JP7163234B2 - テープ貼付装置、及びテープ貼付方法 - Google Patents

Description

本発明はテープ貼付装置、及びテープ貼付方法に関し、より詳細には、テープを被貼付面に貼り付けることにより、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）成形品などを製造する際に用いられるテープ貼付装置、該装置を用いたテープ貼付方法に関する。

予め樹脂が含浸された炭素繊維等の繊維束をテープ状に成形したもの（プリプレグテープ、ＵＤテープなどとも呼ぶ）を被貼付面に貼付けてゆくことで、所望の形状をした繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）成形品を製造する方法が知られている。

これらの製法は、ＡＴＬ（Ａｕｔｏ Ｔａｐｅ Ｌａｙｕｐ）、ＡＴＷ（Ａｕｔｏ Ｔａｐｅ Ｗｅｌｄｉｎｇ）、ＡＦＰ（Ａｕｔｏ Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）など種々の称呼があるが、これらは厳密に区別されているものでない。本明細書に於いては、テープを押圧しながら被貼付面に貼付けてゆく製法を総称してＡＴＬと呼び、その装置（テープ貼付装置）をＡＴＬ装置と呼ぶこととする。

図３は、下記の特許文献１に開示されたＡＴＬ装置の一例を示す斜視図である。
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。

図４は、ＡＴＬ装置１０１に装備されているＡＴＬヘッド１０３を示す側面図である。
ＡＴＬヘッド１０３は、ベース材１０９に、テープ１を保持搬送するフィーダー１０６、テープ１及び／又は被貼付面２ａを加熱する加熱手段１０７、及びテープ１を押圧しながら被貼付面２ａに貼り付ける押圧手段１０８が取り付けられて構成されている。押圧手段１０８は押圧ローラ１０８ａを備えている。

ワーク２は、例えば、熱可塑性樹脂の射出成型品であり、様々な形状（３次元形状）を有しており、ワーク２の表面に、例えば、同じ熱可塑性樹脂が含侵されたテープ１が貼り付けられて、ワーク２が補強されるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］
ＡＴＬヘッド１０３では、テープ１が搬送されてくる側に、フィーダー１０６、加熱手段１０７、ベース材１０９などの多くのヘッド構成機器類が配置されている。そのため、ＡＴＬヘッド１０３の重心位置Ｇが、押圧ローラ１０８ａと被貼付面２ａとのニップ点Ｂを通る押圧ローラ１０８ａの中心線Ａからテープ１が搬送されてくる側に大きく外れている。

一方、ＡＴＬヘッド１０３では、ワーク２にテープ１を貼付する際、押圧ローラ１０８ａが被貼付面２ａの接線方向に対し直交する方向から押圧するように、多関節ロボット１０２による首振り動作が行われる構成となっている。

このようにＡＴＬ装置１０１では、ＡＴＬヘッド１０３の重心位置Ｇが、ニップ点Ｂを通る中心線Ａからテープ１が搬送されてくる側に大きく外れているため、ＡＴＬヘッド１０３を首振り動作させる際、慣性モーメントにより押圧ローラ１０８ａの押圧姿勢が安定しない虞があった。特に、ＡＴＬヘッド１０３の首振り運動の速度が速くなるほど、押圧ローラ１０８ａの押圧姿勢が不安定になる虞が高くなるという課題があった。

特開２０１８－１４９７３０号公報

課題を解決するための手段及びその効果

本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、３次元形状を有する被貼付面に沿ってテープを貼付する場合であっても、押圧部の押圧状態の安定性を高めることができるテープ貼付装置、及びテープ貼付方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明に係るテープ貼付装置（１）は、
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、
前記テープを前記被貼付面に押し付ける押圧部と、
該押圧部の押圧状態を調整する押圧調整機構と、
前記押圧部と前記被貼付面とのニップ点に向けて前記テープを搬送する搬送手段を含むテープ搬送部とを備え、
少なくとも前記搬送手段を構成する駆動源が、前記ニップ点を通る前記押圧部の中心線を挟んで前記テープが搬送されてくる側とは反対側に配置されていることを特徴としている。

上記テープ貼付装置（１）によれば、少なくとも前記搬送手段を構成する駆動源が、前記ニップ点を通る前記押圧部の中心線を挟んで前記テープが搬送されてくる側とは反対側に配置されているので、前記貼付ヘッドの重量を特に増加させることなく、前記貼付ヘッドの重心位置が前記ニップ点寄りに調整された構成とすることができる。したがって、３次元形状を有する被貼付面に沿って前記押圧部を押圧しながらテープを貼付する場合であっても、前記押圧部の押圧状態（押圧位置、及び／又は押圧姿勢）の安定性を高めることができる。

また本発明に係るテープ貼付装置（２）は、上記テープ貼付装置（１）において、前記押圧調整機構が、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調整するパラレルリンク機構であることを特徴としている。

上記テープ貼付装置（２）によれば、前記押圧調整機構が前記パラレルリンク機構で構成されている。前記パラレルリンク機構を備えた前記貼付ヘッドの重心位置が前記ニップ点寄りに調整された構成とすることにより、前記パラレルリンク機構で前記押圧部を前記被貼付面に沿って傾斜させる際に生じる慣性負荷を軽減することができ、前記被貼付面の形状に倣うように動作させることができるとともに、前記押圧部の押圧位置及び／又は押圧姿勢の安定性を高めることができる。

また本発明に係るテープ貼付装置（３）は、上記テープ貼付装置（２）において、前記パラレルリンク機構が、ガントリ構造体に取り付けられていることを特徴としている。

上記テープ貼付装置（３）によれば、前記パラレルリンク機構が、ガントリ構造体に取り付けられているので、前記ガントリ構造体によって、前記貼付ヘッドの直線運動の制御（例えば、ＸＹＺ軸方向への運動制御）が安定して行え、この直線運動の安定制御と前記パラレルリンク機構の動作とを組み合わせることによって、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正確に制御する動作を容易に実現することができる。

また本発明に係るテープ貼付装置（４）は、上記テープ貼付装置（２）において、前記パラレルリンク機構が、多関節ロボットに取り付けられていることを特徴としている。

上記テープ貼付装置（４）によれば、前記パラレルリンク機構が、多関節ロボットに取り付けられているので、前記貼付ヘッドの前記パラレルリンク機構により、前記多関節ロボットの位置決め精度を補完することができ、前記被貼付面に対する前記テープの貼付性能を高めることができる。

また本発明に係るテープ貼付方法は、上記テープ貼付装置（２）～（４）のいずれかを用いて、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している。

上記テープ貼付方法によれば、前記貼付ヘッドの重心位置が前記ニップ点寄りに調整された前記テープ貼付装置を用いているので、前記貼付ヘッドに装備される前記パラレルリンク機構で前記押圧部を前記被貼付面に沿って傾斜させる際に生じる慣性負荷を軽減することができ、前記押圧部を前記被貼付面の形状に倣うように動作させる際における、前記押圧部の押圧位置及び／又は押圧姿勢の安定性を高めることができ、前記被貼付面に対するテープの貼付性能を高めることができる。

本発明の実施の形態に係るＡＴＬ装置におけるＡＴＬヘッドの構成例を示す模式図である。 実施の形態に係るＡＴＬ装置のロボット制御部とＡＴＬヘッド制御部とが行う貼付処理動作の一例を示すフローチャートである。 従来のＡＴＬ装置の一例を示す斜視図である。 従来のＡＴＬ装置に装備されたＡＴＬヘッドを示す側面図である。

以下、本発明に係るテープ貼付装置、及びテープ貼付方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、実施の形態に係る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。

ＡＴＬ装置１０は、テープ１をワーク２に貼り付けることにより、テープ１で補強された成型品を製造するための装置であり、テープ１を押圧しながらワーク２の被貼付面２ａに貼り付けるためのＡＴＬヘッド２０を備えている。

ＡＴＬヘッド２０は、ハンドリングロボット９０に取り付けられている。ハンドリングロボット９０は、汎用産業用ロボット、例えば、ガントリ構造体（直交座標形機構ともいう）で構成してもよいし、多関節ロボット（シリアル多関節機構ともいう）で構成してもよい。ハンドリングロボット９０は、ＡＴＬヘッド２０を少なくともＸＹＺ軸方向に並進運動可能な機構（３自由度）を備えているものが好ましい。ハンドリングロボット９０の動作制御は、ロボット制御部９０ａにより実行される。ロボット制御部９０ａには、ワーク２の被貼付面２ａの３次元座標データ、これら３次元座標データなどに基づいて各部の動作を制御するプログラムなどが記憶され、これらは、ＡＴＬヘッド２０の位置及び姿勢の制御に利用される。ロボット制御部９０ａは、汎用のコンピューター装置を用いて構成してもよい。

ワーク２は、例えば、３次元形状を有する成型品であり、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂などの樹脂製の成型品であってもよいし、金属製の成型品などであってもよい。

テープ１は、例えば、繊維束の少なくとも一部に予め樹脂を含浸させてテープ状にしたものであり、熱可塑性の樹脂が含浸されたもの（ＵＤテープとも呼ばれる）や、熱硬化性の樹脂が含浸されたもの（プリプレグテープとも呼ばれる）などが適用され得る。また、テープ１は、炭素繊維を含むものであってもよいし、樹脂テープに多数の短い繊維が混ぜ込まれたものであってもよい。テープ１は、ワーク２の材質などに応じて、その種類が適宜選択され得る。また、テープ１は、複数のテープが並列に配置された形態のものであってもよい。

ＡＴＬヘッド２０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の押圧状態を調整するパラレルリンク機構４０と、押圧部３０と被貼付面２ａとのニップ点Ｂに向けてテープ１を搬送するテープ搬送部７０とを備えている。なお、ニップ点Ｂとは、テープ１が押圧部３０の押圧ローラ３１と被貼付面２ａとで挟持される部分である。また、パラレルリンク機構４０が押圧調整機構の一例である。

パラレルリンク機構４０は、ハンドリングロボット９０のＡＴＬヘッド取付部９１に取り付けられるベース部４１と、少なくともテープ搬送部７０及び押圧部３０が一体的に取り付けられるエンド部４２と、ベース部４１とエンド部４２との間に並列に設けられる複数のリンク部４３とを備えている。パラレルリンク機構４０の動作は、ＡＴＬヘッド制御部４４で制御される。ＡＴＬヘッド制御部４４は、汎用のコンピューターを用いて構成してもよい。

押圧部３０は、テープ１を押圧する押圧ローラ３１と、押圧ローラ３１を回転可能に支持するローラ支持部３２とを備え、ローラ支持部３２はモータ取付部５３に固定され、モータ取付部５３がパラレルリンク機構４０のエンド部４２に取り付けられている。なお、ローラ支持部３２とモータ取付部５３とが一体的に構成されたものであってもよい。

押圧ローラ３１は、テープ１の特性、又はワーク２の材質などに応じて、樹脂製ローラ、弾性ローラ、又は金属性ローラなどで構成され得る。押圧ローラ３１のサイズ（直径、幅）は、使用するテープ１の種類やサイズ、ワーク２の種類や形状に応じて適宜選択され得る。なお、押圧ローラ３１に代えて、押圧シュー等の押圧部材を用いた構成としてもよい。

テープ搬送部７０は、テープ１を搬送するフィーダー５０を備えている。フィーダー５０が搬送手段の一例である。
フィーダー５０は、例えば、１組の搬送ベルト対５１と、搬送ベルト対５１を回転駆動させる駆動源としてのモータ５２とを備えている。本実施の形態では、モータ５２とモータ取付部５３とが、ニップ点Ｂを通る押圧部３０の中心線Ａを挟んでテープ１が搬送されてくる側とは反対側に配置されている。そして、モータ５２の回転軸部５２ａと搬送ベルト対５１を構成する搬送軸部５１ａとが駆動ベルト５４で巻回されている。モータ５２の回転力が、回転軸部５２ａ、駆動ベルト５４、搬送軸部５１ａを介して、搬送ベルト対５１に伝達され、搬送ベルト対５１が回転駆動されることで、テープ１が搬送される構成となっている。

なお、フィーダー５０内に、図示しないヒータを設け、搬送ベルト対５１を所定温度に予熱する構成としてもよい。これにより、テープ１がニップ点Ｂに到達する前に、テープ１を予備加熱することが可能となる。また、フィーダー５０内に、搬送ベルト対５１に代えて、又は搬送ベルト対５１とともにテープガイドを設けてもよい。また、テープ搬送部７０に、テープ１に張力を付与するトルクリミッタを設けてもよい。

また、フィーダー５０は、ボビンからテープ１を巻き出す巻出機構（図示せず）が搭載されたものでもよいし、予め所定の長さに裁断されたテープ１を供給するものでもよい。また、ＡＴＬヘッド２０とは別に設置された巻出機構（図示せず）からテープ１を巻き出し、搬送経路に沿ってフィーダー５０までテープ１を供給する構成としてもよい。

フィーダー５０は、ローラ支持部３２に固定された取付ガイド８０に取り付けられている。また、フィーダー５０の下方に加熱手段６０が配設され、加熱手段６０は取付ガイド８０に取り付けられている。

加熱手段６０は、フィーダー５０から押圧ローラ３１に送り出されるテープ１及び被貼付面２ａの少なくともいずれかを加熱する機能を備えている。なお、取付ガイド８０の形状や取付位置などは、図示した形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、取付ガイド８０は、エンド部４２に取り付けられてもよいし、ローラ支持部３２とエンド部４２に取り付けられてもよい。

なお、加熱手段６０は任意の要素であり、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２０に加熱手段６０を設けない構成としてもよい。また、取付ガイド８０に加熱手段６０の着脱部（図示せず）を設けて、加熱手段６０を取付ガイド８０に着脱可能な構成としてもよい。フィーダー５０及び加熱手段６０の動作は、ＡＴＬヘッド制御部４４で制御される。

加熱手段６０は、テープ１や被貼付面２ａを非接触で加熱可能なものが好ましく、例えば、赤外線ランプ、レーザーなどの輻射光源で構成してもよいし、熱風ノズルなどの熱風源で構成してもよいし、又はこれらを組み合わせて構成してもよい。

ＡＴＬヘッド２０では、少なくともフィーダー５０を構成するモータ５２（駆動源）が、ニップ点Ｂを通る押圧部３０の中心線Ａを挟んでテープ１が搬送されてくる側とは反対側に配置されている。図１に示すように、モータ５２全体がニップ点Ｂを通る押圧部３０の中心線Ａを挟んでテープ１が搬送されてくる側とは反対側に配置されている構成の他、少なくともモータ５２の中心（重心）がニップ点Ｂを通る押圧部３０の中心線Ａを挟んでテープ１が搬送されてくる側とは反対側に配置されている構成などが採用され得る。また、本例では、中心線Ａが、パラレルリンク機構４０の中心軸と重なる構成となっている。

係る構成により、ＡＴＬヘッド２０の重心位置Ｇがニップ点Ｂ寄りに調整されることとなり、３次元形状を有する被貼付面２ａに沿って押圧ローラ３１の押圧向きをパラレルリンク機構４０で変化させながらテープ１を貼付する場合であっても、押圧部３０の押圧状態（押圧位置、及び／又は押圧姿勢）の安定性を高めることが可能となっている。なお、重心位置Ｇは、パラレルリンク機構４０より下のテープ搬送部７０（フィーダー５０及びモータ５２を含む）、及び押圧部３０を含むヘッド構成部品の重心位置を示している。

重心位置Ｇの調整に影響を与える構成要素には、モータ５２の他、例えば、モータ取付部５３やテープ１に張力を付与するトルクリミッタなどが挙げられる。これらの構成要素の中で、特にモータ５２は、その重量が大きく、重心位置Ｇに対する影響が大きい。したがって、モータ５２が、ニップ点Ｂを通る押圧部３０の中心線Ａを挟んでテープ１が搬送されてくる側とは反対側に配置されることによって、重心位置Ｇをニップ点Ｂ寄りに調整する効果を高めることが可能となっている。また、モータ５２に加えて、さらにモータ取付部５３、又はトルクリミッタなどの構成要素の配置位置などを、重心位置Ｇがニップ点Ｂ寄りに近付くようにするために調整してもよい。

次に、ＡＴＬ装置１０がワーク２にテープ１を貼り付ける動作について説明する。
ここでは、ＡＴＬヘッド２０が取り付けられるハンドリングロボット９０がガントリ構造体（直交座標形機構）で構成されているものとして説明する。

ハンドリングロボット９０の一例であるガントリ構造体は、例えば、被貼付面２ａを有するワーク２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ＡＴＬヘッド取付部９１を備えたＺ軸直動機構とを備えている。さらに、前記Ｘ軸直動機構に、ワーク２をヨー方向（θｚ方向）に回動可能に支持するＸθｚ軸ステージが搭載された構成となっている。

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軸ステージによりワーク２のθｚ方向（ヨー方向）回転運動が実現される。また、Ｙ軸直動機構により、ＡＴＬヘッド２０のＹ軸方向並進運動が実現され、Ｚ軸直動機構により、ＡＴＬヘッド２０のＺ軸方向並進運動が実現されるように構成されている。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θｙ方向（ロール方向）回転運動、及びθｘ方向（ピッチ方向）回転運動が実現される。θｙ方向の回転軸は、θｘ方向の回転軸と直交する軸である。

ＡＴＬヘッド制御部４４は、パラレルリンク機構４０の動作制御を行う際に、例えば、目標とするエンド部４２の位置及び姿勢（すなわち、ワーク２の３次元座標データに基づく動作軌跡に対し、被貼付面２ａの接線方向に対し直交する方向（法線方向）から押圧ローラ３１で被貼付面２ａを押圧するためのエンド部４２の位置及び姿勢）を実現するための各リンク部４３の長さ（変位）を計算する。そして、これら計算値を各リンク部４３の長さの目標値として記憶しておき、これら記憶された目標値と、貼付動作時における各リンク部４３の長さの検出値とを比較して、目標値になるようにフィードバック制御を行う構成としてもよい。目標値には、ワーク２の形状誤差を加味した、各リンク部４３の長さを設定してもよい。

また、ＡＴＬヘッド制御部４４は、ワーク２の形状誤差を加味した３次元座標データに基づいて指定された動作軌跡に沿って、法線方向から被貼付面２ａを押圧するように押圧ローラ３１を移動させるように、各リンク部４３の動作制御を行ってもよい。

上記したようなＡＴＬヘッド制御部４４が実行するパラレルリンク機構４０の制御によって、押圧ローラ３１とテープ１との間に隙間が形成されることなく、押圧ローラ３１が、ワーク２の被貼付面２ａの接線方向に対して直交する方向（法線方向）（図１に示すＡ方向）からテープ１を介して被貼付面２ａを押圧する動作が実現されるようになっている。

図２は、実施の形態に係るＡＴＬ装置１０におけるロボット制御部９０ａとＡＴＬヘッド制御部４４とが行う貼付処理動作の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１では、ロボット制御部９０ａが、ガントリ構造体のＸ軸直動機構を動作させて、ワーク２が載置されたＸθｚ軸ステージをＸ軸方向に移動させて、Ｙ軸直動機構の直下にワーク２を位置させる制御を行い、ステップＳ２に処理を進める。

次に、ステップＳ２では、ロボット制御部９０ａが、ガントリ構造体のＹ軸直動機構及びＺ軸直動機構を動作させて、テープ１の貼付開始位置上方にＡＴＬヘッド２０を移動させる制御を行い、ステップＳ３に処理を進める。

ステップＳ３では、ＡＴＬヘッド制御部４４が、パラレルリンク機構４０を動作させて、押圧ローラ３１を貼付開始位置の被貼付面２ａの接線方法に対し直交する方向（法線方向）に向けた状態に配置する制御を行い、ステップＳ４に処理を進める。

次に、ステップＳ４では、ＡＴＬヘッド制御部４４が、ＡＴＬヘッド２０の各部を動作させて、テープ１の貼付制御を開始する処理を行う。すなわち、ＡＴＬヘッド制御部４４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（ニップ点Ｂに向けて）搬送する。また、ＡＴＬヘッド制御部４４は、パラレルリンク機構４０を動作させて（必要であれば、ロボット制御部９０ａによりガントリ構造体も動作させてもよい）、押圧ローラ３１を被貼付面２ａの接線方向に対し直交する方向からテープ１を押圧する制御を開始する。さらに、ＡＴＬヘッド制御部４４は、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の加熱を開始し、その後、ステップＳ５に処理を進める。

ステップＳ５では、ＡＴＬヘッド制御部４４が、ＡＴＬヘッド２０のパラレルリンク機構４０による押圧ローラ３１の押圧位置及び押圧姿勢の動作制御を行い、また、ロボット制御部９０ａが、ガントリ構造体の動作（Ｙ軸直動機構、Ｚ軸直動機構、又はＸθｚ軸ステージの回転）の制御を行い、ワーク２上におけるテープ１の貼付経路に沿ってテープ１を被貼付面２ａに貼り付けていく制御（倣い貼付制御）を行う。この時、押圧ローラ３１の押圧位置及び／又は押圧姿勢がワーク２の被貼付面２ａの形状に倣うように制御される。また、ＡＴＬヘッド制御部４４は、テープ１を搬送するためにフィーダー５０の動作も制御するようになっている。

次のステップＳ６では、ＡＴＬヘッド制御部４４が、ＡＴＬヘッド２０の押圧ローラ３１が、テープ１の貼付終了位置に到達したか否かを判断し、貼付終了位置に到達していないと判断すれば、ステップＳ５の処理を継続する一方、貼付終了位置に到達したと判断すれば、ステップＳ７に処理を進める。

ステップＳ７では、ＡＴＬヘッド制御部４４が、テープ１の貼付終了処理を行う。すなわち、フィーダー５０に設けられた切断部でテープ１をカットする制御、加熱手段６０による加熱動作の停止制御、及び押圧ローラ３１による押圧動作の解除制御を行い、１本（１ライン分）のテープ１の貼付を完了する。

次のステップＳ８では、ワーク２の被貼付面２ａへのテープ１の貼付が全て完了したか否かを判断し、全て完了していないと判断すれば、ステップＳ１に戻り、ワーク２の被貼付面２ａにテープ１が順次並べて貼り付けられていく制御が行われる一方、全て完了したと判断すれば、その後処理を終える。

なお、上記の動作例では、テープ１がワーク２の被貼付面２ａに順次並べて貼り付けられるようにＡＴＬヘッド２０の動作が制御されるようになっているが、被貼付面２ａへのテープ１の貼付形態は、成型品の品質規格などに応じて、隣り合うテープ１の一部を重ねた状態に貼り付けるようにしてもよいし、隣り合うテープ１同士が重ならない状態（所定の隙間を設けた状態）に貼り付けてもよい。

上記のようにテープ同士の重なり又はすき間などの貼付状態が成型品の品質上規定される場合がある。例えば、押圧ローラ３１が被貼付面２ａの法線方向に押圧できずに、押圧ローラ３１の貼付け軌道がずれたりした場合、テープ１同士の重なり又はすき間が安定せず、成型品の品質を損なう虞がある。

しかしながら、本実施の形態に係るＡＴＬ装置１０によれば、ニップ点Ｂ寄りに重心位置調整がなされたＡＴＬヘッド２０により実現される、被貼付面２ａへの倣い貼付制御により、押圧ローラ３１を被貼付面２ａの法線方向から確実に押圧することが可能となる。そのため、隣り合うテープ１の一部を重ねた状態で貼り付ける場合であっても、また、隣り合うテープ１同士が重ならないように、すなわち、一定の隙間を設けた状態となるように貼り付ける場合であっても、テープ１同士の重なり度合や隙間が一定の安定した貼り付けを行うことができ、テープ１が貼り付けられた成型品の品質を向上させることが可能となる。

また、テープ１は、例えば、炭素繊維などの繊維の集合体である為、テープ１の断面形状が崩れると、成型品の品質に悪影響を与える虞がある。例えば、押圧ローラ３１を法線方向に押圧できない場合、押圧ローラ３１の軸方向の力が発生し、テープ１の押圧ローラ接触面近傍の繊維がずれ、テープ１の断面形状を崩す虞がある。

しかしながら、ＡＴＬ装置１０によれば、ニップ点Ｂ寄りに重心位置調整がなされたＡＴＬヘッド２０のパラレルリンク機構４０による、被貼付面２ａへの倣い貼付制御により、押圧ローラ３１を被貼付面２ａの法線方向から確実に押圧することが可能となるため、押圧ローラ３１によってテープ１の断面形状が崩れる虞がなく、成型品の品質を向上させることが可能となる。なお、押圧ローラ３１による押圧方向は、被貼付面２ａの法線方向に限定されない。

上記のとおり実施の形態に係るＡＴＬ装置１０によれば、少なくともフィーダー５０を構成するモータ５２が、ニップ点Ｂを通る押圧部３０の中心線Ａを挟んでテープ１が搬送されてくる側とは反対側に配置されているので、ＡＴＬヘッド２０の重量を特に増加させることなく、ＡＴＬヘッド２０の重心位置Ｇがニップ点Ｂ寄りに調整された構成とすることができる。したがって、３次元形状を有するワーク２の被貼付面２ａに沿って押圧ローラ３１を押圧しながらテープ１を貼付する場合であっても、押圧ローラ３１の押圧状態（押圧位置及び／又は押圧姿勢）の安定性を高めることができる。

また、ＡＴＬ装置１０によれば、パラレルリンク機構４０を備えたＡＴＬヘッド２０の重心位置Ｇがニップ点Ｂ寄りに調整された構成とすることにより、パラレルリンク機構４０のエンド部４２より下の構成を被貼付面２ａに沿って傾斜させる際に生じる慣性負荷を軽減することができる。また、被貼付面２ａの形状に倣うように押圧ローラ３１を動作させることができるとともに、押圧ローラ３１の押圧位置及び／又は押圧姿勢の安定性を高めることができる。

また、ＡＴＬ装置１０によれば、ＡＴＬヘッド制御部４４により、複数のリンク部４３の各々の長さ制御の応答性を高めることが可能となり、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の形状に倣わせる動作の応答性を高めることができる。

また、ＡＴＬ装置１０によれば、パラレルリンク機構４０のエンド部４２にモータ取付部５３及びローラ支持部３２を介して押圧ローラ３１が取り付けられ、また、ローラ支持部３２に取付ガイド８０を介してフィーダー５０と加熱手段６０とが取り付けられている。したがって、ＡＴＬヘッド２０の重心位置Ｇがニップ点Ｂ寄りに調整された構成、かつ押圧ローラ３１、フィーダー５０、及び加熱手段６０を一体化させた状態で、被貼付面２ａの形状に倣うように移動させることができ、押圧ローラ３１による押圧動作とともに、フィーダー５０によるテープ１の搬送動作、加熱手段６０によるテープ１及び／又は被貼付面２ａの加熱動作を一定の状態で行うことができる。

また、パラレルリンク機構４０のベース部４１が、ハンドリングロボット９０としてガントリ構造体に取り付けられている場合、ガントリ構造体によって、ＡＴＬヘッド２０のＸＹＺ軸方向への運動制御が安定して行える。そして、これら直線運動の安定制御とパラレルリンク機構４０の制御とを組み合わせることによって、ＡＴＬヘッド２０の押圧ローラ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正確に制御する動作を容易に実現することができる。また、ガントリ構造体と組み合わせることにより、ＡＴＬヘッド２０のワークスペースを広げることができる。

また、ＡＴＬヘッド２０がガントリ構造体に取り付けられた場合は、多関節ロボットに取り付けられた場合と比較して、次の利点、すなわち、ＡＴＬヘッド２０の剛性を高めることができ、ＡＴＬヘッド２０による押圧力を高めることができ、さらに、ＡＴＬ装置１０のフットプリント（換言すると、装置全体の動作範囲を含めた占有体積）を小さくすることができるという利点が得られる。

以上、本発明の実施の形態を詳細に説明したが、上記説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく、種々の改良、変更、又は構成の組み合わせが可能であることは言うまでもない。

例えば、ＡＴＬヘッド２０を多関節ロボットのアーム先端部に取り付けてもよい。多関節ロボットでは、各関節部（ジョイント部）の運動誤差が蓄積しやすいが、パラレルリンク機構４０は、各ジョイント部の運動誤差が蓄積しにくいため、多関節ロボットの位置決め精度を補完することができ、被貼付面２ａに対するテープ１の貼付性能を高めることができる。また、多関節ロボットと組み合わせることにより、ＡＴＬヘッド２０のワークスペースを広げることができる。

また、上記実施の形態では、パラレルリンク機構４０のリンク部４３として直動式（伸縮形）のアクチュエータが用いられている場合について説明したが、リンク部４３に回転形のアクチュエータを用いたパラレルリンク機構で構成することも可能である。また、上記実施の形態では、押圧調整機構としてパラレルリンク機構４０が適用された場合について説明したが、押圧調整機構はこれに限定されるものではなく、他の機構が採用されてもよい。

１ テープ
２ ワーク
２ａ 被貼付面
１０ ＡＴＬ装置（テープ貼付装置）
２０ ＡＴＬヘッド（貼付ヘッド）
３０ 押圧部
３１ 押圧ローラ
３２ ローラ支持部
４０ パラレルリンク機構（押圧調整機構）
４１ ベース部
４２ エンド部
４３ リンク部
４４ ＡＴＬヘッド制御部
５０ フィーダー（搬送手段）
５１ 搬送ベルト対
５１ａ 搬送軸部
５２ モータ
５２ａ 回転軸部
５３ モータ取付部
５４ 駆動ベルト
６０ 加熱手段
７０ テープ搬送部
８０ 取付ガイド
９０ ハンドリングロボット
９０ａ ロボット制御部
９１ ＡＴＬヘッド取付部

１０１ ＡＴＬ装置
１０２ 多関節ロボット
１０３ ＡＴＬヘッド
１０４ テープ供給手段
１０５ ワーク台
１０６ フィーダー
１０７ 加熱手段
１０８ 押圧手段
１０８ａ 押圧ローラ
１０９ ベース材

Claims (4)

1. 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、
   前記テープを前記被貼付面に押し付ける押圧部と、
   該押圧部の押圧状態を調整する押圧調整機構と、
   前記押圧部と前記被貼付面とのニップ点に向けて前記テープを搬送する搬送手段を含むテープ搬送部とを備え、
   少なくとも前記搬送手段を構成する駆動源が、前記ニップ点を通る前記押圧部の中心線を挟んで前記テープが搬送されてくる側とは反対側に配置され、
   前記押圧調整機構が、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調整するパラレルリンク機構であることを特徴とするテープ貼付装置。
2. 前記パラレルリンク機構が、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１記載のテープ貼付装置。
3. 前記パラレルリンク機構が、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１記載のテープ貼付装置。
4. 請求項１～３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。

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