JP2013086122A - 拡管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マンドレルを支持する支持部材を不要としつつもマンドレルの座屈を防止して、小型化およびコストダウンを図ることができる拡管装置を提供する。
【解決手段】送り装置２は、マンドレル７を挟持しながら伝熱管６側へ送る。送り装置２は、保持装置１の近傍に配置されている。このように、マンドレル７は、伝熱管６の近傍にて、送り装置２の推力を受ける。したがって、マンドレル７への推力は、伝熱管６の近傍にて、付与されるので、マンドレル７を伝熱管６に圧入して伝熱管６を拡管するとき、マンドレル７の座屈を防止できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、熱交換器の伝熱管をマンドレルによって拡管する拡管装置に関する。

従来、拡管装置としては、マンドレルの後端が取り付けられた取付部と、この取付部をマンドレルの前方向へ押し出すシリンダとを備えたものがある（特開平８−９９１４１号公報：特許文献１参照）。

そして、上記シリンダにより取付部を前方向へ押し出すことによって、マンドレルを前方向へ移動して、取付部およびマンドレルの前方に位置する熱交換器の伝熱管に、マンドレルの前部を、圧入して、伝熱管を拡管していた。

しかしながら、上記従来の拡管装置では、シリンダによりマンドレルの後端を押して、マンドレルの前部を伝熱管に圧入していたので、マンドレルに座屈が発生するおそれがあった。

そして、このマンドレルの座屈を防止するために、マンドレルの前端と後端との間を支持する座屈防止用支持部材を、マンドレルの軸方向に沿って、複数個並列する必要があった。この座屈防止用支持部材を設けることにより、拡管装置が大型になり、コスト高となる問題があった。

特開平８−９９１４１号公報

そこで、この発明の課題は、マンドレルを支持する支持部材を不要としつつもマンドレルの座屈を防止して、小型化およびコストダウンを図ることができる拡管装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の拡管装置は、
伝熱管を有する熱交換器を保持する保持装置と、
上記伝熱管に圧入されて上記伝熱管を拡管するためのマンドレルを挟持しながら、このマンドレルを上記伝熱管に平行に上記伝熱管側へ送る送り装置と、
上記送り装置を駆動する駆動装置と
を備え、
上記送り装置は、上記保持装置の近傍に配置されていることを特徴としている。

ここで、「近傍」とは、マンドレルを伝熱管に圧入し始める状態において、少なくとも、マンドレルの長さの半分の位置よりも伝熱管側の位置で（つまり、マンドレルの長さの半分の位置とマンドレルのヘッド部の先端との間の位置で）、送り装置がマンドレルに推力を加えることができる程度に、送り装置が保持装置に接近していることをいう。

この発明の拡管装置によれば、上記送り装置は、マンドレルを挟持しながら伝熱管側へ送るので、マンドレルは、送り装置から、挟持搬送による推力を与えられる。そして、送り装置は、保持装置の近傍に配置されているので、マンドレルは、伝熱管の近傍にて、送り装置の推力を受ける。

このように、マンドレルへの推力は、伝熱管の近傍にて、付与されるので、マンドレルを伝熱管に圧入して伝熱管を拡管するとき、マンドレルの座屈を防止できる。また、マンドレルの座屈を防止できるため、従来用いていた、マンドレルを支持する座屈防止用支持部材が、不要になる。また、従来の座屈防止用支持部材が不要になるため、拡管装置の小型化およびコストダウンを図ることができる。

また、一実施形態の拡管装置では、上記送り装置は、上記マンドレルを挟持しつつ搬送するベルト体を有する。

この実施形態の拡管装置によれば、上記送り装置は、マンドレルを挟持しつつ搬送するベルト体を有するので、簡単な構成でマンドレルに推力を与えることができる。

また、一実施形態の拡管装置では、
上記ベルト体を上記マンドレルに向けて押圧する複数の押圧ローラを有し、
上記複数の押圧ローラは、上記マンドレルを挟んだ両側に、上記マンドレルの軸に沿って千鳥状に配置されている。

この実施形態の拡管装置によれば、上記複数の押圧ローラは、マンドレルを挟んだ両側に、マンドレルに沿って千鳥状に配置されているので、ベルト体が、マンドレルを挟んだ両側の方向（以下、挟持方向という。）とマンドレルの軸方向（搬送方向）とに直交する方向（以下、サイド方向という。）に、押圧ローラから離脱することを、防止できる。これにより、ベルト体のサイド方向への脱落を防止するために、サイド方向からベルト体を押し込む装置（例えば、シリンダなど）が不要になり、拡管装置のサイド方向の大きさを小さくできる。

また、一実施形態の拡管装置では、
上記ベルト体は、４本の丸ベルトであり、
上記４本の丸ベルトは、上記マンドレルの周囲に接触する。

この実施形態の拡管装置によれば、上記ベルト体は、４本の丸ベルトであり、４本の丸ベルトは、マンドレルの周囲に接触するので、４本の丸ベルトにより、種々の径のマンドレルを搬送することができる。

また、一実施形態の拡管装置では、
上記ベルト体は、帯ベルトであり、
上記帯ベルトは、上記マンドレルの軸に沿って延在する溝部を有し、
上記溝部の内面は、上記マンドレルの周囲に接触する。

この実施形態の拡管装置によれば、上記ベルト体は、帯ベルトであり、帯ベルトの溝部の内面は、マンドレルの周囲に接触するので、帯ベルトの溝部にマンドレルを嵌め込むことができ、帯ベルトにより、マンドレルの搬送力を向上できる。

また、一実施形態の拡管装置では、
上記ベルト体は、チェーンベルトであり、
上記チェーンベルトは、上記マンドレルの周囲に接触する。

この実施形態の拡管装置によれば、上記ベルト体は、チェーンベルトであり、チェーンベルトは、マンドレルの周囲に接触するので、チェーンベルトにより、種々の径のマンドレルを搬送することができる。

また、一実施形態の拡管装置では、上記チェーンベルトの周囲に、摩擦部材を設けている。

この実施形態の拡管装置によれば、上記チェーンベルトの周囲に、摩擦部材を設けているので、摩擦部材により、マンドレルの搬送力を向上できる。

この発明の拡管装置によれば、送り装置は、保持装置の近傍に配置されているので、マンドレルを支持する支持部材を不要としつつもマンドレルの座屈を防止して、小型化およびコストダウンを図ることができる。

本発明の第１実施形態の拡管装置を示す簡略正面図である。 拡管装置の簡略平面図である。 送り装置の要部の断面図である。 押圧ローラを千鳥状に配置したときの効果を説明する説明図である。 押圧ローラを整列して配置したときの欠点を説明する説明図である。 本発明の第２実施形態の拡管装置のベルト体を示す斜視図である。 ベルト体の断面図である。 他のベルト体の断面図である。 本発明の第３実施形態の拡管装置のベルト体を示す断面図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態の拡管装置を示す正面図である。図２は、拡管装置の平面図である。図１と図２に示すように、この拡管装置は、熱交換器５を保持する保持装置１と、マンドレル７を挟持しながら保持装置１側へ送る送り装置２と、送り装置２を駆動する駆動装置３とを備える。

上記熱交換器５は、複数の伝熱管６と、（図示しない）複数の放熱フィンとを有する。伝熱管６は、例えば、銅管やアルミ管などの熱伝導性、延展性および耐食性の優れた金属からなる。

上記マンドレル７は、バー部７ａと、バー部７ａの先端に固定されたヘッド部７ｂとを有する。マンドレル７のヘッド部７ｂを、伝熱管６に圧入することで、伝熱管６を拡管して、伝熱管６を放熱フィンに一体的に固着させて、熱交換器５の熱効率を向上させる。

上記保持装置１は、台部３１と、台部３１に取り付けられた複数のクランプ部３２とを有する。台部３１は、熱交換器５を載置する。複数のクランプ部３２は、熱交換器５の長手方向に沿って、熱交換器５を挟んだ左右両側に位置するように、配置されている。クランプ部３２は、熱交換器５に対して接近または離隔するように、構成されている。そして、複数のクランプ部３２は、熱交換器５に接触して、熱交換器５を両側から挟持する。これにより、熱交換器５は、保持装置１に保持される。なお、図１では、クランプ部３２を仮想線にて示している。

上記送り装置２は、マンドレル７を挟持しながら、このマンドレル７を伝熱管６に平行に伝熱管６側へ送る。送り装置２は、１本のマンドレル７を挟持しつつ搬送する一対のベルト体１０，１０を有する。

図３の模式図に示すように、上記一対のベルト体１０は、４本の丸ベルト１１，１２，１３，１４であり、４本の丸ベルト１１，１２，１３，１４は、マンドレル１０の周囲に接触する。つまり、上側のベルト体１０は、２本の丸ベルト１１，１２であり、下側のベルト体１０は、２本の丸ベルト１３，１４である。丸ベルト１１，１２，１３，１４は、断面が略円形であり、例えば、ゴムまたは可撓性の合成樹脂からなる。

図１〜図３に示すように、本体２０に、第１プーリ２１，２３および第２プーリ２２，２４が回転自在に取り付けられ、第１プーリ２１，２３に第２プーリ２２，２４を対向させている。なお、図２では、本体２０を省略して描いている。

上記第１プーリ２１，２３には、２つのベルト体１０が巻回され、上記第２プーリ２２，２４には、２つのベルト体１０が巻回されている。

以下、上記第１プーリ２１，２３に巻回された一方のベルト体１０と、上記第２プーリ２２，２４に巻回された一方のベルト体１０とについて、説明する。なお、他方のベルト体１０，１０についても同様の構成である。

上記第１プーリ２１，２３には、２本の丸ベルト１１，１２が巻回され、上記第２プーリ２２，２４には、２本の丸ベルト１３，１４が巻回され、４本の丸ベルト１１，１２，１３，１４が同期するようにしている。

具体的に述べると、上記保持装置１側（マンドレル７の搬送方向の下流側）の第１プーリ２１の軸には、駆動装置の一例としてのモータ３が取り付けられ、このモータ３の駆動によって、下流側の第１プーリ２１が回転する。下流側の第１プーリ２１の軸には、（図示しない）第１歯車が固定され、下流側の第２プーリ２２の軸には、（図示しない）第２歯車が固定され、この第１、第２歯車が互いに噛合している。このように、下流側の第１、第２プーリ２１，２２を同期させて、４本の丸ベルト１１，１２，１３，１４を同期させ同じ速度で搬送するようにしている。

図３に示すように、上記下流側の第１、第２プーリ２１，２２のそれぞれには、２つの丸ベルト１１，１２，１３，１４が嵌る２つの円弧状のベルト溝２５，２５，２６，２６と、２つの丸ベルト１１，１２，１３，１４の間に位置すると共に２つの丸ベルト１１，１２，１３，１４に面接触する断面が２つの略円弧からなる突起２７，２８とを、設けている。なお、上流側の第１、第２プーリ２３，２４にも、図示しないが、上記突起２７，２８と同じ突起を設けている。

この２つの丸ベルト１１，１２，１３，１４に面接触する突起２７，２８の存在によって、丸ベルト１１，１２，１３，１４と第１、第２プーリ２１，２３，２２，２４との接触面積が増大して、搬送能力が増大している。

図１と図２に示すように、上記送り装置２は、保持装置１の近傍に配置されている。つまり、マンドレル７を伝熱管６に圧入し始める状態において、少なくとも、マンドレル７の長さの半分の位置よりも伝熱管６側の位置で、送り装置２がマンドレル７に推力を加えることができる程度に、送り装置２が保持装置１に接近している。言い換えると、マンドレル７を伝熱管６に圧入し始める状態において、下流側の第１、第２プーリ２１，２２は、マンドレル７の長さの半分の位置とヘッド部７ｂの先端との間の位置に、配置される。

図１と図２に示すように、上記ベルト体１０をマンドレル７に向けて押圧する複数の押圧ローラ５１，６１を設けている。この複数の押圧ローラ５１，６１は、マンドレル７を挟んだ上下両側に、マンドレル７の軸に沿って千鳥状に配置されている。つまり、上側の押圧ローラ５１の軸と、下側の押圧ローラ６１の軸とは、マンドレル７の搬送方向に直交する同一平面上になく、上下方向からみて重ならない。

上記上側の押圧ローラ５１は、第１プーリ２１，２３に巻回された丸ベルト１１，１２の内側に配置される。上側の押圧ローラ５１は、支持部材５２に、回転自在に取り付けられている。この支持部材５２は、本体２０に取り付けられたシリンダ５３に、取り付けられている。このシリンダ５３は、支持部材５２を下方に向けて押圧可能である。

上記下側の押圧ローラ６１は、第２プーリ２２，２４に巻回された丸ベルト１３，１４の内側に配置されて、丸ベルト１３，１４を内側から支持する。下側の押圧ローラ６１は、本体２０に取り付けられた支持部材６２に、回転自在に取り付けられている。

そして、上記シリンダ５３によって、図１の白抜きの矢印に示されるように、上側の押圧ローラ５１を丸ベルト１１，１２に向けて押圧することによって、この丸ベルト１１，１２と、下側の押圧ローラ６１に支持された丸ベルト１３，１４とによって、マンドレル７が強く押圧されて、大きな搬送力が得られる。

次に、上記構成の拡管装置の作用を説明する。

図１と図２に示すように、上記保持装置１に熱交換器５を保持し、その後、送り装置２により、マンドレル７を挟持しながら、マンドレル７を、図１の白抜きの矢印に示されるように、伝熱管６側（前方）へ送る。このとき、同期した丸ベルト１１，１２，１３，１４は、同じ速度で送られ、マンドレル７の周囲の等間隔の４箇所を押圧して、マンドレル７を前方に搬送する。そして、マンドレル７のヘッド部７ｂを、熱交換器５の伝熱管６に圧入して、伝熱管６を拡管する。

上記構成の拡管装置によれば、上記送り装置２は、マンドレル７を挟持しながら伝熱管６側へ送るので、マンドレル７は、送り装置２から、挟持搬送による推力を与えられる。そして、送り装置２は、保持装置１の近傍に配置されているので、マンドレル７は、伝熱管６の近傍にて、送り装置２の推力を受ける。

このように、上記マンドレル７への推力は、伝熱管６の近傍にて、付与されるので、マンドレル７を伝熱管６に圧入して伝熱管６を拡管するとき、マンドレル７の座屈を防止できる。また、マンドレル７の座屈を防止できるため、従来用いていた、マンドレルを支持する座屈防止用支持部材が、不要になる。また、従来の座屈防止用支持部材が不要になるため、拡管装置の小型化およびコストダウンを図ることができる。

また、上記送り装置２は、マンドレル７を挟持しつつ搬送する一対のベルト体１０を有するので、簡単な構成でマンドレル７に推力を与えることができる。さらに、一対のベルト体１０は、４本の丸ベルト１１，１２，１３，１４であり、４本の丸ベルト１１，１２，１３，１４は、マンドレル７の周囲に接触するので、４本の丸ベルト１１，１２，１３，１４により、種々の径のマンドレル７を搬送することができる。

また、上記複数の上下の押圧ローラ５１，６１は、マンドレル７を挟んだ両側に、マンドレル７に沿って千鳥状に配置されているので、ベルト体１０が、マンドレル７を挟んだ両側の方向（以下、挟持方向という。）とマンドレル７の軸方向（搬送方向）とに直交する方向（以下、サイド方向という。）に、押圧ローラ５１，６１から離脱することを、防止できる。上記挟持方向とは、図１の上下方向をいい、上記サイド方向とは、図１の紙面の直交方向をいう。

これにより、上記ベルト体１０のサイド方向への脱落を防止するために、サイド方向からベルト体１０を押し込む装置（例えば、シリンダなど）が不要になり、拡管装置のサイド方向の大きさを小さくできる。

この理由として、図４に示すように、複数の上下の押圧ローラ５１，６１を、マンドレル７の軸に沿って、千鳥状に配置することで、マンドレル７の軸方向（搬送方向）に隣接する押圧ローラ５１，６１において、この隣接する押圧ローラ５１，６１の回転の同期がとれなくても、ベルト体１０は、挟持方向Ａに逃げることができ、つまり、ベルト体１０の部分１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、挟持方向Ａに湾曲して、ベルト体１０は、サイド方向Ｂに、脱落しない。なお、図４では、わかりやすくするために、ベルト体１０の湾曲を、実際よりも過大に表現している。

これに対して、図５に示すように、複数の上下の押圧ローラ１５１，１６１を、マンドレル１０７の軸に沿って、整列して配置する場合、つまり、上側の押圧ローラ１５１の軸と下側の押圧ローラ１６１の軸とを、マンドレル１０７の搬送方向に直交する同一平面上に配置する場合、マンドレル１０７の軸方向（搬送方向）に隣接する押圧ローラ１５１，１６１において、この隣接する押圧ローラ１５１，１６１の回転の同期がとれないと、隣接する押圧ローラ１５１，１６１間のベルト体１１０の部分１１０ａ，１１０ｂは、サイド方向Ｂに湾曲して、ベルト体１１０は、サイド方向Ｂに、脱落する。

（第２の実施形態）
図６は、この発明の拡管装置の第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、ベルト体の構成が相違する。なお、この第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。

図６に示すように、一対のベルト体１０Ａ，１０Ａは、一対の上下の帯ベルト１１Ａ，１２Ａである。上下の帯ベルト１１Ａ，１２Ａは、それぞれ、マンドレル７の軸に沿って延在する溝部１０２Ａを有する。溝部１０２Ａの内面は、マンドレル７の周囲に接触する。帯ベルト１１Ａ，１２Ａは、例えば、タイミングベルトであり、この場合、帯ベルト１１Ａ，１２Ａに巻回されるプーリは、歯付きのプーリとなり、帯ベルト１１Ａ，１２Ａを押圧する押圧ローラは、歯付きのローラとなる。

図７に示すように、上記帯ベルト１２Ａは、本体部１００Ａと、この本体部１００Ａ内に配置された複数の芯線１０１Ａとを有する。本体部１００Ａは、例えば、ゴムまたは可撓性の合成樹脂からなり、マンドレル７への摩擦抵抗を大きくしている。芯線１０１Ａは、例えば、鉄などからなり、帯ベルト１２Ａの強度を大きくしている。本体部１００Ａの一面に、上記溝部１０２Ａが設けられ、この溝部１０２Ａの内面の断面形状は、円弧状に形成されている。そして、この溝部１０２Ａに、マンドレル７が嵌め込まれる。なお、図示しないが、上側の帯ベルト１１Ａについても、下側の帯ベルト１２Ａと同じ構成である。

したがって、上記帯ベルト１１Ａ，１２Ａの溝部１０２Ａにマンドレル７を嵌め込むことができ、一対の帯ベルト１１Ａ，１２Ａにより、マンドレル７の搬送力を向上できる。

なお、上記帯ベルト１１Ａ，１２Ａの溝部１０２Ａの形状は、円弧状以外であってもよく、例えば、図８に示すように、帯ベルト１２Ｂの溝部１０２Ｂの内面の断面形状は、台形であってもよい。このように、断面台形形状の溝部１０２Ｂでは、異なる径のマンドレル７に対応できて、汎用性がある。

（第３の実施形態）
図９は、この発明の拡管装置の第３の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第３の実施形態では、ベルト体の構成が相違する。なお、この第３の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。

図９に示すように、一対のベルト体１０Ｃ，１０Ｃは、一対の上下のチェーンベルト１１Ｃ，１２Ｃである。上下のチェーンベルト１１Ｃ，１２Ｃは、マンドレル７の周囲に接触する。したがって、一対のチェーンベルト１１Ｃ，１２Ｃにより、種々の径のマンドレル７を搬送することができる。この場合、チェーンベルト１１Ｃ，１２Ｃに巻回されるプーリは、歯付きのプーリとなり、チェーンベルト１１Ｃ，１２Ｃを押圧する押圧ローラは、歯付きのローラとなる。

なお、上記チェーンベルト１１Ｃ，１２Ｃの周囲に、（図示しない）摩擦部材を設けてもよく、この摩擦部材により、マンドレル７の搬送力を向上できる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第１から上記第３の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよく、上記第１から上記第３の実施形態のそれぞれのベルト体を種々に組み合わせてもよい。また、上記実施形態では、マンドレルを水平方向に移動する横置きの拡管装置であったが、マンドレルを鉛直方向に移動する縦置きの拡管装置であってもよい。また、一つのベルト体で、複数のマンドレルを搬送するようにしてもよい。また、ベルト体の数量を、増減してもよく、ベルト体の形状を、丸形、楕円形、角形などにしてもよい。

また、押圧ローラを、マンドレルの軸に沿って、千鳥状でなく整列して配置するようにしてもよい。また、押圧ローラを省略してもよい。また、送り装置として、ベルト体の代わりに、ローラなどの回転体を用いてもよい。

また、駆動装置として、モータの代わりに、モータと複数の歯車とを組み合わせた構造としてもよい。また、保持装置として、クランプ部の代わりに、熱交換器を保持する他の構造であってもよい。

１ 保持装置
２ 送り装置
３ モータ（駆動装置）
５ 熱交換器
６ 伝熱管
７ マンドレル
１０ ベルト体
１１，１２，１３，１４ 丸ベルト
１０Ａ ベルト体
１１Ａ，１２Ａ，１２Ｂ 帯ベルト
１０２Ａ，１０２Ｂ 溝部
１０Ｃ ベルト体
１１Ｃ，１２Ｃ チェーンベルト
５１，６１ 押圧ローラ

Claims (7)

1. 伝熱管（６）を有する熱交換器（５）を保持する保持装置（１）と、
   上記伝熱管（６）に圧入されて上記伝熱管（６）を拡管するためのマンドレル（７）を挟持しながら、このマンドレル（７）を上記伝熱管（６）に平行に上記伝熱管（６）側へ送る送り装置（２）と、
   上記送り装置（２）を駆動する駆動装置（３）と
   を備え、
   上記送り装置（２）は、上記保持装置（１）の近傍に配置されていることを特徴とする拡管装置。
2. 請求項１に記載の拡管装置において、
   上記送り装置（２）は、上記マンドレル（７）を挟持しつつ搬送するベルト体（１０，１０Ａ，１０Ｃ）を有することを特徴とする拡管装置。
3. 請求項２に記載の拡管装置において、
   上記ベルト体（１０，１０Ａ，１０Ｃ）を上記マンドレル（７）に向けて押圧する複数の押圧ローラ（５１，６１）を有し、
   上記複数の押圧ローラ（５１，６１）は、上記マンドレル（７）を挟んだ両側に、上記マンドレル（７）の軸に沿って千鳥状に配置されていることを特徴とする拡管装置。
4. 請求項２または３に記載の拡管装置において、
   上記ベルト体（１０）は、４本の丸ベルト（１１，１２，１３，１４）であり、
   上記４本の丸ベルト（１１，１２，１３，１４）は、上記マンドレル（７）の周囲に接触することを特徴とする拡管装置。
5. 請求項２または３に記載の拡管装置において、
   上記ベルト体（１０Ａ）は、帯ベルト（１１Ａ，１２Ａ，１２Ｂ）であり、
   上記帯ベルト（１１Ａ，１２Ａ，１２Ｂ）は、上記マンドレル（７）の軸に沿って延在する溝部（１０２Ａ，１０２Ｂ）を有し、
   上記溝部（１０２Ａ，１０２Ｂ）の内面は、上記マンドレル（７）の周囲に接触することを特徴とする拡管装置。
6. 請求項２または３に記載の拡管装置において、
   上記ベルト体（１０Ｃ）は、チェーンベルト（１１Ｃ，１２Ｃ）であり、
   上記チェーンベルト（１１Ｃ，１２Ｃ）は、上記マンドレル（７）の周囲に接触することを特徴とする拡管装置。
7. 請求項６に記載の拡管装置において、
   上記チェーンベルト（１１Ｃ，１２Ｃ）の周囲に、摩擦部材を設けていることを特徴とする拡管装置。

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