JP2001107725A - 触媒コンバータの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒状部材と共に緩衝部材を均等に縮径して触
媒担体を適切に支持し得るように触媒コンバータを製造
する。 【解決手段】 触媒担体ＣＳの外周に緩衝マットＭＴを
巻回して筒状部材４内に収容する。筒状部材４の少なく
とも緩衝マットＭＴを含む範囲に対し、筒状部材４の外
周回りに均等に配置し、外周回りを同径の円形軌跡にて
公転すると共に筒状部材４の径方向に移動する複数のス
ピニングローラ２８によってスピニング加工を行ない、
筒状部材４と共に緩衝マットＭＴを縮径して触媒担体Ｃ
Ｓを支持する。これと連続して、筒状部材４の端部に対
しスピニングローラ２８によってネッキング加工を行な
うこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は触媒コンバータの製
造方法に関し、特に、筒状部材内に緩衝部材を介して触
媒担体を支持して成る触媒コンバータの製造方法に係
る。

【０００２】

【従来の技術】近時の自動車には触媒コンバータが搭載
されており、その製造方法としては、触媒担体の外周に
緩衝部材としてセラミック製のマットを巻回し、マット
を圧縮しながらケーシング（筒状部材）内に圧入する方
法が一般的である。しかし、緩衝機能を確保するためマ
ットを厚く且つ柔らくするという要請がある一方、ケー
シング内への圧入を容易にするためマットを薄く且つ硬
くするという要請があり、これらは背反事項であるの
で、両者の要請に対する妥協点を求め乍ら製造せざるを
得ないという状況である。

【０００３】このため、従来方法では、触媒担体をマッ
トによって充分保護することができず触媒担体が破損し
たり、ケーシング内への圧入時に触媒担体やマットを破
損するという問題が指摘されていた。これらの問題を解
決するため、筒状部材内に触媒担体及びマットを挿入し
た後、筒状部材を外側から圧縮してマットを適当量圧縮
する方法が提案されている。例えば、米国特許第５３２
９６９８号、特開昭６４−６０７１１号、特開平９−２
３４３７７号、特開平９−１７０４２４号等の公報に開
示されている。

【０００４】一方、触媒担体を保持するケースに関して
は、実開昭６１−１１０８２３号公報において、ケース
本体とその両端のコーン部を溶着する従来方法の作業性
等の不都合を解消すべく、両端のコーン部の少くとも一
方とケース本体とを、管材を拡管又は縮管して一体に形
成する触媒担体の保持ケースが提案されている。同公報
には、ケース本体と同径の管材の一端を縮管してコーン
部と導管を一体に形成し、筒部内に触媒担体及びクッシ
ョン材を挿入し、開口側の部分をケース本体部分を残し
てスピニング加工により縮管して他方のコーン部と導管
を一体に形成する旨記載されている。もっとも、スピニ
ング加工の具体的な方法は開示されておらず、ケース本
体部分に対してスピニング加工を行なうことは記載され
ていない。

【０００５】同様に、特開平９−１１２２５９号公報に
は、アッパー部材とロウアー部材の内部にモノリス触媒
を保持した状態で、アッパー部材とロウアー部材のフラ
ンジを溶接する従来のモノリス触媒コンバータの製造方
法、あるいは筒部とその両端のコーン部を溶接する従来
方法の組付け性等の不都合を解消すべく、筒状のパイプ
素材内にモノリス触媒を挿入する挿入工程と、パイプ素
材の両端開口をロート状に絞り加工する絞り工程とを有
するモノリス触媒コンバータの製造方法が提案されてい
る。そして、絞り工程については、ダイス型絞り加工装
置やスピニング絞り加工装置を用いる旨記載され、同公
報の図９にはスピニング絞り加工装置が示され、パイプ
素材を軸心回りに回動しつつ、パイプ素材の一端開口に
ローラを押し付けると説明されている。更に、同公報の
図５にはパイプ素材へのモノリス触媒の挿入工程及び絞
り工程を行なった後、ローラを取り付けた押圧治具をパ
イプ素材に押し付け筒部にリング状の凹みを形成する方
法も開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の実開昭６１−１
１０８２３号公報及び特開平９−１１２２５９号公報に
記載の触媒コンバータの製造方法においては、絞り加工
としてスピニング加工が例示されており、このスピニン
グ加工は、実開昭６１−１１０８２３号公報には具体的
な説明はないが、特開平９−１１２２５９号公報の図９
に具体的に開示されているように、加工対象のワークを
回転させ乍ら、単一のローラを押し当てるという、絞り
加工の一形態として従前から一般的に行なわれていた方
法であることは明らかである。このような一般的なスピ
ニング加工と異なる方法を用いるのであれば、その旨説
明される筈である。例えば、特開平３−１４６２３２号
には、触媒コンバータの製造方法とは全く異なる分野で
はあるが、溝付き管材の端部処理方法に関し、内面に溝
を長さ方向に形成した溝付き管材の先端部分を成形ロー
ルに臨ませて回転機構を回転させ、回転機構の回転に基
づく成形ロールの公転及び遊転と、成形ロールの径方向
の移動により溝付き管材の先端部分を縮径するように絞
り加工する方法が開示されている。尚、成形ロールは従
前同様一個のロールが用いられている。

【０００７】また、前掲の公報に記載の、筒状部材内に
緩衝部材を介して触媒担体を支持する方法に関しては、
何れもダイスを用いた圧縮加工、あるいは押し型を用い
た圧縮加工によるものであるため、周方向又は径方向へ
の圧縮力だけで加工されることになり、筒状部材の素材
が周方向及び長手方向に流動しにくく、筒状部材の座屈
や、肉厚の不均一化を惹起するおそれがある。この結
果、マットの圧縮量が不均一となり、ひいては触媒担体
を支持する力が不均一となるおそれが大であるので、最
適な方法と言うことはできない。筒状部材の座屈や、肉
厚の不均一化を惹起しないまでも、前述の方法で筒状部
材の真円精度を得、マットの圧縮量精度を全周に亘って
均等とすることは極めて困難である。而して、マットを
全周に亘り長手方向に均等且つ正確に所定量だけ圧縮し
得る技術が切望されていた。

【０００８】そこで、本発明は、筒状部材内に緩衝部材
を介して触媒担体を支持して成る触媒コンバータの製造
方法において、筒状部材と共に緩衝部材を均等に縮径し
て触媒担体を適切に支持し得るように触媒コンバータを
製造することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の触媒コンバータの製造方法は、請求項１に
記載のように、触媒担体の外周に緩衝部材を巻回して筒
状部材内に収容し、該筒状部材の軸を中心とした回転を
阻止するように前記筒状部材を固定し、前記筒状部材の
少なくとも前記緩衝部材の一部を含む範囲に対し、前記
筒状部材の外周回りに均等に配置し、前記筒状部材の外
周回りを同径の円形軌跡にて公転すると共に前記筒状部
材の径方向に駆動する複数のスピニングローラによって
スピニング加工を行ない、前記筒状部材と共に前記緩衝
部材を縮径して触媒担体を支持することとしたものであ
る。而して、被加工物たる筒状部材が回転不能に固定さ
れた状態で、複数のスピニングローラが筒状部材の外面
に密着しながら、少なくとも緩衝部材を含む範囲がスピ
ニング加工されるので、筒状部材を構成する素材の塑性
流動が円滑に行なわれる。これにより、良好な精度で筒
状部材が均等に縮径されると共に、緩衝部材も高精度で
均等に縮径される。

【００１０】更に、請求項２に記載のように、予め前記
触媒担体の外径及び前記筒状部材の内径を測定し、該測
定結果に基づき前記緩衝部材に対する目標縮径量を演算
し、該目標縮径量に基づき前記スピニングローラを径方
向に駆動することとするとよい。尚、前記筒状部材の内
径の測定は直接、間接を問わず、例えば前記筒状部材の
外径を測定した後、前記筒状部材の厚さを減算する場合
を含む。

【００１１】更に、請求項３に記載のように、前記スピ
ニングローラにより前記筒状部材と共に前記緩衝部材の
一部を含む範囲を縮径し、且つ前記筒状部材の少くとも
一端部に対し前記スピニングローラによってネッキング
加工を行ない前記筒状部材に首部を形成することとして
もよい。これにより、スピニングローラによる筒状部材
及び緩衝部材の縮径工程の前及び／又は後において、筒
状部材の端部に対するネッキング加工を一工程中で連続
して行なうことができる。

【００１２】前記の触媒コンバータの製造方法におい
て、請求項４に記載のように、前記筒状部材の両端を固
定した状態で、前記筒状部材の胴部の少なくとも前記緩
衝部材の一部を含む範囲に対し前記スピニング加工を行
ない、前記筒状部材と共に前記緩衝部材を縮径して触媒
担体を支持するように構成するとよい。

【００１３】更に、請求項５に記載のように、予め前記
触媒担体の外径及び前記筒状部材の内径を測定し、該測
定結果に基づき前記緩衝部材に対する目標縮径量を演算
し、該目標縮径量に基づき前記スピニングローラを径方
向に駆動することとするとよい。尚、前記触媒担体の外
径及び前記筒状部材の内径を測定し、該測定結果に基づ
き前記緩衝部材に対する目標縮径量を演算する工程を自
動的に処理するように構成することができる。

【００１４】また、請求項６に記載のように、前記スピ
ニングローラにより前記筒状部材と共に前記緩衝部材の
一部を含む範囲を縮径した後、前記筒状部材の胴部を固
定し、前記筒状部材の少くとも一端部に対し前記スピニ
ングローラによってネッキング加工を行ない前記筒状部
材に首部を形成することとしてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】上記の構成になる触媒コンバータ
の製造方法の実施形態を図面を参照して説明する。先
ず、図１に示すように、触媒担体ＣＳの外周に、本発明
の緩衝部材を構成する緩衝マットＭＴを巻回し、必要に
応じ可燃性テープ等によって固定して、筒状部材４
（尚、加工後は外筒あるいはハウジングと呼ばれる）内
に収容する。この場合において、緩衝マットＭＴの外面
が筒状部材４の内面に圧接されることなく（即ち、圧入
ではなく）、触媒担体ＣＳ及びこれに巻回された緩衝マ
ットＭＴは、筒状部材４内に緩やかに収容される。従っ
て、この工程で触媒担体ＣＳ及び緩衝マットＭＴが損傷
するおそれはない。

【００１６】尚、本実施形態においては、触媒担体ＣＳ
はセラミックスで構成されているが、金属製でもよい。
また、筒状部材４はステンレススティール管であるが、
これに限らず、他の金属管を用いることとしてもよい。
緩衝マットＭＴは、本実施形態では熱による膨張が殆ど
ないアルミナマットで構成されているが、熱膨張型のバ
ーミキュライト式のマットを用いることとしてもよく、
本発明ではマットの種類は問わない。

【００１７】次に、図２に示すように、筒状部材４の一
方の端部をクランプ装置１２によって挟持し、回転不能
且つ軸方向移動不能に固定する。そして、筒状部材４の
少なくとも緩衝マットＭＴの一部を含む範囲に対し、筒
状部材４の外周回りを同径の円形軌跡にて公転する複数
のスピニングローラ２８によってスピニング加工を行な
う。即ち、筒状部材４の外周回りに望ましくは等間隔で
配置したスピニングローラ２８を、筒状部材４の外周面
に密着させて公転させ、この公転軌跡を縮小しつつ軸方
向（図２の右方向）に駆動してスピニング加工を行な
う。例えば、縮径の結果として得られる緩衝マットＭＴ
の圧縮量を２乃至４ｍｍ程度とする場合には、スピニン
グローラ２８の公転半径を２乃至４ｍｍ縮小させればよ
い。

【００１８】具体的には、図２のＡ位置からＢ位置まで
はスピニングローラ２８によって筒状部材４の径を徐変
させ、Ｂ位置からＣ位置までを一定の径に形成し、Ｃ位
置から右側はスピニングローラ２８によって径が急減す
るようにネッキング加工を行なう。これにより、Ｂ位置
からＣ位置までに縮径部４ａ、Ｃ位置から右側にテーパ
部４ｂ及びボトルネック部４ｃが形成される。尚、Ａ位
置からＣ位置までの縮径加工と、Ｃ位置から右側のネッ
キング加工を別工程で行なうこととしてもよいが、この
ように１工程で連続して行なうこととすれば、タクトタ
イムを短縮できると共に、加工機のエネルギーを低減す
ることができ、効率的である。而して、緩衝マットＭＴ
は筒状部材４と共に縮径され、触媒担体ＣＳが筒状部材
４内で安定した状態で支持される。

【００１９】更に、上記のように加工された筒状部材４
を１８０度反転させて配置し、図３に示すように、筒状
部材４の他方の端部についても上記と同様にスピニング
ローラ２８によるネッキング加工を行なう。この場合に
おける筒状部材４の反転作業は、本実施形態では図２の
工程終了後、クランプ装置１２による筒状部材４の挟持
状態を解放し、図示しないロボットハンドによってクラ
ンプ装置１２から筒状部材４を取り出し、これを反転さ
せて再度クランプ装置１２に装着することによって行な
う。尚、筒状部材４等の被加工物の搬入及び搬出にもロ
ボットを用いることとすれば一層良好な作業効率を得る
ことができる。そして、クランプ装置１２によって筒状
部材４の他方の端部を挟持し、図２のＢ位置より左側の
未加工部分に対し、スピニングローラ２８によって前述
と同様に加工し、テーパ部４ｂ及びボトルネック部４ｃ
を形成する。

【００２０】図２及び図３に示すように、軸方向に進退
自在のマンドレル４０を筒状部材４の端部に挿入した状
態でスピニングローラ２８によってネッキング加工を行
なうことにより、ボトルネック部４ｃの形状精度が向上
する。このマンドレル４０を用いた加工については後述
する。尚、最初に筒状部材４の一方の端部にネッキング
加工を行なった後、スピニング加工によって縮径部４ａ
を形成し、最後に筒状部材４の他方の端部にネッキング
加工を行なうこととしてもよく、この場合にもスピニン
グローラ２８による連続した加工を行なうことができ
る。

【００２１】図４は本発明の他の実施形態に係るもの
で、前述の図１び図２に示す工程に続き、図３の工程に
代わって、図４に示すように被加工物たる筒状部材４の
軸に対しマンドレル４０の軸が傾斜するように配置さ
れ、スピニングローラ２８によるネッキング加工が行な
われる。而して、図４に示すように筒状部材４の他方の
端部には、縮径部４ａの軸に対し傾斜した軸を有するテ
ーパ部４ｅ及びボトルネック部４ｆが形成される。ある
いは、図示は省略するが、縮径部４ａの軸に対し偏心し
た軸を有するテーパ部及びボトルネック部を形成するこ
ともできる。更には、筒状部材４の両端部を縮径部４ａ
の軸に対し、同軸、傾斜軸及び偏心軸を適宜組み合わせ
てネッキング加工を行なうこともできる。尚、これらの
偏心軸及び傾斜軸を含むスピニング加工方法については
特開平１１−１４７１３８号公報及び特開平１１−１５
１５３５号公報に開示されており、これらの加工方法を
筒状部材４の端部の成形に適用することができる。

【００２２】上記の触媒コンバータの製造に供するスピ
ニング加工装置の構成を図５乃至図７を参照して説明す
る。ここで、図６は図４に示した実施形態の工程におけ
るネッキング加工状況を示している。図５及び図６にお
いて、ベースＢＳ上に、筒状部材４の端部の加工目標中
心軸ＸｅがＸ軸となるように（図５では筒状部材４の中
心軸Ｘｔと加工目標中心軸Ｘｅは同一面上にあるので一
致している）、これと平行に一対のＸ軸ガイドレール５
がベ−スＢＳ上の一方側（図５の右側）に固定され、こ
のＸ軸ガイドレール５に沿って筐体２０が移動可能に配
置されている。この筐体２０の下部にはボールソケット
７が固定され、これに螺合する螺子軸（ボールスクリュ
ー）８が、ベ−スＢＳ上にＸ軸ガイドレール５と平行に
配置され、サーボモータ９によって回動可能に支持され
ている。而して、サーボモータ９によって螺子軸８が回
転駆動されると、筐体２０はＸ軸に沿って移動するよう
に構成されている。

【００２３】一方、ベ−スＢＳの他方側（図５の左側）
には台１ａが形成されており、Ｘ軸ガイドレール５と直
交する一対のＹ軸ガイドレール１０が台１ａ上に固定さ
れている。これらのＹ軸ガイドレール１０にはテーブル
６を支持する一対のスライダ１１が移動可能に配置さ
れ、このテーブル６上にクランプ装置１２が支持されて
いる。クランプ装置１２は、テーブル６に回動自在に支
持された下側クランプ１３と、その上方に配置される上
側クランプ１７を備え、これら下側クランプ１３と上側
クランプ１７との間に筒状部材４が挟持される。テーブ
ル６の下部にはボールソケット１４（図６）が固定され
ており、これに螺合する螺子軸１５が、台１ａ上にＹ軸
ガイドレール１０と平行に配置され、サーボモータ１６
によって回動可能に支持されている。而して、サーボモ
ータ１６によって螺子軸１５が回転駆動されると、テー
ブル６及びクランプ装置１２はＹ軸に沿って移動するよ
うに構成されている。

【００２４】上側クランプ１７の上部には駆動手段とし
て、例えば油圧駆動のシリンダ１８が配置され、これに
よって上側クランプ１７が昇降駆動可能に支持されてお
り、筒状部材４の装着及び取り外し時には上側クランプ
１７が上昇駆動される。そして、下側クランプ１３の上
面には半円筒のクランプ面が形成され、上側クランプ１
７の下面にも半円筒のクランプ面が形成されており、こ
れらのクランプ面の間に筒状部材４が挟持されたときに
は、回転不能且つ軸方向移動不能に保持されるように構
成されている。また、クランプ装置１２の筐体２０と反
対側には位置決め装置１９が配設されており、この位置
決め装置１９のストッパ１９ａに一端部が衝合するよう
に筒状部材４が配置される。

【００２５】位置決め装置１９はクランプ装置１２と共
に移動し得るように、下側クランプ１３に装着されてい
る。位置決め装置１９においては、シリンダ１９ｂによ
ってストッパ１９ａが軸方向に進退可能に支持されてお
り、ストッパ１９ａは下側クランプ１３に対しＸ軸方向
に位置調節可能に構成されている。而して、図２及び図
３の工程において筒状部材４の軸方向の位置決めを適切
且つ容易に行なうことができる。

【００２６】而して、筒状部材４が下側クランプ１３の
クランプ面上で、ストッパ１９ａに一端部が衝合するよ
うに配置された後、上側クランプ１７が油圧シリンダ１
８によって下降駆動されると、筒状部材４は上側クラン
プ１７と下側クランプ１３の間の所定位置に保持され
る。このとき、図５に示すように、筒状部材４の中心軸
Ｘｔが後述する主軸２の中心軸Ｘｒに対し、ベースＢＳ
と平行な同一平面上（ベースＢＳから同一の高さ）に位
置するように構成されている。

【００２７】更に、図５の左側のテーブル６には例えば
モータ３１から成る回転駆動手段が埋設されており、こ
のモータ３１の出力軸３１ａが図１の上方、即ちベース
ＢＳに対し垂直方向に延出して下側クランプ１３に係合
し、この下側クランプ１３を出力軸３１ａを中心に回転
駆動し得るように構成されている。テーブル６の上面に
は、出力軸３１ａを中心とする円弧状の案内溝３２が形
成されており、この案内溝３２に嵌合するガイドローラ
３３が下側クランプ１３の下面に回動自在に支持されて
いる。而して、下側クランプ１３は案内溝３２に沿って
回動し、出力軸３１ａを中心として回転駆動されるよう
に構成されており、図２は下側クランプ１３が所定角度
回転した状態を示している。

【００２８】次に、図５の右側に、主軸２が、筒状部材
４の中心軸Ｘｔに対してベースＢＳと平行な同一平面上
に位置し、筒状部材４の加工目標中心軸Ｘｅと略同軸上
で筒状部材４に対向するように配置され、中心軸Ｘｒを
中心にベアリング２０ａ，２０ｂを介して回動自在に筐
体２０に支持されている。本実施形態の主軸２は、円筒
状の外管２１と内管２３によって二重管に構成されてお
り、後述する変速機構５０に連結されている。

【００２９】更に、内管２３の中空部を貫通するよう
に、マンドレル４０の連結棒４１が主軸２とは独立して
軸方向に進退可能に支持されている。即ち、連結棒４１
は主軸２の内管２３に対し軸受を介してフローティング
支持されており、従って主軸２の回転及び軸方向移動に
拘らず軸方向に移動し得るように構成されている。マン
ドレル４０は筒状部材４の開口端内側の形状に合致する
ように形成されている。連結棒４１の基端部は進退駆動
用のシリンダ４２に支持され、シリンダ４２はブラケッ
ト１ｃを介してベースＢＳに支持されている。

【００３０】主軸２の外管２１は歯車列２２ａを介して
プーリ２２ｂに連結され、このプーリ２２ｂがベルト
（図示せず）を介して回転駆動手段のモータ等（図示せ
ず）等に連結されており、外管２１はこのモータ等によ
って回転駆動される。外管２１の先端にはフランジ２４
が固定されており、外管２１が回転駆動されるとフラン
ジ２４が中心軸Ｘｒを中心に回転する。一方、内管２３
は、外管２１及びフランジ２４に対して回動可能に支持
されている。そして、内管２３の先端部には支持板２５
が固定されており、支持板２５は内管２３と共に中心軸
Ｘｒを中心に回転駆動される。

【００３１】支持板２５には、図７に示すような３条の
螺旋状の案内溝２５ａが形成されており、これらの案内
溝２５ａの各々に、支持板２５の回転に伴い径方向に移
動する案内ピン２６が配置されている。これらの案内ピ
ン２６は３個の支持部材２７に夫々保持されており、各
支持部材２７には、図５に示すようにスピニングローラ
２８が回動自在に支持されている。而して、内管２３が
回転駆動されると、スピニングローラ２８が中心軸Ｘｒ
を中心に回動（公転）すると共に、支持板２５の回転に
応じて支持部材２７が案内溝２５ａに沿って径方向に駆
動され、スピニングローラ２８が中心軸Ｘｒに対して近
接、離隔するように駆動される。つまり、スピニングロ
ーラ２８の作動は支持板２５の回転中に行なわれ、スピ
ニングローラ２８は公転しながらその公転軌道径を変化
させることとなる。

【００３２】上記の外管２１及び内管２３が連結される
変速機構５０は撓み噛み合い式駆動装置を用いたもの
で、外管２１と内管２３に夫々係合される一対の外輪５
１，５２と、これらの内面に形成された同一の歯数の歯
溝に噛合し、これらと異なる歯数の歯形が形成された可
撓性の歯車輪５３と、この歯車輪５３を回動可能に支持
し外輪５１，５２の歯溝と相対する２箇所で噛合するよ
うに配置するウェーブ形成輪５４が設けられている。こ
のウェーブ形成輪５４は駆動用減速モータ５５によって
回転駆動される。外輪５１，５２は夫々支持歯車５６，
５７に支持され、支持歯車５６と噛合する駆動歯車５８
が外管２１に取付けられ、支持歯車５７と噛合する従動
歯車５９が内管２３に取付けられている。

【００３３】上記の撓み噛み合い式駆動装置は、例えば
ハーモニックドライブ（Harmonic Drive Systems, Inc.
の登録商標。インターネット情報http://www.hds.co.jp
/hdss.htm に記載）として知られているので、作動原理
の説明は省略するが、外管２１の回転駆動に応じて外輪
５１，５２間に相対速度差が生ずる差動機構が構成され
ている。而して、外管２１が回転駆動されると、外輪５
１，５２間の差動により内管２３を介して支持板２５が
回転駆動され、各支持部材２７、ひいては各スピニング
ローラ２８が中心軸Ｘｒに対し径方向移動することとな
る。

【００３４】このスピニングローラ２８は断続的な衝撃
を和らげるため複数個設けられるが、本実施形態のよう
に三個のスピニングローラ２８を等間隔に配置するのが
理想的である。また、スピニングローラ２８は径方向に
変位可能であればどのような移動経路としてもよい。ス
ピニングローラ２８の駆動手段及び差動機構としては遊
星歯車機構等、他の手段を用いることとしてもよい。
尚、上記モータ９，１６，３１，５５等及びシリンダ１
８，１９ｂ，４２等の各駆動手段はコントローラ（図示
せず）に電気的に接続され、このコントローラから各駆
動手段に対し制御信号が出力され、数値制御されるよう
に構成されている。

【００３５】而して、図５において、先ずクランプ装置
１２の上側クランプ１７が上昇した状態で、下側クラン
プ１３のクランプ面上に加工対象の筒状部材４が配置さ
れ、位置決め装置１９のストッパ１９ａに当接した状態
の所定位置でシリンダ１８が駆動される。これにより、
上側クランプ１７が下降し、筒状部材４は下側クランプ
１３と上側クランプ１７の間に挟持され、回転不能の状
態で保持される。このとき、筒状部材４の中心軸Ｘｔが
主軸２の中心軸Ｘｒと同軸となるように位置決めされる
（図６の状態とは異なる）。また、各スピニングローラ
２８は筒状部材４の外径よりも外側に退避している。

【００３６】次に、筐体２０がＸ軸ガイドレール５に沿
って前進駆動され（図５及び図６の左方向に移動）、ク
ランプ装置１２の出力軸３１ａの中心から所定距離退避
した点に各スピニングローラ２８が位置した状態で停止
される。そして、マンドレル４０が筒状部材４の一端部
の開口内に位置するように前進駆動される。

【００３７】この状態から、主軸２が中心軸Ｘｒを中心
に回転駆動され、各スピニングローラ２８が中心軸Ｘｒ
を中心に回動すると共に、変速機構５０を介して支持板
２５が回転駆動され、各スピニングローラ２８が中心軸
Ｘｒに向かって径方向に移動する。同時に、各スピニン
グローラ２８がＸ軸ガイドレール５に沿って後退駆動さ
れる（図５及び図６の右方向に移動）。これにより、各
スピニングローラ２８は、筒状部材４の端部の外周面に
圧接された状態で、それ自体回転（即ち、自転）すると
共に中心軸Ｘｒを中心に回転（即ち、公転）しながら、
中心軸Ｘｒ方向に径方向駆動され、スピニング加工が行
なわれる。同様にして、複数回の加工サイクルが行なわ
れ、図２に示すように縮径部４ａが形成される。更に、
筒状部材４の両端部がスピニングローラ２８によってネ
ッキング加工され、図２に示すように最終形状のテーパ
部４ｂ及びボトルネック部４ｃが形成される。

【００３８】以上のように、本実施形態によれば、同径
の円形軌跡上を等間隔で公転する複数のスピニングロー
ラ２８によって、軸心方向に常に押圧力が付加されるの
で、筒状部材４に対し円周方向において均一且つスムー
ズな塑性流動をしつつスピニング加工が行なわれる。ま
た、筒状部材４の軸心を中心として（軸心の周囲で）押
圧力がバランスするので、筒状部材４が片側に傾いたり
スピニングローラ２８が離れたりすることがなく、スピ
ニングローラ２８による押圧力を無駄なく効率的に塑性
流動に変換することができる。

【００３９】更に、筒状部材４及び連結棒４１の何れも
回転しないため、筒状部材４を強固に押圧する構造を容
易に構成することができると共に、回転に起因する筒状
部材４のブレ等の不具合を回避できる。また、本実施形
態によれば筒状部材４の両端部に対するネッキング加工
を一工程中で連続して行なうことができるので、従来方
法より加工時間を大幅に短縮することができる。しか
も、スピニングローラ２８の回転を停止させることなく
筒状部材４の反転作業を容易に行なうことができるの
で、タクトタイムを低減できるとともに、エネルギー効
率も向上する。

【００４０】上記のスピニング加工は、以下のように処
理することによって自動化が可能となる。先ず、緩衝マ
ットＭＴの目標厚さＴをコンピュータ（図示せず）のメ
モリに記憶しておく。そして、慣用の測定器（図示せ
ず）を所定箇所に配置し、触媒担体ＣＳの外径Ｄ１及び
筒状部材４の内径Ｄ２を測定し、上記メモリに記憶す
る。また、これらの測定結果に基づき、コンピュータに
より触媒担体ＣＳの外面と筒状部材４の内面との間の間
隙Ｃを演算する。即ち、Ｃ＝（Ｄ１−Ｄ２）／２として
間隙Ｃを求めることができ、この間隙Ｃから緩衝マット
ＭＴの目標厚さＴを減算すると、筒状部材４に対する縮
径量（直径分）の２分の１の値Ｐ（＝Ｃ−Ｔ）となる。
この値Ｐを目標縮径量Ｓとして設定し、スピニングロー
ラ２８を筒状部材４の外面に当接した位置を基準として
目標縮径量Ｓだけ径方向に駆動（即ち、公転半径を縮
小）する。

【００４１】これにより、触媒担体ＣＳの大きさや筒状
部材４の大きさに左右されることなく、正確に緩衝マッ
トＭＴを目標厚さＴとなるまで圧縮することができる。
而して、常に安定した精度で筒状部材４が均等に縮径さ
れると共に、緩衝マットＭＴが均等に縮径される。尚、
筒状部材４の内径Ｄ２の測定方法としては、筒状部材４
の外径を測定器（図示せず）によって直接測定した後そ
の厚さを減算して求めることとしてもよい。更に、筒状
部材４や触媒担体ＣＳの真円度を測定して、円周回りで
圧縮量に加味することとしてもよい。測定器としては一
般的な接触式のセンサを用いても、レーザ等の非接触式
の測定器を用いてもよい。また、測定器の移動を前述の
ようにロボットを利用すれば効率的に処理することがで
き、筒状部材４の搬入、搬出用のロボットを兼用するこ
ととしてもよい。上記のコンピュータは単体で用意して
も、スピニング加工用のコンピュータを利用することと
してもよい。

【００４２】図８は、筒状部材４内での触媒担体ＣＳの
軸方向への移動を阻止すべく、緩衝マットＭＴの端部近
傍で筒状部材４の縮径量を大きくしたもので、この結果
図８に示すように筒状部材４に段差４ｄが形成される。
具体的には、当該部分でのスピニングローラ２８の公転
径の設定を変更するだけで、容易に図８に示すように形
成することができ、結果的に緩衝マットＭＴの端部近傍
での圧縮量を特に大きくすることができる。尚、上記段
差４ｄは緩衝マットＭＴの両端部近傍に形成しても、一
端部近傍のみに形成してもよい。このように、スピニン
グローラ２８を適宜制御することによって筒状部材４を
所望の形状に形成することができる。

【００４３】上述の実施形態においては、何れも筒状部
材４の一方の端部のみをクランプ装置１２によって挟持
することとしているが、加工対象の筒状部材４が短尺で
ある場合には、スピニング加工を行なうことは容易では
ない。そこで、加工対象が短尺である場合にも容易にス
ピニング加工を行ない得る方法を、図１及び図９乃至図
１２を参照して以下に説明する。

【００４４】先ず、図１に示すように、触媒担体ＣＳの
外周に緩衝マットＭＴを巻回し、必要に応じ可燃性テー
プ等によって固定して、筒状部材４内に収容する。次
に、図９に示すように、筒状部材４の一方の端部をクラ
ンプ装置１２０によって挟持する。このクランプ装置１
２０には段部１２１が形成されており、筒状部材４の軸
方向移動が規制される。そして、段付円柱形状の押圧部
材を備えた押圧装置１２２によって、筒状部材４の他方
の端部側を筒状部材４の軸に沿ってクランプ装置１２０
方向に押圧する。この押圧装置１２２には外周面に段部
１２３が形成されており、円柱部１２４が筒状部材４内
に収容され、段部１２３により筒状部材４の軸方向移動
が規制される。而して、筒状部材４の両端部がクランプ
装置１２０及び押圧装置１２２によって、回転不能且つ
軸方向移動不能に固定される。尚、クランプ装置１２０
としてはコレット形式とするとよく、また、押圧装置１
２２に代えて、コレット形式のクランプ装置を用いると
としてもよい。

【００４５】続いて、筒状部材４の胴部の少なくとも緩
衝マットＭＴを含む範囲に対し、筒状部材４の外周回り
を同径の円形軌跡にて公転する複数のスピニングローラ
２８によって、前述の実施形態と同様にスピニング加工
を行なう。即ち、筒状部材４の外周回りに等間隔で配置
したスピニングローラ２８を、筒状部材４の外周面に密
着させて公転させ、この公転軌跡を縮小しつつ軸方向
（図９の右方向）に駆動してスピニング加工を行なう。
これにより、緩衝マットＭＴは筒状部材４と共に縮径さ
れ、筒状部材４の胴部に縮径部４ａが形成され、この縮
径部４ａ内に触媒担体ＣＳが適切に支持される。尚、図
９に示す加工を行なう場合には、スピニングローラ２８
はクランプ装置１２０と押圧装置１２２との間に位置す
ることになるので、図２に示す装置における支持部材２
７等の形状を変更する必要があるが、図２の装置の左方
部分を交換する構成とするか、あるいは専用の装置を別
に用意し２台を並設すれば、連続した工程を設定するこ
とができる。

【００４６】次に、押圧装置１２２を後退させた後、ク
ランプ装置１２０による筒状部材４の挟持状態を解放
し、図示しないロボットハンドによって筒状部材４を取
り出し、図１０に示すように、筒状部材４の胴部に形成
された縮径部４ａを、図２のクランプ装置１２によって
把持し、回転不能且つ軸方向移動不能に固定する。そし
て、筒状部材４の一方の端部に対し、前述と同様に複数
のスピニングローラ２８によって筒状部材４の径を徐変
させてテーパ部４ｂを形成し、その後マンドレル４０を
筒状部材４の端部に挿入した状態で、径が急減するよう
にネッキング加工を行ないボトルネック部４ｃを形成す
る。更に、このように加工された筒状部材４を１８０度
反転させて配置し、図１１に示すように、筒状部材４の
他方の端部についても上記と同様にスピニングローラ２
８によるネッキング加工を行なう。この場合における筒
状部材４の反転作業は、前述の実施形態と同様であるの
で説明を省略する。そして、クランプ装置１２によって
筒状部材４の他方の端部を挟持し、未加工部分に対し、
スピニングローラ２８によって前述と同様に加工し、テ
ーパ部４ｂ及びボトルネック部４ｃを形成する。

【００４７】尚、図１２に示すように、筒状部材４の胴
部に縮径部４ａを形成した図９の工程の後、筒状部材４
の両端部と縮径部４ａとの間に形成される段部４ｅを残
すように、筒状部材４の両端部を加工してテーパ部４ｂ
及びボトルネック部４ｃを形成することとしてもよい。

【００４８】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下に記載の効果を奏する。即ち、請求項１に記載の
触媒コンバータの製造方法においては、触媒担体の外周
に緩衝部材を巻回して筒状部材内に収容し、筒状部材の
軸を中心とした回転を阻止するように筒状部材を固定
し、筒状部材の少なくとも緩衝部材の一部を含む範囲に
対し、筒状部材の外周回りに均等に配置し、筒状部材の
外周回りを同径の円形軌跡にて公転すると共に筒状部材
の径方向に駆動する複数のスピニングローラによってス
ピニング加工を行なうこととしており、筒状部材を構成
する素材の塑性流動が円滑に行なわれ、良好な精度で筒
状部材が均等に縮径されると共に、緩衝部材も高精度で
均等に縮径されるので、触媒担体を均等な圧力で適切に
支持することができる。また、触媒担体の外周に緩衝部
材を巻回して筒状部材内に収容する際に、従来のように
緩衝部材を予め圧縮しておく必要はなく、容易に収容す
ることができるので、工程の簡略化が可能となり、製造
コストを低減することができる。

【００４９】また、請求項２及び５に記載のように、予
め触媒担体の外径及び筒状部材の内径を測定し、測定結
果に基づき緩衝部材に対する目標縮径量を演算し、この
目標縮径量に基づきスピニングローラを径方向に駆動す
ることとすれば、筒状部材等の素材の変化に影響される
ことなく、常に安定した精度で筒状部材が均等に縮径さ
れると共に、緩衝部材が均等に縮径される。

【００５０】更に、請求項３及び６に記載の触媒コンバ
ータの製造方法においては、スピニングローラにより筒
状部材と共に緩衝部材の一部を含む範囲を縮径し、且つ
筒状部材の少くとも一端部に対しスピニングローラによ
ってネッキング加工を行ない筒状部材に首部を形成する
こととしており、筒状部材の端部に対するネッキング加
工を一工程中で連続して行なうことができるので、タク
トタイムを低減できるとともに、エネルギー効率も向上
する。

【００５１】尚、請求項４に記載の触媒コンバータの製
造方法によれば、筒状部材の両端を固定した状態で、筒
状部材の胴部の少なくとも緩衝部材の一部を含む範囲に
対しスピニング加工を行ない、筒状部材と共に緩衝部材
を縮径して触媒担体を支持することとしており、筒状部
材が短尺の場合にも、容易にスピニング加工を行なうこ
とができるので、製造コストの一層の低減が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製
造方法において、触媒担体の外周に緩衝マットを巻回し
て筒状部材内に収容した状態を示す一部断面図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製
造方法において、筒状部材に対しスピニングローラによ
るスピニング加工を行ない、筒状部材と共に緩衝部材を
縮径し、且つ筒状部材の一方の端部に対しスピニングロ
ーラによるネッキング加工を行なう状態を示す一部断面
図である。

【図３】本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製
造方法において、筒状部材の他方の端部に対しスピニン
グローラによるネッキング加工を行なう状態を示す一部
断面図である。

【図４】本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータの
製造方法において、筒状部材の他方の端部に対し傾斜軸
を中心にスピニングローラによるネッキング加工を行な
う状態を示す一部断面図である。

【図５】本発明の一実施形態の触媒コンバータの製造方
法に供するスピニング加工装置の全体を示す断面図であ
る。

【図６】本発明の一実施形態の触媒コンバータの製造方
法に供するスピニング加工装置の一部を破断した状態を
示す平面図である。

【図７】本発明の一実施形態の触媒コンバータの製造方
法に供するスピニング加工装置の支持板及び支持部材を
示す正面図である。

【図８】本発明の更に他の実施形態に係る触媒コンバー
タの製造方法において、筒状部材に対しスピニングロー
ラによるスピニング加工を行ない、筒状部材と共に緩衝
部材を縮径し、且つ筒状部材の一方の端部に対しスピニ
ングローラによるネッキング加工を行なった触媒コンバ
ータを示す一部断面図である。

【図９】本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータの
製造方法において、筒状部材に対しスピニングローラに
よるスピニング加工を行ない、筒状部材と共に緩衝部材
を縮径する状態を示す一部断面図である。

【図１０】本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータ
の製造方法において、筒状部材に対しスピニングローラ
によるスピニング加工を行ない、筒状部材と共に緩衝部
材を縮径し、且つ筒状部材の一方の端部に対しスピニン
グローラによるネッキング加工を行なう状態を示す一部
断面図である。

【図１１】本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータ
の製造方法において、筒状部材の他方の端部に対しスピ
ニングローラによるネッキング加工を行なう状態を示す
一部断面図である。

【図１２】本発明の更に他の実施形態に係る触媒コンバ
ータの製造方法において、筒状部材の一方の端部に対し
スピニングローラによるネッキング加工を行なう状態を
示す一部断面図である。

【符号の説明】

２ 主軸， ４ 筒状部材， ４ａ 縮径部，４ｂ テ
ーパ部， ４ｃ ボトルネック部，９，１６，３１，５
５ モータ， １８，２５ シリンダ，１２，１２０
クランプ装置， ２１ 外管， ２３ 内管，２５ 支
持板， ２５ａ 案内溝， ２７ 支持部材，２８ ス
ピニングローラ， ４０ マンドレル， ５０ 変速機
構 ＣＳ 触媒担体， ＭＴ 緩衝マット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２１Ｄ 41/04 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｃ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 触媒担体の外周に緩衝部材を巻回して筒
   状部材内に収容し、該筒状部材の軸を中心とした回転を
   阻止するように前記筒状部材を固定し、前記筒状部材の
   少なくとも前記緩衝部材の一部を含む範囲に対し、前記
   筒状部材の外周回りに均等に配置し、前記筒状部材の外
   周回りを同径の円形軌跡にて公転すると共に前記筒状部
   材の径方向に駆動する複数のスピニングローラによって
   スピニング加工を行ない、前記筒状部材と共に前記緩衝
   部材を縮径して触媒担体を支持することを特徴とする触
   媒コンバータの製造方法。
2. 【請求項２】 予め前記触媒担体の外径及び前記筒状部
   材の内径を測定し、該測定結果に基づき前記緩衝部材に
   対する目標縮径量を演算し、該目標縮径量に基づき前記
   スピニングローラを径方向に駆動することを特徴とする
   請求項１記載の触媒コンバータの製造方法。
3. 【請求項３】 前記スピニングローラにより前記筒状部
   材と共に前記緩衝部材の一部を含む範囲を縮径し、且つ
   前記筒状部材の少くとも一端部に対し前記スピニングロ
   ーラによってネッキング加工を行ない前記筒状部材に首
   部を形成することを特徴とする請求項１記載の触媒コン
   バータの製造方法。
4. 【請求項４】 前記筒状部材の両端を固定した状態で、
   前記筒状部材の胴部の少なくとも前記緩衝部材の一部を
   含む範囲に対し前記スピニング加工を行ない、前記筒状
   部材と共に前記緩衝部材を縮径して触媒担体を支持する
   ことを特徴とする請求項１記載の触媒コンバータの製造
   方法。
5. 【請求項５】 予め前記触媒担体の外径及び前記筒状部
   材の内径を測定し、該測定結果に基づき前記緩衝部材に
   対する目標縮径量を演算し、該目標縮径量に基づき前記
   スピニングローラを径方向に駆動することを特徴とする
   請求項４記載の触媒コンバータの製造方法。
6. 【請求項６】 前記スピニングローラにより前記筒状部
   材と共に前記緩衝部材の一部を含む範囲を縮径した後、
   前記筒状部材の胴部を固定し、前記筒状部材の少くとも
   一端部に対し前記スピニングローラによってネッキング
   加工を行ない前記筒状部材に首部を形成することを特徴
   とする請求項４記載の触媒コンバータの製造方法。