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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-28
(45)【発行日】2023-07-06
(54)【発明の名称】表皮材の溶着装置及び溶着方法
(51)【国際特許分類】
B29C 53/04 20060101AFI20230629BHJP
B29C 65/08 20060101ALI20230629BHJP
【ＦＩ】
B29C53/04
B29C65/08
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2023521957
(86)(22)【出願日】2023-02-21
(86)【国際出願番号】 JP2023006308
【審査請求日】2023-04-11
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000195649
【氏名又は名称】精電舎電子工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003937
【氏名又は名称】弁理士法人前川知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】河本 将総
【審査官】▲高▼村 憲司
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６１－１９３８３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２２－１５９５０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－２０５３０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１０２７８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２３４０７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ６５／００ － ６５／８２
Ｂ２９Ｃ ５３／００ － ５３／８４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
表皮材で基材の端縁部を巻き込んで、前記基材の裏側表面に前記表皮材を溶着する溶着装置において、ベース部と、
前記ベース部を移動するベース部移動手段と、
前記ベース部に接続し、溶着する前記基材に接しない前記表皮材の第１の面に密着する第１の平面と、前記表皮材の前記第１の面と対向し前記基材に接する第２の面に密着する第２の平面とで前記表皮材を把持する把持部と、
前記ベース部に接続し、前記把持部に対して第１の方向に位置する第１の移動手段と、
前記第１の移動手段に接続し、超音波振動により前記表皮材を前記基材に溶着する工具ホーンと、を有し
前記工具ホーンは、
前記ベース部移動手段が、前記把持部が前記表皮材を把持した状態で前記表皮材を、前記第１の方向から離れる第２の方向に前記第２の面が前記基材の前記端縁部を巻き込み、前記把持部の前記第１の平面で前記第２の面を前記基材の裏側表面に密着させながら前記端縁部から離れる方向に引っ張った状態になるように前記ベース部を移動したあとに、前記第１の移動手段により移動して前記表皮材の前記第１の面を押圧し、超音波振動により前記基材を前記表皮材に溶着することを特徴とする溶着装置。
【請求項2】
前記表皮材を前記基材の前記端縁部から離れる方向に引っ張る引っ張り力を検知するセンサを備える請求項１に記載の溶着装置。【請求項3】
前記センサは、前記表皮材を前記基材の前記端縁部から離れる方向に引っ張る複数の引っ張り力を検知する請求項２に記載の溶着装置。【請求項4】
前記把持部の前記第１の平面には第１の空間部が形成され、前記第２の平面には第２の空間部が形成され、前記第１の平面と前記第２の平面とが密着した際に、前記第１の空間部と前記第２の空間部は、前記第１の平面と前記第２の平面とを貫通する空間を形成するように配置された請求項１に記載の溶着装置。【請求項5】
表皮材で基材の端縁部を巻き込んで、前記基材の裏側表面に前記表皮材を溶着する溶着方法であって、ベース部と、
前記ベース部を移動するベース部移動手段と、
前記ベース部に接続し、溶着する前記基材に接しない前記表皮材の第１の面に密着する第１の平面と、前記表皮材の前記第１の面と対向し前記基材に接する第２の面に密着する第２の平面とで前記表皮材を把持する把持部と、
前記ベース部に接続し、前記把持部に対して第１の方向に位置する第１の移動手段と、
前記第１の移動手段に接続し、超音波振動により前記表皮材を前記基材に溶着する工具ホーンと、を有する溶着装置を用い、
前記把持部が、前記表皮材を把持する工程と、
前記ベース部が、前記表皮材を、前記第１の方向から離れる第２の方向に前記第２の面が前記基材の前記端縁部を巻き込み、前記把持部の前記第１の平面で前記第２の面を前記基材の裏側表面に密着させながら前記端縁部から離れる方向に引っ張った状態になるように移動する工程と、
前記工具ホーンが、前記第１の移動手段により移動して前記表皮材の前記第１の面を押圧し、超音波振動により前記基材を前記表皮材に溶着する工程とを備える
ことを特徴とする溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、基材の表面を覆う表皮材を、基材の裏側に巻き込んで溶着する溶着装置及び溶着方法に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車の内装品のように、剛性を有する基材の表側に、例えばシート状の柔軟性を有する表皮材が装着された表皮装着部材が多数存在している。この表皮装着部材は、剛性を有する基材と柔軟性を有する表皮材とを別々の工程で製造し、その後の工程で両者を接着して一体化しているものである。
【0003】
表皮材は柔軟性があることから、基材に接着して一体化する際には、表皮材に皺がよらないように基材に対して引っ張りテンションを与えた状態で接着する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１９－２０９５８２
【文献】特開２０１７－８０９４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
表皮材を基材に対して引っ張る方法は、表皮材を基材に接着して一体化した後の接着品質に大きく影響するため、表皮材の引っ張り方、表皮材の引っ張り力の維持の仕方が重要となる。また、表皮材の引っ張り方、引っ張り力の維持の精度をあげることで、製造品質の向上、接着の歩留まりの改善が求められている。
【0006】
本開示は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、基材の表面を覆う表皮材を、基材の裏側に巻き込んで一体化するために溶着する溶着装置において、超音波振動を用いて表皮材を基材に溶着して一体化する際の、表皮材の引っ張り方、表皮材の引っ張り力の維持の仕方を制御することで、表皮材を基材に良好に溶着する溶着装置及び溶着方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の溶着装置は、
表皮材で基材の端縁部を巻き込んで、前記基材の裏側表面に前記表皮材を溶着する溶着装置において、
ベース部と、
前記ベース部を移動するベース部移動手段と、
前記ベース部に接続し、溶着する前記基材に接しない前記表皮材の第１の面に密着する第１の平面と、前記表皮材の前記第１の面と対向し前記基材に接する第２の面に密着する第２の平面とで前記表皮材を把持する把持部と、
前記ベース部に接続し、前記把持部に対して第１の方向に位置する第１の移動手段と、
前記第１の移動手段に接続し、超音波振動により前記表皮材を前記基材に溶着する工具ホーンと、を有し
前記工具ホーンは、
前記ベース部移動手段が、前記把持部が前記表皮材を把持した状態で前記表皮材を、前記第１の方向から離れる第２の方向に前記第２の面が前記基材の前記端縁部を巻き込み、前記把持部の前記第１の平面で前記第２の面を前記基材の裏側表面に密着させながら前記端縁部から離れる方向に引っ張った状態になるように前記ベース部を移動したあとに、前記第１の移動手段により移動して前記表皮材の前記第１の面を押圧し、超音波振動により前記基材を前記表皮材に溶着することを特徴とする溶着装置である。
表皮材で基材の端縁部を巻き込んで、前記基材の裏側表面に前記表皮材を溶着する溶着装置において、
ベース部と、
前記ベース部を移動するベース部移動手段と、
前記ベース部に接続し、溶着する前記基材に接しない前記表皮材の第１の面に密着する第１の平面と、前記表皮材の前記第１の面と対向し前記基材に接する第２の面に密着する第２の平面とで前記表皮材を把持する把持部と、
前記ベース部に接続し、前記把持部に対して第１の方向に位置する第１の移動手段と、
前記第１の移動手段に接続し、超音波振動により前記表皮材を前記基材に溶着する工具ホーンと、を有し
前記工具ホーンは、
前記ベース部移動手段が、前記把持部が前記表皮材を把持した状態で前記表皮材を、前記第１の方向から離れる第２の方向に前記第２の面が前記基材の前記端縁部を巻き込み、前記把持部の前記第１の平面で前記第２の面を前記基材の裏側表面に密着させながら前記端縁部から離れる方向に引っ張った状態になるように前記ベース部を移動したあとに、前記第１の移動手段により移動して前記表皮材の前記第１の面を押圧し、超音波振動により前記基材を前記表皮材に溶着することを特徴とする溶着装置である。
【発明の効果】
【0008】
基材の表面を覆う表皮材を、基材の裏側に巻き込んで一体化するために溶着する溶着装置において、超音波振動を用いて表皮材を基材に溶着して一体化する際の、表皮材の引っ張り方、表皮材の引っ張り力を維持の仕方を制御することで、表皮材を基材に良好に溶着する溶着装置及び溶着方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置の全体構成の一例を示す図である。
【図2】本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置の把持部の形状の一例を示す図である。
【図3】本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置を用いて表皮材を把持する動作の一例を示す図である。
【図4】本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置を用いて表皮材を把持する動作の他の例を示す図である。
【図5】本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置を用いて表皮材を把持する動作の他の例を示す図である。
【図6】本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置が、表皮材を把持した状態で溶着する位置まで移動する様子の一例を示す図である。
【図7】本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置が、表皮材の端末部分を把持する動作の処理フローの一例を示す図である。
【図8】本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置が、表皮材を基材に溶着する動作の処理フローの一例を示す図である。
【図9】本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置の把持部の形状の一例を示す図である。
【図10】本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置の把持部に棒状の突起を貫通させた様子の一例を示す図である。
【図11】本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置を用いて表皮材を把持する動作の一例を示す図である。
【図12】本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置を用いて表皮材を把持する動作の他の例を示す図である。
【図13】本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置を用いて表皮材を把持する動作の他の例を示す図である。
【図14】本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置が、表皮材を把持した状態で溶着する位置まで移動する様子の一例を示す図である。
【図15】本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置が、表皮材を把持する動作の処理フローの一例を示す図である。
【図16】本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置の全体構成の一例を示す図である。
【図17】本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置のベース部、バネ及びセンサ部を拡大して示す図である。
【図18】本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置のセンサの詳細を示す図である。
【図19】本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置を用いて表皮材を引っ張る際の、把持部が表皮材を引っ張る力、それによる超音波溶着装置２１に加わる外力の様子を示す図である。
【図20】本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置が、表皮材を把持する動作の処理フローの一例を示す図である。
【図21】本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置のセンサプレートの形状の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示に係る溶着装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、ベース部２の延在方向を上下方向（Ｚ軸の±方向）として説明するが、溶着装置の向きは６軸ロボットのロボットアーム７により自在に変化するものである。
【0011】
（本開示の第１の実施形態）
図１に、本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１の全体構成の一例を示す。
図１に、本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１の全体構成の一例を示す。
【0012】
本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１は、ベース部２、ベース部２に接続し溶着ユニット４及び把持部５を上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動が可能な移動手段３、超音波振動により基材に表皮材を溶着する溶着ユニット４、表皮材を把持する把持部５、ベース部２の上端に接続し６軸ロボットのロボットアーム７を取り付ける取付け部６、取付け部６を介してベース部２を自由自在に移動する６軸ロボットのロボットアーム７を備える。ベース部２、移動手段３、溶着ユニット４及び把持部５を合わせて装置本体と呼ぶ。
【0013】
ベース部２は、垂直方向に立設した角柱状の垂直部２ａ、垂直部２ａの側面から水平方向一側に延設した接続部２ｂから成る。
垂直部２ａは、延設された接続部２ｂを介して第１の移動手段３ａを保持する。また垂直部２ａは、把持部５の保持部５ｃと接続し、把持部５全体を保持する。
垂直部２ａは、延設された接続部２ｂを介して第１の移動手段３ａを保持する。また垂直部２ａは、把持部５の保持部５ｃと接続し、把持部５全体を保持する。
【0014】
移動手段３は、第１の移動手段３ａ、第１の接続部３ａ１、第２の移動手段３ｂ及び第２の接続部３ｂ１から成る。
第１の移動手段３ａは、接続部２ｂを介してベース部２の垂直部２ａと接続し、内部にあるアクチュエータにより上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動するエアーシリンダに接続した第１の接続部３ａ１を、上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
第２の移動手段３ｂは、把持部５の保持部５ｃと接続し、内部にあるアクチュエータにより上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動するエアーシリンダに接続した第２の接続部３ｂ１を、上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
第１の移動手段３ａは、接続部２ｂを介してベース部２の垂直部２ａと接続し、内部にあるアクチュエータにより上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動するエアーシリンダに接続した第１の接続部３ａ１を、上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
第２の移動手段３ｂは、把持部５の保持部５ｃと接続し、内部にあるアクチュエータにより上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動するエアーシリンダに接続した第２の接続部３ｂ１を、上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
【0015】
第１の接続部３ａ１は、第１の移動手段３ａのエアーシリンダと溶着ユニット４とを接続する接続部である。第１の接続部３ａ１は、第１の移動手段３ａの動作により上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動することで、溶着ユニット４をベース部２に対して上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
第２の接続部３ｂ１は、第２の移動手段３ｂのエアーシリンダと第２の把持部５ｂとを接続する接続部である。第２の接続部３ｂ１は、第２の移動手段３ｂの動作により上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動することで、第２の把持部５ｂを上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
第２の接続部３ｂ１は、第２の移動手段３ｂのエアーシリンダと第２の把持部５ｂとを接続する接続部である。第２の接続部３ｂ１は、第２の移動手段３ｂの動作により上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動することで、第２の把持部５ｂを上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
【0016】
溶着ユニット４は、超音波振動を発振する振動部４ａと振動部４ａの発振により超音波振動する工具ホーン４ｂから成る。
振動部４ａは、第１の接続部３ａ１を介して第１の移動手段３ａと接続し、第１の移動手段３ａが第１の接続部３ａ１を上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動することで、上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
工具ホーン４ｂは、振動部４ａと接続しており、振動部４ａの発振により超音波振動を行う。これにより溶着ユニット４は、ベース部２に対して上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
振動部４ａは、第１の接続部３ａ１を介して第１の移動手段３ａと接続し、第１の移動手段３ａが第１の接続部３ａ１を上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動することで、上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
工具ホーン４ｂは、振動部４ａと接続しており、振動部４ａの発振により超音波振動を行う。これにより溶着ユニット４は、ベース部２に対して上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
【0017】
把持部５は、第１の把持部５ａ、第２の把持部５ｂ及び保持部５ｃから成る。
第１の把持部５ａは、ベース部２の垂直部２ａの下端から延出した保持部５ｃとその先端で接続し、下方に板状に延びる。
第２の把持部５ｂは、第２の移動手段３ｂの第２の接続部３ｂ１を介して保持部５ｃと接続する。第２の把持部５ｂは、第２の移動手段３ｂが第２の接続部３ｂ１を上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動することで、保持部５ｃに対して上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
保持部５ｃは、ベース部２の垂直部２ａとその下端で接続し、接続部２ｂが垂直部２ａの側面から延設した方向に水平に板状に延出した一端で第１の把持部５ａと接続する。また保持部５ｃは、接続部２ｂが垂直部２ａの側面から延設した方向と逆の方向に水平に板状に延出した一端で第２の移動手段３ｂと接続する。これにより把持部５の第２の把持部５ｂは、保持部５ｃが接続するベース部２に対して上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
第１の把持部５ａは、ベース部２の垂直部２ａの下端から延出した保持部５ｃとその先端で接続し、下方に板状に延びる。
第２の把持部５ｂは、第２の移動手段３ｂの第２の接続部３ｂ１を介して保持部５ｃと接続する。第２の把持部５ｂは、第２の移動手段３ｂが第２の接続部３ｂ１を上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動することで、保持部５ｃに対して上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
保持部５ｃは、ベース部２の垂直部２ａとその下端で接続し、接続部２ｂが垂直部２ａの側面から延設した方向に水平に板状に延出した一端で第１の把持部５ａと接続する。また保持部５ｃは、接続部２ｂが垂直部２ａの側面から延設した方向と逆の方向に水平に板状に延出した一端で第２の移動手段３ｂと接続する。これにより把持部５の第２の把持部５ｂは、保持部５ｃが接続するベース部２に対して上下方向（Ｚ軸の±方向）に移動可能である。
【0018】
このように保持部５ｃは、その一端で第１の把持部５ａと接続し、その他端で第２の移動手段３ｂの第２の接続部３ｂ１を介して第２の把持部５ｂと接続することで、把持部５全体を保持する。
【0019】
第１の把持部５ａは、水平部５ａ１と垂直部５ａ２から成り、第２の把持部５ｂは、水平部５ｂ１と垂直部５ｂ２から成る。第１の把持部５ａ、第２の把持部５ｂの構造については、図２を用いて詳細に説明する。
【0020】
取付け部６は、下面がベース部２の垂直部２ａの上端と接続し、上面が６軸ロボットのロボットアーム７と接続可能な構造になっている。
【0021】
ロボットアーム７（ベース部移動手段とも呼ぶ）は、その先端が取付け部６の上面に取り付け可能な構造になっており、任意の方向に移動可能である。ロボットアーム７は、取付け部６を介してベース部２を自由自在に移動することで装置本体を自由自在に移動可能としている。
また、移動手段３、溶着ユニット４及び６軸ロボットのロボットアーム７は、６軸ロボット内にある制御手段１０により制御される。
また、移動手段３、溶着ユニット４及び６軸ロボットのロボットアーム７は、６軸ロボット内にある制御手段１０により制御される。
【0022】
制御手段１０は、第１の移動手段３ａ、第２の移動手段３ｂ、溶着ユニット４を、各々独立して動作させることが可能である。例えば、制御手段１０は、第２の移動手段３ｂを動作させて第２の把持部５ｂを下動し、第１の把持部５ａとで表皮材を把持した後に、第１の移動手段３ａを動作させて溶着ユニット４を下動し、工具ホーン４ｂの先端で表皮材を押圧して超音波振動を加えることで表皮材を基材に超音波溶着をすることが可能である。また制御手段１０は、工具ホーン４ｂを超音波振動することで表皮材を基材に溶着をしている間に、第２の移動手段３ｂを動作させて第２の把持部５ｂを上動し、第１の把持部５ａと第２の把持部５ｂとで表皮材を把持している状態を解放してもよい。
【0023】
図２に、本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１の把持部５の形状の一例を示す。
【0024】
第１の把持部５ａは、水平方向に広がる矩形状平面である水平部５ａ１と垂直方向に広がる矩形状平面である垂直部５ａ２から成りＬ字型を形成している。また第２の把持部５ｂも同様に、水平方向に広がる矩形状平面である水平部５ｂ１と垂直方向に広がる矩形状平面である垂直部５ｂ２から成りＬ字型を形成している。
【0025】
第１の把持部５ａの水平部５ａ１は、第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の移動方向上に配置されているため、第２の移動手段３ｂの動作に伴い第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１が移動することで、互いに対向する第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面とが密着する。
【0026】
把持部５は、このように第１の把持部５ａの水平部５ａ１と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１とが互いに並行して対向する位置関係にあるため、第２の把持部５ｂが第１の把持部５ａに向けて相対的に移動することで、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面の間に配置された表皮材を確実に把持することができる。
【0027】
なお図２に示す第１の把持部５ａの形状及び第２の把持部５ｂの形状は、表皮材を確実に把持するための形状の一例であり、その先端がＬ字型の形状であることに限定されない。第１の把持部５ａの形状及び第２の把持部５ｂの形状は、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面の間に配置された表皮材を確実に把持することができればいずれの形状であってもよい。
【0028】
図３に、本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１を用いて表皮材１００を把持する動作の一例を示す。
【0029】
図３（Ａ）は、超音波溶着装置１が、表皮材１００を把持する処理を開始する前の、表皮材１００と基材１０１が所定の場所に置かれた状態を示している。
表皮材１００は、基材１０１の表側表面の形状に対して一回り大きい形状をなし、その一部は把持部５に把持される個所である端末部分１００ａとして突出した形状をなしている。
表皮材１００は、基材１０１の端縁部１０１ａから外側に延出するように余した状態となるように基材１０１の表側表面を覆った状態で、図中に示すように覆われた基材１０１の表側表面を下側（Ｚ軸－方向）に向けた状態にして所定の場所に置かれる（表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）が上側（Ｚ軸＋方向）に向けて置かれる）。表皮材１００の端末部分１００ａは、把持部５で把持されやすいように全体が弛まないように張られた状態となっていることが望ましい。表皮材１００の端末部分１００ａ全体を弛まないように張られた状態とするために、例えば図３（Ａ）に矢印で示す方向に引っ張るような治具を表皮材１００の端末部分１００ａの端縁に取り付けても良い。
表皮材１００は、基材１０１の表側表面の形状に対して一回り大きい形状をなし、その一部は把持部５に把持される個所である端末部分１００ａとして突出した形状をなしている。
表皮材１００は、基材１０１の端縁部１０１ａから外側に延出するように余した状態となるように基材１０１の表側表面を覆った状態で、図中に示すように覆われた基材１０１の表側表面を下側（Ｚ軸－方向）に向けた状態にして所定の場所に置かれる（表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）が上側（Ｚ軸＋方向）に向けて置かれる）。表皮材１００の端末部分１００ａは、把持部５で把持されやすいように全体が弛まないように張られた状態となっていることが望ましい。表皮材１００の端末部分１００ａ全体を弛まないように張られた状態とするために、例えば図３（Ａ）に矢印で示す方向に引っ張るような治具を表皮材１００の端末部分１００ａの端縁に取り付けても良い。
【0030】
図３（Ｂ）は、超音波溶着装置１が、表皮材１００の端末部分１００ａを第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面に載置するように移動した状態を示している。
超音波溶着装置１は、ロボットアーム７の動作により、第１の把持部５ａの水平部５ａ１と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１との間隔を保ったまま、表皮材１００の端末部分１００ａの表面（基材１０１と接しない面）を第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面に載置するように移動する。
超音波溶着装置１は、ロボットアーム７の動作により、第１の把持部５ａの水平部５ａ１と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１との間隔を保ったまま、表皮材１００の端末部分１００ａの表面（基材１０１と接しない面）を第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面に載置するように移動する。
【0031】
図４に、本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１を用いて表皮材１００を把持する動作の他の例を示す。
【0032】
図４（Ａ）は、図３（Ｂ）に続けて超音波溶着装置１が、表皮材１００の端末部分１００ａを把持部５により把持した状態を示している。
第２の把持部５ｂは、第２の移動手段３ｂの動作により第１の把持部５ａの方向に下動を開始し、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面で表皮材１００の端末部分１００ａを把持する。これにより表皮材１００の表面（基材１０１と接しない面）は第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と密着し、表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）は第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面と密着する。
第２の把持部５ｂは、第２の移動手段３ｂの動作により第１の把持部５ａの方向に下動を開始し、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面で表皮材１００の端末部分１００ａを把持する。これにより表皮材１００の表面（基材１０１と接しない面）は第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と密着し、表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）は第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面と密着する。
【0033】
なお表皮材１００の端末部分１００ａを把持部５により把持した以降は、図３（Ａ）を用いて説明した治具を、表皮材１００の端末部分１００ａの端縁から切り離してよい。
【0034】
図４（Ｂ）は、超音波溶着装置１が、表皮材１００の端末部分１００ａを把持して移動している状態を示している。
超音波溶着装置１は、基材１０１に表皮材１００を溶着する位置に工具ホーンの４ｂの先端を合わせるためにロボットアーム７の動作により、表皮材１００の端末部分１００ａを把持した状態のまま表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）が基材１０１の端縁部１０１ａを巻き込むように移動する。
超音波溶着装置１は、基材１０１に表皮材１００を溶着する位置に工具ホーンの４ｂの先端を合わせるためにロボットアーム７の動作により、表皮材１００の端末部分１００ａを把持した状態のまま表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）が基材１０１の端縁部１０１ａを巻き込むように移動する。
【0035】
図５に、本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１を用いて表皮材１００を把持する動作の他の例を示す。
【0036】
図５（Ａ）は、図４（Ｂ）に続けて超音波溶着装置１が、基材１０１に表皮材１００を溶着する位置の上方に工具ホーン４ｂの先端を合わせた状態を示している。
把持部５は、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の下面で表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）を基材１０１の裏側表面に密着させながら、表皮材１００の端末部分１００ａを把持した状態で基材１０１の端縁部１０１ａから離れる方向に引っ張っている。
超音波溶着装置１は、図５（Ａ）の状態に続けて、第１の移動手段３ａの動作により工具ホーン４ｂを下動し振動部４ａを超音波発振して工具ホーン４ｂを超音波振動することで、基材１０１に表皮材１００を溶着することができる。
把持部５は、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の下面で表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）を基材１０１の裏側表面に密着させながら、表皮材１００の端末部分１００ａを把持した状態で基材１０１の端縁部１０１ａから離れる方向に引っ張っている。
超音波溶着装置１は、図５（Ａ）の状態に続けて、第１の移動手段３ａの動作により工具ホーン４ｂを下動し振動部４ａを超音波発振して工具ホーン４ｂを超音波振動することで、基材１０１に表皮材１００を溶着することができる。
【0037】
図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す状態における、基材１０１に表皮材１００を溶着する位置の例を詳細に示している。図５（Ｂ）では、表皮材１００とその端末部分１００ａとを点線部分に沿って分離した状態で表現している。基材１０１に表皮材１００を溶着する位置は、図５（Ｂ）に示す工具ホーン４ｂの先端が表皮材１００の表面（基材１０１と接しない面）に密着している位置である、表皮材１００のうち端末部分１００ａを除いた部分で端末部分１００ａを延出する部分に近い位置であることが望ましいが、これに限定されない。
また第１の把持部５ａの水平部５ａ１の下面が、表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）を基材１０１の裏側表面に密着させる位置は、表皮材１００のうち端末部分１００ａを除いた部分で端末部分１００ａを延出する部分に近い位置が含まれていることが望ましいが、これに限定されない。
また第１の把持部５ａの水平部５ａ１の下面が、表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）を基材１０１の裏側表面に密着させる位置は、表皮材１００のうち端末部分１００ａを除いた部分で端末部分１００ａを延出する部分に近い位置が含まれていることが望ましいが、これに限定されない。
【0038】
図６に、本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１が、表皮材１００を把持した状態で溶着する位置まで移動する様子の一例を示す。
【0039】
図６（Ａ）は、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面に表皮材１００の端末部分１００ａの表面（基材１０１と接しない面）を載置した状態を示しており、図３（Ｂ）に示す状態に相当する。
表皮材１００は、基材１０１の端縁部１０１ａから外側に延出するように余した状態となるように基材１０１の表側表面の下（Ｚ軸－方向）に敷かれ、端末部分１００ａの表面（基材１０１と接しない面）が第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面に載置されている。
表皮材１００は、基材１０１の端縁部１０１ａから外側に延出するように余した状態となるように基材１０１の表側表面の下（Ｚ軸－方向）に敷かれ、端末部分１００ａの表面（基材１０１と接しない面）が第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面に載置されている。
【0040】
図６（Ｂ）は、表皮材１００の端末部分１００ａを把持した状態で、溶着する位置に超音波溶着装置１を移動している状態を示しており、図４（Ｂ）に示す状態に相当する。
超音波溶着装置１は、ロボットアーム７の動作により、表皮材１００の端末部分１００ａを把持した状態のまま表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）が基材１０１の端縁部１０１ａを巻き込むように移動する。
超音波溶着装置１は、ロボットアーム７の動作により、表皮材１００の端末部分１００ａを把持した状態のまま表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）が基材１０１の端縁部１０１ａを巻き込むように移動する。
【0041】
図６（Ｃ）は、基材１０１に表皮材１００を溶着する位置の上方に工具ホーン４ｂの先端を合わせた状態を示しており、図５（Ａ）に示す状態に相当する。
超音波溶着装置１は、表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）が基材１０１の端縁部１０１ａを巻き込み、端縁部１０１ａから離れる方向（図中の矢印の方向）に引っ張られた状態となるように、ロボットアーム７を移動する。
ロボットアーム７の移動により表皮材１００の端末部分１００ａは、図６（Ｃ）に示すように第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面及び下面を巻き込むような状態となり、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面により確実に把持されるとともに、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の下面により表皮材１００とその端末部分１００ａの裏面（基材１０１と接する面）が基材１０１の裏側表面に密着した状態となる。
超音波溶着装置１は、表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）が基材１０１の端縁部１０１ａを巻き込み、端縁部１０１ａから離れる方向（図中の矢印の方向）に引っ張られた状態となるように、ロボットアーム７を移動する。
ロボットアーム７の移動により表皮材１００の端末部分１００ａは、図６（Ｃ）に示すように第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面及び下面を巻き込むような状態となり、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面により確実に把持されるとともに、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の下面により表皮材１００とその端末部分１００ａの裏面（基材１０１と接する面）が基材１０１の裏側表面に密着した状態となる。
【0042】
このように基材１０１に表皮材１００を溶着する位置の上方に工具ホーン４ｂの先端を合わせた状態において、超音波溶着装置１は、表皮材１００の端末部分１００ａを、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面により確実に把持するとともに、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の下面により、溶着する基材１０１の裏側表面に表皮材１００とその端末部分１００ａの裏面（基材１０１と接する面）を密着させ、この状態で基材１０１の裏側表面に沿って端縁部１０１ａから離れる方向に表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張ることが可能となる。つまり、表皮材１００の突出した部分の端末部分１００ａが折り畳まれて第１の把持部５ａの水平部５ａ１を巻き込むことで、単に端末部分１００ａを上下で把持して引っ張るよりも強く把持し且つ強く引っ張ることができる。
これにより超音波溶着装置１は、溶着を開始する前に、基材１０１に表皮材１００を溶着する位置の近傍において、基材１０１の裏側表面に沿って表皮材１００を引っ張ることができ、かつその引っ張り力を確実に維持することができるため、溶着の品質を向上させ製造品質の向上を図ることができる。
これにより超音波溶着装置１は、溶着を開始する前に、基材１０１に表皮材１００を溶着する位置の近傍において、基材１０１の裏側表面に沿って表皮材１００を引っ張ることができ、かつその引っ張り力を確実に維持することができるため、溶着の品質を向上させ製造品質の向上を図ることができる。
【0043】
図７に、本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１が、表皮材１００の端末部分１００ａを把持する動作の処理フローの一例を示す。
本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１の制御手段１０は、把持処理開始の指示を受けると、把持処理を開始する。把持処理の開始の指示は、ユーザＩ／Ｆを介してのユーザによる指示であってもよい、あるいは外部入力Ｉ／Ｆを介しての外部からの指示であってもよい。
本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１の制御手段１０は、把持処理開始の指示を受けると、把持処理を開始する。把持処理の開始の指示は、ユーザＩ／Ｆを介してのユーザによる指示であってもよい、あるいは外部入力Ｉ／Ｆを介しての外部からの指示であってもよい。
【0044】
制御手段１０は、図３（Ａ）で示した状態で所定の位置に置かれている表皮材１００の端末部分１００ａを、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面に載置するように装置本体を移動するよう、ロボットアーム７に動作を指示（Ｓｔｅｐ１）する。ロボットアーム７は、制御手段１０の指示に従い、表皮材１００の端末部分１００ａの表面（基材１０１と接しない面）を第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面に載置するように装置本体を移動する。第１の把持部５ａが所定の位置に配置が完了した状態が、図３（Ｂ）に示す状態に相当する。
【0045】
第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面に表皮材１００の端末部分１００ａの表面（基材１０１と接しない面）を載置すると、制御手段１０は、表皮材１００の端末部分１００ａを把持するために、第２の把持部５ｂを下動するように第２の移動手段３ｂに動作を指示（Ｓｔｅｐ２）する。指示を受けた第２の移動手段３ｂは、内部にあるアクチュエータによりエアーシリンダに接続した第２の接続部３ｂ１を移動させることで第２の把持部５ｂを、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面に載置された表皮材１００の端末部分１００ａを把持するまで第１の把持部５ａに向かって移動する。把持部５が表皮材１００の端末部分１００ａを把持した状態が、図４（Ａ）に示す状態に相当する。
【0046】
制御手段１０は、把持部５が表皮材１００の端末部分１００ａを把持すると、把持した状態のまま表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）が基材１０１の端縁部１０１ａを巻き込むようにして、工具ホーン４ｂが溶着位置上方の所定の位置まで移動するようにロボットアーム７に動作を指示（Ｓｔｅｐ３）する。ロボットアーム７は、制御手段１０の指示に従い、表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）が基材１０１の端縁部１０１ａを巻き込みながら、工具ホーン４ｂが所定の位置に配置されるように装置本体を移動する。表皮材１００の端末部分１００ａを把持部５で把持した状態のまま溶着位置上方に工具ホーン４ｂを移動している状態が、図４（Ｂ）に示す状態に相当する。
【0047】
制御手段１０は、工具ホーン４ｂが溶着位置の上方の所定の位置に移動すると、溶着処理（Ｓｔｅｐ４）を開始する。工具ホーン４ｂが溶着位置の上方の所定の位置に移動した状態が、図５（Ａ）に示す状態に相当する。溶着処理（Ｓｔｅｐ４）の処理フローは、図８を用いて説明する。
【0048】
制御手段１０は、溶着処理（Ｓｔｅｐ４）を終了すると、把持している表皮材１００の端末部分１００ａを解放するために第２の把持部５ｂを上動するよう第２の移動手段３ｂに動作を指示（Ｓｔｅｐ５）する。指示を受けた第２の移動手段３ｂは、内部にあるアクチュエータによりエアーシリンダに接続した第２の接続部３ｂ１を移動させることで第２の把持部５ｂを上動する。これにより表皮材１００の端末部分１００ａは、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面により把持されている状態から解放される。
【0049】
制御手段１０は、さらに超音波溶着装置１を待機状態の位置に移動するように、ロボットアーム７に動作を指示（Ｓｔｅｐ６）する。これにより制御手段１０は、把持処理を終了する。
【0050】
図８に、本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１が、表皮材１００を基材１０１に溶着する動作の処理フローの一例を示す。
制御手段１０は、図７に示す把持処理のＳｔｅｐ３で工具ホーン４ｂを溶着位置の上方の所定の位置に移動すると、溶着処理（Ｓｔｅｐ４）を開始する。
制御手段１０は、図７に示す把持処理のＳｔｅｐ３で工具ホーン４ｂを溶着位置の上方の所定の位置に移動すると、溶着処理（Ｓｔｅｐ４）を開始する。
【0051】
制御手段１０は、工具ホーン４ｂを下動して先端を表皮材１００の表面（基材１０１と接しない面）に密着させるよう第１の移動手段３ａに動作を指示（Ｓｔｅｐ４１）する。指示を受けた第１の移動手段３ａは、内部にあるアクチュエータによりエアーシリンダに接続した第１の接続部３ａ１を移動させることで工具ホーン４ｂ（溶着ユニット４）を下動する。
【0052】
制御手段１０は、工具ホーン４ｂが下動して先端が表皮材１００の表面（基材１０１と接しない面）に密着して押圧すると、溶着を開始するために振動部４ａに超音波発振を開始するように指示（Ｓｔｅｐ４２）する。指示を受けた振動部４ａは、超音波発振を開始する。これにより工具ホーン４ｂは、超音波振動を開始し表皮材１００の基材１０１への溶着が行われる。
制御手段１０は、振動部４ａの超音波発振が一定時間経過すると、振動部４ａの超音波発振を停止するように指示（Ｓｔｅｐ４３）する。
制御手段１０は、振動部４ａの超音波発振を停止した後、一定の冷却時間を確保（Ｓｔｅｐ４４）した後溶着処理を終了する。
制御手段１０は、振動部４ａの超音波発振が一定時間経過すると、振動部４ａの超音波発振を停止するように指示（Ｓｔｅｐ４３）する。
制御手段１０は、振動部４ａの超音波発振を停止した後、一定の冷却時間を確保（Ｓｔｅｐ４４）した後溶着処理を終了する。
【0053】
なお図７の（Ｓｔｅｐ１）における装置本体の移動、（Ｓｔｅｐ２）における第２の把持部５ｂの移動、（Ｓｔｅｐ３）における装置本体の移動及び（Ｓｔｅｐ５）における第２の把持部５ｂの移動は、予め制御手段１０に記憶されている情報に基づいて行われてもよい。また同様に図８の（Ｓｔｅｐ４１）における溶着ユニット４の移動は、予め制御手段１０に記憶されている情報に基づいて行われてもよい。
【0054】
以上のように、本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１は、表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）が基材１０１の端縁部１０１ａを巻き込みながら、基材１０１の裏側表面に沿って端縁部１０１ａから離れる方向に表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張った状態とし、この状態を維持したまま表皮材１００を基材１０１に超音波振動により溶着することができる。このように本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１は、装置本体としてはロボットアーム７により自在に移動させることが可能である上、溶着ユニット４と把持部５を互いに独立に動作させることで表皮材１００を確実に把持し、表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）が基材１０１の端縁部１０１ａを巻き込みながら基材１０１の裏側表面に表皮材１００とその端末部分１００ａの裏面（基材１０１と接する面）を密着させて引っ張り、引っ張った状態を保持したまま表皮材１００を基材１０１に溶着することができる。
【0055】
これにより本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１は、溶着する際に工具ホーン４ｂにより表皮材１００に押圧されても、表皮材１００を引っ張る方向及び引っ張り力の維持の精度をあげることができ、溶着の歩留まりを改善し高品質の溶着を行うことができる。
【0056】
（本開示の第１の実施形態の第１の変形例）
本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１は、表皮材１００の端末部分１００ａの大きさをより小さくするために把持部５の形状を変えても良い。以下本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１として、把持部５の形状を変えた一例を示す。
本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１は、表皮材１００の端末部分１００ａの大きさをより小さくするために把持部５の形状を変えても良い。以下本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１として、把持部５の形状を変えた一例を示す。
【0057】
図９に、本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１の把持部５の形状の一例を示す。
【0058】
図９に示す第１の把持部５ａの水平部５ａ１は、切欠部５ａ３を形成し全体としてＵ字型をしている点が図１に示す第１の把持部５ａの水平部５ａ１と異なり、第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１は、孔５ｂ３を形成している点が図１に示す第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１と異なる。
【0059】
第１の把持部５ａの切欠部５ａ３と第２の把持部５ｂの孔５ｂ３は、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面とが接触した状態において、上下方向の貫通した空間を成すように配置される。このため第１の把持部５ａの切欠部５ａ３と第２の把持部５ｂの孔５ｂ３は、互いが接触した状態において、例えば棒状の突起を第１の把持部５ａの水平部５ａ１の下方から上方に向けて貫通させることが可能な形状となっている。
【0060】
図１０に、本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１の把持部５に棒状の突起１０２を貫通させた様子の一例を示す。
棒状の突起１０２（ピンとも呼ぶ）は、例えば、特定の位置（特定の作業場所）に予め設置されており、その突起の位置に第１の把持部５ａの切欠部５ａ３の位置が合うようにロボットアーム７を用いて装置本体を移動し、第１の把持部５ａの切欠部５ａ３を貫通した状態にしてもよい。
棒状の突起１０２（ピンとも呼ぶ）は、例えば、特定の位置（特定の作業場所）に予め設置されており、その突起の位置に第１の把持部５ａの切欠部５ａ３の位置が合うようにロボットアーム７を用いて装置本体を移動し、第１の把持部５ａの切欠部５ａ３を貫通した状態にしてもよい。
【0061】
図１１に、本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１を用いて表皮材１００を把持する動作の一例を示す。
【0062】
図１１（Ａ）は、所定の場所にピン１０２が設置されている状態を示している。
【0063】
図１１（Ｂ）は、表皮材１００を把持する処理を開始する前の、表皮材１００と基材１０１が所定の場所に置かれた状態を示している。表皮材１００の端末部分１００ａは、孔が設けられており、その孔にピン１０２が貫通している。このように表皮材１００の端末部分１００ａは、設けられた孔にピン１０２を貫通させることで、把持部５で把持されやすいように端末部分１００ａ全体が弛まないように張られた状態を保つことができる。
図１１（Ｂ）に示す状態は、表皮材１００の端末部分１００ａに孔が設けられておりその孔にピン１０２を貫通させて端末部分１００ａ全体が弛まないように張られた状態を保っている点以外、表皮材１００、基材１０１に関しては、第１の実施形態の図３（Ａ）に示す状態に相当する。
図１１（Ｂ）に示す状態は、表皮材１００の端末部分１００ａに孔が設けられておりその孔にピン１０２を貫通させて端末部分１００ａ全体が弛まないように張られた状態を保っている点以外、表皮材１００、基材１０１に関しては、第１の実施形態の図３（Ａ）に示す状態に相当する。
【0064】
図１１（Ｃ）は、第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１が、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の切欠部５ａ３がピン１０２を貫通する位置に移動し、表皮材１００の端末部分１００ａの表面（基材１０１と接しない面）を第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面に載置するようにした状態を示しており、第１の実施形態の図３（Ｂ）に示す状態に相当する。
【0065】
図１２に、本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１を用いて表皮材１００を把持する動作の他の例を示す。
【0066】
図１２（Ａ）は、図１１（Ｃ）に続けて超音波溶着装置１が、表皮材１００の端末部分１００ａを把持部５により把持した状態を示している。
第２の把持部５ｂは、第２の移動手段３ｂの動作により第１の把持部５ａの方向に下動を開始し、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面で表皮材１００を把持しており、第１の実施形態の図４（Ａ）に示す状態に相当する。
第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の孔５ｂ３は、ピン１０２が挿入された状態になっている。
第２の把持部５ｂは、第２の移動手段３ｂの動作により第１の把持部５ａの方向に下動を開始し、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面で表皮材１００を把持しており、第１の実施形態の図４（Ａ）に示す状態に相当する。
第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の孔５ｂ３は、ピン１０２が挿入された状態になっている。
【0067】
図１２（Ｂ）は、ピンと１０２が、下動して切欠部５ａ３に挿入された状態から退避した状態を示している。
第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面とで表皮材１００の端末部分１００ａを確実に把持した後に、ピン１０２は把持部５に対して相対的に下動する。
第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１の下面とで表皮材１００の端末部分１００ａを確実に把持した後に、ピン１０２は把持部５に対して相対的に下動する。
【0068】
図１３に、本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１を用いて表皮材１００を把持する動作の他の例を示す。
【0069】
図１３（Ａ）は、図１２（Ｂ）に続けて第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１が、表皮材１００の端末部分１００ａを把持して移動している状態を示しており、第１の実施形態の図４（Ｂ）に示す状態に相当する。
【0070】
図１３（Ｂ）は、第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１が、表皮材１００を基材１０１に溶着する位置の上方に工具ホーン４ｂの先端を合わせた状態を示しており、第１の実施形態の図５（Ａ）に示す状態に相当する。
【0071】
図１４に、本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１が、表皮材１００を把持した状態で溶着する位置まで移動する様子の一例を示す。
【0072】
図１４（Ａ）は、所定の位置に配置されたピン１０２を表皮材１００の端末部分１００ａに設けられた孔を貫通させることで、端末部分１００ａ全体が弛まないように張られた状態を示している。
【0073】
図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の状態において、超音波溶着装置１が、第１の把持部５ａの水平部５ａ１の切欠部５ａ３がピン１０２を貫通するように位置し、表皮材１００の端末部分１００ａの表面（基材１０１と接しない面）を第１の把持部５ａの水平部５ａ１の上面に載置した状態を示しており、第１の実施形態の図６（Ａ）に示す状態に相当する。
以降、第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１が、表皮材１００の端末部分１００ａを把持した状態で溶着する位置まで移動する様子の詳細は、第１の実施形態の図６（Ｂ）、図６（Ｃ）と同じである。
以降、第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１が、表皮材１００の端末部分１００ａを把持した状態で溶着する位置まで移動する様子の詳細は、第１の実施形態の図６（Ｂ）、図６（Ｃ）と同じである。
【0074】
図１５に、本開示の第１の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置１が、表皮材１００を把持する動作の処理フローの一例を示す。
図１５に示す処理フローは、超音波溶着装置１が動作する処理フローとしては図７に示す処理フローと同一であり、図７に示す処理フローに対してピン１０２が、超音波溶着装置１（把持部５）が移動することで、相対的に下動するタイミングを点線で加えてある。図１５の処理フローに示すように、ピン１０２は、表皮材１００の端末部分１００ａを把持する処理（Ｓｔｅｐ２）の後に相対的に下動している。
図１５に示す処理フローは、超音波溶着装置１が動作する処理フローとしては図７に示す処理フローと同一であり、図７に示す処理フローに対してピン１０２が、超音波溶着装置１（把持部５）が移動することで、相対的に下動するタイミングを点線で加えてある。図１５の処理フローに示すように、ピン１０２は、表皮材１００の端末部分１００ａを把持する処理（Ｓｔｅｐ２）の後に相対的に下動している。
【0075】
このように把持部５の形状を変えることで、図１４（Ａ）で示したように、表皮材１００の端末部分１００ａ全体が弛まないように引っ張る箇所は、第１の実施形態の図３（Ａ）を用いて説明したように表皮材１００の端末部分１００ａの端縁より内側の把持部５が把持する位置となるため、表皮材１００の端末部分１００ａの大きさをより小さくすることが可能となり基材に溶着するのに必要となる表皮材の量を削減し生産性向上を図ることができる。
【0076】
（本開示の第１の実施形態の第２の変形例）
本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１は、図７の把持処理の（Ｓｔｅｐ２）における表皮材１００の把持において、第２の把持部５ｂの下動の状況を検知するために第２の移動手段３ｂにセンサを備えても良い。これにより超音波溶着装置１は、表皮材１００を確実に把持するために第２の把持部５ｂを下動して適切な位置に停止したことを認識することができる。
本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１は、図７の把持処理の（Ｓｔｅｐ２）における表皮材１００の把持において、第２の把持部５ｂの下動の状況を検知するために第２の移動手段３ｂにセンサを備えても良い。これにより超音波溶着装置１は、表皮材１００を確実に把持するために第２の把持部５ｂを下動して適切な位置に停止したことを認識することができる。
【0077】
また本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１は、図８の溶着処理の（Ｓｔｅｐ４１）における工具ホーン４ｂによる表皮材１００の押圧において、第１の把持部５ａの下動の状況を検知するために第１の移動手段３ａにセンサを備えても良い。これにより超音波溶着装置１は、表皮材１００を適切に押圧するために工具ホーン４ｂを下動して適切な位置に停止したことを認識することができる。
【0078】
また本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１は、図８の溶着処理の（Ｓｔｅｐ４４）における冷却時間確保において、溶着部分を冷却するための冷却装置を備えても良い。これにより超音波溶着装置１は、溶着部分を効率的に冷却することができる。
【0079】
また本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１の把持部５は、第２の把持部５ｂが第２の移動手段３ｂにより移動可能であり、第２の把持部５ｂが移動して第１の把持部５ａの水平部５ａ１と第２の把持部５ｂの水平部５ｂ１とが密着することで表皮材１００を把持するが、それに限らない。第１の把持部５ａあるいは第２の把持部５ｂは、相対的に近づくことが可能であればよく、例えば第２の移動手段３ｂを第１の把持部５ａと接続して、第２の把持部５ｂをベース部２に固定することで、第１の把持部５ａが第２の把持部５ｂに対して移動可能な構成であってもよい。
【0080】
（本開示の第２の実施形態）
本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１は、表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張る引っ張り力を検知するために、センサを備えても良い。以下本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置２１として、表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張る引っ張り力の大きさを検知するために、バネ及びセンサを備えた一例を示す。
図１６に、本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置２１の全体構成の一例を示す。
本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１は、表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張る引っ張り力を検知するために、センサを備えても良い。以下本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置２１として、表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張る引っ張り力の大きさを検知するために、バネ及びセンサを備えた一例を示す。
図１６に、本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置２１の全体構成の一例を示す。
【0081】
図１６に示すように本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置２１は、本開示の第１の実施形態に係る超音波溶着装置１にバネ８、センサ部９及びバネ８を保持するベース部２の水平部２ｃを追加し、把持部５の保持部５ｃがベース部２の水平部２ｃとバネ８を介して接続することで、把持部５全体を移動可能な構成としている。
【0082】
ベース部２の水平部２ｃは、ベース部２の垂直部２ａとその下端で接続し、接続部２ｂが垂直部２ａの側面から延設した方向に水平方向に板状に延出する。ベース部２の水平部２ｃは、把持部５の保持部５ｃと平行に位置し、先端部にてバネ８の一端と接続する。
【0083】
把持部５の保持部５ｃは、ベース部２の水平部２ｃと平行に位置し、ベース部２側の端部にてバネ８の他端と接続する。これにより把持部５の保持部５ｃは、バネ８の水平方向（表皮材の端末部分１００ａの引っ張り方向）の伸長圧縮に伴い把持部５全体をベース部２の水平部２ｃに対して平行に移動可能である。
【0084】
さらに保持部５ｃは、センサプレート９ｂが取り付けられている。センサプレート９ｂは、把持部５の保持部５ｃがベース部２の水平部２ｃに対して移動することに伴い移動することで、その移動位置をセンサ９ａで認識することができる。
【0085】
バネ８は、ベース部２の水平部２ｃの下方かつ把持部５の保持部５ｃの上方に配置される。バネ８は、その一端をベース部２の水平部２ｃと接続し、他端を把持部５の保持部５ｃと接続する。
【0086】
センサ部９は、センサ９ａとセンサプレート９ｂから成る。
【0087】
センサ９ａは、下方が開口した逆Ｕ字状をなし、２つの突出部分（後述する第１の垂直部９ａ１と第２の垂直部９ａ２）の一方から他方に赤外線を発光している。センサ９ａは、遮光されたことを検出する遮光式センサであり、制御手段１０により制御される。センサ９ａは、ベース部２の垂直部２ａの面のうち把持部５の保持部５ｃが移動する方向と平行な面に設置され、且つ２つの突出部分の間にセンサプレート９ｂが通過可能に配置される。
【0088】
センサプレート９ｂは、把持部５の保持部５ｃの側縁に接続し、保持部５ｃの側縁から垂直方向延びた側面視Ｌ字状の板状をなしている。センサプレート９ｂは、保持部５ｃの移動とともに移動し、バネ８の長さが自然長Ｌ０から特定の長さまで圧縮するとセンサ９ａが発光する赤外線を遮光するように配置されている。
【0089】
センサ９ａは、発光する赤外線が遮光されると、赤外線が発光されている光軸の位置までセンサプレート９ｂが移動したことを認識する。これにより制御手段１０は、バネ８の長さが自然長Ｌ０から特定の長さに変化したことを認識し、圧縮した長さによる弾性力の大きさから、把持部５が適切な力の大きさで表皮材１００を引っ張っていることを認識することができる。
【0090】
図１７に、本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置２１のベース部２、バネ８及びセンサ部９を拡大して示す。図中の矢印の方向が、把持部５の保持部５ｃがベース部２の水平部２ｃに対して移動する方向である。
【0091】
図１８に、本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置２１のセンサ９ａの詳細を示す。
【0092】
図１８（Ａ）は、センサプレート９ｂの移動方向からセンサ９ａを見たセンサ９ａの外観正面図を示している。
【0093】
センサ９ａは、正面から見ると矩形状の一部に空間９ａ３を形成した形状を成している。センサ９ａは、空間９ａ３を挟んで対向する第１の垂直部９ａ１と第２の垂直部９ａ２の対向する面に、赤外線を発光する発光部と発光部から発せられた赤外線を受光する受光部を設けている。センサ９ａは、空間９ａ３を通過するセンサプレート９ｂが、発光部から受光部に向けて発光した赤外線の光軸を遮ることで、発光されている赤外線の光軸の位置までセンサプレート９ｂが移動したことを認識する。
【0094】
【0095】
本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置２１は、ロボットアーム７の動作により移動して表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張ると、その引っ張り力に抗してバネ８が圧縮されることで把持部５の保持部５ｃがベース部２に対して移動し、これによりに保持部５ｃに取り付けられたセンサプレート９ｂが図１８（Ｂ）に示す矢印の方向に移動する。センサプレート９ｂの移動にともないセンサ９ａが発光する赤外線の光軸をセンサプレート９ｂの垂直部９ｂ１が遮光すると、センサ９ａは、発光している赤外線の光軸の位置までセンサプレート９ｂが移動したことを認識する。これにより制御手段１０は、把持部５が適切な力の大きさで表皮材１００を引っ張っていることを認識することができる。
【0096】
図１９に、本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置２１を用いて表皮材１００を引っ張る際の、把持部５が表皮材１００を引っ張る力、それによる超音波溶着装置２１に加わる外力の様子を示す。
【0097】
第１の実施形態に係る超音波溶着装置１において、図６（Ｃ）を用いて表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張る様子を用いて説明したのと同様に、第２の実施形態に係る超音波溶着装置２１においても、把持部５が表皮材１００の端末部分１００ａを把持した状態のまま表皮材１００の裏面（基材１０１と接する面）が基材１０１の端縁部１０１ａを巻き込みながら、基材１０１の端縁部１０１ａから離れる方向に表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張った状態となるように、ロボットアーム７を移動する。
この把持部５が端縁部１０１ａから離れる方向に表皮材１００を引っ張る力が、図中に示す第１の力Ｆ１である。把持部５は、この第１の力Ｆ１の反力として、表皮材１００から第２の力Ｆ２で引っ張られ、この第２の力Ｆ２により把持部５の保持部５ｃは、バネ８を圧縮する方向に移動する。
この把持部５が端縁部１０１ａから離れる方向に表皮材１００を引っ張る力が、図中に示す第１の力Ｆ１である。把持部５は、この第１の力Ｆ１の反力として、表皮材１００から第２の力Ｆ２で引っ張られ、この第２の力Ｆ２により把持部５の保持部５ｃは、バネ８を圧縮する方向に移動する。
【0098】
センサプレート９ｂは、第２の力Ｆ２によるバネ８の圧縮による把持部５の保持部５ｃの移動に伴い移動する。センサプレート９ｂの移動量は、第２の力Ｆ２が適切な大きさの場合にセンサ９ａが発光している赤外線の光軸を遮断する位置に達するように調整されている。これにより制御手段１０は、把持部５が適切な力の大きさで表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張っていることを認識することができる。
【0099】
図２０に、本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置２１が、表皮材１００を把持する動作の処理フローの一例を示す。
【0100】
図２０に示す処理フローは、第１の実施形態の図７に示す処理フローにセンサ部９による引っ張り力の検知処理を追加したものである。図２０に示す処理フローにおいて、図７に示す処理フローと同一のＳｔｅｐ番号は、同一の処理であることを示している。
【0101】
制御手段１０は、（Ｓｔｅｐ３）のロボットアーム７に動作を指示、の前に、センサ９ａに引っ張り力の検知を開始するように指示（Ｓｔｅｐ１１）する。また制御手段１０は、（Ｓｔｅｐ５）の第２の移動手段３ｂに動作を指示、の後に、センサ９ａに引っ張り力の検知を終了するように指示（Ｓｔｅｐ１２）する。これによりセンサ９ａは、（Ｓｔｅｐ３）においてロボットアーム７の移動により、把持部５が、表皮材１００の端末部分１００ａを適切な大きさの力で引っ張っていることを認識することができる。
【0102】
センサ９ａは、把持部５が表皮材１００の端末部分１００ａを適切な大きさの力で引っ張っていないことを認識したら、その結果を制御手段１０に通知することで、制御手段１０は、端末部分１００ａを適切な大きさの力で引っ張られていない旨を例えば作業者に通知するように制御してもよい、あるいはロボットアーム７の移動を止めるように制御してもよい。
【0103】
またセンサ９ａは、（Ｓｔｅｐ３）においてロボットアーム７の移動により、把持部５が、表皮材１００の端末部分１００ａを適切でない大きさの力で引っ張っていることを認識できるように、センサプレート９ｂが移動する距離を認識できるようにしてもよい。
【0104】
以上のように本開示の第２の実施形態に係る超音波溶着装置２１は、表皮材１００の端末部分１００ａを適切な大きさの力で引っ張っていることが認識できるため、適切な力で引っ張っていない場合でも表皮材１００を基材１０１に溶着してしまうことを防止することが可能となり、さらに製造品質を向上することができる。
【0105】
（本開示の第２の実施形態の変形例）
センサ部９は、センサ９ａが発光している赤外線の光軸をセンサプレート９ｂが遮断することで、把持部５が表皮材１００の端末部分１００ａを予め決められた１の力で適切に引っ張っていることを認識できるが、センサ部９は、把持部５が表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張っている力を複数認識できるようにしてもよい。
センサ部９は、センサ９ａが発光している赤外線の光軸をセンサプレート９ｂが遮断することで、把持部５が表皮材１００の端末部分１００ａを予め決められた１の力で適切に引っ張っていることを認識できるが、センサ部９は、把持部５が表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張っている力を複数認識できるようにしてもよい。
【0106】
図２１に、本開示の第２の実施形態の変形例に係る超音波溶着装置２１のセンサプレート９ｂの形状の他の例を示す。
【0107】
センサプレート９ｂの形状の他の例は、プレート中の赤外線の光軸と垂直の面に複数のスリットをもつ。図２１に示すセンサプレート９ｂは、センサプレート９ｂの垂直部９ｂ１に、第１のスリット９ｃ１、第２のスリット９ｃ２、第３のスリット９ｃ３の３つのスリットを持つ例である。
【0108】
把持部５が表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張ることでセンサプレート９ｂは、保持部５ｃの移動とともに図中に示す矢印の方向に移動する。センサプレート９ｂの移動に伴いセンサ９ａが発光している赤外線は、センサプレート９ｂの端縁で遮光された後、第１のスリット９ｃ１の位置が赤外線の光軸の位置に達することで、センサ９ａの受光部で再び受光可能となる。これによりセンサ９ａは、赤外線が初めて遮光されたタイミングで、センサプレート９ｂの端縁が赤外線の光軸の位置に達したことを認識し、遮光後に再び赤外線を受光したタイミングで、センサプレート９ｂの第１のスリット９ｃ１が赤外線の光軸の位置に達したことを認識することができる。
【0109】
さらにセンサプレート９ｂが矢印の方向に移動すると、センサ９ａが発光している赤外線は、再びセンサプレート９ｂにより遮光された後、第２のスリット９ｃ２の位置が赤外線の光軸の位置に達することで、センサ９ａの受光部で再び受光可能となる。これによりセンサ９ａは、再度遮光後に、再び赤外線を受光したタイミングで、センサプレート９ｂの第２のスリット９ｃ２が赤外線の光軸の位置に達したことを認識することができる。
【0110】
このようにセンサ９ａは、センサプレート９ｂに複数のスリットを持たせることで、センサプレート９ｂの複数の移動距離を認識することが可能となり、その結果把持部５が、表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張る引っ張り力を複数認識することができる。
【0111】
これにより超音波溶着装置２１は、表皮材１００の端末部分１００ａを引っ張る引っ張り力の変化の状況は認識することができる。また超音波溶着装置２１は、複数種類の表皮材１００の各々の特性に応じて、センサプレート９ｂの複数の位置にスリットを設定することで、１つの超音波溶着装置２１で、複数種類の表皮材の特性に応じて、その端末部分１００ａが適切な力で引っ張られていることを認識することができ、さらに製造品質を向上することができる。
【0112】
本開示のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【符号の説明】
【0113】
１：第１の超音波溶着装置
２：ベース部
２ａ：垂直部
２ｂ：接続部
２ｃ：水平部
３：移動手段
３ａ：第１の移動手段
３ａ１：第１の接続部
３ｂ：第２の移動手段
３ｂ１：第２の接続部
４：溶着ユニット
４ａ：振動部
４ｂ：工具ホーン
５：把持部
５ａ：第１の把持部
５ａ１：水平部
５ａ２：垂直部
５ａ３：切欠部
５ｂ：第２の把持部
５ｂ１：水平部
５ｂ２：垂直部
５ｂ３：孔
５ｃ：保持部
６：取付け部
７：ロボットアーム（ベース部移動手段）
８：バネ
９：センサ部
９ａ：センサ
９ａ１：第１の垂直部
９ａ２：第２の垂直部
９ａ３：空間
９ｂ：センサプレート
９ｂ１：垂直部
９ｃ１：第１のスリット
９ｃ２：第２のスリット
９ｃ３：第３のスリット
１０：制御手段
１００：表皮材
１００ａ：端末部分
１０１：基材
１０１ａ：端縁部
１０２：棒状の突起（ピン）
Ｆ１：第１の力
Ｆ２：第２の力
２：ベース部
２ａ：垂直部
２ｂ：接続部
２ｃ：水平部
３：移動手段
３ａ：第１の移動手段
３ａ１：第１の接続部
３ｂ：第２の移動手段
３ｂ１：第２の接続部
４：溶着ユニット
４ａ：振動部
４ｂ：工具ホーン
５：把持部
５ａ：第１の把持部
５ａ１：水平部
５ａ２：垂直部
５ａ３：切欠部
５ｂ：第２の把持部
５ｂ１：水平部
５ｂ２：垂直部
５ｂ３：孔
５ｃ：保持部
６：取付け部
７：ロボットアーム（ベース部移動手段）
８：バネ
９：センサ部
９ａ：センサ
９ａ１：第１の垂直部
９ａ２：第２の垂直部
９ａ３：空間
９ｂ：センサプレート
９ｂ１：垂直部
９ｃ１：第１のスリット
９ｃ２：第２のスリット
９ｃ３：第３のスリット
１０：制御手段
１００：表皮材
１００ａ：端末部分
１０１：基材
１０１ａ：端縁部
１０２：棒状の突起（ピン）
Ｆ１：第１の力
Ｆ２：第２の力
【要約】
ベース部と、ベース部を移動するベース部移動手段と、ベース部に接続し、表皮材の第１の面に密着する第１の平面と、表皮材の第１の面と対向し前記基材に接する第２の面に密着する第２の平面とで表皮材を把持する把持部と、ベース部に接続し、把持部に対して第１の方向に位置する第１の移動手段と、第１の移動手段に接続し、超音波振動により表皮材を基材に溶着する工具ホーンと、を有し、前記表皮材を、把持部の第１の平面で第２の面を前記基材の裏側表面に密着させながら端縁部から離れる方向に引っ張った状態にしてから溶着することを特徴とする溶着装置。
【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13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】