CN102245323A - 内表面带槽管、其制造装置及其制造方法 - Google Patents

内表面带槽管、其制造装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种热传导性能优良,能够达到小型化、轻量化,能够实现节省资源的内表面带槽管,提供一种能够高效稳定地制造这种内表面带槽管的制造方法及制造装置。技术方案如下:采用包括拉拔基管使其缩径的缩径手段,和在基管内表面形成多个槽的槽加工手段的内表面带槽管的制造装置,构成例如当相对于管的中心轴的槽的螺旋角为β(度),邻接的槽和槽之间形成的翅片的顶角为α(度)时,β为30至60,α为5至20,当外径为D(mm),槽的深度为H(mm),相对于管的轴方向的横截面积为Ac(mm2)时,D为6以下,H为0.07以上,Ac<0.8×D的内表面带槽管。

Description

内表面带槽管、其制造装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种作为例如冷冻机、空调机等热交换器用的传热管所使用的内表面带槽管及其制造方法。
背景技术
用于空调、热水器等热泵设备的热交换器的传热管,为了实现热交换性能的提高,多采用在内表面实施槽加工的,例如铜制的内表面带槽管。
近年来,为了响应热交换器的小型化、高效化的要求,通过制造内表面形成的槽加深、槽的螺旋角(导程角)加大、翅片变成尖锐的形状、管的壁厚变薄的内表面带槽管,从而提高热交换器的性能。
例如,在下述专利文献1中,提出了对热交换器小型化有效的外径为3~6mm的小径传热管,但槽的加工性是以利用现有的加工方法进行为前提,因此螺旋角小,性能提高的程度较小。
另外,由于谈不上内表面翅片的顶角大、尖锐的形状,因此,很难实现轻量化(单位长度上所用材料重量的削减),以响应近年来的金属材料资源节省化。
另外,在下述专利文献2中,提出了加深内表面槽深的高性能传热管的例子,但却是以外径6mm以上的为对象。
在下述专利文献3中,提出了内表面槽深度加深、螺旋角大的高性能管的例子,但一直以来,空调用传热管一般是以外径7mm左右的传热管为对象。
在如上所述的专利文献2、3中,通过加深传热管的内表面的槽深、加大螺旋角实现高性能化,但不能适用在对热交换器小型化有益的外径为6mm以下的小径传热管。其理由是,若是相同壁厚、直径不同的管,由于小径的管的断裂负荷小,所以管为小径时,现有加工方法的内表面槽的加工负荷会超过管的断裂负荷,因此无法进行加工。
在这种内表面带槽管的制造方法中,提出了在所述拉拔模和所述按压手段之间的位置处用一对履带夹住所述金属管并利用移动该履带的辅助拉拔装置的方法(参照专利文献4)。从而,能够容易地制造不引起金属管断裂、外径小、壁薄、内表面的槽深、或者相对于槽的管轴的螺旋角(导程角)大的内表面带槽金属管。
另外,针对内表面带槽管的高精度化,提出了一种内表面带槽管的制造装置(参照专利文献5),该制造装置在针对拉拔经槽加工的内表面带槽管的拉拔手段,在拉拔方向上移动的基台上,固定有对基管进行缩径的缩径手段、辅助拉拔装置、由拉拔模和游动芯棒构成的槽加工手段以及整修经槽加工的缩径管的外面的整修加工装置,还包括基台负荷检测装置,其在拉拔手段拉拔经槽加工后的内表面带槽管时,检测施加在相对于拉拔手段进行相对移动的基台上的负荷。
在专利文献5中,提出了一种内表面带槽管的制造装置以及使用该制造装置的制造方法,该制造装置包括用辅助拉拔手段拉拔管的辅助拉拔装置,和检测拉拔力的拉拔力检测手段,和根据所述拉拔力检测手段的检测值控制针对所述基管的拉拔力使其在目标范围内的控制手段。
但是,在专利文献5中,不能明确在内表面带槽管的制造装置运转后由拉拔力检测手段检测出的加工负荷为最合适时的目标负荷值,与相对于管轴方向的横截面积的关系。因此,无法适宜控制辅助拉拔装置,无法高效稳定地制造高性能的传热管。
专利文献6的内表面带槽管的制造装置,包括用于对基管进行缩径的缩径模和游动芯棒,同时还包括在基管的拉拔方向下游侧在基管内表面形成多个槽的带槽芯棒和按压用工具。并且,在所述缩径模和所述加工机头之间,为防止加工过程中断裂,沿基管的拉拔方向上,包括设有起杆揩抹器、拉拔装置(中间拉拔装置)、中间整形模。
专利文献5的内表面带槽管的制造装置也同样地,包括用来对基管进行缩径的缩径手段,和在基管的拉拔方向下游侧在基管内表面上形成多个槽的槽加工手段,和兼作卷筒、卷绕加工完成后的内表面带槽管的拉拔手段。并且,还包括辅助所述拉拔手段的辅助拉拔装置(中间拉拔装置),和控制所述拉拔手段、辅助拉拔装置使其拉拔力在目标范围内的控制手段。
专利文献5、6所公开的内表面带槽管的制造装置,通过中间拉拔装置能够减低加工时的拉拔负荷,能够抑制加工过程中管的断裂。
但是,即使能够降低整体拉力负荷,在拉力负荷发生变化时,也不能对这种负荷变化进行完全对应的加工。
例如,专利文献6所公开的制造装置中,配置了中间拉拔装置,为防止与基管接触的垫片相对基管滑动设置了揩抹器,规定了垫片的槽形状,然而负荷变化仍会发生。
【专利文件1】特开平4-260792号公报
【专利文件2】特开平8-21696号公报
【专利文件3】特开2001-241877号公报
【专利文件4】特开2950289号公报
【专利文件5】特开2008-87004号公报
【专利文件6】特开2008-36640号公报
发明内容
本发明旨在提供一种热传导性能优良,能够达到小型化、轻量化,能够实现节省资源的内表面带槽管,同时提供一种能够高效稳定地制造这种内表面带槽管的制造方法及制造装置。
本发明的内表面带槽管,在相对于管的中心轴的槽的螺旋角为β(度),邻接的槽和槽之间形成的翅片的顶角为α(度)时,β为30至60,α为5至20;在外径为D(毫米),槽的深度为H(毫米),相对于管的轴方向的横截面积为Ac(毫米2)时,D为6以下,H为0.07以上,且Ac<0.8×D。
通过所述构成,能够比现有的内表面带槽管的槽深更深,螺旋角更大,顶角更小,热传导性能更强。并且,通过减小横截面积能够实现轻量化,节省资源。
另外,所述内表面带槽管,通过作为高性能、重量轻的传热管所使用,能够实现热交换器的小型化、轻量化。
进一步地,作为本发明的实施例,内表面带槽管直径D(毫米)可以为3以上。
通过所述构成,能够将内表面带槽管作为更好的传热管使用在空调或热水器等热泵设备中。
进一步地,作为本发明的实施例,内表面带槽管槽的深度H(毫米)可以为0.10至0.30。
通过所述构成,能够将内表面带槽管作为更好的传热管使用在空调或热水器等热泵设备中。
另外,本发明的内表面带槽管的制造方法,所使用的内表面带槽管的制造装置,包括对基管进行拉拔、缩径的缩径手段,和在基管内表面形成多个槽的槽加工手段。
所述缩径手段,例如由缩径模构成,该缩径模含有模孔,该模孔形成在向上游侧逐渐展开的研钵状的斜面上。在该缩径模的模孔所对应位置处,可以配置插入基管内的游动芯棒。
所述槽加工手段,可以由例如与所述游动芯棒连接的带槽芯棒,和用滚子、滚珠构成的滚轧工具构成,该滚子、滚珠面向该带槽芯棒绕缩径管行星旋转并对其按压。
作为本发明实施例,内表面带槽管的制造方法,使用的所述内表面带槽管的制造装置包括:拉拔手段,兼作卷筒在所述槽加工手段的下游侧卷绕加工完成的内表面带槽管;辅助拉拔手段,在所述缩径手段和所述槽加工手段之间拉拔基管;可动手段,支持所述缩径手段、所述辅助拉拔手段以及所述槽加工手段,可相对设置部向拉拔方向移动;负荷检测手段,检测所述可动手段相对所述设置部的移动所作用的加工负荷;控制手段,根据所述负荷检测手段检测出的所述加工负荷,控制所述辅助拉拔手段;在相对于管的中心轴的槽的螺旋角为β(度),邻接的槽和槽之间形成的翅片的顶角为α(度)时,β为30至60,α为5至20;在外径为D(毫米),槽的深度为H(毫米),相对于管的轴方向的横截面积为Ac(毫米2)时,D为6以下,H为0.07以上,且Ac<0.8×D;在所述加工负荷为P(牛),相对于经过所述槽加工手段后的管的轴方向的横截面积为Ac1(毫米2),经过所述槽加工手段后的管的断裂应力为σM(牛/毫米2)时,控制所述辅助拉拔手段,使得P在(Ac1×σM)的0.5倍至0.9倍之间。
所述拉拔手段,可以由例如卷轴等卷绕装置构成,该卷轴等卷绕装置在下游侧拉拔并卷绕对例如基管进行加工后的内表面带槽管。
所述辅助拉拔手段,可以由用带子或垫片夹入例如缩径管并将其向槽加工手段辅助传送的装置构成。
通过所述制造方法,能够得到比现有的内表面带槽管,槽深更深,螺旋角更大,顶角更小,热传导性能更强的内表面带槽管。并且,通过减小横截面积能够得到重量轻、资源省的内表面带槽管。
另外,能够高效且稳定地得到高性能、重量轻的传热管,能够实现热交换器的小型化、轻量化。
在此,P≥0.5×(Ac1×σM)是因为,当P<0.5×(Ac1×σM)时,所述辅助拉拔手段的驱动力的轻微变化都很容易发生管内表面形状的变化,槽深度等不能为定值。
P≤0.9×(Ac1×σM)是因为,当P>0.9×(Ac1×σM)时,仅因壁厚的轻微变化、拉拔力的轻微变化,也会产生拉拔力超过管的断裂负荷的情况,使管发生断裂。
另外,横截面积Ac(毫米2)为Ac<0.8×D,虽然表示与现有技术相比壁厚较薄的管,但管的壁厚较薄时,容易发生压曲,使所述槽加工手段的带槽加工变得困难。并且,轴方向的拉拔力大的话,很难沿圆周方向发生变形,更加大了带槽加工的困难。
对此,本发明的制造方法,如上所述,通过控制所述辅助拉拔手段使P在(Ac1×σM)的0.5倍至0.9倍之间,因而能够减小向拉拔方向的负荷,即使是壁厚较薄的管也能抑制圆周方向的发生压曲的可能性。
在此,相对于经过所述槽加工手段后的管的轴方向的所述横截面积,不限于相对于经过所述槽加工手段后的一次加工管的轴方向的横截面积Ac1,也包含相对于对一次加工管实施了空拉等追加工的最终加工管的轴方向的横截面积Ac
另外,所谓空拉(空引き)是指不对管内表面直接实施加工,主要进行减小外径的加工,例如,表示经过空拉模拉拔的加工。
进一步地,作为本发明实施例,优选的是外径D(毫米)为3以上。
在空调等热泵的传热管中,除传热性能外压力损失也很重要,压力损失大时,用于传送制冷剂的泵、压缩机的负荷会增大,热泵的性能会降低,因此,从实用理由出发外径D(毫米)优选也为3以上。
进一步地,作为本发明实施例,槽的深度H(毫米)可以为0.10至0.30。
用在空调等热泵上的传热管,为了压接铝翅片,利用心轴类的工具从管内侧展开,但此时内面的翅片会被压坏,变低为0.01至0.02毫米左右。考虑该本部分,希望槽深度为0.1mm以上。
另外,内表面翅片过高时,会增加压力损失,增加材料重量,因此,希望槽深度H(毫米)为0.3以下。
此处,所述辅助拉拔手段,可以包括例如相对于轴方向从两侧夹持基管的一对无端状部件(环状部件),在夹持管的状态下,使带子、履带等无端状部件旋转,由此可以辅助管的拉拔手段进行拉拔。
所述负荷检测手段,可以由例如测力传感器等可检测负荷的手段构成。
所述负荷检测手段检测出的负荷,可以为例如压缩负荷、拉拔负荷、转矩负荷。
所述内表面带槽管,可以由例如铜、铝或它们的合金等热传导性较好的材料形成。
另外,作为本发明实施例,优选的下述内表面带槽管的制造方法中,使用的所述内表面带槽管的制造装置,从上游侧依次配置所述缩径手段,和所述槽加工手段,和拉拔经槽加工的内表面带槽管的拉拔手段;所述内表面带槽管的制造装置还包括:传送辅助手段(所述辅助拉拔手段),设置在所述缩径手段和所述槽加工手段之间,沿朝向所述槽加工手段的传送方向辅助传送所述缩径管;移动台,固定所述缩径手段和所述传送辅助手段,可与所述拉拔手段的拉拔方向平行地相对所述槽加工手段进行相对移动;基台,固定所述槽加工手段,可与所述拉拔方向平行地相对所述拉拔手段进行相对移动;移动台负荷检测装置,在所述移动台相对所述槽加工手段进行所述相对移动时,检测施加在所述移动台上的所述相对移动方向的负荷;基台负荷检测装置,在所述基台相对所述拉拔手段进行所述相对移动时,检测施加在所述基台上的所述相对移动方向的负荷;控制手段,控制所述传送辅助手段的动作;同时,所述移动台采用可相对所述基台沿所述拉拔方向进行相对移动的构成;该控制手段根据所述移动台负荷检测装置以及所述基台负荷检测装置检测出的负荷的差分,对所述传送辅助手段的传送辅助速度以及所述传送辅助手段的传送辅助转矩中的至少一个进行调整。
进一步地,作为本发明实施例,所述控制手段可以将调整的传送辅助速度作为第一传送辅助速度;所述控制手段可以根据基于和所述传送辅助转矩的相关关系所确定的第二传送辅助速度调整传送辅助转矩。
所述移动台及基台,可以由例如底面有车轮可自由滑动的台构成。
所述移动台负荷检测装置以及基台负荷检测装置,可以由例如测力传感器等可检测负荷的适当的检测器构成。
另外,作为本发明实施例,内表面带槽管的制造方法如下:使用所述内表面带槽管的制造装置,在基管向拉拔方向前进的过程中,进行对基管进行缩径的缩径加工工序,和在基管内表面形成多个槽的槽加工工序;在进行所述缩径加工工序和所述槽加工工序之间,进行中间拉拔工序,拉拔在所述缩径加工工序进行了缩径的基管;用缩径模和配置在基管内与所述缩径模共同对基管进行缩径的游动芯棒,进行所述缩径加工工序;用带槽芯棒和按压用工具进行所述槽加工工序,所述带槽芯棒,在基管内与所述游动芯棒转动自如地连接,在外周面形成多个槽,所述按压用工具,在基管外侧,向所述带槽芯棒一侧按压该基管,并绕管轴公转自如地配置;根据所述基管的外径D0(毫米)和所述缩径模的直径D2(毫米),优选的,将用RD={(D0-D2)/D0}×100(%)表示的基管的缩径率RD(%)设定成RD≤30;优选的,将所述游动芯棒的外径D1(毫米),所述缩径模的直径D2(毫米)设定成D1-D2≥0.1。
所述内表面带槽管制造方法中,通过在所述缩径手段将基管的缩径率设定在30%以下,从而能够抑制在所述缩径手段缩径后基管的微振动,即抖振现象,能够用中间拉拔手段(所述辅助拉拔手段)使对拉拔负荷进行辅助的负荷辅助稳定下来。
详细来说,基管的缩径率大于30%时,基管和所述缩径模的接触面积变大,摩擦阻力变大,因此,所述缩径模上的加工负荷变大,产生基管外径变得比所述缩径模的出口直径更细的拉细。
进一步地,因拉细而使基管和所述缩径模的接触不稳定,变得容易发生抖振现象,减小壁厚。由抖振现象引起的振动传至所述中间拉拔手段,且因拉细而使基管外径变细,因此,在所述中间拉拔手段中,为能按压基管而配置的垫片对基管的压力变得不稳定,其结果是,所述中间拉拔手段上的负荷辅助变得不稳定。
因此,为了在加工时不会产生这种缺陷,本发明中,在所述缩径手段中,将基管的缩径率设定为30%以下。
进一步地,通过将所述游动芯棒的外径D1(毫米),所述缩径模的直径D2(毫米)设定成D1-D2≥0.1,能够更有效地抑制抖振现象的发生。
详细来说,所述游动芯棒和所述缩径率的直径差(D1-D2)在0.1毫米以下时,所述游动芯棒和所述缩径模重叠的面积变小。
这样,通过使所述游动芯棒和所述缩径模重叠的面积变小,其间在拉入基管时,在所述游动芯棒的角部、具体地,在所述游动芯棒的外周面上游侧的非锥面和下游侧的锥面的边界部分,管内表面受力强,从而使所述游动芯棒上的负荷变得过大,进而,更容易发生拉细、抖振现象引起的振动,壁厚减小,中间拉拔机上的负荷辅助不稳定。
因此,为了在加工时不产生这种缺陷,本发明中,设定D1-D2≥0.1。
进一步地,作为本发明实施例,可以将所述按压用工具的公转方向设定为与所述带槽芯棒的旋转方向相反的方向(以下,称为“反方向”),将所述按压用工具的加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.7的范围内。
通过所述构成,能够稳定制造具有加工精度高的槽的内表面带槽管。
这是因为P小于0.2毫米时,即使所述中间拉拔手段所做的负荷辅助变大,从经验上,可确认难以在基管内表面形成槽。另一方面,是因为大于0.7毫米时,拉拔负荷不稳定、变化变大。
另外,为了使所述中间拉拔手段所做的负荷辅助更稳定,槽的加工精度变高,可以将所述按压用工具的公转方向设定成反方向,将加工螺距P设定在满足P≥0.2的小范围内。
详细来说,与内表面带槽管的生产率相比,优先考虑槽的加工精度更高时,即使将加工螺距P设定在0.2≤P≤0.7的范围内,也可以将其设定成例如0.2≤P≤0.4。
另一方面,为了提高内表面带槽管的生产率,可以将所述按压用工具的公转方向设定成反方向,将加工螺距P设定在满足P≤0.7的大范围内。
详细来说,与槽的加工精度更高的加工相比,优先考虑内表面带槽管的生产率时,即使将加工螺距P设定在0.2≤P≤0.7的范围内,也可以将其设定成例如0.4≤P≤0.7。
进一步地,作为本发明实施例,可以将所述按压用工具的公转方向设定为与所述带槽芯棒的旋转方向相同的方向(以下,称为“正方向”),将所述按压用工具的加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.4的范围内。
根据所述构成,即使在所述按压用工具的公转方向为正方向时,通过将加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.4范围内,得到的装置内表面翅片的边角部不会产生凹陷,槽深度深且加工精度高。
详细来说,为了制造管内表面有深槽的内表面带槽管,希望所述按压用工具的公转方向为正方向,但为正方向时,在管内表面的槽和槽之间所形成的翅片的边角部容易产生被称为凹陷的未填充材料部分。并且,加工螺距P变大时容易产生凹陷。
为此,为了防止在形成深槽的过程中出现凹陷,希望所述按压用工具的公转方向为正方向,且,0.2≤P≤0.4。
另外,一般地,基管为薄壁时,很难形成翅片,容易断裂,加工困难,但本发明适用于薄壁的基管,与基管的壁厚无关,因此,基管为薄壁时,本发明的制造条件能够更有效。
另外,通过本发明,能够跨越长管全长,且内表面形状稳定、能够无断裂地进行加工,因此,其应用与基管的长度无关,能够提高成品率和生产率。
另外,本发明的内表面带槽管的制造装置包括:缩径手段,对基管进行缩径;槽加工手段,在被缩径的缩径管的内表面实施槽加工。
作为本发明实施例,优选的内表面带槽管的制造装置,从上游侧依次配置所述缩径手段,和所述槽加工手段,和拉拔经槽加工的内表面带槽管的拉拔手段;该制造装置包括传送辅助手段,设置在所述缩径手段和所述槽加工手段之间,沿朝向所述槽加工手段的传送方向辅助传送所述缩径管;该制造装置还包括:移动台,固定所述缩径手段和所述传送辅助手段,可与所述拉拔手段的拉拔方向平行地相对所述槽加工手段进行相对移动;移动台负荷检测装置,在所述移动台相对所述槽加工手段进行所述相对移动时,检测施加在所述移动台上的所述相对移动方向的负荷。
进一步地,作为本发明的实施例,内表面带槽管的制造装置可以为如下构成:该制造装置包括:基台,固定所述槽加工手段,可与所述拉拔方向平行地相对所述拉拔手段进行相对移动;基台负荷检测装置,在所述基台相对所述拉拔手段进行所述相对移动时,检测施加在所述基台上的所述相对移动方向的负荷;控制手段,控制所述传送辅助手段的动作;所述移动台可相对所述基台沿所述拉拔方向进行相对移动;所述控制手段,根据所述移动台负荷检测装置以及所述基台负荷检测装置检测出的负荷,进行调节所述传送辅助手段的传送辅助速度的辅助速度调整处理,以及调节所述传送辅助手段的传送辅助转矩的传送辅助转矩调整处理中的至少一个处理。
进一步地,作为本发明实施例,将所述辅助速度调整处理中的所述传送辅助速度作为第一传送辅助速度;同时,将所述传送辅助转矩调整处理,定为根据和所述传送辅助转矩的相关关系所确定的第二传送辅助速度进行调整的调整处理。
另外,作为本发明的实施例,优选的是,沿基管的拉拔方向配置所述缩径手段和所述槽加工手段,同时,在所述缩径手段和所述槽加工手段之间包括拉拔经所述缩径手段缩径的基管的中间拉拔部;所述缩径手段包括缩径模,和配置在基管内与所述缩径模共同对基管进行缩径的游动芯棒;所述槽加工手段包括带槽芯棒和按压用工具;所述带槽芯棒,在基管内与所述游动芯棒转动自如地连接,在外周面形成多个槽;所述按压用工具,在基管外侧,向所述带槽芯棒一侧按压该基管,并绕管轴公转自如地配置;根据所述基管的外径D0(毫米)和所述缩径模的直径D2(毫米),在所述缩径手段中将以RD={(D0-D2)/D0}×100(%)表示的基管的缩径率RD(%)设定成RD≤30;将所述游动芯棒的外径D1(毫米),所述缩径模的直径D2(毫米)设定成D1-D2≥0.1。
所述内表面带槽管的制造装置,通过在所述缩径手段中将基管的缩径率设定在30%以下,从而能够抑制在所述缩径手段缩径后基管的微振动,即抖振现象,能够用中间拉拔手段使辅助拉拔负荷的负荷辅助稳定。
详细来说,基管的缩径率大于30%时,基管和所述缩径模的接触面积变大,摩擦阻力变大,因此,所述缩径模上的加工负荷变大,产生基管的外径变得比所述缩径模的出口的直径细的拉细。
进一步地,因拉细而使基管和所述缩径模的接触不稳定,变得容易发生抖振现象,减小壁厚。由抖振现象引起的振动传至所述中间拉拔手段,且因拉细导致基管外径变细,因此,所述中间拉拔手段中为了能按压基管而配置的垫片对基管的压力变得不稳定,其结果是,所述中间拉拔手段上的负荷辅助变得不稳定。
因此,为了在加工时不会产生这种缺陷,本发明中,在所述缩径手段中,将基管的缩径率设定为30%以下。
进一步地,通过将所述游动芯棒的外径D1(毫米),所述缩径模的直径D2(毫米)设定成D1-D2≥0.1,能够更有效地抑制抖振现象的发生。
详细来说,所述游动芯棒和所述缩径率的直径差(D1-D2)在0.1毫米以下时,所述游动芯棒和所述缩径模重叠的面积变小。
这样,通过使所述游动芯棒和所述缩径模重叠的面积变小,其间在拉入基管时,在所述游动芯棒的角部、具体地,在所述游动芯棒的外周面的上游侧的非锥面和下游侧的锥面的边界部分,管内表面受力强,从而使所述游动芯棒上的负荷变得过大,因此,更容易发生拉细、抖振现象引起的振动,壁厚减小,中间拉拔机上的负荷辅助不稳定。
因此,为了在加工时不产生这种缺陷,本发明中,设定D1-D2≥0.1。
进一步地,作为本发明实施例,可以将所述按压用工具的公转方向设定为与所述带槽芯棒的旋转方向相反的方向(以下,称为“反方向”),将所述按压用工具的加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.7范围内。
通过所述构成,能够稳定制造具有加工精度高的槽的内表面带槽管。
这是因为P小于0.2毫米时,即使所述中间拉拔手段所做的负荷辅助变大,经验上,可确认难以在基管内表面形成槽。另一方面,是因为大于0.7毫米时,拉拔负荷不稳定、变动变大。
另外,为了使所述中间拉拔手段所做的负荷辅助更稳定,槽的加工精度变高,可以将所述按压用工具的公转方向设定成反方向,将加工螺距P设定在满足P≥0.2的小范围内。
详细来说,与内表面带槽管的生产率相比,优先考虑槽的加工精度更高的加工时,即使将加工螺距P设定在0.2≤P≤0.7的范围内,也可以将其设定成例如0.2≤P≤0.4。
另一方面,为了提高内表面带槽管的生产率,可以将所述按压用工具的公转方向设定成反方向,将加工螺距P设定在满足P≤0.7的大范围内。
详细来说,与槽的加工精度更高的加工相比,优先考虑内表面带槽管的生产率时,即使将加工螺距P设定在0.2≤P≤0.7的范围内,也可以将其设定成例如0.4≤P≤0.7。
进一步地,作为本发明实施例,可以将所述按压用工具的公转方向设定为与所述带槽芯棒的旋转方向相同的方向(以下,称为“正方向”),将所述按压用工具的加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.4范围内。
根据所述构成,即使在所述按压用工具的公转方向为正方向时,通过将加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.4范围内,可以得到内表面翅片的边角部不会产生凹陷,槽深度深并且加工精度高的部件。
详细来说,为了制造管内表面有深槽的内表面带槽管,希望所述按压用工具的公转方向为正方向,但为正方向时,在管内表面的槽和槽之间所形成的翅片的边角部容易产生被称为凹陷的未填充材料部分。并且,加工螺距P变大时容易产生凹陷。
为此,为了防止在形成深槽的过程中出现凹陷,希望所述按压用工具的公转方向为正方向,且,0.2≤P≤0.4。
另外,一般地,基管为薄壁时,很难形成翅片,容易断裂,加工困难,但本发明适用于薄壁的基管,与基管的壁厚无关,因此,基管为薄壁时,本发明的制造条件能够更有效。
另外,通过本发明,能够跨越长管全长,且内表面形状稳定、能够无断裂地进行加工,因此,其应用与基管的长度无关,能够提高成品率和生产率。
另外,作为本发明实施例,优选的是,内表面带槽管的制造装置包括:拉伸手段,在所述槽加工手段的管轴方向下游侧拉伸加工完成的内表面带槽管;加工关联数据检测手段,在该拉伸手段的管轴方向更上游侧,检测随基管的拉伸在管轴方向上产生的与加工负荷相关的加工关联数据。
通过所述构成,能够检测随基管的拉伸在管轴方向上产生的与加工负荷相关的加工关联数据,因此,在拉伸手段的管轴方向更上游侧即使基管断裂,槽加工手段所配置的带槽芯棒也能够在破损前根据加工关联数据识别出发生断管。
因此,可以迅速地进行停止装置等的对应,槽加工手段中的带槽芯棒可以被滚轧滚珠直接按压,防止破损。
所述加工关联数据,可以举例为,例如,与在所述缩径手段、所述槽加工手段中测定的所述加工负荷,或,中间拉伸手段(所述辅助拉拔手段)的拉伸负荷,换言之,与电机的负荷(驱动力)相关的负荷关联数据。并且,所述加工关联数据可以是将加工负荷、驱动力电信号化的电流值、电压值,以及对这些值进行微分后的微分值等数据,进而,也可以是表示这些数据图表化后的波形的趋势。
进一步地,作为本发明实施例,可以用测量所述槽加工手段的所述加工负荷的槽加工负荷检测手段,以及测量所述缩径手段的所述加工负荷的缩径加工负荷测量手段中的至少一个构成所述加工关联数据检测手段。
在所述加工关联数据检测手段由所述槽加工负荷测量手段构成时,可以基于所述槽加工手段上的所述加工负荷判定断管发生。
在所述加工关联数据检测手段由所述缩径加工负荷测量手段构成时,可以基于所述缩径手段上的所述加工负荷判定断管发生。
因此,在槽加工手段的下游侧设置整径模时,也可以在所述槽加工手段、所述缩径手段的任意一个中,针对断管发生的判定,也能不受延迟等影响地,在带槽芯棒破损前识别出发生断管。
特别地,具有下述优点:在所述加工关联数据检测手段由所述缩径加工负荷测量手段构成的情况下,在所述槽加工手段和所述缩径手段之间发生断管时,能够瞬时判定出该断管发生事件。
另外,在所述槽加工手段、所述缩径手段的任意一个中,例如,所述加工负荷相对通常的恒定加工时间的加工负荷,例如变化到20%等,降到机械损失水平之前的规定比例时,也能够判断断管发生。
进一步地,作为本发明实施例,还包括在所述缩径手段和所述槽加工手段之间拉伸基管的中间拉伸手段;所述加工关联数据检测手段,由检测与所述中间拉伸手段的电机的拉伸负荷相关的负荷关联数据的负荷关联数据检测手段构成。
由于包括所述中间拉伸手段,能够辅助所述拉伸手段进行基管的拉伸,另一方面,虽然施加在所述缩径手段、所述槽加工手段上的负荷容易变化大,但根据所述负荷关联数据检测手段检测出的负荷关联数据,能够识别断管发生,能够防止带槽芯棒破损。
并且,由于其构成是利用检测所述中间拉伸手段的拉伸负荷(电机负荷)相关的负荷关联数据,来识别断管的发生,因此,不需要测力传感器、扭力计等负荷测量手段,以及设置该负荷测量手段的夹具等硬件,因此,可以利用现有的设备轻易地进行断管检测。
其优点是:此时,具有所述中间拉伸手段的拉伸负荷自身,由于控制在加工中时常变化,因此,识别断管发生有时也很困难,但在这种情况下,若使用拉伸负荷的微分值、差分值作为负荷关联数据,表示断管发生时显著的变化,则可以可靠地识别断管的发生。
使用拉伸负荷的微分值作为负荷关联数据时,在所述断管判定手段中,例如,拉伸负荷的微分值,若超过在平常的恒定加工时也会发生一定程度变化的分布中的标准偏差(σ)的5倍(5σ)等规定幅度,则发生了大的变化,可以确定发生断管。
所述负荷关联数据可以举例为如上所述的所谓拉伸负荷(电机负荷)、对应负荷的电流值、电压值(电信号)的数据、这些数据的微分值、差分值等。
并且,所述负荷关联数据不限于电机的负荷,也可以是电机的转矩,除此之外,还包含因所述中间拉伸手段的电机负荷而可动的滑轮、带子等传动装置的(角)速度、(角)加速度或它们的微分值,所述中间拉伸手段的电机的负荷相关的数据不进行特别限定。
进一步地,作为本发明实施例,还可以包括断管判定手段,根据所述加工关联数据检测手段检测出的所述加工关联数据判定发生断管。
通过所述断管判定手段,可以根据所述加工关联数据检测手段检测出的加工关联数据自动地判定发生断管,因此,若判定发生了断管,则可以即时、可靠地停止装置,可以防止带槽芯棒的破损。
并且,本发明的内表面带槽管的制造方法中,使用所述内表面带槽管的制造装置,通过所述断管判定手段,根据所述加工关联数据检测手段检测出的所述加工关联数据判定发生了断管,停止加工。
通过所述构成,可以根据所述加工关联数据检测手段检测出的加工关联数据自动地判定发生了断管,判定发生了断管后在槽加工手段所配置的带槽芯棒破损前停止加工,因此,可以可靠地防止带槽芯棒的破损。
通过本发明,能够提供一种热传导性能优良,小型化、轻量化,能够实现资源节省的内表面带槽管,以及能够高效稳定地制造这种内表面带槽管的制造方法及制造装置
附图说明
图1为表示实施例1的内表面带槽管的制造装置的截面图;
图2为表示实施例1的将内表面带槽管相对于管轴直角切断的一部分的截面图;
图3为实施例1的通过内表面带槽管的管轴的面的截面图;
图4为表示实施例2的内表面带槽管制造装置的构成图;
图5为说明实施例2的内表面带槽管制造装置中的负荷、力的说明图;
图6为表示实施例2的内表面带槽管制造装置的全体动作的流程图;
图7为表示实施例3的内表面带槽管的制造装置的截面图
图8为用一部分截面表示实施例3的缩径手段的缩径手段的构成说明图;
图9为表示利用实施例3的缩径手段对基管进行缩径的情况的作用说明图;
图10为说明实施例3的加工滚珠的加工螺距的说明图;
图11为表示具有产生凹陷的翅片的管内表面的一部分的截面图;
图12为表示利用现有的缩径手段对基管进行缩径的情况的说明图;
图13为表示实施例4A的内表面带槽管的制造装置的截面图;
图14为表示实施例4B的内表面带槽管的制造装置的截面图;
图15为表示实施例4C的内表面带槽管的制造装置的截面图;
图16为说明设置于实施例4A、4B,现有技术的各制造装置中的加工负荷检测部的设置场所的截面图;
图17为说明设置于实施例4C的制造装置中的加工负荷检测部的设置场所的截面图;
图18为将断管发生前后的加工关联数据的变化图表化,表示比较例的制造装置中的断管发生判断的情况的图;
图19为将断管发生前后的加工关联数据的变化图表化,表示比较例的制造装置中的断管发生判断的情况的图;
图20为将断管发生前后的加工关联数据的变化图表化,表示比较例的制造装置中的断管发生判断的情况的图;
图21为将断管发生前后的加工关联数据的变化图表化,表示比较例的制造装置中的断管发生判断的情况的图;
图22为将断管发生前后的加工关联数据的变化图表化,表示实施例4A的制造装置中的断管发生判断的情况的图;
图23为将断管发生前后的加工关联数据的变化图表化,表示实施例4A的制造装置中的断管发生判断的情况的图;
图24为将断管发生前后的加工关联数据的变化图表化,表示实施例4A的制造装置中的断管发生判断的情况的图;
图25为将断管发生前后的加工关联数据的变化图表化,表示实施例4B的制造装置中的断管发生判断的情况的图;
图26为将断管发生前后的加工关联数据的变化图表化,表示实施例4B的制造装置中的断管发生判断的情况的图;
图27为将断管发生前后的加工关联数据的变化图表化,表示实施例4C的制造装置中的断管发生判断的情况的图;
图28为将断管发生前后的加工关联数据的变化图表化,表示实施例4C的制造装置中的断管发生判断的情况的图;
图29为将断管发生前后的加工关联数据的变化图表化,表示实施例4C的制造装置中的断管发生判断的情况的图。
符号说明
11、内表面带槽管,12、内表面带槽管的制造装置,13、缩径部,14、槽加工部,16、拉拔装置,17、辅助拉拔装置,33、可动台,35、测力传感器,45、控制装置,50、固定台,101、内表面带槽管制造装置,120、缩径装置,130、辅助传送装置,140、槽加工装置,160、卷筒,171、控制器,176、计算器、182、上游可动台、184、全体可动台,192、上游负荷检测器,194、全体负荷检测器,201、基管,202、缩径管,204、内表面带槽管,311、内表面带槽管,311a、基管,312、内表面带槽管的制造装置,313、缩径手段,314、槽加工手段,317、中间拉拔部,322、缩径模,323、游动芯棒,324、带槽芯棒,326、加工滚珠,510A、510B、510C、内表面带槽管的制造装置,511、内表面带槽管,511a、基管,513、缩径加工部,514、槽加工部,516、拉伸部,517、545、552、加工关联数据检测部,518、546、553、控制部,524、带槽芯棒,541、槽加工负荷测量用测力传感器,551、中间拉伸部,P、加工负荷。
具体实施方式
(实施例一)
结合以下附图共同说明本发明实施例一。
本实施例中的内表面带槽管11的制造方法,可以使用图1所示的制造装置12进行制造。
另外,图1为本实施例中的内表面带槽管的制造装置12的说明图。
所述制造装置12从拉拔方向(拉伸方向)(图1中的X方向)的上游侧向下游侧依次配置缩径部13、辅助拉拔装置17、槽加工部14,整修加工部15,并且,在更下游侧包括拉拔装置16,通过这些构成连续加工基管11a制造内表面带槽管11。
详细来说,所述制造装置12包括:缩径部13,拉拔基管11a并对其缩径;槽加工部14,在基管11a内表面形成多个槽;拉拔手段16,兼作卷筒36在槽加工部14的下游侧卷绕加工完成的内表面带槽管11;辅助拉拔装置17,在缩径部13和槽加工部14之间拉拔基管11a。
进一步地,所述制造装置12还包括:可动台33,可相对固定台50向拉拔方向移动地支持辅助拉拔装置17及槽加工部14;测力传感器35,根据该可动台33相对所述固定台50的移动,检测作用的加工负荷P;控制装置45,根据该测力传感器35检测出的所述加工负荷P控制辅助拉拔装置17。
以下,对上述的各部的构成进行说明。
所述缩径部13构成用于对通过的基管11a进行缩径的圆筒状的塑模22。所述塑模22具有向上游侧研钵状开口的模孔22a。
进一步地,所述缩径部13在基管11a的内侧包括游动芯棒23。该游动芯棒23可通过基管11a与所述塑模22卡合,外周面的轴方向的一部分呈圆锥状。从而,游动芯棒23可转动自如地卡合在所述塑模22部分。
另外,所述槽加工部14在基管11a内侧包括在外周面形成多个螺旋状槽的带槽芯棒24。
所述带槽芯棒24和所述游动芯棒23,通过连接棒25分别独立自由转动地连接。并且,所述槽加工部14包括多个滚珠26,该多个滚珠26配置在基管11a外侧,按压该基管11a,同时绕管轴自由旋转。
所述槽加工部14,通过带槽芯棒24与基管11a的内周面抵接,基管11a一边绕轴旋转一边被拉向拉拔方向的同时被多个滚珠26按压,而可以在基管11a的内周面形成多个平行的螺旋状的螺旋状槽。
通过所述槽加工部14,能够得到内表面带槽管11。
所述整修加工部15包括整径模27,内表面带槽管11通过该整径模27的模孔27a,从而进行使例如由所述槽加工部14中的滚珠26的按压所产生的管表面的歪斜等变成平滑的整径加工。
所述拉拔装置16包括卷筒36以及卷绕用的电机M1,通过该电机M1的旋转驱动,将内表面带槽管11边拉边卷到卷筒36上。
所述辅助拉拔装置17,在缩径部13和槽加工部14之间,向拉拔方向拉拔基管11a,通过拉拔装置16进行辅助拉拔。即,所述槽加工部14所进行的槽加工,会成为拉拔基管11a时的阻力,虽然该槽加工时的拉拔负荷变大,但能够通过辅助拉拔装置17使施加在基管11a上的所述拉拔负荷分散。
所述辅助拉拔装置17包括配置在相对基管11a的上下各侧或左右各侧的一对带子42a、42b。各带子42a、42b呈环状(无端状),通过电机M2的旋转驱动可旋转地搭在滑轮43上。带子42a、42b为在外周面沿其长度方向连接设置多个垫片44的履带式构成。
所述辅助拉拔装置17中的一对带子42a、42b从得到足够的拉力和防止基管11a变形的观点出发,配置在相对基管11a的各侧,从而能保持垫片44对基管11a的按压力为例如0.3MPa的期望的按压力。
所述垫片44,未在图中表示,但在与被缩径部13缩径后的基管11a外面的接触部分,形成相对于多个垫片44的连接设置方向的剖面为圆弧状的垫槽44a。
另外,在所述辅助拉拔装置17的上游侧,也可以包括为去除附着在基管11a的外表面的油膜或异物的揩抹器(图中未表示)。
所述可动台33,通过多个车轮33a可相对固定台50向拉拔方向或其反方向平行移动地设置在固定台50上,以能够收纳在盒32中的状态设置上述缩径部13、槽加工部14、整修加工部15以及辅助拉拔装置17。
测力传感器35设置在固定台50上、在可动台33的拉拔方向的下游侧端部分,可检测对应基管11a的拉拔力可动台33承受的加工负荷P。
所述控制装置45,输入由测力传感器35检测出的加工负荷P电信号化后的负荷检测信号Sin,跟据控制程序,输出控制辅助拉拔装置17的电机M2的驱动的控制信号Sout
进一步地,所述控制装置45未在图中表示,其包括:运算器(CPU),用于执行信号的解析处理及运算处理;硬盘,用于存储必要的控制程序;内存,用于临时存储所述负荷检测信号Sin;除此之外,可以适当地包括输入控制参数的键盘等输入手段、监视器等显示手段。
本实施例中的内表面带槽管11的制造方法是利用上述的内表面带槽管的制造装置12进行的。
详细来说,本实施中的内表面带槽管11的制造方法为,在将通过整径模27后的内表面带槽管11作为一次整修管,将一次整修管的轴方向横截面积设为Ac1(毫米2),将一次整修管的断裂应力设为σM(牛/毫米2)时,控制辅助拉拔装置17的电机M2的速度,使加工负荷P在(Ac1×σM)的0.5倍至0.9倍之间,从而制造希望形状的一次整修管的方法。
这样,控制辅助拉拔装置17的电机M2的速度使加工负荷在P≥0.5×(Ac1×σM)的区间,是因为在P<0.5×(Ac1×σM)时,管内表面形状易因辅助拉拔装置17的驱动力的稍微变化而变化,槽深度不是一定的。
控制辅助拉拔装置17的电机M2的速度,使P≤0.9×(Ac1×σM),是因为P>0.9×(Ac1×σM)时,因管中的壁厚的稍微变化、拉拔力的变化,管发生断裂。
通过上述内表面带槽管11的制造方法,如图2及图3所示,当外径D在3毫米以上6毫米以下的范围,槽2的深度H为0.07毫米以上且在0.10毫米至0.30毫米的范围,相对于管的中心轴的槽2的螺旋角β在30至60度的范围,邻接的槽2和槽2之间形成的翅片1的顶角α在5度至20度的范围,相对于管的轴方向的横截面积为Ac1(毫米2)时,能够制造Ac1<0.8×D的内表面带槽管11。
另外,Ac1<0.8×D是表示壁厚与现有的比较薄的薄管。
这是因为为了假设横截面积不变地平整翅片1,消除槽2时的平均壁厚为t’毫米时,在壁厚很薄的情况下,和Ac≒πDt’的关系成立,实现管的壁厚为薄壁,例如t’<0.255,如上所述,横截面积需要满足Ac<0.8×D的关系。
另外,像Ac<0.8×D,在管的壁厚比现有的薄时,加工会困难。这不仅是因为只减小横截面积断裂负荷会变小,也是因为如下的带槽加工特有的问题。
即,是因为壁厚变薄时,管壁容易向滚珠公转方向纵弯曲,在管壁的一部分被填充进芯棒的槽之前,构成管的材料跑向半径方向外侧。
特别地,现有的加工中,施加在管的拉拔方向的负荷变大,但像这样,轴方向的拉力大时,向周方向的变形困难,槽加工困难。
对此,通过上述的内表面带槽管11的制造方法,可通过上述控制降低加在管的拉拔方向上的负荷,即使在壁厚度薄的管进行带槽加工时,也能够抑制周方向的纵弯曲。
由上,所述内表面带槽管11与现有技术相比,槽深度大,螺旋角大,顶角小,可以成为热传导性能强的传热管。并且,通过减小横截面积,能够得到分量轻、省资源的传热管。另外,通过使用这种高性能、分量轻的传热管,能够使热交换器小型、分量轻。
另外,上述的实施例中,对通过控制装置控制辅助拉拔装置17的电机M2的速度的方法进行了描述,但并不限于将速度作为参数进行控制,也可以将电机M2的加速度、转矩、旋转角度、或它们多个作为控制参数进行控制。
另外,图1中表示在所述辅助拉拔装置17的驱动上安装了一个电机M2的例子,但也可以左右分别安装电机,两台都运作。
这种情况下,使用能够追踪伺服机构类的目标运转控制值这样的电机,能够更详细地控制加工具有容易产生本发明这样的断裂的难加工形状的内表面带槽管时的加工负荷P,对设备运转的稳定有效。
并且,本发明的制造方法可以是至少控制辅助拉拔装置17的方法,也可以是控制例如辅助拉拔装置17和拉拔装置16双方,使P在例如(Ac1×σM)的0.5倍至0.9倍之间。
接着,针对用所述方法构成的内表面带槽管11,以实施的性能比较实验进行说明。
首先,在以下所示的适当的条件下,用内表面槽加工装置对所述各基管11a进行将一次整修管作为内表面带槽管制作的加工实验。
本实验中,将外径D、槽数、底壁厚t、槽深度H、螺旋角β、顶角α、槽底宽W1、坡底宽W2、槽底宽W1和槽深度H之比、相对于轴方向的横截面积Ac1(分别参照图2)作为参数,尝试制造下面的表1所示的实施例1,2的内表面带槽管11以及作为它们的比较对照的比较例1至4的内表面带槽管。
详细来说,关于实施例1、2,比较例1至4,分别进行如下的加工成品率实验:准备多支外径8毫米、内表面平滑的铜管(基管11a)作为加工原料,连续进行5次以1000米以上为目标的加工,比较能够无断裂地加工1000米以上的次数。
实施例1、2是用上述本发明的加工方法进行的,即,是用使用上述制造装置12,控制辅助拉拔装置17的电机M2的速度,使加工负荷P为0.5×(Ac1×σM)≤P≤0.9×(Ac1×σM)的制造方法制造的。
另外,实施例1,、2中,分别将目标拉拔负荷设定成1200牛、700牛进行实验。
对此,比较例1、2中,使用上述制造装置12进行加工,但将加工负荷P设定在本发明的条件之外进行制造。
另外,比较例1、2中,分别将目标拉拔负荷设定成1250牛、600牛进行实验。
比较例3、4是用所述专利文献3(特开2001-241877号公报)所公开的内表面带槽管的制造方法进行的。即,比较例3、4是使用不具备辅助拉拔装置17,仅用拉拔装置拉拔基管11a的制造装置进行制造的。
关于实施例1、2,比较例1至4,各自在表1中表示一次整修管的加工实验的结果。
[表1]
Figure BPA00001388600400241
由结果可知,关于实施例1、2,使用本发明的装置构成12,控制P在(Ac1×σM)的0.5倍至0.9倍之间进行加工,从而在任意的5次试验中5次都能稳定加工表1所示的形状的内表面带槽管。
另外,一次整修管的顶角小于16度时,需要使带槽芯棒24的槽形成得细,不能使管壁充分填充进该带槽芯棒24的细槽中,因此,加工变得很困难。
因此,可以说如实施例1、2,能用顶角16度进行加工的本发明的制造方法特别有效。
另一方面,比较例1、2中,5次加工中能没有问题地进行加工的分别是3次、1次,成品率都很低。根据该结果,可知加工负荷P的范围在本发明条件之外时加工的稳定性低,可以证实本发明的制造方法的有效性。
在比较例3中,5次都能不断裂地加工,但例如外径D为大于6毫米的8毫米,顶角α为大于20度的23度,相对于轴方向的横截面积Ac1为大于0.8D的7.6毫米2,不能得到实施例1、2那样的本发明的形状。
比较例4中,尝试使用和比较例3相同的制造装置,特别地,在外径D为和实施例1、2相同的6毫米时进行加工,但5次加工中能没问题地进行加工的是0次,任意一次开始加工时都会马上就断裂,不能继续加工。
接着,对上述加工实验得到的实施例1、2,比较例3的一次整修管,分别进行通过空拔模(图中未显示)进行空拔,得到作为期望外径的最终整修管的传热管的空拔加工实验。
详细来说,空拔是指不直接对一次整修管的内表面进行加工,该一次整修管通过塑模拉拔,通过该空拔,在减小外径的同时,壁厚也减少若干。另外,随着向长度方向延伸,螺旋角减小。
另外,一般为一次整修管所期望的外径时,不进行空拔,在大于期望的外径时,对一次整修一般管进行的加工,但本实验中,为对空拔后的管形状进行评价,对实施例1或2以及比较例3进行了空拔加工实验。
从而,能够制造下表2所示的实施例3、比较例5的传热管。
[表2]
Figure BPA00001388600400261
另外,实施例3中,空拔实施例1或2的一次整修管,使外径缩径到5毫米。比较例5中,空拔比较例3的一次整修管,使外径缩径到7毫米。
在此,一次整修管和经过空拔后的最终整修管,外径和横截面积之比不严格一致,但实施范围中,空拔的缩径率(外径减小率)为10~20%左右,在该范围内Ac1/D1≒Ac/D。
另外,Ac1、D1分别表示一次整修管的相对于轴方向的横截面积、外径,Ac、D分别表示最终整修管的相对于轴方向的横截面积、外径。
由表2可知,实施例3中,能得到外径为3毫米以上6毫米以下的5毫米,槽2的深度H为0.07毫米以上且0.10毫米至0.30毫米的0.15毫米,相对于管的中心轴的槽2的螺旋角β为30度至60度的40度,邻接的槽2与槽2之间形成的翅片1的顶角α为5度至20度的10度,相对于管的轴方向的横截面积Ac为小于外径D的0.8倍的3.8毫米2,空拔后也满足本发明的条件的期望形状的传热管。
另一方面,比较例5如上所述,虽然将比较例3作为一次整修管进行拉拔,但即使空拔在例如Ac1>0.8D1等点上不属于期望形状的比较例3也不能加工成期望形状(保持Ac>0.8D)。
这是因为,空拔引起的缩径率过大时螺旋角小,翅片1被分开,空拔能够进行缩径的缩径率是有范围的。
另外,实施例3、比较例5如表2所示进行传热性能的评价。实施例3的传热性能是用将比较例5的凝缩管内热传导率值设为100时的相对的传热性能表示。
用于传热性能计算的凝缩管内热传导率通过以下的测量方法测量。
将所述各样本管分别作为水平设置的二重管式热交换器样本的内管插入,向这些样本内流入制冷剂(R410a),同时外管和内管之间的二重管部流入冷却水使其相对制冷剂变为对抗流,冷却水和制冷剂进行热交换,从而冷却制冷剂。
根据此时的热交换量,测量(以管外面为基准测量)制冷剂的质量流速300kg/m2sec中的管内热(凝缩热)传导率。
如表2所示,本发明的实施例3,得到为137,高于比较例5的传热性能。
另外,凝缩管内热传导率也依靠直径,因此,本来实施例3、比较例5应该在相同直径的管之间比较评价传热性能,但如上所述,比较例5(即比较例3、4)的制造方法,不能制造本发明这种外径D为6毫米以下的小径管,因此,表2中表示在不同直径的管之间比较的传热性能。
最后,通过上述本发明的制造方法,制造如表3所示的实施例4至8作为最终整修管,基于这些实施例4至8验证本发明的内表面带槽管的制造方法的有效性。
另外,实施例6使用拉拔实施例1或2的一次整修管后的管。
[表3]
Figure BPA00001388600400281
如表3所示,实施例4至8都能形成上述满足本发明的内表面带槽管11的范围的期望形状,以较高的成品率进行加工。
根据表3的结果,可以证实通过本发明的制造方法,能够制造比现有技术槽深度大、螺旋角大、顶角小的满足本发明的内表面带槽管11的范围的期望形状的内表面带槽管11,能够制造热传导性能大的传热管。
进而,通过减小横截面积,可以重量轻、资源省。它是最适合作为空调、热水器等热泵设备的热交换器用的,高性能的传热管。
另外,上述性能评价实验,在一次整修管做成后进行了空拔,但关于本发明的内表面带槽管,不限于将进行了空拔的管作为产品的方式,也包含用一次整修管的形状作为产品的方式。
另外,在上述实施例1与本发明的构成对应中,该实施例的缩径部13与本发明的缩径手段对应,以下同样地,
槽加工部14与槽加工手段对应,
拉拔装置16与拉拔手段对应,
辅助拉拔装置17与辅助拉拔手段对应,
可动部33与可动手段对应,
测力传感器35与负荷检测手段对应,
控制装置45与控制手段对应,
固定台50与设置部对应,
一次整修管或最终整修管与通过槽加工手段后的管对应,本发明并非仅限定成实施例1的构成,能够得到多个实施例。
(实施例2)
下面,对实施例2的内表面带槽管的制造装置101以及制造方法进行说明。
内表面带槽管的制造装置101从上游侧依次配置对作为加工对象200的基管201缩径的缩径装置120,和在缩径后的缩径管202的内表面实施槽加工的槽加工装置140,和拉拔槽加工后的内表面带槽管204的卷筒160。
另外,在缩径装置120和槽加工装置140之间设置向槽加工装置140的传送方向辅助传送缩径管202的传送辅助装置130。
另外,内表面带槽管制造装置101上,设置固定缩径装置120和辅助传送装置130,并可相对槽加工装置140与卷筒160的拉拔方向平行地进行相对移动的上游可动台182,还包括在上游可动台182相对槽加工装置140进行相对移动时,检测加在上游可动台182上的相对移动方向上的负荷的上游负荷检测器192。
另外,内表面带槽管制造装置101包括整体可动台184,固定槽加工装置140,并与拉拔方向平行地相对卷筒160进行相对移动。另外,上游可动台182可相对整体可动台184在拉拔方向上进行相对移动。
另外,还包括整体负荷检测器194,在整体可动台184相对卷筒160进行相对移动时,检测加在整体可动台184上的相对移动方向上的负荷。
另外,内表面带槽管制造装置101包括控制辅助传送装置130动作的控制器171及运算器176。并且,控制器171及运算器176根据上游负荷检测器192及整体负荷检测器194中至少一方检测出的负荷,调节辅助传送装置130的传送辅助速度进行辅助速度调整处理,以及调节辅助传送装置130的传送辅助转矩进行传送辅助转矩调整处理中的至少一个处理。
另外,在辅助速度调解处理中,控制器171及运算器176执行的传送辅助速度为第一传送辅助速度;控制器171及运算器176执行的传送辅助转矩调整处理,根据基于和传送辅助转矩的相关关系所确定的第二传送辅助速度进行调整。
并且详细描述时,控制器171及运算器176根据上游负荷检测器192及整体负荷检测器194检测出的负荷的差分,调节辅助传送装置130的传送辅助速度进行辅助速度调解处理,以及调节辅助传送装置130的传送辅助转矩进行传送辅助转矩调整处理中的至少一个处理。
(实施例9)
结合以下附图共同对本发明的一实施例进行说明。
图4为表示实施例2的内表面带槽管制造装置101的构成图。该图4中显示了加工用装置、传感用装置以及控制用装置。另外,图5为对内表面带槽管制造装置101中加在原料上的负荷、加工用的拉拔力、辅助传送力以及检测出的负荷进行说明的说明图。
对加工用装置进行说明时,从上游向下游,缩径装置120、辅助传送装置130、槽加工装置140以及整修加工装置150其各自的加工部呈水平且一直线地依次配置,并且在该下游设置一直线地拉拔并卷绕基管201的卷筒160。身为加工对象的基管201的材料可以是例如铜、铝、或它们的合金等热传导性优良的金属。
缩径装置120为,通过对基管201的周围向内侧按压的缩径模121和配置在基管201内部的游动芯棒111的间隙,对上游侧提供的圆筒形的基管201进行缩径的装置。
缩径模12设有形成向上游侧逐渐展开的研钵状的斜面的模孔122。游动芯棒111形成为大于模孔122的半径最小部分的尺寸,且稍小于基管201的内周尺寸的尺寸,以自由状态插入基管201内。因此,用缩径模121的模孔122缩径且基管201被拉拔时,游动芯棒111不会一起被拉拔。
另外,游动芯棒111的模孔122的对向面形成为圆锥台形状的倾斜面。从而,能够用模孔122对外周面按压缩径的基管201的内表面进行按压,可以使缩径加工稳定。
上游侧提供的基管201变成被该缩径装置120缩径的缩径管202。
在该缩径加工时,基管201上如图5所示施加缩径拉拔负荷R 3。
辅助传送装置130由按压装置131、安装板132、滑轮133以及带子134构成。
带子134连同安装板132一起被按压装置131朝缩径管202按压(参照图4)。
安装板132可上下动(可向与拉拔方向成直角方向移动)地安装在上游机壳102上,可旋转地轴支撑与拉拔方向并列的一对滑轮133。该一对滑轮133不松弛地搭设无端的带子134,因由矢量电机的电机M2的驱动力使带子134旋转。
带子134形成无端的环状,多个垫片135连续配置在外周面上。该电子135优选是由比基管201硬的材质构成,例如由工具钢构成。
设置了该滑轮133和带子134的安装板132夹持缩径管202、上下对称(在与拉拔方向成直角方向上对称)地设置。并且,所述按压装置131也上下对称地设置。从而,上下的按压装置131面向缩径管202按压上下的按压装置131,用垫片135夹入缩径管202。
辅助传送装置130因该构成和控制器171的控制,进行辅助传送动作。即,按压装置131以缩径管202不变形过大的一定压力,利用垫片135从上下夹持缩径管202。并且,由受控制器171控制的电机M2的旋转驱动,滑轮133以一定比率旋转,带子134随之旋转,在垫片135和缩径管202之间产生材料行进方向(拉拔方向)的传送摩擦力。
该传送摩擦力带来传送辅助时,辅助传送装置130可以如图5所示,给缩径管202辅助传送力F2,即辅助传送转矩。因此,垫片135的传送方向的速度为与卷筒160的卷绕速度同一步调以上的速度。
槽加工装置140包括带槽芯棒113、加工机头141、滚轧装置142、按压部件143以及轴承144。
带槽芯棒113以自由状态插入缩径管202内,用连接棒112旋转自如地连接着上述游动芯棒111。从而,带槽芯棒113的拉拔方向上的位置不是一前一后。
加工机头141形成向下游展开的圆锥面。该圆锥面包含的贯通孔的内径稍大于缩径管202的外径。
按压部件143呈环状,被轴承144旋转自如地安装。
滚轧工具142由多个滚珠构成,可行星旋转地被加工机头141的圆锥面和按压部件143的按压面(上游侧面)夹持,向管内侧按压缩径管202。从而,滚轧工具142能够行星旋转并向带槽芯棒113按压缩径管202,沿带槽芯棒113的螺旋状槽在缩径管202内表面形成多个翅片205(螺旋状槽)。该翅片205能够形成相对管轴的规定螺旋角(导程角)、规定高度、规定翅片间隔。另外,滚轧工具142可以由多个滚子构成、或由滚子和滚珠共同构成。
通过该槽加工装置140,由上游侧提供的缩径管202变成在内表面上形成槽(翅片205)的带槽管203。
该槽加工时,缩径管202如图5所示,被施加槽加工负荷R2。
整修加工装置150由整形模151构成。该整形模151设置具有向上游侧展开的圆锥面的模孔152,该模孔152的半径最小部分的半径稍小于带槽管203的外周半径。通过将带槽管203穿过模孔152,
能够使带槽管203的外周面被稍微缩径、整形,得到完成品的内表面带槽管204。
该整修加工时,带槽管203如图5所示,被施加整修拉拔负荷R1。
卷筒160为卷绕内表面带槽管204的筒。该卷绕,按照遵从控制器173的速度指示信号的电机M1的旋转力而执行。另外,该卷绕的力,为相对基管201的一定方向的一直线的拉拔力F1,可产生拉拔转矩进行缩径加工、内表面槽加工。
即,可以对基管201用卷筒160进行拉拔,同时用缩径装置120进行缩径,用槽加工装置140进行槽加工,用整修加工装置150进行外周面的整修加工。
下面,对传感用装置进行说明,所述缩径装置120及辅助传送装置130被固定在上游机壳102上。这种构造的上游机壳102被固定在上游可动台182上,可同该上游可动台182一起与拉拔方向平行地(本实施中为水平)往返滑动在整体可动台184上。即,上游可动台182设有车轮182a,该车轮182a与整体可动台184的导轨184b卡合,从而可沿导轨184b顺畅地移动。进而,所述缩径装置120及辅助传送装置130与上游可动台182一体地移动。
另外,在上游可动台182的拉拔方向侧端部上设有上游负荷检测器192。该上游负荷检测器192由测力传感器等可检测负荷的适当的检测器构成。可通过该上游负荷检测器192,检测在拉拔加工时施加在拉拔方向上的上游可动台182的负荷,将其作为上游负荷检测值V(T1)(参照图5)。
所述槽加工装置140和整修加工装置150被固定在整体机壳104上。另外,这种构成的整体机壳104被固定在整体可动台184上,可以同该整体可动台184一起与拉拔方向平行地(本实施例中为水平)往返滑动在固定台186上。即,整体可动台184上设置车轮184a,该车轮184a与固定台186的导轨186b卡合,从而可沿导轨186b顺畅地移动。进而,所述槽加工装置140及整修加工装置150与整体可动台184一体地移动。
另外,在整体可动台184的拉拔方向侧端部上设有整体负荷检测器194。该整体负荷检测器194由测力传感器等可检测负荷的适当的检测器构成。可通过该整体负荷检测器194,检测在拉拔加工时施加在拉拔方向上的整体可动台184的负荷,将其作为下游负荷检测值V(T2)(参照图5)。
下面,对控制用装置进行说明,设有控制器171、速度设定器172、控制器173、上游信号转换器174、整体信号转换器175以及运算器176。
控制器171从运算器176收到旋转指示速度S(H),使电机M2以该速度旋转。并且,向运算器176反馈电机M2实际的旋转速度及转矩。
速度设定器172为设定卷筒160的拉拔速度的装置,向控制器173及运算器176发送设定值。
控制器173根据从速度设定器172收到的拉拔速度,设定指示电机M1的旋转速度。
上游信号转换器174,将对载有上游机壳102的上游可动台182向拉拔方向(材料行进方向)的按压力的信号(上游负荷检测器192检测)转换为电信号,将该信号作为上游负荷检测值V(T1)发送给运算器176。
整体信号转换器175,将对载有整体机壳104的整体可动台184向拉拔方向(材料行进方向)的按压力的信号(整体负荷检测器194检测)转换为电信号,将该信号作为下游负荷检测值V(T2)发送给运算器176。
运算器176根据从上游信号转换器174接收的上游负荷检测值V(T1),和从整体信号转换器175接收的下游负荷检测值V(T2)、和各种设定信息进行运算,随时调节电机M2的旋转指示速度S(H)并将其发送给控制器171。
下面,结合图6,对内表面带槽管制造装置101的动作进行说明。另外,图6表示关于内表面带槽管制造装置101的全体动作的流程图。
首先,内表面带槽管制造装置101使卷筒160起动(步骤s1)。另外,控制器173为了用与基管201的材质、直径相应的一定的拉拔力F1进行卷绕,根据从速度设定器172收到的拉拔速度,对卷筒160的电机M1控制速度直到内表面带槽管204制造完成。
下面,内表面带槽管制造装置101起动辅助传送装置130(步骤s2)。此时,控制器171为了变成与基管201的材质、直径相应的初始辅助传送速度(第一辅助传送速度),对电机M2进行第一辅助传送速度的控制(步骤s3)。另外,初始辅助传送速度是指处于基管201不因内表面带槽管制造装置101断裂的范围内的高速度,根据身为加工对象的基管201的材质、直径预先设定的传送速度。
该状态的内表面带槽管制造装置101,虽然基管201不断裂,但槽加工装置140加在缩径管202上的槽加工负荷R2过大,槽加工装置140上,无法形成翅片205,或无法确保形成的翅片205为规定精度。
并且,在该状态下,内表面带槽管制造装置101用上游负荷检测器192检测上游负荷检测值V(T1)(步骤s4),用整体负荷检测器194检测下游负荷检测值V(T2)(步骤s5),将它们发送给运算器176。
运算器176对作为从上游负荷检测器192及整体负荷检测器194收到的上游负荷检测值V(T1)及下游负荷检测值V(T2)的差分的负荷差分值(T3)进行计算(步骤s6)。
该负荷差分值(T3)表示加在槽加工装置140上的槽加工负荷R2和加在整修加工装置150上的拉拔负荷R1的总负荷。详细来说,如上所述,上游负荷检测值V(T1)表示拉拔加工时加在拉拔方向上的上游可动台182的负荷、即缩径装置120上的缩径拉拔负荷R 3以及辅助传送装置130所带来的辅助传送力F2的总负荷。
与此相对,下游负荷检测值V(T2)表示拉拔加工时加在拉拔方向上的整体可动台182的负荷、即缩径装置120上的缩径拉拔负荷R3、缩径装置120带来的辅助传送力F2、槽加工装置140上的槽加工负荷R2以及整修加工装置150上的整修拉拔负荷R1的总负荷。
从而,身为上游负荷检测值V(T1)及下游负荷检测值V(T2)的差分的负荷差分值(T3)为,加在槽加工装置140上的槽加工负荷R2和加在整修加工装置150上的整修拉拔负荷R1的总负荷。
在此,整修加工装置150为了得到成为完成品的内表面带槽管20,对带槽管203的外周面仅进行缩径。此时加在整修加工装置150上的整修拉拔负荷R1几乎是固定的,同时,与槽加工装置140上的缩径拉拔负荷R3相比,小到可以无视的程度。因而,负荷差分值(T3)实质上可以考虑为槽加工装置140上的缩径拉拔负荷R3。
另外,槽加工装置140上的缩径拉拔负荷R3,对由上游侧提供的缩径管202形成带槽管203时的翅片205的形成产生较大的影响。详细来说,槽加工装置140上的缩径拉拔负荷R3小于预先设定的规定范围时,即,槽加工装置140上的翅片205形成时的负荷小,则意味着不能形成充分的翅片205。
另外,相反地,槽加工装置140上的缩径拉拔负荷R3大于规定范围时,即,槽加工装置140上的翅片205形成时的负荷大的情况,也同样的,不能形成期望的翅片205。
从而,运算器176计算为了使负荷差分值(T3)在根据基管201的材质、直径预先设定的规定范围内,通过辅助传送装置130作用于缩径管202上的辅助传送转矩(步骤s7)。
所述辅助传送转矩是根据无负荷转矩和棒摩擦转矩计算,用辅助传送装置130向槽加工装置140送出缩径管202的转矩,但不能控制辅助传送装置130中的电机M2,以匹配步骤s7计算出辅助传送转矩。
因此,运算器176对控制器171发送增减速指示,使其变成基于辅助传送转矩所对应的相关关系决定的第二辅助传送速度,该辅助传送转矩是根据基管201的材质及直径预先设定的;控制器171对电机M2实行基于接收的增减速指示的转矩控制(步骤s8)。
另外,步骤s3中,对应基管201的材质、直径,控制速度在初始辅助传送速度(第一辅助传送速度),该初始辅助传送速度为处于基管201不因内表面带槽管制造装置101而断裂的范围内的高速度,在本实施例中,利用步骤8对辅助传送装置130进行的转矩控制的辅助传送转矩,即根据对辅助传送转矩的相关关系决定的第二辅助传送速度为比初始辅助传送速度(第一辅助传送速度)低的速度,控制器171控制电机M2减速。
步骤8对辅助传送装置130实行转矩控制的内表面带槽管制造装置101,与步骤s4~s6同样的,用上游负荷检测器192及整体负荷检测器194检测上游负荷检测值V(T1)及下游负荷检测值V(T2),同时运算器176计算对辅助传送装置130进行转矩控制后的负荷差分值(T3),判定算出的负荷差分值(T3)是否在预先设定的规定范围内(步骤s9)。
若在对辅助传送装置130进行转矩控制后的负荷差分值(T3)不在规定范围内时(步骤s9:No),返回步骤s4,运算器176计算辅助传送转矩,使负荷差分值(T3)在规定范围内。
相反,若在对辅助传送装置130进行转矩控制后的负荷差分值(T3)在预先设定的规定范围内时(步骤s9:Yes),控制器171判定是否能够制造规定数量的内表面带槽管204(步骤s10)、已经制造规定数量的内表面带槽管204时,停止内表面带槽管制造装置101进行的内表面带槽管204的制造(步骤s10:Yes)。与此相对,若没有制造出规定数量的内表面带槽管204时(步骤s10:No),返回步骤s4,反复进行所述步骤s4~s9直至制造出规定数量的内表面带槽管204为止。
这样,通过使用上述构成的内表面带槽管制造装置101进行上述控制,能够提高形成高精度的翅片205的内表面带槽管204的生产率。
详细来说,内表面带槽管制造装置101控制通过辅助传送装置130使缩径管202工作的辅助传送转矩,使通过运算器176得到的上游负荷检测器192检测出的上游负荷检测值V(T1)和整体负荷检测器194检测出的下游负荷检测值V(T2)的差分,即实际表示槽加工装置140上的缩径拉拔负荷R3的负荷差分值(T3)处于根据基管201的材质、直径预先设定的规定范围内。因此,能够使对翅片205形成过程中影响较大的缩径拉拔负荷R3稳定,即使在接近加工临界的加工条件下,也能形成希望精度的翅片205。
从而,能够以高生产率地制造例如现有不可能精度的内表面带槽管204(在内表面形成多个例如具有相对管轴40~60°的高螺旋角(导程角)的、翅片高度0.2毫米以上的翅片的管等,使翅片高度H与邻接翅片之间的槽底壁厚t之比H/t在1.2以下)。
另外,使用第二辅助传送速度对用于转矩控制辅助传送装置130的辅助传送转矩进行转矩控制,该第二辅助传送速度是基于与根据基管201的材质及直径预先设定的辅助传送转矩对应的相关关系所决定的,因此,可以对不能进行转矩控制的电机M2可靠地进行转矩控制,可靠地形成希望精度的翅片205。
并且,内表面带槽管制造装置101用根据身为加工对象的基管201的材质、直径预先设定的第一辅助传送速度进行控制,该第一辅助传送速度为该内表面带槽管制造装置101中基管201不断裂的范围中的高速度。之后,用基于与辅助传送转矩对应的相关关系所决定的第二辅助传送速度对辅助传送装置130进行转矩控制,该第二辅助传送速度为比初始辅助传送速度(第一辅助传送速度)低的速度。因此,能够提高具有以希望精度形成的翅片205的内表面带槽管204的生产率。
另外,内表面带槽管制造装置101将卷筒160作用的拉拔力F1设为定值,同时对辅助传送装置130进行转矩控制并制造具有希望精度的翅片205的内表面带槽管204,因此,能够不复杂地控制、高生产率地制造内表面带槽管204。
另外,根据与基管201的材质、直径相对应的速度、范围及相关关系设定卷筒160上的拉拔力F1、初始辅助传送速度(第一辅助传送速度)、控制负荷差分值(T3)的作为基准的规定范围以及第二辅助传送速度,因此,能够与由基管201的材质、直径引起的负荷变化相对应地进行加工。从而,能够不受基管201的材质、直径的限制、形成高精度的翅片205,同时,能够降低断裂的发生。
另外,内表面带槽管制造装置101包括上游负荷检测器192,该上游负荷检测器192在可相对卷筒160进行相对移动的上游可动台182上固定缩径装置120和辅助传送装置130,同时检测在卷筒160拉拔基管201时相对移动的上游可动台182的负荷。
从而,在可相对例如卷筒160进行相对移动的整体可动台184上固定缩径装置120、辅助传送装置130、槽加工装置140以及整修加工装置150整体,与检测施加在整体可动台184上的负荷的内表面带槽管制造装置相比,能够根据上游负荷检测器192的检测结果推测对形成翅片205影响较大的辅助传送装置130所作用的辅助传送转矩,同时进行转矩控制。
从而,能够高生产率地制造具有更高精度的翅片205的内表面带槽管204。
另外,内表面带槽管制造装置101包括检测施加在上游可动台182上的负荷的上游负荷检测器192,和施加在整体可动台184上的整体负荷检测器194,因此,运算器176可以在根据用上游负荷检测器192和整体负荷检测器194检测出的上游负荷检测值V(T1)及下游负荷检测值V(T2)计算的负荷差分值(T3)的基础上,考虑上游负荷检测值V(T1),对辅助传送装置130进行转矩控制。
并且,也可以在负荷差分值(T3)之上,考虑整体负荷检测器194检测出的下游负荷监测值V(T2),控制卷筒160作用的拉拔力F1。
这样,内表面带槽管制造装置101包括检测施加在上游可动台182上的负荷的上游负荷检测器192,和施加在整体可动台184上的整体负荷检测器194,因此,即使在更薄壁、翅片205的螺旋角(导程角)更大时,增大了控制的复杂性,但能够提高形成更高精度的翅片205的内表面带槽管204的生产率。
另外,在同一位置构成上游负荷检测器192和整体负荷检测器194,因此,两检测器检测出的值的变化曲线近似,能够高精度地调整辅助传送装置130、卷筒160的速度、转矩。
另外,上述实施例2和本发明的构成的对应中,本实施例的缩径装置120与缩径手段对应,以下同样地,
辅助传送装置130与传送辅助手段对应,
槽加工装置140与槽加工手段对应,
卷筒160与拉拔手段对应,
控制器171以及运算器176与控制手段对应,
辅助传送速度与传送辅助速度对应,
辅助传送转矩与传送辅助转矩对应,
上游可动台182与移动台对应,
整体可动台184与基台对应,
上游负荷检测器192与移动台负荷检测装置对应,
整体负荷检测器194与基台负荷检测装置对应,
步骤s3与传送辅助速度调整处理对应,
步骤s8与传送辅助转矩调整处理对应,
按压用工具与加工滚珠326对应,本发明并非仅限于实施例2的构成,可以得到多个实施例。
(实施例3)
下面,使用附图对实施例3的内表面带槽管的制造装置312以及制造方法进行说明。
另外,图7为本实施例的内表面带槽管的制造装置312的说明图。
本实施例内表面带槽管的制造装置312,如图7所示,沿基管311a的拉拔方向X配置缩径基管311a的缩径手段313,和在基管311a内表面形成多个槽的槽加工手段314,同时在所述缩径手段313和所述槽加工手段314之间配置拉拔经所述缩径手段313缩径后的基管311a的中间拉拔部317。
所述缩径手段313由缩径模322,和配置在基管311a内、与所述缩径模322一起对基管311a进行缩径的游动芯棒323构成。
所述槽加工手段314由带槽芯棒324和多个加工滚珠326构成;该带槽芯棒324在基管311a内通过连接棒325可转动自如地连接所述游动芯棒323,在外周面形成多个槽;该加工滚珠326配置在基管311a的外侧,一边向所述带槽芯棒324侧按压该基管311a,一边绕管轴自由公转。
所述制造装置312及使用该制造装置312的内表面带槽管311的制造方法,如图8所示,根据所述基管311a的外径D0(毫米)、所述缩径模322的直径D2(毫米),在所述缩径手段313中将用RD={(D0-D2)/D0}×100(%)表示的基管311a的缩径率RD设定在30%以下。
并且,将所述游动芯棒323的外径D1(毫米)、所述缩径模322的直径D2(毫米)设定成D1-D2≥0.1。
另外,将所述加工滚珠326的公转方向设定成反方向,所述加工滚珠326的加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.7的范围内。
或者,将所述加工滚珠326的公转方向设定成正方向时,将加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.4的范围内。
以下,对本实施例内表面带槽管的制造装置312进行详细描述。
所述制造装置312从拉拔方向X的上游侧沿下游侧,构成缩径手段313、中间拉拔部317、槽加工手段314、整形模315、拉拔部316。
并且,所述制造装置312由可动台333,和测力传感器328,和控制装置345构成;该可动台333可相对固定台350向拉拔方向移动,支持缩径部313、中间拉拔部317以及槽加工手段314;该测力传感器328检测针对该移动台333的所述固定台350的移动而作用的负荷F;该控制装置345根据该测力传感器328检测出的所述负荷F控制中间拉拔部317以及拉拔部316。
所述缩径手段313如上所述由缩径模322和游动芯棒323构成。
所述缩径模322构成有向拉拔方向X连通的连通孔322a的筒状;连通孔322a呈研钵状开口的形状,将拉拔方向X的上游侧部分(入口侧)相对下游侧部分(出口侧)向上游侧开口。
所述游动芯棒323呈圆柱状,下游侧部分的外周呈锥状。
另外,如图8所示,将游动芯棒323的外径设定为D1(毫米),将缩径模322的出口侧的内径设定为D2(毫米)。
所述槽加工手段314有带槽芯棒324和多个加工滚珠326,和从外周侧保持加工滚珠326的加工机头327构成。
所述加工机头327形成截面半圆状的加工滚珠保持槽327a。
多个加工滚珠326通过所述加工滚珠保持槽327a边按压基管311a的表面边公转自如地保持。多个加工滚珠326通过所述加工滚珠保持槽327边向正方向或反方向的任意方向按压基管311a边可改变公转速度地保持。
所述整形模315通过内表面带槽管311,进行使因例如所述槽加工手段314中加工滚珠326的按压所产生的管表面歪斜等整形得平滑的加工。
所述拉拔部316,兼作卷筒336卷绕加工完成的内表面带槽管311,包括驱动卷筒336的电机M1,因该电机M1的旋转驱动边拉内表面带槽管311边将其卷绕在卷筒336上。
所述中间拉拔部317在缩径部313和槽加工手段314之间,通过向拉拔方向X拉拔基管311a,从而辅助拉拔装置316进行的拉拔。即,所述槽加工手段314进行的槽加工变成拉拔基管311a时的阻力,该槽加工时的拉拔负荷大,通过中间拉拔部317能够使施加在基管311a上的所述拉拔负荷分散。
所述中间拉拔部317包括相对基管311a上下各侧、或左右各侧配置的一对带子342a、342b。各带子342a、342b呈环状(无端状),因电机M2的旋转驱动可旋转地搭在滑轮343上。带子342a、342a在外周面沿其长度方向连续设置多个垫片344。
所述垫片344,在图中未表示,在与被缩径部313缩径后的基管311a的外面的接触部分,形成相对多个垫片344的连续设置方向的剖面呈圆弧状的垫槽。
所述中间拉拔部317因电机M3的驱动可将垫片344按压在基管311a表面。
另外,所述中间拉拔部317的上游侧设置用于去除附着在基管311a外表面的油膜、异物的揩抹器351,下游侧设置中间整形模352。
所述揩抹器351为去除附着在基管311a外表面的油膜、异物而设,为了使基管311a通过,因此,为中央部形成直径比该基管311a的外径小一圈的贯通孔的例如橡胶制的筒状体。
另外,未设置揩抹器351时,因油膜、异物,中间拉拔部317发生滑动,使基管331c的拉拔不稳定,且截面形状不稳定,因此,会产生槽的尺寸乱这样的问题。
中间整形模352为了使因所述中间拉拔部317而扁平的基管311a的横截面积回复成接近正圆的形状而设置,根据所述基管311a的形状以相同或小于可动压膜322直径的模直径构成。
另外,所述中间整形模352由金属、陶瓷等金属基管311a的材质构成硬制品。优选超硬合金制。
所述可动台333通过多个车轮333a可相对固定台350沿拉拔方向或其反方向平行移动地设置在固定台350上,以将上述缩径部313、槽加工手段314、整修加工部315、中间拉拔部317、揩抹器351以及中间整形模352以收容在盒332内的状态设置。
测力传感器328设置在固定台350上的可动台333的拉拔方向的下游侧端部分,可根据基管311a的拉拔力检测可动台333承受的负荷F。
所述控制部345输入测力传感器328检测出的负荷F电信号化的负荷检测信号Sin,执行控制程序,输出控制拉拔部316以及中间拉拔部317的各电机M1、M2、M3的驱动的控制信号Sout
并且,所述控制部345包括:图中未表示但用于执行信号解析处理以及运算处理的运算器(CPU),用于存放必要的控制程序的硬盘以及用于临时存放所述负荷检测信号Sin的内存,除此之外,还可以适当包括输入控制参数的键盘等输入手段、监视器等显示手段。
所述控制部345通过控制中间拉拔部317的电机M3的驱动,从而控制中间拉拔部317的垫片344对基管311a的按压力。
通过以适当的按压力对基管311a按压垫片344,使垫片344和基管311a之间的打滑降低,负荷变化变小。
这是因为负荷F变大时,长度方向上的槽形状产生偏差,长度方向上的槽深度有偏差时,不能确保一定的传热性能,对热交换器的铝翅片的扩管组入时扩管程度产生偏差,因此,部分扩管不足,引起由和铝翅片的贴紧不足所造成的热交换器性能低下。
另外,为了减小负荷F的变化,可以控制中间拉拔部317上的带子342a、342a的旋转。此时,所述控制部345不限于滑轮343的旋转转矩,也可以是控制旋转速度、加速度等其他控制参数的构成
接着,使用上述内表面带槽管的制造装置312的内表面带槽管311的制造方法,在基管311a向拉拔方向X行进过程中,进行使基管311a缩径的所经加工工序,和在基管311a内表面形成多个槽的槽加工工序;在进行所述缩径加工工序和所述槽加工工序之间,进行拉拔在所述缩径加工工序进行了缩径的基管311a的中间拉拔工序。
所述缩径加工工序是用缩径模322,和配置在基管311a内与所述缩径模322共同对基管311a进行缩径的游动芯棒323进行的。
所述槽加工工序是用带槽芯棒324和加工滚珠326进行的;该带槽芯棒324在基管311a内通过连接棒325与所述游动芯棒323转动自如地连接,在外周面形成多个槽;该加工滚珠326在基管311a外侧配置,向所述带槽芯棒324一侧按压该基管311a,并绕管轴公转自如。
所述制造装置312以及制造方法可以起到以下作用效果。
所述制造装置312以及所述制造方法,如上所述,根据所述基管311a的外径D0(毫米)和所述缩径模322的直径D2(毫米),在所述缩径手段313中将用RD={(D0-D2)/D0}×100(%)表示的基管311a的缩径率RD(%)设定成30%以下。
因此,在所述缩径手段313缩径后,能抑制基管311a的微振动即抖振现象,可以使所述中间拉拔部317辅助拉拔负荷的复合辅助稳定。
所述制造装置312以及所述制造方法,如上所述,将所述游动芯棒323的外径D1(毫米),所述缩径模322的直径D2(毫米)设定成D1-D2≥0.1。
因此,能够更有效地抑制抖振现象的发生,能够在缩径加工工序时防止拉细、壁厚减少。
所述控制装置312以及所述制造方法,如上所述,将加工滚珠326的公转方向设定为反方向时,将加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.7范围内。
因此,能够稳定制造槽的加工精度高的带槽管。
另外,所述制造装置312以及所述制造方法,如上所述,将加工滚珠326的公转方向设定为正方向时,将加工滚珠326的加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.4范围内。
从而,可以得到内表面翅片的边角部不会产生凹陷,槽深度深,并且加工精度高的产品。
(实施例)
接着,为了验证实施例3的制造装置312以及所述制造方法的有效性,进行将基管311a加工成内表面带槽管311的加工实验(实施例10~15)。
将实施例10中缩径手段313的基管311a的缩径率RD,实施例1中游动芯棒323和缩径模322啮合(D1-D2),实施例12中加工滚珠326的加工螺距P,实施例13中带槽芯棒324的槽深度和螺旋角,实施例14中加工滚珠326的公转旋转数,实施例15中加工滚珠326的个数分别作为参数并使它们变化,评价加工的优点。
以下,分别对实施例10~15进行详细描述。
(实施例10)
实施例10中,进行使缩径手段313中的基管311a的缩径率RD变化,调查其对加工的影响的带槽加工实验。
本加工实验,分别对本实施例1~3,比较例1、2设定加工条件,加工基管311a,制作完成内表面带槽管311。
本实施例1~3,比较例1、2中,关于基管311a的壁厚(T0)、缩径模322的直径(D2)、游动芯棒323的外径(D1)、带槽芯棒324的外径、槽数、螺旋角、槽深度、槽顶角、加工滚珠326数、公转旋转数、加工螺距,以表4所示的共通条件进行加工。
[表4]
·基管壁厚(T0)…0.30mm
·缩径模直径(D2)…φ7.70mm
·游动芯棒外径(D1)…φ8.30mm
·带槽芯棒…外径φ0.30mm、槽数55、螺旋角50度、槽深度0.20mm、槽顶角15度
·加工滚珠数(C)…4个
·加工滚珠公转旋转数(R)…20000rpm
·加工滚珠公转方向…与带槽芯棒的旋转方向相反的方向
·加工螺距(P)…0.40mm
并且,加工实验中,关于本发明实施例1~3,比较例1、2,分别如表5所示,将缩径模322的模直径D2设为定值的,仅使基管311a的外径D0变化,从而使缩径率RD变化。
如表5所示,本发明实施例1~3中,在缩径率RD都在30%以下的设定下,比较例1、2中,在缩径率RD大于30%的设定下进行加工。
加工结果根据带槽加工后形成在基管311a内表面的槽的长度方向上的槽深度的偏差进行评价。
另外,长度方向上的槽深度的偏差情况,和由设置在缩径手段313的测力传感器328检测出的缩径加工时检测出的负荷F的稳定程度是密切关联的。因此,产生负荷变化时,对形成在基管311a的内表面的槽形状(尤其是槽深度)有影响,负荷变化大时,表现为槽的长度方向上的槽深度的偏差变大。
因此,通过对形成于基管311a内表面的槽的长度方向上的槽深度的偏差进行评价,从而能够再缩径加工时检测出的负荷F的稳定程度进行评价。
加工结果,在表示负荷稳定的长度方向上的槽深度的偏差为0~0.02毫米时设定为“◎”,0.021~0.050毫米时设定为“○”,0.051毫米以上时设定为“×”来进行评价。
以本发明实施例1~3,比较例1、2的各条件进行的加工结果如表5所示。
[表5]
Figure BPA00001388600400471
根据表5,本发明实施例1为“○”,本发明实施例2、3为“◎”,针对本发明实施例1~3能得到希望的内表面带槽管311,比较例1、2均为“×”,得不到希望的内表面带槽管311。
详细来说,缩径率RD大于30%时,如比较例1、2,槽的长度方向上的槽深度的偏差变大。
基管311a的缩径率RD大于30%时,如图12(a)所示,基管311a和所述缩径模322A的接触面积A变大,摩擦阻力变大。如此说来,所述缩径模322A上的负荷变大,发生基管311a的外径Df比所述缩径模322A的出口直径D2细的拉细现象(参照图12(a)的区域Z1的放大图)。
并且,因拉细而使基管311a和所述缩径模322A的接触不稳定,易发生抖振现象,也会发生壁厚减小。
这样,经过缩径手段313后的基管311a的外径Df小于缩径模322A的直径D2的“拉细”或“壁厚减小”的程度大,中间拉拔部317的负荷辅助不稳定。另外,也会发生管微振动的抖振现象,随之,负荷的瞬时变化变大。
因此,可以认为比较例1、2表现为槽的长度方向上的槽深度的偏差大的结果。
如比较例1、2,长度方向上槽深度存在偏差的内表面带槽管311,其传热性能低。另外,对热交换器的铝翅片进行扩管组装时在扩管程度上产生偏差,因此,部分扩管不足,引起由和铝翅片的贴紧不足所造成的热交换器性能低。
并且负荷变化大时,也存在加工中发生断裂的时候,因此,希望负荷变化小。
对此,按照表5的结果,若缩径手段313的缩径率RD在30%以下,则像本发明实施例1~3那样长度方向上的槽深度的偏差小。从而能够证实负荷F的稳定性高,尤其缩径率RD小时负荷F的稳定性变好。
具体地,本发明实施例1~3中,如图9所示,缩径率RD在30%以下,D1-D2≥0.1时,能够实现缩径加工后的基管311a的外径Df与缩径模322的直径D2大致相同,缩径加工后的基管311a的壁厚Tf与基管311a的的壁厚T0相同或增加若干的这样的加工。
(实施例11)
实施例11中,进行带槽加工实验,以调查缩径手段313上的游动芯棒323和缩径模322的啮合(D1-D2)变化对加工造成的影响。
本加工实验以本发明实施例4~8,比较例3的各条件加工基管311a,做成内表面带槽管311。
本加工实验中,在本发明实施例4~8,比较例3的各加工条件下,如表6所示,使游动芯棒323的外径D1相对于一定的缩径模322的模直径D2发生变化,使游动芯棒323和缩径模322的啮合(D1-D2)程度发生变化,从而进行加工。
本发明实施例4~8中,在(D1-D2)都在0.1以上的设定下,比较例3在(D1-D2)小于0.1的设定下进行加工。
表6中表示以本发明实施例4~8、比较例3的各加工条件下进行的加工结果。
另外,本发明实施例4~8、比较例3中,使用基管311a的外径D0为9.53毫米,内径为8.93毫米的通用尺寸的基管311a,关于其他条件,以表4所示的通用条件进行加工。另外,加工结果同实施例10一样,根据带槽加工后形成的槽的长度方向上的槽深度的偏差情况用“◎”、“○”、“×”进行评价。
[表6]
Figure BPA00001388600400481
Figure BPA00001388600400491
从表6可知,本发明实施例4~8加工结果为“◎”或“○”,能够得到希望的内表面带槽管311,相对地,比较例3加工结果为“×”,不能得到希望内表面带槽管311。
这样,在(D1-D2)小于0.1时如比较例3缩径手段313A上的负荷变得不稳定。
详细来说,游动芯棒323A和缩径模322A的啮合(D1-D2)小于0.01毫米时,如图12(b)的区域Z3的放大图所示,仅游动芯棒323A的角部C附近与基管311a的内表面接触,从而仅角部C承受拉拔方向X上的负荷。
通常,进行缩径时,基管311a的壁厚不减小,相反有时也会增加到0.01毫米以内,相对地,(D1-D2)小于0.1时,边减小基管311a的壁厚边进行缩径,从而过于施加过大的负荷,并如图12(b)的区域Z2的放大图所示,管外径发生拉细。
游动芯棒323A和缩径模322A的啮合(D1-D2)小时,负荷的瞬时变化变大,尤其是(D1-D2)小于0.01毫米时也会发生管微振动的抖振现象,随之,负荷的瞬时变化变得更大,拉细的程度也会变化。
因而,用缩径手段313A基管311a有时也会断裂。
在此状态下,包括中间拉拔部317时,该中间拉拔部317上的垫片344和基管311a的接触面积发生变化,并且不能充分确保接触面积,中间拉拔部317上的负荷辅助变得不稳定。另外,包括中间拉拔部317时,会影响由垫片344的接触个数变化、垫片344对基管311a的反复接触和放开所引起的振动,与不包括中间拉拔部317的现有技术方法相比,反而负荷的瞬时变化大。
对此,若(D1-D2)在0.1以上,则如本发明实施例4~8,缩径手段313上的负荷的稳定性更高,特别地,根据本发明实施例4~6的加工结果,可证实(D1-D2)大时如图9所示可以进行稳定的负荷下的加工。
(实施例12)
实施例12中,进行调查加工螺距P变化对加工造成的影响的带槽加工实验。
本加工实验中,如表7所示的本发明实施例9~32的各条件,在加工滚珠326的公转方向分别为正方向、反方向时使加工螺距P变化的加工条件下进行内表面带槽管311的加工。
本发明实施例9~32任意一个都在满足缩径率在30%以下的本发明条件的加工条件下,进行内表面带槽管311的加工;表7中,用粗框包围的本发明实施例11~18、本发明实施例23~25,在本发明实施例中特别适合的加工条件下进行内表面带槽管311的加工。
详细来说,本发明实施例11~18中,将加工滚珠326的公转方向设定成反方向,在加工螺距P(毫米)为0.2毫米以上、0.7毫米以下的设定下进行加工,本发明实施例23~25中,将加工滚珠326的公转方向设定成正方向,在加工螺距P(毫米)为0.2毫米以上、0.4毫米以下的设定下进行加工
另一方面,本发明实施例9、10、19、20中,将加工滚珠326的公转方向设定成反方向,在加工螺距P(毫米)小于0.2毫米或大于0.7毫米的设定下进行加工。本发明实施例21、22、26~32中,均将加工滚珠326的公转方向设定成正方向,在加工螺距P(毫米)小于0.2毫米或大于0.4毫米的设定下进行加工。
另外,本发明实施例9~32中,使用基管311a的外径为9.53毫米,内径为8.93的通用尺寸的基管311a,关于此外的条件,以表4那样的通用条件进行加工。
在此,加工螺距P(毫米)表示,将基管311a的外周,以配置在该外周上的加工滚珠326的个数等分后,根据等分后的角度加工滚珠326绕基管311a公转期间,基管311a向拉拔方向X前进的距离。
详细来说,实施例12中,基管311a的外周配置4个加工滚珠326,因此,如图10所示,将加工滚珠326旋转基管311a外周90度期间,基管311a向拉拔方向X前进的移动距离P作为加工螺距P。
另外,图10为说明省略一部分且模式地表示槽加工手段314附近的加工螺距P的说明图。另外,用图10中的假想线表示的La、Ld、Lb表示,分别配置在基管311a外周的4个加工滚珠326中,图10中表现的3个加工滚珠326a、326d、326b按压基管311a的轨迹。另外,图10表示所述加工滚珠326的公转方向为反方向(与所述带槽芯棒324的旋转方向相反的方向)时的情况。另外,加工滚珠326为正方向时加工滚珠326的轨迹La、Ld、Lb在图10中为右下。
加工结果根据带槽加工后形成在基管311a内表面的“槽的形成”
(有无壁厚的未填充)和“槽的加工精度”(产生凹陷的状况)进行评价。
在此,“凹陷”表示如图11所示,在槽加工手段314中,内表面翅片400的边角部在厚度方向上切开翅片400这样形状的材料的未填充部分401。
“槽的形成”是,将带槽芯棒324的槽整体填充壁肉的(形成规定深度的槽的)设为“○”,有未填充的(不能形成规定深度的槽的)设为“△”或“×”进行评价。“△”虽然存在未填充,但在实际应用上是可使用的范围内的。并且,“槽的加工精度”是,将没有凹陷或凹陷深度H0在翅片边角宽的10%以内的设为“◎”,凹陷深度H0在翅片边角宽的30%以内的设为“○”,30%以上的设为“△”或“×”进行评价。“△”为凹陷深度H0在翅片边角宽的30%以内,但在实际应用上是可使用的范围内的。
在本发明实施例9~32的各条件下分别进行的加工结果在表7中表示。
[表7]
Figure BPA00001388600400511
Figure BPA00001388600400521
从表7可知,本发明实施例9~32都是“◎”、“○”、“△”中的一个,没有“×”。特殊的,本发明实施例11~18、23~25中,都为“◎”或“○”。
详细来说,按照表7所示,关于“槽的形成”,本发明实施例9、10、21、22中为“△”,对应的,本发明实施例11~20、23~32为“○”。根据该结果,可证实与加工滚珠326的公转方向无关,加工螺距P在0.20毫米以上时,可以形成规定深度的内表面槽。
另外,关于“槽的加工精度”,本发明实施例20中为“△”,相对地,本发明实施例9~19中为“◎”或“○”。根据该结果,可证实在加工滚珠326的公转方向为反方向时,若加工螺距P在0.70毫米以下,则难以在内表面翅片的边角部特别产生凹陷。
并且,关于“槽的加工精度”,本发明实施例26~32中为“△”,相对地,本发明实施例21~25中为“◎”或“○”,根据该结果,可证实在加工滚珠326的公转方向为正方向时,若加工螺距P在0.40毫米以下,则难以在内表面翅片的边角部特别产生凹陷。
优选的是,若像这样凹陷的深度在翅片边角宽的30%以内,则在进行后续加工的对热交换器的铝翅片进行扩管进入时,不大可能产生内表面翅片倾倒。
通过以上,本发明实施例11~18、发明实施例23~25可以证实在“槽的形成”、“槽的加工精度”的观点上,本发明实施例中也可以在特别合适的加工条件下进行内表面带槽管311的加工。
详细来说,可以证实在将加工滚珠326的公转方向设定成反方向,将加工螺距P(毫米)设定成0.2≤P≤0.7范围内时,或者,在将加工滚珠326的公转方向设定成正方向,将加工螺距P(毫米)设定成0.2≤P≤0.4范围内时,本发明有效。
(实施例13)
实施例13中,进行带槽加工实验,调查槽加工工序中改变带槽芯棒324的槽深度和螺旋角时对加工造成的影响。
本加工实施中,对于加工滚珠326的公转方向分别为正方向、反方向时,改变成加工滚珠326的加工螺距P分别为0.20毫米、0.40毫米、0.60毫米时进行加工。
另外,在本加工实验进行加工,使用基管311a的外径D0为φ9.53毫米的通用尺寸的基管311a,关于缩径模直径D2、游动芯棒外径D1、带槽芯棒324的外径、槽数、槽顶角、加工滚珠326数、公转速度,与实施例10同样以表4所示的通用条件进行。
加工结果按照表8~10所示。
另外,表9、10表示使加工滚珠326的公转方向分别为正方向、反方向时的带槽芯棒324的槽深度和螺旋角、加工滚珠326的加工螺距P变化所进行的实验结果。
并且,表8表示表9、10中的加工条件以及提取其加工结果的一部分的实验结果。
另外,加工结果,与实施例12同样地,对“槽的形成”、“槽的加工精度”进行验证,这些所有的要素为“○”或“◎”的作为“○”,将任意为“×”的作为“×”,将均不包含“×”、包含“△”的作为“△”综合性地进行评价。
另外,如表8~表10所示,即使在实施例13中的加工实验中,都在满足缩径率RD在30%以下的本发明条件的加工条件下进行内表面带槽管311的加工,因此没有“×”的。
[表8]
Figure BPA00001388600400541
Figure BPA00001388600400551
[表9]
槽加工滚珠的公转方向:正方向的场景
Figure BPA00001388600400561
Figure BPA00001388600400571
[表10]
槽加工滚珠的公转方向:反方向的场景
Figure BPA00001388600400572
Figure BPA00001388600400581
一般地,在难以进行槽深、螺旋角大的加工的加工条件下,例如在槽深度大于0.20毫米,且螺旋角大于55度的加工条件下,加工时需要大的拉拔力。
如表8所示,即使在带槽芯棒324的槽深度为比0.20毫米深的0.22毫米,且螺旋角为大于55度的60度时,若加工滚珠326的公转方向为正方向,且加工螺距在0.20毫米~0.40毫米范围内,则加工结果为“○”,可进行加工(参照表8中的※1栏)。
根据该结果,可以证实即使在难以进行带槽芯棒324的槽深,螺旋角大的加工时,若加工滚珠326的公转方向为正方向,且加工螺距P为不太大的0.2毫米~0.4毫米,则可进行加工。
另一方面,如表8所示,即使在带槽芯棒324的槽深度为小于0.20毫米的0.18毫米、0.15毫米,且螺旋角为小于55度的50度时,若加工滚珠326的公转方向为反方向,则与加工螺距P的设定无关,加工结果全为“○”,可进行加工(参照表8中的※2栏)。
根据该结果,可以证实在带槽芯棒324的槽深度小,螺旋角小时,在相同的加工螺距P下,加工滚珠326的公转方向为反方向,与正方向时相比较,在翅片内表面难以产生凹陷,即使产生也会很小,因此,可以将加工螺距P较大地设定成例如0.6毫米。
一般地,加工螺距P大时加工速度变快,生产率提高,因此,在加工滚珠326的公转方向为反方向进行加工时,优选加工滚珠326的公转方向为反方向进行加工。
(实施例14)
实施例14中,进行带槽加工实验,调查加工滚珠326的公转旋转数R(rpm)对加工造成的影响。
在此,一般地,将内表面带槽管311加工时的拉拔速度设为V(m/min)、加工滚珠326的公转旋转数设为R(rpm)、加工滚珠326的加工螺距为P(mm)、加工滚珠326的配置数设为C(个)时,拉拔速度V(m/min)可以用V=R×P×C/100…式(1)表示。根据该式(1),可知即使改变公转速度R(rpm),也会相应改变拉拔速度,从而可以将加工螺距P(mm)保持为一定值。
因此,本加工实验中,根据式(1),对加工滚珠326的公转旋转数为10000rpm、30000rpm、40000rpm的各情况,设定速度V,使加工滚珠326的加工螺距为一定值,进行和实施例12及实施例13同样的加工实验。
该结果是,即使改变加工滚珠326的公转旋转数,若加工螺距P相同,则是与实施例12及实施例13相同的结果。
最终,可以证实若将加工螺距P保持在规定范围内,则与加工滚珠326的公转旋转数不同无关,能得到同样的评价结果。加工滚珠326的公转旋转数可以考虑加工滚珠326等加工工具的寿命等适当地进行选择。
(实施例15)
实施例15中,进行带槽加工实验,调查加工滚珠326的配置数C(个)的影响。
在此,根据式(1)的关系,即使改变加工滚珠326的配置数C(个),也会相应改变拉拔速度V(m/min)、公转旋转数R(rpm),从而能够使加工螺距P(mm)保持一定值。
因此,实施例15中,对加工滚珠326的配置数C为3个和5个的情况,根据式(1)的关系,分别设定拉拔速度V(m/min)、公转旋转数R(rpm),使加工螺距P(mm)保持一定值,进行与实施例12、实施例13以及实施例14同样的加工实验。
该结果,是即使改变加工滚珠326的公转旋转数,若加工螺距P相同,则为与实施例12、实施例13以及实施例14同样的结果。
最终,可以证实若将加工螺距P保持在规定范围内,则与加工滚珠326的配置数C(个)不同无关,能得到同样的评价结果。加工滚珠326的配置数可以根据进行加工的内表面带槽管311适当地进行选择。
另外,上述实施例3与本发明的构成的对应中,该实施例的加工滚珠326与按压用工具对应,以下同样地,
缩径加工部313与缩径加工手段对应,
槽加工部314与槽加工手段对应,
中间拉拔部317与中间拉拔装置对应,本发明并不仅限于实施例3的构成,可以得到多个实施例。
(实施例4A)
下面,利用附图对实施例4A的内表面带槽管的制造装置及制造方法进行说明。
实施例4A的内表面带槽管的制造装置510A,如图13所示,从管轴方向X的上游侧向下游侧(拉伸方向),构成缩径加工部513、槽加工部514、整径模515、拉伸部516(拉拔部)。
另外,图13为本实施例内表面带槽管的制造装置510A的说明图。
并且,所述制造装置510A包括加工关联数据检测部517和控制部518;该加工关联数据检测部517检测随基管511a的拉伸在管轴方向产生的加工负荷相关的加工关联数据;该控制部518在发生断管时,根据该加工关联数据检测部517检测出的加工关联数据判定发生断管,对拉伸部516输出拉伸停止命令。
所述缩径加工部513由缩径模522,和配置在基管511a内,与所述缩径模522一起对基管511a进行缩径的游动芯棒523构成。
所述缩径模522构成有向管轴方向X连通的连通孔522a的筒状,连通孔522a呈开口成研钵状的形状,将管轴方向X的上游侧部分(入口侧)相对下游侧部分(出口侧)向上游侧开口。
所述游动芯棒523呈圆柱状,下游侧部分的外周呈锥状。
所述槽加工部514由带槽芯棒524和多个滚轧滚珠526和按压夹具527构成;该带槽芯棒524在基管511a内通过柱塞杆525与所述游动芯棒523转动自如地连接,在外周面形成多个槽;该滚轧滚珠526配置在基管511a外侧,一边向所述带槽芯棒524侧按压该基管511a一边绕管轴公转自如;该按压夹具527向基管511a侧按压滚轧滚珠526。
按压夹具527由环状的加工机头528和环状的按压部件529;该加工机头528设在向管轴方向X下游侧放大的坡度大的圆锥状内周面,从外周侧保持滚轧滚珠526;该按压部件529通过轴承521设置在加工机头的下游侧,对各滚轧滚珠526施加压力。
多个滚轧滚珠526作为滚轧工具,在正方向或反方向的任意方向上,边按压基管511a的表面边公转自如地保持在所述加工机头528的内周面上。
所述整径模515通过内表面带槽管511,进行整径加工,使因例如所述槽加工部514中的滚轧滚珠526的按压所产生的管表面歪斜等变平滑。
所述拉伸部516兼作拉伸筒531(卷筒),卷绕加工完成的内表面带槽管511,包括驱动拉伸筒531的电机M1,因该电机M1的旋转驱动边拉内表面带槽管511边将其卷绕在拉伸筒531上。
所述加工关联数据检测部527包括槽加工部514,由测量该槽加工部514上的加工负荷的槽加工负荷测量用测力传感器541和可动台543构成。
可动台543下部构成有车轮,可相对固定台542沿管轴方向X移动自如,上部设有槽加工部514的按压夹具527的槽加工负荷测量用测力传感器541,通过可动台543设置在固定夹具542a上,可测量施加在槽加工部514上的管轴方向X的加工负荷F。
所述控制部518输入槽加工负荷测量用测力传感器541检测出的负荷F电信号化的负荷检测信号Sin,执行后述控制程序,在发生断管时判定发生了断管,并输出停止拉伸部516的电机M1的驱动的停止信号Sout
所述控制部518包括图中未表示但用于执行信号解析处理以及运算处理的运算器(CPU),用于存放必要的控制程序的硬盘以及用于临时存放所述负荷检测信号Sin的内存,除此之外,还可以适当包括输入控制参数的键盘等输入手段、监视器等显示手段。
使用上述制造装置510A,能够利用下文说明的制造方法制造内表面带槽管511。
首先,将带槽芯棒524向该游动芯棒523插入基管511a内,且带槽芯棒524通过柱塞杆525与游动芯棒523旋转自如地连接。使所述基管511a通过所述缩径模522和加工机头528拉拔所述基管511a,同时使加工机头528旋转。
另外,基管511a可以使用铜或其合金、铝或其合金等热传导性好的金属管。
基管511a随拉伸通过所述缩径模522和游动芯棒523进行缩径。下面,在带槽芯棒524的位置处,随所述加工机头528的旋转绕基管511a公转或自转的多个滚轧滚珠526按压基管511a,从而向带槽芯棒524的表面按压基管511a的内周面,在该基管511a的内表面描摹带槽芯棒524的周面的槽550。
因而,可以形成具有相对管轴40~60度的导程角β(参照图13)的、内表面具有多个微细的槽510的内表面带槽管511。之后,内表面带槽管511被下游侧的整径模515进行整径,卷绕在拉伸筒531上。
在内表面带槽管的制造过程中,控制部518在上述内表面带槽管511的制造过程中发生断管时,根据槽加工负荷测量用测力传感器541检测出的作为加工关联数据的加工负荷F判定发生断管,进行停止加工的控制。
详细来说,所述控制部518在槽加工负荷测量用测力传感器541检测出的负荷低于通常的正常加工时的20%时判定发生断管,执行停止拉伸部516的电机M1的驱动的控制程序。
利用所述制造装置510A可以起到以下作用效果。
所述制造装置510A为如下构成:可根据配置在槽加工部514上的槽加工负荷测量用测力传感器541检测出的加工负荷F判定发生断管;即使在整径模515更上游侧,特别是槽加工部514或其更上游侧发生断管,也能迅速、可靠地判定发生了断管。
因此,在发生断管后使基管511a的断裂部通过槽加工部514,从而滚轧滚珠526不通过基管511a直接按压带槽芯棒524,可以防止带槽芯棒524破损。
所述制造装置510A在加工时槽加工负荷测量用测力传感器541检测出的加工负荷F低于通常的正常加工时的加工负荷的20%时,执行判定断管的控制。因此,能够在负荷掉到机械损失的水平时判定断管。
并且,因为是考虑由棒间性质、状态差异、周围温度等环境差异引起的变化而设定,因此,不会误检测断管的发生。
因而,发生断管时,能够可靠地检测出发生断管,同时能够生产率优良地制造制造装置。
另外,所述加工关联数据检测部517的构成为,在可动台543上设置槽加工部514,通过可动台543用槽加工负荷测量用测力传感器541检测加在槽加工部514上的管轴方向X的负荷,因此,可以正确测量加在槽加工部541上的管轴方向X的负荷。
以下,对其他实施例内表面带槽管的制造装置510B、510C进行说明。
但是,在以下说明的内表面带槽管的制造装置510B、510C的构成中,对于上述实施例4A的内表面带槽管的制造装置510A同样的构成,标注同一符号,省略其说明。
(实施例4B)
实施例4B的内表面带槽管的制造装置510B,如图14所示,从管轴方向X的上游侧沿下游侧配置缩径加工部513、槽加工部514、整径模515、拉伸部516,同时包括加工关联数据检测部545和控制部546。
所述加工关联数据检测部545配置在缩径加工部513上,有测量该缩径加工部513上的加工负荷F的缩径加工负荷测量用测力传感器545构成。
缩径加工负荷测量用测力传感器545安装在缩径模522上,能够检测施加在缩径模522上的管轴方向X的负荷。
另外,实施例4B的内表面带槽管的制造装置510B,在槽加工部514上不包括槽加工负荷测量用测力传感器541以及可动台543。
所述控制部546输入缩径加工负荷测量用测力传感器545检测出的负荷F电信号化的负荷检测信号Sin,执行控制程序,进行断管检测,在发生断管时判定发生了断管,并输出停止拉伸部516的电机M1的驱动的停止信号Sout
详细来说,所述控制部546在缩径加工负荷测量用测力传感器545检测出的加工负荷F低于通常的正常加工时的20%时,判定断管,执行停止拉伸部516的电机M1的驱动的控制程序。
通过所述制造装置510B能够起到以下作用效果。
所述制造装置510B为如下构成:根据配置在缩径加工部513上的缩径加工负荷测量用测力传感器545检测出的加工负荷F判定发生断管;即使在整径模515更上游侧发生断管,也能迅速、可靠地判定发生了断管。
特别地,所述制造装置510B在缩径加工部513更下游侧发生断管时,在发生断管的同时因基管的拉伸而加在缩径加工部513上的负荷为零,因此,也能即时地判定发生了断管。
因此,滚轧滚珠526不通过基管511a直接按压带槽芯棒524,能防止带槽芯棒524破损。
(实施例4C)
实施例4C的内表面带槽管的制造装置510C,如图15所示,从管轴方向X的上游侧向下游侧,构成缩径加工部513、中间拉伸部551(中间拉拔部)、槽加工部514、整径模515、拉伸部516,同时包括加工关联数据检测部552和控制部553。
另外,图15为实施例4C的内表面带槽管的制造装置510C的说明图。
所述中间拉伸部551在缩径部513和槽加工部514之间,向管轴方向X拉伸基管511a,从而辅助拉伸部516进行的拉伸。即,所述槽加工部514进行的槽加工变为拉伸基管511a时的阻力,该槽加工时的拉伸(拉拔)的负荷变大,但因中间拉伸部551使加在基管511a上的拉伸负荷在管轴方向X上分散,其结果是,能够减低加在槽加工部514上的负荷。
所述中间拉伸部551包括相对基管511a上下各侧、左右各侧配置的一对带子554。各带子554环状(无端状)地搭在滑轮5555上,因电机M2可旋转。带子554,在外周面,沿其长度方向上连续设置多个垫片556。
所述垫片556,在图中未表示,在与被缩径部513缩径后的基管511a外面的接触部分形成相对多个垫片556的连续设置方向的剖面呈圆弧状的垫槽。
所述中间拉伸部551其构成为,通过电机M3的驱动将垫片556按压在基管511a表面,或能够躲避。
另外,所述中间拉伸部551的上游侧设置用于去除附着在基管511a外表面的油膜、异物的揩抹器557,下游侧设置中间整径模558。
所述揩抹器557为去除附着在基管511a外表面的油膜、异物而设,为了使基管511a通过,因此,为例如橡胶制的筒状体,中央部形成直径比该基管511a的外径小一圈的贯通孔。
中间整径模558,为了使因所述中间拉伸部551而扁平的基管511a的横截面积回复成接近正圆的形状而设置,对应所述基管511a的形状,以相同或小于可缩径模522直径的模直径而构成。
所述控制部553,可以通过控制中间拉伸部551的电机M3的驱动,控制中间拉伸部551的垫片556对基管511a的按压力。
通过以适当的按压力针对基管511a按压垫片556,使垫片556和基管511a之间的打滑降低,负荷F的变化变小。
所述加工关联数据检测部552由电流计552构成,该电流计552检测对应发送至电机M3的驱动力指令值的电流值(电信号),该电流值(电信号)作为与中间拉伸部551的电机M3的驱动力相关的信号。
另外,制造装置510C中,在槽加工部514上,不包括槽加工负荷测量用测力传感器541、可动台543,在缩径加工部513上,不包括缩径加工负荷测量用测力传感器545。
另外,所述控制部553,如上所示,包括对电流计552检测出的电流值进行微分的运算部,还包括存储微分值并将其作为负荷关联数据的存储部。并且,所述控制部553还包括在微分值发生大变化,超过正常加工时的变化5σ时,判定断管,对拉伸部516的电机M1、中间拉伸部551的电机M3输出拉伸停止指令的控制程序。
可以使用上述制造装置510C制造内表面带槽管511。
控制部553中,基管511发生断裂时,根据电流计552检测出的电流值进行微分的微分值,判定发生断管,停止加工。
详细来说,通过内表面带槽管551的制造方法,计算对电流计552检测出的电流值进行微分的微分值的变化量,其变化超过5σ时判定断管,停止拉伸部516的电机M1、中间拉伸部551的电机M2等装置。
通过所述制造装置510C可以起到以下作用效果。
所述制造装置510C即使在整径模515更上游侧发生断管,也能在带槽芯棒542破损前可靠地检测出。
并且,制造装置510C可以根据成为中间拉伸部551的电机负荷(驱动力)的指令值的电流值进行微分的微分值,判定发生断管,因此,即使在因中间拉伸部551的辅助拉伸负荷变化大的状况下,也能迅速、可靠地检测出在中间拉伸部551或更上游侧发生断管。
因而,滚轧滚珠526不通过基管511a直接按压带槽芯棒524,能够防止带槽芯棒524破损。
并且,根据与中间拉伸部551的电机M2的负荷对应的电流值的微分值,判定发生断管,因此,不需要添加用于设置测力传感器、扭力计、以及它们的可动台等硬件,能够利用例如电流计552这样的简单的硬件进行断管检测。
另外,实施例4C的内表面带槽管的制造装置510C不限于仅根据配置在中间拉伸部551上的所述加工关联数据检测部552(电流计552)检测断管的构成。
详细来说,制造装置510C不排除以下构成:除所述加工关联数据检测部552外,槽加工部514包括槽加工负荷测量用测力传感器541和/或缩径加工部513包括缩径加工负荷测量用测力传感器545,在各处都检测断管发生。
(实施例16)
接着,在使用本发明的制造装置加工内表面带槽管511过程中基管511a(内表面带槽管511)发生断管时,进行断管检测实验,验证能否难以替代的带槽芯棒524不破损地判定断管的发生。
本断管检测实验,使用实施例4A至4C的制造装置510A、510B、510C作为本发明的制造装置,并且,使用现有技术相关的制造装置作为实施例4A至4C的制造装置510A、510B、510C的比较例进行。
实施例4A至4C的制造装置510A、510B、510C,如上所述,任意一个都在拉伸部516,详细的,都在槽加工部514或该槽加工部514管轴方向X更上游侧,适当地包括加工负荷检测部517、545、552,通过该加工负荷检测部517、545、552进行加工负荷关联数据的检测。有关实施例4A至4C的制造装置510A、510B、510C中间拉伸部551的设置有无、加工负荷检测部517、545、552的种类、中间拉伸部551的设置处进行汇总,如表11、图16、图17所示。
[表11]
Figure BPA00001388600400671
Figure BPA00001388600400681
另外,表11为表示实施例4A至4C的各制造装置的中间拉伸部551的设置有无、加工负荷检测部的种类、中间拉伸部的设置处的表。
图16表示设置在实施例4A、4B,比较例的各制造装置上的加工负荷检测部的设置处,不设置中间拉伸部的制造装置的模式图。图17表示设置在实施例4C的制造装置上的加工负荷检测部的设置处,设置中间拉伸部的制造装置的模式图。
另一方面,如表11、图16所示,以比较例的制造装置中不设置中间拉伸部551为例,拉伸部516包括检测拉伸筒531的电机负荷的负荷检测器(图中未表示),用该负荷检测器检测拉伸负荷,断管发生时,进行断管发生的判定。
另外,断管发生处(以下,称为“断管处”),如图16、图17表示,设定断管处a至i九处。
断管处a至d,如图16所示,详细来说,断管处a在整径模515和拉伸部516之间,断管处b在整径模515内,或,在槽加工部514和整径模515之间,断管处c在槽加工部514内,或缩径加工部513和槽加工部514之间,断管处d在缩径加工部513内,或在从缩径加工部513的上游侧提供基管511a的支付台562和缩径加工部513之间。
断管处e至i,如图17所示,详细来说,断管处e在整径模515和拉伸部516之间,断管处f在整径模515内,或在槽加工部514和整径模515之间,断管处g在槽加工部514内,或在中间拉伸部551和槽加工部514之间,断管处h在缩径加工部513和中间拉伸部551之间,断管处i在缩径加工部513内,或在支付台562和缩径加工部513之间。
依据上文,将使用比较例制造装置在断管处a、b、c、d各处发生断管时的断管检测实验分别作为断管检测实验0-a、0-b、0-c、0-d。将使用实施例4A的制造装置510A在断管处a、b、c、d各处发生断管时的断管检测实验分别作为断管检测实验1-a、1-b、1-c、1-d。将使用实施例4B的制造装置510B在断管处a、b、c、d各处发生断管时的断管检测实验分别作为断管检测实验2-a、2-b、2-c、2-d。将使用实施例4C的制造装置510C在断管处e、f、g、h、i各处发生断管时的断管检测实验分别作为断管检测实验3-e、3-f、3-g、3-h、3-i。
根据图18至图19对断管检测实验中进行的断管检测控制进行说明。
另外,图18至图19为表示在各断管检测实验中,在各加工部适当设置的加工负荷检测部检测出的加工负荷和时间的关系图表的图,任意一个均在从测定开始经过100秒的时间发生了断管。
并且,能够在检测断管后判定发生断管,立即停止装置,因此,之后的负荷为零,但在图18至图19中,表示检测断管前后的负荷的变化情况,因此,即使实际停止装置,表现断管发生后也没停止装置的状态的负荷波形。
(使用比较例的制造装置的断管检测实验)
比较例的制造装置中,如图18至图21所示,对于上述拉伸筒531的正常加工时的电机M1的拉伸负荷,设定将低于20%比例的值作为阈值的检测断管线。
另外,图18至图21分别表示断管检测实验0-a、0-b、0-c、0-d中的断管检测实验的实验结果。
检测断管线可以判定发生断管,同时需要设定非误检测断管的范围。
详细来说,拉伸筒531的拉伸负荷,如图18所示,在数百秒水平的加工时间范围,在约±50N的范围内变化。若着眼于棒的顶头和末端之间的数百秒水平的加工时间范围,因钢管前后的退火状态的差异、壁偏,带槽芯棒524的磨损等原因,拉伸筒531的负荷产生了变化。
并且,因钢管的棒间差异、带槽芯棒524的固体差、季节变化的差别更大,例如,在管发生断裂前的正常加工时,拉伸筒531的拉伸负荷在约1500N至3000N的范围内变化。
因此,若提高作为断管检测的阈值的断管检测线,则管发生断裂的误检测会变多,因此,断管检测线需要设定在不产生断管误检测的范围内。
断管检测实验0-a的结果如图18所示。如图18所示,直至断管发生前,拉伸筒531的拉伸负荷在正常加工时的范围内变化,但在断管发生的同时,电机M1的拉伸负荷降至低于断管检测线的机械损失水平,因此,能够通过停止装置防止因滚轧滚珠526而带槽芯棒524发生破损。
断管检测实验0-b的结果如图19所示。如图19所示,在断管发生的同时,拉伸筒531的拉伸负荷下降,但没有降到比断管检测线低(参照图19中的负荷波形的a点),断裂部通过整径模515,同时拉伸筒531的拉伸负荷降至低于断管检测线的机械损失水平,因此,控制部判定发生断管,停止装置。
像这样,即使在断管检测实验0-b中,比较例的制造装置可以在管发生断裂后停止加工,但从管发生断裂至检测出管发生断裂会产生微小的迟延。
但是,在断管检测实验0-b中,在槽加工部514更下游侧的断管处b发生断管,因此,断裂部不会通过具有带槽芯棒524的槽加工部514,可以在带槽芯棒524破损前停止装置。
另外,设定断管检测线高于与断管发生同时下降的负荷值(参照图19中的负荷波形的a点)时,可以在断裂部通过整径模515前不延迟地检测管发生断裂,与之相反,如上所述,随着因种种原因加工过程中拉伸负荷变化,容易发生管发生断裂的误检测,大幅降低加工效率,因此,是非优选的。
断管检测实验0-c的结果如图20所示。如图20所示,在断管发生的同时,拉伸筒531的拉伸负荷下降,每当断裂部通过槽加工部514、整径模515就会阶段性下降,直至断裂部通过整径模515,拉伸负荷没有降至低于断管检测线的机械损失水平,控制部直到最终通过整径模515后,都不能判定管发生断裂。
因而,断管发生在槽加工部514更上游侧的断管处c,但在管发生断裂后判定断管发生,停止装置所需要的时间产生了延迟,因此,这期间,断裂部通过具有带槽芯棒524的槽加工部514,滚轧滚珠526直接与带槽芯棒524接触,因此,带槽芯棒524有可能破损。
另外,图20中的拉伸负荷波形的a点、b点分别表示断裂部通过槽加工部514、整径模515的过程。
断管检测实验0-d的结果如图21所示。如图21所示,与断管检测实验0-c同样地,在断管发生的同时,拉伸筒531的拉伸负荷下降,但每当断裂部通过缩径加工部513、槽加工部514、整径模515就会阶段性下降,直至通过整径模515,拉伸负荷没有降至低于断管检测线的机械损失水平,控制部直到最终通过整径模515后,都不能判定管发生断裂。
因而,在管发生断裂后判定管发生断裂,直至装置停止所需要的时间产生延迟,这期间,滚轧滚珠526与带槽芯棒524接触,因此,带槽芯棒524可能发生破损。
(使用实施例4A的制造装置的断管检测实验)
接着,对使用实施例4A的制造装置510A的断管检测实验进行说明。
在实施例4A的制造装置510A中,将断管检测线作为断管检测的阈值,设定成槽加工负荷测量部517测量的正常加工时的测量负荷(加工负荷F)的20%,测量负荷在断管检测线以下时,判定断管,进行停止装置的控制。
断管检测实验1-a的结果如图22所示。如图22所示,槽加工负荷测量部517的测量负荷在管发生断裂的同时,测量负荷降至低于断管检测线的零,因此,可立即判定发生断管,可不使带槽芯棒524破损地停止装置。
另外,在断管后测量负荷降至零,是因为在槽加工部514更下游侧发生断管时,与断管发生的同时,拉伸筒531进行的基管511a的拉伸至槽加工部514完全不起作用。
另外,断管检测实验1-b也和断管检测实验1-a同样地,在断管发生的同时测量负荷降至零,因此,可立刻检测断管,可不使带槽芯棒524破损地停止装置。
另外,断管检测实验1-b中槽加工负荷测量部517的测量负荷为与图22大致相同的波形,因此,省略表示加工负荷和经过时间的关系的示意图。
断管检测实验1-c的结果如图23所示。如图23所示,断管发生的同时,槽加工负荷测量部517的测量负荷没有下降。
这是因为在槽加工部514更上游侧的断管处c管发生断裂时,直至断裂部通过槽加工部514,即使发生断管,拉伸筒531进行的基管511a的拉伸也会作用至槽加工部514。
断管部通过槽加工部514的同时(参照图23中的负荷波形的a点),一下子降至低于断管检测线的零,控制部判定发生了断管,停止装置。
像这样,实施例4A的制造装置510A在断管处c时,不能在发生断管的同时停止装置,但能在断裂部通过槽加工部514的同时判定断管发生,立即停止装置,因此,可以防止带槽芯棒524破损于未然。
在此,在比较例的制造装置中,为了用断管检测实验0-c说明,在断管处c发生断管时,断裂部通过槽加工部514,并且,直至通过整径模515都不能判定发生了断管(参照图20)。即,断裂部通过槽加工部514和整径模515之间,以及通过整径模515内期间的数秒内,由于滚轧滚珠526接触带槽芯棒524,这期间会使带槽芯棒524破损。
对此,实施例4A的制造装置510A,在断管处c发生断管时,与比较例的制造装置相比,由于断裂部在通过槽加工部514和整径模515之间,以及整径模515内时,能够尽早停止装置,因此能够防止带槽芯棒524与滚轧滚珠526接触、防破损于未然。
断管检测实验1-d中,如图24所示,在实施例4A的制造装置510A中,不能在发生断管的同时判定发生了断管,但断裂部通过缩径加工部513,通过槽加工部514之际,槽加工负荷测量部517的测量负荷降至零(图24中,参照负荷波形a点),能够在通过槽加工部514的同时判定管发生了断裂,与断管检测实验1-c同样地,能够防止带槽芯棒524破算于未然。
(使用实施例4B的制造装置的断管检测实验)
接着,对使用实施例4B的制造装置510B的断管检测实验进行说明。
断管检测实验2-a中,与断管检测实验1-a同样地,在槽加工部514更下游侧发生断管,因此,在发生断管的同时,拉伸筒531进行的基管511a的拉伸到缩径加工部513就不起作用了。
因此,缩径加工负荷测量部的测量负荷,如图25所示,在管发生断裂的同时,降至低于断管检测线的零,因此,可立即判定断管发生,可不使带槽芯棒524破损地停止装置。
同时,断管检测实验2-b、2-c也是在断管发生的同时,测量负荷降至零,因此,可立即判定断管发生,可不使带槽芯棒524破损地停止装置。
另外,断管检测实验2-b、2-c中的槽加工负荷测量部517的测量负荷为与图25大致相同的波形,因此,省略表示加工负荷和经过时间的关系的示意图。
断管检测实验2-d中,在缩径加工部513更上游侧的断管处d发生断管,因此,即使发生断管,断裂部通过缩径加工部513前,拉伸筒531进行的基管511a的拉伸会作用至缩径加工部513。
因此,如图26所示,缩径加工负荷测量部的测量负荷在断管发生的同时不下降,但在断裂部通过缩径加工部513的同时,降至低于断管检测线的零,控制部判定发生了断管,停止装置。
像这样,实施例4B的制造装置510B不能在断管发生的同时停止装置,但可在断裂部通过缩径加工部513的同时判定发生了断管,在断裂部通过槽加工部514之前停止装置,因此,能够防止带槽芯棒524破损于未然。
(使用实施例4C的制造装置的断管检测实验)
接着,对使用实施例4C的制造装置510C的断管检测实验进行说明。
实施例4C的制造装置510C如上所述,根据中间拉伸部551的电机M2的负荷的微分值判定发生断管。
详细来说,监测中间拉伸部551的电机M2的负荷(中间拉伸部551的拉伸负荷F)的变化量(微分值),当微分值的变化超过5σ时判定断管,进行停止装置的控制。
在此,中间拉伸部551的拉伸负荷即使在正常加工时,实际上如上所述因加工前的基管511a(铜管)、装置的状态,加工环境的差异等种种原因变化量大。
因此,像实施例4C的制造装置510C这种,优选的是使用拉伸负荷的微分值检测管发生断裂,从而能够正确地判定断管。
断管检测实验3-e的实验结果如图27所示。
另外,图27分别将管发生断裂前的中间拉伸部551的拉伸负荷和负荷变化量(微分值)图表化表示,拉伸负荷在图27中以左侧为纵轴,负荷变化量在图27中以右侧为纵轴。
断管检测实验3-e中,在槽加工部514更下游侧发生断管,但因此中间拉伸部551的负荷上升,拉伸筒的拉伸负荷的变化量与正常加工时比较显著上升。因此,能够在管发生断裂的大致同时判定管发生断裂,停止装置。
另外,如图27所示,若在数百秒水平范围内观察,中间拉伸部551的拉伸负荷的变化与拉伸负荷的微分值没有大的差别,但如上所述,若在数百分水平范围内观察,中间拉伸部551的拉伸负荷的变化变大。
因此,根据中间拉伸部551的拉伸负荷的变化量(微分值)判断断管发生,不会误检测断管,可在断管的同时立即判定断管发生,能够使带槽芯棒524不破损地停止装置。
另外,断管检测实验3-f、3-g也和断管检测实验3-e同样地,在管发生断裂的同时,中间拉伸部551的拉伸负荷的变化量(微分值)变化超过5σ,可立即检测断管,能够使带槽芯棒524不破损地停止装置。
另外,断管检测实验3-f、3-g中的中间拉伸部551的拉伸负荷为与图27大致相同的波形,因此,省略表示加工负荷和经过时间的关系的示意图。
断管检测实验3-h中,在中间拉伸部551内或中间拉伸部551更上游侧的断管处h发生断管,但如图28所示,在断管发生的同时,中间拉伸部551的拉伸负荷的变化量(微分值)变化超过5σ,可立即检测断管,能够使带槽芯棒524不破损地停止装置。
断管检测实验3-i如图29所示,在断管发生的同时中间拉伸部551的负荷以及负荷变化量(微分值)下降。断管发生在缩径加工部513更上游侧的断管处i,因此,直至断裂部通过缩径加工部513,都不会对中间拉伸部551的拉伸负荷产生影响。
但是,在断裂部通过缩径加工部513的同时,和断管检测实验3-h同样地,中间拉伸部551的负荷的变化量(微分值)变化超过5σ,可立即检测断管,能够使带槽芯棒524不破损地停止装置。
通过上述断管检测实验,比较例的制造装置由于断管发生位置,带槽芯棒524直接被滚轧滚珠526按压,发生破损。
对此,实施例4A至4C的各制造装置均可以在带槽芯棒524被滚轧滚珠526破损前,在加工过程中判断断管发生,停止加工。
因而,可证实通过本发明的内表面带槽管的制造装置及制造方法,能够防止带槽芯棒524的破损。
另外,上述实施例4与本发明的构成的对应中,本实施例的缩径加工部513与本发明的缩径手段对应,以下同样地,
槽加工部514与槽加工手段对应,
拉伸部516与拉伸手段对应,
中间拉伸部551与中间拉伸手段对应,
加工关联数据检测部517、545测量的测量负荷或电流计552测量的电流与加工关联数据对应,
加工关联数据检测部517、545、552与加工关联数据检测手段对应,
包括运算部、存储部的控制部518、546、553与断管判定手段对应,
槽加工负荷测量用测力传感器541与槽加工负荷测量手段对应,
缩径加工负荷测量用测力传感器545与缩径加工负荷测量手段对应,
中间拉伸部551的拉伸负荷的微分值与负荷关联数据对应,
电流计552以及控制部553的运算部与负荷关联数据检测手段对应,本发明不仅限于上述实施例4的构成,可以得到多个实施例。

Claims (24)

1.一种内表面带槽管,其特征在于,在相对于管的中心轴的槽的螺旋角为β(度),邻接的槽和槽之间形成的翅片的顶角为α(度)时,β为30至60,α为5至20;
在外径为D(毫米),槽的深度为H(毫米),相对于管的轴方向的横截面积为Ac(毫米2)时,D为6以下,H为0.07以上,Ac<0.8×D。
2.根据权利要求1所述的内表面带槽管,其特征在于,外径D(毫米)为3以上。
3.根据权利要求1或2所述的内表面带槽管,其特征在于,槽的深度H(毫米)为0.10至0.30。
4.一种内表面带槽管的制造方法,其特征在于,使用包括对基管进行拉拔及缩径的缩径手段,和在基管内表面形成多个槽的槽加工手段的内表面带槽管的制造装置。
5.根据权利要求4所述的内表面带槽管的制造方法,其特征在于,所述内表面带槽管的制造装置包括:拉拔手段,兼作卷筒,在所述槽加工手段的下游侧卷绕加工完成的内表面带槽管;辅助拉拔手段,在所述缩径手段和所述槽加工手段之间拉拔基管;可动手段,支持所述缩径手段、所述辅助拉拔手段以及所述槽加工手段,可相对设置部向拉拔方向移动;负荷检测手段,根据所述可动手段相对所述设置部的移动检测作用的加工负荷;控制手段,根据所述负荷检测手段检测出的所述加工负荷,控制所述辅助拉拔手段;
在相对于管的中心轴的槽的螺旋角为β(度),邻接的槽和槽之间形成的翅片的顶角为α(度)时,β为30至60,α为5至20;在外径为D(毫米),槽的深度为H(毫米),相对于管的轴方向的横截面积为Ac(毫米2)时,D为6以下,H为0.07以上,Ac<0.8×D;在所述加工负荷为P(牛),相对于经过所述槽加工手段后的管的轴方向的横截面积为Ac1(毫米2),经过所述槽加工手段后的管的断裂应力为σM(牛/毫米2)时,控制所述辅助拉拔手段,使P在(Ac1×σM)的0.5倍至0.9倍之间。
6.根据权利要求5所述的内表面带槽管的制造方法,其特征在于,外径D(毫米)为3以上。
7.根据权利要求5或6所述的内表面带槽管的制造方法,其特征在于,槽的深度H(毫米)为0.10至0.30。
8.根据权利要求4所述的内表面带槽管的制造方法,其特征在于,所述内表面带槽管的制造装置中,从上游侧依次配置所述缩径手段,和所述槽加工手段,和拉拔经槽加工的内表面带槽管的拉拔手段;
所述内表面带槽管的制造装置还包括:
传送辅助手段,设置在所述缩径手段和所述槽加工手段之间,沿朝向所述槽加工手段的传送方向辅助传送所述缩径管;
移动台,固定所述缩径手段和所述传送辅助手段,可与所述拉拔手段的拉拔方向平行地相对所述槽加工手段进行相对移动;
基台,固定所述槽加工手段,可与所述拉拔方向平行地相对所述拉拔手段进行相对移动;
移动台负荷检测装置,在所述移动台相对所述槽加工手段进行所述相对移动时,检测施加在所述移动台上的所述相对移动方向的负荷;
基台负荷检测装置,在所述基台相对所述拉拔手段进行所述相对移动时,检测施加在所述基台上的所述相对移动方向的负荷;
控制手段,控制所述传送辅助手段的动作;
同时,所述移动台采用可相对所述基台沿所述拉拔方向进行相对移动的构成;
所述控制手段,根据所述移动台负荷检测装置以及所述基台负荷检测装置检测出的负荷的差分,对所述传送辅助手段的传送辅助速度以及所述传送辅助手段的传送辅助转矩中的至少一个进行调整。
9.根据权利要求8所述的内表面带槽管的制造方法,其特征在于,所述控制手段将调整的传送辅助速度作为第一传送辅助速度;
所述控制手段根据基于和所述传送辅助转矩的相关关系所确定的第二传送辅助速度调整传送辅助转矩。
10.根据权利要求4所述的内表面带槽管的制造方法,其特征在于,使用所述内表面带槽管的制造装置,在基管向拉拔方向前进的过程中,进行缩径基管的缩径加工工序,和在基管内表面形成多个槽的槽加工工序;在进行所述缩径加工工序和所述槽加工工序之间,进行中间拉拔工序,拉拔在所述缩径加工工序进行了缩径的基管;
用缩径模和配置在基管内与所述缩径模共同对基管进行缩径的游动芯棒,进行所述缩径加工工序;
用带槽芯棒和按压用工具进行所述槽加工工序,所述带槽芯棒,在基管内与所述游动芯棒转动自如地连接,在外周面形成多个槽,所述按压用工具,在基管外侧配置,向所述带槽芯棒一侧按压该基管,并绕管轴公转自如;
根据所述基管的外径D0(毫米)和所述缩径模的直径D2(毫米),将用RD={(D0-D2)/D0}×100(%)表示的基管的缩径率RD(%)设定成RD≤30;将所述游动芯棒的外径D1(毫米),所述缩径模的直径D2(毫米)设定成D1-D2≥0.1。
11.根据权利要求10所述的内表面带槽管的制造方法,其特征在于,将所述按压用工具的公转方向设定为与所述带槽芯棒的旋转方向相反的方向;
将所述按压用工具的加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.7范围内。
12.根据权利要求10所述的内表面带槽管的制造方法,其特征在于,将所述按压用工具的公转方向设定为与所述带槽芯棒的旋转方向相同的方向;
将所述按压用工具的加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.4范围内。
13.一种内表面带槽管的制造装置,其特征在于,包括:
缩径手段,对基管进行缩径;
槽加工手段,在被缩径的缩径管的内表面实施槽加工。
14.根据权利要求13所述的内表面带槽管的制造装置,其特征在于,从上游侧依次配置所述缩径手段,和所述槽加工手段,和拉拔经槽加工的内表面带槽管的拉拔手段;
还包括:
传送辅助手段,设置在所述缩径手段和所述槽加工手段之间,沿朝向所述槽加工手段的传送方向辅助传送所述缩径管;
移动台,固定所述缩径手段和所述传送辅助手段,可与所述拉拔手段的拉拔方向平行地相对所述槽加工手段进行相对移动;
移动台负荷检测装置,在所述移动台相对所述槽加工手段进行所述相对移动时,检测施加在所述移动台上的所述相对移动方向的负荷。
15.根据权利要求14所述的内表面带槽管的制造装置,其特征在于,还包括:
基台,固定所述槽加工手段,可与所述拉拔方向平行地相对所述拉拔手段进行相对移动;
基台负荷检测装置,在所述基台相对所述拉拔手段进行所述相对移动时,检测施加在所述基台上的所述相对移动方向的负荷;
控制手段,控制所述传送辅助手段的动作;
可相对所述基台沿所述拉拔方向进行相对移动地构成所述移动台;
所述控制手段,根据所述移动台负荷检测装置以及所述基台负荷检测装置至少一方检测出的负荷,进行调节所述传送辅助手段的传送辅助速度的辅助速度调整处理,以及调节所述传送辅助手段的传送辅助转矩的传送辅助转矩调整处理中的至少一个处理。
16.根据权利要求15所述的内表面带槽管的制造装置,其特征在于,将所述辅助速度调整处理中的所述传送辅助速度作为第一传送辅助速度;
所述传送辅助转矩调整处理,是根据基于和所述传送辅助转矩的相关关系所确定的第二传送辅助速度进行调整的调整处理。
17.根据权利要求13所述的内表面带槽管的制造装置,其特征在于,沿基管的拉拔方向配置所述缩径手段和所述槽加工手段,在所述缩径手段和所述槽加工手段之间包括拉拔经所述缩径手段缩径的基管的中间拉拔部;
所述缩径手段包括缩径模,和配置在基管内与所述缩径模共同对基管进行缩径的游动芯棒;
所述槽加工手段包括带槽芯棒和按压用工具,所述带槽芯棒,在基管内与所述游动芯棒转动自如地连接,在外周面形成多个槽;所述按压用工具,在基管外侧配置,向所述带槽芯棒一侧按压该基管,并绕管轴公转自如;
根据所述基管的外径D0(毫米)和所述缩径模的直径D2(毫米),在所述缩径手段中将用RD={(D0-D2)/D0}×100(%)表示的基管的缩径率RD(%)设定成RD≤30;将所述游动芯棒的外径D1(毫米),所述缩径模的直径D2(毫米)设定成D1-D2≥0.1。
18.根据权利要求17所述的内表面带槽管的制造装置,其特征在于,将所述按压用工具的公转方向设定为与所述带槽芯棒的旋转方向相反的方向;
将所述按压用工具的加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.7范围内。
19.根据权利要求17所述的内表面带槽管的制造装置,其特征在于,将所述按压用工具的公转方向设定为与所述带槽芯棒的旋转方向相同的方向;
将所述按压用工具的加工螺距P(毫米)设定在0.2≤P≤0.4范围内。
20.根据权利要求13所述的内表面带槽管的制造装置,其特征在于,还包括:
拉伸手段,在所述槽加工手段的管轴方向下游侧拉伸加工完成的内表面带槽管;
加工关联数据检测手段,在该拉伸手段的管轴方向的更上游侧,检测与随基管的拉伸在管轴方向上产生的加工负荷相关的加工关联数据。
21.根据权利要求20所述的内表面带槽管的制造装置,其特征在于,用测量所述槽加工手段的所述加工负荷的槽加工负荷检测手段,以及测量所述缩径手段的所述加工负荷的缩径加工负荷测量手段中的至少一个构成所述加工关联数据检测手段,
22.根据权利要求20或21所述的内表面带槽管的制造装置,其特征在于,还包括在所述缩径手段和所述槽加工手段之间拉伸基管的中间拉伸手段;
用检测与所述中间拉伸手段的电机的拉伸负荷相关的负荷关联数据的负荷关联数据检测手段构成所述加工关联数据检测手段。
23.根据权利要求20-22任一所述的内表面带槽管的制造装置,其特征在于,还包括断管判定手段,根据所述加工关联数据检测手段检测出的所述加工关联数据判定发生断管。
24.一种内表面带槽管的制造方法,其特征在于,使用权利要求23所述的内表面带槽管的制造装置,通过所述断管判定手段根据所述加工关联数据检测手段检测出的所述加工关联数据判断发生断管,停止加工。
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