(57)【要約】  少なくとも１つのプライをツールまたはツール上に配置された未硬化の複合材料の積層へと適用するための方法が、前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分が前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために少なくとも１つの非粘着性セパレータ上に配置された前記少なくとも１つのプライに対して前記少なくとも１つの非粘着性セパレータを滑らせて取り除きつつ、前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分を前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータの移動する後縁に対して前記少なくとも１つのプライの外面へと移動する圧縮力を印加することを、自動的に制御するステップを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのプライ（６３５）を、ツール（１０）またはツール上に配置された未硬化の複合材料の積層へと適用するための方法であって、
前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも一部分が前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）上に配置された前記少なくとも１つのプライ（６３５）に対して前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を滑らせて取り除きつつ、前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも一部分を前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）の移動する後縁（２２２、２２６）に対して前記少なくとも１つのプライ（６３５）の外面へと移動する圧縮力を印加することを、自動的に制御するステップ
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を、前記ツール（１０）または前記ツール上に配置された前記未硬化の複合材料の積層の少なくとも一部分へと配置するステップ、および
前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも一部分が前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）へと前記少なくとも１つのプライ（６３５）を配置するステップ
の少なくとも一方をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を前記ツール（１０）または前記ツール上に配置された前記未硬化の複合材料の積層の少なくとも一部分へと配置するステップと、
前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも一部分が前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）へと前記少なくとも１つのプライ（６３５）を配置するステップと
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を前記ツール（１０）または前記ツール上に配置された前記未硬化の複合材料の積層の少なくとも一部分へと自動的に配置するステップ、および
前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも一部分が前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）へと前記少なくとも１つのプライ（６３５）を自動的に配置するステップ
の少なくとも一方をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を前記ツール（１０）または前記ツール上に配置された前記未硬化の複合材料の積層の少なくとも一部分へと自動的に配置するステップと、
前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも一部分が前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）へと前記少なくとも１つのプライ（６３５）を自動的に配置するステップと
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記自動的に制御するステップが、前記少なくとも１つのプライ（６３５）の外面へと前記移動する圧縮力を印加する速度と同じ速度で少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を滑らせて取り除くことを自動的に制御するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ツール（１０）または前記ツール上に配置された前記未硬化の複合材料の積層の少なくとも一部分へと複数の非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を自動的に配置するステップ
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記自動的に制御するステップが、
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）のうちの第１の非粘着性セパレータ（２２０）を前記配置された少なくとも１つのプライ（６３５）に対して第１の方向に滑らせて取り除きつつ、前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも第１の部分を前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）のうちの前記第１の非粘着性セパレータ（２２０）の移動する後縁（２２２）に隣接する前記少なくとも１つのプライ（６３５）の前記外面へと前記移動する圧縮力を印加することを、自動的に制御するステップと、
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）のうちの第２の非粘着性セパレータ（２２４）を前記配置された少なくとも１つのプライ（６３５）に対して第２の方向に滑らせて取り除きつつ、前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも第２の部分を前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）のうちの前記第２の非粘着性セパレータ（２２４）の移動する後縁（２２６）に隣接する前記少なくとも１つのプライ（６３５）の前記外面へと前記移動する圧縮力を印加することを、自動的に制御するステップと
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
複数の非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を、前記ツール（１０）または前記ツール上に配置された前記未硬化の複合材料の積層の少なくとも一部分へと、前記複数の非粘着性セパレータ（２２０、２２４）の縁（２２２、２２６）の間に少なくとも１つのすき間（６２７）を定めつつ自動的に配置するステップ
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記自動的に制御するステップが、前記少なくとも１つのプライ（１６３５）の少なくとも一部分を前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために、複数の非粘着性セパレータを含んでいる前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）の間に位置するすき間（６２７）の上方の前記少なくとも１つのプライ（１６３５）の外面に移動する圧縮力を印加することを自動的に制御するステップを含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ツール（１０）が、平たい平面ではない成形面を備えており、
前記自動的に制御するステップが、前記配置された少なくとも１つのプライ（６３５）に対して前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を滑らせて取り除きつつ、前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも一部分を前記ツールの前記平たい平面ではない成形面または前記平たい平面ではない成形面に配置された前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）の前記移動する後縁（２２２、２２６）に隣接する前記少なくとも１つのプライ（６３５）の前記外面へと前記移動する圧縮力を印加することを、自動的に制御するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ツール（１０）が、交差面を備えており、
前記自動的に制御するステップが、前記配置された少なくとも１つのプライ（６３５）に対して前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を滑らせて取り除きつつ、前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも一部分を前記ツール（１０）の前記交差面または前記交差面に配置された前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）の前記移動する後縁（２２２、２２６）に隣接する前記少なくとも１つのプライ（６３５）の前記外面へと移動する圧縮力を印加することを、自動的に制御するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を前記少なくとも１つのプライ（６３５）と前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層との間に位置させて、前記少なくとも１つのプライ（６３５）の外面への移動する圧縮力の印加を自動的に制御するステップ
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記プライ（６３５）へと熱を加えるステップ
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）が、非粘着性シートを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）は、空気を放出する複数の開口を有しているエアクッション、振動するシート、および冷却された流体を受け入れるための通路を有しているセパレータのうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのプライ（６３５）の前記外面へと前記移動する圧縮力を印加するための少なくとも１つのローラをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのローラが、少なくとも１つの円錐ローラを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのプライ（６３５）が、複合材料、接着剤、発泡体、木材、ハニカム、バギング材、剥離プライ、離型フィルム、ブリーダ、通気材、およびバギングフィルムのうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのプライ（６３５）が、プライの積み重ねを含む請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つのプライをツール（１０）またはツール上に配置された未硬化の複合材料の積層へと適用するためのシステムであって、
少なくとも１つの非粘着性セパレータを前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層に対して配置および除去するためのアセンブリ（２００、２０１）と、
移動する圧縮力を印加するためのアセンブリ（４００）と、
前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分が前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために少なくとも１つの非粘着性セパレータ上に配置された前記少なくとも１つのプライに対して前記少なくとも１つの非粘着性セパレータを滑らせて取り除くように前記アセンブリを自動的に制御しつつ、前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分を前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータの移動する後縁に対して前記少なくとも１つのプライの外面へと前記移動する圧縮力を印加するように前記アセンブリを制御するコントローラ（５００）と
を備えるシステム。
【請求項２２】
前記配置される少なくとも１つのプライの少なくとも一部分が前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために前記少なくとも１つのプライを前記非粘着性セパレータならびに前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層に対して配置するためのアセンブリ（２００、２０１）
をさらに備える請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記コントローラ（５００）は、前記少なくとも１つの非粘着性セパレータの前記移動する後縁とおおむね同じ速度で前記少なくとも１つのプライの前記外面へと印加される前記圧縮力を移動させるべく前記アセンブリ（４００）を自動的に制御するように動作することができる請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータを配置および除去するためのアセンブリ（２００、２０１）は、複数の非粘着性セパレータを前記未硬化の複合材料の積層に対して配置するように動作することができる請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータを配置および除去するためのアセンブリ（２００、２０１）は、複数の非粘着性セパレータを、前記未硬化の複合材料の積層に対して、前記複数の非粘着性セパレータの縁の間に少なくとも１つのすき間を定めつつ配置するように動作することができる請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記移動する圧縮力を印加するためのアセンブリ（４００）および前記コントローラ（５００）は、前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分を前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために、前記複数の非粘着性セパレータの間のすき間の上方の前記少なくとも１つのプライの前記外面に前記移動する圧縮力を印加するように動作することができる請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記移動する圧縮力を印加するためのアセンブリ（４００）および前記コントローラ（５００）は、前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分を前記ツールの平たい平面ではない表面または前記ツールの前記平たい平面ではない表面に配置された前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記非粘着性セパレータの前記移動する後縁に対して前記少なくとも１つのプライの前記外面へと前記移動する圧縮力を印加するように動作することができる請求項２１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータを配置および除去するためのアセンブリ（２００、２０１）は、複数の非粘着性セパレータを配置および除去するように動作することができ、
前記コントローラ（５００）は、前記非粘着性セパレータのうちの第１の非粘着性セパレータを前記配置された少なくとも１つのプライに対して第１の方向に滑らせて取り除くように前記アセンブリ（２００）を自動的に制御しつつ、前記少なくとも１つのプライの少なくとも第１の部分を前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層の第１の部分へと接着するために前記非粘着性セパレータのうちの前記第１の非粘着性セパレータの前記移動する後縁に対して前記少なくとも１つのプライの前記外面へと前記移動する圧縮力を印加するように前記アセンブリ（４００）を制御するように、動作することができ、
さらに前記コントローラ（５００）は、前記非粘着性セパレータのうちの第２の非粘着性セパレータを前記配置された少なくとも１つのプライに対して第２の方向に滑らせて取り除くように前記アセンブリ（２０１）を自動的に制御しつつ、前記少なくとも１つのプライの少なくとも第２の部分を前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層の第２の部分へと接着するために前記非粘着性セパレータのうちの前記第２の非粘着性セパレータの前記移動する後縁に対して前記少なくとも１つのプライの前記外面へと前記移動する圧縮力を印加するように前記アセンブリ（４００）を制御するように、動作することができる請求項２１に記載のシステム。
【請求項２９】
前記非粘着性セパレータを配置および除去するためのアセンブリ（２００、２０１）は、前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層の交差面に配置される前記少なくとも１つの非粘着性セパレータを配置および除去するように動作することができ、
前記コントローラ（５００）は、前記配置された少なくとも１つのプライに対して前記非粘着性セパレータを滑らせて取り除くように前記アセンブリ（２００、２０１）を自動的に制御しつつ、前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分を前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層の前記交差面へと接着するために前記非粘着性セパレータの前記移動する後縁に対して前記少なくとも１つのプライの前記外面へと移動する圧縮力を印加するように前記アセンブリ（４００）を制御するように、動作することができる請求項２１に記載のシステム。
【請求項３０】
前記移動する圧縮力を印加するためのアセンブリ（４００）は、移動する圧縮力を印加するとともに、前記配置される少なくとも１つのプライの少なくとも一部分が前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために前記非粘着性セパレータならびに前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層に対して前記少なくとも１つのプライを配置するためのアセンブリを備える請求項２１に記載のシステム。
【請求項３１】
前記少なくとも１つのプライへと熱を加えるためのヒータ
をさらに備える請求項２１に記載のシステム。
【請求項３２】
前記少なくとも１つのプライの外面へと前記移動する圧縮力を印加するための装置は、少なくとも１つのローラを備える請求項２１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記少なくとも１つのローラは、少なくとも１つの円錐ローラを備える請求項２１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータは、少なくとも１つの非粘着性シートを備える請求項２１に記載のシステム。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータは、空気を放出する複数の開口を有しているエアクッション、振動するシート、および冷却された流体を受け入れるための通路を有しているセパレータのうちの少なくとも１つを含む請求項２１に記載のシステム。
【請求項３６】
前記少なくとも１つのプライは、複合材料、接着剤、発泡体、木材、ハニカム、バギング材、剥離プライ、離型フィルム、ブリーダ、通気材、およびバギングフィルムのうちの少なくとも１つを含む請求項２１に記載のシステム。
【請求項３７】
前記少なくとも１つのプライは、プライの積み重ねを含む請求項２１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、複合構造に関し、より詳しくは、複合構造の形成に使用される複数のプライ（ｐｌｙ）を積層するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、おおむね平坦または起伏のある構成を有する複合材料部品を形成するためのツール表面への複数のプライの積層に、自動テープ敷設装置が使用されている。平坦またはゆるやかな起伏の表面を、広幅（ｂｒｏａｄｇｏｏｄ）の材料から切り出されたプライを使用して手作業で積層でき、あるいは自動化されたテープの配置または自動化された繊維の配置によって積層することができる。これらのプライに、樹脂をあらかじめ完全または部分的に含浸させることができる。
【０００３】
プリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）材料（樹脂をあらかじめ含浸させた繊維）などのテープ材料は、典型的には台紙に配置され、スプールに巻き取られる。敷設装置のデリバリヘッド（ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｈｅａｄ）が、スプールからテープ材料を取り出し、巻取りローラへと巻き取られる台紙から剥がし、ツール表面または先行して配置された層へとテープ材料を配置する。
【０００４】
複合材料のプライの積層のためのさらなる方法およびシステムについて、ニーズが存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０００６０８号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明の一態様は、少なくとも１つのプライをツールまたはツール上に配置された未硬化の複合材料の積層へと適用するための方法に関する。本方法は、前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分が前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために少なくとも１つの非粘着性セパレータ上に配置された前記少なくとも１つのプライに対して前記少なくとも１つの非粘着性セパレータを滑らせて取り除きつつ、前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分を前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータの移動する後縁に対して前記少なくとも１つのプライの外面へと移動する圧縮力を印加することを、自動的に制御するステップを含む。
【０００７】
本発明の別の態様は、少なくとも１つのプライをツールまたはツール上に配置された未硬化の複合材料の積層へと適用するためのシステムに関する。本システムは、少なくとも１つの非粘着性セパレータを前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層に対して配置および除去するためのアセンブリと、移動する圧縮力を印加するためのアセンブリとを備える。コントローラが、前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分が前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために少なくとも１つの非粘着性セパレータ上に配置された前記少なくとも１つのプライに対して前記少なくとも１つの非粘着性セパレータを滑らせて取り除くように前記アセンブリを自動的に制御しつつ、前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分を前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータの移動する後縁に対して前記少なくとも１つのプライの外面へと前記移動する圧縮力を印加するように前記アセンブリを制御するように、動作することができる。
【０００８】
本発明と考えられる主題が、本明細書の結びの部分において詳しく指摘され、明瞭に請求される。しかしながら、本システムおよび本方法を、種々の実施形態の以下の詳細な説明および添付の図面を参照することによって、最もよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】複雑な外形を有する複合材料部品を形成するためのツールの斜視図である。
【図２】本システムのいくつかの態様に従って図１のツールへと複数のプライを積層するためのレイアップ（ｌａｙｕｐ）システムの斜視図である。
【図３】レイアップテーブルからツールへのプライの移動に使用されるエンドエフェクタ（ｅｎｄ  ｅｆｆｅｃｔｏｒ）の第１の実施形態の上方からの斜視図である。
【図４】図１のツールの成形面へとプライの一部分を接着すべく移動する圧縮力を印加するためのエンドエフェクタの第１の実施形態の斜視図である。
【図５】図１のツールの成形面へとプライの一部分を接着すべく移動する圧縮力を印加するためのエンドエフェクタの第２の実施形態の斜視図である。
【図６】図１のツールの成形面上に１つ以上のプライを積層するための本発明の技術のいくつかの態様による図２のレイアップシステムを用いたプロセスの概略図である。
【図７】図６のプロセスなどによって形成された未硬化の複合材料の積層へと１つ以上のプライを積層するための本発明の技術のいくつかの態様による図２のレイアップシステムを用いたプロセスの概略図である。
【図８】非粘着性セパレータが載せられた図１のツールおよび非粘着性セパレータの上へと載せられたプライの斜視図である。
【図９】図１のツールの成形面へとプライの一部分を接着すべく移動する圧縮力を印加するための図４のエンドエフェクタの斜視図である。
【図１０】非粘着性セパレータを取り除きながら同時にプライを接着するための移動する圧縮力を印加する図５のエンドエフェクタの圧縮ローラのうちの３つの圧縮ローラの斜視図である。
【図１１】ツールの交差面または未硬化の複合材料の積層へとプライを接着するための移動する圧縮力の印加に使用されるエンドエフェクタの斜視図である。
【図１２】成形面の幅を横切って延びる３つの非粘着性セパレータを有するツールの幅に沿った得た図１のツールの断面図である。
【図１３】１つ以上のプライなどのプライのレイアップテーブルからツールへの移動およびプライの外面への移動する圧縮力の印加に使用されるエンドエフェクタの上方からの斜視図である。
【図１４】エアクッションの形態の非粘着性セパレータの断面図である。
【図１５】複合材料部品の形成に用いられる本発明のいくつかの態様に従ってツール上にまたはツール上に配置された未硬化の複合材料の積層上に複数のプライを自動的に積層するための方法の一実施形態のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、概して、複合材料のプライ、接着剤のプライ、他の材料、またはそのようなプライの積み重ねなどの複数のプライを、平坦、起伏あり、または他の幾何学的な成形面を有するツールへと積層するための方法およびシステムに関し、そのような積層が、後に使用可能に硬化させられ、複合材料部品を形成する。複合材料のプライは、任意の繊維および任意の樹脂によるプリプレグ、あるいは任意の繊維（粘着性とされていても、されていなくてもよい）によるドライファブリック（ｄｒｙ  ｆａｂｒｉｃ）を含むことができる。プライのための他の材料として、発泡体、木材、ハニカム、バギング材（ｂａｇｇｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、剥離プライ、離型フィルム、ブリーダ（ｂｌｅｅｄｅｒ）、通気材（ｂｒｅａｔｈｅｒ）、バギングフィルム（ｂａｇｇｉｎｇ  ｆｉｌｍ）、および他の適切な材料を挙げることができる。積み重ねのプライを、最初にしわの事前の形成を避けつつ最終的なツールへと材料をより容易に垂れ掛けることを可能にできる別の事前レイアップツールへと垂れ掛け、圧縮し、あるいは一体に接着することができる。以下でさらに詳しく説明されるとおり、本方法および本システムは、ツールまたは先行して適用された１つ以上のプライと、積層を形成すべく適用される後続の１つ以上のプライとの間に、着脱可能に再配置することができる非粘着性シートなどの１つ以上の再使用可能な非粘着性セパレータを使用することができる。１つ以上の再使用可能な非粘着性セパレータは、後続のプライがツールまたは先行して適用されたプライに粘着または接着することを阻止する。非粘着性セパレータが除去されるときに、１つ以上の圧縮ローラなどによって引き起こされるような移動する圧縮力が、配置されたプライの少なくとも一部分をツールまたは先行して適用されたプライへと垂れ掛け、あるいは接着するために、非粘着性セパレータの後縁の付近において配置されたプライへと適用される。１つ以上の再使用可能な非粘着性セパレータは、ローラの前方のプライがツールまたは先行して適用されたプライへと貼り付くことを阻止することによって、接着後の少なくとも１つのプライにおける小さな溝、畝、または折り目などのしわの形成を回避および防止し、あるいは少なくともしわの形成の可能性を抑え、接着後のプライに滑らかな外面をもたらす。本発明の技術は、湾曲した表面、フランジ、などを有する形状などの複雑な形状を形成することを可能にし、その際にプライを、まずは適用されるべき後続のプライの真ん中、中央部、または他の部分を接着し、しわの形成を抑えるように外側へと、または他の方向へと作業することによって処理することができる。
【００１１】
図１は、複合材料部品（図１には示されていない）の形成に使用するためのツール１０の一実施形態を示している。ツール１０を、ベース２０上に使用可能に支持することができる。この図示の実施形態において、ツール１０は、複数の壁１２、１４、１６、および１８などのフランジまたは壁によって周囲を囲まれた湾曲した成形面１１を含むことができる。この実施形態において、壁１２、１４、１６、および１８は、成形面１１からほぼ直角に延びている。ツール１０は、長さＬおよび幅Ｗを含むことができる。成形面は、図示のとおりの複雑な凸状の成形面であってよく、あるいは任意の他の幾何学的な面であってよい。
【００１２】
図２は、ツール１０などへと複数のプライまたはプライの積み重ねを積層するための本発明のいくつかの態様によるレイアップシステム１００の一実施形態の概略図である。ツール１０を、手動または自動にてレイアップシステム１００内に配置でき、所望の位置に配置することができる。ツールまたはツールのベースに、レイアップシステムに対するツールの決定および／または整列に用いるためのしるし、位置決めピン（ｔｏｏｌｉｎｇ  ｐｉｎ）、または他の適切な手段を、使用可能に設けることが得きる。一実施形態において、レイアップシステム１００は、非粘着性セパレータ２２０および２２４をツール１０の成形面上に配置するためのアセンブリ２００および１つ以上の非粘着性セパレータ２２０および２２４をツールの成形面から取り除くためのアセンブリ２０１を動作可能に支持するフレーム１０５を備えている。アセンブリ３００が、１つ以上のプライまたはプライの積み重ねを平坦なテーブル１１０などの事前レイアップ面からツールの成形面上に配置された非粘着性セパレータ上へと移動させるように動作することができる。アセンブリ４００が、１つ以上のプライまたはプライの積み重ねをツールまたは先行して配置されたプライへとしわなく接着するために、１つ以上のプライまたはプライの積み重ねの１つ以上の部分へと、移動する圧縮力を加えるように動作することができる。演算器またはコンピュータなどのコントローラ５００が、アセンブリ２００、２０１、３００、および４００を制御するように動作することができる。可能である。
【００１３】
一実施形態において、アセンブリ２００は、巻取りローラ２３０と可動なエンドエフェクタ２４０とを含むことができる。例えば、巻取りローラ２３０を、レイアップシステムの幅に沿って配置でき、ツールの長手方向の第１の端部に回転可能に配置することができる。非粘着性セパレータ２２０を、巻取りローラ２３０上に配置することができる。可動なエンドエフェクタ２４０を、非粘着性セパレータを使用可能に展開し、成型面またはツール上の未硬化の複合材料の積層へと非粘着性セパレータを配置するために、アクチュエータまたはロボットアームに動作可能に取り付けることができる。例えば、可動なエンドエフェクタは、非粘着性セパレータの展開後に非粘着性セパレータから離れることができる。アクチュエータを、巻取りロール上に非粘着性セパレータを巻き取るために、巻取りローラに動作可能に接続することができる。同様のアセンブリ２０１が、巻取りローラ２３１および可動なエンドエフェクタ２４１を含むことができ、ツールの長手方向の他端に配置されてよく、あるいは必要に応じてツールの周囲の他の場所に設けられてよい。別の実施形態においては、非粘着性セパレータの案内および位置決めのために、レールを設けることができる。
【００１４】
図３は、プライまたはプライの積み重ねを事前レイアップテーブルからツールの成型面上に配置された非粘着性セパレータ上または未硬化の複合材料の積層上へと移動させるためのアセンブリ３００（図２）のエンドエフェクタ３１０を示している。例えば、エンドエフェクタ３１０は、事前レイアップテーブル上に配置されたプライまたはプライの積み重ねに着脱可能に付着し、プライまたはプライの積み重ねを事前レイアップテーブルから上方へと移動させ、ツールの上方を平行移動させ、次いでツール上または未硬化の複合材料の積層上に配置された１つ以上の非粘着性セパレータへと下降させることができるように、複数の吸着カップ３３０を有する可動なフレーム３２０を備えることができる。吸着カップを、真空源へと動作可能に取り付け、コントローラ５００（図２）によって制御することができる。されてもよい。図２を参照すると、アセンブリ３００は、フレーム１０５に対する可動なフレーム３２０の移動の案内に適したガイドを備えることができる。ツール上へと積み重ねるべきプライのサイズに応じて、１つ以上の吸着カップを、所望の吸着カップに真空を作用させるように制御可能に動作させることができる。把持具またはクランプなどの他のエンドエフェクタを、プライを取得してツール上へと配置するために適切に使用できることを、理解できるであろう。さらに、エンドエフェクタ３１０は、プライをツール上へと下降させるときにプライに係合する１つ以上の下方へと垂れ下がった部材を含むことができる。この１つ以上の部材は、プライをツールまたは先に適用されたプライへと付着させるために、例えば中央においてプライの一部分を局所的に押し、あるいは圧縮するように動作可能であってよい。
【００１５】
図４は、１つ以上の複数のプライまたはプライの積み重ねをツールまたは先に配置されたプライへとしわなく接着するために、１つ以上のプライまたはプライの積み重ねの１つ以上の部分へと移動する圧縮力を加えるように動作することができるローラ４２２を備えるアセンブリ４００（図２）のエンドエフェクタ４２０の第１の実施形態を示している。ローラ４２２を、例えば加圧された空気へと動作可能に接続され、コントローラ５００（図２）によって制御されてよい空気圧アクチュエータなどの１対のアクチュエータ４２４へと動作可能に接続することができる。他のアクチュエータとして、油圧アクチュエータ、ばね、リニアモータ、または他の適切な装置を挙げることができる。
【００１６】
図５は、１つ以上の複数のプライまたはプライの積み重ねをツールまたは先に配置されたプライへとしわなく接着するために、１つ以上のプライまたはプライの積み重ねの１つ以上の部分へと移動する圧縮力を加えるためのエンドエフェクタ４４０の第２の実施形態を示している。例えば、エンドエフェクタ４４０は、中央ローラ４４２ならびにツールの長さに沿ってプライの残りの部分を接着し、垂れ掛け、粘着させ、あるいは圧縮すべく圧力を加えるための側部ローラ４４３、４４４、４４５、および４４６など、複数のローラを備えることができる。各々のローラを、例えば加圧された空気へと動作可能に接続され、コントローラ５００（図２）によって制御されてよい空気圧アクチュエータなどのアクチュエータ４４８へと、動作可能に接続することができる。他のアクチュエータとして、油圧アクチュエータ、ばね、リニアモータ、または他の適切な装置を挙げることができる。
【００１７】
再び図２を参照すると、コントローラ５００をアクチュエータへと動作可能に接続でき、非粘着性セパレータを巻き取るべく巻取りローラを制御するとともに、プライがツールまたはツール上に配置された未硬化の複合材料の積層へと垂れ掛けられ、あるいは接着されるときに、アセンブリ４００のエンドエフェクタ４４０に所望のとおりに同期させることができる。プライに移動する圧縮力を印加するための装置を、非粘着性セパレータを移動させるための装置へと接続することができる。移動する圧縮力を印加するためのアセンブリが、ツールの中央へと戻されるとき、非粘着性セパレータを、未硬化の複合材料の積層の上へと戻すことができる。さらなる実施形態においては、ツール自体が、間隔を空けて位置する円形のレールまたは非粘着性セパレータの縁を受け入れて案内するためのチャネルなど、適切なガイドを備えることができ、それらのガイドは、複合材料部品の硬化のためにツールおよび未硬化の複合材料の積層がオートクレーブ内に配置されるときにツールに取り付けられたままとなることがないように、着脱可能であってよい。
【００１８】
図６は、例えばツール１０の成形面１１へのプライまたはプライの積み重ねの積層の１つ以上の部分の自動化に用いられる本発明のいくつかの態様によるプロセス６００の概略図である。図６において、ツールの図は、ツールの長さに沿って得られ、例えばツールの長さの中央部分を通って得られた一部分の断面図である。
【００１９】
６１０において、凸状の成形面１１を有するツール１０を、レイアップシステム１００（図２）に使用可能に配置することができる。上述のように、成形面は、平坦、凹状、など、任意の形状を有することができる。６２０において、第１および第２の非粘着性セパレータ２２０および２２４が、非粘着性セパレータ２２０および２２４のそれぞれの縁２２２および２２６によって両者の間に位置するすき間６２７を定めつつ、成形面１１へと配置される。例えば、図２を参照すると、アセンブリ２００のエンドエフェクタ２４０を、非粘着性セパレータを展開すべく動作することができるように、レールに沿って移動させることができ、あるいはロボットアームに取り付けることができる。図８が、間にすき間６２７が位置するようにツール１０上に配置された第１および第２の非粘着性セパレータ２２０および２２４をさらに示している。間にすき間を有する２つの非粘着性セパレータが図示されているが、形成すべき部品の形状に応じて、１つ以上の非粘着性セパレータを、間にすき間を位置させることなく使用できることを、理解できるであろう。
【００２０】
再び図６を参照すると、６３０において、プライ６３５またはプライの積み重ねが、アセンブリ３００（図２）を使用してツールへと、図８などに示されるように非粘着性セパレータの上に配置される。例えば、図２を参照すると、アセンブリ３００のエンドエフェクタ３１０を、プライまたはプライの積み重ねを事前レイアップテーブル１１０から持ち上げ、ツールへと移動させ、非粘着性セパレータの上へと配置すべく動作できるように、レールに沿って移動させることができ、あるいはロボットアームへと取り付けることができる。望ましくは、アセンブリ３００は、プライの中央をツール１０に対して精度よく位置決めすることを可能にする。例えば事前レイアップテーブル１１０におけるプライの積み重ねの形成においては、各々のプライが必ずしも同じサイズまたは形状である必要はなく、例えば一部のプライが他よりも小さく、部品の一部のみを形成してもよい。異なる粘着性、柔軟性、など、異なる材料のプライを、積層の任意の地点に使用することができる。
【００２１】
再び図６を参照すると、６４０において、圧縮力を、この移動する圧縮力の印加時にプライまたはプライの積み重ねがずれることがないように、ツール１０の幅に沿ってすき間６２７に配置されたプライ６３５の中央部を垂れ掛け、粘着させ、固定し、あるいは接着するように、可動に印加することができる。例えば、図９に示されるように、接着されるプライの中央部の第１の半分においてしわなくプライを接着するために、プライの中央からツールの縁へと第１の方向（例えば、右への矢印）に軸方向外側へと圧力を加えるために、ローラ４２２を使用することができる。この処理を、接着されるプライの中央部の第２の半分においてしわなくプライを接着するために、ローラ４２２でプライの中央からツールの他方の縁へと第２の方向（例えば、左への矢印）に軸方向外側へと圧力を加えることで、繰り返すことができる。プライをツールの成形面の中央へと接着するために、中央から外側へと反対方向に移動する２つのローラまたは２組のローラを使用してもよいことを、理解できるであろう。この工程は、ツールの中央に沿ってプライの一部分をしわなく固定し、あるいは定着させる。さらに、中央部あるいはプライの端部または縁などのプライの他の出発部分を接着することで、プライの残りの部分を接着する後の作業の際に、プライが金型に対して保持される。
【００２２】
図６および１０に示されるように、６５０（図６）において、プライをツールの中央から外側へとツールの長手方向の長さに沿って第１の方向にしわなく垂れ掛けて接着するために、例えばエンドエフェクタ４４０を使用して移動する圧縮力が加えられると同時に、非粘着性セパレータ２２０が、縁２２２を移動の後縁としつつ、ツールの中央から遠ざかるように長手方向に取り去られる一方で、プライがツールの長手方向の長さの第１の部分に沿ってツールへとしわなく垂れ掛けられ、粘着させられ、固定され、あるいは接着される。非粘着性セパレータ２２０は、プライがツールへと垂れ掛けられて粘着するまで、プライがツールへと貼り付くことを阻止する。図１０に最もよく示されているように、垂れ掛けられ、あるいは接着されるプライの第１の長手方向半分におけるしわの形成の可能性を阻止するために、中央ローラ４４２ならびに側部ローラ４４３および４４５（図５に示されるとおりのローラ４４４および４４６は、引っ込められている）が、プライの中央から長手方向の外側へとツールの縁まで、非粘着性セパレータ２２０の後縁２２２に隣接および追従して第１の方向（例えば、図１０における矢印の方向）に圧力を加えることができる。
【００２３】
再び図６を参照すると、６６０において、プライ６３５をツールの中央から外側へとツールの長さに沿って第２の方向にしわなく垂れ掛けて接着するために、例えば１つ以上のローラによって移動する圧縮力が加えられると同時に、非粘着性セパレータ２２４が、縁２２６を移動の後縁としつつ、ツールの中央から遠ざかるように長手方向に取り去られる一方で、プライがツールの長手方向の長さの第２の部分に沿ってツールへとしわなく垂れ掛けられ、粘着させられ、固定され、あるいは接着され、未硬化の複合材料の積層が形成される。再び図１０を参照すると、処理を、接着されるプライの第２の半分におけるしわの形成を阻止するために、中央ローラ４４２ならびに側部ローラ４４４および４４６（図４および５）によってプライの中央から長手方向の外側へとツールの他方の縁まで第２の方向に圧力を加えることによって、繰り返すことができる。プライをツールへと接着するために、反対方向に移動する２組のローラを同時に使用してもよいことを、理解できるであろう。さらに、移動する圧縮力をプライの全幅にわたって印加するために、複数のローラを互い違いに少しずつずらして配置してもよい。
【００２４】
図７は、例えば図６において形成された未硬化の複合材料の積層への後のプライまたはプライの積み重ねの積層の１つ以上の部分の自動化に使用される本発明のいくつかの態様によるプロセス１６００の概略図である。非粘着性セパレータを、後のプライの積層において再使用することができる。
【００２５】
１６２０において、第１および第２の非粘着性セパレータ２２０および２２４が、非粘着性セパレータの間にすき間６２７を位置させつつ、プライ６３５によって形成された先行して接着された未硬化の複合材料の積層の湾曲した上面６３６へと再び配置される。１６３０において、プライまたはプライの積み重ねなどのプライ１６３５が、非粘着性セパレータの上に配置される。１６４０において、プライの中央部を未硬化の複合材料の積層の全幅にわたってしわなく垂れ掛け、粘着させ、固定し、あるいは接着するために、可動な圧縮力が印加される。例えば、１つ以上の圧縮ローラ４２２を有するエンドエフェクタ４２０（図９）を使用して、プライ１６３５の中央からツールの長さに対して垂直な軸方向にツールの縁まで印加することができる。この工程は、接着済みの未硬化の複合材料の層に対してプライを固定し、あるいは定着させるとともに、プライのうちのツールの中央部に沿って接着される部位において、しわの形成の可能性を阻止する。さらに、プライの中央部を接着することで、後の作業の際にプライが未硬化の複合材料の積層に対して保持される。１６５０において、プライ１６３５をツールの中央から外側へとツールの長手方向の長さに沿って第１の方向にしわなく垂れ掛けて接着するために、例えばエンドエフェクタ４４０によって移動する圧縮力が加えられると同時に、非粘着性セパレータ２２０が、縁２２２を移動の後縁としつつ、ツールの中央から遠ざかるように長手方向に取り去られる一方で、プライ１６３５がツールの長手方向の長さの第１の部分に沿って未硬化の複合材料の積層へとしわなく垂れ掛けられ、粘着させられ、固定され、あるいは接着される。非粘着性セパレータは、プライが未硬化の複合材料の積層へと垂れ掛けられて粘着させられるまで、プライまたはプライの積み重ねの未硬化の複合材料の積層への粘着を阻止する。１６６０において、プライをツールの中央から外側へとツールの長さに沿って第２の方向にしわなく垂れ掛け、あるいは接着するために、例えばエンドエフェクタ４４０によって可動の圧縮力が加えられると同時に、非粘着性セパレータ２２４が、縁２２６を移動の後縁としつつ、ツールの中央から遠ざかるように長手方向に取り去られ、プライがツールの長手方向の長さの第２の部分に沿って未硬化の複合材料の積層へとしわなく接着して、未硬化の複合材料の積層を形成することができる。図７に示したやり方と同様のやり方で後続のプライを積層するために、非粘着性セパレータを再び再使用することができる。図６および７に示したプロセスにおいて、移動する圧縮力の印加が、最初に長手方向に移動する圧縮力を印加し、第２に軸方向に移動する圧縮力を印加することを含んでよいことを、理解できるであろう。また、非粘着性セパレータの数、積層の開始点の位置、ならびに非粘着性セパレータの除去および移動する圧縮力の印加の順序および方向は、形成すべき部品の特定の幾何学的形状によって左右されうる。
【００２６】
この説明から、この技術が、後に複合材料部品の形成に使用される複数のプライまたはプライの積み重ねを形成するための平坦または湾曲した事前レイアップテーブルなどのツールにも適用可能であることを、理解できるであろう。これは、プライまたはプライの積み重ねを、最終の硬化ツールに配置して圧縮する前にすでに部分的または完全に形成することを可能にできる。加えて、本発明の技術は、少なくとも１つのプライの外面への移動する圧縮力の印加を、少なくとも１つのプライとツールまたは未硬化の複合材料の積層との間に配置される少なくとも１つの非粘着性セパレータで自動的に制御することを含むことができ、これは非粘着性セパレータの除去前に生じることができる。これは、プライおよびプライの積み重ねを、ツールまたは先行の複合材料の層への最終的な圧縮および接着を被る前に、ツールにおいて部分的または完全に形成することを可能にできる。さらに、具体的な垂れ掛けの手順は、材料、金型の形状、プライのサイズ、および他のパラメータに応じて決まると考えられる。
【００２７】
図１１を参照すると、別の実施形態においては、エンドエフェクタ７００が、部品の一部分に沿って側壁、段差、フランジ、などの交差面を形成することを可能にすることができる。エンドエフェクタ７００は、段差またはフランジ上に配置されたプライの縁に圧力を印加するために、おおむね垂直に延びるローラ７１０と、水平に配置されたローラ７３０と、斜めのローラ７５０とを備えることができる。エンドエフェクタ７００（図１１には、そのうちの１つだけが示されている）の組を、適用されたプライの第１の長手方向半分において長手方向の縁に沿って長手方向の縁にしわが形成される可能性を阻止するために、プライの中央から長手方向外側へとツールの長手方向の端部の縁まで第１の方向（例えば、図１１における矢印の方向）に移動する圧縮力を印加するために使用することができる。この処理を、適用されたプライの第２の半分において長手方向の縁に沿って長手方向の縁にしわが形成されることがないように、プライの中央から長手方向外側へとツールの長手方向の他端まで第２の方向に圧力を加えるために、繰り返すことができる。あるいは、エンドエフェクタ４４０（図１０）および７００を同時に動作させてもよく、さらには／あるいはエンドエフェクタ４４０（図１０）を最初に動作させ、その後にエンドエフェクタ７７０を動作させてもよい。垂直壁を有する湾曲部を形成するプライの積層においては、プライの中央が上述のように接着されてよく、結果として、プライの側縁部が張力のもとに置かれ、内側へとわずかに引っ張られる可能性がある。望ましくは、ローラ７１０および／または７３０は、最初に壁の中央に隣接する張力下の内側へと延びているプライをローラによって真っ直ぐにし、次いで壁の長さに沿ってプライを接着するために移動する圧縮力を印加できるように、引き込み式である。あるいは、最初に（非粘着性セパレータをプライの下方に保持しつつ）壁の長さに沿った軽めの圧縮によってプライを真っ直ぐにし、次いで（例えば非粘着性セパレータを取り除きつつ）壁の長さに沿ってプライを接着すべく移動する圧縮力を印加するためにローラによる２度目の通過を実施できるように、引き込み式のローラを使用することができる。
【００２８】
側壁、段差、フランジ、などの形成を必要とする部品については、複数の側部剥離または非粘着性セパレータ７２０を図１２に示されるように使用および配置でき、プライに移動する圧縮力を加えるべくエンドエフェクタ７００が使用されるときに取り除くことができる。種々のローラは、部品の方向が変化する領域にローラを係合させることができるように、引き込み式であってもよい。他のツール形状が、図面に示したものとは異なる配置および／または向きを有する複数の非粘着性セパレータおよびローラならびに図面に示したものとは異なる方向の移動につながる可能性があることを、理解できるであろう。
【００２９】
図１３は、事前レイアップテーブルからツールの成形面上または未硬化の複合材料の積層上に配置された非粘着性セパレータへとプライまたはプライの積み重ねを移動させることと、少なくとも１つのプライの少なくとも一部分をツールまたは未硬化の複合材料の積層へとしわなく接着するために、少なくとも１つの非粘着性セパレータの移動する後縁または非粘着性セパレータのすき間に対して少なくとも１つのプライの外面へと移動する圧縮力を印加することと、を組み合わせることを可能にする複合エンドエフェクタ１３９０を示している。例えば、エンドエフェクタ１３９０は、事前レイアップテーブル上に配置されたプライに着脱可能に付着し、プライを事前レイアップテーブルから上方へと移動させ、ツールの上方を平行移動させ、次いでツール上または未硬化の複合材料の積層上に配置された１つ以上の非粘着性セパレータへと下降させることができるように、複数の吸着カップ１３３０を有する可動なフレーム１３２０を備えることができる。吸着カップを、真空源へと動作可能に取り付け、コントローラ５００（図２）によって制御することができる。されてもよい。加えて、エンドエフェクタ１３９０は、上述のようにツールまたは未硬化の複合材料の積層へとプライを接着し、垂れ掛け、粘着させ、あるいは圧縮するために圧力を印加するための複数のローラ１４４２、１４４３、１４４５を備えることができる。
【００３０】
図１４を参照すると、非粘着性セパレータは、エアクッションの形態の非粘着性セパレータ１２２０であってよい。例えば、非粘着性セパレータ１２２０は、縁において封止されているセパレータ１２２１および１２２３のペアを含むことができる。加圧された空気を放出できる複数の穴を、上側のセパレータに配置することができ、あるいは上側のセパレータが、加圧された空気を通過させることができる布地材料であってもよい。放出される空気が、上述のようにツールまたは未硬化の複合材料の積層へと接着されるまでプライを容易に移動させることができるようにする空気の層を形成することができる。
【００３１】
別の実施形態においては、上述のとおりのツールまたは未硬化の複合材料の積層へと接着される前のプライの容易な移動を可能にするうえで助けとして機能するように非粘着性セパレータを振動させることが可能であってよい。別の実施形態においては、非粘着性セパレータを、プライまたはプライの積み重ねの内部の樹脂または他の接着剤成分が非粘着性セパレータにくっつくことを防止するために、冷却することができる。この冷却を、冷却された空気または液体を非粘着性セパレータ内の中空通路に通すことによって行うことができ、あるいは他の手段によって行うことができる。
【００３２】
図１５は、複合材料部品の形成に使用される本発明のいくつかの態様によるツール上への複数のプライの積層の１つ以上の部分の自動化に使用される方法の一実施形態を示している。８１０において、少なくとも１つの非粘着性シートが、ツールの少なくとも一部分またはツール上に配置された未硬化の複合材料の積層へと手動または自動的に配置され、８２０において、少なくとも１つのプライが、しわの形成を防止すべく少なくとも１つのプライの少なくとも一部分がツールまたは未硬化の複合材料の積層へと接着することを阻止するために、少なくとも１つの非粘着性セパレータの上に手動または自動的に配置される。８３０において、少なくとも１つの非粘着性セパレータを少なくとも１つの非粘着性セパレータの上に配置された少なくとも１つのプライに対して滑らせて取り除くことが、少なくとも１つのプライの少なくとも一部分が未硬化の複合材料の積層に接着することを阻止し、かつしわの形成を防止しつつ、少なくとも１つのプライの少なくとも一部分をツールまたは未硬化の複合材料の積層へとしわなく接着するために、移動する圧縮力が少なくとも１つの非粘着性セパレータの移動する後縁に対して少なくとも１つのプライの外面へと加えられるように、自動的に制御される。
【００３３】
種々のエンドエフェクタを、ロボットアームの端部または他の可動装置へと接続することができる。例えば、ローラエンドエフェクタを、運動の範囲のためにロボットアームに取り付けることができる。複数のローラの集合は、複雑な外形を有するツールへとプライを垂れ掛けることを可能にする。ローラを、圧縮の圧力の変化および厚さの増加を許容するように空気圧またはバネによって動かすことができ、所定の手順で動かすことができ、ツールとの衝突を避けるべく引っ込められるように動かすことができる。ローラは、一定の円柱状の表面またはテーパ状の表面を有することができる。プライを圧縮するための丸みを帯びた縁または斜めの表面を有する装置など、移動する圧縮力を印加するための他の装置を、使用してもよい。ローラの表面は、従順であってよく、変化する複雑な表面においてプライに移動する圧縮力を加えること、およびローラの一部分の別の部分に対する滑りを避けることを可能にする。非粘着性セパレータは、剛体、半剛体、または柔軟であってよい。プリプレグとの接着を防止するために、非粘着性セパレータを、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）などの非粘着材料から形成でき、あるいはそのような材料で被覆することができ、さらには／もしくは冷却でき、さらには／あるいは振動させることができる。この技術を、異なる繊維の向きを有しているプリプレグ材料を垂れ掛けるために使用することができる。プライは、異なる長さならびに同じまたは異なる幅など、同じまたは異なる形状およびサイズを有することができる。さらに、システムは、粘着および圧縮を助けるために垂れ掛けられるときのプリプレグ材料に熱を加えるためのヒータを備えることができる。
【００３４】
非粘着性セパレータおよびプライは、図面においては、移動するローラの適用に先立ってツールの成形面または未硬化の複合材料の積層の上面に載せられるものとして示されているが、非粘着性セパレータおよびプライを、ツールの成形面または未硬化の複合材料の積層の上面に対して離された関係に保持し、プライの接着の処理の際にプライのうちの移動する圧縮ローラが作用する部位だけをツールの成形面または未硬化の複合材料の積層の上面に接触させてよいことを、理解できるであろう。
【００３５】
本発明の方法およびシステムのさらなる態様は、材料を平坦な表面および複雑な幾何学的表面へと垂れ掛けるためにロボットへと取り付けられたローラに基づくエンドエフェクタ；種々の形状、硬さ、および配置を有するローラ；空気圧、ばねに基づくシステム、およびモータ駆動などのローラを動かすための種々の手段；垂れ掛けの用途のための非粘着性支持セパレータもしくはエアクッションあるいは可撓または堅固なセパレータなどの材料がツールまたは先行して垂れ掛けられた材料に接着することを防止する他の支持機構；垂れ掛けの用途と併せて使用される支持セパレータを引っ込めるための自動化された技術的解決策；カーボンまたはガラス繊維エポキシプリプレグ、他の熱硬化性または熱可塑性プリプレグ、接着シート、および他の材料などの垂れ掛けの用途のための種々の材料；固定されたプライのサイズあるいは垂れ掛けられる異なるサイズおよび形状のプライ；例えば軸方向、長手方向、斜め方向、または垂れ掛けのための他の経路など、垂れ掛けのための種々の運動経路；湾曲した表面または複雑な表面ならびに平坦な表面へのプライの接着を含む。
【００３６】
以上の説明に照らし、特定の態様が、複雑な３Ｄ形状へと垂れ掛けを行う能力を有し、種々のサイズ、形状、および配向のプリプレグ材料および接着シートを垂れ掛けることができる自動化された技術的解決策を提供することを、当業者であれば理解できるであろう。さらに、本発明の態様は、省力化、自動化による生産性および品質の向上、拡大（ｓｃａｌｅ  ｕｐ）によるサイクル時間の短縮および連続化（ｓｅｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ）ゆえのコスト削減、ならびに部品の形成の再現性および信頼性の向上も提供する。加えて、エンドエフェクタの動作およびエンドエフェクタの運動経路が、非粘着性セパレータの使用と相俟って、エンドエフェクタが材料をツールへと垂れ掛けるときのしわの形成の可能性を皆無にし、あるいは少なくとも低減する。
【００３７】
手作業による積層に関しては、より多くの労働が必要であるがゆえに、コストが高くなる可能性がある。自動でのテープおよび繊維の配置は、コース（ｃｏｕｒｓｅ）／トウ（ｔｏｗ）のすき間および重なり、ならびに繊維の配置において必要な直線的なトウの切断からの鋸歯状の縁に起因して、性能の低下を抱える。上述した理由により、広幅の材料から切り出された完全なプライの形状を自動的に積層する能力を可能にする本発明の態様は、手作業による積層に対するコスト削減ならびに自動化された繊維またはテープの配置に対する性能の利益をもたらすことができる。
【００３８】
以上の説明が、例示を意図しており、限定を意図しているわけではないことを、理解すべきである。例えば、上述の実施形態（および／またはその態様）を、互いに組み合わせて用いることができる。さらに、多数の改良を、種々の実施形態の教示に対して、それらの技術的範囲から離れることなく、特定の状況または材料への適合のために行うことが可能である。本明細書に記載の寸法および材料の種類は、種々の実施形態のパラメータを定めることを意図しているが、それらはあくまでも例示であり、決して限定を意図していない。多数の他の実施形態が、以上の説明を検討することによって、当業者にとって明らかであろう。したがって、種々の実施形態の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲を参照し、それらの請求項に与えられる均等物の全範囲と併せて、決定されなければならない。添付の特許請求の範囲において、用語「・・・を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこで（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」は、それぞれの用語「・・・を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「その点で（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の平易な英語の同等物として使用されている。さらに、以下の特許請求の範囲において、用語「第１」、「第２」、および「第３」等は、標識として使用されているにすぎず、それらの対象に数値的な要件を課そうとするものではない。さらに、以下の特許請求の範囲の限定事項は、そのような請求項の限定事項が「・・・ための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」という語句をさらなる構造への言及を欠く機能の記述と一緒に明示的に使用していない限り、ミーンズプラスファンクション（ｍｅａｎｓ−ｐｌｕｓ−ｆｕｎｃｔｉｏｎ）形式での記載ではなく、米国特許法第１１２条第６段落に基づく解釈を意図していない。必ずしも上述したすべての目的または利点が、任意の特定の実施形態に従って達成されなければならないというわけではないことを、理解すべきである。したがって、例えば、本明細書に記載したシステムおよび技術を、本明細書に教示または示唆されていてよい他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書に教示のとおりの１つの利点または一群の利点を達成または最適化するやり方で具現化または実施できることを、当業者であれば理解できるであろう。
【００３９】
本発明を、限られた数の実施形態に関連して詳細に説明したが、本発明がそのような開示した実施形態に限定されるものではないことを、容易に理解できよう。むしろ、本発明を、本明細書には記載されていないが、本発明の技術的思想および技術的範囲に相応する任意の数の変種、変更、置換、または同等の構成を取り入れるように変更することが可能である。加えて、本発明の種々の実施形態を説明したが、本発明の態様が、説明した実施形態の一部のみを含んでもよいことを、理解すべきである。したがって、本発明は、以上の説明によって限定されると考えられるべきではなく、添付の特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定される。
【００４０】
本明細書においては、本発明を開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本発明の特許可能な技術的範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者にとって想到される他の実施例も含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４１】
１０  ツール
１１  成形面
１２  壁
１４  壁
１６  壁
２０  ベース
１００  レイアップシステム
１０５  フレーム
１１０  テーブル
２００  アセンブリ
２０１  アセンブリ
２２０  非粘着性セパレータ
２２２  縁
２２４  非粘着性セパレータ
２２６  縁
２３０  巻取りローラ
２３１  巻取りローラ
２４０  エンドエフェクタ
２４１  エンドエフェクタ
３００  アセンブリ
３１０  エンドエフェクタ
３２０  フレーム
３３０  吸着カップ
４００  アセンブリ
４２０  エンドエフェクタ
４２２  ローラ
４２４  アクチュエータ
４４０  エンドエフェクタ
４４２  中央ローラ
４４３  側部ローラ
４４４  側部ローラ
４４５  側部ローラ
４４８  アクチュエータ
５００  コントローラ
６００  プロセス
６２７  すき間
６３５  プライ
６３６  上面
７００  エンドエフェクタ
７１０  ローラ
７２０  非粘着性セパレータ
７３０  ローラ
７５０  ローラ
７７０  エンドエフェクタ
１２２０  非粘着性セパレータ
１２２１  セパレータ
１３２０  フレーム
１３３０  吸着カップ
１３９０  エンドエフェクタ
１４４２  ローラ
１４４３  ローラ
１４４５  ローラ
１６００  プロセス
１６３５  プライ
【図１】
2015528404.tif 000003
【図２】
2015528404.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015528404.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015528404.tif 000009
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年4月9日(2015.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのプライ（６３５）を、ツール（１０）またはツール上に配置された未硬化の複合材料の積層へと適用するための方法であって、
前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも一部分が前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）上に配置された前記少なくとも１つのプライ（６３５）に対して前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を滑らせて取り除きつつ、前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも一部分を前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）の移動する後縁（２２２、２２６）に対して前記少なくとも１つのプライ（６３５）の外面へと移動する圧縮力を印加することを、自動的に制御するステップ
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を、前記ツール（１０）または前記ツール上に配置された前記未硬化の複合材料の積層の少なくとも一部分へと配置するステップ、および
前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも一部分が前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）へと前記少なくとも１つのプライ（６３５）を配置するステップ
の少なくとも一方をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記自動的に制御するステップが、前記少なくとも１つのプライ（６３５）の外面へと前記移動する圧縮力を印加する速度と同じ速度で少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を滑らせて取り除くことを自動的に制御するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ツール（１０）が、平たい平面ではない成形面を備えており、
前記自動的に制御するステップが、前記配置された少なくとも１つのプライ（６３５）に対して前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を滑らせて取り除きつつ、前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも一部分を前記ツールの前記平たい平面ではない成形面または前記平たい平面ではない成形面に配置された前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）の前記移動する後縁（２２２、２２６）に隣接する前記少なくとも１つのプライ（６３５）の前記外面へと前記移動する圧縮力を印加することを、自動的に制御するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ツール（１０）が、交差面を備えており、
前記自動的に制御するステップが、前記配置された少なくとも１つのプライ（６３５）に対して前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）を滑らせて取り除きつつ、前記少なくとも１つのプライ（６３５）の少なくとも一部分を前記ツール（１０）の前記交差面または前記交差面に配置された前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）の前記移動する後縁（２２２、２２６）に隣接する前記少なくとも１つのプライ（６３５）の前記外面へと移動する圧縮力を印加することを、自動的に制御するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プライ（６３５）へと熱を加えるステップ
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータ（２２０、２２４）は、空気を放出する複数の開口を有しているエアクッション、振動するシート、および冷却された流体を受け入れるための通路を有しているセパレータのうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのプライ（６３５）の前記外面へと前記移動する圧縮力を印加するための少なくとも１つのローラをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つのローラが、少なくとも１つの円錐ローラを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのプライ（６３５）が、複合材料、接着剤、発泡体、木材、ハニカム、バギング材、剥離プライ、離型フィルム、ブリーダ、通気材、およびバギングフィルムのうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つのプライをツール（１０）またはツール上に配置された未硬化の複合材料の積層へと適用するためのシステムであって、
少なくとも１つの非粘着性セパレータを前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層に対して配置および除去するためのアセンブリ（２００、２０１）と、
移動する圧縮力を印加するためのアセンブリ（４００）と、
前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分が前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層へと貼り付くことを阻止するために少なくとも１つの非粘着性セパレータ上に配置された前記少なくとも１つのプライに対して前記少なくとも１つの非粘着性セパレータを滑らせて取り除くように前記アセンブリを自動的に制御しつつ、前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分を前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記少なくとも１つの非粘着性セパレータの移動する後縁に対して前記少なくとも１つのプライの外面へと前記移動する圧縮力を印加するように前記アセンブリを制御するコントローラ（５００）と
を備えるシステム。
【請求項１２】
前記コントローラ（５００）は、前記少なくとも１つの非粘着性セパレータの前記移動する後縁とおおむね同じ速度で前記少なくとも１つのプライの前記外面へと印加される前記圧縮力を移動させるべく前記アセンブリ（４００）を自動的に制御するように動作することができる請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記移動する圧縮力を印加するためのアセンブリ（４００）および前記コントローラ（５００）は、前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分を前記ツールの平たい平面ではない表面または前記ツールの前記平たい平面ではない表面に配置された前記未硬化の複合材料の積層へと接着するために前記非粘着性セパレータの前記移動する後縁に対して前記少なくとも１つのプライの前記外面へと前記移動する圧縮力を印加するように動作することができる請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記非粘着性セパレータを配置および除去するためのアセンブリ（２００、２０１）は、前記ツール（１０）または前記未硬化の複合材料の積層の交差面に配置される前記少なくとも１つの非粘着性セパレータを配置および除去するように動作することができ、
前記コントローラ（５００）は、前記配置された少なくとも１つのプライに対して前記非粘着性セパレータを滑らせて取り除くように前記アセンブリ（２００、２０１）を自動的に制御しつつ、前記少なくとも１つのプライの少なくとも一部分を前記ツールまたは前記未硬化の複合材料の積層の前記交差面へと接着するために前記非粘着性セパレータの前記移動する後縁に対して前記少なくとも１つのプライの前記外面へと移動する圧縮力を印加するように前記アセンブリ（４００）を制御するように、動作することができる請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの非粘着性セパレータは、空気を放出する複数の開口を有しているエアクッション、振動するシート、および冷却された流体を受け入れるための通路を有しているセパレータのうちの少なくとも１つを含む請求項１１に記載のシステム。
【国際調査報告】
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2015528404.tif 000019