(57)【要約】【課題】高精度な位置決め機構を必要とせずに多数のプレートフィンを一斉に保持および搬送することが可能であり、プレートフィンの高さや間隔の設定に制約がないヒートシンクの製造方法並びにプレートフィンの搬送装置を提供する。【解決手段】プレートフィン２１の段差部２２の凹形状と合致するＬ字状突起部４１と、プレートフィン２１の板厚に所定の隙間を加えた幅寸法Ｂの溝部４２を有する開閉可能な一対のクランプ治具４により、複数のプレートフィン２１を一斉に保持し搬送すると共に、複数のプレートフィン２１を所定間隔Ｄに位置決めした状態で、大気開放でベース２５の成形を行う。また、プレートフィン２１の下側端部に、複数の貫通穴２６または切り起こし加工による穴２８を設けることにより、湯廻り不良を抑制することができる。【選択図】図２
2018001190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔で配列された金属製のプレートフィンの下側端部に、前記プレートフィンと同種の金属からなるベースを一体成形するヒートシンクの製造方法であって、
前記ベースに対して垂直に配置される両側端部に段差部または切り欠き部を有する前記プレートフィンと、前記プレートフィンの板厚よりも大きい幅寸法Ａの第１の溝部が前記所定間隔で設けられたホルダーとを用意する準備ステップ、
前記第１の溝部の長手方向が垂直となるように前記ホルダーを載置し、前記プレートフィンの前記両側端部を前記第１の溝部に挿入し、複数の前記プレートフィンを前記ホルダーに収納する第１のステップ、
前記プレートフィンの前記段差部または前記切り欠き部の凹形状と合致する突起部と、前記プレートフィンの板厚に所定の隙間を加えた幅寸法Ｂ（Ｂ＜Ａ）の第２の溝部とを有し、前記突起部および前記第２の溝部がそれぞれ前記所定間隔で設けられた一対の開閉可能なクランプ治具により、前記ホルダーに収納された前記複数のプレートフィンの前記両側端部を挟み込み、前記突起部を前記段差部または前記切り欠き部に嵌め込むと共に前記第２の溝部で前記プレートフィンの前記両側端部を保持した状態で、前記クランプ治具を上昇させて前記複数のプレートフィンを前記ホルダーから一斉に取り出し、前記ベースの形状を模した上面開放のキャビティ部を有する金型の上部まで搬送する第２のステップ、
前記クランプ治具を降下させ、前記複数のプレートフィンを前記クランプ治具の前記第２の溝部により前記所定間隔に位置決めした状態で前記キャビティ部の所定位置に保持し、前記キャビティ部に前記ベースの材料となる金属の溶湯を充填し凝固させる第３のステップ、
前記ベースの材料となる金属が凝固した後、前記クランプ治具を開いて前記プレートフィンを開放し、前記金型から前記ベースを離型させる第４のステップ、を含むことを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項２】
前記プレートフィンは、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の圧延板であり、前記第３のステップにおいて、前記ベースの材料となるアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯の温度を、アルミニウムの融点６６０℃よりも高い７００℃から７５０℃の範囲とすることを特徴とする請求項１記載のヒートシンクの製造方法。
【請求項３】
前記プレートフィンには、前記ベースが一体成形される前記下側端部に、複数の貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートシンクの製造方法。
【請求項４】
前記プレートフィンには、前記ベースが一体成形される前記下側端部の複数箇所に、切り起こし加工が施されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートシンクの製造方法。
【請求項５】
所定間隔で配列された金属製のプレートフィンの下側端部に、前記プレートフィンと同種の金属からなるベースを一体成形するヒートシンクの製造に用いられるプレートフィンの搬送装置であって、
前記ベースに対して垂直に配置される前記プレートフィンの両側端部に設けられた段差部または切り欠き部の凹形状と合致する突起部と、前記プレートフィンの板厚に所定の隙間を加えた幅寸法の溝部とを有し、前記突起部および前記溝部がそれぞれ前記所定間隔で設けられ、前記突起部を前記段差部または前記切り欠き部に嵌め込むことにより複数の前記プレートフィンの前記両側端部を一斉に保持すると共に、前記溝部により前記複数のプレートフィンを前記所定間隔に位置決めする一対のクランプ治具、
前記クランプ治具を水平方向に開閉させる駆動手段、
前記クランプ治具および前記駆動手段が装着された昇降台、
前記昇降台を垂直方向に移動させる昇降手段、および
前記昇降台を水平方向に移動させる移動手段を備えたことを特徴とするプレートフィンの搬送装置。
【請求項６】
前記クランプ治具は、前記プレートフィンを前記溝部へ誘導するガイド部として、前記溝部の開口部に傾斜を有することを特徴とする請求項５記載のプレートフィンの搬送装置。
【請求項７】
前記昇降台は、前記一対のクランプ治具と対向する下面に前記プレートフィンの向きを揃えるラフガイドを有し、前記クランプ治具と前記昇降台の前記下面により、前記プレートフィンの前記両側端部と上側端部の三方向を保持することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のプレートフィンの搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンクの製造方法並びにプレートフィンの搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種熱交換器で用いられるヒートシンクは、基盤等の熱を受けるベースと、ベースに対して垂直に配置されベースの熱を放出する多数のフィンから構成され、それらの材料として熱伝導率の高い銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、およびそれらの合金等が用いられる。近年、電気機器の小型化と高効率化に伴い、ヒートシンクの熱効率向上が求められており、フィン間隔は狭く、フィン高さは高くなる傾向にある。
【０００３】
従来のヒートシンクの製造方法として、押し出し法やダイカスト法等の加圧鋳造法によりフィンとベースを一体に成形する方法、あるいは圧延板等のフィンをベースにかしめたりロウ付けしたりして一体化する方法が一般的であったが、これらの方法で製造する場合、フィンの高さや間隔の設定に制約があった。
【０００４】
例えばダイカスト法で製造する場合、鋳造後に金型からヒートシンクを取り出すために、フィンに３度程度の抜き勾配が必要となる。そのため、アスペクト比（フィン高さ／フィン厚さ）の高いものを製造する場合、フィン間隔を拡げる必要がある。また、溶湯がフィン先端まで充填されない湯廻り不良現象が生じやすい。一方、抜き勾配を小さくすると、ヒートシンク成形後にフィンが金型から離型しにくく、不具合が発生しやすい。また、ダイカスト法と押し出し法に共通して、フィン間隔を狭くするとフィン部分の金型の強度が低下する。
【０００５】
一方、フィンをベース部にかしめる場合は、各フィンの間にかしめ器具を入れるスペースが必要となり、フィン間隔に制約が生じる。また、フィンをベースにロウ付けする場合、フィンの表面に予めロウ材層を設ける必要がある。また、別個に形成されたフィンとベースをロウ付け等により結合させる場合、それらを一体に成形する場合と比べ結合力が弱い。さらに、フィンが高アスペクト比になり間隔が狭くなるほど、重心位置が高いフィンを狭いスペースに設けられたロウ材で支えることになり、フィンの倒れや抜けといった不具合が生じる。このような不具合は、熱効率の低下を招くことになる。
【０００６】
そこで、フィンが高アスペクト比で間隔が狭いヒートシンクに対応可能な製造方法として、銅、アルミニウム、あるいはそれらの合金からなる圧延板を切断したプレートフィンを所定間隔で金型に挿入し、ベースの形状を模した金型のキャビティにベースの材料となる金属溶湯を充填してフィンを鋳包み成形する方法が提唱されている。この方法によれば、固体のフィンと溶湯が凝固したベースとの間に強固な結合が得られ、フィンの倒れや抜けが生じ難く、熱効率の向上が図られる。
【０００７】
特許文献１には、加圧鋳造によるヒートシンクの製造方法として、所定の間隔でスリット状に溝が形成されたホルダーにアルミニウム製のフィンを挿入し、このホルダーを金型に装着した後、金型の内壁空間とホルダーの間のキャビティ部に銅の溶湯を充填し、パンチで加圧しながら凝固させる方法が開示されている。この例では、ホルダーの溝はフィンの高さ寸法よりも浅く、フィンを挿入した時、ホルダーから露出したフィンの一部と溶湯が接触するようにしている。
【０００８】
また、特許文献１では、溶湯をアルミニウムより融点の高い銅とし、高温の溶湯に接触したアルミニウム製のフィンの表面が融解して銅と反応した後、合金層をベースとの界面
に生成することで、ベースとフィンの結合が強固なヒートシンクを得ている。さらに、フィンの抜け止めとして、ベースに埋設されるフィンの下方に裾広がり状の係止部を設けることで、フィンとベースの結合をより強固にしている。
【０００９】
また、特許文献２には、大型ヒートシンクの製造方法として、ベースとなる溶融金属を注入するキャビティが設けられた砂型にフィンを配置し、重力鋳造によりベースを鋳包み成形する方法が開示されている。この例では、フィンは純アルミニウム製の薄板からなり、溶湯はフィンと同種の金属である純アルミニウム、または純アルミニウムより融点の低いＡｌ−Ｓｉ等のアルミニウム合金としている。またフィンの抜け止めとして、フィンの下部をＬ字型またはＴ字型とすることや、フィンの下部に窪みを設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１１３７６１号公報
【特許文献２】特開２００２−１５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１および特許文献２に開示されたような従来製法においては、多数のプレートフィンを金型もしくは砂型のホルダーに挿入するが、特に金型で加圧鋳造にて成形する場合、ホルダーの溝とプレートフィンの隙間に溶湯が侵入して凝固し、成形後に金型からヒートシンクを取り出す際にその部位が引っ掛かり、離型できなくなることがある。
【００１２】
このような事態を防ぐため、ホルダーの溝の幅寸法はプレートフィンとのクリアランスが小さくなるように設定されており、プレートフィンを高精度に位置決めして挿入する作業が必要であった。この作業を手作業で行った場合、一枚ずつ挿入するため時間を要し生産性が低いという課題があるが、自動化する場合には高精度な位置決め機構が必要となり、コスト高となる課題がある。
【００１３】
また、ベースを成形後、凝固収縮に伴いフィンの間隔が小さくなるが、ホルダーの溝の間隔は、成形時の温度上昇に伴いわずかに拡がる。このため、成形後、金型からヒートシンクを取り出す際にフィンがホルダーの溝に引っ掛かり、離型し難く、フィンとベースの結合力が弱い場合は、離型時にフィンがベースから抜けてしまうという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高精度な位置決め機構を必要とせずに多数のプレートフィンを一斉に保持および搬送することが可能であり、生産性の向上が図られると共に、プレートフィンの高さや間隔の設定に制約がないヒートシンクの製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
また、高精度な位置決め機構を必要とせず、多数のプレートフィンを一斉に保持および搬送することが可能なプレートフィンの搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るヒートシンクの製造方法は、所定間隔で配列された金属製のプレートフィンの下側端部に、プレートフィンと同種の金属からなるベースを一体成形するヒートシンクの製造方法であって、ベースに対して垂直に配置される両側端部に段差部または切り欠き部を有するプレートフィンと、プレートフィンの板厚よりも大きい幅寸法Ａの第１の溝部が所定間隔で設けられたホルダーとを用意する準備ステップと、第１の溝部の長手方向が垂直となるようにホルダーを載置し、プレートフィンの両側端部を第１の溝部に挿入し
、複数のプレートフィンをホルダーに収納する第１のステップと、プレートフィンの段差部または切り欠き部の凹形状と合致する突起部と、プレートフィンの板厚に所定の隙間を加えた幅寸法Ｂ（Ｂ＜Ａ）の第２の溝部とを有し、突起部および第２の溝部がそれぞれ所定間隔で設けられた一対の開閉可能なクランプ治具により、ホルダーに収納された複数のプレートフィンの両側端部を挟み込み、突起部を段差部または切り欠き部に嵌め込むと共に第２の溝部でプレートフィンの両側端部を保持した状態で、クランプ治具を上昇させて複数のプレートフィンをホルダーから一斉に取り出し、ベースの形状を模した上面開放のキャビティ部を有する金型の上部まで搬送する第２のステップと、クランプ治具を降下させ、複数のプレートフィンをクランプ治具の第２の溝部により所定間隔に位置決めした状態でキャビティ部の所定位置に保持し、キャビティ部にベースの材料となる金属の溶湯を充填し凝固させる第３のステップと、ベースの材料となる金属が凝固した後、クランプ治具を開いてプレートフィンを開放し、金型からベースを離型させる第４のステップと、を含んで製造するようにしたものである。
【００１７】
本発明に係るプレートフィンの搬送装置は、所定間隔で配列された金属製のプレートフィンの下側端部に、プレートフィンと同種の金属からなるベースを一体成形するヒートシンクの製造に用いられるプレートフィンの搬送装置であって、ベースに対して垂直に配置されるプレートフィンの両側端部に設けられた段差部または切り欠き部の凹形状と合致する突起部とプレートフィンの板厚に所定の隙間を加えた幅寸法の溝部とを有し、突起部および溝部がそれぞれ所定間隔で設けられ、突起部を段差部または切り欠き部に嵌め込むことにより複数のプレートフィンの両側端部を一斉に保持すると共に溝部により複数のプレートフィンを所定間隔に位置決めする一対のクランプ治具と、クランプ治具を水平方向に開閉させる駆動手段と、クランプ治具および駆動手段が装着された昇降台と、昇降台を垂直方向に移動させる昇降手段と、昇降台を水平方向に移動させる移動手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るヒートシンクの製造方法によれば、一対のクランプ治具により複数のプレートフィンをホルダーから一斉に取り出して金型まで搬送し、さらに、このクランプ治具により複数のプレートフィンを所定間隔に位置決めした状態でベースの成形を行うようにしたので、タクトタイムが短縮され生産性が向上する。また、金型のキャビティ部の上面が開放されているため、プレートフィンの高さや間隔の設定に制約がなく、高アスペクト比でフィン間隔が狭いヒートシンクを製造することが可能である。また、ホルダーの第１の溝部の幅寸法Ａを、プレートフィンの板厚よりも十分に大きく設計することができるため、プレートフィンをホルダーの第１の溝部に挿入する作業が容易となり、この作業を自動化する場合も高精度な位置決め機構を必要とせず、少ない設備投資で自動化を図ることが可能である。
【００１９】
本発明に係るプレートフィンの搬送装置によれば、一対のクランプ治具により複数のプレートフィンをホルダーから一斉に取り出して搬送することが可能であり、且つ、クランプ治具により複数のプレートフィンを所定間隔に位置決めした状態でベースの成形を行うことができるため、タクトタイムが短縮され生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るプレートフィンの搬送装置を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るプレートフィンの搬送装置を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るプレートフィンの搬送装置のクランプ治具を示す部分拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るヒートシンクの製造において用いられるホルダーを示す部分拡大断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るヒートシンクの製造方法によって製造されるヒートシンクを示す側面図および正面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るプレートフィンの搬送装置にロボットアームを用いた例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るヒートシンクの製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２においてプレートフィンの両側端部に設けられた切り欠き部を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２におけるクランプ治具の前進端とプレートフィンの位置関係を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るヒートシンクの製造方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３においてプレートフィンの下側端部に設けられた貫通穴の効果を説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るヒートシンクの製造方法を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４においてプレートフィンの下側端部に施された切り起こし加工の効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係るヒートシンクの製造方法並びにプレートフィンの搬送装置について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１に係るプレートフィンの搬送装置を示す概略図である。図１において、搬送装置１Ａ、１Ｂは同じ装置であり（総称して搬送装置１）、搬送装置１Ａはプレートフィン２１を保持する前の状態、搬送装置１Ｂはプレートフィン２１を保持している状態を示している。
【００２２】
また、図２は、図１中、Ａ−Ａで示す箇所における断面図、図３は、図１中、Ｂ−Ｂで示す箇所における部分拡大断面図、図４は、実施の形態１に係るヒートシンクの製造において用いられるホルダーの図１中Ｅで示す箇所における部分拡大断面図、および図５は、本実施の形態１に係るヒートシンクを示す側面図および正面図である。なお、各図において、図中、同一、相当部分には同一符号を付している。
【００２３】
本実施の形態１に係る製造方法によって製造されるヒートシンク２０は、図５に示すように、所定間隔で配列された金属製のプレートフィン２１の下側端部に、プレートフィン２１と同種の金属からなるベース２５が一体成形されている。プレートフィン２１は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の厚さ０．５ｍｍから２ｍｍ程度の圧延板を所定の寸法にカットして形成され、ベース２５に対して垂直に配置される両側端部に、段差部２２または切り欠き部（後述の実施の形態２で説明する）を有している。
【００２４】
このヒートシンク２０の製造に用いられるプレートフィン２１の搬送装置１は、図１に示すように、昇降台２と、昇降台２を垂直方向（図１中、矢印Ｙで示す）に移動させる昇降手段としての油圧またはエアシリンダー３、さらに、昇降台２を水平方向（図１中、矢印Ｘで示す）に移動させる移動手段としてのサーボモータ６、ボールねじ７およびガイドレール８を備えている。昇降台２を水平方向に移動させる際には、サーボモータ６によってボールねじ７を回すことにより昇降台２がガイドレール８に沿って移動する。
【００２５】
昇降台２には、一対のハンド形のクランプ治具４と、クランプ治具４を水平方向、すなわちプレートフィン２１の幅方向（図２中、矢印Ｚで示す）に開閉させる駆動手段として
のエアシリンダー５が装着されている。また、昇降台２は、クランプ治具４と対向する下面に、プレートフィン２１の向きを揃えるラフガイド２ａを有している。ラフガイド２ａは、断面形状が台形形状の突起であり、ホルダー３０に収納されたプレートフィン２１の上側端部を所定位置に誘導し、各プレートフィン２１の面が平行となるように姿勢を整える。
【００２６】
クランプ治具４により保持される前のプレートフィン２１が収納されるホルダー３０は、図４に示すように、プレートフィン２１の板厚（０．５ｍｍから２ｍｍ程度）よりも大きい幅寸法Ａの第１の溝部３１（以下、溝部３１と略す）が、例えば２ｍｍから５ｍｍの所定間隔Ｄで設けられている。
【００２７】
クランプ治具４は、図２に示すように、プレートフィン２１に設けられた段差部２２の凹形状と合致するＬ字状突起部４１を有している。また、図３に示すように、プレートフィン２１の板厚に所定の隙間（クリアランス）を加えた幅寸法Ｂ（Ｂ＜Ａ）の第２の溝部４２（以下、溝部４２と略す）を有している。これらのＬ字状突起部４１および溝部４２は、一対のクランプ治具４の内側に、所定間隔Ｄでそれぞれ設けられている。さらに、クランプ治具４は、プレートフィン２１を溝部４２へ誘導するガイド部４３として、溝部４２の開口部に傾斜を有している。
【００２８】
また、プレートフィン２１をベース２５の材料となる金属溶湯で鋳包み成形する際に用いられる金型５０は、図２に示すように、ベース２５の形状を模したキャビティ部５１と湯口５２で構成され、それらの上面は開放されている。
【００２９】
本実施の形態１に係るヒートシンク２０の製造方法について、図１から図４を用いて詳細に説明する。まず、準備工程として、ベース２５に対して垂直に配置される両側端部に段差部２２を有する必要数のプレートフィン２１と、幅寸法Ａの溝部３１が所定間隔Ｄで設けられたホルダー３０とを用意する。
【００３０】
続いて第１のステップとして、図１に示すように、溝部３１の長手方向が垂直となるようにホルダー３０を載置し、段差部２２がホルダー３０の高さよりも高い位置となるようにプレートフィン２１の両側端部を溝部３１に挿入し、複数のプレートフィン２１をホルダー３０に収納する。ホルダー３０に収納されたプレートフィン２１は、ほぼ所定間隔Ｄで保持されているが、この時点では、各プレートフィン２１の間隔を高精度に保つ必要はない。
【００３１】
次に、第２のステップとして、ホルダー３０に収納されたプレートフィン２１を、搬送装置１のクランプ治具４で捕捉する。すなわち、ハンド型のクランプ治具４がプレートフィン２１の幅方向Ｚに開いた状態で、昇降台２を降下させる。この時、昇降台２の下面に設けられたラフガイド２ａにプレートフィン２１の上側端部が誘導され、各プレートフィン２１の面が略平行となるように揃えられる。
【００３２】
続いてクランプ治具４をシリンダー５によって閉じ、複数のプレートフィン２１の両側端部の中央より上の部分を両側から挟み込む。この時、プレートフィン２１は、クランプ治具４の溝部４２の開口部に設けられたガイド部４３に誘導された後、幅寸法Ｂ（Ｂ＜Ａ）の溝部４２に嵌り込む。すなわち、ホルダー３０に立てられたプレートフィン２１の間隔が高精度に保たれていなくても、クランプ治具４の溝部４２により、複数のプレートフィン２１は所定間隔Ｄに高精度に位置決めされる。
【００３３】
ただし、クランプ治具４の溝部４２の幅寸法Ｂは、プレートフィン２１の板厚に対し、例えば０．３ｍｍから０．５ｍｍ程度の所定のクリアランスが設けられており、各プレー
トフィン２１の位置のずれやベース２５の凝固収縮によるプレートフィン２１相互の間隔の変化を吸収することができる。
【００３４】
さらに、クランプ治具４のＬ字状突起部４１をプレートフィン２１の段差部２２に嵌め込み、溝部４２でプレートフィン２１の両側端部を保持した状態で昇降台２を上昇させ、複数のプレートフィン２１をホルダー３０から一斉に取り出す。その後、昇降台２をガイドレール８に沿って水平方向Ｘに移動させ、クランプ治具４に保持された複数のプレートフィン２１を金型５０の上方まで搬送する。
【００３５】
この搬送時において、プレートフィン２１は、両側端部に設けられた段差部２２にクランプ治具４のＬ字状突起部４１が嵌り込み、さらに上側端部には昇降台２の下面が当接しているため、上下方向（垂直方向Ｙ）および左右方向（幅方向Ｚ）の位置決めがなされている。また、クランプ治具４と昇降台２により、プレートフィン２１の両側端部と上側端部の三方向を保持することにより落下を防止している。
【００３６】
次に、第３のステップとして、クランプ治具４に保持された複数のプレートフィン２１を降下させ、キャビティ部５１の所定位置で停止させる。すなわち、金型５０に溶湯２５ａが充填された時に、プレートフィン２１の下側端部が溶湯２５ａに浸かる位置までクランプ治具４を降下させ、この状態を保持する。この時、クランプ治具４の溝部４２により、複数のプレートフィン２１は所定間隔Ｄに位置決めされている。
【００３７】
続いて、図２に示すように、ベース２５の材料となる金属の溶湯２５ａを坩堝５３から金型５０の湯口５２に注湯し、キャビティ部５１の内部に溶湯２５ａを充填した後、凝固させる。ベース２５の材料となるアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯２５ａの温度は、アルミニウムの融点６６０℃よりも高い７００℃から７５０℃の範囲とすることが望ましい。これにより、プレートフィン２１への溶湯２５ａの濡れ性が向上し、凝固後のベース２５とプレートフィン２１の結合性が向上する。
【００３８】
次に、第４のステップとして、ベース２５の材料となる金属の溶湯２５ａが凝固した後、クランプ治具４を開いてプレートフィン２１を開放する。昇降台２を上昇させた後、金型５０からベース２５を離型させ、後工程である切削工程で湯口切断等の加工を行うことにより、図５に示すヒートシンク２０が完成する。プレートフィン２１を開放した後のクランプ治具４は、元の位置に戻り、ホルダー３０に収納された次の鋳造用のプレートフィン２１を捕捉する。
【００３９】
なお、本実施の形態１では、図１に示すように、搬送装置１の移動手段として、サーボモータ６によってボールねじ７を回し、昇降台２をガイドレール８に沿って移動させるようにしたが、移動手段はこれに限定されるものではなく、図６に示すロボットアーム９のような産業用ロボットを用いてもよい。また、クランプ治具４の駆動手段は、エアシリンダー５に限定されるものではなく、サーボモータでボールねじを回して動かすようにしてもよい。
【００４０】
以上のように、本実施の形態１に係るプレートフィンの搬送装置１によれば、プレートフィン２１の段差部２２の凹形状と合致するＬ字状突起部４１と、プレートフィン２１の板厚に所定のクリアランスを加えた幅寸法Ｂ（Ｂ＜Ａ）の溝部４２を有する開閉可能な一対のクランプ治具４により、複数のプレートフィン２１を一斉に保持し搬送することが可能であり、且つ、複数のプレートフィン２１を所定間隔Ｄに位置決めした状態でベース２５の成形を行うことができるため、タクトタイムが短縮され生産性が向上する。
【００４１】
また、クランプ治具４は、プレートフィン２１の両側端部の中央より上の部分を挟み込
むため保持代が小さく、且つ、クランプ治具４の溝部４２にプレートフィン２１の板厚に対してクリアランスが設けられているため、ベース２５の凝固収縮により各プレートフィン２１の下部の間隔が狭くなった場合でも、溝部４２がプレートフィン２１に引っ掛かることなく、クランプ治具４を容易に開くことができる。また、プレートフィン２１の厚さ寸法や各プレートフィン２１の間隔Ｄの変更に対しては、ホルダー３０およびクランプ治具４を交換することで対応可能である。
【００４２】
また、本実施の形態１に係るヒートシンク２０の製造方法によれば、金型５０の上面が開放されているため、プレートフィン２１の高さや間隔の設定に制約がなく、高アスペクト比でフィン間隔が狭いヒートシンク２０を製造することができる。また、従来製法のように、金型の中にプレートフィンを入れて溶湯を加圧鋳造するのではなく、大気解放でベース２５の成形を行うため、溶湯の侵入によってヒートシンクが金型から離型できなくなるといった不具合の懸念はない。
【００４３】
また、ホルダー３０の溝部３１の幅寸法Ａを、プレートフィン２１の板厚よりも十分に大きく設計することにより、プレートフィン２１をホルダー３０の溝部３１に挿入する作業が容易となる。さらに、この作業を自動化する場合も、高精度な位置決め機構を必要としないため、少ない設備投資で自動化を図ることが可能である。
【００４４】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係るヒートシンクの製造方法を示す図であり、図１中、Ａ−Ａで示す箇所における断面図である。なお、図７に示す搬送装置１Ｂの全体構成、および本実施の形態２に係るヒートシンクの製造方法は、上記実施の形態１と同様であるのでここでは説明を省略する。
【００４５】
上記実施の形態１では、ベース２５に対して垂直に配置されるプレートフィン２１の両側端部に段差部２２を設けたが、本実施の形態２ではプレートフィン２１の両側端部に切り欠き部または切り起こし部を設け、それらの形状に合わせてクランプ治具４の突起部形状を変更するものである。
【００４６】
本実施の形態２においてプレートフィン２１に設けられる切り欠き部または切り起こし部の例とそれぞれの特徴について、図８を用いて説明する。プレス加工でプレートフィン２１を打ち抜いて形成される切り欠き部には、図８（ａ）に示す四角形の切り欠き部２３、図８（ｂ）に示す三角形の切り欠き部２３ａ、および図８（ｃ）に示す半長円形の切り欠き部２３ｂ等がある。また、プレートフィン２１に切り起こし加工を施し、図８（ｄ）に示すような切り起こし部２４を形成してもよい。
【００４７】
図８（ａ）に示す四角形の切り欠き部２３の場合、クランプ治具４の突起部は、図７に示すように、上記実施の形態１と同様のＬ字状突起部４１を用いることができる。ただし、プレス加工の精度が悪く左右の切り欠き部２３の位置がずれている場合、あるいは切り欠き部２３を打ち抜いた時に片側にバリが残っている場合、プレートフィン２１をクランプ治具４で捕捉する際に、クランプ治具４のＬ字状突起部４１が切り欠き部２３と干渉したり、片側の切り欠き部２３のみにＬ字状突起部４１が嵌り込み、持ち上げた時にプレートフィン２１が傾いたりする不具合が生じる可能性がある。
【００４８】
これに対し、図８（ｂ）に示す三角形の切り欠き部２３ａの場合、左右の切り欠き部２３ａの位置精度が悪くても、クランプ治具４の左右のストロークを調整することで上記のような不具合を回避することができる。図９に示すように、プレートフィン２１の垂直方向の位置は、三角形の切り欠き部２３ａの上側の斜めの辺で決まる。ストローク調整で仮にクランプ治具４の前進端を後退させた場合、図９（ｂ）に示すように、プレートフィン２１の三角形の切り欠き部２３ａの上側の斜めの辺の端部と、クランプ治具４の突起部４１ａの先端が接触する。
【００４９】
この状態でプレートフィン２１を持ち上げると、クランプ治具４の前進端をストローク調整で後退させる前（図９（ａ））よりも、プレートフィン２１の位置が下がる。逆に、ストローク調整でクランプ治具４の前進端を前進させた場合は、プレートフィン２１を持ち上げた時に、調整前よりもプレートフィン２１の位置が上がる。すなわち、左右のクランプ治具４の前進端の位置を微調整することで、プレートフィン２１の保持の姿勢を微調整することができる。
【００５０】
また、図８（ｃ）に示すような半長円形の切り欠き部２３ｂの場合も、三角形の切り欠き部２３ａと同様に、左右のクランプ治具４の前進端の位置を微調整することで、プレートフィン２１の保持の姿勢を微調整することができる。さらに、半長円形の切り欠き部２３ｂの場合、四角形や三角形のようなエッジ部がないという利点がある。
【００５１】
四角形や三角形の切り欠き部２３、２３ａの場合、プレスで打ち抜く工程においてエッジ部に応力が集中する。そのため、プレスの刃が消耗してくるとエッジ部から亀裂が発生する可能性があり、外観上良くないだけでなく、亀裂により熱の流れが分断され、プレートフィン２１の熱効率が低下する。その点、半長円形の切り欠き部２３ｂの場合、エッジ部がないため、エッジ部から亀裂が発生することはない。
【００５２】
また、図８（ｄ）に示すような切り起こし部２４の場合、クランプ治具４とプレートフィン２１の接触面積が増加するため、プレートフィン２１の厚さ方向の傾きを抑制することができ、姿勢が安定する。プレートフィン２１の厚さ寸法は０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、クランプ治具４との接触面積は小さい。プレートフィン２１は、クランプ治具４の溝部４２に嵌り込むため、厚さ方向の傾きはある程度規制されるが、溝部４２の幅寸法Ｂとプレートフィン２１とのクリアランスの分は傾くことがある。
【００５３】
このクリアランスは、ベース凝固時の収縮を吸収するために必要であるが、プレートフィン２１が傾いた状態でベース２５が成形されると、クランプ治具４が外れ難くなったり、プレートフィン２１が曲がったりする可能性がある。プレートフィン２１の切り起こし部２４をクランプ治具４で保持するようにした場合、クランプ治具４との接触面積が増加し、厚さ方向の傾きが抑制されるため、上記不具合は回避される。
【００５４】
本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、プレートフィン２１の両側端部に切り欠き部２３、２３ａ、２３ｂまたは切り起こし部２４を設けることにより、上記実施の形態１のような段差部２２を設けた場合よりもプレートフィン２１の放熱面積が広くなり、熱効率が向上する。また、プレートフィン２１のベース２５との結合部分の面積も広くなるため、強固な結合が得られる。
【００５５】
さらに、プレートフィン２１とクランプ治具４との接触面積が増加するため、搬送中の落下を防止することができると共に、ベース２５を成形する際のプレートフィン２１の溶湯２５ａからの浮き上がりを防止することができ、成形後のプレートフィン２１の高さ精度が向上する効果を奏する。
【００５６】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係るヒートシンクの製造方法を示す図であり、図１１は、本実施の形態３においてプレートフィンの下側端部に設けられた貫通穴の効果を説明する図である。なお、図１０は、図１中、Ａ−Ａで示す箇所における断面図、図１１は、図１０中、Ｃ−Ｃで示す箇所における断面図である。
【００５７】
図１０に示す搬送装置１Ｂの全体構成、および本実施の形態３に係るヒートシンクの製造方法は、上記実施の形態１と同様であるのでここでは説明を省略する。本実施の形態３では、上記実施の形態１と同様のヒートシンクの製造方法において、ベース２５が一体成形される下側端部に複数の貫通穴２６が形成されたプレートフィン２１を用いたものである。
【００５８】
上記実施の形態１に係るヒートシンクの製造方法では、大気開放で溶湯２５ａを充填しベース２５を成形するため、プレートフィン２１の離型不良の懸念はないが、プレートフィンと溶湯を圧力下で結合させる加圧鋳造法に比べて、プレートフィン２１とベース２５の結合が弱くなることは否めない。
【００５９】
上記実施の形態１では、ベース２５を成形するための溶湯２５ａを金型５０のキャビティ部５１に充填する際、プレートフィン２１によって溶湯２５ａの流れが遮られる。さらに、プレートフィン２１の放熱効果により、プレートフィン２１の間に侵入した溶湯２５ａは温度低下が著しく凝固し易い。
【００６０】
このため、溶湯２５ａが各プレートフィン２１の間の所定位置まで充填されないまま凝固し、ベース２５が部分的に欠けたり湯境が現れたりする湯廻り不良が発生することがある。さらに、このような湯廻り不良に起因して、ヒートシンク２０の熱効率の低下やプレートフィン２１の抜け等を引き起こす可能性がある。
【００６１】
そこで、本実施の形態３では、プレートフィン２１の下側端部に複数の貫通穴２６を設けることにより、図１１（ａ）に示すように、溶湯２５ａの流れを良くし、貫通穴２６を通って各プレートフィン２１の間に溶湯２５ａが補給されるようにした。これにより、湯廻り不良を抑制する効果が得られる。
【００６２】
溶湯２５ａの流れはプレートフィン２１の幅方向あるいは上下方向に平行な流れであり、貫通穴２６の貫通方向と直交しているため、貫通穴２６の穴径が小さい場合、溶湯２５ａの表面張力により貫通穴２６に流れ込みにくい。このため、貫通穴２６の穴径は、プレートフィン２１の大きさや厚さ寸法にもよるが、５ｍｍから１０ｍｍ程度の大きさがあった方がよい。
【００６３】
また、貫通穴２６を設ける別の効果として、図１１（ｂ）に示すように、貫通穴２６の内部に充填された溶湯２５ａが凝固しベース２５と一体となることで、プレートフィン２１が貫通穴２６によってベース２５に引っ掛かるアンカー効果が得られ、プレートフィン２１の抜けを防止することができる。
【００６４】
さらに別の効果として、貫通穴２６を複数箇所に設けることで、各貫通穴２６の間のプレートフィン２１の温度が高くなり、溶湯２５ａの濡れ性が向上するため、その部分のプレートフィン２１とベース２５の結合が強固となる。この場合、貫通穴２６の間のプレートフィン２１の肉厚が小さいほど、プレートフィン２１の温度が高くなる。また、貫通穴２６付近のプレートフィン２１の一部の温度が高くなることで、その部分が溶融し、溶湯２５ａと化学的に強固に結合することが期待される。
【００６５】
ただし、貫通穴２６の間のプレートフィン２１の肉厚が小さすぎると、溶湯２５ａが凝固した後にその部分が破断し、プレートフィン２１の抜けを誘発する可能性があるため、貫通穴２６の間のプレートフィン２１の肉厚は２ｍｍ程度を維持することが望ましい。
【００６６】
なお、図１０では、上記実施の形態１と同様に、ベース２５に対して垂直に配置される
両側端部に段差部２２を有するプレートフィン２１を用いた例を示したが、上記実施の形態２と同様に、両側端部に切り欠き部２３、２３ａ、２３ｂまたは切り起こし部２４を有するプレートフィン２１を用い、その下側端部に貫通穴２６を設けた場合も同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００６７】
本実施の形態３によれば、上記実施の形態１または実施の形態２と同様の効果に加え、プレートフィン２１の下側端部に複数の貫通穴２６を設けることにより湯廻り不良を抑制することができ、プレートフィン２１とベース２５を強固に結合させることが可能となる。
【００６８】
実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４に係るヒートシンクの製造方法を示す図であり、図１３は、本実施の形態４においてプレートフィンの下側端部に施された切り起こし加工の効果を説明する図である。なお、図１２は、図１中、Ａ−Ａで示す箇所における断面図、図１３は、図１２中、Ｃ−Ｃで示す箇所における断面図である。
【００６９】
図１２に示す搬送装置１Ｂの全体構成、および本実施の形態４に係るヒートシンクの製造方法は、上記実施の形態１と同様であるのでここでは説明を省略する。本実施の形態４では、上記実施の形態１と同様のヒートシンクの製造方法において、ベース２５が一体成形される下側端部の複数箇所に、切り起こし加工が施されたプレートフィン２１を用いたものである。
【００７０】
上記実施の形態３では、プレートフィン２１の下側端部に複数の貫通穴２６を設けたが、本実施の形態４においても、切り起こし加工による複数の穴２８が形成され、上記実施の形態３と同様の効果、すなわち湯廻り不良を抑制する効果や、アンカー効果によりプレートフィン２１の抜けを防止する効果が得られる。
【００７１】
さらに、切り起こし加工の場合、切り起こし加工で開いた穴２８の内部に充填された溶湯２５ａが凝固しベース２５と一体となることで得られるアンカー効果に加え、切り起こし片２７によるアンカー効果も得られるため、上記実施の形態３よりも確実にプレートフィン２１の抜けを防止することができる。
【００７２】
また、切り起こし加工の場合、切り起こし片２７が溶湯２５ａの流れの方向に対して直角となるように切り起こすことで、溶湯２５ａが切り起こし片２７に衝突して流れが直角方向に変わり、切り起こし加工によって開いた穴２８へ溶湯２５ａが流れ込み易いという効果を奏する。
【００７３】
図１３（ａ）に示す例では、溶湯２５ａが下方から充填されることを想定し、切り起こし加工による切り起こし片２７は、プレートフィン２１に対して斜め下方向を向いている。下方から流れてきた溶湯２５ａは、切り起こし片２７に衝突して穴２８の方へ導かれる。また、ベース２５の厚さ寸法が小さく、湯口５２から充填された溶湯２５ａの主流がプレートフィン２１の幅方向に平行な場合は（図２参照）、切り起こし片２７が湯口５２の方向を向くように加工する。
【００７４】
なお、図１２では、上記実施の形態１と同様に、ベース２５に対して垂直に配置される両側端部に段差部２２を有するプレートフィン２１を用いた例を示したが、上記実施の形態２と同様に、両側端部に切り欠き部２３、２３ａ、２３ｂまたは切り起こし部２４を有するプレートフィン２１を用い、その下側端部に切り起こし加工を施した場合も同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００７５】
本実施の形態４によれば、上記実施の形態１から実施の形態３と同様の効果に加え、プレートフィン２１の下側端部に設けられた複数の切り起こし片２７により溶湯２５ａが穴２８に流れ込み易くなると共に、切り起こし片２７と穴２８のアンカー効果によりプレートフィン２１とベース２５をさらに強固に結合させることができる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、熱交換器で用いられるヒートシンクの製造方法並びにプレートフィンの搬送装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１、１Ａ、１Ｂ  搬送装置、２  昇降台、２ａ  ラフガイド、３、５  シリンダー、
４  クランプ治具、６  サーボモータ、７  ボールねじ、８  ガイドレール、
９  ロボットアーム、２０  ヒートシンク、２１  プレートフィン、２２  段差部、
２３、２３ａ、２３ｂ  切り欠き部、２４  切り起こし部、
２５  ベース、２５ａ  溶湯、２６  貫通穴、２７  切り起こし片、２８  穴、
３０  ホルダー、３１  溝部、４１  Ｌ字状突起部、４１ａ  突起部、４２  溝部、
４３  ガイド部、５０  金型、５１  キャビティ部、５２  湯口、５３  坩堝
【図１】
2018001190.tif 000003
【図２】
2018001190.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018001190.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018001190.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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