JP5445876B2 - 扁平チューブ用フィンの製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は、扁平チューブを用いた熱交換器用のフィンを製造する扁平チューブ用フィンの製造装置に関する。
従来のクーラー等の熱交換器は、熱交換チューブを挿入する透孔が複数個穿設された熱交換器用フィンが複数枚積層されて構成されているものが一般的である。
かかる熱交換器用フィンは、図5に示す熱交換器用フィンの製造装置によって製造される。
熱交換器用フィンの製造装置には、アルミニウム等の金属製の薄板10がコイル状に巻かれたアンコイラー12が設けられている。アンコイラー12からピンチロール14を経て引き出された薄板10は、オイル付与装置16に挿入され、加工用オイルをその表面に付着され、プレス装置18内に設けられた金型装置20に供給される。
金型装置20は、内部に上下動可能な上型ダイセット22と、静止状態にある下型ダイセット24とが設けられている。この金型装置20によって、透孔の周囲に所定高さのカラーが形成された複数個のカラー付き透孔(図示せず)が所定の方向に所定の間隔で形成される。以下、金属製の薄板に透孔等が加工されたものを、金属帯状体11と称する。
ここで加工された金属帯状体11は、製品となる熱交換器用フィンが幅方向に複数配列されて形成されている。このため、金型装置20内には、列間スリット装置が設けられている。列間スリット装置は、間欠送りされる金属帯状体49を、噛み合わせた上刃と下刃とで切断し、搬送方向に長い帯状の製品(以下、製品幅の金属帯状体と称する場合がある)を製造する。
製品幅の金属帯状体は、カッター26によって所定長さに切断される。所定長さに切断された製品(熱交換器用フィン)は、スタッカ28に収容される。スタッカ28は、鉛直方向に立設された複数のピン27を有しており、透孔内にピン27を挿入させて製造された熱交換器用フィンを積層している。
特開平6−211394号公報
従来の熱交換器用フィンは、金属帯状体に熱交換チューブが挿入される複数の透孔を穿設されたものであった。
しかしながら現在、多穴の扁平チューブを用いた熱交換器が開発されてきている。この扁平チューブを用いた熱交換器用フィン(以下、扁平チューブ用フィンと称する場合がある)を図6(a)、(b)に示す。
扁平チューブ用フィン30は、扁平チューブ32が挿入される切り欠き部34が複数箇所に形成されており、切り欠き部34と切り欠き部34との間は、ルーバー35が形成された板状部36が形成されている。
切り欠き部34は、フィン31の幅方向の一方側からのみ形成されている。したがって、切り欠き部34と切り欠き部34との間の複数の板状部36は、長手方向に沿って伸びる連結部38によって連結されている。
ところで、扁平チューブ用フィンを製造する製造装置における、製品幅の金属帯状体を所定長さに切断して製品である熱交換器用フィンを形成するカットオフ装置では、製品の長さを任意に変更できるように、プレス装置における製品幅の金属帯状体の1回(型閉じ1回)の送り長さよりも、カットオフ1回の送り長さを長くすることができる。
このため、プレス装置とカットオフ装置との間では、カットオフ装置による1回の送り長さよりも長い長さを一時的に溜めるため、製品幅の金属帯状体を下方にたるませておくことが検討されている。
しかし、製品幅の金属帯状体は、極めて肉薄に形成されているため、たるませている箇所において自重によって変形するおそれがあるという課題がある。
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、扁平チューブ用フィンの製造時に、製品幅の金属帯状体の変形を防止できる扁平チューブ用フィンの製造装置を提供することにある。
本発明にかかる扁平チューブ用フィンの製造装置によれば、幅方向の一方側から他方側に向けて、熱交換用の扁平チューブを挿入させる切り欠き部が形成されてなる扁平チューブ用フィンを製造する製造装置において、未加工の金属製の薄板に切り欠き部を形成して金属帯状体とする金型装置が設けられたプレス装置と、切り欠き部が形成されてなる金属帯状体を所定幅に切断し、幅方向に複数本整列してなる製品幅の金属帯状体を形成する列間スリット装置と、列間スリット装置によって形成された複数本の製品幅の金属帯状体のそれぞれを、所定長さに切断するカットオフ装置とを具備し、前記列間スリット装置から出た複数本の製品幅の金属帯状体は、下方にたるませた状態を経てから前記カットオフ装置に進入するように設けられ、下方にたるませた状態の複数本の製品幅の金属帯状体の下面に当接して、複数本の製品幅の金属帯状体を支持する支持部が設けられていることを特徴としている。
この構成を採用することによって、たるませた製品幅の金属帯状体の下面が支持部で支持され、製品幅の金属帯状体が変形してしまうことを防止することができる。
また、前記支持部は、下方にたるませた複数本の製品幅の金属帯状体の上下動に合わせて上下動可能であることを特徴としてもよい。
この構成によれば、列間スリット装置からの製品幅の金属帯状体が送り出される速度と、カットオフ装置で製品幅の金属帯状体の引き込み速度との関係で、複数本の製品幅の金属帯状体のたるみが大きくなったり又は小さくなったりするなど、複数本の製品幅の金属帯状体の下面の位置が上下動することもあるが、この上下動に合わせて製品幅の金属帯状体の下面を支持可能となるので製品幅の金属帯状体が変形してしまうことを防止することができる。
また、前記支持部は、前記カットオフ装置における複数本の製品幅の金属帯状体の引き込み速度に同期して上昇し、前記カットオフ装置の引き込み停止時における前記列間スリット装置からの複数本の製品幅の金属帯状体の送り出し速度に同期して下降することを特徴としてもよい。
この構成を採用することによって、複数本の製品幅の金属帯状体の搬送速度に基づき、製品幅の金属帯状体の下面の位置の上下動に合わせて製品幅の金属帯状体の下面を支持することで製品幅の金属帯状体が変形してしまうことを防止することができる。
また、前記支持部は、上昇時において、下方にたるませた複数本の製品幅の金属帯状体の下面の上昇タイミングと同時又は早く上昇し、下降時において、下方にたるませた複数本の製品幅の金属帯状体の下面の下降タイミングと同時又は遅く下降することにより、複数本の製品幅の金属帯状体の下面が常時当接しているように設けられていることを特徴としてもよい。
この構成によれば、支持部は常に製品幅の金属帯状体の下面に当接するように上下動するので、製品幅の金属帯状体の変形防止を確実に行うことができる。
さらに、前記支持部は、複数の製品幅の金属帯状体の各下面が当接する複数の当接面が設けられ、該当接面は、製品幅の金属帯状体の切り欠き部が形成された側面が上方、切り欠き部が形成されていない側面が下方となるように傾斜して形成され、前記当接面には、切り欠き部が形成されていない側面に当接する側壁が形成されていることを特徴としている。
すなわち、切り欠き部が形成されている側の側面は強度が弱いため、なんらかの部材に接触させることが好ましくない。そこで、切り欠き部が形成されている側の側面は傾斜面の上方に位置させて何も接触させないようにし、切り欠き部が形成されていない側が重力によって当接面の傾斜を下降して側壁で支持される。このため、支持部において製品幅の金属帯状体を確実に支持すると共に、切り欠き部が形成されている側の変形を防止することができる。
本発明によれば、扁平チューブ用フィンの製造時に、製品幅の金属帯状体の変形を防止できる。
扁平チューブ用フィンの製造装置の全体構成を示す側面図である。 図1の金型装置によって加工された金属帯状体の平面図である。 プレス装置とカットオフ装置との間に設けられた支持部の正面図である。 製品幅の金属帯状体をたるませたループの上下動を示す説明図である。 熱交換器用フィンを製造する製造装置の全体構成を説明する説明図である。 (a)扁平チューブ用フィンの平面図である。(b)扁平チューブ用フィンの側面図である。
本発明に係る扁平チューブ用フィンの製造装置の全体構成を図1に示す。
アルミニウム等の未加工の金属製の薄板41は、アンコイラー40にコイル状に巻回されている。アンコイラー40から引き出された薄板41は、ループコントローラ42内に挿入され、間欠送りされる薄板41のばたつきがループコントローラ42によって抑えられる。
ループコントローラ42の下流側には、NCフィーダ44が設けられている。NCフィーダ44は、薄板41の上面と下面とに接触する2つのローラから構成されており、2つのローラが回転駆動することにより、薄板41を互いに挟み込んで薄板41を間欠送りする。
NCフィーダ44の下流側には、金型装置46が内部に配置されたプレス装置48が設けられている。プレス装置48において、薄板41が金型装置46によって所定の形状の金属帯状体49に形成される。
ここで形成される金属帯状体49を図2に示す。
図2に示す金属帯状体49は、搬送方向Aに直交する幅方向に4つの製品が並んで形成されている。
金属帯状体49の各製品については、図6を参照して説明するが、扁平チューブ32が挿入される切り欠き部34が複数箇所に形成されており、切り欠き部34と切り欠き部34との間は、ルーバー35が形成された板状部36が形成されている。また、ルーバー35の幅方向の両端部側には、金属製の薄板が切り起こされて形成された開口部37が形成されている。1つのルーバー35に対する2つの開口部37,37のうち、一方側の開口部37は、板状部36の先端部側に形成されている。
切り欠き部34は、フィン30の幅方向の一方側からのみ形成されている。したがって、切り欠き部34と切り欠き部34との間の複数の板状部36は、長手方向に沿って伸びる連結部38によって連結されている。
上記の1つのルーバー35に対する2つの開口部37,37のうち、他方側の開口部37は、この連結部38上に形成されている。
図2の金属帯状体49は、2つの製品が、互いの切り欠き部34の開口側が隣接するように対峙して配置されている組が、2組形成されている。すなわち、2つの製品の切り欠き部34の開口側が対峙して配置された組が、互いの連結部38同士が隣接するように配置されている。
このように、4つの製品を相対するように配置することによって、金型の左右の荷重バランスが良くなる。
なお、図2のような金属帯状体と異なり、複数の製品の切り欠き部34の開口側が全て一方方向に向いて配置させてしまうと、各製品を切り離す列間スリット装置52(後述する)によって各製品間を切り離す際に、切り欠き部34とそうでない部位との間で、切断位置のずれによる切断片(ヒゲ:切断不良)が生じてしまう可能性が高い。したがって、複数の製品の切り欠き部34の開口側が全て一方方向に向いて配置させる場合には、切り欠き部34の開口部の境目ではなく、連結部38部分に進入した位置まで切り欠き部34の開口部分を若干広げ、切断させる必要が出てくる。しかし、この場合だと断面に段差が生じてしまうし、また金型の左右の荷重バランスが悪くなる。したがって、図2に示したような配置で複数の製品を製造することが好ましい。
製造装置の全体構成の説明に戻る。
プレス装置48内の金型装置46で形成された金属帯状体49は、プレス装置48の下流側に設けられている送り装置50によって間欠的に搬送方向に送られる。送り装置50の送りタイミングは、NCフィーダ44と連動して動作するように設けられており、安定した間欠送りを可能とする。
送り装置50は、水平方向に移動可能な往復動ユニット51が、初期位置と移送位置との間を往復動して金属帯状体49を牽引する。往復動ユニット51の上面には、送りピン55が上方に突出して配置されており、送りピン55が金属帯状体49に形成された切り欠き部34内に下方から進入し、送りピン55が牽引することで金属帯状体49は移送位置まで移動する。
送り装置50の下流側には、列間スリット装置52が設けられている。列間スリット装置52は、金属帯状体49の上面側に配置された上刃53と、金属帯状体49の下面側に配置された下刃54とを有する。列間スリット装置52は、プレス装置48の上下動動作を利用して動作するように設けるとよい。
上刃53及び下刃54は、金属帯状体49の搬送方向に長尺に形成されており、間欠送りされる金属帯状体49を、噛み合わせた上刃53と下刃54とで切断し、搬送方向に長い帯状の製品(以下、製品幅の金属帯状体と称する場合がある)を製造する。
列間スリット装置52によって製品幅に切断された、複数本の製品幅の金属帯状体49は、カットオフ装置60内に送り込まれる。
なお、カットオフ装置60に送り込まれる前に、複数本の製品幅の金属帯状体49は、隣り合う製品幅の金属帯状体49同士の間を所定間隔(後述するスタック装置の構造にもよるが、5〜10mm程度)あけるように配置される。また、カットオフ装置60に送り込まれる前には、複数本の製品幅の金属帯状体49は、カットオフ装置60による1回の送り長さよりも長い長さを一時的に溜めるため、下方にたるませるようにしている(図1の符号B)。
カットオフ装置60内には、搬送方向に各製品幅の金属帯状体49を間欠的に搬送する送り装置62が設けられている。送り装置62の構造としては、プレス装置48の下流側に設けられている送り装置50の構造よりも、1回の送り長さが長くすることができるような構成となっている。
送り装置62は、水平方向に移動可能な搬送ユニット64が、所定距離移動することにより製品幅の金属帯状体49をプレス装置48側から牽引し、カットオフ装置60の下流側に押し出す。搬送ユニット64の上面には、製品幅の金属帯状体49の数だけ水平方向に並んだ複数列の送りピン65が列状に上方に突出して配置されている。送りピン65が各製品幅の金属帯状体49に形成された切り欠き部34内に下方から進入し、送りピン65が牽引することで各製品幅の金属帯状体49は移送位置まで移動する。
送り装置62の下流側には、切断装置66が設けられている。
切断装置66は、各製品幅の金属帯状体49を所定長さに切断することにより、最終的な扁平チューブ用フィン30を作成する。切断装置66は、各製品幅の金属帯状体49の上面側に配置された上刃68と、各製品幅の金属帯状体49の下面側に配置された下刃69とを有する。
上刃68と下刃69とが型閉じすることによって、各製品幅の金属帯状体49が搬送方向に沿って所定長さに切断され、扁平チューブ用フィン30が製造される。
製造された扁平チューブ用フィン30は、スタック装置80に複数枚積層されてスタックされる。
扁平チューブ用フィンのスタックの一例について説明する。カットオフ装置60により所定寸法に切断された扁平チューブ用フィン30は、保持状態を継続する保持装置70に保持される。保持装置70の下方には、カットオフ装置60により所定長さに切断された扁平チューブ用フィン30を積層させるためのスタック装置80が設けられている。
保持装置70は、列間スリット装置52から送り出される製品幅の金属帯状体49の側方位置と製品幅の金属帯状体の保持位置との間で互いに接離動可能に設けられた一対の保持体71を有している。
スタック装置80は、保持装置70により保持されている扁平チューブ用フィン30の切り欠き部34に下方から挿通させるように、上下方向に移動可能な複数本のスタックピン81と、スタックピン81に挿通された複数枚の扁平チューブ用フィン30のうち最下部の扁平チューブ用フィンの下面に当接し、スタックピン81の上下方向への移動とは別個に上下方向に移動可能なフィン受け部88とを備えている。
スタック装置の例としてはこのような構造のものに限定はしなくてもよく、例えばマガジン状のものを採用することもできる。
上述したように、プレス装置48と、カットオフ装置60との間では、複数本の製品幅の金属帯状体49をたるませて形成している。以下、このたるませた部分をループBと称する場合がある。
ループBの下端部には、各ループBを支持する複数の支持部90が設けられている。図3に支持部90の正面図を示す。
各支持部90は、各製品幅の金属帯状体49のそれぞれを支持可能となるように、各製品幅の金属帯状体49ごとに設けられている。これら各支持部90は、1つの基台91の上に配置され、基台91の上下動により同時に上下動可能である。
各支持部90の構造を説明する。
支持部90は、製品幅の金属帯状体49のループBの下面が当接する当接面92が形成されている。この当接面92は搬送方向に対して直交する方向(幅方向)に傾斜して形成されている。傾斜した当接面92の下方側端部には、上方に起立する側壁94が設けられている。
この側壁94に製品幅の金属帯状体49の幅方向の端縁が当接してガイドされる。なお、製品幅の金属帯状体49においては、切り欠き部34が形成されている側は強度的に弱いので、切り欠き部34が形成されている側は側壁94には当接しないように設けられている。
すなわち、支持部90の当接面92の傾斜方向は、製品幅の金属帯状体49の切り欠き部34が形成されていない側(連結部38が形成されている側)が下方となるような向きに傾斜している。
本実施形態で示す例では、図2に示したように、製品幅の金属帯状体49は、互いの切り欠き部34の開口側が隣接するように対峙して配置されている組が、2組形成されているものである。
このため、図3の支持部90も、搬送方向に直交する幅方向に4つ設けられ、互いの切り欠き部34が対峙するよう、2つの支持部90の各当接面92がいわゆる拝み勾配(又は屋根勾配)となるよう配置された組が、2組設けられている。
支持部90には、当接面92を上下動させるための上下動手段96を有している。上下動手段96としては、ボールネジ、流体シリンダー等が挙げることができる。本実施形態では、上下動手段96としてはボールネジ97を採用している。ボールネジ97は、基台91の中央に取り付けられ、基台91から下方に向かって延びている。ボールネジ97を回転させるために、サーボモータ98が設けられている。サーボモータ98の回転軸が直接ボールネジ97を回転させてもよいし、サーボモータ98は、ボールネジ97の軸線上とは異なる場所に配置されて、サーボモータ98の回転軸に掛け渡されているベルト等でボールネジ97を回転させてもよい。
このように、サーボモータ98の回転制御によって支持部90の上下動を精密に制御することができる。
続いて、図4に基づいて支持部の上下動について説明する。
支持部90は、常に製品幅の金属帯状体49のループBの下面を支持するように上下動可能である。上下動は上述したようにボールネジ97とサーボモータ98を有する上下動手段96によって行われる。
まず、ループBの動きについて説明する。ループBは、図4の下限位置と上限位置との間で上下動している。カットオフ装置60は、カットオフ装置60内の送り装置62によって製品幅の金属帯状体49を引き込むが、本実施形態では、カットオフ装置60の動作1サイクル3.4秒の間に1回約1000mmを引き込む。最初に下限位置にあったループBはカットオフ装置60内への引き込みにより、図4の上限位置に一度に上昇する。
一方、プレス装置48においては0.17秒に1回約50mmを送り出している。
したがって、プレス装置48からは間欠的にではあるが、3.4秒では約1000mm送り出される。このように、予めたるませてあるループBは、上記のように3.4秒間では一度に約1000mm引き込まれる一方で、3.4秒間の間に間欠的に約1000mm送り出されてくるので、上下動を繰り返すのである。
このように、ループBは、カットオフ装置60によって一度に1000mm引き込まれて下限位置から上限位置まで上昇し、次のカットオフ装置60の引き込みまでの3.4秒間は、プレス装置からの間欠的な送り出しに合わせて徐々に下降していき、下限位置へ至る。
このように本実施形態でのループBは、一度に上昇し、徐々に下降することを繰り返している。
そして、支持部90の上下動手段96は、このようなループBの上下動に伴って支持部90が常にループBを支持できるように上下動を行っている。また、上下動手段96の動作制御は、CPU等から構成される制御部100によって実行される。
例えば、支持部90の上下動手段96を制御する制御部100には、プレス装置48の送り装置50の制御信号及びカットオフ装置60の送り装置62の制御信号が入力され、制御部100の制御動作は、各送り装置50及び62の動作に同期して実行される。
制御部100は、カットオフ装置60の送り装置62の動作開始と同時又は動作開始よりも早いタイミングで、ループBの上昇速度と同じ速度で支持部90を上昇させるように、サーボモータ98の回転数を制御する。このようにすることで、支持部90の上昇よりも早くループBが上昇してループBの下面が支持部90の当接面92から離間してしまうことを防止できる。
また、ループBが上限位置に達した後、カットオフ装置60の引き込み動作は3.4秒後に再開されるが、その間プレス装置48から間欠的に(0.17秒に1回、約50mmづつ)製品幅の金属帯状体49が送り出される。
このためループBは上限位置から下限位置まで、間欠的に下降していく。
制御部100は、プレス装置48からの送り出しの動作開始と同時又は動作開始よりも遅いタイミングで、ループBの下降速度と同じ速度で支持部90を下降させるように、サーボモータ98の回転数を制御する。このようにすることで、支持部90の下降よりも遅くループBが下降してループBの下面が支持部90の当接面92から離間してしまうことを防止できる。
なお、本実施形態としては、上下動手段96をボールネジ97とサーボモータ98で実現する例について説明した。
しかし、上下動手段としては、流体シリンダー等他の手段を用いてもよい。
また、ループBの上下動は、カットオフ装置60の引き込みとプレス装置48の送り出しのタイミングの相違によって生じるものであるが、上述してきた実施形態のような引き込み量及び送り出し量に限定するものではない。
以上本発明につき好適な実施形態を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施形態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。
30 扁平チューブ用フィン
32 扁平チューブ
34 切り欠き部
35 ルーバー
36 板状部
37 開口部
38 連結部
40 アンコイラー
41 薄板
42 ループコントローラ
44 NCフィーダ
46 金型装置
48 プレス装置
49 金属帯状体
50 送り装置
51 往復動ユニット
52 列間スリット装置
53 上刃
54 下刃
55 送りピン
60 カットオフ装置
62 送り装置
64 搬送ユニット
65 送りピン
66 切断装置
68 上刃
69 下刃
70 保持装置
71 保持体
80 スタック装置
81 スタックピン
88 フィン受け部
90 支持部
91 基台
92 当接面
94 側壁
96 上下動手段
97 ボールネジ
98 サーボモータ
100 制御部

Claims (5)

  1. 幅方向の一方側から他方側に向けて、熱交換用の扁平チューブを挿入させる切り欠き部が形成されてなる扁平チューブ用フィンを製造する製造装置において、
    未加工の金属製の薄板に切り欠き部を形成して金属帯状体とする金型装置が設けられたプレス装置と、
    切り欠き部が形成されてなる金属帯状体を所定幅に切断し、幅方向に複数本整列してなる製品幅の金属帯状体を形成する列間スリット装置と、
    列間スリット装置によって形成された複数本の製品幅の金属帯状体のそれぞれを、所定長さに切断するカットオフ装置とを具備し、
    前記列間スリット装置から出た複数本の製品幅の金属帯状体は、下方にたるませた状態を経てから前記カットオフ装置に進入するように設けられ、
    下方にたるませた状態の複数本の製品幅の金属帯状体の下面に当接して、複数本の製品幅の金属帯状体を支持する支持部が設けられていることを特徴とする扁平チューブ用フィンの製造装置。
  2. 前記支持部は、下方にたるませた複数本の製品幅の金属帯状体の上下動に合わせて上下動可能であることを特徴とする請求項1記載の扁平チューブ用フィンの製造装置。
  3. 前記支持部は、
    前記カットオフ装置における複数本の製品幅の金属帯状体の引き込み速度に同期して上昇し、
    前記カットオフ装置の引き込み停止時における前記列間スリット装置からの複数本の製品幅の金属帯状体の送り出し速度に同期して下降することを特徴とする請求項2記載の扁平チューブ用フィンの製造装置。
  4. 前記支持部は、
    上昇時において、下方にたるませた複数本の製品幅の金属帯状体の下面の上昇タイミングと同時又は早く上昇し、
    下降時において、下方にたるませた複数本の製品幅の金属帯状体の下面の下降タイミングと同時又は遅く下降することにより、複数本の製品幅の金属帯状体の下面が常時当接しているように設けられていることを特徴とする請求項3記載の扁平チューブ用フィンの製造装置。
  5. 前記支持部は、
    複数の製品幅の金属帯状体の各下面が当接する複数の当接面が設けられ、
    該当接面は、製品幅の金属帯状体の切り欠き部が形成された側面が上方、切り欠き部が形成されていない側面が下方となるように傾斜して形成され、
    前記当接面には、切り欠き部が形成されていない側面に当接する側壁が形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項4記載の扁平チューブ用フィンの製造装置。
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