(57)【要約】【課題】複数のチューブに対して自動で所定の作業を行う自動作業装置及び熱交換器の製造方法を提供する。【解決手段】自動作業装置１は、熱交換器ＨＸとなる管板Ｂに支持された複数のチューブＴに対して所定の作業を行う作業ツール１０と、作業ツール１０を三次元に移動させるロボット２０と、管板Ｂの面の傾きを検出する管板面傾斜検出手段３２、６２と、管板Ｂの面の複数のチューブＴの全体の位置関係を認識するチューブ群認識装置３４、６４と、チューブＴの位置を個別に認識するチューブ個別認識装置３５と、傾きが検出された管板Ｂの面に対して基準面ＦＢが所定の角度になるように基準面ＦＢの角度を調節し、チューブ群認識装置３４、６４で認識された複数のチューブＴのうち作業対象となるチューブＴをチューブ個別認識装置３５で認識しながら作業ツール１０をチューブＴ内に挿入するようにロボット２０を制御する第１の制御装置６１とを備える。【選択図】図１
2019209423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶胴の内部に収容された複数のチューブが管板に支持されたシェルアンドチューブ型熱交換器における、前記管板に形成された複数の孔のそれぞれに挿通された複数の前記チューブに対する作業を自動で行う装置であって；
前記チューブに対して所定の作業を行う作業ツールと；
前記作業ツールを三次元に移動させるロボットであって、前記三次元に移動させる際に基準となる基準面の角度を調節可能に構成されたロボットと；
前記管板の面の傾きを検出する管板面傾斜検出手段と；
前記管板の面に現れた複数の前記チューブの全体の位置関係を認識するチューブ群認識装置と；
前記管板の面に現れた前記チューブの位置を個別に認識するチューブ個別認識装置と；
前記管板面傾斜検出手段で傾きが検出された前記管板の面に対して前記基準面が所定の角度になるように前記基準面の角度を調節し、前記チューブ群認識装置で認識された複数の前記チューブのうちの作業対象となる前記チューブに対して、当該作業対象となる前記チューブを前記チューブ個別認識装置で認識しながら前記チューブの軸線に沿って前記作業ツールを前記チューブ内に挿入するように前記ロボットを制御する第１の制御装置とを備える；
自動作業装置。
【請求項２】
前記管板面傾斜検出手段は、前記管板の面までの距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段で検出された異なる３点以上の複数点の距離から傾きを演算する第２の制御装置とを含んで構成された；
請求項１に記載の自動作業装置。
【請求項３】
前記チューブ群認識装置は、複数の前記チューブの全体を撮影する第１のカメラと、前記第１のカメラで撮影された画像を処理する画像処理装置とを含んで構成された；
請求項１又は請求項２に記載の自動作業装置。
【請求項４】
前記チューブ群認識装置は、複数の前記チューブの全体に向けて光を照射する投光装置を含んで構成された；
請求項３に記載の自動作業装置。
【請求項５】
前記チューブ個別認識装置は、前記第１のカメラとは別の第２のカメラを含んで構成された；
請求項３又は請求項４に記載の自動作業装置。
【請求項６】
前記作業ツールが取り付けられた前記ロボットと、前記管板面傾斜検出手段と、前記チューブ群認識装置と、前記チューブ個別認識装置と、が載置された可動台車を備える；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の自動作業装置。
【請求項７】
前記作業ツールが取り付けられた前記ロボットと、前記管板面傾斜検出手段と、前記チューブ群認識装置と、前記チューブ個別認識装置と、が載置された台座であって、上下左右に移動可能な可動ステージを有する台座を備える；
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の自動作業装置。
【請求項８】
前記管板の面に現れた複数の前記チューブの全体の位置関係を映し出すモニターと；
前記モニターに、それぞれの前記チューブに対する前記所定の作業の進行状況を表示する第３の制御装置とを備える；
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の自動作業装置。
【請求項９】
前記作業ツールが前記チューブを拡管するエキスパンダを含んで構成された；
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の自動作業装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の自動作業装置を用いて、缶胴の内部に収容された複数のチューブが管板に支持されたシェルアンドチューブ型熱交換器を製造する方法であって；
前記自動作業装置を前記管板の前に設置する設置工程と；
前記管板面傾斜検出手段によって前記管板の面の傾きを検出させる管板面傾斜検出工程と；
前記管板面傾斜検出工程で傾きが検出された前記管板の面に対して前記基準面が所定の角度になるように前記基準面の角度を調節させる基準面角度調節工程と；
前記チューブ群認識装置によって前記管板の面に現れた複数の前記チューブの全体の位置関係を認識させるチューブ群認識工程と；
前記チューブ群認識工程で認識された複数の前記チューブのうちの作業対象となる前記チューブに対して、当該作業対象となる前記チューブを前記チューブ個別認識装置によって認識させながら前記チューブの軸線に沿って前記エキスパンダを前記チューブ内に挿入させて当該チューブを拡管させる拡管工程とを備える；
シェルアンドチューブ型熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動作業装置及びシェルアンドチューブ型熱交換器の製造方法に関し、特にチューブに対する所定の作業を自動で行う自動作業装置及びシェルアンドチューブ型熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シェルアンドチューブ型熱交換器は、管板に支持された複数のチューブが缶胴の内部に収容されて構成されており、例えば冷凍機等に用いられた場合、チューブ内を流れる熱媒体とチューブ外の冷媒との間で熱交換が行われる。シェルアンドチューブ型熱交換器を製造する際は、管板に形成された複数の孔のそれぞれにチューブを挿通し、この孔を通過している部分のチューブを拡げて（拡管）、チューブを管板に固定させる。通常、チューブの本数は多数に及ぶため、人手による拡管は相当の労力を要することとなる。拡管を自動化する装置として、架構体からなる装置フレームへ上下左右に移動可能に支持された拡管ヘッドが設けられ、かつ、この拡管ヘッド上にＣＣＤカメラと接着剤塗布装置とエキスパンダー（拡管装置）とが横１列に搭載・配備されつつ拡管ヘッド上を前後方向に移動可能に設けられて構成され、ＣＣＤカメラを手動で始点位置及び終点位置に移動させて矩形の拡管領域を確定し、拡管予定本数をパソコン入力し、ＣＣＤカメラで拡管領域の自動走査を行い、次いで、チューブに対して横１列ずつＣＣＤカメラによる最終確認、接着剤塗布装置による接着剤塗布、エキスパンダーによる拡管を自動的に行うチューブ拡管装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２０９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されているチューブ拡管装置では、矩形の拡管領域の確定や拡管予定本数の入力等、人手が必要な事前準備が多く残っている。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑み、事前準備に要する時間を短縮しながら複数のチューブに対して自動で所定の作業を行う自動作業装置及びシェルアンドチューブ型熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る自動作業装置は、例えば図１に示すように、缶胴Ｓの内部に収容された複数のチューブＴが管板Ｂに支持されたシェルアンドチューブ型熱交換器ＨＸにおける、管板Ｂに形成された複数の孔のそれぞれに挿通された複数のチューブＴに対する作業を自動で行う装置１であって；チューブＴに対して所定の作業を行う作業ツール１０と；作業ツール１０を三次元に移動させるロボット２０であって、三次元に移動させる際に基準となる基準面ＦＢの角度を調節可能に構成されたロボット２０と；管板Ｂの面の傾きを検出する管板面傾斜検出手段３２、６２と；管板Ｂの面に現れた複数のチューブＴの全体の位置関係を認識するチューブ群認識装置３４、６４と；管板Ｂの面に現れたチューブＴの位置を個別に認識するチューブ個別認識装置３５と；管板面傾斜検出手段３２、６２で傾きが検出された管板Ｂの面に対して基準面ＦＢが所定の角度になるように基準面ＦＢの角度を調節し、チューブ群認識装置３４、６４で認識された複数のチューブＴのうちの作業対象となるチューブＴに対して、当該作業対象となるチューブＴをチューブ個別認識装置３５で認識しながらチューブＴの軸線に沿って作業ツール１０をチューブＴ内に挿入するようにロボット２０を制御する第１の制御装置６１とを備える。
【０００７】
このように構成すると、チューブ群の認識や管板の面に対する基準面の角度の調節等が自動で行われ、事前準備に要する時間を短縮しながら複数のチューブに対して自動で所定の作業を行うことができる。
【０００８】
また、本発明の第２の態様に係る自動作業装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様に係る自動作業装置１において、管板面傾斜検出手段３２、６２は、管板Ｂの面までの距離を検出する距離検出手段３２と、距離検出手段３２で検出された異なる３点以上の複数点の距離から傾きを演算する第２の制御装置６２とを含んで構成されている。
【０００９】
このように構成すると、簡便な構成で管板の面の傾きを検出することができる。
【００１０】
また、本発明の第３の態様に係る自動作業装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る自動作業装置１において、チューブ群認識装置３４、６４は、複数のチューブＴの全体を撮影する第１のカメラ３４と、第１のカメラ３４で撮影された画像を処理する画像処理装置６４とを含んで構成されている。
【００１１】
このように構成すると、複数のチューブの配列構成を画像で確認することができる。
【００１２】
また、本発明の第４の態様に係る自動作業装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第３の態様に係る自動作業装置１において、チューブ群認識装置は、複数のチューブＴの全体に向けて光を照射する投光装置３７を含んで構成されている。
【００１３】
このように構成すると、コントラストにより複数のチューブの配列構成を認識しやすくなって誤認識を抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の第５の態様に係る自動作業装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第３の態様又は第４の態様に係る自動作業装置１において、チューブ個別認識装置３５は、第１のカメラ３４とは別の第２のカメラ３５を含んで構成されている。
【００１５】
このように構成すると、第１のカメラ及び第２のカメラとして解像度の低いカメラを利用することが可能となってカメラ選択の幅を広げることができる。
【００１６】
また、本発明の第６の態様に係る自動作業装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つの態様に係る自動作業装置１において、作業ツール１０が取り付けられたロボット２０と、管板面傾斜検出手段３２、６２と、チューブ群認識装置３４、６４と、チューブ個別認識装置３５と、が載置された可動台車５５を備える。
【００１７】
このように構成すると、作業場所の変更を簡便に行うことができる。
【００１８】
また、本発明の第７の態様に係る自動作業装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第６の態様のいずれか１つの態様に係る自動作業装置１において、作業ツール１０が取り付けられたロボット２０と、管板面傾斜検出手段３２、６２と、チューブ群認識装置３４、６４と、チューブ個別認識装置３５と、が載置された台座５１であって、上下左右に移動可能な可動ステージ５２を有する台座５１を備える。
【００１９】
このように構成すると、複数のチューブが配設された管板の面が比較的大きい場合であっても可動ステージを移動させながら各チューブの作業を行うことができる。
【００２０】
また、本発明の第８の態様に係る自動作業装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第７の態様のいずれか１つの態様に係る自動作業装置１において、管板Ｂの面に現れた複数のチューブＴの全体の位置関係を映し出すモニター７４と；モニター７４に、それぞれのチューブＴに対する所定の作業の進行状況を表示する第３の制御装置６３とを備える。
【００２１】
このように構成すると、所定の作業の進行状況をモニターで確認することができる。
【００２２】
また、本発明の第９の態様に係る自動作業装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第８の態様のいずれか１つの態様に係る自動作業装置１において、作業ツール１０がチューブＴを拡管するエキスパンダ１１を含んで構成されている。
【００２３】
このように構成すると、事前準備に要する時間を短縮しながら複数のチューブに対して自動で拡管作業を行うことができる。
【００２４】
また、本発明の第１０の態様に係るシェルアンドチューブ型熱交換器の製造方法は、例えば図１及び図５を参照して示すと、上記本発明の第９の態様に係る自動作業装置１を用いて、缶胴Ｓの内部に収容された複数のチューブＴが管板Ｂに支持されたシェルアンドチューブ型熱交換器ＨＸを製造する方法であって；自動作業装置１を管板Ｂの前に設置する設置工程（Ｓ１）と；管板面傾斜検出手段３２、６２によって管板Ｂの面の傾きを検出させる管板面傾斜検出工程（Ｓ３）と；管板面傾斜検出工程（Ｓ３）で傾きが検出された管板Ｂの面に対して基準面ＦＢが所定の角度になるように基準面ＦＢの角度を調節させる基準面角度調節工程（Ｓ４）と；チューブ群認識装置３４、６４によって管板Ｂの面に現れた複数のチューブＴの全体の位置関係を認識させるチューブ群認識工程（Ｓ５）と；チューブ群認識工程（Ｓ５）で認識された複数のチューブＴのうちの作業対象となるチューブＴに対して、当該作業対象となるチューブＴをチューブ個別認識装置３５によって認識させながらチューブＴの軸線に沿ってエキスパンダ１１をチューブＴ内に挿入させて当該チューブＴを拡管させる拡管工程（Ｓ７〜Ｓ１０）とを備える。
【００２５】
このように構成すると、事前準備に要する時間を短縮しながら複数のチューブに対して自動で拡管を行ってシェルアンドチューブ型熱交換器を製造することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、事前準備に要する時間を短縮しながら複数のチューブに対して自動で所定の作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動拡管装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る自動拡管装置が備えるエキスパンダユニットの断面図である。
【図３】エキスパンダユニットが備えるエキスパンダの側面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る自動拡管装置が備えるエキスパンダユニットの先端部分の拡大部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る自動拡管装置による拡管の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２９】
まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る自動拡管装置１を説明する。図１は、自動拡管装置１の概略構成図である。自動拡管装置１は、シェルアンドチューブ型熱交換器ＨＸ（以下、単に「熱交換器ＨＸ」という。）を構成するチューブＴに対して拡管作業を自動で行う装置であり、自動作業装置の一形態である。熱交換器ＨＸは、本実施の形態では、筒状の缶胴Ｓの内部に、直線状のチューブＴの複数が相互に平行にかつ缶胴Ｓの軸線に平行に配列されて収容され、各チューブＴの両端を管板Ｂで支持し、チューブＴを支持した管板Ｂで缶胴Ｓの両端を塞いで構成されている。各チューブＴを支持する管板Ｂには、チューブＴの外径よりもやや大きい径の孔が、缶胴Ｓ内に収容されるチューブＴの本数分形成されており、この孔にチューブＴの端部が挿通されることでチューブＴが管板Ｂに支持されている。本実施の形態では、管板Ｂの面が床面に垂直になるようにして熱交換器ＨＸが床面に載置されており、床面に垂直な方向を上下、チューブＴの軸線に平行な方向を前後、上下及び前後に広がる仮想面に垂直な方向を左右ということがある。チューブＴを管板Ｂに固定するために、管板Ｂの孔を通過するチューブＴの部分を拡げる用途で、自動拡管装置１が用いられる。自動拡管装置１は、チューブエキスパンダユニット１０（以下、単に「エキスパンダユニット１０」という。）と、ロボット２０と、変位センサ３２と、群カメラ３４と、個別カメラ３５と、台座５１と、台車５５と、制御装置６０とを備えている。
【００３０】
図２の断面図を併せて参照するとより詳細に理解されるように、エキスパンダユニット１０は、チューブＴを拡管する作業ツールであり、主な構成として、チューブＴを拡げるチューブエキスパンダ１１（以下、単に「エキスパンダ１１」という。）と、スライドユニット１２と、スプリング１４と、カラー１５と、サーボモータ１６とを備えている。エキスパンダユニット１０は、上述の部品を組み立てて、チューブＴの拡管を機械で行うのに適したユニットとしたものである。なお、図２では、エキスパンダ１１の先端部分について、その軸線より上半分を断面で表している。
【００３１】
図３に、エキスパンダ１１の側面図を示している。図３においても、内部構成を示すために一部の軸線より上半分を切り欠いて表している。エキスパンダ１１は、マンドレル１１ｍと、ローラ１１ｒと、フレーム１１ｆと、ナット１１ｎとを有している。マンドレル１１ｍは、直線状の丸棒部材が、一端（根本１１ｍｓ）から他端（先端１１ｍｔ）にかけて徐々に外径が小さくなるようにテーパーがついて形成されている。ローラ１１ｒは、チューブＴ（図１参照）の内面を転圧塑性変形させるための部品であり、マンドレル１１ｍよりも短い（概ね１／５程度）丸棒状の部材に、マンドレル１１ｍと同様のテーパーがついて形成されている。ローラ１１ｒは、複数（本実施の形態では３個）がマンドレル１１ｍの周囲に配置されている。ローラ１１ｒは、マンドレル１１ｍに対してテーパーが逆向きになるように（マンドレル１１ｍが先細りならばローラ１１ｒは先太りになるように）配置されており、拡管の際にチューブＴの内面が真円形状になるように構成されている。フレーム１１ｆは、マンドレル１１ｍの周囲に配置された複数のローラ１１ｒを等間隔で保持して脱落を防ぐ部品である。フレーム１１ｆは、円筒状の部材の側面に、ローラ１１ｒの長さよりもやや大きい長さでローラ１１ｒの直径よりもやや小さい幅の孔が形成されており、この孔からローラ１１ｒが外側に突き出るようになっている。フレーム１１ｆは、内部にマンドレル１１ｍが摺動可能に挿通されており、ローラ１１ｒよりも根本１１ｍｓ側に延びている。ナット１１ｎは、フレーム１１ｆの、ローラ１１ｒよりも根本１１ｍｓ側に延びた部分の外周に取り付けられている。このように構成されたエキスパンダ１１は、各ローラ１１ｒが半径方向に移動可能であり、複数のローラ１１ｒのすべてを一体で見たときのローラ１１ｒの最外部の軌跡の径が、マンドレル１１ｍの先端１１ｍｔがフレーム１１ｆに近い位置にあるときに拡管前のチューブＴの内径よりも小さくなり、根本１１ｍｓがフレーム１１ｆに近い位置にあるときに拡管前のチューブＴの内径よりも大きくなるように構成されている。
【００３２】
再び図２及び図１を主に参照し、エキスパンダ１１の構成に言及しているときは適宜図３を参照して、エキスパンダユニット１０の説明を続ける。スライドユニット１２は、エキスパンダ１１のマンドレル１１ｍをフレーム１１ｆに対して移動させるために設けられており、本実施の形態では以下のように構成されている。スライドユニット１２は、マンドレル１１ｍを回転させる回転軸１２ｓと、マンドレル１１ｍの根本１１ｍｓ側及び回転軸１２ｓの大部分を収容する収容軸１２ｔと、収容軸１２ｔを摺動可能に支持するリテーナ１２ｒと、リテーナ１２ｒ等を収容するハウジング１２ｈと、リテーナ１２ｒをハウジング１２ｈに対して位置決めするフランジ１２ｆとを有している。回転軸１２ｓは、一端がエキスパンダ１１のマンドレル１１ｍの根本１１ｍｓにドリルホルダ１２ｓｔを介して接続され、他端がサーボモータ１６の軸であるサーボ軸１６ｓにカップリング１３Ｃを介して接続されており、ロボット２０による軸線方向の往復移動及びサーボモータ１６による軸線まわりの回転移動をマンドレル１１ｍに伝える部材である。回転軸１２ｓは、本実施の形態では中実丸棒状に形成されている。収容軸１２ｔは、中空円筒状の細長い部材であり、中空部分にマンドレル１１ｍ及び回転軸１２ｓを収容することができるようになっている。収容軸１２ｔと、収容軸１２ｔに収容された回転軸１２ｓとは、典型的にはそれぞれの軸線が平行になるように、本実施の形態ではそれぞれの軸線が重なる（一致する）ように、配置されている。回転軸１２ｓは、収容軸１２ｔの内部でその軸線方向に往復移動することができるように構成されている。収容軸１２ｔの中空部分の内径は、エキスパンダ１１のナット１１ｎの最大外径よりも小さく形成されている。スライドユニット１２は、収容軸１２ｔの先端から中空の内部に、エキスパンダ１１のマンドレル１１ｍが根本１１ｍｓ側から挿入され、収容軸１２ｔの先端にナット１１ｎの最大外径部分が当たったところでカラー１５を介して収容軸１２ｔの先端とナット１１ｎとが接続されている。カラー１５は、典型的には外径が収容軸１２ｔの外径と同じ大きさに形成され、ナット１１ｎの最大外径部分の外周を包むように構成された部材であり、環状部材に相当する。カラー１５とナット１１ｎとの間には玉軸受けが設けられており、カラー１５に対してナット１１ｎは相対的に軸線回りに回転可能に支持されている。
【００３３】
リテーナ１２ｒは、収容軸１２ｔの外周を摺動可能に支持するように構成されている。ハウジング１２ｈは、リテーナ１２ｒと、回転軸１２ｓ及び収容軸１２ｔそれぞれの一部とを収容可能な中空部分が形成されている。ハウジング１２ｈは、本実施の形態では、回転軸１２ｓが延びる方向にやや長めに形成されている。ハウジング１２ｈは、長手方向の一端面にフランジ１２ｆが取り付けられる面が形成されており、他端面にモータハウジング１３Ｈが取り付けられる面が形成されている。フランジ１２ｆは、収容軸１２ｔが貫通する孔が形成されており、ハウジング１２ｈに対してボルトで装着可能に構成されている。モータハウジング１３Ｈは、ハウジング１２ｈの他端、サーボモータ１６、及びロボット２０を装着するのに適した形状を有する部材である。モータハウジング１３Ｈには、回転軸１２ｓの端部を支持する支持部１３ｓが設けられている。支持部１３ｓは、回転軸１２ｓの端部の外径よりも大きな内径を有する中空円筒状に形成された部位であり、玉軸受け１３Ｂを介して回転軸１２ｓの端部を支持するように構成されている。また、モータハウジング１３Ｈは、カップリング１３Ｃを収容可能な中空部分が形成されていると共に、サーボモータ１６が取り付けられるサーボ取付面１３Ｈｍ及びロボット２０が取り付けられるロボット取付面１３Ｈｒが形成されている。
【００３４】
スライドユニット１２の収容軸１２ｔ内の回転軸１２ｓとナット１１ｎとの間には、スプリング１４が設けられている。スプリング１４は、ナット１１ｎ並びにローラ１１ｒ及びフレーム１１ｆを、回転軸１２ｓから離れる方向に付勢する部材であり、付勢部材に相当する。スプリング１４は、本実施の形態ではコイル状に形成されており、その内径はマンドレル１１ｍの最大外径よりも大きく、外径は収容軸１２ｔの内径よりも小さく形成されている。サーボモータ１６は、回転軸１２ｓひいてはマンドレル１１ｍを軸線まわりに回転させるものである。サーボモータ１６は、制御装置６０と有線又は無線で電気的に接続されている。サーボモータ１６は、制御装置６０からの制御信号を受けて、正逆回転の方向及び回転量（数）を調節することができるように構成されている。
【００３５】
エキスパンダユニット１０は、上記の構成のほか、深さセンサ１７と、接触センサ１８と、シール材供給装置１９（図１参照）とを備えている。深さセンサ１７は、ローラ１１ｒ（ローラ１１ｒを保持しているフレーム１１ｆ）に対するマンドレル１１ｍの挿入深さを間接的に検出するものであり、深さ検出器に相当する。深さセンサ１７は、本実施の形態ではハウジング１２ｈに設けられている。深さセンサ１７は、典型的には、レーザセンサが用いられ、レーザ光を発信する発信部１７ｅと、発信部１７ｅから発信された光を受光する受光部１７ｒとを含んでいる。発信部１７ｅ及び受光部１７ｒは、両者の間にハウジング１２ｈを挟むように、ハウジング１２ｈの外側に取り付けられている。発信部１７ｅ及び受光部１７ｒが取り付けられたハウジング１２ｈの部分は、発信部１７ｅから発信された光がハウジング１２ｈ内を通った後に受光部１７ｒで受光されるように、穴加工されて貫通している。深さセンサ１７は、収容軸１２ｔがハウジング１２ｈ内に所定の位置まで収容されたときに、発信部１７ｅから受光部１７ｒに続く光を収容軸１２ｔの端部が遮ることで収容軸１２ｔの端部を検出する位置に設けられている。ここでの所定の位置は、エキスパンダ１１の各ローラ１１ｒがチューブＴの適正な拡管を行ったときの広がりとなるまでマンドレル１１ｍの根本１１ｍｓをフレーム１１ｆに近づけたときの回転軸１２ｓ（あるいはハウジング１２ｈ）に対する収容軸１２ｔの位置である。
【００３６】
接触センサ１８は、カラー１５の先端が管板Ｂに接触したことを検出するものであり、接触検出器に相当する。接触センサ１８は、カラー１５の側面に取り付けられている。接触センサ１８は、典型的にはリミットスイッチが用いられ、押されると引っ込むスイッチ１８ａを有しており、スイッチ１８ａが押される前の状態ではカラー１５の先端よりもスイッチ１８ａの先端が突き出ており、エキスパンダユニット１０の先端（ローラ１１ｒ部分）がチューブＴ内に挿入されてスイッチ１８ａが管板Ｂに押されて引っ込み始めてカラー１５の先端が管板Ｂに接触するまで挿入されたときにスイッチ１８ａがオンとなる位置に設置されている。
【００３７】
シール材供給装置１９（図１参照）は、拡管前のチューブＴと管板Ｂとの隙間にシール材を供給するための装置である。シール材供給装置１９は、シール材が流出する供給口１９ｄが形成されたノズル１９ｎと、シール材が収容されたボトルＣからノズル１９ｎまでシール材を導くホース１９ｈと、ボトルＣ内のシール材をノズル１９ｎに移送するチューブポンプ１９ｐとを有している。シール材は、隙間に入り込むと硬化する充填硬化型のものが用いられている。ノズル１９ｎは、本実施の形態では、供給口１９ｄがカラー１５の先端の上端のすぐ上方で開口するような配置でカラー１５の上部に取り付けられている。ホース１９ｈは、合成樹脂で形成された柔軟な可撓性を有する管であり、シール材が収容されたボトルＣに一端が接続され、他端がノズル１９ｎに接続されている。本実施の形態では、ボトルＣを支持するボトルラックがロボット２０に取り付けられている。チューブポンプ１９ｐは、ホース１９ｈの中間に配置されており、本実施の形態ではロボット２０に取り付けられている。チューブポンプ１９ｐは、典型的には、定量のシール材をノズル１９ｎに移送できるように定量チューブポンプが用いられる。
【００３８】
図４に示す、エキスパンダユニット１０のエキスパンダ１１まわりの部分拡大断面図を参照すると、スプリング１４、カラー１５、接触センサ１８、シール材供給装置１９のノズル１９ｎ等の構成や配置がより明確になる。また、図４から明らかなように、エキスパンダ１１のナット１１ｎがカラー１５を介して収容軸１２ｔの先端に接続されていることで、人の手で拡管作業を行う際にナット１１ｎに添える手の役割を、収容軸１２ｔの先端及びカラー１５が担うことになる。また、回転軸１２ｓの、マンドレル１１ｍが接続される端部は、外径が一回り小さく形成されており、この外径の差によって生じる段差の部分にスプリング１４の端部が当たって、ナット１１ｎを回転軸１２ｓから離れる方向に付勢することができるようになっている。回転軸１２ｓの外径が一回り小さくなった部分の先端面に、ドリルホルダ１２ｓｔが設けられている。
【００３９】
再び図１に戻って、自動拡管装置１の説明を続ける。これまで説明したエキスパンダユニット１０の構成について以下の説明で言及しているときは、適宜図２〜図４を参照することとする。ロボット２０は、エキスパンダユニット１０を三次元に移動させるものである。ロボット２０は、本実施の形態では、多関節ロボットが用いられており、上下左右前後の３軸方向のみならず、この３軸空間内を斜めに移動することも可能であるが、制御の便宜上、三次元に移動させる際に基準となる仮想の面として基準面ＦＢを決めることとする。基準面ＦＢは、典型的には、ロボット２０が持つ原点から、その決定した基準面ＦＢまでの上下・左右・前後それぞれの相対距離の点の集合体として定められる。基準面ＦＢは、本実施の形態では、ロボット２０に取り付けられたエキスパンダユニット１０の収容軸１２ｔ及びエキスパンダ１１のフレーム１１ｆが垂直に延びるような面に広がるように設定することとしている。このように設定することにより、拡管の際に、収容軸１２ｔ及びフレーム１１ｆは、基準面ＦＢに対して垂直に前後移動することとなる。基準面ＦＢは、エキスパンダユニット１０の先端をチューブＴに挿入する際にチューブＴの軸線上を動かすために導入した概念なので、収容軸１２ｔが延びる方向のどこに設定してもよいが、本実施の形態では、便宜上、エキスパンダ１１に最も近いロボット２０の端部を通るように設定することとしている。ロボット２０は、本実施の形態では６軸垂直多関節を有して６つの自由度を持ち、基準面ＦＢの角度を調節することができるように構成されている。エキスパンダユニット１０のモータハウジング１３Ｈのロボット取付面１３Ｈｒは、収容軸１２ｔが延びる方向と平行になっている。ロボット２０とモータハウジング１３Ｈとの間には、エアシリンダ２８が設けられている。
【００４０】
エアシリンダ２８は、ロボット２０とエキスパンダユニット１０との間の、収容軸１２ｔが延びる方向への相対的な移動量を調節するための装置であり、スラスト移動装置に相当する。エアシリンダ２８は、電磁弁（不図示）を介してシリンダ内に流入出させるエア量を調節することで、接続されているロボット２０とエキスパンダユニット１０との間の相対的な移動量を調節することができるように構成されている。
【００４１】
変位センサ３２は、本実施の形態ではモータハウジング１３Ｈに取り付けられており、管板Ｂの面までの距離を検出するために設けられており、距離検出手段に相当する。変位センサ３２は、本実施の形態ではレーザ式変位センサが用いられており、収容軸１２ｔが延びる方向に対して平行にエキスパンダ１１が存在する側に向けてレーザを照射することができる向きでモータハウジング１３Ｈに取り付けられている。この変位センサ３２を、基準面ＦＢを変化させずに移動させて３点以上の管板Ｂの面までの距離を検出することで、基準面ＦＢに対する管板Ｂの面の傾き、あるいは管板Ｂの面の歪みを検出することが可能となる。なお、変位センサ３２は、レーザ式以外の、測長可能な技術を用いたものであってもよい。
【００４２】
群カメラ３４は、管板Ｂの面に現れたチューブＴの全体を撮影することができるカメラであり、第１のカメラに相当する。群カメラ３４は、管板Ｂの面に現れた各チューブＴの配列を把握するため、管板Ｂの面のできるだけ広い範囲を撮影することができるように、本実施の形態では広角レンズを有するＣＣＤカメラが用いられている。群カメラ３４は、本実施の形態では、フランジ１２ｆよりもややサーボモータ１６寄りのモータハウジング１３Ｈの上方に、エキスパンダ１１が存在する方向にレンズを向けて、カメラブラケット３６を介してモータハウジング１３Ｈに取り付けられている。自動拡管装置１は、群カメラ３４で撮影したチューブＴ全体の配置を表示するモニター７４を備えている。
【００４３】
個別カメラ３５は、群カメラ３４で撮影された複数のチューブＴのうちの１つの位置を認識するカメラであり、第２のカメラに相当する。また、個別カメラ３５は、チューブ個別認識装置を構成している。個別カメラ３５は、エキスパンダユニット１０の先端を挿入する位置を明確に把握することができるように、本実施の形態では、群カメラ３４よりも画角が小さい望遠レンズを有するＣＣＤカメラが用いられている。群カメラ３４と個別カメラ３５とを、それぞれの用途に適した別々のカメラで構成することで、各カメラについて必要以上に高い解像度を求めなくて済み、カメラ選択の幅を広げることができて、ひいてはカメラのコストの上昇を抑制することが可能になる。個別カメラ３５は、本実施の形態では、群カメラ３４の下方でモータハウジング１３Ｈの上方に、エキスパンダ１１が存在する方向にレンズを向けて、カメラブラケット３６を介してモータハウジング１３Ｈに取り付けられている。個別カメラ３５は、エキスパンダユニット１０の先端（マンドレル１１ｍの先端１１ｍｔ及びローラ１１ｒ）に対して、上下左右における（管板Ｂの面に投影した場合における）距離があらかじめ把握されて配置されており、個別カメラ３５で捉えた１つのチューブＴに対してエキスパンダユニット１０の先端を挿入する際に、あらかじめ把握されている距離を考慮してロボット２０が制御されるように構成されている。
【００４４】
台座５１は、ロボット２０が据え付けられる台である。台座５１には、ロボット２０が据え付けられることにより、ロボット２０に接続又は取り付けられているエキスパンダユニット１０、変位センサ３２、群カメラ３４、個別カメラ３５が間接的に載置されていることとなる。台座５１は、ロボット２０が固定される可動ステージ５２と、可動ステージ５２を支持する固定ステージ５３とを有している。可動ステージ５２は、固定ステージ５３に対して上下左右に移動することができるように構成されている。この可動ステージ５２の可動範囲は、典型的には基準面ＦＢに平行な二次元方向の移動である。可動ステージ５２を有することで、管板Ｂの面の面積が大きく、ロボット２０のアームの可動範囲を超えてチューブＴが分布している場合でも、可動ステージ５２を移動させながら広範囲のチューブＴに到達することが可能になる。
【００４５】
台車５５は、エキスパンダユニット１０が取り付けられたロボット２０を移動可能にするものであり、可動台車に相当する。台車５５には、本実施の形態では、ロボット２０が据え付けられた台座５１と、制御装置６０とが載置固定されている。台車５５は、典型的には矩形で厚板状の台に、４つの電動の車輪５５ｗが取り付けられて、床面上を自走することができるように構成されている。ロボット２０が台車５５に載置されていることで、作業場所（拡管するチューブＴが挿通された管板Ｂが置かれている場所）の変更を簡便に行うことができる。また、台車５５は、アウトリガー（不図示）を有しており、作業場所において自動拡管装置１を床面上に留めておくことができるように構成されている。
【００４６】
自動拡管装置１は、さらに、投光器３７を備えている。投光器３７は、管板Ｂの面に向けて光を照射するものであり、投光装置に相当する。投光器３７は、本実施の形態では、ＬＥＤ照明が用いられている。投光器３７が設けられていることにより、群カメラ３４で管板Ｂの面を撮影したときに、管板Ｂの面と複数のチューブＴとのコントラストが大きくなり、チューブＴの配列をより明確に把握することができるようになる。自動拡管装置１は、さらに、洗浄装置３９を備えている。洗浄装置３９は、エキスパンダユニット１０の先端を洗浄して潤滑機能を維持するためのものである。洗浄装置３９は、洗浄液（潤滑機能を持たせる液）が入っている縦長のポットの上面に形成された開口の周囲にエアブロー用のエアノズル（不図示）が配置されて構成されている。自動拡管装置１は、チューブＴの拡管を所定の回数行うごとに、エキスパンダユニット１０の先端を洗浄装置３９のポット内に入れて洗浄することで、エキスパンダ１１の清浄度及び潤滑機能を維持できるように構成されている。投光器３７及び洗浄装置３９は、本実施の形態では可動ステージ５２に設けられている。
【００４７】
制御装置６０は、自動拡管装置１の動作を制御する装置である。制御装置６０は、自動拡管装置１を構成する以下の要素（部品、部材）と電気的に接続されている。すなわち、制御装置６０は、サーボモータ１６、深さセンサ１７、接触センサ１８、シール材供給装置１９のチューブポンプ１９ｐ、ロボット２０、エアシリンダ２８、変位センサ３２、群カメラ３４、個別カメラ３５、投光器３７、洗浄装置３９、可動ステージ５２、台車５５、のそれぞれと有線又は無線で電気的に接続されている。制御装置６０は、上記の要素に対し、要素の動作に関する制御信号を送信し、あるいは要素で検出又は取得された情報をデータとして受信するように構成されており、単独で各要素を制御してもよいが、本実施の形態では、説明の便宜上、機能に応じて以下に示すように概念上区分した部位を有していることとしている。すなわち、制御装置６０は、本実施の形態では、ロボット制御部６１と、演算部６２と、表示制御部６３と、画像処理部６４と、受信部６５と、サーボ制御部６６と、シール材制御部６７と、シリンダ制御部６８と、総合制御部６９とを有している。本実施の形態では、これらの各部が制御装置６０内に渾然一体に構成されているが、これらの各部のうちの１つ又は複数の部分が物理的に分かれて構成されていてもよい。
【００４８】
ロボット制御部６１は、演算部６２で算出された、基準面ＦＢに対する管板Ｂの面の傾きから、管板Ｂの面に対して基準面ＦＢが所定の角度になるように、ロボット２０の基準面ＦＢの角度を調節する。本実施の形態では、所定の角度が０°になるように、換言すれば管板Ｂの面と基準面ＦＢとが平行になるように、ロボット２０の基準面ＦＢの角度を調節することとしている。また、ロボット制御部６１は、個別カメラ３５で捉えた拡管の対象となるチューブＴの位置に目がけてエキスパンダユニット１０を上下左右に移動させることができるように構成されている。上下左右における個別カメラ３５とエキスパンダユニット１０の先端とのあらかじめ把握された距離は、典型的にはロボット制御部６１に記憶されている。また、ロボット制御部６１は、基準面ＦＢに対して垂直方向に（すなわち前後に）、エキスパンダユニット１０を往復移動させることができるように構成されている。このように、ロボット制御部６１は、ロボット２０のアームの三次元の移動を制御する部位であり、第１の制御装置に相当する。
【００４９】
演算部６２は、変位センサ３２で検出された距離の３点以上から基準面ＦＢに対する管板Ｂの面の傾き及び／又は距離を演算する部位であり、第２の制御装置に相当する。演算部６２は、変位センサ３２が検出した管板Ｂの面までの距離について異なる３点以上のものを取得すると共に、基準面ＦＢにおける異なる３点以上の測定点の相互の間隔を取得して、これらの取得した値から、基準面ＦＢに対する管板Ｂの面の傾きを演算するように構成されている。変位センサ３２と演算部６２とを含んで管板面傾斜検出手段を構成している。
【００５０】
表示制御部６３は、モニター７４に表示された各チューブＴについて拡管の進行状況を表示する部位であり、第３の制御装置に相当する。表示制御部６３は、群カメラ３４で取得された各チューブＴの配列についての画像データを画像処理部６４から受け取って、モニター７４に表示させることができるように構成されている。また、表示制御部６３は、各チューブＴについて、拡管の実施の有無及び実施した拡管の適否の情報を、サーボ制御部６６等から受け取って、モニター７４に表示するように構成されている。表示制御部６３は、各チューブＴについての拡管の進行状況を、一覧性を高めるために、色分けにより表示することが好ましい。本実施の形態では、拡管が行われていないチューブＴを無着色（典型的には白色）、拡管中のチューブＴを緑色、適正に拡管が行われたチューブＴを青色、拡管が行われたものの適正に行われたかが不明であって再確認が必要なチューブＴを橙色で表示することとしている。
【００５１】
画像処理部６４は、群カメラ３４で撮影された画像をモニター７４の表示に適したものに処理する部位であり、画像処理装置に相当する。画像処理部６４は、群カメラ３４で取得された各チューブＴの配列についての画像をデータとして受信することができるように構成されている。また、画像処理部６４は、群カメラ３４から受信した画像データにおける各チューブＴの配置を、管板Ｂの面の上の座標データとして関連付けるように構成されている。群カメラ３４と画像処理部６４とを含んでチューブ群認識装置を構成している。また、本実施の形態では、チューブ群認識装置は投光器３７を含んでいる。受信部６５は、深さセンサ１７から、ローラ１１ｒに対するマンドレル１１ｍの押し込み深さが適正深さに達したことを受信する。また、受信部６５は、接触センサ１８から、チューブＴへのエキスパンダユニット１０の先端の挿入によりカラー１５が管板Ｂに接触したことを受信する。
【００５２】
サーボ制御部６６は、サーボモータ１６の作動を制御する部位である。サーボ制御部６６は、サーボモータ１６の作動の有無並びに回転の方向及び量（数）を制御するように構成されている。また、サーボ制御部６６は、エキスパンダ１１が拡管対象となるチューブＴ内に挿入される際にサーボモータ１６を起動して回転軸１２ｓひいてはマンドレル１１ｍを回転させ、サーボモータ１６の電流値を随時検出しておき、電流値が設定値に達した後、所定の残留時間が経過した後に回転軸１２ｓの回転を一旦停止し、その後エキスパンダ１１がチューブＴから引き抜かれる際に回転軸１２ｓを逆回転させるように構成されている。ここで、サーボモータ１６の電流値は、サーボモータ１６のトルクと相関があるので、サーボ制御部６６はトルク相関値検出部に相当する。
【００５３】
シール材制御部６７は、シール材供給装置１９の作動を制御する部位であり、具体的にはチューブポンプ１９ｐの発停を制御することができるように構成されている。シール材制御部６７は、カラー１５が管板Ｂに接触したことを受信部６５が受信したときに、ノズル１９ｎの供給口１９ｄから１滴のシール材が滴下されるように、チューブポンプ１９ｐの発停を制御するようになっている。シリンダ制御部６８は、エアシリンダ２８の作動を制御する部位である。シリンダ制御部６８は、エアシリンダ２８の電磁弁（不図示）の開閉を制御することでエアシリンダ２８内に流入出させるエアの量を調節してエアシリンダ２８の往復動作を制御するように構成されている。総合制御部６９は、上述した各制御以外の要素の制御を行う部位である。総合制御部６９は、投光器３７のＯＮ−ＯＦＦ及び光の量の制御、可動ステージ５２の上下左右への移動、台車５５の発停を、それぞれ制御することができるように構成されている。
【００５４】
引き続き図５を参照して、本発明の実施の形態に係る熱交換器ＨＸの製造方法を説明する。図５は、熱交換器ＨＸの製造過程の一部であるチューブＴの拡管工程を示すフローチャートである。以下、これまで説明した自動拡管装置１（図１参照）を用いたチューブＴの拡管工程を含む熱交換器ＨＸの製造方法を説明する。以下の自動拡管装置１を用いたチューブＴの拡管工程の説明は、自動拡管装置１の作用の説明を兼ねている。なお、エキスパンダユニット１０の作用の説明は、自動拡管装置１の作用の一環として説明する。以下の説明において、自動拡管装置１の構成（エキスパンダユニット１０の構成を含む）に言及しているときは、適宜図１〜図４を参照することとする。
【００５５】
熱交換器ＨＸのチューブＴの拡管を開始する前に、缶胴Ｓの内部に複数のチューブＴを収容し、管板Ｂに形成されたチューブＴ挿通用の孔にチューブＴを挿通した状態で、管板Ｂを缶胴Ｓの端部に接続しておく。この管板Ｂの面に対向する位置に、自動拡管装置１を設置する（設置工程：Ｓ１）。自動拡管装置１を管板Ｂの面に対向する位置に設置する際は、自動拡管装置１を、台車５５を自走させて管板Ｂの前に移動させ、エキスパンダユニット１０の先端が管板Ｂの面に対向する向きにし、ロボット２０及びエキスパンダユニット１０の可動範囲内にアウトリガー（不図示）を出して設置するとよい。この、自動拡管装置１を大まかに設置した状態では、エキスパンダ１１の軸線が延びる方向が、チューブＴの軸線が延びる方向と平行でない場合があり、平行でない場合はエキスパンダユニット１０の先端がチューブＴ内に適切に入らない場合がある。
【００５６】
そこで、自動拡管装置１を設置したら、管板Ｂの面に対するロボット２０の基準面ＦＢの向きを適切に調節するための前段階として、変位センサ３２から管板Ｂの面までの距離を検出する（Ｓ２）。この距離の検出は、３点以上で行うこととし、本実施の形態では、ロボット２０及び／又は可動ステージ５２を動かして、管板Ｂの面の右上、左上、左下の３点における距離を検出することとしている。なお、距離を検出する複数の点の相互間の距離を極力広く取ると後に行う傾き演算の精度を向上させることができるため好ましく、測定点を多くすると管板Ｂの面の歪みも検出できる可能性が生じる。３点で距離を検出したら（Ｓ２）、演算部６２は、管板Ｂの面に対する基準面ＦＢの傾きを演算する（管板面傾斜検出工程：Ｓ３）。
【００５７】
管板面傾斜検出工程（Ｓ３）で検出した３点の距離が等しければ管板Ｂの面と基準面ＦＢとが平行であり、等しくない場合は等しくなるようにロボット２０のアームを動かして管板Ｂの面と基準面ＦＢとが平行になるように調節する（基準面角度調節工程：Ｓ４）。この調節により、エキスパンダ１１の軸線が延びる方向とチューブＴの軸線が延びる方向とが平行になり、拡管を行うチューブＴの位置まで基準面ＦＢの向きを変えずにロボット２０のアームを上下左右に移動させ、エキスパンダユニット１０の先端をチューブＴに出し入れする際に基準面ＦＢの向きを変えずにロボット２０のアームを前後に移動させることで、上下左右に配列された複数のチューブＴに対して適切にエキスパンダユニット１０の先端をチューブＴに出し入れすることができることとなる。このように、自動拡管装置１では、多関節ロボットを用いているため、基準面ＦＢの角度の調節を自動で行うことができ、別の管板Ｂに挿通されたチューブＴを拡管するために自動作業装置１を移動させた後にも簡便に基準面ＦＢの角度の調節を行うことができて、従来の設置をするたびに基準面出しが必要であった拡管装置に比べて、ティーチング等の事前準備に要する時間を短縮することができる。
【００５８】
基準面ＦＢの角度を調節したら、群カメラ３４は管板Ｂの面に現れたチューブＴのすべてを撮影し、群カメラ３４が撮影した画像を画像処理部６４で処理し、表示制御部６３を介してチューブＴの配列をモニター７４に表示する（チューブ群認識工程：Ｓ５）。このとき、自動作業装置１では、群カメラ３４が撮影するタイミングで総合制御部６９が投光器３７をＯＮにして管板Ｂの面を照射することで、管板Ｂの面における各チューブＴのコントラストを大きくして、複数のチューブＴの配列構成を認識しやすくして、誤認識を抑制することとしている。各チューブＴの配列を認識したら（Ｓ５）、拡管を行う対象のチューブＴを個別カメラ３５で捉えながら、そのチューブＴを目がけてロボット２０のアームを移動し（前後の距離については、変位センサ３２及び演算部６２により求めた基準面ＦＢと管板Ｂまでの距離とを基に算出する）、エキスパンダユニット１０の先端をそのチューブＴの内部に挿入する（ローラ挿入工程：Ｓ６）。ここで、個別カメラ３５は、群カメラ３４よりも画角が小さく１つのチューブＴを比較的高解像度で撮影することができるので、チューブＴの中心を的確に認識することができ、チューブＴの適切な位置にエキスパンダユニット１０の先端を挿入することができる。
【００５９】
エキスパンダユニット１０の先端をチューブＴ内に挿入する際は、エキスパンダユニット１０の先端が、拡管するチューブＴの中心に対向する位置に来たときに、ロボット２０のアームの移動を一旦止める。その後、サーボモータ１６を逆回転させて回転軸１２ｓ及びマンドレル１１ｍを逆回転させながら、ロボット２０のアームを前進させて、エキスパンダユニット１０の先端を、チューブＴの軸線に沿ってチューブＴ内に挿入していく。このとき、エキスパンダユニット１０は、スプリング１４によってフレーム１１ｆが回転軸１２ｓから遠ざかる方向に付勢されているので、マンドレル１１ｍの先端１１ｍｔはフレーム１１ｆに近い位置にあり、ローラ１１ｒは外側に広がっておらず、ローラ１１ｒ及びフレーム１１ｆは円滑にチューブＴ内に入っていく。ローラ１１ｒ等をチューブＴ内に挿入して、カラー１５が管板Ｂに当たるまでロボット２０のアームを前進させていくと、カラー１５の先端が管板Ｂに接触したことを接触センサ１８が検出する。この接触センサ１８の検出により、他のチューブＴの拡管の進行に伴う管板Ｂの変形があった場合でも、管板Ｂの面へのカラー１５の接触を正確に検出することができる。カラー１５の先端が管板Ｂに接触したことを接触センサ１８が検出すると、シール材制御部６７は、チューブポンプ１９ｐを作動させ、ノズル１９ｎの供給口１９ｄから１滴のシール材を滴下させる。本実施の形態では、供給口１９ｄがカラー１５の上部に配置されているので、供給口１９ｄから供給されたシール材が重力と毛細管現象の作用とにより、チューブＴと管板Ｂとの隙間に均等に塗布されることとなる。このようにシール材が塗布されることにより、チューブＴと管板Ｂとの密閉が保たれる。シール材供給装置１９によってシール材が供給されることにより、従来の人手によって塗布されていた場合に比べて、シール材の使用量をばらつきなく一定にすることができる。
【００６０】
また、カラー１５の先端が管板Ｂに接触したことを接触センサ１８が検出したら、あらかじめ設定されている距離だけロボット２０のアームをさらに前進させる。すると、カラー１５は管板Ｂに当たっているので前進はしないが、リテーナ１２ｒ及びフランジ１２ｆが収容軸１２ｔ上を摺動すると共に、回転軸１２ｓがスプリング１４の反力に打ち勝ってフレーム１１ｆに近づくように前進し、マンドレル１１ｍも前進する。ここでのあらかじめ設定されている距離は、拡管を開始する手前の位置（マンドレル１１ｍの前進に伴いローラ１１ｒが外側に押し出されてチューブＴの内面に当たるか当たらないかの位置）であり、あらかじめ設定されている距離だけロボット２０のアームをさらに前進させたところで、サーボモータ１６の回転を正回転に切り替え、その後、エアシリンダ２８を作動させて回転軸１２ｓを所定の距離だけ前進させる。エアシリンダ２８で回転軸１２ｓを回転させながら前進させるとマンドレル１１ｍも回転しながら前進する。これに伴って、ローラ１１ｒがマンドレル１１ｍの周りを公転しながら自転しつつ、ローラ１１ｒに接触するマンドレル１１ｍの部分の直径が徐々に大きくなることによりローラ１１ｒが徐々にフレーム１１ｆの外側に押し出されて、チューブＴの拡管が開始される（Ｓ７）。このとき、サーボモータ１６は、設定した回転数（回転速度）で回転している。
【００６１】
チューブＴの拡管が開始されたら（Ｓ７）、サーボ制御部６６は、サーボモータ１６の電流値が設定値に到達したか否かを判断する（Ｓ８）。サーボモータ１６は、その電流値とトルクとに相関がある。他方、サーボモータ１６のトルクが設定値になると、チューブＴに打ち勝って適正な位置までローラ１１ｒが外側に広げられたと判断できる。このことから、サーボモータ１６の電流値が設定値に到達したことをもって、一応適切にチューブＴが拡管されたと判断することとしている。サーボモータ１６の電流値が設定値に到達したか否かを判断する工程（Ｓ８）において、到達していない場合は再びサーボモータ１６の電流値が設定値に到達したか否かを判断する工程（Ｓ８）に戻り、到達した場合は残留時間が経過したか否かを判断する（Ｓ９）。残留時間はチューブＴの拡管を安定させる時間であり、典型的には数ミリ秒である。残留時間が経過したか否かを判断する工程（Ｓ９）において、経過していない場合は再び残留時間が経過したか否かを判断する工程（Ｓ９）に戻り、経過した場合はチューブＴの拡管を停止する（Ｓ１０）。
【００６２】
チューブＴの拡管の停止（Ｓ１０）は、サーボモータ１６の回転を停止することで行われる。チューブＴの拡管を停止したら、サーボモータ１６の回転を逆回転させ、エアシリンダ２８を作動させて回転軸１２ｓを後退させ、続いてロボット２０を後退させて、ローラ１１ｒ及びフレーム１１ｆを拡管済みのチューブＴから引き抜く（Ｓ１１）。ここで、エアシリンダ２８を作動させて回転軸１２ｓを後退させる際、スプリング１４の付勢力により、カラー１５が管板Ｂに押し付けられたまま回転軸１２ｓ及びマンドレル１１ｍが後退するので、ローラ１１ｒ及びフレーム１１ｆがチューブＴ内に存在したままローラ１１ｒがフレーム１１ｆ内に収容されて外径が小さくなり、後にローラ１１ｒ等をチューブＴから引き抜く際に抵抗なく引き抜くことができる。また、ロボット２０のアームを後退させ始めたときにスプリング１４の反力でカラー１５を管板Ｂから引き離すことができる。なお、チューブＴの拡管を停止（Ｓ１０）する際は、収容軸１２ｔに対して回転軸１２ｓが前進しており、収容軸１２ｔがハウジング１２ｈ内に所定の位置まで収容されたか否かを深さセンサ１７が検出することができる。深さセンサ１７が所定の位置までの収容を検出した場合は、チューブＴが適切に拡管できたと推定し、表示制御部６３はモニター７４に表示されている作業されたチューブＴを青色で表示する。他方、深さセンサ１７が所定の位置までの収容を検出しなかった場合は、確認を促すため、モニター７４に表示されている作業されたチューブＴを橙色で表示する。
【００６３】
上述のようにして、１つのチューブＴの拡管が終了したら、残りのチューブＴについても同様に拡管を行う。本実施の形態では、チューブＴの列を水平に端から端まで順番に拡管していき、かつ、下方の列から上方の列に順番に拡管していくこととしている。順番にチューブＴの拡管を行っていき、ロボット２０の作動範囲を超えるチューブＴを拡管する場合は、可動ステージ５２によってロボット２０やエキスパンダユニット１０の位置を上下左右に移動させてからチューブＴの拡管を行うとよい。また、チューブＴの拡管の誤差の発生を抑制するために、所定の本数のチューブＴの拡管を行う毎に、洗浄装置３９を用いてエキスパンダ１１の洗浄及び／又は潤滑を行うこととするとよい。また、管板Ｂに配置された複数のチューブＴの拡管を開始する前に、サンプルで拡管を行い、サーボモータ１６の回転数及び電流値並びに残留時間等の調節を行って拡管率の調整を行うこととしてもよい。これまで説明したチューブＴの拡管をすべてのチューブＴについて行った後、水室の形成等の必要な工程（後工程）を経て、熱交換器ＨＸが完成する。
【００６４】
以上で説明したように、エキスパンダユニット１０を備える自動作業装置１によれば、エキスパンダユニット１０を人が手で押さえることなくチューブＴを拡管することが可能になり、エキスパンダユニット１０をロボット２０に装着することで、事前準備に要する時間を短縮しながら複数のチューブＴに対して自動で拡管を行うことができる。
【００６５】
以上の説明では、自動作業装置が作業ツールで行う所定の作業が拡管であるとして、自動作業装置が自動拡管装置１であって作業ツールがエキスパンダユニット１０であるとしたが、所定の作業は、拡管のほか、チューブＴ内のエアブロー、ブラッシング、測長などであってもよい。所定の作業が拡管以外の場合、作業ツールは、エアブローを行う場合はエアブローガン、ブラッシングを行う場合はブラシ、測長を行う場合はゲージを用いる等、所定の作業に適したものを用いればよい。
【００６６】
以上で説明したスライドユニット１２がボールスプラインであるとした場合、収容軸１２ｔはスプライン軸となり、リテーナ１２ｒはボールリテーナとなる。ボールスプラインは、スプライン軸、ボール、ボールリテーナに加え、フランジ１２ｆ及びハウジング１２ｈを含んで構成される。スライドユニット１２がボールスプライン以外の場合は、リテーナ１２ｒがボール軸受けやすべり軸受けであってもよい。リテーナ１２ｒがすべり軸受けのスライドユニットに比べて、ボールスプラインやボール軸受けのスライドユニットの方が、面接触ではなく点接触なので摺動抵抗が小さくなる。また、ボールスプラインは、スプライン軸が固定されるので、他の方式に比べて寸法精度が高まる。
【００６７】
以上の説明では、ロボット２０が多関節ロボットであるとしたが、自動傾き調節（レベル調整）機能を有する３軸上を直交移動するロボットでもよいが、移動時間の短縮及び傾き調節の容易性の観点から多関節ロボットとするのが好ましい。
【００６８】
以上の説明では、管板Ｂの面に現れる複数のチューブＴの全体を撮影する群カメラ３４と、複数のチューブＴのうちの１つを認識する個別カメラ３５とを別個に設けることとしたが、管板Ｂの面に現れる複数のチューブＴの全体を撮影することとエキスパンダユニット１０の先端を挿入するために１つのチューブＴを的確に把握することとの両方を行うことができる１つのカメラを採用することができる場合は、群カメラ３４と個別カメラ３５とを１つのカメラで兼用することとしてもよい。
【００６９】
以上の説明では、エキスパンダユニット１０が取り付けられたロボット２０が台座５１に取り付けられ、この台座５１が台車５５に載置されていることとしたが、ロボット２０自体を二次元に移動させなくてよい場合は台座５１を省いてロボット２０を台車５５に載置してもよく、製造される熱交換器ＨＸを作業場所に移動させることとして自動拡管装置１自体を移動する必要が無い場合は台車５５を省いて台座５１を床面上に留めておくこととしてもよく、台座５１及び台車５５を共に省略してロボット２０を床面上に留めておくこととしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１    自動拡管装置
１０  エキスパンダユニット
１１  エキスパンダ
２０  ロボット
３２  変位センサ
３４  群カメラ
３５  個別カメラ
３７  投光器
５１  台座
５５  台車
６１  ロボット制御部
６２  演算部
６３  表示制御部
６４  画像処理部
７４  モニター
Ｂ    管板
ＦＢ  基準面
ＨＸ  熱交換器
Ｓ    缶胴
Ｔ    チューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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