JP2022014499A - 自動繊維束配置装置 - Google Patents

Abstract

【課題】押圧部が押接される配置型の幅寸法に応じた押力を押圧部に対し作用させるように駆動装置を駆動することにより、繊維束の配置型上への配置に問題が生じることを防ぐことができる自動繊維束配置装置を提供すること。【解決手段】各繊維束の配置型上への配置のための配置ヘッドであって繊維束を押圧する押圧装置を備える配置ヘッドと、配置ヘッド移動用の多関節ロボットとを備え、押圧装置が、配置型に押圧される押圧部と、押圧部に対し配置型へ向けた押力を作用させる駆動装置を含む押圧機構と、駆動装置の駆動制御装置とを含む自動繊維束配置装置において、駆動制御装置が、配置型での押圧部との接触幅であって押圧時に押圧部が接触する範囲と平行に対向する部分の幅方向における長さである接触幅に応じた駆動指令を出力する駆動指令部を備え、駆動指令に応じた押力を押圧部に作用させるように駆動装置の駆動を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、繊維束が巻き付けられた複数のボビンが仕掛けられて各前記ボビンから前記繊維束を送り出すように構成された供給装置と、該供給装置から供給された各前記繊維束を幅方向に整列させた状態で配置型上への配置を行うための配置ヘッドであって前記繊維束を前記配置型上に押圧する押圧装置を備える配置ヘッドと、該配置ヘッドが取り付けられて前記配置のために前記配置ヘッドを移動させる多関節ロボットとを備え、前記押圧装置が、前記配置型に対し押圧される押圧部と、該押圧部に対し前記配置型へ向けた押力を作用させる駆動装置を含む押圧機構と、前記駆動装置の駆動を制御する駆動制御装置とを含む自動繊維束配置装置に関する。

自動繊維束配置装置として、細幅の繊維束を配置型上に配置するＡＦＰ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）装置が知られている。なお、本出願において、「繊維束」とは、複数本の強化繊維（炭素繊維、ガラス繊維等）の束にマトリックス樹脂を含浸させてテープ状に形成された所謂トウプリプレグのような材料を指す。また、そのＡＦＰ装置としては、多関節ロボットを用いて繊維束の配置型上への配置を行うように構成された装置がある。

特許文献１には、そのようなＡＦＰ装置として、繊維束が巻き付けられたボビンから繊維束を巻き出す（送り出す）ように構成された巻出機構と、繊維束を幅方向に整列させた状態で前記配置を行うための配置ヘッドとしての貼付ヘッドであって、多関節ロボットに取り付けられる貼付ヘッドとを備える装置が開示されている。また、その特許文献１におけるＡＦＰ装置において、配置ヘッド（貼付ヘッド）は、繊維束を配置型上（被貼付面）に押圧する押圧装置としての押圧手段を備えており、その押圧手段が、押圧部としてのローラ、シュー等の押圧部材と、その押圧部材に対し被貼付面へ向けた押力を作用させる駆動装置としてのエアシリンダとを有している。

特開２０１９－１３０９１４号公報

ところで、前記のような従来のＡＦＰ装置において、押圧装置は、予め定められた所定の押力を押圧部に対し作用させるように前記駆動装置の駆動が制御される構成となっている。しかし、ＡＦＰ装置を用いて前記配置を行う配置型においては、その前記配置を行うべく押圧部が押圧される面（配置面）は、平面であっても、前記幅方向に関しその幅寸法が押圧部の幅寸法よりも大きいとは限らず、小さい場合もある。また、その配置型における前記配置面は、平面に限られず、押圧部による押圧方向において高さが変化するように形成された凸状の湾曲（屈曲）面である場合もある。

その場合、前記のように所定の押力を前記駆動装置から受けて配置型に押圧される押圧部は、前記幅方向に関し、全体では無く、中央を含む一部分においてのみ配置型に対し押接された状態となる。そのため、前記のように押圧されることに伴い、押圧部は、その配置型に押接される一部分のみが変形することとなる。また、その変形の度合いは、押圧部が全幅に亘って配置型（前記配置面）に押接される場合と比べ、より大きなものとなる。さらに、前記配置面が前記のような湾曲（屈曲）面である場合には、押圧部が配置型（前記配置面）から受ける力（反力）が前記幅方向において異なるものとなるため、その押圧部における前記配置面に押接される部分において、前記幅方向における最も大きく力を受ける部分がより大きく変形した状態となる。

そして、そのような押圧部の変形を伴う前記配置が繰り返し行われると、押圧部における押圧する面の形状が変形してしまう場合がある。その場合、それ以降の前記配置において繊維束を配置型（前記配置面）に対し適切に押圧することが出来なくなるため、配置型上に配置された繊維束に皺が発生する等、前記配置に問題が生じることがあった。

そこで、本発明は、押圧部が押接される配置型の前記幅寸法に応じた押力を押圧部に対し作用させるように前記駆動装置を駆動することによって、前記配置に問題が生じることを防ぐことができる自動繊維束配置装置を提供することを目的とする。

本発明は、繊維束が巻き付けられた複数のボビンが仕掛けられて各前記ボビンから前記繊維束を送り出すように構成された供給装置と、該供給装置から供給された各前記繊維束を幅方向に整列させた状態で配置型上への配置を行うための配置ヘッドであって前記繊維束を前記配置型上に押圧する押圧装置を備える配置ヘッドと、該配置ヘッドが取り付けられて前記配置のために前記配置ヘッドを移動させる多関節ロボットとを備え、前記押圧装置が、前記配置型に対し押圧される押圧部と、該押圧部に対し前記配置型へ向けた押力を作用させる駆動装置を含む押圧機構と、前記駆動装置の駆動を制御する駆動制御装置とを含む自動繊維束配置装置を前提とする。

その上で、前記の目的を達成すべく、本発明は、その前提とする自動繊維束配置装置において、前記駆動制御装置が、前記配置型における前記押圧部との接触幅であって前記配置型への押圧時に前記押圧部が接触する範囲と平行に対向する部分の前記幅方向における長さである接触幅に応じた駆動指令を出力する駆動指令部を備え、該駆動指令に応じた前記押力を前記押圧部に作用させるように前記駆動装置の駆動を制御することを特徴とする。

本発明の自動繊維束配置装置によれば、駆動制御装置は、その駆動指令部が、駆動指令に応じた押力を押圧部に作用させるように、押圧部に対し配置型へ向けた押力を作用させる押圧機構における駆動装置の駆動を制御するように構成されている。その上で、その駆動制御装置は、押圧部が押接される配置型の前記幅寸法である前記接触幅に応じたものを出力するように構成されている。

したがって、そのような駆動制御装置によれば、駆動装置が前記接触幅に関係なく所定の押力を押圧部に作用させる従来の装置とは異なり、前記接触幅が押圧部の前記幅寸法よりも小さい場合には、その小さい前記接触幅に応じて押圧部に作用させる押力が小さくなる。それにより、前記のように押圧部が前記幅方向に関しその一部分のみで配置型に対し押接される場合であっても、その一部分の変形の度合いは、前記のような従来の装置と比べて小さくなる。そして、その結果として、前記配置が繰り返し行われても、押圧部における押圧する面の形状が変形することが可及的に防止されるため、前記のような前記配置の問題の発生を防ぐことができる。

本発明が適用される自動繊維束配置装置を示す側面図である。 自動繊維束配置装置の配置ヘッドを示す説明図である。 本発明による駆動制御装置の説明図である。 駆動装置の他の例を示す説明図である。

以下に、図１～３に基づき、本発明による自動繊維束配置装置の一実施例を説明する。

図１に示すように、自動繊維束配置装置１は、繊維束２が巻き付けられたボビン３が仕掛けられた供給装置４と、その供給装置４から供給された繊維束２の配置型５上への配置を行うための配置ヘッド６と、前記配置のために配置ヘッド６を移動させる多関節ロボット７とを備えている。なお、本実施例においては、自動繊維束配置装置１は、１６本の繊維束２の前記配置が同時に行えるように構成されている。したがって、供給装置４には、図では手前側の４個のみが示されているが、１６個のボビン３が仕掛けられている。

また、供給装置４は、各ボビン３から引き出された繊維束２を多関節ロボット７側へ向けて案内するガイド部９を備えている。そのガイド部９は、各繊維束２を個別に案内するために繊維束２毎に設けられたガイド部材（図示略）を備え、そのガイド部材により各繊維束２を多関節ロボット７よりも高い位置で案内するように構成されている。なお、その供給装置４において、各ボビン３とガイド部９との間の繊維束２の経路中には、各繊維束２の張力を調整するための構成として、各繊維束２に共通のダンサロール８を備えている。その構成により、各繊維束２は、ボビン３とガイド部９との間で適当な張力に調整され、適当な張力状態で多関節ロボット７側へ引き出される。

また、多関節ロボット７には、前記のようにガイド部９で案内された各繊維束２を案内するためのガイド機構１０が取り付けられている。そのガイド機構１０は、多関節ロボット７における先端側のアーム７ａに取り付けられている。また、ガイド機構１０は、各繊維束２を個別に案内するために繊維束２毎に設けられたトウガイド（図示略）を備えており、各トウガイドが支持部材１０ａにより支持される構成となっている。そして、そのガイド機構１０は、支持部材１０ａがアーム７ａの上方において上方へ向けて延びると共に、支持部材１０ａの先端側で各繊維束２を案内するように設けられている。

したがって、その自動繊維束配置装置１において、各ボビン３から引き出された繊維束２は、上下方向に関し多関節ロボット７よりも高い位置で供給装置４（ガイド部９）から引き出された後、多関節ロボット７の上方を通過するかたちでガイド機構１０に至っている。そして、各繊維束２は、ガイド機構１０に案内されるかたちで転向され、多関節ロボット７におけるアーム７ａの先端に取り付けられた配置ヘッド６に導かれている。

その配置ヘッド６は、図２に示すように、繊維束２を配置型５上に押圧する押圧装置１３と、その押圧装置１３へ向けて繊維束２を送る送出機構１２と、押圧装置１３と送出機構１２との間で繊維束２を切断する切断装置１４とを備えている。また、配置ヘッド６は、それらの構成要素に加え、送出機構１２の上方に設けられて送出機構１２へ向けて繊維束２を案内するガイドローラ１１を備えている。

それらの各構成要素について、ガイドローラ１１は、その軸線方向を配置ヘッド６の幅方向と一致させるかたちで設けられている。その上で、本実施例では、前述のように配置ヘッド６に導かれた１６本の繊維束２を２つのグループに振り分けるべく、そのガイドローラ１１は、前後方向（前記配置に伴って繊維束２が配置型５上に配置される方向と一致する方向）に位置を異ならせて２本設けられている。そして、各繊維束２がいずれかのガイドローラ１１に振り分けられて案内されることで、配置ヘッド６内においては、１６本の繊維束２は、２つのグループに振り分けられ、グループ毎に前記前後方向における異なる位置でガイドローラ１１に案内され、送出機構１２に至ることとなる。

なお、その繊維束２の各グループは、１６本の繊維束２を均等に分ける結果として、８本ずつの繊維束２で形成されている。したがって、１６本の繊維束２による経路は、前記前後方向に異なる２位置における８本ずつの経路となっている。そして、その配置ヘッド６内における各繊維束２の経路は、その繊維束２が対応するガイドローラ１１を経由して送出機構１２に至っている。

その送出機構１２は、その繊維束２の経路毎に設けられた送り機構１２ａと、送り機構１２ａ毎に設けられて送り機構１２ａを回転駆動する駆動モータ１２ｂとを有している。その各送り機構１２ａは、本実施例では、繊維束２をニップするように設けられた一対のローラ１２ｃ、１２ｄで構成されている。そして、各送り機構１２ａは、一対のローラ１２ｃ、１２ｄのうちの一方（図示の例ではローラ１２ｃ）が駆動モータ１２ｂによって回転駆動されることで、他方が従動回転し、それによって繊維束２を押圧装置１３へ向けて送るものとなっている。

また、押圧装置１３は、繊維束２を配置型５上に押圧する押圧部１３ａであって、配置型５へ向けて押圧されるように設けられた押圧部１３ａを備えている。なお、その押圧部１３ａは、本実施例では、回転可能に設けられたローラ状の部材である所謂コンパクションローラである。また、その押圧部（コンパクションローラ）１３ａは、ガイドローラ１１と同様に、その軸線方向を前記幅方向と一致させるかたちで設けられている。但し、その押圧部（コンパクションローラ）１３ａは、全て繊維束２に対し共通の、単一のものとして設けられている。したがって、送出機構１２から送られる前記２つのグループの各繊維束２の経路は、押圧部１３ａにおいて合流するかたちとなっている。そして、そのような経路に沿って押圧部１３ａに案内される各繊維束２は、押圧部１３ａにおいては、前記幅方向に整列した状態とされる。

また、切断装置１４は、繊維束２の経路毎に設けられた切断刃１５と、切断刃１５とでその経路を挟むように設けられた固定部材１６と、切断刃１５毎に設けられて切断刃１５に繊維束２を切断するための切断動作を行わせる切断刃駆動機構１７とを含んでいる。なお、切断刃１５は、その刃線（刃先）の延在方向が押圧部１３ａの軸線方向と平行を為すと共に繊維束２の進行方向と略直交するように設けられている。また、固定部材１６は、本実施例では、回転可能に設けられたローラ状の部材である所謂アンビルローラであり、切断刃１５（繊維束２の経路）毎に設けられている。そして、切断装置１４は、切断刃駆動機構１７による切断刃１５の切断動作により、切断刃１５と固定部材１６との協働で繊維束２の切断を行うものとなっている。

さらに、図１に示すように、自動繊維束配置装置１は、主制御装置２０を備えている。なお、その主制御装置２０は、自動繊維束配置装置１に備えられた制御ボックス（図示略）に収容されるかたちで設けられている。そして、その自動繊維束配置装置１は、前記配置を実行するための多関節ロボット７及びその多関節ロボット７に取り付けられた配置ヘッド６における各部の動作がその主制御装置２０によって制御されるように構成されている。したがって、前記した配置ヘッド６に備えられる送出機構１２（送り機構１２ａ）や、押圧装置１３、切断装置１４の動作も、その主制御装置２０によって制御される。

なお、その各部の動作の制御は、予め設定された動作プログラムに従って実行される。そこで、主制御装置２０は、図３に示すように、その動作プログラムを記憶する記憶器３９を含むと共に、その記憶器３９に接続されて前記制御を実行する配置制御器３２を含んでいる。そして、その動作プログラムの設定は、例えば、記憶器３９に接続された入力設定装置３１により行われる。

以上のように構成された自動繊維束配置装置において、押圧装置は、前記した押圧部１３ａに加え、その押圧部１３ａに対し配置型へ向けた押力を作用させる駆動装置を含む押圧機構と、前記駆動装置の駆動を制御する駆動制御装置とを含んでいる。その上で、本発明では、その駆動制御装置が、配置型における押圧部１３ａとの接触幅に応じた駆動指令を出力する駆動指令部を備えており、その駆動指令に応じた押力を押圧部１３ａに作用させるように前記駆動装置の駆動を制御するものである。なお、その接触幅とは、配置型への押圧時に押圧部が接触する範囲と平行に対向する部分の前記幅方向における長さである。そのような自動繊維束配置装置の一実施例（本実施例）を、図３に基づき、以下で詳細に説明する。

押圧装置１３において、押圧機構４５は、エアシリンダ４６を前記駆動装置として備えている。また、押圧機構４５は、エアシリンダ４６のロッド４６ｃに支持されると共に押圧部１３ａを回転可能に支持するアーム１３ｂ、エアシリンダ４６への圧縮空気の供給を制御するための圧縮空気供給機構４７、及びエアシリンダ４６とアーム１３ｂとの間に介装されて押圧部１３ａに作用する押力を検出するためのロードセルＬＣを含んでいる。

なお、エアシリンダ４６は、本実施例では所謂複動式のエアシリンダであって、円筒形状のシリンダ４６ａと、シリンダ４６ａ内に収容されると共にロッド４６ｃが取り付けられるピストン４６ｂとで構成されている。そして、そのエアシリンダ４６は、シリンダ４６ａが適当なブラケット等によって配置ヘッド６のフレーム（図示略）に支持されるかたちで、配置ヘッド６内に設けられている。また、そのように設けられた状態では、エアシリンダ４６は、そのロッド４６ｃの長手方向を配置ヘッド６の上下方向と一致させると共に、ロッド４６ｃを下方向に向けた状態となっている。

また、圧縮空気供給機構４７は、圧縮空気の供給先を切り換える切換弁４１を含んでおり、その切換弁４１を介し、圧縮空気の供給源４２がエアシリンダ４６におけるシリンダ４６ａのピストン４６ｂに対する一方の圧力室及び他方の圧力室に接続されるように構成されている。また、その圧縮空気供給機構４７において、切換弁４１と前記一方の圧力室を接続する管路中には、供給する圧縮空気の圧力を調整する圧力調整弁４３が介装されている。そして、切換弁４１は、切換弁４１の駆動を制御する切換弁制御装置４０と接続されている。

切換弁制御装置４０は、その入力端において主制御装置２０における配置制御器３２と接続されると共に、その出力端において切換弁４１と接続されている。そして、切換弁制御装置４０は、配置制御器３２からの指令信号に従って切換弁４１の駆動を制御するように構成されている。その上で、切換弁制御装置４０は、配置制御器３２から押圧部１３ａを下方へ移動させるための指令信号（下降指令信号）が出力されると、エアシリンダ４６における前記一方の圧力室に圧縮空気が供給されるように切換弁４１を駆動する。

それにより、圧縮空気の圧力によってロッド４６ｃが下方へ移動し、それに伴ってアーム１３ｂに支持された押圧部１３ａが配置型５上に押接された状態となる。すなわち、エアシリンダ４６が前記圧力に応じた押力を押圧部１３ａに作用させ、それによって押圧部１３ａが配置型５に対し押接された状態となる。したがって、配置型５上に繊維束２が配置されている場合には、その押力に応じた押圧力で繊維束２が押圧部１３ａによって押圧されることとなる。また、その押圧力（押力）は、ロッド４６ｃとアーム１３ｂとの間に介装されたロードセルＬＣによって検出される。そして、そのロードセルＬＣは、駆動制御装置３０に接続されており、その検出した押力に応じた信号（検出信号）を駆動制御装置３０に対し出力するように設けられている。

駆動制御装置３０は、前記した制御ボックスにおいて主制御装置２０と共に収容されている。その上で、駆動制御装置３０は、その入力端において、主制御装置２０における配置制御器３２と接続されている。また、駆動制御装置３０は、ロードセルＬＣとも接続されている。さらに、駆動制御装置３０は、その出力端において圧力調整弁４３と接続されている。そして、駆動制御装置３０は、その構成要素として、エアシリンダ４６を駆動するための駆動指令を出力する演算器３５、その駆動指令に基づいて圧力調整弁４３の駆動を制御する圧力制御器３６を含んでいる。また、駆動制御装置３０は、押力の検出値に基づいて前記の駆動指令を補正すべく、ロードセルＬＣからの前記検出信号から押力の検出値を求める押力検出器３７、及びその押力の検出値と予め設定された押力の設定値とを比較する比較器３８も含んでいる。それらの構成要素について、詳しくは以下の通りである。

演算器３５は、その入力端において配置制御器３２と接続されている。また、演算器３５は、その出力端において圧力制御器３６と接続されている。そして、演算器３５は、押力の設定値である設定押力値に基づいてその設定押力値に応じた駆動指令を圧力制御器３６に対し出力するように構成されている。

なお、本実施例では、設定押力値は、前記した動作プログラムに含まれるかたちで設定されているものとする。より詳しくは、自動繊維束配置装置１においては、前述のように、前記配置のために主制御装置２０によって行われる多関節ロボット７や配置ヘッド６における各部の動作の制御は、予め設定された動作プログラムに従って実行される。すなわち、動作プログラムにおいて設定された一連の動作を自動繊維束配置装置１における多関節ロボット７や前記各部が順次実行することで、前記配置が連続的に実行される。

したがって、動作プログラムは、一連の自動繊維束配置装置１の動作における各動作のための動作情報がその動作順に設定されたものとなっており、また、各動作情報は、多関節ロボット７や前記各部を動作させるための動作条件を含んでいる。なお、その動作情報としては、自動繊維束配置装置１に前記配置を行わせるための動作情報（配置動作情報）と、前記配置のために配置ヘッド６を前記配置が開始される位置等へ移動させるための動作情報（移動動作情報）とが含まれている。

その上で、動作プログラムに設定される各配置動作情報には、前記の設定押力値が含まれている。また、その設定押力値は、その配置動作情報によって前記配置が行われる際の前記接触幅に応じた値で設定される。具体的には、配置動作情報における前記動作条件を定めるにあたっては、配置型５のどの部分に対しどのような範囲で前記配置を行うかを踏まえた上で、その前記動作条件が定められる。したがって、その前記動作条件で前記配置が行われる際の前記接触幅は、当然ながら予め把握されている。そこで、その各前記動作条件による前記配置における前記接触幅のそれぞれに応じた設定押力値を予め求めた上で、その求めた各設定押力値が、それに対応する前記動作条件と共に含まれるように各配置動作情報が設定される。

また、その配置動作情報について、１回の前記配置、より詳しくは、繊維束２の先端（前回の前記配置での供給側の切断端）からその前記配置における切断による切断端までの連続した前記配置（以下、「（前記）単位配置」と言う。）は、前記接触幅が同じ状態で行われるとは限らず、その前記単位配置の途中で前記接触幅が変化する場合もある。但し、前記のように配置動作情報は、設定押力値を含んでおり、且つ、その設定押力値は前記接触幅に応じた値とされる。したがって、そのように途中で前記接触幅が変わるような場合の前記単位配置は、設定押力値が異なる複数の配置動作情報に基づいて実行される多関節ロボット７や前記各部の動作によって行われることとなる。すなわち、設定押力値を含む配置動作情報は、前記単位配置単位ではなく、前記接触幅（設定押力値）単位で設定される。

なお、本発明で言う前記接触幅とは、前記幅方向における長さであって、配置型５への押圧時（前記配置が行われる際）における配置型５の押圧部１３ａと対向する範囲のうち、押圧部１３ａが接触する範囲と平行に対向する部分の長さである（図３に示すＷ）。

具体的には、前記配置が行われる配置型５の部分が平面である場合には、その配置型５における押圧部１３ａと接触する部分の前記幅方向における長さ（幅寸法）は、配置型５における押圧部１３ａと対向する部分の前記幅寸法と同じとなる。一方、前記配置が行われる配置型５の部分が凸状の湾曲（屈曲面）である場合には、配置型５における押圧部１３ａと接触する部分の前記幅寸法は、配置型５における押圧部１３ａと対向する部分の前記幅寸法よりも小さくなる。但し、いずれの場合も、配置型５における押圧部１３ａと接触する部分は、押圧部１３ａにおける押圧面のうちの押圧によって変形する部分と平行を成す範囲の部分である。したがって、接触幅は、前記のように配置型５における押圧部１３ａが接触する範囲と平行に対向する部分の前記幅寸法となる。

そして、設定押力値は、前記したように、そのような前記接触幅に応じた値で設定される。より詳しくは、設定押力値は、前記接触幅が大きいほど（小さいほど）大きい値（小さい値）に設定される。因みに、その値は、例えば、予め試験等を行い、設定押力値に対する押圧部１３ａの変形の度合いを確認して定める、といった手法で設定される。

そして、そのようにして設定された設定押力値を含む配置動作情報は、前記のよう動作プログラムに設定されるかたちで主制御装置２０における記憶器３９に記憶される。なお、主制御装置２０における配置制御器３２は、前記配置の実行時に、記憶器３９から動作プログラムに設定された各動作情報（配置動作情報及び移動動作情報）をその設定されている動作順に順次読み出すと共に、各動作情報に設定された前記動作条件に従って多関節ロボット７における各部に設けられたモータの駆動を制御するように構成されている。その上で、配置制御器３２は、読み出した動作情報が配置動作情報であった場合、その配置動作情報に設定された設定押力値に応じた設定押力信号を演算器３５に対し出力するように構成されている。

そして、演算器３５は、配置制御器３２から前記設定押力信号が出力されると、その信号によって示される設定押力値を、内蔵されたメモリ（図示略）に記憶するように構成されている。さらに、演算器３５は、その記憶した設定押力値に応じた駆動指令の信号（駆動指令信号）を圧力制御器３６に出力するように構成されている。このように、本実施例では、演算器３５が前記接触幅に応じた値が設定された設定押力値に対応する駆動指令（信号）を出力している。したがって、その演算器３５が、本発明における駆動指令部に相当する。

圧力制御器３６は、その出力端において前記した圧力調整弁４３と接続されている。そして、圧力制御器３６は、演算器３５からの駆動指令信号に基づき、圧力調整弁４３を制御するように構成されている。

なお、圧力調整弁４３は、所謂電空比例弁であって、入力信号の大きさ（電圧）に応じてエアシリンダ４６に供給される圧縮空気の圧力を調整するものである。そこで、エアシリンダ４６により押圧部１３ａが作用させる押力とエアシリンダ４６に供給される圧縮空気との関係を予め求めた上で、圧力制御器３６には、動作プログラムに設定されている各設定押力値に対応させるかたちで、圧力調整弁４３に対し出力する信号（制御信号）の大きさ（電圧値）が予め設定されている。その上で、圧力制御器３６は、演算器３５からの駆動指令信号が入力される毎に、その駆動指令信号で示される設定押力値に応じた大きさの制御信号を圧力調整弁４３に対し出力するように構成されている。それにより、それぞれの前記配置（配置動作情報）に対し設定された設定押力値に応じた圧力の圧縮空気がエアシリンダ４６に供給され、エアシリンダ４６が配置型５へ向けた押力を押圧部１３ａに対し作用させる状態となる。

以上で説明した駆動制御装置３０の構成（演算器３５及び圧力制御器３６）により、配置動作情報に設定された設定押力値に応じた押力を押圧部１３ａに対し作用させるようにエアシリンダ４６の駆動（圧力調整弁４３の作動状態）が制御される。但し、そのようにエアシリンダ４６（圧力調整弁４３）を制御したとしても、外乱等の影響により、設定押力値通りの押力をエアシリンダ４６が押圧部１３ａに作用させていない状態となる場合がある。そこで、駆動制御装置３０は、検出された実際の押力値に基づいて前記のように演算器３５から出力される駆動指令信号における駆動指令を補正するように構成されており、そのために、押力検出器３７及び比較器３８を備えている。

その押力検出器３７は、その入力端においてロードセルＬＣと接続されると共に、その出力端において比較器３８と接続されている。そして、押力検出器３７は、予め定められた周期（例えば、５０ｍｓｅｃ毎）でロードセルＬＣから出力された前記検出信号に基づいてその時点の押力を求めると共に、その求めた押力に応じた信号（検出押力信号）を比較器３８に出力するように構成されている。

比較器３８は、前記した押力検出器３７に加え、その入力端において配置制御器３２とも接続されている。また、比較器３８は、その出力端において演算器３５と接続されている。そして、比較器３８は、押力検出器３７から前記検出押力信号が出力される毎に、前記検出押力信号が示す押力の値である検出押力値と設定押力値とを比較し、その偏差を求めるように構成されている。なお、その設定押力値について、配置制御器３２は、前述のように演算器３５に対し前記設定押力信号を出力するのに伴い、比較器３８にも前記設定押力信号を出力するように構成されている。その上で、比較器３８は、その配置制御器３２から出力される前記設定押力信号に基づき、その前記設定押力信号で示される設定押力値を内部のメモリ（図示略）に記憶するように構成されているものとする。

また、比較器３８は、前記偏差を求めた上で、その前記偏差を示す偏差信号を演算器３５へ出力するように構成されている。但し、前記偏差信号は、前記偏差の大きさ及び前記偏差の方向（正（プラス）の方向か負（マイナス）の方向かであって、検出押力値が設定押力値よりも大きい場合は正、小さい場合は負）を含んでいる。また、比較器３８は、前記偏差が０の場合には、演算器３５に対し前記偏差信号を出力しないように構成されている。

演算器３５は、比較器３８から前記偏差信号が出力されると、前記偏差信号に含まれる偏差の大きさ及び方向に基づき、圧力制御器３６に対し出力する駆動指令を補正するようにも構成されている。

より詳しくは、演算器３５には、前記偏差信号に含まれる前記偏差の大きさに基づいて駆動指令の補正に用いられる補正値を求めるための演算式が予め設定されている。その上で、演算器３５は、前記偏差信号の入力に伴い、前記演算式を用いて前記補正値を求めるように構成されている。また、演算器３５は、前記偏差信号に含まれる前記偏差の方向に応じ、駆動指令に示される値（駆動指令値）に対し前記補正値を加算又は減算することによって駆動指令を補正するように構成されている。具体的には、演算器３５は、前記偏差の方向が正の方向の場合には駆動指令値に対し前記補正値を減算し、負の方向の場合には駆動指令値に対し前記補正値を加算するように構成されている。その上で、演算器３５は、補正した駆動指令値に応じた駆動指令（信号）を圧力制御器３６に対し出力するように構成されている。

そして、圧力制御器３６は、その補正された駆動指令（駆動指令値）を示す駆動指令信号が入力されると、その補正された駆動指令値に応じた大きさの制御信号を圧力調整弁４３に対し出力する。なお、圧力制御器３６には、各設定押力値に加え、補正された駆動指令値に対応させるかたちでそ制御の信号の大きさが予め設定されている。そして、圧力調整弁４３が、その制御信号の大きさに応じて作動することにより、エアシリンダ４６に供給される圧縮空気の圧力がその駆動指令値に応じて調整され、エアシリンダ４６が押圧部１３ａに作用させる押力がその補正された駆動指令（駆動指令値）に応じた大きさとなる。

以上で説明した駆動制御装置３０を備えた本実施例における自動繊維束配置装置１について、その作用は以下の通りである。

自動繊維束配置装置１においては、前述のように、移動動作情報及び配置動作情報を含む動作プログラムに従って多関節ロボット７や配置ヘッド６における各部の動作が制御され、そして、繊維束２の前記配置は、その配置動作情報に従って実行される。そしてその前記配置において、配置制御器３２により配置動作情報が読み出されると、配置制御器３２は、その配置動作情報に設定された設定押力値に応じた前記設定押力信号を駆動制御装置３０における演算器３５及び比較器３８に対し出力する。それにより、演算器３５及び比較器３８においては、その内部のメモリに設定押力値が記憶された状態となる。

また、配置制御器３２は、前記設定押力信号の出力と同時に、切換弁制御装置４０に対し前記下降指令信号を出力する。それにより、切換弁制御装置４０は、供給源４２からの圧縮空気がエアシリンダ４６における前記一方の圧力室に供給されるように切換弁４１を駆動する。それにより、切換弁４１は、前記一方の圧力室に連通され、圧力調整弁４３が介装された管路に対し、供給源４２からの圧縮空気を供給する状態となる。

また、駆動制御装置３０において、前記のように演算器３５に対し前記設定押力信号が入力されると、演算器３５は、その設定押力値に応じた駆動指令信号を圧力制御器３６に対し出力する。そして、圧力制御器３６は、その駆動指令信号に示される設定押力値に応じた大きさの制御信号を圧力調整弁４３に対し出力する。それにより、圧力調整弁４３がその制御信号の大きさに応じた作動状態となり、供給源４２からの圧縮空気の圧力が設定押力値に応じたものに調整される。その結果として、エアシリンダ４６が設定押力値に応じた押力を押圧部１３ａに作用させる状態となり、押圧部１３ａが下方に移動すると共に配置型５に対し押接された状態となる。

そして、その押接状態で配置制御器３２が配置ヘッド６の移動を開始させることにより前記配置が開始される。なお、前記配置が行われている間、押力検出器３７は、ロードセルＬＣから出力された前記検出信号に基づき、ロードセルＬＣが検出した時点での押力を求めると共に、その押力に応じた前記検出押力信号を比較器３８に対し出力する。そして、比較器３８は、前記検出押力信号が入力されると、前記検出押力信号が示す押力（検出押力値）と、メモリに記憶されている設定押力値とを比較して、前記偏差を求める。その上で、比較器３８は、前記偏差が０以外の場合には、前記偏差を示す前記偏差信号を演算器３５に対し出力する。

演算器３５は、前記偏差信号が入力されると、前記偏差信号に含まれる前記偏差の大きさから駆動指令の補正量（前記補正値）を求めると共に、その前記補正値及び前記偏差の方向に基づいて駆動指令を補正する。それにより、演算器３５から圧力制御器３６に対し出力される駆動指令信号は、その補正された駆動指令によるものとなる。それに伴い、圧力制御器３６から出力される制御信号がその駆動指令信号に示される駆動指令に応じたものに変更され、圧力調整弁４３の作動状態がその制御信号（駆動指令値）に応じた状態に変更される。それにより、エアシリンダ４６に供給される圧縮空気の圧力が補正後の駆動指令値に応じた圧力となり、エアシリンダ４６が押圧部１３ａに作用させる押力が変更される。

因みに、前記偏差が正の偏差である場合、すなわち、検出押力値が設定押力値よりも大きい場合には、補正前の駆動指令値から前記補正値を減算する補正が行われ、その結果として、押圧部１３ａに作用される押力を低下させる制御が実行される。また、前記偏差が負の偏差である場合、すなわち、検出押力値が設定押力値よりも小さい場合には、補正前の駆動指令値から前記補正値を加算する補正が行われ、その結果として、押圧部１３ａに作用される押力を上昇させる制御が実行される。

また、押力検出器３７が前記のようにして押圧部１３ａに作用される押力を前記周期で求めていることから、比較器３８における検出押力値と設定押力値との比較もその前記周期で行われることとなる。そして、その前記周期は、前記において５０ｍｓｅｃ毎と例示したように、非常に短い期間の周期として設定される。したがって、検出押力値と設定押力値との間に偏差が生じたとしても、そのような短い期間内でその偏差を解消する前記のような制御が実行されることから、押圧部１３ａに作用される押力は、設定押力値に設定された押力に略維持されることとなる。

なお、前記単位配置の途中で前記接触幅が変わる場合、すなわち、前記単位配置が設定押力値の異なる複数の配置動作情報に基づいて行われる場合には、各配置動作情報に基づく前記配置毎に、以上で説明したような制御が実行される。

以上で説明したように、本発明に基づく自動繊維束配置装置１では、駆動制御装置３０において、前記接触幅に対応するかたちで設定された設定押力値に基づいて押圧部１３ａに作用される押力が制御される。それにより、前記接触幅が小さい場合でも、その前記接触幅に応じた押力が押圧部１３ａに作用されることとなるため、前記接触幅とは無関係に所定の押力を押圧部に作用させる従来の装置と比べ、押圧部１３ａの変形の度合いが大きくなることを防ぐことができる。

さらに、本実施例の自動繊維束配置装置１においては、押圧装置１３における押圧機構４５が押圧部１３ａに作用する押力を検出するためのロードセルＬＣを備えており、駆動制御装置３０は、その検出結果に基づいてエアシリンダ４６が押圧部１３ａに作用させる押力を変更させることができる。それにより、外乱等の影響によってエアシリンダ４６が押圧部１３ａに対し押力を作用させる状態が変化してしまうような場合でも、押圧部１３ａに対し設定押力値通りの押力を作用させることができる。

なお、本発明については、以上で説明した実施例（前記実施例）に限定されるものではなく、以下のような変形した実施形態でも実施が可能である。

（１）押圧機構における前記駆動装置について、前記実施例では、前記駆動装置は、エアシリンダ４６であるものとした。しかし、本発明が前提とする自動繊維束配置装置の押圧機構に含まれる駆動装置は、エアシリンダに限らず、例えば、図４に示すようなモータとボールネジ機構とを組み合わせて構成されたものであっても良い。

その図４に示す押圧機構５０が、駆動源としての駆動モータＭに対しボールネジ機構５１におけるネジ軸５１ａが固定されており、そのネジ軸５１ａが駆動モータＭにより回転駆動されることで、ネジ軸５１ａに螺挿されたナットブラケット５１ｂが上下方向に変位するように構成されている。そして、その押圧機構５０においては、押圧部１３ａを支持する前記のアーム１３ｂが、そのナットブラケット５１ｂに対し支持部材５１ｃを介して取り付けられている。

その上で、その押圧機構５０は、駆動モータＭが発生する駆動トルクの大きさが制御されることで、押圧部１３ａに作用させる押力の大きさが調整されるものとなっている。なお、その駆動モータＭの駆動トルクの大きさは、駆動モータＭに供給される電流（値）の大きさで定まる。そこで、図示は省略するが、駆動制御装置を、動作プログラムに設定された設定押力値に応じて駆動モータＭに供給する電流値の大きさを調整するモータ制御器を備えたものとする。それにより、駆動モータＭに対しては設定押力値に応じた大きさの電流が供給されることとなり、駆動モータＭがその電流の大きさに応じた駆動トルクを発生させることとなる。その結果、ボールネジ機構５１がその駆動トルクの大きさに応じた押力、すなわち、前記接触幅に応じて設定された設定押力値に対応する押力を押圧部１３ａに対し作用させることとなる。

（２）駆動制御装置について、前記実施例では、主制御装置２０に記憶された動作プログラムに前記接触幅に応じた設定押力値が設定されており、駆動制御装置３０は、駆動指令部に相当する演算器３５がその予め設定された設定押力値に基づいて駆動指令を出力するように構成されている。しかし、本発明における駆動制御装置は、そのように構成されたものに限らず、駆動指令部が、センサ等で検出された前記接触幅に基づいて押圧部に作用させる押力の値（押力値）を求め、その求めた押力値に基づいて駆動指令を出力するように構成されていても良い。

（３）押圧機構の制御を実行するための構成について、前記実施例では、押圧機構４５が押圧部１３ａに作用する実際の押力を検出するためのロードセルＬＣを備えると共に、駆動制御装置３０がそのロードセルＬＣからの前記検出信号から検出押力値を求める押力検出器３７と、その検出押力値と設定押力値との偏差を求める比較器３８とを備えている。その上で、駆動制御装置３０は、駆動指令部としての演算器３５が前記偏差に基づいて駆動指令の補正を行うように構成されている。しかし、本発明において、駆動制御装置は、そのように検出押力値に基づいて駆動指令を補正するように構成されたものには限らず、外乱等の影響が小さい場合には、前記のような押力検出器や比較器を備えず、予め設定された設定押力値（あるいは、前記のようにして求められた押力値）に応じた駆動指令の出力のみを行うように構成されたものであっても良い。そして、その場合には、押圧機構における押力を検出するための構成（ロードセル）も省略可能である。

なお、本発明は、以上で説明した例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１ 自動繊維束配置装置 ２ 繊維束
３ ボビン ４ 供給装置
５ 配置型 ６ 配置ヘッド
７ 多関節ロボット ７ａ アーム
８ ダンサロール ９ ガイド部
１０ ガイド機構 １０ａ 支持部材
１１ ガイドローラ １２ 送出機構
１２ａ 送り機構 １２ｂ 駆動モータ
１２ｃ、１２ｄ ローラ １３ 押圧装置
１３ａ 押圧部 １４ 切断装置
１５ 切断刃 １６ 固定部材
１７ 切断刃駆動機構
２０ 主制御装置 ３０ 駆動制御装置
３１ 入力設定装置 ３２ 配置制御器
３５ 演算器 ３６ 圧力制御器
３７ 押力検出器 ３８ 比較器
３９ 記憶器 ４０ 切換弁制御装置
４１ 切換弁 ４２ 供給源
４３ 圧力調整弁 ４５ 押圧機構
４６ エアシリンダ ４７ 圧縮空気供給機構
５０ 押圧機構 ５１ ボールネジ機構
ＬＣ ロードセル Ｗ 接触幅
Ｍ 駆動モータ

Claims (1)

1. 繊維束が巻き付けられた複数のボビンが仕掛けられて各前記ボビンから前記繊維束を送り出すように構成された供給装置と、該供給装置から供給された各前記繊維束を幅方向に整列させた状態で配置型上への配置を行うための配置ヘッドであって前記繊維束を前記配置型上に押圧する押圧装置を備える配置ヘッドと、該配置ヘッドが取り付けられて前記配置のために前記配置ヘッドを移動させる多関節ロボットとを備え、前記押圧装置が、前記配置型に対し押圧される押圧部と、該押圧部に対し前記配置型へ向けた押力を作用させる駆動装置を含む押圧機構と、前記駆動装置の駆動を制御する駆動制御装置とを含む自動繊維束配置装置において、
   前記駆動制御装置は、前記配置型における前記押圧部との接触幅であって前記配置型への押圧時に前記押圧部が接触する範囲と平行に対向する部分の前記幅方向における長さである接触幅に応じた駆動指令を出力する駆動指令部を備え、該駆動指令に応じた前記押力を前記押圧部に作用させるように前記駆動装置の駆動を制御する
   ことを特徴とする自動繊維束配置装置。

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