(57)【要約】      （修正有）【課題】塗装された多孔偏平管などの長尺物を、巻取り後のコイル形状に凹凸を発生させずに整列に巻取る方法及びその装置を提供する。【解決手段】表面を塗装した多孔偏平管をコイル形態へ巻取りする方法において、多孔偏平管のコイル形態への巻取りの進行に伴って多孔偏平管に付与する張力を小さくしていく張力制御とコイル形態への巻取り時の多孔偏平管温度が５０℃以下である温度制御とをしながら、コイル形態が整列巻となるように巻取り装置を制御してコイル形態に巻取る多孔偏平管の整列巻取り方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を塗装した多孔偏平管をコイル形態へ巻取りする方法において、多孔偏平管のコイル形態への巻取りの進行に伴って多孔偏平管に付与する張力を小さくしていく張力制御とコイル形態への巻取り時の多孔偏平管温度が５０℃以下である温度制御とをしながら、コイル形態が整列巻となるように巻取り装置を制御してコイル形態に巻取る多孔偏平管の整列巻取り方法。
【請求項２】
前記張力制御が電空変換制御方式で行われることを特徴とする請求項１記載の多孔偏平管の整列巻取り方法。
【請求項３】
前記電空変換制御方式が、ダンサーロールとカウンターバランスシリンダ−と電空レギュレーターとから構成される制御装置で行われることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の多孔偏平管の整列巻取り方法。
【請求項４】
前記コイル形態が整列巻となるように巻取り装置を制御する方法が、多孔偏平管を巻き付けるボビンを備えるリコイラーと前記リコイラーの移動装置とその制御装置とからなる巻取り装置を用いて、多孔偏平管が前記ボビンの端部に到着するように前記リコイラーを所定速度で移動させて多孔偏平管を到着させた後、前記リコイラーの移動を止め、次いでその逆方向に移動させる時、多孔偏平管が前記ボビンに数列巻かれるまで、その移動速度を所定速度より速くして巻取り、その後所定速度に戻して巻取りを行うことを特徴とする請求項1乃至請求項３記載の多孔偏平管の整列巻取り方法。
【請求項５】
コイル形態に巻かれた多孔偏平管を供給する巻出し機と、前記巻出し機より引き出された多孔偏平管の面上に塗料を塗布するコーターマシンと、前記塗布された塗料を多孔偏平管に固着化する加熱装置と、加熱された多孔偏平管を所定温度へ冷却する冷却装置と、冷却された多孔偏平管の張力制御を行う張力制御装置と、整列巻取り制御が施されている巻取り機とからなることを特徴とする多孔偏平管の塗装・整列巻取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用の熱交換器部品などに使用される、塗装された多孔偏平管（以下、チューブと略す）を巻取る方法及びその巻取りに用いる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の熱交換器部品などに使用されるチューブは、通常、その基材に耐食性に優れたアルミニウム合金（ＪＩＳ−Ａ１０５０）などを用い、図５に示すような塗装後の断面形状を有している。図５に示すチューブ２は、縦１．１ｍｍ、横１６．１５ｍｍの両端が丸みを帯びた長方形断面で、チューブ上下外周とは約０．２５ｍｍの距離、チューブ左右端とは０．８７５ｍｍの隔たりを有し、１９個の小孔５０が約０．２ｍｍの間隔で一列に穿たれた断面形状を有し、その表面には５０μｍ前後の塗膜が設けられている。
【０００３】
このチューブは、アルミニウム粗引き線を出発材とし、コンフォーム押出しによって製造する方法と、ビレットを出発材として熱間押出しによって製造する方法が一般的である。いずれの場合にも、チューブは一度、コイル状に巻かれ、次の塗布工程に送られる。
塗布工程では、図２に示すような設備を用いて、塗装、加熱、乾燥、冷却、巻取りを連続して行い、チューブの外表面に後の組立工程で必要となる塗料を塗布したチューブのコイルが製造される。
【０００４】
発明者らは、組立工程のろう付けに用いられる塗料として、ろう付け効果を有するＳｉ単体またはＡＬ−Ｓｉ系合金の粉体、もしくは犠牲陽極効果を有するＺｎ単体またはＡＬ−Ｚｎ系合金の粉体のうち少なくとも１種、もしくは該金属粉体とフラックス粉体の混合物または該金属とフラックスの化合物粉体を用い、その塗布量は、５〜１３ｇ／ｍ２程度が好適であり、また、塗布については、トップフィード方式で塗料を供給し、リバース方式により塗布し、乾燥することにより塗膜の均一性および密着性が良好で、十分なろう付け接着性が得られることを見出したが、塗装されたチューブの巻取り後のコイル形態に凹凸が生じて整列に巻き取ることが出来ず、チューブが変形してしまう問題があった。
【０００５】
そこで、このようなチューブ状の長尺物を巻取り、巻取り後のコイル形態に凹凸を発生させること無く、整列に巻取る技術の代表的なものとして、（１）巻取り時に巻取りトルクを一定にする方法、（２）巻取り時に巻取り張力を一定にする方法、（３）コイルの巻径に対応し張力そのものを変化させる方法（例えば、特許文献１参照）、が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３３３６８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来技術をもってしても完全には塗装されたチューブの巻取り後のコイル形状に凹凸を発生させずに整列に巻取ることはできなかった。
先ず、第１の巻取り時にトルクを一定にする方法では、トルク制御は応答性が遅いために張力の変動が原因で細かい凹凸が発生することを防げないために、塗装されたチューブの巻取り後のコイル形態に凹凸を発生させてしまうことがある。
【０００８】
次に、第２の巻取り時に張力を一定にする方法では、巻径が大きくなるにつれて、巻付け力が大きくなりコイル形状に凸凹が発生してしまうため、塗装されたチューブの巻取り後のコイル形状に凹凸を発生させること無く、整列に巻き取ることができなかった。
【０００９】
更に、第３の巻径に対応して張力そのものを変化させる方法は、例えば特許文献１で見られるように金属条のコイルの巻高さを巻高検出センサーで検出し、その巻高さに応じて巻取り軸（マンドレル）の軸心を自動的に上下させ、この巻高さ検出センサーにより検出した金属条のコイルの巻高さにより、巻径が小さいときには張力を小さく、又、巻径が大きくなれば張力を大きくするように自動的に張力を変化させるもので、その結果、異形断面を有し幅方向に対して中央部が厚い厚板部とその両端が薄い帯条の薄板部を有する金属条の厚さ方向の曲がり変形を防ぐが、この方法で塗装されたチューブを巻取ると、巻径が大きくなるにつれて、既に巻かれたチューブに加わる歪が増加することで、コイル形態に凸凹が発生していまい、その凹凸の影響で条がコイル上を滑り、整列に巻取ることができなくなるという問題が生じている。
【００１０】
本発明はこのような状況に鑑み、自動車用熱交換器に用いる塗装されたチューブの巻取り方法について種々研究を重ねて見出したもので、チューブ状の長尺物をコイル形状に巻取り、その巻取り後のコイル形状に凹凸を発生させること無く、整列に巻取ることがで、更に変形していないチューブを得ることができる自動車用熱交換器用の塗膜付き多孔偏平管の製造方法とその製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項1記載の発明は、表面を塗装した多孔偏平管をコイル形態へ巻取りする方法において、多孔偏平管のコイル形態への巻取りの進行に伴って多孔偏平管に付与する張力を小さくしていく張力制御とコイル形態への巻取り時の多孔偏平管温度が５０℃以下である温度制御とをしながら、コイル形態が整列巻となるように巻取り装置を制御してコイル形態に巻取る多孔偏平管の整列巻取り方法である。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記張力制御が電空変換制御方式で行われることを特徴とする請求項１記載の多孔偏平管の整列巻取り方法でである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記電空変換制御方式が、ダンサーロールとカウンターバランスシリンダ−と電空レギュレーターとから構成される制御装置で行われることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の多孔偏平管の整列巻取り方法である。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記コイル形態が整列巻となるように巻取り装置を制御する方法が、多孔偏平管を巻き付けるボビンを備えるリコイラーと前記リコイラーの移動装置とその制御装置とからなる巻取り装置を用いて、多孔偏平管が前記ボビンの端部に到着するように前記リコイラーを所定速度で移動させて多孔偏平管を到着させた後、前記リコイラーの移動を止め、次いでその逆方向に移動させる時、多孔偏平管が前記ボビンに数列巻かれるまで、その移動速度を所定速度より速くして巻取り、その後所定速度に戻して巻取りを行うことを特徴とする請求項1乃至請求項３記載の多孔偏平管の整列巻取り方法である。
【００１５】
請求項５記載の発明は、コイル形態に巻かれた多孔偏平管を供給する巻出し機と、前記巻出し機より引き出された多孔偏平管の面上に塗料を塗布するコーターマシンと、前記塗布された塗料を多孔偏平管に固着化する加熱装置と、加熱された多孔偏平管を所定温度へ冷却する冷却装置と、冷却された多孔偏平管の張力制御を行う張力制御装置と、整列巻取り制御が施されている巻取り機とからなることを特徴とする多孔偏平管の塗装・整列巻取り装置である。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明による整列巻取り方法によれば、チューブ巻取り後のコイル形状及びピッチを安定化させることにより次工程での製造ラインでチューブの蛇行を防いで、製造工程内のトラブルを回避し、安定した操業を行うことが出来るもので、工業上顕著な効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
先ず、コイル表面に凹凸が発生する原因について述べる。
第１に、図８（ａ）に巻取り開始直後，及び図８（ｂ）に巻取り終了直前の巻取り角度α、張力Ｔと張力Ｔの分力である巻付け力Ｆの関係を模式的に示す。
一定張力Ｔでチューブを巻取ることにより、巻取られたコイル２３ａ、２３ｂが巻取られているチューブ２から受ける張力分力Ｆは、図８で示すようにコイル径が大きくなるにつれ、巻取り角度αが大きくなり、従って巻付け力Ｆも大きくなり、巻取り開始時より巻取り終了時の巻付け力Ｆの方が大きくなる。即ち、図８においてはＦ１＜Ｆ２となる。ここで、Ｆ１は巻取り開始直後の張力分力、Ｆ２は巻取り終了直前の張力分力を示し、α１は巻取り開始直後の巻取り角度、α２は巻取り終了直前の巻取り角度を示す。
このように巻付け力Ｆが大きくなると、図９に示すようにコイルに巻かれたチューブ表面の上層部５１及び下層部５２のチューブ同士の密着性が上がりチューブ２の断面プロフィールが鮮明にコイル表面に凹凸形状で現れる。
【００１８】
第２に、５０℃を超える温度になるとチューブの強度が低下していき、５０℃以上の温度状態で巻取ると熱変形によりチューブが変形して、コイル径が大きくなるにつれて、その変形部分が鮮明にコイル表面の凹凸形状で現れる。
【００１９】
次に、整列巻ピッチが乱れる原因については、整列巻をするために巻取り装置は整列方向に一定速度で送られ、その速度で条間隔を決めているが、コイル表面に凹凸が発生すると凹部では塗装されたチューブが滑り易くなり、凸部では塗装されたチューブが乗り移り難くなり、整列巻ピッチが規定ピッチ通りにいかなくなる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１に、本発明で用いる塗装装置の構成図を示す。
巻出し装置１に巻かれたチューブ２が引き出され、蛇行検出センサー３により蛇行を監視されながら、入側ガイドローラ４、入側ダンサーロール５を通り、コーターマシン６に導かれて表面へのろう材の塗布が行われる。塗布後、チューブ２はろう材塗膜の厚みを７の塗膜厚み計で測定し、続いて誘導加熱炉８に挿入されて固着化される。誘導加熱炉８を出てきたチューブ２は、熱風乾燥機９、エアースプレー冷却装置１０を通って、エアー冷却装置１１で５０℃以下に冷却される。５０℃以下に冷却されたチューブ２は、出側ガイドローラ１２、ブライドルロール１３を通り、出側ダンサーロール１４とカウンターバランスシリンダー１５と図１には記載していない電空レギュレーターとで構成される張力制御装置１７に導かれ、張力の調整を受けながら、整列巻取り制御が施されている巻取り装置１８で整列巻取りされる。なお、チューブ２の温度を５０℃以下に維持するには、巻取り装置１８から出側ダンサーロール１４までをカバー１９で覆い、その中に空調設備による温度制御を行うことで、チューブ２の温度を５０℃以下に維持する。
【００２１】
図５に、張力制御装置１７の配置を示す。
コイルの巻付け力が一定になるように巻取り開始時は張力を強くし、巻取りの終わりにつれて張力を弱くしていくために、出側ダンサーロール１４にカウンターバランスシリンダー１５を取付け、コイルの巻取り径を制御信号に用い、その信号をカウンターバランスシリンダー１５の圧力を制御する電空変換レギュレーター１６へと送り、コイル径に比例させてその圧力を増加させることでカウンターバランスシリンダー１５の出力を増加させ、それにより出側ダンサーロール１４がチューブ２に与える張力を減少させていく。
【００２２】
図６に巻取り装置１８の全体図を示す。
コイルターン部２０でリコイラーストップ角の角度制御とリコイラー移動速度の速度制御を組み合わせて行うものである。即ち、コイルターン部２０においてリコイラー２１を停め、リコイラー２１に設置されたチューブ２を巻取るボビン２２が、リコイラー停止時より設定角度分回転するまでチューブを巻取る。次に、ボビン２２の回転角度が設定角度に到達したらボビン２２にチューブ２が数列巻かれるまでリコイラー２２１を所定の移動速度より増速して移動させる。その後、移動速度を所定速度に戻して巻取りを行う制御方法により整列巻ピッチの乱れを防ぐ。２３はリコイラー２１を移動させるためのサーボモーターで、２４は巻取り軸である。
【００２３】
チューブを巻取るリコイラーの移動速度および位置の制御はサーボモーターで行う。図７は、その制御方法のフローチャートを示す。
コイルのターンポイントをサーボモーターからのパルス信号を入力して制御ユニットに認識させ、そのターンポイントでサーボモーターの回転を停める指令をサーボモーターに出力する。その後、リコイラーを回転させるベクトルインバーターモーターのパルス信号を制御ユニットへ入力し、ベクトルインバーターモーターの回転角度が設定角度になったらサーボモーターの回転速度を増速させてサーボモーターをスタートさせリコイラーを移動させる。チューブを数列巻取ったところで再び元の回転速度へ戻すことをプログラムにて制御する方法である。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
アルミニウム合金を熱間押出成形して製造した２１穴アルミニウム合金製押出多孔偏平管（偏平管寸法：巾１６．１５ｍｍ、厚さ１．１ｍｍ、孔寸法：約０．６ｍｍ、孔間隔約０．２ｍｍ）を塗装した全長２３，０００ｍのものを供試材に用いて行った。
この供試材を図１に示す塗装装置により、ろう材を管の両サイドの偏平面に塗装した後、１４０℃での乾燥を施し、冷却装置により４７℃に冷却して、巻取り速度８０ｍ／分nで巻き取った。
巻取りの状態は、整列巻きについては押出多孔偏平管の間隔を目標１９．１５ｍｍにセットして図５のような整列巻取りを行い、１，０００ｍ、５，０００ｍ、１０，０００ｍ、１５，０００ｍ、２０，０００ｍ、及び２３，０００ｍ地点で一度ラインを止め、その間隔を測定した。その結果を表1に記す。
【００２５】
【表１】
2005205456.tif 000003
【００２６】
表１から明らかなように、全て間隔が目標数値の±１ｍｍ以内であった。
【００２７】
コイル形状については、２３，０００ｍを巻き終わった後に、図６に示すようにコイル表面にストレートゲージをあて、ストレートゲージとコイル表面との隙間Ａをスキマゲージにて測定したところ、コイルの凹凸差が１ｍｍ以内であった。
【００２８】
なお、使用した塗料は３フッ化亜鉛酸カリウムを３−メトキシ−３メチル−１−ブチル６６．６％、水１３．６％、アクリル樹脂１２．７％、３−メトキシ−１−ブタノール５．９％、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエタノール０．７％、２−（イソプロピルアミノ）エタノール０．５％含まれた液体に混合したものを用いた。
【００２９】
（実施例２）
比較例として塗装されたチューブを一定張力で巻き付けた場合のコイル形状を実施例１と同様の図６に示す方法で測定した結果を表2に示す。
コイル表面で３〜４ｍｍの凹凸が発生し、且つ整列巻きピッチも最大７ｍｍと大きく乱れた。
【００３０】
【表２】
2005205456.tif 000004
【００３１】
（実施例３）
第２の比較例として塗装されたチューブを一定トルクで巻き付けた場合のコイル形状を実施例１と同様の図６に示す方法で測定した結果を表３に示す。
コイル表面は２〜３ｍｍの凹凸が発生し、且つ整列巻きピッチも最大５ｍｍと大きく乱れていた。
【００３２】
【表３】
2005205456.tif 000005
【００３３】
（実施例４）
第３の比較例として、実施例１の方法における冷却装置の冷却度を弱めて、材料を６０℃の温度で巻き取った場合のコイル形状を実施例１と同様の図６に示す方法で測定した結果を表４に示す。
表４で明らかなように、コイル表面には７ｍｍの凹凸が発生し、且つ整列巻きピッチも最大５ｍｍと大きく乱れた。
【００３４】
【表４】
2005205456.tif 000006
【００３５】
（実施例５）
第４の比較例として、実施例１の方法において、ターン部制御をせずにコイル形状に巻取った場合のコイル形状を実施例１と同様の図６に示す方法で測定した結果を表５に示す。
コイル表面には３〜４ｍｍの凹凸が発生し、且つ整列巻きピッチも最大９ｍｍと大きく乱れていた。
【００３６】
【表５】
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【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る塗装・巻取り装置の構成図である。
【図２】張力制御装置の構成図である。
【図３】巻取り装置の構成図である。
【図４】整列巻取り制御の制御方法を示すフローチャートである。
【図５】実施例で用いた整列巻付け
【図６】コイル表面形状の測定箇所方法を示す説明図である。
【図７】多孔偏平管の一例を示す断面図である。
【図８】（ａ）巻取り開始直後の巻取り角度、張力、巻付け力の関係を示す模式図である。（ｂ）巻取り終了直前の巻取り角度、張力、巻付け力の関係を示す模式図である。
【図９】巻取りコイルにおける多孔偏平管の重なりを示す部分図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      巻出し装置
２      多孔偏平管（チューブ）
２ａ    多孔偏平管コイル
３      蛇行検出センサー
４      入側ガイドローラ
５      入側ダンサーロール
６      コーターマシン
７      塗膜厚み計
８      誘導加熱炉
９      熱風乾燥炉
１０    エアースプレー冷却装置
１１    エアー冷却装置
１２    出側ガイドロール
１３    ブライドルロール
１４    出側ダンサーロール
１４ａ  制御信号入力（リコイラー回転補正）
１５    カウンターバランスシリンダー
１６    電空レギュレーター
１６ａ  制御信号入力（コイル径）
１７    張力制御装置
１８    巻取り装置
１９    カバー
２０    コイルターン部
２１    リコイラー
２２    ボビン
２３    サーボモーター
２４    巻取り軸
５０    小孔
５１    上層部
５２    下層部
【図１】
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【図２】
2005205456.tif 000009
【図３】
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【図４】
2005205456.tif 000011
【図５】
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【図６】
2005205456.tif 000013
【図７】
2005205456.tif 000014
【図８】
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【図９】
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