JP2023510715A - 細長い繊維トウを添付するための装置及び方法 - Google Patents

細長い繊維トウを添付するための装置及び方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2023510715000001
細長い繊維トウを形成及び添付するための圧力フットデバイスであって、圧力フットデバイスが直線状フットセグメントを備えたフット表面を備えている、圧力フットデバイスと、フレア状の端部を備え、溝の中心面を規定する溝と、直線状フットセグメントに対して垂直であり、溝の中心面に含まれるフットシャフトの回転軸によって特徴付けられるフットシャフトハウジングと、を備えている、圧力フットデバイス及びシステム。
【選択図】図2A

Description

本発明は、細長い繊維トウを形成することと、ある表面上に細長い繊維トウを搬送することと、1つまたは複数の繊維トウを含む繊維補強されたプラスチック複合材料対象物を形成することと、のためのシステム及び方法に関する。
繊維補強されたポリマーとも呼ばれる、繊維補強されたプラスチック(FRP)、たとえば、カーボン繊維で補強されたプラスチック(CFRP)は、スポーツ用品から自動車構成要素、航空機の構造にまで渡る、軽量構造のために広く使用されている材料である。FRPを製造するための方法には、繊維トウ、たとえば予備含浸トウ、たとえばテープを、基板上に載置させることを含んでいる。この載置は、たとえば、ロボット、たとえば添加製造のためのテープ分配エンドエフェクタを備えたマニピュレータによって行われる。テープの載置により、テープが載置される速度、載置エンドエフェクタによって描かれる軌道、この軌道の曲率半径、使用される接着剤ポリマーの量、FRPにトラップされる空気の量、FRPの内側の繊維の体積率、載置プロセスの温度、ポリマーの粘性、載置された層の幾何学形状の内の1つまたは複数に制約が課される。載置された層の幾何学形状は、たとえば、その寸法(たとえば、その長さ、幅、及び高さの1つまたは複数によって規定される)、ならびに、テープ、たとえばテープ層の編み込み、並置、及び重ね合せパターンによって規定される。したがって、慣習的なテープ配置技術を使用して達成できるよりも高い速度で、かつ、より高い一様性での載置を可能にする繊維トウ、たとえば、予備含浸トウが必要である。繊維トウを製造するためのシステム及び方法が必要である。繊維トウを、対象物を形成するために、ある表面上に搬送及び添付するためのシステム及び方法も必要である。小さい曲率半径のカーブを含み、かつ、向上された多様な繊維レイアウトパターニングの能力を有する軌道にわたって繊維トウを配置することも必要である。
繊維補強されたプラスチックの分野における課題は、レイアウトを形成するための1つまたは複数のファイバーの粗糸を載置させることができる速度に関する。別の課題は、レイアウトの正確さに関する。さらなる課題は、結果としての複合材料に強度を与えるために達成できる、所与の容量内のファイバーの密度に関する。したがって、本開示の目的は、繊維トウを製造するためのシステム及び方法に関する実施形態を提供することである。繊維トウを、対象物を形成するために、ある表面上に搬送及び添付するためのシステム及び方法を提供することも、本開示の目的である。小さい曲率半径のカーブを含む軌道にわたって繊維トウを配置する方法を提供することも、本開示の目的である。
本開示の一実施形態は、細長い繊維トウを対象表面上に添付するための圧力フットデバイスであって、繊維トウを対象表面上に押し付けるためのフット表面であって、フット表面が、繊維トウを対象表面上に押し付けるための直線状フットセグメントを備え、直線状フットセグメントが、後端部及び前端部であって、後端部から前端部への正面方向Fxを規定する、後端部及び前端部を備えている、フット表面と、トウをフット表面にガイドするための、左側リップ及び右側リップを備えた溝であって、溝が、溝の中心線に沿う平坦部分として溝の中心面を規定するとともに、溝の左側リップと右側リップとの間まで延び、溝が、直線状フットセグメントの前端部上に結合し、直線状フットセグメントに対する仰角で向けられている、溝と、を備え、溝が、フット表面に結合するフレア状の端部を備えている、圧力フットデバイスを含んでいる。
たとえば、溝の一部の仰角は90度である。たとえば、溝は、フレア状の端部の端部とは反対側の端部に位置する、溝の入口におけるフレア状の入口を備えている。たとえば、フット表面は、溝の中心面の第1の側にあり、第1の仰角及び、正面方向Fxからオフセットした第1の方位角に向けられた第1のつま先表面と、溝の中心面の第2の側にあり、第2の仰角及び、正面方向Fxからオフセットした第2の方位角に向けられた第2のつま先表面と、を備え、第1の方位角及び第2の方位角が、正面方向Fxに対して30度から90度の範囲内に含まれている。たとえば、第1の方位角及び第2の方位角は、正面方向Fxに対して約90度である。
たとえば、第1のつま先表面と第2のつま先表面とは同一平面にある。たとえば、フレア状の端部は、正面方向Fxに対して30度から70度の範囲の仰角を有する面取部を備えている。たとえば、フレア状の端部は、溝を直線状フットセグメントに結合するフィレットを備えている。たとえば、フット表面は平らである。たとえば、フット表面は、直線状フットセグメントに対して垂直なY-Z平面内の断面で見て、直線状フットセグメントに対して対象表面から離れるZ方向において上昇した、対象表面に面する1つまたは複数の上昇輪郭部を備えている。たとえば、1つまたは複数の上昇輪郭部の1つまたは複数は、上昇カーブを形成している。たとえば、1つまたは複数の上昇輪郭部の1つまたは複数は、上昇直線を形成している。たとえば、フット表面は、回転する切頭中空本体の方位セクターであって、切頭中空本体の軸が、溝の中心面に含まれる、切頭中空本体の方位セクターを備え、方位セクターが、180度から320度の範囲に含まれる。たとえば、デバイスは中空フットシャフトを備え、中空フットシャフトの軸は、溝の中心面上に含まれる。たとえば、デバイスはフットピニオンを備え、フットピニオンの軸が、溝の中心面上に含まれる。たとえば、デバイスはフットプーリーを備え、フットプーリーの軸が、溝の中心面上に含まれる。
たとえば、フット表面は、前端部に対し、前端部に対して近位にある第1のセクター内の第1の材料と、前端部から遠位にある第2のセクター内の第2の材料と、を備え、第2の材料の熱伝導率が、第1の材料の熱伝導率の多くても半分以下である。たとえば、フット表面はヒートシンクを備えている。たとえば、フット表面は、溝の近位の第1のセクター周りの、周囲の第2のセクターを形成するヒートシンクを備えている。たとえば、フレア状の端部は、溝に対して近位であり、ある距離だけフット表面から上昇しており、かつ、フット表面に含まれるヒートシンク部から第2のセクターによって分離されている、第1のフレア状の端部分を備え、第2のセクターが、第1のフレア状の端部分とフット表面との間の断熱部を形成する。
たとえば、溝の断面は、もっとも大である円形輪郭セクターの半径の深さ以上の溝深さに含まれる、中心面に関し、対称的に反対側にある円形輪郭セクターの1つまたは複数の対を備えている。たとえば、溝の断面は、溝内に向かってスケールダウンする、1つまたは複数のU形状の溝断面を備えている。たとえば、溝は、フィレットによって結合された2つ以上の直線状側部を備えた断面を備えている。たとえば、溝の第1のリップと溝の第2のリップとの間の距離は、0.2mmから2mmの範囲、たとえば0.2mmから1mmの範囲に含まれる。
本開示の一実施形態は、細長い繊維トウを対象表面上に添付するためのシステムを含んでおり、このシステムは圧力フットデバイスを備えている。たとえば、圧力フットデバイスは、繊維トウを対象表面上に押し付けるためのフット表面であって、フット表面が、繊維トウを対象表面上に押し付けるための直線状フットセグメントを備え、直線状フットセグメントが、後端部及び前端部であって、後端部から前端部への正面方向Fxを規定する、後端部及び前端部を備えている、フット表面と、トウをフット表面にガイドするための、左側リップ及び右側リップを備えた溝であって、溝が、溝の左側リップと右側リップとの間に、溝の中心線に沿う平坦部分として溝の中心面を規定するとともに、溝が、直線状フットセグメントの前端部上に結合し、直線状フットセグメントに対する仰角で向けられており、溝が、フット表面に結合するフレア状の端部を備えている、溝と、を備えているフットデバイスと、Z軸を規定するフットシャフトの回転軸Zによって特徴付けられるフットシャフトハウジングであって、フットシャフトの回転軸Zが、直線状フットセグメントに対して垂直であり、かつ、溝の中心面に含まれる、フットシャフトハウジングと、を備えている。
たとえば、圧力フットデバイスは中空フットシャフトを備え、中空フットシャフトの軸はフットシャフトの回転軸Zと同一直線上にあり、シャフトの一部は、フットシャフトハウジング内で滑りばめを形成する。たとえば、フットシャフトハウジングは、1つまたは複数の熱源を備えている。たとえば、本システムは、溝に向けられた赤外線放射を備えた放射源を備えている。たとえば、フットシャフトハウジングは、1つまたは複数の誘導加熱コイルを備えている。たとえば、誘導加熱コイルの1つまたは複数の軸は、フットシャフトの回転軸Zの軸に対して平行である。たとえば、本システムは、フットシャフトハウジングと、圧力フットデバイスと、の1つまたは複数に含まれる温度センサーを備えている。
たとえば、フットシャフトハウジングは、フットシャフトの回転軸Zと同軸の円筒状スリーブを備えている。たとえば、本システムは、1つまたは複数のピンチローラーアセンブリを備えている。たとえば、ピンチローラーアセンブリの1つまたは複数は、第1のローラー及び第2のローラーを備えており、第1のローラーと第2のローラーとに共通の接線がフットシャフトの回転軸Zと同一直線上にある。たとえば、ピンチローラーアセンブリの1つまたは複数は、第1のローラー及び第2のローラーを備えており、ローラーの1つまたは複数は、ローラーの外辺部に矩形溝を備えている。たとえば、ピンチローラーアセンブリの1つまたは複数は、第1のローラー及び第2のローラーを備えており、ローラーの1つまたは複数は、ローラーの外辺部に矩形溝を備えており、溝の断面は、フットシャフトの回転軸Zと交差する。
たとえば、本システムは、オリフィス及びブレードを備えたトウカッターアセンブリを備え、オリフィスがフットシャフトの回転軸Zと交差している。たとえば、本システムは、回転可能なリングに機械的に結合されたレールによってガイドされるブレードを備えたトウカッターアセンブリを備え、リングの回転軸がフットシャフトの回転軸Zと同一直線上にある。
たとえば、本システムは、フットシャフトハウジングと、1つまたは複数のピンチローラーアセンブリの1つまたは複数との間に配置された熱交換器ハウジングを備え、熱交換器ハウジングが第1の貫通穴を備え、第1の貫通穴の軸がフットシャフトの回転軸Zと同一直線上にある。たとえば、熱交換器ハウジングは、トウカッターアセンブリとフットシャフトハウジングとの間に配置されている。たとえば、熱交換器ハウジングは1つまたは複数のダクトを備えている。たとえば、熱交換器ハウジングは、フットシャフトの回転軸Z周りに少なくとも180度の転換パスを形成するダクトを備えている。たとえば、熱交換器ハウジングは第2の貫通穴を備えており、第2の貫通穴の軸はフットシャフトの回転軸Zに対して平行である。たとえば、熱交換器ハウジングは、圧力フットデバイスとのカップリングを形成する駆動シャフトを備えている。たとえば、熱交換器ハウジングは、圧力フットデバイスとのカップリングを形成する駆動シャフトとの熱伝導性コンタクトを形成し、コンタクトの二面間コンダクタンスが500W/m/Kより大である。たとえば、熱交換器ハウジングは、トウダクトを備え、トウダクトは、入口部分及び出口部分を備え、出口部分の対称軸は溝の中心面に含まれている。
たとえば、トウダクトの一部は、先細トウダクトノズルを備え、先細トウダクトノズルの出口は溝に向けられており、出口の対称軸は溝の中心面に含まれている。
たとえば、本システムは、各々が距離計を備えている1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリを備え、距離計の測定軸ZRの1つまたは複数は、フットシャフトの回転軸Zの軸に平行な方向に沿って向けられており、距離測定検出器の測定軸ZRからフットシャフトの回転軸Zまでの距離は、フットシャフトの回転軸Zから直線状フットセグメントの後端部までの距離より大であり、かつ20cm未満である。たとえば、1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリの1つまたは複数は、平行移動ステージを備えている。
たとえば、本システムは、トウ形成アセンブリを備え、トウ形成アセンブリは、1つまたは複数の溝付きホイールを備えており、溝の断面の少なくとも一部は矩形である。たとえば、1つまたは複数の溝付きホイールの溝の断面は、V形状の溝入口及び矩形の溝深部を備えている。
たとえば、本システムは、トウに向けられた1つまたは複数の赤外線放射源を備えている。たとえば、本システムは、トウ長手方向テンション検出器を備えている。
たとえば、本システムは、1つまたは複数の軸を備えたスライドヘッドを備えている。たとえば、1つまたは複数の軸の1つまたは複数は、溝の中心面をZ方向に延ばす、Z方向に延びた溝の中心面によって交差されている。たとえば、1つまたは複数の軸の1つまたは複数は、2つの直交する軸を備え、2つの直交する軸の交差ポイントは、概ね、溝の中心面をZ方向に延ばす、Z方向に延びた溝の中心面上にある。
たとえば、本システムは、筒状クランプを備えたサポートシャシーを備え、筒状クランプの軸はフットシャフトの回転軸Zに対して平行である。
たとえば、本システムは、1つまたは複数のピンチローラーアセンブリに結合されたピンチローラーモータと、トウカッターアセンブリに結合されたトウカッターモータと、圧力フットデバイスに結合されたフット回転モータと、の1つまたは複数を備えている。
たとえば、本システムは、熱可塑性材料を対象表面上に分配するためのディスペンサーノズル出口を備えている。たとえば、本システムは、ディスペンサーノズル出口のZ軸位置を調整するためのディスペンサーノズル延長アクチュエータを備えている。たとえば、ディスペンサーノズル出口のZ軸位置は、直線状フットセグメントのZ軸位置から、-4mmから+4mmまでの範囲に含まれるオフセットだけオフセットされている。
たとえば、本システムは、圧力フットデバイスの位置及び速度の1つまたは複数を、1つまたは複数の空間位置(X、Y、Z)及び1つまたは複数の空間方向(φ、θ、ψ)において構成するためのロボットサポートを備えている。
たとえば、本システムはコンピュータシステムを備えている。たとえば、コンピュータシステムは、デジタルプロセッサと、コンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイスと、ユーザインターフェースデバイスと、システムに含まれる1つまたは複数のセンサー及びアクチュエータに接続されたデータバスと、デジタルプロセッサ、コンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス、データバス、ユーザインターフェースデバイスの1つまたは複数と、プロセッサ、貯蔵デバイス、ユーザインターフェース、アクチュエータ、及びセンサーの1つまたは複数を備えている、システムの外部の1つまたは複数の外部システムとの間でデータを移送するための通信インターフェースデバイスと、の1つまたは複数を備えている。
本開示の別の実施形態は、細長い繊維トウを対象表面に添付するための方法であって、細長い繊維トウを、圧力フットデバイスの溝内へ、圧力フットデバイスのフット表面上へ平行移動させることであって、溝が、左側リップ、右側リップを備え、溝の中心線に沿って、溝の左側リップと右側リップとの間まで延びる溝の中心面を規定する、平行移動させることと、繊維トウを溝内で、溝のフレア状の端部までガイドすることと、繊維トウを、溝のフレア状の端部周りで、圧力フットデバイスのフット表面に含まれる直線状フットセグメントまでカーブさせることであって、直線状フットセグメントが、後端部及び前端部であって、後端部から前端部への正面方向Fxを規定する後端部及び前端部を備えており、溝が直線状フットセグメントの前端部に結合するとともに、直線状フットセグメントに対する仰角で向けられている、カーブさせることと、繊維トウを直線状フットセグメントと対象表面との間でプレスすることと、を含む、方法を含んでいる。
たとえば、平行移動させることと、ガイドすることと、カーブさせることと、プレスすることと、の1つまたは複数は、繊維トウを加熱することを含んでいる。たとえば、プレスすることは、繊維トウを冷却することを含んでいる。たとえば、プレスすることは、繊維トウを加熱することを含む第1のステップと、繊維トウを冷却することを含む第2のステップと、を含んでいる。たとえば、本方法は、繊維トウを加熱するための1つまたは複数の熱源に搬送される電力を調整することを含んでいる。たとえば、本方法は、圧力フットデバイスを、直線状フットセグメントに対して垂直であり、かつ、溝の中心面に含まれる回転軸Z周りに回転させることを含んでいる。たとえば、本方法は、圧力フットデバイスを平行移動させることを含んでいる。たとえば、本方法は、パスの始点からパスの終点へのパスに沿って、圧力フットデバイスを平行移動させることと回転させることとの1つまたは複数を含み、直線状フットセグメントは、圧力フットデバイスのパスに対する接線と同一直線上にあり、パスに対する接点は溝の中心面内に含まれる。たとえば、繊維トウは、溝内で、パスとの接点がパスに沿って平行移動する速度に等しい速度で平行移動される。たとえば、本方法は、パスの曲率半径が、2mm未満、3mm未満、及び5mm未満の1つまたは複数である位置において、繊維トウにカットを形成することを含んでいる。
たとえば、本方法は、トウカッターアセンブリのブレードから直線状フットセグメントの前端部までの繊維トウの長さに等しいパス長さだけ、パスの終点の前方の、パスに沿う位置においてトウカッターアセンブリを作動させることを含んでいる。たとえば、本方法は、トウを解くことを含み、解くことは、圧力フットデバイスを回転させることを含んでいる。たとえば、本方法は、直線状フットセグメントと対象表面との間の距離の測定を行うことを含んでいる。たとえば、本方法は、直線状フットセグメントと対象表面との間の距離を調整することを含んでいる。たとえば、本方法は、ディスペンサーノズルと対象表面との間の距離を調整することを含んでいる。たとえば、本方法は、直線状フットセグメントと対象表面との間の距離の関数として、対象表面に対するディスペンサーノズルの距離のオフセットを調整することを含んでいる。
たとえば、本方法は、2mmから30mmの範囲に含まれる長さだけ、溝内で繊維トウを平行移動させることと、圧力フットデバイスを、対象表面上への着地軌道に沿ってガイドすることと、を含んでいる。
たとえば、本方法は、矩形断面を含む1つまたは複数の溝内にファイバーテープを通すことにより、繊維トウの長さに沿う1つまたは複数の折曲げ部を形成することを含んでいる。たとえば、1つまたは複数の折曲げ部を形成することは、1つまたは複数の溝付きホイール上に含まれる1つまたは複数の溝内にファイバーテープを通すことを含んでいる。たとえば、本方法は、トウ長手方向テンション検出器から繊維トウの長手方向のテンションの測定値を取得することを含んでいる。たとえば、本方法は、トウ長手方向テンション検出器から繊維トウの長手方向のテンションの測定値の関数として、トウの平行移動の速度を調整することを含んでいる。
本開示のさらに別の実施形態は、細長い繊維トウを対象表面上に添付するためのシステムの1つまたは複数のプロセッサによって実行される場合に、システムに、少なくともa)第1のモータの位置及び速度の1つまたは複数を指示することであって、細長い繊維トウを、圧力フットデバイスの溝に沿って平行移動させる、指示することと、b)圧力フットデバイスに結合された第2のモータの位置及び速度の1つまたは複数を指示することであって、圧力フットデバイスを回転させる、指示することと、をさせる実行可能な命令を備えている、コンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイスであって、圧力フットデバイスが、繊維トウを対象表面上に押し付けるためのフット表面を備え、フット表面が、繊維トウを対象表面上に押し付けるための直線状フットセグメントを備え、直線状フットセグメントが、後端部及び前端部であって、後端部から前端部への正面方向Fxを規定する、後端部及び前端部を備え、圧力フットデバイスが、直線状フットセグメントに対して垂直であり、溝の左側リップと右側リップとの間に含まれる溝の中間線に沿う溝の中心面内に含まれる回転軸Z周りに回転する、コンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイスを含んでいる。
たとえば、この命令は、第1のモータが指示される速度が、第2のモータが指示される速度の関数である命令を含んでいる。たとえば、この命令は、トウカッターアセンブリに結合された第3のモータに指示する命令であって、トウカッターアセンブリに、第1の位置から第2の位置へブレードを変位させる、命令を含んでいる。
たとえば、この命令は、第3のモータに送信される指示の関数として、第1のモータの速度を調整するための命令を含んでいる。たとえば、命令は、1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリから距離計測定データを取得するための命令を含んでいる。たとえば、命令は、1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリから取得された測定値の関数として、第1のモータの速度を調整するための命令を含んでいる。たとえば、命令は、1つまたは複数のトウ長手方向テンション検出器からの測定データを取得するための命令を含んでいる。
たとえば、この命令は、1つまたは複数のトウ長手方向テンション検出器の1つまたは複数から取得された測定値の関数として、1つまたは複数の第1のモータの速度を調整するための命令を含んでいる。たとえば、この命令は、1つまたは複数のトウ長手方向テンション検出器の1つまたは複数から取得された測定値の関数として、1つまたは複数の第1のモータの相対速度を調整するための命令を含んでいる。たとえば、この命令は、圧力フットデバイスの位置及び向きの1つまたは複数を含む1つまたは複数の数値上のツールパスの命令を貯蔵するための命令を含んでいる。
たとえば、この命令は、パス長さ及び1つまたは複数のパスの曲率の1つまたは複数の関数として、数値上のツールパスの命令へ、トウカッターアセンブリに結合された第3のモータに関する1つまたは複数の指示を挿入するための命令を含んでいる。たとえば、この命令は、トウを解くように指示するための1つまたは複数の命令を挿入するための命令を含み、この命令は、第2のモータを作動させる指示を含んでいる。たとえば、この命令は、1つまたは複数の空間位置座標X、Y、Z及び1つまたは複数の空間方向座標における圧力フットデバイスの位置及び速度の1つまたは複数を構成するように、1つまたは複数のモータに指示するための命令を含んでいる。
たとえば、この命令は、1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリから取得された測定値の関数として、圧力フットデバイスの位置(X、Y、Z、φ、θ、ψ)及び速度の1つまたは複数を構成するように、1つまたは複数のモータに指示することにより、直線状フットセグメントと対象表面との間の距離を調整するための命令を含んでいる。たとえば、命令は、回転軸Zに沿う直線状フットセグメントと対象表面との間の距離を、0.05mmから1.0mmまでの範囲に含まれる値に調整するための命令を含んでいる。
たとえば、この命令は、パスの始点からパスの終点までのパスに沿って圧力フットデバイスを平行移動及び回転させるための命令を含んでおり、第2のモータは、直線状フットセグメントが圧力フットデバイスのパスに対する局所的な接線と同一直線上にあるままであり、かつ、接点が、直線状フットセグメントの前端部から溝の中心線の長さへと延びるセグメント内に含まれるままであるように、指示される。
たとえば、この命令は、1つまたは複数の空間位置座標(X,Y,Z)及び1つまたは複数の空間方向座標(φ,θ,ψ)におけるディスペンサーノズルの位置及び速度の1つまたは複数を構成するように、1つまたは複数のモータに指示するための命令を含んでいる。たとえば、この命令は、圧力フットデバイスの位置及び速度の1つまたは複数の関数として、ディスペンサーノズルの延長位置及び速度の1つまたは複数を調整するように、ディスペンサーノズル延長アクチュエータに指示するための命令を含んでいる。
フレア状の端部を伴う溝を備えた圧力フットデバイスの斜視図である。 トウ及び温度センサーを伴う圧力フットデバイスの斜視図である。 フレア状の入口及びフレア状の端部を備えた圧力フットデバイスの断面側面図である。 i)圧力フットデバイスの正面方向に対して90度の方位角のオフセットに設定された第1のつま先表面及び第2のつま先表面と、ii)丸くなった矩形断面を含む溝と、を備えている圧力フットデバイスの底面図である。 面取部を含むフレア状の端部を備えた圧力フットデバイスの断面側面図である。 圧力フットデバイスの正面方向に対し、30度から90度の範囲に含まれる方位角のオフセットに設定された第1のつま先表面及び第2のつま先表面を備えている圧力フットデバイスの底面図である。 溝に近い第1の部分から、第2の部分によって熱的に絶縁された第3の部分を備えている圧力フットデバイスの斜視図である。 圧力フットデバイスの断面側面図であり、フレア状の端部が、溝に近い第1の部分から、第2の部分によって断熱された第3の部分を備えている。 中空フットシャフトを備えた圧力フットデバイスの斜視図である。 溝を備えた圧力フットデバイスの底面図であり、この溝の断面が、対称的に反対側にある円形輪郭セクターの1つまたは複数の対を備えている。 溝を備えた圧力フットデバイスの底面図であり、この溝の断面が、溝内に向かってスケールダウンする1つまたは複数のU形状の溝断面を備えている。 溝を備えた圧力フットデバイスの底面図であり、この溝の断面が、フィレットによって結合された2つ以上の直線状側部を備えている。 ヒートシンクを備えた圧力フットデバイスの斜視図である。 ヒートシンクを備えた圧力フットデバイスの断面側面図である。 1つまたは複数の湾曲した上昇輪郭部を備えた圧力フットデバイスの斜視図である。 1つまたは複数の直線状の上昇輪郭部を備えた圧力フットデバイスの斜視図である。 ピニオン駆動の圧力フットデバイスと、熱源を備えたフットシャフトハウジングと、熱交換器ハウジングと、を備えている、細長い繊維トウを添付するためのシステムの斜視図である。 プーリー駆動の圧力フットデバイスを備えている、細長い繊維トウを添付するためのシステムの斜視図である。 A及びBは、下にある圧力フットデバイスに対する熱源として1つまたは複数の誘導コイルを備えているフットシャフトハウジングの上面図である。 細長い繊維トウを添付するための、システムの正面断面図である。 細長い繊維トウを添付するためのシステムに含まれるピンチローラーアセンブリの上面図である。 1つまたは複数のダクトを含む熱交換器の上面断面図である。 細長い繊維トウを添付するためのシステムの斜視図である。 トウ形成アセンブリの側面図である。 トウ形成アセンブリの溝付きホイールの断面図である。 トウ形成アセンブリの溝付きホイールの断面図である。 トウ形成アセンブリの溝付きホイールの断面図である。 トウ形成アセンブリ内に形成されたトウを加熱するための赤外線放射源の断面図である。 スライドヘッド、トウ形成アセンブリ、及びトウバッファをさらに備えている、細長い繊維トウを添付するためのシステムの側面図である。 熱可塑性材料を分配するためのディスペンサーノズル出口をさらに備えている、細長い繊維トウを添付するためのシステムの正面断面図である。 ロボットマニピュレータ上に取り付けられた、細長い繊維トウを添付するためのシステムの斜視図である。 Z方向に作動する対象物サポートをさらに備えたX-Yガントリーに備えられた、細長い繊維トウを添付するためのシステムの上面図である。 細長い繊維トウを添付するためのシステムを制御するためのコンピュータシステムのブロック図である。 対象表面上に細長い繊維トウを添付するため方法のブロック図である。 細長い繊維トウを添付するためのシステムを制御するためのコンピュータ可読命令のブロック図である。 複数の繊維トウセグメントを備えている対象物の上面図である。 AからCは、着地軌道を各々が示している、細長い繊維トウを添付するためのシステムの側面図である。
図1Aから図1Pは、細長い繊維トウ100を添付するための圧力フットデバイス1100の例示的な実施形態1001、1001S、1002B、1003S、1004B、1005、1006S、1006、1007G、1008G、1009G、1010、1011S、1012、1013を提供する。たとえば、細長い繊維トウ100を対象表面200に添付するための圧力フットデバイス1100であって、繊維トウ100を対象表面200上に押し付けるためのフット表面1150であって、フット表面1150が、繊維トウ100を対象表面200上に押し付けるための直線状フットセグメント1110を備え、直線状フットセグメント1110が、後端部1112及び前端部1111であって、後端部から前端部への正面方向Fxを規定する、後端部1112及び前端部1111を備えている、フット表面1150と、トウをフット表面1150にガイドするための、左側リップ1141及び右側リップ1142を備えた溝1130であって、溝1130が、溝の中心線1130MLに沿う平坦部分として溝の中心面1130MPを規定するとともに、溝1130の左側リップ1141と右側リップ1142との間まで延び、溝1130が、直線状フットセグメント1110の前端部1111上に結合し、直線状フットセグメント1110に対する仰角1130Aで向けられている、溝1130と、を備え、溝1130が、フット表面1150に結合するフレア状の端部1120を備えている、圧力フットデバイス1100。たとえば、溝1130の一部の仰角1130Aは90度である。たとえば、溝1130は、フレア状の端部1120の端部とは反対側の端部に位置する、溝の入口1130Eにおけるフレア状の入口1133を備えている。いくつかの実施形態では、溝1130は、たとえばチャンネルを形成する、1つまたは複数の閉じられた部分を備えている。
たとえば、フット表面1150は、溝の中心面1130MPの第1の側にあり、第1の仰角1161A1及び、正面方向Fxからオフセットした第1の方位角1161A2に向けられた第1のつま先表面1161と、溝の中心面1130MPの第2の側にあり、第2の仰角1162A1及び、正面方向Fxからオフセットした第2の方位角1162A2に向けられた第2のつま先表面1162と、を備え、第1の方位角1161A2及び第2の方位角1162A2が、正面方向Fxに対して30度から90度の範囲内に含まれている。たとえば、第1の方位角1161A2及び第2の方位角1162A2は、正面方向Fxに対して約90度である。たとえば、第1のつま先表面1161と第2のつま先表面1162とは同一平面にある。たとえば、フレア状の端部1120は、正面方向Fxに対して30度から70度の範囲の仰角1125Aを有する面取部1125を備えている。たとえば、フレア状の端部1120は、溝1130を直線状フットセグメント1110に結合するフィレット1120Fを備えている。たとえば、フット表面1150は平らである。たとえば、フット表面1150は、直線状フットセグメント1110に対して垂直なY-Z平面内の断面で見て、直線状フットセグメント1110に対して対象表面200から離れるZ方向において上昇した、対象表面200に面する1つまたは複数の上昇輪郭部1171、1172を備えている。
図1Oは、1つまたは複数の湾曲した上昇輪郭部1171、1172を備えた圧力フットデバイス1100の斜視図である。たとえば、1つまたは複数の上昇輪郭部1171、1172の1つまたは複数は、上昇カーブ1171C、1172Cを形成している。図1Pは、1つまたは複数の直線状の上昇輪郭部1171、1172を備えた圧力フットデバイス1100の斜視図である。たとえば、1つまたは複数の上昇輪郭部1171、1172の1つまたは複数は、上昇直線1171L、1172Lを形成している。
たとえば、フット表面1150は、回転する切頭中空本体の方位セクター1150Aであって、切頭中空本体の軸が、溝の中心面1130MPに含まれる、切頭中空本体の方位セクター1150Aを備え、方位セクター1150Aは、180度から320度の範囲に含まれる。たとえば、デバイス1100は中空フットシャフト1200を備え、中空フットシャフト1200の軸は、溝の中心面1330MP上に含まれる。
たとえば、本デバイスはフットピニオン1210を備え、フットピニオン1210の軸は、溝の中心面1330MP上に含まれる。たとえば、フットピニオン1210は、たとえば繊維トウ100の通過のために、その回転軸上にオリフィス1211を備えている。たとえば、フットピニオン1210は、フットピニオンのオリフィス1211に対し、圧力フットデバイス1100の位置を調整するため、たとえば、溝1130の位置を調整するために、1つまたは複数の固定ポイント1212、たとえばレールを備えている。たとえば、圧力フットデバイス1100に関する別の実施形態は、たとえば単一の、ミリングされたか成型された構成要素で形成された一体部品であり、圧力フットデバイス1100及び圧力フットピニオン1210の特徴を備えている。たとえば、ピニオンを形成する複数のピニオン歯を備えている圧力フットデバイスとして形成され、その軸が溝の中心面1130MPに含まれる。
たとえば、デバイスはフットプーリー1220を備え、フットプーリー1220の軸が、溝の中心面1330MP上に含まれる。たとえば、フットプーリー1220は、たとえば繊維トウ100の通過のために、その回転軸上にオリフィス1221を備えている。たとえば、フットプーリー1220は、フットプーリーのオリフィス1221に対し、圧力フットデバイス1100の位置を調整するため、たとえば、溝1130の位置を調整するために、1つまたは複数の固定ポイント1222、たとえばレールを備えている。たとえば、圧力フットデバイス1100に関する別の実施形態は、たとえば単一の、ミリングされたか成型された構成要素で形成された一体部品であり、圧力フットデバイス1100及び圧力フットプーリー1220の特徴を備えており、その軸が溝の中心面1130MPに含まれる。
たとえば、フット表面1150は、前端部に対し、前端部に対して近位にある第1のセクター1151内の第1の材料と、前端部から遠位にある第2のセクター1152内の第2の材料と、を備え、第2の材料の熱伝導率が、第1の材料の熱伝導率の半分以下である。第1の材料と第2の材料との1つまたは複数は、たとえば、合金鋼、たとえば硬化鋼、たとえばDIN1.3505鋼、たとえばDIN1.3343鋼と、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、スズ、チタン、タングステン、バナジウム、及び亜鉛の1つまたは複数を含む合金、たとえば金属の合金と、セラミック、ガラス、及びポリマーと、を含んでいる。いくつかの実施形態では、フット表面は、コーティング、たとえば、金属、硬化金属、金属酸化物、セラミック、ポリマー、たとえばポリテトラフルオロエチレンの1つまたは複数を含むコーティングを含んでいる。たとえば、フット表面は、HRC55以上のロックウェルスケールの硬さを有している。
図1Mはヒートシンク1155を備えた圧力フットデバイス1100の斜視図であり、図1Nはヒートシンク1155を備えた圧力フットデバイス1100の断面側面図である。たとえば、フット表面1150はヒートシンク1155を備えている。たとえば、ヒートシンクは、複数のブレード1155B、たとえば等しい間隔のブレードを備えている。たとえば、ブレードには、たとえば1つまたは複数のダクト1155D、たとえば複数のブレード1155Bに向けられたダクトを含む、空気の供給源によって吹きつけがされる。たとえば、フット表面1150は、溝1130に近位の第1のセクター1151周りの、周囲の第2のセクターを形成するヒートシンク1155を備えている。
たとえば、フレア状の端部1120は、溝1130に対して近位であり、ある距離1115Zだけフット表面1150から上昇しており、かつ、フット表面1150に含まれるヒートシンク部1155から第2のセクター1152によって分離されている、第1のフレア状の端部分1120-1を備え、第2のセクター1152は、第1のフレア状の端部分1120-1とフット表面1150との間の断熱部を形成する。たとえば、第2のセクター1152の断熱部には、断熱性材料、たとえば、セラミック、ガラス、ポリマー、ポリマーフォーム、エラストマー、及び、フォームを含む挟み込み構造の1つまたは複数が含まれる。たとえば、第2のセクター1152は、第1のフレア状の端部分1120-1からヒートシンク部1155への熱伝導性を500W/m/K未満の値に制限する。たとえば、第2のセクター1152は、第1のフレア状の端部分1120-1をヒートシンク部1155に機械的に繋げる、複数のリブを備えた構造、たとえば、切欠きを備えた構造を備えている。
図1Jは、溝を備えた圧力フットデバイス1100の底面図であり、この溝の断面は、対称的に反対側にある円形輪郭セクターの1つまたは複数の対を備えている。たとえば、溝の断面は、もっとも大である円形輪郭セクターの半径1130MRの深さ以上の溝深さに含まれる、中心面1130MPに関し、対称的に反対側にある円形輪郭セクター1130C11、1130C12、1130C21、1130C22の1つまたは複数の対を備えている。たとえば、溝の断面は、ある溝の深さ、たとえば溝の中心面1130MPに沿って、反対側にある円形輪郭セクター1130C11、1130C12の第1の対の深さより大である溝の深さに位置する、反対側にある円形輪郭セクター1130C21、1130C22の第2の対を備えている。
図1Kは、溝を備えた圧力フットデバイス1100の底面図であり、この溝の断面が、溝内に向かってスケールダウンする1つまたは複数のU形状の溝断面を備えている。たとえば、溝の断面は、たとえば溝の中心面1130MPに沿って、溝1130内に向かってスケールダウンする、1つまたは複数のU形状の溝断面1130U1、1130U2を備えている。たとえば、U形状の溝1130の実施形態は、Uの各側部を結合する半円形の部分を備えている。他の実施形態は、たとえば、Uの各側部を結合する、楕円形の部分、パラボラ形の部分、及び丸くなった部分の1つまたは複数を備えている。
図1Lは、溝を備えた圧力フットデバイス1100の底面図であり、この溝の断面は、フィレットによって結合された2つ以上の直線状側部を備えている。たとえば、溝1130は、フィレット1130Fによって結合された2つ以上の直線状側部1130S1、1130S2を備えた断面を備えている。たとえば、2つ以上の直線状側部1130S1、1130S2は、溝の中心面1130MPに関して対称的に配置されている。たとえば、溝の断面の実施形態は、丸まった角を備えた半矩形を形成する。
たとえば、溝の第1のリップ1141と溝の第2のリップ1142との間の距離は、0.2mmから2mmの範囲、たとえば0.2mmから1mmの範囲に含まれる。
たとえば、矩形の断面を含むトウ100(図6E)の幅100Wにほぼ等しい(たとえば、トウ100の幅より2%から20%、たとえば5%から15%のマージンだけ大である)、たとえば溝の第1のリップ1141と溝の第2のリップ1142との間のリップからリップまでの距離1130Wとして示される幅を含む溝1130は、溝の中心面1130MPの向きに従ってトウ100の向きを制限及びガイドし、拡張部分により、直線状フットセグメント1110の向きを制限及びガイドするための方法を提供する。たとえば、リップからリップまでの距離1130Wは、2%から500%の範囲、たとえば2%から300%の範囲、たとえば5%から150%の範囲に含まれるマージンだけ、トウ100の幅100Wより大である。たとえば、約0.4mmの幅100Wを有するトウ100は、0.5mmから2mmの範囲、たとえば1mmのリップからリップまでの距離1130Wを有する溝1130内に搬送される。たとえば、トウ100の幅100Wは、トウ形成アセンブリ3000(図6A)の溝付きホイール3531B(図6D)の溝3531BGの幅3531BWによって形成及び規定される。別の例示的な実施形態に関し、約0.8mmの幅100Wを有するトウ100は、1mmから2mmの範囲、たとえば1mmのリップからリップまでの距離1130Wを有する溝1130内で搬送される。
たとえば、Z軸周りに圧力フットデバイス1100を回転させる方法は、トウ100もZ軸周りに回転させる。たとえば、トウ100が対象物200に対して平行移動するにつれてトウ100を回転させる方法5000、デバイス、またはシステム2000は、回転されないトウに比べ、対象表面200上へのトウ100の接着表面を増大させ、トウ100と対象表面との間の接着力を増大させる方法を提供する。たとえば、細長い繊維トウを添付するための方法5000(図12)は、圧力フットデバイス1100を回転させること5310を含み、たとえば、それにより、回転角度が圧力フットデバイス1100(図14)のパスに対する接線7001PTにマッチするようになっている。たとえば、対象表面200上へと、湾曲パス7001-2にトウ100が添付されるにつれてトウ100を回転させることを含む方法5000により、トウが対象表面200から離れ、トウに関する所望のパスに対するショートカットを形成する確率が低減される。たとえば、トウ100とほぼ同じ幅である溝1300内でトウ100を回転させる方法5000は、たとえば、トウ100の幅より実質的に大であるチャンネル内でトウまたはフィラメントを供給及び平行移動させるシステムにおいて観測される、トウの横方向の位置が予想外に跳ぶことによってたとえば生じる、トウの位置決めの正確さの低減を防止する。
図2Aは、ピニオン駆動の圧力フットデバイス1100、1つまたは複数の熱源2110を備えたフットシャフトハウジング2100、及び熱交換器ハウジング2200を備えている、細長い繊維トウを添付するためのシステム2000の斜視図である。図4Aは、細長い繊維トウ100を対象表面200に添付するためのシステム2000の断面を提供しており、このシステムは圧力フットデバイス1100を備えている。たとえば、圧力フットデバイス1100は、繊維トウ100を対象表面200上に押し付けるためのフット表面1150であって、フット表面1150が、繊維トウ100を対象表面200上に押し付けるための直線状フットセグメント1110を備え、直線状フットセグメント1110が、後端部1112及び前端部1111であって、後端部から前端部への正面方向Fxを規定する、後端部1112及び前端部1111を備えている、フット表面1150と、トウをフット表面1150にガイドするための、左側リップ1141及び右側リップ1142を備えた溝1130であって、溝1130が、溝1130の左側リップ1141と右側リップ1142との間の、溝1130の中心線1130MLに沿う平坦部分として溝の中心面1130MPを規定し、溝1130が、直線状フットセグメント1110の前端部1111上に結合するとともに、直線状フットセグメント1110に対する仰角1130Aで向けられており、溝1130が、フット表面1150に結合するフレア状の端部1120を備えている、溝1130と、Z軸を規定するフットシャフトの回転軸Zによって特徴付けられるフットシャフトハウジング2100であって、フットシャフトの回転軸Zが、直線状フットセグメント1110に対して垂直であり、かつ、溝の中心面1130MPに含まれる、フットシャフトハウジング2100と、を備えている。
たとえば、圧力フットデバイス1100は中空フットシャフト1200を備え、中空フットシャフト1200の軸はフットシャフトの回転軸Zと同一直線上にあり、シャフトの一部は、フットシャフトハウジング2100内で滑りばめを形成する。たとえば、中空フットシャフト1200は、中空フットシャフト1200の外径と同軸である貫通穴を備えている。中空フットシャフト1200のいくつかの実施例では、シャフトの一部は、フットシャフトハウジング2100内で動きばめを形成する。たとえば、フットシャフトハウジング2100は、1つまたは複数の熱源2110を備えている。熱源2110は、たとえば、1つまたは複数の電気抵抗変化型要素と、たとえば1つまたは複数のコイル2120、2121、2122、2123として形成された1つまたは複数の誘導要素と、の1つまたは複数を備えている。
たとえば、システム2000は、溝1130に向けられた赤外線放射を備えた放射源2140を備えている。たとえば、放射源2140は、溝の中心面1130MPと同一平面である、フットシャフトの回転軸Zから放射源2140への平面内に含まれている。たとえば、放射源2140は、たとえばフットシャフトの回転軸Zと同一平面である方向に向けられた、たとえば1つまたは複数のロッドを備えた、1つまたは複数の電気抵抗変化型要素を備えている。たとえば、放射源は、たとえば溝1130、フレア状の端部1120、及び対象表面200の1つまたは複数に向けて放射を反射するように向けられた、放射反射器を備えている。たとえば、放射源2140は、たとえば1つまたは複数のレーザーによって発せられた放射を、溝1130、フレア状の端部1120、及び対象表面200の1つまたは複数に向けてガイドする1つまたは複数の光ファイバーを備えている。
図3A及び図3Bは、下にある圧力フットデバイス1100に対する熱源2120、2121、2122、2123として1つまたは複数の誘導コイルを備えているフットシャフトハウジング2100の上面図である。たとえば、フットシャフトハウジング2100は、1つまたは複数の誘導加熱コイル2120、2121、2122、2123を備えている。たとえば、誘導加熱コイル2120、2121、2122、2123の1つまたは複数の軸は、フットシャフトの回転軸Zの軸に対して平行である。
たとえば、本システムは、フットシャフトハウジング2100と、圧力フットデバイス1100と、の1つまたは複数に含まれる温度センサー1170、2170、2270を備えている。システム2000のいくつかの実施形態では、温度センサー2270は、熱交換器ハウジング2200に含まれている。たとえば、フットシャフトハウジング2100は、フットシャフトの回転軸Zと同軸の円筒状スリーブ2130を備えている。
たとえば、システム2000は、1つまたは複数のピンチローラーアセンブリ2500を備えている。
図4Bは、細長い繊維トウ100を添付するためのシステムに含まれるピンチローラーアセンブリ2500のローラーの上面図である。たとえば、ピンチローラーアセンブリ2500の1つまたは複数は、第1のローラー2510-1及び第2のローラー2510-2を備えており、第1のローラーと第2のローラーとに共通の接線がフットシャフトの回転軸Zと同一直線上にある。たとえば、いくつかの実施形態では、第1のローラーと第2のローラーとに共通の接線は、フットシャフトの回転軸Zと交差している。
たとえば、ピンチローラーアセンブリ2500の1つまたは複数は、第1のローラー2510-1及び第2のローラー2510-2を備えており、ローラー2510-1、2510-2の1つまたは複数は、ローラーの外辺部に矩形溝2510Gを備えている。たとえば、溝の断面は、フットシャフトの回転軸Zと交差している。たとえば、第1のローラー2510-1と第2のローラー2510-2との1つまたは複数は、たとえばユーザにより、ローラーサポートハンドル2510H(図5に示す)に作用することにより、他方のローラーから離すか、他方のローラーに対して後退させることができる。たとえば、ローラーの1つまたは複数の回転軸は、ローラーサポートハンドル2510Hによって支持されている。
たとえば、本システム2000は、長手軸、たとえばZ軸に沿って1つまたは複数の折曲げ部をたとえば備えている、フィラメント、たとえば粗糸またはトウをガイドするためのチューブ及び漏斗形状を受領するための内部の筒状幾何学形状と、の1つまたは複数をたとえば備えている、入口2415と、たとえばフィラメントを直線状にし、入口2415から溝2510G内へガイドするための筒状導管2417と、を備えている。
たとえば、システム2000は、オリフィス2350及びブレード2340を備えたトウカッターアセンブリ2300を備え、オリフィス2350がフットシャフトの回転軸Zと交差している。たとえば、トウカッターアセンブリ2300の実施形態は、超音波カッター、たとえば、1つまたは複数の超音波周波数で作動されるブレードを備えている。
たとえば、システム2000は、回転可能な2320リングに機械的に結合されたレール2330によってガイドされるブレード2340を備えたトウカッターアセンブリ2300を備え、リングの回転軸がフットシャフトの回転軸Zと同一直線上にある。たとえば、回転可能なリングは、たとえば、ギア、プーリーの1つまたは複数と、たとえばステッピングモータであるモータ2355と、を備えている駆動アセンブリ2310に結合されている。
たとえば、システム2000は、フットシャフトハウジング2100と、1つまたは複数のピンチローラーアセンブリ2500の1つまたは複数との間に配置された熱交換器ハウジング2200を備え、熱交換器ハウジング2200が第1の貫通穴2250を備え、第1の貫通穴の軸がフットシャフトの回転軸Zと同一直線上にある。システム2000のいくつかの実施形態では、温度センサー2270は、熱交換器ハウジング2200に含まれている。たとえば、熱交換器ハウジング2200は、トウカッターアセンブリ2300とフットシャフトハウジング2100との間に配置されている。
図4Cは、1つまたは複数のダクト2210を含む熱交換器ハウジング2200の上部断面図である。たとえば、熱交換器ハウジング2200は、1つまたは複数のダクト2210を備えている。たとえば、1つまたは複数のダクト2210は、たとえば1つまたは複数のダクト2210の内部を流れる流体の流れを調整するための、たとえば制御可能なバルブまたはベーンを備えた、1つまたは複数のダクトポート2215を備えている。たとえば、熱交換器ハウジング2200は、フットシャフトの回転軸Z周りに少なくとも180度の転換パスを形成するダクト2210を備えている。たとえば、ダクトは、フットシャフトの回転軸Z周りに1つまたは複数の半円ループを形成する。たとえば、熱交換器ハウジング2200は、第2の貫通穴2252を備えており、この第2の貫通穴2252の軸は、フットシャフトの回転軸Zに対して平行である。たとえば、熱交換器ハウジング2200は、圧力フットデバイス1100とのカップリングを形成する駆動シャフト1360を備えている。たとえば、駆動シャフトは、圧力フットピニオン1210と結合されたピニオン1310を備えている。別の実施例に関し、図2Bに示すように、駆動シャフトは、圧力フットプーリー1220に結合されたプーリー1320を備えている。
たとえば、熱交換器ハウジング2200は、圧力フットデバイス1100とのカップリングを形成する駆動シャフト1360との熱伝導性コンタクト1370を形成し、コンタクトの二面間コンダクタンスが500W/m/Kより大である。
たとえば、熱交換器ハウジング2200は、トウダクト2400をさらに備え、トウダクトは、入口部分2410及び出口部分2420を備え、出口部分の対称軸は、溝の中心面1130MPに含まれている。
たとえば、トウダクト2400の一部は、先細トウダクトノズルまたは漏斗形状2420を備え、先細トウダクトノズルの出口2420-Oが溝1130に向けられており、出口2420-Oの対称軸が溝の中心面1130MPに含まれている。たとえば、トウダクト2400は、たとえばフットシャフトの回転軸Zに整列された出口ダクト2430を備えている。この出口ダクト2430は、たとえば、ローラー2510-1、2510-2と、トウダクトノズルまたは漏斗形状2420との間に含まれるトウダクト2400の一部の内径よりも小さい内径を有している。たとえば、システム2000は、ダクト拡張部分2440を備えており、このダクト拡張部分2440の軸は、圧力フットデバイスの回転軸Zと整列している。たとえば、ダクト拡張部分は、トウダクト2400と整列されている。いくつかの実施形態では、ダクト拡張部分は、たとえば、貫通穴2250、フットシャフトハウジング2100、及び圧力フットデバイス1100の一部の1つまたは複数を通っている。たとえば、圧力フットデバイスの一部は、フットシャフトハウジング2100を通っている。
たとえば、システム2000は、各々が距離計2650を備えている1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリ2600を備え、距離計の測定軸ZRの1つまたは複数は、フットシャフトの回転軸Zの軸に平行な方向に沿って向けられており、距離測定検出器の測定軸ZRからフットシャフトの回転軸Zまでの距離2630は、フットシャフトの回転軸Zから直線状フットセグメントの後端部1112までの距離1115より大であり、かつ20cm未満である。
たとえば、1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリ2600の1つまたは複数は、平行移動ステージ2610を備えている。たとえば、平行移動ステージ2610は、1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリ2600の位置を、圧力フットデバイス1100に対して調整するための方法を提供する。
たとえば、システム2000は、たとえばトウ形成アセンブリシャシー3100によって支持された、トウ形成アセンブリ3000を備えている。たとえば、トウ形成アセンブリシャシー3100は、テープ方向付け及び張力調整アセンブリ3510と、テーププレヒートアセンブリ3520と、テープヒータ3543と、トウ形成アセンブリ3530と、トウ加熱アセンブリ3540と、の1つまたは複数を備えている。たとえば、トウ形成アセンブリ3000は、1つまたは複数の溝付きホイール3522、3531A、3531Bを備えており、溝の断面の少なくとも一部が矩形である。たとえば、トウ形成アセンブリ3000は、テープ方向付け及び張力調整アセンブリ3510を備えており、このテープ方向付け及び張力調整アセンブリ3510は、たとえばホイール3511を備えており、たとえば底部がフラットな溝を備えており、たとえば、たとえばウェイト、バネ、またはサーボモータを介してテープ90上に負荷を適用するように構成されている。たとえば、トウ形成アセンブリ3000は、テーププレヒートアセンブリ3520を備えている。たとえば、テーププレヒートアセンブリ3520は、たとえば底部がフラットな溝3522Gを備えている第1の溝付きホイール3522と、ホイールクーラー3522Cと、の1つまたは複数を備えている。たとえば、ホイールクーラーは、たとえば空気供給部及びトウ形成アセンブリのシャシー3100内の1つまたは複数のオリフィスを備えている空気ブロワと、たとえば水を含む冷却バスと、の1つまたは複数を備えている。
たとえば、トウ形成アセンブリ3000は、テープ後熱アセンブリまたは第1のトウ形成アセンブリ3530を備えている。たとえば、1つまたは複数の第2の溝付きホイール3531A、3531Bの溝の断面は、V形状の溝入口3531E及び矩形の溝深部3531Dを備えている。たとえば、テープ90は、第2の溝付きホイール3531Aにおいてトウ100へと折曲げられている。たとえば、第1のトウ形成アセンブリ3530は、ホイールクーラー3522Cを備えている。
たとえば、システム2000は、トウ100のパスに向けられた1つまたは複数の赤外線放射源3542、3543を備えている。たとえば、赤外線放射3543のテープ加熱源は、第1の溝付きホイール3522と第2の溝付きホイール3531Aとの間に含まれている。たとえば、赤外線放射3542のトウ加熱源を備えているようなトウ加熱アセンブリ3540は、第2の溝付きホイール3531A、3531Bの1つまたは複数のトウの下流、たとえばトウ形成アセンブリ3000のトウ加熱アセンブリ3540に含まれている。たとえば、赤外線放射3542のトウ加熱源は、トウを挿入することを、トウの視覚的モニタリングを可能にすることと、トウの外周の一部のみを加熱することと、の1つまたは複数に関するアパーチャ3542Aを備えている。
たとえば、システム2000は、トウ牽引アセンブリ3500を備えている。たとえば、トウ牽引アセンブリは、トウ形成アセンブリのシャシー3100のトウの下流に位置している。たとえば、トウ牽引アセンブリ3500は、1つまたは複数のピンチローラーアセンブリ3501、3502、3503、たとえば3つのピンチローラーアセンブリを備えている。たとえば、1つまたは複数のピンチローラーアセンブリ3501、3502、3503は、トウ牽引アセンブリモータ3550によって駆動される。たとえば、トウ牽引アセンブリ3500は、たとえばピンチローラーの1つまたは複数に取り付けられたホイールエンコーダまたはリゾルバと、たとえばトウを監視するための光学センサーと、の1つまたは複数としての、たとえばトウの速度を測定するか概算するための速度センサーと、たとえばピンチローラーの1つまたは複数に取り付けられたテンションセンサーと、たとえばトウのテンションを概算するためのモータパワーセンサーと、の1つまたは複数を備えている。
たとえば、システム2000は、トウバッファアセンブリ3600を備えている。たとえば、トウバッファアセンブリ3600は、第1のチューブ3610及び第2のチューブ3620を備えた1つまたは複数のフレキシブル配管アセンブリを備え、第1のチューブの外径は、第2のチューブの内径未満であり、第1のチューブを第2のチューブ内にスライドさせて挿入することができる。たとえば、第1のチューブの外径が第2のチューブの内径より小であるバッファアセンブリ3600は、トウ100がトウ形成アセンブリ3000によって供給され、ピンチホイールアセンブリ2500によって要求される際に、第1のチューブ3610及び第2のチューブ3620内を通るトウ100のテンションが連続して増大及び減少するにつれて、たとえば入れ子式で互いに対して第1のチューブ及び第2のチューブがスライドする方法を可能にする。たとえば、第1のチューブ3610及び第2のチューブ3620は、入れ子式に互いの内部にスライドし、ループ3655を形成する。たとえば、第1のチューブ3610のトウ入口は、第1の締結具3610Fによって係留されている。たとえば、第2のチューブ3620のトウ出口は、第2の締結具3620Fによって係留されている。たとえば、第1のチューブ3610と第2のチューブ3620との1つまたは複数は、単一の方向、たとえばループの半径方向におけるチューブ3610、3620のモーションを許容するように、一方向の制限手段3650によって制限される。たとえば、一方向の制限手段3650は、1つまたは複数の制限ローラー3651、たとえば2つの制限ローラー3651を備えている。たとえば、制限ローラー3651は、たとえば、ループの半径方向、たとえば垂直方向である、たとえばトウがトウ形成アセンブリ3000を出る方向に対して垂直な方向に向けられた、レール3652にスライドするように取り付けられている。たとえば、制限ローラー3651の1つまたは複数は、レールの方向に沿ってバネで負荷が付されている。いくつかの実施形態では、一方向の制限手段3650は、ループのテンション及び幾何学形状の1つまたは複数を検出するように、センサー、たとえば位置センサー、たとえばひずみゲージを備えている。
たとえば、システム2000は、トウ長手方向テンション検出器2710を備えている。たとえば、テンション検出器2710は、第1の端部においてトウ100と接触し、第2の端部において、力測定センサー、たとえばひずみゲージに結合されるように構成された、たとえば1つまたは複数のホイール、たとえば1つまたは複数のスライダーを備えている。
たとえば、システム2000は、1つまたは複数の軸2810、2820を備えたスライドヘッド2800を備えている。たとえば、スライドヘッド2800は、第2の軸2820に対して垂直である第1の軸2810を備えている。たとえば、1つまたは複数の軸2810、2820の1つまたは複数は、溝の中心面1130MPをZ方向に延ばす、Z方向に延びた溝の中心面1130MPZによって交差されている。
たとえば、1つまたは複数の軸2810、2820の1つまたは複数は、2つの直交する軸2810、2820を含み、2つの直交する軸2810、2820の交差ポイントが、概ね、溝の中心面1130MPをZ方向に延ばす、Z方向に延びた溝の中心面1130MPZ上にある。たとえば、交差ポイントは、もっとも大である直径の軸の3つの直径に等しい、Z軸からの半径内に含まれている。
たとえば、システム2000は、筒状クランプ2620を備えたサポートシャシーをさらに備え、筒状クランプ2620の軸がフットシャフトの回転軸Zに対して平行である。
たとえば、システム2000は、1つまたは複数のピンチローラーアセンブリ2500に結合されたピンチローラーモータ2550と、トウカッターアセンブリ2300に結合されたトウカッターモータ2350と、圧力フットデバイス1100に結合されたフット回転モータ1350と、の1つまたは複数を備えている。
たとえば、システム2000は、熱可塑性材料を対象表面200上に分配するためのディスペンサーノズル出口2940をさらに備えている。たとえば、ディスペンサーノズル出口は、熱可塑性材料を分配するように適合されている。この熱可塑性材料は、金属、たとえば金属パウダーと、細かく切り刻まれたファイバー、たとえば、細かく切り刻まれたカーボンファイバーを含むファイバーと、ケイ酸塩、たとえば砂と、セラミックと、パウダー、たとえばカーボンブラックパウダーと、シリコンと、フォーム、たとえばウレタン、ポリウレタン、ポリスチレンフォームと、エラストマーと、の1つまたは複数を含んでいる。
たとえば、システム2000は、ディスペンサーノズルアセンブリ2900を備えている。たとえば、ディスペンサーノズルアセンブリ2900は、入口2915であって、たとえば、フィラメント、たとえば熱可塑性材料フィラメントをガイドするためのチューブ及び漏斗形状を受領するための内部の筒状幾何学形状の1つまたは複数を備えている入口2915と、1つまたは複数のローラー2910-1、2910-2であって、たとえば、ローラーの外辺部に溝2910Gを備え、ピンチローラーモータ2950によって駆動される、1つまたは複数のローラー2910-1、2910-2と、筒状導管2917であって、たとえば、材料フィラメントを直線状にし、入口2915から溝2910Gへとガイドするための筒状導管2917と、ダクト2920、たとえば、材料フィラメントをノズル2940にガイドするためのダクト2920と、を備えている。
たとえば、システム2000は、ディスペンサーノズルの出口2940のZ軸位置を調整するためのディスペンサーノズル延長アクチュエータ2930を備えている。
たとえば、ディスペンサーノズルの出口2940のZ軸位置は、直線状フットセグメント1110のZ軸位置から、-4mmから+4mmまでの範囲に含まれるオフセット2980だけオフセットされている。
図9は、ロボットマニピュレータ3800上に取り付けられた、細長い繊維トウを添付するためのシステム2000の斜視図である。たとえば、システム2000は、圧力フットデバイス1100の位置及び速度の1つまたは複数を、1つまたは複数の空間位置(X、Y、Z)及び1つまたは複数の空間方向(φ、θ、ψ)において構成するためのロボットサポート3800を備えている。たとえば、ロボットサポートは、たとえばロボットのエンドエフェクタの位置に配置された圧力フットデバイスを、ある空間位置及び向きに構成するために1つまたは複数の関節を作動させる、1つまたは複数のモータ3810、3820、3830、3840、3850を備えている。
図11は、コンピュータシステム4000のブロック図を提供している。たとえば、システム2000は、コンピュータシステム4000を備えている。たとえば、コンピュータシステム4000は、デジタルプロセッサ4110と、コンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイスまたは媒体4120と、ユーザインターフェースデバイス4130と、システムに含まれる1つまたは複数のセンサー4170、2650、2710、2170、2270及びアクチュエータ4180、1350、2550、2120、2121、2122、2123、2300、2110、3000に接続されたデータバス4150と、メモリ4160と、通信インターフェースデバイス4140と、の1つまたは複数を備えている。通信インターフェースデバイス4140は、デジタルプロセッサ4110、コンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス4120、データバス4150、ユーザインターフェースデバイス4130の1つまたは複数と、プロセッサ、貯蔵デバイス、ユーザインターフェース、アクチュエータ、及びセンサーの1つまたは複数を備えている、システムの外部の1つまたは複数の外部システム4200との間でデータを移送するためのものである。
図12は、細長い繊維トウ100を対象表面200に添付するための方法5000のブロック図、たとえば、非一時的な記録媒体に貯蔵されたコンピュータ可読命令を含むコンピュータベースの方法のブロック図であり、この方法は、細長い繊維トウ100を、圧力フットデバイス1100の溝1130内へ、圧力フットデバイス1100のフット表面1150上へ平行移動させること5100であって、溝1130が、左側リップ1141、右側リップ1142を備え、溝の中心線1130MLに沿って、溝1130の左側リップ1141と右側リップ1142との間まで延びる溝の中心面1130MPを規定する、平行移動させること5100と、繊維トウを溝内で、溝のフレア状の端部1120までガイドすること5200と、繊維トウを、溝のフレア状の端部周りで、圧力フットデバイスのフット表面1150に含まれる直線状フットセグメント1110までカーブさせること5230であって、直線状フットセグメント1110が、後端部1112及び前端部1111であって、後端部から前端部への正面方向Fxを規定する後端部1112及び前端部1111を備えており、溝1130が直線状フットセグメント1110の前端部に結合するとともに、直線状フットセグメントに対する仰角1130Aで向けられている、カーブさせること5230と、繊維トウを直線状フットセグメントと対象表面200との間でプレスすること5240と、を含んでいる。
たとえば、平行移動させること5100と、ガイドすること5200と、カーブさせること5230と、プレスすること5240と、の1つまたは複数が、繊維トウ100を加熱すること5210を含んでいる。たとえば、プレスすること5240は、繊維トウ100を冷却すること5250を含んでいる。たとえば、繊維トウ100の冷却方法は、圧力フットデバイス1100の(溝1130に対する)遠位部またはヒートシンク部1155に繊維トウ100を接触させること、たとえば繊維トウ100を押し付けることを含んでいる。たとえば、プレスすること5250は、繊維トウ100を加熱すること5210を含む第1のステップと、繊維トウ100を冷却すること5250を含む第2のステップと、を含んでいる。
たとえば、方法5000は、繊維トウ100を加熱するための1つまたは複数の熱源2110、2120、2121、2122、2123、2140に搬送される電力を調整すること5220を含んでいる。
たとえば、方法5000は、圧力フットデバイス1100を、直線状フットセグメント1110に対して垂直であり、かつ、溝の中心面1130MPに含まれる回転軸Z周りに回転させること5310を含んでいる。たとえば、方法5000は、圧力フットデバイス1100を平行移動させること5320をさらに含んでいる。
図14は、複数の繊維トウセグメント101、102、103を含むトウの層7100を備えている対象物7000の上面図である。たとえば、方法5000は、パスの始点7001-Sからパスの終点7001-Eへのパス7001、7002、7003に沿って、圧力フットデバイス1100を平行移動させること5320及び回転させること5310の1つまたは複数をさらに含み、直線状フットセグメント1110は、圧力フットデバイス1100のパスに対する接線7001Tと同一直線上にあり、パス7001に対する接点7001PTは、溝の中心面1130MP内に含まれる。たとえば、方法5000は、同時に平行移動及び回転させることを含んでいる。らせん状パス7300を形成する方法は、らせん状の配置を形成する1つまたは複数のパス、たとえば、連続して配置されたパス7001、7002、7003を形成することを含んでいる。たとえば、方法5000は、対象物7000のパス7001、7002、7003によって形成された外部の輪郭の1つまたは複数内に含まれる、たとえば複数のスタックされた行または層7100内のエリアまたは容量を充填する、充填部7500とも呼ばれる内部領域7500を形成することを含んでいる。
たとえば、繊維トウ100は、溝1130内で、パス7001との接点7001PTがパスに沿って平行移動する速度に等しい速度で平行移動される。
たとえば、方法5000は、パスの曲率半径が、2mm未満、3mm未満、及び5mm未満の1つまたは複数である位置7001-Eにおいて、繊維トウ100のカットを形成すること5330をさらに含んでいる。たとえば、パスの曲率半径は、たとえばコンピュータベースのパスプランニングシステムによって生成された、1つまたは複数のパスの命令によって計画されたパスである。たとえば、パスは、パスのプランがある閾値未満、たとえば、2mm未満、3mm未満、及び5mm未満の1つまたは複数の閾値の曲率半径を含む位置においてセグメントに分けられる。
たとえば、方法5000は、トウカッターアセンブリのブレード2340から直線状フットセグメント1110の前端部1111までの繊維トウの長さ2341に等しいパス長さ2341だけ、パスの終点の前方の、パス7001、7002、7003に沿う位置7001-C、7002-C、7003-Cにおいてトウカッターアセンブリ2300を作動させること5340をさらに含んでいる。
たとえば、方法5000は、トウ100を解くこと3545をさらに含み、解くことは、圧力フットデバイス1100を回転させること5310を含んでいる。
たとえば、方法5000は、直線状フットセグメント1110と対象表面200との間の距離205の測定を行うこと5350を含んでいる。例えば、この距離はZ軸に沿う高さに対応する。
たとえば、方法5000は、直線状フットセグメント1110と対象表面200との間の距離205を調整すること5360を含んでいる。たとえば、距離205の調整は、たとえば距離測定検出器アセンブリ2600の1つまたは複数で取得される、対象表面200からの距離の1つまたは複数の測定値の関数である。たとえば、方法5000は、ディスペンサーノズル2940と対象表面200との間の距離206を調整すること5370を含んでいる。たとえば、距離206の調整は、たとえば距離測定検出器アセンブリ2600の1つまたは複数で取得される、対象表面200からの距離の1つまたは複数の測定値の関数である。たとえば、方法5000は、直線状フットセグメント1110と対象表面200との間の距離205の関数として、対象表面200に対するディスペンサーノズル2940の、たとえばZ軸に沿っての、距離のオフセット2980を調整すること5380を含んでいる。
たとえば、方法5000は、2mmから30mmの範囲に含まれる長さ110だけ、溝1130内で繊維トウ100を平行移動させること5100と、圧力フットデバイス1100を、対象表面200上への着地軌道8010、8020、8030に沿ってガイドすることと、を含んでいる。
たとえば、方法5000は、矩形断面を含む1つまたは複数の溝内にファイバーテープ90を通すことにより、繊維トウ100の長さに沿って1つまたは複数の折曲げ部を形成すること5110を含んでいる。たとえば、通すことは、ファイバーテープ90を、1つまたは複数の溝、たとえば、固定溝、たとえば、1つまたは複数の溝付きホイールの溝の内部と係合させる、及び係合解除させることを含んでいる。たとえば、通すことは、テープ90を整列させることと、テープ90をプレスすることと、テープ90を、たとえばトウ100へと折り曲げることと、の1つまたは複数の結果となる。
たとえば、1つまたは複数の折曲げ部を形成すること5110は、1つまたは複数の溝付きホイール3522、3531A、3531B上に含まれる1つまたは複数の溝3522G、3531AG、3531BG内にファイバーテープ90を通すことを含んでいる。
たとえば、方法5000は、トウ長手方向テンション検出器2710から繊維トウ100の長手方向のテンションの測定値を取得すること5120を含んでいる。
たとえば、方法5000は、トウ長手方向テンション検出器2710から繊維トウ100の長手方向のテンションの測定値の関数として、トウ100の平行移動5100の速度を調整すること5130を含んでいる。
図13は、コンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス4120に含まれる方法に関する命令6000のブロック図を示している。たとえば、命令6000またはその各部は、方法、たとえば、コンピュータで実施される方法を示すものである。たとえば、コンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス4120は、実行可能な命令6000を含んでいる。この命令6000は、細長い繊維トウ100を対象表面200上に添付するために、システム2000の1つまたは複数のプロセッサ4110によって実行された場合、システム2000に、少なくともa)第1のトウ引込みモータ2550の位置及び速度の1つまたは複数を指示すること6100であって、細長い繊維トウ100を、圧力フットデバイスの溝1130に沿って平行移動させる、指示すること6100と、b)圧力フットデバイス1100に結合された第2のモータ1350の位置及び速度の1つまたは複数を指示すること6310であって、圧力フットデバイスを回転させる、指示すること6310と、をさせ、圧力フットデバイス1100は、繊維トウ100を対象表面200上に押し付けるためのフット表面1150を備え、フット表面1150は、繊維トウ100を対象表面200上に押し付けるための直線状フットセグメント1110を備え、直線状フットセグメント1110は、後端部1112及び前端部1111であって、後端部から前端部への正面方向Fxを規定する、後端部1112及び前端部1111を備え、圧力フットデバイス1100は、直線状フットセグメント1110に対して垂直であり、溝の左側リップ1141と右側リップ1142との間に含まれる溝の中間線1130MLに沿う溝の中心面1130MP内に含まれる回転軸周りに回転する。
たとえば、命令6000は、第1のモータ2550が指示6315される速度が、第2のモータ1350が指示6310される速度の関数である方法に関する命令を含んでいる。
たとえば、命令6000は、トウカッターアセンブリ2300に結合された第3のモータ2350に指示6315する方法に関する命令をさらに含み、トウカッターアセンブリに、第1の位置から第2の位置へブレード2340を変位させる。たとえば、命令6000は、トウのパス7001、7002、7003の曲率の関数として、たとえば接点7001PT(図14参照)において、トウのカットを指示する命令6330を含んでいる。たとえば、このカットは、トウの断面全体にわたる完全なカットを形成するように、カット位置7001-C、7002-C、7003-Cに達した際に指示される。たとえば、このカットは、トウの断面の一部にわたる部分的なカットを形成するように指示される。たとえば、トウの断面にわたるカットの大きさは、たとえば接点7001PTにおける、パスの曲率半径の関数、たとえば線形関数である。
たとえば、命令6000は、第3のモータ2350に送信される指示の関数として、第1のモータ2550の速度6345を調整するための方法に関する命令を含んでいる。
たとえば、命令6000は、1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリ2600から距離計測定データを取得する6350ための方法に関する命令を含んでいる。
たとえば、命令6000は、1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリ2600から取得された測定値の関数として、第1のモータ2550の速度を調整する6355ための方法に関する命令を含んでいる。
たとえば、命令6000は、1つまたは複数のトウ長手方向テンション検出器2710からの測定データを取得する6120ための方法に関する命令を含んでいる。
たとえば、命令6000は、1つまたは複数のトウ長手方向テンション検出器2710の1つまたは複数から取得された測定値の関数として、第1のモータ2550の速度を調整する6130ための方法に関する命令を含んでいる。
たとえば、命令6000は、1つまたは複数のトウ長手方向テンション検出器2710の1つまたは複数から取得された測定値の関数として、1つまたは複数の第1のモータ2550、3550の相対速度を調整する6135ための方法に関する命令を含んでいる。
たとえば、命令6000は、1つまたは複数の赤外線放射源3542、3543、2140と、1つまたは複数の熱源2110、2120、2121、2122、2123と、の1つまたは複数の赤外線放射力を調整する6220方法に関する命令を含んでいる。たとえば、赤外線放射力を調整する6220ための命令は、たとえば電圧、電流、及びデューティサイクルの1つまたは複数において、電力供給を調整することを含んでいた。たとえば、命令6000は、トウの冷却を調整する6250ための命令を含んでいる。たとえば、赤外線放射力を調整する6220ための命令と、トウの冷却を調整する6250ための命令と、の1つまたは複数は、トウテンションの測定値と、トウの平行移動速度と、1つまたは複数のモータ2550、3550、2950の速度と、1つまたは複数のホイール3522、3531の速度と、1つまたは複数のトウの断面の寸法と、1つまたは複数の熱可塑性材料の断面の寸法と、1つまたは複数のローラー2510-1、2510-2、2910-1、2910-2の回転速度と、1つまたは複数の温度センサー1170、2170、2270によって測定された温度と、トウ、たとえばトウの断面に含まれる熱可塑性材料の相対的な量と、周囲の温度の測定値と、の1つまたは複数の関数として調整するための命令を含んでいる。たとえば、トウの冷却を調整する6250ための命令は、たとえば1つまたは複数のポート2215に含まれる、1つまたは複数のフロー制御デバイス、たとえばバルブまたはベーンに、たとえば1つまたは複数の指示を送信することにより、冷却流体の流量、たとえば熱交換器ハウジング2200の内側を流れる冷却流体の流量の1つまたは複数を調整するための命令を含んでいる。
たとえば、命令6000は、圧力フットデバイス1100の位置及び向きの1つまたは複数を含む1つまたは複数の数値上のツールパスの命令7001-S、7001-1、7001-2、7001-3、7001-E、7002-S、7002-1、7002-2、7002-E、7003-S、7003-1を貯蔵する6400ための命令を含んでいる。
たとえば、命令6000は、パス長さ及び1つまたは複数のパスの曲率の1つまたは複数の関数として、数値上のツールパスの命令7001-S、7001-1、7001-2、7001-3、7001-E、7002-S、7002-1、7002-2、7002-E、7003-S、7003-1へ、トウカッターアセンブリ2300に結合された第3のモータ2350に関する1つまたは複数の指示を挿入する6405ための方法に関する命令を含んでいる。
たとえば、命令6000は、トウ100を解く6406ように指示するための1つまたは複数の命令を挿入する6405ための方法に関する命令を含み、この命令は、第2のモータ1350を作動させる指示を含んでいる。
図10は、Z方向に作動する対象物サポート3932をさらに備えたX-Yガントリー3900に備えられた、細長い繊維トウを添付するためのシステム2000の上面図である。たとえば、ガントリー3900は、圧力フットデバイス1100とシステム2000との1つまたは複数を、X方向に平行移動させるためのXモータ3910と、Y方向に平行移動させるためのYモータ3920と、を備えている。たとえば、ガントリー3900は、対象物サポート3932をZ方向に作動させるためのZモータ3930を備えている。たとえば、命令6000は、1つまたは複数の空間位置座標X、Y、Z及び1つまたは複数の空間方向座標における圧力フットデバイス1100の位置と速度との1つまたは複数を構成するように、1つまたは複数のモータ3810、3820、3830、3840、3850、3910、3920、3930に指示する6320ための方法に関する命令を含んでいる。
たとえば、命令6000は、1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリ2600から取得された測定値の関数として、圧力フットデバイスの位置(X、Y、Z、φ、θ、ψ)と速度との1つまたは複数を構成するように、たとえば1つまたは複数のモータ3820、3830、3840、3850、3930を指示することにより、直線状フットセグメント1110と対象表面200との間の距離205を調整する6360ための方法に関する命令を含んでいる。たとえば、距離205を調整することは、この距離が対象表面200からの距離の1つまたは複数の測定データ、たとえば距離測定検出器アセンブリ2600の1つまたは複数から取得されたデータの関数である、命令を含んでいる。
たとえば、命令6000は、回転軸Zに沿う直線状フットセグメント1110と対象表面200との間の距離205を、0.05mmから1.0mmまでの範囲に含まれる値に調整するための方法に関する命令6360を含んでいる。たとえば、この値は、0.15mmから0.5mmまでの範囲、たとえば0.2mmから0.3mmまでに含まれ、たとえば0.25mmである。
たとえば、命令6000は、パスの始点7001-S、7002-Sからパスの終点7001-E、7002-Eまでのパス7001、7002、7003に沿って圧力フットデバイス1100を平行移動及び回転させるための方法に関する命令6360含んでおり、第2のモータ1350には、直線状フットセグメント1110が圧力フットデバイス1100のパス7001、7002、7003に対する局所的な接線7001Tと同一直線上にあるままであり、かつ、接点7001PTが、直線状フットセグメントの前端部1111から溝の中心線1130MLの長さへと延びるセグメント内に含まれるままであるように、指示がされる。たとえば、平行移動と回転とは同時に行われる。
たとえば、命令6000は、ノズル2940と対象表面200との間の距離206を調整するための方法に関する命令6370を含んでいる。たとえば、距離206を調整するための命令6370は、ノズル2940と対象表面200との間の距離206と、圧力フットデバイス1100、たとえば圧力フットデバイスの回転軸を通るZ軸に対する、ノズル2940の、たとえばX軸、Y軸、及びZ軸の1つまたは複数に沿うオフセットと、対象表面の3次元の幾何学的特徴と、対象表面200に対する、圧力フットデバイス1100とノズル2940との1つまたは複数の速度と、たとえば湾曲部分の最大の曲率にある接点7001PTにおける、X次元、Y次元、及びZ次元の1つまたは複数における2つの直線状の部分の間に含まれるパスの湾曲部分の曲率によってたとえば特徴付けられる、パス7001、7002、7003の3次元の幾何学的特徴と、の1つまたは複数の関数である。たとえば、1つまたは複数の湾曲または湾曲部を含む部分を含むパスを形成することは、直線状の部分の距離206に比べ、湾曲部内のノズル2940と対象表面200との間の距離206を、たとえば速度の線形関数を含むルールを含む、たとえば速度の関数として、低減させることを含んでいる。
たとえば、命令6000は、圧力フットデバイス1100とノズル2940との間の、たとえばX軸、Y軸、及びZ軸の1つまたは複数に沿う、距離のオフセットを調整するための方法に関する命令6380を含んでいる。たとえば、距離のオフセットを調整するための命令6380は、たとえば対象表面200に対するノズル2940の一定の高さを維持するために、たとえばパスの隆起の変化に追従する、パス7001、7002、7003の3次元の幾何学的特徴の関数である。
たとえば、命令6000は、圧力フットデバイス1100を着地軌道8010、8020に沿って対象表面200上にガイドするための方法に関する命令6390を含んでいる。着地軌道は、たとえば約30μmから約3mm、たとえば約50μmから約1mm、たとえば約100μmから約400μmの範囲に含まれる、たとえば、プレスされたフィラメントまたは折り曲げられたトウの厚さ215の距離に等しい対象表面200に対する距離または高度205において、対象表面200に対して平行である、たとえば軌道部分8030を含んでいる。たとえば、着地軌道は、フットシャフトの回転軸Zが対象表面200上にもってこられる前に、対象表面200に対するある距離または高度に達する。たとえば、着地軌道は、たとえば対象表面に向かって下降する軌道8010、たとえば直線状の下降する軌道を、対象表面に対して平行な軌道部分と合わせるように、丸くなっている部分8020を含んでいる。たとえば、下降する軌道8010の接線、たとえば、丸くなっている部分8020の前の接線は、0度から90度、たとえば3度から60度、たとえば3度から45度の範囲に含まれる、対象表面200に対する角度を形成する。たとえば、着地軌道は、圧力フットデバイス1100の前方に配置された距離計2650によって指示される。たとえば、着地軌道は、対象表面に対して100mmから30μm、たとえば50mmから30μmの範囲に含まれる最初のアプローチ高さ216から開始される。たとえば、着地軌道に沿って圧力フットデバイスをガイドするための命令6390は、圧力フットデバイスのフット表面1150を越えて、たとえばトウを表面に係留するための最初のトウの長さ110を解くための命令を含んでいる。たとえば、最初のトウの長さ110は、0.5mmから50mm、たとえば1mmから30mm、たとえば2mmから25mm、たとえば10mmから20mmの範囲を有している。
たとえば、命令6000は、1つまたは複数の空間位置座標(X,Y,Z)及び1つまたは複数の空間方向座標(φ,θ,ψ)におけるディスペンサーノズル2940の位置及び速度の1つまたは複数を構成するように、1つまたは複数のモータ3810、3820、3830、3840、3850、3910、3920、3930、2930に指示するための命令6420を含んでいる。
たとえば、命令6000は、圧力フットデバイス1100の位置205及び速度の1つまたは複数の関数として、ディスペンサーノズルの延長位置2980及び速度の1つまたは複数を調整するように、ディスペンサーノズル延長アクチュエータ2930に指示するための命令6430を含んでいる。たとえば、命令6000、たとえば命令6430は、たとえば熱可塑性材料を引き込むために、1つまたは複数の引込みモータ、たとえばディスペンサーノズルの引込みモータ2950の速度を調整するための命令を含んでいる。たとえば、この速度は、トウ引込みモータの速度と、パスの湾曲部の曲率と、ノズル2940と対象表面200との間の距離206と、の1つまたは複数の関数として調整される。
前述の事項が本開示の各実施形態を対象としているが、本発明の他のさらなる実施形態が、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく考案され得る。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって判定される。
開示の実施形態を記載する文脈(特に、添付の特許請求の範囲の文脈)における、「a」、「an」、及び「the」の用語、ならびに類似の指示物の使用は、本明細書に別様に示されていない限り、または文脈によって明確に矛盾していない限り、単数と複数との両方をカバーするように解釈されるものとする。「備える」、「有する」、「含む」、及び「包含する」との用語は、別様に示されていない限り、オープンエンドの用語(すなわち、「含むが、それに限定されない」を意味する)として解釈されるものとする。「接続されている」との用語は、何かが介在している場合であっても、部分的または全体的に内部に包含されているか、取り付けられているか、ともに結合されているように解釈されるものとする。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書に別様に示され、別々の値の各々が、その値が本明細書において個別に述べられているかのように、本明細書に組み込まれていない限り、その範囲内にある各々の別々の値に個別に言及する簡略的方法としての役割を果たすことが単に意図されている。本明細書に記載の方法はすべて、本明細書において別様に示されているか、別様に、文脈によって明確に矛盾していない限り、任意の適切な順番で実施することができる。本明細書で提供される任意の及びすべての実施例、または、例示的言語(たとえば、「such as」)の使用は、本発明の実施形態をよりはっきりさせることを単に意図するものであり、別様に請求されない限り、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書の言語は、本発明の実施に必須であるように、任意の請求されていない要素を示すものと解釈されるべきではない。
本開示の好ましい実施形態が、本出願の実施のための、本発明者に知られているベストモードを含み、本明細書に記載されている。これら好ましい実施形態の変形形態は、たとえば、前述の記載を読むことで明らかとなる。本発明者は、当業者がそのような変形形態を必要に応じて採用することを予期しており、また、本発明者は、本発明が、本明細書に明確に記載されているものとは異なって実施されることを意図している。したがって、本発明は、適用法によって認可された、本明細書に添付される特許請求の範囲に述べられた主題の変形形態及び均等形態をすべて含んでいる。さらに、それら形態のすべての可能性のある変更での、上述の要素の任意の組合せは、本明細書に別様に示されてるか、文脈によって別様に明確に矛盾していない限り、本発明によって包含される。
本明細書に列挙された刊行物、特許出願、及び特許を含むすべての参照は、各参照が、参照することによって組み込まれているように個別かつ明確に示され、その全体が本明細書で説明されているかのような範囲と同じ範囲まで、参照することにより、本発明によって組み込まれる。

Claims (104)

  1. 細長い繊維トウ(100)を対象表面(200)上に添付するための圧力フットデバイス(1100)であって、
    前記繊維トウ(100)を前記対象表面(200)上に押し付けるためのフット表面(1150)であって、
    前記フット表面(1150)が、前記繊維トウ(100)を前記対象表面(200)上に押し付けるための直線状フットセグメント(1110)を備え、
    前記直線状フットセグメント(1110)が、後端部(1112)及び前端部(1111)であって、前記後端部から前記前端部への正面方向(Fx)を規定する、前記後端部(1112)及び前記前端部(1111)を備えている、
    前記フット表面(1150)と、
    前記トウを前記フット表面(1150)にガイドするための、左側リップ(1141)及び右側リップ(1142)を備えた溝(1130)であって、
    前記溝(1130)が、前記溝の中心線(1130ML)に沿う平坦部分として溝の中心面(1130MP)を規定するとともに、前記溝(1130)の前記左側リップ(1141)と前記右側リップ(1142)との間まで延び、
    前記溝(1130)が、前記直線状フットセグメント(1110)の前記前端部(1111)上に結合し、前記直線状フットセグメント(1110)に対する仰角(1130A)で向けられている、
    前記溝(1130)と、を備え、
    前記溝(1130)が、前記フット表面(1150)に結合するフレア状の端部(1120)を備えている、前記圧力フットデバイス(1100)。
  2. 前記溝(1130)の一部の前記仰角(1130A)が90度である、請求項1に記載のデバイス。
  3. 前記溝(1130)が、前記フレア状の端部(1120)の端部とは反対側の端部に位置する、溝の入口(1130E)におけるフレア状の入口(1133)を備えている、請求項1に記載のデバイス。
  4. 前記フット表面(1150)が、
    前記溝の中心面(1130MP)の第1の側にあり、第1の仰角(1161A1)及び、前記正面方向(Fx)からオフセットした第1の方位角(1161A2)に向けられた第1のつま先表面(1161)と、
    前記溝の中心面(1130MP)の第2の側にあり、第2の仰角(1162A1)及び、前記正面方向(Fx)からオフセットした第2の方位角(1162A2)に向けられた第2のつま先表面(1162)と、を備え、
    前記第1の方位角(1161A2)及び前記第2の方位角(1162A2)が、前記正面方向(Fx)に対して30度から90度の範囲内に含まれている、請求項1に記載のデバイス。
  5. 前記第1の方位角(1161A2)及び前記第2の方位角(1162A2)が、前記正面方向(Fx)に対して約90度である、請求項4に記載のデバイス。
  6. 前記第1のつま先表面(1161)と前記第2のつま先表面(1162)とが同一平面にある、請求項4に記載のデバイス。
  7. 前記フレア状の端部(1120)が、前記正面方向(Fx)に対して30度から70度の範囲の仰角(1125A)を有する面取部(1125)を備えている、請求項1に記載のデバイス。
  8. 前記フレア状の端部(1120)が、前記溝(1130)を前記直線状フットセグメント(1110)に結合するフィレット(1120F)を備えている、請求項1に記載のデバイス。
  9. 前記フット表面(1150)が平らである、請求項1に記載のデバイス。
  10. 前記フット表面(1150)が、前記直線状フットセグメント(1110)に対して垂直なY-Z平面内の断面で見て、前記直線状フットセグメント(1110)に対して前記対象表面(200)から離れるZ方向において上昇した、前記対象表面(200)に面する1つまたは複数の上昇輪郭部(1171、1172)を備えている、請求項1に記載のデバイス。
  11. 前記1つまたは複数の上昇輪郭部(1171、1172)の1つまたは複数が、上昇カーブ(1171C、1172C)を形成している、請求項10に記載のデバイス。
  12. 前記1つまたは複数の上昇輪郭部(1171、1172)の1つまたは複数が、上昇直線(1171L、1172L)を形成している、請求項10に記載のデバイス。
  13. 前記フット表面(1150)が、回転する切頭中空本体の方位セクター(1150A)であって、前記切頭中空本体の軸が、前記溝の中心面(1130MP)に含まれる、前記切頭中空本体の方位セクター(1150A)を備え、前記方位セクター(1150A)が、180度から320度の範囲に含まれる、請求項1に記載のデバイス。
  14. 前記デバイスが中空フットシャフト(1200)を備え、前記中空フットシャフト(1200)の軸が、前記溝の中心面(1330MP)上に含まれる、請求項1に記載のデバイス。
  15. 前記デバイスがフットピニオン(1210)を備え、前記フットピニオン(1210)の軸が、前記溝の中心面(1330MP)上に含まれる、請求項1に記載のデバイス。
  16. 前記デバイスがフットプーリー(1220)を備え、前記フットプーリー(1220)の軸が、前記溝の中心面(1330MP)上に含まれる、請求項1に記載のデバイス。
  17. 前記フット表面(1150)が、前記前端部に対し、前記前端部に対して近位にある第1のセクター(1151)内の第1の材料と、前記前端部から遠位にある第2のセクター(1152)内の第2の材料と、を備え、前記第2の材料の熱伝導率が、前記第1の材料の熱伝導率の半分以下である、請求項1に記載のデバイス。
  18. 前記フット表面(1150)がヒートシンク(1155)を備えている、請求項1に記載のデバイス。
  19. 前記フット表面(1150)が、前記溝(1130)の近位の第1のセクター(1151)周りの、周囲の第2のセクターを形成するヒートシンク(1155)を備えている、請求項1に記載のデバイス。
  20. 前記フレア状の端部(1120)が、前記溝(1130)に対して近位であり、ある距離(1115Z)だけ前記フット表面(1150)から上昇しており、かつ、前記フット表面(1150)に含まれるヒートシンク部(1155)から第2のセクター(1152)によって分離されている、第1のフレア状の端部分(1120-1)を備え、前記第2のセクター(1152)が、前記第1のフレア状の端部分(1120-1)と前記フット表面(1150)との間の断熱部を形成する、請求項1に記載のデバイス。
  21. 前記溝の断面が、もっとも大である円形輪郭セクターの半径(1130MR)の深さ以上の溝深さに含まれる、前記中心面(1130MP)に関し、対称的に反対側にある円形輪郭セクター(1130C11、1130C12、1130C21、1130C22)の1つまたは複数の対を備えている、請求項1に記載のデバイス。
  22. 前記溝(1130)の断面が、前記溝(1130)内に向かってスケールダウンする、1つまたは複数のU形状の溝断面(1130U1、1130U2)を備えている、請求項1に記載のデバイス。
  23. 前記溝(1130)が、フィレット(1130F)によって結合された2つ以上の直線状側部(1130S1、1130S2)を備えた断面を備えている、請求項1に記載のデバイス。
  24. 溝の第1のリップ(1141)と溝の第2のリップ(1142)との間の距離が、0.2mmから2mmの範囲、たとえば0.2mmから1mmの範囲に含まれる、請求項1に記載のデバイス。
  25. 細長い繊維トウ(100)を対象表面(200)上に添付するためのシステム(2000)であって、
    圧力フットデバイス(1100)であって、
    前記繊維トウ(100)を前記対象表面(200)上に押し付けるためのフット表面(1150)であって、
    前記フット表面(1150)が、前記繊維トウ(100)を前記対象表面(200)上に押し付けるための直線状フットセグメント(1110)を備え、
    前記直線状フットセグメント(1110)が、後端部(1112)及び前端部(1111)であって、後端部から前端部への正面方向(Fx)を規定する、前記後端部(1112)及び前記前端部(1111)を備えている、
    前記フット表面(1150)と、
    前記トウを前記フット表面(1150)にガイドするための、左側リップ(1141)及び右側リップ(1142)を備えた溝(1130)であって、
    前記溝(1130)が、前記溝(1130)の前記左側リップ(1141)と前記右側リップ(1142)との間に、前記溝の中心線(1130ML)に沿う平坦部分として溝の中心面(1130MP)を規定するとともに、
    前記溝(1130)が、前記直線状フットセグメント(1110)の前記前端部(1111)上に結合し、前記直線状フットセグメント(1110)に対する仰角(1130A)で向けられており、
    前記溝(1130)が、前記フット表面(1150)に結合するフレア状の端部(1120)を備えている、
    前記溝(1130)と、
    を備えている、前記圧力フットデバイス(1100)と、
    Z軸を規定するフットシャフトの回転軸(Z)によって特徴付けられるフットシャフトハウジング(2100)であって、前記フットシャフトの回転軸(Z)が、前記直線状フットセグメント(1110)に対して垂直であり、かつ、前記溝の中心面(1130MP)に含まれる、前記フットシャフトハウジング(2100)と、を備えた前記システム。
  26. 前記圧力フットデバイス(1100)が中空フットシャフト(1200)を備え、前記中空フットシャフト(1200)の軸が前記フットシャフトの回転軸(Z)と同一直線上にあり、前記シャフトの一部が、前記フットシャフトハウジング(2100)内で滑りばめを形成する、請求項25に記載のシステム。
  27. 前記フットシャフトハウジング(2100)が、1つまたは複数の熱源(2110)を備えている、請求項25に記載のシステム。
  28. 前記溝(1130)に向けられた赤外線放射を備えた放射源(2140)をさらに備えている、請求項25に記載のシステム。
  29. 前記フットシャフトハウジング(2100)が、1つまたは複数の誘導加熱コイル(2120、2121、2122、2123)を備えている、請求項25に記載のシステム。
  30. 前記誘導加熱コイル(2120、2121、2122、2123)の1つまたは複数の前記軸が、フットシャフトの回転軸(Z)の軸に対して平行である、請求項29に記載のシステム。
  31. 前記フットシャフトハウジング(2100)と、前記圧力フットデバイス(1100)と、の1つまたは複数に含まれる温度センサー(1170、2170、2270)をさらに備えている、請求項25に記載のシステム。
  32. 前記フットシャフトハウジング(2100)が、前記フットシャフトの回転軸(Z)と同軸の円筒状スリーブ(2130)を備えている、請求項25に記載のシステム。
  33. 1つまたは複数のピンチローラーアセンブリ(2500)をさらに備えている、請求項25に記載のシステム。
  34. 前記ピンチローラーアセンブリ(2500)の1つまたは複数が、第1のローラー(2510-1)及び第2のローラー(2510-2)を備えており、前記第1のローラーと前記第2のローラーとに共通の接線が前記フットシャフトの回転軸(Z)と同一直線上にある、請求項33に記載のシステム。
  35. 前記ピンチローラーアセンブリ(2500)の1つまたは複数が、第1のローラー(2510-1)及び第2のローラー(2510-2)を備えており、前記ローラー(2510-1、2510-2)の1つまたは複数が、前記ローラーの外辺部に矩形溝(2510G)を備えている、請求項33に記載のシステム。
  36. 前記ピンチローラーアセンブリ(2500)の1つまたは複数が、第1のローラー(2510-1)及び第2のローラー(2510-2)を備えており、前記ローラー(2510-1、2510-2)の1つまたは複数が、前記ローラーの外辺部に矩形溝(2510G)を備えており、前記溝の断面が前記フットシャフトの回転軸(Z)と交差している、請求項33に記載のシステム。
  37. オリフィス(2350)及びブレード(2340)を備えたトウカッターアセンブリ(2300)をさらに備え、前記オリフィス(2350)が前記フットシャフトの回転軸(Z)と交差している、請求項25に記載のシステム。
  38. 回転可能なリング(2320)に機械的に結合されたレール(2330)によってガイドされるブレード(2340)を備えたトウカッターアセンブリ(2300)をさらに備え、前記リングの回転軸が前記フットシャフトの回転軸(Z)と同一直線上にある、請求項25に記載のシステム。
  39. 前記フットシャフトハウジング(2100)と、前記1つまたは複数のピンチローラーアセンブリ(2500)の1つまたは複数との間に配置された熱交換器ハウジング(2200)をさらに備え、前記熱交換器ハウジング(2200)が第1の貫通穴(2250)を備え、前記第1の貫通穴(2250)の軸が前記フットシャフトの回転軸(Z)と同一直線上にある、請求項25に記載のシステム。
  40. 前記熱交換器ハウジング(2200)が、トウカッターアセンブリ(2300)と前記フットシャフトハウジング(2100)との間に配置されている、請求項39に記載のシステム。
  41. 前記熱交換器ハウジング(2200)が1つまたは複数のダクト(2210)を備えている、請求項39に記載のシステム。
  42. 前記熱交換器ハウジング(2200)が、前記フットシャフトの回転軸(Z)周りに少なくとも180度の転換パスを形成するダクト(2210)を備えている、請求項39に記載のシステム。
  43. 前記熱交換器ハウジング(2200)が第2の貫通穴(2252)を備えており、前記第2の貫通穴(2252)の軸が前記フットシャフトの回転軸(Z)に対して平行である、請求項39に記載のシステム。
  44. 前記熱交換器ハウジング(2200)が、前記圧力フットデバイス(1100)とのカップリングを形成する駆動シャフト(1360)を備えている、請求項39に記載のシステム。
  45. 前記熱交換器ハウジング(2200)が、前記圧力フットデバイス(1100)とのカップリングを形成する駆動シャフト(1360)との熱伝導性コンタクト(1370)を形成し、前記コンタクトの二面間コンダクタンスが500W/m2/Cより大である、請求項39に記載のシステム。
  46. トウダクト(2400)をさらに備え、前記トウダクトが、入口部分(2410)及び出口部分(2420)を備え、前記出口部分の対称軸が前記溝の中心面(1130MP)に含まれている、請求項25に記載のシステム。
  47. 前記トウダクト(2400)の一部が先細トウダクトノズル(2420)を備え、前記先細トウダクトノズルの出口(2420-O)が前記溝(1130)に向けられており、前記出口(2420-O)の対称軸が前記溝の中心面(1130MP)に含まれている、請求項46に記載のシステム。
  48. 各々が距離計(2650)を備えている1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリ(2600)をさらに備え、前記距離計の測定軸(ZR)の1つまたは複数が、前記フットシャフトの回転軸(Z)の軸に平行な方向に沿って向けられており、前記距離測定検出器の測定軸(ZR)から前記フットシャフトの回転軸(Z)までの距離(2630)が、前記フットシャフトの回転軸(Z)から前記直線状フットセグメントの後端部(1112)までの距離(1115)より大であり、かつ20cm未満である、請求項25に記載のシステム。
  49. 前記1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリ(2600)の1つまたは複数が、平行移動ステージ(2610)を備えている、請求項48に記載のシステム。
  50. トウ形成アセンブリをさらに備え、前記トウ形成アセンブリ(3000)が、1つまたは複数の溝付きホイール(3522、3531)を備えており、前記溝の断面の少なくとも一部が矩形である、請求項25に記載のシステム。
  51. 前記1つまたは複数の溝付きホイール(3531)の前記溝の前記断面が、V形状の溝入口(3531E)及び矩形の溝深部(3531D)を備えている、請求項50に記載のシステム。
  52. 前記トウ(100)の前記パスに向けられた1つまたは複数の赤外線放射源(3542、3543)をさらに備えている、請求項50に記載のシステム。
  53. トウバッファアセンブリ3600をさらに備えている、請求項25に記載のシステム。
  54. 前記トウバッファアセンブリ3600が、第1のチューブ3610及び第2のチューブ3620を備えた1つまたは複数のフレキシブル配管アセンブリを備え、前記第1のチューブの外径が、前記第2のチューブの内径未満であり、前記第1のチューブを前記第2のチューブ内にスライドさせて挿入することができる、請求項53に記載のシステム。
  55. トウ長手方向テンション検出器(2710)をさらに備えている、請求項25に記載のシステム。
  56. 1つまたは複数の軸(2810、2820)を備えたスライドヘッド(2800)をさらに備えている、請求項25に記載のシステム。
  57. 前記1つまたは複数の軸(2810、2820)の1つまたは複数が、前記溝の中心面(1130MP)を前記Z方向に延ばす、Z方向に延びた溝の中心面(1130MPZ)によって交差されている、請求項56に記載のシステム。
  58. 2つの直交する軸(2810、2820)を備え、前記2つの直交する軸(2810、2820)の交差ポイントが、概ね、前記溝の中心面(1130MP)を前記Z方向に延ばす、Z方向に延びた溝の中心面(1130MPZ)上にある、請求項56に記載のシステム。
  59. 筒状クランプ(2620)を備えたサポートシャシーをさらに備え、前記筒状クランプ(2620)の軸が前記フットシャフトの回転軸(Z)に対して平行である、請求項25に記載のシステム。
  60. 1つまたは複数のピンチローラーアセンブリ(2500)に結合されたピンチローラーモータ(2550)と、トウカッターアセンブリ(2300)に結合されたトウカッターモータ(2350)と、前記圧力フットデバイス(1100)に結合されたフット回転モータ(1350)と、の1つまたは複数をさらに備えている、請求項25に記載のシステム。
  61. 熱可塑性材料を前記対象表面(200)上に分配するためのディスペンサーノズル出口(2940)をさらに備えている、請求項25に記載のシステム。
  62. 前記ディスペンサーノズル出口(2940)のZ軸位置を調整するためのディスペンサーノズル延長アクチュエータ(2930)をさらに備えている、請求項61に記載のシステム。
  63. 前記ディスペンサーノズル出口(2940)のZ軸位置が、前記直線状フットセグメント(1110)のZ軸位置から、-4mmから+4mmまでの範囲に含まれるオフセット(2980)だけオフセットされている、請求項61に記載のシステム。
  64. 前記圧力フットデバイス(1100)の位置及び速度の1つまたは複数を、1つまたは複数の空間位置(X、Y、Z)及び1つまたは複数の空間方向において構成するためのロボットサポート(3800)をさらに備えている、請求項25に記載のシステム。
  65. デジタルプロセッサ(4110)と、コンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス(4120)と、ユーザインターフェースデバイス(4130)と、前記システムに含まれる1つまたは複数のセンサー(4170、2650、2710、2170、2270)及びアクチュエータ(4180、1350、2550、2120、2121、2122、2123、2300、2110、3000)に接続されたデータバス(4150)と、前記デジタルプロセッサ(4110)、前記コンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス(4120)、前記データバス(4150)、前記ユーザインターフェースデバイス(4130)の1つまたは複数と、プロセッサ、貯蔵デバイス、ユーザインターフェース、アクチュエータ、及びセンサーの1つまたは複数を備えている、前記システムの外部の1つまたは複数の外部システム(4200)との間でデータを移送するための通信インターフェースデバイス(4140)と、の1つまたは複数をさらに備えている、請求項25に記載のシステム。
  66. 細長い繊維トウ(100)を対象表面(200)に添付するための方法(5000)であって、
    細長い繊維トウ(100)を、圧力フットデバイス(1100)の溝(1130)内へ、前記圧力フットデバイス(1100)のフット表面(1150)上へ平行移動させること(5100)であって、
    前記溝(1130)が、左側リップ(1141)、右側リップ(1142)を備え、前記溝の中心線(1130ML)に沿って、前記溝(1130)の前記左側リップ(1141)と前記右側リップ(1142)との間まで延びる溝の中心面(1130MP)を規定する、
    前記平行移動させること(5100)と、
    前記繊維トウを前記溝内で、前記溝のフレア状の端部(1120)までガイドすること(5200)と、
    前記繊維トウを、前記溝の前記フレア状の端部周りで、前記圧力フットデバイスの前記フット表面(1150)に含まれる直線状フットセグメント(1110)までカーブさせること(5230)であって、
    前記直線状フットセグメント(1110)が、後端部(1112)及び前端部(1111)であって、前記後端部から前記前端部への正面方向(Fx)を規定する前記後端部(1112)及び前記前端部(1111)を備えており、前記溝(1130)が前記直線状フットセグメント(1110)の前記前端部に結合するとともに、前記直線状フットセグメントに対する仰角(1130A)で向けられている、
    前記カーブさせること(5230)と、
    前記繊維トウを前記直線状フットセグメントと前記対象表面(200)との間でプレスすること(5240)と、
    を含む、前記方法。
  67. 平行移動させること(5100)と、ガイドすること(5200)と、カーブさせること(5230)と、プレスすること(5240)と、の1つまたは複数が、前記繊維トウ(100)を加熱すること(5210)を含んでいる、請求項66に記載の方法。
  68. プレスすること(5240)が、前記繊維トウ(100)を冷却すること(5250)を含んでいる、請求項66に記載の方法。
  69. プレスすること(5250)が、前記繊維トウ(100)を加熱すること(5210)を含む第1のステップと、前記繊維トウ(100)を冷却すること(5250)を含む第2のステップと、を含んでいる、請求項66に記載の方法。
  70. 前記繊維トウ(100)を加熱するための1つまたは複数の熱源(2110、2120、2121、2122、2123、2140)に搬送される電力を調整すること(5220)をさらに含む、請求項66に記載の方法。
  71. 前記圧力フットデバイス(1100)を、前記直線状フットセグメント(1110)に対して垂直であり、かつ、前記溝の中心面(1130MP)に含まれる回転軸(Z)周りに回転させること(5310)をさらに含む、請求項66に記載の方法。
  72. 前記圧力フットデバイス(1100)を平行移動させること(5320)をさらに含む、請求項66に記載の方法。
  73. パスの始点(7001-S)からパスの終点(7001-E)へのパス(7001、7002、7003)に沿って、前記圧力フットデバイス(1100)を平行移動させること(5320)と回転させること(5310)との1つまたは複数をさらに含み、前記直線状フットセグメント(1110)が、前記圧力フットデバイス(1100)の前記パスに対する接線(7001T)と同一直線上にあり、前記パス(7001に対する接点(7001PT)が前記溝の中心面(1130MP)内に含まれる、請求項66に記載の方法。
  74. 前記繊維トウ(100)が、前記溝(1130)内で、前記パス(7001)との前記接点(7001PT)が前記パスに沿って平行移動する速度に等しい速度で平行移動される、請求項73に記載の方法。
  75. 前記パスの曲率半径が、2mm未満、3mm未満、及び5mm未満の1つまたは複数である位置(7001-E)において、前記繊維トウ(100)にカットを形成すること(5330)をさらに含む、請求項73に記載の方法。
  76. 前記トウカッターアセンブリのブレード(2340)から前記直線状フットセグメント(1110)の前記前端部(1111)までの繊維トウの長さ(2341)に等しいパス長さ(2341)だけ、前記パスの終点の前方の、パス(7001、7002、7003)に沿う位置(7001-C、7002-C、7003-C)においてトウカッターアセンブリ(2300)を作動させること(5340)をさらに含む、請求項73に記載の方法。
  77. 前記トウ(100)を解くこと(3545)をさらに含み、解くことが、前記圧力フットデバイス(1100)を回転させること(5310)を含む、請求項73に記載の方法。
  78. 前記直線状フットセグメント(1110)と前記対象表面(200)との間の距離(205)の測定を行うこと(5350)をさらに含む、請求項66に記載の方法。
  79. 前記直線状フットセグメント(1110)と前記対象表面(200)との間の距離(205)を調整すること(5360)をさらに含む、請求項66に記載の方法。
  80. ディスペンサーノズル(2940)と前記対象表面(200)との間の距離(206)を調整すること(5370)をさらに含む、請求項66に記載の方法。
  81. 前記直線状フットセグメント(1110)と前記対象表面(200)との間の距離(205)の関数として、前記対象表面(200)に対する前記ディスペンサーノズル(2940)の距離のオフセット(2980)を調整すること(5380)をさらに含む、請求項80に記載の方法。
  82. 2mmから30mmの範囲に含まれる長さ(110)だけ、前記溝(1130)内で前記繊維トウ(100)を平行移動させること(5100)と、
    前記圧力フットデバイス(1100)を、前記対象表面(200)上への着地軌道(8010、8020、8030)に沿ってガイドすることと、
    をさらに含む、請求項66に記載の方法。
  83. 矩形断面を含む1つまたは複数の溝内にファイバーテープ(90)を通すことにより、前記繊維トウ(100)の前記長さに沿う1つまたは複数の折曲げ部を形成すること(5110)をさらに含む、請求項66に記載の方法。
  84. 1つまたは複数の折曲げ部を形成すること(5110)が、1つまたは複数の溝付きホイール(3522、3531A、3531B)上に含まれる1つまたは複数の溝(3522G、3531AG、3531BG)内に前記ファイバーテープ(90)を通すことによるものである、請求項83に記載の方法。
  85. トウ長手方向テンション検出器(2710)から前記繊維トウ(100)の長手方向のテンションの測定値を取得すること(5120)をさらに含む、請求項66に記載の方法。
  86. トウ長手方向テンション検出器(2710)から前記繊維トウ(100)の前記長手方向のテンションの測定値の関数として、前記トウ(100)の前記平行移動(5100)の速度を調整すること(5130)をさらに含む、請求項85に記載の方法。
  87. 細長い繊維トウ(100)を対象表面(200)上に添付するためのシステム(2000)の1つまたは複数のプロセッサ(4110)によって実行される場合に、前記システム(2000)に、少なくともa)第1のモータ(2550)の位置及び速度の1つまたは複数を指示すること(6100)であって、細長い繊維トウ(100)を、圧力フットデバイスの溝(1130)に沿って平行移動させる、前記指示すること(6100)と、
    b)圧力フットデバイス(1100)に結合された第2のモータ(1350)の位置及び速度の1つまたは複数を指示すること(6310)であって、前記圧力フットデバイスを回転させる、前記指示すること(6310)と、
    をさせる実行可能な命令(6000)を備えている、コンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス(4120)であって、
    前記圧力フットデバイス(1100)が、前記繊維トウ(100)を前記対象表面(200)上に押し付けるためのフット表面(1150)を備え、
    前記フット表面(1150)が、前記繊維トウ(100)を前記対象表面(200)上に押し付けるための直線状フットセグメント(1110)を備え、
    前記直線状フットセグメント(1110)が、後端部(1112)及び前端部(1111)であって、後端部から前端部への正面方向(Fx)を規定する、前記後端部(1112)及び前記前端部(1111)を備え、
    前記圧力フットデバイス(1100)が、前記直線状フットセグメント(1110)に対して垂直であり、前記溝の左側リップ(1141)と右側リップ(1142)との間に含まれる溝の中間線(1130ML)に沿う溝の中心面(1130MP)内に含まれる回転軸(Z)周りに回転する、
    前記コンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス(4120)。
  88. 前記第1のモータ(2550)が指示(6315)される速度が、前記第2のモータ(1350)が指示(6310)される前記速度の関数である、請求項87に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  89. 前記命令(6000)が、トウカッターアセンブリ(2300)に結合された第3のモータ(2350)に指示(6315)する命令であって、前記トウカッターアセンブリに、第1の位置から第2の位置へブレード(2340)を変位させる、前記指示(6315)する命令を含む、請求項87に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  90. 前記命令(6000)が、前記第3のモータ(2350)に送信される指示の関数として、前記第1のモータ(2550)の前記速度を調整する(6345)ための命令を含む、請求項89に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  91. 前記命令(6000)が、1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリ(2600)から距離計測定データを取得する(6350)ための命令を含む、請求項87に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  92. 前記命令(6000)が、前記1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリ(2600)から取得された測定値の関数として、前記第1のモータ(2550)の前記速度を調整する(6355)ための命令を含む、請求項91に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  93. 前記命令(6000)が、1つまたは複数のトウ長手方向テンション検出器(2710)からの測定データを取得する(6120)ための命令を含む、請求項87に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  94. 前記命令(6000)が、前記1つまたは複数のトウ長手方向テンション検出器(2710)の1つまたは複数から取得された測定値の関数として、前記第1のモータ(2550)の前記速度を調整する(6130)ための命令を含む、請求項93に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  95. 前記命令(6000)が、1つまたは複数のトウ長手方向テンション検出器(2710)の1つまたは複数から取得された測定値の関数として、1つまたは複数の第1のモータ(2550、3550)の相対速度を調整する(6135)ための命令を含む、請求項93に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  96. 前記命令(6000)が、前記圧力フットデバイス(1100)の位置及び向きの1つまたは複数を含む1つまたは複数の数値上のツールパスの命令(7001-S、7001-1、7001-2、7001-3、7001-E、7002-S、7002-1、7002-2、7002-E、7003-S、7003-1)を貯蔵する(6400)ための命令を含んでいる、請求項87に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  97. 前記命令(6000)が、パス長さ及び1つまたは複数のパスの曲率の1つまたは複数の関数として、前記数値上のツールパスの命令(7001-S、7001-1、7001-2、7001-3、7001-E、7002-S、7002-1、7002-2、7002-E、7003-S、7003-1)へ、トウカッターアセンブリ(2300)に結合された第3のモータ(2350)に関する1つまたは複数の指示を挿入する(6405)ための命令を含んでいる、請求項96に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  98. 前記命令(6000)が、前記トウ(100)を解く(6406)指示するための1つまたは複数の命令を挿入する(6405)ための命令を含み、前記命令が、前記第2のモータ(1350)を作動させる指示を含んでいる、請求項87に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  99. 前記命令(6000)が、1つまたは複数の空間位置座標(X,Y,Z)及び1つまたは複数の空間方向座標における前記圧力フットデバイス(1100)の位置及び速度の1つまたは複数を構成するように、1つまたは複数のモータ(3810、3820、3830、3840、3850、3910、3920、3930)に指示する(6320)ための命令を含んでいる、請求項87に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  100. 前記命令(6000)が、1つまたは複数の距離測定検出器アセンブリ(2600)から取得された測定値の関数として、前記圧力フットデバイスの前記位置(X、Y、Z、φ、θ、ψ)及び速度の1つまたは複数を構成するように、1つまたは複数のモータ(3820、3830、3840、3850、3930)に指示することにより、前記直線状フットセグメント(1110)と前記対象表面(200)との間の前記距離(205)を調整する(6360)ための命令を含む、請求項87に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  101. 前記命令(6000)が、前記回転軸(Z)に沿う前記直線状フットセグメント(1110)と前記対象表面(200)との間の前記距離(205)を、0.05mmから1.0mmまでの範囲に含まれる値に調整するための命令(6360)を含む、請求項100に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  102. 前記命令(6000)が、パスの始点(7001-S、7002-S)からパスの終点(7001-E、7002-E)までのパス(7001、7002、7003)に沿って前記圧力フットデバイス(1100)を平行移動及び回転させるための命令(6360)含んでおり、前記第2のモータ(1350)が、前記直線状フットセグメント(1110)が前記圧力フットデバイス(1100)の前記パス(7001、7002、7003)に対する局所的な接線(7001T)と同一直線上にあるままであり、かつ、前記接点(7001PT)が、前記直線状フットセグメントの前端部(1111)から前記溝の中心線(1130ML)の長さへと延びるセグメント内に含まれるままであるように、指示される、請求項100に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  103. 前記命令(6000)が、1つまたは複数の空間位置座標(X,Y,Z)及び1つまたは複数の空間方向座標(φ,θ,ψ)におけるディスペンサーノズル(2940)の位置及び速度の1つまたは複数を構成するように、1つまたは複数のモータ(3810、3820、3830、3840、3850、3910、3920、3930、2930)に指示するための命令(6420)を含んでいる、請求項87に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。
  104. 前記命令(6000)が、前記圧力フットデバイス(1100)の位置(205)及び速度の1つまたは複数の関数として、ディスペンサーノズルの延長位置(2980)及び速度の1つまたは複数を調整するように、ディスペンサーノズル延長アクチュエータ(2930)に指示するための命令(6430)を含む、請求項87に記載のコンピュータ可読不揮発性貯蔵デバイス。

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