JP7431690B2 - 自動繊維束配置装置 - Google Patents

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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の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部を備える配置ヘッドと、前記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、該多関節ロボットに設けられるガイド機構であって前記供給装置からの前記繊維束を前記配置ヘッドへ向けて案内するガイド機構とを備え、前記配置ヘッドが、前記配置ヘッド内に導入された前記繊維束を前記押圧部へ向けて送るために前記繊維束の経路毎に設けられた複数の送り機構と、該送り機構へ向けて前記繊維束を案内するガイドローラを含む誘導機構であって前記送り機構に対する前記経路の上流側で前記経路毎に設けられる複数の誘導機構と、前記多関節ロボットに対し取り付けられると共に前記送り機構及び前記誘導機構が設けられるフレームとを備える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、前記配置を行うための配置ヘッドとしての貼付ヘッドと、その貼付ヘッドが取り付けられる多関節ロボットと、巻出機構からの繊維束を貼付ヘッドへ向けて案内するガイド機構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、貼付ヘッドは、繊維束を被取付面(配置型上)に押圧する押圧部としてのローラ、シュー等の押圧部材と、押圧部材へ向けて繊維束を送る送り機構としてのフィーダとを有している。
なお、特許文献1に開示されているのは単一(1本)の繊維束で前記配置を行うAFP装置であるが、公知のAFP装置としては、複数の繊維束で前記配置を行うように構成されたものも存在する。そして、そのように複数本の繊維束で前記配置を行うように構成されたAFP装置では、配置ヘッドにおける送り機構は、その複数本の繊維束毎に設けられている。
さらに、そのようなAFP装置における配置ヘッドとして、送り機構に対する繊維束の経路の上流側に、送り機構へ向けて繊維束を案内するガイドローラを設けたものも知られている。より具体的には、例えば、本出願人が先に出願した特願2020-083220号に開示されているように、その配置ヘッドは、各繊維束の経路に対応させるかたちでその経路毎に設けられたガイドローラを備えている。さらに、その配置ヘッドは、そのようなガイドローラに加え、その各ガイドローラに対応させるかたちで設けられた送りローラ及びS字ガイドであって、ガイドローラの上方(前記経路における上流側)に設けられた送りローラ及びさらにその上方に設けられたS字ガイドを備えている。
それにより、各繊維束は、そのように設けられたS字ガイド、送りローラ、ガイドローラをその順番で経由して、送り機構へ向けて導かれて(誘導されて)いる。言い換えれば、配置ヘッドは、そのようなS字ガイド、送りローラ、ガイドローラを含む機構であって繊維束を誘導する機構(誘導機構)を、繊維束の経路毎に設けるかたちで複数備えている。
特開2019-130914号公報
ところで、前記のような配置ヘッドにおいて、繊維束が詰まった状態の解消や配置ヘッド内の掃除等のために送り機構のメンテナンスを行う場合がある。そして、そのメンテナンスを行うためには、配置ヘッド内の送り機構に対し作業者が作業を行える状態、すなわち、送り機構に連なる空間が外部に開放された状態とする必要がある。
但し、配置ヘッド内部の送り機構の周囲には、複数の装置や機構が存在しており、また、配置ヘッド自体の周囲にもその装置等に連なるケーブルや配管が存在しているため、配置ヘッドは、その内部を側方に開放した状態とするのが困難な構成となっている。一方で、送り機構の上方については、前記のようにガイドローラ等を含む誘導機構が存在しているが、繊維束を誘導する関係上、その上方は、主に誘導機構のみが設けられた状態となっている。したがって、その各繊維束に対応させて設けられた複数の誘導機構を取り外すことで、送り機構の上方の空間が外部に開放された状態とすることが可能となる。
しかし、各誘導機構は、前記のようにガイドローラ等の繊維束を案内する部材を含んでいる。そして、配置ヘッドに含まれる複数の誘導機構において、その各部材は、個別に、あるいは種類毎等に分けて支持されるかたちで設けられている。そのため、複数設けられている誘導機構を配置ヘッドから取り外して前記メンテナンスを行う場合には、そのように設けられた各部材をそれぞれ取り外し、前記メンテナンス後に再び取り付けるといった作業を行わなければならない。その結果として、その前記メンテナンス及びそれに伴う作業を含むメンテナンス作業は、全体として煩雑なものとなっており、多くの時間を要すると共に作業者に負担が掛かるものとなっている。
以上のような実情を鑑み、本発明は、複数の繊維束を配置型上に配置する自動繊維束配置装置において、前記メンテナンス作業の容易化を図ることができる配置ヘッドの構成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の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部を備える配置ヘッドと、前記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、該多関節ロボットに設けられるガイド機構であって前記供給装置からの前記繊維束を前記配置ヘッドへ向けて案内するガイド機構とを備え、前記配置ヘッドが、前記配置ヘッド内に導入された前記繊維束を前記押圧部へ向けて送るために前記繊維束の経路毎に設けられた複数の送り機構と、該送り機構へ向けて前記繊維束を案内するガイドローラを含む誘導機構であって前記送り機構に対する前記経路の上流側で前記経路毎に設けられる複数の誘導機構と、前記多関節ロボットに対し取り付けられると共に前記送り機構及び前記誘導機構が設けられるフレームとを備える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、前記フレームが、前記送り機構が設けられると共に前記多関節ロボットに対し取り付けられる主フレーム部と、前記誘導機構が設けられると共に前記主フレーム部に対し着脱可能に取り付けられる副フレーム部とから成ることを特徴とする。
また、そのような本発明による自動繊維束配置装置において、上下方向における前記ガイド機構と前記配置ヘッドとの間で前記副フレーム部を保持可能に設けられる保持機構が備えられるようにしても良い。さらに、その自動繊維束配置装置において、前記配置ヘッドが取り付けられると共に回転駆動される回動部を含む回動機構を介して前記配置ヘッドが前記多関節ロボットに対し取り付けられている場合に、前記保持機構を、前記副フレーム部を保持する保持部と、該保持部を前記多関節ロボットに対し支持する支持部とを備え、前記保持部が前記支持部に対し前記上下方向の軸線周りに回動可能に取り付けられるかたちで構成されているものとしても良い。また、前記副フレーム部を、作業者が手で持つための把手部を備えるものとしても良い。
本発明による自動繊維束配置装置によれば、その配置ヘッドにおけるフレームは、多関節ロボットに対し取り付けられる主フレーム部と、その主フレーム部に対し着脱可能に取り付けられる副フレーム部とで構成されている。その上で、そのフレームにおける副フレーム部に全ての誘導機構が設けられている。したがって、前記メンテナンス作業における配置ヘッドに対する誘導機構の脱着が、主フレーム部に対し副フレーム部を脱着するだけで行えることとなる。それにより、前記メンテナンス作業が容易に行えることとなる。
また、その自動繊維束配置装置が、上下方向におけるガイド機構と配置ヘッドとの間で副フレーム部を保持可能に設けられる保持機構を備えるものとすることにより、前記メンテナンス作業がより容易に行えることとなる。具体的には、本発明によれば、副フレーム部が前記メンテナンス作業時に配置ヘッドにおける主フレーム部から取り外された状態とされるが、前記メンテナンス作業を行う上では、その副フレーム部を主フレーム部から離間した位置(退避位置)に位置(保持)させておく必要がある。そして、その退避位置において副フレーム部を保持する手段等が存在しない場合には、作業者が副フレーム部を手で持って保持しておく、ということが必要となる。すなわち、その場合には、その前記メンテナンス作業を2人で行わなければならなくなる。
また、副フレーム部を保持する手段が存在する場合であっても、それが自動繊維束配置装置とは別に設けられた移動可能なスタンド等の保持装置である場合には、前記メンテナンス作業を行う毎に、その保持装置を自動繊維束配置装置の近傍に移動させたり、前記メンテナンスの完了後に保持装置を元の位置に戻したりといった作業を行わなければならない。また、そのような保持装置の場合、自動繊維束配置装置における多関節ロボットの周辺の構成やその保持装置自体の構成等によっては、その保持装置を配置ヘッドの近傍まで移動させることができない場合がある。そして、その場合には、副フレーム部を離れた位置にある保持装置における保持部分まで移動させなければならず、その副フレーム部の移動が繁雑なものとなる。
それらに対し、自動繊維束配置装置が前記のような保持機構を備えることにより、前記メンテナンス作業において、配置ヘッドにおける主フレーム部から取り外された副フレーム部を、その保持機構に保持された状態とすることができる。それにより、その前記メンテナンス時において前記のように作業者が副フレーム部を手で持って保持することが不要となり、前記メンテナンス作業を1人で行うことができる。また、その保持機構は、自動繊維束配置装置に備え付けられており、前記上下方向におけるガイド機構と配置ヘッドとの間で、すなわち、ガイド機構から配置ヘッドに至る繊維束の経路の近傍で副フレーム部を保持可能に設けられたものであることから、その保持機構における保持部分への移動を、前記した別設の保持装置の場合と比べ、容易に行うことができる。
以上のように、自動繊維束配置装置を前記のような保持機構が備えられたものとすることにより、前記メンテナンスに伴う副フレーム部の移動が、作業者1人で、且つ容易に行えるようになる。それにより、そのような副フレーム部の移動を含む前記メンテナンス作業の容易化を図ることができる。
また、前記のような保持機構を備える自動繊維束配置装置において、その保持機構を、副フレーム部を保持する保持部とその保持部を多関節ロボットに対し支持する支持部とを備え、保持部が支持部に対し前記上下方向の軸線周りに回動可能に取り付けられるかたちで構成されたものとする。それにより、副フレーム部を保持機構に保持された状態とするのに伴って繊維束が損傷することを防止することができる。詳しくは、以下の通りである。
自動繊維束配置装置としては、配置ヘッドが回動機構を介して多関節ロボットに対し取り付けられて、その回動機構により配置ヘッドが回動駆動されるように構成されたものがある。そして、そのような構成の場合、保持機構が特定の方向を向くように構成されていると、自動繊維束配置装置が停止された状態において、保持機構の向きと配置ヘッドの向きとが異なる状態となっている場合がある。
その場合において、副フレーム部を保持機構に保持された状態とするために保持機構へ向けて副フレーム部を移動させると、その移動後の副フレーム部が保持機構に保持された状態では、副フレーム部における誘導機構と主フレーム部における送り機構との間で、各繊維束の経路が傾斜した状態になると共に、各繊維束に捩れが生じた状態となる。なお、誘導機構におけるガイドローラや送りローラ等のローラは、一般的には、そのローラから繊維束が外れることを防止するための鍔部を有している。そのため、前記のように繊維束が傾斜して捩れた状態となると、各繊維束がその繊維束を案内するローラの鍔部に押し付けられた状態となる。特に、ガイド機構から配置ヘッドに至る経路よりも短い距離でそのような状態となるため、各繊維束は強い力でローラの鍔部に押し付けられた状態となる。そのため、自動繊維束配置装置の停止状態(配置ヘッドの向き)や繊維束の種類(幅等)によっては、繊維束に損傷が生じる場合がある。
それに対し、前記のように保持機構を保持部が支持部に対し回動可能に取り付けられるかたちで構成されたものとすることにより、保持部(保持機構)の向きを配置ヘッドの向きに合わせることができる。それにより、副フレーム部が保持機構に保持された状態において、その副フレーム部における誘導機構と主フレーム部における送り機構との間で、各繊維束が傾斜して捩れた状態となることを防ぐことができる。したがって、副フレーム部を保持機構に保持された状態とするのに伴って、前記のように繊維束がローラの鍔部に押し付けられた状態となることが無くなる。その結果として、繊維束がローラの鍔部に押し付けられた状態となることに起因する繊維束の損傷が防止される。
また、前記メンテナンス作業において副フレーム部を保持機構へ向けて移動させるにあたっては、通常は、作業者が副フレーム部を手で持ってその移動が行われる。そこで、副フレーム部を作業者が手で持つための把手部を備えるものとすることにより、作業者による副フレーム部を移動させる作業がより容易に行えることとなる。
本発明による自動繊維束配置装置の一例を示す概略側面図。 図1で示す配置ヘッド及びガイド機構の概略斜視図。 図1で示す配置ヘッドの概略側面図。 図1で示す配置ヘッドにおけるフレームを構成する主フレーム部及び副フレーム部を示す側面図。 図4で示す主フレーム部及び副フレーム部の正面図。 図4で示す副フレーム部の背面図。 図1で示す保持機構の側面図。 図7で示す保持機構の正面図。
以下に、図1~8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、本実施例では、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を備えており、各トウガイドが支持部材10bにより支持される構成となっている。
その構成について、より詳しくは、図2に示すように、ガイド機構10は、各繊維束2に対応させた16個のトウガイド10aを備えている。そして、その各トウガイド10aは、本実施例では、鍔部を有する中空円筒状の部材で構成されている。その上で、その16個のトウガイド10aは、一対の側板10c、10cを主体とする支持部材10bに支持されている。そして、その支持部材10bは、両側板10c、10cに架設されるかたちで設けられた4本の支軸10dを有しており、各トウガイド10aは、4個ずつが各支軸10dに支持されるかたちで設けられている。なお、支軸10dによるトウガイド10aの支持は、中空円筒状のトウガイド10aの孔に支軸10dが挿通するかたちで行われており、各トウガイド10aは、支軸10dに対し回転可能となっている。
さらに、ガイド機構10は、その支持部材10bを支持する支持機構10eを備えており、その支持機構10eにおいて多関節ロボット7に対し取り付けられている。そして、そのガイド機構10は、支持部材10b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10b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において対応するトウガイド10a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。
なお、本実施例では、配置ヘッド6は、回動機構11を介して多関節ロボット7におけるアーム7aに取り付けられている。その回動機構11は、回動駆動される回動部11aを有しており、配置ヘッド6は、その回動部11aに対し取り付けられる。それにより、配置ヘッド6は、多関節ロボット7の先端側において、回動機構11により旋回駆動されるように設けられている。
また、その配置ヘッド6は、図3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であって繊維束2の経路毎に設けられた複数の送り機構12aを含む送出機構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における各送り機構12aに対する繊維束2の経路の上流側に設けられて送出機構12(送り機構12a)へ向けて繊維束2を案内するガイドローラ18を備えている。さらに、配置ヘッド6は、そのガイドローラ18に加え、そのガイドローラ18の前記上流側に設けられてガイドローラ18へ向けて繊維束2を案内する送りローラ19と、その送りローラ19の前記上流側に設けられて一対のローラ20a、20aにより送りローラ19へ向けて繊維束2を案内するS字ガイド20とを備えている。
それらの各構成要素について、ガイドローラ18は、鍔部を有する中空円筒状の部材である。また、そのガイドローラ18は、各繊維束2を個別に案内するために前記経路毎に設けられている。すなわち、配置ヘッド6には、16個のガイドローラ18が備えられている。そして、各ガイドローラ18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配置ヘッド6内に設けられている。なお、その配置ヘッド6の幅方向は、配置ヘッド6を前記上下方向に見て、配置ヘッド6の前後方向(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)と直交する方向である。
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、16個のガイドローラ18は、前記前後方向において異なる2つの位置に振り分けられるように設けられている。なお、その振り分けは、16個のガイドローラ18を8個ずつに分けるかたちで行われる。そして、各繊維束2が対応するガイドローラ18に案内されることで、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る。それにより、その16本の繊維束2は、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18に案内されることとなる。
なお、その繊維束2の各グループは、前記のように16個のガイドローラ18を前記前後方向に異なる2位置に8個ずつ振り分けた結果として、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。
また、S字ガイド20は、前記のように一対のローラ20a、20aで繊維束2を案内するように構成されている。なお、その各ローラ20aは、鍔部を有する中空円筒状の部材である。また、S字ガイド20は、ガイドローラ18と同様に前記経路毎に設けられており、16個備えられている。その上で、その16個のS字ガイド20は、配置ヘッド6の上部において、ガイド機構10からの繊維束2を配置ヘッド6の内部へ導くように設けられている。なお、本実施例では、16本の繊維束2は、ガイド機構10において4本の支軸10dのそれぞれに4個ずつ支持されたトウガイド10aによって個別に案内されており、繊維束2は、その支軸10d毎(4本毎)の4つのグループで配置ヘッド6に導入されるようになっている。そこで、その配置ヘッド6の上部において、16個のS字ガイド20は、前記前後方向において4個ずつ、且つ、4列に並ぶように設けられている。
また、送りローラ19は、鍔部を有する中空円筒状の部材であり、前記上下方向におけるS字ガイド20とガイドローラ18との間において、各S字ガイド20に対応するかたちで16個設けられている。そして、各S字ガイド20から案内された繊維束2は、対応する送りローラ19によって、対応するガイドローラ18へ向けて案内されている。
このように、本実施例の配置ヘッド6においては、ガイド機構10からの各繊維束2は、S字ガイド20、送りローラ19、及びガイドローラ18をその順番で経由して、送出機構12(送り機構12a)へ向けて導かれている。すなわち、その送出機構12(送り機構12a)の前記上流側において、ガイドローラ18、送りローラ19、及びS字ガイド20によって送り機構12aへ向けて繊維束2を誘導する機構22が、前記経路毎に設けられている。したがって、本実施例では、その機構22が誘導機構に相当する。
その上で、送出機構12は、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、その押圧装置13は、繊維束2を配置型5上に押圧する押圧部13aと、押圧部13aに対し配置型5へ向けた押圧力を発生させる押圧機構(図示略)とを備えている。なお、その押圧部13aは、各繊維束2に共通の部材であって、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。したがって、配置ヘッド6内において、各繊維束2の経路は、前記のように前記前後方向における異なる2位置に振り分けられたガイドローラ18のうちの対応するガイドローラ18から、各繊維束2に共通の押圧部13aに至っている。
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14aと、切断刃14aとでその経路を挟むように設けられた固定部材14bと、切断刃14a毎に設けられて切断刃14aに繊維束2を切断するための切断動作を行わせる駆動機構14cとを含んでいる。なお、切断刃14aは、その刃線(刃先)の延在方向が配置ヘッド6の前記幅方向と平行を成すと共に繊維束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14b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14a毎に設けられている。そして、切断装置14は、駆動機構14cによる切断刃14aの切断動作により、切断刃14aと固定部材14b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、以上で説明した配置ヘッド6における誘導機構22や送出機構12等の各構成要素は、配置ヘッド6におけるフレーム30に支持されている。
以上のように構成された自動繊維束配置装置1において、本発明では、配置ヘッド6におけるフレーム30は、送出機構12(送り機構12a)が設けられると共に多関節ロボット7に対し取り付けられる主フレーム部と、誘導機構22が設けられると共に主フレーム部に対し着脱可能に取り付けられる副フレーム部とで構成されている。その上で、本実施例の自動繊維束配置装置1は、前記上下方向におけるガイド機構10と配置ヘッド6との間で副フレーム部を保持可能に設けられる保持機構を備えているものとする。但し、本実施例の保持機構は、副フレーム部を保持する保持部と、保持部を多関節ロボット7に対し支持すると共に保持部が回動可能に取り付けられる支持部とで構成されているものとする。そのような自動繊維束配置装置1の一実施例(本実施例)を、図4~8に基づき、以下で詳細に説明する。
主フレーム部31は、主に、互いに対向して設けられる一対の板状の側壁32、32と、その一対の側壁32、32を連結する梁材33とで構成されている。そして、前記した送出機構12、切断装置14、及び押圧装置13は、その一対の側壁32、32に支持されるかたちで、主フレーム部31に設けられている。なお、それらの各構成要素は、前述のように配置ヘッド6の上方(ガイド機構10)からの繊維束2を、送出機構12によって押圧装置13側へ向けて送り出し、その送出機構12と押圧装置13との間で切断装置14によって切断するように設けられている。したがって、自動繊維束配置装置1上での主フレーム部31におけるそれらの構成要素の配置は、上方から下方に向けて送出機構12、切断装置14、押圧装置13の順に並ぶようなものとなっている。
また、その主フレーム部31について、その一部を構成する梁材33は、角柱状の部材として形成されている。そして、その梁材33が各側壁32に設けられた取付部32aに取り付けられることで、その一対の側壁32、32が連結された状態となっており、主フレーム部31はそのように形成されている。
なお、各側壁32におけるその取付部32aは、本実施例では、自動繊維束配置装置1上において上端縁となる側壁32の側縁の一部をそれ以外の部分よりも突出させるようなかたちで形成されている。但し、その取付部32aは、側壁32における前記上端縁となる側縁において、その中央よりも一端側に位置するように形成されている。また、その取付部32は、梁材33の断面形状を踏まえ、側壁32の板厚方向に見て矩形状に形成されている。なお、その各側壁32における前記上端縁となる側縁について、取付部32aよりも他端側(取付部32aが位置する前記一端側とは反対の側)の部分を、以下では、上側縁部32bとする。
その上で、そのような主フレーム部31において、送出機構12、切断装置14、及び押圧装置13は、前記のように一対の側壁32、32に支持されるかたちで設けられている。
詳しくは、送出機構12は、各送り機構12aにおける前記一方のローラ12cを支持するための支持軸12eと、他方のローラ12dを支持するための支持軸12fとを備えている。そして、その送出機構12においては、前記幅方向に並ぶ複数の送り機構12aにおける両ローラ12c、12dが、共通の支持軸12e、12fに支持されるようになっている。すなわち、両支持軸12e、12fは、前記幅方向に並ぶ複数の送り機構12aに対し共通の軸となっている。そこで、その両支持軸12e、12fは、主フレーム部31における一対の側壁32、32に架設されるかたちで設けられている。言い換えれば、その一対の側壁32、32は、支持軸12e、12fによっても連結されている。
但し、本実施例では、16本の繊維束2の経路は、前述のように前記前後方向において異なる2つの位置で8本ずつのグループに振り分けられている。したがって、その経路毎に設けられる送り機構12a(一対のローラ12c、12d)についても、その繊維束2の経路のグループ毎に8組ずつが、前記前後方向における異なる2位置において、前記幅方向に並設されるかたちで設けられることとなる。よって、支持軸12e、12fは、その前記前後方向における各送り機構12aが設けられる位置において、それぞれ1本ずつ設けられている。因みに、前記前後方向における2位置のそれぞれにおいて、各送り機構12aは、前記前後方向に関し、前記一方のローラ12cに対し前記他方のローラ12dが配置ヘッド6の内側に位置するように設けられている。
また、送り機構12a毎に設けられる駆動モータ12bは、側壁32に対しその外側の面に取り付けられるかたちで、主フレーム部31に設けられている。より詳しくは、その16個の駆動モータ12bは、対応する送り機構12aの前記幅方向における配置等に応じて8個ずつに分けられ、その8個の駆動モータ12bが一対の側壁32、32の一方に取り付けられると共に、残りの8個が他方の側壁32に取り付けられるかたちで、主フレーム部31において設けられている。その上で、各駆動モータ12bは、対応する送り機構12a(前記一方のローラ12c)に対し、歯車列等から成る伝達機構(図示略)を介して連結されている。
また、切断装置14について、切断刃14aが取り付けられる駆動機構14c及び固定部材(アンビルローラ)14bは、送り機構12aと同様に、それぞれ前記経路毎に設けられている。したがって、前記前後方向における異なる2位置のそれぞれにおいて、8個の駆動機構14c及びアンビルローラ14bが、それぞれ前記幅方向に並設されるかたちで設けられている。
その上で、その前記前後方向における2位置のそれぞれに設けられる8個の駆動機構14cは、その並設方向において互いに連結されており、ユニット化された状態となっている。そして、そのようにユニット化された8個の駆動機構14c(駆動機構ユニット)は、ブラケット14d、14dにより一対の側壁32、32のそれぞれに対し固定されている。言い換えれば、その駆動機構ユニットは、ブラケット14d、14dを介し、一対の側壁32、32間で架設された状態となっている。したがって、一対の側壁32、32は、その駆動機構ユニット及び両ブラケット14d、14dによっても連結されている。
また、前記前後方向における2位置のそれぞれに設けられる8個のアンビルローラ14bは、送出機構12における各ローラ12c、12dと同様に、共通の支持軸14eに支持されている。したがって、その支持軸14eは、送出機構12における各支持軸12e、12fと同様に、前記前後方向における各アンビルローラ14bが設けられる位置に1本ずつ設けられている。そして、その支持軸14eは、一対の側壁32、32に架設されるかたちで設けられている。言い換えれば、その一対の側壁32、32は、その支持軸14eによっても連結されている。因みに、前記前後方向における2位置のそれぞれにおいて、各アンビルローラ14bは、前記前後方向に関し、対応する切断刃14aが取り付けられた駆動機構14cに対し配置ヘッド6の内側に位置するように設けられている。
また、押圧装置13について、前記押圧機構は、押圧部(コンパクションローラ)13aを支持する支持軸13b、及びその支持軸13bを支持する一対の支持板13c、13cを有している。そして、前記押圧機構は、その両支持板13c、13cがエアシリンダ等の駆動装置(図示略)によって支持された構成となっている。その上で、前記押圧機構は、一対の側壁32、32に架設された支持部材(図示略)によって支持されている。
そして、主フレーム部31において、一対の側壁32、32は、梁材33に加え、前述のように両側壁32、32に架設される各部材(前記一方のローラ12cを支持する支持軸12e等)によっても連結されている。したがって、主フレーム部31は、梁材33とその各部材とで一対の側壁32、32が連結されるように構成されている。
その上で、そのように構成された主フレーム部31は、多関節ロボット7のアーム7aに取り付けられた回動機構11における回動部11aに対し取り付けられている。具体的には、回動機構11における回動部11aには、板状に形成されたベースプレート34が取り付けられている。そして、主フレーム部31は、梁材33においてベースプレート34に取り付けられることにより、多関節ロボット7に対し取り付けられている。但し、そのベースプレート34に対する主フレーム部31の取り付けは、主フレーム部31がそのように多関節ロボット7(ベースプレート34)に取り付けられた状態で、側壁32における上側縁部32bが前記上下方向に見てベースプレート34の外側に位置するようなかたちで行われている。
このように、本実施例では、配置ヘッド6(主フレーム部31)は、回動機構11を介して多関節ロボット7に対し取り付けられている。但し、本発明が前提とする自動繊維束配置装置において回動機構は必須ではなく、配置ヘッド(主フレーム部)は、多関節ロボットに対し、前記のような回動機構を介することなく取り付けられていても良い。
副フレーム部35は、主に、板状のベース部材36と、そのベース部材36に対し取り付けられた一対の板状の側板37、37とで構成されている。なお、ベース部材36及び各側板37は、いずれもその板厚方向に見て矩形状を成すように形成されている。また、各側板37は、その端面の短辺方向における寸法が主フレーム部31における上側縁部32bの寸法よりも小さいものとなっている。
その上で、各側板37は、ベース部材36の両側面(端面の長辺方向における両側の側面)に対しその端面を当接させるかたちで取り付けられている。但し、その取り付け状態において、各側板37は、その端面の長辺方向における一端側の部分でベース部材36に対し組み付けられた状態となっている。そして、一対の側板37、37は、前記のようにベース部材36に取り付けられることにより、互いに対向するかたちで副フレーム部35に設けられている。
そして、その副フレーム部35には、前記した誘導機構22を構成するガイドローラ18、送りローラ19、及びS字ガイド20が設けられている。但し、その誘導機構22は、前述のように送出機構12の前記上流側において、ガイド機構10からの繊維束2を送出機構12へ向けて誘導するように設けられる。そこで、前述のように主フレーム部31と副フレーム部35とで成るフレーム30は、自動繊維束配置装置1上において副フレーム部35(誘導機構22)が主フレーム部31(送出機構12)の上方に位置するように副フレーム部35が主フレーム部31に対し組み付けられるかたちで構成されている。
さらに、そのフレーム30において、副フレーム部35は、各側板37の前記長辺方向における他端側の部分において主フレーム部31に対し組み付けられている。それにより、自動繊維束配置装置1上では、副フレーム部35におけるベース部材36は、フレーム30(配置ヘッド6)において上端側に位置するものとなっている。
その上で、誘導機構22において最も前記上流側に設けられるS字ガイド20は、配置ヘッド6(フレーム30)において、その副フレーム部35におけるベース部材36に支持されるかたちで設けられている。より詳しくは、16個のS字ガイド20は、自動繊維束配置装置1上においてフレーム30における上端面となるベース部材36の面に対し、前述のように並べられたかたちで取り付けられている。なお、その取り付けについて、各S字ガイド20は、前記した一対のローラ20a、20aに加え、その両ローラ20a、20aを支持する支持体20bを有するように構成されている。そして、各S字ガイド20は、その支持体20bにおいてベース部材36に対し取り付けられている。その上で、そのベース部材36には、各S字ガイド20に対応させるかたちで、繊維束2を副フレーム部35(配置ヘッド6)の内部へ導入するための導入孔36aが形成されている。
また、誘導機構22においては、前述のように、そのように設けられたS字ガイド20とガイドローラ18との間に送りローラ19が設けられる。すなわち、フレーム30内においてS字ガイド20から送出機構12に至る繊維束2の経路においては、S字ガイド20に次いで、送りローラ19、ガイドローラ18がその順で設けられている。そして、副フレーム部35内において、送りローラ19は、ベース部材36に対し取り付けられるかたちで設けられると共に、ガイドローラ18は、一対の側板37、37に支持されるかたちで設けられている。
詳しくは、各送りローラ19は、ベース部材36におけるS字ガイド20が取り付けられる端面とは反対側の端面に対し取り付けられている。すなわち、各送りローラ19は、S字ガイド20とでベース部材36を挟むようなかたちでベース部材36に支持され、自動繊維束配置装置1上においてベース部材36から吊り下げられるようなかたちで設けられている。そして、そのベース部材36に対する各送りローラ19の取り付けは、送りローラ19毎に設けられると共に、送りローラ19を回転可能に支持する吊持部材38を介して行われている。
なお、前述のように各送りローラ19は、各S字ガイド20に対応するかたちで設けられており、また、ベース部材36には、各S字ガイド20に対応させるかたちで導入孔36aが形成されている。そして、各送りローラ19は、各導入孔36aに対応する位置、より具体的には、対応する導入孔36aを通過する繊維束2を案内する位置において、前記のように設けられている。したがって、16個の送りローラ19は、S字ガイド20と同様に、前記前後方向において4個ずつ、且つ、4列に並ぶように設けられている。
また、ガイドローラ18は、前述のように前記前後方向において、8個ずつが異なる2つの位置に配置されるように設けられている。したがって、前述のようにガイド機構10及びS字ガイド20を経て4つのグループに分けられた配置ヘッド6内に導入された16本の繊維束2は、前記のように設けられた送りローラ19を経由した後、ガイドローラ18が設けられる各位置に向けて8本ずつで案内されている。より詳しくは、前側(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において配置ヘッド6が移動する側)の2列の送りローラ19を経由した繊維束2が、前記2位置のうちの前側に配置されたガイドローラ18に向けて案内されている。一方、後側の2列の送りローラ19を経由した繊維束2は、前記2位置のうちの後側に配置されたガイドローラ18に向けて案内されている。なお、そのガイドローラ18が配置される前側(後側)の位置は、図示の例では、前記前後方向に関し、前側(後側)の2列の送りローラ19に対しそのガイドローラ18がその2列の間に位置するようなものとなっている。
そして、前記2位置のそれぞれに配置される8個のガイドローラ18は、共通の支持軸39に支持されている。すなわち、前記2位置のそれぞれにおいて、副フレーム部35における一対の側板37、37に架設されるかたちで支持軸39が設けられており、その各支持軸39によってそれぞれ8個のガイドローラ18が支持されている。なお、その各支持軸39は、そのように一対の側板37、37に架設されるかたちで設けられている。したがって、副フレーム部35における一対の側板37、37は、その2本の支持軸39、39によっても連結されている。
以上のように構成された主フレーム部31及び副フレーム部35を含むフレーム30において、そのフレーム30は、前述のように副フレーム部35が主フレーム部31に対し着脱可能であるように構成されている。その構成について、より詳しくは、副フレーム部35は、前述のように各側板37において主フレーム部31に対し組み付けられる。そこで、副フレーム部35には、主フレーム部31に対し組み付けられる部分としての組付部40が各側板37に取り付けられるかたちで設けられている。一方、主フレーム部31には、副フレーム部35(組付部40)が組み付けられる部分としての被組付部42が各側壁32に取り付けられるかたちで設けられている。そして、主フレーム部31と副フレーム部35とは、副フレーム部35における各組付部40が主フレーム部31における両被組付部42、42のうちの対応する方に対し取り付けられることで、一体的に組み付けられた状態となる。
その主フレーム部31における各被組付部42は、本実施例では、板材をL字形に屈曲させた部材となっている。また、その被組付部42は、図示の例では、その幅寸法が副フレーム部35における側板37の前記短辺方向における寸法と略一致するものとなっている。その上で、各被組付部42は、対応する側壁32における外側の面に対し、その屈曲部よりも一端側の部分において取り付けられている。但し、その取り付けは、側壁32における上側縁部32bの範囲内で、被組付部42の幅方向が上側縁部32bと平行を成すようなかたちで行われている。さらに、その取り付けは、被組付部42における屈曲部よりも他端側の部分が側壁32における上側縁部32bよりも取付部32a側に位置するようなかたちで行われている。
一方、副フレーム部35における各組付部40は、本実施例では、平板状に形成された部材となっている。但し、その各組付部40は、その板厚方向における両端面が矩形状であると共に、その両端面の長辺方向における寸法が短辺方向における寸法よりも十分に大きい部材と成っている。なお、図示の例では、その組付部40のその長辺方向における寸法は、側板37の前記短辺方向における寸法(≒被組付部42の幅寸法)と略一致したものとなっている。また、組付部40の前記両端面は、被組付部42における前記した屈曲部よりも他端側の部分の外側面と略一致する大きさとなっている。
そして、各組付部40は、対応する側板37における外側の面に対し、その前記短辺方向における両側面の一方を当接させるかたちで取り付けられている。但し、その取り付けは、側板37の前記他端側において、組付部40における前記両端面の一方と側板37の周面(板厚方向と平行な面)のうちの前記他端側の周面とが面一となるようなかたちで行われている。
その上で、前述のように各組付部40が対応する被組付部42に組み付けられることで、副フレーム部35が主フレーム部31に組み付けられた状態となる。なお、その組み付けは、ネジ部材41を用いて行われる。そこで、組付部40には、その端面の長辺方向に間隔を置いた2箇所で板厚方向に貫通する貫通孔40aが形成されている。また、被組付部42における前記した屈曲部よりも他端側の部分には、その他端側の部分と組付部40とが位置を合わせて当接した状態でその組付部40における2つの貫通孔40a、40aの位置と一致する2位置に、板厚方向に貫通する雌ネジ孔42aが形成されている。
そして、各組付部40における各貫通孔40aに挿通されたネジ部材41が被組付部42における雌ネジ孔42aに螺挿されることにより、前記のように副フレーム部35が主フレーム部31に組み付けられた状態となる。したがって、そのように主フレーム部31と副フレーム部35とが組み付けられて成るフレーム30は、ネジ部材41の着脱により、副フレーム部35を主フレーム部31に対し着脱することが可能な構成となっている。
また、本実施例のフレーム30における副フレーム部35には、副フレーム部35を作業者が手で持つための把手部43が設けられている。その把手部43について、より詳しくは、把手部43は、作業者が握る部分であるグリップ部であって棒材(丸棒)をコの字状に屈曲させるかたちで形成されたグリップ部43aと、そのグリップ部43aの両端部においてグリップ部43aに取り付けられた平板状の固定部43bとで構成されている。そして、副フレーム部35において、そのようにグリップ部43aと一対の固定部43b、43bとで成る把手部43が、各側板37に取り付けられるかたちで設けられている。
なお、その各把手部43について、グリップ部43aは、前記のようにコの字状に形成されており、両屈曲部に対する間の部分(中間部)が端部側の部分よりも長い形と成っている。また、固定部43bは、その板厚方向に見て矩形状を成すと共に、その端面の短辺方向の寸法が側板37の板厚寸法(側板37の周面の板厚方向における寸法)と略一致する大きさに形成されている。そして、各固定部43bは、その端面の長辺方向をグリップ部43aにおける前記中間部の軸線方向に一致させる向きで、グリップ部43aに固着されている。さらに、その各固定部43bには、把手部43を側板37に取り付けるためのネジ部材44が挿通される貫通孔が、その板厚方向に貫通するかたちで形成されている。
そして、各把手部43は、対応する側板37に対し、その側板37の前記短辺方向における両側の周面のうちの一方において取り付けられる。但し、その各側板37における把手部43が取り付けられる前記一方の周面は、前記両側の周面のうち、前記のように副フレーム部35が主フレーム部31に組み付けられた状態で主フレーム部31における側壁32の取付部32a側を向く周面とは反対側の周面である。また、その各把手部43の側板37に対する取り付けは、その把手部43の各固定部43bにおける前記貫通孔に挿通されたネジ部材44が側板37に螺挿されるかたちで行われる。
このように、本実施例では、副フレーム部35は、そのような把手部43を備えるものとなっている。但し、本発明においては、副フレーム部は、作業者が手で持つための把手部を備えるものには限定されないため、前記のような把手部を備えていなくても良い。
また、本実施例の自動繊維束配置装置1は、前述のように、前記上下方向におけるガイド機構10と配置ヘッド6との間で副フレーム部35を保持するために設けられた保持機構50を備えている。なお、その保持機構50は、副フレーム部35を保持する保持部51と、その保持部51を多関節ロボット7に対し支持する支持部52とで構成されている。また、本実施例の保持機構50では、保持部51は、支持部52に対し回動可能に設けられている。そのような保持機構50の構成について、詳しくは、以下の通りである。
支持部52は、多関節ロボット7に対し取り付けられる角柱状の第1の支持ブラケット53と、その第1の支持ブラケット53に対し取り付けられる板状の第2の支持ブラケット54とで構成されている。但し、第2の支持ブラケット54は、第1の支持ブラケット53における長手方向と平行な4つの周面のうちの1つに対し取り付けられている。言い換えれば、第1の支持ブラケット53における前記周面の1つは、第2の支持ブラケット54を取り付ける取付面となっている。
また、第2の支持ブラケット54は、その板厚方向に見て矩形状を成しており、その端面の長辺方向における一端側の部分において、第1の支持ブラケット53における前記取付面に対し取り付けられている。さらに、その取り付けは、第1の支持ブラケット53の前記取付面の前記長手方向における中央部において、第2の支持ブラケット54の前記長辺方向を第1の支持ブラケット53の前記長手方向と略直交させるようなかたちで行われている。その上で、支持部52は、前記のように多関節ロボット7に取り付けられたガイド機構10における支持機構10eに対し、その第1の支持ブラケット53において取り付けられている。
そのため、多関節ロボット7においては、支持機構10eは、アーム7aに対し取り付けられる一対の角柱状の支持バー10f、10fを有している。なお、その一対の支持バー10f、10fは、多関節ロボット7のアーム7aの後端部(配置ヘッド6が取り付けられる先端部とは反対側の部分)における両側面に対し、その一端部において取り付けられている。また、その取り付けは、各支持バー10fの長手方向がアーム7aの延在方向に対し角度を成し、両支持バー10f、10fの他端部がアーム7aと前記のようにアーム7aの上方に設けられたガイド機構10における支持部材10bとの間に位置するようなかたちで行われている。
その上で、支持部52は、一対の支持バー10f、10fにおける前記他端部に対し、その第1の支持ブラケット53における両端部において取り付けられている。また、その取り付けは、支持部52の第2の支持ブラケット54が、第1の支持ブラケット53に対し、支持バー10fにおける前記一端部(アーム7aの前記後端部)側とは反対の側へ向けて延在するようなかたちで行われている。
保持部51は、副フレーム部35を引掛けた状態で支持する掛止部56と、その掛止部56を支持部52に取り付けるための取付ブラケット55とを含むかたちで構成されている。また、保持部51は、その掛止部56に引掛けられた状態の副フレーム部35を受けて支える受け部57を有している。
それらの各構成要素について、掛止部56は、端面が矩形状であってその長辺方向の寸法が短辺方向の寸法よりも十分に長い板材によって形成されている。また、その掛止部56は、その両端部がそれらの間の部分(中間部)に対し直交するように屈曲されたコの字状の部材として形成されている。なお、その掛止部56における前記中間部の前記長辺方向の寸法(前記両端部の間隔)は、副フレーム部35の幅方向(側板37の板厚方向)における両側板37、37の外側面の間隔よりも大きいものとなっている。また、取付ブラケット55は、掛止部56と同じく、端面が矩形状であってその長辺方向の寸法が短辺方向の寸法よりも十分に長い板材によって形成されている。また、取付ブラケット55は、その長手方向における一方側の端部(先端側端部)がそれ以外の主体的な部分(主体部)に対し直交するように屈曲されたL字形の部材として形成されている。
その上で、掛止部56は、その前記中間部における前記長辺方向の中央部において、その外側面で、取付ブラケット55における前記先端側端部の外側面に対し取り付けられている。また、その取り付けは、掛止部56の前記中間部における前記長辺方向が取付ブラケット55における前記主体部の端面と平行を成すようなかたちで行われている。そして、その取り付け状態では、掛止部56は、その前記両端部が取付ブラケット55における前記先端側端部に対し前記主体部とは反対の方向に向いて伸びる状態となっている。
そして、そのように構成された保持部51は、その取付ブラケット55における前記主体部において、支持部52に対し支持されている。また、その支持について、本実施例では、前述のように保持部51が支持部52に対し回動可能となるように設けられるものであり、その支持は、そのような回動を実現する構成を用いて行われている。
その構成について、詳しくは、本実施例の保持機構50においては、その支持部52に対し保持部51を回動可能に支持するための回転軸60が設けられる。そこで、その支持部52における第2の支持ブラケット54には、その回転軸60を挿通可能な孔であって板厚方向に貫通する貫通孔54aが形成されている。但し、その貫通孔54aは、第2の支持ブラケット54の前記長辺方向における他端側(第1の支持ブラケット53に取り付けられる前記一端側とは反対側)の部分において、第2の支持ブラケット54の前記短辺方向における中央に位置するように形成されている。
その上で、回転軸60は、そのように形成された貫通孔54aに嵌着された軸受61を介し、第2の支持ブラケット54に対し回転可能に取り付けられている。また、その取り付け状態において、回転軸60は、その両端部が第2の支持ブラケット54から突出するように設けられている。
そして、保持部51は、その取付ブラケット55における前記主体部において、前記のように第2の支持ブラケット54に設けられた回転軸60における第2の支持ブラケット54から突出する前記両端部のうちの、第1の支持ブラケット53側とは反対の側の端部である一端部に対し取り付けられている。なお、その取り付けは、本実施例では、その保持部51の取付ブラケット55における前記主体部に取り付けられた割締め部材62を介して行われている。
その割締め部材62は、回転軸60が挿通される貫通孔63aを有する円筒状の挿通部63と、取付ブラケット55の前記主体部に対し取り付けられる部分である取付部64とで構成されている。また、その挿通部63は、その貫通孔63aに連通するスリ割り部63bを含む割締め構造を有している。また、取付部64は、挿通部63の軸線方向における一端部において、挿通部63の半径方向における外側へ向けて突出する2つの部分で形成されている。なお、その取付部64を形成する2つの部分は、挿通部63の前記一端部におけるスリ割り部63b以外の部分において、挿通部63の軸線方向に見て挿通部63の軸心を挟むような位置で形成されている。また、その取付部64における各部分には、割締め部材62を取付ブラケット55に対し取り付けるためのネジ部材65が挿通される貫通孔(図示略)が挿通部63の軸線方向に貫通するように形成されている。
そして、前記のように構成された割締め部材62は、取付ブラケット55における前記主体部の外側面に対し、その取付部64における各前記貫通孔に挿通されたネジ部材65を前記主体部に螺挿させることにより取り付けられている。また、その取り付けは、取付ブラケット55における前記主体部の前記長辺方向における前記先端側端部の側とは反対側の端部において、割締め部材62が取付ブラケット55の前記短辺方向における中央に位置するように行われている。
その上で、保持部51は、その割締め部材62の挿通部63における貫通孔63aに回転軸60の前記一端部を挿通させた状態で挿通部63の前記割締め構造による割締め固定が行われることにより、その回転軸60に対し相対回転不能に取り付けられている。それにより、保持部51は、支持部52に対し回動可能に支持された状態となっている。すなわち、保持部51は、回転軸60の軸線方向に見て、その向き(取付ブラケット55における前記主体部の前記長辺方向)が支持部52における第2の支持ブラケット54の前記長辺方向に対し変更可能であるように設けられた状態となっている。
なお、本実施例の保持機構50には、その保持部51の向きを所望の向きで維持できるように、前記のように回転可能に設けられた回転軸60を回転不能な状態(クランプ状態)とするためのクランプ装置70が設けられている。そのクランプ装置70は、回転軸60における前記両端部のうちの他端部(第1の支持ブラケット53側の端部)が挿通されるかたちで支持部52における第2の支持ブラケット54に対し取り付けられた本体部71を主体として構成されている。また、そのクランプ装置70は、前記クランプ状態と回転軸60が回転可能な状態(アンクランプ状態)とを切り替えるためのレバー72を有しており、そのレバー72が本体部71に対し回動可能に設けられた構成となっている。その上で、クランプ装置70は、詳細は省略するが、レバー72を回動させることに伴い、本体部71内に設けられたクランプ部材(図示略)が回転軸60に対し押し付けられた状態と回転軸60から離間した状態とに切り替えられるように構成されている。そして、その構成により、レバー72の操作で前記クランプ状態と前記アンクランプ状態とを切り替えることができるようになっている。
また、保持部51における掛止部56は、前記のように副フレーム部35を引掛けた状態で支持するための構成要素である。そこで、本実施例では、掛止部56は、その前記中間部に対し屈曲された各端部に、副フレーム部35を引掛けるための切欠き56aを有している。一方、副フレーム部35は、その掛止部56に引掛けられた状態となるべく切欠き56aと係合する係合部35aを有している。
その切欠き56a及び係合部35aについて、より詳しくは、切欠き56aは、掛止部56における各端部において、その端部における側縁のうちの上側の側縁(前記のように掛止部56が取付ブラケット55に取り付けられた状態での取付ブラケット55における前記主体部の外側面と同じ方向を向く側縁)を矩形状に切り欠くかたちで形成されている。したがって、自動繊維束配置装置1上において、前記のように保持部51が支持部52に対し支持された状態では、その各切欠き56aは、上方へ向けて開放した状態となっている。
一方、係合部35aは、本実施例ではネジ部材であり、副フレーム部35における側板37毎に設けられている。そして、各係合部35aは、対応する側板37に対し、その側板37の外側からその軸部における先端側の部分が螺挿されるかたちで取り付けられている。それにより、各係合部35aは、その取り付け状態では、その前記軸部における前記先端側の部分以外の部分が側板37の外側面から突出した状態となっている。
但し、その側板37に対する係合部35aの取り付け位置は、その側板37の前記短辺方向に関しては、副フレーム部35が保持部51における掛止部56に引掛けられた状態で副フレーム部35と掛止部56の前記中間部とが離間する状態となるような位置とされている。また、その取り付け位置は、側板37の前記長辺方向に関しては、副フレーム部35が掛止部56に引掛けられた状態で側板37の前記長辺方向における中央が掛止部56よりも下方となるような位置とされている。そして、自動繊維束配置装置1上において、保持部51における掛止部56の切欠き56aに副フレーム部35における係合部35aを係合させた状態で、その副フレーム部35がぶら下がるかたちで保持部51(保持機構50)に支持された状態となる。
なお、副フレーム部35は、そのようにぶら下がった状態で保持部51に支持されることから、そのままの状態では係合部35aを中心に揺れ動くような状態となる。そこで、本実施例では、その保持部51は、係合部35aにおいて引掛けられた状態の副フレーム部35を受けて支える受け部57を備えている。
その受け部57は、本実施例では、副フレーム部35の前記幅方向に離間した2箇所において副フレーム部35を支える(受ける)ものとなっている。そこで、その受け部57は、前記のように保持部51における掛止部56に支持された副フレーム部35に対し当接する当接部58であって一対で設けられた当接部58、58と、その当接部58を掛止部56に対し取り付けるために当接部58毎に設けられる一対の取付バー59、59とで構成されている。
その各取付バー59は、角柱状の部材であって、その長手方向における寸法が副フレーム部35における係合部35aと組付部40との間隔と略同じ大きさであるように形成されている。そして、両取付バー59、59は、その一端部において、掛止部56における前記中間部の内側面に対し、その長手方向と平行な4つの周面のうちの1つが取付面となるように取り付けられている。
但し、その掛止部56に対する各取付バー59の取り付け位置は、前記のように副フレーム部35が掛止部56に引掛けられた状態で、両取付バー59、59と副フレーム部35における両側板37、37とが対向した状態となるような部分となっている。また、その取り付けは、各取付バー59が掛止部56に対し切欠き56aが開放する方向とは反対の方向に延在するかたちで行われている。したがって、自動繊維束配置装置1上において、前記のように保持部51が支持部52に対し支持された状態では、その各取付バー59は、保持部51における掛止部56から下方に延在した状態となっている。
また、各当接部58は、図示の例ではネジ部材であり、前記のように掛止部56に取り付けられた一対の取付バー59、59のうちの対応する方の取付バー59における他端部に対し、その軸部における先端側の部分が螺挿されるかたちで取り付けられている。また、その取り付けは、取付バー59における前記取付面とは反対側の周面から当接部58が突出するかたちで行われている。また、その取り付け状態で、各当接部58は、当接部58の取付バー59からの突出方向において、その頭部が掛止部56における切欠き56aと略同じ位置に位置するように設けられた状態となっている。
そして、そのように構成された受け部57が保持部51に備えられていることにより、前記のように保持部51における掛止部56に引掛けられた状態の副フレーム部35が、その両側板37、37の前記長辺方向における前記他端側の部分(組付部40が取り付けられた部分)において、受け部57(両当接部58、58)によって受け止められた状態となる。このように、その保持部51において、その受け部57は、掛止部56に引掛けられた状態の副フレーム部35を静止した状態とするものとして機能している。
そして、以上で説明した自動繊維束配置装置1において、配置ヘッド6における送り機構12aのメンテナンスが行われる場合、そのメンテナンス及びそれに伴う作業(配置ヘッド6のフレーム30における副フレーム部35の脱着等の作業)を含むメンテナンス作業が、作業者によって次のように行われる。
先ず、配置ヘッド6におけるフレーム30において、主フレーム部31における各被組付部42に対し螺挿された各ネジ部材41を緩められ、副フレーム部35を主フレーム部31から取り外す(移動させる)ことが可能な状態とされる。
また、その取り外し時点において、保持機構50における保持部51の向きと配置ヘッド6の向きとが異なる状態となっている場合には、保持部51の向きを配置ヘッド6の向きと一致させることが行われる。具体的には、その保持機構50において、クランプ装置70におけるレバー72を操作し、保持部51が取り付けられた回転軸60を回転可能な状態とした上で、保持部51の向きを配置ヘッド6の向きと合わせた状態とする。そして、再びレバー72を操作して回転軸60を回転不能な状態とすることで、保持部51が、配置ヘッド6と向きを一致させた状態で、向きを固定された(維持された)状態とされる。
その上で、副フレーム部35を、保持機構50における保持部51へ向けて移動させる。なお、その副フレーム部35の移動について、その移動先で前記のように前記上下方向におけるガイド機構10と配置ヘッド6との間に設けられた保持機構50は、そのガイド機構10から配置ヘッド6に至る繊維束2の経路の近傍に位置している。また、その副フレーム部35には、前記のように作業者が手で持つための把手部43が備えられている。それらにより、その副フレーム部35の移動を容易に行うことができる。
次いで、副フレーム部35における両係合部35a、35aを保持部51における掛止部56の両切欠き56a、56aに係合させることで、副フレーム部35が掛止部56に引掛けた状態とされる。それにより、副フレーム部35は、保持部51における受け部57に受け止められるかたちで、保持部51に支持(保持)された状態となる。
なお、その保持状態において、その保持部51は、配置ヘッド6と向きを一致させた状態となっている。それにより、その保持状態において、その副フレーム部35に設けられた誘導機構22と主フレーム部31に設けられた送り機構12aとの間で各繊維束2が傾斜して捩れた状態となることが無く、それに伴って各繊維束2が誘導機構22におけるガイドローラ18等の各部材の鍔部に押し付けられた状態となることも無い。したがって、前記のように支持部52に対し保持部51が回動可能(向きを変更可能)であるように保持機構50が構成されていることにより、前記取り外し時点において保持部51の向きと配置ヘッド6の向きとが異なる場合であっても、保持部51の向きを配置ヘッド6の向きと合わせた状態とすることで、繊維束2が前記鍔部に押し付けられた状態となることに起因する繊維束2の損傷が防止される。
そして、前記のように副フレーム部35を主フレーム部31から移動させて保持機構50に保持させた状態とすることで、主フレーム部31は、その内部に位置する送り機構12aの上方の空間が外部に開放された状態となる。その上で、その主フレーム部31内の送り機構12aに対する作業(前記メンテナンス)が行われる。なお、その前記メンテナンスは、前記のように副フレーム部35を保持機構50によって保持させた状態とした上で行われるものであり、その前記メンテナンス中は自動繊維束配置装置1が副フレーム部35を保持(支持)した状態となっている。したがって、その副フレーム部35の保持のために人手を割く必要が無いため、本発明による副フレーム部35の移動を含む前記メンテナンス作業を、1人の作業者によって行うことができる。
そして、その前記メンテナンスの完了後、副フレーム部35を、保持部51(掛止部56)から外し、主フレーム部31へ向けて移動させる。その上で、副フレーム部35における各組付部40を主フレーム部31における両被組付部42、42のうちの対応する方の被組付部42に合わせた状態とし、各被組付部42に対しネジ部材41を螺挿する。それにより、副フレーム部35は、再び主フレーム部31に取り付けられた状態となる。
以上のように、本実施例の自動繊維束配置装置1によれば、フレーム30(主フレーム部31)の内部に設けられた送り機構12aのメンテナンスを含む前記メンテナンス作業を行うにあたり、フレーム30内において送り機構12aの上方に設けられていてその前記メンテナンスを行う上で障害となる複数の誘導機構22(ガイドローラ18、送りローラ19、S字ガイド20)を、副フレーム部35を前述のように主フレーム部31から取り外して移動させるといった作業を行うのみで、送り機構12aの上方から移動させた状態が為し得られる。すなわち、前記メンテナンスを行う上で必要となる全ての誘導機構22の送り機構12aの上方位置からの離脱、及びその上方位置への復帰が、副フレーム部35の主フレーム部31の脱着作業のみで達成される。したがって、そのような自動繊維束配置装置1によれば、前記メンテナンス作業が容易に行えることとなる。
なお、本発明は、以上で説明した実施例に限定されるものではなく、以下(1)~(6)のように変形させた態様(変形例)でも実施することができる。
(1)主フレーム部に対し副フレーム部を取り付ける(組み付ける)ための構成(組付構成)について、前記実施例では、その組付構成は、主フレーム部31の側壁32とは別部材であって側壁32に取り付けられた被組付部42、副フレーム部35の側板37とは別部材であって側板37に取り付けられた組付部40、及び両者の組み付け状態を固定するネジ部材41で構成されている。
しかし、その組付構成において、主フレーム部31側の被組付部は、前記実施例のように別部材として形成されたものが側壁32に取り付けられるかたちで設けられるのには限らず、その側壁の一部が被組付部として機能するように、側壁自体の構成部分として設けられたものであっても良い。同様に、副フレーム部35側の組付部は、前記実施例のように別部材として形成されたものが側板37に取り付けられるかたちで設けられるのには限らず、その側板の一部が組付部として機能するように、側板自体の構成部分として設けられたものであっても良い。
また、その組付構成について、前記実施例では、副フレーム部35側の組付部40は、その前記長辺方向における寸法が副フレーム部35の側板37の前記短辺方向における寸法と略一致したものとされている。それにより、その組付部40は、副フレーム部35の側板37の前記短辺方向において、側板37の存在範囲に亘って存在するように設けられている。そして、主フレーム部31側の被組付部42は、その前記幅寸法を副フレーム部35側の組付部40の前記長辺方向における寸法と略一致させたものとされている。
しかし、その組付構成において、副フレーム部35側の組付部は、そのように側板37の存在範囲に亘って存在するように設けられるものに限らず、その側板の前記短辺方向において、側板よりも小さい範囲で存在するように設けられるものであっても良い。また、その場合、その組付部は、副フレーム部の側板の前記短辺方向において、その側板の存在範囲に対し1箇所に設けられるものであっても良いし、複数箇所に設けられるものであっても良い。また、組付部がそのように設けられる場合において、主フレーム部31側の被組付部は、前記実施例のように設けられるものであっても良いが、それに限らず、副フレーム部35側の組付部を組み付けることができるものであれば、どのように設けられたものであっても良い。
また、その組付構成における主フレーム部側の被組付部と副フレーム部側の組付部との組み付け状態を固定する手段(固定手段)について、前記実施例ではネジ部材41が固定手段として用いられているが、その固定手段は、ネジ部材以外の周知の手段であっても良い。
(2)保持機構について、前記実施例では、自動繊維束配置装置1は、副フレーム部35を保持するために設けられた保持機構50を備えている。その上で、そのように自動繊維束配置装置が副フレーム部を保持するための構成としての保持機構を備える場合において、前記実施例では、その保持機構50は、保持部51が支持部52に対し回動可能(向きが変更可能)であるように構成されている。
しかし、そのように自動繊維束配置装置が保持機構を備える場合であっても、その保持機構は、前記実施例のように保持部が支持部に対し回動可能であるように構成されるものに限らず、保持部が回動不能(向きが固定)であるように構成されたものであっても良い。なお、その場合において、前記メンテナンス作業における副フレーム部の取り外し時点で保持機構における保持部の向きと配置ヘッドの向きとが異なっている場合には、配置ヘッドの向きを、その配置ヘッドが取り付けられた回動機構11(回動部11a)を回動駆動することで、保持部の向きに合わせれば良い。
(3)前記のように自動繊維束配置装置が保持機構を備える場合について、前記実施例では、その保持機構50及び副フレーム部35における、保持機構50に対し副フレーム部35を保持した状態とするための構成(保持構成)として、保持機構50における保持部51に対し前述のような切欠き56aが形成された掛止部56が設けられ、一方で、副フレーム部35には、前述のように各側板37に取り付けられたネジ部材から成る係合部35aが設けられるものとなっている。そして、その保持構成は、保持機構50における切欠き56aに対し副フレーム部35における係合部35aが掛け止めされるかたちで、保持機構50に対し副フレーム部35を引掛けた状態で保持するように構成されている。
このように、前記実施例では、前記保持構成は、保持機構50に設けられた保持部分において副フレーム部35に設けられた被保持部分を受けて保持機構50が副フレーム部35の重量を支えるように構成される。そして、前記実施例では、その副フレーム部35における被保持部分が前記幅方向に延びる部分として設けられ、保持機構50における保持部分が前記引掛けた状態で副フレーム部35における側板37と平行を成す板状の部分に形成された切欠き部分となっている。
しかし、前記実施例のように前記保持構成が保持機構側の保持部分によって副フレーム部の重量を支えるように構成される場合であっても、その前記保持構成は、前記のように構成されたものに限らず、保持機構50側の保持部分が前記幅方向に延びる部分として設けられ、副フレーム部35側の被保持部分が側板37に形成された切欠き部分であるように構成されたものであっても良い。
具体的には、前記実施例のように構成された保持機構において、保持部における掛止部を、その前記両端部に対しネジ部材等から成る前記保持部分が前記幅方向(その前記両端部の板厚方向)に延びるように設けられた構成とする。その上で、副フレーム部においては、前記被保持部分としての切欠き部分であって、前記保持部分の一部を収容できるように形成された切欠き部分が各側板に設けられるようにすれば良い。
なお、その副フレーム部側の切欠き部分は、溝状であって、把手部が取り付けられた周面とは反対側の周面から前記保持部分を受け入れることができるように、その周面に開口するかたちに形成されている。また、その切欠き部分は、受け入れた前記保持部分に対し掛け止めることができるように、副フレーム部の側板の前記長辺方向における上方(ベース部材36側)へ向けて延びた部分を含む形状を成している。さらに、その切欠き部分は、副フレーム部が前記保持部分に引掛けられた状態で側板の前記長辺方向における中央が前記保持部分よりも下方となるような位置、すなわち、その引掛け状態で副フレーム部が保持部における受け部57に受け止められた状態となるような位置に形成されているのが好ましい。
また、前記のように保持機構側の保持部分が副フレーム部の重量を支えるように構成される場合において、その保持部分は、以上のように副フレーム部の被保持部分を引掛けることが可能なように構成されたものに限らず、副フレーム部を載置した状態で保持することが可能なように構成されたものであっても良い。
具体的には、例えば、前記実施例の構成において、保持部51の受け部57における当接部58を省略し、その代わりに、前記保持部分として副フレーム部を載置するための板状の部材が各取付バー59における前記他端部に取り付けられたものとすれば良い。なお、その板状の前記保持部分は、副フレーム部における側板及び組付部40を載置可能な前記幅方向における位置及び大きさのものとして設けられる。
そして、その構成の場合、副フレーム部においては、前記実施例で設けられていた係合部35aが省略され、その組付部40及び側板における組付部40が取り付けられた部分が前記被保持部分となる。また、前記のように載置状態で前記保持部分が副フレーム部を保持する構成であるため、その前記保持部分には、副フレーム部の落下を防止するための構成(例えば、組付部40における貫通孔40aに対し係合するように形成された突出部を設ける、等)が施されているのが好ましい。さらに、載置された状態の副フレーム部の前記幅方向における位置を保持するため、例えば、掛止部56における前記両端部の間隔を、副フレーム部の前記幅方向における両側板の外側面の間隔と略一致したものとするのが好ましい。
(4)保持機構を備えることについて、前記実施例では、保持機構50は、多関節ロボット7に取り付けられたガイド機構10における支持機構10eに取り付けられるかたちで備えられている。すなわち、保持機構50は、多関節ロボット7に対し取り付けられている。しかし、本発明において保持機構が備えられる場合であっても、その保持機構を取り付ける自動繊維束配置装置の部分は、前記実施例のような多関節ロボットに限らず、配置ヘッドにおける主フレーム部であっても良い。
さらに、本発明においては、その自動繊維束配置装置は、前記のような保持機構が備えられるものには限定されず、保持機構を備えていなくても良い。なお、その場合には、主フレーム部から取り外された副フレーム部の保持は、その保持のための手段として移動可能な保持装置(例えば、スタンド等)を自動繊維束配置装置とは別に設けた上でその保持装置を用いて行われても良いし、そのような保持装置を設けずに配置ヘッドにおける送り機構のメンテナンスを行う作業者とは別の作業者によって行われても良い。
(5)配置ヘッド(副フレーム部)に設けられる誘導機構について、前記実施例では、誘導機構22は、ガイドローラ18に加え、送りローラ19及びS字ガイド20を備えている。しかし、本発明が前提とする自動繊維束配置装置における配置ヘッドにおいて、誘導機構は、そのようなものに限らず、送り機構へ向けて繊維束を案内するガイドローラを含むものであれば、送りローラ及び/又はS字ガイドを備えていなくても良い。
(6)前提となる自動繊維束配置装置について、前記実施例では、その自動繊維束配置装置1は、16本の繊維束2の前記配置を同時に行うように構成されている。その上で、その自動繊維束配置装置1は、その16本の繊維束2の経路を配置ヘッド6の上流側に設けられたガイド機構10で4本ずつの4つのグループに振り分けると共に、その配置ヘッド6(副フレーム部35)に設けられた誘導機構22(ガイドローラ18)でその4つのグループに分けられた前記経路を2つのグループに振り分けるように構成されている。しかし、本発明が前提とする自動繊維束配置装置は、そのようなかたちで前記経路を振り分けるように構成されるものに限らない。
詳しくは、自動繊維束配置装置について、同時に前記配置が行える繊維束の数は、本発明においては特に限定されるものではない。すなわち、その繊維束の数については、前記実施例のような16本には限らない。そして、ガイド機構については、その繊維束の数に応じて、適宜な数のグループに繊維束を振り分けて、あるいは、振り分けずに(1つのグループで)配置ヘッドへ向けて繊維束を案内するように構成されていても良い。さらに、誘導機構については、そのガイド機構で案内されて配置ヘッド(副フレーム部)に導入される繊維束のグループの数に応じて、適宜な数のグループに繊維束を振り分けて、あるいは、振り分けずに送り機構へ向けて繊維束を誘導するように構成されていても良い。
また、本発明は、以上で説明した実施例及び変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々に変更することが可能である。
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 トウガイド
10b 支持部材
10c 側板
10d 支軸
10e 支持機構
10f 支持バー
11 回動機構
11a 回動部
12 送出機構
12a 送り機構
12b 駆動モータ
12c、12d ローラ
12e、12f 支持軸
13 押圧装置
13a 押圧部(コンパクションローラ)
13b 支持軸
13c 支持板
14 切断装置
14a 切断刃
14b 固定部材(アンビルローラ)
14c 駆動機構
14d ブラケット
14e 支持軸
18 ガイドローラ
19 送りローラ
20 S字ガイド
20a ローラ
20b 支持体
22 誘導機構
30 フレーム
31 主フレーム部
32 側壁
32a 取付部
32b 上側縁部
33 梁材
34 ベースプレート
35 副フレーム部
35a 係合部(ネジ部材)
36 ベース部材
36a 導入孔
37 側板
38 吊持部材
39 支持軸
40 組付部
40a 貫通孔
41 ネジ部材
42 被組付部
42a 雌ネジ孔
43 把手部
43a グリップ部
43b 固定部
44 ネジ部材
50 保持機構
51 保持部
52 支持部
53 第1の支持ブラケット
54 第2の支持ブラケット
54a 貫通孔
55 取付ブラケット
56 掛止部
56a 切欠き
57 受け部
58 当接部
59 取付バー
60 回転軸
61 軸受
62 割締め部材
63 挿通部
63a 貫通孔
63b スリ割り部
64 取付部
65 ネジ部材
70 クランプ装置
71 本体部
72 レバー

Claims (4)

  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の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部を備える配置ヘッドと、前記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、該多関節ロボットに設けられるガイド機構であって前記供給装置からの前記繊維束を前記配置ヘッドへ向けて案内するガイド機構とを備え、前記配置ヘッドが、前記配置ヘッド内に導入された前記繊維束を前記押圧部へ向けて送るために前記繊維束の経路毎に設けられた複数の送り機構と、該送り機構へ向けて前記繊維束を案内するガイドローラを含む誘導機構であって前記送り機構に対する前記経路の上流側で前記経路毎に設けられる複数の誘導機構と、前記多関節ロボットに対し取り付けられると共に前記送り機構及び前記誘導機構が設けられるフレームとを備える自動繊維束配置装置において、
    前記フレームは、前記送り機構が設けられると共に前記多関節ロボットに対し取り付けられる主フレーム部と、前記誘導機構が設けられると共に前記主フレーム部に対し着脱可能に取り付けられる副フレーム部とから成る
    ことを特徴とする自動繊維束配置装置。
  2. 上下方向における前記ガイド機構と前記配置ヘッドとの間で前記副フレーム部を保持可能に設けられた保持機構を備える
    ことを特徴とする請求項1に記載の自動繊維束配置装置。
  3. 前記配置ヘッドが取り付けられると共に回動駆動される回動部を含む回動機構を介して前記配置ヘッドが前記多関節ロボットに対し取り付けられており、
    前記保持機構は、前記副フレーム部を保持する保持部と、該保持部を前記多関節ロボットに対し支持する支持部とを備え、前記保持部が前記支持部に対し前記上下方向の軸線周りに回動可能に取り付けられるかたちで構成されている
    ことを特徴とする請求項2に記載の自動繊維束配置装置。
  4. 前記副フレーム部は、作業者が手で持つための把手部を備える
    ことを特徴とする請求項1、2、又は3に記載の自動繊維束配置装置。
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