ローラツールの着脱機構
【課題】ローラが用いられて行われる作業の自動化を図るための構成において、ローラの交換を簡易的に行うことができ、高い汎用性を得ることができるローラツールの着脱機構を提供する。
【解決手段】ツール本体１１にローラ１２を支持するローラツール１０は、交換台３０に対する着座面となる突部下面２１と、突部下面２１とは反対側を向く面である突部上面２２とを有し、交換台３０は、突部下面２１が接触する面である座面４１と、座面４１に対向する面である天井面４２とを有し、交換台３０に着座した状態のローラツール１０が、所定の支持機構との関係における近接移動を、座面４１による支持によって受けることで、ローラツール１０の支持機構に対する取付けが行われ、交換台３０に着座した状態のローラツール１０の、支持機構との関係における離間移動が、天井面４２によって規制されることで、ローラツール１０の支持機構からの取外しが行われる。
【解決手段】ツール本体１１にローラ１２を支持するローラツール１０は、交換台３０に対する着座面となる突部下面２１と、突部下面２１とは反対側を向く面である突部上面２２とを有し、交換台３０は、突部下面２１が接触する面である座面４１と、座面４１に対向する面である天井面４２とを有し、交換台３０に着座した状態のローラツール１０が、所定の支持機構との関係における近接移動を、座面４１による支持によって受けることで、ローラツール１０の支持機構に対する取付けが行われ、交換台３０に着座した状態のローラツール１０の、支持機構との関係における離間移動が、天井面４２によって規制されることで、ローラツール１０の支持機構からの取外しが行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）の成形品の製造過程においてシート状の材料の積層作業に用いられるローラを交換するための、ローラツールの着脱機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等のＦＲＰの成形品（以下「ＦＲＰ成形品」という。）は、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた材料であって未硬化状態のものであるプリプレグの積層体が型によって所定の形状に成形され硬化されることで製造される。このようなＦＲＰ成形品の製造過程では、シート状の材料であるプリプレグの積層作業が行われる。
【０００３】
プリプレグの積層作業は、複数枚のプリプレグが成形用の型に順に貼り付けられることにより行われる。このため、プリプレグの積層作業においては、ＦＲＰ成形品における形状不良や気泡・ピンホール等の発生を防止する観点から、プリプレグを型（の成形面）に沿わせることやプリプレグの層間から空気を除去すること（脱泡すること）が重要である。なお、プリプレグの層間から空気を除去することに関しては、真空バックや真空ポンプ等を用いて硬化前のプリプレグ積層体内から気泡等の原因となる空気を吸引して除去するというバキュームバック成形法が知られている。
【０００４】
従来、ＦＲＰ成形品が例えば曲面部の多い自動車部品である場合のように製品の形状が比較的複雑な曲面形状である場合や、製品が比較的小型のものである場合等においては、プリプレグの積層作業が手作業（手貼り）で行われている。一方で、人件費の削減等を図るため、プリプレグの積層作業について自動化を図ることも行われている。プリプレグの積層作業の自動化に際しては、従来、プリプレグを型に沿わせたり脱泡したりするためのローラがロボット等の自動装置によって操作される構成が採用されている。
【０００５】
こうしたロボット等の自動装置によってローラが操作される従来の構成（以下「従来構成」という。）については、ＦＲＰ成形品が自動車部品等のような比較的複雑な曲面形状を有する部品（以下「複雑形状部品」という。）である場合に、適用が困難である。つまり、ＦＲＰ成形品が複雑形状部品である場合に手作業で行われていたプリプレグの積層作業については、従来構成によって自動化を図ることは困難である。これは次のような理由による。
【０００６】
すなわち、ＦＲＰ成形品が複雑形状部品である場合、ローラによるプリプレグの積層作業の自動化を図るうえでは、部品における様々な形状部分に対応してプリプレグを型に沿わせたりするため、径や長さ（幅）の異なる複数種類のローラが必要となる。そこで、複雑形状部品についてのプリプレグの積層作業の自動化のためには、ローラの交換を頻繁に行うことが必要とされる。
【０００７】
しかし、従来構成においては、ローラの移動について必要とされる位置精度の確保等のために設備が巨大であることから、ローラの交換作業が大変な作業であり非常に長い時間を必要とする。具体的には、従来構成におけるローラの交換作業としては、例えば、ロボット等の自動装置を含む設備が止められ、巨大な設備に対応して大型であるヘッド部分（ロボット等に対するローラの支持部分）の交換等が行われる。このため、従来構成においては、ローラの交換を頻繁に行うことが困難である。
【０００８】
また、従来構成においては、ヘッド部分が専用部品により構成されることから、十分な汎用性が得られなかった。このように、従来構成によれば、対応可能なＦＲＰ成形品の形状についての自由度が小さく、適用範囲が狭い。
【０００９】
特許文献１には、ＦＲＰ成形層の脱泡装置についての技術が開示されている。特許文献１の装置によれば、脱泡用のローラがＦＲＰ成形層に押し付けられた状態で往復動させられることで、ＦＲＰ成形層が脱泡させられる。しかし、特許文献１に開示されているような装置によれば、作業の自動化は図られるものの、装置構成が大がかりであり、また、ローラを支持するための構成も複雑で汎用性に乏しい。このため、特許文献１の装置についても、ＦＲＰ成形品が複雑形状部品である場合の適用が困難であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実公平３−１２４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、ローラが用いられて行われる作業の自動化を図るための構成において、ローラの交換を簡易的に行うことができ、高い汎用性を得ることができるローラツールの着脱機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１３】
すなわち、請求項１においては、ツール本体にローラを支持するローラツールと、該ローラツールを支持する所定の支持機構との、互いに所定の向きで対向した状態での近接離間する方向の移動動作によって、前記ローラツールの前記支持機構に対する取付けおよび前記ローラツールの前記支持機構からの取外しが行われるローラツールの着脱機構であって、前記支持機構に支持された状態で前記近接離間する方向とは異なる所定の方向に所定の姿勢で移動するローラツールを受け入れて着座させる交換台を備え、前記ローラツールは、前記ツール本体に、前記所定の方向に沿う面であり前記交換台に対する着座面となる第一の作用面と、前記所定の方向に沿う面であり前記第一の作用面とは反対側を向く面である第二の作用面とを有し、前記交換台は、前記ローラツールが前記交換台に着座した状態で前記第一の作用面が接触する面である第一の受け面と、該第一の受け面に対向する面であり前記ローラツールが前記交換台に着座した状態で前記第二の作用面に対向する面である第二の受け面とを有し、前記交換台に着座した状態の前記ローラツールが、前記支持機構との関係における前記近接離間する方向のうち近接する方向の移動動作にともなう移動を、前記第一の作用面が接触する前記第一の受け面による支持によって受けることで、前記ローラツールの前記支持機構に対する取付けが行われ、前記支持機構に支持されるとともに前記交換台に着座した状態の前記ローラツールの、前記支持機構との関係における前記近接離間する方向のうち離間する方向の移動動作にともなう移動が、前記第二の作用面の前記第二の受け面に対する接触によって規制されることで、前記ローラツールの前記支持機構からの取外しが行われるものである。
【００１４】
請求項２においては、前記第一の受け面は、該第一の受け面が前記第二の受け面に近接離間する方向に所定の範囲で移動可能であるとともに前記第一の受け面が前記第二の受け面に近接する方向に付勢された状態で設けられる移動部材によって形成されるものであり、前記交換台に着座する前記ローラツールを、前記移動部材による付勢作用により、前記第一の受け面と前記第二の受け面とで挟み込むものである。
【００１５】
請求項３においては、前記交換台は、前記ツール本体に接触することで前記交換台に着座する前記ローラツールの前記所定の方向の移動を規制する壁部を有し、該壁部は、少なくとも前記ツール本体が接触する部分に磁力を作用させる磁石を有し、前記交換台に着座する前記ローラツールを、前記ツール本体に作用する前記磁石の磁力によって前記壁部に吸着させるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、ローラが用いられて行われる作業の自動化を図るための構成において、ローラの交換を簡易的に行うことができ、高い汎用性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る着脱機構の構成を示す斜視図。
【図２】ローラツールの構成を示す側面図。
【図３】同じく正面図。
【図４】着脱ヘッドに対するローラツールの着脱構成を示す図。
【図５】交換台の構成を示す側面図。
【図６】同じく正面図。
【図７】着脱ヘッドに対するローラツールの着脱に際しての動作態様の説明図。
【図８】同じく着脱ヘッドにローラツールが取り付けられた状態を示す図。
【図９】同じくローラツールが交換台から取り出された状態を示す図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る着脱機構の使用態様の一例を示す側面図。
【図１１】同じく正面図。
【図１２】同じく平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、ローラが用いられて行われる作業の自動化を図るに際し、ロボット等の自動装置に取り付けられる交換部分であるローラツールと、交換前あるいは交換後のローラツールがセットされる交換台とを備える構成において、自動装置に対するローラツールの着脱（取付けおよび取外し）を、ローラツールと交換台との間における単純な動きによって実現しようとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態では、ローラが用いられて行われる作業を、ＦＲＰ成形品の製造過程におけるプリプレグの積層作業とする。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係るローラツールの着脱機構（以下単に「着脱機構」とする。）は、ローラ１２を支持するローラツール１０を、ロボット等の自動装置によって移動可能に設けられる所定の支持機構に対して着脱するためのものである。本実施形態では、ローラツール１０の着脱の対象となる所定の支持機構として、着脱ヘッド１が用いられる（図４参照）。
【００２０】
図１１に示すように、着脱ヘッド１は、所定のロボット２に支持された状態で設けられる。ロボット２は、様々な位置および角度に姿勢制御されるフレキシブルなロボットアーム（多関節ロボット）として構成される。したがって、着脱ヘッド１は、ロボット２の動作によってロボット２の可動範囲において三次元方向に移動可能に設けられる。つまり、着脱ヘッド１は、ローラ１２を支持する部品としてのローラツール１０を、ロボット２に対して着脱するためにロボット２側に設けられる機構である。
【００２１】
そして、本実施形態の着脱機構においては、ローラツール１０と、ローラツール１０を支持する着脱ヘッド１との、互いに所定の向きで対向した状態での近接離間する方向（以下「近接離間方向」という。）の移動動作によって、ローラツール１０の着脱ヘッド１に対する取付けおよびローラツール１０の着脱ヘッド１からの取外しが行われる。
【００２２】
すなわち、本実施形態では、所定の姿勢で支持された状態のローラツール１０に対する、ロボット２の動作による着脱ヘッド１の所定の側からの直線的な近接動作により、ローラツール１０が着脱ヘッド１に取り付けられる。また、着脱ヘッド１に支持された状態（取り付けられている状態）のローラツール１０に対する、ロボット２の動作による着脱ヘッド１の直線的な離間動作により、ローラツール１０が着脱ヘッド１から取り外される。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の着脱機構は、交換台３０を備える。交換台３０は、着脱ヘッド１に取り付けられるローラツール１０、または着脱ヘッド１から取り外されるローラツール１０をセットするためのものである。着脱ヘッド１に支持された状態で近接離間方向とは異なる所定の方向に所定の姿勢で移動するローラツール１０を受け入れて着座させる。そして、前述したような着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱が、交換台３０が用いられて行われる。以下、本実施形態に係る着脱機構について、具体的に説明する。
【００２４】
図１〜図３に示すように、ローラツール１０は、ツール本体１１にローラ１２を支持する。ツール本体１１は、全体として略矩形板状（略直方体状）の外形を有する基部１３を含む。ツール本体１１において、ローラ１２は、基部１３の一側（図２において下側）の端面部（以下「下側端面部」という。）１３ａ側において支持される。
【００２５】
なお、以下の説明では、ローラツール１０においてツール本体１１の基部１３に対してローラ１２が支持される側（図１において下側）を下側、その反対側（同上側）を上側とする上下方向を、ローラツール１０についての上下方向とする。また、基部１３の平面視形状（上面視形状）における長手方向（図２における左右方向）および短手方向（図３における左右方向）を、それぞれ本実施形態のローラツール１０についての長手方向（以下「ツール長手方向」という。）および短手方向（以下「ツール短手方向」という。）とする。したがって、ツール短手方向は、前記のとおり略矩形板状の外形を有する基部１３の板厚方向に対応する。
【００２６】
ローラ１２は、所定の径および長さ（幅）を有し、ツール本体１１の下側端面部１３ａの面方向に平行な所定の方向（本実施形態ではツール長手方向）を回転軸方向として回転自在に支持される。ローラ１２は、下側端面部１３ａから下側に突き出すように設けられる一対のアーム１４によって支持される。
【００２７】
アーム１４は、基部１３において、ツール長手方向の両端側にて、ツール短手方向の略中央位置に設けられる。アーム１４は、柱状の部材であるアーム部材１４ａが、基部１３におけるツール長手方向の両側側面において、下側端面部１３ａから下方に突き出るように支持されることで構成される。アーム部材１４ａは、基部１３におけるツール長手方向の両側側面にて下方が開放するように形成される嵌合溝１３ｂに嵌合した状態で留め具１４ｂによって固定されることで、基部１３に支持される。
【００２８】
このように構成される一対のアーム１４は、ツール長手方向に対向した状態でローラ１２を支持する。アーム１４に対するローラ１２の支持には、一方のアーム１４（図２において右側のアーム１４）側からローラ１２の回転軸方向に挿入され、他方のアーム１４（同左側のアーム１４）との間で架け渡される支持ピン１５が用いられる。
【００２９】
このようにツール本体１１にローラ１２を支持するローラツール１０は、着脱ヘッド１に対する着脱のため、着脱溝１６を有する。着脱溝１６は、ツール本体１１の基部１３における比較的上部において、基部１３の側面（板面含む）に沿って下側端面部１３ａの面方向に平行な方向となるように形成される。本実施形態では、着脱溝１６は、基部１３においてツール長手方向およびツール短手方向それぞれの両側の面に形成され、基部１３の全周にわたって連続するように形成されている。つまり、着脱溝１６は、基部１３の平面視形状である長方形状に沿う溝部として形成される。
【００３０】
ローラツール１０は、着脱溝１６の部分が挟まれることで支持され、着脱ヘッド１に取り付けられる。すなわち、ローラツール１０は、着脱溝１６の部分が挟まれた状態となることで、着脱ヘッド１に取り付けられた状態となり、着脱溝１６の部分が挟まれた状態から解放されることで、着脱ヘッド１から取り外される。
【００３１】
具体的には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、着脱ヘッド１は、ローラツール１０に対して上側から被さるようにして、ローラツール１０に装着される。このため、着脱ヘッド１は、一側に開口部１ａを有するキャップ状の構成を備え、開口部１ａを介して外部と連通する空間部分である支持空間１ｂを有する。つまり、着脱ヘッド１は、支持空間１ｂが開口部１ａを介して開放された状態でロボット２に支持される。そして、ローラツール１０は、着脱ヘッド１に対して、開口部１ａを介して支持空間１ｂ内に一部が挿入された状態（嵌合した状態）で支持される。
【００３２】
着脱ヘッド１は、支持空間１ｂ内に挿入された状態のローラツール１０を支持するため、ストッパ機構を有する。つまり、このストッパ機構は、ローラツール１０の着脱溝１６の部分を挟むことで、ローラツール１０を着脱ヘッド１に対して支持させる。着脱ヘッド１が有するストッパ機構は、着脱溝１６の部分においてツール本体１１（基部１３）をツール長手方向両側から挟むための一対のストッパ３により構成される。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、ストッパ３は、例えば球状の部材により構成され、支持空間１ｂに対してツール長手方向の両側に対向した状態で設けられる。ストッパ３は、バネ等の弾性部材による弾性力等によってローラツール１０を挟む方向（一対のストッパ３同士が近接する方向）に付勢された状態で、ローラツール１０を挟む方向を含むツール長手方向に移動可能に設けられる（矢印Ａ参照）。ストッパ３は、支持空間１ｂの内部、あるいは支持空間１ｂおよび支持空間１ｂを形成する壁状部分の内部に形成される空間を含む所定の空間部分を移動範囲とする。このように、着脱ヘッド１が有するストッパ機構は、一対のストッパ３がツール長手方向に移動するスライド式のストッパ機構として構成される。
【００３４】
着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱は、次のような態様で行われる。すなわち、着脱ヘッド１に対するローラツール１０の取付けに際しては、図４（ａ）に示すように、所定の姿勢で支持された状態のローラツール１０に対して、上側から着脱ヘッド１が開口部１ａ側を向けて近接する方向に移動する（矢印Ｂ１参照）。この着脱ヘッド１のローラツール１０に対する近接移動により、ローラツール１０の上側の部分が、開口部１ａを介して支持空間１ｂ内に挿入される。
【００３５】
ローラツール１０の支持空間１ｂに対する挿入に際しては、ストッパ機構を構成する一対のストッパ３が付勢力に抗して広がる（一対のストッパ３同士が離間する方向に移動する）ことで、ローラツール１０の支持空間１ｂ内への進入が許容される。このため、ストッパ３は、着脱ヘッド１のローラツール１０に対する近接動作のみによってローラツール１０が支持空間１ｂ内に挿入される作用が得られる形状に形成される。ここで、ローラツール１０においては、一対のストッパ３間にローラツール１０を円滑に入り込ませるため、基部１３の上端部に面取形状部１３ｃが形成されている。
【００３６】
そして、図４（ｂ）に示すように、ローラツール１０は、着脱ヘッド１の移動により、着脱溝１６の部分が一対のストッパ３によって挟まれた状態となるまで、支持空間１ｂ内に挿入される。言い換えると、ローラツール１０の進入によって広げられた一対のストッパ３が着脱溝１６の部分において付勢力により戻って着脱溝１６（のツール長手方向両側の部分）に嵌った状態となるまで、ローラツール１０が支持空間１ｂ内に挿入される。これにより、ローラツール１０は、ストッパ３によって着脱溝１６の部分が挟まれた状態、つまり着脱ヘッド１に取り付けられた状態となる。
【００３７】
また、着脱ヘッド１からのローラツール１０の取外しに際しては、図４（ｂ）に示すように、着脱ヘッド１に取り付けられた状態のローラツール１０に対して、着脱ヘッド１が離間する方向に移動する（矢印Ｂ２参照）。この着脱ヘッド１のローラツール１０からの離間移動により、支持空間１ｂ内に挿入されているローラツール１０が相対的に引き出される。
【００３８】
ローラツール１０が支持空間１ｂ内から引き出される際には、ストッパ機構を構成する一対のストッパ３が付勢力に抗して広がることで、ローラツール１０の支持空間１ｂからの退出が許容される。このため、ストッパ３および着脱溝１６は、着脱ヘッド１のローラツール１０に対する離間動作のみによってローラツール１０が支持空間１ｂ内から引き出される作用が得られる形状に形成される。
【００３９】
そして、図４（ａ）に示すように、ローラツール１０は、着脱ヘッド１の移動により、支持空間１ｂ内から相対的に引き出され、着脱溝１６の部分が一対のストッパ３によって挟まれた状態から解放された状態となる。言い換えると、ローラツール１０の退出によって広げられた一対のストッパ３が互いの間に空間（支持空間１ｂ）を介した状態となることで付勢力により戻った状態となる作用をともなって、ローラツール１０が支持空間１ｂ内から引き出される。これにより、ローラツール１０は、着脱ヘッド１から取り外された状態となる。
【００４０】
このようにして着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱が行われる本実施形態においては、着脱ヘッド１とローラツール１０との間における、ローラツール１０の着脱ヘッド１に対する着脱のための近接離間方向の移動動作について、互いに所定の向きで対向した状態とは、ローラツール１０の上側（ローラ１２側の反対側）と、着脱ヘッド１の開口部１ａ側とが対向した状態である（図４（ａ）、（ｂ）参照）。また、本実施形態において、着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱が行われる移動動作の方向である近接離間方向は、上下方向に対応する。
【００４１】
なお、着脱ヘッド１とローラツール１０との間の着脱のための構成は、本実施形態に限定されない。すなわち、着脱ヘッド１が有するストッパ機構としては、一対のストッパ３により、着脱ヘッド１とローラツール１０との間の近接離間方向の移動動作によるローラツール１０の支持空間１ｂに対する抜き差しが許容されるとともに、着脱溝１６による支持について、少なくともローラツール１０がその自重によって脱落しない程度の保持力が得られる構成であればよい。
【００４２】
したがって、ストッパ３の形状については、球状のほか、着脱溝１６の形状に沿う棒状（円柱状）等であってもよい。また、ストッパ３が設けられる位置については、支持空間１ｂに対してツール長手方向の両側に設けられる代わりに、あるいはこれに加えて、支持空間１ｂに対してツール短手方向の両側に設けられてもよい。つまりこの場合、ストッパ機構によるローラツール１０の支持に、着脱溝１６のツール短手方向両側の部分が用いられる。さらに、着脱ヘッド１が有するストッパ機構は、例えば、着脱溝１６の部分に対する係止部（突部）を有する板バネにより構成されてもよい。
【００４３】
また、ローラツール１０は、ツール本体１１において、着脱ヘッド１に対する着脱に用いられる突起部（以下「着脱用突部」という。）２０を有する。着脱用突部２０は、ローラツール１０が交換台３０との関係において着脱ヘッド１に対する着脱に用いられる作用を受けるための部分である。つまり、ローラツール１０は、着脱用突部２０により、着脱ヘッド１に対する着脱に際して、交換台３０との関係で相互作用する。
【００４４】
本実施形態では、着脱用突部２０は、ツール本体１１において、基部１３のツール短手方向両側の面（両側の板面）から外方へ突出するブロック状の部分として構成される。着脱用突部２０は、基部１３における比較的下部において、ツール長手方向の略中央位置に設けられる。ローラツール１０に設けられる一対の着脱用突部２０は、互いにツール長手方向およびツール短手方向について対称に構成される。
【００４５】
着脱用突部２０は、互いに平行な略水平面として形成される下面（以下「突部下面」という。）２１と上面（以下「突部上面」という。）２２とを有する。つまり、突部下面２１は下側を向く面であり、突部上面２２は上側を向く面であって、これらは互いに反対側を向いている。本実施形態では、突部下面２１および突部上面２２は、いずれもツール長手方向を長手方向とする長方形状である。また、突部下面２１と突部上面２２との関係において、ツール長手方向の寸法については互いに略同じであり、ツール短手方向の寸法については突部上面２２の方が突部下面２１よりも大きい（図３参照）。ただし、突部下面２１および突部上面２２について、その形状や相対的な大きさ等は特に限定されない。
【００４６】
また、前記のとおり対称に構成される一対の着脱用突部２０については、それぞれが有する突部下面２１および突部上面２２は、互いに同じ高さに位置する。つまり、一方の突部下面２１と他方の突部下面２１との上下方向における位置は同じであり、一方の突部上面２２と他方の突部上面２２との上下方向における位置は同じである。また、基部１３の板面に設けられる突起部分としての着脱用突部２０は、基部１３に対して所定の形状を有する部材（基部１３とは別部材）が取り付けられることで形成される部分であっても、基部１３として一体的に形成される部分であってもよい。
【００４７】
続いて、交換台３０について説明する。図１、図５、および図６に示すように、交換台３０は、矩形板状の部分である土台部３１と、土台部３１上に設けられる一対の支持部３２とを備える。支持部３２は、全体として壁状に構成される部分であり、一対の支持部３２は、土台部３１上において所定の間隔を隔てた状態で互いに略平行に配された状態で設けられる。
【００４８】
なお、以下の説明では、交換台３０において土台部３１に対して支持部３２が設けられる側（図１において上側）を上側、その反対側（同下側）を下側とする上下方向を、交換台３０についての上下方向とする。
【００４９】
支持部３２は、枠部３３と、支持台部３４とを有する。枠部３３は、四角形の枠形状のうち一辺側が開口したような形状、つまり略横Ｕ字状（略コ字状）の形状を有する。支持台部３４は、枠部３３に対して上下方向の中間部において水平方向に配される台状の部分である。支持部３２は、枠部３３と支持台部３４とによって、略Ｅ字状に構成される。
【００５０】
枠部３３は、互いに略平行に配される上辺部３３ａおよび下辺部３３ｂと、これらの一側（図５において右側）の端部間において上下方向に配される縦辺部３３ｃとを有する。枠部３３は、上辺部３３ａ、下辺部３３ｂ、および縦辺部３３ｃにより、前記のとおり略横Ｕ字状の形状を有する。上辺部３３ａ、下辺部３３ｂ、および縦辺部３３ｃは、いずれも前記のとおり壁状に構成される支持部３２における壁厚に対応する幅を有する直線状の部分である。
【００５１】
支持台部３４は、枠部３３に対して、上辺部３３ａと下辺部３３ｂとの間において、これら上辺部３３ａおよび下辺部３３ｂと略平行に配された状態で設けられる。前記のとおり枠部３３とともに略Ｅ字状を構成する支持台部３４は、枠部３３を構成する各辺部と同様に、壁状に構成される支持部３２における壁厚に対応する幅を有する直線状の部分である。
【００５２】
支持台部３４は、枠部３３を構成する下辺部３３ｂの上側において、支柱３５によって支持される。支柱３５は、枠部３３を構成する下辺部３３ｂの上面３３ｄに立った状態で設けられる。本実施形態では、支持台部３４は、二本の支柱３５により、長手方向（図５における左右方向）の両側の端部が支持される。
【００５３】
このように枠部３３と支持台部３４とを有する支持部３２は、枠部３３が略横Ｕ字状となる姿勢、つまり枠部３３の下辺部３３ｂが、土台部３１の上面３１ａに沿うような姿勢で、土台部３１に対して支持される。そして、支持部３２は、枠部３３の下辺部３３ｂが土台部３１の上面３１ａ側に固定されることで、土台部３１に対して支持される。枠部３３の下辺部３３ｂは、ボルト等の締結具や溶接等によって土台部３１に固定される。
【００５４】
また、交換台３０を構成する一対の支持部３２は、土台部３１上において両者が同じ方向を向くように設けられる。つまり、前記のとおり土台部３１上において略平行に配される一対の支持部３２は、枠部３３の開口側（図５において左側）が同じ方向を向く姿勢で土台部３１に対して固定される。なお、以下の説明では、交換台３０において枠部３３の開口側（図５において左側）を前側、その反対側（同右側）を後側とする前後方向を、交換台３０についての前後方向とする。
【００５５】
以上のような構成を備える交換台３０は、着脱ヘッド１に支持された状態でロボット２の動作によって水平方向に移動するローラツール１０を、前側から受け入れて着座させる。具体的には、本実施形態では、交換台３０は、ローラツール１０の着脱用突部２０の部分を枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に受け入れることで、ローラツール１０を着座させる。
【００５６】
すなわち、交換台３０は、一方の支持部３２における枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に、ローラツール１０が有する一方の着脱用突部２０を受け入れ、他方の支持部３２における枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に、ローラツール１０が有する他方の着脱用突部２０を受け入れる。このため、ローラツール１０は、交換台３０を構成する一対の支持部３２の間において、着脱用突部２０の部分によって架け渡された状態で支持される。
【００５７】
したがって、交換台３０において、一対の支持部３２間に隔てられる所定の間隔は、ローラツール１０のツール本体１１を構成する基部１３の厚さ寸法（ツール短手方向の寸法）よりも大きい寸法に設定される。なお、支持台部３４においては、枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間にローラツール１０の着脱用突部２０の部分を円滑に入り込ませるため、前端部に前側にかけて下る斜面部３４ａが形成されている。
【００５８】
このように、交換台３０は、ツール長手方向に沿うように水平方向に移動するローラツール１０を前側から受け入れて着座させる。そして、交換台３０に着座した状態のローラツール１０は、着脱用突部２０の部分が、支持台部３４に支持された状態となる。つまり、ローラツール１０は、着脱用突部２０の突部下面２１を、支持台部３４の上面部において略水平面として形成される座面４１に接触させた状態で支持される。
【００５９】
しがたって、本実施形態の着脱機構において、交換台３０に受け入れられて着座するに際して着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０が移動する方向について、近接離間方向とは異なる所定の方向は、交換台３０における前後方向に対応する方向（図１、矢印Ｃ１参照）である。また、同じく交換台３０に受け入れられて着座するに際して着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０が移動する姿勢について、所定の姿勢は、ツール長手方向が交換台３０の前後方向に沿うとともに、ローラツール１０の上下方向が交換台３０の上下方向に対応するような姿勢である。なお、以下の説明では、図１において矢印Ｃ１で示すように、交換台３０に着座するローラツール１０が交換台３０に対して移動する方向（近接離間方向とは異なる所定の方向）を便宜上「ツールスライド方向」という。
【００６０】
そして、本実施形態の着脱機構においては、ローラツール１０がツール本体１１に着脱用突部２０を備えることによって有する突部下面２１が、ツールスライド方向に沿う面であり交換台３０に対する着座面となる第一の作用面として機能する。また、同じくローラツール１０がツール本体１１に着脱用突部２０を備えることによって有する突部上面２２が、ツールスライド方向に沿う面であり第一の作用面としての突部下面２１とは反対側を向く面である第二の作用面として機能する。
【００６１】
また、本実施形態の着脱機構においては、交換台３０が支持部３２を構成する支持台部３４において有する座面４１が、ローラツール１０が交換台３０に着座した状態で突部下面２１が接触する面である第一の受け面として機能する。また、交換台３０は、枠部３３の下面部において略水平面として形成される天井面４２を有する。このように交換台３０が支持部３２を構成する枠部３３において有する天井面４２が、第一の受け面としての座面４１に対向する面でありローラツール１０が交換台３０に着座した状態で突部上面２２に対向する面である第二の受け面として機能する。
【００６２】
また、本実施形態の着脱機構においては、交換台３０において座面４１を形成する支持台部３４が、座面４１が天井面４２に近接離間する方向（上下方向）に所定の移動範囲で移動可能な移動部材として構成される。そして、このように移動部材として構成される支持台部３４は、座面４１が天井面４２に近接する方向（上方向）に付勢された状態で設けられる。
【００６３】
具体的には、支持台部３４は、前述したように支柱３５によって支持された状態で、上下方向に移動可能に設けられる。したがって、支柱３５は、支持台部３４の上下方向の移動を許容するため、上端側の一部および下端側の一部の少なくともいずれかが支持部３２を構成する部分に対して出没可能に構成される。すなわち、支柱３５の上端部の場合については、支柱３５が支持台部３４の下面３４ｂに対して出没可能に構成され、支柱３５の下端部の場合については、支柱３５が枠部３３を構成する下辺部３３ｂの上面３３ｄに対して出没可能に構成される。
【００６４】
そして、支柱３５によって上下方向に移動可能に設けられる支持台部３４は、コイルスプリング３６によって上方向に付勢された状態で支持される。コイルスプリング３６は、支柱３５を支持体として、枠部３３の下辺部３３ｂと支持台部３４との間に設けられる。つまり、コイルスプリング３６は、支柱３５を貫通させるとともに、枠部３３を構成する下辺部３３ｂの上面３３ｄと支持台部３４の下面３４ｂとにより挟まれた状態で設けられる。
【００６５】
このように上方に向けて付勢された状態で支持される支持台部３４については、その付勢力に抗する下方向への移動が、ストッパ３７によって規制される。ストッパ３７は、枠部３３を構成する下辺部３３ｂの上面３３ｄに立った状態で設けられる柱状の部分である。本実施形態では、ストッパ３７は、前後方向において二本の支柱３５の間における中間の位置に設けられる。ストッパ３７は、下辺部３３ｂの上面３３ｄから所定の高さ位置に、支持台部３４の下方向への移動を規制した状態で支持台部３４の下面３４ｂに接触する当接面３７ａを形成する。
【００６６】
このように、コイルスプリング３６によって上方向に付勢されるとともに、下方向への移動がストッパ３７によって規制される支持台部３４についての上下方向における所定の移動範囲は次のとおりである。すなわち、上側については、支持台部３４がコイルスプリング３６の付勢力によってストッパ３７から離れた状態で支持される位置から、下側については、支持台部３４の移動がストッパ３７によって規制される位置（支持台部３４の下面３４ｂがストッパ３７の当接面３７ａに接触する位置）までの移動範囲である。
【００６７】
このように、本実施形態の着脱機構においては、ローラツール１０が交換台３０に着座した状態で突部下面２１が接触する面である座面４１が、上下方向に所定の移動範囲で移動可能であるとともに下方向に付勢された状態で設けられる移動部材としての支持台部３４によって形成される。そして、かかる構成により、交換台３０に着座するローラツール１０が、支持台部３４による付勢作用により、座面４１と天井面４２とで挟み込まれる。
【００６８】
すなわち、ローラツール１０の着脱用突部２０が枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に受け入れられた状態において、支持台部３４がコイルスプリング３６による上方向への付勢力を受けることで、着脱用突部２０の部分が上辺部３３ａと支持台部３４とで挟まれる。このため、交換台３０がローラツール１０を待機している状態（自然状態）、つまり支持台部３４がコイルスプリング３６の付勢力によってストッパ３７から離れた状態で支持されている状態においては、座面４１と天井面４２との間の間隔（上下方向の寸法）は、着脱用突部２０における突部下面２１と突部上面２２との間の間隔（上下方向の寸法）よりも小さい。
【００６９】
そして、枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に着脱用突部２０が入り込むことで、支持台部３４がコイルスプリング３６による付勢力に抗して下向きに移動する。つまり、ローラツール１０は、着脱用突部２０の部分が枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に挟まれた状態でスライドしながら、交換台３０に着座した状態となる。ここで、枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間において、着脱用突部２０が入り込むための間隔（上下方向の寸法）は、支持台部３４の前端部に形成される斜面部３４ａにより確保される。
【００７０】
また、本実施形態の着脱機構においては、交換台３０の支持部３２を構成する枠部３３の縦辺部３３ｃが、ツール本体１１に接触することで交換台３０に着座するローラツール１０のツールスライド方向の移動を規制する壁部として機能する。すなわち、枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に受け入れられたツール本体１１の一部である着脱用突部２０が、縦辺部３３ｃの前側の面である縦壁面３３ｅに接触することで、ローラツール１０のツールスライド方向における後方向への移動が規制される。言い換えると、交換台３０に着座するローラツール１０は、着脱用突部２０の部分が縦辺部３３ｃ（縦壁面３３ｅ）に接触させられることで、ツールスライド方向について位置決めされる。
【００７１】
このようにローラツール１０の移動を規制する壁部として機能する枠部３３の縦辺部３３ｃには、磁石３８が設けられる。磁石３８は、縦辺部３３ｃにおいて、少なくともツール本体１１が接触する部分に磁力を作用させるように設けられる。
【００７２】
本実施形態では、磁石３８は、円板状の形状を有し、縦辺部３３ｃの内部に埋め込まれるとともに、一側の端面が縦壁面３３ｅにおいて露出した状態で設けられる。縦壁面３３ｅにおいて磁石３８が露出する部分は、交換台３０に着座するローラツール１０の着脱用突部２０が接触する部分に対応する。
【００７３】
このように、本実施形態の着脱機構においては、交換台３０が、ツール本体１１に接触することでローラツール１０の後方への移動を規制する壁部として、枠部３３の縦辺部３３ｃを有する。また、縦辺部３３ｃは、少なくともツール本体１１が接触する部分に磁力を作用させる磁石３８を有する。そして、かかる構成により、交換台３０に着座するローラツール１０が、ツール本体１１に作用する磁石３８の磁力によって縦辺部３３ｃに吸着させられる。
【００７４】
すなわち、前述したようにツール本体１１の一部である着脱用突部２０の部分が縦辺部３３ｃの縦壁面３３ｅに接触するローラツール１０は、縦辺部３３ｃにおいてツール本体１１が接触する部分に磁力を作用させるように設けられる磁石３８によって、縦辺部３３ｃに引き付けられて固定される。したがって、枠部３３の縦辺部３３ｃに磁石３８を備える構成においては、磁石３８によるツール本体１１の吸着について相当程度（例えばロボット２の動作によるローラツール１０を支持した状態の着脱ヘッド１の移動を妨げない程度）の吸着力が得られるように、ツール本体１１を構成する材料や磁石３８の大きさ等が設定される。
【００７５】
以上の構成を備える本実施形態の着脱機構による、着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱（取付けおよび取外し）に際しての動作態様について、図７〜図９を用いて説明する。
【００７６】
まず、着脱ヘッド１にローラツール１０が取り付けられる場合の動作について説明する。図７に示すように、交換台３０にセットされた状態のローラツール１０に対して、ロボット２の動作によって移動する着脱ヘッド１が、上側から開口部１ａを下側に向けて下降する（矢印Ｘ１参照）。
【００７７】
交換台３０にセットされた状態のローラツール１０に対する着脱ヘッド１の下降により、ローラツール１０の上側の部分が着脱ヘッド１の支持空間１ｂ内に挿入される。これにより、図８に示すように、ローラツール１０が、ストッパ３によって着脱溝１６の部分が挟まれた状態、つまり着脱ヘッド１に取り付けられた状態となる。したがって、ローラツール１０が交換台３０にセットされた状態においては、着脱溝１６の部分を含むツール本体１１の上側の部分が、少なくとも着脱ヘッド１のストッパ機構が着脱溝１６に作用する程度に、枠部３３（の上辺部３３ａ）よりも上側に突出する。
【００７８】
このように交換台３０にセットされた状態のローラツール１０が着脱ヘッド１に取り付けられる際には、着脱ヘッド１のストッパ機構がローラツール１０に作用すること（ローラツール１０の上端部が一対のストッパ３間に入り込むこと）にともなってローラツール１０に作用する下向きの荷重が、突部下面２１が接触する座面４１によって受けられる。言い換えると、一対のストッパ３がローラツール１０に作用し始めてから着脱溝１６に嵌った状態となるまでの着脱ヘッド１の下降（矢印Ｘ２参照）にともなってローラツール１０に作用する荷重が、着脱用突部２０（の突部下面２１）を介して支持台部３４（により形成される座面４１）によって支持される。
【００７９】
すなわち、交換台３０にセットされた状態のローラツール１０に対して下降する着脱ヘッド１のストッパ機構が作用することによるローラツール１０の下側への移動が、突部下面２１に接触することで着脱用突部２０の部分を支持する座面４１によって規制される。なお、前述したように支持台部３４が上下方向に移動可能に設けられる構成においては、座面４１による荷重の支持は、実質的には、支持台部３４がストッパ３７によって支持されることにより行われる。
【００８０】
このように、ローラツール１０の着脱ヘッド１に対する取付けは、交換台３０に着座した状態のローラツール１０が、着脱ヘッド１との関係における近接離間方向のうち近接する方向（下方向）の移動動作にともなう移動を、突部下面２１が接触する座面４１による支持によって受けることで行われる。
【００８１】
そして、ローラツール１０が着脱ヘッド１に取り付けられた後は、図９に示すように、ローラツール１０を支持した状態の着脱ヘッド１が、ロボット２の動作によって前側（図９において左側）に向けて水平方向に横移動する（矢印Ｘ３参照）。これにより、着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０は、交換台３０において着脱用突部２０の部分が支持されていた状態から解放され、ロボット２の動作にならって移動する状態となる。かかる状態において、ロボット２が操作されることにより、ローラツール１０において支持されるローラ１２が用いられて、ＦＲＰ成形品の製造過程におけるプリプレグの積層作業が行われる。
【００８２】
次に、着脱ヘッド１からローラツール１０が取り外される場合の動作について説明する。着脱ヘッド１からのローラツール１０の取外しに際しては、着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０が、交換台３０に着座した状態とされる。すなわち、図９に示すように、ローラツール１０を交換台３０に対して所定の姿勢で支持した状態の着脱ヘッド１が、ロボット２の動作によって交換台３０に対して後側（図９において右側）に向けて水平方向に横移動する（矢印Ｙ１参照）。これにより、図８に示すように、着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０は、着脱用突部２０の部分を交換台３０における枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間においてスライドさせる態様で、交換台３０に着座させられる。
【００８３】
この際、着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０は、ツールスライド方向における後方向へ移動することによって交換台３０に着座した状態となるように、ロボット２の動作によって、交換台３０に対する上下方向における位置が調整される（図１、矢印Ｃ２参照）。そして、交換台３０に対して所定の姿勢とされた状態のローラツール１０が、ツールスライド方向における後方向へ移動により、交換台３０に着座させられる。
【００８４】
また、本実施形態では、交換台３０において着座させるローラツール１０を支持する面である座面４１を形成する部材である支持台部３４が、コイルスプリング３６により付勢された状態で移動可能に構成されている。このため、交換台３０に着座するローラツール１０は、着脱用突部２０の部分が枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４とによって挟み込まれた状態でスライド移動する。つまり、ローラツール１０は、交換台３０への着座に際して、突部下面２１が座面４１に接触するとともに突部上面２２が天井面４２に接触した状態でスライド移動する。このように支持台部３４が付勢された状態で移動可能に設けられる構成においては、交換台３０に着座した状態のローラツール１０は、天井面４２を基準面として、上下方向について位置決めされる。
【００８５】
また、本実施形態では、交換台３０において、ローラツール１０が有する着脱用突部２０の部分を枠部３３の縦辺部３３ｃに吸着させるための磁石３８が設けられている。このため、交換台３０に着座した状態のローラツール１０は、縦辺部３３ｃの縦壁面３３ｅに対して吸着され、この縦壁面３３ｅを基準として、前後方向について位置決めされる。
【００８６】
図８に示すように、着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０が交換台３０に着座した状態から、ロボット２の動作によって、着脱ヘッド１が上昇させられる（矢印Ｙ２参照）。かかる着脱ヘッド１の上昇により、支持空間１ｂ内に挿入されているローラツール１０が相対的に引き出される。これにより、ローラツール１０は、着脱溝１６の部分が一対のストッパ３によって挟まれた状態から解放され、図７に示すように、着脱ヘッド１から取り外された状態となる。
【００８７】
このように着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０が着脱ヘッド１から取り外される際には、着脱ヘッド１のストッパ機構が着脱溝１６から外れること（ローラツール１０の着脱溝１６よりも上側の部分が下側に向けて一対のストッパ３間に入り込むこと）にともなってローラツール１０に作用する上向きの荷重が、突部上面２２が天井面４２に接触することによって受けられる。言い換えると、着脱溝１６に嵌っている状態の一対のストッパ３が外れる際に着脱ヘッド１の上昇（矢印Ｙ２参照）にともなってローラツール１０に作用する荷重が、着脱用突部２０（の突部上面２２）を介して枠部３３の上辺部３３ａ（により形成される天井面４２）によって支持される。
【００８８】
すなわち、ストッパ機構によってローラツール１０の着脱溝１６の部分を挟んだ状態の着脱ヘッド１が上昇することにともなうローラツール１０の上側への移動が、ローラツール１０が交換台３０に着座した状態とされることにより、突部上面２２を介して着脱用突部２０が接触する天井面４２によって規制される。
【００８９】
このように、ローラツール１０の着脱ヘッド１からの取外しは、着脱ヘッド１に支持されるとともに交換台３０に着座した状態のローラツール１０の、着脱ヘッド１との関係における近接離間方向のうち離間する方向（上方向）の移動動作にともなう移動が、突部上面２２の天井面４２に対する接触によって規制されることで行われる。
【００９０】
そして、図７に示すように、着脱ヘッド１の上昇（矢印Ｘ３参照）によってローラツール１０が着脱ヘッド１から取り外された後は、着脱ヘッド１がローラツール１０を支持していない状態、つまりローラツール１０を支持可能な状態となる。したがって、かかる状態において、ロボット２が操作されることにより、他の交換台３０等に支持されるローラツール１０が、前述したような動作によって着脱ヘッド１に取り付けられる。以上のように、本実施形態の着脱機構においては、ロボット２により移動させられる着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱が、交換台３０が用いられて行われる。
【００９１】
本実施形態に係る着脱機構の使用態様の一例について、図１０〜図１２を用いて説明する。本例は、着脱ヘッド１によってローラツール１０を支持した状態のロボット２が操作されることによってツール本体１１に支持されるローラ１２が用いられてＦＲＰ成形品の製造過程におけるプリプレグの積層作業が行われる構成において、六個のローラツール１０が交換部品として用いられる場合の例である（図１１参照）。
【００９２】
図１１および図１２に示すように、本例では、交換部品であるローラツール１０として、ローラ１２の径および長さ（幅）が異なる六個の（六種類の）ローラツール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆが用いられる。六個のローラツール１０は、それぞれ共通の構成を有する交換台３０とセットで用いられる。つまり、本例においては、実際にロボット２に支持されてプリプレグの積層作業に用いられているローラツール１０（図１１においてはローラツール１０Ａ）用の交換台３０と、ロボット２に支持されて作業に用いられることを待機する他の五個のローラツール１０それぞれがセットされている（着座している）五個の交換台３０との計六個の交換台３０が用いられる。
【００９３】
図１０〜図１２に示すように、本例では、六個の交換台３０は、所定の設置台５０上において、同じ方向を向いた状態で一列に配置される。具体的には、設置台５０は、矩形状の（短冊形の）板状部材であり、六個の交換台３０は、設置台５０の長手方向に沿って一列に配置される。そして、六個の交換台３０は、前側（ローラツール１０を受け入れる側）が設置台５０における短手方向の一側（図１２において下側）を向くように設けられる。
【００９４】
交換台３０は、その土台部３１がボルト等の締結具や溶接等によって設置台５０の上面部に形成される設置面５０ａに対して固定されることで、設置台５０上に固定される。このように六個の交換台３０が設置される設置台５０は、ロボット２の周辺に設けられる作業台等の、ロボット２の可動範囲に含まれる（ロボット２の動作によって着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱が行われる）所定の場所に固定された状態で設けられる。作業台等に対する設置台５０の固定には、設置台５０を貫通する複数のボルト５１が用いられる。
【００９５】
また、本実施形態に係る着脱機構においては、ローラツール１０においてローラ１２を支持する部分のツール長手方向の寸法が交換台３０の前後方向の寸法よりも大きい場合であっても、交換台３０は、対応することができる（そのローラツール１０を着座させることができる）。すなわち、本実施形態に係る着脱機構を構成する交換台３０においては、ローラツール１０を支持する部分である一対の支持部３２が、所定の間隔を隔てた状態で互いに略平行に配される壁状の部分として構成される。そして、これら一対の支持部３２の間において、ローラツール１０が着脱用突部２０の部分によって架け渡された状態で支持される。
【００９６】
このため、ローラツール１０が交換台３０に着座した状態で一対の支持部３２の間に位置するローラ１２を支持する部分については、そのツール長手方向の寸法が交換台３０の前後方向の寸法によって制限されない。つまり、ローラ１２を支持する部分のツール長手方向の寸法が交換台３０の前後方向の寸法よりも大きいローラツール１０であっても、交換台３０に対する着座がローラ１２を支持する部分によって妨げられない。
【００９７】
したがって、例えば図１２においてローラツール１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆとして示されるように、交換台３０の前後方向の寸法よりも大きい長さ（幅）を有するローラ１２に対応して構成されるローラツール１０であっても、本実施形態の交換台３０によれば対応可能である。
【００９８】
以上のような構成により、ＦＲＰ成形品の製造過程におけるプリプレグの積層作業において、ロボット２に支持されるローラツール１０が、ロボット２の動作により、着脱ヘッド１に対する着脱をともなって交換される。つまり、プリプレグの積層作業において、異なる種類のローラ１２を支持するローラツール１０の交換により、ＦＲＰ成形品における形状の異なる場所に応じて適したローラ１２が選択されて用いられる。
【００９９】
着脱ヘッド１によってロボット２に支持されるローラツール１０の交換について、図１１に示すようにロボット２に支持された状態のローラツール１０Ａが他のローラツール１０であるローラツール１０Ｂに交換される場合を例に説明する。この場合、図１１に示すように、まず、ロボット２に支持されているローラツール１０Ａが、ローラツール１０Ａ用の交換台３０（３０Ａ）が用いられて、着脱ヘッド１から取り外される。
【０１００】
すなわち、ロボット２の動作により、ローラツール１０Ａが交換台３０Ａに着座させられる（図９矢印Ｙ１、図８参照）。そして、ローラツール１０Ａが交換台３０Ａに着座した状態から、ロボット２の動作により、着脱ヘッド１が上昇させられる（図８矢印Ｙ２参照）。これにより、ローラツール１０Ａが着脱ヘッド１から取り外される（図７矢印Ｙ３参照）。着脱ヘッド１から取り外されたローラツール１０Ａは、そのままの状態で交換台３０Ａに着座した状態となる（図７参照）。
【０１０１】
次いで、ローラツール１０Ｂ用の交換台３０（３０Ｂ）にセットされているローラツール１０Ｂが、交換台３０Ｂが用いられて、着脱ヘッド１に取り付けられる。すなわち、着脱ヘッド１からローラツール１０Ａを取り外したロボット２は、交換台３０Ｂにセットされているローラツール１０Ｂに対して、上側から着脱ヘッド１を下降させる（図７矢印Ｘ１参照）。これにより、ローラツール１０Ｂが着脱ヘッド１に取り付けられる（図８矢印Ｘ２参照）。そして、ロボット２の動作により、ローラツール１０Ｂが交換台３０Ｂから取り出され（図９矢印Ｘ３参照）、ローラツール１０Ｂにおいて支持されるローラ１２が用いられて、プリプレグの積層作業が続行される。
【０１０２】
以上説明した本実施形態に係る着脱機構によれば、ローラ１２が用いられて行われる作業の自動化を図るための構成において、ローラ１２の交換を簡易的に行うことができ、高い汎用性を得ることができる。
【０１０３】
すなわち、ローラ１２を支持するとともに着脱ヘッド１によってロボット２に支持される交換部品としてのローラツール１０が、交換台３０が用いられることで、ロボット２の単純な動作によって着脱ヘッド１に対して容易に着脱できる。具体的には、ローラツール１０の着脱ヘッド１に対する着脱に際しては、主に次の二つの直線的な動作、つまり上下方向の動作（図１、矢印Ｃ２参照）、およびツールスライド方向に沿う水平方向の動作（同図、矢印Ｃ１参照）が用いられる。そして、本実施形態の着脱機構によれば、着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱が、交換台３０との関係において一側から（上側から）簡易に（数秒程度で）行われる。
【０１０４】
これにより、本実施形態のようにローラツール１０を支持するロボット２によってプリプレグの積層作業の自動化が図られる場合において、ローラ１２の交換、つまりローラツール１０の交換を簡易的に行うことができる。したがって、本実施形態の着脱機構は、ＦＲＰ成形品が例えば自動車部品等のような複雑形状部品である場合のように、ローラ１２の交換が頻繁に行われることが必要とされる場合であっても、容易に適用できる。
【０１０５】
また、本実施形態の着脱機構においては、交換台３０を構成する支持台部３４がコイルスプリング３６により付勢された状態で移動可能に構成されることから、交換台３０に着座した状態のローラツール１０が上下方向について位置決めされる。これにより、交換台３０に着座した状態のローラツール１０について枠部３３（の上辺部３３ａ）よりも上側への突出量が常に一定となることから、ロボット２の動作による着脱ヘッド１に対するローラツール１０の取付けについての精度の向上を図ることができる。
【０１０６】
また、交換台３０において枠部３３（の上辺部３３ａ）との間にローラツール１０の着脱用突部２０を支持する部分である支持台部３４が付勢された状態で移動可能に構成されることで、着脱用突部２０の上下方向の寸法について対応できる寸法の範囲が広がる。これにより、ローラツール１０の形状についての汎用性を向上させることができる。
【０１０７】
加えて、本実施形態の着脱機構においては、交換台３０において枠部３３の縦辺部３３ｃに磁石３８が設けられることで、着座するローラツール１０が磁石３８によって吸着されて前後方向について位置決めされる。これにより、交換台３０に着座した状態のローラツール１０についての前後方向における位置が常に一定となることから、ロボット２の動作による着脱ヘッド１に対するローラツール１０の取付けについての精度の向上を図ることができる。
【０１０８】
なお、本実施形態の着脱機構においては、着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱に際し、ロボット２に設けられる着脱ヘッド１側の動作のみが用いられる構成であるが、これに限定されず、着脱ヘッド１とローラツール１０との間の相対的な移動動作が用いられればよい。つまり、着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱に際しては、ローラツール１０を着座させた状態の交換台３０が移動する構成等によってローラツール１０側の動作が用いられてもよい。
【０１０９】
また、本実施形態では、ローラが用いられて行われる作業が、ＦＲＰ成形品の製造過程におけるプリプレグの積層作業であるが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。つまり、本発明は、交換が必要とされるローラが用いられて行われる種々の作業に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 着脱ヘッド（支持機構）
１０ ローラツール
１１ ツール本体
１２ ローラ
２０ 着脱用突部
２１ 突部上面（第一の作用面）
２２ 突部下面（第二の作用面）
３０ 交換台
３３ｃ 縦辺部（壁部）
３４ 支持台部（移動部材）
３６ コイルスプリング
３８ 磁石
４１ 座面（第一の受け面）
４２ 天井面（第二の受け面）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）の成形品の製造過程においてシート状の材料の積層作業に用いられるローラを交換するための、ローラツールの着脱機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等のＦＲＰの成形品（以下「ＦＲＰ成形品」という。）は、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた材料であって未硬化状態のものであるプリプレグの積層体が型によって所定の形状に成形され硬化されることで製造される。このようなＦＲＰ成形品の製造過程では、シート状の材料であるプリプレグの積層作業が行われる。
【０００３】
プリプレグの積層作業は、複数枚のプリプレグが成形用の型に順に貼り付けられることにより行われる。このため、プリプレグの積層作業においては、ＦＲＰ成形品における形状不良や気泡・ピンホール等の発生を防止する観点から、プリプレグを型（の成形面）に沿わせることやプリプレグの層間から空気を除去すること（脱泡すること）が重要である。なお、プリプレグの層間から空気を除去することに関しては、真空バックや真空ポンプ等を用いて硬化前のプリプレグ積層体内から気泡等の原因となる空気を吸引して除去するというバキュームバック成形法が知られている。
【０００４】
従来、ＦＲＰ成形品が例えば曲面部の多い自動車部品である場合のように製品の形状が比較的複雑な曲面形状である場合や、製品が比較的小型のものである場合等においては、プリプレグの積層作業が手作業（手貼り）で行われている。一方で、人件費の削減等を図るため、プリプレグの積層作業について自動化を図ることも行われている。プリプレグの積層作業の自動化に際しては、従来、プリプレグを型に沿わせたり脱泡したりするためのローラがロボット等の自動装置によって操作される構成が採用されている。
【０００５】
こうしたロボット等の自動装置によってローラが操作される従来の構成（以下「従来構成」という。）については、ＦＲＰ成形品が自動車部品等のような比較的複雑な曲面形状を有する部品（以下「複雑形状部品」という。）である場合に、適用が困難である。つまり、ＦＲＰ成形品が複雑形状部品である場合に手作業で行われていたプリプレグの積層作業については、従来構成によって自動化を図ることは困難である。これは次のような理由による。
【０００６】
すなわち、ＦＲＰ成形品が複雑形状部品である場合、ローラによるプリプレグの積層作業の自動化を図るうえでは、部品における様々な形状部分に対応してプリプレグを型に沿わせたりするため、径や長さ（幅）の異なる複数種類のローラが必要となる。そこで、複雑形状部品についてのプリプレグの積層作業の自動化のためには、ローラの交換を頻繁に行うことが必要とされる。
【０００７】
しかし、従来構成においては、ローラの移動について必要とされる位置精度の確保等のために設備が巨大であることから、ローラの交換作業が大変な作業であり非常に長い時間を必要とする。具体的には、従来構成におけるローラの交換作業としては、例えば、ロボット等の自動装置を含む設備が止められ、巨大な設備に対応して大型であるヘッド部分（ロボット等に対するローラの支持部分）の交換等が行われる。このため、従来構成においては、ローラの交換を頻繁に行うことが困難である。
【０００８】
また、従来構成においては、ヘッド部分が専用部品により構成されることから、十分な汎用性が得られなかった。このように、従来構成によれば、対応可能なＦＲＰ成形品の形状についての自由度が小さく、適用範囲が狭い。
【０００９】
特許文献１には、ＦＲＰ成形層の脱泡装置についての技術が開示されている。特許文献１の装置によれば、脱泡用のローラがＦＲＰ成形層に押し付けられた状態で往復動させられることで、ＦＲＰ成形層が脱泡させられる。しかし、特許文献１に開示されているような装置によれば、作業の自動化は図られるものの、装置構成が大がかりであり、また、ローラを支持するための構成も複雑で汎用性に乏しい。このため、特許文献１の装置についても、ＦＲＰ成形品が複雑形状部品である場合の適用が困難であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実公平３−１２４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、ローラが用いられて行われる作業の自動化を図るための構成において、ローラの交換を簡易的に行うことができ、高い汎用性を得ることができるローラツールの着脱機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１３】
すなわち、請求項１においては、ツール本体にローラを支持するローラツールと、該ローラツールを支持する所定の支持機構との、互いに所定の向きで対向した状態での近接離間する方向の移動動作によって、前記ローラツールの前記支持機構に対する取付けおよび前記ローラツールの前記支持機構からの取外しが行われるローラツールの着脱機構であって、前記支持機構に支持された状態で前記近接離間する方向とは異なる所定の方向に所定の姿勢で移動するローラツールを受け入れて着座させる交換台を備え、前記ローラツールは、前記ツール本体に、前記所定の方向に沿う面であり前記交換台に対する着座面となる第一の作用面と、前記所定の方向に沿う面であり前記第一の作用面とは反対側を向く面である第二の作用面とを有し、前記交換台は、前記ローラツールが前記交換台に着座した状態で前記第一の作用面が接触する面である第一の受け面と、該第一の受け面に対向する面であり前記ローラツールが前記交換台に着座した状態で前記第二の作用面に対向する面である第二の受け面とを有し、前記交換台に着座した状態の前記ローラツールが、前記支持機構との関係における前記近接離間する方向のうち近接する方向の移動動作にともなう移動を、前記第一の作用面が接触する前記第一の受け面による支持によって受けることで、前記ローラツールの前記支持機構に対する取付けが行われ、前記支持機構に支持されるとともに前記交換台に着座した状態の前記ローラツールの、前記支持機構との関係における前記近接離間する方向のうち離間する方向の移動動作にともなう移動が、前記第二の作用面の前記第二の受け面に対する接触によって規制されることで、前記ローラツールの前記支持機構からの取外しが行われるものである。
【００１４】
請求項２においては、前記第一の受け面は、該第一の受け面が前記第二の受け面に近接離間する方向に所定の範囲で移動可能であるとともに前記第一の受け面が前記第二の受け面に近接する方向に付勢された状態で設けられる移動部材によって形成されるものであり、前記交換台に着座する前記ローラツールを、前記移動部材による付勢作用により、前記第一の受け面と前記第二の受け面とで挟み込むものである。
【００１５】
請求項３においては、前記交換台は、前記ツール本体に接触することで前記交換台に着座する前記ローラツールの前記所定の方向の移動を規制する壁部を有し、該壁部は、少なくとも前記ツール本体が接触する部分に磁力を作用させる磁石を有し、前記交換台に着座する前記ローラツールを、前記ツール本体に作用する前記磁石の磁力によって前記壁部に吸着させるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、ローラが用いられて行われる作業の自動化を図るための構成において、ローラの交換を簡易的に行うことができ、高い汎用性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る着脱機構の構成を示す斜視図。
【図２】ローラツールの構成を示す側面図。
【図３】同じく正面図。
【図４】着脱ヘッドに対するローラツールの着脱構成を示す図。
【図５】交換台の構成を示す側面図。
【図６】同じく正面図。
【図７】着脱ヘッドに対するローラツールの着脱に際しての動作態様の説明図。
【図８】同じく着脱ヘッドにローラツールが取り付けられた状態を示す図。
【図９】同じくローラツールが交換台から取り出された状態を示す図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る着脱機構の使用態様の一例を示す側面図。
【図１１】同じく正面図。
【図１２】同じく平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、ローラが用いられて行われる作業の自動化を図るに際し、ロボット等の自動装置に取り付けられる交換部分であるローラツールと、交換前あるいは交換後のローラツールがセットされる交換台とを備える構成において、自動装置に対するローラツールの着脱（取付けおよび取外し）を、ローラツールと交換台との間における単純な動きによって実現しようとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態では、ローラが用いられて行われる作業を、ＦＲＰ成形品の製造過程におけるプリプレグの積層作業とする。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係るローラツールの着脱機構（以下単に「着脱機構」とする。）は、ローラ１２を支持するローラツール１０を、ロボット等の自動装置によって移動可能に設けられる所定の支持機構に対して着脱するためのものである。本実施形態では、ローラツール１０の着脱の対象となる所定の支持機構として、着脱ヘッド１が用いられる（図４参照）。
【００２０】
図１１に示すように、着脱ヘッド１は、所定のロボット２に支持された状態で設けられる。ロボット２は、様々な位置および角度に姿勢制御されるフレキシブルなロボットアーム（多関節ロボット）として構成される。したがって、着脱ヘッド１は、ロボット２の動作によってロボット２の可動範囲において三次元方向に移動可能に設けられる。つまり、着脱ヘッド１は、ローラ１２を支持する部品としてのローラツール１０を、ロボット２に対して着脱するためにロボット２側に設けられる機構である。
【００２１】
そして、本実施形態の着脱機構においては、ローラツール１０と、ローラツール１０を支持する着脱ヘッド１との、互いに所定の向きで対向した状態での近接離間する方向（以下「近接離間方向」という。）の移動動作によって、ローラツール１０の着脱ヘッド１に対する取付けおよびローラツール１０の着脱ヘッド１からの取外しが行われる。
【００２２】
すなわち、本実施形態では、所定の姿勢で支持された状態のローラツール１０に対する、ロボット２の動作による着脱ヘッド１の所定の側からの直線的な近接動作により、ローラツール１０が着脱ヘッド１に取り付けられる。また、着脱ヘッド１に支持された状態（取り付けられている状態）のローラツール１０に対する、ロボット２の動作による着脱ヘッド１の直線的な離間動作により、ローラツール１０が着脱ヘッド１から取り外される。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の着脱機構は、交換台３０を備える。交換台３０は、着脱ヘッド１に取り付けられるローラツール１０、または着脱ヘッド１から取り外されるローラツール１０をセットするためのものである。着脱ヘッド１に支持された状態で近接離間方向とは異なる所定の方向に所定の姿勢で移動するローラツール１０を受け入れて着座させる。そして、前述したような着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱が、交換台３０が用いられて行われる。以下、本実施形態に係る着脱機構について、具体的に説明する。
【００２４】
図１〜図３に示すように、ローラツール１０は、ツール本体１１にローラ１２を支持する。ツール本体１１は、全体として略矩形板状（略直方体状）の外形を有する基部１３を含む。ツール本体１１において、ローラ１２は、基部１３の一側（図２において下側）の端面部（以下「下側端面部」という。）１３ａ側において支持される。
【００２５】
なお、以下の説明では、ローラツール１０においてツール本体１１の基部１３に対してローラ１２が支持される側（図１において下側）を下側、その反対側（同上側）を上側とする上下方向を、ローラツール１０についての上下方向とする。また、基部１３の平面視形状（上面視形状）における長手方向（図２における左右方向）および短手方向（図３における左右方向）を、それぞれ本実施形態のローラツール１０についての長手方向（以下「ツール長手方向」という。）および短手方向（以下「ツール短手方向」という。）とする。したがって、ツール短手方向は、前記のとおり略矩形板状の外形を有する基部１３の板厚方向に対応する。
【００２６】
ローラ１２は、所定の径および長さ（幅）を有し、ツール本体１１の下側端面部１３ａの面方向に平行な所定の方向（本実施形態ではツール長手方向）を回転軸方向として回転自在に支持される。ローラ１２は、下側端面部１３ａから下側に突き出すように設けられる一対のアーム１４によって支持される。
【００２７】
アーム１４は、基部１３において、ツール長手方向の両端側にて、ツール短手方向の略中央位置に設けられる。アーム１４は、柱状の部材であるアーム部材１４ａが、基部１３におけるツール長手方向の両側側面において、下側端面部１３ａから下方に突き出るように支持されることで構成される。アーム部材１４ａは、基部１３におけるツール長手方向の両側側面にて下方が開放するように形成される嵌合溝１３ｂに嵌合した状態で留め具１４ｂによって固定されることで、基部１３に支持される。
【００２８】
このように構成される一対のアーム１４は、ツール長手方向に対向した状態でローラ１２を支持する。アーム１４に対するローラ１２の支持には、一方のアーム１４（図２において右側のアーム１４）側からローラ１２の回転軸方向に挿入され、他方のアーム１４（同左側のアーム１４）との間で架け渡される支持ピン１５が用いられる。
【００２９】
このようにツール本体１１にローラ１２を支持するローラツール１０は、着脱ヘッド１に対する着脱のため、着脱溝１６を有する。着脱溝１６は、ツール本体１１の基部１３における比較的上部において、基部１３の側面（板面含む）に沿って下側端面部１３ａの面方向に平行な方向となるように形成される。本実施形態では、着脱溝１６は、基部１３においてツール長手方向およびツール短手方向それぞれの両側の面に形成され、基部１３の全周にわたって連続するように形成されている。つまり、着脱溝１６は、基部１３の平面視形状である長方形状に沿う溝部として形成される。
【００３０】
ローラツール１０は、着脱溝１６の部分が挟まれることで支持され、着脱ヘッド１に取り付けられる。すなわち、ローラツール１０は、着脱溝１６の部分が挟まれた状態となることで、着脱ヘッド１に取り付けられた状態となり、着脱溝１６の部分が挟まれた状態から解放されることで、着脱ヘッド１から取り外される。
【００３１】
具体的には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、着脱ヘッド１は、ローラツール１０に対して上側から被さるようにして、ローラツール１０に装着される。このため、着脱ヘッド１は、一側に開口部１ａを有するキャップ状の構成を備え、開口部１ａを介して外部と連通する空間部分である支持空間１ｂを有する。つまり、着脱ヘッド１は、支持空間１ｂが開口部１ａを介して開放された状態でロボット２に支持される。そして、ローラツール１０は、着脱ヘッド１に対して、開口部１ａを介して支持空間１ｂ内に一部が挿入された状態（嵌合した状態）で支持される。
【００３２】
着脱ヘッド１は、支持空間１ｂ内に挿入された状態のローラツール１０を支持するため、ストッパ機構を有する。つまり、このストッパ機構は、ローラツール１０の着脱溝１６の部分を挟むことで、ローラツール１０を着脱ヘッド１に対して支持させる。着脱ヘッド１が有するストッパ機構は、着脱溝１６の部分においてツール本体１１（基部１３）をツール長手方向両側から挟むための一対のストッパ３により構成される。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、ストッパ３は、例えば球状の部材により構成され、支持空間１ｂに対してツール長手方向の両側に対向した状態で設けられる。ストッパ３は、バネ等の弾性部材による弾性力等によってローラツール１０を挟む方向（一対のストッパ３同士が近接する方向）に付勢された状態で、ローラツール１０を挟む方向を含むツール長手方向に移動可能に設けられる（矢印Ａ参照）。ストッパ３は、支持空間１ｂの内部、あるいは支持空間１ｂおよび支持空間１ｂを形成する壁状部分の内部に形成される空間を含む所定の空間部分を移動範囲とする。このように、着脱ヘッド１が有するストッパ機構は、一対のストッパ３がツール長手方向に移動するスライド式のストッパ機構として構成される。
【００３４】
着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱は、次のような態様で行われる。すなわち、着脱ヘッド１に対するローラツール１０の取付けに際しては、図４（ａ）に示すように、所定の姿勢で支持された状態のローラツール１０に対して、上側から着脱ヘッド１が開口部１ａ側を向けて近接する方向に移動する（矢印Ｂ１参照）。この着脱ヘッド１のローラツール１０に対する近接移動により、ローラツール１０の上側の部分が、開口部１ａを介して支持空間１ｂ内に挿入される。
【００３５】
ローラツール１０の支持空間１ｂに対する挿入に際しては、ストッパ機構を構成する一対のストッパ３が付勢力に抗して広がる（一対のストッパ３同士が離間する方向に移動する）ことで、ローラツール１０の支持空間１ｂ内への進入が許容される。このため、ストッパ３は、着脱ヘッド１のローラツール１０に対する近接動作のみによってローラツール１０が支持空間１ｂ内に挿入される作用が得られる形状に形成される。ここで、ローラツール１０においては、一対のストッパ３間にローラツール１０を円滑に入り込ませるため、基部１３の上端部に面取形状部１３ｃが形成されている。
【００３６】
そして、図４（ｂ）に示すように、ローラツール１０は、着脱ヘッド１の移動により、着脱溝１６の部分が一対のストッパ３によって挟まれた状態となるまで、支持空間１ｂ内に挿入される。言い換えると、ローラツール１０の進入によって広げられた一対のストッパ３が着脱溝１６の部分において付勢力により戻って着脱溝１６（のツール長手方向両側の部分）に嵌った状態となるまで、ローラツール１０が支持空間１ｂ内に挿入される。これにより、ローラツール１０は、ストッパ３によって着脱溝１６の部分が挟まれた状態、つまり着脱ヘッド１に取り付けられた状態となる。
【００３７】
また、着脱ヘッド１からのローラツール１０の取外しに際しては、図４（ｂ）に示すように、着脱ヘッド１に取り付けられた状態のローラツール１０に対して、着脱ヘッド１が離間する方向に移動する（矢印Ｂ２参照）。この着脱ヘッド１のローラツール１０からの離間移動により、支持空間１ｂ内に挿入されているローラツール１０が相対的に引き出される。
【００３８】
ローラツール１０が支持空間１ｂ内から引き出される際には、ストッパ機構を構成する一対のストッパ３が付勢力に抗して広がることで、ローラツール１０の支持空間１ｂからの退出が許容される。このため、ストッパ３および着脱溝１６は、着脱ヘッド１のローラツール１０に対する離間動作のみによってローラツール１０が支持空間１ｂ内から引き出される作用が得られる形状に形成される。
【００３９】
そして、図４（ａ）に示すように、ローラツール１０は、着脱ヘッド１の移動により、支持空間１ｂ内から相対的に引き出され、着脱溝１６の部分が一対のストッパ３によって挟まれた状態から解放された状態となる。言い換えると、ローラツール１０の退出によって広げられた一対のストッパ３が互いの間に空間（支持空間１ｂ）を介した状態となることで付勢力により戻った状態となる作用をともなって、ローラツール１０が支持空間１ｂ内から引き出される。これにより、ローラツール１０は、着脱ヘッド１から取り外された状態となる。
【００４０】
このようにして着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱が行われる本実施形態においては、着脱ヘッド１とローラツール１０との間における、ローラツール１０の着脱ヘッド１に対する着脱のための近接離間方向の移動動作について、互いに所定の向きで対向した状態とは、ローラツール１０の上側（ローラ１２側の反対側）と、着脱ヘッド１の開口部１ａ側とが対向した状態である（図４（ａ）、（ｂ）参照）。また、本実施形態において、着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱が行われる移動動作の方向である近接離間方向は、上下方向に対応する。
【００４１】
なお、着脱ヘッド１とローラツール１０との間の着脱のための構成は、本実施形態に限定されない。すなわち、着脱ヘッド１が有するストッパ機構としては、一対のストッパ３により、着脱ヘッド１とローラツール１０との間の近接離間方向の移動動作によるローラツール１０の支持空間１ｂに対する抜き差しが許容されるとともに、着脱溝１６による支持について、少なくともローラツール１０がその自重によって脱落しない程度の保持力が得られる構成であればよい。
【００４２】
したがって、ストッパ３の形状については、球状のほか、着脱溝１６の形状に沿う棒状（円柱状）等であってもよい。また、ストッパ３が設けられる位置については、支持空間１ｂに対してツール長手方向の両側に設けられる代わりに、あるいはこれに加えて、支持空間１ｂに対してツール短手方向の両側に設けられてもよい。つまりこの場合、ストッパ機構によるローラツール１０の支持に、着脱溝１６のツール短手方向両側の部分が用いられる。さらに、着脱ヘッド１が有するストッパ機構は、例えば、着脱溝１６の部分に対する係止部（突部）を有する板バネにより構成されてもよい。
【００４３】
また、ローラツール１０は、ツール本体１１において、着脱ヘッド１に対する着脱に用いられる突起部（以下「着脱用突部」という。）２０を有する。着脱用突部２０は、ローラツール１０が交換台３０との関係において着脱ヘッド１に対する着脱に用いられる作用を受けるための部分である。つまり、ローラツール１０は、着脱用突部２０により、着脱ヘッド１に対する着脱に際して、交換台３０との関係で相互作用する。
【００４４】
本実施形態では、着脱用突部２０は、ツール本体１１において、基部１３のツール短手方向両側の面（両側の板面）から外方へ突出するブロック状の部分として構成される。着脱用突部２０は、基部１３における比較的下部において、ツール長手方向の略中央位置に設けられる。ローラツール１０に設けられる一対の着脱用突部２０は、互いにツール長手方向およびツール短手方向について対称に構成される。
【００４５】
着脱用突部２０は、互いに平行な略水平面として形成される下面（以下「突部下面」という。）２１と上面（以下「突部上面」という。）２２とを有する。つまり、突部下面２１は下側を向く面であり、突部上面２２は上側を向く面であって、これらは互いに反対側を向いている。本実施形態では、突部下面２１および突部上面２２は、いずれもツール長手方向を長手方向とする長方形状である。また、突部下面２１と突部上面２２との関係において、ツール長手方向の寸法については互いに略同じであり、ツール短手方向の寸法については突部上面２２の方が突部下面２１よりも大きい（図３参照）。ただし、突部下面２１および突部上面２２について、その形状や相対的な大きさ等は特に限定されない。
【００４６】
また、前記のとおり対称に構成される一対の着脱用突部２０については、それぞれが有する突部下面２１および突部上面２２は、互いに同じ高さに位置する。つまり、一方の突部下面２１と他方の突部下面２１との上下方向における位置は同じであり、一方の突部上面２２と他方の突部上面２２との上下方向における位置は同じである。また、基部１３の板面に設けられる突起部分としての着脱用突部２０は、基部１３に対して所定の形状を有する部材（基部１３とは別部材）が取り付けられることで形成される部分であっても、基部１３として一体的に形成される部分であってもよい。
【００４７】
続いて、交換台３０について説明する。図１、図５、および図６に示すように、交換台３０は、矩形板状の部分である土台部３１と、土台部３１上に設けられる一対の支持部３２とを備える。支持部３２は、全体として壁状に構成される部分であり、一対の支持部３２は、土台部３１上において所定の間隔を隔てた状態で互いに略平行に配された状態で設けられる。
【００４８】
なお、以下の説明では、交換台３０において土台部３１に対して支持部３２が設けられる側（図１において上側）を上側、その反対側（同下側）を下側とする上下方向を、交換台３０についての上下方向とする。
【００４９】
支持部３２は、枠部３３と、支持台部３４とを有する。枠部３３は、四角形の枠形状のうち一辺側が開口したような形状、つまり略横Ｕ字状（略コ字状）の形状を有する。支持台部３４は、枠部３３に対して上下方向の中間部において水平方向に配される台状の部分である。支持部３２は、枠部３３と支持台部３４とによって、略Ｅ字状に構成される。
【００５０】
枠部３３は、互いに略平行に配される上辺部３３ａおよび下辺部３３ｂと、これらの一側（図５において右側）の端部間において上下方向に配される縦辺部３３ｃとを有する。枠部３３は、上辺部３３ａ、下辺部３３ｂ、および縦辺部３３ｃにより、前記のとおり略横Ｕ字状の形状を有する。上辺部３３ａ、下辺部３３ｂ、および縦辺部３３ｃは、いずれも前記のとおり壁状に構成される支持部３２における壁厚に対応する幅を有する直線状の部分である。
【００５１】
支持台部３４は、枠部３３に対して、上辺部３３ａと下辺部３３ｂとの間において、これら上辺部３３ａおよび下辺部３３ｂと略平行に配された状態で設けられる。前記のとおり枠部３３とともに略Ｅ字状を構成する支持台部３４は、枠部３３を構成する各辺部と同様に、壁状に構成される支持部３２における壁厚に対応する幅を有する直線状の部分である。
【００５２】
支持台部３４は、枠部３３を構成する下辺部３３ｂの上側において、支柱３５によって支持される。支柱３５は、枠部３３を構成する下辺部３３ｂの上面３３ｄに立った状態で設けられる。本実施形態では、支持台部３４は、二本の支柱３５により、長手方向（図５における左右方向）の両側の端部が支持される。
【００５３】
このように枠部３３と支持台部３４とを有する支持部３２は、枠部３３が略横Ｕ字状となる姿勢、つまり枠部３３の下辺部３３ｂが、土台部３１の上面３１ａに沿うような姿勢で、土台部３１に対して支持される。そして、支持部３２は、枠部３３の下辺部３３ｂが土台部３１の上面３１ａ側に固定されることで、土台部３１に対して支持される。枠部３３の下辺部３３ｂは、ボルト等の締結具や溶接等によって土台部３１に固定される。
【００５４】
また、交換台３０を構成する一対の支持部３２は、土台部３１上において両者が同じ方向を向くように設けられる。つまり、前記のとおり土台部３１上において略平行に配される一対の支持部３２は、枠部３３の開口側（図５において左側）が同じ方向を向く姿勢で土台部３１に対して固定される。なお、以下の説明では、交換台３０において枠部３３の開口側（図５において左側）を前側、その反対側（同右側）を後側とする前後方向を、交換台３０についての前後方向とする。
【００５５】
以上のような構成を備える交換台３０は、着脱ヘッド１に支持された状態でロボット２の動作によって水平方向に移動するローラツール１０を、前側から受け入れて着座させる。具体的には、本実施形態では、交換台３０は、ローラツール１０の着脱用突部２０の部分を枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に受け入れることで、ローラツール１０を着座させる。
【００５６】
すなわち、交換台３０は、一方の支持部３２における枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に、ローラツール１０が有する一方の着脱用突部２０を受け入れ、他方の支持部３２における枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に、ローラツール１０が有する他方の着脱用突部２０を受け入れる。このため、ローラツール１０は、交換台３０を構成する一対の支持部３２の間において、着脱用突部２０の部分によって架け渡された状態で支持される。
【００５７】
したがって、交換台３０において、一対の支持部３２間に隔てられる所定の間隔は、ローラツール１０のツール本体１１を構成する基部１３の厚さ寸法（ツール短手方向の寸法）よりも大きい寸法に設定される。なお、支持台部３４においては、枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間にローラツール１０の着脱用突部２０の部分を円滑に入り込ませるため、前端部に前側にかけて下る斜面部３４ａが形成されている。
【００５８】
このように、交換台３０は、ツール長手方向に沿うように水平方向に移動するローラツール１０を前側から受け入れて着座させる。そして、交換台３０に着座した状態のローラツール１０は、着脱用突部２０の部分が、支持台部３４に支持された状態となる。つまり、ローラツール１０は、着脱用突部２０の突部下面２１を、支持台部３４の上面部において略水平面として形成される座面４１に接触させた状態で支持される。
【００５９】
しがたって、本実施形態の着脱機構において、交換台３０に受け入れられて着座するに際して着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０が移動する方向について、近接離間方向とは異なる所定の方向は、交換台３０における前後方向に対応する方向（図１、矢印Ｃ１参照）である。また、同じく交換台３０に受け入れられて着座するに際して着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０が移動する姿勢について、所定の姿勢は、ツール長手方向が交換台３０の前後方向に沿うとともに、ローラツール１０の上下方向が交換台３０の上下方向に対応するような姿勢である。なお、以下の説明では、図１において矢印Ｃ１で示すように、交換台３０に着座するローラツール１０が交換台３０に対して移動する方向（近接離間方向とは異なる所定の方向）を便宜上「ツールスライド方向」という。
【００６０】
そして、本実施形態の着脱機構においては、ローラツール１０がツール本体１１に着脱用突部２０を備えることによって有する突部下面２１が、ツールスライド方向に沿う面であり交換台３０に対する着座面となる第一の作用面として機能する。また、同じくローラツール１０がツール本体１１に着脱用突部２０を備えることによって有する突部上面２２が、ツールスライド方向に沿う面であり第一の作用面としての突部下面２１とは反対側を向く面である第二の作用面として機能する。
【００６１】
また、本実施形態の着脱機構においては、交換台３０が支持部３２を構成する支持台部３４において有する座面４１が、ローラツール１０が交換台３０に着座した状態で突部下面２１が接触する面である第一の受け面として機能する。また、交換台３０は、枠部３３の下面部において略水平面として形成される天井面４２を有する。このように交換台３０が支持部３２を構成する枠部３３において有する天井面４２が、第一の受け面としての座面４１に対向する面でありローラツール１０が交換台３０に着座した状態で突部上面２２に対向する面である第二の受け面として機能する。
【００６２】
また、本実施形態の着脱機構においては、交換台３０において座面４１を形成する支持台部３４が、座面４１が天井面４２に近接離間する方向（上下方向）に所定の移動範囲で移動可能な移動部材として構成される。そして、このように移動部材として構成される支持台部３４は、座面４１が天井面４２に近接する方向（上方向）に付勢された状態で設けられる。
【００６３】
具体的には、支持台部３４は、前述したように支柱３５によって支持された状態で、上下方向に移動可能に設けられる。したがって、支柱３５は、支持台部３４の上下方向の移動を許容するため、上端側の一部および下端側の一部の少なくともいずれかが支持部３２を構成する部分に対して出没可能に構成される。すなわち、支柱３５の上端部の場合については、支柱３５が支持台部３４の下面３４ｂに対して出没可能に構成され、支柱３５の下端部の場合については、支柱３５が枠部３３を構成する下辺部３３ｂの上面３３ｄに対して出没可能に構成される。
【００６４】
そして、支柱３５によって上下方向に移動可能に設けられる支持台部３４は、コイルスプリング３６によって上方向に付勢された状態で支持される。コイルスプリング３６は、支柱３５を支持体として、枠部３３の下辺部３３ｂと支持台部３４との間に設けられる。つまり、コイルスプリング３６は、支柱３５を貫通させるとともに、枠部３３を構成する下辺部３３ｂの上面３３ｄと支持台部３４の下面３４ｂとにより挟まれた状態で設けられる。
【００６５】
このように上方に向けて付勢された状態で支持される支持台部３４については、その付勢力に抗する下方向への移動が、ストッパ３７によって規制される。ストッパ３７は、枠部３３を構成する下辺部３３ｂの上面３３ｄに立った状態で設けられる柱状の部分である。本実施形態では、ストッパ３７は、前後方向において二本の支柱３５の間における中間の位置に設けられる。ストッパ３７は、下辺部３３ｂの上面３３ｄから所定の高さ位置に、支持台部３４の下方向への移動を規制した状態で支持台部３４の下面３４ｂに接触する当接面３７ａを形成する。
【００６６】
このように、コイルスプリング３６によって上方向に付勢されるとともに、下方向への移動がストッパ３７によって規制される支持台部３４についての上下方向における所定の移動範囲は次のとおりである。すなわち、上側については、支持台部３４がコイルスプリング３６の付勢力によってストッパ３７から離れた状態で支持される位置から、下側については、支持台部３４の移動がストッパ３７によって規制される位置（支持台部３４の下面３４ｂがストッパ３７の当接面３７ａに接触する位置）までの移動範囲である。
【００６７】
このように、本実施形態の着脱機構においては、ローラツール１０が交換台３０に着座した状態で突部下面２１が接触する面である座面４１が、上下方向に所定の移動範囲で移動可能であるとともに下方向に付勢された状態で設けられる移動部材としての支持台部３４によって形成される。そして、かかる構成により、交換台３０に着座するローラツール１０が、支持台部３４による付勢作用により、座面４１と天井面４２とで挟み込まれる。
【００６８】
すなわち、ローラツール１０の着脱用突部２０が枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に受け入れられた状態において、支持台部３４がコイルスプリング３６による上方向への付勢力を受けることで、着脱用突部２０の部分が上辺部３３ａと支持台部３４とで挟まれる。このため、交換台３０がローラツール１０を待機している状態（自然状態）、つまり支持台部３４がコイルスプリング３６の付勢力によってストッパ３７から離れた状態で支持されている状態においては、座面４１と天井面４２との間の間隔（上下方向の寸法）は、着脱用突部２０における突部下面２１と突部上面２２との間の間隔（上下方向の寸法）よりも小さい。
【００６９】
そして、枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に着脱用突部２０が入り込むことで、支持台部３４がコイルスプリング３６による付勢力に抗して下向きに移動する。つまり、ローラツール１０は、着脱用突部２０の部分が枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に挟まれた状態でスライドしながら、交換台３０に着座した状態となる。ここで、枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間において、着脱用突部２０が入り込むための間隔（上下方向の寸法）は、支持台部３４の前端部に形成される斜面部３４ａにより確保される。
【００７０】
また、本実施形態の着脱機構においては、交換台３０の支持部３２を構成する枠部３３の縦辺部３３ｃが、ツール本体１１に接触することで交換台３０に着座するローラツール１０のツールスライド方向の移動を規制する壁部として機能する。すなわち、枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間に受け入れられたツール本体１１の一部である着脱用突部２０が、縦辺部３３ｃの前側の面である縦壁面３３ｅに接触することで、ローラツール１０のツールスライド方向における後方向への移動が規制される。言い換えると、交換台３０に着座するローラツール１０は、着脱用突部２０の部分が縦辺部３３ｃ（縦壁面３３ｅ）に接触させられることで、ツールスライド方向について位置決めされる。
【００７１】
このようにローラツール１０の移動を規制する壁部として機能する枠部３３の縦辺部３３ｃには、磁石３８が設けられる。磁石３８は、縦辺部３３ｃにおいて、少なくともツール本体１１が接触する部分に磁力を作用させるように設けられる。
【００７２】
本実施形態では、磁石３８は、円板状の形状を有し、縦辺部３３ｃの内部に埋め込まれるとともに、一側の端面が縦壁面３３ｅにおいて露出した状態で設けられる。縦壁面３３ｅにおいて磁石３８が露出する部分は、交換台３０に着座するローラツール１０の着脱用突部２０が接触する部分に対応する。
【００７３】
このように、本実施形態の着脱機構においては、交換台３０が、ツール本体１１に接触することでローラツール１０の後方への移動を規制する壁部として、枠部３３の縦辺部３３ｃを有する。また、縦辺部３３ｃは、少なくともツール本体１１が接触する部分に磁力を作用させる磁石３８を有する。そして、かかる構成により、交換台３０に着座するローラツール１０が、ツール本体１１に作用する磁石３８の磁力によって縦辺部３３ｃに吸着させられる。
【００７４】
すなわち、前述したようにツール本体１１の一部である着脱用突部２０の部分が縦辺部３３ｃの縦壁面３３ｅに接触するローラツール１０は、縦辺部３３ｃにおいてツール本体１１が接触する部分に磁力を作用させるように設けられる磁石３８によって、縦辺部３３ｃに引き付けられて固定される。したがって、枠部３３の縦辺部３３ｃに磁石３８を備える構成においては、磁石３８によるツール本体１１の吸着について相当程度（例えばロボット２の動作によるローラツール１０を支持した状態の着脱ヘッド１の移動を妨げない程度）の吸着力が得られるように、ツール本体１１を構成する材料や磁石３８の大きさ等が設定される。
【００７５】
以上の構成を備える本実施形態の着脱機構による、着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱（取付けおよび取外し）に際しての動作態様について、図７〜図９を用いて説明する。
【００７６】
まず、着脱ヘッド１にローラツール１０が取り付けられる場合の動作について説明する。図７に示すように、交換台３０にセットされた状態のローラツール１０に対して、ロボット２の動作によって移動する着脱ヘッド１が、上側から開口部１ａを下側に向けて下降する（矢印Ｘ１参照）。
【００７７】
交換台３０にセットされた状態のローラツール１０に対する着脱ヘッド１の下降により、ローラツール１０の上側の部分が着脱ヘッド１の支持空間１ｂ内に挿入される。これにより、図８に示すように、ローラツール１０が、ストッパ３によって着脱溝１６の部分が挟まれた状態、つまり着脱ヘッド１に取り付けられた状態となる。したがって、ローラツール１０が交換台３０にセットされた状態においては、着脱溝１６の部分を含むツール本体１１の上側の部分が、少なくとも着脱ヘッド１のストッパ機構が着脱溝１６に作用する程度に、枠部３３（の上辺部３３ａ）よりも上側に突出する。
【００７８】
このように交換台３０にセットされた状態のローラツール１０が着脱ヘッド１に取り付けられる際には、着脱ヘッド１のストッパ機構がローラツール１０に作用すること（ローラツール１０の上端部が一対のストッパ３間に入り込むこと）にともなってローラツール１０に作用する下向きの荷重が、突部下面２１が接触する座面４１によって受けられる。言い換えると、一対のストッパ３がローラツール１０に作用し始めてから着脱溝１６に嵌った状態となるまでの着脱ヘッド１の下降（矢印Ｘ２参照）にともなってローラツール１０に作用する荷重が、着脱用突部２０（の突部下面２１）を介して支持台部３４（により形成される座面４１）によって支持される。
【００７９】
すなわち、交換台３０にセットされた状態のローラツール１０に対して下降する着脱ヘッド１のストッパ機構が作用することによるローラツール１０の下側への移動が、突部下面２１に接触することで着脱用突部２０の部分を支持する座面４１によって規制される。なお、前述したように支持台部３４が上下方向に移動可能に設けられる構成においては、座面４１による荷重の支持は、実質的には、支持台部３４がストッパ３７によって支持されることにより行われる。
【００８０】
このように、ローラツール１０の着脱ヘッド１に対する取付けは、交換台３０に着座した状態のローラツール１０が、着脱ヘッド１との関係における近接離間方向のうち近接する方向（下方向）の移動動作にともなう移動を、突部下面２１が接触する座面４１による支持によって受けることで行われる。
【００８１】
そして、ローラツール１０が着脱ヘッド１に取り付けられた後は、図９に示すように、ローラツール１０を支持した状態の着脱ヘッド１が、ロボット２の動作によって前側（図９において左側）に向けて水平方向に横移動する（矢印Ｘ３参照）。これにより、着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０は、交換台３０において着脱用突部２０の部分が支持されていた状態から解放され、ロボット２の動作にならって移動する状態となる。かかる状態において、ロボット２が操作されることにより、ローラツール１０において支持されるローラ１２が用いられて、ＦＲＰ成形品の製造過程におけるプリプレグの積層作業が行われる。
【００８２】
次に、着脱ヘッド１からローラツール１０が取り外される場合の動作について説明する。着脱ヘッド１からのローラツール１０の取外しに際しては、着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０が、交換台３０に着座した状態とされる。すなわち、図９に示すように、ローラツール１０を交換台３０に対して所定の姿勢で支持した状態の着脱ヘッド１が、ロボット２の動作によって交換台３０に対して後側（図９において右側）に向けて水平方向に横移動する（矢印Ｙ１参照）。これにより、図８に示すように、着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０は、着脱用突部２０の部分を交換台３０における枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４との間においてスライドさせる態様で、交換台３０に着座させられる。
【００８３】
この際、着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０は、ツールスライド方向における後方向へ移動することによって交換台３０に着座した状態となるように、ロボット２の動作によって、交換台３０に対する上下方向における位置が調整される（図１、矢印Ｃ２参照）。そして、交換台３０に対して所定の姿勢とされた状態のローラツール１０が、ツールスライド方向における後方向へ移動により、交換台３０に着座させられる。
【００８４】
また、本実施形態では、交換台３０において着座させるローラツール１０を支持する面である座面４１を形成する部材である支持台部３４が、コイルスプリング３６により付勢された状態で移動可能に構成されている。このため、交換台３０に着座するローラツール１０は、着脱用突部２０の部分が枠部３３の上辺部３３ａと支持台部３４とによって挟み込まれた状態でスライド移動する。つまり、ローラツール１０は、交換台３０への着座に際して、突部下面２１が座面４１に接触するとともに突部上面２２が天井面４２に接触した状態でスライド移動する。このように支持台部３４が付勢された状態で移動可能に設けられる構成においては、交換台３０に着座した状態のローラツール１０は、天井面４２を基準面として、上下方向について位置決めされる。
【００８５】
また、本実施形態では、交換台３０において、ローラツール１０が有する着脱用突部２０の部分を枠部３３の縦辺部３３ｃに吸着させるための磁石３８が設けられている。このため、交換台３０に着座した状態のローラツール１０は、縦辺部３３ｃの縦壁面３３ｅに対して吸着され、この縦壁面３３ｅを基準として、前後方向について位置決めされる。
【００８６】
図８に示すように、着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０が交換台３０に着座した状態から、ロボット２の動作によって、着脱ヘッド１が上昇させられる（矢印Ｙ２参照）。かかる着脱ヘッド１の上昇により、支持空間１ｂ内に挿入されているローラツール１０が相対的に引き出される。これにより、ローラツール１０は、着脱溝１６の部分が一対のストッパ３によって挟まれた状態から解放され、図７に示すように、着脱ヘッド１から取り外された状態となる。
【００８７】
このように着脱ヘッド１に支持された状態のローラツール１０が着脱ヘッド１から取り外される際には、着脱ヘッド１のストッパ機構が着脱溝１６から外れること（ローラツール１０の着脱溝１６よりも上側の部分が下側に向けて一対のストッパ３間に入り込むこと）にともなってローラツール１０に作用する上向きの荷重が、突部上面２２が天井面４２に接触することによって受けられる。言い換えると、着脱溝１６に嵌っている状態の一対のストッパ３が外れる際に着脱ヘッド１の上昇（矢印Ｙ２参照）にともなってローラツール１０に作用する荷重が、着脱用突部２０（の突部上面２２）を介して枠部３３の上辺部３３ａ（により形成される天井面４２）によって支持される。
【００８８】
すなわち、ストッパ機構によってローラツール１０の着脱溝１６の部分を挟んだ状態の着脱ヘッド１が上昇することにともなうローラツール１０の上側への移動が、ローラツール１０が交換台３０に着座した状態とされることにより、突部上面２２を介して着脱用突部２０が接触する天井面４２によって規制される。
【００８９】
このように、ローラツール１０の着脱ヘッド１からの取外しは、着脱ヘッド１に支持されるとともに交換台３０に着座した状態のローラツール１０の、着脱ヘッド１との関係における近接離間方向のうち離間する方向（上方向）の移動動作にともなう移動が、突部上面２２の天井面４２に対する接触によって規制されることで行われる。
【００９０】
そして、図７に示すように、着脱ヘッド１の上昇（矢印Ｘ３参照）によってローラツール１０が着脱ヘッド１から取り外された後は、着脱ヘッド１がローラツール１０を支持していない状態、つまりローラツール１０を支持可能な状態となる。したがって、かかる状態において、ロボット２が操作されることにより、他の交換台３０等に支持されるローラツール１０が、前述したような動作によって着脱ヘッド１に取り付けられる。以上のように、本実施形態の着脱機構においては、ロボット２により移動させられる着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱が、交換台３０が用いられて行われる。
【００９１】
本実施形態に係る着脱機構の使用態様の一例について、図１０〜図１２を用いて説明する。本例は、着脱ヘッド１によってローラツール１０を支持した状態のロボット２が操作されることによってツール本体１１に支持されるローラ１２が用いられてＦＲＰ成形品の製造過程におけるプリプレグの積層作業が行われる構成において、六個のローラツール１０が交換部品として用いられる場合の例である（図１１参照）。
【００９２】
図１１および図１２に示すように、本例では、交換部品であるローラツール１０として、ローラ１２の径および長さ（幅）が異なる六個の（六種類の）ローラツール１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆが用いられる。六個のローラツール１０は、それぞれ共通の構成を有する交換台３０とセットで用いられる。つまり、本例においては、実際にロボット２に支持されてプリプレグの積層作業に用いられているローラツール１０（図１１においてはローラツール１０Ａ）用の交換台３０と、ロボット２に支持されて作業に用いられることを待機する他の五個のローラツール１０それぞれがセットされている（着座している）五個の交換台３０との計六個の交換台３０が用いられる。
【００９３】
図１０〜図１２に示すように、本例では、六個の交換台３０は、所定の設置台５０上において、同じ方向を向いた状態で一列に配置される。具体的には、設置台５０は、矩形状の（短冊形の）板状部材であり、六個の交換台３０は、設置台５０の長手方向に沿って一列に配置される。そして、六個の交換台３０は、前側（ローラツール１０を受け入れる側）が設置台５０における短手方向の一側（図１２において下側）を向くように設けられる。
【００９４】
交換台３０は、その土台部３１がボルト等の締結具や溶接等によって設置台５０の上面部に形成される設置面５０ａに対して固定されることで、設置台５０上に固定される。このように六個の交換台３０が設置される設置台５０は、ロボット２の周辺に設けられる作業台等の、ロボット２の可動範囲に含まれる（ロボット２の動作によって着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱が行われる）所定の場所に固定された状態で設けられる。作業台等に対する設置台５０の固定には、設置台５０を貫通する複数のボルト５１が用いられる。
【００９５】
また、本実施形態に係る着脱機構においては、ローラツール１０においてローラ１２を支持する部分のツール長手方向の寸法が交換台３０の前後方向の寸法よりも大きい場合であっても、交換台３０は、対応することができる（そのローラツール１０を着座させることができる）。すなわち、本実施形態に係る着脱機構を構成する交換台３０においては、ローラツール１０を支持する部分である一対の支持部３２が、所定の間隔を隔てた状態で互いに略平行に配される壁状の部分として構成される。そして、これら一対の支持部３２の間において、ローラツール１０が着脱用突部２０の部分によって架け渡された状態で支持される。
【００９６】
このため、ローラツール１０が交換台３０に着座した状態で一対の支持部３２の間に位置するローラ１２を支持する部分については、そのツール長手方向の寸法が交換台３０の前後方向の寸法によって制限されない。つまり、ローラ１２を支持する部分のツール長手方向の寸法が交換台３０の前後方向の寸法よりも大きいローラツール１０であっても、交換台３０に対する着座がローラ１２を支持する部分によって妨げられない。
【００９７】
したがって、例えば図１２においてローラツール１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆとして示されるように、交換台３０の前後方向の寸法よりも大きい長さ（幅）を有するローラ１２に対応して構成されるローラツール１０であっても、本実施形態の交換台３０によれば対応可能である。
【００９８】
以上のような構成により、ＦＲＰ成形品の製造過程におけるプリプレグの積層作業において、ロボット２に支持されるローラツール１０が、ロボット２の動作により、着脱ヘッド１に対する着脱をともなって交換される。つまり、プリプレグの積層作業において、異なる種類のローラ１２を支持するローラツール１０の交換により、ＦＲＰ成形品における形状の異なる場所に応じて適したローラ１２が選択されて用いられる。
【００９９】
着脱ヘッド１によってロボット２に支持されるローラツール１０の交換について、図１１に示すようにロボット２に支持された状態のローラツール１０Ａが他のローラツール１０であるローラツール１０Ｂに交換される場合を例に説明する。この場合、図１１に示すように、まず、ロボット２に支持されているローラツール１０Ａが、ローラツール１０Ａ用の交換台３０（３０Ａ）が用いられて、着脱ヘッド１から取り外される。
【０１００】
すなわち、ロボット２の動作により、ローラツール１０Ａが交換台３０Ａに着座させられる（図９矢印Ｙ１、図８参照）。そして、ローラツール１０Ａが交換台３０Ａに着座した状態から、ロボット２の動作により、着脱ヘッド１が上昇させられる（図８矢印Ｙ２参照）。これにより、ローラツール１０Ａが着脱ヘッド１から取り外される（図７矢印Ｙ３参照）。着脱ヘッド１から取り外されたローラツール１０Ａは、そのままの状態で交換台３０Ａに着座した状態となる（図７参照）。
【０１０１】
次いで、ローラツール１０Ｂ用の交換台３０（３０Ｂ）にセットされているローラツール１０Ｂが、交換台３０Ｂが用いられて、着脱ヘッド１に取り付けられる。すなわち、着脱ヘッド１からローラツール１０Ａを取り外したロボット２は、交換台３０Ｂにセットされているローラツール１０Ｂに対して、上側から着脱ヘッド１を下降させる（図７矢印Ｘ１参照）。これにより、ローラツール１０Ｂが着脱ヘッド１に取り付けられる（図８矢印Ｘ２参照）。そして、ロボット２の動作により、ローラツール１０Ｂが交換台３０Ｂから取り出され（図９矢印Ｘ３参照）、ローラツール１０Ｂにおいて支持されるローラ１２が用いられて、プリプレグの積層作業が続行される。
【０１０２】
以上説明した本実施形態に係る着脱機構によれば、ローラ１２が用いられて行われる作業の自動化を図るための構成において、ローラ１２の交換を簡易的に行うことができ、高い汎用性を得ることができる。
【０１０３】
すなわち、ローラ１２を支持するとともに着脱ヘッド１によってロボット２に支持される交換部品としてのローラツール１０が、交換台３０が用いられることで、ロボット２の単純な動作によって着脱ヘッド１に対して容易に着脱できる。具体的には、ローラツール１０の着脱ヘッド１に対する着脱に際しては、主に次の二つの直線的な動作、つまり上下方向の動作（図１、矢印Ｃ２参照）、およびツールスライド方向に沿う水平方向の動作（同図、矢印Ｃ１参照）が用いられる。そして、本実施形態の着脱機構によれば、着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱が、交換台３０との関係において一側から（上側から）簡易に（数秒程度で）行われる。
【０１０４】
これにより、本実施形態のようにローラツール１０を支持するロボット２によってプリプレグの積層作業の自動化が図られる場合において、ローラ１２の交換、つまりローラツール１０の交換を簡易的に行うことができる。したがって、本実施形態の着脱機構は、ＦＲＰ成形品が例えば自動車部品等のような複雑形状部品である場合のように、ローラ１２の交換が頻繁に行われることが必要とされる場合であっても、容易に適用できる。
【０１０５】
また、本実施形態の着脱機構においては、交換台３０を構成する支持台部３４がコイルスプリング３６により付勢された状態で移動可能に構成されることから、交換台３０に着座した状態のローラツール１０が上下方向について位置決めされる。これにより、交換台３０に着座した状態のローラツール１０について枠部３３（の上辺部３３ａ）よりも上側への突出量が常に一定となることから、ロボット２の動作による着脱ヘッド１に対するローラツール１０の取付けについての精度の向上を図ることができる。
【０１０６】
また、交換台３０において枠部３３（の上辺部３３ａ）との間にローラツール１０の着脱用突部２０を支持する部分である支持台部３４が付勢された状態で移動可能に構成されることで、着脱用突部２０の上下方向の寸法について対応できる寸法の範囲が広がる。これにより、ローラツール１０の形状についての汎用性を向上させることができる。
【０１０７】
加えて、本実施形態の着脱機構においては、交換台３０において枠部３３の縦辺部３３ｃに磁石３８が設けられることで、着座するローラツール１０が磁石３８によって吸着されて前後方向について位置決めされる。これにより、交換台３０に着座した状態のローラツール１０についての前後方向における位置が常に一定となることから、ロボット２の動作による着脱ヘッド１に対するローラツール１０の取付けについての精度の向上を図ることができる。
【０１０８】
なお、本実施形態の着脱機構においては、着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱に際し、ロボット２に設けられる着脱ヘッド１側の動作のみが用いられる構成であるが、これに限定されず、着脱ヘッド１とローラツール１０との間の相対的な移動動作が用いられればよい。つまり、着脱ヘッド１に対するローラツール１０の着脱に際しては、ローラツール１０を着座させた状態の交換台３０が移動する構成等によってローラツール１０側の動作が用いられてもよい。
【０１０９】
また、本実施形態では、ローラが用いられて行われる作業が、ＦＲＰ成形品の製造過程におけるプリプレグの積層作業であるが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。つまり、本発明は、交換が必要とされるローラが用いられて行われる種々の作業に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 着脱ヘッド（支持機構）
１０ ローラツール
１１ ツール本体
１２ ローラ
２０ 着脱用突部
２１ 突部上面（第一の作用面）
２２ 突部下面（第二の作用面）
３０ 交換台
３３ｃ 縦辺部（壁部）
３４ 支持台部（移動部材）
３６ コイルスプリング
３８ 磁石
４１ 座面（第一の受け面）
４２ 天井面（第二の受け面）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツール本体にローラを支持するローラツールと、該ローラツールを支持する所定の支持機構との、互いに所定の向きで対向した状態での近接離間する方向の移動動作によって、前記ローラツールの前記支持機構に対する取付けおよび前記ローラツールの前記支持機構からの取外しが行われるローラツールの着脱機構であって、
前記支持機構に支持された状態で前記近接離間する方向とは異なる所定の方向に所定の姿勢で移動するローラツールを受け入れて着座させる交換台を備え、
前記ローラツールは、前記ツール本体に、前記所定の方向に沿う面であり前記交換台に対する着座面となる第一の作用面と、前記所定の方向に沿う面であり前記第一の作用面とは反対側を向く面である第二の作用面とを有し、
前記交換台は、前記ローラツールが前記交換台に着座した状態で前記第一の作用面が接触する面である第一の受け面と、該第一の受け面に対向する面であり前記ローラツールが前記交換台に着座した状態で前記第二の作用面に対向する面である第二の受け面とを有し、
前記交換台に着座した状態の前記ローラツールが、前記支持機構との関係における前記近接離間する方向のうち近接する方向の移動動作にともなう移動を、前記第一の作用面が接触する前記第一の受け面による支持によって受けることで、前記ローラツールの前記支持機構に対する取付けが行われ、
前記支持機構に支持されるとともに前記交換台に着座した状態の前記ローラツールの、前記支持機構との関係における前記近接離間する方向のうち離間する方向の移動動作にともなう移動が、前記第二の作用面の前記第二の受け面に対する接触によって規制されることで、前記ローラツールの前記支持機構からの取外しが行われることを特徴とするローラツールの着脱機構。
【請求項２】
前記第一の受け面は、該第一の受け面が前記第二の受け面に近接離間する方向に所定の範囲で移動可能であるとともに前記第一の受け面が前記第二の受け面に近接する方向に付勢された状態で設けられる移動部材によって形成されるものであり、
前記交換台に着座する前記ローラツールを、前記移動部材による付勢作用により、前記第一の受け面と前記第二の受け面とで挟み込むことを特徴とする請求項１に記載のローラツールの着脱機構。
【請求項３】
前記交換台は、前記ツール本体に接触することで前記交換台に着座する前記ローラツールの前記所定の方向の移動を規制する壁部を有し、
該壁部は、少なくとも前記ツール本体が接触する部分に磁力を作用させる磁石を有し、
前記交換台に着座する前記ローラツールを、前記ツール本体に作用する前記磁石の磁力によって前記壁部に吸着させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のローラツールの着脱機構。
【請求項１】
ツール本体にローラを支持するローラツールと、該ローラツールを支持する所定の支持機構との、互いに所定の向きで対向した状態での近接離間する方向の移動動作によって、前記ローラツールの前記支持機構に対する取付けおよび前記ローラツールの前記支持機構からの取外しが行われるローラツールの着脱機構であって、
前記支持機構に支持された状態で前記近接離間する方向とは異なる所定の方向に所定の姿勢で移動するローラツールを受け入れて着座させる交換台を備え、
前記ローラツールは、前記ツール本体に、前記所定の方向に沿う面であり前記交換台に対する着座面となる第一の作用面と、前記所定の方向に沿う面であり前記第一の作用面とは反対側を向く面である第二の作用面とを有し、
前記交換台は、前記ローラツールが前記交換台に着座した状態で前記第一の作用面が接触する面である第一の受け面と、該第一の受け面に対向する面であり前記ローラツールが前記交換台に着座した状態で前記第二の作用面に対向する面である第二の受け面とを有し、
前記交換台に着座した状態の前記ローラツールが、前記支持機構との関係における前記近接離間する方向のうち近接する方向の移動動作にともなう移動を、前記第一の作用面が接触する前記第一の受け面による支持によって受けることで、前記ローラツールの前記支持機構に対する取付けが行われ、
前記支持機構に支持されるとともに前記交換台に着座した状態の前記ローラツールの、前記支持機構との関係における前記近接離間する方向のうち離間する方向の移動動作にともなう移動が、前記第二の作用面の前記第二の受け面に対する接触によって規制されることで、前記ローラツールの前記支持機構からの取外しが行われることを特徴とするローラツールの着脱機構。
【請求項２】
前記第一の受け面は、該第一の受け面が前記第二の受け面に近接離間する方向に所定の範囲で移動可能であるとともに前記第一の受け面が前記第二の受け面に近接する方向に付勢された状態で設けられる移動部材によって形成されるものであり、
前記交換台に着座する前記ローラツールを、前記移動部材による付勢作用により、前記第一の受け面と前記第二の受け面とで挟み込むことを特徴とする請求項１に記載のローラツールの着脱機構。
【請求項３】
前記交換台は、前記ツール本体に接触することで前記交換台に着座する前記ローラツールの前記所定の方向の移動を規制する壁部を有し、
該壁部は、少なくとも前記ツール本体が接触する部分に磁力を作用させる磁石を有し、
前記交換台に着座する前記ローラツールを、前記ツール本体に作用する前記磁石の磁力によって前記壁部に吸着させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のローラツールの着脱機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１９４６９１（Ｐ２０１０−１９４６９１Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４４６９９（Ｐ２００９−４４６９９）
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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