JP3074857B2 - 偏平金属管の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器等に用いられ
る断面が偏平な金属管の製造に関し、特にコルゲートフ
ィンとチューブとを蝋付けするタイプの熱交換器用チュ
ーブに適した偏平金属管の製造に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱交換器用チューブの製造方法には、電
縫管による方法とかしめ（ロックシーム）による方法が
ある。電縫管による方法を図５および図６に示す。アン
コイラ４から平板状の金属条帯５を連続的に供給し、丸
成形ロール群８によって条帯の両側縁３ａが近づき合っ
たほぼ円筒（３）状にまで成形し、高周波発振器９に接
続された加熱コイル１０によって加熱した両側縁３ａ同
士を、点２ａの位置で溶接ロール１で加圧して密封接合
し、円筒管２とする。（シームガイド１２は溶接時の両
側縁３ａを位置決めする。）円筒管２の外面の溶接ビー
ド２ａを切削（図５中の１５）により除去した後、偏平
成形ロール群１６によって所定の偏平断面を持つ偏平管
とし、切断機１７により所定長さに切断する。

【０００３】かしめによる方法では、かしめによる接合
部を更に蝋付けすることにより密封する。このようにし
て製造された偏平金属管は、図７、図８、図９に示した
ような、コルゲートフィン７とチューブ６とを蝋材１１
により蝋付けするタイプの熱交換器用チューブとして用
いられる。図８および図９は蝋材１１が均一に回って蝋
付けが完了した状態を示す。

【０００４】フィンとチューブを図のように接触させて
蝋付けする際には、両者を蝋付け位置にしっかりと固定
し、蝋付けが安定して行えるように、両者が適度な接触
圧で互いに押し合っていることが望ましい。フィンをコ
ルゲート（波状）とし、チューブ６を偏平状としたの
は、両者が適度な弾力性を持って接触し、必要な接触圧
を確保できるようにするためである。

【０００５】図１０に示すように、偏平チューブ６’の
横断面はオーバル形状になるように仕上げる必要があ
る。必要なオーバル形状はチューブ幅中央部および両側
部の厚さ（同図中ｔ１，ｔ２，ｔ３）で代表される。円
筒管から偏平管への成形は図１１および図１２に示した
ような偏平成形用ロール１３、１４で行われる。（図１
１は縦ロール、図１２は横ロールによる場合を示す。）
このロール成形により最終的な仕上げ形状にまで成形さ
れるので、必要なオーバル形状に成形するには、同図の
ようなロールを多数製作し、試行錯誤的に最適ロール形
状を模索しなければならない。例えば実開昭第５７−３
７５１９号公報に記載されているように、中高のロール
を用いることが必要になる場合もある。更に、金属条帯
の接合部（同図では断面の上端部Ｑ）と他の部分とは剛
性が異なるため、図１０の両側の厚さ寸法ｔ１とｔ３と
を揃えることが難しく、現実には図９の上下のロールの
曲率を変える等により対処している。このように、所定
のオーバル形状を得るために非常の多くの費用と手間を
要するという問題があった。

【０００６】更に、熱交換器の用途や性能等に応じてフ
ィンの板厚や特性を変えることがしばしばあり、これに
対応してチューブのオーバル形状も変えることになる。
そのためには、各オーバル形状毎に偏平成形ロールを組
み換えなければならず、生産性が非常に阻害される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のよう
に偏平成形用ロールの形状決定のために費用および手間
を要さず、且つ生産性を向上させた偏平金属管の製造方
法およびその実施のための装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の偏平金属管の製造方法は、金属条帯をそ
の長手方向に走行させながら、第１の成形ロール群によ
り該条帯の長手軸の回りに曲げ成形してから、接合装置
により該条帯の側縁部同士を密封接合して円筒管とした
後、第２の成形ロール群により該円筒管を偏平管とする
ことにより、連続的に偏平金属管を製造する方法におい
て、第３の成形ロール群により、上記偏平管の幅の中央
部と両側部の３箇所をそれぞれ異なる成形ロールでそれ
ぞれ独立した加工量で該偏平管の厚さ方向に加工するこ
とにより、該偏平管の該３箇所の厚さを別個に調整する
ことを特徴とする。

【０００９】本発明の方法を実施するための装置は、金
属条帯をその長手方向に走行させながら連続的に成形お
よび接合を行って偏平金属管を製造する装置であって、
該条帯をその長手軸の回りに曲げ加工する第１の成形ロ
ール群、該曲げ加工された条帯の側縁部同士を密封接合
して円筒管とする接合装置、および該円筒管を偏平管に
成形する第２の成形ロール群を有する装置において、該
偏平管の幅の中央部と両側部の３箇所をそれぞれ独立し
た加工量で該偏平管の厚さ方向に加工して該偏平管の該
３箇所の厚さを別個に調整する少なくとも３つの成形ロ
ールを有する第３の成形ロール群を更に設けたことを特
徴とする。

【００１０】

【作用】本発明においては、偏平成形後更に、第３の成
形ロール群により、偏平管の厚さを幅中央部と両側部と
でそれぞれ別個に調整するように構成した。したがっ
て、偏平成形自体で最終オーバル形状に仕上げる必要が
ないので、偏平成形用ロールの形状を最終オーバル形状
に厳密に対応させる必要がなく、最適ロール形状を模索
する試行錯誤の費用および手間が不要である。また、偏
平管の３部分で厚さをそれぞれ別個に調整するので、条
帯接合部とそれ以外の部分での剛性の差異に応じて偏平
管厚さを調整することができる。更に、コルゲートフィ
ンの板厚や特性を変えた場合にも、それに応じて３部分
の厚さ調整により偏平管のオーバル形状を随時適合させ
ることができ、そのためのロール交換を必要としない。

【００１１】以下に、実施例によって本発明を更に詳細
に説明する。

【００１２】

【実施例】本発明に従って熱交換器用偏平金属チューブ
を製造する手順の一例を図１および図２を参照して説明
する。平坦な金属条帯から円筒管を経て偏平管にするま
では従来と同様な手順である。すなわち、アンコイラ４
から平板状の金属条帯５を連続的に供給し、丸成形ロー
ル群８によって条帯の両側縁３ａが近づき合ったほぼ円
筒（３）状にまで成形し、高周波発振器９に接続された
加熱コイル１０によって加熱した両側縁３ａ同士を、点
２ａの位置で溶接ロール１で加圧して密封接合し、円筒
管２とする。円筒管２の外面の溶接ビード２ａを切削
（図５中の１５）により除去した後、偏平成形ロール群
１６によって所定の偏平断面を持つ偏平管６’とする。

【００１３】従来は、この後で偏平管を切断していた
が、本発明においては、偏平成形後、切断前に偏平管３
部分の厚さを別個に調整する工程を付加した。厚さ調整
後は、従来と同様に切断機１７により所定長さに切断す
る。偏平管各部厚さ（＝オーバル形状）調整のための成
形ロール群１８は、３対のロール１９、２０、２１から
成る３連構成になっている。各成形ロールは、例えば図
２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示したように、偏
平管幅中央部の厚さｔ２調整用成形ロール１９（ａ）、
偏平管幅上部（条帯接合部側）の厚さｔ１調整用成形ロ
ール２０（ｂ）、および偏平管幅下部（接合部と対向す
る側）の厚さｔ３調整用ロール２１（ｃ）として配置さ
れている。各ロール１９、２０、２１により偏平管の上
記各部位についてそれぞれ別個に厚さを調整する。例え
ば図２の（ａ）−（ｂ）−（ｃ）の順番に沿って、
（ａ）最初に中央部のみを凸ロール１９で整形し、
（ｂ）次に接合部側（図中の上部）のみを凹ロール２０
で整形し、（ｃ）そして最後に接合部と対向する側（図
中の下部）のみを凹ロール２１で整形することにより、
断面全体として所望のオーバル形状になるようにする。
この整形順序を変えても同様の最終オーバル形状を得る
ようにすることができる。

【００１４】偏平管各部の厚さ調整ロール１９、２０、
２１による加工量は手動によって調節してもよいが、以
下のように自動制御することにより生産性を更に高める
ことができる。すなわち、偏平管の各部厚さをオンライ
ンで計測し、その計測データに基づいて、厚さ調整ロー
ル１９、２０、２１による加工量をサーボモータによっ
て制御すれば、偏平管成形工程そしてプロセス全体を完
全自動化することができるので、大幅な生産性向上が可
能である。

【００１５】このような自動化の例を図３および図４を
参照して説明する。オーバル形状調整用成形ロール群１
８から送出された偏平管６’の３部分の厚さ（ｔ１、ｔ
２、ｔ３）をそれぞれセンサ２２、２３、２４で検出す
る。本実施例ではこれらセンサとしてギャップセンサを
用いた。各センサからの検出信号を寸法測定器２５、２
６で定量化し、制御装置２７で計算を行い、得られた制
御信号によりサーボモータ駆動装置２８、２９、３０を
制御し、これによりサーボモータ３１、３２、３３を駆
動し、各厚さ調整ロール１９、２０、２１を偏平管長手
方向に対して直角方向に移動させ、各ロールによる加工
量を調整する。例えば、センサ２２の検出信号により、
測定器２５、２６、制御装置２７を介してサーボモータ
駆動装置２９を制御し、これによりサーボモータ３２を
駆動し、厚さ調整ロール２０を偏平管長手方向に対して
直角方向に移動させ、所定オーバル形状の上部厚さｔ１
とするフィードバック制御システムである。同様に、偏
平管幅中央部厚さ（ｔ２）はセンサ２３→サーボモータ
３３のフィードバック制御システムにより、また下部厚
さ（ｔ３）はセンサ２４→サーボモータ３１のフィード
バック制御システムにより自動調整される。

【００１６】このようなフィードバック制御システムを
用いることにより、全自動で適正なオーバル形状の偏平
管を製造することができ、更に生産性を向上させること
ができる。厚さｔ１、ｔ２、ｔ３の調整用成形ロールの
構成および作動を更に詳しく説明する。便宜上、中央部
厚さｔ２を調整するためのロール１９について説明する
が、上下の厚さｔ１、ｔ２調整用ロール２０、２１につ
いても同様である。

【００１７】左右に配置された一対のロール１９は、そ
れぞれ偏平管の長手方向に対して直角に移動できるよう
にロールホルダ（スライダ）３４、３５に回転可能に保
持されている。両スライダ３４、３５は一体のスライダ
ホルダ３９内に慴動可能に収納保持されている。スライ
ダ３４および３５のロール保持側とは反対の端部は、ロ
ール移動量調整ネジ３６および３７を介してスライダホ
ルダ３９に係合されている。ロール１９の一方（図では
右側のロール）を回転可能に保持しているスライダ３４
をスライダホルダ３９に係合させる調整ネジ３７は、そ
の頭部がジョイント４０を介してサーボモータ３３の回
転軸に接続されている。サーボモータ３３はスタンド３
８を介してスライダホルダ３９に固定されている。

【００１８】偏平管の厚さを調整するための加工量は、
ロール間隔を変えることにより調整される。手動による
調整は、調整ネジ３６、３７の一方または両方を操作し
てロール１９の片方または両方を移動させて行い、自動
調整は、サーボモータ３３を作動させて調整ネジ３７を
回転させ、右側のロール１９の移動により行う。ここ
で、本実施例では厚さ調整用ロール１９を従動ロールと
したが、駆動ロールとしてもよい。他の厚さ調整用ロー
ル２０および２１についても同様である。

【００１９】本実施例においては、電縫管による偏平管
の製造に本発明を適用した例を説明したが、かしめによ
る方法に適用しても同様な効果が得られる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、偏平成
形後に、偏平管の所要厚さ３箇所をそれぞれ別個のロー
ル成形により調整し所定のオーバル形状とすることによ
り、従来のように偏平成形用ロールの形状決定のために
費用および手間を要さず、高い生産性で偏平金属管を製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った偏平金属管製造ラインの一構成
例を示す工程配置図である。

【図２】本発明に従って偏平金属管の主要厚さを調整す
る成形ロールの一例を示す正面図である。

【図３】本発明に従って偏平管の主要厚さを調整し適正
なオーバル形状にするための自動調整機構の一例を示す
斜視図である。

【図４】図３の機構に用いる厚さ調整用成形ロールの構
成例を示す正面図である。

【図５】従来の電縫管による偏平金属管製造ラインを示
す工程配置図である。

【図６】図５の製造ラインにおける溶接工程を示す斜視
図である。

【図７】コルゲートフィンと偏平チューブとを蝋付けし
たタイプの熱交換器の一例を示す正面図である。

【図８】図７の熱交換器におけるコルゲートフィンとチ
ューブとの蝋付け部分を拡大して示す断面図である。

【図９】図７の熱交換器におけるコルゲートフィンとチ
ューブとの蝋付け部分を拡大して示す正面図である。

【図１０】偏平金属管の主要厚さを示す断面図である。

【図１１】円筒管を偏平に成形する縦配置のロールを示
す断面図である。

【図１２】円筒管を偏平に成形する横配置のロールを示
す断面図である。

【符号の説明】

１…溶接ロール ２…円筒管 ２ａ…円筒管２の外面の溶接ビード ４…アンコイラ ５…平板状の金属条帯 ６…チューブ ６’…偏平チューブ ７…コルゲートフィン ８…丸成形ロール群 ９…高周波発振器 １０…加熱コイル １１…蝋材 １２…シームガイド １３、１４…偏平成形用ロール １５…ビード切削装置 １６…偏平成形ロール群 １７…切断機 １８…オーバル形状調整用成形ロール群 １９、２０、２１…偏平管各部厚さ調整用成形ロール
（ロール群１８を構成） ２２、２３、２４…厚さセンサ（ギャップセンサ） ２５、２６、２７…寸法測定器 ２７…制御装置 ２８、２９、３０…サーボモータ駆動装置 ３１、３２、３３…サーボモータ ３４、３５…ロールホルダ（スライダ） ３６、３７…ロール移動量調整ネジ ３８…スタンド ３９…スライダホルダ ｔ１、ｔ２、ｔ３…偏平チューブの上部、中央部、下部
の厚さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊池 淳雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 実開 昭57−37519（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21C 37/08 B21C 37/15

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属条帯をその長手方向に走行させなが
   ら、第１の成形ロール群により該条帯の長手軸の回りに
   曲げ成形してから、接合装置により該条帯の側縁部同士
   を密封接合して円筒管とした後、第２の成形ロール群に
   より該円筒管を偏平管とすることにより、連続的に偏平
   金属管を製造する方法において、 第３の成形ロール群により、上記偏平管の幅の中央部と
   両側部の３箇所をそれぞれ異なる成形ロールでそれぞれ
   独立した加工量で該偏平管の厚さ方向に加工することに
   より、該偏平管の該３箇所の厚さを別個に調整すること
   を特徴とする偏平金属管の製造方法。
2. 【請求項２】 金属条帯をその長手方向に走行させなが
   ら連続的に成形および接合を行って偏平金属管を製造す
   る装置であって、該条帯をその長手軸の回りに曲げ加工
   する第１の成形ロール群、該曲げ加工された条帯の側縁
   部同士を密封接合して円筒管とする接合装置、および該
   円筒管を偏平管に成形する第２の成形ロール群を有する
   装置において、 該偏平管の幅の中央部と両側部の３箇所をそれぞれ独立
   した加工量で該偏平管の厚さ方向に加工して該偏平管の
   該３箇所の厚さを別個に調整する少なくとも３つの成形
   ロールを有する第３の成形ロール群を更に設けたことを
   特徴とする偏平金属管の製造装置。