CN114536944A - 用于制造复合层压件部件的连续移动流水线 - Google Patents

用于制造复合层压件部件的连续移动流水线 Download PDF

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CN114536944A CN202111351297.2A CN202111351297A CN114536944A CN 114536944 A CN114536944 A CN 114536944A CN 202111351297 A CN202111351297 A CN 202111351297A CN 114536944 A CN114536944 A CN 114536944A
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Abstract

涉及用于制造复合层压件部件的连续移动流水线。具体地提供了一种用于制造复合层压件部件的系统，该系统包括：多个作业区，在所述多个作业区中对部件执行操作；多个工具，所述多个工具能够沿着穿过所述多个作业区中的各个作业区的流水线连续移动；层压机，该层压机位于所述多个作业区中的至少一个作业区中，并且该层压机被配置成在工具上施加复合材料；以及控制器，该控制器用于控制工具的移动以及层压机的操作。

Description

用于制造复合层压件部件的连续移动流水线
技术领域
本公开总体上涉及制造复合层压件部件(composite laminate part)，更特别地涉及在连续移动流水线(line)中制造部件的系统和方法。
背景技术
复合层压件部件的大量生产通常是在固定位置使用分批处理来执行的。例如，可以将单个层压机(诸如自动纤维铺放机)用于将一批相同的部件一次一个地敷设(layup)在位于生产设施内的静止单元中的心轴(mandrels)上。这导致生产占地面积和心轴利用的低效使用。另外，由于检测一批部件中的部件不合格困难且耗时，因此质量控制变得更具挑战性。
因此，期望消除复合层压件部件的分批处理的低效率，同时通过使用连续生产线来促进改进的质量控制。
EP 3653369 A1的摘要陈述了一种制造系统，该制造系统包括多个层压端头和端头移动系统，该端头移动系统限定了连续的环形层压路径，该连续的环形层压路径被配置成沿着层压路径连续地移动层压端头。该制造系统还包括沿着层压路径的一部分定位的至少一个层压心轴。这些层压端头被配置成，当层压端头通过端头移动系统移动通过层压路径的一圈(revolution)或更多圈以敷设复合层压件时，将敷层材料分配到设施至少一个层压芯轴上或者分配到被预先施加到层压芯轴上的敷层材料上。
US 2012/006475 A1的摘要陈述了：“一种用于自动化制造具有至少一个层的延长复合材料部件的方法和装置。该方法包括以下步骤：通过在第一方向上沿着模具展开而在模具上堆放(deposit)具有分离地附接至衬底带上的复合材料层的组件；以及在第一方向上将该组件的一部分成形和压紧(compacting)到模具上。将组件部分地成形为模具的形状，然后将组件的剩余部分在与第一方向相反的第二方向上成形并压紧，以使组件完全成形为模具的形状。然后，通过沿第二方向展开衬底带，将衬底带从被固定至模具的复合材料层剥离，从而将组件分离”。
发明内容
本公开总体上涉及复合层压件部件的大量生产，更具体地涉及用于生产这些部件的连续移动流水线。
根据一个方面，提供了用于制造复合层压件部件的系统。该系统包括多个作业区，在所述多个作业区中对部件执行操作。设置多个工具，所述多个工具能够沿着穿过所述多个作业区中的各个作业区的流水线连续移动。将层压机定位在所述多个作业区中的至少一个作业区中，并且将该层压机配置成在工具上施加复合材料。提供了控制器，该控制器用于控制平台的移动以及层压机的操作。
根据另一方面，提供了用于制造复合层压件部件的系统。该系统包括：多个移动平台；以及移动流水线动力总成(powertrain)，该移动流水线动力总成被配置成，使移动平台连续地移动通过多个作业区中的各个作业区。该系统还包括：至少一个工具，所述至少一个工具被承载于所述多个移动平台中的各个移动平台上；以及至少一个层压机，所述至少一个层压机位于所述多个作业区中的各个业区中，并且该层压机被配置成在工具上施加复合材料。将控制器配置成，协调层压机彼此的操作。
根据另一方面，提供了一种制造复合层压件部件的方法。所述方法包括以下步骤：沿着穿过多个作业区中的各个作业区的流水线移动多个工具。所述方法包括以下步骤：随着工具沿着穿过所述多个作业区中的各个作业区的流水线的移动，使用自动化层压机在所述多个作业区中的各个作业区处的工具上敷设所述部件中的各个部件的一部分。
根据另一方面，提供了一种制造复合层压件部件的方法，所述方法包括以下步骤：沿着穿过多个作业区的流水线移动多个工具。所述方法还包括以下步骤：使用位于至少作业区中的层压机来铺设部件的至少一部分；以及在已经铺设部件之后在所述多个作业区中的一个作业区中对该部件执行作业。
用于制造复合层压件部件的连续移动流水线的优点之一是，可以实现更高的生产率，同时增加生产设备(诸如层压机和心轴)的利用率。另一优点是可以更好地利用地面空间。进一步的优点是可以更快地检测部件不合格，并且在制造过程进行调整，从而减少部件返工和/或废料。
该特征、功能以及优点可以在本公开的不同示例中独立实现，或者可以在可以参照下列描述和附图看到进一步细节的其它示例中组合。
本公开还包括下面列举的示例：
1.一种用于制造复合层压件部件的系统，所述系统包括：
多个作业区，在所述多个作业区中对所述部件执行操作；
多个工具，所述多个工具能够沿着穿过所述多个作业区中的各个作业区的流水线连续移动；
层压机，所述层压机位于所述多个作业区中的至少一个作业区中，并且所述层压机被配置成在所述工具上施加复合材料；以及
控制器，所述控制器用于控制所述工具的移动以及所述层压机的操作。
2.根据示例1所述的系统，所述系统还包括：
多个平台，所述多个平台能够沿着穿过所述多个作业区中的各个作业区的所述流水线连续移动，并且
其中，所述多个工具被分别承载于所述多个平台上。
3.根据示例1或2所述的系统，其中，所述层压机被配置成，将所述复合材料带以不同的角度取向施加在所述工具上。
4.根据示例2或3所述的系统，所述系统还包括：
多个层压机，所述多个层压机分别位于所述多个作业区中的相邻作业区中，其中，
所述控制器被配置成，协调所述多个层压机的操作，使得随着所述平台在所述多个作业区中的相邻作业区之间移动，所述多个作业区中的所述相邻作业区中的所述层压机正在所述工具中的一个工具上施加复合材料。
5.根据示例2至4中的任一示例所述的系统，所述系统还包括：
导向装置，所述导向装置用于沿着穿过所述多个作业区中的各个作业区的所述流水线导引所述平台的移动，其中，
所述平台与所述导向装置联接。
6.根据示例2至5中的任一示例所述的系统，其中，所述多个平台中的各个平台是自动化导引载具。
7.根据前述示例中的任一示例所述的系统，其中，所述层压机包括：
机器人操纵器，所述机器人操纵器是由所述控制器操作的；以及
材料施加头，所述材料施加头被安装在所述机器人操纵器上，并且所述材料施加头被配置成，在所述工具上施加所述复合材料带。
8.根据示例7所述的系统，其中，所述机器人操纵器是关节臂机器人和龙门机器人中的一种。
9.根据示例2至8中的任一示例所述的系统，所述系统还包括多个传感器，所述多个传感器分别位于所述多个作业区中，并且各传感器被配置成感测所述多个平台中的一个平台的移动。
10.根据示例2至9中的任一示例所述的系统，所述系统还包括：
程序，所述程序被所述控制器用于协调所述多个平台沿着所述流水线的移动与所述多个层压机的操作。
11.根据前述示例中的任一示例所述的系统，其中，所述多个作业区中的相邻作业区中的所述层压机分别被配置成，将所述复合材料带以相同的角度取向施加在所述工具上。
12.一种制造复合层压件部件的方法，所述方法包括以下步骤：
沿着穿过多个作业区中的各个作业区的流水线移动多个工具；以及
随着所述工具沿着穿过所述多个作业区中的各个作业区的流水线的移动，使用自动化层压机在所述多个作业区中的各个作业区处的所述工具上敷设所述部件中的各个部件的一部分。
13.根据示例12所述的方法，其中，敷设所述部件中的各个部件的一部分的步骤包括：使用所述多个作业区中的不同作业区中的所述层压机，将复合材料带以不同的角度取向施加在所述工具上。
14.根据示例12或13所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
将所述多个工具分别放置在多个平台上；以及
沿着穿过所述多个作业区中的各个作业区的所述流水线移动所述平台。
15.根据示例14所述的方法，其中，连续执行沿着所述流水线移动所述多个工具的步骤，使得所述多个工具连续移动通过所述作业区。
16.根据示例12至15中的任一示例所述的方法，其中，使用所述多个作业区中的各个作业区处的所述自动化层压机的步骤包括：
在所述工具上方移动材料施加头；
随着所述工具在移动通过所述作业区，使用所述材料施加头在所述工具上方铺设复合材料。
17.根据示例12至16中的任一示例所述的方法，其中，敷设所述部件中的各个部件的一部分的步骤包括：随着所述工具沿着相邻作业区之间的流水线移动，同时使用位于所述相邻作业区中的层压机在所述多个工具中的一个工具的不同部件上铺设复合材料。
18.根据示例12至17中的任一示例所述的方法，其中，敷设所述部件中的各个部件的一部分的步骤包括：在所述作业区内的一点处，使用所述层压机在工具的前缘上铺设复合材料；以及在所述作业区内的另一点处，使用所述层压机在所述工具的后缘上铺设复合材料。
19.根据示例12至18中的任一示例所述的方法，其中，敷设所述部件中的各个部件的一部分的步骤包括：
在工具的前缘传递到流水线中的下一个作业区之前，使用作业区中的层压机在所述工具上铺设复合材料；以及继续铺设复合材料直至输送工具的后缘。
20.根据示例14至19中的任一示例所述的方法，其中，移动所述平台的步骤包括：沿着所述流水线自动导引所述平台。
21.根据示例12至20中的任一示例所述的方法，其中，沿着所述流水线移动所述多个工具的步骤包括：沿着U形路径移动所述多个工具。
22.根据示例12至20中的任一示例所述的方法，其中，所述沿着所述流水线移动所述多个工具的步骤包括：沿着之字形路径移动所述多个工具。
23.根据示例12至22中的任一示例所述的方法，其中，沿着所述流水线移动所述多个工具的步骤包括：沿着环形路径移动所述多个工具。
24.根据示例14至23中的任一示例所述的方法，其中：
移动所述平台的步骤包括：沿着所述流水线导引所述平台；以及
敷设所述多个部件中的各个部件的一部分的步骤包括：协调所述层压机的操作与所述多个平台沿着所述流水线的移动。
25.根据示例14至23中的任一示例所述的方法，其中：连续执行沿着所述流水线移动所述多个平台的步骤，使得所述多个平台沿着所述流水线连续移动通过所述作业区。
26.一种用于制造复合层压件部件的系统，所述系统包括：
多个移动平台；
移动流水线动力总成，所述移动流水线动力总成被配置成，使所述多个移动平台连续地移动通过多个作业区中的各个作业区；
至少一个工具，所述至少一个工具被承载于所述多个移动平台中的各个移动平台上；
至少一个层压机，所述至少一个层压机位于所述多个作业区中的各个业区中，并且所述至少一个层压机被配置成在工具上施加复合材料；以及
控制器，所述控制器被配置成，协调所述多个层压机彼此的操作。
27.根据示例26所述的系统，其中，所述控制器被配置成，协调所述移动流水线动力总成的操作与所述多个层压机的操作。
28.根据示例26或27所述的系统，其中，所述多个移动平台中的各个移动平台是自动化导引载具。
29.根据示例26至28中的任一示例所述的系统，所述系统还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成感测所述多个移动平台中的所述至少一个移动平台的位置。
30.一种制造复合层压件部件的方法，所述方法包括以下步骤：
沿着穿过多个作业区的流水线移动多个工具；
随着所述工具移动通过所述多个作业区，使用位于所述多个作业区中的层压机敷设所述部件的至少一部分；以及
在已经铺设部件之后在所述多个作业区中的一个作业区中对该部件执行作业。
31.根据示例30所述的方法，所述方法包括以下步骤：将所述多个工具分别放置在多个平台上，其中，移动所述多个工具的步骤包括：沿着穿过所述多个作业区的所述流水线移动所述多个平台。
32.根据示例30或31所述的方法，其中，使用所述层压机敷设所述部件的所述至少一部分的步骤包括：随着所述工具移动通过所述作业区，在所述工具上方移动材料施加头。
33.根据示例30至32中的任一示例所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
使用位于所述多个作业区中的一个作业区中的层压机敷设所述部件的至少一部分，同时所述多个作业区中的另一相邻作业区中的层压机正在敷设所述部件的另一部分。
34.根据示例30至33中的任一示例所述的方法，其中，所述多个作业区中的相邻作业区中的层压机分别在具有不同的取向的所述工具上铺设复合材料带。
35.根据示例30至34中的任一示例所述的方法，其中，对所述部件执行作业的步骤包括以下项中的至少一个：
压实(debulking)所述部件，
压紧所述部件，
模制所述部件，
固化所述部件，
修整所述部件，
检查所述部件，
返工所述部件，以及
处理所述部件的表面。
附图说明
例示性示例的新颖特征受信任特性在所附权利要求中加以阐述。然而，当结合附图阅读时，通过参照本公开的例示性示例的下列详细描述将最佳地理解例示性示例，以及优选使用模式、进一步的目的及其特征，其中：
图1是例示用于制造复合层压件部件的连续移动流水线的例示性框图。
图2至图4是连续移动流水线的不同布局的例示图。
图5是沿着连续移动流水线的作业区的一个示例的例示性立体图，该流水线采用关节臂机器人用于材料铺设。
图6是沿着连续移动流水线的作业区的另一示例的例示性立体图，该流水线采用龙门机器人用于材料铺设。
图7至图11是执行层压操作的三个相邻作业区的流例示性图解平面图，示出部件渐进移动通过作业区。
图12是总体上示出连续移动流水线的控制组件的例示性框图。
图13是连续移动流水线的另一示例的例示性框图。
图14是使用连续移动流水线制造复合层压件部件的方法的一个示例的例示性流程图。
图15是使用连续移动流水线制造复合层压件部件的方法的另一示例的例示性流程图。
图16是飞行器生成和保养方法的例示性流程图。
图17是飞行器的例示性框图。
具体实施方式
首先，参照图1，使用生产系统20来制造复合层压件部件，该复合层压件部件通常包括纤维增强聚合物的多个层片(ply)(未示出)，例如但不限于碳纤维增强环氧树脂。生产系统20包括沿着连续移动流水线28连续设置的多个作业区22。在该示例中，这些作业区22中的各个作业区包括与机器人操纵器(robotic manipulator)38联接的层压机36，该机器人操纵器38例如可以是但不限于关节臂机器人，或者控制层压机36在作业区22内的移动的龙门机器人。如下将讨论的，在一些示例中，这些作业区22中的一个或更多个作业区可以采用多个层压机36，这些层压机36在同一作业区22内对相同或不同部件彼此协作地操作。此外，在这些作业区22中的相邻作业区中的层压机36的操作同样可以进行协调，使得它们可以随着部件正在这些作业区22中的相邻作业区之间移动，大致同时地敷设同一部件的一部分。
多个平台30形成穿过这些作业区22中的n个作业区中的各个作业区的连续移动流水线28的一部分。这些平台30中的各个平台可以包括能够在该平台上移动和支承工具32(诸如敷层心轴)的任何合适结构。在一个稍后描述的示例中，这些平台30中的各个平台可以是自推进以及自动导引的自动导引载具，而在另一示例中，平台30被安装成沿着诸如轨道52(图5)这样的导向装置(guide)进行移动和驱动。所述部件34中的各个部件可以包括多层纤维增强聚合物敷层，该敷层是随着工具32沿着连续移动流水线28移动通过作业区22，通过层压机36铺设在工具32上的。在一个示例中，这些作业区22中的相邻作业区中的层压机36可以分别被配置成，将复合材料带以相同角度取向施加在工具32上。
生产系统20可以包括装载区24，在该装载区24中，工具32被装载到这些平台30中的一个平台上，以便移动通过作业区22。可以将承载成品部件34的工具32在连续移动流水线28的末端处的卸载区26中从平台30移走。敷层材料可以通过相应的关联敷层材料进给器流水线(feeder line)25以“准时”(JIT：just in time)方式递送至这些作业区22中的各个作业区。
在图1所示的示例中，作业区22是沿着大致直线设置的，并由此连续移动流水线28同样是直的。然而，作业区22的其它几何布置也是可行的。例如，作业区22可以沿着如图2所示的U形路径40、或者如图3所示的之字形路径42、或者如图4所示的环形路径44进行设置。图2至图4所示的路径布置集中了作业区22，从而与图1所示的作业区22的线性路径布置相比减少了地面需求。可以根据需要添加附加的作业区22以增加生产能力和/或作业密度。另选地，根据应用，可以按照需要停用一个或更多个作业区22。在图2所示的示例中，将装载区24定位于连续移动流水线28的开头29，而将卸载区26定位于连续移动流水线28的末端31。可以将诸如敷层心轴的这样工具32(图1)装载到装载区24内的这些平台30中的一个平台上，并且可以在卸载区28中从平台30移走该工具。
类似地，在图3所示的之字形路径示例中，连续移动流水线28同样具有：处于连续移动流水线28的开头29的装载区24，以及处于连续移动流水线28的末端31的卸载区26，在装载区24处装载工具32，而在卸载区26处卸载工具32。在图4所示的环形路径配置44中，可以将装载区24和卸载区26定位在围绕连续移动流水线28的任何地方，而且，工具32的装载和卸载可以在同一作业区22中执行。例如，当平台30进入这些作业区22中的一个作业区时，可以将其上具有完成的敷层的工具32从该平台30移走，并且可以将另一工具32装载到同一平台30上，以便随后的层压操作。在图4所示的示例中，环形路径配置44是矩形形状的，然而，根据应用，它可以具有可能是规则或不规则的任何其它形状。在这里还应注意，在一些示例中，可以使连续移动流水线28的移动反向，使得平台30倒退移动。例如，一旦部件34已经在这些作业区22中的一个或更多个作业区内进行了处理，平台30就可以倒退移动以进行附加处理或者返回至装载区24。
在一些示例中，可能期望将平台倒退移动至前一作业区22，这是因为前一作业区22包含专用设备和/或在其它方面更适于执行特定层压操作。将装载区24和卸载区26定位在沿着图4所示的连续移动流水线28配置的任何点处的能力允许更大的处理灵活性，并且可以增加作业密度，同时降低占地面积要求。连续流水线配置是可行的，其非常适合于敷设长的部件。例如，可以使用两组平行的作业区22来敷设较长的部件，其中，在部件敷层沿一个方向移动通过一组作业区22之后，使部件敷层横向移动而非旋转至第二组作业区22，其中，部件敷层沿相反方向移动。随着部件沿相反方向移动通过第二组作业区22，也可以在部件敷层上执行作业。在该后面提及的示例中，在部件敷层移动通过第一组作业区22时，该部件敷层的前部变成在该部件敷层移动通过第二组作业区22时该部件敷层的后部。
现在，将注意力专注于图5，该图例示了执行部件层压的典型作业区22。平台30被安装在导向装置50(诸如工厂地面35上的轨道52)上，用于以受控的速率移动通过作业区22。至少一个传感器46感测平台30沿着连续移动流水线28的位置。位置传感器46产生位置信号，该位置信号被稍后讨论的控制器66(图12)用于协调层压机36的操作以及协调层压机的操作与部件34的移动。在该示例中，层压机36包括被安装在关节臂机器人48上的材料施加头54。该材料施加头54将诸如复合带或丝束(tows)(未示出)这样的复合材料带铺设在诸如心轴的这样工具32上。如本文所使用的，术语在工具32上施加或铺设复合材料包括：在已经被铺设在工具32上的下方层片上铺设复合材料。如下面将更详细地讨论的，层压机36可以在工具32上铺设整个层片。另选地，层压机36可仅铺设层片的一部分。而且，层压机36可以铺设层片的一部分，而连续移动流水线28中的毗连(adjoining)作业区22中的层压机36同时铺设同一层片的另一部分。复合材料带可以具有不同的角度取向。
一旦层压机36已经将层片的一部分或全部铺设在工具32上，该层压机36就可以在足够的时间内返回至它所位于的作业区22的开头(前缘)处的起始位置，以开始将复合材料铺设在下一在线工具32上。一旦层压机36返回至其起始位置，该层压机36就可以开始在下一在线工具32上铺设层片的一部分，该下一在线工具已经到达该层压机的作业区22内或者处于从相邻作业区22过渡的工序(process)中。如下面将更详细地讨论的，使层压机36的操作与平台30沿着连续移动流水线28的移动协调或同步。此外，相邻作业区22中的层压机36的操作也进行协调，使得防止相邻层压机36彼此碰撞或者以其它方式干扰。
图6例示了如下作业区22，其中，层压机36包括被安装在龙门机器人56上的材料施加头54。材料施加头54在龙门56上竖直和横向移动。将龙门56安装成在高架导轨(rail)60上纵向移动，该高架导轨60又安装在横向隔开的支承件58上。在该示例中，支承部件34的平台30在材料施加头54下方沿着轨道52或类似的导向装置50连续地移动。随着平台30沿着轨道52连续移动通过层压机36，材料施加头54在工具32上铺设复合材料，同时图12所示的控制器66协调平台30的移动与材料施加头54的移动，并且还协调层压机彼此的操作。如在图5所示的示例中，在一些实施方式中，图6所示的层压机36可以铺设层片的全部或者仅一部分，而毗连作业区中的类似层压机36同时铺设同一层片的另一部分。
现在，将注意力专注于图7至图11，这些图例示了如何利用连续移动流水线28以及被设置在相邻作业区22中的多个层压机36以提高的生产效率来制造复合层压件部件34。示出了三个示例性的相邻作业区22a、22b、22c，它们分别包含三个层压机36a、36b、36c。层压机36a、36b、36c分别包括被安装在龙门机器人56上的复合材料施加头54a、54b、54c，这些龙门机器人56皆可在对应的作业区22内沿着轨道60移动。层压机36a、36b、36c中的各个层压机在穿过连续移动流水线28上的这些作业区的部件34a上铺设层片的全部或仅一部分。为了简化例示，图7至图11中未示出支承部件34a的平台30。在图7至图11中，作业区22a、22b、22c的长度大致相等，然而，在其它示例中，所述作业区22中的这些作业区和其它作业区可以不具有相等的长度。此外，平台30(图7至图11未示出)可以不以恒定速率沿着连续移动流水线28移动。而相反，平台30移动通过作业区22的速率可以改变。例如，平台30可以以比将部件34运送通过作业区22a的速率快的速率运送该部件34通过作业区22b，而平台30可以以比将部件34运送通过作业区22a的速率慢的速率运送该部件34通过作业区22c。
在图7中，可以看出，层压机36a随着部件34a从左向右移动通过作业区22a而处于在该部件上铺设复合材料的工序中。随着部件34a开始进入作业区22a、或者在当部件34a处于作业区22a内时的任何点、或者当部件34a从作业区22a过渡至作业区22b时，层压机36a可以开始在部件34a上铺设复合材料。因此，如图7所示，过渡至下一作业区22涉及材料施加头54a和54b在部件34上铺设材料的经协调的移动。这种协调还涉及避免任何干扰，诸如相邻的材料施加头54a、54b之间的碰撞。随着材料施加头54b在前缘上开始新的层片，在材料施加头54b朝着后缘进展之前，材料施加头54a可以在前缘上开始最后一个层片。在另一示例中，材料施加头54a可以敷设部件34a的顶部的后部，而材料施加头54b从接头向前敷设材料。材料施加头54a和54b与部件34之间的其它类型的层压件放置也是可行的。
图8示出了部件34a已经沿连续移动流水线28前进，使得它横跨作业区22a的一部分和作业区22b的一部分。随着部件34a从作业区22a传递至作业区22b，层压机36b开始在部件34a上铺设复合材料，同时层压机36a也在部件34a上铺设复合材料。因此，作业区22中的层压机36a可以在部件的一部分上铺设复合材料，而毗连作业区22中的层压机36b可以在该部件的另一部分上铺设复合材料。在一些应用中，层压机36b可以铺设下一层片的一部分，而在其它应用中，层压机36b可以完成由层压机36a部分地铺设的层片的铺设。正被敷设的层压件的取向从作业区22到作业区22可以不同。因此，例如，在作业区22a中施加的材料的取向可以是0度，并且在作业区22b中，材料的取向可以是45度，而在作业区22c中，材料的取向可以是90度。正被施加的复合材料的取向可以在这些作业区22中的任一作业区中具有任何角度取向。换句话说，这些作业区22中的不同作业区中的层压机36可以将复合材料带以不同角度取向施加在工具上。如前所示，对层压机36的操作和移动进行协调，以使它们可以同时在同一部件34上铺设复合材料，而不会彼此干扰或碰撞。
图9示出了部件34a已经从左向右进一步前进到作业区22b中，其中，层压机36b完成在部件34a上铺设复合材料。同时，第二部件34b已经进入作业区22a，其中，层压机36a开始在部件34b上铺设复合材料。
在图10中，部件34a和34b都已经沿连续移动流水线28从左向右前进，并且部件34a已经被部分地过渡到作业区22c中，其中，层压机36c开始在部件34a上铺设复合材料，而层压机36b正在完成在部件34a上铺设复合材料。在部件34b进入作业区22a之前、或者在当部件34b处于作业区22a内时的任何点、或者当部件34b从作业区22a过渡至作业区22b时，层压机36a可以开始在部件34b上铺设复合材料。因此，可以再次看出，过渡至下一作业区22涉及材料施加头54b和54c在部件34a上铺设材料的经协调的移动。随着材料施加头54c在前缘上开始新的层片，在材料施加头54c朝着后缘进展之前，材料施加头54b可以在前缘上开始最后一个层片。在另一示例中，材料施加头54b可以敷设部件34a的顶部的后部，而材料施加头54c从接头向前敷设材料。材料施加头54b和54c与部件34a之间的其它类型的层压件放置也是可行的。当层压机36b完成了在部件34a上铺设复合材料时，该层压机36b返回至作业区22b的开头，以便在下一在线部件34b上铺设复合材料。
在图11中，可以看出，部件34a已经完全进入作业区22c，而部件34b已经部分地进入作业区22b。此时，层压机36a和36b都正在部件34b上铺设复合材料。随着附加的部件连续移动通过作业区22a、22b以及22c，该顺序继续，并且对层压机36a、36b、36c的操作以以下方式进行协调：允许两个相邻层压机36以上面结合图8和图10讨论的方式同时在同一部件34上铺设复合材料。在各种情况下，层压机36a、36b、36c返回至其在作业区22的开头(最左侧)处的起始位置，以便开始在下一在线部件34上铺设复合材料。
现在，将注意力专注于图12，该图大致地例示了生产系统20(图1)的控制组件。控制器66协调和控制层压机36的操作以及平台30沿着连续移动流水线28的移动。在由一个作业区22中的层压机36施加层片的一部分并且由相邻作业区22中的层压机36施加同一层片的另一部分的示例中，控制器66还协调层压机36的操作。控制器66可以包括与合适的存储器70以及控制程序72联接的计算机68。在一个示例中，平台30可以由移动流水线动力总成(moving line powertrain)74沿着连续移动流水线28进行驱动，该移动流水线动力总成74是由控制器66控制的。在该示例中，平台30可以包括将平台30与外部实用源82联接的适当实用连接(utility connection)84(诸如商业可获的快速连接83)，该实用连接84可以包括电气、气动以及液压快速断开连接。在其它示例中，如先前提及，平台30可以包括可以具有车载实用工具的自动化导引车辆(AGV：automated guided vehicle)，以及全球定位系统(GPS)和自动化导引系统86。仍在其它示例中，可以使用激光跟踪器88来控制平台30的移动。将与控制器66联接的合适的位置和/或运动传感器46用于确定平台30以及移动流水线动力总成74的位置。
在先前的示例中，将作业区22专用于层压操作，然而，本文所描述的连续移动流水线图28的原理可以包括在复合层压件部件的生产中通常需要的其它类型的操作。图13例示了连续移动流水线28的示例，其并入了在复合层压件部件的生产中可能需要的多种操作。例如，作业区22可以包括：涉及对工具32进行清洁或者向工具32施加涂层的工具制备90，随后工具32在平台30上被运输至一个或更多个作业区22，在那里形成层压操作92。然后，可以在连续移动流水线28上将完全敷设的部件34递送至下游作业区22，在那里执行部件布局的压实94和压紧96。
可以通过使用例如但不限于真空袋的真空压紧(vacuum compaction)来执行部件34的压实94。也可以使用利用真空袋或者真空袋和均衡压力用覆盖板(caul plate)的真空压紧来执行压紧96部件34。此外，部件34可以在附加作业区中进行处理，在那里可以执行模制(molding)98部件、固化(curing)100、修整(trimming)102、检查(inspection)104、返工(rework)106和/或表面处理108的操作。可以使用固化前成形(precure forming)，和/或在工具32的一侧之间的模制组合，和/或在工具32的一侧与在工具32的另一侧上的均衡压力用覆盖板之间的模制组合，来执行模制98部件34。可以使用高压釜或高压釜外处理来执行固化100部件34。已固化部件34的固化后修整102可以在从工具32移走部件34之前或之后进行。在一些应用中，修整工序可以涉及在部件34固化之前对其进行一种类型的质量修整，接着是在部件34已经固化之后进行更具体的修整。部件34的检查104可以包括视觉检查以及使用NDI(非破坏性检查)设备的检查。尽管沿着连续移动流水线28返工106)部件34是可行的，但是在一些情况下，部件34可能不需要返工。在108，可以使用各种技术中的任一技术来处理部件34的一个或更多个表面。例如，表面处理可以涉及密封经修整的边缘和/或对部件34的一个或更多个表面区域喷漆。
图14大致地例示了使用连续移动流水线28制造复合层压件部件的一种方法的步骤。在110开始，将工具32放置在多个平台30中的各个平台上。在112，沿着贯穿多个作业区22中的各个作业区的连续移动流水线移动平台30。在114，随着平台30沿着贯穿这些作业区22中的各个作业区的连续移动流水线的移动，使用自动化层压机36在这些作业区22中的各个作业区处的工具32上敷设所述部件34中的各个部件的一部分。
图15大致地例示了使用连续移动流水线制造复合层压件部件的另一方法的步骤。在116，将工具32放置在平台30上。在118，沿着贯穿多个作业区22的连续移动流水线移动平台30。在120，使用位于这些作业区22中的相邻作业区中的层压机36来敷设部件34的一部分。在122，在已经敷设部件34之后在这些作业区22中的一个作业区中对该部件34执行作业。该作业可以包括：图13所示的操作或工序中的在已经敷设部件34之后的一个或更多个操作或工序。
本公开的示例可以在多种潜在应用中找到用途，特别是在运输行业(例如包括航空航天、船舶、汽车应用)以及和可以使用复合层压件部件的其它应用方面。因此，现在参照图16和图17，本公开的示例可以在如图16所示的飞行器制造和保养方法124以及如图17所示的飞行器126的背景下加以使用。所公开的示例的飞行器应用可以包括由纤维增强聚合物的层压层片形成的多种复合部件和结构。在预生产期间，示例性方法124可以包括飞行器126的规范和设计128以及材料采购130。在生产期间，可以进行飞行器126的部件和子组件制造132以及系统集成134。此后，飞行器126可以经历认证和交付136，以便付诸使用138。当通过客户使用时，对飞行器126安排例行维护和保养138，这也可以包括修改、重新配置、翻新等。可以将所公开的系统和方法用于生成在图16所示出的过程132和134中以及在图17所示出的形成飞机的部件的机架142中所使用的复合层压件部件。
方法124的这些过程中的各个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)来执行或实行。出于本描述的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可以包括但不限于任意数量的厂商、分包商以及供应商；以及运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
如图17所示，根据示例性方法124生产的飞行器126可以包括具有多个系统144的机架142以及内部146。该高级系统144的示例包括以下项中的一个或更多个：推进系统148、电气系统150、液压系统152以及环境系统154。可以包括任何数量的其它系统。尽管示出了航空航天示例，但是可以将本公开的原理应用至诸如船舶和汽车工业的其它工业。
在飞行器制造和保养方法124的这些阶段中的任一或更多个阶段期间，可以采用本文所具体实施的系统和方法。例如，可以以类似于在飞行器126处于使用中时所生产的部件或子组件的方式，来制作或制造与生产过程132相对应的部件或子组件。而且，在生产过程132和134期间，可以例如通过大幅加快飞行器126的组装或者降低飞行器的成本，来利用一个或更多个设备示例、方法示例或其组合。类似地，当飞行器126处于使用中时，可以利用设备示例、方法示例或其组合中的一个或更多个，来例如并且无限制地进行维护和保养140。
如本文所使用的，短语“…中的至少一个”当与列表项目一起使用时，意指可以使用列出的项目中的一个或更多个的不同组合，并且可以需要列表中的每个项目中的仅一个。例如，“项目A、项目B以及项目C中的至少一个”可以包括但不限于：项目A，项目A和项目B，或者项目B。该示例还可以包括项目A、项目B以及项目C，或者项目B和项目C。该项目可以是特殊物体、事物或类别。换句话说，“…中的至少一个”意指任何组合项目，并且项目数可以根据列表使用，但不需要列表中的所有项目。
已经出于例示和描述的目的，呈现了不同的例示性示例的描述，不是旨在排它或按所公开形式限制成这些示例。许多修改例和变型例对于本领域普通技术人员将是显而易见的。此外，与其它例示性示例相比，不同的例示性示例可以提供不同的优点。选择并描述选定的一个多个示例，以便最佳地说明该示例的原理、实践应用，并且使得本领域普通技术人员能够针对具有如适于预期特定用途的各种修改例的各种示例来理解本公开。

Claims (15)

1.一种用于制造复合层压件部件的系统，所述系统包括：
多个作业区，在所述多个作业区中对所述部件执行操作；
多个工具，所述多个工具能够沿着穿过所述多个作业区中的各个作业区的流水线连续移动；
层压机，所述层压机位于所述多个作业区中的至少一个作业区中，并且所述层压机被配置成在所述工具上施加复合材料；以及
控制器，所述控制器用于控制所述工具的移动以及所述层压机的操作。
2.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括：
多个平台，所述多个平台能够沿着穿过所述多个作业区中的各个作业区的所述流水线连续移动，
其中，所述多个工具被分别承载于所述多个平台上。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述层压机被配置成，将复合材料带以不同的角度取向施加在所述工具上。
4.根据权利要求2或3所述的系统，所述系统还包括：
多个层压机，所述多个层压机分别位于所述多个作业区中的相邻作业区中，
其中，所述控制器被配置成，协调所述多个层压机的操作，使得随着平台在所述多个作业区中的相邻作业区之间移动，所述多个作业区中的所述相邻作业区中的所述层压机正在所述多个工具中的一个工具上施加复合材料。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的系统，所述系统还包括：
导向装置，所述导向装置用于沿着穿过所述多个作业区中的各个作业区的所述流水线导引平台的移动，
其中，所述平台与所述导向装置联接。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的系统，其中，所述多个平台中的各个平台是自动化导引载具。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述层压机包括：
机器人操纵器，所述机器人操纵器是由所述控制器操作的；以及
材料施加头，所述材料施加头被安装在所述机器人操纵器上，并且所述材料施加头被配置成，在所述工具上施加复合材料带。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述机器人操纵器是关节臂机器人和龙门机器人中的一种。
9.根据权利要求2至8中的任一项所述的系统，所述系统还包括多个传感器，所述多个传感器分别位于所述多个作业区中，并且各传感器被配置成感测所述多个平台中的一个平台的移动。
10.根据权利要求2至9中的任一项所述的系统，所述系统还包括：
程序，所述程序被所述控制器用于协调所述多个平台沿着所述流水线的移动与所述多个层压机的操作。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述多个作业区中的相邻作业区中的所述层压机分别被配置成，将复合材料带以相同的角度取向施加在所述工具上。
12.一种使用根据前述权利要求中的任一项所述的系统来制造复合层压件部件的方法，所述方法包括以下步骤：
沿着穿过多个作业区中的各个作业区的流水线移动多个工具；以及
随着所述工具沿着穿过所述多个作业区中的各个作业区的流水线的移动，使用自动化层压机在所述多个作业区中的各个作业区处的所述工具上敷设所述部件中的各个部件的一部分。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，敷设所述部件中的各个部件的一部分的步骤包括：使用所述多个作业区中的不同作业区中的所述层压机，将复合材料带以不同的角度取向施加在所述工具上。
14.根据权利要求12或13所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
将所述多个工具分别放置在多个平台上；以及
沿着穿过所述多个作业区中的各个作业区的所述流水线移动所述平台。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，连续执行沿着所述流水线移动所述多个工具的步骤，使得所述多个工具连续移动通过所述作业区。
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