JP5255761B2 - マルチヘッド複合材料使用機械を動かすプログラムを作成する方法、マルチヘッド複合材料使用機械をプログラムするためのコンピュータプログラムプロダクト、およびマルチヘッド複合材料使用機械を動かすプログラムを作成するための複合部品プログラムポストプロセッサ - Google Patents
マルチヘッド複合材料使用機械を動かすプログラムを作成する方法、マルチヘッド複合材料使用機械をプログラムするためのコンピュータプログラムプロダクト、およびマルチヘッド複合材料使用機械を動かすプログラムを作成するための複合部品プログラムポストプロセッサ Download PDFInfo
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Description
この発明は、一般に複合部品の製造に関する。より詳しくは、この発明は、マルチヘッドの、コンピュータ数値制御された複合テープ積層および繊維配置の機械のための部品プログラムを生成することに関する。
複合材料は、自動車、海洋および航空産業を含むさまざまな産業でますます使用されるようになっている。場合によっては、複合部品は、複合テープ積層機械または複合繊維配置機械などの自動化された複合材料使用機械(composite material application machines)を使用して形成され得る。
上述の必要性はこの発明によって大きく満たされ、この発明では、一局面において、一部の実施例でさまざまな複合部品を形成するための複数の複合材料使用ヘッドを備えた高速の複合材料使用機械のための複合部品プログラムを効率的に生成することのできる装置が提供される。
この発明による実施例は、たとえば、2005年11月9日にHagenらによって出願された「複合構造を製造するためのマルチヘッド複合材料使用機械プログラミングの方法および装置(“Multihead Composite Material Application Machine Programming Method and Apparatus for Manufacturing Composite Structures”)」と題される、米国特許出願連続番号第11/269,905号に開示される複合部品プログラム生成器などの複合部品プログラム生成器とともに、またはその構成要素として使用され得る複合部品プログラムポストプロセッサを提供し、この出願の開示の全体をここに引用により援用する。
メントに対して、ポストプロセッサ10は、対応するヘッドを前もって加速し、次にヘッドを瞬間的に減速して製造ツール表面の速度と一致させ、複合材料供給機構を停止し、複合材料端部を切断し、ヘッドを加速してツールキャリッジまたは複合材料使用ヘッドの「配列(“constellation”」に対する名目上の位置にヘッドの位置を変えるための機械軸モーション制御データを追加することができる。このプロセスは「実行中の切断(cut on
the fly)」と称され、複合材料端部が正確な位置に配置されるように同期され得る。たとえば、テープ敷設機械では、「実行中の切断」プロセスは、テープの端部が正確に複合材料セグメント定義によって特定された場所で対応するヘッドの圧縮装置の下を通るように、つまり、特定された複合材料端部配置許容差に従って通るように同期され得る。さらに、「実行中の切断」プロセスは、ヘッドを減速して瞬間的に製造ツールまたは複合部品の表面に対して固定された位置を維持し、複合材料が定位置で切断されるための時間を与えることを含み得る。
ールキャリッジパスに割当てられた材料適用経路30のグループを評価し、かつ経路30のグループに対して中間の通路を決定することができる。たとえば、ポストプロセッサ10は、ツールキャリッジパスに対して割当てられた経路を有する各複合材料使用ヘッドに関して理想的な配列通路を決定し、かつ理想的な経路のセットに基づいて中間の配列通路を決定することができる。ポストプロセッサはさらに、ヘッドの各々が配列通路に基づいて対応する経路位置のすべての点に到達可能であることを確認することができる。
、ポストプロセッサ10は、正確な複合材料使用ヘッド制御を維持するために個々のヘッドの機械軸解をツールキャリッジおよび製造ツールの機械軸解に厳密に同期させることができる。
施例においては、シーメンス840Dカーブテーブルフォーマットは、マルチヘッド複合材料使用機械のマスタ−スレーブ軸関係を実現し得る。これが可能であるのは、カーブテーブルが、各々の機械軸に適用される従来のCNC制御変数に加えて、先行する変数と、機械軸の対の両方に適用され得るスレーブ変数との間の数学的定義を提供できるからである。
な機械上で実行される命令がブロック図、概略図またはフローチャートにおいて特定される機能を実現するための手段を作成するように、特化された機械を作成するようコンピュータまたは他の汎用のプログラム可能な機械にロードされ得る。このようなコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ読取可能媒体に記憶された命令がブロック図、概略図またはフローチャートにおいて特定される機能を実現する命令手段を含む製造物を作り出すように、コンピュータまたは他のプログラム可能な機械にロードされると特定の態様で機能するよう当該機械に命じ得るコンピュータ読取可能媒体に記憶され得る。
定義受信器、18 ルートデリニエータ、20 接近および離脱プロファイラ、22 機械軸解コンピュータ、24 出力ファイルコンポーザ、26 入出力装置、27 データリンク。
Claims (36)
- マルチヘッド複合材料貼付け機械を動かすプログラムを作成する、コンピュータによって実現される方法であって、
前記マルチヘッド複合材料貼付け機械に使用するための複合部品プログラムを生成する複合部品プログラム生成器から、前記マルチヘッド複合材料貼付け機械上のツールキャリッジに取り付けられた複数の複合材料貼付けヘッドに割当てられ、前記複数の複合材料貼付けヘッドのそれぞれの貼付け経路を規定する複数の経路定義を受取るステップ、前記複数の経路定義は、前記複数の複合材料貼付けヘッドのうちの第1の複合材料貼付けヘッドに割当てられた第1の経路定義を含み、
前記複数の経路定義から、前記複数の複合材料貼付けヘッドの全ての貼付け経路の平均の経路を規定する中間の通路を決定するステップ、
前記中間の通路に基づいて前記複数の複合材料貼付けヘッドの配列構成を規定するステップ、
前記配列構成の決定に応じて前記第1の複合材料貼付けヘッドを第1の配列位置に割当てるステップ、
前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、前記第1の複合材料貼付けヘッドを制御する複数の第1の機械軸位置解を計算するステップ、及び、
前記機械軸位置解に少なくとも部分的に基づいてコンピュータ数値制御出力データファイルを書込むステップを含む、コンピュータによって実現される方法。 - 前記複数の経路定義は、前記マルチヘッド複合材料貼付け機械上の前記ツールキャリッジに関連付けられる第2の複合材料貼付けヘッドに割当てられた第2の経路定義をさらに含み、
前記方法は、前記第2の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、前記第2の複合材料貼付けヘッドを制御する複数の第2の機械軸位置解を計算するステップをさらに含む、請求項1に記載の、コンピュータによって実現される方法。 - 前記複数の経路定義は、前記マルチヘッド複合材料貼付け機械上の前記ツールキャリッジに関連付けられる第3の複合材料貼付けヘッドに割当てられた少なくとも第3の経路定義を含み、
前記方法は、前記第3の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、少なくとも前記第3の複合材料貼付けヘッドを制御する複数の第3の機械軸位置解を計算するステップをさらに含む、請求項2に記載の、コンピュータによって実現される方法。 - 前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、前記第1の複合材料貼付けヘッドを層面に案内する接近プロファイルを追加するステップをさらに含む、請求項1に記載の、コンピュータによって実現される方法。
- 前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて材料供給開始プロファイルおよび圧縮オン位置を特定するステップをさらに含む、請求項1に記載の、コンピュータによって実現される方法。
- 前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて材料供給停止プロファイルおよび圧縮オフ位置を特定するステップをさらに含む、請求項1に記載の、コンピュータによって実現される方法。
- 前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、層面から離れるよう前記第1の複合材料貼付けヘッドを案内する離脱プロファイルを追加するステップをさらに含む、請求項1に記載の、コンピュータによって実現される方法。
- 前記配列構成、前記第1の経路定義および少なくとも1つの追加の経路定義に基づいて配列通路を決定するステップを含み、前記第1の機械軸位置解はさらに、前記配列通路に対する前記第1の経路定義の関係に少なくとも部分的に基づいている、請求項1に記載の、コンピュータによって実現される方法。
- 前記配列通路に基づいてツールキャリッジルートを描くステップと、
前記配列通路に基づいて製造ツールルートを描くステップとをさらに含み、前記ツールキャリッジルートおよび前記製造ツールルートは相互依存している、請求項8に記載の、コンピュータによって実現される方法。 - 前記ツールキャリッジルートに少なくとも部分的に基づいて、前記第1の複合材料貼付けヘッドおよび少なくとも第2の複合材料貼付けヘッドに関連付けられるツールキャリッジを制御する複数のキャリッジ機械軸位置解を計算するステップをさらに含む、請求項9に記載の、コンピュータによって実現される方法。
- 前記製造ツールルートに少なくとも部分的に基づいて、前記マルチヘッド複合材料貼付け機械に関連付けられる製造ツールを制御する複数のツール機械軸位置解を計算するステップをさらに含む、請求項9に記載の、コンピュータによって実現される方法。
- 前記機械軸位置解が機械の制限に違反しないことを確認するステップをさらに含む、請求項1に記載の、コンピュータによって実現される方法。
- 機械軸速度、機械軸加速度および機械軸ジャークから選択される少なくとも1つを算出するステップをさらに含む、請求項1に記載の、コンピュータによって実現される方法。
- 前記出力データファイルは複数のカーブテーブルを含む、請求項1に記載の、コンピュータによって実現される方法。
- 前記機械軸位置解に少なくとも部分的に基づいて補足的な出力データファイルを書込むステップをさらに含み、前記出力データファイルはシミュレータと互換性がある、請求項1に記載の、コンピュータによって実現される方法。
- 予め定められた動作を実行するために、プロセッサによって実行されるよう構成された命令でコード化されたコンピュータ読取可能媒体を含む、マルチヘッド複合材料貼付け機械をプログラムするためのコンピュータプログラムであって、前記予め定められた動作は、
前記マルチヘッド複合材料貼付け機械に使用するための複合部品プログラムを生成する複合部品プログラム生成器から、前記マルチヘッド複合材料貼付け機械上のツールキャリッジに取り付けられた複数の複合材料貼付けヘッドに割当てられ、前記複数の複合材料貼付けヘッドのそれぞれの貼付け経路を規定する複数の経路定義を受取ること、前記複数の経路定義は、前記複数の複合材料貼付けヘッドのうちの第1の複合材料貼付けヘッドに割当てられた第1の経路定義を含み、
前記複数の経路定義から、前記複数の複合材料貼付けヘッドの全ての貼付け経路の平均の経路を規定する中間の通路を決定すること、
前記中間の通路に基づいて前記複数の複合材料貼付けヘッドの配列構成を規定すること、
前記配列構成の決定に応じて前記第1の複合材料貼付けヘッドを第1の配列位置に割当てること、
前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、前記第1の複合材料貼付けヘッドを制御する複数の第1の機械軸位置解を計算すること、及び、
前記機械軸位置解に少なくとも部分的に基づいてコンピュータ数値制御出力データファイルを書込むことを含む、コンピュータプログラム。 - 前記複数の経路定義は、前記マルチヘッド複合材料貼付け機械上の前記ツールキャリッジに関連付けられる第2の複合材料貼付けヘッドに割当てられた第2の経路定義をさらに含み、
前記予め定められた動作は、前記第2の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、前記第2の複合材料貼付けヘッドを制御する複数の第2の機械軸位置解を計算することをさらに含む、請求項16に記載のコンピュータプログラム。 - 前記予め定められた動作はさらに、
前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、前記第1の複合材料貼付けヘッドを層面に案内する接近プロファイルを追加することと、
前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて材料供給開始プロファイルおよび圧縮オン位置を特定することとを含む、請求項16に記載のコンピュータプログラム。 - 前記予め定められた動作はさらに、
前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて材料供給停止プロファイルおよび圧縮オフ位置を特定することと、
前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、層面から離れるよう前記第1の複合材料貼付けヘッドを案内する離脱プロファイルを追加することとを含む、請求項16に記載のコンピュータプログラム。 - 前記予め定められた動作はさらに、
前記配列構成、前記第1の経路定義および少なくとも1つの追加の経路定義に基づいて配列通路を決定することを含み、前記第1の機械軸位置解はさらに、前記配列通路に対する前記第1の経路定義の関係に少なくとも部分的に基づいている、請求項16に記載のコンピュータプログラム。 - 前記予め定められた動作はさらに、
前記配列通路に基づいてツールキャリッジルートを描くことと、
前記ツールキャリッジルートに少なくとも部分的に基づいて、前記第1の複合材料貼付けヘッドおよび少なくとも第2の複合材料貼付けヘッドに関連付けられるツールキャリッジを制御する複数のキャリッジ機械軸位置解を計算することとを含む、請求項20に記載のコンピュータプログラム。 - 前記予め定められた動作はさらに、
前記配列通路に基づいて製造ツールルートを描くことを含み、前記ツールキャリッジルートおよび前記製造ツールルートは相互依存しており、前記予め定められた動作はさらに、
前記製造ツールルートに少なくとも部分的に基づいて、前記マルチヘッド複合材料貼付け機械に関連付けられる製造ツールを制御する複数のツール機械軸位置解を計算することを含む、請求項21に記載のコンピュータプログラム。 - 前記予め定められた動作はさらに、
機械軸速度、機械軸加速度および機械軸ジャークから選択される少なくとも1つを算出することと、
前記機械軸位置解が機械の制限に違反しないことを確認することとを含む、請求項16に記載のコンピュータプログラム。 - 前記出力データファイルは複数のカーブテーブルを含む、請求項16に記載のコンピュータプログラム。
- 前記予め定められた動作はさらに、前記機械軸位置解に少なくとも部分的に基づいて補足的な出力データファイルを書込むことを含み、前記出力データファイルはシミュレータと互換性がある、請求項16に記載のコンピュータプログラム。
- マルチヘッド複合材料貼付け機械を動かすプログラムを作成するための複合部品プログラムポストプロセッサであって、
前記マルチヘッド複合材料貼付け機械に使用するための複合部品プログラムを生成する複合部品プログラム生成器から、前記マルチヘッド複合材料貼付け機械上のツールキャリッジに取り付けられた複数の複合材料貼付けヘッドに割当てられ、前記複数の複合材料貼付けヘッドのそれぞれの貼付け経路を規定する複数の経路定義を受取るよう構成された定義受信器、前記複数の経路定義は、前記複数の複合材料貼付けヘッドのうちの第1の複合材料貼付けヘッドに割当てられた第1の経路定義を含み、
前記複数の経路定義から、前記複数の複合材料貼付けヘッドの全ての貼付け経路の平均の経路を規定する中間の通路を決定し、前記中間の通路に基づいて前記複数の複合材料貼付けヘッドの配列構成を規定するよう構成されたルートデリニエータ、
前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、前記第1の複合材料貼付けヘッドを制御する複数の第1の機械軸位置解を計算するよう構成された機械軸解コンピュータ、及び、
前記機械軸位置解に少なくとも部分的に基づいてコンピュータ数値制御出力データファイルを書込むよう構成された出力ファイルコンポーザを含む、複合部品プログラムポストプロセッサ。 - 前記複数の経路定義は、前記マルチヘッド複合材料貼付け機械上の前記ツールキャリッジに関連付けられる第2の複合材料貼付けヘッドに割当てられた第2の経路定義をさらに含み、前記機械軸解コンピュータはさらに、前記第2の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、前記第2の複合材料貼付けヘッドを制御する複数の第2の機械軸位置解を計算するよう構成される、請求項26に記載の複合部品プログラムポストプロセッサ。
- 前記複数の経路定義は、前記マルチヘッド複合材料貼付け機械上の前記ツールキャリッジに関連付けられる第3の複合材料貼付けヘッドに割当てられた第3の経路定義をさらに含み、前記機械軸解コンピュータはさらに、前記第3の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、前記第3の複合材料貼付けヘッドを制御する複数の第3の機械軸位置解を計算するよう構成される、請求項27に記載の複合部品プログラムポストプロセッサ。
- 前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、前記第1の複合材料貼付けヘッドを層面に案内する接近プロファイルを追加し、前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて材料供給開始プロファイルおよび圧縮オン位置を特定するよう構成された接近および離脱プロファイラをさらに含む、請求項26に記載の複合部品プログラムポストプロセッサ。
- 前記接近および離脱プロファイラはさらに、前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて材料供給停止プロファイルおよび圧縮オフ位置を特定し、前記第1の経路定義に少なくとも部分的に基づいて、層面から離れるよう前記第1の複合材料貼付けヘッドを案内する離脱プロファイルを追加するよう構成される、請求項29に記載の複合部品プログラムポストプロセッサ。
- 前記ルートデリニエータはさらに、前記配列通路に基づいてツールキャリッジルートを描き、前記ツールキャリッジルートに少なくとも部分的に基づいて、前記第1の複合材料貼付けヘッドおよび少なくとも第2の複合材料貼付けヘッドに関連付けられるツールキャリッジを制御する複数のキャリッジ機械軸位置解を計算するよう構成される、請求項26に記載の複合部品プログラムポストプロセッサ。
- 前記ルートデリニエータはさらに、前記配列通路に基づいて製造ツールルートを描くよう構成され、前記ツールキャリッジルートおよび前記製造ツールルートは相互依存しており、前記ルートデリニエータはさらに、前記製造ツールルートに少なくとも部分的に基づいて、前記マルチヘッド複合材料貼付け機械に関連付けられる製造ツールを制御する複数のツール機械軸位置解を計算するよう構成される、請求項31に記載の複合部品プログラムポストプロセッサ。
- 前記機械軸解コンピュータはさらに、機械軸速度、機械軸加速度および機械軸ジャークから選択される少なくとも1つを算出し、前記機械軸位置解が機械の制限に違反しないことを確認するよう構成される、請求項26に記載の複合部品プログラムポストプロセッサ。
- 前記機械軸解コンピュータがさらに構成される、請求項26に記載の複合部品プログラムポストプロセッサ。
- 前記出力データファイルは複数のカーブテーブルを含む、請求項26に記載の複合部品プログラムポストプロセッサ。
- 前記出力ファイルコンポーザはさらに、前記機械軸位置解に少なくとも部分的に基づいて補足的な出力データファイルを書込むよう構成され、前記出力データファイルはシミュレータと互換性がある、請求項26に記載の複合部品プログラムポストプロセッサ。
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