用于生产飞机的纤维金属层压部件的方法技术

本发明专利技术涉及用于生产飞机的纤维金属层压部件的一种方法，所述方法使用带有末端执行器（3）的操纵器系统（1）和分配到操纵器系统（2）的控制器（4），其中，至少一个金属层（5）和至少一个未硬化的纤维层（6）通过操纵器系统（2）以堆叠顺序在模具（7）中堆叠到彼此上，其中，每一个堆叠循环包括根据所述堆叠顺序从相应的供应堆叠（8、9）拾取金属层（5）或纤维层（6）；将所述层（5、6）运输至所述模具（7）；根据所述堆叠顺序将所述层（5、6）置放在所述模具（7）中的安置表面处以及将如此置放的层（5、6）安置到安置表面（10）上。提出在从所述供应堆叠（8、9）拾取之后且在被安置到所述安置表面（10）上之前，通过所述末端执行器（3）使待堆叠的所述层（5、6）变形，以便使所述层（5、6）的形式适应所述安置表面（10）的形式。

A method of fiber and metal laminating components used in the production of aircraft

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产飞机的纤维金属层压部件的方法本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于生产飞机的纤维金属层压部件的方法以及涉及根据权利要求16所述的操纵器系统。纤维金属层压件（FML）的材料类已经越来越多地被应用于实现飞机部件，尤其是实现结构性飞机部件。这样做的原因在于，利用纤维金属层压件，可以以极其轻质的设计实现非凡的机械性能。纤维金属层压件包括金属层和纤维层，其堆叠到彼此上且通过通常热固性树脂定界。飞机的纤维金属层压部件的制造过程是复杂的，因为待堆叠到彼此上的层至少就纤维层而言是柔性的。由于层的柔韧性，所以在将层堆叠到彼此上期间实现稳定的操纵过程是有挑战性的。另一个挑战是，在将一层堆叠到另一层上时，防止生成腔。出于上文中提到的原因，所以很大程度上手动地执行制造过程。然而，已经采取了引入用于飞机的纤维金属层压部件的自动化制造过程的方法。作为本专利技术的出发点的已知方法（DE102012000508A1）依赖于操纵器系统，其带有用于操纵金属层的一个末端执行器且带有用于操纵纤维层的第二末端执行器。利用该操纵器系统，相应的层在模具中以堆叠顺序被堆叠到彼此上。每一个堆叠循环包括从供应堆叠拾取层，将该层运输至模具，将该层置放在模具中的安置/沉积表面处，以及将如此置放的层安置到安置表面上。为了防止在堆叠多个层期间构建腔，层被通过静电电荷固定到模具。虽然已知方法大体允许飞机的纤维金属层压部件的自动制造，但是该方法的缺点是所得到的制造系统的高复杂度，以及因此建立这种制造系统所涉及的高成本。本专利技术的目的是改善已知的方法，以便利用低复杂度的制造系统来实现稳定的自动化制造过程。对于根据权利要求1的前序部分的方法通过权利要求1的特征部分的特征实现了上述目的。本专利技术的基本构思是，在安置相应的层之前，使待堆叠的层的形式适应模具的形式。利用这一点，可能能够在层的表面和安置表面的表面之间实现平面接触。在此类接触的情况下，可以防止或至少有效地减少腔的构建。详细而言，提出在从供应堆叠被拾取之后且在被安置到位置表面上之前，通过末端执行器使待堆叠的层变形，以便使层的形式适应安置表面的形式。已经发现，层的上文中提及的变形可以通过末端执行器本身实现。这是尤其有利的，因为不需要额外的工具用于变形，以及不需要额外的操纵步骤用于使层的形式适应安置表面。根据3至5所述的优选实施例经由夹持布置提供对待堆叠的层的改善的夹持。尤其优选的是，夹持布置沿着层的表面至少部分地提供层的浮置夹持，使得在层的所提出的变形期间，在层内不构建非期望的机械张力（权利要求4）。根据权利要求6所述的尤其优选的实施例涉及在低机械复杂度的情况下使相应的层变形。根据权利要求8所述的优选实施例所基于的一般构思是经由同一个末端执行器来拾取相应的层并使其变形。已经发现，尤其是在使用用于夹持布置的吸力夹持元件时，很可能甚至使用同一个夹持元件来夹持金属层以及纤维层。与在现有技术中教导的那些相反，现在能够利用同一个末端执行器来操纵金属层和纤维层，使得可以以尤其有效的方式应用相应的末端执行器。根据权利要求14所述的进一步优选的实施例允许相应的层的无气穴安置，因为可以在层的表面和安置表面之间建立完全地平面接触。然而，取决于模具的设计，可能有利的是，在层安置之前层的形式至少略微偏离安置表面的形式。这可以防止在将层置放到模具中期间，在层和安置表面之间产生摩擦。此类摩擦可以再次导致在层之间构建非期望的腔。根据权利要求16，用于执行所提出的方法的操纵器系统本身被要求保护。参考即使是关于所提出的方法的所有解释，只要那些解释适于描述操纵器系统。在下文中，将参考附图基于示例描述本专利技术。在附图中示出：图1用于执行所提出的方法的提出的制造系统，图2所提出的方法的各种步骤：a）拾取层，b）运输该层，c）运输该层并使其变形，以及d）在其安置之前置放该层，以及图3处于其拆卸状态的图1的操纵器系统的末端执行器，a）是根据图2a和图2b的构造，并且b）是根据图2c和图2d的构造。在附图中示出的制造系统1用于生产飞机的纤维金属层压部件。优选地，此类部件是飞机的结构部件的部分，尤其是飞机的机身或机翼的部分。此处且优选地，部件是机身的外层的部分。部件相应地具有半壳形状。制造系统1包括带有末端执行器3的操纵器系统2和分配到操纵器系统2的控制器4。控制器4是电子控制器，其不仅控制操纵器系统2的运动，而且还控制末端执行器3的动作。制造系统1此处且优选地被构造为机器人单元。在制造期间，至少一个金属层5和至少一个未硬化的纤维层6通过操纵器系统2以堆叠顺序在模具7中被堆叠到彼此上。层5、6的种类以及堆叠顺序取决于所得到的部件将由其制成的纤维金属层压件材料的种类。金属层5可以是任何种类的金属片材，纤维层6可以是任何种类的纤维片材，其可以是干燥纤维材料或预浸渍纤维材料，也称为预浸材料。尤其优选的是，纤维金属层压部件是所谓的GLARE®材料（玻璃层压铝强化环氧树脂）。此处，金属层5至少部分地是铝层。也可以应用诸如钛的其他金属材料。通常，纤维金属层压部件的外层是金属层5。金属层的厚度低于1.0mm，优选地在0.2mm和0.5mm之间，更优选地在0.3mm和0.4mm之间。为了预防腐蚀，其被阳极氧化。为了提供良好的结合特性，其进一步被利用适当的底漆涂覆。纤维层6可以是预浸渍纤维材料或干燥纤维材料，其在制造期间在任何情况下都未硬化。其可以包括不同种类的纤维，诸如玻璃纤维、聚芳基酰胺纤维等。除了操纵金属层5或纤维层6之外，粘合带层也能够被操纵并且被安置在两个金属层5之间或在两个纤维层6之间或在纤维层6和金属层5之间。优选地，如果两个金属层5部分叠置地安置到彼此上，则粘合带层定位在这两个金属层5之间的叠置区域中。粘合带层能够在相应的两层之间提供密封。每一个堆叠循环均包括，根据相应的堆叠顺序，从相应的供应堆叠8拾取金属层5或纤维层6或粘合带层。此处且优选地，提供两个供应堆叠8、9。一个供应堆叠8用于提供金属层5，且一个供应堆叠9提供纤维层6。两种类型的层5、6还能在一个供应堆叠上供应。不管是从供应堆叠8拾取金属层5还是从供应堆叠9拾取纤维层6都取决于堆叠顺序，所述堆叠顺序很大程度上取决于待制造的纤维金属层压部件的层结构。在图2a中示出相应的层的拾取。随后在堆叠循环内，所拾取的层5、6被运输至模具，如在图2b中所示。层5、6的运输之后是根据堆叠顺序层5、6在模具7中的安置表面10处的置放，再次，其之后是将如此置放的层5、6安置到安置表面10上，如在图2d中所示。安置表面10可以是模具7的表面或相应的层5、6的表面，相应的层5、6已经在先前的堆叠循环中被堆叠。相应地，安置表面10的精确位置取决于堆叠顺序。在任何情况下，安置表面10的形式很大程度上通过模具7的形式限定。取决于待生产的纤维金属层压部件，模具7、相应地安置表面10可以具有凸面和/或凹面形式。模具7、相应地安置表面10可以具有凸面以及凹面区段两者，例如，当用于机身和机翼之间的飞机区段的纤维金属层压部件待被生产时。对于本专利技术尤其重要的是，在被从供应堆叠8、9拾取之后且在被安置到安置表面10上之前，待堆叠的层5、6通过末端执行器3变形，以便使层5、6的形式适应安置表面10的形式。这在图2c中示出。此处，安本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产飞机的纤维金属层压部件的方法，所述方法使用带有末端执行器（3）的操纵器系统（1）和分配到所述操纵器系统（2）的控制器（4），其中，至少一个金属层（5）和至少一个未硬化的纤维层（6）通过所述操纵器系统（2）以堆叠顺序在模具（7）中被堆叠到彼此上，其中，每一个堆叠循环包括根据所述堆叠顺序从相应的供应堆叠（8、9）拾取金属层（5）或纤维层（6）；将所述层（5、6）运输至所述模具（7）；根据所述堆叠顺序将所述层（5、6）置放在所述模具（7）中的安置表面处；以及将如此置放的层（5、6）安置到所述安置表面（10）上，其特征在于，在从所述供应堆叠（8、9）被拾取之后且在被安置到所述安置表面（10）上之前，待堆叠的所述层（5、6）通过所述末端执行器（3）变形，以便使所述层（5、6）的形式适应所述安置表面（10）的形式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.09 DE 102015009177.81.一种用于生产飞机的纤维金属层压部件的方法，所述方法使用带有末端执行器（3）的操纵器系统（1）和分配到所述操纵器系统（2）的控制器（4），其中，至少一个金属层（5）和至少一个未硬化的纤维层（6）通过所述操纵器系统（2）以堆叠顺序在模具（7）中被堆叠到彼此上，其中，每一个堆叠循环包括根据所述堆叠顺序从相应的供应堆叠（8、9）拾取金属层（5）或纤维层（6）；将所述层（5、6）运输至所述模具（7）；根据所述堆叠顺序将所述层（5、6）置放在所述模具（7）中的安置表面处；以及将如此置放的层（5、6）安置到所述安置表面（10）上，其特征在于，在从所述供应堆叠（8、9）被拾取之后且在被安置到所述安置表面（10）上之前，待堆叠的所述层（5、6）通过所述末端执行器（3）变形，以便使所述层（5、6）的形式适应所述安置表面（10）的形式。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述操纵器系统（2）包括操纵器（11），优选地带有连续轴线的机器人或门式机器人，所述操纵器（11）通过所述控制器（4）驱动。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述末端执行器（3）包括夹持布置（12），优选地若干夹持元件（13），用于在拾取期间夹持所述层（5、6），所述夹持布置（12）通过所述控制器（4）激活，优选地，所述夹持元件（13）通过所述控制器（4）分离地或者成组地被激活。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述夹持布置（12）包括第一类型的至少一个夹持元件（13a）和第二类型的至少一个夹持元件（13b），优选地，所述第一类型的所述夹持元件（13a）沿着所述层（5、6）的表面提供所述层（5、6）的浮置夹持，且所述第二类型的所述夹持元件（13b）提供所述层（5、6）的刚性夹持。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述夹持元件（13）是吸力夹持元件，优选地，所述夹持元件（13a）中的至少一个是伯努利吸力夹持元件的类型，和/或，所述夹持元件（13b）中的至少一个是文丘里吸力夹持元件的类型。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述末端执行器（3）包括可变形的承载器布置（15），所述夹持布置（12）定位在所述承载器布置（15）上，所述末端执行器（3）还包括致动器布置（17）以用于所述承载器布置（15）的基于致动器的变形，以及，为了使被夹持的层（8、9）变形，通过所述控制器（4）驱动所述致动器布置（17），优选地，所述致动器布置（17）包括至少两个致动器（18），优选地至少两个线性致动器（18），其通过所述控制器（4）驱动，所述致动器尤其是气动肌肉（18a）类型的，和/或气动活塞驱动（18b）类...

【专利技术属性】
技术研发人员：R赖因霍尔德，L穆伊斯，M博斯曼，
申请(专利权)人：布勒特耶自动控制设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE