复合结构制作系统和方法技术方案

本公开涉及复合结构制作系统和方法。该系统包括多个层片载体和细长成型心轴，所述多个层片载体中的每一个被构造成支撑至少一个层片段，该细长成型心轴限定细长层片成型表面，该细长层片成型表面被成形以限定复合结构的表面轮廓。该系统进一步包括载体转移设备和成型机，该载体转移设备被构造成将选定的层片载体从层片配料区域选择性地运送至中间位置，该成型机被构造成使选定的层片载体和各自的层片段在细长层片成型表面的选定部分上方变形。该成型机进一步被构造成从各自的层片段分离选定的层片载体并且将选定的层片载体返回至载体转移设备。该方法包括操作该系统的方法。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及复合结构制作系统和方法。
技术介绍
诸如飞行器的大型复合结构的制作经常可以涉及可以是几十甚至是几百英尺长的细长复合结构的配料、铺层、组装和/或固化。此类细长复合结构的制作呈现独特的制造挑战。用于制作复合结构的传统制造方法包括将复合材料的多个层片手动地定位在铺层心轴上以产生和/或限定复合铺层。复合铺层随后在铺层心轴上被固化以产生和/或限定复合结构。虽然此类传统制造方法在生产较小型复合结构时可以有效，但是当将其应用于生产较大型复合结构时，此类传统制造方法会是无效的。作为示例，利用传统制造方法制作大型复合结构所需的制造占地面积可以是大量的。作为另一个示例，利用传统制造方法制作大型复合结构所需要的时间量可以是相当大的。这些制造约束中的任何一个可以增加大型复合结构的制作成本。因此，存在改进的复合结构制作系统和方法的需求。
技术实现思路
本文公开了复合结构制作系统和方法。该系统包括多个层片载体，每个层片载体限定被构造成支撑至少一个层片段的层片支撑表面。系统也包括限定细长层片成型表面的细长成型心轴，该细长层片成型表面被成形以限定复合结构的表面轮廓。细长层片成型表面也被构造成接收多个层片段以限定复合材料的多个层片。复合材料的多个层片至少部分地限定复合结构。系统进一步包括载体转移设备，该载体转移设备被构造成将选定的层片载体从层片配料区域选择性地运送至中间位置。系统也包括成型机，该成型机被构造成接收在中间位置处的选定的层片载体并使选定的层片载体和各自的层片段在细长层片成型表面的选定部分之上变形。成型机进一步被构造成从各自的层片段分离选定的层片载体并将选定的层片载体返回至载体转移设备。系统可以包括控制器，该控制器被编程以控制载体转移设备和成型机的操作。该方法包括制作复合结构的方法和/或操作该系统的方法。该方法包括将选定的层片载体从层片配料区域运送至沿着细长成型心轴的长度的选定的位置。细长成型心轴限定细长层片成形表面，该细长层片成形表面被成形以限定复合结构的表面轮廓。细长成型心轴进一步被构造成接收多个层片段以限定复合材料的多个层片。复合材料的多个层片至少部分地限定复合结构。该方法进一步包括沿着细长成型心轴的长度将成型机平移至选定的位置并利用成型机接收选定的层片载体。该方法也包括利用成型机使选定的层片载体和各自的层片段在细长层片成型表面的选定部分之上变形。在变形期间，各自的层片段由选定的层片载体支撑。该方法进一步包括从选定的层片载体释放各自的层片段，同时将各自的层片段保留在细长层片成型表面的选定部分上。该方法也包括利用成型机将选定的层片载体返回至层片配料区域。该方法进一步包括利用多个层片载体重复运送、平移、接收、变形、释放和返回以将多个层片段定位在细长层片成型表面上并且至少部分地产生和/或限定未固化的复合结构。附图说明图1是包括可以使用根据本公开的系统和方法产生的复合结构的飞行器的示例。图2是可以形成图1中的飞行器的一部分的机翼的示例。图3是根据本公开的复合结构制作系统的示意图。图4是根据本公开的复合结构制作系统的局部示意俯视图。图5是根据本公开的复合结构制作系统的局部示意剖面图。图6是根据本公开的层片配料区域的一部分的局部示意图。图7是根据本公开的层片配料区域的一部分的局部示意图。图8是根据本公开的层片配料区域的一部分的局部示意图。图9是根据本公开的接收来自层片载体库(magazine)的层片载体的载体转移设备的局部示意图。图10是根据本公开的多个层片载体的局部示意图。图11是根据本公开的沿着细长成型心轴运送层片载体并将层片载体运送至成型机的载体转移设备的局部示意图。图12是根据本公开的接收来自载体转移设备的层片载体的成型机的局部示意图。图13是根据本公开的沿着细长成型心轴移运送层片载体并且运送来自成型机的层片载体的载体转移设备的局部示意图。图14是从细长成型心轴移除未固化的复合结构的未固化的复合材料转移设备的局部示意图。图15是描绘根据本公开的制作复合结构的方法的流程图表。图16是飞行器生产和使用方法的流程图。图17是飞行器的方框图。具体实施方式图1至图15提供了根据本公开的复合结构制作系统18和根据本公开的方法300的示例，和/或可以利用系统18和/或方法300产生和/或制作的复合结构800和/或未固化的复合结构810的示例。起相似作用或至少大体上相似作用的元件在图1至图15中的每一个中被标记相同的数字，并且本文参考图1至图15中的每一个可以不详细地讨论这些元件。类似地，所有的元件可以不在图1至图15中的每一个中被标记，但是在此相关的参考数字可以为了一致性在此被使用。在不偏离本公开范围的情况下，参考图1至图15中的一个或更多个在此讨论的元件、部件和/或特征可以被包括在图1至图15中的任何一个中和/或利用图1至图15中的任何一个。总而言之，可能被包括在给定的(例如，特别的)实施例中的元件用实线图示说明，而对于给定的实施例是可选的元件以虚线图示说明。然而，在不偏离本公开范围的情况下，以实线示出的元件对于所有实施例不是必不可少的，并且以实线示出的元件可以从给定的实施例中被省略。图1是包括可以利用根据本公开的系统18和/或方法300至少部分地构造的复合结构800的飞行器700的示例。图2是可以形成飞行器700的一部分的机翼740的示例。飞行器700可以包括多个部件，包括机架710、机身720、机身筒体730、机翼740和/或稳定器750。飞行器700的复合结构800可以包括复合材料的多个层片90，层片90可以形成飞行器700的任何合适部件的一部分。作为示例，并且如图1中图示说明，飞行器700可以包括可以形成、覆盖和/或成为飞行器700的任何合适部分的外表面的蒙皮部分790和/或可以与多个框架780一起支撑蒙皮部分790的内表面的多个桁条770。作为另一个示例，并且如图2中图示说明，机翼740可以包括可以沿着机翼的长度延伸的多个机翼桁条742。机翼740也可以包括多个翼肋744。机翼桁条742和翼肋744可以一起形成和/或限定用于机翼700的内部支撑结构746的至少一部分，内部支撑结构746可以支撑覆盖机翼740的蒙皮部分790的内表面748。这些蒙皮部分也可以在此被称为机翼蒙皮部分790。在本公开的范围内的是：蒙皮部分790(或机翼蒙皮部分790)、桁条770、框架780、机翼桁条742、翼肋744和/或内部支撑结构746可以至少部分地，或甚至完全由复合材料的层片90产生。图3是根据本公开的复合结构制作系统18的示意图。复合结构制作系统18在此也可以被称为制作系统18、细长复合结构制作系统18和/或系统18。如在图3中以实线图示说明，系统18包括多个层片载体20、细长成型心轴32、载体转移设备40和成型机50。每个层片载体20包括和/或限定层片支撑表面22，该层片支撑表面22被构造成至少暂时支撑一个或更多个层片段92。层片段92可以由复合材料创建并且可以在细长成型心轴32上铺层、拼合、定位、放置和/或成层以产生和/或限定未固化的复合结构810，未固化的复合结构810可以被固化以产生如本文更详细的描述的复合结构800。细长成型心轴32可以具有和/或限定细长层片成型表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合结构制作系统(18)，包含：多个层片载体(20)，其中所述多个层片载体(20)中的每个层片载体(20)限定被构造成暂时支撑至少一个层片段(92)的层片支撑表面(22)；限定细长层片成型表面(34)的细长成型心轴(32)，其中所述细长层片成型表面(34)被成形以限定复合结构(800)的表面轮廓，并且所述细长层片成型表面(34)被构造成接收多个层片段(92)以限定至少部分地限定所述复合结构(800)的复合材料(90)的多个层片；载体转移设备(40)，所述载体转移设备(40)被构造成将所述多个层片载体(20)中的选定的层片载体(21)从层片配料区域(100)选择性地运送至中间位置(180)；以及成型机(50)，所述成型机(50)被构造成接收在所述中间位置(180)处的所述选定的层片载体(21)，并且所述成型机(50)被构造成：使所述选定的层片载体(21)和各自的层片段(92)在所述细长层片成型表面(38)的选定部分上方变形；从所述各自的层片段(92)分离所述选定的层片载体(21)，使得所述各自的层片段(92)由所述细长层片成型表面(38)的所述选定部分支撑；以及将所述选定的层片载体(21)返回至所述载体转移设备(40)。...

【技术特征摘要】
2015.06.16 US 14/740,4931.一种复合结构制作系统(18)，包含：多个层片载体(20)，其中所述多个层片载体(20)中的每个层片载体(20)限定被构造成暂时支撑至少一个层片段(92)的层片支撑表面(22)；限定细长层片成型表面(34)的细长成型心轴(32)，其中所述细长层片成型表面(34)被成形以限定复合结构(800)的表面轮廓，并且所述细长层片成型表面(34)被构造成接收多个层片段(92)以限定至少部分地限定所述复合结构(800)的复合材料(90)的多个层片；载体转移设备(40)，所述载体转移设备(40)被构造成将所述多个层片载体(20)中的选定的层片载体(21)从层片配料区域(100)选择性地运送至中间位置(180)；以及成型机(50)，所述成型机(50)被构造成接收在所述中间位置(180)处的所述选定的层片载体(21)，并且所述成型机(50)被构造成：使所述选定的层片载体(21)和各自的层片段(92)在所述细长层片成型表面(38)的选定部分上方变形；从所述各自的层片段(92)分离所述选定的层片载体(21)，使得所述各自的层片段(92)由所述细长层片成型表面(38)的所述选定部分支撑；以及将所述选定的层片载体(21)返回至所述载体转移设备(40)。2.根据权利要求1所述的系统(18)，其中所述系统(18)进一步包括被构造成创建所述多个层片段(92)的多个自动化层片配料工具(60)，其中所述多个自动化层片配料工具(60)中的每个层片配料工具(60)被构造成创建所述多个层片段(92)中的各自的层片段(92)并且独立于所述多个自动化层片配料工具(60)的其余部分操作。3.根据权利要求1或2所述的系统(18)，其中所述系统(18)进一步包括自动化层片段定位设备(70)，所述自动化层片段定位设备(70)被构造成将所述至少一个层片段(92)定位在所述多个层片载体(20)中的每个层片载体(20)上。4.根据权利要求1或2所述的系统(18)，其中所述系统(18)进一步包括多个层片载体库(28)，其中所述多个层片载体库(28)中的每个层片载体库(28)被构造成容纳所述多个层片载体(20)中的各自子集。5.根据权利要求4所述的系统(18)，其中所述系统进一步包括自动化库转移设备(80)，所述自动化库转移设备(80)被构造成选择性地运送在所述层片配料区域(100)内的所述多个层片载体库(28)并且将所述多个层片载体库(28)从配料工具区域(104)运送至层片载体集结区域(102)。6.根据权利要求1或2所述的系统(18)，其中所述载体转移设备(40)被构造成从各自的层片载体库(28)移除所述选定的层片载体(21)。7.根据权利要求6所述的系统(18)，其中所述各自的层片载体库(28)被定位在层片配料区域(100)中且所述细长成型心轴(32)被定位在层片组装区域(110)中，并且进一步地，其中所述载体转移设备(40)被构造成将所述选定的层片载体(21)从所述层片配料区域(100)运送至所述层片组装区域(110)。8.根据权利要求1或2所述的系统(18)，其中所述载体转移设备(40)被构造成将所述多个层片载体(20)中的多个选定的层片载体(21)选择性地且顺序地运送至所述中间位置(180)，并且进一步地，其中所述成型机(50)被构造成选择性地且顺序地接收所述多个选定的层片载体(21)中的每一个且所述成型机(50)被构造成使所述多个选定的层片载体(21)中的每一个在沿着所述细长成型心轴(32)的长度的各自的位置处变形。9.根据权利要求1或2所述的系统(18)，其中所述成型机(50)是自动化成型机(50)，并且进一步地，其中所述成型机(50)包括成型机平移设备(54)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·因西诺撒，S·F·赞巴拉娜，D·M·罗特，M·R·查普曼，S·K·霍勒丁，B·B·李，J·D·利特尔，D·A·麦卡维尔，J·A·米德恩斯，R·D·科乌普卡，M·A·拉比格，A·F·乌尔奇科，M·W·汉森，T·P·哈珀，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US