JP4327166B2 - コルゲートフィン製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器に用いるコルゲートフィンを製造する際に用いられるコルゲートフィン製造装置に関する。

自動車用等のエアコンに用いられる熱交換器には、金属製の薄い板状体に複数の波形部１２を形成してなるコルゲートフィン１０（図２０および図２１参照）がチューブ内に配置される構成を採用しているものもある。
このようなチューブ内にコルゲートフィンを配置することで、チューブ内を流通する媒体の熱交換が効率よく行なわれる。

かかるコルゲートフィン１０を製造するには、１度に全ての波形部１２を成形しようとしても金属の引き込みがあるので製造できず、複数の波形部１２を順次成形していく必要がある。
このため、プレスによって波形部を成形するには、１回の型閉じにつき１つの波形部しか成形することができず、生産効率が悪いという課題があった。

そこで、コルゲートフィンを製造する方法として、金属製の板状体を挟み込む歯車状の成形ロールを複数設け、各成形ロールを順次通過させて、複数の波形部を順次成形する方法が従来から良く知られている（例えば特許文献１参照）。
この方法によれば、プレス成形において１回の型閉じで１つの波形部を成形する場合と比較して生産効率は上昇する。しかし、この方法では曲線状の波形部は成形できても、矩形の波形部を成形することができないという課題があった。

なお、成形ロールを通過させる方法であっても、波形部の長手方向を板状体の成形ロールへの進入方向と平行にさせて成形させるものであれば、波形部を矩形に成形することができる。しかし、このような方法では波形部を半山ずつ成形していくために成形ロール数が多段になり、ラインの全長が長くなりすぎるという課題があった。

そこで、矩形の波形部をコンパクトなラインで且つ生産効率良く成形するために、プレス成形によって１工程で複数の波形部を同時に成形できるように、プレス１回につき、複数個設けたパンチが順次駆動して波形部を順次成形していく成形装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−２２３６８６号公報 特開２００３−１１５５６７号公報

上述の特許文献２に示したように１回のプレスにより複数の波形部を順次成形可能な装置は、成形時間も短縮でき、コストダウンにも寄与できるので好ましい。
なお、特許文献２に開示された装置は、ＣＰＵ等のヒートシンクに用いるコルゲートフィンを製造するものであるため、水平方向に駆動するシリンダを用いてパンチを駆動するようにしても十分成形することができていたが、エアコンの熱交換器に用いられるコルゲートフィンは、ＣＰＵ等のヒートシンクに用いるものよりも遙かに大型であり、また強度も高く無ければならないので、特許文献２と同様の水平方向へのシリンダ駆動では、エアコンの熱交換器に用いられるコルゲートフィンを製造することができず、上型と下型との１回の型閉じにより複数の波形部を順次成形可能な装置が要求されているという課題があった。

また、特許文献２におけるパンチを駆動するカムは、水平面内で所定の一方方向に移動してパンチを押圧してパンチを上下動させている。この水平方向に移動するカムは、まずパンチの一方の端部に当接することとなるが、パンチの一方の端部にのみカムにより力がかかり、その後もパンチにはカムの移動方向に力がかかり続けてしまう。すなわち、パンチには、パンチの移動方向に対して傾いた力が常に加わっていることとなる。
このため、精度良く波形部の成形ができず、またパンチの移動方向に対して傾いた方向に力が加わり続けることにより、パンチやダイが偏摩耗するおそれがあるといった課題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、複数の波形部が形成されたコルゲートフィンを成形する装置において、上型と下型の１回の型閉じによって複数の波形部を順次成形可能であって、且つパンチの移動方向に対して傾いた方向に力がかからないような製造装置を提供することにある。

本発明にかかるコルゲートフィンの製造装置によれば、金属製の板状体から、複数の波形部を有するコルゲートフィンを成形するコルゲートフィン製造装置において、下型と、該下型に対して接離動可能な上型と、前記下型に固定されているダイと、前記下型において前記ダイの上方に、付勢手段を介して上方に向けて付勢されて、それぞれ別個に前記ダイに向けて移動可能に取り付けられ、各上面には側壁がテーパ状に形成されて上方に向けて突出する被押圧突起が形成されている複数のパンチと、互いに水平方向に接離動可能に設けられており、下面に形成された押圧突起が各前記パンチ上面のテーパ状の側壁を乗り越え被押圧突起の上面に乗り上げて各パンチを押圧し、該各パンチを前記付勢手段の付勢力に抗して前記ダイに向けて移動させる２個の押圧カムブロックと、前記上型に設けられ、前記上型を前記下型に接近させる動作に伴って、前記２個の押圧カムブロックを水平面内で互いに接近する方向または互いに離間する方向に移動させるカムプレートとを具備し、前記２個の押圧カムブロックが水平面内で互いに接近する方向または互いに離間する方向に移動した際に、押圧カムブロックの押圧突起が各パンチ毎の被押圧突起に順次当接するように、各前記パンチの被押圧突起における側壁の立ち上がり位置が、各パンチ毎に異なる位置に形成されており、各前記押圧カムブロックの押圧突起は、各押圧カムブロックが水平面内で互いに接近する方向または互いに離間する方向に移動することに伴って水平方向に自由に回転可能となるように各押圧カムブロックの下端部に保持された、各パンチの被押圧突起に当接するように長尺な円柱状のローラであり、前記上型と前記下型との１回の型閉じ動作によって、前記２個の押圧カムブロックが各前記パンチを順次前記ダイへ移動させることを特徴としている。

この構成を採用することによる作用は以下の通りである。
本発明による複数のパンチは２個の押圧カムブロックによって駆動する。２個の押圧カムブロックは、各パンチの上方に配置され、水平方向に互いに離間する方向または互いに接近する方向に移動することによって、押圧カムブロック下面の押圧突起が各パンチ上面に形成された被押圧突起を押圧する。このようにそれぞれ水平面内の直線方向上で異なる方向へ移動する２個の押圧カムブロックは、パンチに対してパンチの移動方向に対して傾いた方向への力を及ぼさない。このような押圧カムブロックによって押圧された各パンチは、移動方向に対して傾かないようにしてダイへ移動可能となる。つまり、パンチにかかる力の方向は一定の方向にはならず、パンチの駆動方向に対して傾くような力をはたらかせないようにすることができる。
また、各パンチの被押圧突起は、その立ち上がり位置が各パンチで異なっており、押圧カムブロックが水平方向に移動していくと押圧カムブロックの押圧突起が各パンチの被押圧突起に当接するタイミングがそれぞれ異なってくるので、１回の型閉じにより複数のパンチを順次動作させることができる。
さらに、この構成によれば、円柱状のローラが各パンチの被押圧突起に当接するので、各パンチをダイ方向に移動させる際の摩擦抵抗を減らし、スムーズな動作を実現できるとともに、各押圧カムブロックと各パンチとの間での焼き付きを防止できる。

本発明のコルゲートフィンの製造装置によれば、上型と下型との１回の型閉じによって複数のパンチを順次動作させるので、コルゲートフィンの複数の波形部を１回の型閉じで成形可能である。また、パンチを順次駆動させるための２個の押圧カムブロックが、上型と下型の型閉じ時には互いに接近するか、または互いに離間する方向に移動することによりパンチを押し下げるように駆動するので、パンチにはパンチの駆動方向に対して傾くような方向への力が加わらず、精度良くコルゲートフィンの製造ができ、またパンチやダイの偏摩耗も防止できる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１はコルゲートフィンの製造装置の全体構成を示す側面図であり、図２および図３は図１においてパンチを駆動させていったところを示している。
また、図４、図５は図１〜図３を正面からみたところを示している。
コルゲートフィンの製造装置３０（以下、単に製造装置と称する場合がある）は、銅やアルミニウムといった金属の薄い板状体３１に、プレスによって曲げ加工を施し、複数の波形部１２が形成されたコルゲートフィン１０（図２０，図２１参照）を成形する装置である。

製造装置３０は、下型３４と、下型３４に対して接離動可能に設けられた上型３２とを備えている。
下型３４は、基台３５上に固定されたダイ３６と、複数のパンチ４０，４０・・と、複数のパンチ４０，４０・・の上方に配置された２個の押圧カムブロック４２とを有している。
上型３２は、上下動するカムプレート３９と、図示しない駆動手段とを有している。駆動手段は、カムプレート３９を上下方向に駆動させるためのものであり、例えば上下方向に駆動する油圧シリンダ等が用いられる。

まず、下型３４の構成について詳細に説明する。
ダイ３６は、基台３５の上面に固定されており、成形するコルゲートフィンの波形部の形状に合わせて複数の凹凸を有している（図１１〜図１４参照）。ダイ３６の凹部３６ａ内に、後述するパンチ４０の下端の曲げ部４０ａが侵入して板状体を曲げ加工し、ダイ３６の凸部３６ｂが波形部１２の山部分を成形する。

ダイ３６の上方には、複数のパンチ４０，４０・・が板状体３１の搬送方向Ａに沿って配置されている。
各パンチ４０には、下端側にむけて徐々に幅狭となり、ダイ３６との間で板状体３１を挟み込んで波形部を成形する曲げ部４０ａが形成されている。曲げ部４０ａは、ダイ３６の凹部３６ａにはまり込むように下方に突出する山型状に形成されている。
また、隣り合う各パンチ４０の曲げ部４０ａ同士の間には、ダイ３６の凸部３６ｂが侵入してはまり込むように段部４０ｂが形成されている。段部４０ｂには、ダイ３６の凸部３６ｂの先端が当接し、コルゲートフィン１０の波形部１２の山部分を形成する。

各パンチ４０は、板状体３１の搬送方向Ａに直交する方向（以下、パンチの幅方向と称する）Ｃに沿って幅広に形成されている。
各パンチ４０の幅方向Ｃの両端部は、下型３４の基台３５に取り付けるための取付部４５として形成されており、基台３５に設けられているパンチ支持部３８との間で上方に向けて付勢する付勢手段４４を介して取り付けられている。本実施例の付勢手段４４としては、上下方向に圧縮可能なばねが複数本用いられている。

各パンチ４０の上面には、パンチ４０を駆動させるための押圧カムブロック４２の下面に形成されている押圧突起４９が当接する被押圧突起４６が形成されている。この被押圧突起４６は、側壁４７がテーパ状に形成されており、押圧突起４９が乗り上げやすくなっている。また、被押圧突起４６は、１つのパンチ４０で幅方向Ｃに沿って４箇所に形成されている。

各パンチ４０は、板状体３１に曲げ加工を施す順番に被押圧突起４６の上面の幅が幅広になるように形成されている（図６参照：ただし図６は、パンチの数およびパンチの下端部については省略している）。
本実施例では、板状体３１の搬送方向Ａの先頭側から図２の矢印Ｂ方向に向けて順次波形部を形成している。このため、板状体３１の搬送方向Ａの先頭側に位置するパンチ４０の被押圧突起４６の上面が最も幅広であり、搬送方向Ａの後端側に向かうにしたがって、パンチ４０の被押圧突起４６の上面が幅狭になるように形成されている。

これを図４、図５に基づいて説明すると、複数のパンチ４０（ここでは8個のパンチ）
のうち、最初にダイ３６方向へ下降するパンチ４０については、被押圧突起４６のテーパ状の側壁４７が、押圧カムブロック４２の押圧突起４９にもっとも近い位置（位置ａ１）に形成されており、次にダイ３６方向へ下降するパンチの被押圧突起４６のテーパ状の側壁４７が、押圧カムブロック４２の押圧突起４９に次に近い位置（位置ａ２）に形成されている。
そして、ダイ３６方向へ下降する順番に、パンチ４０のテーパ状の側壁４７の位置が徐々に押圧カムブロック４２の押圧突起４９から遠ざかり、最後にダイ３６方向へ下降するパンチ４０の被押圧突起４６のテーパ状の側壁４７が押圧カムブロック４２の押圧突起４９から最も離れた位置（位置ａ８）に形成されている。

押圧カムブロック４２は、各パンチ４０の上方において各パンチ４０の上面に常時当接する位置に配置されている。すなわち、上型３２と下型３４との型開き時においては押圧カムブロック４２の押圧突起４９は、被押圧突起４６以外の部位に当接しており、型閉じ中には各パンチ４０の被押圧突起４６の少なくともいずれかに当接している。
押圧カムブロック４２は、パンチ４０の幅方向Ｃの中心を境にして２個設けられており、それぞれパンチ４０の幅方向Ｃに沿って移動可能である。かかる押圧カムブロック４２の移動は、後述する上型３２のカムプレート３９によって動作が規制される。

本実施例においては、２個の押圧カムブロック４２，４２は、上型３２と下型３４との型開き時には各パンチ４０の幅方向Ｃのほぼ中心に位置しており（図４の状態）、上型３２と下型３４との型閉じ時には、それぞれが離間する方向、すなわちそれぞれパンチ４０の幅方向Ｃに向けて移動する（図５の状態）。

各押圧カムブロック４２，４２の下面には下方に向けて突出する押圧突起４９がそれぞれ２箇所に形成されている。押圧突起４９は下方に向けて徐々に幅狭となるような逆テーパ状に形成されており、上型３２と下型３４の型開き時には、各パンチ４０の上面の被押圧突起４６に当接しない位置にある（図４の状態）。そして、上型３２と下型３４との型閉じ時には、各押圧カムブロック４２，４２は、パンチ４０の幅方向Ｃに移動し、各押圧突起４９は、各パンチ４０のうち最も幅広の被押圧突起４６のテーパ状の側壁４７に乗り上げていき、各パンチ４０を幅広の被押圧突起４６を有するものから付勢手段４４の付勢力に抗して順に下方に押し下げていく（図５の状態）。

上型３２に設けられたカムプレート３９は、各押圧カムブロック４２に設けられたベアリング５０を収納するカム溝５２が形成されている。
カム溝５２は、カムプレート３９の下降に伴って押圧カムブロック４２をパンチ４０の幅方向Ｃに移動させるような形状に形成されている。つまり、カム溝５２は、ベアリング５０が徐々にパンチ４０の幅方向Ｃに移動するように斜めに形成されている。
具体的に、図４に示す押圧カムブロック４２のうち、右側に位置する押圧カムブロック４２を矢印Ｄ方向に移動させるために対応するカム溝５２は右斜め上方に向かうように形成されており、左側に位置する押圧カムブロック４２を矢印Ｅ方向に移動させるために対応するカム溝５２は左斜め上方に向かうように形成されている。

以下、製造装置３０の全体動作に基づくコルゲートフィンの製造方法を説明する。
上型３２と下型３４とが型開きの状態において、図示しない搬送装置が、板状体３１をダイ３６とパンチ４０との間に搬送する。
そして、型閉じ動作が開始され、上型３２が下型３４に向けて下降していくと、カムプレート３９も下降する。カムプレート３９のカム溝５２に沿って押圧カムブロック４２のベアリング５０が移動させられ、押圧カムブロック４２が水平方向に移動する。

２個の押圧カムブロック４２は、カムプレート３９によって水平方向に互いに離間する方向にそれぞれ移動させられる（図４の矢印Ｄおよび矢印Ｅ）。
すると、それぞれの押圧カムブロック４２の下面に設けられた押圧突起４９が、複数のパンチ４０のうち、最初に下降すべきパンチ４０の被押圧突起４６の上面に乗り上げるようにして該パンチ４０を下方に向けて押し下げる（図１１〜図１４参照）。

各押圧カムブロック４２がさらに水平方向に移動することで、各パンチ４０の被押圧突起４６の上面の幅が広い順番（被押圧突起４６の立ち上がりであるテーパ状の側壁４７の位置がパンチ４０の幅方向Ｃの中心に近い位置にある順番）に順次パンチ４０を下方に押し下げていく。
下降するパンチ４０は、板状体３１をダイ３６との間で曲げ加工を施す。複数のパンチ４０は、板状体３１の搬送方向Ａの先頭から順次下降するので、板状体３１に順次波形部を形成していく（図７〜図１０参照）。

上型３２が下死点に位置したとき、押圧カムブロック３２の押圧突起４９は、複数のパンチ４０のうち最も最後に下降するパンチ４０の被押圧突起４６上面に位置する。この位置において、全てのパンチ４０が下降してダイ３６との間で全ての波形部の形成が終了する。
その後、駆動手段が駆動して上型３２は上昇を開始する。
上型３２の上昇によってカムプレート３９も上昇し、それに伴い、各押圧カムブロック４２のベアリング５０がカム溝５２に沿って徐々にパンチ４０の幅方向Ｃの中心方向に移動させられる。

これにより、２個の押圧カムブロック４２の各押圧突起４９は、押し下げていた各パンチ４０の被押圧突起４６の上面から順次離れていく。つまり、被押圧突起４６の幅方向の幅が狭い順番に、押圧カムブロック４２の押圧が解除され、押圧カムブロック４２の押圧が解除されたパンチ４０から順に付勢手段４４の付勢力によって上方へ移動する。複数のパンチ４０が、下降していった順番とは逆に順次上昇していき、押圧カムブロック４２の押圧突起４９が全てのパンチ４０の被押圧突起４６からはなれたときに、上型３２は上死点に達し、上型３２と下型３４との１回の型閉じ動作が終了する。

そして、図示しない搬送手段によって、波形部が形成された板状体３１は製造装置３０から装置外部へ搬出され、コルゲートフィンの製造が完了する。

次に、各押圧カムブロックの押圧突起として回転体を設けた例について、図１５〜図１９に基づいて説明する。ここでは回転体として、板状体３１の搬送方向Ａに沿って長尺な円柱状のローラ５４を例として説明する。
なお、上述した実施例の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する場合もある。
各押圧カムブロック４２の下端部には、各パンチ４０の被押圧突起４６に当接するようにローラ５４が設けられている。ローラ５４は、押圧カムブロック４２の移動方向すなわち水平方向に自由に回転可能となるよう、押圧カムブロック４２の下端部に保持されている。

型閉じ動作が開始され、上型３２が下型３４に向けて下降していくと、カムプレート３９も下降する。カムプレート３９のカム溝５２に沿って押圧カムブロック４２のベアリング５０が移動させられ、押圧カムブロック４２が水平方向に移動する。

２個の押圧カムブロック４２は、カムプレート３９によって水平方向に互いに離間する方向にそれぞれ移動させられる（図１５の矢印Ｄおよび矢印Ｅ）。
すると、それぞれの押圧カムブロック４２の下面に設けられたローラ５４が、複数のパンチ４０のうち、最初に下降すべきパンチ４０の被押圧突起４６の上面に乗り上げるようにして該パンチ４０を下方に向けて押し下げる（図１７〜図１９参照）。このとき、ローラ５４は、押圧カムブロック４２の移動方向に回転しつつパンチ４０を押し下げる。

各押圧カムブロック４２がさらに水平方向に移動することで、押圧カムブロック４２のローラ５４は、各パンチ４０の被押圧突起４６の上面の幅が広い順番（被押圧突起４６の立ち上がりであるテーパ状の側壁４７の位置がパンチ４０の幅方向Ｃの中心に近い位置にある順番）に順次パンチ４０を下方に押し下げていく。

このように、本実施例ではローラ５４がパンチ４０の被押圧突起に当接してパンチ４０を押し下げていくので、押圧カムブロック４２とパンチ４０での間の摩擦抵抗を減らすことができる。このため、押圧カムブロック４２とパンチ４０とがスムーズに動作し、また押圧カムブロック４２とパンチ４０との間での焼き付きを防止できる。

なお、上述してきた各実施例は、２個の押圧カムブロックは、型開き時にパンチの幅方向の中心に位置しており、型閉じ時に互いに離間する方向に移動するものであった。
しかし、本発明としては、２個の押圧カムブロックの移動はこのような方向に移動するものに限定されない。すなわち、型開き時においては２個の押圧カムブロックがパンチの幅方向の両端に位置しており、型閉じ時に互いに接近する方向に移動することにより、各パンチを順次下降させていくような構造であってもよい。

以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。

本発明にかかるコルゲートフィン製造装置の側面図である。 図１のコルゲートフィン製造装置において順次パンチを下降させていくところを示す側面図である。 図１のコルゲートフィン製造装置において全てのパンチを下降させて波形部の成形が完了したところを示す側面図である。 コルゲートフィン製造装置の正面図である。 図４のコルゲートフィン製造装置において全てのパンチを下降させて波形部の成形が完了したところを示す正面図である。 複数のパンチの形状を説明するための説明図である。 複数のパンチとダイによる波形部の成形の様子を示す説明図である。 複数のパンチとダイによる波形部の成形の様子を示す説明図である。 複数のパンチとダイによる波形部の成形の様子を示す説明図である。 複数のパンチとダイによる波形部の成形の様子を示す説明図である。 押圧カムブロックの押圧突起が、パンチの被押圧突起を押圧していくところを示す説明図である。 押圧カムブロックの押圧突起が、パンチの被押圧突起を押圧していくところを示す説明図である。 押圧カムブロックの押圧突起が、パンチの被押圧突起を押圧していくところを示す説明図である。 押圧カムブロックの押圧突起が、パンチの被押圧突起を押圧していくところを示す説明図である。 コルゲートフィン製造装置の他の実施例の正面図である。 図１５のコルゲートフィン製造装置において全てのパンチを下降させて波形部の成形が完了したところを示す正面図である。 押圧カムブロックのローラが、パンチの被押圧突起を押圧していくところを示す説明図である。 押圧カムブロックのローラが、パンチの被押圧突起を押圧していくところを示す説明図である。 押圧カムブロックのローラが、パンチの被押圧突起を押圧していくところを示す説明図である。 コルゲートフィンの平面図である。 コルゲートフィンの一部断面図である。

符号の説明

１０ コルゲートフィン
１２ 波形部
３０ コルゲートフィン製造装置
３１ 板状体
３２ 押圧カムブロック
３２ 上型
３４ 下型
３５ 基台
３６ ダイ
３６ａ 凹部
３６ｂ 凸部
３８ パンチ支持部
３９ カムプレート
４０ パンチ
４０ａ 曲げ部
４０ｂ 段部
４２ 押圧カムブロック
４４ 付勢手段
４５ 取付部
４６ 被押圧突起
４７ 側壁
４９ 押圧突起
５０ ベアリング
５２ カム溝
５４ ローラ

Claims (1)

1. 金属製の板状体から、複数の波形部を有するコルゲートフィンを成形するコルゲートフィン製造装置において、
   下型と、
   該下型に対して接離動可能な上型と、
   前記下型に固定されているダイと、
   前記下型において前記ダイの上方に、付勢手段を介して上方に向けて付勢されて、それぞれ別個に前記ダイに向けて移動可能に取り付けられ、各上面には側壁がテーパ状に形成されて上方に向けて突出する被押圧突起が形成されている複数のパンチと、
   互いに水平方向に接離動可能に設けられており、下面に形成された押圧突起が各前記パンチ上面のテーパ状の側壁を乗り越え被押圧突起の上面に乗り上げて各パンチを押圧し、該各パンチを前記付勢手段の付勢力に抗して前記ダイに向けて移動させる２個の押圧カムブロックと、
   前記上型に設けられ、前記上型を前記下型に接近させる動作に伴って、前記２個の押圧カムブロックを水平面内で互いに接近する方向または互いに離間する方向に移動させるカムプレートとを具備し、
   前記２個の押圧カムブロックが水平面内で互いに接近する方向または互いに離間する方向に移動した際に、押圧カムブロックの押圧突起が各パンチ毎の被押圧突起に順次当接するように、各前記パンチの被押圧突起における側壁の立ち上がり位置が、各パンチ毎に異なる位置に形成されており、
   各前記押圧カムブロックの押圧突起は、各押圧カムブロックが水平面内で互いに接近する方向または互いに離間する方向に移動することに伴って水平方向に自由に回転可能となるように各押圧カムブロックの下端部に保持された、各パンチの被押圧突起に当接するように長尺な円柱状のローラであり、
   前記上型と前記下型との１回の型閉じ動作によって、前記２個の押圧カムブロックが各前記パンチを順次前記ダイへ移動させることを特徴とするコルゲートフィン製造装置。

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