JP2008202505A - ハニカム構造体内蔵流体処理装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】独立した計測工程を必要とすることなく、緩衝部材によるハニカム構造体の保持面圧が許容範囲内であることの確認を迅速且つ確実に行い、保持面圧が許容範囲外のものを確実に除去し得る流体処理装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ハニカム構造体（触媒担体２）が緩衝部材（３）を介して筒状部材（４）内に緩やかに収容されて第１の位置（Ｚ１）にあるときに、筒状部材の軸方向所定範囲に対し一定量の縮径加工を行う。この一定量の縮径加工後、ハニカム構造体に軸方向荷重を付与し、筒状部材に対して軸方向に第２の位置（Ｚ２）まで移動させたときの軸方向荷重の値の推移を監視する。この監視結果に基づき、緩衝部材によるハニカム構造体の保持面圧が許容範囲内か否かを判定し、該許容範囲内の装置を製品とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属製筒状部材内に緩衝部材を介してハニカム構造体を保持する流体処理装置の製造方法に関し、例えば、筒状部材内に緩衝マットを介してハニカム構造体の触媒担体を保持する触媒コンバータの製造方法として好適な製造方法に係る。

近時の自動車用排気系部品、例えば触媒コンバータやディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）装置等に関しては、内蔵する触媒担体あるいはフィルタ等を強固に保持すべく、これらを金属製の筒状部材に挿入後、縮径して緩衝部材を圧縮する工法として、所謂サイジング工法が採用されつつある。例えば、下記の特許文献１には、「触媒コンバータの製造方法に関し、特にハニカム構造に対し、その保持には十分であるが、保持されたハニカム基体に損傷を与えない程度の一様な圧縮荷重を加えることができ、且つ支持用マットの基本重量、セラミック基体の直径および金属シェル容器の厚さの変化に比較的鈍感な触媒コンバータの製造方法に関するものである。典型的な触媒コンバータ製造方法は、基体を十分な量の支持用マット材料で包み、この包まれた基体をほぼ円筒形の金属容器の中に挿入してこの包まれた基体の周囲に容器を圧縮閉塞させて気密性シールを提供し且つ圧縮応力を保持する工程を含んでいる。」と記載されている。

また、下記の特許文献２には、圧縮された緩衝部材の圧縮復元力によって柱体に付与される面圧に基づき、筒状部材に対し適切にサイジングを行い、緩衝部材を巻回した柱体を、適切に筒状部材内に保持する流体処理装置の製造方法が開示されている。具体的には、測定工程にて、押圧体によって柱体の軸芯に対して直交する方向に緩衝部材を押圧して緩衝部材を圧縮し、緩衝部材の圧縮復元力によって柱体に付与される面圧を検出し、この面圧が所定の目標面圧となるときの柱体の軸芯と押圧体の先端との間の距離を測定し、これを目標半径とし、サイジング工程にて、緩衝部材を柱体の外周に巻回した状態の一体品を、筒状部材内に緩やかに収容し、少なくとも緩衝部材を収容する部分の内側の実質的な半径が目標半径となるように縮径量を設定しながら、筒状部材を緩衝部材と共に縮径する旨記載されている。

一方、下記の特許文献３には、金属製筒状部材内に緩衝部材を介してハニカム構造体を保持する際の保持力を監視しつつ、筒状部材を縮径し、ハニカム構造体を筒状部材内に適切に保持し得る流体処理装置の製造方法が開示されている。そして、少なくとも緩衝部材（緩衝マット）を収容する部分の筒状部材の軸方向所定範囲を縮径加工する間に、ハニカム構造体（触媒担体）に軸方向荷重を付与してハニカム構造体を筒状部材に対して軸方向に所定距離移動させたときの軸方向荷重の値を監視し、軸方向荷重の値が所定値に達するまで筒状部材の縮径加工を行うこととし、第１及び第２の縮径量並びに第１及び第２の軸方向荷重の相関関係に基づき、ハニカム構造体を所定の目標保持力で筒状部材内に保持するときの筒状部材の目標縮径量を推定し、更に、該目標縮径量に至るまで筒状部材の縮径加工を行う旨記載されている。

特表２００１−５２６１１５号公報 特開２００３−３２８７４３号公報 特開２００４−７６６３１号公報

前掲の特許文献１乃至３に記載の流体処理装置の製造方法においては、何れも、製品毎に独立した計測工程が必須であり、特許文献３に記載の方法では２回の押圧計測が必要となる。この計測工程は量産時の阻害要因であり、上記の計測時間を短縮することは容易ではないので、サイクルタイムの短縮化に制限が課せられることになる。一方、例えば触媒担体のアイソスタティック強度が高く、触媒担体、外筒（筒状部材）及び緩衝マットの三つの構成部品に対する最悪の誤差を重畳した場合であっても所期の保持面圧を確保し得る（保持面圧範囲内となる）製品には、一定縮径量のサイジング工法（以下、定寸サイジング工法という）が適用される。この定寸サイジング工法においては、定寸縮径量を製品品番毎や製造ロット毎に適宜設定すればよく、逐次計測が不要であるので、サイクルタイムを確実に短縮することができ、逐次計測を必要とするサイジング工法に比べて効率が良い。しかし、最終的に縮径後に適正な保持面圧となったかは不明であり、仮に、公差内に収まることが設計上は保証されていても、量産工程では、ある構成品の過大な誤差、誤作業（セットミス）、電気、油圧、空圧等の設備外乱等によって保持面圧が許容範囲外の製品となることが生じ得る。もっとも、これは逐次計測式サイジング工法においても同様であり、何れの場合にも、保持面圧が適正であることの確認を迅速且つ確実に行い、保持面圧が許容範囲外のものを確実に除去し得ることが必要である。

更に、特許文献２に記載のように、筒状部材の端部にネッキング部を形成する必要がある場合には、サイジング直後に連続して筒状部材の端部をスエージング加工やスピニング加工によってネッキング加工を行い、サイジングによる縮径部と一体的にネッキング部を形成することが効率的である。このような場合、サイジング工法（胴部縮径）によって筒状部材の軸方向長さが変化し、胴部縮径に伴う緩衝マットの変形に従って触媒担体が軸方向に移動することにより、筒状部材と触媒担体の相対位置が変化するので、触媒担体に対するネッキング位置の特定が困難となる。その結果、触媒担体とネッキング部の相対位置にズレが生じ、製品として成り立たないおそれがあるが、これを確認することは至難である。これに対し、筒状部材の端面を基準にネッキング加工を行うと、触媒担体の位置にズレが生ずる可能性が高くなる。

そこで、本発明は、緩衝部材をハニカム構造体周りに装着した状態で金属製筒状部材内に緩やかに収容し、少なくとも緩衝部材を収容する部分の筒状部材の軸方向所定範囲を縮径加工するハニカム構造体内蔵流体処理装置の製造方法において、独立した計測工程を必要とすることなく、緩衝部材によるハニカム構造体の保持面圧が許容範囲内であることの確認を迅速且つ確実に行い、保持面圧が許容範囲外のものを確実に除去し得る流体処理装置の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載のように、緩衝部材をハニカム構造体周りに装着した状態で金属製筒状部材内に緩やかに収容し、少なくとも前記緩衝部材を収容する部分の前記筒状部材の軸方向所定範囲を縮径加工するハニカム構造体内蔵流体処理装置の製造方法において、前記ハニカム構造体が前記緩衝部材を介して前記筒状部材内に緩やかに収容されて第１の位置にあるときに、前記筒状部材の軸方向所定範囲に対し一定量の縮径加工を行い、該一定量の縮径加工後、前記ハニカム構造体に軸方向荷重を付与し、前記ハニカム構造体を前記筒状部材に対して軸方向に第２の位置まで移動させたときの前記軸方向荷重の値の推移を監視し、該監視結果に基づき、前記緩衝部材によって前記ハニカム構造体を前記筒状部材内に保持する保持面圧が許容範囲内か否かを判定し、該許容範囲内の装置を製品とすることとしたものである。

上記の製造方法において、請求項２に記載のように、前記保持面圧が許容範囲外と判定したときには、前記ハニカム構造体を前記第１の位置まで押し戻し、前記筒状部材の軸方向所定範囲に対し、前記一定量を超えて設定する補正量の縮径加工を行い、該補正量の縮径加工後、更に前記ハニカム構造体に軸方向荷重を付与し、前記ハニカム構造体を前記筒状部材に対して軸方向に前記第２の位置まで移動させたときの前記軸方向荷重の値の推移を監視し、該監視結果に基づき、前記緩衝部材によって前記ハニカム構造体を前記筒状部材内に保持する保持面圧が許容範囲内か否かを判定し、該許容範囲内の装置を製品とするとよい。

特に、請求項３に記載のように、前記ハニカム構造体を前記筒状部材に対して軸方向に前記第１の位置から前記第２の位置まで移動させたときの前記軸方向荷重の値の推移に基づき、前記補正量を設定するとよい。

更に、請求項４に記載のように、前記許容範囲内と判定されたときの前記筒状部材内における前記ハニカム構造体の一部を基準として、前記筒状部材の少なくとも一端部にネッキング加工を行うこととしてもよい。例えば、請求項５に記載のように、前記許容範囲内と判定されたときの前記筒状部材内における前記ハニカム構造体の一端面上にネッキング加工基準点を設定し、前記ハニカム構造体の一端面に当接する位置決め手段によって、前記筒状部材内における前記ハニカム構造体の軸方向の位置決めを行うとよい。

特に、請求項６に記載のように、移動可能なクランプ手段によって前記筒状部材を把持した状態で、前記筒状部材の少なくとも一端部にネッキング加工を行うスピニング加工装置を備えたものとし、前記クランプ手段を駆動して前記位置決め手段による前記位置決めを行うとよい。

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に記載の製造方法においては、ハニカム構造体が緩衝部材を介して筒状部材内に緩やかに収容されて第１の位置にあるときに、筒状部材の軸方向所定範囲に対し一定量の縮径加工を行い、該一定量の縮径加工後、更にハニカム構造体に軸方向荷重を付与し、ハニカム構造体を筒状部材に対して軸方向に第２の位置まで移動させたときの軸方向荷重の値の推移を監視し、該監視結果に基づき、緩衝部材によるハニカム構造体の保持面圧が許容範囲内か否かを判定することとしているので、独立した計測工程を必要とすることなく、ハニカム構造体の保持面圧が許容範囲内であることの確認を迅速且つ確実に行うことができる。しかも、保持面圧が許容範囲外のものは製造工程中に確実に除去することができる。

特に、請求項２及び３に記載のように構成すれば、ハニカム構造体の保持面圧が許容範囲内であることの確認を一層確実に行うことができ、保持面圧が許容範囲外のものは製造工程中に確実に除去することができる。

更に、請求項４乃至６に記載のように構成すれば、筒状部材の端部に対し、迅速且つ適切に所望のネッキング部を形成することができる。

以下、本発明の望ましい実施形態に関し、上記流体処理装置の製造方法の具体的一態様として、自動車用触媒コンバータの製造方法について図面を参照して説明する。本発明の製造対象の流体処理装置としては、触媒コンバータのほか、例えばディーゼルパティキュレートフィルタや、浄化フィルタがあり、また、燃料電池用改質器も包含される。尚、触媒コンバータに用いる触媒担体としては、三元触媒担体、酸化触媒担体、尿素ＳＣＲ触媒担体、ＮＯｘ吸蔵還元触媒担体等がある。更に、自動車用に限らず、種々の用途に供される流体処理装置も対象とし得る。

先ず、製造対象を説明すると、筒状部材は外筒、ハウジングあるいはケーシングとも呼ばれ、触媒コンバータの場合には、ハニカム構造体は触媒担体に対応し、緩衝部材は触媒担体保持用の緩衝マットに対応する。また、ディーゼルパティキュレートフィルタの場合には、ハニカム構造体はフィルタに対応し、緩衝部材はフィルタ用の緩衝マットに対応する。ハニカム構造体を構成する触媒担体あるいはフィルタは一般的には円柱状又は円筒状に形成され、円形断面を有するが、これに限らず、楕円形断面、長円断面、複数の曲率を有する面を組み合わせた断面、及び多角形断面等の非円形断面としてもよい。また、触媒担体あるいはディーゼルパティキュレートフィルタの流路（セル）断面は、ハニカム（六角形）に限らず、正方形等でもよい。製造対象の触媒コンバータとしては、複数の触媒担体及び緩衝マットを筒状部材４内に保持し、タンデム配置としたものでもよい。

本実施形態においては、図１の（Ａ）に示すように、触媒担体２の外周に、本発明の緩衝部材を構成する緩衝マット３が一層巻回され、必要に応じ可燃性テープ等によって固定される。この場合において、図示は省略するが、緩衝マット３の両端には凸部と凹部を形成しておき、これらが相互に嵌合する一般的な巻回方法を用いるとよい。また、予め円筒状に形成された緩衝部材も存在するので、その場合には円筒状の緩衝部材内に触媒担体２を収容するだけで、緩衝部材が触媒担体２周りに装着された状態となる。

触媒担体２はセラミックス製ハニカム構造体で構成されており、各セル（流路）間の壁が薄く形成されており、従来品に比べて脆弱である。緩衝マット３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緩衝マットや、それらを組み合わせた複層緩衝マットとしてもよい。また、バインダーが含浸されていない無機質繊維マットでもよい。あるいは、金属細線を編成したワイヤメッシュ等を用いてもよいし、それをセラミックマットと組み合わせて使用してもよい。更に、それらと金属円環状のリテーナや、ワイヤメッシュ製のシールリング等と組み合わせてもよい。

以下、図１に示す工程に沿って説明すると、先ず（Ａ）工程にて、緩衝マット３をハニカム構造体の触媒担体２周りに装着した状態で金属製筒状部材４内に緩やかに収容する。ここで、「緩やかに収容」は「非圧入」を意味し、具体的には、緩衝マット３と筒状部材４の内壁が接触しない状態、あるいは、接触しても緩衝マット３を損なわない程度の軽微な圧縮状態を意味している。例えば、後述する図２のシャフト１３及び１４で保持していないと筒状部材４から離脱してしまうというような、自己保持できない程度が好適である。特に近時は、殆どバインダーを含有しない緩衝マットが増加しており、脆弱となった緩衝マットを圧入すると、繊維を損ない、サイジング後に適正な保持力を確保し得ないおそれがあるので注意を要する。次に、（Ｂ）工程にて、図２のシャフト１３及び１４によって触媒担体２を挟持した状態で筒状部材４内を移動し、第１の位置（Ｚ１）で保持する。

上記のように触媒担体２が緩衝部材３を介して筒状部材４内に緩やかに収容されて第１の位置（Ｚ１）に保持されている状態で、（Ｃ）工程において、緩衝マット３を収容する部分の筒状部材４の軸方向所定範囲に対し一定量の縮径加工を行う。例えば、後述する図２のコレット２２によって周囲から求心方向に筒状部材４の胴部を押圧し、当該部分及びこれに内在する緩衝マット３を圧縮することにより、筒状部材４内に緩衝マット３及び触媒担体２を保持して成る第１中間加工品４１が形成される。即ち、緩衝マット３の圧縮による反発力で面圧が発生し、触媒担体２が、筒状部材４内の第１の位置（Ｚ１）で保持される。

上記（Ｃ）工程における縮径量は一定であり、縮径後の径は個体毎に変化させないように、図２のコレット２２は毎回一定距離を往復運動するだけである。換言すれば、同一品番の触媒コンバータを連続加工している間、あるいは少なくとも一つの構成品の供給ロットが変わるまでの間は、毎加工、自動的に同じ径まで縮径（定寸縮径）するように設定される。実際の量産工程において、同一品番の製品を加工する間は同量縮径が最適である。定寸縮径の目標径（縮径量）は、構成品の最悪の誤差が重畳しても所期の保持面圧レンジに収まるように、各構成品の品質保証能力を基に板厚変化も勘案して設計的に決め、サーベイにて確認しておけばよい。また、各構成品のロット（パレット等）の仕掛り前に外寸や密度を実測し、確認及び目標径を微修正する工程を加えることとしてもよいが、計測時間の短縮という趣旨には反する。

そして、上記の一定量の縮径加工後、（Ｄ）工程に進み、触媒担体２に軸方向荷重を付与し、触媒担体２を筒状部材４に対して軸方向に第２の位置（Ｚ２）まで移動させたときの軸方向荷重の値の推移を監視する。この監視結果に基づき、緩衝マット３によって触媒担体２を筒状部材４内に保持する保持面圧が許容範囲内か否かを判定し、許容範囲内の装置を製品とする。即ち、シャフト１４の先端部（保持部）にて触媒担体２の上端面を下方に押圧し、触媒担体２（及び緩衝マット３）を第１の位置（Ｚ１）から第２の位置（Ｚ２）まで距離ｄだけ下方移動させた状態となり、筒状部材４内に緩衝マット３を介して触媒担体２を第２の位置（Ｚ２）で強固に保持して成る第２中間加工品４２が形成される。尚、シャフト１３は、上記の下方移動時に触媒担体２に対し反力を与えないように、触媒担体２の下降移動に追従して下降する。このときの移動量は、最大静摩擦と動摩擦を監視可能な最小距離（ｄ）とすることが望ましく、特許文献３に記載の距離と同様、２ｍｍ前後に設定するとよい。触媒担体２を移動させる際、コレット２２による把持状態を維持し、第１中間加工品４１の軸方向移動を阻止することとしてもよいし、筒状部材４の下端を受台１１（図２）に当接させた状態でコレット２２を開放することとしてもよい。

上記の軸方向荷重の値の推移を監視する手段としては、後述する図２のロードセル１６によってシャフト１４等の移動開始から停止までの押圧反力をモニターし、後述する図２のコントローラ１００にて摩擦力の推移を判定することにより、上記の保持面圧が許容範囲内か否かを判定することができる。この結果、保持面圧が許容範囲内とされた第２中間加工品４２は、触媒担体２が許容範囲内の面圧で保持されていることが保証されるので、製品として搬出され、あるいは、後述する次工程に移送される。

一方、保持面圧が許容範囲外と判定されたときには、（Ｄ）工程から（Ｂ）工程に戻し（これは、図２に破線で示すように（Ｅ）工程として区別する）、シャフト１３及び１４によって触媒担体２を挟持し緩衝マット３と共に第１の位置（Ｚ１）まで押し戻す。そして、前述の（Ｃ）工程に対応する（Ｆ）工程に進み、一定量を超えて設定する補正量の縮径加工を行い、第３中間加工品（図示せず）を作成する。この場合において、前述のように触媒担体２を筒状部材４に対して軸方向に第１の位置から第２の位置まで移動させたときの軸方向荷重の値の推移に基づき、補正量を設定する。例えば、上記のように図２のロードセル１６でモニターした押圧反力から得られる摩擦力の推移をコントローラ１００内のメモリ（図示せず）に格納しマップ化しておき、このマップに基づき、更にどれだけ縮径すれば（縮径量を増加させれば）、保持面圧が許容範囲内となるかを演算することによって、補正量を求めることができる。

而して、上記補正量の縮径加工後、前述の（Ｄ）工程に対応する（Ｇ）工程に進み、更に触媒担体２に軸方向荷重を付与し、触媒担体２を筒状部材４に対して軸方向に第２の位置（Ｚ２）まで移動させたときの軸方向荷重の値の推移を監視し、この監視結果に基づき、緩衝マット３によって触媒担体２を筒状部材４内に保持する保持面圧が許容範囲内か否かを判定する。この結果、保持面圧が許容範囲内とされた第４中間加工品（図示せず）は製品として搬出され、あるいは、後述する次工程に移送される。尚、この段階で保持面圧が許容範囲外と判定されることはないが、万一、例えば保持面圧が過大となって許容範囲外と判定された場合には、修正不能な不良品として除外される。

次に、上記の（Ｂ）乃至（Ｇ）工程に供されるサイジング装置ＳＭ等を説明する。先ず、図２において、ベース１０を貫通し、これに垂直に触媒担体保持装置ＨＭが配設され、これを囲繞するようにサイジング装置ＳＭのコレットチャックがベース１０上に配設されている。保持装置ＨＭにおいては、ベース１０に穿設された孔内に受台１１及びシリンダ１２が固定され、このシリンダ１２に駆動されるシャフト１３が、受台１１を貫通し摺動自在に支持されている。また、シャフト１３の先端面と対向する先端面を有するシャフト１４が、シリンダ１５によって鉛直方向に駆動可能に支持されている。シャフト１４とシリンダ１５との間にはロードセル１６が介装されており、シリンダ１５によってシャフト１４を介して触媒担体２に付与される軸方向荷重を測定し得るように構成されている。尚、ロードセル１６はコントローラ１００に電気的に接続されている。

本実施形態のサイジング装置ＳＭにおいては、断面コ字状の環状枠部材２０によって、複数の割型２１がベース１０上を径方向（軸芯方向）に摺動し得るように支持されている。割型２１の内径側には金型（コレット）２２が固定されており、各割型２１の外径側（背面側）にはテーパ面が形成されている。これらの割型２１を収容するように押型２３が配設され、この内径側には、割型２１のテーパ面に摺接するテーパ面が形成されている。尚、押型２３は円筒状に形成しても、あるいは各割型２１に当接するように分割してもよい。押型２３は押板２４に固定されており、この押板２４は支持部材２５を介してベース１０に対して上下動可能に支持されている。而して、押板２４によって押型２３が鉛直方向に駆動され、例えば押型２３が図２の下方に駆動されると、割型２１が径方向（軸芯方向）に駆動されるように構成されている。押板２４は油圧駆動装置（図示せず）によって駆動され、この油圧駆動装置はコントローラ１００によって制御される。

上記の構成になるサイジング装置ＳＭの作動を説明すると、先ず、図２に示すように、受台１１の上面に筒状部材４が載置される。このとき、シャフト１３は筒状部材４の軸芯上に位置している。次に、緩衝マット３が装着された触媒担体２が、筒状部材４内に緩やかに収容され、シャフト１３の先端面上に載置される。更に、シリンダ１５によってシャフト１４が下降駆動され、その先端面とシャフト１３の先端面との間に触媒担体２が挟持され、第１の位置（Ｚ１）で保持される。そして、油圧駆動装置（図示せず）によって押板２４が図２の下方に駆動される。これにより、押型２３が図２の下方に駆動され、割型２１が径方向（軸芯方向）に駆動される。この結果、図３に示すように、金型２２によって筒状部材４の胴部（中間部）及び緩衝マット３が圧縮されて縮径される。このときの縮径量はコントローラ１００による油圧駆動装置の制御によって正確に制御される。

上記のようにサイジング装置ＳＭの油圧駆動装置（図示せず）はコントローラ１００によって制御され、特に、ＮＣ制御により任意量のサイジングを行なうことができるように構成されており、微細制御が可能である。更に、縮径時において、例えば逐次（随時）ワークを回転し、割り出し制御（インデックス制御）を行なうこととすれば、全周に亘って一層均一に縮径することができる。尚、サイジング装置ＳＭの駆動及び制御媒体としては油圧に限るものではなく、その駆動及び制御形式については、機械式、電気式、空気圧式等、任意の駆動方法を用い、制御はＣＮＣコントロールを用いることが好適である。

次に、上記の構成になるサイジング装置ＳＭを用い、筒状部材４の胴部を緩衝マット３と共に縮径する縮径工程の具体例について、図２乃至図４を参照して説明する。図４は、緩衝マット３を触媒担体２の周りに装着した状態で筒状部材４内に収容し、筒状部材４の軸方向所定範囲を一定量縮径して緩衝マット３を圧縮して触媒担体２を保持した状態において、触媒担体２に対し軸方向荷重を付与したときの、触媒担体２の軸方向移動距離（ストローク）に対する関係を示したものである。ところで、緩衝マット３と触媒担体２との間の摩擦力、及び緩衝マット３と筒状部材４との間の摩擦力は夫々、触媒担体２の外面と緩衝マット３との間の静摩擦係数を緩衝マット３の圧縮復元力（面圧）に乗じた積、及び筒状部材４の内面と緩衝マット３との間の静摩擦係数を緩衝マット３の圧縮復元力（面圧）に乗じた積として表される。このとき、軸方向（長手方向）の保持力としては、静摩擦係数が低い方の部材と緩衝マット３との間の摩擦力が支配的となる。従って、静摩擦係数が判明している触媒担体２及び筒状部材４に関し、必要な摩擦力が明らかとなる。

図４においては、触媒担体２の軸方向移動距離の増加にともない軸方向荷重が最大値（Ｆｐ、これは「抜き荷重」と呼ばれる）となった後、急減し、その後、緩減する特性を示している。このときの軸方向荷重は、触媒担体２及び筒状部材４のうちの静摩擦係数が低い方の部材と緩衝マット３との間の摩擦力に相当するので、軸方向荷重が抜き荷重（Ｆｐ）となる軸方向移動距離（Ｓｐ、例えば１．５ｍｍ）は、最大摩擦力が得られるストロークということになる。この軸方向移動距離（Ｓｐ）を特定することは種々の条件が絡み合い容易ではないが、少なくともこの値（Ｓｐ）以上の軸方向移動距離（Ｓｘ）だけ移動させれば、最大摩擦力、即ち抜き荷重（Ｆｐ）を検出することができる。従って、軸方向移動距離（Ｓｘ）として２ｍｍ前後の値（＞Ｓｐ）を選択して、ロードセル１６の検出値を監視すれば、触媒担体２及び筒状部材４のうちの静摩擦係数が低い方の部材と緩衝マット３との間の摩擦力（ひいては保持面圧）が許容範囲か否かを判定することができる。

尚、軸方向移動距離（Ｓｘ）より大の位置（図４のＳｘより右側の位置）での略安定した領域の動摩擦係数を監視することとしてもよい。即ち、上記のようにピーク値（最大静摩擦係数）に着目して上記の判定を行うか、最大動摩擦係数（動状態）に着目して上記の判定を行うかは、個々の設計上あるいは製造上の背景に応じて選択すればよい。何れにしても、緩衝マットと触媒担体との間の摩擦力、及び緩衝マットと筒状部材との間の摩擦力のうちの、摩擦力が小さく先に動き始める方の相対移動のみを監視すればよい。

上記のサイジング装置ＳＭ等によって本実施形態の（Ｂ）乃至（Ｇ）工程が実行されるが、更に、これらの次工程としてネッキング工程を設ける実施形態について説明する。この実施形態は、図５及び図６に示すように触媒担体２が収容され胴部（中間部）が縮径された第２中間加工品４２（もしくは前述の第４中間加工品。以下、同様）に対し、更にその筒状部材４の端部を加工対象とし、その端部にネッキング部を形成するものである。特に、許容範囲内と判定されたときの筒状部材４内における触媒担体２の一部を基準として、筒状部材４の少なくとも一端部にネッキング加工を行うもので、例えば図５に示すスピニング装置等によって、筒状部材４の胴部を把持した状態で筒状部材の少なくとも一端にネッキング部が形成される。以下、図５を参照して各装置を順次説明する。

図５において、ベース３０上に、加工対象の第２中間加工品４２の一方の端部に対しスピニング加工を行うスピニング装置ＳＰと、第２中間加工品４２の胴部を把持するクランプ装置ＣＬと、第２中間加工品４２の他方の端部側に配置し、クランプ装置ＣＬに対し第２中間加工品４２を着脱するチャック装置ＣＨが並設されている。そして、コントローラ１００による制御に応じて、スピニング装置ＳＰに対しクランプ装置ＣＬを相対的に変位させて第２中間加工品４２の端部に対し、スピニング装置ＳＰによってスピニング加工を行い、第２中間加工品４２の胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部（例えば特許文献３の図７に示すものと同様であるので、図示省略）を、第２中間加工品４２の端部に形成するように構成されている。

尚、スピニング装置ＳＰは、Ｘ軸（図５の左右方向）に沿って移動可能とされ、３個のローラＲＬによって第２中間加工品４２の端部にネッキング部が形成されるように構成されており、その構造は前掲の特許文献１に記載された装置と同じであるので説明は省略する。尚、図５に一点鎖線で示すスピニング装置ＳＰの主軸と同軸上に、第２中間加工品４２の開口端内側の形状に合致するように形成されたマンドレルＭＡが配置されている。

図５に示すように、ベース３０上に水平駆動装置３５及び回転駆動装置３６が配設されており、クランプ装置ＣＬは回転駆動装置３６上に固定されている。クランプ装置ＣＬは、相互に近接及び離隔し近接時に第２中間加工品４２の胴部を把持する上側クランプ部材３１及び下側クランプ部材３２を備え、これらが水平駆動装置３５によって第２中間加工品４２の軸芯と平行な面上を移動可能に支持されると共に、回転駆動装置３６によって第２中間加工品４２の軸芯に垂直な軸回りを回転可能に支持されている。尚、クランプ装置ＣＬは、クランプ部分の径差に対応可能な構成とし、例えば特開２００４−２０２５３１号公報に記載のクランプ手段を用いるとよい。

水平駆動装置３５においては、ベース３０上に固定された一対のＹ軸ガイドレール３５ｂ（上記Ｘ軸に垂直）に沿って、テーブル３５ａが移動可能に配置されている。このテーブル３５ａの下部にはボールソケット（図示せず）が固定され、これに螺合するボールスクリュー（図示せず）がＹ軸ガイドレール３５ｂと平行に配置され、サーボモータＭＴ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ＭＴによってボールスクリューが回転駆動されると、テーブル３５ａはＹ軸に沿って移動するように構成されている。

回転駆動装置３６は上記のテーブル３５ａ上に配設され、ベース３０に対し垂直な軸、即ちＺ軸を中心にテーブル３６ａを回転駆動し得るように構成されている。このテーブル３６ａ上に、コ字状のフレーム３７が固定され、その上側部材に上側クランプ部材３１が昇降可能に支持され、その下側部材に下側クランプ部材３２が固定されている。上側クランプ部材３１は、ロッド３８を介してフレーム３７の上側部材に支持されており、下側クランプ部材３２との間に第２中間加工品４２が把持されるように構成されている。上側クランプ部材３１及び下側クランプ部材３２による円筒状クランプ面の内径は、第２中間加工品４２の胴部の外径に設定されており、第２中間加工品４２の胴部外周面に適合し、実質的に面接触状態を維持することができる。

フレーム３７の上側部材には、例えば油圧駆動のシリンダ３９が固定されており、このシリンダ３９によって、ロッド３８を介して上側クランプ部材３１が昇降駆動されるように構成されており、第２中間加工品４２の装着及び取り外し時には、上側クランプ部材３１が上昇駆動される。更に、前述のように、クランプ装置ＣＬを介してスピニング装置ＳＰと対向する位置にチャック装置ＣＨが配設されている。このチャック装置ＣＨは水平駆動装置３５と共に移動し得ると共に、クランプ装置ＣＬに対し近接及び離隔し得るように、水平駆動装置３５に支持されている。尚、水平駆動装置３５、回転駆動装置３６、クランプ装置ＣＬのシリンダ３９、並びにスピニング装置ＳＰ及びチャック装置ＣＨの駆動機構（図示せず）を構成するサーボモータＭＴ等は、コントローラ１００によって駆動制御されるように構成されている。

上記のネッキング加工は、図６に示す基準点（ＲＰ）に基づき容易且つ適切に行うことができる。前述の（Ｄ）あるいは（Ｇ）工程後は、（許容範囲内と判定された）筒状部材４内における触媒担体２の相対位置は第２の位置（Ｚ２）となっているので、筒状部材４の端部を加工する際には、触媒担体２の一部を基準とすればよい。本実施形態では、図６に示すように、第２中間加工品４２内の触媒担体２の一端面上、特にその中心に基準点（ＲＰ）が設定されている。

図５のクランプ装置ＣＬによって第２中間加工品４２を所定の位置に保持する際、径方向は上側クランプ部材３１及び下側クランプ部材３２によって求心方向に規制されるので、例えば次のように軸方向の位置決めを行えばよい。即ち、上記のマンドレルＭＡの先端を基準位置（例えば図６に示す位置）まで延出させた後、第２中間加工品４２の端面がマンドレルＭＡの先端に当接するまで第２中間加工品４２を軸方向に移動させ、その位置で上側クランプ部材３１及び下側クランプ部材３２によって把持することとしている。この場合において、第２中間加工品４２を下側クランプ部材３２に載置した状態で水平駆動装置３５によって軸方向に移動させて、第２中間加工品４２の位置決めを行い、上側クランプ部材３１を下降させて把持することとすればよい。

位置決め手段としては、上記のマンドレルＭＡに代えて、図６に二点鎖線で示す基準ピンＲＡを別途設けることとしてもよい。これはスピニング装置ＳＰやチャック装置ＣＨに設けても、別体のロボット（図示せず）等に設けてもよいが、位置決め時にのみ出現し、それ以外は退避位置とすることが望ましく、径方向で基準点（ＲＰ）に近いことが望ましい。あるいは、回転駆動装置３６によって紙面直角平面内でクランプ装置ＣＬを回転させて上記の位置決めを行うこととしてもよい。

第２中間加工品４２に対し上記と反対側もネッキング加工する場合には、上記のネッキング加工後、クランプ装置ＣＬを１８０度反転させればよく、反対側の端面に関し別途（新たに）位置決めする必要はない。即ち、一旦、触媒担体２とクランプ装置ＣＬとの相対位置が確定すれば、その後はコントローラ１００にて触媒担体２の基準点（ＲＰ）が絶対加工基準と認識されて、ネッキング加工が行われる。このように、触媒担体２の基準点が絶対加工基準として筒状部材４がネッキング加工されるので、ネッキング部は、その接合対象部品に対する相対位置にズレが生ずることはなく、確実に接合することができる。

図７は、上記の図１乃至図６に示した触媒コンバータの製造方法を一連の工程としてフローチャートにまとめたものであり、以下、順次説明する。先ず、ステップ１０１において、緩衝マット３をハニカム構造体の触媒担体２周りに装着した状態で筒状部材４内に緩やかに収容し、第１の位置（Ｚ１）で保持する（前述の（Ａ）及び（Ｂ）工程）。続いて、ステップ１０２に進み、第１の位置（Ｚ１）にて、緩衝マット３を収容する部分の筒状部材４の軸方向所定範囲に対し一定量の縮径加工を行う（前述の（Ｃ）工程）。次に、ステップ１０３において、触媒担体２を筒状部材４に対して軸方向に第２の位置（Ｚ２）まで移動させたときの軸方向荷重の値の推移を監視する（前述の（Ｄ）工程）。この監視結果に基づき、ステップ１０４において、緩衝マット３によって触媒担体２を筒状部材４内に保持する保持面圧が許容範囲内か否かを判定する。保持面圧が許容範囲内であれば、ステップ１０５に進み、第２の位置（Ｚ２）における触媒担体２の一部を基準（一端面の基準点（ＲＰ））として、筒状部材４の端部にネッキング加工を行い、ネッキング部（図示せず）を形成する。

一方、ステップ１０４において保持面圧が許容範囲外と判定されたときには、ステップ１０６に進み、触媒担体２（及び緩衝マット３）を第１の位置（Ｚ１）まで押し戻し（前述の（Ｅ）工程）、ステップ１０７にて不足縮径量、即ち補正量を算出し、ステップ１０８において、その補正量の縮径加工を行い（前述の（Ｆ）工程）、ステップ１０３に戻る。尚、図７では、ステップ１０４において保持面圧が許容範囲内と判定されるまで、ステップ１０６乃至１０８並びに１０３が繰り返されるフローとなっているが、このような事態は稀であり、２回目に保持面圧が許容範囲外と判定されたときには終了（エンド）とし、前述のように不良品として除外すればよい。

尚、図５及び図６に示した（一体的）ネッキング加工においては、接続部たる細径直管部（図示せず）とテーパ部とを同時に形成することが望まく、同軸、偏芯、傾斜及び捩れの何れのスピニング加工も適用し得るが、スエージング加工、転造加工等を適用することとしてもよい。また、サイジング工程とネッキング工程の間に、例えば非ネッキング部へのブラケット溶接等の付加工程を設けることとしてもよい。更に、緩衝マット巻回、収容、サイジング、（及び不良品除去）、ネッキングの各工程（及び付加工程）に対し、ロボット搬送等を利用して、自動化（無人化）することができる。これらの各工程は、量産工程においては時間的、場所的に連続あるいは隣接していることが望ましいが、必ずしもその限りではなく、各工程の施工組織（場所）が異なる態様であっても構わない。

本発明におけるハニカム構造体内蔵流体処理装置の製造方法の実施形態を示す工程図である。 本発明の一実施形態に係る製造方法に供するサイジング装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る製造方法に供するサイジング装置によって、筒状部材を縮径している状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に関し、筒状部材の軸方向所定範囲を縮径して緩衝マットを適切に圧縮して触媒担体を保持した状態において、触媒担体に対し軸方向荷重を付与したときの、触媒担体の軸方向移動距離に対する関係を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る製造方法に供するクランプ装置及びスピニング加工装置の一部を示す正面図である。 本発明の他の実施形態に係る製造方法に供するクランプ装置の一部を示す断面図である。 本発明の製造方法の実施形態における一連の工程例を示すフローチャートである。

符号の説明

２ 触媒担体
３ 緩衝マット
４ 筒状部材
１３，１４ シャフト
１６ ロードセル
２１ 割型
２２ 金型
２３ 押型
ＨＭ 触媒担体保持装置
ＳＭ サイジング装置
ＣＬ クランプ装置
ＣＨ チャック装置

Claims (6)

1. 緩衝部材をハニカム構造体周りに装着した状態で金属製筒状部材内に緩やかに収容し、少なくとも前記緩衝部材を収容する部分の前記筒状部材の軸方向所定範囲を縮径加工するハニカム構造体内蔵流体処理装置の製造方法において、前記ハニカム構造体が前記緩衝部材を介して前記筒状部材内に緩やかに収容されて第１の位置にあるときに、前記筒状部材の軸方向所定範囲に対し一定量の縮径加工を行い、該一定量の縮径加工後、前記ハニカム構造体に軸方向荷重を付与し、前記ハニカム構造体を前記筒状部材に対して軸方向に第２の位置まで移動させたときの前記軸方向荷重の値の推移を監視し、該監視結果に基づき、前記緩衝部材によって前記ハニカム構造体を前記筒状部材内に保持する保持面圧が許容範囲内か否かを判定し、該許容範囲内の装置を製品とするハニカム構造体内蔵流体処理装置の製造方法。
2. 前記保持面圧が許容範囲外と判定したときには、前記ハニカム構造体を前記第１の位置まで押し戻し、前記筒状部材の軸方向所定範囲に対し、前記一定量を超えて設定する補正量の縮径加工を行い、該補正量の縮径加工後、更に前記ハニカム構造体に軸方向荷重を付与し、前記ハニカム構造体を前記筒状部材に対して軸方向に前記第２の位置まで移動させたときの前記軸方向荷重の値の推移を監視し、該監視結果に基づき、前記緩衝部材によって前記ハニカム構造体を前記筒状部材内に保持する保持面圧が許容範囲内か否かを判定し、該許容範囲内の装置を製品とする請求項１記載のハニカム構造体内蔵流体処理装置の製造方法。
3. 前記ハニカム構造体を前記筒状部材に対して軸方向に前記第１の位置から前記第２の位置まで移動させたときの前記軸方向荷重の値の推移に基づき、前記補正量を設定することを特徴とする請求項２記載のハニカム構造体内蔵流体処理装置の製造方法。
4. 前記許容範囲内と判定されたときの前記筒状部材内における前記ハニカム構造体の一部を基準として、前記筒状部材の少なくとも一端部にネッキング加工を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のハニカム構造体内蔵流体処理装置の製造方法。
5. 前記許容範囲内と判定されたときの前記筒状部材内における前記ハニカム構造体の一端面上にネッキング加工基準点を設定し、前記ハニカム構造体の一端面に当接する位置決め手段によって、前記筒状部材内における前記ハニカム構造体の軸方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項４記載のハニカム構造体内蔵流体処理装置の製造方法。
6. 移動可能なクランプ手段によって前記筒状部材を把持した状態で、前記筒状部材の少なくとも一端部にネッキング加工を行うスピニング加工装置を備え、前記クランプ手段を駆動して前記位置決め手段による前記位置決めを行うことを特徴とする請求項５記載のハニカム構造体内蔵流体処理装置の製造方法。

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