CN116494573A - 用于使复合结构成形的装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于使复合结构成形的装置和系统，该装置包括：能扩展托盘，该能扩展托盘具有成形表面，该成形表面配置成在成形表面上接收层压装料；以及模具传送机，具有多个模具区段，以用于在能扩展托盘以平移速率并相对于模具传送机移动时将层压装料逐渐地推动到由能扩展托盘限定的凹部中，其中，模具传送机相对于能扩展托盘以一角度驱动多个模具区段，并且其中，多个模具区段使层压装料形成为复合结构的形状的至少一部分。

Description

用于使复合结构成形的装置和系统
技术领域
本公开总体上涉及用于使用能扩展托盘形成复合结构的系统和方法，并且更具体地，涉及经由使用能扩展托盘和模具传送机上的多个模具区段沿着移动的生产线制造复合部件。
背景技术
现代飞机设计使用诸如桁条的各种部件以抵抗沿着飞机的机身的弯曲、扭转、剪切和直接载荷。桁条通常由轻质复合材料形成，该轻质复合材料包括例如具有嵌入树脂基质中的纤维的带或织物。使用成形工具处理复合铺设件以限定桁条形状。然而，在成形工具中支撑复合铺设件具有挑战性。例如，一种方法需要用垂直冲压式成形操作使桁条铺设件预成形，然后将其移动到组装线以用于进一步处理。与预成形方法相关的循环时间限制了形成零件的速度。其他方法需要为需要制造的每个零件提供独特的成形工具，从而需要根据需求更换机床。还有一些其他方法可以一次仅形成一个板层，这需要成形设备的多次通过来构建完整的层压件。
需要一种用于沿着连续移动的生产线制造桁条以提高效率的方法。
发明内容
在一个实例中，描述了一种用于使复合结构成形的装置。该装置包括：能扩展托盘，该能扩展托盘具有成形表面，该成形表面配置成在该成形表面上接收层压装料；以及模具传送机，具有多个模具区段。当能扩展托盘以平移速率并相对于模具传送机移动时，多个模具区段将层压装料逐渐地推动到由能扩展托盘限定的凹部中。模具传送机相对于能扩展托盘以一角度驱动多个模具区段。多个模具区段使层压装料形成为复合结构的形状的至少一部分。
在另一实例中，描述了一种用于使复合结构成形的系统。该系统包括：能扩展托盘，该能扩展托盘具有成形表面，该成形表面配置成在该成形表面上接收层压装料；进料组装线，具有层压装料的能扩展托盘定位在进料组装线上；以及模具传送机，具有多个模具区段。进料组装线以平移速率以线性运动移动能扩展托盘。当能扩展托盘以平移速率并相对于模具传送机移动时，多个模具区段将层压装料逐渐地推动到由能扩展托盘限定的凹部中。模具传送机相对于能扩展托盘以一角度驱动多个模具区段。多个模具区段使层压装料形成为复合结构的形状的至少一部分。
在另一实例中，描述了一种用于使复合结构成形的方法。该方法包括：将层压装料施加至能扩展托盘上；以平移速率并相对于包括多个模具区段的模具传送机移动能扩展托盘；以及相对于能扩展托盘以一角度驱动模具传送机上的多个模具区段，以将多个模具区段逐渐更深地驱动到由能扩展托盘限定的凹部中，并且使层压装料形成为复合结构的形状的至少一部分。
已经讨论的特征、功能和优点可以在各种实例中独立地实现，或者可以在其他实例中组合。参考以下描述和附图可以看到实例的进一步细节。
附图说明
在所附权利要求中阐述了被认为是说明性实例的特性的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开的示例性实例的以下详细描述，将最好地理解示例性实例和示例性使用模式、其进一步的目标及其描述，其中：
图1示出了根据示例性实施方式的具有内部腔体的复合结构(例如，桁条)的实例，通过该内部腔体，包括能扩展托盘的心轴可以用于制造。
图2示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构成形的装置的实例的端视图。
图3示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构成形的装置的一部分的立体图。
图4示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构成形的装置的一部分的侧视图。
图5示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构成形的装置的一部分的顶视图。
图6示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构成形的装置的一部分的后视图。
图7示出了根据示例性实施方式的用于形成复合结构100的装置110的一部分的前视图。
图8示出了根据示例性实施方式的模具传送机的另一示例性配置的侧视图。
图9示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构成形的系统的侧面概念图。
图10示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构成形的方法的实例的流程图。
图11示出了根据示例性实施方式的用于与图10中所示的方法一起使用的功能的流程图。
图12示出了根据示例性实施方式的用于与图10中所示的方法一起使用的额外功能的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更全面地描述公开的实例，在附图中示出了一些但不是所有的公开的实例。实际上，可以描述若干不同实例，且不应将其解释为限于本文所阐述的实例。相反，描述这些实例以使得本公开是全面和完整的，并且将本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。
在实例中，一种使复合结构成形的系统和方法包括：将层压装料施加到能扩展托盘上；以平移速率并相对于包括多个模具区段的模具传送机移动能扩展托盘；以及驱动传送机上的多个模具区段。相对于能扩展托盘以一角度驱动多个模具区段，以将模具区段逐渐更深地驱动到由能扩展托盘限定的凹部中，并且使层压装料形成为复合结构的形状的至少一部分。
现在参考附图，图1示出了根据示例性实施方式的具有内部腔体的复合结构100(例如，桁条)的实例，通过该内部腔体，包括能扩展托盘的心轴可以用于制造。在一种布置中，复合结构100可以包括未固化的预浸渍增强带或织物(即，“预浸料”)的多板层铺设件。在示出的布置中，复合结构100包括形成内部桁条腔体104的圆帽形区段102、一对横向延伸的凸缘区段106、以及平坦蒙皮区段108，该平坦蒙皮区段在固化期间与凸缘区段106固结在一起。如本领域普通技术人员将认识到的，替代的桁条几何结构是可能的。
在固化之后，图1中示出的所有部件使复合结构100成形。在本文所描述的实例中，复合结构100使用如参考图2至图9所描述的装置和系统来制造，并且使用气囊填充桁条腔体104以在复合结构100中形成中空梯形空间。
用于复合结构100的示例性复合材料通常是轻质材料，例如预浸料。带或织物可以包括多个纤维(例如石墨纤维)，这些纤维嵌入到基质材料(诸如聚合物，例如环氧树脂或酚醛树脂)中。带或织物可以是单向的或织造的，这取决于所需的增强程度。因此，在制造期间，将预浸料放置到工具或模具上，并且使用部件使预浸料成形为复合结构100的期望形状。复合结构100可以是任何合适的尺寸以提供各种增强程度，并且可以包括任何数量的预浸料板层。
图2示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构100成形的装置110的实例的端视图。装置110包括：能扩展托盘112，具有成形表面114，该成形表面配置成在其上接收层压装料116；以及模具传送机118，具有多个模具区段120，以用于当能扩展托盘112以平移速率并相对于模具传送机118移动时逐渐地将层压装料116推动到由能扩展托盘112限定的凹部122中。模具传送机118相对于能扩展托盘112以一角度驱动多个模具区段120。多个模具区段120使层压装料116形成为复合结构100的形状的至少一部分。
在图2中，示出了装置110的端视图。因此，示出了多个模具区段120中的仅一些模具区段。
装置110还包括具有支撑结构126a和126b的框架124，该支撑结构保持模具传送机118。尽管框架124示出为位于能扩展托盘112上方，但是其他配置也是可能的，诸如框架124安装在能扩展托盘112的侧面上(例如，邻近于能扩展托盘的侧面)。
模具传送机118包括引导杆和轮子，多个模具区段120在该引导杆上旋转。轮子安装在轴128上并由连接至轴128的马达驱动。轮子的运动进而围绕引导杆驱动多个模具区段120。
装置110还包括导轨130a和130b，其中承重卡车(bearing truck)由连接至装置110的马达驱动，并且能扩展托盘112定位在导轨130a和130b的顶部上。当承重卡车由马达驱动时，类似于传送带，能扩展托盘112在模具传送机118下方以线性运动移动。在图2中仅示出了单个能扩展托盘。然而，装置110包括多个能扩展托盘。
图3示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构100成形的装置110的一部分的立体图。图4示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构100成形的装置110的一部分的侧视图。图5示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构100成形的装置110的一部分的俯视图。图6示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构100成形的装置110的一部分的后视图。并且图7示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构100成形的装置110的一部分的前视图。
图3至图7示出了模具传送机118和多个能扩展托盘132。多个能扩展托盘132包括能扩展托盘112。图6中示出的后视图是从模具传送机118的能扩展托盘112由此进入模具传送机118下方的侧面观察的视图。图7中示出的前视图是从模具传送机118的能扩展托盘112由此从模具传送机118下方离开的侧面观察的视图。
如图3和图4所示，模具传送机118包括轮子134和引导杆136。轮子134是可驱动的，以用于使多个模具区段120围绕引导杆136旋转。例如，轮子134可以是具有啮合多个模具区段120的齿的链轮、或者是与多个模具区段120联接的链条或履带。进一步地，轮子134和引导杆136配置成使得模具传送机118相对于多个能扩展托盘132以一角度驱动多个模具区段120。例如，引导杆136的第一端从多个能扩展托盘的成形表面偏移第一距离D1。引导杆136的第二端从多个能扩展托盘的成形表面偏移第二距离D2。第一距离D1大于第二距离D2，使得模具传送机118相对于能扩展托盘112以一角度驱动多个模具区段120。利用该配置，当多个能扩展托盘132以线性运动A在模具传送机118下方移动时，多个模具区段120将层压装料116逐渐压入多个能扩展托盘的凹部中。例如，当能扩展托盘112从轮子134下方并朝向引导杆136的相对端前进时，多个模具区段将层压装料116更深地压入凹部122中。
模具传送机118相对于多个能扩展托盘132驱动多个模具区段120的角度可以根据期望的实施方式而变化。例如，该角度可以是三度、五度、十度等。
在一些实例中，模具传送机118的高度可以在竖直方向(例如，垂直于能扩展托盘112的线性运动A)上移动。在一个实例中，利用联接至模具传送机118的弹簧或气缸被动地控制竖直移动。在另一实例中，竖直移动由马达主动控制。竖直移动可以有助于并适应层压件厚度的变化(例如，板层脱落)。此外或替代地，导轨130a和130b的高度可以通过联接至导轨130a和130b的弹簧、气缸或电动机在竖直方向上移动。
在一些实例中，模具传送机118以与能扩展托盘112的平移速率相同的速率驱动多个模具区段120。作为实例，多个模具区段120和能扩展托盘两者的平移速率可以是六米/分钟。以与能扩展托盘112的平移速率相同的速率驱动多个模具区段120可以帮助减小层压装料116与多个模具区段120之间的剪切。
如图7中所示，能扩展托盘112包括一对托盘构件138a和138b，这对托盘构件是两个单独的块，由于互锁的内部特征，这对托盘构件滑动到彼此中以及彼此远离。在其中该对托盘构件138a和138b互锁在一起的配置中，凹部122是如图2所示的小区域。因此，彼此互锁的一对托盘构件138a和138b在其间限定凹部122。随着该对托盘构件138a和138b滑动分开，凹部122变得更大。因此，该对托盘构件138a和138b是可移动的并相对于彼此平移以用于改变凹部122的尺寸和构造。类似地，多个能扩展托盘132的其他托盘构件包括相应对的托盘构件。
随着能扩展托盘以线性运动A移动，多个模具区段120逐渐地将层压装料116(图3至图7中未示出)推入能扩展托盘的凹部中。随着模部更深地推入能扩展托盘中，凹部在方向B(在图6中示出)上逐渐扩展。方向B垂直于线性运动A。例如，将层压装料116推入能扩展托盘112的凹部122中使得一对托盘构件138a和138b相对于彼此向外移动并使凹部122逐渐地扩展。
图8示出了根据示例性实施方式的模具传送机的另一实例配置的侧视图。如图8所示，模具传送机140包括轮子142和引导杆144。模具传送机140在轮子142与过渡点TP之间相对于多个能扩展托盘132以一角度驱动多个模具区段120。在以一角度驱动多个模具区段120之后，模具传送机140然后相对于多个能扩展托盘132的成形表面以固定高度驱动多个模具区段120，以在层压装料116形成为复合结构100的形状的至少一部分之后增加停留时间。在停留时间期间，多个模具区段120以复合结构100的形状保持层压装料116的位置。
在一些实例中，并非利用具有成角度区段和平坦区段两者的模具传送机，在使多个能扩展托盘移动到模具传送机118下方之后，多个能扩展托盘132可在相对于多个能扩展托盘以固定高度驱动多个模具区段的单独的模具传送机(未示出)下方移动。
在一些实例中，在制造复合结构100之后，复合结构100被离线装箱，然后送入成形站中以用于进一步处理。在这个阶段，复合结构100预成形，并且执行气囊安装、条形件挤出、压紧和固化的额外步骤。因此，在用于制造的一些实例中，复合结构100在等待移动到下一生产阶段的同时保持在不同的生产区域中。
在其他实例中，使用一个系统沿着连续移动的生产线进行高速桁条制造，以连续生产多个复合结构，诸如大约每分钟生产几个。每个复合结构可以包括准备好用于固化的期望长度的桁条封装件。
图9示出了根据示例性实施方式的用于使复合结构成形的系统150的侧面概念图。系统150包括：模具传送机118；多个能扩展托盘132，这些能扩展托盘具有成形表面，该成形表面配置成在成形表面上接收层压装料116；以及进料组装线152，多个能扩展托盘132定位在该进料组装线上。进料组装线152以平移速率以线性运动移动(例如，连续移动)多个能扩展托盘132。在一些实例中，平移速率与模具传送机118驱动多个模具区段120的速率相同。
进料组装线152包括用于制造和随后对层压装料116进行后处理以生产复合结构100的多个不同的站。每个不同的站位于传送带154的一部分上方，该传送带相对于每个站以线性运动移动多个能扩展托盘132中的一些能扩展托盘。
第一站包括层压机156，该层压机将整组板层一次施加到一组能扩展托盘上。整组板层是层压装料116。
传送带154以线性运动(如图9中通过向右的箭头所示)移动多个能扩展托盘132，并且使具有定位在其上的层压装料116的一组能扩展托盘前进到包括模具传送机118的下一站。如所描述的，模具传送机118逐渐地将层压装料116推动到能扩展托盘的凹部中。
传送带154继续以线性运动移动多个能扩展托盘132并使能扩展托盘(现在具有被推动到凹部中的层压装料116)前进到下一站，该下一站包括气囊站158。气囊站158定位在进料组装线152内模具传送机118之后，并且当一组能扩展托盘移动通过气囊站158时，将气囊159施加到层压装料116上，进入由模具传送机118形成的腔体中。
传送带154继续以线性运动移动多个能扩展托盘132并使现在安装有气囊159的能扩展托盘前进到下一站，该下一站包括半径填料站162，该半径填料站在进料组装线152内定位在气囊站158之后。当该组能扩展托盘移动通过半径填料站162时，半径填料163安装到层压装料116中。
间隙或空隙区域可以由层压装料的任何弯曲件的半径形成。这种间隙或空隙区域通常称为“半径填料区域”或“条形件区域”。半径填料站用由复合材料或粘合剂/环氧树脂材料制成并具有大体上三角形横截面的半径填料元件或“条形件”填充半径填料区域或条形件区域，以向此类区域提供额外的结构增强。半径填料163包括碳纤维增强塑料(CFRP)，当能扩展托盘112移动通过半径填料站162时，通过机器将碳纤维增强塑料放置到间隙或空隙中。
传送带154继续以线性运动移动多个能扩展托盘132并使该组能扩展托盘(现在安装有半径填料163)前进到下一站，该下一站包括压实站164，该压实站在进料组装线152内定位在半径填料站162之后。当能扩展托盘移动通过压实站164时，层压装料116压实成完整的封装件。
因此，系统150通过以线性运动连续移动多个能扩展托盘132来操作进料组装线152能够以约每分钟几米的速率制造复合结构。连续移动的组装线能够提高复合加强件的生产速率和制造效率，因为其不涉及任何或者同样多的停止来放置替代工具。
尽管传送带154示出为具有上轨道和下返回轨道，但该实例并非意味着是限制性的。在其他实例中，传送带154可以用转盘传送机(未示出)代替，该转盘传送机移动多个能扩展托盘132。
图10是示出了根据示例性实施方式的使复合结构成形的方法200的实例的流程图。图10中所示的方法200呈现了可以与系统150或与其部件一起使用的方法的实例。此外，关于图10所描述的功能可以由例如上文关于图2至图9所描述的功能和特征补充、替代或组合。此外，装置或系统可以使用或配置成执行图8中所呈现的逻辑功能。
在一个实例中，方法200和图2至图9中所示的特征中的任一者被视为其中使用模具传送机118或本文中所描述的模具传送机中的任一者使复合结构成形的工艺。
在一些情况下，装置和/或系统的部件可以配置为执行功能，使得部件实际上配置和构造(利用硬件和/或软件)成实现这种性能。在其他实例中，装置和/或系统的部件可以布置为适于、能够或适合执行功能，例如当以特定方式操作时。方法200包括如框202至框206中的一个或多个框所示的一个或多个操作、功能或动作。此外，可以根据框202至框206中的一个或多个来执行图11和图12中的框。虽然以按次序地顺序说明框，但这些框也可以并行地和/或以与本文所描述的次序不同的次序执行。此外，期望的实施方式，多个框可以组合成更少的框、划分成附加的框和/或基于移除框。
在实例中，方法200的一个或多个框可以表示在用于控制用于使复合结构100成形的机器人机构的程序代码或电路中。虽然可以使用例如由根据方法200操作的程序代码控制的一个或多个机器人电枢来自动执行方法200及其变型，但是一些任务也可以手动执行。由此，在实例中，可以自动执行关于方法200描述的某些功能，而且可以手动执行其他部分。替代地，可以自动执行方法200的所有框或者可以手动执行方法200的所有框。
在框202处，方法200包括将层压装料116施加到能扩展托盘112上。
在框204处，方法200包括以平移速率并相对于包括多个模具区段120的模具传送机118、140移动能扩展托盘112。在一个实例中，多个模具区段120中的一个模具区段限定与复合结构100的期望形状互补的轮廓。在一些实例中，复合结构100是桁条。
图11示出了根据示例性实施方式的用于与图10中所示的方法200一起使用的功能的流程图。具体地，图11示出了框208，其包括用于驱动模具输送机118、140上的多个模具区段120的实例功能，包括以与能扩展托盘112的平移速率相同的速率驱动多个模具区段120，以减小层压装料116与多个模具区段120之间的剪切。
图12示出了根据示例性实施方式的用于与图10中所示的方法200一起使用的额外功能的流程图。具体地，图12示出了框210，其包括用于在相对于能扩展托盘112以一角度驱动模具传送机140上的多个模具区段120之后相对于能扩展托盘112以固定高度驱动模具传送机140上的多个模具区段120以在层压装料116形成为复合结构100的形状的至少一部分之后增加停留时间的实例功能。
在以下段落中描述了根据本公开的进一步的说明性且非排他性实例：
在根据本公开的一个实例中，一种用于使复合结构(100)成形的装置(110)，该装置包括：能扩展托盘(112)，该能扩展托盘具有成形表面(114)，该成形表面配置为在成形表面上接收层压装料(116)；以及模具传送机(118、140)，具有多个模具区段(120)，以用于在能扩展托盘以平移速率并相对于模具传送机移动时将层压装料逐渐地推动到由能扩展托盘限定的凹部(122)中，其中，模具传送机相对于能扩展托盘以一角度驱动多个模具区段，并且其中，多个模具区段使层压装料形成为复合结构的形状的至少一部分。
可选地，在前面段落的装置中，模具传送机以与能扩展托盘的平移速率相同的速率驱动多个模具区段，以减少层压装料与多个模具区段之间的剪切。
可选地，在前面段落之一的装置中，多个模具区段中的一个模具区段限定与复合结构的期望形状互补的轮廓。
可选地，在前面段落之一的装置中，在相对于能扩展托盘以一角度驱动模具传送机上的多个模具区段之后，模具传送机(140)相对于能扩展托盘以固定高度驱动模具传送机上的多个模具区段，以在层压装料形成为复合结构的形状的至少一部分之后增加停留时间。
可选地，在前面段落之一的装置中，能扩展托盘包括彼此互锁而在其间限定凹部的一对托盘构件(138a、138b)，并且相对于能扩展托盘以一角度驱动多个模具区段使得一对托盘构件相对于彼此向外移动并使凹部逐渐地扩展。
可选地，在前面段落之一的装置中，能扩展托盘可以在模具传送机下方以线性运动移动，并且当能扩展托盘在模具传送机下方以线性运动移动时，多个模具区段使能扩展托盘逐渐地扩展。
可选地，在前面段落之一的装置中，能扩展托盘在垂直于线性运动的方向上是能扩展的。
在根据本公开的另一实例中，一种用于使复合结构(100)成形的系统(150)，该系统包括：能扩展托盘(112)，该能扩展托盘具有成形表面(114)，该成形表面配置成在成形表面上接收层压装料(116)；进料组装线(152)，具有层压装料的能扩展托盘定位在进料组装线上，其中，进料组装线以平移速率以线性运动移动能扩展托盘；以及模具传送机(118、140)，具有多个模具区段(120)，以用于在能扩展托盘以平移速率并相对于模具传送机移动时将层压装料逐渐地推动到由能扩展托盘限定的凹部中，其中，模具传送机相对于能扩展托盘以一角度驱动多个模具区段，并且其中，多个模具区段使层压装料形成为复合结构的形状的至少一部分。
可选地，在前面段落的装置中，模具传送机以与能扩展托盘的平移速率相同的速率驱动多个模具区段，以减少层压装料与多个模具区段之间的剪切。
可选地，在前面段落之一的装置中，多个模具区段中的一个模具区段限定与复合结构的期望形状互补的轮廓。
可选地，在前面段落之一的装置中，复合结构是桁条。
可选地，在前面段落之一的装置中，在相对于能扩展托盘以一角度驱动模具传送机上的多个模具区段之后，模具传送机(140)相对于能扩展托盘以固定高度驱动模具传送机上的多个模具区段，以在层压装料形成为复合结构的形状的至少一部分之后增加停留时间。
可选地，在前面段落之一的装置中，能扩展托盘包括彼此互锁而在其间限定凹部的一对托盘构件(138a、138b)，并且相对于能扩展托盘以一角度驱动多个模具区段使得一对托盘构件相对于彼此向外移动并使凹部逐渐地扩展。
可选地，在前面段落之一的装置还包括气囊站(158)，定位在进料组装线内的模具传送机之后，其中随着能扩展托盘移动通过气囊站，气囊(159)施加到层压装料上。
可选地，在前面段落之一的装置还包括位于进料组装线内的半径填料站(162)，其中当能扩展托盘移动通过半径填料站时，半径填料(163)安装到层压装料中。
在根据本公开的另一实例中，一种用于使复合结构成形的方法(200)，该方法包括：步骤(202)，将层压装料施加到能扩展托盘上；步骤(204)，以平移速率并相对于包括多个模具区段的模具传送机移动能扩展托盘；以及步骤(206)，相对于能扩展托盘以一角度驱动模具传送机上的多个模具区段，以将多个模具区段逐渐更深地驱动到由能扩展托盘限定的凹部中，并且使层压装料形成为复合结构的形状的至少一部分。
可选地，在前面段落的装置中，驱动模具传送机上的多个模具区段包括：步骤(208)，以与能扩展托盘的平移速率相同的速率驱动多个模具区段，以减小层压装料与多个模具区段之间的剪切。
可选地，在前面段落之一的装置中，多个模具区段中的一个模具区段限定与复合结构的期望形状互补的轮廓。
可选地，在前面段落之一的装置中，复合结构是桁条。
可选地，前面段落之一的装置还包括：步骤(210)，在相对于能扩展托盘以该角度驱动模具传送机上的多个模具区段之后，在相对于能扩展托盘以固定高度驱动模具传送机上的多个模具区段，以在层压装料形成为复合结构的形状的至少一部分之后增加停留时间。
本文中描述的示例性装置、系统和方法支持沿着连续移动的生产线制造复合结构，这显著提高了效率，减少了形成复合结构的时间，并且减少了制造所需的空间。总之，通过本文描述的示例性装置、系统和方法也可以实现复合结构制造的成本降低。
本文中使用的术语“基本上”和“大约”是指所述特征、参数或值不需要精确地实现，而是在不排除特征旨在提供的效果的量上可出现偏差或变化，包括例如公差、测量误差、测量精度限制和本领域技术人员已知的其他因素。
本文公开的系统、装置和方法的不同实例包括各种部件、特征和功能。应当理解的是，本文公开的系统、装置和方法的各种实例可以任何组合或任何子组合包括本文公开的系统、装置和方法的任何其他实例的任何部件、特征和功能，并且所有这些可能旨在落入本公开的范围内。
出于说明和描述的目的呈现了对不同的有利布置的描述，并且不旨在是详尽的或限于所公开的形式的实例。对于本领域普通技术人员而言，许多修改和变化将是显而易见的。此外，与其他有利的实例相比，不同的有利实例可以描述不同的优点。选择和描述所选择的一个或多个实例，以便解释实例的原理、实际应用，并且使本领域的其他普通技术人员能够理解具有适合于所设想的特定用途的不同修改的不同实例的本公开。

Claims (15)

1.一种用于使复合结构(100)成形的装置(110)，所述装置包括：
能扩展托盘(112)，所述能扩展托盘具有成形表面(114)，所述成形表面配置成在所述成形表面上接收层压装料(116)；以及
模具传送机(118、140)，所述模具传送机具有多个模具区段(120)，以用于在所述能扩展托盘以平移速率并相对于所述模具传送机移动时将所述层压装料逐渐地推动到由所述能扩展托盘限定的凹部(122)中，其中，所述模具传送机相对于所述能扩展托盘以一角度驱动所述多个模具区段，并且其中，所述多个模具区段使所述层压装料形成为所述复合结构的形状的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述模具传送机以与所述能扩展托盘的所述平移速率相同的速率驱动所述多个模具区段，以减小所述层压装料与所述多个模具区段之间的剪切。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述多个模具区段中的一个模具区段限定与所述复合结构的期望形状互补的轮廓。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，在相对于所述能扩展托盘以所述角度驱动所述模具传送机上的所述多个模具区段之后，所述模具传送机(140)相对于所述能扩展托盘以固定高度驱动所述模具传送机上的所述多个模具区段，以在所述层压装料形成为所述复合结构的所述形状的至少一部分之后增加停留时间。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其中：
所述能扩展托盘包括彼此互锁而在之间限定所述凹部的一对托盘构件(138a、138b)，并且
相对于所述能扩展托盘以所述角度驱动所述多个模具区段使得所述一对托盘构件相对于彼此向外移动并使所述凹部逐渐地扩展。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其中：
所述能扩展托盘能在所述模具传送机下方以线性运动移动，并且
当所述能扩展托盘在所述模具传送机下方以所述线性运动移动时，所述多个模具区段使所述能扩展托盘逐渐地扩展。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述能扩展托盘在基本上垂直于所述线性运动的方向上是能扩展的。
8.一种用于使复合结构(100)成形的系统(150)，所述系统包括：
能扩展托盘(112)，所述能扩展托盘具有成形表面(114)，所述成形表面配置成在所述成形表面上接收层压装料(116)；
进料组装线(152)，具有所述层压装料的所述能扩展托盘定位在所述进料组装线上，其中，所述进料组装线以平移速率以线性运动移动所述能扩展托盘；以及
模具传送机(118、140)，所述模具传送机具有多个模具区段(120)，以用于在所述能扩展托盘以所述平移速率并相对于所述模具传送机移动时将所述层压装料逐渐地推动到由所述能扩展托盘限定的凹部中，其中，所述模具传送机相对于所述能扩展托盘以一角度驱动所述多个模具区段，并且其中，所述多个模具区段使所述层压装料形成为所述复合结构的形状的至少一部分。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述模具传送机以与所述能扩展托盘的所述平移速率相同的速率驱动所述多个模具区段，以减小所述层压装料与所述多个模具区段之间的剪切。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其中，所述多个模具区段中的一个模具区段限定与所述复合结构的期望形状互补的轮廓。
11.根据权利要求8或9所述的系统，其中，所述复合结构是桁条。
12.根据权利要求8或9所述的系统，其中，在相对于所述能扩展托盘以所述角度驱动所述模具传送机上的所述多个模具区段之后，所述模具传送机(140)相对于所述能扩展托盘以固定高度驱动所述模具传送机上的所述多个模具区段，以在所述层压装料形成为所述复合结构的所述形状的至少一部分之后增加停留时间。
13.根据权利要求8或9所述的系统，其中：
所述能扩展托盘包括彼此互锁而在之间限定所述凹部的一对托盘构件(138a、138b)，并且
相对于所述能扩展托盘以所述角度驱动所述多个模具区段使得所述一对托盘构件相对于彼此向外移动并使所述凹部逐渐地扩展。
14.根据权利要求8或9所述的系统，还包括：气囊站(158)，所述气囊站在所述进料组装线内定位于所述模具传送机之后，其中，当能扩展托盘移动通过所述气囊站时，气囊(159)施加到所述层压装料上。
15.根据权利要求8或9所述的系统，还包括：位于所述进料组装线内的半径填料站(162)，其中，当所述能扩展托盘移动通过所述半径填料站时，半径填料(163)安装到所述层压装料中。
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Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1523658A (en) * 1922-04-11 1925-01-20 Goodrich Co B F Method and apparatus for vulcanizing continuous-strip materials
US2817875A (en) * 1954-01-18 1957-12-31 Gen Motors Corp Mold for molding rubber foam latex strips and the like
US3296658A (en) * 1963-12-26 1967-01-10 Gen Foam Corp Manufacture of expanded cellular products
DE1266485C2 (de) * 1966-11-21 1975-08-14 Elastomer Ag, Chur (Schweiz) Einrichtung zum kontinuierlichen herstellen eines schaumstoffisolierrohres
US3736081A (en) * 1971-06-04 1973-05-29 Milton Berger Apparatus for continuously producing bodies of synthetic thermoplastic material
JPS5137108B2 (zh) * 1972-05-17 1976-10-13
SE419618B (sv) * 1979-12-12 1981-08-17 Kockums Ind Ab Kontinuerligt arbetande press
NL8102823A (nl) * 1981-06-11 1983-01-03 Wavin Bv Werkwijze en inrichting voor het koelen van vormen voor de behandeling van kunststof buismateriaal.
JP2871795B2 (ja) * 1990-03-13 1999-03-17 富士重工業株式会社 複合材部品成形型
IT1295884B1 (it) 1997-10-28 1999-05-28 Techint Spa Lingottiera perfezionata strisciante a catena per un impianto di colata continua
US7249943B2 (en) 2003-08-01 2007-07-31 Alliant Techsystems Inc. Apparatus for forming composite stiffeners and reinforcing structures
US7527759B2 (en) * 2005-04-13 2009-05-05 The Boeing Company Method and apparatus for forming structural members
DE102008041832B4 (de) * 2008-09-05 2013-03-21 Airbus Operations Gmbh Vorrichtung und Verfahren
US8123515B2 (en) 2008-10-02 2012-02-28 Robert Frank Schleelein System and method for producing composite materials with variable shapes
DE102010002988B4 (de) * 2010-03-17 2014-07-17 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Profilbauteilen aus Faserverbundwerkstoff
US9381675B2 (en) 2011-11-30 2016-07-05 The Boeing Company Stabilized dry preform and method
US9028238B2 (en) * 2012-02-16 2015-05-12 Sealed Air Corporation (Us) Molding apparatus and method
US9649817B2 (en) 2014-07-21 2017-05-16 The Boeing Company Forming presses and methods for forming joggled, stiffened composite structures
US10960631B2 (en) 2018-08-27 2021-03-30 The Boeing Company Forming contoured elongate composite structures
US11059235B2 (en) * 2018-09-28 2021-07-13 The Boeing Company Reconfigurable manufacturing system and method for manufacturing composite laminates
US11724465B2 (en) * 2020-03-06 2023-08-15 The Boeing Company Method and systems using independently controlled pallets for fabricating composite stringers
US20220388256A1 (en) * 2021-06-03 2022-12-08 The Boeing Company Methods, Devices, and Systems for Forming a Composite Structure using an Expandable Pallet

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