JP4460064B2 - Manufacturing apparatus and manufacturing method for internally grooved tube - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍機や空調機等の熱交換器用の伝熱管に使用される内面溝付管の製造方法とその製造装置に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an internally grooved tube used in a heat transfer tube for a heat exchanger such as a refrigerator or an air conditioner, and a manufacturing apparatus therefor.
従来、内面に螺旋状の多数の溝を有する継ぎ目のない小径な内面溝付管を加工するには、例えば転造加工が採用されている。すなわち、金属製の素管内に、フローティングプラグと当該フローティングプラグへロッドを介して回転自在に連結された溝付プラグとを挿入し、前記素管を、前記フローティングプラグよりも前記溝付プラグが下流に位置する状態で管軸方向に沿って連続的に引抜き、前記フローティングプラグとフローティングダイスとにより前記素管を縮径しながら、前記溝付プラグの位置で、前記素管の周囲を高速で公転しつつ遊転して当該素管を前記溝付プラグへ押圧する複数の加工ボールにより、前記素管の内周面に管軸に対して所定のねじれ角を有する多数の溝を平行に加工するものである。 Conventionally, for example, a rolling process has been adopted in order to process a small-diameter inner surface grooved pipe having a large number of spiral grooves on the inner surface. That is, a floating plug and a grooved plug rotatably connected to the floating plug via a rod are inserted into a metal pipe, and the grooved plug is disposed downstream of the floating plug. The tube is continuously drawn along the tube axis direction, and the diameter of the tube is reduced by the floating plug and the floating die, and the periphery of the tube is revolved at a high speed at the position of the grooved plug. However, a plurality of processing balls that idle and rotate to press the element tube against the grooved plug process in parallel a plurality of grooves having a predetermined twist angle with respect to the tube axis on the inner peripheral surface of the element tube. Is.
近年、熱交換器の小型化、高効率化の要求に対応するため、内面溝付管の肉厚を薄くし、あるいは内面溝を深くし、溝のねじれ角を大きくして性能を向上させている。しかし前記の製造方法では、管の引き抜き時において塑性変形抵抗および摩擦抵抗により管が破断することがあった。 In recent years, in order to meet the demands for miniaturization and higher efficiency of heat exchangers, the inner grooved tube thickness has been reduced, or the inner groove has been deepened, and the torsion angle of the groove has been increased to improve performance. Yes. However, in the manufacturing method described above, the pipe may break due to plastic deformation resistance and friction resistance when the pipe is pulled out.
管の引き抜き時において、補助引き抜き装置を配置することで塑性変形抵抗および摩擦抵抗を低減した例がある(例えば、特許文献1)。 There is an example in which the plastic deformation resistance and the frictional resistance are reduced by arranging an auxiliary drawing device when the pipe is drawn (for example, Patent Document 1).
しかし、金属管の引抜き時にベルトの移動により、接触部のうち金属管と接触する数が周期的に変化するため、補助引抜き装置が発生する引抜力は周期的に変化する。前記引抜力が周期的に変化し、その変化量が大きくなると、内面溝付管の内面フィン寸法が長手方向でばらついてしまい、拡管時にアルミフィンとの密着不足が発生し熱交換性能が低下してしまう。 However, since the number of contact portions that come into contact with the metal tube changes periodically due to the movement of the belt when the metal tube is pulled out, the pulling force generated by the auxiliary pulling device changes periodically. When the pulling force changes periodically and the amount of change increases, the inner fin size of the inner grooved tube varies in the longitudinal direction, resulting in insufficient adhesion with the aluminum fin during pipe expansion, resulting in a decrease in heat exchange performance. End up.
また前記特許文献1の発明の変形例において、補助引抜き装置の入り側に金属管表面の油膜を除去する洗浄装置が設けられている。前記洗浄装置には洗浄液が入っており、この洗浄液により金属管表面に付着している、引抜きダイスで使用する潤滑油を除去している。これにより、ベルトと金属管の摩擦力が大きくなり、金属管の引抜き力を低減することができる、とある。しかし、金属管が表面に付着した洗浄液が乾燥する前に補助引抜き装置と接触すると、前記洗浄液によりベルトと金属管の摩擦力が低下して滑りが生じてしまい、補助引抜き装置の役割を果たさない(滑りが発生したところでは引抜き力変化し、内面溝付管の内面フィン寸法が変化する)という問題が発生する。また、金属管の表面に付着した異物は洗浄液では除去できないため、補助引抜き及び次工程の溝付加工において金
属管表面に傷が付いてしまう。これはアルミ放熱フィンを固定する際の拡管工程において割れの原因になる。
In the modification of the invention of
また、補助引抜き装置により金属管に圧力が負荷され、断面が扁平形状になるので、次工程の溝付加工において、溝付が不均一になるという問題が生じる。 In addition, since the pressure is applied to the metal tube by the auxiliary drawing device and the cross section becomes flat, there is a problem that the groove is not uniform in the groove processing in the next process.
また、補助引抜き装置を使用することにより内面溝が深く溝のねじれ角の大きい内面溝付管の加工が可能となったが、その長尺加工においては、溝付プラグの摩耗の進行により塑性変形抵抗や摩擦抵抗が増加して、加工途中で破断する場合があった。 In addition, the use of an auxiliary drawing device enabled the processing of internally grooved pipes with deep internal grooves and large torsion angles, but in long processing, plastic deformation due to the progress of wear of the grooved plugs. In some cases, resistance and frictional resistance increased, and fracture occurred during processing.
本発明は前記問題を解決することを目的とするものであり、金属管表面の潤滑油と異物の除去を容易にし、かつ、金属管断面の扁平化と加工途中における破断を防止することができる内面溝付管の製造装置及びその製造方法を提供するものである。 The present invention aims to solve the above-mentioned problems, facilitates the removal of the lubricating oil and foreign matter on the surface of the metal tube, and can prevent the flattening of the cross-section of the metal tube and breakage during processing. An apparatus for manufacturing an internally grooved tube and a method for manufacturing the same are provided.
本発明は、素管1aの引抜き方向に沿って、フローティングダイス2と、ワイパー9と、プーリ81を備えた引抜き装置8と、中間整形ダイス11と、内部に引抜き方向へ末広がり状となる円錐状の内周面を有する加工ヘッド3とを順に設置し、内部にフローティングプラグ4と当該フローティングプラグ4へ回転自在に連結された溝付プラグ5とを挿入した素管1aを、前記フローティングダイス2と加工ヘッド3に通して引抜きながら、前記フローティングダイス2とフローティングプラグ4とにより縮径し、前記溝付プラグ5の位置で前記加工ヘッド3の内へ素管1dの外周に接触するように配置され、当該加工ヘッド3の回転に伴い自転及び公転する複数のボール6により素管1dを溝付プラグ5に押圧して当該素管1dの内面に多数の微細な溝10を形成する装置であって、前記フローティングダイス2に取り付けられたロードセル21と、該ロードセル21により、前記フローティングダイス2に負荷される荷重Fを検出し、素管1aを引き抜きながら前記荷重Fの経時的変化を電気信号に変換して入力され、前記荷重Fの経時的変化を抑制するように前記引抜き装置8に信号を送信し、前記引抜き装置8が前記信号により回転トルクを制御しつつ前記プーリ81に動力を伝達する制御部とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、素管1aの引抜き方向に沿って、フローティングダイス2と、ワイパー9と、プーリ81、82を備えた引抜き装置8と、中間整形ダイス11と、内部に引抜き方向へ末広がり状となる円錐状の内周面を有する加工ヘッド3とを順に設置し、内部にフローティングプラグ4と当該フローティングプラグ4へ回転自在に連結された溝付プラグ5とを挿入した素管1aを、前記フローティングダイス2と加工ヘッド3に通して引抜きながら、前記フローティングダイス2とフローティングプラグ4とにより縮径し、前記溝付プラグ5の位置で前記加工ヘッド3の内へ素管1dの外周に接触するように配置され、当該加工ヘッド3の回転に伴い自転及び公転する複数のボール6により素管1dを溝付プラグ5に押圧して当該素管1dの内面に多数の微細な溝10を形成する内面溝付管の製造装置であって、前記フローティングダイス2に取り付けられたロードセル21と、該ロードセル21により、前記フローティングダイス2に負荷される荷重Fを検出し、素管1aを引き抜きながら前記荷重Fの経時的変化を電気信号に変換して入力され、前記荷重Fの経時的変化を抑制するように前記引抜き装置8に信号を送信し、前記引抜き装置8が前記信号により前記プーリ81、82に押し付け力を伝達する制御部とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、素管1aの引抜き方向に沿って、フローティングダイス2と、ワイパー9と、プーリ81を備えた引抜き装置8と、中間整形ダイス11と、内部に引抜き方向へ末広がり状となる円錐状の内周面を有する加工ヘッド3とを順に設置し、内部にフローティングプラグ4と当該フローティングプラグ4へ回転自在に連結された溝付プラグ5とを挿入した素管1aを、前記フローティングダイス2と加工ヘッド3に通して引抜きながら、前記フローティングダイス2とフローティングプラグ4とにより縮径し、前記溝付プラグ5の位置で前記加工ヘッド3の内へ素管1dの外周に接触するように配置され、当該加工ヘッド3の回転に伴い自転及び公転する複数のボール6により素管1dを溝付プラグ5に押圧して当該素管1dの内面に多数の微細な溝10を形成する装置を用いた内面溝付管の製造方法であって、前記フローティングダイス2に取り付けられたロードセル21により、前記フローティングダイス2に負荷される荷重Fを検出し、素管1aを引き抜きながら前記荷重Fの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重Fの経時的変化を抑制するように前記引抜き装置8に信号を送信し、前記引抜き装置8が前記信号により回転トルクを制御しつつ前記プーリ81に動力を伝達することを特徴とする。
また、本発明は、素管1aの引抜き方向に沿って、フローティングダイス2と、ワイパー9と、プーリ81、82を備えた引抜き装置8と、中間整形ダイス11と、内部に引抜き方向へ末広がり状となる円錐状の内周面を有する加工ヘッド3とを順に設置し、内部にフローティングプラグ4と当該フローティングプラグ4へ回転自在に連結された溝付プラグ5とを挿入した素管1aを、前記フローティングダイス2と加工ヘッド3に通して引抜きながら、前記フローティングダイス2とフローティングプラグ4とにより縮径し、前記溝付プラグ5の位置で前記加工ヘッド3の内へ素管1dの外周に接触するように配置され、当該加工ヘッド3の回転に伴い自転及び公転する複数のボール6により素管1dを溝付プラグ5に押圧して当該素管1dの内面に多数の微細な溝10を形成する装置を用いた内面溝付管の製造方法であって、前記フローティングダイス2に取り付けられたロードセル21により、前記フローティングダイス2に負荷される荷重Fを検出し、素管1aを引き抜きながら前記荷重Fの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重Fの経時的変化を抑制するように前記引抜き装置8に信号を送信し、前記引抜き装置8が前記信号により前記プーリ81、82に押し付け力を伝達することを特徴とする。
この発明の態様として、前記内面溝付管の製造方法において前記加工ヘッド3よりも引抜き方向下流側で内面溝付管を巻き取る巻取り装置に負荷される荷重FLを検出し、素管1aを引き抜きながら前記荷重FLの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重FLの経時的変化を抑制するように引抜き装置8に信号を送信することにより、引抜き速度とパッドの挟み付け荷重を制御することができる。
またこの発明の態様として、前記内面溝付管の製造方法において前記引抜き装置8のパッド83のパッド溝84の曲率半径Rと、素管1bの外径Dbとの比K1が0.5〜0.5025であり、前記パッド83により素管1bを締め付ける際における、パッド83の円弧部の2倍の長さと、素管1bの外周との比である締め付け比K2が0.98〜1.0とすることができる。
The present invention includes a
The present invention also includes a
Further, according to the present invention, the
The present invention also includes a
As an aspect of the present invention, in the manufacturing method of the inner surface grooved tube, a load FL applied to a winding device that winds the inner surface grooved tube downstream of the processing head 3 in the drawing direction is detected, and the
Further, as an aspect of the present invention, in the method for manufacturing the inner surface grooved tube, the ratio K1 between the curvature radius R of the
本発明は、引抜き装置と金属管の接触部の形状を特定すること及び引抜き装置における引抜力の変化量を少なくすることで、内面溝付管の内面フィン寸法のばらつきを抑制し、引抜き装置と金属管の接触部における滑りおよび金属管断面形状の扁平化を抑制できる。
またワイピング装置を設置することで、引抜き装置と金属管の接触部における滑りおよび異物傷を防止できる。さらに、引抜き装置の後に中間整形ダイスを設置することで、金属管断面形状を、真円に近い状態に回復させることができる。また巻取り装置に負荷される荷重すなわち整形ダイス7による整形後の内面溝付管にかかる負荷の経時変化を抑制させることによって加工中の破断がなくなる。よって産業上顕著な効果を奏する。
The present invention suppresses variations in the inner fin dimensions of the inner surface grooved tube by specifying the shape of the contact portion between the drawing device and the metal tube and reducing the amount of change in the drawing force in the drawing device. Slip in the contact portion of the metal tube and flattening of the cross-sectional shape of the metal tube can be suppressed.
Further, by installing the wiping device, it is possible to prevent slippage and foreign object damage at the contact portion between the drawing device and the metal tube. Furthermore, by installing an intermediate shaping die after the drawing device, the cross-sectional shape of the metal tube can be restored to a state close to a perfect circle. Further, by suppressing the change over time of the load applied to the winding device, that is, the load applied to the inner grooved tube after shaping by the shaping die 7, the breakage during processing is eliminated. Therefore, there is a significant industrial effect.
図1、図2を参照しながら、本発明に係る内面溝付管の製造装置の好ましい実施形態を説明する。図1は本発明に係る内面溝付管1の製造装置の一実施形態を示す断面図、図2は図1で使用されているパッド83の一実施形態を示す断面図である。
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, a preferred embodiment of an apparatus for producing an internally grooved tube according to the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an apparatus for producing an internally
素管1aの引抜き方向に沿って、フローティングダイス2と当該フローティングダイス2に対して独立した加工ヘッド3とが、図示されていないそれぞれ別の駆動手段により回転されるように順に設置されている。加工ヘッド3は引抜き方向の下流側へ向けてやや末広がりな円錐状の内周面を有しており、加工ヘッド3内には、前記内周面へ転接し内部を通過する素管1dの周りへ等間隔に配置された複数のボール6が配列されている。これらのボール6は、その下流側でベアリング32を介して他の部材に取り付けられたフランジ状のストッパ31により引抜き方向上流側へ向けて押圧される。加工ヘッド3よりもさらに引抜き方向下流側には、整形ダイス7が設置されている。さらに引抜き方向下流側には巻取り装置(図示せず)が設置されており、加工された内面溝付管1が矢印(L1)の方
向に引き抜かれて巻き取られる。
A
素管1aには銅,その合金,アルミニウム又はその合金等の熱伝導性のよい金属管が使用され、素管1a内にはフローティングプラグ4と当該フローティングプラグ4へプラグロッド51を介して回転自在に連結された溝付プラグ5を挿入する。前記素管1aを、前記フローティングダイス2と加工ヘッド3に通して引抜きながら、加工ヘッド3を回転させる。素管1aは、引抜きに伴って前記フローティングダイス2とフローティングプラグ4とにより縮径される。次いで、溝付プラグ5の位置で前記加工ヘッド3の回転に伴って素管1dの周りを公転しつつ自転する複数のボール6により、素管1dの外周面を溝付プラグ5の表面へ押圧し、当該素管1dの内面に溝付プラグ5の周面の溝50を転写することにより、内面に多数の微細な溝10を形成する。その後下流側の整形ダイス7により整
形されるとともに縮径され、内面溝付管1を製造する。
A metal tube having good thermal conductivity such as copper, an alloy thereof, aluminum or an alloy thereof is used for the
この実施形態の製造装置において、溝付プラグ5の周面には微細な多数の溝50が平行に形成されているので、前記のように製造される内面溝付管1の内面には溝10が形成される。
In the manufacturing apparatus of this embodiment, since a large number of fine grooves 50 are formed in parallel on the peripheral surface of the
本発明の製造装置では、フローティングダイス2の後の溝付加工部前部に引抜き力と引抜き速度を調整できる引抜き装置8を設けて溝付加工部前部の素管1cにかかる負荷と整形ダイス7にて整形後に内面溝付管1にかかる負荷を調整できるようにし、引抜き装置8の前部にはワイパー9を、後部には中間整形ダイス11を設けている。
In the manufacturing apparatus of the present invention, a
引抜き装置8は一対のベルト80により素管1bを引き抜く。前記ベルト80は上下、あるいは左右に配置される。ベルト80はプーリ81,82により支持され、素管1bと接触しプーリ81,82の回転により移動されるようになっている。前記ベルト80はループ状に形成されている。
ベルト80の外周面にはパッド83が取り付けられており、パッド83を素管1cに両側から押し付けて挟み付け、ベルト80を回転させることにより素管1cを引抜いている。
The
A
フローティングダイス2にはロードセル21が取り付けられており、フローティングダイス2に負荷される荷重Fを検出することができる。素管1aの引抜き時には前記荷重Fは周期的に変化する。これはベルト80の移動により、素管1bと接触するパッド83の数が周期的に変化することに起因する。素管1bと接触するパッド83が多いときは前記荷重Fが大きくなり、逆に素管1bと接触するパッド83が少ないときは前記荷重Fが小さくなる。
A
前記荷重Fの周期的変化の変化量が大きくなると、内面溝付管1の内面フィン寸法が長手方向でばらつくので、拡管時にアルミフィンとの密着不良が発生してしまう。前記荷重Fの変化量は500N以下であれば、内面フィン寸法のばらつきを抑えることができ、拡管時における割れ及びアルミフィンとの密着不足を防止できる。なお、前記荷重Fの変化量は少なければ少ないほど良い。
When the amount of change in the periodic change of the load F is increased, the inner fin size of the inner
前記荷重Fの周期的変化を防止する方法としては、パッド83の形状を限定する方法と、引抜き装置9でのプーリ81の回転トルクあるいはパッド83の押し付け力を制御する方法がある。
As a method of preventing the periodic change of the load F, there are a method of limiting the shape of the
プーリ81の回転トルク制御は以下のように行う。すなわち図1において、フローティングダイス2に取り付けられたロードセル21により、フローティングダイス2に負荷される荷重Fを検出し、素管1aを引き抜きながら前記荷重Fの経時的変化を電気信号に変換して図示しない制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重Fの経時的変化を抑制するように引抜き装置8に信号を送信し、前記引抜き装置8は前記信号により回転トルクを制御しつつプーリ81に動力を伝達する。
The rotational torque control of the
パッド83の押し付け力制御は以下のように行う。すなわち図1において、フローティングダイス2に取り付けられたロードセル21により、フローティングダイス2に負荷される荷重Fを検出し、素管1aを引き抜きながら前記荷重Fの経時的変化を電気信号に変換して図示しない制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重Fの経時的変化を抑制するように引抜き装置8に信号を送信し、前記引抜き装置8は前記信号によりプーリ81、82に押し付け力を伝達する。
The pressing force control of the
なお、前記引抜き装置8でのプーリ81の回転トルクあるいはパッド83の押し付け力を制御することは、それぞれ単独で行っても良いし、両方を同時に行っても良い。
It should be noted that controlling the rotational torque of the
前記パッド83は、フローティングダイス2による縮径加工後の素管1bの外径に合わせて、素管1bと接触させる円弧状のパッド溝84を有する。前記パッド溝84は曲率半径Rの曲面を有する。
The
前記素管1bの外径Dbに対し、前記曲率半径Rの比K1=R/DbをK1=0.5〜0.5025とする。これはパッド部での滑りの発生を防止し前記荷重Fを安定させることで内面溝付管1の内面フィン寸法の変化を抑制することと、素管1bの変形防止のためである。0.5未満であると、素管1bがパッド溝84に入り込まないか、仮に強く押し込んでパッド溝84に入ったとしても素管1bの表面に傷が発生し、次いで引抜き装置8を通過した素管1cをパッドから引き離すのに負荷がかかるため、荷重Fが安定せず、内面溝付管1の内面フィン寸法の変化が増大するという問題が発生する。0.5025を超えるとパッド部での扁平が大きくなるという問題が生じる。好ましくは0.5005〜0.5015である。
A ratio K1 = R / Db of the radius of curvature R to the outer diameter Db of the
前記パッド83により素管1bを締め付ける際の締め付け比K2をK2={2πR−4(R−H)}÷(πDb)とする。すなわち、締め付け比K2は素管1bの外周と、パッド83の円弧部の2倍の長さとの比である。ここでHはパッド深さである。前記締め付け比K2は0.98〜1.0とする。締め付け比K2を小さくするほど大きな引抜き力を得られるが、0.98未満であると素管1cの変形は大きくなり(パッドで挟み付けた箇所には凹みが残り)、溝付プラグ5によって均一に溝付けができないという問題が生じる。
1.0を超えると必要な引抜き力が得られない。また締め付け比K2を1.0に設定したパッドを使用すると工具の加工公差によって安定して引抜けないことがある。好ましくは0.990〜0.999である。
A tightening ratio K2 when the
If it exceeds 1.0, the required pulling force cannot be obtained. If a pad with a tightening ratio K2 set to 1.0 is used, it may not be pulled out stably due to the machining tolerance of the tool. Preferably it is 0.990-0.999.
前記パッド83は金属、樹脂等金属素管1aより硬質なものからなる。好ましくは工具鋼製である。
The
ワイパー9は、素管1bの外表面に付着した油膜や異物も除去するという効果を有する。ワイパー9が無い場合、油膜や異物により、引抜き装置8で滑りが生じてしまい、素管1cの引抜きが安定せず、また断面形状が安定しないため、溝50の寸法がばらつくという問題が生じてしまう。前記ワイパー9は、素管1bの外径Dbよりも小さい径の穴が配置され、前記穴に素管1bを通過させる。前記ワイパー9は油膜および異物の除去効果の点からゴムからなることが好ましい。
The wiper 9 has an effect of removing an oil film and foreign matter adhering to the outer surface of the
中間整形ダイス11は引抜き装置8で扁平した素管1cの断面形状を真円に近い形状に戻す効果を有する。前記素管1cの形状に応じて、前記中間整形ダイス11の径はフローティングダイス2の径と同じか小さくする。中間整形ダイス11における外径縮径率K3はK3=(Db−Dd)/Dbとする。前記外径縮径率K3は0.001〜0.1が好ましい。0.001未満であると、素管1cの扁平が大きいと形状が回復せずに扁平状のままとなり、溝50の寸法が安定しない(円周上での内面フィン寸法もばらつき、拡管後も扁平状のままでアルミフィンとの密着が不足する)という問題が生じる。逆に0.1を超えると、中間整形ダイス11による加工負荷が大きくなり、巻取り装置前で加工された内面溝付管1が破断する可能性が生じる。また、素管1dの内表面は微細な凹凸ができて荒れた状態になり、そのまま溝付加工を行うと加工された内面溝付管の内表面には微細なヒゲ状の割れとして多数残ってしまい、その部分の入り込んだ内面加工油の除去は難しいので管内残油量の多い内面溝付管となってしまう。管内残油量が多くなるとロウ付け不良を起したり、エアコンの作動油(コンプレッサー油)と反応して性能を低下させる恐れがあるため管内残油量は少ないほど良く、上限が決められている。中間整形ダイス11における外径縮径率K3は好ましくは0.001〜0.05である。前記中間整形ダイス11は金属、セラミック等の金属素管1aの材質より硬質なものからなる。好ましくは超硬合金
製である。
The intermediate shaping die 11 has the effect of returning the cross-sectional shape of the flat tube 1c flattened by the
本発明において、巻取り装置に負荷される荷重FLを検出し、素管1aを引き抜きながら前記荷重FLの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重FLの経時的変化を抑制するように引抜き装置8に信号を送信することにより、引抜き速度とパッドの挟み付け荷重を制御することが好ましい。
In the present invention, the load FL applied to the winding device is detected, and the change over time of the load FL is converted into an electric signal while the
巻取り装置に負荷される荷重(すなわち、内面溝付管1にかかる負荷)の制御は以下のように行う。すなわち図1において、巻取り装置に負荷される荷重FLを検出し、素管1aを引き抜きながら前記荷重FLの経時的変化を電気信号に変換して図示しない制御部へ入力し、前記制御部は引抜き装置8に信号を送信し、前記荷重FLの経時的変化を抑制するように引抜き速度とパッドの挟み付け荷重を調整する。
Control of the load applied to the winding device (that is, the load applied to the inner grooved tube 1) is performed as follows. That is, in FIG. 1, the load FL applied to the winding device is detected, and the temporal change of the load FL is converted into an electric signal while pulling out the
引抜き装置8の速度比とパッド83の挟み込み荷重を設定することにより、巻取り装にかかる荷重を所定の値に制御できる。以下に説明する。
By setting the speed ratio of the
引抜き装置8での荷重制御について、図4のように溝付け加工部での荷重変動の影響を除外するため空引きの状態で素管1aの引抜き行う。素管1aの外径は14.0mmで肉厚は0.40mm、フローティングダイス2の外径は10.9mmとした。引抜き装置8の負荷調整はまずパッド83の押し付け力を設定し、素管1cにかかる負荷を軽減させる場合は引抜き装置8の引抜き速度を素管1cの巻取り装置(図示せず)の引抜き速度より早めで同調させ、逆に素管1cにかかる負荷を増加させる場合は引抜き装置8の引抜き速度を素管1cの巻取り装置の引抜き速度よりも遅く設定して同調させることにより行った。
As for the load control in the
素管1aはフローティングダイス2で縮径されワイパー9を通って引抜き装置8に入り、巻取り装置で巻き取られる。実験では巻取り装置の巻取り速度を一定として、それに対する引抜き装置8の引抜き速度比とパッドの挟み込み荷重(引抜き装置8で引抜ける荷重)を変化させ、フローティングダイス2と巻取り装置部にかかる荷重測定を行った。実験Aはパッドの挟み込み荷重(引抜き装置8で引抜ける荷重)をフローティングダイス2にかかる荷重と同じになるように設定した場合であり、実験Bではパッドの挟み込み荷重(引抜き装置8で引抜ける荷重)を実験A比で1.2、実験Cではパッドの挟み込み荷重(引抜き装置8で引抜ける荷重)を実験A比で0.8に設定した。
The
図5に結果を示す。横軸に引抜き装置8の巻取り装置に対する速度比を、縦軸は巻取り装置にかかる荷重をフローティングダイス2にかかる荷重を1として比較表示したものである。実験A、実験B、実験Cいずれも引抜き装置8の速度比が速くなるほど巻取り装置にかかる荷重が低くなっていた。実験Cの引抜き速度比が大きいところで巻取り装置にかかる荷重が変化しなくなっているのは引抜き装置8で引き抜ける荷重の上限を超えたからである。また引抜き装置8の引抜き速度比が同じでもパッド83の挟み込み荷重(=引抜き装置で引抜ける荷重)が変わると巻取り装置にかかる荷重が変わっておりパッド83の挟み込み荷重が大きいほど巻取り装置にかかる荷重が大きくなっていた。これはパッド83の挟み込み荷重が大きいほど管を引き抜く方向には抵抗となる荷重がかかるからである。
The results are shown in FIG. The horizontal axis shows the speed ratio of the
図6に荷重制御のプロセスを示す。巻取り装置では巻取り速度と巻取り装置にかかる荷重を設定し検出する。引抜き装置8では引抜き速度とパッド83の挟み付け荷重を検出する。巻取り装置と引抜き装置8から検出された信号は演算装置に入り巻取り装置にかかる荷重と設定値との差を読み、設定値に近付く引抜き装置8の引抜き速度とパッド83の挟み込み圧力の設定値を演算する。演算された信号は制御部に送られ、制御部から新たに引抜き速度とパッド83の挟み付け荷重の設定値の信号が引抜き装置8に送られる。引抜き装置8での制御は引抜き速度比での制御を優先し、それでも不可能な場合(引抜き装置で引抜くのに必要な荷重が大きい時)はパッド83の挟み付け圧力を制御して行うようにした。ただし巻取り装置にかかる荷重を0にしてしまうと引抜き装置8と巻取り装置の間の管がたるんだ状態になることがあり、この状態で溝付け加工を行う場合、管内の溝付プラグ5に対してまっすぐに通らないことになり、素管内面に形成される内面フィンの寸法がばらつくので好ましくない。引抜き装置8により引抜き後において管のたるみを無くすため、荷重が若干かかっているようにするのが好ましい。また引抜き装置8で設定する引抜き速度比が大きい時ほどたるみが発生した時のたるみ量が大きい傾向があるため、速度比は1.2以下にすることが好ましい。
FIG. 6 shows the load control process. In the winding device, the winding speed and the load applied to the winding device are set and detected. The
本発明は前記実施形態になんら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に於いて、さまざまな態様で実施できる。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
以下に本発明の実施例とその効果を詳細に説明する。 Examples of the present invention and effects thereof will be described in detail below.
(実施例1)
表1に本発明製造装置で加工した内面溝付管1の実験結果を示した。実験に使用した溝付プラグ5は外径10.0mm、溝数50、溝深さ0.25mm、溝頂角15度、ねじれ角50度である。素管1aの外径は14.0mmで肉厚は0.40mm、フローティングダイス2の外径は10.9mmとした。引抜き装置8の負荷調整はまずパッド83の押し付け力を設定し、内面溝付管1の巻取り駆動装置(図示せず)の負荷を軽減させる場合は引抜き装置8の引抜き速度を内面溝付管1の巻取り駆動装置(図示せず)の引抜き速度より早めで同調させ、逆に内面溝付管1の巻取り駆動装置(図示せず)の負荷を増加させる
場合は引抜き装置8の引抜き速度を内面溝付管1の巻取り駆動装置(図示せず)の引抜き速度よりも遅く設定して同調させることにより行った。前記巻取り駆動装置は整形ダイス7の後に配置される。溝付加工実験は内面溝付管の加工長さ3000mを上限として実施した。次いで拡管によりアルミフィン(放熱フィン)に密着させた。それらの加工実験における内面溝付管1の総肉厚(管の外側から内面フィンの頂点までの高さ)のばらつきと加工実験の状況を評価した。結果を表1に示す。
Example 1
Table 1 shows the experimental results of the internally grooved
表1から明らかなように、本発明例は良好な内面溝付管が得られた。これに対し、従来例1は引抜き装置8が無いため、管が破断してしまった。従来例2はワイパー9と中間整形ダイスがないので荷重Fの変化と素管の扁平が大きくなってしまい、また荷重FLの制御が無いので徐々に負荷が増加し加工途中で破断した。比較例1はワイパー9と中間整形ダイス11がないので荷重Fの変化と素管の扁平が大きくなってしまい、総肉厚が長手方向でばらついた。比較例2はワイパー9が無いため荷重Fの変化が大きくなってしまい、総肉厚が長手方向でばらついた。比較例3は中間整形ダイス11が無いため素管は扁平状のままで総肉厚が円周状でばらついた。比較例4は荷重制御により荷重Fを意図的に大きく変化させたものであるが長手方向で総肉厚のばらつきが大きくなった。比較例1、2、3、4ではいずれもアルミフィンとの密着不良が発生した。
As is clear from Table 1, in the example of the present invention, a good inner grooved tube was obtained. On the other hand, since the conventional example 1 does not have the
(実施例2)
パッド83の形状に関して引抜き時の滑り出し荷重Fb及び溝付け加工性の実験を行った。実験は図3のように表2のパット溝84を有するパッド83を2枚一組で素管1bを1000N〜10000Nの挟み込み荷重Faで挟み付けた後、素管1bをチャック96で固定し矢印Fbの方向に引抜き、素管1bが滑り出す時の滑り出し荷重Fbを測定した。本発明例1の滑り出し荷重Fbを100として比較表記した。ここで滑り出し荷重Fbとは使用するパッドの限界引抜き力であり、この数値が高いほど滑りが発生せずに安定して引き抜けることになる。溝付け加工性の評価は図1の引抜き装置8に取り付けるパッド83を順次取り替えて行い、内面フィン寸法の確認を行った。問題無いものは○で示した。表2に実験結果を示す。
(Example 2)
With respect to the shape of the
表2から明らかなように、締め付け比が小さくなるほど滑り出し荷重比が大きくなり、本発明例は滑り出し荷重比が高くかつ溝付け加工性が良好であった。これに対し、比較例5は締め付け比が大きいため、滑り荷重が低く溝付け加工時には引抜き装置で僅かな引抜き力しか得られないため管が破断してしまった。比較例6は締め付け比K2が小さいため、素管1bの外面にパッドで挟んだ際の凹み跡が大きく残り中間整形ダイスでも修正はできず円周上で内面フィンの寸法がばらついてしまった。比較例7はK1が小さいためパッドから素管を引き離すのに負荷かかかり、荷重が安定せず内面フィン寸法が長手方向でばらついてしまった。比較例8,9はK1が大きいため締め付け比K2を小さくするにはパッドの深さHを浅くしなければならずその場合素管1bの扁平はたいへん大きくなる。扁平が大きい素管では中間整形ダイス部で素管が座屈してしまい溝付け加工ができなかった。
As is clear from Table 2, the sliding load ratio increases as the tightening ratio decreases. In the present invention example, the sliding load ratio is high and the grooving workability is good. On the other hand, the comparative example 5 has a large tightening ratio, so that the sliding load is low, and when the grooving process is performed, only a slight pulling force can be obtained by the pulling device, so that the tube is broken. In Comparative Example 6, since the tightening ratio K2 was small, a large dent mark was left when sandwiched with the pad on the outer surface of the
(実施例3)
中間整形ダイス11の外径縮径率K3を変化させて、溝付加工性と管内の残油量の確認を行った。その他の条件は実施例1と同様とした。溝付加工性は良好を◎、問題無い場合を○、不良(管破断)を×と示した。管内残油量は良好を◎、不良を×と示した。表3に結果を示す。
(Example 3)
The outer diameter reduction ratio K3 of the intermediate shaping die 11 was changed to confirm the grooving workability and the amount of residual oil in the pipe. Other conditions were the same as in Example 1. As for the grooving workability, ◎ indicates good, ○ indicates no problem, and × indicates defective (pipe breakage). As for the amount of residual oil in the pipe, “good” is indicated by “◎”, and poor is indicated by “x”. Table 3 shows the results.
表3から明らかなように、本発明例は優れた溝付加工性を有し、また管内残油量も少なかった。これに対し、比較例10、11は中間整形ダイス11での外径縮径率K3が大きいため、管内残油量が多くなってしまった。比較例12は中間整形ダイス11での外径縮径率K3が大きいため、溝付加工性に劣り、管内残油量が多くなってしまった。 As is apparent from Table 3, the inventive examples had excellent grooving workability, and the amount of residual oil in the pipe was small. On the other hand, in Comparative Examples 10 and 11, since the outer diameter reduction ratio K3 in the intermediate shaping die 11 is large, the amount of residual oil in the pipe has increased. In Comparative Example 12, since the outer diameter reduction ratio K3 in the intermediate shaping die 11 was large, the grooving workability was inferior, and the amount of residual oil in the pipe was increased.
1 内面溝付管
1a 素管
1b 素管
1c 素管
1d 素管
10 溝
2 フローティングダイス
21 ロードセル
3 加工ヘッド
31 ストッパ
32 ベアリング
4 フローティングプラグ
5 溝付プラグ
50 溝
51 プラグロッド
6 ボール
7 整形ダイス
8 引抜き装置
80 ベルト
81 プーリ
82 プーリ
83 パッド
84 パッド溝
9 ワイパー
95 ロードセル
96 チャック
11 中間整形ダイス
L1 引抜き方向
L2 回転方向
R 曲率半径
H パッド深さ
Db 素管1bの外径
Dd 中間整形ダイス11の外径
Fa 挟み込み荷重
Fb 滑り出し荷重
F フローティングダイス2に負荷される荷重
FL 巻取り装置に負荷される荷重(内面溝付管1にかかる負荷)
1 Internal grooved
Claims (7)
前記フローティングダイス2に取り付けられたロードセル21と、該ロードセル21により、前記フローティングダイス2に負荷される荷重Fを検出し、素管1aを引き抜きながら前記荷重Fの経時的変化を電気信号に変換して入力され、前記荷重Fの経時的変化を抑制するように前記引抜き装置8に信号を送信し、前記引抜き装置8が前記信号により回転トルクを制御しつつ前記プーリ81に動力を伝達する制御部とを備えたことを特徴とする
内面溝付管の製造装置。 Along the drawing direction of the raw tube 1a, a floating die 2, a wiper 9, a drawing device 8 provided with a pulley 81, an intermediate shaping die 11, and a conical inner peripheral surface that expands toward the inside in the drawing direction. A processing pipe 3 having a floating plug 4 and a grooved plug 5 rotatably connected to the floating plug 4 are inserted into the floating die 2 and the processing head 3. While being pulled out, the diameter is reduced by the floating die 2 and the floating plug 4 and arranged so as to come into contact with the outer periphery of the raw tube 1 d into the processing head 3 at the position of the grooved plug 5. 3 is pressed against the grooved plug 5 by a plurality of balls 6 rotating and revolving along with the rotation of the shaft 3, and a large number of fine particles are formed on the inner surface of the tube 1d. 10 An apparatus for forming a
The load cell 21 attached to the floating die 2 and the load cell 21 detects the load F applied to the floating die 2 and converts the change over time of the load F into an electrical signal while pulling out the raw tube 1a. The control unit transmits a signal to the pulling device 8 so as to suppress the temporal change of the load F, and the pulling device 8 transmits the power to the pulley 81 while controlling the rotational torque by the signal. It is characterized by having
Internal grooved pipe manufacturing equipment.
前記フローティングダイス2に取り付けられたロードセル21と、該ロードセル21により、前記フローティングダイス2に負荷される荷重Fを検出し、素管1aを引き抜きながら前記荷重Fの経時的変化を電気信号に変換して入力され、前記荷重Fの経時的変化を抑制するように前記引抜き装置8に信号を送信し、前記引抜き装置8が前記信号により前記プーリ81、82に押し付け力を伝達する制御部とを備えたことを特徴とするThe load cell 21 attached to the floating die 2 and the load cell 21 detects the load F applied to the floating die 2 and converts the change over time of the load F into an electrical signal while pulling out the raw tube 1a. And a controller that transmits a signal to the pulling device 8 so as to suppress a change with time of the load F, and the pulling device 8 transmits a pressing force to the pulleys 81 and 82 by the signal. Characterized by
内面溝付管の製造装置。Internal grooved pipe manufacturing equipment.
前記フローティングダイス2に取り付けられたロードセル21により、前記フローティングダイス2に負荷される荷重Fを検出し、素管1aを引き抜きながら前記荷重Fの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重Fの経時的変化を抑制するように前記引抜き装置8に信号を送信し、前記引抜き装置8が前記信号により回転トルクを制御しつつ前記プーリ81に動力を伝達することを特徴とする
内面溝付管の製造方法。 Along the drawing direction of the raw tube 1a, a floating die 2, a wiper 9, a drawing device 8 provided with a pulley 81, an intermediate shaping die 11, and a conical inner peripheral surface that expands toward the inside in the drawing direction. A processing pipe 3 having a floating plug 4 and a grooved plug 5 rotatably connected to the floating plug 4 are inserted into the floating die 2 and the processing head 3. While being pulled out, the diameter is reduced by the floating die 2 and the floating plug 4 and arranged so as to come into contact with the outer periphery of the raw tube 1 d into the processing head 3 at the position of the grooved plug 5. 3 is pressed against the grooved plug 5 by a plurality of balls 6 rotating and revolving along with the rotation of the shaft 3, and a large number of fine particles are formed on the inner surface of the tube 1d. 10 A method of manufacturing a inner grooved tube using a device for forming a
The load cell 21 attached to the floating die 2, input the detected load F is loaded to the floating die 2, the change over time of the load F while pulling the blank tube 1a into an electric signal to the control unit and, wherein the controller sends a signal to the pull-out device 8 so as to suppress changes over time in the load F, the pull-out device 8 to transmit power to the pulley 81 while controlling the rotational torque by the signal A method for producing an internally grooved tube.
前記フローティングダイス2に取り付けられたロードセル21により、前記フローティングダイス2に負荷される荷重Fを検出し、素管1aを引き抜きながら前記荷重Fの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重Fの経時的変化を抑制するように前記引抜き装置8に信号を送信し、前記引抜き装置8が前記信号により前記プーリ81、82に押し付け力を伝達することを特徴とする
内面溝付管の製造方法。 Along the drawing direction of the raw tube 1a, a floating die 2, a wiper 9, a drawing device 8 provided with pulleys 81 and 82, an intermediate shaping die 11, and a conical inner shape that expands toward the inside in the drawing direction. A processing head 3 having a peripheral surface is installed in order, and a base tube 1a in which a floating plug 4 and a grooved plug 5 rotatably connected to the floating plug 4 are inserted is connected to the floating die 2 and the processing head. 3, the diameter is reduced by the floating die 2 and the floating plug 4 while being pulled out, and the grooved plug 5 is disposed so as to contact the outer periphery of the raw tube 1d into the processing head 3 The base tube 1d is pressed against the grooved plug 5 by a plurality of balls 6 that rotate and revolve as the machining head 3 rotates, and a large number of the inner surface of the base tube 1d A method of manufacturing a inner grooved tube using a device for forming a fine groove 10,
The load cell 21 attached to the floating die 2, input the detected load F is loaded to the floating die 2, the change over time of the load F while pulling the blank tube 1a into an electric signal to the control unit and, wherein the controller sends a signal to the pull-out device 8 so as to suppress changes over time in the load F, the pull-out device 8 to transmit the pressing force to the pulley 81 by the signal A method for producing an internally grooved tube.
請求項3又は4に記載の内面溝付管の製造方法。 The load FL applied to the winding device that winds the inner grooved tube downstream of the machining head 3 in the drawing direction is detected, and the time-dependent change of the load FL is converted into an electric signal while the raw tube 1a is drawn. Input to the control unit, and the control unit transmits a signal to the extraction device 8 so as to suppress a change with time of the load FL, thereby controlling the extraction speed and the pad clamping load.
The manufacturing method of the internally grooved pipe | tube of Claim 3 or 4 .
前記パッド83により素管1bを締め付ける際における、パッド83の円弧部の2倍の長さと、素管1bの外周との比である締め付け比K2が0.98〜1.0であることを特徴とする
請求項3乃至5のいずれかに記載の内面溝付管の製造方法。 The ratio K1 between the radius of curvature R of the pad groove 84 of the pad 83 of the drawing device 8 and the outer diameter Db of the raw tube 1b is 0.5 to 0.5025,
When the element tube 1b is tightened by the pad 83, a tightening ratio K2 which is a ratio of a length twice the arc portion of the pad 83 to the outer periphery of the element tube 1b is 0.98 to 1.0. method for manufacturing inner grooved tubes according to any one of claims 3 to 5,.
請求項3乃至6のいずれかに記載の内面溝付管の製造方法。 The method for manufacturing an internally grooved tube according to any one of claims 3 to 6 , wherein an outer diameter reduction ratio K3 of the intermediate shaping die 11 is 0.001 to 0.1.
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