柔性材料傳送設備、柔性真空壓實設備、旋轉材料傳送組件及相關方法
【技術領域】
[0001]本公開基本針對用于傳送和/或壓實復合材料裝料的系統和方法，尤其涉及利用柔性基板傳送和/或壓實復合材料裝料的系統和方法。
【背景技術】
[0002]歷史上，鋪層心軸上的復合結構的構造和/或總成是一系列處理，這些處理涉及:在鋪層心軸的表面順序形成多個支撐結構，諸如縱梁和/或間隔件；之后將復合材料纖維的連續或者至少大致連續的長度繞鋪層心軸的表面以形成復合結構的表皮。該定位可以通過將復合材料纖維的長度包繞在鋪層心軸的表面上實現，諸如通過相對于分配復合材料纖維長度的鋪層頭旋轉鋪層心軸來進行，和/或通過相對于鋪層心軸移動鋪層頭來進行。
[0003]通常，支撐結構由多個復合材料板層或者復合材料層(諸如預漬料坯(或者預浸漬)材料)形成，多層中的每層可以獨立施加和/或順序施加至鋪層心軸的表面。類似地，表皮典型地包括多個層，多層中的每層獨立施加和/或順序施加至鋪層心軸的表面。
[0004]復合結構越來越大越來越復雜，對于用于飛機機身的復合材料圓筒組件來說就可能是這種情況，執行以上描述的系列處理所需的時間很多。此外，用于大型和/或復雜復合結構的鋪層心軸的成本也很高。因而，需要可以用來組裝復合結構的改進的材料傳送設備、真空壓實設備和/或真空卡盤。
【發明內容】
[0005]提供了柔性材料傳送設備、包括柔性材料傳送設備的柔性真空壓實設備、包括柔性真空壓實設備的柔性真空卡盤，以及包括這些的系統和方法。柔性材料傳送設備包括柔性基板，柔性基板構造為選擇性地以及反復地在收起構型以及展開構型之間變換。柔性基板限定了材料接觸表面，材料接觸表面構造為接觸復合材料裝料以及以選擇性地以及操作地附接至復合材料裝料。柔性基板進一步限定了多個固位導管，固位導管至少局部由材料接觸表面限定并且構造為具有施加在其上的固位真空。柔性材料傳送設備進一步包括固位歧管，固位歧管提供了多個固位導管以及真空源之間的流體連通。
[0006]在一些實施例中，柔性基板包括第一壁、第二壁以及在第一壁和第二壁之間延伸的多個細長腹板以限定多個細長通道。在一些實施例中，固位歧管至少局部由多個細長通道限定。在一些實施例中，柔性材料傳送設備進一步包括懸掛結構，其操作地附接至柔性基板。在一些實施例中，懸掛結構形成固位歧管的一部分。
[0007]在一些實施例中，柔性真空壓實設備包括至少局部由材料接觸表面限定的多個抽空導管。在一些實施例中，柔性真空壓實設備包括密封結構，其構造為形成柔性基板以及鋪層心軸的支撐表面之間的流體密封，支撐表面構造為接收復合材料裝料。在一些實施例中，柔性真空壓實設備進一步包括提供了多個抽空導管和真空源之間的流體連通的抽空歧管。在一些實施例中，抽空歧管至少局部由多個細長通道限定。在一些實施例中，懸掛結構形成抽空歧管的一部分。
【附圖說明】
[0008]圖1是飛行器的示例性非排他實施例，其包括可以使用根據本公開的系統和方法形成的復合結構。
[0009]圖2是機身圓筒的示例性非排他實施例，其包括可以使用根據本公開的系統和方法形成的復合結構。
[0010]圖3是根據本公開的柔性材料傳送設備的示例性非排他實施例的示意圖。
[0011]圖4是根據本公開的系統和方法可以利用的柔性基板的示例性非排他實施例的示意圖。
[0012]圖5是根據本公開的柔性材料傳送設備的簡略示意但仍是示例性非排他實施例，其可以形成根據本公開的柔性真空壓實設備的一部分。
[0013]圖6是沿著線6-6截取的圖5的柔性材料傳送設備的示意截面圖。
[0014]圖7是根據本公開的第一處理流的示例性非排他實施例的示意圖，其可以用來限定復合結構。
[0015]圖8是第一處理流的另一不意圖。
[0016]圖9是第一處理流的另一不意圖。
[0017]圖10是第一處理流的另一示意圖。
[0018]圖11是第一處理流的另一不意圖。
[0019]圖12是第一處理流的另一示意圖。
[0020]圖13是根據本公開的旋轉材料傳送組件處于收起構型的簡略示意但仍是示例性非排他實施例。
[0021]圖14是圖13的旋轉材料傳送組件處于展開構型的示例性非排他實施例的示意圖。
[0022]圖15是圖13、14的旋轉材料傳送組件的示意俯視圖。
[0023]圖16是根據本公開的第二處理流的示例性非排他實施例的示意圖，可以用來限定復合結構。
[0024]圖17是第二處理流的另一不意圖。
[0025]圖18是第二處理流的另一示意圖。
[0026]圖19是第一■處理流的另一不意圖。
[0027]圖20是第二處理流的另一示意圖。
[0028]圖21是第一■處理流的另一不意圖。
[0029]圖22是第二處理流的另一示意圖。
[0030]圖23是根據本公開的雙側旋轉材料傳送組件處于收起構型的簡略示意但仍是示例性非排他實施例。
[0031]圖24是圖23的雙側旋轉材料傳送組件的一部分的示意圖。
[0032]圖25是圖示根據本公開的組裝以及壓實復合結構的方法的流程圖。
[0033]圖26是飛行器生產以及維護方法的流程圖。
[0034]圖27是飛行器的框圖。
【具體實施方式】
[0035]圖1至圖24提供了根據本公開的復合結構800、復合結構制造組件20、柔性材料傳送設備100、柔性真空壓實設備90、旋轉材料傳送組件80和/或其部件的示例性非排他實施例。用作類似或者至少大致類似目的的元件在每個圖1至圖24中標以類似標記，不再參考每個圖1至圖24詳細討論這些元件。類似地，不是所有元件都在每個圖1至圖24中標出，但是可以為了一致性而在這里使用其關聯的附圖標記。這里參考一個或多個圖1至圖24討論的元件、部件和/或特征可以包括和/或利用在圖1至圖24的任何圖中，這并不超出本公開的范圍。
[0036]總之，能夠包括在給定(即，具體)實施方式中的元件以實線圖示，而對于給定實施方式來說任選的元件以虛線圖示。但是，以實線圖示的元件并不是所有實施方式都必需的，特定實施方式可以省略以實線圖示的元件，這并不超出本公開的范圍。
[0037]圖1是飛行器700的示例性非排他實施例，其包括可以使用根據本公開的系統和方法形成的復合結構800，圖2是機身圓筒730的示例性非排他實施例，其可以形成飛行器700的一部分并且包括復合結構800。飛行器700和/或其復合結構800可以包括多個表皮段790，這些表皮段790可以形成、覆蓋和/或是飛行器700的任何合適部分的外表面。如更清楚圖示于圖2的，飛行器700還可以包括多個縱梁770，多個縱梁770與多個框架780一起可以支撐表皮段790的內表面792。多個填充料760可以在框架780與內表面792之間延伸，并且可以形成復合結構800的一部分。
[0038]這在本公開的范圍內:飛行器700的任何合適部分可以由復合結構800形成和/或是復合結構800。作為示例性非排他實施例，復合結構800可以形成飛行器700的機體710、機身720、機身圓筒730、翼740和/或穩定器750，或者形成它們的一部分。
[0039]圖3是根據本公開的柔性材料傳送設備100的示例性非排他實施例的示意圖，其可以形成根據本公開的復合結構制造組件20、旋轉材料傳送組件80和/或柔性真空壓實設備90的一部分，和/或包括在根據本公開的復合結構制造組件20、旋轉材料傳送組件80和/或柔性真空壓實設備90中。復合結構制造組件20可以包括和/或利用旋轉材料傳送組件80、柔性真空壓實設備90和/或柔性材料傳送設備100，其示例性非排他實施例公開于2012年12月4日提交的美國專利申請N0.13/693,887。
[0040]如這里更詳細討論的，柔性材料傳送設備100可以構造為選擇性地以及操作地附接至復合材料裝料810以允許和/或利于傳送或者移位復合材料裝料810。柔性材料傳送設備100這里還可以稱為設備100和/或材料傳送設備100，其包括柔性基板110以及固位歧管140。材料傳送設備100和/或其柔性基板110限定了構造為接觸復合材料裝料810的材料接觸表面114，還可以限定背面116，背面116可以與材料接觸表面114相反。柔性基板110被選擇或者構造為選擇性地以及反復地在收起構型104(如圖3所示的)和展開構型108(如圖7圖示的)之間變換，在收起構型104中，柔性基板可以是平面的或者至少大致平面的，在展開構型108中，柔性基板可能不是平面的。
[0041]此外，柔性基板110限定了多個固位導管126，多個固位導管126至少局部由材料接觸表面114限定，固位歧管140可以構建和/或構造為提供固位導管126和真空源150之間的流體連通以選擇性地生成固位導管126內的固位真空。當固位真空施加至固位導管126而使復合材料裝料810接收在材料接觸表面114上時，設備100可以構造為保持材料接觸表面114上的復合材料裝料810 (諸如借助由于施加固位真空至固位導管126而在復合材料裝料810上生成的壓力)。相反，當固位真空不施加至固位導管126時(或者當加壓氣體施加至固位導管126時)，設備100可以不配置為保持材料接觸表面114上的復合材料裝料810，和/或可以配置為從材料接觸表面114釋放復合材料裝料810。
[0042]如圖3的虛線圖示的，設備100還可以包括中間材料220，其可以位于設備100和/或其柔性基板110的至少一部分與復合材料裝料810之間。中間材料220當存在時可以包括一個或多個穿孔，穿孔可以允許穿過其傳送抽空真空和/或固位真空。中間材料220的示例性非排他實施例包括:摩擦修改材料222 (可以選擇成修改柔性基板110與復合材料裝料810之間的摩擦系數);粘著修改材料224 (可以選擇成修改柔性基板110與復合材料裝料810之間的粘著力)；和/或惰性材料226 (可以選擇成防止復合材料裝料810被柔性材料傳送設備100污染)。
[0043]還如圖3的虛線圖示的，設備100還可以包括懸掛結構160，其可以操作地附接至設備100的任何合適部分，諸如柔性基板110和/或其背面116。如這里更詳細討論的，懸掛結構160可以被用作提升和/或懸掛點以提升、懸掛、移動和/或以其他方式移位設備100。
[0044]柔性真空壓實設備90可以包括柔性材料傳送設備100，如這里更詳細討論的，可以構造為將復合材料裝料810壓實在鋪層心軸200的支撐表面202上。真空壓實可以包括:相對于支撐表面202操作地定位柔性真空壓實設備以限定還包括或者包含復合材料裝料810的封閉體積；以及降低封閉體積內的壓力以真空壓實復合材料裝料810。真空壓實設備以及其部件的示例性非排他實施例公開于2013年2月15日提交的美國專利申請N0.13/769, 022。
[0045]如圖3的虛線圖示的，柔性真空壓實設備90這里還可以稱為設備90，可以包括多個抽空導管122，它們至少局部由柔性基板110和/或其材料接觸表面114限定。設備90進一步包括密封結構170，其構造為當設備90位于支撐表面202上并且密封結構170被壓縮在支撐表面202和柔性基板110之間時，形成支撐表面202和柔性基板110之間的流體密封。設備90還包括抽空歧管144，其提供了抽空導管122與真空源150 (或者另一真空源150，其可以獨立于用以施加固位真空至固位導管126的真空源150)之間的流體連通。因而，真空源150可以構造為選擇性地施加抽空真空至抽空導管122和/或與其流體連通的封閉體積。
[0046]旋轉材料傳送組件80包括真空卡盤82，真空卡盤82可以包括真空壓實設備90和/或柔性材料傳送設備100和/或由真空壓實設備90和/或柔性材料傳送設備100限定。如這里更詳細討論的，旋轉材料傳送組件80可以構造為選擇性地使真空卡盤82在加載取向和施加取向之間變換，在加載取向，真空卡盤82取向成將復合材料裝料810接收在材料接觸表面114上，在施加取向，真空卡盤82取向成將復合材料裝料810定位在支撐表面202上。
[0047]如圖3的虛線圖示的，旋轉材料傳送組件80可以包括構型調整結構180，其構造為調整或者控制柔性基板110 (或者其材料接觸表面114)的表面輪廓。這可以包括調整柔性基板110在收起構型104和展開構型108之間的變換，和/或調整當柔性基板110處于收起構型104時和/或展開構型108時表面輪廓的形狀。還如圖3的虛線圖示的，旋轉材料傳送組件80還可以包括取向調整機構184，其構造為選擇性地將真空卡盤82在加載取向和施加取向之間變換。
[0048]此外，旋轉材料傳送組件80 (或者其構型調整結構180)還可以包括梁190，這里還可以稱為剛性或者至少大致剛性的梁190和/或中央支撐梁190。梁190可以操作地附接至構型調整結構180的一部分，和/或可以形成構型調整結構180的一部分。這在本公開的范圍內:梁190和/或構型調整結構180可以是管狀結構，其可以限定內體積或者封閉體積。此外，這也在本公開的范圍內:該內體積或者封閉體積可以與懸掛結構160的第一內體積163和/或第二內體積165流體連通。這樣，梁190和/或構型調整結構180可以形成和/或限定固位歧管140和/或抽空歧管144的一部分。還如圖3的虛線圖示的，旋轉材料傳送組件80還可以包括和/或操作地附接至移位機構192，其構造為相對于支撐表面202移位真空卡盤82。
[0049]柔性基板110可以包括任何合適的結構，該結構可以至少限定材料接觸表面114和固位導管126，可以由任何合適的材料形成，和/或包括任何合適的材料。作為示例性非排他實施例，柔性基板110可以由柔性材料和/或彈力材料形成，和/或可以包括柔性材料和/或彈力材料。作為額外的示例性非排他實施例，柔性基板110可以由聚合材料、聚碳酸酯材料、塑料、聚酯、金屬和/或鋁形成。
[0050]如所討論的，柔性基板110被選擇和/或構造為反復地在收起構型104和展開構型108之間變換。此外，還如所討論的，收起構型104可以限定用于柔性基板110和/或用于材料接觸表面114和/或其背面116的平面的或者至少大致平面的構型。
[0051]相反，展開構型108限定了用于柔性基板110和/或用于材料接觸表面114和/或其背面116的非平面的、彎曲的和/或弓形的構型(如圖7圖示的)。因而，當在收起構型104和展開構型108之間變換時，柔