JP2016097439A - 加工装置およびオフセットフィンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】打ち抜き加工の切り口近傍の変形を抑制して所望の形状のオフセットフィンを形成する。
【解決手段】固定部材３０の保持台３４にオフセットフィンの複数の貫通部に嵌合するように複数のリブ３８を形成する。そして、複数のリブ３８に複数の貫通部が嵌まり込むようにオフセットフィンを固定部材３０に載置し、可動部材を固定部材に整合させて加圧して打ち抜き加工する。保持台３４に形成された複数のリブ３８が複数の貫通部に嵌合してその形状を保持するから、打ち抜き加工により形成されたオフセットフィンの切り口やその近傍が潰れるのを抑制することができる。これにより、打ち抜き加工の切り口近傍の変形を抑制して所望の形状のオフセットフィンを形成することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、加工装置およびオフセットフィンの製造方法に関し、詳しくは、オフセットフィンに孔開け加工する加工装置および貫通孔を有するオフセットフィンの製造方法に関する。

従来のこの種のオフセットフィンとしては、金属プレートを矩形波状に曲折し、これらの波の稜線に沿って一定間隔で、各波の立ち上がり面と立下り面とに、波の進行方向へ並行に切り起こすと共に、各波の立ち上がり面の切り起こし位置と、立下り面の切り起こし位置と、を稜線の長手方向に異ならせるように形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このオフセットフィンを成形するには、金属条材を順送りプレスまたはロールにより矩形波状に連続的に曲折成形すると同時に、各波の稜線に沿って一定間隔で立ち上がり面にそれと並行に所定の切り起こし長さをもつ立ち上がり部をオフセット面に形成するとともに、立ち上がり面に別の所定長さをもつ立ち下り部オフセット面をそれと並行に形成するようにしている。

国際公開２０１４０５４７６７Ａ１

こうしたオフセットフィンは熱交換器に用いられることが多いが、熱交換効率を向上させるために、オフセットフィンを熱交換器の形状に合わせた形状にしたり、オフセットフィンに貫通孔を形成したりする場合が生じる。この場合、オフセットフィンにプレス機を用いた打ち抜き加工を施すと、切り口近傍の波状の凹凸が押し潰されてしまう。また、波状の凹凸を計算して予め平板に打ち抜き加工を施し、その後に波状の凹凸を形成するために切り起こし加工や折り曲げ加工を施してオフセットフィンを形成することも考えられるが、オフセットフィンの外観形状や貫通孔の形状を切り起こし加工や折り曲げ加工を施して所望のものとするのは、非常に困難なものとなる。

本発明の加工装置は、打ち抜き加工の切り口近傍の変形を抑制して所望の形状のオフセットフィンを形成することを主目的とする。本発明のオフセットフィンの製造方法は、打ち抜き加工の切り口近傍の変形が小さいオフセットフィンを製造することを主目的とする。

本発明の加工装置およびオフセットフィンの製造方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の加工装置は、
固定部材と該固定部材に整合する可動部材とを有し、板厚に対して少なくとも５倍以上の振幅を有する位相の異なる２以上の波状凹凸が交互に複数配置されたオフセットフィンを前記固定部材に取り付け、前記可動部材を前記固定部材に前記オフセットフィン側から整合させて加圧することにより前記オフセットフィンに打ち抜き部を打ち抜き加工する加工装置であって、
前記固定部材は、前記打ち抜き部に整合する部位に陥没する段差部が形成されていると共に、前記段差部を除いて前記２以上の波状凹凸の各凸部の内側の少なくとも一部に嵌まり込む複数のリブを有し、
前記可動部材は、前記段差部とにより前記打ち抜き部に相当する部分を前記オフセットフィンから切り離すための切取用刃を有する、
ことを特徴とする。

この本発明の加工装置では、固定部材は、打ち抜き部に整合する部位に陥没する段差部が形成されていると共に、この段差部を除いてオフセットフィンの２以上の波状凹凸の各凸部の内側の少なくとも一部に嵌まり込む複数のリブを有する。そして、可動部材は、固定部材の段差部とにより打ち抜き部に相当する部分をオフセットフィンから切り離すための切取用刃を有する。したがって、固定部材に、複数のリブが２以上の波状凹凸の各凸部の内側に整合するように打ち抜き部が形成されていないオフセットフィンを配置し、この状態で可動部材をオフセットフィン側から固定部材に整合させて加圧することにより、オフセットフィンに打ち抜き部を形成することができる。この形成の際に、複数のリブが２以上の波状凹凸の各凸部の内側に整合するように当接するから、打ち抜き部の切り口近傍が押し潰されて変形するのを抑制することができる。この効果は、薄板（例えば０．３ｍｍや０．２ｍｍ）を用いて形成されたオフセットフィンに打ち抜き加工を施す場合や、板厚に対して振幅の大きな波状凹凸を有するオフセットフィンに打ち抜き加工を施す場合には、顕著なものとなる。しかも、位相の異なる２以上の波状凹凸が交互に複数配置されたオフセットフィンに打ち抜き加工を施すから、打ち抜き部の形状を所望の形状とすることができる。ここで、打ち抜き部として貫通孔が含まれる。この場合、段差部は貫通孔に整合する凹部とすることができる。

こうした本発明の加工装置において、前記複数のリブは、前記各凸部の重なりの幅より若干狭い幅、前記各凸部の高さより若干低い高さ、前記２以上の波状凹凸のピッチと同一のピッチ、となるように形成されている、ものとすることもできる。この場合、前記複数のリブは断面が長い矩形に形成されているものとすることもできるし、前記複数のリブは断面が正方形あるいは円形に形成されているものとすることもできる。後者の場合、オフセットフィンを水平面で９０度回転させても打ち抜き加工を行なうことができる。

本発明のオフセットフィンの製造方法は、
板厚に対して少なくとも５倍以上の振幅を有する位相の異なる２以上の波状凹凸が交互に複数配置され、少なくとも１箇所の打ち抜き部を有するオフセットフィンの製造方法であって、
前記打ち抜き部に整合する部位に陥没する段差部が形成されていると共に前記段差部を除いて前記２以上の波状凹凸の各凸部の内側の少なくとも一部に嵌まり込む複数のリブを有する固定部材に、前記複数のリブが前記２以上の波状凹凸の各凸部の内側に整合するように前記打ち抜き部が形成されていないオフセットフィンを配置し、この状態で、前記段差部とにより前記打ち抜き部に相当する部分を前記オフセットフィンから切り離すための切取用刃を有する可動部材を前記オフセットフィン側から前記固定部材に整合させて加圧して前記打ち抜き部を打ち抜くことにより、前記打ち抜き部を有するオフセットフィンを製造する、
ことを特徴とする。

この本発明のオフセットフィンの製造方法では、まず、打ち抜き部に整合する部位に陥没する段差部が形成されていると共にこの段差部を除いてオフセットフィンに形成された位相の異なる２以上の波状凹凸の各凸部の内側の少なくとも一部に嵌まり込む複数のリブを有する固定部材に、複数のリブが２以上の波状凹凸の各凸部の内側に整合するように貫通孔が形成されていないオフセットフィンを配置する。そして、この状態で、固定部材の段差部とにより打ち抜き部に相当する部分をオフセットフィンから切り離すための切取用刃を有する可動部材を、オフセットフィン側から固定部材に整合させて加圧して打ち抜き部を打ち抜く。こうして、打ち抜き部を有するオフセットフィンを製造する。複数のリブは２以上の波状凹凸の各凸部の内側に整合するように当接するから、打ち抜き部の切り口近傍が押し潰されて変形するのを抑制することができる。この効果は、薄板（例えば０．３ｍｍや０．２ｍｍ）を用いて形成されたオフセットフィンに打ち抜き加工を施して打ち抜き部を有するオフセットフィンを製造する場合や、板厚に対して振幅の大きな波状凹凸を有するオフセットフィンに打ち抜き加工を施して打ち抜き部を有するオフセットフィンを製造する場合には、顕著なものとなる。しかも、位相の異なる２以上の波状凹凸が交互に複数配置されたオフセットフィンに打ち抜き加工を施すから、打ち抜き部の形状を所望の形状とすることができる。ここで、打ち抜き部として貫通孔が含まれる。この場合、段差部は貫通孔に整合する凹部とすることができる。

こうした本発明のオフセットフィンの製造方法において、前記複数のリブが、前記各凸部の重なりの幅より若干狭い幅、前記各凸部の高さより若干低い高さ、前記２以上の波状凹凸のピッチと同一のピッチ、となるように形成されている固定部材を用いてオフセットフィンを製造するものとすることもできる。この場合、前記複数のリブの断面が長い矩形となるように形成されている固定部材を用いてオフセットフィンを製造するものとすることもできるし、前記複数のリブの断面が正方形あるいは円形となるように形成されている固定部材を用いてオフセットフィンを製造するものとすることもできる。

本発明の一実施例としてのオフセットフィン１０を打ち抜き加工する加工装置２０を模式的に示す説明図である。 加工装置２０の固定部材３０を上方から見た平面図である。 図２の固定部材３０のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 図２の固定部材３０のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 加工装置２０の可動部材４０の下方から見た平面図である。 図５の可動部材４０のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。 図５の可動部材４０のＤ−Ｄ断面を示す断面図である。 オフセットフィン１０の外観を示す外観図である。 オフセットフィン１０の構成を説明する説明図である。 オフセットフィン１０の外観図である。 オフセットフィン１０Ｂの外観図である。 変形例の固定部材１３０を上方から見た平面図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのオフセットフィン１０を打ち抜き加工する加工装置２０を模式的に示す説明図である。図２は、加工装置２０の固定部材３０を上方から見た平面図であり、図３は、図２の固定部材３０のＡ−Ａ断面を示す断面図であり、図４は、図２の固定部材３０のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。図５は、加工装置２０の可動部材４０の下方から見た平面図であり、図６は、図５の可動部材４０のＣ−Ｃ断面を示す断面図であり、図７は、図５の可動部材４０のＤ−Ｄ断面を示す断面図である。また、図８は、オフセットフィン１０の外観を示す外観図であり、図９は、オフセットフィン１０の構成を説明する説明図である。なお、図９（ａ）は、オフセットフィン１０の上方から見た平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＥ−Ｅ断面の断面形状を示す説明図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＦ−Ｆ断面の断面形状を示す説明図であり、図９（ｄ）は、図９（ｂ）の断面形状を破線として図９（ｃ）に重ね合わせたものを示す説明図である。

実施例の加工装置２０は、図１に示すように、オフセットフィン１０を載置する固定部材３０と、固定部材３０の上方から下方に移動して固定部材３０と共にオフセットフィン１０を打ち抜き加工する可動部材４０と、を備える。

オフセットフィン１０は、図８および図９に示すように、アルミニウムやステンレスなどの金属により厚みが０．２ｍｍや０．３ｍｍ程度に形成された薄板を用いて、板厚の５倍あるいは１０倍以上の高さがＨで周期がＰの矩形波として形成された波状凹凸１２と、同様に高さがＨで周期がＰの矩形波として形成され波状凹凸１２と位相が６０度程度異なる波状凹凸１４と、が交互に配置されるように形成されている。波状凹凸１２と波状凹凸１４は、位相が６０度程度異なるから、波状凹凸１２の凸部１２ａと波状凹凸１４の凸部１４ａの重なり部分が図９（ａ）の２点鎖線に示すように幅がＤの複数の貫通部１６を形成する。

固定部材３０は、図２〜図４に示すように、台座３２から上に凸状に円環形状の保持台３４が形成されており、保持台３４の中央には、下方に陥没した円形の段差部３６が形成されている。保持台３４の外周は垂直に切り立つように形成されており、打ち抜き用の刃（以下、保持台外周刃と称する）３４ａを構成する。また、段差部３６の外周も垂直に切り立つように形成されており、打ち抜き用の刃（以下、段差部外周刃と称する）３６ａを構成する。保持台３４には、断面が細長い長方形の複数のリブ３８が形成されている。この複数のリブ３８は、高さはオフセットフィン１０の２つの波状凹凸１２，１４の凸部１２ａ，１４ａの高さＨより若干低く、幅はオフセットフィン１０に形成される貫通部１６の幅Ｄより若干狭く、ピッチはオフセットフィン１０の２つの波状凹凸１２，１４の周期Ｐと同一となるように、形成されている。したがって、固定部材３０の保持台３４の複数のリブ３８に、オフセットフィン１０の複数の貫通部１６が整合するようにオフセットフィン１０を載置すると、複数のリブ３８が複数の貫通部１６に嵌まり込むようになる。即ち、複数のリブ３８は、オフセットフィン１０の複数の貫通部１６に嵌まり込むように形成されているのである。

可動部材４０は、図５〜図７に示すように、台座４２に固定部材３０の保持台３４と嵌合可能に陥没するように円環状の円環凹部４４が形成されており、円環凹部４４の中央には固定部材３０の円形の段差部３６に嵌合可能に円形の孔用凸部４６が形成されている。円環凹部４４の外周は垂直に切り立つように形成されており、打ち抜き用の刃（以下、円環凹部外周刃と称する）４４ａを構成する。孔用凸部４６の外周も垂直に切り立つように形成されており、打ち抜き用の刃（以下、孔用凸部外周刃と称する）４６ａを構成する。したがって、固定部材３０に可動部材４０を整合させて上から可動部材４０に圧力を付与すると、固定部材３０の保持台３４の外周の保持台外周刃３４ａと可動部材４０の円環凹部４４の外周の円環凹部外周刃４４ａとがハサミの両刃として機能し、固定部材３０の段差部３６の外周の段差部外周刃３６ａと可動部材４０の孔用凸部４６の外周の孔用凸部外周刃４６ａとがハサミの両刃として機能する。

次に、こうして構成された実施例の加工装置２０の動作について説明する。可動部材４０を固定部材３０から離した状態で、図１０に示す打ち抜き加工されていないオフセットフィン１０の複数の貫通部１６が固定部材３０の保持台３４に形成された複数のリブ３８に嵌まり込むようにオフセットフィン１０を保持台３４に載置する。この状態で、可動部材４０を固定部材３０に整合させて加圧すると、保持台３４の外周の保持台外周刃３４ａと円環凹部４４の外周の円環凹部外周刃４４ａとがハサミの両刃として機能すると共に段差部３６の外周の段差部外周刃３６ａと孔用凸部４６の外周の孔用凸部外周刃４６ａとがハサミの両刃として機能するため、オフセットフィン１０は、図１１に例示するように、保持台３４の形状、即ち円環形状に打ち抜かれて、中央に円形の貫通孔１１Ｂを有する円環形状のオフセットフィン１０Ｂとなる。この打ち抜きの際、保持台３４に形成された複数のリブ３８が複数の貫通部１６に嵌合してその形状を保持するから、オフセットフィン１０Ｂの切り口である外周部の近傍や中央の貫通孔１１Ｂの外周部の近傍は、潰れるなどの変形が抑制される。なお、この加工装置２０の動作の説明は、オフセットフィン１０Ｂの製造方法としての説明にも相当するため、重複する説明を回避するため、オフセットフィン１０Ｂの製造方法としての説明は省略する。

以上説明した実施例の加工装置２０では、固定部材３０の保持台３４にオフセットフィン１０の複数の貫通部１６に嵌合するように複数のリブ３８を形成する。そして、複数のリブ３８に複数の貫通孔１６が嵌まり込むようにオフセットフィン１０を固定部材３０に載置し、可動部材４０を固定部材３０に整合させて加圧して打ち抜き加工する。保持台３４に形成された複数のリブ３８が複数の貫通部１６に嵌合してその形状を保持するから、打ち抜き加工により形成されたオフセットフィン１０Ｂの切り口である外周部の近傍や中央の貫通孔１１Ｂの外周部の近傍は潰れるなどの変形を抑制することができる。したがって、保持台３４や段差部３６の形状を変えることにより、切り口近傍の変形が小さい所望の形状のオフセットフィンを製造することができる。

実施例のオフセットフィン１０Ｂの製造方法では、保持台３４に形成された複数のリブ３８にオフセットフィン１０の複数の貫通孔１６が嵌まり込むようにオフセットフィン１０を固定部材３０に載置し、可動部材４０を固定部材３０に整合させて加圧して打ち抜くことにより、切り口である外周部や貫通孔１１Ｂの外周部の近傍の変形が小さいオフセットフィン１０Ｂを製造することができる。しかも、保持台３４や段差部３６の形状を変えることにより、切り口近傍の変形が小さい所望の形状のオフセットフィンを製造することができる。

実施例の加工装置２０では、１つの貫通孔１１Ｂを有する環状形状のオフセットフィン１０Ｂを形成するように、円形の段差部３６や環状形状の保持台３４を用いるものとしたが、形成するオフセットフィンの形状や貫通孔の形状、貫通孔の数については如何なるものとしても構わない。

実施例の加工装置２０では、固定部材３０の保持台３４にオフセットフィン１０の複数の貫通孔１６が嵌まり込むように複数のリブ３８を形成するものとしたが、複数のリブは、オフセットフィン１０の複数の貫通孔１６が嵌まり込めばよいから、図１２の変形例の固定部材１３０に示すように、断面が正方形の複数のリブ１３８を保持台１３４に形成してもよい。この場合、オフセットフィン１０は水平面で９０度回転させても固定部材１３０に載置することができる。また、複数のリブの断面形状は、この正方形に限定されるものではなく、円形としたり楕円形状するなど、如何なる形状としても構わない。

実施例の加工装置２０では、複数のリブ３８を、高さがオフセットフィン１０の２つの波状凹凸１２，１４の凸部１２ａ，１４ａの高さＨより若干低く、幅がオフセットフィン１０に形成される貫通部１６の幅Ｄより若干狭く、ピッチがオフセットフィン１０の２つの波状凹凸１２，１４の周期Ｐと同一となるように形成したが、複数のリブ３８は、オフセットフィン１０の貫通部１６に嵌まり込むものであればよいから、高さがある程度低いものとしたり、幅がある程度狭いものとしたりしても構わない。また、各貫通部１６と同数のリブ３８を有する必要はなく、貫通部１６の４／５の数のリブ３８としたり、３／４の数のリブ３８としたりするなどとしても差し支えない。

実施例の加工装置２０では、保持台３４の段差部３６を除く全面に複数のリブ３８を形成するものとしたが、保持台３４の一部にリブ３８を形成しないものとしてもよい。また、保持台３４の打ち抜き部近傍のみにリブ３８を形成するものとしてもよい。

実施例の加工装置２０では、複数のリブ３８はオフセットフィン１０の貫通部１６に嵌まり込むように形成されているものとしたが、複数のリブ３８はオフセットフィン１０の２つの波状凹凸１２，１４の各凸部１２ａ，１４ａの一部に嵌まり込めばよいから、貫通部１６に嵌まり込むものに限定されるものではない。

実施例の加工装置２０では、固定部材４０の保持台３４に複数のリブ３８を形成し、可動部材３０にはリブは形成しないものとしたが、可動部材３０にもリブを形成するものとしもよい。この場合、リブはオフセットフィン１０の２つの波状凹凸１２，１４の各凹部（各凸部１２ａ，１４ａの間）に嵌まり込むように形成すればよい。

実施例のオフセットフィンＢの製造方法では、位相が６０度程度異なる波状凹凸１２と波状凹凸１４とを交互に配置したオフセットフィン１０を用いたが、位相が異なる３つ以上の波状凹凸を順次に配置したオフセットフィンを用いるものとしても構わない。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、加工装置の製造産業やオフセットフィンの製造産業などに利用可能である。

１０，１０Ｂ オフセットフィン、１１Ｂ 貫通孔、１２，１４ 波状凹凸、１２ａ，１４ａ 凸部、１６ 貫通部、２０ 加工装置、３０，１３０ 固定部材、３２ 台座、３４，１３４ 保持台、３４ａ 保持台外周刃、３６ 段差部、３６ａ 段差部外周刃、３８，１３８ 複数のリブ、４０ 可動部材、４２ 台座、４４ 環状凹部、４４ａ 環状凹部外周刃、４６ 孔用凸部、４６ａ 孔用凸部外周刃。

Claims (10)

1. 固定部材と該固定部材に整合する可動部材とを有し、板厚に対して少なくとも５倍以上の振幅を有する位相の異なる２以上の波状凹凸が交互に複数配置されたオフセットフィンを前記固定部材に取り付け、前記可動部材を前記固定部材に前記オフセットフィン側から整合させて加圧することにより前記オフセットフィンに打ち抜き部を打ち抜き加工する加工装置であって、
   前記固定部材は、前記打ち抜き部に整合する部位に陥没する段差部が形成されていると共に、前記段差部を除いて前記２以上の波状凹凸の各凸部の内側の少なくとも一部に嵌まり込む複数のリブを有し、
   前記可動部材は、前記段差部とにより前記打ち抜き部に相当する部分を前記オフセットフィンから切り離すための切取用刃を有する、
   ことを特徴とする加工装置。
2. 請求項１記載の加工装置であって、
   前記打ち抜き部は、貫通孔であり、
   前記段差部は、前記貫通孔に整合する凹部である、
   加工装置。
3. 請求項１または２記載の加工装置であって、
   前記複数のリブは、前記各凸部の重なりの幅より若干狭い幅、前記各凸部の高さより若干低い高さ、前記２以上の波状凹凸のピッチと同一のピッチ、となるように形成されている、
   加工装置。
4. 請求項３記載の加工装置であって、
   前記複数のリブは、断面が長い矩形に形成されている、
   加工装置。
5. 請求項３記載の加工装置であって、
   前記複数のリブは、断面が正方形あるいは円形に形成されている、
   加工装置。
6. 板厚に対して少なくとも５倍以上の振幅を有する位相の異なる２以上の波状凹凸が交互に複数配置され、少なくとも１箇所の打ち抜き部を有するオフセットフィンの製造方法であって、
   前記打ち抜き部に整合する部位に陥没する段差部が形成されていると共に前記段差部を除いて前記２以上の波状凹凸の各凸部の内側の少なくとも一部に嵌まり込む複数のリブを有する固定部材に、前記複数のリブが前記２以上の波状凹凸の各凸部の内側に整合するように前記打ち抜き部が形成されていないオフセットフィンを配置し、この状態で、前記段差部とにより前記打ち抜き部に相当する部分を前記オフセットフィンから切り離すための切取用刃を有する可動部材を前記オフセットフィン側から前記固定部材に整合させて加圧して前記打ち抜き部を打ち抜くことにより、前記打ち抜き部を有するオフセットフィンを製造する、
   ことを特徴とするオフセットフィンの製造方法。
7. 請求項６記載のオフセットフィンの製造方法であって、
   前記打ち抜き部は、貫通孔であり、
   前記段差部は、前記貫通孔に整合する凹部である、
   オフセットフィンの製造方法。
8. 請求項６または７記載のオフセットフィンの製造方法であって、
   前記複数のリブが、前記各凸部の重なりの幅より若干狭い幅、前記各凸部の高さより若干低い高さ、前記２以上の波状凹凸のピッチと同一のピッチ、となるように形成されている固定部材を用いてオフセットフィンを製造する、
   オフセットフィンの製造方法。
9. 請求項８記載のオフセットフィンの製造方法であって、
   前記複数のリブの断面が長い矩形となるように形成されている固定部材を用いてオフセットフィンを製造する、
   オフセットフィンの製造方法。
10. 請求項８記載のオフセットフィンの製造方法であって、
    前記複数のリブの断面が正方形あるいは円形となるように形成されている固定部材を用いてオフセットフィンを製造する、
    オフセットフィンの製造方法。

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