JP6084543B2

JP6084543B2 - テーピング装置

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Publication number: JP6084543B2
Application number: JP2013207152A
Authority: JP
Inventors: 英寿佐々木; 寛柳; 裕一吉澤; 麻利江塚田; 佐々木　和幸; 和幸佐々木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2033-10-02
Also published as: JP2015072969A

Description

本発明は、対象物にテープを巻き付けるためのテーピング装置に関する。

導体の表面に絶縁物を施す方式としては、装置内に導体を通過させながら絶縁テープを巻く方式（特許文献１参照）が知られている。

また、大型構造物の導体絶縁においては、予め導体軌道をパラメータ入力し装置軌道を演算しモータを制御するものや、導体中心を実測してテーピングヘッド中心を位置合せしながら補正し、導体と間隔をあけて走行する方式が知られている。

特開２００４−２７３８１１号公報

装置内に導体を通過させながらテープを巻く方式の場合、対象の導体が大型になると、装置内に導体を通過させるための取扱いが困難となる。あるいはそのための装置が大がかりとなる。

また、予め導体軌道をパラメータ入力し装置軌道を演算しモータを制御するものや、導体中心を実測してテーピングヘッド中心を位置合せしながら補正し、導体と間隔をあけて走行する方式においても、大型構造物の導体の周囲を走行する機構が必要で大規模な設備投資が必要である。このため少量の大型構造物の導体製造に対しては、低コストでの対応が困難であった。

そこで、本発明の実施形態は、大規模な装置によらずに、対象物のテーピングを可能とすることを目的とする。

上述の目的を達成するため、本実施形態は、対象物の周囲にテープを巻き付けるテーピング装置であって、前記対象物に支持されて前記対象物の長手方向に沿って走行する走行機構と、前記走行機構により牽引または押されて前記対象物の長手方向に移動しながら前記対象物の周囲にらせん状にテープを巻き付ける巻き付け機構と、前記走行機構の走行速度および前記巻き付け機構の巻き付け速度を制御する制御部と、を備え、前記走行機構は、前記対象物の周囲を囲むように前記対象物の周方向に互いに間隔をあけて設けられ前記対象物の表面に圧着されながら前記対象物の長手方向に沿って回転可能に形成された複数の走行機構ローラと、前記複数の走行機構ローラの少なくとも一部に回転駆動力を供給する走行駆動部と、を有し、前記巻き付け機構は、前記対象物の長手方向に垂直な平面内で板状に拡がり前記対象物の長手方向への移動とともに当該長手方向の回転軸の周りで前記対象物の周りを回転する回転ベースと、前記回転ベースに取り付けられて前記回転ベースの回転軸に対して回転軸が傾くようにテープ供給リールを取り付け可能なテープ供給リール取付け部と、前記回転ベースを駆動する回転駆動部と、を有し、前記制御部は、前記走行駆動部への走行速度指令信号と、前記回転駆動部への回転速度指令信号と、を発する、ことを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、大規模な装置によらずに、対象物のテーピングが可能となる。

第１の実施形態に係るテーピング装置の全体構成を示す斜視図である。第１の実施形態に係るテーピング装置の本体の構成を示す平面図である。第１の実施形態に係るテーピング装置の本体の構成を示す側面図である。第１の実施形態に係るテーピング装置の巻き付け機構の構成を示す正面図である。第１の実施形態に係るテーピング装置の回転ベースの軸受まわりの縦断面図である。第１の実施形態に係るテーピング装置における巻き付け機構ローラを示す縦断面図である。第１の実施形態に係るテーピング装置におけるテープ張力調整機構を示す正面図である。第１の実施形態に係るテーピング装置におけるテープ張力調整機構を示す縦断面図である。第１の実施形態に係るテーピング装置におけるテープ残量限界検知機構を示す正面図である。第１の実施形態に係るテーピング装置におけるテープ残量限界検知機構を示す側面図である。第１の実施形態に係るテーピング装置における保持機構を示す斜視図である。第１の実施形態に係るテーピング装置におけるケーブル張力発生時の処置機構を説明するための斜視図である。第２の実施形態に係るテーピング装置におけるベクトル補正機構の構成を示す側面図である。第３の実施形態に係るテーピング装置におけるテーピングヘッドのベクトル補正機構の構成を示す縦断面図である。第４の実施形態に係るテーピング装置における盤の取り付け状態を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るテーピング装置について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るテーピング装置の全体構成を示す斜視図である。テーピング装置５００は、走行機構１００、巻き付け機構２００および制御部３１０を有する。走行機構１００は、たとえば導体などの対象物１を囲むようにして対象物１に支持されて対象物１の長手方向に沿って走行する。巻き付け機構２００は、走行機構１００により牽引されて対象物１の長手方向に移動しながら、対象物１の周囲にらせん状にテープ２２９を巻き付ける。なお、巻き付け機構２００は、走行機構１００により牽引される場合に限定されない。たとえば、走行機構１００により押されて移動することでもよい。

制御部３１０は、盤３００内に設けられている。制御部３１０は、走行機構１００の走行速度および巻き付け機構２００の巻き付け速度を制御する。制御部３１０は盤３００内に収納されている。盤３００と走行機構１００および巻き付け機構２００との間は、ケーブル３２１で接続されている。

図２は、第１の実施形態に係るテーピング装置の本体の構成を示す平面図である。図３は、第１の実施形態に係るテーピング装置の本体の構成を示す側面図である。

走行機構１００は、複数の走行機構ローラ１１０、走行駆動部１２０を有する。走行機構ローラ１１０は、対象物１の周囲を囲むように対象物１の周方向に互いに間隔をあけて設けられている。また、走行機構ローラ１１０は、対象物１の表面に圧着されながら対象物１の長手方向に沿って回転可能に形成されている。

走行機構ローラ１１０は、回転駆動される走行機構駆動ローラ１１１と、走行機構駆動ローラ１１１による対象物１上の移動によって回転させられる走行機構従動ローラ１１２とを含む。制御部３１０は、走行速度に見合った回転速度を算出し、走行駆動部１２０に回転速度を指令する。走行駆動部１２０は、制御部３１０からの指令に基づいた回転速度で走行機構駆動ローラ１１１を回転駆動する。走行駆動部１２０は、たとえばＡＣサーボモータである。走行機構ローラ１１０は、金属製ローラの外周部にゴムがマウントされており、対象物１と走行機構ローラ１１０が滑ることなく走行することを可能にしている。走行駆動部１２０によって走行機構駆動ローラ１１１が走行駆動した際に、対象物１からの摩擦力を得て走行機構従動ローラ１１２が回転させられる。

巻き付け機構２００は、巻き付け機構フレーム２０２、対象物１の周りを回転する回転ベース２１０（図４）、および回転ベース２１０を回転駆動する回転駆動部２１１と、テープ供給リール取付け部２２０とを有する。巻き付け機構フレーム２０２は、対象物１を中心に中央がくりぬかれた円板状である。巻き付け機構フレーム２０２は、走行機構１００と結合ピン５０１ａで連結されている。巻き付け機構フレーム２０２の外周部には回転駆動部２１１が固定されている。回転駆動部２１１は、たとえばＡＣサーボモータである。

テープ供給リール取付け部２２０は、回転ベース２１０の回転軸に対して回転軸が傾くように回転ベース２１０に取り付けられている。テープ供給リール２２８は、テープ供給リール取付け部２２０に回転可能に取り付けられる。テープ供給リール取付け部２２０にテープ供給リール２２８を取り付けた場合、テープ供給リール２２８も回転ベース２１０の回転軸に対して回転軸が傾くように取り付けられることになる。

テープ２２９（図４）は１巻きで前回の１巻きと所定の重なりを持ち、かつ、対象物１の軸方向に垂直な面に対して傾き角度を持った状態で巻き付ける必要がある。このため、対象物１の軸方向に平行な方向からオフセットした方向を軸として取り付けられたテープ供給リール２２８に巻かれている。

図４は、第１の実施形態に係るテーピング装置の巻き付け機構の構成を示す正面図である。巻き付け機構フレーム２０２は、巻き付け機構フレーム２０２と同心の円環状平板である回転ベース２１０が設けられている。回転ベース２１０の半径方向内側の環状部分に、互いに周方向に間隔をもって配された複数の回転ベース軸受ユニット２１４が設けられている。回転ベース２１０は外周に歯車が形成されており、回転駆動部２１１に結合した回転ベース駆動歯車２１３と、外周どうしが噛み合っており、回転駆動部２１１により回転ベース２１０が回転駆動される。回転ベース２１０の外周の回転走行量はエンコーダ２１５で測定される。回転ベース２１０の回転速度に対応するエンコーダ２１５の測定量は、制御部３１０に入力される。制御部３１０は、回転ベース２１０の回転速度に対応して走行機構１００の走行速度を算出し、走行駆動部１２０へ指令する。

対象物１の周囲を囲むように巻き付け機構ローラ２３０が設けられている。巻き付け機構ローラ２３０は、すべて、走行機構従動ローラ１１２と同様に、走行駆動部１２０によって走行機構駆動ローラ１１１が走行駆動した際に、対象物１からの摩擦力を得て回転させられる。

対象物１を中心に互いに対称な位置に、回転ベース２１０の面上に２つのテープ供給リール取付け部２２０が設けられている。テープ供給リール取付け部２２０には、図４に示すようにテープ供給リール２２８が取り付け可能である。対象物１の軸に垂直な平面においての対象物１の中心とテープ供給リール取付け部２２０の中心を結ぶ線を軸として、テープ供給リール取付け部２２０は、わずかに傾いている。２つのテープ供給リール取付け部２２０それぞれの傾きは、対象物１の軸に対して軸対称の方向である。

それぞれのテープ供給リール取付け部２２０に隣接してテープ張力調整機構２４０がそれぞれ走行機構駆動ローラ１１１面上に取り付けられている。テープ供給リール２２８に巻かれているテープ２２９は、テープ供給リール２２８からテープ張力調整機構２４０を経て、対象物１に巻き付けられる。対象物１へのテープ２２９の巻き付けは、テープ供給リール取付け部２２０上に取り付けられたテープ供給リール２２８が回転可能であることから、回転ベース２１０の回転により、テープ２２９の対象物１への螺旋状のテーピングが自動的に行われる。ここで、螺旋の角度は、走行機構１００の速度と回転ベース２１０の回転速度から決定される。すなわち、走行機構１００の速度に対して回転ベース２１０の回転速度が相対的に大きい場合はテーピングの重なりが大きくなる。逆に、走行機構１００の速度に対して回転ベース２１０の回転速度が相対的に小さい場合はテーピングの重なりが小さく、テーピングの傾きが大きくなる。

なお、巻き付け機構２００を対象物１の周囲に取り付けるために、後取付け部２０１が設けられている。後取付け部２０１は、巻き付け機構フレーム２０２、回転ベース２１０およびシャフト２１４ａ（図５）のそれぞれの一部を一体化したものである。後取付け部２０１は、後取付け部２０１を取り付けた状態で巻き付け機構２００が一体として機能するように形成されている。後取付け部２０１を外した状態で巻き付け機構２００を対象物１の周囲に嵌めこんだ後に、後取付け部２０１を取り付けることによって、巻き付け機構２００を対象物１の周囲に取り付けることができる。

図５は、第１の実施形態に係るテーピング装置の回転ベース軸受まわりの縦断面図である。回転ベース２１０の半径方向内側に配列された複数の回転ベース軸受ユニット２１４のそれぞれは、回転ベース２１０の回転軸方向に軸を有するように設けられたシャフト２１４ａ、シャフト２１４ａまわりの回転ベース軸受２１４ｂを有する。

シャフト２１４ａの一方の端は、それぞれ巻き付け機構フレーム２０２を貫通しており、シャフト２１４ａはナット２１４ｃで巻き付け機構フレーム２０２に固定されている。また、シャフト２１４ａの他端は円板状で、シャフト２１４ａの他端の外径は回転ベース軸受２１４ｂの内径よりも大きく形成されている。また、シャフト２１４ａのこの他端の円盤状の部分は、環状の回転ベース抑え２１２によって軸方向の移動が拘束されている。

図６は、第１の実施形態に係るテーピング装置における巻き付け機構ローラを示す縦断面図である。巻き付け機構ローラ２３０は、巻き付け機構ローラ軸２３１、ローラ軸受２３２、車輪２３３を有する。巻き付け機構ローラ軸２３１の片側端部２３４が僅かに大きな径となっており、軸受の内輪を抑えている。巻き付け機構ローラ軸２３１の反対端は、巻き付け機構フレーム２０２に取り付けられたブラケット２０２ａにより固定されている。ローラ軸受２３２の外輪側に車輪２３３が取り付けられており、対象物１に接している。

図７は、第１の実施形態に係るテーピング装置におけるテープ張力調整機構を示す正面図である。図８は、第１の実施形態に係るテーピング装置におけるテープ張力調整機構を示す縦断面図である。以下、テープ供給リール取付け部２２０およびテープ張力調整機構２４０について説明する。

テープ供給リール取付け部２２０は、テープ供給リール２２８を支持する。テープ供給リール取付け部２２０は、軸受２２１、軸受押え２２２を有する。軸受２２１は、テープ供給リール２２８を回転可能とする。軸受押え２２２は、軸受２２１が軸の長手方向に移動するのを拘束するために設けられている。

テープ張力調整機構２４０は、テープ供給リール取付け部２２０、ブレーキとしてのブレーキパッド２４１、第１のガイドローラ２４２ａ、第２のガイドローラ２４２ｂおよび迂回用リールとしての折り返しローラ２４３を有する。ブレーキパッド２４１は円形または環状であり、テープ供給リール取付け部２２０の背面の中心付近に設置されている。テープ２２９が巻き付け機構２００の反力に対して、回転を抑制する働きを持ち、この反力によりテープ張力が維持されている。第１のガイドローラ２４２ａ、第２のガイドローラ２４２ｂおよび折り返しローラ２４３は、テープ供給リール取付け部２２０と間隔を置いて回転ベース２１０に取り付けられている。

テープ供給リール２２８に巻かれていたテープ２２９は、第１のガイドローラ２４２ａを経て、折り返しローラ２４３で方向を逆転し、第２のガイドローラ２４２ｂを経て、対象物１に巻き付く。また、テープリール部の背面のブレーキ２４１は、ばたつきが出ない程度にブレーキ力が調整されている。

テープ供給リール２２８に一定のブレーキ圧を付与したままテーピングを続けた場合、テープ残量が少なくなると腕の長さすなわち半径が減少するので、摩擦抵抗に対して、テープによるテープ供給リール２２８の回転トルクが低下する。この事象を緩和するためテープ供給リール２２８から直接テープ２２９を巻かずに、テープ張力調整機構２４０の作用を用いながら対象物１に巻き付けることにより、テープ張力をほぼ一定に保つことが可能となる。

図９は、第１の実施形態に係るテーピング装置におけるテープ残量限界検知機構を示す正面図である。また、図１０は、第１の実施形態に係るテーピング装置におけるテープ残量限界検知機構を示す側面図である。テープ残量限界検知機構は、レーザ変位計２５１、光電センサ２５２および回転ベース２１０に形成された孔２５３を有する。

回転ベース２１０に形成された孔２５３が光電センサ２５２の位置に到達するごとに、制御部３１０の接点ユニット（図示せず）に検出信号を発信する。すなわち、孔２５３が光電センサ２５２の位置に到達することを検出する機構は、回転ベース２１０の回転の特定の位相を検出する位相検知部ということになる。
なお、光電式には限定されない。たとえば、検出用の部材を設けて、１回転ごとにこれを磁気的に検出する方法でもよい。検出信号と同期するように、対象物１の中心とテープ供給リール２２８の中心を結ぶ方向にレーザ変位計２５１が向くようにして、テープ２２９の巻き付け部の半径、すなわちテープ残量を測定することができる。レーザ変位計２５１による計測結果は、制御部３１０の入力ユニット（図示せず）に入力され、テープ半径が所定の値より小さくなった状態、すなわちテープ残量が所定の値未満となった状態を検知した場合には、テーピング装置５００を停止する。

図１１は、第１の実施形態に係るテーピング装置における保持機構を示す斜視図である。保持機構５０２は、テーピング装置５００のテーピング装置本体５０１、すなわち対象物１に装着される走行機構１００および巻き付け機構２００の前方において対象物１を保持する保持部材５０２ａ、および後方において対象物１を保持する保持部材５０２ｂを有する。それぞれの保持部材５０２ａは、対象物１を下側から支持するように上下に延びており、上端は対象物１を保持できるような形状に形成されている。

なお、図１１では、説明の便宜のために保持部材５０２ａおよび５０２ｂが、テーピング装置本体５０１のすぐ前後にあるような図となっているが、実際には、保持部材５０２ａ、５０２ｂ間には、テーピング装置本体５０１が走行する適切な間隔が確保される。なお、テーピング装置本体５０１が保持部材５０２ｂに近接した場合は、保持部材５０２ａおよび５０２ｂをテーピング装置本体５０１の進行方向に順次ずらしていく。

また、テーピング装置本体５０１にテーピング装置本体５０１の進行方向を監視する干渉物検出部であるエリアセンサ５０３が取り付けられている。エリアセンサ５０３は、帯状レーザ光線を出しこの戻り光を検知する安全装置である。この代用として安価な光電センサを用いて、制御部３１０と連携してエラーを判別することも可能である。エリアセンサ５０３によりテーピング装置本体５０１の進行方向に障害物が存在するとの検知がなされた場合は、検知信号が制御部３１０に出力され、制御部３１０はテーピング装置本体５０１の動作を停止する指令をテーピング装置本体５０１に発する。

対象物１が、積層構造等の場合、そのままでは対象物１の周囲にテーピング装置本体５０１を装着するスペースがなく、テーピングを施すことができない。一方、本実施形態においては、保持機構５０２を設けることによって、対象物１の周囲にテーピング装置本体５０１を装着するスペースを確保することができる。また、エリアセンサ５０３を設け障害物がある場合はテーピング装置本体５０１を停止することによって、テーピング装置５００と保持部材５０２ｂその他の障害物との間に作業者の手等が挟まれるなどの事故の発生を抑制することができる。

図１２は、第１の実施形態に係るテーピング装置におけるケーブル張力発生時の処置機構を説明するための斜視図である。テーピング装置本体５０１とケーブル３２１の接合部にワイヤ式エンコーダ３２２が設けられており、ワイヤ式エンコーダ３２２とケーブル３２１間にワイヤ式エンコーダワイヤ３２３が張られている。ワイヤ式エンコーダ３２２は、ワイヤ式エンコーダワイヤ３２３の引き出し量によりパルスをカウントする。パルス信号は制御部３１０のパルス入力モジュール３７０に入力される。パルス数が規定数以上となった場合は、制御部３１０は、テーピング装置本体５０１の動作を停止する指令をテーピング装置本体５０１に発する。また、表示灯３０３での点滅等により注意を喚起する。

以上のように構成された本実施形態に係るテーピング装置５００によれば、大規模な装置によらずに、対象物１のテーピングが可能となる。

［第２の実施形態］
図１３は、第２の実施形態に係るテーピング装置におけるベクトル補正機構の構成を示す側面図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。すなわち、第１の実施形態における走行機構ローラ１１０に代えて、本第２の実施形態における走行機構１００は、走行機構ローラセット４１０を有する。走行機構ローラセット４１０は、走行機構対向ローラ４１１、第１の走行機構離間ローラ４１２ａおよび第２の走行機構離間ローラ４１２ｂからなる。第１の走行機構離間ローラ４１２ａおよび第２の走行機構離間ローラ４１２ｂは対象物１の凸側に設けられている。また、走行機構対向ローラ４１１は、この第１の走行機構離間ローラ４１２ａおよび第２の走行機構離間ローラ４１２ｂと対向する対象物１の凹側に設けられている。走行機構対向ローラ４１１は、第１の走行機構離間ローラ４１２ａおよび第２の走行機構離間ローラ４１２ｂの対象物１の長手方向の中央となる位置に設けられている。第１の走行機構離間ローラ４１２ａおよび第２の走行機構離間ローラ４１２ｂは固定ブロック４１３により所定の間隔で固定されている。

対象物１の曲率半径が小さくなるほど、図１３に示す第１の走行機構離間ローラ４１２ａおよび第２の走行機構離間ローラ４１２ｂの対象物１側の接線と走行機構対向ローラ４１１間の間隔ｄが小さくなる。すなわち、走行機構対向ローラ４１１は、対象物１に向かう方向に移動する。走行機構対向ローラ４１１はブラケット４１４内に固定されたコイルばね４１５で保持され対象物１に押し付けられている。走行機構対向ローラ４１１の対象物１に向かう方向の移動量は、変位測定部である接触式変位計４１６で測定される。接触式変位計４１６で測定したデータは制御部３１０の入力ユニット３１４に取り込まれる。

制御部３１０では、対象物１の曲率半径を算出し、曲げ半径からテーピング１周ごとに進む走行距離を決定する。曲率半径をＲ、走行機構対向ローラ４１１の半径をｒ、２つの走行機構従動ローラ４１２の間の距離をＬ、対象物１の幅をＷとし、計測された走行機構従動ローラ４１２と走行機構対向ローラ４１１間の距離をｄとした場合、Ｌ、ｒおよびＷは定数であるため、ｄ値より、対象物１の曲率半径Ｒを求めることができる。

対象物１の曲率半径が一様ではない場合に、一定ピッチでテーピングを行うとテープ２２９の重なりが増したり、逆に減少したりと一様なテーピングが行えなくなる。一方、本第２の実施形態では、この処理を連続的に行うことにより、曲率半径が変化してもテーピングピッチを自動調整することが可能となる。

また、走行機構対向ローラ４１１と対象物１間の摩擦力の強弱により走行機構対向ローラ４１１の推力が影響を受ける可能性がある。このため走行機構対向ローラ４１１と対象物１の摩擦を一定に保つ方法として、コイルばね４１５の強さを一定に調整し、導体径の変化や曲げ半径によって影響を受けないような設定圧力とする。対象物１が、たとえば直径４０ｍｍの導体であり、コイルばね４１５のばね定数を１０Ｎ／ｍｍとし、初期推力１００Ｎを加えた場合に滑りが出ないとすると、摩擦力の変動や導体表面の状態を考慮して約２倍の２００Ｎを加えるように設定する。この場合、対象物１がテーピングにより複数回巻き付けされて直径が１ｍｍ増加したとしても１０Ｎ増加し２１０Ｎの推力を出すことになる。このようにコイルばね４１５を緩衝体として走行機構対向ローラ４１１を押し付けることにより、対象物１と走行機構対向ローラ４１１の摩擦力の変動を小さく抑えることが可能となる。

［第３の実施形態］
図１４は、第３の実施形態に係るテーピング装置におけるテーピングヘッドのベクトル補正機構の構成を示す縦断面図である。本実施形態は、第２の実施形態の変形である。

巻き付け機構ローラセット４２０は、巻き付け機構対向ローラ４２１、第１の巻き付け機構離間ローラ４２２ａおよび第２の巻き付け機構離間ローラ４２２ｂからなる巻き付け機構ローラセット４２０を有する。第１の巻き付け機構離間ローラ４２２ａおよび第２の巻き付け機構離間ローラ４２２ｂは対象物１の凸側に設けられている。また、巻き付け機構対向ローラ４２１は、対象物１を挟んでこの第１の巻き付け機構離間ローラ４２２ａおよび第２の巻き付け機構離間ローラ４２２ｂと対向する対象物１の凹側に設けられている。巻き付け機構対向ローラ４２１は、第１の巻き付け機構離間ローラ４２２ａおよび第２の巻き付け機構離間ローラ４２２ｂの対象物１の長手方向の中央となる位置に設けられている。第１の巻き付け機構離間ローラ４２２ａおよび第２の巻き付け機構離間ローラ４２２ｂは固定ブロック４２３により所定の間隔で固定されている。また、巻き付け機構対向ローラ４２１は、ブラケット４２４内に収納されたコイルばね４２５で保持され対象物１に押し付けられている。

走行機構１００内の走行機構ローラセット４１０の固定ブロック４１３には走行機構側歯車４１８が設けられている。また、巻き付け機構２００内の巻き付け機構ローラセット４２０の固定ブロック４２３には巻き付け機構側歯車４２８が設けられている。走行機構側歯車４１８と巻き付け機構側歯車４２８とは互いにかみ合っている。走行機構ローラセット４１０と巻き付け機構ローラセット４２０は、それぞれの走行機構側歯車４１８および巻き付け機構側歯車４２８を介して互いに係合し、この係合部に対して鏡面対称に形成されている。

曲率半径を算出するための走行機構ローラセット４１０の対象物１の軸方向位置と、テープ供給リール２２８（図８）の対象物１の軸方向位置にずれがある場合には、適切にテーピングがなされなくなる。すなわち、走行機構ローラセット４１０の対象物１の軸方向位置における対象物１の軸の方向を有する第１方向ベクトルと、テープ供給リール２２８の対象物１の軸方向位置における対象物１の軸の方向を有する第２方向ベクトルとは、曲率半径が有限の場合には一致しない。この結果、張力変動が大きくなり、テーピングされたテープにしわが発生してしまう。

一方、本第３の実施形態においては、第１ベクトルの逆方向ベクトルと第２ベクトルとは走行機構側歯車４１８と巻き付け機構側歯車４２８の係合部を中心に互いに鏡面対称に形成されている。走行駆動部１２０によって走行機構対向ローラ４１１が走行駆動した際に、走行機構側歯車４１８は走行機構１００内の走行機構ローラセット４１０の第１ベクトル方向から、巻き付け機構２００内の巻き付け機構ローラセット４２０の第２ベクトルの方向を算出することができる。これにより対象物１により近づいた姿勢を確保し、テーピングを行うことが可能となる。

［第４の実施形態］
図１５は、第４の実施形態に係るテーピング装置における盤の取り付け状態を示す斜視図である。本第４の実施形態は、第１の実施形態の変形である。

本第４の実施形態に係るテーピング装置５００は、盤３００が走行機構１００と一体で移動するように、盤３００が走行機構１００と結合している。盤３００内には、制御部３１０とともに電源３０１が設けられている。電源３０１はたとえば、バッテリーである。また、盤３００には、表示および操作を行う表示部としてタッチパネル３０２が取り付けられている。

第１の実施形態で説明したように、テーピング装置５００はケーブル張力発生時の処置機構を有し、ケーブルの損傷を防止しているが、ワイヤ式エンコーダ３２２の故障や、ワイヤ式エンコーダワイヤ３２３に不具合が生じた場合には適切な検知ができない可能性がある。一方、本第４の実施形態においては、走行機構１００および巻き付け機構２００と盤３００間の接続ケーブル３２１も、走行機構１００とともに移動するので、ケーブルの引っ掛かりによるケーブルの損傷などの可能性を低減することができる。また電源はカセット交換可能な構造とすることで現場作業性をさらに改善することができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第４の実施形態の特徴と、第２または第３の実施形態の特徴を組み合わせてもよい。

さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…対象物、１００…走行機構、１１０…走行機構ローラ、１１１…走行機構駆動ローラ、１１２…走行機構従動ローラ、１２０…走行駆動部、２００…巻き付け機構、２０１…後取付け部、２０２…巻き付け機構フレーム、２０２ａ…ブラケット、２１０…回転ベース、２１１…回転駆動部、２１２…回転ベース抑え、２１３…回転ベース駆動歯車、２１４…回転ベース軸受ユニット、２１４ａ…シャフト、２１４ｂ…回転ベース軸受、２１４ｃ…ナット、２１５…エンコーダ、２２０…テープ供給リール取付け部、２２１…軸受、２２２…軸受押え、２２８…テープ供給リール、２２９…テープ、２３０…巻きつけ機構ローラ、２３１…巻きつけ機構ローラ軸、２３２…ローラ軸受、２３３…車輪、２４０…テープ張力調整機構、２４１…ブレーキパッド（ブレーキ）、２４２ａ…第１のガイドローラ、２４２ｂ…第２のガイドローラ、２４３…折り返しローラ（迂回用リール）、２５１…レーザ変位計、２５２…光電センサ、２５３…孔、３００…盤、３０１…電源、３０２…タッチパネル（表示部）、３０３…表示灯（表示部）、３１０…制御部、３１４…入力ユニット、３２１…ケーブル、３２２…ワイヤ式エンコーダ、３２３…ワイヤ式エンコーダワイヤ、３７０…パルス入力モジュール、４１０…走行機構ローラセット、４１１…走行機構対向ローラ、４１２ａ…第１の走行機構離間ローラ、４１２ｂ…第２の走行機構離間ローラ、４１３…固定ブロック、４１４…ブラケット、４１５…コイルばね、４１６…接触式変位計（変位測定部）、４１８…走行機構側歯車、４２０…巻き付け機構ローラセット、４２１…巻き付け機構対向ローラ、４２２ａ…第１の巻き付け機構離間ローラ、４２２ｂ…第２の巻き付け機構離間ローラ、４２３…固定ブロック、４２４…ブラケット、４２５…コイルばね、４２８…巻き付け機構側歯車、５００…テーピング装置、５０１…テーピング装置本体、５０１ａ…結合ピン、５０２…保持機構、５０２ａ、５０２ｂ…保持部材、５０３…エリアセンサ（干渉物検出部）

Claims

対象物の周囲にテープを巻き付けるテーピング装置であって、
前記対象物に支持されて前記対象物の長手方向に沿って走行する走行機構と、
前記走行機構により牽引または押されて前記対象物の長手方向に移動しながら前記対象物の周囲にらせん状にテープを巻き付ける巻き付け機構と、
前記走行機構の走行速度および前記巻き付け機構の巻き付け速度を制御する制御部と、
を備え、
前記走行機構は、
前記対象物の周囲を囲むように前記対象物の周方向に互いに間隔をあけて設けられ前記対象物の表面に圧着されながら前記対象物の長手方向に沿って回転可能に形成された複数の走行機構ローラと、
前記複数の走行機構ローラの少なくとも一部に回転駆動力を供給する走行駆動部と、
を有し、
前記巻き付け機構は、
前記対象物の長手方向に垂直な平面内で板状に拡がり前記対象物の長手方向への移動とともに当該長手方向の回転軸の周りで前記対象物の周りを回転する回転ベースと、
前記回転ベースに取り付けられて前記回転ベースの回転軸に対して回転軸が傾くようにテープ供給リールを取り付け可能なテープ供給リール取付け部と、
前記回転ベースを駆動する回転駆動部と、
を有し、
前記制御部は、前記走行駆動部への走行速度指令信号と、前記回転駆動部への回転速度指令信号と、を発する、
ことを特徴とするテーピング装置。
前記走行機構ローラは、前記対象物の長手方向に間隔をおいてそれぞれ設けられた第１の走行機構離間ローラおよび第２の走行機構離間ローラと、前記対象物の長手方向に前記第１の走行機構離間ローラと前記第２の走行機構離間ローラに挟まれて前記第１の走行機構離間ローラおよび前記第２の走行機構離間ローラに対向して前記対象物の反対側に位置するように設けられた走行機構対向ローラを有する少なくとも１組の走行機構ローラセットを含み、
前記走行機構は、前記走行機構対向ローラの前記対象物の中心方向に向かう変位を測定する変位測定部をさらに備え、
前記制御部は、前記変位測定部により得られた変位に基づいて前記対象物の曲率半径を算出し、前記曲率半径が小さいほど、前記回転速度指令信号の大きさに対する前記走行速度指令信号の大きさの比を小さくすることを特徴とする請求項１に記載のテーピング装置。
前記走行機構対向ローラは、前記第１の走行機構離間ローラおよび前記第２の走行機構離間ローラの長手方向の中央位置に設けられており、
前記巻き付け機構は、前記対象物の長手方向に間隔を置いてそれぞれ設けられた第１の巻き付け機構離間ローラおよび第２の巻き付け機構離間ローラと、前記対象物の長手方向に前記第１の巻き付け機構離間ローラと前記第２の巻き付け機構離間ローラに挟まれて前記第１の巻き付け機構離間ローラおよび前記第２の巻き付け機構離間ローラに対向するように設けられた巻き付け機構対向ローラとからなる少なくとも１組の巻き付け機構ローラセットを有し、
前記第１の巻き付け機構離間ローラ、前記第２の巻き付け機構離間ローラおよび前記巻き付け機構対向ローラは、前記対象物の表面に圧着されながら前記対象物の長手方向に沿って回転可能に形成され、
前記走行機構ローラセットと前記巻き付け機構ローラセットとは、ギアを介して隣接しており、前記ギアを挟んで鏡面対称に形成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のテーピング装置。
前記巻き付け機構は、前記テープ供給リールから供給されて前記対象物に巻き付けられる前記テープが通過する迂回用リールと、前記テープ供給リールおよび前記迂回用リールの回転に対する抵抗力を生ずるブレーキと、を有して前記テープの張力を調整するテープ張力調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のテーピング装置。
前記制御部は、当該テーピング装置を停止すべき状態が発生したと判定したときには、前記走行駆動部および前記回転駆動部に停止指令を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のテーピング装置。
前記回転駆動部および前記走行駆動部用の電源ならびに前記制御部は、前記走行機構とともに移動することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のテーピング装置。