JP2014018864A

JP2014018864A - 管に開口を形成するためのシステム及び方法

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Publication number: JP2014018864A
Application number: JP2013142499A
Authority: JP
Inventors: Kalbacher Klaus; クラウス・カルバッハ; Daniel Borst; ダニエル・ボルスト
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2014-02-03
Anticipated expiration: 2033-07-08
Also published as: CN103537530A; US20140013907A1; BR102013017942A2; JP6185309B2; US9308664B2

Abstract

【課題】管壁にスロットを形成するための改良された製造方法及びその方法を実行するための対応する装置を提供する。
【解決手段】一列に配置された第１の数のパンチ２ａが管壁を貫通し、第１の数のパンチによって形成されたスロット１ａが第２の数のパンチ２ｂによって形成されたスロットに対して交互に並ぶように続いてスロットを形成する。また、内部支持体が使用される場合では、内部支持体が管１０内にある間に、小さなスロットが管壁に最初に形成され、内部支持体が取り除かれた後、スロットは仕上げ寸法まで広げられる。内部支持体は、鋸歯状形態又は波状形態で互いに係合するように設計された上部分及び下部分を含むことができる。
【選択図】図２

Description

（関連出願）
優先権は、２０１２年７月１２日に提出されたドイツ特許出願第１０２０１２０１４０７３．８号及び２０１２年７月１７日に提出されたドイツ特許出願第１０２０１２０１４０９６．７号に主張される。これらのドイツ特許出願の双方の全内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。

（発明の分野）
本発明は、管の壁にスロットを形成するためのシステム及び方法に関し、管の壁を一列に貫通するように及びそうするように配置された複数のパンチは、スロットを形成する。また、本発明のいくつかの実施形態は、管の内部支持手段が使用されるそのような装置及び方法に関する。

一列に配置された多数のパンチを有する製造方法は、ＤＥ４３３４２０３Ｃ２号から知られている。この特許では、管の中に導入される二つのダイを有する実施形態があり、ダイは互いに管の断面を太くする。引用された文献の他の実施形態は、同様に管の断面全体を太くする単一のダイだけを使用する。単一のダイによるスロットの形成の場合では、スロットを形成後に、ダイが再び管から取り除かれることができるように、ダイは、作用位置から出て退避位置に１８０度回転される。しかしながら、大きな回転運動を実現することは、長いサイクル時間が必要になる可能性があるために、製造工程の費用対効果に悪影響を及ぼす可能性がある。また、スロットの端部に十分に大きなカラーを実現することができるようにするために、ＤＥ４３３４２０３Ｃ２号に開示されたダイは、その軸方向に配置された支持部分の間に、比較的弱い形態の軸接続部分（接続部分−ＤＥ４３３４２０３Ｃ２号の図７の参照符号４を参照）を有する。従って、クラックがダイに形成される。さらに、ＤＥ４３３４２０３Ｃ２号は、円管のみを開示する。しかしながら、スロットにできるだけ多種多様な断面形状の管を提供することができることが望ましい。

また、ＵＳ５０８８１９３Ａ号は、円管のスロット及び内側ダイの使用に関する。この点で、上記引用されたＤＥ４３３４２０３Ｃ２号とは対照的で、列に配置された多数のパンチではない。対照的に、ＵＳ５０８８１９３Ａ号では、まず、第１の作業工程で、管の輪郭に対応する円弧状のパンチを用いて管壁にエンボス加工が提供される。管には、ダイが配置され、その断面は、内管の断面よりもわずかに小さい。ダイは、その後、管から取り除かれ、第２の作業工程では、スロットが穿刺ツールを用いてエンボス加工で形成される。ダイは、支持部分及び接続部分を有しない連続的な円形の棒の形態であるため、ダイの回転運動は必要ない。れにもかかわらず、製造工程の費用対効果に関して少なくとも欠点が存在する。また、ＵＳ５０８８１９３Ａ号に関し、プレスツールが最初の工程に使用され、あるいは、穿刺ツールが更なる工程で使用され、それは、不利であるとみなされる。

上述のスロットの製造では、基本的には、切断部が廃棄物として生産されず、それによって、上記方法は、穴が最初に切断されてその後穴の縁部がフランジの形態に屈曲される他の周知の方法とは区別される。

他の既知のアプリケーションでは、スロットが形成される管は、管のスロットの製造中内部から管を支持するために液体が充填されている。

本発明の目的は、管壁にスロットを形成するための改良された製造方法及びその方法を実行するための対応する装置を提供することである。
本発明のいくつかの実施形態は、第１の数のパンチがスロットを形成するために管壁を穿刺される第１の通過である第１ステップを備え、第２のステップにおいて第２の数のパンチが管壁を貫通される、製造方法を提供する。第１のステップによるスロットは、一列に配置された第２のステップによるスロットに続く。

このような実施形態では、第１のステップからのパンチは、第２ステップが実行されるまで、それらのスロットにとどまることができ、全てのパンチがその後スロットから引き抜かれることができる。ステップの実行については、管は、管ベッドに配置されることができ、外側から支持されることができる。そのようなアプローチで、管壁のための内部支持体（ダイ）が余分であることが見出された。スロットの製造は、十分な品質及び精度で可能である。

スロットの変形は、スロットに残存するパンチの結果として打ち消されることが見出された。スロットに残存することがパンチに必要であるか否かは、精度要件が個々の状況においていかに厳密であるかに依存する。しかしながら、管壁の形状剛性は、第１ステップで発生したスロットによって増加されることが見出された。上記増加した形状剛性は、特定のスロットの間隔が維持される場合には、第２ステップの実行中に許容できない変形に対抗する効果を有する。また、パンチチップ及び他の影響ファクターの設計は、ここで役割を果たすことができる。

スロットツールは、第１の数のパンチが第１ステップに対して実行され、第１ステップのパンチの間に配置された複数のパンチが第２ステップに対して実行されるように設計される。

本発明のいくつかの実施形態では、製造方法は、少なくとも一つの第１ステップにおいて、小さなスロットが形成され、第２ステップにおいて、支持体が管から取り除かれ、そして、少なくとも一つの第３ステップにおいて、第１ステップによるスロットが好適な最終寸法（仕上がり寸法）に拡大されることを提供する。そのような実施形態におけるリファイン手段として、第１及び第３ステップが、各場合において単一の通過で管壁に穿刺されることができる同じパンチによって実行されることが提案される。管壁へのパンチの進入深さは、第１ステップよりも第３ステップの過程で大きい。これは、ツーリングに関して少なくとも支出の低減を生み出す。ステップの実行に対して、管を外側から支持するために管は、管ベッドに配置されることが利点である。また、第２ステップの中で、内部支持体の断面は、例えば、加工位置から退避位置に移動される内部支持体によって、内部支持体が管から退避される前に、サイズが縮小されることが提供される。

本発明のいくつかの実施形態による装置は、内部支持体（使用される場合）が、ほぼ鋸歯又は波形形態で互いに係合することができるように設計された上部分及び下部分で構成されることを特徴とされる。

本発明の他の態様は、詳細な説明及び添付の図面を検討することによって明らかになるであろう。

図１は、縦断面（Ｘ）、縦断面（Ｘ）に対応する正面図（ｙ）、及び、側面図（ｚ）における第１ステージ（図１）を示す。図２は、縦断面（Ｘ）、縦断面（Ｘ）に対応する正面図（ｙ）、及び、側面図（ｚ）における、第１ステップの実行後の中間ステージ（図２）を示す。図３は、縦断面（Ｘ）、縦断面（Ｘ）に対応する正面図（ｙ）、及び、側面図（ｚ）における、パンチの退避前の最終ステージ（図３）を示す。図４は、別の実施形態に関して、縦断面（ａ）、縦断面（ａ）に対応する正面図（ｂ）、及び、側面図（ｃ）における第１方法ステップ（図４）の時点を示す。図４において、破線の楕円形の線は、各場合において詳細図（図７）を示す。図５は、別の実施形態に関して、縦断面（ａ）、縦断面（ａ）に対応する正面図（ｂ）、及び、側面図（ｃ）における第２方法ステップ（図５）の時点を示す。図５において、破線の楕円形の線は、各場合において詳細図（図８）を示す。図６は、別の実施形態に関して、縦断面（ａ）、縦断面（ａ）に対応する正面図（ｂ）、及び、側面図（ｃ）における第３方法ステップ（図６）の時点を示す。図６において、破線の楕円形の線は、各場合において詳細図（図９）を示す。図７は、拡大詳細図（図４によるＩＶ）を示す。図８は、拡大詳細図（図５によるＶ）を示す。図９は、拡大詳細図（図６によるＶＩ）を示す。

以下の説明で使用される参照符号は、図２、図５及び図７の図において主として記される。参照符号は、他の図の図面に同じように適用される。
本発明の実施形態が詳細に説明される前に、本発明は、以下に説明された又は添付の図面に示された構成及び構成要素の配置の詳細にその適用において限定されないことを理解されるべきである。本発明は、他の実施形態で可能であり、様々な方法で実行する又は実施することが可能である。

本発明の様々な実施形態によって処理される管１０は、例えば、アルミニウム合金などから作製されることができる。管の生産は、押し出し成型によって、シート状の金属板から形成され長手方向の継ぎ目に沿って溶接する管によって、又は、あの製造方法によって行われることができる。管１０は、例えば、熱交換器の管を収集することができる。スロット１、５（以下に説明された第１の図示された実施形態の図１乃至３、及び、以下に説明された第２の図示された実施形態の図４乃至７を参照）は、例えばその中にろう付けされた熱交換器の管の端部のための開口を収容する。管１０、１１の断面（図示の実施形態図１ｚ及び図４ｃを参照）は、図示の例示的な実施形態では、スロット１ａ、１ｂ又は５ｘ、５ｙが管１０、１１の平らな又は緩やかに湾曲した断面領域の中に形成される略Ｄ字形状であり、ほぼ平らな領域全体にわたって横方向に延びることができる。しかしながら、この説明は、管１０、１１に関連する必要はなく、スロット１、５又はスロットのような通路が提供される壁（例えば、湾曲した壁）に関連することができることに留意すべきである。

７つのパンチ２ａ、２ｂ及び７つの対応するスロット１ａ、１ｂが単に一例として示されている図１乃至図３の実施形態からわかるように、パンチ２ａ／スロット１ａの第１の数は、正確には４つであり、第２ステップで使用されるパンチ２ｂの第２の数は、３つである。第１ステップ及び第２ステップの双方は、一つのパスでそれぞれの場合に実行される。

図１乃至図３の図示の実施形態から、及び、上記記載から、第１ステップにおいて二つの外側パンチ２ａが使用され、第２ステップにおいて３つの介在されたパンチ２ｂが使用される上記方法を実行するために３つの最低限の数のパンチ２ｂが必要とされることが推測されることができる。従って、３つ以上のスロット１ａ、１ｂを形成するために、管１０（又は溝付けツール）は、所望の全数のスロット１ａ、１ｂ（図示せず）を形成するために必要とされる多くの場合長手方向に周期的に変位されることができる。

第１及び第２の数の上限を特定する意義が少しある。これは、多数の明白な状況に依存する。本発明が本明細書に制限されることなく、（例えば）空調コンデンサーのための収集管１０の場合における良識あるパンチ／スロットの数は、略２０であり、第１ステップ及び第２ステップにおいて、各場合において１０個のパンチ２ａ、２ｂが使用されることができる。

図２に最も明確に示されるように、４つの図示のパンチ２ａは、４つのスロット１ａを形成するために第１ステップにおいて同時に（すなわち、すでに述べたように１回のパスで）管壁１０を突き刺される。

また図３に示されるように、第２ステップにおいて、第１ステップによるスロット１ａが第２ステップによるスロット１ｂに一列に続くように、残りの３つのパンチ２ｂが管壁１０を同時に突き刺される。換言すれば、単一の第１ステップにおいて、パンチの列に各第２のパンチ２ａが動作され、単一の第２ステップにおいて、それらの間にそれぞれ配置されたパンチ２ｂが動作される。

図示の図１乃至図３の例示的な実施形態では、第１ステップによるパンチ２ａは、第２ステップが実行されるまでそれらのスロット１ａに残存する。その後、パンチ２ａ、２ｂの全てはスロット１ａ、１ｂから引き出される。

また、図１乃至図３の例示的実施形態を参照すると、ステップを実行するために、管１０は、管ベッド３の中に配置されて外側から支持される。図示の管ベッド３は、二部品である。特に、管ベッド３は、パンチの案内のための対応する通路３ｅを有する上部品３ｃと、下部品３とを備え、図１乃至図３の例示的実施形態において、外側指示が管の周囲全体に提供される。

本発明の他の実施形態が図４乃至図９に図示される。図４及び図７は、第１ステップ内で実行された小さなスロット５ｘの形成を示す。小さなスロット５ｘは、最初に、内部管表面に小さな切込み以下にすることができ、しかしながら、その切込みは、すでに、上方に曲げられたカラー５ｙの内側に延びる開始を有する（図９参照）。この実施形態の文脈の中で、小さなスロット５ｘは、小さなスロット５ｘが適切な通過開口でないかもしれない場合でも、そのようなものとして理解されるべきである。

わかるように、図４−９の実施形態における第１ステップの実行に対し、内部支持体１３が管１１内に位置している。内部支持体１３は、部分６ｘと別の部分６ｙで構成される。図示の例示的実施形態では、上部分６ｘと下部分６ｙとして図面に示される二つの部分は、二つの位置である加工位置及び退避位置を想定することができるために互いに係合する鋸歯状輪郭を有する。また、鋸歯状輪郭は、別個に示されない波状輪郭と見なすことができる。

図４及び図７では、支持体１３は、加工位置にある。加工位置では、支持体がパンチ１２によって許容できない壁変形を生じさせることなく小さなスロット５ｘを形成することができるために内側から管壁を支持するので、上側鋸歯チップ１５は、支持体１３が作用することができるように下側鋸歯チップ１５に支持される。いくつかの実施形態では、パンチの列の全てのパンチ１２が、第１ステップにおいて一度のパスで壁に穿刺されることが好ましい。上部分６ｘに位置される対応するノッチ１７は、貫通するパンチチップ１４のため及びカラー５ｙの形成のために必要な空間を提供する。

図４−９の実施形態を続けて参照すると、上記方法は、実際には、単一のパンチ１２によって実行される。パンチ１２又は管１１は、例えば、管壁の離間配置されたスロットの列を形成するために周期的に変位されることができる。この場合では、第１ステップ及び第３ステップは、所望のスロットの数に対応するパンチの動きの数をそれぞれの場合において備えるであろう。

第１ステップに続いて、内部支持体１３は、図５及び図８に示されることができる退避位置に軸方向に動かされる。退避位置では、支持体１３の小さな断面が提供されるように上側鋸歯チップ１５は、下側鋸歯チップ１６に配置され、それは、その長手軸線を中心にして回転されることなく、第２ステップにおいて提供されるように管１０から引き抜かれるのを可能にする。

ＰＣＴ／ＥＰ２０１２／０００６８１号では、その出願人は、スロットツールとして上記文献に参照された単一部品の内部支持体（デバイス）を提案し、それは、その支持体がその長手軸線を中心にして回転されることによって加工位置から退避位置に移動されることができる。上記デバイスは、横方向（半径方向）において見られるように、そのデバイスは、最大断面の両端に配置された二つの狭い側面を有し、そのデバイスが狭い側面と管壁の内面との間に二つの軸方向に延びる支持片を形成する、ということを特徴付けられている。上記支持体は、ここで提案されるデバイスの代わりに使用されることができる。

図４−９の図示の実施形態の第３ステップでは、小さなスロット５ｘは、第１ステップによるそれらのカラー５ｙによって、図６及び図９で見られることができるように、同じパンチ１２によって最終寸法（仕上がり寸法）に広げられる。管壁１２へのパンチ１２の進入深さは、第１ステップよりも第３ステップの過程で大きい。パンチ１２の全てが１回のパスで壁を貫通されることができる第３ステップにおいても同様である。

理論的には、ステップは、多数の部分的ステップに分割されることができ、進入深さは、各部分的ステップで増加される。しかしながら、スロット５ｘの形成は、単一の第３ステップにおいて実質的に完了されることができる。

より大きな進入深さ、及び、スロット５ｘの好ましい仕上がり寸法まで小さなスロット５ｘを結果として広げることは、図７又は図８を図９と比較することでよりわかることができる。図示のパンチ１２は、円錐状パンチチップ１４を有する。また、スロット５ｘが上述の内方に導かれたカラー５ｙが提供され、カラー５ｙは、小さなスロット５ｘの場合に比べて、完全に形成されたスロット５ｘの場合においてより大きい又はより高いことがより明確に見ることができる。加工位置から退避位置までの支持体１３の調整は、そのカラー５ｙに基づいて必要である。明らかであるように、支持体１３は、管から引き出されることができるために十分な移動の自由度を有する。

図４−図９の図示の実施形態における製造ステップの実行に対し、管１１は、二つの部品の管ベッド７ｘ、７ｙの中に配置される。管ベッド７ｘ、７ｙは、部分７ｘと別の部分７ｙとを有し、部分７ｘ及び別の部分７ｙは、図面において、全ての側面で外側から管１１を支持するために上部分７ｘ及び下部分７ｙとして同様に示す。パンチ１２を案内するための通路７ｚは、上部分７ｘに位置する。

Claims

管壁を一列に貫通するように及びそうするように配置された複数のパンチがスロットを形成する、管壁にスロットを形成するための方法であって、
第１の複数のスロットを形成するために第１の数のパンチで管壁を穿刺するステップと、
第１の数のパンチで管壁を穿刺することに続いて、第２の複数のスロットを形成するために第２の数のパンチで管壁を穿刺するステップと、を備え、
第１の複数のスロットの各々は、第２の複数のスロットの各々に対して交互の態様で配置される、方法。
請求項１記載の方法において、
第１の数のパンチは、第２の数のパンチが管壁を穿刺するまで第１の複数のスロットにとどまり、
第１の数のパンチ及び第２の数のパンチは、その後、第１の複数のスロット及び第２の複数のスロットから引き出される、方法。
請求項１記載の方法において、
外側から管を支持する管ベッドの中に管を配置するステップを更に備える、方法。
請求項２記載の方法において、
外側から管を支持する管ベッドの中に管を配置するステップを更に備える、方法。
請求項１記載の方法において、
第１の数のパンチ及び第２の数のパンチに対して管を長手方向に配置するステップと、
管に沿って別の位置で穿刺することを繰り返すステップと、を更に備える、方法。
請求項２記載の方法において、
第１の数のパンチ及び第２の数のパンチに対して管を長手方向に配置するステップと、
管に沿って別の位置で穿刺することを繰り返すステップと、を更に備える、方法。
請求項３記載の方法において、
第１の数のパンチ及び第２の数のパンチに対して管を長手方向に配置するステップと、
管に沿って別の位置で穿刺することを繰り返すステップと、を更に備える、方法。
請求項４記載の方法において、
第１の数のパンチ及び第２の数のパンチに対して管を長手方向に配置するステップと、
管に沿って別の位置で穿刺することを繰り返すステップと、を更に備える、方法。
管壁にスロットを形成するためのスロットツールであって、
管壁を穿刺するために一列に配置された複数のパンチを備え、
第１の数の複数のパンチは、第２の数の複数のパンチの排除のために第１ステップにおいて移動可能であり、
第１の数の複数のパンチ及び第２の数の複数のパンチの各々は、交互の態様で配置される、スロットツール。
請求項９記載のスロットツールにおいて、
互いに外側から管を受け入れて支持するようになった第１部分及び第２部分を有する管ベッドを更に備える、スロットツール。
一列に配置された複数のパンチを使用して管の管壁にスロットを形成するための方法であって、
内部支持体が管内に配置されている間、管壁に複数のスロットを形成するために複数のパンチで管壁を穿刺するステップと、
管の内部から支持体を取り除くステップと、
複数のスロットの各々を仕上げ寸法まで広げるステップと、を備える、方法。
請求項１１記載の方法において、
穿刺するステップ及び広げるステップは、同じ複数のパンチで実行され、
管壁へのパンチの貫通は、穿刺するステップに比べて広げるステップにおいて大きい、方法。
請求項１１記載の方法において、
穿刺するステップ及び広げるステップ中において、外側から管を支持するために管を管ベッドの中に配置することを更に備える、方法。
請求項１２記載の方法において、
穿刺するステップ及び広げるステップ中において、外側から管を支持するために管を管ベッドの中に配置することを更に備える、方法。
請求項１１記載の方法において、
管の内部から支持体を取り除く前に、支持体の断面の大きさを減少させるために加工位置から退避位置に支持体を動かすステップを更に備える、方法。
請求項１２記載の方法において、
管の内部から支持体を取り除く前に、支持体の断面の大きさを減少させるために加工位置から退避位置に支持体を動かすステップを更に備える、方法。
請求項１３記載の方法において、
管の内部から支持体を取り除く前に、支持体の断面の大きさを減少させるために加工位置から退避位置に支持体を動かすステップを更に備える、方法。
管壁にスロットを形成するためのデバイスであって、
管壁を穿刺するために一列に配置された複数のパンチと、
管の内部に挿入可能な内部支持体と、を備え、
内部支持体は、各々が鋸歯状形状及び波状形状の少なくとも一つを有する第１部分及び第２部分を備え、
内部支持体の第１部分及び第２部分は、互いに対して係合位置に移動可能である、デバイス。
請求項１８記載のデバイスにおいて、
第１部分及び第２部分の各々の鋸歯状形状及び波状形状の少なくとも一つは、内部支持体が受け入れられる管に沿って軸方向に延びる、デバイス。
請求項１８記載のデバイスにおいて、
内部支持体の加工位置では、第１部分及び第２部分の鋸歯状チップ及び波状頂部の少なくとも一つは、互いに支持されており、
内部支持体の退避位置では、第１部分及び第２部分の一方の鋸歯状チップ及び波状頂部の少なくとも一つは、第１部分及び第２部分の他方の鋸歯状及び波状の谷部の少なくとも一つ内に受け入れられて、その谷部の少なくとも一つと係合する、デバイス。
請求項１９記載のデバイスにおいて、
内部支持体の加工位置では、第１部分及び第２部分の鋸歯状チップ及び波状頂部の少なくとも一つは、互いに支持されており、
内部支持体の退避位置では、第１部分及び第２部分の一方の鋸歯状チップ及び波状頂部の少なくとも一つは、第１部分及び第２部分の他方の鋸歯状及び波状の谷部の少なくとも一つ内に受け入れられて、その谷部の少なくとも一つと係合する、デバイス。
請求項１８記載のデバイスにおいて、
互いに外側から管を受け入れて支持するようになった第１部分及び第２部分を有する管ベッドを更に備える、デバイス。