JP2023096274A

JP2023096274A - フィルムを凹面に貼る装置

Info

Publication number: JP2023096274A
Application number: JP2021211904A
Authority: JP
Inventors: 研弥山浦; Kenya Yamaura
Original assignee: Nagano Automation Co Ltd
Current assignee: Nagano Automation Co Ltd
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2023-07-07
Anticipated expiration: 2041-12-27
Also published as: JP7393806B2

Abstract

【課題】立体的に湾曲した凹面にフィルムを貼る装置を提供する。
【解決手段】対象物の凹面にフィルムを貼る装置は、フィルムを下向きに吸着保持するヘッドを有する。ヘッドは、フィルムを吸着し、凹面に対し、貼り合わせ側が接近するように傾いた状態で保持する平面状の吸着面と、凹面に接触しながら回転し、吸着面の貼り合わせ側の両端と凹面との間隔を一定に保持する一対の倣いローラーと、吸着面の貼り合わせ側の端に隣接して配置され、一対の倣いローラーとともに凹面に対して上下に動き、フィルムの吸着面から延びた貼り合わせ部分を凹面に対して加圧するように、一対の倣いローラーの軸方向に延びた加圧ローラーとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルムを凹面に貼る装置に関するものである。

特許文献１には、フィルムをワークにさらに確実に貼付けできる装置を提供することが記載されている。この貼付け装置は、第１の部材の第１の面にフィルムを貼りつける装置であり、第１の部材を支持する第１のユニットと、フィルムを吸引支持するフィルム支持面であって、第１の面に対向し、第１の面に対し鋭角に配置されたフィルム支持面を含む第２のユニットと、フィルム支持面の一端の近傍に配置されたローラーであって、第１の面にフィルム支持面に支持されたフィルムを押し付けるローラーと、第１のユニットに対し、第２のユニットおよびローラーを第１の面に沿うように相対的に移動するユニットとを有する。

特許文献２には、透過視認性を損なわずに透明パーティション等に商品情報や広告等を鮮明に投射表示することができ、かつ異物が少ない透明フィルムを提供することが記載されている。

特許文献３には、結像距離の異なる画像を互いの迷光の影響を受けることなく表示することが可能な表示装置及び投影装置を提供することが記載されている。このヘッドアップディスプレイシステム（ＨＵＤ）は、主に、光源ユニットと、スクリーンと、波長選択自発光フィルムと、フロントガラスとを有する。波長選択自発光フィルムは、紫外光が入射し、紫外光が入射した箇所が可視光を発光することで観察者に紫外光に基づく画像を実像として視認させる。

特開２０１８－１１１２０７号公報国際公開２０１６／１０４０５５号公報特開２０１８－１４６７６１号公報

フロントガラスなどの立体的に湾曲した凹面の内側に精度よく様々な機能を備えたフィルムを貼り付ける要望がある。

本発明の一態様は、対象物、たとえば、フロントガラスの凹面にフィルムを貼る装置である。この装置は、フィルムを下向きに吸着保持するヘッドを有し、ヘッドは、フィルムを吸着し、凹面に対し、貼り合わせ側が接近するように傾いた状態で保持する平面状の吸着面と、凹面に接触しながら回転し、吸着面の貼り合わせ側の両端と凹面との間隔を一定に保持する一対の倣いローラーと、吸着面の貼り合わせ側の端に隣接して配置され、一対の倣いローラーとともに凹面に対して上下に動き、フィルムの吸着面から延びた貼り合わせ部分を凹面に対して加圧するように、一対の倣いローラーの軸方向に延びた加圧ローラーとを含む。加圧ローラーは樽状で、弾性のある表面を含む。

この装置においては、一対の倣いローラーを凹面に接触させた状態で、吸着面の貼り合わせ側を、凹面に沿って相対的に移動させることにより、凹面の貼り合わせ方向（貼り合わせのためにフィルムが引き出される方向）の湾曲に追従させることができる。さらに、一対の倣いローラーに隣接して、倣いローラーの軸方向に延びた樽状の加圧ローラーを設けることにより、凹面の貼り合わせ方向に直交する方向の湾曲に追従してフィルムを湾曲させた状態で凹面にフィルムを密着および加圧できる。このため、フィルムを立体的に湾曲した凹面に、精度よく貼り付けることができる。樽型の加圧ローラーの表面が弾力を備えていることにより、加圧ローラーの表面が、対象物の凹面の貼り合わせ方向に直交する方向の湾曲にフレキシブルに追従して変形し、さらに精度よく、立体的に湾曲した曲面にフィルムを貼り付けることができる。

貼り合わせ用の装置は、さらに、加圧ローラーを倣いローラーとは独立して凹面に向けて加圧する加圧機構を有していてもよい。フィルムを凹面に密着させるための圧力を確保できる。また、この装置は、ヘッドを、対象物に対し、フィルムが吸着面から貼り合わせにより引き出される方向に相対的に移動する移動装置と、一対の倣いローラーに追従して、吸着面の引き出される方向に対し直交する方向の角度が変わるように保持する保持装置とを有していてもよい。移動装置は、ヘッドを移動してもよく、対象物を移動してもよく、双方を移動してもよい。倣いローラーに追従して吸着面の角度を変えることにより、凹面の曲率の変化にフレキシブルに対応でき、立体的に湾曲する凹面にさらに精度よくフィルムを貼り付けることができる。保持装置は、加圧ローラーの軸の角度を倣いローラーに追従して変わるように保持するようにしてもよい。加圧ローラーの弾力性のある表面は、ゴム、シリコンおよびウレタンの少なくともいずれかを含むものであってもよい。

システムの概要を示す図。固定テーブルの概要を示す図。加圧ローラーの部分を抜き出して示す図。倣いローラーおよび加圧ローラーの部分を抜き出して示す図。

図１に、本発明に係るフィルムの貼り合わせシステムの概要を示している。このシステム１は、複数のフィルム５を収納したカートリッジ１０と、カートリッジ１０からフィルム５を一枚ずつ取り出してアライメント用の中間台２０に搭載するロボットアーム１５と、中間台２０からフィルム５を取り出して対象物であるフロントガラス７の内面（凹面）８に貼り付ける貼り合わせ装置５０と、対象物のフロントガラス７を固定する固定テーブル３０と、カートリッジ１０、中間台２０および固定テーブル３０が搭載された台板（ベース）２とを含む。ロボットアーム１５は、カートリッジ１０に収納されたフィルム５を一枚ずつ取り出すための吸着面１６を含む。ロボットアーム１５は、アライメント用のカメラ１８の上を通過して、吸着面１６に吸着されたフィルム５の位置を画像処理により確認し、中間台２０の吸着面２５に対し、予め設定された所定の位置にフィルム５が吸着されるように搬送する。なお、図１は、各装置および対象物７を端面、断面あるいは側面を用いて模式的に示すものである。

中間台２０は、フィルム５を受け入れて、貼り合わせ装置５０のヘッド６０に受け渡す吸着面２５と、吸着面２５の角度を変えることができるピストン２８とを含む。中間台２０は、吸着面２５を水平な状態にしてロボットアーム１５からフィルム５を受け取り、吸着面２５を傾けた状態で、ヘッド６０の傾いた吸着面６５にフィルム５を受け渡す。

貼り合わせ装置（フィルム貼付け装置）５０は、フィルム５を保持するヘッド６０と、ヘッド６０を中間台２０から固定テーブル３０に移動し、さらに、フィルム５を凹面８に貼り合わせながらヘッド６０を移動させる移動装置５５とを含む。移動装置５５は、ヘッド６０を、凹面８に対して上下に移動可能であるとともに、フィルム５を吸着面６５から引き出しながら凹面８に貼り付ける方向（Ｘ方向）に移動できるようになっている。移動装置５５の一例は、ベース２に沿って延びたレール５６と、レール５６をＸ方向および上下方向（Ｚ方向）に移動するアーム５７とを含むものである。

図２に、対象物であるフロントガラス７を固定する固定テーブル３０の一例を示す。固定テーブル３０の一例は、凹状に立体的に湾曲した内面（凹面）８を含むフロントガラス７の外面９を吸着保持する装置であり、フロントガラス７のほぼ中央を吸着保持するバキュームパッド３１と、その周囲の複数の位置をほぼ対称的に支持するボールローラー３３と、フロントガラス７の縁を支持する支柱３４とを含む。ボールローラー３３は、ベース２に対してクランプねじ（クランピングスクリュー）３５などの機構により上下の位置が調整でき、立体的に湾曲したフロントガラス７を複数の領域で圧力が分散されるように支持し、上下左右の位置が変化しないようになっている。

貼り合わせ装置５０は、フィルム５を下向きに吸着保持するヘッド６０を有する。ヘッド６０は、フィルム５を吸着し、凹面８に対し、貼り合わせ側６６が接近するように傾いた状態で保持する平面状の吸着面６５と、吸着面６５と凹面８との間隔を一定に保持する倣いローラー６７と、フィルム５を凹面８に加圧しながら貼り付ける加圧ローラー７０とを含む。

図３に加圧ローラー７０を抜き出して示し、図４にヘッド６０の倣いローラー６７および加圧ローラー７０の近傍を拡大して示している。倣いローラー６７は、凹面８に接触しながら回転し、吸着面６５の貼り合わせ側６６の両端６６ａに設けられた一対のローラーであり、吸着面６５の貼り合わせ側６６と凹面８との間隔を一定に保持する。加圧ローラー７０は、吸着面６５の貼り合わせ側６６の端６６ｂに隣接して配置され、一対の倣いローラー６７とともに凹面８に対して上下に動くようにヘッド６０に取り付けられている。加圧ローラー７０は、一対の倣いローラー６７の軸６７ａの方向に軸７１が延びた、表面７２が樽状のローラー（球面ローラー）であり、フィルム５の吸着面６５から延びた貼り合わせ部分５ａを凹面８に対して加圧してフィルム５を凹面８に貼り付ける。さらに、加圧ローラー７０の表面７２は、ゴム、シリコンまたはウレタン製で、弾力性があり、凹面８に沿って変形しながら軸方向の全体が凹面８に接し、フィルム５を加圧できるようになっている。ヘッド６０は、加圧ローラー７０を倣いローラー６７とは独立して凹面８に向けて加圧する加圧機構（加圧シリンダー）７５を含む。

さらに具体的には、本例のヘッド６０は、移動装置５５のアーム５７に対して弾性的に、またはアクチュエータなどの自動制御により角度が変えられるホルダー（保持装置、吊り下げ装置）６１を介して取り付けられたヘッドフレーム（キャリッジ）６２を含む。吸着面６５を含むフィルムホルダー６４と加圧ローラー７０とがヘッドフレーム６２に取り付けられており、吸着面６５と加圧ローラー７０とが、倣いローラー６７に追従して凹面８に沿って上下に同期して移動できるようになっている。フィルムホルダー６４はヘッドフレーム６２に対して吊り下げアーム６３ａとスプリング６３ｂとにより、吸着面６５が下（凹面側）を向いた状態で、吸着面６５の貼り合わせ側６６が下になるように（凹面８に近くなるように）所定の角度だけ傾いて取り付けられている。加圧ローラー７０は、ヘッドフレーム６２に対して連結板（連結棒）７７を介して加圧シリンダー７５が取り付けられており、ヘッドフレーム６２に対して加圧シリンダー７５により加圧ローラー７０を凹面８の側に加圧できるようになっている。本例においては、加圧シリンダー７５が加圧ローラー７０を、軸受け７３を介して加圧するように構成されている。

本例の貼り合わせ装置５０においては、一対の倣いローラー６７が凹面８に接触した状態で、吸着面６５の貼り合わせ側６６を、凹面８に沿って相対的に移動させることにより、凹面８の貼り合わせ方向（貼り合わせのためにフィルムが引き出される方向、Ｘ方向）の湾曲に追従させることができる。したがって、吸着面６５の貼り合わせ側６６の位置を、凹面８のＸ方向の湾曲に合わせて上下に移動させることができ、凹面８から一定の距離（高さ）で吸着面６５からフィルム５を引き出すことができる。さらに、一対の倣いローラー６７に隣接して設けられた加圧ローラー７０の位置（上下方向の位置）も、倣いローラー６７に追従して制御でき、凹面８のＸ方向の湾曲に合わせて上下に移動させることができる。また、加圧ローラー７０は、倣いローラー６７の軸方向６７ａに延びた樽状の表面７２を備えている。このため、加圧ローラー７０の表面７２により、凹面８の貼り合わせ方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）の湾曲に追従してフィルム５を湾曲させた状態で凹面８に密着および加圧できる。したがって、フィルム５を立体的に湾曲した凹面８に、精度よく貼り付けることができる。さらに、加圧ローラー７０の樽型の表面７２がシリコンなどの弾性体により形成され、弾力を備えていることにより、加圧ローラーの表面７２が凹面８の貼り合わせ方向に直交する方向（Ｙ方向）の湾曲にさらにフレキシブルに追従して変形する。このため、立体的に湾曲した凹面８に、さらに精度よく、フィルム５を貼り付けることができる。

さらに、貼り合わせ装置５０は、ヘッド６０を移動する装置５５に対して、ヘッド６０の向き（傾き）をフレキシブルに制御できる吊り下げ装置（ホルダー、保持装置）６１を含む。このため、ヘッド６０は、一対の倣いローラー６７に追従して、吸着面６５の引き出される方向（Ｘ方向）に対し直交する方向（Ｙ方向）の角度が変わるように保持できる。したがって、凹面８のフィルム５を貼り付ける部分がＹ方向に傾いていたり、その傾きがＸ方向により変わる場合であっても、吸着面６５の傾きを、凹面８のＹ方向の傾きおよび傾きの変化に追従して変えることができる。このため、複雑に立体的に湾曲した凹面８に対しても、フィルム５を精度よく貼り付けることができる。

ヘッド６０は、ヘッドフレーム６２にフィルムホルダー６４と共に加圧ローラー７０を搭載している。したがって、吊り下げ装置６１を介して倣いローラー６７の軸６７ａの傾きに追従するように、加圧ローラー７０の軸７１の傾きを制御できる。したがって、加圧ローラー７０の傾きも、凹面８のＹ方向の傾きおよび傾きの変化に追従して変えることができる。このため、複雑に立体的に湾曲した凹面８に対しても、フィルム５を精度よく貼り付けることができる。吊り下げ装置６１は、ばねなどの弾性体により倣いローラー６７が凹面８に接触するようにヘッドフレーム６２の傾きを制御してもよい。吊り下げ装置６１は、一対の倣いローラー６７の接触圧をセンサーにより検出して、接触圧が一定になるようにシリンダー、モーターなどのアクチュエータを用いて、ヘッドフレーム６２の角度を積極的（自律的、強制的）に制御してもよい。さらに、加圧ローラー７０の傾きも、加圧ローラー７０のベアリング７３に圧力センサーを搭載して、凹面８に対する加圧力が一定となるように加圧ローラー７０の軸７１の傾きを制御してもよい。

加圧ローラー７０の表面７２の樽型（球面状）の湾曲は、貼り付ける対象となる凹面８の曲率により予め設定されていてもよい。例えば、加圧ローラー７０の長さが１５０ｍｍ程度で、ローラーの中央が端部より１０ｍｍ程度突き出たものであってもよい。すなわち、長さＬに対して端に対する中央の突き出し量Ｅの比（Ｅ／Ｌ）が０．０２から０．１であってもよい。また、倣いローラー６７および加圧ローラー７０の径（端部の径）は１０～３０ｍｍ程度であってもよく、１５～２０ｍｍ程度であってもよい。

上述した各装置の吸着面１６、２５および６５は、吸着面を負圧にするために、それぞれの吸着面に設けられた溝あるいは孔から空気を吸引する真空系、例えばブロワーを含むシステムに接続されていてもよく、各々の装置が負圧にするためのブロワーまたは真空ポンプを備えていてもよい。また、本例では、凹面８を備えた対象物（フロントガラス）７に対してヘッド６０を移動するようにしているが、フロントガラス７を固定した固定テーブル３０をヘッド６０に対して移動可能としてもよく、双方を移動させてもよい。

５フィルム、５０貼り合わせ装置、６０ヘッド

Claims

対象物の凹面にフィルムを貼る装置であって、
前記フィルムを下向きに吸着保持するヘッドを有し、
前記ヘッドは、前記フィルムを吸着し、前記凹面に対し、貼り合わせ側が接近するように傾いた状態で保持する平面状の吸着面と、
前記凹面に接触しながら回転し、前記吸着面の前記貼り合わせ側の両端と前記凹面との間隔を一定に保持する一対の倣いローラーと、
前記吸着面の前記貼り合わせ側の端に隣接して配置され、前記一対の倣いローラーとともに前記凹面に対して上下に動き、前記フィルムの前記吸着面から延びた貼り合わせ部分を前記凹面に対して加圧するように、前記一対の倣いローラーの軸方向に延びた加圧ローラーとを含み、前記加圧ローラーは樽状で、弾性のある表面を含む、装置。
請求項１において、
前記加圧ローラーを前記倣いローラーとは独立して前記凹面に向けて加圧する加圧機構を有する、装置。
請求項１または２において、
前記ヘッドを、前記対象物に対し、前記フィルムが前記吸着面から貼り合わせにより引き出される方向に相対的に移動する移動装置と、
前記一対の倣いローラーに追従して、前記吸着面の前記引き出される方向に対し直交する方向の角度が変わるように保持する保持装置とを有する、装置。
請求項３において、
前記保持装置は、前記加圧ローラーの軸の角度を前記倣いローラーに追従して変わるように保持する、装置。
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記加圧ローラーの表面は、ゴム、シリコンおよびウレタンの少なくともいずれかを含む、装置。