KR102290679B1

KR102290679B1 - 자동화 섬유 배치 머신을 위한 동적 히터 제어

Info

Publication number: KR102290679B1
Application number: KR1020170096684A
Authority: KR
Inventors: 디. 무어 제론; 에이. 존슨 브라이스; 에프.페디고 사무엘; 고즈 사야타
Original assignee: 더 보잉 컴파니
Priority date: 2016-09-08
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2021-08-18
Also published as: US20190193345A1; PT3292992T; CN107804002B; CN113085224A; EP3292992B1; JP2018079681A; US10252478B2; EP3292992A1; US10974466B2; US20180065325A1; CN113085224B; CN107804002A; JP7122092B2; ES2939590T3; KR20180028365A

Abstract

AFP(Automated Fiber Placement) 머신을 위한 히터 위치를 동적으로 관리하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 1실시예는 경로에 따르는 각 다수 위치에 대해, AFP 머신에 의해 레이업되는 라미네이트의 표면에 대한 AFP 머신의 히터의 가열 표면의 예측된 거리를 나타내는 거리 데이터를 검색하는 단계를 포함하는 방법이다. 방법은 또한 NC(Numerical Control) 프로그램에 따라 라미네이트를 레이업하도록 AFP 머신을 지시하는 단계와, 경로에서의 히터의 현재 장소를 식별하는 단계, AFP 머신의 히터가 이동하는 속도를 결정하는 단계, 히터의 현재 장소를 예측된 거리와 상관시키는 단계, 및 현재 장소와 상관된 예측된 거리와, 현재 장소에서의 속도를 기초로 현재 장소에서 히터를 위한 전력의 양을 조정하는 단계를 포함한다.

Description

자동화 섬유 배치 머신을 위한 동적 히터 제어{DYNAMIC HEATER CONTROL FOR AUTOMATED FIBER PLACEMENT MACHINES}

본 발명은 복합재 제조의 분야에 관한 것으로 특히 AFP(Automated Fiber Placement) 머신에 관한 것이다.

구성 재료(constituent material)(예컨대, CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer))의 다층 라미네이트(Multi-layer laminates)는 복합재 부품으로 경화하기 위해 소정의 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 복합재 부품의 제조를 용이하게 하기 위해, AFP 머신과 같은 로봇이 이용될 수 있다 예컨대, AFP 머신은 이어 경화되는 라미네이트(laminate)를 형성하는 구성 재료의 토우(tows)의 하나 이상의 층을 레이업(lay up)할 수 있다.

AFP 머신의 동작은 토우가 레이업을 계속함에 따라 AFP 머신의 이동을 명령하는 NC(Numerical Control) 프로그램에 의해 지시될 수 있다. AFP 머신은 단일 코스(single course)(예컨대, 라미네이트를 가로지르는 단일 "운행(run)")의 라미네이트 상으로 한 번에 다수 토우를 분배(dispense)할 수 있고, AFP 머신은 NC 프로그램으로부터의 명령에 응답하여 코스 내에서 개별 토우를 시작 또는 종료할 수 있다.

AFP 머신에 의해 배치되는 토우가 아래에 놓이는 라미네이트에 적절히 부착됨을 보장하기 위해, AFP 머신의 히터가 라미네이트를 가열한다. 라미네이트를 가열하는 것은 원하는 레벨의 점착(tack)으로 라미네이트에 적절히 부착될 것임을 보장한다. 그러나, 복합재 부품의 설계자들은 가열 공정을 향상시키고 라미네이트의 과열(overheating) 및/또는 열부족(underheating)에 대한 잠재성을 감소시키는 시스템 및 장치를 지속적으로 찾고 있다.

여기서 설명되는 실시예는 아래에 놓이는 라미네이트에 대한 히터의 거리와, AFP 머신의 엔드 이펙터/헤드가 이동하는 속도를 기초로, AFP 머신의 히터에 대해 인가된 전력의 양을 동적으로 조정한다. 이는 레이업 동안 AFP 머신의 헤드에 의해 수행되는 행위와 관계없이, 라미네이트가 원하는 온도에 도달하고/원하는 양의 열을 받아들임을 보장한다. 이들 기술은 AFP 머신이 복잡한 기하학적 형상을 갖춘 라미네이트를 레이업하는 환경에서 특히 유익하다.

1실시예는 가열 표면이 레이업 동안 라미네이트 표면을 거쳐 주행하게 되는 경로에 따르는 각 다수 위치에 대해, AFP 머신에 의해 레이업되는 라미네이트의 표면에 대한 AFP 머신의 히터의 가열 표면의 예측된 거리를 나타내는 거리 데이터를 검색하는 단계를 포함하는 방법이다. 방법은 또한 NC(Numerical Control) 프로그램에 따라 라미네이트를 레이업하도록 AFP 머신을 지시하는 단계와, 레이업 동안 경로에서의 히터의 현재 장소를 식별하는 단계, AFP 머신의 히터가 현재 장소에서 이동하는 속도를 결정하는 단계, 히터의 현재 장소를 예측된 거리 중 하나와 상관시키는 단계, 현재 장소와 상관된 예측된 거리와, 현재 장소에서의 속도를 기초로 현재 장소에서 레이업 동안 히터를 위한 전력의 양을 조정하는 단계를 포함한다.

다른 실시예는 라미네이트를 레이업하는 AFP(Automated Fiber Placement) 머신(100)을 구비하여 구성되는 시스템이다. AFP 머신은 라미네이트 상으로 구성 재료의 토우를 분배하는 가이드와, 토우가 라미네이트 상으로 분배되기 이전에 라미네이트를 가열하는 히터를 구비하는 헤드를 포함한다. AFP 머신은 가열 표면이 레이업 동안 라미네이트 표면을 거쳐 주행하게 되는 경로에 따르는 각 다수 위치에 대해 라미네이트의 표면에 대한 히터의 가열 표면의 예측된 거리를 나타내는 거리 데이터를 검색하고, NC(Numerical Control) 프로그램에 따라 라미네이트를 레이업하도록 AFP 머신을 지시하고, 레이업 동안 경로에서의 히터의 현재 장소를 식별하고, AFP 머신의 히터가 현재 장소에서 이동하는 속도를 결정하고, 히터의 현재 장소를 예측된 거리 중 하나와 상관시키고, 현재 장소와 상관된 예측된 거리와, 현재 장소에서의 속도를 기초로 현재 장소에서 레이업 동안 히터를 위한 전력의 양을 조정하는 콘트롤러를 더 포함한다.

다른 실시예는 적어도 하나의 센서로부터 거리 데이터를 획득하는 단계와, 거리 데이터를 기초로, 장소에서 AFP 머신에 의해 레이업되는 라미네이트의 표면에 대해 AFP 머신의 히터의 가열 표면의 거리를 결정하는 단계, 라미네이트를 거치는 히터의 속도를 결정하는 단계, 및 장소에서의 속도 및 거리를 기초로 히터를 위한 전력의 양을 조정하는 단계를 포함하는 방법이다.

다른 실시예는 AFP 머신을 포함하는 시스템이다. AFP 머신은 라미네이트 상으로 구성 재료의 토우를 분배하는 가이드와, 토우가 라미네이트 상으로 분배되기 이전에 라미네이트의 표면을 가열하는 히터, 및 거리 데이터를 제공하는 적어도 하나의 센서를 구비하는 헤드를 포함한다. AFP 머신은 NC(Numerical Control) 프로그램에 따라 라미네이트를 레이업하도록 AFP 머신을 지시하고, 레이업 동안 AFP 머신의 히터가 이동하는 속도를 결정하고, 적어도 하나의 센서로부터의 거리 데이터를 기초로 장소에서 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 거리를 결정하고, 장소에서의 거리와 속도를 기초로 히터를 위한 전력의 양을 조정하는 콘트롤러를 더 포함한다.

다른 예시적 실시예(예컨대, 전술한 실시예에 관한 방법 및 컴퓨터-판독가능 매체)가 이하에서 설명될 수 있다. 논의된 특징, 기능 및 장점은 다양한 실시예에서 독립적으로 달성될 수 있거나, 또는 이하의 설명 및 도면을 참조하여 더 자세히 설명될 수 있는 또 다른 실시 예에서 조합될 수 있다.

도 1은 예시적 실시예에서 재료의 토우를 레이업하는(lays up) AFP 머신을 예시하는 도면이다.
도 2는 예시적 실시예에서 로봇의 엔드 이펙터(end effector)의 확대도이다.
도 3은 예시적 실시예에서 구성 재료의 토우를 레이업하는 엔드 이펙터(end effector)의 투시도이다.
도 4는 예시적 실시예에서 히터의 측면도이다.
도 5는 예시적 실시예에서 라미네이트를 레이업하는 AFP 머신의 블록도이다.
도 6은 예시적 실시예에서 라미네이트에 대한 히터의 거리를 나타내는 소정의 정보를 기초로, 히터에 대한 전력을 동적으로 조정하는 방법을 예시하는 플로우차트이다.
도 7은 예시적 실시예에서 라미네이트에 대한 히터의 거리를 나타내는 센서 입력을 기초로, 히터에 대한 전력을 동적으로 조정하는 방법을 예시하는 플로우차트이다.
도 8은 예시적 실시예에서 라미네이트에 대한 히터 측정 거리의 측면도이다.
도 9은 예시적 실시예에서 전력 프로파일에 대해 정의된 테이블을 예시한다.
도 10 및 도 11은 예시적 실시예에서 다양한 온도 및 거리에 대한 전력 프로파일을 예시하는 그래프이다.
도 12는 예시적 실시예에서 항공기 생산 및 서비스 방법의 흐름도이다.
도 13은 예시적 실시예에서 항공기의 블록도이다.

도면 및 이하의 설명은 본 발명의 특정 예시적 실시예를 나타낸다. 따라서, 여기에 명시적으로 설명되거나 도시되지 않았음에도 불구하고, 당업자는 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 범위 내에 포함되는 다양한 구성을 고안할 수 있음을 이해할 것이다. 더욱이, 여기에 개시된 소정의 예는 본 발명의 원리를 이해하는데 도움을 주도록 의도되는 것으로, 이러한 특별히 언급된 예 및 조건에 대해 제한되지 않는 것으로 해석되어야 한다. 결과적으로, 본 발명은 이하에서 설명되는 특정 실시예 또는 예에 한정되지 않고, 청구 범위 및 그 균등물에 의해 제한된다.

도 1은 예시적 실시예에서 지지체(support; 170)에 장착되는 AFP 머신(AFP machine; 100)을 예시하는 도면이다. AFP 머신(100)은 복합재 부품으로 경화하기 위해 구성 재료의 토우(tows; 152)를 레이업할 수 있는 소정의 시스템 또는 장치를 구비한다. AFP 머신(100)은 레이업 동안(예컨대, 동시에) 경화 가능 구성 재료(curable constituent material)(예컨대, CFRP)의 토우(152)를 분배하는(dispenses) 엔드 이펙터/헤드(end effector/head; 200)를 포함한다. 토우(152)는 단일 모노리식 복합재 부품(single monolithic composite part)으로 경화되어질 재료의 하나 이상의 층을 구비하는 라미네이트(150)를 형성하기 위해 레이업된다. 본 실시예에 있어서, 라미네이트(150)는 항공기용 동체부(fuselage section)를 구비하고, 회전 홀더(rotational holder; 160)에 의해 제 위치에 유지된다.

AFP 머신(100)이 라미네이트(150) 상에 토우(152)를 레이업하도록 동작함에 따라, AFP 머신(100)은 X축(166)을 따라 라미네이트(150)를 직접적으로 향하고/라미네이트(150)로부터 멀어지게 이동하고, Y축(164)을 따라 수직으로 위쪽/아래쪽으로 이동하며, 및/또는 Z축(162)을 따라 측면으로 이동할 수 있다. 여기서 이용되는 바와 같이, AFP 머신(100)이 헤드(200)의 단일 "스윕(sweep)" 동안 동시에 다수 토우(152)를 레이업할 때, 그들 토우(152)는 집합적으로 단일 "코스(course)"로서 언급된다. 연속적으로 인가되는 코스의 세트는 층(layer)으로 언급될 수 있다. 층이 라미네이트(150)에 부가됨에 따라, 최종 복합재 부품의 강도가 유리하게 향상된다.

동체의 부분과 같은 큰 라미네이트(150)를 위한 재료를 레이업하는 것은 시간 소모적이고 복잡한 공정이다. 토우(152)가 빠르고 효과적으로 레이업되는 것을 보장하기 위해, AFP 머신(100)의 동작이 NC 프로그램에 의해 제어된다. 1실시예에 있어서, NC 프로그램은 AFP 머신(100)을 정렬/재위치시키고, 헤드(200)를 이동시키며, 라미네이트(150) 상으로 토우(152)를 레이업하는 것을 위해 코스별로 명령을 제공한다. 이러한 방식에서, NC 프로그램에서의 명령을 수행하는 것에 의해, AFP 머신(100)은 복합재 부품으로 경화하기 위한 라미네이트를 제조한다.

도 2는 도 1의 관찰 화살표(2)에 의해 나타낸 바와 같이, AFP 머신(100)의 헤드(200)의 확대 전면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 헤드(200)는 토우(152)가 라미네이트(150)에 적절히 점착/부착(tack/adhere)됨을 보장하기 위해 라미네이트(150)에 열을 인가하는 히터(210)를 포함한다. 히터(210)는 라미네이트(150) 상으로 열을 방사하기 위해 가열 엘리먼트(heating elements; 212)(예컨대, 인가된 전류에 응답하여 열/적외선을 발생시키는 전기적 저항성 필라멘트(electrically resistive filaments))에 전력을 인가한다. 본 실시예에 있어서, 히터(210)는 토우(152)가 레이업되는 동안 히터(210)가 표시된 헤드 방향으로 진행함에 따라 히터(210)로부터 라미네이트(150)까지의 거리를 측정하는 센서(240)를 수반한다. 도 2는 헤드(200)가 하나 이상의 토우(152)를 분배하기 위한 가이드(guide; 220)뿐만 아니라 라미네이트(150) 상으로 토우(152)를 압축하는 압축 롤러(compaction roller; 230)를 포함한다.

도 3은 예시적 실시예에서 헤드(200)에 의해 라미네이트(150) 상으로 토우(152)의 적용을 설명하는 투시도이다. 특히, 도 3은 도 2의 관찰 화살표(3)에 의해 나타내어진 관찰을 예시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 헤드(200)는 센서(sensors; 240), (가열 엘리먼트(heating elements; 212)를 포함하는) 히터(heater; 210), 가이드(guide; 220), 및 압축 롤러(compaction roller; 230)를 포함한다. 헤드(200)는 지시된 헤드 방향으로 라미네이트(150)를 거쳐 경로(path; 300)를 따라 진행하여, 라미네이트(150) 상으로 압축을 위해 토우(152)를 레이업한다. 헤드(200)가 코스 동안 동시에 다수 토우(152)를 분배함에 따라, 압축 롤러(230)는 라미네이트(150)의 표면(surface; 156) 상으로 토우(152)를 누르고, 층(154)을 형성한다. 도 3은 히터(210)가 토우(152)를 분배하는 가이드(220)를 선행함을 더욱 예시한다. 따라서, 히터(210)는 (예컨대, 토우(152)를 직접 가열시키는 대신) 토우(152)를 수용하기 위한 라미네이트(150)를 준비하기 위해 라미네이트(150)에 열(214)을 인가한다. 이는 라미네이트(150)가 원하는 온도로 가열됨을 보장하는데 도움을 준다는 점에서 실제적 이점을 제공한다. 라미네이트(150)에 인가된 이러한 열은 토우(152)가 라미네이트(150)와 접촉/압축된 후 결국 원하는 온도로 토우(152)를 가열하는데 도움을 줄 수 있다. 동시에, 히터(210)가 토우(152)와 압축 롤러(230)를 선행하기 때문에, 이는 토우(152)가 압축 롤러(230)와 접촉하기 전에 가열되지 않음을 보장한다. 이러한 결과는 바람직하지 못하게 토우(152)가 라미네이트(150) 대신 압축 롤러(230)에 부착되도록 할 수 있다.

도 4는 도 3의 관찰 화살표(4)에 의해 나타내어진 히터(210)의 측면도이다. 도 4는 열이 히터(210)로부터 라미네이트(150) 상으로 방사되는 가열 표면(heating surface; 400)(예컨대, 유리 또는 플라스틱 표면)을 예시한다. 본 실시예에 있어서, 가열 표면(400)은 방사 열(radiant heat)이 히터(210)로부터 라미네이트(150)로 전달되는 소정의 임의의 형상의 표면을 구비할 수 있음에도 불구하고, 가열 표면(400)은 히터(210)의 최하부에서의 평면이다. 도 4는 라미네이트(150)의 비-균일 표면(non-uniform surface 156)에 대해, 히터(210)의 가열 표면(400)과 라미네이트(150)의 표면(156) 사이의 거리가 변할 수 있음을 예시한다. 이는 도 4에 도시된 바와 같이 히터(210)가 완벽하게 평평한 레벨로 유지되는 때에도 마찬가지이다. 따라서, 히터(210)가 지점/장소(157)에서 표면(156)으로부터 거리(D1)로 도시됨에도 불구하고, 히터(210)는 지점/장소(158)에서 표면(156)으로부터 훨씬 더 짧은 거리(D2)에 있다. 이는 복사열(radiant heat)이 거리의 제곱 함수(squared function of distance)로서 떨어지기 때문에 문제가 될 수 있다. 따라서, 히터(210)가 일정한 양의 열을 인가하고 라미네이트(150)를 가로질러 일정한 속도로 이동하면, 이는 과열 지점(overheat point; 158) 또는 열부족 지점(underheat point; 157)일 수 있다. AFP 머신(100)은, 과열 또는 열부족을 감소시키기 위해 히터(210)에 대한 전력의 양을 동적으로 변화시키는 것에 의해, 이러한 우려를 유리하게 해결한다.

도 5는 AFP 머신(100)과 함께 이용될 수 있는 다른 구성요소를 예시하는 블록도이다. 특히, 도 5는 AFP 머신(100)이 메모리(504)의 NC 프로그램(505)에 따라 AFP 머신(100)의 동작을 관리하는 콘트롤러(500)를 포함할 수 있다. 예컨대, 콘트롤러(500)의 프로세서(502)는 AFP 머신(100)의 키너매틱 체인(kinematic chain; 510)에서 액츄에이터(514)(예컨대, 회전(rotational) 또는 신장(extensional) 액츄에이터)의 동작을 지시하도록 NC 프로그램(505)의 명령을 이용할 수 있다. 콘트롤러(500)는 액츄에이터(514)로 명령을 전달하고 액츄에이터(514)로부터 피드백을 수신하기 위해 인터페이스(I/F)(506)(예컨대, 이더넷 케이블(Ethernet cable), USB(Universal Serial Bus) 케이블, a transceiver utilizing an IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 무선 프로토콜을 이용하는 트랜시버(transceiver) 등)를 이용할 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 리지드 바디(rigid bodies; 512)의 위치는 콘트롤러(500)에 의해 변경될 수 있고, 토우를 분배하거나 새로운 코스를 시작하도록 헤드(200)를 재위치시키기 위해 라미네이트(150)를 가로질러 헤드(200)를 이동시킨다. 콘트롤러(500)는 커스텀 회로(custom circuitry)로서, 프로그램된 명령을 실행하는 프로세서로서, 또는 그 몇몇 조합으로서 구현될 수 있다.

도 5는 AFP 머신(100)이 지지체(170)에 의해 유지됨을 예시하고, 센서(240), 토우(152)를 분배하는 가이드(220), 및 토우(152)를 압축하는 롤러(230)를 도시한다. 가열 엘리먼트(212) 및 가열 표면(400)이 또한 도 5에 예시된다. 도 5는 토우(152)의 다수 층(154)뿐만 아니라 표면(156)을 구비하는 라미네이트(150)를 더 예시한다.

부품 설계 유닛(part design unit; 520)이 또한 도 5에 예시된다. 부품 설계 유닛(520)은 복합재 부품으로 경화되는 라미네이트(150)를 레이업하기 위한 레이업 명령(layup instructions)을 발생시킨다. 부품 설계 유닛(520)은, 예컨대 NC 프로그램(505)과 같은 NC 프로그램을 발생시키는데 이용될 수 있다. 부품 설계 유닛(520)은 라미네이트(150)의 표면(156)의 기하학적 구조(예컨대, 각 층이 라미네이트(150)에 인가된 후/인가됨에 따른 라미네이트(150)의 표면 기하학적 구조)에 접근할 수 있다. 레이업 동안 라미네이트(150)의 기하학적 구조의 이러한 선험적 지식이 주어지면, 부품 설계 유닛(520)은 헤드가 (예컨대, 층 단위 기반(layer-by-layer basis)에 대해) 라미네이트(150) 상으로 토우(152)를 레이업하게 되는 각 다수 장소를 위한 표면(156)의 거리를 예측할 수 있다. 따라서, 부품 설계 유닛(520)은 경로를 따르는 각 장소에서 라미네이트 표면(156)과 가열 표면(400) 사이의 하나 이상의 예측된 거리(평균 예측 거리(average predicted distance), 최대 예측 거리(maximum predicted distance), 및/또는 최소 예측 거리(minimum predicted distance))를 나타내는 거리 데이터(distance data; 525)를 발생시킬 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 부품 설계 유닛(520)은 프로세서(522), 메모리(524), 및 인터페이스(I/F)(526)(예컨대, 이더넷 또는 무선 인터페이스)를 포함한다.

AFP 머신(100)의 동작의 예시적인 상세내용이 도 6 및 도 7과 관련하여 논의된다. 특히, 도 6은 히터(210)를 위한 전력을 조절하도록 소정의 거리 데이터를 이용하기 위한 방법을 예시하는 한편, 도 7은 히터(210)를 위한 전력을 조절하도록 (예컨대, 센서(240)로부터) 라이브 센서 데이터(live sensor data)를 이용하기 위한 방법을 예시한다. 도 6에 대해, 복합재 부품은 NC 프로그램(505)에서 일련의 명령으로서 설계되어지는 것임을 가정한다. 명령의 각 세트는 헤드(200)를 위한 시작 장소, 헤드(200)의 배향/각도(orientation/angle), 배향에 의해 지시된 방향으로 헤드(200)를 매개로 주행(travel)하기 위한 코스, 및 헤드(200)가 코스를 따라 계속됨에 따라 토우(152)가 분배 및/또는 절단(cut)되어야하는 곳을 나타내는 정보를 나타낸다.

도 6은 예시적 실시예에서 라미네이트(150)에 대한 히터(210)의 거리를 나타내는 소정의 정보를 기초로, 히터(210)를 위한 전력을 동적으로 조정라는 방법(600)을 예시하는 플로우차트이다. 즉, 방법(600)은, AFP 머신(100)을 지시하기 위한 NC 프로그램(예컨대, NC 프로그램 (505))에 제공된 명령을 기초로, 라미네이트(150)의 표면(156)에 대한 히터(210)의 거리를 예측적으로 결정한다.

방법(600)의 단계가 도 1의 AFP 머신(100)을 참조하여 (그리고, 도 5에 더욱 예시된 바와 같이) 설명되지만, 당업자는 방법(600)이 다른 시스템에서 수행될 수있음을 이해할 것이다. 여기서 셜명된 플로우차트의 단계는 모든 것을 포함하는 것은 아니고 도시되지 않은 다른 단계들을 포함할 수 있다. 여기에 설명된 단계는 또한 다른 순서로 수행될 수 있다

단계(602)에서, 부품 설계 유닛(520)은 가열 표면(400) 및 라미네이트 표면(156)을 정의하는 데이터를 획득하도록 진행한다(단계 602). 가열 표면(400) 및 라미네이트 표면(156)을 정의하는 데이터는 (예컨대, CAD(Computer Aided Design) 파일에 의해 나타낸 바와 같이) 이들 특징의 3차원(3D) 모델을 구비할 수 있다. 이 정보를 기초로, 부품 설계 유닛(520)은 어떻게 라미네이트(150)를 레이업하는가를 정의하는 NC 프로그램을 발생시킬 수 있거나, 그렇지않으면 어떻게 가열 표면(400) 및 라미네이트 표면(156)이 레이업 동안 공유 공간/공유 좌표 시스템에서 이동하게 되는가를 식별할 수 있다. 부품 설계 유닛(520)은 가열 표면(400)이 레이업 동안 라미네이트 표면(156)을 가로질러 따르는 경로(예컨대, 경로(300))를 더욱 식별한다(단계 604). 경로는 히터(210)가 (예컨대, 코스에 대응하는) 라미네이트 표면(156)을 가로질러 이동함에 따라 다수 장소에서 히터(210)의 위치를 정의할 수 있다. 알려진 경로에 따라, 부품 설계 유닛(520)은 헤드(200)의 경로를 따르는 각 다수의 장소에 대해 레이업 동안 라미네이트 표면(156)에 대한 가열 표면(400)의 거리를 프로그램적으로 예측한다. 예컨대, 다층 라미네이트에 있어서, 부품 설계 유닛(520)은 층을 레이업하도록 헤드(200)에 의해 주행된 각 코스를 위한 경로를 식별할 수 있고, 각 경로를 따르는 각 다수의 장소에서 가열 표면(400) 및 라미네이트 표면(156) 사이의 하나 이상의 거리를 예측할 수 있다. 이어, 이러한 거리 정보는 어떠한 거리(예컨대, 평균 거리, 최대 거리, 최소 거리)가 레이업 공정 동안 내내 가열 표면(400)과 라미네이트 표면(156) 사이로 될 것인가를 예측적으로 결정하기 위해 부품 설계 유닛(520)에 의해 집계될 수 있다. 이는 거리 데이터(525)로서 도 5에서 언급된다.

부품 설계 유닛(520)이 AFP 머신(100)에 의한 이용을 위해 NC 프로그램(505) 및/또는 획득된 거리 데이터(525)를 발생시킨 후, AFP 머신(100)의 콘트롤러(500)는 NC 프로그램(505) 및 거리 데이터(525)를 검색하고, 양쪽을 메모리(504)에 저장한다(단계 608). 콘트롤러(500)는 더욱이 헤드(200)를 재위치(reposition)시키도록 액츄에이터(514)를 지시하고 NC 프로그램(505)에 따라 라미네이트(150)를 제작하기 위해 표면(156) 상에 토우(152)를 레이업하도록 헤드(200)를 지시한다(단계 610). 각 층이 레이업됨에 따라, 라미네이트(150)는 크기가 증가한다.

경로를 따르는 각각의 다수 장소에서 온도의 원하는 범위(예컨대, 하한(lower bound)과 상한(upper bound) 사이의 온도)에 도달하도록 라미네이트 표면(156)의 온도를 동적으로 조절하기 위해, 콘트롤러(500)는 레이업 동안 경로에서 헤드(200)의 현재 장소를 식별한다(단계 612). 경로를 따르는 현재 장소는 명령을 완료함에 있어서 AFP 머신(100)의 진행을 나타내는 액츄에이터(514)로부터의 피드백에 더하여, AFP 머신(100)에 의해 수행되어지는 NC 프로그램(505)으로부터의 명령을 기초로 결정될 수 있다. 다음에, 콘트롤러(500)는 히터(210)가 현재 장소에서 라미네이트 표면(156)을 가로질러 이동하는 속도를 (레이업 동안) 결정한다(단계 614). 히터(210)에 의해 라미네이트 표면(156)에 인가된 열의 양은 가열 표면(400)과 라미네이트 표면(156) 사이의 거리뿐만 아니라, 가열 표면(400)이 라미네이트 표면(156) 위에 남아있게 되는 시간의 양의 제곱 함수이다. 따라서, (예컨대, 액츄에이터(514), 헤드(200), 및/또는 NC 프로그램(505)의 명령으로부터의 입력에 의해 지시되는 바와 같이) 현재 장소에서 히터(210)의 속도를 결정하는 것에 의해, 콘트롤러(500)는 표면(156) 상의 장소에 인가된 열의 양을 조절할 수 있다. 히터(210)의 속도는 변할 수 있음이 주지된다. 즉, 헤드(200)는 코스를 시작할 때 저속에서 시작할 수 있고, 최대 속도까지 상승하고, 이어 효과적인 방식으로 이동하는 동안 레이업 공정을 용이하게 하기 위해 코스의 종단에서 속도가 늦추어진다. 레이업 동안, 콘트롤러(500)는 경로에서의 히터의 현재 장소를 단계(606)로부터 예측된 거리 중 하나와 상관시킨다(단계 616). 이러한 방식에 있어서, 콘트롤러(500)는, NC 프로그램(505)에 의해 정의된 경로에서 히터(210)의 장소를 기초로, 라미네이트 표면(156)에 대한 가열 표면(400)의 거리를 결정한다.

라미네이트 표면(156)에 대한 가열 표면(400)의 거리뿐만 아니라 레이업 동안 히터(210)가 이동하는 속도 양쪽을 기초로, 히터(210)에 의해 라미네이트 표면(156)에서의 장소에 인가된 열 유속(heat flux)의 양이 결정될 수 있다. 따라서, 레이업 동안 콘트롤러(500)는 현재 장소와 상관되었던 예측된 거리뿐만 아니라 현재 장소에서의 속도를 기초로 히터(210)를 위한 전력의 양(예컨대, 히터(210)에 인가하기 위한 전력의 양, 또는 히터(210)에 의해 열로서 방사되어지는 전력의 양)을 선택한다(단계 616). 예컨대, 이 단계는 거리 및 속도를 기초로, 미리 정의된 전력을 위한 값을 포함하는 가열 프로파일에 접근하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예에 있어서, 이 단계는, 공식(formula)을 기초로, 히터(210)에 대해 인가하기 위한 전력을 동적으로 계산하는 것을 포함할 수 있다. 더욱이, 라미네이트(150)를 가열하기 위한 기준은 원하는 온도뿐만 아니라 상한 및 하한(upper and lower bound)을 나타낼 수 있다.

라미네이트(150)의 일부분이 너무 높은 온도에 도달하면, 라미네이트(150)는 (예컨대, 라미네이트(150)가 열경화성 수지를 포함하는 실시예에서) 단단해지기 시작하여 국부적으로 경화될 수 있고, 이는 바람직하지 않다. 따라서, 콘트롤러(500)는, 상한 온도를 초과하는 라미네이트(150)의 부분이 없음을 보장하기 위해 가열 표면(400)과 라미네이트 표면(156) 사이의 최소 거리(예컨대, 최소 가장 짧은 거리)에 따라, 히터(210)에 의해 인가된 전력의 양을 제한할 수 있다. 이는 라미네이트 표면(156)의 다른 부분이 원하는 하한 온도 이하로 유지되도록 하더라도 발생할 수 있다. 단계(612-616)는 히터(210)가 경로를 따라 계속됨에 따라 연속적으로 반복될 수 있고, 그에 의해 표면(156)은 다수의 위치 각각에서 균일하게 가열됨을 보장하고 토우가 레이업됨에 따라 점착(tack)을 용이하게 한다.

도 7은 라미네이트(150)에 히터(210)에 의해 인가된 전력의 양을 동적으로 조정하기 위한 대안적인 방법을 예시한다. 특히, 방법(700)은 헤드(200)가 히터(210)와 라미네이트(150) 사이에서 거리를 추적하기 위한 센서(240)를 포함하는 실시예에 초점을 맞춘다. 본 실시예에 대해, AFP 머신(100)은 NC 프로그램(505)에 따라 토우(152)를 능동적으로 레이업함을 가정한다. 헤드(200)가 콘트롤러(500)에 의해 설정된 원하는(그리고 변하는) 속도로 NC 프로그램(505)에 의해 정의된 경로를 따라 연속적으로 이동하는 것에 따라, 콘트롤러(500)는 센서(240)로부터 거리 데이터를 획득한다. 본 실시예에 있어서, 거리 데이터는 헤드(200)에 의해 주행되어지는 경로를 따르는 특정 장소에서 센서(240)로부터 라미네이트 표면(156)까지의 거리의 하나 이상의 측정값(measurements)을 구비한다. 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 거리(D1, D2, D3)를 결정하기 위해, 거리가 각 센서(240)에 의해 획득될 수 있다. 거리 데이터는 시간 경과에 따라 경로(300)를 따라 다수 위치(예컨대, L1, L2, L3)의 각각에서 획득 될 수 있고, 각 장소에 대한 거리 데이터는 측정된 거리의 각각을 가열 표면(400)과 라미네이트 표면(156) 사이의 거리로 변환하도록 처리될 수 있다. 예컨대, 센서(240)가 가열 표면(400)으로부터 오프셋(offset)되거나 특정 방식으로 각이 지워지면, 콘트롤러(500)는 가열 표면(400)과 라미네이트 표면(156) 사이의 거리를 정확하게 표시하기 위해 거리 데이터를 변환할 수 있다.

이 거리 데이터는 가열 표면(400)과 라미네이트 표면(156) 사이의 평균 거리 (예컨대, 평균 또는 중앙), 최소 거리 및/또는 최대 거리를 결정하기 위해 콘트롤러 (500)에 의해 추가로 분석 및/또는 처리될 수 있다. 콘트롤러(500)는 더욱이, 예컨대 액츄에이터(514)로부터의 입력 및/또는 NC 프로그램 (505)에서의 명령을 기초로, 히터(210)가 라미네이트(150)를 가로질러 이동하는 속도를 결정한다(단계 706). 이어, 콘트롤러(500)는 속도 및 거리를 기초로 히터(210)를 위한 전력의 양을 선택한다(단계 708). 이 공정은 프로세스는 도 6의 단계(616)와 유사한 방식으로 수행될 수 있다.

방법(600, 700)을 이용하면, AFP 머신의 히터에 의해 인가된 열의 양이 가열되는 라미네이트의 표면 기하학적 구조에서의 변화를 설명하기 위해 유리하게 동적으로 조절될 수 있다. 이는 라미네이트에 대한 히터의 거리 및 속도가 시간에 따라 변하는 상황에서도 라미네이트가 균일하게 가열되는 것을 보장한다. 이는 경화가 국부적으로 시작하게 되는 지점까지 라미네이트(150)가 과열되지 않도록 더욱 보장할 수 있다.

예

이하의 예에 있어서, 부가적 공정, 시스템, 및 방법이 AFP 머신(100)에 의해 이용되어질 수 있는 전력/가열 프로파일의 상황에서 설명된다. 특히, 도 9 내지 도 11은 도 2의 가열 엘리먼트(212)를 위한 전력의 양을 조절하는데 이용될 수 있는 전력 프로파일의 예를 예시한다. 따라서, 여기서 논의된 전력 프로파일은, 가열 표면(400)과 라미네이트 표면(156) 사이의 거리에 관계없이, 콘트롤러(500)가 라미네이트(150)에 대해 소정 양의 열을 인가하는 전력의 양을 선택하거나, 소정 온도까지 라미네이트(150)를 가열함을 보장하도록 콘트롤러(500)에 의해 이용될 수 있다.

도 9는 예시적 실시예의 전력 프로파일(910, 920)을 예시한다. 특히, 도 9는 각 전력 프로파일(910, 920)이 히터(210)의 속도의 여러 범위와 관련되는 실시예를 예시하고, 각 전력 프로파일(910, 920)은, 라미네이트 표면(156)에 대한 가열 표면(400)의 거리를 기초로, 히터(210)에 인가하기 위한 전력의 양을 위한 미리 정의된 값을 포함한다.

도 10 및 도 11은 예시적 실시예에서 다양한 온도 및 거리를 위한 전력 프로파일을 예시하는 그래프이다. 도 10의 전력 프로파일(1000)은 가열 표면(400)과 라미네이트 표면(156) 사이의 장거리(long distance)와 대응한다. 프로파일(1000)이, 각각이 여러 원하는 목표 온도와 대응하고, 속도의 함수를 기초로 하는, 다수 구간 선형 함수(multiple piecewise linear functions; 1010 및 1020)를 포함한다는 점에서 전력 프로파일(1000)은 도 9에 도시된 전력 프로파일과 다르다. 프로파일(1000)은 히터(210)의 속도를 기초로 하는 컷오프 영역(cutoff region)을 더 포함하여, 속도의 소정 레벨 이하에서는 히터(210)에 인가되는 전력이 없게 된다. 이는 더 낮은 속도에서 히터(210)가 라미네이트(150)가 경화될 수 있도록 열의 누적량(cumulative amounts)을 인가하지 않게 됨을 보장한다. 도 10과 유사한 방식으로, 도 11은 가열 표면(400)과 라미네이트 표면(156) 사이의 단거리(short distance)와 대응하고, 구간 함수(1110 및 1120)를 더 포함하는 전력 프로파일(1100)을 예시한다. 도 11의 컷오프 영역은 속도의 더 큰 범위와 대응하고, 더욱이 선형 함수(1110 및 1120)는 더 가파른 경사를 나타내어 전력은 속도의 함수로서 더 빠르게 증가한다. 다른 실시예에 있어서, 히터(210)를 위한 전력이 라미네이트(150)의 의도하지 않은 경화를 방지하기 위해 라미네이트 표면(156)에 대한 가열 표면(400)의 최소 거리를 기초로 (예컨대, 원하는 레벨 이하로) 선택/캡핑된다(selected/capped). 본 방식에 있어서, 가열 엘리먼트(212)에 인가된 전력은, 가열 표면(400)과 라미네이트 표면(156) 사이의 최소 거리를 기초로, 제한될 수 있다.

특히 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예는 도 12에 도시된 바와 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(1200)과 도 13에 도시된 항공기(1202)의 맥락에서 설명될 수 있다. 생산 전(pre-production) 동안, 예시적 방법(1200)은 항공기(1202)의 사양 및 설계(specification and design)(1204)와 자재 조달(material procurement)(1206)을 포함할 수 있다. 생산(production) 동안, 항공기(1202)의 구성요소 및 서브어셈블리 제조(component and subassembly manufacturing)(1208)와 시스템 통합(system integration)(1210)이 일어난다. 그 후, 항공기(1202)는 서비스 중(in service)(1214)에 놓이기 위해 인증 및 인도(certification and delivery)(1212)를 거친다. 고객에 의해 서비스 중에 있는 동안, 항공기(1202)는 일상적인 유지보수 및 점검(maintenance and service)(1216)에 대한 스케줄이 잡힌다(이는 또한 변형(modification), 재구성(reconfiguration), 재단장(refurbishment) 등을 포함할 수 있다). 여기서 구현된 장치 및 방법은 항공기 제조 및 서비스 방법(1200)(예컨대, 사양 및 설계(1204), 자재 조달(1206), 구성요소 및 서브어셈블리 제조(1208), 시스템 통합(1210), 인증 및 인도(1212), 서비스 중(1214), 유지보수 및 점검(1216)) 중 어느 하나 이상의 적절한 스테이지 동안 및/또는 항공기(1202)의 어느 적절한 구성요소(예컨대, 기체(1218), 시스템(1220), 내부(1222), 추진(1224), 전기(1226), 유압(1228), 환경(1230))에 채택될 수 있다.

방법(1200)의 프로세스의 각각은 시스템 통합자(system integrator), 제3자(third party), 및/또는 오퍼레이터(operator)(예컨대, 소비자)에 의해 수행디고나 실시될 수 있다. 본 설명의 목적을 위해, 시스템 통합자는 제한 없이 임의의 수의 항공기 제조자 및 메이저-시스템(major-system) 하청업자를 포함할 수 있고; 제3자는 제한 없이 임의의 수의 판매자(vendor), 하청업자(subcontractor), 및 공급자(supplier)를 포함할 수 있고; 오퍼레이터는 항공사(airline), 리스회사(leasing company), 군사 단체(military entity), 서비스 기구(service organization) 등일 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 예시적 방법(1200)에 의해 생산된 항공기(1200)는 다수의 시스템(720)을 가진 기체(airframe)(1218) 및 내부(interior)(1222)를 포함할 수 있다. 상위-레벨 시스템(1220)의 예는 추진 시스템(propulsion system)(1224), 전기 시스템(electrical system)(1226), 유압 시스템(hydraulic system)(1228), 및 환경 시스템(environmental system)(1230) 중 하나 이상을 포함한다. 임의의 수의 다른 시스템이 또한 포함될 수 있다. 항공우주적인 예가 도시됨에도 불구하고, 본 발명의 원리는, 자동차 산업과 같은, 다른 산업에도 적용될 수 있다.

이미 위에서 언급한 바와 같이, 여기서 구체화된 장치 및 방법은 제조 및 서비스 방법(1200)의 스테이지 중 적어도 하나 동안에 채용될 수 있다. 예컨대, 제조 스테이지(1208)에 대응하는 구성요소 또는 서브어셈블리는 항공기(1202)가 서비스 중인 동안 생산되는 구성요소 또는 서브어셈블리와 유사한 방식으로 제작되거나 제조될 수 있다. 또한, 하나 이상의 장치 실시예, 방법 실시예, 또는 그 조합은 예컨대 실질적으로 항공기(1202)의 조립을 가속화하고 비용을 감소시키는 것에 의해, 제조 스테이지(1208 및 1210) 동안 이용될 수 있다. 마찬가지로, 하나 이상의 장치 실시예, 방법 실시예, 또는 그 조합은 항공기(1202)가 서비스 중, 예컨대 제한 없이, 유지보수 및 점검(1216) 동안 이용될 수 있다. 예컨대, 여기서 설명된 기술 및 시스템은 단계(1206, 1208, 1210, 1214, 및/또는 1216)에 대해 이용될 수 있고, 및/또는 기체(1218) 및/또는 내부(1222)에 대해 이용될 수 있다. 이들 기술 및 시스템은 예컨대 추진(1224), 전기(1226), 유압(1228), 및/또는 환경(1230)을 포함하는 시스템(1220)에 대해서도 이용될 수 있다.

1실시예에 있어서, AFP 머신(100)은, 기체(1218)의 일부분을 구비하는 복합재 부픔으로 경화되는, 구성요소 및 서브어셈블리 제조(1208) 동안 라미네이트를 레이업한다. 이들 복합재 부품은 이어 시스템 통합(1210)에서 항공기로 조립될 수 있고, 이어 마모가 이들 부품을 사용할 수 없게 할 때까지 서비스 중(1214)에서 이용될 수 있다. 이어, 유지보수 및 점검(1216)에서, 부품은 버려지고 AFP 머신(100)에 의해 레이업된 새롭게 제조된 부품으로 대체될 수 있다. AFP 머신(100)에 의해 수행되는 레이업을 용이하게 하기 위해 히터(210)가 구성요소 및 서브어셈블리 제조(1208) 내내 이용될 수 있다.

도면에 도시되거나 여기서 설명된 다양한 제어 엘리먼트(예컨대, 전기 또는 전자 구성요소)는 하드웨어, 소프트웨어를 구현하는 프로세서, 펌웨어를 구현하는 프로세서, 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있다. 예컨대, 엘리먼트는 전용 하드웨어(dedicated hardware)로서 구현될 수 있다. 전용 하드웨어 엘리먼트는 "프로세서", "콘트롤러" 또는 몇몇 유사한 용어로 언급될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 기능들은 단일 전용 프로세서(single dedicated processor), 단일 공유 프로세서(single shared processor), 또는 복수의 개별 프로세서들에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다. 또한, 용어 "프로세서" 또는 "콘트롤러"의 명백한 사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어에 대해 독점적으로 언급하는 것으로 해석되어서는 안되고, 제한 없이, DSP(digital signal processor) 하드웨어, 네트워크 프로세서, ASIC(application specific integrated circuit) 또는 다른 회로, FPGA(field programmable gate array), 소프트웨어를 저장하기 위한 ROM(read only memory), RAM(random access memory), 비휘발성 저장기(non-volatile storage), 로직(logic), 또는 몇몇 다른 물리적 하드웨어 또는 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 제어 엘리먼트는 엘리먼트의 기능을 수행하기 위해 프로세서 또는 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령으로서 구현될 수 있다. 명령의 몇몇 예는 소프트웨어, 프로그램 코드 및 펌웨어이다. 명령은 엘리먼트의 기능을 수행하도록 프로세서를 지시하기 위해 프로세서에 의해 실행될 때 동작한다. 명령은 프로세서에 의해 판독가능한 저장 장치에 저장될 수 있다. 저장 장치의 몇몇 예는 디지털 또는 고체 상태 메모리, 자기 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 저장 매체, 하드 드라이브 또는 광학적으로 판독 가능한 디지털 데이터 저장 매체이다.

본 발명은 또한 청구항과 혼동되지 않는 이하의 조항에서 언급된다.

A1. 가열 표면이 레이업 동안 라미네이트 표면을 거쳐 주행하게 되는 경로에 따르는 각 다수 위치에 대해, AFP(Automated Fiber Placement) 머신에 의해 레이업되는 라미네이트의 표면에 대한 AFP 머신의 히터의 가열 표면의 예측된 거리를 나타내는 거리 데이터를 검색하는 단계(606, 608)와;

NC(Numerical Control) 프로그램에 따라 라미네이트를 레이업하도록 AFP 머신을 지시하는 단계(610);

레이업 동안 경로에서의 히터의 현재 장소를 식별하는 단계(612);

AFP 머신의 히터가 현재 장소에서 이동하는 속도를 결정하는 단계(614);

히터의 현재 장소를 예측된 거리 중 하나와 상관시키는 단계(616); 및

현재 장소와 상관된 예측된 거리와, 현재 장소에서의 속도를 기초로 현재 장소에서 레이업 동안 히터를 위한 전력의 양을 조정하는 단계(618);를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.

A2. 문단 A1의 방법으로,

히터의 가열 표면을 정의하는 데이터를 획득하는 단계(602)와;

라미네이트 표면을 정의하는 데이터를 획득하는 단계(602);

가열 표면이 라미네이트 표면을 거쳐 주행하게 되는 경로를 결정하는 단계(604);

경로에 따른 각 다수 장소에 대해 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 거리를 예측하는 단계(606); 및

거리 데이터로서 메모리에 예측된 거리를 저장하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법이 또한 제공된다.

A3. 문단 A1의 방법으로,

장소에서 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 평균 거리를 식별하는 단계와;

평균 거리를 기초로 전력의 양을 선택하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법이 또한 제공된다.

A4. 문단 A1의 방법으로,

장소에서 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 최소 거리를 식별하는 단계와;

최소 거리를 기초로 전력의 양을 선택하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법이 또한 제공된다.

A5. 문단 A1의 방법으로,

전력의 양을 조정하는 단계가, 가열 표면과 라미네이트 표면 사이의 거리에 관계없이, 라미네이트 표면에 대해 소정 양의 열을 제공하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 방법이 또한 제공된다.

A6. 문단 A1의 방법으로,

전력의 양을 조정하는 단계가, 가열 표면과 라미네이트 표면 사이의 거리에 관계없이, 소정 온도까지 라미네이트 표면을 가열하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 방법이 또한 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면 이하가 제공된다:

B1. 라미네이트(150)를 레이업하는 AFP(Automated Fiber Placement) 머신(100)을 구비하여 구성되는 시스템으로, AFP 머신이:

라미네이트 상으로 구성 재료의 토우(152)를 분배하는 가이드(220)와;

토우가 라미네이트 상으로 분배되기 이전에 라미네이트를 가열하는 히터(210);를 구비하는 헤드(200)와;

가열 표면이 레이업 동안 라미네이트 표면을 거쳐 주행하게 되는 경로(300)에 따르는 각 다수 위치에 대해 라미네이트의 라미네이트의 표면에 대한 히터의 가열 표면(400)의 예측된 거리를 나타내는 거리 데이터(525)를 검색하고, NC(Numerical Control) 프로그램에 따라 라미네이트를 레이업하도록 AFP 머신을 지시하고, 레이업 동안 경로에서의 히터의 현재 장소(L1)를 식별하고, AFP 머신의 히터가 현재 장소에서 이동하는 속도를 결정하고, 히터의 현재 장소를 예측된 거리 중 하나와 상관시키고, 현재 장소와 상관된 예측된 거리와, 현재 장소에서의 속도를 기초로 현재 장소에서 레이업 동안 히터를 위한 전력의 양을 조정하는 콘트롤러(500);를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.

B2. 문단 B1의 시스템으로,

메모리(524)와;

AFP 머신을 지시하기 위한 NC 프로그램을 발생시키고, 가열 표면이 라미네이트 표면을 거쳐 주행하게 되는 경로를 결정하고, 경로에 따른 각 다수 장소를 위한 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 거리를 예측하고, 거리 데이터로서 메모리에 예측된 거리를 저장하는 프로세서(522);를 구비하는 부품 설계 유닛(520)을 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템이 또한 제공된다.

B3. 문단 B1의 시스템으로,

콘트롤러가 장소에서 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 평균 거리를 식별하고, 평균 거리를 기초로 전력의 양을 선택하는 것을 특징으로 하는 시스템이 또한 제공된다.

B4. 문단 B1의 시스템으로,

콘트롤러가 장소에서 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 최소 거리를 식별하고, 최소 거리를 기초로 전력의 양을 선택하는 것을 특징으로 하는 시스템이 또한 제공된다.

B5. 문단 B1의 시스템으로,

콘트롤러가 가열 표면과 라미네이트 표면 사이의 거리에 관계없이, 라미네이트 표면에 대해 소정 양의 열을 제공하도록 전력의 양을 조정하는 것을 특징으로 하는 시스템이 또한 제공된다.

B6. 문단 B1의 시스템으로,

콘트롤러가 가열 표면과 라미네이트 표면 사이의 거리에 관계없이, 소정 온도까지 라미네이트 표면을 가열하도록 전력의 양을 조정하는 것을 특징으로 하는 시스템이 또한 제공된다.

B7. 문단 B1의 시스템으로,

AFP 머신이 라미네이트 표면 상으로 토우를 압축하는 압축 롤러(230)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템이 또한 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 이하가 제공된다:

C1. 적어도 하나의 센서로부터 거리 데이터를 획득하는 단계(702)와;

거리 데이터를 기초로, 장소에서 AFP 머신에 의해 레이업되는 라미네이트의 표면에 대해 AFP 머신의 히터의 가열 표면의 거리를 결정하는 단계(704);

라미네이트를 거치는 히터의 속도를 결정하는 단계(706); 및

장소에서의 속도 및 거리를 기초로 히터를 위한 전력의 양을 조정하는 단계(708);를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.

C2. 문단 C1의 방법으로,

거리 데이터를 기초로, 장소에서 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 평균 거리를 식별하는 단계와;

C3. 문단 C1의 방법으로,

거리 데이터를 기초로, 장소에서 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 최소 거리를 식별하는 단계와;

C4. 문단 C1의 방법으로,

C5. 문단 C1의 방법으로,

본 발명의 다른 측면에 따르면, 이하가 제공된다:

D1. 라미네이트(150) 상으로 구성 재료의 토우(152)를 분배하는 가이드(220)와;

토우가 라미네이트 상으로 분배되기 이전에 라미네이트의 표면(156)을 가열하는 히터(210); 및

거리 데이터를 제공하는 적어도 하나의 센서(240);를 구비하는 헤드(200)와;

NC(Numerical Control) 프로그램에 따라 라미네이트를 레이업하도록 AFP 머신을 지시하고, 레이업 동안 AFP 머신의 히터가 이동하는 속도를 결정하고, 적어도 하나의 센서로부터의 거리 데이터를 기초로 장소에서 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 거리를 결정하고, 장소에서의 거리와 속도를 기초로 히터를 위한 전력의 양을 조정하는 콘트롤러(500);를 구비하는 AFP 머신(100)을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.

D2. 문단 D1의 시스템으로,

콘트롤러가 장소에서 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 평균 거리를 식별하고, 평균 거리를 기초로 전력의 양을 조정하는 것을 특징으로 하는 시스템이 또한 제공된다.

D3. 문단 D1의 시스템으로,

D4. 문단 D1의 시스템으로,

콘트롤러가 가열 표면과 라미네이트 표면 사이의 거리에 관계없이, 라미네이트 표면에 대해 가열의 소정 양을 제공하도록 전력의 양을 조정하는 것을 특징으로 하는 시스템이 또한 제공된다.

D5. 문단 D1의 시스템으로,

D6. 문단 D1의 시스템으로,

라미네이트 표면 상으로 토우를 압축하는 압축 롤러(230)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템이 또한 제공된다.

특정 실시예가 여기서 설명됨에도 불구하고, 본 발명의 범위는 이들 특정 실시예로 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위 및 그 등가물에 의해 정의된다.

Claims

가열 표면이 레이업 동안 라미네이트 표면을 거쳐 주행하게 되는 경로에 따르는 각 다수 위치에 대해, AFP(Automated Fiber Placement) 머신에 의해 레이업되는 라미네이트의 표면에 대한 AFP 머신의 히터의 가열 표면의 예측된 거리를 나타내는 거리 데이터를 검색하는 단계(606, 608)와;
NC(Numerical Control) 프로그램에 따라 라미네이트를 레이업하도록 AFP 머신을 지시하는 단계(610);
레이업 동안 경로에서의 히터의 현재 장소를 식별하는 단계(612);
AFP 머신의 히터가 현재 장소에서 이동하는 속도를 결정하는 단계(614);
히터의 현재 장소를 예측된 거리 중 하나와 상관시키는 단계(616); 및
현재 장소와 상관된 예측된 거리와, 현재 장소에서의 속도를 기초로 현재 장소에서 레이업 동안 히터를 위한 전력의 양을 조정하는 단계(618);를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 AFP 머신의 히터에 대한 전력을 동적으로 조정하는 방법.
제1항에 있어서,
히터의 가열 표면을 정의하는 데이터를 획득하는 단계(602)와;
라미네이트 표면을 정의하는 데이터를 획득하는 단계(602);
가열 표면이 라미네이트 표면을 거쳐 주행하게 되는 경로를 결정하는 단계(604);
경로에 따른 각 다수 장소에 대해 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 거리를 예측하는 단계(606); 및
거리 데이터로서 메모리에 예측된 거리를 저장하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 AFP 머신의 히터에 대한 전력을 동적으로 조정하는 방법.
제1항에 있어서,
장소에서 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 평균 거리를 식별하는 단계와;
평균 거리를 기초로 전력의 양을 선택하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 AFP 머신의 히터에 대한 전력을 동적으로 조정하는 방법.
제1항에 있어서,
장소에서 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 최소 거리를 식별하는 단계와;
최소 거리를 기초로 전력의 양을 선택하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 AFP 머신의 히터에 대한 전력을 동적으로 조정하는 방법.
제1항에 있어서,
전력의 양을 조정하는 단계가, 가열 표면과 라미네이트 표면 사이의 거리에 관계없이, 라미네이트 표면에 대해 소정 양의 열을 제공하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 AFP 머신의 히터에 대한 전력을 동적으로 조정하는 방법.
제1항에 있어서,
전력의 양을 조정하는 단계가, 가열 표면과 라미네이트 표면 사이의 거리에 관계없이, 소정 온도까지 라미네이트 표면을 가열하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 AFP 머신의 히터에 대한 전력을 동적으로 조정하는 방법.
라미네이트(150)를 레이업하는 AFP(Automated Fiber Placement) 머신(100)을 구비하여 구성되는 시스템으로, AFP 머신이:
라미네이트 상으로 구성 재료의 토우(152)를 분배하는 가이드(220)와;
토우가 라미네이트 상으로 분배되기 이전에 라미네이트를 가열하는 히터(210);를 구비하는 헤드(200)와;
가열 표면이 레이업 동안 라미네이트 표면을 거쳐 주행하게 되는 경로(300)에 따르는 각 다수 위치에 대해 라미네이트의 표면에 대한 히터의 가열 표면(400)의 예측된 거리를 나타내는 거리 데이터(525)를 검색하고, NC(Numerical Control) 프로그램에 따라 라미네이트를 레이업하도록 AFP 머신을 지시하고, 레이업 동안 경로에서의 히터의 현재 장소(L1)를 식별하고, AFP 머신의 히터가 현재 장소에서 이동하는 속도를 결정하고, 히터의 현재 장소를 예측된 거리 중 하나와 상관시키고, 현재 장소와 상관된 예측된 거리와, 현재 장소에서의 속도를 기초로 현재 장소에서 레이업 동안 히터를 위한 전력의 양을 조정하는 콘트롤러(500);를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제7항에 있어서,
메모리(524)와;
AFP 머신을 지시하기 위한 NC 프로그램을 발생시키고, 가열 표면이 라미네이트 표면을 거쳐 주행하게 되는 경로를 결정하고, 경로에 따른 각 다수 장소를 위한 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 거리를 예측하고, 거리 데이터로서 메모리에 예측된 거리를 저장하는 프로세서(522);를 구비하는 부품 설계 유닛(520)을 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제7항에 있어서,
콘트롤러가 장소에서 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 평균 거리를 식별하고, 평균 거리를 기초로 전력의 양을 선택하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제7항에 있어서,
콘트롤러가 장소에서 라미네이트 표면에 대한 가열 표면의 최소 거리를 식별하고, 최소 거리를 기초로 전력의 양을 선택하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제7항에 있어서,
콘트롤러가 가열 표면과 라미네이트 표면 사이의 거리에 관계없이, 라미네이트 표면에 대해 소정 양의 열을 제공하도록 전력의 양을 조정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제7항에 있어서,
콘트롤러가 가열 표면과 라미네이트 표면 사이의 거리에 관계없이, 소정 온도까지 라미네이트 표면을 가열하도록 전력의 양을 조정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제7항에 있어서,
AFP 머신이 라미네이트 표면 상으로 토우를 압축하는 압축 롤러(230)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.