(57)【要約】      （修正有）【課題】複合積層材の積層及びトリミングを同時に行うためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】製造システム１００は並んで静止状態に配置されて積層ステーション１５０を構成するとともに、各々が吐出方向に沿ってレイアップ材料２２８を吐出するように構成された複数の積層ヘッド１５２、積層ステーション１５０の下で移動可能な積層面１２０を含む。積層ヘッド１００は積層面１２０が積層ステーション１５０を通過する際に積層面１２０又はレイアップ材料２２８を配置することにより、積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２の相対位置によって決まる所望のプライ積層配列で配置された複合材プライの積層体を有する複合積層材４００を形成するように構成されている。製造システム１００は、複合積層材４００をトリミングするように構成された１つ以上のトリミング装置３１２をさらに含む。【選択図】図２
2020097221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並んで静止状態にあるように配置されて積層ステーションを構成する積層ヘッドであって、各々が吐出方向に沿ってレイアップ材料を吐出するように構成された複数の積層ヘッドと、
前記積層ステーションの下において、積層面ホームポジションと積層面後方ポジションとの間で、前記吐出方向に概ね沿った方向に移動可能な積層面と、を含む製造システムであって、前記積層ヘッドは、前記積層面が前記積層ステーションを通過する際に、前記積層面又は先に配置されたレイアップ材料の上にレイアップ材料を順に配置することにより、前記積層ステーション内の前記積層ヘッドの相対位置によって決まる所望のプライ積層配列で配置された複合材プライの積層体を有する複合積層材を形成するように構成されており、
前記積層ステーションの両端のうちの少なくとも１つに近接して配置され、前記複合積層材をトリミングするように構成された１つ以上のトリミング装置をさらに含み、前記トリミングは、前記積層ステーションから前記積層面ホームポジションへの前記積層面の移動中、及び、前記積層ステーションから前記積層面後方ポジションへの前記積層面の移動中のうちの少なくとも一方において行われる、製造システム。
【請求項２】
前記積層面は、前記積層ヘッドの下で移動可能な少なくとも１つの連続するループ状の積層ベルトの外面、及び、
前記積層ヘッドの下で並進移動可能な少なくとも１つの剛性の積層マンドレルの外面のうちの１つを含む、請求項１に記載の製造システム。
【請求項３】
前記積層ヘッドは、前記積層面の前記外面にレイアップ材料を連続的に吐出するように構成されており、
前記１つ以上のトリミング装置は、前記複合積層材を、横断方向に沿って定期的に切断することにより、前記複合積層材を、並んだ長手方向セグメントに分割するように構成されている、請求項２に記載の製造システム。
【請求項４】
真空圧力源をさらに含み、
前記積層面は、前記真空圧力源に流体的に接続された複数の開口を有し、
前記真空圧力源は、少なくとも、前記外面又は前記外面に先に配置されたレイアップ材料の上にレイアップ材料を配置する間、前記複合積層材を前記外面に固定するために、前記外面に真空圧を生成するように構成されている、請求項２又は３に記載の製造システム。
【請求項５】
前記積層ヘッドの各々は、第１サイド及び第２サイドを含む、横方向に対向する側部を有しており、前記側部は各々がヘッド部品を有しており、
前記積層ヘッドのうちの少なくとも１つの前記第１サイドは、前記積層面にレイアップ材料を配置するために、前記吐出方向に沿う材料配置位置に移動可能であり、この間に、前記積層ヘッドの前記第２サイドの保守を行うために、前記第２サイドは材料再装着位置に移動させられ、
前記第２サイドは、前記積層面にレイアップ材料を配置するために、前記吐出方向に沿う前記材料配置位置に移動可能であり、この間に、前記積層ヘッドの前記第１サイドの保守を行うために、前記第１サイドは前記材料再装着位置に移動させられる、請求項１〜４のいずれか１つに記載の製造システム。
【請求項６】
ヘッド搬送機構及び再装着ステーションを有する再装着システムをさらに含み、
前記ヘッド搬送機構は、前記積層ステーションから前記積層ヘッドのうちの１つを取り外し、交換用積層ヘッドを、取り外した積層ヘッドに代えて設置し、前記取り外した積層ヘッドを前記再装着ステーションに移送するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の製造システム。
【請求項７】
ヘッド搬送機構及び再装着ステーションを有する再装着システムと、
少なくとも１つの取り付けフレームと、をさらに含み、
前記積層ヘッドは、ヘッド部品を前記取り付けフレームに取り外し可能に接続するフレーム接続要素を各々が含むヘッドモジュールとして構成されており、
前記ヘッドモジュールのうちの少なくとも１つは、前記ヘッドモジュールの交換が行えるように、前記フレーム接続要素によって前記取り付けフレームから取り外し可能であり、
前記ヘッド搬送機構は、前記ヘッドモジュールのうちの選択された１つを前記積層ステーションから取り外し、交換用ヘッドモジュールを、取り外したヘッドモジュールに代えて設置し、前記取り外したヘッドモジュールを前記再装着ステーションに移送するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１つに記載の製造システム。
【請求項８】
前記積層ヘッドのうちの１つ以上は、ヘッド部品を含み、前記ヘッド部品は、
裏打ち層によって裏打ちされたレイアップ材料を含む裏打ち処理材料の材料ロールを支持するように構成された少なくとも１つの材料供給ドラムと、
前記材料供給ドラムから前記裏打ち処理材料を受け取って、前記レイアップ材料から前記裏打ち層を分離させるように構成された少なくとも１つの材料吐出機構と、
前記レイアップ材料から分離させた後の前記裏打ち層を巻き取るように構成された少なくとも１つの裏打ち層回収ドラムと、を含む、請求項１〜７のいずれか１つに記載の製造システム。
【請求項９】
複合積層材を製造する方法であって、
並んで静止状態にあるように配置されて積層ステーションを構成する一連の積層ヘッドのうちの１つ以上から、吐出方向に沿ってレイアップ材料を吐出し、
前記積層ステーションの下において、積層面ホームポジションと積層面後方ポジションとの間で、前記吐出方向に概ね沿った方向に積層面を移動させ、
前記積層面が前記積層ステーションを通過する際に、前記積層面又は先に配置されたレイアップ材料の上に、前記積層ヘッドのうちの１つ以上からレイアップ材料を配置することにより、所望のプライ積層配列で配置された複合材プライの積層体を有する複合積層材を形成し、前記積層ヘッドは、前記一連の積層ヘッド内において、前記プライ積層配列に従ってレイアップ材料を順に配置するように並べられており、
１つ以上のトリミング装置を用いて、前記複合積層材のトリミングを行い、前記トリミングは、
前記積層ステーションから前記積層面ホームポジションへの前記積層面の移動中、及び、
前記積層ステーションから前記積層面後方ポジションへの前記積層面の移動中のうちの少なくとも一方において行われる、方法。
【請求項１０】
前記積層ヘッドのうちの他の１つ以上によるレイアップ材料の配置を継続しつつ、前記積層面に沿った任意の位置にある、前記積層ヘッドのうちの任意の１つによるレイアップ材料の配置を、独立して、開始、停止、又は再開することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記積層ステーションの下において前記積層面を移動させる工程は、
前記積層ヘッドの下で、少なくとも１つの連続するループ状の積層ベルトを移動させ、その間、前記積層ベルトの外面、又は、前記積層ベルトに先に配置されたレイアップ材料の上にレイアップ材料を配置することを含む、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記積層ステーションの下において前記積層面を移動させる工程、及び、前記積層面に前記レイアップ材料を配置する工程は、
少なくとも１つの積層マンドレルを、少なくとも１つの方向に沿って、前記積層ヘッドの下で並進移動させ、その間、前記積層マンドレルの外面又は前記積層マンドレルに先に配置されたレイアップ材料の上に、レイアップ材料を配置することを含む、請求項９〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記積層ヘッドのうちの１つ以上から前記レイアップ材料を配置する工程、及び、前記複合積層材をトリミングする工程は、其々、
前記積層ヘッドから前記積層面に前記レイアップ材料を連続的に配置すること、及び、
前記１つ以上のトリミング装置を用いて、前記複合積層材に少なくとも１つの横断カットを形成することにより、前記複合積層材を、並んだ長手方向セグメントに分割すること、を含む、請求項９〜１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
前記積層面に形成されるとともに真空圧力源に流体的に接続されている複数の開口に生成される真空圧を用いて、前記複合積層材を前記積層面に固定することをさらに含む、請求項９〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
再装着システムのヘッド搬送機構を用いて、前記積層ステーションから前記積層ヘッドのうちの１つを取り外すことと、
前記積層ステーションから取り外した前記積層ヘッドに代えて、交換用積層ヘッドを設置することと、
前記取り外した積層ヘッドを再装着ステーションに移送することと、を含み、前記移送することは、
前記取り外した積層ヘッドの材料ロールを交換すること、及び、
前記取り外した積層ヘッドの整備を行うこと、のうちの少なくとも一方のために行われる、請求項９〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、製造システムに関し、より具体的には、複合積層材の積層及びトリミングを同時に行うためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材料は、高い比強度、高い比剛性、及び、高い耐食性などの好ましい特性を有するため、様々な用途に用いられている。複合構造体の製造においては、通常、複合材料の複数のプライをマンドレルにレイアップすることにより、複合積層材が形成される。レイアップ材料は、通常、樹脂を事前含浸させた繊維状材料（例えばプリプレグ）である。例えば、レイアップ材料は、エポキシ含浸炭素繊維プリプレグである。
【０００３】
現在の複合積層材のレイアップ方法では、１つの積層ヘッドが、積層マンドレル上を複数回通過する、１プライずつの積層が行われている。積層ヘッドは、１回通過するごとに、レイアップ材料の１つのプライを配置する。経路の終端まで来るたびに、積層ヘッドは、直近に配置されたプライの始端に戻り、この直近に配置されたプライの上に、新たなプライを配置する。複合積層材が所望のプライ量及び所望の積層配列となるまで、このプロセスが繰り返される。このようにレイアップ材料のプライを順に１層ずつ配置すると、複合積層材の製造速度が制限される。また、複合積層材のトリミングを、積層後に別の後処理工程として行うという従来の手法も、製造速度を制限する原因となっている。
【０００４】
このようなことから、当技術分野では、１プライずつの積層及び別工程としてのトリミングに関連する上述した制限を回避する複合積層材の製造システム及び方法が、必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
複合積層材の製造に関する上述の必要性は、並んで静止状態にあるように配置されて積層ステーションを構成する複数の積層ヘッドを有する製造システムを提供する本開示によって、具体的に対処され、改善がもたらされる。各積層ヘッドは、吐出方向に沿ってレイアップ材料を吐出するように構成されている。当該製造システムは、前記積層ステーションの下において、積層面ホームポジションと積層面後方ポジションとの間で、前記吐出方向に概ね沿った方向に移動可能な積層面を含む。前記積層ヘッドは、前記積層面が前記積層ステーションを通過する際に、前記積層面又は先に配置されたレイアップ材料の上にレイアップ材料を順に配置することにより、前記積層ステーション内の前記積層ヘッドの相対位置によって決まる所望のプライ積層配列で配置された複合材プライの積層体を有する複合積層材を形成するように構成されている。当該製造システムは、前記積層ステーションの両端のうちの少なくとも１つに近接して配置された１つ以上のトリミング装置も含む。前記トリミング装置は、前記積層ステーションから前記積層面ホームポジションへの前記積層面の移動中、及び／又は、前記積層ステーションから前記積層面後方ポジションへの前記積層面の移動中に、前記複合積層材をトリミングするように構成されている。
【０００６】
さらなる実施形態において、並んで静止状態にあるように配置されて積層ステーションを構成する一連の積層ヘッドを有する製造システムが開示される。前記一連の積層ヘッド中の各積層ヘッドは、吐出方向に沿ってレイアップ材料を吐出するように構成されている。当該製造システムは、前記積層ステーションの下で、前記吐出方向に概ね沿った方向に移動可能な外面を有する積層ベルトも含む。積層ヘッドは、前記積層ベルトの前記外面が前記積層ステーションを通過する際に、前記積層ベルトの前記外面又は先に配置されたレイアップ材料の上にレイアップ材料を順に配置することにより、前記積層ステーション内の前記積層ヘッドの相対位置によって決まる所望のプライ積層配列で配置された複合材プライの積層体を有する複合積層材を形成するように構成されている。当該製造システムは、前記積層ステーションの下流側に位置するとともに、前記複合積層材に定期的に横断カットを形成することにより、前記複合積層材を長手方向セグメント（lengthwise segments）に分割するように構成された１つ以上のトリミング装置をさらに含む。
【０００７】
複合積層材を製造する方法も開示される。当該方法は、並んで静止状態にあるように配置されて積層ステーションを構成する一連の積層ヘッドのうちの１つ以上から、吐出方向に沿ってレイアップ材料を吐出することを含む。当該方法は、前記積層ステーションの下において、積層面ホームポジションと積層面後方ポジションとの間で、前記吐出方向に概ね沿った方向に積層面を移動させることを含む。さらに、当該方法は、前記積層面が前記積層ステーションを通過する際に、前記積層面又は先に配置されたレイアップ材料の上に、前記積層ヘッドのうちの１つ以上からレイアップ材料を配置することにより、所望のプライ積層配列で配置された複合材プライの積層体を有する複合積層材を形成することを含む。前記積層ヘッドは、前記一連の積層ヘッドにおいて、前記プライ積層配列に従ってレイアップ材料を順に配置するように並べられている。当該方法は、１つ以上のトリミング装置を用いて、前記積層ステーションから前記積層面ホームポジションへの前記積層面の移動中、及び／又は、前記積層ステーションから前記積層面後方ポジションへの前記積層面の移動中に、前記複合積層材のトリミングを行うことをさらに含む。
【０００８】
上述した特徴、機能、及び、利点は、本願の開示の様々な実施形態によって個別に達成することができ、あるいは、さらに他の実施形態と組み合わせてもよく、そのさらなる詳細は、以下の記載及び図面を参照することによって明らかになるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示のこれら及び他の特徴は、図面を参照することによってより明らかになるであろう。なお、図面全体に亘って、同様の数字は同様の部品を示している。
【００１０】
【図１】複合積層材の積層とトリミングとを同時に行うために、一連の積層ヘッドを含む静止した積層ステーションと、１つ以上のトリミング装置とを有する製造システムの一例の側面図である。
【図２】図１の製造システムの上面図である。
【図３】図１に参照数字３で示した丸で囲んだ領域の拡大図であり、支持フレームによって支持された積層ヘッドの各々を示すとともに、積層ステーションの下を移動可能な少なくとも１つの積層マンドレルとして構成されて、一連の積層ヘッドのうちの１つ以上によって配置されるレイアップ材料を受け取る積層面も示す図である。
【図４】製造システムの図３の部分の側面図であり、一連の積層ヘッドの下を通過する積層マンドレルを示す図である。
【図５】積層面が１つ以上の積層ベルトとして構成されている製造システムの一例の側面図である。
【図６】積層ヘッドの下を移動している積層面にレイアップ材料を配置している一連の積層ヘッドの一例の斜視図である。
【図７】積層面にレイアップ材料を配置している積層ヘッドの一例の側面図である。
【図８】積層ステーション内の１０個の積層ヘッドの各々によって吐出されるレイアップ材料の材料構成をリストアップした表である。
【図９】図８にリストした積層ヘッドによって吐出されるレイアップ材料の順次の配置によるプライ積層配列を有する複合積層材の、図６の線９に沿った断面図である。
【図１０】積層マンドレルが積層ステーションを通過中の第１時刻における、積層マンドレルにレイアップ材料を配置している一連の積層ヘッドの概略図である。
【図１１】積層マンドレルが積層ステーションを通過中の第２時刻における、図１０の一連の積層ヘッドの概略図であり、ヘッド番号２の一時的な停止及び再開の結果、プライ２に形成された間隙を示している図である。
【図１２】積層ヘッドによって吐出されたレイアップ材料が、互いに異なる材料幅を有していることにより、複合積層材の両側縁が傾斜角を成して形成されている、複合積層材の一例の断面図である。
【図１３】１０個の積層ヘッドのうちの少ない数の積層ヘッドが、レイアップ材料を吐出することにより、複合積層材が、図１２に示した複合積層材よりも小さい厚み及び小さい傾斜角を有する、複合積層材の一例の断面図である。
【図１４】積層ヘッドを支持する支持フレームを示す、図３の線１３に沿った製造システムの一例の端面図である。
【図１５】トリミング装置を支持する支持フレームを示す、図３の線１４に沿った製造システムの一例の端面図である。
【図１６】各積層ヘッドが、レイアップ材料を吐出するように構成された第１サイド及び第２サイドを有する、製造システムの積層ステーションの一部の上面図であり、積層ヘッドのうちの１つが、一連の積層ヘッドの整列状態から横方向に並進移動して、当該積層ヘッドの第１サイドにおける使用済み材料ロールの交換ができる状態を示す図である。
【図１７】図１６の積層ステーションの上面図であり、積層ヘッドの第１サイドが位置していた場所に、積層ヘッドの第２サイドが回転移動するように、垂直軸を中心として積層ヘッドを１８０度回転させている状態を示す図である。
【図１８】図１７の積層ステーションの上面図であり、積層ヘッドの第２サイドがレイアップ材料を吐出できるように、積層ヘッドを並進移動させて、一連の積層ヘッドとの整列状態に戻している状態を示す図である。
【図１９】交換用材料ロールが積層ヘッドの第１サイドに設置される状態を示す、図１８の積層ステーションの上面図である。
【図２０】積層ヘッドのうちの１つ以上を、一連の積層ヘッドとの整列状態から外れるように垂直方向に並進移動させることができるように構成された製造システムの一例の端面図である。
【図２１】積層ヘッドの第１サイドが位置していた場所に、積層ヘッドの第２サイドを回転移動させるための手段として、垂直軸を中心として積層ヘッドを１８０度回転させることが可能になる分だけ垂直方向に並進移動した後の、図２０の積層ヘッドのうちの１つを示す図である。
【図２２】一連の積層ヘッドが水平シャフトに支持されており、水平シャフトは、積層ヘッドの各々が水平シャフトを中心として独立して１８０度回転することにより、各積層ヘッドの第２サイドを、積層ヘッドの第１サイドが位置していた場所に回転移動させて、第２サイドがレイアップ材料を吐出できるように構成されている、積層システムのさらなる例の上面図である。
【図２３】図２２の積層システムの側面図である。
【図２４】図２３の線２４に沿った断面図であり、水平シャフトに支持された積層ヘッドのうちの１つを示す図である。
【図２５】図２３の線２５に沿った断面図であり、水平シャフトを支持するように構成された一対の対向するシャフト支持部材のうちの１つを示す図である。
【図２６】図２２〜図２３の積層システムの断面図であり、水平シャフト及び一連の積層ヘッドが垂直方向上方に並進移動されて、第１サイド側の材料供給ドラムを使い終わった積層ヘッドを回転させるための空間を、積層マンドレルとの間に確保している状態を示す図である。
【図２７】図２６の積層システムの断面図であり、積層ヘッドの第１サイドが位置していた場所に積層ヘッドの第２サイドを回転移動させるための、積層ヘッドのうちの１つの回転を示す図である。
【図２８】図２７の積層システムの断面図であり、積層ヘッドの第２サイドがレイアップ材料を吐出できるように、水平シャフト及び一連の積層ヘッドを垂直方向下方に並進移動させている状態を示す図である。
【図２９】取り付けフレーム、及び、取り付けフレームの両側の各々に取り外し可能に接続可能なヘッドモジュールを有する積層ヘッドであって、各ヘッドモジュールが、取り付けフレーム上で独立して垂直方向に移動が可能である積層ヘッドの斜視図である。
【図３０】一連の積層ヘッドの各々が取り外し可能なヘッドモジュールを有する製造システムにおける積層ステーションの一部の上面図であり、積層ヘッドのうちの１つを、ヘッドモジュールを交換できるように、一連の積層ヘッドとの整列状態から外れるよう横方向に並進移動させている状態を示す図である。
【図３１】図３０の積層ステーションの上面図であり、ヘッドモジュールが一連の積層ヘッドとは反対側を向くように、垂直軸を中心として積層ヘッドを１８０度回転させている状態を示す図である。
【図３２】使用済みの材料ロールを有するヘッドモジュールが、新しい材料ロールを有するヘッドモジュールと交換されている状態を示す、図３１の積層ステーションの上面図である。
【図３３】積層ヘッドを並進移動させて、一連の積層ヘッドとの整列状態に戻している状態を示す、図３２の積層ステーションの上面図である。
【図３４】一連内の１つの積層ヘッドを自動交換するための再装着システムを有する製造システムの一例の側面図である。
【図３５】図３４の製造システムの上面図である。
【図３６】交換用積層ヘッドを支持するように構成されたヘッドホルダーの一例を示す、図３５の線３６に沿う断面図である。
【図３７】積層ヘッドのうちの任意の１つを取り外して交換用積層ヘッドと交換するように構成されたヘッド搬送機構の一例を示す、図３５の線３７に沿う断面図である。
【図３８】積層ヘッドのうちの１つと係合するヘッド搬送機構を示す、図３４〜図３５の製造システムの断面図である。
【図３９】積層ヘッドをヘッドホルダーの高さまで垂直方向に並進移動させているヘッド搬送機構を示す、図３８の製造システムの断面図である。
【図４０】一連の積層ヘッドが、単一のヘッド支持梁に取り外し可能に取り付けられた一連のヘッドモジュールで構成されている製造システムの一例の側面図である。
【図４１】製造システムの一例の上面図であり、積層マンドレルが第１進行方向に沿って積層ステーションを通過する間に複合積層材を積層することを伴う複合積層材の製造の初期段階において、積層面ホームポジションにある積層マンドレルを示す図である。
【図４２】図４１の製造システムの上面図であり、積層マンドレルが第１進行方向に沿って、積層ステーション及びトリミングステーションを通過して、積層面後方ポジションに移動する際に、複合積層材の積層とトリミングとが同時に行われる様子を示す図である。
【図４３】積層面後方ポジションにある積層マンドレル、及び、トリミングされた状態の複合積層材を示す、図４２の製造システムの上面図である。
【図４４】第２進行方向に沿って移動して積層面ホームポジションに戻った後で、積層面除去ポジションに横方向に並進移動される前の積層マンドレルを示す、図４３の製造システムの上面図である。
【図４５】製造システムの一例の上面図であり、積層マンドレルが第２進行方向に沿って積層ステーションを通過する際に複合積層材を積層することを伴う複合積層材の製造の初期段階において、積層面ホームポジションにある積層マンドレルを示す図である。
【図４６】積層面後方ポジションにあり且つトリミングされていない状態の複合積層材を支持している積層マンドレルを示す、図４５の製造システムの上面図である。
【図４７】第２進行方向に沿って、積層ステーションから、トリミングステーションを通過して移動して、積層面ホームポジションに戻っている積層マンドレルを示す、図４６の製造システムの上面図である。
【図４８】積層面除去ポジションにあり且つトリミングされた状態の複合積層材を支持している積層マンドレルを示す、図４７の製造システムの上面図である。
【図４９】積層面ステージングポジション、積層面ホームポジション、及び、積層面除去ポジションの間における、１つ以上の積層マンドレルの水平移動の一例を示す端面図である。
【図５０】積層面ステージングポジションと積層面ホームポジションとの間における、積層マンドレルのうちの１つ以上の垂直移動の一例を示す端面図である。
【図５１】製造システムの一例の上面図であり、積層マンドレルが第１進行方向に沿って積層ステーションを通過する間に複合積層材の積層とトリミングとを同時に行い、その後、積層ステーションを迂回して積層マンドレルを積層マンドレルホームポジションに戻るよう移動させることを伴う複合積層材の製造の初期段階において、積層面ホームポジションにある積層マンドレルを示す図である。
【図５２】第１進行方向に沿って、積層ステーション及びトリミングステーションを通過して積層面後方ポジションに向かって移動している積層マンドレルを示す、図５１の製造システムの上面図である。
【図５３】積層面後方ポジションにあり且つトリミングされた状態の複合積層材を支持している積層マンドレルを示す、図５２の製造システムの上面図である。
【図５４】積層マンドレルが積層ステーションを迂回して積層マンドレルホームポジションに戻った後の、図５３の製造システムの上面図である。
【図５５】製造システムの一例の上面図であり、積層マンドレルが積層ステーションを迂回して積層ステーション後方ポジションに移動した後、複合積層材の積層とトリミングとを同時に行うべく、積層マンドレルが第２進行方向に沿って移動することを伴う複合積層材の製造の初期段階において、積層面ホームポジションにある積層マンドレルを示す図である。
【図５６】積層面後方ポジションにある積層マンドレルを示す、図５５の製造システムの上面図である。
【図５７】図５６の製造システムの上面図であり、積層マンドレルが第２進行方向に沿って、積層ステーション及びトリミングステーションを通過する際に、複合積層材の積層とトリミングとが同時に行われる様子を示す図である。
【図５８】積層面ホームポジションにあり且つトリミングされた状態の複合積層材を支持している積層マンドレルを示す、図５７の製造システムの上面図である。
【図５９】積層ステーション内で連続的に移動可能な一連の並んだ積層マンドレル上への、複合積層材の連続的なレイアップの初期段階にある製造システムの一例を示す上面図である。
【図６０】一連の積層マンドレルへの複合積層材のレイアップ、及び、複合積層材を並んだ長手方向セグメントに分割するための横断カットを複合積層材に形成しているトリミング装置を示す、図５９の製造システムの上面図である。
【図６１】積層面後方ポジションにある積層マンドレルの１つを示すとともに、積層マンドレルから除去された後の複合積層材の長手方向セグメントを二点鎖線で示す、図５９の製造システムの上面図である。
【図６２】積層ステーションを通過している一連の並んだ積層マンドレルへの複合積層材の連続的なレイアップを示す、図６１の製造システムの側面図である。
【図６３】連続するループ状の積層ベルトへの複合積層材の連続的なレイアップの初期段階にある製造システムの一例を示す上面図である。
【図６４】複合積層材の連続的なレイアップ、及び、複合積層材を並んだ長手方向セグメントに分割するための横断カットを複合積層材に形成しているトリミング装置を示す、図６３の製造システムの上面図である。
【図６５】積層ベルトから除去された後の複合積層材の長手方向セグメントを二点鎖線で示す、図６４の製造システムの上面図である。
【図６６】積層ベルトへの複合積層材の連続的なレイアップを示す、図６５の製造システムの側面図である。
【図６７】複合積層材を製造する方法に含まれる動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の好ましい様々な実施形態を示す図面を参照すると、図１は、未硬化状態の複合積層材４００を製造するための本開示の製造システム１００の一例の側面図である。図２は、製造システム１００の上面図である。製造システム１００は、固定の積層ステーション１５０及び可動の積層面１２０を有する。積層ステーション１５０は、各々がレイアップ材料２２８を吐出するように構成された複数の積層ヘッド１５２を有する。複数の積層ヘッド１５２は、積層面１２０が積層ステーション１５０を少なくとも１回通過する間に、積層面１２０及び積層面１２０に配置されたレイアップ材料２２８の上に、レイアップ材料２２８を順に配置するように構成されている。図は、積層ヘッド１５２が互いに同一の構成を有するものとして示しているが、積層ステーション１５０は、１つ以上の異なる種類の積層ヘッド１５２を含んでいてもよい。
【００１２】
積層ヘッド１５２は、並べて（end-to-end relation to each other）配置されて（図６）、一連の積層ヘッド１５２を少なくとも一組形成している。積層ヘッド１５２は、所望のプライ積層配列４１０（例えば図８〜９）に従って複合積層材４００を一括して積層形成するために、積層面１２０が積層ヘッド１５２の下方を通過する際に、レイアップ材料２２８（図９）の複数のプライ４０２（図９）をまとめて吐出する。この点に関し、一連の積層ヘッド中の積層ヘッド１５２の各々には、複合積層材４００のプライ積層配列４１０に対応する材料構成４０６（図８）を有するレイアップ材料２２８が、其々割り当てられている。プライ積層配列４１０は、以下に詳述するように、積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２の相対位置によって決まる。加えて、製造システム１００は、１つ以上のトリミングステーション３１０に配置された、複合積層材４００をトリミングするための１つ以上のトリミング装置３１２を有する。後述するように、複合積層材４００のトリミングは、複合積層材４００の積層と同時に行うことができる。
【００１３】
本開示の製造システム１００における、複数の並んだ積層ヘッド１５２によって、移動する積層面１２０に複合積層材４００を一括して積層する手法は、積層面上を積層ヘッド１５２が複数回通過する、従来の１プライずつの積層方法よりも、速い製造速度を達成できるという利点がある。加えて、複合積層材４００の積層と同時に複合積層材４００をトリミングすることにより、別工程として別の場所で複合積層材４００のトリミングを行う従来の手法を採用した場合よりも、さらに製造速度を速めることができる。
【００１４】
図１〜図４を参照すると、製造システム１００は、例えば、工場の床などの面に支持されるベース部材１０２を含む。ベース部材１０２は、例えば、積層ステーション１５０の一端にある積層面ホームポジション１３４、及び、積層ステーション１５０の他端にある積層面後方ポジション１３６を含む。積層面１２０は、例えば、ベース部材１０２に支持される。例えば、積層面１２０は、少なくとも１つの積層マンドレル１２２の外面であってもよく（例えば図１〜図４）、ベース部材１０２の長さに沿って延びる縦レール１４０に沿って移動可能又は摺動可能である。積層マンドレル１２２は、例えば、駆動モータに接続されたスクリュードライバなどのリニア並進機構（図示せず）によって移動可能である。これに代えて、１つ以上の積層マンドレル１２２を、積層面ホームポジション１３４、積層ステーション１５０、及び、積層面後方ポジション１３６の間で、手作業で移動させてもよい。さらなる実施形態において、レール上に位置しない自動運転車（図示せず）を用いて、あるいは、１つ以上のロボット装置（図示せず）を用いて、１つ以上の積層マンドレル１２２を、積層面ホームポジション１３４、積層ステーション１５０、及び、積層面後方ポジション１３６の間で、移動させてもよい。
【００１５】
図１〜図４は、１つの積層マンドレル１２２が積層ステーション１５０を通過する状態を示しているが、製造システム１００の一実施形態において、一連の並んだ積層マンドレル１２２を、連続的に積層ステーション１５０を通過させて、当該一連の積層マンドレル１２２の各々に複合積層材４００が個別にレイアップされるように、積層ヘッド１５２によってレイアップ材料２２８を連続的に吐出することもできる。一連の積層マンドレル１２２は、互いに（例えば数インチまでの）間隔をあけて並べて配置してもよい。あるいは、一連の積層マンドレル１２２を、互いに接触するように並べて配置してもよい。あるいは、製造システム１００の一実施形態において、互い接触するように並んだ一連の積層マンドレル１２２に、連続する複合積層材４００をレイアップし、当該複合積層材４００を１つ以上のトリミング装置３１２を用いて横断方向に切断することにより、当該複合積層材４００を、図５９〜６２に示すとともに後述する一連の並んだ長手方向セグメント４０１に分割してもよい。
【００１６】
製造システム１００は、積層面１２０を積層ステーション１５０に対してアラインメント及び／又は指標化（indexing）するための手段を含んでいてもよい。例えば、積層ステーション１５０内において積層ヘッド１５２に対する１つ以上の積層マンドレル１２２の横方向のアラインメント状態を維持する上述の縦レール１４０に加えて、製造システム１００は、積層マンドレル１２２が積層ステーション１５０に進入して通過する度に、積層ヘッド１５２に対する積層マンドレル１２２の縦方向の位置を指標化する手段を含んでいてもよい。積層マンドレル１２２の縦方向の位置の指標化を行うこのような手段により、積層ヘッド１５２は、積層マンドレル１２２上の所定位置に対して、レイアップ材料２２８の吐出を個別に開始及び停止することができる。製造システム１００が積層ベルト１２４（図５）を有する実施例では、積層ヘッド１５２に対する積層ベルト１２４の縦方向の位置の指標化を行うための同様の手段により、積層ヘッド１５２は、積層ベルト１２４上の所定位置に対して、レイアップ材料２２８の吐出を個別に開始及び停止することができる。このような位置指標化手段には、例えば、積層ステーション１５０に搭載され且つ１つ以上のターゲット（図示せず）を検出及び記録するように構成された光学系（例えば、図示しないレーザ装置）が含まれ、ターゲットは、例えば、積層ステーション１５０を通過する積層面１２０（例えば１つ以上の積層マンドレル１２２、積層ベルト１２４）に設けることができる。なお、製造システム１００は、積層面１２０の積層ステーション１５０に対する位置の指標化をするための様々なシステム構成のうちの任意の１つ以上を含むことができる。
【００１７】
図５を参照すると、同図は、積層面１２０が１つ以上の連続するループ状の積層ベルト１２４の外面（例えば上面）で構成されている積層ステーション１５０の一例の側面図である。図示の例では、複数の積層ベルト１２４が、並んで配置されるとともに、１つ以上のベース部材１０２によって支持されている。各積層ベルト１２４は、例えば、ゴム、プラスチック、ヒンジ付き金属網などの屈曲自在な材料、あるいは、並べて接続した一連の短い剛性板によって形成することができる。ただし、積層ベルト１２４は、他の様々な構成のうちの任意の１つとすることができる。各積層ベルト１２４は、互いに平行に配置された一連の内部ベルトローラ１２６によって支持することができ、これらのローラは、例えば、複合積層材４００を支持する積層ベルト１２４の少なくとも外面が過度に撓まないように積層ベルト１２４を支持する構成とされたものである。ベルトローラ１２６の１つ以上は、積層ベルト１２４を動かすため、例えば、駆動モータ（図示せず）によって回転可能に駆動される。
【００１８】
積層面１２０の構成に関わらず、積層面１２０は、積層面ホームポジション１３４（図１〜図２）から積層ステーション１５０を通過して積層面後方ポジション１３６まで、第１進行方向１２８に沿って移動可能である。また、積層面１２０は、積層面後方ポジション１３６（図１〜図２）から積層ステーション１５０を通過して積層面ホームポジション１３４まで、第２進行方向１３０（図示せず）に沿っても移動可能である。積層面１２０の移動は、積層ヘッド１５２の吐出方向２０４（図６）に、概ね沿って行われる。図５において、製造システム１００は、積層ステーション１５０の両端の各々に配置された少なくとも１つのトリミング装置３１２を有するものとして示されており、トリミング装置は、図５に示す第１進行方向１２８に沿って積層ベルト１２４と共に移動する複合積層材４００のトリミング、及び／又は、積層ベルト１２４の移動方向を反転させた際に第２進行方向１３０に沿って移動する複合積層材４００のトリミングを可能にするものである。
【００１９】
製造システム１００は、例えば、積層面ホームポジション１３４に隣接する積層面ステージングポジション１３２（図１〜図２）及び積層面除去（off-loading）ポジション１３８（例えば図４４、図４８、図５４）を含む。以下に詳述するように、積層面ステージングポジション１３２は、積層面１２０（例えば第２積層マンドレル）を保持する場所を提供し、この間、別の積層面１２０（例えば第１積層マンドレル）を、積層面ホームポジション１３４に位置させることができる。積層面除去ポジション１３８は、完成した（例えばレイアップ及びトリミングされた）複合積層材４００を支持する積層面１２０（例えば１つ以上の積層マンドレル）を保持する場所を提供することができ、この間に、デバルク（de-bulking）、成形、及び／又は硬化などのさらなる処理のために、当該複合積層材４００を別の場所に移動させることができる。
【００２０】
図３〜６及び図１４を参照して簡単に説明すると、積層ヘッド１５２は、支持フレーム１０４に支持することができる。図示の例では、積層ヘッド１５２の各々が、専用の支持フレーム１０４に支持されている。各支持フレーム１０４は、例えば、略水平向きの横桁１０８を含んでおり、当該横桁の両端は、其々、ベース部材１０２から上方に延びる一対の略垂直向きの支柱１０６に連結されている。各横桁１０８は、例えば、リニア作動機構（例えばサーボモータによって回転駆動される図示しないスクリュードライバ）を含み、これは、以下に詳述するように、積層ヘッド１５２を横桁１０８に沿って水平方向に並進移動させることにより、積層ヘッド１５２を残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように横方向に移動させて、当該横移動積層ヘッド１５２の保守作業を可能にするように構成されたものである。各支持フレーム１０４の支柱１０６は、例えば、リニア作動機構（図示せず）を含む。各支持フレーム１０４の支柱１０６のリニア作動機構は、後述するように、積層面１２０に対して積層ヘッド１５２を垂直方向に位置合わせするための手段として、横桁１０８を垂直方向に並進移動させるよう、連携動作することができる。
【００２１】
加えて、各支持フレーム１０４は、例えば、垂直軸１７４（図１４）を中心として積層ヘッド１５２を回転させるための回転作動機構（例えば図示しないサーボモータ）を含み、この回転は、積層ヘッド１５２の第１サイド１５８（例えば図６及び図１４）を、材料配置位置２０６（例えば図６及び図１４）から材料再装着位置２０８（図６）に回転移動させるため、及び／又は、積層ヘッド１５２の第２サイド１６０（例えば図６及び図１４）を材料配置位置２０６に回転移動させるためのものである。第１サイド１５８を材料再装着位置２０８に回転移動させることにより、第１サイド１５８にアクセスして、使用済み材料ロール２２４（図１６）の交換などの第１サイド１５８のヘッド部品２２０の保守を行ったり、ヘッド部品２２０の整備を行ったりすることが可能となる。第２サイド１６０を材料配置位置２０６に回転移動させることにより、第１サイド１５８の保守の前又は後に、積層ヘッド１５２がレイアップ材料２２８を吐出することが可能となる。
【００２２】
積層ヘッド１５２は、図１〜図６に示すように、複数の支持フレーム１０４によって支持されるものとして説明しているが、積層ヘッド１５２は、様々な代替の構成のいずれによって支持してもよい。このような代替の構成は、限定するものではないが、片持ち梁（図示せず）、ロボット装置（図示せず）、又は、積層ヘッド１５２が積層ヘッド１５２の下方を移動する積層面１２０にレイアップ材料２２８を配置する間、積層ヘッド１５２を並べて保持するための他の様々な構成及び／又は機構のうちの任意の１つを含む。
【００２３】
図３〜図６を参照すると、一連の積層ヘッド１５２は、直線形状の複合積層材４００を形成するために、例えば直線状に配置されている。ただし、図示しない実施形態において、製造システム１００は、弧状などの非直線形状の複合積層材４００を形成するためなどの、非直線状に配置された一連の積層ヘッド１５２を含んでもよい。積層面１２０は、積層ヘッド１５２の配置（例えば直線状又は非直線状）に対して相補的な経路に沿って移動するように構成することができる。図示しない他の例において、積層ヘッド１５２は、例えば、積層ステーション１５０の長さ及び幅を画定する、積層ヘッド１５２の二次元アレイ状に配置される。この場合、積層ヘッド１５２は、二組以上の、並べて配置された一連の積層ヘッド１５２として配置してもよい。例えば、積層ヘッド１５２は、一組目の一連の積層ヘッド（図示せず）と、一組目の一連の積層ヘッドに並べて配置された二組目の一連の積層ヘッド（図示せず）として、配置してもよい。
【００２４】
図５〜図６を参照すると、本明細書に開示の製造システム１００の実施形態のいずれかにおいて、積層面１２０（例えば積層マンドレル１２２、積層ベルト１２４）は、製造システム１００に設けられた真空圧力源１４６（図５）に（例えば、図示しない内部流体コンジットを介して）流体的に接続された複数の開口１４４（図６）を含んでもよい。真空圧力源１４６は、少なくとも、積層面１２０あるいは先に積層面１２０に配置されたレイアップ材料２２８の上にレイアップ材料２２８を配置する間、積層面１２０の外面に設けられた開口１４４を介して、複合積層材４００を動かないように当該外面に固定するための手段として、真空圧を生成することができる。いくつかの例において、積層面１２０上にレイアップ材料２２８を吐出する前に、剥離プライ（例えばフッ化エチレンプロピレン）などの加工層（図示せず）を、積層面１２０に配置してもよい。剥離プライは、複合積層材４００の最外面が汚れることを防止し、これにより、レイアップが完了し剥離プライが除去された後の複合積層材４００の接着性を維持することができる。剥離プライは、真空圧により、積層面１２０に固定することができる。レイアップ材料２２８は、その粘着性により、レイアッププロセス中にレイアップ材料２２８が積層面１２０に対して（例えば側方に）シフトするのが防止される程度に、剥離プライに接着する。
【００２５】
図１〜図６において、積層ヘッド１５２は、互いに等間隔で配置された状態が示されている。しかしながら、図示しない実施形態において、積層ヘッド１５２は、互いに等間隔の配置でなくてもよい。また、図１〜図６において、積層ヘッド１５２は互いに近接して配置されるものとして示されているが、代替の実施形態において、積層ヘッド１５２間に間隙（均一な間隙及び／又は不均一な間隙）が設けられ、これにより、隣接する積層ヘッド１５２と接触することなく、且つ、残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように移動（例えば水平方向に並進移動又は垂直方向に並進移動）させなくとも、垂直軸１７４を中心として各積層ヘッド１５２を枢動させることができるように、積層ヘッド１５２を配置してもよい。後述するように、積層ヘッド１５２の第１サイド１５８を積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように回転させて、第１サイド１５８のヘッド部品２２０の保守を行うべく、第１サイド１５８を材料再装着位置２０８に移動させるために、垂直軸１７４を中心として積層ヘッド１５２を枢動させてもよい。
【００２６】
再び簡単に図１〜図４を参照すると、上述したように、製造システム１００は、複合積層材４００をトリミングするための１つ以上のトリミング装置３１２を含む。例えば、１つ以上のトリミング装置３１２が、積層ステーション１５０の両端のうちの少なくとも１つに近接して、配置される。図１〜図２の例では、製造システム１００は、積層面ホームポジション１３４と積層ステーション１５０との間のトリミングステーション３１０、及び／又は、積層ステーション１５０と積層面後方ポジション１３６との間のトリミングステーション３１０を含む。図示の例において、各トリミングステーション３１０は、複合積層材４００をトリミングするための４個のトリミング装置３１２を含む。ただし、トリミングステーション３１０は、単一のトリミング装置３１２を含め、任意の数のトリミング装置３１２を含むことができる。一実施形態において、以下に詳述するように、トリミング装置３１２は、例えば、積層ステーション１５０から積層面後方ポジション１３６までの積層面１２０の移動中（例えば図４２参照）、及び／又は、積層ステーション１５０から積層面ホームポジション１３４までの積層面１２０の移動中（例えば図４７参照）において、複合積層材４００の両側縁４１４のうちの少なくとも一方をトリミングするように構成される。トリミング装置３１２は、複合積層材４００の長さに沿う任意の位置で、複合積層材４００の側縁をトリミングするように構成することができる。例えば、トリミング装置３１２は、複合積層材４００をトリミングすることにより、複合積層材４００の両端のうちの一方又は両方に張り出し部４１２（例えば図４４）を形成するように構成することができる。ただし、積層ステーション１５０におけるトリミング装置３１２のうちの１つ以上は、複合積層材４００の側縁４１４以外の部分をトリミングするように構成してもよい。例えば、トリミング装置３１２のうちの１つ以上は、複合積層材４００の両端のうちの一方又は両方をトリミングしたり、両側縁４１４の間の複合積層材４００の任意の位置に、幾何学的特徴（例えば穴）を形成したりするように、構成してもよい。トリミング装置３１２を、コントローラ１１０によって制御することにより、積層面１２０の移動（例えば速度及び位置）に連携して複合積層材４００をトリミングすることができる。
【００２７】
図６〜図７を参照すると、各積層ヘッド１５２は、材料ロール２２４を支持する少なくとも１つの材料供給ドラム２２２を含む。図示の例では、積層ヘッド１５２は、裏打ち層２３０によって裏打ちされたレイアップ材料２２８を吐出するように構成されている。裏打ち層２３０は、材料ロール２２４上で隣接するレイアップ材料２２８の巻き部分（wraps）が、互いにくっつくのを防ぐ材料によって形成される。例えば、裏打ち層２３０は、シリコーンコーティング紙であってもよいし、あるいは、裏打ち層２３０は、ポリエチレンフィルムなどの薄いプラスチックフィルムであってもよい。裏打ち層２３０を有するレイアップ材料２２８を吐出するように構成された積層ヘッド１５２の場合、ヘッド部品２２０は、例えば、材料供給ドラム２２２、材料吐出機構２６０、及び、裏打ち層回収ドラム３００を含む。積層ヘッド１５２は、積層ヘッド１５２からレイアップ材料２２８を吐出する間、ヘッド部品２２０内で（例えば任意で裏打ち層２３０によって裏打ちされている）レイアップ材料２２８を方向づけ又は誘導したり、レイアップ材料２２８及び／又は裏打ち層２３０の張力を維持したりするための、１つ以上の再方向付けローラ２３４を追加で含んでいてもよい。
【００２８】
レイアップ材料２２８は、事前含浸テープなどの、繊維強化ポリマー母材の連続ストリップとして提供することができる。レイアップ材料２２８は、様々な厚み及び幅のうちの任意のものとすることができる。例えば、レイアップ材料２２８は、厚みが０．００７インチ以上で幅が９〜１２インチのプリプレグテープとして提供される。ただし、レイアップ材料２２８は、０．００７インチを超える厚み、及び／又は、９インチ未満又は１２インチを超える幅であってもよい。積層ステーション１５０は、スリットテープで形成された材料ロール２２４を支持する１つ以上の積層ヘッド１５２を含んでいてもよく、スリットテープは、積層ステーション１５０内の他の積層ヘッド１５２で支持されているプリプレグテープよりも幅が狭いものである。プリプレグテープ内の繊維は、単一方向のものであってもよいし、繊維を織物として構成してもよい。プリプレグテープのポリマー母材は、例えば、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂である。繊維は、炭素繊維であってもよいし、ガラス、ホウ素、アラミド、セラミック又はその他の非金属材料又は金属材料などの代替の材料によって形成されてもよい。プリプレグテープは、必須の機能である落雷保護機能を複合積層材４００に付与するために、炭素繊維、金属繊維又はメッシュを備えていてもよい。
【００２９】
いくつかの例において、材料供給ドラム２２２は、非複合材料の材料ロール２２４を支持するように構成されていてもよい。例えば、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上の材料ロール２２４は、金属箔又は金属メッシュなどのレイアップ材料２２８によって形成されており、これが積層ヘッド１５２によって吐出されて、複合積層材４００のプライ４０２のうちの１つを形成する。さらなる例において、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上の材料ロール２２４は、複合積層材４００の加工層として提供されるレイアップ材料２２８を含む。このような加工層は、剥離フィルム、粘着付与層、吸気（breather）層、排気（bleeder）層、剥離層、あるいは、他の様々な層、フィルム、又は接着剤のうちの任意の１つを含み、複合積層材４００のレイアップの前又は最中にレイアップされることにより、複合積層材４００のレイアップ及びトリミングの最中又は後に複合積層材４００のレイアップ、デバルク、成形、及び／又は硬化を容易化することができるものである。一例において、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上の材料ロール２２４は、複合積層材の衝撃靭性を向上させたり、水分進入を抑制したり、複合積層材の他の特性を改善したりするよう設計された材料によって、形成することができる。裏打ち層２３０が無いレイアップ材料２２８（例えば、熱可塑性樹脂、金属箔、非粘着性フィルムなどの加工層）が装着された積層ヘッド１５２では、上述した裏打ち層回収ドラム３００及びこれに関連する裏打ち層分離用ハードウェア（例えば裏打ち層分離装置２６４）は、当該積層ヘッド１５２から省いてもよいし、このような材料の吐出中は、裏打ち層回収ドラム３００及びこれに関連する裏打ち層分離用ハードウェアを使用しないか、あるいは停止状態とすればよい。
【００３０】
さらに、図６〜図７を参照すると、例えば、材料ロール２２４が、裏打ち層２３０によって裏打ちされたレイアップ材料２２８で形成された裏打ち処理材料２２６で構成されている場合、材料吐出機構２６０は、材料供給ドラム２２２から当該裏打ち処理材料２２６を受け取り、裏打ち層２３０からレイアップ材料２２８を分離させ、吐出方向２０４に沿って積層面１２０にレイアップ材料２２８を吐出するように構成される。材料吐出機構２６０は、例えば、裏打ち層２３０からレイアップ材料２２８を分離させるための裏打ち層分離装置２６４、裏打ち層２３０を傷付けずにレイアップ材料２２８を切断するためのカッターアセンブリ２４０、及び、レイアップ材料２２８が積層ヘッド１５２から吐出される際に、レイアップ材料２２８を積層面１２０又は先に配置されたレイアップ材料２２８に押し付けて圧縮するための圧縮ローラ及び／又は圧縮シューなどの１つ以上の圧縮装置２８８を含む。
【００３１】
裏打ち層回収ドラム３００は、レイアップ材料２２８から分離させた後の裏打ち層２３０を巻き取るように構成されている。図６〜図７の例では、各積層ヘッド１５２は、第１進行方向１２８又は第１進行方向１２８とは反対の第２進行方向１３０などの単一の進行方向に沿って移動する積層面１２０に、レイアップ材料２２８を吐出するように構成されている。ただし、後述するように、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上は、第１進行方向１２８に沿って移動する積層面１２０及び第２進行方向１３０に沿って移動する積層面の両方に、積層ヘッド１５２がレイアップ材料２２８を吐出することができる、双方向レイアップ機能を有していてもよい。
【００３２】
本開示において、積層面１２０の移動、各積層ヘッド１５２のヘッド部品２２０の動作、及び、積層ステーション１５０内の各積層ヘッド１５２の動き（例えば横方向の並進移動、垂直方向の並進移動、及び／又は、垂直軸１７４を中心とした回転）を含む製造システム１００の動作は、例えば複合積層材４００を製造するために事前にプログラムされたコンピュータ可読プログラム命令（例えば数値制御プログラム）を実行するコントローラ１１０（図１）によって、制御することができる。
【００３３】
各積層ヘッド１５２は、例えば、コントローラ１１０によって制御されるカッターアセンブリ２４０を含み、当該カッターアセンブリは、積層ヘッド１５２によって配置されるレイアップ材料２２８のプライ４０２における指定された各開始位置（図示せず）に積層ヘッド１５２が近付いた際、及び、プライ４０２における指定された各終了位置（図示せず）に積層ヘッド１５２が近付いた際に、レイアップ材料２２８を切断するように構成することができる。コントローラ１１０は、積層面１２０上の同じ開始位置、あるいは、積層面１２０上の異なる開始位置のいずれかにおいて、レイアップ材料２２８の配置を開始するように、積層ヘッド１５２及びそのカッターアセンブリ２４０を制御することができる。これに代えて又はこれに加えて、コントローラ１１０は、以下に述べるように、積層面１２０上の同じ停止位置、あるいは、積層面１２０上の異なる停止位置のいずれかにおいて、レイアップ材料２２８の配置を停止するように、積層ヘッド１５２及びそのカッターアセンブリ２４０を制御することができる。また、後述するように、コントローラ１１０は、複合積層材４００内にプライ追加部、プライ途切れ部、及び／又は、部分プライを形成するために、積層面１２０に沿う任意の位置で、積層ヘッド１５２のうちの任意の１つ以上からのレイアップ材料２２８の配置を個別に開始、停止、及び／又は再開するように、積層ヘッド１５２を制御してもよい。
【００３４】
次に、図８〜図１０を参照すると、図８には、積層ステーション１５０（図１０）内の１０個の積層ヘッド１５２（図１０）のうちの其々によって吐出されるレイアップ材料２２８の材料構成４０６の一例の表が示されている。各積層ヘッド１５２には、複合積層材４００の所望のプライ積層配列４１０に対応する材料構成４０６を有するレイアップ材料２２８の材料ロール２２４が装着されている。上述したように、複合積層材４００のプライ積層配列４１０は、積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２の相対位置によって決まる。複合積層材４００のプライ積層配列は、例えば、複合積層材４００の最終用途に基づいて決定される。より具体的には、複合積層材４００は、（例えば硬化後の）最終的な複合積層材４００が使用中に受けることになる所定の設計負荷の組に基づいて、所与のプライ積層配列で設計することができる。これについて、積層ヘッド１５２の順序は、例えば、複合積層材４００の最終用途に応じて決定してもよい。
【００３５】
例えば、図８において、ヘッド番号１と指定された積層ヘッド１５２には、０／９０度織りプリプレグテープで構成された材料構成４０６を有するレイアップ材料２２８が装着されている。ヘッド番号２には、０度単一方向テープで構成された材料構成４０６を有するレイアップ材料２２８が装着されている。ヘッド番号３には、０度単一方向（ＵＤ）プリプレグテープで構成された材料構成４０６を有するレイアップ材料２２８が装着されている。図９は、複合積層材４００の断面図であり、当該複合積層材のプライ積層配列４１０は、積層面１２０が積層ステーション１５０内を１回通過する間に、図８にリストアップした１０個の積層ヘッド１５２のすべてによって吐出されたレイアップ材料２２８が、順に配置されて得られたものである。図９において、図９の複合積層材４００のプライ１は、ヘッド番号１によって配置されたものであり、複合積層材４００のプライ２は、ヘッド番号２によって配置されたものであり、複合積層材４００のプライ３は、ヘッド番号３によって配置されたものであり、以下、同様である。
【００３６】
図９において、積層面１２０が積層ステーション１５０内を（例えば第１進行方向１２８又は第２進行方向１３０に沿って）１回通過した結果、複合積層材４００は、合計１０個のプライ４０２を有している。ただし、積層面１２０が積層ステーション１５０内を複数回通過することによって、複合積層材４００を形成することもできる。図示しない一例において、例えば、積層面１２０が第１進行方向１２８に沿って積層面ホームポジション１３４から積層面後方ポジション１３６まで移動する際に、１０個の積層ヘッド１５２によって１０個のプライ４０２を配置し、積層面１２０が第２進行方向１３０に沿って積層面後方ポジション１３６から積層面ホームポジション１３４まで移動する際に、レイアップ材料２２８の追加の１０個のプライ４０２を最初の１０個のプライ４０２とは逆の順序で配置することによって、合計２０個のプライ４０２を有する複合積層材４００を得ることができる。
【００３７】
図９では、１０個の積層ヘッド１５２の其々によって吐出されるレイアップ材料２２８は、同じ材料幅４０８を有する。ただし、後述するように、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上によって吐出されるレイアップ材料２２８は、異なる材料幅４０８を有していてもよい。いくつかの例において、各積層ヘッド１５２に装着されるレイアップ材料２２８の材料幅４０８は、複合積層材４００の両側縁のうちの一方又は両方が、複合積層材４００の表面に対して直角でない傾斜角（bevel angle）４１６（例えば図１２〜図１３）で形成されるように選択することができる。傾斜角４１６になるように材料幅４０８を選択することは、傾斜角４１６で側縁４１４をトリミングする必要が無くなるという利点を有する。
【００３８】
本開示において、積層ヘッド１５２（図１〜図２）同士が、積層面１２０（図１〜図２）上の同じ開始位置でレイアップ材料２２８（図１〜図２）の配置を開始し、且つ／又は、積層面１２０上の同じ停止位置でレイアップ材料２２８の配置を停止することにより、完成時には、複合積層材４００（図１〜図２）の全長にわたって積層厚みが一定となるように、コントローラ１１０（図１）が積層ヘッド１５２（図１〜図２）を制御するよう、製造システム１００（図１〜図２）を構成してもよい。これに代えて、積層ヘッド１５２同士が、積層面１２０上の異なる位置でレイアップ材料２２８の配置を開始し、且つ／又は、積層面１２０上の異なる位置でレイアップ材料２２８の配置を停止することにより、完成時の複合積層材４００の積層厚みが長手方向に沿って異なるように、コントローラ１１０が積層ヘッドを制御してもよい。加えて、積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２のうちの任意の１つを、複合積層材４００のレイアップ中に、積層面１２０に沿う任意の位置で、レイアップ材料２２８の配置を開始、停止、及び／又は再開するように、コントローラ１１０によって制御してもよい。
【００３９】
積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２がレイアップ材料２２８の配置を続けている間に、積層ヘッド１５２のうちの任意の１つ以上が、コントローラ１１０によって制御されて、積層面１２０に沿う任意の位置でレイアップ材料２２８の配置を停止してもよい。いくつかの例において、積層面１２０に沿う一箇所でレイアップ材料２２８の配置を停止するように命令されていた積層ヘッド１５２が、積層面１２０に沿う別の箇所でレイアップ材料２２８の配置を再開することにより、後述するように、複合積層材４００のプライ４０２のうちの１つに、長手方向に延びる間隙４０４（図１１）又はプライ途切れ部を形成することもできる。もちろん、積層ステーション１５０内の複数の積層ヘッド１５２が、複合積層材４００のレイアップ中に、１つ以上の箇所で停止及び再開されることにより、複合積層材４００の複数のプライ４０２に１つ以上の間隙４０４を形成することもできる。
【００４０】
図１０〜図１１を参照すると、同図には、積層面１２０にレイアップ材料２２８を配置している一連の積層ヘッド１５２の概略図が示されている。図１０は、積層面１２０が第１進行方向１２８に沿って積層ステーション１５０を通過中の第１時刻において、一連の１０個の積層ヘッド１５２のうちのヘッド番号１〜５が、積層面１２０にレイアップ材料２２８を配置している状態を示している。図１１は、第２時刻における当該一連の１０個の積層ヘッド１５２を示しており、第１進行方向１２８に沿って移動中の積層面１２０に対して、ヘッド番号１〜７がレイアップ材料２２８を配置している。図１１に示すように、ヘッド番号２がレイアップ材料２２８の配置を停止してから再開した結果、複合積層材４００は、プライ２に間隙４０４を含んでいる。間隙４０４の両側では、少なくとも図１１では連続しているプライ１とプライ３との間に、プライ２の部分が残っている。積層面１２０が積層ステーション１５０を通過する際に、積層ヘッド１５２のうちの任意の１つ以上が、１つ以上の時刻において、独立してレイアップ材料２２８の配置を開始、停止、及び／又は再開するよう、製造システム１００を構成することができる。加えて、積層ヘッド１５２は、積層ステーション１５０内のトータルの個数よりも少ない積層ヘッド１５２が、積層面１２０上の同じ位置でレイアップ材料２２８の配置を開始するように、動作させることができる。例えば、ヘッド番号１〜１０の合計１０個の積層ヘッド１５２を有する積層ステーション１５０の場合、移動している積層面１２０に対して、最初は、ヘッド番号２〜１０のみがレイアップ材料２２８を吐出し、その後の別の時刻に、ヘッド番号１が起動されてレイアップ材料２２８の吐出を開始し、この間、ヘッド番号２〜１０はレイアップ材料２２８の配置を継続する。
【００４１】
図１２〜図１３を参照すると、同図には、互いに材料幅４０８の異なるレイアップ材料２２８で形成された複合積層材４００の例の断面図が示されている。いくつかの例において、異なる材料幅４０８は、プリプレグテープを事前に切っておき（pre-slitting）、これを材料ロール２２４（図１０〜図１１）に巻き付けて、積層ヘッド１５２（図１０〜図１１）に装着することによって、実現することができる。図１２は、１０個の積層ヘッド１５２（例えば図８のヘッド番号１〜１０）の各々によって吐出されたレイアップ材料２２８が、互いに異なる材料幅４０８を有しており、この結果、両側縁４１４の各々が、傾斜角４１６で形成されている、複合積層材４００の一例の断面図である。各積層ヘッド１５２における材料ロール２２４のレイアップ材料２２８の材料幅４０８は、複合積層材４００の両側縁４１４が所定の傾斜角４１６で形成されるように、選択することができる。
【００４２】
図１２では、材料幅４０８は、各側縁４１４の傾斜角４１６が約２０度となるものである。ただし、レイアップ材料２２８の材料幅４０８は、様々な傾斜角４１６のうちの任意の傾斜角となるように、選択することができる。図１３は、図１２の複合積層材４００を製造するために用いられるものと同じ積層ステーション１５０で用いられる、トータルの個数よりも少ない積層ヘッド１５２から、レイアップ材料２２８を吐出することによって製造される複合積層材４００（例えば図１２の複合積層材４００）の断面図である。図１３において、複合積層材４００の断面は、ヘッド番号１、３、５、７、及び、１０から吐出されて、プライ１、２、３、４、及び５によって構成される断面を形成しているレイアップ材料２２８を含む。ヘッド番号１の出力は、プライ１であり、ヘッド番号３の出力は、プライ２であり、ヘッド番号５の出力はプライ３であり、ヘッド番号７の出力はプライ４であり、ヘッド番号１０の出力は、プライ５である。図１２のプライ数を減らすことによって、図１２の断面の傾斜角４１６に比べて傾斜角４１６が小さく（例えば約９度に）なっている。
【００４３】
図１２〜図１３を参照すると、プライ４０２の中心線（図示せず）が横方向において互いに揃う又は一致するように、各断面のレイアップ材料２２８を配置することができ、その結果、複合積層材４００の横断面が、積層垂直軸（図示せず）に対して対称となっている。ただし、図示しない実施形態において、積層ヘッド１５２は、プライ４０２のうちの少なくとも１つの中心線が他のプライ４０２の中心線から横方向にずれるように、レイアップ材料２２８を配置してもよく、その結果、複合積層材４００の横断面は、積層垂直軸に対して非対称となる。
【００４４】
図１４を参照すると、同図には、支持フレーム１０４によって積層マンドレル１２２の上に支持された積層ヘッド１５２の一例が示されている。図示の例では、積層ヘッド１５２は、第１サイド１５８及び第２サイド１６０を含む、横方向に対向する側部を含み、これらの各々が、上述したヘッド部品２２０を有している。例えば、積層ヘッド１５２は、第１サイド１５８に取り付けられた第１積層アセンブリ２００を含む。第１積層アセンブリ２００は、上述したように、材料供給ドラム２２２、裏打ち層回収ドラム３００、及び、裏打ち層分離アセンブリ２６２を含む。積層ヘッド１５２は、第２サイド１６０に取り付けられた第２積層アセンブリ２０２も含み、当該アセンブリは、例えば、第１積層アセンブリ２００のものと同様に配置された材料供給ドラム２２２、裏打ち層回収ドラム３００、及び、裏打ち層分離アセンブリ２６２を含む。ただし、図示しない実施形態において、第２積層アセンブリ２０２のヘッド部品２２０は、第１積層アセンブリ２００のヘッド部品２２０とは異なる配置又は異なる構成であってもよい。
【００４５】
本開示では、第１サイド１５８が、積層ステーション１５０内の他の積層ヘッド１５２の吐出方向２０４（図７）に沿う材料配置位置２０６に移動できるように、積層ヘッド１５２を構成することができる。積層ヘッド１５２の第１サイド１５８が材料配置位置２０６にある際に、第１積層アセンブリ２００は、積層面１２０又は先に配置されたレイアップ材料２２８の上に、レイアップ材料２２８（図７）を配置することができる。第１サイド１５８が材料配置位置２０６にある際には、第２サイド１６０は材料再装着位置２０８にあり、これにより、積層ヘッド１５２の第２サイド１６０の保守を行うことができる。上述したように、積層ヘッド１５２の保守は、例えば、材料ロール２２４を交換すること、ヘッド部品２２０の整備を行うこと、又は他の作業を含む。第１サイド１５８を材料配置位置２０６に移動させることに代えて、積層ヘッド１５２の第２サイド１６０を材料配置位置２０６に移動させることもでき、第２サイド１６０が積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２と位置合わせされ、第２積層アセンブリ２０２が、積層面１２０又は先に配置されたレイアップ材料２２８の上に、レイアップ材料２２８を配置することができる。第２サイド１６０が材料配置位置２０６にある際には、第１サイド１５８は材料再装着位置２０８にあり、これにより、第１サイド１５８の保守を行うことができる。
【００４６】
さらに図１４を参照すると、積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２のうちの１つ以上は、垂直軸１７４を中心として、独立して１８０度回転するように構成することができる。垂直軸１７４を中心として積層ヘッド１５２を回転させる前に、例えば、積層面１２０の上に配置された状態を維持している残りの積層ヘッド１５２との整列状態から当該積層ヘッド１５２が外れるまで、積層ヘッド１５２を並進移動させる。図１４の例では、積層ヘッド１５２は、例えば横桁１０８に設けられたリニア作動機構（図示せず）によって、残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように、横桁１０８に沿って水平方向に並進移動される状態が示されている。積層ヘッド１５２を残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように移動させることにより、残りの積層ヘッド１５２と接触せずに積層ヘッド１５２を回転させるための空間が得られる。垂直軸１７４を中心として積層ヘッド１５２を１８０度回転させることにより、例えば、第１サイド１５８又は第２サイド１６０が材料配置位置２０６に配置され、第１サイド１５８又は第２サイド１６０の残りの一方が、材料再装着位置２０８に配置される。本開示では、積層ヘッド１５２のうちの１つの側部（すなわち、第１サイド１５８又は第２サイド１６０のいずれか）が、材料再装着位置２０８にある際には、当該側部は、積層面１２０（例えば積層マンドレル）とは反対側を向いている、且つ／又は、当該側部は、積層面１２０とは位置合わせされていない状態である。
【００４７】
図１５を参照すると、同図には、１つ以上のトリミング装置３１２を支持するための構成の一例が示されている。この構成は、積層ヘッド１５２を支持するための上述の支持フレーム１０４と同様に構成された支持フレーム１０４を含む。例えば、１つ以上のトリミング装置３１２用の支持フレーム１０４は、略水平向きの横桁１０８を含んでおり、当該横桁の両端は、其々、ベース部材１０２から上方に延びる一対の略垂直向きの支柱１０６に連結されている。トリミング装置３１２は、複合積層材４００のトリミング中あるいは製造システムの他の動作中に、リニア作動機構（図示せず）によって、横桁１０８に沿って横方向に並進移動させることができる。トリミング装置３１２の横方向の並進移動により、上述した張り出し部４１２（例えば図４４）のような、様々な幾何学形状のうちの任意の１つを、複合積層材４００内にカット又はトリミングすることが容易になる。
【００４８】
さらなる実施形態において、トリミング装置３１２の垂直高さは、例えば支柱１０６の各々に含まれるリニア作動機構（図示せず）によって、横桁１０８を垂直方向に並進移動させることによって、調節することができる。トリミング装置３１２の垂直高さを調節することにより、様々な積層厚みのトリミングに対応することが可能となり、例えば、複合積層材４００の長さに沿って積層厚みが変化する複合積層材のトリミングが可能となる。いくつかの例において、トリミング装置３１２のうちの１つ以上を、多軸接続要素（例えば５軸枢動要素‐図示せず）によって、横桁１０８又は他の構造体に接続することにより、トリミング装置３１２が、複合積層材４００をトリミングしながら、枢動することによりトリミング装置３１２の向きを変更できるようにしてもよい。図１５に示した支持フレーム１０４に代えて、トリミング装置３１２のうちの１つ以上を、片持ち梁構成（図示せず）、ロボット装置（図示せず）、又は様々な他の構造体又は機構のうちの任意の１つによって支持してもよい。
【００４９】
図１５において、トリミング装置３１２のうちの１つ以上は、超音波ナイフ、レーザー装置、機械式カッターブレード、又は他の様々な種類のトリミング装置３１２のうちの任意の１つによって、構成することができる。上述したように、トリミング装置３１２は、複合積層材４００の側縁４１４の一方又は両方をトリミングするように構成することができる。これに代えて又は加えて、１つ以上のトリミング装置３１２は、複合積層材４００の内部領域を加工するために、複合積層材４００の端部などの、複合積層材４００の他の箇所をトリミング又はカットしてもよい。以下に説明する図４２、図４７、図５２、及び、図５７に示した実施形態では、トリミング装置３１２のうちの１つ以上は、複合積層材４００の積層と同時に複合積層材４００をトリミングすることができる。例えば、積層マンドレル１２２が積層ステーション１５０を通過する際に、複合積層材４００の上流部分がレイアップされている間に、積層ステーション１５０を出る複合積層材４００の下流部分をトリミングすることができる。複合積層材４００のトリミングは、トリミング装置３１２のうちの１つ以上が、側縁４１４の一方又は両方などにおいて、複合積層材４００に対して垂直カットを形成することを含む。垂直カットは、例えば、一番上の積層面１２０に対して直角に形成される。これに代えて又は加えて、１つ以上のトリミング装置３１２は、複合積層材４００の側縁４１４の一方又は両方において、傾斜カットを形成してもよい。傾斜カットは、一番上の積層面１２０に対して直角でない向きであり、複合積層材４００の側縁４１４の一方又は両方に形成することができる。
【００５０】
図１６〜図１９を参照すると、積層ステーション１５０の一部の上面図が示されており、積層ヘッド１５２のうちの１つを、垂直軸１７４（図１４）を中心として１８０度回転させる前に、当該積層ヘッド１５２を、積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるよう横方向に並進移動させるプロセスを示している。上述するとともに図１４に示したように、積層ステーション１５０の積層ヘッド１５２のうちの１つ以上は、各々が、レイアップ材料２２８（図７）を吐出するように構成された第１サイド１５８及び第２サイド１６０を有する。図１６は、積層ヘッド１５２のうちの１つを、当該積層ヘッド１５２の第１サイド１５８の使用済み材料ロール２２４を交換できるようにするために、一連の積層ヘッド１５２の整列状態から外れるように横方向に並進移動させている状態を示している。図１７は、積層ヘッド１５２の第１サイド１５８が位置していた場所に積層ヘッド１５２の第２サイド１６０が回転移動するように、垂直軸１７４を中心として積層ヘッド１５２を１８０度回転させている状態を示している。
【００５１】
上述したように、積層ヘッド１５２を、残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように横方向に並進移動させることにより、当該積層ヘッド１５２を回転させるための空間が得られる。図１８は、積層ヘッド１５２を横方向に並進移動させて一連の積層ヘッド１５２との整列状態に戻すことにより、第２サイド１６０を材料配置位置２０６に位置させている状態を示している。図１９は、材料再装着位置２０８にある積層ヘッド１５２の第１サイド１５８に、交換用の材料ロール２２４を設置している状態を示している。交換用材料ロール２２４は、第１サイド１５８から使用済みの材料ロール２２４を取り外した後に、設置することができる。積層ヘッド１５２を、残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように素早く並進移動させて積層ヘッド１５２を回転させ、次に、レイアップ材料２２８を吐出する位置に、積層ヘッド１５２の第２サイド１６０を素早く移動させることにより、複合積層材４００のレイアップの中断時間を最小限に抑え、これにより、製造システム１００の処理能力を最大にすることができるという利点がある。
【００５２】
次に、図２０〜図２１を参照すると、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上を、一連の積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように垂直方向に並進移動させることができるように構成された製造システム１００の一例の端面図が示されている。図１４に示した上述の構成と同様に、図２０に示した積層ヘッド１５２は、各々がレイアップ材料２２８を吐出するように構成された第１サイド１５８及び第２サイド１６０を有する。積層ヘッド１５２は、横桁１０８によって支持されており、当該横桁は、ベース部材１０２から上方に延びる支柱１０６に其々設けられた一対のリニア作動機構（図示せず）の連携動作などによって、垂直方向に並進移動可能である。図２１は、残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように独立して上方に並進移動させられて、積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２と接触せずに当該積層ヘッド１５２を回転させるための空間が得られた後の、積層ヘッド１５２を示している。図２１では、例えば、積層ヘッド１５２の第１サイド１５８が位置していた場所に、積層ヘッド１５２の第２サイド１６０が回転移動するように、垂直軸１７４（図１４）を中心として積層ヘッド１５２を１８０度回転させた後、積層ヘッド１５２を下方に並進移動させて、残りの積層ヘッド１５２との整列状態に戻す。積層ヘッド１５２の第１サイド１５８が材料再装着位置２０８（図２０）にある状態で、積層ヘッド１５２の第１サイド１５８にある使用済み材料ロール２２４を、交換用材料ロール２２４と交換することができる。上述したように、積層ヘッド１５２を、残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように素早く上方に並進移動させた後、積層ヘッド１５２を回転させて、積層ヘッド１５２の第２サイド１６０を、レイアップ材料２２８を吐出するための材料配置位置２０６（図２０）まで下方に並進移動させることができるため、複合積層材４００のレイアップ中における製造システム１００の中断時間を最小限に抑えることができるという利点がある。
【００５３】
次に、図２２〜図２５を参照すると、図２２には、一連の積層ヘッド１５２が水平シャフト１７６に取り付けられている製造システム１００の一例の上面図が示されている。図２３は、図２２の製造システム１００の側面図である。図２４は、水平シャフト１７６に支持されている積層ヘッド１５２のうちの１つを示す、製造システム１００の断面図である。図２５は、水平シャフト１７６を支持するように構成された一対の対向するシャフト支持部材１７８のうちの１つを示す断面図であり、水平シャフトは、対向するシャフト支持部材１７８の間に延びている。シャフト支持部材１７８の各々は、リニア作動機構を含んでおり、リニア作動機構が互いに協働して水平シャフト１７６を垂直方向に並進移動させることにより、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上を水平シャフト１７６の上方へと回転させる前又は後に、積層ヘッド１５２を垂直方向に並進移動させることができる。
【００５４】
図２４に示すように、積層ヘッド１５２の各々の取り付けフレーム１５４を、水平シャフト１７６に回転可能に接続することができる。上述したように、積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２のうちの１つ以上は、各々がレイアップ材料２２８（図７）を吐出するように構成された第１サイド１５８及び第２サイド１６０を有する。図２２〜２８の例では、各積層ヘッド１５２の第２サイド１６０におけるヘッド部品２２０の配置は、当該積層ヘッド１５２の第１サイド１５８におけるヘッド部品２２０の配置とは逆になっている。積層ヘッド１５２の各々は、例えば、積層ヘッド１５２の第１サイド１５８が位置していた場所に積層ヘッド１５２の第２サイド１６０が回転移動することにより、第２サイド１６０がレイアップ材料２２８を吐出可能となるよう、水平シャフト１７６を中心として、独立して少なくとも１８０度回転することができる。積層ヘッド１５２を水平シャフト１７６の上方へと回転させることにより、第１サイド１５８を材料再装着位置２０８に移動させることができ、第１サイド１５８の使用済み材料ロール２２４を交換用材料ロール２２４と交換したり、第１サイド１５８の整備を行ったりすることができる。積層ヘッド１５２が垂直軸１７４を中心として独立して１８０度回転可能な例（例えば、図１６〜図１９）で述べたように、水平シャフト１７６を中心として１つ以上の積層ヘッド１５２を回転させることができることにより、積層ヘッド１５２の使用済み側を、積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように素早く回転移動させるとともに、積層ヘッド１５２における未使用の材料ロール２２４を有する側を材料配置位置２０６まで素早く回転移動させることができ、これにより、複合積層材４００のレイアップ中における中断時間を最小限に抑えることができ、製造システム１００の処理能力を最大にすることができる。
【００５５】
図２６〜図２８を参照すると、図２２〜図２３の積層ステーション１５０の端面図が示されており、これらは、水平シャフト１７６を中心として積層ヘッド１５２を回転させるプロセスを示すものである。積層ヘッド１５２の第１サイド１５８は、使用済み材料ロール２２４を有している。図２６は、水平シャフト１７６及び一連の積層ヘッド１５２が上方に並進移動されて、水平シャフト１７６を中心とした回転の際の積層マンドレル１２２用の空間が確保される状態を示している。図２７は、積層ヘッド１５２の第１サイド１５８が位置していた場所に、積層ヘッド１５２の第２サイド１６０を回転移動させるための、積層ヘッド１５２のうちの１つの回転を示している。図２８は、積層ヘッド１５２の第２サイド１６０が、積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２のうちの１つ以上と共にレイアップ材料２２８を吐出できるように、水平シャフト１７６及び一連の積層ヘッド１５２が下方に並進移動されている状態を示している。
【００５６】
図２９を参照すると、同図には、第１サイド１５８及び第２サイド１６０を有する取り付けフレーム１５４を有する積層ヘッド１５２の一例が示されている。積層ヘッド１５２は、第１サイド１５８に取り外し可能に接続されたヘッドモジュール１７０、及び、第２サイド１６０に取り外し可能に接続されたヘッドモジュール１７０をさらに含む。各ヘッドモジュール１７０は、フレーム接続要素１７２を含み、当該接続要素に、上述したヘッド部品２２０が取り付けられている。各フレーム接続要素１７２により、各ヘッドモジュール１７０を取り外し可能に取り付けフレーム１５４に接続することが可能となり、これにより、後述するように（例えば図３０〜図３３）、ヘッド部品２２０の保守、材料ロール２２４の交換、又は、ヘッドモジュール１７０の交換を行うために、ヘッドモジュール１７０を取り外すことが可能となる。図２９の例では、フレーム接続要素１７２は、ヘッド部品２２０が取り付けられるプレートとして構成されている。ただし、フレーム接続要素１７２は、ヘッド部品２２０が取り付けられる構造体として機能可能な様々な代替の構造構成のうちの任意の１つとして、提供することができる。図示していないが、各ヘッドモジュール１７０のフレーム接続要素１７２は、取り付けフレーム１５４及び／又はフレーム接続要素１７２に組み込まれた１つ以上の締結機構（図示せず）を用いて、取り付けフレーム１５４に取り外し可能に接続することができ、この締結機構は、例えば、コントローラ１１０の命令を受けて起動される。この点に関し、フレーム接続要素１７２を取り付けフレーム１５４に取り外し可能に接続する締結機構は、電気機械式、空気圧式、及び／又は、油圧式を含む様々な手段のうちの任意の１つによって、起動することができる。
【００５７】
図２９において、各ヘッドモジュール１７０は、取り付けフレーム１５４に対して垂直方向に移動可能となるように構成することができる。例えば、各フレーム接続要素１７２は、１つ以上の垂直部材１８０を含み、当該垂直部材は、取り付けフレーム１５４に含まれている対応する数の垂直溝１８２内で、垂直方向に摺動可能となるように構成されている。ただし、各ヘッドモジュール１７０のフレーム接続要素１７２は、取り付けフレーム１５４に対する各ヘッドモジュール１７０の垂直移動を可能にする様々な構成のうちの、任意の１つで構成することができる。いくつかの例において、取り付けフレーム１５４の一方側のヘッドモジュール１７０を、当該ヘッドモジュール１７０の保守を行えるように、上方位置１８４にロックする一方で、取り付けフレーム１５４の反対側のヘッドモジュール１７０は、レイアップ材料２２８を吐出できるように、垂直方向に移動させることができる。図２９の例では、第２サイド１６０のヘッドモジュール１７０は、材料再装着位置２０８にあり、上方位置１８４にロックされている一方、第１サイド１５８のヘッドモジュール１７０は、材料配置位置２０６にあり、レイアップ材料２２８の吐出の開始及び停止に対応して、垂直方向に移動可能である。ただし、第１サイド１５８のヘッドモジュール１７０を上方位置１８４にロックする一方、第２サイド１６０のヘッドモジュール１７０を、レイアップ材料２２８を吐出するために垂直方向に移動させることもできる。
【００５８】
いくつかの例において、ヘッドモジュール１７０が材料再装着位置２０８にあり、上方位置１８４にロックされている際は、ヘッド部品２２０の移動（例えば回転）を防止するために当該ヘッドモジュール１７０を停止状態としたり、例えば技術者によるヘッドモジュール１７０の保守又は交換ができるように、当該ヘッドモジュールの移動及び／又はレイアップ材料２２８の吐出を防止したりしてもよい。上述したように、積層ヘッド１５２は、例えば、垂直軸１７４を中心として１８０度回転可能であることにより、第１サイド１５８又は第２サイド１６０のヘッドモジュール１７０を材料配置位置２０６に配置する一方で、第１サイド１５８又は第２サイド１６０の残りの一方のヘッドモジュール１７０を、材料再装着位置２０８に配置することができる。いくつかの例において、各積層ヘッド１５２は、回転可能な電気接触機構（図示せず）を含んでいてもよく、この機構は、材料再装着位置２０８に回転移動されているヘッドモジュール１７０のヘッド部品２２０を、自動で電気的に非接続状態とする（例えば、電力又は制御信号の送信を遮断する）とともに、材料配置位置２０６に回転移動されている側のヘッドモジュール１７０を、自動で電気的に接続する（例えば、電力及び／又は制御信号を送る）ように構成される。積層ヘッド１５２を回転させて、第１サイド１５８又は第２サイド１６０を、材料再装着位置２０８又は材料配置位置２０６に選択的に位置させることは、複合積層材のレイアップを中断することなく、積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２に対する保守（例えば、材料ロール２２４の交換、ヘッド部品２２０の修理及び／又は交換、ヘッドモジュール１７０の交換など）が行えるという技術的効果を有する。この点に関し、積層ヘッド１５２の第１サイド１５８及び第２サイド１６０を、材料配置位置２０６と材料再装着位置２０８との間で選択的に回転させることが可能なことにより、製造システム１００の中断時間を最小限に抑えることができ、結果として、製造システムの処理能力を最大にすることができる。
【００５９】
図３０〜図３３を参照すると、積層ヘッド１５２の各々が、図２９を参照して上述した構成と同様の取り付けフレーム１５４に取り付けられたヘッドモジュール１７０を有する、積層ステーション１５０の一部の上面図が示されている。図３０〜図３３は、積層ヘッド１５２のうちの１つを、積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるよう横方向に並進移動させて、当該横方向に並進移動した積層ヘッド１５２のヘッドモジュール１７０を交換できるようにするプロセスを示している。ただし、図示しない例において、積層ステーション１５０は、一連の積層ヘッド１５２が互いに十分に離間しており、積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように積層ヘッド１５２を並進移動させなくても、各積層ヘッド１５２が垂直軸１７４を中心として１８０度回転するための空間を有するような構成としてもよい。
【００６０】
さらに図３０〜図３３を参照すると、ヘッドモジュール１７０は、様々な理由で交換することができる。例えば、材料ロール２２４を使い終わった際にヘッドモジュール１７０を交換してもよいし、ヘッド部品２２０の整備が必要であるか、あるいは別の構成のヘッド部品２２０が必要である場合に、ヘッドモジュール１７０を交換してもよい。図３０は、１つの積層ヘッド１５２を、一連の積層ヘッド１５２との整列状態から外れて横方向に並進移動させている状態を示している。図３１は、ヘッドモジュール１７０が一連の積層ヘッド１５２とは反対側を向くように、垂直軸１７４（図１４）を中心として当該積層ヘッド１５２を１８０度回転させている状態を示している。図３２は、使用済みの材料ロール２２４を有するヘッドモジュール１７０が、新しい材料ロール２２４を有するヘッドモジュール１７０と交換されている状態を示している。図３３は、積層ヘッド１５２を並進移動させて、一連の積層ヘッド１５２との整列状態に戻している状態を示している。ヘッドモジュール１７０の交換は、手動で行ってもよいし、後述するとともに図３４〜図３９に示す再装着システム４５０と同様に構成された再装着システム４５０によって、自動で行ってもよい。
【００６１】
図１６〜図１９及び図２０〜図２１の例に関して上述したように、図３０〜図３３において、材料ロール２２４を使い終わった後に、積層ヘッド１５２を素早く回転させてヘッドモジュール１７０を交換できることにより、製造システム１００の中断時間を最小限に抑えることができ、これにより、処理能力を最大にすることができる。また、ヘッドモジュール１７０を積層ヘッド１５２の取り付けフレーム１５４の第１サイド１５８及び／又は第２サイド１６０に取り外し可能に接続するフレーム接続要素１７２（図２９）の上述の構成により、製造システム１００のダウンタイムを最小限に抑え且つ最低限のハードウェアコストで、様々なタイプのヘッドモジュール１７０を、積層ヘッド１５２のうちの任意のものに、素早く取り付けることができる。例えば、裏打ち処理材料２２６を吐出するように構成されたヘッド部品２２０を有するヘッドモジュール１７０を、金属メッシュ又は非粘着性加工層などの裏打ち処理用でないレイアップ材料２２８を吐出するように構成されたヘッド部品２２０を有するヘッドモジュール１７０と、素早く交換することができる（例えば図３０〜図３３）。この点に関し、積層ヘッド１５２が回転する（例えば、図１６〜図１９、図２０〜図２１、図２２〜図２８、図２９〜図３３）あるいは交換される（図３４〜図３９）本明細書に開示の実施形態のいずれも、材料補充、材料交換、及び／又は、積層ヘッドの整備に関して、全体的なハードウェアコストを最小限に抑えつつ、最大の融通性をもたらす。
【００６２】
製造システム１００（例えば図４０）のいくつかの例において、１つ以上の交換用ヘッドモジュール１７０を、積層ステーション１５０の近傍に保管することにより、例えば材料ロールを使い終わった際などに、ヘッドモジュール１７０を素早く交換することができる。いくつかの例において、交換用ヘッドモジュール１７０は、レイアップされる複合積層材４００のプライ積層配列に基づいて、比較的需要が高いレイアップ材料２２８を吐出する積層ヘッド１５２の交換用として保管してもよい。これに対し、プライ積層配列に基づいて比較的需要が低いレイアップ材料２２８を吐出する積層ヘッド１５２の交換用としては、交換用ヘッドモジュール１７０を保管しなくともよい。ただし、場合によっては、高需要のレイアップ材料２２８を吐出する積層ヘッド１５２とほぼ同時に使い終わることが予想される低需要のレイアップ材料２２８を吐出する交換用ヘッドモジュール１７０を、製造システム１００に保管しておくことが、望ましい場合もある。これについて、ヘッドモジュール１７０の交換のために製造システム１００を中止させる回数を最小限に抑える手段として、使い終わりに近付いている低需要のレイアップ材料２２８を吐出しているヘッドモジュール１７０を、高需要のレイアップ材料２２８を吐出しているヘッドモジュール１７０と同時に交換してもよく、これにより、製造システムの中断時間を最小限にできるという利点がある。また、このような構成によれば、複合積層材のプライ積層配列に基づくレイアップ材料の需要の程度にかかわらず、各積層ヘッド１５２用に交換用ヘッドモジュール１７０を保管するように製造システム１００を構成した場合に発生するであろうハードウェアコストを、最小限に抑えることができる。
【００６３】
図３４〜図３５を参照すると、自動による（手作業を含まない）積層ヘッド１５２の交換を行うために、製造システム１００に設けることができる再装着システム４５０の一例が示されている。一例において、再装着システム４５０は、積層ヘッド１５２の材料ロール２２４を使い終わった際や、積層ヘッド１５２の整備が必要な際に、積層ヘッド１５２を交換するために、コントローラ１１０によって起動される。図３４は、製造システム１００の側面図であり、例えば少なくとも積層ステーション１５０の長さに沿って延びる再装着システム４５０を示している。図３５は、図３４の製造システム１００の上面図である。図示の例では、各積層ヘッド１５２は、積層ヘッド１５２の一方側（例えば第１サイド１５８）には、積層面１２０にレイアップ材料２２８（図７）を配置するためのヘッド部品２２０があるが、積層ヘッド１５２の反対側（例えば第２サイド１６０）には、ヘッド部品２２０が無い構成とされている。再装着システム４５０は、例えば、ヘッド搬送機構４５２を含み、この機構は、略垂直に配置された構造要素（例えば垂直向きのプレート）として示されており、リニア搬送機構（図示せず）によって、積層ステーション１５０の長手方向に沿って延びる１つ以上の水平レール４５７に沿って移動可能である。例えば、水平レール４５７は、再装着システム４５０の再装着ステーション４６０と保持ステーション４６２との間に延びている。再装着ステーション４６０は、例えば、交換用の積層ヘッド４６６を支持するように構成される。保持ステーション４６２は、例えば、取り外された積層ヘッド４６８を支持するように構成される。
【００６４】
図３４〜図３７の例において、再装着システム４５０は、再装着ステーション４６０と保持ステーション４６２との間に延びる、垂直方向に離間した一対の水平レール４５７を含んでいる。ヘッド搬送機構４５２は、水平レール４５７に沿って移動し、積層ステーション１５０から積層ヘッド１５２のうちの１つを取り外し、取り外した積層ヘッド４６８を保持ステーション４６２（図３４）に移送し、再装着ステーション４６０（図３４）から交換用積層ヘッド４６６を取得し、交換用積層ヘッド４６６を、取り外した積層ヘッド４６８に代えて積層ステーション１５０に設置し、取り外した積層ヘッド４６８を、保守のために、保持ステーション４６２から再装着ステーション４６０に移送するように構成されている。上述したように、取り外した積層ヘッド４６８の保守を行うことは、例えば、取り外した積層ヘッド４６８の使用済み材料ロール２２４を交換することを伴い、さらに、取り外した積層ヘッド４６８の整備を行うことを伴う。積層ヘッド１５２の自動交換は、比較的迅速に行うことができ、これにより、製造システム１００の中断時間が低減し、結果として複合積層材４００の製造速度を上げることができ、有利である。
【００６５】
図３６は、交換用積層ヘッド４６６を支持するために再装着ステーション４６０に設けられたヘッドホルダー４６３の一例を示している。製造システム１００は、取り外された積層ヘッド４６８を支持するために保持ステーション４６２に設けられたヘッドホルダー４６３も含んでいる。図３６の例では、ヘッドホルダー４６３は、再装着システム４５０から横方向外側に延びる片持ち梁を含む。各ヘッドホルダー４６３は、例えば各積層ヘッド１５２に設けられたヘッド接続要素１５６（図３７）に取り外し可能に接続するように構成された、再装着器接続要素４６４を含みうる。各再装着器接続要素４６４は、磁気接続及び／又は機械式接続を含む様々な手段のうちの１つを用いて、取り外し可能にヘッド接続要素１５６に接続することができる。ヘッドホルダー４６３の再装着器接続要素４６４は、例えば、コントローラ１１０の命令により起動して、積層ヘッド１５２のヘッド接続要素１５６に対する着脱を行う。
【００６６】
図３７〜図３９において、ヘッド搬送機構４５２は、ヘッド搬送機構４５２から横方向外側に延びるヘッド係合梁４５４（例えば図３７）を含んでいてもよい。ヘッド係合梁４５４は、リニア作動機構（図示せず）によって、ヘッド搬送機構４５２上で垂直方向に移動可能とすることができる。例えば、図３４に示すように、ヘッド搬送機構４５２は、１つ以上の垂直レール４５８（図３４）を含み、当該垂直レールに沿ってヘッド係合梁４５４を垂直方向に並進移動させることができる。積層ヘッド１５２の各々は、ヘッド支持梁４５６に取り外し可能に支持されている。ヘッド支持梁４５６は、例えば、積層ステーション１５０の長手方向に沿って延びており、一連の積層ヘッド１５２を互いに整列状態で積層面１２０の上方で支持するように構成されている。図示の例では、ヘッド支持梁４５６は、アセンブリを含み、当該アセンブリでは、後述するように、ヘッド搬送機構４５２が積層ヘッド１５２のうちの１つのヘッド接続要素１５６と係合して当該積層ヘッド１５２を上方に並進移動させる際に、各積層ヘッド１５２をヘッド支持梁４５６から独立して取り外すことが可能である。
【００６７】
図３７〜図３９をさらに参照すると、ヘッド搬送機構４５２のヘッド係合梁４５４は、例えば、リニア作動機構（図示せず）によってヘッド係合梁４５４から横方向に伸張可能な再装着器係合要素４７０（図３８〜図３９）をさらに含む。図３８に示すように、再装着器係合要素４７０の自由端は、例えば、一連の積層ヘッド１５２内の積層ヘッド１５２の１つのヘッド接続要素１５６と係合するように構成されている。積層ヘッド１５２のうちの１つのヘッド接続要素１５６が再装着器係合要素４７０に係合すると、ヘッド係合梁４５４が垂直方向上方に並進移動して（図３９）、取り外された積層ヘッド４６８（図３４〜図３５）を、保持ステーション４６２（図３４〜図３５）におけるヘッドホルダー４６３の再装着器接続要素４６４（図３４〜図３５）の高さまで持ち上げる。
【００６８】
図３４に示すとともに上述したように、ヘッド搬送機構４５２は、取り外された積層ヘッド４６８を保持ステーション４６２（図３４〜図３５）まで移送するように構成されており、そうすると、ヘッドホルダー４６３の再装着器接続要素４６４が、コントローラ１１０によって起動されて、取り外された積層ヘッド４６８のヘッド接続要素１５６と接続し、取り外された積層ヘッド４６８をヘッド搬送機構４５２からヘッドホルダー４６３に搬送する。空になったヘッド搬送機構４５２は、次に、保持ステーション４６２から再装着ステーション４６０に並進移動し、すると、ヘッドホルダー４６３の再装着器接続要素４６４が、コントローラ１１０によって起動されて、交換用積層ヘッド４６６をヘッド搬送機構４５２に引き渡す。ヘッド搬送機構４５２は、再装着ステーション４６０から、一連の積層ヘッド１５２における、取り外された積層ヘッド４６８が以前にあった位置に、交換用積層ヘッド４６６を移送することができる。次に、ヘッド係合梁４５４が、垂直方向下方に並進移動することにより、交換用積層ヘッド４６６がヘッド支持梁４５６と係合してこれにより支持されるまで、交換用積層ヘッド４６６を積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２と同じ高さまで降下させ、これにより、交換用積層ヘッド４６６を一連の積層ヘッド１５２と整列状態を構成するよう配置する。再装着器係合要素４７０は、次に、横方向に引き下がる。
【００６９】
次に、図４０を参照すると、再装着システム４５０と、ヘッドモジュール１７０として構成された一連の積層ヘッド１５２とを有する製造システム１００の例が示されている。これらのヘッドモジュール１７０は、例えば、１つの共通の取り付けフレーム１５４に取り付けられている。ヘッドモジュール１７０の各々は、図２９に示すとともに上述したヘッドモジュール１７０の構成と同様に構成することができる。例えば、図４０の各ヘッドモジュール１７０は、フレーム接続要素１７２（例えばプレート）を有しており、このフレーム接続要素に、ヘッド部品２２０（例えば、材料供給ドラム２２２、裏打ち層回収ドラム３００、材料吐出機構２６０など）が取り付けられている。各ヘッドモジュール１７０のフレーム接続要素１７２は、例えば、フレーム接続要素１７２の上に取り付けられた、図３７に示したヘッド接続要素１５６と同様のヘッド接続要素１５６を含む。図４０において、フレーム接続要素１７２は、一方側（例えば取り付けフレーム１５４の第１サイド１５８）に取り外し可能に取り付けられるように構成されており、取り付けフレーム１５４の反対側（例えば第２サイド１６０）には、フレーム接続要素１７２及びヘッド部品２２０が無い。
【００７０】
図４０において、図４０の取り付けフレーム１５４は、例えば、図３７〜図３９に示すとともに上述したヘッド支持梁４５６と同様に構成される。例えば、図４０の取り付けフレーム１５４は、複合積層材４００をレイアップするための積層面１２０の上方に、一連のヘッドモジュール１７０を互いに整列させて支持している。各ヘッドモジュール１７０は、取り付けフレーム１５４から独立して取り外すことが可能である。上述したように、ヘッド搬送機構４５２は、例えば、ヘッド接続要素１５６と係合してヘッドモジュール１７０を上方に並進移動させることにより、ヘッドモジュール１７０のうちの１つを、取り付けフレーム１５４から取り外すように構成されている。ヘッド搬送機構４５２は、例えば、取り外したヘッドモジュール１７０を保持ステーション４６２（例えば図３４）に移送し、再装着ステーション４６０（例えば図３４）のヘッドホルダー４６３から交換用ヘッドモジュール１７０を取得し、この交換用ヘッドモジュール１７０を、取り外したヘッドモジュールがあった位置に設置し、取り外したヘッドモジュール１７０の材料ロール２２４の交換や、取り外したヘッドモジュール１７０のヘッド部品２２０の整備などの保守を行うために、取り外したヘッドモジュール１７０を、保持ステーション４６２から再装着ステーション４６０に移送する。
【００７１】
次に、図４１〜図４４を参照すると、製造システム１００の一例の一連の上面図が示されており、当該製造システムは、積層面１２０が積層ステーション１５０を通過して第１進行方向１２８に沿って並進移動する間に、複合積層材４００がレイアップされ、これと同時に複合積層材４００がトリミングされ、その後、積層面１２０及び複合積層材４００が、反対方向に、第２進行方向１３０に沿って積層ステーション１５０を通過して並進移動により戻されるものである。例えば、図４１は、積層マンドレル１２２が積層面ステージングポジション１３２から積層面ホームポジション１３４まで横方向に移動した後の、積層面ホームポジション１３４内の積層マンドレル１２２の初期位置を示している。図４２は、複合積層材４００が積層ヘッド１５２によってレイアップされつつ、第１進行方向１２８に沿って積層ステーション１５０を通過している積層マンドレル１２２を示している。一例において、積層ヘッド１５２は、例えば、１つの進行方向（例えば第１進行方向１２８）に沿って移動している積層面１２０に対してのみレイアップ材料２２８を配置し、第１進行方向１２８とは反対の第２進行方向１３０に沿って移動している時の積層面１２０には、積層ヘッド１５２は、レイアップ材料２２８を配置することができない。
【００７２】
これに代えて、図示しない実施形態において、積層ヘッド１５２は、例えば、第２進行方向１３０に沿って移動している積層面１２０に対してのみレイアップ材料２２８を配置し、第１進行方向１２８に沿って移動している積層面１２０には、積層ヘッド１５２がレイアップ材料２２８を配置することができない構成としてもよい。図４２では、積層マンドレル１２２が、積層ステーション１５０を出て、積層ステーション１５０と積層面後方ポジション１３６との間に位置するトリミングステーション３１０を通過する際に、複合積層材４００がトリミング装置３１２によってトリミングされている状態が示されており、複合積層材４００の積層とトリミングとが同時に行われる様子が示されている。図４３は、積層マンドレル１２２が積層面後方ポジション１３６内に位置し、トリミングされた状態の複合積層材４００を支持している状態を示している。
【００７３】
図４４は、第２進行方向１３０に沿って、積層ステーション１５０を通過して積層面ホームポジション１３４まで並進移動により戻った後の積層マンドレル１２２を示している。いくつかの例において、積層マンドレル１２２が積層ステーション１５０を通過して第２進行方向１３０に沿って移動する際に、積層ヘッド１５２が複合積層材４００に追加のレイアップ材料２２８を配置してもよい。この場合、後述するように、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上が、双方向レイアップ機能を有する必要がある。図４４において、積層マンドレル１２２は、例えば、コンベヤーシステム（図示せず）又はロボットシステム（図示せず）によって、積層面ホームポジション１３４から積層面除去ポジション１３８に、横方向に搬送される。積層マンドレル１２２が積層面除去ポジション１３８にある状態では、二次的なトリミング、デバルク、成形、及び／又は硬化などの複合積層材４００のさらなる処理を行うために、複合積層材４００を有する積層マンドレル１２２を、別の製造現場又は場所に移動させることができる。あるいは、複合積層材４００を積層マンドレル１２２から移動あるいは除去し、積層マンドレル１２２を積層面ステージングポジション１３２に戻すこともできる。いくつかの例において、除去の前に、複合積層材４００の後処理に用いられる材料又は部品を、複合積層材４００に事前配備してもよい。例えば、剥離プライ、剥離フィルム、ブリーザー布、バギングフィルム、ブラダ（bladders）、エッジ密封材、真空フィッティング（vacuum fittings）、あて板（caul plate）、アール状フィラー、及び、様々な後処理工程のうちの任意の１つにおいて使用される様々な他の材料及び／又は部品のうちの任意の１つ以上を、複合積層材４００に事前配備してもよい。
【００７４】
図４５〜図４８を参照すると、例えば単一の吐出方向２０４（図７）に沿ってレイアップ材料２２８を吐出することにのみ限定された構成の積層ヘッド１５２を有する製造システム１００の一例の、一連の上面図が示されている。ただし、図示しない実施形態において、積層ヘッド（図示せず）は、互いに逆向きの方向のいずれにもレイアップ材料２２８を吐出するようにヘッド部品２２０が構成されている、双方向レイアップ機能を有していてもよい。図４５〜図４８では、積層マンドレル１２２は、積層ヘッド１５２のいずれもレイアップ材料２２８を配置しない状態で、第１進行方向１２８に沿って積層ステーション１５０を通過して並進移動し、その後、並進移動により第２進行方向１３０に沿って積層ステーション１５０を通過して戻る際に複合積層材４００がレイアップされる。積層ステーション１５０を出て積層面ホームポジション１３４に向かって移動する間に、複合積層材４００がトリミングされる様子も示されている。図４５は、最初に積層面ホームポジション１３４に位置している積層マンドレル１２２を示している。図４６は、積層ヘッド１５２のいずれもレイアップ材料２２８を配置していない状態で、積層ステーション１５０を通過した後に、積層面後方ポジション１３６に位置している積層マンドレル１２２を示している。
【００７５】
図４７は、積層マンドレル１２２が第２進行方向１３０に沿って移動し、この間に、積層ヘッド１５２がレイアップ材料２２８を配置することにより複合積層材４００をレイアップし、積層マンドレル１２２が積層ステーション１５０を出て積層面ホームポジション１３４に向かって移動する際に、当該複合積層材が、トリミングステーション３１０によってトリミングされている状態を示している。図４８は、積層面ホームポジション１３４から横方向に移動させられた後の、積層面除去ポジション１３８に位置する積層マンドレル１２２を示している。図４５〜図４８の製造システム１００の例によれば、積層マンドレル１２２の配備及び除去を同じ場所（例えば積層面ホームポジション１３４）で行うことができ、これは、製造システム１００の一端（例えば積層面ホームポジション１３４）で積層マンドレル１２２が製造システム１００に配備され、製造システム１００の他端で製造システム１００から積層マンドレル１２２が除去される構成と比べて、製造システム１００の稼働に必要とされる工場の床面積を削減できるという利点がある。
【００７６】
図４１〜図４４、図４５〜図４８、及び、図５１〜図５４に示した製造システム１００は、積層ステーション１５０の両端の各々にトリミングステーション３１０を有するが、製造システム１００は、積層ステーション１５０の両端のうちの１つの近傍に位置する１つのトリミングステーション３１０のみを有していてもよい。例えば、製造システム１００は、積層ステーション１５０の両端のうち、複合積層材４００が積層ステーション１５０を出る側の端部から見て下流側に、単一のトリミングステーション３１０を備えており、複合積層材４００のレイアップと同時にトリミングが行われる構成であってもよい。しかしながら、積層ステーション１５０の両側の各々にトリミングステーション３１０を設けることにより、第１進行方向及び／又は第２進行方向に沿って移動する積層面１２０に複合積層材４００をレイアップができるように製造システム１００を稼働することができ、これによれば、製造施設内の利用可能な床面積及び／又は生産フローの方向に基づいて、製造施設内に製造システム１００を設置する際に、位置及び／又は向きに関して融通性を持たせることができる。
【００７７】
図４９を参照すると、積層面ステージングポジション１３２、積層面ホームポジション１３４、及び、積層面除去ポジション１３８の間で、積層マンドレル１２２を面内方向において横方向に移動させるように構成された製造システム１００の一例の端面図が示されている。例えば、製造システム１００は、コンベヤーシステム（図示せず）又はレールシステム（図示せず）及びリニア作動機構（図示せず）を含み、これらは、第１複合積層材４００ａをレイアップ及びトリミングするために第１積層マンドレル１２２ａを積層ステーション１５０を通過させて並進移動させる前に、積層面ステージングポジション１３２から積層面ホームポジション１３４に、第１積層マンドレル１２２ａを面内移動させるためのものである。例えば、製造システム１００（例えばコンベヤーシステム、レールシステム‐図示せず）は、第１積層マンドレル１２２ａ／第１複合積層材４００ａが積層面ホームポジション１３４に戻った後に、第１積層マンドレル１２２ａ／第１複合積層材４００ａを、図４９に示すように、積層面ホームポジション１３４から積層面除去ポジション１３８に面内移動させるように構成されており、第２積層マンドレル１２２ｂが、積層面ホームポジション１３４に移動させられた後、第２複合積層材４００ｂをレイアップするために積層ステーション１５０を通過して並進移動し、この間に、第１複合積層材４００ａが第１積層マンドレル１２２ａから除去され、第１積層マンドレル１２２ａは、積層面ステージングポジション１３２へと面内並進移動させられる。第１積層マンドレル１２２ａ及び第２積層マンドレル１２２ｂに複合積層材４００を交互にレイアップする上述のプロセスは、任意の回数繰り返すことができる。
【００７８】
図５０を参照すると、積層面ホームポジション１３４及び積層面除去ポジション１３８は有するものの、積層面ステージングポジション１３２の無い製造システム１００の実施形態の一例の端面図が示されている。図５０の製造システム１００は、例えば、上述したコンベヤーシステム（図示せず）、レールシステム（図示せず）、自動運転車（図示せず）を含む様々な機構のうちの１つ以上を用いて、且つ／又は、オーバーヘッドガントリー（図示せず）、ロボット装置（図示せず）、又は他の機構を用いて、面内移動と面外移動（out-of-plane movement：例えば垂直移動）とを組み合わせて積層マンドレル１２２を移動させるように構成されている。例えば、第１積層マンドレル１２２ａが積層ステーション１５０を通過して、第１複合積層材４００ａがレイアップ及びトリミングされ、第１積層マンドレル１２２ａが積層面ホームポジション１３４に戻った後、図５０に示すように、第１積層マンドレル１２２ａ／第１複合積層材４００ａが、積層面ホームポジション１３４から積層面除去ポジション１３８に面内方向において横方向に移動させられ、第１複合積層材４００ａが、第１積層マンドレル１２２ａから除去され、その間に、第２積層マンドレル１２２ｂが、積層面ホームポジション１３４に移動させられて、第２複合積層材４００ｂをレイアップするために、第２積層マンドレル１２２ｂが積層ステーション１５０を通過し、その後、第２積層マンドレル１２２ｂ／第２複合積層材４００ｂは、積層面ホームポジション１３４に戻る。第２積層マンドレル１２２ｂ／第２複合積層材４００ｂは、面内方向において、積層面ホームポジション１３４から積層面除去ポジション１３８に横方向に移動させられ、その間に、第１積層マンドレル１２２ａは、積層面除去ポジション１３８から持ち上げられて、積層面ホームポジション１３４に降ろされる。２つの異なる積層マンドレル１２２に複合積層材４００を交互にレイアップする上述のプロセスは、任意の回数繰り返すことができる。
【００７９】
図４９及び図５０に示した構成の技術的効果は、積層面ホームポジション１３４と、積層面ステージングポジション１３２と、積層面除去ポジション１３８との間で（図４９）、あるいは、積層面ホームポジション１３４と積層面除去ポジション１３８との間で（図５０）、複数の積層マンドレル１２２を巡回させることにより、複合積層材４００をレイアップする速度を上げることができることである。図４９の構成と図５０の構成のいずれを選択するかは、例えば、製造システム１００が設置される生産施設の構造に基づいて判断すればよく、床面積の制限や垂直方向のスペースの制約などの様々な要素を考慮して判断すればよい。図示しない実施形態において、製造システム１００は、複合積層材４００をレイアップするための積層マンドレル１２２を１つだけ含んでいてもよく、この場合、例えば、当該積層マンドレル１２２／複合積層材４００を積層面ホームポジション１３４から積層面除去ポジション１３８まで移動させて複合積層材を除去した後、別の複合積層材４００をレイアップするために積層ステーション１５０内をもう一度通過させるべく、積層材が除去された後の積層マンドレル１２２を積層面ホームポジション１３４に戻す。
【００８０】
本明細書に開示の実施形態の任意の１つにおいて、少なくとも２つの積層マンドレル１２２（例えば、第１積層マンドレル１２２ａ及び第２積層マンドレル１２２ｂ）が、積層面ホームポジション１３４及びこれと隣接する位置（例えば積層面ステージングポジション１３２及び／又は積層面除去ポジション１３８）などの２つ以上の位置の間でシフトされるように、製造システム１００を稼働させることができる。少なくとも２つの積層マンドレル１２２を用いて、上述したように製造システム１００を稼働させることにより、製造システム１００では、一方の積層マンドレル１２２を、製造システム１００を通過させて（例えば積層ステーション１５０を通過させて）新たな複合積層材４００をレイアップし、この間に、残りの一方の積層マンドレル１２２から、完成したばかりの複合積層材４００を取り除いて（例えば積み降ろして）、これを二次的なトリミング、デバルク、成形、及び／又は硬化などのさらなる処理を行うために別の場所（図示せず）に移送することができる。
【００８１】
次に、図５１〜図５４を参照すると、ループ法により複合積層材４００をレイアップする製造システム１００の一例の一連の上面図が示されており、当該ループ法では、積層マンドレル１２２は、第１進行方向１２８に沿って積層ステーション１５０を通って並進移動し、積層面ホームポジション１３４に戻る際には、積層ステーション１５０を迂回する。例えば、図５１は、積層面ステージングポジション１３２から積層面ホームポジション１３４まで横方向に移動した後の、積層マンドレル１２２の初期位置を示している。図５２は、第１進行方向１２８に沿って、積層ステーション１５０及びトリミングステーション３１０を通過して、積層面後方ポジション１３６に向かって移動している積層マンドレル１２２を示している。図５３は、積層マンドレル１２２が積層面後方ポジション１３６に位置し、トリミングされた状態の複合積層材４００を支持している状態を示している。図５４は、積層ステーション１５０を迂回した後、積層面マンドレル１２２のホームポジションに戻っている積層マンドレル１２２を示している。図示しないが、製造システム１００は、例えば、積層マンドレル１２２を、積層面後方ポジション１３６から、積層ステーション１５０を迂回して積層面除去ポジション１３８に搬送するための、上述したような１つ以上のコンベヤーシステム、ロボット装置、又は他の機構を含む。上述したように、製造システム１００は、積層ステーション１５０の両端のうちの１つの近傍に、１つのトリミングステーション３１０のみを有していてもよい。例えば、製造システム１００は、積層ステーション１５０からの複合積層材４００の出口の下流側に、トリミングステーション３１０を１つだけ有していてもよい。
【００８２】
次に、図５５〜図５８を参照すると、別のループ法により複合積層材４００をレイアップする製造システム１００の一例の一連の上面図が示されており、当該ループ法では、積層マンドレル１２２は、最初に第１進行方向１２８に沿って移動する際に積層ステーション１５０を迂回し、積層マンドレル１２２が第２進行方向１３０に沿って積層ステーション１５０を通って移動する際に、複合積層材４００がレイアップ及びトリミングされる。図５５は、積層面ホームポジション１３４から積層面除去ポジション１３８に移動した後の、積層マンドレル１２２の初期位置を示している。図５１〜図５４を参照して上述したように、製造システム１００は、例えば、積層マンドレル１２２を、積層面除去ポジション１３８から、積層ステーション１５０を迂回して積層面後方ポジション１３６に搬送するためのコンベヤーシステム（図示せず）及び／又はロボット装置（図示せず）などの１つ以上の機構を含む。
【００８３】
図５６は、積層ステーション１５０を迂回した後、積層面後方ポジション１３６に位置している積層マンドレル１２２を示している。図５７は、積層マンドレル１２２が、第２進行方向１３０に沿って、積層ステーション１５０及びトリミングステーション３１０を通って積層面ホームポジション１３４に向かって移動する間に、複合積層材４００の積層とトリミングとが同時に行われる様子を示している。図５８は、積層マンドレル１２２が積層面ホームポジション１３４に位置し、トリミングされた状態の複合積層材４００を支持している状態を示している。図５１〜図５４及び図５５〜図５８に示した、複合積層材４００の上述したループ法によるレイアップによれば、積層マンドレル１２２が積層ステーション１５０を通って並進移動する頻度が増すことにより、複合積層材４００の製造速度を比較的速くすることができるという利点がある。
【００８４】
上述したように、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上は、第１進行方向１２８に沿って移動する積層面１２０及び第２進行方向１３０に沿って移動する積層面の両方に、積層ヘッド１５２がレイアップ材料２２８を吐出することができる、双方向レイアップ機能を有していてもよい。双方向レイアップ機能によれば、積層マンドレル１２２のうちの１つ以上が、積層ステーション１５０を第１進行方向１２８に沿って通過する際と第２進行方向１３０に沿って通過する際との両方において、積層ヘッド１５２がレイアップ材料２２８を吐出することができ、これによれば、一方向に沿って移動する（例えば第１進行方向１２８のみ又は第２進行方向１３０のみ）１つ以上の積層マンドレル１２２のみに、レイアップ材料２２８を吐出する構成の積層ヘッド１５２を積層ステーション１５０が含む場合と比べて、より短時間で、より積層厚みの大きい複合積層材４００をレイアップすることができるという利点がある。このような例の積層ヘッド１５２は、上述した製造システム１００の実施形態のうちのいずれにおいても、実施することができる。また、いくつかの例において、新しい材料ロール２２４を材料供給ドラム２２２に設置する度に必要となる、裏打ち処理材料２２６（例えば裏打ち層２３０によって裏打ちされたレイアップ材料２２８）を積層ヘッド１５２にかけ通す作業を、自動で（手作業を含まずに）行うことができる自動通し機能を、積層ヘッド１５２が有していてもよい。本明細書に開示の製造システム１００の任意の１つにおいて、双方向レイアップ機能は有しないが自動通し機能を有する積層ヘッド１５２を用いてもよい。同様に、本明細書に開示の製造システム１００の任意の１つにおいて、自動通し機能は有しないが、双方向レイアップ機能を有する積層ヘッド１５２を用いてもよい。
【００８５】
図５９〜図６２を参照すると、積層ヘッド１５２が積層面１２０にレイアップ材料２２８を連続的に吐出するように構成された製造システム１００の一例が示されている。製造システム１００は、複合積層材４００を横断方向に定期的に切断することにより複合積層材４００を並んだ長手方向セグメント４０１に分割するように構成された、１つ以上のトリミング装置３１２を含む。図５９〜図６２において、積層面１２０は、並んだ一連の積層マンドレル１２２を含む。一連の並んだ積層マンドレル１２２は、任意の構成として、隣接する積層マンドレル１２２の各対が、機械的リンク機構（図示せず）などによって連結又は接続されていてもよい。上述したように、積層マンドレル１２２は、互いにわずかに離間していてもよいし、互いに当接していてもよい。製造システム１００は、並んだ積層マンドレル１２２に、複合積層材４００を連続的にレイアップするように構成されている。１つ以上のトリミング装置３１２は、積層ステーション１５０から出る複合積層材４００に横断カット３１４を形成することにより、連続する複合積層材４００を、一連の並んだ長手方向セグメント４０１に分割するように構成されている。図５９は、複合積層材４００をレイアップするプロセスの最初の段階における製造システム１００の上面図であり、ベース部材１０２に沿って、積層面ホームポジション１３４から積層ステーション１５０内に移動している積層マンドレル１２２を示している。積層ステーション１５０に入りつつある各積層マンドレル１２２に接触して並ぶように、追加の積層マンドレル１２２を、ベース部材１０２に載置することができる。
【００８６】
例えば、図６０に示すように、追加の積層マンドレル１２２を、互いに接触して並ぶようにベース部材１０２に順に載置し、これらを、積層ステーション１５０を通って連続的に移動させることができる。図６０には、積層ステーション１５０を出る積層マンドレル１２２に支持されている複合積層材４００の一部も示されている。さらに、複合積層材４００の長手方向に対して横断方向に沿って移動することにより、複合積層材４００に横断カット３１４を形成し、複合積層材４００を、並んだ長手方向セグメント４０１に分割するように構成されたトリミング装置３１２も示されている。図６０は、一対の積層マンドレル１２２が互いに接する箇所で、複合積層材４００に横断カット３１４を形成するトリミング装置３１２を示しているが、複合積層材４００の任意の位置に横断カット３１４を形成することにより、個々の積層マンドレル１２２の長さに関わらず、複合積層材４００を任意の長さの長手方向セグメント４０１に分割することができる。図６１は、積層マンドレル１２２のうちの積層面後方ポジション１３６に位置する積層マンドレルを示すとともに、当該積層マンドレル１２２の上にある長手方向セグメント４０１を示す、製造システム１００の上面図である。また、ベース部材１０２から除去された後の積層マンドレル１２２も、二点鎖線で示している。加えて、積層マンドレル１２２から除去された後の複合積層材４００の長手方向セグメント４０１も、二点鎖線で示している。図６２は、積層ステーション１５０を通過している一連の並んだ積層マンドレル１２２を示すとともに、積層マンドレル１２２への複合積層材４００の連続的なレイアップを示す、製造システム１００の側面図である。
【００８７】
図５９〜図６２において、各長手方向セグメント４０１が積層面後方ポジション１３６に到着する際に、長手方向セグメント４０１を順に積層面１２０から除去することができる。一例において、各長手方向セグメント４０１は、積層面後方ポジション１３６に配置されたピックアンドプレースマシン（pick-and-place machine）などのセグメント除去機構（図示せず）によって、除去することができる。あるいは、各長手方向セグメント４０１を積層マンドレル１２２から持ち上げるとともに、後処理を行うための別の場所に任意で移送するように構成された１つ以上のロボット装置又は様々な他の手段のうちの任意の１つを用いて、長手方向セグメント４０１を除去してもよい。さらなる一例において、１人以上の技術者によって、長手方向セグメント４０１を手作業で除去してもよい。積層マンドレル１２２に支持された１つ以上の長手方向セグメント４０１を除去した後、コンベヤーシステム（図示せず）、ロボット装置（図示せず）、自動運転車（図示せず）、手作業による移送、又は他の機構の利用によって、積層マンドレル１２２を積層面ホームポジション１３４に戻し、製造システム１００の最後尾の積層マンドレル１２２の後ろに並べてベース部材１０２に再び載置することができる。
【００８８】
図示しない実施形態において、１つ以上のトリミング装置３１２は、積層面１２０が製造システム１００に沿って複合積層材４００を移動させている間に、横断カット３１４を形成して複合積層材４００を分割するように構成してもよい。これに代えて、トリミング装置３１２が複合積層材４００を横切って移動して横断カット３１４を形成できるように、積層面１２０の移動を一時的に停止してもよい。図示しないが、製造システム１００は、複合積層材４００が長手方向セグメント４０１に分割される前、分割中、又は分割後に、複合積層材４００の側縁をトリミングするように構成された追加のトリミング装置３１２を含んでいてもよい。
【００８９】
複合積層材４００のレイアップ中、及び／又は、複合積層材の切断及び／又はトリミング中は、任意の構成として積層マンドレル１２２の外面に形成された複数の開口１４４（図６）に流体的に接続された真空圧力源１４６（図６２）によって生成される真空圧を用いて、複合積層材４００を積層マンドレル１２２に固定することができる。上述したように、積層ヘッド１５２によってレイアップ材料２２８を吐出する前に、剥離プライ（図示せず）を積層マンドレル１２２に配置してもよい。真空圧により、剥離プライが積層マンドレル１２２に固定され、レイアップ材料２２８は、積層マンドレル１２２への吐出中及び／又は複合積層材４００の切断又はトリミング中にレイアップ材料２２８がずれるのを防止するために、剥離プライに接着する程度の粘着性を有するものとすればよい。これに代えて、剥離プライは用いずに、積層マンドレルに吐出されるレイアップ材料の第１層に真空圧を直接付与してもよい。
【００９０】
図６３〜図６６を参照すると、複合積層材４００の連続積層用に構成された製造システム１００のさらなる例が示されている。当該製造システム１００は、並んで静止状態にあるように配置されて積層ステーション１５０を構成する一連の積層ヘッド１５２を有する。この一連の積層ヘッド中の各積層ヘッド１５２は、吐出方向２０４（図７）に沿ってレイアップ材料２２８を吐出するように構成されている。製造システム１００は、積層ステーション１５０の下で、吐出方向２０４に概ね沿った方向に移動可能な外面を有する積層ベルト１２４を含む。積層ヘッド１５２は、積層ベルト１２４の外面が積層ステーション１５０を通過する際に、積層ベルト１２４の外面又は先に配置されたレイアップ材料２２８の上に、レイアップ材料２２８を順に配置することにより、所望のプライ積層配列で配置された複合材プライの積層体を有する複合積層材４００を形成するように構成されており、プライ積層配列は、積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２の相対位置によって決まる。
【００９１】
製造システム１００は、積層ステーション１５０の下流側に位置するとともに、複合積層材４００に横断カット３１４を定期的に形成することにより、複合積層材４００を長手方向セグメント４０１に分割するように構成された１つ以上のトリミング装置３１２をさらに含む。図６３は、移動中の積層ベルト１２４にレイアップ材料２２８を吐出する前の製造システム１００の上面図である。いくつかの例において、積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２のうちの１つは、積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２がレイアップ材料２２８を吐出する前に、積層ベルト１２４の外面に剥離プライの保護層を吐出するように構成されていてもよい。積層マンドレル１２２の上述した任意の構成と同様に、積層ベルト１２４は、積層ベルト１２４の外面と、積層ヘッド１５２によって吐出されたレイアップ材料２２８との間に真空力を形成するために、真空圧力源１４６（図６６）に流体的に接続された複数の開口１４４（図６）を含んでもよい。真空力により剥離プライが積層ベルト１２４に固定され、レイアップ材料２２８が、剥離プライに接着することにより、複合積層材４００のレイアップ、トリミング、及び／又は切断中に、積層ベルト１２４に対して複合積層材４００がずれることが防止される。
【００９２】
図６４は、積層ステーション１５０内における複合積層材４００の連続的なレイアップ、及び、積層ステーション１５０を出た後の複合積層材４００の一部を示す、製造システム１００の上面図である。また、複合積層材４００に横断カット３１４を形成して、複合積層材４００を並んだ長手方向セグメント４０１に分割するトリミング装置３１２も示されている。図５９〜図６２に示した製造システム１００の実施形態に関して上述したように、図６３〜図６６の製造システム１００の１つ以上のトリミング装置３１２は、積層ベルト１２４の移動が一時的に停止されている間に複合積層材４００を横断方向に切断し、その後、積層ベルト１２４の移動が再開されるように構成することができる。これに代えて、上述したように、１つ以上のトリミング装置３１２は、積層ベルトが移動し続けている間に横断カット３１４を形成するように構成することもできる。製造システム１００は、横断カット３１４を形成することに加えて、複合積層材４００の側縁又は他の部分のトリミングなどの複合積層材４００のトリミングを行うように構成された、１つ以上のトリミング装置３１２を含んでもよい。
【００９３】
図６５は、トリミング装置３１２によって複合積層材４００に形成され、複合積層材４００を長手方向セグメント４０１に分割する横断カット３１４の位置を示す、製造システム１００の上面図である。また、積層ベルト１２４から除去された後の長手方向セグメント４０１も、二点鎖線で示している。各長手方向セグメント４０１は、ロボット装置（図示せず）、コンベヤーシステム（図示せず）、手作業、または他の様々な手段のうちの任意の１つによって、除去することができる。図６６は、積層ベルト１２４への複合積層材４００の連続的なレイアップを示す、製造システム１００の側面図である。
【００９４】
図５９〜図６６の積層ステーション１５０は、レイアップ材料２２８の吐出中にユニットとして垂直方向に移動可能な積層ヘッド１５２によって構成されているが、製造システム１００の実施形態のうちのいずれも、図２９〜図３３に示すとともに上述したものと同様の、垂直移動可能及び／又は取り外し可能なヘッドモジュール１７０として構成された積層ヘッド１５２を含むことができる。これに代えて又は加えて、図５９〜図６６の製造システム１００の構成のうちのいずれも、上述且つ／又は図１４、図１６〜図２１に図示した、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上を回転させる機能を有していてもよく、これによれば、積層ヘッド１５２、ヘッドモジュール１７０の迅速な交換、及び／又は材料ロール２２４の迅速な交換や、複合積層材４００の積層を中断せずに積層ヘッド１５２又はヘッドモジュール１７０を整備することが可能となる。移動中の一連の並んだ積層マンドレル１２２又は積層ベルト１２４に複合積層材４００を連続してレイアップできることは、製造システム１００の処理能力を最大にできるという利点がある。
【００９５】
図６７を参照すると、複合積層材４００を製造する方法５００に含まれる動作のフローチャートが示されている。工程５０２は、並んで静止状態にあるように配置されて、積層ステーション１５０（例えば図１〜図６）を構成する複数の積層ヘッド１５２から、吐出方向２０４に沿ってレイアップ材料２２８を吐出することを含む。上述したように、各積層ヘッド１５２は、裏打ち処理材料２２６の材料ロール２２４を支持するように構成された少なくとも１つの材料供給ドラム２２２と、材料供給ドラム２２２から裏打ち処理材料２２６を受け取って、レイアップ材料２２８から裏打ち層２３０を分離させるように構成された少なくとも１つの材料吐出機構２６０と、レイアップ材料２２８から分離された後の裏打ち層２３０を巻き取るように構成された少なくとも１つの裏打ち層回収ドラム３００とを含むヘッド部品２２０を有する。積層ステーション１５０内の１つ以上の積層ヘッド１５２（例えば図１〜図７）は、例えば、単一の進行方向（例えば第１進行方向１２８又は第２進行方向１３０のいずれか）に沿って移動する積層面１２０に、レイアップ材料２２８を吐出するように構成されている。あるいは、積層ステーション１５０内の１つ以上の積層ヘッド１５２は、後述するように、第１進行方向１２８に沿って移動する積層面１２０及び第２進行方向１３０に沿って移動する積層面の両方にレイアップ材料２２８を吐出することができる、双方向レイアップ機能を有していてもよい。
【００９６】
方法５００の工程５０４は、積層ステーション１５０の下で、積層ヘッド１５２の吐出方向２０４（図７）に沿った方向に、積層面１２０を移動させることを含む。積層面１２０を、積層面ホームポジション１３４と積層面後方ポジション１３６との間で、移動させる。上述したように、積層面１２０は、図に示したような直線方向に沿って移動させることができる。あるいは、図示しない実施形態において、積層面１２０は、弧状などの非直線方向に沿って移動させてもよい。積層ヘッド１５２は、其々、直線形状（例えばまっすぐな形状）又は非直線形状（例えば弧状）を有する複合積層材４００をレイアップするため、積層面１２０の移動の直線方向又は非直線方向に対応するよう配置することができる。
【００９７】
積層ステーション１５０の下で積層面１２０を移動させる工程５０４は、例えば、１つ以上の剛性の積層マンドレル１２２（例えば図１〜図４）を、少なくとも１つの方向（例えば第１進行方向１２８及び／又は第２進行方向１３０）に沿って、積層ヘッド１５２の下で並進移動させ、この間に、１つ以上の積層マンドレル１２２の外面、及び／又は、積層マンドレル１２２に先に配置されているレイアップ材料２２８の上に、レイアップ材料２２８を配置することを含む。上述したように、一実施形態において、当該方法は、例えば、互いに間隔をあけて並んだ、あるいは、互いに接触して並んだ一連の積層マンドレル１２２（図５９〜図６２）を、少なくとも１つの方向に沿って移動させることを含む。例えば、一連の積層マンドレル１２２は、数インチまでの間隔を設けて並べて接続されており、積層ステーション１５０を連続して通過する一連の積層マンドレル１２２の各々に、複合積層材４００をレイアップしてもよい。
【００９８】
代替の実施形態において、積層ステーション１５０の下で積層面１２０を移動させる工程５０４は、例えば、連続するループ状の積層ベルト１２４（図５）を積層ヘッド１５２の下で移動させ、この間に、積層ベルト１２４の外面、及び／又は、積層ベルト１２４の外面に先に配置されているレイアップ材料２２８の上にレイアップ材料２２８を配置することを含む。いくつかの例において、積層面１２０（例えば積層マンドレル１２２）が、複合積層材４００をレイアップするために積層ステーション１５０を通過する前に、積層面ステージングポジション１３２（例えば図４１、図４５、図５１、図５５）から積層面ホームポジション１３４に移動可能であるように、製造システム１００を構成してもよい。積層マンドレル１２２を積層面ステージングポジション１３２に配置しておくことによって、先に積層面ホームポジション１３４にあった積層マンドレル１２２への複合積層材４００のレイアップが完了した後に、積層マンドレル１２２を迅速に積層面ホームポジション１３４に移動させて、新たな複合積層材４００のレイアップを開始することができる。
【００９９】
少なくとも１つの方向に沿って、積層ヘッド１５２の下で、１つ以上の積層マンドレル１２２を並進移動させることは、例えば、当該１つ以上の積層マンドレル１２２が、積層ステーション１５０を２回通過することを含む。例えば、図４１〜図４４及び図４５〜図４８に示すように、当該方法は、積層マンドレル１２２を、第１進行方向１２８に沿って、積層面ホームポジション１３４から積層ステーション１５０を通過して積層面後方ポジション１３６まで並進移動させた後、当該積層マンドレル１２２を、第２進行方向１３０に沿って、積層面後方ポジション１３６から積層ステーション１５０を通って積層面ホームポジション１３４に戻るよう並進移動させ、第１進行方向１２８及び／又は第２進行方向に沿った積層マンドレルの並進移動中に、積層面１２０にレイアップ材料２２８を配置することを含む。図４１〜４４に示した実施形態では、積層マンドレル１２２が第１進行方向１２８に沿って積層面ホームポジション１３４から積層面後方ポジション１３６に移動する際には、複合積層材４００がレイアップ及びトリミングされ、積層マンドレル１２２が、第２進行方向１３０に沿って、積層面後方ポジション１３６から積層ステーション１５０を通って積層面ホームポジション１３４まで戻る際には、レイアップ及びトリミングは行われない。
【０１００】
図４５〜図４８に示した実施形態では、レイアップやトリミングを行うことなく、積層マンドレル１２２が第１進行方向１２８に沿って積層ステーション１５０を通過し、その後、積層マンドレル１２２が、第２進行方向１３０に沿って、積層面後方ポジション１３６から積層面ホームポジション１３４に移動する際には、複合積層材４００がレイアップ及びトリミングされる。図示しないさらなる実施形態において、例えば、積層マンドレル１２２が第１進行方向１２８に沿って積層ステーション１５０を通過する際に、複合積層材４００がレイアップされ、積層マンドレル１２２が、第２進行方向１３０に沿って、積層ステーション１５０を通って戻る際に、追加のレイアップ材料２２８が複合積層材４００に配置される。
【０１０１】
本方法のさらなる実施形態において、積層マンドレル１２２を、少なくとも１つの方向に沿って、積層ヘッド１５２の下で並進移動させることは、例えば、１つ以上の積層マンドレル１２２が、積層ステーション１５０を１回通過することを含む。例えば、図５１〜図５４に示すように、当該方法は、１つ以上の積層マンドレル１２２を、第１進行方向１２８に沿って、積層面ホームポジション１３４から積層ステーション１５０を通過して積層面後方ポジション１３６に並進移動させて、積層ステーション１５０を通る並進移動の際に積層面１２０にレイアップ材料２２８を配置した後、当該１つ以上の積層マンドレル１２２を、積層ステーション１５０を迂回して、積層面後方ポジション１３６から積層面ホームポジション１３４まで並進移動させることを含む。図５１〜図５４において、複合積層材４００のトリミングは、例えば、１つ以上の積層マンドレル１２２が、第１進行方向１２８に沿って積層面後方ポジション１３６に向かって移動し、積層ステーション１５０を出る際に、行われる。
【０１０２】
図５５〜図５８に示した実施形態では、積層マンドレル１２２を、積層ステーション１５０を迂回させて、積層面ホームポジション１３４から積層面後方ポジション１３６に移動させた後、積層マンドレル１２２を、第２進行方向１３０に沿って、積層面後方ポジション１３６から積層ステーション１５０を通過して積層面ホームポジション１３４に並進移動させて、積層ステーション１５０を通る並進移動の際に、積層面１２０にレイアップ材料２２８を配置する。図５５〜図５８において、複合積層材４００のトリミングは、例えば、積層マンドレル１２２が、第２進行方向１３０に沿って積層面ホームポジション１３４に向かって移動し、積層ステーション１５０を出る際に、行われる。積層ステーション１５０の両端の各々にトリミングステーション３１０を有する本開示の製造システム１００の任意の実施形態では、トリミング装置３１２は、例えば、複合積層材４００が第１進行方向１２８に移動し、積層ステーション１５０を出る際に、複合積層材４００をトリミングするとともに、複合積層材４００が方向を逆転させて、第２進行方向１３０に移動し、積層ステーション１５０を通過して出た後に、複合積層材４００の２回目のトリミングを行うように、構成される。
【０１０３】
方法５００の工程５０６は、積層面１２０が積層ステーション１５０を通過する際に、積層ヘッド１５２のうちの任意の１つ以上から、積層面１２０又は先に配置されたレイアップ材料２２８の上にレイアップ材料２２８を順に配置することにより、所望のプライ積層配列４１０で配置されたプライ４０２の積層体を有する複合積層材４００を形成することを含む。図８〜図９に関して上述したように、積層ヘッド１５２の配置は、プライ積層配列４１０に従って順にレイアップ材料２２８が配置されるよう、なされる。この点に関し、一連の積層ヘッド１５２の其々には、製造しようとする複合積層材４００のプライ積層配列４１０に対応する材料構成４０６（図８）を有するレイアップ材料２２８が、割り当てられて装着されている。図８〜図９に示したように、複合積層材４００のプライ積層配列４１０は、積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２の相対位置によって決まる。ただし、複合積層材４００の全長のうちの少なくとも一部の長さに関しては、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上を停止（すなわちレイアップ材料２２８を吐出しない）状態として、複合積層材４００を形成することができる。
【０１０４】
この点に関し、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上からレイアップ材料２２８を順に配置する工程５０６は、例えば、積層ステーション１５０内の他の積層ヘッド１５２のうちの１つ以上によるレイアップ材料２２８の配置を継続しつつ、積層ヘッド１５２のうちの任意の１つによるレイアップ材料２２８の配置を、独立して開始、独立して停止、且つ／又は、独立して再開することを含む。例えば、図１１に示した例では、残りの積層ヘッド１５２がレイアップ材料２２８を連続的に配置している間に、ヘッド番号２（図８）は、レイアップ材料２２８の配置を一時的に停止し、その後に再開しており、これにより、複合積層材４００のプライ２に間隙４０４が形成され（例えば部分プライ）、その結果、積層材の厚みが、複合積層材４００の長さに沿って変化する又は一定でない状態となっている。図示しないさらなる実施形態において、積層ヘッド１５２のうちの任意の１つ以上は、レイアップ材料２２８の吐出の開始を意図的に遅らせて、残りの積層ヘッド１５２がレイアップ材料２２８の吐出を開始した後に、開始してもよい。例えば、複合積層材４００をレイアップする際に、ヘッド番号１は、積層面１２０へのレイアップ材料２２８の吐出開始を当初、一時的に遅らせる一方、残りの積層ヘッド１５２（例えばヘッド番号２〜１０）は、積層ステーション１５０を通過する積層面１２０上の共通の位置に、レイアップ材料２２８を吐出し始めてもよい。図示しないさらなる実施形態において、複合積層材４００のレイアップ時間中ずっと、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上を停止してレイアップ材料２２８を吐出しない状態することによって複合積層材４００をレイアップしてもよく、この結果、全部で５個のプライを含む図１３の複合積層材４００のように、プライ４０２の数が低減した複合積層材４００が得られる。
【０１０５】
図１２〜図１３を参照して簡単に説明すると、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上からレイアップ材料２２８を順に配置する工程５０６は、積層ヘッド１５２のうちの少なくとも１つから、積層ステーション１５０内の他の積層ヘッド１５２のうちの少なくとも１つによって吐出される材料の幅とは異なる材料幅４０８のレイアップ材料２２８を配置することを含むことができる。上述したように、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上に、他の積層ヘッド１５２に装着されたレイアップ材料２２８とは異なる材料幅のレイアップ材料２２８を含む材料ロール２２４を、装着することができる。例えば、１つ以上の積層ヘッド１５２に装着されるレイアップ材料２２８は、他の積層ヘッド１５２の材料幅４０８より狭い材料幅４０８を有する、事前に切っておいたプリプレグテープであってもよい。図１２〜図１３の例では、一連の積層ヘッド１５２に装着されているレイアップ材料２２８の材料幅４０８は、複合積層材４００の側縁４１４が傾斜側縁４１４である未硬化複合積層材４００を積層ヘッド１５２がレイアップするように、構成されている。積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２は、例えば、積層ヘッド１５２によって吐出されたレイアップ材料２２８の中心線（図示せず）が一致するように互いに位置合わせされており、この結果、複合積層材４００は、垂直軸（図示せず）に対して対称な横断面を有する。ただし、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上が、他の積層ヘッド１５２から横方向に位置ずれしていることにより、当該積層ヘッド１５２から吐出されたレイアップ材料２２８の中心線が、他の積層ヘッド１５２によって吐出されたレイアップ材料２２８の中心線から横方向にずれて、非対称の横断面を有する複合積層材４００が得られる構成であってもよい。
【０１０６】
いくつかの例において、完成した複合積層材４００を横断面で見た際に、側縁４１４が所望の傾斜角４１６で形成されるように、積層ヘッド１５２に装着されるレイアップ材料２２８の材料幅４０８を選択してもよい。例えば、図１２において、１０個のプライ４０２を含む複合積層材４００の材料幅４０８は、複合積層材４００の側縁４１４の各々が約２０度の傾斜角４１６で形成されるようになっている。図１３は、複合積層材４００がプライを５個だけ含み、この結果、約１０度の傾斜角４１６が各側縁４１４に形成されている例を示している。図示しない実施形態において、複合積層材４００を横断面で見た際に、側縁４１４が非直線形状を有するように、積層ヘッド１５２に装着されるレイアップ材料２２８の材料幅４０８を選択してもよい。
【０１０７】
方法５００の工程５０８は、１つ以上のトリミング装置３１２を用いて、複合積層材４００をトリミングすることを含む。上述したように、製造システム１００は、例えば、少なくとも１つのトリミングステーション３１０を構成する１つ以上のトリミング装置３１２を含む。例えば、図１〜図２は、積層ステーション１５０の両端の各々にトリミングステーション３１０を有する製造システム１００を示している。複合積層材４００をトリミングすることは、例えば、複合積層材４００の少なくとも１つの側縁４１４をトリミングすることを含む。図４２に示すように、積層ステーション１５０から積層面後方ポジション１３６への積層面１２０の移動中にトリミングを行うこともできるし、図４７に示すように、積層ステーション１５０から積層面ホームポジション１３４への積層面１２０の移動中にトリミングを行うこともできる。複合積層材４００をトリミングする工程５０８は、例えば、１つ以上の超音波ナイフ、レーザー装置、機械式カッターブレード、又は他の様々な切断機構のうちの任意の１つを用いて、複合積層材４００をトリミングすることを含む。トリミング装置３１２は、積層面１２０に対して直角でない向きの傾斜カットとして、あるいは、積層面１２０に対して直角の垂直カットとして、複合積層材４００の少なくとも１つの側縁４１４を切断するように構成することができる。ただし、上述したように、トリミング装置３１２は、様々な幾何学的特徴のうちの任意の１つを複合積層材４００に形成するように動作させることができ、複合積層材４００の側縁４１４に傾斜カット又は垂直カットを形成することに限定されない。
【０１０８】
複合積層材４００のレイアップ及びトリミングが完了した後に、当該方法は、例えば、図４４及び図４８に示すように、積層マンドレル１２２を積層面ホームポジション１３４から積層面除去ポジション１３８に移動させることを含む。積層マンドレル１２２を積層面除去ポジション１３８に移動させることにより、別の積層マンドレル１２２を積層面ホームポジション１３４に移動させて、別の複合積層材４００をレイアップ及びトリミングすることができ、この間に、完成したばかりの複合積層材４００には、積層面除去ポジション１３８において、さらなる処理又は除去を行うことができる。図４９を参照して簡単に説明すると、いくつかの例において、当該方法は、少なくとも２つの積層マンドレル１２２を、積層面ステージングポジション１３２、積層面ホームポジション１３４、及び、積層面除去ポジション１３８の間で、面内方向において横方向に移動させることを含む。
【０１０９】
代替の実施形態において、図５０は、積層面ホームポジション１３４と積層面除去ポジション１３８との間における２つの積層マンドレル１２２の面外移動を示している。少なくとも２つの積層マンドレル１２２を使用することによって、残りの積層マンドレル１２２が積層面除去ポジション１３８で処理されている間に、少なくとも１つの積層マンドレル１２２を、積層ステーション１５０を通過させることにより、複合積層材４００をレイアップすることができる。上述したように、積層面除去ポジション１３８で積層マンドレル１２２を処理することは、例えば、完成したばかりの複合積層材４００を積層マンドレル１２２から除去すること、及び／又は、別の場所（図示せず）での複合積層材４００のさらなる処理（例えば、二次的なトリミング、デバルク、成形、及び／又は硬化）に必要な材料及び／又は部品を、複合積層材４００に事前配備することを含む。
【０１１０】
図１６〜図２８を参照すると、当該方法は、例えば、使用済み材料ロール２２４の交換、ヘッド部品２２０の整備、又は他の目的での材料ロールの保守を行うことができるように、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上を材料再装着位置２０８に（例えば自動的に）移動させることを含む。積層ヘッド１５２は、複合積層材４００のレイアップ前、レイアップ中、又はレイアップ後の任意の時点において、材料補充又は整備を行うために、再装着位置２０８に移動させることができる。例えば、後述するように、積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２のうちの１つ以上を、材料再装着位置２０８に移動させて、当該積層ヘッドの一方側のヘッド部品２２０の保守を行えるようにし、この間、材料配置位置２０６にある当該積層ヘッド１５２の反対側は、積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２とともに、レイアップ材料２２８を吐出することができる。上述したように、いくつかの例において、積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２（例えば図６）のうちの１つ以上は、第１サイド１５８及び第２サイド１６０を含む、横方向に対向する側部を有する。第１サイド１５８は、例えば、ヘッド部品２２０の第１積層アセンブリ２００を有し、第２サイド１６０は、例えば、ヘッド部品２２０の第２積層アセンブリ２０２を有する。上述したように、第１サイド１５８のヘッド部品２２０及び第２サイド１６０のヘッド部品２２０は、取り付けフレーム１５４に取り付けることができる。
【０１１１】
図１６〜図１９を参照すると、当該方法は、例えば、積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２の吐出方向２０４に沿う材料配置位置２０６に、第２サイド１６０を移動させることを含む。材料配置位置２０６において、第２サイド１６０は、積層面１２０又は先に配置されたレイアップ材料２２８の上に、レイアップ材料２２８を吐出することができる。第２サイド１６０を材料配置位置２０６に移動させることにより、第１サイド１５８が材料再装着位置２０８に移動し、これにより、第１サイド１５８の材料供給ドラム２２２の材料ロール２２４を交換すること、及び／又は、第１サイド１５８の整備を行うことが可能になる。積層ヘッド１５２の第２サイド１６０を材料配置位置２０６に移動させることに代えて、当該方法は、積層ヘッド１５２の第１サイド１５８を、積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２の吐出方向２０４に沿う材料配置位置２０６に移動させること、及び、第２サイド１６０の材料ロール２２４を交換したり、第２サイド１６０の整備を行ったりするために、第２サイド１６０を材料再装着位置２０８に移動させることを含むことができる。
【０１１２】
さらに図１６〜図１９を参照すると、第１サイド１５８又は第２サイド１６０を材料配置位置２０６に移動させ、この間に、第１サイド１５８又は第２サイド１６０のうちの残りの一方を材料再装着位置２０８に移動させる工程は、例えば、垂直軸１７４を中心として積層ヘッド１５２を独立して１８０度回転させることにより、第１サイド１５８又は第２サイド１６０を材料配置位置２０６に配置すると同時に、第１サイド１５８又は第２サイド１６０の残りの一方を材料再装着位置２０８に配置することを含む。例えば、図１７は、垂直軸１７４（図１４）を中心とした積層ヘッド１５２の回転を示している。互いに比較的近接して配置された積層ヘッド１５２の場合、積層ヘッド１５２を回転させるための空間を確保するために、積層ヘッド１５２を、積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように、横方向に並進移動させることが必要な場合がある。この点に関し、積層ヘッド１５２を、残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように水平方向及び／又は垂直方向に並進移動させて、積層ヘッド１５２を回転させるための空間を確保することができる。ただし、他の例において、積層ステーション１５０内の積層ヘッド１５２は、残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように積層ヘッド１５２を水平方向又は垂直方向に並進移動させなくとも、各積層ヘッド１５２を、隣接する積層ヘッド１５２と接触することなく垂直軸１７４を中心として１８０度回転させることができる距離をあけて、互いに離間配置してもよい。
【０１１３】
図１６は、図１７に示すように積層ヘッド１５２のうちの１つを１８０度回転させる前に、当該積層ヘッド１５２を、残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように横方向に並進移動させている状態を示している。一実施形態において、積層ヘッド１５２は、図１４に示すように、積層ヘッド１５２を支持している横桁１０８に沿って、横方向に並進移動させることができる。図１８は、回転させられた後に、積層ヘッド１５２が横方向に並進移動されて、積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２との整列状態に戻っている状態を示している。積層ヘッド１５２を回転させるための空間を確保するために積層ヘッド１５２を横方向に並進移動させることの代替例として、図２０〜図２１は、積層ヘッド１５２を、残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように垂直方向に上昇させて、積層ヘッド１５２を回転させるための空間を確保し、その後、積層ヘッド１５２を垂直方向に下降させて、残りの積層ヘッド１５２との整列状態に戻す実施形態を示している。図示の例では、例えば、横桁１０８を支持している一対の支柱１０６に沿って、横桁１０８が垂直方向に並進移動される。
【０１１４】
図２２〜図２８を参照すると、さらなる実施形態において、積層ヘッド１５２の第１サイド１５８又は第２サイド１６０を材料配置位置２０６に移動させ、この間に、第１サイド１５８又は第２サイド１６０のうちの残りの一方を、材料再装着位置２０８に移動させる工程は、例えば、一連の積層ヘッド１５２に平行に配置された水平シャフト１７６を中心として、積層ヘッド１５２を１８０度回転させることを含む。上述したように、積層ヘッド１５２は、例えば、両端が一対のシャフト支持部材１７８によって支持された水平シャフト１７６に、一連となって取り付けられる。製造システム１００は、材料ロール２２４の交換又はヘッド部品２２０の整備を行うべく、第１サイド１５８又は第２サイド１６０を材料再装着位置２０８に位置させるために、積層ヘッド１５２のうちの任意の１つ以上を独立して回転させるための、コントローラ１１０によって制御される１つ以上のモータ（図示せず）を含んでいてもよい。本明細書に開示の実施形態のいずれにおいても、積層ヘッド１５２を回転させて、第１サイド１５８又は第２サイド１６０を材料再装着位置２０８に配置することにより、材料再装着位置２０８にある側のヘッド部品２２０に対する物理的なアクセスを改善することができる。
【０１１５】
図２９〜図３３を参照すると、当該方法のいくつかの例は、積層ヘッド１５２の第１サイド１５８及び／又は第２サイド１６０のヘッドモジュール１７０を交換することを含む。図２９の例では、積層ヘッド１５２は、第１サイド１５８に取り外し可能に接続されたヘッドモジュール１７０、及び、第２サイド１６０に取り外し可能に接続されたヘッドモジュール１７０を有する取り付けフレーム１５４を含む。上述したように、各ヘッドモジュール１７０は、フレーム接続要素１７２（例えばプレート又はフレーム）を含み、当該接続要素に、ヘッド部品２２０を取り付けることができる。そのような構成において、当該方法は、例えば、取り付けフレーム１５４の第１サイド１５８又は第２サイド１６０のうちの一方において、材料ロール２２４の補充又はヘッドモジュール１７０の取り外し及び交換を行い、この間に、取り付けフレーム１５４の第１サイド１５８又は第２サイド１６０のうちの残りの一方のヘッドモジュール１７０からレイアップ材料２２８を吐出することをさらに含む。例えば、上述し且つ図３０〜図３３に示したように、第１サイド１５８又は第２サイド１６０のいずれかを材料配置位置２０６に配置すると同時に、第１サイド１５８又は第２サイド１６０のうちの残りの一方を材料再装着位置２０８に配置する手段として、垂直軸１７４（図７）を中心として積層ヘッド１５２を１８０度回転させてもよい。
【０１１６】
図３０は、１つの積層ヘッド１５２を、積層ステーション１５０内の残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように水平方向に並進移動させている状態を示している。図３１は、垂直軸１７４を中心とした積層ヘッド１５２の１８０度の回転を示している。図３２は、図３３に示すように積層ヘッド１５２を水平方向に並進移動させて残りの積層ヘッド１５２との整列状態に戻す前の、積層ヘッド１５２の取り付けフレーム１５４からのヘッドモジュール１７０の取り外し、及び、取り付けフレーム１５４への交換用ヘッドモジュール１７０の取り付けを示している。材料再装着位置２０８にあるヘッドモジュール１７０は、一連の積層ヘッド１５２とは反対側を向いており、これにより、例えば材料ロール２２４を使い終わった際に、ヘッドモジュール１７０を取り外すために物理的にアクセスすることが可能となり、ヘッド部品２２０の整備を行ったり、現在のヘッドモジュール１７０を、別の種類のレイアップ材料２２８を吐出するように構成されたヘッドモジュール１７０と交換したりすることができる。ヘッドモジュール１７０の交換は、手作業で行ってもよいし、後述し且つ図４０に示すように、ヘッドモジュール１７０の交換を、再装着システム４５０などによって、自動で行ってもよい。
【０１１７】
図２９を参照すると、いくつかの例において、取り付けフレーム１５４の一方側又は両側のヘッドモジュール１７０は、例えば、垂直方向に移動可能である。例えば、積層ヘッド１５２の取り付けフレーム１５４の第１サイド１５８及び第２サイド１６０の各々に設けられたヘッドモジュール１７０は、其々が垂直方向に移動可能に、取り付けフレーム１５４に取り付けられている。図示の例では、各ヘッドモジュール１７０のフレーム接続要素１７２は、取り付けフレーム１５４の両側の各々に含まれる垂直溝１８２内で垂直方向に摺動可能に構成された垂直部材１８０を有する。このような構成では、当該方法は、例えば、第１サイド１５８及び／又は第２サイド１６０のヘッドモジュール１７０が、レイアップ材料２２８の吐出の開始及び停止に対応して、垂直方向に移動できるようにすること、及び、第１サイド１５８又は第２サイド１６０の残りの一方のヘッドモジュール１７０の垂直移動を防止して当該ヘッドモジュール１７０の保守を可能にすることを含む。図２９の例では、第２サイド１６０のヘッドモジュール１７０は、上方位置１８４にある一方、第１サイド１５８のヘッドモジュール１７０は、第１サイド１５８のヘッドモジュール１７０からのレイアップ材料２２８の吐出の開始及び停止に対応して、垂直方向に移動可能である。
【０１１８】
上述したように、材料再装着位置２０８のヘッドモジュール１７０は、上方位置１８４にロックすることができ、これによれば、任意のヘッド部品２２０の移動を防止して、技術者が当該ヘッドモジュール１７０の保守を行うことができる。この点に関し、材料再装着位置２０８のヘッドモジュール１７０を、停止状態又は非給電状態とし、この間、材料配置位置２０６のヘッドモジュール１７０は、起動状態、及び／又はレイアップ材料２２８を吐出可能な状態とすることができる。上述したように、積層ヘッド１５２は、材料再装着位置２０８に回転移動されている側のヘッドモジュール１７０を、自動的に電気的に非接続状態とする（例えば、電力又は制御信号の送信を遮断する）とともに、材料配置位置２０６に回転移動されている側のヘッドモジュール１７０を、自動的に電気的に接続するように、構成することができる。上述したように、材料再装着位置２０８にあるヘッドモジュール１７０の保守を行い、この間、材料配置位置２０６にあるヘッドモジュール１７０を、レイアップ材料２２８の吐出を継続可能な状態とすることは、積層ヘッド１５２の使用を停止した場合に発生する積層ヘッド１５２の中断時間を回避できるという技術的効果をもたらす。この点で、図２９に示した上述の構成は、製造システム１００の中断時間を最小限に抑え、これにより、処理能力を最大にすることができる。また、ヘッドモジュール１７０が取り外し可能であることにより、材料ロール２２４の迅速な補充又は交換、及び／又は、異なる種類のレイアップ材料２２８を吐出するための、異なる構成のヘッド部品２２０を有するヘッドモジュール１７０との迅速な交換に関して、融通性がもたらされる。
【０１１９】
図３４〜図３９を参照すると、いくつかの例において、当該方法は、再装着システム４５０のヘッド搬送機構４５２を用いて、積層ステーション１５０から、積層ヘッド１５２のうちの１つを取り外して交換することを含む。上述したように、再装着システム４５０は、例えば、製造システム１００の長手方向に沿って移動可能なヘッド搬送機構を含む。また、再装着システム４５０は、例えば、図３４〜図３５に示すように、積層ヘッド１５２を保持するように構成された１つ以上のヘッドホルダー４６３を含む。例えば、再装着システム４５０は、交換用積層ヘッド４６６を保持するヘッドホルダー４６３（図３６）を有する再装着ステーション４６０を含む。加えて、例えば、再装着システム４５０は、取り外された積層ヘッド４６８を保持するためのヘッドホルダー４６３を有する保持ステーション４６２を含む。
【０１２０】
図３８に示すように、当該方法は、例えば、ヘッド搬送機構４５２を用いて、一連の積層ヘッド１５２から、積層ヘッド１５２のうちの１つを取り外すことを含む。例えば、図３７〜図３９は、横方向外側に延びるヘッド係合梁４５４を示しており、当該係合梁は、積層ヘッド１５２を、残りの積層ヘッド１５２との整列状態から外れるように、図３９に示すように垂直方向に上昇させるために、積層ヘッド１５２のヘッド接続要素１５６と係合するものである。図３４に示すように、当該方法は、例えば、取り外した積層ヘッド４６８を保持ステーション４６２のヘッドホルダー４６３に移送すること、再装着ステーション４６０のヘッドホルダー４６３から交換用積層ヘッド４６６を取得すること、交換用積層ヘッド４６６を、取り外した積層ヘッド４６８があった位置に移送すること、及び、交換用積層ヘッド４６６を取り外した積層ヘッド４６８に代えて設置すること、を含む。ヘッド搬送機構４５２は、次に、取り外した積層ヘッド４６８を、保持ステーション４６２から再装着ステーション４６０に移送し、そこで、取り外した積層ヘッド４６８に対する保守作業が行われ、これは、例えば、材料供給ドラム２２２の材料ロール２２４の交換、ヘッド部品２２０の整備、又は他の作業を含む。
【０１２１】
図４０を参照すると、上述した一実施形態において、積層ステーション１５０は、例えば、フレーム接続要素１７２（例えばプレート）によって共通の取り付けフレーム１５４に接続された複数のヘッドモジュール１７０を含む。各ヘッドモジュール１７０は、フレーム接続要素１７２を含み、当該接続要素に、ヘッド部品２２０が取り付けられている。各ヘッドモジュール１７０のフレーム接続要素１７２は、取り外し可能に取り付けフレーム１５４に接続されている。当該方法は、例えば、図３４〜図３９に関して上述したのと同様の再装着システム４５０を用いて、ヘッドモジュール１７０のうちの１つ以上を、取り外し及び／又は交換することを含む。例えば、ヘッドモジュール１７０再装着システム４５０のヘッド搬送機構４５２は、ヘッドモジュール１７０のうちの１つのフレーム接続要素１７２と係合して、これを残りのヘッドモジュール１７０との整列状態から外れるように垂直方向に持ち上げ、取り外したヘッドモジュール１７０を保持ステーション４６２に移送し、再装着ステーション４６０から交換用ヘッドモジュール１７０を取得し、取り外したヘッドモジュール１７０があった位置に、交換用ヘッドモジュール１７０を移送し、交換用ヘッドモジュール１７０を降下させて、積層ステーション１５０の残りのヘッドモジュール１７０と整列させるように、構成することができる。ヘッド搬送機構４５２は、取り外したヘッドモジュール１７０を、保持ステーション４６２から、保守のために、再装着ステーション４６０に移送することができる。積層ヘッド１５２又はヘッドモジュール１７０を自動的に取り外して交換できることは、取り外した積層ヘッド４６８又は取り外したヘッドモジュール１７０の保守作業を行いつつ、複合積層材４００のレイアップを継続して行うことができるという利点がある。
【０１２２】
図５９〜図６６を参照すると、いくつかの例において、積層ヘッド１５２のうちの１つ以上からレイアップ材料２２８を配置する工程５０６は、積層ヘッド１５２から積層面１２０にレイアップ材料２２８を連続的に配置することを含む。例えば、図５９〜図６２において、当該方法は、上述したように、レイアップ材料２２８を一連の並んだ積層マンドレル１２２に連続的に配置して、連続する複合積層材４００を形成することを含む。図６３〜図６６において、当該方法は、例えば、積層ステーション１５０の下で連続的に移動している積層ベルト１２４に、レイアップ材料２２８を連続的に配置することを含む。このような例では、複合積層材４００をトリミングする工程５０８は、例えば、１つ以上のトリミング装置３１２を用いて、複合積層材４００に少なくとも１つの横断カット３１４を形成して、複合積層材４００を、並んだ長手方向セグメント４０１に分割することを含む。上述したように、積層面１２０（例えば、一連の積層マンドレル１２２、積層ベルト１２４）の移動は、トリミング装置３１２が複合積層材を切断できるように一時的に停止させてもよいし、移動中の複合積層材４００を切断するようにトリミング装置３１２を構成してもよい。図５９〜図６６に示した例の場合、当該方法は、例えば、自動化された機構又は装置（図示せず）を用いて、あるいは、手作業で長手方向セグメント４０１を除去することにより、積層面１２０（例えば図５７及び図６１）から長手方向セグメント４０１を順に除去することを、さらに含む。図５９〜図６６に示した例の場合、当該方法は、例えば、各積層マンドレル１２２を、積層面後方ポジション１３６から積層面ホームポジション１３４に戻すことを含み、ここで、各積層マンドレル１２２は、積層ステーション１５０に入る前に、一連の積層マンドレル１２２のうちの最後尾の積層マンドレルの後方に載置される。
【０１２３】
本明細書に開示の製造システム１００の実施形態のうちの任意の１つにおいて、当該方法は、例えば、積層面１２０の外面に形成された複数の開口１４４（図６）に生成された真空圧を用いて、複合積層材４００を積層面１２０に固定することを含む。例えば、上述したように、開口１４４は、真空圧力源１４６（例えば図６２及び図６６）に流体的に接続されており、当該真空圧力源は、積層面１２０（例えば、１つ以上の積層マンドレル１２２、積層ベルト１２４の外面）が積層ステーション１５０を通過する際の、積層ヘッド１５２からのレイアップ材料２２８の、少なくとも吐出前又は吐出中に、コントローラ１１０（図２）の命令により真空圧を生成する。このような真空圧は、少なくとも複合積層材４００のレイアップ中、また、任意で、複合積層材４００のトリミング（例えば図４２、図４７、図５２及び図５７）及び／又は横断カット（図６０及び図６４）の形成中に、直接的又は（例えば剥離プライを介して）間接的に積層面１２０上の所定位置に複合積層材４００を固定することができる。
【０１２４】
また、本開示は、以下に列記の付記に記載の実施例を含む。
【０１２５】
Ａ１．  並んで静止状態にあるように配置されて積層ステーション（１５０）を構成する積層ヘッド（１５２）であって、各々が吐出方向（２０４）に沿ってレイアップ材料（２２８）を吐出するように構成された複数の積層ヘッド（１５２）と、前記積層ステーション（１５０）の下において、積層面ホームポジション（１３４）と積層面後方ポジション（１３６）との間で、前記吐出方向（２０４）に概ね沿った方向に移動可能な積層面（１２０）と、を含む製造システムであって、前記積層ヘッド（１５２）は、前記積層面（１２０）が前記積層ステーション（１５０）を通過する際に、前記積層面（１２０）又は先に配置されたレイアップ材料（２２８）の上にレイアップ材料（２２８）を順に配置することにより、前記積層ステーション（１５０）内の前記積層ヘッド（１５２）の相対位置によって決まる所望のプライ積層配列で配置された複合材プライ（４０２）の積層体を有する複合積層材（４００）を形成するように構成されており、前記積層ステーション（１５０）の両端のうちの少なくとも１つに近接して配置され、前記複合積層材（４００）をトリミングするように構成された１つ以上のトリミング装置（３１２）をさらに含み、前記トリミングは、前記積層ステーション（１５０）から前記積層面ホームポジション（１３４）への前記積層面（１２０）の移動中、及び、前記積層ステーション（１５０）から前記積層面後方ポジション（１３６）への前記積層面（１２０）の移動中のうちの少なくとも一方において行われる、製造システム（１００）。
【０１２６】
Ａ２．  前記トリミング装置（３１２）のうちの少なくとも１つは、超音波ナイフ、レーザー装置、及び、機械式カッターブレードのうちの少なくとも１つとして構成される、Ａ１に記載の製造システム（１００）。
【０１２７】
Ａ３．  前記積層面（１２０）は、前記積層ヘッド（１５２）の下で移動可能な少なくとも１つの連続するループ状の積層ベルト（１２４）の外面、及び、前記積層ヘッド（１５２）の下で並進移動可能な少なくとも１つの剛性の積層マンドレル（１２２）の外面のうちの１つを含む、Ａ１又はＡ２に記載の製造システム（１００）。
【０１２８】
Ａ４．  前記積層ヘッド（１５２）は、前記積層面（１２０）の前記外面にレイアップ材料（２２８）を連続的に吐出するように構成されており、前記１つ以上のトリミング装置（３１２）は、前記複合積層材（４００）を、横断方向に沿って定期的に切断することにより、前記複合積層材（４００）を、並んだ長手方向セグメント（４０１）に分割するように構成されている、Ａ３に記載の製造システム（１００）。
【０１２９】
Ａ５．  真空圧力源（１４６）をさらに含み、前記積層面（１２０）は、前記真空圧力源（１４６）に流体的に接続された複数の開口（１４４）を有し、前記真空圧力源（１４６）は、少なくとも、前記外面又は前記外面に先に配置されたレイアップ材料（２２８）の上にレイアップ材料（２２８）を配置する間、前記複合積層材（４００）を前記外面に固定するために、前記外面に真空圧を生成するように構成されている、Ａ３又はＡ４に記載の製造システム（１００）。
【０１３０】
Ａ６．  前記積層ヘッド（１５２）の各々は、第１サイド（１５８）及び第２サイド（１６０）を含む、横方向に対向する側部を有しており、前記側部は各々がヘッド部品（２２０）を有しており、前記積層ヘッド（１５２）のうちの少なくとも１つの前記第１サイド（１５８）は、前記積層面（１２０）にレイアップ材料（２２８）を配置するために、前記吐出方向（２０４）に沿う材料配置位置（２０６）に移動可能であり、この間に、前記積層ヘッド（１５２）の前記第２サイド（１６０）の保守を行うために、前記第２サイド（１６０）は材料再装着位置（２０８）に移動させられ、前記第２サイド（１６０）は、前記積層面（１２０）にレイアップ材料（２２８）を配置するために、前記吐出方向（２０４）に沿う前記材料配置位置（２０６）に移動可能であり、この間に、前記積層ヘッド（１５２）の前記第１サイド（１５８）の保守を行うために、前記第１サイド（１５８）は前記材料再装着位置（２０８）に移動させられる、Ａ１〜Ａ５のいずれか１つに記載の製造システム（１００）。
【０１３１】
Ａ７．  前記積層ヘッド（１５２）の各々は、垂直軸（１７４）を中心として、独立して少なくとも１８０度回転することにより、前記積層ヘッド（１５２）の前記第１サイド（１５８）又は前記第２サイド（１６０）のいずれか一方を前記材料配置位置（２０６）に位置させるとともに、前記第１サイド（１５８）及び第２サイド（１６０）のうちの残りの一方を、前記材料再装着位置（２０８）に位置させるように構成されている、Ａ６に記載の製造システム（１００）。
【０１３２】
Ａ８．  前記積層ヘッド（１５２）のうちの１つ以上は、前記第１サイド（１５８）及び前記第２サイド（１６０）を有する取り付けフレーム（１５４）と、前記取り付けフレーム（１５４）の前記第１サイド（１５８）及び前記第２サイド（１６０）のうちの一方に、前記ヘッド部品（２２０）を取り外し可能に接続するフレーム接続要素（１７２）を有する少なくとも１つのヘッドモジュール（１７０）と、を含み、前記ヘッドモジュール（１７０）は、前記フレーム接続要素（１７２）によって前記取り付けフレーム（１５４）から取り外し可能なことにより、前記ヘッドモジュール（１７０）の交換を可能にする、Ａ６又はＡ７に記載の製造システム（１００）。
【０１３３】
Ａ９．  前記積層ヘッド（１５２）のうちの少なくとも１つは、前記取り付けフレーム（１５４）に取り外し可能に接続されたヘッドモジュール（１７０）を各々が有する前記第１サイド（１５８）及び前記第２サイド（１６０）を含み、各ヘッドモジュール（１７０）は、前記取り付けフレーム（１５４）に対して垂直方向に移動可能であり、前記第１サイド（１５８）における前記ヘッドモジュール（１７０）を上方位置（１８４）にロックすることができ、この間、前記第２サイド（１６０）における前記ヘッドモジュール（１７０）は、レイアップ材料（２２８）を吐出するために垂直方向に移動することができ、前記第２サイド（１６０）における前記ヘッドモジュール（１７０）を上方位置（１８４）にロックすることができ、この間、前記第１サイド（１５８）における前記ヘッドモジュール（１７０）は、レイアップ材料（２２８）を吐出するために垂直方向に移動することができる、Ａ８に記載の製造システム（１００）。
【０１３４】
Ａ１０．  前記複数の積層ヘッド（１５２）に平行に配置された水平シャフト（１７６）をさらに含み、前記積層ヘッド（１５２）の各々は、前記第１サイド（１５８）及び前記第２サイド（１６０）を、前記材料配置位置（２０６）と前記材料再装着位置（２０８）との間で移動させるために、前記水平シャフト（１７６）を中心として少なくとも１８０度回転可能である、Ａ６〜Ａ９のいずれか１つに記載の製造システム（１００）。
【０１３５】
Ａ１１．  ヘッド搬送機構（４５２）及び再装着ステーション（４６０）を有する再装着システム（４５０）をさらに含み、前記ヘッド搬送機構（４５２）は、前記積層ステーション（１５０）から前記積層ヘッド（１５２）のうちの１つを取り外し、交換用積層ヘッド（４６６）を、取り外した積層ヘッド（４６８）に代えて設置し、前記取り外した積層ヘッド（４６８）を前記再装着ステーション（４６０）に移送するように構成されている、Ａ１〜Ａ１０のいずれか１つに記載の製造システム（１００）。
【０１３６】
Ａ１２．  ヘッド搬送機構（４５２）及び再装着ステーション（４６０）を有する再装着システム（４５０）と、少なくとも１つの取り付けフレーム（１５４）とをさらに含み、
前記積層ヘッド（１５２）は、ヘッド部品（２２０）を前記取り付けフレーム（１５４）に取り外し可能に接続するフレーム接続要素（１７２）を各々が含むヘッドモジュール（１７０）として構成されており、前記ヘッドモジュール（１７０）のうちの少なくとも１つは、前記ヘッドモジュール（１７０）の交換が行えるように、前記フレーム接続要素（１７２）によって前記取り付けフレーム（１５４）から取り外し可能であり、前記ヘッド搬送機構（４５２）は、前記ヘッドモジュール（１７０）のうちの選択された１つを前記積層ステーション（１５０）から取り外し、交換用ヘッドモジュール（１７０）を、取り外したヘッドモジュール（１７０）に代えて設置し、前記取り外したヘッドモジュール（１７０）を前記再装着ステーション（４６０）に移送するように構成されている、Ａ１〜Ａ１１のいずれか１つに記載の製造システム（１００）。
【０１３７】
Ａ１３．  前記積層ヘッド（１５２）のうちの１つ以上は、ヘッド部品（２２０）を含み、前記ヘッド部品は、裏打ち層（２３０）によって裏打ちされたレイアップ材料（２２８）を含む裏打ち処理材料（２２６）の材料ロール（２２４）を支持するように構成された少なくとも１つの材料供給ドラム（２２２）と、前記材料供給ドラム（２２２）から前記裏打ち処理材料（２２６）を受け取って、前記レイアップ材料（２２８）から前記裏打ち層（２３０）を分離させるように構成された少なくとも１つの材料吐出機構（２６０）と、前記レイアップ材料（２２８）から分離させた後の前記裏打ち層（２３０）を巻き取るように構成された少なくとも１つの裏打ち層回収ドラム（３００）と、を含む、Ａ１〜Ａ１２のいずれか１つに記載の製造システム（１００）。
【０１３８】
Ｂ１．  並んで静止状態にあるように配置されて積層ステーション（１５０）を構成する一連の積層ヘッド（１５２）であって、前記一連の積層ヘッド中の各積層ヘッド（１５２）が、吐出方向（２０４）に沿ってレイアップ材料（２２８）を吐出するように構成された積層ヘッドと、前記積層ステーション（１５０）の下で、前記吐出方向（２０４）に概ね沿った方向に移動可能な外面を有する積層ベルト（１２４）と、を含む製造システムであって、前記積層ヘッド（１５２）は、前記積層ベルト（１２４）の前記外面が前記積層ステーション（１５０）を通過する際に、前記積層ベルト（１２４）の前記外面又は先に配置されたレイアップ材料（２２８）の上にレイアップ材料（２２８）を順に配置することにより、前記積層ステーション（１５０）内の前記積層ヘッド（１５２）の相対位置によって決まる所望のプライ積層配列で配置された複合材プライ（４０２）の積層体を有する複合積層材（４００）を形成するように構成されており、前記積層ステーション（１５０）の下流側に位置するとともに、前記複合積層材（４００）に定期的に横断カット（３１４）を形成することにより、前記複合積層材（４００）を長手方向セグメント（４０１）に分割するように構成された１つ以上のトリミング装置（３１２）をさらに含む、製造システム（１００）。
【０１３９】
Ｃ１．  複合積層材（４００）を製造する方法であって、並んで静止状態にあるように配置されて積層ステーション（１５０）を構成する一連の積層ヘッド（１５２）のうちの１つ以上から、吐出方向（２０４）に沿ってレイアップ材料（２２８）を吐出し、前記積層ステーション（１５０）の下において、積層面ホームポジション（１３４）と積層面後方ポジション（１３６）との間で、前記吐出方向（２０４）に概ね沿った方向に積層面（１２０）を移動させ、前記積層面（１２０）が前記積層ステーション（１５０）を通過する際に、前記積層面（１２０）又は先に配置されたレイアップ材料（２２８）の上に、前記積層ヘッド（１５２）のうちの１つ以上からレイアップ材料（２２８）を配置することにより、所望のプライ積層配列で配置された複合材プライ（４０２）の積層体を有する複合積層材（４００）を形成し、前記積層ヘッド（１５２）は、前記一連の積層ヘッド（１５２）内において、前記プライ積層配列に従ってレイアップ材料（２２８）を順に配置するように並べられており、１つ以上のトリミング装置（３１２）を用いて、前記複合積層材（４００）のトリミングを行い、前記トリミングは、前記積層ステーション（１５０）から前記積層面ホームポジション（１３４）への前記積層面（１２０）の移動中、及び、前記積層ステーション（１５０）から前記積層面後方ポジション（１３６）への前記積層面（１２０）の移動中のうちの少なくとも一方において行われる、方法。
【０１４０】
Ｃ２．  前記積層ヘッド（１５２）のうちの他の１つ以上によるレイアップ材料（２２８）の配置を継続しつつ、前記積層面（１２０）に沿った任意の位置にある、前記積層ヘッド（１５２）のうちの任意の１つによるレイアップ材料（２２８）の配置を、独立して、開始、停止、又は再開することをさらに含む、Ｃ１に記載の方法。
【０１４１】
Ｃ３．  前記複合積層材（４００）をトリミングする工程は、超音波ナイフ、レーザー装置、又は、機械式カッターブレードのうちの少なくとも１つを用いて、前記複合積層材（４００）をトリミングすることを含む、Ｃ１又はＣ２に記載の方法。
【０１４２】
Ｃ４．  前記積層ステーション（１５０）の下において前記積層面（１２０）を移動させる工程は、前記積層ヘッド（１５２）の下で、少なくとも１つの連続するループ状の積層ベルト（１２４）を移動させ、その間、前記積層ベルト（１２４）の外面、又は、前記積層ベルト（１２４）に先に配置されたレイアップ材料（２２８）の上にレイアップ材料（２２８）を配置することを含む、Ｃ１、Ｃ２、又はＣ３に記載の方法。
【０１４３】
Ｃ５．  前記積層ステーション（１５０）の下において前記積層面（１２０）を移動させる工程、及び、前記積層面（１２０）に前記レイアップ材料（２２８）を配置する工程は、少なくとも１つの積層マンドレル（１２２）を、少なくとも１つの方向に沿って、前記積層ヘッド（１５２）の下で並進移動させ、その間、前記積層マンドレル（１２２）の外面又は前記積層マンドレル（１２２）に先に配置されたレイアップ材料（２２８）の上に、レイアップ材料（２２８）を配置することを含む、Ｃ１〜Ｃ４のいずれか１つに記載の方法。
【０１４４】
Ｃ６．  前記積層ヘッド（１５２）のうちの１つ以上から前記レイアップ材料（２２８）を配置する工程、及び、前記複合積層材（４００）をトリミングする工程は、其々、前記積層ヘッド（１５２）から前記積層面（１２０）に前記レイアップ材料（２２８）を連続的に配置すること、及び、前記１つ以上のトリミング装置（３１２）を用いて、前記複合積層材（４００）に少なくとも１つの横断カット（３１４）を形成することにより、前記複合積層材（４００）を、並んだ長手方向セグメント（４０１）に分割すること、を含む。Ｃ１〜Ｃ５のいずれか１つに記載の方法。
【０１４５】
Ｃ７．  前記積層面（１２０）に形成されるとともに真空圧力源（１４６）に流体的に接続されている複数の開口（１４４）に生成される真空圧を用いて、前記複合積層材（４００）を前記積層面（１２０）に固定することをさらに含む、Ｃ１〜Ｃ６のいずれか１つに記載の方法。
【０１４６】
Ｃ８．  前記積層マンドレル（１２２）を、少なくとも１つの方向に沿って、前記積層ヘッド（１５２）の下で並進移動させることは、前記積層マンドレル（１２２）を、第１進行方向（１２８）に沿って、前記積層面ホームポジション（１３４）から前記積層ステーション（１５０）を通過して前記積層面後方ポジション（１３６）に並進移動させた後、前記積層マンドレル（１２２）を、第２進行方向（１３０）に沿って、前記積層面後方ポジション（１３６）から前記積層ステーション（１５０）を通過して前記積層面ホームポジション（１３４）に戻るよう並進移動させ、前記第１進行方向（１２８）及び前記第２進行方向（１３０）のうちの少なくとも１つに沿った並進移動の際に、前記積層面（１２０）にレイアップ材料（２２８）を配置すること、前記積層マンドレル（１２２）を、前記第１進行方向（１２８）に沿って、前記積層面ホームポジション（１３４）から前記積層ステーション（１５０）を通過して前記積層面後方ポジション（１３６）に並進移動させ、積層ステーション（１５０）を通過する並進移動の際に、前記積層面（１２０）にレイアップ材料（２２８）を配置した後、前記積層マンドレル（１２２）を、前記積層ステーション（１５０）を迂回しつつ、前記積層面後方ポジション（１３６）から前記積層面ホームポジション（１３４）に並進移動させること、及び、前記積層マンドレル（１２２）を、前記積層ステーション（１５０）を迂回しつつ、前記積層面ホームポジション（１３４）から前記積層面後方ポジション（１３６）に並進移動させた後、前記積層マンドレル（１２２）を、前記第２進行方向（１３０）に沿って、前記積層面後方ポジション（１３６）から前記積層ステーション（１５０）を通過して、前記積層面ホームポジション（１３４）に並進移動させ、積層ステーション（１５０）を通過する並進移動中に、前記積層面（１２０）にレイアップ材料（２２８）を配置すること、のうちの１つを含む、Ｃ５に記載の方法。
【０１４７】
Ｃ９．  前記積層ヘッド（１５２）の各々は、第１サイド（１５８）及び第２サイド（１６０）を含む、横方向に対向する側部を有しており、前記側部は各々がヘッド部品（２２０）を有しており、前記方法は、前記積層面（１２０）にレイアップ材料（２２８）を配置するために、前記吐出方向（２０４）に沿う材料配置位置（２０６）に、前記第２サイド（１６０）を移動させ、この間に、前記第１サイド（１５８）の材料ロール（２２４）を交換するために、前記第１サイド（１５８）を材料再装着位置（２０８）に移動させること、及び、前記積層面（１２０）にレイアップ材料（２２８）を配置するために、前記吐出方向（２０４）に沿う前記材料配置位置（２０６）に、前記第１サイド（１５８）を移動させ、この間に、前記第２サイド（１６０）の材料ロール（２２４）を交換するために、前記第２サイド（１６０）を材料再装着位置（２０８）に移動させること、のうちの１つをさらに含む、Ｃ１〜Ｃ８のいずれか１つに記載の方法。
【０１４８】
Ｃ１０．  前記第２サイド（１６０）を前記材料配置位置（２０６）に移動させ、この間に、前記第１サイド（１５８）を前記材料再装着位置（２０８）に移動させること、及び、前記第１サイド（１５８）を前記材料配置位置（２０６）に移動させ、この間に、前記第２サイド（１６０）を前記材料再装着位置（２０８）に移動させることは、前記積層ヘッド（１５２）を、垂直軸（１７４）を中心として、独立して少なくとも１８０度回転させることにより、前記積層ヘッド（１５２）の前記第１サイド（１５８）又は前記第２サイド（１６０）のいずれか一方を前記材料配置位置（２０６）に位置させるとともに、前記第１サイド（１５８）及び第２サイド（１６０）のうちの残りの一方を前記材料再装着位置（２０８）に位置させることを含む、Ｃ９に記載の方法。
【０１４９】
Ｃ１１．  前記積層ヘッド（１５２）のうちの少なくとも１つは、前記第１サイド（１５８）及び前記第２サイド（１６０）を有する取り付けフレーム（１５４）を含むとともに、前記第１サイド（１５８）に接続されたヘッドモジュール（１７０）、及び、前記第２サイド（１６０）に接続されせたヘッドモジュール（１７０）を含み、前記方法は、前記第１サイド（１５８）又は第２サイド（１６０）のうちの一方の前記ヘッドモジュール（１７０）の保守を行い、その間に、前記第１サイド（１５８）又は第２サイド（１６０）のうちの残りの一方の前記ヘッドモジュール（１７０）からレイアップ材料（２２８）を吐出することをさらに含む、Ｃ１０に記載の方法。
【０１５０】
Ｃ１２．  前記第１サイド（１５８）及び前記第２サイド（１６０）の各々における前記ヘッドモジュール（１７０）は、垂直方向に移動可能に、前記取り付けフレーム（１５４）に接続されており、前記方法は、前記第１サイド（１５８）又は第２サイド（１６０）のうちの一方における前記ヘッドモジュール（１７０）を、レイアップ材料（２２８）の吐出の開始及び停止に対応して垂直方向に移動可能とするとともに、前記第１サイド（１５８）又は前記第２サイド（１６０）のうちの残りの一方における前記ヘッドモジュール（１７０）の垂直移動を、当該ヘッドモジュール（１７０）の保守が行えるように、防止することをさらに含む、Ｃ１１に記載の方法。
【０１５１】
Ｃ１３．  前記第２サイド（１６０）を前記材料配置位置（２０６）に移動させ、この間に、前記第１サイド（１５８）を前記材料再装着位置（２０８）に移動させること、及び、前記第１サイド（１５８）を前記材料配置位置（２０６）に移動させ、この間に、前記第２サイド（１６０）を前記材料再装着位置（２０８）に移動させることは、前記一連の積層ヘッド（１５２）に平行に配置された水平シャフト（１７６）を中心として、積層ヘッドを（１５２）を少なくとも１８０度回転させることにより、前記第１サイド（１５８）及び前記第２サイド（１６０）を、前記材料配置位置（２０６）と前記材料再装着位置（２０８）との間で移動させることを含む、Ｃ９〜Ｃ１２のいずれか１つに記載の方法。
【０１５２】
Ｃ１４．  再装着システム（４５０）のヘッド搬送機構（４５２）を用いて、前記積層ステーション（１５０）から前記積層ヘッド（１５２）のうちの１つを取り外すことと、前記積層ステーション（１５０）から取り外した前記積層ヘッド（４６８）に代えて、交換用積層ヘッド（４６６）を設置することと、前記取り外した積層ヘッド（４６８）を再装着ステーション（４６０）に移送することと、を含み、前記移送することは、前記取り外した積層ヘッド（４６８）の材料ロール（２２４）を交換すること、及び、前記取り外した積層ヘッド（４６８）の整備を行うこと、のうちの少なくとも一方のために行われる、Ｃ１〜Ｃ１３のいずれか１つに記載の方法。
【０１５３】
本開示のさらなる改変及び改良は、当業者には明らかであろう。したがって、本明細書において説明及び図示した部品の特定の組み合わせは、本開示の、ある実施形態のみを表すことを意図しており、本開示の思想及び範囲内の代替の実施形態又は装置を限定することを意図したものではない。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【外国語明細書】
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