參見例如圖13);
[0098]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上方的適當位置和定向；
[0099]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上先前鋪放的層接觸；
[0100]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上先前鋪放的層；
[0101]真空操作夾持器21真空可停用，且拾取和放置裝置17可將其縮回，留下各落纖24在真空臺/鋪放表面18上先前鋪放的層上就位(參見例如圖15);以及
[0102]拾取和放置裝置17可持續(xù)以上述方式進行材料的鋪放后續(xù)過程，直到已完成部件的所有層為止。
[0103]在上述各實施例中，經由上述方法鋪放的每個過程的材料可包括每隔一個落纖位置，即給定過程中的每個落纖可沿橫向方向從相鄰落纖偏移一定距離，該距離等于單個落纖的寬度(參見例如圖14)。形成的下一過程可然后包括需要填充在前一鋪放過程中各落纖之間的間隙內(參見例如圖15)。
[0104]與利用相同寬度和數(shù)量的線路的材料的常規(guī)纖維放置系統(tǒng)相比，上述各實施例形成的每個過程可以是常規(guī)系統(tǒng)形成的過程的寬度的兩倍;但鋪放表面上所放置材料的實際凈面積可類似或相同。
[0105]各替代實施例
[0106]還考慮上述各實施例的多個變型。
[0107]首先，盡管上述各實施例可構造成產生小型部件，各實施例并不限于任何特定尺寸。其它各實施例可構造成制造較大部件。
[0108]其次，各實施例可使用任何拾取和放置機構。工業(yè)拾取和放置自動機械可包括任何數(shù)量的拾取和放置構造。各實施例可包括用于從引導托盤13取出落纖并將它們定位在正在制造的部件上的任何裝置。
[0109]在另一方面，各實施例可適用于任何寬度的帶，并不限于窄帶寬度。各實施例可使用類似于本文公開的構造來制造較寬帶制成的各部件。
[0110]此外，切割器可構造成以一定角度或曲率切割材料各端，從而具有較少邊緣浪費的部件。
[0111]系統(tǒng)可還包括多于一個材料存儲封殼2、材料饋送/切割工位8、材料傳送工位12、鋪放工位16或其中用于增加速度或產量的構件。例如，機器可構造有兩個材料存儲封殼2和材料饋送/切割機構8，使得拾取和放置系統(tǒng)17可在另一系統(tǒng)被饋送的同時從一系統(tǒng)牽拉材料。或者，每個材料存儲封殼2可設置成處理不同寬度的帶，使得在單個部件內可使用兩個寬度的帶。
[0112]此外，在鋪放期間部件需要壓實的情況下，可包括多工具表面，使得拾取和放置裝置17可在第一部件被壓實的同時將材料放置在第二部件上。
[0113]另一方面，拾取和放置裝置17可構造有工具更換器，使得真空操作夾持器21可從拾取和放置裝置17移除，且可附連另一端部執(zhí)行器。附連系統(tǒng)可例如是真空卡盤。其它端部執(zhí)行器可以是專用真空操作夾持器，設計成將特定類型的過程或各過程放置在部件的特定區(qū)域上，諸如不具有恒定厚度的區(qū)域。其它各端部執(zhí)行器可包括但不限于:
[0114]從加工表面去除該部件的夾持器；
[0115]將承載材料放置在將被鋪設部件的工具表面上的夾持器；
[0116]通過部件設計根據(jù)需要放置插入件或其它材料的夾持器(這種插入件的示例會是放置在該部件的外表面上的織造玻璃纖維隔離層)；
[0117]檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)檢測每一層以確保質量;以及
[0118]可放置在部件上方并被施加真空以壓實部件且去除所捕集空氣的壓實框架。
[0119]另一方面，不同于將材料直接鋪放在真空臺上，可通過真空或其它裝置將承載材料固定到工具表面(諸如聚合物膜)。部件的第一層可通過諸如加熱、增粘劑或壓力的任何適當方法粘結到該承載材料。
[0120]此外，各實施例可形成非平坦部件。盡管上述各實施例使用平坦工具表面，但各彎曲部件也可使用夾持器21鋪放，該夾持器21會允許帶適形于非平坦部件。簡單曲線可涉及順應性夾持器表面，該夾持器表面可在將各落纖壓到工具表面上的同時適形于部件形狀。更復雜的形狀可使用更復雜夾持器，該更復雜夾持器可彎曲或致動以使各平坦落纖重塑成最終部件形狀。
[0121]此外，上述各實施例也可應用于熱塑預浸復合材料的鋪放。在熱塑構造中，材料存儲封殼2可能無需冷凍且可省略膜背襯容座3?？墒褂弥T如激光器、熱氣體、紅外線或超聲加熱的替代加熱方法，從而在鋪放期間將材料快速加熱到允許各層粘結在一起的溫度。此外，不同于加熱已經鋪放材料的表面來促進到下一過程材料的粘結，拾取和放置裝置17或真空操作夾持器21可包括超聲波焊接器來將正在鋪放的過程焊接到下方各層。
[0122]美國專利第8，048，253號中公開了適當焊接方法的各實施例，其全文以參見的方式納入本文。
[0123]此外，用于制造小型先進復合部件的本發(fā)明各實施例可與其中混合工藝有利于特定部件幾何形狀的其它鋪放方法組合。例如，對于具有大長寬比的各部件來說，其中各過程平行于部件的長邊緣進行的各層比各過程與長邊緣以一定角度延伸的各層長得多，各長過程可通過其它裝置放置。替代裝置可包括但不限于用于各長過程的帶材料的預切割各帶材料層的手工放置、使用拾取和放置裝置17以用適當?shù)恼婵詹僮鲓A持器21放置各長條、或者用用于各長過程的橫向頭放置帶。
[0124]本發(fā)明各實施例可產生幾個出乎意料的有益效果。
[0125]首先，各實施例構造成放置預切割落纖而不是在飛行中饋送和切割，可能放松切割機構放置的物理空間限制，由此允許系統(tǒng)利用非常短的最小過程長度(MCL)。產生的廢料量可最少，因此提供各小型部件的手工鋪放過程的可行替代。
[0126]其次，各實施例構造成放置預切割落纖而不是在飛行中饋送和切割，可免除對于昂貴且復雜張力控制系統(tǒng)的需要，由此降低根據(jù)本發(fā)明各實施例的系統(tǒng)的成本。
[0127]此外，對于構造成具有固定材料存儲封殼和固定饋送/切割工位的各實施例，可免除對于復雜且昂貴纖維輸送系統(tǒng)的需要，以及通過與這些系統(tǒng)相關的彎曲和扭絞在材料上施加的很多應力。
[0128]此外，對于構造成具有固定材料存儲封殼和固定饋送/切割工位的各實施例，大部分材料路徑可包含在制冷封殼內，由此降低材料的粘性且因此降低整個系統(tǒng)中傳送到各部件的樹脂的量。這可提供降低周期性清潔頻率的可能性同時增強系統(tǒng)可靠性。
[0129]另一方面，對于構造成在平坦鋪放表面上放置預切割落纖的各實施例，適于該系統(tǒng)的操縱器的尺寸、復雜度、且因此成本都大大降低。
[0130]最后，對于構造成在平坦鋪放表面上放置預切割落纖的實施例，可免除對于飛行中先前鋪放層的加熱/變粘的需要?？刹捎幂^低容量且因此較廉價加熱系統(tǒng)而無需復雜控制。
[0131]為了說明和描述目的已經提出了各實施例的前述公開。這不旨在排他性或將其它各實施例限制于所公開的精確形式?？紤]到上述公開，本文描述的各實施例的多個變型和改型對于本領域的普通技術人員是顯而易見的。各實施例的范圍僅由權利要求書和其等同物限定。
[0132]此外，在描述本發(fā)明各實施例的各代表性實施例時，說明書可能已經提出了本發(fā)明各實施例的方法和/或工藝為特定次序的步驟。但是，就該方法或工藝不依賴于本文闡述的特定步驟順序來說，該方法或工藝不應限于描述的特定步驟順序。本領域的普通技術人員會理解，其它步驟順序也是可能的。因此，說明書中闡述的特定步驟順序不應詮釋為對權利要求的限制。此外，針對本發(fā)明各實施例的方法和工藝的權利要求書不應限于其步驟以縮寫順序執(zhí)行，且本領域的技術人員可容易理解各順序可變化且仍在本發(fā)明各實施例的精神和范圍內。
[0133]如圖標記列表POl 6W0
[0134]I纖維防止單元
[0135]2材料存儲封殼
[0136]3背襯膜容座
[0137]4材料卷軸
[0138]5旋轉輥
[0139]6膜引導管
[0140]7改向輥
[0141]8材料饋送/切割工位
[0142]9夾輥驅動系統(tǒng)
[0143]10切割機構
[0144]11材料引導托盤
[0145]12材料傳送工位
[0146]13引導托盤
[0147]14頂部引導件
[0148]15致動器
[0149]16鋪放工位
[0150]17拾取和放置機構
[0151]18鋪放表面
[0152]19加熱單元
[0153]20致動器
[0154]21夾持器
[0155]22材料路線
[0156]23背襯膜
[0157]24落纖
【主權項】
1.一種使用纖維放置系統(tǒng)制造復合部件的方法，所述系統(tǒng)包括: 至少一個材料存儲封殼(2)，所述至少一個材料存儲封殼包括用于每個過程形成的每個落纖(24)的材料卷軸(4)、旋轉輥(5)、以及改向輥(7); 至少一個材料饋送/切割工位(8)，所述至少一個材料饋送/切割工位構造有夾棍驅動系統(tǒng)(9)和切割機構(10); 至少一個材料傳送工位(12)，所述至少一個材料傳送工位構造有用于每個過程所要形成的每個落纖(24)單獨的、可動引導托盤(13)，所述可動引導托盤(13)分別構造有真空系統(tǒng)；以及 至少一個鋪放工位(16)，所述至少一個鋪放工位包括真空臺/鋪放表面(18)、以及配備有端部執(zhí)行器的拾取和放置裝置(17)， 所述方法包括下列步驟: 啟用所述夾輥驅動系統(tǒng)(9)，以將每個線路的材料(22)向前牽拉穿過其相應旋轉輥(5)和改向輥(7)，從而每個線路的材料(22)通過所述夾輥驅動系統(tǒng)(9)從其相應材料卷軸(4)被向前饋送超過所述切割機構(1)，并進入到位于所述材料饋送工位(8)內的其相應引導托盤(13)內； 在每個線路的材料(22)被饋送所需距離進入其相應引導托盤(13)之后，啟用每個相應可移動引導托盤(13)的真空系統(tǒng)，使每個線路的材料(22)保持就位；