(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリプレグアセンブリを複数のパーツを有するツールに対して位置決めするように構成されたフレームであって、ベースと位置決めセクションとを備え、前記位置決めセクションが、前記ツールと前記フレームの前記ベースとに対して移動し、且つ前記プリプレグアセンブリの成形中に前記複数のパーツのうち１つのパーツを前記複数のパーツのうちの他のパーツに対して移動させるように構成されているフレームと、
前記フレームと関連し、且つ前記位置決めセクションが前記ツールに対して移動するときに、前記ベースに接続された前記ツールの前記複数のパーツのうちのいくつかのパーツに対して位置決めされた前記プリプレグアセンブリに対して移動することにより、前記プリプレグアセンブリの第１の形状を変化させて翼型のための第２の形状を形成するように構成された成形システムと
を備えた装置。
【請求項２】
前記成形システムが、
前記プリプレグアセンブリのいくつかのセクションを加熱して前記プリプレグアセンブリのいくつかの被加熱セクションを形成するように構成されている加熱システムと、
前記プリプレグアセンブリの前記いくつかの被加熱セクションが翼型のための第２の形状を有するように、前記ツールに対する前記プリプレグアセンブリの前記いくつかの被加熱セクションに力を加えるように構成されている加力システムと
を備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２の形状が、翼型のスパー及びシェルのうちの１つとして選択される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記位置決めセクションが、前記ベースに接続された前記ツールの前記複数のパーツのうちのいくつかのパーツに対して、いくつかの追加のプリプレグアセンブリを位置決めするように構成されており、且つ、前記成形システムが、翼型が形成されるまで、前記ツールの前記複数のパーツのうちの前記いくつかのパーツに対して、前記いくつかの追加のプリプレグアセンブリを移動させるように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記成形システムは、間隙を有するチャネルを備え、
前記加力システムが、
前記間隙の第１の側面で前記フレームと関連する第１の加力アセンブリと、
前記間隙の第２の側面で前記フレームと関連する第２の加力アセンブリと、
を備え、前記第１の加力アセンブリ及び前記第２の加力アセンブリが、移動して、前記プリプレグアセンブリの前記いくつかの被加熱セクションが前記翼型のための第２の形状を有するように、前記ベースに接続された前記ツールの前記複数のパーツのうちのいくつかのパーツに対する前記プリプレグアセンブリのうちの前記いくつかの被加熱セクションに力を加えるように構成されており、前記第１の加力アセンブリ及び前記第２の加力アセンブリの移動によって前記間隙のサイズが変化する、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の加力アセンブリが、
第１のいくつかの細長い部材と、
前記第１のいくつかの細長い部材を前記ツールに対して移動させ、前記プリプレグアセンブリの前記いくつかの被加熱セクションに力を加えるように構成された第１の移動システムと
を備えており、
前記第２の加力アセンブリが、
第２のいくつかの細長い部材と、
前記第２のいくつかの細長い部材を、前記ベースに接続された前記ツールの前記いくつかのパーツに対して移動させることにより、前記プリプレグアセンブリの前記いくつかの被加熱セクションに力を加えるように構成された第２の移動システムと
を備えている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１のいくつかの細長い部材及び前記第２のいくつかの細長い部材が複数のブラダである、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の移動システムが第１のいくつかのアクチュエータを備え、前記第２の移動システムが第２のいくつかのアクチュエータを備え、前記第１のいくつかのアクチュエータが、前記第１のいくつかの細長い部材の一部を前記第１のいくつかの細長い部材の別の部分とは独立に移動させるように構成されており、且つ前記第２のいくつかのアクチュエータが、前記第２のいくつかの細長い部材の一部を前記第２のいくつかの細長い部材の別の部分とは独立に移動させるように構成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記ツールが、外側モールド線、いくつかのマンドレル、及びツーピースモールドのうちの１つとして選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
翼型を成形するための方法であって、
フレームのための位置決めセクションを用いて、プリプレグアセンブリを、翼型用のツールの複数のパーツのうち１つのパーツに対して位置決めするステップであって、前記位置決めセクションが前記ツール及び前記フレームのベースに対して移動し、且つ前記ツールの複数のパーツのうちのいくつかのパーツを互いに対して移動させるように構成されている、前記位置決めステップと、
プリプレグアセンブリのいくつかのセクションを加熱するステップと、
前記ツールに適合するように加熱されたプリプレグアセンブリの前記いくつかのセクションに力を加えることにより、前記ツールに適合するように加熱された前記プリプレグアセンブリの前記いくつかのセクションを翼型の構成要素のための形状とせしめるステップと
を含み、翼型が完成するまで、前記ツールの前記複数のパーツのうちの他のパーツを用いて、いくつかの追加のプリプレグアセンブリの、前記位置決め、加熱、及び加力ステップを繰り返す、翼型成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して複合構造体の製造、特に複合材料を使用した翼型の製造に関する。より特定すると、本開示は、複合風力タービン又は航空機の翼型の製造方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電所は、風力から電力を製造する発電所の一種である。風力発電所は、数十個から数百個の風力タービンを有しうる。風力発電所の風力タービンは、何百平方マイルにも及びうる。
【０００３】
風力タービンは、風力を用いてエネルギを生成するように構成された回転装置である。風力タービンは、風の動きに応じて機械的エネルギを発生させる。この機械的エネルギは、電気に変換されうる。風力タービンは、回転可能に構造体に取り付けられたブレードを備える。ブレードの動きから電気を作り出すために発電機が用いられうる。
【０００４】
風力発電所で用いられる風力タービンは、典型的には３つのブレードを有し、コンピュータ制御されたモータを介して風に向けられる。これらの風力タービンブレードの先端は、時速約２００マイルを超える速度を有しうる。風力タービンのブレードは、一分間に約１０〜約２２回転しうる。
【０００５】
風力タービンのブレードは、航空機の翼の形状と似た形状の翼型である。従来、風力タービンのブレードは、２つの曲面又は曲面シェルを有する。これらの表面は、前縁及び後縁で結合される。また、ブレードは、内部にいくつかの構造的スパーを有しうる。複合材料を用いた風力タービンのブレードの製造は、労働集約的且つ高価である。
【０００６】
大型風力タービンのブレードは長さ約１３〜約６０メートルでありうる。ブレードの長さが増すにつれ、撓みが問題となる。撓みは、ブレード形状の変化である。その結果、ブレードの長さが増すと、撓みを低減するためにブレードの強度も増す。
【０００７】
これらのブレードは、繊維ガラス、炭素、木材、及び／又は他の材料といった様々な材料から作られうる。ブレードの製造において、通常、ゲルコートがシェルのモールドの表面上に配置される。その後、ガラス繊維層及び他のパーツが、モールド内の表面上に配置されうる。次いで、フィルムが当該材料アセンブリの上に配置されうる。次いで、樹脂が加圧されるか又は真空補助を受けて前記ガラス繊維材料に注入される。ブレードのサイズに応じて、複数の位置から樹脂がモールド内に注入される。
【０００８】
ブレード全体で樹脂を均一に注入するために樹脂の流れを操作することは、大抵困難である。樹脂が均一でないと、ブレードを再加工するか又は廃棄しなければならないことになりうる。ブレードの再加工又は廃棄は、風力タービンのブレードの製造に必要なコストと時間が増加する。
【０００９】
従って、上述した問題の少なくともいくつか、並びに場合によっては他の問題を考慮した方法及び装置を実現することが有利である。
【発明の概要】
【００１０】
１つの有利な実施形態で、装置は、フレーム及び成形システムを備える。フレームは、複数のパーツを有するツールに対してプリプレグアセンブリを位置決めするように構成されている。フレームは、ベース及び位置決めセクションを備える。位置決めセクションは、ツール及びフレームのベースに対して移動し、且つプリプレグアセンブリの成形中に、複数のパーツのうちの１つのパーツを、その複数のパーツのうちの他のパーツに対して移動させるように構成されている。成形システムはフレームと関連し、且つ、位置決めセクションがツールに対して移動するときに、ベースに接続されたツールの複数のパーツのうちのいくつかのパーツに対して位置決めされたプリプレグアセンブリに対して移動し、プリプレグアセンブリの第１の形状を変化させて翼型のための第２の形状を形成するように構成されている。
【００１１】
別の有利な実施形態で、翼型形成システムはフレーム及び成形システムを備える。フレームはベース及び位置決めセクションを有する。位置決めセクションは、第１チャネルを有し、且つ第１チャネル内のプリプレグアセンブリを複数のパーツを備えたツールに対して位置決めするように構成されている。位置決めセクションは、ツール及びフレームのベースに対して移動し、且つ複数のパーツのうちの１つのパーツを、前記複数のパーツのうちの他のパーツに対して移動させるように構成されている。成形システムは、加熱システム、加力システム、及び第２チャネルを備える。加熱システムは、位置決めセクションと関連し、プリプレグアセンブリのいくつかのセクションを加熱してプリプレグアセンブリにいくつかの被加熱セクションを形成するように構成されている。加力システムは、位置決めセクションと関連し、プリプレグアセンブリの前記いくつかの被加熱セクションが翼型のための第２の形状を有するように、ツールに対してプリプレグアセンブリの前記いくつかの被加熱セクションに力を加えるように構成されている。
【００１２】
更に別の有利な実施形態で、翼型を成形するための方法が提供される。プリプレグアセンブリは、フレームのための位置決めセクションを用いて、翼型用のツールの複数のパーツのうち１つのパーツに対して位置決めされる。位置決めセクションは、ツール及びフレームのベースに対して移動し、且つツールの複数のパーツのうちのいくつかのパーツを互いに対して移動させるように構成されている。プリプレグアセンブリのいくつかのセクションは加熱される。ツールに適合するように加熱されたプリプレグアセンブリのいくつかのセクションに力が加えられ、それによりツールに適合するように加熱されたプリプレグアセンブリのいくつかのセクションに翼型の構成要素のための形状を持たせる。
【００１３】
前記特徴、機能、及び利点は、本開示の様々な実施形態で独立して達成することができるか又は、以下の説明及び図面を参照して更なる詳細が示されるまた別の実施形態と組み合わせてもよい。
【００１４】
有利な実施形態の特徴と考えられる新規の特徴は、添付の請求項に明記される。しかしながら、有利な実施形態、並びに好適な使用形態、更なる目的及びその利点は、本開示の有利な実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照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】
【００１５】
【図１】有利な実施形態による風力タービンの製造及び実用方法を示す。
【図２】有利な実施形態が実施されうる風力タービンを示す。
【図３】有利な実施形態による翼型製造環境を示す。
【図４】有利な実施形態による翼型形成システムを示す。
【図５】有利な実施形態による翼型形成システムの側面図である。
【図６】有利な実施形態による翼型形成システムの一部の側面図である。
【図７】有利な実施形態によるマルチパートツールを有した翼型形成システムを示す。
【図８】有利な実施形態による、プリプレグアセンブリを挿入中の翼型形成システムの斜視図である。
【図９】有利な実施形態による、翼型にスパーを形成するために用いられる翼型形成システムの一部を示す。
【図１０】有利な実施形態による、プリプレグアセンブリがスパーの形状に形成済みである翼型形成システムの一部を示す。
【図１１】有利な実施形態による、ブレード用のシェルを形成するために位置決めされている翼型形成システムの一部を示す。
【図１２】有利な実施形態による、ブレードのシェル用のプリプレグアセンブリを挿入中の翼型形成システムを示す。
【図１３】有利な実施形態による、プリプレグアセンブリが部分的に形成された翼型形成システムを示す。
【図１４】有利な実施形態による、ブレードが完成した翼型形成システムの一部を示す。
【図１５】有利な実施形態による翼型の斜視図である。
【図１６】有利な実施形態による翼型の別の斜視図である。
【図１７】有利な実施形態による翼型の側面図である。
【図１８】有利な実施形態による翼型成形工程のフローチャートである。
【図１９】有利な実施形態による翼型成形工程のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
より詳細に図面を参照すると、本開示の実施形態が、図１に示されている風力タービンの製造及び実用方法１００、及び図２に示されている風力タービン２００との関連で説明されうる。まず図１を見ると、風力タービンの製造及び実用方法の説明図が有利な実施形態にしたがって示されている。製造前段階として、風力タービンの製造及び実用方法１００は、図２の風力タービン２００の仕様及び設計１０２、及び資材調達１０４を含む。
【００１７】
製造の間、図２の風力タービン２００の構成要素及びサブアセンブリの製造１０６、及びシステム統合１０８が行われる。その後、図２の風力タービン２００は、実用稼動１１２に配備されるために認証及び搬送１１０を経る。顧客による実用稼動１１２中、図２の風力タービン２００は、日常保守及びアフターサービス１１４が予定されており、これには改良、再構成、改修、及びその他の日常保守及びアフターサービスが含まれうる。
【００１８】
風力タービンの製造及び実用方法１００の各工程は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータによって実行又は遂行されうる。実施例において、オペレータは顧客でありうる。本明細書において、システムインテグレータとは、限定するものではないが任意の数の風力タービン製造業者及び主要システム下請け業者を含んでよく、第三者とは、限定するものではないが任意の数のベンダー、下請け業者及びサプライヤーを含んでよく、そしてオペレータとは、電力会社、リース会社、軍事体、サービス組織等であってよい。
【００１９】
次に図２を参照すると、有利な実施形態が実施されうる風力タービンの説明図が示されている。この実施例で、風力タービン２００は、図１の風力タービン製造及び実用方法１００によって製造され、塔２０２、ロータシャフト２０４、ハブ２０６、ブレード２０８、ギアボックス２１０、ブレーキシステム２１２、位置決めモータ２１４、及び発電機２１６を含みうる。
【００２０】
実施に応じて任意の数の他の構成要素が含まれうる。風力タービンの実施例が示されているが、異なる有利な実施形態を、翼型が用いられる他の産業に適用することもできる。一つの例として航空産業が挙げられる。
【００２１】
塔２０２は、風力タービン２００の他の構成要素を支持する構造体である。例えば、塔２０２は、ロータシャフト２０４、ハブ２０６、ブレード２０８、ギアボックス２１０、ブレーキシステム２１２、位置決めモータ２１４、及び発電機２１６を支持する。ブレード２０８はハブ２０６に接続されている。そしてハブ２０６はロータシャフト２０４に接続されている。ブレード２０８によってロータシャフト２０４は風があるときに回転する。
【００２２】
本明細書で用いられる、第２構成要素に接続された第１構成要素とは、第１構成要素が第２構成要素に直接又は間接的に接続可能であることを意味する。換言すると、第１構成要素と第２構成要素との間には付加的な構成要素が存在しうるということである。第１構成要素が第２構成要素に直接接続されるとき、これら２つの構成要素間に付加的な構成要素は存在しない。
【００２３】
発電機２１６は、ロータシャフト２０４の回転を受けて発電する。ギアボックス２１０は、発電機に必要な速度に適合するようにブレード２０８の回転速度を増加させるために用いられうる。ブレーキシステム２１２は、ロータシャフト２０４の回転を減速及び／又は停止するために用いられうる。
【００２４】
本明細書で具体化された装置及び方法は、図１の風力タービンの製造及び実用方法１００の少なくとも１つの段階で採用されうる。本明細書で用いられる表現「少なくとも１つの」は、項目のリストと共に用いられる場合、リストに挙げられた１つ以上の項目が様々に組み合わせて用いられてよく、リスト中の各項目の１つだけが必要とされることを意味する。例えば「項目Ａ、項目Ｂ、及び項目Ｃの少なくとも１つ」とは、限定するものではないが、例えば、項目Ａ、又は項目Ａ及び項目Ｂを含みうる。当該実施例はまた、項目Ａ、項目Ｂ及び項目Ｃ、或いは項目Ｂ及び項目Ｃを含みうる。
【００２５】
１つの実施例で、図１の構成要素及びサブアセンブリの製造１０６で作られる構成要素又はサブアセンブリは、風力タービン２００が図１の実用稼動１１２されている間に作られる構成要素又はサブアセンブリと同様の方法で加工又は製造されうる。
【００２６】
また別の実施例として、いくつかの装置実施形態、方法実施形態、又はその組み合わせが、図１の構成要素及びサブアセンブリの製造１０６やシステム統合１０８といった製造段階で利用されうる。いくつかのとは、項目を指すときは、１つ以上の項目を意味する。例えば、いくつかの装置実施形態とは、１つ以上の装置実施形態を言う。
【００２７】
いくつかの装置実施形態、方法実施形態、又はその組み合わせが、風力タービン２００が図１の実用稼動１１２されている間、及び／又は日常保守及びアフターサービス１１４中に利用されうる。いくつかの異なる有利な実施形態を使用することにより、実質的に風力タービン２００の組み立てが早められ、及び／又はコストが削減されうる。
【００２８】
異なる有利な実施形態は、いくつかの異なる留意事項を認識し考慮したものである。本明細書で用いられるいくつかのとは、項目を指すときは、１つ以上の項目を意味する。例えば「いくつかの留意事項」とは１つ以上の留意事項を言う。例えば、異なる有利な実施形態は、風力タービンのブレードが典型的に、液状樹脂が注入されたガラス繊維を備えたファブリックでできた２つの曲面を含むことを認識し考慮したものである。これらの表面はまた、シェルとも称される。シェルは、翼型の前縁及び後縁で結合される。また、いくつかの構造的構成要素がシェルの間に存在してもよい。例えば、１つ以上のスパーがブレードの内部に存在しうる。
【００２９】
異なる有利な実施形態は、風力タービンに用いられるブレードの現在利用可能な製造技術では樹脂の流れを操作することが困難であることを認識し考慮したものである。異なる有利な実施形態は、ブレード全体で樹脂量を均一にすることが困難であることを認識し考慮したものである。樹脂レベルが均一でないと、ブレードの再加工又は廃棄が必要とされうる不均一が生じうる。例えば、これらの不均一には隙間が含まれうる。隙間とは、樹脂のないブレード部分である。
【００３０】
異なる有利な実施形態は、１つの解決策が真空補助樹脂トランスファ工程の替わりにプリプレグ炭素繊維複合体の使用を伴いうるものであることを認識し考慮したものである。換言すると、予め樹脂が繊維中に含浸された繊維が用いられうる。これらの材料は、プリプレグアセンブリと称されうる。これらのプリプレグアセンブリは、異なる構成要素を作成するためにレイアップされうる。その後、異なる構成要素は組み立てられて、ブレードが完成される。異なる有利な実施形態は、樹脂の注入に伴う問題が、プリプレグ炭素繊維複合体を使用することによって回避されうることを認識し考慮したものである。例えば、プリプレグ炭素繊維複合体の使用によって、しわが低減及び／又は防止されうる。
【００３１】
更に、異なる有利な実施形態は、炭素繊維から実質的にしわのない翼型を形成することによって、樹脂が注入されたガラス繊維から形成された翼型と比較して、翼型の強度が増加し且つ重量が減少することを認識し考慮したものである。
【００３２】
異なる有利な実施形態は、プリプレグアセンブリを使用することによって不均一性は低減されうるが、ブレードの製造時間は望ましいほど短縮されないことを認識し考慮したものである。例えば、異なる有利な実施形態は、複合材料のプリプレグアセンブリが、材料をモールド内に積層することで用いられうることを認識し考慮したものである。異なる有利な実施形態は、モールドが典型的には内側モールドであることを認識し考慮したものである。換言すると、プリプレグアセンブリは、モールドの内側に配置される。
【００３３】
異なる有利な実施形態は、プリプレグアセンブリが、手か又はコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械によって積層されることを認識し考慮したものである。異なる有利な実施形態は、プリプレグアセンブリの手作業でのレイアップには時間が掛かり、誤りが生じやすいことを認識し考慮したものである。更に、異なる有利な実施形態は、コンピュータ数値制御機械を用いて新しいパーツのためにモールド内にプリプレグアセンブリを積層するには、各シェル及び設計ごとに５軸プログラムが必要とされ、これは所望されるより複雑であることを認識し考慮したものである。また、異なる有利な実施形態は、この種の工程では、更に個々のパーツを組み立ててブレードを完成させる必要があることを認識し考慮したものである。
【００３４】
異なる有利な実施形態は、翼型の異なる構成要素を同一形成工程中に形成することによって、他の構成要素とは別個に翼型の各構成要素を形成する現在利用可能な工程と比較して、翼型を形成するための時間、労力及び／又はコストが削減されうることを認識し考慮したものである。
【００３５】
このように、異なる有利な実施形態により、翼型を形成するための方法及び装置が提供される。１つの有利な実施形態で、装置はフレーム及び形成システムを備える。フレームは、ツールに対してプリプレグアセンブリを保持するように構成されている。形成システムは、フレームと関連し、プリプレグアセンブリをツールに対して移動させてプリプレグアセンブリの第１の形状を変化させ、しわのない翼型のための第２の形状を形成するように構成されている。
【００３６】
次に図３を参照すると、有利な実施形態による翼型製造環境が示されている。当該実施例で、翼型製造環境３００を用いて翼型３０２が製造されうる。翼型３０２は、図２の風力タービン２００で用いられうる。特に、翼型３０２はブレード３０４の形態を取り、図２のブレード２０８に用いられうる。翼型３０２は、例えば航空機のウイング３０６といった他の形態を取ってもよい。
【００３７】
当該例示的実施例で、翼型３０２は、翼型形成システム３０８を用いて製造される。翼型形成システム３０８は、フレーム３１０及び成形システム３１２を備える。フレーム３１０は、翼型形成システム３０８内でプリプレグアセンブリ３１４を位置決めするように構成されている。プリプレグアセンブリ３１４はまた、チャージとも称されうる。プリプレグアセンブリは、いくつかのプリプレグ材料層からなる。
【００３８】
これらの例示的実施例で、プリプレグアセンブリ３１４は、樹脂３２０を有したいくつかの繊維層３１８を備える。いくつかの繊維層３１８は、特定の実施に応じて異なる配向を有する。
【００３９】
示された実施例で、いくつかの繊維層３１８は、いくつかの異なる材料からなってよい。例えば、いくつかの繊維層３１８は、炭素繊維、金属繊維、ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、及び／又は他の適切な種類の材料からなってよい。いくつかの繊維層３１８は異なる形態を取る。例えば、いくつかの繊維層３１８は、幅の異なる一方向タイプのもの、平織り、編み合わせ繊維、縫い合わせ繊維、及び／又は他の適切な形態を取るものであってよい。これらの繊維層はまた、プライとも称されうる。
【００４０】
これらの実施例で、樹脂３２０がいくつかの繊維層３１８に含浸又は注入されて、プリプレグアセンブリ３１４が形成される。樹脂３２０は異なる形態を取りうる。例えば、限定するものではないが、樹脂３２０は、エポキシ樹脂、形状記憶高分子、及び／又は他の適切な種類の材料であってよい。
【００４１】
これらの例示的実施例で、プリプレグアセンブリ３１４は、フレーム３１０を用いてツール３２２に対して位置決めされる。ツール３２２は、いくつかの異なる形態を取りうる。例えば、ツール３２２は外側モールド線３２４、いくつかのマンドレル３２４、及び／又は他の適切な種類のツールであってよい。外側モールド線３２４は、プリプレグアセンブリ３１４が外側モールド線３２４の外面上に配置されるモールドである。外側モールド線３２４はまた、特定の実施に応じて１つ以上のピースを有しうる。特に、ツール３２２は、複数のパーツ３２３を備えたマルチパートツールである。１つの例示的実施例としては、複数のパーツ３２３の各パーツはマンドレルであってよい。
【００４２】
例示的実施例で、フレーム３１０は、ベース３３２、位置決めセクション３３４、及び移動システム３３６を有しうる。位置決めセクション３３４は、これらの実施例でプリプレグアセンブリ３１４を保持する。位置決めセクション３３４は、ベース３３２に対して移動しうる。更に、位置決めセクション３３４は、ツール３２２に対して移動しうる。
【００４３】
これらの示された実施例で、位置決めセクション３３４は、複数のパーツ３２３のうちいくつかのパーツを、複数のパーツ３２３の他のパーツに対して移動させるように構成されている。前記他のパーツはベース３３２に接続されていてよい。位置決めセクション３３４は、第１チャネル３３５を含む。第１チャネル３３５は、複数のパーツ３２３のうちいくつかのパーツを受容するように構成されている。
【００４４】
例えば、位置決めセクション３３４は接続システム３３７を含みうる。接続システム３３７は、複数のパーツ３２３のうちのいくつかのパーツを、第１チャネル３３５で位置決めセクション３３４に接続するように構成されている。位置決めセクション３３４は、位置決めセクション３３４に接続された前記いくつかのパーツが位置決めセクション３３４と共に、ツール３２２の複数のパーツ３２３の他のパーツに対して移動するように、ベース３３２及びツール３２２に対して移動しうる。
【００４５】
位置決めセクション３３４に接続されていない複数のパーツ３２３のうちの前記いくつかのパーツは、これらの実施例で、ベース３３２に接続されている。ベース３３２に接続されている、ツール３３２の複数のパーツ３２３のうちの前記いくつかのパーツは、プリプレグアセンブリ３１４の成形に用いられるパーツを含む。位置決めセクション３３４に接続されている複数のパーツ３２３のうちの前記いくつかのパーツは、プリプレグアセンブリ３１４の成形には現在使用されていないパーツを含む。位置決めセクション３３４によって保持された複数のパーツ３２３のうちのいくつかのパーツは、プリプレグアセンブリ３１４の成形に使用するためのベース３３２に接続された複数のパーツ３２３のうちの前記パーツ上に配置されるか又は接続されうる。
【００４６】
これらの例示的実施例で、移動システム３３６は位置決めセクション３３４を制御する。換言すると、移動システム３３６は、位置決めセクション３３４を垂直軸３３８に沿って移動させうる。もちろん、位置決めセクション３３４は、特定の実施に応じて、他の軸に沿って移動してもよい。位置決めセクション３３４は、垂直軸３３８に対して移動してプリプレグアセンブリ３１４をツール３２２に対して位置決めしうる。移動システム３３６は、いくつかのアクチュエータの形態を取りうる。いくつかのアクチュエータ３４０は、これらの実施例で、電気機械アクチュエータである。
【００４７】
当該例示的実施例で、成形システム３１２は、プリプレグアセンブリ３１４の第１の形状３２８を変化させて翼型３０２のための第２の形状３３０を形成するように、ツール３２２に対して位置決めされたプリプレグアセンブリ３１４を移動させるように構成されている。
【００４８】
第１の形状３２８とは、何らかの形状変化が起こる前のプリプレグアセンブリ３１４の元の形状である。第２の形状３３０とは、翼型３０２の構成要素のための形状である。第２の形状３３０は、例えば、限定するものではないが、スパー、シェル、及び／又は他の適切な形状であってよい。いくつかの例示的な実施例で、第２の形状３３０は、翼型３０２全体の形状であってよい。
【００４９】
第２のチャネル３４２が成形システム３１２に存在する。更に、第２のチャネル３４２は間隙３４４を有する。間隙３４４は、第１の側面３４６及び第２の側面３４８を有する。これらの例示的実施例で、プリプレグアセンブリ３１４は、第２のチャネル３４２の間隙３４４内に配置される。
【００５０】
第２のチャネル３４２の間隙３４４内のプリプレグアセンブリ３１４の部分３５０は、これらの実施例で暴露されている。部分３５０は、これらの実施例で成形システム３１２によってツール３２２に対して成形されうる。これらの例示的実施例で、成形システム３１２は、加熱システム３５２及び加力システム３５４を備える。加熱システム３５２は、プリプレグアセンブリ３１４のいくつかのセクション３５６を加熱して、プリプレグアセンブリ３１４のいくつかの被加熱セクション３５８を形成するように構成されている。
【００５１】
これらの例示的実施例で、加熱システム３５２は、第１の加熱アセンブリ３６２と第２の加熱アセンブリ３６４とを備える。第１の加熱アセンブリ３６２は、第２のチャネル３４２の間隙３４２の第１の側面３４６側に位置する。第２の加熱アセンブリ３６４は、第２のチャネル３４２の間隙３４４の第２の側面３４８側に位置する。
【００５２】
図示されるように、これらの加熱アセンブリは、第２のチャネル３４２の間隙３４４のいずれか側に位置する対応するいくつかのセクション３５６を加熱するように構成されている。これらの例示的実施例で、いくつかのセクション３５６は、連続的及び／又は非連続的セクションであってよい。例えば、いくつかのセクション３５６のうち１つのセクションが、非連続的なサブセクションを有してよい。間隙３４４の部分３５０は、いくつかのセクション３５６が加熱システム３５２によって加熱されたとき、これらの実施例ではいくつかの被加熱セクション３５８である。
【００５３】
加熱システム３５２は、いくつかの被加熱セクション３５８を、いくつかの被加熱セクション３５８が第１の形状３２８から翼型３０２のための第２の形状３３０へと変化するのに十分な温度に加熱しうる。第１の形状３２８から第２の形状３３０への変化は、加力システム３５４によって実行されうる。加力システム３５４は、これらの実施例ではプリプレグアセンブリ３１４のいくつかの被加熱セクション３５８が第２の形状３３０を有するように、ツール３２２に対していくつかの被加熱セクション３５８に力３６０を加えるように構成されている。
【００５４】
これらの例示的実施例で、いくつかの被加熱セクション３５８は、例えば、限定するものではないが、華氏約１００℃から約１３０℃の温度を有する。もちろん、プリプレグアセンブリ３１４を加力システム３５４によって形状変化せしめるいかなる温度も用いられうる。
【００５５】
図示されるように、加力システム３５４は、第１の加力アセンブリ３６６と第２の加力アセンブリ３６８とを備える。第１の加力アセンブリ３６６は、間隙３４４の第１の側面３４６側でフレーム３１０と関連する。第２の加力アセンブリ３６８は、間隙３４４の第２の側面３４８側でフレーム３１０と関連する。第１の加力アセンブリ３６６及び第２の加力アセンブリ３６８は、これらの実施例ではいくつかの被加熱セクション３５８が翼型３０２のための第２の形状３３０を有するように、プリプレグアセンブリ３１４のいくつかの被加熱セクションに力３６０を加えるために移動するように構成されている。
【００５６】
これらの例示的実施例で、第１の加力アセンブリ３６６は、第１のいくつかの細長い部材３７０と第１の移動システム３７２とを備える。第２の加力アセンブリ３６８は、第２のいくつかの細長い部材３７４と第２の移動システム３７６とを備える。
【００５７】
第１の移動システム３７２は、第１のいくつかの細長い部材３７０をツール３２２に対して移動させ、プリプレグアセンブリ３１４のいくつかの被加熱セクション３５８に力３６０を加えるように構成されている。第２の移動システム３７６は、第２のいくつかの細長い部材３７４をツール３２２に対して移動させ、プリプレグアセンブリ３１４のいくつかの被加熱セクション３５８に力３６０を加えるように構成されている。
【００５８】
これらの例示的実施例で、第１のいくつかの細長い部材３７０は、ツール３２２の第１の側面３７８に対して位置決めされ、その一方、第２のいくつかの細長い部材３７４は、ツール３２２の第２の側面３８０に対して位置決めされうる。その結果、第１のいくつかの細長い部材３７０は、第１の側面３７８に位置するいくつかの被加熱セクション３５８に力３６０を加え、他方、第２のいくつかの細長い部材３７４は、ツール３２２の第２の側面３８０側のいくつかの被加熱セクション３５８に力３６０を加える。
【００５９】
第１の移動システム３７２は、いくつかのアクチュエータを備える。第２の移動システム３７６は、いくつかのアクチュエータを備える。第１の移動システム３７２の１つ以上の前記いくつかのアクチュエータは、第１のいくつかの細長い部材３７０の第１の部分を、第１のいくつかの細長い部材３７０の第２の部分とは独立に移動させるように構成されている。同様に、第２の移動システム３７６の前記いくつかのアクチュエータは、第２のいくつかの細長い部材３７４の第１の部分を、第２のいくつかの細長い部材３７４の第２の部分とは独立に移動させるように構成されている。
【００６０】
１つ以上の前記有利な実施形態により、プリプレグアセンブリを使用することで翼型の不均一性が低減されうる。更に、１つ以上の前記異なる有利な実施形態により、コンピュータ数値制御機械に必要な費用及びプログラミングが回避される。
【００６１】
異なる例示的な実施例で、プリプレグアセンブリ３１４に加えて更なるプリプラグアセンブリが用いられうる。例えば、いくつかの例示的実施例で、翼型３０２は、プリプレグアセンブリ３１４に加えていくつかのプリプレグアセンブリ３９４を用いて製造されうる。例えば、プリプレグアセンブリ３１４は翼型３０２のシェルであってよく、一方、いくつかのプリプレグアセンブリ３９４は、いくつかのスパーといった構造要素を成しうる。
【００６２】
プリプレグアセンブリ３１４及びいくつかのプリプレグアセンブリ３９４は、プリプラグアセンブリ３１４及びいくつかのプリプレグアセンブリ３９４が第１の形状３２８から翼型３０２のための第２の形状３３０へと変化されるように、ツール３２２に対して移動させられた後、ツール３２２に沿ってオーブン３９６へと移動されてよく、そこでプリプレグアセンブリ３１４及びいくつかのプリプレグアセンブリ３９４は熱３９８及び／又は圧力３９９を用いて硬化されて翼型３０２の形成が完了される。その後、ツール３２２は翼型３０２から離されうる。
【００６３】
図３での翼型製造環境３００の例示は、異なる有利な実施形態が実施されうる方式に物理的又は構造的制限を示唆するものではない。例示されたものに加えて、及び／又はそれらに替えて他の構成要素が用いられてもよい。いくつかの構成要素は、いくつかの有利な実施形態で不要でありうる。また、ブロックは、いくつかの機能的構成要素を例示するために示されている。１つ以上のこれらのブロックは、異なる有利な実施形態で実施されるとき、結合され、及び／又は異なるブロックに分割されうる。
【００６４】
例えば、いくつかの例示的実施例で、フレーム３１０の位置決めセクション３３４は、垂直軸３３８に加えて他の軸の周りを移動しうる。更に、いくつかの例示的実施例で、加熱システム３５２は不要でありうる。
【００６５】
成形システム３１２によって、異なる翼型のための複雑な３次元プログラムが必要なくなる。高価な５軸コンピュータ数値制御されたテープ積層機も必要とされない。プリプレグアセンブリは、単純なプログラム及び安価な３軸テープ積層機を用いて構築できる。更に、成形システム３１２によって、また、人間オペレータが複数の別個のプリプレグアセンブリをツール３２２上に配置する必要も減らされるか又はなくなる。
【００６６】
次に図４を参照すると、有利な実施形態による翼型形成システムが例示されている。翼型形成システム４００は、図３の成形システム３１２の実施の一例である。当該例示的実施例で、翼型形成システム４００は、フレーム４０２及び成形システム４０４を含む。当該例示的実施例で、翼型形成システム４００は、フレーム４０２、形成システム４０４、及びツール４０６を備える。ツール４０６は、これらの例示的実施例ではマルチパートツールである。特に、ツール４０６は複数のマンドレルを備える。
【００６７】
フレーム４０２は、ベース４０８、位置決めセクション４１０、及び移動システム４１２を備える。移動システム４１２はアクチュエータ４１４を備える。移動システム４１２は、位置決めシステム４１２を、ベース４０８及びツール４０６に対して移動させるように構成されている。移動システム４１２は、軸４１６の方向に位置決めセクション４１０を移動させるように構成されている。
【００６８】
当該例示的実施例では、チャネル４１８が成形システム４０４内に存在する。これらの例示的実施例で、ツール４０６は、間隙４２０内へ、そして位置決めセクション４１０のチャネル４２２内へと移動しうる。チャネル４２２は、これらの実施例でチャネル４１８に垂直である。ツール４０６は、チャネル４１８で間隙４２０内に移動し、そして位置決めセクション４１０が矢印４２４の方向に移動するとき、チャネル４２２へと移動されうる。
【００６９】
図示されたように、成形システム４０４は、加熱システム４２６及び加力システム４２８を備える。当該例示的実施例で、フレーム４０２は深さ４３０、幅４３２、及び高さ４３４を有しうる。図示された例では、深さ４３０は約５５フィート、幅４３２は約１９フィート、そして高さ４３４は約１５フィートであってよい。もちろん、寸法は、特定の実施に応じて異なってよい。
【００７０】
これらの実施例で、フレーム４０２は、例えば、限定するものではないが、鋼鉄、チタン、アルミニウム、及び／又は他の適切な種類の材料などからなってよい。更に、ツール４０６は、例えば、限定するものではないが、ニッケル合金鋼、合金鋼、及び／又は他の適切な種類の材料などからなってよい。
【００７１】
次に図５を参照すると、有利な実施形態による翼型形成システムの側面図が例示されている。翼型形成システム４００の当該側面図で、図４に示された加熱システム４２６は、第１の加熱アセンブリ５００と第２の加熱アセンブリ５０２とを備える。加力システム４２８は、第１の加力アセンブリ５０４、第２の加力アセンブリ５０６、第１の移動システム５０８、及び第２の移動システム５１０を備える。
【００７２】
当該例示的実施例で、第１の移動システム５０８は、第１の加力アセンブリ５０４を矢印５１２の方向に移動させうる。第２の移動システム５１０は、第２の加力アセンブリ５０６を矢印５１４の方向に移動させうる。第１の移動システム５０８及び第２の移動システム５１０は、アクチュエータを備えうる。当該実施例で、間隙４２０は、第１の移動システム５０８及び第２の移動システム５１０が第１の加力アセンブリ５０４及び第２の加力アセンブリ５０６を移動させると、変化しうる。
【００７３】
当該例示的実施例で、第１の加力アセンブリ５０４及び第２の加力アセンブリ５０６は、移動可能にフレーム４０２と関連する。特に、第１の加力アセンブリ５０４及び第２の加力アセンブリ５０６は、移動可能に位置決めセクション４１０と関連する。第１の加熱アセンブリ５００及び第２の加熱アセンブリ５０２は、第１の加力アセンブリ５０４及び第２の加力アセンブリ５０６を介して、フレーム４０２の位置決めセクション４１０と関連する。第１の加熱アセンブリ５００及び第２の加熱アセンブリ５０２は、プリプレグアセンブリを加熱することによってプリプレグアセンブリに曲げ力を加える。
【００７４】
図示されたように、第１の加力アセンブリ５０４は、細長い部材５１６と可動ビーム５１８とを備える。第２の加力アセンブリ５０６は、細長い部材５２０と可動ビーム５２２とを備える。細長い部材５１６及び細長い部材５２０は、これらの実施例ではそれぞれブラダ５２４及びブラダ５２６の形態を取る。ブラダは、形成時にプリプレグアセンブリに実質的に均一な力又は圧力を加えるために用いられる細長い可膨張式装置である。ブラダは、プリプレグアセンブリがツール４０６の表面の形状に一致するように前記力を加える。
【００７５】
当該例示的実施例で、チャネル４１８は、フレーム４０２の位置決めセクション４１０で可動ビーム５１８及び可動ビーム５２２内に形成される。図示されたように、セクション５２８は、形成システム４０４のための加熱システム４２６及び加力システム４２８を含む。
【００７６】
次に図６を参照すると、有利な実施形態による翼型形成システムの一部の側面図を示す。当該例示的実施例で、有利な実施形態によるセクション５２８がより詳細に図５に示されている。
【００７７】
当該実施例で、第１の加熱アセンブリ５００は、ヒータ６００とヒータ支持プレート６０２とを備える。第２の加熱アセンブリ５０２は、ヒータ６０４とヒータ支持プレート６０６とを備える。当該例示的実施例で、ブラダ５２４は、支持ビーム６０８によって可動ビーム５１８に接続されている。ブラダ５２６は、支持ビーム６１０によって可動ビーム５２２に接続されている。
【００７８】
図示されたように、ヒータ支持プレート６０２は可動ビーム５１８に接続されている。ヒータ支持プレート６０６は可動ビーム５２２に接続されている。
【００７９】
次に図７〜１４を参照すると、有利な実施形態による翼型形成工程が図示されている。図７には、有利な実施形態によるマルチパートツールを有した翼型形成システムが図示されている。
【００８０】
図示されたように、ツール４０６は、これらの実施例で２つのパーツ、マンドレル７００とマンドレル７０２とを備える。マンドレル７００は位置決めセクション４１０に接続されており、一方、マンドレル７０２はベース４０８に接続されている。特に、マンドレル７０２は、位置決めセクション４１０の接続システム７０３を介して位置決めセクション４１０に接続されている。
【００８１】
接続システム７０３は、例えば位置決めセクション４１０に取り付けられたいくつかの構造的部材、前記いくつかの構造的部材をマンドレル７００に接続するように構成されたいくつかのピン、及び／又は他の適切な構成要素を備えうる。もちろん、他の例示的実施例で、接続システム７０３は、マンドレル７００を位置決めセクション４１０に接続するように構成された任意の数の構成要素を備えてもよい。
【００８２】
当該例示的実施例で、位置決めセクション４１０は、マンドレル７００が接続システム７０３に接続されるような位置へと、軸４１６の方向で下方に移動される。その後、位置決めセクション４１０は、マンドレル７００をマンドレル７０２に対して移動させるように、軸４１６の方向で上方に移動される。換言すると、位置決めセクション４１０は、マンドレル７００がマンドレル７０２から離れて、プリプレグアセンブリをマンドレル７０２の最上部７０６に対して位置決めすることができるように、移動する。
【００８３】
位置決めセクション４１０は、第１の加熱アセンブリ５００及び第２の加熱アセンブリ５０２のヒータ支持プレートがマンドレル７０２の最上部７０６と実質的に平行になるまで、ベース４０８に対して矢印７０４の方向に移動する。マンドレル７０２の最上部７０６は、翼型のスパーを形成するのに用いられるプリプレグアセンブリのための位置である。
【００８４】
次に図８を参照すると、有利な実施形態による、プリプレグアセンブリを挿入中の翼型形成システムの斜視図が例示されている。当該例示で、プリプレグアセンブリ８００は、チャネル４１８にロードされている。プリプレグアセンブリ８００は、いくつかの異なる方法でチャネル４１８にロードされうる。例えば、プリプレグアセンブリ８００は、人間オペレータ、ロボット、それら２つの組み合わせ、又は他の何らかの適切なシステムによってロードされうる。
【００８５】
次に図９を参照すると、有利な実施形態による、翼型のスパーを形成するのに用いられる翼型形成システムの一部が図示されている。当該例示的実施例で、プリプレグアセンブリ８００は、セクション９００及びセクション９０２が翼型のための形状を成す形状に変化されうる被加熱セクションを成すように、加熱される。当該実施例で、前記形状は、翼型のためのスパーの形状である。
【００８６】
第１の移動システム５０８及び第２の移動システム５１０は、可動ビーム５１８及び５２２を移動させて、ブラダ５２４及びブラダ５２６を、プリプレグアセンブリ８００のセクション９００及びセクション９０２に対して位置決めする。これらの実施例で、ブラダ５２４は矢印９０４の方向で移動し、そしてブラダ５２６は矢印９０６の方向で移動する。
【００８７】
また、移動システム４１２は、矢印９０８の方向で位置決めセクション４１０を移動させる。このように移動することで、ブラダ５２４及びブラダ５２６によって、プリプレグアセンブリ８００のセクション９００及びセクション９０２に力が加えられ、プリプレグアセンブリ８００が元の形状から翼型のスパーの形状に変化させられる。ブラダ５２４は、セクション９００に力を加えて、セクション９００をマンドレル７０２の側面９１０に向けて押す。ブラダ５２６は、セクション９０２に対して加力するように移動して、セクション９０２をマンドレル７０２の側面９１２に向かって移動させる。
【００８８】
次に図１０を参照すると、有利な実施形態による、プリプレグアセンブリがスパーの形状に形成済みである翼型形成システムの一部が図示されている。当該実施例で、プリプレグアセンブリ８００は、翼型のためのスパー１００の形状に変化されている。
【００８９】
図５に示された第１の移動システム５０８及び第２の移動システム５１０は、可動ビーム５１８及び可動ビーム５２２を、それぞれ矢印１００２及び１００４の方向で移動させる。この移動によって、ブラダ５２４及びブラダ５２６はプリプレグアセンブリ８００から離れるように移動する。また、ヒータ６００及びヒータ６０４は、プリプレグアセンブリ８００が冷却されるように消されてよい。
【００９０】
次に図１１を参照すると、有利な実施形態による、ブレード用のシェルを形成するように位置決めされている翼型形成システムの一部が図示されている。位置決めセクション４１０は、移動して、当該実施例ではマンドレル７０２の最上部にマンドレル７００を配置している。マンドレル７００は、これらの実施例でマンドレル７０２に接続されうる。この移動の後、プリプレグアセンブリ８００は、マンドレル７００とマンドレル７０２との間に位置している。移動システム４１２は、ヒータ支持プレートが実質的にマンドレル７００の最上部１１００と実質的に平行になるか又は一致するように、位置決めセクション４１０を移動させる。可動ビーム５１８及び可動ビーム５２２は、それらがマンドレル７００に接触するまで矢印１１０２及び１１０４の方向で移動されうる。
【００９１】
次に図１２を参照すると、有利な実施形態による、ブレードのシェル用のプリプレグアセンブリを挿入中の翼型形成システムが例示されている。プリプレグアセンブリ１２００は次いでチャネル４１８内に配置される。第１の加熱アセンブリ５００及び第２の加熱アセンブリ５０２は、プリプレグアセンブリ１２００のセクションを加熱しうる。
【００９２】
次に図１３を参照すると、有利な実施形態による、プリプレグアセンブリが部分的に形成された翼型形成システムが例示されている。可動ビーム５１８及び可動ビーム５２２は、ブラダ５２４及びブラダ５２６がプリプレグアセンブリ１２００のセクション１３０６及びセクション１３０８に力を加えるように、矢印１３０２及び１３０４の方向で移動されうる。これらの例示的実施例で、セクション１３０６及びセクション１３０８は、プリプレグアセンブリ１２００の被加熱セクションである。ブラダ５２４及びブラダ５２６は、セクション１３０６及びセクション１３０８を、それぞれマンドレル７００の側面１３１０及び１３１２に向けて押す。
【００９３】
更に、ブラダ５２４及びブラダ５２６によってセクション１３０６及びセクション１３０８に加えられた、側面１３１０及び側面１３１２に対する力が、第１の加熱アセンブリ５００及び第２の加熱アセンブリ５０２によって加えられた曲げ力と組み合わされて、プリプレグアセンブリ１２００の別個のプライにしわが形成されるのを防止しうるような引張力がプリプレグアセンブリ１２００に付与される。位置決めセクション４１０は、当該実施例で矢印１３１４の方向で移動する。
【００９４】
次に図１４を参照すると、有利な実施形態による、完成したブレードを有する翼型形成システムの一部が図示されている。図８のプリプレグアセンブリ８００及び図１２のプリプレグアセンブリは、元の形状から翼型１４００の形状に変化されている。見てわかるように、プリプレグアセンブリ１２００は翼型１４００の外側シェル１４０２を成す。プリプレグアセンブリ８００は翼型１４００のスパー１４０４を成す。この点で、翼型１４００、マンドレル７００及びマンドレル７０２は、翼型１４００を硬化するための一に移動されうる。硬化後、マンドレル７００及びマンドレル７０２は、取り外されてよい。
【００９５】
次に図１５を参照すると、有利な実施形態による、翼型の斜視図が例示されている。見てわかるように、翼型１４００の側面１５００は長さ１５０２を有し、翼型１４００の側面１５０４は長さ１５０６を有する。当該例示的実施例で、長さ１５０２は長さ１５０６より大きい。
【００９６】
次に図１６を参照すると、有利な実施形態による、また別の翼型の斜視図が例示されている。更に、図１７には、有利な実施形態による翼型の側面図が例示されている。
【００９７】
次に図１８を見ると、有利な実施形態による、翼型形成工程のフローチャートが図示されている。図１８に例示されたプロセスは、図３の翼型形成システム３０８を用いて実施されうる。特に、当該工程は、第１の形状を有するプリプレグアセンブリから第２の形状を有する翼型及び／又は翼型の構成要素を形成するために実施されうる。
【００９８】
当該工程は、フレームのための位置決めセクションを用いて、翼型用のツールの複数のパーツの１つに対してプリプレグアセンブリを位置決めすることから開始する（作業１８００）。位置決めセクションは、ツール及びフレームのベースに対して移動し、且つツールの前記複数のパーツのうちいくつかのパーツを互いに対して移動させるように構成されている。複数のパーツは、例えば複数のマンドレルであってよい。
【００９９】
当該工程は次いで、プリプレグアセンブリのいくつかのセクションを加熱する（作業１８０２）。操作１８０２では、前記いくつかのセクションが、翼型形成システムのための形状形成システムの加熱システムを用いて加熱される。加熱システムは、プリプレグアセンブリの前記いくつかのセクションを、前記いくつかのセクションが柔軟でツールに適合可能となるのに十分な温度まで加熱する。
【０１００】
その後、当該工程は、ツールに適合するように加熱されたプリプレグアセンブリの前記いくつかのセクションに力を加えて、ツールに適合するように加熱されたプリプレグアセンブリの前記セクションを翼型の構成要素のための形状とせしめる（作業１８０４）。その後、当該工程は、翼型が完成したかどうかを決定する（作業１８０６）。翼型は、プリプレグアセンブリが翼型のための第２の形状に形成されたときに完成となる。いくつかの例示的実施例で、翼型は、いくつかのプリプレグアセンブリが翼型の異なる構成要素のための形状に形成されたときに完成となる。
【０１０１】
翼型が完成したら、当該工程は翼型を硬化し（作業１８０８）、その後当該工程は終了となる。完成していなければ、当該工程は、上述した作業１８００に戻る。作業１８００を繰り返すとき、当該作業は追加のプリプレグアセンブリを用いて行われる。第１回目の作業１８００実行時のパーツは第１のパーツである。翼型のための第２の形状を有するプリプレグアセンブリは、ツールの前記第１のパーツに張り付けられ、当該プリプレグアセンブリはその上に形成され、前記パーツ上に残される。作業１８００を繰り返すとき、追加のプリプレグアセンブリは、当該プリプレグアセンブリが前記第１のパーツ上に残った状態で、ツールの複数のパーツの第２のパーツに対して位置決めされる。
【０１０２】
次に図１９を参照すると、有利な実施形態による、翼型成形工程のフローチャートが例示されている。図１９に例示された工程は、図３の翼型形成システム３０８を用いて実施されうる。特に、当該工程は、いくつかの構成要素を備えた翼型を形成するために実施されうる。
【０１０３】
当該工程は、翼型のいくつかの構成要素のうち、まだ形成されていない構成要素用のプリプレグアセンブリを選択することから開始する。当該構成要素は、例えば翼型のスパー又はシェルでありうる。プリプレグアセンブリは次いで、翼型形成システムのための成形システムのチャネルに配置される（作業１９０１）。翼型形成システムは、成形システム及びフレームを備える。フレームは、ベース及び位置決めセクションを備える。位置決めセクションは、垂直軸方向でベースに対して移動するように構成されている。
【０１０４】
当該例示的実施例で、位置決めセクションは成形システムと関連する。成形システムのチャネルは、第１の側面と第２の側面を有する間隙を有する。間隙内のプリプレグアセンブリの部分は、位置決めセクション内に形成されたチャネルに暴露されている。位置決めセクション内のチャネルは、成形システム内のチャネルに実質的に垂直である。
【０１０５】
プリプレグアセンブリは次いで、フレームを用いてツールのマンドレルに対して位置決めされる（作業１９０２）。マンドレルは、当該例示的実施例で、ツールの複数のマンドレルのうちの１つである。作業１９０２で、位置決めセクションは下方に移動し、プリプレグアセンブリを前記マンドレルに対して位置決めする。特に、最初に当該作業が実行されるとき、プリプレグアセンブリは、マンドレルの最上部に位置決めされる。当該例示的実施例で、マンドレルの最上部は、翼型のスパーのための形状を有する。ツールは、当該例示的実施例で任意の数のマンドレルを備えうる。
【０１０６】
その後、プリプレグアセンブリの第１のセクション及び第２のセクションが、成形システムの加熱システムを用いて加熱される（作業１９０４）。プリプレグアセンブリの第１のセクションは、成形システムのチャネルの間隙の第１の側面で加熱システムに暴露される。プリプレグアセンブリの第２のセクションは、成形システムのチャネルの間隙の第２の側面で加熱システムに暴露される。
【０１０７】
加熱システムは、第１の加熱アセンブリと第２の加熱アセンブリを備える。第１の加熱アセンブリは、プリプレグアセンブリの第１のセクションを加熱するように構成され、第２の加熱アセンブリは、プリプレグアセンブリの第２のセクションを加熱するように構成されている。
【０１０８】
次に、第１の加力アセンブリ及び第２の加力アセンブリが、プリプレグアセンブリのそれぞれ第１のセクション及び第２のセクションに力を加えるために、それぞれ第１の移動システム及び第２の移動システムを用いて移動される（作業１９０６）。第１の加力アセンブリ及び第２の加力アセンブリは、成形システムの加力システムの一部である。
【０１０９】
作業１９０６で、力は、第１のセクションがマンドレルの第１の側面に適合し、第２のセクションがマンドレルの第２の側面に適合するように、加えられる。更に、第１の加力アセンブリ及び第２の加力アセンブリは、反対方向に移動される。
【０１１０】
プリプレグアセンブリが構成要素のための形状を有するようにプリプレグアセンブリが形成済みかについての決定がなされる（作業１９０８）。プリプレグアセンブリの形状が特定の構成要素の形状となったとき、構成要素の完成となる。プリプレグアセンブリが構成要素のための形状を持たないとき、当該工程は上述した作業１９０６に戻る。
【０１１１】
作業１９０６を繰り返すとき、位置決めセクションは、新しいプリプレグアセンブリの新しい第１のセクション及び新しい第２のセクションが成形システムのチャネルの間隙に露出されるように、下方に移動する。このようにして、位置決めセクションのチャネルは、ツールの上まで下向する。
【０１１２】
再度作業１９０８を参照すると、プリプレグアセンブリが構成要素のための形状を有する場合、フレームの位置決めセクションは、特定の構成要素がマンドレル上に残るようにフレームのベースに対して上方に移動される（作業１９１０）。その後、翼型が完成したかについて決定がなされる（作業１９１２）。
【０１１３】
翼型が完成したら、当該工程は次いで翼型を硬化し（作業１９１４）、その後当該工程は終了する。翼型が完成していなければ、位置決めセクションは、新しいマンドレルを現在のマンドレルの最上部に配置するために移動される（作業１９１６）。現在のマンドレルとは、上部にプリプレグアセンブリが成形されたマンドレルである。新しいマンドレルが、プリプレグアセンブリの成形中に位置決めセクションに接続される。
【０１１４】
作業１９１６で、位置決めセクションの移動により、新しいマンドレルは下方に、そして現在のマンドレルの最上部に移動する。更に、作業１９１６で、位置決めセクションが上方に移動したときに新しいマンドレルが現在のマンドレルの最上部に残されるように、新しいマンドレルを位置決めセクションから切り離すことによって、新しいマンドレルは現在のマンドレルの最上部に配置される。
【０１１５】
その後、当該工程は、上述した作業１９００に戻る。
【０１１６】
これらの実施例は２つのマンドレルを有したツールの使用を例示しているが、他の実施例ではマンドレルの数は異なっていてよい。例えば、他の実施では、互いの最上部に配置されうる３つ又は４つのマンドレルを使用しうる。更に、これらのマンドレルはまた、互いに接続されてよく、或いは、マンドレルの相互整列を可能とする形状であってよい。
【０１１７】
図示された異なる実施形態におけるフローチャート及びブロック図は、異なる有利な実施形態における装置及び方法のいくつかの可能な実施のアーキテクチャ、機能、及び作業を例示する。この点で、フローチャート又はブロック図の各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、及び／又は一部の作業又はステップを示しうる。
【０１１８】
いくつかの代替的実施例で、ブロックに示された１つ又は複数の機能が生じうる順番は、図に示された限りではない。例えば、いくつかの場合、連続して示された２つのブロックは実質的に同時に実行されても、又は関係する機能に応じて、時には逆の順序で実行されてもよい。また、他のブロックが、フローチャート又はブロック図に図示されたブロックに付加的に加えられてもよい。
【０１１９】
このようにして、異なる有利な実施形態は、翼型を形成するための方法及び装置を提供する。１つの有利な実施形態で、装置は、フレームと形成システムを備える。フレームは、ツールに対してプリプレグアセンブリを保持するように構成される。形成システムはフレームと関連し、且つ、ツールに対してプリプレグアセンブリを移動させ、プリプレグアセンブリの第１の形状を変化させて翼型のための第２の形状を形成するように攻勢される。
【０１２０】
異なる有利な実施形態の説明は、例示及び説明を目的に提示されたものであり、開示された形態の実施形態を完全とする、又はそれらに限定することを目的とするものではない。当業者には多くの修正及び変更が明らかであろう。更に、異なる有利な実施形態は、他の有利な実施形態とは異なる利点を提供しうる。選択された１つ又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実用化を最もよく説明するために、そして当業者の他の人々が、検討される特定の使用に適するように様々な修正がなされた様々な実施形態に関して当該開示を理解できるように、選ばれ、説明されている。
【０１２１】
これらの実施形態のうちいくつかの実施例は以下のとおりである。
装置において、位置決めセクションは、プリプレグアセンブリの追加のセクションが加熱されてプリプレグアセンブリの追加の被加熱セクションが形成され、そしてプリプレグアセンブリが翼型のための第２の形状を有するまでプリプレグの追加のセクションに力が加えられるように、プリプレグアセンブリを移動させるように構成されている。
【０１２２】
前記装置は、チャネルが間隙を有する成形システムに更にチャネルを備え、前記装置において、加熱システムは、前記チャネル内に位置するプリプレグアセンブリのいくつかのセクションを加熱して被加熱セクションを形成するように構成されており、且つ前記プリプレグアセンブリのいくつかの被加熱セクションは間隙内のツールに対する位置に置かれる。
【０１２３】
前記装置で、位置決めセクションは、当該セクションがツールのパーツを、ツールの他のパーツに対して移動させるときに、ツールの前記パーツを受けるように構成された位置決めセクション内のチャネルを備える。
【０１２４】
前記装置で、間隙は第１の側面と第２の側面とを有し、且つ、加熱システムは前記間隙の第１の側面上に位置する第１の加熱アセンブリと前記間隙の第２の側面上に位置する第２の加熱アセンブリとを備え、且つ、第１の加熱アセンブリと第２の加熱アセンブリはそれぞれ、プリプレグアセンブリのいくつかのセクションの１つのセクションを加熱するように構成されている。
【０１２５】
前記装置で、第１の加力アセンブリと第２の加力アセンブリの移動によって前記間隙のサイズが変化する。
【０１２６】
前記装置で、複数のパーツは、前記複数のパーツを用いて複数のプリプレグアセンブリが複数の形状を有するように形成できるように、複数の形状を有し、且つ、前記位置決めセクションは、前記複数のプリプレグアセンブリの各プリプレグアセンブリが前記複数のパーツの対応するパーツに対して位置決めされうるように、ツールの前記複数の複数のパーツのうちの他のパーツに対して前記複数のパーツの各パーツを移動させるように構成されている。
【０１２７】
前記装置で、翼型は、風力タービン用ブレード、航空機用ブレード、及び航空機用ウイングの１つから選択される。
【０１２８】
翼型形成システムは、ベースと位置決めセクションとを有するフレームを備え、ここで位置決めセクションは第１のチャネルを有し、且つ第１のチャネル内のプリプレグアセンブリを複数のパーツを備えたツールに対して位置決めし、前記ツールと前記フレームのベースとに対して移動し、且つ前記複数のパーツのうちの１つのパーツを、前記複数のパーツのうちの他のパーツに対して移動させるように構成されており、前記翼型形成システムは、加熱システムと加力システムと第２チャネルとを備えた成形システムを備え、ここで加熱システムは、前記位置決めセクションと関連し、プリプレグアセンブリのいくつかのセクションを加熱してプリプレグアセンブリにいくつかの被加熱セクションを形成するように構成されており、且つ加力システムは、前記位置決めセクションと関連し、プリプレグアセンブリの前記いくつかの被加熱セクションが翼型のための第２の形状を有するように、ツールに対してプリプレグアセンブリの前記いくつかの被加熱セクションに力を加えるように構成されている。
【０１２９】
方法は、翼型が完成するまで、ツールの複数のパーツのうちの他のパーツを用いて、いくつかの追加のプリプレグアセンブリのために、位置決め、加熱、及び加力ステップを繰り返すことを更に含む。
【０１３０】
方法は、翼型の完成後に翼型を硬化することを更に含む。
【符号の説明】
【０１３１】
４００  翼型形成システム
４０２  フレーム
４０４  成形システム
４０６  ツール
４０８  ベース
４１０  位置決めセクション
４１２  移動システム
４１４  アクチュエータ
４１８，４２２  チャネル
４２０  間隙
４２６  加熱システム
４２８  加力システム
５００，５０２  加熱アセンブリ
５０４，５０６  加力アセンブリ
５０８，５１０  移動システム
５１６，５２０  細長い部材
５１８，５２２  可動ビーム
５２４，５２６  ブラダ
６００，６０４  ヒータ
６０２，６０６  ヒータ支持プレート
６１０  支持ビーム
７００，７０２  マンドレル
７０３  接続システム
７０６  マンドレルの最上部
８００，１２００  プリプレグアセンブリ
１０００，１４０４  スパー
１１００  マンドレル７００の最上部
１４００  翼型
１４０２  外側シェル
【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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