(57)【要約】【課題】シート状の部材を物品の曲面に貼り付ける作業や、シート上の被転写材を物品の曲面に転写する作業を、傷、磨耗、削りかす等を生じさせることなく高い精度で実施できる自動加工装置が求められていた。【解決手段】第１の曲面を有する物品を保持可能な物品保持部と、シートを保持面に沿って保持可能なシート保持部と、制御部とを備える。シート保持部の保持面は、物品の第１の曲面よりも曲率半径が小さい第２の曲面であり、物品保持部とシート保持部のうちの一方は、少なくともＺ軸方向への移動とＸ軸を回転軸とする回転とが可能である。物品保持部とシート保持部のうちの他方は、少なくともＹ軸方向への移動が可能で、制御部は、第２の曲面に保持されたシートと第１の曲面を当接させた後、物品とシートのうちの一方をＸ軸を中心に回転させながら、他方が一方に対してＹ軸とＺ軸により規定される面内において相対的に曲線補間移動するよう動かす。【選択図】図１
2020037154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の曲面を有する物品を保持可能な物品保持部と、
シートを保持面に沿って保持可能なシート保持部と、
前記物品保持部と前記シート保持部を制御する制御部と、を備え、
前記シート保持部の前記保持面は、前記物品の前記第１の曲面よりも曲率半径が小さい第２の曲面であり、
前記物品保持部と前記シート保持部のうちの一方は、少なくとも、Ｚ軸方向への移動とＸ軸を回転軸とする回転と、が可能で、
前記物品保持部と前記シート保持部のうちの他方は、少なくとも、Ｙ軸方向への移動が可能で、
前記制御部は、前記第２の曲面に保持されたシートの一部と前記第１の曲面の一部を当接させた後、前記物品と前記シートのうちの一方を前記Ｘ軸を中心に回転させながら、前記物品と前記シートのうちの他方が一方に対して前記Ｙ軸と前記Ｚ軸により規定される面内において相対的に曲線補間移動するよう動かし、前記シートの他の部分を前記第１の曲面の他の部分に順次当接させるように、前記物品を保持した前記物品保持部と前記シートを保持した前記シート保持部を制御する、
ことを特徴とする自動加工装置。
【請求項２】
第１の曲面を有する物品を保持可能な物品保持部と、
シートを保持面に沿って保持可能なシート保持部と、
前記物品保持部と前記シート保持部を制御する制御部と、を備え、
前記シート保持部の前記保持面は、前記物品の前記第１の曲面よりも曲率半径が小さい第２の曲面であり、
前記物品保持部と前記シート保持部のうちの一方は、少なくとも、Ｘ軸を回転軸とする回転が可能で、
前記物品保持部と前記シート保持部のうちの他方は、少なくとも、Ｙ軸方向への移動とＺ軸方向への移動とが可能で、
前記制御部は、前記第２の曲面に保持されたシートの一部と前記第１の曲面の一部を当接させた後、前記物品と前記シートのうちの一方を前記Ｘ軸を中心に回転させながら、前記物品と前記シートのうちの他方が一方に対して前記Ｙ軸と前記Ｚ軸により規定される面内において相対的に曲線補間移動するよう動かし、前記シートの他の部分を前記第１の曲面の他の部分に順次当接させるように、前記物品を保持した前記物品保持部と前記シートを保持した前記シート保持部を制御する、
ことを特徴とする自動加工装置。
【請求項３】
第１の曲面を有する物品を保持可能な物品保持部と、
シートを保持面に沿って保持可能なシート保持部と、
前記物品保持部と前記シート保持部を制御する制御部と、を備え、
前記シート保持部の前記保持面は、前記物品の前記第１の曲面よりも曲率半径が小さい第２の曲面であり、
前記物品保持部と前記シート保持部のうちの一方は、少なくとも、Ｚ軸方向への移動と、Ｙ軸方向への移動と、Ｘ軸を回転軸とする回転と、が可能で、
前記制御部は、前記第２の曲面に保持されたシートの一部と前記第１の曲面の一部を当接させた後、前記物品と前記シートのうちの一方を前記Ｘ軸を中心に回転させながら、前記物品と前記シートのうちの他方が一方に対して前記Ｙ軸と前記Ｚ軸により規定される面内において相対的に曲線補間移動するよう動かし、前記シートの他の部分を前記第１の曲面の他の部分に順次当接させるように、前記物品を保持した前記物品保持部と前記シートを保持した前記シート保持部を制御する、
ことを特徴とする自動加工装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記物品と前記シート保持部の前記保持面の曲率半径の差にかかわらず、前記シートと前記物品とが順次当接する長さが互いに等しくなるように、前記物品と前記シートのうちの一方を前記Ｘ軸を中心に回転させる動作と、前記物品と前記シートを前記Ｙ軸と前記Ｚ軸により規定される面内で相対的に曲線補間移動させる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動加工装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記物品と前記シートのうちの一方を前記Ｘ軸を中心に回転させる動作と、前記物品と前記シートとが前記Ｙ軸と前記Ｚ軸により規定される面内で相対的に曲線補間移動する動作の、開始と終了を同期させる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動加工装置。
【請求項６】
前記第１の曲面と前記第２の曲面は、断面が円弧形状となる曲面である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の自動加工装置。
【請求項７】
前記物品は、長軸方向に沿ってスリット状の切り欠きを設けた筒状の物品である、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の自動加工装置。
【請求項８】
前記シートを前記物品に当接させることで、前記シートを前記物品に貼り付ける、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の自動加工装置。
【請求項９】
前記物品と当接する前記シートの表面には、接着剤が被覆されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の自動加工装置。
【請求項１０】
前記シートと当接する前記物品の前記曲面には、接着剤が被覆されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の自動加工装置。
【請求項１１】
前記シートを前記物品に当接させることで、前記シートの表面に設けられた被転写材を前記物品に転写する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の自動加工装置。
【請求項１２】
前記シートを加熱しながら前記物品に当接させる、
ことを特徴とする請求項１１に記載の自動加工装置。
【請求項１３】
前記シートを前記物品に押圧しながら当接させる、
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の自動加工装置。
【請求項１４】
第１の曲面を有する物品を、物品保持部に保持させ、
シートを、前記第１の曲面よりも曲率半径が小さい第２の曲面を有するシート保持部に保持させ、
前記シートの一部と前記第１の曲面の一部を当接させた後、前記物品と前記シートのうちの一方をＸ軸を中心に回転させながら、前記物品と前記シートのうちの他方が一方に対してＹ軸とＺ軸により規定される面内において相対的に曲線補間移動するよう動かし、前記シートの他の部分が前記第１の曲面の他の部分に順次当接するように前記物品保持部と前記シート保持部を制御する、
ことを特徴とする物品の加工方法。
【請求項１５】
前記物品保持部と前記シート保持部のうちの一方は、少なくとも、Ｚ軸方向への移動とＸ軸を回転軸とする回転とを行い、
前記物品保持部と前記シート保持部のうちの他方は、少なくとも、Ｙ軸方向への移動を行う、
ことを特徴とする請求項１４に記載の物品の加工方法。
【請求項１６】
前記物品保持部と前記シート保持部のうちの一方は、少なくとも、Ｘ軸を回転軸とする回転を行い、
前記物品保持部と前記シート保持部のうちの他方は、少なくとも、Ｙ軸方向への移動とＺ軸方向への移動とを行う、
ことを特徴とする請求項１４に記載の物品の加工方法。
【請求項１７】
前記物品保持部と前記シート保持部のうちの一方は、少なくとも、Ｚ軸方向への移動と、Ｙ軸方向への移動と、Ｘ軸を回転軸とする回転とを行う、
ことを特徴とする請求項１４に記載の物品の加工方法。
【請求項１８】
前記シートを前記物品に当接させることで、前記シートを前記物品に貼り付ける、
ことを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の物品の加工方法。
【請求項１９】
前記シートを前記物品に当接させることで、前記シートの表面に設けられた被転写材を前記物品に転写する、
ことを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の物品の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の部材を物品の曲面に貼り付ける作業や、シート上に形成された被転写材を物品の曲面に転写する作業を自動的に行う自動加工装置、および物品の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製品の複雑化や高機能化に伴い、表面保護、遮光、帯電防止、摺動性向上、シーリング等の種々の目的で、曲面形状を有する部品の外面や内面に、シート状の部材を貼り付けたり、シート上に形成された被転写材を転写することが必要になっている。曲面への貼り付けや転写は、作業者が手作業により行うことも可能だが、作業者の熟練度により作業スピードや仕上げの精度がばらつくため、量産速度や仕上げ品質が安定した自動加工装置が求められていた。
【０００３】
自動加工装置としては、例えば、特許文献１に記載されたＸＹＺ３軸の直交ロボットが知られている。この装置は、曲面形状を有する部品の外面や内面に貼り付けや転写を行うための専用加工装置ではないが、円弧補間動作や円補間動作を行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６４０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
作業の一例として、軸方向に沿ってスリット状の切り欠きを設けた円筒、すなわち軸と直交する方向の断面がＣ字型になるような形状の部品に対して、その円筒内面にシートを貼る場合について説明する。
【０００６】
曲面形状を有する部品の内面にシート状の部材を貼り付ける作業を行う場合には、一般に、部品の曲面とは曲率半径が異なる曲面を備えたシート保持治具にシートを保持させて作業を行う。そこで、部品のＣ字型の断面の内径よりも外径が小さな丸棒形状のシート保持治具を準備する。そして、接着剤で裏面が被覆されたシートを、シート表面が丸棒形状の外面と対面する向きでシート保持治具に保持させる。
【０００７】
特許文献１に記載されたようなＸＹＺ３軸の直交ロボットを準備し、スリット状の切り欠きが設けられた部品の軸方向がＸ方向と平行になる向きで、ワーク取付用移動ステージに部品を取り付ける。ワーク取付用移動ステージは、Ｘ方向に移動可能である。さらに、Ｙ方向およびＺ方向に移動可能な工具取り付け部に、シートを保持したシート保持治具を取り付ける。
【０００８】
ワーク取付用移動ステージと工具取り付け部を適宜移動させて、まずシートの接着面の一端側を部品のＣ字型の内面に当接させ、この部分を接着する。続けて部品とシート保持治具が相対的に円弧補間動作をするように工具取り付け部をＹＺ面内で移動させ、シートの接着面の一端側から他端側に向けて順次に部品のＣ字型の内面に接着させてゆく。
【０００９】
ところで、上記の動作は、部品のＣ字型の断面の内径よりも治具の外径を小さくしておかなければ物理的に不可能なので、必然的に部品の内径と治具の外形は曲率半径が異なっている。このように曲率半径が異なる曲面同士の場合には、ＹＺ面内の直交動作で治具を部品に対して円弧補間動作させても、治具外面の円周に沿った距離と部品内面の円周に沿った距離とが一致しないため、両曲面を完全に倣わせて相対移動させることができない。
【００１０】
このため、接着すべきシートの長さと、接着されるべき部品内面の長さの間にずれが累積してゆき、貼り付け作業を進める過程で両者のずれを解消するために、シートと部品の間で滑りや摺動が発生する。これにより、シートや部品に傷や磨耗が生じたり、削りかすが発生してワーク取付用移動ステージや工具取り付け部付近に付着して以後の貼り付け作業に支障をきたす場合がある。
【００１１】
あるいは、シートと部品の間で滑りや摺動が発生する代わりに、シート保持治具とシートの間に過大な力がかかって保持姿勢がずれたり、シート保持治具かシートのいずれかに損傷が生じる場合がある。
【００１２】
以上は、シート状の部材を部品の曲面に貼り付ける作業の一例であるが、シート上に形成された被転写材を部品の曲面に転写する作業においても、特許文献１に記載されたようなロボットを用いる場合には、同様の課題が生じ得る。
【００１３】
そこで、シート状の部材を物品の曲面に貼り付ける作業や、シート上に形成された被転写材を物品の曲面に転写する作業を、傷、磨耗、削りかす等を生じさせることなく高い精度で実施できる自動加工装置と加工方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、第１の曲面を有する物品を保持可能な物品保持部と、シートを保持面に沿って保持可能なシート保持部と、前記物品保持部と前記シート保持部を制御する制御部と、を備え、前記シート保持部の前記保持面は、前記物品の前記第１の曲面よりも曲率半径が小さい第２の曲面であり、前記物品保持部と前記シート保持部のうちの一方は、少なくとも、Ｚ軸方向への移動とＸ軸を回転軸とする回転と、が可能で、前記物品保持部と前記シート保持部のうちの他方は、少なくとも、Ｙ軸方向への移動が可能で、前記制御部は、前記第２の曲面に保持されたシートの一部と前記第１の曲面の一部を当接させた後、前記物品と前記シートのうちの一方を前記Ｘ軸を中心に回転させながら、前記物品と前記シートのうちの他方が一方に対して前記Ｙ軸と前記Ｚ軸により規定される面内において相対的に曲線補間移動するよう動かし、前記シートの他の部分を前記第１の曲面の他の部分に順次当接させるように、前記物品を保持した前記物品保持部と前記シートを保持した前記シート保持部を制御する、ことを特徴とする自動加工装置である。
【００１５】
また、本発明は、第１の曲面を有する物品を保持可能な物品保持部と、シートを保持面に沿って保持可能なシート保持部と、前記物品保持部と前記シート保持部を制御する制御部と、を備え、前記シート保持部の前記保持面は、前記物品の前記第１の曲面よりも曲率半径が小さい第２の曲面であり、前記物品保持部と前記シート保持部のうちの一方は、少なくとも、Ｘ軸を回転軸とする回転が可能で、前記物品保持部と前記シート保持部のうちの他方は、少なくとも、Ｙ軸方向への移動とＺ軸方向への移動とが可能で、前記制御部は、前記第２の曲面に保持されたシートの一部と前記第１の曲面の一部を当接させた後、前記物品と前記シートのうちの一方を前記Ｘ軸を中心に回転させながら、前記物品と前記シートのうちの他方が一方に対して前記Ｙ軸と前記Ｚ軸により規定される面内において相対的に曲線補間移動するよう動かし、前記シートの他の部分を前記第１の曲面の他の部分に順次当接させるように、前記物品を保持した前記物品保持部と前記シートを保持した前記シート保持部を制御する、ことを特徴とする自動加工装置である。
【００１６】
また本発明は、第１の曲面を有する物品を保持可能な物品保持部と、シートを保持面に沿って保持可能なシート保持部と、前記物品保持部と前記シート保持部を制御する制御部と、を備え、前記シート保持部の前記保持面は、前記物品の前記第１の曲面よりも曲率半径が小さい第２の曲面であり、前記物品保持部と前記シート保持部のうちの一方は、少なくとも、Ｚ軸方向への移動と、Ｙ軸方向への移動と、Ｘ軸を回転軸とする回転と、が可能で、前記制御部は、前記第２の曲面に保持されたシートの一部と前記第１の曲面の一部を当接させた後、前記物品と前記シートのうちの一方を前記Ｘ軸を中心に回転させながら、前記物品と前記シートのうちの他方が一方に対して前記Ｙ軸と前記Ｚ軸により規定される面内において相対的に曲線補間移動するよう動かし、前記シートの他の部分を前記第１の曲面の他の部分に順次当接させるように、前記物品を保持した前記物品保持部と前記シートを保持した前記シート保持部を制御する、ことを特徴とする自動加工装置である。
【００１７】
また本発明は、第１の曲面を有する物品を、物品保持部に保持させ、シートを、前記第１の曲面よりも曲率半径が小さい第２の曲面を有するシート保持部に保持させ、前記シートの一部と前記第１の曲面の一部を当接させた後、前記物品と前記シートのうちの一方をＸ軸を中心に回転させながら、前記物品と前記シートのうちの他方が一方に対してＹ軸とＺ軸により規定される面内において相対的に曲線補間移動するよう動かし、前記シートの他の部分が前記第１の曲面の他の部分に順次当接するように前記物品保持部と前記シート保持部を制御する、ことを特徴とする物品の加工方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、シート状の部材を物品の曲面に貼り付ける作業や、シート上に形成された被転写材を物品の曲面に転写する作業を、傷、磨耗、削りかす等を生じさせることなく高い精度で実施できる自動加工装置と加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態１の自動加工装置の外観を示す斜視図。
【図２】実施形態のシート保持部の外観を示す斜視図。
【図３】実施形態のシート保持部の動作状態を示す斜視図。
【図４】実施形態の自動加工装置の制御ブロック図。
【図５】実施形態の自動加工装置の動作手順を示すフローチャート。
【図６】（ａ）工程Ｓ１における自動加工装置の動作状態を示すための模式図。（ｂ）工程Ｓ２における自動加工装置の動作状態を示すための模式図。（ｃ）工程Ｓ３における自動加工装置の動作状態を示すための模式図。
【図７】（ａ）工程Ｓ４における自動加工装置の動作状態を示すための模式図。（ｂ）〜（ｃ）：工程Ｓ５の各段階における自動加工装置の動作状態を示すための模式図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）：工程Ｓ５の各段階における自動加工装置の動作状態を示すための模式図。
【図９】（ａ）〜（ｂ）：工程Ｓ５の各段階における自動加工装置の動作状態を示すための模式図。（ｃ）工程Ｓ６における自動加工装置の動作状態を示すための模式図。
【図１０】（ａ）工程Ｓ７における自動加工装置の動作状態を示すための模式図。（ｂ）工程Ｓ８における自動加工装置の動作状態を示すための模式図。（ｃ）工程Ｓ９における自動加工装置の動作状態を示すための模式図。
【図１１】実施形態のシート保持部と部品曲面の形状を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態である自動加工装置の構成と動作について説明する。尚、本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、直交する３軸を表すものとし、鉛直方向をＺ軸として例示するが、実施形態はこの例示に限るわけではなく、鉛直方向をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうちのいずれの名称で呼称しても構わない。
【００２１】
［実施形態１］
図１は、実施形態１の自動加工装置の外観を示す斜視図である。
図１において、１００は自動加工装置、１８は自動加工装置の基部である架台、１９は架台１８上に取り付けられたスタンドである。
【００２２】
本実施形態の自動加工装置１００は、曲面を有した物品を保持するための物品保持部として部品保持部３０を備えている。部品保持部３０は、部品を保持するための把持爪２４を備えており、Ｚ軸移動手段２２によりＺ軸方向に移動することが可能である。また、部品保持部３０は、保持した部品をＸ軸を回転軸として回転させるためのθｘ軸回転手段２３を備えている。すなわち、部品保持部３０は、保持した部品をＺ軸方向に移動させたり、Ｘ軸を回転軸として回転させることが可能である。
【００２３】
図１においては、部品保持部３０が２個の把持爪２４で部品５を挟持した状態を示している。部品５は、筒状の部品で、筒の長軸方向に沿ってスリット状の切り欠きが設けられ、軸方向と直交する方向の断面がＣ字型の円弧形状になるような凹曲面（第１の曲面）を有している。部品５は、筒の軸方向がＸ軸方向と一致する姿勢で、部品保持部３０に保持されている。
【００２４】
また、自動加工装置１００は、シートを曲面形状の保持面に沿って保持可能なシート保持部３１を備えている。シート保持部３１は、スタンド１９に設置されたＹ軸移動手段２０およびＹ軸移動手段２０に連結して設置されたＸ軸移動手段２１を介して、架台１８の上に支持されている。すなわち、シート保持部３１は、保持したシートをＹ軸方向に移動させたり、Ｘ軸方向に移動させることが可能である。
【００２５】
次に、シート保持部３１について詳細に説明する。図２は、シート保持部３１の外観を示す斜視図である。シート保持部３１は、外面が円柱側面のような曲面形状のシート保持面１１と、第１のシート保持部９と、第２のシート保持部１０を備えている。第１のシート保持部９はシートの一端を幅方向両側から挟持し、第２のシート保持部１０はシート保持面１１に倣わせた状態のシートを幅方向の両側から挟持する。尚、シート保持面１１の外面（第２の曲面）は、部品５の内面（第１の曲面）よりも曲率半径が小さい円弧形状の曲面になるよう構成されている。
【００２６】
第１のシート保持部９と第２のシート保持部１０は、互いに独立して開閉動作が可能で、閉じた時には挟持した部位を保持（クランプ）し、開いた時には開放（アンクランプ）する。図３は、シート８の上端部を第２のシート保持部１０が保持（クランプ）し、第１のシート保持部９は開放（アンクランプ）している状態を示している。
【００２７】
次に、自動加工装置１００の制御部について説明する。
図４は、自動加工装置１００の制御ブロック図である。制御部５０は、自動加工装置の動作を制御するためのコンピュータで、内部には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を備えている。ＲＯＭには、自動加工装置１００の動作プログラムが記憶されている。
【００２８】
本実施形態の貼り付け作業にかかる各種処理を実行するためのプログラムは、他の動作プログラムと同様にＲＯＭに記憶させておいてもよいが、ネットワークを介して外部からＲＡＭにロードしてもよい。あるいは、プログラムを記録したコンピュータにより読み取り可能な記録媒体を介して、ＲＡＭにロードしてもよい。
Ｉ／Ｏポートは、外部機器やネットワークと接続され、例えばシートの貼り付けに必要な制御データの入出力を、外部のコンピュータ５１との間で行うことができる。
【００２９】
制御部５０は、Ｙ軸移動手段２０、Ｘ軸移動手段２１、Ｚ軸移動手段２２、θｘ軸回転手段２３、部品保持部３０、シート保持部３１、等と電気的に接続され、これらを制御する。制御部５０は、これら各部の動作を制御して、シートの部品への貼り付けを含めた部品の加工工程全般に係る処理を実行する。尚、図示の便宜上、図４には制御部５０と接続される制御要素のうち、一部だけを示している。
【００３０】
次に、本実施形態の自動加工装置１００が、部品にシートを貼り付ける作業を行う動作手順について説明する。
図５は、部品にシートを貼り付ける作業を説明するためのフローチャートである。また、図６（ａ）〜図１０（ｃ）は、図５のフローチャートの各工程に対応づけて、自動加工装置１００の動作状態を示すための模式図である。
【００３１】
まず、工程Ｓ１において、制御部５０は部品保持部３０とシート保持部３１を、貼り付け作業を開始する初期位置に移動させる。予め部品保持部３０には部品５が保持され、シート保持部３１にはシート８がシート保持面１１の曲面に倣って位置決めされ、第１のシート保持部９と第２のシート保持部１０により挟持されている。
そして、図６（ａ）に示すように、Ｚ軸移動手段２２を用いて部品５を矢印１２の方向（Ｚ軸方向）に移動させ、部品５の凹曲面の開口部とシート保持部３１の高さが等しくなるようにする。
【００３２】
次に、工程Ｓ２において、制御部５０はＹ軸移動手段２０を駆動して、図６（ｂ）に示すように、シート保持部３１を矢印１３の方向（Ｙ軸方向）に移動させる。すなわち、シート８が部品５の凹面と対向する位置（貼付け位置）に位置するよう、Ｙ軸移動手段２０を駆動する。尚、この例では、部品の凹面開口部が十分な大きさを有するため、シート保持部３１は開口部を通過して貼付け位置に移動したが、開口が小さい等の理由で矢印１３の方向から侵入できない場合は、部品の曲面中心軸方向に沿って凹面内に侵入させても良い。
【００３３】
次に、工程Ｓ３において、制御部５０はＺ軸移動手段２２を駆動して、図６（ｃ）に示すように、部品５を矢印１４の方向（Ｚ軸方向）に移動させる。すなわち、部品５の内面の所定位置（曲面形状貼付け基準７）をシート８の一端に当接させる。シート８の部品５と対向する側の面には接着剤が被覆されているため、曲面形状貼付け基準７においてシート８の一端は部品５の内面に接着される。
【００３４】
次に、工程Ｓ４において、制御部５０は第１のシート保持部９を駆動して、図７（ａ）に示すように、曲面形状貼付け基準７から一定範囲については、シート８を開放（アンクランプ）する。シート８を部品５の凹曲面に倣わせて徐々に貼り付けてゆく際に、予めシートの貼付け部位をアンクランプし、スムーズに貼り付けを行うことができるようにするためである。
【００３５】
次に、工程Ｓ５において、制御部５０はθｘ軸回転手段２３を駆動して部品５をＸ軸を中心に回転させながら、Ｙ軸移動手段２０とＺ軸移動手段２２を駆動し、Ｙ軸とＺ軸により規定されるＹＺ面内においてシート８と部品５を相対的に曲線補間移動させる。部品５と未接着のシート部分を部品の曲面に順次当接させ、シートを徐々に部品に接着してゆくのである。
言い換えれば、制御部は、部品の曲面とシート保持面の曲率半径の差にかかわらず、シートと物品とが順次当接する長さが互いに等しくなるように、部品をＸ軸を中心に回転させながら、部品とシートをＹＺ面内で相対的に曲線補間移動するよう制御する。制御部は、部品の回転と、部品とシートの相対的な曲線補間移動が同期するように、θｘ軸回転手段２３の動作タイミングと回転速度、Ｙ軸移動手段２０とＺ軸移動手段の動作タイミングと移動速度を制御する。
【００３６】
図７（ｂ）〜図７（ｃ）、図８（ａ）〜図８（ｃ）、図９（ａ）〜図９（ｂ）は、工程Ｓ５における各段階の様子を、時系列に示した模式図群である。
１はシート保持部の曲線補間中心軸、２は部品貼付部に対するシート保持部の曲線補間方向、３は部品の回転軸、４はシート保持部に対する部品の回転方向である。６はシートのうち部品に接着された貼付部分、７はシートと部品が当接する貼付位置である。
【００３７】
制御部５０は、Ｚ軸移動手段２２とＹ軸移動手段２０を用いて、シート保持部３１を部品５の貼付け面に対して相対的に曲線補間動作をさせる。曲線補間動作に合わせて、θｘ軸回転手段２３を動作させることで、滑りを発生させることなく部品５にシート８の貼付けを行う。
【００３８】
図１１に、曲線補間動作に合わせてθｘ軸回転移動を同期させる上で計算に必要な寸法を示す。部品５の貼付面の直径をＤ１、シート保持部３１のシート保持面１１で保持されたシートの直径をＤ２、シート８の円周方向の貼付面長さをＬとする。
【００３９】
シート８がシート保持面１１との接触面上を滑らずに貼付を行うための部品５のθｘ軸回転角度θ、シート保持面１１の曲線補間中心軸からみた回転角度θ´は下記の式であらわされる。
【００４０】
【数１】
2020037154.tif 000003
【００４１】
また、部品５の角速度をω、角加減速度をαとすると、部品５の回転とシート保持面１１の相対回転を同期させるためのシート保持面１１の角速度ω´、角加速度α´の式は下記のようになる。
【００４２】
【数２】
2020037154.tif 000004
【００４３】
上記式より、同期させるためのシート保持面１１、の加速時間ｔ及び減速時間ｔ、動作時間ｔ´は下記のようになる。
【００４４】
【数３】
2020037154.tif 000005
【００４５】
以上の計算式により、シートの貼付面の直径Ｄ１、シート保持部で保持されたシートの直径Ｄ２、シートの円周方向の貼付面長さＬに基づいて、曲線補間動作及びθｘ軸回転手段２３の回転角度が求められる。
【００４６】
また、曲線補間動作もしくはθｘ軸回転手段２３の一方の角速度、角加減速度を決めれば、同期するために必要な他方の角速度ω、角加減速度αが計算でき、この時の加速時間ｔ、減速時間ｔ、一定速度時間ｔ´はシート８と部品５で同様になる。以上の計算結果を用い、曲線補間動作及びθｘ軸回転手段２３の回転を同時に開始することで、一定速度移動の開始と終了時刻、動作終了時刻を合わせることが可能である。
【００４７】
図９（ｂ）に示すように、シートの端部まで部品への貼付けが完了したら、次に、工程Ｓ６において、制御部５０は第２のシート保持部１０を駆動して、図９（ｃ）に示すように、シートを開放（アンクランプ）する。
【００４８】
次に、工程Ｓ７において、制御部５０はＹ軸移動手段２０を駆動して、図１０（ａ）に示すように、シート保持部３１を矢印１５の方向（Ｙ軸方向）に移動させ、シート保持部３１と部品５を離間させる。部品５を回転させてもシート保持部３１と干渉しないようにするため、シート保持部３１をθｘ軸回転手段の回転軸中心位置まで移動させるのである。尚、この段階では、シート８は、その全長が貼付部分６として部品５への貼り付けが完了している。
【００４９】
次に、工程Ｓ８において、制御部５０はθｘ軸回転手段２３を駆動して、図１０（ｂ）に示すように、部品５を矢印１６の方向に回転させ、部品５の凹部開口部がシート保持部３１とＹ軸方向に並ぶようにする。
【００５０】
次に、工程Ｓ９において、制御部５０はＹ軸移動手段２０を駆動して、図１０（ｃ）に示すように、シート保持部３１を矢印１７の方向に移動させ、初期位置に退避させる。
以上の一連の動作により、本実施形態の自動加工装置１００により、部品にシートを貼り付ける作業が行われた。
以上説明した本実施形態によれば、傷、磨耗、削れかす等を生じさせることなく高い精度で、曲面を有する部品にシートを貼り付けることが可能である。
【００５１】
尚、図１の自動加工装置は、シート保持部３１がＸ軸移動手段２１によりＸ軸方向にも移動可能になるよう構成したが、Ｘ軸移動手段２１は、貼り付け作業を開始する際にシートと部品のＸ軸方向の位置合わせを行う便宜のために設けたものである。言い換えれば、部品とシート保持部のシート保持面の曲率半径の差にかかわらずシートと物品とが順次当接する長さが互いに等しくなるようにするため回転と曲線補完を行う際には、Ｘ軸移動手段２１は必要ない。したがって、自動加工装置は、保持した部品をＸ軸を回転軸として回転させるためのθｘ軸回転手段２３と、Ｚ軸方向に移動させるためのＺ軸移動手段２２と、保持したシートをＹ軸方向に移動させるためのＹ軸移動手段２０を、少なくとも備えればよい。また、移動や回転に関しては、シートと部品を互いに入れ替えたとしても相対的な関係は同じなので、シート保持部をθｘ軸回転手段及びＺ軸移動手段に連結させ、部品保持部をＹ軸移動手段に連結させてもよい。
【００５２】
上記の例では、接着剤をシールの外面に被覆しておいたが、要はシールの外面と部品の曲面を当接させることにより両者が接着すればよいので、部品の曲面に接着剤を被覆しておいてもよい。
【００５３】
［実施形態２］
実施形態１の自動加工装置では、部品保持部３０をＺ軸移動手段２２およびθｘ軸回転手段２３で移動可能にし、シート保持部３１をＹ軸移動手段２０で移動可能にした。
実施形態２は、部品保持部とシート保持部の移動機構が実施形態１とは異なる。実施形態２について、実施形態１と共通する部分については、説明を省略する。
実施形態２の自動加工装置では、部品保持部をθｘ軸回転手段で回転可能にし、シート保持部をＹ軸移動手段およびＺ軸移動手段で移動可能な構成とした。
【００５４】
本実施形態では、制御部５０はθｘ軸回転手段２３を駆動して部品５をＸ軸を中心に回転させながら、Ｙ軸移動手段２０とＺ軸移動手段を駆動し、Ｙ軸とＺ軸により規定されるＹＺ面内においてシート８を部品５に対して曲線補間移動させる。部品５と未接着のシート部分を部品の曲面に順次当接させ、シートを徐々に部品に接着してゆくのである。
【００５５】
言い換えれば、制御部は、部品の曲面とシート保持面の曲率半径の差にかかわらず、シートと部品とが順次当接する長さが互いに等しくなるように、部品をＸ軸を中心に回転させながら、部品に対してシートがＹＺ面内で曲線補間移動するよう制御する。制御部は、部品の回転と、シートの曲線補間移動が同期するように、θｘ軸回転手段２３の動作タイミングと回転速度、Ｙ軸移動手段２０とＺ軸移動手段の動作タイミングと移動速度を制御する。
【００５６】
尚、移動や回転に関しては、シートと部品を互いに入れ替えたとしても相対的な関係は同じなので、シート保持部をθｘ軸回転手段に連結させ、部品保持部をＹ軸移動手段及びＺ軸移動手段に連結させてもよい。
本実施形態によれば、傷、磨耗、削れかす等を生じさせることなく高い精度で、曲面を有する部品にシートを貼り付けることが可能である。
【００５７】
［実施形態３］
実施形態１の自動加工装置では、部品保持部３０をＺ軸移動手段２２およびθｘ軸回転手段２３で移動可能にし、シート保持部３１をＹ軸移動手段２０で移動可能にした。
実施形態３は、部品保持部とシート保持部の移動機構が実施形態１とは異なる。実施形態３について、実施形態１と共通する部分については、説明を省略する。
【００５８】
実施形態３の自動加工装置では、部品保持部を所定位置に固定し、シート保持部をＹ軸移動手段およびＺ軸移動手段で移動可能にし、かつシート保持部をθｘ軸回転手段で回転可能な構成とした。
【００５９】
本実施形態では、制御部５０はθｘ軸回転手段２３を駆動してシートをＸ軸を中心に回転させながら、Ｙ軸移動手段２０とＺ軸移動手段を駆動し、Ｙ軸とＺ軸により規定されるＹＺ面内においてシート８を部品５に対して曲線補間移動させる。部品５と未接着のシート部分を部品の曲面に順次当接させ、シートを徐々に部品に接着してゆくのである。
【００６０】
言い換えれば、制御部は、部品の曲面とシート保持面の曲率半径の差にかかわらず、シートと部品とが順次当接する長さが互いに等しくなるように、シートをＸ軸を中心に回転させながら、部品に対してシートがＹＺ面内で曲線補間移動するよう制御する。制御部は、シートの回転と曲線補間移動が同期するように、θｘ軸回転手段２３の動作タイミングと回転速度、Ｙ軸移動手段２０とＺ軸移動手段の動作タイミングと移動速度を制御する。
【００６１】
尚、移動や回転に関しては、シートと部品を互いに入れ替えたとしても相対的な関係は同じなので、シート保持部を所定位置に固定し、部品保持部をθｘ軸回転手段、Ｙ軸移動手段及びＺ軸移動手段に連結させてもよい。
本実施形態によれば、傷、磨耗、削れかす等を生じさせることなく高い精度で、曲面を有する部品にシートを貼り付けることが可能である。
【００６２】
［実施形態４］
実施形態１〜実施形態３の自動加工装置は、シートを部品の曲面に貼り付ける作業を行う装置であったが、シート保持部の構成を変更することにより、シート上に形成された被転写材を部品の曲面に転写する作業を行うことが可能である。
【００６３】
例えば、図２に示したシート保持部３１において、シート保持面１１を加熱可能なヒーターを内蔵させておく。シートの表面に例えば熱溶融顔料などの被転写材を被覆しておき、被転写材が被覆されたシート表面が部品曲面と当接する向きになるように、シート保持部にシートを保持させる。
【００６４】
そして、実施形態１〜実施形態３と同様に、シートの各部分を部品の曲面に順次当接させてゆく。すなわち、制御部は、部品の曲面とシート保持面の曲率半径の差に関わらずシートと部品とが順次当接する長さが互いに等しくなるように、部品とシートの一方をＸ軸を中心に回転させながら、部品とシートがＹＺ面内で相対的に曲線補間移動するよう制御する。制御部は、一方の回転と、部品とシートの相対的な曲線補間移動が同期するように、θｘ軸回転手段の動作タイミングと回転速度、Ｙ軸移動手段とＺ軸移動手段の動作タイミングと移動速度を制御する。尚、移動や回転に関して、シートと部品を互いに入れ替えたとしても相対的な関係は同じなのは、実施形態１〜実施形態３と同様である。
【００６５】
本実施形態では、制御部はヒーターを制御してシートを裏面から加熱し、当接部において被転写材を部品曲面に転写させる。さらに、曲線補間移動の際に、シートが部品曲面を所定の力で押圧するようにＹ軸移動手段とＺ軸移動手段を制御してもよい。
本実施形態によれば、傷、磨耗、削れかす等を生じさせることなく高い精度で、曲面を有する部品にシートから被転写材を転写することが可能である。
【００６６】
尚、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。例えば、部品保持部とシート保持部は、各実施形態で説明した移動方向や回転方向に加えて、さらに多軸の移動方向や回転方向で動作できるように支持されていてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・シート保持部の曲線補間中心軸／２・・・曲線補間方向／３・・・部品の回転軸／４・・・シート保持部に対する部品の回転方向／５・・・部品／６・・・部品に接着された貼付部分／７・・・シートと部品が当接する貼付位置／８・・・シート／９・・・第１のシート保持部／１０・・・第２のシート保持部／１１・・・シート保持面／１８・・・架台／１９・・・スタンド／２０・・・Ｙ軸移動手段／２１・・・Ｘ軸移動手段／２２・・・Ｚ軸移動手段／２３・・・θｘ軸回転手段／２４・・・把持爪／３０・・・部品保持部／３１・・・シート保持部／５０・・・制御部／５１・・・外部のコンピュータ／１００・・・自動加工装置
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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