(57)【要約】【課題】複合角部充填材の適用に関連する、システム及び方法を提供する。【解決手段】例示的な材料供給システムは、複合材料を入れる材料コンテナと、材料供給アクチュエータとを備える。材料供給システムは、材料コンテナに結合されたノズルと、ワークピースに関する情報を提供するワークピースセンサとをさらに備える。材料供給システムは、コントローラをさらに備える。コントローラは、ワークピースセンサからワークピース情報を受信するように構成されている。ワークピース情報は、ワークピースの少なくとも１つの表面を示す。コントローラは、ワークピース情報に基づいて、複合材料の少なくとも一部をノズルからワークピースの表面に押し出すために、材料コンテナに入れられた複合材料に対して、材料供給アクチュエータに力を印加させるようにさらに構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−材料供給システム（１１０）であって、
複合材料（１１５）を入れる材料コンテナ（１１２）、
材料供給アクチュエータ（１１６）、及び
前記材料コンテナ（１１２）に結合されたノズル（１１８）
を含む、材料供給システム（１１０）と、
−ワークピース（１０）についての情報を提供するワークピースセンサ（１４０）と、
−コントローラ（１５０）と、
を備え、
前記コントローラが、
前記ワークピースセンサ（１４０）からワークピース情報であって前記ワークピース（１０）の少なくとも１つの表面を示すワークピース情報を受信し、
前記材料コンテナ（１１２）に入れられた前記複合材料（１１５）に対して、前記材料供給アクチュエータ（１１６）に力を印加させ、それにより、前記ワークピース情報に基づいて、前記複合材料（１１５）の少なくとも一部を前記ノズル（１１８）から前記ワークピース（１０）の表面に押し出す、
ように構成されている、システム。
【請求項２】
可変ゲート（１２０）をさらに備え、
前記コントローラ（１５０）が、前記ワークピース情報に基づいて、前記可変ゲート（１２０）の少なくとも１つのゲート開口ブレード（１２２）を調整し、それにより、前記ノズル（１１８）から押し出される前記複合材料（１１５）の大きさを制御するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
押出情報を提供する押出材料センサ（１３０）であって、前記押出情報が、前記ノズル（１１８）から押し出される前記複合材料（１１５）の直線押出速度を示す、押出材料センサ（１３０）をさらに備える、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ワークピース（１０）に結合された可動ステージ（１６０）をさらに備え、
前記コントローラ（１５０）が、前記材料供給システム（１１０）に対する前記ワークピース（１０）の相対速度が前記ノズル（１１８）から押し出される前記複合材料（１１５）の前記直線押出速度とほぼ同じになるように、前記可動ステージ（１６０）を動かすようにさらに構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記コントローラ（１５０）が、前記ワークピース情報又は前記押出情報に基づいて、前記ノズル（１１８）から押し出される前記複合材料（１１５）が前記ワークピース（１０）の表面に沿った空隙部（１４）と位置が合うように、前記可動ステージ（１６０）を動かすようにさらに構成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記押出材料センサ（１３０）が、ローラセンサ（１３２）、符号化ホイールセンサ（１３２）、レーザードップラーセンサ（１３４）、又はカメラ（１３６）のうちの少なくとも１つを備える、請求項３から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記材料コンテナ（１１２）内で所望の真空度を維持する真空システム（１１９）をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記ワークピースセンサ（１４０）が、レーザー表面形状測定器を備え、前記ワークピース情報が、前記ワークピース（１０）の表面に沿った空隙部（１４）の深さ、幅、又は断面積のうちの少なくとも１つを示す、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記ワークピース情報が、導入状態又は導出状態のうちの少なくとも１つを示し、
前記コントローラ（１５０）が、前記導入状態又は前記導出状態の判定に応答して、前記材料コンテナ（１１２）内で前記複合材料（１１５）に印加される前記力を調整するようにさらに構成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ノズル（１１８）から前記ワークピース（１０）に押し出された前記複合材料（１１５）を成形する転圧ローラ（１７２）をさらに備え、
前記コントローラ（１５０）が、前記転圧ローラ（１７２）によって、前記ノズル（１１８）から押し出された前記複合材料（１１５）に印加される圧力を調整するようにさらに構成されている、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記転圧ローラ（１７２）が、平坦な形状、クラウン形状、又は捻れた形状のうちの少なくとも１つを有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
ワークピースセンサ（１４０）から、ワークピース（１０）の少なくとも１つの表面に関するワークピース情報を受信するステップと、
前記ワークピース情報に基づいて、材料コンテナ（１１２）に入れられた複合材料（１１５）に対して、材料供給システム（１１０）の材料供給アクチュエータ（１１６）に力を印加させ、それにより、前記複合材料（１１５）の少なくとも一部を前記材料コンテナ（１１２）に結合されたノズル（１１８）から前記ワークピース（１０）の表面に押し出す、ステップと
を含む、方法。
【請求項１３】
前記ワークピースセンサ（１４０）が、レーザー表面形状測定器を備え、
前記ワークピース情報が、前記ワークピース（１０）の表面に沿った空隙部（１４）の深さ、幅、又は断面積のうちの少なくとも１つを示す、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
移動平均又は高速フーリエ変換のうちの少なくとも１つを用いて、前記ワークピース情報をフィルタリングするステップをさらに含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ワークピース情報に基づいて、可変ゲート（１２０）の少なくとも１つのゲート開口ブレード（１２２）を調整し、それにより、前記ノズル（１１８）から押し出される前記複合材料（１１５）の大きさを制御するステップをさらに含む、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
押出材料センサ（１３０）から、前記ノズル（１１８）から押し出される前記複合材料（１１５）の直線押出速度を示す押出情報を受信するステップと、
前記材料供給システム（１１０）に対する前記ワークピース（１０）の相対速度が前記ノズル（１１８）から押し出される前記複合材料（１１５）の前記直線押出速度とほぼ同じになるように、前記ワークピース（１０）に結合された可動ステージ（１６０）を動かすステップと
をさらに含む、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記ワークピース情報、又は前記ノズル（１１８）から押し出される前記複合材料（１１５）の直線押出速度を示す押出情報に基づいて、前記ノズル（１１８）から押し出される前記複合材料（１１５）が前記ワークピース（１０）の表面に沿った空隙部（１４）と位置が合うように、前記ワークピース（１０）に結合された可動ステージ（１６０）を動かすステップをさらに含む、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
真空計から、前記材料コンテナ（１１２）の真空度に関する真空情報を受信するステップをさらに含み、
材料コンテナ（１１２）に入れられた複合材料（１１５）に対して、材料供給システム（１１０）の材料供給アクチュエータ（１１６）に力を印加させる前記ステップが、前記材料コンテナ（１１２）の前記真空度が所望の真空度を下回っていることを示す前記真空情報に応答して開始される、請求項１２から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記ワークピースセンサ（１４０）から、導入状態又は導出状態のうちの少なくとも１つを示すワークピース情報を受信するステップと、
前記導入状態又は前記導出状態の判定に応答して、前記材料コンテナ（１１２）内の前記複合材料（１１５）に印加する前記力を調整するステップと
をさらに含む、請求項１２から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
転圧ローラ（１７２）で、前記ノズル（１１８）から押し出された前記複合材料（１１５）に力を印加し、それにより、前記ノズル（１１８）から前記ワークピース（１０）の前記表面に押し出された前記複合材料（１１５）の所望の形状を形成するステップをさらに含む、請求項１２から１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複合角部充填材を適用するシステム及び方法に関する。角部充填材又は「ヌードル」は、積層接合部におけるプライ間の接合面を充填するために使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
複合スパー、リブ、又はストリンガ部材は、２つの複合構造を結合して形成することができる。複合構造は、炭素繊維プリプレグ材料で形成でき、「Ｃ」、「Ｖ」、又は「Ｕ」字型をしたチャネルの形態をとることができる。このようなチャネルのプライは、このような形状を形成するように所定の半径で曲げられ、急角度になることはない。このようなチャネルは、ストリンガ部材を形成するように背中合わせの配置で結合することができる。このような配置では、ストリンガ部材は、空隙部、ディンプル、又は丸みを帯びたＶ字型の溝のようにすることができ、ここで丸みを帯びたチャネルが結合される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ストリンガ部材を強化するために、空隙部領域に角部充填材を追加することができる。空隙部領域に追加された角部充填材は、負荷条件下でストリンガ部材が受ける歪みを低減することができる。しかしながら、従来の角部充填材適用技術は、低速で非効率的である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様において、システムが説明される。システムは、材料供給システムを含む。材料供給システムは、複合材料を入れる材料コンテナと、材料供給アクチュエータと、材料コンテナに結合されたノズルとを備える。システムは、ワークピースに関する情報を提供する、ワークピースセンサをさらに備える。また、システムは、ワークピースセンサからワークピース情報を受信するコントローラを備える。ワークピース情報は、ワークピースの少なくとも１つの表面を示す。コントローラは、ワークピース情報に基づいて、複合材料の少なくとも一部をノズルからワークピースの表面に押し出すために、材料コンテナに入れられた複合材料に対して、材料供給アクチュエータに力を印加させるようにさらに構成されている。
【０００５】
別の態様において、方法が説明される。本方法は、ワークピースセンサから、ワークピースの少なくとも１つの表面に関するワークピース情報を受信するステップを含む。本方法は、ワークピース情報に基づいて、複合材料の少なくとも一部を材料コンテナに結合されたノズルからワークピースの表面に押し出すために、材料コンテナに入れられた複合材料に対して、材料供給システムの材料供給アクチュエータに力を印加させるステップをさらに含む。
【０００６】
他の態様、例、及び実施については、適切な箇所で添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば、当業者にとって明らかになるであろう。
【０００７】
例示されている例に特有であると考えられる新規な特徴が、添付の特許請求の範囲に記載される。しかしながら、例示されている例、ならびにそれらの好ましい使用の態様、さらなる目的及び説明は、本開示の例示されている例の以下の詳細な説明を参照し、添付の図面と併せて検討することによって、最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な実施によるワークピースを示す。
【図２】例示的な実施によるシステムを示す。
【図３】例示的な実施による、図２のシステムを含む動作シナリオを示す。
【図４Ａ】例示的な実施による、図２のシステムを含む動作シナリオを示す。
【図４Ｂ】例示的な実施による、図２のシステムによって得られるデータを示す。
【図５Ａ】例示的な実施による、図２のシステムを含む動作シナリオを示す。
【図５Ｂ】例示的な実施による、さまざまなヌードル形状を示す。
【図６】例示的な実施による方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ｉ．概要
ここでは例示的な方法、装置、及びシステムについて説明する。「例」及び「例示的な」という言葉は、本明細書では「例、事例、又は図示として供する」という意味で用いられることを理解されたい。「例」又は「例示」として本明細書で説明する例又は形態はいずれも、必ずしも他の例又は形態よりも好ましい、又は好都合であると解釈される必要はない。本明細書で提示される主題の範囲から逸脱することなく他の例を使用でき、また他の変更を加えることができる。
【００１０】
したがって、本明細書で説明する例は限定を意味しない。本開示の態様は、本明細書で概して説明され、且つ図面に示されるように、さまざまな異なる構成に配置し、置換し、結合し、分離し、且つ設計することができ、本明細書ではそのすべてが想定されている。
【００１１】
また、文脈によってそうでないことが示唆されない限り、各図面に示された形態は互いに組み合わせて使用されてもよい。したがって図面は概して、それぞれの例に対して、図示されている形態のすべてが必要なわけではないという理解のもと、１つ以上の全般的な例における構成要素の態様として見るべきである。
【００１２】
本開示は、角部充填材の製造を有益に改善でき、また総合的に考えて、複合材部品の製造コストを削減しながら信頼性及び性能を向上させることが可能ないくつかのステップについて説明する。
【００１３】
例示的な実施形態では、方法は、角部充填材が充填される空隙部領域の表面形状を取得するために、レーザースキャナを使用するステップを含むことができる。例えば、レーザースキャナによって、空隙部領域の少なくとも１つの表面を示す情報を取得することができる。情報は、複数のレーザー深さ測定値を含むことができる。すなわち、空隙部領域の深さは、ストリンガ部材の長さに垂直な方向に走査することができる。空隙部領域の深さは、空隙部領域の上部と下部との間の距離によって画定することができる。（例えば、移動平均法を使用して）ゲート高さの平均値を取得するために、少なくとも４回の連続した深さ測定（又はライン走査）が使用されてもよい。深さ測定は、空隙部領域の平均断面積を決定するために使用することができる。空隙部領域の平均断面積に基づいて、ルックアップ表からさまざまなプロセス変数（ゲート高さ、押出速度など）を決定することができる。このようなシナリオでは、空隙部領域の断面積に基づいて、角部充填材で空隙部領域を最も効率的に充填するように押出システムを制御することができる。
【００１４】
これに加えて、又はこれに代えて、いくつかの実施形態では、深さ測定及び／又は断面積のデータにおいて高周波数変動を減少させる、又は高周波数変動が強調されないようにするために、高速フーリエ変換を使用することができる。例えば、レーザー表面形状測定器によって取得した深さ情報は、１つ以上の数学的アルゴリズム及び／又は変換によって分析することができる。いくつかの実施形態では、深さ情報は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を通すことによって処理でき、これにより、深さ情報の空間周波数表現を提供することができる。いくつかの実施形態では、空間周波数表現は、低域濾波を提供するように調整することができる。空間周波数表現は、低域濾波された深さ情報を再構築するために、逆フーリエ変換（ＩＦＴ）で逆変換することができる。このような方式では、断面積データは、ストリンガ部材に沿った距離の関数として、平滑化及び／又は平均化することができる。
【００１５】
空隙部領域の深さ及び／又は断面積をストリンガ部材に沿った距離の関数として正確に監視することに加えて、押出システムのさまざまな動作パラメーターをリアルタイムで監視し制御することができる。例えば、押出システムは、ローラ符号化装置を含むことができる。ローラ符号化装置の少なくとも１つのローラは、押出速度を監視するために角部充填材「ヌードル」と直接接触することができる。これに加えて、又はこれに代えて、ヌードルの押出速度をリアルタイムに監視するために、レーザードップラーシステムなどの非接触法も使用することができる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、押出システムは、押出システムのノズル開口部と、転圧ローラとの間に押し出されたヌードルのリアルタイムな傾斜（例えば、形状）を監視する、側面スキャナを含むことができる。このようなシナリオでは、ヌードルの形状を所定の形状又は範囲に維持するように、ストリンガ部材に沿った押出速度及び／又はロボット制御押出の速度を調整することができる。例として、ヌードルが所定の閾値未満の曲率半径で曲がっていると、ヌードルは圧縮されている（ロボット速度が遅すぎる）可能性があり、所定の閾値よりも大きい曲率半径で曲がっていると、ヌードルは伸長している（例えば、ロボット速度が速すぎる）可能性がある。
【００１７】
他の実施形態では、ロボットのノズルとストリンガ部材との間の相対位置を接近して監視しこれを維持するために、視覚システム（例えば、カメラ及び／又はレーザー撮像システム）を使用することができる。例えば、視覚システムは、２本の接線の交点の決定に基づいて、Ｘ方向及びＺ方向におけるストリンガ部材の中心を走査して決定することができる。ストリンガ部材の中心を決定することによって、本明細書のシステム及び方法は、ノズルとストリンガ部材との間に所望の目標距離及び／又は目標配向を維持するようにロボットをガイドすることができる。
【００１８】
角部充填材の押出は、押出力を与える１つ以上のラムサーボに印加されるトルクを監視、及び調整することによって制御することができる。いくつかの実施形態では、システムは、トルクフィードバックを確立するために、且つ／又は較正目的で、材料を約６インチ押し出すように構成することができる。その後、ヌードルの導入部分は、滑らないように把持されてもよい。導入部分が把持されて適切に送られると、プログラム可能な論理コントローラが、押出プロセスをリアルタイムに制御し得る。
【００１９】
いくつかの実施形態では、システムは、ストリンガ部材の端部を検知するように構成することができる。このようなシナリオでは、システムは、ノズル開口部の材料圧を軽減するのに必要なピストントルクの割合に基づいて、ラムサーボ及び／又はピストンの位置又はトルクを調整してもよい。角部充填材の残部からヌードルを切断するために、可変ゲートが完全に閉じてもよい。その後、次のストリンガ部材に置き換える前に、ヌードルが確実にきれいに切断されるようにロボットアームを配置することができる。
【００２０】
本明細書で説明するシステム及び方法は、角部充填材の製造及び堆積の技術を提供でき、これにより従来の角部充填材の取付と比較して、製造にかかる時間及び費用を削減し得る。開示されているシステム及び方法は、所望の長さ及び断面形状を有する角部充填材の製造に使用でき、これが角部充填材が堆積される溝の断面形状と一致するように動的に調整される。
【００２１】
ＩＩ．例示的なシステム
図１は、例示的な実施によるワークピース１０を示す。ワークピース１０は、２つ以上の複合構造を結合して形成された、複合スパー、ストリンガ又はリブ部材を含むことができる。例えば、ワークピース１０は、第１の複合部材１１と、第２の複合部材１２とを含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の複合部材１１及び第２の複合部材１２は、多層炭素繊維プリプレグ材料で形成することができる。ワークピース１０は、第１の端部２０と、第２の端部３０とを有することができる。
【００２２】
図１に示すように、第１の複合部材１１及び第２の複合部材１２は、「Ｃ」、「Ｖ」、又は「Ｕ」字の形状をした、１つ以上の丸みを帯びたチャネルを形成するように結合することができる。これに加えて、又はこれに代えて、第１の複合部材１１と第２の複合部材１２とは、背表紙近くまで開いた本のページに似た形状を形成することができる。いくつかの実施形態では、第１の複合部材１１及び第２の複合部材１２のプライは、このような形状を形成するために、それぞれの所定の半径で曲げることができる。本開示の範囲内で、他の形状が可能であり且つ想定されていることは理解されよう。
【００２３】
例示的な実施形態では、第１の複合部材１１と第２の複合部材１２とは、ストリンガ部材を形成するように背中合わせの配置で結合することができる。このような配置では、ストリンガ部材は、空隙部領域１４又は丸みを帯びたＶ字型の溝を有することができ、ここで丸みを帯びたチャネルが結合される。本明細書で説明するように、ストリンガ部材を強化するために、空隙部領域１４に角部充填材を追加することができる。空隙部領域１４に追加された角部充填材は、ストリンガ部材の強度及び／又は剛性を高めることができる。空隙部領域１４に角部充填材を追加することによって、他の構造的な改善が可能なことが理解されよう。
【００２４】
図２は、例示的な実施によるシステム１００を示す。システム１００は、材料供給システム１１０を含む。材料供給システム１１０は、液圧式又は機械式のスクリューオーガ押出機又はラムシリンダであってもよい。材料供給システム１１０は、複合材料１１５を入れる材料コンテナ１１２を備える。いくつかの実施形態では、複合材料１１５は、短繊維で強化された熱硬化性樹脂で作成することができる。しかしながら、複合材料１１５は他の材料にすることが可能であり、そのように想定されている。
【００２５】
いくつかの実施形態では、材料コンテナ１１２は、中空のシリンダ形状を有することができる。しかしながら、他の形状にすることが可能であり、そのように想定されている。材料供給システム１１０は、複合材料１１５に制御可能な力を加えて材料コンテナ１１２から押し出す、材料供給アクチュエータ１１６をさらに備える。いくつかの実施形態では、材料供給アクチュエータ１１６は、サーボ駆動アクチュエータを含むことができる。しかしながら、他の種類のアクチュエータにすることが可能であり、そのように想定されている。材料供給システム１１０は、材料コンテナ１１２に結合されたノズル１１８をさらに備える。
【００２６】
材料供給システム１１０は、真空システム１１９をさらに含むことができる。真空システム１１９は、材料コンテナ１１２内に所望の真空度を維持するように構成することができる。いくつかの実施形態では、真空システム１１９は真空ポートを備えることができ、真空ポートは、材料を押し出す前にこれを通して材料コンテナ１１２から余分なガスを除去できる開口部として構成することができる。真空システム１１９は、材料コンテナ１１２に結合された真空ポンプ及び真空計をさらに備えてもよい。例えば、押出複合材１１７を押し出す前に、真空ポンプが材料コンテナ１１２からガスを除去してもよい。いくつかの実施形態では、圧力（例えば、真空度）は、真空計によって監視することができる。さまざまな例において、真空ポンプは、真空計から受信した情報に基づいて動作してもよい。例えば、コントローラ１５０は、材料コンテナ１１２が所定の閾値の真空度又は圧力に達するまで、材料コンテナ１１２からガスを抜くように真空ポンプを動作させることができる。材料コンテナ１１２から余分なガスを除去することによって、複合材料１１５及び／又は押出複合材１１７内で気泡、空隙その他の不均一性を形成する可能性がある、閉じ込められた空気、その他の閉じ込められたガスを低減又は排除することができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、コントローラ１５０は、本明細書で説明するさまざまな動作を行うことに関連して、材料コンテナ１１２の真空度を監視することができる。例えば、コントローラ１５０は、真空度インターロック機構を提供することができる。真空度インターロック機構は、例えば、材料コンテナ１１２の現在の真空度が所定の範囲内にない場合は、ヒータ１１４、材料供給アクチュエータ１１６、及び／又はシステム１００の他の要素が動作するのを防止する。
【００２８】
さまざまな実施形態において、真空度インターロック機構は、所定の時間間隔に基づいて始動される、或いは係合することができる。例えば、真空システム１１９で材料コンテナ１１２のガス抜きを開始した後に、材料コンテナ１１２の真空度が所定の時間内に所定の真空範囲に達しない場合は、コントローラ１５０が、ヒータ１１４、材料供給アクチュエータ１１６、及び／又はシステム１００の他の要素が動作するのを防止する。このようなシナリオでは、真空度インターロック機構は、システム１００の損傷を防止する、又は適切に調製されていない材料が押し出されるのを防止するのに役立てることができる。また、真空度インターロック機構は、材料が押し出される前に真空度を確実に一定にすることによって、押出材料全体の品質、一貫性、及び／又は繰り返し精度を高めることができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、システム１００は、材料自動充填装置１８０を備えてもよい。材料自動充填装置１８０は、材料供給システム１１０内に複合材料１１５を、自動的な、繰り返し可能な、且つ／又は迅速な方式で充填し且つ／又は取り替える機能を提供し得る。例えば、いくつかの実施形態では、材料自動充填装置１８０は、自動、又は半自動（例えば、ユーザの命令によって開始される）の方式で、空の材料コンテナを満たされた材料コンテナと取り替えるように構成することができる。
【００３０】
いくつかの実施形態では、材料供給アクチュエータ１１６は、注射器のプランジャと同様に、押出複合材１１７を材料コンテナ１１２から吐出する、又は排出するように作動させることができる。材料供給アクチュエータ１１６は、ラムサーボ又は別の種類のピストンを含むことができる。言い換えれば、材料供給システム１１０、材料コンテナ１１２、及び材料供給アクチュエータ１１６は、複合材料１１５を押し出すための往復ポンプを提供することができる。すなわち、材料供給アクチュエータは、材料コンテナ１１２の円柱軸線に沿って材料コンテナ１１２に出入りする、直線的な動きをするように構成することができる。
【００３１】
システム１００は、ワークピース（例えば、図１に関して図示され説明されているワークピース１０）に関する情報を提供する、ワークピースセンサ１４０をさらに備える。ワークピースセンサ１４０は、さまざまな実施形態において、導入／導出スキャナ１４２、及び／又は検査用スキャナ１４４を備えることができる。
【００３２】
システム１００は、コントローラ１５０をさらに含む。いくつかの実施形態では、コントローラ１５０は、少なくとも１つのプロセッサ１５２及びメモリ１５４を含むことができる。少なくとも１つのプロセッサ１５２は、例えば、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含んでもよい。本明細書では、ソフトウェア命令を実施する他の種類のプロセッサ、回路、コンピュータ、又は電子装置が想定されている。いくつかの実施形態では、コントローラ１５０は、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）、及び／又はマンマシンインターフェース（ＭＭＩ）と通信可能に相互作用するように構成することができる。例えば、ＧＵＩ、ＨＭＩ、及び／又はＭＭＩは、ユーザ定義パラメーター（例えば、ストリンガ長さ、所望の押出複合材の形状）を入力する方法をユーザに提供する。本明細書で説明するコントローラ１５０の任意又はすべての動作は、少なくとも部分的にＧＵＩ、ＨＭＩ、及び／又はＭＭＩとの相互作用に基づくことができる。コントローラ１５０は、１つ以上のハードウェアデータインターフェースをさらに含むことができ、これはコントローラ１５０と、システム１００の他の要素との間の通信リンクを提供してもよい。いくつかの実施形態では、ＧＵＩ、ＨＭＩ、及び／又はＭＭＩは、ユーザに通知その他の種類の情報を表示することもできる。例えば、ＧＵＩ、ＨＭＩ、及び／又はＭＭＩの表示装置は障害情報を表示でき、これは、ユーザの介入又は干渉を要求してもよい。
【００３３】
メモリ１５４は、これに限定されないが、例えば、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能な読取専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能読取専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラム可能読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（例えば、フラッシュメモリ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、読取／書込（Ｒ／Ｗ）ＣＤ、Ｒ／Ｗ  ＤＶＤなどの非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体を含んでもよい。
【００３４】
コントローラ１５０の少なくとも１つのプロセッサ１５２は、本明細書で説明するさまざまな動作、及び方法のステップ／ブロックを実施するために、メモリに記憶された命令を実行するように構成されてもよい。命令は、恒久的又は一時的な方法でメモリに記憶されてもよい。
【００３５】
例として、コントローラ１５０は、図６に関して図示及び説明されているように、方法６００のような動作を実施するように構成することができる。
【００３６】
コントローラ１５０は、ワークピースセンサ１４０からワークピース情報を受信するように構成することができる。ワークピース情報は、ワークピース１０の少なくとも１つの表面を示すことができる。例えば、ワークピース情報は、ワークピース１０の１つ以上の外形に関する情報、及び／又は空隙部領域１４に関する地形情報を含むことができる。言い換えれば、ワークピース情報は、空隙部領域の深さ、幅、及び／又は断面積に関する情報を含むことができる。コントローラ１５０は、ワークピース情報に基づいて、ノズル１１８からワークピース１０の表面に押出複合材１１７を押し出すために、材料コンテナ１１２に入れられた複合材料１１５に対して、材料供給アクチュエータ１１６に力を印加させるように、さらに構成することができる。
【００３７】
いくつかの実施形態では、システム１００は、可変ゲート１２０を備えることができる。可変ゲート１２０は１つ以上のゲート開口ブレード１２２を備えることができ、これは、１つ以上のゲートアクチュエータ１２４によって位置を調整することができる。このようなシナリオでは、コントローラ１５０は、ワークピース情報に基づいて、ノズル１１８から押し出される押出複合材１１７の大きさを制御するために、可変ゲート１２０の少なくとも１つのゲート開口ブレード１２２を調整するようにさらに構成することができる。例えば、ゲート開口ブレード１２２は、０．０ｉｎ２（０ｍｍ２）（例えば、完全に閉じている）から０．５ｉｎ２（３２２．５８ｍｍ２）の開口部領域を有する、長方形の開口部又は開口部を形成するように制御可能に調整することができる。開口部の形状は、ゲート開口ブレード１２２の数、ゲート開口ブレード１２２のそれぞれの位置、及び各ゲート開口ブレード１２２のそれぞれの形状に基づいていてもよい。いくつかの実施形態では、開口部の形状は、円形又は半円形にすることができる。他の実施形態では、開口部の形状は、円形又は半円形にすることができる。他の開口部形状にすることも可能であり、そのように想定されている。
【００３８】
いくつかの実施形態では、システム１００は、押出情報を提供する押出材料センサ１３０をさらに含むことができる。このようなシナリオでは、押出情報は、ノズル１１８から吐出される押出複合材１１７の直線押出速度を示すことができる。例として、直線押出速度は、１ｍｍ／秒〜１ｍ／秒の範囲内で測定され得る。しかしながら、これよりも高い、又はこれよりも低い直線押出速度の測定値が可能であり、そのように想定されている。いくつかの実施形態では、直線押出速度とは、押出複合材１１７がノズルに対して垂直に生成される速度であってもよい。しかしながら、代替実施形態では、直線押出速度は、ワークピース１０及び／又は空隙部領域１４の表面に沿った軸線など、別の軸線に沿って測定されてもよい。
【００３９】
いくつかの実施形態では、システム１００は、可動ステージ１６０を備えることができ、これはワークピース１０に結合されてもよい。例えば、ワークピース１０は、可動ステージ１６０に載置できる、又は固定的に結合することができる。これに加えて、又はこれに代えて、可動ステージ１６０は、材料供給システム１１０とワークピース１０との間の相対位置を制御可能に調整するように、システム１００の他の要素に結合することができる。
【００４０】
このようなシナリオでは、コントローラ１５０は、材料供給システム１１０に対するワークピース１０の相対速度が、ノズル１１８から押し出される押出複合材１１７の直線押出速度とほぼ同じ（例えば、１０％以内、１％以内、又は０．１％以内）になるように、可動ステージ１６０を動かすようにさらに構成することができる。例えば、図３に示すように、コントローラ１５０は、押出複合材１１７の直線押出速度とほぼ一致する速度で、可動ステージ１６０の位置をｘ軸に沿って調整することができる。
【００４１】
これに加えて、又はこれに代えて、コントローラ１５０は、ワークピース情報又は押出情報に基づいて、ノズル１１８から押し出される押出複合材１１７が、ワークピース１０の表面に沿った空隙部と位置が合うように、可動ステージ１６０を動かすように構成することができる。例えば、図３に示すように、コントローラ１５０は、押出複合材１１７が空隙部領域１４と位置が合うように、可動ステージ１６０の位置をｙ軸に沿って調整することができる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、押出材料センサ１３０は、ローラセンサ、符号化ホイールセンサ（例えば、ローラ／符号化センサ１３２）、レーザードップラーセンサ１３４、又はカメラ１３６のうちの少なくとも１つを含むことができる。例えば、ローラ／符号化センサ１３２のホイール又はローラは、押出複合材１１７と物理的に接触するように構成することができる。このようなシナリオでは、押出複合材１１７がノズル１１８から吐出されると、ホイール又はローラが回転するように構成することができる。ホイール又はローラの速度及び／又は角回転の量を測定することによって、ローラ／符号化センサ１３２は、押出複合材１１７の押出速度、及び／又は押出長さについての情報を提供するように構成することができる。
【００４３】
これに加えて、又はこれに代えて、レーザードップラーセンサ１３４は、押出複合材１１７がノズル１１８から吐出される際に、非接触レーザードップラー速度測定値を提供するように構成することができる。例えば、レーザードップラーセンサ１３４は、レーザー光源、及び１つ以上の光検出器を含むことができる。レーザー光源は、押出複合材１１７と相互作用可能なレーザー光を放射することができる。１つ以上の光検出器は、押出複合材１１７から反射した光を検出するように構成することができる。さまざまな実施形態において、押出複合材１１７の速度は、反射したレーザー光の波長の変化を測定することによって取得でき、波長の変化は干渉縞パターンの形成によって観察することができる。いくつかの実施形態では、干渉縞パターンは、元の光の信号と反射光の信号とを重畳して形成することができる。
【００４４】
いくつかの実施形態では、カメラ１３６は、押出複合材１１７を撮像するように構成することができる。このようなシナリオでは、押出複合材１１７の撮像された画像は、ノズル１１８から吐出される際の押出複合材１１７の速度を決定するために分析することができる。例えば、カメラ１３６は、周期的に複数の画像を撮像してもよい。複数の画像にわたって変化する押出複合材１１７の位置を観察することによって、押出複合材１１７の速度を決定することができる。
【００４５】
さまざまな実施形態において、材料コンテナ１１２は、複合材料１１５を加熱するヒータ１１４をさらに備えることができる。このようなシナリオでは、コントローラ１５０は、ノズル１１８から押し出される押出複合材１１７の直線押出速度に基づいて、ヒータ１１４の動作を調整するように構成することができる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、ワークピースセンサ１４０は、レーザー表面形状測定器を含むことができる。このようなシナリオでは、ワークピース情報は、空隙部（例えば、空隙部領域１４）、その他ワークピース１０の表面に沿った地形形状の深さを示すことができる。
【００４７】
例示的な実施形態では、システム１００は、１つ以上の導入／導出スキャナ１４２を備えることができる。このようなシナリオでは、ワークピース情報は、導入状態又は導出状態のうちの少なくとも１つを示すことができる。したがってコントローラ１５０は、導入状態又は導出状態の判定に応答して、材料コンテナ１１２内の複合材料１１５に印加される力を調整するようにさらに構成することができる。
【００４８】
いくつかの実施形態では、システム１００は、押出後成形装置１７０をさらに備えることができる。例えば、システム１００は、ノズル１１８からワークピース１０上に押し出された押出複合材１１７を成形する、転圧ローラ１７２を備えることができる。このようなシナリオでは、コントローラ１５０は、転圧ローラ１７２によって押出複合材１１７に印加される圧力を調整するようにさらに構成されている。図５Ａを参照すると、転圧ローラ１７２は、ｚ方向に沿って、押出複合材１１７に制御可能な力を伝達することができる。いくつかの実施形態では、転圧ローラ１７２は、ワークピース１０の空隙部領域１４内で、押出複合材１１７の形状を変更することができる。例えば、さまざまな実施形態において、転圧ローラ１７２の表面（例えば、図５Ａに関して図示及び説明されている転圧面５０６）は、平坦な形状、クラウン形状、又は捻れた形状のうちの少なくとも１つを有することができる。転圧ローラ１７２の表面の形状は、少なくとも部分的に、押出複合材１１７に伝達することができる。
【００４９】
図３は、例示的な実施による、図２のシステム１００を含む動作シナリオ３００を示す。例えば、動作シナリオ３００は、材料コンテナ１１２を有する材料供給システム１１０を含むことができる。材料供給アクチュエータ１１６は、押出複合材１１７をノズル１１８から押し出すために、材料コンテナ１１２内の複合材料１１５に力を加えるように構成することができる。いくつかの実施形態では、押出複合材１１７は、可変ゲート１２０によって切断、成形、又はその他の方法で修正することができる。例えば、可変ゲート１２０は、制御可能なゲート開口ブレード１２２を有することができ、これは、ゲートアクチュエータ１２４（図示せず）によって調整することができる。いくつかの実施形態では、ゲート開口ブレード１２２は、可変ゲート１２０によって形成された開口部の大きさ／形状を調整するように、ｚ軸に沿って移動することができる。可変ゲート１２０によって形成された開口部の大きさ／形状は、押出複合材１１７の大きさ及び／又は形状を決定することができる。
【００５０】
動作シナリオ３００は、ワークピース１０、及び可動ステージ１６０を含む。ワークピース１０は、第１の複合部材１１と、第２の複合部材１２とを含むことができる。第１の複合部材１１と第２の複合部材１２とは、空隙部領域１４を形成するように結合することができる。可動ステージ１６０は、空隙部領域１４内で押出複合材１１７の位置を制御するように移動することができる。例えば、いくつかの実施形態では、可動ステージ１６０の位置は、押出複合材１１７を空隙部領域１４に沿って中心に位置合わせするように、ｙ軸に沿って調整することができる。これに加えて、又はこれに代えて、可動ステージ１６０の位置は、押出複合材１１７を空隙部領域１４に沿って制御可能に適用するように、ｘ軸に沿って調整することができる。例えば、いくつかの実施形態では、可動ステージ１６０は、ワークピース１０の第１の端部２０からワークピース１０の第２の端部３０に向かって、空隙部領域１４を押出複合材１１７で充填できるように、＋ｘ方向に沿って移動することができる。
【００５１】
動作シナリオ３００は、導入／導出スキャナ１４２を含むことができ、これはワークピース情報を提供するように構成することができる。ワークピース情報は、ワークピース１０の表面（例えば、空隙部領域１４）に関する高さ／深さ情報を含むことができる。ワークピース情報は、導入状態に関する情報をさらに含むことができる。導入状態は、ワークピース１０の前縁部（例えば、第１の端部２０）が、導入／導出スキャナ１４２を通過していることの表示を含むことができる。
【００５２】
導入／導出スキャナ１４２は、導出状態に関する情報を提供するようにさらに構成することができる。導出状態は、後縁部（例えば、第２の端部３０）が、導入／導出スキャナ１４２を通過していることの表示を含むことができる。
【００５３】
導入／導出スキャナ１４２は、ライン走査型表面形状測定器として示されているが、導入／導出スキャナ１４２が、１つ以上の他の種類のセンサを含み得ることは理解されよう。例えば、ワークピース１０の前縁部／後縁部の位置を決定するために光検出器を使用することができる。これに加えて、又はこれに代えて、ワークピース情報を提供するために他の非接触表面評価方法を用いることが可能であり、そのように想定されている。
【００５４】
動作シナリオ３００は、検査用スキャナ１４４を含むことができる。検査用スキャナ１４４は、走査型表面形状測定器、カメラ、及び／又は別の種類の非接触表面評価装置を含むことができる。検査用スキャナ１４４は、空隙部領域１４内で、押出複合材１１７の完成した（例えば、圧縮された）状態を検出することができる。このようなシナリオでは、検査用スキャナ１４４はコントローラ１５０に情報を提供でき、所望の充填レベル又は形状との比較における、空隙部領域１４の過剰充填又は充填不足を示すことができる。空隙部領域１４が過剰充填又は充填不足になっていることの判定に応答して、コントローラ１５０は、さらに押し出される複合材料１１７に所望の充填レベル又は形状を与えるように、システム１００の１つ以上の要素を調整することができる。
【００５５】
図４Ａは、例示的な実施による、図２のシステム１００を含む動作シナリオ４００を示す。動作シナリオ４００は、複数の表面形状測定走査４０２、４０４、４０６、及び４０８を取得することを含み、これらはともに４回の連続した走査４１０を形成する。表面形状測定走査４０２、４０４、４０６、及び４０８はそれぞれ、空隙部領域１４にわたって走査された外形線に沿って、空隙部領域１４の断面積を示すワークピース情報を提供することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１５０は、ワークピース情報に基づいて、空隙部領域１４の断面積を決定するように構成することができる。
【００５６】
いくつかの実施形態では、導入／導出スキャナ１４２は、所望の時間間隔（例えば、１秒毎に１走査、１秒毎に１０走査、１秒毎に１００走査）でライン走査を行うように構成することができる。
【００５７】
図４Ｂは、例示的な実施による、図２のシステム１００によって得られるサンプルデータ４２０を示す。サンプルデータ４２０は、導入／導出スキャナ１４２によって提供されたワークピース情報を含むことができる。サンプルデータ４２０は、ワークピース１０の空隙部領域１４の断面積に対する、内側の基準位置（例えば、ワークピース１０の第１の端部２０）からの直線距離を示すことができる。
【００５８】
システム１００のさまざまな態様は、サンプルデータ４２０（例えば、ワークピース情報）に基づいて調整することができる。例えば、空隙部領域１４を直線的に表面形状測定走査すると比較的大きい断面積が得られるという判定に応答して、ゲート開口ブレード１２２によって形成される開口部（例えば、長方形の開口部）を大きくするように、可変ゲート１２０を（例えば、コントローラ１５０で）制御することができる。このようなシナリオでは、ゲート開口ブレード１２２の位置を調整するために、（複数の）ゲートアクチュエータ１２４を延伸又は後退することができる。したがって、空隙部領域１４の比較的大きい断面積を充填するように、押出複合材１１７の断面積を大きくする（例えば、０．５ｉｎ２（３２２．５８ｍｍ２））ことができる。
【００５９】
これとは対照的に、空隙部領域１４を直線的に表面形状測定走査すると比較的小さい断面積を示す場合は、可変ゲート１２０は、形成する開口部のサイズを小さくするように、（複数の）ゲート開口ブレード１２２を少なくとも部分的に閉じることができる。このようなシナリオでは、空隙部領域１４の比較的小さい断面積を充填するように、押出複合材１１７の断面積を小さくする（例えば、０．１ｉｎ２（６４．５１６ｍｍ２））ことができる。
【００６０】
したがって、導入／導出スキャナ１４２は、コントローラ１５０にリアルタイムでワークピース情報を提供することができる。さらに、コントローラ１５０は、空隙部領域１４の均一且つ効率的な充填が行われるように、リアルタイムで、又はほぼリアルタイムで、ゲート開口ブレード１２２を応答性よく調整することができる。
【００６１】
サンプルデータ４２０は、測定誤差又はデータの異常値を低減又は軽減するように、平均化及び／又は処理することができる。例えば、異常測定値の影響を低減するように、４回の連続した走査４１０（例えば、表面形状測定走査４０２、４０４、４０６、及び４０８）の移動平均を使用することができる。
【００６２】
図５Ａは、例示的な実施による、図２のシステム１００を含む動作シナリオ５００を示す。動作シナリオ５００は材料供給システム１１０を含むことができ、これは押出複合材１１７を供給することができる。いくつかの実施形態では、押出複合材１１７は、１つ以上の押出材料センサ１３０によって調べることができる。例えば、図示されているように、押出複合材１１７は、ローラ／符号化センサ１３２を通ることができる。このようなシナリオでは、押出複合材１１７は、ローラ／符号化センサ１３２の回転部材を回転させ得る。回転部材が回転すると、ローラ／符号化センサ１３２は、押出複合材１１７に関する押出情報を提供することができる。例示的な実施形態では、押出情報は、押出複合材１１７の押出速度を示すことができる。
【００６３】
これに加えて、又はこれに代えて、動作シナリオ５００は、押出後成形装置１７０を含むことができる。例えば、図５Ａに示すように、転圧ローラ１７２は、押出複合材１１７を空隙部領域１４に圧入するように力を加えることができる。いくつかの実施形態では、転圧ローラ１７２の表面は、圧縮された押出複合材１１７の少なくとも１つの表面に対して、所望の形状を生成するように成形することができる。
【００６４】
さらに、いくつかの実施形態では、動作シナリオ５００は、押出複合材１１７の形状５０４の側面図５０２を提供する、カメラ１３６を含むことができる。いくつかの実施形態では、押出複合材１１７の形状５０４は、ワークピース１０と材料供給システム１１０との相対速度、及び押出速度に基づく。
【００６５】
図５Ｂは、例示的な実施による、さまざまなヌードル形状５１０を示す。さまざまなヌードル形状５１０は、ワークピース１０の相対速度と、材料供給システム１１０から押し出される複合材料１１７の押出速度とのさまざまな組み合わせに基づいて提供することができる。例えば、ヌードル形状５１２及び５１８は、押出速度と比較して非常に遅い、ワークピース１０の相対速度から生じ得る。ヌードル形状５１２及び５１８は、各ヌードルに望ましくない圧縮又は捻れが生じていることを示し得る。
【００６６】
ヌードル形状５１４は、ワークピース１０の相対速度が、押出速度と比較して速すぎることを示し得る。このようなシナリオでは、ヌードル形状５１４は、ヌードルに望ましくない伸長が生じていることを示し得る。
【００６７】
ヌードル形状５１６は、ワークピース１０の相対速度と押出速度との間に所望のバランスがとれていることを示し得る。このようなシナリオでは、ヌードルの望ましくない捻れ、圧縮、又は伸長が生じないので、ヌードルは、良好な構造特性及びコンフォーマル特性を有し得る。
【００６８】
したがって、開示されているシステム及び方法は、押出複合材１１７に対して所望のヌードル形状（例えば、ヌードル形状５１６）を実現するように、ワークピース１０の相対速度、及び／又は押出速度を調整するステップを含むことができる。特定の望ましいヌードル形状は、例えば、さまざまな複合材料、粘度、速度範囲、ヌードル直径／形状に基づいて異なってもよいことが理解されよう。
【００６９】
ＩＩＩ．例示的な方法
図６は、例示的な実施による方法６００を示す。方法６００は、図２に関連して図示し説明したシステム１００の要素を含み得る。これに加えて、又はこれに代えて、方法６００の一部又は全部の要素が、図３、図４Ａ、及び図５Ａに示す動作シナリオ３００、４００、及び５００に関連していてもよい。図６は、特定の順序に従って、方法６００のいくつかのブロック又はステップを示しているが、方法６００のいくつかのブロック又はステップが省略でき、且つ／又は他のブロック又はステップを含んでもよいことが理解されよう。さらに、方法６００のブロック又はステップは、異なった順序で、並行して（例えば、同時に）、且つ／又は繰り返し実施することができる。いくつかの実施形態では、方法６００の少なくともいくつかのブロックは、図２に関連して図示及び説明されているように、少なくとも部分的に、コントローラ１５０によって実施することができる。
【００７０】
ブロック６０２は、ワークピースセンサ（例えば、ワークピースセンサ１４０）から、ワークピース（例えば、ワークピース１０）の少なくとも１つの表面に関するワークピース情報を受信するステップを含む。ワークピース情報は、例えば、ワークピースの表面に関する地形情報（例えば、空隙部領域１４の深さ）を含むことができる。ワークピース情報を受信するステップは、有線又は無線の方式で、コントローラ１５０によって提供することができる。
【００７１】
ブロック６０４は、ワークピース情報に基づいて、複合材料の少なくとも一部を材料コンテナに結合されたノズルからワークピースの表面に押し出すために、材料コンテナに入れられた複合材料に対して、材料供給システム（例えば、材料供給システム１１０）の材料供給アクチュエータ（例えば、材料供給アクチュエータ１１６）に力を印加させるステップを含む。
【００７２】
いくつかの実施形態では、ワークピースセンサは、レーザー表面形状測定器、又は別の種類の地形走査装置を含むことができる。このようなシナリオでは、ワークピース情報は、ワークピースの表面に沿った、空隙部（例えば、空隙部領域１４）の深さ、幅、又は断面積のうちの少なくとも１つを示すことができる。例示的な実施形態では、レーザー表面形状測定器は、ＬＪ−Ｖ７０００キーエンス超高速インライン表面形状測定器を含むことができる。しかしながら、他のモデル及び／又は種類のレーザー表面形状測定器が可能であり、そのように想定されている。いくつかの実施形態では、レーザー表面形状測定器は、５００ｍｍ×５００ｍｍの大きさの領域にわたってサブミクロンの精度で表面地形を測定する、レーザー変位センサを使用することができる。
【００７３】
ワークピース情報のさまざまな分析及び／又は処理を実行できることが理解されよう。例として、いくつかの実施形態では、方法６００は、移動平均又は高速フーリエ変換のうちの少なくとも１つを用いて、ワークピース情報をフィルタリングするステップを含む。他のデータ平滑化及び／又は平均化技術が想定され、これが可能である。このようにして、ワークピース情報内の誤った測定値（例えば、測定ノイズ）の存在が低減又は軽減され得る。
【００７４】
いくつかの実施形態では、方法６００は、ワークピース情報に基づいて、ノズル（例えば、ノズル１１８）から押し出される複合材料（例えば、押出複合材１１７）の大きさを制御するように、可変ゲート（例えば、可変ゲート１２０）の少なくとも１つのゲート開口ブレード（例えば、ゲート開口ブレード１２２）を調整するステップをさらに含むことができる。
【００７５】
これに加えて、又はこれに代えて、方法６００は、押出材料センサ（例えば、押出材料センサ１３０）から、ノズルから押し出される複合材料の直線押出速度を示す、押出情報を受信するステップを含むことができる。このようなシナリオでは、方法６００は、材料供給システムに対するワークピースの相対速度が、ノズルから押し出される複合材料の直線押出速度とほぼ同じになるように、ワークピースに結合された可動ステージ（例えば、可動ステージ１６０）を動かすステップをさらに含んでもよい。
【００７６】
さまざまな実施形態において、方法６００は、ワークピース情報、又はノズルから押し出される複合材料の直線押出速度を示す押出情報に基づいて、ノズルから押し出される複合材料が、ワークピースの表面に沿った空隙部（例えば、空隙部領域１４）と位置が合うように、ワークピースに結合された可動ステージを動かすステップをさらに含んでもよい。
【００７７】
いくつかの実施形態では、方法６００は、押出材料センサから、ノズルから押し出される複合材料の直線押出速度を示す、押出情報を受信するステップをさらに含んでもよい。このようなシナリオでは、方法６００は、ノズルから押し出される複合材料の直線押出速度に基づいて、材料コンテナに結合されたヒータ（例えば、ヒータ１１４）の動作を調整するステップをさらに含んでもよい。本明細書の別の箇所で説明したように、ヒータは、望ましい温度（例えば、１２０°Ｆ＋／−５°Ｆ（４８．９℃＋／−２．７８℃）又は１２０〜１５０°Ｆ（４８．９℃〜６５．６℃）及び／又は望ましい複合材料粘度を維持又は実現するために、複合材料を加熱するように構成することができる。
【００７８】
いくつかの実施形態では、方法６００は、真空計から、材料コンテナの真空度に関する真空情報を受信するステップを含むことができる。このようなシナリオでは、材料コンテナに入れられた複合材料に対して、材料供給システムの材料供給アクチュエータに力を印加させるステップは、材料コンテナの真空度が所望の真空度を下回っていることを示す真空情報に応答して開始及び／又は実行することができる。
【００７９】
例示的な実施形態では、方法６００は、ワークピースセンサから、導入状態又は導出状態のうちの少なくとも１つを示す、ワークピース情報を受信するステップを含むことができる。このようなシナリオでは、方法６００は、導入状態又は導出状態の判定に応答して、材料コンテナ内の複合材料に印加される力を調整するステップをさらに含む。例えば、導入状態の判定に応答して、コントローラ１５０は、ノズル１１８から複合材料１１５を押し出すために、複合材料１１５に対して、材料供給アクチュエータ１１６に力を加えさせることができる。これに加えて、又はこれに代えて、導出状態の判定に応答して、コントローラ１５０は、材料供給アクチュエータ１１６が複合材料１１５に力を加えるのを停止させ、且つ／又は押出複合材１１７を切断する（例えば、ヌードルを切断する）ために、（複数の）ゲート開口ブレード１２２が閉じるようにすることができる。
【００８０】
いくつかの実施形態では、方法６００は、ノズルからワークピースの表面に押し出される複合材料の所望の形状を形成するために、ノズルから押し出される複合材料に転圧ローラ（例えば、転圧ローラ１７２）で力を印加するステップを含む。
【００８１】
図面に示す特定の構成は、限定するものと考えられてはならない。他の実施形態が、所与の図面に示す各要素よりも多い、又は少ない要素を含んでもよいことを理解されたい。また、図示されている要素の一部は、組み合わされたり省略されたりしてもよい。さらに、例示的な実施形態は、図面に図示されていない要素を含んでもよい。
【００８２】
情報の処理を表すステップ又はブロックは、本明細書で説明する方法又は技法の特定の論理機能を実行するように構成できる、回路に対応することができる。これに代えて、又はこれに加えて、情報の処理を表すステップ又はブロックは、プログラムコード（関連データを含む）のモジュール、セグメント、又は部分に対応することができる。プログラムコードは、本方法又は技法で特定の論理機能又は作用を実施するための、プロセッサによって実行可能な１つ以上の命令を含むことができる。プログラムコード及び／又は関連データは、ディスク、又はハードディスクを含む記憶装置などの、任意の種類のコンピュータ読取可能媒体、その他の記憶媒体に記憶することができる。
【００８３】
コンピュータ読取可能媒体は、レジスタメモリ、プロセッサキャッシュ、及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの短期間のデータを記憶するコンピュータ読取可能媒体など、非一時的なコンピュータ読取可能媒体をさらに含むことができる。コンピュータ読取可能媒体は、プログラムコード及び／又はより長期間のデータを記憶する、非一時的なコンピュータ読取可能媒体をさらに含むことができる。したがって、コンピュータ読取可能媒体は、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、光学又は磁気ディスク、コンパクトディスク読出専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）などの、二次的又は永続的な長期間の記憶装置を含んでもよい。コンピュータ読取可能媒体は、他の任意の揮発性又は非揮発性の記憶システムにすることもできる。コンピュータ読取可能媒体は、例えば、コンピュータ読取可能記憶媒体、又は有形の記憶装置と考えることができる。
【００８４】
種々の有利な配置の説明は、例示及び説明の目的で提示されており、すべてを述べ尽くそうとするものでも、開示された形式の例に限定することを意図するものでもない。多数の変更及び変種が、当業者にとって明らかであろう。また、異なる有利な例によって、他の有利な例と比較して、異なる利点を説明することができる。選択された１つ以上の例は、例の原理及び実際の応用を最も上手く解説するとともに、想定される特定の用途に適した、種々の変更を伴う種々の例の開示を当業者にとって理解可能にするために、選択及び説明されている。
【符号の説明】
【００８５】
１０  ワークピース、１１  第１の複合部材、１２  第２の複合部材、１４  空隙部領域、２０  第１の端部、３０  第２の端部、１００  システム、１１０  材料供給システム、１１２  材料コンテナ、１１４  ヒータ、１１５  複合材料、１１６  材料供給アクチュエータ、１１７  押出複合材、１１８  ノズル、１１９  真空システム、１２０  可変ゲート、１２２  ゲート開口ブレード、１２４  ゲートアクチュエータ、１３０  押出材料センサ、１３２  ローラ／符号化センサ、１３４  レーザードップラーセンサ、１３６  カメラ、１４０  ワークピースセンサ、１４２  導入／導出スキャナ、１４４  検査用スキャナ、１５０  コントローラ、１５２  プロセッサ、１５４  メモリ、１６０  可動ステージ、１６２  ステージアクチュエータ、１７０  押出後成形装置、１７２  転圧ローラ、１８０  材料自動充填装置、３００  動作シナリオ、４００  動作シナリオ、４０２  表面形状測定走査、４０４  表面形状測定走査、４０６  表面形状測定走査、４０８  表面形状測定走査、４１０  ４回の連続した走査、４２０  サンプルデータ、５００  動作シナリオ、５０２  押出複合材の形状の側面図、５０４  押出複合材の形状、５０６  転圧面、５１０  ヌードル形状、５１２  ヌードル形状、５１４  ヌードル形状、５１６  ヌードル形状、５１８  ヌードル形状、６００  方法
【図１】
2020157291.tif 000003
【図２】
2020157291.tif 000004
【図３】
2020157291.tif 000005
【図４Ａ】
2020157291.tif 000006
【図４Ｂ】
2020157291.tif 000007
【図５Ａ】
2020157291.tif 000008
【図５Ｂ】
2020157291.tif 000009
【図６】
2020157291.tif 000010
【外国語明細書】
2020157291000001.pdf