JPH01247144A - テープの自動貼付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、複合材テープを種々の形状の貼付型の表面
に自動的に貼付、積層する自動貼付装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

最近、炭素繊維やアラミド繊維などの補強ｖＩＡｔｌ＆
に熱硬化性樹脂を含浸させた含浸テープ（複合材テープ
）を用い、これを所定の形状の貼付型（被貼付体）の表
面に貼り付けて積層し、その後加熱、加圧による硬化処
理をすることにより軽量の板材を製造することが行なわ
れている。この複合材テープの自動貼付装置として、例
えば米国特許明細１第４４６１６６９号に示されるもの
が知られている。これによると、リールからテープを連
続して繰出すとともに押付はローうで貼付型の表面（曲
面）上に押付け、押付はローラを所定の径路で移動させ
ることによりテープを互いにＩｔ！ｌなく順次貼り付け
、各層ごとにテープの貼付方向を変えて積層するように
している。そして貼付型の表面の傾斜に対応させるため
に、押付はローラを貼付ヘッドにより左右に揺動可能に
保持するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記装置においては、貼付されるテープの幅方向の傾斜
に対しては押付はローラが自然に傾斜して押付はローラ
が貼付型の表面に沿うようになるが、押付け０−ラの幅
内で凹凸がある場合にはそれに沿うことはできない。ま
た上記構成では押付はローラに貼付型から偏った反力が
作用することによりその力に応じて保持部に傾き力を作
用させるようにしている。このため押付けローラが型面
の傾きに沿うように傾斜する際には、その応答性がよく
なく、また常にローラに偏った力が作用することになり
、したがってテープを均一な力で押圧することはできず
、テープの貼付が不完全になる。

この発明は、このような従来の欠点を解消するためにな
されたものであり、テープを種々の曲面に沿わせて完全
に押付けることができ、しかもテープに均一な押圧力を
作用させることができるテープの自動貼付装置を提供す
ることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、テープ貼付ヘッドの先端部にテープ押付は
ローラが取付けられ、このテープ貼付ヘッドをテープ押
付はローラを中心とするＡ軸回りの円弧軌跡上で揺動変
位させるガイド機構が設けられ、テープ押付はローラは
複数個のローラ部材が幅方向に並置されてなり、各ロー
ラ部材はローラ装架体に保持された保持軸によって回転
可能に保持されるとともに、貼付型に対して互いに独立
に進退可能に保持され、両端部付近のローラ部材と装架
体との間の距離の変化を検出する変位センサーが設けら
れ、この変位センサーからの検出信号を受けて上記両距
離が等しくなる方向に上記テープ貼付ヘッドをガイド機
構に沿って揺動変位させる制御手段が設けられているも
のである。

（作用） 上記構成では、貼付型の表面が傾斜している場合にはそ
の度合がローラ部材の変位としてセンサーにより検出さ
れて修正ｌが算出され、その傾斜に対応した量だけテー
プ貼付ヘッドが揺動することにより押付はローラがその
中心点を中心として傾斜し、また押付はローラの幅内の
凹凸に対しては各ローラ部材が互いに独立に上下動する
ことによりテープを全幅に亘って押圧する。

〔実施例） 第２図および第３図において、コラム２１に支持された
一対のサイトレール２２がＵいに平行に配置され、この
サイトレール２２間にはり０スレール２３がサイトレー
ル２２上を移動可能に載置され、Ｘ軸出サーボモータ９
１によりクロスレール２３がサイトレール２２上をＸ軸
方向（第２図の紙面に直角方向）に移動するようにして
いる。

またクロスレール２３にはＹ軸すドル９４が取付けられ
、Ｙ軸用サーボモータ９３によりＹ軸すドル９４がクロ
スレール２３に沿ってＹ軸方向（第２図の左右方向）に
移動するように構成されている。このＹ軸すドル９４に
は２軸サドル９０が取付けられ、Ｚ軸用サーボモータ９
５によりＺ軸すドル９０がＺ軸方向（上下方向）に移動
するように構成されている。

上記Ｚ軸すドル９０の下部には、ヘッドサドル１２０が
Ｃ軸（Ｚ軸回りの回転軸）回転可能に保持され、Ｃ軸用
サーボモータ１５により駆動されるようにしている。ま
たテープ貼付ヘッド１は、後述の機構によりＡ輪（Ｘ軸
回りの旋回軸）旋回可能に保持されている。

第４図に示すように、テープ貼付ヘッド１には複合材部
と裏打ち・紙により構成された２層テープ１０を巻付け
たテープ供給リール２およびこの裏打ち紙テープ１０ａ
のみを巻取る巻取りリール２５が取付けられている。そ
してテープ供給リール２から繰出されたテープ１０は、
テープ切ｌ！Ｆｉ装置４のカッタ４１により裏打ち紙を
残して複合材部のみが所定の形状に切断された後、テー
プ押付け０−ラ２０により複合材部のみが貼付型に貼付
され、裏打ち紙テープ１０ａは駆動ローラ（ピンチ０−
ラ）３に掛は渡されて巻取りリール２５に巻取られるよ
うにしている。３９はスクラップテーブ回収ボックスで
ある。

上記押付はローラ２０はテープ貼付ヘッド１に取付けら
れたローラ装架体（保持手段）２６により押付はローラ
用ブラケット２７を介して保持されており、また駆動ロ
ーラ３の周囲には複数個の従動ローラ３１．３２，３３
．３４が配置されてこれらによりテープ１０が駆動ロー
ラ３に押付けられ、また補助ロー５３５により駆！１）
［１−５３からのテープ１０の取出し方向が規制されて
いる。

第１図および第５図はテープ貼付ヘッド１の揺ｏｎ橋を
示し、上記ヘッドサドル１２０にはＡ軸うック１２１お
よびＡ軸スライドウェイ１２５が形成され、これらはい
ずれら押付はローラ２０の先端中心点（揺動中心）２０
０を中心とする円弧軌跡上に形成されている。一方、テ
ープ貼付ヘッド１にはＡ軸出サーボモータ５３により減
速機５４を介して駆動される駆動ギア５５およびガイド
ローラ１２４．１２６が設けられ、この駆動ギア５５が
上記六輪ラック１２１に噛合してテープ貼付ヘッド１を
駆動させるようにしている。

またガイドロー５１２４．１２６は上記六輪スライドウ
ェイ１２５の外周面および内周面に当接してこれらによ
り六輪スライドウェイ１２５を上下から挟み付け、また
図示しないガイドローラにより六輪スライドウェイ１２
５を第１図の紙面に直交方向にも挟み付け、これらによ
ってテープ貼付ヘッド１が六輪スライドウェイ１２５に
沿って安定して移動するようにガイドしている。

第６図〜第８図はテープ貼付ヘッド１のローラ装架体の
構成を示し、テープ貼付ヘッド１は一対の相対向する側
板１ａを有し、それらの間にローラ装架体２６が設けら
れている。このローラ装架体２６は側板１ａ間の上部に
取付けられた保持板７１と、下部に取付けられたブラケ
ット７９とを有し、この保持板７１とブラケット７９と
によってガイドバー７０が保持されている。

また保持板７１の下側には複数個の加圧用シリンダ７３
および自重取り用シリンダ７２が取付けられている。こ
の加圧用シリンダ７３および自重取り用シリンダ７２は
前側のみ図示しているが、後側には前側とは対称にそれ
ぞれが配置されている。各加圧シリンダ７３のピストン
ロッド７３ａの先端部は加圧プレート７４に押付けられ
、この加圧プレート７４はその両端部に上記ガイドバー
７０が貫通して上下方向にガイドされるようにしている
。この加圧プレート７４の下側にはブロック７７が配置
され、このブロック７７は上記自重取り用シリンダ７２
のピストンロッド７２ａに連結され、その両端部でガイ
ドバー７０により上下方向にガイドされている。

上記ブロック７７上にはブロック７６．７５が取付けら
れ、さらにその土にソレノイドバルブ８６が取付けられ
ている。またブロック７７の両側部にはＯ−ドセル８４
が取付けられ、これに対向して加圧プレート７４の下側
にはＯ−ドセル受座８５が取付けられている。図面では
ロードセルは一側部のみ示しているが、他側部もこれと
対称に配置され、加圧プレート７４からの荷重がこのロ
ードセル８４を通してブロック７７に伝達されるように
している。

上記ブロック７７の下側にはブロック７８が取付けられ
、このブロック７８に押付はローラ用ブラケット２７が
スペーサ２７ａを介して取付けられている。押付はロー
５２０は複数個のローラ部材２４が幅方向に並置されて
なり、各ローラ部材２４の保持軸２９はその両端部がブ
ラケット２７に対して回転しないように取付けられてい
る。各ローラ部材２４の取付は部では、保持軸２９には
ガイド２９ａが固定され、このガイド２９ａにガイドバ
ー２８が上下動可能に負通し、その両端部（上下端部）
は内輪部材２８ｂに固定されている。

この内輪部材２８ｂの外周にはベアリング２０ａを介し
てローラ部材２４が回転可能に外にされ、内輪部材２８
ｂと保持軸２９との間にはスプリング２８ａが介在して
ローラ部材２４に上向きの力が付与されている。

上記各０−ラ部材２４の上端部にはベアリング３０が圧
着され、このベアリング３０の保持部材３７にはブロッ
ク７８中に移動可能に嵌入された作動部材７８ａが連結
され、さらにこの作動部材７８ａの上端部にはピストン
部材７７ａが連結されている。このピストン部材７７ａ
はブロック７７中でシリンダ室に嵌入され、その上部室
７７ｂおよび下部室７７ｃはブロック７５〜７８中に形
成された通路７６ｂおよび通路７８ｃにそれぞれ達通し
、この通路７６ｂ、７８Ｃには図示しない流体供給源に
接続された通路７７ｄおよび排出通路７５ａがソレノイ
ドバルブ８６を介して切換え可能に接続されるようにし
ている。

また上記保持板７１にはセンサー８０が取付けられ、ブ
ロック７７に取付けられたゲージブロック８１にこのセ
ンサー８０の先端部が当接して、ブロック７７のテープ
貼付ヘッド１に対する上下位置が測定されるようにして
いる。

また上記ベアリング３０の保持部材３７にはゲージブロ
ック８３が側方に突出して取付けられ、その先端部には
ブロック７８に取付けられたセンサー８２の先端部が当
接してベアリング３０の上下位置、したがってローラ部
材２４の上下位置が測定されるようにしている。

上記センサー８２は第６図に示すように、両端部付近の
ローラ部材２４に対応する一対のセンサー８２ａ、８２
ｂとそれより内側の一対のセンサー８２ｃ、８２ｄとか
ら構成されている。これは使用するテープ１０の幅に応
じてその側端部を押圧するローラ部材２４の上下位置を
測定するように、外側のセンサー８２ａ、８２ｂまたは
内側のセンサー８２ｃ、８２ｄのいずれか一方を使用す
るためである。

これらのセンサー８２ａ、８２ｂまたは８２Ｇ。

８２ｄにより、第９図に示すように両端付近のローラ部
材２４の上下方向寸法１−ａ、１−ｂが測定され、この
測定信号がマイクロコンピュータ８７に入力され、ここ
で以下の式により制御角度、すなわちテープ貼付ヘッド
１の中心点２００を中心とする揺動角度Δθが以下の式
で輝出される。

Δθ＝ｊａｎ　−１（Ｌａ−Ｌ　ｂ）　／Ｑ塁：両側の
センサー閤の距離 上記Δθに応じたパルスがマイクロコンピュータ８７か
らＮＣ装置８８に送られ、これによってＡ軸サーボモー
タ５３が作動される。

つぎにこの装置の作用を説明する。まず自重取り用シリ
ンダ７２によりピストン０ツド７２ａを介してブロック
７７を上向きに引上げ、自重取りをする。７０ツク７７
にはブロック７５．７６゜７８、Ｏ−ドセル８４、加圧
プレート７１、ソレノイドバルブ８６、押付はローラ２
０などの自重が作用しているので、この自重が貼付型に
作用しないようにする。この状態で加圧用シリンダ７３
により加圧プレート７４、ロードセル８４を介してブロ
ック７７に加圧力を作用させる。

一方、通路７７ｄからソレノイドバルブ８６を介して上
部室７７ｂに加圧流体を供給することによりピストン部
材７７ａ、作動部材７８ａ１ベアリング保持部材３７を
介してベアリング３０に所定の大きさの下向きの力を作
用させ、押付はローラ２０の各ローラ部材２４を下向き
に押圧する。

なお、上記ベアリング３０による各ローラ部材２４に対
する押圧力の総和は、各加圧用シリンダ７３による加圧
力の総和より大きくなるように設定されているので貼付
型へのテープの加圧力としては、各加圧用シリンダ７３
による加圧力の総和が作用することになる。また、曲面
形状の貼付型への貼付の場合でも、各ローラ部材２４が
、ピストン７７ａの上下ストローク範囲内で互いに独立
して上下変位するので、第１０図に示すように各ローラ
部材２４は貼付型表面に追従してテープ全幅にわたり均
一な加圧力を得ることができる。

この状態で、Ｘ軸出サーボモータ９１、Ｙ軸用サーボモ
ータ９３およびＺ軸用サーボモータ９５をそれぞれ作動
させ、テープ貼付ヘッド１の先端部の押付はロー５２０
により図示しない貼付型上に押付け、テープ供給リール
２からはテープ１０を所定の速度および張力で繰出しつ
つテープ貼付ヘッド１を所定のプログラムされた径路で
貼付型の表面３００に沿って移動させることによりテー
プ１０を貼付する。

貼付型の表面３００がテープ貼付ヘッド１のＺ軸（上下
方向軸）に直角な平面の場合には各ローラ部ｖＩ２４は
貼付型に全面接触して均一な加圧ヵでテープ１０を押圧
することになるが、貼付型の表面３００が第９図に示す
ように傾斜した曲面の場合には、各ローラ部材２４は表
面３００に対してそれぞれ傾斜して当接することになる
。

各ローラ部材２４の外周は、例えばウレタンゴムのよう
な弾性材料で構成されていて貼付型表面形状に対応して
変形するようにはなっているが、それにも限界があり、
傾斜して当接した場合テープ１０の全幅にわたって完全
に押付けることができない。

第１１図に示すように、さらに傾斜した曲面の場合、前
述のように各ローラ部材２４の上下ストロークには限界
があるため、貼付型表面３００に対して全く当接しない
ローラ部材も出てくるので、テープ１０の幅方向の一部
しか押付けないことになり、これらの不適正なテープ押
付けではテープを完全に接着することができない。また
このような押付けではテープ１０に横方向の力を与える
ことになり、押付１プロ一ラ部における幅方向のずれ（
横ずれ）が生じることは避けられない。テープ１０は予
めプログラムされたテープ貼付ヘッド１の動きにより互
いに微小隙間をもって貼付けられるべきであるが、これ
は押付はローラ部においてテーブルの横ずれがないこと
を前提にしている。

このため押付はローラ部においてテープの横ずれがある
と、テープ間の微小隙間は維持されずに大きな１１間が
生じたり、また逆にテープの重なりを同じたりする。こ
のようにして積層されたものを硬化処理して完成した板
材は、強度面などで規定の品質が得られないことになる
。

上記のような片当り状態になった場合には両端部のロー
ラ部材２４の高さ位置１−ａとしｂとの計測値が異なる
ことになり、この値はセンサー８２ａ、８２ｂまたはセ
ンサー８２ｃ、８２ｄにより計測されてマイクロコンピ
ュータ８７で上記式により傾斜角へ〇が計算され、ＮＧ
装置８８を介して六輪サーボモータ５３が駆動され、テ
ープ貼付ヘッド１が第１図および第５図に示す六輪スラ
イドウェイ１２５に沿って揺動される。これにより両ロ
ーラ部材２４の高さ位置はＬｏと互いに等しくなり、各
ローラ部材２４は第１０図に示すように表面３００に対
して直交するようになり、このため各ローラ部材２４に
よりテープ１０の全面を押圧するようになる。しかもこ
のローラ部材２４の傾斜はその中心点２００を中心に行
なわれるために、貼付しつつあるテープ１０に横ずれを
生じさせることはない。

上記のように、貼付型表面の形状に対応してＡ軸傾斜角
を制御することにより、押付はローラを貼付型に対して
常に垂直に押付けることが可能となっている。

複雑な表面形状を有する貼付型へのテープ積層に際して
は、貼付型の図面形状データよりテープが自然に貼付さ
れていく道筋を計算することにより、テープ貼付ヘッド
の動きがＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ軸、Ｃ軸に関して自動的
にプログラムされ、Ｘ軸出サーボモータ９１．Ｙ＠用サ
ーボモータ９３、Ｚ軸用サーボモータ９５、Ａ＠用サー
ボモータ５３、Ｃ軸用サーボモータ１５をそれぞれ作動
させ、テープ貼付ヘッドの先端部の押付はローラ２０に
より、貼付型にテープを貼付する。この場合貼付型の図
面形状と実際の形状との間にはその製作誤差に基因する
差異があるために、プログラムされた指令に基いてテー
プ貼付ヘッドを移動させたとき、押付はローラが貼付型
に対して常に垂直に当接するとは限らない。このような
場合でｃＪ前）！と同様にこのらす御を用いて貼付を行
ないながら貼付型表面形状をセンサーによって間接的に
検知することにより押付はローラを貼付型に対して常に
垂直に当接させることができる。

なお、型面３００を直接にセンサーで検出することによ
り型面３００の傾斜状態を検出するようにした場合には
、検出位置とローラ部材２４の当接位置との傾斜状態が
異なった場合に不適正な修正がなされることになるが、
上記のようにローラ部材２４の上下位置を検出すること
によって傾斜状態の検出を行なうようにすると、正確な
検出および修正を行なうことができ、しかも押付はロー
５２０に不均一な力が作用することはない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば貼付型の表面の
傾斜に対応してテープ貼付ヘッドがＡ軸回りに揺動する
ことにより押付け０−ラがその中心点を中心として傾斜
し、また押付はローラの幅内の凹凸に対しては各ローラ
部材が互いに独立に上下ｖＪすることによりテープを全
幅に０９で押圧するために、常にテープを全幅に負って
完全に押圧、貼付することができる。しかも両端部の０
−ラ部材の変位に基き押付はローラを傾斜させるために
、テープに不均一な押圧力を作用させることなく、かつ
応答性よく押付はローラの制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すテープ貼付ヘッドの揺
り機構の概略正面図、第２図は装置の全体概略正面図、
第３図はその側面図、第４図はテープ貼付ヘッドの側面
図、第５図は第１図のＶ−Ｖ線断面図、第６図は押付け
Ｏ−うおよびその保持機構の正面図、第７図は第６図の
Ｖｌ　−Ｖｌ線断面図、第８図は第７図の■−■線断面
図、第９図は押付はローラの傾き調整制御の説明図、第
１０図は押付はローラの貼付型に対する圧着状態を示す
説明図、第１１図は従来の押付はローラの押付けけ状態
の説明図である。 １・・・テープ貼付ヘッド、２・・・テープ供給リール
、１０・・・複合材テープ、２０・・・押付はローラ、
２４・・・ローラ部材、５３・・・Ａ軸用サーボモータ
、５５・・・駆動ギア、８２・・・センサー、１２０・
・・ヘッドサドル、１２１・・・Ａ軸うック、１２５・
・・Ａ軸スライドウェイ、２００・・・テープ貼付ヘッ
ドの揺動中心点。 特許出願人　　　　　　新日本工機株式会社代　理　人
　　　　　　弁理士　　小谷悦司同　　　　　　　　弁
理士　　長１）正向　　　　　　　　弁理士　　板谷庸
夫第　　５　　図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、テープ貼付ヘッドの先端部にテープ押付けローラが
   取付けられ、このテープ貼付ヘッドをテープ押付けロー
   ラを中心とするＡ軸回りの円弧軌跡上で揺動変位させる
   ガイド機構が設けられ、テープ押付けローラは複数個の
   ローラ部材が幅方向に並置されてなり、各ローラ部材は
   ローラ装架体に保持された保持軸によって回転可能に保
   持されるとともに、貼付型に対して互いに独立に進退可
   能に保持され、両端部付近のローラ部材と装架体との間
   の距離の変化を検出する変位センサーが設けられ、この
   変位センサーからの検出信号を受けて上記両距離が等し
   くなる方向に上記テープ貼付ヘッドをガイド機構に沿つ
   て揺動変位させる制御手段が設けられていることを特徴
   とするテープの自動貼付装置。