(57)【要約】  積層工程のための、移動プロファイルを生成する方法を提供する。複合材料のコースを積層するために、ヘッドパスに沿ってアプリケータヘッドとツールとの間の相対移動を定義する積層工程のための移動プロファイルを生成するコンピューター実装方法が開示され、方法は、ヘッドパスに沿った接合強度プロファイルを決定する工程（４２８）と、接合プロファイルに基づいて移動ファイルを決定する工程（４３０）と、を含み、移動プロファイルは相対移動の可変速度を含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料のコースを積層するためにヘッドパスに沿ってアプリケータヘッドとツールとの間の相対移動を定義する積層工程のための移動プロファイルを生成する方法であって、
前記ヘッドパスに沿って接合強度プロファイルを決定する工程と、
前記接合強度プロファイルに基づいて前記移動プロファイルを決定する工程と、を含み、
前記移動プロファイルは、相対移動の可変速度を含む方法。
【請求項２】
前記接合強度プロファイルは、前記ヘッドパスに沿って変化する少なくとも１つの局所条件に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接合強度プロファイルは、前記ヘッドパスに沿ったそれぞれの位置に対応する、少なくとも１つの接合データポイントを含み、前記接合強度プロファイルを決定する工程は、各接合データポイントのために、
前記ヘッドパスに沿った前記それぞれの位置のための１つ以上の局所条件を決定する工程と、
前記それぞれの位置のための前記局所条件または前記局所条件の各々に基づいて、前記接合データポイントのための接合強度パラメータを決定する工程と、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記接合強度プロファイルを決定する工程は、各接合データポイントのために、
前記ヘッドパスに沿った前記それぞれの位置のための少なくとも１つの局所条件を決定する工程と、
前記ヘッドパスに沿った先行位置のための前記局所条件または前記局所条件の各々を決定する工程と、
前記ヘッドパスに沿った前記それぞれの位置および前記先行位置または前記先行位置の各々に関する前記局所条件または前記局所条件の各々に基づいて前記接合強度パラメータを決定する工程と、
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
各接合データポイントのための前記接合強度パラメータは、少なくとも部分的に、前記ヘッドパスに沿った先行位置に関する接着データポイントのための前記接合強度パラメータに基づいて決定される、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記移動プロファイルは、前記ヘッドパスに沿った前記それぞれの位置に対応する、少なくとも１つの移動データポイントを含み、
各移動データポイントのための前記アプリケータヘッドと前記ツールとの間の前記相対移動に関する移動パラメータは、前記接合強度プロファイルの少なくとも１つの前記接合データポイントに基づいて決定される、請求項３から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記接合強度プロファイルは、
前記コースに適用された長さに関するスタック距離パラメータと、
前記ヘッドパス、および／または前記コース、および／または基材のそれぞれの部分の曲率に関する曲率パラメータと、
からなるグループから選択された少なくとも１つの局所条件に基づいて決定される、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記移動プロファイルに従い、相対移動によって積層工程において前記複合材料に適用される張力に関する、前記ヘッドパスに沿った予測された張力プロファイルを決定する工程をさらに含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記移動プロファイルに対応する移動プロファイルデータをリソースに出力する工程をさらに含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法はコンピューターによって実行される、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
複合的な構成要素のための複合材料のコースを積層する方法であって、
積層工程におけるヘッドパスに沿ったアプリケータヘッドとツールとの間の相対移動を定義する、移動プロファイルを生成する工程と、
前記アプリケータヘッドと前記ツールとの間の前記相対移動を前記移動プロファイルに従って生じさせて、複合材料のコースを積層させるように積層機器を制御する工程と、を含む、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
複合的な構成要素のための複合材料を積層する方法であって、
積層工程のために、ヘッドパスに沿ってアプリケータヘッドとツールとの間の相対移動を定義する第１の移動プロファイルを受け取る工程、または請求項１から１０のいずれか１項に記載の第１の移動プロファイルを生成する工程と、
第１の積層工程において第１の移動プロファイルに従って相対移動を行うように積層機器を制御する工程と、
少なくとも１つの条件に関する前記第１の積層工程におけるフィードバックパラメータを決定する工程と、
第２の移動プロファイルが少なくとも部分的に前記フィードバックパラメータに基づくように請求項１から１０のいずれか１項に記載の前記第２の移動プロファイルを生成する工程と、を含む方法。
【請求項１３】
前記第１の積層工程は前記構成要素の第１の部分に対応し、第２の積層工程は前記構成要素の第２の部分に対応する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の積層工程が第１の構成要素に対応し、前記第２の積層工程が第２の構成要素に対応する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記フィードバックパラメータは、
環境、複合材料、プリフォームまたはツールの温度に関する温度パラメータと、
前記複合材料の接合性に関する接合性パラメータと、
前記複合材料の経過期間と、
前記アプリケータヘッドと前記ツールとの間の前記相対移動によって前記複合材料に適用される張力に関する張力パラメータと、
前記コースに適用された長さに関するスタック距離パラメータと、
前記ヘッドパスおよび／または前記コースおよび／または基材のそれぞれの部分の曲率に関する曲率パラメータと、
前記ヘッドパスおよび／または前記コースおよび／または基材のそれぞれの部分の曲率に関する曲率パラメータと、
前記アプリケータヘッドによって前記ツールに対して適用される圧縮力に関する圧縮パラメータと、
からなるグループ選択される、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の移動プロファイルを生成するための前記接合強度プロファイルは、少なくとも部分的に、前記フィードバックパラメータまたは前記フィードバックパラメータの各々に基づいて決定される、請求項１２から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の移動プロファイルは、前記接合強度プロファイルと、前記フィードバックパラメータまたは前記フィードバックパラメータの各々と、に基づいて決定される、請求項１２から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記フィードバックパラメータは、前記ヘッドパスに沿った前記相対移動によって前記複合材料に適用される張力に関する張力パラメータを含む、請求項１２から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記張力パラメータのプロファイルが前記複合材料の接合の開始を示すか否かを判断する工程をさらに含み、前記プロファイルが非接合の開始を示すものであると判断される場合、前記張力パラメータに基づいて前記第２の積層工程のための前記接合強度プロファイルまたは／および前記移動プロファイルが決定される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
コンピューターによって読み取られると、請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法をコンピューターに実行させる、コンピューター可読命令を含む、非一時的なコンピューター可読記憶媒体。
【請求項２１】
コンピューターによって読み取られると、請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法をコンピューターに実行させる、コンピューター可読命令を含む信号。
【請求項２２】
コンピューターによって読み取られると、請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法をコンピューターに実行させる、コンピュータープログラム。
【請求項２３】
少なくとも１つのプロセッサと、
コンピューター可読命令を含む少なくとも１つのメモリと、を有し、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記コンピューター可読命令を読み取り、請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法をコンピューターに実行させるように構成される、装置。
【請求項２４】
アプリケータヘッドおよびツールを含む積層機器と、
前記アプリケータヘッドと前記ツールとの間の相対移動を行うように前記積層機器を制御するように構成されるコントローラーと、
を含む、請求項２３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層工程のためのアプリケータヘッドとツールとの間の移動プロファイルを生成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材料は、特定の材料特性の組み合わせを必要とする構成要素に益々使用されている。特に、炭素繊維強化樹脂（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｒｅ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＣＦＲＰ）のような複合材料は、一般的にその高い剛性および軽さから、航空宇宙産業および他の産業の構成要素に使用されている。複合材料は、典型的には強化材料（例えば炭素繊維）およびマトリックス材（例えばエポキシ樹脂）を含む。
【０００３】
自動繊維配置（ＡＦＰ：Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）および自動テープ積層（ＡＴＬ：Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｔａｐｅ  Ｌａｙｉｎｇ）などの、構成要素のための複合材料を自動的に積層するための、いくつかの方法が知られている。ＡＦＰでは、複合材料のいくつかの個々の繊維が集められてトウ（束）を形成し、トウはツールの上に置かれ、周期的に切断されて複合材料のコース（層）を形成する。狭い幅のテープが、個々の繊維またはトウの代わりに使用されることもある。ＡＴＬでは、幅の広いテープが、コースにわたってツールに直接適用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＡＦＰとＡＴＬの両方において、複合材料は、典型的にアプリケータヘッドとして知られている、自動ツールを用いてツールに適用される。アプリケータヘッドは、各プライ（層）を形成するために所定のパターンに従ってツールにトウまたはテープのコースを適用する。所定のパターンは、手動、半自動または自動で定義されうる。例えばトウのコースのパターンは、プライブックデータファイル形式で入力を受け取りコンピューター上で動作するステアリングプログラムによって自動で定義されてもよく、アプリケータヘッドのためのヘッドパスデータファイルを生成する。プライブックデータファイルは、典型的に複数の連続するプライのための定義と、複合的な構成要素（または構成要素のためのプリフォーム）を形成するためのそれぞれのプライ形状と、を含む。ヘッドパスデータファイルは、典型的にプライブックデータファイルにおいて定義されたプライを積層するために、ステアリングパスの様々なセクション（個々のコースに対応する）の切断位置とともに、アプリケータヘッドのためのステアリングパスの定義を含む。
【０００５】
典型的に、アプリケータヘッドの移動は、ユーザーの経験に基づいて決定されるようなヘッドパス全体、またはヘッドパスの別個の部分それぞれのための手動で適用される速度限界に基づいて、速度が制限される。速度限界は典型的に、積層工程における複合材料のコースの非接合を防止するために適用される。
【０００６】
しかしながら、上述のように速度限界を決定することは手間がかかり、誤りが生じる可能性がある。
【０００７】
したがって、積層工程のための移動プロファイルを生成する改良された方法を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、複合材料のコースを積層するためにヘッドパスに沿ってアプリケータヘッドとツールとの間の相対移動を定義する積層工程のための移動プロファイルを生成する方法が提供され、ヘッドパスに沿って接合強度プロファイルを決定する工程と、接合強度プロファイルに基づいて移動プロファイルを決定する工程と、を含み、移動プロファイルは相対移動の可変速度を含む方法。
【０００９】
接合強度プロファイルは、ヘッドパスに沿って変化する少なくとも１つの局所条件に基づいて決定されてもよい。接合強度プロファイルは、ヘッドパス上で変化してもよい。
【００１０】
接合強度プロファイルは、基材（ツール、または基礎となる複合材料である場合がある）と複合材料の部分との間の接合強度に関連してもよい。複合材料の部分は、ヘッドパスに沿ったそれぞれの位置においてアプリケータヘッドに隣接する部分であってもよい。すなわち、接合強度プロファイルは、それぞれの部分がアプリケータヘッドに隣接されているときのヘッドパスに沿った複合材料のそれぞれの部分の接合強度（すなわち、積層／適用直後の部分の接合強度）に関連してもよい。接合強度は、複合材料の部分が基材から非接合になることなく、複合材料のそれぞれの部分に適用されうる限界張力に関連してもよい。したがって、追加される張力は非接合をもたらしうる。
【００１１】
接合強度プロファイルは、ヘッドパスに沿った単一の位置に関する単一の接合データポイントから構成してもよく、それぞれの位置におけるコースの接合強度に関する接合強度パラメータは、接合データポイントのために決定されてもよい。接合強度プロファイルは、ヘッドパスに沿った複数の位置におけるコースの接合強度に関して接合強度パラメータが決定されている複数のデータポイントを有してもよい。
【００１２】
接合強度プロファイルおよび／または移動プロファイルは、ヘッドパスの小部分またはヘッドパスの全範囲に対応してもよい。接合強度プロファイルは、複合材料の単一のコースに対応するヘッドパスの部分に関連してもよい。あるいは、ヘッドパスが複数のコースに対応してもよい。連続および／または重複する接着強度プロファイルおよび／または移動プロファイルが決定されてもよい。
【００１３】
接合強度プロファイルは、ヘッドパスに沿ったそれぞれの位置に対応する、少なくとも１つの接合データポイントを含んでもよい。接合強度プロファイルを決定する工程は、各接合データポイントのために、ヘッドパスに沿ったそれぞれの位置のための１つ以上の局所条件を決定する工程と、それぞれの位置のための局所条件または局所条件の各々に基づいて接合データポイントのための接合強度パラメータを決定する工程と、を含んでもよい。
【００１４】
特に、接合強度プロファイルを決定する工程は、各接合データポイントのために、ヘッドパスに沿ったそれぞれの位置のための少なくとも１つの局所条件を決定する工程と、ヘッドパスに沿った先行位置のための局所条件または局所条件の各々を決定する工程と、ヘッドパスに沿ったそれぞれの位置および先行位置または先行位置の各々に関する局所条件または局所条件の各々に基づいて接合強度パラメータを決定する工程と、を含んでもよい。
【００１５】
局所条件または局所条件の各々はヘッドパスに沿った複数の先行位置のために決定されてもよく、接合強度パラメータはヘッドパスに沿ったそれぞれの位置および複数の先行位置の各々のための局所条件または局所条件の各々に基づいてもよい。
【００１６】
各接合データポイントのための接合強度パラメータは、少なくとも部分的に、ヘッドパスに沿った先行位置に関する接合データポイントのための接合強度パラメータに基づいて決定されてもよい。
【００１７】
移動プロファイルは、ヘッドパスに沿ったそれぞれの位置に対応する、少なくとも１つの移動データポイントを含んでもよい。各移動データポイントのためのアプリケータヘッドとツールとの間の相対移動に関する移動パラメータは、接合強度プロファイルの少なくとも１つの接合データポイントに基づいて決定されてもよい。
【００１８】
各移動データポイントのために、移動パラメータは、複数の接合データポイントに基づいて決定されてもよい。移動パラメータは、ヘッドパスに沿った位置および／または積層工程の時点に関連する、アプリケータヘッドおよびツールの相対位置、相対移動率、または相対加速度に関連してもよい。
【００１９】
移動プロファイルは、ヘッドパスに沿ったそれぞれの位置に対応する複数の移動データポイントを含んでもよい。移動プロファイルは、単一の移動データポイントから構成されてもよい。
【００２０】
各移動データポイントのために、移動パラメータは、ヘッドパスに沿った先行位置に対応する（移動データポイントのためのヘッドパスに沿ったそれぞれの位置に対する）少なくとも１つの接合データポイントに基づいて決定されてもよい。各移動データポイントのために、移動パラメータは、移動データポイントのためのそれぞれの位置に対するヘッドパスに沿った前方位置に対応する少なくとも１つの接合データポイントに基づいて決定されてもよい。
【００２１】
接合強度プロファイルは、適用されたコースの長さに関するスタック距離パラメータと、ヘッドパスおよび／またはコースおよび／または基材のそれぞれの部分の曲率に関する曲率パラメータと、からなるグループから選択された少なくとも１つの局所条件に基づいて決定されてもよい。
【００２２】
接合強度プロファイルは、少なくとも部分的に、複合材料の接合性に関する接合性パラメータと、複合材料の経過期間と、環境、複合材料、プリフォームまたはツールの温度と、アプリケータヘッドの圧縮力と、プリフォーム、複合材料、ツールまたは環境の温度に関する温度パラメータと、基材の平滑性に関する表面仕上げ特性と、からなるグループから選択される１つ以上の条件に基づいて決定されてもよい。この条件は、データベースに記憶された値に基づいて評価されてもよく、オペレータによって手動で入力されてもよく、または、周期的におよび／または積層工程の間、センサを用いて決定されてもよい。
【００２３】
温度パラメータは予測されてもよく、または積層工程の間、センサを用いて決定されてもよい。
【００２４】
本方法は、移動プロファイルに従い、相対移動によって積層工程において複合材料に適用される張力に関する、ヘッドパスに沿った予測された張力プロファイルを決定する工程をさらに含んでもよい。
【００２５】
本方法は、移動プロファイルに対応する移動プロファイルデータをコンピューター可読ディスクなどの、リソースに出力する工程をさらに含んでもよい。
【００２６】
移動プロファイルデータは、予測された張力プロファイルを含んでもよい。したがって、後続の積層工程において、移動プロファイルは、予測された張力プロファイルと、移動プロファイルに従い相対移動によって複合材料に適用される監視された張力との間の比較に基づいて、調整されてもよい。
【００２７】
積層工程において使用中に、アプリケータヘッドとツールとの間に、移動プロファイルに実質的に対応する相対移動が生じるように、移動プロファイルデータは定義されてもよい。例えば、移動プロファイルデータは、移動プロファイルのサンプリング、または時間もしくは位置の関数としての、アプリケータヘッドおよび／またはツールへの可変位置、移動率、加速度、および／または電源入力のための指示を含んでもよい。移動プロファイルデータは、移動プロファイルに基づいてヘッドパスの離散部分のために定義された速度限界または加速度限界を含むことができる。そのような限界を含む移動プロファイルは、相対移動プロファイルを自動で決定するが安全性または信頼性における動作のために限界が適用されうる積層機器のために使用されてもよい。
【００２８】
本方法は、コンピューターにおいて実行されてもよい。
【００２９】
本発明の第２の態様によれば、複合的な構成要素のための複合材料のコースを積層する方法が提供され、本方法は、本発明の第１の態様による積層工程のためのヘッドパスに沿ってアプリケータヘッドとツールとの間の相対移動を定義する移動プロファイルを生成する工程と、複合材料のコースを積層するために移動プロファイルに従ってアプリケータヘッドとツールとの間の相対移動を行うように積層機器を制御する工程と、を含む。
【００３０】
本発明の第３の態様によれば、複合的な構成要素のための複合材料を積層する方法であって、積層工程のためのヘッドパスに沿ってアプリケータヘッドとツールとの間の相対移動を定義する第１の移動プロファイルを受け取る工程、または本発明の第１の態様に示した第１の移動プロファイルを生成する工程と、第１の積層工程において第１の移動プロファイルに従って相対移動を行うように積層機器を制御する工程と、少なくとも１つの条件に関する第１の積層工程におけるフィードバックパラメータを決定する工程と、第２の移動プロファイルが少なくとも部分的にフィードバックパラメータに基づくように本発明の第１の態様による第２の移動プロファイルを生成する工程と、を含む。
【００３１】
第１の移動プロファイルを受け取る工程は、移動プロファイルデータから移動プロファイルを決定する工程を含んでもよい。本方法は、第２の移動プロファイルに従って相対移動を行うように積層機器を制御する工程をさらに含んでもよい。本方法は、ヘッドパスの連続する部分に関する連続する移動プロファイルを生成するために実行されてもよい。
【００３２】
第１の積層工程は、構成要素の第１の部分に対応してもよいし、第２の積層工程は、構成要素の第２の部分に対応してもよい。したがって、第１および第２の積層工程を用いて単一の構成要素（すなわち、単一の構成要素の例）は製造されてもよい。
【００３３】
第１の積層工程は第１の構成要素に対応してもよいし、第２の積層工程は第２の構成要素に対応してもよい。第１および第２の構成要素は、同じ構成要素の設計の第１および第２の例（すなわち、同じ構成要素の第１および第２の複製物、または同じ設計に製造される第１および第２の構成要素）であってもよい。したがって、同じ構成要素の２つ以上の例に対応する２つ以上の工程にわたって移動プロファイルは最適化されてもよいし、より多くの構成要素が生成されるにつれて特定の構成要素を生成する時間が短縮されてもよい。
【００３４】
複数のフィードバックパラメータが決定されてもよく、第２の移動プロファイルはフィードバックパラメータの１つ以上に基づいてもよい。
【００３５】
フィードバックパラメータは、環境、複合材料、プリフォームまたはツールの温度に関する温度パラメータと、複合材料の接合性に関する接合性パラメータと、複合材料の経過期間と、アプリケータヘッドとツールとの間の相対移動によって複合材料に適用される張力に関する張力パラメータと、コースに適用された長さに関するスタック距離パラメータと、ヘッドパスおよび／またはコースおよび／または基材のそれぞれの部分の曲率に関する曲率パラメータと、ヘッドパスおよび／またはコースおよび／または基材のそれぞれの部分の曲率に関する曲率パラメータと、アプリケータヘッドによってツールに対して適用される圧縮力に関する圧縮パラメータと、からなるグループから選択されてもよい。
【００３６】
各フィードバックパラメータのプロファイルは記憶されてもよく、各フィードバックパラメータプロファイルは移動プロファイルと関連付けられてもよい。第２の移動プロファイルは、フィードバックパラメータプロファイルまたはフィードバックパラメータプロファイルの各々に基づいてもよい。第２の移動プロファイルを生成するための接合強度プロファイルは、少なくとも部分的にフィードバックパラメータまたはフィードバックパラメータの各々に基づいて決定されてもよい。第２の移動プロファイルは、接合強度プロファイルまたはフィードバックパラメータまたはフィードバックパラメータの各々に基づいて決定されてもよい。
【００３７】
フィードバックパラメータは、ヘッドパスに沿った相対移動によって複合材料に適用される張力に関する張力パラメータを含んでもよい。張力パラメータは、アプリケータヘッドに接続され、アプリケータヘッドの供給装置とアプリケータヘッドのアプリケータローラーとの間に延びる複合材料の部分に適用される張力に応じるセンサを用いて決定されてもよい。追加的または代替的に、張力パラメータは、ツールに接続され、複合材料の張力によってツールに与えられる反力に応じるセンサを用いて決定されてもよい。
【００３８】
本方法は、張力パラメータのプロファイルが複合材料の非接合の開始を示すか否かを判断する工程をさらに含み、プロファイルが非接合の開始を示すと判定された場合、張力パラメータに基づいて第２の積層工程のための接合強度プロファイルおよび／または移動プロファイルが決定される。
【００３９】
ヘッドパスに沿った張力パラメータのプロファイルは、張力パラメータの変化率が所定の範囲外にある場合、張力パラメータのプロファイル（すなわち張力プロファイル）が不安定である場合、および／または張力または張力プロファイルが予測された張力プロファイルまたは予測された張力パラメータから閾値量だけ離れている場合に、非接合の開始を示すと判断されてもよい。例えば、供給装置は、適用される複合材料に適用される張力を調整するように（例えば、一定の張力を維持するように）構成されたアクチュエータを有する張力制御システムを有してもよい。張力制御システムはアクチュエータの動作に関するセンサを含んでもよく、張力パラメータはセンサの出力に対応してもよい。アクチュエータは、均一な基材（例えば、平板）上に複合材料を積層する場合、実質的に静止したままであってもよい。しかし、複合材料と基材との間に滑りがある場合、アクチュエータは一定の張力を維持するために移動するように制御されてもよい（例えば、供給装置と基材との間の距離を長くすることによって）。したがって、非接合の開始は、張力パラメータのプロファイル（センサの出力）が所定の変化率を超える場合に判断されてもよい。
【００４０】
予測された張力プロファイルまたは予測された張力パラメータは、予め決定されてもよい。予測された張力プロファイルまたは予測された張力パラメータは、第１の積層工程のための移動プロファイルに基づいてもよい。例えば、予測された張力プロファイルまたは予測された張力パラメータは、ヘッドパスに沿った相対移動の移動率および／またはヘッドパスに沿った相対移動の加速度に基づいてもよい。
【００４１】
本発明の第４の態様によれば、コンピューターによって読み取られると、第１、第２または第３の態様による方法をコンピューターに実行させる、コンピューター可読命令を含む非一時的なコンピューター可読記憶媒体が提供される。
【００４２】
本発明の第５の態様によれば、コンピューターによって読み取られると、本発明の第１、第２または第３の態様による方法をコンピューターに実行させる、コンピューター可読命令を含む信号が提供される。
【００４３】
本発明の第６の態様によれば、コンピューターによって読み取られると、本発明の第１、第２または第３の態様による方法をコンピューターに実行させる、コンピュータープログラムが提供される。
【００４４】
本発明の第７の態様によれば、少なくとも１つのプロセッサと、コンピューター可読命令を含む少なくとも１つのメモリと、を有し、少なくとも１つのプロセッサはコンピューター可読命令を読み取り、本発明の第１または第２の態様による方法をコンピューターに実行させるように構成されている。
【００４５】
本装置は、アプリケータヘッドおよびツールを含む積層機器と、アプリケータヘッドとツールとの間の相対移動を行うように積層機器を制御するように構成されたコントローラーと、をさらに有する。
【００４６】
本発明は、添付した図面を参照して、例によって説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】複合的な構成要素に対応する構成要素のボリュームを概略的に示す斜視図である。
【図２】複合的な構成要素の設計および製造段階のための方法を示す図である。
【図３】本発明による複合的な構成要素の設計および製造段階のための方法を示す図である。
【図４】移動プロファイルを生成する方法を示す図である。
【図５】ヘッドパスおよび対応する限界張力プロファイルを示す図である。
【図６】移動プロファイルを生成する他の方法を示す図である。
【図７】ヘッドパスおよび対応する限界張力プロファイルの他の例を示す図である。
【図８】移動プロファイルを生成し、対応する複合材料のコースを積層する方法を示す図である。
【図９】図８の移動プロファイルを生成する方法を示す図である。
【図１０】積層装置を示す図である。
【図１１】処理装置および積層装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明の理解のため、まず、図１および図２を参照しつつ、出願人によって過去に検討された（しかし、開示されていない）複合的な構成要素のための例示的な設計および製造方法が以下に説明される。
【００４９】
図１は、コンピューターにおいてシミュレートされるような、本明細書では構成要素のボリュームと呼ばれる、複合ファンブレード本体１０の３次元表現を示す。ファンブレード本体１０は、前縁、後縁および先端金属の取り付けのための凹部１２、１４を有する。
【００５０】
図２は、構成要素の積層工程を定義する例示的な方法（１００）および構成要素を製造する例示的な方法（３００）を示す。積層工程を定義する方法（１００）は、構成要素のＣＡＤモデルを設計する工程（１０２）、プライブックを生成するためにＣＡＤモデルに基づいて構成要素のための複合材料のプライを定義する工程（１０４）、およびＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ）におけるアプリケータヘッドとツールとの間の相対移動に対応するヘッドパスを定義する工程（１０４）を含む、サブ方法を含む。
【００５１】
後続の製造方法（３００）は、ヘッドパスの部分のための速度限界（または「速度ゲート」）を手動で定義する工程（３０２）、ヘッドパスおよび速度ゲートに基づいて積層機器をオペレーティングする工程（３０４）、および完成した構成要素を形成するためにプリフォームを硬化する工程（３０６）、を含む。
【００５２】
構成要素のボリュームは、当技術分野で知られている任意の適切なＣＡＤの設計方法１０２に従って生成されうる。プライブックは、当技術分野で知られている任意の適切な自動、半自動または手動のプライブックの設計方法を用いることで定義されうる。プライブックは、複数の連続するプライの定義（すなわち、プライの形状およびプライの相対位置）を含む。
【００５３】
ヘッドパスは、当技術分野で知られているように自動、半自動、または手動で生成されうる。出願人は、典型的にプライブックにおいて定義されたプライが分析される自動的アプローチを用いてヘッドパスを生成して、複合材料の複数のコースを積層するために定義されたヘッドパスを生成し、連続する各プライを形成する。
【００５４】
この例では、ヘッドパスは積層されるプリフォーム全体に対応し、複合材料の複数の連続するコースに対応する。ツールに関連するアプリケータヘッドの一連の位置を含むヘッドパスデータは、コンピューター可読ディスクのようなリソースに出力され、コントローラー、アプリケータヘッドおよび、ツールを含む積層装置に読み込まれる。コントローラーは、位置に基づいて追従するパスを自動で決定するように構成される。ヘッドパスデータは、１つのコースが終端され（すなわち、トウの切断により）、他のコースが開始される複数の切断位置を含む。
【００５５】
さらに、コントローラーはヘッドパスの部分の速度限界を定義するユーザーの入力を受信するように構成される。この例では、ユーザーはヘッドパスの視覚的表示に従うことによってヘッドパスの部分を手動で選択し、速度限界（すなわち、ツールに対するアプリケータヘッドの相対移動の速度）を特定の部分に設定する（３０２）。これは、典型的にユーザーの経験に基づいて行われ、ヘッドパスの複雑な幾何学的部分のために０．１ｍ／ｓのような比較的遅い速度を選択し、ヘッドパスの単純または平坦な部分のために０．８ｍ／ｓのような比較的速い速度を選択してもよい。
【００５６】
積層工程（３０４）において、コントローラーは、ヘッドパスを記述するためにヘッドパスデータに従ってアプリケータヘッドをツールに対して移動させ、ヘッドパスの部分に関連付けられて設定された速度限界に従ってアプリケータヘッドの速度を制限する。コントローラーは、ヘッドパスデータにおいて設定されているように各コースの端部に対応するヘッドパスに沿った位置で複合的なトウを切断させる。
【００５７】
プリフォームは、積層されると、当技術分野において知られているように高温および高圧において硬化されて構成要素を形成する（３０６）。
【００５８】
図３に示されるように、本発明による積層工程を定義し、複合的な構成要素を製造する方法は、以下に詳細に説明するように、ヘッドパスに沿った接合強度プロファイルに基づいて移動プロファイルが決定される（４０８）点で上記とは異なる。続いて、製造工程（５００）において、移動プロファイルデータに基づいてプリフォームが積層され（４１０）、その後、上述したようにプリフォームが硬化される（３０６）。
【００５９】
移動プロファイルを決定するための方法の例を詳細に説明する。
【００６０】
第１の例
図４および図５を参照して、移動プロファイルを決定する（または生成する）第１の例示的な方法（４０８）を説明する。図４は本方法のためのフローチャートを示し、一方図５は例示目的のみのためのシミュレートされたヘッドパス４１０の例を示し、この第１の例では左から右に延びる平板上の直線状のコースである。簡略化のために、この例ではヘッドパス４１０は複合材料の単一のコースに対応する。他の実施形態ではヘッドパスは複合材料のいくつかの連続するコースに対応してもよく、複合的な構成要素を積層するために必要なすべてのコースに対応してもよい。
【００６１】
コースに対応するヘッドパス４１０はヘッドパス４１０の連続する部分４１４を提供するためにコンピューター内で受け取られ、離散化される（４１２）。この例では、ヘッドパス４１０は所定の数の等しいパス長の部分（例えば、１０００部分）に離散化されが、  他の実施形態では離散部分を決定するために、絶対パス長（例えば、５ｍｍ）、またはヘッドパスの曲率もしくは方向、もしくはヘッドパスのそれぞれの部分のために使用するための材料特性の変化がある位置のような異なる基準が使用されてもよい。
【００６２】
下記に詳述するように、離散化された各部分４１４は順番に、コンピューターにおいてヘッドパスのそれぞれの部分をシミュレートし（４１６）、その部分の局所条件を決定し（４１８）、その部分の接合強度パラメータを決定するように処理される（４２０）。各部分はコースが完成するまで、上述のように（すなわち、ループで）再帰的にシミュレートされ分析される。
【００６３】
コースの各部分４１４は、分析されうる任意の適切な方法によってコンピューター内でシミュレートされる。したがって、シミュレーションは図形として表現可能なモデルを生成することを必要としない。対照的に、部分４１４の位置および形状を分析するために必要な情報を定義することをのみを必要としてもよい。各部分４１４がシミュレートされると、連続する部分の全てを含むシミュレートされたコースのモデル４２２が徐々に構築され、コンピューターのメモリに記憶される。
【００６４】
この第１の例示的な実施形態では、ヘッドパス４１０の各部分のために評価される局所条件は、スタック距離パラメータである。スタック距離パラメータは、コースのそれぞれの部分まで積層されたコースのパス長に関係する。したがって、各部分のスタック距離は、その部分のパス長を評価し、モデル４２２に記憶されているような以前にシミュレートされた部分の累積パス長にこのパス長を加算することによって決定される。他の実施形態では、２つ以上の局所条件が評価されてもよい。
【００６５】
この第１の例示的な実施形態では、ヘッドパス４１０の離散化された各部分４１４の端部は、接合強度パラメータが決定される接合データポイントを定義する（４２０）。接合強度パラメータは、基材から（すなわち、ツールまたは複合材料の基礎となるプライから）非接合になる前にそのコースに適用され得る最大張力（またはせん断力）に対応する張力限界を推定し、張力限界に安全マージンを考慮することによって決定される。したがって、各位置での接合強度パラメータは、それぞれの位置（すなわち、部分がアプリケータヘッドに隣接しているときのそれぞれの積層工程の時点における）まで積層されたときのコースの接合強度を表す。
【００６６】
張力限界は、スタック距離の関数として、経験的関係に基づいて、接合データポイントにおいて推定される。出願人は、基材に付着しているコースの面積が増加することによって、コースのスタック距離と張力限界との間に関係があることを見出した。
【００６７】
例えば、平板に適用されるコースの場合、張力限界は、閾値（または定常状態）の張力限界まで、スタック距離と共に実質的に直線的に増加してもよい。これは図５に図示されており、ヘッドパス４１０（またはコース）に沿って張力限界プロファイル４２４を上書きし、ヘッドパス４１０からの張力限界プロファイル４２４の通常の分離は、それぞれ接合データポイントの張力限界に比例する。
【００６８】
この実施形態では、張力限界は、
積層工程のための特定の材料と、
複合材料の接合性に関する接合性パラメータと、
複合材料の経過期間と、
積層工程におけるプリフォームの温度と、
プリフォームに適用される複合材料の温度と、
複合材料の幅と、
アプリケータローラーによって積層工程において適用される圧縮力と、
基材の平滑性に関する表面仕上げ特性と、
を含む、推定される張力限界に影響を与える他の全体条件に加えて、スタック距離の局所条件に基づいて決定される。
【００６９】
この実施形態では、これらの全体条件は、構成要素および機器データベース４２５に記憶された積層工程の推定値としてコンピューターに提供されるが、他の実施形態では、第３の例示的な実施形態に関して後述されるように、全体条件は、積層工程からのフィードバックに基づいて提供または更新されてもよい。
【００７０】
接合性パラメータは、Ｎ／ｍ２の単位の付着強度の形態で提供されてもよい。接合性パラメータは、積層工程において使用するための特定の材料に基づいて探索テーブルから取得されてもよく、複合材料の経過期間に基づいて変更されてもよい。
【００７１】
接合強度は温度と共に増加してもよいし、増加する圧縮力および接合性と共に増加してもよい。材料の接合性は、経過期間と共に低下してもよい。
【００７２】
各接合ポイントの接合強度パラメータは、それぞれのデータポイントにおいて決定された張力限界に安全係数を考慮することによって決定される。この実施形態では、安全係数は２０％であるので、接合強度パラメータは張力限界の８０％である。各接合データポイントの接合強度パラメータはメモリに記憶される。
【００７３】
コースの離散化された各部分がシミュレートされ、局所条件が推定されて接合強度パラメータが決定される（４１６、４１８、４２０）と、記憶された接合強度パラメータに基づいて、接合強度プロファイルが決定される（４２８）。接合強度プロファイルは、ヘッドパス４１０に沿った一連の接合強度パラメータを含む。
【００７４】
移動プロファイルは、接合強度プロファイルに基づいてヘッドパス４１０に沿って決定される（４３０）。この第１の例示的な実施形態では、複合材料に適用される張力が接合強度プロファイル（安全係数が考慮された張力限界に関係する）を超えることを回避しながら、積層工程の速度を最適化するように移動プロファイルが決定される。
【００７５】
この実施形態では、連続する移動プロファイルを決定し、接合強度プロファイルに関して対応する予測された張力プロファイルを評価することによって移動プロファイルは反復的に決定される。初期移動プロファイルは、積層機器の最大速度および加速能力（すなわち、アプリケータヘッドおよびツールの相対速度および加速能力）に基づいて決定される。対応する予測された張力プロファイルが接合強度プロファイルを超えない限り移動ファイルは反復的に調整される。
【００７６】
予測された張力プロファイルは、積層機器の様々な設定のために出願人によって経験的に決定された、複合材料における張力と、アプリケータヘッドおよびツールの相対速度および／または加速度との間の経験的関係に基づいて決定される。例えば、張力プロファイルは単位速度当たりの張力の記憶された値と、単位加速度当たりの張力の記憶された値と、複合材料をアプリケータヘッドに供給するアプリケータヘッドの供給アセンブリによって複合材料に適用されるベースライン張力の記憶された値に基づいてもよい。
【００７７】
移動プロファイルは、当技術分野で知られているような最適化方法を用いて、予測された張力プロファイルを接合強度プロファイル内に維持しながらヘッドパスを積層する全体的な時間を最短にするように反復的に最適化されうる。この実施形態では、移動プロファイルは、ヘッドパスに沿った複数の移動データポイント（接合データポイントの位置に対応する）のそれぞれのためのタイムスタンプを決定することによって定義される。タイムスタンプはアプリケータヘッドがそれぞれの部分を積層する積層工程の開始からの時間を決定し、したがって速度および加速度のようなすべての派生量はこのように定義された移動プロファイルから決定されうる。
【００７８】
他の実施形態では、移動プロファイルは、複数の対応する接合データポイント（例えば、移動データポイントと同じ位置にある接合データポイント、先行する接合データポイントと前方の接合データポイント）のための接合強度パラメータの平均に基づいて相対移動速度の観点で各移動データポイントにおいて決定されてもよく、これにより相対移動の速度が平滑化される。
【００７９】
移動プロファイルが決定されると、移動プロファイルデータが生成されてリソース（コンピューター可読ディスクなど）に出力される。この実施形態では、移動プロファイルデータは時間によって相関付けられた、アプリケータヘッドおよびツールの一連の相対位置座標を含む。
【００８０】
後続の製造方法では、積層機器は移動プロファイルデータを解釈することができ、移動プロファイルデータに従いパスに沿って移動するようにアプリケータヘッドおよび／またはツールを制御でき、これにより移動プロファイルに従った移動を実質的に達成することができる。
【００８１】
他の実施形態では、移動プロファイルデータはヘッドパスとヘッドパスに沿った移動のための可変の速度または加速度プロファイルを含んでもよい。さらに、移動プロファイルはヘッドパスおよび移動プロファイルを記述する一連のベクトルを含んでもよい。
【００８２】
第２の例
図６および図７に示されるように第２の例示的な実施形態では、移動プロファイルを生成する方法（６０８）は、ヘッドプロファイル６１０の各部分のための累積張力限界は、それぞれの部分のための局所張力限界および先行部分のための局所張力限界（存在する場合）に基づいて決定されるという点で第１の例示的な実施形態と異なる。プロファイルに沿った各接合データポイントのための接合強度パラメータは、累積張力限界に基づく。
【００８３】
さらに、この第２の例示的な実施形態は、評価される局所条件がヘッドパスの曲率に関する曲率パラメータである点で第１の例示的な実施形態と異なる。
【００８４】
図６に示されるように、ヘッドパス６１０は、第１の例示的な実施形態に関して上述した方法と同じ方法で受け取られ、離散化される（４１２）。さらに、各コースは、上述したように、任意の適切な方法でシミュレートされる（４１６）。
【００８５】
図７に示されるように、この例では、ヘッドパス６１０は、翼断面の周りにおいて後縁の方向に翼の吸入側の四分点から延在し、その後圧力側に沿って戻り、前縁の周りに延びる単一なコースを定義する。
【００８６】
曲率パラメータは、任意の適切な方法で定義されてもよい。例えば、ヘッドパスのそれぞれの部分の曲率パラメータはヘッドパスのそれぞれの部分の最大または主要な曲率であってもよい。それぞれの部分の主要な曲率は、その部分に対する任意の法線平面（すなわち、ヘッドパスのそれぞれの部分の法線を含む平面）において解明される最大曲率である。曲率パラメータは、それぞれの法線平面における曲率半径（または接円の半径として知られている）の逆数に基づいて決定されてもよい。
【００８７】
あるいは、曲率パラメータはそれぞれの部分におけるヘッドパス方向も含む法線平面における曲率であってもよい。ヘッドパス方向は、それぞれの部分において、ヘッドパスが延びる方向である。以下、この曲率パラメータはヘッドパスに沿った曲率と称される。
【００８８】
この例示的な実施形態では、曲率パラメータはヘッドパスに沿った曲率であり、法線の方向はツールからアプリケータヘッドまで延びる（すなわち、ツールの積層面から離れる）方向として定義される。したがって、曲率パラメータはヘッドパスの各部分が概ね凹状であるときは正であり、曲率が概ね凸状であるときは負である。他の実施形態では、法線はツールに向かって延びる方向に定義されてもよい。したがって、図７に示される例示的な翼は、吸入側および前縁および後縁は負の曲率を有し、一方圧力側は正の曲率を有する。
【００８９】
局所張力限界は、それぞれの部分の曲率パラメータに基づいてヘッドパス６１０の各部分のために決定される（６１９）。この実施形態では、局所張力限界は、ヘッドパス６１０の先行部分を参照せずに、独立してヘッドパスのそれぞれの部分に基づいて決定される。
【００９０】
第１の実施形態に関して上述したように、張力限界は、ツールに適用される複合材料の温度および複合材料の仕様のような他の全体条件に加えて局所条件（この実施形態では、曲率パラメータ）に基づいて決定される。それぞれの部分の張力限界は、局所張力限界６３２のデータベースに記憶される。
【００９１】
続いて、第１の例示的な実施形態に関して上述したように、ヘッドパス６１０のそれぞれの部分のために接合強度パラメータが決定される（６２０）。この例示的な実施形態では、接合強度パラメータを決定する工程（６２０）は、各部分の局所張力限界および１つ以上の先行部分の局所張力限界に基づいて累積張力限界を決定し、続いて安全係数に基づいて累積張力限界を要因とすることを含む。
【００９２】
特に、出願人は、ヘッドパスのそれぞれの部分のための張力限界はそれぞれの部分の局所条件および先行する（前の）部分の条件の両方に依存してもよいことを見出した。しかし、先行部分の局所条件または張力限界への依存は、先行部分とそれぞれの部分（すなわち、張力限界が決定されようとしている部分）との間で距離の関数として減少してもよい。
【００９３】
さらに、出願人は、それぞれの部分のための局部張力限界は部分の曲率に依存することを見出した。特に、出願人は、正の曲率を有するヘッドパスの部分が平板よりも非接合となり易い（すなわち、より低い局所張力限界を有する）ことを見出した。さらに、出願人は、負の曲率を有するヘッドパスの部分が平板よりも非接合となり難いことを見出した。
【００９４】
上記の観点において、この実施形態では、張力限界推定に対する各部分の影響は、それぞれの部分に対する各部分の位置に従って加重される。特に、ヘッドパスの特定の部分ｎにおいて評価される累積張力限界は、それぞれの部分と１つ以上の先行部分（存在する場合）のための局所張力限界の加重合計に基づいて決定される。
【００９５】
この例示的な実施形態では、部分ｎの累積張力限界は以下のように計算され、τｎはそれぞれの部分ｎのための局所張力限界に対応し、εｎはそれぞれの部分ｎのために評価される累積張力限界に対応する。
εｎ＝０．２５τ（ｎ−２）＋０．５τ（ｎ−１）＋τｎ
したがって、累積張力限界が推定される部分ｎの局所張力限界τｎは、先行部分（すなわち、部分ｎ−１、ｎ−２）よりも累積張力限界に大きな影響を及ぼす。したがって、累積張力限界は、ある部分から次の部分に落ちる可能性がある。
【００９６】
この傾向は図７に示されており、ヘッドパス６１０の周りの累積張力限界プロファイル（安全マージンを用いた接合強度プロファイルに直接関係する）が、プロファイル６２４によって図式的に表されている。プロファイル６２４とヘッドパス６１０の間の通常の分離は累積張力限界に比例する。中程度の負の曲率のみを有するコースの始め（矢印６２７によって示される）に示されるように、累積張力限界は定常速度値に達する閾値までスタック距離と共に増加する。さらに、後縁の負の曲率によって翼の後縁における累積張力プロファイル６２４の大幅な増加がある一方で、翼の圧力側における正の曲率の次の領域における張力限界の著しい低下もある。
【００９７】
各接合データポイントに対する累積張力限界は、接合強度パラメータデータベース６２４に記憶される。さらに、上述したように、各接合データポイントのための接合強度パラメータは、各接合データポイントに対応する累積張力限界に、この実施形態では２０％である安全係数を考慮することに基づいて決定される（６２０）（すなわち、接合強度パラメータが累積張力限界の８０％である）。接合強度パラメータも接合強度パラメータデータベース６２４に記憶される。
【００９８】
続いて、第１の実施形態に関して上述したように、接合強度プロファイルおよび移動プロファイルは、積層工程において使用するための移動プロファイルデータを生成するために、接合強度パラメータに基づいて決定される。
第３の例
本発明のさらなる例では、移動プロファイルは、積層工程からのフィードバックデータを用いて決定された条件に基づいて生成される。したがって、積層工程のための移動プロファイルは、積層工程において監視される条件に全体的または部分的に基づいて定義されうる。
【００９９】
図８は、この実施形態において、図３および図５に示される移動プロファイルを生成し（４０８、６０８）、プリフォームを積層する（３０４、５０４）別個の方法を置き換える、積層工程を実行しながら移動プロファイルを生成する方法（８００）を示す。
【０１００】
この第３の例の複合移動定義および積層する方法（８００）において、第１または第２の例を参照して上述されたように、ヘッドパス８１０の移動プロファイルデータを生成するために第１の移動プロファイルが決定される（４０８、６０８）。
【０１０１】
次に、ヘッドパス８１０の部分は、第１の積層工程において構成要素のためのプリフォームを部分的に形成するために積層され（８１２）、１つ以上のフィードバック信号が  第１の積層工程において積層機器によって生成される。
【０１０２】
この例示的な実施形態では、３つの条件が積層工程において監視される。第１の条件は、複合材料がツールに適用されるときにアプリケータヘッドのアプリケータローラーによって適用される力に関する圧縮力である。第２の条件は、アプリケータヘッドの領域におけるプリフォームの温度である。第３の条件は、積層工程において複合材料がツールに適用されるときに複合材料に適用される張力である。
【０１０３】
第１の条件は、ヘッドパスに沿ってアプリケータローラーがツールに複合材料を適用するときに、アプリケータローラーによって適用される圧力を測定するためにアプリケータローラーに接続されたフォースセンサを用いて監視される。
【０１０４】
第２の条件は、アプリケータヘッドに接続され、複合材料がプリフォームに適用されるときに、プリフォームの温度を監視するように構成されたパイロメータを用いて監視される。
【０１０５】
この例示的な実施形態では、ツールは静止したままでありアプリケータヘッドはツールに対して移動する。第３の条件は、ツールに接続され、アプリケータヘッドの移動に対するツールの反応に基づいて複合材料に適用される張力を解析するように構成されたフォースセンサを用いて監視される。他の実施形態では、第３の条件は、複合材料に適用される張力を決定するためにアプリケータヘッドの供給装置に接続されたフォースセンサを用いて監視される。
【０１０６】
３つのフィードバック信号は、ヘッドパスと１つ以上の監視された条件とに基づいて移動プロファイルを生成するように構成されたコンピューターに送信される（８０８）。
【０１０７】
図９に示されるように、移動プロファイルを生成する方法（８０８）は、本発明の第１の実施形態（４０８）に関して上述されたものに実質的に対応するが、以下のように異なる。
【０１０８】
最初に、１つまたは複数のフィードバック信号（８１５）が、積層機器から受信される。アプリケータローラーの力およびプライ温度に関するフィードバック信号（第１および第２のフィードバック信号）は、全体条件に関連し、データベース８２４に記憶されるような、これらの条件のためのデータは、フィードバック信号の受信時に更新される。したがって、この第３の例示的な方法では、連続する各接合強度パラメータを決定する工程（８２０）は、想定値ではなく、これらの監視された条件に基づいて行われる。これは接合強度パラメータの推定を改善し、したがってヘッドパスのために決定される第２の移動プロファイルを最適化しうる。
【０１０９】
第３のフィードバック信号は、複合材料に適用される張力に関連する。この第３の例示的な方法（８０８）では、監視された張力プロファイルをチェックし、積層機器が張力限界以上で動作していることをプロファイルが示しているか否かを判断する、さらなる工程（８３４）がある。特に、出願人は、張力プロファイルと非接合の動作との間に関係があり、非接合の動作が張力プロファイルに基づいて決定されうることを見出した。例えば、ヘッドパスに沿った張力プロファイルの所定の範囲外の変化率は、非接合の動作を示してもよい。したがって、張力プロファイルが非接合の動作を示す場合、接合強度プロファイルは、複合材料において監視されたまたは予測された張力よりも低くなるように決定されてもよい。
【０１１０】
さらに、第３の例示的な実施形態による接合強度プロファイルに基づいて移動プロファイルを決定する方法（８３０）は、張力の予測は、少なくとも部分的に、第３のフィードバック信号から決定されるような（そしてデータベース８２４に提供される）張力プロファイルに基づくという点で異なる。特に、この実施形態では、移動プロファイルは、上述のように張力プロファイルを接合強度プロファイルより低く維持しながら移動プロファイルを最適化するように、移動プロファイルを反復的に決定して、ヘッドパスに沿った対応する張力プロファイルを予測することによって決定される。この実施形態では、張力プロファイルの各予測は、予測された張力プロファイルが監視された値に基づいて補正されうることに基づき、監視された張力プロファイルに基づいて調整される。したがって、移動プロファイルはさらに最適化されうる。
【０１１１】
この実施形態では、第１の移動プロファイルは、ヘッドパスの第１の部分に対応し、第２の移動プロファイルは、同じ構成要素のためのヘッドパスの第２の後続部分に対応し、さらなる移動プロファイルは、積層されるヘッドパスの連続する各部分のために生成される。したがって、ヘッドパス全体に沿った移動プロファイルは、ヘッドパスに沿った移動によって構成要素が積層される場合のフィードバックパラメータに基づいて定義される。積層されるヘッドパスの個々の部分は、ヘッドパスを所定の数の部分、または所定のパス  長の部分に離散化することによって定義されてもよい。あるいは、フィードバックパラメータが規則的な間隔で生成されてもよく、フィードバックパラメータが著しく変化した場合または所定の範囲外に変動した場合に、新たな移動プロファイルが生成されてもよい。
【０１１２】
他の実施形態では、第１の移動プロファイルは、完全なヘッドパスに対応してもよく、第２の移動プロファイルは、構成要素の第２のバージョンを作成することがなければ、同じヘッドパスに対応してもよい。したがって、積層工程が幾分遅くなるように、第１の移動プロファイルは、比較的控えめに定義されてもよい。その後、フィードバックデータに基づいて、連続する移動プロファイルは生成されてもよく、その結果、製造時間が改善される。そのような実施形態では、（移動プロファイルを決定するために使用されるような）複合材料に適用される張力と相対移動との間の関係は、以前に監視された移動プロファイルのための記録された張力プロフィールに基づいて調整されてもよい。張力パラメータは監視され、記録された張力プロファイルが張力プロファイルに対して設定された安全閾値に近づくように、移動プロファイルは連続する積層工程にわたって反復的に調整される。したがって、積層工程は、同じ構成要素の多数のバージョンにわたって徐々に調整されうる。
【０１１３】
上述の説明では、方法の工程は括弧内の参照番号を用いて識別されているが、ヘッドプロファイル４１０のようなシミュレートされたものは、カッコなしの参照番号を用いて識別されている。
【０１１４】
図１０は、ツール９０６に対して移動するように構成されたアプリケータヘッド９０２を含む、積層機器９００を示す。アプリケータヘッド９０２は、複合材料のコースをツール９０６に適用するためのアプリケータローラー９０４を有する。
【０１１５】
図１１は、積層工程および／または積層工程の実行のための移動プロファイルを生成する方法を実行するための制御装置９１０および積層機器９００の概略図を示す。制御装置９１０は、コントローラー９１２と、ユーザー入力デバイス９１８と、出力デバイス９１９と、を有する。いくつかの例では、装置９１０は、モジュールであってもよい。本明細書で使用される「モジュール」という用語は、１つ以上の特徴が、後で他の製造者またはエンドユーザーによって含まれうるデバイスまたは装置を指す。例えば、装置がモジュールである場合、装置はコントローラーのみを含んでもよく、残りの特徴は他の製造者によって、またはエンドユーザーによって追加されてもよい。
【０１１６】
コントローラー９１２、ユーザー入力デバイス９１８、および出力デバイス９１９は、無線リンクを介して互いに接続されてもよく、したがってトランシーバー回路および１つ以上のアンテナを有してもよい。追加的または代替的に、コントローラー９１２と、ユーザー入力デバイスおよび出力デバイスと、を含む制御装置９１０の様々な他の構成要素とは、有線リンクを介して互いに接続されてもよく、したがってインターフェース回路（ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ソケット）を有してもよい。コントローラー、ユーザー入力デバイス、および出力デバイスは、有線および無線リンクの任意の組み合わせを介して互いに接続されてもよいことが理解されるべきである。
【０１１７】
コントローラー９１２は、図３から図９を参照して本明細書で説明される方法を実行させる任意の適切な回路を含んでもよい。コントローラー９１２は、本方法を実行するために、少なくとも１つの特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）、および／または少なくとも１つのフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、および／またはシングルまたはマルチプロセッサ・アーキテクチャー、および／または連続的な（フォン  ノイマン：Ｖｏｎ  Ｎｅｕｍａｎｎ）／並列アーキテクチャー、および／または少なくとも１つのプログラマブルロジックコントローラー（ＰＬＣ）、および／または少なくとも１つのマイクロプロセッサ、および／または少なくとも１つのマイクロコントローラー、および／または中央処理ユニット（ＣＰＵ）、および／またはグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）を有してもよい。
【０１１８】
一例として、コントローラーは、少なくとも１つのプロセッサ９１４および少なくとも１つのメモリ９１６を有してもよい。メモリ９１６は、プロセッサによって読み取られると図３から図９を参照して本明細書で説明される方法をコンピューターに実行させる、コンピューター可読命令を含むコンピュータープログラム９１７を記憶する。コンピュータープログラム９１７は、ソフトウェアまたはファームウェアであってもよいし、ソフトウェアとファームウェアの組み合わせであってもよい。
【０１１９】
プロセッサ９１４は、少なくとも１つのマイクロプロセッサと単一コアプロセッサを含んでもよく、複数のプロセッサコア（デュアルコアプロセッサまたはクワッドコアプロセッサなど）を含んでもよく、または複数のプロセッサ（少なくとも１つは、複数のプロセッサコアを含む）を含んでもよい。
【０１２０】
メモリ９１６は、任意の適切な非一時的なコンピューター可読記憶媒体、１つまたは複数のデータ記憶デバイスであってもよく、ハードディスクおよび／または固体メモリ（フラッシュメモリなど）を有してもよい。メモリは、永続的な消去不能メモリであってもよいし、消去可能メモリ（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュドライブ）であってもよい。
【０１２１】
また、メモリ９１６は、構成要素および材料のデータベースおよび接合強度パラメータを記憶する。
【０１２２】
コンピュータープログラム９１７は、非一時的なコンピューター可読記憶媒体に記憶されてもよい。コンピュータープログラム９１７は、非一時的なコンピューター可読記憶媒体からメモリ９１６に転送されてもよい。非一時的なコンピューター可読記憶媒体９１６は、例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）またはブルーレイ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標））ディスクである。いくつかの例では、コンピュータープログラム９１７は、無線信号または有線信号を介してメモリ９１６に転送されてもよい。
【０１２３】
ユーザー入力デバイス９１８は、オペレータが装置を少なくとも部分的に制御することを可能にするための任意の適切なデバイスを有してもよい。例えば、ユーザー入力デバイス９１８は、キーボード、キーパッド、タッチパッド、タッチスクリーンディスプレイ、およびコンピューターマウスのうちの１つ以上を有してもよい。コントローラー９１２は、ユーザー入力デバイスから信号を受信するように構成される。
【０１２４】
出力デバイス９１９は、ユーザーに情報を伝達する任意の適切なデバイスであってもよい。例えば、出力デバイスは、ディスプレイ（液晶ディスプレイ、または発光ダイオードディスプレイ、またはアクティブマトリックス式有機発光ダイオードディスプレイ、または薄膜トランジスタディスプレイ、または陰極線管（ブラウン管）ディスプレイなど）、および／または拡声器、および／またはプリンター（インクジェットプリンターまたはレーザープリンターなど）であってもよい。コントローラー９１２は、出力デバイス９１９に信号を提供し、出力デバイスがユーザーに情報を送信するように構成される。
【０１２５】
制御装置は、ヘッドパスデータを受信するための入力インターフェース９２０と、積層機器９００からフィードバックパラメータを受信するためのフィードバックインターフェース９２２と、移動プロファイルデータを積層機器９００に提供するための出力インターフェース９２４と、をさらに含む。制御装置９１０はコンピューターであってもよい。
【０１２６】
積層機器９００は、さらなるコントローラー９２６と、アプリケータヘッド９０２およびツール９０６と、フィードバックパラメータを決定し制御装置９１０に送信するためのセンサ機器９０８と、を含む。コントローラー９２６は、コントローラー９１２から受信した命令に基づく相対移動のためのアプリケータヘッド９０２および／またはツール９０６を制御するように構成される。他の実施形態では、積層機器９００を直接制御することができる制御装置のコントローラー９１２のみが存在してもよい（すなわち、コントローラー９２６は存在しなくてもよい）。
【０１２７】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本明細書に記載された概念から逸脱することなく様々な修正および改良を行いうることが理解される。互いに排他的な場合を除いて、特徴のいずれかを別個にまたは他の特徴と組み合わせて使用することができ、本開示は本明細書に記載される１つ以上の特徴のすべての組み合わせおよび部分的組み合わせを含む。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月23日(2018.7.23)
【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】
複合材料のコースを積層するためにヘッドパスに沿ってアプリケータヘッドとツールとの間の相対移動を定義する積層工程のための移動プロファイルを生成する方法であって、
前記ヘッドパスに沿って接合強度プロファイルを決定する工程と、
前記接合強度プロファイルに基づいて前記移動プロファイルを決定する工程と、を含み、
前記移動プロファイルは相対移動の可変速度を含む方法。
【請求項２】
前記接合強度プロファイルは、前記ヘッドパスに沿って変化する少なくとも１つの局所条件に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接合強度プロファイルは、前記ヘッドパスに沿ったそれぞれの位置に対応する、少なくとも１つの接合データポイントを含み、前記接合強度プロファイルを決定する工程は、各接合データポイントのために、
前記ヘッドパスに沿った前記それぞれの位置のための１つ以上の局所条件を決定する工程と、
前記それぞれの位置のための前記局所条件または前記局所条件の各々に基づいて、前記接合データポイントのための接合強度パラメータを決定する工程と、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記接合強度プロファイルを決定する工程は、各接合データポイントのために、
前記ヘッドパスに沿った前記それぞれの位置のための少なくとも１つの局所条件を決定する工程と、
前記ヘッドパスに沿った先行位置のための前記局所条件または前記局所条件の各々を決定する工程と、
前記ヘッドパスに沿った前記それぞれの位置および前記先行位置または前記先行位置の各々に関する前記局所条件または前記局所条件の各々に基づいて前記接合強度パラメータを決定する工程と、
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
各接合データポイントのための前記接合強度パラメータは、少なくとも部分的に、前記ヘッドパスに沿った先行位置に関する接着データポイントのための前記接合強度パラメータに基づいて決定される、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記移動プロファイルは、前記ヘッドパスに沿った前記それぞれの位置に対応する、少なくとも１つの移動データポイントを含み、
各移動データポイントのための前記アプリケータヘッドと前記ツールとの間の前記相対移動に関する移動パラメータは、前記接合強度プロファイルの少なくとも１つの前記接合データポイントに基づいて決定される、請求項３から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記接合強度プロファイルは、
前記コースに適用された長さに関するスタック距離パラメータと、
前記ヘッドパス、および／または前記コース、および／または基材のそれぞれの部分の曲率に関する曲率パラメータと、
からなるグループから選択された少なくとも１つの局所条件に基づいて決定される、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記移動プロファイルに従い、相対移動によって積層工程において前記複合材料に適用される張力に関する、前記ヘッドパスに沿った予測された張力プロファイルを決定する工程をさらに含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記移動プロファイルに対応する移動プロファイルデータをリソースに出力する工程をさらに含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
複合的な構成要素のための複合材料のコースを積層する方法であって、
積層工程におけるヘッドパスに沿ったアプリケータヘッドとツールとの間の相対移動を定義する、移動プロファイルを生成する工程と、
前記アプリケータヘッドと前記ツールとの間の前記相対移動を前記移動プロファイルに従って生じさせて、複合材料のコースを積層させるように積層機器を制御する工程と、を含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
複合的な構成要素について複合材料を積層する方法であって、
積層工程のために、ヘッドパスに沿ったアプリケータヘッドとツールとの間の相対移動を定義する第１の移動プロファイルを受け取る工程、または代替的に請求項１から９のいずれか１項に記載の方法によって第１の移動プロファイルを生成する工程と、
第１の積層工程において第１の移動プロファイルに従って相対移動を行うように積層機器を制御する工程と、
少なくとも１つの条件に関する前記第１の積層工程におけるフィードバックパラメータを決定する工程と、
第２の移動プロファイルが少なくとも部分的に前記フィードバックパラメータに基づくように請求項１から１０のいずれか１項に記載の前記第２の移動プロファイルを生成する工程と、を含む方法。
【請求項１２】
前記フィードバックパラメータは、
環境、複合材料、プリフォームまたはツールの温度に関する温度パラメータと、
前記複合材料の接合性に関する接合性パラメータと、
前記複合材料の経過期間と、
前記アプリケータヘッドと前記ツールとの間の前記相対移動によって前記複合材料に適用される張力に関する張力パラメータと、
前記コースに適用された長さに関するスタック距離パラメータと、
前記ヘッドパスおよび／または前記コースおよび／または基材のそれぞれの部分の曲率に関する曲率パラメータと、
前記ヘッドパスおよび／または前記コースおよび／または基材のそれぞれの部分の曲率に関する曲率パラメータと、
前記アプリケータヘッドによって前記ツールに対して適用される圧縮力に関する圧縮パラメータと、
からなるグループ選択される、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記フィードバックパラメータは、前記ヘッドパスに沿った前記相対移動によって前記複合材料に適用される張力に関する張力パラメータを含み、場合により、前記張力パラメータのプロファイルが前記複合材料の接合の開始を示すか否かを判断する工程をさらに含み、前記プロファイルが非接合の開始を示すものであると判断される場合、前記張力パラメータに基づいて前記第２の積層工程のための前記接合強度プロファイルまたは／および前記移動プロファイルが決定される、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
コンピューターによって読み取られると、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法をコンピューターに実行させる、コンピューター可読命令を含む、非一時的なコンピューター可読記憶媒体、信号またはコンピュータープログラム。
【請求項１５】
少なくとも１つのプロセッサと、
コンピューター可読命令を含む少なくとも１つのメモリと、を有し、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記コンピューター可読命令を読み取り、命令が請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法を前記プロセッサに実行させるように構成され、
場合により、
アプリケータヘッドおよびツールを含む積層機器と、
前記アプリケータヘッドと前記ツールとの間の相対移動を行うために前記積層機器を制御するように構成されたコントローラーと、
をさらに有する、装置。
【国際調査報告】
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