CN101324502A - 管内面用摩擦系数测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管内面用摩擦系数测量装置。为做到用作热交换器的传热管等的管即使是带槽的管，也能够正确地测量出其内面的摩擦系数，在将作为测量用工件(3)的管展开为平板状的状态下，一边由支承台(4)支承该测量用工件(3)并相对测量用工件(3)将推压部件(5)推压到管的内面一侧，一边让测量用工件(3)和推压部件(5)相对移动，根据推压力和移动方向上的载荷来测量摩擦系数。
Description
技术领域
本发明涉及一种用以测量用在空调机的热交换器上的传热管等管内面的摩擦系数的装置。
背景技术
到目前为止，在制造工艺中对用在空调机等的冷冻装置上的金属传热管、制冷剂管道进行了扩管加工、弯曲加工。如图4所示，在扩管加工中，利用扩管头52将传热管51扩粗，让传热管51的外周面53和肋片54的管孔55紧密接合，从而使传热管51和肋片54机械地接合在一起。
如图5(A)和图5(B)所示，在弯曲加工中，将金属芯62插入管61中后，再一边用压力刀具65压住管61，一边让弯曲刀具63和夹紧刀具64旋转来进行加工。金属芯62抑制弯曲半径的外侧崩溃而导致管61扁平化；或者是防止由于将管61压到弯曲刀具63上而在弯曲半径的内侧出现皱纹。
管51、61内面的摩擦系数对这些管加工有很大的影响。在摩擦系数较大的情况下进行扩管加工时，为将扩管头52推入传热管51中需要很大的力，因此就必须使用产生很大的输出的油压机构、马达等。而且，在弯曲加工中有可能出现以下不良现象，管61的弯曲半径外侧的材料的延伸不均匀，而导致断裂，或者厚度厚的部分变薄等。于是，为防止这样的问题的发生，重要的就是进行加工时要把握住管51、61内面的摩擦系数。
专利文献1中所公开的装置就是一种测量管51、61内面的摩擦系数的装置。在该专利文献1中的装置中，使上下分开的框架(上框架和下框架)能够沿着直线引导机构滑动，同时，将沿轴向一分为二后得到的一半的管(71：参考图6)与滑动方向平行地布置在下框架的支承部件72上，且半管的内面朝向上框架。是按照下述做法来求出摩擦力的。即，一边用规定的推压力将前端成为弯曲形状的推压部件73从上框架推压到一半的管的内面，一边让上框架相对下框架滑动。这样一来，便使推压部件73相对管71的内面滑动，此时用测压仪(load cell)测量加在上述半管上的力，便求得摩擦力。
《专利文献1》日本专利公报特许第3670947号
发明内容
-发明要解决的技术问题-
但存在以下问题。即，若将前端是弯曲形状的推压部件73推压到沿轴线一分为二后得到的一半的管71上，则在伴随有管71的塑性变形的情况下，便不能正确地测量出管71内面的摩擦系数。理由是管71的变形量变得不均匀。特别是，如图6所示，在管71是带槽的管的情况下，槽的崩溃量在下部和侧部会变得不均匀，出于这一原因，上述问题会更加明显。
本发明正是为解决上述问题而研究开发出来的，其目的在于：做到能够正确地测量用作热交换器的传热管等的管的内面的摩擦系数，特别是，即使是难以进行正确测量的带槽的管，也做到能够正确地测量出摩擦系数。
-为解决技术问题所采用的技术方案-
第一方面的发明是以一种管内面用摩擦系数测量装置为前提。该管内面用摩擦系数测量装置包括：支承作为测量用工件3的管的支承台4，相对于测量用工件3压接在管的内面一侧的推压部件5，使测量用工件3与推压部件5在压接状态下相对移动的移动机构6，以及根据测量用工件3与推压部件5相对移动时移动方向上的载荷来测量摩擦系数的测量机构7。
该管内面用摩擦系数测量装置的特征在于，上述测量机构7构成为：在将上述测量用工件3展开为平板状的状态下，一边由支承台4支承该测量用工件3并将上述推压部件5推压到上述测量用工件3的内面，一边测量摩擦系数。
在该第一方面的发明中，以展开为平板状的管作为测量用工件3，一边将推压部件5压到该管的内面一侧，一边让二者相对移动，摩擦系数即被测量出来。若这样将管展开为平板状并让推压部件5移动，则推压强度被均匀地施加给测量用工件3。在测量用工件3伴随有塑性变形的情况下，其崩溃量也变得均匀。
第二方面的发明是这样的，在第一方面的发明中，上述支承台4由工作机械2中所具备的工件支承工作台8构成；上述推压部件5安装在上述工作机械2中所具备的主轴9上；上述移动机构6由设在上述工作机械2中的相对移动机构10构成，来使上述工件支承工作台8和上述主轴9相对移动。
在该第二方面的发明中，因为利用了工作机械2的可动部分作管内面用摩擦系数测量装置的可动部，所以能够利用简单的结构得到确的动作。而且，因为一般情况下工作机械2都具有2个以上的驱动轴心，装置刚性高，所以工作机械2非常适于在用推压部件5对测量用工件3施加推压力的场合下使用。
第三方面的发明是这样的，在第一或者第二方面的发明中，上述测量机构7由压电式动力计11构成。
在该第三方面的发明中，是根据压电式动力计11的载荷输出求出测量用工件3即展开的管的内面的摩擦系数。一般情况下，压电式动力计也具有2个以上的测量轴心，而且刚性高，所以在利用从推压部件5施加给测量用工件3的推压力和二者的相对移动力求摩擦系数的情况下，用压电式动力计是非常合适的。
第四方面的发明是这样的，在第一到第三方面中任意一方面的发明中，上述测量用工件3是将内面带槽的管展开为平板状后而构成的。
在该第四方面的发明中，将内面带槽的管展开为平板状后使用，一边让推压部件5压接到该测量用工件3上，一边让二者相对移动而进行测量。此时，因为将管展开为平板状，所以作用在内面槽的各个槽上的推压力均匀化，槽的崩溃量也变得均匀。
-发明的效果-
根据本发明，在包括：支承作为测量用工件3的管的支承台4，相对于测量用工件3压接在管的内面一侧的推压部件5，使测量用工件3与推压部件5在压接状态下相对移动的移动机构6，以及根据测量用工件3与推压部件5相对移动时移动方向上的载荷来测量摩擦系数的测量机构7的管内面用摩擦系数测量装置中，在将上述测量用工件3展开为平板状的状态下，一边由支承台4支承该测量用工件3并将上述推压部件5推压到上述测量用工件3的内面，一边测量摩擦系数。这样将管展开为平板状让它来作测量用工件3，且一边将推压部件5推压到测量用工件3的内面一侧，一边让二者相对移动，就达到了推压强度均匀地施加给测量用工件3的状态。于是，在测量用工件3伴随有塑性变形的情况下，其崩溃量也变得均匀，所以能够求出正确的摩擦系数。再就是，在图6所示的现有技术中，需要对应于管的直径准备多个推压部件，相对于此，在该实施形态中，因为将管展开为平板状后并以它作测量用工件3用，所以无需准备多个推压部件5。
根据上述第二方面的发明，使上述支承台4由工作机械2中所具备的工件支承工作台8构成；将上述推压部件5安装在上述工作机械2中所具备的主轴9上；使上述移动机构6由设在上述工作机械2中的相对移动机构10构成，来使上述工件支承工作台8和上述主轴9相对移动。因为这样利用工作机械2的可动部分作管内面用摩擦系数测量装置的可动部，所以能够利用正确的动作求出正确的摩擦系数，还能够使装置结构简单。而且，因为一般情况下工作机械2都具有2个以上的驱动轴心，且装置刚性高，所以该工作机械2非常适于在用推压部件5对测量用工件3施加推压力的场合下使用。特别是，若使用CNC控制的工作机械、直角坐标机器人，则在进行加工时，能够一边施加很大的推压力和移动力，一边正确地把握这些值。结果是，能够更加正确地测量出摩擦系数。
根据上述第三方面的发明，能够根据压电式动力计的载荷输出求出管的内面的摩擦系数的正确值。一般情况下，压电式动力计也具有2个以上的测量轴心，而且刚性高，所以压电式动力计非常适于在利用从推压部件5施加给测量用工件3的推压力和二者的相对移动力求摩擦系数的情况下使用。
根据上述第四方面的发明，将内面带槽的管展开为平板状后使用，一边让推压部件5压接到该测量用工件3上，一边让二者相对移动而进行测量。此时，因为将管展开为平板状，所以作用在内面槽的各个槽上的推压力均匀化，槽的崩溃量也变得均匀。因此，即使是目前难以得到正确的摩擦系数的内面带槽的管，也能够得到正确的测量值。
附图说明
图1是本发明的实施形态所涉及的摩擦系数测量装置的整体图。
图2(A)是测量部的俯视放大图，图2(B)是测量部的正视放大图。
图3是显示测量摩擦系数时工件的状态的图。
图4是显示一般的扩管加工的状态的图。
图5是显示一般的弯曲加工的状态的图。
图6是显示现有的测量摩擦系数时工件的状态的图。
符号的简单说明
1 管内面用摩擦系数测量装置
2 工作机械
3 工件(管)
4 支承台
5 推压部件
6 移动机构
7 测量机构
8 工件支承工作台
9 主轴
10 相对移动机构
11 压电式动力计
具体实施方式
下面，参考附图对本发明的实施形态进行详细的说明。
该实施形态，涉及一种对用在空调装置的热交换器中的内面带槽的传热管的内面的摩擦系数进行测量的装置。
图1示出了该摩擦系数测量装置1的整体图。该摩擦系数测量装置1是利用CNC工作机械(利用电脑进行数值控制的工作机械)2构成的。摩擦系数测量装置1包括：支承作为测量用工件3的管的支承台4，相对于测量用工件3压接在管的内面一侧的推压部件5，使测量用工件3与推压部件5在压接状态下相对移动的移动机构6，以及根据测量用工件3与推压部件5相对移动时移动方向上的载荷来测量摩擦系数的测量机构7。
上述支承台4，由工作机械2中所具备的工件支承工作台8构成；上述推压部件5安装在上述工作机械2中所具备的主轴9上；上述移动机构6由设在上述工作机械2中的相对移动机构10构成，来使上述工件支承工作台8和上述主轴9相对移动。具体而言，相对移动机构10是这样的一种机构，即，一边相对测量用工件3将推压部件5朝着下方(第一轴心方向)推压，一边让主轴9朝着平行于工件支承工作台8的水平方向(第2轴心方向)移动。但相对移动机构10也可以是主轴9固定、工件支承工作台8朝着两轴心方向移动的机构。
上述测量机构7由压电式动力计11构成。该压电式动力计11经由电荷放大器12连接在用于收集数据的个人电脑13上。压电式动力计11是通过将压电元件叠层起来后而构成的，具有很高的刚性。而且，该压电式动力计11具有2个以上的测量轴心，能够测量推压力和摩擦力。在压电式动力计11得到的载荷输出在电荷放大器12被放大后，被输入个人电脑13中。在该个人电脑13中，根据测量条件和载荷输出(推压力和摩擦力)进行运算，计算出摩擦系数。
如图2(A)和图2(B)所示，工件固定用具安装台15和工件固定用具16固定在压电式动力计11的上面。工件固定用具16的上面，展开为平板状的内面带槽的管作为测量用工件3，让其内面一侧(槽一侧)朝向上方，下面粘接并固定在工件固定用具16上。
推压部件5压接在是测量用工件3的管的内面，推压部件5被安装在上述工作机械2的主轴9上。推压部件5的前端形成为弯曲形状。推压部件5对测量用工件3的压接强度，利用输入上述工作机械2的控制器1a的数值得到了正确的控制。
在该摩擦系数测量装置1中，测量摩擦系数时，在将是测量用工件3的内面带槽的管展开为平板状的状态下，一边由支承台4支承该测量用工件3并将上述推压部件5推压到上述测量用工件3(管)的内面，一边让主轴9相对工件支承工作台8平行地移动。此时，由上述电荷放大器12和个人电脑13根据从压电式动力计11得到的2轴心方向的载荷输出(推压力和摩擦力)来计算出摩擦系数。此时，因为CNC工作机械2具有很高的刚性，而且具有正确的控制性，压电式动力计11也具有很高的刚性，故得到的摩擦系数的数值成为正确的值。
-实施形态的效果-
在上述专利文献1所公开的装置1中，利用沿着轴向一分为二后得到的一半的管来测量摩擦系数，所以，如图6所示，在管的下部和侧部崩溃量不会一定不变(特别在是内面带槽的管的情况下)，也就不能测量出正确的值。相对于此，在该实施形态中，将内面带槽的管展开为平板状并以它作测量用工件3使用，所以，如图3所示，在一边将上述推压部件5推压到测量用工件3的内面，一边让二者相对移动，由上述测量机构7测量摩擦系数之际，推压强度被均匀地施加给测量用工件3。因此，如该图3所示，在测量用工件3是内面带槽的管并伴随有塑性变形的情况下，整体的变形量(崩溃量)也变得很均匀，所以能够求出正确的摩擦系数。补充说明一下，推压部件5的前端(图纸上看是下端)也可以象图3所示的那样很平坦。
在该实施形态中，利用工作机械2的可动部分作管内面用摩擦系数测量装置1的可动部，所以能够利用正确的动作求出正确的摩擦系数，还能够使装置结构简单。而且，因为一般情况下工作机械2都具有2个以上的驱动轴心，且装置刚性高，所以该工作机械2非常适于在用推压部件5对测量用工件3施加推压力的场合下使用。特别是，若使用CNC控制的工作机械，则在进行加工时，能够一边施加很大的推压力和移动力，一边正确地把握这些值，所以能够更加正确地测量出摩擦系数，所得到的值也成为可靠性很高的值。
再者，一般情况下，压电式动力计也具有2个以上的测量轴心，而且刚性高，所以压电式动力计非常适于在利用从推压部件5施加给测量用工件3的推压力和二者的相对移动力求摩擦系数的情况下使用。特别是，若将该压电式动力计和CNC工作机械组合起来使用，则适于进行正确的测量。
而且，在图6所示的现有技术中，需要对应于管的直径准备多个推压部件，相对于此，在该实施形态中，因为将管展开为平板状后并以它作测量用工件3用，所以无需准备多个推压部件5。
(其它实施形态)
上述实施形态还可以采用以下的结构。
例如，在上述实施形态中，是利用CNC工作机械2来构成摩擦系数测量装置1，但只要是包括移动工作台8和推压机构的装置就可以使用，并非一定要使用工作机械2。例如，可以使用直角坐标机器人。
用于测量摩擦系数的测量机构7并不限于压电式动力计11，还可以使用测压仪等其它载荷测量装置1。
在上述实施形态中，是使用内面带槽的管作测量用工件3用，但本发明也适用测量内面平滑的管的内面。即使如此，施加给测量用工件3的推压力也变得均匀，在伴随塑性变形的情况下，变形量(崩溃量)也变得均匀，所以能够正确地测量摩擦系数。
本发明，并不是专门用于对在测量用工件3伴随有塑性变形的状态下的摩擦系数进行测量的装置上，本发明也适于用在对将不伴随有塑性变形的推压力施加给测量用工件3来测量摩擦系数的装置上。
补充说明一下，上述实施形态只是本质上优选的示例。本发明并不限制它的适用物或者是其用途范围。
工业上的实用性
综上所述，本发明对用以测量管的内面的摩擦系数的装置1很有用。
Claims (4)
1.一种管内面用摩擦系数测量装置，包括：支承作为测量用工件(3)的管的支承台(4)，相对于测量用工件(3)压接在管的内面一侧的推压部件(5)，使测量用工件(3)与推压部件(5)在压接状态下相对移动的移动机构(6)，以及根据测量用工件(3)与推压部件(5)相对移动时移动方向上的载荷来测量摩擦系数的测量机构(7)，其特征在于：
上述测量机构(7)构成为：在将上述测量用工件(3)展开为平板状的状态下，一边由支承台(4)支承该测量用工件(3)并将上述推压部件(5)推压到上述测量用工件(3)的内面，一边测量摩擦系数。
2.根据权利要求1所述的管内面用摩擦系数测量装置，其特征在于：
上述支承台(4)由工作机械(2)中所具备的工件支承工作台(8)构成；
上述推压部件(5)安装在上述工作机械(2)中所具备的主轴(9)上；
上述移动机构(6)由设在上述工作机械(2)中的相对移动机构(10)构成，来使上述工件支承工作台(8)和上述主轴(9)相对移动。
3.根据权利要求1所述的管内面用摩擦系数测量装置，其特征在于：
上述测量机构(7)由压电式动力计(11)构成。
4.根据权利要求1所述的管内面用摩擦系数测量装置，其特征在于：
上述测量用工件(3)是将内面带槽的管展开为平板状后而构成的。
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