JP4592573B2 - テープ貼付経路設定方法及びプログラム並びにテープ貼付装置 - Google Patents
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Description
特許文献1には、上型板上に帯状の上型板付勢材を重ね、上型板付勢材及び一方向繊維プリプレグの端部を緊張付与装置によって保持する複合材曲面パネルの形成方法が開示されている。このように、緊張付与装置によって上型板付勢材及び一方向繊維プリプレグの端部を保持し、プリプレグと上型板との間の隙間を未然に防止することにより、未硬化状態の余剰樹脂の流動を阻止し、均一な板厚で、且つ、しわ、うねり、ボイド等の発生のない複合材曲面パネルを形成している。
本発明は、自由曲面を含む対象物に長尺状のテープを貼付する場合において、前記テープの中心線が前記対象物の測地線に一致するように、テープ貼付経路を設定するテープ貼付経路設定方法であって、前記テープの一方の縁部が前記対象物の面上に設定されたラインに略沿うように、前記ラインと前記テープの幅との関係に基づいて、テープ貼付経路の始点を設定する過程と、測地線に沿って前記始点から所定区間毎にテープ貼付経路を設定する過程と、所定区間毎に、前記テープ貼付経路の終端と前記ラインとの距離が許容範囲内か否かを判定する過程と、前記距離が許容範囲外であった場合に、前記終端を基準として、今まで用いていた前記測地線とは異なる調整線を求める過程と、前記距離が許容範囲内となるまで、前記終端から前記調整線に沿って所定区間毎にテープ貼付経路を設定する過程とを具備するテープ貼付経路設定方法を提供する。
上記テープの材質は特に限定されない。例えば、紙、布、複合材などがテープの一例として挙げられる。
例えば、既に設定されたテープ貼付経路に沿ってテープを貼付した場合の該テープの一方の縁部を前記ラインとして設定することにより、隙間や重複が生じないようにテープを対象物に貼り付けることが可能となる。
このように、対象物の形状解析を行い、曲面の形状特性に基づいて調整線を設定するので、測地線に沿ってテープ貼付経路を設定しない場合であっても、対象物の形状に応じた適切な経路を設定することが可能となる。
特に、本発明のテープ貼付装置は、航空機や自動車等の産業分野において、長尺状の複合材テープを目標形状の型に貼り付ける際に、好適なテープ貼付経路を設定するのに適している。特に、収縮性のない複合材テープを自由曲面を有する目標型に貼付する場合でも、可展面に複合材テープを貼付しているのと略同じ状況とすることができるので、しわの発生を防止することが可能となる。
自由曲面を有する形成型であってもその測地線にそって複合材テープを貼付することにより、しわの発生を防止することができる。更に、この複合材テープが貼り付けられた形成型を加熱することにより、しわのない複合材パネルを得ることができる。
測地線は、二点間を最短距離で結ぶ曲線をいい、その特徴の一つに、測地線に沿って移動する際には真横の方向に加速を感じない、換言すると、真横からの力を受けないという特徴がある。即ち、この測地線経路で切削を行うことで、工具に対する切削抵抗は、ワークに垂直な方向と進行方向にのみとなるので、工具の負担を軽減することが可能となる。また、測地線に沿って切削経路を設定することにより、切削面に対する切削刃の進入角度を一定に保つことができるので、滑らかな切削加工面を得ることが可能となる。
更に、隙間・重複が生じないように設定された新たなテープ貼付経路に沿って切削を実施することにより、同じ箇所を重複して切削する等の切削ロスを回避し、効率良く切削を行うことが可能となるので、切削加工の作業時間を短縮することができる。
また、この切削装置により切削された切削加工物は、滑らかな切削加工面を有する形成物となる。
図1は、以下に述べる本発明の第1及び第2の実施形態に係るテープ貼付経路設定方法を実現するテープ貼付装置の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、テープ貼付装置は、CAD(Computer Aided Design)やCAM(Computer Aided Manufacturing)などのコンピュータシステムを備えており、CPU(中央演算処理装置)1、RAM(Random Access Memory)などの主記憶装置2、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)などの補助記憶装置3、キーボードやマウスなどの入力装置4、及びディスプレイ、プリンタなどの出力装置5などを備えて構成されている。
なお、以下に示すテープ貼付設定方法は、テープ貼付装置が備えるCPU1が補助記憶装置3に格納されているテープ貼付経路設定プログラムをRAMなどに読み出し、実行することにより、実現されるものである。
まず、図2のステップSA1では、テープ貼付経路の追跡条件の設定を行う。これは、例えば、入力装置4を介してオペレータにより入力された設定条件をCPU1が受け付け、所定のメモリエリアに保存することにより行われる。追跡条件としては、追跡開始位置、方向刻み量、追跡回数制限等が一例として挙げられる。
例えば、図3に示すような曲面W上の点Pにおいて、接平面に垂直に立てられた単位ベクトルを単位法線ベクトルn、この単位法線ベクトルnを含む平面を法平面、この法平面と曲面Wとの交線を法断面という。この法断面の微分を曲率として、法平面を単位法線ベクトルnの周りに回転させると、その回転角θと曲率との関係が、例えば、図4に示すようなグラフとして得られる。
まず、図2のステップSA4では、初期値の設定を行う。具体的には、追跡回数に「1」、追跡終了フラグに「0」を設定するとともに、基準点として追跡開始位置を設定する。
ステップSA7において、テープ貼付経路が設定されていることが確認されると、続くステップSA8において、テープ貼付経路の終端が形状モデルの表面上に存在するか否かを判定する。この結果、形状モデルの表面上にあった場合には、続くステップSA9において追跡回数が追跡回数制限を越えたか否かを判定する。この結果、追跡回数が追跡回数制限を越えていなかった場合には、ステップSA10においてテープ貼付経路の終端を基準点に設定し、続くステップSA11において追跡回数に「1」を加えた後、上述のステップSA5に戻り、上述したステップSA5からステップSA9の処理を繰り返し実行する。
本実施形態に係るテープ貼付経路設定方法は、形状モデルの表面に既に1または複数本のテープ貼付経路が設定されており、更に、このテープ貼付経路に沿ってテープが貼付されている場合に、これらテープと隙間や重複が生じないように新たなテープを貼付する場合のテープ貼付経路を設定する場合に好適なものである。
ここでは、隣接するテープの縁部を「ライン」として取り扱い、このラインとの位置関係も考慮して、新たなテープ貼付経路を設定する。
図8は、本実施形態に係るテープ貼付経路設定方法の処理手順を示すフローチャートである。
まず、図8のステップSB1において追跡条件の設定を行う。ここでは、図2に示すステップSA1と略同じ処理が行われるが、テープ貼付開始位置に相当する追跡開始位置については、ラインとの位置関係を考慮して適切な位置に設定することが必要となる。ここで、追跡開始位置は、ライン上の一点と追跡開始位置とを結ぶ弧長がテープの幅の1/2の長さに一致する位置に設定されるのが好ましい。このように設定することにより、テープ貼付開始位置におけるテープ間の隙間・重複を解消することができる。
この調整線としては、例えば、以下のように設定される線のうちのいずれか一つを選定することが可能である。
このようにして、テープ貼付経路を設定すると、図8のステップSB9に戻り、ステップSB9以降の処理が上述と同様に行われることとなる。
例えば、上記実施形態においては、対象物にテープを貼り付ける場合について述べたが、自由曲面を有する対象物を切削加工するような場合において、測地線に沿って切削経路を設定するようにしても良い。これにより、切削面に対する切削刃の進入角度を一定に保つことが可能となるので、滑らかな切削加工面を得ることができる。
また、図8のステップSB8における調整線の設定手法については、上述の手法に限られることなく、その他の手法を用いて設定した調整線を用いてテープ貼付経路を設定するようにしても良い。
また、上記第2の実施形態では、「ライン」として隣接するテープの縁部を採用したが、隣接するテープが本発明に係るテープ貼付経路設定方法により設定されたテープ貼付経路に沿って貼付されたものであった場合には、上記縁部に代わって、そのテープの中心、つまり、隣接するテープのテープ貼付経路をラインとして採用しても良い。この場合には、許容範囲は、テープの幅に適切なマージンを加えた範囲に設定される。
2 主記憶装置
3 補助記憶装置
4 入力装置
5 出力装置
Claims (8)
- 自由曲面を含む対象物に長尺状のテープを貼付する場合において、前記テープの中心線が前記対象物の測地線に一致するように、テープ貼付経路を設定するテープ貼付経路設定方法であって、
前記テープの一方の縁部が前記対象物の面上に設定されたラインに略沿うように、
前記ラインと前記テープの幅との関係に基づいて、テープ貼付経路の始点を設定する過程と、
測地線に沿って前記始点から所定区間毎にテープ貼付経路を設定する過程と、
所定区間毎に、前記テープ貼付経路の終端と前記ラインとの距離が許容範囲内か否かを判定する過程と、
前記距離が許容範囲外であった場合に、前記終端を基準として、今まで用いていた前記測地線とは異なる調整線を求める過程と、
前記距離が許容範囲内となるまで、前記終端から前記調整線に沿って所定区間毎にテープ貼付経路を設定する過程と
を具備するテープ貼付経路設定方法。 - 前記調整線は、前記対象物の形状解析を行い、曲面の形状特性に基づいて設定される請求項1に記載のテープ貼付経路設定方法。
- 対象物にテープを貼付する場合において、前記テープの中心線が前記対象物の測地線に一致するように、テープ貼付経路を設定する処理をコンピュータに実行させるためのテープ貼付経路設定プログラムであって、
前記テープの一方の縁部が前記対象物の面上に設定されたラインに略沿うように、
前記ラインと前記テープの幅との関係に基づいて、テープ貼付経路の始点を設定する処理と、
測地線に沿って前記始点から所定区間毎にテープ貼付経路を設定する処理と、
所定区間毎に、前記テープ貼付経路の終端と前記ラインとの距離が許容範囲内か否かを判定する処理と、
前記距離が許容範囲外であった場合に、前記終端を基準として、今まで用いていた前記測地線とは異なる調整線を求める処理と、
前記距離が許容範囲内となるまで、前記終端から前記調整線に沿って所定区間毎にテープ貼付経路を設定する処理と
を具備するテープ貼付経路設定プログラム。 - テープの中心線が対象物の測地線に一致するように、該対象物にテープを貼付するテープ貼付装置であって、
前記テープの一方の縁部が前記対象物の面上に設定されたラインに略沿うように、
前記ラインと前記テープの幅との関係に基づいて、テープ貼付経路の始点を設定する始点設定部と、
測地線に沿って前記始点から所定区間毎にテープ貼付経路を設定する測地線経路設定部と、
所定区間毎に、前記テープ貼付経路の終端と前記ラインとの距離が許容範囲内か否かを判定する判定部と、
前記距離が許容範囲外であった場合に、前記終端を基準として、今まで用いていた前記測地線とは異なる調整線を求める調整線算出部と、
前記距離が許容範囲内となるまで、前記終端から前記調整線に沿って所定区間毎にテープ貼付経路を設定する調整線経路設定部と
を具備するテープ貼付装置。 - 請求項1または請求項2に記載のテープ貼付経路設定方法により設定されたテープ貼付経路に基づいてテープが貼付された形成品。
- 請求項1または請求項2に記載のテープ貼付経路設定方法により設定されたテープ貼付経路に基づいて複合材テープが貼付された形成型を加熱して成形した複合材パネル。
- 請求項1または請求項2に記載のテープ貼付経路設定方法により設定されたテープ貼付経路に沿って切削を行う切削装置。
- 請求項1または請求項2に記載のテープ貼付経路設定方法により設定されたテープ貼付経路に沿って切削されることにより形成された切削加工物。
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