WO2014208197A1 - 伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法 - Google Patents

伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法 Download PDF

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axial direction
gripping
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田中 良和
卓郎 片上
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ダイキン工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a heat transfer tube expansion device and a heat transfer tube expansion method, and in particular, a heat transfer tube expansion device that expands a plurality of heat transfer tubes that are inserted through insertion holes of a plurality of heat transfer fins stacked at a predetermined interval, and
  • the present invention relates to a heat transfer tube expansion method.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2011-161515.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2011-161515.
  • pipe expansion device and a heat transfer pipe expansion method.
  • a tube abutting member having a gripping portion (a portion that abuts on the outer surface of the heat transfer tube) that is radially opened at one end portion in the axial direction of the heat transfer tube is disposed,
  • a mandrel is inserted into the heat transfer tube from one end side in the axial direction of the heat transfer tube to a position corresponding to the gripping portion, and a part of the heat transfer tube is expanded.
  • the gripping portion is moved by moving the guide tube extrapolated to the tube abutting member from one end side in the axial direction of the heat transfer tube to the front of the gripping portion so as to close the gripping portion that is opened radially. Fixes the heat transfer tube so that it does not move in the axial direction.
  • the mandrel is further inserted into the heat transfer tube, and the remaining portion of the heat transfer tube is expanded.
  • the heat transfer tube can be fixed so as not to move in the axial direction by the tube abutting member and the guide tube, so that it is applied even when the interval between the heat transfer tubes is narrow. be able to.
  • An object of the present invention is applicable to a case where the interval between heat transfer tubes is narrow, and suppresses variations in force for gripping the heat transfer tubes, and can perform accurate tube expansion smoothly and heat transfer tube expansion devices and heat transfer tubes It is to provide a method of expanding the pipe.
  • the heat transfer tube expansion device has a heat transfer tube fixing device and a mandrel device.
  • the heat transfer tube fixing device has a gripping portion and a moving portion.
  • the gripping part grips one end part in the axial direction of the plurality of heat transfer tubes in a state of being inserted through the insertion holes of the plurality of heat transfer fins stacked at a predetermined interval.
  • the mandrel device has a mandrel inserted into the heat transfer tube from one end side in the axial direction of the heat transfer tube.
  • the gripping part fixes the heat transfer tube so as not to move in the axial direction.
  • the heat transfer fin and the heat transfer tube are fixed.
  • the tube expansion by the mandrel is performed in the first state where the moving unit covers the periphery of the gripping unit. For this reason, the outer surface of the heat transfer tube comes into contact with the inner surface of the gripping portion, and the outer surface of the gripping portion comes into contact with the inner surface of the moving portion. That is, when the grip portion fixes the heat transfer tube so as not to move in the axial direction, the moving portion overlaps the grip portion that grips one end portion of the heat transfer tube. Thereby, compared with the conventional fixing of the heat transfer tube by the tube abutting member and the guide tube, variation in the force for gripping the heat transfer tube by the gripping portion is suppressed, and it is possible to perform accurate pipe expansion. .
  • the force itself for gripping the heat transfer tube by the grip portion can be increased as compared with the conventional fixing of the heat transfer tube by the tube contact member and the guide tube, one end of the heat transfer tube in the axial direction is also provided. It is possible to shorten the axial length of the portion gripped by the gripping portion of the portion, which can contribute to the compactness of the heat exchanger.
  • the moving portion can be switched to the first state covering the periphery of the gripping portion simply by moving the moving portion in the axial direction of the heat transfer tube, the present invention can also be applied when the interval between the heat transfer tubes is narrow.
  • the heat transfer tube can be fixed so as not to move in the axial direction, and the tube expansion step can be performed at once, so that the tube expansion can be performed smoothly. it can.
  • the heat transfer tube expansion device according to the second aspect is the heat transfer tube expansion device according to the first aspect, wherein there are one or more moving parts, and each moving part corresponds to two or more gripping parts.
  • the heat transfer tube expansion device is the heat transfer tube expansion device according to the first or second aspect, in which the inner surface of the gripping portion is transferred when the gripping portion is in the first state. Parallel to the axial direction of the heat tube.
  • the inner diameter of the gripping part can be set to a predetermined dimension.
  • the outer surface of a heat exchanger tube can be made to contact
  • the heat transfer tube expansion device is the heat transfer tube expansion device according to the third aspect, wherein the gripping portion is formed to open radially with the moving portion being in the second state.
  • the heat transfer fin and the heat transfer tube are fixed, and then the moving portion is switched from the first state to the second state.
  • the state where the gripping portion fixes the heat transfer tube can be released.
  • the gap between the inner surface of the gripping portion and the outer surface of the heat transfer tube is used to flare the one end portion of the heat transfer tube in the axial direction. be able to.
  • the heat transfer tube expansion device is the heat transfer tube expansion device according to any of the first to fourth aspects, wherein the inner surface of the gripping portion is a smooth surface.
  • the wall thickness after the pipe expansion can be kept uniform at one end of the heat transfer tube held by the holding portion.
  • the heat transfer tube expansion device according to the sixth aspect is the heat transfer tube expansion device according to any of the first to fourth aspects, wherein the inner surface of the gripping portion is an uneven surface.
  • the heat transfer tube expansion device according to the seventh aspect is a heat transfer tube expansion device according to any one of the first to sixth aspects, wherein a tapered tip is formed on the tip side of the gripping portion.
  • the gripping portion when the gripping portion is arranged at one end portion of the heat transfer tube, the one end portion of the heat transfer tube can be smoothly guided to the gripping portion.
  • a heat transfer tube expansion device is the heat transfer tube expansion device according to any one of the first to seventh aspects, wherein the moving portion is moved from the second state to the outer surface on the proximal end side of the gripping portion. When switching to the 1 state, a taper for guiding the moving part is formed.
  • a gripping portion is provided at one end portion in the axial direction of the plurality of heat transfer tubes in a state of being inserted through the insertion holes of the plurality of heat transfer fins stacked at a predetermined interval. Place. Next, the moving part in which the first state covering the periphery of the gripping part by moving in the axial direction of the heat transfer tube and the second state not covering the periphery of the gripping part is switched from the second state to the first state. To do.
  • the gripping portion fixes the heat transfer tube so as not to move in the axial direction, and heat transfer fins And the heat transfer tube are fixed.
  • the tube expansion by the mandrel is performed in the first state where the moving unit covers the periphery of the gripping unit. For this reason, the outer surface of the heat transfer tube comes into contact with the inner surface of the gripping portion, and the outer surface of the gripping portion comes into contact with the inner surface of the moving portion. That is, when the grip portion fixes the heat transfer tube so as not to move in the axial direction, the moving portion overlaps the grip portion that grips one end portion of the heat transfer tube. Thereby, compared with the conventional fixing of the heat transfer tube by the tube abutting member and the guide tube, variation in the force for gripping the heat transfer tube by the gripping portion is suppressed, and it is possible to perform accurate pipe expansion. .
  • the force itself for gripping the heat transfer tube by the grip portion can be increased as compared with the conventional fixing of the heat transfer tube by the tube contact member and the guide tube, one end of the heat transfer tube in the axial direction is also provided. It is possible to shorten the axial length of the portion gripped by the gripping portion of the portion, which can contribute to the compactness of the heat exchanger.
  • the moving portion can be switched to the first state covering the periphery of the gripping portion simply by moving the moving portion in the axial direction of the heat transfer tube, the present invention can also be applied when the interval between the heat transfer tubes is narrow.
  • the tube expansion process can be performed at once while fixing the heat transfer tube so as not to move in the axial direction. it can.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the heat exchanger tube expansion apparatus concerning one Embodiment of this invention. It is a figure which shows operation
  • FIG. 8 is a view as viewed in the direction of arrow B in FIG. 7 (only the gripping part and the collet opening / closing slide plate). It is an external view (state in which the gripping part is closed) of the collet chuck. It is sectional drawing (state in which the holding part was closed) of a collet chuck. It is a figure which shows operation
  • movement (The state expanded to the one end part of the axial direction of a heat exchanger tube) of a heat exchanger tube expansion apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat transfer tube expansion device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the heat transfer tube expansion device 1 is a device for expanding the plurality of heat transfer tubes 203 in a state of being inserted into the insertion holes 202a (see FIG. 2) of the plurality of heat transfer fins 202 stacked at a predetermined interval, that is, This is a device for expanding the heat transfer tube 203 constituting the fin tube type heat exchanger 201.
  • the heat transfer tube expansion device 1 mainly includes a base 101, a work clamp device 102, heat transfer tube clamp devices 103 and 104, a mandrel device 105, a flare device 106, and a control device 107. .
  • the base 101 is a table on which various devices 102 to 106 are provided.
  • the work clamp device 102 is a device that holds the heat exchanger 201 in a state in which the axis of the heat transfer tube 203 is oriented in a predetermined direction (here, the vertical direction).
  • the work clamp device 102 mainly includes a guide post 21 and a work receiver 22.
  • the guide posts 21 are members that are disposed on both sides of the heat exchanger 201 and extend along the axial direction of the heat transfer tube 203 (here, the vertical direction).
  • the workpiece receiver 22 is a member that holds the heat exchanger 201 from the periphery, and is supported by the guide post 21.
  • the first heat transfer tube clamping device 103 as a heat transfer tube fixing device is a device for fixing the axial end portion 203a (here, the upper end portion) of the heat transfer tube 203 so as not to move in the axial direction.
  • the heat tube clamping device 103 is arranged on the one end 203 a side (here, the upper side) of the heat transfer tube 203 in the axial direction with respect to the work receiver 22.
  • the detailed structure of the first heat transfer tube clamping device 103 will be described later.
  • the second heat transfer tube clamping device 104 is a device for fixing the other end portion 203b (here, the lower end portion) of the heat transfer tube 203 in the axial direction so as not to move in the axial direction.
  • the second heat transfer tube clamp device 104 is disposed on the other end 203b side (here, the lower side) of the heat transfer tube 203 in the axial direction with respect to the work clamp device 102.
  • the second heat transfer tube clamp device 104 mainly includes a receiver 41, a clamp pin 42, and a clamp pin cylinder 43 as a second fixing drive device.
  • the receiver 41 is a member that receives the other end portion 203b of the heat transfer tube 203 in the axial direction so as not to move in a direction away from the workpiece receiver 22 (here, the lower side).
  • the receiver 41 has an outer shape of the other end 203b in the axial direction of the heat transfer tube 203.
  • a recess (not shown) is formed to fit. Then, the other end portion 203b of the heat transfer tube 203 in the axial direction is received by the recessed portion of the receiver 41.
  • the clamp pin 42 is a member that receives the other end portion 203b of the heat transfer tube 203 in the axial direction so as not to move in the direction approaching the workpiece receiver 22 (here, the upper side).
  • the clamp pin 42 receives the other end 203b in the axial direction of the heat transfer tube 203 from the receiver.
  • 41 is a columnar member that receives the opposite side (here, the upper side) of the recessed portion 41.
  • the clamp pin cylinder 43 is a drive mechanism for moving the clamp pin 42 to a position to receive the other axial end portion 203 b of the heat transfer tube 203, and is disposed around the receiver 41 in this example.
  • the mandrel device 105 is a device for expanding the heat transfer tube 203 from the one end 203a side in the axial direction of the heat transfer tube 203 toward the other end 203b.
  • the mandrel device 105 is disposed on the one end 203 a side (here, the upper side) of the heat transfer tube 203 in the axial direction with respect to the work receiver 22.
  • the mandrel device 105 mainly includes a mandrel 51 and a tube expansion servomotor 52 as a tube expansion drive device.
  • the mandrel 51 is a member that is inserted into the heat transfer tube 203 from one end (here, the upper end) in the axial direction of the heat transfer tube 203, and is provided corresponding to each of the plurality of heat transfer tubes 203.
  • the mandrel 51 mainly has a mandrel rod 51a and a tube expansion head 51b.
  • the mandrel rod 51a is an elongated rod-like member that can be inserted into the heat transfer tube 203 before the pipe expansion, and one end portion (here, the upper end portion) is connected to the mandrel pressure frame 53, and the other end portion (here, the upper end portion). ,
  • the lower end portion extends toward the heat transfer tube 203 (here, on the lower side).
  • the tube expansion head 51b is an elliptical spherical portion provided at the other end (here, the lower end) of the mandrel rod 51a.
  • the pipe expansion servo motor 52 is a drive mechanism for moving the mandrel pressurization frame 53 to which the plurality of mandrels 51 are connected in the axial direction of the heat transfer tube 203, and is disposed above the mandrel pressurization frame 53 here. ing.
  • a plurality of intermediate plates 54 and a guide frame 55 are arranged on the heat transfer tube 203 side (here, the lower side) of the mandrel pressurizing frame 53.
  • the intermediate plate 54 and the guide frame 55 are formed with insertion holes (not shown) through which the mandrels 51 are inserted at positions corresponding to the plurality of mandrels 51. Further, a rod 56 connects the mandrel pressure frame 53 and the intermediate plate 54, the intermediate plate 54 and the intermediate plate 54, and the intermediate plate 54 and the guide frame 55.
  • the mandrel pressurizing frame 53 is moved toward the heat transfer tube 203 (here, downward) by driving the pipe expansion servo motor 52, the plurality of mandrels 51 are also moved together.
  • the tube expansion head 51b is inserted into the heat transfer tube 203, and is transferred from the one end portion 203a (here, the upper end portion) of the heat transfer tube 203 in the axial direction toward the other end portion 203b (here, the lower end portion). Expansion of the heat tube 203 is performed.
  • the intermediate plate 54 moves with the movement of the mandrel pressure frame 53 and reaches the guide frame 55.
  • the flare device 106 is a device for performing flare processing on the axial end portion 203a of the heat transfer tube 203 after the expansion.
  • the flare device 106 is disposed on the one end 203a side (here, the upper side) in the axial direction of the heat transfer tube 203 with respect to the workpiece receiver 22.
  • the flare device 106 mainly includes a flare jig 61 and a flare processing servomotor 62 as a flare driving device.
  • the flare jig 61 is a member that is expanded into a substantially tapered shape by being inserted into one end portion 203 a in the axial direction of the heat transfer tube 203 after the tube expansion, and is provided corresponding to each of the plurality of heat transfer tubes 203. ing.
  • the flare jig 61 is a cylindrical member in which a central hole into which the mandrel rod 51a can be inserted is formed.
  • One end portion (here, the upper end portion) of the flare jig 61 is connected to the flare pressure frame 63, and the other end portion. (Here, the lower end portion) is a portion having a substantially tapered outer surface.
  • the flare processing servomotor 62 is a drive mechanism for moving the flare pressurizing frame 63 connected to the plurality of flare jigs 61 in the axial direction of the heat transfer tube 203. Is arranged.
  • the flare pressurizing frame 63 When the flare pressurizing frame 63 is moved toward the heat transfer tube 203 after being expanded by driving the flare processing servo motor 62 (here, downward), the plurality of flare jigs 61 are also moved together. To do. As a result, the portion having the substantially tapered outer surface of the flare jig 61 is inserted into the axial end portion 203a of the heat transfer tube 203 after the tube expansion, and flare processing of the axial end portion 203a of the heat transfer tube 203 is performed. Done.
  • the control device 107 is a device for performing control operations of the various devices 102 to 106, and is provided at a location away from the base 101 or the heat transfer tube expansion device 1. And the operation
  • FIG. 1 is a device for performing control operations of the various devices 102 to 106, and is provided at a location away from the base 101 or the heat transfer tube expansion device 1. And the operation
  • FIG. 2 FIG. 6 to FIG. 8 and FIG. 11 to FIG. 15 are diagrams showing the operation of the heat transfer tube expansion device 1.
  • 3 to 5, 9, and 10 are views showing the collet chuck 31 that constitutes the first heat transfer tube clamping device 103.
  • the first heat transfer tube clamping device 103 mainly includes a plurality of collet chucks 31 having a gripping portion 37a, a collet opening / closing slide plate 32 as a moving portion, and a collet opening / closing cylinder 33 as a moving portion driving device. is doing.
  • the collet chuck 31 is a member for gripping the axial one end portion 203 a of the heat transfer tube 203 when the heat transfer tube 203 is expanded, and is provided corresponding to each of the plurality of heat transfer tubes 203.
  • the collet chuck 31 is a cylindrical member, and one end portion (here, the upper end portion) is a fixed portion 35 connected to the clamp body 34, and the other end portion (here, the lower end portion) is radially formed.
  • a plurality of (here, four) slits 36 are formed, and as the distance from the fixed portion 35 toward the other end 203b in the axial direction of the heat transfer tube 203 increases (here, toward the lower side), The radial portion 37 is radially opened so that the diameter is increased by increasing the gap.
  • the radial portion 37 has a gripping portion 37a for gripping the axial end portions 203a of the plurality of heat transfer tubes 203 inserted through the insertion holes 202a of the plurality of heat transfer fins 202 stacked at a predetermined interval. Is formed.
  • the clamp main body 34 can be moved in the axial direction of the heat transfer tube 203 (here, the vertical direction) by a clamp main body drive device (not shown) including a drive device such as a cylinder or a servo motor. For this reason, when the clamp body 34 is moved in the axial direction of the heat transfer tube 203 (here, the vertical direction), the plurality of collet chucks 31 and the collet opening / closing slide plate 32 are also in the axial direction of the heat transfer tube 203 (here, the vertical direction). ) To move together.
  • the collet opening / closing slide plate 32 is a plate-like member disposed on the heat transfer tube 203 side (here, the lower side) of the clamp body 34, and corresponds to each of the axial end portions 203 a of the plurality of heat transfer tubes 203.
  • a guide hole 32a through which the mandrel 51 and one end 203a in the axial direction of the heat transfer tube 203 are inserted is formed at a position.
  • the collet opening / closing slide plate 32 is connected to a clamp body 34 to which a plurality of collet chucks 31 are fixed so as to be movable in the axial direction of the heat transfer tube 203.
  • the 1st state which covers the circumference
  • Switching to the second state is possible.
  • the collet opening / closing slide plate 32 moves away from the clamp main body 34 toward the other end 203b side in the axial direction of the heat transfer tube 203 (here, the lower side), and the inner surface of the guide hole 32a. Is moved (down here) to a position covering the periphery of the gripping portion 37a.
  • the collet open / close slide plate 32 moves relative to the clamp body 34 so as to approach the one end 203a side (here, the upper side) of the heat transfer tube 203 in the axial direction, and the inner surface of the guide hole 32a is gripped. It is in a state where it has moved (in this case, raised) to a position that does not cover the periphery of the holding portion 37a.
  • the collet opening / closing slide plate 32 when the collet opening / closing slide plate 32 is in the second state, since the inner surface of the guide hole 32a does not cover the periphery of the gripping portion 37a, the gap of the slit 36 of the collet chuck 31 as described above.
  • the radial portion 37 of the collet chuck 31, that is, the gripping portion 37 a is in a radially open state.
  • the guide hole 32a of the collet opening / closing slide plate 32 passes through the radial connection portion 37b of the radial portion 37 on the fixed portion 35 side (here, the upper side) of the grip portion 37a, but the grip portion 37a. Is in a position where it cannot be inserted.
  • the collet opening / closing slide plate 32 when the collet opening / closing slide plate 32 is in the first state, since the inner surface of the guide hole 32a covers the periphery of the gripping portion 37a, the gap of the slit 36 of the collet chuck 31 is reduced, and the collet chuck 31 radial portions 37, that is, gripping portions 37a are closed. At this time, the guide hole 32 a of the collet opening / closing slide plate 32 is inserted into the radial connection portion 37 b of the radial portion 37 and covers the periphery of the grip portion 37 a on the other end portion 203 b side in the axial direction of the heat transfer tube 203. Has reached.
  • the collet opening / closing slide plate 32 covers the periphery of the gripping portion 37a over the entire axial direction.
  • the state in which the radial portion 37 of the collet chuck 31 is closed means that when the collet opening / closing slide plate 32 is changed from the second state to the first state, the inner surface of the gripping portion 37a extends in the axial direction of the heat transfer tube 203. It is in a state of being parallel.
  • the gripping portion 37a which is radially open and has an outer diameter d2 larger than the inner diameter d1 of the guide hole 32a, is inserted into the guide hole 32a of the collet opening / closing slide plate 32 and covered, thereby gripping.
  • the outer diameter d2 of the holding portion 37a is reduced to the inner diameter d1 of the guide hole 32a.
  • the gripping portion 37a is in a cylindrical shape having an outer surface parallel to the axial direction of the heat transfer tube 203, and the gap of the slit 36 of the collet chuck 31 becomes substantially zero. Since the guide hole 32a also has an inner surface parallel to the axial direction of the heat transfer tube 203, the entire outer surface of the gripping portion 37a is in contact with the inner surface of the guide hole 32a.
  • a clamp hole 37c for gripping the axial end portion 203a of the heat transfer tube 203 is formed in the grip portion 37a.
  • the inner diameter d3 of the clamp hole 37c is larger than the outer diameter of the axial end portion 203a of the heat transfer tube 203 before the tube expansion so that the axial end portion 203a of the heat transfer tube 203 can be inserted. Yes.
  • the inner diameter d3 of the clamp hole 37c is such that the end portion 203a in the axial direction of the heat transfer tube 203 after the expansion is fixed so that the end portion 203a in the axial direction of the heat transfer tube 203 does not move in the axial direction when the tube is expanded. It is slightly smaller than the outer diameter of 203a.
  • the inner surface of the gripping portion 37a is a smooth surface.
  • a first guide portion 37d having a tapered inner surface that is widened is formed on the distal end side (here, the lower end side) of the gripping portion 37a.
  • the radiation connection part 37b which forms the radial part 37 with the holding part 37a is a part whose thickness is smaller than the holding part 37a.
  • a tapered outer surface extending from the outer surface of the radial connection portion 37b toward the outer surface of the gripping portion 37a is provided between the radial connection portion 37b and the gripping portion 37a in the axial direction, that is, at the proximal end side of the gripping portion 37a.
  • the 2nd guide part 37e which has is formed.
  • the collet opening / closing cylinder 33 is a drive mechanism for moving the collet opening / closing slide plate 32 in the axial direction of the heat transfer tube 203, and is disposed above the clamp body 34 in this example.
  • the gripping portions 37a of the plurality of collet chucks 31 are radially formed. From open to closed. Further, when the collet opening / closing slide plate 32 is moved from the first state to the second state (in this case, lifted) by driving the collet opening / closing cylinder 33, the gripping portions 37a of the plurality of collet chucks 31 are closed.
  • a heat exchanger 201 temporarily assembled in a state in which a plurality of heat transfer tubes 203 are inserted into insertion holes 202a of a plurality of heat transfer fins 202 stacked at a predetermined interval is used as a heat transfer tube.
  • the heat exchanger 201 is held by the work clamp device 102 in a state where the axis of the heat transfer tube 203 is directed in a predetermined direction (here, the vertical direction).
  • the heat exchanger 201 is fixed by the second heat transfer tube clamp device 104 so that the other end 203b (here, the lower end) of the heat transfer tube 203 does not move in the axial direction (see FIG. 1). .
  • the clamp body 34 of the first heat transfer tube clamp device 103 is located at a position (here, the upper side) away from the axial end portion 203a of the heat transfer tube 203.
  • the gripping portion 37a of the collet chuck 31 is not at a position where the one end portion 203a in the axial direction of the heat transfer tube 203 is extrapolated (here, a position above the one end portion 203a in the axial direction of the heat transfer tube 203). It is in).
  • the gripping portion 37a of the collet chuck 31 is radially opened by the collet opening / closing slide plate 32. .
  • the clamp body 34 of the first heat transfer tube clamp device 103 is moved in a direction approaching the axial end portion 203 a of the heat transfer tube 203 (here, the lower side).
  • the gripping portion 37a of the collet chuck 31 is disposed at a position where the axial end portion 203a of the heat transfer tube 203 is extrapolated.
  • the one end portion 203a in the axial direction of the heat transfer tube 203 is brought into the gripping portion 37a by the tapered inner surface of the first guide portion 37d formed on the distal end side (here, the lower end side) of the gripping portion 37a. Guided smoothly.
  • the clamp body 34 is moved to a position where the tip of the collet chuck 31 (here, the lower end of the first guide portion 37d of the collet chuck 31) contacts the tube plate 204 of the heat exchanger 201.
  • the extrapolated length of the end portion 203a in the axial direction of the heat transfer tube 203 with respect to the collet chuck 31, that is, the effective length of the heat exchanger 201 is determined.
  • the collet opening / closing slide plate 32 of the first heat transfer tube clamping device 103 is switched to the first state, and the gripping portion 37a of the collet chuck 31 is closed.
  • the collet opening / closing slide plate 32 covers the periphery of the gripping portion 37a, and the inner diameter d3 of the clamp hole 37c of the gripping portion 37a does not move the axial end portion 203a of the heat transfer tube 203 in the axial direction when the tube is expanded. It becomes the size that can be fixed.
  • the collet opening / closing slide plate 32 is formed by the tapered outer surface of the second guide portion 37e formed between the radial connection portion 37b and the gripping portion 37a, that is, on the proximal end side of the gripping portion 37a. Is smoothly guided from the second state to the first state.
  • the mandrel 51 of the mandrel device 105 is moved toward the heat transfer tube 203 (here, downward), thereby inserting the tube expansion head 51b into the heat transfer tube 203.
  • the heat transfer tube 203 is expanded from the one end portion 203a (here, the upper end portion) side of the heat transfer tube 203 toward the other end portion 203b (here, the lower end portion). Accordingly, the gripping portion 37a is fixed so as not to move the heat transfer tube 203 in the axial direction, and the heat transfer fin 202 and the heat transfer tube 203 are fixed.
  • the collet opening / closing slide plate 32 of the first heat transfer tube clamping device 103 is switched to the second state, and the gripping portions 37a of the collet chuck 31 are radially opened. Thereby, fixation of the axial direction one end part 203a (here upper end part) of the heat exchanger tube 203 is released.
  • the collet opening / closing slide plate 32 is formed by the tapered outer surface of the second guide portion 37e formed between the radial connection portion 37b and the gripping portion 37a, that is, on the proximal end side of the gripping portion 37a. Is smoothly guided from the first state to the second state.
  • the flare jig 61 of the flare device 106 is moved toward the axial end portion 203 a (downward here) of the heat transfer tube 203 after the tube expansion. Then, flare processing is performed on one end portion 203a of the heat transfer tube 203 in the axial direction.
  • a gap is formed between the radial portion 37 of the collet chuck 31 and one end portion 203a in the axial direction of the heat transfer tube 203 after the tube expansion by the operation of opening the gripping portion 37a of the collet chuck 31 in a radially opened state. Is secured.
  • the heat transfer tube 203 can be flared while the end portion 203a in the axial direction of the heat transfer tube 203 is extrapolated to the gripping portion 37a of the collet chuck 31.
  • flare processing can be performed on a portion of the end portion 203a in the axial direction of the heat transfer tube 203 that has been fixed so as not to move in the axial direction by the gripping portion 37a of the collet chuck 31.
  • the collet opening / closing slide plate 32 can be switched to the first state covering the periphery of the gripping portion 37a simply by moving the collet opening / closing slide plate 32 in the axial direction of the heat transfer tube 203, the interval between the heat transfer tubes 203 is narrow. Can also be applied.
  • the heat transfer tube 203 is fixed so as not to move in the axial direction, and the tube expansion process can be performed at once, so that the tube expansion is performed smoothly. Can do.
  • collet opening / closing slide plate 32 there is only one collet opening / closing slide plate 32, but the present invention is not limited to this. Although not shown here, for example, there may be a configuration in which there are two or more collet opening / closing slide plates 32 and the gripping portions 37 a of the plurality of collet chucks 31 correspond to the collet opening / closing slide plates 32. Even in this case, the heat transfer tube 203 can be fixed while reducing the number of the collet opening / closing slide plates 32 to be switched to the first state.
  • the inner surface of the gripping portion 37a of the collet chuck 31 is parallel to the axial direction of the heat transfer tube 203. .
  • the inner diameter d3 of the gripping portion 37a is set to a predetermined size, that is, the outer diameter of the one end portion 203a in the axial direction of the heat transfer tube 203 before the pipe expansion. Larger than the outer diameter of the end portion 203a in the axial direction of the heat transfer tube 203 after the expansion. Thereby, when the heat transfer tube 203 is expanded, the outer surface of the heat transfer tube 203 can be reliably brought into contact with the inner surface of the gripping portion 37a.
  • the gripping portion 37a of the collet chuck 31 is formed to open radially with the collet opening / closing slide plate 32 as the moving portion being in the second state.
  • the heat transfer tube 203 is expanded and the gripping portion 37a fixes the heat transfer tube 203 so as not to move in the axial direction, and after fixing the heat transfer fin 202 and the heat transfer tube 203, the collet opening / closing slide plate 32 is moved.
  • the state in which the gripping portion 37a fixes the heat transfer tube 203 can be released.
  • one end portion in the axial direction of the heat transfer tube 203 is made using the gap between the inner surface of the gripping portion 37 a and the outer surface of the heat transfer tube 203.
  • 203a can be flared.
  • the inner surface of the gripping portion 37a of the collet chuck 31 is a smooth surface. Therefore, in the one end part 203a of the heat exchanger tube 203 held by the holding part 37a, the wall thickness after the pipe expansion can be kept uniform.
  • the tip of the gripping portion 37a of the collet chuck 31 is formed with a tapering taper (here, the tapered inner surface of the first guide portion 37d).
  • the inner surface of the gripping portion 37a of the collet chuck 31 is a smooth surface (see FIG. 4). For example, as shown in FIG. Good. In this case, it is possible to secure the allowance for the flesh of the pipe during expansion at the one end 203a of the heat transfer tube 203 held by the holding portion 37a.
  • the heat transfer tube expansion device 1 of the above embodiment has a configuration including not only the devices 102 to 105 for tube expansion but also the flare device 106 for performing flare processing (FIGS. 1, 14, and FIG. 15), the present invention is not limited to this, and only the devices 102 to 105 for expanding the tube may be used.
  • the present invention is widely applicable to a heat transfer tube expansion device and a heat transfer tube expansion method for expanding a plurality of heat transfer tubes inserted through insertion holes of a plurality of heat transfer fins stacked at a predetermined interval. is there.
  • Heat transfer tube expansion device 32 Collet open / close slide plate (moving part) 37a Grasping part 51 Mandrel 103 First heat transfer tube clamping device (heat transfer tube fixing device) 105 Mandrel device 202 Heat transfer fin 202a Insertion hole 203 Heat transfer tube 203a Axial end portion

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Abstract

 伝熱管拡管装置(1)の伝熱管固定装置(103)は、掴持部(37a)と移動部(32)とを有する。掴持部(37a)は、伝熱フィン(202)に挿通された状態の伝熱管(203)の軸方向の一端部(203a)を掴持する。移動部(32)は、伝熱管(203)の軸方向に移動することによって掴持部(37a)の周囲を覆う第1状態と掴持部(37a)の周囲を覆わない第2状態とが切り換わる。そして、移動部(32)が第1状態にある状態で、伝熱管(203)を拡管することで、掴持部(37a)が伝熱管(203)を軸方向に動かないように固定するとともに、伝熱フィン(202)と伝熱管(203)とを固定する。

Description

伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法
 本発明は、伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法、特に、所定間隔を空けて積層された複数の伝熱フィンの挿通孔に挿通された状態の複数の伝熱管を拡管する伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法に関する。
 従来より、特許文献1(特開2011-161515号公報)に示すような所定間隔を空けて積層された複数の伝熱フィンの挿通孔に挿通された状態の複数の伝熱管を拡管する伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法がある。この伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法では、まず、伝熱管の軸方向の一端部に放射状に開いた掴持部(伝熱管の外面に当接する部分)を有する管当接部材を配置し、この状態で伝熱管の軸方向の一端部側から掴持部に対応する位置までマンドレルを伝熱管内に挿入して、伝熱管の一部を拡管する。次に、放射状に開いた掴持部を閉じるように、管当接部材に外挿されたガイド筒を伝熱管の軸方向の一端部側から掴持部の手前まで移動させて、掴持部が伝熱管を軸方向に動かないように固定する。その後、マンドレルを伝熱管内にさらに挿入して、伝熱管の残りの部分を拡管する。
 上記従来の伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法では、管当接部材及びガイド筒によって伝熱管を軸方向に動かないように固定することができるため、伝熱管の間隔が狭い場合にも適用することができる。
 しかし、上記従来の伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法では、ガイド筒が掴持部の手前までしか移動しないため、掴持部によって伝熱管を掴持する力にバラツキが発生しやすく、精度のよい拡管を行うことができないおそれがある。また、伝熱管を掴持する力自体もあまり大きくできないため、伝熱管の軸方向の一端部のうち掴持部によって掴持される部分の軸方向長さが長くなってしまう。また、拡管工程がガイド筒の移動工程を挟んで2段階に分かれることになるため、拡管をスムーズに行うことができない。また、このとき、伝熱管の本数と同じ個数のガイド筒の移動が必要になるが、伝熱管の間隔が非常に狭い場合や伝熱管の間隔が等間隔ではない不等ピッチの場合には、このような複数のガイド筒を各伝熱管に対応して設けることが難しい。
 本発明の課題は、伝熱管の間隔が狭い場合に適用できるとともに、伝熱管を掴持する力のバラツキを抑えて、精度のよい拡管をスムーズに行うことが可能な伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法を提供することにある。
 第1の観点にかかる伝熱管拡管装置は、伝熱管固定装置とマンドレル装置とを有している。伝熱管固定装置は、掴持部と移動部とを有している。掴持部は、所定間隔を空けて積層された複数の伝熱フィンの挿通孔に挿通された状態の複数の伝熱管の軸方向の一端部を掴持する。移動部は、伝熱管の軸方向に移動することによって掴持部の周囲を覆う第1状態と掴持部の周囲を覆わない第2状態とが切り換わる。マンドレル装置は、伝熱管の軸方向の一端部側から伝熱管内に挿入されるマンドレルを有する。そして、ここでは、移動部が第1状態にある状態で、マンドレルを伝熱管内に挿入して伝熱管を拡管することで、掴持部が伝熱管を軸方向に動かないように固定するとともに、伝熱フィンと伝熱管とを固定する。
 ここでは、上記のように、移動部が掴持部の周囲を覆った第1状態の状態でマンドレルによる拡管が行われる。このため、伝熱管の外面が掴持部の内面に当接し、そして、掴持部の外面が移動部の内面に当接することになる。すなわち、掴持部が伝熱管を軸方向に動かないように固定する際に、移動部が伝熱管の一端部を掴持する掴持部に重なった状態になる。これにより、ここでは、従来の管当接部材及びガイド筒による伝熱管の固定に比べて、掴持部によって伝熱管を掴持する力のバラツキが抑えられ、精度のよい拡管を行うことができる。また、ここでは、従来の管当接部材及びガイド筒による伝熱管の固定に比べて、掴持部によって伝熱管を掴持する力自体も大きくすることができるため、伝熱管の軸方向の一端部のうち掴持部によって掴持される部分の軸方向長さを短くすることが可能になり、熱交換器のコンパクト化にも寄与することができる。しかも、ここでは、移動部を伝熱管の軸方向に移動させるだけで掴持部の周囲を覆う第1状態に切り換えることができるため、伝熱管の間隔が狭い場合にも適用することができる。さらに、ここでは、従来のガイド筒の移動工程を伴う拡管とは異なり、伝熱管を軸方向に動かないように固定するとともに、拡管工程を一気に行うことができるため、拡管をスムーズに行うことができる。
 第2の観点にかかる伝熱管拡管装置は、第1の観点にかかる伝熱管拡管装置において、移動部が1つ以上あり、各移動部が2つ以上の掴持部に対応している。
 従来の管当接部材及びガイド筒による伝熱管の固定では、伝熱管の本数と同じ個数のガイド筒の移動が必要になるが、ここでは、移動部を第1状態に切り換える個数を少なくしつ、伝熱管の固定を行うことができる。これにより、従来の管当接部材及びガイド筒による伝熱管の固定では対応が困難な伝熱管の間隔が非常に狭い場合や伝熱管の間隔が等間隔ではない不等ピッチの場合にも対応可能になり、種々の仕様の熱交換器の拡管を行うことができる。
 第3の観点にかかる伝熱管拡管装置は、第1又は第2の観点にかかる伝熱管拡管装置において、掴持部が、移動部が第1状態になる際に、掴持部の内面が伝熱管の軸方向に平行になる。
 ここでは、移動部が第1状態に切り換えられた状態において、掴持部の内径を所定の寸法にすることができる。これにより、伝熱管の拡管時に伝熱管の外面を掴持部の内面に確実に当接させることができる。
 第4の観点にかかる伝熱管拡管装置は、第3の観点にかかる伝熱管拡管装置において、掴持部が、移動部が第2状態にある状態で、放射状に開くように形成されている。
 ここでは、伝熱管を拡管して掴持部が伝熱管を軸方向に動かないように固定するとともに伝熱フィンと伝熱管とを固定した後に、移動部を第1状態から第2状態に切り換えることによって、掴持部が伝熱管を固定した状態を解除することができる。また、掴持部が伝熱管を固定した状態を解除した後に、掴持部の内面と伝熱管の外面との間の隙間を利用して、伝熱管の軸方向の一端部にフレア加工を行うことができる。
 第5の観点にかかる伝熱管拡管装置は、第1~第4の観点のいずれかにかかる伝熱管拡管装置において、掴持部の内面が平滑面である。
 ここでは、掴持部に掴持される伝熱管の一端部において、拡管後の肉厚を均等に保つことができる。
 第6の観点にかかる伝熱管拡管装置は、第1~第4の観点のいずれかにかかる伝熱管拡管装置において、掴持部の内面が凹凸面である。
 ここでは、掴持部に掴持される伝熱管の一端部において、拡管時の管肉の逃げ代を確保することができる。
 第7の観点にかかる伝熱管拡管装置は、第1~第6の観点のいずれかにかかる伝熱管拡管装置において、掴持部の先端側には、先広がりのテーパが形成されている。
 ここでは、伝熱管の一端部に掴持部を配置する際に、伝熱管の一端部を掴持部にスムーズに案内することができる。
 第8の観点にかかる伝熱管拡管装置は、第1~第7の観点のいずれかにかかる伝熱管拡管装置において、掴持部の基端側の外面には、移動部が第2状態から第1状態に切り換わる際に、移動部を案内するテーパが形成されている。
 ここでは、移動部を第2状態から第1状態に切り換える動作をスムーズに行うことができる。
 第9の観点にかかる伝熱管拡管方法は、まず、所定間隔を空けて積層された複数の伝熱フィンの挿通孔に挿通された状態の複数の伝熱管の軸方向の一端部に掴持部を配置する。次に、伝熱管の軸方向に移動することによって掴持部の周囲を覆う第1状態と掴持部の周囲を覆わない第2状態とが切り換わる移動部を第2状態から第1状態にする。そして、伝熱管の軸方向の一端部側からマンドレルを伝熱管内に挿入して伝熱管を拡管することで、掴持部が伝熱管を軸方向に動かないように固定するとともに、伝熱フィンと伝熱管とを固定する。
 ここでは、上記のように、移動部が掴持部の周囲を覆った第1状態の状態でマンドレルによる拡管が行われる。このため、伝熱管の外面が掴持部の内面に当接し、そして、掴持部の外面が移動部の内面に当接することになる。すなわち、掴持部が伝熱管を軸方向に動かないように固定する際に、移動部が伝熱管の一端部を掴持する掴持部に重なった状態になる。これにより、ここでは、従来の管当接部材及びガイド筒による伝熱管の固定に比べて、掴持部によって伝熱管を掴持する力のバラツキが抑えられ、精度のよい拡管を行うことができる。また、ここでは、従来の管当接部材及びガイド筒による伝熱管の固定に比べて、掴持部によって伝熱管を掴持する力自体も大きくすることができるため、伝熱管の軸方向の一端部のうち掴持部によって掴持される部分の軸方向長さを短くすることが可能になり、熱交換器のコンパクト化にも寄与することができる。しかも、ここでは、移動部を伝熱管の軸方向に移動させるだけで掴持部の周囲を覆う第1状態に切り換えることができるため、伝熱管の間隔が狭い場合にも適用することができる。さらに、ここでは、従来のガイド筒の移動工程を伴う拡管とは異なり、伝熱管を軸方向に動かないように固定しながら、拡管工程を一気に行うことができるため、拡管をスムーズに行うことができる。
本発明の一実施形態にかかる伝熱管拡管装置の概略構成図である。 伝熱管拡管装置の動作(熱交換器を伝熱管拡管装置にセットした状態)を示す図である。 コレットチャックの外観図(掴持部が開いた状態)である。 コレットチャックの断面図(掴持部が開いた状態)である。 図3のA矢視図である。 伝熱管拡管装置の動作(コレットチャック内に伝熱管の軸方向の一端部を挿入した状態)を示す図である。 伝熱管拡管装置の動作(コレット開閉用スライド板を第1状態に切り換えてコレットチャックの掴持部を閉じた状態)を示す図である。 図7のB矢視図(掴持部及びコレット開閉用スライド板のみ)である。 コレットチャックの外観図(掴持部が閉じた状態)である。 コレットチャックの断面図(掴持部が閉じた状態)である。 伝熱管拡管装置の動作(伝熱管の軸方向の一端部まで拡管した状態)を示す図である。 伝熱管拡管装置の動作(伝熱管の軸方向の他端部まで拡管した状態)を示す図である。 伝熱管拡管装置の動作(伝熱管の拡管後にガイドプレートを伝熱管の軸方向に移動させてコレットチャックの掴持部を開いた状態)を示す図である。 伝熱管拡管装置の動作(伝熱管の拡管後に伝熱管の軸方向の一端部にフレア加工を開始する直前の状態)を示す図である。 伝熱管拡管装置の動作(伝熱管の軸方向の一端部にフレア加工を行った状態)を示す図である。 変形例にかかるコレットチャックの断面図(掴持部が開いた状態)である。
 以下、本発明にかかる伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法の具体例は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
 (1)伝熱管拡管装置の全体構成
 図1は、本発明の一実施形態にかかる伝熱管拡管装置1の概略構成図である。
 伝熱管拡管装置1は、所定間隔を空けて積層された複数の伝熱フィン202の挿通孔202a(図2参照)に挿通された状態の複数の伝熱管203を拡管するための装置、すなわち、フィンチューブ型の熱交換器201を構成する伝熱管203を拡管するための装置である。伝熱管拡管装置1は、ここでは、主として、ベース101と、ワーククランプ装置102と、伝熱管クランプ装置103、104と、マンドレル装置105と、フレア装置106と、制御装置107とを有している。
 ベース101は、各種装置102~106等が設けられる台である。
 ワーククランプ装置102は、伝熱管203の軸心が所定方向(ここでは、上下方向)を向いた状態で熱交換器201を保持する装置である。ワーククランプ装置102は、主として、ガイドポスト21と、ワーク受け22とを有している。ガイドポスト21は、熱交換器201の両側に配置されており、伝熱管203の軸方向(ここでは、上下方向)に沿って延びる部材である。ワーク受け22は、熱交換器201を周囲から保持する部材であり、ガイドポスト21に支持されている。
 伝熱管固定装置としての第1伝熱管クランプ装置103は、伝熱管203の軸方向の一端部203a(ここでは、上端部)を軸方向に動かないように固定するための装置である第1伝熱管クランプ装置103は、ワーク受け22に対して伝熱管203の軸方向の一端部203a側(ここでは、上側)に配置されている。尚、第1伝熱管クランプ装置103の詳細構造については、後述するものとする。
 第2伝熱管クランプ装置104は、伝熱管203の軸方向の他端部203b(ここでは、下端部)を軸方向に動かないように固定するための装置である。第2伝熱管クランプ装置104は、ワーククランプ装置102に対して伝熱管203の軸方向の他端部203b側(ここでは、下側)に配置されている。第2伝熱管クランプ装置104は、主として、レシーバ41と、クランプピン42と、第2固定用駆動装置としてのクランプピン用シリンダ43とを有している。レシーバ41は、伝熱管203の軸方向の他端部203bがワーク受け22から離れる方向(ここでは、下側)に動かないように受ける部材である。ここで、伝熱管203の軸方向の他端部203bがU字形状(図示せず)に形成されている場合には、レシーバ41には、伝熱管203の軸方向の他端部203bの外形に合う凹み部(図示せず)が形成されている。そして、このレシーバ41の凹み部によって伝熱管203の軸方向の他端部203bが受けられることになる。クランプピン42は、伝熱管203の軸方向の他端部203bがワーク受け22に近づく方向(ここでは、上側)に動かないように受ける部材である。ここで、伝熱管203の軸方向の他端部203bがU字形状(図示せず)に形成されている場合には、クランプピン42は、伝熱管203の軸方向の他端部203bをレシーバ41の凹み部とは逆側(ここでは、上側)を受ける柱状部材である。クランプピン用シリンダ43は、クランプピン42を伝熱管203の軸方向の他端部203bを受ける位置に移動させるための駆動機構であり、ここでは、レシーバ41の周囲に配置されている。
 マンドレル装置105は、伝熱管203の軸方向の一端部203a側から他端部203bに向けて伝熱管203を拡管するための装置である。マンドレル装置105は、ワーク受け22に対して伝熱管203の軸方向の一端部203a側(ここでは、上側)に配置されている。マンドレル装置105は、主として、マンドレル51と、拡管用駆動装置としての拡管用サーボモータ52とを有している。マンドレル51は、伝熱管203の軸方向の一端部(ここでは、上端部)側から伝熱管203内に挿入される部材であり、複数の伝熱管203のそれぞれに対応して設けられている。マンドレル51は、主として、マンドレルロッド51aと、拡管ヘッド51bとを有している。マンドレルロッド51aは、拡管前の伝熱管203内に挿入可能な細長い棒状部材であり、その一端部(ここでは、上端部)がマンドレル加圧枠53に連結されており、その他端部(ここでは、下端部)が伝熱管203に向かって(ここでは、下側に)延びている。拡管ヘッド51bは、マンドレルロッド51aの他端部(ここでは、下端部)に設けられた楕円球形状の部分である。拡管用サーボモータ52は、複数のマンドレル51が連結されたマンドレル加圧枠53を伝熱管203の軸方向に移動させるための駆動機構であり、ここでは、マンドレル加圧枠53の上側に配置されている。マンドレル加圧枠53の伝熱管203側(ここでは、下側)には、複数の中間板54及び案内枠55が配置されている。中間板54及び案内枠55には、複数のマンドレル51に対応する位置にマンドレル51を挿通させる挿通孔(図示せず)が形成されている。また、マンドレル加圧枠53と中間板54との間、中間板54と中間板54との間、及び、中間板54と案内枠55との間は、ロッド56によって連結されている。そして、拡管用サーボモータ52を駆動することによってマンドレル加圧枠53を伝熱管203に向かって(ここでは、下側に)移動させると、複数のマンドレル51もまとめて移動する。これにより、拡管ヘッド51bが伝熱管203内に挿入されて、伝熱管203の軸方向の一端部203a(ここでは、上端部)側から他端部203b(ここでは、下端部)に向かって伝熱管203の拡管が行われる。このとき、中間板54は、マンドレル加圧枠53の移動とともに移動し、案内枠55まで到達することになる。
 フレア装置106は、拡管後の伝熱管203の軸方向の一端部203aにフレア加工を行うための装置である。フレア装置106は、ワーク受け22に対して伝熱管203の軸方向の一端部203a側(ここでは、上側)に配置されている。フレア装置106は、主として、フレア治具61と、フレア用駆動装置としてのフレア加工用サーボモータ62とを有している。フレア治具61は、拡管後の伝熱管203の軸方向の一端部203aに挿入されることによって略テーパ形状に拡管させるための部材であり、複数の伝熱管203のそれぞれに対応して設けられている。フレア治具61は、マンドレルロッド51aが挿通可能な中心孔が形成された筒状部材であり、その一端部(ここでは、上端部)がフレア加圧枠63に連結されており、その他端部(ここでは、下端部)が略テーパ形状の外面を有する部分になっている。フレア加工用サーボモータ62は、複数のフレア治具61が連結されたフレア加圧枠63を伝熱管203の軸方向に移動させるための駆動機構であり、ここでは、フレア加圧枠63の上側に配置されている。そして、フレア加工用サーボモータ62を駆動することによってフレア加圧枠63を拡管後の伝熱管203に向かって(ここでは、下側に)移動させると、複数のフレア治具61もまとめて移動する。これにより、フレア治具61の略テーパ形状の外面を有する部分が拡管後の伝熱管203の軸方向の一端部203a内に挿入されて、伝熱管203の軸方向の一端部203aのフレア加工が行われる。
 制御装置107は、各種装置102~106の制御動作を行うための装置であり、ベース101又は伝熱管拡管装置1から離れた場所に設けられている。そして、後述の伝熱管拡管装置1の動作は、制御装置107によって行われる。
 (2)伝熱管固定装置の詳細構造及び伝熱管拡管装置の動作
 次に、伝熱管固定装置としての第1伝熱管クランプ装置103の詳細構造、及び、伝熱管拡管装置1の動作について、図1~図15を用いて説明する。ここで、図2、図6~図8及び図11~図15は、伝熱管拡管装置1の動作を示す図である。図3~図5、図9及び図10は、第1伝熱管クランプ装置103を構成するコレットチャック31を示す図である。
 -第1伝熱管クランプ装置103の詳細構造-
 伝熱管固定装置としての第1伝熱管クランプ装置103の詳細構造について説明する。第1伝熱管クランプ装置103は、主として、掴持部37aを有する複数のコレットチャック31と、移動部としてのコレット開閉用スライド板32と、移動部駆動装置としてのコレット開閉用シリンダ33とを有している。
 コレットチャック31は、伝熱管203の拡管時に伝熱管203の軸方向の一端部203aを掴持するための部材であり、複数の伝熱管203のそれぞれに対応して設けられている。コレットチャック31は、筒状部材であり、その一端部(ここでは、上端部)がクランプ本体34に連結される固定部35になっており、その他端部(ここでは、下端部)が放射状に複数(ここでは、4つ)のスリット36が形成されるとともに、固定部35から伝熱管203の軸方向他端部203b側に向かって遠ざかるにつれて(ここでは、下側に向かうにつれて)スリット36の隙間が大きくなることで拡径するように放射状に開いた放射状部37になっている。放射状部37には、所定間隔を空けて積層された複数の伝熱フィン202の挿通孔202aに挿通された状態の複数の伝熱管203の軸方向の一端部203aを掴持する掴持部37aが形成されている。また、クランプ本体34は、シリンダやサーボモータ等の駆動装置からなるクランプ本体駆動装置(図示せず)によって伝熱管203の軸方向(ここでは、上下方向)に移動可能になっている。このため、クランプ本体34を伝熱管203の軸方向(ここでは、上下方向)に移動させると、複数のコレットチャック31やコレット開閉用スライド板32も伝熱管203の軸方向(ここでは、上下方向)にまとめて移動するようになっている。
 コレット開閉用スライド板32は、クランプ本体34の伝熱管203側(ここでは、下側)に配置された板状部材であり、複数の伝熱管203の軸方向の一端部203aのそれぞれに対応する位置にマンドレル51及び伝熱管203の軸方向の一端部203aを挿通させるガイド孔32aが形成されている。コレット開閉用スライド板32は、複数のコレットチャック31が固定されたクランプ本体34に対して伝熱管203の軸方向に移動可能に連結されている。そして、コレット開閉用スライド板32の伝熱管203の軸方向への移動によって、コレットチャック31の掴持部37aの周囲を覆う第1状態と、コレットチャック31の掴持部37aの周囲を覆わない第2状態とに切り換えることが可能になっている。第1状態は、コレット開閉用スライド板32がクランプ本体34に対して伝熱管203の軸方向の他端部203b側(ここでは、下側)に離れるように移動して、ガイド孔32aの内面が掴持部37aの周囲を覆う位置まで移動(ここでは、下降)した状態である。第2状態は、コレット開閉用スライド板32がクランプ本体34に対して伝熱管203の軸方向の一端部203a側(ここでは、上側)に近づくように移動して、ガイド孔32aの内面が掴持部37aの周囲を覆わない位置まで移動(ここでは、上昇)した状態である。
 ここで、コレット開閉用スライド板32が第2状態にある場合には、ガイド孔32aの内面が掴持部37aの周囲を覆っていないため、上記のように、コレットチャック31のスリット36の隙間が大きくなり、コレットチャック31の放射状部37、すなわち、掴持部37aが放射状に開いた状態になっている。このとき、コレット開閉用スライド板32のガイド孔32aは、放射状部37のうち掴持部37aよりも固定部35側(ここでは、上側)の放射接続部37bを挿通するが、掴持部37aを挿通しない位置にある。
 一方、コレット開閉用スライド板32が第1状態にある場合には、ガイド孔32aの内面が掴持部37aの周囲を覆っているため、コレットチャック31のスリット36の隙間が小さくなり、コレットチャック31の放射状部37、すなわち、掴持部37aが閉じた状態になっている。このとき、コレット開閉用スライド板32のガイド孔32aは、放射状部37の放射状接続部37bを挿通して、伝熱管203の軸方向の他端部203b側の掴持部37aの周囲を覆う位置まで達している。ここでは、コレット開閉用スライド板32が掴持部37aの周囲を軸方向全体にわたって覆っている。ここで、コレットチャック31の放射状部37が閉じた状態とは、コレット開閉用スライド板32が第2状態から第1状態になる際に、掴持部37aの内面が伝熱管203の軸方向に平行になる状態である。ここでは、放射状に開いてガイド孔32aの内径d1よりも大きな外径d2になっていた掴持部37aの周囲がコレット開閉用スライド板32のガイド孔32aに挿入されて覆われることによって、掴持部37aの外径d2がガイド孔32aの内径d1まで縮小される。このとき、掴持部37aは、伝熱管203の軸方向に平行な外面を有する円筒形状の状態になり、コレットチャック31のスリット36の隙間は、ほぼゼロになる。また、ガイド孔32aも伝熱管203の軸方向に平行な内面を有しているため、掴持部37aの外面全体が、ガイド孔32aの内面に当接した状態になる。また、コレット開閉用スライド板32が第1状態にある場合において、掴持部37a内には、伝熱管203の軸方向の一端部203aを掴持するためのクランプ孔37cが形成される。そして、クランプ孔37cの内径d3は、伝熱管203の軸方向の一端部203aを挿通させることができるように、拡管前の伝熱管203の軸方向の一端部203aの外径よりも大きくなっている。しかも、クランプ孔37cの内径d3は、拡管時に伝熱管203の軸方向の一端部203aが軸方向に動かないように固定することができるように、拡管後の伝熱管203の軸方向の一端部203aの外径よりもわずかに小さくなっている。尚、ここでは、掴持部37aの内面は、平滑面である。また、掴持部37aの先端側(ここでは、下端側)には、先広がりのテーパ状の内面を有する第1案内部37dが形成されている。
 また、掴持部37aとともに放射状部37を形成する放射接続部37bは、掴持部37aよりも肉厚が小さい部分である。放射接続部37bと掴持部37aとの軸方向間、すなわち、掴持部37aの基端側には、放射状接続部37bの外面から掴持部37aの外面に向かって広がるテーパ状の外面を有する第2案内部37eが形成されている。
 コレット開閉用シリンダ33は、コレット開閉用スライド板32を伝熱管203の軸方向に移動させるための駆動機構であり、ここでは、クランプ本体34の上側に配置されている。そして、コレット開閉用シリンダ33を駆動することによってコレット開閉用スライド板32を第2状態から第1状態に移動(ここでは、下降)させると、複数のコレットチャック31の掴持部37aが放射状に開いた状態から閉じた状態になる。また、コレット開閉用シリンダ33を駆動することによってコレット開閉用スライド板32を第1状態から第2状態に移動(ここでは、上昇)させると、複数のコレットチャック31の掴持部37aが閉じた状態から放射状に開いた状態になる。尚、ここでは、1つのコレット開閉用シリンダ33が、複数のコレットチャック31の掴持部37aに対応しているため、コレット開閉用シリンダ33の状態の切り換え時に、複数のコレットチャック31の掴持部37aがまとめて開閉されることになる。
 -伝熱管拡管装置の動作-
 伝熱管拡管装置1の動作について説明する。
 まず、図2に示すように、所定間隔を空けて積層された複数の伝熱フィン202の挿通孔202aに複数の伝熱管203が挿通された状態に仮組みされた熱交換器201を伝熱管拡管装置1にセットする。ここでは、熱交換器201は、ワーククランプ装置102によって伝熱管203の軸心が所定方向(ここでは、上下方向)を向いた状態で保持される。また、熱交換器201は、第2伝熱管クランプ装置104によって伝熱管203の軸方向の他端部203b(ここでは、下端部)が軸方向に動かないように固定される(図1参照)。
 このとき、第1伝熱管クランプ装置103のクランプ本体34は、伝熱管203の軸方向の一端部203aから離れた位置(ここでは、上側)にある。このため、コレットチャック31の掴持部37aは、伝熱管203の軸方向の一端部203aを外挿する位置にはない(ここでは、伝熱管203の軸方向の一端部203aよりも上側の位置にある)。また、第1伝熱管クランプ装置103のコレット開閉用スライド板32も第2状態にあるため、コレットチャック31の掴持部37aは、コレット開閉用スライド板32によって放射状に開いた状態になっている。
 次に、図6に示すように、第1伝熱管クランプ装置103のクランプ本体34を伝熱管203の軸方向の一端部203aに近づく方向(ここでは、下側)に移動させる。これにより、コレットチャック31の掴持部37aが、伝熱管203の軸方向の一端部203aを外挿する位置に配置される。
 このとき、掴持部37aの先端側(ここでは、下端側)に形成された第1案内部37dのテーパ状の内面によって、伝熱管203の軸方向の一端部203aが掴持部37a内にスムーズに案内される。
 また、ここでは、コレットチャック31の先端(ここでは、コレットチャック31の第1案内部37dの下端)が熱交換器201の管板204に当接する位置までクランプ本体34を移動させる。これにより、コレットチャック31に対する伝熱管203の軸方向の一端部203aの外挿長さ、すなわち、熱交換器201の有効長が決定される。
 次に、図7及び図8に示すように、第1伝熱管クランプ装置103のコレット開閉用スライド板32を第1状態に切り換えてコレットチャック31の掴持部37aを閉じた状態にする。これにより、コレット開閉用スライド板32が掴持部37aの周囲を覆い、掴持部37aのクランプ孔37cの内径d3が、拡管時に伝熱管203の軸方向の一端部203aが軸方向に動かないように固定することができる大きさになる。
 このとき、放射接続部37bと掴持部37aとの軸方向間、すなわち、掴持部37aの基端側に形成された第2案内部37eのテーパ状の外面によって、コレット開閉用スライド板32が第2状態から第1状態にスムーズに案内される。
 次に、図11及び図12に示すように、マンドレル装置105のマンドレル51を伝熱管203に向かって(ここでは、下側に)移動させることで、拡管ヘッド51bを伝熱管203内に挿入して、伝熱管203の軸方向の一端部203a(ここでは、上端部)側から他端部203b(ここでは、下端部)に向かって伝熱管203の拡管を行う。これにより、掴持部37aが伝熱管203を軸方向に動かないように固定されるとともに、伝熱フィン202と伝熱管203とが固定される。
 このとき、図11に示すように、伝熱管203の軸方向の一端部203aまで拡管すると、伝熱管203の軸方向の一端部203aの管外径が大きくなり、コレットチャック31の掴持部37aの内面に伝熱管203の肉が押しつけられて内張りがなされることになる。これにより、掴持部37aが伝熱管203の軸方向の一端部203aが掴持部37aの内面に固着され、伝熱管203を軸方向に動かないように固定することができる。そして、その後、伝熱管203の軸方向両端が軸方向に動かないように固定された状態で、図12に示すように、伝熱管203の軸方向の他端部203bに向かって拡管を継続して行うことができる。
 次に、図13に示すように、第1伝熱管クランプ装置103のコレット開閉用スライド板32を第2状態に切り換えてコレットチャック31の掴持部37aを放射状に開いた状態にする。これにより、伝熱管203の軸方向の一端部203a(ここでは、上端部)の固定が解かれる。
 このとき、放射接続部37bと掴持部37aとの軸方向間、すなわち、掴持部37aの基端側に形成された第2案内部37eのテーパ状の外面によって、コレット開閉用スライド板32が第1状態から第2状態にスムーズに案内される。
 次に、図14及び図15に示すように、フレア装置106のフレア治具61を拡管後の伝熱管203の軸方向の一端部203aに向かって(ここでは、下側に)移動させることで、伝熱管203の軸方向の一端部203aにフレア加工を行う。
 このとき、上記のコレットチャック31の掴持部37aを放射状に開いた状態にする動作によって、コレットチャック31の放射状部37と拡管後の伝熱管203の軸方向の一端部203aとの間に隙間が確保されている。これにより、コレットチャック31の掴持部37aに伝熱管203の軸方向の一端部203aを外挿したままの状態で、伝熱管203のフレア加工を行うことができる。しかも、伝熱管203の軸方向の一端部203aのうちコレットチャック31の掴持部37aによって軸方向に動かないように固定されていた部分にフレア加工を行うことができる。
 (3)伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法の特徴
 本実施形態の伝熱管拡管装置1及び伝熱管拡管方法には、以下のような特徴がある。
 <A>
 ここでは、上記のように、移動部としてのコレット開閉用スライド板32がコレットチャック31の掴持部37aの周囲を覆った第1状態の状態でマンドレル51による拡管が行われる。このため、伝熱管203の外面が掴持部37aの内面に当接し、そして、掴持部37aの外面がコレット開閉用スライド板32の内面に当接することになる。すなわち、掴持部37aが伝熱管203を軸方向に動かないように固定する際に、コレット開閉用スライド板32が伝熱管203の一端部203aを掴持する掴持部37aに重なった状態になる。これにより、ここでは、従来の管当接部材及びガイド筒による伝熱管の固定に比べて、掴持部37aによって伝熱管203を掴持する力のバラツキが抑えられ、精度のよい拡管を行うことができる。また、ここでは、従来の管当接部材及びガイド筒による伝熱管の固定に比べて、掴持部37aによって伝熱管203を掴持する力自体も大きくすることができる。このため、伝熱管203の軸方向の一端部203aのうち掴持部37aによって掴持される部分の軸方向長さを短くすること、ひいては、伝熱管203の軸方向の一端部203aの軸方向長さを短くすることが可能になる。そして、これにより、熱交換器201のコンパクト化にも寄与することができる。しかも、ここでは、コレット開閉用スライド板32を伝熱管203の軸方向に移動させるだけで掴持部37aの周囲を覆う第1状態に切り換えることができるため、伝熱管203の間隔が狭い場合にも適用することができる。さらに、ここでは、従来のガイド筒の移動工程を伴う拡管とは異なり、伝熱管203を軸方向に動かないように固定するとともに、拡管工程を一気に行うことができるため、拡管をスムーズに行うことができる。
 <B>
 また、従来の管当接部材及びガイド筒による伝熱管の固定では、伝熱管の本数と同じ個数のガイド筒の移動が必要になる。これに対して、ここでは、上記のように、移動部としてのコレット開閉用スライド板32が1つあり、このコレット開閉用スライド板32が複数のコレットチャック31の掴持部37aのすべてに対応している。これにより、1つのコレット開閉用スライド板32を第1状態に切り換えるだけで、複数の掴持部37aのすべてで伝熱管203の固定を行うことができる。これにより、従来の管当接部材及びガイド筒による伝熱管の固定では対応が困難な伝熱管203の間隔が非常に狭い場合や伝熱管203の間隔が等間隔ではない不等ピッチの場合にも対応可能になり、種々の仕様の熱交換器201の拡管を行うことができる。
 尚、ここでは、コレット開閉用スライド板32が1つだけであったが、これに限定されるものではない。ここでは図示しないが、例えば、コレット開閉用スライド板32が2つ以上あり、各コレット開閉用スライド板32に対して複数のコレットチャック31の掴持部37aが対応する構成であってもよい。この場合であっても、コレット開閉用スライド板32を第1状態に切り換える個数を少なくしつ、伝熱管203の固定を行うことができる。
 <C>
 また、ここでは、上記のように、移動部としてのコレット開閉用スライド板32が第1状態になる際に、コレットチャック31の掴持部37aの内面が伝熱管203の軸方向に平行になる。これにより、コレット開閉用スライド板32が第1状態に切り換えられた状態において、掴持部37aの内径d3を所定の寸法、すなわち、拡管前の伝熱管203の軸方向の一端部203aの外径よりも大きく、かつ、拡管後の伝熱管203の軸方向の一端部203aの外径よりもわずかに小さい寸法にすることができる。これにより、伝熱管203の拡管時に伝熱管203の外面を掴持部37aの内面に確実に当接させることができる。
 <D>
 また、ここでは、上記のように、コレットチャック31の掴持部37aが、移動部としてのコレット開閉用スライド板32が第2状態にある状態で、放射状に開くように形成されている。これにより、伝熱管203を拡管して掴持部37aが伝熱管203を軸方向に動かないように固定するとともに伝熱フィン202と伝熱管203とを固定した後に、コレット開閉用スライド板32を第1状態から第2状態に切り換えることによって、掴持部37aが伝熱管203を固定した状態を解除することができる。また、掴持部37aが伝熱管203を固定した状態を解除した後に、掴持部37aの内面と伝熱管203の外面との間の隙間を利用して、伝熱管203の軸方向の一端部203aにフレア加工を行うことができる。
 <E>
 また、ここでは、上記のように、コレットチャック31の掴持部37aの内面が平滑面である。これにより、掴持部37aに掴持される伝熱管203の一端部203aにおいて、拡管後の肉厚を均等に保つことができる。
 <F>
 また、ここでは、上記のように、コレットチャック31の掴持部37aの先端側には、先広がりのテーパ(ここでは、第1案内部37dのテーパ状の内面)が形成されている。これにより、伝熱管203の一端部203aに掴持部37aを配置する際に、伝熱管203の一端部203aを掴持部37aにスムーズに案内することができる。
 <G>
 また、ここでは、上記のように、コレットチャック31の掴持部37aの基端側の外面には、移動部としてのコレット開閉用スライド板32が第2状態から第1状態に切り換わる際に、コレット開閉用スライド板32を案内するテーパ(ここでは、第2案内部37eのテーパ状の外面)が形成されている。これにより、コレット開閉用スライド板32を第2状態から第1状態に切り換える動作をスムーズに行うことができる。
 (4)変形例
 <A>
 上記実施形態の伝熱管拡管装置1においては、コレットチャック31の掴持部37aの内面が平滑面であったが(図4参照)、例えば、図16に示すように、凹凸面であってもよい。この場合には、掴持部37aに掴持される伝熱管203の一端部203aにおいて、拡管時の管肉の逃げ代を確保することができる。
 <B>
 また、上記実施形態の伝熱管拡管装置1においては、各種装置の駆動装置がサーボモータやシリンダであったが、これに限定されるものではない。
 <C>
 また、上記実施形態の伝熱管拡管装置1においては、伝熱管203の軸方向が上下方向を向く縦型の構成であったが(図1参照)、これに限定されるものではなく、伝熱管203の軸方向が横方向を向く横型の構成であってもよい。
 <D>
 また、上記実施形態の伝熱管拡管装置1においては、拡管のための装置102~105だけでなく、フレア加工を行うためのフレア装置106も有する構成であったが(図1、図14及び図15参照)、これに限定されるものではなく、拡管のための装置102~105だけであってもよい。
 本発明は、所定間隔を空けて積層された複数の伝熱フィンの挿通孔に挿通された状態の複数の伝熱管を拡管する伝熱管拡管装置及び伝熱管拡管方法に対して、広く適用可能である。
 1    伝熱管拡管装置
 32   コレット開閉用スライド板(移動部)
 37a  掴持部
 51   マンドレル
 103  第1伝熱管クランプ装置(伝熱管固定装置)
 105  マンドレル装置
 202  伝熱フィン
 202a 挿通孔
 203  伝熱管
 203a 軸方向の一端部
特開2011-161515号公報

Claims (9)

  1.  所定間隔を空けて積層された複数の伝熱フィン(202)の挿通孔(202a)に挿通された状態の複数の伝熱管(203)の軸方向の一端部(203a)を掴持する掴持部(37a)と、前記伝熱管の軸方向に移動することによって前記掴持部の周囲を覆う第1状態と前記掴持部の周囲を覆わない第2状態とが切り換わる移動部(32)と、を有する伝熱管固定装置(103)と、
     前記伝熱管の軸方向の一端部側から前記伝熱管内に挿入されるマンドレル(51)を有するマンドレル装置(105)と、
    を備え、
     前記移動部が前記第1状態にある状態で、前記マンドレルを前記伝熱管内に挿入して前記伝熱管を拡管することで、前記掴持部が前記伝熱管を軸方向に動かないように固定するとともに、前記伝熱フィンと前記伝熱管とを固定する、
    伝熱管拡管装置(1)。
  2.  前記移動部(32)は、1つ以上あり、
     前記各移動部は、2つ以上の前記掴持部(37a)に対応している、
    請求項1に記載の伝熱管拡管装置(1)。
  3.  前記掴持部(37a)は、前記移動部(32)が前記第1状態になる際に、前記掴持部の内面が前記伝熱管(203)の軸方向に平行になる、
    請求項1又は2に記載の伝熱管拡管装置(1)。
  4.  前記掴持部(37a)は、前記移動部(32)が前記第2状態にある状態で、放射状に開くように形成されている、
    請求項3に記載の伝熱管拡管装置(1)。
  5.  前記掴持部(37a)の内面は、平滑面である、
    請求項1~4のいずれか1項に記載の伝熱管拡管装置(1)。
  6.  前記掴持部(37a)の内面は、凹凸面である、
    請求項1~4のいずれか1項に記載の伝熱管拡管装置(1)。
  7.  前記掴持部(37a)の先端側には、先広がりのテーパが形成されている、
    請求項1~6のいずれか1項に記載の伝熱管拡管装置(1)。
  8.  前記掴持部(37a)の基端側の外面には、前記移動部(32)が前記第2状態から前記第1状態に切り換わる際に、前記移動部を案内するテーパが形成されている、
    請求項1~7のいずれか1項に記載の伝熱管拡管装置(1)。
  9.  所定間隔を空けて積層された複数の伝熱フィン(202)の挿通孔(202a)に挿通された状態の複数の伝熱管(203)の軸方向の一端部(203a)に掴持部(37a)を配置し、
     前記伝熱管の軸方向に移動することによって前記掴持部の周囲を覆う第1状態と前記掴持部の周囲を覆わない第2状態とが切り換わる移動部(32)を前記第2状態から第1状態にし、
     前記伝熱管の軸方向の一端部側からマンドレル(51)を前記伝熱管内に挿入して前記伝熱管を拡管することで、前記掴持部が前記伝熱管を軸方向に動かないように固定するとともに、前記伝熱フィンと前記伝熱管とを固定する、
    伝熱管拡管方法。
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