WO2020184237A1 - テープ貼付装置、及びテープ貼付方法 - Google Patents

テープ貼付装置、及びテープ貼付方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020184237A1
WO2020184237A1 PCT/JP2020/008584 JP2020008584W WO2020184237A1 WO 2020184237 A1 WO2020184237 A1 WO 2020184237A1 JP 2020008584 W JP2020008584 W JP 2020008584W WO 2020184237 A1 WO2020184237 A1 WO 2020184237A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tape
pressing
attached
sticking
linear motion
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/008584
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直行 熱田
岩出 卓
潤 稲垣
敏史 竹上
耕太郎 只野
Original Assignee
東レエンジニアリング株式会社
国立大学法人東京工業大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東レエンジニアリング株式会社, 国立大学法人東京工業大学 filed Critical 東レエンジニアリング株式会社
Priority to US17/436,760 priority Critical patent/US20220176643A1/en
Priority to CN202080019836.XA priority patent/CN113543960A/zh
Priority to EP20771136.7A priority patent/EP3936315A4/en
Priority claimed from JP2020034580A external-priority patent/JP7398982B2/ja
Publication of WO2020184237A1 publication Critical patent/WO2020184237A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/50Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like
    • B29C65/5092Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like characterised by the tape handling mechanisms, e.g. using vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/10Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using hot gases (e.g. combustion gases) or flames coming in contact with at least one of the parts to be joined
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/10Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using hot gases (e.g. combustion gases) or flames coming in contact with at least one of the parts to be joined
    • B29C65/103Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using hot gases (e.g. combustion gases) or flames coming in contact with at least one of the parts to be joined direct heating both surfaces to be joined
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/1403Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation characterised by the type of electromagnetic or particle radiation
    • B29C65/1412Infrared [IR] radiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/1429Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1432Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation characterised by the way of heating the interface direct heating of the surfaces to be joined
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/1429Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1454Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation characterised by the way of heating the interface scanning at least one of the parts to be joined
    • B29C65/1458Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation characterised by the way of heating the interface scanning at least one of the parts to be joined once, i.e. contour welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16Laser beams
    • B29C65/1629Laser beams characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1632Laser beams characterised by the way of heating the interface direct heating the surfaces to be joined
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16Laser beams
    • B29C65/1629Laser beams characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1654Laser beams characterised by the way of heating the interface scanning at least one of the parts to be joined
    • B29C65/1658Laser beams characterised by the way of heating the interface scanning at least one of the parts to be joined scanning once, e.g. contour laser welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/72Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by combined operations or combined techniques, e.g. welding and stitching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05Particular design of joint configurations
    • B29C66/10Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112Single lapped joints
    • B29C66/1122Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05Particular design of joint configurations
    • B29C66/301Three-dimensional joints, i.e. the joined area being substantially non-flat
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/53Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars
    • B29C66/532Joining single elements to the wall of tubular articles, hollow articles or bars
    • B29C66/5326Joining single elements to the wall of tubular articles, hollow articles or bars said single elements being substantially flat
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/721Fibre-reinforced materials
    • B29C66/7214Fibre-reinforced materials characterised by the length of the fibres
    • B29C66/72141Fibres of continuous length
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7394General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoset
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/82Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps
    • B29C66/822Transmission mechanisms
    • B29C66/8221Scissor or lever mechanisms, i.e. involving a pivot point
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/82Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps
    • B29C66/824Actuating mechanisms
    • B29C66/8242Pneumatic or hydraulic drives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/836Moving relative to and tangentially to the parts to be joined, e.g. transversely to the displacement of the parts to be joined, e.g. using a X-Y table
    • B29C66/8362Rollers, cylinders or drums moving relative to and tangentially to the parts to be joined
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/84Specific machine types or machines suitable for specific applications
    • B29C66/863Robotised, e.g. mounted on a robot arm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/922Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9221Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the pressure, the force or the mechanical power
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/922Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9231Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the displacement of the joining tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/924Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9241Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force or the mechanical power
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/924Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9261Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the displacement of the joining tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/386Automated tape laying [ATL]
    • B29C70/388Tape placement heads, e.g. component parts, details or accessories

Definitions

  • the present invention relates to a tape affixing device and a tape affixing method, and more specifically, a tape affixing device used for manufacturing a fiber reinforced plastic (FRP) molded product or the like by affixing a tape to a surface to be attached.
  • the present invention relates to a tape application method using an apparatus.
  • a fiber reinforced plastic (FRP) having a desired shape is formed by attaching a tape-shaped fiber bundle such as carbon fiber impregnated with resin (also called prepreg tape, UD tape, etc.) to the surface to be attached.
  • FRP fiber reinforced plastic
  • a method for producing a molded product is known.
  • ATL Auto Tape Layup
  • ATW Automatic Tape Welding
  • AFP Automatic Fiber Welding
  • FIG. 7 is a perspective view showing an example of the ATL device disclosed in Patent Document 1 below.
  • the ATL device 101 is a work having an articulated robot 102, an ATL head 103 attached to the arm tip of the articulated robot 102, a tape supply means 104 for supplying a tape 1 cut in advance to the ATL head 103, and a surface to be attached 2a. It is configured to include a work table 105 on which the 2 is placed.
  • the ATL head 103 holds and presses the feeder 106 that holds and conveys the tape 1, the heating means 107 that heats the tape 1 and / or the affixed surface 2a, and the tape 1 between the affixed surface 2a of the work 2.
  • it is configured to include a pressing roller 108 for attaching the tape 1 to the surface to be attached 2a.
  • the work 2 is, for example, an injection-molded product of a thermoplastic resin, and the work 2 is reinforced by, for example, a tape 1 impregnated with the same thermoplastic resin being attached to the surface of the work 2.
  • the work 2 to which the tape 1 is attached has various shapes (three-dimensional shapes). Therefore, in the ATL device 101, in order to keep the pressing state of the pressing roller 108 against the tape 1 constant, the pressing roller 108 passes through the tape 1 from the direction (normal direction) orthogonal to the attachment surface 2a of the work 2. It is desired to control the posture (tilt) of the ATL head 103 so as to press the surface to be attached 2a.
  • the attitude control of the ATL head 103 with respect to the work 2 is controlled by using coordinate data based on the three-dimensional design data of the work 2.
  • the work 2 which is a molded product having a three-dimensional shape often has a shape error with respect to the design shape and dimensions.
  • the motion locus of the articulated robot 102 is a locus of movement between points by designating an end point and moving from one point to another, the ATL head 103 provided at the tip of the arm of the articulated robot 102. An error may occur between the operation locus of the pressing roller 108 and the shape of the surface to be attached 2a of the work 2.
  • the conventional attitude control of the ATL head 103 may cause a portion where the pressing roller 108 does not sufficiently press the surface to be attached, and the pressing is performed.
  • the state may vary, and it is difficult to keep the pressing state of the pressing roller 108 against the surface to be attached 2a constant.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and even when the work has a shape error, the pressed state of the pressing portion against the surface to be attached can be kept constant, and the surface to be attached can be maintained. It is an object of the present invention to provide a tape sticking device and a tape sticking method capable of improving the tape sticking performance of the tape.
  • the tape application device (1) is It is a tape sticking device equipped with a sticking head that sticks to the sticking surface while pressing the tape.
  • the sticking head A pressing portion that presses the tape against the surface to be attached, and It is characterized by including a parallel link mechanism that operates so that the pressing position and / or pressing posture of the pressing portion follows the shape of the surface to be attached.
  • the affixing head since the affixing head includes the parallel link mechanism, the pressing position and / or the pressing posture of the pressing portion is operated so as to follow the shape of the affixed surface. It becomes possible. Therefore, even when the work to be affixed has a shape error, the pressing state of the pressing portion against the affixed surface can be kept constant, and the tape can be attached to the affixed surface. Performance can be improved.
  • the tape sticking device (2) is the tape sticking device (1).
  • the parallel link mechanism With the base The end part to which the pressing part is attached and A plurality of link portions provided in parallel between the base portion and the end portion are provided.
  • Each of these links Universal joints on both ends, It is equipped with an actuator provided between these universal joints.
  • the pressing position and / or pressing of the pressing portion is performed by independently controlling the length of each of the plurality of link portions constituting the parallel link mechanism by the actuator. It is possible to accurately operate the posture so as to follow the shape of the surface to be attached. Further, since the actuator is a so-called linear motion type actuator whose length is adjusted, space saving of the parallel link mechanism can be achieved, and a sticking head having a high degree of freedom without being bulky can be realized. Can be done.
  • the tape sticking device (3) is the tape sticking device (2).
  • the pressing part A pressing roller that presses the tape and A roller support portion attached to the end portion while supporting the pressing roller is provided.
  • the sticking head Further comprising at least one of a transporting means for transporting the tape and a heating means for heating the tape and / or the surface to be attached. On the roller support It is characterized in that at least one of the transport means and the heating means is integrally attached.
  • the pressing roller is attached to the end portion of the parallel link mechanism via the roller support portion, and the transport means and the heating means are attached to the roller support portion. At least one of them is integrally attached.
  • the pressing roller can be moved so as to follow the shape of the surface to be attached in a state where at least one of the conveying means and the heating means is integrated, and the pressing portion can be pressed.
  • the transport operation of the tape by the transport means and the heating operation of the tape and / or the surface to be attached by the heating means can be performed in a constant state.
  • the tape sticking device (4) is the tape sticking device (1).
  • the sticking head A rotating member that is rotatably attached to the pressing portion to adjust the feeding angle of the tape with respect to the surface to be attached. It is characterized in that it is further provided with a rotating operation means which is attached to the parallel link mechanism and suspends the rotating member so as to be rotatable.
  • the rotating member is rotated while the rotating member is suspended by the rotating operating means, so that the tape is fixed with respect to the surface to be attached. It can be adjusted so that it can be fed at an angle. Therefore, the control process for adjusting the feeding angle of the tape can be omitted or reduced by the operation of the parallel link mechanism, and the control process of the parallel link mechanism can be simplified. Further, even if the rotating member is, for example, a member that greatly overhangs in the direction in which the tape is fed, since the rotating member is suspended by the rotating operating means, the sticking head can be attached. It is possible to reduce the bias of the weight and improve the weight balance.
  • the rotating operation unit bears the moment generated when the rotating member is rotated, and the moment burdened by the parallel link mechanism can be significantly reduced.
  • the responsiveness of the control in which the pressing portion is operated so as to follow the shape of the surface to be attached by the parallel link mechanism can be enhanced, and the performance of attaching the tape to the surface to be attached can be further enhanced.
  • the tape affixing device (5) is the tape affixing device (4).
  • the parallel link mechanism With the base The end part to which the pressing part is attached and A plurality of link portions provided in parallel between the base portion and the end portion are provided. Each of these links Universal joints on both ends, It is equipped with an actuator provided between these universal joints. The rotating operation means is arranged on the end portion. By controlling the length of each of the plurality of link portions by the actuator, the pressing position and / or the pressing posture of the pressing portion operates so as to follow the shape of the surface to be attached. It is said.
  • the pressing position and / or pressing of the pressing portion is performed by independently controlling the length of each of the plurality of link portions constituting the parallel link mechanism by the actuator. It is possible to accurately operate the posture so as to follow the shape of the surface to be attached. Further, since the actuator is a so-called linear motion type actuator whose length is adjusted, space saving of the parallel link mechanism can be achieved, and a sticking head having a high degree of freedom without being bulky can be realized. Can be done. Further, since the rotating operation means is arranged on the end portion, it is possible to prevent the weight balance of the parallel link mechanism from being impaired, and to maintain high operation accuracy of the parallel link mechanism. Can be done.
  • the tape sticking device (6) is the tape sticking device (5).
  • the rotating operation means A linear motion means provided on the end portion toward the base portion, A link arm having both ends rotatably attached between the linear motion member linearly driven by the linear motion means and the rotating member is provided. It is characterized in that the linear motion of the linear motion member by the linear motion means is converted into the rotational motion of the rotary member via the link arm.
  • the rotating operating means since the rotating operating means is composed of the linear moving means and the link arm, the rotating means does not interfere with the operation of the parallel link mechanism.
  • the operating means can be arranged in a limited space on the end portion, and the rotating operating means can be made into a compact structure that is not bulky. Further, since the linear motion of the linear motion member by the linear motion means is converted into the rotary motion of the rotary member via the link arm, the rotary member is moved according to the linear motion of the linear motion member.
  • the rotation operation can be performed with good responsiveness, and the feeding angle of the tape can be adjusted with high accuracy according to the shape of the surface to be attached.
  • the tape sticking device (7) is the tape sticking device (5) or (6).
  • the pressing part A pressing roller that presses the tape and A roller support portion that is attached to the end portion while supporting the pressing roller is provided.
  • the sticking head Further comprising at least one of a transporting means for transporting the tape and a heating means for heating the tape and / or the surface to be attached. At least one of the transport means and the heating means is attached to the rotating member.
  • the pressing roller and the rotating member are arranged so that the rotation center of the pressing roller and the rotation center of the rotating member coincide with each other.
  • the rotating member is still attached by the rotating operating means. Since it is suspended, the weight deviation of the sticking head can be reduced, the weight balance can be improved, and the pressing portion is operated so as to follow the shape of the sticking surface by the parallel link mechanism. The responsiveness of control can be enhanced. Further, since the pressing roller and the rotating member are arranged so that the rotation center of the pressing roller coincides with the rotation center of the rotating member, the pressing roller and the rotating member are made to follow the shape of the surface to be attached. It is possible to improve the operation accuracy of adjusting the feeding angle of the tape to a predetermined angle.
  • the tape sticking device (8) is an air cylinder in which the actuator is pneumatically driven in any one of the tape sticking devices (2), (3), (5) to (7). It is characterized by that.
  • the actuator is an air cylinder
  • the pressing portion when the pressing portion is pressed against the sticking surface as compared with other cylinder types (for example, a hydraulic cylinder or an electric cylinder).
  • the structure is such that the force of the cylinder is easily absorbed or relaxed, that is, the so-called compliance characteristic (pressing motion having passive smoothness and softness) is exhibited. Therefore, even if the surface to be attached has a shape error, the effect of absorbing the shape error can be enhanced, and the pressing position and / or the pressing posture of the pressing portion can be set to the surface to be attached. It is possible to perform the operation following the shape more smoothly.
  • the tape affixing device (9) is the tape affixing device (8).
  • the air cylinder The cylinder part to which air is supplied and A rod portion that advances and retreats according to the pressure in the cylinder portion, A pressure detection unit that detects the pressure inside the cylinder unit and It is provided with a displacement detection unit that detects the displacement of the rod unit.
  • the pressure in the cylinder portion detected by the pressure detecting unit and / or the rod detected by the displacement detecting unit so that the pressing position and / or the pressing posture of the pressing portion follows the shape of the surface to be attached.
  • the feature is that the displacement of the part is controlled.
  • the tape affixing device (9) it is possible to enhance the responsiveness of the length control of each of the plurality of link portions, and the pressing position and / or the pressing posture of the pressing portion can be changed to the shape of the affixed surface. It is possible to improve the responsiveness of the operation that imitates.
  • the base portion of the parallel link mechanism is a gantry structure. It is characterized by being attached to.
  • the gantry structure controls the linear motion of the sticking head (for example, the XYZ axis). (Motion control in the direction) can be performed stably, and by combining the stability control of this linear motion and the control of the parallel link mechanism, the pressing position and / or the pressing posture of the pressing portion can be adjusted to the shape of the surface to be attached. It is possible to easily realize an operation that is accurately controlled to imitate.
  • the tape sticking device (11) is the tape sticking device (10).
  • the gantry structure An X-axis linear motion mechanism for moving the work having the surface to be attached in the X-axis direction, A Y-axis linear motion mechanism bridged above the X-axis linear motion mechanism in the Y-axis direction, It is provided with a Z-axis linear motion mechanism that is supported by the Y-axis linear motion mechanism and has a sticking head mounting portion that can move in the Z-axis direction.
  • the X-axis linear motion mechanism is equipped with an X ⁇ z-axis stage that rotatably supports the work in the yaw ( ⁇ z) direction.
  • the sticking head is attached to the sticking head mounting portion, The parallel link mechanism
  • the pressing portion is characterized in that it is configured to be rotatable at least in the roll ( ⁇ y) direction and the pitch ( ⁇ x) direction.
  • the gantry structure is provided with each linear motion mechanism in the XYZ axis direction, and the X-axis linear motion mechanism is provided with the X ⁇ z-axis stage that rotates in the yaw ( ⁇ z) direction. Since the parallel link mechanism is mounted so that the pressing portion can rotate at least in the roll ( ⁇ y) direction and the pitch ( ⁇ x) direction, the configuration of the parallel link mechanism can be simplified. ..
  • the base portion of the parallel link mechanism is an articulated robot. It is characterized by being attached to.
  • the parallel link mechanism of the sticking head complements the positioning accuracy of the articulated robot. It is possible to improve the sticking performance of the tape to the sticking surface.
  • the tape sticking method (1) according to the present invention is a tape sticking method for sticking the tape to the sticking surface by using any of the tape sticking devices (1) to (12).
  • the tape is attached to the affixed surface while controlling the parallel link mechanism so that the pressing position and / or the pressing posture of the pressing portion follows the shape of the affixed surface.
  • the tape is attached to the affixed surface while controlling the parallel link mechanism so that the pressing position and / or the pressing posture of the pressing portion follows the shape of the affixed surface.
  • the tape sticking method (2) according to the present invention is a tape sticking method for sticking the tape to the sticking surface by using any of the tape sticking devices (4) to (7). While rotating the rotating member by the rotating operation means so that the feeding angle of the tape with respect to the surface to be attached is a predetermined angle, The tape is attached to the affixed surface while controlling the parallel link mechanism so that the pressing position and / or the pressing posture of the pressing portion follows the shape of the affixed surface.
  • the tape can be fed at a predetermined angle with respect to the sticking surface by rotating the rotating member by the rotating operation means. Further, by controlling the parallel link mechanism, it is possible to keep the pressing state of the pressing portion against the attachment surface constant even when the work to be attached has a shape error. Then, by controlling the rotating operation means and the parallel link mechanism in cooperation with each other, it is possible to enhance the responsiveness of the control for operating the pressing portion so as to follow the shape of the surface to be attached. The sticking performance of the tape on the sticking surface can be further improved.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the structural example of the ATL head in the ATL apparatus which concerns on embodiment (1) of this invention. It is an overall perspective view which shows the specific configuration example of the ATL apparatus which concerns on embodiment (1). It is an enlarged perspective view around the ATL head of the ATL apparatus which concerns on embodiment (1). It is a flowchart which shows an example of the sticking processing operation performed by the robot control part and the ATL head control part of the ATL apparatus which concerns on embodiment (1). It is a schematic diagram which shows the structural example of the ATL head in the ATL apparatus which concerns on embodiment (2). It is a flowchart which shows an example of the sticking processing operation performed by the robot control part and the ATL head control part of the ATL apparatus which concerns on embodiment (2). It is a perspective view which shows an example of the conventional ATL apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of an ATL head in the ATL apparatus according to the embodiment (1).
  • the ATL device is an example of the tape sticking device according to the present invention
  • the ATL head is an example of the sticking head.
  • the ATL device 10 is a device for manufacturing a molded product reinforced with the tape 1 by sticking the tape 1 to the work 2, and sticks the tape 1 to the sticking surface 2a of the work 2 while pressing the tape 1.
  • ATL head 20 is provided.
  • the ATL head 20 is attached to the handling robot 70.
  • the handling robot 70 may be composed of a general-purpose industrial robot, for example, a gantry structure (also referred to as a Cartesian coordinate mechanism) or an articulated robot (also referred to as a serial articulated mechanism).
  • the handling robot 70 preferably has a mechanism (3 degrees of freedom) capable of translating the ATL head 20 in at least the XYZ axis direction.
  • the operation control of the handling robot 70 is executed by the robot control unit 70a.
  • the robot control unit 70a stores three-dimensional coordinate data of the surface to be attached surface 2a of the work 2, a program that controls the operation of each part based on the three-dimensional coordinate data, and the like, and these are the position of the ATL head 20 and It is used to control the posture.
  • the robot control unit 70a may be configured by using a general-purpose computer device.
  • the work 2 is, for example, a molded product having a three-dimensional shape, and may be a molded product made of a resin such as a thermoplastic resin or a thermosetting resin, or a molded product made of metal.
  • the tape 1 is, for example, one in which at least a part of a fiber bundle is impregnated with a resin in advance to form a tape, and a tape impregnated with a thermoplastic resin (also called a UD tape) or a thermosetting resin is used. Impregnated materials (also called prepreg tape) and the like can be applied.
  • the tape 1 may contain carbon fibers or may be a resin tape mixed with a large number of short fibers.
  • the type of tape 1 can be appropriately selected depending on the material of the work 2 and the like. Further, the tape 1 may be in the form of a plurality of tapes arranged in parallel.
  • the ATL head 20 has a pressing portion 30 that presses the tape 1 against the affixed surface 2a of the work 2, and a parallel link mechanism 40 that operates so that the pressing position and / or pressing posture of the pressing portion 30 follows the shape of the affixed surface 2a. And have.
  • the pressing portion 30 includes a pressing roller 31 that presses the tape 1 and a roller supporting portion 32 that is attached to the end portion 42 of the parallel link mechanism 40 in a state where the pressing roller 31 is rotatably supported.
  • the pressing roller 31 may be composed of a resin roller, an elastic roller, a metallic roller, or the like, depending on the characteristics of the tape 1, the material of the work 2, and the like.
  • the size (diameter, width) of the pressing roller 31 can be appropriately selected according to the type and size of the tape 1 to be used and the type and shape of the work 2.
  • a pressing member such as a pressing shoe may be used instead of the pressing roller 31.
  • the parallel link mechanism 40 comprises a base portion 41 attached to the handling robot 70, an end portion 42 to which the pressing portion 30 is attached, and a plurality of link portions 43 provided in parallel between the base portion 41 and the end portion 42. I have.
  • Each of these link portions 43 includes universal joints or spherical joints or other universal joints 44, 45 at both ends, and an air cylinder 46 as an actuator provided between the universal joints 44, 45.
  • the parallel link mechanism 40 changes the position (translation) and posture (rotation) of the end portion 42 by controlling the length of each of the plurality of link portions 43 by the air cylinder 46, and presses the pressing roller 31. It is configured so that the position and / or the pressing posture can be operated so as to follow the shape of the surface to be attached 2a.
  • the number of link portions 43 is not particularly limited as long as the parallel link mechanism 40 can operate so that the pressing position and / or pressing posture of the pressing roller 31 follows the shape of the surface to be attached 2a, but generally three. It may be composed of up to 6 link portions 43. If the number of link portions 43 is reduced, the configuration of the parallel link mechanism 40 can be simplified. On the other hand, if the number of the link portions 43 is increased, the bearing capacity of the parts attached to the end portions 42 is increased, and the configuration is less susceptible to the moments associated with the operation of the parallel link mechanism 40.
  • the degree of freedom of the parallel link mechanism 40 may be set in consideration of the operation function (degree of freedom) of the handling robot 70.
  • the pressing roller 31 can be rotated at least in the roll direction and the pitch direction. It is preferable to adopt a parallel link mechanism 40.
  • a 6-DOF mechanism that is, a mechanism for moving in 6 directions (translation 3 directions, rotation 3 directions) may be applied to the parallel link mechanism 40.
  • the air cylinder 46 includes a cylinder portion 46a to which air is supplied, a rod portion 46b that advances and retreats according to the pressure in the cylinder portion 46a, a pressure sensor (pressure detection unit) 46c that detects the pressure in the cylinder portion 46a, and the like. It is provided with a displacement sensor (displacement detection unit) 46d that detects the displacement of the rod unit 46b.
  • the air cylinder 46 is preferably composed of a double-acting cylinder, but is not limited thereto.
  • the cylinder portion 46a is connected to the servo valve 46e via the pressure sensor 46c.
  • the servo valve 46e adjusts the inflow amount and the exhaust amount of air into the cylinder portion 46a, and controls the differential pressure between the two chambers of the cylinder portion 46a.
  • the servo valve 46e is connected to an air pressure supply unit 46f that outputs compressed air such as a compressor.
  • the displacement sensor 46d may be any as long as it can measure the displacement amount of the rod portion 46b.
  • the displacement sensor 46d may be a magnetic linear encoder that detects the displacement amount of the rod portion 46b from the magnetic displacement amount, or an optical linear encoder. It may be a displacement meter or the like.
  • the pressure signal detected by the pressure sensor 46c and the displacement signal detected by the displacement sensor 46d are output to the ATL head control unit 46g, respectively.
  • the ATL head control unit 46g in addition to the three-dimensional coordinate data of the surface 2a to be attached to the work 2, a program for controlling the operation of each part of the ATL head 20 based on the three-dimensional coordinate data, the pressure signal, the displacement signal, etc. It is remembered.
  • the ATL head control unit 46g controls the operation of the servo valve 46e of each air cylinder 46 by using, for example, the detection signal captured from the pressure sensor 46c or the displacement sensor 46d of each air cylinder 46 as a control parameter, and presses the roller 31.
  • a process of controlling the pressure in the cylinder portion 46a of each air cylinder 46 and / or the displacement of the rod portion 46b is executed so that the pressing position and / or pressing posture of the air cylinder 46 follows the shape of the affixed surface 2a.
  • the ATL head control unit 46g is an index (excess or deficiency of pressure or excess displacement) corresponding to the shape error of the work 2 based on the detection signals captured from the pressure sensor 46c and the displacement sensor 46d of each air cylinder 46.
  • the shortage may be calculated, and the operation (pressurization operation or depressurization operation) of the servo valve 46e of each air cylinder 46 may be controlled based on the calculated index.
  • the ATL head control unit 46g is covered by the pressing roller 31 from a direction (normal direction) orthogonal to the position and orientation of the target end unit 42 (that is, the operation locus based on the three-dimensional coordinate data of the work 2).
  • the length (displacement) of the rod portion 46b of each air cylinder 46 for realizing the position and orientation of the end portion 42 for pressing the sticking surface 2a) is calculated.
  • the ATL head control unit 46g stores these calculated values as target values for the length of the rod unit 46b of each air cylinder 46, and these stored target values and the displacement sensor of each air cylinder 46 during the sticking operation.
  • the feedback control may be performed so that the target value is obtained by comparing with the output value of 46d.
  • the length of the rod portion 46b of each air cylinder 46 may be set as the target value in consideration of the shape error of the work 2.
  • the ATL head control unit 46g presses the pressing roller 31 so as to press the affixed surface 2a from the normal direction along the operation locus designated based on the three-dimensional coordinate data including the shape error of the work 2.
  • Each air cylinder 46 may be controlled so as to move.
  • the pressing roller 31 can move the pressing roller 31 to the attachment surface 2a of the work 2 without forming a gap between the pressing roller 31 and the tape 1.
  • the operation of pressing the surface to be attached 2a via the tape 1 from a direction (normal direction) orthogonal to the tape 1 (direction A shown in FIG. 1) is realized.
  • the ATL head control unit 46g may be configured by using a general-purpose computer.
  • the actuator is composed of an air cylinder 46 driven by air pressure, but the actuator applicable to the present invention is not limited to the air cylinder 46.
  • it can be configured by a linear actuator such as a hydraulic cylinder or an electric cylinder.
  • the ATL head 20 further includes a feeder (conveying means) 50 that conveys the tape 1, and a heating means 60 that heats at least one of the tape 1 sent from the feeder 50 to the pressing roller 31 and the surface to be attached 2a. ing.
  • the feeder 50 and the heating means 60 are attached to a mounting guide 61 fixed to the roller support portion 32.
  • the heating means 60 is not an essential element, and if the tape 1 or the like does not need to be heat-treated, the ATL head 20 may not be provided with the heating means 60.
  • the mounting guide 61 may be provided with a detachable portion (not shown) of the heating means 60 so that the heating means 60 can be attached to and detached from the mounting guide 61.
  • the operation of the feeder 50 and the heating means 60 is controlled by the ATL head control unit 46g.
  • the heating means 60 is preferably capable of heating the tape 1 and the surface to be attached 2a in a non-contact manner, and may be composed of a radiant light source such as an infrared lamp, a laser, or an IR lamp, or a hot air source such as a hot air nozzle. It may be composed of, or it may be configured by combining these.
  • a radiant light source such as an infrared lamp, a laser, or an IR lamp
  • a hot air source such as a hot air nozzle. It may be composed of, or it may be configured by combining these.
  • the feeder 50 has, for example, a set of transport belt pairs 51, and is configured to rotationally drive the transport belt pairs 51 by the power of a motor (not shown) to transport the tape 1.
  • a heater may be provided in the feeder 50 so that the transport belt pair 51 is preheated to a predetermined temperature. This makes it possible to preheat the tape 1 before it reaches the sticking point (point B shown in FIG. 1).
  • the feeder 50 may be equipped with a winding mechanism (not shown) for unwinding the tape 1 from the bobbin, or may supply the tape 1 pre-cut to a predetermined length. Further, the tape 1 may be unwound from a winding mechanism (not shown) installed separately from the ATL head 20 and supplied to the feeder 50 along the transport path.
  • FIG. 2 is an overall perspective view showing a specific configuration example of the ATL device according to the embodiment (1).
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of the vicinity of the ATL head of the ATL device shown in FIG.
  • the components having the same functions as the components of the ATL device 10 shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the handling robot 70 to which the ATL head 20 is attached is composed of a gantry structure (orthogonal coordinate type mechanism) 71.
  • the basic configuration of the ATL head 20 shown in FIGS. 2 and 3 is substantially the same as that of the ATL head 20 shown in FIG. 1, but in the ATL head 20 shown in FIGS. 2 and 3, the parallel link mechanism 40 has four links. It is composed of a part 43.
  • the direction in which the work 2 is moved will be described as the X-axis direction
  • the direction orthogonal to this in the horizontal plane will be described as the Y-axis direction
  • the direction orthogonal to both the X-axis and the Y-axis directions will be described as the Z-axis direction.
  • the gantry structure 71 includes an X-axis linear motion mechanism 72 having an X ⁇ z-axis stage 73 that can move the work 2 in the X-axis direction and rotatably supports the work 2 in the yaw ( ⁇ z) direction (around the Z-axis), and X.
  • a Y-axis linear motion mechanism 74 bridged above the axial linear motion mechanism 72 in the Y-axis direction and a Z-axis linear motion mechanism 75 supported by the Y-axis linear motion mechanism 74 and movable in the Z-axis direction are provided. ing.
  • the X-axis linear motion mechanism 72 rotates on the X-axis guide portion 72a, the X-axis slide table 72b slidably attached to the X-axis guide portion 72a, and the X-axis slide table 72b in the yaw ( ⁇ z) direction. It is configured to include a freely provided X ⁇ z-axis stage 73. The work 2 is placed on the X ⁇ z axis stage 73.
  • the Y-axis linear motion mechanism 74 includes a gate-shaped Y-axis guide portion 74a and a Y-axis slider 74b slidably attached to the Y-axis guide portion 74a.
  • the Z-axis linear motion mechanism 75 was attached to the Z-axis guide portion 75a attached to the Y-axis slider 74b, the Z-axis slider 75b slidably attached to the Z-axis guide portion 75a, and the Z-axis slider 75b. It is configured to include a Z-axis bracket 75c.
  • the ATL head mounting portion 76 is attached to the lower end of the Z-axis bracket 75c, and the ATL head 20 is attached to the ATL head mounting portion 76.
  • the X-axis linear motion mechanism 72 realizes the translational motion of the work 2 in the X-axis direction
  • the X ⁇ z-axis stage 73 realizes the Z-axis (yaw ( ⁇ z) direction) of the work 2.
  • Rotational motion is realized.
  • the Y-axis linear motion mechanism 74 realizes the Y-axis direction translational motion of the ATL head 20
  • the Z-axis linear motion mechanism 75 realizes the Z-axis direction translational motion of the ATL head 20.
  • at least the Y-axis (roll ( ⁇ y) direction) rotational movement and the X-axis (pitch ( ⁇ x) direction) rotational movement of the pressing roller 31 are realized by the parallel link mechanism 40 of the ATL head 20.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the pasting processing operation performed by the robot control unit 70a and the ATL head control unit 46g in the ATL device 10 according to the embodiment (1).
  • step S1 the robot control unit 70a operates the X-axis linear motion mechanism 72 of the gantry structure 71 to move the X ⁇ z-axis stage 73 on which the work 2 is placed in the X-axis direction, and the Y-axis.
  • the work 2 is controlled to be positioned directly under the Y-axis guide portion 74a of the linear motion mechanism 74, and the process proceeds to step S2.
  • step S2 the robot control unit 70a operates the Y-axis linear motion mechanism 74 and the Z-axis linear motion mechanism 75 of the gantry structure 71 to move the ATL head 20 above the sticking start position of the tape 1. Control is performed and the process proceeds to step S3.
  • step S3 the ATL head control unit 46g operates the parallel link mechanism 40 to arrange the pressing roller 31 in a direction (normal direction) orthogonal to the attachment surface 2a at the attachment start position. Control is performed and the process proceeds to step S4.
  • step S4 the ATL head control unit 46g operates each unit of the ATL head 20 to start the tape 1 sticking control. That is, the ATL head control unit 46g operates the feeder 50 to convey the tape 1 between the pressing roller 31 and the surface to be attached 2a. Further, the ATL head control unit 46g operates the parallel link mechanism 40 (if necessary, the robot control unit 70a may also operate the gantry structure 71), and the pressing roller 31 is applied to the surface to be attached 2a. The control of pressing the tape 1 is started from the direction orthogonal to each other. Further, the ATL head control unit 46g starts the heat treatment by the heating means 60, starts heating the tape 1 and / or the surface to be attached 2a, and then proceeds to the process in step S5.
  • step S5 the ATL head control unit 46g controls the operation of the pressing position and pressing posture of the pressing roller 31 by the parallel link mechanism 40 of the ATL head 20. Further, the robot control unit 70a controls the operation of the gantry structure 71 (rotation of the Y-axis linear motion mechanism 74, the Z-axis linear motion mechanism 75, or the X ⁇ z-axis stage 73). The ATL head control unit 46g and the robot control unit 70a control the tape 1 to be attached to the attachment surface 2a along the attachment path of the tape 1 on the work 2 (copying attachment control).
  • the operation of the parallel link mechanism 40 is controlled so that the pressing position and / or the pressing posture of the pressing roller 31 follows the shape of the attachment surface 2a of the work 2 (that is, pressing in the normal direction). .. Further, the ATL head control unit 46g also controls the operation of the feeder 50 in order to convey the tape 1.
  • step S6 if the ATL head control unit 46g determines whether or not the pressing roller 31 of the ATL head 20 has reached the sticking end position of the tape 1, and determines that the sticking end position has not been reached. , While continuing the process of step S5, if it is determined that the pasting end position has been reached, the process proceeds to step S7.
  • step S7 the ATL head control unit 46g performs the process of ending the application of the tape 1. That is, the ATL head control unit 46g controls the tape 1 to be cut by the cutting portion provided in the feeder 50, controls the stop of the heating operation by the heating means 60, and controls the release of the pressing operation by the pressing roller 31. Complete the application of tape 1 (for one line).
  • step S8 it is determined whether or not the tape 1 has been completely attached to the attachment surface 2a of the work 2, and if it is determined that all the tapes have not been attached, the process returns to step S1 and the work 2 is attached. While control is performed in which the tapes 1 are sequentially arranged and attached to the surface 2a, if it is determined that all the tapes 1 have been completed, the processing is ended thereafter.
  • the operation of the ATL head 20 is controlled so that the tape 1 is sequentially attached to the attachment surface 2a of the work 2, but the attachment form of the tape 1 to the attachment surface 2a is , Not limited to this.
  • a part of the adjacent tapes 1 may be attached in a stacked state, or the adjacent tapes 1 may not overlap each other (predetermined). It may be pasted in a state where a gap is provided).
  • the sticking state such as overlapping or gaps between tapes may be specified in terms of the quality of the molded product.
  • the pressing roller 31 cannot press in the normal direction of the surface to be attached 2a and the application trajectory of the pressing roller 31 shifts, the overlap or gap between the tapes 1 is not stable, and the quality of the molded product is impaired. There is a risk.
  • the pressing roller 31 is pressed against the affixed surface 2a by the copying and affixing operation to the affixed surface 2a realized by the parallel link mechanism 40 of the ATL head 20. It is possible to reliably press in the normal direction of. Therefore, even when a part of the adjacent tapes 1 is attached in a stacked state, the adjacent tapes 1 are attached so that they do not overlap each other, that is, a certain gap is provided. Even in this case, stable sticking with a constant degree of overlap and gap between the tapes 1 can be performed, and the quality of the molded product to which the tape 1 is stuck can be improved.
  • the tape 1 is an aggregate of fibers such as carbon fibers, if the cross-sectional shape of the tape 1 is deformed, the quality of the molded product may be adversely affected. For example, when the pressing roller 31 cannot be pressed in the normal direction, an axial force of the pressing roller 31 is generated, and the fibers in the vicinity of the pressing roller contact surface of the tape 1 are displaced, which may cause the cross-sectional shape of the tape 1 to be deformed.
  • the pressing roller 31 can be reliably pressed in the normal direction of the affixed surface 2a by the imitation sticking control on the affixed surface 2a by the parallel link mechanism 40 of the ATL head 20. Therefore, there is no possibility that the cross-sectional shape of the tape 1 is deformed by the pressing roller 31, and the quality of the molded product can be improved.
  • the ATL device 10 since the ATL head 20 includes the parallel link mechanism 40, the pressing position and / or the pressing posture of the pressing roller 31 is covered during the sticking operation. It is possible to operate so as to follow the shape of the sticking surface 2a, in other words, to perform the pressing operation from the normal direction of the sticking surface 2a. Therefore, even if the work 2 has a shape error, the pressing state of the pressing roller 31 against the attachment surface 2a can be kept constant, and the attachment performance of the tape 1 to the attachment surface 2a is improved. be able to.
  • the pressing direction by the pressing roller 31 is not limited to the normal direction of the surface to be attached 2a.
  • the pressing position and / or pressing posture of the pressing roller 31 is controlled by independently controlling the length of each of the plurality of link portions 43 constituting the parallel link mechanism 40 by the air cylinder 46.
  • the air cylinder 46 is used for the actuator for adjusting the length, the space of the parallel link mechanism 40 can be saved, and the ATL head 20 having a high degree of freedom can be realized without being bulky.
  • the air cylinder 46 is used as the actuator, when the pressing portion 30 is pressed against the surface to be attached 2a as compared with other cylinder types (for example, hydraulic cylinders, electric cylinders, etc.).
  • the structure is such that the force of the cylinder is easily absorbed or relaxed, that is, the so-called compliance characteristic (pressing motion having passive smoothness and softness) is exhibited. Therefore, even if the surface to be attached 2a has a shape error, the effect of absorbing the shape error can be enhanced, and the pressing position and / or the pressing posture of the pressing roller 31 can be set to the surface to be attached 2a. It is possible to perform the operation following the shape more smoothly.
  • the ATL head control unit 46g makes it possible to enhance the responsiveness of the length control of each of the air cylinders 46 constituting the plurality of link units 43, and the pressing position of the pressing roller 31 and the pressing position of the pressing roller 31 / Or it is possible to enhance the responsiveness of the operation of imitating the pressing posture to the shape of the surface to be attached 2a.
  • the pressing roller 31 is attached to the end portion 42 of the parallel link mechanism 40 via the roller support portion 32, and the feeder 50 and the heating means are attached to the roller support portion 32 via the attachment guide 61. 60 and are attached.
  • the pressing roller 31, the feeder 50, and the heating means 60 can be moved so as to follow the shape of the surface to be attached 2a in an integrated state, and the feeder 50 can be used together with the pressing operation by the pressing roller 31.
  • the transport operation of the tape 1 and the heating operation of the tape 1 and / or the surface to be attached 2a by the heating means 60 can be performed in a constant state.
  • the gantry structure 71 stabilizes the motion control of the ATL head 20 in the XYZ axis direction. Can be done. Then, by combining the stability control of the linear motion and the control of the parallel link mechanism 40, the pressing position and / or the pressing posture of the pressing roller 31 of the ATL head 20 is accurately controlled so as to follow the shape of the affixed surface 2a. The operation to be performed can be easily realized. Further, by combining with the gantry structure 71, the workspace of the ATL head 20 can be expanded.
  • the rigidity of the ATL head 20 can be increased, the pressing force of the ATL head 20 can be increased, and the footprint of the ATL device 10 (in other words, the occupied volume including the operating range of the entire device) can be reduced. You get the advantage of being able to.
  • the gantry structure 71 includes each linear motion mechanism in the XYZ axis direction and an X ⁇ z axis stage 73 that rotates in the yaw ( ⁇ z) direction, and has four parallel link mechanisms 40. Since it is composed of the link portion 43 of the above, the configuration of the parallel link mechanism 40 can be simplified.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a configuration example of an ATL head in the ATL device according to the second embodiment (2).
  • components having the same functions as the ATL device 10 according to the embodiment (1) shown in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted here.
  • the ATL device 10A includes an ATL head 20A, and the ATL head 20A is attached to the handling robot 70.
  • the ATL head 20A has a pressing portion 30 that presses the tape 1 against the affixed surface 2a of the work 2, and a parallel link mechanism 40A that operates so that the pressing position and / or pressing posture of the pressing portion 30 follows the shape of the affixed surface 2a. And have.
  • the ATL head 20A is further attached to a rotating member 62 that is rotatably attached to the pressing portion 30 to adjust the feeding angle of the tape 1 with respect to the surface to be attached 2a, and is attached to the parallel link mechanism 40A. It is provided with a rotary operation unit 80 that suspends the moving member 62 so as to be rotatable.
  • the rotation operation unit 80 is an example of the rotation operation means.
  • the main configuration in which the ATL device 10A according to the embodiment (2) is different from the ATL device 10 according to the embodiment (1) is a rotating member 62 and a rotating operation unit 80 provided on the ATL head 20A. is there.
  • the parallel link mechanism 40A includes a base portion 41, an end portion 42 to which the pressing portion 30 is attached, and a plurality of link portions 43 provided in parallel between the base portion 41 and the end portion 42.
  • Each of these link portions 43 includes universal joints 44 and 45 at both ends and an air cylinder 46 provided between the universal joints 44 and 45, and a rotary operation portion 80 is provided on the end portion 42 of the parallel link mechanism 40A. It is arranged.
  • the pressing portion 30 includes a pressing roller 31 that presses the tape 1 and a roller supporting portion 32 that is attached to the end portion 42 while supporting the pressing roller 31.
  • the parallel link mechanism 40A changes the position (translation) and posture (rotation) of the end portion 42 by controlling the length of each of the plurality of link portions 43 by the air cylinder 46, and presses the pressing roller 31. It is configured so that the position and / or the pressing posture can be operated so as to follow the shape of the surface to be attached 2a.
  • the parallel link mechanism 40A may be configured to include, for example, four link portions 43, but the number of link portions 43 is not limited thereto.
  • the rotating member 62 is arranged so that the rotation center of the pressing roller 31 and the rotation center C of the rotating member 62 coincide with each other.
  • the rotating member 62 may be rotatably attached to the rotating shaft portion 31a of the pressing roller 31, or may be rotatably attached to the roller supporting portion 32. Further, the rotating member 62 is provided with a rotating joint 63 for connecting to the rotating operating portion 80, and a feeder 50 and a heating means 60 are attached to the rotating member 62.
  • the heating means 60 is not an essential element, and if the tape 1 or the like does not need to be heat-treated, the ATL head 20A may not be provided with the heating means 60.
  • the operation of the feeder 50 and the heating means 60 is controlled by the ATL head control unit 46h.
  • the rotation center of the pressing roller 31 and the rotation center C of the rotation member 62 may not coincide with each other.
  • the rotating operation unit 80 rotates with the air cylinder 81 which is erected on the end portion 42 toward the base portion 41, the linear motion member 82 which is linearly moved in the vertical direction by the air cylinder 81, and the linear motion member 82.
  • a link arm 84 is provided between the moving member 62 and both ends rotatably attached via rotating joints 83 and 63.
  • the rotary motion unit 80 is configured so that the linear motion of the linear motion member 82 by the air cylinder 81 is converted into a rotary motion of the rotary member 62 in the pitch ( ⁇ x) direction via the link arm 84.
  • the air cylinder 81 includes a cylinder portion 81a to which air is supplied, a rod portion 81b that advances and retreats according to the pressure in the cylinder portion 81a, a pressure sensor 81c that detects the pressure in the cylinder portion 81a, and a displacement of the rod portion 81b. It is equipped with a displacement sensor 81d for detecting.
  • the air cylinder 81 is arranged from the vicinity of the central portion of the end portion 42 toward the diagonally upward side opposite to the side to which the tape 1 is sent.
  • the cylinder portion 81a is connected to the servo valve 81e via the pressure sensor 81c.
  • the servo valve 81e adjusts the inflow amount and the exhaust amount of air into the cylinder portion 81a, and controls the differential pressure between the two chambers of the cylinder portion 81a.
  • the servo valve 81e is connected to an air pressure supply unit 81f that outputs compressed air such as a compressor.
  • the displacement sensor 81d may be any as long as it can measure the amount of displacement of the rod portion 81b, and may be, for example, a magnetic or optical linear encoder, a potentiometer, or the like.
  • the pressure signal detected by the pressure sensor 81c and the displacement signal detected by the displacement sensor 81d are output to the ATL head control unit 46h, respectively.
  • the ATL head control unit 46h controls the drive of each air cylinder 46 of the parallel link mechanism 40A, and also controls the drive of the air cylinder 81 of the rotation operation unit 80.
  • the ATL head control unit 46h in addition to the three-dimensional coordinate data of the surface 2a to be attached to the work 2, these three-dimensional coordinate data, the pressure signal and displacement signal of each air cylinder 46, the pressure signal and displacement signal of the air cylinder 81, etc.
  • a program for controlling the operation of each part of the ATL head 20A (parallel link mechanism 40A, rotation operation part 80, feeder 50, heating means 60, etc.) is stored based on the above.
  • the ATL head control unit 46h controls the operation of the servo valve 46e of each air cylinder 46 by using, for example, a detection signal captured from the pressure sensor 46c or the displacement sensor 46d of each air cylinder 46 of the parallel link mechanism 40A as a control parameter. Then, a process of controlling the pressure in the cylinder portion 46a of each air cylinder 46 and / or the displacement of the rod portion 46b is executed. By such a control process, the position (translation) and the posture (rotation) of the end portion 42 are changed, and the pressing position and / or the pressing posture of the pressing roller 31 is driven and controlled so as to follow the shape of the attachment surface 2a.
  • the ATL head control unit 46h is an index (excess or deficiency of pressure) corresponding to the shape error of the work 2 based on the detection signals captured from the pressure sensor 46c and the displacement sensor 46d of each air cylinder 46 of the parallel link mechanism 40A. , Or the excess or deficiency of displacement), and the operation (pressurization operation or depressurization operation) of the servo valve 46e of each air cylinder 46 may be controlled based on the calculated index.
  • the ATL head control unit 46h is covered by the pressing roller 31 from a direction (normal direction) orthogonal to the position and orientation of the target end unit 42 (that is, the operation locus based on the three-dimensional coordinate data of the work 2).
  • the length (displacement) of the rod portion 46b of each air cylinder 46 for realizing the position and orientation of the end portion 42 for pressing the sticking surface 2a) is calculated.
  • the ATL head control unit 46h stores these calculated values as target values for the length of the rod portion 46b of each air cylinder 46, and these stored target values and the displacement sensor of each air cylinder 46 during the sticking operation.
  • the feedback control may be performed so that the target value is obtained by comparing with the output value of 46d.
  • the length of the rod portion 46b of each air cylinder 46 may be set as the target value in consideration of the shape error of the work 2.
  • the ATL head control unit 46h presses the pressing roller 31 so as to press the adhered surface 2a from the normal direction along the operation locus designated based on the three-dimensional coordinate data including the shape error of the work 2.
  • Each air cylinder 46 may be controlled so as to move.
  • the ATL head control unit 46h controls the operation of the rotation operation unit 80 and the rotation member 62 in conjunction with the operation control of the parallel link mechanism 40A.
  • the ATL head control unit 46h controls the operation of the servo valve 81e of the air cylinder 81 by using the detection signal captured from the pressure sensor 81c and the displacement sensor 81d of the air cylinder 81 of the rotation operation unit 80 as control parameters.
  • the pressure in the cylinder portion 81a of the air cylinder 81 and / or the process of controlling the displacement of the rod portion 81b is executed.
  • the linear motion member 82 attached to the rod portion 81b of the air cylinder 81 moves linearly in the vertical direction, and the rotating member 62 rotates in the pitch ( ⁇ x) direction via the link arm 84.
  • the rotating member 62 moves to a position where the feeding angle of the tape 1 with respect to the sticking surface 2a of the sticking point B becomes a predetermined angle.
  • the ATL head control unit 46h rotates (tilts) the posture of the end portion 42 of the parallel link mechanism 40A in the pitch direction
  • the ATL head control unit 46h drives the air cylinder 81 of the rotation operation unit 80 to drive the link arm 84.
  • the rotating member 62 is controlled to rotate in the same pitch direction as the end portion 42 while being suspended through the lever.
  • the rotating operation unit 80 bears the moment generated when the rotating member 62 to which the feeder 50 and the heating means 60 are attached is rotated in the pitch direction, and the end portion of the parallel link mechanism 40A.
  • the moment borne by the 42 can be significantly reduced, and the responsiveness of the operation of the parallel link mechanism 40A can be improved.
  • the pressing roller 31 is oriented in the direction orthogonal to the attachment surface 2a of the work 2 (normal direction) (direction A shown in FIG. 5).
  • the operation of pressing the surface to be attached 2a is realized.
  • the ATL head control unit 46h may be configured by using a general-purpose computer. Further, the pressing direction by the pressing roller 31 is not limited to the normal direction of the surface to be attached 2a.
  • the linear motion means constituting the rotary motion unit 80 is composed of an air cylinder 81 driven by air pressure, but the linear motion means applicable to the present invention is limited to the air cylinder 81. It's not a thing.
  • it can be configured by a linear acting means such as a hydraulic cylinder or an electric cylinder.
  • the handling robot 70 to which the ATL head 20A is attached is composed of the gantry structure (orthogonal coordinate type mechanism) 71 shown in FIG.
  • the gantry structure 71 includes an X-axis linear motion mechanism 72, a Y-axis linear motion mechanism 74, and a Z-axis linear motion mechanism 75.
  • the X-axis linear motion mechanism 72 realizes the translational motion of the work 2 in the X-axis direction
  • the X ⁇ z-axis stage 73 realizes the Z-axis (yaw ( ⁇ z) direction) of the work 2.
  • Rotational motion is realized.
  • the Y-axis linear motion mechanism 74 realizes the Y-axis direction translational motion of the ATL head 20A
  • the Z-axis linear motion mechanism 75 realizes the Z-axis direction translational motion of the ATL head 20A.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the pasting processing operation performed by the robot control unit 70a and the ATL head control unit 46h of the ATL device 10A according to the embodiment (2).
  • the processing steps having the same contents as the flowchart shown in FIG. 4 are assigned the same step numbers.
  • step S1 the robot control unit 70a operates the X-axis linear motion mechanism 72 of the gantry structure 71 to move the X ⁇ z-axis stage 73 on which the work 2 is placed in the X-axis direction, and the Y-axis.
  • the work 2 is controlled to be positioned directly under the Y-axis guide portion 74a of the linear motion mechanism 74, and the process proceeds to step S2.
  • step S2 the robot control unit 70a operates the Y-axis linear motion mechanism 74 and the Z-axis linear motion mechanism 75 of the gantry structure 71 to move the ATL head 20A above the sticking start position of the tape 1. Control is performed, and the process proceeds to step S13.
  • step S13 the ATL head control unit 46h operates the parallel link mechanism 40A to control the pressing roller 31 to be placed in a predetermined pressing state with respect to the attachment surface 2a at the attachment start position, and the process is performed in step S14.
  • the predetermined pressing state is, for example, a state of pressing from a direction (normal direction) orthogonal to the surface to be attached 2a.
  • step S14 the ATL head control unit 46h operates the rotation operation unit 80 (air cylinder 81, linear motion member 82, and link arm 84) so that the feeding angle of the tape 1 with respect to the surface to be attached 2a is a predetermined angle.
  • the position is controlled so that the rotating member 62 is rotated in the pitch direction so as to be, and the process proceeds to step S15.
  • the processes of step S13 and step S14 may be executed in parallel.
  • step S15 the ATL head control unit 46h cooperates with each part of the ATL head 20A (parallel link mechanism 40, air cylinder 81, feeder 50, heating means 60, etc.) to control the sticking of the tape 1.
  • the ATL head control unit 46h operates the feeder 50 to convey the tape 1 between the pressing roller 31 and the surface to be attached 2a, and starts the heat treatment by the heating means 60 to start the tape 1 and / or The heating of the surface to be attached 2a is started.
  • the ATL head control unit 46h operates the parallel link mechanism 40 (if necessary, the robot control unit 70a may also operate the gantry structure 71), and the pressing roller 31 is applied to the surface to be attached 2a. Then, the control of pressing the tape 1 from a predetermined direction (for example, the direction orthogonal to each other) is started.
  • the ATL head control unit 46h drives the air cylinder 81 so that the angle of the tape 1 sent from the feeder 50 toward the attachment surface 2a becomes a predetermined angle with respect to the attachment surface 2a of the attachment point B.
  • the control for rotating the rotating member 62 in the pitch ( ⁇ x) direction is started, and then the process proceeds to step S16.
  • the control of the parallel link mechanism 40, the air cylinder 81, the feeder 50, the heating means 60, and the like by the ATL head control unit 46h is executed in parallel at the same time.
  • step S16 the ATL head control unit 46h controls the operation of the pressing position and pressing posture of the pressing roller 31 by the parallel link mechanism 40A of the ATL head 20A, and the air cylinder 81 moves the rotating member 62 in the pitch ( ⁇ x) direction. It is performed in cooperation with the rotation operation control. Further, the robot control unit 70a controls the operation of the gantry structure 71 (rotation of the Y-axis linear motion mechanism 74, the Z-axis linear motion mechanism 75, or the X ⁇ z-axis stage 73), and attaches the tape 1 on the work 2. Control (copying sticking control) is performed in which the tape 1 is stuck to the sticking surface 2a along the path.
  • the parallel link mechanism 40A is operated so that the pressing position and / or pressing posture of the pressing roller 31 follows the shape of the surface to be attached 2a of the work 2 (for example, pressing in the normal direction). Further, the rotating member 62 is rotated in the pitch ( ⁇ x) direction by the rotating operation unit 80 so that the feeding angle of the tape 1 is a predetermined angle with respect to the sticking surface 2a of the sticking point B.
  • step S6 if the ATL head control unit 46h determines whether or not the pressing roller 31 of the ATL head 20A has reached the sticking end position of the tape 1, and determines that the sticking end position has not been reached. , While continuing the copy-pasting control process in step S16, if it is determined that the pasting end position has been reached, the process proceeds to step S7.
  • step S7 the ATL head control unit 46h performs the process of ending the application of the tape 1. That is, the ATL head control unit 46h controls the tape 1 to be cut by the cutting portion provided in the feeder 50, the heating operation stop control by the heating means 60, and the pressing operation release control by the pressing roller 31. Complete the application of tape 1 (for one line).
  • step S8 it is determined whether or not the tape 1 has been completely attached to the attachment surface 2a of the work 2, and if it is determined that all the tapes have not been attached, the process returns to step S1 and the work 2 is attached. While control is performed in which the tapes 1 are sequentially arranged and attached to the surface 2a, if it is determined that all the tapes 1 have been completed, the processing is ended thereafter.
  • the operation of the ATL head 20A is controlled so that the tape 1 is sequentially attached to the attachment surface 2a of the work 2, but the attachment form of the tape 1 to the attachment surface 2a is , Not limited to this.
  • a part of the adjacent tapes 1 may be attached in a stacked state, or the adjacent tapes 1 may not overlap each other (a predetermined gap). You may paste it in the state where
  • the ATL head 20A since the ATL head 20A includes the parallel link mechanism 40A, the same effect as that of the ATL device 10 according to the embodiment (1) can be obtained.
  • the tape 1 By rotating the rotating member 62 while the rotating member 80 is holding the rotating member 62, the tape 1 can be adjusted so as to be fed at a constant angle with respect to the surface to be attached 2a. it can. Therefore, the control process for adjusting the feed angle of the tape 1 can be omitted or reduced by the operation of the parallel link mechanism 40A, and the control process of the parallel link mechanism 40A can be simplified.
  • the rotating member 62 is suspended by the rotating operating portion 80.
  • the weight deviation of the ATL head 20A can be reduced, and the weight balance can be improved.
  • the rotation operation unit 80 bears the moment generated when the rotating member 62 is rotated in the pitch direction, and the moment burdened by each link unit 43 of the parallel link mechanism 40A can be significantly reduced. ..
  • the responsiveness of the control in which the pressing portion 30 is operated so as to follow the shape of the surface to be attached surface 2a by the parallel link mechanism 40A can be enhanced, and the attachment performance of the tape 1 to the attachment surface 2a can be further enhanced. ..
  • the rotation operation portion 80 is arranged on the end portion 42, it is possible to prevent the weight balance of the parallel link mechanism 40A from being impaired, and the parallel link mechanism 40A can be used. High operating accuracy can be maintained.
  • the rotation operation unit 80 since the rotation operation unit 80 includes the air cylinder 81 and the link arm 84, the rotation operation unit 80 does not interfere with the operation of the parallel link mechanism 40A.
  • the 80 can be arranged in a limited space on the end portion 42, and the rotating operation portion 80 can be made into a compact structure that is not bulky.
  • the rotary member 62 since the linear motion of the linear motion member 82 by the air cylinder 81 is converted into the rotary motion of the rotary member 62 via the link arm 84, the rotary member 62 responds according to the linear motion of the linear motion member 82. It can be rotated with good performance, and the feeding angle of the tape 1 can be adjusted with high accuracy according to the shape of the surface to be attached 2a.
  • the pressing roller 31 and the rotating member 62 are arranged so that the rotation center of the pressing roller 31 and the rotation center C of the rotating member 62 coincide with each other. It is possible to improve the operation accuracy of adjusting the feeding angle of the tape 1 to a predetermined angle by following the shape of the surface 2a.
  • the ATL heads 20 and 20A are attached to the Z-axis linear motion mechanism 75 of the gantry structure 71, but in another embodiment, the ATL heads 20 and 20A are attached. 20A may be attached to the arm tip of the articulated robot.
  • the motion error of each joint portion is likely to be accumulated, but in the parallel link mechanisms 40 and 40A, the motion error of each joint portion is unlikely to be accumulated, so that the positioning accuracy of the articulated robot is complemented. This makes it possible to improve the sticking performance of the tape 1 to the sticking surface 2a. Further, by combining with an articulated robot, the workspace of the ATL heads 20 and 20A can be expanded.
  • the present invention can be applied to all fields where it is required to improve the sticking performance of the tape to the sticking surface, such as when the tape is stuck to the sticking surface to manufacture a molded product having a three-dimensional shape.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Folding Of Thin Sheet-Like Materials, Special Discharging Devices, And Others (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

本発明は、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テープ貼付装置を提供することを目的としており、テープ1を押圧しながら被貼付面2aに貼り付けるATLヘッド20を備えたATL装置10であって、ATLヘッド20が、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動作するパラレルリンク機構40とを装備する。

Description

テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
 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いく製法を総称して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7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。
 ATLヘッド103は、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をワーク2の被貼付面2aとの間に挟持して押圧しながらテープ1を被貼付面2aに貼り付ける押圧ローラ108を含んで構成されている。
 ワーク2は、例えば、熱可塑性樹脂の射出成型品であり、ワーク2の表面に、例えば、同じ熱可塑性樹脂が含浸されたテープ1が貼り付けられて、ワーク2が補強されることとなる。
 [発明が解決しようとする課題]
 テープ1が貼り付けられるワーク2は、様々な形状(3次元形状)を有している。そのため、ATL装置101では、テープ1に対する押圧ローラ108の押圧状態を一定に保つため、押圧ローラ108がワーク2の被貼付面2aに対して直交する方向(法線方向)からテープ1を介して被貼付面2aを押圧するように、ATLヘッド103の姿勢(傾き)を制御することが望まれる。
 例えば、ワーク2に対するATLヘッド103の姿勢制御は、ワーク2の3次元設計データに基づく座標データなどを用いて制御されるようになっている。しかしながら、3次元形状の成型品であるワーク2は、設計上の形状・寸法に対して形状誤差を有していることが多い。
 また、多関節ロボット102の動作軌跡は、終点を指定して、ある点から他の点へ移動させる点間移動の軌跡であるため、多関節ロボット102のアーム先端に設けられたATLヘッド103の押圧ローラ108の動作軌跡と、ワーク2の被貼付面2aの形状との間に誤差が生じる場合もある。
 このようにワーク2が形状誤差を有している場合などにおいて、従来のATLヘッド103の姿勢制御では、押圧ローラ108による被貼付面2aへの押圧が不十分な箇所が生じたりして、押圧状態にばらつきが生じることがあり、被貼付面2aに対する押圧ローラ108の押圧状態を一定に保つことが難しい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、ワークが形状誤差を有している場合などであっても、被貼付面に対する押圧部の押圧状態を一定に保つことができ、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、
 前記被貼付面に前記テープを押し付ける押圧部と、
 該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動作するパラレルリンク機構とを備え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、前記貼付ヘッドが、前記パラレルリンク機構を備えているので、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動作させることが可能となる。したがって、貼付対象物であるワークが形状誤差を有している場合であっても、前記被貼付面に対する前記押圧部の押圧状態を一定に保つことが可能となり、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。
 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、
 前記パラレルリンク機構が、
 ベース部と、
 前記押圧部が取り付けられるエンド部と、
 前記ベース部と前記エンド部との間に並列に設けられる複数のリンク部とを備え、
 これら各リンク部が、
 両端に自在継手と、
 これら自在継手の間に設けられるアクチュエータとを備え、
 前記複数のリンク部の各々の長さを前記アクチュエータでそれぞれ制御することにより、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動作するもの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、前記パラレルリンク機構を構成する前記複数のリンク部の各々の長さを前記アクチュエータでそれぞれ独立に制御することにより、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精度良く動作させることが可能となる。また、前記アクチュエータが、その長さを調整する、いわゆる直動式のものであるので、前記パラレルリンク機構の省スペース化も図ることができ、嵩張らずに自由度の高い貼付ヘッドを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(3)は、上記テープ貼付装置(2)において、
 前記押圧部が、
 前記テープを押圧する押圧ローラと、
 該押圧ローラを支持した状態で前記エンド部に取り付けられるローラ支持部とを備え、
 前記貼付ヘッドが、
 前記テープを搬送する搬送手段と、前記テープ及び/又は前記被貼付面を加熱する加熱手段とのうちの少なくともいずれかをさらに備え、
 前記ローラ支持部に、
 前記搬送手段と前記加熱手段とのうちの少なくともいずれかが、一体的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の前記エンド部に前記ローラ支持部を介して前記押圧ローラが取り付けられ、また、前記ローラ支持部に、前記搬送手段と前記加熱手段とのうちの少なくともいずれかが一体的に取り付けられている。これにより、前記押圧ローラと、前記搬送手段及び前記加熱手段のうちの少なくともいずれかとを一体化させた状態で、前記被貼付面の形状に倣うように移動させることができ、前記押圧部による押圧動作とともに、前記搬送手段による前記テープの搬送動作、前記加熱手段による前記テープ及び/又は前記被貼付面の加熱動作を一定の状態で行うことができる。
 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(1)において、
 前記貼付ヘッドが、
 前記押圧部に回動可能に取り付けられて、前記被貼付面に対する前記テープの送り込み角度を調整可能にする回動部材と、
 前記パラレルリンク機構に取り付けられて、前記回動部材を回動動作可能に吊持する回動動作手段とをさらに備え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、前記回動動作手段が前記回動部材を吊持した状態で前記回動部材を回動させることにより、前記被貼付面に対して前記テープを一定の角度で送り込めるように調整することができる。そのため、前記パラレルリンク機構の動作によって前記テープの送り込み角度を調整するための制御処理を省く又は減らすことができ、前記パラレルリンク機構の制御処理を簡略化できる。また、前記回動部材が、例えば、前記テープが送り込まれてくる方向に大きく張り出した部材であっても、前記回動部材が前記回動動作手段により吊持されているので、前記貼付ヘッドの重量の片寄りを軽減でき、重量バランスの向上を図ることができる。さらに、前記回動部材を回動させる際に発生するモーメントを前記回動動作部が負担する構成となり、前記パラレルリンク機構が負担するモーメントを大幅に減らすことができる。これにより、前記パラレルリンク機構により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制御の応答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さらに高めることができる。
 また本発明に係るテープ貼付装置(5)は、上記テープ貼付装置(4)において、
 前記パラレルリンク機構が、
 ベース部と、
 前記押圧部が取り付けられるエンド部と、
 前記ベース部と前記エンド部との間に並列に設けられる複数のリンク部とを備え、
 これら各リンク部が、
 両端に自在継手と、
 これら自在継手の間に設けられるアクチュエータとを備え、
 前記エンド部上に前記回動動作手段が配設され、
 前記複数のリンク部の各々の長さを前記アクチュエータでそれぞれ制御することにより、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動作するものであることを特徴としている。
 上記テープ貼付装置(5)によれば、前記パラレルリンク機構を構成する前記複数のリンク部の各々の長さを前記アクチュエータでそれぞれ独立に制御することにより、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精度良く動作させることが可能となる。また、前記アクチュエータが、その長さを調整する、いわゆる直動式のものであるので、前記パラレルリンク機構の省スペース化も図ることができ、嵩張らずに自由度の高い貼付ヘッドを実現することができる。また、前記エンド部上に前記回動動作手段が配設されているので、前記パラレルリンク機構の重量バランスが損なわれないようにすることができ、前記パラレルリンク機構の高い動作精度を維持することができる。
 また本発明に係るテープ貼付装置(6)は、上記テープ貼付装置(5)において、
 前記回動動作手段が、
 前記エンド部上に前記ベース部に向けて設けられる直動手段と、
 該直動手段により直動される直動部材と前記回動部材との間に、両端が回動可能に取り付けられるリンクアームとを備え、
 前記直動手段による前記直動部材の直線動作が前記リンクアームを介して前記回動部材の回動動作に変換されるように構成されていることを特徴としている。
 上記テープ貼付装置(6)によれば、前記回動動作手段が、前記直動手段と前記リンクアームとで構成されているので、前記パラレルリンク機構の動作の邪魔にならずに、前記回動動作手段を前記エンド部上の限られたスペースに配設することができ、前記回動動作手段を嵩張らないコンパクトな構成にすることができる。また、前記直動手段による前記直動部材の直線動作が前記リンクアームを介して前記回動部材の回動動作に変換されるので、前記直動部材の直線動作に応じて前記回動部材を応答性良く回動動作させることができ、前記被貼付面の形状に応じた前記テープの送り込み角度の調整を精度良く行うことができる。
 また本発明に係るテープ貼付装置(7)は、上記テープ貼付装置(5)又は(6)において、
 前記押圧部が、
 前記テープを押圧する押圧ローラと、
 該押圧ローラを支持した状態で前記エンド部に取り付けられるローラ支持部とを備え、
 前記貼付ヘッドが、
 前記テープを搬送する搬送手段と、前記テープ及び/又は前記被貼付面を加熱する加熱手段とのうちの少なくともいずれかをさらに備え、
 前記回動部材に、前記搬送手段及び前記加熱手段のうちの少なくともいずれかが取り付けられ、
 前記押圧ローラ及び前記回動部材が、前記押圧ローラの回転中心と前記回動部材の回動中心とが一致するように配設されていることを特徴としている。
 上記テープ貼付装置(7)によれば、前記回動部材に前記搬送手段及び前記加熱手段のうちの少なくともいずれかが取り付けられた状態であっても、前記回動部材が前記回動動作手段により吊持されているので、前記貼付ヘッドの重量の片寄りを軽減でき、重量バランスの向上を図ることができ、前記パラレルリンク機構により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制御の応答性を高めることができる。
 また、前記押圧ローラ及び前記回動部材が、前記押圧ローラの回転中心と前記回動部材の回動中心とが一致するように配設されているので、前記被貼付面の形状に追従させて前記テープの送り込み角度を所定の角度に調整する動作精度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(8)は、上記テープ貼付装置(2)、(3)、(5)~(7)のいずれかにおいて、前記アクチュエータが、空気圧で駆動されるエアシリンダであることを特徴としている。
 上記テープ貼付装置(8)によれば、前記アクチュエータがエアシリンダであるので、他のシリンダ形式(例えば、油圧シリンダや電動シリンダなど)と比較して、前記押圧部を前記被貼付面に押し付けるときの力が吸収又は緩和されやすい構成、いわゆるコンプライアンス特性(受動的な滑らかさ、柔らかさを有する押圧動作)を奏する構成になっている。したがって、前記被貼付面に形状誤差を有している場合であっても、その形状誤差を吸収する効果を高めることができ、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動作をより滑らかに行うことが可能となる。
 また本発明に係るテープ貼付装置(9)は、上記テープ貼付装置(8)において、
 前記エアシリンダが、
 空気が供給されるシリンダ部と、
 該シリンダ部内の圧力に応じて進退するロッド部と、
 前記シリンダ部内の圧力を検出する圧力検出部と、
 前記ロッド部の変位を検出する変位検出部とを備え、
 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、前記圧力検出部により検出される前記シリンダ部内の圧力、及び/又は前記変位検出部により検出される前記ロッド部の変位が制御されるものであることを特徴としている。
 上記テープ貼付装置(9)によれば、前記複数のリンク部の各々の長さ制御の応答性を高めることが可能となり、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わせる動作の応答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(10)は、上記テープ貼付装置(2)、(3)、(5)~(9)のいずれかにおいて、前記パラレルリンク機構の前記ベース部が、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(10)によれば、前記パラレルリンク機構の前記ベース部が、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制御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(11)は、上記テープ貼付装置(10)において、
 前記ガントリ構造体が、
 前記被貼付面を有するワークを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貼付ヘッド取付部を備えたZ軸直動機構とを備え、
 前記X軸直動機構に、前記ワークをヨー(θz)方向に回動可能に支持するXθz軸ステージが搭載され、
 前記貼付ヘッド取付部に前記貼付ヘッドが取り付けられ、
 前記パラレルリンク機構が、
 前記押圧部を少なくともロール(θy)方向、及びピッチ(θx)方向に回動可能に構成されたものであることを特徴としている。
 上記テープ貼付装置(11)によれば、前記ガントリ構造体が、XYZ軸方向の各直動機構を備え、前記X軸直動機構に、ヨー(θz)方向に回動する前記Xθz軸ステージが搭載され、前記パラレルリンク機構が、前記押圧部を少なくともロール(θy)方向、及びピッチ(θx)方向に回動可能に構成されているので、前記パラレルリンク機構の構成を簡素化することができる。
 また本発明に係るテープ貼付装置(12)は、上記テープ貼付装置(2)、(3)、(5)~(9)のいずれかにおいて、前記パラレルリンク機構の前記ベース部が、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(12)によれば、前記パラレルリンク機構の前記ベース部が、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(1)は、上記テープ貼付装置(1)~(12)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(1)によれば、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ができる。したがって、貼付対象物であるワークが形状誤差を有している場合であっても、前記被貼付面に対する前記押圧部の押圧状態を一定に保つことができ、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。
 また本発明に係るテープ貼付方法(2)は、上記テープ貼付装置(4)~(7)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、
 前記被貼付面に対する前記テープの送り込み角度が所定の角度になるように前記回動動作手段により前記回動部材を回動させつつ、
 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(2)によれば、前記回動動作手段により前記回動部材を回動させることにより、前記被貼付面に対して前記テープを所定の角度で送り込むことができる。また、前記パラレルリンク機構の制御によって、貼付対象物であるワークが形状誤差を有している場合であっても、前記被貼付面に対する前記押圧部の押圧状態を一定に保つことができる。そして、前記回動動作手段と前記パラレルリンク機構とを連携させて制御することにより、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制御の応答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さらに高めることができる。
本発明の実施の形態(1)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(1)に係るATL装置の具体構成例を示す全体斜視図である。 実施の形態(1)に係るATL装置のATLヘッド周辺の拡大斜視図である。 実施の形態(1)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。 実施の形態(2)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(2)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。
 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(1)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70に取り付けられている。ハンドリングロボット70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70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70の動作制御は、ロボット制御部70aにより実行される。ロボット制御部70a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70a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動作するパラレルリンク機構40とを備えている。
 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を回転可能に支持した状態でパラレルリンク機構40のエンド部42に取り付けられるローラ支持部32とを備えている。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、別の構成例では、押圧ローラ31に代えて、押圧シュー等の押圧部材を用いてもよい。
 パラレルリンク機構40は、ハンドリングロボット70に取り付けられるベース部41と、押圧部30が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。
 これら各リンク部43は、両端にユニバーサルジョイント、又は球面ジョイントなどの自在継手44、45と、これら自在継手44、45の間に設けられるアクチュエータとしてのエアシリンダ46とを備えている。パラレルリンク機構40は、複数のリンク部43の各々の長さをエアシリンダ46でそれぞれ制御することにより、エンド部42の位置(並進)や姿勢(回転)を変化させて、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動作できるように構成されている。
 パラレルリンク機構40は、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動作可能であれば、リンク部43の本数は特に限定されないが、一般的に3本~6本のリンク部43で構成され得る。リンク部43の本数を少なくすれば、パラレルリンク機構40の構成を簡素化することができる。一方、リンク部43の本数を多くすれば、エンド部42に取り付けられる部品の支持力が高まり、パラレルリンク機構40の動作に伴うモーメントの影響を受けにくい構成とすることができる。
 また、ハンドリングロボット70の動作機能(自由度)を考慮して、パラレルリンク機構40の自由度を設定する構成としてもよく、この場合、押圧ローラ31を少なくともロール方向、及びピッチ方向に回動可能なパラレルリンク機構40を採用することが好ましい。また、ハンドリングロボット70の動作機能に関わらずに、パラレルリンク機構40に、6自由度機構、すなわち、6方向(並進3方向、回転3方向)に運動させる機構が適用されてもよい。
 エアシリンダ46は、空気が供給されるシリンダ部46aと、シリンダ部46a内の圧力に応じて進退するロッド部46bと、シリンダ部46a内の圧力を検出する圧力センサ(圧力検出部)46cと、ロッド部46bの変位を検出する変位センサ(変位検出部)46dとを備えている。エアシリンダ46は、複動型シリンダで構成することが好ましいが、これに限定されるものではない。
 シリンダ部46aは、圧力センサ46cを介してサーボバルブ46eに接続されている。サーボバルブ46eは、シリンダ部46a内への空気の流入量や排気量を調整し、シリンダ部46aの両室の差圧を制御する。サーボバルブ46eは、コンプレッサなどの圧縮した空気を出力する空気圧供給部46fに接続されている。
 変位センサ46dは、ロッド部46bの変位量を測定できるものであればよく、例えば、磁気の変位量からロッド部46bの変位量を検出する磁気式のリニアエンコーダでもよいし、光学式のリニアエンコーダなどであってもよいし、ポテンショメーターなどであってもよい。
 圧力センサ46cで検出された圧力信号と変位センサ46dで検出された変位信号は、それぞれATLヘッド制御部46gに出力される。ATLヘッド制御部46gには、ワーク2の被貼付面2aの3次元座標データの他、これら3次元座標データ、圧力信号、変位信号などに基づいてATLヘッド20各部の動作を制御するプログラムなどが記憶されている。
 ATLヘッド制御部46gは、例えば、各エアシリンダ46の圧力センサ46cや変位センサ46dから取り込んだ検出信号を制御パラメータとして用いて、各エアシリンダ46のサーボバルブ46eの動作を制御し、押圧ローラ31の押圧位置及び/又は押圧姿勢が被貼付面2aの形状に倣うように、各エアシリンダ46のシリンダ部46a内の圧力、及び/又はロッド部46bの変位を制御する処理を実行する。
 例えば、ATLヘッド制御部46gは、各エアシリンダ46の圧力センサ46cや変位センサ46dから取り込んだ検出信号に基づいて、ワーク2の形状誤差に相当する指標(圧力の過不足分、又は変位の過不足分)を計算し、計算された指標に基づいて、各エアシリンダ46のサーボバルブ46eの動作(加圧動作又は減圧動作)を制御する構成としてもよい。
 また、ATLヘッド制御部46gは、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、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エアシリンダ46のロッド部46bの長さ(変位)を計算する。そして、ATLヘッド制御部46gは、これら計算値を各エアシリンダ46のロッド部46bの長さの目標値として記憶し、これら記憶された目標値と、貼付動作時における各エアシリンダ46の変位センサ46dの出力値とを比較して、目標値になるようにフィードバック制御を行ってもよい。目標値には、ワーク2の形状誤差を加味した、各エアシリンダ46のロッド部46bの長さが設定されてもよい。
 また、ATLヘッド制御部46g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、各エアシリンダ46の制御を行ってもよい。
 上記したようなATLヘッド制御部46g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。なお、ATLヘッド制御部46gは、汎用のコンピューターを用いて構成してもよい。
 なお本構成例では、アクチュエータが、空気圧で駆動するエアシリンダ46で構成されているが、本発明に適用できるアクチュエータは、エアシリンダ46に限定されるものではない。例えば、油圧シリンダ、又は電動シリンダなどの直動式アクチュエータで構成することも可能である。
 また、ATLヘッド20は、テープ1を搬送するフィーダー(搬送手段)50と、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加熱手段60とをさらに備えている。フィーダー50と加熱手段60とは、ローラ支持部32に固定された取付ガイド61に取り付けられている。なお、加熱手段60は必須要素ではなく、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61に加熱手段60の着脱部(図示せず)を設けて、加熱手段60が取付ガイド61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46g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、IRランプ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。
 フィーダー50は、例えば、1組の搬送ベルト対51を有し、図示しないモータの動力により搬送ベルト対51を回転駆動させて、テープ1を搬送するように構成されている。なお、フィーダー50内に、ヒータを設け、搬送ベルト対51が所定温度に予熱される構成としてもよい。これにより、テープ1が貼付ポイント(図1に示すB点)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。
 図2は、実施の形態(1)に係るATL装置の具体構成例を示す全体斜視図である。また、図3は、図2に示したATL装置のATLヘッド周辺の拡大斜視図である。なお、図1に示したATL装置10の各構成部品と同一機能を有する構成部品には同一符号を付し、その説明を省略することとする。
 図2、3に示すATL装置10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70がガントリ構造体(直交座標形機構)71で構成されている。
 図2、3に示すATLヘッド20の基本的構成は、図1に示したATLヘッド20と略同様であるが、図2、3に示すATLヘッド20では、パラレルリンク機構40が4本のリンク部43で構成されている。なお、以下の説明では、ワーク2を移動させる方向をX軸方向、これと水平面で直交する方向をY軸方向、X軸及びY軸方向の双方に直交する方向をZ軸方向として説明する。
 ガントリ構造体71は、ワーク2をX軸方向へ移動可能、且つヨー(θz)方向(Z軸回り)に回動可能に支持するXθz軸ステージ73を備えたX軸直動機構72と、X軸直動機構72の上方にY軸方向に架け渡されたY軸直動機構74と、Y軸直動機構74に支持され、Z軸方向に移動可能なZ軸直動機構75とを備えている。
 X軸直動機構72は、X軸ガイド部72aと、X軸ガイド部72aに摺動可能に取り付けられたX軸スライドテーブル72bと、X軸スライドテーブル72b上にヨー(θz)方向に回動可能に設けられたXθz軸ステージ73とを含んで構成されている。Xθz軸ステージ73上にワーク2が載置されるようになっている。
 Y軸直動機構74は、門型のY軸ガイド部74aと、Y軸ガイド部74aに摺動可能に取り付けられたY軸スライダ74bとを含んで構成されている。
 Z軸直動機構75は、Y軸スライダ74bに取り付けられたZ軸ガイド部75aと、Z軸ガイド部75aに摺動可能に取り付けられたZ軸スライダ75bと、Z軸スライダ75bに取り付けられたZ軸ブラケット75cとを含んで構成されている。Z軸ブラケット75cの下端部にATLヘッド取付部76が取り付けられ、ATLヘッド取付部76にATLヘッド20が取り付けられている。
 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。
 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72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73によりワーク2のZ軸(ヨー(θz)方向)回転運動が実現される。また、Y軸直動機構74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75により、ATLヘッド20のZ軸方向並進運動が実現される。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Y軸(ロール(θy)方向)回転運動、及びX軸(ピッチ(θx)方向)回転運動が実現される。
 図4は、実施の形態(1)に係るATL装置10におけるロボット制御部70aとATLヘッド制御部46g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70aが、ガントリ構造体71のX軸直動機構72を動作させて、ワーク2が載置されたXθz軸ステージ73をX軸方向に移動させて、Y軸直動機構74のY軸ガイド部74a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70aが、ガントリ構造体71のY軸直動機構74及びZ軸直動機構75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46g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に対して直交する方向(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46g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46g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との間に搬送する。また、ATLヘッド制御部46g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70aによりガントリ構造体71も動作させてもよい)、押圧ローラ31を被貼付面2aに対して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46g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46g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う。また、ロボット制御部70aが、ガントリ構造体71の動作(Y軸直動機構74、Z軸直動機構75、又はXθz軸ステージ73の回転)の制御を行う。ATLヘッド制御部46gとロボット制御部70aとにより、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)が行われる。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(すなわち、法線方向に押圧するように)パラレルリンク機構40の動作が制御される。また、ATLヘッド制御部46g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46g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46gが、テープ1の貼付終了処理を行う。すなわち、ATLヘッド制御部46gが、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の動作が制御されているが、被貼付面2aへのテープ1の貼付形態は、これに限定されない。例えば、他の動作例では、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(1)に係るATL装置10によれば、ATLヘッド20のパラレルリンク機構40により実現される、被貼付面2aへの倣い貼付動作により、押圧ローラ31を被貼付面2aの法線方向に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、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の法線方向に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。
 上記のとおり実施の形態(1)に係るATL装置10によれば、ATLヘッド20がパラレルリンク機構40を備えているので、貼付動作時において、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動作させる、換言すれば、被貼付面2aの法線方向から押圧動作させることが可能となる。したがって、ワーク2に形状誤差を有している場合であっても、被貼付面2aに対する押圧ローラ31の押圧状態を一定に保つことが可能となり、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。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。
 また、ATL装置10によれば、パラレルリンク機構40を構成する複数のリンク部43の各々の長さをエアシリンダ46でそれぞれ独立に制御することにより、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の形状に倣うように精度良く動作させることが可能となる。また、長さを調整するアクチュエータにエアシリンダ46を用いているので、パラレルリンク機構40の省スペース化も図ることができ、嵩張らずに自由度の高いATLヘッド20を実現することができる。
 また、ATL装置10によれば、アクチュエータにエアシリンダ46を用いているので、他のシリンダ形式(例えば、油圧シリンダや電動シリンダなど)と比較して、押圧部30を被貼付面2aに押し付けるときの力が吸収又は緩和されやすい構成、いわゆるコンプライアンス特性(受動的な滑らかさ、柔らかさを有する押圧動作)を奏する構成になっている。したがって、被貼付面2aに形状誤差を有している場合であっても、その形状誤差を吸収する効果を高めることができ、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の形状に倣う動作をより滑らかに行うことが可能となる。
 また、ATL装置10によれば、ATLヘッド制御部46gにより、複数のリンク部43を構成するエアシリンダ46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61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。この構成によって、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、ATL装置10によれば、パラレルリンク機構40のベース部41が、ガントリ構造体71に取り付けられているので、ガントリ構造体71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71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71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、次の利点が得られる。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)を小さくできるという利点が得られる。
 また、ATL装置10によれば、ガントリ構造体71が、XYZ軸方向の各直動機構と、ヨー(θz)方向に回動するXθz軸ステージ73とを備え、パラレルリンク機構40が、4本のリンク部43で構成されているので、パラレルリンク機構40の構成を簡素化することができる。
 図5は、実施の形態(2)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。但し、図1~図3に示す実施の形態(1)に係るATL装置10と同一機能を有する構成部品には同一符号を付し、その説明をここでは省略する。
 実施の形態(2)に係るATL装置10Aは、ATLヘッド20Aを備え、ATLヘッド20Aは、ハンドリングロボット70に取り付けられている。
 ATLヘッド20A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動作するパラレルリンク機構40Aとを備えている。
 ATLヘッド20Aは、さらに、押圧部30に回動可能に取り付けられて、被貼付面2aに対するテープ1の送り込み角度を調整可能にする回動部材62と、パラレルリンク機構40Aに取り付けられて、回動部材62を回動動作可能に吊持する回動動作部80とを備えている。回動動作部80が回動動作手段の一例である。
 実施の形態(2)に係るATL装置10Aが、実施の形態(1)に係るATL装置10と相違する主な構成は、ATLヘッド20Aに設けられた回動部材62と回動動作部80である。
 パラレルリンク機構40Aは、ベース部41と、押圧部30が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。これら各リンク部43は、両端に自在継手44、45と、これら自在継手44、45の間に設けられるエアシリンダ46とを備え、パラレルリンク機構40Aのエンド部42上に回動動作部80が配設されている。
 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を支持した状態でエンド部42に取り付けられるローラ支持部32とを備えている。
 パラレルリンク機構40Aは、複数のリンク部43の各々の長さをエアシリンダ46でそれぞれ制御することにより、エンド部42の位置(並進)や姿勢(回転)を変化させて、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動作できるように構成されている。パラレルリンク機構40Aは、例えば、4本のリンク部43を含んで構成され得るが、リンク部43の本数はこれに限定されない。
 回動部材62は、押圧ローラ31の回転中心と回動部材62の回動中心Cとが一致するように配設されている。回動部材62は、押圧ローラ31の回転軸部31aに回動可能に取り付けられてもよいし、ローラ支持部32に回動可能に取り付けられてもよい。
 また、回動部材62には、回動動作部80と連結するための回動継手63が設けられているとともに、フィーダー50と加熱手段60とが取り付けられている。なお、加熱手段60は必須要素ではなく、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20Aに加熱手段60を設けない構成としてもよい。フィーダー50及び加熱手段60の動作は、ATLヘッド制御部46hにより制御される。なお、他の構成例では、押圧ローラ31の回転中心と回動部材62の回動中心Cとが一致していなくてもよい。
 回動動作部80は、エンド部42上にベース部41に向けて立設されるエアシリンダ81と、エアシリンダ81により上下方向に直動される直動部材82と、直動部材82と回動部材62との間に、両端が回動継手83、63を介して回動可能に取り付けられるリンクアーム84とを備えている。回動動作部80は、エアシリンダ81による直動部材82の直線動作がリンクアーム84を介して回動部材62のピッチ(θx)方向の回動動作に変換されるように構成されている。
 エアシリンダ81は、空気が供給されるシリンダ部81aと、シリンダ部81a内の圧力に応じて進退するロッド部81bと、シリンダ部81a内の圧力を検出する圧力センサ81cと、ロッド部81bの変位を検出する変位センサ81dとを備えている。エアシリンダ81は、エンド部42の中央部付近から、テープ1が送り込まれてくる側とは反対側の斜め上方に向けて配設されている。
 シリンダ部81aは、圧力センサ81cを介してサーボバルブ81eに接続されている。サーボバルブ81eは、シリンダ部81a内への空気の流入量や排気量を調整し、シリンダ部81aの両室の差圧を制御する。サーボバルブ81eは、コンプレッサなどの圧縮した空気を出力する空気圧供給部81fに接続されている。
 変位センサ81dは、ロッド部81bの変位量を測定できるものであればよく、例えば、磁気式又は光学式のリニアエンコーダでもよいし、ポテンショメーターなどでもよい。圧力センサ81cで検出された圧力信号と変位センサ81dで検出された変位信号は、それぞれATLヘッド制御部46hに出力される。
 ATLヘッド制御部46hは、パラレルリンク機構40Aの各エアシリンダ46の駆動制御を行うとともに、回動動作部80のエアシリンダ81の駆動制御などを行う。
 ATLヘッド制御部46hには、ワーク2の被貼付面2aの3次元座標データの他、これら3次元座標データ、各エアシリンダ46の圧力信号と変位信号、エアシリンダ81の圧力信号と変位信号などに基づいて、ATLヘッド20Aの各部(パラレルリンク機構40A、回動動作部80、フィーダー50、加熱手段60など)の動作を制御するプログラムなどが記憶されている。
 ATLヘッド制御部46hは、例えば、パラレルリンク機構40Aの各エアシリンダ46の圧力センサ46cや変位センサ46dから取り込んだ検出信号を制御パラメータとして用いて、各エアシリンダ46のサーボバルブ46eの動作を制御し、各エアシリンダ46のシリンダ部46a内の圧力、及び/又はロッド部46bの変位を制御する処理を実行する。係る制御処理により、エンド部42の位置(並進)や姿勢(回転)を変化させて、押圧ローラ31の押圧位置及び/又は押圧姿勢が被貼付面2aの形状に倣うように駆動制御される。
 また、ATLヘッド制御部46hは、パラレルリンク機構40Aの各エアシリンダ46の圧力センサ46cや変位センサ46dから取り込んだ検出信号に基づいて、ワーク2の形状誤差に相当する指標(圧力の過不足分、又は変位の過不足分)を計算し、計算された指標に基づいて、各エアシリンダ46のサーボバルブ46eの動作(加圧動作又は減圧動作)を制御する構成としてもよい。
 また、ATLヘッド制御部46hは、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、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エアシリンダ46のロッド部46bの長さ(変位)を計算する。そして、ATLヘッド制御部46hは、これら計算値を各エアシリンダ46のロッド部46bの長さの目標値として記憶し、これら記憶された目標値と、貼付動作時における各エアシリンダ46の変位センサ46dの出力値とを比較して、目標値になるようにフィードバック制御を行ってもよい。目標値には、ワーク2の形状誤差を加味した、各エアシリンダ46のロッド部46bの長さが設定されてもよい。
 また、ATLヘッド制御部46h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、各エアシリンダ46の制御を行ってもよい。
 また、ATLヘッド制御部46hは、パラレルリンク機構40Aの動作制御に連動させて、回動動作部80及び回動部材62の動作制御を行う。
 例えば、ATLヘッド制御部46hは、回動動作部80のエアシリンダ81の圧力センサ81cや変位センサ81dから取り込んだ検出信号を制御パラメータとして用いて、エアシリンダ81のサーボバルブ81eの動作を制御し、エアシリンダ81のシリンダ部81a内の圧力、及び/又はロッド部81bの変位を制御する処理を実行する。
 係る制御処理により、エアシリンダ81のロッド部81bに取り付けられた直動部材82が上下方向に直線移動するとともに、リンクアーム84を介して回動部材62がピッチ(θx)方向に回動し、貼付ポイントBの被貼付面2aに対するテープ1の送り込み角度が所定の角度になる位置に回動部材62が移動することとなる。
 また、ATLヘッド制御部46hは、パラレルリンク機構40Aのエンド部42の姿勢をピッチ方向に回動させる(傾ける)際に、回動動作部80のエアシリンダ81を駆動させて、リンクアーム84を介して吊持した状態で、回動部材62をエンド部42と同じピッチ方向に回動させる制御を行う。
 係る制御により、フィーダー50と加熱手段60とが取り付けられた回動部材62をピッチ方向に回動させる際に発生するモーメントを回動動作部80が負担することとなり、パラレルリンク機構40Aのエンド部42が負担するモーメントを大幅に減らすことができ、パラレルリンク機構40Aの動作の応答性を高めることが可能となる。
 上記したようなATLヘッド制御部46hが実行するパラレルリンク機構40Aと回動動作部80との制御によって、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、また、被貼付面2aに対するテープ1の送り込み角度が一定に維持された状態で、押圧ローラ31が、ワーク2の被貼付面2aに対して直交する方向(法線方向)(図5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。なお、ATLヘッド制御部46hは、汎用のコンピューターを用いて構成してもよい。また、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。
 なお本構成例では、回動動作部80を構成する直動手段が、空気圧で駆動するエアシリンダ81で構成されているが、本発明に適用できる直動手段は、エアシリンダ81に限定されるものではない。例えば、油圧シリンダ、又は電動シリンダなどの直動手段で構成することも可能である。
 また、実施の形態(2)に係るATL装置10Aでは、ATLヘッド20Aが取り付けられるハンドリングロボット70が、図2に示すガントリ構造体(直交座標形機構)71で構成されている。ガントリ構造体71は、上記のとおりX軸直動機構72と、Y軸直動機構74と、Z軸直動機構75とを備えている。
 次にATL装置10A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。
 ATL装置10Aを用いたテープ1の貼付動作に関し、X軸直動機構72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73によりワーク2のZ軸(ヨー(θz)方向)回転運動が実現される。また、Y軸直動機構74により、ATLヘッド20AのY軸方向並進運動が実現され、Z軸直動機構75により、ATLヘッド20AのZ軸方向並進運動が実現される。
 そして、ATLヘッド20Aのパラレルリンク機構40Aにより、押圧ローラ31の少なくともY軸(ロール(θy)方向)回転運動、及びX軸(ピッチ(θx)方向)回転運動が実現される。また、ATLヘッド20Aの回動動作部80により、回動部材62のX軸(ピッチ(θx)方向)回転運動が実現される。
 図6は、実施の形態(2)に係るATL装置10Aのロボット制御部70aとATLヘッド制御部46h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。なお、図4に示すフローチャートと同一内容の処理ステップには同一ステップ番号を付すこととする。
 まず、ステップS1では、ロボット制御部70aが、ガントリ構造体71のX軸直動機構72を動作させて、ワーク2が載置されたXθz軸ステージ73をX軸方向に移動させて、Y軸直動機構74のY軸ガイド部74a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70aが、ガントリ構造体71のY軸直動機構74及びZ軸直動機構75を動作させて、テープ1の貼付開始位置上方にATLヘッド20Aを移動させる制御を行い、ステップS13に処理を進める。
 ステップS13では、ATLヘッド制御部46hが、パラレルリンク機構40A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に対して所定の押圧状態に配置する制御を行い、ステップS14に処理を進める。前記所定の押圧状態は、例えば、被貼付面2aに対して直交する方向(法線方向)から押圧する状態である。
 ステップS14では、ATLヘッド制御部46hが、回動動作部80(エアシリンダ81、直動部材82、及びリンクアーム84)を動作させて、被貼付面2aに対するテープ1の送り込み角度が所定の角度になるように回動部材62をピッチ方向に回動させる位置制御を行い、ステップS15に処理を進める。なお、ステップS13とステップS14の処理は、同時並行で実行されてもよい。
 次に、ステップS15では、ATLヘッド制御部46hが、ATLヘッド20Aの各部(パラレルリンク機構40、エアシリンダ81、フィーダー50、及び加熱手段60など)を連携動作させて、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46h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との間に搬送するとともに、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の加熱を開始する。
 また、ATLヘッド制御部46h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70aによりガントリ構造体71も動作させてもよい)、押圧ローラ31を被貼付面2aに対して所定の方向(例えば、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46hは、エアシリンダ81を駆動させて、フィーダー50から被貼付面2aに向けて送り出されるテープ1の角度が貼付ポイントBの被貼付面2aに対して所定の角度になるように、回動部材62をピッチ(θx)方向に回動させる制御を開始し、その後ステップS16に処理を進める。ATLヘッド制御部46hによるパラレルリンク機構40、エアシリンダ81、フィーダー50、及び加熱手段60などの制御は、同時並行で実行されるようになっている。
 ステップS16では、ATLヘッド制御部46hが、ATLヘッド20Aのパラレルリンク機構40A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と、エアシリンダ81による回動部材62のピッチ(θx)方向への回動動作制御とを連携させて行う。また、ロボット制御部70aが、ガントリ構造体71の動作(Y軸直動機構74、Z軸直動機構75、又はXθz軸ステージ73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(例えば、法線方向に押圧するように)パラレルリンク機構40Aが動作される。また、テープ1の送り込み角度が貼付ポイントBの被貼付面2aに対して所定の角度になるように、回動動作部80により回動部材62がピッチ(θx)方向に回動される。
 次のステップS6では、ATLヘッド制御部46hが、ATLヘッド20A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S16の倣い貼付制御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46hが、テープ1の貼付終了処理を行う。すなわち、ATLヘッド制御部46hが、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20Aの動作が制御されているが、被貼付面2aへのテープ1の貼付形態は、これに限定されない。他の動作例では、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。
 実施の形態(2)に係るATL装置10Aによれば、ATLヘッド20Aがパラレルリンク機構40Aを備えているので、実施の形態(1)に係るATL装置10と同様の効果を得ることができるとともに、回動動作部80が回動部材62を吊持した状態で回動部材62を回動させることにより、被貼付面2aに対してテープ1を一定の角度で送り込めるように調整することができる。そのため、パラレルリンク機構40Aの動作によってテープ1の送り込み角度を調整するための制御処理を省く又は減らすことができ、パラレルリンク機構40Aの制御処理を簡略化できる。
 また、回動部材62にフィーダー50及び加熱手段60が取り付けられて、重量物が横方向に大きく張り出した状態であっても、回動部材62が回動動作部80により吊持されているので、ATLヘッド20Aの重量の片寄りを軽減でき、重量バランスの向上を図ることができる。さらに、回動部材62をピッチ方向に回動させる際に発生するモーメントを回動動作部80が負担する構成となり、パラレルリンク機構40Aの各リンク部43が負担するモーメントを大幅に減らすことができる。これにより、パラレルリンク機構40Aにより押圧部30を被貼付面2aの形状に倣うように動作させる制御の応答性を高めることができ、被貼付面2aに対するテープ1の貼付性能をさらに高めることができる。
 また、ATL装置10Aによれば、エンド部42上に回動動作部80が配設されているので、パラレルリンク機構40Aの重量バランスが損なわれないようにすることができ、パラレルリンク機構40Aの高い動作精度を維持することができる。
 また、ATL装置10Aによれば、回動動作部80が、エアシリンダ81とリンクアーム84とを含んで構成されているので、パラレルリンク機構40Aの動作の邪魔にならずに、回動動作部80をエンド部42上の限られたスペースに配設することができ、回動動作部80を嵩張らないコンパクトな構成にすることができる。また、エアシリンダ81による直動部材82の直線動作がリンクアーム84を介して回動部材62の回動動作に変換されるので、直動部材82の直線動作に応じて回動部材62を応答性良く回動動作させることができ、被貼付面2aの形状に応じたテープ1の送り込み角度の調整を精度良く行うことができる。
 また、ATL装置10Aによれば、押圧ローラ31及び回動部材62が、押圧ローラ31の回転中心と回動部材62の回動中心Cとが一致するように配設されているので、被貼付面2aの形状に追従させてテープ1の送り込み角度を所定の角度に調整する動作精度を高めることができる。
 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、上記実施の形態(1)、(2)では、ATLヘッド20、20Aがガントリ構造体71のZ軸直動機構75に取り付けられていたが、別の実施の形態では、ATLヘッド20、20Aが多関節ロボットのアーム先端部に取り付けられてもよい。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、40A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、20A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(1)、(2)では、パラレルリンク機構40、40Aのリンク部43として、エアシリンダ46などの直動式(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、別の実施の形態では、リンク部43に回転形のアクチュエータが用いられたパラレルリンク機構で構成することも可能である。
 本発明は、テープを被貼付面に貼り付けて3次元形状を有する成型品を製造する場合など、被貼付面に対するテープの貼付性能を高めることが要求されるあらゆる分野に適用可能である。
1  テープ
2  ワーク
2a 被貼付面
10、10A  ATL装置(テープ貼付装置)
20、20A  ATLヘッド(貼付ヘッド)
30  押圧部
31  押圧ローラ
31a 回転軸部
32  ローラ支持部
40、40A  パラレルリンク機構
41  ベース部
42  エンド部
43  リンク部
44、45  自在継手
46  エアシリンダ(アクチュエータ)
46a シリンダ部
46b ロッド部
46c 圧力センサ(圧力検出部)
46d 変位センサ(変位検出部)
46e サーボバルブ
46f 空気供給部
46g、46h ATLヘッド制御部
50  フィーダー(搬送手段)
60  加熱手段
61  取付ガイド
62  回動部材
63  回動継手
70  ハンドリングロボット
70a ロボット制御部
71  ガントリ構造体
72  X軸直動機構
72a X軸ガイド部
72b X軸スライドテーブル
73  Xθz軸ステージ
74  Y軸直動機構
74a Y軸ガイド部
74b Y軸スライダ
75  Z軸直動機構
75a Z軸ガイド部
75b Z軸スライダ
75c Z軸ブラケット
76  ATLヘッド取付部(貼付ヘッド取付部)
80  回動動作部(回動動作手段)
81  エアシリンダ(直動手段)
81a シリンダ部
81b ロッド部
81c 圧力センサ
81d 変位センサ
81e サーボバルブ
81f 空気供給部
82  直動部材
83  回転継手
84  リンクアーム
A 法線方向
B 貼付ポイント
C 回動中心

Claims (14)

  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、
     前記被貼付面に前記テープを押し付ける押圧部と、
     該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動作するパラレルリンク機構とを備えてい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、
     ベース部と、
     前記押圧部が取り付けられるエンド部と、
     前記ベース部と前記エンド部との間に並列に設けられる複数のリンク部とを備え、
     これら各リンク部が、
     両端に自在継手と、
     これら自在継手の間に設けられるアクチュエータとを備え、
     前記複数のリンク部の各々の長さを前記アクチュエータでそれぞれ制御することにより、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動作するものであることを特徴とする請求項1記載のテープ貼付装置。
  3.  前記押圧部が、
     前記テープを押圧する押圧ローラと、
     該押圧ローラを支持した状態で前記エンド部に取り付けられるローラ支持部とを備え、
     前記貼付ヘッドが、
     前記テープを搬送する搬送手段と、前記テープ及び/又は前記被貼付面を加熱する加熱手段とのうちの少なくともいずれかをさらに備え、
     前記ローラ支持部に、
     前記搬送手段と前記加熱手段とのうちの少なくともいずれかが、一体的に取り付けられていることを特徴とする請求項2記載のテープ貼付装置。
  4.  前記貼付ヘッドが、
     前記押圧部に回動可能に取り付けられて、前記被貼付面に対する前記テープの送り込み角度を調整可能にする回動部材と、
     前記パラレルリンク機構に取り付けられて、前記回動部材を回動動作可能に吊持する回動動作手段とをさらに備え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。
  5.  前記パラレルリンク機構が、
     ベース部と、
     前記押圧部が取り付けられるエンド部と、
     前記ベース部と前記エンド部との間に並列に設けられる複数のリンク部とを備え、
     これら各リンク部が、
     両端に自在継手と、
     これら自在継手の間に設けられるアクチュエータとを備え、
     前記エンド部上に前記回動動作手段が配設され、
     前記複数のリンク部の各々の長さを前記アクチュエータでそれぞれ制御することにより、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動作するものであることを特徴とする請求項4記載のテープ貼付装置。
  6.  前記回動動作手段が、
     前記エンド部上に前記ベース部に向けて設けられる直動手段と、
     該直動手段により直動される直動部材と前記回動部材との間に、両端が回動可能に取り付けられるリンクアームとを備え、
     前記直動手段による前記直動部材の直線動作が前記リンクアームを介して前記回動部材の回動動作に変換されるように構成されていることを特徴とする請求項5記載のテープ貼付装置。
  7.  前記押圧部が、
     前記テープを押圧する押圧ローラと、
     該押圧ローラを支持した状態で前記エンド部に取り付けられるローラ支持部とを備え、
     前記貼付ヘッドが、
     前記テープを搬送する搬送手段と、前記テープ及び/又は前記被貼付面を加熱する加熱手段とのうちの少なくともいずれかをさらに備え、
     前記回動部材に、前記搬送手段及び前記加熱手段のうちの少なくともいずれかが取り付けられ、
     前記押圧ローラ及び前記回動部材が、前記押圧ローラの回転中心と前記回動部材の回動中心とが一致するように配設されていることを特徴とする請求項5又は請求項6記載のテープ貼付装置。
  8.  前記アクチュエータが、空気圧で駆動されるエアシリンダであることを特徴とする請求項2、3、5~7のいずれかの項に記載のテープ貼付装置。
  9.  前記エアシリンダが、
     空気が供給されるシリンダ部と、
     該シリンダ部内の圧力に応じて進退するロッド部と、
     前記シリンダ部内の圧力を検出する圧力検出部と、
     前記ロッド部の変位を検出する変位検出部とを備え、
     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、前記圧力検出部により検出される前記シリンダ部内の圧力、及び/又は前記変位検出部により検出される前記ロッド部の変位が制御されるものであることを特徴とする請求項8記載のテープ貼付装置。
  10.  前記パラレルリンク機構の前記ベース部が、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2、3、5~9のいずれかの項に記載のテープ貼付装置。
  11.  前記ガントリ構造体が、
     前記被貼付面を有するワークを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貼付ヘッド取付部を備えたZ軸直動機構とを備え、
     前記X軸直動機構に、前記ワークをヨー(θz)方向に回動可能に支持するXθz軸ステージが搭載され、
     前記貼付ヘッド取付部に前記貼付ヘッドが取り付けられ、
     前記パラレルリンク機構が、
     前記押圧部を少なくともロール(θy)方向、及びピッチ(θx)方向に回動可能に構成されたものであることを特徴とする請求項10記載のテープ貼付装置。
  12.  前記パラレルリンク機構の前記ベース部が、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2、3、5~9のいずれかの項に記載のテープ貼付装置。
  13.  請求項1~12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。
  14.  請求項4~7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、
     前記被貼付面に対する前記テープの送り込み角度が所定の角度になるように前記回動動作手段により前記回動部材を回動させつつ、
     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。
PCT/JP2020/008584 2019-03-08 2020-03-02 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法 WO2020184237A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/436,760 US20220176643A1 (en) 2019-03-08 2020-03-02 Tape layup apparatus and tape layup method
CN202080019836.XA CN113543960A (zh) 2019-03-08 2020-03-02 胶带粘贴装置及胶带粘贴方法
EP20771136.7A EP3936315A4 (en) 2019-03-08 2020-03-02 STRAP ATTACHMENT DEVICE AND STRAP ATTACHMENT METHOD

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-042638 2019-03-08
JP2019042638 2019-03-08
JP2020-034580 2020-03-02
JP2020034580A JP7398982B2 (ja) 2019-03-08 2020-03-02 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020184237A1 true WO2020184237A1 (ja) 2020-09-17

Family

ID=72427961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/008584 WO2020184237A1 (ja) 2019-03-08 2020-03-02 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220176643A1 (ja)
WO (1) WO2020184237A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020163598A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 東レエンジニアリング株式会社 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
CN112760046A (zh) * 2020-12-28 2021-05-07 苏州德佑新材料科技股份有限公司 超薄单面网格胶带及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018021226A1 (ja) * 2016-07-27 2018-02-01 三菱ケミカル株式会社 プリフォームの製造装置、及びプリフォームの製造方法
JP2018149730A (ja) 2017-03-13 2018-09-27 東レエンジニアリング株式会社 繊維束貼付装置
JP2018149729A (ja) * 2017-03-13 2018-09-27 東レエンジニアリング株式会社 繊維束貼付装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10414042B2 (en) * 2015-02-26 2019-09-17 Khalifa University of Science and Technology Parallel mechanism based automated fiber placement system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018021226A1 (ja) * 2016-07-27 2018-02-01 三菱ケミカル株式会社 プリフォームの製造装置、及びプリフォームの製造方法
JP2018149730A (ja) 2017-03-13 2018-09-27 東レエンジニアリング株式会社 繊維束貼付装置
JP2018149729A (ja) * 2017-03-13 2018-09-27 東レエンジニアリング株式会社 繊維束貼付装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020163598A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 東レエンジニアリング株式会社 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
JP7163234B2 (ja) 2019-03-28 2022-10-31 東レエンジニアリング株式会社 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
CN112760046A (zh) * 2020-12-28 2021-05-07 苏州德佑新材料科技股份有限公司 超薄单面网格胶带及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20220176643A1 (en) 2022-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020184237A1 (ja) テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
CA2571744C (en) Tape laying apparatus and method
US11548241B2 (en) Fiber width adjustment device, fiber width adjustment method and composite material molding method
US9969587B2 (en) Web material unwind apparatus
US8220514B2 (en) Tape laying apparatus and method
CN110815863A (zh) 工业机器人及其用于预浸料自动铺带的末端执行器
ITMO970236A1 (it) Metodo per la fabbricazione di eliche e dispositivo per attuare il met odo
JP2022046379A (ja) プリプレグ積層装置、プリプレグ積層方法及び複合材成形方法
JP2020147035A (ja) テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
US9926160B2 (en) Robotic unwind stand
JP7163234B2 (ja) テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
WO2022201675A1 (ja) テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
JP2022150879A (ja) テープ貼付装置、テープ貼付方法、及びテープ貼付装置の制御方法
JP2023149553A (ja) テープ貼付装置
JP2023150043A (ja) 処理装置
KR20180132247A (ko) 섬유강화플라스틱 소재 테이프를 이용한 프리폼 제조 장치
JP7178704B2 (ja) テープ材貼付け機
JP2023135026A (ja) テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
JP2024040940A (ja) テープ貼付装置
TWI750106B (zh) 利用機械手臂製作複合材料結構物的方法
JP2023149519A (ja) テープ貼付装置
US20230226781A1 (en) Fiber arranging device, method of arranging fibers and method of molding composite material
JP2023149534A (ja) テープ貼付装置
US20240140054A1 (en) Fiber width adjustment device and method of molding composite material
JP2023183213A (ja) パラレルリンク機構の機械インピーダンス推定方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20771136

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2020771136

Country of ref document: EP