CN109383064B - 使用囊状物控制向物体表面的不同部分施力 - Google Patents

使用囊状物控制向物体表面的不同部分施力 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用囊状物控制向物体表面的不同部分施力。提供了用于通过向这些物体的表面的不同部分施加不同力级和/或压力级来处理物体的方法和装置。该装置可以包括：柔性壁和接触构件。在一些实施方式中，柔性壁形成囊状物，使得接触构件置于囊状物内。在操作过程中，可以使用柔性壁两侧的压力差(例如，通过加压囊状物)来将该壁压向物体。这产生了作用在物体表面的第一部分上的第一力。此外，可以使接触构件抵靠柔性壁并通过该壁向物体表面的第二部分施加第二力。该物体表面的第二部分可以是第一部分的子集或者完全不同的部分。

Description

使用囊状物控制向物体表面的不同部分施力
背景技术
受压囊状物或隔膜，还可以称为可膨胀心轴或简单的袋，用于若干应用，以向不规则形状表面或可以在处理与施加压力期间改变形状的表面施加压力。具体地，诸如气体或液体这样的加压流体可以流入袋中，从而加压该袋。可以保持该袋紧靠物体的表面，并向该表面施加均匀压力，而无论表面形状如何。加压流体仅能够均匀地向该袋的内表面施加压力。因此，通常，该袋仅能够向表面施加均匀压力。虽然该压力均匀度对一些应用来说可能是理想的，但是各种其它应用也可以从非均匀压力分布的情况受益。例如，伸展/重塑该袋的不同部分可能导致桥接，即，当该袋离开或并未充分压在该部分上时，并且可能需要压力非均匀度来克服该伸展/重塑。所需要的是，用于将不同压力水平施加到表面的不同部分的方法和装置。
发明内容
提供了用于通过将不同的力和/或压力水平施加到物体的表面的不同部分来处理这些物体的方法和装置。该装置可以包括：柔性壁和接触构件。在一些实施方式中，柔性壁形成囊状物，使得接触构件置于囊状物内。在操作过程中，可以使用经过柔性壁的压力差(例如，通过加压囊状物)来将该壁压向物体。这产生了作用在物体表面的第一部分上的第一力。此外，可以使接触构件抵靠柔性壁并通过该壁向物体表面的第二部分施加第二力。物体表面的第二部分可以是第一部分的子集或者完全不同的部分。
在一些实施方式中，控制向物体的表面的第一部分和第二部分施力的方法包括向物体的表面的第一部分施加第一力的步骤。使用由柔性壁形成的囊状物来施加第一力。该方法还包括向物体的表面的第二部分施加第二力的步骤。也使用该囊状物来施加该第二力。
在一些实施方式中，施加第一力的步骤包括加压囊状物，例如，使加压流体流入到囊状物中。施加第二力的步骤可以包括向置于囊状物内的接触构件施加外力。在一些实施方式中，接触构件是可透过的。施加第一力的步骤可以包括加压囊状物，该步骤还包括除了第二力之外，向物体的表面的第二部分施加第一力。
在一些实施方式中，接触构件是可压缩的。在这些实施方式中，该方法还可以包括将囊状物定位在物体和靠背支撑件之间的步骤。当囊状物内的压力小于或等于囊状物外侧的压力时，可以执行该定位操作。当压缩接触构件时，可以执行该定位操作。
在一些实施方式中，该方法还包括将囊状物定位在物体和靠背支撑件之间的步骤。向接触构件施加外力的步骤可以包括朝向物体推动靠背支撑件。
在一些实施方式中，在施加第二力的步骤之前，接触构件远离柔性壁放置。另选地，接触构件可以附接到柔性壁。
在一些实施方式中，第一力的向量与第二力的向量具有基本上相反的方向。此外，第一力的大小可以不同于第二力的大小。
在一些实施方式中，表面的第二部分包括角部。该角部可能需要比例如物体表面的平面部分更大的力。可以使用该额外的力来防止角部的桥接。
在一些实施方式中，施加第一力的步骤与施加第二力的步骤在时间上重叠。在同一或其它实施方式中，施加第一力的步骤与施加第二力的步骤在时间上交错。例如，可以在施加第一力之前施加第二力。
在一些实施方式中，该方法还包括在施加第一力和第二力的同时改变第一力或第二力的步骤。例如，该方法可以包括接收传感器输入的步骤，并且改变第一力或第二力的步骤可以基于该传感器输入来执行。在一些实施方式中，传感器输入包括：压力输入、温度输入以及视觉输入中的一个或多个。
还提供了可加压工具装置。该装置可以包括：柔性壁，该柔性壁形成囊状物。该柔性壁包括内表面。该内表面包括：接触部分和非接触部分。该可加压工具装置还包括接触构件，该接触构件接触柔性壁的内表面的接触部分。该接触构件可以远离柔性壁的内表面的非接触部分放置。
在一些实施方式中，接触构件是可透过的。此外，接触构件是可压缩的。接触构件可以是开孔泡沫或弹簧中的一个。在一些实施方式中，接触构件附接到内表面的接触部分。此外，接触构件的接触内表面的接触部分的表面是非平面的。柔性壁可以由弹性材料形成。
在一些实施方式中，该可加压工具装置还包括：控制器和阀。控制器可以以通信方式耦合到用于控制囊状物内压力的阀。该可加压工具装置还可以包括以通信方式耦合到控制器的传感器。传感器可以选自由以下部件组成的组：压力传感器、温度传感器以及视觉传感器，并且其中，控制器被构造为基于来自传感器的输入控制囊状物内压力。
在一些实施方式中，控制向物体的表面的第一部分和第二部分施力的方法包括抵靠靠背支撑件密封柔性壁的步骤。将物体置于柔性壁和靠背支撑件之间的密封空间内。然后该方法使用柔性壁来向表面的第一部分施加第一力。该方法还包括使用柔性壁来向表面的第二部分施加第二力的步骤。
在一些实施方式中，施加第一力的步骤包括穿过柔性壁产生压力梯度。穿过柔性壁产生压力梯度的步骤包括在密封空间内降低压力。在密封空间内降低压力的步骤可以在将密封空间外的压力维持在恒定水平的同时执行。密封空间外的压力可以是大气压力。
在一些实施方式中，穿过柔性壁产生压力梯度的步骤包括将柔性壁、靠背支撑件以及物体定位到压力室中并增加压力室内的压力。增加压力室内压力的步骤可以在将密封空间内的压力维持在恒定水平的同时执行。在一些实施方式中，密封空间内的压力的恒定水平为大气压力水平。此外，还可以对密封空间抽真空。
在一些实施方式中，施加第二力的步骤包括向接触构件施加外力。表面的第二部分与接触构件相对应。可以使用定位装置来执行向接触构件施加外力的步骤。向接触构件施加外力的步骤可以包括朝向靠背支撑件推动定位装置。
在一些实施方式中，第一力的大小不同于第二力的大小。施加第一力的步骤与施加第二力的步骤可能在时间上重叠。此外，施加第一力的步骤与施加第二力的步骤可能在时间上交错。在一些实施方式中，表面的第二部分包括角部。
还提供了一种控制向物体的两个表面的不同部分施力的方法。该方法可以包括将由第一柔性壁形成的囊状物定位在由物体和靠背支撑件形成的腔室内的步骤。囊状物可以包括腔室，该腔室具有置于其中的第一接触构件。该方法可以通过抵靠物体或靠背支撑件来密封第二柔性壁。该物体可以置于第二柔性壁和靠背支撑件之间。该方法还包括使用第一柔性壁来向物体的第一表面的第一部分施加第一力的步骤。施加第一力的步骤可以包括加压囊状物。此外，该方法可以使用第一柔性壁来向物体的第一表面的第二部分施加第二力。该表面的第二部分对应于第一接触构件。在一些实施方式中，该方法还包括使用第二柔性壁来向物体的第二表面的第三部分施加第三力的步骤。第二表面的第三部分可以对应于第二接触构件。施加第二力的步骤可以包括向第二接触构件施加外力。
在一些实施方式中，将物体的至少一部分置于第一柔性壁与第二柔性壁之间。可以独立地控制第一力、第二力以及第三力中的每一个。该方法还可以包括：在施加所有第一力、第二力以及第三力的同时，改变第一力、第二力或第三力中的一个的步骤。该方法还可以包括使用第二柔性壁来向物体的第二表面的第四部分施加第四力的步骤。施加第四力的步骤包括穿过第二柔性壁施加压力。该施加第四力的步骤可以基于传感器输入。
在一些实施方式中，用于控制向物体的两个表面的不同部分施力的可加压工具装置包括：靠背支撑件和柔性壁，该柔性壁包括：内表面和外表面。该内表面包括：接触部分和非接触部分。该外表面可操作地抵靠物体或靠背支撑件进行密封。该可加压工具装置还包括：接触构件，该接触构件可操作以接触柔性壁的内表面的接触部分。接触构件远离柔性壁的内表面的非接触部分放置。该可加压工具装置还包括定位装置，该定位装置支撑接触构件并且可操作以相对于柔性壁移动接触构件。
在一些实施方式中，可加压工具装置还包括压力室。靠背支撑件、柔性壁、接触构件以及定位装置可以置于压力室内。
接触构件是可透过的。在同一或其它实施方式中，接触构件是可压缩的。接触构件可以是开孔泡沫或弹簧中的一个。接触构件的接触内表面的接触部分的表面可以是非平面的。
柔性壁可以由弹性材料形成。在一些实施方式中，柔性壁包括密封件，该密封件用于在压力室内抵靠靠背支撑件密封柔性壁。该密封件可以在柔性壁的整个周长上延伸。
在一些实施方式中，可加压工具装置还包括：控制器和传感器，该传感器以通信方式耦合到控制器。该传感器可以是压力传感器、温度传感器以及视觉传感器中的一个。该控制器可以被构造为基于来自传感器的输入控制第一力。此外，可以基于该传感器输入控制其他参数。
附图说明
图1A-图1D是可加压工具装置的不同实施例的示意图。
图2是根据一些实施方式的、与处理物体的方法相对应的流程图。
图3是根据一些实施方式的、可加压工具装置的实施例。
图4A-图4D是根据一些实施方式的、在使用可加压工具装置产生的被处理物体的表面上的压力分布的不同实施例。
图5A-图5C是可加压工具装置的接触构件的不同实施例的示意图。
具体实施方式
在以下描述中，为了提供对所提概念的透彻理解，阐述了若干具体细节。可以在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下实践所提概念。在其他实例中，尚未详细描述公知过程操作，从而不会不必要地混淆所述概念。虽然将结合特定实施例来描述一些概念，但是可以理解的是，这些实施例并不是限定性的。
介绍
还可以被称为可膨胀心轴的传统受压囊状物通常用于向处理物体的不同表面施加压力和力。具体地，可以使用受压囊状物，以施压于不规则形状表面和/或在处理过程中改变其形状的表面。这种受压囊状物的设计结合了作用于囊状物的柔性壁上的均匀内压力以及该柔性壁符合不同类型表面的能力。然而，这些传统装置未被设计为独立地控制施加到相同表面的不同部分的压力和/或力的水平。传统受压囊状物通常受限于向整个表面施加均等压力/均匀分布的力。
本文所述的可加压工具装置解决了该缺陷并允许独立控制和改变施加于物体的同一表面的不同部分的压力和/或力的水平。例如，在物体的表面上的一部分中(例如，在角部中)处理该物体可能需要较高压力/力，而在另一部分中(例如，在平面部分上)处理该物体可能需要较低压力/力。单一可加压工具装置可以用于该处理过程。具体地，相同可加压工具装置可以使相同表面的不同部分承受不同的压力/力的水平。这些压力/力水平可以非常不同并远超例如与伸展效应和/或角落效应相关联的变量。在一些实施方式中，压力/力大小(同时施加到相同表面的不同部分)的差值可以是至少大约25％、至少大约50％、至少大约100％或者甚至至少大约200％。应当注意的是，在一些实施方式中，可加压工具装置(本文所述)还可以用于向物体的表面施加基本上均匀的压力/力(例如，小于10％、小于5％或者甚至小于1％的压力变化)如果需要这种均匀度。换句话说，所述可加压工具装置保持传统受压囊状物的功能，同时增加了先前不可用的附加特征。例如，表面的不同部分处的独立压力/力控制还可以用于在处理过程中动态地调整这些水平。
该控制级可以具体用于固化具有复杂形状的复合物体(例如，“绿色”复合结构)。在该实施例中，在预期较高外部压力的一个或多个位置处，可以使用较高压力。例如，当复合结构承受外部固结力(例如，来自真空袋的力)时，可加压工具装置可以用于支撑“绿色”复合结构，同时该结构的内部腔室抗挤压。本领域技术人员应该理解各种其它应用同样落入范围内。通常，可加压工具装置可以用于需要两个或多个不同压力级的任意应用。此外，在总体参照不同压力级时，本领域技术人员应该理解施加压力对应于施力，并且可加压工具装置可以用于施加不同力。术语“力”和“压力”在一些实例中可互换使用。
在一些实施方式中，可加压工具装置包括：柔性壁和接触构件。在操作过程中，柔性壁的第一侧(例如，外侧)可以定位为抵靠物体的表面。将第一力施加到柔性壁(与第一壁相反)的第二侧(例如，内侧)。例如，柔性壁可以形成封闭的囊状物，该囊状物可以在操作过程中受压。该囊状物可以定位在物体和靠背支撑件之间。另选地，包括柔性壁和物体的堆叠可以定位在压力室内，该压力室受压，以将柔性壁压靠在物体上。
第一压力转化成通过柔性壁施加到物体的表面的压力及相应的力(使用装置进行处理)。因此，表面接触柔性壁的一部分承受第一力。在一些实施方式中，通过柔性壁施加于物体表面的压力/力可以与施加于柔性壁的第二侧(例如，内侧)的压力/力基本相同。换句话说，在该操作过程中，可以忽视归因于柔性壁的伸展/重塑的损失和/或背离。然而，在一些实例中，该伸展/重塑可能引起桥接(当柔性壁不匹配该部分的形状时)。压力差可以用于克服桥接。例如，可以使用通过接触构件施加的额外力，来更多地拉伸柔性壁的一些部分。此外，作用于柔性壁上的气压压力或液压压力是均匀的。因此，通过柔性壁转移到物体表面的压力和力分布也可以是均匀的。
接触构件接触柔性壁的第二侧的一部分并将力施加到该部分，该力还可以被视为第二压力，以与第一压力进行区分。具体地，可以使用受控力来使接触构件抵靠柔性壁(例如，当将接触构件置于由柔性壁形成的囊状物内时，使用定位装置直接施加到接触构件，或通过柔性壁按压在接触构件上)。可以基于需要施加到物体表面的第二部分的所需力和/或压力，来选择施加到接触构件的力的大小。
在一些实施方式中，接触构件可透过流体。因此，第一压力(例如，通过加压囊状物而产生的)也施加于柔性壁的与接触构件交界的部分。因此，柔性壁的与接触构件交界的部分可以承受压力及相应的力的组合。
应当注意的是，施加于柔性壁的内表面的不同部分(例如，接触部分和非接触部分)的不同压力/力通过柔性壁转移到物体表面。因此，物体表面也承受不同级别的压力和力。假定通过柔性壁无损失，则施加于柔性壁的这部分的这些压力/力将与作用于物体与柔性壁接触的表面上的压力/压力级相同。因此，可以参照施加于柔性壁的非接触部分和物体表面的第一部分(其对应于该非接触部分)的第一压力/力。同样地，可以参考施加于柔性壁的接触部分和物体表面的第二部分(其对应于该接触部分)的组合压力/力(例如，第一和第二压力/力)。
如上所述，可加压工具装置还可以独立地控制第一压力和第二压力(及相应的力)中的每一个。在处理过程中，或者更具体地，在使用该装置施加压力/力的同时，可以执行该控制，而无需添加或移除可加压工具装置。例如，可以保持第一压力相同(例如，由柔性壁形成的囊状物内的流体压力可以是恒定的)，同时可以改变第二压力(例如，通过改变接触构件和柔性壁之间的接触程度，或者更具体地，通过改变使接触构件抵靠柔性壁的力)。另选地，可以改变第一压力(例如，可以通过将流体泵入或泵出袋，来改变由柔性壁形成的囊状物内的流体压力)，而第二压力可能是相同的(例如，通过保持接触构件和柔性壁之间的同一接触程度，或者更具体地，不改变施加于接触构件的力)。此外，第一压力和第二压力可以彼此相对独立地改变。该动态压力/力的方法与传统压力袋相反，该传统压力袋被设计成对处理表面施加均匀压力(即使压力改变，其也始终是均匀的)。因此，本文所述的可加压工具装置允许更高级别的压力控制(例如，用于不同部分的独立控制)，从而提高质量，节约成本，减少返工或修理，并允许新型工艺和设计。可加压工具装置也扩展了使得新工作能够执行，或简化目前可能需要多步处理的工艺的处理能力。
可加压工具装置实施例
图1A-图1D例示了用于将不同的压力/力水平施加到物体190的表面192的不同部分(同样在上述附图中示出，以供参考)的可加压工具装置100的实施例。本领域技术人员应该理解物体190并非是可加压工具装置100的一部分。可加压工具装置100用于处理物体190并且是单独部件。在处理过程中，在将不同压力/力水平施加到物体190的表面192的不同部分的同时，可加压工具装置100与物体190接触，例如，如图1A-图1D所示。
可加压工具装置100包括：柔性壁110和接触构件120。现将更详细地说明每一部件。柔性壁110包括：第一表面114和与第一表面114相反的第二表面116。当柔性壁110形成例如如图1A所示的囊状物时，第一表面114也可以称为外表面，而第二表面116可以称为内表面。
在操作可加压工具装置100期间，第一表面114与物体190的表面192接触。第二表面116包括两部分：接触部分116b和非接触部分116a。参照图1A和图1C，接触构件120可以接触(例如，在操作期间或在任何时候)或附接到柔性壁110的第二表面116的接触部分116b。接触构件120并不接触第二表面116的非接触部分116a。
接触构件120的相对于第二表面116的接触部分116b和非接触部分116a的此位置允许在操作期间接触部分116b和非接触部分116a承受不同的压力/力水平。具体地，控制接触构件120和接触部分116b之间的接触程度(例如，通过控制施加到接触构件120的力)允许控制施加到接触部分116b的总压力/力。应当注意的是，该总压力/力是均匀施加到整个第二表面116的压力(可以称为第一压力194a)和通过接触构件120排它性地施加到接触部分116b的压力(可以称为第二压力194b)的组合。第一压力194a可以是液压压力或气压压力并通过接触整个第二表面116的流体(例如，液体或气体)施加。如图1A所示，第二压力194b可以是通过接触构件120施加的机械压力并通过接触构件120和接触部分116b之间的接触程度确定。
例如，施加到接触部分116b的总压力(即，第一压力194a与第二压力194b的组合)可以高于施加到非接触部分116a的压力(即，第一压力194a)。在本实施例中，通过接触构件120施加到接触部分116b上的第二压力194b可以称为正压。换句话说，第一压力194a和第二压力194b及相应的力在相同的方向上施加，例如，如图1A所示。
应当注意的是，与第一压力194a相关联的力可以不总是具有与和第二压力194b相关联的力(或简称第二力)相同的方向。一般来说，将与第一压力194a相关联的力引向物体190的表面192。然而，接触构件120可以将柔性壁110推向表面192或将柔性壁110从表面192拉开。例如，可以将接触构件120附接到柔性壁110或更具体地，附接到柔性壁的接触部分116b。在本实施例中，接触构件120可以将接触部分116b从物体190拉开，在这种情况下，施加到接触部分116b的总压力(即，第一压力194a和第二压力194b及相应力的组合)可以低于第一压力194a(施加到非接触部分116a上)。在本实施例中，通过接触构件120施加到接触部分116b上的压力/力可以称为负压力/负力。
接触构件120可以透过用于施加第一压力194a的一种或多种流体。该渗透特征允许流体直接将第一压力194a施加于柔性壁110的接触部分116b，而非通过接触构件120传递该压力。例如，接触构件120可以具有开孔或其他类型的开口123，该开口123允许流体到达第二表面116的接触部分116b，即使当接触构件120与该接触部分116b接触时。接触构件120的一些实施例包括：开孔泡沫122(图5A所示)、弹簧124(图5B所示)等。当(例如，从囊状物111中)供应和/或移除加压流体时，该流体流动通过接触构件120。在一些实施方式中，在使用可加压工具装置100之前，可以从可加压工具装置100中移除加压流体，或者更具体地，从囊状物111(图1A所示)或从压力室101(图1B所示)中移除加压流体。
另选地，接触构件120可以是不可透过的。在这种情况下，接触构件120阻止加压流体到达柔性壁110与构件120与柔性壁110交界的一部分。在一些实施方式中，接触构件120作用于柔性壁110的力仅对应于施加于物体190的第二力193b，而没有来自物体表面的该第二部分192b的加压流体的贡献。另选地，接触构件120可作为活塞操作并且可以从加压流体产生额外的力(例如，当接触构件120未延伸穿过由柔性壁形成的囊状物时)。
在一些状态下，接触构件120可能并不会在柔性壁110上施加任何额外压力和/或力，或者更具体地，在柔性壁110的接触部分116b上施加任何额外压力和/或力。在这些状态下，接触部分116b和非接触部分116a均可以承受相同的压力(例如，来自接触第二表面116的加压流体)。此外，在一些操作阶段，接触构件120可以与接触部分116b分离(即，不接触该部分)。例如，可以使用该分离能力用于移除/更换接触构件120(不用时)，施加均匀压力(例如，当接触构件120不接触柔性壁110，且第二压力194b实际上为零时)及其他目的。
在一些实施方式中，将接触构件120附接到第二表面116的接触部分116b。例如，接触构件120可以胶合到、粘接到、模压成、焊接到、整体集成到接触部分116b，或者以其他方式耦合到一起。接触构件120可以永久地附接到第二表面116的接触部分116b或可移除地附接。另选地，接触构件120可以不附接到第二表面116的接触部分116b，以允许接触构件120从接触部分116b移开。
接触构件120可以是可压缩的，此外或替代地，是可透过的。该可压缩的特征可以用于使接触构件120匹配接触部分116b的各种形状和/或控制接触构件120施加到接触部分116b上的压力/力分布。例如，接触构件120的压缩程度(例如，沿着Z轴的接触构件120的尺寸变化)可以对应于施加到接触部分116b上的力和压力(例如，较高尺寸的压缩对应于较高压力，反之亦然)。此外，可压缩的特征可以用于确保接触构件120符合接触部分116b。具体地，柔性壁110的第一表面114可以符合物体190的表面192，该物体190可以改变接触部分116b的形状。在接触构件120和接触部分116b之间无接触损失的情况下，接触构件120的压缩性可以允许这些形状变化。接触构件120的一些实施例是开孔泡沫122(图5A所示)、弹簧124(图5B所示)以及液压装置。
另选地，接触构件120可以是不可压缩的(例如，金属块)。当物体190的表面192可能需要平滑化(例如，平面化)，同时使用可充气工具装置100进行处理时，该不可压缩的特征可能是有用的。
在一些实施方式中，接触构件120的表面121(其接触柔性壁110，或者更具体地，第二表面116的接触部分116b)可以是非平面的，例如，如图5C所示。当表面121的轮廓匹配物体190的表面192的第二部分192b的轮廓时(假定柔性壁110可以容易地符合任何轮廓)，可以使用非平面的表面121，例如，以将不均匀压力施加(提供不均匀压力分布)到表面116的接触部分116b上和/或施加均匀压力(提供均匀的压力分布)。
通过接触构件120的表面121所施加(到第二表面116的接触部分116b上)的均匀或不均匀压力/力分布之间的差异可以例如取决于接触构件120的压缩。例如，如果表面121和第二部分192b的形状不同(例如，一个是平面的，一个是非平面的)，则在表面121上的不同点处不同地压缩接触构件120。具有较高压缩的点将承受较高压力/力，反之亦然。例如，图4D例示了施加到第二表面116的不均匀压力分布的一实施例。该压力分布实施例可以是将压力/力施加到具有图5C所示的接触构件120的物体190的平坦表面上的结果。再次参照图4D，在第二压力中心(P2-最大)处的力大于边缘(P2-最小)处，因为接触构件120中心处的压缩更大(接触构件120的中心相比于产生较高压力的边缘突起得更多)。因此，接触部分116b的中心将承受相比于边缘(Pt-最小)更高的总压力(Pt-最大)。如果接触构件120的表面121和第二部分192b的形状都是平面的或都是非平面的但是互补的，则通过接触构件120施加的压力可以在整个第二部分192b上为均匀的，例如，如图4A-图4C所示。应该注意的是，与第二部分192b相对应的压力(Pt)通常不同于与第一部分192a相对应的压力(P1)。此外，与第一部分192a相对应的压力(P1)通常是均匀的。如前所述，第一部分192a中任何可能的压力变化(例如，由于柔性壁110的伸展)相对于在与第二部分192b相对应的压力(Pt)和与第一部分192a相对应的压力(P1)之间的常见差值是可以忽略的。
转向可加压工具装置100的另一部件，在一些实施方式中，柔性壁110由弹性材料(例如，橡胶、聚合物)形成。因此，柔性壁110是可伸展的。另选地，柔性壁110可以是不可伸展的。例如，柔性壁110可以由柔性薄金属片(例如，箔)形成。在不向第二部分192b和/或接触构件120施加大量额外压力/力(例如，由于变形和/或伸展)的情况下，柔性壁110可以容易地符合第二部分192b的形状。从而，由加压流体和接触构件120施加到柔性壁110的压力/力可以与由柔性壁110施加到物体190的表面192上的压力/力相同。柔性壁110的厚度可以是均匀的。
参照图1A，柔性壁110可以形成包括内腔室112的囊状物111。在本实施例中，囊状物111还可以称为可充气心轴。接触构件120可以置于囊状物111的内腔室112内。柔性壁110可以包括用于使用加压流体(例如，液体或气体)来填充囊状物111的内腔室112的阀130。阀130可连接到加压流体源182，例如，气体罐、泵和/或连接到用于从囊状物111中移除流体的装置(例如，泵)。
在一些实施方式中，接触构件120延伸经过囊状物111并接合第二表面116的接触部分116b和第二表面116的附加接触部分116c，例如，如图1A所示。在接触构件120在接触部分116b上施加压力/力的同时，附加接触部分116c可以提供对接触构件120的支撑。在该方法中，接触构件120无需外部支撑，例如，使用如后文参照图1B所述的定位装置184。柔性壁110的接触部分116b和附加接触部分116c之间的距离(可以称为囊状物111的厚度)可以用于控制接触构件120的压缩，进而接触构件120施加到接触部分116b上的压力/力。因此，可以压缩或拉伸囊状物111，以控制作用在柔性壁110上的第二压力194b及相应的力。应当注意的是，囊状物111内的流体量控制作用于柔性壁110上的第一压力194a及相应的力。
参照图1B，在一些实施方式中，可加压工具装置100还包括支撑接触构件120的定位装置184。定位装置184可以被构造为相对于柔性壁110移动接触构件120，并且在一些实施方式中，将力施加到接触构件120。该移动可以用于控制通过接触构件120施加到柔性壁上(或者更具体地，施加到柔性壁110的接触部分116b上)的压力和/或力。然后将该施加的压力/力通过柔性壁110转移到物体190的表面192。例如，定位装置184可以迫使接触构件120朝向物体190，从而升高压力/力。另选地，定位装置184可以使接触构件120从物体190移开，从而降低压力/力。
参照图1B，可加压工具装置100可以包括压力室101。柔性壁110和接触构件120置于压力室101内。在操作可加压工具装置100期间，物体190同样置于压力室101内。在将第一压力194a及相应的力施加到柔性壁110的同时，压力室101可以用于容纳加压流体。类似于图1A所示的实施例，在图1B所示实施例中，柔性壁110位于加压流体和物体190之间。将加压流体泵入或泵出压力室101改变第一压力194a，导致不同的力施加于柔性壁110的非接触部分116a和物体190的相应部分。应当注意的是，压力室101还可以以大气压力进行操作，从而不会向柔性壁110施加第一压力194a。
柔性壁110可以包括密封件115，该密封件115用于抵靠靠背支撑件170(或者在另一实施例中，抵靠物体190的表面192)来密封柔性壁110(如图1B所示)。因此，柔性壁110、靠背支撑件170以及压力室101的组合作为可充气心轴可共同地操作。密封件115可以在柔性壁110的整个周长上延伸。由于密封件115，加压流体无法在柔性壁110和物体190之间运动，从而产生了压力差，将第一压力194a施加到柔性壁110并抵靠物体190。此外，当改变压力室101内的压力时，也改变了在柔性壁110上的压力，从而向物体190的接触柔性壁110的表面192施加压力/力。压力室101的一实施例是高压釜。然而，其他类型的腔室同样落入范围内。
参照图1D，可加压工具装置100可以包括：控制器180和阀130。控制器180可以以通信方式耦合到阀130，该阀130用于控制加压流体的流动，进而控制第一压力194a及相应的力。
在一些实施方式中，可加压工具装置100还包括以通信方式耦合到控制器180的定位装置184。因此，控制器180可以用于控制定位装置184的操作和定位装置184施加到柔性壁上的力。上文描述了定位装置184的一些方面。例如，定位装置184支撑接触构件120并且可操作，以便移动接触构件120。定位装置184可以用于控制接触构件120和柔性壁110的第二表面116的接触部分116b之间的接触程度(例如，压力和/或力)，这又可以确定第二压力194b。可以使用靠背支撑件170抵抗由定位装置184所施加的力来支撑物体190。可以控制将定位装置184压靠柔性壁的力，从而有助于相对于彼此的层剪切/滑动并减少或消除起皱。此外，该力控制可以用于消除或减少“桥接”。在一些实施方式中，靠背支撑件170和定位装置184的相对位置确定了第二压力194b。
定位装置184可以直接支撑接触构件120，例如，如图1B所示。具体地，定位装置184可以是在压力室101内可移动的臂(例如，机械臂)。
图1B所示的、处理可加压工具装置100内物体190的简要实施例可以用于例示可加压工具装置100的某一特征。在被成形为如图1B所示的最终形式之前，物体190最初可能形成在平面基板(例如，成形心轴)上或使用其他工具预成形。此外，在利用可充气工具装置100之前，物体190可以已经成形为最终形状，并且可加压工具装置100可以用于保持该形状。可加压工具装置100可以与其他工具/装置一起使用。
在一些实施方式中，可以使用靠背支撑件170和定位装置184的组合来预先执行物体190的成形，例如使用施加到定位装置184并转移到柔性壁110、然后转移到物体190的力来迫使物体190进入靠背支撑件170的角部。应当注意的是，可能需要在特定位置，例如，在角部处施加该压力。在一些实施方式中，迫使物体190抵靠靠背支撑件170的步骤可以包括向压力室101的内部加压，从而产生第一压力194a，此外或替代地，向定位装置184施力。靠背支撑件170可作为物体190的一种形式有效地操作，并且物体可以改变其形状直到其符合靠背支撑件170。当物体190为多层物体(例如，复合物体)时，在该成形操作期间，内层可以相对于外层滑动，以避免起皱。可以使用力和/或压力的多种组合(如参照图2下文进一步描述)，来避免起皱和/或确保物体190具有所需形状和大小/厚度(例如，预期的纤维/体积比)。例如，在施加第一压力194a(及相应的力)之前，可以施加第二压力194b(及相应的力)，从而允许内层滑动并避免起皱。然后可以控制第一压力194a(及相应的力)，以实现物体190的期望厚度。
参照图1D，在一些实施方式中，控制器180被构造为独立地控制第一压力194a和第二压力194b及相应的力。例如，可以通过控制阀130来控制第一压力194a及相应的力，同时可以通过控制定位装置184来控制第二压力194b及相应的力。阀130的操作可能与定位装置184的操作无关。
可加压工具装置100还可以包括以通信方式耦合到控制器180的传感器186。传感器186的一些实施例包括但不限于压力传感器、温度传感器以及视觉传感器。控制器180可以被构造为基于从传感器186接收到的输入来控制第一压力194a和第二压力194b中的一个或多个。还可以基于传感器输入来控制其他处理参数。
在一些实施方式中，可加压工具装置100还包括加热器188。加热器188可以以通信方式耦合到控制器180并且被构造为控制物体190的温度。具体地，在操作过程中，加热器188可以热耦合到物体190。
方法实施例
图2例示了与控制将力193a和193b施加到物体190的表面192的第一部分192a和第二部分192b的方法200相对应的流程图。
在一些实施方式中，使用图1A所示的可加压工具装置100的实施例来执行方法200的操作。在这些实施方式中，方法200可以包括将囊状物111定位在物体190和靠背支撑件170之间的步骤(参照图2中的方框202)。当囊状物111内的压力小于囊状物111外侧的压力时，可以执行该定位操作。例如，接触构件120是可压缩的，并且在压缩接触构件120时，可以执行定位操作。
另选地，使用图1B和图1C所示的可加压工具装置100的实施例来执行方法200的操作。在这些实施方式中，方法200可以包括抵靠靠背支撑件170来密封柔性壁111的步骤(参照图2中的方框206)。如图1B和图1C所示，将物体190置于柔性壁120和靠背支撑件170之间的密封空间内。
方法200包括向第一部分192a施加第一力193a(参照图2中的方框210)的步骤。参照图1A所示的实施例，可以使用由柔性壁110形成的囊状物111来施加第一力193a。具体地，施加第一力193a的步骤可以包括加压囊状物111(参照图2中的方框212)，或者更具体地，使加压流体流入到囊状物111中(参照图2中的方框213)。
参照图1B所示的实施例，第一力193a可以包括在柔性壁110的两侧产生压力梯度(参照图2中的方框214)。换句话说，在密封空间和密封空间以外的区域(即，柔性壁110内部与外部)之间产生压力差。操作214可以包括降低密封空间内的压力(参照图2中的方框215)。例如，可以在将密封空间外(例如，压力室101内)的压力保持在恒定水平的同时执行操作215。例如，密封空间外的压力可以是大气压力。
在一些实施方式中，操作214可以包括增加压力室101内压力的步骤(参照图2中的方框218)。换句话说，可以增加密封空间外侧区域的压力。可以在将密封空间内的压力保持在恒定水平的同时执行操作218。在一些实施方式中，密封空间内的压力的恒定水平为大气压力水平。另选地，可以同时执行操作215和操作218。
方法200还包括向第二部分192b施加第二力193b的步骤(参照图2中的方框220)。在一些实施方式中，施加第二力193b的步骤可以包括向接触构件120施加外力195。
参照图1A所示的实施例，可以将接触构件120置于囊状物111内。如果接触构件120是可透过的(如上所述)，则在操作212期间加压囊状物111的步骤还包括除了施加第二力193b之外，还向第二部分192b施加第一力193a。此外，如果囊状物111位于物体190和靠背支撑件170之间(例如，如图1A所示)，则向接触构件施加外力195的步骤可以包括朝向物体190推动靠背支撑件170。
参照图1B所示的实施例，可以使用定位装置184来向接触构件120施加外力195。例如，向接触构件120施加外力195的步骤可以包括朝向靠背支撑件170推动定位装置184。
在一些实施方式中，第一力193a的大小可以不同于第二力193b的大小，例如，如图4A示意性示出。在本实施例中，第一力193a的向量与第二力193b的向量具有相同方向(即，两个力作用在相同方向上)。此外，在该实施例中，物体表面的第二部分192b承受第一力193a与第二力193b的组合(例如，当接触构件120是可透过的时)，该组合可以称为总力193c。
在一些实施方式中，例如，如图4C所示，第一力193a的向量和第二力193b的向量具有相反方向。在该实施例中，物体表面的第二部分192b同样承受第一力193a和第二力193b的组合(例如，当接触构件120是可透过的时)，该组合可以称为总压力193c，但是总力193c小于第一力193a。
在一些实施方式中，在施加第二力193b之前，接触构件120远离柔性壁110放置。另选地，接触构件120可以附接到柔性壁110。该附接特征允许实现第一力193a与第二力193b的向量具有相反方向(例如，接触构件120可以将一部分柔性壁110从物体190拉开)。
在一些实施方式中，例如，如图1B和图1C所示，表面190的第二部分192b包括角部。该角部可能需要比例如物体表面的平面部分更大的力。该额外力可以用于防止角部的桥接。
在一些实施方式中，在操作210期间施加第一力193a的步骤和在操作220期间施加第二力193b的步骤在时间上重叠。此外，这两个操作可以呈交错时间。例如，可以在施加第一力193a之前施加第二力193b。
在一些实施方式中，方法200还包括改变第一力193a或第二力193b的步骤(参照图2中的方框230)。可以在施加第一力193a和第二力193b的同时执行操作230。换句话说，可以同时执行操作210、220、230。在一些实施方式中，操作230包括改变第一力193a(参照图2中的方框232)，而第二力193b可以保持相同。通过图4A到图4B的过渡来例示该实施例并且该实施例可以包括例如使加压流体流入到囊状物111中。在一些实施方式中，操作230包括改变第二力193b(参照图2中的方框234)，而第一力193a可以保持相同。
在一些实施方式中，方法200包括接收传感器输入的步骤(参照图2中的方框228)。在这些实施方式中，在操作230期间改变第一力193a和/或第二力193b的步骤可以基于该传感器输入来执行。在一些实施方式中，传感器输入包括：压力输入、温度输入以及视觉输入中的一个或多个。
方法200可以用于控制向物体190的两个表面192'和192"的不同部分施力。方法200可以包括将由第一柔性壁110a形成的囊状物111定位在由物体190和靠背支撑件170形成的腔室171内的步骤。囊状物111可以包括腔室，该腔室具有置于其中的第一接触构件120a。
可以抵靠物体190或靠背支撑件170来密封第二柔性壁110b，以继续方法200。物体190置于第二柔性壁110b和靠背支撑件170之间。方法200还包括使用第一柔性壁110a来向物体190的第一表面192'的第一部分192a'施加第一力193a的步骤。如上所述，施加第一力193a的步骤可以包括加压囊状物。
可以使用第一柔性壁110a来向第一表面192’的第二部分192b’施加第二力193b，以继续方法200。第二部分192b'与第一接触构件120a相对应。此外，第二部分192b'可以是物体190的角部191c，从而需要与例如第一部分192a'不同的力。
方法200还可以包括使用第二柔性壁110b来向第二表面192"的第三部分192a"施加第三力193c的步骤。第三部分192a"可以与第二接触构件120b相对应。施加第三力193a的步骤可以包括向第二接触构件120b施加外力195。
最后，方法200还可以包括使用第二柔性壁110b来向物体190的第二表面192"的第四部分192b"施加第四力193d的步骤。施加第四力193d的步骤可以包括在第二柔性壁110b的两侧上施加压力。例如，可以加压图3所示的压力室101。
本发明还涉及不与权利要求相混淆的以下条款。
A1、一种控制向物体(190)的表面的第一部分(192a')和第二部分(192a")施力的方法(200)，该方法(200)包括以下步骤：
向物体(190)的表面的第一部分(192a')施加第一力(193a)，使用由柔性壁(110b)形成的囊状物(111)来施加第一力(193a)；并且
向物体(190)的表面的第二部分(192a")施加第二力(193b)，使用囊状物(111)来施加第二力(193b)。
A2、还提供了段落A1所述的方法(200)，其中，施加第一力(193a)的步骤包括加压囊状物(111)。
A3、还提供了段落A2所述的方法(200)，其中，加压囊状物(111)的步骤包括使加压流体流入到囊状物(111)中。
A4、还提供了段落A1所述的方法(200)，其中，施加第二力(193b)的步骤包括向置于囊状物(111)内的接触构件(120)施加外部压力(195)。
A5、还提供了段落A4所述的方法(200)，
其中，接触构件(120)是可透过的，
其中，施加第一力(193a)的步骤包括加压囊状物(111)，并且
其中，加压囊状物(111)的步骤还包括除了第二力(193b)之外，向物体(190)的表面的第二部分(192a")施加第一力(193a)。
A6、还提供了段落A4所述的方法(200)，其中，接触构件(120)是可压缩的。
A7、还提供了段落A6所述的方法(200)，该方法还包括将囊状物(111)定位在物体(190)和靠背支撑件(170)之间的步骤，其中，在囊状物(111)内的压力小于囊状物(111)外的压力的同时执行定位囊状物(111)。
A8、还提供了段落A7所述的方法(200)，其中，在压缩接触构件(120)的同时执行定位囊状物(111)。
A9、还提供了段落A4所述的方法(200)，该方法还包括将囊状物(111)定位在物体(190)和靠背支撑件(170)之间的步骤，其中，向接触构件(120)施加外力(195)的步骤包括朝向物体(190)推动靠背支撑件(170)。
A10、还提供了段落A4所述的方法(200)，其中，在施加第二力(193b)之前，接触构件(120)远离柔性壁(110b)放置。
A11、还提供了段落A4所述的方法(200)，其中，接触构件(120)附接到柔性壁(110b)。
A12、还提供了段落A11所述的方法(200)，其中，第一力(193a)的向量和第二力(193b)的向量具有基本上相反的方向。
A13、还提供了段落A1所述的方法(200)，其中，第一力(193a)的大小不同于第二力(193b)的大小。
A14、还提供了段落A1所述的方法(200)，其中，表面的第二部分(192a")包括角部。
A15、还提供了段落A1所述的方法(200)，其中，施加第一力(193a)的步骤与施加第二力(193b)的步骤在时间上重叠。
A16、还提供了段落A1所述的方法(200)，其中，施加第一力(193a)的步骤与施加第二力(193b)的步骤在时间上交错。
A17、还提供了段落A1所述的方法(200)，其中，在施加第一力(193a)之前施加第二力(193b)。
A18、还提供了段落A1所述的方法(200)，该方法还包括在施加第一力(193a)和第二力(193b)的同时改变第一力(193a)或第二力(193b)的步骤。
A19、还提供了段落A18所述的方法(200)，该方法还包括接收传感器(186)输入的步骤，其中，基于传感器(186)输入执行改变第一力(193a)或第二力(193b)。
A20、还提供了段落A19所述的方法(200)，其中，传感器(186)输入包括：压力输入、温度输入以及视觉输入中的一个或多个。
根据本发明的另一方面，提供了：
B1、一种可加压工具装置(100)，该工具装置包括：
柔性壁(110b)，该柔性壁(110b)形成囊状物(111)，
该柔性壁(110b)包括内表面，
内表面包括：接触部分(116b)和非接触部分(116a)；和
接触构件(120)，该接触构件(120)接触柔性壁(110b)的内表面的接触部分(116b)，
该接触构件(120)远离柔性壁(110b)的内表面的非接触部分(116a)放置。
B2、还提供了段落B1所述的可加压工具装置(100)，其中，接触构件(120)是可透过的。
B3、还提供了段落B2所述的可加压工具装置(100)，其中，接触构件(120)是可压缩的。
B4、还提供了段落B3所述的可加压工具装置(100)，其中，接触构件(120)选自包括以下部件的组：开孔泡沫(122)和弹簧(124)。
B5、还提供了段落B1所述的可加压工具装置(100)，其中，接触构件(120)附接到内表面的接触部分(116b)。
B6、还提供了段落B1所述的可加压工具装置(100)，其中，接触构件(120)的接触内表面的接触部分(116b)的表面是非平面的。
B7、还提供了段落B1所述的可加压工具装置(100)，其中，柔性壁(110b)由弹性材料形成。
B8、还提供了段落B1所述的可加压工具装置(100)，该可加压工具装置(100)还包括：控制器(180)和阀(130)，该控制器(180)以通信方式耦合到用于控制囊状物(111)内的压力的阀(130)。
B9、还提供了段落B8所述的可加压工具装置(100)，该可加压工具装置(100)还包括以通信方式耦合到控制器(180)的传感器(186)，其中，传感器(186)选自由以下部件组成的组：压力传感器(186)、温度传感器(186)以及视觉传感器(186)，其中，控制器(180)被构造为基于传感器(186)的输入控制囊状物(111)内的压力。
B10、还提供了段落B1所述的可加压工具装置(100)，该可加压工具装置(100)还包括：控制器(180)和靠背支撑件(170)，该控制器(180)以通信方式耦合到用于控制压缩接触构件(120)的靠背支撑件(170)。
结论
虽然出于清晰理解目的已描述了上述概念和某些细节，但是阅读上述公开之后，显而易见的是，可以在所附权利要求书的范围内实行某些修改和变型。应当注意的是，存在多种实施方法和系统的替代方式。因此，本实施例应被视为是说明性而非限制性的。
在以上说明中，阐明了若干具体细节，以提供对所公开概念的透彻了解，所公开概念无需部分或全部这些细节即可实现。在其他实例中，已省略了公知设备和/方法的细节，以避免不必要地模糊本公开。虽然结合具体实施例描述了一些概念，但应该理解的是，这些实施例并不旨在限定性的。

Claims (18)

1.一种控制向物体（190）的表面的第一部分（192a'）和第二部分（192a"）施力的方法（200），所述方法（200）包括以下步骤：
通过加压由柔性壁（110b）形成的囊状物（111）来向所述物体（190）的所述表面的所述第一部分（192a'）施加第一力（193a）；并且
通过向置于所述囊状物（111）内的可透过的接触构件（120）施加外力（195）来向所述物体（190）的所述表面的所述第二部分（192a"）施加第二力（193b），其中，所述物体（190）的所述表面的所述第二部分（192a"）还被施加所述第一力（193a）。
2.根据权利要求1所述的方法（200），其中，加压所述囊状物（111）的步骤包括使加压流体流入到所述囊状物（111）中。
3.根据权利要求1所述的方法（200），其中，所述接触构件（120）是可压缩的。
4.根据权利要求3所述的方法（200），该方法还包括将所述囊状物（111）定位在所述物体（190）和靠背支撑件（170）之间的步骤，其中，在所述囊状物（111）内的压力小于所述囊状物（111）外的压力的同时执行定位所述囊状物（111）。
5.根据权利要求4所述的方法（200），其中，在压缩所述接触构件（120）的同时执行定位所述囊状物（111）。
6.根据权利要求1所述的方法（200），所述方法（200）还包括将所述囊状物（111）定位在所述物体（190）和靠背支撑件（170）之间的步骤，其中，向所述接触构件（120）施加所述外力（195）的步骤包括朝向所述物体（190）推动所述靠背支撑件（170）。
7.根据权利要求1所述的方法（200），其中，在施加所述第二力（193b）之前，所述接触构件（120）远离所述柔性壁（110b）放置。
8.根据权利要求1所述的方法（200），其中，所述接触构件（120）附接到所述柔性壁（110b）。
9.根据权利要求8所述的方法（200），其中，所述第一力（193a）的向量和所述第二力（193b）的向量具有基本上相反的方向。
10.根据权利要求1所述的方法（200），其中，所述第一力（193a）的大小不同于所述第二力（193b）的大小。
11.根据权利要求1所述的方法（200），其中，施加所述第一力（193a）的步骤与施加所述第二力（193b）的步骤在时间上重叠。
12.根据权利要求1所述的方法（200），其中，施加所述第一力（193a）的步骤与施加所述第二力（193b）的步骤在时间上交错。
13.根据权利要求1所述的方法（200），所述方法还包括在施加所述第一力（193a）和所述第二力（193b）的同时，改变所述第一力（193a）或所述第二力（193b）的步骤。
14.一种可加压工具装置（100），所述工具装置（100）包括：
柔性壁（110b），所述柔性壁（110b）形成囊状物（111），所述柔性壁（110b）包括内表面，所述内表面包括：接触部分（116b）和非接触部分（116a）；和
接触构件（120），所述接触构件（120）接触所述柔性壁（110b）的所述内表面的所述接触部分（116b），以通过向所述接触构件（120）施加外力（195）来向所述接触部分（116b）施加第二力（193b），所述接触构件（120）远离所述柔性壁（110b）的所述内表面的所述非接触部分（116a）放置，所述囊状物（111）内的压力使得所述非接触部分（116a）被施加第一力（193a），其中，所述接触构件（120）是可透过的，使得除了所述第二力（193b），所述第一力（193a）也被施加到所述接触部分（116b）。
15.根据权利要求14所述的可加压工具装置（100），其中，所述接触构件（120）是可压缩的。
16.根据权利要求14所述的可加压工具装置（100），其中，所述接触构件（120）附接到所述内表面的所述接触部分（116b）。
17.根据权利要求14所述的可加压工具装置（100），所述工具装置（100）还包括：控制器（180）和阀（130），所述控制器（180）以通信方式耦合到所述阀（130），用于控制所述囊状物（111）内的所述压力。
18.根据权利要求14所述的可加压工具装置（100），所述工具装置（100）还包括：控制器（180）和靠背支撑件（170），所述控制器（180）以通信方式耦合到所述靠背支撑件（170），用于控制所述接触构件（120）的压缩。
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