用于沿着连续环层压路径层压复合层压板的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于沿着连续环层压路径层压复合层压板的系统和方法。制造系统包括：多个层压头；和头移动系统，该头移动系统限定连续环层压路径，被构造为使层压头接连地沿着层压路径移动。制造系统还包括至少一个层压芯轴，该至少一个层压芯轴沿着层压路径的一部分定位。层压头各被构造为将铺叠材料分配到至少一个层压芯轴上或之前施加到层压芯轴的铺叠材料上，同时层压头由头移动系统移动通过层压路径的一个或多个旋转以铺叠复合层压板。

System and method for laminating composite laminates along a continuous ring lamination path

【技术实现步骤摘要】
用于沿着连续环层压路径层压复合层压板的系统和方法
本公开总体涉及制造系统，更具体地，涉及用于沿着连续环层压路径层压复合层压板的系统和方法。
技术介绍
复合材料由于其诸如高比强度、高比刚度以及高耐蚀性的有利特性而用于多种应用中。复合结构的制造通常涉及将复合层压材料的多个复合板层铺叠到芯轴上，以形成复合层压板。铺叠材料通常是预浸有树脂的纤维材料(例如，预浸料)。例如，铺叠材料可以是环氧树脂浸透的碳纤维预浸料。自动化铺叠机由于自动化铺叠机的较高沉积速率而使得能够以较高生产速率铺叠复合层压板。带层压头是一种自动化铺叠机，在该自动化铺叠机中，诸如预浸带的铺叠材料的连续条随着层压头在铺叠表面上方移动而从层压头分配到铺叠表面上。传统层压头可以在沿第一行进方向移动的同时铺叠各新的一道带。在道结束时，层压头从铺叠表面升起，并且沿与第一行进方向相反的第二行进方向移回到铺叠表面上方，并且开始沿着第一方向施加另一道带。层压头在它每次沿着第二方向移动时的离件运动(off-partmovement)不期望地增加生产流程时间。在减少离件运动的努力中，特定类型的层压头可以被构造为在第一道结束时旋转180度，然后反转方向，以沿着第一道的旁边或在其上方铺叠第二道带。用于使层压头旋转的能力由于需要旋转层压头、材料供应、支撑布线以及其他关联部件的整体重量而为层压系统增加了复杂度。进一步增加复杂度的是需要在旋转之前将层压头从铺叠表面临时抬起，然后一旦旋转完成，则将层压头返回下降到铺叠表面上。减少离件运动的其他努力包括具有第一层压头和相对第二层压头的双头结构。第一层压头被构造为随着双头结构沿着第一行进方向移动而铺叠第一道带，并且第二层压头被构造为在双头结构反转方向并沿着第二行进方向移动之后沿着第一道的旁边或在第一道上方铺叠第二道。虽然在减少离件运动方面有效，但相对于单层压头的成本和复杂度，双头结构可能增加层压系统的总成本和复杂度。如可以看到的，本领域中存在对避免与层压头的离件运动关联的上面提到的挑战的、用于制造复合层压板的系统和方法的需要。
技术实现思路
与制造复合层压板关联的上面提到的需要由本公开来具体解决并减轻，本公开提供了一种制造系统，该制造系统具有：多个层压头；和头移动系统，该头移动系统限定连续环层压路径，并且被构造为使层压头接连地沿着层压路径移动。制造系统还包括至少一个层压芯轴，该至少一个层压芯轴沿着层压路径的一部分定位。层压头被构造为将铺叠材料分配到层压芯轴上或分配到之前施加到层压芯轴的铺叠材料上，同时层压头由头移动系统移动通过层压路径的一个或多个回转，以铺叠复合层压板。在另外实施方式中，公开了一种制造系统，该制造系统具有：多个层压头；和头移动系统，该头移动系统限定连续环层压路径，并且被构造为使层压头接连地沿着层压路径移动。层压路径具有由第一端部和第二端部互连的第一侧部和第二侧部。制造系统包括：第一层压芯轴，该第一层压芯轴沿着第一侧部定位并限定第一层压站；和第二层压芯轴，该第二层压芯轴沿着第二侧部定位并限定第二层压站。层压头均被构造为将铺叠材料分配到第一层压芯轴和第二层压芯轴上或分配到之前施加到第一和第二层压芯轴的铺叠材料上，同时层压头由头移动系统移动通过层压路径的一个或多个回转，以分别在第一层压芯轴和第二层压芯轴上铺叠第一复合层压板和第二复合层压板。还公开了一种制造复合层压板的方法。方法包括以下步骤：使用头移动系统使多个层压头接连地沿着连续环层压路径移动；以及从层压头将铺叠材料施加到至少一个层压芯轴上或施加到之前施加的铺叠材料上，同时使层压头移动通过围绕层压路径的一个或多个回转，从而形成复合层压板。至少一个层压芯轴沿着层压路径的一部分定位。已经讨论的特征、功能以及优点在各种实施方式中可以独立于本公开实现，或者在又一些实施方式中可以组合，其中，另外的细节可以参照以下描述和附图来看到。附图说明本公开的这些和其他特征将在参照附图时变得更显而易见，在附图中，同样的附图标记自始至终指代同样的零件，并且附图中：图1是制造系统的示例的自上而下视图，在该制造系统中，多个层压头围绕由轨道系统限定的连续环层压路径移动；图2是沿着图1的线2截取并例示了静止定位的层压芯轴的层压站的示例的侧视图，多个层压头可以在围绕轨道系统移动的同时将复合层压板铺叠在该层压芯轴上；图3是三(3)个层压头的示例的立体图，该三个层压头支撑在轨道系统上，并且将复合层压板铺叠在层压芯轴上；图4是从轨道系统悬挂的层压头的示例的侧视图；图5是沿着图2的线5截取并例示了支撑在芯轴支撑构件上的层压芯轴的截面图，并且该截面图进一步例示了由轨道支撑结构支撑的轨道系统，该轨道支撑结构被构造为支撑在从芯轴支撑构件向上延伸的柱上的悬臂梁；图6是沿着图2的线6截取且例示了从诸如工厂地板的表面向上延伸的轨道支撑结构的截面图；图7是制造系统的示例的自上而下视图，在该制造系统中，层压芯轴可在芯轴保持位置、铺叠单元以及芯轴离开位置之间移动；图8是沿着图7中的线8截取的制造系统的侧视图；图9是沿着图8的线9截取并例示了位于芯轴离开位置中的台架支撑修剪装置的截面图；图10是具有头移动机器人系统的制造系统的示例的自上而下视图，该头移动机器人系统包括由多个头移动机器人装置支撑的多个层压头，这些头移动机器人装置被构造为使层压头沿着层压路径移动，以便将一个或多个复合层压板分别铺叠在一个或多个层压芯轴上；图11是图10的制造系统的示例的自上而下视图，该视图例示了由多个头移动机器人装置移动层压头；图12是沿着图10的线12截取并例示了分别支撑层压头的头移动机器人装置的截面图；图13是制造系统的示例的自上而下视图，该制造系统还包括在层压路径的各个相对端上的重新装载区，并且包含被构造为更换层压头的耗尽材料卷的至少一个更换材料卷；图14是由图13的附图标记14指示的重新装载区的环绕区域的放大图，并且例示了被构造为存储用于在从层压头移除耗尽材料卷之后安装在层压头上的一个或多个更换材料卷的材料保持器；图15是沿着图14的线15截取的并且例示了材料转移机构的重新装载区的侧视图，该材料转移机构被构造为从层压头移除耗尽材料卷，并且将材料卷安装在材料保持器的空存储位置上，然后将更换材料卷从材料保持器安装在层压头上；图16是示出了多个存储位置的材料保持器的前视图，这些存储位置中的一个或多个可以包括更换材料卷；图17是具有头重新装载系统的重新装载区的示例的自上而下视图，该头重新装载系统被构造为自主更换从层压路径移动到重新装载路径上的层压头；图18是沿着图17的线18截取的并且例示了头转移机构的重新装载区的示例的侧视图，该头转移机构被构造为将层压头从重新装载路径转移到头装载架，并且将更换层压头从头装载架转移到重新装载路径上；图19是沿着图17的线19截取的并且例示了头转移机构的示例的重新装载区的侧视图，该头转移机构接合由头装载系统的头保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造系统(100)，该制造系统包括：/n多个层压头(300)；/n头移动系统(170)，该头移动系统限定连续环层压路径(122)，并且被构造为使所述层压头(300)接连地沿着所述层压路径(122)移动；/n至少一个层压芯轴(146)，该至少一个层压芯轴沿着所述层压路径(122)的一部分定位并且限定第一层压站(142)；并且/n所述层压头(300)均被构造为在所述层压头(300)由所述头移动系统(170)移动通过所述层压路径(122)的一个或多个回转的同时将铺叠材料(316)分配到所述至少一个层压芯轴(146)上或分配到之前施加到所述层压芯轴(146)的铺叠材料(316)上以铺叠复合层压板(400)。/n

【技术特征摘要】
20181113 US 16/190,1441.一种制造系统(100)，该制造系统包括：
多个层压头(300)；
头移动系统(170)，该头移动系统限定连续环层压路径(122)，并且被构造为使所述层压头(300)接连地沿着所述层压路径(122)移动；
至少一个层压芯轴(146)，该至少一个层压芯轴沿着所述层压路径(122)的一部分定位并且限定第一层压站(142)；并且
所述层压头(300)均被构造为在所述层压头(300)由所述头移动系统(170)移动通过所述层压路径(122)的一个或多个回转的同时将铺叠材料(316)分配到所述至少一个层压芯轴(146)上或分配到之前施加到所述层压芯轴(146)的铺叠材料(316)上以铺叠复合层压板(400)。


2.根据权利要求1所述的制造系统(100)，其中，
所述层压路径(122)具有第一侧部(124)和与所述第一侧部(124)相对的第二侧部(126)；并且
所述至少一个层压芯轴(146)沿着所述第一侧部(124)和所述第二侧部(126)中的至少一者定位。


3.根据权利要求1或2所述的制造系统(100)，该制造系统还包括：
分级区(210)，该分级区具有连接到所述层压路径(122)的分级路径(212)；
所述分级区(210)被构造为将一个或多个层压头(300)存储在所述分级路径(212)上；并且
所述头移动系统(170)被构造为使所述层压头(300)在所述层压路径(122)与所述分级路径(212)之间移动。


4.根据权利要求3所述的制造系统(100)，该制造系统还包括：
维护区(220)，该维护区具有连接到所述分级区(210)的支线路径(222)，所述维护区(220)被构造为用于对位于所述层压头(300)中的一个或多个层压头上的材料卷(308)进行保养和更换中的至少一种；并且
所述头移动系统(170)被构造为使所述层压头(300)在所述层压路径(212)与所述支线路径(222)之间移动。


5.根据权利要求1或2所述的制造系统(100)，该制造系统还包括：
重新装载区(230)，该重新装载区具有连接到所述层压路径(122)的重新装载路径(232)；
所述重新装载区(230)包含更换材料卷(312)或更换层压头(280)中的至少一者，所述更换材料卷(312)被构造为更换所述层压路径(122)上的层压头(300)的耗尽材料卷(310)，所述更换层压头(280)被构造为更换所述层压路径(122)上的层压头(300)；并且
所述头移动系统(170)被构造为使层压头(300)从所述层压路径(122)移动到所述重新装载路径(232)上，以便更换所述层压头(300)的所述耗尽材料卷(310)或更换所述层压头(300)。


6.根据权利要求1或2所述的制造系统(100)，其中，所述头移动系统(170)包括以下各项中的一者：
轨道系统(172)，该轨道系统限定所述层压路径(122)并支撑所述层压头(300)；和
头移动机器人系统(200)，该头移动机器人系统被构造为支撑所述层压头(300)并使其沿着所述层压路径(122)移动。


7.根据权利要求1或2所述的制造系统(100)，该制造系统还包括：
芯轴保持位置(152)，该芯轴保持位置被构造为存储至少一个层压芯轴(146)，所述层压芯轴(146)能够从所述芯轴保持位置(152)移动到所述层压站(140)。


8.根据权利要求7所述的制造系...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·D·肖，J·R·肯德尔，R·S·苏里亚拉齐，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US