JPH0910878A - 熱交換器用積層パネルの製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換器用積層パネルの自動化生産と溶接品
質向上を可能とする。 【構成】 プレス成形された上プレートと下プレート
の，その外周に成形されたフランジ部を重ね合わせて成
形した重ね継手部全周を気密に接合して一体化したプレ
ートパネルを，幾層にも積み上げて一組みの熱交換器用
積層パネルを製造する方法において，上記パネルの左右
対称位置にヘッダ部として設けた開口管に，内側から接
続用リングｆを配置し，この接続用リングに次のパネル
の開口管を重ね合わせ，この重ね合わせた開口管と接続
用リングとの突合せ溶接部を，開口管の内側からクラン
プ装置３と，これに対応する接続用リング受け装置８
の，各クランプをそれぞれ半径方向に開いて，プレート
パネルの高さと内径方向の位置決めをした後，開口管の
外側から前記突合せ溶接部の円周線にそって溶接トーチ
１９を旋回して溶接を行う。こうすることで，溶接部の
位置決め精度を高め，溶接熱歪みの影響を少なくし，ワ
ークを上乗せ方式に生産することができ自動化が容易に
実現し，溶接品質も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，放熱板及びラジエータ
パネル等の熱交換器用積層パネルの製造方法及び装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】熱交換器用積層パネルを製造する場合，
とりわけラジエータパネルは，図１〜図３に示すごとく
皿状にプレス加工された上プレートａと，下プレートｂ
とを，その外側に設けたフランジ部ｃの全周を気密に接
合して，１枚のプレートパネルＡを構成し，このプレー
トパネルをＡ，Ｂ，Ｃの順に１枚１枚セットピンｈを通
して重ね合わせ，たとえばＡのプレートパネルに設けた
ヘッダ部の開口管ｄと次にセットされるＢのプレートパ
ネル，又は次のＣのプレートパネルのヘッダ部の開口管
ｅとの間に，内側から接続用リングｆをセットし，この
接続用リングと開口管との接続部を外側からアーク溶接
トーチｇを回転させて一体的に溶接して組み立てる製法
が知られている。

【０００３】この従来の方法では各パネルの高さ方向の
位置決めは溶接部より離れたところにあるため，クラン
プするとワークが変形して溶接位置が一様に定まらな
い。このため，溶接トーチの位置は常にワークに倣わせ
るような複雑な修正動作が必要であった。また溶接時の
熱歪みによりワーク変形がどうなるか予測はむづかし
く，また，このような変形に対応して溶接をするために
は長年の経験や熟練に頼るか，または精密なセンサを持
つ高級なロボットを導入するか，いずれもコスト高とな
るうえ，安価な自動化は困難で生産性が上がらないのが
現状であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では図３に示
すごとくアーク溶接トーチｇとの干渉からプレートパネ
ルの外周部やアーク溶接位置より離れた場所でしか，ワ
ークを受けたり，クランプしてワークを拘束するため，
ワークが図の二点鎖線で示すように変形したり，溶接作
業での発熱によるパネルの歪みにより，ワーク自身の精
度不良から安定した溶接位置の確保が困難であった。し
たがって，アーク溶接前工程で，プレートパネルと接続
用リングｆの仮止めを行っているのが現状で，生産性の
向上を図るにはワーク位置決めの精度の高い自動化が課
題となっていた。

【０００５】そこで，本発明はプレートパネルと接続用
リングの相互間の位置決めをプレートパネルの左右対称
位置に有するヘッダ用の開口部を利用し，かつその開口
管同志の接合部に極めて近い位置をクランプすること
で，上記課題を解決する製造方法及び装置を実現する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は，上記の目的を
達成するために開発したもので，皿状にプレス成形され
た上プレートと下プレートの，その外周に形成されたフ
ランジ部を重ね合わせて形成した重ね継手部全周を気密
に接合して一体化したプレートパネルを，幾層にも積み
上げて１組みの熱交換器用積層パネルを製造する方法に
おいて，上記パネルの左右対称位置にヘッダ部として設
けた開口管に，内側から接続用リングを配置し，この接
続用リングに次のパネルの開口管を重ね合わせ，この重
ね合わせた開口管と接続用リングとの突合せ溶接部を，
開口管の内側からクランプを半径方向に開いて，プレー
トパネルの高さと内径方向の位置決めをした後，開口管
の外側から突合せ溶接部の円周線にそって溶接トーチを
旋回して溶接を行うという，技術的手段を講じた方法で
ある。

【０００７】また，もう一つは本発明の方法を実施する
ための装置として，予め前工程にて上プレートと下プレ
ートとを一体的に組み合わせたプレートパネルが倒れな
いように平面的に支持すると共に，前記パネルを所定位
置まで下降するパネル昇降装置と，前記パネルの左右対
称に設けたヘッダ部の開口管の内側に接続用リングを配
置した後に，この接続用リング上にセットされる次の新
しいプレートパネルの開口管を重ね合わせて支持するパ
ネル支持装置と，この支持装置により積み上げたプレー
トパネルと前記昇降装置に支持されたプレートパネルと
の開口管同志の突合せ溶接部を，開口管の内側からそれ
ぞれクランプしてプレートパネルの高さ方向と内径方向
の位置決めを行うクランプ装置及びこのクランプ装置に
対応する接続用リング受け装置と，このクランプ動作で
位置決めされた開口管の突合せ溶接部全周を溶接トーチ
を対向させて，これを溶接トーチ旋回装置により旋回し
てプレートパネルの開口管と接続用リングとを溶接する
溶接機とを備えたものである。

【０００８】

【作 用】そして，本発明の方法では，プレートパネル
のヘッダ部を構成する開口管と接続用リングとの相互間
の位置決めクランプを管継手部の内径を利用して内側か
ら溶接位置に極く近いところをクランプするため，クラ
ンプ装置と溶接トーチとの干渉は構造設計上考慮する必
要がなくなり，溶接トーチの旋回動作が容易になる。ま
た，溶接部に近い部分をクランンプ位置決めすることが
できることは溶接熱歪みの影響を少なくすることが可能
となる。このことはアーク溶接芯線と溶接位置の位置精
度が重要であることを考え合わせると溶接品質の向上が
可能である。また接続用リングとパネル側の仮止め作業
も不要となる。

【０００９】さらに，本発明装置によれば，ワークは上
乗せ方式が採用できるため作業性の向上が可能になり，
自動化が容易に実現でき，生産性を飛躍的に向上するこ
とができる。

【００１０】

【実施例】図４は本発明の方法を実施するための溶接装
置の構想図であって，図では左側の装置は省略したが，
本図の装置は左右対称に配置されるものである。図５は
パネルを積み上げながら開口管同志を溶接する場合のワ
ーク支持装置とワーク昇降装置の動きを上から見た場合
の説明図である。図６は上乗せ式にプレートパネルを組
み合わせる場合の突合せ継手部の形状及び開口管内部か
ら継手部に配置される接続用リングとヘッダ開口部を利
用したクランプ装置との関係を示す拡大した断面図であ
る。そして，図７は図６のＸ−Ｘ矢視からのクランプ装
置を示す平面図である。図８は接続用リングと開口管と
の突合せ継手部に対する２本の溶接トーチの配置関係を
示す図である。図９は突合せ継手部に対する２本の溶接
トーチの動作を示す図である。

【００１１】図において，１は溶接機の本体ベースであ
る。２は本体ベースの上に固定された本体フレームであ
る。３は本体フレームの腕に支持されたクランプ装置
で，図６に示すように，シリンダのロッド４の先端にク
ランプの主要部として一般に市販されているようなハン
ドリング用エアチャック５が取付けられている。このチ
ャック５にはクランプ用の駒６が三分割に分かれおり，
それぞれのクランプ用の駒６はその外周はプレートパネ
ルＢから外側に貫通して外側に折り曲がる開口管の曲率
半径に対応する湾曲した押圧面７ａと接続用リングｆを
受けに逃げ溝７ｂが形成されていて，三つのクランプ用
の駒６はシリンダのストローク動作により同時に矢印
イ，ロのごとく半径方向に拡張乃至縮径動作し得るもの
である。したがって，上乗せしたプレートパネルＢのヘ
ッダ開口管の上方からクランプを挿入する際はクランプ
用の駒６が開口管の直径より小さく縮小し出し入れが容
易になる。また，クランプ動作する際はシリンダの逆の
動作により三分割された駒が同時に半径方向へ拡張し開
口管の溶接位置に最も近いコーナ際を含む内壁と接続用
リングｆをしっかりクランプするようになっている。

【００１２】一方，接続用リング受け装置８は上記クラ
ンプ装置に対応し下側のプレートパネルの管状継手部に
内側から配置される接続用リングｆをクランプ保持する
と共に，前記継手部に近い内壁を押圧してヘッダ部の高
さと開口部の径方向を規制するマンドレルとしての機能
を有するものである。

【００１３】すなわち，図６，図７に示すようにリング
受けのマンドレル用の駒９はクランプが三分割に分かれ
ていて，その外周にはプレートパネルＡの開口管のコー
ナ際を受け支える湾曲した押圧面７ｃと，接続用リング
ｆを受ける逃げ溝７ｄが形成されている。かかるマンド
レル用の駒９は本体ベース１に取付けられたシリンダ１
０の動作でマンドレル本体２１と共に，矢印ハ，ニのご
とく開口管内径より縮小乃至拡張動作し，管状継手部の
極く接近した位置をクランプ保持し，ヘッダ部の高さと
径方向を規制し溶接位置が一定になるようにする装置で
ある。

【００１４】１１はパネル昇降装置である。１２はパネ
ル支持装置である。これらの装置には図４及び図５に示
すように，プレートパネルを受け支える受け台１３，１
４がそれぞれ設けられている。パネル昇降装置１１はプ
レートパネルを順次上乗せしながら組み付ける場合に，
セット時にプレートパネルが倒れないように平面内で支
えると共に，プレートパネルを１枚溶接するごとに１ピ
ッチづつワーク全体を所定位置に下げるものである。つ
まり上乗せ式に組み付けたプレートパネルを支持したま
ま所定の溶接作業位置まで下降させるもので，これには
水平方向と上下方向にシリンダにより動くようになって
いる。

【００１５】パネル支持装置１２は，その下降したプレ
ートパネルＡの上に次の新しいプレートパネルＢをセッ
トする時にパネル受け台１４を前進させて次のプレート
パネルＢを受け支えるものである。

【００１６】パネル昇降装置１１の前進／後退／昇降動
作と，パネル支持装置１２の前進／後退動作はワークセ
ット毎に交互に遂行され，図４，図６及び図８に示すよ
うにワークを下方に移動しながら積み上げて行くことに
なる。

【００１７】１５は溶接機の溶接トーチ回転装置であっ
て，これに２本のトーチホルダ１７，トーチホルダ１８
が１８０度対向して取付けられ，そのトーチホルダの先
端には溶接トーチ１９，溶接トーチ２０が開口管の突合
せ部に対して１８０度対向して取付けられている。すな
わち，図４，図９に示すように，この２本の溶接トーチ
１９及び溶接トーチ２０は溶接トーチ回転装置１５をモ
ータ１６の駆動力で回転させることで管状継手部に沿っ
て約１８０度半周（時計方向に半回転）することによ
り，溶接線全周を溶接する構成になっている。

【００１８】次に，本発明装置の動作について説明す
る。予め，溶接トーチ旋回装置１５及びクランプ装置３
はパネル供給作業の妨げにならないように所定位置まで
引き下がった状態で待機している。皿状にプレス加工さ
れた上プレートと下プレートを前工程にて組み合わせた
１枚のプレートパネルＡを，所定位置まで前進して待機
しているパネル昇降装置１１のワーク受け台１３にセッ
トする。

【００１９】これと同時にセットしたプレートパネルＡ
のヘッダ部の開口管の内径に接続用リング受け装置８の
マンドレル用の駒９が縮径した状態で挿入される。挿入
された後に接続用リングｆを開口管の端面に配置され，
前記リング受け装置８のマンドレル用の駒９をシリンダ
１０を動作して拡張することで駒９の押圧面が開口管の
内径方向に押圧され位置決めされる。

【００２０】次いで上部からクランプ装置３が下降し前
記リング受け装置８に対応して上乗せしたプレートパネ
ルＢの開口管の内部に挿入され，接続用リングｆの上部
半分と開口管のコーナ際を同時にクランプ保持して位置
決めを完了する。

【００２１】このようしてヘッダ部の開口管同志を接続
用リングｆを介して重ね合わせすると，パネル昇降装置
１１は元位置に後退するが，上記接続用リンク受け装置
８とクランプ装置３による確実な把持力で一定の高さで
パネル全体が支持されることになる。

【００２２】次に，この管状溶接継手部に対向する２本
の溶接トーチ１９及び溶接トーチ２０が同時に溶接をス
タートし溶接トーチ回転装置１５を電動モータ１６が作
動して１８０度回転しヘッダ部の円周継手にそって２本
の溶接トーチが半回転し全周を溶接する。

【００２３】以上により，１サイクルの溶接作業が終了
すると，パネル昇降装置１１が上昇位置からパネル受け
台１３を前進させて積層パネル全体を受け支える。次に
クランプ装置３が開放し開口管の内径よりもクランプ用
の駒６が縮径しシリンダロッド４の動作で元位置に引き
上げられて待機する。ついで接続用リング受け装置８も
同様にマンドレル用の駒９を開放し開口管の内径より縮
小され，プレートパネルの拘束が解除される。

【００２４】このようにワークをアンクランプした後，
パネル昇降装置１１がワーク全体を所定位置まで１ピッ
チづつさげる。この動作でパネル全体が下がると，次の
新しいプレートパネルをセットするために，先に下降し
たプレートパネルの開口管に接続用リングｆをセット
し，その上に前述したパネル支持装置１２のワーク受け
台１４が所定の位置まで前進して，次の新しいプレート
パネルがパネル受け台１４の上に供給され所定位置に下
げたプレートパネルＡの上にセットされる。

【００２５】このように上乗せした状態で接続用リング
受け装置８が開口部の内径から前述したようにクランプ
して位置決めした後，ヘッダ部の外部から２本の溶接ト
ーチをあて溶接を開始する。これを繰り返しながらプレ
ートパネルを積み重ねて組み付けることによって熱交換
器用の積層パネルの製造作業を終了することになる。

【００２６】

【発明の効果】以上，本発明の方法では，熱交換器用積
層パネルを製造する場合，プレートパネルと接続リング
との相互間の位置決めクランプをヘッダ部の開口部を利
用して開口管の内側から溶接位置に最も近いところをク
ランプするため，溶接部の位置決め精度を高めるほか，
溶接熱歪みの影響を少なくすることが可能となる。この
ことはアーク溶接芯線と溶接位置の位置精度が重要であ
ることを考え合わせると溶接品質の向上が可能である。
また，クランプ装置と溶接トーチとの干渉は構造設計上
考慮する必要がなくなり，溶接トーチの旋回が容易にな
る。また接続リングとプレートパネルの仮止め作業も不
要になる。

【００２７】一方また，本発明装置によれば，ワークは
上乗せ方式が採用できるため作業性の向上が可能にな
り，自動化が容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱交換機用パネルの一例としてラジエータパネ
ルの外観を示す平面図である。

【図２】ラジエータパネルのヘッダ部の開口管継手部の
構造を示す断面図である。

【図３】従来の製造方法によるラジエータパネルの開口
管継手部とクランプとの関係を示す説明図である。

【図４】本発明の方法を実施するための製造装置の構想
図であって，図では左側の装置は省略して示す。

【図５】本発明装置のプレートパネルを積み上げながら
開口管同志を溶接する場合のパネル支持装置とパネル昇
降装置の動きを上から見た場合の説明図である。

【図６】上乗せ式にプレートパネルを組み合わせる場合
の突合せ継手部の形状及び開口管内部から継手部に配置
される接続用リングとヘッダ開口部を利用したクランプ
装置と接続用リング受け装置との関係を示す拡大した断
面図である。

【図７】図６のＸ−Ｘ矢視からの接続用リング受け装置
のマンドレル用の３分割された駒を示す平面図である。

【図８】接続用リングと開口管との突合せ継手部に対す
る溶接トーチの配置関係を示す図である。

【図９】突合せ継手部に対する溶接トーチの動作を示す
図である。

【符号の説明】

１・・・・本体ベース ２・・・・本体フレーム ３・・・・クランプ装置 ４・・・・シリンダロッド ５・・・・エアチャック ６・・・・クランプ用の分割された駒 ８・・・・接続用リング受け装置 ９・・・・マイドレル用の分割された駒 １０・・・・シリンダ １１・・・・パネル昇降装置 １２・・・・パネル支持装置 １３・・・・パネル受け台 １４・・・・パネル受け台 １５・・・・溶接トーチ回転装置 １６・・・・電動モータ １７・・・・トーチホルダ １８・・・・トーチホルダ １９・・・・溶接トーチ ２０・・・・溶接トーチ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２８Ｆ 3/08 ３１１ Ｆ２８Ｆ 3/08 ３１１

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレス成形された上プレートと下プレー
   トの，外周に形成されたフランジ部を重ね合わせて形成
   した重ね継手部の全周を気密に接合して一体的に構成し
   たプレートパネルを，幾層にも積み重ねて組み合わせた
   熱交換器用積層パネルの製造方法において，上記パネル
   の左右対称に設けられたヘッダ部の開口管に，内側から
   接続用リングを配置し，その上に次のプレートパネルを
   上乗せして，この上乗せして形成した開口管同志の突合
   せ溶接部を，ヘッダ部の開口管の内径を利用し，しかも
   前記溶接部と接近した位置をクランプして積層パネルの
   高さと内径方向を規制した後，前記開口管の外側からこ
   の突合せ溶接部にそって溶接トーチを旋回して溶接を行
   う熱交換器用積層パネルの製造方法。
2. 【請求項２】 上プレートと下プレートとを一体的に組
   み合わせたプレートパネルを平面的に支持すると共に，
   前記パネルを所定位置まで下降するパネル昇降装置と，
   前記パネルの左右対称に設けたヘッダ部の開口管の内側
   に接続用リングを配置した後に，この接続用リング上に
   セットされる次の新しいプレートパネルの開口管を重ね
   合わせて支持するパネル支持装置と，この支持装置によ
   り積み上げたプレートパネルと前記昇降装置に支持され
   たプレートパネルとの開口管同志の突合せ溶接部の近傍
   を，開口管の内側からそれぞれクランプしてプレートパ
   ネルの高さ方向と内径方向の位置決めを行うクランプ装
   置及びこのクランプ装置に対応する接続用リング受け装
   置と，このクランプ動作で位置決めされた開口管の突合
   せ溶接部に溶接トーチを対向させて，これを溶接トーチ
   旋回装置により旋回してプレートパネルの開口管と接続
   用リングとを接合する溶接機とを備えた熱交換器用積層
   パネルの製造装置。
3. 【請求項３】 前記溶接トーチ旋回装置が２本の溶接ト
   ーチをヘッダ部の突合せ溶接線上に１８０度対向して配
   置し，所定角度旋回動作するものである請求項２の製造
   装置。
4. 【請求項４】 前記溶接トーチ旋回装置及びクランプ装
   置がワークセット時及びワーク取り出し時に所定位置ま
   で後退し待機動作するものである請求項２又は請求項３
   の製造装置。
5. 【請求項５】 前記接続リング受け装置及びクランプ装
   置はハンドリング用チャックもしくはシリンダまたは電
   動モータで前記開口管の内壁を半径方向に分割された駒
   を動作して前記開口管の溶接部位を位置決めするもので
   ある請求項２〜請求項４の何れかの製造装置。