JPH01294165A - 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繊維に熱硬化
性樹脂を含浸させた含浸テープ（？！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、その復加熱、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
国特許明細書第４２９２１０８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るようにしている。

そして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、これらが互いに独立に上昇できるようにし、こ
れによって貼付されるテープの端部がテープの進行方向
に対して傾斜している場合でも、傾斜部の先端まで押圧
して貼付させることができるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記装置は、押付はローラに対してリンクローラで押圧
力を加えることによってテープの圧着力を生じさせ、リ
ンクローラによる押圧力を解除すると押付はローラがそ
れ自体に具備されたスプリングにより上昇してテープに
対する圧着力を解除するように構成されている。このた
めテープが平坦な面に対して付与される場合は有効だが
、曲面の表面を有する一般の貼付型に対しては適用する
ことができない。

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、しかもテープの端部がテープの
進行方向に対して傾斜している場合でも、その傾斜端部
を有効に圧着して貼付す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、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、へ軸およびＣ軸方向に
移動可能なテープ貼付ヘッドと、複数個のローラ部材が
幅方向に並置されてなるテープ押付はローラと、各ロー
ラ部材を回転可能にかつ互いに独立に上下動可能に保持
するローラ保持軸と、各ローラ部材を貼付型に対して圧
着させるように各ローラ部材にそれぞれベアリングを介
して押圧力を加える第１のシリンダ群と、テープ貼付ヘ
ッドによって上下動可能に保持されて第１のシリンダ群
およびローラ保持軸を保持するローラ装架体と、テープ
貼付ヘッドに取付けられてローラ装架体に対して押圧力
を作用させる第２のシリンダとを有するものである。

またテープ貼付ヘッドに取付けられて上記ローラ装架体
の自機を除去するように第１のシリンダと反対方向の力
をローラ装架体に作用させる自重取りシリンダ設けても
よい。さらに各ローラ部材に対してそれぞれ第１のシリ
ンダと第２のシリンダとを直列に配置し、第１のシリン
ダと第２のシリンダとが連動するように構成してもよい
。

（作用） 上記構成では、押付はローラの各ローラ部材が互いに独
立に上下動することにより貼付面の曲面に沿うとともに
、ローラ上下用シリンダの操作によりローラ部材を互い
に独立に上昇、下降させて必要なローラ部材のみにより
テープの圧着を行ない、テープの進行方向に対して傾斜
した端部を無駄なく完全に圧着させることができる。

（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が互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上を移動可能に載置され、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Ｚ軸すドル９０が取付けられ、Ｚ軸周サーボモータ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構成されている
。このヘッドサドル１２０にテープ貼付ヘッド１がＡ軸
（Ｘ軸回りの旋回軸、第２図の左右方向の旋回軸）旋回
可能に保持され、Ａ軸用サーボモータ１２１により駆動
され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およびこのうち裏打ち紙テープ１０
ｄ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により裏打ち紙を残して複合材部のみを所
定の形状に切断した後、テープ押付はロー５２０により
複合材部のみを貼付型に貼り付け、裏打ち紙テープ１０
ｄは駆動ローラ（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。３９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１０ｄが駆動ロ
ーラ３に押付けられ、また補助ローラ３５により駆動ロ
ーラ３からのテープ１０の取出し方向が規制されている
。

第５図〜第７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Ｏ−ラ装架体２６が設けら
れている。このローラ装架体２６は、一対の側板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、この保持板７１とブラケット７９
とによって保持されたガイドバー７０とによって保持さ
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。各加圧用シリンダ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７
２のピストンロッドに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、さらにその上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の両側部にはロードセル８４
が取付けられ、これに対向して加圧プレート７４の下側
にはロードセル受座８５が取付けられている。図面では
０−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
ラ２０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が上下動可能に貫通し、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が回転可能に外嵌され、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。

上記各ローラ部材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の上端部にはローラ上
下用シリンダ６９のピストン部材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にそれぞれ連通し、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Ｏツ、り８１にこの
センサー８０の先端部が当接して、ブロック７７の上下
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。

上記加圧用シリンダ７３およびＯ−ラ上下用シリンダ６
９はそれぞれ押付はローラ２０の各ローラ部材２４に対
応して設けられている。すなわち第８図に示すようにロ
ーラ部材２４ａに対してはベアリング３０ａが圧着され
るとともに、ローラ上下用シリンダ６９ａおよび加圧用
シリンダ７３ａが対応し、ローラ部材２４ｂにはベアリ
ング３０ｂ、ローラ上下用シリンダ６９ｂ、加圧用シリ
ンダ７３ｂが対応し、以下類に各ローラ部材２４Ｃ〜ｆ
にベアリング３０ｃｍｆ、加圧用シリンダ７３Ｃ−ｆと
ローラ上下用シリンダ５９ｃｍｆとがそれぞれ直列に対
応している。そして上下に対応する加圧用シリンダ７３
ａ−ｆとＯ−ラ上下用シリンダ６９８〜ｆとはそれぞれ
連動するようにして各ローラ部材２４に対して常に一定
の押圧力を付与するようにしている。

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によりピストンロンドア２ａを介してブロック
７７を上向きに引上げ、自重取りをする。ブロック７７
にはブロック７５．７６゜７８、ロードセル８４、ソレ
ノイドバルブ８６、押付はローラ２０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し
、これによって押付はローラ２０による加圧力を正確に
制御できるようにする。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７８ａ、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、上記加圧用シリンダ７３とローラ上下用シリンダ
６９の押圧力がある規定の関係（後述）となるようにシ
リンダ直径などが決定され、これによって後述する作用
を可能としている。

この状態で、Ｘ軸用サーボモータ９１、Ｙ軸周サーボモ
ータ９３、Ｚ軸用サーボモータ９５、六輪サーボモータ
１２１および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。

通常、貼付型の表面は曲面形状を有し、テープ貼付ヘッ
ド１の移動径路はその図面形状によりプログラミングさ
れが、貼付型の製作において誤差を生じることは避けら
れない。テープ貼付においては押付はローラ２０を貼付
型表面に押付け、加圧用シリンダ７３のストロークを利
用してその差異を吸収している。また各ローラ部材２４
は互いに独立して上下動することによりテープ１０を曲
面に沿って均一に押圧して圧着させる。

また第１図に示すように、貼付すべきテープ１０の端部
１０ｆがテープの進行方向に対して傾斜した境界線であ
る場合には、以下の操作により端部までテープを圧着さ
せるようにする。すなわち、第１図（ａ）に示すように
端部付近までは全てのローラ部材によりテープ１０を圧
着しく圧着部１０ａ）、端部１０ｆに到達したく残りの
未圧着の三角形の領域１０ｂ）際には第１図（ｂ）に示
すように端部１０ｆに近い側の端部のローラ部材２４ａ
を上昇させる。

上記ローラ部材２４ａの上昇の操作は、第６図〜第８図
に示すように、ローラ上下用シリンダ６９ａにより行な
う。すなわち、ピストン部材７７ａを上昇させ、作動部
材７８ａを介してベアリング３０ａを上昇させることに
より、スプリング２８ａの力によってローラ部材２４ａ
を上昇させる。

またこの際に、ローラ上下用シリンダ６９ａに対応する
加圧用シリンダ７３ａによる加圧力も同様に解除し、こ
れによって残りのＯ−ラ部材２４ｂ〜２４ｆによる加圧
力の総和が小さくなるようにして、単位面積当りのテー
プ１０に対する圧着力が一定に保たれるようにする。

これによってテープ１０ａに対する圧着は、ローラ部材
２４ａ以外のローラ部材２４ｂ〜２４ｆによってなされ
、ローラ部材２４ａに対応する部分はテープの貼付がな
されず、第１図（Ｃ）に示すように傾斜した端部１０ｆ
に沿う圧着がなされる。貼付がなされた後のバッキング
ペーパー１０ｄは連続して巻取られる。ついでローラ部
材２４ａに隣接するローラ部材２４ｂも上昇させ、他の
ローラ部材により圧着を行なわせることにより、第１図
（ｄ）に示すようにテープの貼付を行なう。

以下同様に、ローラ部材２４ｃ、２４ｄ、２４ｅを順次
上昇させて第１図（ｅ）、（ｆ）、　　（ｑ）に示すよ
うにテープの貼付を行ない、最後にテープ貼付ヘッド１
全体を上昇させることにより端部１０ｆに沿ったテープ
１０の圧着を完了させる。

またテープ１０の貼付開始部が傾斜した端部である場合
は、上記と逆の操作により行なえばよい。

すなわち、第９図に示すように端部１０ｆ付近に残され
た不要テープ１０ｃは押付はローラ２０により押圧しな
いように、図面の下側に対応するローラ部材のみをまず
下降させてチー７１０を押圧し、ついで端部１０ｆに沿
うように順次ローラ部材を下降させることにより押圧面
積を増加させ、ｉｔ終的に全体のローラ部材によりテー
プ１０の押圧を行なうようにする。

このように不要テープ１０ｃを残して所定の貼付を行な
い、不要テープ１０ｃはスクレーパ３Ｃ（第４図参照）
により自動的に剥離、除去する。

上記端部付近の貼付操作は、貼付型が平面である場合に
ついて説明したが、貼付型が曲面である場合でも同様の
操作が可能である。これは、各ローラ部材２４に対して
それぞれ加圧用シリンダ７３とローラ上下用シリンダ６
９とを直列に配置するとともに連動させるようにし、こ
れらのシリンダの押圧りを以下に示す関係となるように
シリンダ直径など決定することによって実現されている
。

貼付型の表面形状が複雑な場合、その小さな曲率の凹凸
にまで沿って押付はローラを正確に圧着させるためには
、押付はローラの直径をできるだけ小さくすることが望
ましいが、直径を小さくすると各ローラ部材の上、下動
のストロークもそのスペースの制約から小さくなること
は避けられない。

したがって、貼付型の製作誤差に起因するプログラム径
路と貼付型形状の差異は、通常台ローラ部材の上下動ス
トロークよりも大きいため、前述のように加圧用シリン
ダのストロークにより吸収する必要がある。すなわち、
テープ貼付ヘッド１を下降させて押付はローラ２０を貼
付型表面（平面）に押圧させたときに、Ｏ−ラ上下用シ
リンダ６つはそのストローク下端のまま変位せずに、加
圧用シリンダ７３が変位するように、それぞれの押圧力
が設定されなければならない。もし反対に、加圧シリン
ダよりローラ上下用シリンダが先に変位してそのストロ
ーク上端まで達すると、前述の傾斜したテープ端部に沿
う圧着は不可能となり、次工程のテープをも押圧してし
まう。したがって、下式が成立するようにシリンダの押
圧力を設定する。

Ｆａ＞Ｆｂ Ｆａ：ローラ上下用シリンダ押圧力 Ｆｂ：加圧用シリンダ押圧力 また前述のように、貼付型の表面が曲面であれば、各ロ
ーラ部材２４は互いに上下動することによりテープ１０
を曲面に沿って均一に押圧して圧着しなければならない
。すなわち、テープ貼付ヘッドを下降させて押付はロー
ラを貼付型表面（曲面）に押圧させたときに、ローラ部
材２４の数をＮ個とすると、１個のローラ部材のみを残
して他の（Ｎ−１）個のローラ部材は上方に変位して曲
面に沿わなければならない。したがって、下式の成立が
必要となる。

（Ｎ−１）ｘＦａ＜ＮｘＦｂ 上記の２式により Ｆａｘ　（Ｎ−１＞／Ｎ＜Ｆｂ＜Ｆａ の関係を満足するように、ローラ上下用シリンダならび
に加圧用シリンダの押圧力を決定すれば良い。なお、前
述の内容は自重取りシリンダ７２によりローラ装架体２
６を上方に引上げ、その自重がテープ押圧力に作用しな
いことを前提としている。

このように各々シリンダの推力が設定されていれば、貼
付型表面が曲面である場合にも、テープを曲面に沿って
均一に押圧して圧着しながら、傾斜した端部に沿って圧
着させることが可能となる。

すなわち、第１図（ｂ）でローラ部材２４ａを上昇させ
たときに、圧着に参画しているローラ部材の数は（Ｎ−
１）個となるが、 （Ｎ−２）／（Ｎ−１）＜（Ｎ−１）／Ｎであるから、 ＦａＸ　（Ｎ−２）／　（Ｎ−１）＜Ｆｂ＜Ｆａが成立
して、（Ｎ−１）個のローラがそれまでと同じ状況でテ
ープを曲面に沿って均一に圧着することが可能である。

なお、上記実施例では加圧用シリンダ７３は制御を容易
にするために各ローラ部材２４に対応して設けたが、必
ずしも各ローラ部材に対応する数だけ設ける必要はなく
１個あるいは適宜の数のシリンダを用いて、例えば電空
変換器などにより加圧力の制御を実施してもよい。また
、自重取りシリンダの代りにバネなどによりローラ装架
体の自重取りを行なう方法も考えられるが、テープ貼付
ヘッドの移動に関するプログラム径路と実際の貼付型形
状の差異を吸収するためにローラ装架体が上下すると、
バネによる押圧力（あるいは引上げ力）が変化してこれ
がテープ押圧力に影響を与えることは避けられない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば押付はローラの
各ローラ部材が互いに独立に上下動することにより曲面
の貼付型に沿ったテープの貼付ができ、しかもＯ−ラ上
下用シリンダの操作によりローラ部材を上下させて必要
なローラ部材のみによりテープの圧着を行ない、テープ
の進行方向に対して傾斜した端部を無駄なく完全に圧着
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｑ）はこの発明の装置によるテープ端
部の貼付要領を示す説明図、第２図はこの発明の実施例
の装置の全体概略正面図、第３図はその■−■線断面図
、第４図はそのテープ貼付ヘッドの側面図、第５図は押
付はローラおよびその保持機構の正面図、第６図は第５
図のＶｌ−Ｖｌ線断面図、第７図は第６図の■−■■線
断面図、第８図は押付はローうおよびその保持機構のロ
ーラ部材との対応関係を示す説明図、第９図はこの発明
の装置によるテープ端部の貼付要領の他の例を示す説明
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、１０ａ・・・テープの圧着
部、１０ｆ・・・テープの端部、２０・・・押付はロー
ラ、２４・・・ローラ部材、３０・・・ベアリング、６
９・・・ローラ上下用シリンダ、７３・・・加圧用シリ
ンダ。 特許出願人　　　　　新日本工機株式会社社代　理　人
　　　　　弁理士　　　小谷悦司同　　　　　　　弁理
士　　　長１）正向　　　　　　　弁理士　　　伊藤孝
夫第　　１　　　図 第　　７　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ軸およびＣ軸方向に移動可能
   なテープ貼付ヘッドと、複数個のローラ部材が幅方向に
   並置されてなるテープ押付けローラと、各ローラ部材を
   回転可能にかつ互いに独立に上下動可能に保持するロー
   ラ保持軸と、各ローラ部材を貼付型に対して圧着させる
   ように各ローラ部材にそれぞれベアリングを介して押圧
   力を加える第１のシリンダ群と、テープ貼付ヘッドによ
   つて上下動可能に保持されて第１のシリンダ群およびロ
   ーラ保持軸を保持するローラ装架体と、テープ貼付ヘッ
   ドに取付けられてローラ装架体に対して押圧力を作用さ
   せる第２のシリンダとを有することを特徴とするテープ
   の自動貼付装置。 ２、テープ貼付ヘッドに取付けられて上記ローラ装架体
   の自重を除去するように第１のシリンダと反対方向の力
   をローラ装架体に作用させる自重取りシリンダを有する
   ことを特徴とする請求項１記載のテープの自動貼付ヘッ
   ド。 ３、各ローラ部材に対してそれぞれ第１のシリンダと第
   ２のシリンダとが直列に配置され、第１のシリンダと第
   ２のシリンダとが連動するように構成されていることを
   特徴とする請求項１または２記載のテープの自動貼付装
   置。