JP6438591B1

JP6438591B1 - 貼合装置

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Publication number: JP6438591B1
Application number: JP2017541887A
Authority: JP
Inventors: 大介薦田
Original assignee: CLIMB PRODUCTS CO.,LTD.
Current assignee: CLIMB PRODUCTS CO.,LTD.
Priority date: 2017-04-25
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2037-04-25
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Abstract

貼合ローラーを貼合面の湾曲形状に適合して適確に湾曲変形でき、しかも段取り作業を省くことができ、さらに全体構造を簡単化して導入コストを低コスト化できる貼合装置を提供する。貼合装置は、湾曲変形機構２２と、バックアップ機構２３と、制御手段５５を備えている。貼合ローラー４は円筒状のローラー体１７と、両端に固定される一対の操作軸１９を備えている。湾曲変形機構２２で一対の操作軸１９を中立位置から傾動操作することにより、貼合ローラー４を例えば上突湾曲状に湾曲変形できる。貼合時には、湾曲変形機構２２の作動状態と、バックアップ機構２３の作動状態を、予め入力された湾曲面データに基づき制御手段５５で制御しながら、貼合ローラー４を貼合面Ｐに沿って湾曲変形させて貼合する。

Description

本発明は、例えば上突湾曲状または内凹み湾曲状の３次元平面状の貼合面を有するワークに、他のワークを貼合するための貼合装置に関する。３次元平面状の貼合面を備えているワークとしては、ディスプレイや電子看板、車両の窓ガラスあるいは外装板などを挙げることができ、貼合面に貼合される他のワークとしては、主にフィルムあるいはガラスなどを挙げることができる。

本出願人は、ワークを湾曲状に貼合するための貼合装置を先に提案している（特許文献１）。特許文献１に記載の貼合装置は、湾曲状のガラス基板からなる第１ワークを吸着保持する上吸着台と、偏向シートなどの第２ワークを湾曲状に吸着保持する複数の下吸着台とを備える。下吸着盤には、各下吸着台を昇降操作する吸着台昇降構造と、第２ワークを第１ワークに押付ける貼合ローラーと、ローラー昇降構造と、ローラー移動構造などが設けられている。貼合時には、貼合ローラーで第２ワークを第１ワークの湾曲面に押付けた状態で、貼合始端から貼合終端へ向かって移動させるが、貼合ローラーの移動に先行して各下吸着台を吸着台昇降構造で順に下降操作させて、貼合ローラーの移動領域から退避させる。こうした貼合装置によれば、第２ワークを第１ワークに対して均一な貼合力で適確に貼合できる。しかし、特許文献１の貼合装置は、貼合ローラーが直線ローラーで形成されているため、第１ワークの貼合面が２次元平面である場合には問題ないが、ワークの貼合面が３次元平面である場合には、貼合ローラーを貼合面に密着させることができず、第２ワークを適確に貼合できない。

本発明では３次元平面に沿って湾曲変形する貼合ローラーを使用して、一対のワークを貼合するが、この種のローラーを備えている貼合装置は特許文献２に公知である。特許文献２に記載の貼合装置は、中空の可撓性ロールと、同ロールの内部に配置される螺旋状体（コイルばね）で構成した一対の貼合ローラーと、各貼合ローラーを貼合面に沿って湾曲変形させる一群のバックアップローラーと、貼合ローラーを回転駆動するローラー駆動機構と、一対のローラーを変位操作する上下移動装置、および首振り装置などを備える。特許文献２の貼合装置は、自動車用の窓ガラス（合わせガラス）の予備接着処理を行うものであり、一対の可撓性ロールの間に窓ガラスを通して予備接着を行う。

同種の貼合装置は特許文献３にも開示されている。特許文献３に記載の貼合装置は、上突湾曲状の３次元平面からなるブラウン管の表示面に、偏向シートや反射防止フィルムなどの機能性フィルムを貼付ける積層構造を備える。詳しくは、ゴム弾性体で形成した湾曲ローラーと、同ローラーをブラウン管の表示面に向かって押付ける加圧ローラ（バックアップローラー）を使用して、機能性フィルムをブラウン管の表示面に貼付けている。湾曲ローラーは、ブラウン管の表示面から受ける押付け反力によって湾曲し、さらに加圧ローラーで押付けることにより３次元平面に沿って湾曲変形される。

特開２０１５−３９８６２号公報（要約、図１）特公平３−２１４９４号公報（３ページ左欄３〜１７行、第１図）特開平７−４５１８６号公報（段落番号０００５、図４）

特許文献２に記載の貼合装置は、貼合面が３次元平面である一対のガラス板を、接着フィルムを介して予備接着できる。しかし、この特許文献２に記載の貼合装置は、一対の貼合ローラーと、両貼合ローラーを回転駆動するローラー駆動機構と、一群のバックアップローラーと、上下移動装置および首振り装置などを備えるため、貼合装置の全体構造が複雑になるのを避けられず、導入コストが高く付く。また、貼合処理を行う前にワークの３次元平面に合致するように、一群のバックアップローラーの位置決めを行って、可撓性ロールの湾曲形状を決定するが、一連の段取り作業に多くの手間と時間を要する。そのため、湾曲形状が異なる多種類の貼合対象を貼合するのには適さないうえ、湾曲変形された可撓性ロールの湾曲形状の再現性にも問題がある。

特許文献３に記載の貼合装置は、可撓性ロールをブラウン管の表示面に押付けたときの押付け反力で可撓性ロールを湾曲変形させ、さらに可撓性ロールの周面を複数の加圧ローラーでブラウン管の表示面に押付けて、可撓性ロールを３次元平面に沿って湾曲させている。特許文献３に記載の貼合装置によれば、貼合面（ブラウン管の表示面）の湾曲半径が、ローラー軸心方向とローラー転動方向のそれぞれにおいて均一である場合には、機能性フィルムを問題なく貼付けることができる。しかし、貼合面の湾曲半径が、ローラー軸心方向、あるいはローラー転動方向で部分的に変化する場合には、湾曲ローラーに作用する押付け反力が不均一になるため、湾曲ローラーの全体を貼合面に密着させることができず、機能性フィルムを適正に貼付けることができない。また、可撓性ロールを押付け反力で湾曲変形させるので、貼合面が内凹み湾曲面である場合に、可撓性ロールを貼合面に沿って湾曲させることができない。さらに、可撓性ロールおよび加圧ローラーは、押付け反力を受けて初めて受動的に湾曲し、あるいは受動的に進退移動するので、貼合速度が一定値を超えると応答遅れを生じやすく、貼合処理を効率良く行えない不利もある。

本発明の目的は、貼合ローラーを貼合面の湾曲形状に適合して適確に湾曲変形でき、しかも段取り作業に要する手間と時間を省くことができ、さらに全体構造を簡単化して導入コストを低コスト化できる貼合装置を提供することにある。

本発明に係る貼合装置は、第１基台１と、第１基台１に対して上下方向に所定間隔を置いて対向状に支持される第２基台２と、第１基台１に設けられて第１ワークＷ１を吸着保持する第１吸着台３と、第２基台２に設けられて第２ワークＷ２を吸着保持する第２吸着台１２と、第２吸着台１２に吸着保持された第２ワークＷ２の３次元平面状の貼合面Ｐに沿って左右方向の貼合始端と貼合終端との間で回転移動可能に構成されて、第１ワークＷ１を第２ワークＷ２の貼合面Ｐに押付けて両者を貼合させる貼合ローラー４と、貼合ローラー４を貼合面Ｐに沿う湾曲姿勢に姿勢変位させる湾曲変形機構２２と、湾曲変形機構２２により湾曲変形された貼合ローラー４の姿勢状態を支持するために、該貼合ローラー４を支えるバックアップ機構２３と、湾曲変形機構２２とバックアップ機構２３の両機構の作動状態を制御する制御手段５５とを備える。貼合ローラー４は、前後方向の中央部に設けられた湾曲変形可能な円筒状のローラー体１７と、ローラー体１７の前後方向の両端部に固定された一対の操作軸１９・１９とを備える。湾曲変形機構２２は、貼合ローラー４の両操作軸１９・１９の伸び方向が前後の水平方向を向く水平姿勢と、両操作軸１９・１９の伸び方向が斜め下方、或いは斜め上方に向く傾動姿勢との間で、両操作軸１９・１９を変位操作しており、両操作軸１９・１９を傾動姿勢としたときに、貼合ローラー４を上突湾曲状、或いは内凹み湾曲状に湾曲変形させている。湾曲変形機構２２の作動状態と、バックアップ機構２３の作動状態を、予め入力された湾曲面データに基づき制御手段５５で制御して、貼合ローラー４を貼合面Ｐに沿う湾曲姿勢に維持しながら、貼合ローラー４を貼合始端から貼合終端へ向かって左右方向へ回転移動させることで、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２とを貼合させることを特徴とする。

貼合ローラー４と、貼合ローラー４を支持するローラーベース２０の間に湾曲変形機構２２が設けられている。湾曲変形機構２２は、ローラーベース２０に設けた支軸２４で往復揺動可能に支持される左右一対の操作アーム２５と、操作アーム２５を往復揺動操作するアーム操作機構２６と、操作アーム２５の揺動基端側に設けられて操作軸１９を回転自在に、かつスラスト移動可能に軸支する軸受体２７とを備えている。

アーム操作機構２６は、ボールねじ３０と、ローラーベース２０で支持されてボールねじ３０のねじ軸２８を回転駆動する駆動源３１と、ねじ軸２８と噛合う状態で操作アーム２５に支持されるボールねじ３０のナット体２９とを備えている。駆動源３１の回転方向および回転量を、予め入力された湾曲面データに基づき制御手段５５で制御して、貼合ローラー４をアーム操作機構２６で貼合面Ｐに沿って湾曲変形させる。

ナット体２９に設けたナット軸３３は、操作アーム２５に形成した長穴３２で支持されて、ナット体２９が操作アーム２５で回転不能に、かつ往復スライド可能に支持されている。操作アーム２５が揺動操作される際の、操作アーム２５の揺動軌跡とナット体２９の移動軌跡の軌跡差を長穴３２で吸収している。

バックアップ機構２３は、貼合ローラー４の周面の複数個所に接当する複数のバックアップローラー３６と、バックアップローラー３６を回転自在に支持するローラー枠３７と、各ローラー枠３７およびバックアップローラー３６を貼合ローラー４に向かって押付け操作するアクチュエーター３８を備えている。アクチュエーター３８の押圧力を、予め入力された湾曲面データに基づき制御手段５５で制御して、貼合ローラー４をバックアップローラー３６で貼合面Ｐに沿って湾曲変形させる。

第１基台１の内部に、第１吸着台３を昇降操作する吸着台昇降構造５と、貼合ローラー４を昇降操作するローラー昇降構造６と、貼合ローラー４を貼合始端と貼合終端の間で移動操作するローラー移動構造７とが設けられている。貼合ローラー４がローラー移動構造７で貼合終端へ向かって移動操作されるのに先行して、各第１吸着台３を吸着台昇降構造５で貼合ローラー４の移動領域から順次退避させて、第１ワークＷ１を貼合ローラー４で第２ワークＷ２に貼合する。

第１基台１の上面に、第１ワークＷ１を支持するシルクスクリーン８が張設されて、その下面側に複数の第１吸着台３と貼合ローラー４が配置されている。第１ワークＷ１が複数の第１吸着台３でシルクスクリーン８を介して湾曲状に吸着保持された状態で、第１ワークＷ１を貼合ローラー４で第２ワークＷ２に押付けて、両ワークＷ１・Ｗ２を貼合する。

本発明に係る貼合装置によれば、湾曲変形機構２２およびバックアップ機構２３を駆動することで、貼合ローラー４の湾曲形状を貼合面Ｐの湾曲形状に適合して連続的に湾曲変形できる。また、貼合面Ｐの３次元平面の変化に即応して貼合ローラー４の湾曲形状を適合させることができる。従って、従来の装置において不可欠であった、予めバックアップローラーの位置決めを行って、貼合ローラーの湾曲形状を決定する段取り作業を省略することができ、貼合処理を効率良く行うことができる。さらに、湾曲変形機構２２とバックアップ機構２３の作動状態を制御手段５５で制御することで、貼合ローラー４を所定の形状に湾曲変形することができるので、従来の貼合装置に比べて、貼合装置の全体構造を簡単化して導入コストを低コスト化できる。制御手段５５に入力される湾曲面データを変更するだけで、貼合ローラー４の湾曲形状を多様に変更できるので、多品種少量のワークの貼合処理であっても速やかに対応できる。

湾曲変形機構２２を、支軸２４で往復揺動可能に支持される左右一対の操作アーム２５と、操作アーム２５を往復揺動操作するアーム操作機構２６と、操作アーム２５の揺動基端側に設けた軸受体２７とで構成し、軸受体２７を、貼合ローラー４に設けた左右一対の操作軸１９を回転自在に、かつスラスト移動可能に軸支できる構造とした。こうした湾曲変形機構２２によれば、一対の操作アーム２５をアーム操作機構２６で揺動操作することにより、貼合ローラー４を上突湾曲状と内凹み湾曲状の間で湾曲変形させて、貼合ローラー４の湾曲周面を貼合面Ｐの湾曲面に沿わせることができる。また、貼合途中に操作アーム２５をアーム操作機構２６で揺動操作することにより、貼合ローラー４の湾曲形状を貼合面Ｐの湾曲面の変化に即応して適合させて、第１ワークＷ１を３次元平面状の貼合面Ｐを備えた第２ワークＷ２に対して適正に貼合できる。貼合時の貼合ローラー４は、回転摩擦を受けて自転しながら移動する。また、貼合ローラー４が湾曲変形する過程では、貼合ローラー４の湾曲量に応じて操作軸１９が軸心方向へスライド移動する。こうした回転動作とスライド移動動作を円滑に行うために、操作軸１９を軸受体２７で回転自在に、かつスラスト移動可能に軸支している。

ボールねじ３０と、ボールねじ３０のねじ軸２８を回転駆動する駆動源３１と、操作アーム２５に支持されるボールねじ３０のナット体２９でアーム操作機構２６を構成した。こうしたアーム操作機構２６では、駆動源３１でねじ軸２８を回転駆動して、ナット体２９をねじ軸２８に沿って移動させることにより、操作アーム２５を揺動操作して貼合ローラー４を所定の湾曲形状に湾曲させることができる。また、駆動源３１によるねじ軸２８の回転駆動を停止することで、ナット体２９および操作アーム２５の移動を阻止して、貼合ローラー４を湾曲変形した状態に保持し続けることができる。このように、ボールねじ３０を伝動要素とするアーム操作機構２６によれば、全体構造を簡素化しながら、貼合ローラー４の湾曲形状を貼合面Ｐの湾曲形状に適合して適確に湾曲変形することができる。また、予め入力された湾曲面データに基づいて、駆動源３１の作動状態を制御手段５５で制御して、操作アーム２５の揺動量を規定し、貼合ローラー４を所定の湾曲形状に湾曲させるので、貼合面Ｐの湾曲面が徐々に変化し、あるいは部分的に変化する場合であっても、貼合面Ｐの湾曲面に変化に即応して貼合ローラー４を能動的に湾曲変形できる。

ナット体２９に設けたナット軸３３を、操作アーム２５に設けた長穴３２で支持して、ナット体２９を操作アーム２５で回転不能に、かつ往復スライド可能に支持するようにした。こうしたアーム操作機構２６によれば、操作アーム２５が揺動操作される際の、操作アーム２５の揺動軌跡とナット体２９の移動軌跡の軌跡差を長穴３２で吸収できるので、アーム操作機構２６の構造がいたずらに複雑になるのを解消して、全体構造を簡素化できる。

複数のバックアップローラー３６と、同ローラー３６を支持するローラー枠３７と、各ローラー枠３７を貼合ローラー４に向かって押付け操作するアクチュエーター３８などでバックアップ機構２３を構成するようにした。また、アクチュエーター３８の押圧力を、予め入力された湾曲面データに基づき制御手段５５で制御して、貼合ローラー４をバックアップローラー３６で貼合面Ｐに沿って湾曲変形させるようにした。こうしたバックアップ機構２３によれば、予め入力された湾曲面データに基づいて、アクチュエーター３８の作動状態を制御手段５５で制御して、バックアップローラー３６の押圧力を規定し、貼合ローラー４を所定の湾曲形状に湾曲させるので、貼合面Ｐの湾曲面が徐々に変化し、あるいは部分的に変化する場合であっても、貼合面Ｐの湾曲面に変化に即応して貼合ローラー４を能動的に湾曲変形できる。また、貼合ローラー４の湾曲形状をバックアップ機構２３で能動的に変化させることができるので、貼合時の貼合ローラー４をより早い速度で移動させることが可能となり、一対のワークＷ１・Ｗ２の貼合を効率よく行うことができる。

基台１の内部に、吸着台昇降構造５と、ローラー昇降構造６と、ローラー移動構造７を設けるようにした。また、貼合ローラー４がローラー移動構造７で貼合終端へ向かって移動操作されるのに先行して、各第１吸着台３を吸着台昇降構造５で貼合ローラー４の移動領域から順次退避させるようにした。こうした貼合装置によれば、貼合ローラー４の移動領域を利用して各第１吸着台３を退避移動できるので、貼合装置の全体構造がいたずらに大形化するのを解消して、貼合装置を小形化でき、その設置に要するスペースを小さくできる。また、貼合ローラー４が近接する直前まで、第１ワークＷ１を退避移動していない第１吸着台３で吸着保持できるので、両ワークＷ１・Ｗ２の貼合を適確に行うことができる。

基台１の上面にシルクスクリーン８を張設し、その下面側に複数の第１吸着台３と貼合ローラー４を配置した。こうした貼合装置によれば、第１ワークＷ１が自己保形性を備えていない場合でも、シルクスクリーン８上の第１ワークＷ１を第１吸着台３で湾曲面状に吸着保持できる。また、第１ワークＷ１が複数の第１吸着台３でシルクスクリーン８を介して湾曲状に吸着保持された状態で、第１ワークＷ１を貼合ローラー４で第２ワークＷ２に押付けて貼合するので、両ワークＷ１・Ｗ２が貼合される直前まで、第１ワークＷ１をシルクスクリーン８と第１吸着台３で支持して適正な湾曲形状に保持することができる。

本発明に係る貼合装置の貼合ローラーの支持構造を示す縦断側面図である。貼合装置の概略構造を示す縦断正面図である。貼合装置およびワークの関係構造を示す縦断正面図である。第１吸着台とその昇降構造を示す一部破断側面図である。貼合ローラーの一部を破断した分解側面図である。貼合ローラーの支持構造を示す側面図である。図６におけるＡ−Ａ線断面図である。図６におけるＢ−Ｂ線断面図である。貼合ローラーを上突湾曲状に湾曲変形させた状態の縦断側面図である。貼合ローラーを内凹み湾曲状に湾曲変形させた状態の縦断側面図である。両ワークの貼合手順を示す第１の説明図である。両ワークの貼合手順を示す第２の説明図である。両ワークの貼合手順を示す第３の説明図である。両ワークの貼合手順を示す第４の説明図である。本発明に係る貼合装置の別の実施例を示す縦断側面図である。

（実施例）図１ないし図１１に、本発明に係る貼合装置の実施例を示す。本発明における前後、左右、上下とは、図２に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。図２に示すように貼合装置は、上面が開口する基台（第１基台）１と、基台１で揺動開閉可能に支持された可動台（第２基台）２とを備えている。基台１の内部には、第１ワークＷ１を３次元平面状に吸着保持する６個の第１吸着台３と、貼合ローラー４と、第１吸着台３を昇降操作する吸着台昇降構造５および貼合ローラー４を昇降操作するローラー昇降構造６と、貼合ローラー４を貼合始端と貼合終端の間で移動操作するローラー移動構造７などが設けられている。基台１の上開口にはシルクスクリーン８が張設されており、先の第１吸着台３および貼合ローラー４はそれぞれシルクスクリーン８の下面側に配置されている。第１ワークＷ１はシルクスクリーン８の上面に載置されて、第１吸着台３でシルクスクリーン８を介して吸着保持される。

可動台２は基台１に対してヒンジ軸９で連結されて、揺動開閉可能に支持されており、図示していない操作シリンダーで自動的に開閉操作される。可動台２の内面にはアライメントテーブル１１が設けられており、同テーブル１１の下面に第２ワークＷ２を吸着保持する第２吸着台１２が設けられている。第２吸着台１２の吸着面は上凹み湾曲状の３次元平面からなる。可動台２が閉操作されたとき、可動台２は基台１に対して上下方向に所定間隔を置いて対向状に支持される。

第１ワークＷ１は偏向シートや反射防止フィルムなどの機能性フィルムであり、第２ワークＷ２は３次元平面状の表示面を備えた液晶基板（ディスプレイ）である。第１ワークＷ１は、予め第２ワークＷ２の貼合面（表示面）Ｐに密着できる３次元平面状に賦形されており、その上面には透明の接着剤が塗付されている。図３に示すように貼合面Ｐは、左右方向（ローラー転動方向）と前後方向（ローラー軸心方向）に湾曲する内凹み状の湾曲面として形成されており、左右方向の湾曲面と前後方向の湾曲面の湾曲半径は異なるものとなっている。図９に示すように、可動台２を閉じて基台１の上面に被せ付けた状態では、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２が小さな隙間を間にして正対する。この状態の第１ワークＷ１を貼合ローラー４で第２ワークＷ２の貼合面（表示面）Ｐに押付けることにより、第１ワークＷ１を第２ワークＷ２に貼合できる。

第１吸着台３は前後に長い中空箱状に形成されており、個々の第１吸着台３の上面に形成した吸着面が、貼合面Ｐに対応する部分湾曲面として形成されている。各第１吸着台３の吸着面には吸着開口３ａの一群が形成されている（図４参照）。第２吸着台１２は中空箱状に形成されており、第２吸着台１２の湾曲する吸着面に吸着開口１２ａの一群が形成されている（図３参照）。第１吸着台３の中空部と、第２吸着台１２の中空部は、それぞれ図示していない真空源と通路および電磁バルブを介して接続されており、必要に応じて第２吸着台１２の中空部に真空圧を作用させ、あるいは真空圧の作用を停止できる。

図４に示すように、吸着台昇降構造５は、第１吸着台３の下面前後に固定される昇降軸１３と、昇降軸１３を昇降操作するテレスコープ型の操作シリンダー（アクチュエーター）１４とで構成される。第１吸着台３は操作シリンダー１４で昇降操作されて、上方の吸着位置と、第１ワークＷ１から分離した下方の退避位置の間で昇降操作できる。貼合ローラー４が貼合終端へ向かって移動するとき、貼合ローラー４が接近するのに先行して、第１吸着台３が順に退避位置へ下降操作されて、貼合ローラー４の移行軌跡の外へ退避移動される。貼合始端（図２に向かって左端）から数えて１番目と２番目の第１吸着台３の間には、ローラー昇降スペースが確保されており、このスペースに貼合ローラー４およびローラー昇降構造６が配置されている。個々の第１吸着台３の吸着面の集合は、全体として貼合面Ｐに沿う上突湾曲面を構成するので、各第１吸着台３の吸着位置における高さはそれぞれ異なるものとされている。

図５に示すように、貼合ローラー４は、湾曲変形可能な円筒状のローラー体１７と、ローラー体１７の内部に配置される密巻状のコイルばね１８と、コイルばね１８の両端にねじ込み固定される一対の操作軸１９で構成される。ローラー体１７はゴムまたはエラストマーを素材にして形成されており、その内面に配置したコイルばね１８で補強することにより、湾曲変形された貼合ローラー４の湾曲頂部付近のローラー体１７が楕円状に変形するのを規制できる。また、より大きな曲げ耐力を発揮して、湾曲形状を保持した状態のままで回転移動することができる。操作軸１９には、コイルばね１８の内面にねじ込まれるねじ軸１９ａと、ねじ軸１９ａのねじ込み限界を規定するフランジ１９ｂが形成されている。

貼合ローラー４はローラーベース２０で支持されており、貼合ローラー４とローラーベース２０の間には、貼合ローラー４を湾曲姿勢に姿勢変位させる湾曲変形機構２２と、湾曲変形機構２２により湾曲変形された貼合ローラー４の姿勢状態を支持するために、該貼合ローラー４を支えるバックアップ機構２３とが設けられている。また、湾曲変形機構２２およびバックアップ機構２３の作動状態を制御するための制御手段５５と、制御手段５５に、第１ワークＷ１の貼合面Ｐの湾曲データを入力するデータ入力手段５６とが設けられている（図１参照）。貼合面Ｐの湾曲データ、あるいは湾曲データを算出するための数式、あるいは湾曲面が変化する位置などのデータがデータ入力手段５６を介して入力されると、制御手段５５は貼合ローラー４の回転移動量に応じて、湾曲変形機構２２およびバックアップ機構２３の作動状態を制御するための動作信号を出力する。

図６、図７において湾曲変形機構２２は、ローラーベース２０に設けた支軸２４で往復揺動可能に支持される左右一対の操作アーム２５と、操作アーム２５を往復揺動操作するアーム操作機構２６と、操作アーム２５の揺動基端側に設けられて、前記一対の操作軸１９を回転自在に、かつスラスト移動可能に軸支するベアリング（軸受体）２７を備えている。不使用時の貼合ローラー４は図６に示すように水平姿勢になっており、この状態の操作軸１９の軸端はベアリング２７の外側方から大きく突出している。しかし、図９に示すように、貼合ローラー４が湾曲変形した状態の操作軸１９の突出量は、貼合ローラー４の湾曲量に応じて小さくなる。これは、操作軸１９が貼合ローラー４の湾曲量に応じて、軸心方向に沿って操作アーム２５の側へスライド移動するからである。このときの操作軸１９のスライド動作を円滑に行うために、回転自在でスラスト移動可能なベアリング２７で操作軸１９を軸支している。

アーム操作機構２６は、ねじ軸２８およびナット体２９を備えた市販品のボールねじ３０と、ローラーベース２０に固定されてねじ軸２８を回転駆動するギヤードモーター（駆動源）３１などで構成される。図示していないが、ナット体２９の内部にはねじ軸２８で送り操作される一群のボールが収容されており、ナット体２９の外面には、操作アーム２５に形成した長穴３２で回転規制される一対のナット軸３３が突設されている。ナット体２９がねじ軸２８に沿って移動することで、操作アーム２５を支軸２４の回りに揺動操作するが、このときの操作アーム２５の揺動軌跡とナット体２９の移動軌跡の軌跡差は長穴３２で吸収される。従って、アーム操作機構２６の構造がいたずらに複雑になるのを解消して全体構造を簡素化できる。

不使用時のアーム操作機構２６は、図６に示すように操作アーム２５が支軸２４で垂直姿勢に支持されており、この状態の貼合ローラー４は、両操作軸１９・１９の伸び方向が前後の水平方向を向く水平姿勢に保持されている。貼合時には、操作アーム２５の揺動先端を、アーム操作機構２６でギヤードモーター３１に近づく向きに揺動操作することにより、両操作軸１９・１９の伸び方向が斜め下方に向く傾動姿勢として、図１、図９に示すように貼合ローラー４を上突湾曲状に湾曲変形させて、貼合ローラー４の押圧周面４ａを、第２ワークＷ２の貼合面Ｐの前後方向の湾曲面に沿わせることができる。また、図１０に示すように操作アーム２５の揺動先端を、アーム操作機構２６でギヤードモーター３１から遠ざかる向きに揺動操作すると、両操作軸１９・１９の伸び方向を斜め上方に向く傾動姿勢として、貼合ローラー４を内凹み湾曲状に湾曲変形させることができる。

こうしたアーム操作機構２６では、ギヤードモーター３１でねじ軸２８を回転駆動して、ナット体２９をねじ軸２８に沿って移動させることにより、操作アーム２５を揺動操作して貼合ローラー４を所定の湾曲形状に湾曲させることができる。また、駆動源３１によるねじ軸２８の回転駆動を停止することで、ナット体２９および操作アーム２５の移動を阻止して、貼合ローラー４を湾曲変形した状態に保持し続けることができる。このように、ボールねじ３０を伝動要素とするアーム操作機構２６によれば、アーム操作機構２６の全体構造を簡素化しながら、貼合ローラー４の湾曲形状を貼合面Ｐの湾曲形状に適合して適確に湾曲変形することができる。また、予め入力された湾曲面データに基づいて、ギヤードモーター３１の作動状態を制御手段５５で制御して、操作アーム２５の揺動量を規定し、貼合ローラー４を所定の湾曲形状に湾曲させるので、貼合面Ｐの湾曲面が徐々に変化し、あるいは部分的に変化する場合であっても、貼合面Ｐの湾曲面に変化に即応して貼合ローラー４を能動的に湾曲変形できる。

上記のように、予め入力された湾曲面データに基づき、ギヤードモーター３１の作動状態を制御手段５５で制御すると、貼合ローラー４を自動的に所定の湾曲形状に湾曲変形させることができる。また、貼合途中に貼合面Ｐのローラー転動方向の湾曲半径が徐々に変化し、あるいは部分的に変化する場合には、一対のギヤードモーター３１の作動状態を制御手段５５で制御することにより、貼合ローラー４を貼合面Ｐに沿う状態で能動的に湾曲変形させることができる。こうした湾曲変形機構２２によれば、一対の操作アーム２５をアーム操作機構２６で揺動操作することにより、貼合ローラー４を上突湾曲状と内凹み湾曲状の間で湾曲変形させて、貼合ローラー４の湾曲周面を貼合面Ｐの湾曲面に沿わせることができる。

図６および図８に示すようにバックアップ機構２３は、貼合ローラー４の下周面の左右を押圧する３組のバックアップローラー３６と、バックアップローラー３６を回転自在に支持するローラー枠３７と、各ローラー枠３７およびバックアップローラー３６を貼合ローラー４に向かって押付け操作するエアーシリンダー（アクチュエーター）３８などで構成される。エアーシリンダー３８は、ローラー枠３７の下面の左右に固定されるピストンロッド３９と、ローラーベース２０に固定されるシリンダー４０で構成される。バックアップローラー３６は、貼合ローラー４の長さに応じて３組以上設けてもよい。

こうしたバックアップ機構２３によれば、エアーシリンダー３８の作動状態を予め入力された湾曲面データに基づき制御手段５５で制御することにより、貼合ローラー４の押圧量を調整して、湾曲変形された貼合ローラー４の姿勢状態を支持することができる。また、貼合途中に貼合面Ｐのローラー軸心方向の湾曲半径が徐々に変化し、あるいは部分的に変化する場合には、操作アーム２５をアーム操作機構２６で揺動操作し、さらに各エアーシリンダー３８の作動状態を制御手段５５で制御することにより、貼合ローラー４の湾曲形状を貼合面Ｐの湾曲面の変化に即応して能動的に湾曲変形させることができる。従って、第１ワークＷ１を３次元平面状の貼合面Ｐを備えた第２ワークＷ２に対して適正に貼合できる。貼合時の貼合ローラー４は、回転摩擦を受けて自転しながら移動する。さらに、貼合ローラー４の湾曲形状をバックアップ機構２３で能動的に変化させることができるので、貼合時の貼合ローラー４をより早い速度で移動させることが可能となり、一対のワークＷ１・Ｗ２の貼合を効率よく行うことができる。

図６に示すように、基台１の底壁の前後にはガイドレール４２が配置されており、ガイドレール４２でスライド案内されるスライド台４３とローラーベース２０の間にローラー昇降構造６が設けられている。また、スライド台４３の後面に沿ってローラー移動構造７が設けられている。ローラー昇降構造６は、スライド台４３に固定したガイド体４４で昇降自在に案内されるラック４５と、スライド台４３に固定したモーター４６で回転駆動されて、ラック４５を昇降操作するピニオン４７で構成されている。ローラー移動構造７は、先のスライド台４３を左右に往復操作するタイミングベルト５０と、同ベルト５０が巻掛けられる一対のタイミングプーリー５１と、一方のタイミングプーリー５１を回転駆動するモーター５２で構成されている。タイミングベルト５０の直線部分のうち、上側の直線部分が連結金具５３でスライド台４３に固定されている（図６参照）。ローラー昇降構造６およびローラー移動構造７の作動状態も、先の制御手段５５で総合的に制御される。

第１ワークＷ１を第２ワークＷ２に貼合する場合には、図３に示すように可動台２を開放姿勢にして、吸着位置まで上昇させた第１吸着台３でシルクスクリーン８上に位置決めされた第１ワークＷ１を吸着保持する。さらに、位置決めされた第２ワークＷ２を第２吸着台１２で吸着保持し、可動台２を閉じ操作して両ワークＷ１・Ｗ２を上下に正対させる。この状態の両ワークＷ１・Ｗ２の対向間隔は２．０ｍｍ前後であることが好ましいが、各ワークＷ１・Ｗ２の形成素材の違いに応じて０．２〜５．０ｍｍの範囲内で選定することができる。

各ワークＷ１・Ｗ２の位置精度を高精度化するために、可動台２の左右２個所にずれ検知装置５７であるＣＣＤカメラが配置されている。ずれ検知装置５７は、第１吸着台３で吸着された第１ワークＷ１の位置を基準にして、第２吸着台１２で吸着した第２ワークＷ２の位置ずれの方向とその量を、第２吸着台１２に設けた左右一対の検知穴５８を介して画像として検知する。ずれ検知装置５７で取込まれた画像は、図示していないアライメントコントローラーで位置ずれの方向とその量が認識され、アライメントコントローラーから出力されるアライメント信号に基づきアライメントテーブル１１が作動されることにより、両ワークＷ１・Ｗ２が高精度に位置決めされる。

上記のように、各ワークＷ１・Ｗ２がアライメントテーブル１１で位置決めされた状態で、図１１Ａに示すように貼合ローラー４をローラー昇降機構６で押圧位置まで上昇させて、第１ワークＷ１の貼合始端の近傍を第２ワークＷ２に仮貼合する。さらに、図１１Ｂに示すように、貼合始端に位置する第１吸着台３を退避位置へ下降操作した状態で、貼合ローラー４を貼合始端側へ回転移動させて、第１ワークＷ１を第２ワークＷ２に貼合する。以後は、図１１Ｃおよび図１１Ｄに示すように、貼合ローラー４の移動に先行して各第１吸着台３を吸着台昇降構造５で貼合ローラー４の移動領域から順次退避させながら、貼合ローラー４を貼合始端から貼合終端へ向かって左右方向に回転移動させて、第１ワークＷ１を第２ワークＷ２に貼合する。一連の貼合過程において、貼合ローラー４は回転摩擦を受けて自転するので、貼合ローラー４を回転駆動するための機構は必要ない。

こうした貼合装置によれば、貼合ローラー４の移動領域を利用して各第１吸着台３を退避移動できるので、貼合装置の全体構造がいたずらに大形化するのを解消して、貼合装置を小形化でき、その設置に要するスペースを小さくできる。また、貼合ローラー４が近接する直前まで、第１ワークＷ１を退避移動していない第１吸着台３で吸着保持できるので、両ワークＷ１・Ｗ２の貼合を適確に行える。さらに、シルクスクリーン８の下面側に複数の第１吸着台３と貼合ローラー４を配置して、シルクスクリーン８を介して第１吸着台３で第１ワークＷ１を吸着し、シルクスクリーン８を介して貼合ローラー４で第１ワークＷ１を貼合するので、第１ワークＷ１が自己保形性を備えていない場合でも、シルクスクリーン８上の第１ワークＷ１を第１吸着台３で湾曲面状に吸着保持することができる。また、第１ワークＷ１が複数の第１吸着台３でシルクスクリーン８を介して湾曲状に吸着保持された状態で、第１ワークＷ１を貼合ローラー４で第２ワークＷ２に押付けて貼合するので、両ワークＷ１・Ｗ２が貼合される直前まで、第１ワークＷ１をシルクスクリーン８と第１吸着台３とで吸着保持して適正な湾曲形状に保持することができる。

第１ワークＷ１を貼合ローラー４で貼合する間に、貼合面Ｐのローラー転動方向の湾曲形状や、ローラー軸心方向の湾曲形状が部分的に変化する場合には、湾曲変形機構２２およびバックアップ機構２３の作動状態を制御手段５５で連続的に制御することにより、貼合ローラー４の湾曲形状を貼合面Ｐの湾曲形状に沿って、適確にしかも能動的に調整することができる。従って、３次元平面状の第１ワークＷ１を、第２ワークＷ２の３次元平面状の貼合面Ｐに適確に貼合することができる。貼合が終了したら、貼合ローラー４を第１ワークＷ１から分離した状態で図２に示すホーム位置へ移動させる。また、可動台２１を開放操作したのち、第２ワークＷ２に作用する吸着力を解除することにより、貼合が終了した両ワークＷ１・Ｗ２を取出すことができる。以後、上記の貼合動作を繰返し行うことにより、両ワークＷ１・Ｗ２の貼合を効率よく行うことができる。

以上のように構成した貼合装置は、予め入力された湾曲面データに基づき、ギヤードモーター３１の作動状態を制御手段５５によってリアルタイムで制御し、さらに、予め入力された湾曲面データに基づき、エアーシリンダー３８の作動状態を制御手段５５によってリアルタイムで制御する。こうした貼合装置によれば、貼合ローラー４の湾曲形状を貼合面Ｐの湾曲形状に適合して適確に湾曲変形できる。また、制御手段５５に入力した湾曲面データに基づき、湾曲変形機構２２およびバックアップ機構２３の作動状態を制御することにより、貼合面Ｐの３次元平面の変化に即応して貼合ローラー４の湾曲形状を能動的に適合させることができる。従って、従来の装置において不可欠であった、予めバックアップローラーの位置決めを行って、貼合ローラーの湾曲形状を決定する段取り作業を省略することができる。これに伴い、段取り作業に要る手間と時間を省略して、貼合処理を効率良く行えるうえ、従来の貼合装置に比べて、貼合装置の全体構造を簡単化して導入コストを低コスト化できる。制御手段５５に入力される湾曲面データを変更するだけで、貼合ローラー４の湾曲形状を多様に変更できるので、多品種少量のワークの貼合処理であっても速やかに対応できる。

図１２は湾曲変形機構２２を変更した貼合装置の別実施例を示す。そこでは、左右の各操作アーム２５と、同アーム２５から突出する操作軸１９の突端の間に復帰ばね構造６１を設けて、貼合ローラー４を左右の操作アーム２５の中央位置に向かって復帰移動できるようにした。復帰ばね構造６１は、操作軸１９の軸端にねじ込んだナット６２で受止め支持されるベアリング座６３と、同座６３で受け止められるスラストベアリング６４と、スラストベアリング６４に装着したばね受リング６５と操作アーム２５の間に配置した圧縮コイル形の復帰ばね６６とで構成した。

貼合面Ｐの湾曲形状が部分的に変化する個所では、貼合ローラー４に作用するローラー軸心方向の曲げ反力が大きくなったり小さくなったりする。そのため、貼合ローラー４は、同ローラー４に作用するローラー軸心方向の曲げ反力が小さい側へ向かって移動する向きのスラスト力を受けて、その方向へスライドする傾向がある。そして、貼合面Ｐの湾曲半径が均一になり、先のスラスト力が解放された状態では、貼合ローラー４はスライド移動した位置に位置保持される。この状態の貼合ローラー４のローラー軸心方向の中央位置は、左右の操作アーム２５の中央位置からいずれか一方へ位置ずれしている。そのため、先の位置ずれが累積して限界値を超えると、貼合ローラー４を湾曲変形させるときの左右の操作アーム２５のモーメントアームに差が生じ、左右の操作アーム２５をアーム操作機構２６で等量だけ揺動させても、貼合ローラー４を均等に湾曲変形できなくなる。こうした貼合ローラー４のローラー軸心方向の位置ずれを矯正し、さらに操作軸１９が不必要にスラスト移動するのを解消するために復帰ばね構造６１を設けている。

先に説明したように、貼合ローラー４がローラー軸心方向に位置ずれした場合、例えば図１２に向かって左側へ貼合ローラー４が位置ずれした状態では、図１２に図示されていない右側の復帰ばね６６のばね力が、左側の復帰ばね６６のばね力より大きくなる。そのため、貼合面Ｐの湾曲半径が均一になると、貼合ローラー４は左右の復帰ばね６６の張力が均等になる向きに移動しながら回転する。これに伴い、貼合ローラー４は、位置ずれする毎に左右の操作アーム２５の中央位置に向かって復帰移動されるので、貼合ローラー４を常に適正に湾曲変形することができる。また、操作軸１９が限界を超えてベアリング２７から抜け出ることも確実に防止できる。

上記以外に、アーム操作機構２６は、駆動源３１と伝動構造を兼ねる電動シリンダーで構成することができ、また、ボールねじ３０に換えてウォーム―ラック機構を適用することができる。ローラー枠３７を進退操作する構造としては、操作シリンダー以外に電動シリンダーを適用でき、あるいはアーム操作機構２６と同等のボールねじ３０および駆動源
３１を適用することができる。

上記の実施例では、ナット体２９のナット軸３３を操作アーム２５に形成した長穴３２で支持したが、その必要はない。例えば、ナット軸３３を操作アーム２５で往復傾動可能に支持したうえで、ギヤードモーター３１の基端を上下揺動可能に軸支することができる。その場合には、操作アーム２５が揺動操作される際の、操作アーム２５の揺動軌跡とナット体２９の移動軌跡の軌跡差を、ギヤードモーター３１が上下揺動することで吸収できる。軸受体２７は、スラスト移動可能なボールベアリングである必要はなく、ブッシュ状の平軸受けで構成してもよい。

１第１基台（基台）
２第２基台（可動台）
３第１吸着台
４貼合ローラー
５吸着台昇降構造
６ローラー昇降構造
７ローラー移動構造
８シルクスクリーン
１２第２吸着台
１７ローラー体
１９操作軸
２０ローラーベース
２２湾曲変形機構
２３バックアップ機構
２４支軸
２５操作アーム
２６アーム操作機構
２７軸受体（ベアリング）
２８ねじ軸
２９ナット体
３０ボールねじ
３１駆動源（ギヤードモーター）
３２長穴
３３ナット軸
３６バックアップローラー
３７ローラー枠
３８アクチュエーター（エアーシリンダー）
５５制御手段
Ｗ１第１ワーク
Ｗ２第２ワーク
Ｐ第２ワークの貼合面

Claims

第１基台（１）と、第１基台（１）に対して上下方向に所定間隔を置いて対向状に支持される第２基台（２）と、第１基台（１）に設けられて第１ワーク（Ｗ１）を吸着保持する第１吸着台（３）と、第２基台（２）に設けられて第２ワーク（Ｗ２）を吸着保持する第２吸着台（１２）と、第２吸着台（１２）に吸着保持された第２ワーク（Ｗ２）の３次元平面状の貼合面（Ｐ）に沿って左右方向の貼合始端と貼合終端との間で回転移動可能に構成されて、第１ワーク（Ｗ１）を第２ワーク（Ｗ２）の貼合面（Ｐ）に押付けて両者を貼合させる貼合ローラー（４）と、貼合ローラー（４）を貼合面（Ｐ）に沿う湾曲姿勢に姿勢変位させる湾曲変形機構（２２）と、湾曲変形機構（２２）により湾曲変形された貼合ローラー（４）の姿勢状態を支持するために、該貼合ローラー（４）を支えるバックアップ機構（２３）と、湾曲変形機構（２２）とバックアップ機構（２３）の両機構の作動状態を制御する制御手段（５５）と、を備え、
貼合ローラー（４）は、前後方向の中央部に設けられた湾曲変形可能な円筒状のローラー体（１７）と、ローラー体（１７）の前後方向の両端部に固定された一対の操作軸（１９・１９）とを備えており、
湾曲変形機構（２２）は、貼合ローラー（４）の両操作軸（１９・１９）の伸び方向が前後の水平方向を向く水平姿勢と、両操作軸（１９・１９）の伸び方向が斜め下方、或いは斜め上方に向く傾動姿勢との間で、両操作軸（１９・１９）を変位操作しており、両操作軸（１９・１９）を傾動姿勢としたときに、貼合ローラー（４）を上突湾曲状、或いは内凹み湾曲状に湾曲変形させており、
湾曲変形機構（２２）の作動状態と、バックアップ機構（２３）の作動状態を、予め入力された湾曲面データに基づき制御手段（５５）で制御して、貼合ローラー（４）を貼合面（Ｐ）に沿う湾曲姿勢に維持しながら、貼合ローラー（４）を貼合始端から貼合終端へ向かって左右方向へ回転移動させることで、第１ワーク（Ｗ１）と第２ワーク（Ｗ２）とを貼合させることを特徴とする貼合装置。
貼合ローラー（４）と、貼合ローラー（４）を支持するローラーベース（２０）の間に湾曲変形機構（２２）が設けられており、
湾曲変形機構（２２）が、ローラーベース（２０）に設けた支軸（２４）で往復揺動可能に支持される左右一対の操作アーム（２５）と、操作アーム（２５）を往復揺動操作するアーム操作機構（２６）と、操作アーム（２５）の揺動基端側に設けられて操作軸（１９）を回転自在に、かつスラスト移動可能に軸支する軸受体（２７）とを備えている請求項１に記載の貼合装置。
アーム操作機構（２６）が、ボールねじ（３０）と、ローラーベース（２０）で支持されてボールねじ（３０）のねじ軸（２８）を回転駆動する駆動源（３１）と、ねじ軸（２８）と噛合う状態で操作アーム（２５）に支持されるボールねじ（３０）のナット体（２９）とを備えており、
駆動源（３１）の回転方向および回転量を、予め入力された湾曲面データに基づき制御手段（５５）で制御して、貼合ローラー（４）をアーム操作機構（２６）で貼合面（Ｐ）に沿って湾曲変形させる請求項２に記載の貼合装置。
ナット体（２９）に設けたナット軸（３３）が、操作アーム（２５）に形成した長穴（３２）で支持されて、ナット体（２９）が操作アーム（２５）で回転不能に、かつ往復スライド可能に支持されており、
操作アーム（２５）が揺動操作される際の、操作アーム（２５）の揺動軌跡とナット体（２９）の移動軌跡の軌跡差を長穴（３２）で吸収している請求項３に記載の貼合装置。
バックアップ機構（２３）が、貼合ローラー（４）の周面の複数個所に接当する複数のバックアップローラー（３６）と、バックアップローラー（３６）を回転自在に支持するローラー枠（３７）と、各ローラー枠（３７）およびバックアップローラー（３６）を貼合ローラー（４）に向かって押付け操作するアクチュエーター（３８）とを備えており、
アクチュエーター（３８）の押圧力を、予め入力された湾曲面データに基づき制御手段（５５）で制御して、貼合ローラー（４）をバックアップローラー（３６）で貼合面（Ｐ）に沿って湾曲変形させる請求項１から４のいずれかひとつに記載の貼合装置。
第１基台（１）の内部に、第１吸着台（３）を昇降操作する吸着台昇降構造（５）と、貼合ローラー（４）を昇降操作するローラー昇降構造（６）と、貼合ローラー（４）を貼合始端と貼合終端の間で移動操作するローラー移動構造（７）とが設けられており、
貼合ローラー（４）がローラー移動構造（７）で貼合終端へ向かって移動操作されるのに先行して、各第１吸着台（３）を吸着台昇降構造（５）で貼合ローラー（４）の移動領域から順次退避させて、第１ワーク（Ｗ１）を貼合ローラー（４）で第２ワーク（Ｗ２）に貼合する請求項１から５のいずれかひとつに記載の貼合装置。
第１基台（１）の上面に、第１ワーク（Ｗ１）を支持するシルクスクリーン（８）が張設されて、その下面側に複数の第１吸着台（３）と貼合ローラー（４）が配置されており、
第１ワーク（Ｗ１）が複数の第１吸着台（３）でシルクスクリーン（８）を介して湾曲状に吸着保持された状態で、第１ワーク（Ｗ１）を貼合ローラー（４）で第２ワーク（Ｗ２）に押付けて、両ワーク（Ｗ１・Ｗ２）を貼合する請求項１から６のいずれかひとつに記載の貼合装置。