JP2005282385A - 触媒コンバータの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便にマットの巻き付けができる触媒コンバータの製造装置を提供すること。
【解決手段】触媒９０を保持する触媒保持手段１２と、触媒９０に対して軸方向と略垂直方向に相対移動でき、移動方向に対して交差する方向から触媒９０の外周に近接する方向に付勢されつつ、外周形状を倣うローラ２１を１組備え、ローラ２１により触媒９０を狭持し且つ触媒９０の全外周を倣う触媒狭持手段と、触媒９０とローラ２１とが近接する以前に、マットを挿入する手段と、をもつ触媒９０の外周にマット８０を巻き付けるマット巻き装置を有することを特徴とする。ローラ２１は触媒９０との相対移動により触媒９０の外周を順次倣いながら、狭持されたマット８０を触媒９０の外周に押しつけることができる。マット８０の両端まで触媒９０の外周に押しつけられた後も、触媒９０の外周面に近接しているローラ２１によりマット８０が剥がれないように保持することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、触媒とケースとの間に狭持するマットを触媒の外周に巻く手段又は方法に特徴をもつ触媒コンバータの製造装置及び製造方法に関する。

自動車用エンジンなどの内燃機関の排ガスを浄化する手段として触媒コンバータが広く採用されている。触媒コンバータは円柱状で内部にハニカム構造をもつモノリスに活性アルミナなどをコーティングし、触媒金属を担持させた触媒をケース内に収納した構造をもつ。触媒をケース内に固定するために触媒の外周にセラミックスなどからなる耐熱性繊維から構成されるマットを巻き付けてケース内に挿入し、ケースの一部を縮径するなどすることで触媒をケース内に固定することが行われている。

マットの強度はそれほど高くなく、その取り扱いなどにより耐熱性繊維のほつれなどが生ずることがあり、自動化が望まれている。

従来の触媒に対してマット巻きを行う手段を有する装置としては、マットの重量とハニカム体（触媒）の外径寸法とを測定し、その測定結果に応じて筒体（ケース）の絞り径を異ならせる、若しくは絞りダイスを選択してケースに絞り加工を施す装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１では、００２６段落に記載されたように、触媒の略下半分にマットの長手方向中央部を巻き付ける下部巻付パッドと、触媒の略上半分にマットの両端部を巻き付ける上部巻付パッドとを備える。上部巻付パッド及び下部巻付パッドはエアシリンダなどの流体シリンダにより進退させている。この装置は、特許文献１の００２９段落に記載されたように、下部巻付パッドを触媒に向けて上昇することで触媒の略下半分にマットを巻き付け、左右の巻付パッドを前進することで触媒の全周にマットを巻き付けている。
特開２００２−２６３７６４号公報

特許文献１に記載の装置は触媒へのマット巻き付けを２段階のステップで行っている。また、下部巻付パッド及び上部巻付パッドのそれぞれについて流体シリンダを備えているので、大がかりな装置になっているばかりか、それら流体シリンダを個別に制御する必要もあり、制御装置も大がかりなものになる。

本発明は上記実情に鑑みて完成されたものであり、従来よりも簡便にマットの巻き付けができる触媒コンバータの製造装置及び触媒コンバータの製造方法を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する本発明の触媒コンバータの製造装置は、略柱体形状の触媒を保持する触媒保持手段と、
該触媒に対して該触媒の軸方向と略垂直方向に相対移動でき、該触媒の移動方向に対して交差する方向から該触媒の外周に近接する方向に付勢されつつ、該外周形状を倣う近接部を１組以上備え、該近接部の組により該触媒を狭持し且つ該触媒の全外周を倣う触媒狭持手段と、
該触媒と該近接部とが近接する以前に、該触媒と該近接部との間にマットを挿入するマット挿入手段と、をもつ該触媒の外周に該マットを巻き付けるマット巻き装置を有することを特徴とする。

そして、前記近接部の組は前記触媒に近接しないときに該触媒の外径以下の間隔で互いに近接乃至当接し、前記マットを介して該触媒が該近接部の組の間を通過近接することにより両者の間が拡がることが好ましい。

特に、前記近接部は前記マットと当接して自転するローラと該ローラを回転自在に保持するアーム部とを備えることで、マットとの間の摩擦などが減少し、マットへの影響を減らすことができる。

また、前記近接部の前記アーム部は組み合わされることで前記マットを巻き付けられた前記触媒を狭持して保持する形状をもつことで、外周に巻き付け終わったマットを確実に保持することができる。

更に、前記マット巻き装置の前記触媒狭持手段により狭持された前記マットを巻き付けた前記触媒を軸方向から押圧しケース内に挿入する触媒挿入装置を有することで、マットを巻き付けた後、ケース内に挿入するまでの一連の操作を完了できる。その場合に、前記触媒狭持手段から前記ケースの間に配設され、該触媒狭持手段側の開口部の内径が該触媒狭持手段により狭持された前記マットを巻き付けた前記触媒の外径よりも大きく、該ケース側の開口部の内径が該ケースの内径以下である空洞部をもつ縮径手段を有することで、マットの外周がケースに干渉することなく、マットを巻き付けた触媒をケース内に挿入できる。

上記課題を解決する本発明の触媒コンバータの製造方法は、略柱体形状の触媒の外周にマットを当接するステップと、
該マットが当接された方向から、該触媒に対して該触媒の軸方向と略垂直方向に向けて相対移動しながら、該触媒の移動方向に対して交差する方向から該触媒の外周に近接しつつ、該外周形状を倣う近接部を用いて、該触媒との間に狭持されたマットを該触媒の外周面に巻き付けるステップと、をもつマット巻き工程を有することを特徴とする。

更に、前記マット巻き工程後に、前記マットを巻き付けた前記触媒を軸方向から押圧しケース内に挿入する触媒挿入工程を有することが好ましい。

触媒狭持手段の近接部は触媒との相対移動により触媒の外周を順次倣いながら、間に狭持されたマットを触媒の外周に押しつけることができる。マットの両端まで触媒の外周に押しつけられた後も、触媒の外周面に近接している近接部によりマットが剥がれないように保持することができる。

〔触媒コンバータの製造装置〕
（構成）
本実施形態の触媒コンバータの製造装置は触媒保持手段と触媒狭持手段とマット挿入手段とをもつマット巻き装置を有する。マット巻き装置のほかに触媒を製造する装置やケースを製造する装置、ケース内に触媒を挿入した後にケースに絞り加工を行ったり、ケースを溶接などにより加工する装置などをもつことができる。以下の説明では触媒の外周にマットを巻き付けるマット巻き装置についての説明を中心に行い、更に、マット巻き後にケース内に挿入する触媒挿入装置についての説明も行う。その他の触媒やケースを製造するなどの手段（装置）については必要に応じて言及する。

触媒保持手段は触媒を保持する手段である。触媒は略柱体形状をしている。具体的な触媒の形状としては円柱形状、楕円形状などが例示できる。触媒は、柱体の軸方向に排ガスが通過できる孔をもち、ハニカム構造になっているものが多い。触媒保持手段はその柱面である外周にマットを巻き付けるので、触媒保持手段は触媒の軸方向の両端部を狭持することにより保持することが好ましい。特に外周との間に隙間を空けて軸方向の両端部を狭持することで、後述する触媒狭持手段により触媒の外周にマットを押しつける操作が妨げられない。触媒保持手段は、後述する触媒狭持手段の方向に触媒を移動できることが好ましい。触媒保持手段が触媒を移動できない場合には後述する触媒狭持手段が触媒保持手段に向けて触媒を移動させる。つまり、両者の間では相対移動ができる。なお、両者の相対移動の方向は触媒の軸方向と概ね垂直な方向にする。更に、触媒保持手段は、本製造装置の前工程から触媒を本装置にまで搬送する手段を兼ねることもできる。

触媒狭持手段は１組以上の近接部を備える。近接部は触媒保持手段に保持された触媒に向けて付勢されている。付勢される向きは触媒の移動方向に対して交差する方向である。その結果、触媒の移動に伴い、近接部は触媒の外周形状を順次倣っていくことになる。１組の近接部は触媒の移動方向の両側から触媒の外周に近接することで触媒を狭持することになる。近接部の組は触媒保持手段に対して下方に配置することが好ましい。近接部の組上にマットを載置した後、上から触媒保持手段により保持された触媒を移動させることで、後述するマット挿入手段により近接部の組と触媒との間にマットを挿入できる。

近接部はの組は触媒に近接していないときに触媒の外径以下の間隔で互いに近接乃至当接することが好ましい。この近接部の組の間を触媒が通過することで、両者の間が拡がる。触媒の移動は、近接部の組が最も近接乃至は当接した状態から、触媒が通過して再度、両者の間隔が最も近接乃至当接する位置の近傍まで行うことが好ましい。

近接部はマットと当接して自転するローラとそのローラを回転自在に保持するアーム部とからなることが好ましい。回転自在なローラはマットに当接してもマットの移動に応じて回転してマットとの間で摩擦を生じず影響を与えにくい。また、近接部の組をローラにすると、両者の間を当接させても、触媒を当接することで両者の間が開く方向の力を付与することが可能になり、ローラ（近接部の組）の間を容易に通過させることができる。

更に、アーム部の形状を組み合わされることで、触媒の外形又はマットが巻き付けられた触媒の外形に相当する形態にして、マットが巻き付けられた触媒を狭持できる形状にすることで、ローラが触媒の全外周を倣った後に触媒を安定に保持することができる。

マット挿入手段は触媒と近接部とが近接する以前に、その間にマットを挿入する手段である。アクチュエータなどを組み合わせたロボットハンドなどにより構成できる。本マット巻き装置の前工程からマットを搬送する手段を兼ねることもできる。マットは巻き付ける方向に対して中央部付近で触媒に接するように挿入することが好ましい。

更に、触媒挿入装置を有することもできる。触媒挿入装置は、マット巻き装置により外周にマットが巻き付けられた触媒をケース内に挿入する手段である。ケースは、触媒と軸方向を一致させて配置する。触媒挿入装置は触媒を軸方向から押圧することでケース内に挿入する。軸方向から押圧するので触媒の外周に巻き付けられたマットには力を加えることがない。そして、触媒狭持手段とケースとの間には縮径手段が配設されることが好ましい。縮径手段は触媒狭持手段側の開口部の内径がマットを巻き付けた触媒の外径よりも大きく、ケース側の開口部の内径がそのケースの内径以下である空洞部をもつ。縮径手段内にマットを巻き付けられた触媒を挿入することでマットが圧縮されてケース内に挿入しやすくなる。ケース内に挿入された後にマットの形状は復元する。

（作用効果）
上記構成を有することから本実施形態の触媒コンバータの製造装置は以下の作用効果をもつ。触媒保持手段が触媒を軸方向の両端部にて保持する。その後、触媒狭持手段に向けて移動する。触媒が当接する前に、触媒狭持手段の近接部の組上にはマット挿入手段によってマットが載置される。マットは中央付近が近接部の組に当接することが好ましい。その後、マット上に触媒が当接することで、触媒と近接部の組との間にマットが狭持される。

近接部の組を構成する近接部の間に触媒が移動することで、両者の間が拡がる方向に力が加わる。触媒狭持手段の近接部の組は拡がりながらも閉じる方向に付勢されているので、触媒との間にマットを狭持しながら、徐々に外周を倣っていくことになる。その結果、マットは触媒の外周の形状に湾曲させられて外周に密着する。最終的に触媒が近接部の組にマットを介して当接してから、触媒の外径の長さ程度移動することで、近接部の組は触媒の両側から触媒の全外周を倣うことができ、全外周にマットを密着させることができる。近接部がローラをもつ場合にはローラはマットの表面を滑らかに移動することができる。マットの端部は近接部により触媒の外周に密着させられると共に、近接部がアーム部を有する場合にはアーム部にて狭持して保持することもできる。

触媒挿入装置を有する場合にはケースの方向に向けて触媒の軸方向の端部を押圧する。ケースは触媒と軸方向を合わせて配置している。縮径手段を配置している場合にはマットが圧縮されてマットがケースに干渉することなく触媒をケース内に挿入することができる。

〔触媒コンバータの製造方法〕
本実施形態の触媒コンバータの製造方法は、触媒の外周にマットを当接するステップと、マットを触媒の外周面に巻き付けるステップとをもつマット巻き工程を有する。本実施形態の製造方法は上述の本実施形態の触媒コンバータの製造装置が発揮する作用効果とほぼ一致するので、本製造方法を実現する好ましい装置としては上述の装置が例示できる。

触媒の外周にマットを当接するステップではマットの中央付近で触媒に当接させることが好ましい。マットを触媒の外周面に巻き付けるステップは触媒にマットが当接された方向から、触媒に対して触媒の軸方向と略垂直方向に向けて相対移動しながら行う。本ステップは触媒の移動方向に対して交差する方向から触媒の外周に近接しつつ、外周形状を倣う近接部を用いて行う。近接部が触媒の外周を倣うことで、近接部と触媒との間に狭持されたマットを触媒の外周面に巻き付けることができる。触媒挿入工程を有する場合にはケースの方向に向けて触媒の軸方向の端部を押圧する。ケースは触媒と軸方向を合わせて配置している。

（構成）
本実施例の触媒コンバータの製造装置は、図１及び図２に示すようなマット巻き装置と触媒挿入装置３０と縮径手段４０とを有する。マット巻き装置は触媒保持手段１１、１２と触媒狭持手段２１、２２、２３とマット挿入手段（図略）を有する。触媒保持手段は油圧シリンダよりなる触媒移動手段１１と油圧シリンダのロッドヘッドに配設された触媒９０を軸方向の両端部から狭持できる触媒保持部１２とをもつ。触媒保持部１２は図面下方に開口するコ字状の部材であり、端部の間隔は触媒９０の軸方向の長さと同じ切り欠きをもつ。この切欠部分が触媒９０に当接することで触媒９０を保持する。触媒保持部１２は触媒移動手段１１により図面の上下方向に移動できる。触媒狭持手段は１組のローラ２１と１組のアーム部２２と付勢手段２３とをもつ。ローラ２１はアーム部２２の一端部に回転自在に保持される。アーム部２２は組み合わされることで、触媒９０をほぼ密着して狭持できる。アーム部の他端部２２１は基台（図略）に対して揺動可能に枢支されている。付勢手段２３はばねであり、アーム部２２の付勢部２２２に両端が固定され、アーム部２２を一端部に保持されたローラ２１が当接する方向に付勢する手段であるローラ２１の回転軸の間隔は、触媒９０の外径よりも僅かに小さい。

触媒挿入装置３０は油圧シリンダ（図略）をもち、図２の図面左方から右方に向けて触媒９０の軸方向の端部を押圧する手段である。触媒狭持手段の触媒挿入装置３０に対して反対側には縮径手段４０が配設されている。縮径手段４０の触媒狭持手段に対して反対側にはケース７０が配置される。縮径手段４０は触媒狭持手段からケース７０に向けて内径が縮小されている空洞部をもつ。空洞部の触媒狭持手段側の内径は周りにマット８０が巻き付けられた触媒９０の外径よりも大きい。ケース７０側の内径はケース７０の内径よりも小さい。

（作用効果）
２つのローラ２１は何もしない状態では付勢手段２３により当接している。２つのローラ２１上にはマット８０と触媒９０とがこの順に載置される。マット８０は中央付近が触媒９０に当接する位置に配置されている。マット８０の長さ（図１の左右方向）は触媒９０の外周の長さにほぼ等しい。

触媒移動手段１１が延びることで触媒保持部１２は触媒９０にまで到達し、触媒保持部１２は触媒９０を保持しながら、更に図面下方に移動する。触媒９０が移動するに従い、２つのローラ２１の間が拡がる。触媒９０から加えられる下方向の力がローラ２１を介してアーム部２２が開く方向に作用する。アーム部２２は付勢手段２３により閉じる方向に付勢されているので、ローラ２１は触媒９０の外周に当接する方向に付勢されることになる。

触媒９０の移動に伴い、触媒９０（マット８０）において、ローラ２１に当接する部位が外周上を移動していく。すなわち、最初、触媒９０の図面の下方の端近傍にて近接したローラ２１は、触媒９０の下方の端から外周を倣うように図面上方に向けて移動していく。この場合に、間に狭持されたマット８０はローラ２１が近接する位置の移動に伴い、触媒９０の外周に巻き付けられていくことになる。最終的に、ローラ２１が触媒９０の全外周を倣って移動し終わると、マット８０は触媒９０の外周に完全に巻き付けられる。巻き付けられたマット８０はローラ２１により触媒９０の外周に付勢されるほか、アーム部２２により狭持されて触媒９０の外周に密着する。

触媒９０は、外周にマット８０を巻き付けられた後、図２に示すように、触媒挿入装置３０により縮径手段４０を介してケース７０内に挿入される。縮径手段４０の触媒９０側の内径がマット８０を含めた触媒９０の外径よりも小さいので、縮径手段４０内に触媒９０が挿入される場合にマット８０が滑らかに滑らせることができ、マット８０に対して損傷を受けることが無くなる。また、縮径手段４０のケース７０側の内径がケース７０よりも小さいので、ケース７０内に挿入される際にマット８０とケース７０とが干渉することを防止できる。

ケース７０内にマット８０を巻き付けた触媒９０を挿入した後、ケース７０のマット８０に当接する部分に絞り加工を施して触媒９０をケース７０内に固定したり、ケース７０の触媒９０が固定される部分の両端部を絞り加工など行って縮径し、径の異なる排気管を溶接などにより接続することもできる。

実施例で用いた触媒コンバータの製造装置の概略図である。 実施例で用いた触媒コンバータの製造装置の概略図である。

符号の説明

１０…触媒保持手段 １１…触媒移動手段 １２…触媒保持部
２０…触媒狭持手段 ２１…ローラ ２２…アーム部 ２３…付勢手段
３０…触媒挿入装置
４０…縮径手段
７０…ケース
８０…マット
９０…触媒

Claims (8)

1. 略柱体形状の触媒を保持する触媒保持手段と、
   該触媒に対して該触媒の軸方向と略垂直方向に相対移動でき、該触媒の移動方向に対して交差する方向から該触媒の外周に近接する方向に付勢されつつ、該外周形状を倣う近接部を１組以上備え、該近接部の組により該触媒を狭持し且つ該触媒の全外周を倣う触媒狭持手段と、
   該触媒と該近接部とが近接する以前に、該触媒と該近接部との間にマットを挿入するマット挿入手段と、をもつ該触媒の外周に該マットを巻き付けるマット巻き装置を有することを特徴とする触媒コンバータの製造装置。
2. 前記近接部の組は前記触媒に近接しないときに該触媒の外径以下の間隔で互いに近接乃至当接し、前記マットを介して該触媒が該近接部の組の間を通過することにより両者の間が拡がる請求項１に記載の触媒コンバータの製造装置。
3. 前記近接部は前記マットと当接して自転するローラと該ローラを回転自在に保持するアーム部とを備える請求項１又は２に記載の触媒コンバータの製造装置。
4. 前記近接部の前記アーム部は組み合わされることで前記マットを巻き付けられた前記触媒を狭持して保持する形状をもつ請求項３に記載の触媒コンバータの製造装置。
5. 前記マット巻き装置の前記触媒狭持手段により狭持された前記マットを巻き付けた前記触媒を軸方向から押圧しケース内に挿入する触媒挿入装置を有する請求項１〜４のいずれかに記載の触媒コンバータの製造装置。
6. 前記触媒狭持手段から前記ケースの間に配設され、該触媒狭持手段側の開口部の内径が該触媒狭持手段により狭持された前記マットを巻き付けた前記触媒の外径よりも大きく、該ケース側の開口部の内径が該ケースの内径以下である空洞部をもつ縮径手段を有する請求項５に記載の触媒コンバータの製造装置。
7. 略柱体形状の触媒の外周にマットを当接するステップと、
   該マットが当接された方向から、該触媒に対して該触媒の軸方向と略垂直方向に向けて相対移動しながら、該触媒の移動方向に対して交差する方向から該触媒の外周に近接しつつ、該外周形状を倣う近接部を用いて、該触媒との間に狭持されたマットを該触媒の外周面に巻き付けるステップと、をもつマット巻き工程を有することを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
8. 前記マット巻き工程後に、前記マットを巻き付けた前記触媒を軸方向から押圧しケース内に挿入する触媒挿入工程を有する請求項７に記載の触媒コンバータの製造方法。

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