(57)【要約】      （修正有）【課題】一体的なプライ圧縮およびフィルム除去ツールを用いた複合レイアップ構造を形成するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】システムは、ロボット装置（１０６）と、ロボット装置（１０６）に結合されたエンドエフェクタ（１１０）を含む。エンドエフェクタ（１１０）は、複合レイアップ構造（１０２）の上に配置された場合に複合材料の複数のプライ（１１２）を共に圧縮するように構成された圧縮性材料層（１２２）を含む。エンドエフェクタ（１１０）は、複合材料の最外側プライ（１２６）に接着された除去可能なフィルム（１１４）を把持するように構成された第１の吸引装置（１２４）を含む。ロボット装置（１０６）は、第１の吸引装置（１２４）が除去可能なフィルム（１１４）を把持している間に、除去可能なフィルム（１１４）が複合材料の最外側プライ（１２６）から剥離されるように、エンドエフェクタ（１１０）を平行移動する。【選択図】図１
2019048370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料の複数のプライ（１１２）から複合レイアップ構造（１０２）を形成する際に使用するためのレイアップシステム（１００）であって、複合材料の最外側プライ（１２６）は、前記最外側プライ（１２６）に接着された除去可能なフィルム（１１４）を有し、前記システム（１００）は、
ロボット装置（１０６）と、
前記ロボット装置（１０６）に結合されたエンドエフェクタ（１１０）と、を含み、前記エンドエフェクタ（１１０）は、
前記複合レイアップ構造（１０２）の上に配置された場合に、前記複合材料の前記複数のプライ（１１２）を共に圧縮するように構成された圧縮性材料層（１２２）と、
前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）に接着された前記除去可能なフィルム（１１４）を把持するように構成された第１の吸引装置（１２４）と、を含み、前記ロボット装置（１０６）は、前記第１の吸引装置（１２４）が前記除去可能なフィルム（１１４）を把持している間に、前記除去可能なフィルム（１１４）が前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）から剥離されるように、前記エンドエフェクタ（１１０）を前記複合レイアップ構造（１０２）に対して平行移動させるように構成される、システム（１００）。
【請求項２】
前記エンドエフェクタ（１１０）は、前記圧縮性材料層（１２２）に結合された剛性プレート（１２０）をさらに含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記圧縮性材料層（１２２）は、内部に画定された開口部（１２８）を有し、前記第１の吸引装置（１２４）は、前記第１の吸引装置（１２４）が前記除去可能なフィルム（１１４）を把持するように配置されるように、前記開口部（１２８）内に挿入するためのサイズになっている、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記圧縮性材料層（１２２）は、中央部分（１３０）と外縁部分（１３２）とによって画定され、前記第１の吸引装置（１２４）は、前記圧縮性材料層（１２２）の前記外縁部分（１３２）に配置される、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記第１の吸引装置（１２４）に結合された付勢機構（１３６）をさらに含み、前記付勢機構（１３６）は、前記第１の吸引装置（１２４）を前記エンドエフェクタ（１１０）に対して平行移動させるように構成される、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項６】
前記複合材料の前記複数のプライ（１１２）は、前記複合レイアップ構造（１０２）が不均一な厚さを有するように不均一に積み重ねられ、前記圧縮性材料層（１２２）は、前記複合レイアップ構造（１０２）の上に配置された場合に前記複合レイアップ構造（１０２）の輪郭に適合するように構成される、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記ロボット装置（１０６）は、前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）からの前記除去可能なフィルム（１１４）の分離を開始するために、第１の方向（１４８）に平行移動するように構成され、前記ロボット装置（１０６）は、前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）から前記除去可能なフィルム（１１４）を剥離するために、前記第１の方向（１４８）とは異なる第２の方向（１５４）に平行移動するように構成される、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記圧縮性材料層（１２２）に熱的に結合されたヒータ（１３８）をさらに含み、前記ヒータ（１３８）は、前記圧縮性材料層（１２２）の温度を上昇させるように構成される、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項９】
内部に画定された少なくとも１つのアパーチャ（１４２）を有する作業面（１４０）であって、前記複合レイアップ構造（１０２）が前記少なくとも１つのアパーチャ（１４２）の上に配置可能である、作業面（１４０）と、
前記少なくとも１つのアパーチャ（１４２）と連通する第２の吸引装置（１４４）であって、前記複合レイアップ構造（１０２）を前記作業面（１４０）上の所定の位置に保持するように構成された第２の吸引装置（１４４）と、
をさらに含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項１０】
複合材料の複数のプライ（１１２）から複合レイアップ構造（１０２）を形成する際に使用するためのエンドエフェクタ（１１０）であって、複合材料の最外側プライ（１２６）は、前記最外側プライ（１２６）に接着された除去可能なフィルム（１１４）を有し、前記エンドエフェクタ（１１０）は、
剛性プレート（１２０）と、
前記剛性プレート（１２０）に結合された圧縮性材料層（１２２）であって、前記複合レイアップ構造（１０２）の輪郭に適合するように構成され、前記複合レイアップ構造（１０２）の上に配置された場合に、前記複合材料の前記複数のプライ（１１２）を共に圧縮するように構成された圧縮性材料層（１２２）と、
前記剛性プレート（１２０）に結合された第１の吸引装置（１２４）であって、前記第１の吸引装置（１２４）が前記除去可能なフィルム（１１４）を把持している間に前記エンドエフェクタ（１１０）が前記複合レイアップ構造（１０２）に対して平行移動する場合に、前記除去可能なフィルム（１１４）が前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）から剥離可能であるように、前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）に接着された前記除去可能なフィルム（１１４）を把持するように構成された第１の吸引装置（１２４）と、
を含むエンドエフェクタ（１１０）。
【請求項１１】
前記圧縮性材料層（１２２）は、内部に画定された開口部（１２８）を有し、前記第１の吸引装置（１２４）は、前記第１の吸引装置（１２４）が前記除去可能なフィルム（１１４）を把持するように配置されるように、前記開口部（１２８）内に挿入するためのサイズになっている、請求項１０に記載のエンドエフェクタ（１１０）。
【請求項１２】
前記圧縮性材料層（１２２）は、中央部分（１３０）と外縁部分（１３２）とによって画定され、前記第１の吸引装置（１２４）は、前記圧縮性材料層（１２２）の前記外縁部分（１３２）に配置される、請求項１０に記載のエンドエフェクタ（１１０）。
【請求項１３】
前記第１の吸引装置（１２４）に結合された付勢機構（１３６）をさらに含み、前記付勢機構（１３６）は、前記第１の吸引装置（１２４）を前記除去可能なフィルム（１１４）に対して付勢するように構成される、請求項１０に記載のエンドエフェクタ（１１０）。
【請求項１４】
前記圧縮性材料層（１２２）に熱的に結合されたヒータ（１３８）をさらに含み、前記ヒータ（１３８）は、前記圧縮性材料層（１２２）の温度を上昇させるように構成される、請求項１０に記載のエンドエフェクタ（１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には、複合構造を製造することに関し、より具体的には、一体的なプライ圧縮およびフィルム除去ツールを用いた複合レイアップ構造を形成するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合ラミネート部品は、一般に、複合部品に改善された工学的特性を提供するために、共に組み立てられた複合材料の複数の層またはプライを含む。複合部品は、通常、所望の厚さおよび形状が達成されるまで、複数のプライを互いの上に積み重ねることによって製造される。例えば、製造プロセスは、通常、複合材料のプライを所望の形状に切断し、プライを層ごとに積み重ね、各追加のプライが前に積み重ねられたプライの上に積層された後にプライを圧縮することを含む。複合材料のプライは、プライの少なくとも一方の側の上方に延在し、かつ保管中の積み重ねられたプライ間の分離を維持することを容易にする除去可能なポリフィルムで製造することができる。複合部品の製造中に、次のプライが前に積層されたプライの上に積み重ねられる前に、複合材料のプライからポリフィルムが除去される。各プライが積み重ねられた後にポリフィルムを除去することは、時間がかかり、面倒な作業であり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１４５４０７号
【発明の概要】
【０００４】
一態様では、複合材料の複数のプライから複合レイアップ構造を形成する際に使用するためのレイアップシステムであって、複合材料の最外側プライが最外側プライに接着された除去可能なフィルムを有する、レイアップシステムが提供される。システムは、ロボット装置と、ロボット装置に結合されたエンドエフェクタと、を含む。エンドエフェクタは、複合レイアップ構造の上に配置された場合に、複合材料の複数のプライを共に圧縮するように構成された圧縮性材料層を含む。エンドエフェクタは、複合材料の最外側プライに接着された除去可能なフィルムを把持するように構成された第１の吸引装置をさらに含む。ロボット装置は、第１の吸引装置が除去可能なフィルムを把持している間に、除去可能なフィルムが複合材料の最外側プライから剥離されるように、エンドエフェクタを複合レイアップ構造に対して平行移動させるように構成される。
【０００５】
別の態様では、複合材料の複数のプライから複合レイアップ構造を形成する際に使用するためのエンドエフェクタであって、複合材料の最外側プライが最外側プライに接着された除去可能なフィルムを有する、エンドエフェクタが提供される。エンドエフェクタは、剛性プレートと、剛性プレートに結合された圧縮性材料層と、を含む。圧縮性材料層は、複合レイアップ構造の輪郭に適合するように構成され、複合レイアップ構造の上に配置された場合に、複合材料の複数のプライを共に圧縮するように構成される。第１の吸引装置は剛性プレートに結合されている。第１の吸引装置は、第１の吸引装置が除去可能なフィルムを把持している間にエンドエフェクタが複合レイアップ構造に対して平行移動する場合に、除去可能なフィルムが複合材料の最外側プライから剥離可能であるように、複合材料の最外側プライに接着された除去可能なフィルムを把持するように構成される。
【０００６】
さらに別の態様では、複合材料の複数のプライから複合レイアップ構造を形成する際に使用するための方法であって、複合材料の最外側プライが最外側プライに接着された除去可能なフィルムを有する、方法が提供される。本方法は、複合レイアップ構造の上にエンドエフェクタを配置するステップであって、エンドエフェクタは圧縮性材料層と第１の吸引装置とを含む、ステップを含む。本方法はまた、圧縮性材料層が複合レイアップ構造の輪郭に合致するように、かつ圧縮性材料層が複合材料の複数のプライを共に圧縮するように、エンドエフェクタを用いて複合レイアップ構造に圧力を加えるステップを含む。本方法は、第１の吸引装置を用いて除去可能なフィルムを把持するステップと、第１の吸引装置が除去可能なフィルムを把持している間に、除去可能なフィルムが複合材料の最外側プライから剥離されるように、エンドエフェクタを複合レイアップ構造に対して平行移動させるステップと、をさらに含む。
【０００７】
本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】複合レイアップ構造を形成するために使用することができる例示的なレイアップシステムの断面図であり、レイアップシステムは第１の動作位置にある。
【図２】図１に示すレイアップシステムの第２の動作位置における断面図である。
【図３】図１に示すレイアップシステムの第３の動作位置における断面図である。
【図４】図１に示すレイアップシステムの第４の動作位置における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
特に明記しない限り、本明細書において提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を図示するものである。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を含む多種多様なシステムで適用できると考えられる。したがって、本図面は、本明細書で開示する実施形態を実施するために必要とされる、当業者には既知の、従来の特徴をすべて含むことを意味しない。
【００１０】
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語に言及するが、それらは以下の意味を有すると規定する。
【００１１】
単数形の表現「１つの（ａ、ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、文脈上明らかに指示する場合を除き、複数形を含む。
【００１２】
「任意の（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」または「任意に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は、続いて記載された事象または状況が生じてもよいし、また生じなくてもよいことを意味し、かつ、その説明が、事象が起こる場合と、それが起こらない場合と、を含むことを意味する。
【００１３】
本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される、近似する文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動できる任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ（ａｂｏｕｔ）」、「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、および「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似する文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに明細書および特許請求の範囲の全体を通じて、範囲限界を組み合わせてもよいし、および／または置き換えてもよい。文脈または文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、本明細書に含まれるすべての部分範囲を含む。
【００１４】
本開示の実施形態は、一体的なプライ圧縮およびフィルム除去ツールを用いた複合レイアップ構造を形成するシステムおよび方法に関する。より具体的には、本明細書に記載のシステムは、自動化されたロボット装置と、一体的なプライ圧縮およびフィルム除去ツールを含むエンドエフェクタと、を含む。エンドエフェクタは、例えば、ロボットアームまたはガントリシステムに取り付けられてもよい。エンドエフェクタは、複合レイアップ構造の上に配置された場合に、複合材料のプライを共に圧縮することを容易にする圧縮性材料層を含む。エンドエフェクタは、圧縮性材料層が複合材料のプライを共に圧縮するときに、複合材料の最外側プライ上の除去可能なフィルムと係合する吸引装置をさらに含む。次いで、吸引装置を作動させて除去可能なフィルムを把持し、ロボット装置は、プライの圧縮が達成された後に複合レイアップ構造に対してエンドエフェクタを平行移動させるように動作可能である。より具体的には、ロボット装置は、吸引装置が除去可能なフィルムを把持し続けている間に、エンドエフェクタを平行移動させて複合材料の最外側プライから除去可能なフィルムを剥がす。このように、プライの圧縮およびフィルムの除去は、同じロボットシーケンスで達成することができ、それによって複合レイアップ構造の製造時間を短縮することができる。
【００１５】
図１は、複合レイアップ構造１０２を形成するために使用することができる例示的なレイアップシステム１００の断面図である。図１では、レイアップシステム１００は、第１の動作位置１０４にある。例示的な実施形態では、レイアップシステム１００はロボット装置１０６を含み、ロボット装置１０６は、ロボットアーム１０８と、ロボット装置１０６のロボットアーム１０８に結合されたエンドエフェクタ１１０と、を含む。以下でより詳細に説明するように、ロボット装置１０６は、エンドエフェクタ１１０が複合レイアップ構造１０２上でプライ圧縮およびフィルム除去作業を実行できるようにプログラムされている。
【００１６】
例示的な実施形態では、複合レイアップ構造１０２は、複合材料の複数のプライ１１２から形成される。複合材料の複数のプライ１１２は、複合レイアップ構造１０２の形成を容易にするために、層ごとに積み重ねられる。さらに、複合材料の各プライ１１２は、それに接着された除去可能なフィルム１１４を有し、これは、以下により詳細に説明するように、複合材料の最外側プライ上に追加のプライ１１２を積層する前に除去される。一実施形態では、複合材料の複数のプライ１１２は、複合レイアップ構造１０２が不均一な厚さを有するように不均一に積み重ねられる。例えば、複合レイアップ構造１０２は、厚い部分１１６および薄い部分１１８を含み、厚い部分１１６は、薄い部分１１８よりも多くの複合材料のプライ１１２を含む。このように、複合レイアップ構造１０２は不均一な輪郭を有し、以下でより詳細に説明するように、エンドエフェクタ１１０は、そこにレイアップされた圧縮プライ１１２を圧縮するときに複合レイアップ構造１０２の輪郭を補償するように設計されている。
【００１７】
例示的な実施形態では、エンドエフェクタ１１０は、剛性プレート１２０と、剛性プレート１２０に結合された圧縮性材料層１２２と、剛性プレート１２０に結合された第１の吸引装置１２４と、を含む。剛性プレート１２０は、レイアップシステム１００の動作中に圧縮性材料層１２２を支持する。圧縮性材料は、レイアップシステム１００が本明細書で説明するように機能することを可能にする任意の材料である。一実施形態では、圧縮性材料は、複合レイアップ構造１０２上に配置されてプライ１１２を圧縮するときに、複合レイアップ構造１０２の輪郭に適合するように構成される。このように、圧縮性材料層１２２は、プライ１１２がその中に不均一に積み重ねられた場合でも、複合レイアップ構造１０２の全領域にわたって圧縮力を加えることができる。さらに、一実施形態では、圧縮性材料は、エンドエフェクタ１１０が複合レイアップ構造１０２に向かって変位し、それに対して付勢されるにつれて、エンドエフェクタ１１０によって複合レイアップ構造１０２に加えられる圧縮力が実質的に線形の割合で増加するような圧縮性を有する。例示的な圧縮性材料には、発泡材料が含まれるが、これに限定されない。さらに、圧縮性材料の変位に対する圧縮力の割合は、エンドエフェクタ１１０によって使用される圧縮性材料のタイプに基づいて変化する。
【００１８】
上述のように、エンドエフェクタ１１０は、剛性プレート１２０に結合された第１の吸引装置１２４を含む。第１の吸引装置１２４は、複合材料の最外側プライ１２６に接着された除去可能なフィルム１１４を把持するように選択的に動作可能であり、そのように配置される。例えば、一実施形態では、圧縮性材料層１２２は、その中に画定された開口部１２８を有する。第１の吸引装置１２４は、第１の吸引装置１２４が除去可能なフィルム１１４を把持するために配置されるように、開口部１２８内に挿入するためのサイズになっている。さらに、圧縮性材料層１２２は、中央部分１３０および外縁部分１３２によって画定される。開口部１２８は、第１の吸引装置１２４が同様に圧縮性材料層１２２の外縁部分１３２に配置されるように、外縁部分１３２に画定される。このように、以下でより詳細に説明するように、第１の吸引装置１２４は、最外側プライ１２６の周縁部１３４を把持するために配置され、エンドエフェクタ１１０が最外側プライ１２６からの除去可能なフィルム１１４の分離を開始することを可能にする。別の実施形態では、エンドエフェクタ１１０は、除去可能なフィルム１１４を選択的に把持し解放することができる任意の装置または構成要素を含む。
【００１９】
レイアップシステム１００は、第１の吸引装置１２４に結合された付勢機構１３６をさらに含む。動作中には、付勢機構１３６は、第１の吸引装置１２４をエンドエフェクタ１１０に対して平行移動させることを容易にする。例えば、付勢機構１３６は、除去可能なフィルム１１４との係合のために第１の吸引装置１２４を位置決めすることを容易にし、エンドエフェクタ１１０が複合レイアップ構造１０２に向かって付勢されるときに除去可能なフィルム１１４から離れる方向への第１の吸引装置１２４の平行移動を容易にする。例示的な付勢機構には、ばね作動装置および空気圧作動装置が含まれるが、これらに限定されない。
【００２０】
レイアップシステム１００はさらに、圧縮性材料層１２２に熱的に結合されたヒータ１３８を含む。ヒータ１３８は、複合材料のプライ１１２内の接着剤が圧縮性材料層１２２と接触したときに活性化されるように、圧縮性材料層１２２の温度を上昇させる。このように、複合材料のプライ１１２は、少なくとも部分的に互いに接着する。ヒータ１３８は、周囲温度が接着剤を活性化させるためのしきい値を下回るときに選択的に作動される。
【００２１】
一実施形態では、レイアップシステム１００は、内部に画定された少なくとも１つのアパーチャ１４２を有する作業面１４０を含む。例示的な実施形態では、複合レイアップ構造１０２は、少なくとも１つのアパーチャ１４２の上に配置される。第２の吸引装置１４４は、少なくとも１つのアパーチャ１４２と連通しており、第２の吸引装置１４４は、複合レイアップ構造１０２を作業面１４０の所定の位置に保持するように動作可能である。より具体的には、動作中に、第２の吸引装置１４４によって誘起される吸引力は、第１の吸引装置１２４によって誘起される吸引力よりも大きい。このように、第２の吸引装置１４４は、除去可能なフィルム１１４が分離され、最外側プライ１２６から剥離される際に、複合レイアップ構造１０２を定位置に保持することを容易にする。
【００２２】
動作中に、複合材料の複数のプライ１１２は、複合レイアップ構造１０２の形成を容易にするために、作業面１４０上に積み重ねられる。第２の吸引装置１４４は、複合レイアップ構造１０２が作業面１４０上に保持されるように、少なくとも１つのアパーチャ１４２を介して真空を引く。加えて、第１の動作位置１０４において、ロボット装置１０６は、エンドエフェクタ１１０を複合レイアップ構造１０２の上に位置決めする。
【００２３】
図２は、第２の動作位置１４６にあるレイアップシステム１００の断面図である。動作中に、ロボット装置１０６は、複合レイアップ構造１０２に圧力が加わるように、エンドエフェクタ１１０を作業面１４０に向かって第１の方向１４８に平行移動させる。エンドエフェクタ１１０が複合レイアップ構造１０２の上に位置決めされると、圧縮性材料層１２２は複合レイアップ構造１０２の輪郭に適合し、圧縮性材料層１２２は複合材料の複数のプライ１１２を共に圧縮する。次いで、第１の吸引装置１２４を作動させて、最外側プライ１２６に接着された除去可能なフィルム１１４を把持する。さらに、いくつかの実施形態では、周囲温度が所定のしきい値未満であるときにプライ１１２内の接着剤の活性化を容易にするためにヒータ１３８が作動される。
【００２４】
図３および図４は、第３の動作位置１５０および第４の動作位置１５２におけるレイアップシステム１００の断面図である。動作中に、ロボット装置１０６は、第１の吸引装置１２４が除去可能なフィルム１１４を把持し続けている間に、除去可能なフィルム１１４が複合材料の最外側プライ１２６から剥離されるように、複合レイアップ構造１０２に対してエンドエフェクタ１１０を平行移動させる。より具体的には、図３を参照すると、ロボット装置１０６は、作業面１４０から離れるように第２の方向１５４にエンドエフェクタ１１０を平行移動させて、除去可能なフィルム１１４をその周縁部１３４で最外側プライ１２６から分離させることを開始する。一実施形態では、ロボット装置１０６は、除去可能なフィルム１１４が最外側プライ１２６から効果的に分離されることを確実にするのを容易にするために、エンドエフェクタ１１０を作業面１４０から離して、それから作業面１４０に向かい、そして２回目に作業面１４０から離れるように平行移動させる。図４を参照すると、ロボット装置１０６は、第２の方向１５４とは異なる（例えば、第２の方向１５４に実質的に垂直な）第３の方向１５６にエンドエフェクタ１１０を平行移動させて、複合材料の最外側プライ１２６から除去可能なフィルム１１４を剥離する。除去されると、複合材料の追加プライ１１２は、複合レイアップ構造１０２が所定の数のプライ１１２から形成されるまで積層される。
【００２５】
本明細書に記載のシステムおよび方法の例示的な技術的効果は、（ａ）複合プライから迅速かつ効率的にポリフィルムを除去すること、（ｂ）複合レイアップ構造の製造時間を短縮すること、（ｃ）同じロボットシーケンスでプライ圧縮とポリフィルム除去を可能にするツールを提供すること、のうちの少なくとも１つを含む。
【００２６】
本明細書では、レイアップシステムの例示的な実施形態が提供されている。本システムおよび方法は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、システムの構成要素および／または方法のステップは、本明細書に記載した他の構成要素および／またはステップから独立に、かつ別個に利用することができる。例えば、本明細書に記載した構成要素の構成は、他のプロセスと組み合わせて使用することもでき、本明細書で説明した複合プライからポリフィルムを除去することだけの実施に限定されるものではない。むしろ、例示的な実施形態は、材料シートからフィルムを除去することが望ましい多くの用途に関連して実施され、利用することができる。
【００２７】
本開示のさまざまな実施形態の具体的な特徴がいくつかの図面には示されており、他の図面には示されていないが、これは単に便宜上のものである。本開示の実施形態の原理によれば、図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または請求することができる。
【００２８】
この明細書は、本開示の実施形態を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本開示の実施形態を実施することができるように実施例を用いており、任意の装置またはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本明細書に記載した実施形態の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
［実施態様１］
複合材料の複数のプライ（１１２）から複合レイアップ構造（１０２）を形成する際に使用するためのレイアップシステム（１００）であって、複合材料の最外側プライ（１２６）は、前記最外側プライ（１２６）に接着された除去可能なフィルム（１１４）を有し、前記システム（１００）は、
ロボット装置（１０６）と、
前記ロボット装置（１０６）に結合されたエンドエフェクタ（１１０）と、を含み、前記エンドエフェクタ（１１０）は、
前記複合レイアップ構造（１０２）の上に配置された場合に、前記複合材料の前記複数のプライ（１１２）を共に圧縮するように構成された圧縮性材料層（１２２）と、
前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）に接着された前記除去可能なフィルム（１１４）を把持するように構成された第１の吸引装置（１２４）と、を含み、前記ロボット装置（１０６）は、前記第１の吸引装置（１２４）が前記除去可能なフィルム（１１４）を把持している間に、前記除去可能なフィルム（１１４）が前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）から剥離されるように、前記エンドエフェクタ（１１０）を前記複合レイアップ構造（１０２）に対して平行移動させるように構成される、システム（１００）。
［実施態様２］
前記エンドエフェクタ（１１０）は、前記圧縮性材料層（１２２）に結合された剛性プレート（１２０）をさらに含む、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様３］
前記圧縮性材料層（１２２）は、内部に画定された開口部（１２８）を有し、前記第１の吸引装置（１２４）は、前記第１の吸引装置（１２４）が前記除去可能なフィルム（１１４）を把持するように配置されるように、前記開口部（１２８）内に挿入するためのサイズになっている、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様４］
前記圧縮性材料層（１２２）は、中央部分（１３０）と外縁部分（１３２）とによって画定され、前記第１の吸引装置（１２４）は、前記圧縮性材料層（１２２）の前記外縁部分（１３２）に配置される、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様５］
前記第１の吸引装置（１２４）に結合された付勢機構（１３６）をさらに含み、前記付勢機構（１３６）は、前記第１の吸引装置（１２４）を前記エンドエフェクタ（１１０）に対して平行移動させるように構成される、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様６］
前記複合材料の前記複数のプライ（１１２）は、前記複合レイアップ構造（１０２）が不均一な厚さを有するように不均一に積み重ねられ、前記圧縮性材料層（１２２）は、前記複合レイアップ構造（１０２）の上に配置された場合に前記複合レイアップ構造（１０２）の輪郭に適合するように構成される、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様７］
前記ロボット装置（１０６）は、前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）からの前記除去可能なフィルム（１１４）の分離を開始するために、第１の方向（１４８）に平行移動するように構成され、前記ロボット装置（１０６）は、前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）から前記除去可能なフィルム（１１４）を剥離するために、前記第１の方向（１４８）とは異なる第２の方向（１５４）に平行移動するように構成される、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様８］
前記圧縮性材料層（１２２）に熱的に結合されたヒータ（１３８）をさらに含み、前記ヒータ（１３８）は、前記圧縮性材料層（１２２）の温度を上昇させるように構成される、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様９］
内部に画定された少なくとも１つのアパーチャ（１４２）を有する作業面（１４０）であって、前記複合レイアップ構造（１０２）が前記少なくとも１つのアパーチャ（１４２）の上に配置可能である、作業面（１４０）と、
前記少なくとも１つのアパーチャ（１４２）と連通する第２の吸引装置（１４４）であって、前記複合レイアップ構造（１０２）を前記作業面（１４０）上の所定の位置に保持するように構成された第２の吸引装置（１４４）と、
をさらに含む、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様１０］
複合材料の複数のプライ（１１２）から複合レイアップ構造（１０２）を形成する際に使用するためのエンドエフェクタ（１１０）であって、複合材料の最外側プライ（１２６）は、前記最外側プライ（１２６）に接着された除去可能なフィルム（１１４）を有し、前記エンドエフェクタ（１１０）は、
剛性プレート（１２０）と、
前記剛性プレート（１２０）に結合された圧縮性材料層（１２２）であって、前記複合レイアップ構造（１０２）の輪郭に適合するように構成され、前記複合レイアップ構造（１０２）の上に配置された場合に、前記複合材料の前記複数のプライ（１１２）を共に圧縮するように構成された圧縮性材料層（１２２）と、
前記剛性プレート（１２０）に結合された第１の吸引装置（１２４）であって、前記第１の吸引装置（１２４）が前記除去可能なフィルム（１１４）を把持している間に前記エンドエフェクタ（１１０）が前記複合レイアップ構造（１０２）に対して平行移動する場合に、前記除去可能なフィルム（１１４）が前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）から剥離可能であるように、前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）に接着された前記除去可能なフィルム（１１４）を把持するように構成された第１の吸引装置（１２４）と、
を含むエンドエフェクタ（１１０）。
［実施態様１１］
前記圧縮性材料層（１２２）は、内部に画定された開口部（１２８）を有し、前記第１の吸引装置（１２４）は、前記第１の吸引装置（１２４）が前記除去可能なフィルム（１１４）を把持するように配置されるように、前記開口部（１２８）内に挿入するためのサイズになっている、実施態様１０に記載のエンドエフェクタ（１１０）。
［実施態様１２］
前記圧縮性材料層（１２２）は、中央部分（１３０）と外縁部分（１３２）とによって画定され、前記第１の吸引装置（１２４）は、前記圧縮性材料層（１２２）の前記外縁部分（１３２）に配置される、実施態様１０に記載のエンドエフェクタ（１１０）。
［実施態様１３］
前記第１の吸引装置（１２４）に結合された付勢機構（１３６）をさらに含み、前記付勢機構（１３６）は、前記第１の吸引装置（１２４）を前記除去可能なフィルム（１１４）に対して付勢するように構成される、実施態様１０に記載のエンドエフェクタ（１１０）。
［実施態様１４］
前記圧縮性材料層（１２２）に熱的に結合されたヒータ（１３８）をさらに含み、前記ヒータ（１３８）は、前記圧縮性材料層（１２２）の温度を上昇させるように構成される、実施態様１０に記載のエンドエフェクタ（１１０）。
［実施態様１５］
複合材料の複数のプライ（１１２）から複合レイアップ構造（１０２）を形成する方法であって、複合材料の最外側プライ（１２６）は、前記最外側プライ（１２６）に接着された除去可能なフィルム（１１４）を有し、前記方法は、
前記複合レイアップ構造（１０２）の上にエンドエフェクタ（１１０）を配置するステップであって、前記エンドエフェクタ（１１０）は圧縮性材料層（１２２）と第１の吸引装置（１２４）とを含む、ステップと、
前記圧縮性材料層（１２２）が前記複合レイアップ構造（１０２）の輪郭に合致するように、かつ前記圧縮性材料層（１２２）が前記複合材料の前記複数のプライ（１１２）を共に圧縮するように、前記エンドエフェクタ（１１０）を用いて前記複合レイアップ構造（１０２）に圧力を加えるステップと、
前記第１の吸引装置（１２４）を用いて前記除去可能なフィルム（１１４）を把持するステップと、
前記第１の吸引装置（１２４）が前記除去可能なフィルム（１１４）を把持している間に、前記除去可能なフィルム（１１４）が前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）から剥離されるように、前記エンドエフェクタ（１１０）を前記複合レイアップ構造（１０２）に対して平行移動させるステップと、
を含む方法。
［実施態様１６］
前記第１の吸引装置（１２４）が前記除去可能なフィルム（１１４）の周縁部（１３４）を把持するように前記エンドエフェクタ（１１０）を配向するステップをさらに含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１７］
前記圧縮性材料層（１２２）を高温に加熱するステップをさらに含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１８］
前記エンドエフェクタ（１１０）を平行移動させるステップは、
前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）からの前記除去可能なフィルム（１１４）の分離を開始するために、前記エンドエフェクタ（１１０）を第１の方向（１４８）に平行移動させるステップと、
前記複合材料の前記最外側プライ（１２６）から前記除去可能なフィルム（１１４）を剥離するために、前記第１の方向（１４８）とは異なる第２の方向（１５４）に前記エンドエフェクタ（１１０）を平行移動させるステップと、
を含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１９］
前記複合レイアップ構造（１０２）を形成するために、前記複合材料の前記複数のプライ（１１２）を作業面（１４０）上に積み重ねるステップであって、前記作業面（１４０）は内部に画定された少なくとも１つのアパーチャ（１４２）を有し、前記複数のプライ（１１２）は前記少なくとも１つのアパーチャ（１４２）の上に積み重ねられる、ステップと、
前記複合レイアップ構造（１０２）が前記作業面（１４０）上に保持されるように、前記少なくとも１つのアパーチャ（１４２）を介して真空を引くステップと、
をさらに含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様２０］
複数のプライ（１１２）を積み重ねるステップは、前記複合レイアップ構造（１０２）が不均一な厚さを有するように前記複数のプライ（１１２）を不均一に積み重ねるステップを含む、実施態様１９に記載の方法。
【符号の説明】
【００２９】
１００  レイアップシステム
１０２  複合レイアップ構造
１０４  第１の動作位置
１０６  ロボット装置
１０８  ロボットアーム
１１０  エンドエフェクタ
１１２  追加プライ、圧縮プライ
１１４  フィルム
１１６  厚い部分
１１８  薄い部分
１２０  剛性プレート
１２２  圧縮性材料層
１２４  第１の吸引装置
１２６  最外側プライ
１２８  開口部
１３０  中央部分
１３２  外縁部分
１３４  周縁部
１３６  付勢機構
１３８  ヒータ
１４０  作業面
１４２  アパーチャ
１４４  第２の吸引装置
１４６  第２の動作位置
１４８  第１の方向
１５０  第３の動作位置
１５２  第４の動作位置
１５４  第２の方向
１５６  第３の方向
【図１】
2019048370.tif 000003
【図２】
2019048370.tif 000004
【図３】
2019048370.tif 000005
【図４】
2019048370.tif 000006
【外国語明細書】
2019048370000001.pdf