JP2016533307A - ロボット支援オートメーション化された、複雑な三次元表面に対してデカールを貼り付ける方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ロボット支援オートメーション化された、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカールを貼り付ける２つの方法を開示する。方法は、手動でベルトコンベヤから、三次元表面を有する物体を物体保持具に取り付けるステップと、第１貼り付け具をロボットが自動的にピッキングするステップと、デカールに設けられた裏地を手動で剥がし、吸着によりデカールを保持する第１貼り付け具にデカールを配置するステップと、接着剤が露出したデカールを、精確に物体の第１三次元表面に位置決めし、デカールが物体の三次元表面に配置されたままにするように自動的に吸着をオフにするステップと、ロボットが、スクイージー式貼り付けのために、自動的に第１貼り付け具を戻し、第２貼り付け具をピッキングするステップと、デカールを加圧することで、スクイージー式貼り付けを完了するように、第２貼り付け具を働かせるステップと、を含む。第１貼り付け具は、様々な形状及びサイズのデカールを保持するようプログラムされるように構成され、第２貼り付け具は、皺がないように気泡をなくするため、当該デカールの各領域内のスクイージングパッド移動の三次元方向を特定するようプログラムされるように構成される。第２の方法は、自動的にデカール束からデカールをピッキングし、物体の三次元表面にデカールを配置するために、メカトロニクスピッキング及び設置機構を使用する。【選択図】図１

Description

本発明は概して、三次元表面に対するグラフィックフィルムの貼り付けのプロセスオートメーションに関する。特に、本発明は所定の二次元形状に限定された装飾用グラフィックフィルム（デカールとも称する）を、フィルムに皺の生成及び気泡の混入なく、特有且つ特定の複雑な三次元自由形状表面に対して貼り付ける、産業用ロボット支援オートメーション処理を開示する。本発明は、フィルムが束からピッキングされ、特にバイクの燃料タンクの湾曲表面に貼り付けられるまでの貼り付け全体に対応する、一貫性があり、精確で、再プログラム可能な適応システムも開示する。

世界のバイク、スクーター、モペット等の自動二輪市場は、地域的に過去２０年間で急速にアジア太平洋地域へシフトした。インド、ブラジル、インドネシアのようなアジア、南米の発展途上国において、現在二輪車の需要が飛躍的に伸びている。二輪車はこれら国々の消費者にとっては必要不可欠、手頃、且つ高速移動可能な交通手段と認識されている。その結果、多国籍及び現地の委託者ブランド名製造（ＯＥＭ）企業による二輪車の製造もこれら地域に集中している。

設計上の外観的要件から、バイク部品、特に燃料タンクの形状は、製造業者毎に異なる、又は同一製造業者によるモデル毎に異なる、複雑な三次元曲面を持つ。バイクグラフィックは外観上、極めて重要とされており、そのためのデカールを製造ライン上で完璧に貼り付けることがますます重視されてきている。

そのような三次元表面にデカールを貼ることは、あらゆるＯＥＭ企業にとって複雑な、技術を要する手作業である。厳格な品質基準を満たすためには、デカールの極めて精確な位置決め、気泡や皺が一切ないような貼り付けはいずれも不可欠である。基準となる貼り付け手順を確立し、貼り付け業者を訓練するため、試行錯誤が繰り返されてきた。

デカール貼り付け担当者は、ＯＥＭ企業と短期契約を交わし、契約満了後には去るのが通例である。このため、新たに雇った貼り付け担当者の訓練に時間がかかってしまっている。また、様々なバイクのモデルにより、デカールのデザイン要素は常に変化していることが、上述の問題に拍車をかけている。

上記内容から、気泡や皺がないように、複雑な三次元表面にデカールを自動的に貼り付けるための改良されたシステム及び方法を提供する必要があることが理解されよう。

本発明の主要な目的は、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカール又はグラフィックフィルムを貼り付ける、産業用ロボット支援オートメーション処理を提供することである。

本発明の別の目的は、無駄を減らし、経済的なデカール生成に繋がる、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカール又はグラフィックフィルムを貼り付ける、産業用ロボット支援オートメーション処理を提供することである。

本発明の別の目的は、人的エラーをなくし得る、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカール又はグラフィックフィルムを貼り付ける、産業用ロボット支援オートメーション処理を提供することである。

本発明の別の目的は、より高速な処理を可能とし得る、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカール又はグラフィックフィルムを貼り付ける、産業用ロボット支援オートメーション処理を提供することである。

本発明の別の目的は、デカールとタンクのデザイン変更や、様々なＯＥＭ企業に適するように適応可能、プログラム可能であり得る、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカール又はグラフィックフィルムを貼り付ける、産業用ロボット支援オートメーション処理を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、ロボット支援オートメーション化された、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカールを貼り付ける方法を開示する。方法は、手動で操作者がベルトコンベヤから、順次三次元表面を有する物体を物体保持具に取り付けるステップと、第１貼り付け具をロボットが自動的にピッキングし、当該第１貼り付け具を操作者に向けるステップと、操作者が、デカールに設けられた裏地を手動で剥がし、吸着によりデカールを保持する第１貼り付け具にデカールを配置するステップと、接着剤が露出したデカールを、精確に物体の第１三次元表面に位置決めし、デカールが前記物体の三次元表面に配置されたままにするように自動的に吸着をオフにするステップと、ロボットが、スクイージー式貼り付けのために、自動的に第１貼り付け具を戻し、第２貼り付け具をピッキングするステップと、デカールを加圧することで、スクイージー式貼り付けを完了するように、第２貼り付け具を働かせるステップと、物体保持具が自動的に物体を１８０°回転させて、物体の第２三次元表面にステップ３〜ステップ６を繰り返すステップと、操作者による手動の品質検査の際に、物体保持具から前記物体を取り外すステップ、とを含み、第１貼り付け具は、様々な形状及び、サイズのデカールを保持するようプログラムされるように構成され、第２貼り付け具は、皺がないように気泡をなくするため、当該デカールの各領域内のスクイージングパッド移動の三次元方向を特定するようプログラムされるように構成される。

別の実施形態では、ロボット支援オートメーション化された、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカールを貼り付ける方法が開示される。方法は、手動で操作者がベルトコンベヤから、順次三次元表面を有する物体を、自動的に前記物体をロックするように構成された物体保持具に取り付けるステップと、前記操作者が、手動でデカール束を束プラットフォームに配置するステップと、メカトロニクスピッキング及び設置機構が、束プラットフォームに配置されたデカール束から順次デカールを自動的にピッキングするステップと、前記メカトロニクスピッキング及び設置機構が、自動的に前記デカールを前記物体の第１三次元表面に配置するステップと、前記物体保持具が、自動的に前記物体の所定の回転を行うステップと、裏地を剥がしたときに前記デカールをスクイージングパッドで加圧することで、スクイージー式貼り付けを完了するように、スクイージング式貼り付け具を働かせるステップと、物体保持具が自動的に物体を１８０°回転させて、物体の第２三次元表面にステップ３〜ステップ６を繰り返すステップと、操作者による手動の品質検査の際に、物体保持具から物体を取り外すステップ、とを含み、メカトロニクスピッキング及び設置機構及び、物体保持具は、様々なサイズと形状の前記デカールを前記三次元表面に精確に貼り付けるようにプログラムされるように構成され、スクイージング式貼り付け具は、皺がないように気泡をなくするため、当該デカールの各領域内のスクイージングパッド移動の三次元方向を特定するようプログラムされるように構成される。

本発明についての、上記一般的記載と、下記実施形態の詳細な記載は、特許請求された本発明の性質、特徴を理解するための概要又は枠組みを示すものであることが理解されよう。添付の図面は、本発明の更なる理解をもたらすために含まれており、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本発明の様々な実施形態を図示し、説明と共に、本発明の原理及び作用を説明するために用いられる。

本発明の上述された、そしてその他の特徴及び利点は、以下の添付図面に図示される本発明の例示的実施形態を参照にすることで、より深く理解され、より明確になるであろう。
本発明の第１実施形態に係る、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカール又はグラフィックフィルムを貼り付けるためのオートメーション化されたシステムを示す。 本発明の第１実施形態に係る、皺の生成又は泡の混入なくデカール又はグラフィックフィルムを複雑な三次元表面に貼り付けるためのプロセスオートメーションの様々なステップを示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る、第１貼り付け具に設置されたフィルムを保持する吸着力用の、法平面の穴を持つクッション付き「凹」表面を示す。 本発明の一実施形態に係る、スタンドに設置された、組立済みの第１貼り付け具を示す。 本発明の一実施形態に係る、吸着を生じさせる空気圧回路を示す。 本発明の一実施形態に係る、所望の三次元形状でフィルムを保持する第１貼り付け具の「凹」表面の機構を示す。 本発明の一実施形態に係る、所望の三次元形状でフィルムを保持する第１貼り付け具の「凹」表面の機構を示す。 本発明の一実施形態に係る、所望の三次元形状でフィルムを保持する第１貼り付け具の「凹」表面の機構を示す。 本発明の一実施形態に係る、所望の三次元形状でフィルムを保持する第１貼り付け具の「凹」表面の機構を示す。 本発明の一実施形態に係る、急峻な湾曲による、一般的なバイク燃料タンクの高応力領域を示す。 例示的な三次元表面の所要の歪み値で「学習」される、フィルムを保持するために断面で必要な応力プロファイルを示す。 例示的三次元表面に、より高い歪みを発生させる連続した後退可能な分割プロファイルを示す。 本発明の第２実施形態に係る、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカール又はグラフィックフィルムを貼り付けるためのオートメーション化されたシステムを示す。 本発明の第２実施形態に係る、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカール又はグラフィックフィルムを貼り付けるためのプロセスオートメーションの様々なステップを示すフロー図である。 一般的なデカール構造の構成を示す。 デカール束の例示的実施形態を示す。 本発明の一実施形態に係る、物体保持具機構の例示的実施形態を示す。 本発明の一実施形態に係る、ピッキング及び設置機構の運動図を概略的に示す。 本発明の一実施形態に係る、ピッキング及び設置機構の構成を概略的に示す。 本発明の一実施形態に係る、ピッキング及び設置機構が実行するステップのシーケンスを示す。 本発明の一実施形態に係る物体保持具を示す。 本発明の一実施形態に係る、束プラットフォームに積み重ねられたデカールを適切な方向にすることによる、ＸＹ平面における柔軟性を示す。 本発明の一実施形態に係る、三次元表面に対するピッキング及び設置機構の相対的位置を変化させることによる、ＸＺ平面における柔軟性を示す。 本発明の一実施形態に係る、４棒ピッキング及び設置機構のリンク長さを可変とすることによる、ＹＺ平面における柔軟性を示す。 ０〜４５°の範囲のθのためのＬ１及びＬ２の範囲を決定するための計算に関する、ピッキング及び設置機構の運動図を示す。 本発明の一実施形態に係る、ピッキング及び設置機構のリンクを示す。 本発明の一実施形態に係る、デカールを保持するためのピン機構を示す。 本発明の一実施形態に係る、巻き線付き直流モーターを使用する、オートメーション化された裏地剥がし機構を示す。 本発明の改良版としての、真空吸着カップを使用する、自動裏地剥がし機構を示す。 本発明の一実施形態に係る、スクイージー式貼り付け具を示す。 本発明の一実施形態に係る、スクイージー式貼り付け具の手の動きの再現による、ロボットのデカール貼り付けを示す。 本発明の一実施形態に係る、例示的デカールのための、貼り付けステップとスクイージー行程方向を示す。

添付の図面に図示された本発明の例示的実施形態について説明する。同一又は同様の部分については、可能な限り同一の参照番号を付すものとする。

本明細書では、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元的表面に対してデカール又はラフィックフィルムを貼り付けるための産業用ロボット支援処理が開示される。ここでは本発明のオートメーション処理の２つの異なる実施形態が開示される。

図１は本発明の第１実施形態に係る、オートメーション化されたシステムを示し、図２は本発明の第１実施形態に係る、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカール又はグラフィックフィルムを貼り付けるためのプロセスオートメーションの様々なステップを示すフロー図である。なお、処理サイクル時間短縮のため、可能であれば２つ以上の連続したステップを同時に実行してもよい。

最初に、ステップ２０２において、操作者は手動で物体（即ち、ここでは二輪車の燃料タンク）をベルトコンベヤから物体保持具に載せる。ステップ２０４で、ロボットは自動的に第１貼り付け具をピッキングし、操作者に向けて設置する。ステップ２０６で、操作者が手動で裏地を剥がすことで、第１貼り付け具に、貼り付け具による吸着により保持された状態でデカールが設置される。次にステップ２０８で、ロボットが、露出した接着剤によりデカールを精確に配置し、吸着を解除することで、タンク表面にデカールが配置されたままにする。ステップ２１０で、ロボットは第１貼り付け具を戻し、スクイージー式貼り付け用の第２貼り付け具をピッキングする。ステップ２１２でスクイージーを当てて、デカールに圧力をかけることで貼り付けを完了する。その後、ステップ２１４でタンクを１８０度回転させて、その反対側にもデカールを貼るため、同じ処理を繰り返す。最後に、ステップ２１６で、手動の品質検査の後、タンクは取り出される。以下に、デカール又はグラフィックフィルムを自動的に複雑な三次元表面に貼り付けるためのシステム要素の構成を説明する。

第１用具（「凹」用具と称する）の構成及び機構
第１用具は、フィルムを保持し、ロボットによりタンクに当接させられた際にタンク表面に接合される「凹」表面（３０２）を備える（図３参照）。凹表面上の吸引孔からフィルムにかかる垂直応力により、複雑な曲面状の三次元表面にフィルムを伸ばす／一致させるために必要な面積歪みが保証される。吸引力は、サクションパイプや図４に示すベンチュリ（４０２）により発生する。図５は、本発明の一実施形態に係る、吸着を生じさせる空気圧回路を示す。第１貼り付け具の雌工具交換装置（５０４）がロボットの雄工具交換装置（５０２）に係合することで、確実な係合がなされる。ベンチュリ（５０６）による空気吸入機構は、凹表面（５０８）に必要な吸引力を発生させる。第１貼り付け具の機構及び空気圧回路を、さらに図６〜図９で説明する。

気泡、皺がないよう、精確に接着フィルムをタンク表面に対して位置決めするためには、設置する前のフィルムを完全に精確な凹形状に形成する必要がある。タンクはそれぞれ複雑な三次元形状を有し、その三次元形状は、フィルム設置の前に学習される、フィルムを保持するために必要な三次元応力プロファイルに対応するようマッピングされる。フィルムの既知の応力定数を利用したシミュレーションにより、フィルムのマッピング用に個別の座標（ｘ、ｙ、ｚ）のそれぞれについて、対応する応力テンソル値が計算できる。

要素σ_ｘ，σ_ｙ，σ_ｚは、（選択された座標系に対する）直交法線応力と称し、Ｔ_ｘｙ，Ｔ_ｘｚ，Ｔ_ｙｚを直交剪断応力と称する。応力テンソル値を各個別座標について計算することで、三次元応力プロファイルマップが得られる（図３２に示す）。

図１０は、一般的なバイクの燃料タンクの、大きな湾曲による高応力領域を示す。図１１は、例示的な三次元表面の所要の歪み値で「学習」される、フィルムを保持するために断面で必要な応力プロファイルを示す。

この応力プロファイルは、用具による通常の吸引力から推定可能である。孔は、所要の応力に最も近くなるような角度で設けられる。設計された応力値の生成に吸引力を使用不能な場合、図１２に示すように、「分割凹プロファイル」を使用してフィルムに差分歪みを発生させてもよい。吸引力は、所要の三次元応力プロファイルを適宜実現させるよう、プログラム可能で、制御可能であってよい。したがって、タンク要素が変わると、吸引力発生の三次元プロファイルを変える必要がある。それに伴い、用具のプロファイル面も変更する必要がある。

第２貼り付け具と、スクイージー式貼り付けの詳細については後述する。

図１３は、本発明の第２実施形態に係る、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカール又はグラフィックフィルムを貼り付けるためのオートメーション化されたシステムを示す。システムは主に、貼り付け前及び貼り付け中にタンク及びデカールを保持する物体保持具１３０２と、デカール束からデカールをピッキングし、タンクの表面に順次配置するピッキング及び設置機構１３０４と、スクイーズ貼り付け用のスクイーズパッド（１３０６）を保持するエンドエフェクタを持つロボットアームとを備える。物体保持具は、デカールが設置された後、タンクをロボットに向くように回転させるサーボモーター（１３０８）を備える。

図１４は、本発明の第２実施形態に係る、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカール又はグラフィックフィルムを貼り付けるためのプロセスオートメーションの様々なステップを示すフロー図である。なお、可能であれば処理サイクル時間短縮のため、２つ以上の連続したステップを同時に実行してもよい。最初に、ステップ１４０２で、操作者はベルトコンベヤから手動で燃料タンクを取り外し、燃料タンクは物体保持具で自動的にロックされる。次に、ステップ１４０４で、操作者は手動で、束プラットフォームにデカール束を配置する。１４０６で、デカールは、メカトロニクスピッキング及び設置機構により順次自動的にピッキングされる。１４０８で、ピッキング後のデカールは、貼り付け準備のため、ピッキング及び設置機構によりタンクの前に配置される。ステップ１４１０で、ロボットによるデカール貼り付けのため、物体保持具を所定の角度だけ回転させる。ステップ１４１２で、裏地を剥がして、スクイージングパッドによりデカールに圧力をかけるようスクイーズ貼り付け具が作動され、スクイージー式貼り付けが完了する。次に、ステップ１４１４で、タンクを１８０°回転させて、タンクの逆側に同じ処理を繰り返す。最後に、１４１６で、操作者は手動による品質検査時に物体保持具からタンクを取り外す。

図１５は、一般的なデカール構造の構成を示す。通常、デカールは、グラフィックを保護する透明フィルムであるプリマスク（１５０２）と、色付きのデザインが印刷されたフィルムであるグラフィックフィルム（１５０４）と、接着性裏面（１５０６）と、貼り付け前に接着剤を保護するための裏地（１５０８）とを含む。

デカール束の束プラットフォームへの手動配置
デカールは、束状で二輪車ＯＥＭ企業に供給される。「束」とは、特定のデザインの同一のデカールが所定数束ねられたものを指す。したがって、特定のデカール束に対応するタンクデザインは１つのみである場合がある。但し、１つの燃料タンクが、同じデカールでも異なる配色のデザインに対応可能である場合もある。現行のオートメーションシステムでは、所定の数の、同一の色デザインのデカールを必要とする同一の燃料タンクが、ベルトコンベヤから連続的に供給することが求められる。操作者は、システムで正しいタンクとそれに対応するデカール束が使用されていることを確認する必要がある。貼り付けサイクル開始前に、操作者は図１６に示すようにデカール束をプラットフォームに配置する。ガイド（１６０２）により、束内の各デカールが精確に位置決めされることが保証される。図１６に示すように、ガイドの高さは、デカール束の高さよりも高く保たれる。

燃料タンクのベルトコンベヤからタンク用具への手動設置
燃料タンクは、ベルトコンベヤにより製造ライン上を移動させられる。操作者は、コンベヤから１つずつタンクを取り出し、図１７に示すように物体保持具（タンク用具とも称する）に設置する。タンクを図のように適切な位置で用具に設置すると、操作者はロボットから離れて特定の安全地帯へと移動し、ロボットと通信するリモートコントローラによりオートメーションプログラムを開始する。処理中にタンクが貼り付け面に対して無作為に摂動、振動しないように、空気圧シリンダーにより駆動される機構によってタンクがロックされる（図１９参照）。これは、サイクルが繰り返された後、さらには貼り付けサイクル中に、タンクの空間座標がロボットに対して一定となることを保証するために必要である。シリンダーピストンのＯＮ、ＯＦＦ（前進、後進行程に対応する）を切り替えるソレノイドの切り替えは、ロボットのプログラムで制御される。操作者の完全な安全性を保証するように、オートメーションプログラムタイミングが設定される。

ピッキング及び設置機構
デカール束からデカールをピッキングして精確に位置決めする処理を自動化するため、１つの直進ジョイントと、３つの回転ジョイントと、吸着カップを有するメカトロにクス４棒機構が使用される。図１８は、同機構の概略的運動図を示す。直進ジョイントは、図１９に示すように４棒機構を駆動する空気圧シリンダー（ロボットプログラムで制御されるソレノイド）で作動される。図２０に示すシーケンスのように、機構は自動ピッキング及び設置処理を行う。

ピッキング及び設置機構のモジュール型調整可能構造
様々なデカールや、様々なタンクデザインに対応するため、デカールは皺の生成気泡の混入が一切なく完璧に貼り付けられるよう、タンクの固定位置に対して様々な角度位置に設置される必要がある。ピッキング及び設置機構は、以下に説明するように、モジュール型で様々な角度に調整可能に設計される。貼り付け前に所要の調整を行うことで、１つのピッキング及び設置機構を様々なデカール及びタンクに使用可能となる。

３軸（図２１に示す）それぞれを中心とした回転を小さくするため、異なるデカールは、異なるタンクに対して異なる向きに設置される必要があり、これは機構内の設置柔軟度に直結する。

ＸＹ平面内の回転（ｚ軸周りの回転）は、「ピッキング」処理前にプラットフォーム上のデカール束を好適な向きとすることにより実現される（図２２に示す）。このように、束プラットフォーム上のガイドの位置を変更することで、ＸＹ柔軟性が実現される。

ピッキング及び設置機構の軸の、固定されたタンク位置に対する相対位置を変更することで、デカールのＸＺ平面内のデカール配置の柔軟性（即ちＹ軸周りの回転）が実現される（図２３）。完成したピッキング及び設置用具を物理的にずらすことで、ピッキング及び設置の軸をずらすことができる。

ＹＺ平面内の柔軟性（図２４に示す）、即ちＸ軸周りの回転は、４棒機構のリンク長さを可変とすることで実現される。以下に詳細を説明する。

リンク長さＬ１、Ｌ２を可変とすることで、設置位置における角度θは必要に応じて変更可能となる。リンク長さのほうがシリンダー行程よりはるかに容易に変更可能であることから、シリンダーの行程「ｓ」と偏心「ｅ」は一定に保たれる。θは、「設置」動作が実行される最終位置を示す（即ち、初期位置では、θ＝９０°となる）。このθは、デカール毎、タンク毎に異なる。但し、いかなるタンクでも、４５°を超える貼り付け角度θが必要となる可能性は低い。４５°を超えるような角度は、デカール貼り付けに対して急峻すぎるのである。

０〜４５°の範囲のθのためのＬ１及びＬ２の範囲を決定するための計算
図２５は、０〜４５°の範囲のθのためのＬ１及びＬ２の範囲を決定するための計算に関する、ピッキング及び設置機構の運動図を示す。

分析式
Ｌ１ ｃｏｓ α＋Ｌ２ ｃｏｓ θ＝ｓ＋√［（Ｌ１^２−（Ｌ２＋ｅ）^２］
かつ
Ｌ１ ｓｉｎ α＝Ｌ２ ｓｉｎ θ＋ｅ

上記式は、α、ｓ、ｅの値の有効な範囲内で、Ｌ１及びＬ２に対して解くものである。ｅ＝４０ｍｍ、ｓ＝２５０ｍｍの場合、以下の行列により、「設置」動作のための様々な角度が検証される。

図２６に示すように、リンクに伸縮可能軸を使用することで実際にリンク長さが可変となる。

タンク用具のロボットへの回転：デカールのロボットによる貼り付け前の中間的処理
ピッキング及び設置動作の最後に、デカールはタンク用具に設けられた２つの突出ピン（２７０４）間に設置される。この設置動作のため、デカールには２つの穴が空けられる。これらのピンは、図２７に示すように、空気圧シリンダー（２７０２）に駆動される調整可能用具に設けられる。これらピンの位置は、システムにおいてデカールの精確な設置と、ピッキング及び設置動作を保証するため、非常に重要な要素である。デカールにあらかじめ空けられた穴は、これらの精確に位置決めされたピンに、完全に一致する。デカールがこれらのピンに「支持される」と、サーボモーターが中央用具を１８０°回転させてロボットに向けることで、ロボットが裏地剥がしとデカール貼り付けを完了可能となる。

同一の用具を様々なデカールとタンクに使用可能とするため、ガイド及びカラー（行程を調整可能とするため）付きの空気圧シリンダーが設けられる。これらのシリンダーの作動は、「設置」動作が起こる直前にピストンが延長されるようにプログラムされる。これらのピンを移動可能に保つのは、必要でないときには、妨害を避けるように貼り付け領域から上方に退避させるためである。

スクイージングパッドを使用したロボットによるデカール貼り付け及び裏地剥がし
裏地剥がし
裏地剥がしは、デカールの感圧接着剤を露出することであり、動作において非常に重要な要素である。接着剤が完全に露出したフィルムは、表面に少しでも誤って接触すると貼り付けミスとなり、グラフィックが無駄になってしまうことから、非常に取り扱いが困難で、手動動作で完全に裏地を剥がすことはほぼない。本発明は、裏地を完全に、且つ部分的に徐々に剥がすことを開示する。

中央用具が１８０°回転してロボットに面した後、第１貼り付け領域の裏地の小さな初期部分が手動で剥がされ、直流モーター（２８０２）に巻き付けられた線に掛けられる（２８０４）。モーターは、ロボットによる貼り付け処理の進行に伴って、徐々に接着剤が露出するように、断続的なシーケンスで回転するようプログラムされる（図２８）。

本発明の別の実施形態では、完全に裏地剥がし動作を自動化するため、図２９に示すように、裏地を剥がすために差分真空吸着カップを含む吸着カップを使用してもよい。吸着カップ（２９０２）は、真空カップ（２９０４）がフィルムのグラフィックを保持している間に、機械的動作で裏地を引っ張るために使用される。

スクイージングパッド（「スクイージー」）を使用したロボットによる貼り付け
デカール貼り付けの際の手の動きを再現するように、ＯＥＭ製造ラインに使用される標準的産業用ロボットが利用される（図３０）。ロボットのエンドエフェクタ（３００２）は、スクイージングパッド（３００４）に取り付けられる。これは、オートメーションにおける最重要段階であり、デザイン、貼り付け、デカールフィルムに関する最上の手法、貼り付け中のデカールフィルムの挙動についての知識をスクイージングパッドのロボットによるオートメーション化された動きに組み込む必要があり、これなしでは貼り付け自動化は実現不可能であろうロボットのプログラムは、手動の貼り付け中に観察、経験したフィルムの挙動を念頭に、完璧な貼り付けのための手の動きを再現するように記述される。通常、スクイージングパッドを有するロボットによる貼り付け行程は、裏地を部分的に剥がして接着剤を部分的に露出することと交互して、断続的に実行され、デカールがタンクに貼り付けられる（図３１）。

２つの異なるデカールの例（２つの異なるタンク用）について、三次元空間にプログラミングされるようなデカール貼り付けの複雑さを図３２に示す。

図３２から明らかなように、段階的な貼り付けとそれに続くロボットが実行する加圧貼り付けにおけるスクイージングパッドの正しい方向が特定された領域と、その方向に沿った段階的な裏地剥がしが特定された領域は、重要な三次元形状的パラメータであり、デカール毎に異なる。デカールフィルムは垂れ下がった状態であり、オートメーションでは、グラフィックは誤って貼り付けられると、（手動貼り付けで行われるように）何度も剥がして貼り直すことはできないため、これは非常に重要である。

一般的なＯＥＭ企業の１日３シフト制作業では、３から４以上のモデルのバイクタンクが、グラフィック貼り付けのため塗装部門に送られる。操作者は、該当するモデルに合わせてロボットのグラフィック貼り付けプログラムを変更するだけでよい。このようなプログラムは、検索用にロボットメモリに記憶可能である。

グラフィック貼り付けが完了すると、タンクはロックが解除され、操作者による取り外し及び検査から解放され、プログラムは１ループの実行を終了する。操作者は貼り付け領域に入り、タンクを検査のため取り外し、次の燃料タンクを貼り付け用に取り付けてもよい。

当業者であれば、本発明の範囲及び要旨を逸脱することなく、様々な変形や変更が可能であることが理解されよう。したがって、本発明は、添付の請求項とその同等物の範囲内である限り、これら変形や変更を含むことを意図する。

Claims (9)

1. ロボット支援オートメーション化された、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカールを貼り付ける方法であって、
   １）手動で操作者がベルトコンベヤから、順次三次元表面を有する物体を物体保持具に取り付けるステップと、
   ２）第１貼り付け具をロボットが自動的にピッキングし、当該１貼り付け具を前記操作者に向けるステップと
   ３）前記操作者が、前記デカールに設けられた裏地を剥がし、前記貼り付け具による吸着により前記デカールを保持する前記第１貼り付け具に前記デカールを配置するステップと、
   ４）接着剤が露出した前記デカールを、精確に前記物体の第１三次元表面に位置決めし、前記デカールが前記物体の前記三次元表面に配置されたままにするように自動的に吸着をオフにするステップと、
   ５）前記ロボットが、スクイージー式貼り付けのために、自動的に前記第１貼り付け具を戻し、第２貼り付け具をピッキングするステップと、
   ６）前記デカールを加圧することで、前記スクイージー式貼り付けを完了するように、前記第２貼り付け具を働かせるステップと、
   ７）前記物体保持具が自動的に前記物体を１８０°回転させて、前記物体の第２三次元表面にステップ３〜ステップ６を繰り返すステップと、
   ８）前記操作者による手動の品質検査の際に、前記物体保持具から前記物体を取り外すステップ、とを含み、
   前記第１貼り付け具は、様々な形状及びサイズのデカールを保持するようプログラムされ、前記第２貼り付け具は、皺がないように気泡をなくするため、当該デカールの各領域内のスクイージングパッド移動の三次元方向を特定するようプログラムされるロボット支援オートメーション化されたデカールを貼り付ける方法。
2. 前記第１貼り付け具は、前記フィルムを保持する凹表面であって、前記ロボットによりタンクに当接させられた際にタンク表面に一致する凹表面を有し、前記凹表面に設置された吸着孔により前記デカールに付与された垂直応力により、前記フィルムが複雑に湾曲した三次元表面に合うために必要な面積歪みを保証する、請求項１に記載のロボット支援オートメーション化された複雑な三次元表面に対してデカールを貼り付ける方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法ステップを実行可能な、ロボット支援オートメーション化された、複雑な三次元表面に対してデカールを貼り付けるシステム。
4. ロボット支援オートメーション化された、皺の生成及び気泡の混入なく複雑な三次元表面に対してデカールを貼り付ける方法であって、
   １）手動で操作者がベルトコンベヤから、順次三次元表面を有する物体を、自動的に前記物体をロックするように構成された物体保持具に取り付けるステップと、
   ２）前記操作者が、手動でデカール束を束プラットフォームに設置するステップと、
   ３）メカトロニクスピッキング及び設置機構が、前記束プラットフォームに設置された前記デカール束から順次デカールを自動的にピッキングするステップと、
   ４）前記メカトロニクスピッキング及び設置機構が、自動的に前記デカールを前記物体の第１三次元表面に設置するステップと、
   ５）前記物体保持具が、自動的に前記物体の所定の回転を行うステップと、
   ６）裏地を取り除いたときに前記デカールをスクイージングパッドで加圧することで、スクイージー式貼り付けを完了するように、スクイージング式貼り付け具を働かせるステップと、
   ７）前記物体保持具が自動的に前記物体を１８０°回転させて、前記物体の第２三次元表面にステップ３〜ステップ６を繰り返すステップと、
   ８）前記操作者による手動の品質検査の際に、前記物体保持具から前記物体を取り外すステップ、とを含み、
   前記メカトロニクスピッキング及び設置機構及び、前記物体保持具は、様々なサイズと形状の前記デカールを精確に貼り付けるようにプログラムされるように構成され、スクイージング式貼り付け具は、皺がないように気泡をなくするため、当該デカールの各領域内のスクイージングパッド移動の三次元方向を特定するようプログラムされるように構成される、ロボット支援オートメーション化されたデカールを貼り付ける方法。
5. 前記デカール束からピッキングされた後のデカールの精確な位置決めを自動化するため、前記ピッキング及び設置機構は、直進ジョイントと、３つの回転ジョイントと、複数の吸着カップとを備えるメカトロニクス４棒機構を備える、請求項４に記載の、ロボット支援オートメーション化された、複雑な三次元表面に対してデカールを貼り付ける方法。
6. 前記ピッキング及び設置機構は、モジュール型で、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸中心の回転による様々な角度に調整可能である、請求項４に記載の、ロボット支援オートメーション化された、複雑な三次元表面に対してデカールを貼り付ける方法。
7. 前記物体保持具は、
   前記三次元表面に前記デカールを正確に設置するために、２つのパンチ穴で前記デカールを保持するために設けられた２つの突出ピンと、
   様々なデカールやタンクに使用されるようプログラム可能な、ガイド及びカラーを有する複数の空気圧シリンダと、を備える、請求項４に記載のロボット支援オートメーション化された、複雑な三次元表面に対してデカールを貼り付ける方法。
8. 前記スクイージング式貼り付け具は、前記デカールの気泡及び皺のない貼り付けを保証するため、事前にプログラムされた手の動きを再現するため、前記ロボットのエンドエフェクタに取り付けられたスクイージングパッドを備える、請求項４に記載の、ロボット支援オートメーション化された、複雑な三次元表面に対してデカールを貼り付ける方法。
9. 請求項４〜８に記載の方法ステップを実行可能な、ロボット支援オートメーション化された、複雑な三次元表面に対してデカールを貼り付けるシステム。