鋪設(shè)的第一層材料，可發(fā)生如下操作:
[0083]可將承載板放置在真空臺的表面/鋪放表面18上，并可啟動真空系統(tǒng)以將其保持在位；
[0084]承載板的表面可變粘從而準(zhǔn)備使其接受第一層材料。
[0085]拾取和放置裝置17可轉(zhuǎn)動真空操作夾持器21與可動引導(dǎo)托盤13對準(zhǔn)，將其降低到與落纖24(參見例如圖11)接觸并啟動其真空；
[0086]可動引導(dǎo)托盤13內(nèi)的真空系統(tǒng)可停用，且拾取和放置裝置17可將真空操作夾持器21縮回，從而將各落纖24提離可動引導(dǎo)托盤13;
[0087]拾取和放置裝置17可將真空操作夾持器21定位在真空臺/鋪放表面18上方的適當(dāng)位置和定向(參見例如圖13);
[0088]拾取和放置裝置17可降低真空操作夾持器21，從而放置各落纖24與真空臺/鋪放表面18上的承載板接觸(參見例如圖14);
[0089]拾取和放置裝置17可施加輕微的向下力以將各落纖24壓抵真空臺/鋪放表面18上的承載板，并可停用真空操作夾持器21真空。
[0090]拾取和放置裝置17可縮回真空操作夾持器21，留下各落纖24在真空臺/鋪放表面18上就位；以及
[0091]拾取和放置裝置17可持續(xù)以上述方式進行材料的鋪放過程，直到已完成部件的第一層為止。
[0092]在各實施例中，對于所鋪設(shè)的各層材料，可發(fā)生如下操作:
[0093]拾取和放置裝置17可轉(zhuǎn)動真空操作夾持器21與可動引導(dǎo)托盤13對準(zhǔn)，將其降低到與落纖24(參見例如圖11)接觸并啟動器真空；
[0094]在拾取和放置裝置17在可動托盤13上方就位的同時，線性致動器20可啟動并將加熱器單元19在真空臺/鋪放表面18上方移動就位(參見例如圖12);
[0095]加熱器單元19可被通電從而使真空臺/鋪放表面18上先前鋪放的材料層變暖并變粘(但在各概念附圖中包含了熱空氣加熱系統(tǒng)，加熱操作可用紅外源或任何適當(dāng)?shù)奶娲b置來完成)；
[0096]可動引導(dǎo)托盤13內(nèi)的真空系統(tǒng)可停用，且拾取和放置裝置17可將真空操作夾持器21縮回，從而將各落纖24提離可動引導(dǎo)托盤13;
[0097]由于先前的鋪放層的表面變暖并變粘，線性致動器20可再次啟動并將加熱器單元19遠離真空臺/鋪放表面18上方的其先前位置縮回(