特開 2024-145631 テープ貼付装置

(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】P2024145631

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】テープ貼付装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/38 20060101AFI20241004BHJP

   B29C 70/54 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

B29C70/38

B29C70/54

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023058068

(22)【出願日】2023-03-31

(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

(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

【テーマコード（参考）】

4F205

【Ｆターム（参考）】

4F205AC03

4F205AD16

4F205AG03

4F205AR11

4F205AR13

4F205HA14

4F205HA23

4F205HA37

4F205HA45

4F205HB01

4F205HC02

4F205HC17

4F205HF05

4F205HF23

4F205HK03

4F205HK04

4F205HK16

4F205HK19

4F205HK23

4F205HK25

4F205HM13

4F205HT13

4F205HT26

(57)【要約】

【課題】押圧部が被貼付面から離間している間にパラレルリンク機構が暴れることを防ぐことができるテープ貼付装置を提供する。
【解決手段】パラレルリンク機構５０がエンド部４０を変位させることと押圧部３０がテープ１を介して被貼付面２ａに押し当てられるにともなって回動することによって押圧部３０の押圧位置及び／又は押圧姿勢を被貼付面２ａの形状に倣わせるように動作し、制御部５４ｇが回動機構７０の姿勢を検知してパラレルリンク機構５０の動作に反映させるための姿勢検出部７４と、押圧部３０が被貼付面２ａから離間している間は回動機構７０の姿勢が変化することを制御部５４ａが検知することを抑制する離間時検知抑制機構と、をさらに有する。
【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、
テープを前記被貼付面との間に挟持、押圧しつつテープを前記被貼付面に貼り付けるための押圧部と、
前記押圧部を保持し、所定の回動軸周りに前記押圧部を回動させる回動機構と、
前記回動機構を保持するエンド部と、
前記エンド部を変位させるパラレルリンク機構と、
を有する貼付ヘッドと、
前記パラレルリンク機構の動作を制御する制御部と、
を備え、前記パラレルリンク機構が前記エンド部を変位させることと前記押圧部がテープを介して前記被貼付面に押し当てられるにともなって回動することによって前記押圧部の押圧位置及び／又は押圧姿勢を前記被貼付面の形状に倣わせるように動作し、
前記制御部が前記回動機構の姿勢を検知して前記パラレルリンク機構の動作に反映させるための姿勢検出部と、
前記押圧部が前記被貼付面から離間している間は前記回動機構の姿勢が変化することを前記制御部が検知することを抑制する離間時検知抑制機構と、をさらに有することを特徴とするテープ貼付装置。

【請求項2】

前記離間時検知抑制機構は、前記回動機構を回動方向の両側から引っ張るスプリングであることを特徴とする、請求項１に記載のテープ貼付装置。

【請求項3】

前記離間時検知抑制機構は、前記回動機構を挟持して前記回動機構が回動することを制止するクランプ機構であることを特徴とする、請求項１に記載のテープ貼付装置。

【請求項4】

前記離間時検知抑制機構は、前記押圧部が前記被貼付面から離間している間は前記回動機構の姿勢に基づく信号を無効にする信号無効化機構であることを特徴とする、請求項１に記載のテープ貼付装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明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）、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。

【0004】

従来のＡＴＬ装置の一例が下記の特許文献１に開示されている。

【0005】

特許文献１記載のＡＴＬ装置は、多関節ロボットのアーム先端にＡＴＬヘッドが取り付けられている。前記ＡＴＬヘッドは、テープを保持搬送するフィーダー、テープ及び／又はワークの被貼付面を加熱するヒータ、及びテープを被貼付面に貼り付ける押圧ローラを含んで構成されている。

【0006】

前記ワークは、例えば、熱可塑性樹脂の射出成型品であって、様々な形状（３次元形状）を有しており、設計上の形状、寸法に対して形状誤差を有していることが多い。

【0007】

そのため、特許文献１に開示されたような前記多関節ロボットによる前記ＡＴＬヘッドの姿勢制御では、前記押圧ローラによる前記ワークの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。

【0008】

係る課題を解決するために本出願人らは、下記の特許文献２に開示されたＡＴＬ装置を提案した。特許文献２記載のＡＴＬ装置は、図６に示すように、ＡＴＬヘッド１２０が、押圧部１３０と、パラレルリンク機構と１５０を備えた構成となっている。また、パラレルリンク１５０と押圧部１３０との間には、たとえばゴニオステージといった回動機構１７０が設けられている。

【0009】

特許文献２記載のＡＴＬ装置によれば、パラレルリンク機構１５０の動作制御により、ワーク１０２の被貼付面１０２ａにテープ１０１を押し付ける押圧部１３０の押圧位置及び／又は押圧姿勢を被貼付面１０２ａの形状に倣うように動作させることが可能となる。また、ワーク１０２が幾らかの形状誤差を有している場合であっても、押圧部１３０が押しつけられた際に回動機構１７０においてガイド部１７１に対して摺動部１７２が回動することによって、押圧部１３０を確実に被貼付面１０２ａに倣わせることができるため、被貼付面１０２ａに対する押圧部１３０の押圧状態を一定に保つことが可能となり、テープ１０１の貼付性能を高めることが可能となった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１８－１４９７３０号公報

【特許文献2】特願２０２２－０４００２６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

上記の通り回動機構１７０を有するＡＴＬヘッド１２０では、ワーク１０２が形状誤差を有していて回動機構１７０が回動することによって押圧部１３０が被貼付面１０２ａに倣うようになった場合であっても、たとえば被貼付面１０２ａに対する法線方向に押圧部１３０がテープ１０１に荷重を付与するようにパラレルリンク機構１５０を動作させるためには、ＡＴＬヘッド１２０の動作を制御するＡＴＬヘッド制御部１５４ｇは回動機構１７０の姿勢を検知する必要がある。そのため、回動機構１７０には姿勢検出部１７４が設けられており、姿勢検出部１７４からの信号をＡＴＬヘッド制御部１５４ｇが受け取ることによってＡＴＬヘッド制御部１５４ｇは回動機構１７０の現在の姿勢を検知し、その姿勢に応じてパラレルリンク機構１５０を動作させる。

【0012】

ここで、回動機構１７０では、回動動作の抵抗が低いほどワーク１０２の形状への倣い性が高くなる。一方、貼り付け動作前の待機状態や貼り付け動作を開始するためにＡＴＬヘッド１２０全体がワーク１０２接近する最中である状態においてＡＴＬヘッド１２０がワーク１０２から離間している間は、図７に示すように押圧部１３０が宙吊りの状態となり、ここで回動機構１７０の回転動作の抵抗が低いほど押圧部１３０がふらついてしまう。このとき、押圧部１３０がふらついて回動機構１７０の姿勢が変化したことを、姿勢検出部１７４を介してＡＴＬヘッド制御部１５４ｇが検知すると、その姿勢に応じてＡＴＬヘッド制御部１５４ｇはパラレルリンク機構１５０を動作させようとする。そのため、押圧部１３０がふらついている間、パラレルリンク機構１５０の姿勢も変化し続け、さも暴れたようになってしまうという問題があった。

【0013】

本発明は、上記問題点を鑑み、押圧部が被貼付面から離間している間にパラレルリンク機構が暴れることを防ぐことができるテープ貼付装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するために本発明のテープ貼付装置は、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、テープを前記被貼付面との間に挟持、押圧しつつテープを前記被貼付面に貼り付けるための押圧部と、前記押圧部を保持し、所定の回動軸周りに前記押圧部を回動させる回動機構と、前記回動機構を保持するエンド部と、前記エンド部を変位させるパラレルリンク機構と、を有する貼付ヘッドと、前記パラレルリンク機構の動作を制御する制御部と、を備え、前記パラレルリンク機構が前記エンド部を変位させることと前記押圧部がテープを介して前記被貼付面に押し当てられるにともなって回動することによって前記押圧部の押圧位置及び／又は押圧姿勢を前記被貼付面の形状に倣わせるように動作し、前記制御部が前記回動機構の姿勢を検知して前記パラレルリンク機構の動作に反映させるための姿勢検出部と、前記押圧部が前記被貼付面から離間している間は前記回動機構の姿勢が変化することを前記制御部が検知することを抑制する離間時検知抑制機構と、をさらに有することを特徴としている。

【0015】

本発明のテープ貼付装置では、離間時検知抑制機構を有していることにより、押圧部が被貼付面から離間している際にパラレルリンク機構が暴れることを防ぐことができる。

【0016】

また、前記離間時検知抑制機構は、前記回動機構を回動方向の両側から引っ張るスプリングであると良い。

【0017】

こうすることにより、簡単な構成で押圧部が被貼付面から離間している間も回動機構が所定の姿勢となるように維持されるため、押圧部がふらつくことが抑えられる。その結果、パラレルリンク機構が暴れることを防ぐことができる。

【0018】

また、前記離間時検知抑制機構は、前記回動機構を挟持して前記回動機構が回動することを制止するクランプ機構であっても良い。

【0019】

こうすることにより、回動機構の抵抗が比較的小さくふらつき易い場合であっても、押圧部が被貼付面から離間している際に回動機構の姿勢を固定することができる。その結果、パラレルリンク機構が暴れることを防ぐことができる。

【0020】

また、前記離間時検知抑制機構は、前記押圧部が前記被貼付面から離間している間は前記回動機構の姿勢に基づく信号を無効にする信号無効化機構であっても良い。

【0021】

こうすることにより、押圧部が被貼付面から離間している際に押圧部がふらついていたとしても制御部はその信号を受け取ることがないため、押圧部のふらつきに起因してパラレルリンク機構が暴れることは無い。

【発明の効果】

【0022】

本発明のテープ貼付装置により、押圧部が被貼付面から離間している間にパラレルリンク機構が暴れることを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態にかかるテープ貼付装置のＡＴＬヘッドの構成を示す模式図である。

【図2】本実施形態におけるＡＴＬヘッドでワークにテープを貼り付けている様子を示す模式図である。

【図3】本実施形態におけるＡＴＬヘッドでワークにテープを貼り付けている様子を示す模式図である。

【図4】本発明の他の実施形態にかかるテープ貼付装置のＡＴＬヘッドの構成を示す模式図である。

【図5】本発明の他の実施形態にかかるテープ貼付装置のＡＴＬヘッドの構成を示す模式図である。

【図6】従来のテープ貼付装置のＡＴＬヘッドの構成を示す模式図である。

【図7】従来のＡＴＬヘッドにおける問題点を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

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。

【0025】

図１は、本発明の一実施形態に係るテープ貼付装置におけるＡＴＬヘッドの構成例を示す模式図である。ＡＴＬ装置１０は、本発明に係るテープ貼付装置の一例であり、ＡＴＬヘッド２０は、貼付ヘッドの一例である。なお、以下の説明では、テープ１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、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。

【0026】

ＡＴＬ装置１０は、ワーク２の被貼付面２ａ上にテープ１を所定の貼付方向（Ｙ軸方向）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、ＡＴＬヘッド２０を含んで構成されている。

【0027】

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。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。

【0028】

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。

【0029】

また、ＡＴＬ装置１０は、テープ１を搬送するフィーダー（搬送手段）、及び／又は該フィーダーから後述の押圧部３０のローラ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（いずれも図示せず）をさらに装備してもよい。前記フィーダーと前記加熱手段とは、例えば、押圧部３０のローラ支持部３２に固定された取付ガイド（図示せず）などに取り付けることができる。

【0030】

ＡＴＬヘッド２０は、ハンドリングロボット８０に取り付けられている。ハンドリングロボット８０は、汎用産業用ロボット、例えば、ガントリ構造体（直交座標形機構ともいう）で構成してもよいし、多関節ロボット（シリアル多関節機構ともいう）で構成してもよい。ハンドリングロボット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）を備えているものが好ましい。ハンドリングロボット８０の動作制御は、ロボット制御部８０ａにより実行される。

【0031】

ＡＴＬヘッド２０は、押圧部３０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、さらに回動機構７０を有している。

【0032】

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。

【0033】

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り、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とは反対側の面に回動機構７０が取り付けられ、回動機構７０に押圧部３０が取り付けられている。

【0034】

パラレルリンク機構５０は、エンド部４０を変位させ、押圧部３０の押圧位置及び／又は押圧姿勢を被貼付面２ａに倣うように動作するものである。

【0035】

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にハンドリングロボット８０が取り付けられている。

【0036】

回動機構７０は、少なくとも押圧部３０を被貼付面２ａの形状に応じて所定の回転軸周り（図１では、ロール（θｙ）方向）に回動可能とするものである。

【0037】

押圧部３０は、テープ１を押圧するローラ３１を有し、さらにローラ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）方向両側に配設されている。ローラ３１は、被貼付面２ａへの押圧時に線状押圧領域３１ｂを形成する。

【0038】

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。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。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部分となる線状押圧領域３１ｂ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、線状押圧領域３１ｂは細長い面状となる。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、線状押圧領域３１ｂは、ある程度の幅を有する面状となる。このように線状押圧領域３１ｂは、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部分を示し、その部分の形状は線状の他、面状などであってもよい。

【0039】

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複数のリンク部５１を備えている。これら各リンク部５１は、両端に自在継手５２、５３と、これら自在継手５２、５３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５４とを含んで構成されている。リンク部５１の本数は特に限定されない。例えば、リンク部５１は４本で構成されてもよいし、３本～６本で構成されてもよい。

【0040】

エアシリンダ５４は、例えば、シリンダ部５４ａと、シリンダ部５４ａ内の圧力に応じて進退するロッド部５４ｂと、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とを備えている。

【0041】

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、シリンダ部５４ａ内への空気の流入量や排気量を調整し、シリンダ部５４ａの両室の差圧を制御する。サーボバルブ５４ｅ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５４ｆに接続されている。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。

【0042】

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、圧力信号、変位信号などに基づいてＡＴＬヘッド２０各部の動作を制御するプログラムなどが記憶されている。ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、汎用のコンピューター装置で構成されてもよい。また、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇとロボット制御部８０ａとが１つの制御部で構成されてもよい。

【0043】

パラレルリンク機構５０は、複数のリンク部５１の各々の長さをエアシリンダ５４でそれぞれ制御することにより、エンド部４０の位置（並進）及び／又は姿勢（回転）を変化させて、ローラ３１の押圧位置及び／又は押圧姿勢を被貼付面２ａの形状に倣うように動作させる機能を備えている。

【0044】

なお、パラレルリンク機構５０には、エンド部４０を変位させることにより、ローラ３１を少なくともロール（θｙ）方向、及びピッチ（θｘ）方向に回動可能な自由度を有するものを採用することが好ましい。また、パラレルリンク機構５０の自由度は、ハンドリングロボット８０の動作機能（自由度）を考慮して設定してもよい。また、ハンドリングロボット８０の動作機能に関わらずに、パラレルリンク機構５０が、６自由度機構、すなわち、６方向（並進３方向、回転３方向）に運動させる機構を備えてもよい。

【0045】

ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、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を用いて、各エアシリンダ５４のサーボバルブ５４ｅの動作（加圧動作又は減圧動作）を制御する。そして、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、本発明でいう制御部にあたり、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内の圧力及び／又はロッド部５４ｂの変位を制御して、ローラ３１の押圧位置及び／又は押圧姿勢が被貼付面２ａの形状に倣うようにエンド部４０の変位を制御する処理を実行する。

【0046】

ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、エンド部４０の変位制御において、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されていることが好ましい。前記インピーダンス制御では、エンド部４０に慣性、粘性、剛性からなる機械的インピーダンスを仮想的に実現させるようアクチュエータ推力が制御される。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である慣性、粘性、剛性のパラメータが設定される。そして、エンド部４０の位置及び姿勢の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。

【0047】

また、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、エンド部４０の変位を制御する際に、目標とするエンド部４０の位置及び姿勢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）を計算する。そして、これら計算値が各エアシリンダ５４のロッド部５４ｂの長さの目標値として記憶される。ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、これら記憶された目標値と、貼付動作時における各エアシリンダ５４の変位センサ５４ｄの出力値とを比較して、目標値になるようにフィードバック制御が行ってもよい。なお、前記目標値には、ワーク２の形状誤差が加味された、各エアシリンダ５４のロッド部５４ｂの長さが設定されてもよい。また、目標とするエンド部４０の位置及び姿勢は、ワーク２の３次元座標データに基づく動作軌跡に対し、直交する方向（法線方向）からローラ３１で被貼付面２ａを押圧するためのエンド部４０の位置及び姿勢である。

【0048】

回動機構７０は、ローラ３１の線状押圧領域３１ｂ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。回動機構７０は、被貼付面２ａの形状に応じて押圧部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あることが好ましい。

【0049】

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。

【0050】

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は、ローラ３１に形成される線状押圧領域３１ｂを長手方向に二分する点Ｃを略中心とする円弧形状に形成されている。

【0051】

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。

【0052】

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、線状押圧領域３１ｂを長手方向に二分する点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。

【0053】

なお、本実施の形態では、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。なお、別の実施の形態では、回動機構７０が、点Ｃとは異なる線状押圧領域３１ｂ内又はその延長上の任意の１点が回動中心となるように構成されてもよい。

【0054】

ＡＴＬ装置１０によれば、パラレルリンク機構５０によりエンド部４０を変位させる制御で吸収しきれない形状誤差を被貼付面２ａが有している場合であっても、回動機構７０による押圧部３０のロール（θｙ）方向の受動的な回動動作により、ローラ３１が被貼付面２ａに倣いやすい構造となっている。したがって、被貼付面２ａがある程度大きな形状誤差を有している場合であっても、ワーク２の被貼付面２ａに対して直交する方向（法線方向）（図１に示すＡ方向）からローラ３１を被貼付面２ａに押圧する動作が実現されやすい構造になっている。

【0055】

図２（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る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。

【0056】

ワーク２は、設計上、図２（ａ）に示すようにテープ１の貼付方向（Ｙ軸方向）に対して直交する方向（Ｘ軸方向）に傾斜（左傾斜）した被貼付面２ａを有しているものとする。
このように、ワーク２の被貼付面２ａの形状にθｙ方向の傾斜を有している場合、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇによるパラレルリンク機構５０の制御（インピーダンス制御）によって、エンド部４０を変位させて、被貼付面２ａの形状に倣うようにローラ３１の押圧位置及び／又は押圧姿勢が制御される。そして、被貼付面２ａに対し法線方向（Ａ方向）からローラ３１が押し当てられて、ローラ３１に線状押圧領域３１ｂが形成される。

【0057】

一方、図２（ｂ）は、設計上は図２（ａ）に示すような被貼付面２ａの形状であったものに対して実際は形状誤差が生じていた場合である。このような場合、ＡＴＬヘッド２０では、まずローラ３１が被貼付面２ａに片当たりし、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、押圧部３０とともに、被貼付面２ａの形状誤差βに応じて、ローラ３１の線状押圧領域３１ｂを長手方向に二分する点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）に回動し始める。

【0058】

そして、摺動部７２が、押圧部３０とともに、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βを有する被貼付面２ａの形状に倣った状態となる。

【0059】

本実施形態に係るＡＴＬ装置１０によれば、パラレルリンク機構５０によりエンド部４０を変位させて、押圧部３０の押圧位置及び／又は押圧姿勢を被貼付面２ａの形状に倣うように動作させることにより、被貼付面２ａに対する押圧部３０の押圧位置及び／又は押圧姿勢の制御精度を高く維持することができる。また、パラレルリンク機構５０によりエンド部４０を変位させる制御を行いつつ、回動機構７０により少なくとも押圧部３０を被貼付面２ａの形状に応じて所定の回動軸（点Ｃ（＝ＴＣＰ）を通り、Ｙ軸に平行な軸）周りに回動させることにより、被貼付面２ａの形状誤差に対する誤差吸収性を高め、被貼付面２ａに対する押圧部３０の倣い性を向上させることができる。

【0060】

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。

【0061】

なお、本実施の形態では、パラレルリンク機構５０を構成するアクチュエータが、空気圧で駆動するエアシリンダ５４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５４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。

【0062】

ここで、図２（ｂ）に示したように設計上の形状に対し実際のワーク２の形状が誤差を有しており、それに応じて回動機構７０が受動的に姿勢を変化させた場合、パラレルリンク機構５０がそのままであると、パラレルリンク機構５０による押圧方向は実際の被貼付面２ａに対して所定の方向（法線方向）から押圧するものでなくなっている。具体的には、法線方向に対してθｙ方向にθｙ１分傾いた押圧方向となってしまう。

【0063】

これに対し、ＡＴＬ装置１０では、回動機構７０の姿勢が変化したことをＡＴＬヘッド制御部５４ｇが検知し、それにもとづいてパラレルリンク機構５０の姿勢を変更する。そのために、回動機構７０には回動機構の姿勢（ガイド部７１に対する摺動部７２の相対角度）を検知するための姿勢検出部７４が備えられている。

【0064】

回動機構７０に設けられる姿勢検出部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、移動量、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が適用され得る。姿勢検出部７４でガイド部７１に対する摺動部７２の姿勢（ロール（θｙ）方向の傾き、移動量、又は変位量など）を検出することにより、エンド部４０に対する押圧部３０の姿勢（ロール（θｙ）方向の傾き、移動量、又は変位量など）を検出することが可能となっている。

【0065】

そして、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇが、姿勢検出部７４で検出されたガイド部７１に対する摺動部７２の姿勢の情報を、パラレルリンク機構５０によるエンド部４０を変位させる制御に反映させる処理を行う。具体的には、ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、パラレルリンク機構５０の制御動作時に姿勢検出部７４で検出された押圧部３０の姿勢に関する検出信号も取り込み、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、押圧部３０の姿勢に関する検出信号を制御パラメータとして用いる。

【0066】

ＡＴＬヘッド制御部５４ｇは、これら制御パラメータを用いて、ローラ３１の押圧位置及び／又は押圧姿勢が被貼付面２ａの形状に倣うように各エアシリンダ５４のサーボバルブ５４ｅの動作（例えば、シリンダ部５４ａ内の圧力、及び／又はロッド部５４ｂの変位）を制御する処理を実行する。

【0067】

このようにＡＴＬヘッド制御部５４ｇが姿勢検出部７４からの信号も取り込んでパラレルリンク機構５０の動作を制御することにより、図３に示すように、回動機構７０の回動によってワーク２の形状誤差を吸収してローラ３１が被貼付面１０２ａに倣った体勢になった後、この押圧部３０の傾きにおいて所定の方向（法線方向）にテープ１を押圧できるようにパラレルリンク機構５０がエンド部４０の体勢を整えることができる。

【0068】

ここで、回動機構７０では、ガイド部７１に対する摺動部７２の回動動作の抵抗が低いほどワーク２の形状への倣い性が高くなる。一方、貼り付け動作前の待機状態や貼り付け動作を開始するためにＡＴＬヘッド２０全体がワーク２接近する最中である状態においてＡＴＬヘッド２０がワーク２から離間している間は、押圧部１３０が宙吊りの状態となり、ここで回動機構７０の回転動作の抵抗が低いほど押圧部３０がふらついてしまう。このとき、押圧部３０がふらついて回動機構７０の姿勢が変化したことを、姿勢検出部７４を介してＡＴＬヘッド制御部５４ｇが検知すると、その姿勢に応じてＡＴＬヘッド制御部５４ｇはパラレルリンク機構５０を動作させようとする。そのため、押圧部３０がふらついている間、パラレルリンク機構１５０の姿勢も変化し続け、さも暴れたようになってしまう。

【0069】

これを防ぐために、本発明のＡＴＬ装置１０では、押圧部３０が被貼付面２ａから離間している間は回動機構７０の姿勢が変化することをＡＴＬヘッド制御部５４ｇが検知することを抑制する離間時検知抑制機構を備えている。本実施形態では、回動機構７０の摺動部７２を回動方向の両側から引っ張るスプリング９１がこの離間時検知抑制機構に相当している。

【0070】

摺動部７２をスプリング９１によって回動方向の両側から引っ張ることにより、両スプリング９１による引っ張り力が釣り合う所定の位置にて摺動部７２が保持される。そして、仮に外力が加わって摺動部７２が回動したとしても、即座に上記所定の位置に戻る動作を示すため、簡単な構成で押圧部３０が被貼付面２ａから離間している間も回動機構７０が所定の姿勢となるように維持される。そのため、押圧部３０がふらつくことが抑えられ、その結果、パラレルリンク機構５０が暴れることを防ぐことができる。

【0071】

次に、他の実施形態に係る離間時検知抑制機構を備えたＡＴＬヘッド２０を図４に示す。

【0072】

また、この実施形態に係る離間時検知抑制機構は、回動機構７２の摺動部７２側（図４ではローラ支持部３２）を挟持して回動機構７０が回動することを制止するクランプ機構９２である。

【0073】

図４（ａ）のように押圧部３０が被貼付面２ａから離間している間は、エアシリンダなどの動作により２つのクランプ機構９２がローラ支持部３２に接近してローラ支持部３２を挟持して摺動部７２が回動することを阻害する。

【0074】

一方、図４（ｂ）のように押圧部３０が被貼付面２ａに近接している間は、クランプ機構９２はローラ支持部３２から離間し、摺動部７２の動作を阻害しないようにしている。

【0075】

こうすることにより、回動機構７０の抵抗が比較的小さくふらつき易い構成であっても、押圧部３０が被貼付面２ａから離間している際に回動機構７０の姿勢を固定することができる。その結果、パラレルリンク機構５０が暴れることを防ぐことができる。

【0076】

また、ＡＴＬ装置１０においては、押圧部３０が被貼付面２ａと離間している時と近接している時とでパラレルリンク機構５０の制御形態を切り替える場合もある。具体的には、押圧部３０が被貼付面２ａと離間している時にはＡＴＬヘッド制御部５４ｇはパラレルリンク機構５０の姿勢を一定に保つように位置制御し、押圧部３０が被貼付面２ａに近接している時にはエンド部４０に所定の方向に所定の荷重を付与するためにパラレルリンク機構５０の圧力を制御している。この制御形態の切り替えに合わせて、クランプ機構９２の位置の切り替えを行っても良い。

【0077】

次に、本発明のさらに他の実施形態に係る離間時検知抑制機構を備えたＡＴＬヘッド２０を図５に示す。

【0078】

上記２つの実施形態では回動機構７０の摺動部７２の動作を物理的に抑制することによってＡＴＬヘッド制御部５４ｇが回動機構７０のふらつきを検知することを防いでいるが、本実施形態ではソフト的にＡＴＬヘッド制御部５４ｇが回動機構７０のふらつきを検知することを防いでいる点で異なる。

【0079】

具体的には、本実施形態における離間時検知抑制機構は、押圧部３０が被貼付面２ａから離間している間は回動機構７０の姿勢に基づく信号を無効にする信号無効化機構である。

【0080】

さらに具体的には、信号無効化機構は姿勢検出部７４とＡＴＬヘッド制御部５４ｇとを繋ぐ信号線の途中に設けられたスイッチ９３である。このスイッチ９３が図５のように開状態である場合、姿勢検出部７４からの信号はＡＴＬヘッド制御部５４ｇに届かない。また、スイッチ９３が閉状態である場合は、姿勢検出部７４からの信号はＡＴＬヘッド制御部５４ｇに届き、回動機構７０の姿勢に基づくパラレルリンク機構５０の動作制御を行うことができる。したがって、押圧部３０が被貼付面２ａから離間している間はスイッチ９３を開状態にし、押圧部３０が被貼付面２ａに近接している時にはスイッチ９３を開状態にすることにより、押圧部３０が被貼付面２ａから離間している際に押圧部３０がふらついていたとしてもＡＴＬヘッド制御部５４ｇはその信号を受け取ることがないため、押圧部３０のふらつきに起因してパラレルリンク機構５０が暴れることは無い。

【0081】

また、本実施形態におけるスイッチ９３の開閉の切り替えも、上記同様パラレルリンク機構５０の制御形態の切り替えに合わせて実施されても良い。

【0082】

また、信号無効化機構は、上記のようなスイッチ９３の開閉に限らず、たとえばテープ１の貼り付け動作を設定するコンピュータプログラム上で押圧部３０が被貼付面２ａから離間している間はＡＴＬヘッド制御部５４ｇが姿勢検出部７４からの信号を受け付けないように設定するものであっても良い。

【0083】

以上のテープ貼付装置により、押圧部が被貼付面から離間している間にパラレルリンク機構が暴れることを防ぐことが可能である。

【0084】

ここで、テープ貼付装置は、以上で説明した形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。たとえば、上記の説明では離間時検知抑制機構は摺動部７２をスプリング９１で引っ張る形態、クランプ機構９２で固定する形態であったが、これに限らずたとえば摺動部７２にピンを差し込むことによって摺動部７２の回動を阻害する形態など他の形態であっても良い。

【0085】

また、以上の説明では、パラレルリンク機構５０はエンド部４０をθｙ方向にも変位させてエンド部４０を被貼付面２ａと略並行にすることによって付与する荷重の方向を被貼付面２ａの法線方向にするものであったが、これに限らず、たとえばパラレルリンク機構５０はエンド部４０を並進方向（ＸＹＺ方向）にのみ変位させるものであって、パラレルリンク機構５０を構成する各アクチュエータから付与する荷重に差異を持たせることによってパラレルリンク機構５０全体がエンド部４０に付与する荷重の方向を調節するものであっても良い。

【符号の説明】

【0086】

１ テープ
２ ワーク
２ａ 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 ローラ
３１ａ 回転軸
３１ｂ 線状押圧領域
３２ ローラ支持部
４０ エンド部
５０ パラレルリンク機構
５１ リンク部
５２、５３ 自在継手
５４ エアシリンダ（アクチュエータ）
５４ａ シリンダ部
５４ｂ ロッド部
５４ｃ 圧力センサ（圧力検出部）
５４ｄ 変位センサ（変位検出部）
５４ｅ サーボバルブ
５４ｆ 空気圧供給部
５４ｇ ＡＴＬヘッド制御部
６０ ベース部
７０ 回動機構
７１ ガイド部
７２ 摺動部
７３ ガイド機構
７４ 姿勢検出部
８０ ハンドリングロボット
８０ａ ロボット制御部
９１ スプリング
９２ クランプ機構
９３ スイッチ
１０１ テープ
１０２ ワーク
１０２ａ 被貼付面
１２０ ＡＴＬヘッド
１３０ 押圧部
１５０ パラレルリンク機構
１５４ｇ ＡＴＬヘッド制御部
１７０ 回動機構
１７１ ガイド部
１７２ 摺動部
１７４ 姿勢検出部
Ａ 法線方向
Ｃ 回動中心点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】