JP4468399B2 - 螺旋ダクトの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、螺旋ダクトの製造装置及び製造方法に関し、より詳細には、曲管の両端に直線連結部が一体に形成された螺旋ダクトを容易に製造することができ、金属バンドの長手方向に波形の切断部位が滑らかなので、直線部のエッジに形成された折畳部と波形部のエッジに形成された折畳部との間の結合が堅固であり、且つ不良が無い螺旋ダクトの製造装置及び製造方法に関する。

バンド形状の金属板を螺旋形状で巻き取ると同時に、前記金属板の側面エッジ部の折畳部を係合して固着形成させる曲管に関しては、既に特許文献１及び２に開示されている。

しかし、前述した従来例では、金属バンドから大幅部と小幅部を連続して形成した後、残りの部分は廃棄するようになっているので、材料の浪費という大きい問題があった。

このような材料の浪費を防止するために、特許文献３には、螺旋ダクト製造用金属バンドを図１のように切断する装置が開示されている。

これについて具体的に説明すれば、１枚の金属バンドから、大幅部と小幅部とが交互に形成されると同時に、長手方向の一方の端部が直線からなり、他方の端部が波形曲線からなる金属バンドが２個製造されるので、材料の浪費を最大限に防止することができる。

前記２個の金属バンドのうつ１個を利用して、直線側の端部に二重折畳部と波形曲線側の端部に単一折畳部を全体長さにわたって起立形状で形成し、前記金属バンドを螺旋形状で巻き取ると同時に、周面の外側の湾曲部に大幅部を位置させ、内側の湾曲部に小幅部を位置させて、隣接する単一折畳部と二重折畳部を順次に嵌合してプレス固定することによって、螺旋曲管が製作される。

図２には、このような螺旋曲管の製造装置が示されている。
図示のように、まず、螺旋曲管製造装置の第１成形ロール１１、１１により、引き出される金属バンド３の両側エッジにＬ字状断面の屈曲部４が折曲成形される。

次に、前記加工された両屈曲部４は、前方に配置された上下一対の第２成形ロール１４、１４によりＵ字状の二重折畳部５となるように折曲成形される。

そして、前記二重折畳部５に加工された金属バンド形状板材３は、図３に示されるように、曲管の直径と同一直径のロールの外周に波形曲線の溝１７を形成した雌ロール１８と、先端が鋭い波形曲線のリブ１９を設けた雄ロール２０との間で切断され、両分される。

また、切断と同時に両エッジを前記リブ１９により溝１７内にＬ型で押し込んで屈曲させて、単一折畳部６となるように加工する。

さらに、図４に示されるように、得られた前記２個の金属バンド２、２の単一折畳部６、６は、前方に配置された上側の支持ロール２１と、水平の平行ガイド軸２２に摺動自在に挿着されているスライダー２３のベアリング２４により軸支されている算盤玉形状の下側の第３成形ロール２５により二重折畳部５、５の方向に傾斜するように屈曲加工される。

このように、従来の螺旋曲管の製造装置では、 雄ロール２０の表面自体に先端が鋭い波形曲線のリブ１９を形成し、雌ロール１８の表面自体に前記リブ１９に対応する波形曲線の溝１７が形成されていて、前記リブ１９と溝１７との間で金属バンドが切断される構成となっている。

そして、図５に示されるように、螺旋形状で巻き取られる金属バンドは、波形エッジに周面を接触させて、波形の突出部では後退し、波形の凹部では前進する往復運動ロール３６により常に前方に向かって加圧することによって、二重折畳部５と単一切接部６との係合が自動的に行われるようになっている。

しかし、このようにロールの表面自体にリブや溝が形成されて金属バンドが切断される場合、金属バンドを所定長さの直線形に切断することが不可能なので、曲管の両端に直線連結管が一体に形成されたダクトを製造することが困難であるという短所があった。

また、このようにロールの表面にリブや溝が形成されて金属バンドが切断される場合、切断された部位が荒くなりやすいため、正確な単一折畳部の成形及び堅固な結合が難しかった。

日本国特公昭５９−２７４７８号明細書 日本国特公昭６３−５０５９５号明細書 大韓民国特許公開第１９９０−１７６７８号明細書

本発明は、前述したような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、曲管の両端に直線連結管が一体に形成された螺旋ダクトの製造装置及び製造方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、金属バンドの切断品質に優れていて、エッジの折畳部間の結合が正確で、且つ堅固なので、曲管製品の不良率を大きく低減することができる螺旋ダクトの製造装置及び製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る螺旋ダクトの製造装置は、金属バンドの両直線部のエッジ部に二重折畳部を成形するための第１エッジ成形ロールと、前記第１エッジ成形ロールを通過した金属バンドを長手方向に沿って波形または直線形に切断するために水平回転角が周期的に変動するように設けられたカッティングロールと、カッティングされた金属バンドを螺旋形状で巻き取り、且つ単一折畳部と二重折畳部とを相互結合するシーム装置と、を備えてなることを特徴とする。

ここで、前記カッティングロールの金属バンドの進行方向の前方には、切断された前記金属バンドのエッジに単一折畳部を形成するための第２エッジ成形ロールが配置されていることが好ましい。

この際、前記カッティングロールは、金属バンドの長手方向に沿って波形又は直線形のスクライブラインを形成するスクライブロールと、前記波形のスクライブラインに沿って分離させるパーティショニングロールとで構成されることが好ましい。

また、前記第１エッジ成形ロールは、外向き傾斜成形ロールと、垂直成形ロールと、内向き傾斜成形ロールとで構成されることが好ましい。

また、前記外向き傾斜成形ロールと、前記スクライブロールと、前記垂直成形ロールと、前記パーティショニングロールと、前記内向き傾斜成形ロール及び第２エッジ成形ロールが順に配置されていることが好ましい。

また、第２エッジ成形ロールは、水平回転角の変動が可能となるように、前記スクライブロール及び前記パーティショニングロールと連動するように設けられることが好ましい。

一方、本発明に係る螺旋ダクトの製造方法は、前述した螺旋ダクトの製造装置による製造方法であって、金属バンドを供給しながら、その両直線部のエッジ部に外向き傾斜部と、垂直部及び内向き傾斜部を各々形成し、カッティングロールの水平回転角を交互に変動させながら金属バンドにその長手方向に沿って波形に切断して両分し、且つ、切断された金属バンドのエッジには、単一折畳部を形成し、直線部エッジには、二重折畳部を形成し、切断された前記バンドを巻き取り、且つ前記単一折畳部と二重折畳部とを相互結合して曲管を形成することを特徴とする。

この際、前記金属バンドの導入部及び終結部では、前記カッティングロールを金属バンドと平行するように配置し、前記金属バンドを直線形に両分し、切断された金属バンドを巻き取り、曲管の両端に直線連結管を一体に形成することを特徴とする。

本発明によれば、カッティングロールが交互に水平回転角を変動させながら金属バンドを直線と波形に連続して切断するので、最終的なダクトが曲管と直線連結管とが一体に形成されるように製造することができるという利点がある。

また、本発明によれば、カッティングロールにより切断される金属バンドの切断線を形成する波形の周期と振幅を変化させて、管径（直径）を自由に調節することができるという利点がある。

また、本発明によれば、２個のロールの表面に各々リブと溝を形成し、金属バンドを切断する従来の方式に比べて、切断部分が滑らかなので、ダクトの節で正確で且つ堅固な結合が行われ、品質に優れているという利点がある。

以下、添付の図６乃至図１７を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図示のように、本発明に係る螺旋ダクトの製造装置１０００は、第１エッジ成形ロール１００と、カッティングロール２００と、第２エッジ成形ロール４００と、シーム装置５００とで構成される。

ここで、前記第１エッジ成形ロール１００は、金属バンド３００の両直線部のエッジ部に二重折畳部３１０を成形するための成形ロールである。

特に、前記第１エッジ成形ロール１００は、外向き傾斜成形ロール１１０と、垂直成形ロール１２０と、内向き傾斜成形ロール１３０とで構成される。前記外向き傾斜成形ロール１１０と垂直成形ロール１２０及び内向き傾斜成形ロール１３０は、連続して配置される必要はなく、図６に示されるように、後述するカッティングロール２００の間に配置されることができる。

また、前記外向き傾斜成形ロール１１０は、金属バンド３００の両直線部のエッジが二重折畳部３１０を形成するようにするために、３個のロールが順次に配置されている。

まず、最も先端部に位置する第１傾斜成形ロール１１１は、図７に示された通りであり、金属バンド全体を扁平に展開して供給する機能をする。

次に、第２傾斜成形ロール１１２は、図８に示された通りであり、金属バンドの両直線部のエッジを下側に多少折曲させる機能をする。

また、第３傾斜成形ロール１１３は、図９に示された通りであり、下側に曲げられた金属バンドの両直線部のエッジを上側に曲げて二重折畳部３１０を形成するための外向き傾斜部を形成する。この場合、曲げ角度は、約６０゜程度である。

一方、前記第１エッジ成形ロール１００を通過した金属バンド３００を長手方向に沿って波形に切断するためにカッティングロール２００が配置されている。前記カッティングロール２００は、その水平回転角が交互に変動され得るように設けられる。

図６ａに示されるように、前記カッティングロール２００は、金属バンド３００の長手方向に波形のスクライブラインを形成するスクライブロール２１０と、前記波形のスクライブラインに沿って金属バンドを両分させるパーティショニングロール２２０とで構成される。

まず、図１０に示されるように、前記スクライブロール２１０は、一般的な円筒形状の上部ロール２１１と、“Ｖ”字形状の鋭い下部ロール２１２とで構成されていて、下部ロール２１２が水平回転移動しながら両ロールの間に供給される金属バンド３００に波形のスクライブラインを描く。前記波形のスクライブラインをあらかじめ形成する場合、後述するパーティショニング（partitioning）が一層円滑に行われる。

次に、図１２に示されるように、前記パーティショニングロール２２０は、外周が鋭く形成された上部ロール２２１と、その上部ロール２２１の外周に整合する溝が形成された下部ロール２２２とで構成される。前記上部ロール２２１は、尖った外周の内側に一定の幅で平行するリング部分２２１aが形成されていて、金属バンドが両分されると同時に、分離されたエッジ部分が“Ｌ”字形状に折り曲げられる。

波形のエッジを形成するために、前記パーティショニングロール２２０を構成する上部ロール２２１及び下部ロール２２２は、同時に水平回転角が変動される必要がある。このために、前記上部ロール２２１及び下部ロール２２２の回転軸は、互いに結合されている。

また、図１１に示されるように、前記スクライブロール２１０とパーティショニングロール２２０との間には、垂直成形ロール１２０が形成されている。これは、金属バンドの両直線部のエッジを垂直に立設する機能を行う。すなわち、略６０゜上側に折り曲げられたエッジをさらに略３０゜追加的に折り曲げて、垂直に立設するようにする。

一方、図１３に示されるように、前記パーティショニングロール２２０の裏側には、垂直に立設された金属バンドの両直線部のエッジを内側に折り曲げるための内向き傾斜成形ロール１３０が配置されている。後述するように、内側に折り曲げられた直線部のエッジには、波形部のエッジが結合される。この時、曲げ角は、略３０゜程度である。

また、前記内向き傾斜成形ロール１３０の裏側には、切断された前記金属バンド３００の波形部エッジに単一折畳部３２０を形成するための第２エッジ成形ロール４００が配置されている。

図１４に示されるように、前記第２エッジ成形ロール４００は、一般的な円筒形状の上部ロール４１０と、切断された金属バンドの波形部のエッジに“Ｌ”字形状で折曲された部分を内側にさらに折り曲げて単一折畳部３２０を形成するための下部ロール４２０とで構成される。このために、前記下部ロール４２０の外周は、凸状の曲線型で処理されている。この時、波形部のエッジの折曲角度は、略２０゜程度である。

また、前記第２エッジ成形ロール４００は、前記カッティングロール２００と同様に水平回転自在に設けられる必要がある。

このために、本実施形態で、前記スクライブロール２１０と、パーティショニングロール２２０及び第２エッジ成形ロール４００の下部ロールが互いに連結され、駆動機構８００により駆動されるようになっている。もちろん、前記パーティショニングロール２２０では、下部ロールと上部ロールとが結合されている。

したがって、ダクトの製造過程中に、前記スクライブロール２１０と、パーティショニングロール２２０及び第２エッジ成形ロール４００が共に作動することによって、正確に切断及び成形が行われる。

仮に、カッティングロール２００により“Ｌ”字形状に折曲された単一折畳部３２０が後述するシーム装置５００自体またはその前方の適当なガイド装置未図示により案内されながら折り曲げられる場合、第２エッジ成形ロール４００は省略することができる。

図６ｂには、前記スクライブロール２１０と、パーティショニングロール２２０及び第２エッジ成形ロール４００の下部ロールが互いに連結され、駆動機構８００により方向転換が行われる構成が示されている。

具体的に、前記駆動機構８００は、サーボモーター８５０と、サーボモーター８５０により下部ロールに所定の振幅と周期を付与するウェーブ追跡カム８６０とで構成される。したがって、ウェーブ追跡カム８６０の作動によって下部ロールが所定の振幅と周期をもって方向転換するようになっている。図面で、８１０は、振幅カムの構成を示す。

図面では、３個の駆動機構８００がスクライブロール２１０と、パーティショニングロール２２０及び第２エッジ成形ロール４００の下部ロールに各々設けられている構成が示されている。この場合、カッティングが行われる或る瞬間、３個の下部ロールは、互いに異なる角度で各々姿勢が形成され、例えば、図面では、パーティショニングロール２２０がリンク８２０を介して傾斜した形状で配置された構成が示されている。

一方、図１５に示されるように、前記第２エッジ成形ロール４００の裏側には、両分された金属バンドを案内して、後述するシーム装置５００に送るためのガイドロール６００が配置されている。

また、図１６に示されるように、前記シーム装置５００は、カッティングされた金属バンドを螺旋形状で巻き取り、且つ、螺旋を形成する節部分で、図６ｃに示されたような単一折畳部３２０と二重折畳部３１０とを相互結合する装置であって、２個のロール５１０、５２０を互いに対向させ、それらの間にバンドを挿入して押圧しながら進行する場合、単一折畳部３２０と二重折畳部３１０とが互いに堅固に結合されたダクトの構成が完成される。この場合、ダクトガイド５３０により正確な寸法で案内されながら製作される。

もちろん、前記シーム装置５００は、前述した従来技術と同様の構造が採用されることができる。

つまり、本実施形態において各種ロールの配置は、外向き傾斜成形ロールと、スクライブロールと、垂直成形ロールと、パーティショニングロールと、内向き傾斜成形ロール及び第２エッジ成形ロールが順に配置されている構成となっている。

以下、前述した螺旋ダクトの製造装置に基づいて本発明の作用について説明する。
まずアンコイラ（uncoiler）７００からコイル形状で巻き取られた金属バンド３００を成形ロールに供給する。

成形ロールのうち第１傾斜成形ロール１１１を通過しながら金属バンド全体を扁平に展開する。

次に、第２傾斜成形ロール１１２を通過させて、金属バンドの両直線部のエッジが下側に若干曲げられるようにする。

次に、第３傾斜成形ロール１１３を通過させて、下側に曲げられた金属バンドの両直線部のエッジを上側に曲げて、二重折畳部３１０を形成するための外向き傾斜部を形成する。

次に、第３傾斜成形ロール１１３を通過した金属バンドをスクライブロール２１０に通過させて、金属バンド３００の底面に波形のスクライブラインを形成する。この時、前記スクライブロール２１０は、水平に回転角の変動が周期的に行わなければならない。

次に、垂直成形ロール１２０を通過させて、傾斜した金属バンドの両直線部のエッジを垂直に立設して垂直部を形成する。

また、連続的に水平回転角を変動させるパーティショニングロール２２０に金属バンドを通過させて、金属バンドの長手方向に沿って波形に切断して両分する。この時、金属バンドの波形切断と同時に、そのエッジには、“Ｌ”字形状の単一折畳部が形成される。

次に、内向き傾斜成形ロール１３０により垂直に立設された金属バンドの両直線部のエッジを内側に折り曲げる。

そして、第２エッジ成形ロール４００を通過しながら前記金属バンド３００の波形部エッジには、金属バンドの両側に折り曲げられた単一折畳部３２０が形成される。

また、ガイドロール６００を介して金属バンドが排出され、排出された２個の金属バンドは、各々シーム装置５００に供給され、前記金属バンドが巻き取られながら二重折畳部３１０と単一折畳部３２０とが互いに結合され、節部分で加圧されながら 堅固な曲管が形成される。

さらに、図１７(図１７ａ及び図１７ｂ）に示されるように、金属バンドの導入部及び終結部で前記カッティングロールを金属バンドと平行するように配置し、前記金属バンドを直線形に両分し、切断された金属バンドを巻き取る場合、曲管Ｃの両端に直線連結管Ｓが一体に形成されたダクトを製造することができる。

螺旋ダクト製造用金属バンドの切断された状態を示す平面図である。 従来の螺旋ダクトの製造装置を示す側面図である。 図２のカッティングロールの形状を示す正面図である。 図２の仕上げ成形ロールの形状を示す正面図である。 図２のシーム装置の構成例を示す正面図である。 本発明に係る螺旋ダクトの製造装置を示す側面図である。 本発明に係る螺旋ダクトの製造装置を示す平面図である。 本発明に係る螺旋ダクトの製造工程を示す側面図である。 図７は、図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図８は、図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図９は、図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 図６のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 図６のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 図６のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。 図６のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。 図６のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。 図６のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。 図６の曲管形成装置を示す正面図である。 図１７（図１７ａ及び図１７ｂ）は本発明に係るダクト製造装置により形成されたダクトであって、図１７ａは斜視図である。 図１７（図１７ａ及び図１７ｂ）は本発明に係るダクト製造装置により形成されたダクトであって、図１７ｂは展開図である。

符号の説明

１００ 第１エッジ成形ロール
１１０ 外向き傾斜成形ロール
１１１ 第１傾斜成形ロール
１１２ 第２傾斜成形ロール
１１３ 第３傾斜成形ロール
１２０ 垂直成形ロール
１３０ 内向き傾斜成形ロール
２００ カッティングロール
２１０ スクライブロール
２２０ パーティショニングロール
３００ 金属バンド
３１０ 金属バンドの二重折畳部
３２０ 金属バンドの単一折畳部
４００ 第２エッジ成形ロール
５００ シーム装置
６００ ガイドロール
７００ アンコイラ（uncoiler）
１０００ 螺旋ダクトの製造装置

Claims (6)

1. 螺旋ダクトの製造装置において、
   金属バンドの両直線部のエッジ部に二重折畳部を成形するための第１エッジ成形ロールと、
   前記第１エッジ成形ロールを通過した金属バンドを長手方向に沿って波形または直線形に切断するために水平回転角が周期的に変動するように設けられたカッティングロールと、
   前記カッティングロールの金属バンド進行方向の前方に配置されて切断された前記金属バンドのエッジに単一折畳部を形成するための第２エッジ成形ロールと、
   カッティングされた金属バンドを螺旋形状で巻き取り、且つ単一折畳部と二重折畳部とを相互結合するシーム装置と、を含み、
   前記カッティングロールは金属バンドの長手方向に沿って波形や直線形のスクライブラインを形成するスクライブロールと、前記スクライブラインに沿って分離させるパーティショニングロールで構成されることを特徴とする螺旋ダクトの製造装置。
2. 前記第１エッジ成形ロールは、外向き傾斜成形ロールと、垂直成形ロールと、内向き傾斜成形ロールとで構成されることを特徴とする請求項１に記載の螺旋ダクトの製造装置。
3. 前記外向き傾斜成形ロールと、前記スクライブロールと、前記垂直成形ロールと、前記パーティショニングロールと、前記内向き傾斜成形ロール及び前記第２エッジ成形ロールが順に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の螺旋ダクトの製造装置。
4. 前記第２エッジ成形ロールは、水平回転角の変動が可能となるように、前記スクライブロール及び前記パーティショニングロールと連動するように設けられることを特徴とする請求項１に記載の螺旋ダクトの製造装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の螺旋ダクトの製造装置による螺旋ダクトの製造方法であって、
   金属バンドを供給しながら、その両直線部のエッジ部に外向き傾斜部と、垂直部及び内向き傾斜部を各々形成し、カッティングロールの水平回転角を交互に変動させながら金属バンドにその長手方向に沿って波形に切断して両分し、且つ、切断された金属バンドのエッジには、単一折畳部を形成し、直線部エッジには、二重折畳部を形成し、切断された前記バンドを巻き取り、且つ前記単一折畳部と前記二重折畳部とを相互結合して、ダクトを形成し、
   前記金属バンドを長手方向に沿って両分させるステップは、スクライブロールの水平回転角を交互に変動させながら前記金属バンドに波形のスクライブラインを形成した後、パーティショニングロールの水平回転角を交互に変動させながら金属バンドの長手方向に沿って波形に切断させて両分させることを含むことを特徴とする螺旋ダクトの製造方法。
6. 前記金属バンドの導入部及び終結部では、前記スクライブロールを前記金属バンドと平行するように配置し、前記金属バンドに直線形にスクライブラインを形成した後、前記パーティショニングロールを前記金属バンドと平行するように配置して前記金属バンドを直線形に両分し、切断された金属バンドを巻き取り、曲管の両端に直線連結管を一体に形成することを特徴とする請求項５に記載の螺旋ダクトの製造方法。