JP2014073510A - スタック装置及び扁平チューブ用フィンの製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】幅方向の一方側から他方側に向けて、熱交換器用の扁平チューブ32を挿入させる切り欠き部34が形成されてなる扁平チューブ用フィン30を積層するスタック装置80であって、切り欠き部34に挿通されるスタックピン81を具備し、スタックピン81は、揺れ防止構造を有している。
【選択図】図6
Description
かかる熱交換器用フィンは、図17に示す熱交換器用フィンの製造装置によって製造される。
熱交換器用フィンの製造装置には、アルミニウム等の金属製の薄板10がコイル状に巻かれたアンコイラー12が設けられている。アンコイラー12からピンチロール14を経て引き出された薄板10は、オイル付与装置16に挿入され、加工用オイルをその表面に付着され、プレス装置18内に設けられた金型装置20に供給される。
以下、金属製の薄板に透孔等が加工されたものを、金属帯状体11と称する。金属帯状体11は、所定方向に所定距離移送された後、カッター26によって所定長さに切断される。所定長さに切断された製品(熱交換器用フィン)は、スタッカ28に収容される。スタッカ28は、鉛直方向に立設された複数のスタックピン27を有しており、透孔内にスタックピン27を挿入させて製造された熱交換器用フィンを積層している。
しかしながら現在、多穴の扁平チューブを用いた熱交換器が開発されてきている。この扁平チューブを用いた熱交換器用フィン(以下、扁平チューブ用フィンと称する場合がある)を図18(A)及び(B)に示す。
切り欠き部34は、扁平チューブ用フィン30の幅方向の一方側からのみ形成されている。したがって、切り欠き部34と切り欠き部34との間の複数の板状部36は、長手方向に沿って伸びる連結部38によって連結されている。
従来の熱交換器用フィンは、複数の透孔が穿設されており、製造されたフィンは、透孔を貫通するようなスタックピン27が配置されたスタッカ28に積層させている。
切り欠き部34は、扁平チューブ用フィン30の搬送方向に狭く、幅方向に長い形状をしている。
このため、切り欠き部34に挿通されるスタックピン27は、搬送方向に肉薄であって、搬送方向から正面視するとほぼ長方形状の板状の部材が採用される。
スタックピン27の長さが短いと、積層可能な扁平チューブ用フィン30の枚数も減ってしまい、頻繁にスタッカを交換せざるをえなくなり、製造時の効率が悪い。
そこで、なるべく多くの扁平チューブ用フィン30が積層できるように、スタックピン27の長さを長くすることが求められている。
スタックピン27の揺れは、扁平チューブ用フィン30を積層させるときにスタックピン27を上下動させた後、又は新たな空のスタッカ28を積層位置に搬送させて停止した後に、スタックピン27の肉薄の方向(搬送方向と同一の方向)に揺れが生じていた。
この構成を採用することによって、スタックピンが揺れることを防止することができる。このため、スタックピンは確実に扁平チューブ用フィンの切り欠き部に挿通される。
この構成によれば、保持部によってスタックピンの剛性を高め、スタックピンの揺れを防止することができる。
この構成によれば、スタックピンの上部の質量を減らすことができる。このため、スタックピンの揺れの起因となる慣性モーメントを小さくすることができ、揺れの防止に寄与することができる。
この構成を採用することによって、スタックピンが揺れることを防止することができる。このため、スタックピンは確実に扁平チューブ用フィンの切り欠き部に挿通される。このため、揺れが収束するまで扁平チューブ用フィンの製造を停止する必要が無く、扁平チューブ用フィンを効率良く製造することができる。
この構成によれば、保持部によってスタックピンの剛性を高め、スタックピンの揺れを防止することができる。
この構成によれば、スタックピンの上部の質量を減らすことができる。このため、スタックピンの揺れの起因となる慣性モーメントを小さくすることができ、揺れの防止に寄与することができる。
本実施形態にかかる扁平チューブ用フィンの製造装置100の全体構成を図1に示す。
アルミニウム等の未加工の金属製の薄板41は、アンコイラー40にコイル状に巻回されている。アンコイラー40から引き出された薄板41は、ループコントローラ42内に挿入され、間欠送りされる薄板41のばたつきがループコントローラ42によって抑えられる。
NCフィーダ44の下流側には、金型装置46が内部に配置されたプレス装置48が設けられている。プレス装置48において、薄板41が金型装置46によって所定の形状の金属帯状体49に形成される。
金属帯状体49から得られる具体的な製品については、図18に示しているように扁平チューブ32が挿入される切り欠き部34が複数箇所に形成されており、切り欠き部34と切り欠き部34との間は、ルーバー35が形成された板状部36が形成されている。また、ルーバー35の幅方向の両端部側には、金属製の薄板が切り起こされて形成された開口部37が形成されている。1つのルーバー35に対する2つの開口部37,37のうち、一方側の開口部37は、板状部36の先端部側に形成されている。
上記の1つのルーバー35に対する2つの開口部37,37のうち、他方側の開口部37は、この連結部38上に形成されている。
このように、4つの製品を相対するように配置することによって、金型の左右の荷重バランスが良くなる。
図1に示すようにプレス装置48内の金型装置46で形成された金属帯状体49は、プレス装置48の下流側に設けられている送り装置50によって間欠的に搬送方向に送られる。送り装置50の送りタイミングは、NCフィーダ44と連動して動作するように設けられており、安定した間欠送りを可能とする。
上刃53及び下刃54は、金属帯状体49の搬送方向に沿って長尺に形成されており、間欠送りされる金属帯状体49を、噛み合わせた上刃53と下刃54とで切断し、搬送方向に長い帯状の製品(以下、製品幅の金属帯状体と称する場合がある)を製造する。
なお、カットオフ装置60に送り込まれる前に、複数本の製品幅の金属帯状体49は、隣り合う製品幅の金属帯状体49同士の間を所定間隔あけるように配置される。また、カットオフ装置60に送り込まれる前には、複数本の製品幅の金属帯状体49は、カットオフ装置60による1回の送り長さよりも長い長さを一時的に溜めるため、下方に撓ませるようにしてバッファ部分Bを形成している。
送り装置62は、水平方向に移動可能な搬送ユニット64が、所定距離移動することにより製品幅の金属帯状体49をプレス装置48側から牽引し、カットオフ装置60の下流側に押し出す。搬送ユニット64の上面には、製品幅の金属帯状体49の数だけ水平方向に並んだ複数列の送りピン65が列状に上方に突出して配置されている。送りピン65がそれぞれの製品幅の金属帯状体49に形成された切り欠き部34に下方から進入し、送りピン65が牽引することでそれぞれの製品幅の金属帯状体49は移送位置まで移動する。
切断装置66は、各々の製品幅の金属帯状体49を所定長さに切断することにより、扁平チューブ用フィン30を形成する。切断装置66は、各製品幅の金属帯状体49の上面側に配置された上刃68と、各製品幅の金属帯状体49の下面側に配置された下刃69とを有する。
上刃68と下刃69とが型閉じすることによって、各製品幅の金属帯状体49が搬送方向に沿って所定長さに切断され、扁平チューブ用フィン30が製造される。
なお、図3には、図1の保持装置とスタック装置をさらに拡大して詳細にしたところを示している。図4は、保持装置によって保持された扁平チューブ用フィンを上方から見た平面図を示している。図5は、図3を搬送方向下流側からみた正面図を示している。
このような保持装置70は、まだ切断される前の製品幅の金属帯状体49の時点から、切断装置66によって所定長さに切断されて扁平チューブ用フィン30に形成された後も保持状態を維持することができる。
本実施形態においては、スタックピン上下動手段86としては、サーボモータ84とサーボモータ84の出力軸に連結されたボールネジ85が該当する。
スタックピンの第1の実施形態について説明する。
本実施形態のスタックピン81の形状を図6(A)、(B)に示す。図6(A)は搬送方向に対して側面から見た側面図であり、(B)は搬送方向の正面から見た正面図である。
図7に本実施形態のスタックピン81が扁平チューブ用フィン30の切り欠き部34に挿通される平面図を示し、図8に図7の側面図を示す。
なお、本実施形態のスタックピン81は、切り欠き部34の開口側に対応する端部81aが下方から上方に向けて徐々に幅狭になるようにテーパ状に形成されている。このため、スタックピン81の上部が幅狭となる。
一方、スタックピン81における、切り欠き部34の開口側の反対側の連結部38側の端部81bは、鉛直方向に伸びる鉛直線状に形成されている。切り欠き部34の連結部38側の端部には、スタックピン81の端部81bが当接して位置決めを行う必要があるので、スタックピン81における、切り欠き部34の開口側の反対側の連結部38側の端部81bは、鉛直方向に伸びる鉛直線状に形成される必要がある。
なお、揺れ防止構造としての上部を幅狭にしても、スタックピン81の揺れが完全に防止されない場合もあるが、とにかく揺れの振幅は小さくできる。揺れの振幅が小さくなることで、揺れの収束までの時間を短縮することができるので、扁平チューブ用フィン30の効率良い製造が可能となる。
また、スタックピン81の揺れを防止し、揺れの振幅を小さくすることにより、スタックピン81の先端の位置精度が向上するので、扁平チューブ用フィン30の確実な積層が行える。
しかし、スタックピン81の上部の質量を小さくして揺れの防止をすることができれば、スタックピン81の形状としてはどのようなものであってもよい。
スタックピン81の第2の実施形態を説明する。
スタックピン81の第2の実施形態の形状を図9(A)、(B)に示す。図9(A)は搬送方向に対して側面から見た側面図であり、(B)は搬送方向の正面から見た正面図である。
図10に本実施形態のスタックピン81が扁平チューブ用フィン30の切り欠き部34に挿通される平面図を示し、図11に図10の側面図を示す。
なお、揺れ防止構造としての保持部114をスタックピン81に設けたとしても、スタックピン81の揺れが完全に防止されない場合もあるが、とにかく揺れの振幅は小さくできる。揺れの振幅が小さくなることで、揺れの収束までの時間を短縮することができるので、扁平チューブ用フィン30の効率良い製造が可能となる。
スタックピン81の揺れを防止することにより、スタックピン81の先端の位置精度が向上するので、扁平チューブ用フィン30の確実な積層が行える。
なお、本実施形態では、図9(B)に示すように、スタックピン81の幅方向の切り欠き部34の開口側の端部が、上方に向けて徐々に狭くなるようなテーパ状に形成されているが、このようなテーパ状に形成しなくてもよい。
また、本実施形態の保持部114は、スタックピン81の挿通部分81cとは別体として形成されている。具体的には、保持部114には上下方向に伸びる溝が形成され、この溝内に、スタックピン81の切り欠き部34の開口側端部が挿入されて固定されている。
しかし、保持部114はスタックピン81と別体に構成するのではなく、スタックピン81と保持部114とは一体に構成してもよい。
また、図4、図7、図10には、規制ピン94が設けられているところを示している(他の図面では省略されている)。
規制ピン94は、製品幅の金属帯状体49の移送方向におけるスタックピン81の立設位置と同じ位置であって、かつ、製品幅の金属帯状体49の連結部38の側端縁に当接する位置に立設されている。すなわち、スタックピン81と規制ピン94によって、製品幅の金属帯状体49の連結部38を幅方向で挟み込むような位置に規制ピン94が配置される。
規制ピン94は、スタックピン81と同じく、スタックピンベース部82の上面に立設されている。
また、受け部上下動手段89は、スタックピン上下動手段86とは別個に設けられており、スタックピンベース部82とは別々に動作することができる。
受け部上下動手段89は、本実施形態においては、サーボモータ90とサーボモータ90の出力軸に連結されたボールネジ91によって構成される。
図4で示されているように、本実施形態では、スタックピンベース部82の方が、広い面積を有している。フィン受け部88は上面から見て円形状であって、スタックピンベース部82よりも小さい面積である。具体的には、スタックピンベース部82の所定位置には、フィン受け部88が通過可能な円形の通過穴93が形成されており、スタックピンベース部82とフィン受け部88とは互いに干渉することなく、互いに自由に上下動可能である。
次に、図12〜図14に基づいて、1枚目の扁平チューブ用フィン30をスタック装置80にスタックさせる際の、保持装置70及びスタック装置80の構成及び動作について説明する。なお、以下の説明は、スタックピンの構成としては、上部が幅狭となっている第1の実施形態のスタックピンに基づく。
まず、カットオフ装置60の切断装置66における上刃68および下刃69の位置を製品幅の金属帯状体49が通過する(送り出される)前にシリンダ72が伸長し、一対の保持体71の各々のコの字状部分の凹部74によって製品幅の金属帯状体49の幅方向両側端縁および底面を保持可能な位置にセットされる。
この後、スタックピン上下動手段86のサーボモータ84が駆動し、スタックピンベース部82を上昇させる。なお、本実施形態では、3本のスタックピン81の長さは、搬送方向に向かうにしたがって徐々に低くなるように(すなわち、3本のスタックピン81の上端の高さ位置は、カットオフ装置60から離れるにつれて徐々に低くなるように)設けられている。したがって、スタックピンベース部82が上昇すると、カットオフ装置60から送り出された製品幅の金属帯状体49に対して、カットオフ装置60側の切り欠き部34から順にスタックピン81が挿通される。
このように製品幅の金属帯状体49を切断処理する際は、スタックピン81が切り欠き部34に挿通し、製品幅の金属帯状体49が位置決めされた状態で保持されているので、正確な切断処理を行うことができる。すなわち、寸法精度の高い扁平チューブ用フィン30を得ることができる。
切断装置66により個片化された扁平チューブ用フィン30は、個片化される前と同様にスタックピン81が切り欠き部34に挿通した状態で各保持体71に保持されている。
図14の(B)では、まずスタックピン上下動手段86が駆動してスタックピン81が扁平チューブ用フィン30の切り欠き部34に挿入される。
次に、保持体71,71の接離動手段であるシリンダ72が短縮して、一対の保持体71をそれぞれ扁平チューブ用フィン30から離間する方向に水平移動する。各保持体71が水平移動して扁平チューブ用フィン30の保持を解除したことによって、扁平チューブ用フィン30は切り欠き部34に挿通しているスタックピン81に沿ってスタックピンベース部82上に落下する。このとき、フィン受け部88の上面と保持体71の扁平チューブ用フィン30の保持面(凹部74の内底面)との距離はごくわずかであるため、落下距離が短くて済み、扁平チューブ用フィン30をスタックピンベース部82の上に整然と積層させることができる。
また、スタックピン81の下降動作とは別に、フィン受け部88も下降する。フィン受け部88の下降動作は、受け部上下動手段89の駆動によって行われる。フィン受け部88の下降距離hは、扁平チューブ用フィン30の上下方向の1枚分の厚さ程度である。フィン受け部88は、扁平チューブ用フィン30が1枚ずつ落下するごとに、扁平チューブ用フィン30の上下方向の厚さ程度分だけ下降する。このため、扁平チューブ用フィン30の落下距離は常に短い距離を維持しつつ、積層された扁平チューブ用フィン30の上面が保持体71の邪魔に成らないようにすることができる。
さらに、図14の(C)では、保持体71,71の接離動手段であるシリンダ72が延長して、一対の保持体71を互いに接近させ、次に保持する製品幅の金属帯状体49を保持できる初期位置に水平移動させる。
図15は、スタック装置80には既に複数枚の扁平チューブ用フィン30が積層され、保持装置70に保持された製品幅の金属帯状体49が、所定長さに切断された扁平チューブ用フィン30に個片化されたところを示している。
そして、図16の(A)〜(B)では、まずスタックピン上下動手段86が駆動してスタックピン81が扁平チューブ用フィン30の切り欠き部34に挿入される。
次に、保持体71,71の接離動手段であるシリンダ72が短縮して、一対の保持体71をそれぞれ扁平チューブ用フィン30から離間する方向に水平移動する。各保持体71が水平移動して扁平チューブ用フィン30の保持を解除したことによって、扁平チューブ用フィン30は切り欠き部34に挿通しているスタックピン81に沿って、積層された扁平チューブ用フィン30の最上部に落下する。
このとき、積層された扁平チューブ用フィン30の最上部の上面と、保持体71の扁平チューブ用フィン30の保持面(凹部74の内底面)との距離はごくわずかであるため、落下距離が短くて済み、扁平チューブ用フィン30を整然と積層させることができる。
また、スタックピン81の下降動作とは別に、フィン受け部88も下降する。フィン受け部88の下降動作は、受け部上下動手段89の駆動によって行われる。フィン受け部88の下降距離は、扁平チューブ用フィン30の上下方向の1枚分の厚さ程度である。フィン受け部88は、扁平チューブ用フィン30が1枚ずつ落下するごとに、扁平チューブ用フィン30の上下方向の厚さ程度分だけ下降する。このため、扁平チューブ用フィン30の落下距離は常に短い距離を維持しつつ、積層された扁平チューブ用フィン30の上面が保持体71の邪魔に成らないようにすることができる。
なお、スタックピン81の下降動作と、フィン受け部88の下降動作は、特にどの順番で実行してもよく、また同時に実行してもよい。なお、保持体71同士を接近させる動作については、フィン受け部88に積層されている扁平チューブ用フィン30に当接しないように、少なくともフィン受け部88の下降動作よりも後に行われるようにすることが好ましい。
このような動作により、フィン受け部88に積層されている扁平チューブ用フィン30が若干傾斜していたりして積層の状態が好ましく無い状態であっても、フィン受け部88と各保持体71との間で、積層されている扁平チューブ用フィン30の上面と下面とを押さえることとなり、綺麗に整列した積層状態にすることができる。
フィン受け部88の下降位置は、次の扁平チューブ用フィン30が落下してきた場合に、落下してきた扁平チューブ用フィン30を受ける位置である。
スタック装置80に積層された扁平チューブ用フィン30が所定数になると、スタックピンベース部82を支持脚83から取りはずし、スタックピン81が切り欠き部34に挿通されたままの状態で次の工程へ移行させることができる。
扁平チューブ用フィン30の積層を再開する際には、複数本のスタックピン81が立設された空のスタックピンベース部82を支持脚83に装着することで行える。
したがって、フィン受け部88の上下動の時間を短縮でき、扁平チューブ用フィンの1枚あたり製造サイクルを短縮し、生産効率を上げることができる。
なお、制御部110は、保持装置70及びスタック装置80の制御だけではなく、扁平チューブ用フィンの製造装置100を構成する各装置の同期をとらなくてはならないため、扁平チューブ用フィンの製造装置100全体の動作を実行するものである。
すなわち、NCフィーダ44、プレス装置48、送り装置50、列間スリット装置52、カットオフ装置60、保持装置70、スタック装置80の一連の動作はそれぞれ制御部110により同期動作が制御されている。
具体的にはスタックピンベース部82に立設させるスタックピン81の長さ寸法を、製品幅の金属帯状体49の移送方向の上流側から下流側に向けて徐々に短くしている。
カットオフ装置60側における製品幅の金属帯状体49の送り出し位置は、設計上の送り出し位置にきわめて近接した位置または一致しているから、スタックピン81を製品幅の金属帯状体49の切り欠き部34に挿通させる際における位置ずれの心配がない。そして、スタックピン81をカットオフ装置60側から挿通させることにより、製品幅の金属帯状体49の移送方向の下流側先端縁の位置も設計位置となるように修正することができる。
したがって、製品幅の金属帯状体49のすべての切り欠き部34に対するスタックピン81の挿通位置のずれが防止され、スタックピン81による製品幅の金属帯状体49の破損を防止することができる。
しかし、細長帯状体に形成された金属製の薄板41を用い、薄板41の幅方向において扁平チューブ用フィン30を1個取りする場合には列間スリット装置52の構成は省略することもできる。また、以上に説明した実施形態と同様に薄板41の幅方向に複数の扁平チューブ用フィン30を同時に製造する際には、金型の左右バランスを維持するためになるべく偶数個の扁平チューブ用フィン30を1枚の薄板の幅方向内に配置し、切り欠き部34同士が向かい合うような組を設けることが好ましい。
さらに、スタックピン上下動手段86及び受け部上下動手段89としてサーボモータとサーボモータの出力軸に連結されたボールネジを採用した形態について説明した。しかし、各上下動手段としても、上述した形態のサーボモータとボールネジの組み合わせに限定するものではない。
32 扁平チューブ
34 切り欠き部
35 ルーバー
36 板状部
37 開口部
38 連結部
40 アンコイラー
41 薄板
42 ループコントローラ
44 NCフィーダ
46 金型装置
48 プレス装置
49 金属帯状体
50,62 送り装置
51 往復動ユニット
52 列間スリット装置
53 上刃
54 下刃
55,65 送りピン
60 カットオフ装置
64 搬送ユニット
66 切断装置
68 上刃
69 下刃
70 保持装置
72 シリンダ
74 凹部
80 スタック装置
81 スタックピン
82 スタックピンベース部
83 支持脚
84,90 サーボモータ
85,91 ボールネジ
86 スタックピン上下動手段
87 支持脚
88 フィン受け部
89 受け部上下動手段
93 通過穴
94 規制ピン
96 規制ピン回避部
100 扁平チューブ用フィンの製造装置
110 制御部
114 保持部
この構成を採用することによって、保持部によってスタックピンの剛性を高め、スタックピンの揺れを防止することができる。このため、スタックピンは確実に扁平チューブ用フィンの切り欠き部に挿通される。また、保持部と扁平チューブ用フィンが干渉せずにすむ。
この構成によれば、スタックピンの上部の質量を減らすことができる。このため、スタックピンの揺れの起因となる慣性モーメントを小さくすることができ、揺れの防止に寄与することができる。また、切り欠き部にはスタックピンの端部が当接して位置決めを行う必要があるので、スタックピンにおける切り欠き部の開口側の反対側の端部は鉛直方向に伸びる鉛直線状に形成される必要がある。
この構成を採用することによって、保持部によってスタックピンの剛性を高め、スタックピンの揺れを防止することができる。また、保持部と扁平チューブ用フィンが干渉せずにすむ。このため、スタックピンは確実に扁平チューブ用フィンの切り欠き部に挿通される。このため、揺れが収束するまで扁平チューブ用フィンの製造を停止する必要が無く、扁平チューブ用フィンを効率良く製造することができる。
この構成によれば、スタックピンの上部の質量を減らすことができる。このため、スタックピンの揺れの起因となる慣性モーメントを小さくすることができ、揺れの防止に寄与することができる。
また、切り欠き部にはスタックピンの端部が当接して位置決めを行う必要があるので、スタックピンにおける切り欠き部の開口側の反対側の端部は鉛直方向に伸びる鉛直線状に形成される必要がある。
Claims (6)
- 幅方向の一方側から他方側に向けて、熱交換器用の扁平チューブを挿入させる切り欠き部が形成されてなる扁平チューブ用フィンを積層するスタック装置であって、
前記切り欠き部に挿通されるスタックピンを具備し、
該スタックピンは、揺れ防止構造を有することを特徴とするスタック装置。 - 前記揺れ防止構造は、
積層される扁平チューブ用フィンが干渉しない位置において肉薄方向への揺れを防止するために肉厚に形成された保持部を有することを特徴とする請求項1記載のスタック装置。 - 前記揺れ防止構造は、
スタックピンの上部が幅狭に形成されてなることを特徴とする請求項1記載のスタック装置。 - 幅方向の一方側から他方側に向けて、熱交換器用の扁平チューブを挿入させる切り欠き部が形成されてなる扁平チューブ用フィンを製造する製造装置において、
未加工の金属製の薄板に切り欠き部を形成して金属帯状体とする金型装置が設けられたプレス装置と、
切り欠き部が形成されてなる金属帯状体を所定幅に切断し、幅方向に複数本整列してなる製品幅の金属帯状体を形成する列間スリット装置と、
製品幅の金属帯状体を所定長さに切断するカットオフ装置と、
カットオフ装置により所定長さに切断された扁平チューブ用フィンを積層させるためのスタック装置とを具備し、
前記スタック装置は、
前記切り欠き部に挿通されるスタックピンを具備し、
該スタックピンは、揺れ防止構造を有することを特徴とする扁平チューブ用フィンの製造装置。 - 前記揺れ防止構造は、
積層される扁平チューブ用フィンが干渉しない位置において肉薄方向への揺れを防止するために肉厚に形成された保持部を有することを特徴とする請求項4記載の扁平チューブ用フィンの製造装置。 - 前記揺れ防止構造は、
スタックピンの上部が幅狭に形成されてなることを特徴とする請求項4記載の扁平チューブ用フィンの製造装置。
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