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JP7610205B2 - TAPE APPLICATION DEVICE, TAPE APPLICATION METHOD, AND METHOD FOR CONTROLLING TAPE APPLICATION DEVICE - Google Patents
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JP7610205B2 - TAPE APPLICATION DEVICE, TAPE APPLICATION METHOD, AND METHOD FOR CONTROLLING TAPE APPLICATION DEVICE - Google Patents

TAPE APPLICATION DEVICE, TAPE APPLICATION METHOD, AND METHOD FOR CONTROLLING TAPE APPLICATION DEVICE Download PDF

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Description

本発明はテープ貼付装置、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)成型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、及びテープ貼付装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a tape application device, a tape application method, and a method for controlling a tape application device, and more specifically, to a tape application device used in manufacturing fiber-reinforced plastic (FRP) molded products and the like by applying tape to a surface to be applied, a tape application method using the device, and a method for controlling a tape application device.

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)成型品を製造する方法が知られている。 A method is known for manufacturing fiber reinforced plastic (FRP) molded products of a desired shape by attaching a tape-like product (also called a prepreg tape or UD tape) made of fiber bundles such as carbon fibers that have been pre-impregnated with resin to a target surface.

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。 These manufacturing methods are called various names such as ATL (Auto Tape Layup), ATW (Auto Tape Welding), and AFP (Auto Fiber Placement), but they are not strictly distinct. In this specification, the manufacturing method in which the tape is applied to the surface while being pressed is collectively called ATL, and the equipment used for this (tape application equipment) is called the ATL equipment.

このようなATL装置の一例が下記の特許文献1に開示されている。
特許文献1記載のATL装置は、多関節ロボットと、該多関節ロボットのアーム先端に取り付けられたATLヘッドとを含んで構成されている。前記ATLヘッドには、テープをワークの被貼付面との間に挟持して押圧しながら前記テープを前記被貼付面に貼り付ける押圧ローラが装備されている。
An example of such an ATL device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-233996.
The ATL device described in Patent Document 1 includes an articulated robot and an ATL head attached to the tip of an arm of the articulated robot. The ATL head is equipped with a pressure roller that clamps the tape between the tape-receiving surface of a workpiece and the ATL head, and presses the tape against the tape-receiving surface.

被貼付対象であるワークは、例えば、熱可塑性樹脂の射出成型品であり、前記ワークの表面に、例えば、同じ熱可塑性樹脂が含浸されたテープが貼り付けられて、前記ワークが補強されることとなる。前記ワークが熱可塑性樹脂の射出成型品などの3次元形状の成型品である場合、設計上の形状及び寸法に対して形状誤差を有していることが多い。
このように前記ワークが形状誤差を有している場合、特許文献1記載のATL装置では、前記ATLヘッドの前記押圧ローラによる前記被貼付面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、前記被貼付面に対する前記押圧ローラ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。
The workpiece to be affixed is, for example, an injection molded product of a thermoplastic resin, and the tape impregnated with the same thermoplastic resin is affixed to the surface of the workpiece to reinforce the workpiece. When the workpiece is a molded product having a three-dimensional shape, such as an injection molded product of a thermoplastic resin, it often has a shape error with respect to the designed shape and dimensions.
When the workpiece has shape errors like this, the ATL device described in Patent Document 1 has the problem that there may be areas where the pressure roller of the ATL head presses insufficiently against the surface to be affixed, resulting in variations in the pressure state, making it difficult to maintain a constant pressure state of the pressure roller against the surface to be affixed.

そこで本件出願人は、ワークが形状誤差を有している場合であっても、前記ワークの被貼付面に対する押圧ローラ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テープ貼付装置を先に提案した(特許文献2)。 The applicant has therefore previously proposed a tape application device that can maintain a constant pressure state of the pressure roller against the tape application surface of the workpiece even when the workpiece has shape errors, thereby improving the performance of applying tape to the tape application surface (Patent Document 2).

特許文献2記載のテープ貼付装置は、テープをワークの被貼付面に貼り付ける貼付ヘッドを備え、該貼付ヘッドが、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含んで構成されている。 The tape application device described in Patent Document 2 includes an application head that applies tape to a surface of a workpiece, and the application head includes a pressing section that presses the tape against the surface, and a parallel link mechanism that operates to change the pressing position and/or pressing posture of the pressing section to match the shape of the surface.

特許文献2記載のテープ貼付装置では、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、該パラレルリンク機構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させることが可能となり、前記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、前記テープの貼付性能を高めることが可能となっている。 In the tape application device described in Patent Document 2, the application head is equipped with the parallel link mechanism, which makes it possible to operate the pressing position and/or pressing posture of the pressing part so as to follow the shape of the surface to be applied. Even if the work has a shape error, it is possible to keep the pressing state of the pressing part against the surface to be applied constant, thereby improving the application performance of the tape.

[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、貼付ヘッドに前記パラレルリンク機構のような荷重を付与する機構を備えたテープ貼付装置では、図6に例示するような課題が生じる場合があった。
図6は、従来のテープ貼付装置で発生する課題を説明するための貼付ヘッド部分を示す模式図である。図6(a)は、ワーク2に対するテープ(図示せず)の貼付を終了したときの状態、図6(b)は、ワーク2を貼付ヘッド200の下から移動させた後の状態、図6(c)は、新たなワーク2が貼付ヘッド200の下に搬入されてきたときの状態を示している。
[Problem to be solved by the invention]
However, in a tape application device having a mechanism for applying a load to the application head, such as the parallel link mechanism, a problem such as that shown in FIG. 6 may occur.
Fig. 6 is a schematic diagram showing the application head portion to explain problems that occur in a conventional tape application device. Fig. 6(a) shows the state when application of tape (not shown) to the workpiece 2 has been completed, Fig. 6(b) shows the state after the workpiece 2 has been moved from under the application head 200, and Fig. 6(c) shows the state when a new workpiece 2 has been brought under the application head 200.

図6(a)、(b)に示すように、従来のテープ貼付装置では、ワーク2へのテープの貼付が終了し、ワーク2を貼付ヘッド200の下から移動させる場合などにおいて、押圧部300がワーク2の被貼付面2aから離されると、押圧機構400により押圧される対象物がなくなる。そのため、押圧機構400を構成する各リンク部430が下方に伸び切った状態となり、これに伴い押圧部300の位置も下がってしまう(図6(b)の状態)。 As shown in Figures 6(a) and (b), in a conventional tape application device, when the application of tape to the workpiece 2 is completed and the workpiece 2 is moved from under the application head 200, when the pressing part 300 is separated from the application surface 2a of the workpiece 2, there is no object to be pressed by the pressing mechanism 400. As a result, each link part 430 constituting the pressing mechanism 400 is fully extended downward, and the position of the pressing part 300 is also lowered accordingly (as shown in Figure 6(b)).

この状態で、図6(c)に示すように、次の貼付対象となるワーク2が貼付ヘッド200の下に搬入されたり、貼付ヘッド200が水平方向に移動されたりすると、ワーク2と押圧部300とが意図しない箇所で衝突してしまう場合があり、ワーク2へのテープの貼付動作を繰り返し行う場合に支障が生じてしまうという課題があった。 In this state, as shown in FIG. 6(c), if the next workpiece 2 to be applied is brought under the application head 200 or the application head 200 is moved horizontally, the workpiece 2 and the pressing part 300 may collide at an unintended location, causing a problem when the tape application operation to the workpiece 2 is repeated.

特開2018-149730号公報JP 2018-149730 A 国際公開第2020/184237号International Publication No. 2020/184237

課題を解決するための手段及びその効果Means for solving the problem and their effects

本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、被貼付面に対するテープの貼付動作を繰り返し行う場合でも、貼付動作にスムーズに移行でき、被貼付面に対する安定したテープの貼付動作を連続的に行うことができるテープ貼付装置、テープ貼付方法、及びテープ貼付装置の制御方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a tape application device, a tape application method, and a method for controlling a tape application device that can smoothly transition to the application operation and can continuously and stably apply tape to the surface, even when the tape application operation to the surface is performed repeatedly.

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、
テープを被貼付面に貼り付ける貼付ヘッドと、該貼付ヘッドを3次元空間内で移動させる移動手段と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、
前記移動手段と前記押圧部との間に設けられて、該押圧部の位置及び/又は姿勢、加えて前記押圧部の前記被貼付面への押圧力を制御する調整部とを備え、
少なくとも前記押圧部が前記被貼付面から離間している離間状態においては、前記調整部によって、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が任意の位置及び/又は姿勢に制御される位置制御方法により制御され、
前記押圧部が直接もしくは前記テープを介して前記被貼付面に接触している押圧状態においては、前記調整部によって、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記被貼付面に所定の押圧力を付与可能な圧力制御方法より制御されることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the tape application device (1) according to the present invention comprises:
A tape application device comprising an application head for applying a tape to a surface to be applied and a moving means for moving the application head in a three-dimensional space,
The application head is
a pressing portion for pressing the tape against the receiving surface;
an adjustment unit provided between the moving means and the pressing unit, the adjustment unit controlling the position and/or posture of the pressing unit and the pressing force of the pressing unit against the attachment surface;
at least in a separated state in which the pressing unit is separated from the applied surface, the pressing unit is controlled by the adjustment unit using a position control method in which the pressing unit is controlled to an arbitrary position and/or posture within the application head,
In a pressing state in which the pressing portion is in contact with the surface to be affixed directly or via the tape, the adjustment portion is controlled by a pressure control method capable of applying a predetermined pressing force to the surface to be affixed, regardless of its position and/or posture.

上記テープ貼付装置(1)によれば、前記離間状態においては、前記調整部によって、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が任意の位置及び/又は姿勢に制御される位置制御方法により制御され、前記押圧状態においては、前記調整部によって、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記被貼付面に所定の押圧力を付与可能な圧力制御方法より制御されることとなる。
したがって、前記離間状態と前記押圧状態とを切り替えながら前記被貼付面に対する前記テープの貼付動作を繰り返し行う場合であっても、前記押圧部と前記被貼付面とが意図しない箇所で接触や衝突することを防止することができる。そのため、前記押圧部を前記任意の位置及び/又は姿勢から直接もしくは前記テープを介して前記被貼付面に所定の押圧力を付与する姿勢にスムーズに移行することができ、前記被貼付面に対する安定した前記テープの貼付動作を連続的に行うことができる。
According to the above-mentioned tape application device (1), in the separated state, the adjustment unit controls the pressing portion by a position control method in which the pressing portion is controlled to any position and/or posture within the application head, and in the pressed state, the adjustment unit controls the pressing portion by a pressure control method capable of applying a predetermined pressing force to the applied surface regardless of its position and/or posture.
Therefore, even when the tape application operation to the application surface is repeatedly performed while switching between the separated state and the pressed state, it is possible to prevent the pressing portion and the application surface from coming into contact or colliding with each other at unintended locations. Therefore, the pressing portion can be smoothly shifted from the arbitrary position and/or posture to a posture in which a predetermined pressing force is applied to the application surface directly or via the tape, and the tape application operation to the application surface can be performed stably and continuously.

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、前記調整部が、パラレルリンク機構を含んで構成され、
該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、
前記離間状態においては、前記複数のリンク部の各々の長さが前記アクチュエータでそれぞれ制御されることにより、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が前記位置制御方法により前記任意の位置及び/又は姿勢に制御され、
前記押圧状態においては、前記複数のリンク部の各々の長さが前記アクチュエータでそれぞれ制御されることにより、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記圧力制御方法より前記被貼付面に所定の押圧力を付与するように制御されることを特徴としている。
Further, a tape application device (2) according to the present invention is the above-mentioned tape application device (1), further comprising:
The parallel link mechanism comprises:
A base portion;
An end portion to which the pressing portion is attached;
a plurality of link portions provided in parallel between the base portion and the end portion;
Each of these links is
With universal joints on both ends,
and an actuator provided between the universal joints,
In the separated state, the length of each of the plurality of link portions is controlled by the actuator, and thereby the pressing portion is controlled to the arbitrary position and/or posture within the joining head by the position control method,
In the pressed state, the length of each of the multiple link portions is controlled by the actuator, and the pressing portion is controlled to apply a predetermined pressing force to the attached surface by the pressure control method, regardless of its position and/or posture.

上記テープ貼付装置(2)によれば、前記調整部が、前記パラレルリンク機構を含んで構成され、前記離間状態においては、前記複数のリンク部の各々の長さが前記アクチュエータでそれぞれ制御されて、前記複数のリンク部が下方に伸び切った状態にならないように、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が前記位置制御方法により前記任意の位置及び/又は姿勢に制御される。これにより、前記離間状態において、前記押圧部と前記被貼付面とが意図しない箇所で接触や衝突することを防止することができる。
また、前記押圧状態においては、前記複数のリンク部の各々の長さが前記アクチュエータでそれぞれ制御されて、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記圧力制御方法より前記被貼付面に所定の押圧力を付与するように制御される。これにより、前記被貼付面の形状が設計形状に対して形状誤差を有している場合であっても、前記押圧部による押圧姿勢(荷重姿勢)が前記被貼付面の形状誤差を有する形状に倣うように、前記押圧部を前記パラレルリンク機構により動作させることが可能となる。
そして、前記離間状態と前記押圧状態とを切り替えながら前記被貼付面に対する前記テープの貼付動作を繰り返し行う場合に、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長さを制御して、前記任意の位置及び/又は姿勢から前記被貼付面に所定の押圧力を付与する姿勢にスムーズに移行することができ、前記被貼付面に対する安定した前記テープの貼付動作の制御を連続的に行うことができる。
According to the tape application device (2), the adjustment unit is configured to include the parallel link mechanism, and in the separated state, the length of each of the plurality of link parts is controlled by the actuator, and the pressing part is controlled to the arbitrary position and/or posture by the position control method within the application head so that the plurality of link parts are not fully extended downward. This makes it possible to prevent the pressing part and the applied surface from coming into contact or colliding with each other at unintended locations in the separated state.
In addition, in the pressing state, the length of each of the plurality of link parts is controlled by the actuator, and the pressing parts are controlled by the pressure control method to apply a predetermined pressing force to the adherend surface regardless of their position and/or posture. This makes it possible to operate the pressing parts by the parallel link mechanism so that the pressing posture (load posture) of the pressing parts follows the shape of the adherend surface having a shape error, even if the shape of the adherend surface has a shape error with respect to a design shape.
Furthermore, when the tape application operation to the receiving surface is repeatedly performed while switching between the separated state and the pressed state, the length of the multiple link sections that make up the parallel link mechanism can be controlled to smoothly transition from the arbitrary position and/or posture to a posture that applies a predetermined pressing force to the receiving surface, thereby continuously controlling the stable application operation of the tape to the receiving surface.

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。
The tape application device (3) according to the present invention is the above-mentioned tape application device (2),
The pressing portion is
A pressure roller that presses the tape;
a roller support portion attached to the end portion in a state in which the pressure roller is supported,
The application head is
The tape conveying device further includes at least one of a conveying means for conveying the tape and a heating means for heating the tape and/or the application surface,
The roller support portion has
At least one of the transport means and the heating means is integrally attached.

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。
このように、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が一体化されて、前記貼付ヘッドの重量が増大したものとなっても、前記離間状態において、前記複数のリンク部が下方に伸び切った状態にならないように、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が前記位置制御方法により前記任意の位置及び/又は姿勢に制御される。これにより、前記離間状態において、前記押圧部と前記被貼付面とが意図しない箇所で接触や衝突することを防止することができる。
また、前記貼付ヘッドの重量が増大したものとなっても、前記押圧状態において、前記複数のリンク部の各々の長さが前記アクチュエータでそれぞれ制御される。これにより、前記押圧部が前記任意の位置及び/又は姿勢から直接もしくは前記テープを介して前記被貼付面に所定の押圧力を付与する姿勢に正確に調整されるとともに、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。そのため、前記被貼付面の形状が設計形状に対して形状誤差を有している場合であっても、前記押圧部による押圧姿勢が前記被貼付面の形状誤差を有する形状に倣うように、前記押圧部とともに、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を前記パラレルリンク機構により一体的に動作させることが可能となる。
According to the above-mentioned tape application device (3), the pressure roller is attached to the end portion of the parallel link mechanism via the roller support portion, and at least one of the conveying means and the heating means is integrally attached to the roller support portion.
In this way, even if the pressure roller is integrated with at least one of the conveying means and the heating means, and the weight of the application head increases, the pressure part is controlled to the arbitrary position and/or posture by the position control method within the application head so that the plurality of link parts do not become fully extended downward in the separated state. This makes it possible to prevent the pressure part and the applied surface from coming into contact or colliding with each other at unintended locations in the separated state.
Furthermore, even if the weight of the application head increases, in the pressing state, the length of each of the plurality of link parts is controlled by the actuator. This allows the pressing part to be accurately adjusted from the arbitrary position and/or posture to a posture that applies a predetermined pressing force to the application surface directly or via the tape, and allows the conveying means to convey the tape and the heating means to heat the tape and/or the application surface in a constant state. Therefore, even if the shape of the application surface has a shape error with respect to the design shape, it is possible to integrally operate at least one of the conveying means and the heating means together with the pressing part by the parallel link mechanism so that the pressing posture of the pressing part follows the shape of the application surface that has a shape error.

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(2)又は(3)において、前記アクチュエータが、エアシリンダであることを特徴としている。 The tape application device (4) according to the present invention is characterized in that the actuator in the tape application device (2) or (3) is an air cylinder.

上記テープ貼付装置(4)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、前記被貼付面の形状が設計形状に対して形状誤差を有している場合であっても、前記押圧動作でその形状誤差を吸収する効果を高めることができ、前記押圧部による押圧姿勢が前記被貼付面の形状誤差を有する形状に倣うように、前記押圧部を前記エアシリンダにより一層滑らかに動作させることが可能となる。 According to the tape application device (4), the actuator is an air cylinder, and therefore compared to other cylinder types (e.g., hydraulic cylinders, electric cylinders, etc.), the force when the pressing part is pressed against the application surface is easily absorbed or alleviated, i.e., the so-called compliance characteristics (passive smoothness, soft pressing action) are achieved. Therefore, even if the shape of the application surface has a shape error with respect to the design shape, the effect of absorbing the shape error by the pressing action can be enhanced, and the pressing part can be operated more smoothly by the air cylinder so that the pressing posture of the pressing part follows the shape of the application surface having a shape error.

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(1)において、前記調整部が、少なくとも1つのエアシリンダを含んで構成されていることを特徴としている。 The tape application device (5) according to the present invention is characterized in that in the tape application device (1), the adjustment unit includes at least one air cylinder.

上記テープ貼付装置(5)によれば、前記調整部が、少なくとも1つのエアシリンダを含んで構成されているので、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、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、前記被貼付面の形状が設計形状に対して形状誤差を有している場合であっても、前記押圧動作でその形状誤差を吸収する効果を高めることができ、前記押圧部による押圧姿勢が前記被貼付面の形状誤差に倣うように、前記押圧部を前記エアシリンダにより一層滑らかに動作させることが可能となる。 According to the tape application device (5), the adjustment unit includes at least one air cylinder, and therefore, compared to other cylinder types (e.g., hydraulic cylinders, electric cylinders, etc.), the force when the pressing unit is pressed against the application surface is easily absorbed or alleviated, i.e., the configuration exhibits so-called compliance characteristics (passive smoothness, soft pressing action). Therefore, even if the shape of the application surface has a shape error with respect to the design shape, the effect of absorbing the shape error by the pressing action can be enhanced, and the pressing unit can be operated more smoothly by the air cylinder so that the pressing posture of the pressing unit follows the shape error of the application surface.

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(4)又は(5)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、
前記離間状態においては、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が前記任意の位置及び/又は姿勢に制御されるように、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、
前記押圧状態においては、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記被貼付面に所定の押圧力を付与するように、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ことを特徴としている。
The tape application device (6) according to the present invention is the tape application device (4) or (5),
The air cylinder is
A cylinder portion to which air is supplied;
A rod portion that advances and retreats in response to the pressure in the cylinder portion;
a pressure detection unit that detects a pressure inside the cylinder unit;
A displacement detection unit that detects a displacement of the rod portion,
In the separated state, the pressure in the cylinder portion detected by the pressure detection portion and/or the displacement of the rod portion detected by the displacement detection portion are controlled so that the pressing portion is controlled to the arbitrary position and/or posture within the joining head,
In the pressed state, the pressure inside the cylinder portion detected by the pressure detection unit and/or the displacement of the rod portion detected by the displacement detection unit are controlled so that the pressing portion applies a predetermined pressing force to the attachment surface regardless of its position and/or posture.

上記テープ貼付装置(6)によれば、前記エアシリンダの前記ロッド部の変位を制御することにより、前記離間状態における前記任意の位置及び/又は姿勢と、前記押圧状態における前記被貼付面に前記所定の押圧力を付与する姿勢とを切り替える動作の応答性を高めることができる。
また、前記押圧状態において、前記エアシリンダの前記ロッド部の変位を制御する際の応答性を高めることが可能となり、前記押圧部による押圧姿勢が前記被貼付面の形状誤差を有する形状に倣うように、前記エアシリンダにより前記押圧部を応答性良く動作させることが可能となる。
According to the above-mentioned tape application device (6), by controlling the displacement of the rod portion of the air cylinder, it is possible to improve the responsiveness of the operation of switching between the arbitrary position and/or posture in the separated state and the posture in which the specified pressing force is applied to the application surface in the pressed state.
In addition, in the pressed state, it is possible to improve the responsiveness when controlling the displacement of the rod portion of the air cylinder, and it is possible to operate the pressing portion with good responsiveness using the air cylinder so that the pressing posture of the pressing portion follows the shape of the attachment surface, which has shape errors.

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(2)~(4)のいずれかにおいて、前記任意の位置及び/又は姿勢が、前記被貼付面に対する荷重方向が法線方向となる向きに前記押圧部を位置させる姿勢であることを特徴としている。 The tape application device (7) according to the present invention is characterized in that, in any one of the tape application devices (2) to (4), the arbitrary position and/or posture is a posture in which the pressing part is positioned so that the load direction relative to the application surface is the normal direction.

上記テープ貼付装置(7)によれば、前記任意の位置及び/又は姿勢から前記被貼付面に前記所定の押圧力を付与する姿勢に移行する際に、前記被貼付面に対する荷重方向が法線方向となる向きで、前記押圧部を前記被貼付面に押し当てながら前記テープを貼付することができる。そのため、前記被貼付面に対する安定した前記テープの貼付動作を行うことができる。 According to the tape application device (7), when moving from the arbitrary position and/or posture to a posture in which the predetermined pressure force is applied to the surface to be applied, the tape can be applied while pressing the pressing part against the surface to be applied in a direction in which the load direction relative to the surface to be applied is the normal direction. Therefore, the tape can be stably applied to the surface to be applied.

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(1)~(7)のいずれかにおいて、
前記任意の位置及び/又は姿勢における前記調整部の上端から前記押圧部の下端までの高さが、前記被貼付面の形状設計データに基づく高さ位置で前記押圧状態となるときの前記調整部の上端から前記押圧部の下端までの高さになるように調整されていることを特徴としている。
The tape application device (8) according to the present invention is any one of the tape application devices (1) to (7),
The height from the upper end of the adjustment portion to the lower end of the pressing portion in the arbitrary position and/or posture is adjusted to be the height from the upper end of the adjustment portion to the lower end of the pressing portion when in the pressed state at a height position based on the shape design data of the surface to be attached.

上記テープ貼付装置(8)によれば、前記任意の位置及び/又は姿勢の状態にある前記貼付ヘッドを前記移動手段で前記被貼付面の貼付開始位置に移動させた場合に、前記被貼付面の形状が形状設計データ通りであれば(換言すれば、形状誤差がなければ)、前記押圧部の下端(換言すれば、前記被貼付面との接触部分)が、前記被貼付面上に位置することとなり、そのまま前記被貼付面に荷重を付与する姿勢にスムーズに移行することができる。 According to the tape application device (8), when the application head, which is in the arbitrary position and/or posture, is moved by the moving means to the application start position on the surface to be applied, if the shape of the surface to be applied conforms to the shape design data (in other words, there is no shape error), the lower end of the pressing part (in other words, the part in contact with the surface to be applied) will be positioned on the surface to be applied, and the head can smoothly transition to a posture in which a load is applied to the surface to be applied.

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(1)~(8)のいずれかにおいて、前記移動手段が、前記被貼付面の形状設計データに基づいて前記貼付ヘッドを移動させるものであることを特徴としている。 The tape application device (9) according to the present invention is any one of the tape application devices (1) to (8) described above, characterized in that the moving means moves the application head based on the shape design data of the surface to be applied.

上記テープ貼付装置(9)によれば、前記移動手段により、前記被貼付面の形状設計データに基づいて前記貼付ヘッド自体が移動される。そして、前記調整部により、前記離間状態においては、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が前記任意の位置及び/又は姿勢に制御され、前記押圧状態においては、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記被貼付面に所定の押圧力を付与する姿勢に制御される。
したがって、前記被貼付面の形状が設計形状に対して形状誤差を有している場合であっても、前記押圧部による押圧姿勢が前記被貼付面の形状誤差を有する形状に倣うように、前記調整部により前記押圧部を動作させることが可能となる。そのため、前記被貼付面に対する安定した前記テープの貼付動作を連続的に行うことができる。
According to the tape application device (9), the moving means moves the application head itself based on the shape design data of the application surface, and the adjustment unit controls the pressing unit to the arbitrary position and/or posture within the application head in the separated state, and controls the pressing unit to a posture that applies a predetermined pressing force to the application surface regardless of the position and/or posture in the pressed state.
Therefore, even if the shape of the applied surface has a shape error with respect to the design shape, the adjustment unit can operate the pressing unit so that the pressing posture of the pressing unit follows the shape of the applied surface having the shape error. Therefore, the tape can be stably applied to the applied surface continuously.

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(9)において、前記移動手段が、ガントリ構造体であることを特徴としている。 The tape application device (10) according to the present invention is characterized in that in the tape application device (9), the moving means is a gantry structure.

上記テープ貼付装置(10)によれば、前記ガントリ構造体に前記貼付ヘッドが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)が安定して行えることとなる。
この直線運動の安定制御と前記調整部の制御とを組み合わせることによって、前記離間状態と前記押圧状態とを切り替えながら前記被貼付面に対するテープの貼付動作を繰り返し行う場合に、前記任意の位置及び/又は姿勢の保持から直接もしくは前記テープを介して前記被貼付面に所定の押圧力を付与する姿勢に一層スムーズに移行することができ、前記被貼付面に対する安定した前記テープの貼付動作が連続的に行える効果を高めることができる。
According to the above-mentioned tape application device (10), the application head is attached to the gantry structure, so that the gantry structure can stably control the linear motion of the application head (e.g., control of motion in the X, Y and Z axis directions).
By combining stable control of this linear motion with control of the adjustment unit, when the tape application operation to the receiving surface is repeatedly performed while switching between the separated state and the pressed state, it is possible to more smoothly transition from maintaining the arbitrary position and/or posture to a posture in which a predetermined pressing force is applied to the receiving surface directly or via the tape, thereby enhancing the effect of being able to continuously perform a stable tape application operation to the receiving surface.

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、
前記調整部が、
前記押圧部をロール(θy)方向、及びピッチ(θx)方向の少なくともいずれかの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。
The tape application device (11) according to the present invention is the above-mentioned tape application device (10),
The gantry structure includes:
an X-axis linear motion mechanism for moving the workpiece having the attachment surface in the X-axis direction;
a Y-axis linear motion mechanism disposed above the X-axis linear motion mechanism in the Y-axis direction;
a Z-axis linear motion mechanism supported by the Y-axis linear motion mechanism and including an application head attachment part movable in the Z-axis direction;
An Xθz-axis stage that supports the workpiece rotatably in a yaw (θz) direction is mounted on the X-axis linear motion mechanism,
The application head is attached to the application head attachment portion,
The adjustment unit,
The pressing portion is configured to be rotatable in at least one of the roll (θy) direction and the pitch (θx) direction.

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、前記調整部が、前記押圧部をロール(θy)方向、及びピッチ(θx)方向の少なくともいずれかの方向に回動可能に構成されているので、前記調整部の構成を簡素化することができる。 According to the above-mentioned tape application device (11), the gantry structure is provided with linear motion mechanisms in the X, Y and Z axis directions, the Xθz axis stage that rotates in the yaw (θz) direction is mounted on the X axis linear motion mechanism, and the adjustment unit is configured to be able to rotate the pressing unit in at least one of the roll (θy) direction and the pitch (θx) direction, so that the configuration of the adjustment unit can be simplified.

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(9)において、前記移動手段が、多関節ロボットであることを特徴としている。 The tape application device (12) according to the present invention is characterized in that in the tape application device (9), the moving means is an articulated robot.

上記テープ貼付装置(12)によれば、前記移動手段が、多関節ロボットで構成されているので、前記貼付ヘッドの前記調整部により、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、前記多関節ロボットを用いる場合における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。 According to the above-mentioned tape application device (12), since the moving means is composed of an articulated robot, the positioning accuracy of the articulated robot can be complemented by the adjustment unit of the application head, and the performance of applying the tape to the application surface when using the articulated robot can be improved.

また本発明に係るテープ貼付方法は、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、
前記離間状態においては、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が前記位置制御方法により前記任意の位置及び/又は姿勢になるように前記調整部を制御し、
前記押圧状態においては、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記圧力制御方法により前記被貼付面に所定の押圧力を付与するように前記調整部を制御することを特徴としている。
A tape application method according to the present invention is a method for applying the tape to the surface by using any one of the tape application devices (1) to (12), comprising the steps of:
In the separated state, the adjustment unit is controlled by the position control method so that the pressing unit is brought into the arbitrary position and/or posture within the joining head.
In the pressing state, the adjustment unit is controlled by the pressure control method so as to apply a predetermined pressing force to the attachment surface, regardless of the position and/or posture of the pressing unit.

上記テープ貼付方法によれば、前記離間状態においては、前記調整部によって、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が前記位置制御方法により前記任意の位置及び/又は姿勢になるように調整され、前記押圧状態においては、前記調整部によって、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記圧力制御方法により前記被貼付面に所定の押圧力を付与する姿勢に調整されることとなる。
したがって、前記離間状態と前記押圧状態とを切り替えながら前記被貼付面に対する前記テープの貼付動作を繰り返し行う場合であっても、前記押圧部と前記被貼付面とが意図しない箇所で接触や衝突することを防止することができる。そのため、前記任意の位置及び/又は姿勢の保持から直接または前記テープを介して前記被貼付面に所定の押圧力を付与する姿勢にスムーズに移行することができ、前記被貼付面に対する安定した前記テープの貼付動作を連続的に行うことができる。
According to the above-mentioned tape application method, in the separated state, the adjustment unit adjusts the pressing portion within the application head by the position control method so that it is at the desired position and/or posture, and in the pressed state, the adjustment unit adjusts the pressing portion by the pressure control method to a posture that applies a predetermined pressing force to the applied surface, regardless of its position and/or posture.
Therefore, even when the tape application operation to the application surface is repeatedly performed while switching between the separated state and the pressed state, it is possible to prevent the pressing portion and the application surface from coming into contact or colliding with each other at unintended locations. Therefore, it is possible to smoothly transition from holding the arbitrary position and/or posture to a posture in which a predetermined pressing force is applied to the application surface directly or via the tape, and it is possible to continuously perform a stable application operation of the tape to the application surface.

また本発明に係るテープ貼付装置の制御方法は、被貼付面にテープを押し付ける押圧部と、該押圧部の位置及び/又は姿勢、加えて前記押圧部の前記被貼付面への押圧力を制御する調整部とを備えた貼付ヘッドと、
該貼付ヘッドを3次元空間内で移動させる移動手段とを備えたテープ貼付装置の制御方法であって、
前記調整部が、
少なくとも前記押圧部が前記被貼付面から離間している離間状態においては、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が任意の位置及び/又は姿勢に制御される位置制御を行い、
前記押圧部が直接もしくは前記テープを介して前記被貼付面に接触している押圧状態においては、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記被貼付面に所定の押圧力を付与可能な圧力制御を行い、
前記離間状態と前記押圧状態とに応じて前記調整部の動作制御を切り替えることを特徴としている。
A method for controlling a tape application device according to the present invention includes: an application head including a pressing unit that presses a tape against a surface to be applied with the tape; and an adjustment unit that controls a position and/or posture of the pressing unit and a pressing force of the pressing unit against the surface to be applied with the tape;
a moving means for moving the application head in a three-dimensional space,
The adjustment unit,
performing position control in which the pressing portion is controlled to an arbitrary position and/or attitude within the application head at least in a separated state in which the pressing portion is separated from the application surface;
In a pressing state in which the pressing portion is in contact with the adhered surface directly or via the tape, pressure control is performed so that a predetermined pressing force can be applied to the adhered surface regardless of the position and/or posture of the pressing portion,
The control of the operation of the adjustment unit is switched depending on whether the contact is in the separated state or the pressed state.

上記テープ貼付装置の制御方法によれば、前記調整部により、前記離間状態と前記押圧状態とに応じた動作制御を適切に切り替えることが可能となり、前記押圧部と前記被貼付面とが意図しない箇所で接触や衝突することを防止することができる。
そのため、前記調整部が前記離間状態と前記押圧状態と切り替えながら前記被貼付面に対するテープの貼付動作を繰り返し行う場合に、前記任意の位置及び/又は姿勢の保持から直接もしくは前記テープを介して前記被貼付面に所定の押圧力を付与する姿勢にスムーズに移行することができ、前記被貼付面に対する安定した前記テープの貼付動作の制御を連続的に行うことができる。
According to the above-mentioned control method for the tape application device, the adjustment unit is capable of appropriately switching between operational control according to the separated state and the pressed state, thereby preventing contact or collision between the pressing unit and the surface to be applied at unintended locations.
Therefore, when the adjustment unit repeatedly performs the operation of applying tape to the receiving surface while switching between the separated state and the pressed state, it can smoothly transition from maintaining the arbitrary position and/or posture to a posture in which a predetermined pressing force is applied to the receiving surface directly or via the tape, and stable control of the operation of applying the tape to the receiving surface can be continuously performed.

本発明の実施の形態に係るATL装置におけるATLヘッドの構成例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a configuration example of an ATL head in an ATL device according to an embodiment of the present invention; 実施の形態に係るATL装置の具体構成例を示す全体斜視図である。1 is an overall perspective view showing a specific configuration example of an ATL device according to an embodiment; 実施の形態に係るATL装置のATLヘッド周辺の拡大斜視図である。2 is an enlarged perspective view of the periphery of an ATL head of the ATL device according to the embodiment; 実施の形態に係る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。10 is a flowchart showing an example of a joining process operation performed by a robot control unit and an ATL head control unit of the ATL apparatus according to the embodiment. 実施の形態に係るATL装置におけるATLヘッドの動作例を説明するための要部模式図である。5A and 5B are schematic diagrams illustrating an example of the operation of an ATL head in the ATL device according to the embodiment. 従来のテープ貼付装置で発生する課題を説明するための貼付ヘッド部分を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an application head portion for explaining a problem that occurs in a conventional tape application device. FIG.

以下、本発明に係るテープ貼付装置、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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a tape application device, a tape application method, and a method for controlling a tape application device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an ATL head in an ATL device according to an embodiment of the present invention. The ATL device is an example of a tape application device according to the present invention, and the ATL head is an example of an application head.

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、2abに貼り付けるためのATLヘッド20を備えている。 The ATL device 10 is a device for manufacturing a molded product reinforced with tape 1 by attaching tape 1 to a workpiece 2, and is equipped with an ATL head 20 for attaching tape 1 to the attachment surfaces 2a, 2ab of the workpiece 2 while pressing the tape 1.

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、ATLヘッド20を3次元空間内で移動させるための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(設計形状データ)、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の移動制御に利用される。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。 The ATL head 20 is attached to a handling robot 70. The handling robot 70 may be a general-purpose industrial robot for moving the ATL head 20 in three-dimensional space, for example, a gantry structure (also called a Cartesian coordinate mechanism), or may be a multi-joint robot (also called a serial multi-joint mechanism). The handling robot 70 is preferably equipped with a mechanism (three degrees of freedom) that allows the ATL head 20 to move in translation at least in the XYZ axis directions. The operation control of the handling robot 70 is performed by a robot control unit 70a. The robot control unit 70a stores three-dimensional coordinate data (design shape data) of the attachment surface 2a of the work 2, programs for controlling the operation of each part based on the three-dimensional coordinate data, etc., which are used to control the movement of the ATL head 20. The robot control unit 70a may be configured using a general-purpose computer device.

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。 The workpiece 2 is, for example, a molded product having a three-dimensional shape, and may be a molded product made of resin such as thermoplastic resin or thermosetting resin, or may be a molded product made of metal, etc.

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。 For example, the tape 1 is formed by pre-impregnating at least a portion of a fiber bundle with resin, and may be impregnated with a thermoplastic resin (also called UD tape) or with a thermosetting resin (also called prepreg tape). The tape 1 may also contain carbon fiber, or may be a resin tape with many short fibers mixed in. The type of tape 1 may be appropriately selected depending on the material of the workpiece 2. The tape 1 may also be in the form of multiple tapes arranged in parallel.

ATLヘッド20は、ワーク2の被貼付面2a、2abにテープ1を押し付ける押圧部30と、ハンドリングロボット70と押圧部30との間に設けられて、押圧部30の位置及び/又は姿勢、加えて押圧部30の被貼付面2a、2abへの押圧力を制御するパラレルリンク機構40とを備えている。パラレルリンク機構40が調整部の一例である。なお、以下の説明では、便宜上、「位置及び/又は姿勢」を「位置姿勢」と記す。 The ATL head 20 includes a pressing unit 30 that presses the tape 1 against the application surfaces 2a, 2ab of the workpiece 2, and a parallel link mechanism 40 that is provided between the handling robot 70 and the pressing unit 30 and controls the position and/or posture of the pressing unit 30, as well as the pressing force of the pressing unit 30 on the application surfaces 2a, 2ab. The parallel link mechanism 40 is an example of an adjustment unit. In the following description, for convenience, "position and/or posture" will be referred to as "position and posture."

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。 The pressing unit 30 includes a pressing roller 31 that presses the tape 1, and a roller support unit 32 that is attached to the end unit 42 of the parallel link mechanism 40 while rotatably supporting the pressing roller 31. The pressing roller 31 may be configured as a resin roller, an elastic roller, a metallic roller, or the like, depending on the characteristics of the tape 1 or the material of the workpiece 2. The size (diameter, width) of the pressing roller 31 may be appropriately selected depending on the type and size of the tape 1 used and the type and shape of the workpiece 2. In another configuration example, a pressing member such as a pressing shoe may be used instead of the pressing roller 31.

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とを含んで構成されている。 The parallel link mechanism 40 includes a base portion 41 that is 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 that are arranged in parallel between the base portion 41 and the end portion 42.

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)を変化させることが可能となっている。 Each of these link parts 43 has universal joints 44, 45, such as universal joints or spherical joints, at both ends, and an air cylinder 46 as an actuator provided between these universal joints 44, 45. The parallel link mechanism 40 is capable of changing the position (translation) and attitude (rotation) of the end part 42 by controlling the length of each of the multiple link parts 43 with the air cylinder 46.

パラレルリンク機構40は、押圧ローラ31がテープ1を介して被貼付面2a、2abに荷重を付与する姿勢に押圧ローラ31の位置姿勢を調整可能であれば、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。なお、以下の説明では、「荷重」という用語を「押圧力」と読み替えてもよい。また、本発明において、「押圧力」とは、絶対荷重及び方向を含む概念として用いる。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。 The parallel link mechanism 40 is generally composed of three to six link parts 43, although the number of link parts 43 is not particularly limited as long as the position and posture of the pressure roller 31 can be adjusted so that the pressure roller 31 applies a load to the application surfaces 2a, 2ab via the tape 1. In the following description, the term "load" may be read as "pressing force." In addition, in the present invention, the term "pressing force" is used as a concept that includes absolute load and direction. Reducing the number of link parts 43 simplifies the configuration of the parallel link mechanism 40. On the other hand, increasing the number of link parts 43 increases the support force of the parts attached to the end parts 42, and the parallel link mechanism 40 can be configured to be less susceptible to the effects of moments associated with the operation of the parallel link mechanism 40.

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。 The degrees of freedom of the parallel link mechanism 40 may be set taking into consideration the operational function (degrees of freedom) of the handling robot 70. In this case, it is preferable to adopt a parallel link mechanism 40 that allows the pressure roller 31 to rotate at least in the roll direction and pitch direction. Regardless of the operational function of the handling robot 70, a six-degrees-of-freedom mechanism, that is, a mechanism that moves in six directions (three translational directions and three rotational directions), may be applied to the parallel link mechanism 40.

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。 The air cylinder 46 includes a cylinder portion 46a to which air is supplied, a rod portion 46b that moves forward and backward according to the pressure inside the cylinder portion 46a, a pressure sensor (pressure detection portion) 46c that detects the pressure inside the cylinder portion 46a, and a displacement sensor (displacement detection portion) 46d that detects the displacement of the rod portion 46b. The air cylinder 46 is preferably configured as a double-acting cylinder, but is not limited to this.

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。 The cylinder section 46a is connected to a servo valve 46e via a pressure sensor 46c. The servo valve 46e adjusts the amount of air flowing into and out of the cylinder section 46a, and controls the pressure difference between the two chambers of the cylinder section 46a. The servo valve 46e is connected to an air pressure supply section 46f that outputs compressed air from a compressor or the like.

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。 The displacement sensor 46d may be any device capable of measuring the amount of displacement of the rod portion 46b, and may be, for example, a magnetic linear encoder that detects the amount of displacement of the rod portion 46b from the amount of magnetic displacement, an optical linear encoder, or a potentiometer.

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の設計形状を示す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。 The pressure signal detected by the pressure sensor 46c and the displacement signal detected by the displacement sensor 46d are each output to the ATL head control unit 46g. The ATL head control unit 46g stores three-dimensional coordinate data indicating the design shape of the workpiece 2, as well as programs that control the operation of each part of the ATL head 20 based on the three-dimensional coordinate data, pressure signal, displacement signal, etc.

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、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、少なくとも押圧ローラ31が被貼付面2aから離間している離間状態において、ATLヘッド20内において押圧部30を任意の位置及び/又は姿勢に制御する位置制御方法によりパラレルリンク機構40の各部の動作を制御する。換言すれば、ATLヘッド制御部46gは、前記離間状態において、少なくとも押圧ローラ31がATLヘッド20内で所定の基準位置姿勢に保持されるようにパラレルリンク機構40の動作を制御する。所定の基準位置姿勢は、任意の位置及び/又は姿勢の一例である。また、任意の位置及び/又は姿勢は、時間的(経時的)に変化するものであってもかまわない。
The ATL head control unit 46g uses, for example, detection signals acquired from the pressure sensor 46c and displacement sensor 46d of each air cylinder 46 as control parameters to control the operation of the servo valve 46e of each air cylinder 46, and performs processing to control the pressure within the cylinder portion 46a of each air cylinder 46 and/or the displacement of the rod portion 46b.
For example, in a separated state where at least the pressure roller 31 is separated from the application surface 2a, the ATL head control unit 46g controls the operation of each unit of the parallel link mechanism 40 by a position control method that controls the pressing unit 30 to an arbitrary position and/or posture within the ATL head 20. In other words, in the separated state, the ATL head control unit 46g controls the operation of the parallel link mechanism 40 so that at least the pressure roller 31 is held in a predetermined reference position and posture within the ATL head 20. The predetermined reference position and posture is an example of an arbitrary position and/or posture. In addition, the arbitrary position and/or posture may change over time (with time).

所定の基準位置姿勢は、例えば、パラレルリンク機構40を構成する各エアシリンダ46のロッド部46bの変位が最大ストローク長さの中間位置付近の所定値に調整されている姿勢である。前記所定値は、ATL装置10の各部の大きさや貼付対象となるワーク2の形状や大きさなどに応じて、任意の値に設定することが可能である。この姿勢におけるパラレルリンク機構40のベース部41から押圧ローラ31の下端点までの高さが、例えば、所定の高さZhとなるように調整されている。そして、この所定の高さZhが、ATLヘッド20のヘッド基準高さに設定されている。
このヘッド基準高さは、ワーク2に形状誤差がないと仮定した場合に、ATLヘッド20の押圧ローラ31を被貼付面2aに配置したときのヘッド高さに対応している。換言すれば、前記ヘッド基準高さは、被貼付面2aの3次元形状データに基づく高さ位置(ワーク2の設計高さ位置)で押圧状態となるときのヘッド高さである。
The predetermined reference position and posture is, for example, a posture in which the displacement of the rod portion 46b of each air cylinder 46 constituting the parallel link mechanism 40 is adjusted to a predetermined value near the middle position of the maximum stroke length. The predetermined value can be set to an arbitrary value depending on the size of each part of the ATL device 10 and the shape and size of the workpiece 2 to be attached. The height from the base portion 41 of the parallel link mechanism 40 to the lower end point of the pressure roller 31 in this posture is adjusted to, for example, a predetermined height Zh. This predetermined height Zh is set as the head reference height of the ATL head 20.
This head reference height corresponds to the head height when the pressure roller 31 of the ATL head 20 is placed on the application surface 2a, assuming that there is no shape error in the workpiece 2. In other words, the head reference height is the head height when the head is in a pressed state at a height position based on the three-dimensional shape data of the application surface 2a (design height position of the workpiece 2).

また、所定の基準位置姿勢は、ワーク2の被貼付面2aに対する荷重方向が法線方向となる向きに押圧ローラ31を位置させる姿勢とすることが好ましい。例えば、テープ1の貼付開始位置となるワーク2の被貼付面2aの設計形状に対する荷重方向が法線方向(図1に示すA方向)となる向きに押圧ローラ31を位置させる姿勢である。なお、前記荷重方向を押圧方向と読み替えてもよい。また、この姿勢におけるパラレルリンク機構40のベース部41から押圧ローラ31の下端点までの高さを所定の高さZhに調整することが好ましい。 The specified reference position and posture is preferably a posture in which the pressure roller 31 is positioned so that the load direction relative to the attachment surface 2a of the work 2 is the normal direction. For example, the pressure roller 31 is positioned so that the load direction relative to the design shape of the attachment surface 2a of the work 2, which is the starting position for attaching the tape 1, is the normal direction (direction A shown in FIG. 1). The load direction may also be interpreted as the pressing direction. In addition, it is preferable to adjust the height from the base portion 41 of the parallel link mechanism 40 to the lower end point of the pressure roller 31 in this posture to a specified height Zh.

また、ATLヘッド制御部46gは、押圧ローラ31が直接もしくはテープ1を介して被貼付面2a、2abに接触している押圧状態において、押圧部30がその位置及び/又は姿勢に依らず、被貼付面2a、2abに所定の押圧力を付与可能な圧力制御方法よりパラレルリンク機構40の各部の動作を制御する。換言すれば、ATLヘッド制御部46gは、前記押圧状態において、押圧ローラ31が所定の基準位置姿勢の保持から直接もしくはテープ1を介して被貼付面2a、2abに所定の荷重を付与するようにパラレルリンク機構40の動作を制御する。ATLヘッド制御部46gは、押圧ローラ31の離間状態と押圧状態とに応じてパラレルリンク機構40の動作制御を切り替える機能を備えている。 In addition, the ATL head control unit 46g controls the operation of each part of the parallel link mechanism 40 by a pressure control method that allows the pressing unit 30 to apply a predetermined pressing force to the attached surfaces 2a, 2ab regardless of its position and/or posture in a pressing state in which the pressing roller 31 is in contact with the attached surfaces 2a, 2ab directly or via the tape 1. In other words, the ATL head control unit 46g controls the operation of the parallel link mechanism 40 in the pressing state so that the pressing roller 31 applies a predetermined load to the attached surfaces 2a, 2ab directly or via the tape 1 from maintaining a predetermined reference position and posture. The ATL head control unit 46g has a function of switching the operation control of the parallel link mechanism 40 depending on the separated state and pressed state of the pressing roller 31.

例えば、ATLヘッド制御部46gは、押圧ローラ31の押圧状態において、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、各エアシリンダ46の角度や各ロッド部46bのストローク長を計算する。また、ATLヘッド制御部46gは、押圧ローラ31が直接もしくはテープ1を介して被貼付面2aに所定の荷重を付与するための指標(例えば、ワーク2の形状誤差を加味した圧力の過不足分、又は変位の過不足分)を計算し、計算されたこれら指標に基づいて、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)を制御する構成となっている。この制御により、被貼付面2a、2abに対する押圧ローラ31の荷重方向が法線方向となるように、エンド部42の位置姿勢が調整されて、所定の荷重を維持しながら押圧ローラ31で被貼付面2a、2abを直接もしくはテープ1を介して押圧するようになっている。 For example, the ATL head control unit 46g calculates the angle of each air cylinder 46 and the stroke length of each rod portion 46b based on the detection signal captured from the pressure sensor 46c and displacement sensor 46d of each air cylinder 46 in the pressing state of the pressure roller 31. The ATL head control unit 46g also calculates an index (for example, an excess or deficiency of pressure or an excess or deficiency of displacement taking into account the shape error of the work 2) for the pressure roller 31 to apply a predetermined load to the application surface 2a directly or via the tape 1, and controls the operation (pressurization operation or depressurization operation) of the servo valve 46e of each air cylinder 46 based on these calculated indexes. By this control, the position and posture of the end portion 42 are adjusted so that the load direction of the pressure roller 31 relative to the application surface 2a, 2ab is normal, and the pressure roller 31 presses the application surface 2a, 2ab directly or via the tape 1 while maintaining a predetermined load.

例えば、図1に示すように、ワーク2が、被貼付面2abに設計形状からの形状誤差(-Δh)を有していた場合、当該被貼付面2abにテープ1を貼付しているときのヘッド高さ(ベース部41から押圧ローラ31の下端点までの高さ)が、(ヘッド基準高さZh+Δh)となるように、パラレルリンク機構40の各リンク部43の変位(長さ)が調整されるようになっている。なお、被貼付面2abに対する押圧ローラ31の荷重方向が必ずしも法線方向とならない場合もあり、被貼付面2abの形状誤差などに応じて、押圧ローラ31の荷重方向が柔軟に調整され得る構成になっている。 For example, as shown in FIG. 1, if the work 2 has a shape error (-Δh) from the design shape on the attachment surface 2ab, the displacement (length) of each link 43 of the parallel link mechanism 40 is adjusted so that the head height (height from the base portion 41 to the lower end point of the pressure roller 31) when the tape 1 is being attached to the attachment surface 2ab is (head reference height Zh + Δh). Note that the load direction of the pressure roller 31 with respect to the attachment surface 2ab may not necessarily be the normal direction, and the configuration allows the load direction of the pressure roller 31 to be flexibly adjusted depending on the shape error of the attachment surface 2ab, etc.

ATLヘッド制御部46gが、押圧ローラ31の押圧状態において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、2ab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、2ab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。また、ロボット制御部70aとATLヘッド制御部46gとが、1つの制御ユニットで構成されてもよい。 The ATL head control unit 46g controls the parallel link mechanism 40 when the pressure roller 31 is in the pressed state, so that no gap is formed between the pressure roller 31 and the tape 1, and the pressure roller 31 presses the attached surfaces 2a, 2ab of the work 2 via the tape 1 from a direction perpendicular to the attached surfaces 2a, 2ab (normal direction). The ATL head control unit 46g may be configured using a general-purpose computer. The robot control unit 70a and the ATL head control unit 46g may also be configured as a single control unit.

なお本構成例では、パラレルリンク機構40のアクチュエータが、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。 In this configuration example, the actuator of the parallel link mechanism 40 is configured as an air cylinder 46 that is driven by air pressure, but the actuator that can be applied to the present invention is not limited to the air cylinder 46. For example, it can also be configured as a linear actuator such as a hydraulic cylinder or an electric cylinder.

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。 The ATL head 20 further includes a feeder (conveying means) 50 for conveying the tape 1, and a heating means 60 for heating at least one of the tape 1 and the applied surface 2a sent from the feeder 50 to the pressure roller 31. The feeder 50 and the heating means 60 are attached to an attachment guide 61 fixed to the roller support portion 32. Note that the heating means 60 is not an essential element, and if heat treatment of the tape 1 is not required, the ATL head 20 may be configured without the heating means 60. Also, a detachable portion (not shown) for the heating means 60 may be provided on the attachment guide 61, so that the heating means 60 can be attached and detached to the attachment guide 61. The operation of the feeder 50 and the heating means 60 is controlled by the ATL head control portion 46g.

加熱手段60は、テープ1や被貼付面2a、2ab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。 The heating means 60 is preferably capable of heating the tape 1 and the application surfaces 2a, 2ab without contact, and may be, for example, a radiation light source such as an infrared lamp, laser, or IR lamp, or a hot air source such as a hot air nozzle, or a combination of these.

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。 The feeder 50 has, for example, a pair of conveyor belts 51, and is configured to convey the tape 1 by rotating the pair of conveyor belts 51 using the power of a motor (not shown). Note that a heater may be provided within the feeder 50, and the pair of conveyor belts 51 may be preheated to a predetermined temperature. This makes it possible to preheat the tape 1 before it reaches the application point (point B shown in FIG. 1).

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。
また、ATL装置10には、装置各部の操作入力や設定入力などを行うための操作部(図示せず)が設けられており、該操作部を介して入力された信号が、ロボット制御部70aやATLヘッド制御部46gに出力されるようになっている。
The feeder 50 may be equipped with a winding mechanism (not shown) that winds the tape 1 from a bobbin, or may supply the tape 1 that has been cut to a predetermined length. Alternatively, the tape 1 may be wound from a winding mechanism (not shown) that is installed separately from the ATL head 20, and the tape 1 may be supplied to the feeder 50 along the transport path.
The ATL device 10 is also provided with an operation unit (not shown) for performing operation input and setting input for each part of the device, and signals input via the operation unit are output to the robot control unit 70a and the ATL head control unit 46g.

図2は、実施の形態に係る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。 Figure 2 is an overall perspective view showing a specific configuration example of an ATL device according to an embodiment. Also, Figure 3 is an enlarged perspective view of the ATL head and its surroundings in the ATL device shown in Figure 2. Note that components having the same functions as the components of the ATL device 10 shown in Figure 1 are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted.

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。
In the ATL device 10 shown in FIGS. 2 and 3, a handling robot 70 to which the ATL head 20 is attached is composed of a gantry structure (cartesian coordinate mechanism) 71.
The basic configuration of the ATL head 20 shown in Figures 2 and 3 is substantially the same as that of the ATL head 20 shown in Figure 1, but in the ATL head 20 shown in Figures 2 and 3, the parallel link mechanism 40 is composed of four link parts 43. In the following explanation, the direction in which the workpiece 2 is moved is defined as the X-axis direction, the direction perpendicular to this in the horizontal plane is defined as the Y-axis direction, and the direction perpendicular to both the X-axis and Y-axis directions is defined as the Z-axis direction.

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。 The gantry structure 71 is equipped with an X-axis linear motion mechanism 72 equipped with an Xθz-axis stage 73 that supports the workpiece 2 so that it can move in the X-axis direction and rotate in the yaw (θz) direction (around the Z axis), a Y-axis linear motion mechanism 74 that is suspended in the Y-axis direction above the X-axis linear motion mechanism 72, and a Z-axis linear motion mechanism 75 that is supported by the Y-axis linear motion mechanism 74 and can move in the Z-axis direction.

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。 The X-axis linear motion mechanism 72 includes an X-axis guide section 72a, an X-axis slide table 72b slidably attached to the X-axis guide section 72a, and an Xθz-axis stage 73 rotatably mounted in the yaw (θz) direction on the X-axis slide table 72b. The workpiece 2 is placed on the Xθz-axis stage 73.

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。
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 includes a Z-axis guide portion 75a attached to the Y-axis slider 74b, a Z-axis slider 75b slidably attached to the Z-axis guide portion 75a, and a Z-axis bracket 75c attached to the Z-axis slider 75b. An ATL head attachment 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 attachment portion 76.

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。
Next, the operation of the ATL device 10 for applying the tape 1 to the workpiece 2 will be described.
With regard to the application operation of the tape 1 using the ATL device 10, the X-axis linear motion mechanism 72 realizes the X-axis translational motion of the work 2, and the Xθz-axis stage 73 realizes the Z-axis (yaw (θz) direction) rotational motion of the work 2. Furthermore, the Y-axis linear motion mechanism 74 realizes the Y-axis translational motion of the ATL head 20, and the Z-axis linear motion mechanism 75 realizes the Z-axis translational motion of the ATL head 20.

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の離間状態において、例えば、押圧ローラ31をATLヘッド20内で所定の基準位置姿勢に保持する動作が実現される。また、パラレルリンク機構40により、押圧ローラ31の押圧状態において、例えば、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)回転運動とともに、押圧ローラ31で直接もしくはテープ1を介して被貼付面2aに所定の荷重を付与する動作とが実現される。所定の荷重を付与する動作は、被貼付面2aの実際の形状に倣うように押圧する動作であればよく、被貼付面2aに対して法線方向から押圧する動作であることが好ましい。 The parallel link mechanism 40 of the ATL head 20 realizes, for example, an operation of holding the pressure roller 31 in a predetermined reference position and posture within the ATL head 20 when the pressure roller 31 is in a separated state. In addition, the parallel link mechanism 40 realizes, for example, at least the Y-axis (roll (θy) direction) rotational movement of the pressure roller 31 and the X-axis (pitch (θx) direction) rotational movement of the pressure roller 31 when the pressure roller 31 is in a pressed state, and an operation of applying a predetermined load to the applied surface 2a directly or via the tape 1 by the pressure roller 31. The operation of applying a predetermined load may be an operation of pressing so as to follow the actual shape of the applied surface 2a, and is preferably an operation of pressing from the normal direction to the applied surface 2a.

図4は、実施の形態に係る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とが行う処理動作の一例を示すフローチャートである。また、図5は、実施の形態に係るATL装置10におけるATLヘッド20の動作例を説明するための要部模式図である。なお、本処理動作例では、テープ1がワーク2の被貼付面2a、2abに順次並べて貼り付けられるようにATLヘッド20の動作が制御される場合について説明する。 Figure 4 is a flow chart showing an example of the 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. Also, Figure 5 is a schematic diagram of the main parts for explaining an example of the operation of the ATL head 20 in the ATL device 10 according to the embodiment. Note that in this processing operation example, a case is explained in which the operation of the ATL head 20 is controlled so that the tape 1 is sequentially attached to the attachment surfaces 2a, 2ab of the workpiece 2 in a line.

まず、ステップS1では、ロボット制御部70aが、ATLヘッド20を所定の原点位置に復帰させる操作入力があったか否かを判断し、該操作入力があったと判断すればステップS2に進む。 First, in step S1, the robot control unit 70a determines whether or not there has been an operation input to return the ATL head 20 to a predetermined origin position, and if it determines that such an operation input has been received, the process proceeds to step S2.

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の動作を制御して、ATLヘッド20を原点位置に移動させる制御を行い、ステップS3に進む。前記原点位置は、例えば、テープ1の貼付開始位置の上方位置である。 In step S2, the robot control unit 70a controls the operation of 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 to the origin position, and then proceeds to step S3. The origin position is, for example, a position above the application start position of the tape 1.

ステップS3では、ロボット制御部70a及びATLヘッド制御部46gが、ワーク2にテープ1の貼付を開始する操作入力があったか否かを判断し、該操作入力があったと判断すればステップS4に進む。なお、ステップS1とS3とをまとめて、1つの操作入力で判断し、ステップS2、S4の処理へ進むように構成してもよい。 In step S3, the robot control unit 70a and the ATL head control unit 46g determine whether or not there has been an operation input to start applying the tape 1 to the workpiece 2, and if it is determined that such an operation input has been received, the process proceeds to step S4. Note that steps S1 and S3 may be combined to determine whether or not there has been an operation input, and the process may proceed to steps S2 and S4.

ステップS4では、ATLヘッド制御部46gが、押圧ローラ31が所定の基準位置姿勢に保持されるようにパラレルリンク機構40による位置制御を開始して(図5(a)のATLヘッド20の状態)、ステップS5に進む。
所定の基準位置姿勢は、例えば、パラレルリンク機構40を構成する各エアシリンダ46のロッド部46bの変位が最大ストローク長さの中間位置付近の所定値に調整されている姿勢であり、パラレルリンク機構40のベース部41から押圧ローラ31の下端点までの高さが、例えば、所定の高さ(=ヘッド基準高さ)Zhとなるように調整されている。
In step S4, the ATL head control unit 46g starts position control by the parallel link mechanism 40 so that the pressure roller 31 is held in a predetermined reference position and posture (the state of the ATL head 20 in FIG. 5A), and the process proceeds to step S5.
The specified reference position and posture is, for example, a posture in which the displacement of the rod portion 46b of each air cylinder 46 constituting the parallel link mechanism 40 is adjusted to a specified value near the middle position of the maximum stroke length, and the height from the base portion 41 of the parallel link mechanism 40 to the lower end point of the pressing roller 31 is adjusted to, for example, a specified height (=head reference height) Zh.

ステップS5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の動作を制御して、Xθz軸ステージ73をX軸方向に移動させて、Xθz軸ステージ73に載置されたワーク2に対するテープ1の貼付開始位置がATLヘッド20の直下に配置されるように、ワーク2を移動させる制御を行い(図5(a)のワーク2の状態)、ステップS6に進む。 In step S5, the robot control unit 70a controls the operation of the X-axis linear motion mechanism 72 of the gantry structure 71 to move the Xθz-axis stage 73 in the X-axis direction, and controls the movement of the workpiece 2 so that the start position of tape 1 application to the workpiece 2 placed on the Xθz-axis stage 73 is positioned directly under the ATL head 20 (state of the workpiece 2 in FIG. 5(a)), and then proceeds to step S6.

ステップS6では、ロボット制御部70aが、ワーク2の3次元形状データ(設計形状データ)に基づいて、ガントリ構造体71のZ軸直動機構75の動作を制御して、押圧ローラ31がワーク2の被貼付面2a上に配置されるように、ATLヘッド20を降下させる制御を行い(図5(b)、(c)を参照)、その後、ステップS7に進む。なお、ステップS5、S6の動作制御の間も、パラレルリンク機構40により押圧ローラ31が所定の基準位置姿勢(ヘッド基準高さZh)に保持される位置制御が行われている。 In step S6, the robot control unit 70a controls the operation of the Z-axis linear motion mechanism 75 of the gantry structure 71 based on the three-dimensional shape data (design shape data) of the workpiece 2, and controls the ATL head 20 to lower so that the pressure roller 31 is positioned on the attachment surface 2a of the workpiece 2 (see Figures 5 (b) and (c)), and then proceeds to step S7. Note that even during the operation control of steps S5 and S6, the parallel link mechanism 40 controls the position of the pressure roller 31 to be held at a predetermined reference position and posture (head reference height Zh).

ステップS7では、ATLヘッド制御部46gが、テープ1の貼付動作に移行するために、押圧ローラ31を所定の基準位置姿勢に保持する制御(位置制御)から押圧ローラ31を被貼付面2aに対して所定の荷重を付与する姿勢にする制御(荷重制御)に切り替える処理を行い(図5(c)を参照)、ステップS8に進む。なお、「荷重制御」という用語を「圧力制御」と読み替えてもよい。
なお、前記位置制御では、ATL装置10にいかなる外乱が作用した場合であっても、ATLヘッド20内での押圧部30の姿勢を所定の姿勢に維持する制御が行われる。
また、前記荷重制御では、ワーク2の被貼付面の形状に誤差がある場合であっても、押圧部30の押圧ローラ31が直接もしくはテープ1を介して所定の荷重(すなわち、押圧力)を被貼付面2a、2abに付与する制御が行われる。
In step S7, the ATL head control unit 46g switches from control for holding the pressure roller 31 in a predetermined reference position and posture (position control) to control for putting the pressure roller 31 in a posture for applying a predetermined load to the tape-attached surface 2a (load control) in order to proceed to the tape-attaching operation of the tape 1 (see FIG. 5(c)), and then proceeds to step S8. Note that the term "load control" may be read as "pressure control".
In the position control, even if any disturbance acts on the ATL device 10, the position of the pressing portion 30 in the ATL head 20 is maintained at a predetermined position.
In addition, in the load control, even if there is an error in the shape of the surface to be affixed of the workpiece 2, the pressure roller 31 of the pressing section 30 is controlled to apply a predetermined load (i.e., pressing force) to the surfaces to be affixed 2a, 2ab directly or via the tape 1.

ステップS8では、ロボット制御部70aとATLヘッド制御部46gとが、協働しながらワーク2の被貼付面2aにテープ1を貼付する動作制御を開始する(図5(c)、(d)、(e)を参照)。すなわち、ロボット制御部70aが、ワーク2の3次元形状データに基づいて、Y軸直動機構74及びZ軸直動機構75の動作を制御して、ATLヘッド20をY軸及びZ軸方向に移動させる制御を開始する。 In step S8, the robot control unit 70a and the ATL head control unit 46g cooperate to start controlling the operation of applying the tape 1 to the application surface 2a of the workpiece 2 (see FIGS. 5(c), (d), and (e)). That is, the robot control unit 70a controls the operation of the Y-axis linear motion mechanism 74 and the Z-axis linear motion mechanism 75 based on the three-dimensional shape data of the workpiece 2, and starts controlling the movement of the ATL head 20 in the Y-axis and Z-axis directions.

この移動制御は、ワーク2の3次元形状データに基づいて、Z軸ブラケット75cに取り付けられたパラレルリンク機構40のベース部41の被貼付面2aからの高さが、所定の基準位置姿勢であるときのヘッド高さ(基準ヘッド高さ)Zhに保持された状態で、ATLヘッド20自体をY軸及びX軸方向に移動させる制御である。 This movement control is a control that moves the ATL head 20 itself in the Y-axis and X-axis directions based on the three-dimensional shape data of the workpiece 2 while maintaining the height of the base part 41 of the parallel link mechanism 40 attached to the Z-axis bracket 75c from the attachment surface 2a at the head height (reference head height) Zh when the head is in a predetermined reference position and posture,

そして、ロボット制御部70aによりATLヘッド20を移動させる制御と並行して、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、2abとの間に搬送する制御を開始する。 Then, in parallel with the control of the robot control unit 70a to move the ATL head 20, the ATL head control unit 46g operates each unit of the ATL head 20 to perform processing to start controlling the application of the tape 1. That is, the ATL head control unit 46g operates the feeder 50 to start control to transport the tape 1 between the pressure roller 31 and the application surfaces 2a, 2ab.

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、押圧ローラ31が直接もしくはテープ1を介して被貼付面2a、2abに所定の荷重を付与する荷重制御、例えば、押圧ローラ31を被貼付面2a、2abに対する法線方向(図5(c)、(d)では、矢印Aの方向)からテープ1を所定の荷重で押圧する制御を開始する。なお、押圧ローラ31による押圧方向は、被貼付面2a、2abの法線方向に限定されない。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、2abの加熱を開始する。 The ATL head control unit 46g also operates the parallel link mechanism 40 to start load control in which the pressure roller 31 applies a predetermined load to the application surfaces 2a, 2ab directly or via the tape 1, for example, control in which the pressure roller 31 presses the tape 1 with a predetermined load from the normal direction to the application surfaces 2a, 2ab (the direction of arrow A in Figures 5(c) and (d)). Note that the pressing direction of the pressure roller 31 is not limited to the normal direction of the application surfaces 2a, 2ab. Furthermore, the ATL head control unit 46g starts a heating process by the heating means 60, and starts heating the tape 1 and/or the application surfaces 2a, 2ab.

なお、図5(d)に示すように、ワーク2が、被貼付面2abに設計形状からの形状誤差(-Δh)を有していた場合、当該被貼付面2abにテープ1を押圧しているときのヘッド高さ(ベース部41から押圧ローラ31の下端点までの高さ)が、ヘッド基準高さZh+Δhとなるように、パラレルリンク機構40の各エアシリンダ46のロッド部46bの変位(長さ)が調整されるようになっている。 As shown in FIG. 5(d), if the workpiece 2 has a shape error (-Δh) from the design shape on the attachment surface 2ab, the displacement (length) of the rod portion 46b of each air cylinder 46 of the parallel link mechanism 40 is adjusted so that the head height (height from the base portion 41 to the lower end point of the pressure roller 31) when the tape 1 is pressed against the attachment surface 2ab becomes the head reference height Zh+Δh.

その後、ロボット制御部70aとATLヘッド制御部46g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、2abに貼り付けていく制御が行われ、その後、ステップS9に処理を進める。 Then, the robot control unit 70a and the ATL head control unit 46g control the application of the tape 1 to the application surfaces 2a, 2ab along the application path of the tape 1 on the workpiece 2, and then the process proceeds to step S9.

次のステップS9では、ロボット制御部70aが、Y軸直動機構74の動作により、ATLヘッド20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S8で開始した貼付の処理を継続する一方、貼付終了位置(図5(e)を参照)に到達したと判断すれば、ステップS10に処理を進める。 In the next step S9, the robot control unit 70a determines whether the ATL head 20 has reached the application end position of the tape 1 through the operation of the Y-axis linear motion mechanism 74. If it determines that the application end position has not been reached, it continues the application process that began in step S8, whereas if it determines that the application end position (see FIG. 5(e)) has been reached, it proceeds to step S10.

ステップS10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、及び加熱手段60による加熱動作の停止制御を行い、1本(1ライン分)のテープ1の貼付を完了し、その後、ステップS11に進む。 In step S10, the ATL head control unit 46g performs processing to end the application of the tape 1. That is, the ATL head control unit 46g controls the cutting of the tape 1 by the cutting unit provided in the feeder 50 and controls the stopping of the heating operation by the heating means 60, completes the application of one piece (one line) of tape 1, and then proceeds to step S11.

ステップS11では、ATLヘッド制御部46gが、ステップS7~S10での処理の間、継続して行われていた、押圧ローラ31を被貼付面2aに対して所定の荷重を付与する姿勢にする制御(荷重制御)から押圧ローラ31を所定の基準位置姿勢に保持する制御(位置制御)に切り替える処理を行い、ステップS12に進む。 In step S11, the ATL head control unit 46g switches from the control of placing the pressure roller 31 in a position that applies a predetermined load to the attachment surface 2a (load control), which has been continuously performed during the processing in steps S7 to S10, to control of holding the pressure roller 31 in a predetermined reference position and posture (position control), and then proceeds to step S12.

ステップS12では、ATLヘッド制御部46gが、押圧ローラ31がATLヘッド20内で所定の基準位置姿勢に保持されるようにパラレルリンク機構40による位置制御を開始し、ステップS13に進む。 In step S12, the ATL head control unit 46g starts position control by the parallel link mechanism 40 so that the pressure roller 31 is held in a predetermined reference position and posture within the ATL head 20, and then proceeds to step S13.

次のステップS13では、ロボット制御部70aが、ガントリ構造体71の動作履歴などに基づいて、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S14に進む。 In the next step S13, the robot control unit 70a determines whether or not all application of the tape 1 to the application surface 2a of the workpiece 2 has been completed based on the operation history of the gantry structure 71, and if it determines that all application has not been completed, the process proceeds to step S14.

ステップS14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の動作を制御して、次のテープ1の貼付開始位置の上方にATLヘッド20を移動させる制御を行う(図5(f)を参照)。また、ロボット制御部70aが、X軸直動機構72の動作を制御して、Xθz軸ステージ73をX軸方向に移動させて、Xθz軸ステージ73に載置されたワーク2に対する次のテープ1の貼付開始位置がATLヘッド20の直下に配置されるように、ワーク2を移動させる制御を行う。なお、ステップS13、S14の動作制御の間も、パラレルリンク機構40により押圧ローラ31がATLヘッド20内で所定の基準位置姿勢(ヘッド基準高さZh)に保持される位置制御が行われている。 In step S14, the robot control unit 70a controls the operation of 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 next tape 1 application start position (see FIG. 5(f)). The robot control unit 70a also controls the operation of the X-axis linear motion mechanism 72 to move the Xθz-axis stage 73 in the X-axis direction, and controls the movement of the work 2 so that the next tape 1 application start position for the work 2 placed on the Xθz-axis stage 73 is located directly below the ATL head 20. Note that even during the operation control of steps S13 and S14, the parallel link mechanism 40 performs position control to hold the pressure roller 31 at a predetermined reference position and posture (head reference height Zh) within the ATL head 20.

その後、ステップS6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、ステップS14において、テープ1の貼付が全て完了したと判断すれば、その後ステップS15に進む。 Then, the process returns to step S6, and the tape 1 is sequentially lined up and attached to the attachment surface 2a of the workpiece 2. On the other hand, if it is determined in step S14 that all of the tape 1 has been attached, the process proceeds to step S15.

ステップS15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の動作を制御して、ATLヘッド20を所定の原点位置に移動させるとともに、X軸直動機構72の動作を制御して、Xθz軸ステージ73を所定の原点位置に移動させる制御を行い、その後、処理を終える。 In step S15, the robot control unit 70a controls the operation of 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 to a predetermined origin position, and controls the operation of the X-axis linear motion mechanism 72 to move the Xθz-axis stage 73 to a predetermined origin position, and then ends the process.

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、2ab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、2ab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。 In the above operation example, the operation of the ATL head 20 is controlled so that the tape 1 is applied sequentially to the application surfaces 2a, 2ab of the workpiece 2 in a line, but the manner in which the tape 1 is applied to the application surfaces 2a, 2ab is not limited to this. For example, in other operation examples, depending on the quality standards of the molded product, the tape 1 may be applied in a state in which adjacent pieces of tape 1 overlap, or adjacent pieces of tape 1 may be applied in a state in which they do not overlap (a state in which a predetermined gap is provided).

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け状態が成型品の品質上規定される場合がある。例えば、押圧ローラが被貼付面2a、2abの法線方向に押圧できずに、前記押圧ローラ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。 As described above, the state of application of the tapes, such as the overlap or gap between them, may be regulated in terms of the quality of the molded product. For example, if the pressure roller is unable to press in the normal direction of the surfaces 2a, 2ab to be applied, causing the application trajectory of the pressure roller to shift, the overlap or gap between the tapes 1 may become unstable, which may impair the quality of the molded product.

しかしながら、本実施の形態に係るATL装置10によれば、ATLヘッド20のパラレルリンク機構40が、貼付動作中に被貼付面2aの形状誤差に応じて荷重を付与する方向を適宜調整する動作により、押圧ローラ31を直接もしくはテープ1を介して被貼付面2a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。 However, with the ATL device 10 according to this embodiment, the parallel link mechanism 40 of the ATL head 20 adjusts the direction of the load applied according to the shape error of the surface 2a during the application operation, so that the pressure roller 31 can be reliably pressed against the surface 2a directly or via the tape 1. Therefore, even when adjacent tapes 1 are applied in a partially overlapping state, or when adjacent tapes 1 are applied so that they do not overlap, i.e., so that a certain gap is provided, it is possible to perform stable application with a certain degree of overlap and gap between the tapes 1, and it is possible to improve the quality of the molded product to which the tape 1 is applied.

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、押圧ローラを法線方向に押圧できない場合、前記押圧ローラ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。 In addition, because tape 1 is an aggregate of fibers such as carbon fibers, if the cross-sectional shape of tape 1 is distorted, it may adversely affect the quality of the molded product. For example, if the pressure roller cannot be pressed in the normal direction, a force is generated in the axial direction of the pressure roller, which may displace the fibers near the contact surface of tape 1 with the pressure roller, causing the cross-sectional shape of tape 1 to be distorted.

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により、押圧ローラ31を被貼付面2aの法線方向から正確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。 However, with the ATL device 10, the parallel link mechanism 40 of the ATL head 20 makes it possible to accurately press the pressure roller 31 in the normal direction of the application surface 2a, so there is no risk of the cross-sectional shape of the tape 1 being distorted by the pressure roller 31, and it is possible to improve the quality of the molded product.

上記実施の形態に係るATL装置10によれば、ATLヘッド制御部46gにより、パラレルリンク機構40の動作制御を押圧ローラ31の離間状態と押圧状態とに応じて適切に切り替えることが可能となっている。
押圧ローラ31の離間状態では、複数のリンク部43の各々の長さがエアシリンダ46でそれぞれ制御されて、エアシリンダ46のロッド部46bが下方に伸び切った状態にならないように、パラレルリンク機構40により押圧部30がATLヘッド20内で所定の基準位置姿勢に保持される。これにより、押圧ローラ31の離間状態において、押圧部30とワーク2とが意図しない箇所で接触や衝突することを防止することができる。
According to the ATL device 10 of the above embodiment, the ATL head control unit 46g can appropriately switch the operation control of the parallel link mechanism 40 depending on whether the pressure roller 31 is in the separated state or the pressed state.
When the pressure roller 31 is in the separated state, the length of each of the multiple link parts 43 is controlled by the air cylinder 46, and the parallel link mechanism 40 holds the pressure part 30 in a predetermined reference position and posture within the ATL head 20 so that the rod part 46b of the air cylinder 46 does not reach a fully extended downward state. This makes it possible to prevent the pressure part 30 and the workpiece 2 from contacting or colliding with each other at unintended locations when the pressure roller 31 is in the separated state.

また、押圧ローラ31の押圧状態では、複数のリンク部43の各々の長さがエアシリンダ46でそれぞれ制御されて、押圧部30の押圧ローラ31が所定の基準位置姿勢の保持から直接もしくはテープ1を介して被貼付面2aに荷重を付与する姿勢に正確に調整される。
これにより、ワーク2が形状誤差を有している場合であっても、押圧ローラ31による押圧姿勢(荷重姿勢)がワーク2の形状誤差を有する被貼付面2abに倣うように、押圧ローラ31をパラレルリンク機構40により動作させることが可能となる。
In addition, when the pressure roller 31 is in the pressing state, the length of each of the multiple link portions 43 is controlled by the air cylinder 46, and the pressure roller 31 of the pressing portion 30 is accurately adjusted from maintaining a predetermined reference position and posture to a posture in which a load is applied to the applied surface 2a directly or via the tape 1.
As a result, even if the workpiece 2 has a shape error, the pressing roller 31 can be operated by the parallel link mechanism 40 so that the pressing posture (load posture) of the pressing roller 31 follows the affixed surface 2ab of the workpiece 2, which has a shape error.

したがって、押圧ローラ31の離間状態と押圧状態とを切り替えながら3次元形状を有するワーク2の被貼付面2a、2abに対するテープ1の貼付動作を繰り返し行う場合であっても、押圧ローラ31とワーク2とが意図しない箇所で接触や衝突することを防止することができる。さらに、押圧ローラ31の押圧状態では、パラレルリンク機構40を制御して、所定の基準位置姿勢の保持から直接もしくはテープ1を介して被貼付面2a、2abに荷重を付与する姿勢にスムーズに移行することができ、ワーク2の被貼付面2a、2abに対する安定したテープ1の貼付動作の制御を連続的に行うことができる。 Therefore, even when the tape 1 is repeatedly applied to the application surfaces 2a, 2ab of the workpiece 2 having a three-dimensional shape while switching between the pressure roller 31's separated state and pressed state, it is possible to prevent the pressure roller 31 and the workpiece 2 from contacting or colliding at unintended locations. Furthermore, when the pressure roller 31 is in the pressed state, the parallel link mechanism 40 can be controlled to smoothly transition from holding a predetermined reference position and posture to a posture in which a load is applied to the application surfaces 2a, 2ab directly or via the tape 1, and the stable application operation of the tape 1 to the application surfaces 2a, 2ab of the workpiece 2 can be continuously controlled.

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、フィーダー50と加熱手段60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。
このように、押圧ローラ31と、フィーダー50及び加熱手段60のうちの少なくともいずれかとが一体化されて、ATLヘッド20が大重量化したものとなっても、押圧ローラ31の離間状態において、複数のリンク部43が下方に伸び切った状態にならないように、少なくとも押圧ローラ31がATLヘッド20内で所定の基準位置姿勢に適切に保持される。また、ATLヘッド20の重量が増大したものとなっても、押圧ローラ31の押圧状態において、押圧ローラ31が所定の基準位置姿勢の保持から直接もしくはテープ1を介して被貼付面2a、2abに荷重を付与する姿勢に正確に調整されるとともに、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、2abの加熱動作を一定の状態で行うことができる。
そのため、被貼付面2aの形状が設計形状に対して形状誤差を有している場合であっても、押圧ローラ31による押圧姿勢が形状誤差を有する被貼付面2abの形状に倣うように、押圧部30とともに、フィーダー50と加熱手段60とのうちの少なくともいずれかをパラレルリンク機構40により動作させることが可能となる。
In addition, according to the ATL device 10, the pressure roller 31 is attached to the end portion 42 of the parallel link mechanism 40 via the roller support portion 32, and at least one of the feeder 50 and the heating means 60 is integrally attached to the roller support portion 32.
In this way, even if the pressure roller 31 is integrated with at least one of the feeder 50 and the heating means 60 and the ATL head 20 becomes heavy, at least the pressure roller 31 is appropriately held in a predetermined reference position and posture within the ATL head 20 so that the multiple link parts 43 do not become fully extended downward when the pressure roller 31 is in the separated state. Furthermore, even if the weight of the ATL head 20 increases, when the pressure roller 31 is in the pressed state, the pressure roller 31 is accurately adjusted from the predetermined reference position and posture to a posture in which a load is applied to the application surfaces 2a, 2ab directly or via the tape 1, and the feeder 50 can transport the tape 1 and the heating means 60 can heat the tape 1 and/or the application surfaces 2a, 2ab in a constant state.
Therefore, even if the shape of the applied surface 2a has a shape error with respect to the design shape, it is possible to operate at least one of the feeder 50 and the heating means 60 together with the pressing section 30 by the parallel link mechanism 40 so that the pressing posture of the pressing roller 31 imitates the shape of the applied surface 2ab which has a shape error.

また、ATL装置10によれば、パラレルリンク機構40のアクチュエータとしてエアシリンダ46が用いられている。したがって、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、2ab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。さらに、ワーク2の形状が設計形状に対して形状誤差を有している場合であっても、前記押圧動作で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による押圧姿勢が形状誤差を有する被貼付面2abの形状に倣うように、押圧部30をエアシリンダ46により一層滑らかに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。 In addition, according to the ATL device 10, an air cylinder 46 is used as an actuator of the parallel link mechanism 40. Therefore, compared to other cylinder types (e.g., hydraulic cylinders, electric cylinders, etc.), the force when the pressing part 30 is pressed against the application surface 2a, 2ab is easily absorbed or alleviated, that is, the so-called compliance characteristic (passive smoothness, soft pressing operation) is achieved. Furthermore, even if the shape of the work 2 has a shape error with respect to the design shape, the effect of absorbing the shape error by the pressing operation can be enhanced, and the pressing part 30 can be operated more smoothly by the air cylinder 46 so that the pressing posture of the pressing roller 31 follows the shape of the application surface 2ab having a shape error. In addition, since the air cylinder 46 is used as an actuator for adjusting the length, the parallel link mechanism 40 can be made space-saving, and an ATL head 20 with high degree of freedom without being bulky can be realized.

また、ATL装置10によれば、エアシリンダ46のロッド部46bの変位を制御することにより、離間状態における所定の基準位置姿勢と、押圧状態における所定の荷重で押圧する姿勢とを切り替える動作の応答性を高めることができる。
また、押圧状態において、エアシリンダ46のロッド部46bの変位を制御する際の応答性を高めることが可能となり、押圧ローラ31による押圧姿勢が被貼付面2aの形状誤差を有する形状に倣うように、エアシリンダ46により押圧部30を応答性良く動作させることが可能となる。
Furthermore, according to the ATL device 10, by controlling the displacement of the rod portion 46b of the air cylinder 46, it is possible to improve the responsiveness of the operation of switching between a predetermined reference position and posture in the separated state and a posture in which the rod portion 46b is pressed with a predetermined load in the pressed state.
In addition, in the pressed state, it is possible to improve the responsiveness when controlling the displacement of the rod portion 46b of the air cylinder 46, and it is possible to operate the pressing portion 30 with good responsiveness using the air cylinder 46 so that the pressing posture of the pressing roller 31 follows the shape of the applied surface 2a, which has shape errors.

また、ATL装置10によれば、所定の基準位置姿勢の保持から直接もしくはテープ1を介して被貼付面2a、2abに荷重を付与する姿勢に移行する際に、被貼付面2a、2abに対する荷重方向が法線方向となる向きで、押圧ローラ31を被貼付面2a、2abに押し当てながらテープ1を貼付することができる。そのため、被貼付面2a、2abに対する安定したテープ1の貼付動作を行うことができる。 In addition, with the ATL device 10, when transitioning from holding a predetermined reference position and posture to a posture in which a load is applied to the surfaces 2a, 2ab to be stuck directly or via the tape 1, the pressure roller 31 can be pressed against the surfaces 2a, 2ab to be stuck, with the load direction relative to the surfaces 2a, 2ab being the normal direction, to stick the tape 1. This allows for a stable sticking operation of the tape 1 to the surfaces 2a, 2ab to be performed.

また、ATL装置10によれば、所定の基準位置姿勢におけるパラレルリンク機構40のベース部41から押圧ローラ31の下端までの高さが、所定のヘッド基準高さZhになるように調整されている。そのため、所定の基準位置姿勢に保持された状態にあるATLヘッド20をガントリ構造体71でワーク2の被貼付面2aの貼付開始位置に移動させた場合に、被貼付面2aの形状が形状設計データ通りであれば(換言すれば、形状誤差がなければ)、押圧ローラ31の下端(換言すれば、被貼付面2aとの接触部分)が、被貼付面2a上に位置することとなる。したがって、その状態のまま被貼付面2aに荷重を付与する姿勢に極めてスムーズに移行することができる。 In addition, according to the ATL device 10, the height from the base part 41 of the parallel link mechanism 40 to the lower end of the pressure roller 31 in a predetermined reference position and posture is adjusted to a predetermined head reference height Zh. Therefore, when the ATL head 20 held in a predetermined reference position and posture is moved by the gantry structure 71 to the application start position of the application surface 2a of the workpiece 2, if the shape of the application surface 2a is as per the shape design data (in other words, if there is no shape error), the lower end of the pressure roller 31 (in other words, the contact part with the application surface 2a) will be located on the application surface 2a. Therefore, it is possible to move extremely smoothly to a posture in which a load is applied to the application surface 2a in that state.

また、ATL装置10によれば、ガントリ構造体71により、被貼付面2aの形状設計データに基づいてATLヘッド20が移動される。そして、パラレルリンク機構40により、離間状態では、少なくとも押圧部30がATLヘッド20内で所定の基準位置姿勢に保持されるように調整され、押圧状態では、押圧部30の押圧ローラ31が被貼付面2a、2abに所定の荷重を付与する姿勢に調整される。
したがって、ワーク2の被貼付面2aの形状が設計形状に対して形状誤差を有している場合であっても、押圧ローラ31による押圧姿勢が形状誤差を有する被貼付面2abの形状に倣うように、押圧ローラ31をパラレルリンク機構40により動作させることが可能となる。そのため、被貼付面2a、2abに対する安定したテープ1の貼付動作を連続的に行うことができる。
Furthermore, according to the ATL device 10, the ATL head 20 is moved by the gantry structure 71 based on the shape design data of the application surface 2a. Then, by the parallel link mechanism 40, in the separated state, at least the pressing part 30 is adjusted so as to be held in a predetermined reference position and posture within the ATL head 20, and in the pressed state, the pressing roller 31 of the pressing part 30 is adjusted to a posture that applies a predetermined load to the application surfaces 2a, 2ab.
Therefore, even if the shape of the applied surface 2a of the work 2 has a shape error with respect to the design shape, the pressure roller 31 can be operated by the parallel link mechanism 40 so that the pressing posture of the pressure roller 31 follows the shape of the applied surface 2ab having a shape error. Therefore, the tape 1 can be stably applied continuously to the applied surfaces 2a, 2ab.

また、ATL装置10によれば、ガントリ構造体71のY軸直動機構74に取り付けられたZ軸直動機構75にATLヘッド20が取り付けられているので、Y軸直動機構74とZ軸直動機構75によって、ATLヘッド20の直線運動の制御(この場合、YZ軸方向への運動制御)が安定して行えることとなる。
この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、押圧ローラ31の離間状態と押圧状態とを切り替えながら被貼付面2a、2abに対するテープ1の貼付動作を繰り返し行う場合に、所定の基準位置姿勢の保持から直接もしくはテープ1を介して被貼付面2a、2abに荷重を付与する姿勢にスムーズに移行することができ、被貼付面2a、2abに対する安定したテープ1の貼付動作を連続的に行うことができる。
Furthermore, according to the ATL device 10, the ATL head 20 is attached to the Z-axis linear motion mechanism 75 which is attached to the Y-axis linear motion mechanism 74 of the gantry structure 71, so that the linear motion of the ATL head 20 (in this case, motion control in the Y and Z axis directions) can be stably controlled by the Y-axis linear motion mechanism 74 and the Z-axis linear motion mechanism 75.
By combining this stable control of linear motion with control of the parallel link mechanism 40, when the operation of applying tape 1 to the receiving surfaces 2a, 2ab is repeatedly performed while switching the pressure roller 31 between a separated state and a pressed state, it is possible to smoothly transition from maintaining a predetermined reference position and posture to a posture in which a load is applied to the receiving surfaces 2a, 2ab directly or via the tape 1, and a stable operation of applying tape 1 to the receiving surfaces 2a, 2ab can be continuously performed.

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、押圧ローラ31をロール(θy)方向、及びピッチ(θx)方向に回動可能に構成されている。係る構成により、パラレルリンク機構40を4本のリンク部43で構成することが可能となり、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。 In addition, according to the ATL device 10, the gantry structure 71 includes linear motion mechanisms in the X, Y, and Z directions and an Xθz axis stage 73 that rotates in the yaw (θz) direction, and the parallel link mechanism 40 is configured to be able to rotate the pressure roller 31 in the roll (θy) direction and the pitch (θx) direction. This configuration allows the parallel link mechanism 40 to be configured with four link parts 43, simplifying the configuration of the parallel link mechanism 40.

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、2abの形状に倣わせる動作の応答性を高めることができる。 In addition, according to the ATL device 10, the ATL head control unit 46g can increase the responsiveness of the length control of each of the air cylinders 46 that make up the multiple link units 43, thereby increasing the responsiveness of the operation of making the pressing position and/or pressing posture of the pressing roller 31 conform to the shape of the application surfaces 2a, 2ab.

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、2ab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、2abの加熱動作を一定の状態で行うことができる。 In addition, according to the ATL device 10, the pressure 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 60 are attached to the roller support portion 32 via the mounting guide 61. With this configuration, the pressure roller 31, the feeder 50, and the heating means 60 can be moved in an integrated state to follow the shape of the application surfaces 2a, 2ab, and the pressure roller 31 can perform the pressing operation, the feeder 50 can transport the tape 1, and the heating means 60 can heat the tape 1 and/or the application surfaces 2a, 2ab in a constant state.

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、2ab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。 In addition, according to the ATL device 10, the base portion 41 of the parallel link mechanism 40 is attached to the gantry structure 71, so that the gantry structure 71 can stably control the motion of the ATL head 20 in the X, Y and Z axis directions. By combining the stable control of this linear motion with the control of the parallel link mechanism 40, it is possible to easily realize an operation that accurately controls the pressing position and/or pressing posture of the pressing roller 31 of the ATL head 20 so that it follows the shape of the application surfaces 2a, 2ab. Furthermore, by combining with the gantry structure 71, the workspace of the ATL head 20 can be expanded.

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。 In addition, when the ATL head 20 is attached to the gantry structure 71, the following advantages are obtained compared to when it is attached to an articulated robot. That is, the rigidity of the ATL head 20 can be increased, the pressing force of the ATL head 20 can be increased, and further, the footprint of the ATL device 10 (in other words, the volume occupied by the device, including the operating range of the entire device) can be reduced.

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。 In addition, according to the ATL device 10, the gantry structure 71 includes linear motion mechanisms in the X, Y, and Z directions and an Xθz axis stage 73 that rotates in the yaw (θz) direction, and the parallel link mechanism 40 is composed of four link sections 43, so the configuration of the parallel link mechanism 40 can be simplified.

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。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the above description is merely an example of the present invention in every respect. It goes without saying that various improvements, modifications, and combinations of configurations are possible without departing from the scope of the present invention.

例えば、上記実施の形態では、ATLヘッド20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、前記多関節ロボットを用いて被貼付面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のワークスペースを広げることができる。
For example, in the above embodiment, the ATL head 20 is attached to the Z-axis linear motion mechanism 75 of the gantry structure 71, but in another embodiment, the ATL head 20 may be attached to the tip of the arm of a multi-joint robot.
In a multi-joint robot, motion errors are likely to accumulate at each joint, but in the parallel link mechanism 40, motion errors at each joint are less likely to accumulate, so the positioning accuracy of the multi-joint robot can be complemented, and the performance of applying the tape 1 to the application surface 2a can be improved using the multi-joint robot. Furthermore, by combining with a multi-joint robot, the workspace of the ATL head 20 can be expanded.

また、上記実施の形態では、ハンドリングロボット70と押圧部30との間に設けられて、押圧部30の位置姿勢を調整可能な調整部として、パラレルリンク機構40が採用されているが、別の実施の形態では、前記調整部として、1つのエアシリンダを有する機構が採用されてもよく。例えば、移動手段としてのガントリ構造体又は多関節ロボットと、調整部が1つのエアシリンダを有する機構で構成されたATLヘッドとが組み合わされた構成にすることも可能である。 In addition, in the above embodiment, a parallel link mechanism 40 is used as an adjustment unit that is provided between the handling robot 70 and the pressing unit 30 and can adjust the position and posture of the pressing unit 30. However, in another embodiment, a mechanism having one air cylinder may be used as the adjustment unit. For example, it is also possible to have a configuration that combines a gantry structure or a multi-joint robot as a moving means with an ATL head whose adjustment unit is configured as a mechanism having one air cylinder.

また、上記実施の形態では、パラレルリンク機構40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。 In the above embodiment, a linear (telescopic) actuator such as an air cylinder 46 is used as the link section 43 of the parallel link mechanism 40. However, in another embodiment, it is also possible to configure a parallel link mechanism in which a rotary actuator is used as the link section 43.

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。 The present invention can be applied to any field where it is required to improve the adhesion performance of the tape to the surface to which it is to be applied, such as when manufacturing a molded product having a three-dimensional shape by applying the tape to the surface to which it is to be applied.

1 テープ
2 ワーク
2a、2ab 被貼付面
10 ATL装置(テープ貼付装置)
20 ATLヘッド(貼付ヘッド)
30 押圧部
31 押圧ローラ
32 ローラ支持部
40 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 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
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)
A 法線方向
B 貼付ポイント

200 貼付ヘッド
300 押圧部
400 押圧機構
430 リンク部
1 Tape 2 Work 2a, 2ab Tape-applied surface 10 ATL device (tape-applying device)
20 ATL head (applying head)
30 Pressing portion 31 Pressing roller 32 Roller support portion 40 Parallel link mechanism 41 Base portion 42 End portion 43 Link portions 44, 45 Universal joint 46 Air cylinder (actuator)
46a: Cylinder portion 46b: Rod portion 46c: Pressure sensor (pressure detection portion)
46d Displacement sensor (displacement detection unit)
46e Servo valve 46f Air supply unit 46g ATL head control unit 50 Feeder (transport means)
60 Heating means 61 Mounting guide 70 Handling robot 70a Robot control unit 71 Gantry structure 72 X-axis linear motion mechanism 72a X-axis guide unit 72b X-axis slide table 73 Xθz-axis stage 74 Y-axis linear motion mechanism 74a Y-axis guide unit 74b Y-axis slider 75 Z-axis linear motion mechanism 75a Z-axis guide unit 75b Z-axis slider 75c Z-axis bracket 76 ATL head mounting unit (applying head mounting unit)
A Normal direction B Attachment point

200 Application head 300 Pressing unit 400 Pressing mechanism 430 Link unit

Claims (14)

テープを被貼付面に貼り付ける貼付ヘッドと、該貼付ヘッドを3次元空間内で移動させる移動手段と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、
前記移動手段と前記押圧部との間に設けられて、該押圧部の位置及び/又は姿勢、加えて前記押圧部の前記被貼付面への押圧力を制御する調整部とを備え、
少なくとも前記押圧部が前記被貼付面から離間している離間状態においては、前記調整部によって、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が任意の位置及び/又は姿勢に制御される位置制御方法により制御され、
前記押圧部が直接または前記テープを介して前記被貼付面に接触している押圧状態においては、前記調整部によって、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記被貼付面に所定の押圧力を付与可能な圧力制御方法より制御されることを特徴とするテープ貼付装置。
A tape application device comprising an application head for applying a tape to a surface to be applied and a moving means for moving the application head in a three-dimensional space,
The application head is
a pressing portion for pressing the tape against the receiving surface;
an adjustment unit provided between the moving means and the pressing unit, the adjustment unit controlling the position and/or posture of the pressing unit and the pressing force of the pressing unit against the attachment surface;
at least in a separated state in which the pressing unit is separated from the applied surface, the pressing unit is controlled by the adjustment unit using a position control method in which the pressing unit is controlled to an arbitrary position and/or posture within the application head,
A tape application device characterized in that, in a pressing state in which the pressing portion is in contact with the surface to be applied directly or via the tape, the adjustment portion controls the pressing portion using a pressure control method that can apply a predetermined pressing force to the surface to be applied, regardless of its position and/or posture.
前記調整部が、パラレルリンク機構を含んで構成され、
該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、
前記離間状態においては、前記複数のリンク部の各々の長さが前記アクチュエータでそれぞれ制御されることにより、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が前記位置制御方法により前記任意の位置及び/又は姿勢に制御され、
前記押圧状態においては、前記複数のリンク部の各々の長さが前記アクチュエータでそれぞれ制御されることにより、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記圧力制御方法より前記被貼付面に所定の押圧力を付与するように制御されることを特徴とする請求項1記載のテープ貼付装置。
The adjustment unit is configured to include a parallel link mechanism,
The parallel link mechanism comprises:
A base portion;
An end portion to which the pressing portion is attached;
a plurality of link portions provided in parallel between the base portion and the end portion;
Each of these links is
With universal joints on both ends,
and an actuator provided between the universal joints,
In the separated state, the length of each of the plurality of link portions is controlled by the actuator, and thereby the pressing portion is controlled to the arbitrary position and/or posture within the joining head by the position control method,
The tape application device of claim 1, characterized in that in the pressing state, the length of each of the multiple link portions is controlled by the actuator, and the pressing portion is controlled to apply a predetermined pressing force to the application surface by the pressure control method regardless of its position and/or posture.
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。
The pressing portion is
A pressure roller that presses the tape;
a roller support portion attached to the end portion in a state in which the pressure roller is supported,
The application head is
The tape conveying device further includes at least one of a conveying means for conveying the tape and a heating means for heating the tape and/or the application surface,
The roller support portion has
3. The tape application device according to claim 2, wherein at least one of said transport means and said heating means is integrally attached.
前記アクチュエータが、エアシリンダであることを特徴とする請求項2又は請求項3記載のテープ貼付装置。 The tape application device according to claim 2 or 3, characterized in that the actuator is an air cylinder. 前記調整部が、
少なくとも1つのエアシリンダを含んで構成され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。
The adjustment unit,
2. The tape application device according to claim 1, further comprising at least one air cylinder.
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、
前記離間状態においては、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が前記任意の位置及び/又は姿勢に制御されるように、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、
前記押圧状態においては、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記被貼付面に所定の押圧力を付与するように、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ことを特徴とする請求項4又は請求項5記載のテープ貼付装置。
The air cylinder is
A cylinder portion to which air is supplied;
A rod portion that advances and retreats in response to the pressure in the cylinder portion;
a pressure detection unit that detects a pressure inside the cylinder unit;
a displacement detection unit that detects a displacement of the rod portion,
In the separated state, the pressure in the cylinder portion detected by the pressure detection portion and/or the displacement of the rod portion detected by the displacement detection portion are controlled so that the pressing portion is controlled to the arbitrary position and/or posture within the joining head,
The tape application device of claim 4 or claim 5, characterized in that in the pressing state, the pressure within the cylinder portion detected by the pressure detection unit and/or the displacement of the rod portion detected by the displacement detection unit are controlled so that the pressing portion applies a predetermined pressing force to the application surface regardless of its position and/or posture.
前記任意の位置及び/又は姿勢が、前記被貼付面に対する荷重方向が法線方向となる向きに前記押圧部を位置させる姿勢であることを特徴とする請求項2~4のいずれかの項に記載のテープ貼付装置。 The tape application device according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the arbitrary position and/or posture is a posture in which the pressing part is positioned in a direction in which the load direction relative to the tape application surface is the normal direction. 前記任意の位置及び/又は姿勢における前記調整部の上端から前記押圧部の下端までの高さが、
前記被貼付面の形状設計データに基づく高さ位置で前記押圧状態となるときの前記調整部の上端から前記押圧部の下端までの高さになるように調整されていることを特徴とする請求項1~7のいずれかの項に記載のテープ貼付装置。
The height from the upper end of the adjustment part to the lower end of the pressing part in the arbitrary position and/or posture is
A tape application device as described in any one of claims 1 to 7, characterized in that the height from the upper end of the adjustment portion to the lower end of the pressing portion when in the pressed state is adjusted to a height position based on the shape design data of the tape application surface.
前記移動手段が、前記被貼付面の形状設計データに基づいて前記貼付ヘッドを移動させるものであることを特徴とする請求項1~8のいずれかの項に記載のテープ貼付装置。 The tape application device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the moving means moves the application head based on design data of the shape of the surface to be applied. 前記移動手段が、ガントリ構造体であることを特徴とする請求項9記載のテープ貼付装置。 The tape application device according to claim 9, characterized in that the moving means is a gantry structure. 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、
前記調整部が、
前記押圧部をロール(θy)方向、及びピッチ(θx)方向の少なくともいずれかの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。
The gantry structure includes:
an X-axis linear motion mechanism for moving the workpiece having the attachment surface in the X-axis direction;
a Y-axis linear motion mechanism disposed above the X-axis linear motion mechanism in the Y-axis direction;
a Z-axis linear motion mechanism supported by the Y-axis linear motion mechanism and including an application head attachment part movable in the Z-axis direction;
An Xθz-axis stage that supports the workpiece rotatably in a yaw (θz) direction is mounted on the X-axis linear motion mechanism,
The application head is attached to the application head attachment portion,
The adjustment unit,
11. The tape application device according to claim 10, wherein the pressing portion is configured to be rotatable in at least one of a roll (θy) direction and a pitch (θx) direction.
前記移動手段が、多関節ロボットであることを特徴とする請求項9記載のテープ貼付装置。 The tape application device according to claim 9, characterized in that the moving means is an articulated robot. 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、
前記離間状態においては、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が前記位置制御方法により前記任意の位置及び/又は姿勢になるように前記調整部を制御し、
前記押圧状態においては、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記圧力制御方法により前記被貼付面に所定の押圧力を付与するように前記調整部を制御することを特徴とするテープ貼付方法。
A tape application method for applying the tape to the surface using the tape application device according to any one of claims 1 to 12, comprising the steps of:
In the separated state, the adjustment unit is controlled by the position control method so that the pressing unit is brought into the arbitrary position and/or posture within the joining head.
A tape application method characterized in that, in the pressed state, the adjustment unit is controlled by the pressure control method so as to apply a predetermined pressing force to the applied surface regardless of the position and/or posture of the pressing unit.
被貼付面にテープを押し付ける押圧部と、該押圧部の位置及び/又は姿勢、加えて前記押圧部の前記被貼付面への押圧力を制御する調整部とを備えた貼付ヘッドと、
該貼付ヘッドを3次元空間内で移動させる移動手段とを備えたテープ貼付装置の制御方法であって、
前記調整部が、
少なくとも前記押圧部が前記被貼付面から離間している離間状態においては、前記貼付ヘッド内において前記押圧部が任意の位置及び/又は姿勢に制御される位置制御を行い、
前記押圧部が直接または前記テープを介して前記被貼付面に接触している押圧状態においては、前記押圧部がその位置及び/又は姿勢に依らず、前記被貼付面に所定の押圧力を付与可能な圧力制御を行い、
前記離間状態と前記押圧状態とに応じて前記調整部の動作制御を切り替えることを特徴とするテープ貼付装置の制御方法。
an application head including a pressing unit that presses the tape against a surface to be applied and an adjustment unit that controls the position and/or posture of the pressing unit and the pressing force of the pressing unit against the surface to be applied;
a moving means for moving the application head in a three-dimensional space,
The adjustment unit,
performing position control in which the pressing portion is controlled to an arbitrary position and/or attitude within the application head at least in a separated state in which the pressing portion is separated from the application surface;
In a pressing state in which the pressing portion is in contact with the adhered surface directly or via the tape, pressure control is performed so that a predetermined pressing force can be applied to the adhered surface regardless of the position and/or posture of the pressing portion,
A method for controlling a tape application device, comprising: switching operation control of said adjustment unit depending on said spaced state and said pressed state.
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