JP2007230128A - セラミックハニカム成形体の切断方法及び切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形体に歪みを生じさせることなく、細線戻り時間を殆んどなしとすることができるセラミックハニカム成形体の切断方法及び切断装置の提供。
【解決手段】セラミックハニカム成形体を、その貫通孔方向を水平方向にした状態で載置し水平移動する受台１１と、セラミックハニカム成形体１０の両側に配置される第一の腕部１２ａと第二の腕部１２ｂと、細線１３を適宜な張力にて張る上下ボビン１４ａ，１４ｂを保持しながらセラミックハニカム成形体と同一速度で移動する枠体１５と、セラミックハニカム成形体１０の上側を跨ぐように第一の腕部１２ａと第二の腕部１２ｂのそれぞれの上部を連結し、上下ボビン１４ａ，１４ｂのうちの上ボビン１４ａを横方向に往復移動するためのガイドレール１６と、第一の腕部１２ａと第二の腕部１２ｂのそれぞれの下部に設置され、水平方向に往復移動可能な第一の棒状体１７ａと第二の棒状体１７ｂとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミックハニカム成形体を、貫通孔の向きに対してほぼ直角に切断するセラミックハニカム成形体の切断方法及び切断装置に関する。

集塵フィルター、排ガス浄化触媒用担体等として用いられるセラミックハニカム構造体は、セラミック粉末を含む坏土をハニカム形状に成形し、この成形体を適宜な長さに切断した後、乾燥、焼成することにより製造される。従って、軟質で変形しやすい、セラミックハニカム成形体を、形状に影響を与えることなく切断する手段が必要であり、従来、そのような手段として、図６に示すように、２つの滑車１の間に張った細線２にバネ３にて張力を与え、この細線２をその長さ方向に往復運動させることにより切断する方法、図７に示すように、２基のサーボモーター７に設けたボビン８間に張った細線２に、サーボモーター７のトルクを調節することにより適宜な張力を与えつつ、サーボモーター７の回転により細線２を一方のボビン８に巻き取る過程で細線２を走行させ、切断する方法等が行われてきた。

しかしながら、上記の方法では、細線２を長さ方向に運動させながら切断するため、セラミックハニカム成形体５の肉厚の外周を切断する際の抵抗により、被切断物に細線２の運動方向の荷重がかかり、セラミックハニカム成形体５に歪みが生じるという問題があった。特に、近年、ハニカム構造体の隔壁は従来の１５０μｍ前後から５０〜１２５μｍ、或いはそれ以下へと、より薄肉化する方向にあるため、ハニカム構造体断面の開口率は上昇し、ハニカム成形体の強度が小さくなることから、切断に起因する歪みの問題はより深刻である。

又、ハニカム成形体全体の歪みだけでなく、切断の際の下方向荷重によりハニカム構造体の隔壁が変形し潰れてしまうこともより深刻化している。この現象を回避するには、より緩やかに切断を行えばよいが、切断効率は落ちてしまうことになる。

又、細線を長さ方向に運動させながら切断するため、細線の寿命が短く、頻繁に細線の交換を行わなければならないが、細線の交換の度に張力を調節する必要があり、セラミックハニカム成形体の切断効率を著しく損なっていた。

そこで、本出願人は上記の状況に鑑みて、セラミックハニカム成形体の外周に切断誘導溝を設け、そこに細線をあてがってセラミックハニカム成形体に押しつけることのみによりセラミックハニカム成形体を切断する切断方法を提案した（特許文献１を参照）。この切断方法は薄い隔壁を有するセラミックハニカム成形体を歪みを生じさせることなく切断することができる点で好ましい方法であるが、さらに切断効率を向上させたいとの要請がある。
すなわち、従来の切断方法は、通常細線を上から下に下降させてセラミックハニカム成形体を切断するものであるが、その場合には、切断後再びセラミックハニカム成形体を切断するために細線をセラミックハニカム成形体上方の切断スタート位置まで戻すことが必要になる。したがって、セラミックハニカム成形体を連続的に切断するに当たっては、その細線戻り時間が切断効率向上の妨げになっていた。また、このことは、セラミックハニカム成形体の押出速度をより速くして切断効率を向上させようとする場合に、大きなネックになって来つつあった。
特開２００１−９６５２４号公報

本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セラミックハニカム成形体に歪みを生じさせることなく、従来よりも切断効率を向上させるため、細線戻り時間を殆んどなしとすることができるセラミックハニカム成形体の切断方法及び切断装置を提供することにある。

即ち、本発明によれば、適宜な張力にて張った細線にて、セラミックハニカム成形体を、その貫通孔の向きに対してほぼ直角に切断するセラミックハニカム成形体の切断方法であって、上下のボビン間に垂直方向に張った細線を横方向に往復移動して、前記セラミックハニカム成形体を切断するセラミックハニカム成形体の切断方法、が提供される。

また、本発明によれば、セラミックハニカム成形体を、その貫通孔方向を水平方向にした状態で載置しながら貫通孔方向に所定速度で移動する受台と、
前記セラミックハニカム成形体の両側に配置される第一の腕部と第二の腕部を備え、細線を適宜な張力にて張る上下ボビンを保持しながら前記セラミックハニカム成形体と同一速度で同一方向に移動する枠体と、
前記枠体の一部を構成し、前記セラミックハニカム成形体の上側を跨ぐように前記第一の腕部と前記第二の腕部のそれぞれの上部を連結し、前記上下ボビンのうちの上ボビンを横方向に往復移動するためのガイドレールと、
前記第一の腕部と前記第二の腕部のそれぞれの下部に設置され、水平方向に往復移動可能な第一の棒状体と第二の棒状体と
を備えたセラミックハニカム成形体の切断装置であって、
前記第一の棒状体と前記第二の棒状体は、水平方向に移動して前記セラミックハニカム成形体の下側部で前記下ボビンを受け渡しすることにより、前記上下ボビン間に張られた細線を横方向に移動して、前記セラミックハニカム成形体を切断する、セラミックハニカム成形体の切断装置、が提供される。

上記において、前記第一の棒状体と前記第二の棒状体のそれぞれの先端部には、前記下ボビンを嵌合する嵌合部が設けられ、前記セラミックハニカム成形体の下側部で前記下ボビンを受け渡しするように構成することが好ましい。

本発明の切断方法及び切断装置によれば、セラミックハニカム成形体に歪みを生じさせることなく、従来よりも切断速度を上げることができるという顕著な作用効果を奏する。

以下、本発明を図面を参照しつつさらに詳細に説明するが、これに限定されて解釈されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本発明に係る切断方法及び切断装置の一実施形態を概略的に示している。１０はセラミックハニカム成形体であり、セラミックハニカム成形体１０は、その貫通孔方向を水平方向にした状態で貫通孔方向に所定速度で移動する受台１１に載置される。なお、受台１１の下部は、図２に示すように、横断方向に貫通孔２０が形成されており、後述するように、貫通孔２０の内部を第一の棒状体１７ａと第二の棒状体１７ｂが往復し、下ボビン１４ｂの受け渡しを行う。セラミックハニカム成形体１０の両側には、第一の腕部１２ａと第二の腕部１２ｂを備えた枠体１５が配置されており、細線１３を適宜な張力にて張る上下ボビン１４ａ，１４ｂを保持しながらセラミックハニカム成形体１０と同一速度で同一方向に移動するようになっている。

第一の腕部１２ａと第二の腕部１２ｂのそれぞれの上部には、それらを連結して枠体１５の一部を構成し、セラミックハニカム成形体１０の上側を跨ぐようにガイドレール１６が設けられ、上下ボビン１４ａ，１４ｂのうちの上ボビン１４ａを横方向に往復移動するようになっている。そして、第一の腕部１２ａと第二の腕部１２ｂのそれぞれの下部には、第一の棒状体１７ａと第二の棒状体１７ｂが設置されており、水平方向に往復移動可能に構成されている。上記のように、本発明の切断装置は、セラミックハニカム成形体１０を載置する受台１１、枠体１５、ガイドレール１６、及び第一の棒状体１７ａと第二の棒状体１７ｂを備えるものである。

そして、本発明の切断装置では、第一の棒状体１７ａと第二の棒状体１７ｂは、水平方向に移動してセラミックハニカム成形体１０の下側部で下ボビン１４ｂを受け渡しすることにより、上下ボビン１４ａ，１４ｂの間に張られた細線１３を横方向に移動して、セラミックハニカム成形体１０を切断することになる。

上記の場合、第一の棒状体１７ａと第二の棒状体１７ｂのそれぞれの先端部は、下ボビン１４ｂを嵌合できるような嵌合構造（例えば、図３又は図４に示すような構造であり、後述する。)に形成されている。図１（ａ）に示すように、第一の棒状体１７ａの先端部には下ボビン１４ｂが嵌合され、第一の腕部１２ａの下部から第二の棒状体１７ｂに向かって横方向（図上右方向）に移動し、一方、第二の棒状体１７ｂは同時に第二の腕部１２ｂの下部から第一の棒状体１７ａに向かって横方向（図上左方向）に移動する。その際、上ボビン１４ａは下ボビン１４ｂと連動してガイドレール１６上を第二の腕部１２ｂの方向に向かって移動し、上下ボビン１４ａ，１４ｂの間に張られた細線１３は横方向（図上右方向）に移動することになる。そして、図１（ｂ）に示すように、セラミックハニカム成形体１０の下側部のほぼ中央部において、第一の棒状体１７ａの先端部と第二の棒状体１７ｂの先端部が当接することにより、下ボビン１４ｂの受け渡しが行われる。

次いで、図１（ｃ）に示すように、第二の棒状体１７ｂの先端部に受け渡された下ボビン１４ｂは、上ボビン１４ａと連動してガイドレール１６上をさらに第二の腕部１２ｂの方向に向かって移動し、上下ボビン１４ａ，１４ｂの間に張られた細線１３はさらに横方向（図上左方向）に移動することにより、セラミックハニカム成形体１０を横方向に切断する。そして、図１（ｄ）のように、第二の棒状体１７ｂの先端部に受け渡された下ボビン１４ｂは、第二の腕部１２ｂの下部に到達し止まる。なお、第二の棒状体１７ｂの先端部に下ボビン１４ｂを受け渡した第一の棒状体１７ａは、その後、図１（ｃ）に示すように、その先端部は第一の腕部１２ａの下部まで戻る。

また、上述したように、図１（ａ）から図１（ｄ）に示す状態まで、上下ボビン１４ａ，１４ｂの間に張られた細線１３が図上右方向に移動することにより、セラミックハニカム成形体１０を横方向に切断するが、その後は、上下ボビン１４ａ，１４ｂの間に張られた細線１３は、図上左方向に移動する〔図１（ｄ）から、図１（ｃ）、図１（ｂ）、図１（ａ）の状態に移動する。〕ことにより、逆方向にセラミックハニカム成形体１０を横方向に切断する。本発明では、上下ボビン１４ａ，１４ｂの間に張られた細線１３がこの移動動作（往復移動）を繰り返すことにより、従来の上から下に向けて切断する方法に比して、細線の戻り動作に要する時間を大幅に短縮して、セラミックハニカム成形体１０を横方向に切断することができる。

図３は、第一の棒状体１７ａと第二の棒状体１７ｂのそれぞれの先端部が下ボビン１４ｂと嵌合する嵌合構造の一例を示す。この例では、嵌合部は二重スリーブ構造になっており、第一の棒状体１７ａと第二の棒状体１７ｂのそれぞれの先端部には、バネ付の突出しピン３２ａ，３２ｂが設けられ、一方、下ボビン１４ｂの内部はピン収容溝３４を有している。下ボビン１４ｂの移動（受渡し）時には、外周スリーブ３０が図上、左方向に下ボビン１４ｂを押すことにより、下ボビン１４ｂは第二の棒状体１７ｂの先端部から離れて第一の棒状体１７ａの先端部に移動し（受渡しされ）、第一の棒状体１７ａの先端部に設けられたバネ付突出しピン３２ａが下ボビン１４ｂのピン収容溝３４に突き出すことにより、下ボビン１４ｂは固定される。

図４は、第一の棒状体１７ａと第二の棒状体１７ｂのそれぞれの先端部が下ボビン１４ｂと嵌合する嵌合構造の他の例を示す。この例では、嵌合部は二重スリーブ構造になっており、第一の棒状体１７ａと第二の棒状体１７ｂのそれぞれの先端部には、ネジ４４ａ，４４ｂが形成され、一方、下ボビン１４ｂの内部にも対応したネジ４２が形成されている。そして、下ボビン１４ｂの移動（受渡し）時には、第一の棒状体１７ａ及び第二の棒状体１７ｂが回転することにより、下ボビン１４ｂは図上、左方向に移動して、第二の棒状体１７ｂの先端部から離れて第一の棒状体１７ａの先端部に移動（受渡し）することになる。その際、第一の棒状体１７ａ及び第二の棒状体１７ｂの回転に伴って下ボビン１４ｂが回転しないように、外周スリーブ４０には係止片４６が設けられ、この係止片４６が下ボビン１４ｂに係止することにより、下ボビン１４ｂは回転せず固定される。

図５は、上記した図１（ａ）から図１（ｄ）に示す状態、及び逆の図１（ｄ）から図１（ａ）の状態までの、細線１３の移動動作（往復移動）を示した平面図で、図上左方向に所定速度で移動しているセラミックハニカム成形体１０に対し、細線１３が矢印の方向に往復移動して、受台１１に載置されたセラミックハニカム成形体１０を横方向に切断する。

本発明では、細線１３を横方向に往復移動してセラミックハニカム成形体を横方向に切断するため、従来の上下方向に切断する場合に比して、切断後に細線１３を再び下側から上側へ戻して縦方向に切断するという戻り動作を省略することができ、切断時間を大幅に短縮することができる。

本発明において、細線の材質に特に制限はなく、セラミックハニカム成形体を好適に切断できるものであればよいが、ピアノ線、鋼線、合成樹脂繊維、炭素繊維等のファイバー線、若しくはダイヤモンドコート、小さな粒子を散りばめた細線等を好適に用いることができる。又、細線の直径は２０〜１００μｍであることが好ましい。

本発明において、セラミックハニカム成形体１０を細線１３を用いて切断するには、通常、細線１３を２５０ｍｍ／秒以下の速度で横方向に移動させることが好ましい。２５０ｍｍ／秒を超える場合には、隔壁の厚さとの関係で、セル構造が変形し潰れを生じさせる場合があるからである。

又、本発明の切断方法及び装置により切断するセラミックハニカム成形体の端面の形状に特に制限はなく、円形、楕円形、四角形、三角形、五角形、六角形等種々の形状の端面を有するセラミックハニカム成形体を好適に切断することができる。

以下、本発明を実施例及び比較例を用いてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。

（比較例）
セラミックハニカム成形体に対し、細線を縦方向（上から下）に押しつけることにより切断し、切断後、細線を上まで戻して（上昇させて）再度セラミックハニカム成形体の切断を行った。その結果、切断に寄与しない待ち時間は、８．１秒であった。なお、用いたセラミックハニカム成形体は、端面の形状が直径１１１．０ｍｍの円形であり、隔壁の厚さが１２０μｍ、セルピッチが１．４０ｍｍ、外周の厚さが０．５０ｍｍであり、セラミックハニカム成形体の押出速度は３９ｍｍ／秒であった。また、細線は鋼製で直径０．０７０ｍｍのものを用いた。切断は、細線を２００ｍｍ／秒の速度で下方に移動させることにより行った。

（実施例）
比較例と同じ形状で同じ押出速度で押し出されるセラミックハニカム成形体に対し、図１（ａ）〜図１（ｄ）に示すように、細線１３を横方向に往復移動させることにより切断した。その結果、切断に寄与しない待ち時間は、５．１秒であった。
このように、本発明のごとく、セラミックハニカム成形体を横方向に往復移動させて切断することにより、従来の縦方向に切断することに比して、約３秒の切断時間の短縮を達成することができた。
また、切断後のセラミックハニカム成形体の歪み（真円度）を測定したところ、殆ど歪みは生じていなかった。

本発明の切断方法及び装置によれば、薄い隔壁を有するセラミックハニカム成形体を、歪みを生じさせることなく切断することができるとともに、切断時間を大幅に短縮することができ、大きく切断効率を向上させることができる。したがって、得られたセラミックハニカム成形体を乾燥、焼成することにより、集塵フィルター、排ガス浄化触媒用担体等として用いられるセラミックハニカム構造体を効率よく製造することができ、産業上きわめて有益である。

本発明に係る切断方法及び切断装置の一実施形態を概略的に示す説明図で、（ａ）は切断開始前、（ｂ）及び（ｃ）は切断途中段階、（ｄ）は切断終了時を示すが、逆方向に往復移動の場合には、（ｄ）が切断開始前、（ａ）が切断終了時を示す。 本発明に係る切断装置を側面からみた説明図である。 本発明に用いる嵌合構造の一例を示す断面説明図である。 本発明に用いる嵌合構造の他の例を示す断面説明図である。 本発明における細線の動き（往復移動）を上から見た説明図である。 従来における切断方法の一例を示す説明図である。 従来における切断方法の他の例を示す説明図である。

符号の説明

１：滑車、２：細線、３：バネ、７：サーボモーター、８：ボビン、１０：セラミックハニカム成形体、１１：受台、１２ａ：第一の腕部、１２ｂ：第二の腕部、１３：細線、１４ａ：上ボビン、１４ｂ：下ボビン、１５：枠体、１６：ガイドレール、１７ａ：第一の棒状体、１７ｂ：第二の棒状体、２０：貫通孔、３０：外周スリーブ、３２ａ，３２ｂ：バネ付の突出しピン、３４：ピン収容溝、４０：外周スリーブ、４２：ネジ、４４ａ，４４ｂ：ネジ、４６：係止片。

Claims (3)

1. 適宜な張力にて張った細線にて、セラミックハニカム成形体を、その貫通孔の向きに対してほぼ直角に切断するセラミックハニカム成形体の切断方法であって、
   上下のボビン間に垂直方向に張った細線を横方向に往復移動して、前記セラミックハニカム成形体を切断するセラミックハニカム成形体の切断方法。
2. セラミックハニカム成形体を、その貫通孔方向を水平方向にした状態で載置しながら貫通孔方向に所定速度で移動する受台と、
   前記セラミックハニカム成形体の両側に配置される第一の腕部と第二の腕部を備え、細線を適宜な張力にて張る上下ボビンを保持しながら前記セラミックハニカム成形体と同一速度で同一方向に移動する枠体と、
   前記枠体の一部を構成し、前記セラミックハニカム成形体の上側を跨ぐように前記第一の腕部と前記第二の腕部のそれぞれの上部を連結し、前記上下ボビンのうちの上ボビンを横方向に往復移動するためのガイドレールと、
   前記第一の腕部と前記第二の腕部のそれぞれの下部に設置され、水平方向に往復移動可能な第一の棒状体と第二の棒状体と
   を備えたセラミックハニカム成形体の切断装置であって、
   前記第一の棒状体と前記第二の棒状体は、水平方向に移動して前記セラミックハニカム成形体の下側部で前記下ボビンを受け渡しすることにより、前記上下ボビン間に張られた細線を横方向に移動して、前記セラミックハニカム成形体を切断する、セラミックハニカム成形体の切断装置。
3. 前記第一の棒状体と前記第二の棒状体のそれぞれの先端部には、前記下ボビンを嵌合する嵌合部が設けられ、前記セラミックハニカム成形体の下側部で前記下ボビンを受け渡しする請求項２に記載のセラミックハニカム成形体の切断装置。

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