CN112721232B - 经由真空放置和压紧物体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及经由真空放置和压紧物体。提供了用于真空处理复合部件的***和方法。一个实施方式是一种用于拾取、放置和压紧物体的方法。该方法包括用不渗透膜覆盖物体的一部分，经由末端执行器施加足以抵消不渗透膜的第一部分和物体之间的任何空气泄漏的负压力，从而形成将物体固定到不渗透膜的抽吸保持，以及在抽吸保持被保持的同时将物体运输到刚性工具。该方法还包括经由末端执行器施加抵消不渗透膜的第二部分和刚性工具之间的空气泄漏的负压力，从而形成将物体压紧到刚性工具的抽吸保持。

Description

经由真空放置和压紧物体
技术领域
本公开涉及组装领域，并且特别地涉及将诸如预制件的物体放置和压紧到刚性工具上。
背景技术
用于复合部件的预制件在被放置到刚性工具的倾斜表面上时可能不能够支撑其自身。特别地，将大的预制件放置到具有复杂曲率(例如，管形)的刚性工具上仍然是复杂的。这是因为大的预制件在放置期间或之后从刚性工具剥离或移位的机会增加。此外，用于将真空袋固定到刚性工具的表面的材料如胶带是不容许接触的，因此不允许接触未固化的复合材料。结果，整个铺设层必须在经由真空袋将铺设层压紧到刚性工具之前完成。当预制件在硬化之前围绕刚性工具的整个圆周放置时，这些困难进一步增加。如果预制件没有快速和牢固地压紧到刚性工具上，则可能发生剥离，这继而可能需要返工。
因此，仍需要快速且有效地将预制件(和/或其它物体)移动并紧固到复杂表面。
发明内容
本文描述的实施方式提供高容积真空***，该高容积真空***快速且有效地拾取物体且将物体(例如，预制件)放置到复杂表面上，并且经由真空将物体压紧到适当位置。具体地，本文描述的实施方式利用两相真空***，该两相真空***操作第一部分以产生用于将物体承载到刚性工具的抽吸保持，并且操作第二部分以产生将物体压紧到刚性工具上的抽吸保持。压紧确保了物体保持固定到刚性工具，而不管刚性工具的定向。
一个实施方式是一种用于拾取、放置和压紧物体的方法。该方法包括用不渗透膜覆盖物体的一部分，经由末端执行器施加足以抵消不渗透膜的第一部分和物体之间的任何空气泄漏的负压力，从而形成将物体固定到不渗透膜的抽吸保持，以及在抽吸保持被保持的同时将物体运输到刚性工具。该方法还包括经由末端执行器施加抵消不渗透膜的第二部分和刚性工具之间的空气泄漏的负压力，从而形成将物体压紧到刚性工具的抽吸保持。
另一实施方式是一种体现编程指令的非暂时性计算机可读介质，所述编程指令在由处理器执行时可操作用于执行用于拾取、放置和压紧物体的方法。该方法包括用不渗透膜覆盖物体的一部分，经由末端执行器施加抵消不渗透膜的第一部分和物体之间的空气泄漏的负压力，从而形成将物体固定到不渗透膜的抽吸保持，以及在保持抽吸保持的同时将物体输送到刚性工具。该方法还包括经由末端执行器施加足以抵消不渗透膜的第二部分和刚性工具之间的任何空气泄漏的负压力，从而形成将物体压紧到刚性工具的抽吸保持。
再一实施方式是一种设备。该设备包括被构造成拾取物体并将物体放置到刚性工具上的末端执行器。末端执行器包括不渗透膜，该不渗透膜被分成第一部分和第二部分，该第一部分被构造成与物体形成抽吸保持，该第二部分被构造成形成将物体压紧到刚性工具上的抽吸保持。该设备还包括真空端口和与真空端口联接的泵，该泵被构造成提供足够的体积流量以在不渗透膜抵靠物体放置时抵消在不渗透膜的边缘处的任何空气泄漏。
下面可以描述其它示例性实施方式(例如，与前述实施方式相关的方法和计算机可读介质)。已经讨论的特征、功能和优点可以在各种实施方式中独立地实现，或者可以在其它实施方式中组合，其进一步的细节可以参考下面的描述和附图看出。
附图说明
现在仅通过实施例的方式并参考附图来描述本公开的一些实施方式。在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件或相同类型的元件。
图1是示出在说明性实施方式中包括真空固定***的组装环境的图示。
图2是示出在说明性实施方式中用于执行部件的真空固定的方法的流程图。
图3至图5是示出在说明性实施方式中真空固定***拾取用于纵梁的预制件的操作的示意图。
图6是在说明性实施方式中的真空固定***的末端执行器的放大视图。
图7至图8是在说明性实施方式中的固定垫的第一阶段的视图。
图9至图10是在说明性实施方式中与固定垫的第一阶段集成的第二阶段的视图。
图11是在说明性实施方式中包括用于真空固定***的固定垫的末端执行器的放大视图。
图12至图18示出了在说明性实施方式中从队列拾取并被转移到刚性工具以硬化成复合部件的纵梁的预制件。
图19是在说明性实施方式中便于为真空固定***施加真空的渗透层的立体图。
图20至图22示出了在说明性实施方式中经由多个阶段施加抽吸的末端执行器的基部。
图23是在说明性实施方式中的真空固定***的方框图。
图24是在说明性实施方式中的飞行器生产和维修方法的流程图。
图25是在说明性实施方式中的飞行器的方框图。
具体实施方式
附图和以下描述示出了本公开的具体示例性实施方式。因此，将理解，本领域技术人员将能够设计出虽然未在本文中明确描述或示出但体现本公开的原理并且包括在本公开的范围内的各种布置。此外，本文描述的任何实施例旨在帮助理解本公开的原理，并且将被解释为不限于这样的具体叙述的实施例和条件。因此，本公开不限于下面描述的具体实施方式或实施例，而是由权利要求及其等同物来限定。
复合部件，例如碳纤维增强聚合物(CFRP)部件，最初被铺设为多层，一起被称为预制件。预制件的每层内的单独纤维彼此平行地对齐，但是不同的层呈现不同的纤维定向，以便增加所得复合部件沿不同维度的强度。该预制件包括粘性树脂，该粘性树脂固化以将预制件硬化成复合部件(例如，用于飞行器中)。已经用未固化的热固性树脂或热塑性树脂浸渍的碳纤维被称为“预浸料”。其它类型的碳纤维包括“干纤维”，该“干纤维”未用热固性树脂浸渍，但可以包括增粘剂或粘合剂。干纤维在硬化之前用树脂浸渍。对于热固性树脂，硬化是被称为固化的单向过程，而对于热塑性树脂，如果树脂被再加热，则树脂达到粘性形式，之后树脂可被固结成期望的形状并固化。如本文所用，用于将预制件转变为最终硬化形状(即，将预制件转变为复合部件)的过程的涵盖性术语被称为“硬化”，并且该术语包含热固性预制件的固化和热塑性预制件形成为/固化为最终期望的形状。在理解了这个的基础上，进一步的讨论集中在用于将物体压紧到刚性工具上的真空固定***，所述物体例如为用于复合部件的预制件。
图1是在说明性实施方式中包括真空固定***140的组装环境100的图示。真空固定***140包括可操作以选择性地将负压力(例如，抽吸)施加到不渗透膜的不同区域以便拾取和放置、然后将物体固定到刚性工具的任何***、装置或部件。在该实施方式中，真空固定***140用于拾取和放置用于纵梁的预制件136，并将预制件136固定到用于飞行器的机身的全管区段的心轴110处的槽112中。在放置好预制件136之后，将内模线(IML)层片(未示出)放置在预制件136上以形成全管区段预制件。然后，心轴110在高压釜中被真空装袋并硬化，以便形成用于集成到飞行器的机身中的机身区段。
在该实施方式中，组装环境100包括增粘剂安装站120，该增粘剂安装站120包括末端执行器、喷射器或用于在接近每个槽112的纵梁凸缘位置处施加薄层的增粘剂122的其它装置。也就是说，增粘剂122被放置成靠近槽112(例如，在接近槽112的边缘处)，但是不在槽112内。增粘剂122将预制件136固定就位，但仅经由施加压力/压紧而与预制件136形成牢固结合。因此，仅将预制件136放置在增粘剂122顶上可能不足以将预制件136完全保持在期望的位置。
在另外的实施方式中，增粘剂122被省略，例如如果预制件136和心轴110之间的接触足以将预制件保持就位。也就是说，在一些实施方式中，将预制件136压紧到不具有增粘剂的刚性工具上是有益的，尤其是当预制件136具有经由压紧而被激活的固有量的粘性时。
组装环境100还包括预备站130，该预备站130包括预制件136被铺设在其上和/或在其上预制件136固结成期望形状的成形器132(例如，铺设心轴)，以及保持已经经由成形器132完全成形的一个或多个预制件136的队列134。
当心轴110旋转时，已经用增粘剂122处理过的槽112移动到用于接收预制件的位置。真空固定***140利用末端执行器142从队列134拾取预制件136并将预制件136放置到槽112中。真空固定***140还操作末端执行器142以在槽112处对预制件136施加预备压紧。这激活了靠近每个槽112的增粘剂122，这确保了预制件136在槽112内保持就位(例如，沿着它们的整个长度到几分之一英寸)，直到中间压紧袋站150(例如，包括末端执行器、真空泵和/或其它机器)将预制件136完全压紧就位。
真空固定***140的操作的说明性细节将参考图2讨论。对于该实施方式，假设物体(例如，预制件)已经被铺设并放置到队列134上。下面将参考图3至图18描述方法200的操作的详细描述。
图2是示出在说明性实施方式中用于执行部件的真空固定的方法200的流程图。方法200的步骤参考图1的真空固定***140进行描述，但是本领域技术人员将理解方法200可在其它***中执行。本文描述的流程图的步骤不是全部包括在内的，并且可以包括未示出的其它步骤。这里描述的步骤也可以以替代的顺序执行。
在步骤202中，末端执行器142被设置成靠近(例如，在物体上方)物体(例如，预制件136)。在一个实施方式中，这包括在真空固定***140处根据数控(NC)程序来操作末端执行器142，以便将末端执行器142引导到物体上方的位置。在这一点上，不渗透膜可以围绕末端执行器的边界。
在步骤204中，物体经由末端执行器142用不渗透膜覆盖。在一个实施方式中，不渗透膜的第一部分被物体围绕，而不渗透膜的第二部分围绕物体。也就是说，第一部分在物体的边界内，因此能够直接向物体施加抽吸。第二部分延伸超过物体的边界，因此能够向围绕物体的区域施加抽吸。这具有抵靠围绕物体的区域而吸取不渗透膜的效果，这压紧了物体。
不渗透膜是不透气的，并且可以包括塑料或涂胶的片材。不渗透膜并不胶合或附着到物体，而是搁置在物体的顶上。当真空被施加到不渗透膜时(例如，经由不渗透膜的内部内的一个或多个孔)，当抽出的空气多于能够经由物体和不渗透膜之间的任何泄漏在不渗透膜的边界处进入的空气时，不渗透膜的边界将形成抵靠物体的抽吸保持。
在步骤206中，末端执行器施加足以抵消/克服不渗透膜的第一部分与物体之间的任何空气泄漏的负压力。也就是说，当施加负压力时，不渗透膜的第一部分的边界被吸取成与物体进行抽吸接触，因为随着空气被移除，不渗透膜的边界变为与物体接触。该操作形成了将物体固定到不渗透膜的抽吸保持，而不管在不渗透膜和物体之间可能发生的空气泄漏。
在步骤208中，末端执行器142将物体运输到刚性工具(例如，心轴110)，同时保持抽吸保持。在一个实施方式中，该步骤包括操作一个或多个致动器和/或轨道***以将末端执行器142在刚性工具之上驱动到位，同时继续施加负压力。末端执行器142可进一步将物体放置到槽112内的位置中。在另外的实施方式中，多个末端执行器被同步操作以运输物体。
在步骤210中，末端执行器142施加足以抵消不渗透膜的第二部分和刚性工具之间的任何空气泄漏的负压力，从而形成将物体固定到刚性工具的抽吸保持。在一个实施方式中，第二部分围绕第一部分，并覆盖物体的边界(或与覆盖物体的边界的预备压紧袋流体连通)。当施加负压力时，第二部分施加抽吸，该抽吸将第二部分拉向刚性工具。这种抽吸保持将物体在刚性工具处压紧到位，这经由压力激活增粘剂122。在一个实施方式中，通过向第二部分施加负压力从覆盖物体并延伸超过物体的周边的预备压紧袋抽取空气。
在压紧完成之后，末端执行器142停止施加负压力，并且释放施加到物体和/或刚性工具的抽吸保持。然后，当前物体被施加更大的压紧力的中间压紧袋覆盖，并且末端执行器142然后行进以取回和放置另一物体。
方法200提供了优于现有技术的技术益处，因为其使得能够在将物体放置到心轴上期间和/或之后立即执行物体的预备压紧，而不需要将真空袋轻拍就位或执行其它耗时的操作。这防止物体“自由悬挂”并减少物体在放置后剥离的机会，这减少了与返工相关的劳动和延迟。
图3至图5是示出在说明性实施方式中真空固定***拾取用于纵梁的预制件的操作的示意图。在该实施方式中，真空固定***140包括多个末端执行器310。每个末端执行器310安装到致动器312，并且包括固定垫320(例如，可渗透和不可渗透部件的组合)。每个固定垫包括用于拾取物体的第一阶段和用于将物体压紧到刚性工具的第二阶段。在操作期间，每个固定垫320放置到覆盖预制件136的预备压紧袋330内的间隙332中。
当施加抽吸以夹持物体时，泵340通过移除比经由固定垫320的第一阶段与预制件136之间的间隙损失的更大体积的空气来施加抽吸。这意味着固定垫320的第一阶段不需要经由胶带、密封剂或其它材料密封到被运输的物体。相反，该部件能够依赖于由泵340施加的抽吸以便执行物体的拾取和放置。
当施加抽吸以将物体压紧到刚性工具时，泵340提供足够的体积流量以抵消固定垫的第二阶段与预备压紧袋330之间的空气泄漏以及预备压紧袋330与刚性工具之间的空气泄漏。这意味着固定垫320的第二阶段不需要经由胶带、密封剂或其它材料密封到刚性工具，预备压紧袋330也不需要经由这种装置来固定。相反，这些部件能够依赖于由泵340施加的抽吸以便执行压紧。
控制器350根据存储在存储器中的NC程序来管理泵340、致动器312和末端执行器310的操作。控制器350可以被实现为例如定制电路***、执行编程指令的硬件处理器或其某种组合。
在一个实施方式中，泵340施加二十二至二十九英寸汞柱的负压力以形成真空，但是以数十立方英尺每分钟(CFM)的气流(例如，在五十与两百CFM之间)形成真空。因此，泵340能够横跨被预备压紧袋330覆盖的区域维持至少一英寸汞柱的压力。控制器350基于来自传感器(未示出)例如压力传感器或流速传感器的输入来管理泵340的操作，以便确保真空在期望范围内恒定，从而克服沿预备压紧袋330的周边的泄漏。例如，控制器350可以增加或减小泵送操作的速度或强度，以便维持恒定的空气体积流量，或者以便维持恒定的负压力。
用于提升或压紧物体的保持力的量基于由泵340抽取的每单位时间的体积与空气穿过固定垫320和/或预备压紧袋330的端部泄漏的每单位时间的体积之间的差，以及由固定垫320和/或预备压紧袋330覆盖的总面积。预备压紧袋330和固定垫320不经由密封剂、胶、紧固件、磁性等附着物体。然而，当空气穿过周边泄漏到***中时，通过泵340维持真空。因此，在这种构造中仍然存在微小的空气泄漏，因为负压力是用于产生抽吸以保持移动或压紧物体的主要(例如唯一)力。然而，通过排出比经由这些泄漏损失的相等或更大量的空气来维持负压力。
在图4中，致动器312被启动以驱动末端执行器310向下进入间隙332，使得固定垫320被放置成与预制件136接触。在图5中，经由固定垫的第一阶段向预制件136施加抽吸保持，并且预制件136被向上提升并离开队列134。通过该操作预备压紧袋330也被提升。
图6是在说明性实施方式中的真空固定***的末端执行器310的放大视图。图6示出了为末端执行器310提供结构强度的主体/框架610，以及歧管630所附接的基部620。当经由歧管630中的通道632从真空端口634施加抽吸时，经由固定垫的第一阶段(在该图中未示出)将抽吸保持施加到第一区域中的下方物体。末端执行器310还包括一个或多个外伸支架640，该一个或多个外伸支架640包括用于接收来自真空端口644的抽吸的通道642。在一个实施方式中，外伸支架640用于在物体已经由末端执行器放置之后压缩物体。这是通过经由固定垫(在该图中未示出)的第二区域/阶段在第二区域中将抽吸施加到下面的刚性工具来实现的。图6的真空端口经由任何合适的技术和/或可控的空气逻辑而与泵340联接。
图7至图8是在说明性实施方式中的固定垫320的第一阶段700的视图。具体地，图7是仰视图，图8是对应于图7的视图箭头8的侧视图。第一阶段700用于在拾取和放置物体期间和/或之后将抽吸保持施加到物体。在该实施方式中，第一阶段700包括渗透层720和延伸超过渗透层720的边界的不渗透层710。不渗透层710包括切口712，该切口712使得抽吸能够穿过不渗透层710施加。在初始放置期间，渗透层720放置到物体上，与物体贴合，并保持在物体和不渗透层710之间。当经由切口712施加抽吸时，渗透层720使抽吸横跨不渗透层710分布。
渗透层720既横向又竖直透气。因此，渗透层720确保足够体积的空气横跨物体移动以横跨物体均匀地施加负压力，而不是局限在真空端口处。在渗透层720终止的地方，不渗透层710夹持下面的物体。因此，当抽吸被施加到第一区域时，矩形轮廓形状(即，具有渗透层720的尺寸)的夹具施加到下面的物体。
渗透层720包括当抽吸将不渗透层710朝向物体牵拉时能够变形的材料。因此，渗透层720紧贴在物体上牵拉，同时仍然使空气能够横跨物体自由地被抽取。这样，渗透层720使得能够在不引起划痕或在物体上留下一些类型的不期望的标记的情况下横跨物体抽取空气。例如，渗透层720可以包括促进气流的材料的顺应性双平面网状物。渗透层720是高流动性材料，也就是说渗透层720基本上不限制泵抽取空气的速率。因此，渗透层720对气流的阻力对施加负压力的泵的流速具有可以忽略不计的影响。在一些实施方式中，渗透层720包括开孔泡沫材料。然而，在这样的实施方式中，选择的开孔泡沫材料足够硬，使得当施加抽吸保持时它不会塌陷，并且足够开放，使得气流不被抑制。渗透层720的塌陷将切断或限制气流，这是不期望的，因为气流将因此受到限制。渗透层720可以包括许可接触的材料，该材料对于与碳纤维复合材料一起使用是可接受的并且不与树脂发生化学相互作用。
图9至图10是在说明性实施方式中集成到固定垫的第一阶段700中的第二阶段900的视图。具体地，图9是仰视图，图10是与图9的视图箭头10相对应的侧剖视图。第二阶段900包括与不渗透层710部分重叠的渗透层920，并包括矩形切口922。在初始放置期间，渗透层920与物体贴合，并且在预备压紧袋处接触渗透层/与渗透层重叠。第二阶段900还包括不渗透层910，该不渗透层910与不渗透层710部分重叠并包括矩形切口912。不渗透层910还包括切口930，该切口930设置成与图6的外伸支架640对准。
不渗透层910在不透气的接缝1010处被胶合、用环氧树脂粘合、熔化或以其它方式固定到不渗透层710。因此，当经由切口712施加抽吸时，渗透层720仅向第一区域中的物体施加抽吸。当经由切口930施加抽吸时，渗透层920仅向围绕物体的第二区域施加抽吸，从而将物体压实/压紧就位。
图11是在说明性实施方式中的包括用于真空固定***的固定垫320的末端执行器310的放大视图。图11示出了歧管630、外伸支架640和固定垫的各阶段之间的互连。图11还示出重叠区域，其中固定垫320的渗透层将与设置在预备压紧袋处的渗透层重叠。这使得能够将施加到重叠区域的抽吸横跨整个预备压紧袋分布。
图12至图18示出了在说明性实施方式中从队列拾取并被转移到刚性工具以硬化成复合部件的纵梁的预制件。具体地，在图12中，示出了侧视图，其中，预制件136位于队列134的顶上，并且被包括用于接收固定垫320的间隙332的预备压紧袋330覆盖。这形成用于接收末端执行器的接收器。间隙延伸进入和离开页面达小于预备压紧袋330的尺寸。因此，间隙332在预备压紧袋330内形成孔。
预备压紧袋330围绕预制件136，因此延伸超过预制件136的边界至页面的左侧和右侧，以及延伸超过预制件136的边界进入和离开页面。
预备压紧袋330包括不渗透层1210和渗透层1220，所述渗透层延续到间隙332中并且尺寸被设计成与固定垫的渗透层重叠。渗透层1220和不渗透层1210围绕进入和离开页面的间隙332。此外，渗透层1220围绕预制件136，但其本身被不渗透层1210围绕。
在图13中，末端执行器放置在间隙332上。为了形成抽吸保持，在图14中，经由歧管630将负压力施加到固定垫320的第一阶段。负压力抽吸的空气比经由固定垫320和预制件136之间的边界损失的空气多。因此，预制件136经由抽吸与固定垫320保持接触。
在图15中，预制件136被提升离开队列134并朝向槽移动，同时维持抽吸保持。在图16中，预制件136定位在槽112上方，并且在图17中，预制件136下降到槽112处的适当位置。在图18中，经由固定垫320的第二阶段施加负压力。负压力(P)持续穿过预备压紧袋的渗透层1220，因此横跨整个预制件136均匀地施加。在压紧期间，不渗透层1210被向下抽取而抵靠预制件136。该操作可以在第一阶段继续施加负压力时执行，或者在负压力不再被施加到第一阶段之后执行。压紧过程推动预制件与增粘剂122接触，这将预制件136牢固地固定到位。
图19是在说明性实施方式中便于为真空固定***施加真空的渗透层1900的立体图。图19是竖直和横向都透气的渗透层1900的立体图。也就是说，空气1910可自由地流动穿过渗透层1900中的间隙1920，以及横跨渗透层1900中的间隙1920流动。这是可能的，因为渗透层1900是双平面网状物。该双平面网状物的第一层1930包括彼此平行布置的结构元件1932，而该双平面网状物的第二层1940包括彼此平行布置但处于与该第一层1930不同方向上的结构元件1942。第一层1930使得空气能够在第一方向上水平流动，第二层1940使得空气能够在第二方向上水平流动。同时，两个层允许空气自由地竖直地流动。因此，如果负压力被施加到渗透层1900的一部分，则负压力可以横跨整个渗透层1900均匀地抽取空气。渗透层1900能实现自由的气流，并且不干扰泵抽取空气。也就是说，渗透层1900不限制泵的流速。渗透层1900可包括聚乙烯、聚丙烯、尼龙等。在一个实施方式中，渗透层1900被选择为“许可接触”材料，其不会化学干扰可固化树脂在被固定的物体处的粘附。例如，渗透层1900可以由不标记(mark)其下方的物体的无硅树脂材料制成。
图20至图22示出了在说明性实施方式中经由多个阶段施加抽吸的末端执行器的基部2000。在该实施方式中，基部2000包括用于选择性地向固定垫的第一阶段和第二阶段施加负压力的整体部件。
图20示出了基部2000包括主体2010、真空端口2014和致动器壳体2012。基部2000联接到歧管2020，用于横跨区域分配负压力。图21是对应于图20的视图箭头21的基部2000的剖视图。在图21中，基部2000的内部是可见的。内部包括用于向第一阶段施加负压力的第一腔室2112和用于向第二阶段施加负压力的第二腔室2122。致动器2130在致动器壳体2012内移动以选择性地暴露第一腔室2112(该第一腔室2112经由第一阶段歧管2110向第一部分施加负压力)和第二腔室2122(该第二腔室2122经由第二阶段歧管2120向第二部分施加负压力)之间的开口2132。以这种方式，来自真空端口2014的负压力被可控地施加到第一腔室，或者施加到第一腔室和第二腔室两者。
从第一腔室2112施加的负压力经由第一阶段歧管2110和第一阶段通道2114在第一阶段渗透膜2116处被接收。从第二腔室2122施加的负压力经由第二阶段歧管2120和第二阶段通道2124在第二阶段渗透膜2126处被接收。第二阶段歧管2120经由第一阶段不渗透膜2118被与第一阶段歧管2110压力密封。同时，第二阶段不渗透膜2128形成用于第二阶段歧管2120的压力密封，其防止在第二阶段歧管2120的外部形成空气泄漏。
图22是基部2000的仰视立体图，并且描绘了第一阶段歧管2110、第一阶段通道2114、第一阶段渗透膜2116和第一阶段不渗透膜2118。图22还示出了第二阶段歧管2120、第二阶段通道2124、第二阶段渗透膜2126和终止于边界2030处的第二阶段不渗透膜2128。
基部2000的构造提供优于现有***的技术益处，因为其实现将抽吸施加到第一阶段(例如，以便夹持预制件)与将抽吸施加到第二阶段(例如，以便在放置之后压紧预制件)之间的快速转变。这减少和/或消除了在放置预制件之后处于未压紧状态的预制件所花费的时间量，这进而减少了剥离和相关联的返工的机会。
实施例
在以下实施例中，在真空固定***的上下文中描述了附加的过程、***和方法。
图23是在示例性实施方式中的真空固定***2300的方框图。根据图23，真空固定***2300包括刚性工具2350，在该刚性工具2350上放置有预制件2330。预制件2330包括材料的多个层2340，例如干碳纤维、预浸丝束、拾放材料、CFRP等。每层包括多个平行纤维2342以及树脂2344(例如，热固性或热塑性树脂)。不渗透膜覆盖预制件2330，渗透层2320***在预制件2330和不渗透膜2310之间。端口2308和软管2306为泵2304提供通道以抽取截留在不渗透膜2310与预制件2330之间的空气，这导致在第一区域中对预制件2330的抽吸保持。同时，第二区域中的端口2308施加负压力，该负压力将不渗透膜2310固定到刚性工具2350。控制器2302管理泵2304的操作。例如，控制器2302可以调节施加到泵2304的功率量，以便确保恒定水平的压力或气流，或者选择性地控制向第一区域和/或第二区域的负压力的施加。当施加负压力时，由泵2304抽出的空气足以抵消由于真空损失而导致的沿着不渗透膜2310的周边的空气侵入。这在真空袋下维持了期望水平的真空。
更具体地参考附图，本公开的实施方式可以在如图24所示的飞行器制造和维修方法2400和如图25所示的飞行器2402的上下文中描述。在预生产期间，示例性方法2400可以包括飞行器2402的规格和设计2404以及材料采购2406。在生产期间，进行飞行器2402的部件和子组件制造2408和***集成2410。此后，飞行器2402可以经过认证和交付2412以投入服役2414。当由客户服役时，飞行器2402被安排进行日常维护和维修2416(其也可以包括修改、重新构造、整修等)。本文体现的设备和方法可以在生产和维修方法2400的任何一个或多个合适阶段(例如，规格和设计2404、材料采购2406、部件和子组件制造2408、***集成2410、认证和交付2412、投入服役2414、维护和维修2416)和/或飞行器2402的任何合适部件(例如，机身2418、***2420、内部2422、推进***2424、电气***2426、液压***2428、环境***2430)期间采用。
方法2400的每个过程可以由***集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)执行或进行。为了本说明书的目的，***集成商可以包括但不限于任何数量的飞行器制造商和主***转包商；第三方可以包括但不限于任何数量的供应商、分包商和供货商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、维修组织等。
如图25所示，通过示例性方法2400生产的飞行器2402可以包括具有多个***2420和内部2422的机身2418。高级***2420的实施例包括推进***2424、电气***2426、液压***2428和环境***2430中的一种或多种。可以包括任何数量的其它***。尽管示出了航空航天的实施例，但是本发明的原理可以应用于其它工业，例如汽车工业。
如上所述，在生产和维修方法2400的任何一个或多个阶段期间，可以采用本文所体现的设备和方法。例如，对应于生产阶段2408的部件或子组件可以以类似于飞行器2402服役时生产的部件或子组件的方式制造或加工。而且，在生产阶段2408和2410期间，例如通过充分加快飞行器2402的组装或降低其成本，可以利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合。类似地，当飞行器2402在服役中时，可以利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合，例如但不限于，维护和维修2416。例如，本文描述的技术和***可用于步骤2406、2408、2410、2414和/或2416，和/或可用于机身2418和/或内部2422。这些技术和***甚至可用于***2420，包括例如推进***2424、电气***2426、液压***2428和/或环境***2430。
在一个实施方式中，层压件被固化成包括机身2418的一部分的复合部件，并且在部件和子组件制造2408期间被制造。然后，复合部件可以在***集成2410中被组装到飞行器中，然后在服役2414中使用，直到磨损使复合部件不可用。然后，在维护和维修2416中，该部件可以被丢弃并用新制造的复合部件替换。本发明的部件和方法可以在部件和子组件制造2408中使用，以便固定将被固化成新的复合部件的层压件。
附图中所示或本文所述的各种控制元件(例如，电气或电子部件)中的任一个可被实现为硬件、实现软件的处理器、实现固件的处理器或这些的某种组合。例如，元件可以被实现为专用硬件。专用硬件元件可被称为“处理器”、“控制器”或一些类似术语。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器或多个单独的处理器提供，其中一些可以被共享。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为排他性地指代能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用应用集成电路(ASIC)或其它电路***、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、非易失性存储装置、逻辑或一些其它物理硬件部件或模块。
此外，控制元件可以被实现为可由处理器或计算机执行以执行元件的功能的指令。指令的一些实施例是软件、程序代码和固件。当由处理器执行时，指令可操作以引导处理器执行元件的功能。指令可以存储在处理器可读的存储装置上。存储装置的一些实施例是数字或固态存储器、诸如磁盘和磁带之类的磁存储介质、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。
本公开包括根据以下条款的实施方式：
条款1.一种用于拾取、放置和压紧物体的方法，所述方法包括：
用不渗透膜覆盖物体的一部分(204)；
经由末端执行器施加足以抵消所述不渗透膜的第一部分和所述物体之间的任何空气泄漏的负压力，从而形成将所述物体固定到所述不渗透膜的抽吸保持(206)；
在保持所述抽吸保持的同时将所述物体运输到刚性工具(208)；以及
经由所述末端执行器施加抵消所述不渗透膜的第二部分与所述刚性工具之间的空气泄漏的负压力，从而形成将所述物体压紧到所述刚性工具的抽吸保持(210)。
条款2.条款1所述的方法，其中，所述不渗透膜的所述第二部分围绕所述不渗透膜的所述第一部分。
条款3.条款1或2所述的方法，其中，所述不渗透膜的所述第二部分从覆盖所述物体并延伸超过所述物体的周边的预备压紧袋抽取空气。
条款4.条款3所述的方法，所述方法还包括：
将渗透层放置到所述物体上，所述渗透层与所述物体贴合并且接触所述预备压紧袋处的渗透层。
条款5.条款1至4中任一项所述的方法，所述方法还包括：
将渗透层放置到所述物体上，所述渗透层与所述物体贴合并且位于所述物体和所述不渗透膜之间。
条款6.条款1至5中任一项所述的方法，其中：
所述刚性工具包括用于飞行器的机身的全管区段的心轴；以及
所述物体包括用于纵梁的预制件。
条款7.条款1至6中任一项所述的方法，所述方法还包括：
暴露位于向所述第一部分施加负压力的腔室与向所述第二部分施加负压力的腔室之间的开口，从而使得抽吸被施加到所述第一部分和所述第二部分两者。
条款8.条款1至7中任一项所述的方法，所述方法还包括：
在所述物体被压紧到所述刚性工具之后，从所述物体移除所述不渗透膜和所述末端执行器。
条款9.条款1至8中任一项所述的方法，所述方法还包括：
同步地操作多个末端执行器以运输所述物体。
条款10.条款1至9中任一项所述的方法，所述方法还包括：
将中间压紧袋施加到所述物体。
条款11.一种体现编程指令的非暂时性计算机可读介质，所述编程指令在由处理器执行时可操作用于执行用于拾取、放置和压紧物体的方法，所述方法包括：
用不渗透膜覆盖物体的一部分(204)；
经由末端执行器施加足以抵消所述不渗透膜的第一部分和所述物体之间的任何空气泄漏的负压力，从而形成将所述物体固定到所述不渗透膜的抽吸保持(206)；
在保持所述抽吸保持的同时将所述物体运输到刚性工具(208)；以及
经由所述末端执行器施加抵消所述不渗透膜的第二部分与所述刚性工具之间的空气泄漏的负压力，从而形成将所述物体压紧到所述刚性工具的抽吸保持(210)。
条款12.条款11所述的介质，其中所述方法还包括：将渗透层放置到所述物体上，所述渗透层与所述物体贴合并且接触预备压紧袋处的渗透层。
条款13.条款11或12所述的介质，其中所述方法还包括：
将渗透层放置到所述物体上，所述渗透层与所述物体贴合并且位于所述物体和所述不渗透膜之间。
条款14.条款11至13中任一项所述的介质，其中所述方法还包括：
暴露位于向所述第一部分施加负压力的腔室与向所述第二部分施加负压力的腔室之间的开口，从而使得抽吸被施加到所述第一部分和所述第二部分两者。
条款15.一种设备，所述设备包括：
末端执行器310，所述末端执行器310被构造成拾取物体136并将所述物体放置到刚性工具110上，所述末端执行器包括：
不渗透膜2310，所述不渗透膜2310被分成第一部分2118和第二部分2128，所述第一部分被构造成与所述物体形成抽吸保持，所述第二部分被构造成形成将所述物体压缩到所述刚性工具上的抽吸保持；以及
真空端口2014；以及
泵2304，所述泵2304与所述真空端口联接，所述泵被构造成当所述不渗透膜抵靠所述物体放置时提供足够的体积流量以抵消在所述不渗透膜的边缘处的任何空气泄漏。
条款16.条款15所述的设备，所述设备还包括：
渗透层1900，所述渗透层1900***在所述物体和所述不渗透膜之间。
条款17.条款16所述的设备，其中，所述渗透层包括包含多个层的网状物，每一层包括平行的结构元件。
条款18.条款17所述的设备，其中，所述网状物响应于由所述泵施加的负压力而与物体贴合。
条款19.条款15至18中任一项所述的设备，其中，所述末端执行器还包括：
基部2000，所述基部2000包括被构造成向所述第一部分施加负压力的第一腔室2112和被构造成向所述第二部分施加负压力的第二腔室2122。
条款20.条款19所述的设备，其中，所述基部还包括：
致动器2130，所述致动器能够暴露位于所述第一腔室与所述第二腔室之间的开口2132。
尽管本文描述了具体实施方式，但是本公开的范围不限于那些具体实施方式。本公开的范围由所附权利要求及其任何等同物限定。

Claims (19)

1.一种用于拾取、放置和压紧物体的方法，所述方法包括：
用不渗透膜覆盖物体的一部分（204）；
经由末端执行器施加足以抵消所述不渗透膜的第一部分与所述物体之间的任何空气泄漏的负压力，从而形成将所述物体固定到所述不渗透膜的抽吸保持（206）；
在保持所述抽吸保持的同时将所述物体运输到刚性工具（208）；以及
经由所述末端执行器施加抵消所述不渗透膜的第二部分与所述刚性工具之间的空气泄漏的负压力，从而形成将所述物体压紧到所述刚性工具的抽吸保持（210），
其中，所述不渗透膜的所述第二部分从覆盖所述物体并延伸超过所述物体的周边的预备压紧袋抽取空气。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述不渗透膜的所述第二部分围绕所述不渗透膜的所述第一部分。
3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
将渗透层放置到所述物体上，所述渗透层与所述物体贴合并且接触所述预备压紧袋处的渗透层。
4.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：
将渗透层放置到所述物体上，所述渗透层与所述物体贴合并且位于所述物体和所述不渗透膜之间。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中：
所述刚性工具包括用于飞行器的机身的全管区段的心轴；并且
所述物体包括用于纵梁的预制件。
6.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：
暴露位于向所述第一部分施加负压力的腔室与向所述第二部分施加负压力的腔室之间的开口，从而使得抽吸被施加到所述第一部分和所述第二部分两者。
7.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：
在所述物体被压紧到所述刚性工具之后，从所述物体移除所述不渗透膜和所述末端执行器。
8.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：
同步地操作多个末端执行器以运输所述物体。
9.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：
将中间压紧袋施加到所述物体。
10.一种包含编程指令的非暂时性计算机可读介质，所述编程指令在由处理器执行时能够操作用于执行用于拾取、放置和压紧物体的方法，所述方法包括：
用不渗透膜覆盖物体的一部分（204）；
经由末端执行器施加足以抵消所述不渗透膜的第一部分与所述物体之间的任何空气泄漏的负压力，从而形成将所述物体固定到所述不渗透膜的抽吸保持（206）；
在保持所述抽吸保持的同时将所述物体运输到刚性工具（208）；以及
经由所述末端执行器施加抵消所述不渗透膜的第二部分与所述刚性工具之间的空气泄漏的负压力，从而形成将所述物体压紧到所述刚性工具的抽吸保持（210），
其中，所述不渗透膜的所述第二部分从覆盖所述物体并延伸超过所述物体的周边的预备压紧袋抽取空气。
11.根据权利要求10所述的介质，其中所述方法还包括：
将渗透层放置到所述物体上，所述渗透层与所述物体贴合并且接触预备压紧袋处的渗透层。
12.根据权利要求10或11所述的介质，其中所述方法还包括：
将渗透层放置到所述物体上，所述渗透层与所述物体贴合并且位于所述物体和所述不渗透膜之间。
13.根据权利要求10或11所述的介质，其中所述方法还包括：
暴露位于向所述第一部分施加负压力的腔室与向所述第二部分施加负压力的腔室之间的开口，从而使得抽吸被施加到所述第一部分和所述第二部分两者。
14.一种用于拾取、放置和压紧物体的设备，所述设备包括：
末端执行器（310），所述末端执行器（310）被构造成拾取物体（136）并将所述物体放置到刚性工具（110）上，所述末端执行器包括：
不渗透膜（2310），所述不渗透膜（2310）被分成第一部分（2118）和第二部分（2128），所述第一部分被构造成与所述物体形成抽吸保持，所述第二部分被构造成形成将所述物体压缩到所述刚性工具上的抽吸保持；以及
真空端口（2014）；以及
泵（2304），所述泵（2304）与所述真空端口联接，所述泵被构造成当所述不渗透膜抵靠所述物体放置时提供足够的体积流量以抵消在所述不渗透膜的边缘处的任何空气泄漏，
其中，所述不渗透膜的所述第二部分被构造成从覆盖所述物体并延伸超过所述物体的周边的预备压紧袋抽取空气。
15.根据权利要求14所述的设备，所述设备还包括：
渗透层（1900），所述渗透层（1900）***在所述物体和所述不渗透膜之间。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述渗透层包括包含多个层的网状物，每一层包括平行的结构元件。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述网状物响应于由所述泵施加的负压力而与物体贴合。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的设备，其中，所述末端执行器还包括：
基部（2000），所述基部（2000）包括被构造成向所述第一部分施加负压力的第一腔室（2112）和被构造成向所述第二部分施加负压力的第二腔室（2122）。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述基部还包括：
致动器（2130），所述致动器能够暴露位于所述第一腔室与所述第二腔室之间的开口（2132）。
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