JP2020147035A - テープ貼付装置、及びテープ貼付方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ATL装置101は、多関節ロボット102、多関節ロボット102のアーム先端に取り付けられたATLヘッド103、ATLヘッド103に予め切断されたテープ1を供給するテープ供給手段104、被貼付面2aを有するワーク2が載置されるワーク台105を含んで構成されている。
テープ1が貼り付けられるワーク2は、様々な形状(3次元形状)を有している。そのため、ATL装置101では、テープ1に対する押圧ローラ108の押圧状態を一定に保つため、押圧ローラ108がワーク2の被貼付面2aに対して直交する方向(法線方向)からテープ1を介して被貼付面2aを押圧するように、ATLヘッド103の姿勢(傾き)を制御することが望まれる。
テープを押圧しながら被貼付面に貼り付ける貼付ヘッドを備えたテープ貼付装置であって、
前記貼付ヘッドが、
前記被貼付面に前記テープを押し付ける押圧部と、
該押圧部の押圧位置及び/又は押圧姿勢を前記被貼付面の形状に倣うように動作するパラレルリンク機構とを備えていることを特徴としている。
前記パラレルリンク機構が、
ベース部と、
前記押圧部が取り付けられるエンド部と、
前記ベース部と前記エンド部との間に並列に設けられる複数のリンク部とを備え、
これら各リンク部が、
両端に自在継手と、
これら自在継手の間に設けられるアクチュエータとを備え、
前記複数のリンク部の各々の長さを前記アクチュエータでそれぞれ制御することにより、前記押圧部の押圧位置及び/又は押圧姿勢を前記被貼付面の形状に倣うように動作するものであることを特徴としている。
前記押圧部が、
前記テープを押圧する押圧ローラと、
該押圧ローラを支持した状態で前記エンド部に取り付けられるローラ支持部とを備え、
前記貼付ヘッドが、
前記テープを搬送する搬送手段と、前記テープ及び/又は前記被貼付面を加熱する加熱手段とのうちの少なくともいずれかをさらに備え、
前記ローラ支持部に、
前記搬送手段と前記加熱手段とのうちの少なくともいずれかが、一体的に取り付けられていることを特徴としている。
前記貼付ヘッドが、
前記押圧部に回動可能に取り付けられて、前記被貼付面に対する前記テープの送り込み角度を調整可能にする回動部材と、
前記パラレルリンク機構に取り付けられて、前記回動部材を回動動作可能に吊持する回動動作手段とをさらに備えていることを特徴としている。
前記パラレルリンク機構が、
ベース部と、
前記押圧部が取り付けられるエンド部と、
前記ベース部と前記エンド部との間に並列に設けられる複数のリンク部とを備え、
これら各リンク部が、
両端に自在継手と、
これら自在継手の間に設けられるアクチュエータとを備え、
前記エンド部上に前記回動動作手段が配設され、
前記複数のリンク部の各々の長さを前記アクチュエータでそれぞれ制御することにより、前記押圧部の押圧位置及び/又は押圧姿勢を前記被貼付面の形状に倣うように動作するものであることを特徴としている。
前記回動動作手段が、
前記エンド部上に前記ベース部に向けて設けられる直動手段と、
該直動手段により直動される直動部材と前記回動部材との間に、両端が回動可能に取り付けられるリンクアームとを備え、
前記直動手段による前記直動部材の直線動作が前記リンクアームを介して前記回動部材の回動動作に変換されるように構成されていることを特徴としている。
前記押圧部が、
前記テープを押圧する押圧ローラと、
該押圧ローラを支持した状態で前記エンド部に取り付けられるローラ支持部とを備え、
前記貼付ヘッドが、
前記テープを搬送する搬送手段と、前記テープ及び/又は前記被貼付面を加熱する加熱手段とのうちの少なくともいずれかをさらに備え、
前記回動部材に、前記搬送手段及び前記加熱手段のうちの少なくともいずれかが取り付けられ、
前記押圧ローラ及び前記回動部材が、前記押圧ローラの回転中心と前記回動部材の回動中心とが一致するように配設されていることを特徴としている。
また、前記押圧ローラ及び前記回動部材が、前記押圧ローラの回転中心と前記回動部材の回動中心とが一致するように配設されているので、前記被貼付面の形状に追従させて前記テープの送り込み角度を所定の角度に調整する動作精度を高めることができる。
前記エアシリンダが、
空気が供給されるシリンダ部と、
該シリンダ部内の圧力に応じて進退するロッド部と、
前記シリンダ部内の圧力を検出する圧力検出部と、
前記ロッド部の変位を検出する変位検出部とを備え、
前記押圧部の押圧位置及び/又は押圧姿勢が前記被貼付面の形状に倣うように、前記圧力検出部により検出される前記シリンダ部内の圧力、及び/又は前記変位検出部により検出される前記ロッド部の変位が制御されるものであることを特徴としている。
前記ガントリ構造体が、
前記被貼付面を有するワークをX軸方向へ移動させるためのX軸直動機構と、
該X軸直動機構の上方にY軸方向に架け渡されたY軸直動機構と、
該Y軸直動機構に支持され、Z軸方向に移動可能な貼付ヘッド取付部を備えたZ軸直動機構とを備え、
前記X軸直動機構に、前記ワークをヨー(θz)方向に回動可能に支持するXθz軸ステージが搭載され、
前記貼付ヘッド取付部に前記貼付ヘッドが取り付けられ、
前記パラレルリンク機構が、
前記押圧部を少なくともロール(θy)方向、及びピッチ(θx)方向に回動可能に構成されたものであることを特徴としている。
前記押圧部の押圧位置及び/又は押圧姿勢が前記被貼付面の形状に倣うように前記パラレルリンク機構を制御しながら前記テープを前記被貼付面に貼り付けることを特徴としている。
前記被貼付面に対する前記テープの送り込み角度が所定の角度になるように前記回動動作手段により前記回動部材を回動させつつ、
前記押圧部の押圧位置及び/又は押圧姿勢が前記被貼付面の形状に倣うように前記パラレルリンク機構を制御しながら前記テープを前記被貼付面に貼り付けることを特徴としている。
図1は、実施の形態(1)に係るATL装置におけるATLヘッドの構成例を示す模式図である。ATL装置は、本発明に係るテープ貼付装置の一例であり、ATLヘッドは、貼付ヘッドの一例である。
図2、3に示すATLヘッド20の基本的構成は、図1に示したATLヘッド20と略同様であるが、図2、3に示すATLヘッド20では、パラレルリンク機構40が4本のリンク部43で構成されている。なお、以下の説明では、ワーク2を移動させる方向をX軸方向、これと水平面で直交する方向をY軸方向、X軸及びY軸方向の双方に直交する方向をZ軸方向として説明する。
Z軸直動機構75は、Y軸スライダ74bに取り付けられたZ軸ガイド部75aと、Z軸ガイド部75aに摺動可能に取り付けられたZ軸スライダ75bと、Z軸スライダ75bに取り付けられたZ軸ブラケット75cとを含んで構成されている。Z軸ブラケット75cの下端部にATLヘッド取付部76が取り付けられ、ATLヘッド取付部76にATLヘッド20が取り付けられている。
ATL装置10を用いたテープ1の貼付動作に関し、X軸直動機構72により、ワーク2のX軸方向並進運動が実現され、Xθz軸ステージ73によりワーク2のZ軸(ヨー(θz)方向)回転運動が実現される。また、Y軸直動機構74により、ATLヘッド20のY軸方向並進運動が実現され、Z軸直動機構75により、ATLヘッド20のZ軸方向並進運動が実現される。そして、ATLヘッド20のパラレルリンク機構40により、押圧ローラ31の少なくともY軸(ロール(θy)方向)回転運動、及びX軸(ピッチ(θx)方向)回転運動が実現される。
ATLヘッド20Aは、ワーク2の被貼付面2aにテープ1を押し付ける押圧部30と、押圧部30の押圧位置及び/又は押圧姿勢を被貼付面2aの形状に倣うように動作するパラレルリンク機構40Aとを備えている。
ATLヘッド20Aは、さらに、押圧部30に回動可能に取り付けられて、被貼付面2aに対するテープ1の送り込み角度を調整可能にする回動部材62と、パラレルリンク機構40Aに取り付けられて、回動部材62を回動動作可能に吊持する回動動作部80とを備えている。回動動作部80が回動動作手段の一例である。
パラレルリンク機構40Aは、複数のリンク部43の各々の長さをエアシリンダ46でそれぞれ制御することにより、エンド部42の位置(並進)や姿勢(回転)を変化させて、押圧ローラ31の押圧位置及び/又は押圧姿勢を被貼付面2aの形状に倣うように動作できるように構成されている。パラレルリンク機構40Aは、例えば、4本のリンク部43を含んで構成され得るが、リンク部43の本数はこれに限定されない。
また、回動部材62には、回動動作部80と連結するための回動継手63が設けられているとともに、フィーダー50と加熱手段60とが取り付けられている。なお、加熱手段60は必須要素ではなく、テープ1などへの加熱処理が不要である場合は、ATLヘッド20Aに加熱手段60を設けない構成としてもよい。フィーダー50及び加熱手段60の動作は、ATLヘッド制御部46hにより制御される。なお、他の構成例では、押圧ローラ31の回転中心と回動部材62の回動中心Cとが一致していなくてもよい。
ATLヘッド制御部46hには、ワーク2の被貼付面2aの3次元座標データの他、これら3次元座標データ、各エアシリンダ46の圧力信号と変位信号、エアシリンダ81の圧力信号と変位信号などに基づいて、ATLヘッド20Aの各部(パラレルリンク機構40A、回動動作部80、フィーダー50、加熱手段60など)の動作を制御するプログラムなどが記憶されている。
例えば、ATLヘッド制御部46hは、回動動作部80のエアシリンダ81の圧力センサ81cや変位センサ81dから取り込んだ検出信号を制御パラメータとして用いて、エアシリンダ81のサーボバルブ81eの動作を制御し、エアシリンダ81のシリンダ部81a内の圧力、及び/又はロッド部81bの変位を制御する処理を実行する。
ATL装置10Aを用いたテープ1の貼付動作に関し、X軸直動機構72により、ワーク2のX軸方向並進運動が実現され、Xθz軸ステージ73によりワーク2のZ軸(ヨー(θz)方向)回転運動が実現される。また、Y軸直動機構74により、ATLヘッド20AのY軸方向並進運動が実現され、Z軸直動機構75により、ATLヘッド20AのZ軸方向並進運動が実現される。
すなわち、ATLヘッド制御部46hは、フィーダー50を動作させて、テープ1を押圧ローラ31と被貼付面2aとの間に搬送するとともに、加熱手段60による加熱処理を開始し、テープ1及び/又は被貼付面2aの加熱を開始する。
2 ワーク
2a 被貼付面
10、10A ATL装置(テープ貼付装置)
20、20A ATLヘッド(貼付ヘッド)
30 押圧部
31 押圧ローラ
31a 回転軸部
32 ローラ支持部
40、40A パラレルリンク機構
41 ベース部
42 エンド部
43 リンク部
44、45 自在継手
46 エアシリンダ(アクチュエータ)
46a シリンダ部
46b ロッド部
46c 圧力センサ(圧力検出部)
46d 変位センサ(変位検出部)
46e サーボバルブ
46f 空気供給部
46g、46h ATLヘッド制御部
50 フィーダー(搬送手段)
60 加熱手段
61 取付ガイド
62 回動部材
63 回動継手
70 ハンドリングロボット
70a ロボット制御部
71 ガントリ構造体
72 X軸直動機構
72a X軸ガイド部
72b X軸スライドテーブル
73 Xθz軸ステージ
74 Y軸直動機構
74a Y軸ガイド部
74b Y軸スライダ
75 Z軸直動機構
75a Z軸ガイド部
75b Z軸スライダ
75c Z軸ブラケット
76 ATLヘッド取付部(貼付ヘッド取付部)
80 回動動作部(回動動作手段)
81 エアシリンダ(直動手段)
81a シリンダ部
81b ロッド部
81c 圧力センサ
81d 変位センサ
81e サーボバルブ
81f 空気供給部
82 直動部材
83 回転継手
84 リンクアーム
A 法線方向
B 貼付ポイント
C 回動中心
Claims (14)
- テープを押圧しながら被貼付面に貼り付ける貼付ヘッドを備えたテープ貼付装置であって、
前記貼付ヘッドが、
前記被貼付面に前記テープを押し付ける押圧部と、
該押圧部の押圧位置及び/又は押圧姿勢を前記被貼付面の形状に倣うように動作するパラレルリンク機構とを備えていることを特徴とするテープ貼付装置。 - 前記パラレルリンク機構が、
ベース部と、
前記押圧部が取り付けられるエンド部と、
前記ベース部と前記エンド部との間に並列に設けられる複数のリンク部とを備え、
これら各リンク部が、
両端に自在継手と、
これら自在継手の間に設けられるアクチュエータとを備え、
前記複数のリンク部の各々の長さを前記アクチュエータでそれぞれ制御することにより、前記押圧部の押圧位置及び/又は押圧姿勢を前記被貼付面の形状に倣うように動作するものであることを特徴とする請求項1記載のテープ貼付装置。 - 前記押圧部が、
前記テープを押圧する押圧ローラと、
該押圧ローラを支持した状態で前記エンド部に取り付けられるローラ支持部とを備え、
前記貼付ヘッドが、
前記テープを搬送する搬送手段と、前記テープ及び/又は前記被貼付面を加熱する加熱手段とのうちの少なくともいずれかをさらに備え、
前記ローラ支持部に、
前記搬送手段と前記加熱手段とのうちの少なくともいずれかが、一体的に取り付けられていることを特徴とする請求項2記載のテープ貼付装置。 - 前記貼付ヘッドが、
前記押圧部に回動可能に取り付けられて、前記被貼付面に対する前記テープの送り込み角度を調整可能にする回動部材と、
前記パラレルリンク機構に取り付けられて、前記回動部材を回動動作可能に吊持する回動動作手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項1記載のテープ貼付装置。 - 前記パラレルリンク機構が、
ベース部と、
前記押圧部が取り付けられるエンド部と、
前記ベース部と前記エンド部との間に並列に設けられる複数のリンク部とを備え、
これら各リンク部が、
両端に自在継手と、
これら自在継手の間に設けられるアクチュエータとを備え、
前記エンド部上に前記回動動作手段が配設され、
前記複数のリンク部の各々の長さを前記アクチュエータでそれぞれ制御することにより、前記押圧部の押圧位置及び/又は押圧姿勢を前記被貼付面の形状に倣うように動作するものであることを特徴とする請求項4記載のテープ貼付装置。 - 前記回動動作手段が、
前記エンド部上に前記ベース部に向けて設けられる直動手段と、
該直動手段により直動される直動部材と前記回動部材との間に、両端が回動可能に取り付けられるリンクアームとを備え、
前記直動手段による前記直動部材の直線動作が前記リンクアームを介して前記回動部材の回動動作に変換されるように構成されていることを特徴とする請求項5記載のテープ貼付装置。 - 前記押圧部が、
前記テープを押圧する押圧ローラと、
該押圧ローラを支持した状態で前記エンド部に取り付けられるローラ支持部とを備え、
前記貼付ヘッドが、
前記テープを搬送する搬送手段と、前記テープ及び/又は前記被貼付面を加熱する加熱手段とのうちの少なくともいずれかをさらに備え、
前記回動部材に、前記搬送手段及び前記加熱手段のうちの少なくともいずれかが取り付けられ、
前記押圧ローラ及び前記回動部材が、前記押圧ローラの回転中心と前記回動部材の回動中心とが一致するように配設されていることを特徴とする請求項5又は請求項6記載のテープ貼付装置。 - 前記アクチュエータが、空気圧で駆動されるエアシリンダであることを特徴とする請求項2、3、5〜7のいずれかの項に記載のテープ貼付装置。
- 前記エアシリンダが、
空気が供給されるシリンダ部と、
該シリンダ部内の圧力に応じて進退するロッド部と、
前記シリンダ部内の圧力を検出する圧力検出部と、
前記ロッド部の変位を検出する変位検出部とを備え、
前記押圧部の押圧位置及び/又は押圧姿勢が前記被貼付面の形状に倣うように、前記圧力検出部により検出される前記シリンダ部内の圧力、及び/又は前記変位検出部により検出される前記ロッド部の変位が制御されるものであることを特徴とする請求項8記載のテープ貼付装置。 - 前記パラレルリンク機構の前記ベース部が、ガントリ構造体に取り付けられていることを特徴とする請求項2、3、5〜9のいずれかの項に記載のテープ貼付装置。
- 前記ガントリ構造体が、
前記被貼付面を有するワークをX軸方向へ移動させるためのX軸直動機構と、
該X軸直動機構の上方にY軸方向に架け渡されたY軸直動機構と、
該Y軸直動機構に支持され、Z軸方向に移動可能な貼付ヘッド取付部を備えたZ軸直動機構とを備え、
前記X軸直動機構に、前記ワークをヨー(θz)方向に回動可能に支持するXθz軸ステージが搭載され、
前記貼付ヘッド取付部に前記貼付ヘッドが取り付けられ、
前記パラレルリンク機構が、
前記押圧部を少なくともロール(θy)方向、及びピッチ(θx)方向に回動可能に構成されたものであることを特徴とする請求項10記載のテープ貼付装置。 - 前記パラレルリンク機構の前記ベース部が、多関節ロボットに取り付けられていることを特徴とする請求項2、3、5〜9のいずれかの項に記載のテープ貼付装置。
- 請求項1〜12のいずれかの項に記載のテープ貼付装置を用いて、前記被貼付面に前記テープを貼り付けるテープ貼付方法であって、
前記押圧部の押圧位置及び/又は押圧姿勢が前記被貼付面の形状に倣うように前記パラレルリンク機構を制御しながら前記テープを前記被貼付面に貼り付けることを特徴とするテープ貼付方法。 - 請求項4〜7のいずれかの項に記載のテープ貼付装置を用いて、前記被貼付面に前記テープを貼り付けるテープ貼付方法であって、
前記被貼付面に対する前記テープの送り込み角度が所定の角度になるように前記回動動作手段により前記回動部材を回動させつつ、
前記押圧部の押圧位置及び/又は押圧姿勢が前記被貼付面の形状に倣うように前記パラレルリンク機構を制御しながら前記テープを前記被貼付面に貼り付けることを特徴とするテープ貼付方法。
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