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公開番号2024141038
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023052470
出願日2023-03-28
発明の名称テープ貼付装置、及びテープ貼付方法
出願人東レエンジニアリング株式会社,国立大学法人東京工業大学
代理人個人,個人
主分類B29C 70/38 20060101AFI20241003BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
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。
続きを表示（約 2,000 文字）【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。
続きを表示（約 1,700 文字）【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：ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）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（ＡｕｔｏＴａｐｅＬａｙｕｐ）、ＡＴＷ（ＡｕｔｏＴａｐｅＷｅｌｄｉｎｇ）、ＡＦＰ（ＡｕｔｏＦｉｂｅｒＰｌａｃｅｍｅｎｔ）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】以降は省略されています）

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