JP2005523828A - 構造体内でフレキシブルチューブをトリミングしかつ固定する装置および方法、ならびにそれからなる物品 - Google Patents

Abstract

本発明は、管群式熱交換器およびそれに類似したアッセンブリの製造に関する。本発明は、コア構造体（１６）（熱交換器コアなどの）内に配置されたポリマーチューブをトリミング（２０）し、これらのチューブをコア構造体（１６）内で固定する新規な装置および方法を提供するものである。

Description

本発明は、製造された構造体の内部でチューブをトリミングし固定するために用いられる装置に関する。特に、本発明は、チューブが互いに正確に固定されねばならない熱交換器コアなどの構造体内に挿入されたフレキシブルチューブをトリミングし結合するための仕上げ作業に用いられる当該装置に関する。

様々な製造部品がそれら特有の使用に適した構造で配置された配管を含んでいる。例えば、チューブがハーネス内で配置され固定されているか、あるいはそうでなければ流体（液体および気体の両方を含む)の搬送用に望ましい配列で互いに締め付けられている。これらの構造の幾つかの実例は、自動車に見られる。特に、ここでは、パワーステアリングフルードや冷却水などが、エンジン部品内で正確に位置し固定されねばならない配管およびホースを通って運搬されている。このような場合、配管の搭載は、比較的容易であり、特に時間のかかることではない。

しかしながら、製品がそれぞれ互いに正確に位置し固定されねばならない多数のチューブを備えるような、より複雑な応用例が多数ある。このような応用例で他に重要な特徴は、チューブが製品と一体化される際に正確な長さで配置されねばならないことにある。かかる一例としては、バンク式チューブ熱交換器が挙げられ、ここでは、チューブが個別に適当な取付具で固定されていなければならない。このような装置を製造する従来の取り組み、特に、チューブ端部の正確な切断および溶接作業による固定がチューブの柔軟性により非常に難題となるポリマーチューブの一体化の取り組みでは、手動による組立を含むことになる。これは、明らかに、非常に労力と時間を消耗するものであることが分かる。また、硬質なチューブ（金属チューブなど)を切断して適当な容器に溶接する自動化技術が開発されているが、これらの取り組みは、一般に、組立時にフレキシブルチューブを取り扱うのには未だ適していない。なぜならば、フレキシブルチューブのコンプライアンスが予期しにくいためである。

さらに、切断および溶接作業は、ポリマー配管に過度なストレスを与える。そして、配管をすり減らしたり、あるいはさもなければ損傷させる可能性が高く、このような悪影響は、製品が使われるようになるまで明らかにならないこともある。同様に、チューブを構造体内に（溶接などで)固定するのは、配管長の内面を詰まらせないように注意深く行わねばならない。また、これらの考慮は、ポリマー配管を用いるバンク式チューブ熱交換器においてかなり高度となる。ここで、特定の構造および小型設計の外囲器の両者の内部に小型のフレキシブルチューブを多数配置するのには、高精度な公差が必要となる。例えば、選択した応用例によっては、直径がたった２ｍｍ（またはそれ未満)で長さが２〜３フィート（またはそれよりも長い)のチューブが、たった１〜２ｍｍ離間するように直列配置されることがある。よって、チューブ長をトリミングし且つチューブを固定容器に固定する工程を自動化するためには、信頼性があり繰り返し特性のある技術がこれらのおよびその他の技術的難題を担わねばならない。

そこで、本発明は、コアアッセンブリ内で複数のフレキシブルチューブを正確にトリミングしその後それらを所定位置に固定するのに適した装置を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、チューブを含むコアアッセンブリをこれらの作業を通して制御された方式で確実に案内させる支持装置を組み合わせた当該装置を提供することである。本発明の特徴は、数多くのチューブ形状やコアアッセンブリの設計を適応させることができる点である。さらに他の特徴としては、本装置が多種多様な材料で使用でき、例えば、ポリマー配管が表面に損傷を受けずにこれらの作業を表面に受けることが可能である点である。本発明は、幾つかの利点を提供するものであり、その中でも熱交換器のようなコアアッセンブリにフレキシブル配管をトリミングし固定する自動化方法を提供するものである。これらのおよびその他の目的、特徴、ならびに利点は、本発明の以下の詳細な説明を参照することで明らかになるであろう。

本文は、ポリマーチューブをコア構造体内でトリミングし当該チューブをそれに固定するための装置を開示および特許請求するものである。本装置は、（ａ)複数のポリマーチューブをその一端または両端に沿ってトリミングするようにした切断手段と、（ｂ）トリミングされたポリマーチューブをコア構造体に固定するようにした固定手段と、（ｃ)その中のチューブに対し正確な切断および固定作業を行うために制御された方式で前記切断手段および前記固定手段に対してコアアッセンブリを配置するようにした支持手段とを備える。

さらに、本発明の装置は、熱交換器などのコアアッセンブリの製造工程中に組み込むことができる。

本発明は、添付図面を検討することでより理解されるであろう。

図１を参照すると、本発明の装置は、一般的な参照番号１０で示される。本装置は、切断手段２０、支持手段３０、および固定手段４０を備え、これら全てがコアアッセンブリ１２を収容しこれに処理を施すように互いに配置されていることが分かる。

コアアッセンブリ１２は、コア構造体１６内で配置されたポリマーチューブ１４を備える。チューブ１４は、コアアッセンブリの初めの組立に用いた技術によって、挿入後にコア構造体１６の一方の面または両面を越えて延びることがある。これは、通常、コアアッセンブリ１２が所定空間内にはめ込むように設計されており、かかる場合にポリマーチューブ１４がこの画定された空間から外に延びてはならないという問題点を提起している。さらに、コアアッセンブリ１２内に当初配置されたポリマーチューブ１４は、そのアッセンブリ内に十分に固定されていない。

よって、コアアッセンブリ１２は、最初に搬送面１８（平滑なテーブル、またはローラの有無に関らずコンベヤベルトなど）に沿って配置することにより仕上げ作業に向けられる。コアアッセンブリ１２は、ポリマーチューブ１４の両端を搬送面１８に沿って移動する方向に一般的に垂直に位置合わせした状態で配置される。次いで、コアアッセンブリ１２は、図中矢印で示す方向に搬送面１６に沿って切断手段２０に向かって方向付けられる。

切断手段２０は、ポリマーチューブ１４を所望の長さに切断するのに適しており且つコア構造体１６の表面に一般的に面一となると考えられる多様な設計の何れかから選択される。図示するように、２つの円形の手術用鋼製ブレード２２がコアアッセンブリ１２の両側に配設されている。ブレード２２は、１つ以上のモータ（図示せず)により作動し、対象の特定の切断通路を規定するように調整することができる。さらに、ブレード２２は、搬送面１６に沿って存在する全てのチューブを切断するのに十分な大きさの直径を有する。

ポリマーチューブ１４は、厳しい規格に合わせて切断手段２０によりトリミングされ、このポリマーチューブを備えるコアアッセンブリ１２は、次に、固定手段４０内に配置される。固定手段４０は、トリミングされたポリマーチューブ１４をコア構造体１６の面に固定するのに適していると考えられる多様な設計の何れかから選択される。ここで用いるのに適した固定技術の例としては、本発明に関連する技術の当業者により理解されるような方法で適用されるレーザまたはホットピンを用いることが挙げられる。また、多くの場合、対象となる特定の固定技術に関連する装置は、溶接台に容易く搭載され交換しうるものであり、さらに、ここでアッセンブリの設計の属性が熟慮される。図示したように、ＩＲ溶接装置４２がコアアッセンブリ１２の両側に配設されている。固定手段４０は、通常、コア構造体１６の隣接する面に沿って予め選択した位置にポリマーチューブ１４を溶接する。さらに、この溶接は、ポリマーチューブを扱うのに適した方法で行われる。言い換えれば、堅固な結合が生成し、ポリマー自身が品質を低下させずまたはさもなければ損なわずに、意図する適用の厳密性に耐え得るようになる。

支持手段３０は、コアアッセンブリ１２をトリミングおよび固定作業の両方に適した箇所に位置付けるように配置される。図示するように、支持手段３０は、コアアッセンブリ１２の下方に位置する。あらゆる種類のモータおよびアクチュエータ手段（図示せず)を用いることで、支持手段３０は、上下左右に（矢印方向に示すように)所定の順序で動かされ、コアアッセンブリ１２をトリミングおよび固定作業に適した位置に移動させることができる。

本発明のアッセンブリは、コアアッセンブリ１２が搬送手段１８上で個別に配置される独立した作業として用いることができる。またその代わりに、かかるアッセンブリは、連続モード作業で用いられるより大きな装置と連結して用いることもできる。このような場合、コアアッセンブリ１２は、ここで示した装置に機械的に送られ、ここで示した作業が一旦終了すると、同様にして機械的に後退される。ここで示した多様な部品の動作の連携は、コアアッセンブリの自動化調整（例えば、トリミングおよび固定)にとって中心的なものであり、当該分野の当業者によって容易く認められる設計を用いて特定の製造手順に合わせて調整することができる。

ここで示した基本的なアッセンブリには、幾つかの変形を特定の目的に合わせて選択することができる。例えば、切断手段２０および固定手段４０の何れか一方または両方は、各々たった１つのブレード２２または１つのＩＲ溶接装置４２から構成しても良い。これは、意図する特定の適用が例えばコアアッセンブリ１２の一方側のみに切断及び／又は溶接を必要とする場合に選択可能である。また代わりに、この構造は、コアアッセンブリ１２の一方の面または一部がトリミングおよび溶接されて、その後、コアアッセンブリ１２がトリミングおよび溶接作業で他の面または部位を現すように操作される作業でも用いることができる。なお、容易に分かることだが、必要に応じて設計者により選択された補助機能を行うことを目的として、他の装置がシステム内に設計されていても良い。

本発明のアッセンブリおよび方法には、関連する幾つかの利点がある。本発明のアッセンブリおよび方法は、比較的に柔軟性のあるチューブの取り扱いおよび自動化仕上げを可能とする。また、それは、切断手段２０と固定手段４０に近接して動作する支持手段３０とを備える可動部品を（全てを多様なモータおよびアクチュエータアッセンブリの制御下で）連携することで非常に堅固なものとなる。このため、本装置は、量産設定に容易く適用可能である。

なお、本発明に関連する技術の当業者であれば容易く分かることであるが、任意の数の変更および変形が本文で記載した本発明に合わせて可能である。また、かかる変更および変形は、本発明の範囲および趣旨内で想定される。

本発明の装置を示す分解図であり、本装置が動きながら配管を画定された構造体内で切断し、かつ配管をその構造体内で固定しうることを示す図である。

Claims (5)

1. ポリマーチューブをコア構造体内でトリミングし該チューブをこれに固定する装置であって、
   （ａ）複数のポリマーチューブをその一端または両端に沿ってトリミングするようにした切断手段と、
   （ｂ）前記トリミングされたポリマーチューブを前記コア構造体に固定するようにした固定手段と、
   （ｃ）その中の前記チューブに対し正確な切断および固定作業を行うために制御された方式で前記切断手段および前記固定手段に対して前記コアアッセンブリを配置するようにした支持手段と
   を備える装置。
2. 前記コア構造体は、熱交換器である請求項１に記載の装置。
3. ポリマーチューブをコア構造体内でトリミングおよび溶接する方法であって、
   （ａ）前記ポリマーチューブを含む前記コア構造体を搬送機構上に載置し、
   （ｂ）前記コア構造体をそれに沿って切断手段に搬送し、
   （ｃ）前記切断手段を、前記コア構造体に十分に接触させ、複数のポリマーチューブをその一端または両端に沿ってトリミングし、
   （ｄ）さらに、前記ポリマーチューブを含む前記コア構造体を固定手段に搬送し、
   （ｅ）前記ポリマーチューブが前記コア構造体に適切に結合されるように前記コア構造体を前記固定手段に供し、
   （ｆ）次いで、前記切断手段および前記固定手段に対して前記コア構造体の動作を調整することを含んでなる方法。
4. 前記コア構造体は、熱交換器である請求項３に記載の方法。
5. 請求項３の方法により加工された製品。

Images