WO2020250293A1 - プレート積層体の溶接装置及びプレート構造体の製造方法 - Google Patents

プレート積層体の溶接装置及びプレート構造体の製造方法 Download PDF

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plate
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welding
plates
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慶介 山田
哲司 寺田
宮崎　大輔
首代　英樹
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株式会社前川製作所
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Definitions

  • the present disclosure relates to a welding apparatus for a plate laminate and a method for manufacturing a plate structure.
  • a plate structure composed of a plurality of stacked plates having the same outer shape.
  • a pair of plates having two refrigerant flow holes into which the refrigerant flows in or out is joined at the peripheral edge of the refrigerant flow holes to form a pair plate, and a plurality of pair plates are further laminated.
  • it is manufactured by joining the outer peripheral edges of plates arranged opposite to each other between a plurality of pair plates.
  • Patent Document 1 discloses a configuration of a shell-and-plate heat exchanger and a manufacturing process of a plate structure (FIG. 13).
  • the outer shapes of the plurality of plates constituting the plate structure are not perfect circles but have a non-circular shape having different curvatures in the circumferential direction, and are outside the non-circular plates arranged so as to face each other between the pair plates.
  • a welding device for welding peripheral edges to each other is disclosed. In this welding device, first, a plurality of pair plates whose plate surfaces are arranged in the horizontal direction are laminated in the vertical direction, and are gripped and fixed from the vertical direction with a rotary jig.
  • the plurality of stacked plates are rotated around the axis along the stacking direction, and the outer peripheral edges of the non-circular plates arranged opposite to each other are welded to each other with a welding torch in a sideways posture from the side. ..
  • welding defects are suppressed by always keeping the torch angle of the welding torch constant with respect to the change in curvature of the outer peripheral edge of the non-circular plate.
  • One embodiment according to the present disclosure aims to suppress the occurrence of bending due to thermal strain and inclination in the stacking direction when the outer peripheral edges of a plurality of stacked plates are welded to each other.
  • the welding apparatus for the plate laminate according to the embodiment is Welding torch and A chuck that grips the plate laminate in a horizontal orientation, With at least one support extending along the stacking direction and supporting the plate laminate from below, To be equipped.
  • the "plate laminate” has a positional relationship in which a plurality of plates are laminated in a direction orthogonal to the plate surface, and the outer peripheral edges of at least one pair of adjacent plates are butted against each other and can be welded.
  • the plate laminate is composed of at least two plates, and the unwelded outer peripheral edges of these two plates are butted against each other so that they can be welded.
  • the "lamination direction” is a direction in which a plurality of plates constituting the plate laminate are laminated, and is also a direction orthogonal to the plate surface of each plate. The stacking direction coincides with the axial direction of the plate laminate formed after the plurality of laminated plates are welded.
  • the plate laminate gripped by the chuck in a lateral position is rotated around the axis of the plate laminate while being supported from below by the support, and the outer peripheral edges of the plates are brought together by a welding torch. Will be welded.
  • the number of plates in the plate laminate can be increased by sequentially welding another plate to the plate laminate in which the outer peripheral edges are welded together by the same method.
  • each of the plurality of plates receives an equal support reaction force from the support, so that the deflection due to thermal strain during welding and the inclination with respect to the stacking direction are corrected by the equal support reaction force applied from the support to each plate.
  • the chuck is configured so that the plate laminate can be rotated about an axis along the laminate direction.
  • the at least one support is composed of support rollers. According to the configuration (2) above, by configuring at least one support with support rollers, the plate laminate supported by the support rollers can be rotatably supported. Therefore, a welding torch arranged at a fixed position on the outside of the plate laminate can easily weld the abutted outer peripheral edges of adjacent plates while rotating the plate laminate.
  • the support roller is configured to be driven to rotate as the plate laminate rotates. According to the configuration of (3) above, since the support roller is driven to rotate, there is no friction between the rotating plate laminate and the support roller. As a result, each of the plurality of plates constituting the plate laminate does not receive an extra force from the support roller, so that it is possible to suppress the occurrence of distortion or deformation on the outer peripheral edge of each plate.
  • the at least one support includes a first support and a second support arranged on both sides of the vertical surface sandwiching the vertical surface passing through the center of rotation of the chuck. According to the configuration of (4) above, since the first support and the second support are arranged on both sides of the vertical plane passing through the rotation center of the plate laminate, the plate laminate can be stably supported.
  • a drive unit that moves the support in the vertical direction A control unit that controls the support height of the support based on the rotation angle of the chuck, and To be equipped.
  • the configuration of (5) above since the support height of the support is controlled based on the rotation angle of the chuck by the control unit, even when a plurality of plates constituting the plate laminate are non-circular plates.
  • the support height of the support can be adjusted to match the shape of the non-circular plate. This enables welding of the abutted outer peripheral edges while holding the rotation center of the plate laminate in a fixed position.
  • the "non-circular plate” is not composed of arcs having the same curvature in the circumferential direction as in the case of a perfect circle, but has at least a partially different curvature in the circumferential direction.
  • a plate with a shape to have For example, when the plate laminate is rotated about the axis by the chuck, it has plate surfaces having different lengths from the center of rotation to the outer peripheral edge in the circumferential direction, such as an elliptical plate.
  • the shape is not limited to an elliptical shape in which the outer peripheral edge is composed only of an arc, and a part of the outer peripheral edge may include a shape other than the arc.
  • the drive unit Servo motor and A ball screw that is arranged along the vertical direction and supports the support, A power transmission unit configured to transmit the power of the servomotor and move the ball screw up and down by the power. including.
  • the vertical position of the support can be accurately adjusted with a simple configuration.
  • the control unit is configured to control the support height of the support in consideration of the load applied to the support by the plate laminate.
  • the control unit controls the support height of the support by taking into account the load of the plate laminate applied to the support in addition to the rotation angle of the chuck, so that the plate is supported by the support during welding.
  • a constant load can be applied to the outer peripheral edges of the plates constituting the laminate over the entire circumferential direction.
  • the support height of the support can be controlled while grasping the fluctuation of the load of the plate laminate due to individual differences such as the weight of each plate. As a result, the plate laminate can be supported without causing partial bending or dents in the circumferential direction on the outer peripheral edge of each plate.
  • the value of the drive current supplied to the servomotor represents the load applied to the support by the plate laminate
  • the control unit controls the operation of the drive unit in consideration of the value of the drive current.
  • It is configured to control the support height of the support.
  • the control unit can easily grasp the fluctuation of the load of the plate laminate due to individual differences such as the weight of each plate by adding the value of the drive current supplied to the servomotor. it can.
  • the plate laminate is composed of a plurality of non-circular plates laminated having the same outer shape.
  • the plate laminate gripped by the chuck in a sideways posture extends along the stacking direction. Since the plates are supported from below by the supporting support, the plurality of plates constituting the plate laminate each receive an equal supporting reaction force from the support. Therefore, the bending due to thermal strain during welding and the inclination in the stacking direction are corrected by the equal supporting reaction force applied from the support to each plate. As a result, it is possible to suppress the bending of the plate laminated body after welding and the inclination in the laminated direction.
  • the welding torch is arranged above the plate laminate and is configured to be weldable downward. According to the configuration of (10) above, since the welding torch can be welded downward, the hanging of the welding bead due to the influence of gravity can be suppressed, and the welding defect can be suppressed.
  • the method for manufacturing the plate structure according to the embodiment is as follows. At least one pair of plates composed of a pair of plates joined so that the outer peripheral edges overlap each other in a front view, so that the outer peripheral edges of the plates are abutted between the at least two pairs of plates. A positioning step that supports one support from below with the stacking direction facing sideways, A welding step in which at least two pairs of plates are rotated in the circumferential direction of the pair plates to weld the outer peripheral edges abutted against each other by a welding torch. including.
  • the plurality of pair plates gripped by the chuck in a sideways posture are supported from below by the support extending along the stacking direction, so that the plurality of pair plates constituting the plate laminate are formed.
  • Each pair plate receives an equal support reaction force from the support. Therefore, the bending due to thermal strain during welding and the inclination in the stacking direction are corrected by the equal supporting reaction force applied from the support to each pair plate. This makes it possible to manufacture a plate structure having no bending or inclination with respect to the stacking direction.
  • an expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also includes a concavo-convex portion or a concavo-convex portion within a range in which the same effect can be obtained.
  • the shape including the chamfered portion and the like shall also be represented.
  • the expressions "equipped”, “equipped”, “equipped”, “included”, or “have” one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.
  • FIG. 1 shows a welding process of a plate laminate using the welding apparatus 10 according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a side view of the welding apparatus 10.
  • the chuck 12 grips the plate laminated body 102, the plate 100, and the like to be welded from both sides in a posture in which the stacking direction (the axial direction of the plate laminated body 102) is horizontal.
  • At least one support 14 extends along the stacking direction and supports the plate laminate 102 or the like gripped by the chuck 12 from below.
  • a welding torch 16 is provided on the radial outer side of the plate laminate 102 supported by the support 14. In the embodiment shown in FIG.
  • the plurality of plates 100 constituting the plate laminate 102 supported by the support 14 have the outer peripheral edges of the adjacent plates 100 already welded to each other and are attached to the axial ends of the plate laminate 102.
  • the process of welding the outer peripheral edge of a certain plate 100 (100a) and the outer peripheral edge of a plate 100 (100b) newly carried into the welding apparatus 10 is shown.
  • the plate laminate 102 and the plate 100 (100b) are gripped by the chuck 12 in a lateral orientation, and are supported from below by the support 14.
  • the plate 100 (100a) and the plate 100 (100b) are arranged in a positional relationship in which the outer peripheral edges overlap and abut each other in the stacking direction.
  • the outer peripheral edges abutted by the welding torch 16 are welded to each other while being rotated around the axis of the plate laminate 102 by the chuck 12 (in the circumferential direction of the plate 100).
  • each of the plurality of plates 100 and the plate 100 (100b) constituting the plate laminate 102 receives a uniform supporting reaction force from the support 14. Therefore, the bending due to thermal strain during welding and the inclination with respect to the stacking direction are corrected by the equal supporting reaction force applied from the support 14 to each plate. As a result, it is possible to suppress the bending of the plate laminated body 102 after welding and the inclination with respect to the laminating direction.
  • the plurality of plates 100 constituting the plate laminate 102 have the same outer shape and size.
  • the chuck 12 is composed of a pair of chucks 12 (12a, 12b).
  • the pair of chucks 12 (12a, 12b) are attached to the stands 20 (20a, 20b), respectively, and are configured to sandwich the plate laminate 102 and the plate 100 (100b) supported by the support 14 from both sides in the lamination direction.
  • the stands 20 (20a, 20b) are provided on the base 22, and rails 24 are provided on the upper surface of the base 22 along the direction of the arrow a.
  • One of the stands 20 (20a) and the support 14 is fixed to a common gantry 44, and the gantry 44 is slidable on the rail 24 in the direction of the arrow a.
  • the other stand 20 (20b) is fixed on the base 22. Further, as shown in FIG. 2, the chuck 12 grips the inner peripheral edge 110 (see FIG. 6) of the plate 100 with the claw 13.
  • step (1) the stand 44 is separated from the stand 20 (20b), and the plate 100 (100b) is carried in and mounted on the chuck 12 (12b).
  • step (2) the gantry 44 approaches the stand 20 (20b), and the plate 100 (100b) and the plate laminate 102 are gripped by the chucks 12 (12a, 12b), respectively.
  • step (3) the outer peripheral edges of the plate 100 (100a) and the plate 100 (100b) are welded to each other by the welding torch 16.
  • step (4) the gantry 44 separates from the stand 20 (20b).
  • the plate structure 102 (102a) is used as a heat exchange portion of a shell-and-plate heat exchanger.
  • FIG. 6 shows the manufacturing process of the heat exchange section illustrated in FIG. 13 of Patent Document 1.
  • the plate 100 a plate 100 (100A) having a perfect circular outer shape is used.
  • the plurality of perfect circular plates 100 (100A) are formed with irregularities 104 having a corrugated cross section.
  • the plate 100 (100A) is provided with two refrigerant flow holes 108 whose phases are 180 degrees out of phase with respect to the center in the vicinity of the outer peripheral edge 106.
  • the outer peripheral edge 106 of the plate 100 (100A) and the inner peripheral edge 110 of the plate 100 (100A) forming the refrigerant flow hole 108 are formed on a narrow annular flat surface connected to the unevenness 104.
  • the plate-like body forming the flat surface of the outer peripheral edge 106 and the plate-like body forming the flat surface of the inner peripheral edge 110 are provided with a height difference by the step difference between the peak and the valley of the unevenness 104.
  • the two plates 100 (100A) are overlapped with each other with their back surfaces facing each other (the convex portions or the concave portions of the unevenness 104 are back-to-back), and the inner peripheral edges 110 of the refrigerant flow holes 108 arranged to face each other.
  • the pair plate 112 is manufactured by circumferentially welding each other as shown by an arrow u.
  • a gap s that is twice as large as the step between the peak and the valley of the unevenness 104 formed on the plate 100 (100A) is formed.
  • a plurality of pair plates 112 are supported by a support 14 and laminated, and the outer peripheral edges of adjacent pair plates 112 are brought into contact with each other.
  • a laminate composed of the pair plate 112 as an embodiment of the plate laminate 102 is formed.
  • the outer peripheral edges that are in contact with each other are peripherally welded as shown by arrows v to manufacture the plate structure 102 (102a).
  • This plate structure is immersed in the refrigerant stored inside the hollow container of the shell-and-plate heat exchanger.
  • the plate structure 102 (102a) is manufactured by alternately welding the inner peripheral edge 110 and the outer peripheral edge 106 of the refrigerant flow holes 108 of the plurality of plates 100 in the stacking direction.
  • a road is formed. Then, the first refrigerant flowing through the first flow path and the second refrigerant flowing through the second flow path can exchange heat through the plate.
  • the plate 100 constituting the plate structure 102 (102a) may be a non-circular plate 100 (100B) as shown in FIG.
  • the method for manufacturing the plate structure 102 (102a) in the method for manufacturing the plate structure 102 (102a) according to the embodiment, first, at least two sets of plates 100 are joined so that the outer peripheral edges overlap each other in a front view.
  • the pair plate 112 is prepared (preparation step S10).
  • the pair plate 112 is manufactured, for example, by the procedure shown in FIG.
  • the two sets of pair plates 112 are arranged so that the outer peripheral edges 106 of the plates 100 arranged opposite to each other between the two sets of pair plates 112 are butted against each other.
  • These two sets of pair plates 112 are gripped from both sides by the chucks 12 (12a, 12b) in a sideways posture, and are supported from below by the support 14 (positioning step S12).
  • the two sets of pair plates 112 positioned by the support 14 are rotated in the circumferential direction (around the axis) of the pair plates 112, and the outer peripheral edges 106 of the plates 100 butted against each other by the welding torch 16 are welded to each other to form a plate structure.
  • the body 102 (102a) is manufactured (welding step S14). By repeating the above steps with respect to the manufactured plate structure 102 (102a), the number of pair plates 112 constituting the plate structure 102 (102a) can be increased.
  • the plate structure 102 (102a) can be manufactured without bending or tilting with respect to the stacking direction.
  • step (1) the plate structure 102 manufactured by butt-welding the outer peripheral edges 106 of the plates 100 which are already arranged to face each other between at least two pairs of plates 112. (102a) is supported from below by the support 14. Further, one end of the plate structure 102 (102a) is gripped by the chuck 12 (12a). The stand 20 (20a) is located at a position separated from the stand 20 (20b) in the direction of the arrow a. On the other hand, yet another set of pair plates 112 is carried into the welding apparatus 10 and gripped by the chuck 12 (12b).
  • step (2) the chuck 12 (12a) and the support 14 move toward the chuck 12 (12b), and the plate structure 102 (102a) and the new pair plate 112 are placed on adjacent plates 100.
  • the outer peripheral edges are butted against each other to form a weldable positional relationship.
  • step (3) the outer peripheral edges of the plates 100 abutted between the adjacent pair plates 112 by the welding torch 16 arranged on the radial outer side of the plate structure 102 (102a) cover the entire circumference. And welded, thereby producing a plate structure 102 (102a) in which a new pair plate 112 is added to the existing plate structure 102 (102a).
  • step (4) after welding, the plate structure 102 (102a) is detached from the chuck 12 (12b), the chuck 12 (12a) and the support 14 are in their original positions, that is, the stand 20 (20a) is in the stand 20 (20b). ) And return to a position away from it.
  • step (1) a new set of pair plates 112 is prepared and gripped by the chuck 12 (12b).
  • the chuck 12 (12a, 12b) holds the gripped plate 100 (100b) and the plate laminated body 102 around the axis of the rotating shaft 18 along the laminating direction, that is, the rotation center O. It is configured to be rotatable around.
  • a device (not shown) for rotating the chuck 12 (12a, 12b) is provided inside the stand 20 (20a, 20b).
  • the support 14 is composed of support rollers. Thereby, in the welding process, the support 14 can rotatably support the supported plate 100 (100b) and the plate laminate 102. Therefore, while rotating the plate 100 (100b) and the plate laminate 102 with the welding torch 16 fixed in place on the outside of these, the outside of the adjacent plates 100 between the plate 100 (100b) and the plate laminate 102.
  • the peripheral edges can be easily welded together.
  • the support 14 composed of the support rollers is configured to be driven to rotate with the rotation of the supporting plate laminate 102 or the like.
  • each of the plurality of plates 100 constituting the plate laminated body 102 does not receive an extra force from the support roller, so that it is possible to suppress the occurrence of distortion or deformation on the outer peripheral edge 106 of each plate 100.
  • the support 14 has a first support 14 (14a) and a second support 14 arranged on both sides of the vertical Sv sandwiching the vertical Sv passing through the rotation center O of the chuck 12. It is composed of (14b). As a result, the plate laminate 102 and the like can be stably supported.
  • a drive unit 26 for moving the support 14 in the vertical direction is provided.
  • the control unit 28 controls the operation of the drive unit 26 based on the rotation angle of the chuck 12, and controls the support height of the support 14.
  • the control unit 28 controls the support height of the support 14 based on the rotation angle of the chuck 12, so that the support 14 is supported even when the plate 100 is a non-circular plate 100 (100B).
  • the height can be adjusted according to the shape of the non-circular plate 100 (100B). Therefore, even when the plate laminate 102 composed of the non-circular plate is welded, it is possible to weld the outer peripheral edges of the plates constituting the plate laminate 102 while holding the rotation center O of the plate laminate 102 in a fixed position. become.
  • an angle sensor 30 for detecting the rotation angle of the chuck 12 is provided, and the detection value of the angle sensor 30 is sent to the control unit 28.
  • the control unit 28 controls the support height of the support 14 based on the detected value sent from the angle sensor 30.
  • the drive unit 26 includes a servomotor 32 and a ball screw 34 which is arranged along the vertical direction and supports the support 14.
  • the power of the servomotor 32 is transmitted to the ball screw 34 via the power transmission unit 36, and the support 14 moves up and down by the power transmitted from the power transmission unit 36.
  • the power transmission unit 36 includes a gear 38 attached to the output shaft of the servomotor 32 and a gear 40 in which a screw portion formed in the central through hole is screwed with the ball screw 34. And include. By meshing the gear 38 and the gear 40, the rotation of the output shaft of the servomotor 32 is transmitted to the ball screw 34, and the ball screw 34 can be moved up and down.
  • two gears 40 are arranged along the stacking direction with the gear 38 interposed therebetween. Therefore, the support 14 extending along the stacking direction can be moved up and down without tilting in the horizontal direction.
  • the support 14 is composed of support rollers, includes a pedestal 42 that rotatably supports the support rollers, and the pedestal 42 is fixed to the pedestal 44.
  • the upper end of the ball screw 34 penetrates the through hole formed in the gantry 44 and is connected to the pedestal 42.
  • the support 14 can move up and down together with the pedestal 42. Since the ball screw 34 is coupled to the pedestal 42 in this way, no extra load is applied to the support 14. As a result, the support 14 can be accurately held in the support position.
  • a pair of guide shafts 46, 46 provided along the vertical direction outside the stacking direction of the gear 40, and a pair of guides 48, 48 having through holes through which the guide shaft 46 slidably penetrates are provided. There is. The upper end of the guide shaft 46 is coupled to the pedestal 42, and the upper end of the guide 48 is coupled to the pedestal 44. By providing the guide shaft 46 and the guide 48, the support 14 can be smoothly moved up and down.
  • the plate laminate 102 detects the load applied to the support 14, and the control unit 28 adds the detected value of the load in addition to the rotation angle of the chuck 12 to support. It is configured to control the support height of 14.
  • the support height of the support 14 can be controlled while grasping the fluctuation of the load of the plate laminated body 102 due to individual differences such as the weight of each plate 100. Therefore, the plate laminate 102 can be supported without causing partial bending or denting on the outer peripheral edge 106.
  • a load sensor 50 for detecting the load applied to the support 14 by the plate laminate 102 is provided, and the detected value of the load sensor 50 is sent to the control unit 28.
  • the control unit 28 is configured to control the support height of the support 14 based on the detected value sent from the load sensor 50.
  • control unit 28 controls the operation of the drive unit 26 by taking into account the value of the drive current supplied to the servomotor 32 in addition to the rotation angle of the chuck 12, and controls the support height of the support 14. Configured to control.
  • the value of the drive current supplied to the servomotor 32 represents the load applied to the support 14 by the plate laminate 102. Therefore, by detecting the value of the drive current supplied to the servomotor 32, it is possible to easily grasp the fluctuation of the load of the plate laminated body 102 due to individual differences such as the weight of each plate 100.
  • the plate laminate 102 is composed of a plurality of non-circular plates 100 (100B) laminated with the same outer shape as the plate 100. Even if the plate 100 constituting the plate laminate 102 is a non-circular plate 100 (100B), the plate laminate 102 in the sideways posture is welded while being supported from below by the support 14, so that a plurality of plates constituting the plate laminate 102 are formed.
  • the non-circular plate 100 (100B) receives a reaction force equal to its own weight of the plate laminate 102 from the support 14. Therefore, the support 14 corrects the bending due to the thermal strain and the inclination with respect to the stacking direction (the axial direction of the rotating shaft 18) that occurs during welding. As a result, it is possible to suppress the bending of the plate laminated body 102 after welding and the inclination with respect to the laminating direction.
  • the plate laminate 102 is configured by laminating at least two pairs of plate 112 composed of a pair of non-circular plates 100 (100B) joined so that the outer peripheral edges 106 overlap in a front view. ..
  • the welding torches 16 and 16' are arranged above the plate laminate 102 and are configured to be capable of downward welding. As a result, the hanging of the welding bead due to the influence of gravity can be suppressed, and welding defects can be suppressed.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing the welding steps of the plate laminate 102 composed of the non-circular plate 100 (100B) in order.
  • the numerical value shown below each figure indicates the rotation angle ⁇ of the chuck 12.
  • the plate laminate when the plate laminate is welded to produce a plate structure or the like applicable to a heat exchange portion of a shell-and-plate heat exchanger or the like, during welding. It is possible to suppress bending due to thermal strain and inclination from the stacking direction. Therefore, when applied to the heat exchange section, the flow path of the refrigerant flowing on both sides of the plate can be accurately formed as designed, so that the heat exchange efficiency can be maintained high.

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Abstract

一実施形態に係るプレート積層体の溶接装置は、溶接トーチと、積層された複数のプレートを積層方向が横向きの姿勢で把持するチャックと、前記積層方向に沿って延在し、前記プレート積層体を下方から支持する少なくとも一つのサポートと、を備える。

Description

プレート積層体の溶接装置及びプレート構造体の製造方法
　本開示は、プレート積層体の溶接装置及びプレート構造体の製造方法に関する。
　シェルアンドプレート型熱交換器に設けられる熱交換部は、例えば、同一の外形を有し積層した複数のプレートで構成されるプレート構造体が用いられる。このプレート構造体は、冷媒が流入し又は流出する２つの冷媒流通孔を有する一対のプレートを該冷媒流通孔の周縁部で接合してペアプレートを形成し、さらに、複数のペアプレートを積層させると共に、複数のペアプレート間で互いに対向配置されたプレートの外周縁同士を接合して製造される。このプレート構造体では、各プレートの表面側を流れる冷媒と裏面側を流れる冷媒とが互いに熱交換を行う。特許文献１には、シェルアンドプレート型熱交換器の構成及びプレート構造体の製造工程（図１３）が開示されている。
　特許文献２には、プレート構造体を構成する複数のプレートの外形は真円ではなく周方向で曲率が異なる非円形の形状を有し、ペアプレート間で互いに対向配置された非円形プレートの外周縁同士を溶接する溶接装置が開示されている。この溶接装置は、まず、プレート面が水平方向に配置された複数のペアプレートを鉛直方向に積層し、回転冶具で上下方向から把持し固定する。次に、積層された複数のプレートを積層方向に沿う軸中心に回転させ、側方から横向き姿勢となった溶接トーチで、ペアプレート間で対向配置された非円形プレートの外周縁同士を溶接する。この溶接装置では、非円形のプレート外周縁の曲率変化に対して溶接トーチのトーチ角度を常に一定に保持することで、溶接不良を抑制している。
特許第５６９０５３２号公報（図１３） 再公表ＷＯ２０１８－０６６１３６号公報
　特許文献２に開示された溶接装置では、溶接トーチが横向き姿勢であるため、重力の影響を受けて溶接ビードに垂れ下がりなど微妙な乱れが発生しやすく、これによって、溶接不良が生じる場合がある。さらに、上下方向に縦置きされたプレート積層体が溶接時の熱歪によって積層方向（軸方向）に対してわずかに傾く場合があり、その場合、溶接中にそれを有効に矯正する手段がない。そのため、プレート積層体の積層数に制約が生じる、等の問題がある。
　本開示に係る一実施形態は、積層された複数のプレートの外周縁同士を溶接する場合に、熱歪による撓みや積層方向に対する傾きの発生を抑制することを目的とする。
　（１）一実施形態に係るプレート積層体の溶接装置は、
　溶接トーチと、
　プレート積層体を積層方向が横向きの姿勢で把持するチャックと、
　前記積層方向に沿って延在し、前記プレート積層体を下方から支持する少なくとも一つのサポートと、
を備える。
　本明細書で、「プレート積層体」とは、複数のプレートがプレート面と直交する方向に積層され、隣り合う少なくとも１組のプレートにおいて外周縁同士が互いに突き合わされて溶接可能な位置関係にあるものを言う。プレート積層体は少なくとも２枚のプレートからなり、これら２枚のプレートの未溶接の外周縁同士が互いに突き合わされて溶接可能な位置関係にある。また、「積層方向」とは、プレート積層体を構成する複数のプレートが積層された方向であり、かつ各プレートのプレート面と直交する方向でもある。積層方向は、積層された複数のプレートが溶接後に形成されるプレート積層体の軸線方向と一致する。
　上記（１）の構成において、チャックによって横向きの姿勢で把持されたプレート積層体は、上記サポートで下方から支持されながらプレート積層体の軸線回りに回転され、溶接トーチによって各プレートの外周縁同士が溶接される。外周縁同士が溶接されて一体となったプレート積層体に、さらに、別なプレートを同じ方法で順次溶接していくことで、プレート積層体のプレート枚数を増やしていくことができる。溶接中、複数のプレートは、夫々サポートから均等な支持反力を受けるため、溶接時の熱歪による撓みや積層方向に対する傾きは、サポートから各プレートに加わる均等な支持反力によって矯正される。これによって、溶接後のプレート積層体の撓みや積層方向（軸線方向）に対する傾きを抑制できる。
　（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
　前記チャックは前記プレート積層体を前記積層方向に沿う軸線回りに回転可能に構成され、
　前記少なくとも一つのサポートはサポートローラで構成される。
　上記（２）の構成によれば、少なくとも一つのサポートをサポートローラで構成することで、サポートローラで支持されるプレート積層体を回転自在に支持できる。従って、プレート積層体の外側に定位置に配置された溶接トーチで、プレート積層体を回転させながら隣り合うプレートの突き合わされた外周縁同士を容易に溶接できる。
　（３）一実施形態では、前記（２）の構成において、
　前記サポートローラは前記プレート積層体の回転に伴って従動回転するように構成される。
　上記（３）の構成によれば、サポートローラが従動回転するため、回転するプレート積層体とサポートローラ間で摩擦がなくなる。これによって、プレート積層体を構成する複数のプレートの各々は、サポートローラから余計な力を受けないので、各プレートの外周縁に歪や変形が発生するのを抑制できる。
　（４）一実施形態では、前記（１）～（３）の何れかの構成において、
　前記少なくとも一つのサポートは、前記チャックの回転中心を通る鉛直面を挟み該鉛直面の両側に配置される第１サポート及び第２サポートを含んで構成される。
　上記（４）の構成によれば、第１サポート及び第２サポートがプレート積層体の回転中心を通る鉛直面の両側に配置されるので、プレート積層体を安定支持できる。
　（５）一実施形態では、前記（１）～（４）の何れかの構成において、
　前記サポートを上下方向に沿って移動させる駆動部と、
　前記チャックの回転角度に基づいて前記サポートの支持高さを制御する制御部と、
を備える。
　上記（５）の構成によれば、上記制御部によって、サポートの支持高さをチャックの回転角度に基づいて制御するため、プレート積層体を構成する複数のプレートが非円形プレートであるときでも、サポートの支持高さを非円形プレートの形状に合わせて調整できる。これによって、プレート積層体の回転中心を定位置に保持したまま、突き合わされた外周縁同士の溶接が可能になる。
　本明細書で、「非円形プレート」とは、真円形のように外周縁全周が周方向で同一の曲率を有する円弧で構成されるものではなく、周方向で少なくとも一部が異なる曲率を有する形状のプレートを言う。例えば、プレート積層体がチャックによって軸中心に回転されるとき、楕円形のプレートなどのように、回転中心から外周縁までの長さが周方向で異なるプレート面をもつ。なお、楕円形のように外周縁が円弧のみで構成される形状に限定されず、外周縁の一部に円弧以外の形状を含んでいてもよい。
　（６）一実施形態では、前記（５）の構成において、
　前記駆動部は、
　サーボモータと、
　上下方向に沿って配置され、前記サポートを支持するボールネジと、
　前記サーボモータの動力が伝達され、該動力によって前記ボールネジを上下動させるように構成された動力伝達部と、
を含む。
　上記（６）の構成によれば、上記構成の駆動部を備えるため、簡易な構成でサポートの上下方向位置を正確に調整できる。
　（７）一実施形態では、前記（５）又は（６）の構成において、
　前記制御部は、前記プレート積層体が前記サポートに加える荷重を加味して前記サポートの支持高さを制御するように構成される。
　上記（７）の構成によれば、制御部は、チャックの回転角度以外に、サポートに加わるプレート積層体の荷重を加味してサポートの支持高さを制御することで、溶接中、サポートによってプレート積層体を構成するプレートの各々の外周縁に周方向全域で一定の荷重を付加できる。また、各プレートの重量などの個体差によるプレート積層体の荷重の変動を把握しながら、サポートの支持高さを制御できる。これによって、各プレートの外周縁に周方向で部分的な撓みや凹みを発生させずに、プレート積層体を支持できる。
　（８）一実施形態では、前記（６）の構成において、
　前記サーボモータに供給される駆動電流の値は、前記プレート積層体が前記サポートに加える荷重を表しており、前記制御部は、前記駆動電流の値を加味して前記駆動部の作動を制御し、前記サポートの支持高さを制御するように構成される。
　上記（８）の構成によれば、制御部は、サーボモータに供給される駆動電流の値を加味することで、各プレートの重量などの個体差によるプレート積層体の荷重の変動を簡易に把握できる。　
　（９）一実施形態では、前記（１）～（８）の何れかの構成において、
　前記プレート積層体は、同一の外形を有して積層された複数の非円形プレートで構成される。
　上記（９）の構成によれば、プレート積層体を構成する複数のプレートが非円形プレートであっても、チャックによって横向きの姿勢で把持されているプレート積層体は、積層方向に沿って延在するサポートで下方から支持されるため、プレート積層体を構成する複数のプレートは、夫々サポートから均等な支持反力を受ける。そのため、溶接時の熱歪による撓みや積層方向に対する傾きは、サポートから各プレートに加わる均等な支持反力によって矯正される。これによって、溶接後のプレート積層体の撓みや積層方向に対する傾きを抑制できる。
　（１０）一実施形態では、前記（１）～（９）の何れかの構成において、
　前記溶接トーチは、前記プレート積層体の上方に配置され、かつ、下向き溶接可能に構成される。
　上記（１０）の構成によれば、溶接トーチの下向き溶接が可能となるため、重力の影響による溶接ビードの垂れ下がりを抑制でき、溶接不良を抑制できる。
　（１１）一実施形態に係るプレート構造体の製造方法は、
　正面視で外周縁が重なるように接合された一対のプレートで構成された少なくとも２組のペアプレートを、前記少なくとも２組のペアプレート間で前記プレートの外周縁同士が突き合わされるように少なくとも一つのサポートに積層方向が横向きの姿勢で下方から支持させる位置決めステップと、
　前記少なくとも２組のペアプレートを該ペアプレートの周方向に回転させ、溶接トーチによって互いに突き合わされた前記外周縁同士を溶接する溶接ステップと、
を含む。
　上記（１１）の方法によれば、チャックによって横向きの姿勢で把持されている複数のペアプレートは、積層方向に沿って延在するサポートで下方から支持されるため、プレート積層体を構成する複数のペアプレートは、夫々サポートから均等な支持反力を受ける。そのため、溶接時の熱歪による撓みや積層方向に対する傾きは、サポートから各ペアプレートに加わる均等な支持反力によって矯正される。これによって、撓みや積層方向に対する傾きのないプレート構造体を製造できる。
　幾つかの実施形態によれば、プレート積層体を構成する積層された複数のプレートの隣り合う外周縁同士を溶接する場合に、溶接時の熱歪による撓みや積層方向に対する傾きを抑制できる。
一実施形態に係る溶接装置の正面図であり、かつ溶接工程の手順を示す説明図である。 一実施形態に係る溶接装置の側面図である。 一実施形態に係る溶接方法の工程図である。 一実施形態に係る溶接装置の正面図である。 一実施形態に係る溶接装置による溶接工程を示す説明図である。 一実施形態に係るプレート構造体の製造工程を示す説明図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
　図１は、一実施形態に係る溶接装置１０を用いたプレート積層体の溶接工程を示している。図２は溶接装置１０の側面図である。図１に示すように、チャック１２は、溶接対象となるプレート積層体１０２やプレート１００等を積層方向（プレート積層体１０２の軸線方向）が横向きの姿勢で両側から把持する。少なくとも一つのサポート１４は該積層方向に沿って延在し、チャック１２に把持されたプレート積層体１０２等を下方から支持する。サポート１４によって支持されたプレート積層体１０２の径方向外側に溶接トーチ１６が設けられている。図１に示す実施形態では、サポート１４に支持されたプレート積層体１０２を構成する複数のプレート１００は、隣り合うプレート１００の外周縁同士がすでに溶接され、プレート積層体１０２の軸方向端部にあるプレート１００（１００ａ）の外周縁と新たに溶接装置１０に搬入されるプレート１００（１００ｂ）の外周縁とを溶接する工程を示している。
　プレート積層体１０２とプレート１００（１００ｂ）とは、チャック１２によって積層方向が横向きの姿勢で把持され、かつサポート１４で下方から支持される。この状態でプレート１００（１００ａ）とプレート１００（１００ｂ）とは、積層方向で外周縁同士が重なり合い突き合わされた位置関係で配置される。そして、チャック１２によってプレート積層体１０２の軸回りに（プレート１００の周方向に）回転されながら、溶接トーチ１６によって突き合わされた外周縁同士が溶接される。プレート１００（１００ｂ）が溶接されたプレート積層体１０２に対して、同じ溶接工程を繰り返すことで、プレート積層体１０２を構成するプレート１００の積層数を増やすことができる。
　溶接中、プレート積層体１０２を構成する複数のプレート１００及びプレート１００（１００ｂ）の各々は、サポート１４から均等な支持反力を受ける。従って、溶接時の熱歪による撓みや積層方向に対する傾きは、サポート１４から各プレートに加わる均等な支持反力によって矯正される。これによって、溶接後のプレート積層体１０２の撓みや積層方向に対する傾きを抑制できる。
　一実施形態では、プレート積層体１０２を構成する複数のプレート１００は同一の外形及び大きさを有する。また、図１に示すように、チャック１２は一対のチャック１２（１２ａ、１２ｂ）で構成される。一対のチャック１２（１２ａ、１２ｂ）は夫々スタンド２０（２０ａ、２０ｂ）に取り付けられ、サポート１４によって支持されたプレート積層体１０２及びプレート１００（１００ｂ）を積層方向両側から挟むように構成される。スタンド２０（２０ａ、２０ｂ）は、基台２２上に設けられ、基台２２の上面には、矢印ａ方向に沿ってレール２４が設けられている。一方のスタンド２０（２０ａ）及びサポート１４は共通の架台４４に固定され、架台４４はレール２４上を矢印ａ方向にスライド可能になっている。他方のスタンド２０（２０ｂ）は、基台２２上に固定されている。また、図２に示すように、チャック１２は、爪１３でプレート１００の内周縁１１０（図６参照）を把持する。
　図１中、ステップ（１）では、架台４４はスタンド２０（２０ｂ）から離れており、プレート１００（１００ｂ）が搬入されてチャック１２（１２ｂ）に装着される。ステップ（２）では、架台４４がスタンド２０（２０ｂ）に接近し、プレート１００（１００ｂ）及びプレート積層体１０２は、夫々チャック１２（１２ａ、１２ｂ）によって把持される。ステップ（３）で、プレート１００（１００ａ）とプレート１００（１００ｂ）の外周縁同士が溶接トーチ１６によって溶接される。ステップ（４）で、架台４４はスタンド２０（２０ｂ）から離れる。
　ここで、プレート積層体１０２の一実施形態としてのプレート構造体１０２（１０２ａ）の製造工程を説明する。プレート構造体１０２（１０２ａ）は、シェルアンドプレート型熱交換器の熱交換部として用いられる。図６は、特許文献１の図１３に図示された該熱交換部の製造工程を示している。この例では、プレート１００として、外形が真円形を有するプレート１００（１００Ａ）が用いられている。複数の真円形プレート１００（１００Ａ）は、夫々波形断面を有する凹凸１０４が形成されている。プレート１００（１００Ａ）には、外周縁１０６の近傍に、中心に対して位相を１８０度異ならせた２個の冷媒流通孔１０８が穿設されている。プレート１００（１００Ａ）の外周縁１０６及び冷媒流通孔１０８を形成するプレート１００（１００Ａ）の内周縁１１０は、凹凸１０４に連なった狭い環状の平坦面に形成されている。外周縁１０６の平坦面を形成する板状体と内周縁１１０の平坦面を形成する板状体とは、凹凸１０４の山と谷の段差分だけ高低差が設けられている。
　まず、２枚のプレート１００（１００Ａ）を互いの裏面同士を相対させて（凹凸１０４の凸部又は凹部同士を背合わせにして）重ね合わせ、互いに対向配置された冷媒流通孔１０８の内周縁１１０同士を矢印ｕで示すように周溶接して、ペアプレート１１２を製造する。このとき、隣り合うプレート１００（１００Ａ）の外周縁１０６間は、プレート１００（１００Ａ）に形成された凹凸１０４の山と谷の段差の２倍の隙間ｓを形成する。次に、例えば、溶接装置１０を用い、複数のペアプレート１１２をサポート１４に支持させて積層させ、隣り合うペアプレート１１２の外周縁同士を当接する。この段階でプレート積層体１０２の一実施形態としてのペアプレート１１２で構成された積層体が形成される。さらに、当接した外周縁同士を矢印ｖで示すように周溶接してプレート構造体１０２（１０２ａ）を製造する。このプレート構造体は、シェルアンドプレート型熱交換器の中空容器の内部に貯留された冷媒に浸漬される。
　このように、プレート構造体１０２（１０２ａ）は、複数のプレート１００の冷媒流通孔１０８の内周縁１１０と外周縁１０６とが積層方向で交互に溶接されて製造される。これによって、各プレートの一方の面側に、上記中空容器の内部空間に開放された第１の流路と、中空容器の内部空間に対して遮断され冷媒流通孔１０８に連通した第２の流路が形成される。そして、第１の流路を流れる第１冷媒と第２の流路を流れる第２冷媒とがプレートを介して熱交換可能になる。なお、プレート構造体１０２（１０２ａ）を構成するプレート１００は、図２に示すように、非円形プレート１００（１００Ｂ）であってもよい。
　一実施形態に係るプレート構造体１０２（１０２ａ）の製造方法は、図３に示すように、まず、正面視で外周縁が重なるように接合された一対のプレート１００で構成された少なくとも２組のペアプレート１１２を用意する（準備ステップＳ１０）。ペアプレート１１２は、例えば、図６に示す手順で製造される。次に、２組のペアプレート１１２を、２組のペアプレート１１２間で対向配置されたプレート１００の外周縁１０６同士が突き合わされるように配置する。これら２組のペアプレート１１２を横向きの姿勢でチャック１２（１２ａ、１２ｂ）によって両側から把持すると共に、サポート１４によって下方から支持する（位置決めステップＳ１２）。その後、サポート１４によって位置決めされた２組のペアプレート１１２をペアプレート１１２の周方向（軸線回り）に回転させ、溶接トーチ１６によって互いに突き合わされたプレート１００の外周縁１０６同士を溶接し、プレート構造体１０２（１０２ａ）を製造する（溶接ステップＳ１４）。製造されたプレート構造体１０２（１０２ａ）に対して、上記工程を繰り返すことで、プレート構造体１０２（１０２ａ）を構成するペアプレート１１２の数を増やすことができる。
　上記方法によれば、溶接中、横向き姿勢の複数のペアプレート１１２は、サポート１４で下方から支持されるので、複数のペアプレート１１２の各々は、サポート１４から均等な支持反力を受ける。そのため、溶接時の熱歪による撓みや積層方向に対する傾きは、サポート１４から各ペアプレート１１２に加わる均等な支持反力によって矯正される。これによって、撓みや積層方向に対する傾きのないプレート構造体１０２（１０２ａ）を製造できる。
　図１に示す実施形態では、まず、ステップ（１）において、すでに少なくとも２組のペアプレート１１２間で対向配置されたプレート１００の外周縁１０６同士が突き合わされて溶接され製造されたプレート構造体１０２（１０２ａ）はサポート１４によって下方から支持される。また、プレート構造体１０２（１０２ａ）の一端がチャック１２（１２ａ）に把持されている。スタンド２０（２０ａ）はスタンド２０（２０ｂ）から矢印ａ方向で離れた位置にある。他方、さらに別な１組のペアプレート１１２が溶接装置１０に搬入され、チャック１２（１２ｂ）に把持される。次に、ステップ（２）において、チャック１２（１２ａ）及びサポート１４はチャック１２（１２ｂ）に向かって移動し、プレート構造体１０２（１０２ａ）と新たなペアプレート１１２とは、隣り合うプレート１００の外周縁同士が互いに突き合わされて溶接可能な位置関係になる。
　次に、ステップ（３）では、プレート構造体１０２（１０２ａ）の径方向外側に配置された溶接トーチ１６によって、隣り合うペアプレート１１２間で突き合わされたプレート１００の外周縁同士が全周に亘って溶接され、これによって、既存のプレート構造体１０２（１０２ａ）に新たなペアプレート１１２を加えたプレート構造体１０２（１０２ａ）が製造される。ステップ（４）では、溶接後、プレート構造体１０２（１０２ａ）はチャック１２（１２ｂ）から外れ、チャック１２（１２ａ）及びサポート１４が元の位置、即ち、スタンド２０（２０ａ）がスタンド２０（２０ｂ）から離れた位置に戻る。次に、ステップ（１）に戻り、さらに新たな１組のペアプレート１１２が用意され、チャック１２（１２ｂ）に把持される。
　一実施形態では、図１に示すように、チャック１２（１２ａ、１２ｂ）は、把持したプレート１００（１００ｂ）及びプレート積層体１０２を積層方向に沿う回転軸１８の軸線回りに、即ち回転中心Ｏを中心に回転可能に構成される。チャック１２（１２ａ、１２ｂ）を回転させる装置（不図示）はスタンド２０（２０ａ、２０ｂ）の内部に設けられている。また、サポート１４はサポートローラで構成される。これによって、溶接工程において、サポート１４は支持されたプレート１００（１００ｂ）及びプレート積層体１０２を回転自在に支持できる。従って、これらの外側に定位置に固定された溶接トーチ１６で、プレート１００（１００ｂ）及びプレート積層体１０２を回転させながら、プレート１００（１００ｂ）及びプレート積層体１０２間で隣り合うプレート１００の外周縁同士を容易に溶接できる。
　一実施形態では、サポートローラで構成されたサポート１４は支持するプレート積層体１０２等の回転に伴って従動回転するように構成される。これによって、プレート積層体１０２を構成する複数のプレート１００の各々は、サポートローラから余計な力を受けないので、各プレート１００の外周縁１０６に歪や変形が発生するのを抑制できる。
　一実施形態では、図２に示すように、サポート１４は、チャック１２の回転中心Ｏを通る鉛直面Ｓｖを挟み鉛直面Ｓｖの両側に配置される第１サポート１４（１４ａ）及び第２サポート１４（１４ｂ）で構成される。これによって、プレート積層体１０２等を安定支持できる。
　一実施形態では、図４に示すように、サポート１４を上下方向に沿って移動させる駆動部２６を備える。制御部２８は、チャック１２の回転角度に基づいて駆動部２６の作動を制御し、サポート１４の支持高さを制御する。プレート積層体１０２を構成する複数のプレート１００が、図２に示すような非円形プレート１００（１００Ｂ）であるとき、チャック１２の回転中心Ｏから外周縁１０６までの長さｒは、チャック１２の回転角度によって異なる。この実施形態によれば、制御部２８によって、サポート１４の支持高さをチャック１２の回転角度に基づいて制御するため、プレート１００が非円形プレート１００（１００Ｂ）であるときでも、サポート１４の支持高さを非円形プレート１００（１００Ｂ）の形状に合わせて調整できる。従って、非円形プレートで構成されたプレート積層体１０２を溶接する場合でも、プレート積層体１０２の回転中心Ｏを定位置に保持したまま、プレート積層体１０２を構成するプレート外周縁同士の溶接が可能になる。
　一実施形態では、図４に示すように、チャック１２の回転角度を検出する角度センサ３０が設けられ、角度センサ３０の検出値が制御部２８に送られる。制御部２８は角度センサ３０から送られる検出値に基づいてサポート１４の支持高さを制御する。
　一実施形態では、図４に示すように、駆動部２６は、サーボモータ３２と、上下方向に沿って配置され、サポート１４を支持するボールネジ３４と、を備える。サーボモータ３２の動力は動力伝達部３６を介してボールネジ３４に伝達され、サポート１４は動力伝達部３６から伝達される動力によって上下動する。上記構成の駆動部２６によって、簡易な構成でサポート１４の上下方向位置を正確に調整できる。
　一実施形態では、図４に示すように、動力伝達部３６は、サーボモータ３２の出力軸に取り付けられた歯車３８と、中心貫通孔に形成されたネジ部がボールネジ３４と螺合する歯車４０とを含む。歯車３８と歯車４０とは噛合することで、サーボモータ３２の出力軸の回転はボールネジ３４に伝達され、ボールネジ３４を上下動できる。
　一実施形態では、２個の歯車４０が歯車３８を挟んで積層方向に沿って配置されている。そのため、積層方向に沿って延在するサポート１４を水平方向に傾くことなく、上下動させることができる。
　一実施形態では、図４に示すように、サポート１４はサポートローラで構成され、該サポートローラを回転自在に支持する台座４２を備え、台座４２は架台４４に固定される。ボールネジ３４の上端部が架台４４に形成された貫通孔を貫通して、台座４２に結合されている。これによって、サポート１４は台座４２と共に上下動可能になる。このように、ボールネジ３４が台座４２に結合されるため、サポート１４には余計な荷重が付加されない。これによって、サポート１４を正確にサポート位置に保持できる。
　また、歯車４０の積層方向外側に上下方向に沿って設けられた一対のガイドシャフト４６、４６と、ガイドシャフト４６が摺動自在に貫通する貫通孔を有する一対のガイド４８、４８とを備えている。ガイドシャフト４６の上端部は台座４２に結合され、ガイド４８の上端部は架台４４に結合されている。ガイドシャフト４６及びガイド４８を備えることで、サポート１４の上下動を円滑に行うことができる。
　一実施形態では、図４に示すように、プレート積層体１０２がサポート１４に加える荷重を検出し、制御部２８は、チャック１２の回転角度以外に、該荷重の検出値を加味して、サポート１４の支持高さを制御するように構成される。これによって、溶接中、サポート１４によってプレート積層体１０２を構成する複数のプレート１００の外周縁１０６に周方向全域で一定の荷重を付加できる。また、各プレート１００の重量などの個体差によるプレート積層体１０２の荷重の変動を把握しながら、サポート１４の支持高さを制御できる。従って、外周縁１０６に部分的な撓みや凹みを発生させることなく、プレート積層体１０２を支持できる。
　一実施形態では、図４に示すように、プレート積層体１０２がサポート１４に加える荷重を検出する荷重センサ５０を備え、荷重センサ５０の検出値は制御部２８に送られる。制御部２８は、荷重センサ５０から送られる検出値に基づいてサポート１４の支持高さを制御するように構成される。
　一実施形態では、制御部２８は、チャック１２の回転角度以外に、サーボモータ３２に供給される駆動電流の値を加味して、駆動部２６の作動を制御し、サポート１４の支持高さを制御するように構成される。サーボモータ３２に供給される駆動電流の値は、プレート積層体１０２がサポート１４に加える荷重を表している。従って、サーボモータ３２に供給される駆動電流の値を検出することで、各プレート１００の重量などの個体差によるプレート積層体１０２の荷重の変動を簡易に把握できる。
　一実施形態では、図２に示すように、プレート積層体１０２は、プレート１００として、同一の外形を有して積層された複数の非円形プレート１００（１００Ｂ）で構成される。プレート積層体１０２を構成するプレート１００が非円形プレート１００（１００Ｂ）であっても、横向き姿勢のプレート積層体１０２をサポート１４で下方から支持しながら溶接するので、プレート積層体１０２を構成する複数の非円形プレート１００（１００Ｂ）はプレート積層体１０２の自重に等しい反力をサポート１４から受ける。そのため、溶接時に起こる熱歪による撓みや積層方向（回転軸１８の軸線方向）に対する傾きは、サポート１４によって矯正される。これによって、溶接後のプレート積層体１０２の撓みや積層方向に対する傾きを抑制できる。
　一実施形態では、プレート積層体１０２は、正面視で外周縁１０６が重なるように接合された一対の非円形プレート１００（１００Ｂ）で構成されたペアプレート１１２を少なくとも２組積層して構成される。
　一実施形態では、図２に示すように、溶接トーチ１６、１６’はプレート積層体１０２の上方に配置され、かつ下向き溶接可能に構成される。これによって、重力の影響による溶接ビードの垂れ下がりを抑制でき、溶接不良を抑制できる。
　図５は、非円形プレート１００（１００Ｂ）で構成されるプレート積層体１０２の溶接ステップを順に示す説明図である。同図中、各図形の下方に示す数値はチャック１２の回転角度θを示している。同図に示すように、非円形プレート１００（１００Ｂ）で構成されるプレート積層体１０２の場合、チャック１２の回転角度θによって回転中心Ｏからサポート１４（１４ａ、１４ｂ）が支持するプレート外周縁１０６までの長さｒが異なるので、制御部２８によってサポート１４（１４ａ、１４ｂ）の支持高さを調整する。これによって、プレート積層体１０２の回転中心Ｏを固定したまま、隣り合う非円形プレート１００（１００Ｂ）の外周縁１０６を溶接できる。
　本開示に係る幾つかの実施形態によれば、プレート積層体を溶接して、シェルアンドプレート型熱交換器の熱交換部などに適用可能なプレート構造体等を製造する場合に、溶接中の熱歪による撓みや積層方向からの傾きを抑制できる。従って、上記熱交換部に適用される場合、プレートの両側を流れる冷媒の流路を設計どおりに正確に形成できるので、熱交換効率を高く維持できる。
　１０　　溶接装置
　１２（１２ａ、１２ｂ）　　チャック
　１３　　爪
　１４（１４ａ、１４ｂ）　　サポート
　　１４ａ　　第１サポート
　　１４ｂ　　第２サポート
　１６、１６’　　溶接トーチ
　１８　　回転軸
　２０（２０ａ、２０ｂ）　スタンド
　２２　　基台
　２４　　レール
　２６　　駆動部
　２８　　制御部
　３０　　角度センサ
　３２　　サーボモータ
　３４　　ボールネジ
　３６　　伝達部
　３８、４０　　歯車
　４２　　台座
　４４　　架台
　４６　　ガイドシャフト
　４８　　ガイド
　５０　　荷重センサ
　１００（１００ａ、１００ｂ）　　プレート
　　１００Ａ　　非円形プレート
　　１００Ｂ　　真円形プレート
　１０２　　プレート積層体
　　１０２（１０２ａ）　　プレート構造体
　１０４　　凹凸
　１０６　　外周縁
　１０８　　冷媒流通孔
　１１０　　内周縁
　１１２　　ペアプレート
　Ｏ　　　回転中心
　θ　　　回転角度

Claims (11)

  1. 　溶接トーチと、
    　プレート積層体を積層方向が横向きの姿勢で把持するチャックと、
    　前記積層方向に沿って延在し、前記プレート積層体を下方から支持する少なくとも一つのサポートと、
    を備えることを特徴とするプレート積層体の溶接装置。
  2. 　前記チャックは前記プレート積層体を前記積層方向に沿う軸線回りに回転可能に構成され、
    　前記少なくとも一つのサポートはサポートローラで構成されることを特徴とする請求項１に記載のプレート積層体の溶接装置。
  3. 　前記サポートローラは前記プレート積層体の回転に伴って従動回転するように構成されることを特徴とする請求項２に記載のプレート積層体の溶接装置。
  4. 　前記少なくとも一つのサポートは、前記チャックの回転中心を通る鉛直面を挟み該鉛直面の両側に配置される第１サポート及び第２サポートを含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のプレート積層体の溶接装置。
  5. 　前記サポートを上下方向に沿って移動させる駆動部と、
    　前記チャックの回転角度に基づいて前記駆動部の作動を制御し、前記サポートの支持高さを制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のプレート積層体の溶接装置。
  6. 　前記駆動部は、
    　サーボモータと、
    　上下方向に沿って配置され、前記サポートを支持するボールネジと、
    　前記サーボモータの動力が伝達され、該動力によって前記ボールネジを上下動させるように構成された動力伝達部と、
    を含むことを特徴とする請求項５に記載のプレート積層体の溶接装置。
  7. 　前記制御部は、前記プレート積層体が前記サポートに加える荷重を加味して前記サポートの支持高さを制御するように構成されたことを特徴とする請求項５又は６に記載のプレート積層体の溶接装置。
  8. 　前記サーボモータに供給される駆動電流の値は、前記プレート積層体が前記サポートに加える荷重を表しており、前記制御部は、前記駆動電流の値を加味して前記駆動部の作動を制御し、前記サポートの支持高さを制御するように構成されたことを特徴とする請求項６に記載のプレート積層体の溶接装置。
  9. 　前記プレート積層体は、同一の外形を有して積層された複数の非円形プレートで構成されることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のプレート積層体の溶接装置。
  10. 　前記溶接トーチは、前記プレート積層体の上方に配置され、かつ、下向き溶接可能に構成されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載のプレート積層体の溶接装置。
  11. 　正面視で外周縁が重なるように接合された一対のプレートで構成された少なくとも２組のペアプレートを、前記少なくとも２組のペアプレート間で前記プレートの外周縁同士が突き合わされるように少なくとも一つのサポートに積層方向が横向きの姿勢で下方から支持させる位置決めステップと、
    　前記少なくとも２組のペアプレートを該ペアプレートの周方向に回転させ、溶接トーチによって互いに突き合わされた前記外周縁同士を溶接する溶接ステップと、
    を含むことを特徴とするプレート構造体の製造方法。
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