Apparatus and method for fabricating a test adhesive strip roll for airflow visualization

［関連出願の引用］本出願は、２００６年４月１９日に出願の米国仮特許出願第６０／７４５，０９７号明細書および２００６年４月１９日に出願の独国特許出願第１０ ２００６ ０１８ １３３．６号明細書の出願日の利益を主張するものであり、それらの開示は参照によって本明細書に援用される。

本発明は、試験接着ストリップロールを製作する装置および方法に関する。 試験接着ストリップロール上に、接着ストリップが巻き付けられ、試験接着ストリップロールの表面上に、複数の糸片が実装され、試験接着ストリップロールは、接着ストリップの端部を越えて突出する。

この種類の試験接着ストリップロールに巻き付けられた試験接着ストリップは、特に、試験用モデルの表面上の気流を視覚化するために用いることがある。

風洞内のモデル表面上の気流を視覚化することについては、様々な可能性がある。
１つの技術は、検査する表面の上で糸を使用することである。
糸のふるまいは、検査される領域における気流状況の高速度の概要を提供する。
紫外光を有する照明によって、白い糸または蛍光合成材料から作られた糸は、非常に良好に視認可能である。 このため、測定結果は、ビデオカメラを使用して詳細に記録することができる。
糸は、一般的に、接着剤液滴を使用して順番に、または接着ストリップ部分を使用して、型表面上に接着される。 あるいは、糸は、接着ストリップをモデルに取り付ける前に、接着ストリップの一方側に定着される。
高速度領域において、例えば、糸を個々に取り付ける技術が使われる。 その理由は、接着ストリップは、モデルの表面と干渉しないからである。
しかしながら、低速度領域においては、糸を有する事前設定された接着ストリップが使われることがある。
糸を有する接着ストリップは、手で一定の長さに切断するが、時間がかかり、扱いにくい。

そこで、気流を視覚化するための糸を、モデルの表面上の気流を視覚化する際に、迅速かつ効率的に使用できるように提供する、という可能性を生み出す要求がある。

記載した要求の達成は、従属クレームから推論し得る。
本発明の実施形態は、従属クレームに明記する。

試験接着ストリップを製作するための、本発明による装置は、装置に試験接着ストリップが一体に巻き付けられており、装置の表面に複数の糸が実装されており、装置は、糸が一体に巻き付けられた糸ロールを有する糸アクセスユニットと、糸アクセスユニットによって糸ロールから供給される糸を、所定の長さの糸片に切断する、糸切断ユニットと、接着ストリップを供給する接着ストリップ展開ユニットと、供給された接着ストリップの表面に対して、糸片を互いに所定の角度および所定の距離で貼り付け、糸片の自由端を接着ストリップの端部から離れて突出させ、アセンブリユニットと、カバーストリップを、接着ストリップの表面上およびそれに貼り付けられた糸片上に展開することにより、試験接着ストリップを形成し、接着ストリップと、カバーストリップと、配置された糸片とを含む展開ユニットと、試験接着ストリップが巻き付けられた巻付け装置とを備える。

糸片の互いの距離は、常に一定でもよい。

糸片は、接着ストリップの表面上にその長手方向に対して垂直に位置してもよく、接着ストリップの端部を越えて延在してもよい。

本発明の一実施形態によると、カバーストリップは、フォームフィルムである。

別の実施形態によると、糸片に損傷を与えたり接着ストリップから糸片が分離したりすることなく、カバーストリップを試験接着ストリップから容易に除去できる。

上述の試験接着ストリップロールを製作するための、本発明による方法は、以下の工程を有する。

糸ロールに巻き付けられた糸を糸アクセスユニットによって供給する工程と、供給された糸を糸切断ユニットによって所定の長さの糸片に切断する工程と、接着ストリップ展開ユニットによって接着ストリップを供給する工程と、切断された糸片を、アセンブリユニットによって、互いに所定の角度および所定の距離で、接着ストリップの表面に貼り付ける工程と、接着ストリップと、カバーストリップと、配置された糸片とを含む試験接着ストリップを形成するために、接着ストリップの表面上およびそれに貼り付けられた糸片上に、カバーストリップを展開する工程と、および試験接着ストリップを巻付け装置（例えばスプール）上に巻き付ける工程とである。

本発明の一実施形態によると、個々の工程は、自動的に実行される。 その結果、試験接着ストリップは、連続的に製作されて巻付け装置に巻き付けられる。

上述の方法によって製作される試験接着ストリップ、上述の装置の少なくとも一方は、巻付けユニットに巻き付けられた試験接着ストリップを展開し、カバーストリップを除去し、気流を視覚化すべき表面に対して糸を有する試験接着ストリップを定着することによって、表面上の気流を視覚化するために使用することができる。

添付の図面を参照して、本発明の好ましい例示的実施形態を以下に説明する。
以下において、同一の参照符号は、異なる図における同一または対応する構成要素を識別するために用いる。
図１は、本発明による装置の第１の例示的実施形態の部分図を示す。

以下に説明する本発明による装置は、糸片を接着ストリップに自動的に接着し、それにカバーフィルムを貼り付けることによって、試験接着ストリップを形成するように設計される。 試験接着ストリップは、試験接着ストリップロール上に自動的に巻き付けられる。

図１に示すように、装置は、スタンド１を含む。 スタンドプレート２は、スタンド１の上に取り付けられる。
ロボットユニット３１は、スタンドプレート２の上に取り付けられる。
ロボットユニットは、スタンドプレート２の表面上に固定して取り付けられるロボット基部スタンド３１ａ、ロボット回転盤３１ｂ、ロボットロッカ３１ｃ、３１ｄロボットアーム、ロボットハンド３１ｅ、およびロボットフランジ３４ａを含む。
ロボット部材の個々の運動方向を、図１ａに示す。

図１に示すように、糸アクセスユニット４および糸切断ユニット５は、スタンドプレート２の表面上のロボットユニット３１に隣接して位置するものであり、図２ａ、図２ｂ、および図２ｃを参照してより詳細に説明する。

更にまた、取付板６は、スタンドプレート２（例えば金属製でもよい）から延び、接着ストリップ展開ユニット（図示せず）によって供給される接着ストリップの面に接触する。
取付板６は、例えばフレーム２５に接合される。 フレーム２５は、ロール９を有する。 ロール９は、例えば、厚さ１ｃｍのプラスチックフォームマットを使用して保護される。

取付板６は、好ましくは、ロボット基部スタンド３１ａに対して常に同一の距離を有する。

ロボットユニット３１は、スタンド１の後領域に固定して取り付けられ、圧縮空気作用で動作する把持部５０を備える。 把持部５０は、把持部フランジ接続ユニットを使用して、ロボットフランジ３４ａに取り付けられる。
図３に示すように、例えば、アルミニウム製のペンチ９１は、把持部５０の顎部に取り付けられる。

図１に示すように、スタンド１は、車輪６０の上に支持されるので、可動である。
それに代わって、スタンド１は、床に固定して接合してもよい。

図２ａは、図１の糸アクセスユニット４および糸切断ユニット５を示す。

糸アクセスユニット４は、糸ロール１２を含む。 糸ロール１２は、糸ホルダスタンド１０に取り付けられるので、回転可能である。
糸１１は、糸ロール１２上に一体に巻き付けられる。
糸１１が展開されると、糸の末端は糸管１３を通り抜ける。
糸管１３から突出する糸１１の糸末端領域１９は、糸切断ユニット５に供給される。
糸アクセスユニット４は、ロボットユニット３１の把持部５０が容易にアクセス可能なように、スタンド１のスタンドプレート２に位置を定められる。

図２ｂは、糸アクセスユニット４の正面図を示す。 図２ｃは、糸アクセスユニット４および糸切断ユニット５の上面図を示す。

図３は、把持部５０に取り付け可能なペンチ９１を示す。 これは、図２に示すように糸管１３から突出する糸１９の糸末端領域１９を把持し、図２に示す糸切断ユニット５に糸末端領域１９を供給するためのものである。

図３ａおよび図３ｂはそれぞれ、左ペンチ脚部９２および右ペンチ脚部９３の内側の図を示す。
好ましい例示的実施形態によると、ペンチ脚部９２、９３は、互いに対して可動であることにより、糸末端１９を把持することができる。

上述のように、ペンチ９１は、把持部フランジ接続ユニットを介して、ロボットフランジ３４ａに接合される。
ロボットは、ペンチ脚部９２、９３を互いに独立して作動させることができる。
更にまた、例えば、ペンチ脚部９２、９３に予め張力をかけることができる。

図４は、糸切断ユニット５の側面図を示す。 図４ａは、糸切断ユニット５の上面図を示す。
糸切断ユニット５は、図１のスタンド１に取り付けられる。

図４ａに示すように、バネによって予め張力をかけられたカッタ１６は、正反対に位置するアンビル１４に当たり、これによって自由空間１８に位置する糸１１が分裂される（切断される）。
次に、切断された糸（すなわち糸片１５）は、糸クランプによって保持される。

ロボットユニット３１は、ペンチ９１が、糸管１３から突出する糸を把持し、糸を（例えば糸アクセスユニット５の自由空間１８に対して）水平方向に２ｃｍ導くように、プログラムされる。
ペンチ９１が糸１１を保持する際に、ロボットコントローラ（図示せず）を使用して、リレーが作動する。 リレーは、まず糸の切断を開始し、次に糸切断装置５の締付装置を開かせる。
次に、ロボットユニット３１は、まだ糸片１５を把持しているペンチ９１を、取付板６の上に位置を決める。 その位置決めは、ペンチ９１が開くと、糸片１５が接着ストリップの所望の位置上へ落下するようになされる（例えば、接着ストリップの接着剤側が、取付板６の上側にあり、連続的に供給される）。

糸１１を把持し、糸１１を切断し、糸片１５を貼り付け、糸片１５を接着ストリップ上に押圧する手順は、ロボットユニット３１によって自動的に繰り返し実行される。 その結果、取付板６上に位置する接着ストリップ上の複数の糸片１５は、接着ストリップの表面上に接着される。

図５は、図１の装置全体の構造を示す。

図６は、糸片を接着ストリップに貼り付けるためのアセンブリユニットを示し、アセンブリユニットは、ロボットフランジ３４ａに取り付けられた把持部５０を有する。
更にまた、ペンチ脚部９２、９３を有するペンチ９１は、把持部５に取り付けられる。
図１ａに示すように、ロボットフランジ３４ａは、電流および制御ケーブル５１を介して、エネルギおよび制御情報を供給されることにより、ペンチ脚部９２、９３を開閉したり、把持部５０を様々な方向に回転させたりする。

図７は、モデル翼７の部分図を示すものであり、モデル翼７の表面上で気流が検査される。

糸片８は、例えば均等に間隔を置き、接着ストリップ２４の長手方向の軸に対して基本的に垂直に、等しい長さにわたって延びる。
糸片８の自由端は、接着ストリップ２４から離れて突出し、気流に捉えられる。 糸片８の自由端は、気流に従って方向付けられる。 これによって、気流を視覚化することができる。
糸片は、様々な角度で延びてもよく、互いに対して異なる距離を有してもよい。

図８は、取付板６の部分図を示す。 取付板６は、ロボットユニット３１の作業領域に固定して接合される。

図９は、スタンド１の部分図を示す。 ロボットユニット３１は、スタンド１の上に取り付けられる。

図１０は、図６の把持部５０を示し、ペンチ脚部９２、９３のための固定領域５２を示す。
把持部５０は、上述のようにロボットフランジ３４ａに取り付けられる。

図１１は、スプール２７の形で巻付け装置６０を示す。
巻付け装置は、試験接着ストリップ（図示せず）を巻き付けるために使用する。 図１２に示すように、試験接着ストリップは、接着テープストリップ２４と、それに貼り付けられた糸片１５と、それに貼り付けられたフォームフィルム２８とによって形成される。
また、巻付け装置６０は、試験接着ストリップを格納するために、スプール以外の形態を有してもよい。
試験接着ストリップは、スプール２７上に一体に巻き付けられる。

図１２は、図１の装置の取付板６の領域の部分図を示す。

図１２の左半分は、接着テープ展開ユニット２６を示す。 接着テープ展開ユニット２６は、接着性テープストリップ２４を作業領域６１に連続的に供給する。 作業領域６１は、例えば支持板として実装される。
接着性テープストリップ２４の接着剤側は、上方へ向けられる。 その結果、糸片１５は、ロボットフランジ３４ａに取り付けられた把持部５０のペンチ９１から落下することができる。 その結果、図７に示す糸片８を有する接着ストリップ２４が形成される。
糸片１５を貼り付けられた接着テープストリップ２４は、スプール２７へと導かれ、フォームフィルム２８とともに巻き付けられ、スプール２７上に供給されることによって、試験接着ストリップができあがる。 試験接着ストリップは、接着テープストリップ２４と、それに貼り付けられた糸片１５と、それに貼り付けられたフォームフィルム２８とからなる。
フォームフィルム２８は、スプール２７上に巻き付けられた個々の層が互いに膠着することを防止し、増加する半径とは無関係に均一な巻き付けを保証するために使用される。
フォームフィルム２８は、糸片１５に損傷を与えることなく、接着テープ２４および糸片１５から容易に除去できる。

スプール２７および接着ストリップ展開ユニット２６は、例えばモータを介して別々に駆動可能であるので、接着ストリップ２４を接着ストリップ展開ユニット２６から展開したり、接着ストリップ２４とそれに貼り付けられた糸片１５とをスプール２７上に巻き付けたりする。
別の例示的実施形態によると、接着テープ展開ユニット２６の駆動装置は必要でない。

図１３は、本発明による装置の部分図を示す。 この図において、スプール２７をより明確に認識できる。

図１４は、本発明による装置の部分図を示す。 この図に、フォームフィルム展開ユニット２９を示す。

以下に、上記の試験接着ストリップを製作する方法を要約する。

ロボットユニット３１は、把持部５０のペンチ９１を使用して、糸管１３から突出する糸ロール１２の管を把持し、次に、糸１１を、糸切断ユニット５のスロット１８にわたって水平に（例えば２ｃｍの長さにわたって）引くようにプログラムされる。
ペンチ９１がまだ糸１１を保持している間に、ロボットユニット３１のコントローラを介してリレーが切替えられる。 リレーは、まず糸１１を糸片１５に切断することを開始し、次に糸切断ユニット５の締付装置を開く。
次の作業ステップにおいて、ロボットユニットは、糸片１５をまだ把持しているペンチ９１を、支持板６１の上に位置決めする。 この位置決めは、ペンチが開き、支持板６１に対して角度のある位置において（糸１５の一端が接着テープストリップ２４と接触し）、糸片１５を所望の位置上に放出し、次に糸片１５を所定の位置に押圧するように行われる。

接着ストリップ展開ユニット２６から引き出された接着テープストリップ２４、および展開装置２９から同時に引き出されたフォームフィルム２８は、スプール２７上に固定される。 その固定は、スプール２７が回転してスプール２７上へ巻き付けられる際に、接着テープストリップ２４およびフォームフィルム２８が、それぞれの供給源から展開されるように行われる。
同時に、接着テープストリップ２４は、小さい支持板６１の作業領域の上に引き出される。
巻き付けることによって、このメカニズムは、接着テープストリップ２４を作業領域の上に引き出す。 その結果、次の糸片１５は、正確に保たれた距離においてペンチ９１によって定着される。

接着される糸片１５の間の距離を一定に保つという必要条件は、アルゴリズムによって実現される。 このアルゴリズムを用いて、ステッピングモータ（図示せず）上に設定される工程を算出できる。
このアルゴリズムを導出する際に、例えば、スプール２７に巻き付けられた試験接着ストリップ（接着テープストリップ２４／糸片８／フォームフィルム２８）の複合物の半径が、回転ごとに大きくなることが考慮される。

上述の手順の結果として、接着テープストリップ２４／糸片８／フォームフィルム２８の複合物が巻き付けられたスプール２７ができあがる。
風胴試験の気流を視覚化するために、例えば、要求される糸片１５を備える試験接着ストリップは、必要な長さで完成して巻き付けられたスプール２７のフォームフィルム２８から展開し、モデルの表面上に定着される。

好ましい例示的実施形態を参照して、本発明を上記に記載したが、本発明の保護の範囲から逸脱することなく、変更および改変が実行されることは明らかである。

例えば、様々な間隔を用いて糸片を接着テープ２４に貼り付けることが可能である。
更にまた、フォームフィルムに代わるものとして、別の適切なカバー材料を使用してもよく、カバー材料は、それに貼り付けられた糸片に損傷を与えることなく、接着テープの接着表面から容易に分離できる。
更にまた、異なる種類の糸（糸のブランド、糸の厚さ、糸の色）を使用してもよい。

好ましい例示的実施形態による試験接着ストリップ製作装置を側面から見た概略的な部分図である。

図１に示すロボットユニットの運動機能を示す概略図である。

図１の糸アクセスユニットおよび糸切断ユニットを示す側面図である。

図１の糸アクセスユニットおよび糸切断ユニットを示す正面図である。

図１の糸アクセスユニットおよび糸切断ユニットを示す上面図である。

糸を把持および保持するためのペンチを示す側面図である。

左ペンチ脚部の内側を示す図である。

右ペンチ脚部の内側を示す図である。

図１の糸切断ユニットを示す側面図である。

図１の糸切断ユニットを示す上面図である。

図１の装置を前面から見た概略的構成を示す図である。

図３に示すペンチを有するアセンブリユニットを示す図である。

糸を有する接着ストリップを有するモデルを示す部分図である。

図１の装置の作業領域の取付板を示す部分図である。

図１の装置の基部フレームを前面から見た部分図である。

図６に示すアセンブリユニットの把持部を示す図である。

試験接着ストリップの巻付け装置を示す図である。

図１の装置の作業領域を示す部分図である。

図１２に示す巻付けユニットを示す、より詳細な図である。

好ましい例示的実施形態による装置を示す部分図であり、カバーストリップ展開ユニットを示す。

符号の説明

１ スタンド２ スタンドプレート４ 糸アクセスユニット５ 糸切断ユニット６ 取付板７ モデル翼９ ロール１０ 糸ホルダスタンド１１ 糸１２ 糸ロール１３ 糸管１５ 糸片１９ 糸末端領域３１ ロボットユニット３１ａ ロボット基部スタンド３１ｂ ロボット回転盤３１ｃ ロボットロッカ３１ｄ ロボットアーム３１ｅ ロボットハンド３４ａ ロボットフランジ９１ ペンチ９２、９３ ペンチ脚部（左、右）
９４ 溝２７ スプール２８ フォームフィルム５０ 把持部５１ ケーブル６０ 巻付け装置