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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet der Erfindung:
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Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer flachen Röhre, bei der ein zu bearbeitendes Material allmählich in eine gewünschte Form ausgebildet wird, so dass eine fehlerhafte Ausbildung verhindert wird, wie z. B. Knicken und dergleichen des bearbeitenden Materials, und insbesondere zur Herstellung einer Röhre, durch welche eine Flüssigkeit zum Wärmeaustausch in einen Wärmetauscher, wie z. B. ein Fahrzeugkühler und eine Heißwasserheizvorrichtung, fließt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der flachen Röhre.
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2. Beschreibung des Stands der Technik:
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Ein Röhrenausbildungsverfahren ist bisher zur Herstellung eines dünnen Feinblechmaterials in eine Röhre bekannt, das auf ein plastisches Bearbeitungsverfahren basiert. Aus Gründen der Produktivität ist es allgemein bekannt, neben dem Röhrenausbildungsverfahren einen kontinuierlichen Profilwalzprozess, wie untenstehend beschrieben, anzuwenden.
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Zum Beispiel offenbart die
JP-A-10-272513 ein Verfahren zur Herstellung einer Röhre unter Verwendung einer Röhrenherstellungsvorrichtung, bei der ein bandförmiges Material mit hohen Rückfederungseigenschaften in die Form einer Röhre verformt wird, wobei die verformte Röhre in die Form einer flachen Platte gewickelt wird und auf einfache Weise zum Ausbilden einer Röhre umgewickelt wird.
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JP-A-10-137842 offenbart eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer dünnen Röhre, die eine Vorbiegewalze, ein nachfolgendes Paar von Flächen zum Ausführen der Ausbildung von einer gebogenen Form in eine U-Form, und ein weiteres nachfolgendes Paar von Flächen zum Ausführen der Ausbildung von der U-Form in eine C-Form aufweist, die sowohl an der rechten als auch an der linken Seite des bandförmigen Rohlings derart angeordnet sind, dass der vorgebogene, bandförmige Rohling im Querschnitt allmählich von der U-Form in die C-Form hergestellt wird, wenn er durch die rechte und linke Fläche durchläuft.
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Ferner offenbart die
JP-A-8-103818 ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer konischen Röhre durch Durchtritt eines blanken Stahlbands bzw. Coil zwischen einer Mehrzahl von Paaren der Röhrenausbildungswalzen, wobei die Einstellungen der Röhrenausbildungsvorrichtung mit den Röhrenausbildungswalzen verändert werden, abhängig von einer Veränderung in der Breite des blanken Stahlbands (blank coil), das durch die Röhrenausbildungswalzen durchläuft.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Wärmetauscher, wie z. B. Fahrzeugkühler oder Heißwasserheizvorrichtungen, sind zum Vorsehen einer zum Wärmeaustausch dienenden Flüssigkeitsströmung unter Verwendung einer flachen Röhre ausgebildet.
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Die flache Röhre wird durch Biegen des Materials entlang seiner Längsmittelachse hergestellt, während seine beide Kanten in der Längsrichtung derart gekrümmt werden, dass sie sich bei einer kleinen Krümmung gegenüberstehen, und beide Kanten derart in Eingriff bringen, dass sie überlappen, um dabei durch Walzen die Röhre mit einer im Querschnitt röhrenförmigen Form auszubilden.
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Im Allgemeinen werden in dem Walzausbildungsprozess die zugehörigen Walzen an eine Anzahl von Walzgerüsten installiert, um Knicken/Verziehen des Materials zu verhindern, und die Ausbildung allmählich durchzuführen. Dadurch werden viele Antriebs/Übertragungsvorrichtungen notwendig, die Probleme, wie komplizierte Anlagen und eine Zunahme der Zeit für den Vorbereitungsplan der Walzen hervorrufen.
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Andererseits wurde ein Verfahren vorgeschlagen, die Anlagen durch Verzicht der Antriebs/Getriebevorrichtungen zu vereinfachen und einen fixierten Schuh, der umfangreich einsetzbar ist, auszubilden.
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In diesem Fall wird, um die Dehnung des bearbeitenden Materials zu unterdrücken, dass eine fehlerhafte Ausbildung (Verziehen, Knicken) hervorruft, ein Ziehbearbeitungsverfahren angewendet, bei dem das zu bearbeitende Material allmählich unter Zuführen zu einer Seite eines Werkzeugs gebogen wird, das das Material in eine gewünschte Form ausbildet, während das Material von der anderen Seite des Werkzeugs derart gezogen wird, dass das zu bearbeitende Material hindurchläuft.
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Jedoch ruft, wenn das Ziehbearbeitungsverfahren unter Verwendung des vorstehenden Werkzeugs durchgeführt wird, eine Zunahme der Ziehbelastung, um Ziehen zu erreichen, eine abnormale Zunahme der Widerstandskraft des bearbeitenden Materials hervor, wenn es durch das Werkzeug läuft. Das bearbeitende Material kann nämlich nicht einfach durch das Werkzeug hindurchlaufen. Außerdem neigt das kontinuierlich in einer vorbestimmten Menge zu dem Werkzeug zugeführte Material oft dazu, an der Vorderseite des Werkzeugs zu knicken.
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Dadurch muss, um den kontinuierlichen Walzausbildungsprozess unter Verwendung des Werkzeugs, wie durch die obenstehenden
JP-A-10-272513 ,
JP-A-10-137842 und
JP-A-8-103818 gelehrt, anzuwenden, das Material unter Verwendung von Spannwalzen gezogen werden, um die Ziehbelastung zu senken.
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Am Produktionsstandort, wo viele Arten von Produkten hergestellt werden, ist es ferner notwendig, zusätzliche zugehörige Gerüste und zugehörige Walzen für jede der Größen und Standards der Produkte zu installieren.
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Dadurch gibt es Probleme, wie z. B. eine längere Zeitdauer für den Vorbereitungsplan und eine Zunahme der Größe der Anlage für zusätzlich installierte Gerüste, um den Produkten der unterschiedlichen Größen zu entsprechen.
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Die vorliegende Erfindung hat vorgeschlagen, aufgrund der obenstehenden Umstände und deren Aufgabe, eine Vorrichtung zur Herstellung einer flachen Röhre bereitzustellen, und insbesondere zur Herstellung einer Röhre, die in den Wärmetauschern, wie z. B. Kühlern von Fahrzeugen und Heißwasserheizvorrichtungen verwendet werden, durch Bewirken der Vorbiegung, die Ziehkraft zu senken, durch Verbesserung des Werkzeugs, die Faktoren zu verhindern, welche die fehlerhafte Ausbildung bewirken, wie z. B. Knicken des Materials, um die kontinuierliche Walzausbildung bzw. Profilausbildung zu realisieren, und die Zeit für den Vorbereitungsplan zu kürzen und eine Zunahme der Größe der Anlage zu verhindern. Diese Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung der flachen Röhre bereit.
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Um die vorstehenden Probleme gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zu lösen, weist die Vorrichtung zur Herstellung einer flachen Röhre eine Materialzufuhreinheit (2) zum Zuführen eines zu bearbeitenden bandförmigen Materials (M), das wie eine Rolle bzw. Walze gewickelt ist; eine Werkzeugeinheit (3) zum Biegen des zu bearbeitenden Materials (M), das von der Materialzufuhreinheit (2) zugeführt wird; eine Spannwalzeneinheit (4) zum Ziehen des zu bearbeitenden Materials (M) von der Werkzeugeinheit (3), so dass das zu bearbeitende Material (M) allmählich durch Ziehen durch die Werkzeugeinheit (3) gebogen wird, und zur Endkorrektur des zu bearbeitenden Materials (M), das gebogen wird, während das zu bearbeitende Material (M) gezogen wird; und eine Abnahmewalzeneinheit (5) zum Abgeben eines bearbeiteten Produkts in Form einer flachen Röhre (T) von der Spannwalzeneinheit (4) auf; wobei die Materialzufuhreinheit (2) stromaufwärts der Werkzeugeinheit (3) mit einer Vorbiegeeinrichtung zum Ausbilden einer vorgeformten Nut (Md) in den zu bearbeitenden Material (M) entlang der seiner Längsmittelachse durch Vorbiegen vorgesehen ist.
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Wie vorstehend beschrieben, wird das zu bearbeitende Material (M) entlang seiner Längsmittelachse vorgebogen. Dadurch kann die Belastung des Biegewinkels in der nachfolgenden Biegeausbildung verringert werden, um die Ziehkraft zu verringern, welche es möglich macht, ein biege-bearbeitetes Produkt einer gewünschten Form kontinuierlich zu erhalten, die eine hohe Präzision aufrechterhält, während Faktoren verhindert werden, welche eine fehlerhafte Ausbildung bewirken, wie z. B. Knicken des Materials, etc.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist die Materialzufuhreinheit (2) zumindest ein Walzpaar (21) auf, wobei das Walzpaar (21) die Vorbiegeeinrichtung aufweist.
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Dadurch wird beim Durchtritt des zu bearbeitenden Materials (M) durch das Walzpaar (21) der Materialzufuhreinheit (2) das zu bearbeitende Material (M) entlang seiner Längsmittelachse vorgebogen und ein gewünschtes Biegen wird durch die Werkzeugeinheit (3) auf der Stromabwärtsseite erreicht.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung, weist die Werkzeugeinheit (3) auf der Stromabwärtsseite der Materialzufuhreinheit (2) ein Aufnahmewerkzeug (32) mit einem vertieften Führungsabschnitt (32g) zum Aufnehmen der vorgeformten Nut (Md) des zu bearbeitenden Materials (M) entlang seiner Längsmittelachse, das von der Materialzufuhreinheit (2) zugeführt wird; einen Umformschuh (33) zum Drücken des zu bearbeitenden Materials (M) auf den vertieften Führungsabschnitt (32g) in dem Aufnahmewerkzeug (32), um das Material aufgrund seines Zurückfederns vom Aufsteigen zu hindern, und zur Förderung des Biegens; und eine Mehrzahl von Paaren von Formausbildungselementen (34) auf, die derart in Paaren angeordnet sind, dass sie entgegengesetzt zueinander in eine Richtung senkrecht zu einer Richtung, in die das zu bearbeitende Material (M) auf eine Weise übergeben wird, dass die entgegengesetzten Lücken bzw. Abstände zwischen den Paarelementen (34) allmählich in Richtung der Stromabwärtsseite enger werden bzw. verringert werden.
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Somit wird das durch die Materialzufuhreinheit (2) vorgebogene Material (M) veranlasst, durch die Werkzeugeinheit (3) aufgrund der Spannwalzeneinheit (4) und der Abnahmewalzeneinheit (5) auf der Stromabwärtsseite durchzulaufen. Beim Bewirken des Vorbiegens, wie vorstehend beschrieben, wird das Ende des Materials nicht deformiert, selbst unter Verwendung der Werkzeugeinheit (3), welche keine Bewegungsleistung an sich aufweist, und das Material wird kontinuierlich durch die Spannwalzeneinheit (4) und die Abnahmewalzeneinheit (5) gezogen.
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Zum Zeitpunkt des Durchtritts durch die Werkzeugeinheit (3) wird die vorgeformte Nut (Md) des zu bearbeitenden Materials (M) in den vertieften Führungsabschnitt (32g) des Aufnahmewerkzeugs (32) entlang der Richtung, in die das zu bearbeitende Material (M) übergeben wird, gebracht.
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In diesem Moment drückt der Umformungs- bzw. Ausbildungsschuh (33) das zu bearbeitende Material (M) auf den vertieften Führungsabschnitt (32g) des Aufnahmewerkzeugs (32) und hindert das Material (M) daran, aufgrund seines Zurückfederns aufzusteigen. Das zu bearbeitende Material (M) läuft weiter entlang des Aufnahmewerkzeugs (32) und geht daher durch die Mehrzahl der Paare von Formausbildungselementen (34), welche auf eine Weise angeordnet sind, dass sich ihre Lücken allmählich verringern. Somit wird das zu bearbeitende Material (M) derart gebogen, dass die Kanten auf ihren beiden Seiten in der Längsrichtung allmählich aufeinander zugehen.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung weist die Spannwalzeneinheit (4) zur Endkorrektur vorstehende und vertiefte Korrekturabschnitte (42) zum Entfernen der Bearbeitungsverformung auf, welche in dem zu bearbeitenden Material (M) aufgrund des Vorbiegens auftritt.
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Nachdem das gewünschte Biegen durch die Werkzeugeinheit (3) beendet wird, wird das Material dadurch auf einfache Weise durch die Spannwalzeneinheit (4) durchlaufen, wobei die Bearbeitungsverformung bzw. -spannungen (work strain), welche durch das Vorbiegen verursacht wird, wirksam durch den konvexen Korrekturabschnitt (42) der Spannwalzeneinheit (4) korrigiert und entfernt wird.
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Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung können die Formausbildungselemente (34) derart gebildet sein, dass die Lücken dazwischen in eine Richtung senkrecht zu der Richtung, in die das zu bearbeitende Material (M) übergeben wird, einstellbar sind.
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Dadurch können verschiedene bearbeitende Produkte durch einfache Veränderung der Lücken der Formausbildungselemente (34) erhalten werden, abhängig von der Größe der zu bearbeitenden Produkte.
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Ein sechster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer flachen Röhre (T) durch Biegen eines zu bearbeitenden flachförmigen Materials (M), welches die Schritte aufweist: Vorbiegen, um eine vorgeformte Nut (Md) in dem zu bearbeitenden Material (M) entlang seiner Längsmittelachse auszubilden bei gleichzeitiger Zufuhr des zu bearbeitenden Materials (M) entlang seiner Längsmittelachse; Biegen des zu bearbeitenden Materials (M) um die vorgeformten Nut (Md) bei gleichzeitigem Ziehen des zu bearbeitenden Materials (M) von der Stromabwärtsseite in die Richtung, in die das zu bearbeitende Material (M) übergeben wird; und Entfernen einer Bearbeitungsverformung, welche bei den Schritten des Vorbiegens auftritt, während das zu bearbeitende Material (M) von der Stromabwärtsseite in die Richtung gezogen wird, in die das zu bearbeitende Material (M) übergeben wird.
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Somit wird das zu bearbeitende Material (M) entlang seiner Längsmittelachse vorgebogen. Dadurch kann die Belastung des Biegewinkels in der nachfolgenden Biegeumformung bzw. -ausbildung verringert werden, um die Ziehkraft zu verringern, welche es möglich macht, ein in einer gewünschten Form gebogenes Produkt kontinuierlich zu erhalten, unter Erhaltung einer hohen Genauigkeit, während Faktoren verhindert werden, welche fehlerhafte Ausbildung verursachen, wie z. B. Knicken des Materials, etc.
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Bezugszeichen in runden Klammern der oben erwähnten Einrichtungen stellen Übereinstimmungen zu den in den untenstehenden Ausführungsformen beschriebenen konkreten Einrichtungen dar.
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Die vorliegende Erfindung kann besser aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verstanden werden, wie untenstehend zusammen mit den begleitenden Figuren dargelegt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Bei den Figuren zeigt:
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1 ein Diagramm, welches eine erste Ausführungsform der vollständigen Vorrichtung zur Herstellung einer flachen Röhre, die zum Ausführen der Arbeitsprozesse des Verfahrens zur Herstellung einer flachen Röhre gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und das Stadium bzw. den Zustand des Bearbeitens in Zeitreihen schematisch darstellt;
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2 eine Querschnittsansicht, welche die durch die Vorrichtung zur Herstellung der hergestellten flache Röhre, die in 1 gezeigt ist, und das Stadium bzw. den Zustand des Bearbeitens der flachen Röhre darstellt;
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3 eine schematische perspektivische Ansicht der Werkzeugeinheit zum Bewirken des Biegewinkels in der gesamten Vorrichtung zur Herstellung der in 1 gezeigten flachen Röhre;
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4 eine Querschnittsansicht, welche einen Hauptabschnitt einer Spannwalzeinheit zum Ausführen der Endkorrektur sofort nach dem Biegen des Winkels unter Verwendung der in 3 gezeigten Werkzeugeinheit dargestellt;
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5 eine Ansicht, welche eine schematische, perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer flachen Röhre und eines Werkzeugs enthält und ferner das Stadium bzw. den Zustand des Bearbeitens in Zeitreihen gemäß eines Standes der Technik zum Vergleich mit der vorliegenden Erfindung darstellt;
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6A eine Querschnittsansicht, welche einen Hauptabschnitt der Spannwalzeneinheit sofort nach dem Biegen des Winkels unter Verwendung des Werkzeugs in der Vorrichtung zur Herstellung der in 5 gezeigten flachen Röhre darstellt; und
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6B eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts der flachen Röhre, welche durch die in 6A gezeigte Spannwalzeneinheit durchläuft.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevor eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung einer flachen Röhre der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, ist untenstehend eine Vorrichtung 100 zur Herstellung einer flachen Röhre gemäß eines in 5 gezeigten Standes der Technik beschrieben, um die Einrichtung näher zu erläutern, welche die Probleme des Standes der Technik überwindet.
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Die Vorrichtung 100 zur Herstellung der flachen Röhre verwendet ein dünnes, bandförmiges Metall, das sich leicht einer plastischen Verformung unterzieht, wie ein Objekt, das gebogen werden soll.
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Bei dem bandförmigen Metall wird vorausgesetzt, ein geeignetes Material mit einer relativ kleinen Dichte bzw. spezifischen Gewicht und einer flexiblen plastischen Verformbarkeit und Formbarkeit (z. B. Leichtmetallblech, wie z. B. Aluminium) zu sein.
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Bei dem herzustellenden Produkt wird vorausgesetzt, eine flache Röhre zum Fließen einer Flüssigkeit für den Austausch der Wärme zu sein, die in Wärmetauschern, wie z. B. Kühlern bei Fahrzeugmotoren und Heißwasserheizvorrichtungen, verwendet wird.
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Die Vorrichtung 100 zur Herstellung der flachen Röhre ist ein kontinuierliches Walzumformsystem unter Verwendung eines Werkzeugs 101, das das Biegen, wie in 5 gezeigt, ausführt. Das zu bearbeitende Material M wird durch eine Materialzufuhreinheit 102 zu dem Werkzeug 101 zugeführt.
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Das zu bearbeitende Material M wird zu dem Werkzeug 101 zugeführt, wird von dem Werkzeug 101 durch eine stromabwärts des Werkzeugs 101 angeordnete Spannwalzeneinheit 103 gezogen und wird allmählich über seiner Längsmittelachse gebogen. Ferner ist eine Abnahmewalzeinheit 104 stromabwärts der Spannwalzeneinheit 103 angeordnet, um ein bearbeitetes Produkt in Form einer flachen Röhre T abzugeben.
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In dem die Breite L der flachen Röhre T, die Dicke und die überlappte Breite (Radius r der Krümmung) bei beiden Kantenabschnitten zum Löten berücksichtigt werden, weist das zu bearbeitende Material M eine Breite von etwa 2(L + πr) (siehe 2) auf.
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Das Werkzeug 101 ist mit einer arbeitenden Grundplatte 105 ausgestaltet, die allmählich das zu bearbeitende Material M biegt, welches über seine Längsmittelachse zugeführt wird, da das zu bearbeitende Material M durch die Materialzufuhreinheit 102 und der als Leistungsquelle dienenden Spannwalzeneinheit 103 bewegt wird.
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Die arbeitende Grundplatte 105 weist eine V-förmige Umformungs- bzw. Ausbildungsnut 106 auf, welche in ihrer oberen Oberfläche ausgebildet ist und von der sich die Breite allmählich verringert und der Kippwinkel von der Aufnahmeseite des zu bearbeitenden Materials M zu seiner Ziehseite in die Richtung, in die das zu bearbeitende Material M übergeben wird, zunimmt. Der unterste Abschnitt der V-förmigen Ausbildungsnut 106 geht entlang der Mittelachse in die Richtung der Übertragung. Wenn das zu bearbeitende Material M übergeben wird, drückt ein Schuh 7 das zu bearbeitende Material M von der oberen Seite in Richtung der Mittelachse der Übertragung bzw. des Transports.
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Die Spannwalzeneinheit 103 weist ein Walzenelementpaar 103o und 103u auf, die gegeneinander auf und ab druckkontaktiert sind. Die Walzelemente 103o und 103u weisen vorstehende und vertiefte Halteabschnitte 108 auf, welche auf und in ihrer druckkontaktierten Oberfläche zum Halten und Ziehen des zu bearbeitenden Materials M ausgebildet sind.
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Gemäß dem Produktionsverfahren unter Verwendung der vorstehenden Vorrichtung 100 zur Herstellung der flachen Röhre, wird das zu bearbeitende Material M, welches von der Materialzufuhreinheit 102 zugeführt wird, auf die arbeitende Grundplatte 105 des Werkzeugs 101 in einem Zustand übergeben, bei dem seine beiden Seitenkantenabschnitte in der Längsrichtung leicht aufwärts gebogen sind. Das zu bearbeitende Material M wird unter Erhaltung dessen anfänglicher Breite übergeben. Um das zu bearbeitende Material M durch die arbeitende Grundplatte 105 mit der V-förmigen Ausbildungsnut 106 durchzulaufen, deren Breite sich allmählich verringert und der Kippwinkel zunimmt, muss dadurch das zu bearbeitende Material M von der Seite der Spannwalzeneinheit 103 auf der Stromabwärtsseite mit einer erheblichen großen Zugkraft gezogen werden, die die Reibkraft überwindet, welche durch die Winkelbiegekraft, welche für die Biegeausbildung erforderlich ist, verursacht wird.
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Während das zu bearbeitende Material M durch die arbeitende Grundplatte 105 durchläuft, wird der Schuh 107 von der oberen Seite in Richtung der Mittelachse der Übertragung gesenkt, um das zu bearbeitende Material M auf die arbeitende Grundplatte 105 zu drücken.
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Das zu bearbeitende Material M wird über seine Längsmittelachse bis zu einem nahezu ausreichenden Grad gebogen, während es durch das Werkzeug 101 in dem vorstehenden Zustand übergeht, an eine Spannwalzeneinheit 103 übergeben, und wird durch die vorstehenden und versenkten Halteabschnitte 108 auf und in der druckkontaktierten Oberfläche der Walzelemente 103o und 103u (6A) gehalten. Aufgrund der Leistungsquelle der Spannwalzeneinheit 103 wird das zu bearbeitende Material M gezogen und gebogen.
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Nachdem es durch die Spannwalzeneinheit 103 durchgelaufen ist, neigt die Seitenoberfläche des Materials M nahe der Mitte der Biegung dazu, leicht nach innen vertieft, wie in 6B gezeigt, zu sein, da die Spannwalzeneinheit 103 nicht mit einer Korrektureinrichtung vorgesehen wurde.
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Um das Biegen durch Durchtritt des zu bearbeitenden Materials M durch das Werkzeug 101 zu realisieren, ist eine erheblich große Ziehkraft oder Zugkraft notwendig, um die Reibkraft zu überwinden, welche durch die für das Biegeumformen erforderliche Winkelbiegekraft verursacht wird. Nämlich muss die Zugkraft durch die Spannwalzeneinheit 103 erzeugt werden, die die Leistungsquelle basierend auf einer durch die vorstehenden und vertieften Halteabschnitte 108 auf und in der druckkontaktierten Oberfläche der Walzelemente 103o und 103u erzeugten Haltekraft oder Reibkraft der Walzen ist. Falls das Biegen nicht durch die Zugkraft, welche durch die Reibkraft der Walzen der Spannwalzen 103 erzeugt wird, bewerkstelligt wird, während das zu bearbeitende Material M durchläuft, kann folglich das kontinuierliche Biegen unter Verwendung der Vorrichtung 100 zur Herstellung der flachen Röhre nicht ermöglicht werden; z. B. das zu bearbeitende Material M wird geknickt, das ein Faktor einer fehlerhaften Ausbildung von der Materialzufuhreinheit 107 bis zu dem Werkzeug 101 ist.
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Um das kontinuierliche Biegen zu realisieren, das sich dabei nur auf die Zugkraft der Spannwalzeneinheit 103 verlässt, ist es dadurch notwendig, den Durchtrittswiderstand zum Zeitpunkt des Durchtritts des zu bearbeitenden Materials M dadurch zu senken, während es gebogen wird, z. B. die Zeihbelastung zu senken.
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Die Ziehbelastung kann wirksam gesenkt werden, falls das zu bearbeitende Material M vor dem Werkzeug, wie durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagen, vorgebogen wird.
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Außerdem ist, um verschiedene Produkte unter Verwendung der arbeitenden Grundplatte 105 des Werkzeugs 101 zu bearbeiten, es notwendig, die Gerüste, die dazugehörige Walzen und die arbeitende Grundplatte durch die Entsprechenden vom Standpunkt der Zugbelastung und der Form zu ersetzen.
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Dadurch kann die vorstehende Vorrichtung 100 zur Herstellung der flachen Röhre nicht zur Herstellung von Produkten von verschiedenen Bearbeitungsgrößen verwendet werden. Dadurch müssen die zugehörige Gerüste und die zugehörige Walzen zusätzlich für jede der Größen und Standards der Produkte vorgesehen werden, was einen gewissen Zeitraum für den Vorbereitungsplan erfordert oder zu einer Anlage von großer Größe führt, aufgrund der zusätzlichen Einrichtung der Gerüste der Produkte von verschiedenen Größen ist.
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Als Nächstes wird untenstehend eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung einer flachen Röhre gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Wie in der vorstehend bezogenen Technologie ist das zu bearbeitende Material M ein dünnes bandförmiges Metall, welches sich auf einfache Weise einer plastischen Verformung unterzieht, und für das herzustellende Produkt wird vorausgesetzt, eine flache Röhre T für Wärmetauscher zu sein, wie z. B. Fahrzeugmotorkühler und Heißwasserheizvorrichtungen.
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Eine Vorrichtung 1 zur Herstellung einer flachen Röhre weist eine Materialzufuhreinheit 2 zum Zuführen eines zu bearbeitenden bandförmigen Materials (M), welches wie eine Rolle bzw. Walze gewickelt ist; eine Werkzeugeinheit 3 zum Biegen des zu bearbeitenden Materials M, welches von der Materialzufuhreinheit 2 zugeführt wird; eine Spannwalzeneinheit 4 zum Ziehen des zu bearbeitenden Materials M von der Werkzeugeinheit 3, so dass das zu bearbeitende Material M allmählich durch Ziehen durch die Werkzeugeinheit 3 gebogen wird, und zur Endkorrektur des zu bearbeitenden Materials M, das gebogen wird, während das zu bearbeitenden Material M gezogen wird; und eine Abnahmewalzeinheit 5 zum Übergeben eines bearbeiteten Produkts in Form einer flachen Röhre T von der Spannwalzeneinheit 4 auf.
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Die Materialzufuhreinheit 2 enthält eine Mehrzahl von oberen und unteren Walzen 21o und 21u, welche oben und unten Walzrollen 21 bilden, um in entgegengesetzte Richtungen beim gegenseitigen Kontaktieren bzw. Berühren entlang der Produktionslinie der Vorrichtung 1 zur Herstellung der flachen Röhre zu drehen. Diese Paar von Walzen 21 werden durch vorbestimmte Leistungsquellen und Leistungsmechanismen (nicht gezeigt) gedreht.
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Um das zu bearbeitende Material M vorzubiegen, bilden die oberen und unteren Walzen 21o, 21u, welche in entgegengesetzte Richtungen beim gegenseitigen in Kontakt kommen drehen, die Walzenpaare 21 aus, und bilden an ihren Oberflächen Abschnitte, die entlang der Längsmittelachse des zugeführten, zu bearbeitenden Materials M gehen, sowie Abschnitte, die den beiden Seitenkantenabschnitten desselben entsprechen, als Vorbiegeeinrichtung 22 aus, die auf eine vorstehende/vertiefte Weise verzahnt ist. Die Vorbiegeeinrichtung 22 weist vorstehende und vertiefte Abschnitte 22a zum Vermitteln bzw. Ausbilden einer vorgeformten Nut Md entlang der Längsmittelachse des zu bearbeitenden Materials M, und R-Vermittlungsabschnitte 22b zum Vermitteln bzw. Ausbilden von R-Abschnitten Me, die Lötbereiche an beiden Seitenkantenabschnitten sind, im zu bearbeitenden Material M auf, wobei die vorstehenden und vertieften Abschnitte 22a sowie die R-Vermittlungsabschnitte 22a, in den Kontaktoberflächen der Walzpaare 21 unmittelbar vor der Werkzeugeinheit 3 ausgebildet werden. Beim allmählichen Vorbiegen des zu bearbeitenden Materials M, wie vorstehend beschrieben, wird die plastische Verformung entgegen der Rückstellkraft des zu verarbeitenden Materials M gefördert, Vorbiegen wird erreicht und eine vorbestimmte vorgeformte Nut Md und R-Abschnitte Me werden in dem zu bearbeitenden Material M ausgebildet.
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Als Nächstes wird die Werkzeugeinheit 3 mit Bezug auf 1 und 3 beschrieben.
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Die Werkzeugeinheit 3 weist ein Aufnahmewerkzeug 32 auf, welches mit einer Grundplatte 31 fixiert ist und sich in eine Richtung erstreckt, in die das zu verarbeitende Material M übergeben wird. Stromaufwärtseitig der Materialzufuhreinheit 2, erhält das Aufnahmewerkzeug 32 das zu bearbeitende Material M mittels der vorgeformten Nut Md. In 3 ist die Grundplatte 31 nicht gezeigt.
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In diesem Fall wird das Aufnahmewerkzeug 32 mit einem vertieften Führungsabschnitt 32g zum Aufnehmen der vorgeformten Nut Md entlang der Längsmittelachse des zu bearbeitenden Materials M vorgesehen, welches durch die Materialzufuhreinheit 2 (siehe 3) zugeführt wird.
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Die Werkzeugeinheit 3 ist ferner mit einem Ausbildungsschuh 33 vorgesehen, welcher das beförderte, zu bearbeitende Material M auf dem vertieften Führungsabschnitt 32g des Aufnahmewerkzeugs 32 drückt, um das Material M vom Aufsteigen aufgrund seiner Rückstellkraft zu hindern und das Biegen zu fördern.
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Die Werkzeugeinheit 3 weist ferner auf beiden Seiten der Grundplatte 31, welche das Aufnahmewerkzeug 32 trägt, eine Mehrzahl von Formausbildungs-Walzelementpaaren 34 auf, die derart in Paaren angeordnet sind, dass sie entgegengesetzt zueinander in eine Richtung senkrecht zu der Richtung sind, in die das zu bearbeitende Material M übergeben wird, wobei die Mehrzahl der Formausbildungs-Walzelementpaaren 34 derart angeordnet sind, dass die entgegengesetzten Lücken zwischen den Elementpaaren 34 allmählich in Richtung der Stromabwärtsseite verringert bzw. verkleinert sind.
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Die Lücke bzw. der Abstand zwischen den somit angeordneten Walzelementen kann durch einen vorbestimmten Mechanismus eingestellt bzw. justiert werden, der nicht gezeigt ist, abhängig von den Produkten, die zu biegen sind. Ferner werden die Formausbildungs-Walzelemente 34 mit unterschiedlichen Durchmessern vorgesehen und können auch durch eines ersetzt zu werden, welches einen unterschiedlichen Durchmesser aufweist, abhängig von den Produkten, die zu biegen sind.
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Als Nächstes wird die Spannwalzeneinheit 4 in 4A in einer vergrößerten Größe gezeigt. Die Spannwalzeneinheit 4 weist ein Paar von Walzenelementen 41o und 41u auf, die zueinander auf und ab druckkontaktiert sind. Diese Walzelemente 41o und 41u sind mit vorstehenden und vertieften Halteabschnitten 42, die auf und in ihren druckkontaktierten Oberflächen zum Halten und Ziehen des zu bearbeitenden Materials M zu einem nahezu ausreichenden Grad durch die Werkzeugeinheit 3 ausgebildet sind, in einem druckkontaktierten Zustand vorgesehen. Wie in 4A gezeigt, sind die vorstehenden und vertieften Halteabschnitte 42 mit konvexen Korrekturabschnitten 43 nahe dem Ende des vorstehenden Halteabschnitts 42a vorgesehen, um die Bearbeitungsverformung, welche aufgrund des Vorbiegens aufgetreten ist, zu korrigieren und zu entfernen.
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Die Abnahmewalzeneinheit 5 weist eine Mehrzahl von Walzenpaaren 51 auf. Das zu bearbeitende Material M wird durch die Werkzeugeinheit 3 gebogen, abschließend durch die Spannwalzeneinheit 4 korrigiert und durch die Walzpaare 51 auf eine von ihren beiden Seiten gehaltene Art gezogen. Zum Abschluss werden die R-Abschnitte Me bei beiden Kantenabschnitten des zu bearbeitenden Materials M miteinander überlappt und das zu bearbeitende Material M wird als das bearbeitete Produkt in Form einer flachen Röhre t abgegeben.
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Vorstehend wurde die Vorrichtung 1 zur Herstellung einer flachen Röhre der Erfindung beschrieben. Als Nächstes wird ein Ablauf der Herstellung der flachen Röhre T mit Bezug auf das Stadium bzw. des Zustands des Bearbeitens in Zeitreihen bei jedem Abschnitt der Vorrichtung 1 zur Herstellung der in 1 gezeigten flachen Röhre beschrieben. Zunächst wird das zu bearbeitende bandförmige Material M, welches wie eine Rolle bzw. Walze gewickelt ist, bei dessen vorderen Ende in Richtung der Spannwalzeneinheit 4 durch eine geeignete Zugeinrichtung gezogen. Das Paar der Zuführwalzen 21 der Materialzufuhreinheit 2 wird durch eine vorbestimmte Leistungsquelle und einen Antriebsmechanismus derart gedreht, dass das zu bearbeitende Material M, welches zwischen den oberen und unteren Walzen 21o, 21u gehalten wird, in Richtung der Werkzeugeinheit 3 zugeführt wird.
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Beim Durchlaufen des zu bearbeitenden Materials M durch die Paare der Zuführwalzen 21 der Materialzufuhreinheit 2 wird es mit einer plastischen Verformungskraft gegen dessen Widerherstallkraft entlang beider Kantenabschnitte und entlang seiner Längsmittelachse vermittelt bzw. ausgebildet und wird allmählich vorgebogen. Beim Durchtritt durch die oberen und unteren Walzen 21o, 21u der Walzpaare 21 genau vor der Werkzeugeinheit 3 wird das zu bearbeitende Material M mit einer vorbestimmten, vorgeformten Nut Md entlang seiner Längsmittelachse aufgrund der vorstehenden und vertieften Abschnitte 22 der oberen und unteren Walzen 21o und 21u ausgebildet, und wird ferner mit R-Abschnitten Me aufgrund der R-ausgebildeten Abschnitte 22b ausgebildet, welche die Lötbereiche bei ihrer beiden Kantenabschnitten sind.
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Wie vorstehend beschrieben, wird das zu bearbeitende Material M, welches durch die Materialzufuhreinheit 2 zugeführt wird, mit der vorgeformten Nut Md entlang seiner Längsmittelachse vermittelt bzw. ausgebildet, mit den R-Abschnitten Me, die die Lötbereiche bei ihren beiden Kantenabschnitten sind, ausgebildet und wird in einem derartigen Zustand vorgebogen, dass seine beiden Kantenabschnitte leicht nach oben um die vorgeformte Nut Md (Punkt t1 in 1) gebogen werden.
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Mit dem zu bearbeitenden Material M das zu der Werkzeugeinheit 3 in dem vorstehenden Zustand gebracht wird, erhält das mit der Grundplatte 31 fixierte Aufnahmewerkzeug 32 das zu bearbeitende Material M bei dem vertieften Führungsabschnitt 32g mittels der vorgeformten Nut Md.
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Als Nächstes läuft das zu bearbeitende Material M, beim Ziehen in Richtung der Spannwalzeneinheit 4, durch die Formausbildungs-Walzeelemente 34 durch, die mehrfach an beiden Seiten der Grundplatte 31 angeordnet sind, welche das Aufnahmewerkzeug 32 trägt. Die Formausbildungs-Walzelemente 34 sind derart angeordnet, dass die gegenüberstehenden Lücken zwischen den Elementpaaren allmählich in Richtung der Stromabwärtsseite verkleinert werden. Während es in Richtung der Stromabwärtsseite übergeben wird, erhält das zu bearbeitende Material M dadurch eine Druckkraft zu der Innenseite der Richtung der Breite von den Formausbildungs-Walzelementen 34 auf beiden Seiten der Grundplatte 31. Aufgrund ihrer Rückfederung neigt das zu bearbeitende Material M dazu, von dem vertieften Führungsabschnitt 32g des an der Grundplatte 31 angeordneten Aufnahmewerkzeugs 32 anzusteigen.
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Jedoch kommt der Ausbildungsschuh 33 in Richtung des vertieften Führungsabschnitt 32g in dem Aufnahmewerkzeug herunter, um das zu bearbeitende Material, das übergeben wird, zu drücken. Dadurch wird das zu bearbeitende Material M vom Aufsteigen gehindert und wird vorteilhaft gebogen.
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Beim Bewegen durch die Werkzeugeinheit 3, wie vorstehend beschrieben, wird das zu bearbeitende Material M zu einem nahezu ausreichenden Grad (Punkt t2 in 1) gebogen und wird durch die vorstehenden und vertieften Halteabschnitte 42 auf und in den druckkontaktierten Oberflächen der Walzelemente 41o, 41u der Spannwalzeneinheit 4 stromabwärts der Werkzeugeinheit 3 gehalten. Dadurch wird, aufgrund der Leistungsquelle der Spannwalzeneinheit 4 das zu bearbeitende Material M zu der Abnahmewalzeneinheit 5 in einem Haltezustand durch die Walzenelemente 41o, 41u zugeführt.
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Zu diesem Zeitpunkt, wird, wenn das zu bearbeitende Material M durch die vorstehenden und vertieften Halteabschnitte 42 der druckkontaktierten Oberflächen der Walzenelemente 41o, 41u der Spannwalzeneinheit 4 durchläuft, die durch das Vorbiegen verursachte Bearbeitungsverformung durch die konvexen Korrekturabschnitte nahe dem Ende des vorstehenden Halteabschnitts 42a (siehe 4) korrigiert und entfernt.
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Bei der Abnahmewalzeneinheit 5 wird das zu bearbeitende Material M, welches anschließend durch die Spannwalzeneinheit 4 korrigiert wird, durch die Mehrzahl der Walzpaare 51 gezogen, während es von seinen beiden Seiten gehalten wird. Die R-Abschnitte Me bei beiden Seitenabschnitten des zu bearbeitenden Material M werden anschließend miteinander überlappt und das zu bearbeitende Material wird als das bearbeitete Produkt in Form der flachen Röhre T übergeben.
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Gemäß der Vorrichtung 1 der flachen Röhre der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend beschrieben, wird das zu bearbeitende Material M allmählich vorgebogen, was ermöglicht, die für die nachfolgenden Biegeausbildung erforderliche Kraft der Winkelbiegung zu verringern und die Ziehbelastung zu verringern. Somit können gebogenbearbeitete Produkte einer gewünschte Form unter Erhaltung einer hohen Genauigkeit und ohne Unterbrechung erhalten werden, während Faktoren beseitigt werden, welche eine fehlerhafte Ausbildung, wie z. B. Knicken des Materials etc., verursachen.
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Die Lücken der Formausbildungs-Walzelemente 34 der Werkzeugeinheit 3 können verändert werden, je nach der zu bearbeitenden Größe der Produkte, und es ist möglich, Produkte von verschiedenen Größen zu erhalten, während eine Zeit für den Vorbereitungsplan verkürzt wird und die Anlagengröße klein gehalten wird.
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Ferner sind die Formausbildungs-Walzelemente 34 so angeordnet, dass sie ein Austauschen der Walzelemente mit unterschiedlichen Durchmessern zulassen. Dadurch können Produkte der unterschiedlichen Größen auf einfache Weise durch einfaches Ersetzen der Walzelemente der unterschiedlichen Größe erhalten werden.
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Obgleich die Erfindung mit Bezug auf die zum Zwecke der Veranschaulichung ausgewählten spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass zahlreiche Abwandlungen hierzu durch den Fachmann vorgenommen werden können, ohne vom Grundkonzept und vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 10-272513 A [0003, 0012]
- JP 10-137842 A [0004, 0012]
- JP 8-103818 A [0005, 0012]
