专利名称：制造扁平管的设备和制造扁平管的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造扁平管的设备，其中待被加工成理想形状的材料逐渐成形以消除被加工材料的缺陷成形，例如褶皱等等，并且更具体地涉及用于制造一种管的设备，流体流经该管以在热交换器例如车辆散热器和热水型加热设备中换热。另外，本发明涉及一种制造该扁平管的方法。
背景技术：
迄今为止，所知的管成形方法都是基于塑性加工方法将薄板金属材料成形为管。 根据该管成形方法，从生产率角度而言，普遍接受使用如下所述的连续轧制成形的工艺。例如，JP-A-10-272513公开了一种通过利用管制造设备来制造管的方法，其中将具有高弹性恢复特性的带状材料变形成为管状，经变形的管卷绕成平板形式且容易地解开以形成管。JP-A-10-137842公开了一种连续制造薄壁管的设备，其包括预弯曲辊；随后的用于执行将弯曲形状成形为U型的一对修补板(patch)；以及随后的用于执行将U型成形为C 型的另一对修补板，它们设置在带状坯料的右侧和左侧上以便预弯曲的带状坯料在经过右修补板和左修补板时在截面形式上由U型逐渐地形成为C型。另外，JP-A-8-103818公开了一种通过使坯料卷通过多对管成形辊之间来连续制造锥形管的方法，其中，具有管成形辊的管成形设备的设置根据通过管成形辊的坯料卷的宽度改变而变化。
发明内容
热交换器，例如车辆散热器和热水型加热设备，通过使用用于流体流动来进行热交换的扁平管而构成。扁平管使用辊通过如下来制造使材料沿其纵向中心轴线弯曲，同时在纵长方向将其两边缘弯曲以使以较小曲率彼此面对，并使两边缘形成接合以重叠从而形成具有管状截面的管。一般而言，在辊轧成形过程中，专用辊安装在多个辊架上以便防止材料的褶皱/ 翘曲，并且该成形是逐渐进行的。因而，需要许多驱动/传动装置，而这导致设备复杂并增加辊准备工序的时间等问题。另一方面，提出了一种通过省略驱动/传动装置并且制造了一种可广泛利用的固定板来简化设备的方法。在这种情况下，为了抑制导致缺陷成形(翘曲、褶皱)的待加工材料的伸长，应用一种拖拉加工方法，在该方法中，通过将待加工材料供给到使所述材料成形为期望形状的工具的一侧，同时从该工具的另一侧拖拉所述材料以便待加工材料通过所述工具，来逐渐弯曲待加工材料。然而，当使用上述工具来执行所述拖拉加工方法时，在待加工材料经过该工具时，为实现拖拉而在拖拉负载中的增加导致待加工材料的阻力的异常增加。即，待加工材料不能平滑地通过所述工具。此外，以预定的量连续供给所述工具的材料经常会在工具前起褶皱。为了使用上述文献JP-A-10-272513、JP-A-10-137842 和 JP-A-8-103818 教导的工具进行连续辊轧成形工艺，因此，必须使用张力辊拖拉材料来减小拖拉负载。此外，在生成多种产品的生产场合，需要为每种尺寸和标准的产品额外地安装专用机架和专用辊。因而会带来一些问题，例如准备计划的时间周期延长和为了满足不同尺寸的产品额外地安装机架而导致设备规模的增大。本发明是基于上述情形而提出的而且其目的是通过如下提供一种制造扁平管的设备，尤其是用来制造使用在热交换器例如车辆散热器和热水型加热设备中的管，即，通过实现预弯曲来降低拖拉负载，通过改进工具来消除引起缺陷成形例如材料褶皱的因素以实现连续辊轧成形，并且缩短了准备的时间并且抑制了设备规模的增加。本发明还提供了一种制造扁平管的方法。为了解决前面所述的问题，根据本发明的第一方面，用于制造扁平管的设备包括 供料单元( 用于供给卷绕成辊状的待加工带状材料(M)；用于从供料单元( 供给的待加工材料(M)进行弯曲的工具单元(3)；张力辊单元G)，用于从工具单元C3)拖拉待加工材料(M)以便通过拖拉经过工具单元C3)使待加工材料(M)逐渐弯曲，并用于在拖拉待加工材料(M)的同时修整校正已弯曲的待加工材料(M)；和传送辊单元(5)，用于传送来自张力辊单元的以扁平管(T)形式的加工产品；其中，在工具单元C3)上游上的供料单元 (2)设置有预弯曲装置，以便通过预弯曲沿着待加工材料(M)的纵向中心轴线在待加工材料(M)中形成预成形槽(Md)。如上所述，沿着待加工材料(M)的纵向中心轴线使待加工材料(M)预弯曲。因此， 可以减小在随后的弯曲成形中角度弯曲的负载以降低拖拉负载，使得可以保持高精度地连续获得期望形状的弯曲产品，同时消除引起缺陷成形例如材料的褶皱的因素。根据本发明的第二方面，供料单元( 具有至少一对辊(21)，并且这对辊具
有预弯曲装置。在待加工材料(M)通过供料单元O)的该对辊时，因此，待加工材料(M)沿着其纵向中心轴线被预弯曲，并且通过下游侧上的工具单元C3)获得期望的弯曲。根据本发明的第三方面，在供料单元O)的下游上，工具单元C3)包括具有凹进的引导部分(32g)的接收工具(32)，其用于接收从供料单元( 供给的(M)的沿其纵向中心轴线的预成形槽(Md)；成形板(33)，其用于将待加工材料(M)推进到接收工具(3 内的凹进的引导部分(32g)上以防止材料由于其回弹而抬升，并且用于促进弯曲；以及多对成形部件(34)，其成对地设置以便在与待加工材料(M)被传送的方向成直角的方向以成对部件(34)之间的相对间隙朝着下游侧逐渐变窄的方式彼此相对。因此，使经过供料单元( 预弯曲的材料(M)由于下游侧上的张力辊单元(4)和传送辊单元( 而通过工具单元C3)。在如前述实现预弯曲时，即使使用工具单元C3)材料的端部也没有变形，其中，工具单元C3)本身没有传送动力，并且材料被张力辊单元(4)和传送辊单元( 连续拖拉。
在通过工具单元( 时，待加工材料(M)的预成形槽(Md)沿待加工材料(M)被传送的方向被送至接收工具(32)中的凹进的引导部分(32g)。此时，成形板(33)将待加工材料(M)推进到接收工具(32)中的凹进的引导部分 (32g)上并且阻止材料(M)由于其回弹而抬升。此外，待加工材料(M)沿着接收工具(32) 行进，并因此通过以其间隙逐渐变窄的方式所设置的多对成形部件(34)。这样，待加工材料 (M)被逐渐弯曲，使得在其两侧上的边缘沿纵长方向逐渐彼此靠近。根据本发明的第四方面，用于修整校正的张力辊单元(4)具有突出和凹进的校正部分G2)用于消除由于预弯曲导致的在待加工材料(M)中发生的加工应变。当通过工具单元C3)完成期望弯曲后，因此，材料简单地通过张力辊单元，藉此由预弯曲引起的加工应变被张力辊单元中的凸校正部分0 有效地校正和消除。根据本发明的第五方面，成形部件(34)可构造成使得其之间的间隙在与待加工材料(M)被传送的方向成直角的方向上能够调节。因此，根据待加工产品的尺寸简单地改变成形部件(34)之间的间隙可以得到不同地加工的产品。本发明的第六方面涉及一种通过弯曲带状待加工材料(M)来制造扁平管(T)的方法，其包括下列步骤预弯曲以在沿着待加工材料(M)的纵向中心轴线供给待加工材料(M) 的同时在待加工材料(M)中沿其纵向中心轴线形成预成形槽(Md)；在沿着待加工材料(M) 被传送的方向从下游侧拖拉待加工材料(M)的同时绕预成形槽(Md)弯曲待加工材料(M)； 以及在沿着待加工材料(M)被传送的方向从下游侧拖拉待加工材料(M)的同时消除在预弯曲步骤中产生的加工应变。因此，待加工材料(M)在沿其纵向中心轴线被预弯曲。因此，可以减小在随后的弯曲成形中角度弯曲的负载以降低拖拉负载，使得可以保持高精度连续获得弯曲成期望形状的产品，同时消除了引起缺陷成形例如材料褶皱的因素。上述装置的括号中的附图标记对应于下面的实施例中所述的具体装置。根据下面提供的本发明优选实施例的描述和附图可以对本发明进行更全面的理解。
在附图中图1是示出了用来制造扁平管的整体设备的第一实施例以及各时间序列中的加工状态示意图，该设备用于执行根据本发明的制造扁平管的方法的工作过程；图2是示出由图1中示出的用于制造扁平管的设备所制造的扁平管的剖视图以及扁平管的加工状态；图3是用于影响图1中示出的用于制造扁平管的整套设备中的角度弯曲的工具单元的立体示意图；图4是示出了用于紧随在使用图3中所述的工具单元进行角度弯曲之后执行修整校正的张力辊单元的主要部分的剖视图；图5的图示包括用于制造扁平管的设备和工具的示意性立体图，并示出了根据现有技术的在各时间序列的加工状态以便与本发明进行比较；
图6a是示出了紧随在使用图5所示的用于制造扁平管的设备中的工具进行角度弯曲之后的张力辊单元的主要部分的剖视图；以及图6b是已经通过图6a所示的张力辊单元的扁平管的主要部分的剖视图。 具体实施例在介绍本发明的制造扁平管的设备之前，下面介绍图5中所示的根据现有技术的制造扁平管的设备100，以便阐明克服本发明的问题的装置。用于制造扁平管的设备100使用容易弹性变形的薄带状金属作为待弯曲的物体。带状金属被认为是具有较小的比重以及易弯曲、塑性变形和延展性的合适材料 (例如，轻金属板如铝板)。待制造的产品被认为是用于使使用在热交换器例如机动车发动机的散热器和热水型加热设备中的流体流动以便交换热量的扁平管。用于制造扁平管的设备100是利用实施图5所示的弯曲的工具101的一种连续轧制成形系统。待加工材料M由供料单元102供给到工具101。待加工材料M被供给到工具101，通过位于工具101下游的张力辊单元103从工具101拖拉，并且围绕其纵向中心轴线逐渐弯曲。此外，传送辊单元104布置在张力辊单元 103的下游上以传送扁平管T形式的加工产品。通过把扁平管T的宽度L、用于铜焊的两边缘部分处的重叠宽度(曲率半径r)和厚度考虑在内，待加工材料M的宽度大约为2 (L+ π r)(参见图2)。上具101装配有工作座板105，当待加工材料M通过作为动力源的张力辊单元 103和供料单元102移动时，工作座板105使围绕待加工材料M的纵向中心轴线供给的待加工材料M逐渐弯曲。工作座板105具有形成在其上表面的V型成形槽106，并且从接收待加工材料M的一侧朝其拖拉侧沿着待加工材料M的被传送方向槽106的宽度逐渐减小而倾斜的角度逐渐增加。V型成形槽106的最低部在传送方向上沿中心轴线行进。当传送待加工材料M时，板 107将待加工材料M从上侧朝着传送的中心轴线方向推进。张力辊单元103包括上下彼此压接触的一对辊部件103ο和10 。辊部件103ο和 103u具有形成在其压接触表面上和压接触表面中的突出和凹进的保持部分108以便保持和拖拉待加工材料Μ。根据利用上述制造扁平管的设备100的制造方法，从供料单元102供给的待加工材料M以其两边缘部分在纵向方向上被稍微向上弯曲的状态被传送到工具101的工作座板 105上。待加工材料M被传送为保持其原始宽度。为了使得待加工材料M通过具有宽度逐渐减小且倾斜角度增加的V型成形槽106的工作座板105，因此，待加工材料M必须通过克服弯曲成形所需的角度弯曲力所引起的摩擦力的相当大张力从下游侧上的张力辊单元103 侧来拖拉。在待加工材料M通过工作座板105时，板107从上侧朝着输送的中心轴线降低以将待加工材料M推进到工作座板105上。在以上述状态通过工具101时，待加工材料M围绕其纵向中心轴线弯曲到几乎充分的程度，被传送到张力辊单元103，并且由辊部件103ο和10 的压接触表面上和压接触表面中的突出和凹进的保持部分108保持(图6a)。由于张力辊单元103的动力源，所以待加工材料M被拖拉并被弯曲。通过张力辊单元103后，材料M的弯曲中心附近的侧表面如图6b所示向内轻微凹陷，因为张力辊单元103没有设置任何校正装置。为了经由使待加工材料M通过工具101而实现弯曲，相当大的拖拉负载或张力是必要的以克服弯曲成形所需的角度弯曲力所引起的摩擦力。即，张力必须基于辊部件103ο 和10 的压接触表面上和压接触表面内的突出和凹进的保持部分108所产生的辊的保持力或摩擦力通过作为动力源的张力辊单元103来产生。如果在待加工材料M通过时张力辊单元103的辊的摩擦力所产生的张力不能完成该弯曲，那么就不能通过使用制造扁平管的设备100来完成连续弯曲；即，待加工材料M产生褶皱，这是在供料单元102至工具101的缺陷成形的一个因素。为了仅依靠张力辊单元103的张力来实现连续弯曲，因此有必要在待加工材料M 通过其而被弯曲时减小通道阻力，也就是降低拖拉负载。如果待加工材料M在如本发明所建议的工具前被预弯曲则可有效降低拖拉负载。此外，为通过利用工具101的工作座板105制造不同的产品，必需根据拖拉负载和形状将机架、专用辊以及工作座板使用相应的来更换。因而制造扁平管的上述设备100不能用来制造不同加工尺寸的产品。因此，必须要为每种尺寸和标准的产品额外提供专用机架和专用辊，从而需要为准备工序延长时间周期，或者由于为不同尺寸的产品提供额外的机架导致设备规模的增加。接着，下面参照图1描述根据本发明的制造扁平管的设备的实施例。如上面现有技术类似，待加工材料M是容易经受塑性变形的薄带状金属，并且假定待制造的产品为用于热交换器如机动车发动机散热器和热水型加热设备的扁平管T。一种用于制造扁平管的设备1包括用于供给卷绕成如卷的待加工的带状材料(M) 的供料单元2 ；用于弯曲从供料单元2供给的待加工材料M的工具单元3 ；张力辊单元4，用于从工具单元3拖拉待加工材料M以便经由拖拉通过工具单元3而使待加工材料M逐渐弯曲，并且用于在拖拉待加工材料M的同时对弯曲的待加工材料M进行修整校正；以及传送辊单元5，用于传送来自张力辊单元4的扁平管T形式的加工产品。供料单元2包括构成在上方和下方的辊对21的多个上辊21ο和下辊21u，多个上辊21ο和下辊21u在沿着制造扁平管的设备的生产线相互接触时以相反的方向旋转。这些辊对21通过预定的动力源和动力机构(未示出)来旋转。为了预弯曲待加工材料Μ，形成辊对21的在相互接触时以相反方向旋转的上辊 21ο和下辊21u在其表面中形成沿着供给的待加工材料M的纵向中心轴线行进的部分和对应于其两侧边缘部分的部分，作为以突出/凹进的方式接合的预弯曲装置22。预弯曲装置 22包括用于沿着纵向中心轴线将预成形槽Md赋予给待加工材料M的突出和凹进部分22a， 以及用于将在两边缘部分处为铜焊区域的R部分Me赋予给待加工材料M的R赋予部分 22b，突出和凹进部分22a以及R赋予部分22b形成在紧在工具单元3之前的辊对21的接触表面中。在如上所述逐渐预弯曲待加工材料M时，塑性变形抵御待加工材料M的恢复力而增进，实现预弯曲，并在待加工材料M中形成预定预成形槽Md和R部分Me。接着，将参考图1和图3对工具单元3进行描述。
工具单元3具有固定至座板31且沿着待加工材料M被传送的方向延伸的接收工具32。在供料单元2的下游上，接收工具32经由预成形槽Md接收待加工材料M。在图3 中，座板31未被示出。在这种情况下，接收工具32设置有凹进的引导部分32g以便接收沿着由供料单元 2供给的待加工材料M的纵向中心轴线的预成形槽Md(如图3所示)。工具单元3还提供有成形板33，其将传送的待加工材料M推进到接收工具32中的凹进的引导部分32g以阻止材料M由于回弹而升起并以增进弯曲。在支撑接收工具32的座板31的两侧上，工具单元3还具有成对设置的多对成形辊部件34，以便在与待加工材料M被传送方向成直角的方向彼此相对，该多对成形辊部件 34设置成使得成对部件34之间的相对间隙朝着下游侧逐渐变窄。该如此设置的辊部件之间的间隙可以通过预定机构(未示出)根据被弯曲产品来调节。此外，成形辊部件34设置成具有不同的直径，并且还可以根据被弯曲产品由具有不同直径的成形辊部件来替换。接着，图4示出了放大规模的张力辊单元4。张力辊单元4包括上下相互压接触的一对辊部件41ο和41u。这些辊部件41ο和41u设置有形成在其压接触表面上和压接触表面中的突出和凹进保持部分42，以便在压接触状态下通过工具单元3保持和拖拉待加工材料M至几乎充分的程度。如图4所示，突出和凹进保持部分42在凸保持部分42a的端部附近设置有凸校正部分43以校正和消除因预弯曲所产生的加工应变。传送辊单元5包括多个辊对51。待加工材料M经过工具单元3弯曲、经过张力辊单元4修整校正、并且从其两侧通过被保持方式由辊对51来拖拉。最后，待加工材料M的两边缘部分处的R部分Me互相重叠，并且待加工材料M以扁平管T形式的加工产品被传送。前面对本发明的用于制造扁平管的设备1进行了描述。接着，将参照图1中所示的制造扁平管的设备1中每个部分的时间序列的工作状态对制造扁平管T的过程进行描述。首先，通过适当的牵拉装置将卷绕如卷的待加工带状材料M在其前端处朝着张力辊单元4拖拉。供料单元2中的送料辊对21通过预定的动力源和驱动机构旋转，使得被保持在上辊21ο和下辊21u之间的待加工材料M朝着工具单元3供给。在通过供料单元2的辊对21时，待加工材料M在沿着其两边缘部分和沿其纵向中心轴线被赋予抵御其恢复力的塑性变形力，并且逐渐被预弯曲。在通过紧在工具单元3之前的辊对21中的上辊21ο和下辊21u时，待加工材料M由于上辊21ο和下辊21u的突出和凹进部分22而被赋予有沿其纵向中心轴线的预定预成形槽Md，且还由于R赋予部分22b而赋予有在其两边缘部分处为铜焊区域的R部分Me。如上所述，通过供料单元2供给的待加工材料M赋予有沿其纵向中心轴线的预成形槽Md，赋予有在其两边缘部分处为铜焊区域的R部分Me，并且以其两边缘部分围绕预成形槽Md轻微向上弯曲的状态而被预弯曲(如图1中的点tl)。在待加工材料M在以上述状态被带至工具单元3时，固定至座板31的接收工具32 经由预成形槽Md使待加工材料M接收在凹进的引导部分32g处。接着，在朝着张力辊单元4被牵拉时，待加工材料M通过在支撑接收工具32的座板31两侧上设置的多个成形辊部件34。成形辊部件34设置成使得成对部件34之间的相对的间隙朝着下游侧逐渐变窄。因此，在朝着下游侧传送时，待加工材料M从座板31两侧上的成形辊部件34沿着宽度方向接收向内的推进力。由于其回弹，所以待加工材料M趋于从固定至座板31的接收工具32的凹进引导部分32g抬升。然而，成形板33朝着接收工具32中的凹进引导部分32g下降以推进传送的待加工材料M。因而，待加工材料M被阻止抬升并且被促进地弯曲。在如上述行进通过工具单元3的情况下，待加工材料M被弯曲到了几乎充分的程度(图1中的点t2)，并且由在工具单元3下游上的张力辊单元4的辊部件41ο，41u的压接触表面上和压接触表面中的突出和凹进保持部分42所保持。随后，由于张力辊单元4的动力源，待加工材料M以受到辊部件41ο和41u保持的状态供给到传送辊单元5。当待加工材料M经过张力辊单元4中的辊部件41ο和41u的压接触表面上和压接触表面中的突出和凹进保持部分42时，由预弯曲产生的加工应变被靠近突出保持部分4 端部的凸校正部分43校正和消除(见图4)。在传送辊单元5中，由张力辊单元4修整校正的待加工材料M在其两侧被保持的同时被多个辊对51拖拉。在待加工材料M的两边缘部分处的R部分Me彼此重叠，并且待加工材料M以扁平管T形式的加工产品被传送。如上所述根据本发明的用于制造扁平管的设备1，逐渐预弯曲待加工材料M，使得可以减小随后弯曲成形所需的角度弯曲力并减小拖拉负载。因而，可以保持高精度和连续地获得期望形状的弯曲加工产品，同时消除引起缺陷成形例如材料褶皱的因素。工具单元3中成形辊部件34的间隙可以根据待加工产品的尺寸来变化，并可以在缩短准备工序的时间并且抑制设备尺寸的情况下获得不同尺寸的产品。此外，成形辊部件34被设置为允许不同直径的辊部件被替换。因此，通过简单替换不同尺寸的辊部件能够容易获得不同尺寸的产品。尽管通过参照出于描述目的所选择的特定实施例对本发明进行了描述，但应明白的是本领域技术人员可不脱离本发明的基本构思和范围内对其作出多种修改。
权利要求
1.一种用于制造扁平管的设备，其包括供料单元，其用于供给被卷绕成卷的带状待加工材料； 工具单元，其用于弯曲从所述供料单元供给的所述待加工材料； 张力辊单元，其用于从所述工具单元拖拉所述待加工材料以便所述待加工材料通过拖拉经过所述工具单元而被逐渐弯曲，并且用于在拖拉所述待加工材料的同时修整校正弯曲的所述待加工材料；以及传送辊单元，其用于传送来自所述张力辊单元的扁平管形式的加工产品； 其中，在所述工具单元的上游上的所述供料单元设置有预弯曲装置，用于沿所述待加工材料的纵向中心轴线通过预弯曲在所述待加工材料中形成预成形槽。
2.如权利要求1所述的用于制造扁平管的设备，其特征在于，所述供料单元具有至少一对辊，并且所述一对辊具有所述预弯曲装置。
3.如权利要求1所述的用于制造扁平管的设备，其特征在于，在所述供料单元的下游上，所述工具单元包括具有凹进的引导部分的接收工具，其用于接收从所述供料单元供给的所述待加工材料的沿其纵向中心轴线的预成形槽；成形板，其用于将所述待加工材料推进至所述接收工具中的所述凹进的引导部分上以防止材料由于其回弹而抬升，并且用于促进弯曲；以及多对成形部件，其成对设置以便在与所述待加工材料被传送方向成直角的方向以成对部件之间的相对间隙朝着下游侧逐渐变窄的方式彼此相对。
4.如权利要求1所述的用于制造扁平管的设备，其特征在于，用于修整校正的所述张力辊单元具有突出和凹进的校正部分以消除因预弯曲导致的在所述待加工材料中发生的加工应变。
5.如权利要求3所述的用于制造扁平管的设备，其特征在于，所述成形部件构建成使得其之间的间隙在与所述待加工材料被传送的方向成直角的方向能够调节。
6.一种通过弯曲带状待加工材料制造扁平管的方法，其包括以下步骤预弯曲所述材料，以在沿着所述待加工材料的纵向中心轴线供给所述待加工材料的同时，在所述待加工材料中沿着其所述纵向中心轴线形成预成形槽；在沿着所述待加工材料被传送的方向从下游侧拖拉所述待加工材料的同时绕所述预成形槽弯曲所述待加工材料；以及在沿着所述待加工材料被传送的方向从下游侧拖拉所述待加工材料的同时消除在所述预弯曲步骤中产生的加工应变。
全文摘要
本发明涉及制造扁平管的设备和制造扁平管的方法，具体地，一种通过弯曲带状待加工材料M制造扁平管T的方法，其中，材料M被预弯曲以在材料M中沿着其纵向中心轴线形成预成形槽Md。然后，逐渐移动待加工材料M使得待加工材料M的在其纵向方向的两边缘部分以预成形槽为中心逐渐相互靠近以形成管状形状。
文档编号B21C37/083GK102189150SQ20111005264
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月25日 优先权日2010年1月25日
发明者光川一浩, 古川重信, 泷桐茂也 申请人:株式会社电装