CN114589940A - 具有双向能力的层压头 - Google Patents

Abstract

本发明的名称是具有双向能力的层压头。用于铺设复合层压板的层压头包括支撑由背衬层背衬的铺设材料卷的材料供应滚筒、分别具有第一和第二角状物的第一和第二分离装置以及第一和第二压实装置。当第一分离装置伸出时，第一角状物紧密靠近第一压实装置，当层压头沿第一行进方向移动时，使铺设材料与背衬层分离并在第一压实装置下方移动。当第二分离装置伸出时，第二角状物紧密靠近第二压实装置，当层压头沿与第一行进方向相反的第二行进方向移动时，使铺设材料与背衬层分离并在第二压实装置下方移动。

Description

具有双向能力的层压头

技术领域

本公开一般地涉及制造***，并且更具体地涉及用于铺设复合层压板并且具有双向铺设能力的层压头。

背景技术

复合材料由于其有利的特性诸如高比强度、高比刚度和高耐腐蚀性而被用于多种应用中。复合结构的制造通常包括在层压表面上以堆叠形式铺设多层铺设材料以形成复合层压板。铺设材料通常是用未固化树脂预浸渍的纤维材料(如，预浸料)。例如，铺设材料可以是环氧树脂浸渍的碳纤维预浸料。

由于自动铺设机相对较高的铺设材料沉积速率，所以自动铺设机能够以相对高的生产率铺设复合层压板。带层压头是一种类型的自动铺设机，其中当层压头相对于层压表面移动时，铺设材料的连续条带诸如预浸料带从层压头分配到层压表面上。例如，层压头可以在固定的层压表面上移动时分配铺设材料。可选地，层压头可以是静止的，而层压表面可以在层压头下方移动，同时层压头分配铺设材料。层压头可以通过以彼此并排平行的关系连续地铺设带的行或层(course)来形成每个复合片。

传统的层压头可以在相对于层压表面沿第一行进方向移动的同时铺设带的每一新的层。在一个层结束时，层压头抬离层压表面并在与第一行进方向相反的第二行进方向上移回层压表面上，并开始沿第一方向施加带的另一层。层压头每次沿第二方向移动时的部件外(off-part)移动不期望地增加了生产流程时间。

在试图减少部件外移动的尝试中，某些类型的层压头可以被配置为在铺设第一层铺设材料结束时旋转180度，然后反向以在第一层旁边或之上铺设第二层铺设材料。由于需要旋转层压头、材料供应、支撑电缆和其他相关零件的整个重量，因此旋转层压头的能力增加了制造***的复杂性。进一步增加了复杂性的是需要在旋转之前暂时将层压头抬离层压表面，然后在旋转完成后将层压头降低回到层压表面上。

在减少部件外移动的另一尝试中，一些常规制造***包括第一层压头，其被配置为在沿着第一行进方向移动的同时分配铺设材料，以及第二层压头，其被配置为在沿着第二行进方向移动的同时分配铺设材料。然而，这样的制造***使层压头的数量增加了一倍，因此增加了制造***的成本、复杂性和整体尺寸。

由此可见，在本领域中存在对减少层压头的部件外移动并且避免与传统制造***相关的成本和复杂性的层压头的需求。

发明内容

与制造复合层压板相关的上述需求通过本公开具体解决和减轻，本公开提供了用于铺设复合层压板的具有双向铺设能力的层压头。层压头包括配置为支撑背衬材料(backed material)的材料卷的材料供应滚筒。背衬材料包括由背衬层背衬的铺设材料。层压头还包括第一分离装置和第二分离装置，其分别具有第一角状物(horn)和第二角状物，每个角状物可分别在与第一分离装置和第二分离装置相关联的分离装置缩回位置和分离装置伸出位置之间移动。层压头另外包括第一压实装置和第二压实装置，其被配置为在铺设材料压实点处抵靠基底交替地将压实压力施加到铺设材料上。当第一分离装置处于分离装置伸出位置时，第一角状物紧密靠近与第一压实装置相关联的铺设材料压实点，并且第一角状物被配置为当层压头沿第一行进方向移动时使铺设材料与背衬层分离并朝向基底和在第一压实装置下方引导铺设材料。当第二分离装置处于分离装置伸出位置时，第二角状物紧密靠近与第二压实装置相关联的铺设材料压实点，并且第二角状物被配置为当层压头沿着与第一行进方向相反的第二行进方向移动时使铺设材料与背衬层分离，并朝向基底和在第二压实装置下方引导铺设材料。

还公开了具有双向铺设能力的层压头，其包括如上所述的材料供应滚筒、第一分离装置和第二分离装置、以及第一压实装置和第二压实装置。当第一分离装置处于分离装置伸出位置并且第二分离装置处于分离装置缩回位置时，第一角状物紧密靠近与第一压实装置相关联的铺设材料压实点，用于当层压头沿着第一行进方向移动时使铺设材料与背衬层分离。当第二分离装置处于分离装置伸出位置并且第一分离装置处于分离装置缩回位置时，第二角状物紧密靠近与第二压实装置相关联的铺设材料压实点，用于当层压头沿着与第一行进方向相反的第二行进方向移动时使铺设材料与背衬层分离。

此外，公开了一种将铺设材料双向施加到基底上的方法。该方法包括将背衬材料从材料卷进给到层压头的背衬层分离组件。材料卷安装在材料供应滚筒上。背衬材料包括由背衬层支持的铺设材料。背衬层分离组件具有第一分离装置和第二分离装置，其分别具有第一角状物和第二角状物。方法包括将第一角状物移动到紧密靠近与第一压实装置相关联的铺设材料压实点。此外，方法包括使用第一角状物使铺设材料与背衬层分离，并且在沿着第一行进方向移动层压头的同时朝向与第一压实装置相关联的铺设材料压实点引导铺设材料。此外，该方法包括将第一角状物从第一压实装置缩回，并且将第二角状物移动到紧密靠近与第二压实装置相关联的铺设材料压实点。方法还包括使用第二角状物使铺设材料与背衬层分离，并且沿着与第一行进方向相反的第二行进方向移动层压头的同时朝向与第二压实装置相关联的铺设材料压实点引导铺设材料。

已经讨论的特征、功能和优点可以在本公开的各种实例中独立实现或者可以在其他实例中组合，其进一步的细节可以参考以下描述和以下附图看到。

附图说明

参考附图，本公开的这些和其他特征将变得更加明显，其中相同的数字始终指代相同的部分，并且其中：

图1是用于铺设复合层压板的制造***的实例的俯视图，该制造***包括一系列层压头，其每个具有双向铺设能力，用于在层压头沿着第一行进方向，和沿着与第一行进方向相反的第二行进方向的相对运动期间将铺设材料分配到基底上；

图2是图1的制造***的侧视图；

图3是由图1的附图标记3标识的制造***的部分的放大视图，并且示出了由层压头支撑结构支撑的一系列层压头；

图4是由图2的附图标记4标识的制造***的部分的放大视图，并且示出了支撑在层压心轴(mandrel)上方的层压头，该层压心轴可相对于固定的层压头移动；

图5是将铺设材料施加到在层压头下方移动的基底(例如，层压心轴线)上的一系列层压头的实例的透视图；

图6是由图4的附图标记6标识的层压头的放大视图，并且示出了支撑由背衬层背衬的铺设材料的材料卷的材料供应滚筒，并且进一步示出了用于使铺设材料与背衬层分离的背衬层分离组件，并另外示出了在背衬层收集滚筒收集背衬的同时用于在层压头的相对运动期间将铺设材料压实到基材上的第一压实装置和第二压实装置；

图7是由图6的附图标记7标识的层压头的部分的放大视图，并且示出了各自处于分离装置缩回位置的第一分离装置和第二分离装置，和示出了各自处于压实装置缩回位置的第一压实装置和第二压实装置；

图8是沿图6的线8-8截取的切割器组件的视图，并且示出了切割器刀片的实例，该切割器刀片被配置为沿着与背衬材料的材料进给速率互补的刀片角度路径切割铺设材料；

图9是切割器组件的视图，示出切割器刀片沿刀片路径角移动以沿预定切割线切割铺设材料的进一步进展；

图10是切割器组件的视图，示出了在沿着预定的切割线切割铺设材料期间切割器刀片的更进一步的进展，在所示的实例中，预定切割线垂直于背衬材料的纵向方向取向；

图11是沿着预定切割线切割铺设材料之后的切割器组件的视图；

图12示出了在沿着第一行进方向相对于基底移动期间将铺设材料分配到基底上的层压头；

图13是由图12的附图标记13标识的层压头的部分的放大视图，并且示出了处于分离装置伸出位置的第一分离装置，其用于使铺设材料与背衬层分离并朝向基底和在第一压实装置下方引导铺设材料；

图14是由图13的附图标记14标识的层压头的部分的放大视图，并且示出了位于第一压实装置的压实装置外表面、压实装置外表面的水平切线和压实装置外表面的垂直切线之间限定的第一切口区域内的第一角状物的角状物远端；

图15示出了在层压头沿第一行进方向的相对运动期间使铺设材料与背衬层分离，并且朝向基底和在第一压实装置下方引导铺设材料的角状物远端；

图16示出了紧密靠近压实装置的外表面，并导致在角状物远端上的铺设材料分离点和第一压实装置下方的铺设材料压实点之间伸出的铺设材料的无支撑段的相对短的长度的角状物远端；

图17示出了具有辊的角状物远端的实例，当背衬层在角状物远端上移动时，辊可自由旋转；

图18示出了在沿着第二行进方向相对于基底移动期间将铺设材料分配到基底上的层压头；

图19是由图18的附图标记19标识的层压头的部分的放大视图，并且示出了处于分离装置伸出位置的第二分离装置，其用于使铺设材料与背衬层分离并朝向基底和在第二压实装置下方引导铺设材料；

图20是由图19的附图标记20标识的层压头的部分的放大视图，并且示出了位于第二压实装置的压实装置外表面、压实装置外表面的水平切线和压实装置外表面的垂直切线之间限定的第二切口区域内的第二角状物的角状物远端；

图21示出了在层压头沿第二行进方向的相对运动期间使铺设材料与背衬层分离，并且朝向基底和在第二压实装置下方引导铺设材料的第二压实装置的角状物远端；

图22示出了紧密靠近第二压实装置的压实装置的外表面，并导致在角状物远端上和第二压实装置下方的铺设材料压实点之间伸出的铺设材料的无支撑段的相对短的长度的角状物远端；

图23是将铺设材料双向施加到基底上的方法的流程图。

具体实施方式

现在参考示出本公开的优选和各种实例的附图，图1所示是制造***100的实例的俯视图，制造***100具有包含端到端系列的层压头142的层压台140(如，纤维铺放头)用于铺设未固化的复合层压板196(图5)。图2是制造***100的侧视图。图3和图4分别是层压台140的顶视图和侧视图，示出了一系列层压头142。图5是一系列层压头142的实例的透视图，层压头将铺设材料168的层194施加到基底122或层压表面120上，诸如层压心轴124，在层压头142下方移动。每个层压头142具有用于将铺设材料168分配到基底122上的双向铺设能力。在这点上，每个层压头142被配置为在相对于基底122(如，层压心轴124)沿着第一行进方向150(图12)移动期间分配铺设材料168，并且还在相对于基底122沿着与第一行进方向150相反的第二行进方向152(图18)移动期间分配铺设材料168。

层压头142的双向铺设能力能够使制造速度比用限制于沿单一行进方向分配铺设材料168的层压头可实现的制造速度相对更高。在这点上，层压头142的双向能力减少了层压头142的部件外移动，如果每个层压头被限制为在沿单一行进方向移动时分配铺设材料168，则将需要部件外移动。例如，限于在单一行进方向上分配铺设材料168的层压头(未示出)需要在铺设材料168的每个层194结束时将层压头从基底122抬离，在与第一行进方向150相反的第二行进方向152上在基底122上移动返回，并且在沿第一行进方向150移动的同时开始在铺设材料168的前一层194之上或平行于铺设材料168的前一层194施加铺设材料168的另一层194。可以认识到，消除当前公开的双向层压头142的部件外移动显著减少了铺设复合层压板196所需的时间量。

如上所述，当前公开的层压头142的双向铺设能力还提供了相对于被配置为在铺设材料168的第一层结束时旋转180度并且然后反向以在第一层旁边或之上铺设铺设材料168的第二层的层压头(未示出)的优点。如上所述，旋转层压头可能比非旋转层压头更复杂和更重。在串联布置的多个层压头(未示出)的情况下，由于相邻层压头的接近，单个层压头的旋转可能被禁止，这可能限制旋转期间层压头的间隙。有利地，避免旋转当前公开的层压头142的需要可以显著降低成本和复杂性。

如下文更详细描述的，由每个层压头142分配的铺设材料168(图13)最初由背衬层180(图13)支撑并且缠绕在材料卷164(图12)上。背衬层180可以由防止相邻的铺设材料168的包装在材料卷164上彼此粘连的材料形成。此外，背衬层180可以提供在不对铺设材料168施加张力的情况下拉动(如，通过背衬层收集滚筒190)铺设材料168通过层压头142时承载张力的机构。背衬层180可以是在一侧涂有硅氧烷的纸材料，或者背衬层180可以是薄塑料膜，诸如聚乙烯膜，或用于可剥离地支撑铺设材料168的另一种材料。每个层压头142包括如下所述的背衬层分离组件200(图6)，其用于在刚好将铺设材料168施加至基底122上之前使铺设材料168与背衬层180分离。

有利地，每个层压头142被配置为使得铺设材料168与背衬层180的分离发生在距压实装置240、242相对短的距离(如，参见图16和22)处，并且以在刚好通过压实装置240、242将铺设材料压实在基底122上之前减少或消除铺设材料的无支撑段174中张力的方式(如，参见图16和22)。相对于从常规层压头分配的铺设材料168中可能发生的增加的拉伸量，在压实到基底122上之前减小或消除铺设材料168中的张力有利地减少了铺设材料168的拉伸。当拉伸的铺设材料(未示出)被施加到基底122(如，先前施加的铺设材料)时，被拉伸的铺设材料将试图收缩回其标称或未拉伸的长度。然而，先前施加的铺设材料，诸如具有轴向取向增强纤维的0度复合带(未示出)，抵抗拉伸的铺设材料的收缩，并导致复合层压板的复合片或层的聚束或局部抬高。除非复合层压板被重新加工，否则聚束和/或局部抬高可能会随着随后施加的铺设材料累积。有利地，在目前公开的层压头142中，在压实到基底122上之前减少铺设材料168的拉伸减少或消除了否则可能在复合层压板196中发生的局部聚束(图5)。在该方面，当前公开的层压头142提高了最终复合层压板(未示出)的质量。

如上所述，在图1-5的实例制造***100中，层压头142是静止的，并且被配置为在层压心轴124一次或多次通过层压台140期间将铺设材料168依次施加到可移动的层压心轴124上和先前施加的铺设材料168上(图5)。当层压心轴124沿着第一行进方向150(图12)和沿着第二行进方向152(图18)在层压头142下方通过时，层压头142共同分配铺设材料168的多个层194(图5)。该系列中的层压头142中的每一个可被分配具有与最终复合层压板的期望片堆叠顺序相对应的材料构造的铺设材料168。层压心轴124的外表面可包括多个孔126(图5)，其可联接(如，经由内部流体导管-未示出)至真空压力源128(图4)。真空压力源128的启动可经由层压心轴124的外表面处的孔126产生真空压力，作为在通过层压头142分配铺设材料168期间将铺设材料168固定在层压心轴124上的适当位置的手段。在一些实例中，可将剥离膜(未示出)施加(如，经由层压头142)到层压表面(如，层压心轴124)上。剥离膜可以被穿孔以允许孔126处的真空压力真空联接到铺设在剥离膜顶部的复合层压板196。

参考图1-4，制造***100可以包括支撑在诸如工厂地板的表面上的基部构件104。如上所述，层压表面120可以被配置作为层压心轴124。层压心轴124可沿纵向导轨130移动或滑动，纵向导轨130沿基部轴线104的长度延伸。例如，制造***100可以包括心轴平移机构(未示出)，诸如联接到驱动电机的螺杆驱动件，用于在控制器112的控制下自主移动层压心轴124。心轴平移机构可以使层压心轴124在层压台140一侧的层压表面原始(home)位置132和层压台140相对侧的层压表面后部位置134之间移动。

在所示实例中，层压头142可以由层压头支撑结构102支撑。层压头支撑结构102可以包括纵向梁110，层压头142可以安装到该纵向梁上。纵向梁110的相对端部可以分别联接到一对横梁108。每个横梁108的相对端部可以由垂直取向的支柱106支撑，支柱106可以从工厂地板向上伸出。然而，层压头支撑结构102可以以多种可选配置中的任何一种提供，并且不限于图1-4中所示的配置。

作为可移动层压心轴124的可选方案，层压表面120可以被配置作为由一系列内部带辊(未示出)支撑的连续环形层压带(未示出)，并由驱动电机可旋转地驱动(未显示)。层压带可包括外表面，层压头142可将铺设材料168分配到该外表面上。在制造***100的又一实例中，层压表面120可以是静止的，并且层压头142可以在层压表面120上方移动，以分配用于铺设复合层压板196的铺设材料168。例如，层压头142可由门架(未示出)、轨道安装***(未示出)或悬臂支撑***(未示出)支撑，用于沿第一行进方向150和沿第二行进方向152移动层压头142，同时将铺设材料168分配到层压表面120上。在另一实例中，制造***100可以包括一个或多个机器人装置(未示出)，用于在层压表面120上移动层压头142。在上述实例中的任何一个中，制造***100不限于一系列端到端的层压头142，而是可以包括单个层压头142，该单个层压头142可以沿着第一行进方向150和沿着第二行进方向152相对于层压表面120进行移动，用于铺设复合层压板196。此外，层压表面120不限于大体平坦的细长层压表面120，诸如目前公开的层压心轴124。例如，层压表面120可以是可移动的铺设工具，诸如可旋转的铺设心轴(未示出)。

参考图6-7，示出了用于铺设复合层压板196的具有双向铺设能力的层压头142的实例(图5)。层压头142包括材料供应滚筒160、切割器组件270、背衬层分离组件200、第一和第二压实装置240、242以及背衬层收集滚筒190，每个都可以由安装框架144支撑。安装框架144可以被配置为平板结构或桁架结构，并且可以以机械稳定的方式联接到层压头支撑结构102。

材料供应滚筒160被配置为支撑背衬材料166的材料卷164。背衬层分离组件200被配置为使铺设材料168与背衬层180分离，并朝向基底122引导铺设材料168。切割器组件270被配置为在层压头142接近由层压头142分配的铺设材料168的层194的指定开始位置和结束位置时切割铺设材料168。背衬层收集滚筒190被配置为在由背衬层分离组件200使叠层材料168与背衬层180分离之后将背衬层180卷起或缠绕到背衬层收集滚筒190上。

在图6-7中，示出层压头142在背衬材料166(图12)穿过层压头142的上述零件之前。背衬材料166包括由连续背衬层180(图12)背衬的连续长度或条带的铺设材料168(图12)。在一些实例中，铺设材料168可以是复合材料，诸如纤维增强聚合物基体材料的连续条带(如，预浸料带)。基体材料可以是热固性树脂或热塑性树脂。增强纤维可以是玻璃纤维(如，纤维玻璃)、碳纤维、硼、芳族聚酰胺、金属纤维、陶瓷纤维或其他纤维材料。在一个实例中，复合铺设材料168可以是碳纤维环氧树脂预浸料带。复合材料可以是单向带或多向带(如，编织或织物带)。铺设材料168的宽度可高达12英寸或更大。

作为复合材料的可选方案，铺设材料168可以是由背衬层180背衬的非复合材料的连续条带。例如，铺设材料168可以是由背衬层180背衬的金属箔或金属网。在仍其他实例中，铺设材料168可以是辅助复合层压板196的加工(如，成形、固结、固化、处理)的加工的加工材料。非复合铺设材料的实例包括剥离膜、增粘剂膜、透气层、泄放层、剥离片，或在复合层压板196的铺设之前、期间或之后可由层压头142分配的各种其他类型的非复合层、膜或粘合剂中的任何一种。

仍然参照图6-7，层压头142还可以包括一个或多个安装到安装框架144的导向辊146。此外，层压可以包括一个或多个导向表面148，导向表面148可以具有比导向辊146更大的曲率半径。导向表面148的较大曲率半径可以促进背衬材料166的初始穿过层压头142。在所示的实例中，层压头142包括两个导向表面148，每个导向表面具有大约四分之一环形的形状。引导辊146和导向表面148可以引导背衬材料166(图12)通过层压头142的切割器组件270(图12)和背衬层分离组件200。例如，分别位于切割器组件270上方和下方的导向表面148可以促进背衬材料166(图12)的张紧，从而能够在不切断背衬层180的情况下精确控制铺设材料168(图12)的切割。

在这点上，导向辊146和导向表面148可以限定背衬材料166通过层压头142的路径，以防止在铺设材料168的分配期间当层压头142在第一行进方向150(图12)上移动时以及当层压头142在第二行进方向152(图18)上移动时背衬材料166与第一和第二压实装置240、242、第一和第二分离装置202、218和层压头142的其他部件接触。

如图6所示，切割器组件270可以包括切割器模块272和切割器台板(platen)274。切割器台板274可以固定地安装到安装框架144。切割器模块272可具有至少一个切割器刀片276(图8)。为了提供间隙以使背衬材料166(如，至少背衬层180)穿过切割器组件270，切割器模块272可以被配置为远离切割器台板274水平地平移到模块原始位置(未示出)，在该位置中，切割器模块272和切割器台板274彼此间隔开。在准备切割铺设材料168时，切割器模块272可以水平地朝向切割器台板274平移回到模块接合位置，在该位置中，背衬材料166夹在切割器模块272和切割器台板274之间，如图12所示。切割器刀片276的深度可被精确控制以仅切割铺设材料168而不切割背衬层180。处理器可以以如下方式控制切割器组件270：在刚好由层压头142分配的铺设材料168的每个层194(图5)开始之前切割铺设材料168，以及还刚好在层压头142到达层194的预定终点之前切割铺设材料168。

如下所述，铺设材料168中的切割线282(如，图9-11)产生铺设材料前缘176和邻接铺设材料前缘176的铺设材料后缘178。当铺设材料前缘176到达第一角状物204(图15)或第二角状物220(图21)的角状物远端206时，铺设材料前缘176从背衬层180剥离并朝向基底122和分别在第一压实装置240(图15)或第二压实装置242(图21)下方被引导，这取决于层压头142是沿着第一行进方向150(图13)或第二行进方向152(图19)移动，如下文更详细的描述。

参考图8-11，示出了当背衬材料166以材料进给速率移动通过切割器组件270时在铺设材料168中形成的切割线282的进展。图8示出了在切割器刀片276沿着刀片路径角度移动穿过背衬材料166之前，在预定切割线282的起始位置处的切割器刀片276。切割器刀片276可以被配置为随着背衬材料166沿着切割器台板274移动时切割铺设材料168。图9-10示出了切割器刀片276以限定刀片行进矢量278的刀片速度沿着平板路径角移动，用于沿着预定的切割线282切割铺设材料168。刀片行进矢量278可以具有纵向分量282，该纵向分量282平行于背衬材料166的纵向方向。刀片行进矢量278的纵向分量282与材料进给速率成比例。图11显示了在铺设材料168中形成的切割线282。

如前所述，可以精确地控制切割器刀片276的深度，使得在切割铺设材料168之后背衬层180至少部分地保持完整。在所示的实例中，预定切割线282垂直于背衬材料166的纵向方向取向。因此，刀片行进矢量278的纵向分量282等于材料进给速率。对于与背衬材料166的纵向方向不垂直(未示出)取向的预定切割线282，刀片行进矢量278的纵向分量282小于或大于材料进给速率。有利地，沿着上述刀片行进矢量278移动切割器刀片276能够在不停止将铺设材料168施加到基底122上的情况下切割铺设材料168。

背衬层分离组件200(如，图12)被配置为在穿过切割器组件270之后接收背衬材料166，如上所述。如图6-7所示，背衬层分离组件200包括第一分离装置202和第二分离装置218。第一分离装置202包括第一角状物204，其可在与第一分离装置202相关联的分离装置缩回位置224(图7)和分离装置伸出位置226(图12-13)之间移动。第二分离装置218包括第二角状物220，其也可在与第二分离装置218相关联的分离装置缩回位置224(图7)和分离装置伸出位置226(图18-19)之间移动。

如图7所示，第一分离装置202可包括第一分离装置致动器216，其配置为线性致动器228以在与第一分离装置202相关联的分离装置缩回位置224和分离装置伸出位置226之间移动第一角状物204(图12-13)。第二分离装置218可包括第二分离装置致动器222，其也配置为线性致动器228以在与第二分离装置218相关联的分离装置缩回位置224和分离装置伸出位置226之间移动第一角状物204(图18-19)。在所示实例中，每个线性致动器228可以被配置为具有气缸230和可从气缸230延伸的杆232的气动致动器。线性致动器228可以是单作用致动器或双作用致动器。作为气动致动器的可选方案，线性致动器228可以是液压致动器或机电致动器。

不管它们的具体配置如何，第一分离装置202和第二分离装置致动器222各自提供用于分别将第一角状物204和第二角状物220移动到分别紧密靠近第一压实装置240和第二压实装置242的简单机构。如上所述，将第一角状物204和第二角状物220分别紧密靠近第一压实装置240和第二压实装置242定位的能力有利地减少了在角状物远端206和基底122之间的铺设材料的无支撑段174的长度(如，参见图16和22)，并且减少或最小化在压实到基底122上之前铺设材料168的不期望的张紧和拉伸。如图16和22所示和下文所述，铺设材料的无支撑段174位于分别与第一或第二压实装置240、242相关联的铺设材料压实点172和(即，分别是第一或第二角状物204、220的)角状物远端206上的铺设材料分离点170之间，在此处铺设材料168与背衬层180分离。

层压头142还包括第一压实装置240和第二压实装置242，它们中的每一个被配置为在层压头142分配铺设材料168时抵靠基底122将压实压力施加到铺设材料168上。例如，第一压实装置240被配置为当层压头142沿着第一行进方向150(图16)移动时在第一压实装置240下方的铺设材料压实点172(图16)处抵靠基底122将压实压力施加到铺设材料168上。第二压实装置242被配置为当层压头142沿着第二行进方向152(图22)移动时在第二压实装置242下方的铺设材料压实点172(图22)处抵靠基底122将压实压力施加到铺设材料168上。尽管显示为压实辊244，但是第一和第二压实装置240、242可以以可选配置提供。例如，第一和第二压实装置240、242可以各自被配置为压实底板(shoe)(未示出)，或者被配置为用于将铺设材料168滑动成形到具有外表面的波形层压心轴(未示出)上的弹性可压缩的压实球囊(未示出)，层压心轴的外表面具有非平面横截面形状。

参照图7，第一压实装置240可以包括第一压实装置致动器248，其被配置为线性致动器228以在与第一压实装置240相关联的压实装置缩回位置260(如，升高位置)和压实装置伸出位置262(如，降低位置-图12-13)之间移动第一压实装置240。类似地，第二压实装置242可以包括第二压实装置致动器250，其也被配置为线性致动器228以在与第二压实装置242相关联的压实装置缩回位置260(如，升高位置)和压实装置伸出位置262(如，降低位置-图18-19)之间移动第二压实装置242。当处于压实装置缩回位置260时，第一或第二压实装置240、242可以与基底122处于非接触关系。当处于压实装置伸出位置262时，第一或第二压实装置240、242可以与基底122接触。在本公开中，基底122可被描述为层压心轴124的表面或铺设材料168的最近分配的层194。

第一压实装置240可以包括第一压实装置致动器248。第二压实装置242可以包括第二压实装置致动器250。第一压实装置致动器248和/或第二压实装置致动器250可以被配置为线性致动器228以分别在压实装置缩回位置260和压实装置伸出位置262之间移动第一压实装置240和第二压实装置242。例如，如图13所示和下面描述的，当第一压实装置240处于压实装置伸出位置262时，第二压实装置242可以处于压实装置缩回位置260。如图19所示，当第二压实装置242处于压实装置伸出位置262时，第一压实装置240可处于压实装置缩回位置260。

在图7的实例中，第一压实装置致动器248和第二压实装置致动器250均被配置为线性致动器228。线性致动器228可以是具有气缸230和可从气缸230延伸的杆232的气动致动器。然而，如上文关于第一和第二分离装置致动器216、222所述，第一和第二压实装置致动器248、250可以是液压致动器或机电致动器。在所示的实例中，第一压实装置致动器248和第二压实装置致动器250可以取向为使得线性致动器228的杆232竖直取向，这可以简化线性致动器228的安装和操作。

如图12-13所示并在下面更详细地描述，当第一分离装置202处于分离装置伸出位置226时，第一角状物204紧密靠近与第一压实装置240相关联的铺设材料压实点172(图16)。第一角状物204被配置成当层压头142沿着第一行进方向150移动时使铺设材料168与背衬层180分离并且朝向基底122和第一压实装置240下方引导铺设材料168。如图18-19所示并在下面更详细地描述，当第二分离装置218处于分离装置伸出位置226时，第二角状物220紧密靠近与第二压实装置242相关联的铺设材料压实点172(图22)。第二角状物220被配置成当层压头142沿着与第一行进方向150相反的第二行进方向152移动时使铺设材料168与背衬层180分离并且朝向基底122和第二压实装置242下方引导铺设材料168。

在图7中，第一角状物204和第二角状物220每个都具有角状物远端206。角状物远端206可以具有相对小的曲率半径214以当背衬层180围绕角状物远端206移动时使铺设材料前缘176与背衬层180分离。如下文更详细描述的，第一角状物204和第二角状物220均被配置为使得铺设材料前缘176与背衬层180(如，图15和21)的分离导致铺设材料前缘176朝向基底122并且分别在第一和第二压实装置240、242下方(图16和22)移动。角状物远端206的曲率半径214使得铺设材料168的弯曲刚度(即，在轴向方向上)导致剥离力，其当背衬层180围绕角状物远端206移动时将铺设材料168推离背衬层180。在这点上，相对小的曲率半径214使得铺设材料168的剥离力超过铺设材料168和背衬层180之间的粘合强度，并导致铺设材料168与背衬层180的分离。

除了在背衬层180围绕角状物远端206移动时使铺设材料前缘176(图15和21)与背衬层180分离之外，相对小的曲率半径214允许第一角状物204和第二角状物220的角状物远端206分别紧密靠近第一和第二压紧装置240、242(如，压实辊244的)的压实装置外表面246。相对于如果角状物远端206具有大曲率半径214否则会发生的铺设材料的无支撑段174的长度，通过将角状物远端206定位成紧密靠近压实装置外表面246，角状物远端206和铺设材料压实点172之间的铺设材料的无支撑段174(图16和22)的长度可以减小。

仍参照图7，第一分离装置致动器216和第二分离装置致动器222可各自包括致动器轴线234。第一分离装置致动器216的致动器轴线234可定向成与第二分离装置致动器222的致动器轴线234交叉，其可以允许将第一和第二分离装置202、218定位成彼此紧密靠近。在所示的实例中，当第一角状物204处于分离装置缩回位置224时，第一角状物204在第二分离装置致动器222的致动器轴线234的一侧，在为第二角状物220提供在第二角状物220的分离装置缩回位置224和分离装置伸出位置226之间移动的间隙的位置。当第二角状物220处于分离装置缩回位置224时，第二角状物220在第一分离装置致动器216的致动器轴线234的一侧，在为第一角状物204提供在第一角状物204的分离装置缩回位置224和分离装置伸出位置226之间移动的间隙的位置。如下所述，第一分离装置202被配置为将第一角状物204从分离装置缩回位置224(图7)移动到分离装置伸出位置226(图12-13)以允许层压头142分配铺设材料168同时沿第一行进方向150移动。类似地，第二分离装置218被配置为将第二角状物220从分离装置缩回位置224(图7)移动到分离装置伸出位置226(图18-19)以允许层压头142分配铺设材料168同时沿第二行进方向152移动。

在图7中，第一分离装置致动器216和第二分离装置致动器222的致动器轴线234可以相对于基底122表面以小于60度的角度取向。可选地，第一和第二分离装置致动器216、222的致动器轴线234的取向角可以分别相对于第一行进方向150(图13)和第二行进方向152(图19)进行测量。在一个实例中，每个致动器轴线234可以相对于基底122的表面以小于30度的角度取向。第一分离装置致动器216的致动器轴线234可以在下游方向(如，相对于层压头的第一行进方向150)上并朝向第一压实装置240的铺设材料压实点172以指向第一角状物204的角状物远端206的角度取向。类似地，第二分离装置致动器222的致动器轴线234可以在下游方向(如，相对于层压头的第二行进方向152)上并朝向第二压实装置240的各自地铺设材料压实点172以指向第二角状物220的各自地角状物远端206的角度取向。

通过将第一和第二分离装置202、218的每个致动器轴线234取向成相对于基底122表面的相对小的角度，第一角状物204和第二角状物220可以各自定位在分别与第一和第二压实装置240、242相关联的铺设材料压实点172分别相对小距离处，并且这导致铺设材料的无支撑段174的较短长度(图16和22)。在本公开中，术语“铺设材料的无支撑段”是指铺设材料168的纵向段，其未被背衬层180支撑并且不与基底122接触。如下所述，角状物远端206的相对小的曲率半径214与第一和第二分离装置致动器216、222的致动器轴线234的相对小的角度的组合允许第一和第二角状物204、220分别紧密靠近第一和第二压实装置240、242的铺设材料压实点172定位，并且这允许铺设材料的无支撑段174的长度相对短。

现在参考图12-13，示出了在层压头142沿着第一行进方向150相对于层压表面120移动期间层压头142分配铺设材料168的实例。当层压头142准备在第一行进方向150上移动时，第一压实装置240(如，压实辊244)下降到压实装置伸出位置262并与基底122(如，层压心轴124的外表面)接触，并且第一分离装置202的第一角状物204朝向第一压实装置240伸出。在第一角状物204处于分离装置伸出位置226的情况下，铺设材料168与背衬层180分离并被第一压实装置240压实到基底122上，同时层压沿着第一行进方向150移动。第二压实装置242处于压实装置缩回位置260(如，升高位置)。第二分离装置218的第二角状物220处于分离装置缩回位置224(如，升高位置)。

参照图14，示出了处于分离装置伸出位置226的第一角状物204，其将角状物远端206放置在由第一压实装置240和基底122限定的第一切口区域256内。更具体地，第一切口区域256可以由第一压实装置240的压实装置外表面246、压实装置外表面246上最低点的水平切线252(如，与基底122重合)和压实装置外表面246的垂直切线254界定。

参考图15，示出了在与背衬层180分离并随着背衬层180围绕第一角状物204的角状物远端206移动而朝向基板122移动之后的铺设材料前缘176。第一角状物204取向和配置为促进铺设材料168与背衬层180的分离，并用于将铺设材料168朝向基底122和第一压实装置240下方。在这点上，第一角状物204可以具有带有圆形角状物远端206的大体三角形横截面形状。第一角状物204的三角形横截面形状的一侧可以朝向基底122引导铺设材料168以用于在第一压实装置240下方压实。如上所述，角状物远端206可具有相对小的曲率半径214，其导致铺设材料168与背衬层180分离。第一角状物204的三角形横截面形状的相对侧可取向成与背衬层收集滚筒190大体对齐，如图12所示。

参考图16，示出了第一角状物204在分离装置伸出位置226中的放大视图，同时从沿第一行进方向150相对于层压心轴124移动的层压头142分配铺设材料168。角状物远端206紧密靠近压实装置外表面246。角状物远端206的相对小的曲率半径214使得铺设材料168的弯曲刚度(即，在轴向方向上)导致超过铺设材料168和背衬层180之间的粘合强度的剥离力，这导致铺设材料168在角状物远端206上的铺设材料分离点170处与背衬层180分离。在层压头142的一些实例中，第一角状物204和/或第二角状物220的角状物远端206的曲率半径214可以在大约0.25-1.0英寸的范围内。然而，在层压头142的其他实例中，角状物远端206可具有小于0.25英寸的曲率半径214，或大于1.0英寸的曲率半径214。

图16中还示出了铺设材料的无支撑段174，其在角状物远端206上的铺设材料分离点170与第一压实装置240和基底122之间的铺设材料压实点172之间延伸。如上所述，将角状物远端206定位成紧密靠近基底122和压实装置外表面246的能力导致铺设材料的无支撑段174的长度相对较短，这减少了铺设材料的无支撑段174的不期望的拉伸。如上所述，减少铺设材料168的拉伸减少或消除铺设材料174的局部聚束和/或抬起，除非复合层压板196被重新加工，否则它们可能积聚在复合层压板196的连续施加的层194(图5)中。

参照图17，示出了第一角状物204的布置，其中角状物远端206包括辊210，其配置为在背衬层180在角状物远端206上方移动时围绕辊轴线212自由旋转。图17中的辊210是图16中所示的角状物远端206的可选方案，其被配置为滑动表面208或低摩擦表面以促进背衬层180在角状物远端206上的自由滑动。滑动表面208可以是相对光滑或抛光的表面，并且可以由金属材料或非金属材料形成。例如，角状物远端206的滑动表面208可以包括低摩擦涂层，诸如Teflon^TM。

如上所述，当层压头142接近行程的末端时，切割器组件270(图12)形成横跨铺设材料168的宽度的切割线282(图11)，同时背衬材料166移动通过切割器组件270。切割线282限定铺设材料前缘176和铺设材料后缘178。当铺设材料168中的切割线282到达第一角状物204上的铺设材料分离点170(图16)时，背衬层收集滚筒190(图12)的旋转可以暂时停止以中止背衬材料166通过层压头142的移动，从而防止铺设材料前缘176(图11)跟随铺设材料后缘178(图11)朝向基板122。层压头142继续沿第一行进方向150移动，直到铺设材料后缘178已被第一压实装置240压实到基底122上。铺设材料后缘178限定了铺设材料168的层194的末端。层压头142的移动然后可以停止，第一压实装置240从基底122缩回，并且第一角状物204从第一压实装置240缩回，如图18所示。

参考图18-19，与第一压实装置240和第一分离装置202缩回大约同时，第二压实装置242下降到其压实装置伸出位置262到基底122上，并且第二角状物220伸出至其靠近第二压实装置242的分离装置伸出位置226。当第二角状物220移动到分离装置伸出位置226时，层压头142开始沿着与第一行进方向150相反的第二行进方向152移动，并且背衬层收集滚筒190的旋转重新开始从而恢复将背衬材料166拉过层压头142。当前述铺设材料前缘176(图11)到达第二角状物220上的铺设材料分离点170(图22)时，铺设材料前缘176与背衬层180分离并朝向基底122(图21)在第二压实装置242下方移动，以开始铺设材料168的另一层194。该过程继续直到铺设材料168的层194(图5)的预定数量被施加到基底122上，从而导致未固化的复合层压板196(图5)。

如图20所示，处于分离装置延伸位置226的第二角状物220的角状物远端206可以延伸到与第二压实装置242相关联的第二切口区域258中，类似于上述如图14所示的与第一角状物204相关联的第一切口区域256。在图20中，第二角状物220的第二切口区域258可以由第二压实装置242的压实装置外表面246、压实装置外表面246的最低点的水平切线252(如，与基底122重合)，以及第二压实装置242的压实装置外表面246的垂直切线254界定。

图21示出了在随着背衬层180围绕第二角状物220的角状物远端206移动时与背衬层180分离并且朝向基板122移动之后的铺设材料前缘176。第二角状物220可以被配置为类似于上述的第一角状物204。例如，第二角状物220可以具有三角形横截面形状，其中三角形横截面形状的一侧将铺设材料168朝向基底122引导铺设材料168以用于在第二压实装置242下方压实。第二角状物220的三角形横截面形状的相对侧可以将背衬层180朝向紧邻第二压实装置242定位的导向辊146(图19)取向。导向辊146可以重新朝向背衬层收集滚筒190(图18)引导背衬层180。

参照图22，第二角状物220的角状物远端206可以具有相对小的曲率半径214，并且可以配置为第一角状物204的上述配置中的任何一种。第二角状物220的角状物远端206的小曲率半径214可以使铺设材料168在角状物远端206上的铺设材料分离点170处与背衬层180分离，类似于第一角状物204的配置。第二角状物220与第二压实装置242的紧密靠近导致铺设材料分离点170和第二压实装置242下方的铺设材料压实点172之间的铺设材料的无支撑段174的长度相对较短，并且这可以防止铺设材料的无支撑段174的不期望的拉伸，从而减少或避免复合层压板196的铺设材料174的局部聚束或抬高(图5)。

层压头142相对于层压表面120(如，层压心轴124)的移动可由执行计算机可读程序指令(例如，数控程序)的控制器112(图1)控制。此外，控制器112还可以控制切割器组件270的操作(图6)、材料供应滚筒160的旋转(图6)、背衬层收集滚筒190的旋转(图6)、第一和第二角状物204、220的伸出和缩回(图6)，以及第一和第二压实装置240、242的伸出和缩回(图6)。例如，控制器112可以与收集滚筒驱动电机192(图6)的操作同步地平移层压心轴124(图1)以旋转背衬层收集滚筒190(如，任选地与供应滚筒驱动电机162的旋转速度协调)，用于拉动背衬材料166通过层压头142，同时在从层压头142分配铺设材料168期间在背衬层180中保持恒定的张力载荷。进一步在这点上，控制器112可以控制层压心轴124的运动和背衬层收集滚筒190和/或材料供应滚筒160的旋转速度，从而使得铺设材料的无支撑段174(例如，图16和22)中的任何张力荷载低于背衬层180中的张力载荷。

参照图23，示出了使用层压头142将铺设材料168双向施加到基底122上的方法300。方法300可以包括在安装框架144上支撑材料供应滚筒160、背衬层收集滚筒190、背衬层分离组件200、第一压实装置240和第二压实装置242。在所示实例中，安装框架144可由层压头支撑结构102支撑，该层压头支撑结构102被配置为将层压头142悬挂在诸如层压心轴124的可移动层压表面120上方。可选地，安装框架144可支撑在可移动***上，诸如门架(未示出)或机器人装置(未示出)，以在固定的层压表面(未示出)或移动的层压表面120上移动层压头142。

方法300的步骤302包括从材料卷164向层压头142的背衬层分离组件200进料背衬材料166。如上所述，材料卷164安装在材料供应滚筒160上。背衬材料166包括由背衬层180背衬的铺设材料168。如上所述，背衬层分离组件200具有第一分离装置202和第二分离装置218，其分别具有第一角状物204和第二角状物220。

方法300的步骤304包括将第一角状物204移动到紧密靠近与第一压实装置240相关联的铺设材料压实点172。在执行移动第一角状物204的步骤304之前，方法300可以包括将第二角状物220缩回远离第二压实装置242到为第一角状物204提供在第一角状物204的分离装置缩回位置224和分离装置伸出位置226之间移动的空隙的位置。步骤304可包括致动第一分离装置致动器216以在与第一角状物204相关联的分离装置缩回位置224和分离装置伸出位置226之间移动第一角状物204。在上述实例中，第一角状物204可以安装在从第一分离装置致动器216的气缸230伸出的杆232的端部上。第一角状物204的移动可以通过从气缸230伸出杆232来执行，其中杆232限定第一分离装置致动器216的致动器轴线234。在这样的布置中，步骤304可以包括沿着致动器轴线234移动第一角状物204，致动器轴线234可以相对于第一行进方向150以小于60度的角度取向。致动器轴线234的相对浅的取向角可以允许第一角状物204相对紧密靠近基底122和第一压实装置240的压实装置外表面246定位。

将第一角状物204移动到紧密靠近与第一压实装置240相关联的铺设材料压实点172的步骤304可以包括将第一角状物204的角状物远端206移动到基底122和/或第一压实装置240的压实装置外表面246的0.5英寸内。在一些实例中，方法300可以包括将第一角状物204的角状物远端206移动到由基底122和压实装置外表面246限定的第一切口区域256中。如上文所述和图14所示，第一切口区域256可由基底122、第一压实装置240的压实装置外表面246和压实装置外表面246的垂直切线254界定。

方法300的步骤306包括使用第一角状物204将铺设材料168与背衬层180分离，并且在沿着第一行进方向150移动层压头142的同时朝向与第一压实装置240相关联的铺设材料压实点172引导铺设材料168。使用第一角状物204使铺设材料168与背衬层180分离的步骤306可以包括将背衬层180拉过大致三角形横截面形状的第一角状物204。如上所述，三角形横截面形状的第一角状物204可大体朝向第一压实装置240下方的铺设材料压实点172引导铺设材料168，并且还可将背衬层180取向成与背衬层收集滚筒190大体对齐。

使用第一角状物204使铺设材料168与背衬层180分离的步骤306包括围绕第一角状物204的角状物远端206的相对小的曲率半径214拉背衬层180，从而在背衬层180围绕角状物远端206移动时使铺设材料前缘176与背衬层180分离。如上所述，角状物远端206的相对小的曲率半径214使得铺设材料168的弯曲刚度导致剥离力超过铺设材料168和背衬层180之间的粘合强度，并且导致铺设材料168与背衬层180的分离。步骤306任选地可以包括围绕角状物远端206的滑动表面208拉背衬层180。如上所述，滑动表面208可以具有静态(即，不可移动)外表面，其可以是低摩擦表面或涂覆的表面。可选地，步骤306可包括围绕辊210拉背衬层180，辊210被配置为随着背衬层180在辊210上移动而围绕辊轴线212自由旋转。

在铺设材料168与背衬层180分离之后接触基底122之前，方法300可以包括将第一压实装置240移动到压实装置伸出位置262，在该位置中，第一压实装置240与基底122接触。第一压实装置240可以在将第一角状物204移动到紧密靠近第一压实装置240之前、期间或之后立即移动至与基底122接触。第一压实装置240可以通过从安装到层压头142的第一分离装置致动器216的气缸230伸出杆232而移动到压实装置伸出位置262。方法300可以包括当在沿着第一行进方向150移动的同时从层压头142分配铺设材料168时，使用第一压实装置240将铺设材料168压实到基底122上。第一压实装置240可被配置为压实辊244、压实底板、压实球囊或另一种压实装置配置。

当层压头142沿着第一行进方向150移动到达正在被施加到基底122的铺设材料168的层194的末端时，方法300包括将第一角状物204缩回远离第一压实装置240的步骤308。如上所述，一旦铺设材料后缘178被第一压实装置240压实到基底122上，层压头142沿着第一行进方向150的相对移动就可以停止。

方法300的步骤310包括将第二角状物220移动到紧密靠近与第二压实装置242相关联的铺设材料压实点172。第二角状物220可在第一角状物204缩回远离第一压实装置240的几乎同时或紧接其后伸出至紧密靠近第二压实装置242。移动第二角状物220的步骤310可以包括致动第二分离装置致动器222以在与第二角状物220相关联的分离装置缩回位置224和分离装置伸出位置226之间移动第二角状物220。例如，步骤310可以包括从第二分离装置致动器222的气缸230伸出杆232，其中第二角状物220可以安装在杆的端部。类似于第一角状物204的上述布置，第二分离装置致动器222的致动器轴线234可相对于第二行进方向152以小于60度的角度取向。

如上所述，第二分离装置致动器222的致动器轴线234的相对浅的取向角可允许第二角状物220紧密靠近基底122和第二压实装置242的压实装置外表面246定位。在将第二角状物220移动到分离装置伸出位置226之前，步骤310可包括将第一角状物204从第二压实装置242缩回至为第二角状物220在第二角状物220的分离装置缩回位置224和分离装置伸出位置226之间移动提供间隙的位置。

将第二角状物220移动到与第二压实装置242相关联的铺设材料压实点172紧密靠近的步骤310可以包括将第二角状物220的角状物远端206移动到与第二压实装置242相关联的第二切口区域258中。类似于第一压实装置240的上述第一切口区域256，第二压实装置242的第二切口区域258可由基底122、第二压实装置242的压实装置外表面246和第二压实装置242的压实装置外表面246的垂直切线254界定。在一些实例中，步骤310可以包括将第二角状物220移动到基板122和/或第二压实装置242的压实装置外表面246的0.5英寸内。

方法300的步骤312包括使用第二角状物220使铺设材料168与背衬层180分离，并且在沿着与第一行进方向150相反的第二行进方向152移动层压头142的同时朝向与第二压实装置242相关联的铺设材料压实点172引导铺设材料168。使用第二角状物220使铺设材料168与背衬层180分离的步骤312可以包括将背衬层180拉过大致三角形横截面形状的第二角状物220。三角形横截面形状的第二角状物220可大体朝向第二压实装置242下方的铺设材料压实点172引导铺设材料168，并且还可将背衬层180朝向导向辊146取向，导向辊146可将背衬层180再导向至背衬层收集滚筒190。

步骤312可以包括围绕第二角状物220的角状物远端206的相对小的曲率半径214拉背衬层180，以导致铺设材料前缘176与背衬层180分离，类似于上述的铺设材料168与围绕第一角状物204移动的背衬层180的分离。在步骤312中，可以围绕第二角状物220的角状物远端206的滑动表面208拉背衬层180，或者可以围绕安装在第二角状物220的角状物远端206上的可自由旋转的辊210拉背衬层180。

方法300可包括在铺设材料168接触基底122之前移动第二压实装置242与基底122接触。第二压实装置242可被配置为压实辊244、压实底板、压实球囊或其他压实装置配置。第二压实装置242可以在将第二角状物220移动到紧邻第二压实装置242之前、期间或之后立即移动至与基底122接触。类似于第一压实装置240的上述操作，第二压实装置242可通过从第二分离装置致动器222的气缸230伸出杆232而移动到压实装置伸出位置262。方法300可包括当在沿着第二行进方向152移动的同时从层压头142分配铺设材料168时使用第二压实装置242将铺设材料168压实到基底122上。

当背衬材料166移动通过层压头142时，方法300可以包括使用一个或多个导向辊146和/或导向表面148限定用于背衬材料166穿过层压头142的路径。此外，导向辊146和/或导向表面148可以帮助维持背衬层180中的张力。在这点上，方法300可以包括在将铺设材料168施加到基底122上期间，使用背衬层收集滚筒190拉背衬材料166通过层压头142，同时在背衬层180中保持恒定的张力载荷。如上所述，层压头142可以包括用于旋转背衬层收集滚筒190的收集滚筒驱动电机192。方法300可以包括与层压表面120(如，层压心轴124)的移动速度相协调地控制收集滚筒驱动电机192的旋转速度以使得铺设材料168被分配至基底122上，其中铺设材料的无支撑段174中的张力载荷(图16和22)低于背衬层180中的张力载荷。如上所述，减小或消除铺设材料的无支撑段174中的张力可以避免铺设材料168的不期望的拉伸，这可以由此提高最终复合层压板(未示出)的质量。

此外，本公开包括如在以下列举的段落中描述的实例：

A1.用于铺设复合层压板(196)的具有双向铺设能力的层压头(142)，所述层压头(142)包括：材料供应滚筒(160)，其配置为支撑背衬材料(166)的材料卷(164)，所述背衬材料(166)包括由背衬层(180)背衬的铺设材料(168)；第一分离装置(202)和第二分离装置(218)，其分别具有第一角状物(204)和第二角状物(220)，每个角状物可分别在分离装置缩回位置(224)和分离装置伸出位置(226)之间移动；第一压实装置(240)和第二压实装置(242)，其被配置为在铺设材料压实点(172)处抵靠基底(122)交替地将压实压力施加到所述铺设材料(168)上；其中：当所述第一分离装置(202)处于所述分离装置伸出位置(226)并且所述第一角状物(204)紧密靠近与所述第一压实装置(240)相关联的所述铺设材料压实点(172)时，所述第一角状物(204)被配置为当所述层压头(142)沿第一行进方向(150)移动时使所述铺设材料(168)与所述背衬层(180)分离并朝向所述基底(122)和在所述第一压实装置(240)下方引导所述铺设材料(168)；和当所述第二分离装置(218)处于所述分离装置伸出位置(226)并且所述第二角状物(220)紧密靠近与所述第二压实装置(242)相关联的所述铺设材料压实点(172)时，所述第二角状物(220)被配置为当所述层压头(142)沿着与所述第一行进方向(150)相反的第二行进方向(152)移动时使所述铺设材料(168)与所述背衬层分离(180)，并朝向所述基底(122)和在所述第二压实装置(242)下方引导所述铺设材料(168)。

A2.根据A1的层压头(142)，其中：所述第一分离装置(202)和所述第二分离装置(218)分别具有配置为线性致动器(228)的第一分离装置致动器(216)和第二分离装置致动器(222)以分别在所述分离装置缩回位置(224)和所述分离装置伸出位置(226)之间移动所述第一分离装置(202)和所述第二分离装置(218)。

A3.根据A2的层压头(142)，其中：所述第一分离装置致动器(216)和所述第二分离装置致动器(222)各自具有致动器轴线(234)，所述致动器轴线(234)分别相对于所述第一行进方向(150)和所述第二行进方向(152)以小于60度的角度取向。

A4.根据A2或A3的层压头(142)，其中：所述第一分离装置致动器(216)和所述第二分离装置致动器(222)各自具有致动器轴线(234)；所述第一分离装置致动器(216)的致动器轴线(234)定向成与所述第二分离装置致动器(222)的致动器轴线(234)交叉；当所述第一分离装置(202)处于所述分离装置缩回位置(224)时，所述第一角状物(204)在所述第二分离装置致动器(222)的致动器轴线(234)的一侧，在为所述第二角状物(220)提供在所述第二分离装置致动器(222)的分离装置缩回位置(224)和分离装置伸出位置(226)之间移动的间隙的位置；和当所述第二分离装置(218)处于所述分离装置缩回位置(224)时，所述第二角状物(220)在所述第一分离装置致动器(216)的致动器轴线(234)的一侧，在为所述第一角状物(204)提供在所述第一分离装置致动器(216)的分离装置缩回位置(224)和分离装置伸出位置(226)之间移动的间隙的位置。

A5.根据A1至A4中任一项的层压头(142)，其中：所述第一角状物(204)和所述第二角状物(220)每个具有角状物远端(206)；并且所述角状物远端(206)具有曲率半径(214)，其配置为当所述背衬层(180)围绕所述角状物远端(206)的曲率半径(214)移动时，使所述铺设材料(168)与背衬层(180)分离。

A6.根据A5的层压头(142)，其中：所述曲率半径(214)在0.25-1.0英寸之间。

A7.根据A5或A6的层压头(142)，其中所述角状物远端(206)包括：所述角状物远端(206)处的滑动表面(208)和辊(210)之一；所述滑动表面(208)为低摩擦面(208)，其配置为便于所述背衬层(180)在所述角状物远端(206)上的自由滑动；并且所述辊(210)被配置为当所述背衬层(180)在所述角状物远端(206)上移动时围绕辊轴线(212)自由旋转。

A8.根据A5、A6或A7的层压头(142)，其中：所述第一分离装置(202)和所述第二分离装置(218)被配置为使得当所述第一角状物(204)和所述第二角状物(220)分别处于所述分离装置伸出位置(226)时，所述第一角状物(204)和所述第二角状物(220)的所述角状物远端(206)分别位于第一切口区域(256)和第二切口区域(258)内，所述第一切口区域(256)和所述第二切口区域(258)分别限定在所述第一压实装置(240)和所述第二压实装置(242)分别的压实装置外表面(246)，所述压实装置外表面(246)的水平切线(252)，和所述压实装置外表面(246)的垂直切线(254)。

A9.根据A1至A8中任一项的层压头(142)，其中：所述第一压实装置(240)和所述第二压实装置(242)分别包括配置为线性致动器(228)的第一压实装置致动器(248)和第二压实装置致动器(250)以在压实装置缩回位置(260)和压实装置伸出位置(262)之间交替移动所述第一压实装置(240)和第二压实装置(242)。

A10.根据A1至A9中任一项的层压头(142)，进一步包括：控制器(112)；背衬层收集滚筒(190)，其由收集滚筒驱动电机(192)可旋转地驱动；并且所述控制器(112)配置为控制所述收集滚筒驱动电机(192)的旋转速度，以使所述背衬层收集滚筒(190)拉所述背衬材料(166)通过所述层压头(142)以将所述铺设材料(168)分配到所述基底(122)上，从而所述铺设材料的无支撑段(174)的张力载荷低于所述背衬层(180)中的张力载荷，所述铺设材料的无支撑段(174)位于分别与所述第一层或第二压实装置(240、242)相关联的铺设材料压实点(172)和所述第一或第二角状物(204、220)分别的铺设材料分离点(170)之间。

B1.具有双向铺设能力的层压头(142)，其包括：材料供应滚筒(160)，其配置为支撑背衬材料(166)的材料卷(164)，所述背衬材料(166)包括由背衬层(180)背衬的铺设材料(168)；第一分离装置(202)和第二分离装置(218)，其分别具有第一角状物(204)和第二角状物(220)，每个角状物可分别在分离装置缩回位置(224)和分离装置伸出位置(226)之间移动；第一压实装置(240)和第二压实装置(242)，其每个在压实装置缩回位置(260)和压实装置伸出位置(262)之间移动，并且其被配置为在铺设材料压实点(172)处抵靠基底(122)将压实压力施加到所述铺设材料(168)上；其中：当所述第一分离装置(202)处于所述分离装置伸出位置(226)和所述第二分离装置(218)处于所述分离装置缩回位置(224)时，所述第一角状物(204)紧密靠近与所述第一压实装置(240)相关联的所述铺设材料压实点(172)，用于当所述层压头(142)沿着所述第一行进方向(150)移动时使所述铺设材料(168)与所述背衬层(180)分离；和当所述第二分离装置(218)处于所述分离装置伸出位置(226)和所述第一分离装置(202)处于所述分离装置缩回位置(224)时，所述第二角状物(220)紧密靠近与所述第二压实装置(242)相关联的所述铺设材料压实点(172)，用于当所述层压头(142)沿着与所述第一行进方向(150)相反的所述第二行进方向(152)移动时使所述铺设材料(168)与所述背衬层(180)分离。

C1.将铺设材料(168)双向施加到基底(122)上的方法(300)，所述方法包括：从材料卷(164)向层压头(142)的背衬层分离组件(200)进给背衬材料(166)，所述材料卷(164)安装在材料供应滚筒(160)上，所述背衬材料(166)包括由背衬层(180)背衬的铺设材料(168)，所述背衬层分离组件(200)具有第一分离装置(202)和第二分离装置(218)，其分别具有第一角状物(204)和第二角状物(220)；将所述第一角状物(204)移动到紧密靠近与第一压实装置(240)相关联的铺设材料压实点(172)；使用所述第一角状物(204)将所述铺设材料(168)与所述背衬层(180)分离，并且在沿着第一行进方向(150)移动所述层压头(142)的同时朝向与所述第一压实装置(240)相关联的所述铺设材料压实点(172)引导所述铺设材料(168)；将所述第一角状物(204)缩回远离所述第一压实装置(240)；将所述第二角状物(220)移动到紧密靠近与所述第二压实装置(242)相关联的铺设材料压实点(172)；和使用所述第二角状物(220)使所述铺设材料(168)与所述背衬层(180)分离，并且在沿着与所述第一行进方向(150)相反的第二行进方向(152)移动所述层压头(142)的同时朝向与所述第二压实装置(242)相关联的所述铺设材料压实点(172)引导所述铺设材料(168)。

C2.根据C1的方法(300)，其中移动所述第一角状物(204)和移动所述第二角状物(220)分别包括：致动第一分离装置致动器(216)和第二分离装置致动器(222)，以在分别与所述第一角状物(204)和所述第二角状物(220)相关联的分离装置缩回位置(224)和分离装置伸出位置(226)之间分别移动所述第一角状物(204)和所述第二角状物(220)。

C3.根据C1或C2的方法(300)，其中移动所述第一角状物(204)和移动所述第二角状物(220)分别包括：分别使所述第一角状物(204)和所述第二角状物(220)沿着致动器轴线(234)移动，致动器轴线(234)分别相对于所述第一行进方向(150)和所述第二行进方向(152)以小于60度的角度取向。

C4.根据C1、C2或C3的方法(300)，其中在移动所述第一角状物(204)之前和移动所述第二角状物(220)之前，所述方法(300)分别包括：将所述第二角状物(220)从所述第二压实装置(242)缩回到在为所述第一角状物(204)提供在所述第一角状物(204)的分离装置缩回位置(224)和分离装置伸出位置(226)之间移动的间隙的位置；和使所述第一角状物(204)缩回远离所述第一压实装置(240)到在为所述第二角状物(220)提供在所述第二角状物(220)的分离装置缩回位置(224)和分离装置伸出位置(226)之间移动的间隙的位置。

C5.根据C1至C4中任一项的方法(300)，其中分别使用所述第一角状物(204)和所述第二角状物(220)，使所述铺设材料(168)与所述背衬层(180)分离包括：围绕角状物远端(206)的曲率半径(214)拉所述背衬层(180)，所述角状物远端(206)被配置为使所述铺设材料(168)与所述背衬层(180)分离。

C6.根据C5的方法(300)，其中分别使用所述第一角状物(204)和所述第二角状物(220)，使所述铺设材料(168)与所述背衬层(180)分离包括：围绕所述角状物远端(206)的滑动表面(208)和辊(210)之一拉所述背衬层(180)。

C7.根据C1至C6中任一项的方法(300)，其中分别将所述第一角状物(204)和所述第二角状物(220)移动到紧密靠近分别与所述第一压实装置(240)和所述第二压实装置(242)相关联的所述铺设材料压实点(172)包括：将所述第一角状物(204)的角状物远端(206)移动到所述第一压实装置(240)的压实装置外表面(246)、所述第一压实装置(240)的所述压实装置外表面(246)的水平切线(252)和所述第一压实装置(240)的所述压实装置外表面(246)的垂直切线(254)之间限定的第一切口区域(256)；和将所述第二角状物(220)的角状物远端(206)移动到所述第二压实装置(242)的压实装置外表面(246)、所述第二压实装置(242)的所述压实装置外表面(246)的水平切线(252)和所述第二压实装置(242)的所述压实装置外表面(246)的垂直切线(254)之间限定的第二切口区域(258)。

C8.根据C1至C7中任一项的方法(300)，进一步包括：在将所述第一角状物(204)移动到紧密靠近与所述第一压实装置(240)相关联的所述铺设材料压实点(172)刚好之前、期间或刚好之后移动所述第一压实装置(240)与所述基底(122)接触；和在将所述第二角状物(220)移动到紧密靠近与所述第二压实装置(242)相关联的所述铺设材料压实点(172)刚好之前、期间或刚好之后移动所述第二压实装置(242)与所述基底(122)接触和移动所述第一压实装置(240)远离所述基底(122)。

C9.根据C1至C8中任一项的方法(300)，其中所述层压头(142)包括背衬层收集滚筒(190)，所述背衬层收集滚筒(190)由收集滚筒驱动电机(192)驱动，所述方法(300)进一步包括：与所述层压头(142)沿着所述第一行进方向(150)和所述第二行进方向(152)的线速度相协调地控制所述收集滚筒驱动电机(192)的旋转速度，从而使所述背衬层收集滚筒(190)拉所述背衬材料(166)通过所述层压头(142)，并使所述铺设材料(168)分配到所述基板(122)上，其中所述铺设材料的无支撑段(174)中的张力载荷低于所述背衬层(180)中的张力载荷；其中所述铺设材料的无支撑段(174)位于分别与所述第一压实装置(240)或所述第二压实装置(242)相关联的铺设材料压实点(172)，和分别在所述第一或第二角状物(204、220)的角状物远端(206)上的铺设材料分离点(170)之间。

本公开的附加修改和改进对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。因此，本文描述和图示的部分的特定组合旨在仅代表本公开的某些实例并且不旨在作为对本公开的精神和范围内的可选实例或装置的限制。

Claims (10)

1.用于铺设复合层压板(196)的具有双向铺设能力的层压头(142)，所述层压头(142)包括：

材料供应滚筒(160)，其配置为支撑背衬材料(166)的材料卷(164)，所述背衬材料(166)包括由背衬层(180)背衬的铺设材料(168)；

第一分离装置(202)和第二分离装置(218)，其分别具有第一角状物(204)和第二角状物(220)，每个角状物可在分离装置缩回位置(224)和分离装置伸出位置(226)之间移动；

第一压实装置(240)和第二压实装置(242)，其被配置为在铺设材料压实点(172)处抵靠基底(122)交替地将压实压力施加到所述铺设材料(168)上；

其中：

当所述第一分离装置(202)处于所述分离装置伸出位置(226)并且所述第一角状物(204)紧密靠近与所述第一压实装置(240)相关联的铺设材料压实点(172)时，所述第一角状物(204)被配置为当所述层压头(142)沿第一行进方向(150)移动时使所述铺设材料(168)与所述背衬层(180)分离并朝向所述基底(122)和在所述第一压实装置(240)下方引导所述铺设材料(168)；和

当所述第二分离装置(218)处于所述分离装置伸出位置(226)并且所述第二角状物(220)紧密靠近与所述第二压实装置(242)相关联的铺设材料压实点(172)时，所述第二角状物(220)被配置为当所述层压头(142)沿着与所述第一行进方向(150)相反的第二行进方向(152)移动时使所述铺设材料(168)与所述背衬层分离(180)，并朝向所述基底(122)和在所述第二压实装置(242)下方引导所述铺设材料(168)。

2.根据权利要求1所述的层压头(142)，其中：

所述第一分离装置(202)和所述第二分离装置(218)分别具有配置为线性致动器(228)的第一分离装置致动器(216)和第二分离装置致动器(222)以在所述分离装置缩回位置(224)和所述分离装置伸出位置(226)之间分别移动所述第一分离装置(202)和所述第二分离装置(218)。

3.根据权利要求2所述的层压头(142)，其中：

所述第一分离装置致动器(216)和所述第二分离装置致动器(222)各自具有致动器轴线(234)，所述致动器轴线(234)分别相对于所述第一行进方向(150)和所述第二行进方向(152)以小于60度的角度取向。

4.根据权利要求3所述的层压头(142)，其中：

所述第一分离装置致动器(216)和所述第二分离装置致动器(222)各自具有致动器轴线(234)；

所述第一分离装置致动器(216)的致动器轴线(234)定向成与所述第二分离装置致动器(222)的致动器轴线(234)交叉；

当所述第一分离装置(202)处于分离装置缩回位置(224)时，所述第一角状物(204)在所述第二分离装置致动器(222)的致动器轴线(234)的一侧，在为所述第二角状物(220)提供在所述第二分离装置致动器(222)的分离装置缩回位置(224)和分离装置伸出位置(226)之间移动的间隙的位置；和

当所述第二分离装置(218)处于分离装置缩回位置(224)时，所述第二角状物(220)在所述第一分离装置致动器(216)的致动器轴线(234)的一侧，在为所述第一角状物(204)提供在所述第一分离装置致动器(216)的分离装置缩回位置(224)和分离装置伸出位置(226)之间移动的间隙的位置。

5.根据权利要求4所述的层压头(142)，其中：

所述第一角状物(204)和所述第二角状物(220)各自具有角状物远端(206)；和

所述角状物远端(206)具有曲率半径(214)，其配置为当所述背衬层(180)围绕所述角状物远端(206)的曲率半径(214)移动时，使所述铺设材料(168)与背衬层(180)分离。

6.根据权利要求5所述的层压头(142)，其中所述角状物远端(206)包括：

所述角状物远端(206)处的滑动表面(208)和辊(210)之一；

所述滑动表面(208)为低摩擦表面(208)，其配置为便于所述背衬层(180)在所述角状物远端(206)上的自由滑动；并且

所述辊(210)被配置为当所述背衬层(180)在所述角状物远端(206)上移动时围绕辊轴线(212)自由旋转。

7.根据权利要求6所述的层压头(142)，其中：

所述第一压实装置(240)和所述第二压实装置(242)分别包括配置为线性致动器(228)的第一压实装置致动器(248)和第二压实装置致动器(250)以在压实装置缩回位置(260)和压实装置伸出位置(262)之间交替地移动所述第一压实装置(240)和第二压实装置(242)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的层压头(142)，其包括：

控制器(112)；

背衬层收集滚筒(190)，其由收集滚筒驱动电机(192)可旋转地驱动；并且

所述控制器(112)配置为控制所述收集滚筒驱动电机(192)的旋转速度，以使所述背衬层收集滚筒(190)拉所述背衬材料(166)通过所述层压头(142)以将所述铺设材料(168)分配到所述基底(122)上，从而所述铺设材料的无支撑段(174)中的张力荷载低于所述背衬层(180)中的张力载荷，所述铺设材料的无支撑段(174)位于分别与所述第一或第二压实装置(240、242)相关联的铺设材料压实点(172)和所述第一或第二角状物(204、220)分别的铺设材料分离点(170)之间。

9.将铺设材料(168)双向施加到基底(122)上的方法(300)，所述方法包括：

从材料卷(164)向层压头(142)的背衬层分离组件(200)进给背衬材料(166)，所述材料卷(164)安装在材料供应滚筒(160)上，所述背衬材料(166)包括由背衬层(180)背衬的铺设材料(168)，所述背衬层分离组件(200)具有第一分离装置(202)和第二分离装置(218)，其分别具有第一角状物(204)和第二角状物(220)；

将所述第一角状物(204)移动到紧密靠近与第一压实装置(240)相关联的铺设材料压实点(172)；

使用所述第一角状物(204)将所述铺设材料(168)与所述背衬层(180)分离，并且在沿着第一行进方向(150)移动所述层压头(142)的同时朝向与所述第一压实装置(240)相关联的铺设材料压实点(172)引导所述铺设材料(168)；

将所述第一角状物(204)缩回远离所述第一压实装置(240)；

将所述第二角状物(220)移动到紧密靠近与所述第二压实装置(242)相关联的铺设材料压实点(172)；和

使用所述第二角状物(220)使所述铺设材料(168)与所述背衬层(180)分离，并且在沿着与所述第一行进方向(150)相反的第二行进方向(152)移动所述层压头(142)的同时朝向与所述第二压实装置(242)相关联的铺设材料压实点(172)引导所述铺设材料(168)。

10.根据权利要求9所述的方法(300)，其中移动第一角状物(204)和移动第二角状物(220)分别包括：

致动第一分离装置致动器(216)和第二分离装置致动器(222)，以在分别与所述第一角状物(204)和所述第二角状物(220)相关联的分离装置缩回位置(224)和分离装置伸出位置(226)之间分别移动所述第一角状物(204)和所述第二角状物(220)。

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