JPS58119427A - Multiple spindle automatic tube expanding device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To perform tube expanding work efficiently by detecting presence of tube plate hole and retreating automatically the expander where there is no tube plate hole in expanding a tube by the expander of a multiple spindle expanding device for manufacturing a heat exchanger. CONSTITUTION:Many tube plate holes 3 are pierced on the tube plate 1 of a heat exchanger. Tubes 2 are inserted into the holes, and the tube plate holes 3 are expanded and stuck fast in a body the tube plate 1. In this case, expanders 101a, 101b of the multiple spindle automatic expanding device are inserted into expanded parts 2a1, 2b1 of tubes 2a, 2b to perform normal expanding. An expander 101c comes into contact with the end face of the tube plate 1 where there is no tube plate hole, and its advance is stopped. At this time, a retreating relay is operated by a limit switch, and the expander 101c is retreated automatically. As the expander corresponding to the plate face where there is no tube plate hole is retreated by automatic control, selection of expander corresponding to the tube plate hole becomes unnecessary, and expanding operation can be performed at high work efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱交換器の製造設備に使用される多軸自動拡管
装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a multi-axis automatic tube expansion device used in heat exchanger manufacturing equipment.

従来の熱交換器の一例を第１図および第２図について説
明する罠、管板１には管板孔３が模様状に、かつ等ピッ
チに配列されると共に、その管板孔３にチューブ２が挿
入されている。このチューブ２はロール拡管装置または
液圧拡管装置のエキスパンダー（図示せず）Ｋより拡管
され、管板１に密着して一体に結合されている。なお図
中のＡ〜Ｈ部は管板孔が設けられていない部分を示す。An example of a conventional heat exchanger is explained with reference to FIGS. 1 and 2. In a tube sheet 1, tube sheet holes 3 are arranged in a pattern and at equal pitches, and tubes are inserted into the tube sheet holes 3. 2 has been inserted. This tube 2 is expanded by an expander (not shown) K of a roll expansion device or a hydraulic tube expansion device, and is integrally connected to the tube plate 1 in close contact with it. Note that portions A to H in the figure indicate portions in which no tube plate holes are provided.

上記拡管装置として、ＮＣ制御装置を用いてエキスパン
ダーを、その中心が管板１の管板孔３の中心に一致する
ように位置決めし、自動的にかつ連続的に順次拡管作業
を行うＮＣ制御多軸自動拡管装置が市販されていること
は周知のとおりである。The above tube expansion device is an NC control system that uses an NC control device to position the expander so that its center coincides with the center of the tube sheet hole 3 of the tube sheet 1, and automatically and continuously performs the tube expansion work in sequence. It is well known that automatic axial tube expansion devices are commercially available.

上記ＮＣ制御多軸自動拡管装置を第３図について説明す
るに、スライドヘッド１１上には下フレーム１３が移動
装置１２を介して左右（Ｘ軸）方向に移動可能に設けら
れ、その下フレーム１３は上フレーム１４と４本のガイ
ド支柱１５により連結されている。このガイド支柱１５
には中間フレーム１７が移動装置１６により上下（Ｙ軸
）方向に移動可能に取付けられている。その中間フレー
ム１７上には複数本のエキスパンダー１８を有すル拡管
ヘッド部１９、エキスパンダー１８を回転させるモータ
２０、モータ２０と前記拡管ヘッド部１９を連結する回
転トルク伝達軸２１およびエキスパンダー１８を個別に
前後（２軸）方向に移動させる駆動装置２２が設置され
ている。To explain the NC-controlled multi-axis automatic tube expansion device with reference to FIG. 3, a lower frame 13 is provided on the slide head 11 so as to be movable in the left and right (X-axis) direction via a moving device 12. is connected to the upper frame 14 by four guide columns 15. This guide post 15
An intermediate frame 17 is attached to the frame 17 so as to be movable in the vertical (Y-axis) direction by a moving device 16. On the intermediate frame 17, a tube expansion head section 19 having a plurality of expanders 18, a motor 20 for rotating the expanders 18, a rotary torque transmission shaft 21 connecting the motor 20 and the tube expansion head section 19, and the expanders 18 are individually installed. A drive device 22 for moving in the front and back (two-axis) direction is installed.

上記駆動装置１２，１６はＮＣテープの指示により左右
および上下方向にそれぞれ移動され、中間フレーム１７
上のエキスパンダー１８を任童位置の管板孔の中心に移
動法めする。そのエキスパンダー１８はＮＣテープの指
示にしたがって駆動するモータ２０により回転されると
共に、駆動装置２２を介して前進される。このためエキ
スパンダー１８は管板孔３に挿入されたチューブ２（第
２図参照）内に挿入されて拡管を開始し、そしてエキス
パンダー１８が所定の回転トルクに達すると拡管は完了
する。このように拡Ｖを完了したエキスパンダーは駆動
装置２２により後退され、総べてのエキスパンダーが後
退した後に、エキスパンダーの中心は駆動装置１２．１
６により次の拡管位置に移動される。The drive devices 12 and 16 are moved horizontally and vertically according to instructions from the NC tape, and the intermediate frame 17
Move the upper expander 18 to the center of the tube plate hole at the starting position. The expander 18 is rotated by a motor 20 driven according to instructions from the NC tape, and is advanced via a drive device 22. For this reason, the expander 18 is inserted into the tube 2 (see FIG. 2) inserted into the tube plate hole 3 and begins to expand, and when the expander 18 reaches a predetermined rotational torque, the expansion is completed. The expander that has completed the expansion in this way is moved back by the drive device 22, and after all the expanders are moved back, the center of the expander is moved back to the drive device 12.1.
6, the tube is moved to the next tube expansion position.

以降は上記と同様の手順により、予め設定されたパター
ンにしたがって進行するが、管板孔のない部分を誤って
指定した場合には、エキスパンダー１８はＮＣテープに
指示されたように、駆動装置１２．１６を介して管板孔
のない位置に移動して位置決めされ、かつモータ２０に
より回転されると共に、駆動装置２２により前進される
。ついでエキスパンダー１８は管板孔のない管板面に突
き描り、回転したままの状態に持続される。From then on, the process proceeds according to a preset pattern using the same procedure as above. However, if you mistakenly specify a part without tube plate holes, the expander 18 moves to the drive device 12 as instructed by the NC tape. .16 to a position where there is no tube plate hole, and is rotated by a motor 20 and advanced by a drive device 22. The expander 18 is then stamped onto the surface of the tubesheet without tubesheet holes and maintained in a rotating state.

このようガ状態では、拡管時のよう々所定の回転トルク
が発生しないから拡管完了とならない。In such a state, the pipe expansion cannot be completed because a predetermined rotational torque is not generated as in the case of pipe expansion.

このため通常の自動拡管装置には、回転トルクが発生し
ない状態で２０〜３０秒経過すると、拡管異常の警報を
発してモータ２０を停止させ、駆動装置２２により後退
された状態で総べての自動運転を緊急停止させる安全装
置が付設されている。For this reason, when a normal automatic tube expansion device elapses for 20 to 30 seconds without generating rotational torque, it issues an alarm for tube expansion abnormality, stops the motor 20, and operates the entire system while being retracted by the drive device 22. It is equipped with a safety device that stops automatic operation in an emergency.

したがって緊急停止の場合には、作業者が異常停止の原
因を確認した後に、自動拡管装置を再スタートしなけれ
ばなら々いので、常時作業者が監視している必要がある
から、自動拡管装置の効果は半減する恐れがある。Therefore, in the case of an emergency stop, the automatic pipe expansion device must be restarted after the operator confirms the cause of the abnormal stop, so the automatic pipe expansion device must be constantly monitored. effect may be halved.

また前記ＮＣ制御多軸自動拡管装置では、予めＮＣテー
プなどによシ管板の管板孔に対応するエキスパンダー軸
の選択および位置決めなどの制御指令を与えておく必要
がある。前記管板孔３の配列が第１図に示すように複雑
な模様状パターンに設けられた管板１、または円形状に
穿孔された管板（図示せず）などに対しては、図面から
孔位置を拾い出し、これに対応するエキスパンダー軸ヲ
選択してＮＣテープを作成するのは容易でない。Further, in the NC-controlled multi-axis automatic tube expansion device, it is necessary to give control commands such as selection and positioning of the expander shaft corresponding to the tube plate hole in the tube plate using NC tape or the like in advance. For a tube sheet 1 where the tube sheet holes 3 are arranged in a complicated pattern as shown in FIG. 1, or a tube sheet with circular holes (not shown), etc. It is not easy to pick out the hole positions, select the corresponding expander shaft, and create an NC tape.

また熱交換器の孔配列が変わる都度、同様の方法でＮＣ
テープを作成しなければならないので、多品種少量の生
産工場ではＮＣテープ作成要員を多人数必要とする。さ
らに１個所でも指示を間違えてＮＣテープを作成した場
合には、そのテープを用いた自動拡管作業がその位置で
停止し、あるいは拡管作業を行わずに次の孔位置に移行
して未拡管となる。このため通常、テープ作成の誤りの
有無を確認する作業を実施した後に自動拡管作業を行っ
ていたので、Ｎ、Ｃ制御多軸自動拡管装置の導入の長所
であるスピードアップおよび省人労化の効果は大幅に減
少する欠点がある。Also, each time the hole arrangement of the heat exchanger changes, the NC
Since tapes have to be created, factories that produce a wide variety of products in small quantities require a large number of NC tape creators. Furthermore, if you make an NC tape with even one wrong instruction, the automatic tube expansion operation using that tape will stop at that position, or the tube will move to the next hole position without performing the tube expansion operation and the tube will be marked as unexpanded. Become. For this reason, automatic tube expansion work was normally carried out after confirming whether there were any errors in tape creation, so the advantage of introducing an N, C-controlled multi-axis automatic tube expansion device is speed-up and labor-saving. The disadvantage is that the effectiveness is significantly reduced.

本発明は上記にかんがみ多品質少量生産においても、省
人労化および高速化をはかることが可能な多軸自動拡管
装置を提供することを目的とするもので、管板の所定位
置に管板孔が設けられていない場合に、これを自動的に
検出し、管板孔のない管板面に対応したエキスパンダー
を制御回路および駆動機構を介して自動的に後退させる
ようにしたことを特徴とするものである。In view of the above, an object of the present invention is to provide a multi-axis automatic tube expansion device that can save labor and increase speed even in high-quality, low-volume production. The present invention is characterized in that when no hole is provided, this is automatically detected and the expander corresponding to the tubesheet surface without the tubesheet hole is automatically retracted via a control circuit and a drive mechanism. It is something to do.

以下本発明の一実施例を図面について説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第４図および第５図において、１０１はシャフト１０３
にテーパシャンク（、図示せず）を介して接続把持され
たマンドレル１０２により保持されたエキスパンダーで
、前記シャフト１０３は軸受ブロック１０４を貫通し、
ユニバーサルジヨイント１０５およびスプライン１０６
を介してモータ２０に連結されている。前記軸受ブロッ
ク１０４はスライドブロック１０７上に設けたスライド
プレート１０８上に設置され、ねじ１０９の回転により
移動可能に設けられている。In FIGS. 4 and 5, 101 is the shaft 103
The shaft 103 passes through a bearing block 104 with the expander held by a gripped mandrel 102 connected via a tapered shank (not shown) to the
Universal joint 105 and spline 106
It is connected to the motor 20 via. The bearing block 104 is installed on a slide plate 108 provided on a slide block 107, and is movable by rotation of a screw 109.

上舵スライドブロック１０７の後部には、シリンダ１１
０、スライドパー１１１およびドッグ１１３を有する軸
１１２が連結されており、前記シリンダ１１０およびス
ライドパー１１１によりスライドブロック１０７は滑動
される。前記ドック１１３はねじ１１５をゆるめること
により、軸１１２上の任意位置に移動させることができ
、このドック１１３の移動によ如リミットスイッチ１１
４は開閉される。A cylinder 11 is installed at the rear of the upper rudder slide block 107.
0, a shaft 112 having a slide par 111 and a dog 113 are connected, and the slide block 107 is slid by the cylinder 110 and slide par 111. The dock 113 can be moved to any position on the shaft 112 by loosening the screw 115, and the limit switch 11 can be moved to any position on the shaft 112 by loosening the screw 115.
4 is opened and closed.

上記リミットスイッチ１１４は第６図の（ｍ）に示すよ
うにタイマーリレー１１６ＫｉＩｆ列に接続され、この
タイマリレー１１６の接点１１６ａはタイマリレー１１
６と並列に設けられた後退りシー１１７と直列に接続さ
れている。このようにリミットスイッチ１１４、タイマ
リレー１１６、タイマリレー接点１１６ａおよび後退リ
レー１１７を接続して制御回路Ａが形成されている。前
記リミットスイッチ１１４は第５図の（ＩＩＩ）に示す
ように、エキスパンダー１０１０の先端が管板１の端面
に接触したときに、投入状態になるようにドッグ１１３
の位置を調整してセットされている。このような調整は
全部の軸１１２（図では３軸）について実施するものと
する。The limit switch 114 is connected to the timer relay 116KiIf column as shown in FIG. 6(m), and the contact 116a of the timer relay 116 is
It is connected in series with a retracting sea 117 provided in parallel with 6. In this way, a control circuit A is formed by connecting the limit switch 114, timer relay 116, timer relay contact 116a, and reverse relay 117. As shown in FIG. 5 (III), the limit switch 114 is set so that the dog 113 is turned on when the tip of the expander 1010 comes into contact with the end surface of the tube sheet 1.
The position is adjusted and set. It is assumed that such adjustment is performed for all axes 112 (three axes in the figure).

次に上記のような構成からなる本実施例の作用について
説明する。Next, the operation of this embodiment configured as described above will be explained.

実際の自動拡管作業では、第５図の（Ｉ）（１）に示す
ように２個のエキスパンダー１０１２，１０１ｂは、チ
ューブ２ａ、２ｂの拡管部２ａ１，２ｂ、に挿入されて
正規の拡管を行うが、同図の（Ｉｌｌ）のエキスパンダ
ー１０１Ｃは管板１の管板穴のない端面に接触して前進
をストップされている。このような状態では、リミット
スイッチ１１４はドック１１３により投入され、一定時
間経過するとタイマリレー１１１１１ｉの接点１１６ａ
も投入される。このため後退リレー１１７は作動するか
ら、この後退リレー１１７に対応するエキスパンダー１
０１０は後退される。In actual automatic tube expansion work, the two expanders 1012 and 101b are inserted into the tube expansion parts 2a1 and 2b of the tubes 2a and 2b to carry out regular tube expansion, as shown in (I) (1) in FIG. However, the expander 101C (Ill) in the same figure comes into contact with the end surface of the tube sheet 1 without tube sheet holes and is stopped from moving forward. In such a state, the limit switch 114 is turned on by the dock 113, and after a certain period of time, the contact 116a of the timer relay 11111i is closed.
will also be introduced. For this reason, the reverse relay 117 is activated, so the expander 1 corresponding to this reverse relay 117
010 is retracted.

この場合、タイマリン−１１６の設定時間をエキスパン
ダーが拡管孔内に進入するときに、ドック１１３により
リミットスイッチ１１４を投入−開放する通過時間（０
，５秒程度）より長めにセットすることにより、管板孔
の有無をリミットスイッチ１１４の開閉時間に置き換え
て検出することができる。また本装置をスリット状の間
隙にして光電管で検出すれば、通過時間を短くすること
ができ、また管板面に当って後退する時間を短くするこ
とが可能である。In this case, when the expander enters the tube expansion hole, the setting time of the timer 116 is set as the passing time (0
, about 5 seconds), the presence or absence of a tube plate hole can be detected by replacing the opening/closing time of the limit switch 114 with the opening/closing time of the limit switch 114. Furthermore, if this device is used as a slit-like gap and the detection is carried out using a phototube, the passage time can be shortened, and the time for hitting the tube plate surface and retreating can be shortened.

さらに近接スイッチのセ／すをエキスパンダーの先端部
に組込み、そのセンサが管板孔のない管板面に近接する
と作動してエキスパンダーを後退させるようにしてもよ
い。Additionally, a proximity switch sensor may be incorporated into the tip of the expander and actuated to retract the expander when the sensor approaches a surface of the tubesheet without tubesheet holes.

上記のような管板孔の有無の検出方法により、従来の拡
管異常と区別することが可能となり、自動拡管装置を拡
管異常で止めることなく、次の拡管孔へ自動的に移動位
置決めすることができる。The method for detecting the presence or absence of a tube plate hole as described above makes it possible to distinguish it from conventional tube expansion abnormalities, and allows the automatic tube expansion device to automatically move and position to the next tube expansion hole without stopping due to tube expansion abnormalities. can.

以上説明したように本発明によれば、管板孔の有無を自
動的に検出し、管板孔のない管板面に対応するエキスパ
ンダーを制御回路および駆動機構を介して自動的に後退
させることにより、管板孔の有無に関係なく各軸のエキ
スパンダーを最初から指定して自動拡管を行うことがで
きる。す彦わち従来の軸選択が不要となるから、ＮＣテ
ープの作成は拡管ヘッド部の位置決めのだめの動きを指
示するだけでよい。したがって軸数が多くなれば、よシ
一層に軸選択不要の効果は顕著となり、多品種少量主音
においても省人力および高速化をはかることができる。As explained above, according to the present invention, the presence or absence of tubesheet holes is automatically detected, and the expander corresponding to the tubesheet surface without tubesheet holes is automatically retracted via the control circuit and drive mechanism. This allows automatic tube expansion by specifying the expander for each axis from the beginning, regardless of the presence or absence of tube plate holes. In other words, since the conventional axis selection is no longer necessary, the NC tape can be created by simply instructing the positioning movement of the tube expansion head. Therefore, as the number of axes increases, the effect of not requiring axis selection becomes even more significant, and it is possible to save manpower and increase speed even when producing tonics of a wide variety and in small quantities.

またエキスパンダーの動きの範囲内にある管板孔が変更
によりなくなった場合および管板孔のなかった所に管板
孔が設けられた場合でも、ＮＣテープを変更することな
く使用することができる。Further, even if the tube plate hole within the range of movement of the expander is eliminated due to change, or if a tube plate hole is provided where there was no tube plate hole, the NC tape can be used without changing.

例えば第１図に示す管板孔の拡管はＸ、Ｙの範囲をカバ
ーする位置決めの動作を指示すれば、管板孔のある所だ
け拡管し、管板孔のないＡ−Ｈ部はエキスパンダーは自
動的に後退して拡管り、ない。For example, when expanding a tube plate hole shown in Figure 1, if you instruct a positioning operation that covers the X and Y range, the tube will be expanded only where the tube plate hole is, and the expander will not work in areas A-H where there is no tube plate hole. There is no automatic retraction and expansion.

したがって従来のＮＯ制御装置でないシーケンシャルな
制御装置でも同様な効果を発揮するので、安価で効率の
よい多軸自動拡管装置を提供することができる。Therefore, even a sequential control device other than the conventional NO control device can exhibit similar effects, so it is possible to provide an inexpensive and efficient multi-axis automatic tube expansion device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は熱交換器の管板を示す図、第２図は第１図のト
」線における断面図、第３図は従来の多軸自動拡管装置
の斜視図、第４図は本発明に係わる多軸自動拡管装置の
一実施例を示す要部斜視図、第５図は同実施例の拡管状
態を示す断面図、第６図は同実施例の制御回路図である
。 １・・・管板、２・・・チューブ、３・・・管板孔、１
０１・・・エキスパンダー、１０２・・・マンドレル、
１１０・・・シリンダ、１１１・・・スライドバー、１
１４・・・リミットスイッチ、１１６・・・タイマリレ
ー、１１７・・・後退リレー。 （１１） 皐　５　図 −１４３− 第　　乙　　図Fig. 1 is a diagram showing a tube plate of a heat exchanger, Fig. 2 is a sectional view taken along the line T in Fig. 1, Fig. 3 is a perspective view of a conventional multi-axis automatic tube expansion device, and Fig. 4 is a diagram of the present invention. FIG. 5 is a sectional view showing the tube expansion state of the embodiment, and FIG. 6 is a control circuit diagram of the embodiment. 1...Tube sheet, 2...Tube, 3...Tube sheet hole, 1
01... Expander, 102... Mandrel,
110...Cylinder, 111...Slide bar, 1
14...Limit switch, 116...Timer relay, 117...Reverse relay. (11) Go 5 Figure-143- Figure B

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、管板に設けた多数の管板孔にチューブを挿入し、エ
キスパンダーを介して前記管板とチューブを密着させて
一体に結合する多軸自動拡管装置圧おいて、前記管板孔
の有無を自動的に検出し、管板孔のない管板面に対応す
るエキスパンダーを制御回路および駆動機構を介して自
動的に後退させるようにしたことを特徴とする多軸自動
拡管装置。 ２　上記制御回路はリミットスイッチ、タイマーリレー
および後退リレーを備え、前記リミットスイッチをエキ
スパンダーのマントル先端カ管板孔のない管板面に近接
または接触したときに作動させ、そのリミットスイッチ
の作動によりタイマーリレーを介して後退リレーを作動
させるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の多軸自動拡管装置。[Claims] 1. A multi-axis automatic tube expansion device in which tubes are inserted into a large number of tube plate holes provided in a tube plate, and the tube plate and tubes are brought into close contact with each other through an expander to connect them together. The multi-axis automatic system is characterized in that the presence or absence of the tubesheet hole is automatically detected, and the expander corresponding to the tubesheet surface without the tubesheet hole is automatically retracted via a control circuit and a drive mechanism. Tube expansion device. 2. The control circuit includes a limit switch, a timer relay, and a retraction relay, and operates the limit switch when the mantle tip of the expander approaches or contacts a tube plate surface without a tube plate hole. Claim 1, characterized in that the reverse relay is operated via a relay.
Multi-axis automatic tube expansion device as described in section.