(57)【要約】      （修正有）【課題】自動でテープ材を貼り付けするテープ材貼付け機を提供すること。【解決手段】線状のテープ材が巻かれた保持部材１１を第１回転軸Ｏ１を中心に回転させる回転駆動部１３及び第１回転軸Ｏ１に平行な方向を含む３軸方向に保持部材１１を直線的に移動させる３軸駆動部１４，１５，１６を備えたテープ貼付装置３とワーク８０を第１回転軸Ｏ１と直交する第２回転軸Ｏ２を中心に回転させるワーク回転装置４とテープ保持装置３及びワーク回転装置４の制御装置とを有し保持部材１１に巻かれたテープ材１０をワーク８０に対して押付けながら第２回転軸Ｏ２を回る方向に貼付るテープ材貼付け機１。【選択図】図２
2020121434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状のテープ材が巻かれた保持部材を、第１回転軸を中心に回転させる回転駆動部および、前記第１回転軸に平行な方向を含む３軸方向に前記保持部材を直線的に移動させる３軸駆動部を備えたテープ貼付け装置と、
ワークを前記第１回転軸と直交する第２回転軸を中心に回転させるワーク回転装置と、
前記テープ保持装置および前記ワーク回転装置を駆動制御する制御装置とを有し、
前記保持部材に巻かれたテープ材をワークに対して押え付けながら前記第２回転軸を回る方向に貼り付けるテープ材貼付け機。
【請求項２】
前記保持部材は、ワークに対するテープ材の貼付け形状に対応して前記第１回転軸を中心にした周状の外形形状であり、その外周部分にテープ材の嵌り込む溝部が形成されたものである請求項１に記載のテープ材貼付け機。
【請求項３】
前記テープ貼付け装置は、前記保持部材が、前記第１回転軸を中心にした円形の外周部分にテープ材の嵌り込む溝部が形成されたものであり、前記保持部材からのテープ材をワークに対して押え付ける格納式の押圧部材を有する請求項１に記載のテープ材貼付け機。
【請求項４】
前記テープ貼付け装置は、前記保持部材にテープ材の両端部を把持する一対の把持部を備える請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のテープ材貼付け機。
【請求項５】
１本のテープ材を所定位置に配置させるテープ材受渡し装置を有し、前記テープ貼付け装置は、前記保持部材を回転させて前記テープ材を周方向に巻き付けて保持するものである請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のテープ材貼付け機。
【請求項６】
前記テープ材は、一枚の台紙上に貼付けられた長尺なテープシートが幅方向にカットされ、前記テープシートの長手方向に複数並べられたものであり、
前記テープ材受渡し装置は、頂部が曲面のガイド部材を折り返すようにして前記テープシートを送り、その頂部に１本のテープ材を前記テープ貼付け装置との受渡し対象として位置決めするものである請求項５に記載のテープ材貼付け機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対して弾力性のある樹脂性のテープ材を自動で貼り付けるテープ材貼付け機に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、両面テープ等をワークの曲面部分に沿って貼り付けるシール貼付け装置が開示されている。そのシール貼付け装置は、昇降可能なハンドに多数の細孔をもった吸着ブロックが設けられ、真空引きによってシール部材の吸着保持が行われるよう構成されている。また、インデックステーブルにワークを保持する位置決め治具と移動自在な回転ピンとが組み付けられている。そして、ハンドにはシール表面からワーク曲面に沿って、バネ力を使用したシール部材に押し付ける回転ローラが設けられている。このようなシール貼付け装置では、吸着ブロックに保持されたシール部材がワークの曲面に沿って回転ローラの押し付けによって貼り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６０２２５号公報（図１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来例のシール貼付け装置は、テープ材を長手方向に沿って直線的に貼付ける作業は可能であっても、複雑な形状の部品をワークとした場合、そのワークに対するテープ材の貼付けは不可能である。例えば、部品同士を嵌め合わせるような箇所には、気密性を高めるため或いは緩衝を目的としてウレタンなどの弾力性のある樹脂性のテープ材が貼り付けられる。ところが、こうした部品への貼り付けは、テープ材を取り付ける箇所が様々な形状をしているため機械化が難しく、これまでは一品ごと手作業によって貼付けが行われていた。そうした場合、経験などの個人差が生じてしまい、貼付け品質が一定にはならず、また作業効率も良くなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、自動でテープ材を貼り付けするテープ材貼付け機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るテープ材貼付け機は、線状のテープ材が巻かれた保持部材を、第１回転軸を中心に回転させる回転駆動部および、前記第１回転軸に平行な方向を含む３軸方向に前記保持部材を直線的に移動させる３軸駆動部を備えたテープ貼付け装置と、ワークを前記第１回転軸と直交する第２回転軸を中心に回転させるワーク回転装置と、前記テープ保持装置および前記ワーク回転装置を駆動制御する制御装置とを有し、前記保持部材に巻かれたテープ材をワークに対して押え付けながら前記第２回転軸を回る方向に貼り付けるものである。
【発明の効果】
【０００７】
前記構成によれば、各駆動部の動きを制御装置が制御することにより、線状のテープ材が巻かれた保持部材をテープ貼付け装置が回転および３軸方向に移動させ、またワークをワーク回転装置が回転させ、保持部材に巻かれたテープ材をワークに対して押え付けながら第２回転軸を回る方向に自動で貼り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】テープ材貼付け機の一実施形態を簡略化して示した平面図である。
【図２】テープ材貼付け機の一実施形態を簡略化して示した正面図である。
【図３】テープ材貼付け機の一実施形態を簡略化して示した側面図である。
【図４】貼付け用ハンドを示した図である。
【図５】貼付け用ハンドに設けられたテープ止めを示した図である。
【図６】テープ材貼付け機によりテープ材が貼り付けられたワークの斜視図である。
【図７】テープ材貼付け時の状況を示した斜視図である。
【図８】第２実施形態のテープ材貼付け時の状況を簡略化して示した斜視図である。
【図９】第２実施形態のテープ材貼付け機の貼付け用ハンドの一部を示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係るテープ材貼付け機の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図６は、第１実施形態のテープ材貼付け機においてテープ材の貼付け対象とする部品（ワーク）を示したものであり、テープ材１０が貼り付けられた後の斜視図である。そのテープ材１０は、弾力性を必要とするためウレタンが使用され、接着面を有する厚みのある一定幅の線状部材である。ワーク８０は、平板部８０１の両面に突設された筒形状部８０２，８０３を有する樹脂製品である。テープ材１０は、そのワーク８０に対して筒形状部８０２の周りを囲むようにして平板部８０１に貼り付けられる。
【００１０】
図１乃至図３は、ワーク８０にテープ材１０を貼付ける第１実施形態のテープ材貼付け機を簡略化して示した図であり、図１は平面図、図２は正面図、図３は側面図である。テープ材貼付け機１は、前述したように、ワーク８０に対してテープ材１０を貼り付けるものであり、保持したテープ材１０を回転および３軸方向に直線移動させるテープ貼付け装置３、保持したワーク８０を回転させるワーク保持装置４および、各装置を駆動制御する制御装置５を主要部として構成されている。また、テープ材貼付け機１には、貼り付けるテープ材１０を順番に送るためのテープ材受渡し装置６が設けられている。
【００１１】
テープ貼付け装置３は、テープ材１０を保持する板状の貼付け用ハンド１１を有している。図４は、その貼付け用ハンド１１を示した図である。貼付け用ハンド１１は、外周に沿ってテープ材１０を保持するようにした板状の部材であり、その外周方向に回転してテープ材１０を押し付けながらワーク８０の平板部８０１上に貼り付けるものである。そのため、貼付け用ハンド１１の外形形状は、図６に示すテープ材１０の周状の貼付け形状に対応している。そして、この貼付け用ハンド１１には、テープ材１０を始端１０ａと終端１０ｂにおいて掴むためのテープ止め１２が設けられている。
【００１２】
図５は、貼付け用ハンド１１に設けられたテープ止めを示した図であり、具体的には図４に示すＡ−Ａ矢視部分が表されている。貼付け用ハンド１１は、テープ材１０の幅に合わせた肉厚のベース板１１１の両面に、薄板の側板１１３，１１４が貼り合わされている。そのため、貼付け用ハンド１１の外周部には溝部１１６が形成され、そこにテープ材１０が嵌り込むようになっている。しかし、浅い溝部１１６に嵌り込んでいるだけでは、テープ材１０が外れてしまい、或いは位置ズレしてしまう。そこで、テープ材１０の始端１０ａと終端１０ｂを掴むテープ止め１２が設けられている。
【００１３】
テープ止め１２は、エアシリンダ２１が使用され、そのヘッド側がブラケット２２に対して揺動可能にピン止めされている。エアシリンダ２１のロッド側は、ピストンロッド２１１の先端部に平行リンク機構の駆動リンク２３が連結され、その駆動リンク２３と従動リンク２４に対して押し部材２５が連結されている。テープ止め１２は、図５に示すように、エアシリンダ２１が収縮した状態では、押し部材２５が貼付け用ハンド１１から離れる方向に後退し（図ａ）、伸長した場合にテープ材１０を押え付けるように前進する（図ｂ）よう構成されている。なお、側板１１４は、押し部材２５のピン部材２５１が干渉しないように切り欠かれ、テープ材１０は、ピン部材２５１によって側板１１３に押し付けられるようになっている。
【００１４】
次に、貼付け用ハンド１１には一定の長さのテープ材１０が巻き付けられるが、テープ材貼付け機１は、テープ材１０の自動巻き付けを可能にするテープ材受渡し装置６が設けられている。図４は、貼付け用ハンド１１を機体正面から見た図であり、その第１回転軸Ｏ１が機体前後方向のＹ軸と平行になるよう組み付けられている。テープ材受渡し装置６は、そうした貼付け用ハンド１１がテープ材１０を巻き取れるようにしたものである。なお、本実施形態では、図１乃至図３に示すテープ材貼付け機１について、機体幅方向をＸ軸方向、機体前後方向をＹ軸方向、そして機体高さ方向をＺ軸方向として説明する。
【００１５】
テープ材受渡し装置６は、テープ材１０の元となるロール状のウレタンシート１００が機体下部の回転ロッド３１に取り付けられ、上方へと巻き出されるようになっている。このウレタンシート１００は、テープ材１０の長さを横幅寸法とする長尺なものであり、長手方向と直交する幅方向にカットされ、一枚の台紙１０１上に複数のテープ材１０が並んで貼り付けられた状態となっている。テープ材受渡し装置６では、そのウレタンシート１００が、Ｚ軸方向に起立したガイド３２を超えるようにして送られる。ガイド３２は、起立した板状部材の頂部に曲面が形成されたものであって、その頂部でウレタンシート１００が折り返す際、カットされた１本分のテープ材１０が隣のテープ材１０から離れるようになっている。そうした頂部のテープ材１０が貼付け用ハンド１１によって巻き取られることとなる。
【００１６】
テープ材受渡し装置６は、ガイド３２の頂部を折り返した残りの台紙１０１を回収する回収ボックス３８が設けられている。テープ材受渡し装置６は、ウレタンシート１００を巻き出すため、折り返し後の台紙１０１を一対の送りローラで引っ張る巻出し機構が設けられている。すなわち、駆動ローラ３３と従動ローラ３４によって台紙１０１が挟み込まれ、回転時の摩擦力によって図３に矢印で示す方向にウレタンシート１００が送られるようになっている。ウレタンシート１００の送り量は、テープ材１０の一本分の幅寸法であるが、本実施形態では、ガイド３２の頂部に位置するテープ材１０を検出するセンサ３６が設けられ、その検知信号に基づく制御装置５の駆動モータ３５の駆動停止制御によって位置調整が行われる。
【００１７】
次に、テープ貼付け装置３は、貼付け用ハンド１１が回転駆動部１３に支持されている。その回転駆動部１３は、第１回転軸Ｏ１を中心に貼付け用ハンド１１を回転させる回転用モータが、ギヤなどの回転伝達部を介して貼付け用ハンド１１の軸部に連結されている。その回転駆動部１３は、貼付け用ハンド１１を機体上下のＺ軸方向に直線移動させるＺ軸駆動部１４に搭載されている。そして、Ｚ軸駆動部１４が貼付け用ハンド１１を機体前後のＹ軸方向に直線移動させＹ軸駆動部１５に搭載され、更にＹ軸駆動部１５が貼付け用ハンド１１を機体左右のＸ軸方向に直線移動させるＸ軸駆動部１６に搭載されている。
【００１８】
Ｚ軸駆動部１４、Ｙ軸駆動部１５およびＸ軸駆動部１６は、Ｚ軸、Ｙ軸およびＸ軸の各スライダがレールに沿って移動可能であり、モータの回転を直進運動に変換するボールネジ機構が使用されている。すなわち、各スライダにはナットが固定され、そのナットにＺ軸、Ｙ軸およびＸ軸のネジ軸が各々螺合し、それぞれのネジ軸にＺ軸、Ｙ軸およびＸ軸の各駆動モータが連結されている。テープ貼付け装置３を構成する各部の回転用モータ、Ｘ軸用モータ、Ｙ軸用モータ及びＺ軸用モータは、いずれもサーボモータが使用され、制御装置５に格納された貼付けプログラムからの制御指令に従って所定量の回転制御が行われるようになっている。
【００１９】
ところで、テープ貼付け装置３のＸ軸駆動部１６は、図１に示すように、Ｘ軸方向のストロークを長くした構成となっている。これはワーク８０に対するテープ材１０の貼付けだけではなく、貼付け用ハンド１１がテープ材受渡し装置６からテープ材１０を巻き取る際の移動が必要だからである。
【００２０】
次に、テープ材貼付け機１は、ワーク８０に対するテープ材１０の貼付けの際、貼付け用ハンド１１側の動きにワーク８０が連動するよう構成されている。ワーク８０の動きは、第１回転軸Ｏ１に直交する第２回転軸Ｏ２を中心にした回転である。そのため、ワーク保持装置４は、ワーク８０を保持するチャック機構４１を備えた作業台４２を有し、その作業台４２が旋回用モータ４３に回転支持されている。旋回用モータ４３の回転軸がＺ軸に平行な第２回転軸Ｏ２であり、作業台４２に配置されたワーク８０がＸＹ平面上において回転可能になっている。
【００２１】
更に、ワーク保持装置４は、旋回用モータ４３がスライドテーブル４５に搭載され、Ｙ軸方向に設置されたガイドレール４６に従った移動が可能になっている。スライドテーブル４５にも不図示のボールネジ機構が使用されており、固定されたナットにネジ軸が螺合し、そのネジ軸に搬送用モータが連結されている。よって、テープ材貼付け機１では、図１において一点鎖線で示すように、機体の前に立った作業者が機内に体を入れることなく、立ち位置の近くでワーク８０を横向きにセットできるようになっている。
【００２２】
テープ材貼付け機１では、作業者によってワーク８０のセットが行われると、機体前面部のスタートボタン５１を押すことによってテープ材１０の貼り付けが実行される。スタートボタン５１の隣には非常用ボタン５２があり、非常時に作業者が押すことによりテープ材貼付け機１の緊急停止が行われる。また、機体の前面にはライトカーテン５３が設けられ、テープ材貼付け機１の駆動時に作業者の侵入が検知されると、緊急停止が実行されるようになっている。
【００２３】
セットされたワーク８０は、図１に示す白抜き矢印のように、旋回用モータ４３の回転により向きが９０°変えられ、搬送用モータの駆動によりテープ貼付け装置３近くの作業位置へと移動して位置決めされる。こうしたワーク８０の移動の一方で、テープ貼付け装置３の駆動により、貼付け用ハンド１１にテープ材１０が巻き付けられる。その際、テープ材受渡し装置６では、駆動ローラ３３と従動ローラ３４が回転し、両者に挟み込まれた台紙１０１が所定量だけ引っ張られる。ロール状のウレタンシート１００が巻き出され、ガイド３２の頂部では次のテープ材１０が立ち上がった状態になり、受渡しの準備が行われる。
【００２４】
そのテープ材１０に対して貼付け用ハンド１１が近づき、テープ貼付け装置３の回転および３軸方向の駆動制御により、一方のテープ止め１２がテープ材１０の端部に位置合わせが行われる。そして、テープ止め１２がテープ材１０の始端１０ａを掴んだ後、図２において一点鎖線で示す貼付け用ハンド１１のように、回転しながらＸ軸方向に移動し、外周の溝部１１６にテープ材１０が嵌まり込むようにして巻き取られる。最後まで巻き取ったところで、他方のテープ止め１２が作動して終端１０ｂが掴まれる。
【００２５】
テープ材１０を保持した貼付け用ハンド１１は、テープ貼付け装置３の駆動により作業位置に移動し、ワーク８０に対するテープ材１０の貼り付けが行われる。図７は、そうしたテープ材１０の貼付け時の状況を示した斜視図である。貼付け用ハンド１１は、まずテープ材１０の始端１０ａがワーク８０の貼付け開始位置に合わせて押し付けられ、テープ止め１２が始端１０ａを解放してワーク８０に対するテープ材１０の接着が開始される。その後、回転および３軸方向の微妙な制御によりワーク８０に対する押し付け位置を変え、図６に示すように、ワーク８０の平板部８０１に筒形状部８０２の周りを囲むようにした貼付けが終端１０ｂにかけて行われる。
【００２６】
ワーク８０は、平面上に貼付けるテープ材１０の貼付け形状に直線部と曲線部とがあり、貼付け用ハンド１１の単純な回転だけでは適切な貼り付けができない。そこで、曲線部では、貼付け用ハンド１１が回転しながら３軸方向の移動を加えた動きをするとともに、ワーク８０の回転も行われる。こうした貼付け用ハンド１１およびワーク８０に対する各装置の駆動制御は、テープ材１０の貼付け形状におけるシミュレーション上での測定値に基づいて作成された制御プログラムに従って行われる。そして、最後にテープ止め１２が終端１０ｂを解放して貼付けが完了する。
【００２７】
以上のようなテープ材１０の貼付け作業は、これまでは人手によって行われていたが、テープ材貼付け機１によって自動化が可能になり、作業者の経験など能力に関係なく貼付け品質を均一にすることができる。また、テープ材貼付け機１は貼付け用ハンド１１に対するテープ材１０の巻き付けも自動で行うため、作業者の負担がより軽減される。
【００２８】
次に、テープ材貼付け機の第２実施形態について説明する。図８は、テープ材貼付け時の状況を簡略化して示した斜視図であり、図９は、テープ材貼付け機の主要な構成である貼付け用ハンドの一部を示した側面図である。本実施形態のテープ材貼付け機は、部品（ワーク）９０を対象とし、その外周に沿ってテープ材６０を貼り付けるものである。ワーク９０は、その形状が複雑であり、凹部９１など高さ方向の変化もあるため、第１実施形態のような貼付け形状に対応した貼付け用ハンドの作成が困難である。
【００２９】
そこで、本実施形態の貼付け用ハンド６１は、テープ材６０を巻き取る円形のテープ保持部６３と、そのテープ保持部６３に巻かれたテープ材６０をワーク９０に押し当てる格納式の押圧部６４を備え、テープ保持部６３からのテープ材６０を押圧部６４の先端でワーク９０に押し当てながら貼り付ける構成が採られている。そのテープ保持部６３は、第１実施形態と同じく外周にテープ材６０を嵌め込む溝部が形成され、テープ材６０の端部を掴むためのテープ止め６５が設けられている。テープ保持部６３は、回転用モータ７１によって回転可能に支持され、その回転中心がＹ軸に平行な本実施形態の第１回転軸Ｏ１である。
【００３０】
一方、押圧部６４（図８では省略されている）は、先端にテープ材６０を押え込む溝付きローラ６６を保持した押圧部材６７が、回転用モータ７１側に固定されたブラケット７２に軸支されている。また、回転用モータ７１側にはエアシリンダ６８が軸支され、押圧部材６７がテープ保持部６３の裏側に格納可能になっている。すなわち、ピストンロッドの伸縮によって押圧部材６７が揺動し、下方に突き出した使用状態と、テープ保持部６３の裏側に退避する格納状態とに切り換えられるようになっている。こうして回転用モータ７１の回転駆動部に搭載された貼付け用ハンド６１は、更に前記第１実施形態のテープ貼付け装置３と同様、Ｚ軸、Ｙ軸およびＸ軸方向にそれぞれ直線移動させるためのＺ軸駆動部、Ｙ軸駆動部およびＸ軸駆動部に搭載されている。なお、図示しない構成は前記第１実施形態のテープ材貼付け機１と概ね同様であるため図１乃至図３を参考にする。
【００３１】
本実施形態のテープ材貼付け機では、ワーク９０がワーク保持装置４にセットされ、Ｚ軸に平行な回転軸Ｏ２を中心に回転可能になる。そして、スタートボタン５１が押されることでテープ材６０の貼り付けが開始される。すなわち、テープ貼付け装置３では、テープ保持部６３が回転しながらＸ軸方向に移動し、テープ材受渡し装置６のテープ材６０が巻き付けられる。テープ材６０を保持した貼付け用ハンド６１は、テープ貼付け装置３の駆動によりワーク９０に対する作業位置に移動し、図８に示すようにワーク９０にテープ材６０が貼り付けられる。
【００３２】
貼付け用ハンド６１によるテープ材６０の貼付けは、テープ保持部６３が回転しながらテープ材６０がワーク９０に押し付けられ、一定の長さ分の貼り付けが行われる。それまでの間、押圧部材６７は、図９の一点鎖線で示すようにテープ保持部６３の裏側に格納された退避状態にあり、収縮していたエアシリンダ６８が伸長することにより、実線で示す使用位置にまで移動して作業状態となる。なお、図８には溝付きローラ６６のみが示されているが、その溝付きローラ６６によってテープ保持部６３からのテープ材６０が引掛けられ、ワーク９０に対するテープ材６０の押し付けが行われる。
【００３３】
ワーク９０は、テープ材６０の貼付け形状が複雑であるが、テープ材６０を押し付ける溝付きローラ６６の位置が各装置の駆動制御によって３次元の移動を行い、それに連動してワーク９０の回転が行われる。貼付け用ハンド６１およびワーク９０に対する各装置の駆動制御も、テープ材６０の貼付け形状におけるシミュレーション上での測定値に基づいて作成された制御プログラムに従って行われる。よって、こうしたテープ材６０の貼付け作業は、これまでは人手によって行われていたが、本実施形態のテープ材貼付け機によって自動化が可能になり、作業者の経験に関係なく品質を均一にすることができる。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、ワーク保持装置４を一台にした構成であるが、テープ材受渡し装置６を挟んでＸ字方向の反対側にもう一台設け、Ｘ軸駆動部１６の距離を延ばすことにより、テープ材の貼付け作業を２箇所で行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１…テープ材貼付け機  ３…テープ貼付け装置  ４…ワーク保持装置  ５…制御装置  ６…テープ材受渡し装置  １０…テープ材  １１…貼付け用ハンド  １２…テープ止め  １３…回転駆動部  １４…Ｚ軸駆動部  １５…Ｙ軸駆動部  １６…Ｘ軸駆動部  ３２…ガイド  ８０…ワーク  １００…ウレタンシート  Ｏ１…第１回転軸  Ｏ２…第２回転軸
【図１】
2020121434.tif 000003
【図２】
2020121434.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020121434.tif 000009
【図８】
2020121434.tif 000010
【図９】
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