(57)【要約】【課題】  フィン切断機の寿命向上を目的とする。【解決手段】  フィン切断機（１）は上刃（２１）と下刃とを具備する。上刃（２１）と下刃（３１）との間に設置された被切断物（４）を、上刃（２１）を下刃（３１）の少なくに対して押圧することにより切断しており、下刃（３１）は、土手部（６２）を有することにより、前記上刃（２１）に対する前記下刃（３１）の切断荷重面積が大きくなるように形成される。【選択図】      図５
2007069296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上刃（２１）と下刃とを具備する、切断機（１）において、
前記上刃（２１）と前記下刃（３１）との間に被切断物（４）を設置して、前記上刃（２１）と前記下刃（３１）の少なくともいずれか一方を他方に対して押圧することにより、前記被切断物（４）を切断しており、
前記下刃（３１）は、前記上刃（２１）に対する前記下刃（３１）の切断荷重面積が大きくなるように形成されることを特徴とする切断機。
【請求項２】
前記下刃（３１）は土手部（６２）を有することを特徴とする請求項１に記載の切断機。
【請求項３】
前記下刃（３１）の刃の長さを長くして、前記下刃の切断荷重面積を増大することを特徴とする請求項１に記載の切断機。
【請求項４】
前記被切断物（４）は薄い板であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の切断機。
【請求項５】
前記被切断物（４）は熱交換器のフィンであることを特徴とする請求項４に記載の切断機。
【請求項６】
ロータリ同期切断方式であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の切断機。
【請求項７】
前記下刃（３１）の外周端部に設けられたガイド（１６）を具備することを特徴とする請求項６に記載の切断機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切断機、特にはフィン切断機（カッター）に係り、より特別には、自動車用熱交換器のヒータコア構成部品を生産するコア組立機において適用されるロータリ同期切断方式のフィン切断機に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィン−チューブ式熱交換器は、空調装置の蒸発器や車両用エンジン等の冷却水の冷却用等に広く使用されている。フィン−チューブ式熱交換器は、複数のチューブと該チューブに接触するように取り付けられたフィンとを有する、コア部を具備する。フィンは、伝熱面積を大きくするために一般的に波状に形成されており、扁平な管状のチューブの表面に接するように組み付けられる。フィンの材質は、伝熱性の良いアルミニウム等であり、その厚みは薄く、０．０２mm程度のものもある。フィン１枚当りの生産時間が短縮できれば、生産設備の生産効率が高くなり、生産設備の台数が減少できるため、結果としてフィンの生産コストを下げることができるので、生産速度の向上が要求される。
【０００３】
空調装置用蒸発器の伝熱部分であるヒータコア（コア部）の完成状態を図３に立体図で示す。ヒータコアの製造設備の概要を図１に示す。フィンの素材であるアルミ薄板が生産設備に供給されると、先ずフィン成形ステーションでフィンが成形されて、適当な寸法に切断される。その後、フィンとチューブを組み立てるチューブ組立ステーション、インサート組立ステーション、シートメタル組立ステーションを経由して、排出コンベアで生産設備から先の設備へ搬出される。排出コンベア上のヒータコアの状態を図３に示す。
【０００４】
従来技術では、図１５に示すロータリ追従切断方式と呼ばれる方式で、フィンを設定フィン山数で切断していたが、このロータリ追従切断方式では、フィンが上刃に当たり逃げるため、下刃とフィンの頂点がずれるという加工不良が発生するという問題があった。従って、ロータリ追従切断方式に対して、生産能力の向上及び慢性的な加工不良低減を図るため、図２及び４に示すロータリ同期切断方式が開発された。この同期切断方式ではフィン切断能力はフィン１本あたり０．１６秒まで向上し、またカッターとフィンが完全同期するため加工不良である切断位置ズレによるフィンのルーバ切断不良の撲滅も図れたが、フィン切断カッターの摩耗が早く、寿命が約２週間程度と短いため、フィン切断不良の原因となり設備停止、加工不良が頻発している（図４参照）。
【０００５】
後述するように、フィン成形ステーションにおいて波状に形成されたフィン４は、切断部１で切断されるが、この状態を図５及び６に拡大して示している。この切断の際に、フィン４は、上刃２１と下刃３１との間に挟まれており、丁度フィンの山部において、下刃３１に上刃２１を押し付ける（押圧する）ことによりフィン４は切断される。上刃２１は断面が矩形であり、下刃３１との接触面は平らである。従来の下刃３１は、その側断面が三角形状であり、図５，６，７に示すごとく、その先端は鋭く尖っている。図１０に、約２週間で約１００万回の切断に使用した下刃３１の磨耗状況を示す。下刃３１の材質は合金工具鋼（JIS-SKD11）であり、当初高さ１９．２mm、当初刃幅０．０５mmであった。この様な下刃３１の使用後の磨耗量は、高さにおいて０．０２mm、刃先幅において０．０６９mmであった。この状態で、フィンの切断不良が発生した、従って下刃の寿命は約２週間、約１００万回切断使用と考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、切断機、特にはフィン切断機（カッター）の寿命向上を目的としており、あるいは寿命の向上されたフィン切断機（カッター）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】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の形態では、切断機（１）は、上述した目的を達成するために、上刃（２１）と下刃とを具備しており、前記上刃（２１）と前記下刃（３１）との間に設置された被切断物（４）を、前記上刃（２１）と前記下刃（３１）の少なくともいずれか一方を他方に対して押圧することにより切断しており、前記下刃（３１）は、前記上刃（２１）に対する前記下刃（３１）の切断荷重面積が大きくなるように形成されることを特徴とする。
【０００８】
この様に構成することにより、下刃の刃先の上刃との切断接触面積を増大して、刃先応力を減少して、磨耗量を減らす。その結果、下刃の寿命を延ばすことができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の形態では、上記請求項１に記載の形態において、前記下刃（３１）は土手部（６２）を有することを特徴とする。
本形態によれば、下刃の両端（土手部）の面積を増やすことにより、下刃の刃先に作用する荷重を分散して刃の摩耗を減らすことが出来るので、その結果、下刃の寿命を延ばすことができる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の形態では、上記請求項１に記載の形態において、前記下刃（３１）の刃の長さを長くして、前記下刃の切断荷重面積を増大することを特徴とする。
本形態によれば、下刃の刃先の上刃との接触面積を増大する別の形態を開示しており、磨耗量を減らして下刃の寿命を延ばすことができる。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の形態では、上記請求項１から３に記載の形態のいずれか一項において、前記被切断物（４）は薄い板であることを特徴とする。
本形態によれば、本発明により切断される対象を具体化する。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の形態では、上記請求項４に記載の形態において、前記被切断物（４）は熱交換器のフィンであることを特徴とする。
本形態によれば、本形態によれば、本発明により切断される対象をより具体化して、本発明の用途を具体化する。
【００１３】
本発明の請求項６に記載の形態では、上記請求項１から５に記載の形態のいずれか一項において、切断機はロータリ同期切断方式であることを特徴とする。
本形態によれば、本発明の切断機の型式を具体化する.
【００１４】
本発明の請求項７に記載の形態では、上記請求項６に記載の形態において、前記下刃（３１）の外周端部に設けられたガイド（１６）を具備することを特徴とする。
本形態によれば、下刃部にガイドを設けることにより、下刃の刃先応力を減少して、磨耗量を減らし、その結果、下刃の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の第１の実施の形態の装置を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るフィン切断機（切断カッター)を具備するフィン−チューブ式熱交換器のヒータコアの製造設備の概要説明図であり、図２は図１の製造設備のフィン成形ステーションの図解的説明図であり、図５は図２の切断部の図式的拡大側面図であり、図６は図５のＡ部の図式的部分拡大図である。本実施の形態において、製造されるフィンが使用される熱交換器は、図３に示されるヒータコアを具備する蒸発器等のフィン-チューブ式熱交換器である。
【００１６】
図１に示すヒータコアの製造設備の概要については、既に従来技術の説明において説明しており、本発明の本実施の形態の製造設備に関しても、従来技術において説明した製造設備と基本的に同様であり、フィン成形ステーションとチューブ組立ステーションとインサート組立ステーションとシートメタル組立ステーションと排出コンベアとを具備する。この製造設備の概要については前述したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
図２を参照すると、フィン成形ステーションの概要が示される。本実施の形態において、約０．０２mmの薄板状アルミニウムのフィン素材が、成形ローラ部に送られ、ここで波状に成形され、請求項における切断機に相当する切断部１においてフィンは前もって決められた長さで切断され、フィン縮め部においてフィン４は長手方向に圧縮され所定の長さに成形される。
【００１７】
図２のフィン成形ステーションの切断部１の拡大側断面図を図５に示しており、更に図５のＡ部の部分拡大図を図６に示す。成形ローラにおいて波状に形成された被切断物であるフィン４は、切断部１において上刃部２と下刃部３との間を通されて切断される。本実施の形態において上刃部２は、回転軸２２と、回転軸２２に放射状に取り付けられた１２枚の上刃２１とを具備しており、回転軸２２の細くなった円形の両端部２４は、支持構造（図示されない）の少し楕円状のカム溝２３に挿入され支持される。下刃部３は、回転軸３２と、やはり回転軸３２に放射状に取り付けられた９枚の下刃３１とを具備する。但し、上刃２１及び下刃３１の数はこれ以外でも良い。
【００１８】
上刃２１は図５に示すように、その断面が矩形であって、下刃３１との接触面である平らな頂面を有する。本実施の形態において下刃３１の材質は合金工具鋼（JIS-SKD11）を焼入れしたものであるが、これ以外の金属、セラミック等の適切な材料であって良く、上刃２１の材質も下刃３１の材質に応じて適当な材質であって良い。上刃部２の回転軸２２（即ち、上刃２１）は、図５に示すように時計回りに回転し、下刃部３の回転軸３２（即ち、下刃３１）は、図５に示すように反時計回りに回転することが好ましいが、それぞれの回転方向はこれ以外であっても良い。フィン４の送り速度と、上刃部２の回転速度と、下刃部３の回転速度とがそれぞれ同期するように制御されるので、図６に示すごとく、丁度フィン４の所定の山部において、上刃２１と下刃３１がフィン４を挟んで接触するように合致する。この際、上刃部２においてカム溝２３の断面形状が少し楕円状に形成されており、これに嵌合する軸の端部２４が円形であるため、上刃２１は図５において上から下方向に、上刃２１が下刃３１に押し付けられるように作動するので、フィン４は容易に切断される。本実施の形態におけるフィン４の生産速度は概略０．０７から０．１６秒当たり１本が可能である。
【００１９】
本実施の形態の下刃３１の形状について図７に示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は図７（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図を示す。下刃３１は、歯部６１と、土手部６２と、台部６３と、２つの取り付け穴６４とを具備する。歯部６１は尖った先端である刃先６５を有しており、土手部６２は、歯部６１の両端に設けられており、その先端面は平らであって、刃先６５の先端と同一面にある。下刃３１の下部、即ち刃先６５に対向する側に、台部６３が設けられており、台部６３にはそれぞれ両端に各１つの円形状取り付け穴６４が設けられており、下刃３１は、台部６３の下面を回転軸３２に設置してボルト（図示されない）により回転軸３２に取り付けられる。台部６３の回転軸３２への取り付けは、当業者には既知な別の方法であっても良い。下刃の寸法は例えば、図７に示されるようなものである。本実施の形態において好適には、下刃３１の歯部６１の長さ、幅、高さはそれぞれ４０mm、３mm、１９．２mmであるが、この寸法は一例であり、異なる寸法であっても良い。土手部は図７に示すように、長さは４．５mmであり、幅は歯部６１の幅と同じく３mmであることが好ましいが、異なる寸法であっても良い。
【００２０】
次に、従来例と本実施の形態の実際に切断実験結果に基づく比較を説明する。図１１に従来の下刃の寿命及び切断荷重仕様が示され、図１２に本発明の第１の実施の形態の下刃３１の寿命及び切断荷重仕様が示される。図１１の従来例では、下刃材質は合金工具鋼（JIS-SKD11）で焼入れによる刃先のロックウェル硬さ（ＨRC）は５９〜６３で、刃先面積が０．８mm2で刃先に作用する切断荷重は５００kg/mm2であった（荷重は４００kg）。この場合、下刃の平均寿命は約２週間（約１００万回の切断）であった。一方、本実施の形態の下刃３１では、下刃材質は同じく合金工具鋼（JIS-SKD11）で焼入れによる刃先のロックウェル硬さ（ＨRC）は５９〜６３で、刃先面積が２４mm2で刃先に作用する荷重は同じく４００kgであった。この場合、下刃の平均寿命は１年以上（約３０００万回以上の切断）であった。
【００２１】
この結果を、図１３にまとめており、図１３（ａ）は本実施の形態の土手つき下刃の切断回数に対する高さの変化を示す表であり、図１３（ｂ）は本実施の形態の土手つき下刃の切断回数に対する磨耗量の変化を示すグラフであって従来例との比較も示している。下刃の高さは３０００万回切断時に０．０１５mm減少した（図１３（ａ））。図１３（ｂ）に示すごとく、切断回数と下刃磨耗量は概略比例しており、下刃磨耗量の限界値を０．０２mm 2とすると、従来例では、１００万回切断で到達し、本実施の形態では、３０００万回切断でも到達しないことが分かる。
【００２２】
上記の実験の結果から、下記の等式が成り立つことが分かる。
等式（１）
磨耗量＝応力ｘ速度ｘ係数ｘ時間
ここで、応力＝荷重／面積
ここで、（速度ｘ係数ｘ時間）は、所定の生産量を維持しようとすれば、変えることができない。また、荷重についても、確実に切断することを維持しようとすれば、変更できない。本発明は上記等式（１）において、面積が変化可能であることに着目し、カッター形状の固定観念にとらわれず、接触面積を増やして荷重を分散し応力を減らすために、土手付き下刃を考案し磨耗を減少させた。このことを、図１４にまとめており、１００万回切断時における応力と磨耗量の関係を示す。図１４に示すように、応力に対して磨耗量は実質的に比例関係にあり、応力を減少することにより磨耗量を減少可能であることを示す。
【００２３】
図８に本発明の第２の実施の形態による下刃８１の図解的立体図を示す。本実施の形態では、下刃８１は刃先長さを長くすることにより、上刃と下刃の接触面積を増加して、下刃に作用する応力を減少している。その他の構成及び作動等は、上記第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００２４】
図９に本発明の第３の実施の形態による下刃部１３の図解的立体図を示す。本実施の形態では、図９に示すように、下刃部１３の外周両端部にガイド１６を設けて、上刃２１とガイド１６を接触させることにより、下刃の接触面積が増加するのと同様の効果を生じさせて、下刃に作用する応力を減少している。本実施の形態における下刃の構成は従来の下刃の構成と同じであって良い。その他の構成及び作動等は、上記第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
図８及び９を参照すると、図５，６及び７に開示される第１の実施の形態の要素部分と同じ又は同様である図８及び９の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。
【００２５】
次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の第１の実施の形態のフィン切断機（カッター）により以下の効果が期待できる。
・下刃の両端（土手部）の面積を増やすことにより、下刃の刃先に作用する荷重を分散して刃の摩耗を減らすことが出来る。
・その結果、下刃の寿命を延ばすことができる。
【００２６】
本発明の第２の実施の形態のフィン切断機（カッター）により以下の効果が期待できる。
・下刃の刃先の上刃との接触面積を増大して、刃先応力を減少して、磨耗量を減らし、その結果、下刃の寿命を延ばすことができる。
【００２７】
本発明の第３の実施の形態のフィン切断機（カッター）により以下の効果が期待できる。
・下刃部にガイドを設けることにより、下刃の刃先応力を減少して、磨耗量を減らし、その結果、下刃の寿命を延ばすことができる。
【００２８】
上記の実施例では本発明が熱交換器のフィンの切断機に適用された例を示したが、フィン以外の薄板の切断機に適用されても良く、本発明の適用対象は熱交換器用フィンの切断に限定するものではない。
また、上記において記載した、あるいは添付図面に示した実施の形態において示した下刃の寸法等の具体的値は一例であって、本発明はこれらの値に限定されず、これ以外の値をとっても良い。
【００２９】
上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明に係るフィン切断機（カッター)を具備するフィン−チューブ式熱交換器の製造設備の概要説明図である。
【図２】図２は、図２は図１の製造設備のフィン成形ステーションの図解的説明図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態のフィン切断機により製造されるフィンが使用される熱交換器のヒータコアの完成状態の立体図である。
【図４】図４は、ロータリ同期切断方式のフィン切断機の説明図である。
【図５】図５は図２の切断部の図式的拡大側面図である。
【図６】図６は図５のＡ部の図式的部分拡大図である。
【図７】図７は、第１の実施の形態の下刃の形状を示す図面であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図を示す。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態による下刃の図解的立体図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施の形態による下刃部の図解的立体図である。
【図１０】図１０は、約１００万回の切断に使用した従来技術の下刃の磨耗状況を示す説明図である。
【図１１】図１１は、従来の下刃の説明図であり、寿命及び荷重仕様が示される。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施の形態の下刃の説明図であり、下刃の寿命及び荷重仕様が示される。
【図１３】図１３は、第１の実施の形態の切断結果の説明図であり、（ａ）は第１の実施の形態の土手つき下刃の切断回数に対する高さの変化を示す表であり、（ｂ）は第１の実施の形態の土手つき下刃の切断回数に対する磨耗量の変化を示すグラフであって従来例との比較も示している。
【図１４】図１４は、下刃の応力と磨耗量の関係を示すグラフであり、１００万回切断時における磨耗量を示す。
【図１５】図１５は、従来技術のロータリ追従切断方式のフィン切断機の説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    切断部（フィン切断機）
２    上刃部
３    下刃部
４    フィン
２１    上刃
２２    回転軸
２３    カム溝
２４    端部
３１    下刃
３２    回転軸
【図１】
2007069296.tif 000003
【図２】
2007069296.tif 000004
【図３】
2007069296.tif 000005
【図４】
2007069296.tif 000006
【図５】
2007069296.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007069296.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007069296.tif 000011
【図１３】
2007069296.tif 000012
【図１４】
2007069296.tif 000013
【図１５】
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【図１０】
2007069296.tif 000015
【図１１】
2007069296.tif 000016
【図１２】
2007069296.tif 000017