JP2001191323A - 多孔質セラミック材料の切断部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切り粉のはけが良く、加工速度が上がるとと
もに、精密な寸法の製品を作製することがで、直径が５
００ｍｍ以上のより大口径で長尺の製品の製作が可能と
なる多孔質セラミック材料の切断部材を提供する。 【解決手段】 一端部に砥石が配設され、円筒の中心を
回転軸として回転させながら多孔質セラミック材料を円
筒形状に切断する切断部材であって、略矩形状からなる
セグメントタイプの砥石が間隔を開けて複数個配設され
ていることを特徴とする多孔質セラミック材料の切断部
材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質セラミック
材料を円筒形状に切断する多孔質セラミック材料の切断
部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】乗用車、バス、トラック等の車両や建設
機械等の内燃機関から排出される排気ガス中に含有され
るパティキュレートが環境や人体に害を及ぼすことが最
近問題となっている。この排気ガスを多孔質セラミック
を通過させるたとにより、排気ガス中のパティキュレー
トを捕集して排気ガスを浄化するセラミックフィルタが
種々提案されている。

【０００３】セラミックフィルタは、通常、図５に示し
たように多孔質セラミック部材５０が接着層４１を介し
て複数個結束されてセラミックフィルタ４０を構成して
いる。また、この多孔質セラミック部材５０は、図６に
示したように、長手方向に多数の貫通孔５１が並設さ
れ、貫通孔５１同士を隔てる隔壁５３がフィルタとして
機能するようになっている。

【０００４】すなわち、多孔質セラミック部材５０に形
成された貫通孔５１は、排気ガスの入り口側又は出口側
の端部のいずれかが充填材５２により目封じされ、一の
貫通孔５１に流入した排気ガスは、必ず貫通孔５１を隔
てる隔壁５３を通過した後、他の貫通孔５１から流出す
るようになっており、排気ガスがこの隔壁５３を通過す
る際、パティキュレートが隔壁５３部分で捕捉され、排
気ガスが浄化される。

【０００５】従来、このような多孔質セラミック部材５
０は、まず、セラミック粉末とバインダーと分散媒液と
を混合して混合組成物を調製し、その後混合組成物の押
出成形等を行うことにより柱状のセラミック成形体を作
製し、さらにセラミック成形体を焼成することにより製
造していた。

【０００６】また、得られた多孔質セラミック部材を多
数接着剤で接着して切断用材料を作製した後、この切断
用材料を図５に示すような円筒形状に切断し、その周囲
にシール材４２の層を形成して、フィルタとして用いて
いた。

【０００７】この切断用材料を円筒形状に切断する際に
は、図７に示すような装置を用いて切断を行っていた。
すなわち、切断用材料１５を固定具６２に配設された２
つの押さえ用部材６３で、上下から回転可能に軸支し、
作業者が切断用材料１５をハンドル（図示せず）で回転
させながら、エンドレス式のテープ形状の平刃６１を回
転させることにより切断していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この切断方法
では、テープ形状の平刃６１を用い、円筒形状（曲面形
状）に切断しており、加工自体に無理があるため、作製
する製品に欠け等が発生する場合も多く、また、平刃６
１自体にも無理な負荷がかかるため、刃が短期間で使用
不能となっていた。

【０００９】また、平刃６１はエンドレス式であるた
め、装置に平刃６１を回転させるためのクリアランス
（隙間）が必要となる。しかし、切断中に平刃６１に抵
抗がかかると、平刃６１の位置がクリアランス分ずれ、
製品のサイズにバラツキが生じるという問題があった。
さらに、平刃６１は薄いため、切断中に平刃６１がたわ
み、製品の場所により、その寸法にばらつきが生じると
いう問題もあった。さらに、平刃６１のたわみ等によ
り、製品の端面と切断面との角度が直角とならないとい
う問題もあった。

【００１０】そこで、これらの問題を解決するために、
本発明者は、先に、図８に示すような一端部に砥石７１
が形成された円筒形状の多孔質セラミック材料の切断部
材７０を用い、円筒の中心を回転軸として回転させなが
ら多孔質セラミック材料を円筒形状に切断するという新
たな切断方法を開発した。

【００１１】このような切断部材を使用した切断方法に
より、欠けやチッピングを生ずることなく、寸法にバラ
ツキを生ずることなく、精密な寸法のものを作製するこ
とができようになったが、この切断部材７０は、直径１
００ｍｍ程度以上の大型のものを作製することは容易で
はなく、また、得られる製品の寸法精度が充分とは言え
ず、生産効率の面でも改良の余地があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、よ
り大型の製品を効率よく、かつ、寸法精度よく作製する
ことができる切断部材を得ることを目的に鋭意検討を行
ったところ、セグメントタイプの砥石が間隔を開けて多
数配置されている構造の切断部材が、上記目的がほぼ達
成可能な切断部材であることを見出し、本発明を完成す
るに至った。

【００１３】すなわち、本発明の多孔質セラミック材料
の切断部材は、一端部に砥石が配設され、円筒の中心を
回転軸として回転させながら多孔質セラミック材料を円
筒形状に切断する切断部材であって、略矩形状からなる
セグメントタイプの砥石が間隔を開けて複数個配設され
ていることを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の多孔質セラミック
材料の切断部材の実施形態について、図面を参照しなが
ら説明する。

【００１５】本発明で切断処理の対象となる多孔質セラ
ミック材料は、多孔質のセラミックからなるものであれ
ば特に限定されず、例えば、炭化珪素、窒化珪素、窒化
アルミニウム、窒化硼素、窒化チタン、炭化チタン等の
非酸化物系セラミックからなる多孔質体；アルミナ、コ
ージェライト、ムライト、シリカ、ジルコニア、チタニ
ア等からなる多孔体等を挙げることができる。

【００１６】多孔質セラミック材料の密度も特に限定さ
れるものではないが、余り密度が高いものであると、切
断に時間を要し、切断中に温度が上昇しすぎて、切断が
困難となる場合もあるため好ましくない。本発明の切断
部材は、これらのなかでも、図６に示した多孔質セラミ
ック部材５０を多数接着剤で接着して作製した多孔質セ
ラミック材料を切断するのに、特に好適に用いられる。

【００１７】図１は、本発明の多孔質セラミック材料の
切断部材の一例を模式的に示す斜視図である。この多孔
質セラミック材料の切断部材（以下、単に「切断部材」
ともいう。）１０では、円筒部材１２の一端部に、略矩
形状からなるセグメントタイプのダイヤモンド粉末を含
む砥石１１が一定間隔を開けて多数配設されている。

【００１８】円筒部材１２としては特に限定されない
が、例えば、鉄、ＳＵＳ等の金属を円筒形状に加工した
ものが好ましい。また、その直径も、切断する材料にも
よるため特に限定されないが、通常、１００〜３００ｍ
ｍ程度である。

【００１９】砥石１１のサイズは、切断する材料にもよ
るため特に限定されないが、通常、高さ：３〜１０ｍ
ｍ、幅：５〜４０ｍｍ、間隔：３〜３０ｍｍが好まし
い。なお、砥石１１及び円筒部材１２は、０．０１ｍｍ
の精度で作製することが可能である。

【００２０】砥石１１は、ダイヤモンド砥粒をメタルボ
ンドを用いて接着、成形したものであり、円筒部材１２
の端部に接合できるようにわずかに曲面が形成されてお
り、銀ろう材等で円筒部材１２にろう付けされている。
砥石１１は、メタルボンドを用いて形成されたものであ
るが、その他、レジンボンド、ビトリファイ等を用いて
接着、成形されたものであっても良い。また、砥石１１
には、切れ味を上げるためにテーパ及び／又は面取りを
行っていても良い。

【００２１】上記ダイヤモンド砥粒の粒度は、＃１０〜
＃６００程度の粒度を有するダイヤモンド砥粒を５〜１
００の集中度で含むものが好ましい。特に、１０〜５０
程度の集中度が好適である。

【００２２】なお、集中度とは、１ｃｍ³ 当たりに含ま
れるダイヤモンド砥粒の重さをいい、集中度１００の場
合には、１ｃｍ³ 当たり４．４カラットのダイヤモンド
砥粒が含まれている。

【００２３】砥石１１の数は、円筒部材の直径、砥石１
１の寸法、砥石１１間の間隔等によって定まり、特に限
定されない。また、図１に示した砥石１１は、一定間隔
に配設されているが、各砥石１１同士の間隔に差があっ
ても差し支えない。

【００２４】図４は、本発明の切断部材１０を用いて切
断材料１５を切断する際の切断方法を模式的に示す部分
拡大正面図である。ここで、切断用材料１５とは、図６
に示すような、多孔質セラミック部材５０を多数接着剤
で接着して作製したものをいう。

【００２５】この切断部材１０を用いて、切断用材料１
５を切断する際には、まず、切断部材１０の砥石１１が
取り付けられた端部を切断用材料１５の方に向け、切断
部材１０の中心が回転軸となるよう切断装置（図示せ
ず）に取り付けるとともに、固定台（図示せず）に切断
用材料１５を取り付ける。この後、切断部材１０がモー
ターにより回転し、固定台に固定された切断用材料１５
に向かって水平方向に移動することにより、切断用材料
１５をセラミックフィルタの形状に加工する。

【００２６】切断部材１０の回転速度は、切断用材料１
５の大きさ、硬さ、密度等により変化するために一律に
規定するのは難しいが、本発明の切断部材を用いた場
合、回転周速度が２００〜５０００ｍ／分となるように
回転させることが望ましい。また、切断部材１０の移動
速度は特に限定されないが、切断を開始した際及び切断
を終了する際には、多孔質セラミック材料に欠けやチッ
ピングが発生しないように、ゆっくり回転させることが
望ましい。

【００２７】本発明では、多孔質の材料を切断するた
め、砥石が形成された部分の温度は上がらず、そのた
め、砥石を冷却するための液体を必要としない。

【００２８】また、図８に示した一端部の円周全体に砥
石が形成された切断用部材を用いて切断する方法では、
寸法精度が充分でなく、作業効率も充分とは言えなかっ
たが、本発明の切断部材では、セグメントタイプの砥石
を使用しているので、切り粉のはけが良く、加工速度が
上がり、上記切断部材を用いた場合の約１／２に加工時
間が短縮されるとともに、精密な寸法の製品を作製する
ことができる。さらに、本発明の切断部材を使用するこ
とにより、直径が５００ｍｍ以上のより大口径で長尺の
製品の製作が可能となった。

【００２９】図２は、本発明の多孔質セラミック材料の
切断部材の別の一例を模式的に示す斜視図である。この
切断部材２０は、上端部に略矩形状からなるセグメント
タイプのダイヤモンド粉末を含む砥石２１が一定間隔を
開けて多数配設され、下端部には図示しない取り付け用
の雌ネジ状のネジ溝が形成された砥石部２２と、これを
支持、固定するための上端部に取り付け用の雄ネジ状の
ネジ溝２３とが形成された台金部２４とからなり、砥石
部２２を台金部２４にネジ込むことにより一体化される
ようになっている。

【００３０】この切断部材２０は、砥石部２２と台金部
２４とからなり、それぞれ一端部にネジ溝が形成されて
いるが、これらの切断部材２０を構成する材料（円筒部
分の部材や砥石）等は、図１に示す切断部材１０と略同
様に構成されている。また、砥石部２２と台金部２４と
をネジ込むことにより一体化させたときの大きさは、切
断部材１０と略同じとなっている。この切断部材２０
は、砥石部２２に雌ネジ状のネジ溝が形成され、台金部
２４に雄ネジ状のネジ溝２３が形成されているが、逆に
砥石部２２に雄ネジ状のネジ溝が形成され、台金部２４
に雌ネジ状のネジ溝が形成されていても良い。

【００３１】また、切断部材２０を切断装置に取り付け
て回転させる方向と砥石部２２を台金部２４にネジ込む
方向とは逆方向のいわゆる逆ネジとなっている。逆方向
の関係になっていないと、切断処理を行った際、砥石部
２２と台金部２４とが離れてしまうという問題が生じる
からである。

【００３２】この切断部材２０を切断装置に取り付けて
切断処理を行う方法は、図４に示した切断部材１０を用
いる方法と略同様の方法である。

【００３３】この切断部材２０を用いて切断処理を行う
ことにより、切断部材１０を用いた場合と同様の効果を
得ることができる。また、砥石２１が磨耗した際、台金
部２４は切断装置に取り付けたまま、砥石部２２のみを
取り外して新しいものと交換することができるため、交
換作業が簡略化され、交換時間が約１／５に短縮でき
る。また、台金部２４は繰り返し使用することができ、
砥石部２２のみを交換すれば良いのでコストを大きく削
減することができる。更に、砥石部２２のみを用意して
おけばよいので、在庫管理が容易となり、また、砥石部
２２は大きさも小さいことから、省スペース化を図るこ
とができる。

【００３４】図３は、本発明の多孔質セラミック材料の
切断部材の更に別の一例を模式的に示す斜視図である。
この切断部材３０では、切粉除去用の貫通孔３３が円筒
部材３２の長手方向に複数個整列して設けられるととも
に、この貫通孔の列が円周方向に一定間隔を開けて複数
列設けられている以外は、図１に示す切断部材１０と略
同様に構成されている。

【００３５】図３に示した貫通孔３３の配列状態は、単
なる例示であり、切り粉を切断部材３０の外部にスムー
ズに排出することができるのであれば、貫通孔３３の個
数、形状、配列状態等は特に限定されないが、切断部材
３０の強度が切断処理に耐え得る範囲内である必要があ
る。

【００３６】図３に示した円筒部材３２は、図１に示し
た円筒部材１２と同形状であるが、図２に示した砥石部
２１及び台金部２４のような形状からなるものであって
も差し支えない。

【００３７】この切断部材３０を切断装置に取り付けて
切断処理を行う方法は、図４に示した切断部材１０を用
いて行う方法と略同様の方法である。

【００３８】この切断部材３０を用いて切断処理を行う
ことにより、切断部材１０及び切断部材２０を用いた場
合と同様の効果が得ることができる。また、貫通孔３３
を円筒部材３２に設けることにより切粉の除去をスムー
ズに行うことができ、円筒部材３２内に切粉が堆積する
ことによるセラミック材料の欠けやチッピングを防ぐこ
とができる。更に、切断部材３０の切粉除去、清掃間隔
を２倍以上に延ばすことが可能で、結果的に加工のコス
トを削減することができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の多孔質セラミック材料の切断部
材は、上述の通りであるので、この切断部材を用いて切
断処理を行うと、切り粉のはけが良く、加工速度が上が
り、一端部の円周全体に砥石が形成された断用部材を用
いた場合の約１／２に加工時間が短縮されるとともに、
精密な寸法の製品を作製することができる。さらに、本
発明の切断部材を使用することにより、直径が１００ｍ
ｍ以上のより大口径で長尺の製品の製作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の切断部材の一例を模式的に示した斜視
図である。

【図２】本発明の切断部材の別の一例を模式的に示した
斜視図である。

【図３】本発明の切断部材の更に別の一例を模式的に示
した斜視図である。

【図４】本発明の切断部材を用いた切断方法を模式的に
示した部分拡大正面図である。

【図５】セラミックフィルタを模式的に示した斜視図で
ある。

【図６】（ａ）は、多孔質セラミック部材を模式的に示
した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）図におけるＡ−Ａ
線断面図である。

【図７】従来の多孔質セラミック材料の切断方法を模式
的に示した正面図である。

【図８】本発明に先立って開発した多孔質セラミック材
料の切断部材を模式的に示した斜視図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０ 多孔質セラミック材料の切断装置 １１、２１、３１ 砥石 １２、３２ 円筒部材 １５ 切断用材料 ２２ 砥石部 ２３ ネジ溝 ２４ 台金部 ３３、５１ 貫通孔 ４０ セラミックフィルタ ４１ 接着層 ４２ シール材層 ５０ 多孔質セラミック部材 ５２ 充填材 ５３ 隔壁 ６１ 平刃 ６２ 固定具 ６３ 押さえ用部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端部に砥石が配設され、円筒の中心を
   回転軸として回転させながら多孔質セラミック材料を円
   筒形状に切断する切断部材であって、略矩形状からなる
   セグメントタイプの砥石が間隔を開けて複数個配設され
   ていることを特徴とする多孔質セラミック材料の切断部
   材。
2. 【請求項２】 一端部に砥石を有する砥石部と、これを
   支持、固定するための台金部とからなり、前記砥石部の
   他端部及び前記台金部の一端部には、ともに取り付け用
   のネジ溝が形成され、前記砥石部を前記台金部にネジ込
   むことにより一体化することができるようになっている
   請求項１記載の多孔質セラミック材料の切断部材。
3. 【請求項３】 複数の切粉除去用の貫通孔が設けられて
   いる請求項１又は２記載の多孔質セラミック材料の切断
   部材。