(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数対の成形ロールを順次に使用して長尺の板状材料を左右の側縁部の高さが異なる非対称な断面形状を有する成形品に成形するロール成形方法において、高い方の側縁部となる前記板状材料の一部に対して第１段階の一対の成形ロールによって予め曲げ加工を行なうことにより第２段階の一対の成形ロールによる成形時において、前記板状材料の両側縁部が前記成形ロールの対向する側部に実質的に同時に接触し加工力が作用することにより成形されることを特徴とするロール成形方法。
【請求項２】
順次に作用する複数対の成形ロールを備えていて、長尺の板状材料を左右の側縁部の高さが異なる非対称な断面形状を有する成形品に成形するロール成形装置であって、第１段階の一対の成形ロールが、高い方の側縁部となる前記板状材料の一部に対して予め曲げ加工を行なう成形面を備えている一方、第２段階の一対の成形ロールが、前記第１段階における前記曲げ加工によって成形された前記高い方の側縁部と低い方の側縁部とが実質的に同時に成形が開始されるように設定された成形面を備えていることを特徴とするロール成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル材のような帯状の材料を連続的に成形加工するためのロール成形方法と成形装置に係り、特に帯状の材料が成形装置の内部において輻方向或いは厚さ方向にずれるのを防止するための手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図１８と、その一部を切断した拡大図である図１９に例示したような構造の空調装置用の蒸発器、凝縮器、或いは内燃機関用のラジエータ等の熱交換器２０を製造するために、アルミニュームからなる長尺の薄い板材を巻き上げたコイル材やフープ材等から帯状の材料を引き出して、後述のような構成の１組以上の対になった成形ロールを備えているロール成形装置によって連続的に成形加工を行なうことにより、図２０に示したような屈曲板状の成形品１６とか、図２１に示したような波板状のインナーフィン１７を成形して、屈曲板状の成形品１６の内部にインナーフィン１７を図２２のように組み合わせた後に、図２３に示すように屈曲板状の成形品１６を折り曲げると共に端部をカシメることにより、多数の細い平行通路を有する熱交換用の扁平チューブ１８を製造することは公知である。なお、このような熱交換器２０においては、上下のヘッダーの間に扁平チューブ１８を多数平行に配列させると共に、インナーフィン１７と同様な方法によって成形されたアウターフィン１９を、隣り合う扁平チューブ１８の間に取り付けることによって熱交換効率を高めている。
【０００３】
このように、熱交換器の製造工程等に使用することができるロール成形方法或いは装置の従来技術としては、例えば特開平７−１６６５８号公報、特開平７−８９３５３号公報、或いは特開２０００−２８８６３４号公報等に記載されたもの等が知られている。近年はこのようなロール成形方法或いは装置によって非対称形状のような複雑な形状の成形を行なうとか、材料が薄肉化するというような傾向があるため、それらによって成形開始時における材料の位置決め精度が低下したり、成形中に材料のウオーキング（材料揺れ）が発生するというような問題が生じ易くなって来ているので、そのような問題が生じた場合には正確に所望の形状を有する成形品を得ることができなくなる。
【０００４】
このような不具合を防止するために、例えば図４に示すような従来技術によるシステムにおいては、アンコイラ６から引き出された薄い帯状の材料７に対して連続的に成形加工を行なうロール成形装置において、相互に反対方向に回転する一対の成形ロール１，１’の前に、図５に断面形状を示すような、材料７を厚さ方向に挟むピンチロール型の対になったガイドロール４，４’を配置するとか、一対の成形ロール１，１’と次の段の成形ロール２，２’との間に、図６に断面形状を示すような、材料７を摺動案内するガイドシュー５を設けるとか、或いは一対の成形ロール２，２’と次の段の成形ロール３，３’との間に、図７に断面形状を示すように、材料７を幅方向に挟む対になった成形補助ロール８，８’を配置するというように、一般的にロール型やシュー型のガイド手段を配置して材料７を成形ロールの中へ案内するように構成している。
【０００５】
従来技術におけるロール型やシュー型のガイド手段が成形ロールの前方において帯状の材料７に対して案内作用をする理由は図５から図７の各図を参照すれば明らかである。即ち、第１段の成形ロール１，１’の前方においては、図５に示すように、横軸の回りに回転をすることができる一対のガイドロール４，４’のうちの一方のガイドロール４’の両側に環状の鍔部９を形成することによって、それらの鍔部９の間に材料７の幅よりも僅かに大きい幅を有する環状の凹部１０を形成する一方、凹部１０に嵌合するように他方のガイドロール４に環状の突条１１を形成することにより、一対の鍔部９によって材料７を幅方向に案内すると共に、凹部１０と突条１１の間に材料７を挟んで厚さ方向の位置を保持する。
【０００６】
第２段の成形ロール２，２’の前方においては、図６に示すように、帯状の材料７が第１段の成形ロール１，１’によるロール成形を受けて幅方向の両側が直角に上方へ折り曲げられた形状の材料７’となっているので、それに対応するガイドシュー５においては、幅が狭くなった材料７’の幅に適合する位置から上方へ立ち上がった後に幅方向の内側へ転向する断面が一対の鉤型となる突条１２を設けて、それらの突条１２の内部に形成される空間１３によって材料７’を捉えて幅方向及び厚さ方向に案内する。
【０００７】
第３段の成形ロール３，３’の前方においては、図７に示すように、前述の材料７’が更に第２段の成形ロール２，２’によるロール成形を受けて船底形に折り曲げられた形状の材料７”となっているので、縦軸の回りに回転することができる一対の成形補助ロール８，８’が向き合うことによって材料７”の断面形状に適合する空間１４がそれらの間に形成されるように、成形補助ロール８，８’にそれぞれ縦軸回りに環状の断面形状が鉤型の突条１５が形成されている。それによって一対の成形補助ロール８，８’は材料７”を捉えて幅方向及び厚さ方向に案内する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図４から図７に示す従来技術は、いずれも成形ロールとは別にロール型或いはシュー型のガイド手段を設けて、帯状の材料７をその厚さ方向及び幅方向において適正な位置へ案内するものであるから、それらのガイド手段と成形ロールとの干渉を避ける必要から、成形ロールの直前まで帯状の材料を案内することは不可能である。従って、それらのガイド手段によって材料を案内することができる範囲は成形ロールの前の所定の距離までというように限られているので、材料を常に適正な位置へ案内することができるとは限らない。
【０００９】
また、従来技術においては成形ロールの他に前述のような様々な形状、構造のガイド手段を設けるので、ガイド手段を設けることによって成形ラインの長さが長くなるために、全体として大きいスペースを必要とするとか、成形ラインの構成が複雑になって設備費や運転経費が嵩むというような問題もある。
【００１０】
本発明は、従来技術における前述のような問題に鑑み、非対称形状の成形品の成形や、きわめて薄い材料の成形においても、材料が適正な位置からずれないように、対になった成形ロールの間の加工箇所の寸前まで材料を正確に案内することを可能にすると共に、ガイド手段を設けることによって加工設備が大型化するとか、加工設備の構造が複雑化して高価なものになることを避けることができるような新規なロール成形方法と、その成形方法を実施するための新規なロール成形装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載された通りのロール成形方法を提供する。請求項１のロール成形方法においては、複数対の成形ロールを順次に使用して長尺の板状材料を左右の側縁部の高さが異なる非対称な断面形状を有する成形品に成形する場合に、高い方の側縁部となる板状材料の一部に対して第１段階の一対の成形ロールによって予め曲げ加工を行なうことにより第２段階の一対の成形ロールによる成形時において、板状材料の両側縁部が成形ロールの対向する側部に実質的に同時に接触し加工力が作用することにより成形されるようになるため、非対称な断面形状のために第２段階において片寄った加工力が作用して板状材料が幅方向にずれることが防止される。
【００１８】
本発明は、前述の課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項２に記載されたロール成形装置をも提供する。請求項２のロール成形装置は順次に作用する複数対の成形ロールを備えていて、長尺の板状材料を、左右の側縁部の高さが異なる非対称な断面形状を有する成形品に成形することができる。そのために、第１段階の一対の成形ロールが、高い方の側縁部となる板状材料の一部に対して予め曲げ加工を行なう成形面を備えている一方、第２段階の一対の成形ロールが、第１段階における曲げ加工によって成形された高い方の側縁部と低い方の側縁部とが実質的に同時に成形が開始されるように設定された成形面を備えている。
【００１９】
従って、第１段階の一対の成形ロールの間において成形された中間成形品は、目的の成形品において高い方の側縁部となる板状材料の一部に対して予め曲げ加工が加えられているので、第２段階の一対の成形ロールの内部では板状材料の両側の側縁部に対して同時に成形のための加工力が作用するようになるので、板状材料を幅方向の一方向に移動させようとする片寄った力が発生しない。
【００２０】
いずれにしても、本発明のロール成形方法及び装置によれば、非対称形状の成形品の成形や、きわめて薄い材料の成形においても、材料が適正な位置からずれることが防止され、対になった成形ロールの間の加工箇所の寸前まで材料を正確に案内することを可能になる。また、ガイド手段を設けることによって加工設備が大型化するとか、加工設備の構造が複雑化して高価なものになることも避けることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図１ないし図３を参照しながら本発明の第１実施例について詳細に説明する。本発明の実施例においても前述の従来技術と実質的に同じ構成部分には同じ参照符号を付すことによって重複する説明を省略する。第１実施例においては、アンコイラ６から引き出される帯状の材料７が、図５に示された従来技術と同様に一対のガイドロール４，４’によって案内され、位置決めされた状態で相互に反対方向に回転する一対の成形ロール２１，２１’の間へ噛みこまれるように供給される。このように第１実施例においては成形ロール２１，２１’の前方にガイドロール４，４’を設けているが、本発明はガイドロール４，４’を設けることを必須の構成要件とするものではないから、場合によってはガイドロール４，４’を省略することができる。
【００２２】
図３に示すように、第１実施例における成形ロール２１，２１’は平坦な長い帯状の材料７を長手方向に連続的に折り曲げることによって、断面形状がＶ字形の材料７ａに成形するものであるから、成形目的である材料７ａの断面形状に合わせて、成形ロール２１には断面形状がＶ字形である環状の突条２２が設けられていると共に、それと協働する相手方の成形ロール２１’には断面形状がＶ字形である環状の溝２３が設けられている。なお、この実施例では成形ロール２１，２１’に突条２２とそれに対応する溝２３が形成されているが、これらの形状を成形目的に合わせて任意に選択することができることは言うまでもない。
【００２３】
第１実施例の特徴は、下方の成形ロール２１’に成形目的の断面形状に合わせて形成された溝２３の幅方向における外側に、成形ロール２１，２１’の間へ供給される材料７の側縁部を案内するための相互に対向する一対の環状の段部２４が設けられていることである。そのために、図２に示すように、両側の段部２４の間隔は、成形される前の材料７の幅と同程度ではあるが、材料７が滑らかに移動することができるように、その幅よりも僅かに大きく設定されていると共に、成形ロール２１’における段部２４の半径は、成形ロール２１，２１’の間へ供給される材料７の厚さ、或いは成形後の材料７ａの縁部における立ち上がり高さに合わせて設定されている。
【００２４】
第１実施例においては、一対の成形ロール２１，２１’の中でも下段の成形ロール２１’自体に、材料７を案内するガイド手段として相互に対向する一対の環状の段部２４を設けているので、材料７は噛み合う成形ロール２１，２１’の突条２２及び溝２３によって断面形状がＶ字形の材料７ａに成形される直前まで、成形ロール２１，２１’の間において成形ロール２１’そのものの段部２４によって、幅方向及び厚さ方向の正しい位置に保持されているから、材料７がいずれかの方向にずれる（片寄る）ことが防止される。従って、成形目的の材料７ａの断面形状が仮に左右非対称であっても、また、材料７がきわめて薄肉のものであっても、成形された材料７ａの断面形状は成形目的に合致した正しい形状となり、成形品の精度が向上する。
【００２５】
図８から図１０に本発明の第２実施例を示す。この場合は、図４から図７を使用して先に説明した従来技術と結果的には同様な成形加工を行なう。従って、第３実施例における最初の材料７、中間の材料７’、成形目的の材料７”の断面形状がそれぞれ従来技術と同じである。また、第１段の成形に使用される成形ロール１，１’も両者に共通のものであるが、従来技術において使用されているガイドシュー５は、第２実施例においては不要となっており、それと第２段の成形ロール２，２’の代わりに第２実施例の特徴とする形状を有する成形ロール２５，２５’が使用されている。
【００２６】
第２実施例における成形ロール２５，２５’の特徴のある形状と作用効果は、成形ロール２５，２５’による第２段の成形加工を行なう前の状態を示している図９と、第２段の成形加工が行なわれた後の状態を示している図１０とを対比して参照すれば明らかである。即ち、この場合は、第１段の成形ロール１，１’によって両側の縁部が直角に折り曲げられた材料７’が成形ロール２５，２５’の間へ供給されるので、材料７’を正しく位置決めして保持するために、下段の成形ロール２５’には相互に対向する一対の環状の段部２６が形成されている。段部２６は第１実施例における段部２４と同様に、成形ロール２５，２５’の間に形成される成形加工箇所の寸前において、供給される材料７’を幅方向及び厚さ方向に正しく位置決めする。
【００２７】
第２実施例の場合、上段の成形ロール２５には環状の突条２７が形成されていると共に、突条２７の円筒形の外周面とその両側の円錐面に対応する形状の環状の溝２８が下段の成形ロール２５’に形成されている。それらの突条２７と溝２８の対応する各面の間に挟み込まれることによって、材料７’は長手方向に連続的に折り曲げられて、図１０に示されたような断面形状を有する材料７”に成形される。なお、この時に材料７”の両側の折り曲げられた側縁部が成形ロール２５の突条２７と抵触しないように、突条２７の環状の基部には逃げ部２９が設けられている。
【００２８】
第２実施例においても、成形ロール２５’に形成された相互に対向する一対の環状の段部２４の作用によって、成形ロール２５，２５’の直前において、それらの間の正しい位置へ材料７’を送り込むことができるので、仮に、供給される材料７’が薄肉のものであっても、また、成形目的である材料７”の断面形状が左右非対称のものであっても、材料７’が成形ロール２５，２５’の前で幅方向或いは高さ方向にずれて断面形状が変形した成形品としての材料７”が形成される恐れがなくなるというように、第２実施例の場合も第１実施例の場合と同等の作用効果を奏する。
【００２９】
図１１から図１５によって本発明の第３実施例を説明する。第３実施例は前述の第２実施例を更に改良したもので、従来技術と同様な成形ロール１，１’によって両側の縁部を折り曲げられた材料７’を、成形目的である材料７”の断面形状に成形する成形ロール３０，３０’、特に下段の成形ロール３０’の断面形状に特徴がある。即ち、成形ロール３０’には成形目的である材料７”の断面形状に対応して第２実施例について説明したものと同様な断面形状の溝２８が設けられているが、その溝２８の上縁部と、この場合も材料７’のためのガイド手段として成形ロール３０’に直接に形成されている環状の段部３２との間を接続するように、第２のガイド手段として、半径が滑らかに変化する（減少する）相互に対向する左右一対の環状の斜面、この場合場合は円錐面からなる移行部３１が設けられている。移行部３１は円錐面に限らず曲線の回転面等であってもよい。
【００３０】
前述の第２実施例においては、図９に示す状態から図１０に示す状態まで材料７’が変形する間に、材料７’の両側の縁部が浮き上がって何物にも支持されていない状態が生じるので、強いて言えば材料７’が幅方向の左右いずれかへずれる可能性があるが、第３実施例においては、下段の成形ロール３０’に相互に対向する一対の環状の段部３２のみならず、それらの段部３２と溝２８との間を滑らかに接続する一対の移行部３１を設けたので、材料７’が図１２に示す成形前の状態から、成形ロール３０及び３０’が深く噛み合っている位置に向かって徐々に進入して行くにつれて、図１３及び図１４に示すように長手方向に連続的に折り曲げられて、材料７’ａから材料７’ｂのように徐々に変形して行く過程において、材料７’の両側の縁部が常に左右の移行部３１に接触していることによって移行部３１から拘束力Ｆを受け続けるので、材料７’が少なくとも幅方向にずれる可能性が完全に排除される。これは成形目的の断面形状が左右非対称である場合に特に効果的となる。
【００３１】
第１実施例ないし第３実施例の各実施例においては、いずれも上下一対の成形ロールのうちの下段の成形ロール２１’，２５’，３０’に直接に、材料７或いは７’の両側の縁部を案内するガイド手段としての相互に対向する一対の環状の段部２４，２６或いは３２を形成して、成形ロールの間へ供給される材料の位置が幅方向及び厚さ方向にずれないように案内しており、第３実施例においては更に別のガイド手段として、成形ロール３０’に相互に対向する左右一対の環状の移行部３１をも設けているが、成形ロールに段部や移行部のようなガイド手段を形成することによって材料を案内することが困難な場合がある。その例を図１６に示す。
【００３２】
図１６に示した例は、成形工程の第１段階（ａ）において、一対の第１成形ロール３３及び３３’を使用して、断面形状が左右非対称なＵ字状の中間成形品である材料７ｂを成形した後に、成形工程の第２段階（ｂ）において、第１段階とは異なる断面形状を有する一対の第２成形ロール３４及び３４’を使用して、中間成形品である材料７ｂの両側の縁部を同じ高さの位置で外側へ折り曲げることによって成形品３５を得るところの２段階からなる順次成形工程である。このように複数の工程が連続する場合には、１つのガイド手段のみによって複数の工程にわたって材料７を案内することが難しくなる。
【００３３】
図１６に示した例においては、中間成形品である材料７ｂにおいて上方へ直角に折り曲げられた左右の側縁部の高さが異なるので、同じ高さの位置で側縁部を左右両側へ押し開くための第２成形ロール３４及び３４’の中へ材料７ｂが進入すると、材料７ｂの高い方の側縁部７ｂ’が、低い方の側縁部７ｂ”よりも先に上段の第２成形ロール３４の拡大部３６に接触する結果、高い方の側縁部７ｂ’が異常な形に変形するか、或いは材料７ｂが幅方向の一方へ（図１６の（ｂ）において右側へ）ずれる恐れがある。そのような場合には成形品３５も成形目的に適合する正常な断面形状を有するものにはなり得ない。しかし、図１６に示したような場合には、前述の第１実施例から第３実施例に示したような相互に対向する一対の環状の段部や移行部を成形ロール自体に形成することが困難である。
【００３４】
このような場合についての解決手段を本発明の第４実施例として、その構成を図１７に示す。第４実施例の特徴は、図１７に示す第１段階（ａ）の工程に使用する成形ロール３７，３７’の形状或いは構造にある。第４実施例における成形ロール３７，３７’は第２段階（ｂ）の工程へ供給する材料７ｃを成形するために使用されるが、図１７の（ａ）から明らかなように、材料７ｃの高い方の側縁部７ｃ’を成形する部分において、側縁部７ｃ’が滑らかな曲面となるように、滑らかな曲面状の成形面３８，３８’を備えている。
【００３５】
従って、図１７に示すように、第４実施例による第１段階（ａ）の工程を経て第２段階（ｂ）へ送られる材料７ｃにおいては高い方の側縁部７ｃ’が滑らかな曲面となっているので、高い方の側縁部７ｃ’が第２成形ロール３４の拡大部３６に接触する時期が遅くなって、低い方の側縁部７ｃ”が拡大部３６に接触する時期と概ね同時になる。それによって、左右の側縁部に加工力が作用する時期が概ね同時となるので、材料７ｃが幅方向の一方向に向かって強く押されるようなことはなく、材料７ｃに異常な変形が生じたり、材料７ｃの位置がずれるというような恐れがなくなる。なお、第１段階（ａ）において形成された高い方の側縁部７ｃ’の曲面は、第２段階（ｂ）における第２成形ロール３４及び３４’によって成形目的に合わせて再成形されるから何ら問題はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の全体構成を示す概念図である。
【図２】第１実施例における要部の１つの状態を示す断面図である。
【図３】第１実施例における図２の要部について他の状態を示す断面図である。
【図４】従来例の全体構成を示す概念図である。
【図５】従来例における１つのガイド手段を示す断面図である。
【図６】従来例における他のガイド手段を示す断面図である。
【図７】従来例における更に他のガイド手段を示す断面図である。
【図８】第２実施例の全体構成を示す概念図である。
【図９】第２実施例における要部の１つの状態を示す断面図である。
【図１０】第２実施例における図９の要部について他の状態を示す断面図である。
【図１１】第３実施例の全体構成を示す概念図である。
【図１２】第３実施例における要部の１つの状態を示す断面図である。
【図１３】第３実施例における図１２の要部について他の状態を示す断面図である。
【図１４】第３実施例における図１２の要部について更に他の状態を示す断面図である。
【図１５】第３実施例における図１２の要部について更に他の状態を示す断面図である。
【図１６】順次成形工程における他の問題を説明するための工程図である。
【図１７】第４実施例を説明するための工程図である。
【図１８】熱交換器を例示する斜視図である。
【図１９】図１８の熱交換器の一部を切断すると共に拡大して示す斜視図である。
【図２０】屈曲板状の成形品を示す斜視図である。
【図２１】成形品としてのフィンを例示する斜視図である。
【図２２】屈曲板状の成形品とフィンを組み合わせる工程を示す斜視図である。
【図２３】完成した熱交換用の扁平チューブを示す斜視図である。
【符号の説明】
１，１’，２，２’，３，３’…成形ロール
４，４’…ガイドロール
５…ガイドシュー
７，７’，７”，７ａ，７ｂ，７ｃ…帯状の材料
２０…熱交換器
２１，２１’，２５，２５’，３０，３０’…成形ロール
２４，２６…相互に対向する一対の環状の段部
３１…一対の環状の移行部
３３，３３’…第１成形ロール
３４，３４’…第２成形ロール
３７，３７’…成形ロール
３８，３８’…曲面状の成形面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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