JP3777367B2 - 熱交換器用フィンの製造方法及びその金型装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器用フィンの製造方法及びその金型装置に関し、更に詳細には金属薄板の一面側に突出する所定高さの筒状凸部をピアス・バーリングし、熱交換チューブを挿通するカラー部に形成して熱交換器用フィンを製造する熱交換器用フィンの製造方法及びその金型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用や自動車用のクーラー等に使用される熱交換器には、熱交換チューブに多数枚の熱交換器用フィンが積層されて形成されている。かかる熱交換器用フィンとしては、例えば下記の特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２７１８７４号公報
（明細書の[０００２]〜[０００６]、図面の図７〜図１０）
【０００４】
上記特許文献１に記載されている熱交換器用フィンを図７に示す。図７に示す熱交換器用フィンＡは、短冊状の金属薄板１１の一面側に、熱交換チューブが挿通される複数のカラー部１０，１０・・が立設されているものである。
かかる熱交換器用フィンＡは、通常、プレス加工によって成形されている。その様子を図８に示す。図８は、軟質アルミニウム等の金属薄板１２をプレス金型に矢印Ｂ方向から供給してカラー部１０を絞り加工で成形する様子を示したものであり、その平面図を図８（ａ）に示し、縦断面図を図８（ｂ）に示した。
金属薄板１２を矢印Ｂ方向から金型に順次供給すると、先ず、凸状部１を形成した後、凸状部１に第一段の絞り加工を施して縮径した凸状部２を形成し、更に凸状部２に第二段の絞り加工を施して縮径した凸状部３を形成する。かかる凸状部３には、第一段及び第二段よりも小さい縮径率で絞り加工を施して筒状凸部４を形成すると共に、下型の上端面に載置されている金属薄板１２面に上型の下端面を当接して平坦面化或いは溝部等の成形を行う。
次いで、筒状凸部４をピアス・バーリングし、更に必要に応じてアイアニング加工を施して筒状部５を形成した後、筒状部５の先端部に鍔部を形成してカラー部１０を形成する。
その後、複数個のカラー部１０が形成された金属薄板１２を所定箇所で切断し、短冊状の熱交換器用フィンＡとする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示す様に、多段で絞り加工を施して所定高さの筒状凸部を形成することによって、薄い金属薄板１２を用いても、所定高さの筒状凸部を形成できる。
しかしながら、図８に示す多段の絞り加工を金属薄板１２に施すには、その金型装置は大型化する。このため、大型の金型装置を駆動するプレス装置も大型化し、その設置面積を工場内に確保しなければならず、大型化されたプレス装置を駆動するモータ等の動力源も高出力のもを要する。
したがって、熱交換器用フィンの製造工程を短縮し、金型装置の小型化が要請されている。
また、図８に示す多段の絞り加工では、縮径率の大きい凸状部２、３の近傍の金属薄板１２には、図９（ａ）に示すリング状の変形部ｆや図９（ｂ）に示すしわ状の変形部ｇが発生することがある。かかる変形部ｆ、ｇが発生した部分は加工硬化されており、以後の加工をスムーズに施すことができず、最終的に得られるカラー部１０は、その高さが低く且つ外観も劣るものとなる。
特に、金属薄板１２の薄肉化の要求に応えるべく、薄肉化された金属薄板１２に絞り加工を施してカラー部１０を形成することを試みたところ、絞り加工を施した凸状部近傍の金属薄板１２には、従来よりも変形部ｆ、ｇが発生し易くなることが判明した。
そこで、本発明の課題は、従来よりも短縮された工程で、平滑な筒状凸部を形成できる熱交換器用フィンの製造方法及びその金型装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく、金属薄板の一面側に所定高さの筒状凸部を形成する工程の短縮化について検討した結果、金属薄板の一面側に、形成する筒状凸部よりも大径の開口部で且つ金属薄板の他面側に突出部が突出している凹部を形成した後、この凹部の突出部を、最終的に形成する筒状凸部の内径と等しい外径の突出パンチを、凹部の突出部先端の外周面側から金属薄板の一面側方向に突出することによって、金属薄板の一面側にしわ状やリング状の変形部の少ない平滑な所定高さの筒状凸部を形成できることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち、本発明は、金属薄板の一面側に突出する所定高さの筒状凸部をピアス・バーリングし、熱交換チューブを挿通するカラー部に形成して熱交換器用フィンを製造する際に、該筒状凸部を形成する前に、予め前記金属薄板の一面側に前記筒状凸部の開口径よりも大径の開口部が開口され且つ前記金属薄板の他面側に突出部が突出する凹部を形成した後、前記突出部の開口径よりも小径の突出パンチによって、前記突出部を金属薄板の一面側方向に突出して前記筒状凸部を形成し、その際に、前記突出部の一部に形成される弛み部が押し潰されることなく前記突出パンチの突出に伴って消滅できるように、形成される前記筒状凸部の周縁近傍を拘束することなく前記突出部を突出することを特徴とする熱交換器用フィンの製造方法にある。
また、本発明は、所定方向に送り込まれた金属薄板の一面側に突出する所定高さの筒状凸部をピアス・バーリングし、熱交換チューブを挿通するカラー部に形成する熱交換器用フィンの金型装置において、該金型装置を構成する上型には、前記金属薄板の一面側に前記筒状凸部の開口径よりも大径の開口部が開口され且つ前記金属薄板の他面側に突出部が突出する凹部を形成する凹部用パンチと、前記凹部の開口部よりも小径の内径に形成され、前記筒状凸部を形成するダイとが、前記金属薄板の送り込み方向に設けられ、前記上型が接離する下型には、前記凹部用パンチの先端部が挿入される挿入孔と、前記上型に設けられたダイに対向する位置に、前記金属薄板に形成された凹部の突出部が収容される収容凹部と、前記収容凹部に収容された凹部の突出部先端の外周面側から前記金属薄板の一面側方向に突出し、前記ダイの内容に先端部が挿入されて前記筒状凸部を形成する突出パンチとが設けられ、前記突出パンチは、前記突出部を金属薄板の一面側方向に突出するとき、前記突出部の一部に形成される弛み部を収容凹部内に収容して押し潰すことなく前記突出パンチの突出に伴って消滅できるように、前記ダイと対向する収容凹部の底面に開口された貫通孔内に設けられていることを特徴とする熱交換器用フィンの金型装置でもある。
【０００８】
かかる本発明において、突出パンチの先端部を凹部の突出部先端の外周面側から金属薄板の一面側方向に突出する際に、前記凹部の突出部を収容する、前記筒状凸部の内径よりも大径の収容凹部の底面から突出した前記突出パンチの先端部を、前記収容凹部の開口径よりも小径のダイの内方に挿入することによって、凹部の突出部を突出パンチで金属薄板の一面側に突出する際、突出部の一部に形成される弛み部を上型と下型とによって押し潰すことなく筒状凸部を容易に形成できる。
【０００９】
また、金型装置を構成する上型には、下型方向に付勢部材によって付勢され、凹部用パンチの先端部が挿通される貫通孔が形成された上型ブランクホルダーを設け、前記下型には、前記上型ブランクホルダーに対向する位置に、前記上型ブランクホルダーの付勢部材よりも付勢力の小さな付勢部材によって上型方向に付勢されて設けられており、凹部用パンチの先端部が挿入される挿入孔が形成されている第１下型リフタプレートと、前記上型に設けたダイに対応する下型の位置に、前記上型方向に付勢部材で付勢されており、前記上型の凹部用パンチによって金属薄板に形成された凹部の突出部が収容される収容凹部と、前記収容凹部の底面に開口され、前記収容凹部に収容された前記凹部の突出部先端の外周面側から前記金属薄板の一面側方向に突出し、前記上型のダイの内方に挿入される突出パンチの先端部が挿通される貫通孔とが形成された第２下型リフタプレートとを設けることによって、形成した凹部からの凹部用パンチの抜き出し及び形成した筒状凸部からの突出パンチの抜き出しを容易とすることができ、且つ金属薄板の送り込みを容易とすることができる。
【００１０】
更に、凹部の突出部を、ドーム状突出部に形成することによって、金属薄板に凹部を容易に形成できる。かかる凹部を形成する凹部用パンチとしては、先端面がドーム状に形成された凹部用パンチを好適に用いることができる。
突出パンチとして、最終的に形成する筒状凸部の内径と等しい外径で且つ先端面が平坦面に形成された突出パンチを用い、前記筒状凸部の底面を平坦面に形成することによって、金属薄板に形成した凹部から直接最終的に形成する筒状凸部を形成できる。
【００１１】
かかる本発明によれば、金属薄板に形成された凹部から最終的に形成する最終筒状凸部を直接形成でき、或いは最終筒状凸部に近い筒状凸部を形成できる。このため、従来の多段の絞り加工を省略又は縮小でき、金型装置の小型化を図ることができる。
また、突出パンチの先端部を凹部の突出部先端の外周面側から金属薄板の一面側方向に突出して筒状凸部を形成する際に、凹部の突出部の一部に形成される弛み部を押し潰すことなく筒状凸部を形成するため、しわ状やリング状の変形部の少ない平滑な筒状凸部を形成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る熱交換器用フィンの製造方法の一例を、図１によって説明する。図１は、軟質アルミニウム等の金属薄板１２をプレス金型に矢印Ｘ方向から供給してカラー部１０を成形する様子を示した縦断面図である。
金属薄板１２を矢印Ｘ方向から金型に順次供給すると、先ず、先端面がドーム状に形成された凹部用パンチ１４によって、金属薄板１２の一面側に開口部が開口され且つ金属薄板１２の他面側に突出部１６ａが突出する凹部１６を形成する。この突出部１６ａは、凹部用パンチ１４の先端面の形状に倣ってドーム状突出部である。
次いで、凹部１６の開口径よりも小径の突出パンチ１８の先端部を、凹部１６の突出部１６ａの先端外周面側から金属薄板１２の一面側方向に突出し、筒状凸部２０を金属薄板１２の一面側に形成する。この筒状凸部２０の内径は、突出パンチ１８の外径に等しい。このため、最終的に形成する筒状凸部２０の内径に等しい外径の突出パンチ１８を用いることによって、凹部１６から最終的に形成する所定高さの筒状凸部２０を一段で形成できる。
形成された筒状凸部２０は、その底面をピアス・バーリングし、更に必要に応じてアイアニング加工を施して筒状部２２を形成した後、筒状部２２の先端部に鍔部を形成してカラー部１０を形成する。
【００１３】
図１に示す工程のうち、金属薄板１２に凹部１６を形成する工程及び凹部１６の突出部１６ａの先端外周面側から金属薄板１２の一面側方向に突出して筒状凸部２０を形成する工程は、図２に示す金型装置によって行うことができる。
図２に示す金型装置では、下型５０に対して上型３０が昇降してプレス加工を上型３０と下型５０との間に載置された金属薄板１２に施す。
この上型３０は、上型ダイセット３２と上型パンチングホルダ３３とから成る上型本体３４と、上型ブランクホルダー３５と、ダイプレート４１とから構成される。かかる上型ブランクホルダー３５とダイプレート４１とは、金属薄板１２の送り込み方向に設けられている。
【００１４】
上型ブランクホルダー３５は、上型本体３４に設けられたストリッパボルト３６に支承されたボルト３７によって上型本体３４に装着されている。このストリッパボルト３６は、付勢部材としてのバネ３８によって下型５０の方向に付勢されているため、上型本体３４と上型ブランクホルダー３５との間には、所定間隔が形成されている。
かかる上型ブランクホルダー３５に形成された貫通孔３９には、上型本体３４に後端部が装着された凹部用パンチ１４の先端部が挿通される。この凹部用パンチ１４の上型本体３４からの突出長は、上型本体３４に設けられたハイトアジャスタ４０によって調整される。
上型ブランクホルダー３５と並んで設けられているダイプレート４１は、上型本体３４に固着されており、ダイ４２が形成されている。
かかるダイプレート４１には、バネ４３によって下型５０の方向に付勢されているキラーピン４４が装着されている。
尚、上型ブランクホルダー３５が押されて、その裏面が上型本体３４に当接したとき、上型ブランクホルダー３５の表面とダイプレート４１の表面とは面一となるように調整されている。
【００１５】
また、下型５０には、下型ダイセット５２と下型パンチホルダ５３とから成る下型本体５４と、第１下型リフタプレート５５と、第２下型リフトプレート５６とから構成される。この第１下型リフタプレート５５と第２下型リフトプレート５６とは、金属薄板１２の送り込み方向に設けられている。
第１下型リフタプレート５５は、上型ブランクホルダー３５と対向する位置に設けられており、下型本体５４に設けられた付勢部材としてのバネ５７によって上型３０の方向に付勢されている。このため、下型本体５４との間に所定間隔が形成されている。かかるバネ５７の付勢力は、上型ブランクホルダー３５を下型本体５４の方向に付勢するバネ３８の付勢力よりも弱くなるように調整されている。
この第１下型リフタプレート５５には、上型３０に装着された凹部用パンチ１４の先端部が挿入される挿入孔５８が形成されている。
【００１６】
第２下型リフトプレート５６は、上型３０のダイプレート４１に対応する位置に設けられており、下型本体５４に設けられた付勢部材としてのバネ５９によって上型３０の方向に付勢されている。このため、下型本体５４との間に所定間隔が形成されている。
この第２下型リフトプレート５６に形成された貫通孔６０には、下型本体５４に設けられた突出パンチ１８の先端部が挿通されている。かかる突出パンチ１８の先端部は、上型３０のダイ４２に挿入される。この突出パンチ１８の下型本体５４からの突出長は、下型本体５４に設けられたハイトアジャスタ６２によって調整される。
尚、第１下型リフタプレート５５と第２下型リフタプレート５６とは、金属薄板１２が載置される載置面であり、両者の表面は面一となるように調整されている。
【００１７】
図２に示す上型ダイセット３２及び下型ダイセット５２の金属薄板１２の送り込み口には、上型入口部材４６と下型入口部材６３とが設けられており、上型入口部材４６には、ピン４７が設けられている。このピン４７は、上型ダイセット３２に形成された空気室４８内の空気圧によって、上型入口部材４６から所定長突出する。
一方、下型入口部材６３の上面は、金属薄板１２が載置される載置面であり、下型入口部材６３の上面に載置された金属薄板１２はフェルト６６によって押えられる。かかるフェルト６６は、カバー部材６５によって覆われている。
【００１８】
図２に示す上型３０が降下し、下型５０と型閉した状態を図３に示す。型閉の際に、上型入口部材４６に装着されたピン４７の先端は、下型５０に設けられたカバー部材６５の上面に当接し、空気室４８内の空気圧をピン４７を介してカバー部材６５に伝達し、所定の力で金属薄板１２を把持する。
また、上型３０の上型ブランクホルダー３５は、下型５０の第１下型リフタプレート５５と当接した際に、上型ブランクホルダー３５を付勢するバネ３８の付勢力は、第１下型リフタプレート５５を付勢するバネ５７よりも大きいため、先ず、第１下型リフタプレート５５を下型本体５４に押し付けた後、上型ブランクホルダー３５が上型本体３４に押し付けられて、凹部用パンチ１４の先端部が第１下型リフタプレート５５の挿入孔５８に挿入される。
この状態を図４（ａ）（ｂ）に示す。図４（ａ）は、上型ブランクホルダー３５が、金属薄板１２が載置された第１下型リフタプレート５５から離れている状態であり、図４（ｂ）は、上型ブランクホルダー３５が上型本体３４に押し付けられて、凹部用パンチ１４の先端部が第１下型リフタプレート５５の挿入孔５８に挿入され、金属薄板１２の他面側に突出部１６ａが突出する凹部１６を形成する。
【００１９】
上型ブランクホルダー３５に隣接して設けられたダイプレート４１は、上型３０が降下し、キラーピン４４の先端が第２下型リフタプレート５６に当接し、第２下型リフタプレート５６を下型本体５４に所定の力で押し付けることによって、下型５０に装着された突出パンチ１８の先端部がダイプレート４１のダイ４２に挿入される。
この状態をを図４（ｃ）（ｄ）に示す。第２下型リフタプレート５６には、図４（ａ）に示す様に、図４（ａ）（ｂ）で金属薄板１２に形成した凹部１６を収容する収容凹部６４が形成されており、収容凹部６４の底面に突出パンチ１８が挿通される貫通孔６０が開口されている。この金属薄板１２に形成した凹部１６が収容凹部６４に収容された第２下型リフタプレート５６に、図４（ｃ）に示す様に、上型３０のダイプレート４１が近接する。次いで、第２下型リフタプレート５６が下型本体５４に押し付けられて、図４（ｄ）に示す様に、突出パンチ１８の先端部が収容凹部６４を通過し、ダイプレート４１のダイ４２に挿入されることによって、所定高さの筒状凸部２０を形成できる。
尚、突出パンチ１８としては、図４（ｃ）（ｄ）に示す様に、先端面が平坦面に形成された突出パンチを好適に用いることができる。
【００２０】
図４（ｄ）に示す様に、突出パンチ１８の先端部を、ダイプレート４１のダイ４２に挿入する際に、凹部１６の突出部１６ａの変化を図５に示す。
先ず、凹部用パンチ１４が、第２下型リフタプレート５６の収容凹部６４に収容されている突出部１６ａの先端外周面から近接し［図５（ａ）］、突出パンチ１８の先端面が凹部１６の突出部１６ａの先端外周面に当接して突出部１６ａを金属薄板１２の一面側方向に押圧する［図５（ｂ）］。
更に、突出パンチ１８の先端面が突出部１６ａを金属薄板１２の一面側方向に突出すると、突出部１６ａの途中に屈曲した弛み部６８が出現［図５（ｃ）、（ｄ）］する。
この弛み部６８は、図４（ｃ）（ｄ）に示す収容凹部６４の開口径が、ダイプレート４１のダイ４２の開口径よりも大径であるため、収容凹部６４内で形成される。
このため、弛み部６８は、ダイプレート４１と第２下型リフタプレート５６とによって潰されたり拘束されることがないため、引き続いて突出パンチ１８の先端面によって突出部１６ａを金属薄板１２の一面側方向に突出すると、突出する突出パンチ１８に引っ張られて弛み部６８は次第に縮小し［図５（ｅ）］、終には消滅して所定高さの平滑な筒状凸部２０を形成できる。
【００２１】
図１に示す熱交換器用フィンの製造方法によれば、図８に示す従来の熱交換器用フィンの製造方法に比較して、その工程数を減少できる。
このため、図１に示す熱交換器用フィンを製造する熱交換器用フィンの製造金型は、その製造工程の減少に合せて小型化できる。
また、以上述べてきた熱交換器用フィンの製造方法では、金属薄板１２に形成した凹部１６から最終的に形成する所定高さの筒状凸部を一段で製造するが、図６に示す様に、金属薄板１２に形成した凹部１６から形成した筒状凸部１９に、縮径を施して所定高さの筒状凸部２０を形成してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、従来よりも短縮された工程で、平滑な筒状凸部を形成できるため、熱交換器用フィンの金型装置の小型化を図ることができる。その結果、熱交換器用フィンを製造する際に、省エネルギーを図ることができ、且つ熱交換器用フィンの製造コストの低減も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱交換器用フィンの製造方法の一例を説明するための説明図である。
【図２】本発明に係る熱交換器用フィンの製造金型の一例を説明するための部分断面図である。
【図３】図１に示す上型３０と下型５０とが型閉した状態を説明するための部分段面図である。
【図４】図２に示す熱交換器用フィンの製造金型による金属薄板１２に対するプレス加工の状態を説明する説明図である。
【図５】金属薄板１２の他面側に形成した凹部１６を、金属薄板１２の一面側に突出させる状態を説明する説明図である。
【図６】本発明に係る熱交換器用フィンの製造方法の他の例を説明するための説明図である。
【図７】熱交換器用フィンを説明する斜視図である。
【図８】従来の熱交換器用フィンの製造方法を説明する説明図である。
【図９】従来の熱交換器用フィンの製造方法で得た筒状凸部等の変形を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１０ カラー部
１２ 金属薄板
１４ 凹部用パンチ
１６ 凹部
１６ａ 突出部
１８ 突出パンチ
１９、２０ 筒状凸部
２２ 筒状部
３０ 上型
３２ 上型ダイセット
３３ 上型パンチングホルダ
３４ 上型本体
３５ 上型ブランクホルダー
３７ ストリッパボルト
３６ ボルト
３８、４３、５７，５８、５９ バネ
３９ 貫通孔
４０、６２ ハイトアジャスタ
４１ ダイプレート
４２ ダイ
４４ キラーピン
４６ 上型入口部材
４７ ピン
４８ 空気室
５０ 下型
５２ 下型ダイセット
５３ 下型パンチホルダ
５４ 下型本体
５５ 第１下型リフタプレート
５６ 第２下型リフタプレート
５８ 挿入孔
６０ 貫通孔
６３ 下型入口部材
６４ 収容凹部
６５ カバー部材
６６ フェルト
６８ 弛み部
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器用フィンの製造方法及びその金型装置に関し、更に詳細には金属薄板の一面側に突出する所定高さの筒状凸部をピアス・バーリングし、熱交換チューブを挿通するカラー部に形成して熱交換器用フィンを製造する熱交換器用フィンの製造方法及びその金型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用や自動車用のクーラー等に使用される熱交換器には、熱交換チューブに多数枚の熱交換器用フィンが積層されて形成されている。かかる熱交換器用フィンとしては、例えば下記の特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２７１８７４号公報
（明細書の[０００２]〜[０００６]、図面の図７〜図１０）
【０００４】
上記特許文献１に記載されている熱交換器用フィンを図７に示す。図７に示す熱交換器用フィンＡは、短冊状の金属薄板１１の一面側に、熱交換チューブが挿通される複数のカラー部１０，１０・・が立設されているものである。
かかる熱交換器用フィンＡは、通常、プレス加工によって成形されている。その様子を図８に示す。図８は、軟質アルミニウム等の金属薄板１２をプレス金型に矢印Ｂ方向から供給してカラー部１０を絞り加工で成形する様子を示したものであり、その平面図を図８（ａ）に示し、縦断面図を図８（ｂ）に示した。
金属薄板１２を矢印Ｂ方向から金型に順次供給すると、先ず、凸状部１を形成した後、凸状部１に第一段の絞り加工を施して縮径した凸状部２を形成し、更に凸状部２に第二段の絞り加工を施して縮径した凸状部３を形成する。かかる凸状部３には、第一段及び第二段よりも小さい縮径率で絞り加工を施して筒状凸部４を形成すると共に、下型の上端面に載置されている金属薄板１２面に上型の下端面を当接して平坦面化或いは溝部等の成形を行う。
次いで、筒状凸部４をピアス・バーリングし、更に必要に応じてアイアニング加工を施して筒状部５を形成した後、筒状部５の先端部に鍔部を形成してカラー部１０を形成する。
その後、複数個のカラー部１０が形成された金属薄板１２を所定箇所で切断し、短冊状の熱交換器用フィンＡとする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示す様に、多段で絞り加工を施して所定高さの筒状凸部を形成することによって、薄い金属薄板１２を用いても、所定高さの筒状凸部を形成できる。
しかしながら、図８に示す多段の絞り加工を金属薄板１２に施すには、その金型装置は大型化する。このため、大型の金型装置を駆動するプレス装置も大型化し、その設置面積を工場内に確保しなければならず、大型化されたプレス装置を駆動するモータ等の動力源も高出力のもを要する。
したがって、熱交換器用フィンの製造工程を短縮し、金型装置の小型化が要請されている。
また、図８に示す多段の絞り加工では、縮径率の大きい凸状部２、３の近傍の金属薄板１２には、図９（ａ）に示すリング状の変形部ｆや図９（ｂ）に示すしわ状の変形部ｇが発生することがある。かかる変形部ｆ、ｇが発生した部分は加工硬化されており、以後の加工をスムーズに施すことができず、最終的に得られるカラー部１０は、その高さが低く且つ外観も劣るものとなる。
特に、金属薄板１２の薄肉化の要求に応えるべく、薄肉化された金属薄板１２に絞り加工を施してカラー部１０を形成することを試みたところ、絞り加工を施した凸状部近傍の金属薄板１２には、従来よりも変形部ｆ、ｇが発生し易くなることが判明した。
そこで、本発明の課題は、従来よりも短縮された工程で、平滑な筒状凸部を形成できる熱交換器用フィンの製造方法及びその金型装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく、金属薄板の一面側に所定高さの筒状凸部を形成する工程の短縮化について検討した結果、金属薄板の一面側に、形成する筒状凸部よりも大径の開口部で且つ金属薄板の他面側に突出部が突出している凹部を形成した後、この凹部の突出部を、最終的に形成する筒状凸部の内径と等しい外径の突出パンチを、凹部の突出部先端の外周面側から金属薄板の一面側方向に突出することによって、金属薄板の一面側にしわ状やリング状の変形部の少ない平滑な所定高さの筒状凸部を形成できることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち、本発明は、金属薄板の一面側に突出する所定高さの筒状凸部をピアス・バーリングし、熱交換チューブを挿通するカラー部に形成して熱交換器用フィンを製造する際に、該筒状凸部を形成する前に、予め前記金属薄板の一面側に前記筒状凸部の開口径よりも大径の開口部が開口され且つ前記金属薄板の他面側に突出部が突出する凹部を形成した後、前記突出部の開口径よりも小径の突出パンチによって、前記突出部を金属薄板の一面側方向に突出して前記筒状凸部を形成し、その際に、前記突出部の一部に形成される弛み部が押し潰されることなく前記突出パンチの突出に伴って消滅できるように、形成される前記筒状凸部の周縁近傍を拘束することなく前記突出部を突出することを特徴とする熱交換器用フィンの製造方法にある。
また、本発明は、所定方向に送り込まれた金属薄板の一面側に突出する所定高さの筒状凸部をピアス・バーリングし、熱交換チューブを挿通するカラー部に形成する熱交換器用フィンの金型装置において、該金型装置を構成する上型には、前記金属薄板の一面側に前記筒状凸部の開口径よりも大径の開口部が開口され且つ前記金属薄板の他面側に突出部が突出する凹部を形成する凹部用パンチと、前記凹部の開口部よりも小径の内径に形成され、前記筒状凸部を形成するダイとが、前記金属薄板の送り込み方向に設けられ、前記上型が接離する下型には、前記凹部用パンチの先端部が挿入される挿入孔と、前記上型に設けられたダイに対向する位置に、前記金属薄板に形成された凹部の突出部が収容される収容凹部と、前記収容凹部に収容された凹部の突出部先端の外周面側から前記金属薄板の一面側方向に突出し、前記ダイの内容に先端部が挿入されて前記筒状凸部を形成する突出パンチとが設けられ、前記突出パンチは、前記突出部を金属薄板の一面側方向に突出するとき、前記突出部の一部に形成される弛み部を収容凹部内に収容して押し潰すことなく前記突出パンチの突出に伴って消滅できるように、前記ダイと対向する収容凹部の底面に開口された貫通孔内に設けられていることを特徴とする熱交換器用フィンの金型装置でもある。
【０００８】
かかる本発明において、突出パンチの先端部を凹部の突出部先端の外周面側から金属薄板の一面側方向に突出する際に、前記凹部の突出部を収容する、前記筒状凸部の内径よりも大径の収容凹部の底面から突出した前記突出パンチの先端部を、前記収容凹部の開口径よりも小径のダイの内方に挿入することによって、凹部の突出部を突出パンチで金属薄板の一面側に突出する際、突出部の一部に形成される弛み部を上型と下型とによって押し潰すことなく筒状凸部を容易に形成できる。
【０００９】
また、金型装置を構成する上型には、下型方向に付勢部材によって付勢され、凹部用パンチの先端部が挿通される貫通孔が形成された上型ブランクホルダーを設け、前記下型には、前記上型ブランクホルダーに対向する位置に、前記上型ブランクホルダーの付勢部材よりも付勢力の小さな付勢部材によって上型方向に付勢されて設けられており、凹部用パンチの先端部が挿入される挿入孔が形成されている第１下型リフタプレートと、前記上型に設けたダイに対応する下型の位置に、前記上型方向に付勢部材で付勢されており、前記上型の凹部用パンチによって金属薄板に形成された凹部の突出部が収容される収容凹部と、前記収容凹部の底面に開口され、前記収容凹部に収容された前記凹部の突出部先端の外周面側から前記金属薄板の一面側方向に突出し、前記上型のダイの内方に挿入される突出パンチの先端部が挿通される貫通孔とが形成された第２下型リフタプレートとを設けることによって、形成した凹部からの凹部用パンチの抜き出し及び形成した筒状凸部からの突出パンチの抜き出しを容易とすることができ、且つ金属薄板の送り込みを容易とすることができる。
【００１０】
更に、凹部の突出部を、ドーム状突出部に形成することによって、金属薄板に凹部を容易に形成できる。かかる凹部を形成する凹部用パンチとしては、先端面がドーム状に形成された凹部用パンチを好適に用いることができる。
突出パンチとして、最終的に形成する筒状凸部の内径と等しい外径で且つ先端面が平坦面に形成された突出パンチを用い、前記筒状凸部の底面を平坦面に形成することによって、金属薄板に形成した凹部から直接最終的に形成する筒状凸部を形成できる。
【００１１】
かかる本発明によれば、金属薄板に形成された凹部から最終的に形成する最終筒状凸部を直接形成でき、或いは最終筒状凸部に近い筒状凸部を形成できる。このため、従来の多段の絞り加工を省略又は縮小でき、金型装置の小型化を図ることができる。
また、突出パンチの先端部を凹部の突出部先端の外周面側から金属薄板の一面側方向に突出して筒状凸部を形成する際に、凹部の突出部の一部に形成される弛み部を押し潰すことなく筒状凸部を形成するため、しわ状やリング状の変形部の少ない平滑な筒状凸部を形成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る熱交換器用フィンの製造方法の一例を、図１によって説明する。図１は、軟質アルミニウム等の金属薄板１２をプレス金型に矢印Ｘ方向から供給してカラー部１０を成形する様子を示した縦断面図である。
金属薄板１２を矢印Ｘ方向から金型に順次供給すると、先ず、先端面がドーム状に形成された凹部用パンチ１４によって、金属薄板１２の一面側に開口部が開口され且つ金属薄板１２の他面側に突出部１６ａが突出する凹部１６を形成する。この突出部１６ａは、凹部用パンチ１４の先端面の形状に倣ってドーム状突出部である。
次いで、凹部１６の開口径よりも小径の突出パンチ１８の先端部を、凹部１６の突出部１６ａの先端外周面側から金属薄板１２の一面側方向に突出し、筒状凸部２０を金属薄板１２の一面側に形成する。この筒状凸部２０の内径は、突出パンチ１８の外径に等しい。このため、最終的に形成する筒状凸部２０の内径に等しい外径の突出パンチ１８を用いることによって、凹部１６から最終的に形成する所定高さの筒状凸部２０を一段で形成できる。
形成された筒状凸部２０は、その底面をピアス・バーリングし、更に必要に応じてアイアニング加工を施して筒状部２２を形成した後、筒状部２２の先端部に鍔部を形成してカラー部１０を形成する。
【００１３】
図１に示す工程のうち、金属薄板１２に凹部１６を形成する工程及び凹部１６の突出部１６ａの先端外周面側から金属薄板１２の一面側方向に突出して筒状凸部２０を形成する工程は、図２に示す金型装置によって行うことができる。
図２に示す金型装置では、下型５０に対して上型３０が昇降してプレス加工を上型３０と下型５０との間に載置された金属薄板１２に施す。
この上型３０は、上型ダイセット３２と上型パンチングホルダ３３とから成る上型本体３４と、上型ブランクホルダー３５と、ダイプレート４１とから構成される。かかる上型ブランクホルダー３５とダイプレート４１とは、金属薄板１２の送り込み方向に設けられている。
【００１４】
上型ブランクホルダー３５は、上型本体３４に設けられたストリッパボルト３６に支承されたボルト３７によって上型本体３４に装着されている。このストリッパボルト３６は、付勢部材としてのバネ３８によって下型５０の方向に付勢されているため、上型本体３４と上型ブランクホルダー３５との間には、所定間隔が形成されている。
かかる上型ブランクホルダー３５に形成された貫通孔３９には、上型本体３４に後端部が装着された凹部用パンチ１４の先端部が挿通される。この凹部用パンチ１４の上型本体３４からの突出長は、上型本体３４に設けられたハイトアジャスタ４０によって調整される。
上型ブランクホルダー３５と並んで設けられているダイプレート４１は、上型本体３４に固着されており、ダイ４２が形成されている。
かかるダイプレート４１には、バネ４３によって下型５０の方向に付勢されているキラーピン４４が装着されている。
尚、上型ブランクホルダー３５が押されて、その裏面が上型本体３４に当接したとき、上型ブランクホルダー３５の表面とダイプレート４１の表面とは面一となるように調整されている。
【００１５】
また、下型５０には、下型ダイセット５２と下型パンチホルダ５３とから成る下型本体５４と、第１下型リフタプレート５５と、第２下型リフトプレート５６とから構成される。この第１下型リフタプレート５５と第２下型リフトプレート５６とは、金属薄板１２の送り込み方向に設けられている。
第１下型リフタプレート５５は、上型ブランクホルダー３５と対向する位置に設けられており、下型本体５４に設けられた付勢部材としてのバネ５７によって上型３０の方向に付勢されている。このため、下型本体５４との間に所定間隔が形成されている。かかるバネ５７の付勢力は、上型ブランクホルダー３５を下型本体５４の方向に付勢するバネ３８の付勢力よりも弱くなるように調整されている。
この第１下型リフタプレート５５には、上型３０に装着された凹部用パンチ１４の先端部が挿入される挿入孔５８が形成されている。
【００１６】
第２下型リフトプレート５６は、上型３０のダイプレート４１に対応する位置に設けられており、下型本体５４に設けられた付勢部材としてのバネ５９によって上型３０の方向に付勢されている。このため、下型本体５４との間に所定間隔が形成されている。
この第２下型リフトプレート５６に形成された貫通孔６０には、下型本体５４に設けられた突出パンチ１８の先端部が挿通されている。かかる突出パンチ１８の先端部は、上型３０のダイ４２に挿入される。この突出パンチ１８の下型本体５４からの突出長は、下型本体５４に設けられたハイトアジャスタ６２によって調整される。
尚、第１下型リフタプレート５５と第２下型リフタプレート５６とは、金属薄板１２が載置される載置面であり、両者の表面は面一となるように調整されている。
【００１７】
図２に示す上型ダイセット３２及び下型ダイセット５２の金属薄板１２の送り込み口には、上型入口部材４６と下型入口部材６３とが設けられており、上型入口部材４６には、ピン４７が設けられている。このピン４７は、上型ダイセット３２に形成された空気室４８内の空気圧によって、上型入口部材４６から所定長突出する。
一方、下型入口部材６３の上面は、金属薄板１２が載置される載置面であり、下型入口部材６３の上面に載置された金属薄板１２はフェルト６６によって押えられる。かかるフェルト６６は、カバー部材６５によって覆われている。
【００１８】
図２に示す上型３０が降下し、下型５０と型閉した状態を図３に示す。型閉の際に、上型入口部材４６に装着されたピン４７の先端は、下型５０に設けられたカバー部材６５の上面に当接し、空気室４８内の空気圧をピン４７を介してカバー部材６５に伝達し、所定の力で金属薄板１２を把持する。
また、上型３０の上型ブランクホルダー３５は、下型５０の第１下型リフタプレート５５と当接した際に、上型ブランクホルダー３５を付勢するバネ３８の付勢力は、第１下型リフタプレート５５を付勢するバネ５７よりも大きいため、先ず、第１下型リフタプレート５５を下型本体５４に押し付けた後、上型ブランクホルダー３５が上型本体３４に押し付けられて、凹部用パンチ１４の先端部が第１下型リフタプレート５５の挿入孔５８に挿入される。
この状態を図４（ａ）（ｂ）に示す。図４（ａ）は、上型ブランクホルダー３５が、金属薄板１２が載置された第１下型リフタプレート５５から離れている状態であり、図４（ｂ）は、上型ブランクホルダー３５が上型本体３４に押し付けられて、凹部用パンチ１４の先端部が第１下型リフタプレート５５の挿入孔５８に挿入され、金属薄板１２の他面側に突出部１６ａが突出する凹部１６を形成する。
【００１９】
上型ブランクホルダー３５に隣接して設けられたダイプレート４１は、上型３０が降下し、キラーピン４４の先端が第２下型リフタプレート５６に当接し、第２下型リフタプレート５６を下型本体５４に所定の力で押し付けることによって、下型５０に装着された突出パンチ１８の先端部がダイプレート４１のダイ４２に挿入される。
この状態をを図４（ｃ）（ｄ）に示す。第２下型リフタプレート５６には、図４（ａ）に示す様に、図４（ａ）（ｂ）で金属薄板１２に形成した凹部１６を収容する収容凹部６４が形成されており、収容凹部６４の底面に突出パンチ１８が挿通される貫通孔６０が開口されている。この金属薄板１２に形成した凹部１６が収容凹部６４に収容された第２下型リフタプレート５６に、図４（ｃ）に示す様に、上型３０のダイプレート４１が近接する。次いで、第２下型リフタプレート５６が下型本体５４に押し付けられて、図４（ｄ）に示す様に、突出パンチ１８の先端部が収容凹部６４を通過し、ダイプレート４１のダイ４２に挿入されることによって、所定高さの筒状凸部２０を形成できる。
尚、突出パンチ１８としては、図４（ｃ）（ｄ）に示す様に、先端面が平坦面に形成された突出パンチを好適に用いることができる。
【００２０】
図４（ｄ）に示す様に、突出パンチ１８の先端部を、ダイプレート４１のダイ４２に挿入する際に、凹部１６の突出部１６ａの変化を図５に示す。
先ず、凹部用パンチ１４が、第２下型リフタプレート５６の収容凹部６４に収容されている突出部１６ａの先端外周面から近接し［図５（ａ）］、突出パンチ１８の先端面が凹部１６の突出部１６ａの先端外周面に当接して突出部１６ａを金属薄板１２の一面側方向に押圧する［図５（ｂ）］。
更に、突出パンチ１８の先端面が突出部１６ａを金属薄板１２の一面側方向に突出すると、突出部１６ａの途中に屈曲した弛み部６８が出現［図５（ｃ）、（ｄ）］する。
この弛み部６８は、図４（ｃ）（ｄ）に示す収容凹部６４の開口径が、ダイプレート４１のダイ４２の開口径よりも大径であるため、収容凹部６４内で形成される。
このため、弛み部６８は、ダイプレート４１と第２下型リフタプレート５６とによって潰されたり拘束されることがないため、引き続いて突出パンチ１８の先端面によって突出部１６ａを金属薄板１２の一面側方向に突出すると、突出する突出パンチ１８に引っ張られて弛み部６８は次第に縮小し［図５（ｅ）］、終には消滅して所定高さの平滑な筒状凸部２０を形成できる。
【００２１】
図１に示す熱交換器用フィンの製造方法によれば、図８に示す従来の熱交換器用フィンの製造方法に比較して、その工程数を減少できる。
このため、図１に示す熱交換器用フィンを製造する熱交換器用フィンの製造金型は、その製造工程の減少に合せて小型化できる。
また、以上述べてきた熱交換器用フィンの製造方法では、金属薄板１２に形成した凹部１６から最終的に形成する所定高さの筒状凸部を一段で製造するが、図６に示す様に、金属薄板１２に形成した凹部１６から形成した筒状凸部１９に、縮径を施して所定高さの筒状凸部２０を形成してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、従来よりも短縮された工程で、平滑な筒状凸部を形成できるため、熱交換器用フィンの金型装置の小型化を図ることができる。その結果、熱交換器用フィンを製造する際に、省エネルギーを図ることができ、且つ熱交換器用フィンの製造コストの低減も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱交換器用フィンの製造方法の一例を説明するための説明図である。
【図２】本発明に係る熱交換器用フィンの製造金型の一例を説明するための部分断面図である。
【図３】図１に示す上型３０と下型５０とが型閉した状態を説明するための部分段面図である。
【図４】図２に示す熱交換器用フィンの製造金型による金属薄板１２に対するプレス加工の状態を説明する説明図である。
【図５】金属薄板１２の他面側に形成した凹部１６を、金属薄板１２の一面側に突出させる状態を説明する説明図である。
【図６】本発明に係る熱交換器用フィンの製造方法の他の例を説明するための説明図である。
【図７】熱交換器用フィンを説明する斜視図である。
【図８】従来の熱交換器用フィンの製造方法を説明する説明図である。
【図９】従来の熱交換器用フィンの製造方法で得た筒状凸部等の変形を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１０ カラー部
１２ 金属薄板
１４ 凹部用パンチ
１６ 凹部
１６ａ 突出部
１８ 突出パンチ
１９、２０ 筒状凸部
２２ 筒状部
３０ 上型
３２ 上型ダイセット
３３ 上型パンチングホルダ
３４ 上型本体
３５ 上型ブランクホルダー
３７ ストリッパボルト
３６ ボルト
３８、４３、５７，５８、５９ バネ
３９ 貫通孔
４０、６２ ハイトアジャスタ
４１ ダイプレート
４２ ダイ
４４ キラーピン
４６ 上型入口部材
４７ ピン
４８ 空気室
５０ 下型
５２ 下型ダイセット
５３ 下型パンチホルダ
５４ 下型本体
５５ 第１下型リフタプレート
５６ 第２下型リフタプレート
５８ 挿入孔
６０ 貫通孔
６３ 下型入口部材
６４ 収容凹部
６５ カバー部材
６６ フェルト
６８ 弛み部
Claims (8)
- 金属薄板の一面側に突出する所定高さの筒状凸部をピアス・バーリングし、熱交換チューブを挿通するカラー部に形成して熱交換器用フィンを製造する際に、
該筒状凸部を形成する前に、予め前記金属薄板の一面側に前記筒状凸部の開口径よりも大径の開口部が開口され且つ前記金属薄板の他面側に突出部が突出する凹部を形成した後、
前記突出部の開口径よりも小径の突出パンチによって、前記突出部を金属薄板の一面側方向に突出して前記筒状凸部を形成し、その際に、前記突出部の一部に形成される弛み部が押し潰されることなく前記突出パンチの突出に伴って消滅できるように、形成される前記筒状凸部の周縁近傍を拘束することなく前記突出部を突出することを特徴とする熱交換器用フィンの製造方法。 - 突出パンチの先端部を凹部の突出部先端の外周面側から金属薄板の一面側方向に突出する際に、前記凹部の突出部を収容する、前記筒状凸部の内径よりも大径の収容凹部の底面から突出した前記突出パンチの先端部を、前記収容凹部の開口径よりも小径のダイの内方に挿入する請求項１記載の熱交換器用フィンの製造方法。
- 凹部の突出部を、ドーム状突出部に形成する請求項１又は請求項２記載の熱交換器用フィンの製造方法。
- 突出パンチとして、最終的に形成する筒状凸部の内径と等しい外径で且つ先端面が平坦面に形成された突出パンチを用い、前記筒状凸部の底面を平坦面に形成する請求項１〜３のいずれか一項記載の熱交換器用フィンの製造方法。
- 所定方向に送り込まれた金属薄板の一面側に突出する所定高さの筒状凸部をピアス・バーリングし、熱交換チューブを挿通するカラー部に形成する熱交換器用フィンの金型装置において、
該金型装置を構成する上型には、前記金属薄板の一面側に前記筒状凸部の開口径よりも大径の開口部が開口され且つ前記金属薄板の他面側に突出部が突出する凹部を形成する凹部用パンチと、前記凹部の開口部よりも小径の内径に形成され、前記筒状凸部を形成するダイとが、前記金属薄板の送り込み方向に設けられ、
前記上型が接離する下型には、前記凹部用パンチの先端部が挿入される挿入孔と、前記上型に設けられたダイに対向する位置に、前記金属薄板に形成された凹部の突出部が収容される収容凹部と、前記収容凹部に収容された凹部の突出部先端の外周面側から前記金属薄板の一面側方向に突出し、前記ダイの内方に先端部が挿入されて前記筒状凸部を形成する突出パンチとが設けられ、
前記突出パンチは、前記突出部を金属薄板の一面側方向に突出するとき、前記突出部の一部に形成される弛み部を収容凹部内に収容して押し潰すことなく前記突出パンチの突出に伴って消滅できるように、前記ダイと対向する収容凹部の底面に開口された貫通孔内に設けられていることを特徴とする熱交換器用フィンの金型装置。 - 上型には、下型方向に付勢部材によって付勢され、凹部用パンチの先端部が挿通される貫通孔が形成された上型ブランクホルダーが設けられ、
前記下型には、前記上型ブランクホルダーに対向する位置に、前記上型ブランクホルダーの付勢部材よりも付勢力の小さな付勢部材によって上型方向に付勢されて設けられており、凹部用パンチの先端部が挿入される挿入孔が形成されている第１下型リフタプレートと、
前記上型に設けられたダイに対応する下型の位置に、前記上型方向に付勢部材で付勢されており、前記上型の凹部用パンチによって金属薄板に形成された凹部の突出部が収容される収容凹部と、前記収容凹部の底面に開口され、前記収容凹部に収容された前記凹部の突出部先端の外周面側から前記金属薄板の一面側方向に突出し、前記上型のダイの内方に挿入される突出パンチの先端部が挿通される貫通孔とが形成された第２下型リフタプレートとが設けられている請求項５記載の熱交換器用フィンの金型装置。 - 凹部用パンチが、先端面がドーム状に形成された凹部用パンチである請求項５又は請求項６記載の熱交換器用フィンの金型装置。
- 突出パンチが、最終的に形成する筒状凸部の内径と等しい外径で且つ先端面が平坦面に形成された突出パンチである請求項５〜７のいずれか一項記載の熱交換器用フィンの金型装置。
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