JPWO2018096660A1 - 自動充填装置 - Google Patents

Abstract

パネル（３００）の埋め込み穴にインサート（３１０）が埋め込まれ、且つ、インサートの注入孔の上方にディスペンサ（２１０）のノズル（２１１）が位置する状態において、エアシリンダ（２３０）は、ノズルの吐出口（２１２）の縁をインサートの注入孔の縁に押し付ける。次に、ディスペンサは、ノズルの吐出口から接着剤を吐出する。接着剤は、インサートの注入孔から挿入され、インサートとパネルとの隙間に充填される。そして、インサートはパネルに固定される。

Description

本発明は、充填剤の充填を自動で行う技術に関するものである。

人工衛星、飛しょう体および車載シェルタ等の構造体には、軽量で且つ高剛性なハニカムサンドイッチパネルが多用される。
ハニカムサンドイッチパネルは、ハニカムコアの両面に表皮材をシート状接着剤で貼りあわせた構造体である。ハニカムサンドイッチパネルには、インサートが埋め込まれる。インサートは、部材あるいは機器をハニカムサンドイッチパネルに連結するためのインタフェースとなる金属部品であり、接着剤が注入される孔を有する。接着剤は充填剤の一例である。
インサートがハニカムサンドイッチパネルに埋め込まれた後、接着剤は、インサートの孔から注入されて、インサートとハニカムコアとの間に充填される。そして、接着剤が硬化すると、インサートがハニカムサンドイッチパネルに固定される。
特許文献１には、インサート充填方法が開示されている。

インサートを固定するため、２液混合のエポキシ系接着剤が使用されることが多い。２液混合のエポキシ系接着剤は、高粘度の主剤と低粘度の硬化剤とを混合した接着剤である。
主剤と硬化剤との配分の量は決められており、各々の質量が計測された上で主剤と硬化剤とが混合される。

品質管理の観点から、主剤と硬化剤との混合等について作業記録を残す必要がある。そのため、混合の開始時間を記録する必要がある。
接着剤のポットライフは短いため、混合および記録を行う作業は頻繁に発生する。

また、充填作業の抜けを無くすため、接着剤がインサートの孔から注入された後、その孔の場所を記録する必要がある。
インサートの数が多い場合、充填作業のみならず充填後の記録作業にも時間を要する。

特開２００１−１４０３６２号公報

本発明は、充填剤の充填を自動で行うことを可能にすることを目的とする。

本発明の自動充填装置は、
インサートが埋め込まれる埋め込み穴が設けられたパネルが置かれる作業ステージと、
前記インサートに設けられた注入孔から注入される充填剤が吐出される吐出口を有するディスペンサと、
前記作業ステージに前記パネルが置かれ、且つ、前記パネルの前記埋め込み穴に前記インサートが埋め込まれた状態において、前記ディスペンサの前記吐出口の縁を前記インサートの前記注入孔の縁に押し付けるエアシリンダとを備える。

本発明によれば、充填剤の充填を自動で行うことが可能となる。

実施の形態１における自動充填装置１００の側面図。 実施の形態１における自動充填装置１００の平面図。 実施の形態１におけるインサート３１０の構造図。 実施の形態１におけるパネル３００の構造図。 実施の形態１におけるパネル３００の構造図。 実施の形態１における駆動ヘッド２００の正面図。 実施の形態１における駆動ヘッド２００の側面図。 実施の形態１における制御装置１３０の構成図。 実施の形態１における自動充填方法のシーケンス図。 実施の形態１におけるパネル３００の側断面図。 実施の形態１におけるパネル３００の側断面図。 実施の形態１における充填パターンを示す図。 実施の形態１における充填パターンを示す図。 実施の形態１における充填パターンを示す図。 実施の形態２における駆動ヘッド２００の構成図。 実施の形態における制御装置１３０のハードウェア構成図。

実施の形態および図面において、同じ要素または互いに相当する要素には同じ符号を付している。同じ符号が付された要素の説明は適宜に省略または簡略する。図中の矢印はデータまたは処理の流れを主に示している。

実施の形態１．
ハニカムサンドイッチパネルとハニカムサンドイッチパネルに埋め込まれたインサートとの隙間に接着剤を自動で充填する形態について、図１から図１４に基づいて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１および図２に基づいて、自動充填装置１００の構成を説明する。
図１は側面図であり、図２は平面図である。
Ｘ軸は幅方向を示し、Ｙ軸は奥行方向を示し、Ｚ軸は高さ方向を示す。言い換えると、Ｘ軸は前後方向を示し、Ｙ軸は左右方向を示し、Ｚ軸は上下方向を示す。
Ｏ_Ｓは作業ステージ１１０の原点を示し、Ｏ_Ｐはパネル３００の原点を示す。

自動充填装置１００は、作業ステージ１１０と、移動ステージ１２０と、制御装置１３０と、駆動ヘッド２００とを備える。
作業ステージ１１０は、パネル３００が置かれる台である。
移動ステージ１２０は、駆動ヘッド２００が取り付けられるフレームである。移動ステージ１２０は前後方向に電動で移動する。また、駆動ヘッド２００が取り付けられた部分は左右方向に電動で移動する。

パネル３００は、インサート３１０が埋め込まれる埋め込み穴が設けられた板である（図２を参照）。
パネル３００の大きさは、小さいもので０．４ｍ×０．６ｍ程度であり、大きいもので３ｍ×５ｍ程度である。また、パネル３００に設けられる埋め込み穴の数は、５０個から３０００個程度である。埋め込み穴は窪みである。埋め込み穴は、ボール盤などを用いた穴あけ加工によって設けられる。ｍはメートルを意味する。

図３に基づいて、インサート３１０の構造を説明する。
図３の（ａ）は平面図であり、図３の（ｂ）は側面図である。
インサート３１０は、パネル３００に物を連結するための部品である。具体的には、インサート３１０は金属製の部品である。連結される物とは、何らかの部材または機器である。

インサート３１０は、上部フランジ３１１と、下部フランジ３１２と、フランジ軸３１３とを備える。
上部フランジ３１１は上側に配置されるフランジである。上部フランジ３１１は円板状を成す。上部フランジ３１１には、中央にねじ穴３１６が設けられ、ねじ穴３１６を挟んで２箇所に孔が設けられている。２つの孔はねじ穴３１６を挟んでほぼ対称に位置する。一方の孔を注入孔３１４といい、他方の孔を計測孔３１５という。注入孔３１４および計測孔３１５は上部フランジ３１１を貫通している。
下部フランジ３１２は下側に配置されるフランジである。下部フランジ３１２は円板状を成す。下部フランジ３１２には、中央に軸孔３１７が設けられている。なお、下部フランジ３１２は、注入孔３１４または計測孔３１５に相当する孔を有さない。
フランジ軸３１３は、上部フランジ３１１と下部フランジ３１２とを繋ぐ軸である。フランジ軸３１３は筒状を成す。フランジ軸３１３には、上部フランジ３１１から途中まで形成されたねじ穴３１６と、ねじ穴３１６と連結して下部フランジ３１２まで貫通した軸孔３１７とが設けられている。

インサート３１０の具体的な大きさは以下の通りである。
上部フランジ３１１および下部フランジ３１２の直径Ｄ_Ｍは１ｃｍから１０ｃｍ程度である。ｃｍはセンチメートルを意味する。
インサート３１０の高さＨは１ｃｍから５ｃｍ程度である。なお、インサート３１０の高さＨは、パネル３００に設けられた埋め込み穴の深さと同程度である。
実施の形態で示すインサート３１０の形状および寸法は一例であり、インサート３１０の形状および寸法は実施の形態で示す形状および寸法と異なっても構わない。

図４および図５に基づいて、パネル３００の構造を説明する。
図４および図５は側断面図である。

具体的には、パネル３００は、人工衛星などの構造体に用いられるハニカムサンドイッチパネルである。

図４に示すように、パネル３００は、ハニカムコア３０１と２枚の表皮材３０２とを備え、ハニカムコア３０１を表皮材３０２で挟んで構成される。
ハニカムコア３０１は、連結された複数の多角柱（具体的には六角柱）で構成される。なお、複数の多角柱はそれぞれ筒状を成す。
表皮材３０２は、接着シート３０３によって、ハニカムコア３０１の上部と下部とに接着される。具体的な表皮材３０２は、アルミニウムまたはＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）である。接着シート３０３はシート状の接着剤である。

パネル３００は数種類あり、それぞれの厚さＴは１ｃｍから５ｃｍ程度である。
また、埋め込み穴３０４の深さＤ_Ｐはパネル３００の厚さＴよりも浅い。例えば、埋め込み穴３０４の深さＤ_Ｐはパネル３００の厚さＴの半分程度である。

図５に示すように、インサート３１０が埋め込み穴３０４に埋め込まれると、インサート３１０の上部フランジ３１１の表面と上側の表皮材３０２の表面とが同程度の高さとなる。

インサート３１０とハニカムコア３０１との隙間３０５には、充填剤が充填される。
インサート３１０とハニカムコア３０１との隙間３０５とは、埋め込み穴３０４に埋め込まれたインサート３１０と、ハニカムコア３０１を形成する壁のうちインサート３１０と隣接する壁３０６との隙間を意味する。
具体的には、インサート３１０をハニカムコア３０１に固定させる接着剤が充填剤として充填される。

図６および図７に基づいて、駆動ヘッド２００の構成について説明する。
図６は正面図であり、図７は側面図である。
なお、図６では、カメラ２５０とレーザ変位計２６０とに関する部分も図示しているが、図７では、カメラ２５０とレーザ変位計２６０とに関する部分の図示を省略している。

駆動ヘッド２００は、インサート３１０とハニカムコア３０１との隙間３０５に充填剤を充填する機器である。

駆動ヘッド２００は、ディスペンサ２１０と、第１タンク２２１と、第２タンク２２２と、エアシリンダ２３０と、ロードセル２４０と、カメラ２５０と、レーザ変位計２６０とを備える。
さらに、駆動ヘッド２００は、移動ブロック２０１と、リニアガイド２０２と、ベースプレート２０３とを備える。
さらに、駆動ヘッド２００は、調整ガイド２６１と、ベースプレート２６２とを備える。

移動ブロック２０１は、移動ステージ１２０のレール１２１に取り付けられており、レール１２１に沿って上下に電動で移動する。
リニアガイド２０２は、移動ブロック２０１に取り付けられており、移動ブロック２０１が上下に移動すると移動ブロック２０１と共に上下に移動する。また、リニアガイド２０２は上下に電動で移動する。
ベースプレート２０３は、リニアガイド２０２に取り付けられており、リニアガイド２０２が上下に移動するとリニアガイド２０２と共に上下に移動する。

ディスペンサ２１０は、充填剤を吐出する機器である。
ディスペンサ２１０は、ノズル２１１を備える。
ノズル２１１は、充填剤が吐出される吐出口２１２を先端に有する。
具体的には、ノズル２１１は、複数の液体を撹拌して混合させるスタティックミキサーである。

第１タンク２２１は、充填剤を構成する第１の液体が格納される容器である。第１の液体は第１タンク２２１からディスペンサ２１０に供給される。
第２タンク２２２は、充填剤を構成する第２の液体が格納される容器である。第２の液体は第２タンク２２２からディスペンサ２１０に供給される。
充填剤は、第１の液体と第２の液体とが混合した混合液である。具体的には、充填剤は２液混合のエポキシ系接着剤であり、第１の液体は高粘度の主剤であり、第２の液体は低粘度の硬化剤である。２液混合のエポキシ系接着剤は、高粘度の主剤と低粘度の硬化剤とを混合した接着剤である。なお、ハニカムコア３０１の壁に微小な孔が生じた場合であっても充填剤が微小な孔から流出しないように、中粘度または高粘度な充填剤が選定される。

エアシリンダ２３０は、ベースプレート２０３を上下に移動させることによって、ディスペンサ２１０のノズル２１１を上下に移動させる機器である。
エアシリンダ２３０は、第１パイプ２３１と、第２パイプ２３２と、レギュレータ２３３と、ピストン２３４とを備える。
レギュレータ２３３は、第１パイプ２３１に流れる空気と第２パイプ２３２に流れる空気とを調整することによって、ピストン２３４を空気圧で上下に移動させる機器である。ピストン２３４が上下に移動するとベースプレート２０３と共にディスペンサ２１０のノズル２１１が上下に移動する。具体的には、レギュレータ２３３は電空レギュレータである。

ロードセル２４０は、押し付け力を計測するセンサである。
押し付け力とは、ノズル２１１の吐出口２１２の縁がインサート３１０の注入孔３１４の縁に押し付けられる力である。
具体的には、ロードセル２４０は、エアシリンダ２３０がベースプレート２０３を押し下げる力を押し付け力として計測する。

カメラ２５０は、ディスペンサ２１０のノズル２１１の下方に位置するインサート３１０を撮影する機器である。

調整ガイド２６１は、移動ブロック２０１に取り付けられており、移動ブロック２０１が上下に移動すると移動ブロック２０１と共に上下に移動する。また、調整ガイド２６１は上下左右に電動で移動する。
ベースプレート２６２は、調整ガイド２６１に取り付けられており、調整ガイド２６１が移動すると調整ガイド２６１と共に移動する。

レーザ変位計２６０は、ディスペンサ２１０のノズル２１１の下方に向けてレーザ光を出射して反射点までの距離を計測する機器である。反射点とは、レーザ光を反射した地点である。
具体的には、レーザ変位計２６０は、ノズル２１１の下方に位置するインサート３１０の計測孔３１５に向けてレーザ光を出射し、インサート３１０の注入孔３１４から注入された充填剤の液面までの距離を計測する。

図８に基づいて、制御装置１３０の構成を説明する。
制御装置１３０は、移動ステージ１２０と駆動ヘッド２００とを制御するコンピュータである。
制御装置１３０は、プロセッサ９０１とメモリ９０２と補助記憶装置９０３と入出力インタフェース９０４といったハードウェアを備える。これらのハードウェアは、信号線を介して互いに接続されている。

プロセッサ９０１は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、他のハードウェアを制御する。具体的には、プロセッサ９０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。
メモリ９０２は揮発性の記憶装置である。メモリ９０２は、主記憶装置またはメインメモリとも呼ばれる。具体的には、メモリ９０２はＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。
補助記憶装置９０３は不揮発性の記憶装置である。具体的には、補助記憶装置９０３は、ＲＯＭ、ＨＤＤまたはフラッシュメモリである。ＲＯＭはＲｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略称であり、ＨＤＤはＨａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅの略称である。

入出力インタフェース９０４は、移動ステージ１２０に繋がったケーブルと駆動ヘッド２００に繋がったケーブルとが接続されるポートである。

制御装置１３０は、前処理部１３１と、制御部１３２と、記録部１３３といった機能要素を備える。機能要素とは、制御装置１３０の機能を構成する要素である。機能要素はソフトウェアで実現される。それぞれの機能要素については後述する。

補助記憶装置９０３には、機能要素を実現するプログラムが記憶されている。機能要素を実現するプログラムは、メモリ９０２にロードされて、プロセッサ９０１によって実行される。
さらに、補助記憶装置９０３にはＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）が記憶されている。ＯＳの少なくとも一部は、メモリ９０２にロードされて、プロセッサ９０１によって実行される。
つまり、プロセッサ９０１は、ＯＳを実行しながら、機能要素を実現するプログラムを実行する。
機能要素を実現するプログラムを実行して得られるデータは、メモリ９０２、補助記憶装置９０３、プロセッサ９０１内のレジスタまたはプロセッサ９０１内のキャッシュメモリといった記憶装置に記憶される。

メモリ９０２はデータを記憶する記憶部１３９として機能する。但し、他の記憶装置が、メモリ９０２の代わりに、又は、メモリ９０２と共に、記憶部１３９として機能してもよい。

制御装置１３０は、プロセッサ９０１を代替する複数のプロセッサを備えてもよい。複数のプロセッサは、機能要素を実現するプログラムの実行を分担する。
機能要素を実現するプログラムは、磁気ディスク、光ディスクまたはフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体にコンピュータ読み取り可能に記憶することができる。不揮発性の記憶媒体は、一時的でない有形の媒体である。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
自動充填装置１００の動作は自動充填方法に相当する。
制御装置１３０の動作は充填制御方法に相当する。充填制御方法の手順は充填制御プログラムの手順に相当する。
前処理部１３１、制御部１３２および記録部１３３によって実行される処理は、それぞれ前処理、制御処理および記録処理という。

自動充填方法を説明する前に自動充填方法の前処理について説明する。
自動充填方法の前処理は、ノズル２１１の吐出口２１２の座標値を示す位置情報を補正する処理である。位置情報は制御装置１３０に予め記憶されている。初期の位置情報における座標の原点は作業ステージ１１０の原点Ｏ_Ｓ（図２を参照）である。

自動充填方法の前処理は、作業ステージ１１０にパネル３００が置かれ、且つ、パネル３００の埋め込み穴３０４にインサート３１０が埋め込まれた状態において行われる。
なお、インサート３１０は、予め決められた向きで埋め込み穴３０４に埋め込まれている。具体的には、注入孔３１４と計測孔３１５とがＹ軸の方向に並ぶように、インサート３１０は埋め込み穴３０４に埋め込まれている。
インサート３１０の向きは、ある程度、統一する必要がある。つまり、注入孔３１４と計測孔３１５とを結んだ線がＹ軸に対して成す角度が小さくなるように、インサート３１０を埋め込み穴３０４に埋め込む必要がある。具体的には、注入孔３１４と計測孔３１５とを結んだ線がＹ軸に対して成す角度がマイナス１０度からプラス１０度の範囲内の大きさになる必要がある。

自動充填方法の前処理において、自動充填装置１００は以下のように動作する。
記憶部１３９は、インサート座標データを予め記憶している。インサート座標データは、それぞれのインサート３１０の座標値を含んでいる。インサート座標データにおける座標の原点は、パネル３００の原点Ｏ_Ｐである。具体的には、インサート座標データはＣＡＤデータである。ＣＡＤはＣｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎの略称である。
まず、前処理部１３１は、インサート座標データから基準インサートの座標値を２点選択する。基準インサートは基準となるインサート３１０である。具体的には、基準インサートは、原点Ｏ_Ｐに比較的近いインサート３１０および原点Ｏ_Ｐから比較的遠いインサート３１０である。
次に、前処理部１３１は、基準インサートの座標値に基づいて移動量を算出する。
次に、前処理部１３１は、算出された移動量に基づいて、移動ステージ１２０と移動ブロック２０１とに対して移動指示を出力する。移動ステージ１２０および移動ブロック２０１は、移動指示を受けて、ノズル２１１を基準インサートの上方に移動させる。
次に、前処理部１３１は、カメラ２５０に対して撮影指示を出力する。カメラ２５０は、撮影指示を受けて、基準インサートを撮影して画像を得る。そして、カメラ２５０は、得られた画像を前処理部１３１に対して出力する。
次に、前処理部１３１は、画像を受けて、画像における基準インサートの位置ずれ量と角度ずれ量とを算出する。基準インサートの位置ずれ量とは、インサート座標データにおける基準インサートの座標値と画像における基準インサートの座標値とのずれの大きさである。基準インサートの角度ずれ量とは、インサート座標データにおける２つの基準インサートの２点の座標値を結んで得られる線が、画像における２つの基準インサートの２点の座標値を結んで得られる線に対して成す角度である。
そして、前処理部１３１は、インサート座標データにおける基準インサートの座標値を、インサート座標データにおける座標軸を角度ずれ量だけ回転させた場合の座標値に変換する。その後、前処理部１３１は、インサート座標データにおける基準インサートの座標値に位置ずれ量を加算する。

図９に基づいて、自動充填方法を説明する。
自動充填方法は、インサート３１０とハニカムコア３０１との隙間３０５に充填剤を充填する方法である。
自動充填方法は、上記の前処理の後に行われる。
自動充填方法において、ステップＳ１０１からステップＳ１０７までの処理は、インサート３１０毎に実行される。

ステップＳ１０１は、ノズル２１１をインサート３１０の上方に移動させる工程である。以下にステップＳ１０１を説明する。
まず、制御部１３２は、インサート３１０の座標値をインサート座標データから選択する。
次に、制御部１３２は、位置情報とインサート３１０の座標値とに基づいて移動量を算出する。
次に、制御部１３２は、算出された移動量に基づいて、移動ステージ１２０に対して移動指示を出力する。また、制御部１３２は、算出された移動量に基づいて、位置情報を更新する。
そして、移動ステージ１２０は、移動指示を受けて、ノズル２１１をインサート３１０の上方に移動させる。
なお、エアシリンダ２３０は、ディスペンサ２１０を含む部品の自重に対抗する力でベースプレート２０３を介してディスペンサ２１０を引き上げている。これにより、ディスペンサ２１０を含む部品は自重によって下降しない。ディスペンサ２１０を含む部品とは、ディスペンサ２１０とベースプレート２０３と第１タンク２２１と第２タンク２２２とベースプレート２０３とリニアガイド２０２である。

ステップＳ１０２は、インサート３１０における注入孔３１４のずれ量とインサート３１０における計測孔３１５のずれ量とを計測する工程である。注入孔３１４のずれ量とは注入孔３１４用の基準位置と注入孔３１４の位置とのずれの大きさである。計測孔３１５のずれ量とは計測孔３１５用の基準位置と計測孔３１５の位置とのＸＹ座標のずれの大きさである。以下にステップＳ１０２を説明する。
まず、制御部１３２は、カメラ２５０に対して撮影指示を出力する。
次に、カメラ２５０は、撮影指示を受けて、インサート３１０を撮影して画像を得る。
次に、カメラ２５０は、画像からインサート３１０の注入孔３１４を検出し、画像におけるインサート３１０の注入孔３１４の位置を算出する。また、カメラ２５０は、画像からインサート３１０の計測孔３１５を検出し、画像におけるインサート３１０の計測孔３１５の位置を算出する。
次に、カメラ２５０は、画像におけるインサート３１０の注入孔３１４の位置と画像におけるインサート３１０の計測孔３１５の位置とを示す検出結果を制御部１３２に対して出力する。制御部１３２は、検出結果を受ける。
そして、制御部１３２は、画像におけるインサート３１０の注入孔３１４の位置に基づいて、インサート３１０における注入孔３１４のずれ量を算出する。また、制御部１３２は、画像におけるインサート３１０の計測孔３１５の位置に基づいて、インサート３１０における計測孔３１５のずれ量を算出する。

ステップＳ１０３は、ノズル２１１の位置とレーザ変位計２６０の位置とを補正する工程である。以下にステップＳ１０３を説明する。
まず、制御部１３２は、インサート３１０における注入孔３１４のずれ量に基づいて、移動ステージ１２０に対して移動指示を出力する。また、制御部１３２は、インサート３１０の注入孔３１４のずれ量に基づいて、位置情報を更新する。
そして、移動ステージ１２０は、移動指示を受けて、ノズル２１１の吐出口２１２をインサート３１０の注入孔３１４の上方に移動させる。
さらに、制御部１３２は、インサート３１０における計測孔３１５のずれ量に基づいて、調整ガイド２６１に対して移動指示を出力する。
そして、調整ガイド２６１は、移動指示を受けて、レーザ変位計２６０を移動させる。具体的には、調整ガイド２６１は、レーザ光が計測孔３１５に向けて出射される位置にレーザ変位計２６０を移動させる。

ステップＳ１０４は、ノズル２１１の吐出口２１２の縁をインサート３１０の注入孔３１４の縁に押し付ける工程である。以下にステップＳ１０４を説明する。
まず、制御部１３２は、移動ブロック２０１に対して下降指示を出力する。移動ブロック２０１は、下降指示を受けて、ノズル２１１を下方に移動させる。具体的には、移動ブロック２０１は、ノズル２１１の吐出口２１２の縁がインサート３１０の注入孔３１４の縁と接触するまで下降指示を出力する。
次に、制御部１３２は、ロードセル２４０に対して計測指示を出力する。ロードセル２４０は、計測指示を受けて、押し付け力の計測を開始する。押し付け力とは、エアシリンダ２３０からノズル２１１に与えられる力である。押し付け力の計測が開始された後、押し付け力の計測が停止されるまで、ロードセル２４０は、押し付け力の計測を繰り返し、押し付け力を計測する度に制御部１３２に対して計測結果を出力する。この計測結果は計測された押し付け力を示す。
そして、制御部１３２は、計測結果を受ける度に、計測結果が示す押し付け力に基づいてエアシリンダ２３０に対して押し付け指示を出力する。エアシリンダ２３０は、押し付け指示を受けて、ベースプレート２０３を介してディスペンサ２１０を押し下げる。これにより、押し付け力が押し付け力範囲に収まる程度にノズル２１１の吐出口２１２の縁がインサート３１０の注入孔３１４の縁に押し付けられる。

図１０に基づいて、ステップＳ１０４の後のパネル３００とインサート３１０とノズル２１１との状態を説明する。
インサート３１０は、パネル３００の埋め込み穴３０４に埋め込まれている。
ノズル２１１の吐出口２１２の縁は、インサート３１０の注入孔３１４の縁に押し付けられている。

図９に戻り、ステップＳ１０５から説明を続ける。
ステップＳ１０５は、インサート３１０とハニカムコア３０１との隙間３０５に充填剤を充填する工程である。以下にステップＳ１０５を説明する。
まず、制御部１３２は、レーザ変位計２６０に対して計測指示を出力する。レーザ変位計２６０は、計測指示を受けて、液面距離の計測を開始する。液面距離とは、インサート３１０の注入孔３１４から注入された充填剤の液面までの距離である。具体的には、レーザ変位計２６０は、インサート３１０の計測孔３１５に向けてレーザ光を出射し、充填剤の液面に反射したレーザ光を受光する。そして、レーザ変位計２６０は、レーザ光を出射してから受光するまでの時間に基づいて、液面距離を算出する。液面距離の計測が開始された後、液面距離の計測が停止されるまで、レーザ変位計２６０は、液面距離の計測を繰り返し、液面距離を計測する度に制御部１３２に対して計測結果を出力する。この計測結果は計測された液面距離を示す。
次に、制御部１３２は、ディスペンサ２１０に対して充填指示を出力する。ディスペンサ２１０は、充填指示を受けて、充填剤の吐出を開始する。充填剤の吐出が開始された後、充填剤の吐出が停止されるまで、ディスペンサ２１０は、ノズル２１１の吐出口２１２から充填剤を吐出する。なお、充填速度は一定である。具体的には、ディスペンサ２１０は、主剤と硬化剤とをノズル２１１に注入する。すると、ノズル２１１は、主剤と硬化剤とを撹拌して混合させ、主剤と硬化剤とが混合した接着剤を吐出口２１２から吐出する。吐出された接着剤は、インサート３１０の注入孔３１４から注入され、インサート３１０とハニカムコア３０１との隙間３０５に充填される。なお、ディスペンサ２１０は、主剤が不足すると第１タンク２２１から主剤を補充し、硬化剤が不足すると第２タンク２２２から硬化剤を補充する。
次に、制御部１３２は、レーザ変位計２６０から計測結果を受ける度に、計測結果が示す液面距離に基づいて充填剤の液面の高さを算出する。
そして、制御部１３２は、充填剤の液面の高さが目標高さに達したか判定する。目標高さは、予め決められた高さである。具体的には、目標高さは、インサート３１０の上部フランジ３１１の表面と同じ高さである。充填剤の液面の高さが目標高さに達した場合、制御部１３２は、ディスペンサ２１０に対して充填停止指示を出力する。ディスペンサ２１０は、充填停止指示を受けて、充填剤の吐出を停止する。

図１１に基づいて、ステップＳ１０５の後のパネル３００とインサート３１０とノズル２１１との状態を説明する。充填剤はドットの網掛けで表す。
インサート３１０とハニカムコア３０１との隙間３０５には、ノズル２１１の吐出口２１２から吐出されてインサート３１０の注入孔３１４から注入された充填剤が充填されている。
充填剤の液面は、インサート３１０の表面まで達している。なお、充填剤の液面はレーザ変位計２６０からのレーザ光２６３によって検出される。

図１２、図１３および図１４に基づいて、充填剤が充填される範囲を説明する。充填剤はドットの網掛けで表す。
図１２から図１４の（Ａ）は図１１の（Ａ）におけるインサート３１０の周辺の平面図であり、図１２から図１４の（Ｂ）は図１１の（Ｂ）におけるインサート３１０の周辺の平面図である。
図１２から図１４の（Ａ）に示すように、インサート３１０とハニカムコア３０１との位置関係がいずれのパターンであっても、インサート３１０のフランジ軸３１３の周囲に充填剤が充填される。また、ハニカムコア３０１のうちインサート３１０に隣接する部分に充填剤が充填される。一方、ハニカムコア３０１のうちインサート３１０に隣接しない部分には充填剤は充填されない。
図１２から図１４の（Ｂ）に示すように、インサート３１０とハニカムコア３０１との位置関係がいずれのパターンであっても、インサート３１０の下方には充填剤は充填されない。つまり、充填剤がハニカムコア３０１の下部まで充填されることはなく、充填剤が充填された後のパネル３００が過度に重くなることはない。これは、流れ止め処置が施されているためである。具体的には、ＧＦＲＰプレートを用いた流れ止め処置が施されている。ＧＦＲＰは、Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃの略称である。

図９に戻り、ステップＳ１０６から説明を続ける。
ステップＳ１０６は、ノズル２１１の吐出口２１２の縁をインサート３１０の注入孔３１４の縁から引き離す工程である。以下にステップＳ１０６を説明する。
まず、制御部１３２は、エアシリンダ２３０に対して押し付け停止指示を出力する。エアシリンダ２３０は、押し付け停止指示を受けて、ディスペンサ２１０を含む部品の自重に対抗する力でベースプレート２０３を介してディスペンサ２１０を引き上げる。
次に、制御部１３２は、ロードセル２４０に対して計測停止指示を出力する。ロードセル２４０は、計測停止指示を受けて、押し付け力の計測を停止する。
そして、制御部１３２は、移動ブロック２０１に対して上昇指示を出力する。移動ブロック２０１は、上昇指示を受けて、ノズル２１１を上方に移動させる。具体的には、移動ブロック２０１は、ノズル２１１の吐出口２１２の縁とインサート３１０の注入孔３１４の縁との間隔が第１間隔になるまで、ノズル２１１の吐出口２１２の縁をインサート３１０の注入孔３１４の縁から離す。

ステップＳ１０７は、作業履歴を記録する工程である。以下にステップＳ１０７を説明する。
記憶部１３９は、作業履歴ファイルを予め記憶している。作業履歴ファイルは、行われた作業毎に作業履歴を含んでいる。
記録部１３３は、ステップＳ１０１からステップＳ１０６までの処理で行われた作業の作業履歴を作業履歴ファイルに記録する。具体的には、記録部１３３は、インサート識別子および充填日時などを作業履歴ファイルに記録する。インサート識別子は、インサート３１０を識別する識別子である。充填日時は、充填剤がインサート３１０の注入孔３１４から注入されてインサート３１０とハニカムコア３０１との隙間３０５に充填された日時である。具体的には、充填日時は、充填指示が出力された日時および充填停止指示が出力された日時である。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
実施の形態１により、充填剤の充填を自動で行うことが可能となる。
具体的には、人工衛星、飛しょう体または車載シェルタ等の構造体に用いられるハニカムサンドイッチパネルに対し、部材または機器を連結するための金属部品を、自動充填装置を用いて接着剤で接着することができる。
これにより、接着剤を充填する作業および作業記録を残す作業を簡略化することが可能となる。

ハニカムサンドイッチパネルのハニカムコアは、断面において多角形を組み合わせたものである。そのため、インサートの位置およびハニカムコアの形状に応じて充填する接着剤の量に差異があり、一意に充填量を決めることができない。しかし、実施の形態１により、インサートの位置およびハニカムコアの形状に応じて、必要な量の接着剤を充填することが可能となる。

実施の形態１では、駆動ヘッド２００は、主剤用のディスペンサとタンクとを備え、さらに、硬化剤用のディスペンサとタンクとを備える。
逆流は、主剤と硬化剤とが吐出されてスタティックミキサー（ノズル２１１）内で混合される時に生じる圧力によって、主剤と硬化剤とが押し返されるために生じる。
硬化剤用に使用するディスペンサは、主剤用に使用するディスペンサと比較して、吐出する力が小さく、逆流が生じ易い。
そこで、硬化剤の流路を細くするとよい。これにより、硬化剤の吐出圧力が高まるため、逆流を防ぐことが可能となる。具体的には、硬化剤の吐出に必要な力がディスペンサの性能の範囲内の大きさになるように、流路径を設計するとよい。

実施の形態１では、ロードセルによって押し付け力を計測してエアシリンダによって適切な押し付け力でノズルをインサートに押し付ける。つまり、タンクに格納された充填剤の量が変化しても、適切な押し付け力でノズルをインサートに押し付けることができる。そのため、接着剤がインサートから漏れ出てしまうことがない。また、ノズルをインサートに押し付けてもハニカムサンドイッチパネルを破損してしまうことがない。

実施の形態２．
ディスペンサ２１０を含む部品の自重に対抗する引き上げ力をバネを用いて発生させる形態について、主に実施の形態１と異なる点を、図１５に基づいて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
自動充填装置１００の構成、パネル３００の構造およびインサート３１０の構造は、実施の形態１と同じである。

図１５に基づいて、駆動ヘッド２００の構成を説明する。
なお、エアシリンダ２３０は簡略して図示している。具体的には、第１パイプ２３１、第２パイプ２３２、レギュレータ２３３およびピストン２３４は省略されている。また、レーザ変位計２６０を移動させるための調整ガイド２６１およびベースプレート２６２の図示は省略されている。

駆動ヘッド２００は、実施の形態１で説明した要素とは別に、固定ブロック２０４と２つのバネ２０５とを備える。
固定ブロック２０４は、移動ブロック２０１に固定されている。固定ブロック２０４にはディスペンサ２１０が取り付けられている。移動ブロック２０１が上下に移動すると移動ブロック２０１と共に固定ブロック２０４は上下に移動する。
ベースプレート２０３は、固定ブロック２０４の下方に配置されている。ベースプレート２０３の上面には第１タンク２２１と第２タンク２２２とが取り付けられている。なお、第１タンク２２１はベースプレート２０３の左端に配置され、第２タンク２２２はベースプレート２０３の右端に配置されている。また、ベースプレート２０３の下面にはディスペンサ２１０が取り付けられている。なお、ディスペンサ２１０は、ベースプレート２０３の中央に配置されている。
２つのバネ２０５は、固定ブロック２０４とベースプレート２０３との間に設けられている。なお、２つのバネ２０５は、ディスペンサ２１０を挟んで左右に配置されている。
２つのバネ２０５は、ディスペンサ２１０を含む部品の自重に対抗する引き上げ力でベースプレート２０３を引き上げる。具体的には、ディスペンサ２１０を含む部品とは、ディスペンサ２１０とベースプレート２０３と第１タンク２２１と第２タンク２２２である。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
自動充填方法において、ディスペンサ２１０を含む部品の自重に対抗する引き上げ力を発生させる部品は、ディスペンサ２１０ではなく、２つのバネ２０５である。
その他の点については、自動充填方法は実施の形態１と同じである。

＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
ディスペンサを含む部品の自重に対抗する引き上げ力をバネが発生させるため、ディスペンサ２１０の負荷を軽減することができる。
さらに、実施の形態１と同じ効果を奏する。

＊＊＊実施の形態の補足＊＊＊
実施の形態において、制御装置１３０の機能はハードウェアで実現してもよい。
図１６に、制御装置１３０の機能がハードウェアで実現される場合の構成を示す。
制御装置１３０は処理回路９９０を備える。処理回路９９０はプロセッシングサーキットリともいう。
処理回路９９０は、前処理部１３１と制御部１３２と記録部１３３と記憶部１３９といった機能要素を実現する専用の電子回路である。
具体的には、処理回路９９０は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡまたはこれらの組み合わせである。ＧＡはＧａｔｅ Ａｒｒａｙの略称であり、ＡＳＩＣはＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略称であり、ＦＰＧＡはＦｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略称である。

制御装置１３０は、処理回路９９０を代替する複数の処理回路を備えてもよい。複数の処理回路は、機能要素の役割を分担する。

制御装置１３０の機能は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで実現してもよい。つまり、一部の機能要素をソフトウェアで実現し、残りの機能要素をハードウェアで実現してもよい。また、機能要素はファームウェアで実現してもよい。

実施の形態は、好ましい形態の例示であり、本発明の技術的範囲を制限することを意図するものではない。実施の形態は、部分的に実施してもよいし、他の形態と組み合わせて実施してもよい。構成要素の配置およびシーケンス図等を用いて説明した手順は適宜に変更してもよい。

１００ 自動充填装置、１１０ 作業ステージ、１２０ 移動ステージ、１２１ レール、１３０ 制御装置、１３１ 前処理部、１３２ 制御部、１３３ 記録部、１３９ 記憶部、２００ 駆動ヘッド、２０１ 移動ブロック、２０２ リニアガイド、２０３ ベースプレート、２０４ 固定ブロック、２０５ バネ、２１０ ディスペンサ、２１１ ノズル、２１２ 吐出口、２２１ 第１タンク、２２２ 第２タンク、２３０ エアシリンダ、２３１ 第１パイプ、２３２ 第２パイプ、２３３ レギュレータ、２３４ ピストン、２４０ ロードセル、２５０ カメラ、２６０ レーザ変位計、２６１ 調整ガイド、２６２ ベースプレート、２６３ レーザ光、３００ パネル、３０１ ハニカムコア、３０２ 表皮材、３０３ 接着シート、３０４ 埋め込み穴、３０５ 隙間、３０６ 壁、３１０ インサート、３１１ 上部フランジ、３１２ 下部フランジ、３１３ フランジ軸、３１４ 注入孔、３１５ 計測孔、３１６ ねじ穴、３１７ 軸孔、９０１ プロセッサ、９０２ メモリ、９０３ 補助記憶装置、９０４ 入出力インタフェース、９９０ 処理回路。

Claims (10)

1. インサートが埋め込まれたパネルが置かれる作業ステージと、
   前記インサートに設けられた注入孔から注入される充填剤が吐出される吐出口を有するディスペンサと、
   前記ディスペンサの前記吐出口の縁を前記インサートの前記注入孔の縁に押し付けるエアシリンダと
   を備える自動充填装置。
2. 前記自動充填装置は、前記ディスペンサの前記吐出口の縁が前記インサートの前記注入孔の縁に押し付けられる押し付け力を計測するロードセルを備え、
   前記エアシリンダは、前記押し付け力が押し付け力範囲に収まる程度に前記ディスペンサの前記吐出口の縁を前記インサートの前記注入孔の縁に押し付ける
   請求項１に記載の自動充填装置。
3. 前記インサートは、上部フランジと、下部フランジと、前記上部フランジと前記下部フランジとを繋ぐフランジ軸とを備え、
   前記上部フランジは、計測孔と前記注入孔とを有し、
   前記自動充填装置は、前記計測孔に向けてレーザ光を出射し、前記注入孔から注入された前記充填剤の液面までの距離を計測するレーザ変位計を備え、
   前記ディスペンサは、計測された距離に基づいて、前記充填剤の液面の高さが目標高さに達するまで前記充填剤を吐出する
   請求項１に記載の自動充填装置。
4. 前記ディスペンサを前記インサートの上方に移動させる移動ステージと、
   前記ディスペンサが前記インサートの上方に移動した後に前記インサートを撮影して画像を得るカメラと、
   前記画像における前記計測孔の位置に基づいて、レーザ光が前記計測孔に向けて出射される位置に前記レーザ変位計を移動させる調整ガイドとを備える
   請求項３に記載の自動充填装置。
5. 前記自動充填装置は、
   前記ディスペンサを前記インサートの上方に移動させる移動ステージと、
   前記ディスペンサが前記インサートの上方に移動した後に前記インサートを撮影して画像を得るカメラとを備え、
   前記移動ステージは、前記画像における前記インサートの前記注入孔の位置に基づいて、前記ディスペンサの前記吐出口を前記インサートの前記注入孔の上方に移動させる
   請求項１に記載の自動充填装置。
6. 前記自動充填装置は、
   前記ディスペンサを前記インサートの上方に移動されたる移動ステージと、
   前記ディスペンサが前記インサートの上方に移動された後、前記ディスペンサの前記吐出口の縁と前記インサートの前記注入孔の縁が接触するまで前記ディスペンサの前記吐出口の縁を前記インサートの前記注入孔の縁に近づける移動ブロックとを備え、
   前記エアシリンダは、前記ディスペンサの前記吐出口の縁が前記インサートの前記注入孔の縁に接触させられた後、前記ディスペンサの前記吐出口の縁を前記インサートの前記注入孔の縁に押し付ける
   請求項１に記載の自動充填装置。
7. 前記自動充填装置は、
   前記充填剤を構成する第１の液体が格納される第１のタンクと、
   前記充填剤を構成する第２の液体が格納される第２のタンクとを備え、
   前記ディスペンサは、前記吐出口を先端に有するノズルとしてスタティックミキサーを備え、
   前記スタティックミキサーは、前記第１のタンクから供給される前記第１の液体と前記第２のタンクから供給される前記第２の液体とを撹拌して混合させ、前記第１の液体と前記第２の液体とが混合した混合液を前記充填剤として前記吐出口から吐出する
   請求項１に記載の自動充填装置。
8. 前記パネルは、前記インサートが埋め込まれる埋め込み穴が設けられたハニカムコアを備えるハニカムサンドイッチパネルであり、
   前記充填剤は、前記インサートと前記ハニカムコアとの隙間に充填されて前記インサートを前記ハニカムコアに固定させる接着剤である
   請求項１に記載の自動充填装置。
9. 前記エアシリンダは、前記吐出口の縁が前記注入孔の縁に押し付けられる工程より前の工程において、前記ディスペンサを含む部品の自重に対抗する引き上げ力で前記ディスペンサを引き上げる
   請求項１に記載の自動充填装置。
10. 前記ディスペンサを上下に移動させる移動ブロックと、
    前記エアシリンダが取り付けられて前記移動ブロックに固定される固定ブロックと、
    前記ディスペンサが取り付けられて前記固定ブロックの下方に配置されるベースプレートと、
    前記固定ブロックと前記ベースプレートとの間に設けられて前記ディスペンサを含む部品の自重に対抗する引き上げ力で前記ベースプレートを引き上げるバネとを備える
    請求項１に記載の自動充填装置。

Images