本公开内容一般地涉及复合结构，并且更具体地涉及用于形成复合材料的装置和方法。仍更特别地，本申请涉及与形成多层片结构和修整多层片结构有关的装置和方法。
背景技术：
复合结构被广泛用作高强度、低重量的材料来替代金属，比如在航空航天应用中。复合结构(例如，复合层台板)由一个或多个复合层(也称为层片或薄片)形成。每个复合层包括增强材料和基体材料。增强材料可以包括纤维。纤维可以在单个方向(例如，单向)或两个方向(例如，双向)上取向。基体材料可以包括树脂。
纤维束可以分层敷设(layup)以形成增强敷层(layup)，例如预制件。将树脂注入在预制件的纤维束之间限定的空间内以形成一体预制件。当纤维束已经用树脂预浸渍时，预制件可以被称为湿预制件(或预浸料)，或者当不存在树脂时称为干预制件。一体预制件可以被部分固化或完全固化以形成复合结构。复合结构的一个实例是碳纤维增强的聚合物。
修整或切割被敷设的层片以形成预制件是期望的。通过自动化工艺和/或自动化系统修整或切割被敷设的层片以形成预制件也是期望的。现有的自动化工艺和/或自动化系统仅解决了一次修整单个层片或整个层台板厚度的问题。当前没有解决有区别地同时修整多层片结构的组分的方案。
因此，本领域技术人员在用于修整多层片结构的自动化方法和系统领域中继续进行研究和开发工作。
技术实现要素：
公开的用于修整具有至少第一层片和第二层片的多层片结构的自动化方法的一个实例包括将第一层片施加到台板上方，将切割板定位在第一层片的受保护部分上方，将第二层片施加到台板上方，使得切割板位于第一层片的受保护部分和第二层片的上覆(superjacent)部分之间，并切割第二层片的上覆部分。
公开的用于修整具有至少具有第一复合材料的第一层片和具有第二复合材料的第二层片的多层片结构的自动化方法的一个实例包括将膜定位在台板上方，将切割板定位在膜的受保护部分上方，用层压机将第一层片施加到台板上方，使得切割板位于膜的受保护部分和第一层片的上覆部分之间，切割第一层片的上覆部分，将切割板定位在第一层片的受保护部分上方，用层压机将第二层片施加到台板上方，使得切割板位于第一层片的受保护部分和第二层片的上覆部分之间，切割第二层片的上覆部分。
公开的自动化多层片结构修整系统的一个实例包括台板、相对于台板可移动以将至少第一层片和第二层片施加到台板上方的层压机、相对于台板可移动并且可定位在第一层片和第二层片之间的切割板，和关于台板可移动以切割第二层片的切割工具。
通过以下详细描述、附图和所附权利要求，公开的装置和方法的其他实例将变得显而易见。
附图说明
图1是处于第一配置的自动化多层片结构修整系统的第一实例的正视图。
图2是处于第二配置的自动化多层片结构修整系统的第一实例的正视图。
图3是处于第三配置并具有显示狭槽的进一步任选的修改的自动化多层片结构修整系统的第一实例的正视图。
图4是处于第四配置的自动化多层片结构修整系统的第一实例的正视图。
图5是处于第五配置的自动化多层片结构修整系统的第一实例的正视图。
图6是处于第六配置的自动化多层片结构修整系统的第一实例的正视图。
图7是处于第七配置的自动化多层片结构修整系统的第一实例的正视图。
图8是处于第八配置的自动化多层片结构修整系统的第一实例的正视图。
图9是处于第九配置的自动化多层片结构修整系统的第一实例的正视图。
图10是处于第十配置的自动化多层片结构修整系统的第一实例的正视图。
图11a是包括超声刀的切割工具的一个实例的方框图。
图11b是包括机械刀的切割工具的一个实例的方框图。
图11c是包括齿轮刀具(wheelcutter)的切割工具的一个实例的方框图。
图12a是在修整之前多层片结构的第一实例的顶视图。
图12b是在修整之后多层片结构的第一实例的顶视图。
图13是处于第一配置的自动化多层片结构修整系统的第二实例的顶视图。
图14是处于第二配置的自动化多层片结构修整系统的第二实例的正视图。
图15是处于第三配置的自动化多层片结构修整系统的第二实例的正视图。
图16是处于第四配置的自动化多层片结构修整系统的第二实例的正视图。
图17是处于第五配置的自动化多层片结构修整系统的第二实例的正视图。
图18a是具有处于第一配置的一组切割板的台板的正视图。
图18b是具有处于第二配置的一组切割板的台板的正视图。
图18c是具有处于第三配置的一组切割板的台板的正视图。
图19是处于第六配置的自动化多层片结构修整系统的第二实例的正视图。
图20是处于第七配置的自动化多层片结构修整系统的第二实例的正视图。
图21是处于第八配置的自动化多层片结构修整系统的第二实例的正视图。
图22是处于第九配置的自动化多层片结构修整系统的第二实例的正视图。
图23是处于第十配置的自动化多层片结构修整系统的第二实例的正视图。
图24是第一方法的方框图。
图25是第二方法的方框图。
具体实施方式
下述详细描述涉及附图，附图图解了本公开内容的具体的非限制性实例。具有不同结构和操作的其他实例不背离本公开内容的范围。在不同附图中相同的附图标记可以指代相同的元件或部件。
图1-10图解了自动化多层片结构修整系统(15)的第一非限制性实例。自动化多层片结构修整系统(15)包括台板(140)；层压机(170)，其相对于台板(140)是可移动的或固定的以将至少第一层片(120)(参见图3)和第二层片(130)(参见图8)施加到台板(140)上方；切割板(152)，其相对于台板(140)是可移动的并且可定位在第一层片(120)和第二层片(130)(参见图8)之间；和切割工具(160)(参见图4)，其关于台板(140)是可移动的以切割第二层片(130)。
在一些实例中，台板(140)包括通过良好的工程判断而选择的任何形式或几何形状。在一些实例中，台板(140)是平面的或基本上平面的。在其他可接受的实例中，台板(140)不是平面的。在一些可接受的实例中，台板(140)是波状外形的。在一些实例中，台板(140)关于描述用于本文描述的方法和系统的一个或多个其他部件是可移动的。在一些实例中，台板(140)配置为可通过一些自动化致动器移动。如下面进一步描述的，在一些实例中，台板(140)关于一个或多个工作站(10)是可移动的。
在一些实例中，将第一层片(120)施加到台板(140)上方，使得第一层片(120)与台板(140)直接接触。可接受的替代方案是将第一层片(120)施加到台板(140)上方使得第一层片(120)不与台板(140)直接接触，而是通过膜(142)或其他中间材料与台板(140)间接接触。膜(142)将在下面进一步说明。在一些实例中，将第二层片(130)施加到台板(140)上方使得第二层片(130)的至少一部分与台板(140)直接接触。可接受的替代方案是将第二层片(130)施加到台板(140)上方使得第二层片(130)的至少一部分不与台板(140)直接接触，而是通过膜(142)或第一层片(120)或其他中间材料与台板(140)间接接触。
现参考图12a和12b，在一些非限制性实例中，第一层片(120)和第二层片(130)交错或定位使得第二层片(130)不在所有点完全覆盖第一层片(120)。在一些非限制性实例中，如图12a和12b中显示的那些，第一层片(120)至少部分覆盖台板(140)上的膜(142)，和第二层片(130)部分地覆盖第一层片(120)和部分地覆盖台板(140)和/或台板(140)上的膜(142)。
层压机(170)包括通过良好的工程判断选择的任何分类的层压机(170)。一些任选的实例包括多个层压机(170)。层压机(170)关于描述用于本文描述的方法和系统的一个或多个其他部件是可移动的或固定的。在一些实例中，层压机(170)配置为可通过一些自动化致动器(162)移动。在一些实例中，层压机(170)关于台板(140)和切割板(152)是可移动的。在一些任选的实例中，层压机(170)关于台板(140)和切割板(152)是固定的。在一些任选的实例中，存在多个层压机(170)，其中0度层压机(170)是固定的，并且台板(140)关于0度层压机(170)是可移动的以敷设(payout)用于第一层片(120)或第二层片(130)的材料；以及可移动的45度层压机(170)或可移动的90度层压机(170)，或者可移动的45度层压机(170)和可移动的90度层压机(170)二者。
切割板(152)可选择性地移动和定位以防止切割下覆部件或材料，比如例如台板(140)、膜(142)、第一层片(120)或第二层片(130)。在一些非限制性实例中，系统包括一个、两个、三个或更多个切割板(152)。切割板(152)配置为围绕旋转轴(156)相对于台板(140)可移动。在其他非限制性实例中，切割板(152)配置为通过平移或通过平移和旋转的某种组合相对于台板(140)可移动。在一些非限制性实例中，如图10中所显示，旋转轴(156)垂直于与切割板(152)正交的至少一个假想矢量(12)。在一些非限制性实例中，旋转轴(156)平行于与切割板(152)正交的至少一个假想矢量。在一些实例中，旋转轴(156)相对于切割板(152)在空间上是固定的，但是在每个实例中不总是这种情况。
继续参考图1-10，在一些实例中，切割工具(160)关于台板(140)是可移动的，并且能够切割第一层片(120)或第二层片(130)、或第二层片(130)和第一层片(120)、或一些其他组的层片。在一些实例中，切割工具(160)不能够切割切割板(152)。在一些实例中，切割工具(160)仅能够非常轻微地或缓慢地切割切割板(152)，使得切割板(152)仅通过任何给定的切割操作被轻微切割并且将持续多次切割操作。在一些实例中，切割板(152)将持续至少两次切割操作。在一些实例中，切割工具(160)不能够切割第二切割板(182)。在一些实例中，切割工具(160)仅能够非常轻微地或缓慢地切割第二切割板(182)，使得第二切割板(182)仅通过任何给定的切割操作被轻微切割并且将持续多次切割操作。在一些实例中，第二切割板(182)将持续至少两次切割操作。在一些实例中，在切割操作期间，切割工具(160)将与切割板接触并且在单程中一直切割穿过复合材料。如图11a–11c中所显示，在一些实例中，切割工具(160)将包括超声刀(163)、机械刀(165)和齿轮刀具(167)中的一种或多种。在其他非限制性实例中，切割工具(160)是不包括超声刀(163)、机械刀(165)或齿轮刀具(167)中的任一种的某种其他类型的工具。在一些实例中，操作切割工具(160)以切割在切割板(152)上方的一部分材料，这些后面的部分各自被称为上覆部分，同时使切割板(152)下方的受保护部分(20)不被切割。
继续参考图1-10，在一些实例中，系统(15)任选地包括定位在台板(140)上方的膜(142)。在这样的实例中，台板(140)支撑定位在台板(140)上方的膜(142)。在其他非限制性实例中，系统(15)不包括定位在台板(140)上方的膜(142)或台板(140)不支撑定位在台板(140)上方的膜(142)。在一些实例中，膜(142)与台板(140)直接接触。在一些实例中，膜(142)与台板(140)间接接触。在一些实例中，膜(142)是离型纸或适于促进从台板(140)去除第一层片(120)或另一层片或材料的某种其他材料。
继续参考图1-10，在一些实例中，系统(15)进一步包括废料仓(16)(参见图5)定位成接收由第一层片(120)和/或第二层片(130)产生的废料(134)。在一些实例中，系统(15)不包括废料仓(16)，包括一个废料仓(16)、两个废料仓(16)或多个废料仓(16)。废料仓(16)适于和/或定位成接收来自第一层片(120)的丢弃的第一废料(124)或接收从第二层片(130)产生的丢弃的第二废料(134)，或接收来自另一层片的丢弃的废料，或其组合。
继续参考图1-10，在一些实例中，系统(15)进一步包括一个或多个自动化致动器。在一些实例中，系统(15)包括与台板(140)可操作地关联并且适于移动台板(140)的自动化致动器(162)；与层压机(170)可操作地关联并且适于移动层压机(170)的自动化致动器(162)；与切割板(152)可操作地关联并且适于移动切割板(152)的自动化致动器(162a)；或其某种组合。在一些实例中，系统(15)包括与切割工具(160)可操作地关联，使得自动化致动器(162b)适于移动切割工具(160)以执行切割操作的自动化致动器(162b)。在某些方面中，致动器(162)是电磁的、气动的、液压的或以良好的工程判断选择的其他方式。
图11a–11c图解了切割工具的不同的非限制性实例。
图12a–12b图解了不同的层片布置方式以及如何对其修整。
图13-23图解了自动化多层片结构修整系统(15)的第二非限制性实例。自动化多层片结构修整系统(15)包括台板(140)；层压机(170)，其相对于台板(140)是可移动的或固定的以将至少第一层片(120)(参见图15)和第二层片(130)(参见图8)施加到台板(140)上方；切割板(152)，其相对于台板(140)是可移动的并且可定位在第一层片(120)和第二层片(130)之间(参见图16)；第二切割板(182)，其相对于台板(140)是可移动的并且可定位在第一层片(120)和第二层片(130)之间(参见图16)；和第一切割工具(160)和第二切割工具(169)，其各自关于台板(140)是可移动的以切割第二层片(130)。
在第二非限制性实例的一些方面中，台板(140)包括通过良好的工程判断选择的任何形式或几何形状。在一些实例中，台板(140)是平面的或基本上平面的。在其他可接受的实例中，台板(140)不是平面的。在一些可接受的实例中，台板(140)是波状外形的。在一些实例中，台板(140)关于描述用于本文描述的方法和系统的一个或多个其他部件是可移动的。在一些实例中，台板(140)配置为可通过一些自动化致动器(162)移动。如下面进一步描述的，在一些实例中，台板(140)关于一个或多个工作站(10)是可移动的。
在第二非限制性实例的一些方面中，将第一层片(120)施加到台板(140)上方使得第一层片(120)与台板(140)直接接触。可接受的替代方案是将第一层片(120)施加到台板(140)上方使得第一层片(120)不与台板(140)直接接触，而是通过膜(142)或其他中间材料与台板(140)间接接触。膜(142)将在下面进一步说明。在一些实例中，将第二层片(130)施加到台板(140)上方使得第二层片(130)的至少一部分与台板(140)直接接触。可接受的替代方案是将第二层片(130)施加到台板(140)上方使得第二层片(130)的至少一部分不与台板(140)直接接触，而是通过膜(142)或第一层片(120)或其他中间材料与台板(140)间接接触。
在第二非限制性实例的一些方面中，层压机(170)包括通过良好的工程判断选择的任何分类的层压机(170)。一些任选的实例包括多个层压机(170)。层压机(170)关于描述用于本文描述的方法和系统的一个或多个其他部件是可移动的或固定的。在一些实例中，层压机(170)配置为可通过一些自动化致动器(162)移动。在一些实例中，层压机(170)关于台板(140)、切割板(152)和第二切割板(182)是可移动的。在一些任选的实例中，层压机(170)关于台板(140)、切割板(152)和第二切割板(182)是固定的。在一些任选的实例中，存在多个层压机(170)，其中0度层压机(170)是固定的，并且台板(140)关于0度层压机(170)是可移动的以敷设用于第一层片(120)或第二层片(130)的材料；和可移动的45度层压机(170)或可移动的90度层压机(170)，或可移动的45度层压机(170)和可移动的90度层压机(170)二者。
在第二非限制性实例的一些方面中，切割板(152)可选择性地移动和定位以防止切割下覆部件或材料，比如例如台板(140)、膜(142)、第一层片(120)或第二层片(130)。切割板(152)配置为围绕旋转轴(156)相对于台板(140)是可移动的并且通过平移相对于台板(140)是可移动的。如图18a–18c中所显示，旋转轴(156)垂直于与切割板(152)正交的至少一个假想矢量(12)。在一些非限制性实例中，旋转轴(156)平行于与切割板(152)正交的至少一个假想矢量。在一些实例中，旋转轴(156)相对于切割板(152)在空间上是固定的，但是在每个实例中不总是这种情况。
在第二非限制性实例的一些实例中，第二切割板(182)可选择性地移动和定位以防止切割下覆部件或材料，比如例如台板(140)、膜(142)、第一层片(120)或第二层片(130)。第二切割板(182)配置为围绕第二旋转轴(186)相对于台板(140)是可移动的并且通过平移相对于台板(140)是可移动的。如图18a–18c中所显示，第二旋转轴(186)垂直于与第二切割板(182)正交的至少一个假想矢量(12)。在一些非限制性实例中，第二旋转轴(186)平行于与第二切割板(182)正交的至少一个假想矢量。在一些实例中，第二旋转轴(186)相对于第二切割板(182)在空间上是固定的，但是在每个实例中不总是这种情况。
继续参考图13-23，在一些实例中，切割工具(160)和第二切割工具(169)各自关于台板(140)是可移动的并且各自能够切割第一层片(120)、或第二层片(130)、或第二层片(130)和第一层片(120)、或一些其他组的层片。在一些实例中，切割工具(160)不能切割切割板(152)。在一些实例中，切割工具(160)和第二切割工具(169)各自能够仅非常轻微地或缓慢地切割切割板(152)或第二切割板(182)，使得切割板(152)或第二切割板(182)仅通过任何给定的切割操作被轻微切割并且将持续多次切割操作。在一些实例中，切割板(152)和第二切割板(182)各自将持续至少两次切割操作。在一些实例中，在切割操作期间，切割工具(160)将与切割板接触(152)并且将在单程中一直切割穿过复合材料。在一些实例中，在切割操作期间，第二切割工具(169)将与第二切割板(182)接触并且在单程中一直切割穿过复合材料。在一些实例中，操作切割工具(160)以切割在切割板(152)上方的一部分材料，这些后面的部分各自被称为上覆部分，同时使切割板(152)下方的受保护部分(20)不被切割。在一些实例中，操作第二切割工具(169)以切割在第二切割板(182)上方的一部分材料，这些后面的部分各自被称为上覆部分，同时使在第二切割板(182)下方的受保护部分(20)不被切割。
继续参考图13-23，并且特别是图14和15，在一些实例中，系统(15)任选地包括定位在台板(140)上方的膜(142)。在这样的实例中，台板(140)支撑定位在台板(140)上方的膜(142)。在其他非限制性实例中，系统(15)不包括定位在台板(140)上方的膜(142)或台板(140)不支撑定位在台板(140)上方的膜(142)。在一些实例中，膜(142)与台板(140)直接接触。在一些实例中，膜(142)与台板(140)间接接触。在一些实例中，膜(142)是离型纸或适于促进从台板(140)去除第一层片(120)或另一层片或材料的某种其他材料。
继续参考图13-23，并且特别是图22，在一些实例中，系统(15)进一步包括定位成接收由第一层片(120)和/或第二层片(130)产生的第一废料(124)的废料仓(16)。在一些实例中，系统(15)不包括废料仓(16)，包括一个废料仓(16)、两个废料仓(16)或多个废料仓(16)。废料仓(16)适合和/或定位成接收来自第一层片(120)的丢弃的第一废料(124)或接收从第二层片(130)产生的丢弃的第二废料(134)，或接收来自另一层片的丢弃的废料，或其组合。
继续参考图13-23，在一些实例中，系统(15)进一步包括一个或多个自动化致动器。在一些实例中，系统(15)包括与台板(140)可操作地关联并且适于移动台板(140)的自动化致动器(162)；与层压机(170)可操作地关联并且适于移动层压机(170)的自动化致动器(162)；与切割板(152)可操作地关联并且适于移动切割板(152)的自动化致动器(162a)；与第二切割板(182)可操作地关联并且适于移动第二切割板(182)的自动化致动器(162a)；或其某种组合。在一些实例中，系统(15)包括与切割工具(160)可操作地关联的自动化致动器(162b)，使得自动化致动器(162b)适于移动切割工具(160)以执行切割操作。在一些实例中，系统(15)包括与第二切割工具(169)可操作地关联的自动化致动器(162b)，使得自动化致动器(162b)适于移动第二切割工具(169)以执行切割操作。在一些实例中，自动化致动器(162b)包括修整机架(144)和修整头(145)。在某些方面中，致动器(162)是电磁的、气动的、液压的或通过良好的工程判断选择的其他方式。
在图13-23中显示的第二非限制性实例中，系统(15)进一步包括第二切割板(182)，其相对于台板是可移动的并且可定位在第一层片(120)和第二层片(130)之间。例如，图13-23图解了包括第一切割板(152)和第二切割板(182)的自动化多层片结构修整系统(15)的第二实例。如图13-23中所显示，在一些实例中，系统(15)进一步包括第二切割板(182)，其相对于台板(140)是可移动的并且可定位在第一层片(120)和第二层片(130)之间。第二切割板(182)相对于台板(140)围绕不同于旋转轴(156)的旋转轴是可移动的。在一些非限制性实例中，第二切割板(182)通过平移或通过平移和旋转的某种组合相对于台板(140)是可移动的。在一些非限制性实例中，第二切割板(182)的旋转轴垂直于与第二切割板(182)正交的至少一个假想矢量(12)。在一些非限制性实例中，第二切割板(182)的旋转轴平行于与第二切割板(182)正交的至少一个假想矢量。在一些实例中，第二切割板(182)的旋转轴相对于第二切割板(182)在空间上是固定的，但是在每个实例中不总是这种情况。由切割板(152)或第二切割板(182)或另一切割板保护的下覆部件或材料的部分在本文被称为受保护部分(20)。
继续参考图13-23并且具体参考图18a–c，在第二非限制性实例中，第一切割板(152)适于围绕旋转轴(156)旋转并通过滑动狭槽(158)关于旋转轴(156)垂直或水平平移。这些适应允许第一切割板(152)通过向上平移从第一竖直取向(152a)移动到第二竖直位置(152b)并通过围绕旋转轴(156)旋转从第二竖直位置(152b)移动到水平取向(152c)。如图22中所显示，如果需要将第一废料(124)从切割板(152)倾倒入废料仓(16)中，则后面的旋转可以继续。类似地，这些相同的适应允许第一切割板(152)通过围绕台板(140)周围的旋转轴(156)旋转从水平取向(152c)移动到第二竖直位置(152b)，并通过向下平移从第二竖直位置(152b)移动到第一竖直取向(152a)。
继续参考图13-23并且具体参考图18a–c，在第二非限制性实例中，第二切割板(182)适于围绕第二旋转轴(186)旋转并通过滑动狭槽(158)关于第二旋转轴(186)垂直或水平平移。这些适应允许第二切割板(182)通过向上平移从第一竖直取向(182a)移动到第二竖直位置(182b)，并通过围绕第二旋转轴(186)旋转从第二竖直位置(182b)移动到水平取向(182c)。如图22中所显示，如果需要将第二废料(134)从第二切割板(182)倾倒入废料仓(16)中，则后面的旋转可以继续。类似地，这些相同的适应允许第二切割板(182)通过围绕第二旋转轴(186)旋转从水平取向(182c)移动到第二竖直位置(182b)，并通过向下平移从第二竖直位置(182b)移动到第一竖直取向(182a)。
现在参考图13-23，在一些非限制性实例系统(15)中，该系统进一步包括与切割工具(160)具有相似或相同的特性和适应性的第二切割工具(169)。如图13-23中所显示，在一些非限制性实例中，第一切割工具(160)或第二切割工具(169)或二者均可与修整头(145)可操作地接合，并且每个修整头(145)可通过修整机架(144)在所需的切割区域上移动。如图13中所显示，修整机架(144)可为自动机架或直角坐标型机器人，但是在其他同样可接受的实例中，修整机架(144)是另一种自动化致动器或机器人。
参考图1-10和24，进一步提供了用于修整包括至少第一层片(120)和第二层片(130)的多层片结构(110)的第一自动化方法(1000)。第一自动化方法(1000)任选地包括在方框1100，将台板(140)移动到工作站(10)中。第一自动化方法(1000)包括在方框1200，将第一层片(120)施加到台板(140)上方。第一自动化方法(1000)任选地进一步包括在方框1300，将切割板(152)定位在膜(142)的受保护部分(20)上方。第一自动化方法(1000)任选地进一步包括在方框1400，切割第一层片(120)的上覆部分(40)以产生来自第一层片的废料(124)。第一自动化方法(1000)任选地进一步包括在方框1500，丢弃来自第一层片的第一废料(124)。第一自动化方法(1000)进一步包括在方框1600，将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方。第一自动化方法(1000)进一步包括在方框1700，将第二层片(130)施加到台板(140)上方使得切割板(152)位于第一层片(120)的受保护部分(20)和第二层片(130)的上覆部分(40)之间。第一自动化方法(1000)进一步包括在方框1800，切割第二层片(130)的上覆部分(40)。第一自动化方法(1000)可任选地进一步包括在方框1900，使用狭槽(158)关于旋转轴(156)滑动摆臂(154)。第一自动化方法(1000)可任选地进一步包括在方框1950，丢弃来自第二层片的第二废料(134)。第一自动化方法(1000)可任选地进一步包括在方框1960，将第二切割板(182)定位在第一层片(120)的第二受保护部分(24)上方使得第二切割板(182)在第一层片(120)的第二受保护部分(24)和第二层片(130)的第二上覆部分(44)之间。第一自动化方法(1000)可任选地进一步包括在方框1970，切割第二层片(130)的第二上覆部分(44)。
继续参考图1-10，在某些实例中，第一自动化方法进一步包括在施加第一层片(120)之前，将膜(142)定位在台板(140)上方。例如，图1图解了定位在台板(140)上方的膜(142)。
后面的第一自动化方法的一些非限制性形式进一步包括在施加第一层片(120)之前，将切割板(152)定位在膜(142)的受保护部分(20)上方。例如，图2图解了在施加第一层片(120)之前，将切割板(152)定位在膜(142)的受保护部分(20)上方。
在后面的第一自动化方法的一些非限制性形式中，执行施加第一层片(120)使得切割板(152)位于膜(142)的受保护部分(20)和第一层片(120)的上覆部分(40)之间。例如，图3图解了施加第一层片(120)使得切割板(152)位于膜(142)的受保护部分(20)和第一层片(120)的上覆部分(40)之间。
在后面的第一自动化方法的一些非限制性形式中，在将第一层片(120)施加到台板(140)上方之后，执行切割第一层片(120)的上覆部分(40)以产生来自第一层片的第一废料(124)。在一些实例中，在将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，执行该后面的切割。例如，图4图解了在将第一层片(120)施加到台板(140)上方之后并且在将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，执行切割第一层片(120)的上覆部分(40)以产生来自第一层片的第一废料(124)。
在后面的第一自动化方法的一些非限制性形式中，在切割第一层片(120)的上覆部分(40)之后，执行丢弃来自第一层片的第一废料(124)。在一些实例中，在将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，执行后面的丢弃。例如，图5图解了在切割第一层片(120)的上覆部分(40)之后并且在将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，丢弃来自第一层片的第一废料(124)。
在后面的第一自动化方法的一些非限制性形式中，通过围绕旋转轴156旋转切割板152来执行将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方。例如，图6–7图解了通过围绕旋转轴156旋转切割板152来执行将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方。
在后面的第一自动化方法的一些非限制性形式中，执行将第二层片(130)施加到台板(140)上方使得切割板(152)位于第一层片(120)的受保护部分(20)和第二层片(130)的上覆部分(40)之间。例如，图7–8图解了执行将第二层片(130)施加到台板(140)上方使得切割板(152)位于第一层片(120)的受保护部分(20)和第二层片(130)的上覆部分(40)之间。
在后面的第一自动化方法的一些非限制性形式中，执行切割第二层片(130)的上覆部分(40)。例如，图9图解切割第二层片(130)的上覆部分(40)。
在后面的第一种自动化方法的一些非限制性形式中，执行丢弃来自第二层片的第二废料(134)。例如，图10图解了丢弃来自第二层片的第二废料(134)。
后面的自动化方法的一些但并非全部非限制性形式进一步包括在将第一层片(120)施加到台板(140)上方之后并且在将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，切割第一层片(120)的上覆部分(40)以产生来自第一层片的第一废料(124)。后面的自动化方法的一些非限制性形式进一步包括在切割第一层片(120)的上覆部分(40)之后并且在将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，丢弃来自第一层片的第一废料(124)。在后面的自动化方法的一些非限制性形式中，切割第一层片(120)的上覆部分(40)包括相对于第一层片(120)移动切割工具(160)，和切割第二层片(130)的上覆部分(40)包括相对于第二层片(130)移动切割工具(160)。如上所述，在一些实例中，切割工具(160)与自动化致动器(162b)可操作地接合和/或包括超声刀(163)、机械刀(165)和齿轮刀具(167)中的至少一种。
继续参考图1-10，在第一自动化方法的一些非限制性形式中，切割第二层片(130)的上覆部分(40)产生来自第二层片的第二废料(134)。后面的自动化方法的一些非限制性形式进一步包括丢弃来自第二层片的第二废料(134)。
继续参考图1-10，在第一自动化方法的一些非限制性形式中，将第一层片(120)施加到台板(140)上方包括使用关于台板(140)可移动的层压机(170)。
继续参考图1-10，并参考图12a和12b，在第一自动化方法的一些非限制性形式中，第一层片(120)包括第一复合材料(125)。在后面的自动化方法的一些非限制性形式中，第一复合材料(125)包括第一聚合物基体(126)和第一增强纤维(128)(参见图5)。在后面的自动化方法的一些非限制性形式中，第一聚合物基体(126)包括热固性树脂(127)，或第一增强纤维(128)包括碳纤维(129)，或二者(参见图5)。在一些非限制性实例中，第一聚合物基体(126)包括热塑性树脂、热固性树脂(127)或其某种组合。在一些非限制性实例中，热固性树脂(127)包括环氧树脂。在一些非限制性实例中，第一增强纤维(128)包括玻璃纤维、碳纤维、钢纤维、芳族聚酰胺或其某种组合。
继续参考图1-10，并且参考图12a和12b，在第一自动化方法的一些非限制性形式中，第一层片(120)包括第一复合材料(125)，和第二层片(130)包括第二复合材料(135)。在后面的自动化方法的一些非限制性形式中，第二复合材料(135)包括第二聚合物基体(136)和第二增强纤维(138)。在后面的自动化方法的一些非限制性形式中，第二聚合物基体(136)包括热固性树脂(127)，或第二增强纤维(138)包括碳纤维(129)，或二者。在一些非限制性形式中，第二复合材料(135)与第一复合材料(125)基本上相同。如果复合材料之间的差异小到允许出于这些目的可互换材料，则认为出于这些目的复合材料基本上相同。在一些非限制性实例中，第二聚合物基体(136)包括热塑性树脂、热固性树脂(127)或其某种组合。在一些非限制性实例中，第二增强纤维(138)包括玻璃纤维、碳纤维、钢纤维、芳族聚酰胺或其某种组合。
继续参考图1-10，在第一自动化方法的一些非限制性形式中，将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方包括将切割板(152)定位成与第一层片(120)的受保护部分(20)直接接触。在其他非限制性实例中，将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方包括将切割板(152)定位成与第一层片(120)的受保护部分(20)间接接触，比如与切割板(152)和第一层片(120)的受保护部分(20)之间的中间材料直接接触，或与第一层片(120)的受保护部分(20)偏离一定间隙。
继续参考图1-10，在第一自动化方法的一些非限制性形式中，将切割板(152)连接到摆臂(154)，和将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方包括围绕旋转轴(156)旋转摆臂(154)。在后面的自动化方法的一些非限制性形式中，通过自动化致动器(162a)来实现旋转摆臂(154)，或者该方法还包括使用狭槽(158)关于旋转轴(156)滑动摆臂(154)，或二者。
继续参考图1-10，在第一自动化方法的一些非限制性形式中，将第二层片(130)施加到台板(140)上方包括使用关于台板(140)可移动的或固定的层压机(170)。
继续参考图1-10，第一自动化方法的一些非限制性形式进一步包括将台板(140)移动到工作站(10)中，或从工作站(10)移出，或从一个工作站(10)移动到另一个工作站(10)。
进一步参考图14–23，第二自动化方法的一些非限制性形式进一步包括将第二切割板(182)定位在第一层片(120)的第二受保护部分(24)上方使得第二切割板(182)在第一层片(120)的第二受保护部分(24)和第二层片(130)的第二上覆部分(44)之间；和切割第二层片(130)的第二上覆部分(44)。在后面的自动化方法的一些非限制性形式中，切割第二层片(130)的第二上覆部分(44)包括相对于第二层片(130)移动第二切割工具(169)。
进一步参考图13，在第二自动化方法的一些非限制性形式中，自动化致动器(162a)与第二切割板(182)可操作地关联并且适于移动第二切割板(182)。
在第二自动化方法的一些非限制性形式中，系统(15)包括与第二切割工具(169)可操作地关联的自动化致动器(162b)，使得自动化致动器(162b)适于移动第二切割工具(169)以执行切割操作。在第二自动化方法的一些非限制性形式中，与第二切割工具(169)可操作地关联的自动化致动器(162b)是修整机架(144)或包括修整机架(144)和修整头(145)。
如图1-10、图14–23和25中所显示，进一步提供了用于修整多层片结构(110)的第二自动化方法(2000)，该多层片结构(110)包括至少包括第一复合材料(125)的第一层片(120)和包括第二复合材料(135)的第二层片(130)。第二自动化方法(2000)包括在方框2100，将膜(142)定位在台板(140)上方。第二自动化方法(2000)进一步包括在方框2200，将切割板(152)定位在膜(142)的受保护部分(20)上方。第二自动化方法(2000)进一步包括在方框2300，用层压机(170)将第一层片(120)施加到台板(140)上方使得切割板(152)位于膜(142)的受保护部分(20)和第一层片(120)的上覆部分(40)之间。第二自动化方法(2000)进一步包括在方框2400，切割第一层片(120)的上覆部分(40)。第二自动化方法(2000)进一步包括在方框2500，将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方。第二自动化方法(2000)进一步包括在方框2600，用层压机(170)将第二层片(130)施加到台板(140)上方使得切割板(152)位于第一层片(120)的受保护部分(20)和第二层片(130)的上覆部分(40)之间。第二自动化方法(2000)进一步包括在方框2700，切割第二层片(130)的上覆部分(40)。
继续参考图13-23，在某些实例中，第二自动化方法包括在施加第一层片(120)之前，将膜(142)定位在台板(140)上方。例如，图14图解了定位在台板(140)上方的膜(142)。
后面的第二自动化方法的一些非限制性形式进一步包括在施加第一层片(120)之前，将切割板(152)定位在膜(142)的受保护部分(20)上方。例如，图14图解了在施加第一层片(120)之前，将切割板(152)定位在膜(142)的受保护部分(20)上方。图14还图解了在施加第一层片(120)之前，将第二切割板(182)定位在膜(142)的受保护部分(20)上方。
在后面的第二自动化方法的一些非限制性形式中，执行施加第一层片(120)使得切割板(152)和第二切割板(182)各自在膜(142)的受保护部分(20)和第一层片(120)的上覆部分(40)之间。例如，图15图解了施加第一层片(120)使得切割板(152)和第二切割板(182)各自在膜(142)的受保护部分(20)和第一层片(120)的上覆部分(40)之间。
在后面的第二自动化方法的一些非限制性形式中，在将第一层片(120)施加到台板(140)上方之后，执行切割第一层片(120)的上覆部分(40)以产生来自第一层片的第一废料(124)。在一些实例中，在将切割板(152)或第二切割板(182)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，执行后面的切割。例如，图16图解了在将第一层片(120)施加到台板(140)上方之后和在将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，执行切割第一层片(120)的上覆部分(40)以产生来自第一层片的第一废料(124)和第二废料(134)。
在后面的第二自动化方法的一些非限制性形式中，在切割第一层片(120)的上覆部分(40)之后执行，丢弃来自第一层片的第一废料(124)和第二废料(134)。在一些实例中，在将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，执行后面的丢弃。例如，图17图解了在切割第一层片(120)的上覆部分(40)之后和在将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，丢弃来自第一层片的第一废料(124)和第二废料(134)。
在后面的第二自动化方法的一些非限制性形式中，通过围绕第一旋转轴(156)旋转切割板(152)和通过围绕第二旋转轴(186)旋转第二切割板(182)来执行定位切割板(152)和第二切割板(182)。例如，图18a-c图解了通过围绕第一旋转轴156旋转切割板(152)和通过围绕第二旋转轴(186)旋转第二切割板(182)来执行定位切割板(152)和第二切割板(182)。
在后面的第二自动化方法的一些非限制性形式中，执行将第二层片(130)施加到台板(140)上方使得切割板(152)和第二切割板(182)各自在第一层片(120)的受保护部分(20)和第二层片(130)的上覆部分(40)之间。例如，图19–22图解了执行将第二层片(130)(参见图21)施加到台板(140)上方使得切割板(152)和第二切割板(182)各自在第一层片(120)的受保护部分(20)和第二层片(130)的上覆部分(40)之间。
在后面的第二自动化方法的一些非限制性形式中，执行切割第二层片(130)的上覆部分(40)。例如，图21图解了切割第二层片(130)的上覆部分(40)。
在后面的第二自动化方法的一些非限制性形式中，丢弃来自第二层片的第一废料(124)和第二废料(134)。例如，图22图解了丢弃来自第二层片的第二废料(134)。
现在参考图23，在一些非限制性实例中，台板(140)在多个工作站(10)之间是可移动的，将层片或多层片结构(110)从一个工作站(10)运输到另一个工作站(10)，并且在对其执行操作时支撑工作站(10)中的层片或多层片结构(110)。
进一步，本公开内容包括根据下述条款的实施方式：
条款1.一种用于修整包括至少第一层片(120)和第二层片(130)的多层片结构(110)的自动化方法，该方法包括：
将第一层片(120)施加到台板(140)上方；
将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方；
将第二层片(130)施加到台板(140)上方，使得切割板(152)位于第一层片(120)的受保护部分(20)和第二层片(130)的上覆部分(40)之间；和
切割第二层片(130)的上覆部分(40)。
条款2.条款1所述的自动化方法，进一步包括在施加第一层片(120)之前，将膜(142)定位在台板(140)上方。
条款3.条款2所述的自动化方法，进一步包括在施加第一层片(120)之前，将切割板(152)定位在膜(142)的受保护部分(20)上方。
条款4.条款3所述的自动化方法，其中执行施加第一层片(120)，使得切割板(152)位于膜(142)的受保护部分(20)和第一层片(120)的上覆部分(40)之间。
条款5.条款4所述的自动化方法，进一步包括在将第一层片(120)施加到台板(140)上方之后并且在将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，切割第一层片(120)的上覆部分(40)以产生来自第一层片的废料(124)。
条款6.条款5所述的自动化方法，进一步包括在切割第一层片(120)的上覆部分(40)之后并且在将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，丢弃来自第一层片的废料(124)。
条款7.条款5或条款6所述的自动化方法，其中切割第一层片(120)的上覆部分(40)包括相对于第一层片(120)移动切割工具(160)，并且其中切割第二层片(130)的上覆部分(40)包括相对于第二层片(130)移动切割工具(160)。
条款8.条款7所述的自动化方法，其中切割工具(160)与自动化致动器(162)可操作地接合。
条款9.条款7或条款8所述的自动化方法，其中切割工具(160)包括超声刀(163)、机械刀(165)和齿轮刀具(167)中的一种或多种。
条款10.条款1至9中任一项所述的自动化方法，其中切割第二层片(130)的上覆部分(40)产生来自第二层片的废料(134)。
条款11.条款10所述的自动化方法，进一步包括丢弃来自第二层片的废料(134)。
条款12.条款1至11中任一项所述的自动化方法，其中将第一层片(120)施加到台板(140)上方包括使用关于台板(140)可移动的层压机(170)。
条款13.条款1至12中任一项所述的自动化方法，其中第一层片(120)包括第一复合材料(125)。
条款14.条款13所述的自动化方法，其中第一复合材料(125)包括第一聚合物基体(126)和第一增强纤维(128)。
条款15.条款14所述的自动化方法，其中第一聚合物基体(126)包括热固性树脂(127)。
条款16.条款14或条款15所述的自动化方法，其中第一增强纤维(128)包括碳纤维(129)。
条款17.条款13至16中任一项所述的自动化方法，其中第二层片(130)包括第二复合材料(135)。
条款18.条款17所述的自动化方法，其中第二复合材料(135)包括第二聚合物基体(136)和第二增强纤维(138)。
条款19.条款18所述的自动化方法，其中第二聚合物基体(136)包括热固性树脂(127)。
条款20.条款18或条款19所述的自动化方法，其中第二增强纤维(138)包括碳纤维(129)。
条款21.条款17至20中任一项所述的自动化方法，其中第二复合材料(135)与第一复合材料(125)基本上相同。
条款22.条款1至21中任一项所述的自动化方法，其中将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方包括将切割板(152)定位成与第一层片(120)的受保护部分(20)直接接触。
条款23.条款1至22中任一项所述的自动化方法，其中将切割板(152)连接到摆臂(154)，并且其中将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方包括围绕旋转轴(156)旋转摆臂(154)。
条款24.条款23所述的自动化方法，其中通过自动化致动器(162)实现旋转摆臂(154)。
条款25.条款23所述的自动化方法，进一步包括使用狭槽(158)关于旋转轴(156)滑动摆臂(154)。
条款26.条款1至25中任一项所述的自动化方法，其中将第二层片(130)施加到台板(140)上方包括使用关于台板(140)可移动的层压机(170)。
条款27.条款1至26中任一项所述的自动化方法，进一步包括将台板(140)移动到工作站(10)中。
条款28.条款1至21中任一项所述的自动化方法，进一步包括：
将第二切割板(182)定位在第一层片(120)的第二受保护部分(24)上方使得第二切割板(182)在第一层片(120)的第二受保护部分(24)和第二层片(130)的第二上覆部分(44)之间；和
切割第二层片(130)的第二上覆部分(44)。
条款29.条款28所述的自动化方法，其中切割第二层片(130)的第二上覆部分(44)包括相对于第二层片(130)移动第二切割工具(169)。
条款30.一种用于修整多层片结构(110)的自动化方法，该多层片结构(110)包括至少包括第一复合材料(125)的第一层片(120)和包括第二复合材料(135)的第二层片(130)，该方法包括：
将膜(142)定位在台板(140)上方；
将切割板(152)定位在膜(142)的受保护部分(20)上方；
用层压机(170)将第一层片(120)施加到台板(140)上方使得切割板(152)位于膜(142)的受保护部分(20)和第一层片(120)的上覆部分(40)之间；
切割第一层片(120)的上覆部分(40)；
将切割板(152)定位在第一层片(120)的受保护部分(20)上方；
用层压机(170)将第二层片(130)施加到台板(140)上方使得切割板(152)位于第一层片(120)的受保护部分(20)和第二层片(130)的上覆部分(40)之间；和
切割第二层片(130)的上覆部分(40)。
条款31.一种自动化多层片结构(110)修整系统(15)，其包括
台板(140)；
层压机(170)，其相对于台板(140)是可移动的以将至少第一层片(120)和第二层片(130)施加到台板(140)上方；
切割板(152)，其相对于台板(140)是可移动的并且可定位在第一层片(120)和第二层片(130)之间；和
切割工具(160)，其关于台板(140)是可移动的以切割第二层片(130)。
条款32.条款31所述的系统(15)，进一步包括定位在台板(140)上方的膜(142)。
条款33.条款31或条款32所述的系统(15)，其中切割板(152)围绕旋转轴(156)相对于台板(140)是可移动的。
条款34.条款31至33中任一项所述的系统(15)，进一步包括废料仓(16)，其定位成接收由第二层片(130)产生的废料(134)。
条款35.条款31至34中任一项所述的系统(15)，进一步包括与切割工具(160)可操作地关联的自动化致动器(162)。
条款36.条款31至35中任一项所述的系统(15)，其中切割工具(160)包括超声刀(163)、机械刀(165)和齿轮刀具(167)中的一种或多种。
条款37.条款31至36中任一项所述的系统(15)，进一步包括：
第二切割板(182)，其相对于台板(140)是可移动的并且可定位在第一层片(120)和第二层片(130)之间。
尽管已经显示和描述了所公开的装置和方法的各种实例，但是本领域技术人员在阅读说明书之后可以进行修改。本申请包括这样的修改并且仅由权利要求书的范围限制。
1.一种用于修整包括至少第一层片(120)和第二层片(130)的多层片结构(110)的自动化方法，所述方法包括：
将所述第一层片(120)施加到台板(140)上方；
将切割板(152)定位在所述第一层片(120)的受保护部分(20)上方；
将所述第二层片(130)施加到所述台板(140)上方，使得所述切割板(152)位于所述第一层片(120)的受保护部分(20)和所述第二层片(130)的上覆部分(40)之间；和
切割所述第二层片(130)的上覆部分(40)。
2.根据权利要求1所述的自动化方法，进一步包括在施加所述第一层片(120)之前，将膜(142)定位在所述台板(140)上方。
3.根据权利要求2所述的自动化方法，进一步包括在施加所述第一层片(120)之前，将所述切割板(152)定位在所述膜(142)的受保护部分(20)上方。
4.根据权利要求3所述的自动化方法，其中执行施加所述第一层片(120)，使得所述切割板(152)位于所述膜(142)的受保护部分(20)和所述第一层片(120)的上覆部分(40)之间。
5.根据权利要求4所述的自动化方法，进一步包括在将所述第一层片(120)施加到所述台板(140)上方之后并且在将所述切割板(152)定位在所述第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，切割所述第一层片(120)的上覆部分(40)以产生来自所述第一层片的废料(124)。
6.根据权利要求5所述的自动化方法，进一步包括在切割所述第一层片(120)的上覆部分(40)之后并且在将所述切割板(152)定位在所述第一层片(120)的受保护部分(20)上方之前，丢弃来自所述第一层片的废料(124)。
7.根据权利要求5所述的自动化方法，其中切割所述第一层片(120)的上覆部分(40)包括相对于所述第一层片(120)移动所述切割工具(160)，并且其中切割所述第二层片(130)的上覆部分(40)包括相对于所述第二层片(130)移动所述切割工具(160)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的自动化方法，其中将所述切割板(152)连接到摆臂(154)，并且其中将所述切割板(152)定位在所述第一层片(120)的受保护部分(20)上方包括围绕旋转轴(156)旋转所述摆臂(154)。
9.根据权利要求8所述的自动化方法，进一步包括使用狭槽(158)关于所述旋转轴(156)滑动所述摆臂(154)。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的自动化方法，进一步包括：
将第二切割板(182)定位在所述第一层片(120)的第二受保护部分(24)上方使得所述第二切割板(182)在所述第一层片(120)的第二受保护部分(24)和所述第二层片(130)的第二上覆部分(44)之间；和
切割所述第二层片(130)的第二上覆部分(44)。
11.根据权利要求10所述的自动化方法，其中切割所述第二层片(130)的第二上覆部分(44)包括相对于所述第二层片(130)移动第二切割工具(169)。
12.一种自动化多层片结构(110)修整系统(15)，其包括
台板(140)；
层压机(170)，其相对于所述台板(140)是可移动的以将至少第一层片(120)和第二层片(130)施加到所述台板(140)上方；
切割板(152)，其相对于所述台板(140)是可移动的并且可定位在所述第一层片(120)和所述第二层片(130)之间；和
切割工具(160)，其关于所述台板(140)是可移动的以切割所述第二层片(130)。
技术总结