JP2015085383A - Draw-type tube expansion unit, device, method and heat exchanger - Google Patents

Draw-type tube expansion unit, device, method and heat exchanger Download PDF

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Keiichi Murata
敬一 村田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a draw-type tube expansion unit capable of downsizing a device.SOLUTION: A unit of this invention for expanding a diameter of a tube, comprises: a weight; a tube expansion billet having an open hole on a center axis of the tube to be expanded and disposed on the axis; and a drawing member connected to the weight via the open hole. The tube expansion billet features expansion of its outside diameter, which is implemented by a cam mechanism as the weight comes closer. This configuration using the cam mechanism to pull the drawing member to raise the weight to expand the outside diameter of the tube expansion billet, enables the draw-type tube expansion.

Description

本発明は、引抜き式拡管ユニット、装置、方法、及び熱交換器に関する。   The present invention relates to a pull-out type pipe expansion unit, an apparatus, a method, and a heat exchanger.

フィンチューブ式熱交換器の製造装置として、挿通孔を設けたフィンに伝熱管を挿通した後、拡管することでフィンと伝熱管とを固着する拡管装置が広く用いられている。   2. Description of the Related Art As a manufacturing apparatus for a fin tube heat exchanger, a tube expansion device that fixes a fin and a heat transfer tube by inserting the heat transfer tube into a fin provided with an insertion hole and then expanding the tube is widely used.

図９は、従来の拡管装置の構成図である。金属棒であるマンドレル６１の先端に取り付けられた拡管ビレット６２を、管口６３から拡管すべき管６４に圧入し、管６４を拡管することで、管６４を放熱フィン６５に固着する。ここで、マンドレル６１の長さは拡管すべき管６４の長さの２〜３倍が必要である。また、マンドレル６１は可撓性を有さないため、装置には、これらの抜き代が必要となるほか、マンドレル６１の湾曲防止のための複数の中間プレート、及びこれらを支える構造体強度も必要となる。したがって、従来の拡管装置は体格が大きくなるという問題があった。   FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional tube expansion device. A pipe billet 62 attached to the tip of a mandrel 61, which is a metal rod, is press-fitted into a pipe 64 to be piped from a pipe port 63, and the pipe 64 is expanded to fix the pipe 64 to the heat radiation fin 65. Here, the length of the mandrel 61 needs to be two to three times the length of the pipe 64 to be expanded. Further, since the mandrel 61 does not have flexibility, the apparatus needs to have a removal allowance thereof, and also requires a plurality of intermediate plates for preventing the mandrel 61 from being bent and the strength of the structure supporting these. It becomes. Therefore, the conventional tube expansion device has a problem that the physique becomes large.

このような問題に鑑み、折曲自在に連結した、可撓式拡管用マンドレルが開示されている（特許文献１）。   In view of such a problem, a flexible tube expansion mandrel connected in a foldable manner is disclosed (Patent Document 1).

特開平７−６８３３１号公報JP 7-68331 A

しかしながら、上記の可撓式マンドレルは、複数の部材より構成されるものであるため、構造が煩雑で、部品点数が増加する。また、連結部以外では折れ曲がらない構造のため、装置の小型化にも限界がある。   However, since the flexible mandrel is composed of a plurality of members, the structure is complicated and the number of parts increases. In addition, since the structure does not bend except at the connecting portion, there is a limit to downsizing the apparatus.

さらに、上記のマンドレルは、圧入方式により管を拡管するものであるため、拡管時に発生した金属粉のほぼすべてが下方に落ちる。図９に示すように、拡管すべき管６４の下端はＵ字形状となっているため、かかる金属粉は管内のＵ字部６６に堆積し、熱交換機の信頼性を低下させる原因となる。そのため、管６４内のＵ字部６６に堆積した金属粉を除去するためには、管６４内をエアブローするなどといった除去工程が必要となっていた。   Furthermore, since the above-mentioned mandrel expands the tube by a press-fitting method, almost all of the metal powder generated during the expansion falls downward. As shown in FIG. 9, since the lower end of the pipe 64 to be expanded has a U-shape, such metal powder accumulates on the U-shaped portion 66 in the pipe and causes a decrease in the reliability of the heat exchanger. Therefore, in order to remove the metal powder deposited on the U-shaped portion 66 in the pipe 64, a removal process such as air blowing inside the pipe 64 is necessary.

それ故、この発明の課題は、装置の小型化が可能で、管内部に残留する金属粉を低減できる拡管装置及び方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a tube expansion device and a method capable of reducing the size of the device and reducing metal powder remaining inside the tube.

本発明者は、上記に鑑み、鋭意検討の末、従来の圧入方式に変えて、「引抜き方式」を採用した新規な引抜き式拡管装置及び拡管機構の中心的な構成を担う新規な引抜き式拡管ユニット並びにこのユニットを利用した新規な拡管方法を発明した。   In view of the above, the present inventor has made a novel pull-out type pipe expansion device that plays a central role in a new pull-out type pipe expansion device and pipe expansion mechanism that adopts a “pull-out method” instead of the conventional press-fitting method after intensive studies. Invented a unit and a new tube expansion method using this unit.

本発明にかかる引抜き式拡管ユニットは、
管の径を拡大するためのユニットであって、
分銅と、
前記拡管されるべき管の中心軸部に貫通孔を備え、前記軸上に配設された拡管ビレットと、
前記貫通孔を通して前記分銅に連結された引抜き部材と
を具備し、
前記拡管ビレットは、前記分銅との距離が近接した場合に、カム機構によってその外径が拡大する
ことを特徴とする。 The pull-out type pipe expansion unit according to the present invention is
A unit for enlarging the diameter of the tube,
With a weight,
A tube-expanding billet provided on the shaft with a through hole in the central shaft portion of the tube to be expanded;
A drawing member connected to the weight through the through hole, and
The tube expanding billet is characterized in that an outer diameter thereof is expanded by a cam mechanism when a distance from the weight is close.

このような構成によれば、カム機構を有することにより、引抜き部材を引っ張り、分銅を引き上げると、拡管ビレットの外径が拡大するため、引抜き方式により管を拡管することができる。よって、従来の拡管装置で必要とされていたマンドレルが不要となり、装置を小型化することができる。また、拡管時に発生する金属粉を拡管ビレットにて引き上げ、管口より除去できるため、管内に堆積する金属粉を大幅に低減することができる。   According to such a configuration, when the pulling member is pulled and the weight is pulled up by having the cam mechanism, the outer diameter of the pipe expanding billet is expanded, so that the pipe can be expanded by the drawing method. Therefore, the mandrel required in the conventional tube expansion device is not necessary, and the device can be miniaturized. Moreover, since the metal powder generated at the time of tube expansion can be pulled up by the tube expansion billet and removed from the tube port, the metal powder deposited in the tube can be greatly reduced.

なお、本明細書において、「カム機構が作動」した状態とは、分銅と拡管ビレットの距離が近接することにより、拡管ビレットが分銅により押し広げられ、その外径が拡大した状態をいうものとする。それに対し、「通常」状態とは、カム機構が作動していない状態をいうものとする。   In this specification, “the cam mechanism is activated” means a state in which the outer diameter of the expanded billet is expanded by the weight when the distance between the weight and the expanded billet is close. To do. In contrast, the “normal” state refers to a state where the cam mechanism is not operating.

また、上記の構成にあっては、
前記引抜き部材は、可撓性を有していてもよい。 In the above configuration,
The drawing member may have flexibility.

このような構成によれば、引抜き部材を引き上げながら、巻回して収納することが可能となり、拡管装置をより小型化することができる。   According to such a configuration, the pulling member can be wound and housed while being pulled up, and the tube expansion device can be further downsized.

本発明にかかる引抜き式拡管装置は、
上記の引抜き式拡管ユニットと、
前記引抜き部材を巻回するための巻取りユニットと
を具備することを特徴とする。 The pull-out type pipe expansion device according to the present invention is
The above pull-out type pipe expansion unit;
And a winding unit for winding the drawing member.

このような構成によれば、巻取りユニットが引抜き部材を巻回して収納することにより、拡管装置を小型化することができる。   According to such a configuration, the tube expansion device can be reduced in size by the winding unit winding and housing the drawing member.

また、上記の構成にあっては、
前記巻取りユニットは、複数の前記引抜き部材を同時に巻回してもよい。 In the above configuration,
The winding unit may simultaneously wind a plurality of the drawing members.

このような構成によれば、一度に複数の拡管ユニットを引き上げ、複数の管を同時に拡管することができるため、装置の生産能力を向上させることができる。   According to such a configuration, since a plurality of pipe expansion units can be pulled up at a time and a plurality of pipes can be expanded simultaneously, the production capacity of the apparatus can be improved.

本発明にかかる引抜き式拡管方法は、
上記の引抜き式拡管ユニットを用い、
前記拡管ユニットを管の内部に挿入するステップと、
前記管の一部をかしめるステップと、
前記引抜き部材を引っ張ることにより、前記管から前記引抜き式拡管ユニットを引き抜くステップと
を備えることを特徴とする。 The pull-out type pipe expansion method according to the present invention is:
Using the above pull-out type pipe expansion unit,
Inserting the tube expansion unit into the tube;
Caulking a portion of the tube;
And pulling out the pull-out type pipe expansion unit from the pipe by pulling the pull-out member.

なお、本明細書において、「管をかしめる」とは、管の一部に外部から応力を加え、管をくぼませることで、管の対応する内径面に凸部を形成することをいうものとする。また、管のかしめ場所は、管内に挿入された拡管ビレットの外側面よりも引抜き方向側とする。   In this specification, “caulking the pipe” means that a convex portion is formed on the corresponding inner diameter surface of the pipe by applying a stress to a part of the pipe from the outside and denting the pipe. And Further, the caulking location of the pipe is set to the drawing direction side with respect to the outer side surface of the expanded billet inserted into the pipe.

このような構成によれば、管の一部をかしめることにより、管の内径面の凸部が形成され、かかる凸部によりカム機構を作動させることができるため、拡管ビレットの外径を拡大させ、管を拡管することができる。   According to such a configuration, a convex portion of the inner diameter surface of the tube is formed by caulking a part of the tube, and the cam mechanism can be operated by the convex portion, so that the outer diameter of the expanded billet is enlarged. The tube can be expanded.

また、上記の構成にあっては、
さらに、前記引抜き部材を巻回するステップ
を備えてもよい。 In the above configuration,
Furthermore, you may provide the step which winds the said drawing member.

このような構成によれば、引抜き部材を巻回して収納することができるため、拡管のために必要なスペースを低減できる。   According to such a structure, since a drawing member can be wound and accommodated, the space required for pipe expansion can be reduced.

また、上記の構成にあっては、
複数の前記引抜き部材を同時に巻回してもよい。 In the above configuration,
A plurality of the drawing members may be wound at the same time.

このような構成によれば、一度に複数の拡管ユニットを引上げ、複数の管を同時に拡管することができるため、生産性を向上させることができる。   According to such a configuration, a plurality of tube expansion units can be pulled up at a time and a plurality of tubes can be expanded simultaneously, so that productivity can be improved.

また、本発明にかかる熱交換器によれば、
上述の引抜き式拡管方法により、径が拡大された管を備えることを特徴とする。 Moreover, according to the heat exchanger according to the present invention,
A pipe having a diameter increased by the above-described pull-out type pipe expansion method is provided.

このような構成によれば、引抜き方式により管が拡管されるため、管内に残留する金属粉を低減でき、かかる金属粉の除去工程を簡略化ないし省略できるとともに、熱交換機の信頼性を向上させることができる。   According to such a configuration, since the pipe is expanded by a drawing method, the metal powder remaining in the pipe can be reduced, and the removal process of the metal powder can be simplified or omitted, and the reliability of the heat exchanger is improved. be able to.

また、上記の構成にあっては、
前記管の一部に、少なくとも１つ以上のかしめ跡を有していてもよい。 In the above configuration,
A part of the tube may have at least one caulking trace.

本発明にかかる引抜き式拡管方法を用いた場合、管の一部をかしめるため、製造された熱交換器の管の一部には少なくとも１つ以上のかしめ跡が残る。かかるかしめ跡は、従来の拡管方法を用いて製造された熱交換器には存在しないものであるため、本かしめ跡を有する熱交換器は、本発明にかかる引抜き式拡管方法を用いて製造されたものであると推定される。   When the pull-out type pipe expansion method according to the present invention is used, at least one or more caulking traces remain in a part of the manufactured heat exchanger pipe in order to caulk a part of the pipe. Such a caulking trace does not exist in a heat exchanger manufactured using a conventional pipe expansion method, and therefore, a heat exchanger having the caulking trace is manufactured using the pull-out type pipe expansion method according to the present invention. It is estimated that

以上説明したように、本発明にかかる引抜き式拡管ユニットによれば、拡管装置を従来よりも大幅に小型化、簡素化できる引抜き式拡管装置を実現することができる。   As described above, according to the pulling-out type pipe expanding unit according to the present invention, it is possible to realize a pulling-out type pipe expanding apparatus in which the pipe expanding apparatus can be significantly reduced in size and simplified as compared with the prior art.

第１の実施形態に示す引抜き式拡管装置の全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole pull-out type pipe expansion device composition shown in a 1st embodiment. 第１の実施形態に示す引抜き式拡管ユニットの構成図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は上面図である。It is a block diagram of the pull-out type pipe expansion unit shown in 1st Embodiment, Comprising: (a) is a front view, (b) is a top view. 引抜き式拡管ユニットを用いた拡管方法を説明する図である。It is a figure explaining the pipe expansion method using a drawing-type pipe expansion unit. 第２の実施形態に示す引抜き式拡管ユニットの分銅の示す図である。It is a figure which shows the weight of the pull-out type pipe expansion unit shown in 2nd Embodiment. 第２の実施形態に示す引抜き式拡管ユニットであって、（ａ）は通常時の正面図、（ｂ）はカム機構作動時の正面図、（ｃ）はカム機構作動時の上面図である。FIG. 4 is a drawing-type pipe expansion unit shown in the second embodiment, in which (a) is a front view during normal operation, (b) is a front view when the cam mechanism is activated, and (c) is a top view when the cam mechanism is activated. . 第２の実施形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of 2nd Embodiment. 巻取りユニットによる巻回を説明する図である。It is a figure explaining winding by a winding unit. 拡管された管のかしめ部における断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view in the caulking portion of the expanded pipe. 従来の拡管方法を説明する図である。It is a figure explaining the conventional tube expansion method.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳述する。但し、これらの実施形態はいずれも例示であり、本発明についての限定的解釈を与えるものではない。なお、図面において、同一又は対応する部分については同一の符号を付すものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, all of these embodiments are illustrative and do not give a limited interpretation of the present invention. In addition, in drawing, the same code | symbol shall be attached | subjected about the same or corresponding part.

（第１の実施形態について）
図１は、第１の実施形態にかかる引抜き式拡管装置１０を全体構成を示す図である。拡管ユニット２０は、分銅２１と、拡管ビレット２２と、引抜き部材２３とを具備する。巻取りユニット４０は、引抜き部材２３を巻回し、拡管ユニット２０を引き上げる。なお、拡管ユニット２０と巻取りユニット４０の間には、負荷分散のためにプーリー４１を介してもよい。 (About the first embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a pull-out type pipe expansion device 10 according to the first embodiment. The tube expansion unit 20 includes a weight 21, a tube expansion billet 22, and a drawing member 23. The winding unit 40 winds the drawing member 23 and pulls up the tube expansion unit 20. A pulley 41 may be interposed between the tube expansion unit 20 and the winding unit 40 for load distribution.

拡管すべき管５０は、多数枚の放熱フィン５１に挿通されており、拡管装置１０のロック部４２にて固定される。拡管すべき管５０内に拡管ユニット２０を挿入し、拡管ユニット２０を巻取りユニット４０により引き上げ、管５０を拡管し、放熱フィン５１に固着する。   The pipe 50 to be expanded is inserted through a large number of radiation fins 51 and is fixed by the lock portion 42 of the expansion apparatus 10. The tube expansion unit 20 is inserted into the tube 50 to be expanded, the tube expansion unit 20 is pulled up by the winding unit 40, the tube 50 is expanded, and is fixed to the radiating fins 51.

引抜き部材２３は可撓性を有することが好ましい。引抜き部材２３を引き上げる際に、巻取りユニット４０を用いて巻回して収納することができ、拡管装置１０を小型化できる。引抜き部材２３としては、鉄ワイヤー、繊維ワイヤー、カーボンワイヤーなど、拡管に必要十分な引っ張り強度を確保できる部材を用いることができる。特に、軽量で耐久性に優れる点、十分な引張り強度を有し拡管時の引張り推力に耐えうる点、及び、高い柔軟性を備え巻取りユニット４０による巻回時に屈曲が生じない点から、カーボンワイヤーを用いることが好ましい。   The drawing member 23 is preferably flexible. When the pull-out member 23 is pulled up, it can be wound and stored using the winding unit 40, and the tube expansion device 10 can be downsized. As the drawing member 23, a member capable of ensuring a sufficient tensile strength necessary for tube expansion, such as an iron wire, a fiber wire, or a carbon wire, can be used. Carbon is particularly advantageous because it is lightweight and excellent in durability, has sufficient tensile strength and can withstand the tensile thrust during tube expansion, and does not cause bending when wound by the winding unit 40 with high flexibility. It is preferable to use a wire.

図２（ａ）は、第１の実施形態にかかる引抜き式拡管ユニット２０の正面図である。前述のごとく、拡管ユニット２０は、分銅２１と、拡管ビレット２２と、引抜き部材２３とを具備する。   FIG. 2A is a front view of the pull-out type pipe expansion unit 20 according to the first embodiment. As described above, the tube expansion unit 20 includes the weight 21, the tube expansion billet 22, and the drawing member 23.

分銅２１は、拡管すべき管５０内に拡管ユニット２０の挿入する際、その重みにより拡管ユニット２０を下方に進ませ、挿入を容易にする。分銅２１の材質としては、鉄、銅、アルミなどを用いることができる。本実施形態における分銅２１の外側面は拡管ビレット２２の凹面部２７と摺動するため、機械的強度が高く、高硬度である点から、鉄を用いることが特に望ましい。   When the weight expansion unit 20 is inserted into the pipe 50 to be expanded, the weight 21 moves the tube expansion unit 20 downward by its weight to facilitate insertion. As a material of the weight 21, iron, copper, aluminum, or the like can be used. Since the outer surface of the weight 21 in this embodiment slides with the concave surface portion 27 of the tube expansion billet 22, it is particularly desirable to use iron from the viewpoint of high mechanical strength and high hardness.

拡管ビレット２２は、拡管すべき管５０の中心軸上に貫通孔２４を備え、同軸上に配設される。拡管ビレット２２の材質としては、拡管すべき管５０よりも硬度の大きい部材であることが必要である。フィンチューブ式熱交換器の伝熱管として一般に用いられる銅管の場合、超硬合金、セラミック、鉄などを用いることができるが、銅よりも硬く、拡管時の摩擦に耐えうる十分な耐摩耗性を備える点で超硬合金が特に好ましい。   The pipe expansion billet 22 includes a through hole 24 on the central axis of the pipe 50 to be expanded, and is arranged coaxially. The material of the expanded billet 22 needs to be a member having a hardness higher than that of the tube 50 to be expanded. In the case of copper tubes that are generally used as heat transfer tubes for finned tube heat exchangers, cemented carbide, ceramic, iron, etc. can be used, but they are harder than copper and have sufficient wear resistance to withstand friction during tube expansion. A cemented carbide is particularly preferred in that

分銅２１は、拡管ビレット２２に向かって先細りのテーパー状の側面２６を有する。拡管ビレット２２は、分銅２１と向かい合う面において凹面部２７を備える。凹面部２７の側面は、分銅２１のテーパー状の側面２６と略平行であり、凹面部２７は側面２６と係合する。   The weight 21 has a tapered side surface 26 that tapers toward the expanded billet 22. The expanded billet 22 includes a concave portion 27 on the surface facing the weight 21. The side surface of the concave surface portion 27 is substantially parallel to the tapered side surface 26 of the weight 21, and the concave surface portion 27 engages with the side surface 26.

なお、本明細書において「略平行」とは、厳密に平行である場合のみならず、本発明の作用効果に鑑みて平行である状態と同視し得るような状態も含むものとする。   In the present specification, “substantially parallel” includes not only the case of being strictly parallel, but also the state that can be regarded as being in parallel with the state of being parallel in view of the operational effects of the present invention.

通常、分銅２１は拡管ビレット２２の外径に対して影響を及ぼさない。この場合の拡管ビレット２２の外径は、拡管すべき管５０の内径よりも小さく設計されているため、管５０への挿入が可能となる。   Usually, the weight 21 has no effect on the outer diameter of the expanded billet 22. In this case, the outer diameter of the pipe expansion billet 22 is designed to be smaller than the inner diameter of the pipe 50 to be expanded, so that it can be inserted into the pipe 50.

なお、分銅２１と拡管ビレット２２の間には、引抜き部材２３を取り巻くように、弾性部材２５を備えてもよい。弾性部材２５としては、スプリング、ゴム板などを用いることができる。拡管ユニット２０は、通常時において、弾性部材２５によりカムが作動していない状態で保持され、管５０内への挿入が容易となる。   An elastic member 25 may be provided between the weight 21 and the tube expansion billet 22 so as to surround the drawing member 23. As the elastic member 25, a spring, a rubber plate, or the like can be used. The tube expansion unit 20 is normally held in a state where the cam is not operated by the elastic member 25, and can be easily inserted into the tube 50.

一方、分銅２１に対して拡管ビレット２２方向への力が加わると、分銅２１は拡管ビレット２２の凹面部２７に嵌まり込んでいく。分銅２１の側面２６は、拡管ビレット２２に向かって先細りのテーパー形状であるため、拡管ビレット２２の凹面部２７に係合する分銅２１の側面２６の外径は大きくなる。   On the other hand, when a force in the direction of the pipe expansion billet 22 is applied to the weight 21, the weight 21 is fitted into the concave surface portion 27 of the pipe expansion billet 22. Since the side surface 26 of the weight 21 has a tapered shape that tapers toward the tube expansion billet 22, the outer diameter of the side surface 26 of the weight 21 that engages the concave surface portion 27 of the tube expansion billet 22 increases.

図２（ｂ）は、第１の実施形態にかかる引抜き式拡管ユニット２０の上面図である。拡管ビレット２２は、拡管すべき管５０の中心軸から略放射状に形成された複数の切込み２８を有している。分銅２１と拡管ビレット２２の距離が近接することにより、分銅２１の外径の大きい部分が拡管ビレット２２の凹面部２７に係合するため、拡管ビレット２２は分銅２１の側面２６によって押し広げられ、拡管ビレット２２の外径が拡大する。拡大された拡管ビレット２２の外径は、拡管すべき管５０の拡管後の内径とほぼ一致するよう設計されている。   FIG. 2B is a top view of the pull-out type pipe expansion unit 20 according to the first embodiment. The tube expansion billet 22 has a plurality of cuts 28 formed substantially radially from the central axis of the tube 50 to be expanded. When the distance between the weight 21 and the expanded billet 22 is close, a portion having a large outer diameter of the weight 21 is engaged with the concave portion 27 of the expanded billet 22, so that the expanded billet 22 is expanded by the side surface 26 of the weight 21, The outer diameter of the expanded billet 22 is increased. The expanded outer diameter of the expanded billet 22 is designed to substantially match the expanded inner diameter of the tube 50 to be expanded.

なお、本明細書において「略放射状」とは、厳密に放射状である場合のみならず、本発明の作用効果に鑑みて放射状と同視し得るような状態も含むものとする。   In the present specification, “substantially radial” includes not only strictly radial but also a state that can be regarded as radial in view of the operational effects of the present invention.

このように、分銅２１のテーパー状の側面２６と、これと略平行な拡管ビレット２２の凹面部２７の側面は、カム機構として機能する。すなわち、分銅２１に対して拡管ビレット２２方向への力が加わると、かかるスラスト方向の力は、ラジアル方向への力、つまり、拡管ビレット２２の外径を拡大する力へと変換される。   Thus, the tapered side surface 26 of the weight 21 and the side surface of the concave surface portion 27 of the tube expansion billet 22 substantially parallel to this function as a cam mechanism. That is, when a force in the direction of the tube expansion billet 22 is applied to the weight 21, the force in the thrust direction is converted into a force in the radial direction, that is, a force that expands the outer diameter of the tube expansion billet 22.

以上説明したように、第１の実施形態における引抜き式拡管ユニット２０によれば、従来の装置で用いられていたマンドレルが不要となり、拡管装置１０を小型化することができる。また、引抜き方式により管５０を拡管するため、拡管時に発生する金属粉を拡管ビレット２２にて引き上げ、管口より除去することができ、管５０内に堆積する金属粉を大幅に低減することができる。そのため、引抜き後に金属粉を除去する工程を簡略化ないし省略することができる。   As described above, according to the pull-out type tube expansion unit 20 in the first embodiment, the mandrel used in the conventional device is not necessary, and the tube expansion device 10 can be downsized. Further, since the pipe 50 is expanded by the drawing method, the metal powder generated at the time of the pipe expansion can be pulled up by the pipe expansion billet 22 and removed from the pipe port, and the metal powder deposited in the pipe 50 can be greatly reduced. it can. Therefore, the process of removing the metal powder after drawing can be simplified or omitted.

（拡管工程について）
図３は、第１の実施形態にかかる引抜き式拡管ユニット２０を用いた拡管工程を説明する図である。まず、同図（ａ）に示すように、拡管ユニット２０を拡管すべき管５０に挿入する。この場合、拡管ビレット２０の外径は、拡管すべき管５０の内径よりも小さくなるように設計されているため、拡管ユニット２０は自重により挿入される。なお、必要に応じ、空気圧などを用いて拡管ユニット２０を管５０内に挿入してもよい。 (About tube expansion process)
FIG. 3 is a diagram for explaining a pipe expansion process using the pull-out type pipe expansion unit 20 according to the first embodiment. First, as shown in FIG. 2A, the tube expansion unit 20 is inserted into the tube 50 to be expanded. In this case, since the outer diameter of the tube expansion billet 20 is designed to be smaller than the inner diameter of the tube 50 to be expanded, the tube expansion unit 20 is inserted by its own weight. If necessary, the pipe expansion unit 20 may be inserted into the pipe 50 using air pressure or the like.

次に、同図（ｂ）に示すように、拡管すべき管５０内に挿入された拡管ビレット２２の外側面よりも引抜き側にある管５０の一部を、ロック部４２にて固定し、かしめる。ロック部４２によりかしめられた管５０のかしめ部５２は、その外径面に応力を受け、対応する内径面に凸部５３が形成される。この場合、かしめ部５２における管５０の内径は、拡管ビレット２２の通常時の外径よりも小さくなるようにする。   Next, as shown in FIG. 4B, a part of the tube 50 that is on the drawing side of the outer surface of the expanded billet 22 inserted into the expanded tube 50 is fixed by a lock portion 42. Caulking. The caulking portion 52 of the tube 50 caulked by the lock portion 42 receives stress on the outer diameter surface thereof, and a convex portion 53 is formed on the corresponding inner diameter surface. In this case, the inner diameter of the tube 50 in the caulking portion 52 is set to be smaller than the normal outer diameter of the expanded billet 22.

ロック部４２は、かしめ時の管５０への応力集中を低減する観点から、管５０の外径面に対し、管５０の中心軸に向かって均等に応力を加えることが望ましい。このようにすることで、かしめ部５２に起因した管５０の変形・破れを防止でき、また、かしめ部５２における拡管ビレット２２の外径の拡大がスムーズになる。なお、ロック部４２は、管５０の軸方向に幅を持たせて応力を加えてもよく、また、中心を異にする複数の外径面に応力を加えてもよい。   From the viewpoint of reducing stress concentration on the tube 50 during caulking, the lock portion 42 desirably applies stress evenly toward the central axis of the tube 50 with respect to the outer diameter surface of the tube 50. By doing in this way, the deformation | transformation and tearing of the pipe | tube 50 resulting from the crimping part 52 can be prevented, and the expansion of the outer diameter of the pipe expansion billet 22 in the crimping part 52 becomes smooth. The lock portion 42 may be stressed by giving a width in the axial direction of the tube 50, or may be stressed on a plurality of outer diameter surfaces having different centers.

次に、同図（ｃ）に示すように、引抜き部材２３を引っ張ることにより、拡管ユニット２０を引き上げる。この場合、上記のかしめ部５２において、拡管ビレット２２の外側面と拡管すべき管５０の内径面の凸部５３が接触する。この状態からさらに引抜き部材２３を引っ張ると、拡管ビレット２２は管５０のかしめ部５２において抵抗を受けた状態で、分銅２１が引抜き部材２３により引き上げられる。このため、分銅２１と拡管ビレット２２の間には、その距離が近接する力が生じ、弾性材料２５が圧縮される。   Next, as shown in FIG. 3C, the tube expansion unit 20 is pulled up by pulling the pulling member 23. In this case, in the caulking portion 52, the outer surface of the expanded billet 22 and the convex portion 53 of the inner diameter surface of the tube 50 to be expanded come into contact. When the pulling member 23 is further pulled from this state, the weight 21 is pulled up by the pulling member 23 while the expanded billet 22 receives resistance at the caulking portion 52 of the tube 50. For this reason, between the weight 21 and the pipe expansion billet 22, the force which the distance approaches is produced, and the elastic material 25 is compressed.

分銅２１と拡管ビレット２２の距離が近接することにより、カム機構が作動する。拡管ビレット２２は分銅２１の側面２６により押し広げられ、その外径が拡大する。この場合、拡大された拡管ビレット２２の外径は、拡管すべき管５０の内径よりも大きい。そのため、外径が拡大された拡管ビレット２２と拡管すべき管５０の間には常に抵抗が生じ、カム機構が作動した状態が保持される。拡管ビレット２２は外径が拡大された状態のまま、管５０を拡管しながら引き上げられる。   When the distance between the weight 21 and the expanded billet 22 is close, the cam mechanism operates. The expanded billet 22 is expanded by the side surface 26 of the weight 21 and its outer diameter is expanded. In this case, the outer diameter of the expanded pipe billet 22 is larger than the inner diameter of the pipe 50 to be expanded. Therefore, resistance is always generated between the expanded billet 22 whose outer diameter is expanded and the tube 50 to be expanded, and the cam mechanism is kept in an activated state. The expanded billet 22 is pulled up while expanding the tube 50 while the outer diameter is expanded.

（第２の実施形態について）
図４は、第２の実施形態にかかる引抜き式拡管ユニット２０の分銅２１を示す図である。本実施形態では、分銅２１は拡管シャフト３０を備える。拡管シャフト３０は、少なくとも、互いに外径の異なる第１軸部３１及び第２軸部３２を備える。第１軸部３１は拡管シャフト３０の拡管ビレット２２側に形成され、第２軸部３２は拡管シャフト３０の分銅２１側に形成される。第２軸部３２の外径は、第１軸部３１の外径よりも大きく設計されている。 (About the second embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a weight 21 of the pull-out type pipe expansion unit 20 according to the second embodiment. In the present embodiment, the weight 21 includes a tube expansion shaft 30. The tube expansion shaft 30 includes at least a first shaft portion 31 and a second shaft portion 32 having different outer diameters. The first shaft portion 31 is formed on the tube expansion billet 22 side of the tube expansion shaft 30, and the second shaft portion 32 is formed on the weight 21 side of the tube expansion shaft 30. The outer diameter of the second shaft portion 32 is designed to be larger than the outer diameter of the first shaft portion 31.

また、拡管シャフト３０と拡管ビレット２２の貫通孔２６の摺動を容易にするため、第１軸部３１と第２軸部３２の間には、第１軸部３１から第２軸部３２に対して外径がなだらかに変化する第３軸部３３を備えることが好ましい。   Further, in order to facilitate the sliding of the through hole 26 of the pipe expansion shaft 30 and the pipe expansion billet 22, the first shaft portion 31 is changed from the first shaft portion 31 to the second shaft portion 32 between the first shaft portion 31 and the second shaft portion 32. On the other hand, it is preferable to include the third shaft portion 33 whose outer diameter changes gently.

図５は、第２の実施形態にかかる引抜き式拡管ユニット２０の全体構成を示す図である。同図（ａ）に示すように、通常、拡管ビレット２２は、拡管シャフト３０の第１軸部３１と係合している。この状態で、拡管ユニット２２は、拡管すべき管５０内に挿入される。挿入方法は、第１の実施形態と同様である。   FIG. 5 is a diagram illustrating an overall configuration of the pull-out type pipe expansion unit 20 according to the second embodiment. As shown in FIG. 1A, the tube expansion billet 22 is normally engaged with the first shaft portion 31 of the tube expansion shaft 30. In this state, the tube expansion unit 22 is inserted into the tube 50 to be expanded. The insertion method is the same as in the first embodiment.

拡管ユニット２０を拡管すべき管５０内に挿入後、ロック部４２において管５０の一部を固定し、かしめる。この状態で引抜き部材２３を引っ張ると、拡管ビレット２２は前記のかしめ部５２における内径面の凸部５３との間で抵抗が生じる。この状態でさらに引抜き部材２３に引っ張ると、同図（ｂ）に示すように、拡管シャフト３０が拡管ビレット２２の貫通孔２６内を摺動し、拡管ビレット２２は、拡管シャフト３０の第３軸部３３を経て、第２軸部３２と係合する。   After the tube expansion unit 20 is inserted into the tube 50 to be expanded, a part of the tube 50 is fixed and caulked at the lock portion 42. When the pulling member 23 is pulled in this state, resistance is generated between the expanded billet 22 and the convex portion 53 on the inner diameter surface of the caulking portion 52. When the pulling member 23 is further pulled in this state, the pipe expanding shaft 30 slides in the through hole 26 of the pipe expanding billet 22 as shown in FIG. 5B, and the pipe expanding billet 22 is the third axis of the pipe expanding shaft 30. It engages with the second shaft portion 32 via the portion 33.

なお、本実施形態では、分銅２１に付帯する拡管シャフト３０の外径面を拡管ビレット２２が摺動する。よって、分銅２１の材質としては、機械的強度が高く、高硬度である点から、鉄を用いることが特に望ましい。   In the present embodiment, the pipe expansion billet 22 slides on the outer diameter surface of the pipe expansion shaft 30 attached to the weight 21. Therefore, it is particularly desirable to use iron as the material of the weight 21 because it has high mechanical strength and high hardness.

同図（ｃ）に示すように、拡管ビレット２２は、拡管すべき管５０の中心軸から略放射状に形成された複数の切込み２８を有している。第２軸部３２と係合した拡管ビレット２２は、かかる軸部によって押し広げられ、その外径が拡大する。   As shown in FIG. 2C, the tube expansion billet 22 has a plurality of cuts 28 formed substantially radially from the central axis of the tube 50 to be expanded. The expanded billet 22 engaged with the second shaft portion 32 is expanded by the shaft portion, and its outer diameter is increased.

拡大された拡管ビレット２２の外径は、拡管すべき管５０の内径よりも大きい。そのため、外径が拡大された拡管ビレット２２と管５０の間には常に抵抗が生じ、カム機構が作動した状態が保持される。拡管ビレット２２は外径が拡大された状態のまま、管５０を拡管しながら引き上げられる。   The outer diameter of the expanded pipe billet 22 is larger than the inner diameter of the pipe 50 to be expanded. Therefore, a resistance is always generated between the expanded billet 22 whose outer diameter is expanded and the tube 50, and the cam mechanism is kept in an activated state. The expanded billet 22 is pulled up while expanding the tube 50 while the outer diameter is expanded.

図６は、第２の実施形態を変形例を示す図である。本変形例では、拡管ビレット２２の形状が第２の実施形態とは異なる。拡管ビレット２２の形状は、第２の実施形態及び本変形例に限定されるものではなく、管５０を拡管可能な側面を有する形状であればよい。カム機構が作動することにより、拡管シャフト３０の第１軸部３１と第２軸部３２の直径の差ｅだけ、拡管ビレット２２の外径が拡大する。   FIG. 6 is a diagram showing a modification of the second embodiment. In this modification, the shape of the tube expansion billet 22 is different from that of the second embodiment. The shape of the pipe expansion billet 22 is not limited to the second embodiment and the present modification, and may be a shape having a side surface on which the pipe 50 can be expanded. By operating the cam mechanism, the outer diameter of the tube expansion billet 22 is increased by the difference e between the diameters of the first shaft portion 31 and the second shaft portion 32 of the tube expansion shaft 30.

以上説明したように、第２の実施形態における引抜き式拡管ユニットによれば、従来の装置で用いられていたマンドレルが不要となり、装置を小型化することができる。また、引抜き方式により管を拡管するため、拡管時に発生する金属粉を拡管ビレットにて引き上げ、管口より除去できるため、管内に堆積する金属粉を大幅に低減することができる。   As described above, according to the pull-out type pipe expansion unit in the second embodiment, the mandrel used in the conventional apparatus is not necessary, and the apparatus can be downsized. Further, since the pipe is expanded by the drawing method, the metal powder generated at the time of the pipe expansion can be pulled up by the pipe expansion billet and removed from the pipe opening, so that the metal powder accumulated in the pipe can be greatly reduced.

図７は巻取りユニット４０により、複数の引抜き部材２３を巻回する実施例を説明する図である。本実施形態における巻取りユニット３０は、サーボモータなどの駆動装置４３と、並列に設けられた複数の巻取り部４４を備え、巻取り部４４は駆動装置４３により回転され、プーリーを介して引抜き部材２３を巻回する。   FIG. 7 is a view for explaining an embodiment in which a plurality of drawing members 23 are wound by the winding unit 40. The winding unit 30 in this embodiment includes a driving device 43 such as a servo motor and a plurality of winding portions 44 provided in parallel. The winding portion 44 is rotated by the driving device 43 and pulled out via a pulley. The member 23 is wound.

平行に載置された複数の拡管すべき管５０に対し、それぞれに拡管ユニット２０を挿入する。引抜き部材２３を巻取りユニット４０により並列的に巻回することで、一度に複数の管５０を拡管することができ、生産性を向上させることができる。   The tube expansion unit 20 is inserted into each of the plurality of tubes 50 to be expanded that are placed in parallel. By winding the drawing member 23 in parallel by the winding unit 40, a plurality of tubes 50 can be expanded at a time, and productivity can be improved.

図８は、拡管後の管におけるかしめ部５２の断面拡大図である。かしめ部５２の内径面は拡管ビレット２２により拡管されるため、他の内径面と異なることはない。一方、かしめ部５２の外径面は、その直径が他の部分に比べて幾分小さくなり、かしめ跡５４が残る。   FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the caulking portion 52 in the pipe after the pipe expansion. Since the inner diameter surface of the caulking portion 52 is expanded by the tube expansion billet 22, it does not differ from other inner diameter surfaces. On the other hand, the diameter of the outer diameter surface of the caulking portion 52 is somewhat smaller than that of other portions, and the caulking trace 54 remains.

本実施形態にかかる引抜き式拡管ユニットによれば、図９に示すような長いマンドレル６１が不要となり、拡管装置１０を小型化できる。また、引抜き方向により管５０を拡管するため、拡管時に発生する金属粉を拡管ビレット２２にて引き上げ、管口より除去することができ、管内に堆積する金属粉を大幅に低減することができる。   According to the pull-out type tube expansion unit according to the present embodiment, the long mandrel 61 as shown in FIG. 9 is not necessary, and the tube expansion device 10 can be downsized. Moreover, since the pipe 50 is expanded in the drawing direction, the metal powder generated during the expansion can be pulled up by the expansion billet 22 and removed from the pipe opening, and the metal powder deposited in the pipe can be greatly reduced.

以上、本実施形態にかかる引抜き式拡管ユニットを熱交換器の製造装置及び製造方法に適用した場合について説明したが、本ユニットを他の技術分野の拡管方法に用いることが可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, although the case where the pull-out type pipe expansion unit concerning this embodiment was applied to the manufacturing apparatus and manufacturing method of a heat exchanger was demonstrated, it cannot be overemphasized that this unit can be used for the pipe expansion method of another technical field. Yes.

また、本実施形態では縦型の拡管装置を前提に説明をしたが、横型の拡管装置でも同様の原理で拡管処理が可能である。
Further, in the present embodiment, the description has been made on the assumption that the vertical tube expansion device is used, but the horizontal tube expansion device can perform the tube expansion processing on the same principle.

１０ 拡管装置
２０ 拡管ユニット
２１ 分銅
２２ 拡管ビレット
２３ 引抜き部材
２４ 貫通孔
２５ 弾性部材
２６ テーパー側面
２７ 凹面部
２８ 切込み
３０ 拡管シャフト
３１ 第１軸部
３２ 第２軸部
３３ 第３軸部
４０ 巻取りユニット
４１ プーリー
４２ ロック部
４３ 駆動装置
４４ 巻取り部
５０ 管
５１ 放熱フィン
５２ かしめ部
５３ 凸部
５４ かしめ跡
６１ マンドレル
６２ 拡管ビレット
６３ 管口
６４ 管
６５ 放熱フィン
６６ Ｕ字部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tube expansion apparatus 20 Tube expansion unit 21 Weight 22 Tube expansion billet 23 Pull-out member 24 Through hole 25 Elastic member 26 Tapered side surface 27 Concave surface portion 28 Cut 30 Tube expansion shaft 31 First shaft portion 32 Second shaft portion 33 Third shaft portion 40 Winding unit 41 Pulley 42 Locking part 43 Drive unit 44 Winding part 50 Pipe 51 Radiation fin 52 Caulking part 53 Protruding part 54 Caulking trace 61 Mandrel 62 Expanded billet 63 Pipe port 64 Pipe 65 Radiation fin 66 U-shaped part

Claims (14)

管の径を拡大するための引抜き式拡管ユニットであって、
分銅と、
前記拡管されるべき管の中心軸部に貫通孔を備え、前記軸上に配設された拡管ビレットと、
前記貫通孔を通して前記分銅に連結された引抜き部材と
を具備し、
前記拡管ビレットは、前記分銅との距離が近接した場合に、カム機構によってその外径が拡大する
ことを特徴とする引抜き式拡管ユニット。 A pull-out type pipe expansion unit for expanding the diameter of the pipe,
With a weight,
A tube-expanding billet provided on the shaft with a through hole in the central shaft portion of the tube to be expanded;
A drawing member connected to the weight through the through hole, and
The tube expansion billet is a pull-out type tube expansion unit whose outer diameter is enlarged by a cam mechanism when the distance from the weight is close. 前記引抜き部材は、可撓性を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の引抜き式拡管ユニット。 The pull-out type pipe expansion unit according to claim 1, wherein the pull-out member has flexibility. 前記分銅は、第１カム部を備え、
前記拡管ビレットは、第２カム部を備え、
前記第１カム部と前記第２カム部によりカム機構が構成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の引抜き式拡管ユニット。 The weight includes a first cam portion,
The tube expansion billet includes a second cam portion,
The pull-out type pipe expansion unit according to claim 1 or 2, wherein a cam mechanism is constituted by the first cam part and the second cam part. 前記分銅は、テーパー状の側面を有し、
前記第１カム部は、前記分銅のテーパー状の側面であり、
前記第２カム部は、その側面が前記分銅のテーパー状の側面と略平行する凹面部である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の引抜き式拡管ユニット。 The weight has a tapered side surface;
The first cam portion is a tapered side surface of the weight,
The pull-out type pipe expansion unit according to any one of claims 1 to 3, wherein a side surface of the second cam portion is a concave surface portion substantially parallel to a tapered side surface of the weight. 前記第１カム部は、少なくとも、互いに外径の異なる第１軸部及び第２軸部を備える拡管シャフトであり、
前記第２カム部は、前記拡管シャフトが貫通する前記拡管ビレットの貫通孔である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の引抜き式拡管ユニット。 The first cam portion is a tube expansion shaft including at least a first shaft portion and a second shaft portion having different outer diameters,
The pull-out type pipe expansion unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the second cam portion is a through hole of the pipe expansion billet through which the pipe expansion shaft passes. 前記拡管ビレットは、その外径を拡大自在とするための、１又は複数の切込みを備える
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の引抜き式拡管ユニット。 The pull-out type pipe expanding unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the pipe expanding billet is provided with one or a plurality of cuts for allowing an outer diameter of the pipe billet to be freely expanded. 前記拡管ビレットの切込みは、前記拡管されるべき管の中心軸から略放射状に形成されたものである
ことを特徴とする請求項６に記載の引抜き式拡管ユニット。 The pull-out type pipe expansion unit according to claim 6, wherein the cuts of the pipe expansion billet are formed substantially radially from a central axis of the pipe to be expanded. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の引抜き式拡管ユニットと、
前記引抜き部材を巻回するための巻取りユニットと
を具備することを特徴とする引抜き式拡管装置。 The pull-out type pipe expansion unit according to any one of claims 1 to 7,
A pull-out type pipe expansion device comprising a winding unit for winding the pull-out member. 前記巻取りユニットは、複数の前記引抜き部材を同時に巻回する
ことを特徴とする請求項８に記載の引抜き式拡管装置。 The pull-out type pipe expansion device according to claim 8, wherein the winding unit winds the plurality of pull-out members simultaneously. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の引抜き式拡管ユニットを用いた管の径を拡大する方法であって、
前記引抜き式拡管ユニットを管の内部に挿入するステップと、
前記管の一部をかしめるステップと、
前記引抜き部材を引っ張ることにより、前記管から前記引抜き式拡管ユニットを引き抜くステップと
を備えることを特徴とする引抜き式拡管方法。 A method of expanding the diameter of a pipe using the pull-out type pipe expanding unit according to any one of claims 1 to 7,
Inserting the pull-out tube expansion unit into a tube;
Caulking a portion of the tube;
A step of pulling out the pull-out type pipe expansion unit from the pipe by pulling the pull-out member. 前記引抜き式拡管方法は、
さらに、前記引抜き部材を巻回するステップ
を備えることを特徴とする請求項１０に記載の引抜き式拡管方法。 The pull-out type tube expansion method is
The pull-out type tube expansion method according to claim 10, further comprising a step of winding the pull-out member. 前記引抜き式拡管方法は、
複数の前記引抜き部材を同時に巻回する
ことを特徴とする請求項１１に記載の引抜き式拡管方法。 The pull-out type tube expansion method is
The drawing type pipe expansion method according to claim 11, wherein the plurality of drawing members are wound simultaneously. 請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の引抜き式拡管方法により、径が拡大された管を備える
ことを特徴とする熱交換器。 A heat exchanger comprising a pipe whose diameter is expanded by the pull-out type pipe expanding method according to any one of claims 10 to 12. 前記熱交換器は、前記管の一部に、少なくとも１つ以上のかしめ跡を有する
ことを特徴とする請求項１３に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 13, wherein the heat exchanger has at least one caulking trace in a part of the pipe.
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