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発明の名称 外周フィン付管の曲げ装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−166091
公開日 平成10年(1998)6月23日
出願番号 特願平8−323756
出願日 平成8年(1996)12月4日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】滝本 智之 (外1名)
発明者 那須 均 / 岡本 多郁士 / 宮東 正行 / 玉置 貞文
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 管の外面に放熱用のフィンを設けた外周フィン付管の所定曲げ部分の曲げ中心を通り管の軸線に対して45度に傾斜した線と、所定曲げ部分の曲げ加工端部分の曲げ前の位置と曲げ終了後の位置との垂直2等分線との交点を軸芯とし、曲げ加工を行わない部分に対応する主リンクと曲げ部分に対応する補リンクを交互に連結して構成され、主リンクに外周フィン付管のフィン外側を把持するガイドを設けてなる外周フィン付管の曲げ装置。
【請求項2】 主リンクと補リンクとの各連結軸芯に各々歯車を備え、この歯車と主リンクとを回動不能に固定し、補リンクの両端の連結軸芯に備えた同一歯形で同一歯数の歯車同志を噛み合わせて構成した請求項1記載の外周フィン付管の曲げ装置。
【請求項3】 フィン外周を把持するガイドの下面に矯正ギヤを備えた揺動軸と係合ピンを設け、主リンクの略中心にガイドの揺動軸と嵌合する揺動ブッシュと係合ピンに嵌合する係合ブッシュとを設け、揺動軸を揺動ブッシュから下方に延在させ、揺動軸先端を押し上げるプッシャーとを備え、このガイドが主リンクに対して上下に摺動自在に保持すると共に、ガイドを下方に付勢する圧縮バネとを有し、各リンクが折り畳まれた状態で矯正ギヤ同志が噛合う位置でガイドと矯正ギヤを固定し、ガイドの両端からガイドの揺動軸の補リンク側を付勢する上下昇降機構を有する押付機構とを備え、各リンクが折り畳まれた状態でプッシャーと押付機構を上昇させ、押付機構でガイドを揺動させる請求項1または請求項2記載の外周フィン付管の曲げ装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は外周に円環状または螺旋状フィンを有する長尺の熱交換用外周フィン付管に適用し、所定部分を曲げて複雑な形状の熱交換器を製造するための曲げ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の長尺の外周フィン付管を折曲げて熱交換器を製造するための曲げ装置としては図5に示すように、フィン付管を保持する固定リンク1と、曲げ部分の内半径を外半径とし、曲げ中心にその中心を一致させた芯金2と、曲げ中心を回転中心として芯金2の外周を旋回できる旋回リンク3を備え、固定リンク1にはフィン付管のフィン外周の一端を把持するクランプ付きガイド4を備え、芯金2は曲げ半径を半径とした半円筒状2aとこの円筒の外径と巾を同一とした直線部2bとを組み合わせたU字形状で直線部2bの一面と固定リンク1に設けたクランプ付きガイド4とでフィン付管を保持可能とし、旋回リンク3にはフィン外周と接触して曲げモーメントを加え、かつ、曲げ加工の間にフィン端面をフィン付管の軸方向に摺動する摺動ガイド5を備えた曲げ装置が一般的である。
【0003】尚、曲げ加工の変形を減少させる方法として図6に示すような曲げ中心軸と直交する方向にフィン付管の断面形状と一致した溝2cを形成したものもよく知られている。この曲げ装置での曲げ加工は芯金2の直線部2bと固定リンク1のクランプ付きガイド4とでフィン付管の外周を把持して軸方向に移動しないように保持し、芯金2とフィンの接触部を支点とし可動リンク3の摺動ガイド5とフィンの接触部を作用点とした曲げモーメントを加えることにより芯金2の円筒部2aと接触している部分に最大応力を生じさせて塑性変形を起こして芯金2に沿って曲げ加工を行っている。
【0004】この時、固定リンク1のクランプ付きガイド4と可動リンク3の摺動ガイド5との距離の曲げ加工前h0と加工後h1で比較すると加工後h1は曲げ部長さ分だけ増加しているため、曲げ加工中にこの距離を変化させていく必要があるために固定リンク1のクランプ付きガイド4で保持しているため可動リンク3の摺動ガイド5とフィンの接触部は距離の変化分だけ外側に摺動することになる。
【0005】一方、曲げ部の長さとしては管の軸芯で曲げ前後での長さ変化がないような加工となるため、曲げの内周では直線状の時より長さが減少することになる。内周端はフィン端であるため、長さが減少するためにはフィンのピッチが狭くなることであり、この部分では曲げ加工の間に芯金の表面をフィン端が摺動していることになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような曲げ装置による曲げ加工では可動リンク3の摺動ガイド5がフィン端を摺動するために摺動ガイド5の表面のキズ等によりフィン端に変形を来すことが多く、ゆっくりとした加工しかできなかった。
【0007】また、曲げ加工時には摺動ガイド5を摺動させるためフィンと摺動ガイド5の位置関係が変化し、複数の曲げを行う場合には曲げ位置が複雑になり、複数の曲げ装置を同時にセットして同時曲げを行うことは不可能であり、曲げ箇所が多くなると1台の製品を完成させるのに膨大な時間を要していた。
【0008】さらに、この種の外周フィン付管の曲げ加工においては図7に示すようにフィン端が連続していないため芯金2との接触部が所定の曲げ端と完全に一致せず、曲げ開始位置Yが直線部に入り込んでしまい、曲げ完了後の製品巾が所定寸法より小さくなる傾向にあった。特に、フィンピッチが大きく、曲げ半径の小さな場合ほどこの変形がひどくなるため、フィンピッチにより最小半径が規制され任意な形状とすることができなかった。
【0009】本発明は従来の課題を解決するもので、簡単な構成でフィンの傷付きを防止し、高速かつ同時複数箇所曲げを可能とするものである。同時に、フィンピッチに制約されず任意の形状の熱交換器を製造することを目的としている。
【0010】また、曲げ加工ではスプリングバックが必ず発生するため、通常は所定の曲げ角度以上の曲げを行ってスプリングバックでの戻りが起こった状態で正規形状となるように加工するが、180度曲げの形状の場合は180度以上の曲げを行おうとしても直線部分の干渉が起こり、実際は160度程度しか曲げ装置では加工できず、他の手段による矯正工程を必要としていた。
【0011】本発明はこの課題の解決も目的としており、曲げ装置と別体の矯正装置を必要とせずに所定の曲げ角度に加工できる曲げ装置を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため本発明は、ガイドとフィンの位置関係の変化を生じさせずに曲げ加工を行うことにより高速かつ同時複数箇所曲げを可能とするものである。同時に、芯金を使用せずに曲げ加工を行うことにより、フィンピッチに制約されずに正規寸法での曲げ加工を可能とし、任意の形状の熱交換器を製造することを可能とするものである。さらに、芯金を要せずに曲げ加工を行っても正規な円形の加工を可能とするものである。
【0013】また、曲げ装置のガイド部分に係止可能な揺動機構を持たせ、曲げ加工終了後に押付機構によりガイドを様相させることにより所定の曲げ角度に補正することを可能とし、曲げ装置のみで所定の曲げ角度に加工できるものである。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明は外周フィン付管の所定曲げ部分の曲げ中心を通り管の軸線に対して45度に傾斜した線と、所定曲げ部分の曲げ加工端部分の曲げ前の位置と曲げ終了後の位置との垂直2等分線との交点を軸芯とし、曲げ加工を行わない部分に対応する主リンクと曲げ部分に対応する補リンクを交互に連結して構成され、主リンクに外周フィン付管のフィン外側を把持するガイドを設けてなるものである。
【0015】これにより主リンクのガイドとフィンの相対位置をほぼ一定としたリンク回転中心を確保することができ、ガイドとフィンの摺動を発生させずに曲げ加工を行うことができ、ガイドとフィンの相対位置が曲げ加工の前後で同一なため、最初に全曲げ箇所に対応する部分にリンクを一致させることが容易となり、同時複数箇所の曲げも可能となるものである。
【0016】また本発明の外周フィン付管の曲げ装置は、主リンクと補リンクとの各連結軸芯に各々歯車を備え、この歯車と主リンクとを回動不能に固定し、補リンクの両端の連結軸芯に備えた同一歯形で同一歯数の歯車同志を噛み合せて構成したものである。
【0017】これにより曲げ部分の両端の直線部分が双方共に動いつ角度で変位するため、曲げ対象部分全体に均一な荷重が付加され、局部的な荷重集中を防止でき正規な円形の曲げ加工が行えるものである。
【0018】また、フィン外周を把持するガイドの下面に矯正ギヤを備えた揺動軸と係合ピンを設け、主リンクの略中心にガイドの揺動軸と嵌合する揺動ブッシュと係合ピンに嵌合する係合ブッシュとを設け、揺動軸を揺動ブッシュから下方に延在させ、揺動軸先端を押し上げるプッシャーとを備え、このガイドが主リンクに対して上下に摺動自在に保持すると共に、ガイドを下方に付勢する圧縮バネとを有し、各リンクが折り畳まれた状態で矯正ギヤ同志が噛合う位置でガイドと矯正ギヤを固定し、ガイドの両端からガイドの揺動軸の補リンク側を付勢する上下昇降機構を有する押付機構とを備え、各リンクが折り畳まれた状態でプッシャーと押付機構を上昇させ、押付機構でガイドを揺動させるものである。
【0019】これにより、曲げ加工中はガイドと主リンクが一体となった上記の曲げ加工を可能とし、曲げ加工が完了したリンクが折り畳まれた状態でプッシャーで揺動軸を押し上げることでガイドとリンクの係合を解除し、押付機構でガイドを付勢することにより揺動軸を中心として曲げ部分を更に曲げる方向に荷重を加えることでスプリングバック分の矯正を可能とするものである。
【0020】
【実施例】以下、本発明による外周フィン付管の曲げ装置の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0021】図1から図4は本発明の実施例による外周フィン付管の曲げ装置である。100は主リンク、101は補リンクでありリンクピン102で旋回可能に軸支されている。補リンク101両端のリンクピン102を中心として同一歯数の歯車が噛み合っているこの歯車103は当接する主リンク100に固定され、補リンク101に対して両側の主リンク100は同一角度となるように回転するよう構成している。
【0022】主リンク100にはフィン104a外周に当接して主リンク100の軸芯からフィン付管104の軸芯がずれないように保持するガイド105を設けている。
【0023】106は本体ベース107に設けたスライドレールで補リンク101の1ケ置きに設けたスライドリンク101aがスライドベアリング108に取り付けられている。
【0024】最外側に配置されたスライドベアリング108aはチェーン109に連結され、チェーン109は駆動モータ110のスプロケット111に係合している。
【0025】スライドベアリング108に取り付けられていない補リンク101の内のフリーリンク101bにはローラー112が設けられ、初期曲げガイド113の溝内に配置されている。初期曲げガイド113はガイドブッシュ114で摺動自在に保持され、シリンダ115によりガイドブッシュ114上を往復摺動できる。
【0026】図2にリンクピン102の位置と補リンク101を基準とした主リンク100の回転時の軌跡Lと曲げ加工での曲げ端P位置の軌跡を示す。
【0027】Oは曲げ中心点であり、Aは曲げ前の管の中心線、Bは曲げ加工での仮想中心線である。線分C1は曲げ中心点Oを通り管の中心線Aと45度の角度を有しており、線分D1は曲げ端P1の曲げ前後の点P11,P12の垂直2等分線である。点Q1は線分C1と線分D1の交点であり、リンクピン102の中心である。
【0028】線分M1は点Q1を中心とした曲げ端P1の軌跡であり、点Oを中心とした軌跡L1とは若干にずれを生じているが、後述する理由により何等問題のないことである。
【0029】同様に線分C2、線分D2、点P21、点P22、点Q2及び線分M2は仮想中心線Bに対して対象な位置にあり、同一曲げ部分のもう一方に該当する。この曲げ装置での曲げ加工部分は曲げ端P1から他の曲げ端P2に至る線分Tに該当する。
【0030】主リンク100をリンクピン102を中心に角度θ旋回させた場合の線分T1の形状は、中心を主リンクの軸芯と直角で点P1を通る線F1と線分Bの交点S1とした円弧であり、中心S1は主リンク100の旋回角度θを大きくする程曲げ中心Oに近づいてくる。
【0031】この時点P1とP2は歯車103で噛み合っているため、仮想中心線Bに対して対称な挙動を示すため、他の曲げ部分T2の形状も中心をS2とした円弧となり、主リンク100の旋回角度θは歯車103で噛み合っているため同一となり、円弧の中心点S1とS2は同一点になる。つまり、曲げ対称部分の線分T1とT2は連続した円弧形状となり、点P1からP2まで常に全体が円弧となるよう加工され、端点が線分M1、M2上を移動すると円弧の半径は次第に減少し、最終的には所定の半径で角度180度半円形状の曲げが行われることになる。
【0032】また、この曲げ加工に於いては曲げ部分Tが当初の直線状から曲げ途中の円弧状に変化し、更に円弧の半径が次第に減少していくが、円弧長さとしては当初の直線状の場合と殆ど変化しない。従って、管に対しての軸方向の荷重は発生せず曲げ部分に変形を来すようなことは起こらない。
【0033】また、従来の曲げのように一部が所定の半径で曲げられ、曲げ角度が次第に増加して最終に至る曲げ加工とは異なり、前述した曲げ端Pの軌跡の違いは曲げ加工中の挙動の違いによるもので曲げ形状には何等影響しないものである。
【0034】主リンク100には略中心に揺動ブッシュ116とその外方に係合ブッシュ117を有し、ガイド105の下面に形成した揺動軸118及び係合ピン119をそれぞれに臨ませている。
【0035】揺動軸118は揺動ブッシュ116に対して揺動及び揺動可能に軸支され、揺動軸118のガイド105他端は主リンク100の下方に延在している。
【0036】主リンク100の下方に延在した揺動軸118は大径の段付部118aを形成して、この段付部118aと主リンク100下面との間には揺動軸118を下方に付勢する圧縮バネ120を設けている。
【0037】ガイド105には揺動軸118を中心として矯正ギヤ121が取り付けられ、矯正ギヤ121はリンクピン102を旋回中心として主リンク100が折り畳まれて並行状態になったときに隣合う主リンク100に固定された矯正ギヤ121の歯が噛み合う位置となRように調整されてガイド105に固定されている。
【0038】揺動軸118先端の下方にはガイドシャフト122で摺動自在に保持されたプッシャー123が配置され、昇降シリンダ124により上下に駆動される。
【0039】係合ブッシュ116はストレート孔形状のブッシュであるが、係合ピン119はストレート部分119aとテーパ部分119bとで構成され、ガイド105が圧縮バネ120で主リンク100に付勢された状態で係合ピン119のストレート部分119aが係合ブッシュ116に挿入され、プッシャー123で揺動軸118が上方に押上げられた状態で係合ピン119のテーパ部分119bの中央付近が係合ブッシュ116の上端に位置するよう構成されている。この時、ガイド105は揺動軸118は中心として係合ピン119と係合ブッシュ116との隙間だけ主リンク100に対して揺動可能な状態で保持されることになる。
【0040】プッシャー123の両端にはガイド105を両端から内側に付勢する押付シリンダ125を備えており、押付シリンダ125を先端は揺動軸118とリンクピン102との間のガイド105に臨むよう位置させている。
【0041】次に上記構成による外周フィン付管の曲げ装置の動作について説明する。シリンダ115で初期曲げガイド113はスライドレール106側に付勢され、初期曲げガイド113の溝内に配置されたローラー112によりフリーリンク101bは複数の主リンク100とそれに連結されている補リンク101が直線になるように付勢される。これと同時に駆動モータ110によりチェーン109で最外側スライドベアリング108aも外方に引き出され、全リンク100,101は直線状になる。
【0042】これにより主リンク100に設けられた大度105も直線状になり、ここに直線状の外周フィン付管104を載置する。
【0043】シリンダ115の戻り動作により初期曲げガイド113がスライドレール106と離れる方向に移動し、溝内のローラー112と一体となったフリーリンク101bも移動させられ、主リンク100と補リンク101とはリンクピン102を中心にして旋回させられる。リンクピン102に設けた歯車103により主リンク100は補リンク101に対して同一角度になるため、全主リンク100は均一な角度で交互に折曲げられる。
【0044】主リンク100に取付られたガイド105は圧縮バネ120により主リンク100に押し付けられ、係合ピン119と係合ブッシュ117も嵌合も、係合ピン119のストレート部分119aが係合ブッシュ117に臨んでいるため、ガイド105は主リンク100に対して揺動不能に固定され、主リンク100と同一の動作をせしめられる。これにより、外周フィン付件の曲げ部分には前述した曲げ挙動が発生し、曲げ加工が行われる。
【0045】同時に駆動モータ110の運転によりチェーン109は内側に移動させられ、チェーン109と連結した最外側スライドベアリング108aが内側に移動させられることにより主リンク100の折り畳みが進行し、初期曲げに引き続いて曲げが進行する。この時、ガイド105に取付られた矯正ギヤは隣同志で噛み合いの状態となっている。
【0046】各主リンク100が平行状態まで曲げが進行した時点では外周フィン付管104は曲げの残留応力によるスプリングバックを残している。
【0047】次に、昇降シリンダ124によりプッシャー123が上昇し、揺動軸118を押し上げる。揺動軸118は主リンク100に設けた揺動ブッシュ116に対して摺動も可能に保持されているため、ガイド105と主リンク100は引き離される。これにより係合ピン119と係合ブッシュ117の嵌合状態は係合ピン119のテーパ部分119bでの噛み合いとなり、径の差に応じた揺動軸118を中心とした揺動が可能となる。
【0048】プッシャー123の両端に設けた押付シリンダ125の先端は最外のガイド105aの揺動軸118とリンクピン102との間に位置しており、押付シリンダ125を前進させることによりガイド105aは揺動軸118を中心として外周フィン付管104の曲げ加工部分に曲げ半径をを若干減少させる方向に揺動する。押付シリンダで揺動される最外のガイド105aと隣合うガイド105bとは矯正ギヤ121で連結されているため、隣合うガイド105bは最外ガイド105aの揺動する角度と同一角度で反対方向に揺動され、このガイドの揺動は曲げ部分に対して曲げ半径を減少させる方向に両側から締め付ける荷重を発生させる。ガイド105の矯正ギヤ121は隣合うガイド105総てに対して噛み合いを起こしているため、この動作が全ガイド105に対して同様に行われ、全曲げ部分に対してこの荷重が発生し、これによりスプリングバックが打ち消され、曲げ部分としては180度の平行曲げが確保できるものである。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の外周フィン付管の曲げ装置は、外周フィン付管の所定曲げ部分の曲げ中心を通り管の軸線に対して45度に傾斜した線と、所定曲げ部分の曲げ加工端部分の曲げ前の位置と曲げ終了後の位置との垂直2等分線との交点を軸芯とし、曲げ加工を行わない部分に対応する主リンクと曲げ部分に対応する補リンクを交互に連結して構成され、主リンクに外周フィン付管のフィン外側を把持するガイドを設けてなるものであるから、主リンクのガイドとフィンの相対位置をほぼ一定としたリンク回転中心を確保することができ、ガイドとフィンの摺動を発生させずに曲げ加工を行うことができ、ガイドとフィンの相対位置が曲げ加工の前後で同一なため、最初に全曲げ箇所に対応する部分にリンクを一致させることが容易となり、同時複数箇所の曲げも可能となる。
【0050】また本発明の外周フィン付管の曲げ装置は、主リンクと補リンクとの各連結軸芯に各々歯車を備え、この歯車と主リンクとを回動不能に固定し、補リンクの両端の連結軸芯に備えた同一歯形で同一歯数の歯車同志を噛み合わせて構成したものであるから、曲げ部分の両端の直線部分が双方共に同一角度で変位するため、曲げ対象部分全体に均一な荷重が付加され、局部的な荷重集中を防止でき正規な円形の曲げ加工を可能としている。
【0051】また、フィン外周を把持するガイドの下面に矯正ギヤを備えた揺動軸と係合ピンを設け、主リンクの略中心にガイドの揺動軸と嵌合する揺動ブッシュと係合ピンに嵌合する係合ブッシュとを設け、揺動軸を揺動ブッシュから下方に延在させ、揺動軸先端を押し上げるプッシャーとを備え、このガイドが主リンクに対して上下に摺動自在に保持すると共に、ガイドを下方に付勢する圧縮バネとを有し、各リンクが折り畳まれた状態で矯正ギヤ同志が噛合う位置でガイドと矯正ギヤを固定し、ガイドの両端からガイドの揺動軸の補リンク側を付勢する上下昇降機構を有する押付機構とを備え、各リンクが折り畳まれた状態でプッシャーと押付機構を上昇させ、押付機構でガイドを揺動させるものであるから、曲げ加工中心はガイドと主リンクが一体となった上記の曲げ加工を可能とし、曲げ加工が完了したリンクが折り畳まれた状態でプッシャーで揺動軸を押し上げることでガイドとリンクの係合を解除し、押付機構でガイドを付勢することにより揺動軸を中心として曲げ部分を更に曲げる方向に荷重を加えることでスプリングバック分の矯正を可能としている。




 

 


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