特許ウォッチ

公開番号2025014110
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-29
出願番号2024107643
出願日2024-07-03
発明の名称複合材積層システム及び方法
出願人ザ・ボーイング・カンパニー,The Boeing Company
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類B29C 70/38 20060101AFI20250122BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】複合材料を高精度にレイアップするためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】基体(232)の表面(234)に自動ファイバ配置ヘッド(230)を位置決めするためのシステム(202)は、前記基体の前記表面を走査するよう構成された第1群のセンサ(210)を含む第1測定システム(204)と、前記自動ファイバ配置ヘッドの位置を特定するよう構成された第2群のセンサ(214)を含む第2測定システム(206)と、前記第1測定システムからの測定値(246)を使用してフル解像度変換(276)を生成し、前記第2測定システムからのデータを使用して前記自動ファイバ配置ヘッドの位置(250)を特定するよう構成されたデータ管理装置(207)と、を含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基体の表面に自動ファイバ配置ヘッドを位置決めするためのシステムであって、
前記基体の前記表面を走査するよう構成された第１群のセンサを含む第１測定システムと、
前記自動ファイバ配置ヘッドの位置を特定するよう構成された第２群のセンサを含む第２測定システムと、
前記第１測定システムからの測定値を使用してフル解像度変換を生成し、前記第２測定システムからのデータを使用して前記自動ファイバ配置ヘッドの位置を特定するよう構成されたデータ管理装置と、を含むシステム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１群のセンサ及び前記第２群のセンサは、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）装置のアレイ、特殊位相イメージングセンサのアレイ、飛行時間センサのアレイ、立体カメラのアレイ、ライトフィールドカメラのアレイ、又は高解像度カメラのアレイのうちの１つ又は複数を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記自動ファイバ配置ヘッドに接続された追跡対象をさらに含み、前記第２群のセンサは、前記追跡対象の位置を追跡するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記基体は、マンドレル上の複合材層であり、前記データ管理装置は、前記第１群のセンサからの測定値を使用して前記複合材層の厚みを特定するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記基体は、マンドレル上の複合材層であり、前記データ管理装置は、前記第１測定システムによる測定値の生成に対してほぼリアルタイムで前記複合材層のモデルを形成するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記基体はマンドレルであり、前記データ管理装置は、前記フル解像度変換及び前記自動ファイバ配置ヘッドの前記位置を用いて、前記マンドレルに対して前記自動ファイバ配置ヘッドを位置決めするようさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１測定システムは、位置決め及びリアルタイムモニタリングの両方を実行するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２測定システムは、リアルタイムモニタリングを実行するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
複合材積層を実行するための方法であって、
第１測定システムを使用して、製造環境内で基体の初期マンドレルスキャンを実行することと、
第２測定システムを使用して、前記製造環境内で自動ファイバ配置ヘッドの位置を特定することと、
前記初期マンドレルスキャンの結果を用いてフル解像度変換を生成することと、
前記フル解像度変換及び前記位置に基づいて、前記自動ファイバ配置ヘッドによる前記基体へのレイアップを開始することと、を含む方法。
【請求項１０】
前期初期マンドレルスキャンの実行は、マンドレル上に載置された複合材層を走査することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して製造に関し、より具体的には複合材の積層に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
複合材構造体の製造において、複合材料の層は、典型的には、マンドレル等にレイアップされる。これらの層は、例えば、テープ、トウ、又はその他の適切な形態でレイアップされる。場合によっては、繊維層に樹脂が注入又は予備含浸されることもある。樹脂が予備含浸された複合材料は、一般にプリプレグと呼ばれる。
【０００３】
複数の異なるプリプレグ層が様々な配向でレイアップされるが、使用される層の数は、製造される複合材構造体の厚みに応じて異なりうる。これらの層は、テープ積層マシンやファイバ配置システム（fiber placement system）などの自動積層装置を用いてレイアップすることができる。
【０００４】
複合材の積層には、多少のばらつきが生じる。このようなばらつきは、複数の複合材料層において複数種類が合わさって生じる場合もある。ばらつきにより、重なり（laps）や隙間などの不具合が複合材部品に生じる可能性がある。
【０００５】
したがって、上述した問題のうち少なくともいくつかと、その他の考えられる問題を考慮にいれた方法及び装置の提供が望まれる。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の実施形態においては、基体の表面に自動ファイバ配置ヘッドを位置決めするためのシステムが提供される。このシステムは、前記基体の前記表面を走査するよう構成された第１群のセンサを含む第１測定システムと、前記自動ファイバ配置ヘッドの位置を特定するよう構成された第２群のセンサを含む第２測定システムと、前記第１測定システムからの測定値を使用してフル解像度変換を生成し、前記第２測定システムからのデータを使用して前記自動ファイバ配置ヘッドの位置を特定するよう構成されたデータ管理装置と、を含む。
【０００７】
本開示の他の実施形態においては、複合材積層を実行するための方法が提供される。この方法では、第１測定システムを使用して、製造環境内で基体の初期マンドレルスキャンが実行される。第２測定システムを使用して、前記製造環境内で自動ファイバ配置ヘッドの位置が特定される。前記初期マンドレルスキャンの結果を用いてフル解像度変換が生成される。前記フル解像度変換及び前記位置に基づいて、前記自動ファイバ配置ヘッドによる前記基体へのレイアップが開始される。
【０００８】
本開示の他の実施形態においては、複合材積層を実行するための方法が提供される。この方法では、第１群のセンサを使用して、第１測定値を生成するために基体の表面が走査される。第２群のセンサを使用して自動ファイバ配置ヘッドの位置が特定される。前記第１測定値に基づいて、前記基体に対して前記自動ファイバ配置ヘッドの位置決めが行われる。前記自動ファイバ配置ヘッドの位置決めを行った後、前記自動ファイバ配置ヘッドを使用して、前記基体の前記表面に対して複合材料がレイアップされる。
【０００９】
特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態において個別に達成可能であり、また、他の実施形態との組み合わせも可能である。この詳細については、以下の記載と図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
例示的な実施形態に特有であると考えられる新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。なお、例示的な実施形態並びに好ましい使用形態、さらにその目的及び特徴は、本開示の例示的な実施形態について後述する詳細な説明を、下記の添付図面と併せて参照することにより最もよく理解されるであろう。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許