JPH01281247A - テープの自動貼付装置におけるテープの張力制御装置 - 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、８Ｉ層する自動貼付装置におけるテー
プの張力制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

最近、炭素ｍ維やアラミド！＆！雑などの補強繊維に熱
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方法として、例えば
特開昭５８−４５０５７号公報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
もに押付はローラで貼付型の表面（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
プを互いに隙間なく順次貼り付け、各層ごとにテープの
貼付方向を変えて１１１層するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記テープの貼付操作にａ３いて、テープには常に一定
の張力が付与されるように、テープ供給リールおよびテ
ープ巻取りリールにトルクを付与するようにしているが
、テープの移動方向の変更や移動速度の変化などにより
テープの張力が変化することは避けられない。そしてテ
ープの張力が変化するとテープ位置決め機ＩＮ（テープ
の駆動ローラ部）においてテープがスリップしたりテー
プ自体の伸びが変化したりし、これによってテープ貼付
開始点などに誤差が生じることになる。

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、テープの張力を常に一定に保つことが
でき、したがってテープ貼付開始位置などのテープ位置
決め精１度が優れたテープの自動貼付装置を提供するこ
とを目的とするｂのである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動可能に保
持されたテープ貼付ヘッドと、このテープ貼付ヘッドに
取付けられたテープ供給リールとテープ巻取りリールと
テープ押付はローラとテープ位置決め機構と、上記テー
プ供給リールおよびテープ巻取りリールのトルクの大き
さを制ｎｕする制御モータと、上記テープ供給リールと
テープ巻取りリールとの巻径を検出するセンサーと、テ
ープの移動借を検出するロータリエンコーダと、上記制
御１１１モータを制御する制御手段とを有するテープの
自動貼付装置において、上記制御手段は、上記センサー
からの各リールの巻径信号とロータリエンコーダからの
テープの位Ｊ　信号と各リールなどによりテープの移動
に際してテープに付与される移動抵抗とに基き、テープ
位置決め機構の前後でテープの張力が互いに等しくなる
ように上記制御モータに１〜ルクの増減信号を送るよう
に構成されているものである。

〔作用〕

上記構成においては、制御手段によって、センサーから
の各リールの巻径信号とロータリエンコーダからのテー
プの位置信号と各リールなどによりテープの移動に際し
てテープに付与される移動抵抗とに基き、テープ位置決
め機構の前後でテープの張力が互いに客しくなるように
上記制御モータにトルクの増減信号を送り、これによっ
てテープの加減速時のリールのイナーシヤ、リールなど
の回転抵抗を含むテープの移動抵抗およびテープのリー
ルでの巻径の変化によりテープ張力に影響が与えられる
のを防止している。

〔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ｑいに平行に配置され、この
サイトレール２２間にはクロスレール２３がサイトレー
ル２２上を移動可能にａ置され、Ｘ軸用サーボモータ９
１によりクロスレール２３がサイトレール２２上をＸ軸
方向く第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軸周サーボモータ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Ｚ軸すドル９０が取付けられ、Ｚ軸出サーボモータ９
５によりＺ＠サドル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。

第４図に示すように、テープ貼付ヘッド１には複合材テ
ープ１０を巻付けたテープ供給リール２およびこのテー
プ１０を巻取る巻取りリール２５が取付けられ、テープ
供給リール２から繰出されたテープ１０はテープ切断装
置４のカッタ４１の部分を通ってテープ押付はローラ２
０から駆動ローラ（ピンチローラ）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。３つはス
クラップテープ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
れた保持手段２６により押付ｔブローラ用ブラケット２
７を介して保持されている。また駆動ロー５３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位置決め機構が構成されている
。

上記駆動ローラ３にはテープ１０を介して４個の従動ロ
ーラ３１，３２．３３．３４が圧着され、さらに上記駆
動ローラ３のテープ取出し側にはテープ１０を駆動ロー
ラ３と最終の従動ローラ３４との接線方向に導く補助ロ
ーラ３５が配置されている。また上記最終の従動ローラ
３４には図示しないロータリエンコーダが設けられてい
る。すなわちロータリエンコーダは駆動ローラ３に設け
ずに、従ｔｊ＋　ｏ−ラ３４に設けている。

第１図はテープ供給リール２およびテープ巻取りリール
２５のテープの巻径を検出するセンサー機構を示し、テ
ープ供給リール２は制御モータ２１０によって一定のト
ルクが付与されるようにしている。またテープ貼付ヘッ
ド１にはブラケット１ａを介してセンサー２００が取付
ｔノられるとともに、ブラケット１ｂを介して軸２０２
が取付けられ、この軸２０２回りに回転可能にレバー２
０３が取付けられている。このレバー２０３の基端部に
は作動部材２０４が設けられ、この作動部材２０４は上
記セン＋ｊ−２００の接触子２０１に対向し、レバー２
０３の先端部にはローラ２０５が設けられ、このローラ
２０５はテープ供給リール２に巻付けられたテープの外
周面に接触している。

そしてローラ２０５が常にテープの外周面に圧着される
ようにレバー２０３には図示しないスプリングが具備さ
れている。

また巻取りリール２５にも上記同様のセンサー手段が設
けられている。すなわち、テープ巻取りリール２５は制
御モータ３１０によって一定のトルクが付与されるよう
にし、テープ貼付ヘッド１にはブラケット１ｃを介して
センサー３００が取付けられるとともに、ブラケット１
ｄを介して軸３０２が取付けられ、この軸３０２回りに
回転可能にレバー３０３が取付けられている。このレバ
ー３０３の基端部には作動部材３０４が設けられ、この
作動部材３０４は」：記センサー３００の接触子３０１
に対向し、レバー３０３の先端部にはローラ３０５が設
けられ、このローラ３０５はテープ巻取りリール２５に
巻付けられたテープの外周面に接触している。そしてロ
ーラ３０５が常にテープの外周面に圧着されるようにレ
バー３０３には図示しないスプリングが具備されている
。

つぎにこの装置の作用を説明する。Ｘ軸用サーボモータ
９１、Ｙ軸出サーボモータ９３およびＺ軸出リールモー
タ９５をそれぞれ作動させ、テープ貼付ヘッド１の先端
部の押付はローラ２０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に沿って移動させる
ことによりテープ１０を貼付する。

この操作において、テープ１０の移送は駆動ロー５３と
従動ローラ３１〜３４とによりテープ１０を挟み付けて
駆動ローラ３を回転させることにより行ない、テープ供
給リール２に所定の回転抵抗を付与してテープ１０に所
定の張力を付与した状態で巻取リリール２５で巻取る。

またテープ位置決め機構の前後においてテープ１０の張
力が互いに等しくなるようにする必要がある。このテー
プ１０の張力の変動要因としては、（ａ）テープの加減
速時のリールのイナーシャによるもの （ｂ）リールなどの回転抵抗を含むテープの移動抵抗 （Ｃ）テープのリールでの巻径の変化 が考えられる。

したがって、テープの張力を制御する制御モータ２１０
．３１０に与えるトルク指令は、これらの要素を考慮し
て決定する必要がある。

上記（ａ）のテープの加減速時のリールのイナーシャに
ついて考えると、テープの移動径路中のローラなどには
慣性モーメントがあるために加減速を行なわせるとその
分だけテープ張力は変動する。すなわら、駆動ローラ３
より前側（テープ供給リール側）における慣性モーメン
トの総和による定数をＫｔ２、後側（瀉取りリール側）
における１１性モーメントの総和による定数をに２２、
従動ローラのうら１個に設置したロータリエンコーダか
らの位置信号をＵとすると、テープ加速度αはα＝　（
ｄ２　／ｄｔ２　）Ｕ であり、制御モータのトルク指令が一定なら、駆動ロー
ラ３よりテープ供給リール側ではテープ張力Ｆ心は Ｆ１４＝Ｋｒ２・α たけ張力が増加してしまう。逆に巻取りリール側ではテ
ープ張力Ｆ２４は、 Ｆ　２４　＝　Ｋ　２２°α だけ張力が減少してしまう。

したがって、トルク指令を与える段階では予めそれを考
慮する必要がある。すなわら、テープ供給リール側では
、予め張力をＦ１４（＝にη・α）だけ減少させたもの
を、巻取りリール側では張力をＦ２４（＝に２２・α）
だけ増加させたものをトルク指令する必要がある。

上記（ｂ）のテープ移動抵抗について考えると、テープ
１０を移動させる際にはテープ供給リール側ではテープ
供給リールの回転抵抗、テープカッタテーブルでのすべ
り抵抗、押付はローラの回転抵抗などのテープ移動抵抗
を受けることになり、また巻取りリール側では巻取りリ
ールの回転抵抗を受けることになる。これらのテープ移
動抵抗の方向は、テープの移動方向が反転すると同様に
反転する。

このため、制御モータ２１０．３１０に対するトルク指
令を常に一定に保っておくと、テープの移動方向が変化
することにより張力が変動することになる。したがって
、テープの移動方向が変化した場合にも一定のテープ張
力を保つように１〜ルク指令を調整する必要がある。

すなわち、予め設定したテープ移動抵抗（テープ供給リ
ール側Ｆ１２、テープ巻取リリール側Ｆ２２）により （イ）テープ供給リール側では テープの巻取り方向の移動時にはテープ張力をＦＴ２だ
け減少させ、テープの巻戻し方向の移動時にはＦＴ２だ
け増加させる。

（ロ）テープ巻取りリール側では テープの巻取り方向の移動時にはテープ張力をＦ２また
け増加させ、テープの巻戻し方向の移動時にはＦ　２２
だけ減少させる。

ここでテープの移動方向は、上記ロータリエンコーダか
らの位置信号Ｕを１同機分することにより得られるＶ（
テープ移動速度）の符号により判別することができる。

上記（Ｃ）のテープの巻径の変化について考えると、テ
ープ１０に対づる基準張力はテープ供給リール２および
巻取りリール２５に設置された制御モータ２１０．３１
０により付与されている。

しかしながら、制御モータ２１０．３１０により一定の
トルクが付与されても、テープ供給リール２および巻取
りリール２５の巻径がテープ１０の繰出し、巻取りとと
もに変化するために、テープ１０に付与される張力もそ
れに応じて変化することになる。すなわち、テープ供給
リール２ではテープ巻径Ｒ１は最大巻径２ａから最小巻
径２ｂまで変化し、それに応じて巻取りリール２５では
テープ巻径Ｒ２は最小巻径２５ａから最大巻径２５ｂま
で変化することになる。したがって、テープ１０の巻径
が変化しても、それによりテープ張力に影響が与えられ
ないようにする必要がある。

上記（ａ）（ｂ）（ｃ）の要素を考慮して制御すること
により、駆動ローラ３の前後での張力が変化するのを防
止して常に一定の張力がテープに付与されるようにする
ことができる。

第５図（ａ）（ｂ）は上記制御の内容をブロック図で示
している。第５図（ａ＞において、制御手段４００によ
るテープ供給リール側の上記制皿の内容ついて説明する
。まず基準張力（ｌｊｉ！張力設定値Ｅ１１）が付与さ
れるように、！ＩＩ　Ｉｌｌ土−夕２１０によりテープ
供給リール２にトルクを付与する。またセンサー２００
によりテープ供給リール２の巻径Ｒ１を連続して検出し
ており、これらの信号は連続して制御手段４００に送り
込まれる。

ざらにテープ１０の移送に伴う移Ｄｆｆｉ（位置信号Ｕ
）を従動ローラ３４に設けられたロータリエンコーダか
ら制御手段４００に送り込む。そしてｔｌｌ御手段４０
０では、ロータリエンコーダからのテープ位置信号Ｕに
基き、ステップＳ１でα＝（ｄｚ　／ｄｔｌ　’）　Ｕ より加速度αを求め、またステップＳ２でＶ＝　（ｄ／
ｄ　ｔ　）　ｔＪ より速度Ｖを求める。そしてステップＳ２ではＶ≧Ｏの
ときはテープ移動方向を示す係数に１１をに１１＝−１
とし、ｖ＜ＯのときはＫｎ＝＋１とする。

ついでステップＳ３では、予め設定されたテープ移動抵
抗Ｆｔ２とステップＳ２で符号が判別されたに１１とが
乗算され、方向が特定されたテープ移動抵抗Ｆｔ３が求
められる。

またステップＳ４においては、慣性モーメントの総和に
よる定数に１２と上記加″ａ度αとが乗算されることに
よりテープ移動中の加減速による張力の増加、減少分Ｆ
ｗが求められる。

つぎにステップＳ５において、上記ステップＳ３での方
向が特定されたテープ移動抵抗Ｆｔ３と基準張力設定値
Ｆ１１とが加算されるとともに、上記ステップＳ４での
張力の増加、減少分Ｆ　１４が減算され、この値Ｆ１と
リール半径Ｒ１とがステップＳ８で乗算されて制御モー
タ２１０に対するトルク指令Ｔ１が求められる。

第５図（ｂ）はテープ巻取りリール側の制御内容を示し
、基本的構成は上記第５図（ａ）のものと同様である。

この場合は基準張力設定値をＦ　２１として制御モータ
３１０によりテープ巻取つり−ル２５にトルクを付与す
る。またセンサー３００によりテープ巻取りリール２５
の巻径Ｒ２を連続して検出する。ステップＳ２では ■≧０のときはテープ移動方向を示す係数に２１をに２
１＝＋１とし、ｖ＜Ｏのときはに２１＝−１とする。

またステップＳ３では、予め設定されたテープ移動抵抗
Ｆ　２２とステップＳ２で符号が判別されたに２１とが
乗算され、方向が特定されたテープ移動抵抗Ｆ２３が求
められる。

またステップＳ４においては、慣性モーメントの総和に
よる定数に２２と上記加速度αとが乗算されることによ
りテープ移動中の加減速による張力の増加、減少分Ｆ２
４が求められる。

そしてステップＳ５において、上記制御値が加算され、
その値Ｆ２とリール半径Ｒ２とがステップＳ８で乗算さ
れて制御モータ３１０に対するトルク指令Ｔ２が求めら
れる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、制御手段によ
って、センサーからの各リールの巻径信号と０−タ・リ
エンコーダからのテープの位置信号と各リールなどによ
りテープの移動に際してテープに付与される移動抵抗と
に基さ、テープ位置決め機構の前後でテープの張力がη
いに等しくなるように上記制御モータにトルクの増減信
号を送り、これによってテープの加減速時のリールのイ
ナーシャ、リールなどの回転抵抗を含むテープの移動抵
抗およびテープのリールでの巻径の変化によりテープ張
ツノにｖ３１が与えられるのを防止している。

したがって、テープ張力は常に一定に保たれ、テープ位
置決め精度が良好に保たれる。

【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巻径変化の計測
手段の部分断面説明図、第２図はこの発明の実施例を示
す装置の全体概略正面図、第３図は第２図の■−■線所
部所面側面図４図はテープ貼付ヘッドの側面図、第５図
（ａ）（ｂ）はテープ供給リール側およびテープ巻取り
リール側の制御１１手段のブロック図である。 １・・・テープ貼付ヘッド、２・・・テープ供給リール
、３・・・駆動ローラ、１０・・・複合材テープ、２０
・・・押付け０−ラ、２５・・・巻取りリール、２００
．３００・・・テープ巻径のセンサー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動可能に保持された
   テープ貼付ヘッドと、このテープ貼付ヘッドに取付けら
   れたテープ供給リールとテープ巻取りリールとテープ押
   付けローラとテープ位置決め機構と、上記テープ供給リ
   ールおよびテープ巻取りリールのトルクの大きさを制御
   する制御モータと、上記テープ供給リールとテープ巻取
   りリールとの巻径を検出するセンサーと、テープの移動
   間を検出するロータリエンコーダと、上記制御モータを
   制御する制御手段とを有するテープの自動貼付装置にお
   いて、上記制御手段は、上記センサーからの各リールの
   巻径信号とロータリエンコーダからのテープの位置信号
   と各リールなどによりテープの移動に際してテープに付
   与される移動抵抗とに基き、テープ位置決め機構の前後
   でテープの張力が互いに等しくなるように上記制御モー
   タにトルクの増減信号を送るように構成されていること
   を特徴とするテープの自動貼付装置におけるテープの張
   力制御装置。