JP4043435B2 - 熱交換器用フィンの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は熱交換器用フィンの製造装置に関し、更に詳細には開閉自在に設けられた上型と下型とが型閉じする際に、前記下型に設けられた先端部にしごき部が形成されたパンチと、前記上型に設けられたダイとによって、金属製のプレートに穿設された穿設孔の周縁に突出加工で形成された突出片をしごき加工し、所定高さのカラーに成形する熱交換器用フィンの製造装置に関する。

ルームクーラ等の熱交換器の熱交換部は、方形の金属製のプレート、例えばアルミウム板に複数個の所定高さのカラー付透孔を点設して構成されている。
かかるフィンの複数枚が各フィンのカラー付透孔の各々を合致させて重合され、こられの透孔にわたって銅等の熱伝導度の高い金属から成る導管が挿入されて一体化されている。
この様な熱交換器用フィンの製造方法には、図４に示す製造方法が採用されている。図４に示す製造方法では、金属製のプレート１００（以下、単にプレート１００と称することがある）に穿設加工及び突出加工（バーリング加工）を施し、突出片１０２によって周縁が囲まれる穿設孔１０１を形成する［図４（ａ）の工程］。
次いで、穿設孔１０１の開口径を拡径しつつ突出片１０２をしごき、所定高さのカラー１０４とするしごき加工（アイアニング加工）を施す［図４（ｂ）の工程］。
更に、所定高さのカラー１０４は、その先端部が折り曲げられて鍔１０５が形成される［図４（ｃ）の工程］。

かかる図４に示す熱交換器用フィンの製造方法のうち、アイアニング加工には、下記特許文献１に提案されているダイとパンチとを用いることができる。このダイとパンチとを図５に示す。
図５は、可動型としての上型が降下し、固定型としての下型を構成する、バネ等の付勢部材（図示せず）によって上型方向に付勢されているストリッパープレート１２に当接した状態を示す。
かかる下型を構成するストリッパープレート１２と、上型に設けられたダイ２０との間には、穿設孔１０１の周縁を囲む突出片１０２が形成されたプレート１００が挟持されており、プレート１００に形成された突出片１０２はダイ２０内に挿入される。
このプレート１００に形成された穿設孔１０１の下方には、下型の固定部材に下端部が固定されたパンチ１０の先端部がストリッパープレート１２の孔内に挿入されている。
特開平４−８１２３２号公報（第１図、第２図）

かかるパンチ１０の先端部は、ストリッパープレート１２が上型の降下に伴って下方に押圧されると、ストリッパープレート１２の孔から突出して、上型のダイ２０の内方に進入し、プレート１００に形成された突出片１０２にアイアニング加工を施す。
突出片１０２にアイアニング加工を施すパンチ１０の先端部には、最先端部にパンチ１０を案内するガイド部１４が形成され、ガイド部１４の底部近傍には、ダイ２０の内方に挿入されたプレート１００に形成された突出片１０２の内壁面に当接してしごき加工を施すしごき部１６が形成されている。
更に、パンチ１０のしごき部１６の下方には、パンチ１０のしごき部１６が突出片１０２の先端を越えてダイ２０の内方進入したとき、突出片１０２の内側面の実質的全面と接触する外壁面が、先端方向に縮径するテーパ面１８に形成されている。
また、かかるテーパ面１８が形成されたパンチ１０（以下、テーパパンチ１０と称することがある）の先端部が挿入されるダイ２０は、内壁面がテーパパンチ１０の先端部の進入方向に縮径するテーパ面２２に形成されているテーパダイ（以下、テーパダイ２０と称することがある）である。このテーパダイ２０のテーパ面２２は、テーパパンチ１０の先端部がテーパダイ２０の内方に進入したとき、テーパパンチ１０のテーパ面１８との間の距離が次第に短縮され、両テーパ面間に挟み込んだ突出片１０２を圧縮して延展（圧延加工）するものである。

図５に示すテーパパンチ１０とテーパダイ２０とによれば、プレート１００の突出片１０２に対し、テーパパンチ１０のしごき部１６によるしごき加工と、テーパパンチ１０のテーパ面１８とテーパダイ２０のテーパ面２２とによる圧延加工とを併用でき、しごき加工のみの場合と比較して、カラー１０４の高さを高くできる。
また、図６に示す様に、テーパパンチ１０の先端部のテーパダイ２０の内方への進入量を変更することによって、カラー１０４の高さを変更することもできる。
ところで、従来の熱交換器用フィンの製造装置では、図７に示す様に、下型ダイセット３０に装着された下型Ａを構成する載置板３２に後端面が載置されたテーパパンチ１０は、固定板３４，３６によって下型Ａに固着されている。このため、テーパパンチ１０の先端部のテーパダイ２０の内方への進入量を変更すべく、固定板３６から突出するテーパパンチ１０の先端部の突出長を変更するには、長さの異なるテーパパンチ１０に交換すること或いはテーパパンチ１０の底面側にスペーサを挿入することが必要である。
しかし、テーパパンチ１０の交換やスペーサの挿入は、固定板３６との間に設けられたバネ３８によって、上型ダイセット４０に装着された上型Ｂの方向に付勢されたストリッパープレート１２等を取外してから行なうことを要し、装置を長時間停止することを必要とし、テーパパンチ１０の交換等を度々行なうことは装置の可動率を低下させる。

このため、通常、カラー１０４の高さを変更する場合には、テーパパンチ１０に比較して交換作業が容易である上型Ｂに装着されたテーパダイ２０を、内径の異なるテーパダイ２０に交換することが行なわれていた。
テーパパンチ１０の先端部が進入するテーパダイ２０の内径が異なると、テーパパンチ１０のテーパ面１８とテーパダイ２０のテーパ面との間の間隔幅を変更でき、圧延加工の程度を変更できるため、カラー１０４の高さを調整できるからである。
しかし、上型Ｂにも、上型ダイセット４０に固着された固体板４４，４６に、テーパダイ２０が装着されているダイ固定板４２が固着されており、上型ダイセット４０及び固体板４４，４６を貫通する貫通孔４８内に挿入されたバネ５２によって下型Ａ方向に付勢されたノックアウト５０がテーパダイ２０内に挿入されている。このノックアウト５０は、下型Ａと上型Ｂとの型開の際に、テーパダイ２０内でしごき加工等が施されたカラー１０４をテーパダイ２０から押し出すものである。
したがって、テーパダイ２０の交換作業も、上型Ｂからダイ２０が装着されているダイ固定板４２を、テーパダイ２０に挿入されているノックアウト５０から抜き出しつつ、固定板４４，４６から取外した後、別のテーパダイ２０が装着されているダイ固定板４２を、ノックアウト５０をテーパダイ２０内に挿入しつつ装着することが必要であるため、短時間で交換作業を完了することは困難である。
一方、近年、熱交換器用フィンの製造装置に対しも、多品種少量生産への対応が要請され、短時間でカラー１０４の高さを調整可能とすることが要求されつつある。
そこで、本発明の課題は、金属製のプレートに穿設された穿設孔の周縁に突出加工で形成された突出片にしごき加工等を施し、所定高さのカラーに成形する際に、パンチ等の部品を交換することなくカラーの高さを容易に変更し得る熱交換器用フィンの製造装置を提供することにある。、

本発明者は、前記課題の解決には、図７に示すテーパパンチ１０を、下型Ａに装着した状態で上下動可能とすることが有効であると考え検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、開閉自在に設けられた上型と下型とが型閉じする際に、前記下型に設けられた先端部にしごき部が形成されている中実状のパンチと、前記上型に設けられたダイとによって、金属製のプレートに穿設された穿設孔の周縁に突出加工で形成された突出片にしごき加工を施し、所定高さのカラーに成形する熱交換器用フィンの製造装置において、前記パンチが、先端側よりも大径に形成された後端部を具備し、前記上型と下型とが型閉じする際に、前記しごき部が突出片の先端を越えてダイの内方に進入したとき、前記突出片の内側面の実質的全面と接触する外壁面が、先端方向に縮径するテーパ面に形成されているパンチであり、前記ダイが、前記パンチの先端部の進入に伴って、前記パンチのテーパ面との間の距離が次第に短縮され、前記パンチのテーパ面との間に挟み込んだ前記突出片を圧縮して延展できるように、内壁面が前記パンチの先端部の進入方向に縮径するテーパ面に形成されたダイであって、前記下型には、前記上型と下型との型閉じが終了したとき、前記ダイの内方に進入するパンチの先端部の進入量が調整できるように、前記パンチの後端部の後端面が当接し、前記パンチの先端を上下方向に昇降する昇降手段が設けられ、且つ前記上型には、前記ダイ内に進入したパンチの先端面と当接するノックアウトを、しごき加工が施された突出片をダイから押し出すように、前記パンチのダイへの進入方向に対して反対方向に付勢する付勢部材が設けられており、前記付勢部材の付勢力が、前記昇降手段によって先端部の進入量が調整されたパンチの後端部の先端面と下型の構成部材との間に空隙が形成されても、前記上型と下型とを型開きする際に、前記パンチの後端部の後端面が前記昇降手段との当接面から離れないように、前記ノックアウトがパンチの先端面を押圧し得る付勢力に調整されていることを特徴とする熱交換器用フィンの製造装置にある。

かかる本発明において、昇降手段として、下型の平坦面に沿って移動可能に設けられ、前記移動方向に対して傾斜する傾斜面が形成された第１移動部材と、前記第１移動部材の下型の平坦面に沿っての移動に伴って上下方向に昇降するように、前記第１移動部材の傾斜面に摺接する傾斜面が形成された第２移動部材とから構成され、前記第２移動部材の平坦面にパンチの後端面が載置されている昇降手段を用いることによって、パンチの昇降を容易に行なうことができる。
更に、昇降手段には、下型の基準面から突出するパンチの先端部の突出量を表示する表示装置を設けることによって、上型と下型との型閉じが終了したとき、ダイの内方に進入するパンチの先端部の進入量を予め知ることができる。
また、パンチを構成する後端部の後端面の周縁部に面取りを施すことによって、パンチの後端部に衝撃を受けても破損されることを防止できる。

本発明では、上型と下型とが型閉じする際に、しごき部が金属製のプレートに形成された突出片にしごき加工を施して、その先端を越えてダイの内方に進入したとき、この突出片の内側面の実質的全面と接触する外壁面が、先端方向に縮径するテーパ面に形成されているパンチ（以下、テーパパンチと称することがある）と、このテーパパンチの先端部の進入に伴って、テーパパンチのテーパ面との間の距離が次第に短縮され、テーパパンチのテーパ面との間に挟み込んだ突出片を圧縮して延展できるように、内壁面がテーパパンチの先端部の進入方向に縮径するテーパ面に形成されたダイ（以下、テーパダイと称することがある）とを用いることによって、プレートの突出片にしごき加工と圧延加工とを施すことができ、しごき加工のみの場合と比較して高いカラーを形成できる。
しかも、本発明では、テーパパンチが設けられた下型には、テーパパンチの先端を上下方向に昇降する昇降手段が設けられているため、上型と下型との型閉じが終了したとき、テーパダイの内方に進入するテーパパンチの先端部の進入量を調整でき、金属製のプレートに形成した突出片に施す圧延加工の程度を容易に調整できる。
更に、昇降手段によって先端部の進入量が調整されたパンチの後端部の上端面と下型の構成部材との間に空隙が形成されても、上型と下型とを型開きする際に、テーパパンチの後端部の後端面が昇降手段との当接面から離れないように、ノックアウトがテーパパンチの先端面を押圧し得る付勢力に調整されているため、上型と共にテーパパンチが上昇する事態を防止でき、テーパパンチの後端面の周縁部が破損することを防止できる。
その結果、金属製のプレートの材質や厚さ等が変更された場合、或いは形成するカラー高さが変更された場合であっても、テーパパンチの破損を防止しつつ容易に対応でき、熱交換器用フィンの製造装置に対し、形成できるカラー高さの幅を拡大できる。

本発明において用いるパンチ及びダイとしては、図５及び図６に示すテーパパンチ１０及びテーパダイ２０を用いることができる。
かかるテーパパンチ１０及びテーパダイ２０は、テーパパンチ１０のテーパ面１８の最小外径ｄ、テーパダイ２０のテーパ面２２の最大内径Ｄ、及び金属製のプレート１００（以下、単にプレート１００と称することがある）に形成した突出片１０２の厚さｔの関係が（Ｄ−ｄ）／２≧ｔを満足するものである。
更に、テーパパンチ１０及びテーパダイ２０は、テーパパンチ１０の先端部がテーパダイ２０内に進入したとき、テーパダイ２０のテーパ面２２の最大内径Ｄ、テーパパンチ１０のテーパ面１８の最大外径φ、及びプレート１００の突出片１０２の厚さｔの関係が（Ｄ−φ）／２＜ｔを満足するものである。
また、テーパパンチ１０のテーパ面１８の傾斜角θとテーパダイ２０のテーパ面２２の傾斜角θ′とは互いに等しく、１〜４°（１〜３°、特に１．５〜２°が好ましい）である。

かかるテーパパンチ１０は、図１に示す様に、下型ダイセット３０に載置された固定板３４，３６、及び固定板３６との間に設けられた付勢部材としてのバネ３８によって上型方向に付勢されたストリッパープレート１２とから成る下型Ａに装着されている。
図１に示す下型Ａには、テーパパンチ１０を昇降可能とする昇降手段５４が設けられている。
この昇降手段５４は、下型ダイセット３０に形成された溝部３３の底面である平坦面に沿って移動可能に設けられ、この移動方向に対して傾斜する傾斜面５５ａが形成された複数個の第１移動部材５４ａ，５４ａ・・が直列的に接続されていると共に、複数個の第１移動部材５４ａ，５４ａ・・の各々の傾斜面５５ａに摺接する傾斜面５５ｂが形成された複数個の第２移動部材５４ｂ，５４ｂ・・が直列的に接続されている。この複数個の第２移動部材５４ｂ，５４ｂ・・の下型ダイセット３０の平坦面に沿った移動は、最側端側に配設された第２移動部材５４ｂの端面に固定板３４に固定されたピン５６の側面が当接して阻止される。

更に、第１移動部材５４ａ，５４ａ・・の最側端側に配設された第１移動部材５４ａには、ネジ部材５８の一端部が螺着されており、ネジ部材５８の他端部６０を回動することによって、第１移動部材５４ａ，５４ａ・・の全体を下型ダイセット３０の平坦面に沿って移動できる。
かかる第１移動部材５４ａ，５４ａ・・を下型ダイセット３０の平坦面に沿って移動すると、第１移動部材５４ａ，５４ａ・・の各傾斜面５５ａと対応する傾斜面５５ｂが摺接する第２移動部材５４ｂ，５４ｂ・・は、第１移動部材５４ａ，５４ａ・・の移動に伴って上下方向に昇降できる。このため、第２移動部材５４ｂ，５４ｂ・・の各平坦面にテーパパンチ１０の後端面を載置しておくことによって、第１移動部材５４ａ，５４ａ・・を下型ダイセット３０の平坦面に沿って移動することにより、第２移動部材５４ｂ，５４ｂ・・の各平坦面に搭載されたテーパパンチ１０を昇降できる。

かかるネジ部材５８の回転方向及び回転数に基づいて、第１移動部材５４ａ，５４ａ・・の下型ダイセット３０の平坦面に沿っての移動距離及びこの第１移動部材５４ａ，５４ａ・・の移動距離に基づく第２移動部材５４ｂ，５４ｂ・・の各平坦面の昇降距離を算出できる。
このため、ネジ部材５８の回転方向及び回転数に基づいて、第２移動部材５４ｂ，５４ｂ・・の各平坦面の昇降距離、すなわちテーパパンチ１０の先端の昇降距離を予測でき、下型Ａの基準面、例えば固定板３６から突出するテーパパンチ１０の先端部の突出量を予測できる。かかる予測値を表示する表示装置６２を設けることによって、固定板３６から突出するテーパパンチ１０の先端部の突出量を容易に調整できる。

図１に示す下型Ａは、図７に示す上型Ｂと一対になって使用される。図３には、図１に示す下型Ａと上型Ｂとを型閉した状態を示す。
この下型Ａと上型Ｂとを型閉する際に、図６に示す様に、しごき部１６がプレート１００に形成した突出片１０２にしごき加工を施して、突出片１０２の先端を越える場合であっても、突出片１０２には、テーパパンチ１０のテーパ面１８とダイ２０のテーパ面２２とによって、圧延加工を施すことができる。
ここで、下型Ａと上型Ｂとの型閉が完了した際に、テーパパンチ１０の先端部とテーパダイ２０とによって突出片１０２にしごき加工と圧延加工とを施し、高さｈ₁で且つ厚さｔ₁のカラー１０４を得ることができた。
次に、図１に示すネジ部材５８を所定回転方向に所定数回転し、図１に示す固定板３６からのテーパパンチ１０の突出量を、高さｈ₁で且つ厚さｔ₁のカラー１０４を得た場合よりも増加した。この状態で下型Ａと上型Ｂとの型閉を完了すると、テーパパンチ１０の先端部がテーパダイ２０の内方に進入する進入量は増加し、得られたカラー１０４の高さｈ₂及び厚さｔ₂が、ｈ₂＞ｈ₁で且つｔ₂＜ｔ₁となるものであった。
この様に、図１に示す下型Ａを用いることによって、下型Ａと上型Ｂとの型閉を完了した際に、テーパパンチ１０の先端部がテーパダイ２０の内方に進入する進入量を簡単に調整できる。このため、形成するカラー１０４の高さを変更する際には、熱交換器用フィンの製造装置の停止時間を可及的に短時間にでき、装置の可動効率の向上を図ることができる。

ところで、図１及び図３に示す下型Ａでは、テーパパンチ１０は、第２移動部材５４ｂの各水平面に載置されているため、第２移動部材５４ｂの昇降程度によれば、図１及び図３に示す様に、テーパパンチ１０の後端部１０ａの先端面と固定板３６の裏面との間に、空隙６４が形成される。
かかる空隙６４が存在すると、型閉した下型Ａと上型Ｂとが型開する際に、上型Ｂの上昇に伴ってテーパパンチ１０も上型Ｂに伴って上昇を開始する。テーパダイ２０内でテーパパンチ１０の先端部によってしごき加工と圧延加工とが施されて形成されたカラー１０４に、テーパパンチ１０の先端部が嵌合状態となっているからである。
上型Ｂに伴って上昇を開始したテーパパンチ１０は、その後端部１０ａの先端面が固定板３６の裏面と当接し、カラー１０４とテーパパンチ１０の先端部との嵌合状態が解除され、第２移動部材５４ｂの水平面に落下する。落下したテーパパンチ１０は、その後端部１０ａの後端面が第２移動部材５４ｂの水平面に衝突する。
かかる衝突に因る衝撃によって、テーパパンチ１０を構成する後端部１０ａの後端面、特に後端面の周縁部が破損することがあり、破片が後端部１０ａと第２移動部材５４ｂの水平面との間に入り込みテーパパンチ１０の先端の位置が当初設定時と異なるおそれがある。

かかるテーパパンチ１０の破損を防止すべく、衝撃を受けた際に、最も応力が加えられる部分、すなわちテーパパンチ１０を構成する後端部１０ａの後端面の周縁部に面取りを施すことが好ましい。
更に、上型ダイセット４０及び固体板４４，４６を貫通する貫通孔４８内に挿入されたバネ５２によって下型Ａ方向に付勢されたノックアウト５０がテーパダイ２０内に挿入されている。このノックアウト５０は、下型Ａと上型Ｂとの型開の際に、テーパダイ２０内でしごき加工等が施されたカラー１０４をテーパダイ２０から押し出すものであるが、図３に示す様に、テーパパンチ１０の先端面に当接している。
このため、付勢部材としてのバネ５２を、下型Ａと上型Ｂとを型開きする際にノックアウト５０に当接するテーパパンチ１０の先端面を、テーパパンチ１０を形成する後端部１０ａの後端面が第２移動部材５４ｂの水平面離れないように押圧し得る付勢力に調整することによっても、テーパパンチ１０の落下に因る破損を防止できる。

本発明に係る製造装置を構成する下型の一例を説明するための部分断面図である。 図１に示す下型に設けられた昇降手段に具備する表示装置の一例を説明するための部分正面図である。 図１に示す下型を組み込んだ製造装置を説明するための部分断面図である。 熱交換器用フィンのカラー付透孔を製造する製造方法を説明する工程図である。 テーパパンチ及びテーパダイを説明する部分断面図である。 図５に示すテーパパンチ及びテーパダイの作用効果を説明する説明図である。 図５に示すテーパパンチ及びテーパダイを組み込んだ従来の製造装置を説明するための部分断面図である。

符号の説明

１０ パンチ（テーパパンチ）
１０ａ テーパパンチ１０の後端部
１２ ストリッパープレート
１４ ガイド部
１６ しごき部
１８ テーパパンチ１０のテーパ面
２０ ダイ（テーパダイ）
２２ テーパダイ２０のテーパ面
３０ 下型ダイセット
３３ 溝部
３４，３６，４４，４６ 固定板
３８，５２ バネ
４０ 上型ダイセット
４２ ダイ固定板
４８ 貫通孔
５０ ノックアウト
５４ａ 第１移動部材
５４ｂ 第２移動部材
５４ 昇降手段
５５ａ，５５ｂ 傾斜面
５６ ピン
５８ ネジ部材
６２ 表示装置
６４ 空隙
１００ 金属製のプレート
１０１ 穿設孔
１０２ 突出片
１０４ カラー
Ａ 下型
Ｂ 上型
Ｄ 最大内径
ｄ 最小外径
θ 傾斜角
φ 最大外径

Claims (4)

1. 開閉自在に設けられた上型と下型とが型閉じする際に、前記下型に設けられた先端部にしごき部が形成されている中実状のパンチと、前記上型に設けられたダイとによって、金属製のプレートに穿設された穿設孔の周縁に突出加工で形成された突出片にしごき加工を施し、所定高さのカラーに成形する熱交換器用フィンの製造装置において、
   前記パンチが、先端側よりも大径に形成された後端部を具備し、前記上型と下型とが型閉じする際に、前記しごき部が突出片の先端を越えてダイの内方に進入したとき、前記突出片の内側面の実質的全面と接触する外壁面が、先端方向に縮径するテーパ面に形成されているパンチであり、
   前記ダイが、前記パンチの先端部の進入に伴って、前記パンチのテーパ面との間の距離が次第に短縮され、前記パンチのテーパ面との間に挟み込んだ前記突出片を圧縮して延展できるように、内壁面が前記パンチの先端部の進入方向に縮径するテーパ面に形成されたダイであって、
   前記下型には、前記上型と下型との型閉じが終了したとき、前記ダイの内方に進入するパンチの先端部の進入量が調整できるように、前記パンチの後端部の後端面が当接し、前記パンチの先端を上下方向に昇降する昇降手段が設けられ、
   且つ前記上型には、前記ダイ内に進入したパンチの先端面と当接するノックアウトを、しごき加工が施された突出片をダイから押し出すように、前記パンチのダイへの進入方向に対して反対方向に付勢する付勢部材が設けられており、
   前記付勢部材の付勢力が、前記昇降手段によって先端部の進入量が調整されたパンチの後端部の先端面と下型の構成部材との間に空隙が形成されても、前記上型と下型とを型開きする際に、前記パンチの後端部の後端面が前記昇降手段との当接面から離れないように、前記ノックアウトがパンチの先端面を押圧し得る付勢力に調整されていることを特徴とする熱交換器用フィンの製造装置。
2. 昇降手段が、下型の平坦面に沿って移動可能に設けられ、前記移動方向に対して傾斜する傾斜面が形成された第１移動部材と、前記第１移動部材の下型の平坦面に沿っての移動に伴って上下方向に昇降するように、前記第１移動部材の傾斜面に摺接する傾斜面が形成された第２移動部材とから構成され、
   前記第２移動部材の平坦面にパンチの後端面が載置されている請求項１記載の熱交換器用フィンの製造装置。
3. 昇降手段には、下型の基準面から突出するパンチの先端部の突出量を表示する表示装置が設けられている請求項１又は請求項２記載の熱交換器用フィンの製造装置。
4. パンチを構成する後端部の後端面の周縁部に面取りが施されている請求項１〜３のいずれか一項記載の熱交換器用フィンの製造装置。

Images