JP3755922B2

JP3755922B2 - 電縫管製造装置および電縫管の製造方法

Info

Publication number: JP3755922B2
Application number: JP04349796A
Authority: JP
Inventors: 明水谷; 一浩光川; 芳弘中村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2016-02-29
Also published as: JPH09234573A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平板状の金属条帯を円筒状に湾曲させて、その突合面を溶接して製造された電縫管の製造装置および製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電縫管は、平板状の金属条帯を成形ロール群によって順次円筒状に湾曲成形し、湾曲して突き合わさる金属条帯の両端部を高周波加熱コイルにより局部的に加熱して溶融させた後、スクイズロールによって加圧して接合することによって成形される管である。
【０００３】
ところで、電縫管は、上述のように、金属条帯の両端部を加熱溶融させた後、スクイズロールによって加圧接合するので、両端部の突合面間で軟化状態に差異があると、スクイズロールの加圧力によって突合面に段差が生じるという段差不良が発生する。
この段差不良を解決する手段として、特開平４−１８２０７６号公報に記載のもの（図５参照）がある。具体的には、２回巻きの高周波加熱コイル１３において、突合面１１１、１１２と反対側の高周波加熱コイル１３の巻線１３１を交差させることにより、両突合面１１１、１１２側の巻線を流れる電流の流れ方を突合面１１１、１１２に対して対称とする。これにより、金属条帯の両突合面１１１、１１２間での軟化状態の差異を緩和して、段差不良の発生を抑制するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、発明者等は、図５に示すような上記公報に記載の電縫管製造装置を試作して試験検討したところ、段差不良の発生を十分に抑制することができなかった。そこで、引き続き試験検討したところ、段差不良の発生原因として以下に述べる原因が、上記原因（両突合面１１１、１１２間での軟化状態の差異）に比べて大きく起因することが明らかになった。
【０００５】
すなわち、電縫管の溶接は、高周波加熱コイル１３によって金属条帯１１の表皮に誘導される誘導電流による発熱（ジュール熱）を利用して金属条帯１１を軟化させるので、軟化する部位は、誘導電流の流れ方に大きく依存する。
そして、高周波加熱コイル１３の巻線１３１が、図５に示すように、円筒状の金属条帯１１の軸方に対して直角に配置されているので、誘導電流も金属条帯１１の軸方向に対して直角（巻線１３１と平行）となるように金属条帯１１の表皮に誘導される。
【０００６】
しかし、高周波加熱コイル１３が配置されている部位に相当する金属条帯１１の突合面１１１、１１２には、図５に示すように、空隙が形成されているので、誘導電流は円筒状の金属条帯１１の軸を中心として円状に流れることができない。そのため、高周波加熱コイル１３に、例えば図５の矢印に示すように電流が流れた時、誘導電流１８は図６に示すように、突合面１１１、１１２近傍以外の部位では円筒状の金属条帯１１の軸を中心として円弧状に流れ、突合面１１２近傍に沿って流れ、そして突合面１１１、１１２の接合点（以下、溶接点と呼ぶ。）１７を経て突合面１１１近傍に沿って流れ、再び円筒状の金属条帯１１の軸を中心として円弧状に流れる。このため、誘導電流１８が集中し易い溶接点１７および突合面１１１、１１２の近傍（図６のハッチング部分）が発熱し軟化する。
【０００７】
この誘導電流１８が集中して軟化する部位のうち、ガイドシュー１２等の支持手段によって支持されていない突合面１１１、１１２の部位（ガイドシュー１２と溶接点１７との間の部位）は、スクイズロール１４、１５の加圧力によって変形してしまう。そして、変形したまま両突合面１１１、１１２が溶接されるので、段差不良が発生してしまうということが明らかになった。
【０００８】
ところで、上述の説明からも明らかなように、ガイドシュー１２による金属条帯１１の支持部分を溶接点１７に近づけることにより段差不良の発生を低減することができる。しかし、ガイドシュー１２の支持部分を溶接点１７に近づけると、ガイドシュー１２が高周波加熱コイル１３に干渉してしまうので、段差不良の低減には自ずと限界がある。
【０００９】
したがって、段差不良を十分に低減するには、理想的には、誘導電流を溶接点１７近傍にのみ集中させることが望ましい。
本発明は、発明者等の上述の考察に鑑みてなされたもので、金属条帯内を流れる誘導電流の流れ方を適正にすることにより段差不良を低減することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜５に記載の発明では、円筒状に湾曲される金属条帯（１）の両端部が突き合わさる両突合面（１１１、１１２）の位置ずれを抑制するガイドシュー（２）を、両突合面（１１１、１１２）に接するように設け、
給電部（３２、３３）を両突合面（１１１、１１２）側に設け、高周波加熱コイル（３）の巻線（３１）のうち、両突合面（１１１、１１２）側の部位には屈曲部（３４）が形成されている。
そして、両突合面（１１１、１１２）側から見て、屈曲部（３４）は、金属条帯（１）の進行方向側が凸となり、かつ、円筒状に湾曲された金属条帯（１）の軸線について略対称となるように屈曲しており、
更に、一対の給電部（３２、３３）が屈曲部（３４）に対して円筒状金属条帯（１）の径方向外側に位置するとともに、一対の給電部（３２、３３）が巻線（３１）のうち、屈曲部（３４）を除く部分よりも前記進行方向側へずれて配置されていることを特徴とする。
【００１１】
上記屈曲部（３４）が形成されていることにより、後述するように、両突合面（１１１、１１２）近傍に誘導電流が集中することが抑制される。したがって、両突合面（１１１、１１２）部の変形が抑制されるので、段差不良の発生を低減することができる。
また、給電部（３２、３３）を両突合面（１１１、１１２）側に設けることにより、後述するように給電部（３２、３３）を両突合面（１１１、１１２）側に設けていないものに比べて、両突合面（１１１、１１２）近傍での誘導電流の流れ方が略等しくなる。したがって、両突合面（１１１、１１２）間での軟化状態の差異が緩和されるので、段差不良の発生を抑制することができる。
更に、一対の給電部（３２、３３）が屈曲部（３４）に対して円筒状金属条帯（１）の径方向外側に位置するとともに、一対の給電部（３２、３３）が巻線（３１）のうち、屈曲部（３４）を除く部分よりも金属条帯進行方向側へずれて配置されているので、一対の給電部（３２、３３）を屈曲部（３４）とともに金属条帯（１）の進行方向側に、ずらした配置を採用できる。
これにより、ガイドシュー（２）を、高周波加熱コイル（３）の巻線（３１）および給電部（３２、３３）との干渉を回避して溶接点（７）に、より近づけた配置を実現できる。
この結果、ガイドシュー（２）により円筒状金属条帯（１１）の突合面（１１１、１１２）を支持（拘束）できない状態で進行する距離を従来技術よりも十分減少して、突合面（１１１、１１２）の位置ずれを抑制したまま突合面（１１１、１１２）間を溶接することができ、突合面（１１１、１１２）の段差不良を良好に抑制できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電縫管製造装置において、両突合面（１１１、１１２）側から見て、屈曲部（３４）の頂点（３４ａ）が、両突合面（１１１、１１２）が接合する溶接点（７）に対して金属条帯（１）の供給側にズレていることを特徴とする。
これにより、後述するように、溶接点（７）に有効的に誘導電流を集中させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電縫管製造装置において、屈曲部（３４）は、両突合面（１１１、１１２）がなす角度（θ）より拡がるように、金属条帯（１）の供給側に向けて拡がっていることを特徴とする。
これにより、後述するように、溶接点（７）に有効的に誘導電流を集中させることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電縫管製造装置において、高周波加熱コイル（３）は２回巻きであり、突合面（１１１、１１２）の反対側で巻線（３１）が交差していることを特徴とする。
これにより、両突合面（１１１、１１２）側の巻線（３１）を流れる電流の流れ方を両突合面に対して対称となる。したがって、金属条帯（１）の両突合面（１１１、１１２）間での軟化状態の差異が緩和されるので、段差不良の発生を抑制することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電縫管製造装置を用いた電縫管製造方法であることを特徴とする。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
本発明は、平板状の金属条帯を成形ロール群によって順次円筒状に湾曲成形し、この湾曲した際に突き合わされる金属条帯の突合面を高周波加熱コイルにより局部的に加熱して軟化させて溶接して成形する電縫管（以下、単にチューブと呼ぶ。）に関するもので、本実施形態は、アルミニウム製の熱交換器（例えば、空調装置の凝縮器や蒸発器、車両用ラジエータ）のチューブの製造に適用したものである。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る電縫管製造装置内での製造工程全体を示す模式図で、チューブの材料である平板状の金属条帯１は、コイル状に巻かれて貯蔵されている。そして、このコイル状に巻かれた金属条帯１は、第１成形ロール群２０によって導かれながら、次第に円筒状に成形されていく。
そして、略円筒状に成形された金属条帯１は、溶接部分（図１の２点鎖線で囲まれた部分）２１内に配置された高周波加熱コイル３によって加熱され、加熱されて軟化した金属条帯１の端部が、突き合わされた状態でスクイズロール４、５によって加圧されて溶接される。次に、バイト２２によって突き合わせ溶接部のビートを切削して平滑化された後、第２成形ローラ群２３によって、偏平形状等の所定の形状に成形される。
【００１８】
次に、図２を用いて溶接部分２１について述べる。
図２の（Ａ）は、溶接部分２１の上図面を示しており、２は略円筒状に成形された金属条帯１の両端部が突き合わさる突合面１１１、１１２に接して金属条帯１の突合面１１１、１１２の位置ズレを抑制するガイドシューである。４、５は第１成形ローラ群２０によって略円筒状に成形された金属条帯１をさらに加圧して、金属条帯１の進行方向と平行な軸線を有するように円筒状に湾曲させながら両突合面１１１、１１２を接合するスクイズロールで、このスクイズロール４、５およびガイドシュー２は耐磨耗性に優れ、かつ、誘導電流が発生しないセラミックス等の非金属製である。
【００１９】
そして、スクイズロール４、５に近接し、かつ、スクイズロール４、５より金属条帯１の供給側には高周波加熱コイル３が配置されており、この高周波加熱コイル３は、略円筒状に湾曲された金属条帯１の外周部を取り囲むように巻線３１を２回巻いて形成されている。巻線３１のうち突合面１１１、１１２側の部位には、金属条帯１の進行方向側が凸となるようにＶ字状に屈曲した屈曲部３４が形成されており、この屈曲部３４は、両突合面１１１、１１２側から見て、円筒状に湾曲された金属条帯１の軸線について略対称となっている。
【００２０】
さらに、屈曲部３４の頂点３４ａは、両突合面１１１、１１２が接合する溶接点７に対して金属条帯１の供給側にズレており、屈曲部３４の屈曲角度Θは、溶接点７における両突合面１１１、１１２がなす角度θより大きくなっている。つまり、屈曲部３４は、両突合面１１１、１１２がなす角度θより拡がるように、金属条帯１の供給側に向けて拡がっている。
【００２１】
また、突合面１１１、１１２の反対側では、図２の（Ｂ）に示されるように巻線３１が交差しており、これにより、突合面１１１、１１２側での高周波加熱コイル３内の電流流れが、円筒状に湾曲された金属条帯１の軸線について略対称となっている。因みに、巻線３１は銅製のパイプであり、巻線３１の内部には冷却水が循環している。
【００２２】
さらに、屈曲部３４は、前記屈曲部（３４）の頂点（３４ａ）また、高周波加熱コイル３は、給電部３２、３３を介して外部電源６より高周波電流（周波数は約２００ｋＨｚ、電圧は約２００〜３００ｖ）の供給を受けており、この給電部３２、３３は、突合面１１１、１１２側に設けられている。
次に、本実施形態に係る溶接部分２１の特徴を述べる。
【００２３】
両突合面１１１、１１２側から見て、この屈曲部３４は、円筒状に湾曲された金属条帯１の軸線（以下、単に軸線と呼ぶ。）について略対称で、かつ、金属条帯１の進行方向側が凸となるようにＶ字状に屈曲しているので、高周波加熱コイル３によって円筒状に湾曲された金属条帯１に誘導される誘導電流は、図３に示すようになる。すなわち、誘導電流８は、突合面１１１、１１２近傍以外の部位では、高周波加熱コイル３の屈曲部３４の軸線に対する傾きに対応して軸線に対して傾くように軸線を中心として略楕円状に流れ、そして溶接点７を経て、再び略楕円状に流れる。したがって、誘導電流８が突合面１１１、１１２近傍に集中することが抑制されるので、突合面１１１、１１２近傍が誘導電流８によって軟化することが抑制される。延いては、突合面１１１、１１２での変形が抑制されるので、段差不良の低減を図ることができる。
【００２４】
また、誘導電流８が突合面１１１、１１２近傍に集中することが抑制され、かつ、溶接点７近傍に集中するので、溶接に必要な部位（溶接点７近傍−図３のハッチング部分）を有効的に加熱することができる。したがって、外部電源６から高周波加熱コイルに供給する電力の低減を図ることできる。
また、屈曲部３４の頂点３４ａが、溶接点７に対して金属条帯１の供給側にズレており、かつ、屈曲角度Θは、溶接点７における両突合面１１１、１１２がなす角度θより大きくなっているので、高周波加熱コイル３によって誘導された誘導電流８を有効に溶接点７に集中させることができる。したがって、溶接点７近傍を有効的に加熱することができる。
【００２５】
また、高周波加熱コイル３を２回巻きとし、両突合面１１１、１１２の反対側で巻線３１が交差しているので、両突合面１１１、１１２側の巻線３１を流れる電流の流れ方を両突合面１１１、１１２に対して対称となる。したがって、金属条帯１の両突合面１１１、１１２間での軟化状態の差異が緩和されるので、段差不良の発生を抑制することができる。
【００２６】
ところで、高周波加熱コイル３によって形成される電流ループのうち、給電部３２、３３が設けられている部位は完全な閉ループとならない。このため、開放部分である給電部３２、３３近傍の金属条帯１の部位は、その他の部位に比べて誘導電流が流れ難くなる。
したがって、仮に給電部３２、３３を両突合面１１１、１１２側からズレた位置に設けられた場合、給電部３２、３３に近い方の突合面近傍を流れる誘導電流が、他方の突合面近傍を流れる誘導電流に比べて少なくなる。このため、金属条帯１の両突合面１１１、１１２間での軟化状態の差異が発生し、段差不良が発生し易くなる。
【００２７】
これに対して本実施形態によれば、給電部３２、３３は両突合面１１１、１１２側に設けられているので、両突合面１１１、１１２間の誘導電流の流れ方の差異が緩和され、段差不良の発生が抑制される。
（第２実施形態）
高周波加熱コイル３は、図４に示すように突合面１１１、１１２側から見て、給電部３２、３３が軸線に対して対称となるように配置しても本発明を実施することができる。
【００２８】
ところで、屈曲部３４の形状は、Ｖ字形状に限られるものではなく、台形状、半円状、Ｕ字状でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】電縫管製造装置全体を示す模試図である。
【図２】本実施形態に係る電縫管製造装置の溶接部分を示す図で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３】誘導電流の流れ方を示す説明図である。
【図４】第２実施形態に係る高周波加熱コイルを示す上面図である。
【図５】従来技術に係る電縫管製造装置の溶接部分を示す図で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図である。
【図６】誘導電流の流れ方を示す説明図である。
【符号の説明】
１…金属条帯、２…ガイドシュー、３…高周波加熱コイル、
４、５…スクイズロール、６…外部電源。

Claims

外部から供給される平板状の金属条帯（１）を加圧し、前記金属条帯（１）の進行方向と平行な軸線を有するように円筒状に湾曲させながら前記金属条帯（１）の両端部を接合させるスクイズロール（４、５）と、
前記スクイズロール（４、５）に近接し、かつ、前記スクイズロール（４、５）より前記金属条帯（１）の供給側に配置され、円筒状に湾曲される前記金属条帯（１）の外周部を取り囲む高周波加熱コイル（３）と、
円筒状に湾曲される前記金属条帯（１）の両端部が突き合わさる両突合面（１１１、１１２）に接するように設けられ、前記両突合面（１１１、１１２）の位置ずれを抑制するガイドシュー（２）と、
前記両突合面（１１１、１１２）側に設けられ、外部電源（６）からの高周波電流を前記高周波加熱コイル（３）に供給する一対の給電部（３２、３３）とを有し、
前記高周波加熱コイル（３）の巻線（３１）のうち、前記両突合面（１１１、１１２）側の部位には屈曲部（３４）が形成されており、
前記両突合面（１１１、１１２）側から見て、前記屈曲部（３４）は、前記金属条帯（１）の進行方向側が凸となり、かつ、円筒状に湾曲された前記金属条帯（１）の軸線について略対称となるように屈曲しており、
更に、前記一対の給電部（３２、３３）が前記屈曲部（３４）に対して前記円筒状金属条帯（１）の径方向外側に位置するとともに、前記一対の給電部（３２、３３）が前記巻線（３１）のうち、前記屈曲部（３４）を除く部分よりも前記進行方向側へずれて配置されていることを特徴とする電縫管製造装置。