(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二液型発泡性ウレタン組成物の第１の原料を貯留する第１のタンクと、
二液型発泡性ウレタン組成物の第２の原料を貯留する第２のタンクと、
前記第１及び第２のタンクに設けられた各々の流入口へ気体をそれぞれ送出する気体送出手段と、
前記気体送出手段により送出された気体の圧力により前記第１のタンクに設けられた流出口から圧送された第１の原料を、一定流量の流れに変換して吐出する第１の定流量手段と、
前記気体送出手段により送出された気体の圧力により前記第２のタンクに設けられた流出口から圧送された第２の原料を、一定流量の流れに変換して吐出する第２の定流量手段と、
前記第１及び第２の定流量手段により各々吐出された前記第１及び第２の原料を噴射混合し、混合されて形成された二液型発泡性ウレタン組成物を吐出する混合吐出手段と、
油圧駆動手段と、
を備え、
前記混合吐出手段が、吐出口の内径が４ｍｍ〜８ｍｍ、吐出口の外径が２０ｍｍ以下、吐出口の長さが５ｍｍ以上であり、吐出口後方の形状が高さと幅の和が１２０ｍｍ以下となる、手動操作可能な装置単体として構成され、
前記第１及び第２の定流量手段は、ピストンがシリンダー内を往復移動することに応じて、前記第１及び第２のタンクの流出口から吐出された前記第１及び第２の原料を、一定量、各々吸入する吸入工程と、シリンダー内に吸入された前記第１及び第２の原料を各々すべて吐出する吐出工程とを繰り返し行うシリンダーポンプからそれぞれ構成され、
前記油圧駆動手段は、前記混合吐出手段による二液型発泡性ウレタン組成物の噴射混合及び混合吐出を油圧により駆動制御すると共に前記シリンダーポンプのピストンの往復移動を油圧により駆動制御することを特徴とする、二液型発泡性ウレタン組成物の充填装置。
【請求項２】
二液型発泡性ウレタン組成物の第１の原料を貯留する第１のタンクと、
二液型発泡性ウレタン組成物の第２の原料を貯留する第２のタンクと、
前記第１及び第２のタンクに設けられた各々の流入口へ気体をそれぞれ送出する気体送出手段と、
前記気体送出手段により送出された気体の圧力により前記第１のタンクに設けられた流出口から圧送された第１の原料を、一定流量の流れに変換して吐出する第１の定流量手段と、
前記気体送出手段により送出された気体の圧力により前記第２のタンクに設けられた流出口から圧送された第２の原料を、一定流量の流れに変換して吐出する第２の定流量手段と、
前記第１及び第２の定流量手段により各々吐出された前記第１及び第２の原料を噴射混合し、混合されて形成された二液型発泡性ウレタン組成物を吐出する混合吐出手段と、
油圧駆動手段と、
を備え、
前記混合吐出手段が、手動操作可能な装置単体として構成され、
前記第１及び第２の定流量手段は、ピストンがシリンダー内を往復移動することに応じて、前記第１及び第２のタンクの流出口から吐出された前記第１及び第２の原料を、一定量、各々吸入する吸入工程と、シリンダー内に吸入された前記第１及び第２の原料を各々すべて吐出する吐出工程とを繰り返し行うシリンダーポンプからそれぞれ構成され、
前記油圧駆動手段は、前記混合吐出手段による二液型発泡性ウレタン組成物の噴射混合及び混合吐出を油圧により駆動制御すると共に前記シリンダーポンプのピストンの往復移動を油圧により駆動制御し、
前記気体送出手段は、
少なくとも膜透過速度の速い水分子及び酸素分子を膜外部へ排出し、膜透過速度の遅い窒素分子を透過させる膜モジュールを有し、
前記膜モジュールに圧縮空気が供給されたときに該膜モジュールを透過した窒素ガスを送出する窒素発生装置であることを特徴とする、二液型発泡性ウレタン組成物の充填装置。
【請求項３】
前記気体送出手段は、
少なくとも膜透過速度の速い水分子及び酸素分子を膜外部へ排出し、膜透過速度の遅い窒素分子を透過させる膜モジュールを有し、
前記膜モジュールに圧縮空気が供給されたときに該膜モジュールを透過した窒素ガスを送出する窒素発生装置であることを特徴とする、請求項１に記載の二液型発泡性ウレタン組成物の充填装置。
【請求項４】
前記混合吐出手段は、所望の位置に移動可能なマニピュレータに脱着自在に取り付けられており、
車体閉断面部の注入口を通して該車体閉断面部に二液型発泡性ウレタン組成物を供給可能な位置に前記混合吐出手段の吐出先端が位置決めされるように前記マニピュレータの位置を制御する制御手段と、
をさらに有することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の二液型発泡性ウレタン組成物の充填装置。
【請求項５】
移動自在のユニットとして構成されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の二液型発泡性ウレタン組成物の充填装置。
【請求項６】
充填装置により被充填部へ二液型発泡性ウレタン組成物を充填する充填方法であって、
前記充填装置は、
二液型発泡性ウレタン組成物の第１の原料を貯留する第１のタンクと、
二液型発泡性ウレタン組成物の第２の原料を貯留する第２のタンクと、
供給された前記第１及び第２の原料を噴射混合し、混合されて形成された二液型発泡性ウレタン組成物を吐出する混合吐出手段であって、該混合吐出手段が、吐出口の内径が４ｍｍ〜８ｍｍ、吐出口の外径が２０ｍｍ以下、吐出口の長さが５ｍｍ以上であり、吐出口後方の形状が高さと幅の和が１２０ｍｍ以下となる、手動操作可能な装置単体として構成される、前記混合吐出手段と、
油圧駆動手段と、
を備え、
前記充填方法は、
前記第１及び第２のタンクに設けられた各々の流入口へ気体をそれぞれ送出し、
送出された気体の圧力により前記第１のタンクに設けられた流出口から圧送された第１の原料を、前記油圧駆動手段により油圧制御されたシリンダーポンプにより一定流量の流れに変換し、
送出された気体の圧力により前記第２のタンクに設けられた流出口から圧送された第２の原料を、前記油圧駆動手段により油圧制御されたシリンダーポンプにより一定流量の流れに変換し、
一定流量の流れに変換された前記第１及び第２の原料を前記油圧駆動手段により油圧制御された前記混合吐出手段に供給することにより、二液型発泡性ウレタン組成物を噴射混合し、
前記油圧駆動手段による油圧制御によって前記混合吐出手段から吐出された二液型発泡性ウレタン組成物を被充填部へ充填する、各工程を備えることを特徴とする、二液型発泡性ウレタン組成物の充填方法。
【請求項７】
充填装置により被充填部へ二液型発泡性ウレタン組成物を充填する充填方法であって、
前記充填装置は、
二液型発泡性ウレタン組成物の第１の原料を貯留する第１のタンクと、
二液型発泡性ウレタン組成物の第２の原料を貯留する第２のタンクと、
供給された前記第１及び第２の原料を噴射混合し、混合されて形成された二液型発泡性ウレタン組成物を吐出する混合吐出手段であって、該混合吐出手段が手動操作可能な装置単体として構成される、前記混合吐出手段と、
油圧駆動手段と、
を備え、
前記充填方法は、
供給された圧縮空気から水分子及び酸素分子を除去することにより窒素ガスを発生し、該窒素ガスを前記第１及び第２のタンクに設けられた各々の流入口へそれぞれ送出し、
送出された窒素ガスの圧力により前記第１のタンクに設けられた流出口から圧送された第１の原料を、前記油圧駆動手段により油圧制御されたシリンダーポンプにより一定流量の流れに変換し、
送出された窒素ガスの圧力により前記第２のタンクに設けられた流出口から圧送された第２の原料を、前記油圧駆動手段により油圧制御されたシリンダーポンプにより一定流量の流れに変換し、
一定流量の流れに変換された前記第１及び第２の原料を前記油圧駆動手段により油圧制御された前記混合吐出手段に供給することにより、二液型発泡性ウレタン組成物を噴射混合し、
前記油圧駆動手段による油圧制御によって前記混合吐出手段から吐出された二液型発泡性ウレタン組成物を被充填部へ充填する、各工程を備えることを特徴とする、二液型発泡性ウレタン組成物の充填方法。
【請求項８】
前記気体を送出する工程は、供給された圧縮空気から水分子及び酸素分子を除去することにより、窒素ガスを発生する工程を備えることを特徴とする、請求項６に記載の二液型発泡性ウレタン組成物の充填方法。
【請求項９】
前記混合吐出手段は、所望の位置に移動可能なマニピュレータに脱着自在に取り付けられており、
二液型発泡性ウレタン組成物を被充填部へ充填する前記工程は、被充填部の注入口を通して該被充填部に二液型発泡性ウレタン組成物を供給可能な位置に前記混合吐出手段の吐出先端が位置決めされるように前記マニピュレータの位置を制御する工程を備えることを特徴とする、請求項６乃至８のいずれか１項に記載の二液型発泡性ウレタン組成物の充填方法。
【請求項１０】
前記充填装置が移動自在のユニットから構成されていることを特徴とする、請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の二液型発泡性ウレタン組成物の充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用二液型発泡性ウレタン組成物の充填方法及び装置に係り、より詳しくは、例えばイソシアネート化合物とポリオールとを噴射混合して得た二液型発泡性ウレタン組成物を、車体の閉断面部（すなわち、車体の閉空間部）などに効率的に充填するための充填方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、自動車の衝突安全の向上が益々望まれている。乗員を衝突から保護するためには、衝突エネルギーを吸収するために車体の前後にクラッシャブル・ゾーンを設けなければならないと共に、乗員の生存空間を確保するために乗員が居るキャビンには強固なセーフティセルを構築しなければならない。
【０００３】
しかしながら、キャビンの強度を高めるために、各ピラーやシャシーフレーム等の肉厚をより厚くすると、車体の重量が増し燃費が悪くなるという問題が生じる。
【０００４】
そこで、本願出願人は、ピラーやシャシーフレームなどの車体の一部の閉断面部内に二液型発泡性ウレタン組成物を充填して車体の強度を高める構造や方法を出願している（特願平９−７９７５９、特願平９−１８８２２６など）。
【０００５】
また、一般に、自動車の生産工程は、分業とベルトコンベヤーの採用による移動組立法により大量生産を行っているので、このような大量生産に適するように、生産ライン上を流れる車体の閉断面部をマニピュレータにより自動的に発泡材料で充填する方法及び装置を出願している（特願平９−２９２１２７号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の二液型発泡性ウレタン組成物を車体の閉断面部内等に充填する方法及び装置は、吐出する発泡材料の定量性に難点があるという課題があった。そこで、この充填装置を移動可能な設備である現場発泡型のスプレー装置として構成した場合、定量性を確保するためには工場で規程量をきっちり充填しなければならない。しかし、この方法では、設備の耐久性やメンテナンス頻度の点で不適当である。
【０００７】
また、生産ライン上を流れる車体の閉断面部にマニピュレータにより自動的に充填する装置では、大量生産に適した大型の設備となるため、機動性に欠けるという問題点があった。このため、車体の閉断面部の充填部位にマニュピレータが入り込めないような狭い場所への充填が困難であり、自動化に課題がある。
【０００８】
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、小型で定量性があり機動性、信頼性の高い、二液型発泡性ウレタン組成物の充填装置及びその充填方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、二液型発泡性ウレタン組成物の第１の原料を貯留する第１のタンクと、二液型発泡性ウレタン組成物の第２の原料を貯留する第２のタンクと、前記第１及び第２のタンクに設けられた各々の流入口へ気体をそれぞれ送出する気体送出手段と、前記気体送出手段により送出された気体の圧力により前記第１のタンクに設けられた流出口から圧送された第１の原料を、一定流量の流れに変換して吐出する第１の定流量手段と、前記気体送出手段により送出された気体の圧力により前記第２のタンクに設けられた流出口から圧送された第２の原料を、一定流量の流れに変換して吐出する第２の定流量手段と、前記第１及び第２の定流量手段により各々吐出された前記第１及び第２の原料を噴射混合し、混合されて形成された二液型発泡性ウレタン組成物を吐出する混合吐出手段と、油圧駆動手段と、を備え、前記混合吐出手段が、吐出口の内径が４ｍｍ〜８ｍｍ、吐出口の外径が２０ｍｍ以下、吐出口の長さが５ｍｍ以上であり、吐出口後方の形状が高さと幅の和が１２０ｍｍ以下となる、手動操作可能な装置単体として構成され、前記第１及び第２の定流量手段は、ピストンがシリンダー内を往復移動することに応じて、前記第１及び第２のタンクの流出口から吐出された前記第１及び第２の原料を、一定量、各々吸入する吸入工程と、シリンダー内に吸入された前記第１及び第２の原料を各々すべて吐出する吐出工程とを繰り返し行うシリンダーポンプからそれぞれ構成され、前記油圧駆動手段は、前記混合吐出手段による二液型発泡性ウレタン組成物の噴射混合及び混合吐出を油圧により駆動制御すると共に前記シリンダーポンプのピストンの往復移動を油圧により駆動制御することを特徴とする。
【００１０】
ここで、二液型発泡性ウレタン組成物とは、常温下で発泡硬化しうるものであれば特にその種類に制限はなく、任意のものが使用できる。具体的には、ポリオール主剤［多価アルコール、ビスフェノール類、各種アミンなどの活性水素含有化合物に、アルキレンオキシドを付加反応させて得られるポリエーテルポリオールが好ましい］と、ポリイソシアネート硬化剤［芳香族ポリイソシアネート、脂肪族または脂環式ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、これらの各種変性物、ポリオール類と過剰量のポリイソシアネート化合物との反応で得られる末端ＮＣＯ基含有ウレタンプレポリマーなど］の二液型から成り、かつ該主剤側に発泡剤として水を配合し、さらに必要に応じて反応触媒、整泡剤、着色剤、可塑剤、充填剤、難燃剤、老化防止剤、抗酸化剤などを加えた系で構成されるものが例示される。特に発泡硬化物が硬質となるように設計することが好ましい。
【００１１】
請求項１の発明では、気体送出手段により送出された気体の圧力により、第１及び第２のタンクに各々貯留されている第１及び第２の原料を圧送するので、装置を簡素化、小型化することができる。さらに、圧送された第１及び第２の原料を、それぞれ第１及び第２の定流量手段で一定流量の流れに変換し、混合吐出手段に供給するので、一定流量の二液型発泡性ウレタン組成物が吐出される。これにより、定量性、信頼性、機動性の高い充填装置を提供することができる。また、装置に定量性をもたせることにより、混合物を規定量を入れるのが容易となる。
【００１２】
さらに請求項１の発明によれば、１つの油圧駆動手段を用いて、混合吐出手段の噴射混合及び混合吐出と、シリンダーポンプのピストンの往復運動と、を駆動させるようにしたので、さらに装置を小型化することができる。また、混合吐出手段が、吐出口の内径が４ｍｍ〜８ｍｍ、吐出口の外径が２０ｍｍ以下、吐出口の長さが５ｍｍ以上であり、吐出口後方の形状が高さと幅の和が１２０ｍｍ以下となる、手動操作可能な装置単体として構成されているため、機動性を向上させることができる。また、混合吐出手段の寸法を、上記のように小型に設定したため、所定サイズの注入口を有する車体閉断面部への二液型発泡性ウレタン組成物の充填を、きわめて容易に行うことができる。
【００１３】
ここで、噴射混合とは、第１及び第２の原料をそれぞれ噴射させて混合させる動作をいい、混合吐出とは、そのように混合された混合物を吐出する動作をいう。
【００１４】
請求項２の発明は、二液型発泡性ウレタン組成物の第１の原料を貯留する第１のタンクと、二液型発泡性ウレタン組成物の第２の原料を貯留する第２のタンクと、前記第１及び第２のタンクに設けられた各々の流入口へ気体をそれぞれ送出する気体送出手段と、前記気体送出手段により送出された気体の圧力により前記第１のタンクに設けられた流出口から圧送された第１の原料を、一定流量の流れに変換して吐出する第１の定流量手段と、前記気体送出手段により送出された気体の圧力により前記第２のタンクに設けられた流出口から圧送された第２の原料を、一定流量の流れに変換して吐出する第２の定流量手段と、前記第１及び第２の定流量手段により各々吐出された前記第１及び第２の原料を噴射混合し、混合されて形成された二液型発泡性ウレタン組成物を吐出する混合吐出手段と、油圧駆動手段と、を備え、前記混合吐出手段が、手動操作可能な装置単体として構成され、前記第１及び第２の定流量手段は、ピストンがシリンダー内を往復移動することに応じて、前記第１及び第２のタンクの流出口から吐出された前記第１及び第２の原料を、一定量、各々吸入する吸入工程と、シリンダー内に吸入された前記第１及び第２の原料を各々すべて吐出する吐出工程とを繰り返し行うシリンダーポンプからそれぞれ構成され、前記油圧駆動手段は、前記混合吐出手段による二液型発泡性ウレタン組成物の噴射混合及び混合吐出を油圧により駆動制御すると共に前記シリンダーポンプのピストンの往復移動を油圧により駆動制御し、
前記気体送出手段は、少なくとも膜透過速度の速い水分子及び酸素分子を膜外部へ排出し、膜透過速度の遅い窒素分子を透過させる膜モジュールを有し、前記膜モジュールに圧縮空気が供給されたときに該膜モジュールを透過した窒素ガスを送出する窒素発生装置であることを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明では、窒素発生装置を用いて水分子が除去された窒素ガスを第１及び第２のタンクに送出することにより、貯留されている第１及び第２の原料を圧送するので、第１及び第２の原料に、水分子が混入することがなくなり、タンク内及び配管中での原料の硬化ないし固化が起こることがなく、更に発泡倍率の変化を抑制し、信頼性の高い二液型発泡性ウレタン組成物を混合形成することができる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１の前記気体送出手段が、少なくとも膜透過速度の速い水分子及び酸素分子を膜外部へ排出し、膜透過速度の遅い窒素分子を透過させる膜モジュールを有し、前記膜モジュールに圧縮空気が供給されたときに該膜モジュールを透過した窒素ガスを送出する窒素発生装置であることを特徴とする。
【００１７】
好ましい態様の前記油圧駆動手段は、オイルを貯蔵するオイルタンクと、油圧駆動される装置に油圧を提供するために前記オイルタンクから延設された油圧配管と、前記油圧配管内のオイルを循環させる油圧ポンプと、前記油圧ポンプの流量を制御するポンプ制御手段と、前記油圧駆動される装置に供給される油圧配管内の油圧が一定圧力以上のときに、該油圧配管内の一部のオイルが前記オイルタンクに戻るように全開するリリーフ弁と、を有する。
【００１８】
ここで、油圧駆動される装置として、前記混合吐出手段や前記シリンダーポンプがある。なお、シリンダーポンプを油圧駆動する場合、他の油圧シリンダーを油圧駆動することにより、該シリンダーの駆動力を前記シリンダーポンプに伝達するようにしてもよい。
【００１９】
上記好ましい態様では、油圧ポンプが、オイルタンクに貯蔵されたオイルを油圧配管を通して、ポンプ制御手段により制御される流量で循環させることにより、前記混合吐出手段や前記シリンダーポンプなどの装置に油圧を供給して駆動させる。油圧駆動中に、前記油圧駆動される装置に供給される油圧配管内の油圧が一定圧力以上となったとき、リリーフ弁は、該油圧配管内の一部のオイルがオイルタンクに戻るように全開する。これにより、油圧駆動される装置の圧力が一定以上に増加しないように保持することができる。
【００２０】
従来では、圧力損失の大きいところで、バネ式のリリーフ弁を開けてオイルをリリーフしていたため、圧力損失が生じ、発熱が大きかった。その上さらに、従来では、油圧ポンプにより供給する油圧をこのリリーフ弁を調整することにより制御していたため、大半のオイルがリリーフ弁を通してリリーフされ、さらに発熱が大きくなるという問題があった。しかし、上記好ましい態様では、油圧配管内の油圧が一定圧力以上となったときにリリーフ弁が全開するため、従来より圧力損失が少なく、従って発熱も小さい。また、油圧ポンプの流量制御をリリーフ弁ではなくポンプ制御手段によって行い、基本的にリリーフのない状態でオイルを循環させるようにしたので、従来より大幅に発熱を抑えることができる。
【００２１】
上記好ましい態様において、前記油圧駆動手段が、前記リリーフ弁を通過したオイルを冷却する冷却手段を、さらに有することが好ましい。これによって、冷却手段が、全開したリリーフ弁を通過したオイルを冷却するので、さらに、発熱を抑えることができる。なお、この冷却手段として、例えば、油圧配管に冷風を送るファンクーラなどを用いることができる。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の前記混合吐出手段が、所望の位置に移動可能なマニピュレータに脱着自在に取り付けられており、車体閉断面部の注入口を通して該車体閉断面部に二液型発泡性ウレタン組成物を供給可能な位置に前記混合吐出手段の吐出先端が位置決めされるように前記マニピュレータの位置を制御する制御手段と、をさらに有することを特徴とする。
【００２３】
請求項４の発明では、マニピュレータに取り付けられた混合吐出手段が自動的に車体閉断面部に二液型発泡性ウレタン組成物を充填するので、大量生産に適した充填システムを構築することができる。また、本発明は、上述のように充填装置の小型化を図り、機動性、信頼性を高めているので、大型化していた従来の大量生産の充填システムよりも、生産をより効率化することができる。
【００２４】
請求項４の発明は、生産ライン上を流れる車体への充填を順次行いながら、作業者が臨機応変に二液型発泡性ウレタン組成物を車体閉断面部に充填することを可能としたものである。例えばマニピュレータに取り付けられている状態では入り込めないような狭い場所においても、作業者が混合吐出手段をマニピュレータから脱着し、ハンドで操作することにより充填が可能となる。すなわち、大量生産と機動性とを両立できる。
【００２５】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の充填装置が、移動自在のユニットとして構成されていることを特徴とする。
上述のように本発明の充填装置は、小型化と定流量性とを兼ね備えているので、請求項５の発明のように移動自在のユニットとして構成した場合、きわめて機動性、信頼性の高い現場発泡型の充填装置を提供することができる。
【００２６】
以下の請求項６乃至請求項１０の発明は、二液型発泡性ウレタン組成物の充填方法に係る発明であり、その作用効果は、上記充填装置の発明と同様である。
請求項６の発明は、充填装置により被充填部へ二液型発泡性ウレタン組成物を充填する充填方法であって、前記充填装置は、二液型発泡性ウレタン組成物の第１の原料を貯留する第１のタンクと、二液型発泡性ウレタン組成物の第２の原料を貯留する第２のタンクと、供給された前記第１及び第２の原料を噴射混合し、混合されて形成された二液型発泡性ウレタン組成物を吐出する混合吐出手段であって、該混合吐出手段が、吐出口の内径が４ｍｍ〜８ｍｍ、吐出口の外径が２０ｍｍ以下、吐出口の長さが５ｍｍ以上であり、吐出口後方の形状が高さと幅の和が１２０ｍｍ以下となる、手動操作可能な装置単体として構成される、前記混合吐出手段と、油圧駆動手段と、を備え、前記充填方法は、前記第１及び第２のタンクに設けられた各々の流入口へ気体をそれぞれ送出し、送出された気体の圧力により前記第１のタンクに設けられた流出口から圧送された第１の原料を、前記油圧駆動手段により油圧制御されたシリンダーポンプにより一定流量の流れに変換し、送出された気体の圧力により前記第２のタンクに設けられた流出口から圧送された第２の原料を、前記油圧駆動手段により油圧制御されたシリンダーポンプにより一定流量の流れに変換し、一定流量の流れに変換された前記第１及び第２の原料を前記油圧駆動手段により油圧制御された前記混合吐出手段に供給することにより、二液型発泡性ウレタン組成物を噴射混合し、前記油圧駆動手段による油圧制御によって前記混合吐出手段から吐出された二液型発泡性ウレタン組成物を被充填部へ充填する、各工程を備えることを特徴とする。
【００２７】
請求項７の発明は、充填装置により被充填部へ二液型発泡性ウレタン組成物を充填する充填方法であって、前記充填装置は、二液型発泡性ウレタン組成物の第１の原料を貯留する第１のタンクと、二液型発泡性ウレタン組成物の第２の原料を貯留する第２のタンクと、供給された前記第１及び第２の原料を噴射混合し、混合されて形成された二液型発泡性ウレタン組成物を吐出する混合吐出手段であって、該混合吐出手段が手動操作可能な装置単体として構成される、前記混合吐出手段と、油圧駆動手段と、を備え、前記充填方法は、供給された圧縮空気から水分子及び酸素分子を除去することにより窒素ガスを発生し、該窒素ガスを前記第１及び第２のタンクに設けられた各々の流入口へそれぞれ送出し、送出された窒素ガスの圧力により前記第１のタンクに設けられた流出口から圧送された第１の原料を、前記油圧駆動手段により油圧制御されたシリンダーポンプにより一定流量の流れに変換し、送出された窒素ガスの圧力により前記第２のタンクに設けられた流出口から圧送された第２の原料を、前記油圧駆動手段により油圧制御されたシリンダーポンプにより一定流量の流れに変換し、一定流量の流れに変換された前記第１及び第２の原料を前記油圧駆動手段により油圧制御された前記混合吐出手段に供給することにより、二液型発泡性ウレタン組成物を噴射混合し、前記油圧駆動手段による油圧制御によって前記混合吐出手段から吐出された二液型発泡性ウレタン組成物を被充填部へ充填する、各工程を備えることを特徴とする。
【００２８】
請求項８の発明は、請求項６の前記気体を送出する工程は、供給された圧縮空気から水分子及び酸素分子を除去することにより、窒素ガスを発生する工程を備えることを特徴とする。
【００２９】
請求項９の発明は、請求項６乃至８のいずれか１項の前記混合吐出手段は、所望の位置に移動可能なマニピュレータに脱着自在に取り付けられており、二液型発泡性ウレタン組成物を被充填部へ充填する前記工程は、被充填部の注入口を通して該被充填部に二液型発泡性ウレタン組成物を供給可能な位置に前記混合吐出手段の吐出先端が位置決めされるように前記マニピュレータの位置を制御する工程を備えることを特徴とする。
【００３０】
請求項１０の発明は、請求項６乃至請求項８のいずれか１項の前記充填装置が移動自在のユニットから構成されていることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る充填装置の構成ブロックを図１に示す。同図に示すように、本実施形態の充填装置は、所望の位置に移動可能なマニピュレータとしてのロボット１０と、該ロボットに取り付けられた混合吐出手段としてのミキシングヘッド５０と、該ミキシングヘッドに二液型発泡性ウレタン組成物としての二液型発泡性ウレタン組成物を供給する供給装置５６と、Ｉ／Ｏポート４２を介して各装置とデータを送受信することによって装置全体を制御・管理するコントローラ４０と、作業者からコントローラ４０へ情報を入力するための入力手段としての入力部４１と、充填装置を制御するために必要となる各種の制御情報を記憶する記憶部６２と、を備えている。
【００３２】
このうちマニピュレータとして構成されたロボット１０は、工場の床面１８に固定されたベース部２０と、該ベース部に縦軸２２を中心に枢動可能に取り付けられたボディ部２４と、該ボディ部に横軸２６を中心に枢動可能に取り付けられた第１のアーム部２８と、該第１のアーム部の末端に横軸線３０を中心として枢動可能に取り付けられた第２のアーム部３２と、該第２のアーム部の末端に横軸３４を中心に枢動可能に取り付けられていると共に回転軸３６を中心に回転自在に取り付けられているハンド部３８と、を備えている。
【００３３】
このロボット１０は、自動車製造ライン１２に沿って設けられた作業位置１４に設置されており、ロボット１０の近傍には、車体（例えば、ホワイトボディ）１００が作業位置１４に入ったことを検知する検知装置１６が、設けられている。この検知装置１６は、Ｉ／Ｏポート４２と接続されており、検出信号を該Ｉ／Ｏポート４２を介してコントローラ４０へ伝達する。
【００３４】
また、ミキシングヘッド５０は、ハンド部３８の先端側、すなわち末端側に固定されており、製造ライン１２側に向けて突出する吐出充填ノズル５２を備えている。ミキシングヘッド５０の詳細ｎ構成は後述する。
【００３５】
ミキシングヘッド５０は、複数の手元ホース５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ（図２参照）からなるホース束５４を通して供給装置５６に連結されている。なお、供給装置５６の詳細な構成は後述する。
【００３６】
記憶部６２には、ロボットを制御するための制御プログラムの他、例えば、吐出充填ノズル５２がＢピラー部１０４の注入口１０４ｂに嵌合するときの第１の基準位置の空間座標、吐出充填ノズル５２がＡピラー部１０２の注入口１０２ｂに嵌合するときの第３の基準位置の空間座標、及び吐出充填ノズル５２がロッカー部１１０の注入口１１０ｂに嵌合するときの第４の基準位置の空間座標等が記憶されている。
【００３７】
コントローラ４０は、記憶部６２と接続されており、該記憶部６２に記憶されている上記情報を読み込み、車体閉断面部の注入口にミキシングヘッド５０の吐出充填ノズル５２が整合するようにロボットの位置を制御すると共に、車体閉断面部内の容積に合わせて設定した量だけ前記二液型発泡性ウレタン組成物を充填するように供給装置５６を制御する。
【００３８】
次に、供給装置５６の詳細な構成を図２を用いて説明する。
図２に示すように、供給装置５６は、主剤（例えば、ポリオール主剤）が蓄えられた第１タンク３１ａと、硬化剤（例えば、ポリイソシアネート硬化剤）が蓄えられた第２タンク３１ｂと、を備えている。
【００３９】
二液型発泡性ウレタン組成物の主剤を蓄えた第１タンク３１ａの流入口及び硬化剤を蓄えた第２タンク３１ｂの流入口は、バルブ、圧力計を介して、所定圧力（例えば、１〜７Ｋｇ／ｃｍ２）の気体を供給する気体源５７に、それぞれ接続されている。すなわち、気体源５７の下流側の配管が分岐しており、一方が第２タンク３１ｂの流入口へ、他方が第１タンク３１ａの流入口へ接続される。気体源５７から所定圧力の気体が第１及び第２タンク３１ａ、３１ｂに供給されると、各タンクに貯留されている液体は、該圧力によってその液面が押圧される。
【００４０】
また、第１タンク３１ａ及び第２タンク３１ｂには、それらの側面に、貯留されている液体量を計測するための液面計５５ａ、５５ｂが各々取り付けられている。さらに、第１タンク３１ａ及び第２タンク３１ｂには、ミキシングヘッド５０から流出された主剤及び硬化剤をこれらのタンク側面から流入するための流入配管５１ａ、５１ｂがそれぞれ設けられている。これらの流入配管は、ミキシングヘッド５０の各流出口に、手元ホース５４ａ、５４ｄを介して接続される。
【００４１】
一方、二液型発泡性ウレタン組成物の主剤を蓄えた第１タンク３１ａの流出口及び硬化剤を蓄えた第２タンク３１ｂの流出口は、各々、バルブ５８ａ、５８ｂと、ストレーナー３７ａ、３７ｂと、ホース３５ａ、３５ｂとを介して、シリンダーポンプ３３ａ、３３ｂの底部に設けられた流入口にそれぞれ接続されている。なお、ストレーナー３７ａ、３７ｂには材料に混入した異物等を除去するメッシュ等が含まれている。
【００４２】
これらのシリンダーポンプ３３ａ、３３ｂは、ピストン２９ａ、２９ｂを有しており、これらは各々のシリンダー内における上死点及び下死点の範囲を往復運動する。シリンダーポンプ３３ａ、３３ｂは、その底部の流入口近傍に逆止弁８６ａ、８６ｂを各々備え、また、ピストン２９ａ、２９ｂにも逆止弁８７ａ、８７ｂを各々備えている。また、シリンダーポンプ３３ａ、３３ｂのシリンダー上部から、該シリンダーポンプの吐出物を流出させるための流出配管４５ａ、４５ｂがそれぞれ延設されている。
【００４３】
ピストン２９ａ、２９ｂが下死点の状態から上死点に向かって引き上げられると、逆止弁８６ａ、８６ｂが開き、逆止弁８７ａ、８７ｂが閉じてシリンダー３３ａ、３３ｂに各々の材料が充満される。このとき同時にピストン２９ａ、２９ｂの上にあった材料は、流出配管４５ａ、４５ｂに押し出されるように流出される（吐出工程）。
【００４４】
一方、ピストン２９ａ、２９ｂが上死点から下死点に向かって引き下げられると、逆止弁８６ａ、８６ｂが閉じ、逆止弁８７ａ、８７ｂが開くので、シリンダー３３ａ、３３ｂ内のピストン２９ａ、２９ｂの下の室に有った材料が上の室に入る（吸入工程）。このときシリンダーの断面積は、上側と下側とで丁度１：２の大きさになっているため、下側の材料の１／２がミキシングヘッドの方に行き、残りの１／２がピストン２９ａ、２９ｂの上側に充満される。
【００４５】
また、シリンダーポンプ３３ａ、３３ｂの流出口から延設された流出配管４５ａ、４５ｂには、材料の流れに畜圧を供給するアキュムレータ３９ａ、３９ｂが設けられている。このアキュムレータの作用によって、シリンダーポンプの上死点と下死点との間での材料の供給デッドポイントの流量が確保される。すなわち、シリンダーポンプの定量性がさらに向上する。
【００４６】
さらに、流出配管４５ａ、４５ｂには、材料を所定温度（例えば４０℃）に維持するためのプライマリーヒーター４３ａ、４３ｂと、材料の圧力を検知し該圧力が設定圧力から外れた場合に供給装置５６の動作を停止させる停止装置４７ａ、４７ｂと、流量計４８ａ、４８ｂと、吐出圧力計４９ａ、４９ｂとが各々設けられており、ヒーターホース５３ａ、５３ｂ及び手元ホース５４ｂ、５４ｃを介してミキシングヘッド５０に接続されている。
【００４７】
シリンダーポンプ３３ａ、３３ｂの各ピストンロッドは、１枚のプレート６３を介して１つの油圧シリンダー６１のピストンロッドに接続されている。この油圧シリンダー６１には、それのピストンの上側のシリンダー容積部分にオイルを供給するために油圧ユニット６０から延設された油圧配管６９と、該ピストンの下側のシリンダー容積部分にオイルを供給するために油圧ユニット６０から延設された油圧配管７０と、が接続されている。油圧ユニット６０の後述する油圧切り替え制御によって、油圧シリンダー６１のピストンが往復運動し、これに伴って、シリンダーポンプ３３ａ、３３ｂが同時に往復運動する。
【００４８】
油圧ユニット６０は、オイルを貯蔵するオイルタンク６４、該オイルタンク６４に連結された油圧供給用のポンプ６５、該ポンプ６５の回転数を制御することによりオイル流量を制御するインバータ７４及び油圧配管６９、７０との間の流れの開閉切り替えを制御する油圧電磁弁６６を備えている。
【００４９】
また、油圧配管６７には、ポンプ６５の吐出圧力又は流入圧力を計測するための圧力計５９が設けられており、さらに、ポンプ６５から油圧電磁弁６６へと至る配管途中には、過度の圧力になったときに自動的にオイルを解放するリリーフ弁７１が設けられている。このリリーフ弁７１の流出口は、オイルタンク６４に接続されており、このリリーフ弁７１により解放されたオイルは、オイルタンク６４に再び戻る。
【００５０】
そして、リリーフ弁７１とオイルタンク６４との間の配管には、過度の圧力により温度が上昇したオイルを冷却するためのファンクーラ７２が設けられており、該ファンクーラ７２には、一度冷却したオイルをさらにファンクーラ７２により冷却するために、その一部分を戻すリターンフィルタ７３が設けられている。
【００５１】
また、油圧ユニット６０には、油圧シリンダー６１への上記油圧供給系のみならず、ミキシングヘッド５０へ油圧を供給するためのミキシングヘッド油圧供給系が備えられている。この油圧供給系は、油圧ユニット６０からミキシングヘッド５０へ延設された外部の油圧配管８４、８５を通る流れの開閉切り替えを制御する電磁弁７９を備えている。この油圧供給系は、油圧ユニット６０からミキシングヘッド５０へ注入用の切替電磁弁７９を介して延設されたヘッド開閉用の油圧配管８４、８５に接続されている。油圧配管７８は、オイルタンクへオイルを戻すためのものである。アキュムレータ８１は、ミキシングヘッド５０を一気に開閉するための畜圧のために設けられている。また、圧力計８０の検出圧力が一定値に達したときに自動的に全開してオイルを解放するためのアンロードリリーフ弁７７が設けられている。このアンロードリリーフ弁７７の流出口は、前述したアンロードリリーフ弁７１に接続されており、アンロードリリーフ弁７７により解放されたオイルは、前述したファンクーラ７２により冷却されて、再びオイルタンク６４に戻る。
【００５２】
ストップバルブ８３は、通常の場合、常時閉となっているが、アキュムレータ８１に畜圧された油圧を油圧配管７６を介してリークするときに開放される。
なお、油圧電磁弁６６、注入用電磁弁７９、エアー源５７、各種制御バルブなどは、図１のＩ／Ｏポート４２を介して、コントローラ４０と接続されており、該コントローラ４０の指令により、所定の手順で動作する。これにより、主剤及び硬化剤が、ミキシングヘッド５０に圧送され、衝突混合され、吐出噴射ノズル５２から前記材料が吐出される。
【００５３】
ここで、ミキシングヘッド５０の詳細な構成を図３及び図１３を参照して説明する。なお、本実施形態では、いわゆるストレートタイプのミキシングヘッドを一例とし、図３には、このミキシングヘッドの上面図、側面図、前面図、後面図、先端部の内部図が示されている。
【００５４】
図３に示すように、ミキシングヘッド５０は、本体部分９５と、吐出充填ノズル５２を備えた先端部９６と、ミキシングヘッド５０を操作するため作業者が手で握ることができるグリップ部９７と、から構成される。
【００５５】
このうち本体部分９５には、図１３に示すように、シリンダー１０１と、供給されたオイルの油圧によって該シリンダー内を摺動可能なピストン９９と、が設けられている。このシリンダー１０１の上死点及び下死点の近傍には、それぞれ油圧供給ポート９０ａ、９０ｂが設けられており、これらのポートは油圧ユニット６０からの油圧配管８４、８５と接続されている。
【００５６】
また、ピストン９９には、軸方向に沿ってヘッド先端方向に延びるピストンロッド９３が取り付けられ、このロッドは、先端部９６において軸方向に穿設された細長い円柱状のシリンダー１０２内に、摺動可能に収まっている。
【００５７】
吐出充填ノズル５２の近傍には、シリンダー１０２に向かって、各々、相対するように配置された、ポリオール主剤を噴射するための噴射ノズル９１ａとイソシアナート硬化剤を噴射するための噴射ノズル９１ｂとが設けられている。
【００５８】
噴射ノズル９１ａ、９１ｂは、図３の先端部９６の上部に設けられた、ポリ供給ポート８８ａ、イソ供給ポート８８ｂにそれぞれ連通しており、これらの供給ポートには図２の手元ホース５４ｂ、５４ｃがそれぞれ接続されている。すなわち、噴射ノズル９１ａ、９１ｂには、所定の高圧力でポリオール主剤及びイソシアナート硬化剤が供給される。
【００５９】
また、噴射ノズルよりも本体部分９５側に近い先端部分９６には、シリンダー１０２内のポリオール主剤を排出するための排出通路９２ａとイソシアナート硬化剤を排出するための排出通路９２ｂとが、シリンダー９３に向かって、各々、相対するように配置されている。
【００６０】
排出通路９２ａ、９２ｂは、図３の先端部９６の側部に設けられた、ポリ排出ポート８９ａ及びイソ排出ポート８９ｂにそれぞれ連通しており、これらの排出ポートには、図２の手元ホース５４ａ、５４ｄがそれぞれ接続されている。すなわち、排出ポートから排出された各原料は、再び各原料タンクに戻る。
【００６１】
吐出充填ノズル５２から混合物を吐出しない通常の場合（図１３の上図）、油圧供給ポート９０ａから油圧が供給されており、ピストンロッド９３が閉の状態を保っている。すなわち、図１３のピストン９９が、油圧供給ポート９０ａからの油圧によって下死点に達し、ピストンロッド９３の先端が吐出充填ノズル５２まで押される。このとき、噴射ノズル９１ａ、９１ｂから噴射された各原料は、ピストンロッド９３の溝を通って、それぞれ排出通路９２ａ、９２ｂから各原料タンクに戻る経路を循環する。
【００６２】
混合物を吐出する場合（図１３の下図）、油圧ポート９０ａからの油圧供給が停止され油圧ポート９０ｂから油圧を供給されるので、ピストンロッド９３が開の状態となる。すなわち、図１３のピストン９９が、油圧供給ポート９０ｂからの油圧によって上死点に達し、ピストンロッド９３の先端は、噴射ノズル９１ａ，９１ｂの噴射口の位置よりも本体側の方に引かれる。これにより、上記の循環経路は遮断されるので、噴射ノズル９１ａ、９１ｂの小さい開口から高圧で（例えば１ｍｍφ程度のノズル開口から５０Ｋｇｆ／ｃｍ2の高圧）対向噴射された各原料は、その勢いで衝突し、混合されて吐出充填ノズル５２から吐出される。
【００６３】
このようにミキシングヘッド５０では、吐出の指令信号に応じたピストンロッド９３の摺動運動によって吐出充填ノズル５２の開閉動作が制御される。すなわち、このロッド９３を引くタイミングを制御することによって、二液型発泡性ウレタン組成物の吐出を開始するタイミングをより正確に制御できる。また、二液型発泡性ウレタン組成物の吐出後、このロッド９３を押すタイミングを制御することにより、後だれを防止できる。
【００６４】
なお、本体部分９５の後端部には、近接スイッチ９８が設けられている。吐出の指令信号により油圧供給ポート９０ａの圧力が開放され油圧供給ポート９０ｂを加圧しても、吐出が実際に開始されるまでタイムラグがあるため、例えば３秒吐出するように命令しても実際は２．５秒の吐出時間となる。これを厳密に３秒で吐出させるため、近接スイッチ９８は、吐出の指令信号により、ピストンロッド９３が引かれた時から時間を計測できるようにしたものである。
【００６５】
また、ミキシングヘッド５０は、コントローラからの指令信号に応じて吐出を行うが、グリップ部９７に吐出スイッチ９４が設けられており、これを押下することによっても、吐出充填ノズル５２から二液混合物が吐出される上記ステップが実行される。
【００６６】
また、グリップ部９７は、図１のマニピュレータのハンド部３８に容易に装着、脱着することができるように構成されている。
なお、ミキシングヘッド５０の各寸法は、吐出充填ノズル５２の吐出口の内径すなわち吐出口径が４〜８ｍｍ、吐出口の外径が１８ｍｍ、吐出充填ノズル５２の軸方向の長さが２０ｍｍ、吐出充填ノズル５２の後方部分の高さが４０ｍｍ、該後方部分の幅が５５ｍｍである。なお、この後方部分の高さと幅の和は、４０＋５５＝９５ｍｍである。これは、狭い車体空間においても車体閉断面部の注入口に容易に嵌合可能なサイズである。
【００６７】
図２の供給装置５６の気体源５７は、図４に示す窒素供給装置１４１によって実現することができる。
同図に示すように、窒素供給装置１４１は、圧縮空気が供給される入力ポート１４０と、供給された圧縮空気の流量を圧力計１４４により計測された圧力値に基づいて調節するための電磁弁１４２と、フィルタ１４８と、該フィルタを透過した窒素ガスの圧力を計測する圧力計１４６と、膜透過速度の速いＨ２Ｏ、Ｏ２等を膜外部へ排出し膜透過速度の遅いＮ２を通過させる膜モジュール１５０と、圧力計１５２により計測された圧力値に基づいて透過した窒素ガスの圧力値を減圧するための１５１減圧弁と、膜モジュール１５０を透過したガスから酸素Ｏ２を検出するＯ２センサー１５３と、窒素ガスの流量を計測する流量計１５４と、分離された窒素ガスの吐出を制御するニードル弁１５５と、窒素ガスが吐出される吐出ポート１５６と、を含んで構成される。すなわち、この窒素供給装置１４１は、膜分離式の非常にシンプルな構成であり、圧縮空気を供給することにより簡単に窒素ガスを発生させることができる。
【００６８】
ところで、自動車製造ライン１２上には、所定の間隔をあけて図１及び図５に示す車体１００が順次、前向きに流れていく。本実施形態においては、例えば、車体１００のＡピラー部１０２、Ｂピラー部１０４の上側に設けられたルーフ部１０６の一部をも構成しているＢピラー上部１０８、及びロッカー部１１０がそれぞれ車体の閉断面部（換言すれば、車体の閉空間部）を構成している。勿論、本発明は、これらの部分に限定されるものではなく、サイドメンバー１３０、ドアに設けられるサイドインパクトバー１３２、クロスメンバー１３４、サイドメンバー１３６、及びバンパーリンフォースメント１３８などにより、それぞれ車体の閉断面部を構成することもできる。
【００６９】
図１に示したロボット１０は、図１で見て右側の（または図５に示された側の）Ａピラー部１０２、Ｂピラー部１０４、Ｂピラー上部１０８、及びロッカー部１１０の閉断面部内に二液型発泡性ウレタン組成物を吐出充填する。また、図１で見て左側のＡピラー部１０２、Ｂピラー部１０４、Ｂピラー上部１０８、及びロッカー部１１０の閉断面部内に二液型発泡性ウレタン組成物を吐出充填するため、図示しない別のロボットが図１に示したロボット１０の反対側に設けられる。もっとも天井から垂下するマニュピレータを設ければ、車体の両サイドに容易に移動できるので、１つのロボットで二液型発泡性ウレタン組成物の充填を行うことも可能である。
【００７０】
Ａピラー部１０２の車内側の側壁１０２ａには、車内側に向いて開口した注入口１０２ｂが形成されている（図６参照）。また、Ａピラー部１０２の内部下方には、仕切壁１０２ｃが取り付けられており、これにより、Ａピラー部１０２内部に、車体閉断面部１０２ｄ（換言すれば、車体閉空間部）が画成されている。この仕切壁１０２ｃは、充填される二液型発泡性ウレタン組成物の他箇所への漏洩を防止する。また、注入口１０２ｂは、車体閉断面部１０２ｄに連通している。
【００７１】
同様に、Ｂピラー部１０４の車内側の側壁１０４ａには、車内側に向いて開口した注入口１０４ｂが形成されている（図７参照）。また、Ｂピラー部１０４の内部下方には、仕切板１０４ｃが取り付けられており、これにより、Ｂピラー部１０４内部に、車体閉断面部１０４ｄ（換言すれば、車体閉空間部）が画成されている。そして、注入口１０４ｂは、車体閉断面部１０４ｄに連通している。
【００７２】
同様に、Ｂピラー上部１０８の車内側の側壁１０８ａには、車内側に向いて開口した注入口１０８ｂが形成されている（図８参照）。また、Ｂピラー上部１０８の内部両側には、仕切板１０８ｃが取り付けられており、これにより、Ｂピラー上部１０８内部に、車体閉断面部１０８ｄ（換言すれば、車体閉空間部）が画成されている。そして、注入口１０８ｂは、車体閉断面部１０８ｄに連通している。
【００７３】
ロッカー部１１０の車内側の側壁１１０ａには、車内側に向いて開口した注入口１１０ｂが形成されている（図９参照）。また、ロッカー部１１０の内部下方には、仕切板１１０ｃが取り付けられており、これにより、ロッカー部１１０内部に、車体閉断面部１１０ｄ（換言すれば、車体閉空間部）が画成されている。そして、注入口１１０ｂは、車体閉断面部１１０ｄに連通している。
【００７４】
本実施形態においては、車体閉断面部の注入口を通して該車体断面部に二液型発泡性ウレタン組成物を充填できる位置として、吐出充填ノズル５２がそれぞれの注入口に嵌合できる位置が選択されている。これによれば、注入口と吐出充填ノズルとの間からの二液型発泡性ウレタン組成物の漏れを完全に防止することができる。しかしながら、二液型発泡性ウレタン組成物の漏れのおそれがないならば、単に、注入口に吐出充填ノズルを整合させたり、注入口内に吐出充填ノズル５２の先端だけを挿入してもよい。
【００７５】
製造ライン１２上を流れる車体１００の閉断面部に吐出充填ノズル５２を嵌合する場合、車体１００が、作業位置１４まで達すると、検知装置１６により車体１００が検出され、Ｉ／Ｏポート４２を介してコントローラ４０に検出信号を伝達する。該検出信号を受信したコントローラ４０は、Ｉ／Ｏポート４２を介してロボット１０に指令信号を送信する。ロボット１０は、該指令信号に基づいて、ボディ部２４をベース部２０に対して枢動させ、第１のアーム部２８をボディ部２４に対して枢動させ、第２のアーム部３２を第１のアーム部２８に対して枢動させ、ハンド部３８を第２のアーム部３２に対して枢動又は回転させることにより、ハンド部３８を所望の位置に移動させ、これにより注入口へ吐出充填ノズルを適正に嵌合することができる。
【００７６】
なお、自動車製造ライン１２上には、所定の間隔毎に図１及び図５に示す車体１００が、順次、前向きに流れていく。本実施形態においては、例えば車体１００のＡピラー部１０２、Ｂピラー部１０４、ルーフ部１０６を含むＢピラー上部１０８、及びロッカー部１１０がそれぞれ車体の閉断面部（換言すれば、車体の閉空間部）を構成している。もっとも、本発明は、これらに限定されるものではなく、サイドメンバー１３０、ドアに設けられるサイドインパクトバー１３２、クロスメンバー１３４，サイドメンバー１３６、バンパーリンフォースメント１３８などにより、それぞれ車体の閉断面部を構成するようにしてもよい。
【００７７】
次に、本実施形態の作用を図１０のフローチャートに基づいて説明する。
まず、コントローラ４０が検知装置１６の検知信号により車体１００が作業位置１４に入ったか否かを判断する（ステップ２００）。車体１００が作業位置に入っていない場合（ステップ２００否定判定）、車体１００を検知するまで待機する。
【００７８】
車体１００が作業位置に入った場合（ステップ２００肯定判定）、ロボット１０を駆動し、吐出充填ノズル５２を第１の基準位置の空間座標に移動させて、吐出充填ノズル５２をＢピラー部１０４の注入口１０４ｂに嵌合させる（ステップ２０２）。その後、Ｂピラー部１０４の閉断面部１０４ｄ内の容積に合わせて設定した量だけ二液型発泡性ウレタン組成物が充填されるように供給装置５６を駆動する（ステップ２０４）。規定量の充填が完了した後、吐出を停止し各原料を供給装置とミキシングヘッドとの間で循環させる（ステップ２０５）。
【００７９】
Ｂピラー上部、Ａピラー部及びロッカー部についても、全く同様に、コントローラ４０がロボット１０を駆動制御することにより、充填ノズル５２を移動、嵌合し、設定量の二液型発泡性ウレタン組成物の充填、停止を行う（ステップ２０６乃至ステップ２１７）。
【００８０】
なお、本実施例では、Ｂピラー部１０４、Ｂピラー上部１０８、Ａピラー部１０２及びロッカー部１１０の順序で二液型発泡性ウレタン組成物を充填するようにしたが、本発明は、この順序に限定されず、任意の順序で充填するようにしてもよい。しかし、上記の順序或いはその逆の順序で充填した場合、ロボット１０のハンド部３８などの移動範囲が少なくなり、迅速に充填作業を行うことができる。
【００８１】
各ピラー部への自動充填が完了した後、ロボット１０をホームポジションに戻す（ステップ２１８）。このとき、各閉断面部への充填度合いをチェックし、充填が不完全な閉断面部があるか否かを判断する。
【００８２】
チェックの結果、閉断面部のいずれも充填が完全であり、かつ、マニピュレータの駆動によっては充填不可能な閉断面部が存在していない場合（ステップ２２０否定判定）、ステップ２００に戻って、次の車体が作業位置に入るのを待機する。このとき、コントローラ４０に対しステップ２００の動作に移行する。
【００８３】
なお、マニピュレータの駆動によっては充填不可能な閉断面部として、ロボット１０の第１及び第２のアーム２８、３２及びハンド部３８が届く範囲外にある閉断面部、或いは、アーム等が侵入できない狭い隙間などに注入口が存在する閉断面部などが該当する。勿論、ステップ２００乃至２１６におけるロボット１０による自動充填作業では、このような閉断面部が除外されてプログラム制御されている。作業者は、このように自動充填不可能な閉断面部を予め把握しておくことになる。
【００８４】
一方、チェックの結果、閉断面部の少なくともいずれかが充填が不完全であるか、又は、マニピュレータの駆動によっては充填不可能な閉断面部が存在している場合（ステップ２２０肯定判定）、ミキシングヘッド５０をヘッド部３８から取り外し（ステップ２２２）、ミキシングヘッド５０の吐出充填ノズル５２を、ハンド（手作業）で、不完全に充填された閉断面部又は自動充填不可能な閉断面部の注入口に嵌合させる（ステップ２２４）。
【００８５】
そして、ノズルスイッチをオンにし（ステップ２２６）、上記閉断面部への二液型発泡性ウレタン組成物の充填を開始する。上記閉断面部が充分に充填されるまでノズルスイッチをオンにしたまま充填を継続し（ステップ２２８否定判定）、充分に充填された場合（ステップ２２８肯定判定）、ノズルスイッチをオフにして（ステップ２３０）充填を完了し、ステップ２２０に戻る。なお、閉断面部が完全に充填されたか否かの判定は、作業者の目視等に基づいて行うようにしてもよい。また、閉断面内部の容積に見合った充填容量の適正を確認するため、該車体部材の側面に対し外部から非接触で温度測定を行い、充填部位と未充填部位の温度差（例えば１０℃以上）によって充填容量の適正を確認するようにしてもよい。なお、温度測定に赤外線熱画像装置または赤外放射温度計を用いることができる。
【００８６】
ステップ２２０では、再び、上記ステップで充填の対象となった閉断面部以外に充填が不完全な閉断面部又は自動充填が不可能な閉断面部が有るか否かを判定し、かかる閉断面部が存在する場合には（ステップ２２０肯定判定）、再び上記ステップ２２２乃至２３０を繰り返す。このようにして車体１００のすべての閉断面部が完全に充填した場合（ステップ２２０否定判定）、再びステップ２００に戻り、次に送られてきた車体１００について同様の処理を繰り返す。このとき、作業者によって、ミキシングヘッド５０が再びヘッド部３８に取り付けられることはいうまでもない。
【００８７】
以上のように本実施形態によれば、マニピュレータとしてのロボット１０の駆動による車体閉断面部への自動充填を効率的に行うと共に、ミキシングヘッド５０をマニピュレータから脱着自在に構成したので、ロボット１０による自動充填では、たまたま充填が不十分であった閉断面部や充填不可能な箇所にある閉断面部への発泡材料の完全な充填を可能とし、柔軟かつ信頼性の高い充填システムを構築することができる。
【００８８】
また、ミキシングヘッド５０を、小型化し、具体的には図３に示すサイズとしたので、図６乃至図９に示す各閉断面部の注入口周辺の形状には影響されずに、吐出充填ノズルを注入口に適正に嵌合することができる。また、供給装置５６全体も窒素発生装置による原料の圧送手段を設けることなどにより小型化したので、本充填システムの機動性をさらに向上することができる。
【００８９】
また、供給装置５６には、一定流量のシリンダポンプを設けたので、吐出噴射ノズルから吐出される発泡材料が一定流量となり、自動充填及び手作業による充填がきわめて容易となる。
【００９０】
さらに、本実施形態では、油圧ユニット６０において、ポンプ５９が、オイルタンク６４に貯蔵されたオイルを、インバータ７４により駆動されるポンプ６５、電磁弁６６を介して、油圧配管６７、６８、７０、６９を通し、油圧シリンダー６１に油圧を供給してピストンを往復運動させると共に、シリンダーポンプ３３ａ、３３ｂのピストンを往復運動させる。そして、これと同時に、ポンプ５９が、オイルタンク６４に貯蔵されたオイルを、油圧配管７５、７８、８４、８５を通して、インバータ７４により制御される流量で循環させることにより、ミキシングヘッド５０の主剤と硬化剤の噴射ノズル９１ａ、９１ｂを駆動させる。
【００９１】
このようにシリンダーポンプ３３ａ、３３ｂ及びミキシングヘッド５０の駆動を１台のポンプ６５により行うことによって、装置全体を小型化することができる。
【００９２】
また、油圧駆動中に、油圧シリンダー６１及びミキシングヘッド５０に供給される油圧配管６７，７５の油圧がそれぞれ一定圧力以上となったとき、リリーフ弁７１、アンロードリリーフ弁７７は、各々独立に、油圧配管６７，７５の一部のオイルがオイルタンク６４に戻るように開口する。これにより、油圧駆動される装置の圧力が一定以上に増加しないように保持することができる。
【００９３】
従来では、ミキシングヘッド５０の駆動を例えば１５０ｋｇｆ／ｃｍ2で行う時、これ以上の圧力にならないようにバネ式のようなものでリリーフ弁を開けて調整され、かつ、圧損の大きいところでリリーフしていたため、発熱量が大きかった。しかし、本実施形態では、ミキシングヘッド５０が停止して一定圧力（例えば１５０ｋｇｆ／ｃｍ2 ）を保持しているときは、弁を全開して圧損無くオイルを解放するため、発熱量を小さく抑えることができる。
【００９４】
さらに、本実施形態では、インバータ７４によって流量制御を行い、基本的にリリーフのない状態でオイルを循環させるようにしたので、従来より大幅に発熱を抑えることができる。
【００９５】
さらに、本実施形態では、リリーフ弁７１、アンロードリリーフ弁７７によりオイルタンク６４に解放されたオイルを、オイルタンクに流入する前に、ファンクーラ７１により冷却するようにしたので、さらに発熱を抑えることができる。
【００９６】
このように本実施形態では、従来よりもリリーフ時の発熱を抑えることが可能になったため、オイル量が少量で済むようになり、この点からも、さらに装置を小型化することができる。
【００９７】
なお、本実施形態では、異常時の場合に備えて高い圧力時には、ポンプ６５の自動停止や、ポンプ６５のリーク弁が働くようにしてもよい。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る二液型発泡性ウレタン組成物の充填装置のシステム構成例を図１１に示す。なお、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９８】
図１１に示すように、第２の実施形態に係る充填装置１６０は、キャスター１６２付きの台車１６１の上に設置された供給装置５６と、該供給装置５６の筐体側面から延設された取付台座１６４と、該取付台座１６４にグリップ部９７を介して脱着自在に取り付けられたミキシングヘッド５０と、ミキシングヘッド５０と供給装置５６とを接続するホース束５４と、から構成される。
【００９９】
第２の実施形態の充填装置１６０では、上述したように小型化と定流量性とを兼ね備えた図２の供給装置５６を用いているので、図１１に示すように移動自在のユニットとして構成することができる。
【０１００】
作業者は、被充填部を充填するのに適した現場まで、台車１６１を押して即座に移動し、取付台座１６４から小型のミキシングヘッド５０を取り外し、被充填部の注入口にノズル５２を嵌合し、吐出スイッチ９４を押下することにより、簡単自在に、二液型発泡性ウレタン組成物を該被充填部に充填することができる。
【０１０１】
以上が本発明の各実施形態であるが、本発明は上記例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で任意好適に変更可能である。
例えば、第１実施形態では、車体のうちＢピラー部１０４、Ｂピラー上部１０８、Ａピラー部１０２及びロッカー部１１０のそれぞれの閉断面部内に二液型発泡性ウレタン組成物を充填するようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、Ｃピラー部、ピラー部とルーフ部との結合部、サイドシル、車体下部のシャーシ部、サイドメンバー、サイドインパクトバー、クロスメンバー、バンパーリンフォースメントなど他の部分に閉断面部を構成して二液型発泡性ウレタン組成物を充填することもできる。図１２は、結合部の１例として、Ａピラー部１１８と、フロントルーフレール部１２０と、フロントサイドルーフレール部１２２との結合部が示されている。Ａピラー部１０２、フロントルーフレール部１２０、及びフロントサイドルーフレール部１２２には、それぞれ仕切壁１１８ｃ、１２０ｃ、及び１２２ｃが設けられており、これにより、閉断面部が画定されている。注入口１２２ａはフロントサイドルーフレール部１２２に形成されており、かかる注入口１２２ａを通して閉断面部内に二液型発泡性ウレタン組成物が充填されるようになっている。この例の場合、フロントサイドルーフレール部１２２に注入口を形成したが、Ａピラー部１１８あるいはフロントルーフレール部１２０に注入口を形成するようにしてもよい。
【０１０２】
また、被充填対象として車体閉断面部に限定されず、二液型発泡性ウレタン組成物を充填することが可能な部分であれば、任意好適に選択できる。
また、ミキシングヘッド５０を図３に示すサイズとしたが、所定空間内で所定サイズの注入口を有する車体閉断面部へ二液型発泡性ウレタン組成物を容易に充填できる範囲内であれば、他のサイズとしてもよく、例えば、吐出口の内径が４ｍｍ〜８ｍｍ、吐出口の外径が２０ｍｍ以下、吐出口の長さが５ｍｍ以上であり、吐出口後方の形状が高さと幅の和が１２０ｍｍ以下となるように設定してもよい。
【０１０３】
さらに、図２の供給装置５６では、窒素ガスにより圧送された原料を一定流量の流れに変換する手段として、シリンダーポンプ３３ａ、３３ｂを用いたが、この代わりにいわゆるアキシャルピストンポンプを用いてもよい。このアキシャルピストンポンプは、ドライブシャフトに回転駆動力を与えることにより、設定された流量で高粘度液体を吐出可能なポンプである（「可変容量形ピストンポンプ  Ａ２ＶＫ」；内田油圧機器工業株式会社）。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係る二液型発泡性ウレタン組成物の充填装置のシステム構成例を示すブロック図である。
【図２】  図１の充填装置における供給装置の詳細な構成を示す図である。
【図３】  図１の充填装置におけるミキシングヘッド５０の上面図、側面図、前面図、後面図、及び先端部の内部図を示す図である。
【図４】  図２の供給装置の気体源となる窒素供給装置の構成を示すブロック図である。
【図５】  製造ラインを流れる車体の側面図である。
【図６】  Ａピラー部の概略的な斜視図である。
【図７】  Ｂピラー部の概略的な斜視図である。
【図８】  Ｂピラー上部の概略的な斜視図である。
【図９】  ロッカー部の概略的な斜視図である。
【図１０】  本発明の第１の実施形態に係る二液型発泡性ウレタン組成物の充填装置を制御する際の流れを示すフローチャートである。
【図１１】  本発明の第２の実施形態に係る二液型発泡性ウレタン組成物の充填装置のシステム構成例を示す概略図である。
【図１２】  Ａピラー部と、フロントルーフレール部と、フロントサイドルーフレール部との結合部分の斜視図である。
【図１３】  ミキシングヘッド５０における循環時及び吐出時の場合の内部構成を示す図である。
【符号の説明】
１０      ロボット
４０      コントローラ
５０      ミキシングヘッド
５２      吐出充填ノズル
５４      ホース束
５６      供給装置
３１ａ    第１タンク（ポリ系タンク）
３１ｂ    第２タンク（イソ系タンク）
３３ａ    シリンダーポンプ
３３ｂ    シリンダーポンプ
５７      気体源
６０      油圧ユニット
６４      オイルタンク
６５      ポンプ
６７，６８、６９、７０  油圧配管
７５、７８、８４、８５  油圧配管
７１  リリーフ弁
７２  ファンクーラ
７７  アンロードリリーフ弁
７４  インバータ
１００  車体
１４１  窒素発生装置
１５０  膜モジュール
１６０  充填装置
１６１  台車
【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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【図１２】
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【図１３】
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