JPH1085877A - 偏平チューブのロール成形方法及び装置 - Google Patents
偏平チューブのロール成形方法及び装置Info
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- JPH1085877A JPH1085877A JP8265303A JP26530396A JPH1085877A JP H1085877 A JPH1085877 A JP H1085877A JP 8265303 A JP8265303 A JP 8265303A JP 26530396 A JP26530396 A JP 26530396A JP H1085877 A JPH1085877 A JP H1085877A
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Abstract
び装置の提供。 【解決手段】 中央部に台形形状の突出部を形成する第
1のロール成形手段11と,上記台形の上辺の幅を順次
狭めて折り返し突部を形成する第2のロール成形手段1
2〜18と,両端に垂直方向折り曲げ部を形成する第3
のロール成形手段21,22と,垂直方向折り曲げ部と
折り返し突部との中間を半円形状に折り曲げる第4のロ
ール成形手段23〜28とを備えている。第2のロール
成形手段に折り返し突部を上部から据え込み押圧する押
圧手段を含むこと,第3ロール成形手段は中間角度に折
り曲げる中間曲げ手段と,中間角度に折り曲げた曲折部
を板厚tの0.6〜1.6倍の大きさだけ端部から据え
込みつつ折り曲げる手段からなること,第4ロール成形
手段は垂直方向折り曲げ部側から半円折り曲げ部側に押
圧力を加える押圧手段を備えることが好ましい。及び上
記製造方法。
Description
補強部を備えた偏平チューブをロール成形する方法に関
する。
熱交換器には,熱交換用の流体を流通させる偏平チュー
ブが用いられている。そして,この偏平チューブは,熱
交換器の容器(タンク等)にロウ付けされている。そし
て,この偏平チューブを幅の広い熱交換器に適用するも
のとして,図33に示すように,中央に補強部91を設
けた断面θ形状の偏平チューブ90が提案されている
(特開平6−123571号公報参照)。この補強部9
1は,板材の両端を垂直に折り曲げたエッジ部911
と,板材の中央部を山形に折り返してなる突部912と
からなり,両部911,912はロウ付けにより接合さ
れている。
間で連続的に成形し量産する方法としてロール成形法が
知られている。例えば,特公平7−41331号公報で
は,ロール成形により帯板の両側部を直角に折り曲げる
方法として,略45度に折り曲げる工程と,略70度に
折り曲げる工程と,略90度に折り曲げる工程の3工程
に分けて成形する方法が提案されている。
偏平チューブ90の補強部91は,垂直に曲げたエッジ
部911と,山形に折り返してなる突部912とからな
り,両部911,912の間に大きな隙間(窪み92
5)が生じないように成形すると共に両部911,91
2をしっかりと接合する必要がある。エッジ部911と
突部912との間の窪み925が大きいと,偏平チュー
ブ90をタンク等の容器99にロウ付けした場合に,ロ
ウ付けにより埋めきれない隙間が残り,漏れ等の不具合
を生ずるからである。そのためには,エッジ部911の
外側における曲率半径921と突部912の頂部の曲率
半径922とを共に小さくする必要がある。
部912の曲げ部の曲率半径921,922を小さく
し,精度よく高速でロール成形することは,極め困難で
あった。例えば,上記突部912をロール成形する場合
には,図30に示すように,帯状の板94の横幅を引き
込み(狭め),図31に示すように三角形の山形の突部
95を形成し,ロール成形のステップ毎に突部95の山
の角度αを順次鋭角化して成形する。
の頂部に引張応力が働き,大きく成形すると頂部がくび
れて薄肉化し,更に頂部の曲率を大きくすると破断する
等の不具合を生ずることになる。 即ち,図30に示す
ように,帯状の板材94をロールの間に挟持し幅方向か
ら材料を引き込み山形の突部を成形する場合には,以下
に述べるように突部95の山の頂部には幅方向への引張
応力Tが働くことになる。
材料が引き込まれるときの変形抵抗によるものであり,
これは平坦部(非山部)の剪断抵抗に起因するものであ
る。即ち,長手方向の単位長さ当たりに頂部に働く引張
力をR(図31)とするとRは次式となる。 R=Sa ×σa ・・・(1) ここで,Saは平坦部(非山部)の横断面積(図31に
示す非山部の横幅w×板厚t)であり,σaは材料の変
形抵抗(応力)である。
山の頂部の曲げ応力σv(図31参照,同様に長手方向
の単位長さ当たりとする)によるものであり,上記引張
力Rによるものと合わせて引張応力Tは次式となる。次
式においてtは材料の板厚である。 T=(R/t)+σv=(Sa ×σa)/t+σv ・・・(2)
強さ以上となると,図32に示すように,頂部にくびれ
951が生ずることになる(くびれにより板厚tがt’
に変化する)。そのため,材料の引き込み量と曲げ量
(曲率)とを制限しつつ成形する必要があり,山の頂部
等の曲率は余り大きくすることが出来ないと共に多段階
に成形する必要がありロール成形の工程数が多くなる。
されたものとであり,中央に折り返した突部を有する補
強部を備えた偏平チューブについて,上記補強部の曲げ
部の曲率を大きくとり補強部の窪みを小さくし,高精度
かつ高速でロール成形する方法及び装置を提供しようと
するものである。
ール成形工程からなる。第1のロール成形工程では,帯
板の幅方向中央部に台形形状の突出部を形成する(図2
(b)参照)。次ぎに,第2のロール成形工程では,上
記台形の上辺の幅を順次狭めて略三角形の突出部とした
のち突出した2辺の内側を密着させて折り返し突部を形
成する(図2(c)〜(e)参照)。そして,第3のロ
ール成形工程では,帯板の横幅方向両端に上記折り返し
突部の高さ以下の垂直方向折り曲げ部を形成する(図3
(b)参照)。最後の第4のロール成形工程では,上記
垂直方向折り曲げ部と前記折り返し突部との中間を半円
形状に折り曲げ平板部分を互いに平行にすると共に上記
折り曲げ部を上記折り返し突部の両側面に密着せる(図
3(c)〜(e)参照)。
第1,第2工程にあり,帯板の幅方向中央部に台形形状
の突出部を形成し,上記台形の上辺の幅を順次狭めて略
三角形の突出部としたのち突出した2辺の内側を密着さ
せて折り返し突部を形成することにある。即ち,折り返
し突部(前記図33の突部912参照)を成形する場合
に,図2(b)に示すように,始めに台形の突部を形成
する。
式に示す引張力Rの大きさが小さくなり,また,台形に
おける曲げ部の曲率半径が大きくなるため曲げ応力σv
も小さくなると共に応力の働く領域が分散され,(2)
式で示す引張応力Tも小さくなる。即ち,(1)式にお
ける非山部(平坦部)の横幅wが狭くなるため,平坦部
(非山部)の横断面積Saが小さくなり,引張力Rが減
少する。そのため,突部の曲げ部にくびれが生じ難くな
る。
の位置を移動させるから,上記引張応力Tが1箇所に集
中せず移動し,これによりくびれが更に生じ難くなる。
そして,このようなステップを経て曲げ部の曲率を大き
くし,最終段階として略三角形の突出部として突出した
2辺の内側を密着させて折り返し突部を形成する。その
ため,本発明のロール成形方法によれば,くびれを生ず
ることなく従来よりも大きな曲率で内側を密着させた折
り返し突部を高速に成形することが可能となる。
ロール成形工程には,更に,上記折り返し突部を上部か
ら据え込み押圧し曲部の曲率半径を低減して角形形状化
する押圧成形工程を加えることが好ましい。即ち,詳細
を実施形態例で詳述する図11に示すように,折り返し
突部(図2(e)の符号43参照)を上部から押圧する
ことにより,突部の頂部を平坦化する(図2(f)参
照)と共に頂部両側の曲率を一段と大きくすることがで
きる。その結果,この折り返し突部と垂直方向折り曲げ
部との間に形成される窪み(前記図33の符号925参
照)を小さくすることが可能となる。
折り曲げ部を形成する第3ロール成形工程は,曲げ角3
0°〜60°の中間角度に折り曲げる中間曲げ工程(図
3(a)参照)と,上記中間角度に折り曲げた曲折部を
板厚tの0.6〜1.6倍の大きさだけ端部から曲げ開
始部側に据え込みつつ垂直方向に折り曲げる最終曲げ工
程(図3(b)参照)とにより構成することが好まし
い。即ち,第1の効果として,垂直方向に曲げる前に,
曲げ角30°〜60°の中間角度に折り曲げることとに
より,前記の曲げ応力を分散しくびれ等を抑制すること
ができる。
示すように,中間角度に折り曲げた曲折部を垂直に曲げ
る際,板厚tの0.6〜1.6倍の範囲にあるΔだけ端
部から曲げ開始部側に据え込みつつ垂直方向に折り曲げ
ることである。同図の(a)は上記据え込みを行わずに
端部を曲げた場合であり,曲げ部512の曲率半径は大
きくなる。そして,同図(b)は,上記のようにΔだけ
据え込んで端部を曲げた場合を示し曲げ部512の曲率
半径は小さくなる。
の適度な据え込みを行うことにより,垂直方向にに曲げ
る曲げ部512の曲率を大きくすることでき,その結果
曲げ部の外側の曲率半径を板厚t以下の好ましい値とす
ることが可能となる。詳細を後述するように,据え込み
量が0.6tよりも少ないと,曲げ部の外側の曲率半径
を板厚t以下とすることができず,据え込み量が1.6
tを越えると据え込み過剰による変形(図24,図28
参照)が曲げ部等に生ずるようになるからである。
≦t)は,偏平チューブを容器にロウ付けする場合に,
不適当に大きな窪み(図33の符号925)を作らない
ようにするための基準となる値である。
方向折り曲げ部と前記折り返し突部との中間を半円形状
に折り曲げる際には,上記垂直方向折り曲げ部側から上
記半円折り曲げ部側に向かう押圧力Fを加えながら折り
曲げることが好ましい(図25参照)。上記押圧力Fを
加えずに折り曲げた場合には,図29に示すように,曲
げ不足により所望の曲げ曲線との間に隙間δを生ずる
が,上記押圧力を加えることにより,図25に示すよう
に隙間δを解消することが可能となるからである。
は,請求項1記載のロール成形工程を実現する装置であ
り,請求項6記載のロール成形装置は,請求項2記載の
ロール成形工程を実現する装置である。また,請求項7
記載のロール成形装置は,請求項3記載のロール成形工
程を実現する装置であり,請求項8記載のロール成形装
置により,請求項4記載のロール成形工程を実現するこ
とができる。
り曲げて断面がθ形状を有する中央に補強部を備えた偏
平チューブ81(図3(e))を成形する偏平チューブ
81のロール成形装置1(図1)である。
帯板40の幅方向中央部に台形形状の突出部416(図
2(a))を形成する第1のロール成形手段11(図
4)と,台形の上辺の幅L1(図2(a))を順次狭め
て略三角形の突出部426(図2(c))としたのち突
出した2辺の内側を密着させた折り返し突部43,44
(図2(d)(e))を形成する第2のロール成形手段
12〜18(図5〜図11)と,帯板40の横幅方向両
端に折り返し突部44の高さH以下の垂直方向折り曲げ
部456(図3(b))を形成する第3のロール成形手
段21,22(図12,図13)と,垂直方向折り曲げ
部456と折り返し突部44との中間を半円形状に折り
曲げ平板部468,469(図3(e))を互いに平行
にすると共に折り曲げ部456を折り返し突部44の両
側面に密着せる第4のロール成形手段23〜28(図1
4〜図19))とを備えている。
は,折り返し突部43を上部から据え込み押圧し曲部の
曲率半径を低減して角形化する押圧成形手段18(図1
1)を含んでいる。そして,垂直方向折り曲げ部456
を形成する第3ロール成形手段21,22は,図3
(a)に示すように曲げ角30°〜60°の中間角度4
5°に折り曲げる中間曲げロール成形手段21(図1
2)と,中間角度に折り曲げた曲折部455(図3
(a))を,図23に示すように板厚tの0.6〜1.
6倍の大きさΔだけ端部511から曲げ部512側に据
え込みつつ垂直方向に折り曲げる最終曲げロール成形手
段22(図13)からなる。
垂直方向折り曲げ部456と折り返し突部44との中間
を半円形状に折り曲げる際に,図25に示すように,上
記垂直方向折り曲げ部456側から半円折り曲げ部46
7側に向かう押圧力Fを加える押圧ロール成形手段25
〜27(図16〜図18)を有する。
が成形する偏平チューブ81(図27)は,車両用のラ
ジエータや温水式暖房装置等の熱交換器に用いられるも
のであり,材料はアルミニウムからなり,板厚tは約
0.25〜0.30mmの範囲にあり,図27に示す横
幅Dは約16〜27mmであり,高さhは約1.4〜
1.8mmの範囲である。従って,素材の帯板40(図
2(a))の幅は,約40〜60mmの範囲である。
ロールの回転軸心が水平であるロール成形手段11〜1
5,18,21〜28と,ロールの回転軸心が垂直であ
るロール成形手段16,17とからなる。始めに,図4
に示すロール成形手段11により,図2(b)に示すよ
うに,台形の上辺L1の幅の大きい台形の突部416を
成形する。そして,図5〜図7に示すロール成形手段1
2〜14により,図2(b),(c)に示すように上記
台形の上辺の幅L1を順次縮小する。
より,図2(d)に示すように,突部の形状が三角形の
突部426を形成する。次に,図9,図10に示すロー
ルの回転軸が垂直であるロール成形手段16,17によ
り,図21,図22に示すように,突出部426の突出
した2辺の内側を密着させ,折り返し突部43を形成す
る。続いて,ロールの回転軸心が水平である図11に示
すロール成形手段18により,折り返し突部43を上部
から据え込み押圧し曲部の曲率半径を低減して角形形状
化し,図2(f)に示す折り返し突部44を形成する。
り,第1に,図20に示すように台形の突部416の成
形時には,非山部(平坦部)の横幅w’が図30に示し
た横幅wよりも狭くなるため,平坦部(非山部)の横断
面積Saが小さくなり,前記(1)式における引張力R
が減少する。また,台形の上辺L1の幅を順次狭めて曲
げ部の位置を移動させるから,前記引張応力Tが1箇所
に集中しない。そのため,突部にくびれ(図32符号9
51)等が生じなくなる。
り折り返し突部43を上部から据え込み押圧する成形工
程を含むから,頂部を平坦化すると共に頂部両側の曲率
を一段と大きくすることができる。その結果,図2
(f)に示す偏平チューブ81の折り返し突部44の頂
部が平坦になり,本例では頂部両側部441の曲率半径
を0.25mm以下とすることが出来た。
形手段21(図12)により折り返し突部44を形成し
た中間成形体の両側部455を45°の角度に折り曲げ
る。続いて,図3(b)に示すように,ロール成形手段
22(図13)により,上記両側部455を垂直方向に
折り曲げ垂直方向折り曲げ部456を形成する。この
時,図23に示すように,板厚tの0.6〜1.6倍の
大きさΔだけ端部511から曲げ部512側に向けて据
え込みつつ側部455を垂直方向に折り曲げる。
6〜1.6倍の間にすることにより,座屈や変形等を発
生させず垂直方向にに曲げた曲げ部512の曲率を大き
くすることでる。その結果,曲げ部512の外側の曲率
半径を板厚t以下の好ましい値とすることが可能とな
る。図24は,据え込み量の大きさ(相対値=Δと板厚
tとの比率)と曲げ部512の外側の曲率半径(相対値
=曲率半径と板厚tとの比率)との関係を図示したもの
である。同図から分かるように,据え込み量の大きさ
0.6t以上とすることにより,曲率半径を好ましい大
きさである目標の板厚t以下にすることができる。
り越えて大きくすると,図28に示すように,曲げ部4
52近傍が例えば波打つように変形し,2.0tでは座
屈現象が観測された(図24の×印)。それ故,据え込
み量は0.6〜1.6tの範囲が好適である。
り,垂直方向折り曲げ部456と折り返し突部44との
中間を30°に折り曲げる。続いて,図3(c),図3
(d)に示すように,ロール成形手段24〜27(図1
5〜図18)により,垂直方向折り曲げ部456と折り
返し突部44との中間を60°,105°(図示略),
120°(図示略),150°に順次折り曲げる。
り曲げ部456側から半円折り曲げ部467側に向かう
押圧力Fを加えながら折り曲げる。その結果,図25に
示すように,ロール成形手段25〜27の上ロール29
1及び下ロール295の内壁292,296と成形体と
の間に隙間が生じないようになる。即ち,上記押圧力F
を加えずに折り曲げた場合には,図29に示すように,
上ロール291及び下ロール295の内壁292,29
6によって形成される所望の曲げ曲線と成形体との間に
隙間δを生ずるが,上記押圧力Fを加えることにより,
本例では隙間δを完全に解消することが可能となる。
るための上ロール291による押し込み量P(図26)
は約0.2mmである。そして,最後に成形ロール28
(図19)により平板部468,469(図3(e))
を互いに平行にすると共に折り曲げ部456を折り返し
突部44の両側面に密着せる。
より成形品を次工程に送り込む。上記のように,本例に
よれば,垂直方向折り曲げ部456における曲げ部51
2の曲率半径が板厚t以下であり,折り返し突部44の
頂部が平坦で頂部両側部441の曲率半径が0.25m
m以下であり垂直方向折り曲げ部456との間に形成さ
れる上面の窪みの少ない極めて良好な偏平チューブ81
を得ることができる。
図。
る材料の成形態様を示す図。
る材料の成形態様を示す図。
ルの型形状を示す図。
ステップのロールの型形状を示す図。
ステップのロールの型形状を示す図。
ステップのロールの型形状を示す図。
ステップのロールの型形状を示す図。
の回転軸を有する第5ステップのロールの型形状を示す
図。
直の回転軸を有する第6ステップのロールの型形状を示
す図。
り返し突部を据え込み押圧する第7ステップのロールの
型形状を示す図。
間曲げ工程のロールの型形状を示す図。
終曲げ工程のロールの型形状を示す図。
度30°に曲げるロールの型形状を示す図。
度60°に曲げるロールの型形状を示す図。
度105°に曲げるロールの型形状を示す図。
度120°に曲げるロールの型形状を示す図。
度150°に曲げるロールの型形状を示す図。
度180°に折り返すロールの型形状を示す図。
形の突部と平坦部とを帯板(破線)と重ねて示した図。
た図。
した図。
部から曲げ部側に据え込みつつ曲げた場合の成形形状
(b)と,据え込み無しで曲げた場合の成形形状
(a)。
合の曲げ部の曲率半径の変化を示す図。
直方向折り曲げ部側から半円折り曲げ部側に向けて押圧
力Fを加えた場合の成形体の曲げ形状を示す図。
直方向折り曲げ部側から半円折り曲げ部側に向けて押圧
力Fを加える為に型に加える変形量Pを示す図。
断面図。
部から曲げ部側に加える据え込み量を過大にした場合の
曲げ部の変形の1例を示す図。
直方向折り曲げ部側から半円折り曲げ部側に向けて押圧
力Fを加えないで成形した場合の型と成形体との間に生
ずる隙間δを示す図。
する場合の材料の変形態様を示す図。
状を示す図。
Claims (8)
- 【請求項1】 長尺の1枚の帯板を順次折り曲げて断面
がθ形状を有する中央に補強部を備えた偏平チューブを
成形する偏平チューブのロール成形方法であって,帯板
の幅方向中央部に台形形状の突出部を形成する第1のロ
ール成形工程と,上記台形の上辺の幅を順次狭めて略三
角形の突出部としたのち突出した2辺の内側を密着させ
た折り返し突部を形成する第2のロール成形工程と,帯
板の横幅方向両端に上記折り返し突部の高さ以下の垂直
方向折り曲げ部を形成する第3のロール成形工程と,上
記垂直方向折り曲げ部と前記折り返し突部との中間を半
円形状に折り曲げ平板部を互いに平行にすると共に上記
折り曲げ部を上記折り返し突部の両側面に密着せる第4
のロール成形工程とからなることを特徴とする偏平チュ
ーブのロール成形方法。 - 【請求項2】 請求項1において,前記第2のロール成
形工程は,前記折り返し突部を上部から据え込み押圧し
曲部の曲率半径を低減して角形形状化する押圧成形工程
を含んでいることを特徴とする偏平チューブのロール成
形方法。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2において,前記垂
直方向折り曲げ部を形成する第3ロール成形工程は,曲
げ角30°〜60°の中間角度に折り曲げる中間曲げ工
程と,上記中間角度に折り曲げた曲折部を板厚tの0.
6〜1.6倍の大きさだけ端部から曲げ部側に据え込み
つつ垂直方向に折り曲げる最終曲げ工程からなることを
特徴とする偏平チューブのロール成形方法。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれか1項に
おいて,前記第4ロール成形工程は,前記垂直方向折り
曲げ部と前記折り返し突部との中間を半円形状に折り曲
げる際に,上記垂直方向折り曲げ部側から上記半円折り
曲げ部側に向かう押圧力を加えながら折り曲げることを
特徴とする偏平チューブのロール成形方法。 - 【請求項5】 長尺の1枚の帯板を順次折り曲げて断面
がθ形状を有する中央に補強部を備えた偏平チューブを
成形する偏平チューブのロール成形装置であって,帯板
の幅方向中央部に台形形状の突出部を形成する第1のロ
ール成形手段と,上記台形の上辺の幅を順次狭めて略三
角形の突出部としたのち突出した2辺の内側を密着させ
た折り返し突部を形成する第2のロール成形手段と,帯
板の横幅方向両端に上記折り返し突部の高さ以下の垂直
方向折り曲げ部を形成する第3のロール成形手段と,上
記垂直方向折り曲げ部と前記折り返し突部との中間を半
円形状に折り曲げ平板部を互いに平行にすると共に上記
折り曲げ部を上記折り返し突部の両側面に密着せる第4
のロール成形手段とを備えていることを特徴とする偏平
チューブのロール成形装置。 - 【請求項6】 請求項5において,前記第2のロール成
形手段は,前記折り返し突部を上部から据え込み押圧し
曲部の曲率半径を低減して角形形状化する押圧成形手段
を含んでいることを特徴とする偏平チューブのロール成
形装置。 - 【請求項7】 請求項5又は請求項6において,前記垂
直方向折り曲げ部を形成する第3ロール成形手段は,曲
げ角30°〜60°の中間角度に折り曲げる中間曲げ手
段と,上記中間角度に折り曲げた曲折部を板厚tの0.
6〜1.6倍の大きさだけ端部から曲げ部側に据え込み
つつ垂直方向に折り曲げる最終曲げ手段からなることを
特徴とする偏平チューブのロール成形装置。 - 【請求項8】 請求項5から請求項7のいずれか1項に
おいて,前記第4ロール成形手段は,前記垂直方向折り
曲げ部と前記折り返し突部との中間を半円形状に折り曲
げる際に,上記垂直方向折り曲げ部側から上記半円折り
曲げ部側に向かう押圧力を加える押圧手段を有すること
を特徴とする偏平チューブのロール成形装置。
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