特開 2024-141038 テープ貼付装置、及びテープ貼付方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024141038

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】テープ貼付装置、及びテープ貼付方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/38 20060101AFI20241003BHJP

   B29C 70/54 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

B29C70/38

B29C70/54

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023052470

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】100096080

【弁理士】

【氏名又は名称】井内 龍二

(74)【代理人】

【識別番号】100194098

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 一

(72)【発明者】

【氏名】熱田 直行

(72)【発明者】

【氏名】杉原 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】喜多 由起

(72)【発明者】

【氏名】高島 歩

(72)【発明者】

【氏名】只野 耕太郎

【テーマコード（参考）】

4F205

【Ｆターム（参考）】

4F205AC03

4F205AD16

4F205AJ08

4F205HA14

4F205HA23

4F205HA37

4F205HA45

4F205HB01

4F205HF23

4F205HK03

4F205HK04

4F205HK23

4F205HT26

(57)【要約】

【課題】ワークの形状誤差を吸収しながら押圧部を被貼付面の形状に倣わせる動作の応答性を向上させることができるテープ貼付装置を提供すること。
【解決手段】被貼付面２ａ上にテープ１を所定の貼付方向に貼り付けるＡＴＬ装置１０であって、押圧部３０と回動機構７０とエンド部４０とパラレルリンク機構５０とベース部６０とを有する貼付ヘッド２０を備え、押圧部３０は、テープ１を被貼付面２ａに貼り付けるものであり、回動機構７０は、押圧部３０を被貼付面２ａの形状に倣うように所定の貼付方向の軸周りに回動可能とするものであり、エンド部４０は、押圧部３０と回動機構７０とを保持するものであり、パラレルリンク機構５０は、エンド部４０をベース部６０に対して並進３自由度で相対移動させるように構成されたものであり、ベース部６０は、パラレルリンク機構５０のエンド部４０側とは反対側を保持するものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被貼付面上にテープを所定の貼付方向に貼り付けるテープ貼付装置であって、
押圧部と、回動機構と、エンド部と、パラレルリンク機構と、ベース部と、を有する貼付ヘッドを備え、
前記押圧部は、前記テープを前記被貼付面との間に挟持、押圧しつつ前記テープを前記被貼付面に貼り付けるものであり、
前記回動機構は、少なくとも前記押圧部を前記被貼付面の形状に倣うように前記所定の貼付方向の軸周りに回動可能とするものであり、
前記エンド部は、前記押圧部と前記回動機構とを保持するものであり、
前記パラレルリンク機構は、前記エンド部を前記ベース部に対して並進３自由度で相対移動させるように構成されたものであり、
前記ベース部は、前記パラレルリンク機構の前記エンド部側とは反対側を保持するものであることを特徴とするテープ貼付装置。

【請求項2】

前記パラレルリンク機構が、
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３本のリンク部と、
これら各リンク部の両端に設けられるジョイント部とを含んで構成され、
前記ジョイント部が、２自由度を有する自在継手であることを特徴とする請求項１記載のテープ貼付装置。

【請求項3】

前記自在継手が、
第１軸と第２軸とを備えた交差軸部と、
前記第１軸に回転自在に支持された第１ヨークと、
前記第２軸に回転自在に支持された第２ヨークとを備え、
前記ベース部の３カ所に前記自在継手の前記第１ヨークがそれぞれ所定の向きに固定され、
前記エンド部の３カ所に前記自在継手の前記第１ヨークがそれぞれ所定の向きに固定され、
前記各リンク部の両端に前記自在継手の前記第２ヨークがそれぞれ固定され、
前記所定の向きが、前記第１軸又は前記第２軸の軸線が１点で交わる向きであることを特徴とする請求項２記載のテープ貼付装置。

【請求項4】

前記各リンク部が、直動ジョイントを含んで構成されてい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。

【請求項5】

前記パラレルリンク機構が、
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３本のリンク部と、
これら各リンク部の一端と前記ベース部との間に設けられる第１ジョイント部と、
前記各リンク部の他端と前記エンド部との間に設けられる第２ジョイント部とを含んで構成され、
前記各リンク部が、前記ベース部側の第１アームと、前記エンド部側の第２アームと、これら前記第１アームと前記第２アームとの間に設けられる第３ジョイント部と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。

【請求項6】

前記第１ジョイント部が、１自由度を有する回転ジョイントで構成され、
前記第２ジョイント部が、２自由度を有する第１自在継手で構成され、
前記第３ジョイント部が、２自由度を有する第２自在継手で構成されていることを特徴とする請求項５記載のテープ貼付装置。

【請求項7】

前記ベース部の３か所に前記回転ジョイントがそれぞれ所定の向きに取り付けられ、
該所定の向きが、前記回転ジョイントの回転軸が前記ベース部面上で１２０度回転対称となる向きであり、
前記第１自在継手と前記第２自在継手とが、
第１軸と第２軸とを備えた交差軸部と、
前記第１軸に回転自在に支持された第１ヨークと、
前記第２軸に回転自在に支持された第２ヨークとをそれぞれ備え、
前記第１アームの前記第２アーム側の端部に前記第２自在継手の前記第１ヨークがそれぞれ所定の向きに固定され、
前記第２アームの前記第１アーム側の端部に前記第２自在継手の前記第２ヨークがそれぞれ固定され、
前記エンド部の３カ所に前記第１自在継手の前記第１ヨークがそれぞれ所定の向きに固定され、
前記第２アームの前記エンド部側の端部に前記第１自在継手の前記第２ヨークがそれぞれ固定され、
前記所定の向きが、前記第１軸又は前記第２軸の軸線が１点で交わる向きであることを特徴とする請求項６記載のテープ貼付装置。

【請求項8】

前記回動機構が、前記押圧部の姿勢を検出する姿勢検出部を備え、
前記パラレルリンク機構が、
前記姿勢検出部で検出された前記押圧部の姿勢に基づいて、前記押圧部が前記被貼付面に対して所定方向から所定の押圧力を付与するように、前記各リンク部を動作させて前記エンド部を並進運動させるように構成されていることを特徴とする請求項１～３、５～７のいずれかの項に記載のテープ貼付装置。

【請求項9】

前記回動機構が、前記被貼付面に対する前記押圧部の接触中心点を通り、前記所定の貼付方向に平行な軸周りに回動可能に構成されていることを特徴とする請求項１～３、５～７のいずれかの項に記載のテープ貼付装置。

【請求項10】

押圧部と、回動機構と、エンド部と、パラレルリンク機構と、ベース部と、を有する貼付ヘッドを備えたテープ貼付装置を用いて、被貼付面上にテープを所定の貼付方向に貼り付けるテープ貼付方法であって、
前記パラレルリンク機構により前記エンド部を前記ベース部に対して並進３自由度で相対移動させつつ、
前記回動機構により少なくとも前記押圧部を前記被貼付面の形状に倣うように所定の回動軸周りに回動させて、
前記押圧部の押圧位置及び／又は押圧姿勢を前記被貼付面の形状に倣うように動作させながら、前記テープを前記被貼付面上に貼り付けることを特徴とするテープ貼付方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はテープ貼付装置、テープ貼付方法に関し、より詳細には、テープを被貼付面に貼り付けることにより、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）成形品などを製造する際に用いられるテープ貼付装置に関する。

【背景技術】

【0002】

予め樹脂が含浸された炭素繊維等の繊維束をテープ状に成形したもの（プリプレグテープ、ＵＤテープなどとも呼ぶ）を被貼付面に貼付けてゆくことで、所望の形状をした繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）成形品を製造する方法が知られている。

【0003】

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はない。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。

【0004】

本出願人らは、先に下記の特許文献１に開示されたＡＴＬ装置を提案した。特許文献１記載のＡＴＬ装置は、ＡＴＬヘッドが、押圧部と、パラレルリンク機構とを備えた構成となっている。

【0005】

特許文献１記載のＡＴＬ装置によれば、前記パラレルリンク機構の動作制御により、ワークの被貼付面にテープを押し付ける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、前記ワークの形状が設計データから幾らかの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た。

【0006】

しかしながら、特許文献１記載のＡＴＬ装置では、前記被貼付面の形状誤差が前記パラレルリンク機構の制御で吸収しきれない程度以上に大きくなると、前記パラレルリンク機構の制御だけでは、その誤差を吸収しきれずに、前記押圧部のローラが前記被貼付面に片当たりする状態になることもあり、テープを前記被貼付面に押圧できない部分が生じることもあった。

【0007】

前記パラレルリンク機構の制御では、インピーダンス制御のパラメータ（慣性、粘性等）を調整することにより、前記形状誤差の吸収代を変えることが可能である。しかしながら、前記吸収代が大きくなるように前記パラメータの調整を行うと、前記被貼付面に対する前記ローラの押圧位置や押圧姿勢の制御精度が低下し、前記被貼付面に対する前記ローラの押圧荷重がばらつきやすくなるという課題が生じた。

【0008】

そこで係る課題を解決するために本出願人らは、特願２０２２－０４００２６号（２０２２年３月１５日出願、以下先願と記す）において次の発明を出願した。
先願記載のテープ貼付装置は、押圧部と、エンド部と、パラレルリンク機構と、ベース部とを有する貼付ヘッドを備え、前記パラレルリンク機構は、前記エンド部の位置及び／又は姿勢を変位させ、前記押圧部の押圧位置及び／又は押圧姿勢を被貼付面の形状に倣うように動作するものであり、さらに、少なくとも前記押圧部を前記被貼付面の形状に応じて所定の回動軸周りに回動可能とする回動機構を有することを特徴としている。

【0009】

先願記載のテープ貼付装置によれば、前記回動機構により少なくとも前記押圧部を前記被貼付面の形状に応じて所定の回動軸周りに回動させることにより、前記パラレルリンク機構による前記エンド部の姿勢制御では吸収しきれない前記被貼付面の形状誤差に対する誤差吸収性を高め、前記被貼付面に対する前記押圧部の倣い性を向上させることが可能となっている。

【0010】

［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記先願記載のテープ貼付装置では、例えば、ワークの被貼付面がテープの貼付方向に対してロール方向の傾斜を有し、ワークの被貼付面の形状誤差を有する部分が滑らかな（小さな）形状誤差ではなく、ステップ（階段）状などの大きな形状誤差を有している場合、被貼付面の形状誤差を吸収しながら押圧部を被貼付面の形状に倣わせる動作の応答性が一時的に低下する場合があった。

【0011】

図６（ａ）～（ｅ）は、上記先願記載のテープ貼付装置でワークにテープを貼付している一場面を示す要部模式図であり、貼付ヘッドによる貼付動作の一例を説明するための図である。なお、図６では、テープの貼付方向をＹ軸方向、これと水平面で直交する方向をＸ軸方向、ＸＹ平面と直交する方向（鉛直方向）をＺ軸方向とする。

【0012】

図６（ａ）は、形状誤差のない部分のワーク２の被貼付面２ａにテープ１を押圧ローラ３１０で貼付している状態を示している。
貼付ヘッド２００は、押圧ローラ３１０と、押圧ローラ３１０をロール（θｙ）方向に回動させる回動機構７００と、エンド部４０と、エンド部４０をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に並進運動可能かつ少なくともロール（θｙ）方向に回転運動可能なパラレルリンク機構５００と、ベース部６０とを含んで構成されている。パラレルリンク機構５００は、４本のリンク部５１０を含んで構成されている。各リンク部５１０はエアシリンダを含んで構成されている。

【0013】

図６（ｂ）は、ステップ（階段）状の大きな形状誤差αを有する部分の被貼付面２ａに押圧ローラ３１０が到達したときの状態を示している。この状態では、押圧ローラ３１０はまだ被貼付面に接触していない。

【0014】

図６（ｃ）は、ステップ（階段）状の形状誤差αを有する部分の被貼付面２ａの形状に押圧ローラ３１０が倣うようにエンド部４０の位置及び姿勢をパラレルリンク機構５００により変位させている途中の状態を示している。

【0015】

図６（ｃ）に示す状態では、パラレルリンク機構５００の各リンク部５１０の長さを調整して、エンド部４０を降下させつつ、エンド部４０をロール（θｙ）方向に回転させる動作制御が行われている。この動作制御により、押圧ローラ３１０の左下端部が被貼付面２ａに接し、それに伴い、押圧ローラ３１０が回動機構７００によりロール（θｙ）方向に回転（右回転）し始める。

【0016】

図６（ｄ）は、押圧ローラ３１０が一時的に過回転し、押圧ローラ３１０の左下端部が被貼付面２ａからバウンドした状態（跳ね上がった状態）を示している。
図６（ｃ）の状態から図６（ｄ）の状態への移行時においては、回動機構７００による押圧ローラ３１０のロール（θｙ）方向への回転（右回転）につられて、エンド部４０がロール（θｙ）方向に過回転し、それにつられて、回動機構７００と押圧ローラ３１０もロール（θｙ）方向に一時的に過回転する。その結果、押圧ローラ３１０の左下端部が被貼付面から一時的にバウンドする現象が発生する。
図６（ｅ）は、押圧ローラ３１０のバウンドが治まった後、押圧ローラ３１０が被貼付面２ａの形状に倣った状態を示している。

【0017】

上記したとおり、上記先願記載のテープ貼付装置では、ステップ（階段）状などの大きな形状誤差を有している部分の被貼付面２ａにテープ１を貼付する場合に、押圧ローラ３１０の一部が被貼付面２ａに接触した後、回動機構７００により押圧ローラ３１０が被貼付面２ａに倣う方向に回転する動作につられて、エンド部４０が同じ方向（ロール方向）に余分に回転する。

【0018】

そのため、エンド部４０による押圧力の方向が安定せず（換言すれば、押圧力の方向が目標方向からずれて）、それに伴い、押圧ローラ３１０が被貼付面２ａを押圧する力の向きが安定せずに、押圧ローラ３１０がバランスを崩して、押圧ローラ３１０が一時的にバウンドする現象が発生し、押圧ローラ３１０が被貼付面２ａの形状に倣うまでの時間に遅れ（タイムラグ）が生じる。すなわち、ワーク２の形状誤差を吸収しながら押圧ローラ３１０を被貼付面２ａの形状に倣わせる動作の応答性が一時的に低下する場合があるという課題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0019】

【特許文献1】特開２０２０－１４７０３５号公報

【発明の概要】

【課題を解決するための手段及びその効果】

【0020】

本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、ワークの形状誤差を吸収しながら押圧部を被貼付面の形状に倣わせる動作の応答性を向上させることができるテープ貼付装置、及びテープ貼付方法を提供することを目的としている。

【0021】

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、
被貼付面上にテープを所定の貼付方向に貼り付けるテープ貼付装置であって、
押圧部と、回動機構と、エンド部と、パラレルリンク機構と、ベース部と、を有する貼付ヘッドを備え、
前記押圧部は、前記テープを前記被貼付面との間に挟持、押圧しつつ前記テープを前記被貼付面に貼り付けるものであり、
前記回動機構は、少なくとも前記押圧部を前記被貼付面の形状に倣うように前記所定の貼付方向の軸周りに回動可能とするものであり、
前記エンド部は、前記押圧部と前記回動機構とを保持するものであり、
前記パラレルリンク機構は、前記エンド部を前記ベース部に対して並進３自由度で相対移動させるように構成されたものであり、
前記ベース部は、前記パラレルリンク機構の前記エンド部側とは反対側を保持するものであることを特徴としている。

【0022】

上記テープ貼付装置（１）によれば、前記パラレルリンク機構により、前記エンド部が前記ベース部に対して並進３自由度の運動（すわわち、ＸＹＺ軸方向の並進運動）を行うように構成されている。換言すれば、前記エンド部が回転運動を行わないように動作が拘束された構成となっている。また、前記回動機構により、少なくとも前記押圧部が前記被貼付面の形状に倣うように前記所定の貼付方向の軸周りに回動するように構成されている。

【0023】

したがって、上記したステップ（階段）状などの大きな形状誤差を有する部分の前記被貼付面に前記テープを貼付する場合であっても、前記押圧部が前記被貼付面に押し付けられるときに、前記回動機構による前記押圧部の回転動作につられて前記エンド部が回転することがなく、前記パラレルリンク機構が前記エンド部を押圧する向きと力を安定させることができる。

【0024】

そのため、前記押圧部が前記被貼付面に接触した後、前記回動機構によって前記押圧部を前記所定の貼付方向の軸周りに回動させる際に、前記押圧部が一時的に過回転したり、前記押圧部が前記被貼付面から一時的にバウンドしたりする現象を防止することができ、前記押圧部を前記被貼付面の形状に倣う位置にぴたりと位置させることができる。

【0025】

これにより、前記押圧部を前記被貼付面の形状に倣わせるまでの時間的な遅れ（タイムラグ）の発生を防止でき、前記押圧部の姿勢の安定化と前記押圧部による倣い動作の高速化を図ることができることとなり、前記被貼付面の形状誤差を吸収しながら前記押圧部を前記被貼付面の形状に倣わせる動作、すなわち倣い貼付動作の応答性を向上させることができる。

【0026】

また本発明に係るテープ貼付装置（２）は、上記テープ貼付装置（１）において、
前記パラレルリンク機構が、
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３本のリンク部と、
これら各リンク部の両端に設けられるジョイント部とを含んで構成され、
前記ジョイント部が、２自由度を有する自在継手であることを特徴としている。

【0027】

上記テープ貼付装置（２）によれば、前記パラレルリンク機構が、前記３本のリンク部で構成されているので、４本以上のリンク部で構成されたものと比べて、より低圧荷重で前記押圧部を前記被貼付面に押圧する動作を行うことが可能となる。
また、前記３本のリンク部のそれぞれの両端に設けられる前記ジョイント部が、２自由度を有する自在継手で構成されているので、前記３本のリンク部で前記エンド部を前記ベース部に対して並進３自由度で相対移動させる構成を実現できる。

【0028】

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、
前記自在継手が、
第１軸と第２軸とを備えた交差軸部と、
前記第１軸に回転自在に支持された第１ヨークと、
前記第２軸に回転自在に支持された第２ヨークとを備え、
前記ベース部の３カ所に前記自在継手の前記第１ヨークがそれぞれ所定の向きに固定され、
前記エンド部の３カ所に前記自在継手の前記第１ヨークがそれぞれ所定の向きに固定され、
前記各リンク部の両端に前記自在継手の前記第２ヨークがそれぞれ固定され、
前記所定の向きが、前記第１軸又は前記第２軸の軸線が１点で交わる向きであることを特徴としている。

【0029】

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を構成する前記３本のリンク部と前記自在継手によって、前記エンド部を前記ベース部に対して並進３自由度で精度よく相対移動させることが可能となり、また、前記３本のリンク部の動作で前記エンド部を押圧する向きと力を安定させる効果を高めることができ、前記倣い貼付動作の応答性を向上させることができる。

【0030】

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、前記各リンク部が、直動ジョイントを含んで構成されていることを特徴としている。

【0031】

上記テープ貼付装置（４）によれば、前記各リンク部が、直動ジョイントを含んで構成されているので、前記３本のリンク部の動作で前記エンド部を押圧する力（荷重）の調整範囲を拡げることができ、高押圧荷重から低押圧荷重までの所望とする押圧荷重での押圧動作を精度よく行うことができる。なお、前記直動ジョイントは、例えば、流体の出し入れにより伸縮動作を行う、エアシリンダなどの直動式アクチュエータで構成することができる。

【0032】

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、
前記パラレルリンク機構が、
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３本のリンク部と、
これら各リンク部の一端と前記ベース部との間に設けられる第１ジョイント部と、
前記各リンク部の他端と前記エンド部との間に設けられる第２ジョイント部とを含んで構成され、
前記各リンク部が、前記ベース部側の第１アームと、前記エンド部側の第２アームと、これら前記第１アームと前記第２アームとの間に設けられる第３ジョイント部とを含んで構成されていることを特徴としている。

【0033】

上記テープ貼付装置（５）によれば、前記パラレルリンク機構が、前記３本のリンク部で構成されているので、４本以上のリンク部で構成されたものと比べて、より低圧荷重で前記押圧部を前記被貼付面に押圧する動作を行うことが可能となる。
また、前記３本のリンク部のそれぞれの両端に設けられた前記第１ジョイント部及び前記第２ジョイント部と、前記各リンク部の前記第１アームと前記第２アームとの間に設けられた前記第３ジョイント部とにより、前記エンド部を前記ベース部に対して並進３自由度で相対移動させる構成を実現できる。

【0034】

また本発明に係るテープ貼付装置（６）は、上記テープ貼付装置（５）において、
前記第１ジョイント部が、回転ジョイントで構成され、
前記第２ジョイント部が、２自由度を有する第１自在継手で構成され、
前記第３ジョイント部が、２自由度を有する第２自在継手で構成されていることを特徴としている。

【0035】

上記テープ貼付装置（６）によれば、前記エンド部を前記ベース部に対して並進３自由度で相対移動させる可動領域を拡げることが可能となり、また、前記各リンク部の軽量化を図ることができ、前記倣い貼付動作の応答性を向上させることができる。

【0036】

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（６）において、
前記ベース部の３か所に前記回転ジョイントがそれぞれ所定の向きに取り付けられ、
該所定の向きが、前記回転ジョイントの回転軸が前記ベース部面上で１２０度回転対称となる向きであり、
前記第１自在継手と前記第２自在継手とが、
第１軸と第２軸とを備えた交差軸部と、
前記第１軸に回転自在に支持された第１ヨークと、
前記第２軸に回転自在に支持された第２ヨークとをそれぞれ備え、
前記第１アームの前記第２アーム側の端部に前記第２自在継手の前記第１ヨークがそれぞれ所定の向きに固定され、
前記第２アームの前記第１アーム側の端部に前記第２自在継手の前記第２ヨークがそれぞれ固定され、
前記エンド部の３カ所に前記第１自在継手の前記第１ヨークがそれぞれ所定の向きに固定され、
前記第２アームの前記エンド部側の端部に前記第１自在継手の前記第２ヨークがそれぞれ固定され、
前記所定の向きが、前記第１軸又は前記第２軸の軸線が１点で交わる向きであることを特徴としている。

【0037】

上記テープ貼付装置（７）によれば、前記回転ジョイントと、前記第１アームと、前記第２自在継手と、前記第２アームと、前記第１自在継手とによって、前記エンド部を前記ベース部に対して並進３自由度で精度よく相対移動させることが可能となり、また、前記３本のリンク部の動作で前記エンド部を押圧する向きと力を安定させる効果を高めることができ、前記倣い貼付動作の応答性を向上させることができる。

【0038】

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）において、
前記回動機構が、前記押圧部の姿勢を検出する姿勢検出部を備え、
前記パラレルリンク機構が、
前記姿勢検出部で検出された前記押圧部の姿勢に基づいて、前記押圧部が前記被貼付面に対して所定方向から所定の押圧力を付与するように、前記各リンク部を動作させて前記エンド部を並進運動させるように構成されていることを特徴としている。

【0039】

上記テープ貼付装置（８）によれば、前記姿勢検出部で検出された前記押圧部の姿勢、例えば、回転角度、変位量などに基づいて、前記押圧部が前記被貼付面に対して所定方向から所定の押圧力を付与するように、前記各リンク部を動作させて前記エンド部を並進運動させることが可能となる。したがって、前記押圧部を前記被貼付面の形状に応答性良く倣わせながら、前記被貼付面に対して所定方向（例えば、法線方向）から所定の押圧力で精度よく押圧することが可能となる。

【0040】

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）において、前記回動機構が、前記被貼付面に対する前記押圧部の接触中心点を通り、前記所定の貼付方向に平行な軸周りに回動可能に構成されていることを特徴としている。

【0041】

上記テープ貼付装置（９）によれば、前記回動機構によって、前記被貼付面に対する前記押圧部の接触中心点を通り、前記所定の貼付方向に平行な軸周りに前記押圧部を回動させることができる。したがって、前記パラレルリンク機構により前記エンド部の動作が並進３自由度に拘束されていても、前記被貼付面に対して前記押圧部を一定の押圧状態で精度良く倣わせることができ、前記被貼付面に対する前記テープの貼付性能を高めることができる。

【0042】

また本発明に係るテープ貼付方法は、押圧部と、回動機構と、エンド部と、パラレルリンク機構と、ベース部と、を有する貼付ヘッドを備えたテープ貼付装置を用いて、被貼付面上にテープを所定の貼付方向に貼り付けるテープ貼付方法であって、
前記パラレルリンク機構により前記エンド部を前記ベース部に対して並進３自由度で相対移動させつつ、
前記回動機構により少なくとも前記押圧部を前記被貼付面の形状に倣うように所定の回動軸周りに回動させて、
前記押圧部の押圧位置及び／又は押圧姿勢を前記被貼付面の形状に倣うように動作させながら、前記テープを前記被貼付面上に貼り付けることを特徴としている。

【0043】

上記テープ貼付方法によれば、上記したステップ（階段）状などの大きな形状誤差を有する部分の前記被貼付面に前記テープを貼付する場合であっても、前記押圧部が前記被貼付面に押し付けられるときに、前記回動機構による前記押圧部の回転動作につられて前記エンド部が回転することがなく、前記パラレルリンク機構が前記エンド部を押圧する向きと力を安定させることができる。

【0044】

そのため、前記押圧部が前記被貼付面に接触した後、前記回動機構によって前記押圧部を前記所定の貼付方向の軸周りに回動させる際に、前記押圧部が一時的に過回転したり、前記押圧部が前記被貼付面から一時的にバウンドしたりする現象を防止することができ、前記押圧部を前記被貼付面の形状に倣う位置にぴたりと位置させることができる。

【0045】

これにより、前記押圧部を被貼付面の形状に倣わせるまでの時間的な遅れ（タイムラグ）の発生を防止でき、前記押圧部の姿勢の安定化と押圧部による倣い動作の高速化を図ることができることとなり、ワークの形状誤差を吸収しながら、押圧ローラを被貼付面の形状に倣わせる動作、すなわち倣い貼付動作の応答性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】本発明の実施の形態に係るＡＴＬ装置の要部概略図である。

【図2】図１におけるII-II線断面図である。

【図3】図１におけるIII-III線断面図である。

【図4】（ａ）～（ｄ）は、実施の形態に係るＡＴＬ装置でワークにテープを貼付している一場面を示す要部模式図であり、ＡＴＬヘッドの貼付動作の一例を説明するための図である。

【図5】別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要部概略図である。

【図6】（ａ）～（ｅ）は、先願記載のテープ貼付装置でワークにテープを貼付している一場面を示す要部模式図であり、貼付ヘッドの貼付動作の一例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0047】

以下、本発明に係るテープ貼付装置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装置の要部概略図である。図２は、図１におけるII-II線断面図であり、ベース部に取り付けられたジョイント部の自由度の向きを説明するための図である。図３は、図１におけるIII-III線断面図であり、エンド部に取り付けられたジョイント部の自由度の向きを説明するための図である。なお、以下の説明では、テープの貼付方向をＹ軸方向、これと水平面で直交する方向をＸ軸方向、ＸＹ平面と直交する方向（鉛直方向）をＺ軸方向とする。

【0048】

ＡＴＬ装置１０は、テープで補強された成形品を製造するための装置であり、本発明に係るテープ貼付装置の一例である。ＡＴＬ装置１０は、ＡＴＬヘッド２０と、ＡＴＬヘッド２０を保持するハンドリング機構８０とを備えている。ＡＴＬヘッド２０は、テープ１を所定の荷重でワーク２に押圧しながら貼付するためのユニットであり、貼付ヘッドの一例である。ＡＴＬ装置１０は、ＡＴＬヘッド２０とハンドリング機構８０の各部を動作させて、ＡＴＬヘッド２０でテープ１をワーク２に押圧しながら貼り付けていく機能を備えている。

【0049】

ワーク２は、例えば、３次元形状を有する成形品であり、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂などの樹脂製の成形品であってもよいし、金属製の成形品などであってもよい。

【0050】

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。

【0051】

ハンドリング機構８０は、ＡＴＬヘッド２０がテープ１を押圧している状態で、ワーク２の形状に応じてＡＴＬヘッド２０を移動させる動作を行い、ワーク２の被貼付面２ａにテープ１を貼り付けていくための装置である。

【0052】

ハンドリング機構８０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）を備えている装置、例えば、ガントリ構造体（直交座標形機構）で構成されている。なお、別の構成例では、ハンドリング機構８０が３自由度以上の多関節ロボット（シリアル多関節機構）などの汎用産業用ロボットで構成されてもよい。

【0053】

ハンドリング機構８０の各部の動作制御は、ハンドリング制御部８０ａにより実行される。ハンドリング制御部８０ａは、例えば、演算処理装置や内部記憶装置などを備えた汎用のコンピューター装置で構成されている。また、ハンドリング制御部８０ａには、ワーク２の被貼付面２ａの３次元座標データ、これら３次元座標データなどに基づいてハンドリング機構８０の各部の動作を制御するためのプログラムなどが記憶されている。そして、ハンドリング制御部８０ａは、３次元座標データなどを基に、予めテープ１の貼り付けを開始する被貼付面２ａ上の所定位置（始点）と、テープ１の貼り付けを完了する被貼付面２ａ上の所定位置（終点）とを指定して、ＡＴＬヘッド２０の押圧位置を移動させる制御を行うことが可能となっている。

【0054】

ＡＴＬヘッド２０は、押圧部３０と、回動機構７０と、エンド部４０と、パラレルリンク機構５０と、ベース部６０とを含んで構成されている。

【0055】

押圧部３０は、テープ１をワーク２の被貼付面２ａとの間に挟持、押圧しつつテープ１を被貼付面２ａに貼り付けるものである。
回動機構７０は、少なくとも押圧部３０を被貼付面２ａの形状に倣うようにテープ１の貼付方向（Ｙ軸方向）の回転軸周り（ロール（θｙ）方向）に回動可能とするものである。
エンド部４０は、回動機構７０と押圧部３０とを保持するものである。エンド部４０のパラレルリンク機構５０が取り付けられた面（上面）とは反対側の面（下面）に回動機構７０が取り付けられ、回動機構７０の下側に押圧部３０が取り付けられている。

【0056】

パラレルリンク機構５０は、エンド部４０をベース部６０に対して並進３自由度で相対移動させるように構成されたものである。
ベース部６０は、パラレルリンク機構５０のエンド部４０側とは反対側を保持するものであり、ベース部６０がハンドリング機構８０に取り付けられている。

【0057】

押圧部３０は、テープ１を押圧するローラ３１と、ローラ３１を回転軸３１ａ周りに回転可能に支持するローラ支持部３２とを備えている。ローラ支持部３２は、ローラ３１の長手（回転軸３１ａ）方向両側に設けられている。

【0058】

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、又は金属製ローラなどで構成される。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る。したがって、ローラ３１が樹脂製ローラ又は金属製ローラなどの変形しない剛体で構成されている場合、押圧部３０におけるテープ１の被貼付面２ａへの押圧に寄与する領域は線状となる。また、ローラ３１が弾性ローラなどの若干変形する部材で構成されている場合、押圧に寄与する領域は細長い面状となる。

【0059】

なお、別の構成例では、ローラ３１に代えて、押圧シュー等の押圧部材が用いられてもよく、この場合、押圧に寄与する領域は、ある程度の幅を有する面状となる。
また、ＡＴＬヘッド２０の押圧部３０には、テープ１を押圧部３０に向けて送り出すフィーダー（図示せず）や該フィーダーから送り出されたテープ１と被貼付面２ａの少なくともいずれかを非接触で加熱する輻射光源や熱風源などの加熱装置（図示せず）が必要に応じて装備される。前記フィーダーや前記加熱装置は、ローラ支持部３２に固定された取付ガイド（図示せず）などに取り付けられる。

【0060】

回動機構７０は、ローラ３１を長手方向に二分する点Ｃを通り、テープ１の貼付方向（Ｙ軸方向）に平行な軸の周り（すなわち、ロール（θｙ）方向）に押圧部３０を回動させることが可能な構成となっている。なお、点Ｃが、被貼付面２ａに対するローラ３１の接触中心点であるTool Center Point（ＴＣＰともいう）にも対応しており、回動機構７０は、点Ｃを通るＹ軸方向の軸を中心にしてローラ３１を回動可能な構成となっている。

【0061】

回動機構７０は、被貼付面２ａの形状に倣うように押圧部３０を従動させるもの、換言すれば、外部から動力供給を必要としない受動機構で構成されている。
このような回動機構７０は、ゴニオステージなどの傾斜ステージ機構などを利用して構成することができ、例えば、エンド部４０に取り付けられたガイド部７１と、ガイド部７１に摺動可能な態様で取り付けられた摺動部７２とを含んで構成されている。摺動部７２に押圧部３０のローラ支持部３２が取り付けられている。

【0062】

ガイド部７１は、下面に円弧形状をした逆凹状曲面部７１ａを有し、摺動部７２は、上面にガイド部７１と略同じ円弧形状をした凸状曲面部７２ａを有している。ガイド部７１の逆凹状曲面部７１ａと摺動部７２の凸状曲面部７２ａは、それぞれ点Ｃを略中心とする円弧形状に形成されている。

【0063】

また、ガイド部７１の逆凹状曲面部７１ａと摺動部７２の凸状曲面部７２ａとの摺動面には、円弧動作用のガイド機構７３が設けられている。ガイド機構７３は、摺動部７２をガイド部７１の逆凹状曲面部７１ａに沿って円弧動作可能にする機構であればよく、例えば、リニアボール機構、アリ溝機構、又はクロスローラ機構などが採用され得る。

【0064】

摺動部７２の凸状曲面部７２ａがガイド部７１の逆凹状曲面部７１ａに沿って所定方向（本例ではＸ軸方向）に受動的に摺動することにより、摺動部７２は、点Ｃを略中心とする円弧上を摺動可能な構成となっている。

【0065】

また、回動機構７０は、押圧部３０の姿勢を検出する姿勢検出部７４を備えている。
姿勢検出部７４は、ガイド部７１に対する摺動部７２の姿勢（ロール（θｙ）方向の傾き、変位量など）を検出可能な装置、例えば、走査ヘッドとスケールとを含んで構成されるリニアスケールなどの各種エンコーダ、又は角度検出センサなどで構成されている。

【0066】

また、姿勢検出部７４で検出された押圧部３０の姿勢（ロール（θｙ）方向の傾き（角度）、又は変位量など）に関する信号は、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇに出力されるようになっている。そして、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇでは、姿勢検出部７４で検出された押圧部３０の姿勢データを、パラレルリンク機構５０によるエンド部４０の並進３自由度の運動制御に反映させるように構成されている。

【0067】

パラレルリンク機構５０は、ベース部６０とエンド部４０との間に並列に設けられる３本のリンク部５１と、これら３本のリンク部５１の両端に設けられるジョイント部５２、５３とを含んで構成されている。

【0068】

ジョイント部５２、５３は、２自由度を有する自在継手（ユニバーサルジョイントともいう）で構成されている。
自在継手からなるジョイント部５２は、第１軸５２ａと第２軸５２ｂとを備えた交差軸部５２ｃと、第１軸５２ａに回転自在に支持された第１ヨーク５２ｄと、第２軸５２ｂに回転自在に支持された第２ヨーク５２ｅとを含んで構成されている。
同様に、自在継手からなるジョイント部５３は、第１軸５３ａと第２軸５３ｂとを備えた交差軸部５３ｃと、第１軸５３ａに回転自在に支持された第１ヨーク５３ｄと、第２軸５３ｂに回転自在に支持された第２ヨーク５３ｅとを含んで構成されている。

【0069】

ベース部６０の３カ所にジョイント部５２の第１ヨーク５２ｄがそれぞれ所定の向きに固定されている。そして、これらジョイント部５２の第２ヨーク５２ｅが各リンク部５１の一端側（上端側）に固定されている。前記所定の向きは、図２に示すように、ベース部６０の３カ所に設けられたジョイント部５２の第１軸５２ａの延長線が１点で交わる向きとなっている。なお、別の構成例では、第２軸５２ｂの延長線が１点で交わる向きとなるように、３つのジョイント部５２をベース部６０に取り付けるようにしてもよい。換言すれば、３つのジョイント部５２の交差軸部５２ｃがベース部６０面上で１２０度回転対称となる向きに配設されている。

【0070】

また、エンド部４０の３カ所にジョイント部５３の第１ヨーク５３ｄがそれぞれ所定の向きに固定されている。そして、これらジョイント部５３の第２ヨーク５３ｅが各リンク部５１の他端側（下端側）に固定されている。前記所定の向きは、図３に示すように、エンド部４０の３カ所に設けられたジョイント部５３の第１軸５３ａの延長線が１点で交わる向きとなっている。なお、別の構成例では、第２軸５３ｂの延長線が１点で交わる向きとなるように、３つのジョイント部５３をベース部６０に取り付けるようにしてもよい。換言すれば、３つのジョイント部５３の交差軸部５３ｃがエンド部４０面上で１２０度回転対称となる向きに配設されている。

【0071】

３本のリンク部５１は、それぞれエアシリンダ５４を含んで構成されている。エアシリンダ５４が直動ジョイントの一例である。
エアシリンダ５４は、流体として空気が供給されるシリンダ部５４ａと、シリンダ部５４ａ内（両室）の圧力に応じて進退（変位）するロッド部５４ｂとを含んで構成されている。また、エアシリンダ５４には、シリンダ部５４ａ内の圧力を検出する圧力センサ５４ｃと、ロッド部５４ｂの変位を検出する変位センサ５４ｄとが設けられている。変位センサ５４ｄは、ロッド部５４ｂの変位量を測定できるものであればよく、例えば、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もよい。

【0072】

また、シリンダ部５４ａは、圧力センサ５４ｃを介してサーボバルブ５４ｅに接続されている。サーボバルブ５４ｅは、圧縮した空気を出力する空気圧供給部５４ｆ（例えば、コンプレッサなど）に接続されており、サーボバルブ５４ｅによってシリンダ部５４ａ内への空気の流入量や排気量を調整することで、シリンダ部５４ａの両室の圧力（内圧）が制御されるようになっている。そして、この圧力制御により、ロッド部５４ｂの変位と押圧荷重とが制御されるようになっている。
なお、別の構成例では、サーボバルブ５４ｅに代えて、電空レギュレーターなどの空気圧制御機器を用いてもよい。また、圧力センサ５４ｃで検出された圧力信号と、変位センサ５４ｄで検出された変位信号とは、それぞれＡＴＬヘッド制御部５４ｇに出力されるようになっている。

【0073】

上記のように構成されたパラレルリンク機構５０は、ベース部６０とエンド部４０との間に２自由度のジョイント部５２、５３を介して連結された３本のリンク部５１の各々の長さがエアシリンダ５４によるロッド部５４ｂの伸縮動作によって制御される構成となっている。この動作制御により、パラレルリンク機構５０は、エンド部４０の位置をＸＹＺ軸の並進方向に変化させながら、シリンダ部５４ａの内圧を制御して、エンド部４０を所定の荷重で被貼付面２ａの方向に押し付けることが可能となっている。

【0074】

ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、例えば、演算処理装置や内部記憶装置などを備えた汎用のコンピューター装置で構成されている。ＡＴＬヘッド制御部５４ｇには、ワーク２の被貼付面２ａの３次元座標データの他、これら３次元座標データ、圧力センサ５４ｃからの圧力信号、変位センサ５４ｄからの変位信号、姿勢検出部７４からの姿勢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。

【0075】

ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、例えば、各エアシリンダ５４の圧力センサ５４ｃや変位センサ５４ｄから取り込んだ検出信号とともに、姿勢検出部７４で検出された押圧部３０の姿勢に関する検出信号を用いて、各エアシリンダ５４のサーボバルブ５４ｅの動作を制御する。そして、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、サーボバルブ５４ｅの動作制御により、各エアシリンダ５４のシリンダ部５４ａの内圧やロッド部５４ｂの変位を制御して、ローラ３１が被貼付面２ａに対して所定方向（例えば、矢印Ａで示す法線方向）から所定の押圧力を付与するように、各リンク部５１を動作させてエンド部４０を並進運動させる制御処理を実行する。

【0076】

また、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、エンド部４０の並進３自由度の運動制御において、望ましいコンプライアンス特性を得る観点からインピーダンス制御を行うように構成してもよい。例えば、前記インピーダンス制御では、目標インピーダンス（慣性、粘性、剛性のパラメータ）を設定し、エンド部４０の位置目標値に対するエンド部４０の変位を計測し、エンド部４０の変位とエンド部４０が外部へ与える力との関係が所定の関係（インピーダンス制御則）を満たすようにパラレルリンク機構５０の動作を制御するようにしてもよい。

【0077】

また、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、エンド部４０の並進３自由度の運動制御を行う際に、目標とするエンド部４０の位置を実現するための各エアシリンダ５４のロッド部５４ｂの長さ（変位）を計算し、これら計算値を各エアシリンダ５４のロッド部５４ｂの長さの目標値として設定し、これら設定された目標値と、貼付動作時における各エアシリンダ５４の変位センサ５４ｄの出力値とを比較して、前記目標値になるようにフィードバック制御を行ってもよい。なお、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇとハンドリング制御部８０ａとが１つの制御部で構成されてもよい。

【0078】

このようにＡＴＬ装置１０は、パラレルリンク機構５０によりエンド部４０がベース部６０に対して並進３自由度の運動（すわわち、ＸＹＺ軸方向の並進運動）を行うように構成されている。換言すれば、ＡＴＬ装置１０は、エンド部４０が回転運動を行わないように動作が拘束された構成となっている。そして、ＡＴＬ装置１０は、回動機構７０により、少なくとも押圧部３０が被貼付面２ａの形状に倣うようにテープ１の貼付方向（Ｙ軸方向）の軸周り（θｙ方向）に回動するように構成されている。

【0079】

次に、ＡＴＬ装置１０の動作について説明する。
図４（ａ）～（ｄ）は、実施の形態に係るＡＴＬ装置でワークにテープを貼付している一場面を示す要部模式図であり、ＡＴＬヘッドの貼付動作の一例を説明するための図である。

【0080】

図４（ａ）は、形状誤差のない部分のワーク２の被貼付面２ａにテープ１をローラ３１で貼付している状態を示している。

【0081】

図４（ｂ）は、ステップ（階段）状の大きな形状誤差αを有する部分の被貼付面２ａにローラ３１が到達したときの状態を示している。この状態では、ローラ３１はまだ被貼付面２ａに接触していない。図４（ｂ）～（ｄ）では、被貼付面２ａが、破線で示す設計形状面に対して形状誤差αを有している。

【0082】

図４（ｃ）は、パラレルリンク機構５０によりエンド部４０を並進運動させつつ、ステップ（階段）状の形状誤差αを有する部分の被貼付面２ａの形状にローラ３１が倣うように、回動機構７０によりローラ３１をテープ１の貼付方向（Ｙ軸方向）の軸周り（θｙ方向）に回動させている途中の状態を示している。

【0083】

図４（ｃ）に示す状態では、パラレルリンク機構５０の各リンク部５１の長さを調整して、エンド部４０を並進運動させる動作制御が行われている。この動作制御により、ローラ３１の左下端部が被貼付面２ａに接する。そして、被貼付面２ａからローラ３１に作用する押し当て反力によって、回動機構７０の摺動部７２がガイド部７１上を受動的に摺動し始める。すなわち、回動機構７０の摺動部７２が、被貼付面２ａの形状誤差αに応じて、押圧部３０とともに、点Ｃを通り貼付方向（Ｙ軸方向）に平行な軸周り（ロール（θｙ）方向）に回動（右回転）し始める。

【0084】

図４（ｄ）は、摺動部７２が、押圧部３０とともに、並進運動を行うエンド部４０からの垂線に対して右方向に角度θｙ１だけ回動し、ローラ３１が、形状誤差αを有する被貼付面２ａの形状に倣った状態で、テープ１を押圧しながら貼付している状態を示している。
すなわち、ローラ３１の押圧位置及び／又は押圧姿勢が、被貼付面２ａに対して法線方向（Ａ方向）から押し当てることができる状態に受動的に調整された状態になっている。

【0085】

ワーク２の被貼付面２ａの形状誤差αがステップ状などの大きな形状誤差であった場合、先願のＡＴＬ装置では、図６（ｄ）に示したように、回動機構７００による押圧ローラ３１０のロール（θｙ）方向への回転につられて、エンド部４０がロール（θｙ）方向に過回転し、それにつられて、回動機構７００と押圧ローラ３１０もロール（θｙ）方向に一時的に過回転する。その結果、押圧ローラ３１０の一端部が被貼付面２ａから一時的にバウンドする現象が発生した。

【0086】

一方、ＡＴＬヘッド２０では、パラレルリンク機構５０によるエンド部４０の動作制御が、ベース部６０に対して並進３自由度の運動に拘束されている。そのため、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、ステップ状などの大きな形状誤差αを有する部分にテープ１を貼付する場合であっても、回動機構７０によるローラ３１のロール（θｙ）方向への回転につられて、エンド部４０がロール（θｙ）方向に回転することがない。したがって、ＡＴＬヘッド２０では、ローラ３１が、過回転して一時的にバウンドするような現象が発生することなく、回動機構７０による押圧部３０を受動的に回動させる動作によって形状誤差αを吸収しながら、ローラ３１を被貼付面２ａの形状にぴたりと倣うように動作させることが可能となっている。

【0087】

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５０が、エアシリンダ５４を含んで構成された３本のリンク部５１と、２自由度のジョイント部５２、５３とにより、エンド部４０がベース部６０に対して並進３自由度の運動（すわわち、ＸＹＺ軸方向の並進運動）を行うように構成されている。換言すれば、エンド部４０が回転運動を行わないように動作が拘束された構成となっている。また、回動機構７０により、少なくとも押圧部３０のローラ３１が被貼付面２ａの形状に倣うようにテープ貼付方向（Ｙ軸方向）の軸周り（θｙ方向）に回動するように構成されている。

【0088】

したがって、ステップ（階段）状などの大きな形状誤差αを有する部分の被貼付面２ａにテープ１を貼付する場合であっても、ローラ３１が被貼付面２ａに押し付けられるときに、回動機構７０による押圧部３０の回転動作につられてエンド部４０が回転することがなく、パラレルリンク機構５０がエンド部４０を押圧する向きと力を安定させることができる。

【0089】

そのため、ローラ３１が被貼付面２ａに接触した後、回動機構７０によって押圧部３０をテープ貼付方向の軸周りに回動させる際に、ローラ３１が一時的に過回転したり、ローラ３１が被貼付面２ａから一時的にバウンドしたりする現象を防止することができ、ローラ３１を被貼付面２ａの形状に倣う位置にぴたりと位置させることができ、テープ１を精度よく貼り付けることができる。

【0090】

これにより、押圧部３０のローラ３１を被貼付面２ａの形状に倣わせるまでの時間的な遅れ（タイムラグ）の発生を防止でき、そして、ローラ３１の姿勢の安定化とローラ３１による倣い動作の高速化を図ることができ、ワーク２の形状誤差を吸収しながらローラ３１を被貼付面の形状に倣わせる動作、すなわち倣い貼付動作の応答性を向上させることができる。

【0091】

また上記ＡＴＬ装置１０によれば、パラレルリンク機構５０が、３本のリンク部５１で構成されているので、４本以上のリンク部で構成されたものと比べて、より低圧荷重で押圧部３０のローラ３１を被貼付面２ａに押圧する動作を行うことが可能となる。
また、３本のリンク部５１のそれぞれの両端に設けられるジョイント部５２、５３が、２自由度を有する自在継手で構成されているので、エンド部４０をベース部６０に対して並進３自由度で精度よく相対移動させることが可能となり、また、３本のリンク部５１の動作でエンド部４０を押圧する向きと力を安定させる効果を高めることができる。

【0092】

また上記ＡＴＬ装置１０によれば、各リンク部５１が、直動ジョイントとしてエアシリンダ５４を含んで構成されているので、３本のリンク部５１の動作でエンド部４０を押圧する力（荷重）の調整範囲を拡げることができ、高押圧荷重から低押圧荷重までの所望とする押圧荷重での押圧動作を精度よく行うことができる。

【0093】

また上記ＡＴＬ装置１０によれば、回動機構７０が、ローラ３１の姿勢を検出する姿勢検出部７４を備え、姿勢検出部７４で検出されたローラ３１の姿勢、例えば、回転角度、変位量などに基づいて、ローラ３１が被貼付面２ａに対して所定方向（例えば、法線方向）から所定の押圧力を付与するように、各リンク部５１を動作させてエンド部４０を並進運動させることが可能となる。したがって、ローラ３１を被貼付面２ａの形状に応答性良く倣わせながら、被貼付面２ａに対して所定方向から所定の押圧力で精度よく押圧することが可能となる。

【0094】

また、ＡＴＬ装置１０によれば、回動機構７０が、ガイド部７１と摺動部７２とを含み、ガイド部７１の逆凹状曲面部７１ａに沿って摺動部７２が受動的に摺動するように構成されている。そのため、被貼付面２ａの形状に応じて押圧部３０を従動させることが可能となり、被貼付面２ａの形状誤差に対する即応性が高く、また、押圧部３０を被貼付面２ａに低押付荷重で倣わせることができる。

【0095】

また、ＡＴＬ装置１０によれば、回動機構７０は、点Ｃを通り、貼付方向（Ｙ軸方向）に平行な軸の周りに押圧部３０を回動させることができる。したがって、パラレルリンク機構５０のエンド部４０の動作が並進３自由度に拘束されていても、被貼付面２ａに対して押圧部３０を一定の押圧状態で精度良く倣わせることができ、被貼付面２ａに対するテープ１の貼付性能を高めることができる。

【0096】

なお、本実施の形態では、パラレルリンク機構５０を構成するリンク部５１の直動ジョイントが、空気圧で駆動するエアシリンダ５４で構成されている場合について説明したが、本発明に適用できる前記直動ジョイントは、エアシリンダ５４に限定されるものではない。前記直動ジョイントは、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。

【0097】

また、パラレルリンク機構５０を構成するリンク部５１は、エアシリンダ５４などの直動ジョイントを含む構成に限定されるものではなく、別の構成例では、各リンク部５１が、前記直動ジョイントとは異なる構成のジョイント部を含んで構成されているものでもよい。

【0098】

図５は、別の実施の形態に係るＡＴＬ装置１０ＡにおけるＡＴＬヘッド２０Ａの構成例を示す要部概略図である。なお、図５において、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。

【0099】

ＡＴＬ装置１０Ａでは、ＡＴＬヘッド２０Ａを構成するパラレルリンク機構５０Ａが、ベース部６０とエンド部４０との間に並列に設けられる３本のリンク部５１Ａと、これら各リンク部５１Ａの一端とベース部６０との間に設けられる第１ジョイント部５２Ａと、各リンク部５１Ａの他端とエンド部４０との間に設けられる第２ジョイント部５３Ａとを含んで構成されている。

【0100】

そして、各リンク部５１Ａが、ベース部６０側の第１アーム５５と、エンド部４０側の第２アーム５７と、これら第１アーム５５と第２アーム５７との間に設けられる第３ジョイント部５６とを含んで構成されている。

【0101】

第１ジョイント部５２Ａは、１自由度の回転ジョイントで構成され、ベース部６０の３か所にそれぞれ所定の向きに取り付けられている。該所定の向きは、回転ジョイントからなる第１ジョイント部５２Ａの回転軸５２ｆがベース部６０面上（基準平面上）で１２０度回転対称となる向きになっている。
また、第１ジョイント部５２Ａは、サーボモータなどの駆動部５８に接続されて、能動ジョイントとして機能するものであり、回転軸５２ｆの回動方向に第１アーム５５を能動的に回動させることが可能となっている。

【0102】

第２ジョイント部５３Ａは、２自由度を有する第１自在継手（ユニバーサルジョイント）で構成され、第３ジョイント部５６は、２自由度を有する第２自在継手（ユニバーサルジョイント）で構成されている。

【0103】

第１自在継手からなる第２ジョイント部５３Ａは、第１軸５３ａと第２軸５３ｂとを備えた交差軸部５３ｃと、第１軸５３ａに回転自在に支持された第１ヨーク５３ｄと、第２軸５３ｂに回転自在に支持された第２ヨーク５３ｅとを含んで構成されている。
第２自在継手からなる第３ジョイント部５６は、第１軸５６ａと第２軸５６ｂとを備えた交差軸部５６ｃと、第１軸５６ａに回転自在に支持された第１ヨーク５６ｄと、第２軸５６ｂに回転自在に支持された第２ヨーク５６ｅとを含んで構成されている。

【0104】

第１アーム５５の第２アーム５７側の端部に第３ジョイント部５６を構成する第２自在継手の第１ヨーク５６ｄがそれぞれ所定の向きに固定され、第２アーム５７の第１アーム５５側の端部に第３ジョイント部５６を構成する第２自在継手の第２ヨーク５６ｅがそれぞれ固定されている。

【0105】

エンド部４０の３カ所に第２ジョイント部５３Ａを構成する第１自在継手の第１ヨーク５３ｄがそれぞれ所定の向きに固定され、第２アーム５７のエンド部４０側の端部に第２ジョイント部５３Ａを構成する第１自在継手の第２ヨーク５３ｅがそれぞれ固定されている。

【0106】

第１ヨーク５６ｄが固定されている向き（前記所定の向き）は、各リンク部５１Ａに設けられた３つの第３ジョイント部５６の第１軸５６ａの延長線が１点で交わる向きとなっている（図２に示した第１軸５２ａの向きと同様である）。換言すれば、３つの第３ジョイント部５６の交差軸部５６ｃがある基準平面上で１２０度回転対称となる向きに配設されている。

【0107】

また、第１ヨーク５３ｄが固定されている向き（前記所定の向き）は、エンド部４０に設けられた３つの第２ジョイント部５３Ａの第１軸５３ａの延長線が１点で交わる向きとなっている（図３に示した第１軸５３ａの向きと同様である）。換言すれば、３つの第２ジョイント部５３Ａの交差軸部５３ｃがエンド部４０面上（基準平面上）で１２０度回転対称となる向きに配設されている。

【0108】

パラレルリンク機構５０Ａは、いわゆるデルタ型のパラレルリンク機構の一種であり、エンド部４０をベース部６０に対して並進３自由度で並進移動させる機能を有している。したがって、別の実施の形態に係るＡＴＬ装置１０Ａにおいても、上記した実施の形態に係るＡＴＬ装置１０と同様の効果を得ることができる。また、エンド部４０の並進運動の可動領域を拡げることが可能となり、各リンク部５１Ａの軽量化も図ることができ、倣い貼付動作の応答性を向上させることができる。なお、さらに別の実施の形態では、図５に示した形態とは異なる形態を有するデルタ型のパラレルリンク機構を適用することが可能である。例えば、第２ジョイント部５３Ａ及び第３ジョイント部５６が球面ジョイントで構成されてもよい。

【0109】

また、上記実施の形態に係るＡＴＬ装置１０、１０Ａでは、回動機構７０が、ガイド部７１と摺動部７２とを含む傾斜ステージ機構で構成されているが、本発明に適用可能な回動機構はこの構成に限定されない。前記回動機構は、テープ１の貼付方向（Ｙ軸方向）に平行な回動軸周り（ロール（θｙ）方向）にローラ３１を受動的に回動させて、ローラ３１を被貼付面２ａの形状に倣うように動作可能な構成を備えていればよい。

【0110】

なお、上記実施の形態において、被貼付面２ａへのテープ１の貼付形態は、テープ１がワーク２の被貼付面２ａに順次並べて貼り付けられる形態の他、成形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。

【0111】

本実施の形態に係るＡＴＬ装置１０によれば、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形品の品質を向上させることが可能となる。なお、押圧部３０による押圧方向は、被貼付面２ａの法線方向に限定されない。

【0112】

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、成形品の品質に悪影響を与える虞がある。例えば、ローラ３１を法線方向に押圧できない場合、ローラ３１の軸方向の力が発生し、テープ１の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。

【0113】

しかしながら、ＡＴＬ装置１０、１０Ａによれば、ＡＴＬヘッド２０、２０Ａの並進３自由度のパラレルリンク機構５０と、テープ１の貼付方向の軸周りに回動する回動機構７０とによる、被貼付面２ａへの倣い貼付制御により、ワーク２の被貼付面２ａの形状にステップ状の大きな形状誤差があった場合であっても、押圧ローラが被貼付面の形状に倣うまでの時間的な遅れ（タイムラグ）をなくすことができるので、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、成形品の品質を向上させることが可能となる。

【0114】

また、ＡＴＬ装置１０によれば、各リンク部５１にエアシリンダ５４を用いているので、他のシリンダ形式（例えば、油圧シリンダや電動シリンダなど）と比較して、押圧部３０を被貼付面２ａに押し付けるときの力が吸収又は緩和されやすい構成、いわゆるコンプライアンス特性（受動的な滑らかさ、柔らかさを有する押圧動作）を奏する構成になっている。したがって、回動機構７０により押圧部３０を受動的に回動させる動作も滑らかに行うことができる。

【0115】

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。

【0116】

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形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。

【符号の説明】

【0117】

１ テープ
２ ワーク
２ａ 被貼付面
１０、１０Ａ ＡＴＬ装置（テープ貼付装置）
２０、２０Ａ ＡＴＬヘッド（貼付ヘッド）
３０ 押圧部
３１ ローラ
３１ａ 回転軸
３２ ローラ支持部
４０ エンド部
５０、５０Ａ パラレルリンク機構
５１、５１Ａ リンク部
５２、５３ ジョイント部
５２Ａ 第１ジョイント部
５３Ａ 第２ジョイント部
５６ 第３ジョイント部
５２ａ、５３ａ、５６ａ 第１軸
５２ｂ、５３ｂ、５６ｂ 第２軸
５２ｃ、５３ｃ、５６ｃ 交差軸
５２ｄ、５３ｄ、５６ｄ 第１ヨーク
５２ｅ、５３ｅ、５６ｅ 第２ヨーク
５２ｆ 回転軸
５４ エアシリンダ（直動ジョイント）
５４ａ シリンダ部
５４ｂ ロッド部
５４ｃ 圧力センサ
５４ｄ 変位センサ
５４ｅ サーボバルブ
５４ｆ 空気圧供給部
５４ｇ ＡＴＬヘッド制御部
５５ 第１アーム
５７ 第２アーム
５８ 駆動部
６０ ベース部
７０ 回動機構
７１ ガイド部
７１ａ 逆凹状曲面部
７２ 摺動部
７１ａ 凸状曲面部
７３ ガイド機構
７４ 姿勢検出部
８０ ハンドリング機構
８０ａ ハンドリング制御部

２００ 貼付ヘッド
３１０ 押圧ローラ
５００ パラレルリンク機構
５１０ リンク部
７００ 回動機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】