JPH04237521A - フィンの成形加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は帯板にフィンを成形加
工する方法に関するものであり、成形されたフィンは熱
交換器の偏平のチューブ内に挿入してろう付けされる。

【０００２】

【従来技術】従来、帯板をローラにより波板に成形加工
するには３種類の方法がある。第１の方法は図１３に示
すように複数対の、円周方向に沿い回転軸に直角方向に
延出する突条３１ａ、３３ａを外周面に有する上ローラ
３１、３３と、突条３１ａ、３３ａを隙間を介して収容
する凹溝３２ａ、３４ａを外周面に有する下ローラ３２
、３４との回転により帯板６０に徐々にフィン６１を形
成している。この場合、帯板の肉厚は成形前後において
ほぼ同じである。

【０００３】第２の方法は図１４に示すように、突条を
有する上ローラ４１と下ローラ４２とにより１，２工程
で帯板６０の幅方向の全域に亘り板厚を変化させて帯板
６０にフィン６２を形成する方法であり、この方法は特
開昭６２−２１２０２５号公報により開示されている。

【０００４】第３の方法は図１５に示すように、帯板６
０を帯板の幅とほぼ同長の歯車５１、５２の間に挟み込
んで一気に波板を成形する方法であり、この方法は特開
昭４３−２８３０７号公報により開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら上記の方法
にはそれぞれ次の欠点がある。第１の方法は対をなす上
、下ローラの数が多くなり、製造工程が増加することで
ある。

【０００６】第２の方法は帯板に降伏応力以上の引張り
応力を付加して残留伸び変形させて波を形成するのであ
るが、一般に均一の厚さを有する平板を高い精度を有す
る波形に成形出来るのは波のピッチに対し山の高さが低
い正弦波の場合であり、波形がほぼ矩形である場合には
成形された波板の板厚が局部的に減少して破断すること
がある。

【０００７】第３の方法は図１５に示すようにフィン６
３の長さｂを変更したい場合には、その変更に対応する
幅を有する帯板６０と長さを有するローラ５１、５２を
手当しなければならないのでフィンの長さのバリエーシ
ョンに対する対応性が劣る。

【０００８】この発明は製造工程が簡単で、成形時に帯
板が破断することがなく、所望の長さの成形品が容易に
得られるフィンの成形加工方法の提供を課題とする。

【０００９】

【課題を解決する手段】上記課題を解決するためこの発
明は、相互に噛合可能の、回転軸に直角方向の突起列を
外周面に有する一対の成形ローラ間に帯板を挿入してフ
ィンを成形加工する方法において、前記突起の側面部間
に挟まれる帯板の部分を、帯板の降伏応力と最大応力と
の間の応力で板厚の方向に押圧するように突起間のクリ
アランスを調整するようになっている。

【００１０】

【作用】突起間のクリアランスを調整することにより、
帯板は突起の側面部間において、帯板の降伏応力と最大
応力との間の応力で板厚の方向に押圧されるので、フィ
ンは破断することなく、均一な所定の厚さと正規の形状
とを保持する。

【００１１】

【実施例】以下、実施例を示す図面によりこの発明を説
明する。図１〜８は第１実施例を示す。まず本発明の実
施に使用されるフィン成形装置を図１により説明すると
、一対のフィン成形ローラ１ａ、１ｂがその外周面に設
けた円周方向の突起と溝とを互いに噛み合わせた状態で
、軸受支持フレーム６に取り付けた軸受７、７にローラ
軸１ａｃ、１ｂｃを介して回転可能に支持されている。 成形ローラ１ａ、１ｂの回転駆動力はモータ８の駆動力
を同期用歯車機構９で同速度で互いに逆回転する２軸出
力に変換した後、自在継手１０ａ、１０ｂを介して成形
ローラ１ａ、１ｂのローラ軸１ａｃ、１ｂｃに伝達する
ことにより得られる。１１は軸間調整ボルトで、成形ロ
ーラ１ａ、１ｂ間の後述するクリアランス（隙間）を調
整する機能を有する。

【００１２】図２は図１のＣ部の拡大図を示す。成形ロ
ーラ１ａの外周面にローラの円周方向に延出する突起１
３の列と溝１２の列とが交互に設けられ、成形ローラ１
ｂの外周面にも同様に突起１４の列と溝１５の列とが交
互に設けられている。そして両成形ローラ１ａ、１ｂの
突起列と溝列とが相互に噛み合ってローラ軸１ａｃ、１
ｂｃに直角になっている。この成形ローラ１ａ、１ｂの
突起と溝間の隙間に帯板２を挿入し、ローラ軸１ａｃ、
１ｂｃを回転駆動すると成形品（波板）４が形成される
。この際、帯板２はローラ１ａ、１ｂにより幅方向の伸
びを拘束され、波板４に成形されて板厚は薄くなるが幅
はほとんど変らない。又断面積は成形前後でほとんど変
らない。

【００１３】図３（イ）〜（ハ）は本実施例のフィンの
成形加工方法における帯板２の成形過程を説明したもの
であり、加工中の帯板２及び成形品４の断面形状と成形
ローラ１ａ、１ｂ間のクリアランス（一方のローラの突
起の基部と他方のローラの突起の先端との距離）Ｇとの
関係を示す。図３（イ）は帯板２が成形ローラ１ａ、１
ｂに噛み込まれつつある状況を示し（この時の隙間Ｇ１
　）、帯板２は突起１３、１４によって溝１２、１５に
少し押し込まれるが板幅方向の動きは拘束される。次に
成形ローラ１ａ、１ｂ間の隙間Ｇを小さくＧ２　にする
と図３（ロ）に示すように帯板２の一部は成形ローラ１
ａ、１ｂの突起１３、１４の側面部１３ａ、１４ａによ
り板厚方向に押圧力を受け板幅方向に塑性流動する。図
３（ハ）は成形ローラ１ａ、１ｂ間の隙間Ｇが設定値の
Ｇ３　になった時の状況を示したものであり、帯板２は
成形ローラ１ａ、１ｂの突起１３、１４の側面部１３ａ
、１４ａ間に形成される空間の全面で板厚方向に押圧さ
れて板幅方向の塑性流動は完了する。

【００１４】図４（１）〜（４）は帯板２を成形する際
の帯板２の断面の変化状態と応力ー歪み線図との関係を
示したものである。帯板２に発生する応力は成形ローラ
１ａ、１ｂの側面部１３ａ、１４ａが帯板２と接触する
時点で帯板２の幅方向の引張り、応力と帯板２の板厚方
向の圧縮応力とが混在する２軸応力状態となるので応力
状態を引張り応力−伸び歪み線図で表示することは困難
であるが、便宜上相当応力σ−相当歪みε曲線で表す。 （１）の帯板２が上ローラ１ａの突起１３により下ロー
ラ１ｂの溝１５内に少し押し込まれた状態ではＡ部とＢ
部の応力は降伏応力（イ）から最大応力（ロ）の間に存
在し、その差はほとんどない。なお、図中（ハ）破壊応
力を示す。（２）の帯板２が更に押し込まれた状態では
Ａ部は細くなり、Ｂ部は相対的に膨らみ、Ａ部の引張り
応力がＢ部のそれよりも大きくなっている。（３）の帯
板２が下ローラ１ｂの溝１５の底近くまで押し込まれた
状態では、Ｂ部は上ローラ１ａの突起１３の側面部１３
ａと下ローラ１ｂの突起１４の側面部１４ａとに挟まれ
て押圧されるのでＡ部の引張り応力は緩和され、Ａ部と
Ｂ部の応力の差は減少する。（４）の帯板２が上ローラ
１ａと下ローラ１ｂの間の所定のクリアランス（このク
リアランスは上、下ローラ１ａ、１ｂの突起及び溝の形
状、帯板の厚さ、材質等により帯板が成形の際破断しな
いような寸法に設定されている）内に完全に押し込まれ
た状態ではＢ部は上ローラ１ａの突起１３の側面部１３
ａと下ローラ１ｂの突起１４の側面部１４ａとにより強
く押圧されてＢ部の相対的な膨出は完全に除去されＢ部
の材料はＡ部に塑性流動し、Ｂ部の応力は圧縮による降
伏応力（ニ）を越えた線上に存在し、又Ａ部の応力は変
曲点（ホ）から圧縮による降伏点を越えた線上に存在す
る。この結果帯板２はくびれや破断を起こすことなく、
高い精度の断面形状を有している。又材料の最大強さ以
上の応力を帯板２に局部的に付加していないので帯板２
は破断することなく成形は安定している。このため帯板
２内の応力バランスは良好で帯板２の長手方向のねじれ
を減じることができる。

【００１５】図５は帯板２の成形ローラ１ａ、１ｂによ
る成形加工の側面図で、図６（イ）に示す断面を有する
帯板２が成形ローラ１ａ、１ｂ間に挿入され、図４で詳
しく説明したような過程を経て図６（ロ）に示すような
フィン３を有する成形品４が得られる。この際、成形品
４は帯板２よりも薄くなっているが両者の幅はほぼ同じ
である。なお、図６の（イ）、（ロ）はそれぞれ図５の
ＡーＡ線、ＢーＢ線断面図を示す。

【００１６】図７は図６の点線部を拡大して示したもの
で同一の幅Ｂに対し帯板２の断面積Ｓ１　と成形品４の
断面積Ｓ２　はほぼ同じである。このようなフィン３を
有する成形品４は図８に示す熱交換器のチューブ５内に
挿入され、ろう付けされる。

【００１７】図９は第２実施例の側面図を示す。同図に
おいては図１の成形装置が帯板２の長手方向に２台配置
されている。後方（図９では右方）の成形装置の成形ロ
ーラの上側を２１ａ、下側を２１ｂとすると、成形ロー
ラ１ａ、１ｂと成形ローラ２１ａ、２１ｂとの間に送り
ローラ２２、２７が配置され、帯板２の移動を円滑にし
ている。帯板２は左方から挿入され、成形ローラ１ａ、
１ｂにより図１０（ロ）に示すように荒仕上げされ、成
形ローラ２１ａ、２１ｂにより図１０（ハ）に示すよう
に精密仕上げされる。なお、図１０の（イ）、（ロ）、
（ハ）はそれぞれ図９のＡーＡ線断面図、ＢーＢ線断面
図、ＣーＣ線断面図をそれぞれ示す。

【００１８】図１１（イ）〜（ハ）は図１０の点線部分
を拡大して示したもので（イ）に示す帯板２は成形ロー
ラ１ａ、１ｂの突起１３、１４の側面部１３ａ、１４ａ
により（ロ）に示すようにフィン形状に荒仕上げされ、
更に成形ローラ２１ａ、２１ｂの突起２３、２４の側面
部２３ａ、２４ａにより（ハ）に示すように精密仕上げ
される。なお、第２実施例の場合においても成形品の肉
厚は薄くなるが図示の断面積Ｓ１　、Ｓ２　、Ｓ３　は
ほぼ同じである。

【００１９】図１２は前述の荒仕上げ（第１工程）、精
密仕上げ（第２工程）の過程を第４図の場合と同様に詳
しく説明した図である。第１工程の（１）の帯板２が上
ローラ１ａにより下ローラ１ｂの溝内に少し押し込まれ
た状態ではＡ部、Ｂ部の応力は降伏点（イ）から最大応
力（ロ）の間に存在し、Ａ部の引張り応力の方が少し大
きい。なお、（ハ）は破壊応力を示す。（２）の帯板２
が更に押し込まれた状態ではＡ部は細くなり、Ｂ部は相
対的に膨らみ、Ａ部、Ｂ部の応力の差は大きくなってい
る。（３）の帯板２が下ローラ１ｂの溝底まで押し込ま
れた状態では、Ｂ部は上ローラ１ａの側面部１３ａと下
ローラ１ｂの側面部１４ａとに挟まれて押圧され、Ａ、
Ｂ部の応力は急変し圧縮による降伏点（ハ）を越える線
上に存在する。Ｂ部の相対的な膨らみは緩和され、Ａ部
とＢ部の応力の差は減少する。（４）は除荷した状態を
示し、この状態ではＡ、Ｂ部の歪みは弾性分だけ若干戻
る。

【００２０】次に第２工程では第１工程での除荷後、フ
ィン３の各部の応力は釣合いの取れた一つの値となって
おり、その値は厳密に言うと零ではないが第２工程の応
力ー歪みヒステリシスを説明する都合上から応力零とし
て説明する。（５）の成形ローラ２１ａの突起２３が成
形ローラ２１ｂの溝２６内にある程度入り込んだ状態で
はＡ、Ｂ部の応力は降伏点（イ）から最大応力（ロ）の
間の線上に存在し、Ａ部の引張り応力の方が若干大きい
。（６）の突起２３が溝２６内に更に入り込んだ状態で
はフィン３の傾斜部３ａは板厚の方向に突起２３、２４
により積極的に押圧されるので材料はＢ部からＡ部に塑
性流動する。（７）のフィン３が突起２３、２４間の隙
間をほぼ満たした状態ではＡ、Ｂ部の応力は引張りから
圧縮へ急変する。成形完了の（８）の状態ではＡ、Ｂ部
の応力は圧縮による降伏点（ニ）を越える線上に存在す
る。

【００２１】この結果帯板２はくびれや破断を起こすこ
となく、高い精度の断面形状を有している。又材料の最
大強さ以上の応力を帯板２に局部的に付加していないの
で成形は安定している。このため帯板２内の応力バラン
スは良好で帯板２の長手方向のねじれを減じることがで
きる。

【００２２】なお、第１工程で成形したフィンの形状と
第２工程の成形ローラの波形との中心合せは送りローラ
２２、２７の形状をソロバン球形状にすることにより確
実になる。

【００２３】

【効果】この発明は上記の構成を有するので次のような
優れた効果を有する。 （イ）製造工程が短くて済む。 （ロ）フィンに生じる応力は降伏点応力と最大応力との
間にあるのでフィンは破断することがなく常に安定した
成形品が得られる。 （ハ）成形前後の断面積はほぼ同じであり、成形後の板
厚にむらがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の実施に使用されるフィン
成形装置の正面図である。

【図２】図１のＣ部の拡大図である。

【図３】フィンの成形過程を示す断面図である。

【図４】フィンの成形過程とそれに対応する応力ー歪み
線図を示す図である。

【図５】成形ロールによる成形品の側面図である。

【図６】素材（帯板）と成形品の断面図である。

【図７】図６の点線部分の拡大図である。

【図８】熱交換器のチューブに挿入されたフィンの斜視
図である。

【図９】本発明の第２実施例の成形ローラによる成形品
の側面図である。

【図１０】第２実施例のフィンの成形過程の断面図であ
る。

【図１１】図１０の点線部分の拡大図である。

【図１２】第２実施例のフィンの成形過程とそれに対応
する応力ー歪み線図を示す図である。

【図１３】従来のフィン成形ローラの斜視図である。

【図１４】従来の別のフィン成形ローラの斜視図である
。

【図１５】従来のさらに別のフィン成形ローラの斜視図
である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ　　成形ローラ ２　　帯板 ３　　フィン １３、１４　　突起 １３ａ、１４ａ　　側面部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　相互に噛合可能の、回転軸に直角方向
   の突起列を外周面に有する一対の成形ローラ間に帯板を
   挿入してフィンを成形加工する方法であって、前記突起
   の側面部間に挟まれる帯板の部分を、帯板の降伏応力と
   最大応力との間の応力で板厚の方向に押圧するように突
   起間のクリアランスを調整することを特徴とするフィン
   の成形加工方法。