JP2007000708A - メタルハニカム触媒担体の組立て方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 組立て方法は、波形状付板素材を略円柱状に巻き付ける工程と、所定の円柱形状になるように型101で成形する工程と、成形することで得た巻きハニカム担体12を押し出して、筒部材13内に挿入する工程とを備える。組立て装置31は、回転挟持軸167及び押さえローラ手段38を備えた巻き付け手段42と、回転挟持軸167に巻き付けたものを所定の円柱形状(外径Dp)の巻きハニカム担体12にする型手段39と、筒部材13を型面126の縁にセットする筒支持手段132と、型101から成形したもの(を押し出して筒部材13に挿入するハニカム押し出し挿入手段34と、を備える。
【選択図】 図2
Description
また、ハニカム担体を製造する装置として、長い箔を巻いて、筒内に入れる装置がある(例えば、特許文献2参照。)。
図34は、従来の技術(特許文献1)を説明する図であり、従来のハニカム体の巻回方法は、ハニカム体301の外周面の周方向に3個のロール302,302,302を配置し、ロール302,302,302でハニカム体301を狭圧するとともに、巻回前の平箔303にバックテンションをブレーキロール304で付与してハニカム体301を巻回す。その際、ポテンショメータ305で検出し、ロール302の押し付け力を調整するので、箔厚が薄い場合において、たるみを押し出すことができるというものである。
図1(a),(b)は、本発明のメタルハニカム触媒担体の組立て方法で製造するメタルハニカム触媒担体の説明図である。(b)は平面図である。
メタルハニカム触媒担体11は、巻きハニカム担体12と、巻きハニカム担体12を覆う筒部材13と、筒部材13に巻きハニカム担体12を固定する溶接部14,15とからなる。
筒部材13は、金属製の円筒であり、内径をd(半径rc)に設定した。
次に、このようなメタルハニカム触媒担体11の製造に用いる本発明のメタルハニカム触媒担体の組立て装置について説明する。
メタルハニカム触媒担体の組立て装置31は、床Fに置く第1階層ベース32と、第1階層ベース32の上に配置した第2階層ベース33と、第1階層ベース32に取付けたハニカム押し出し挿入手段34と、巻き回転手段35と、第1階層ベース32に載せた第1ベンド手段36(図4参照)と、第2ベンド手段37(図4参照)と、押さえローラ手段38と、型手段39と、第2階層ベース33に載せたワーク押さえ手段41と、これらの手段34〜39,41を制御する制御装置(図に示していない)、操作盤(図に示していない)と、空圧装置(図に示していない)と、を備える。Mはメタルハニカム触媒担体の組立て装置31の回転軸心を示す。
作業者Wは、開閉扉45側に立って、4枚の波形状付板素材23(図16参照)・・・を搬入し、1サイクル稼働させた後、溶接前のメタルハニカム触媒担体11(図1参照)を取出す。
メタルハニカム触媒担体の組立て装置31はさらに、回転軸心Mに各手段34〜39,41の中心を一致させ、かつ、X軸方向に第1ベンド手段36を配置し、第1ベンド手段36から90°の位置に第2ベンド手段37を配置し、X軸から30°の位置に押さえローラ手段38を配置し、押さえローラ手段38から90°の位置に型手段39を配置した。
図6は、図5の6−6線断面図である。
第1ベンド手段36は、第1階層ベース32にベース台51を取付け、ベース台51に駆動手段52を配置し、駆動手段52に曲げ手段53,53を取付けたものである。
曲げ手段53は、スライダ54(図5参照)に素材ホルダ部66を取付け、素材ホルダ部66に、電動モータ67と送りねじ68を備えた送り手段69を取付け、送りねじ68に曲げダイ71のめねじ部72を嵌合するとともに曲げダイ71を素材ホルダ部66に沿わせ、送りねじ68によって曲げダイ71がX軸方向にスライドし、曲げダイ71で波形状付板素材23・・・(図16参照)を曲げる。素材ホルダ部66の押圧先端73は回転軸心Mに一致する。
図9は、図8の9矢視図であり、押さえローラ手段38の平面を示す。
押さえローラ手段38は、第1階層ベース32にスライダ75を備えたスライドレール76,76を取付け、一方(図右)のスライダ75に空圧シリンダ77を接続するとともに空圧シリンダ77を第1階層ベース32に固定し、第1階層ベース32に第2同期手段78を配置し、第2同期手段78の第1ラック81に一方(図左)のスライダ75を接続し、第2ラック82に他方(図左)のスライダ75を接続し、スライダ75に緩衝手段83を取付け、緩衝手段83,83を同期させた状態でスライド(矢印b1の方向)させる。84は第2同期手段78の第1・第2ラック81,82に係合する第2ピニオンを示す。
図11は、図10の11−11線断面図である。
型手段39は、第1階層ベース32に長尺なテーブル95を取付け、テーブル95内に駆動手段96を配置し、駆動手段96に型取付け部材97,97を取付け、型取付け部材97,97にそれぞれ型101の第1可動型123と第2可動型124を取付けたものである。
型101は、第1可動型123と第2可動型124(図10参照)からなり、第1可動型123は、一方に型取付け部材97に取付ける締結凹部125を形成し、他方に型面126を彫り込み、型面126の上縁に位置決め面取り部127を形成したものである。
型面126は、径Dm、半径rmで彫り込んだ部位で、半径rmは筒部材13(図1参照)の内径の半径rcよりわずかに小さい(例えば、1mm)。
第2可動型124(図10参照)は、第1可動型123と同様である。
型取付け部材97には、凸部128を締結凹部125に嵌合するように形成した。
ワーク押さえ手段41は、ハニカム押さえ手段131と筒支持手段132とからなる。
押圧部141は、下面にピン受け孔146(図23参照)を、回転挟持軸167(図2、図15参照)の先端を受けて、心押しする。
掛止部材142は、先端に力(矢印b3の方向)が加わると動く。
押し中空軸152は、ハニカム押さえ手段131の押しロッド137をスライド(Z軸方向)自在に支持するとともに、押しロッド137のスライドに関係することなく自由にスライドする。
図15は、本発明の組立て装置が備える巻き回転手段及びハニカム押し出し挿入手段の断面図であり、図2の詳細図(一部を断面にして示す)に対応し、ハニカム押し出し挿入手段34の原点位置での待機状態を示す。
押し中空軸174の外径の半径は、rpに設定し、半径rpは型面126(図12参照)の半径rm(図12参照)よりわずかに小さい(例えば、1mm)。
メタルハニカム触媒担体の組立て方法は、筒部材をセットする第1工程と、帯板をセットする第2工程と、折り曲げる第3工程(第1・第2の折り曲げる工程からなる。)と、巻き付ける第4工程と、成形する第5工程と、挿入する第6工程と、を備える。なお、序数(「第1」)は順を明確にするためにここでつけたもので、序数の有無は工程の内容を区別するものではない。例えば、「帯板をセットする第2工程」と「帯板をセットする工程」とは同じ工程である。
次に、これらの第1〜第6工程を具体的に説明する。
筒部材をセットする第1工程では、まず、作業者は、操作盤を操作し、ハニカム押さえ手段131の押圧部141を待機位置から下降させ、押圧部141に筒部材13を矢印b4のように取付ける。その際、押圧部141の側面に取付けた掛止部材142より一旦上に上げて、復帰した掛止部材142に筒部材13の下端を載せる。引き続き、押圧部141を、帯板(波形状付板素材)23をセットする際に干渉しない位置まで上昇させ、筒部材ホルダ153に筒部材13の上端側を図16に示すように嵌め、筒部材をセットする第1工程は完了する。
その次に、帯板をセットする第2工程を行う。
引き続き、ワーク押さえ手段41のハニカム押さえ手段131と筒支持手段132とが一体的に下降し、ハニカム押さえ手段131の押圧部141とテーブル95で波形状付板素材23・・・の幅方向を挟むように押えると同時に、回転挟持軸167の先端に押圧部141に形成したピン受け孔146(図23(a)参照)が嵌る。
続けて、折り曲げる第3工程(第1の折り曲げる工程)を実施する。
第1の折り曲げる工程では、具体的には、第1ベンド手段36で波形状付板素材23・・・の中央部26を角度θ1(例えば、約90°),θ1だけ折り曲げる。
第2の折り曲げる工程は、第1の折り曲げる工程とほぼ同様であるが、第1の折り曲げる工程で曲げた部位に連ねてさらに、第2ベンド手段37を稼働させる(矢印b8,b8の方向)ことで、波形状付板素材23・・・の中央部26を挟んだもの(回転挟持軸)167に帯板(波形状付板素材)23・・・を当接させて折り曲げる。
図20は、本発明のメタルハニカム触媒担体の組立て方法で実施する巻き付ける第4工程の第2説明図である。なお、図17、図18に示すように筒支持手段132の筒部材ホルダ153を押し付けた状態であるが示していない。
巻き付ける第4工程では、帯板(波形状付板素材)23の中央部26を回転挟持軸167で挟んで、回転挟持軸167を回転させて帯板(波形状付板素材)23を巻き回す(C軸方向)ことで帯板(波形状付板素材)23を矢印c1のように巻くとともに、巻いている帯板(波形状付板素材)23を外方から回転軸心Mに向けて矢印c2,c2のように押し、略円柱状に巻き付ける。
巻き回転手段35が波形状付板素材23・・・を巻き付けるのに伴い、押さえローラ手段38は、波形状付板素材23・・・の残りの長さに対応してスライド(矢印c2,c2の方向)しながら、外方から波形状付板素材23・・・の残りを支持し、波形状付板素材23・・・の残りの部位の回転を規制し続ける(図21参照)。
成形する第5工程では、巻き付けたもの(一次巻きハニカム)191をその場で所定の外径の円柱形状になるように型手段39をスライド(矢印c3,c3の方向)させ成形する(図23参照)。
巻き付けたもの(一次巻きハニカム)191の外径をD1とする。外径D1は平均値であり、D1>2×rm(図12参照)である。
引き続き、押さえローラ手段38の緩衝手段83は、原点に向けスライド(矢印c4,c4の方向)し、緩衝手段83が型101から抜ける瞬間に第1可動型123と第2可動型124は同期した状態で前進(矢印c5,c5の方向にスライドする。)することで、型101は閉じる。
(a):成形する工程では、型101を閉じて、巻き付けたもの(一次巻きハニカム)191に面圧を矢印c6・・・のように加えることで、その場で所定の外径Dp(Dp=2×rm)の円柱形状に成形する。その結果、巻きハニカム担体12を得る。
具体的には、図15に示すハニカム押し出し挿入手段34の電動モータ177が作動すると、ねじ機構178のナット部181がスライドガイド171に沿って上昇(矢印c7の方向)するので、押し中空軸174は上昇(スライド)しつつ、巻きハニカム担体12を押し出すと同時に、型101をガイドにして、巻きハニカム担体12を筒部材13内に挿入する。
筒部材13内に入った巻きハニカム担体12は、スプリングバックを起こしてわずかに外径Dpより径が大きくなり、筒部材13の内面を押圧するので、一体的に固定した状態となる。
最後に、巻きハニカム担体12を嵌めた筒部材13を取出して、1サイクルは完了する。引き続き、図16に示すように2サイクル目を開始する。なお、溶接は、別の工程、別の装置で行う。
図24は、組立て装置の別の実施の形態を説明する図である。上記図1〜図13に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
図26は、図25の26矢視図であり、ローラ付型機構201の駆動手段96Bを示す。
図27は、図25の27矢視図であり、ローラ付型機構201の側面を示す。
テーブル95のテーブル本体114には、固定穴114a,114aを開けた。
磁石205は、例えば、永久磁石であり、磁石205にスライダ203をつけることで、連結する。
なお、原点位置で待機した状態では、磁石205によってスライダ202にスライダ203がついた(連結した)状態となる。
図29は、別の実施の形態のローラ付型機構が備える緩衝手段、型取付け部材及び型の断面図である。図25及び図27を併用して説明する。
ガイド軸87には、位置決め穴87aを開けた。
半割型226は、本体231の一方に締結凹部125Bを形成を凸部128に取付けるように形成し、他方に型面126を彫り込み、本体231の中央及び型面126に引込部232を支持板91及びローラ本体92が後退(矢印e2の方向にスライド)した際に型面126より後方(矢印e2の方向)に収まるように形成したものである。
半割型227(図28参照)は、半割型226と同様である。
第2可動型124B(図10参照)は、第1可動型123Bと同様である。
軸ロック手段214は、空圧シリンダのロッドにカム236を取付け、カム236をガイド軸87の位置決め穴87aに嵌めることで、ローラ本体92を一定の位置に止める。
まず、図16〜図18に示すように、第1ベンド手段36及び第2ベンド手段37で波形状付板素材23・・・の中央部26を折り曲げた後、第2ベンド手段37の原点復帰の情報及び制御装置の情報に基づいて、ローラ付型機構201は稼働を開始する。
図31は、図30の31矢視図であり、拡大した状態を示す。
ローラ付型機構201は、まず、待機状態からローラ本体92,92を、回転軸心Mから距離L1,L1の位置にスライド(矢印e3,e3)する。引き続き、緩衝ロック手段212でロックする。
距離L1は、二点鎖線で示す巻き付けたもの(一次巻きハニカム)191の外径D1の半径rより小さい。
ローラ本体92,92で波形状付板素材23・・・の残りの部位の回転を規制する際に、波形状付板素材23・・・の弾性力に応じて、ローラ本体92,92は圧縮ばね93(図29参照)に抗して矢印e4のように後退したり、前進(矢印e5の方向)したりする。
また、巻いたものの径に対応してローラ本体92,92は圧縮ばね93(図29参照)に抗して矢印e4のように後退し、巻き付けたもの(一次巻きハニカム)191の外径がD1に達すると、距離Sbの近くまで後退する。
詳しくは、巻き終えた時点では、カム236の中心より少しだけ前(矢印e5の方向)に位置決め穴87aの中心があり、カム236が位置決め穴87aに入り始めると、位置決め穴87aは後退(矢印e4の方向)すると同時に、ローラ本体92も後退し、カム236の中心まで位置決め穴87aの中心が後退した位置でローラ本体92の後退が止まり、結果的に、ローラ本体92は巻き終えた位置から若干(図33の隙間Ss未満)後退(矢印e4の方向)し、距離Sbだけ後退した位置で一体的に固定される。
引き続き、型101Bを閉じる。
ローラ本体92を後退した位置で固定し、ローラ付型機構201の電動モータ106及びボールねじ機構105を作動させると、スライダ202,202はともに、同期した状態で磁石205,205に抗して前進(矢印e6,e6方向にスライド)し、スライダ203,203を切り離して、残し、第1可動型123Bと第2可動型124Bを前進させ、型101Bに形成した引込部232,232内に支持板91及びローラ本体92を入れつつ、第1可動型123Bと第2可動型124Bとを密着させると同時に、巻き付けたもの(一次巻きハニカム)191に加圧力を加える。巻き付けたもの(一次巻きハニカム)191に面圧を矢印c6(図23参照)のように加えることで、その場で所定の外径Dp(Dp=2×rm)の円柱形状に成形した巻きハニカム担体12が型101B内で完成する。
また、別の実施の形態の組立て装置31Bでは、ローラ付型機構201を備えたので、押さえローラ手段38(図8参照)を配置する必要がなく、第1階層ベース32に対して小型化を図ることができる。
Claims (2)
- 長手方向の少なくとも一部に波形加工を施した鋼製の帯板を巻き、この巻き付けたものを筒部材内に挿入するメタルハニカム触媒担体の組立て方法において、
前記帯板の中央部を挟んで巻き回すことで帯板を巻くとともに、巻いている帯板を外方から回転軸心に向けて押し、略円柱状に巻き付ける工程と、
前記巻き付けたものをその場で所定の外径の円柱形状になるように型で成形する工程と、
前記成形することで得た巻きハニカム担体を押し出して、前記型に接続させた前記筒部材内に挿入する工程と、を備えたことを特徴とするメタルハニカム触媒担体の組立て方法。 - 長手方向の少なくとも一部に波形加工を施した鋼製の帯板の中央部に幅方向に配置して、中央部を挟持自在であるとともに、回転自在な回転挟持軸及び、該回転挟持軸に向けて所定位置まで接近させ、巻き始めた帯板を外方から押す押さえローラ手段を備えた巻き付け手段と、
前記回転挟持軸を中心に開閉する樋状の型面を備え、回転挟持軸に巻き付けたものを所定の円柱形状の巻きハニカム担体にする型手段と、
前記型面の径より大きい内径の筒部材を回転挟持軸と同心に把持するとともに、型面の縁にセットする筒支持手段と、
前記型手段の型の下方に配置し、型から成形したものを押し出して筒部材に挿入するハニカム押し出し挿入手段と、を備えたことを特徴とするメタルハニカム触媒担体の組立て装置。
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