(57)【要約】      （修正有）【課題】既知の労働集約型で時間のかかる複合材料の生産方法の改善。【解決手段】プライ搬送及び圧縮装置２００が、剛体フレーム２０２と、このフレームに固定された柔軟なゴム材料の上部層シート２０４と、開口部を有する有孔の柔軟なゴム材料の下部層シート２０８とを備える。この装置は、上部及び下部層シートの間に定められた第１のプレナム領域２０９内に配置された流通媒体材料の中間層シート２０６をさらに備える。この装置は、フレームに結合した移動装置２１７をさらに備え、移動装置２１７は、トリミング場所において複合材料プライ１００へとフレーム及びシートを下降させ、第１のプレナム領域に真空がもたらされて下部層シートの開口部によって吸引力が生み出されるときに、この吸引力によって複合材料プライを持ち上げるように構成される。【選択図】図２
2020116941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛体フレームと、
前記フレームに固定された柔軟なゴム材料の上部層シートと、
開口部を有する有孔の柔軟なゴム材料の下部層シートと、
前記上部及び下部層シートの間に定められた第１のプレナム領域内に配置された流通媒体材料の中間層シートと
を備えるプライ搬送及び圧縮装置。
【請求項２】
前記フレームに結合した移動装置
をさらに備える、請求項１に記載のプライ搬送及び圧縮装置。
【請求項３】
前記移動装置は、トリミング場所において複合材料プライへと前記フレーム及びシートを下降させ、前記第１のプレナム領域に真空がもたらされて前記下部層シートの前記開口部によって吸引力が生み出されるときに、吸引力によって前記複合材料プライを持ち上げるように構成されている、請求項２に記載のプライ搬送及び圧縮装置。
【請求項４】
前記移動装置は、前記トリミング場所から持ち上げられた前記複合材料プライを形成場所へと搬送するように構成されている、請求項３に記載のプライ搬送及び圧縮装置。
【請求項５】
前記移動装置は、前記第１のプレナム領域よりも大きい第２のプレナム領域を生成するように、前記複合材料プライを前記形成場所の形成ツール又は該形成ツール上にすでにかぶせられたプライへとかぶせるように構成されている、請求項４に記載のプライ搬送及び圧縮装置。
【請求項６】
前記第２のプレナム領域は、前記第１のプレナム領域を含み、一部が前記複合材料プライの縁と前記形成ツール上のリップシールとの間に定められる、請求項５に記載のプライ搬送及び圧縮装置。
【請求項７】
前記第２のプレナム領域に真空をもたらして、前記複合材料プライを固めることができる真空バッグ構造をもたらすことができる可搬の真空発生源
をさらに備える、請求項６に記載のプライ搬送及び圧縮装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のプライ搬送及び圧縮装置を使用することを含む航空機の一部分の製造。
【請求項９】
所望の形状を有する複合材料構造を形成するための方法であって、
第１の真空を逃がさないチャンバからの吸引力を使用することによって、第１の場所において複合材料プライを持ち上げるステップと、
前記複合材料プライを前記第１の場所から第２の場所まで搬送するステップと、
前記複合材料プライを前記第２の場所の形成ツール上に配置するステップと、
前記複合材料プライを前記第２の場所の前記形成ツール上に配置するときに、第２の真空を逃がさないチャンバを形成するステップと、
前記第２の真空を逃がさないチャンバ内に真空をもたらして、前記複合材料プライを固めることができる真空バッグ構造をもたらすステップと
を含む方法。
【請求項１０】
前記複合材料プライを前記第２の場所の形成ツール上に配置するステップは、
前記複合材料プライをすでにかぶせられたプライの上に配置して、前記複合材料プライをすでにかぶせられたプライの輪郭又は前記形成ツールの輪郭にかぶせて形成するステップ
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の真空を逃がさないチャンバ内に真空をもたらして、複数の複合材料プライから複合材料プリフォームを形成する真空バッグ構造をもたらすステップ
をさらに含む、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記複合材料プリフォームを前記真空バッグ構造において真空によって圧縮することにより、前記所望の形状を有する前記複合材料構造の形成を可能にするステップ
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記真空バッグ構造内の真空を解放するステップと、
前記所望の形状を有する前記形成された複合材料構造を取り出すステップと
をさらに含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の方法に従って製造された航空機の一部分。
【請求項１５】
複合材料プライをトリミング場所において持ち上げ、形成場所に配置し、次いで前記形成場所において真空圧着することを可能にするためのシステムであって、
フレームと、
前記フレームによって支持された第１のプレナム領域と、
（ｉ）感知されたプライ位置情報に基づいて前記複合材料プライの持ち上げを制御し、（ｉｉ）感知されたプライ位置情報に基づいて前記複合材料プライの配置を制御し、（ｉｉｉ）前記第１のプレナム領域を含む第２のプレナム領域の感知された真空圧力情報に基づいて前記複合材料プライの真空圧着を制御するように構成されたコントローラと
を備えるシステム。
【請求項１６】
前記第１のプレナム領域は、柔軟であって前記フレームによって支持された上部層シートと、柔軟かつ有孔であり、前記フレームによって支持された下部層シートとの間に定められる、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記フレームは、剛体であり、前記上部層シートは、柔軟なゴム材料を含み、前記下部層シートは、柔軟なゴム材料を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記上部層シートと前記下部層シートとの間に定められた前記第１のプレナム領域に結合した真空発生源
をさらに備える、請求項１６又は１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記複合材料プライが前記形成場所において配置される形成ツール
をさらに備える、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第２のプレナム領域は、前記第１のプレナム領域よりも大きく、前記第１のプレナム領域を含む、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、複合材料構造に関し、より詳しくは、プライ搬送及び圧縮装置並びにそのための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材料構造は、通常は、切断機及び形成ツールを使用して形成される。切断機が、複合材料プライの１つ以上の材料片を切り出し、次いで切り出された材料片が切断機から搬送され、形成ツール上に配置される。その後に、切断片が形成ツール上で固められ、複合材料構造が形成される。切断片を形成ツールへと搬送し、切断片を形成ツール上に配置し、その後に切断片を固める既知のやり方は、労働集約的であり、時間がかかる。複合材料プライ材料の１つ以上の切断片を搬送し、形成ツール上に配置し、固めることによって複合材料構造を形成する既知のやり方の欠点を克服することが、望ましいと考えられる。
【発明の概要】
【０００３】
一態様においては、プライ搬送及び圧縮装置が、剛体フレームと、このフレームに固定された柔軟なゴム材料の上部層シートと、開口部を有する有孔の柔軟なゴム材料の下部層シートとを備える。この装置は、上部及び下部層シートの間に定められた第１のプレナム領域内に配置された流通媒体材料の中間層シートをさらに備える。この装置は、フレームに結合した移動装置をさらに備え、移動装置は、トリミング場所において複合材料プライへとフレーム及びシートを下降させ、第１のプレナム領域に真空がもたらされて下部層シートの開口部によって吸引力が生み出されるときに、この吸引力によって複合材料プライを持ち上げるように構成される。
【０００４】
別の態様においては、所望の形状を有する複合材料構造を形成するための方法が提供される。この方法は、第１の真空を逃がさないチャンバからの吸引力を使用することによって、第１の場所において複合材料プライを持ち上げることと、複合材料プライを第１の場所から第２の場所まで搬送することとを含む。さらに、この方法は、複合材料プライを第２の場所の形成ツール上に配置することと、複合材料プライを第２の場所の形成ツール上に配置するときに、第２の真空を逃がさないチャンバを形成することとを含む。この方法は、第２の真空を逃がさないチャンバ内に真空をもたらして、複合材料プライを固めることができる真空バッグ構造をもたらすことをさらに含む。
【０００５】
さらに別の態様においては、複合材料プライをトリミング場所において持ち上げ、形成場所に配置し、次いで形成場所において真空圧着することを可能にするためのシステムが提供される。このシステムは、フレームと、フレームによって支持された第１のプレナム領域とを備える。さらに、このシステムは、（ｉ）感知されたプライ位置情報に基づいて複合材料プライの持ち上げを制御し、（ｉｉ）感知されたプライ位置情報に基づいて複合材料プライの配置を制御し、（ｉｉｉ）第１のプレナム領域を含む第２のプレナム領域の感知された真空圧力情報に基づいて複合材料プライの真空圧着を制御するように構成されたコントローラを備える。
【０００６】
他の態様は、以下の詳細な説明、添付の図面、及び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】出発状態における複合材料プライの典型的な切断片の側面断面図である。
【図２】図１の複合材料プライの上方の一実施形態に従って構成されたプライ搬送及び圧縮装置の側面断面図である。
【図３】図１の複合材料プライ上へと下げられた図２のプライ搬送及び圧縮装置を示す側面断面図である。
【図４】複合材料プライを持ち上げる図３のプライ搬送及び圧縮装置を示す側面断面図である。
【図５】複合材料プライを形成ツールの上方に移動させた状態の図４のプライ搬送及び圧縮装置を示す側面断面図である。
【図６】複合材料プライを複合材料構造を形成するための図５の形成ツールへと下降させた状態の図５のプライ搬送及び圧縮装置を示す側面断面図である。
【図７】形成ツール上の形成された複合材料構造から遠ざかるように上昇した図６のプライ搬送及び圧縮装置を示す側面断面図である。
【図８】図６と同様であり、プライ搬送及び圧縮装置と共に使用することができる随意によるフィンガ形成ユニットを示している側面断面図である。
【図９】図１のプライ搬送及び圧縮装置に組み合わせられ、複合材料構造を形成するように装置を制御することができる典型的なコンピュータシステムである。
【図１０】一実施形態に従って複合材料構造を形成するための典型的な方法を示すフロー図である。
【図１１】航空機の製造及び就航方法のフロー図である。
【図１２】航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本出願は、プライ搬送及び圧縮装置並びにそのための方法に関する。プライ搬送及び圧縮装置並びにそのための方法の具体的構成、さらにはこの装置及び方法を実施する産業は、さまざまであってよい。以下の開示が、種々の実施形態のさまざまな特徴を実施するための複数の実施形態又は実施例を提供することを理解すべきである。構成要素及び配置の具体例が、本開示を簡単にするために説明される。これらはあくまでも例にすぎず、限定を意図していない。
【０００９】
例として、以下の開示は、航空機部品用の複合材料構造を形成するためのプライ搬送及び圧縮装置並びに方法を説明する。このプライ搬送及び圧縮装置並びに方法を、軍事及び宇宙の規定に従って相手先商標製品の製造業者（ＯＥＭ）によって実施することができる。本開示のプライ搬送及び圧縮装置並びに方法は、多数の他の複合材料製造産業において実施できると考えられる。
【００１０】
図１を参照すると、出発状態における複合材料プライ１００の典型的な切断片の断面図が示されている。複合材料プライ１００は、切断場所のベッド／テーブル１０２に載せられて図示されている。有孔バリアフィルム１０４が、複合材料プライ１００の上に配置されている。例えば、複合材料プライ１００は、有孔バリアフィルム１０４が複合材料プライ１００にすでに接続された状態で供給又は製造されてよい。複合材料プライ１００は、エポキシを予め含浸させた炭素繊維材料を含むことができる。複合材料プライ１００は、正味の形状へとトリミング（ｎｅｔ−ｔｒｉｍｍｅｄ）された複合材料プライを含むことができ、切断場所は、トリミング場所を含むことができる。
【００１１】
図２を参照すると、図１の複合材料プライの上方に、一実施形態に従って構成されたプライ搬送及び圧縮装置２００の断面図が示されている。装置２００は、上部層シート２０４が固定された剛体フレーム２０２を含む。装置は、上部層シート２０４と下部層シート２０８との間に挟まれた中間層シート２０６をさらに含む。上部層シート２０４は、中実かつ柔軟なゴムを含み、中間層シート２０６は、流通媒体２０７を含み、下部層シート２０８は、開口部２１０を有する有孔の柔軟なゴムを含む。中実かつ柔軟なゴム材料及び有孔の柔軟なゴム材料は、例えばシリコーンゴムを含むことができる。
【００１２】
上部層シート２０４及び下部層シート２０８は、中間層シート２０６の流通媒体２０７が配置される第１のプレナム領域２０９（すなわち、マニホールド）をもたらすやり方で互いに結合している。第１のプレナム領域２０９は、フレーム２０２によって支持されている。中間層シート２０６の流通媒体２０７は、（可搬の真空発生源９０８に連通した）真空ライン２１２の真空が流通媒体２０７へと作用したときに、流通媒体２０７から下部層シート２０８の有孔の柔軟なゴムの開口部２１０に真空の圧力を伝えることができる。例えば、流通媒体２０７は、例えばバイプレイナ（ｂｉ−ｐｌａｎｅｒ）メッシュ又は不織布などの透過性材料を含む。他の種類の流通媒体２０７も可能である。
【００１３】
図３を参照すると、複合材料プライ１００上へと下げられた図２のプライ搬送及び圧縮装置２００を示す断面図が示されている。より具体的には、下部層シート２０８が、複合材料プライ１００上に配置されたバリアフィルム１０４を介して複合材料プライ１００に当接している。バリアフィルム１０４は、複合材料プライ１００と下部層シート２０８との間の中間層として機能する。真空ライン２１２からの真空が、上部層シート２０４と下部層シート２０８との間の第１のプレナム領域２０９の流通媒体２０７に作用すると、流通媒体２０７は、有孔の下部層シート２０８の開口部２１０を介して複合材料プライ１００へと真空を伝えることができる。これにより、真空によって生み出される吸引力によって複合材料プライ１００を持ち上げることができる。複合材料プライ１００に剥離可能に結合したバリアフィルム１０４は、真空を下部層シート２０８から複合材料プライ１００へと伝えることができるように有孔である。バリアフィルム１０４は、複合材料プライ１００上の粘着性の樹脂が下部層シート２０８に粘着することがないように、下部層シート２０８と複合材料プライ１００との間のバリアとしても機能する。
【００１４】
図４を参照すると、複合材料プライ１００（及び、複合材料プライ１００に付着したバリアフィルム１０４）を持ち上げる図３のプライ搬送及び圧縮装置２００を示す断面図が示されている。プライ搬送及び圧縮装置２００は、吸引力が複合材料プライ１００の表面に作用して複合材料プライ１００を下部層シート２０８に対して保持しているときに、ベッド／テーブル１０２から遠ざかるように上昇して複合材料プライ１００を持ち上げるように、移動装置２１７によって制御される。換言すると、バリアフィルム１０４及び付着した複合材料プライ１００が、装置２００の下部層シート２０８の開口部２１０を封じるように機能することにより、装置２００と複合材料プライ１００との間に真空引きの接続を生み出す。移動装置２１７は、従来からの移動装置であり、したがって説明は省略する。
【００１５】
図５を参照すると、複合材料プライ１００を形成ツール２１４の上方に移動させた状態の図４のプライ搬送及び圧縮装置２００を示す断面図が示されている。形成ツール２１４は、複合材料プライ１００を持ち上げた切断場所から離れた形成場所においてベッド／テーブル２１５上に載せられて図示されている。リップシール２１６が、形成ツール２１４の外周に配置されている。図５において、プライ搬送及び圧縮装置２００は、すぐに形成ツール２１４へと下降させることができる位置にある。
【００１６】
図６を参照すると、複合材料プライ１００を移動装置２１７によって形成ツール２１４へと下降させた状態の図５のプライ搬送及び圧縮装置２００を示す断面図が示されている。複合材料プライ１００が、形成ツール２１４又は形成ツール２１４をすでに覆っているプライを覆い、第１のプレナム領域２０９よりも大きく、第１のプレナム領域２０９を含んでいる第２のプレナム領域２１１を生み出す。第２のプレナム領域２１１は、第１のプレナム領域２０９を含み、一部分が複合材料プライ１００の縁１０７と形成ツール２１４上のリップシール２１６との間に定められる。
【００１７】
装置２００が図５に示される位置から図６に示される位置へと下降するとき、上部層シート２０４、中間層シート２０６、及び下部層シート２０８は、形成ツール２１４の形状に一致するようにたわんで湾曲する。これが生じるとき、複合材料プライ１００は、形成ツール２１４と下部層シート２０８との間で圧縮される。圧縮された複合材料プライ１００も、形成ツール２１４の形状に一致するようにたわんで湾曲する。装置２００が形成ツール２１４へと下降するときに複合材料プライ１００が過度に引き伸ばされることがないように、バリアフィルム１０４が、下部層シート２０８が伸びるときに下部層シート２０８が複合材料プライ１００上を或る程度滑ることを可能にする。
【００１８】
切断場所において複合材料プライ１００を持ち上げ、形成場所へと搬送し、次いで形成ツール２１４へと下降させる上述のプロセスが、所望されうる任意のさらなる数の複合材料プライについて繰り返される。これにより、形成ツール２１４上に複合材料プライの積層（すなわち、１つ以上の複合材料プライ）が形成される。装置２００が最後の複合材料プライを形成ツール２１４上に配置した後で、複合材料プライの積層は、所望の数の複合材料プライを含み、装置２００は、図６に示されるとおりの下降位置のままである。任意の従来からのプライ積層装置を、１つ以上のプライを生成するために使用することができる。プライ積層装置は、一方向性のテープ又はトウを隣接した切れ目のない配置にて積層することができる。各々のプライは、異なる繊維の向きを有することができる。各々のプライを、積層に先立って正味の形状へとトリミングすることができる。
【００１９】
装置２００が図６に示される位置にあるとき、真空ライン２１２を介する真空が、中間層シート２０６の流通媒体２０７に作用している。上述のように、流通媒体２０７は、真空を有孔の下部層シート２０８の開口部２１０を介して形成ツール２１４上の複合材料プライ１００へと伝えることを可能にする。リップシール２１６が、形成ツール２１４と下部層シート２０８との間に真空を逃がさないシールをもたらす。形成ツール２１４の材料は、不透過性である。したがって、図６に示される複合材料プライ１００は、装置２００と、形成ツール２１４と、リップシール２１６とによって定められる第２のプレナム領域２１１の真空を逃がさない囲い（すなわち、「真空バッグ構造」）の中にある。
【００２０】
図６に示される複合材料プライ１００は、形成ツール２１４の形状（或いは、形成ツール２１４をすでに覆っているプライの形状）に対応する所望の形状にある。複合材料プライ１００を、真空バッグ環境内の真空による複合材料プライ１００のさらなる圧縮を可能にするために所望される限りにおいてずっと、図６の位置に保つことができる。
【００２１】
図７を参照すると、断面図が、形成ツール２１４上に配置されて固められた複合材料プライ１０１から遠ざかるように上昇した装置２００を示している。図７に示される固められた複合材料プライ１０１は、図１〜６に示した複合材料プライ１００との区別のために、参照番号「１０１」で示される。装置２００が図６に示される位置から図７に示される位置へと上昇するとき、真空バッグ構造の真空は解放され、固められた複合材料プライ１０１にさらなる処理（例えば、硬化）を施すことができ、或いは１つ以上のさらなる複合材料プライ１００を固められた複合材料プライ１０１へと重ね、固められた複合材料プライの積層を形成することができる。
【００２２】
図８を参照すると、図６と同様の断面図が示されている。とくには、図８は、複合材料プライの機械的な形成を提供するために図６の装置２００と共に使用することができる随意によるフィンガ形成ユニット２２０を示している。混乱を避けるために、図８の実施形態を、図６における番号に添え字「ａ」を加えたものを用いて説明する。随意によるフィンガ形成ユニット２２０は、輪郭２２４及び変曲点２２６又はそれらの付近などにおいて複合材料プライ１００ａの機械的な形成を適用するために、任意の適切な市販のフィンガ形成ユニットを備えることができる。フィンガ形成ユニットの構造及び動作は、既知かつ従来からのものであり、したがって説明は省略する。
【００２３】
随意によるフィンガ形成ユニット２２０は、ＣＮＣ制御である。したがって、センサは不要である。随意によるフィンガ形成ユニット２２０は、複合材料プライ１００ａの成形を促進するために空気圧シリンダ（図示せず）を使用して装置２００ａへと下げられる。滑り面２２２が、随意によるフィンガ形成ユニット２２０と上部層シート２０４との間に配置される。滑り面２２２の材料により、随意によるフィンガ形成ユニット２２０は、機械的な圧力を加えることによって変曲点２２６をまたぐ橋渡しを除去するための形成ツール２１４に対する位置へと滑ることができる。随意によるフィンガ形成ユニット２２０は、変曲点をまたぐ橋渡しを回避するやり方で形成ツール２１４に適応するようなサイズ及び形状を有することができる。滑り面２２２は、ＴｅｆｌｏｎTM（Ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｏｕｒｓ  Ｃｏｍｐａｎｙの商標）などの引き伸ばし可能な材料で覆われた例えば英国のＡｒｍａｌｏｎ  Ｌｉｍｉｔｅｄから市販されているガラス繊維を含むことができる。
【００２４】
図９を参照すると、図２のプライ搬送及び圧縮装置２００に組み合わせられ、固められた複合材料プライ１０１（図７）又は固められた複合材料プライの積層を形成するように装置を制御することができる典型的なコンピュータシステム９００が示されている。コンピュータシステム９００は、内部データ記憶ユニット９０４、外部データ記憶ユニット（図示せず）、又はこれらの組み合わせに格納された命令を実行する処理ユニット９０２を含む。処理ユニット９０２は、任意の種類の技術を含むことができる。例えば、処理ユニット９０２は、汎用の電子プロセッサを備えることができる。他の種類のプロセッサ及び処理ユニットの技術も可能である。内部データ記憶ユニット９０４は、任意の種類の技術を含むことができる。例えば、内部データ記憶ユニット９０４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、固体メモリ、又はこれらの任意の組み合わせを備えることができる。他の種類のメモリ及びデータ記憶ユニットの技術も可能である。
【００２５】
コンピュータシステム９００は、任意の種類の技術を含むことができる所定数の入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置９０６をさらに含む。例えば、Ｉ／Ｏ装置９０６は、キーパッド、キーボード、タッチ反応ディスプレイ画面、液晶表示（ＬＣＤ）画面、マイクロホン、スピーカ、又はこれらの任意の組み合わせを備えることができる。他の種類のＩ／Ｏ装置及び技術も可能である。随意による感知ユニット９１０が、コンピュータシステム９００へと入力信号をもたらす。本明細書に記載の随意によるフィンガ形成ユニット２２０も、コンピュータシステム９００への入力信号をもたらすことができる。
【００２６】
処理ユニット９０２は、複合材料プライの切断片を持ち上げるようにプライ搬送及び圧縮装置２００を制御する。さらに、処理ユニット９０２は、形成ツール２１４上の成形された複合材料プライ１００が本明細書において説明したように真空を逃がさない環境において硬化できるよう、真空ライン２１２を介して第１のプレナム領域２０９の真空を引く（すなわち、中間層シート２０６の流通媒体２０７へと真空をもたらす）ように真空発生源９０８を制御する。さらに、処理ユニット９０２は、随意によるフィンガ形成ユニット２２０及び移動装置２１７を制御する。
【００２７】
コンピュータシステム９００は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）に基づくシステムを備えることができる。ＣＮＣに基づくシステムは、予め作成されてコンピュータシステム９００のデータ記憶ユニット９０４に格納されるＣＮＣプログラムのパラメータの一部である位置座標（例えば、（ｘ，ｙ，ｚ）座標）に依存する。格納された位置座標は、プライ搬送及び圧縮装置２００並びにフィンガ形成ユニット２２０の制御を可能にする。
【００２８】
切断場所のベッド／テーブル１０２（図１）上の複合材料プライ１００（図１）の位置座標が、予め作成されたＮＣプログラムに格納される。格納された複合材料プライの位置座標が、複合材料プライ１００を持ち上げるためにどの場所に移動すればよいかを装置２００に伝える。また、格納された複合材料プライ１００の座標は、複合材料プライ１００を形成場所のベッド／テーブル２１５上の形成ツール２１４の上方へと運ぶためにどの場所に移動すればよいかを装置２００に伝える。このプロセスが、結果として得られる複合材料構造を形成するために必要なすべての複合材料プライ（すなわち、１つ以上の複合材料プライ）について繰り返される。
【００２９】
さらに、図８の随意によるフィンガ形成ユニット２２０の位置座標、並びにフィンガ形成ユニット２２０のサイズ及び寸法並びにインターフェースが装置２００の上に望まれる形成ツール２１４の構成も、予め作成されたＮＣプログラムに格納される。この情報は、フィンガ形成ユニット２２０を複合材料構造の形成を促進するための適切な場所に下降させることができるような整列のためにどの場所に移動すればよいかを、空気圧シリンダ（図示せず）又は任意の他の種類の移動システムに伝える。図９に示したコンピュータシステム９００は、センサを必要とせずに、複合材料構造を形成すべくプライ搬送及び圧縮装置２００の動作を制御することができると考えられる。
【００３０】
以上の説明は、コンピュータシステム９００を、センサを必要とせずにプライ搬送及び圧縮装置２００の動作を制御できるとして説明しているが、随意による感知ユニット９１０を設け、ＮＣプログラムに格納された位置座標によって示される場所に対して複合材料プライの位置を割り出し、さらには／或いは検証することも考えられる。検出された複合材料プライの位置の差を、装置２００を複合材料プライに正確に整列させるように（処理ユニット９０２によって実行されるフィードバック制御によって）相応に調整することができる。随意による感知ユニット９１０は、例えば頭上カメラ／光学認識システムを備えることができる。位置の感知に関して、レーダー、ライダー、映像感知、などの使用も考えられる。
【００３１】
図１０を参照すると、フロー図１０００が、一実施形態に従って複合材料構造を形成すべく装置２００の動作を制御するために図９の典型的なコンピュータシステムを動作させるための典型的な方法を示している。ブロック１００２において、複合材料プライが、第１の真空を逃がさないチャンバからの吸引力を使用することによって第１の場所において持ち上げられる。次いで、このプロセスは、複合材料プライを第１の場所から第２の場所まで搬送するブロック１００４へと進む。次いで、ブロック１００６において、複合材料プライは、第２の場所において形成ツール上に配置される。複合材料プライが第２の場所において形成ツール上に配置されるとき、ブロック１００８に示されるように第２の真空を逃がさないチャンバが形成される。ブロック１０１０において、第２の真空を逃がさないチャンバにおいて真空が引かれ、複合材料プライを固めることができる真空バッグ構造がもたらされる。次いで、プロセスは終了する。
【００３２】
いくつかの実施形態において、複合材料プライは、すでにかぶせられたプライの上に配置され、したがって複合材料プライは、すでにかぶせられたプライの輪郭又は形成ツールの輪郭へとかぶせて形成される。
【００３３】
いくつかの実施形態においては、複数の複合材料プライから複合材料プリフォームを形成する真空バッグ構造をもたらすために、第２の真空を逃がさないチャンバにおいて真空が引かれる。
【００３４】
いくつかの実施形態において、本方法は、真空バッグ構造内で真空によって複合材料プリフォームを圧縮することにより、所望の形状を有する複合材料構造の形成を可能にすることをさらに含む。
【００３５】
いくつかの実施形態において、真空バッグ構造内の真空が解放され、所望の形状を有する形成された複合材料構造が取り出される。
【００３６】
いくつかの実施形態において、複合材料プライは、複合材料プライを持ち上げる前にトリミングされる。
【００３７】
上述の装置２００がロボット制御であることは明らかであろう。切断された複合材料プライを持ち上げて形成ツールまで運ぶように人員を働かせる必要がなくなる。したがって、複合材料構造を形成するための自動プロセスがもたらされる。したがって、自動プロセスは、形成された複合材料構造の損傷の可能性を少なくする。
【００３８】
上部層シート２０４及び下部層シート２０８が、真空発生源９０８からの真空を引くことができる第１のプレナム領域２０９を定めることも、明らかであろう。処理ユニット９０２を含むコンピュータシステム９００は、（ｉ）感知されたプライ位置情報に基づいて複合材料プライ１００の持ち上げを制御し、（ｉｉ）感知されたプライ位置情報に基づいて複合材料プライ１００の配置を制御し、（ｉｉｉ）第１のプレナム領域２０９を含む第２のプレナム領域２１１の感知された真空圧力情報に基づいて複合材料プライ１００の真空圧着を制御するように、真空発生源９０８を含む装置を制御する。
【００３９】
さらに、上述のプライ搬送及び圧縮装置２００が、複合材料プライの運搬装置及び真空バッグの両方として機能することは、明らかであろう。装置２００は、複合材料プライを切断場所（又は、トリミング場所）から形成場所へと正確なインデキシングにて搬送することができるように複合材料プライを保持するための真空「チャック」として使用される。また、装置２００は、正確なインデキシングで固められた複合材料プライを形成するために真空バッグ内の真空によって複合材料プライをさらに圧縮することを可能にするための真空バッグとしても使用される。単一の装置が、複合材料プライを搬送すること、及び複合材料プライを真空で固めることの両方に使用される。これは、複合材料構造の形成に必要な工場の床面積を減らすだけでなく、複合材料プライの切断と切断された複合材料プライの形成ツール上への配置との間の時間を減らすがゆえに、複合材料構造の形成に必要な時間も短縮する。したがって、全体としての製造コストが低減される。
【００４０】
さらに、複合材料プライが正確なインデキシングで形成場所の形成ツールへと配置されることも、明らかであろう。これは、複合材料プライについて、形成ツール上の所望の形成位置へのより正確かつ再現性のあるインデキシングをもたらす。さらに、本明細書に記載の真空バッグ構造が使用されるとき、装置を後退させる工程、及びその後に別個の真空バッグを適用する工程が、不要である。これは、本明細書に記載の真空バッグ構造が実質的に真空バッグであり、複合材料プライが形成ツールへと配置されるときに形成されるからである。このように、真空バッグ構造は、複合材料構造の形成後のトリマーの必要性をなくすだけでなく、複合材料構造を形成するために１つ以上の複合材料プライの積層を圧縮する際の別個の真空バッグの必要性もなくす。
【００４１】
本開示の実施例を、図１１に示される航空機の製造及び就航方法１１００並びに図１２に示される航空機１１０２に関連させて説明することができる。生産開始前において、航空機の製造及び就航方法１１００は、航空機１１０２の仕様決定及び設計１１０４と、材料調達１１０６とを含むことができる。製造中には、航空機１１０２の部品／小組立品の製造１１０８及びシステム統合１１１０が行われる。その後、航空機１１０２は、認証及び納品１１１２を経て、就航１１１４の期間に入る。顧客による就航の期間中は、航空機１１０２は、改良、再構成、改修、なども含みうる定期的な整備及び保守１１１６のスケジュールに組み込まれる。
【００４２】
方法１１００の各工程は、システムインテグレータ、第三者、及び／又は、オペレータ（例えば顧客）によって実行又は実施することができる。なお、システムインテグレータは、航空機メーカ及び主要システム下請業者をいくつ含んでいてもよく、第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでいてもよく、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス組織、などであってよい。
【００４３】
図１２に示されるように、例示的な方法１１００によって製造された航空機１１０２は、複数のシステム１１２０及び内装１１２２を有する機体１１１８を含みうる。複数のシステム１１２０の例としては、推進系１１２４、電気系１１２６、油圧系１１２８、及び、環境系１１３０のうちの１以上が挙げられる。また、その他のシステムをいくつ含んでもよい。
【００４４】
本開示の装置及び方法を、航空機の製造及び就航方法１１００における１以上の任意の工程において採用することができる。一例として、航空機１１０２の一部（又は、いくつかの部分）を、本開示の装置及び方法を使用して組み立てることができる。別の例として、部品／小組立品の製造１１０８、システム統合１１１０、並びに／或いは整備及び保守１１１６に対応する部品又は小組立品を、本開示の装置及び方法を使用して組み立てることができる。別の例として、機体１１１８を、本開示の装置及び方法を使用して組み立てることができる。また、１以上の装置の実施例、方法の実施例、又はそれらの組み合わせを、部品／小組立品の製造１１０８及び／又はシステム統合１１１０で用いることによって、例えば、機体１１１８及び／又は内装１１２２などの航空機１１０２の組み立て速度を大幅に速めたり、コストを大幅に削減したりすることができる。同様に、１以上の装置の実施例、方法の実施例、又は、それらの組み合わせを、航空機１１０２の就航期間において、例えば、限定するものではないが、整備及び保守１１１６に用いてもよい。
【００４５】
開示された実施形態の態様を、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせにて実現することができる。システムのさまざまな要素を、個別に、又は組み合わせにて、プロセッサによる実行のための機械可読記憶装置（記憶媒体）に有形に具現化されたコンピュータプログラム製品（命令のプログラム）として実現することができる。実施形態のさまざまなステップを、入力に基づいて動作して出力を生成することによって機能を実行するようにコンピュータ可読媒体上に有形に具現化されたプログラムを実行するコンピュータプロセッサによって実行することができる。コンピュータ可読媒体は、開示された実施形態の態様を具現化するコンピュータプログラムをコンピュータ上にロードできるように、例えば、メモリ、コンパクトディスク又はフラッシュドライブなどの可搬の媒体、などであってよい。
【００４６】
上述の装置及び方法は、航空機に関連して説明されている。しかしながら、当業者であれば、本開示の装置及び方法がさまざまな用途に好適であり、本開示が航空機の製造の用途に限られないことを、容易に理解できるであろう。例えば、本開示の装置及び方法を、例えばヘリコプタ、客船、自動車、船舶製品（ボート、モータ、など）などのさまざまな種類の乗り物において実施することができる。乗り物以外の用途も考えられる。
【００４７】
また、以上の説明は、航空機産業において航空機の部品のための複合構造を軍事及び宇宙の規定に従って形成するための装置及び方法を説明しているが、この装置及び方法を、あらゆる産業において、適用されうる産業規格に従った複合構造の形成を促進するために実施することができると考えられる。具体的な装置及び方法を、個々の用途に応じて選択及び調整することが可能である。
【００４８】
本開示は、以下の付記による実施形態を含む。
【００４９】
付記１：剛体フレーム（２０２）と、
フレーム（２０２）に固定された柔軟なゴム材料の上部層シート（２０４）と、
開口部（２１０）を有する有孔の柔軟なゴム材料の下部層シート（２０８）と、
上部及び下部層シート（２０４、２０８）の間に定められた第１のプレナム領域（２０９）内に配置された流通媒体材料の中間層シート（２０６）と
を備えるプライ搬送及び圧縮装置（２００）。
【００５０】
付記２：フレーム（２０２）に結合した移動装置（２１７）をさらに備える、付記１に記載のプライ搬送及び圧縮装置（２００）。
【００５１】
付記３：移動装置（２１７）は、トリミング場所において複合材料プライ（１００）へとフレーム（２０２）及びシート（２０４、２０６、２０８）を下降させ、第１のプレナム領域（２０９）に真空がもたらされて下部層シート（２０８）の開口部（２１０）によって吸引力が生み出されるときに、吸引力によって複合材料プライ（１００）を持ち上げるように構成されている、付記１又は２に記載のプライ搬送及び圧縮装置（２００）。
【００５２】
付記４：移動装置（２１７）は、トリミング場所から持ち上げられた複合材料プライ（１００）を形成場所へと搬送するように構成されている、付記１〜３のいずれかに記載のプライ搬送及び圧縮装置（２００）。
【００５３】
付記５：移動装置（２１７）は、第１のプレナム領域（２０９）よりも大きい第２のプレナム領域（２１１）を生成するように、複合材料プライを形成場所の形成ツール（２１４）又は形成ツール（２１４）上にすでにかぶせられたプライへとかぶせるように構成されている、付記１〜４のいずれかに記載のプライ搬送及び圧縮装置（２００）。
【００５４】
付記６：第２のプレナム領域（２１１）は、第１のプレナム領域（２０９）を含み、一部が複合材料プライ（１００）の縁と形成ツール（２１４）上のリップシール（２１６）との間に定められる、付記１〜５のいずれかに記載のプライ搬送及び圧縮装置（２００）。
【００５５】
付記７：第２のプレナム領域（２１１）に真空をもたらして、複合材料プライ（１００）を固めることができる真空バッグ構造をもたらすことができる可搬の真空発生源（９０８）をさらに備える、付記１〜６のいずれかに記載のプライ搬送及び圧縮装置（２００）。
【００５６】
付記８：付記１〜７のいずれかに記載のプライ搬送及び圧縮装置（２００）を使用することを含む航空機（１１０２）の一部分の製造。
【００５７】
付記９：所望の形状を有する複合材料構造を形成するための方法（１０００）であって、
第１の真空を逃がさないチャンバからの吸引力を使用することによって、第１の場所において複合材料プライを持ち上げること（１００２）と、
複合材料プライを第１の場所から第２の場所まで搬送すること（１００４）と、
複合材料プライを第２の場所の形成ツール上に配置すること（１００６）と、
複合材料プライを第２の場所の形成ツール上に配置するときに、第２の真空を逃がさないチャンバを形成すること（１００８）と、
第２の真空を逃がさないチャンバ内に真空をもたらして、複合材料プライを固めることができる真空バッグ構造をもたらすこと（１０１０）と
を含む方法（１０００）。
【００５８】
付記１０：複合材料プライを第２の場所の形成ツール上に配置すること（１００６）は、複合材料プライをすでにかぶせられたプライの上に配置して、複合材料プライをすでにかぶせられたプライの輪郭又は形成ツールの輪郭にかぶせて形成することを含む、付記９に記載の方法（１０００）。
【００５９】
付記１１：第２の真空を逃がさないチャンバ内に真空をもたらして、複数の複合材料プライから複合材料プリフォームを形成する真空バッグ構造をもたらすことをさらに含む、付記９又は１０に記載の方法（１０００）。
【００６０】
付記１２：複合材料プリフォームを真空バッグ構造において真空によって圧縮することにより、所望の形状を有する複合材料構造の形成を可能にすることをさらに含む、付記９〜１１のいずれかに記載の方法（１０００）。
【００６１】
付記１３：真空バッグ構造内の真空を解放することと、
所望の形状を有する形成された複合材料構造を取り出すことと
をさらに含む、付記９〜１２のいずれかに記載の方法（１０００）。
【００６２】
付記１４：複合材料プライを持ち上げる前に複合材料プライをトリミングすることをさらに含む、付記９〜１３のいずれかに記載の方法（１０００）。
【００６３】
付記１５：コンピュータ可読記憶媒体に有形に具現化された命令の１つ以上のプログラムを実行するメモリを有しているコンピュータによって実行される、付記９〜１４のいずれかに記載の方法（１０００）。
【００６４】
付記１６：付記９〜１５のいずれかに記載の方法（１０００）に従って製造された航空機（１１０２）の一部分。
【００６５】
付記１７：複合材料プライ（１００）をトリミング場所において持ち上げ、形成場所に配置し、次いで形成場所において真空圧着することを可能にするためのシステム（９００）であって、
フレーム（２０２）と、
フレーム（２０２）によって支持された第１のプレナム領域（２０９）と、
（ｉ）感知されたプライ位置情報に基づいて複合材料プライの持ち上げを制御し、（ｉｉ）感知されたプライ位置情報に基づいて複合材料プライの配置を制御し、（ｉｉｉ）第１のプレナム領域（２０９）を含む第２のプレナム領域（２１１）の感知された真空圧力情報に基づいて複合材料プライの真空圧着を制御するように構成されたコントローラと
を備えるシステム（９００）。
【００６６】
付記１８：第１のプレナム領域（２０９）は、柔軟であってフレーム（２０２）によって支持された上部層シート（２０４）と、柔軟かつ有孔であり、フレーム（２０２）によって支持された下部層シート（２０８）との間に定められる、付記１７に記載のシステム（９００）。
【００６７】
付記１９：フレーム（２０２）は、剛体であり、上部層シート（２０４）は、柔軟なゴム材料を含み、下部層シート（２０８）は、柔軟なゴム材料を含む、付記１７又は１８に記載のシステム（９００）。
【００６８】
付記２０：上部層シート（２０４）と下部層シート（２０８）との間に定められた第１のプレナム領域（２０９）に結合した真空発生源（９０８）をさらに備える、付記１７〜１９のいずれかに記載のシステム（９００）。
【００６９】
付記２１：複合材料プライ（１００）が形成場所において配置される形成ツール（２１４）をさらに備える、付記１７〜２０のいずれかに記載のシステム（９００）。
【００７０】
付記２２：第２のプレナム領域（２１１）は、第１のプレナム領域（２０９）よりも大きく、第１のプレナム領域（２０９）を含む、付記１７〜２１のいずれかに記載のシステム（９００）。
【００７１】
さらに、開示された実施形態の種々の態様を図示及び説明したが、当業者であれば、本明細書を検討することで、改良に想到できるであろう。本出願は、そのような改良を含み、特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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2020116941000002.pdf
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