(57)【要約】  キットからプライ（４８）を持ち上げ、ツール（２８）上の所定の位置に当該プライを配置するためにロボット（２２）とエンドエフェクタ（２０）を使用するプライ自動積層システム及び方法。【選択図】図２
2014522747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
あらかじめ選択された位置に複合プライを積層するためのシステムであって、
ロボットと；
プライを吊り上げあらかじめ選択された位置に該プライを配置するためのロボット上のエンドエフェクタと；
前記エンドエフェクタ上の前記プライの位置を記録するためのデバイスと；
前記位置に前記プライを配置するため前記ロボット並びに前記エンドエフェクタを制御するための前記位置記録デバイスに結合されたコントローラと
を含むシステム。
【請求項２】
前記エンドエフェクタは、前記プライをグリップするための真空操作グリッパーを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記エンドエフェクタは、前記プライをグリップするための電気接着性グリッパーを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記電気接着性グリッパーは、前記プライ上に静電荷を誘導するための電力源に結合される一連の電極パッドを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記位置記録デバイスは、前記エンドエフェクタ上の前記プライを画像化するための固定カメラを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記プライが前記エンドエフェクタによって吊り上げられる前に前記プライを見るため、前記コントローラに結合された前記エンドエフェクタ上にカメラをさらに含み、
前記コントローラは複数のプライから１つのプライを認識して選択するためのソフトウェアを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記プライが配置される前記位置に関連する特徴を検出するための前記エンドエフェクタ上の検出器
をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記特徴位置検出デバイスはレーザースキャナである、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記エンドエフェクタ及び前記ロボットは、前記ツール上に配置されたとおりに圧縮力を前記プライに印加する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステムであって、前記システムは
前記圧縮力の前記量を感知するために前記エンドエフェクタ上のセンサーをさらに含むシステム。
【請求項１０】
基板の所定の位置にプライを積層する方法であって、
プライを持ち上げることと；
前記プライが配置される所定の位置に隣接する領域に前記プライを移動することと；
前記プライが配置される所定の位置に対して前記プライを配向することと；
前記基板上の前記所定の位置に前記配向されたプライを配置することと
を含む方法。
【請求項１１】
前記プライを持ち上げることは前記プライをグリップする静電接着力を使用して実施される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記プライを持ち上げることはエンドエフェクタによって前記プライをグリップすることによって実施され、
前記プライを移動することは前記所定の位置に隣接する前記領域に前記エンドエフェクタを移動することによって実施され、さらに
前記プライを配置することは前記エンドエフェクタを使用して実施される
請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記プライが配置される前記位置に関連する特徴を検出するため前記エンドエフェクタを使用することをさらに含み、
前記プライを配置するために前記エンドエフェクタを使用することは前記検出された特徴に基づいており、前記所定の位置に隣接する領域に前記エンドエフェクタを移動することは自動制御ロボットマニピュレータを使用することによって実施される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板に対して前記プライを圧縮する前記エンドエフェクタを使用することと；
前記エンドエフェクタによって前記プライに印加される前記圧縮力を感知するため前記エンドエフェクタ上のセンサーを使用することと
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
持ち上げられ移動される前記プライを特定するため、前記エンドエフェクタを使用することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して積層構造、特に複合材から形成される積層構造の製造に関し、より具体的にはツール上にプライを自動的に積層するためのシステムを扱う。
【背景技術】
【０００２】
大規模積層構造の製造中に、キットとして配列された一群のプライは、構造を強化、硬化するため、或いは構造に所望の構造特性又は性能特性を付与するため、ツール上の特定の位置に、連続的に積層される。プライキットの使用は、限定された領域に多数の比較的小さなプライを積層することから自動テープ積層機器を解放するため、用途によっては効率的になりうる。プライキットは、例えば、限定しないが、複合充填材を使用して航空機のストリンガーとフレームとの間の間隙を充填することが望ましい場合には、使用されてもよい。充填材は、充填材上にプライが完全に積層される前に、ツール上に連続的に配置される一連の積層充填材プライを含む。充填材プライは、ポケットがプライで充填されるときに、特別に成形され、成形された充填材を形成するように配置されるツールのポケット内に配置されてもよい。これまでは、積層プロセスは手作業で実施されていた。
【０００３】
手動積層技術は他の用途で必要となることがある。例えば、基板上で互いに正確に配置されるダブラーなど、プライを積層するために必要となることがある。手動積層技術を使用して、技術者は個々のプライを他のプライに対して正確な位置で基板上に配置しなければならない。しかも、手動積層技術では１つずつプライを配置することが要求され、しかも、プライの大きさは技術者が手作業で扱える大きさに限定される。他の用途では、プライ材料が比較的繊細な場合、及び／又はＡＦＰ（自動繊維配置）マシンで処理した場合にはしわになりやすい、折り目がつきやすい或いは破れやすい場合には、手動積層が必要になることがある。例えば、落雷からの航空機の保護は、航空機の外板に薄い銅ホイルシートのグリッドを貼付することによって実施される。グリッドは、積層プロセス時にしわ、へこみ、折り目、及び／又は破れが起こりやすい比較的小さな薄い銅ホイルシート数百個を１つずつ手動積層することによって組み立てられる。
【０００４】
上述の手動積層技術は時間がかかり、大きな労働力を要するため、高度な製造環境には適さないことがある。そのため、手作業及び積層時間を軽減し、ツールなどの基板上に材料プライを信頼できる精度で配置する、自動積層システムが必要となっている。構造を形成するために積層しなければならないプライの総数を減らすために、より大きなプライの配置を可能にする積層プロセスも必要である。
【発明の概要】
【０００５】
開示されている実施形態は、キット化された充填材、ダブラー、及び様々な用途の他の種類のプライなど、プライ群の積層に十分に適した自動積層システムを提供する。プライキットから所望のプライを順次選択し、選択したプライをツールに移動して、ツール上の正しい位置にプライを配置するプロセスは、ロボット制御エンドエフェクタによって自動的に実施される。エンドエフェクタはキットから吊り上げられる正しいプライを光学的に認識し、プライの配置及び圧縮時にプライの配置に使用されるツールの特徴を検出する。システムはプライのしわの発生を低減又は解消し、積層プロセスをより正確に制御することができる。例えば、限定しないが、いくつか例を挙げるならば、熱可塑性物質、プリプレグ、金属ホイル及び接着剤層など、様々なプライがエンドエフェクタによって持ち上げ及び配置可能である。エンドエフェクタは、プライがツール上に配置される前にツールの限定された領域を事前に調べるために、或いは配置されたプライを検査して適切な位置合わせを保証するために使用されてもよい。
【０００６】
開示されている一実施形態に従って、複合プライをあらかじめ選択された位置に配置するためのシステムが提供される。ロボットのエンドエフェクタはプライを吊り上げ、そのプライをあらかじめ選択された位置に配置する。エンドエフェクタ上のプライの位置を記録するためのデバイスが提供され、記録デバイスに結合されたコントローラは、プライを配置するためロボット及びエンドエフェクタを制御する。エンドエフェクタは、配置のための準備でプライを吊り上げるときに、プライをグリップするための真空操作グリッパーを含んでもよい。記録デバイスはエンドエフェクタ上のプライを見るための固定カメラを含んでもよい。システムはさらに、プライがエンドエフェクタによって吊り上げられる前にプライを見るため、コントローラに結合されたエンドエフェクタ上にカメラを備え、コントローラは複数のプライから１つのプライを認識して選択するためのソフトウェアを含んでもよい。システムはまた、プライの配置調整に使用される、配置位置の特徴を有する位置を検出するため、エンドエフェクタ上に検出器を含んでもよい。一実施形態では、検出器は３次元レーザースキャナを含むことがある。ロボット上のエンドエフェクタは、プライに配置されたとおりに圧縮力を印加するために使用され、システムは圧縮力の量を感知するためにエンドエフェクタ上のセンサーをさらに含む。
【０００７】
別の実施形態によれば、システムは基板上にプライを自動的に積層させるために提供される。システムは、基板上に各プライを配置するためのエンドエフェクタ、及びエンドエフェクタを操作するためのロボットを含む。検出器は、ツール上の特徴を検出するため、エンドエフェクタ上に提供される。検出器に結合されたコントローラは、検出された基板上の特徴に基づく位置で基板上にプライを配置するようにエンドエフェクタを制御する。一実施形態では、検出器は基板の表面を走査するように適合されたレーザースキャナである。システムはさらに、プライが吊り上げられる前にプライの画像を記録するためのエンドエフェクタ上のカメラを含み、コントローラはカメラによって記録された画像を認識するための対象物認識ソフトウェアを含みうる。システムはさらに、エンドエフェクタ上のプライの画像を記録するためのカメラを含み、また、コントローラはエンドエフェクタ上のプライが吊り上げられた後の位置を決定するように動作可能である。
【０００８】
さらに別の実施形態によれば、基板上の所定の位置にプライを積層するための方法が提供される。方法は、プライを持ち上げること、基板の所定の位置に隣接する領域にプライを移動すること、プライが配置される所定の位置に対してプライを配向すること、及びプライを基板上の所定の位置に配置することを含む。エンドエフェクタは、プライを持ち上げ、プライを基板に隣接する領域まで移動するために使用される。エンドエフェクタは、プライが配置される所定の位置を示す基板上の特徴を検出するために使用される。エンドエフェクタはまた、検出された特徴に基づいて基板上にプライを配置するために使用される。プライを持ち上げることは、真空によってエンドエフェクタに対してプライを保持することによって、エンドエフェクタ上のプライをグリップすることを含んでもよい。ツールに隣接する領域へエンドエフェクタを移動することは、自動制御ロボットマニピュレータを使用して実施される。基板上の特徴を検出するためにエンドエフェクタを使用することは、非接触式スキャナを使用して基板表面を走査することを含む。方法はさらに、基板に対してプライを圧縮するエンドエフェクタを使用すること、及びエンドエフェクタによってプライに印加される圧縮力を感知するためエンドエフェクタ上のセンサーを使用することを含む。
【０００９】
さらなる一実施形態によれば、複合航空機構造体の製造方法が提供される。方法は、複数の複合プライを提供すること、及びプライのうちの１つを持ち上げるためにロボット制御されたエンドエフェクタを使用することを含む。方法はまた、エンドエフェクタ上のプライの位置を決定すること、及びツールの領域にプライを移動するためエンドエフェクタを使用することを含む。エンドエフェクタは、エンドエフェクタ上のプライの位置に基づいて、ツール上にプライを配置するために使用される。エンドエフェクタはまた、持ち上げられるプライを特定するために使用されてもよい。
【００１０】
さらに別の実施形態によれば、複数プライの複合構造を製造するために必要な時間を短縮する方法は、ツール上にプライを形成する一連の複合テープを積層するため自動制御テープ積層マシンを使用すること、及びツールの局所領域にプライを配置するためロボット制御されたエンドエフェクタを使用することを含む。
【００１１】
さらに別の実施形態によれば、基板の上にプライを積層する方法が提供され、プライをグリップするために電気接着性グリッパーを使用すること、及び基板上にグリップしたプライを配置することを含む。プライをグリップするために電気接着性グリッパーを使用することは、グリッパーとプライとの間に静電接着力を発生させることによって、グリッパーにプライを接着することを含む。グリップしたプライを基板上に配置することは、ロボットマニピュレータを使用してグリップしたプライを基板に接触するように移動すること、及び電気接着性グリッパーからプライを放すことを含む。プライを放すことは、グリッパーとプライとの間の静電接着力を取り除くことを含む。静電接着力を発生させることは、グリッパー上に静電場を生成すること、及びプライ上に静電荷を誘導するように静電場を使用することを含む。
【００１２】
さらに別の実施形態によれば、航空機外板上の導電性金属ホイルを積層する方法が提供される。方法は、プライを持ち上げるためにエンドエフェクタを使用することを含み、プライをグリップするために静電接着力を使用すること、及びエンドエフェクタを外板の領域に移動することを含む。方法はさらに、プライを外板上に配置するためエンドエフェクタを使用することを含む。プライを外板上に配置することは、エンドエフェクタ上でプライをグリップする静電接着力を解放することを含む。プライをグリップすることは、グリッパー上に静電場を生成すること、及びプライ上に静電荷を誘導するように静電場を使用することを含む。
【００１３】
さらに別の実施形態によれば、基板上にプライを積層するためのシステムが提供され、静電接着力を使用してプライを解放可能にグリップするための静電グリッパー、及びエンドエフェクタを操作するためのロボットマニピュレータを含むエンドエフェクタを備える。システムは、ロボットマニピュレータ及び静電グリッパーの操作を自動制御するためのプログラムされたコントローラをさらに含む。静電グリッパーは、電力源に結合された複数の交流の陽極と陰極の電極パッドを含む。グリッパーはバッキングプレートを含み、電極パッドはバッキングプレート上に配置されている。ポリマーコーティングは電極パッドを保護するように覆っている。システムは、エンドエフェクタ上のプライの位置を記録するためのデバイス、及びプライが積層される基板の特徴を検出するためのエンドエフェクタ上の検出器をさらに含む。
【００１４】
本発明の一態様によれば、あらかじめ選択された位置に複合プライを積層するためのシステムであって、ロボットと；プライを吊り上げあらかじめ選択された位置にプライを配置するためのロボット上のエンドエフェクタと；エンドエフェクタ上のプライの位置を記録するためのデバイスと；当該の位置にプライを配置するためロボット並びにエンドエフェクタを制御するための位置記録デバイスに結合されたコントローラとを含むシステムが提供される。
【００１５】
有利には、エンドエフェクタが、プライをグリップするための真空操作グリッパーを含むシステム。
【００１６】
有利には、エンドエフェクタが、プライをグリップするための電気接着性グリッパーを含むシステム。
【００１７】
有利には、電気接着性グリッパーが、プライ上に静電荷を誘導するための電力源に結合される一連の電極パッドを含むシステム。
【００１８】
有利には、位置記録デバイスが、エンドエフェクタ上のプライを画像化するための固定カメラを含むシステム。
【００１９】
有利には、システムは、プライがエンドエフェクタによって吊り上げられる前にプライを見るため、コントローラに結合されたエンドエフェクタ上にカメラをさらに含み、コントローラは複数のプライから１つのプライを認識して選択するためのソフトウェアを含む。
【００２０】
有利には、システムは、プライが配置される位置に関連する特徴を検出するためのエンドエフェクタ上の検出器をさらに含む。
【００２１】
有利には、特徴位置検出デバイスはレーザースキャナであるシステム。
【００２２】
有利には、エンドエフェクタ及びロボットは、ツール上に配置されたとおりに圧縮力をプライに印加し、システムは圧縮力の量を感知するためにエンドエフェクタ上のセンサーをさらに含むシステム。
【００２３】
本発明のさらなる態様によれば、基板上にプライを自動的に積層するためのシステムであって、基板上に各プライを配置するためのエンドエフェクタと；プライが配置される位置に関連する基板上の特徴を検出するためのエンドエフェクタ上の検出器と；エンドエフェクタを操作するためのロボットと；基板上の検出された特徴に基づく位置で基板上にプライを配置するためにエンドエフェクタを制御するための検出器及びロボットに結合されたコントローラとを含むシステムが提供される。
【００２４】
有利には、検出器は基板の表面を走査するように適合されたレーザースキャナであるシステム。
【００２５】
有利には、システムは、プライが吊り上げられる前にプライの画像を記録するためのエンドエフェクタ上のカメラをさらに含み、制御装置はカメラによって記録された画像を認識するための対象物認識ソフトウェアを含む。
【００２６】
有利には、システムは、エンドエフェクタ上のプライの画像を記録するためのカメラをさらに含み、コントローラはエンドエフェクタ上のプライの位置を決定するように動作可能である。
【００２７】
有利には、システムは、プライをグリップするためのエンドエフェクタ上の真空グリッパーと；真空グリッパーに結合された真空システムをさらに含む。
【００２８】
有利には、システムは、静電接着力を使用してプライをグリップするためのエンドエフェクタ上の電気接着グリッパーをさらに含む。
【００２９】
有利には、エンドエフェクタは基板に対してプライを圧縮するように動作可能であり、システムはプライに印加される圧縮力を感知するためにエンドエフェクタ上の力センサーをさらに含むシステム。
【００３０】
本発明のさらなる態様によれば、基板上の所定の位置にプライを積層する方法であって、プライを持ち上げることと；プライが配置される所定の位置に隣接する領域にプライを移動することと；プライが配置される所定の位置に対してプライを配向することと；基板の所定の位置に配向されたプライを配置することとを含むシステムが提供される。
【００３１】
有利には、プライを持ち上げることはプライをグリップする静電接着力を使用して実施される方法。
【００３２】
有利には、プライを持ち上げることはエンドエフェクタによってプライをグリップすることによって実施され、プライを移動することは所定の位置に隣接する領域にエンドエフェクタを移動することによって実施され、プライを配置することはエンドエフェクタを使用して実施される方法。
【００３３】
有利には、方法は、プライが配置される位置に関連する特徴を検出するためエンドエフェクタを使用することをさらに含み、プライを配置するためにエンドエフェクタを使用することは検出された特徴に基づいており、所定の位置に隣接する領域にエンドエフェクタを移動することは自動制御ロボットマニピュレータを使用することによって実施される。
【００３４】
有利には、特徴を検出するエンドエフェクタを使用することは、非接触式スキャナを使用して基板の表面を走査することを含む方法。
【００３５】
有利には、基板に対してプライを圧縮するエンドエフェクタを使用すること、及びエンドエフェクタによってプライに印加される圧縮力を感知するためエンドエフェクタ上のセンサーを使用することをさらに含む方法。
【００３６】
有利には、基板はツールであり、基板上の位置はツールのポケットである方法。
【００３７】
有利には、持ち上げられ移動されるプライを特定するため、エンドエフェクタを使用することをさらに含む方法。
【００３８】
本発明のさらに別の態様によれば、複数の複合プライを提供することと；プライの１つを持ち上げるためロボット制御のエンドエフェクタを使用することと；エンドエフェクタ上のプライの位置を決定することと；エンドエフェクタ上のプライの位置に基づいて所定の位置にプライを配置するためにエンドエフェクタを使用することとを含む、複合航空機構造物を製造する方法が提供される。有利には、エンドエフェクタ上のプライの位置を決定することは、エンドエフェクタ上のプライの画像を記録することを含む方法。有利には、プライをツールまで移動するため、エンドエフェクタを使用する方法。有利には、プライを持ち上げることは、静電接着力を使用してエンドエフェクタ上のプライをグリップすることを含む方法。
【００３９】
有利には、持ち上げられるプライの１つを特定するため、エンドエフェクタを使用することをさらに含む方法。
【００４０】
有利には、持ち上げられるプライの１つを特定することは、プライの画像を記録するためのエンドエフェクタを使用すること、及び記録された画像を認識するための認識ソフトウェアを使用することによって実施される方法。
【００４１】
本発明のさらに別の実施形態によれば、ツール上にプライを形成する一連の複合テープを積層するため自動制御テープ積層マシンを使用すること、及びツールの局所領域にプライを配置するためロボット制御されたエンドエフェクタを使用することを含む、複数プライの複合構造を製造するために必要な時間を短縮する方法が提供される。
【００４２】
有利には、エンドエフェクタによって配置されるプライは、ダブラー及び充填材のうちの１つを形成する方法。
【００４３】
有利には、テープ積層マシンが一連のテープを積層する前に、エンドエフェクタがツール上にプライを配置する方法。
【００４４】
有利には、テープ積層マシンがエンドエフェクタによって配置されたプライ上に一連のテープを積層する方法。
【００４５】
再び本発明のさらに別の態様によれば、プライをグリップするために電気接着性グリッパーを使用すること、及び基板上にグリップされたプライを配置することを含む、基板の上にプライを積層する方法が提供される。
【００４６】
プライをグリップするために電気接着性グリッパーを使用することは、グリッパーとプライとの間に静電接着力を発生させることによって、グリッパーにプライを接着することを含む方法。
【００４７】
有利には、グリップしたプライを基板上に配置することは、ロボットマニピュレータを使用してグリップしたプライを基板に接触するように移動すること、及び電気接着性グリッパーからプライを放すことを含む方法。
【００４８】
有利には、プライを放すことは、グリッパーとプライとの間の静電接着力を取り除くことを含む方法。
【００４９】
有利には、静電接着力を発生させることは、グリッパー上に静電場を生成すること、及びプライ上に静電荷を誘導するように静電場を使用することを含む方法。
【００５０】
有利には、プライを持ち上げるためにエンドエフェクタを使用すること、プライをグリップするために静電接着力を使用すること、エンドエフェクタを外板上の領域に移動すること、及び外板上にプライを配置するためにエンドエフェクタを使用することを含む、航空機外板上に導電性金属ホイルのプライを積層する方法。
【００５１】
有利には、プライを外板上に配置することは、エンドエフェクタ上でプライをグリップする静電接着力を解放することを含む方法。
【００５２】
有利には、静電接着力を使用してプライをグリップすることは、グリッパー上に静電場を生成すること、及びプライ上に静電荷を誘導するように静電場を使用することを含む。
【００５３】
本発明のさらに別の態様によれば、静電接着力を使用してプライを解放可能にグリップするための静電グリッパーを含むエンドエフェクタ、及びエンドエフェクタを操作するためのロボットマニピュレータを含む、基板上にプライを積層するためのシステムが提供される。
【００５４】
有利には、ロボットマニピュレータ及び静電グリッパーの操作を自動制御するためのプログラムされたコントローラをさらに含むシステム。
【００５５】
有利には、静電グリッパーは、電力源に結合されるように適合された複数の交流の陽極と陰極の電極パッドを含むシステム。
【００５６】
有利には、グリッパーは、バッキングプレート、バッキングプレート上に配置された電極パッドを含み、グリッパーはさらに電極パッドを保護するように覆うポリマーコーティングを含むシステム。
【００５７】
有利には、エンドエフェクタ上のプライの位置を記録するためのデバイス、及びプライが積層される基板の特徴を検出するためのエンドエフェクタ上の検出器をさらに含むシステム。
【００５８】
本発明のさらに別の態様によれば、プライのキットを提供すること；キット内のプライのうちの１つを選択し、キットから選択されたプライを吊り上げるようにロボット制御されたエンドエフェクタを使用することを含み、プライの画像を記録すること及びキット内の他のプライからプライを認識するため画像認識ソフトウェアと記録された画像を使用すること；エンドエフェクタ上のプライの画像を記録するカメラを使用すること；エンドエフェクタ上のプライの位置を決定するためエンドエフェクタ上のプライの画像を使用すること；ツール上の領域に選択されたプライを移動するためにエンドエフェクタを使用して、エンドエフェクタ上に決定されたプライの位置に基づいてロボット制御エンドエフェクタによって使用された３次元空間座標系内でプライの位置を決定すること；プライが配置されるツールの所望の位置に関連づけられたツール上の特徴を検出するための３次元レーザースキャナを使用すること；所望の位置でツール上に特定されたプライを配置するためのエンドエフェクタを使用すること；ツールに対してプライを圧縮するためにエンドエフェクタを使用すること；圧縮時にプライに印加される力を感知すること；力センサーによって感知された力に基づいてプライに印加される圧縮力を調整することを含む、ツール上にプライを自動的に積層する方法が提供される。
【００５９】
本発明のさらになお別の態様によれば、所定の順でツール上に積層されることが要求されるプライのキット；エンドエフェクタ；エンドエフェクタを操作するためのロボット；プライをグリップするためのエンドエフェクタ上の真空グリッパー；キット内のプライの画像を記録するためのエンドエフェクタ上の第１のカメラ；エンドエフェクタによってキットから吊り上げられた真空グリッパー上のプライの画像を記録するための第２の固定カメラ；ツールを走査する及びプライが配置されるツール上の位置に関連づけられたツール上の特徴を検出するためのエンドエフェクタ上のレーザースキャナ；エンドエフェクタがツール上にプライを配置するときに、エンドエフェクタによってプライに印加される力を感知するためのエンドエフェクタ上の力センサー；及びロボット、真空グリッパー、第１及び第２のカメラを制御するためのコントローラを含み、第１のカメラによって記録されたプライの画像を認識するための画像認識ソフトウェアを含む、ツール上に複合プライを自動的に積層するためのシステムが提供される。
【００６０】
開示した実施形態の他の特徴及び利点については、添付図面及び添付した請求項に従って見た場合、以下の実施形態の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】開示された実施形態によるプライ自動積層システムのブロック図の図解である。
【図２】図１に示したプライ自動積層システムの斜視図の図解である。
【図３】図１及び２に示したシステムの一部を形成するエンドエフェクタの斜視図の図解である。
【図４】ツールポケットの特徴を特定するためツールの表面を走査するエンドエフェクタを示す斜視図の図解である。
【図５】充填材プライを自動積層するための方法のフロー図の図解である。
【図６】図５と同様の図解であるが、ダブラープライの自動積層のための方法を示している。
【図７】プライを積層するための装置の機能ブロック図である。
【図８】図７に示した装置を使用するプライ積層方法のフロー図の図解である。
【図９】図７に示した装置の一部を形成するエンドエフェクタの斜視図の図解である。
【図１０】図９と同様の斜視図の図解であるが、エンドエフェクタによって持ち上げられ、グリップされたプライを示している。
【図１１】図１０の線１１−１１に沿った断面図の図解である。
【図１２】図７に示した電気粘着性グリッパーの代替的な実施形態の断面図の図解である。
【図１３】図９及び１０と同様の斜視図の図解であるが、電磁グリッパーによってグリップされたプライを示している。
【図１４】図１３と同様の図解であるが、基板上に配置する準備が整っているように、エンドエフェクタによって持ち上げられている導電性金属の細片を示している。
【図１５】航空機の製造及び保守方法を示すフロー図の図解である。
【図１６】航空機のブロック図の図解である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
最初に図１を参照すると、開示されている実施形態は、ツール２８又はツール２８上にあらかじめ配置されたプライ（図示せず）などのように、基板２１上にプライ４８を自動的に配置２５する、符号１８によって概して示されるプライ自動積層システムに関する。プライ４８は、複合構造物（図示せず）上のダブラー（図示せず）又は充填材（図示せず）などの特徴を形成するために、所定の順序でツール２８上に積層されるよう意図されている同一の又は異なる繊維方向を有するあらかじめ選択された数のプライ４８を含むプライキット２４の一部を形成することがある。プライ４８は、積層プロセス時にツール２８上の特定の位置に配置２５される。例示的な実施形態では、プライ４８は、ツール内の一又は複数のポケット２８に順次配置２５される。複合プライ４８の積層は例示的な実施例に記載されているが、開示されている実施形態は他の対象物、とりわけ、限定しないが、プラスチック、セラミック及び金属並びに導電性又は非導電性の様々な形態の複合材料を含む、柔軟な又は非柔軟なシート状又は平坦な材料の形態にある対象物を積層又は配置するために使用されてもよい。したがって、本明細書で使用されている「プライ」という語は、多種多様な形状及び材料を含むように意図されている。
【００６３】
プライ自動配置システム１８は概して、ロボット２２上に装着されたエンドエフェクタ２０又は同様な自動制御マニピュレータ、固定カメラ４２及びコントローラ４４を含む。エンドエフェクタ２０はスキャナ３６、カメラ３０、真空グリッパー３２及び力センサー３４を含む。カメラ３０はキット２４のプライ４０の画像を記録するように機能し、これらの画像は適切な積層順にある個々のプライ４８を認識し選択２７するコントローラ４４の一部を形成する画像認識ソフトウェア４５によって処理される。真空グリッパー３２は真空システム４０に結合されてもよく、ツール２８上への配置２５が準備できるまで、エンドエフェクタ２０上でプライ４８を保持２９するため、個々のプライ４８を解放可能にグリップ２９するように機能する。真空グリッパー３２はまた、圧搾空気サプライ４３に結合されてもよい。空気サプライ４３は、プライ配置後のプライ４８の解放に役立つ陽圧をプライ４８に印加するために使用されてもよい。エンドエフェクタ２０は、以下で説明されるように、他の種類のプライグリッパーを備えていてもよい。
【００６４】
スキャナ３６は、例えば、限定しないが、ポケット２６などの特徴の位置を特定するため、ツール２８の表面を走査する２次元又は３次元レーザースキャナを含むことがある。ツール２８に対してプライ４８を圧縮３１するためにエンドエフェクタ２２が使用される用途では、エンドエフェクタ２０上の力センサー３４は、プライ４８に印加される圧縮力の量を感知するように機能する。この感知された圧縮力はコントローラ４４にフィードバックされるが、コントローラはロボット２２によって印加される圧縮力を調整することによって応答することができる。固定カメラ４２は、位置、すなわちエンドエフェクタ２０の上でのプライ４８の配置及び／又は配向を決定するため、コントローラ４４によって使用されるエンドエフェクタによってグリップされるプライ４８の画像を記録するように機能する。エンドエフェクタ２０及びロボット２２は、スキャナ３６、カメラ３０、力センサー３４及び固定カメラ４２からの入力を受け取るコントローラ４４に結合されており、エンドエフェクタ２０及びロボット２２の操作を制御するように機能する。
【００６５】
使用時には、ロボット２２は、プライキット２４の中のプライ４８がカメラ３０の視野内に入るように、トレイ３０が配置される作業セル５０まで、エンドエフェクタ２０を移動する。画像認識ソフトウェア４５を使用して、コントローラ４４は、ツール２８上に積層される次のプライ４８を認識し選択２７する。幾つかの実施形態では、カメラ３０は、一又は複数のプライ４８のサイズ及び／又は形状など、他の情報を反映する、作業セル５０内の画像を記録することができる。他の実施形態では、エンドエフェクタ２０は、例えば、限定しないが、ＲＦＩＤ（無線識別）タグ又は他のデバイスに保存される、プライ４８の選択及び／又は配置に関連する有用な情報を感知するＲＦＩＤリーダー（図示せず）など、他の感知機器を含んでもよい。
【００６６】
プライ選択２５に基づいて、エンドエフェクタ２０は、ロボット２２が選択されたプライを固定カメラ４２の視野内の位置に移動する間に、選択されたプライ４８をエンドエフェクタ２０上に吊り上げて保持２９するために、真空グリッパー３２を使用する。固定カメラ４２は、エンドエフェクタ２０によってグリップされたプライ４８の画像を記録することによって、エンドエフェクタ２０上のプライ４８の位置（配置及び／又は配向）を記録するためのデバイスとして機能する。記録されたプライ４８の画像はコントローラ４４に送られ、コントローラはエンドエフェクタ２０上のプライ４８の位置を決定するため記録された画像を使用する。コントローラ４４は、プライ４８の記録された位置にオフセットを適用すること又は他の技術を使用することによって、プライ４８の記録された位置をロボット２２によって使用される３次元空間座標系５４（図２）に平行移動する。
【００６７】
ロボット２２は、エンドエフェクタ２０を固定カメラ４２からツール２８の領域内、典型的にはツール２８に対向する位置に移動する。エンドエフェクタ２０上のスキャナ３６は、選択されたプライが配置されるツール２８上の位置を決定するために使用されるポケット２６などの特徴を特定するため、ツール２８を走査するように使用される。本実施例では、スキャナ３６はポケット２６のエッジ２６ａ（図４参照）を配置するために使用されることがある。エッジ２６ａの位置はロボット２２を制御するコントローラ４４によって使用されており、ロボットは、ツール２８上の所望の位置にプライ４８を配置するため選択されたプライ４８が位置決定されるまでエンドエフェクタ２０を移動する。例示的な実施例では、所望の位置はポケット２６に対応する。エンドエフェクタ２０は次に、ポケット２６内で、ツール２８上の選択されたプライ４８を、エッジ２６ａ又はポケット２６の他の特徴に揃えて配置２５する。エンドエフェクタ２０は次に、エンドエフェクタ２０上の力センサー３４によって測定される所望の力の量で、ツール２８に対してプライ４８を圧縮３１する。エンドエフェクタ２０上のスキャナ３６はまた、プライの配置に先立ってツール２８の局所的な領域を事前検査するために、同様に、ダブラー及び充填材などの積層された特徴がツール２８上に及び／又は他の積層された特徴との関係が正しく配置されていることを検証するため、プライ４８が配置された後、プライ４８及び／又はツール２８の事後検査を実施するために、使用されてもよい。ある種のツールの特徴の位置に変化が生じることがある場合には、ツール２８の事前検査が望ましい。例えば、限定しないが、元のツールの製造誤差によって、及び／又はツールのライフサイクル中の改変や補修によって、ポケット２６の正確な位置にはツールごとに変動が生じることがある。したがって、エンドエフェクタ２０上のスキャナ３６を使用することによって、プライの配置位置の基準としてポケット２６の公称（設計）位置に依存するのとは対照的に、特定のツール２８上の実際の（測定した）ポケット２６の位置が決定される。
【００６８】
既に述べたように、プライ４８を圧縮３１するためにロボット２２によって印加される力の量は、力センサー３４によって測定された力をフィードバック信号として使用して、コントローラ４４によって制御される。プライ４８が配置２５され、圧縮３１されると、真空グリッパー３２はプライ４８を解放し、エンドエフェクタ２０はキット２４内の次の順番のプライ４８を持ち上げるため、ツール２８を離れて作業セル５０まで戻る。空気サプライ４３は、エンドエフェクタがツール２８から離れる前に、グリッパー３２からプライ４８のポジティブな解放を有効にするために使用されてもよい。
【００６９】
図２は図１に示したプライ自動積層システム１８の典型的な実装の１つを示している。符号５４は、ツール２８上の所望の位置でプライ４８を吊り上げ、移動し、配置するため、ロボット２２によって使用される３次元空間座標系を指定する。ロボット２２は、限定しないが、コンベヤ及び運搬装置を含む任意の好適な自動マニピュレータを備えてもよいが、例示的な実施形態では、配置プロセス時にプライ４８をツール２８の位置に配向するのに役立つ関節アーム２２ａを有する関節結合タイプとして描画されている。アーム２２ａには、エンドエフェクタ２０が装着される回転式リスト２２ｂが備わっている。ロボット２２は作業セル５０から、プライ４８が積層されるツール２８まで延伸する到達範囲を有する。例示的な実施例では、プライキット２４は着脱可能なトレイ３０上に配置されるプライ４８の配列を備え、プライ４８は上向きに配置され、ロボット２２の到達範囲内に存在する。
【００７０】
固定カメラ４２は、作業セル５０とツール２８との間の支持体５２の上に装着されているが、カメラ４２は他の位置に設置可能である。作業セル５０とツール２８との間のカメラ４２の配置により、ロボット２２は旋回し、エンドエフェクタ２０は作業セル５０からツール２８まで弧を描いて振れるため、ロボット２２はプライ４８をカメラ４２の視野内に移動することができる。カメラ４２は、エンドエフェクタ２０によって吊り上げられたプライ４８のデジタル画像を生成することができる任意の好適な画像デバイスを含みうる。幾つかの実施形態では、複数のカメラ４２の使用が好ましい。
【００７１】
例示的な実施例では、ツール２８はツール表面２８ａに位置が揃えられた複数のポケット２６を有する湾曲したマンドレルとして描かれている。一又は複数の光学反射器５５が、プライ４８が配置される前にツール２８の上方でエンドエフェクタ２０の大まかな位置決めを補助するため、ツール２８の表面２８ａに配置されることがある。反射器５５はレーザースキャナ３６（図１）によって検出されるが、レーザースキャナ３６は、ツール２８のエッジ２８ｂの検出など、エンドエフェクタ２０の大まかな位置決めを目的としてツール２８の他の特徴を感知してもよい。
【００７２】
図３は、エンドエフェクタ２０のさらなる詳細を示している。レーザースキャナ３６、真空グリッパー３２及びカメラ３０は、装着プレート５８の１つの面５８ａに装着されている。真空グリッパー３２は、真空システム４０（図１）に結合され、その上にプライ４８を保持するように適合される穿孔された面３２ａを含んでもよい。穿孔された面３２ａはまた、プライがグリッパー３２から解放されるときにプライ４８に陽空気圧を印加できるように、図１に示す空気サプライ４３に結合されてもよい。力センサー３４はプレート５８の対向する面５８ｂに装着されており、例えば、限定しないが、圧電デバイスを含んでもよい。プレート５８に固定されたアダプタ５６は、ロボット２２のリスト２２ｂに結合されるように、エンドエフェクタ２０を適合する。
【００７３】
図４は、ポケット２６の中へのプライ４８の配置に備えて、ツール２８のポケット２６の１つの上方に大まかに位置決めされたエンドエフェクタ２０を図解している。この実施例では、ポケット２６は傾斜した側壁２６ａを含んでもよい。ツール２８上及び３次元空間座標系５４内の位置を決定するため、ポケット２６ａを走査するためレーザースキャナ３６が使用される。既に述べたように、レーザースキャナ３６は、ポケット２６のエッジ２６ａに加えて傾斜した側壁２６ｂを含むポケット２６の３次元モデルを生成する３次元走査形式であってもよい。レーザースキャナ３６によって生成されるポケット２６の３次元モデルに基づいて、コントローラ４４（図１）は、プライ４８をポケット２６の境界内でポケット２６のエッジ２６ａに揃えて正確に配置するため、エンドエフェクタ２０の動きを制御することができる。
【００７４】
ここで図５を参照すると、充填材プライなど、プライ４８を積層する自動化された方法の全ステップを示している。ステップ６４から始まり、オペレータはプライ４８のキット２４を有するトレイ３０を作業セル５０に配置する。次に、ステップ６６で、オペレータはコントローラ４４を使用してロボットサイクルを開始する。ステップ６８では、ロボット２２は作業セル５０のトレイ３０に重なる位置にエンドエフェクタ２０を移動する。ステップ７０では、エンドエフェクタ２０上のカメラ３０は、次の順番で積層されることになっているキット２４の特定のプライ４８を選択２７する。ステップ７２では、ロボット２２は選択されたプライ４８に接するように真空グリッパー４８を移動し、それによって、ロボット２２が作業セル５０から離れて固定カメラ４２の方へエンドエフェクタ２０移動する際に、プライ４８をグリップ２９して吊り上げる。ステップ７４では、ロボット２２は、エンドエフェクタ２０に対してプライ４８の位置を示す画像を記録する固定カメラ４２に、選択された２７プライ４８を提示する。ステップ７６では、固定カメラ４２はコントローラ４４と協力して、ロボット２２の３次元座標参照系５４内にプライ４８を配置する。
【００７５】
ステップ７８では、ロボット２２は選択されたプライ４８をツール２８の上方の位置まで移動し、レーザースキャナ３６は、反射器３５を検出すること、又はツール２８のエッジ２８ｂなどの他の特徴を検出することによって、ポケット２６のおおよその位置を測定する。次にステップ８０では、ロボット２２はポケット２６及びスキャナ３６の近傍にレーザースキャナ３６を移動し、次に図４に関連して既に説明したようにポケット２６を走査する。３次元座標参照系５４内の既知のポケット２６の正確な位置により、ロボット２２は次に、ステップ８２に示すように、ツール２８上又はポケット２６内で既に配置されているプライ４８上で、ステップ８２に示したように、ポケット２６内にプライ４８を正確に配置２５する。ステップ８４では、力センサー３４は圧縮プロセス時にフィードバック信号を生成するように使用されており、このフィードバック信号は、ツール２８上でプライ４８が圧縮されるときに、ロボットによってプライ４８に印加される力の量を決定するためにコントローラ４０によって使用される。グリッパー３２からプライ４８を確実に放すために、空気サプライ４２（図１）によって、プライ４８に陽空気圧が印加されてもよい。ステップ８６に示したように、充填材が完成されるまで、ステップ６６〜８４はプライ４８の各々に対して順次反復される。
【００７６】
図６は、プライダブラーの自動積層のための方法の全ステップを示している。ステップ８８を起点として、複合テープ積層マシン又は自動繊維配置マシン（図示せず）は、図２に示したツール２８などのマンドレル上に最初のプライを配置する。次に、ステップ９０で、ダブラープライ４８のキットが作業セル５０内に配置される。ステップ９２では、オペレータはロボットサイクルを開始し、ステップ９４では、ロボット２２はエンドエフェクタ２０をキット３０の上方に移動する。ステップ９６では、カメラ３０はキット３０内の次の順番のダブラープライ４８を配置し、選択２７する。ステップ９８では、次にロボット２２はエンドエフェクタ２０上の真空グリッパー３２をダブラープライ４８に接するように移動し、ステップ１００では、ロボット２２は真空グリッパー３２を用いてキット３０から選択されたダブラープライ４８を吊り上げる。ステップ１０２では、ロボット２２はダブラープライ４８を固定カメラ４２に提示し、ステップ１０４では、固定カメラ４２はダブラープライ４８を真空グリッパー３２の面３２ａ上に正確に配置する。
【００７７】
ステップ１０６では、ロボット２２はエンドエフェクタ２０をマンドレルツール２８の上方の位置まで移動し、ダブラープライ４８が配置される正確な位置の決定に用いられる特徴を検出するようにレーザースキャナ３６が使用される。検出された特徴は、限定しないが、ツール２８上の反射器５５、ツール２８のエッジ２８ｂ、又はあらかじめ配置されているプライ４８のエッジ（図示せず）を含みうる。ステップ１０８では、ロボット２２はダブラープライ４８をツール表面２８ａの上に又は既に配置されているダブラープライ４８の上に配置２５する。ステップ１１０では、ロボット２２は、圧縮プロセス２９中にダブラープライ４８に印加される圧縮力の量を示すコントローラ４４にフィードバックを提供するため、力センサー３４を使用する。ステップ１１２では、すべてのダブラープライ４８がマンドレルツール２８上に配置されるまで、ステップ９２〜１１０が反復される。ステップ１１４では、複合テープ積層マシン又は自動繊維配置マシンは、ダブラープライ４８上へのすべてのプライの積層プロセスを継続し、ステップ１０６では、必要に応じて、又は所定のプライスケジュールによって指示されているとおりに、ダブラープライ４８の配置が反復される。
【００７８】
次に図７に注目すると、図２に示されているシステム５４など、プライ自動積層システムに使用される装置１０７が大まかに図解されている。装置１０７は、プライ４８を持ち上げて移送し、ツール２８（図２）、あらかじめ積層されたプライ４８、又は他の基板（図示せず）などの、基板２１上に配置２３するように使用されてもよい。装置１０７は、図１〜３に関連して既に説明されているものと類似のロボット２２によって操作されるエンドエフェクタ２０を含む。エンドエフェクタ２０は、移送されツール２８上に配置される間に、エンドエフェクタ２０上に一又複数のプライ４８をグリップする可逆な静電接着力を使用する静電接着性グリッパー１０８を含む。静電接着性グリッパー１０８は電源１１０によって電力供給され、プライ４８をエンドエフェクタ２０に解放可能に接着するために使用される静電接着力「Ｆ」を生成する。
【００７９】
図８は概して、図７に示した装置１０７を使用するプライ３８の積層方法のステップを図解する。ステップ１１２を起点として、エンドエフェクタ２０は、図１に示したように、トレイ３０上のプライキット２４の一部を形成する一又は複数のプライ４８に接するように配置される。ステップ１１４では、プライ４８は、プライをグリッパー１０８に接着する静電接着力「Ｆ」を使用するグリッパー１０８によって、持ち上げられグリップされる。ステップ１１６では、エンドエフェクタ２０及びロボット２２は、グリップしたプライ４８を図２に示したツール２８などの基板２１まで移動する。ステップ１１８では、エンドエフェクタ２０は、基板２１の所望の位置にプライ４８を配置２３するために使用される。例えば、エンドエフェクタ２０は、プライ４８を図２に示したツール２８のポケット２６の１つに配置することができる。ステップ１２０では、プライ４８は、ステップ１１８で配置２３された後、プライをグリッパー１０８に接着する静電接着力「Ｆ」を取り除くことによって、エンドエフェクタ２０から解放される。静電接着力「Ｆ」はグリッパー１０８に供給されている電力を切ることによって取り除かれる。
【００８０】
既に述べたように、図７に示した装置１０７及び図８に図解した方法は、図１に示した自動積層システム５０で使用可能であり、カメラ３０、４２は、プライが配置される前にエンドエフェクタ２０上のプライの配向を決定できるように積層するため、プライ４８を認識し、順次選択し、持ち上げるために、使用される。しかしながら、図７に示した装置１０７及び図８に図解した方法は、基板２１上にプライ４８を自動的に配置するために、ロボット２２によって操作されるエンドエフェクタ２０が使用される他の自動積層システムに採用されてもよい。
【００８１】
図９及び１０は、図７に示した装置の一実施形態の付加的な詳細を図解している。電気接着性グリッパー１０８は、交流の陽極と陰極の長尺電極パッド１２２、１２４をそれぞれ複数個備えている。電極パッド１２２、１２４は、分離する間隙、例えば、限定しないが、銅又は他の好適な金属などの、ほぼ平行な細長い導電性材料を備える。電極パッド１２２、１２４は、エンドエフェクタ２０上の延長部分１２８上に装着されたバッキングプレート１２６を越えて延在し、支持されている。陽極と陰極の電極パッド１２２、１２４はそれぞれ、エンドエフェクタ２０に搭載又は非搭載の直流電源であってもよい電源１１０（図７）に結合されている。例示的な実施例では、バッキングプレート１２６及び電極パッド１２２、１２４はほぼ平坦であるが、プライ４８及び／又はツール２８或いはプライ４８が配置される他の基板２１の形状に応じて、単純な又は複雑な輪郭を含む、他の形状を有してもよい。
【００８２】
図１１を参照すると、電極パッド１２２、１２４は断面がほぼ長方形であるが、他の電極断面形状も可能である。例示的な実施形態では、電極パッド１２２、１２４は、バッキングプレート１２６に取り付けられたポリマーなどの好適な非導電性材料の層を含むクランプ１１５内に埋め込まれている。クランプ１１５は、実質的に堅い材料を含むことがあるが、クランプ１１５の表面１３５がグリップされたプライ４８の表面の凹凸（図示せず）にほぼ適合することを可能にするいくぶん変形可能な材料であってもよい。
【００８３】
電気接着性グリッパー１０８に電力が供給されると、交流の陽極と陰極の電極パッド１２２、１２４は、プライ４８の表面１３７上にプラス及びマイナスの静電荷を誘導する静電場１２０を生成する。プライ４８上のプラスとマイナスの電荷の極性は電極パッド１２２、１２４の極性と反対であり、その結果、グリッパー１０８の表面１３５にプライ４８を引き付けて接着する静電接着力「Ｆ」を生成する。電気接着性グリッパー１０８は、比較的小さな量の力を用いて、比較的大きな静電接着力を生成することができる。例えば、限定しないが、所要電力はおよそ２０μＷ／Ｎ程度であってもよい。静電接着力「Ｆ」は調整可能であり、電極パッド１２２、１２４に供給される電力を制御することによってオン−オフすることができる。オン−オフの切り替え時間はおおよそ５０ミリ秒未満であってもよい。
【００８４】
電気接着性グリッパー１０８は、粗い或いは滑らかな表面及び／又はその表面上に塵及び／又は破片を有することがある任意の様々な材料によって形成される導電性又は非導電性のプライ４８をグリップするために使用されてもよい。例えば、限定しないが、電気接着性グリッパー１０８は、いくつか例を挙げるならば、熱可塑性物質、プリプレグ、金属ホイル、金属並びに非金属メッシュ、及び接着剤層などのプライ材料をグリップするために使用することができる。
【００８５】
図１２は、電極パッド１２２、１２４が非導電性バッキングプレート１２６に直接接着されたパッドであるグリッパー１０８の代替的な形態を図解している。ポリマー又は他の種類の被覆１３２が電極パッド１２２、１２４を保護的に覆っている。図には示されていないが、別の構成では、電極パッド１２２、１２４はポリマーなどの非導電性材料の保護被覆内に個別に封入されているか、又は保護被覆に囲まれていてもよい。
【００８６】
既に述べたように、開示された電気接着性グリッパーを有するエンドエフェクタ２０は、単一のプライ４８をグリップし、運搬し、配置するように使用されるが、図１３に図解したように、エンドエフェクタ２０によって複数のプライ４８ａ、４８ｂ、４８ｃが同時に持ち上げられ、グリップされ配置されてもよい。複数のプライ４８ａ、４８ｂ、４８ｃは、ステーション５０の一部形成するトレイ４０（図１）又は他の表面上に、互いに正確な位置関係で事前に配置されていてもよい。電気接着性グリッパーによって同時にグリップされ持ち上げられた場合には、１つずつ自動的に又は手動によって配置されるプロセスと比較して、プライ４８ａ、４８ｂ、４８ｃは、エンドエフェクタ２０によってツール２８又は他の基板２１上に配置され圧縮されるとき、配置済みのグループとして、事前に配置された位置関係を保つ。
【００８７】
図１４は、エンドエフェクタ２０によって航空機主翼（図示せず）などの基板２１に個別に又はグループとして配置される、薄い金属ホイルの複数の細片１３４を持ち上げてグリップする電気接着性グリッパー１０８の使用を図解している。別の構成では、金属ホイルの細片１３４を持ち上げてグリップするため、既に説明した真空グリッパー３２（図１）がエンドエフェクタ２０の上で使用されてもよい。しかしながら、幾つかの用途では、航空機外板（図示せず）に金属メッシュのシート（図示せず）を貼付することによって落雷保護が実装される場合には、エンドエフェクタ２０上で静電グリッパーを使用することが望ましい。
【００８８】
本開示の実施形態は、様々な用途に使用される可能性を有し、例えば航空宇宙、船舶、自動車、及び自動積層設備が使用される他の応用を含む特に輸送産業の分野に用途を見出すことができる。したがって、図１５及び１６に示したように、本開示の実施形態は、図１５に示す航空機の製造及び保守方法１３６、及び図１６に示した航空機１３８に関して使用することが可能である。開示された実施形態の航空機に関する用途には、例えば、限定しないが、いくつか例を挙げるならば、胴体外板、翼外板、操縦面、ハッチ、フロアパネル、ドアパネル、アクセスパネル、及び尾翼といった補強部材の積層、接着剤層の積層、並びに落雷保護用途の金属ホイルの薄いシートの積層などが含まれる。製造前の段階では、例示的な方法１０８は、航空機１３８の仕様及び設計１４０及び材料の調達１４２を含みうる。製造段階では、航空機１３８のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１４４と、システムインテグレーション１４６とが行われる。したがって、航空機１３８は運航１５０に供するために、認可及び納品１４８が行われる。顧客により運航される間に、航空機１３８は定期的な整備及び保守１５２（改造、再構成、改修なども含みうる）を受ける。
【００８９】
方法１０８の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実施又は実行されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであってもよい。
【００９０】
図１６に示すように、例示的な方法１３６によって製造された航空機１３８は、複数のシステム１５６及び内装１５８を有する機体１５４を含むことができる。高レベルのシステム１５６の例には、推進システム１６０、電気システム１６２、油圧システム１６４、及び環境システム１６６のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれていてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、本開示の原理は、海運及び自動車産業などの他の産業にも適用しうる。
【００９１】
ここで実施されるシステム及び方法は、製造及び保守方法１３６の一又は複数の任意の段階で用いられる。例えば、製造プロセス１４４に対応するコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機１１０の運航中に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリに類似の方法で作製又は製造される。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせは、例えば、航空機１３８の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機１３８のコストを削減することにより、製造段階１４４及び１４６の間に利用することができる。同様に、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせを、航空機１３８の運航中に、例えば限定しないが、整備及び保守１５２に利用することができる。
【００９２】
本開示の実施形態を、特定の例示的実施形態に関連させて説明したが、これらの特定の実施形態は説明を目的としているのであって、限定を目的としているのではなく、当業者であれば他の変形例が想起可能であろう。
【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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【国際調査報告】
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