WO2019021886A1

WO2019021886A1 - 電線溶着装置

Info

Publication number: WO2019021886A1
Application number: PCT/JP2018/026743
Authority: WO
Inventors: 憲男小田; 今井　秀樹
Original assignee: 日特エンジニアリング株式会社
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2019-01-31
Also published as: CN110914928A; CN110914928B

Abstract

電線溶着装置（１０，６０）は、超音波溶着可能なシート状物（１１）をその一部又は全部が水平になるように支持するシート支持手段（１２，６２）と、シート状物（１１）の上面に電線（３０）を供給する電線供給手段（４１）と、シート状物（１１）の上面に供給された電線（３０）を上方から押さえるアンビル（３１，８１）と、シート状物（１１）の下面にアンビル（３１，８１）に対向するように設けられアンビル（３１，８１）と共にシート状物（１１）及び電線（３０）を挟持する超音波ホーン（５１，１１１）と、を備える。

Description

電線溶着装置

　本発明は、電線溶着装置に関する。

　自動車に配索されるワイヤハーネスは、係止羽根を有するクランプを介して車体パネルに取付けられることがある。クランプは、ワイヤハーネスの長さ方向に間隔をあけて取付けられており、車体パネルに予め設けている取付穴に係止羽根を挿入することにより、ワイヤハーネスが車体パネルに取付けられる。けれども、車室床材やルーフ材等には取付穴を設けることが困難である。このような場合には、ワイヤハーネスは、両面接着テープや面ファスナを介して車体側固定材に取付けられる。

　両面接着テープを用いる場合、ワイヤハーネスの電線群を結束保護するように粘着テープを巻き付けた後、その外周に両面粘着テープを貼着する必要がある。また、イヤハーネスを車体に取付ける際には、該両面粘着テープの剥離紙を剥がしながら車体側固定材に接着する必要がある。このように、２度のテープ巻きが必要となると共に、車体への取付工程で剥離紙を剥がす必要がある。そのため作業手数が増える。

　面ファスナを用いる場合、ワイヤハーネスの電線群を結束保護する粘着テープの外周に面ファスナを取付けるだけでなく、対応する面ファスナを車体側固定材に固着する必要がある。そのため、両面接着テープよりも作業性が更に悪くなり、コストが増加するおそれがある。

　これらの課題を解消するために、熱溶着ができるシートでワイヤハーネスの電線群を被覆し、シートを車体側固定材に超音波溶着により取付けることが提案されている（ＪＰ２０１５－９０７８３Ａ参照。）。

　ＪＰ２０１５－９０７８３Ａに開示されるワイヤハーネスは、以下の手順で組み立てられる。まず、ワイヤハーネス組立ラインで、熱溶着ができるシートを作業台上に巻付側面を上に向けて配置する。次に、作業員により、該シートの中央粘着部に電線群をセットする。次に、シートの中央粘着部の両側を電線群の上面側に巻き付けると共にシートの両側部を重ね合わせる。このように、ワイヤハーネスは、電線群の長さ方向の所定位置にシートが巻き付けられた状態で組み立てられる。

　組み立てられたワイヤハーネスは、その後、自動車組立ラインに搬送される。自動車組立ラインにおいて、自動車の内張り材となる車体側固定材の天井側内面に沿ってワイヤハーネスが配索される。シートは、所定位置で車体側固定材に超音波溶着具を用いて溶着固定され、これにより、ワイヤハーネスが車体側固定材に取り付けられる。

　ＪＰ２０１５－９０７８３Ａに開示されるワイヤハーネスでは、ワイヤハーネス組立ラインで、シートを電線群の外周に巻き付けた状態で保持するという、作業員による作業が必要となる。そのため、ワイヤハーネスの組立の自動化が困難であり、解決すべき課題が残存している。

　一方、電線群は、車体側固定材に固着されるシートに固着されていればよく、シートは電線群に巻き付ける必要はない。そのため、この巻き付け作業を省略可能であれば、更なる自動化も可能となって、ワイヤハーネスの製造コストが増大するのを回避することができ、好ましい。

　本発明の目的は、固定材に固着可能なシート状物に電線を損傷させることなく固着することにある。

　本発明のある実施形態によれば、電線溶着装置は、超音波溶着可能なシート状物をその一部又は全部が水平になるように支持するシート支持手段と、シート状物の上面に電線を供給する電線供給手段と、シート状物の上面に供給された電線を上方から押さえるアンビルと、シート状物の下面にアンビルに対向するように設けられアンビルと共にシート状物及び電線を挟持する超音波ホーンと、を備える。

図１は、本発明の第１実施形態における電線溶着装置の正面図である。図２は、電線溶着装置の上面図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。図４は、アンビルの周囲を示す図１のＩＶ部拡大図である。図５は、図４のＶ－Ｖ線断面図であり、電線の端部をシート状物に溶着する状態を示す。図６は、電線をシート状物に順次溶着する状態を、図５に対応して示す上面図である。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図であり、シート状物の上面に電線が供給された状態を示す。図８は、シート状物に電線が溶着される状態を、図７に対応して示す断面図である。図９は、シート状物に電線が断続的に溶着されて得られたワイヤハーネスを示す上面図である。図１０は、シート状物に電線が連続的に溶着されて得られたワイヤハーネスを、図９に対応して示す図である。図１１は、シート状物に湾曲して溶着された電線を含む別のワイヤハーネスを示す上面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ部拡大上面図であり、電線を湾曲させつつシート状物に溶着する状態を示す。図１３は、シート状物に外径の異なる複数の電線が溶着される状態を、図８に対応して示す断面図である。図１４は、本発明の第２実施形態における電線溶着装置の正面図である。図１５は、図１４のＸＶ－ＸＶ線断面図である。図１６は、図１４のＸＶＩ－ＸＶＩ線断面図である。図１７は、図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線断面図であり、枠部材を示す。図１８は、図１４のＸＶＩＩＩ部拡大図であり、アンビルの周囲を示す。図１９は、図１８のＸＩＸ－ＸＩＸ線断面図であり、クランプ装置とカッタ装置を示す。図２０は、図１８のＸＸ－ＸＸ線断面図であり、案内部材を示す。図２１は、アンビルと案内部材が９０度回転した状態を、図１８に対応して示す図である。図２２は、図１８のＸＸＩＩ－ＸＸＩＩ線断面図であり、電線の端部をシート状物に溶着する状態を示す。図２３は、電線がシート状物に直線的に連続溶着された状態を、図２２に対応して示す上面図である。図２４は、直線的な電線を横断して新たに電線が溶着された状態を、図２３に対応して示す上面図である。図２５は、アンビルを１８０度回転させて電線がＵ字状に溶着された状態を、図２４に対応して示す上面図である。

　次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

　＜第１実施形態＞
　まず、図１～図１３を参照して、第１実施形態に係る電線溶着装置１０について説明する。図１～図３に、電線溶着装置１０を示す。電線溶着装置１０は、超音波溶着可能なシート状物１１をその一部又は全部が水平になるように支持するシート支持手段１２を備える。

　シート支持手段１２は、長尺状のシート状物１１の一部を水平になるように支持する。図１に示すように、シート支持手段１２は、シート状物１１の一部が上面に載せられる水平板１３と、水平板１３の両側に設けられる一対の巻き取りローラ１４，１５と、一対の巻き取りローラ１４，１５を別々に回転させる一対の巻き取りモータ１６，１７と、を備える。一対の巻き取りローラ１４，１５は、互いに平行に設けられており、水平板１３の両端から突出するシート状物１１における長手方向の両側を巻き付ける。

　ここで、シート状物１１は、後述する超音波ホーン５１の振動により他の部材に溶着可能である。シート状物１１としては、例えば、ＰＶＣ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）などの樹脂からなるフィルムや、これらの樹脂からなる不織布等を用いることができる。

　また、電線溶着装置１０は、シート状物１１の水平な一部又は全部を水平方向に移動させるシート移動手段２１を備える。シート移動手段２１は、水平板１３の両側における端部近傍に設けられる一対の可動ローラ２２，２３と、一対の可動ローラ２２，２３と共にシート状物１１を挟む一対の挟持ローラ２４，２５と、一対の可動ローラ２２，２３を回転させる一対の駆動モータ２６，２７と、を備える。一対の可動ローラ２２，２３には、水平板１３の端部から突出するシート状物１１が載置される。

　シート移動手段２１は、一対の駆動モータ２６，２７により一対の可動ローラ２２，２３を同期して同一方向に同一の速度で回転させることにより、長尺状のシート状物１１を長手方向に移動させる。一対の巻き取りローラ１４，１５のうち、シート状物１１の移動方向後方側の巻き取りローラ１４又は１５は、シート状物１１の移動に伴って、既に巻き取られているシート状物１１を巻解くように回転する。一対の巻き取りローラ１４，１５のうち、移動方向前方にある巻き取りローラ１４又は１５は、シート状物１１を新たに巻き取るように回転する。

　図１に示すように、電線溶着装置１０は、シート状物１１の上面に供給された複数の電線３０を上方から押さえる押圧具としてのアンビル３１を備える。本実施形態では、シート状物１１の上面には、図６に示すように３本の電線３０が供給される。電線３０の本数は３本に限られず、少なくとも１本の電線３０がシート状物１１の上面に供給されればよい。図７及び図８に示すように、電線３０は、芯線３０ａと、芯線３０ａを覆う絶縁被覆３０ｂと、を含むいわゆる絶縁電線である。芯線３０ａは、銅又はアルミニウム等の導電性材料によって形成される。芯線３０ａは単線であってもよいし、撚線であってもよい。

　また、電線３０は、シート状物１１に超音波溶着可能に形成される。具体的には、電線３０における絶縁被覆３０ｂは、例えば、ＰＶＣ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）などの超音波溶着可能な樹脂からなり、絶縁被覆３０ｂが超音波溶着によりシート状物１１に溶着される。絶縁被覆３０ｂが超音波溶着可能な樹脂からなる場合には、電線３０は、押出成形により形成される。絶縁被覆３０ｂの素材は、樹脂に限られず、超音波溶着可能な素材であればよく、例えば、ワニス等であってもよい。絶縁被覆３０ｂがワニス等からなる場合には、ワニス等は、芯線３０ａの外周に塗布され焼き付けられる。

　図１に示すように、アンビル３１は、回転移動手段３２を用いてシート状物１１の上方に保持される。回転移動手段３２は、水平板１３の上方において、アンビル３１をシート状物１１の幅方向に移動させるアンビル移動手段としての上側伸縮アクチュエータ３３を備える。

　上側伸縮アクチュエータ３３は、サーボモータ３３ａによって回動駆動されるボールネジ３３ｂと、ボールネジ３３ｂに螺合する従動子３３ｃを備える。上側伸縮アクチュエータ３３のハウジング３３ｄは、水平板１３の上方に、シート状物１１の幅方向に延びるように設けられる。ボールネジ３３ｂは、シート状物１１の幅方向に延びており、従動子３３ｃは、ボールネジ３３ｂの回転によってシート状物１１の幅方向に移動する。

　従動子３３ｃにはハウジング３３ｄの側方にシート状物１１の長手方向に延びる可動板３４が取付けられる。可動板３４には、アンビル回転手段としての回転モータ３６がその回転軸３６ａを下方に突出させた状態で取付けられる。回転軸３６ａには中間板３７及び昇降手段としての上側流体圧シリンダ３８を介してアンビル３１が取付けられる。中間板３７は略水平に設けられる。上側流体圧シリンダ３８は、流体の圧力により本体３８ｂに対して移動するロッド３８ａを備えている。本体３８ｂは、ロッド３８ａが回転軸３６ａと同軸になり下方に延びるように中間板３７の下部に取付けられる。ロッド３８ａが本体３８ｂに対して下方に移動すると、アンビル３１は、シート状物１１の上面に供給された電線３０を上方から押さえる。

　電線溶着装置１０は、シート状物１１の上面に電線３０を供給する電線供給手段４１を備える。電線供給手段４１は、電線３０を上方からアンビル３１に供給する。回転移動手段３２における中間板３７には、電線供給手段４１の複数のノズル４２が支持材４３を介して取付けられる。ノズル４２は、シート状物１１の上面に電線３０を導く。ノズル４２は、シート状物１１の上面に供給される電線３０の本数に相応して中間板３７に設けられる。本実施形態では、３本の電線３０がシート状物１１の上面に供給されるため、図６に示すように、３本のノズル４２が中間板３７に設けられる。図１に示すように、ノズル４２は、電線３０をその先端からシート状物１１の上面になだらかに導くように、水平板１３に対して傾斜している。

　図４に示すように、ノズル４２は単一の電線３０が通過可能な挿通孔４２ａを有する筒体である。挿通孔４２ａは、ノズル４２の中心軸に沿って筒体を貫通している。ノズル４２には、筒体の外周面と挿通孔４２ａの内周面との間を貫通する切り欠き４２ｂが形成される。ノズル４２を支持する支持材４３には、ノズル４２に挿通された電線３０の移動を禁止可能なクランプ装置としての複数のクランプシリンダ４４が設けられる。

　クランプシリンダ４４は、流体圧により本体４４ｂに対して移動するロッド４４ａを備える。本体４４ｂは、ロッド４４ａが切り欠き４２ｂに挿通するように支持材４３に取付けられる。クランプシリンダ４４では、実線で示すように、ロッド４４ａが本体４４ｂから押出されると、挿通孔４２ａを通過する電線３０にロッド４４ａが接触する。これにより、クランプシリンダ４４は、電線３０の自由な移動を禁止する。一点鎖線で示すように、ロッド４４ａが本体４４ｂに引き入れられると、挿通孔４２ａを通過する電線３０からロッド４４ａが離間する。これにより、クランプシリンダ４４は、電線３０の繰り出しを許容する。

　図１～図３に示すように、電線供給手段４１は、ノズル４２の近傍に設けられた架台４６と、架台４６に設けられた複数のドラム４７と、架台４６に立設される複数の支柱４６ａに設けられる複数のテンション装置４８と、を備える。ドラム４７には電線３０が巻回されており、ドラム４７によって電線３０が貯留されている。テンション装置４８は、ドラム４７から巻解かれてノズル４２に向かう電線３０に所定のテンションを付与する。ドラム４７及びテンション装置４８は、供給される電線３０の数に相応して設けられる。本実施形態では、３本の電線３０を供給するために、ドラム４７及びテンション装置４８は、それぞれ３つ設けられる。

　複数のテンション装置４８は同一構造であるので、その内の１つを代表して説明する。図１に示すように、テンション装置４８は、回動支点４８ｂの回転軸回りに回動可能に設けられたテンションバー４８ａと、テンションバー４８ａに取付けられた線材ガイド４８ｃと、テンションバー４８ａの回動角度に応じて弾性力を発揮する弾性部材４８ｄと、テンションバー４８ａの回動角度を検出する検出手段としてのポテンショメータ４８ｅと、ポテンショメータ４８ｅにより検出される回動角度が所定の角度となるように電線３０の繰り出し速度を制御する繰り出し速度制御手段としてのサーボモータ４８ｆ（図２及び図３）と、を備える。

　図１～図３に示すように、架台４６には複数の支柱４６ａが立設され、支柱４６ａにサーボモータ４８ｆとテンション装置４８が設けられる。ドラム４７は、サーボモータ４８ｆの回転軸に同軸に取付けられる。サーボモータ４８ｆの駆動によりその回転軸が回転すると、その回転軸と共にドラム４７が回転する。これにより、ドラム４７に巻回されて貯留された電線３０が解きほぐされて繰り出される。

　図１に示すように、中間板３７には、案内プーリ４９が取付けられており、線材ガイド４８ｃを通過した電線３０は、案内プーリ４９によってノズル４２に導かれる。つまり、ドラム４７から繰り出された電線３０は、テンション装置４８における線材ガイド４８ｃ、案内プーリ４９及びノズル４２に導かれ、シート状物１１の上面に供給される。

　テンション装置４８において、電線３０の繰り出し速度は、テンションバー４８ａの回動角度が所定の角度となるようにサーボモータ４８ｆにより制御される。また、電線３０の繰り出し速度は、シート状物１１の移動速度と略一致するように制御される。電線３０には、テンションバー４８ａにより所定のテンションが加えられる。

　図１及び図４に示すように、アンビル３１は、上側流体圧シリンダ３８のロッド３８ａに取付けられる。上側流体圧シリンダ３８の本体３８ｂは、ロッド３８ａを下方に向けた状態で中間板３７に取付けられる。ロッド３８ａが本体３８ｂに対して下方に移動すると、アンビル３１は、シート状物１１の上面に供給された電線３０を上方から押さえる。

　図７及び図８に示すように、アンビル３１には電線３０が入る断面Ｖ字状の複数の溝３１ａが形成される。本実施形態では、３本の電線３０が電線供給手段４１から供給されるので、アンビル３１には、３列の断面Ｖ字状の溝３１ａが平行に形成される。

　Ｖ字状の溝３１ａは、電線３０の外径に相応して形成される。図８に示すように、上側流体圧シリンダ３８のロッド３８ａを下方に移動させることによって、アンビル３１により電線３０がシート状物１１に押さえ付けられる。この状態では、全ての電線３０は対応する断面Ｖ字状の溝３１ａに収容されて接触し、シート状物１１に均等な力で押さえ付けられる。

　このように、上側流体圧シリンダ３８がロッド３８ａを下方に移動させるように駆動されると、アンビル３１は降下し、ノズル４２から繰り出された電線３０に当接してシート状物１１の上面に押しつける。図７に示すように、上側流体圧シリンダ３８がロッド３８ａを上方へ移動させるように駆動されると、アンビル３１は上昇して電線３０から離間する。これにより、ノズル４２から電線３０をシート状物１１の上面に繰り出すことができる。

　図１に示すように、上側流体圧シリンダ３８及びノズル４２は中間板３７に設けられており、中間板３７は回転モータ３６の回転軸３６ａに取付けられる。そのため、回転モータ３６が駆動されて中間板３７が回転すると、上側流体圧シリンダ３８及びノズル４２が水平面内において（すなわち鉛直軸周りに）回転する。アンビル３１は、上側流体圧シリンダ３８に取り付けられているため、ノズル４２と共に水平面内において（すなわち鉛直軸周りに）回転する。したがって、回転モータ３６により、ノズル４２から電線３０が供給される方向を変えることができる。

　回転モータ３６は上側伸縮アクチュエータ３３によりシート状物１１の幅方向に移動する。そのため、回転モータ３６によりノズル４２をシート状物１１の幅方向に向け、上側伸縮アクチュエータ３３によりノズル４２をシート状物１１の幅方向に移動させることにより、電線３０は、シート状物１１の幅方向に供給される（図１２）。つまり、電線溶着装置１０では、電線３０の供給方向を、シート状物１１の長手方向だけでなく、シート状物１１の幅方向と一致させることもできる。

　シート状物１１の下方には、アンビル３１に対向するように超音波ホーン５１が設けられる。超音波ホーン５１は、アンビル３１と共にシート状物１１及び電線３０を挟持し、超音波振動によりシート状物１１を電線３０に溶着する。本実施形態では、超音波ホーン５１は、３本の電線３０を一度に溶着可能な大きさに形成される。

　電線溶着装置１０は、長尺状のシート状物１１を長手方向に移動させるシート移動手段２１に加え、超音波ホーン５１をシート状物１１の幅方向に移動させかつ昇降させるホーン移動手段５２を備える。水平板１３は、超音波ホーン５１が移動する範囲には設けられない。そのため、超音波ホーン５１の移動範囲全体において、超音波ホーン５１をシート状物１１に接触させることができる。

　ホーン移動手段５２は、超音波ホーン５１をシート状物１１の幅方向に移動させる下側伸縮アクチュエータ５３と、超音波ホーン５１を昇降させる昇降手段としての下側流体圧シリンダ５４と、を備える。下側伸縮アクチュエータ５３は、アンビル３１を移動させる上側伸縮アクチュエータ３３と同一構造である。すなわち、下側伸縮アクチュエータ５３のハウジング５３ｄは、水平板１３の下方においてシート状物１１の幅方向に延びるように設けられており、下側伸縮アクチュエータ５３の従動子５３ｃは、シート状物１１の幅方向に移動可能である。

　従動子５３ｃはハウジング５３ｄから上方に突出しており、従動子５３ｃに昇降手段としての下側流体圧シリンダ５４が取付けられる。具体的には、下側流体圧シリンダ５４の本体５４ｂは、ロッド５４ａが上方に延びるように従動子５３ｃに取付けられる。ロッド５４ａの上端には、超音波ホーン５１を超音波振動させる振動子５６が取付けられ、振動子５６に超音波ホーン５１が上方に突出するように設けられる。

　図８に示すように、アンビル３１が電線３０をシート状物１１の上面に押しつけた状態で、ホーン移動手段５２の下側流体圧シリンダ５４（図１参照）がロッド５４ａを上方に移動させるように駆動されると、超音波ホーン５１がシート状物１１の下面に当接する。そのため、シート状物１１及び電線３０は、アンビル３１及び超音波ホーン５１により挟持される。この状態で超音波ホーン５１を超音波振動させることにより、シート状物１１は電線３０に溶着される。なお、アンビル３１は、回転移動手段３２の上側流体圧シリンダ３８がロッド３８ａを下方に移動させるように駆動されると、電線３０をシート状物１１の上面に押しつける。

　電線溶着装置１０では、アンビル３１及び超音波ホーン５１は、シート状物１１の幅方向に移動可能である。そのため、アンビル３１及び超音波ホーン５１を幅方向に移動させることにより、シート状物１１の幅方向に供給される電線３０（図１１及び図１２）をシート状物１１に溶着することができる。

　次に、電線溶着装置１０の動作を説明する。

　先ず、図１に示すように、超音波溶着可能なシート状物１１を準備し、シート状物１１の一部又は全部が水平になるようにシート支持手段１２を用いてシート状物１１を支持する。

　具体的には、シート支持手段１２における水平板１３の上面にシート状物１１の一部を載せる。水平板１３の一端から延出するシート状物１１における一方側部分をシート移動手段２１の可動ローラ２２と挟持ローラ２４により挟むと共に、水平板１３の他端から延出するシート状物１１における他方側部分をシート移動手段２１の可動ローラ２３と挟持ローラ２５により挟む。その後、シート状物１１の一端を巻き取りローラ１４に巻き付けると共に、シート状物１１の他端を巻き取りローラ１５に巻き付ける。これにより、水平板１３の上面に長尺状のシート状物１１の一部が水平になるように支持される。

　シート状物１１に溶着される電線３０は、ドラム４７に巻回された状態で準備される。図２及び図３に示すように、電線３０が貯留されたドラム４７を、架台４６の支柱４６ａに設けられるテンション装置４８におけるサーボモータ４８ｆの回転軸に取付ける。図１に示すように、ドラム４７から電線３０を巻解いてテンション装置４８の線材ガイド４８ｃに配索し、案内プーリ４９を介してノズル４２に案内する。

　図４に示すように、電線３０をノズル４２の挿通孔４２ａに通し、ノズル４２から延出した電線３０をアンビル３１のＶ字状の溝３１ａに案内する。この状態で、クランプシリンダ４４を用いて電線３０の自由な移動を禁止する。具体的には、クランプシリンダ４４のロッド４４ａを実線で示すように下方に移動させ、挿通孔４２ａを通過する電線３０にロッド４４ａを接触させる。

　図４に示す状態から、シート状物１１に電線３０を溶着する。具体的には、シート移動手段２１（図１及び図２参照）を用いて電線３０の溶着開始位置までシート状物１１を移動させる。これにより、シート状物１１の端部近傍に電線３０を載置することが可能になる。

　シート状物１１の移動は、シート移動手段２１により行われる。一対の駆動モータ２６，２７により一対の可動ローラ２２，２３を同期して同一方向に同一の速度で回転させることにより、長尺状のシート状物１１を長手方向に移動させる。この際、一対の巻き取りローラ１４，１５のうち、シート状物１１の移動方向後方側の巻き取りローラ１４又は１５は、シート状物１１の移動に伴って、既に巻き取られているシート状物１１を巻解く。移動方向前方にある巻き取りローラ１４又は１５は、シート状物１１を新たに巻き取る。

　シート状物１１を移動させる際には、図７に示すように、回転移動手段３２における上側流体圧シリンダ３８を、ロッド３８ａを上方に移動させるように駆動し、アンビル３１を電線３０から離間させる。また、ホーン移動手段５２における下側流体圧シリンダ５４（図１参照）を、ロッド５４ａを下方に移動させるように駆動し、超音波ホーン５１をシート状物１１の下面から離間させる。これにより、そのシート状物１１及び電線３０がアンビル３１及び超音波ホーン５１により挟持されていない状態となる。シート移動手段２１は、この状態でシート状物１１を移動させる。

　図５に示すように、電線３０の溶着開始位置までシート状物１１を移動させた後には、図８に示すように、シート状物１１の端部近傍に位置した電線３０とシート状物１１を超音波ホーン５１とアンビル３１により挟持し、シート状物１１を電線３０に溶着する。

　具体的には、回転移動手段３２における上側流体圧シリンダ３８のロッド３８ａを下方に移動させ、アンビル３１を用いて電線３０をシート状物１１の上面に押しつける。また、超音波ホーン５１をシート状物１１の下面に当接させる。これにより、シート状物１１及び電線３０がアンビル３１及び超音波ホーン５１により挟持される。この状態で超音波ホーン５１を超音波振動させる。

　超音波ホーン５１からの超音波振動の伝達態様としては、縦振動、横振動等がある。伝達態様は、溶着対象の部材の形状、物性等に応じて適宜選択される。超音波ホーン５１からシート状物１１に超音波振動を付与すると、付与された超音波振動に起因して摩擦又は圧縮等が生じて熱エネルギーが発生する。これにより、シート状物１１と電線３０の一部が熱エネルギーによって溶融し、両者が接合される。このようにして、シート状物１１を電線３０に溶着する。

　ここで、超音波溶着を行う場合、図６に示すように、超音波ホーン５１を押し当てた跡（以下、「ホーン跡５７」という）が部材に残る場合がある。電線溶着装置１０では、超音波ホーン５１をシート状物１１に当接させているため、ホーン跡５７は、電線３０が接触するシート状物１１の上面ではなく、シート状物１１の下面に残る。このため、電線溶着装置１０では、超音波溶着工程時に電線３０が傷つくことを抑制することが可能となる。

　また、アンビル３１により電線３０を押しつけると、電線３０の絶縁被覆３０ｂが変形することがある。図７及び図８に示すように、アンビル３１の溝３１ａは、断面がＶ字状に形成されており、溝３１ａの底部から開口縁に向かうにつれ幅が拡大する。つまり、溝３１ａは、いわゆる末広がりの溝である。このため、溝３１ａに電線３０を入れる際に、電線３０の絶縁被覆３０ｂが溝３１ａの角部に接触して損傷するような事態を回避することができる。

　また、電線３０が溝３１ａに入った状態において電線３０の絶縁被覆３０ｂに接触するアンビル３１の表面積は、アンビル３１の平坦な面に電線３０が接触する場合と比較して、大きい。このため、アンビル３１により電線３０をシート状物１１に押しつけても、電線３０の絶縁被覆３０ｂが過度に変形することを回避することができる。よって、溶着に起因する電線３０の変形を抑制することが可能となる。

　電線３０の端部がシート状物１１に溶着された状態では、テンション装置４８（図１参照）により電線３０にテンションが付与されても、電線３０がテンション装置４８によりノズル４２から抜け出ることはない。そこで、クランプシリンダ４４を用いて、ノズル４２の挿通孔４２ａにおける電線３０の自由な移動を許容する。具体的には、図４において一点鎖線で示すように、クランプシリンダ４４のロッド４４ａを上方に移動させてロッド４４ａを電線３０から離間させる。

　その後、再びシート状物１１を所定量移動させる。このとき、シート状物１１の移動と共にノズル４２から電線３０を新たに繰り出す。そして、新たに繰り出された電線３０を、再びシート状物１１に溶着する。

　すなわち、図７に示すように、回転移動手段３２における上側流体圧シリンダ３８のロッド３８ａを上方に移動させてアンビル３１を電線３０から離間させると共に、超音波ホーン５１をシート状物１１の下面から離間させる。これにより、シート状物１１及び電線３０がアンビル３１及び超音波ホーン５１により挟持されていない状態となる。その後、図１に示す一対の駆動モータ２６，２７により一対の可動ローラ２２，２３を再び同期して同一方向に同一の速度で回転させて、長尺状のシート状物１１を長手方向に所定量移動させる。

　シート状物１１を図６の実線矢印で示す方向に移動させると、シート状物１１に溶着された電線３０の端部は、ノズル４２から遠ざかる。そのため、電線３０は、ノズル４２からシート状物１１の上面に新たに供給される。シート状物１１を所定量移動させた後には、図８に示すように、新たに繰り出された電線３０とシート状物１１を超音波ホーン５１とアンビル３１により再び挟持する。その後、超音波ホーン５１を再び超音波振動させてシート状物１１を電線３０に溶着する。

　このように、電線３０の端部をシート状物１１に溶着した後には、シート状物１１を所定量移動させる移動ステップと、ノズル４２から新たに繰り出された電線３０を再びシート状物１１に溶着する溶着ステップと、を繰り返す。シート状物１１の移動と溶着を所定回数繰り返して、所望の長さ及び本数の電線３０を、電線３０の損傷を回避しつつ比較的長尺のシート状物１１に溶着する。

　ここで、各移動ステップにおけるシート状物１１の移動量が超音波溶着範囲に相当する超音波ホーン５１の外径を超えていると、図６に示すように、電線３０には、シート状物１１に溶着された部位と溶着されていない部位が長手方向に交互に生じる。つまり、電線３０は、シート状物１１に断続的に溶着される。

　電線３０を断続的に溶着する場合には、１つの溶着箇所の範囲及び各移動ステップにおけるシート状物１１の所定移動量等は、要求される接合強度等に応じて適宜設定される。なお、シート状物１１の所定移動量は、隣り合う溶着箇所の間隔（ピッチＰ）に相当する。ピッチＰは、一定でなくてもよい。つまり、移動ステップ毎におけるシート状物１１の移動量を一定にして電線３０の長手方向に沿って電線３０をシート状物１１に一定のピッチＰで断続的に溶着してもよいし、移動ステップ毎におけるシート状物１１の移動量を変化させて異なるピッチＰで電線３０をシート状物１１に溶着してもよい。

　所望の長さ及び本数の電線３０が所望のピッチＰでシート状物１１に溶着された後には、クランプシリンダ４４を用いて、ノズル４２における電線３０の移動を禁止する。具体的には、図４において実線で示すように、クランプシリンダ４４のロッド４４ａを下方に移動させて、ロッド４４ａを、ノズル４２の挿通孔４２ａに挿通された電線３０に当接させる。その状態で、電線３０を、ノズル４２とシート状物１１に溶着された部位の間の位置で切断する。その後、電線３０が溶着されたシート状物１１をシート支持手段１２（図１参照）から取り外する。以上により、所望の長さ及び本数の電線３０が比較的長尺のシート状物１１に溶着された比較的長いワイヤハーネス９（図９参照）が得られる。

　図９に示すように、このように電線３０をシート状物１１に断続的に溶着することによって得られたワイヤハーネス９には、その後、電線３０の端部に必要に応じてコネクタ８が取付けられ、自動車組立ライン等に搬送される。図示しないが、自動車組立ラインにおいて、ワイヤハーネス９は、自動車の内張り材等の固定材に沿って配索され、シート状物１１を所要位置でその固定材に超音波溶着具を用いて溶着される。

　なお、図９は、電線３０をシート状物１１に断続的に溶着することによって形成されるワイヤハーネス９を示している。図９に示すワイヤハーネス９は、前述のように、各移動ステップにおけるシート状物１１の移動量（ピッチＰ）を超音波ホーン５１の外径よりも大きくすることによって得られる。図１０に示すように、電線３０は、シート状物１１に連続的に溶着されていてもよい。図１０に示すワイヤハーネス９は、各移動ステップにおけるシート状物１１の移動量（ピッチＰ）を、超音波溶着範囲に相当する超音波ホーン５１の外径以下にすることによって得られる。

　図１０に示すように、電線３０をシート状物１１に連続的に溶着する場合においても、電線溶着装置１０では、超音波ホーン５１を電線３０ではなくシート状物１１に当接させる。そのため、電線３０の損傷を回避しつつ電線３０をシート状物１１に溶着することが可能となる。

　また、図９では、３本の電線３０が並列にシート状物１１の長手方向に真っ直ぐに延びるように溶着されている。図１１に示すように、既に溶着された電線３０に並べるように、新たに電線３０をシート状物１１に溶着しても良い。図１１に示すワイヤハーネス９は、３本の電線３０をシート状物１１に溶着した後に、シート支持手段１２の一対の巻き取りモータ１６，１７（図１参照）を用いてシート状物１１を戻して新たな電線３０をシート状物１１に溶着することにより得られる。

　また、図１に示すように、アンビル３１及びノズル４２は、それぞれ上側流体圧シリンダ３８及び支持材４３を介して中間板３７に設けられ、中間板３７は回転モータ３６の回転軸３６ａに取付けられる。そのため、アンビル３１及びノズル４２は共に水平面内において（すなわち鉛直軸周りに）回転する。

　回転モータ３６は、上側伸縮アクチュエータ３３によりシート状物１１の幅方向に移動するように構成されている。そのため、ノズル４２からの電線３０の供給方向をシート状物１１の幅方向と略一致させノズル４２を回転モータ３６と共に幅方向に移動させることにより、ノズル４２から電線３０をシート状物１１の幅方向に沿って供給可能である。

　超音波ホーン５１は、シート状物１１の幅方向に移動するように構成されている。そのため、超音波ホーン５１を、アンビル３１に対向させた状態でシート状物１１の幅方向に移動させることにより、シート状物１１の幅方向に沿って供給された電線３０をシート状物１１の幅方向に延在させた状態で、シート状物１１に溶着することができる。

　アンビル３１がシート状物１１に平行な平面内において（すなわち鉛直軸周りに）回転可能である。そのため、並列に供給される複数の電線３０をシート状物１１の長手方向や幅方向に沿って並列に配置した状態で溶着することが可能となる。

　具体的には、電線３０をシート状物１１の長手方向に溶着している状態からシート状物１１の幅方向に溶着する場合、図１２に示すように、アンビル３１を複数のノズル４２と共に徐々に回転させつつ、複数の電線３０を並列に供給する。複数の電線３０を並列に配置した状態でシート状物１１に溶着することにより、複数の電線３０を並列に配置した状態で配索方向をシート状物１１の長手方向から幅方向に変更することができる。

　電線３０の配索方向がシート状物１１の幅方向に変更された後に、ノズル４２をシート状物１１の幅方向に移動させることにより、電線３０はノズル４２からシート状物１１の幅方向に供給される。ノズル４２の移動と共に超音波ホーン５１をシート状物１１の幅方向に移動させつつ、並列に供給される複数の電線３０をシート状物１１に溶着する。これにより、複数の電線３０を並列に配置した状態で、シート状物１１の長手方向のみならず、幅方向にも溶着することが可能となる。この結果、電線３０の配索の自由度は向上する。

　なお、本実施形態では、単一の電線３０を挿通させるノズル４２が複数設けられる場合を説明した。複数のノズル４２に代えて、複数の電線３０を挿通可能な単一のノズル４２を用いてもよい。

　また、本実施形態では、図７及び図８に示すように、３本の電線３０の外径が略等しく、アンビル３１の３つの溝３１ａの大きさは略等しい。図１３に示すように、３本の電線３０の外径は異なっていてもよい。この場合には、３つの溝３１ａの大きさを、対応する電線３０に応じて相違させることが好ましい。溝３１ａの大きさを相違させることにより、外径の異なる複数の電線３０を溝３１ａによりシート状物１１に均等な力で押さえ付けることが可能となる。これにより、複数の電線３０をシート状物１１に同時かつ確実に溶着することが可能となる。つまり、アンビル３１は、電線３０をシート状物１１に押さえ付けた状態で、全ての電線３０を対応する断面Ｖ字状の溝３１ａに収容して接触させるように形成されていればよい。また、溝３１ａは、シート状物１１に複数の電線３０を均等な力で押さえ付けるように形成されていればよい。

　＜第２実施形態＞
　次に、図１４～図２５を参照して、第２実施形態に係る電線溶着装置６０について説明する。図１４～図１６に、電線溶着装置６０を示す。電線溶着装置６０の説明において、第１実施形態で説明した構成と同一又は相当する構成については、図中に第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

　図１５及び図１６に示すように、電線溶着装置６０は、シート支持手段６２を備える。シート支持手段６２は、超音波溶着可能なシート状物１１の全部が水平になるように支持する。具体的には、シート支持手段６２は、シート状物１１の外周を支持する枠部材６４を備える。

　図１７に示すように、シート状物１１は長方形状に形成されている。枠部材６４は、長方形状のシート状物１１の周囲を挟持するように形成される。具体的には、枠部材６４は、中央に開口が形成された金属製の平板材６５と、平板材６５の周囲を補強する補強材６６と、平板材６５に載置されたシート状物１１の周囲４隅を平板材６５に向けて押さえる押さえ具６７とを備える。平板材６５は、複数の長尺の長平板６５ａをシート状物１１の外形に沿って長方形状に組み合わせることによって形成される。

　平板材６５は金属から成る。図１７に示すように、押さえ具６７は、平板材６５と共にシート状物１１の周囲を挟む押さえ板６７ａを備える。押さえ板６７ａにはマグネット６７ｂが設けられる。そのため、平板材６５にシート状物１１の縁が載置された状態で、シート状物１１の縁に押さえ具６７を重ねることにより、マグネット６７ｂの磁力によりシート状物１１の縁が平板材６５と押さえ板６７ａとによって挟持される。また、押さえ板６７ａには把手６７ｃが設けられている。作業員が把手６７ｃを把持しマグネット６７ｂの平板材６５に吸引される力に抗して押さえ具６７を平板材６５から引き離すと、枠部材６４からシート状物１１を取り外すことができる。

　図１６に示すように、シート支持手段６２は、枠部材６４が上面に載せられる水平板６３を備える。枠部材６４は、水平板６３に載置された状態で、シート状物１１の全部を水平になるように支持する。電線溶着装置６０は、水平板６３の上面に載せられた枠部材６４を水平方向に移動させるシート移動手段７１を備える。

　シート移動手段７１は、枠部材６４を平板材６５の長手方向と幅方向（短手方向）のいずれにも移動させる、すなわち水平方向の全方向に移動させる。シート状物１１の周囲が枠部材６４によって挟持され枠部材６４が水平板６３に載置された状態では、シート状物１１全部が水平になる。そのため、シート移動手段７１は、枠部材６４を水平に移動させることにより、シート状物１１の水平な全部を、シート状物１１の長手方向と幅方向（短手方向）のいずれにも移動させる、すなわち水平方向の全方向に移動させる。シート移動手段７１は、枠部材６４をシート状物１１の幅方向に移動させる幅方向アクチュエータ７２と、幅方向アクチュエータ７２を枠部材６４と共にシート状物１１の長手方向に移動させる一対の長手方向アクチュエータ７３とを備える。

　アクチュエータ７２，７３は第１実施形態における伸縮アクチュエータ３３（図１及び図２等参照）と同一構造である。一対の長手方向アクチュエータ７３は、枠部材６４を十分に移動可能な大きさの水平板６３の両側に、水平板６３の中央部を両側から挟むように設けられる。すなわち、長手方向アクチュエータ７３のハウジング７３ｄは、シート状物１１の長手方向に平行に設けられる。幅方向アクチュエータ７２のハウジング７２ｄは、サーボモータ７３ａによるボールネジ７３ｂの回転により長手方向に移動する一対の従動子７３ｃに架設される。

　図１７に示すように、幅方向アクチュエータ７２は、サーボモータ７２ａによるボールネジ７２ｂの回転により移動する従動子７２ｃを備えている。従動子７２ｃには、枠部材６４の係止板６８に係止する係止部材７４が設けられる。枠部材６４は、長方形状に組み立てられた平板材６５の短辺を補強する補強材６６を備えており、補強材６６に係止板６８が設けられる。係止部材７４は、枠部材６４が水平板６３に載せられた状態で枠部材６４の係止板６８に取付けられて、枠部材６４に係止する。

　図１６に示すように、シート移動手段７１では、幅方向アクチュエータ７２のサーボモータ７２ａが駆動されると、ボールネジ７２ｂが回転して従動子７２ｃが幅方向に移動する。従動子７２ｃが係止部材７４を介して枠部材６４に係止しているので、従動子７２ｃの移動に伴って、枠部材６４は支持されたシート状物１１と共に幅方向に移動する。また、シート移動手段７１では、一対の長手方向アクチュエータ７３のサーボモータ７３ａが同時に駆動されると、一対のボールネジ７３ｂが同期して回転して一対の従動子７３ｃが同一方向に同一の速度で移動する。幅方向アクチュエータ７２のハウジング７２ｄが一対の従動子７３ｃに架設されているので、一対の従動子７３ｃの移動に伴って、幅方向アクチュエータ７２は、水平板６３に載せられた枠部材６４に支持されたシート状物１１と共に長手方向に移動する。

　図１４及び図１５に示すように、電線溶着装置６０は、シート状物１１の上方に設けられるアンビル８１と、アンビル８１を水平面内において（すなわち鉛直軸周りに）回転させかつ鉛直方向に昇降させる回転移動手段８２と、を備える。アンビル８１は、シート状物１１の上面に供給された電線３０を上方から押さえる。長手方向における水平板６３の略中央には、水平板６３の上方を幅方向に延びる横桟部材８３が設けられ、幅方向における横桟部材８３の略中央には支持板８４が長手方向に延在するように設けられる。支持板８４に回転移動手段８２を介してアンビル８１が支持される。

　図１８に示すように、支持板８４には、アンビル８１を水平面内において（すなわち鉛直軸周りに）回転させる回転モータ８６がその回転軸８６ａを下方に突出させた状態で取付けられる。支持板８４には鉛直回転棒材８７が鉛直軸を中心に回転可能かつ鉛直方向に移動可能に設けられる。また、支持板８４には、鉛直回転棒材８７を包囲するようなボス材８５が上方に向けて取付けられ、ボス材８５の上端には水平部材８９が設けられる。水平部材８９は略水平に設けられ、水平部材８９には、アンビル８１を鉛直方向に昇降させる昇降手段としての流体圧シリンダ８８が設けられる。

　流体圧シリンダ８８は流体の圧力により本体８８ｂに対して移動するロッド８８ａを備えている。本体８８ｂは、ロッド８８ａが鉛直回転棒材８７と同軸になりかつ下方に延びるように水平部材８９に取付けられる。ロッド８８ａの下端には、鉛直回転棒材８７の上端が回転可能に係止される。鉛直回転棒材８７は支持板８４を貫通しており、鉛直回転棒材８７の下端に、枢支具９４を介してアンビル８１が取付けられる。

　また、支持板８４には、鉛直回転棒材８７に対して回転不能である一方で鉛直回転棒材８７に対して鉛直方向に移動可能にプーリ９１が設けられる。回転モータ８６の回転軸８６ａにプーリ９２が設けられ、プーリ９２とプーリ９１との間にはベルト９３が架設される。回転モータ８６が駆動されると、回転軸８６ａの回転がプーリ９２、ベルト９３及びプーリ９１を介して鉛直回転棒材８７に伝達され、鉛直回転棒材８７は回転する。その結果、鉛直回転棒材８７の下端に設けられたアンビル８１が水平面内において（すなわち鉛直軸周りに）回転する。

　図１４及び図１５に示すように、電線溶着装置６０は、電線供給手段４１を備える。アンビル８１は、鉛直回転棒材８７の下端に取り付けられる枢支具９４により、水平軸周りに回転可能に枢支される。枢支具９４には、電線供給手段４１により上方から導かれる電線３０を転向させるプーリ状の複数の線材ガイド１０２が更に枢支される。線材ガイド１０２は必要とする電線３０の本数に相応して設けられる。

　図１８に示すように、線材ガイド１０２及びアンビル８１を支持する枢支具９４には、クランプ装置としてのクランプシリンダ１０４及びカッタ装置としてのカッタシリンダ１０６が流体圧シリンダ９６，９７を介して設けられる。クランプシリンダ１０４は、線材ガイド１０２により転向してアンビル８１を通過した電線３０を挟持する。鉛直方向流体圧シリンダ９６の本体部９６ｂは、アンビル８１を挟んで線材ガイド１０２の反対側に設けられる。鉛直方向流体圧シリンダ９６の可動片９６ａは、本体部９６ｂに対して鉛直方向に移動する。鉛直方向流体圧シリンダ９６の可動片９６ａには、水平方向流体圧シリンダ９７の本体部９７ｂが設けられる。水平方向流体圧シリンダ９７の可動片９７ａは、アンビル８１を通過した電線３０に直交する水平方向に、すなわちアンビル８１の回転軸に沿う方向に、本体部９７ｂに対して移動する。

　図１９に示すように、水平方向流体圧シリンダ９７の可動片９７ａには、取付片９８が鉛直方向に延びるように取付けられる。取付片９８には挟持具１０５ａが取付けられており、アンビル８１を通過した電線３０は挟持具１０５ａに載置される。また、固定カッタ刃１０７ａが取付片９８に取付けられており、電線３０は固定カッタ刃１０７ａに載置される。取付片９８にクランプシリンダ１０４及びカッタシリンダ１０６が設けられる。

　クランプシリンダ１０４は、流体圧シリンダであり、流体圧により本体１０４ｂに対して移動するロッド１０４ａを備える。挟持片１０５ｂがクランプシリンダ１０４のロッド１０４ａに取付けられ、挟持具１０５ａと挟持片１０５ｂとによって電線３０が挟持される。クランプシリンダ１０４の本体１０４ｂは、ロッド１０４ａを下方に移動させることによってロッド１０４ａと共に挟持片１０５ｂが移動したときに挟持具１０５と挟持片１０５ｂとによって電線３０が挟持されるように、取付片９８に取付けられる。

　このため、クランプシリンダ１０４は、実線矢印で示す方向にロッド１０４ａを移動させて電線３０を挟持することにより、電線３０の自由な移動を禁止する。また、クランプシリンダ１０４は、破線矢印で示す方向にロッド１０４ａを移動させて電線３０の挟持を解消させることにより、電線３０の繰り出しを許容する。

　カッタシリンダ１０６は、流体圧シリンダであり、流体圧により本体１０６ｂに対して移動するロッド１０６ａを備える。カッタシリンダ１０６は、クランプシリンダ１０４を通過した電線３０をクランプシリンダ１０４の近傍において切断する。具体的には、カッタシリンダ１０６のロッド１０６ａには固定カッタ刃１０７ａと協働して電線３０を切断する可動カッタ刃１０７ｂが取付けられる。

　カッタシリンダ１０６の本体１０６ｂは、可動カッタ刃１０７ｂの刃先が固定カッタ刃１０７ａの刃先に当接するように取付片９８に取付けられる。そのため、ロッド１０６ａが可動カッタ刃１０７ｂと共に下方に移動すると、可動カッタ刃１０７ｂと固定カッタ刃１０７ａの間に存在する電線３０が切断される。このように、カッタシリンダ１０６は、実線矢印で示す方向にロッド１０６ａを移動させることにより電線３０を切断する。

　図１８に示すように、アンビル８１は、枢支具９４に枢支されたローラであり、シート状物１１の上面において転動可能である。アンビル８１は、上方より供給されて線材ガイド１０２により転向した電線３０をシート状物１１に押しつける。図２２に示すように、ローラ状のアンビル８１の周囲には、電線３０が入る断面Ｕ字状の溝８１ａが形成される。本実施形態では、３本の電線３０が線材ガイド１０２により転向して供給されるので、アンビル８１には、３列の断面Ｕ字状の溝８１ａが互いに平行に形成される。

　図１８に示すように、流体圧シリンダ８８は、ロッド８８ａが下方に移動するように駆動されると、鉛直回転棒材８７が下降する。鉛直回転棒材の下端に枢支具９４を介してアンビル８１が設けられるため、鉛直回転棒材８７の下降に伴ってアンビル８１が下降する。このため、アンビル８１の下方にシート状物１１が存在しかつ電線３０が線材ガイド１０２により転向してアンビル８１に掛け回されている場合には、アンビル８１は、電線３０をシート状物１１の上面に押しつける。

　図２１に示すように、アンビル８１のＵ字状の溝８１ａは、電線３０の外径に相応して形成される。アンビル８１が電線３０をシート状物１１に押さえ付けた状態では、全ての電線３０は、対応する断面Ｕ字状の溝８１ａに収容されて接触し、シート状物１１に均等な力で押さえ付けられる。

　流体圧シリンダ８８が駆動されてロッド８８ａが本体８８ｂに進入すると、アンビル８１は鉛直回転棒材８７と共に上昇する。その結果、アンビル８１はしてシート状物１１から離間する。

　図１４に示すように、電線供給手段４１は電線３０を上方からアンビル８１に供給する。アンビル８１の上方の水平部材８９に流体圧シリンダ８８が設けられる。水平部材８９には、電線３０を線材ガイド１０２に案内する案内部材１０８と、案内部材１０８をアンビル８１の水平面内における回転（すなわち鉛直軸周りの回転）と同期して回転させる案内部材回転手段としての電動モータ１０９とが更に設けられる。電線３０は、案内部材１０８及び線材ガイド１０２を通じてアンビル８１に供給される。

　図１８及び図２０に示すように、案内部材１０８は、平板状に形成される。案内部材１０８の先端に通過孔１０８ａが形成されており、基端が水平部材８９に枢支される。電動モータ１０９は、案内部材１０８を回転させる。電動モータ１０９は、回転軸１０９ａが案内部材１０８の枢支点と同軸になるように水平部材８９に取付けられる。回転軸１０９ａは、案内部材１０８の基端に同軸に取付けられる（図１８）。

　図１８及び図２１に示すように、アンビル８１は、電線３０をシート状物１１の上面に押しつける。アンビル８１は、枢支具９４に設けられており、回転モータ８６の駆動により水平面内において（すなわち鉛直軸周りに）回転する。図２１に示すように、アンビル８１の転動方向をシート状物１１の幅方向に向けた場合、電動モータ１０９を駆動して案内部材１０８を回転させても同方向に向けることにより、案内部材１０８の通過孔１０８ａが移動する。そして、案内部材１０８は、上方から繰り出されて通過孔１０８ａを通過する電線３０を線材ガイド１０２に導く。

　また、アンビル８１の転動方向をシート状物１１の幅方向に向けた場合、線材ガイド１０２からの電線３０の供給方向もシート状物１１の幅方向に向く。その状態でシート状物１１を幅方向に移動させることにより、線材ガイド１０２から供給される電線３０を、幅方向にも供給しうる（図２４）。すなわち、電線溶着装置６０では、シート状物１１の長手方向のみならず、線３０を幅方向にも供給することができる。

　図２０の一点鎖線及び二点鎖線で示すように、電動モータ１０９は、アンビル８１の水平面内における回転（すなわち鉛直軸周りの回転）と同期して案内部材１０８を同方向に回転させる。そのため、上方から繰り出される電線３０は、アンビル８１と共に回転する線材ガイド１０２に支障なく速やかに案内される。

　図１４及び図１５に示すように、アンビル８１の下方には、アンビル８１に対向するように超音波ホーン１１１が設けられる。超音波ホーン１１１は、アンビル８１と共にシート状物１１及び電線３０を挟持し（図１８及び図２１）、超音波振動によりシート状物１１を電線３０に溶着する。本実施形態では、３本の電線３０が供給されるため、３本の電線３０を一度に溶着可能な大きさに形成される。

　本実施形態では、アンビル８１の下方の水平板６３には、超音波ホーン１１１の外径より僅かに大きな孔６３ａが形成される。超音波ホーン１１１は、昇降可能に構成され、上昇時に超音波ホーン１１１の上端が孔６３ａを挿通する。電線溶着装置６０は、超音波ホーン１１１を昇降させる昇降手段としての下側流体圧シリンダ１１２を備える。下側流体圧シリンダ１１２の本体１１２ｂは、ロッド１１２ａを上方にした状態で孔６３ａの下方に取付けられる。ロッド１１２ａの上端には超音波ホーン１１１を超音波振動させる振動子１１０が取付けられ、振動子１１０に超音波ホーン１１１が上方に突出して設けられる。

　図１８及び図２１に示すように、アンビル８１が電線３０をシート状物１１の上面に押しつけた状態で下側流体圧シリンダ１１２のロッド１１２ａ（図１４参照）を上方に移動させると、超音波ホーン１１１がシート状物１１の下面に当接する。その結果、シート状物１１及び電線３０がアンビル８１及び超音波ホーン１１１により挟持される。超音波ホーン１１１の上端縁は、シート状物１１の下面に密着した状態でシート状物１１が摺動するように平らに形成される。シート状物１１及び電線３０がアンビル８１及び超音波ホーン１１１により挟持された状態で超音波ホーン１１１を超音波振動させることにより、シート状物１１は電線３０に溶着される。

　下側流体圧シリンダ１１２のロッド１１２ａを本体１１２ｂに進入させると、ロッド１１２ａの上端に取付けられた超音波ホーン１１１が下降する。超音波ホーン１１１の上縁は、水平板６３の上面と面一になる。このため、超音波ホーン１１１を下降させると、水平板６３の上面に搭載された枠部材６４（図１６）と超音波ホーン１１１との干渉を防止することができる。これにより水平板６３の上面に搭載された枠部材６４（図１６）の水平方向の移動が可能になる。

　次に、電線溶着装置６０の動作を説明する。

　先ず、図１５に示すように、超音波溶着可能なシート状物１１を準備し、シート状物１１の一部又は全部が水平になるようにシート支持手段６２を用いてシート状物１１を支持する。図１６に示すように、シート支持手段６２が枠部材６４を備える。必要な大きさのシート状物１１を支持可能な枠部材６４を準備し、この枠部材６４を用いてシート状物１１を支持する。シート状物１１を支持する際には、枠部材６４における平板材６５にシート状物１１の縁を載置し、その状態で、シート状物１１の縁に押さえ具６７を重ねる。

　シート状物１１を枠部材６４を用いて支持した後には、枠部材６４を水平板６３上に載せる。これにより、シート状物１１を、その全部が水平になるように支持することができる。枠部材６４に設けられた係止板６８を、シート移動手段７１における係止部材７４に係止させる。これにより、シート移動手段７１による水平面内での枠部材６４の移動が可能になる。

　図１４に示すように、シート状物１１に溶着される電線３０を、貯留されたドラム４７から巻解いてテンション装置４８の線材ガイド４８ｃに配索し、案内部材１０８の孔１０８ａを通過させ線材ガイド１０２にまで案内する。線材ガイド１０２では電線３０を転向させてアンビル８１のＵ字状の溝８１ａ（図２１）にまで案内する。その後、クランプシリンダ１０４により、アンビル８１を通過した電線３０を挟持する。これにより、電線３０の自由な移動を禁止することができる。

　この状態から、シート状物１１に電線３０を溶着する。具体的には、シート移動手段７１を用いて電線３０の溶着開始位置までシート状物１１を移動させる。これにより、図２２に示すように、シート状物１１の端部近傍に電線３０を載置することが可能になる。すなわち、シート移動手段７１（図１６）は、水平板６３に載せられた枠部材６４をシート状物１１と共に移動させ、枠部材６４に支持されたシート状物１１の端部近傍に電線３０を相対的に移動させる。

　シート状物１１を移動させる際には、図１８に示す流体圧シリンダ８８を、ロッド８８ａが本体８８ｂに進入するように駆動し、アンビル８１をシート状物１１から離間させる。また、図１４に示す下側流体圧シリンダ１１２を、ロッド１１２ａが本体１１２ｂに進入するように駆動し、超音波ホーン１１１をシート状物１１の下面から離間させる。これにより、シート状物１１及び電線３０がアンビル８１及び超音波ホーン１１１により挟持されていない状態となる。シート移動手段７１は、この状態でシート状物１１を移動させる。

　電線３０の溶着開始位置までシート状物１１を移動させた後には、図１８に示すように、シート状物１１の端部近傍に位置した電線３０とシート状物１１を超音波ホーン１１１とアンビル８１により挟持する。

　具体的には、図１８に示す流体圧シリンダ８８のロッド８８ａを下方に移動させ、アンビル８１を用いて電線３０をシート状物１１の上面に押しつける。また、図１４に示す下側流体圧シリンダ１１２のロッド１１２ａを上方に移動させ、超音波ホーン１１１をシート状物１１の下面に当接させる。これにより、シート状物１１及び電線３０がアンビル８１及び超音波ホーン１１１により挟持される。この状態で超音波ホーン１１１を超音波振動させ、シート状物１１を電線３０に溶着する。

　溶着開始位置において電線３０の端部がシート状物１１に溶着された後には、クランプシリンダ１０４による電線３０の挟持を解除する。流体圧シリンダ９６，９７（図１８）により、クランプシリンダ１０４をカッタシリンダ１０６と共に電線の３０の繰り出し位置から離間して待避位置まで移動させる。

　その後、超音波ホーン１１１を超音波振動させた状態でシート状物１１を移動させる。シート状物１１の移動に伴って線材ガイド１０２から新たに電線３０が繰り出される。新たに繰出される電線３０は、シート状物１１の上を転動するローラ状のアンビル８１と超音波ホーン１１１により次々に挟持され、シート状物１１の上面に順次溶着される。その結果、図２３に示すように、電線３０がシート状物１１の移動方向に連続的に溶着される。

　このとき、シート状物１１は、超音波ホーン１１１の上端縁の上を摺動し、シート状物１１でローラ状のアンビル８１が転動する。シート状物１１の上に繰り出された電線３０は、アンビル８１と超音波ホーンにより挟持された段階で、シート状物１１に順次溶着される。

　このように、本実施形態における電線溶着装置６０では、電線３０をシート状物１１に連続的に溶着する。超音波ホーン１１１をシート状物１１に下方から当接させている。そのため、ホーン跡５７は、シート状物１１の下面に生じる。また、シート状物１１の上面でアンビル８１が転動する。そのためシート状物１１の上面に溶着された電線３０にアンビル８１の摺動痕のような傷がつくようなことはない。

　また、アンビル８１に形成された溝８１ａは、断面がＵ字状を成す。そのため、電線３０の絶縁被覆３０ｂ（図７参照）に接触するアンビル８１の表面積は、アンビル８１の平坦な面に電線３０が接触する場合と比較して、大きい。このため、アンビル８１により電線３０をシート状物１１に押しつけても、電線３０の絶縁被覆３０ｂが過度に変形することを回避することができる。よって、溶着に起因する電線３０の変形を抑制することが可能となる。

　また、アンビル８１が設けられた枢支具９４は図１８に示す回転モータ８６により水平面内において（すなわち鉛直軸周りに）回転する。図１６に示すシート移動手段７１は、シート状物１１を支持する枠部材６４を長手方向のみならず幅方向にも移動させる。そのため、図２１に示すように、ローラ状のアンビル８１の転動方向をシート状物１１の幅方向に向け、シート状物１１を幅方向に移動させることにより、図２４に示すように、線材ガイド１０２から供給される電線３０をシート状物１１の幅方向に配置することができる。アンビル８１が転動して超音波ホーン１１１と共に電線３０を挟持するので、シート状物１１の幅方向に連続的に電線３０を溶着することができる。

　アンビル８１には、並列に供給される複数の電線３０が入る複数列の溝８１ａが形成されている。そのため、シート状物１１の長手方向や幅方向に並列のままに電線３０を溶着することが可能となる。

　具体的には、シート状物１１の長手方向に電線３０を溶着した後、アンビル８１を線材ガイド１０２と共に徐々に回転させ、並列に供給される複数の電線３０をシート状物１１に並列のまま溶着する。これにより、複数の電線３０を並列のままその配索方向をシート状物１１の長手方向から幅方向に変更することができる。

　また、電線溶着装置６０は、アンビル８１を昇降させる流体圧シリンダ８８を備える。そのため、シート状物１１の幅方向に連続的に溶着される電線３０を、先にシート状物１１の長手方向に連続的に溶着された別の電線３０に交差させる際にアンビル８１を一旦上昇させて、シート状物１１の上面からアンビル８１を浮かすことができ、電線３０を別の電線３０を跨がせることができる。これにより、アンビル８１が、先にシート状物１１の長手方向に連続溶着された別の電線３０の上を交差するように転動することを防止することができる。

　そして、先にシート状物１１の長手方向に連続溶着された別の電線３０をアンビル８１が超えた段階で、アンビル８１を再び下降させてシート状物１１の上を転動させることにより、先にシート状物１１の長手方向に連続溶着された別の電線３０に、アンビル８１の転動に起因する損傷を生じさせることなく、新たに電線３０を別の電線３０に交差させてシート状物１１の幅方向に連続溶着させることができる。

　また、回転モータ８６によるアンビル８１が設けられた枢支具９４の水平面内における回転範囲（すなわち鉛直軸周りの回転範囲）は特に制限が無い。そのため、図２５に示すように、シート状物１１の長手方向に電線３０を溶着した後、枢支具９４を水平面内において（すなわち鉛直軸周りに）９０度回転させて複数の電線３０の配索方向をシート状物１１の長手方向から幅方向に変更し、更に枢支具９４を９０度回転させて配索方向をシート状物１１の長手方向に戻すこともできる。この場合には、複数の電線３０は、並列のままシート状物１１にＵ字状に溶着される。

　電動モータ１０９は、アンビル８１の水平面内における回転（すなわち鉛直軸周りの回転）と同期して案内部材１０８を同方向に回転させる。そのため、アンビル８１と共に線材ガイド１０２が例え１８０度回転しても、上方から繰り出される電線３０を案内部材１０８が線材ガイド１０２に支障なく速やかに案内する。したがって、電線３０をシート状物１１にＵ字状に溶着することに支障を生じさせることはない。この結果、電線３０の配索の自由度は更に向上する。

　所望の長さ及び本数の電線３０を所望の方向でシート状物１１に溶着した後には、図１８に示すクランプシリンダ１０４により、ローラ状のアンビル８１からシート状物１１に延びる電線３０を挟持する。これにより、新たな電線３０の供給を停止することができる。その状態で、電線３０を、クランプシリンダ１０４とシート状物１１に溶着された部位の間の位置でカッタシリンダ１０６により切断する。その後、電線３０が溶着されたシート状物１１と共に、枠部材６４をシート移動手段７１から取り外す。そして、更にシート支持手段６２の枠部材６４からシート状物１１を取り外すことにより、所望の長さ及び本数の電線３０がシート状物１１に溶着されたワイヤハーネスが得られる。

　アンビル８１から延出する電線３０はクランプシリンダ１０４により挟持されている。そのため、シート状物１１が支持された別の枠部材６４をシート移動手段７１に取付けることにより、直ちに次の電線３０のシート状物１１への溶着作業を開始することができる。

　図示しないが、電線３０がシート状物１１に連続的に超音波溶着されて得られたワイヤハーネスは、上述した第１実施形態と同様に、その後、電線３０の端部に必要に応じてコネクタが取付けられ、その後に自動車組立ライン等に搬送される。組立ラインにおいて、例えば、自動車の内張り材等の固定材に沿って配索され、シート状物１１を所要位置でその固定材に超音波溶着具を用いて溶着固定される。

　以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

　電線溶着装置１０，６０は、超音波溶着可能なシート状物１１をその一部又は全部が水平になるように支持するシート支持手段１２，６２と、シート状物１１の上面に電線３０を供給する電線供給手段４１と、シート状物１１の上面に供給された電線３０を上方から押さえるアンビル３１，８１と、シート状物１１の下面にアンビル３１，８１に対向するように設けられアンビル３１，８１と共にシート状物１１及び電線３０を挟持可能に構成された超音波ホーン５１，１１１と、を備える。

　電線溶着装置１０，６０は、シート状物１１の水平な一部又は全部を水平方向に移動させるシート移動手段２１，７１を備えることが好ましい。シート移動手段２１，７１がシート状物１１の水平な一部又は全部を一方向に移動させるように構成されている場合には、電線溶着装置１０は、シート状物１１の移動方向に直交する方向にアンビル３１を移動させる上側伸縮アクチュエータ３３や、シート状物１１の移動方向に直交する方向に超音波ホーン５１を移動させるホーン移動手段５２を更に備えることが好ましい。

　また、アンビル８１は、電線３０をシート状物１１に押しつけつつシート状物１１の上面において転動可能なローラであってもよい。アンビル３１，８１には、電線３０が入る溝３１ａ，８１ａが形成されていてもよい。電線溶着装置１０，６０は、アンビル３１，８１を水平面内において（すなわち鉛直軸周りに）回転させる回転モータ３６，８６を更に備えていてもよい。

　電線供給手段４１が電線３０を上方からアンビル８１に供給する場合、電線溶着装置６０は、アンビル８１の上方に設けられアンビル８１に供給される電線３０を案内する案内部材１０８と、案内部材１０８をアンビル８１の水平面内における回転（すなわち鉛直軸周りの回転）と同期して回転させる電動モータ１０９と、を更に備えていてもよい。

　電線溶着装置１０，６０では、上面に電線３０が供給されたシート状物１１の下面に接触する超音波ホーン５１，１１１を備えるので、超音波ホーン５１，１１１をシート状物１１の下面に接触させて超音波振動させることにより、シート状物１１に電線３０を溶着させることができる。

　ここで、一般的に超音波溶着では、超音波ホーン５１，１１１が接触する部位に接触痕が生じ。電線溶着装置１０，６０では、超音波ホーン５１，１１１をシート状物１１に接触させるので、シート状物１１に接触痕が生じたとしても、電線３０に超音波ホーン５１，１１１の接触痕が生じるようなことはない。よって、超音波ホーン５１，１１１の接触に起因して、電線３０に損傷が生じるようなことを回避することができ、電線３０の損傷を回避しつつ電線３０をシート状物１１に溶着することが可能となる。

　そして、シート状物１１の水平な一部又は全部を水平方向に移動させるシート移動手段２１，７１を設けると、比較的長尺のシート状物１１に電線３０を溶着させることができ、比較的長いワイヤハーネスを得ることができる。シート状物１１の移動方向に直交する方向にアンビル３１や超音波ホーン５１を移動させると、電線３０をシート状物１１の幅方向に溶着させることもできる。

　また、アンビル８１がシート状物１１の上面において転動可能なローラから成るようであれば、電線３０の連続的な溶着が容易となる。電線３０が入る溝３１ａ，８１ａを形成すれば、シート状物１１に押しつけられることに起因する電線３０の変形を抑制することが可能となる。

　更に、アンビル３１，８１がシート状物１１に平行な平面内において（すなわちシート状物１１に直行する軸周りに）回転可能であれば、並列に供給される複数の電線３０をシート状物１１の長手方向や幅方向に並列のままに溶着することが可能となり、電線３０の配索の自由度を向上させることができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　第１及び第２実施形態では、図１及び図１４に示すように、アンビル３１，８１を昇降させる昇降手段が流体圧シリンダ３８，８８である場合を説明した。けれども、昇降手段は、アンビル３１，８１を昇降させ得る限り、流体圧シリンダに限定されるものではない。例えば、超音波溶着時における加重を受けるのが困難な場合には、カム機構を用いてアンビル３１，８１を昇降させるようにしても良い。

　また、第１及び第２実施形態では、３本の電線３０が供給される場合を示して説明した。けれども、電線３０の本数はこれに限らず、１本、２本、又は４本以上であっても良い。

　本願は２０１７年７月２７日に日本国特許庁に出願された特願２０１７－１４５２２２、及び２０１８年６月１１日に日本国特許庁に出願された特願２０１８－１１０８６２に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　超音波溶着可能なシート状物（１１）をその一部又は全部が水平になるように支持するシート支持手段（１２，６２）と、
　前記シート状物（１１）の上面に電線（３０）を供給する電線供給手段（４１）と、
　前記シート状物（１１）の上面に供給された前記電線（３０）を上方から押さえるアンビル（３１，８１）と、
　前記シート状物（１１）の下面に前記アンビル（３１，８１）に対向するように設けられ前記アンビル（３１，８１）と共に前記シート状物（１１）及び前記電線（３０）を挟持可能に構成された超音波ホーン（５１，１１１）と、を備えた
電線溶着装置（１０，６０）。
　請求項１に記載の電線溶着装置（１０，６０）であって、
　前記シート状物（１１）の水平な一部又は全部を水平方向に移動させるシート移動手段（２１，７１）を更に備えた
電線溶着装置（１０，６０）。
　請求項２に記載の電線溶着装置（１０）であって、
　前記シート移動手段（２１）は、前記シート状物（１１）の水平な一部又は全部を一方向に移動させるように構成され、
　前記シート状物（１１）の移動方向に直交する方向に前記アンビル（３１）を移動させるアンビル移動手段（３３）と、前記シート状物（１１）の移動方向に直交する方向に前記超音波ホーン（５１）を移動させるホーン移動手段（５２）を更に備えた
電線溶着装置（１０）。
　請求項２又は３に記載の電線溶着装置（１０，６０）であって、
　前記アンビル（３１，８１）を水平面内において回転させるアンビル回転手段（３６，８６）を更に備えた
電線溶着装置（１０，６０）。
　請求項４に記載の電線溶着装置（６０）であって、
　前記電線供給手段（４１）が前記電線（３０）を上方から前記アンビル（８１）に供給するように構成され、
　前記アンビル（８１）の上方に設けられ前記アンビル（８１）に供給される前記電線（３０）を案内する案内部材（１０８）と、前記案内部材（１０８）を前記アンビル（８１）の回転と同期して水平面内において回転させる案内部材回転手段（１０９）とを更に備えた
電線溶着装置（６０）。
　請求項４に記載の電線溶着装置（６０）であって、
　前記アンビル（８１）は、前記電線（３０）を前記シート状物（１１）に押しつけつつ前記シート状物（１１）の上面において転動可能である
電線溶着装置（６０）。
　請求項４に記載の電線溶着装置（１０，６０）であって、
　前記アンビル（３１，８１）には、電線（３０）が入る溝（３１ａ，８１ａ）が形成された
電線溶着装置（１０，６０）。