JP4490666B2 - 波板の製造方法および波板の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属板の一方の面に平行に延びる複数の密着曲げ部を所定間隔で畝状に突出させた波板の製造方法と、その波板の製造装置とに関する。

ＩＣパッケージが発生する熱を放熱するためのチャンネルフィンの製造方法が下記特許文献１により公知である。このチャンネルフィンは、金属板の一方の面に平行に延びる複数の密着曲げ部を所定間隔で畝状に突出させた波板よりなり、その製造方法は、固定ダイスおよび可動ダイスの上面に支持した素材薄板に対してパンチを下降させ、パンチで素材薄板を固定ダイスおよび可動ダイス間に押し込んでＵ曲げ部を成形する第１工程と、パンチを上方に退避させた後に、可動ダイスを固定ダイスに向けて移動させることでＵ曲げ部を密着するように潰して放熱部を成形する第２工程とを含んでいる。
特開平８−８３８７１号公報

ところで、上記従来のチャンネルフィンの製造方法の第１工程において、前回の第２工程で成形した放熱部を可動ダイスに形成した可動ダイス溝に嵌合させて素材薄板を位置決めした状態で、今回の第１工程を実行して素材薄板にＵ曲げ部を成形するようになっている。素材薄板は可動ダイス側で放熱部が可動ダイス溝に拘束されているにも関わらずに、その反対側の固定ダイス側が拘束されていないため、パンチが固定ダイスおよび可動ダイスの間に下降する際に、Ｕ曲げ部の可動ダイス側で素材薄板の引き込みが不能になって減肉が発生し易くなり、Ｕ曲げ部の固定ダイス側で素材薄板の引き込みが可能になって減肉が発生し難くなることで、Ｕ曲げ部の肉厚が不均一になって最終製品の精度に悪影響が出る問題がある。

また第２工程で可動ダイスを固定ダイスに向けて移動させてＵ曲げ部を潰す際に、素材薄板の上面を押さえていないため、放熱部の付け根部で素材薄板が上方に盛り上がって平坦度が損なわれる問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、金属板の一方の面に平行に延びる複数の密着曲げ部を所定間隔で畝状に突出させた波板を精度良く製造することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、金属板の一方の面に平行に延びる複数の密着曲げ部を所定間隔で畝状に突出させた波板の製造方法であって、金属板に複数のＵ字状曲げ部を順番に成形する第１プレス工程と、前記複数のＵ字状曲げ部を順番に潰して前記密着曲げ部を順番に成形する第２プレス工程とを含むものにおいて、前記第１プレス工程では、金属板をＵ字状曲げ部の方向と直交する方向に送って位置決めした後に、その位置決めを解除した状態で前記Ｕ字状曲げ部をプレスし、前記第２プレス工程では、Ｕ字状曲げ部を両側からプレスして前記密着曲げ部を成形しながら、金属板の他方の面を平坦にプレスすることを特徴とする波板の製造方法が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記第２プレス工程の後に、金属板の一方の面の平坦部を支持して他方の面を平坦にプレスする第３プレス工程を含むことを特徴とする波板の製造方法が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記波板は熱交換器の第１伝熱板であり、第２伝熱板と協働して熱交換器を構成することを特徴とする波板の製造方法が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１の波板の製造方法の第２プレス工程を実施するための波板の製造装置であって、金属板のＵ字状曲げ部を潰して密着曲げ部を成形すべく第１の方向に開閉する第１、第２ダイと、前記第１の方向と直交する第２の方向に進退するパンチと、前記第２の方向に前進するパンチの押圧力で第１、第２ダイを前記第１の方向に閉じるカム機構とを備えたことを特徴とする波板の製造装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、第１、第２ダイは前記第２の方向に移動可能であり、前記カム機構は固定部材に設けた第１傾斜カム面と、第１ダイに設けられて前記第１傾斜カム面に摺動自在に当接す第２傾斜カム面とを備え、第１、第２ダイがパンチの押圧力で前記第２の方向に移動するときに第１ダイは固定部材からの反力で第２ダイに向けて前記第１の方向に閉じることを特徴とする波板の製造装置が提案される。

請求項１の構成によれば、第１プレス工程において、金属板を所定量送って位置決めした後に、その位置決めを解除した状態で金属板の一方の面にＵ字状曲げ部をプレスするので、Ｕ字状曲げ部の両側から金属板を均等に引き込んで減肉の発生を防止し、Ｕ字状曲げ部の肉厚を均一化して歪みの発生を防止することができる。また第２プレス工程において、Ｕ字状曲げ部を両側からプレスして密着曲げ部を成形しながら、金属板の他方の面を平坦にプレスするので、金属板の他方の面の盛り上がりを防止して平坦に仕上げることができる。

請求項２の構成によれば、第２プレス工程に続く第３工程で、金属板の一方の面の平坦部を支持して他方の面を平坦にプレスするので、金属板の他方の面をより平坦に仕上げることができる。

請求項３の構成によれば、波板を熱交換器の伝熱板として用いることで、熱交換器の精度を高めることができる。

請求項４の構成によれば、第１の方向に開閉する第１、第２ダイと、第１の方向と直交する第２の方向に進退するパンチと設けたので、第１、第２ダイで金属板のＵ字状曲げ部を潰して密着曲げ部を成形すると同時に、パンチで金属板の他方の面の盛り上がりを防止して平坦に仕上げることができる。しかも第２の方向に前進するパンチの押圧力でカム機構を介して第１、第２ダイを第１の方向に閉じるので、第１、第２ダイを閉じるための特別の駆動源が不要になって構造が簡素化される。

請求項５の構成によれば、カム機構を固定部材に設けた第１傾斜カム面と、第１ダイに設けた第２傾斜カム面とで構成し、第１、第２ダイがパンチの押圧力で第２の方向に移動するときに第１ダイは固定部材からの反力で第２ダイに向けて第１の方向に閉じるので、簡単な構造で第１、第２ダイを閉じて密着曲げ部を成形することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は熱交換器の分解斜視図、図２は熱交換器の部分断面図、図３は第１伝熱板の部分斜視図、図４は第１プレス工程のプレス装置の平面図、図５は図４の５−５線断面図、図６は第２プレス工程のプレス装置の正面図、図７は第３プレス工程のプレス装置の正面図である。

図１および図２に示すように、ガスタービンエンジンに使用される熱交換器１１は、第１伝熱板１２および第２伝熱板１３を交互に積層してロウ付けしたもので、第１、第２伝熱板１２，１３間に高温のガスが通過するガス通路１４と、低温のエアが通過するエア通路１５とが交互に形成される。

第１伝熱板１２は、金属板１６の平坦部１６ａの一方の面から多数の密着曲げ部１６ｂ…を平行な畝状に突出させたもので、それらの密着曲げ部１６ｂ…の先端が第２伝熱板１３の平坦な一方の面にロウ付けされる。第２伝熱板１３は、その他方の面に凸条１３ａ，１３ａ；１３ｂ，１３ｂ；１３ｃ…が突設されており、これらの凸条１３ａ，１３ａ；１３ｂ，１３ｂ；１３ｃ…の先端が第１伝熱板１２の平坦な他方の面にロウ付けされる。その結果、ガス通路１４はガス入口１４ａおよびガス出口１４ｂを有する直線状の通路となり、エア通路１５はエア入口１５ａおよびエア出口１５ｂを有するクランク状の通路となる。

図３には第１伝熱板１２の詳細な形状が示されており、実施例では厚さ０．１ｍｍのステンレス板よりなる金属板１６の密着曲げ部１６ｂ…のピッチは２．５ｍｍ、高さは０．９ｍｍ、付け根の曲率半径は最大０．１ｍｍである。またピッチの公差は±０．０５ｍｍであり、高さの公差は０ｍｍ〜−０．０３ｍｍである。

次に、第１伝熱板１２の製造方法および製造装置について説明する。

第１伝熱板１２の製造工程には、金属板１６にＵ字状曲げ部１６ｂ′…をプレス加工する第１プレス工程と、Ｕ字状曲げ部１６ｂ′から密着曲げ部１６ｂ…をプレス加工する第２プレス工程と、第１伝熱板１２の他方の面（密着曲げ部１６ｂ…が形成されていない面）を平坦にプレス加工する第３プレス工程とが含まれる。

図４および図５に示すように、第１プレス工程を行うプレス装置は、金属板１６の送り方向の前端部を把持して前記ピッチずつ間欠送りする送り手段２１と、金属板１６の送り方向の後端部に固定された位置決め部材２２と、位置決め部材２２に前記ピッチと同じピッチで形成された多数のノッチ２２ａ…と、金属板１６の送り方向と直交する方向に進退して前記ノッチ２２ａ…に係脱可能な位置決め爪２３と、金属板１６にＵ字状曲げ部１６ｂ′…をプレス加工する金型２４とを備えており、金型２４はＵ字状の凹部を有するダイ２４ａおよびＵ字状の凸部を有するパンチ２４ｂで構成される。金属板１６を引き込み易くするために、ダイ２４ａの凹部のエッジａ，ａに曲率半径が０．１ｍｍ程度の丸みが付けられている。

第１プレス工程では、先ず位置決め部材２２の多数のノッチ２２ａ…のうち、金属板１６に最も近いノッチ２２ａに位置決め爪２３を係合させることで、金属板１６を送り方向に精密に位置決めする。続いて、位置決め爪２３をノッチ２２ａから離脱させて金属板１６の拘束を解いた直後に、金型２４のダイ２４ａおよびパンチ２４ｂを閉じてＵ字状曲げ部１６ｂ′をプレス成形する。このとき、位置決め爪２３およびノッチ２２ａによる金属板１６の拘束が解かれており、かつダイ２４ａの凹部のエッジａ，ａに丸みが付けられているため、Ｕ字状曲げ部１６ｂ′の両側から金属板１６が均等に引き込まれることで、減肉の発生を阻止し、かつＵ字状曲げ部１６ｂ′を均一な肉厚に成形することができる。

このようにして１番目のＵ字状曲げ部１６ｂ′が成形されると、送り手段２１で金属板１６を１ピッチ分供給した後に、金属板１６に近い側から２番目のノッチ２２ａに位置決め爪２３を係合させて該金属板１６を精密に位置決めした後に、位置決め爪２３をノッチ２２ａから離脱させて金属板１６の拘束を解き、この状態で金型２４のダイ２４ａおよびパンチ２４ｂを閉じて２番目のＵ字状曲げ部１６ｂ′をプレス成形する。上記作用を繰り返し行うことで、金属板１６に多数のＵ字状曲げ部１６ｂ′…を精度良く成形することができる。

尚、位置決め部材２２は水平方向に配置されており、その側面にノッチ２２ａ…が形成されているため、ノッチ２２ａに付着した塵が重力で落下し易くなり、ノッチ２２ａに塵が付着して位置決め爪２３による位置決め精度が低下することがない。

図６に示すように、第２プレス工程を行うプレス装置は、第１ダイ２５、第２ダイ２６およびパンチ２７よりなる金型２８を備える。第１ダイ２５は金属板１６の送り方向に直交する方向にのみ移動可能であり、第２ダイ２６は金属板１６の送り方向と、それに交する方向とに移動可能である。移動不能に固定された固定部材２９の側面に第１傾斜カム面２９ａが形成されており、この第１傾斜カム面３９ａに摺動自在に係合する第２傾斜カム面２５ａが第１ダイ２５の側面に形成される。パンチ２７は第１、第２ダイ２５，２６に対して、金属板１６の送り方向に直交する方向に移動可能である。

第２プレス工程では、先ず相互に離間した第１、第２ダイ２５，２６の間に金属板１６のＵ字状曲げ部１６ｂ′を挟むように位置させた状態で、パンチ２７を金属板１６に向けて下降させる。パンチ２７に押圧された金属板１６が第１、第２ダイ２５，２６に当接すると、パンチ２７、金属板１６および第１、第２ダイ２５，２６が一体になって下降する。その際に、下降する第１ダイ２５の第２傾斜カム面２５ａが固定部材２９の第１傾斜カム面２９ａに案内されることで、第１ダイ２５が第２ダイ２６に向けて移動して金属板１６のＵ字状曲げ部１６ｂ′を押し潰すようにプレス加工して密着曲げ部１６ｂ…を成形する。このようにパンチ２７を下降させる駆動力を利用して第１ダイ２５を第２ダイ２６に向けて駆動できるので、第１ダイ２５を駆動する特別の駆動源を不要にして金型２８の構造を簡素化することができる。

第１、第２ダイ２５，２６でＵ字状曲げ部１６ｂ′を押し潰すとき、Ｕ字状曲げ部１６ｂ′の付け根が上方に盛り上がろうとするが、その部分を上方からパンチ２７で押圧することで、金属板１６の他方の面（密着曲げ部１６ｂ…が形成されていない面）を平坦に成形することができる。

図７に示すように、第３プレス工程を行うプレス装置は、ダイ３１およびパンチ３２よりなる金型を備える。ダイ３１には複数の凹部３１ａ…が形成されており、これらの凹部３１ａ…に金属板１６の密着曲げ部１６ｂ…の両端を収納した状態でパンチ３２を下降させて金属板１６の平坦部１６ａを押圧することで、密着曲げ部１６ｂ…の溝１６ｃ…をできるだけ浅くすることができる。これにより、第１伝熱板１２の両端の平坦部１６ａに第２伝熱板１３の凸条１３ａ，１３ａをロウ付けする際に、ロウ材が密着曲げ部１６ｂ…の溝１６ｃ…に沿って流れるのを防止することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例では波板として熱交換器１１の第１伝熱板１２を例示したが、本発明は他の任意の用途の波板に対して適用することができる。

熱交換器の分解斜視図 熱交換器の部分断面図 第１伝熱板の部分斜視図 第１プレス工程のプレス装置の平面図 図４の５−５線断面図 第２プレス工程のプレス装置の正面図 第３プレス工程のプレス装置の正面図

１１ 熱交換器
１２ 第１伝熱板
１３ 第２伝熱板
１６ 金属板
１６ａ 平坦部
１６ｂ 密着曲げ部
１６ｂ′ Ｕ字状曲げ部
２５ 第１ダイ
２５ａ 第２傾斜カム面
２６ 第２ダイ
２７ パンチ
２９ 固定部材
２９ａ 第１傾斜カム面
３０ カム機構

Claims (5)

1. 金属板（１６）の一方の面に平行に延びる複数の密着曲げ部（１６ｂ）を所定間隔で畝状に突出させた波板の製造方法であって、
   金属板（１６）に複数のＵ字状曲げ部（１６ｂ′）を順番に成形する第１プレス工程と、前記複数のＵ字状曲げ部（１６ｂ′）を順番に潰して前記密着曲げ部（１６ｂ）を順番に成形する第２プレス工程とを含むものにおいて、
   前記第１プレス工程では、金属板（１６）をＵ字状曲げ部（１６ｂ′）の方向と直交する方向に送って位置決めした後に、その位置決めを解除した状態で前記Ｕ字状曲げ部（１６ｂ′）をプレスし、
   前記第２プレス工程では、Ｕ字状曲げ部（１６ｂ′）を両側からプレスして前記密着曲げ部（１６ｂ）を成形しながら、金属板（１６）の他方の面を平坦にプレスすることを特徴とする波板の製造方法。
2. 前記第２プレス工程の後に、金属板（１６）の一方の面の平坦部（１６ａ）を支持して他方の面を平坦にプレスする第３プレス工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の波板の製造方法。
3. 前記波板は熱交換器（１１）の第１伝熱板（１２）であり、第２伝熱板（１３）と協働して熱交換器（１１）を構成することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の波板の製造方法。
4. 請求項１の波板の製造方法の第２プレス工程を実施するための波板の製造装置であって、
   金属板（１６）のＵ字状曲げ部（１６ｂ′）を潰して密着曲げ部（１６ｂ）を成形すべく第１の方向に開閉する第１、第２ダイ（２５，２６）と、
   前記第１の方向と直交する第２の方向に進退するパンチ（２７）と、
   前記第２の方向に前進するパンチ（２７）の押圧力で第１、第２ダイ（２５，２６）を前記第１の方向に閉じるカム機構（３０）と、
   を備えたことを特徴とする波板の製造装置。
5. 第１、第２ダイ（２５，２６）は前記第２の方向に移動可能であり、前記カム機構（３０）は固定部材（２９）に設けた第１傾斜カム面（２９ａ）と、第１ダイ（２５）に設けられて前記第１傾斜カム面（２９ａ）に摺動自在に当接す第２傾斜カム面（２５ａ）とを備え、第１、第２ダイ（２５，２６）がパンチ（２７）の押圧力で前記第２の方向に移動するときに第１ダイ（２５）は固定部材（２９）からの反力で第２ダイ（２６）に向けて前記第１の方向に閉じることを特徴とする、請求項４に記載の波板の製造装置。

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