JP2016132040A - 端面研削方法、及び端面研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】砥石送り速度等の研削条件を最適化し、セル隔壁の欠け等のない良好な品質の端面の研削加工を効率的に行う端面研削方法を提供する。
【解決手段】端面研削方法は、ハニカム構造体１００の端面１０１に直交する方向を回転軸Ａ１として、ハニカム構造体１００を回転させる構造体回転工程と、端面１０１に相対するように研削面１１１を配置した砥石１１０を用い、端面１０１に直交する方向を回転軸Ａ２として、ハニカム構造体１００の回転方向Ｒ１と逆回転方向Ｒ２に砥石１１０を回転させる砥石逆回転工程と、回転するハニカム構造体１００に対し、逆方向に回転する砥石１１０を近接させ、端面１０１を乾式研削する乾式研削工程と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、端面研削方法、及び端面研削装置に関する。更に詳しくは、ハニカム構造体の端面を乾式研削するための端面研削方法、及び端面研削装置に関する。

従来、セラミックス製ハニカム構造体（以下、単に「ハニカム構造体」と称す。）は自動車排ガス浄化用触媒担体、ディーゼル微粒子除去フィルタ、あるいは燃焼装置用蓄熱体等の広範な用途に使用されている。ハニカム構造体は、成形材料（坏土）を調製し、押出成形機を用いて所望のハニカム形状に押出成形し、生切断、乾燥、仕上げ切断した後、高温で焼成する焼成工程を経て製造されている。ハニカム構造体は、多角形格子状のセル隔壁によって区画された複数のセルを備える。

焼成工程において、ハニカム成形体は、一方の端面を下方に向けた状態で棚板の上に載置され、当該棚板とともに焼成炉内に投入される。このとき、ハニカム成形体が棚板に付着することを防止するために、棚板とハニカム成形体との間には、“トチ（栃）”と呼ばれる焼成用の敷板が介設されている。このトチは、ハニカム成形体を焼成したハニカム構造体を切断したものがハニカム成形体焼成用トチとして用いられてきたが、繰返し使用すると割れを生じるため、セラミックス原料をプレス成形して焼成した“プレストチ”と呼ばれるものが使用されるようになり、繰り返しの使用が可能となった。これらのトチを総称して“焼トチ”と呼ぶ。本明細書において、押出成形から焼成前までをハニカム成形体と呼び、焼成後をハニカム構造体と呼ぶものとする。

押出成形されたハニカム成形体は、焼成工程において、セルの長手方向及びセルの長手方向に直交する方向に沿って焼成収縮する。そのため、ハニカム成形体を上記焼トチの上に載置して焼成炉内に投入した場合、ハニカム成形体の焼成収縮により焼トチ上面とハニカム成形体の下端面との間でズレが生じる。したがって、ハニカム成形体の隔壁厚さが薄く変形しやすい場合や、ハニカム成形体の製品径が大きく焼成収縮による収縮絶対量が大きい場合には、上記ズレによってハニカム構造体の端面のセル隔壁が変形する。

そこで、セル隔壁が薄いハニカム成形体を焼成する場合は、ハニカム成形体と同一素材で形成された未焼成のハニカム成形体をスライスした焼成用生トチ（以下、単に「生トチ」と称す）が焼成工程において用いられている。生トチは、焼成対象のハニカム成形体と焼成時において焼成収縮差が生じることがなく、ハニカム成形体と同一のタイミング及び同一の比率でセルの長手方向及びセルの長手方向に直交する断面方向に沿って焼成収縮することが可能である。

これにより、焼成工程においてハニカム成形体と生トチとの間で上記ズレが生じることがなく、端面セル隔壁の欠陥等の問題を解消することができる。しかしながら、生トチは、一回の焼成にしか使用することができず、使い捨てされるものであった。そのため、繰り返しの使用が可能な焼トチと比較して、ハニカム構造体の製造コストが高くなる問題があった。

ハニカム成形体の端面を良好に仕上げるために、研削面同士を互いに対向させた回転する一対のカップ形砥石の間を、カップ形砥石の回転方向に直交する方向に沿ってハニカム成形体を搬送することにより、ハニカム成形体の端面に生じたセル隔壁の変形を削り取った後に焼成を行う方法が知られている（特許文献１参照）。あるいは、生切断で生じる端面でのセル変形や隔壁の欠けを除去するために、焼成後にハニカム構造体の端面を研削加工することもある。載置して固定されたハニカム構造体の端面に、カップ形砥石の研削面が略平行となるように配置し、当該端面に回転するカップ形砥石を所定の砥石送り速度で近接させて端面を研削する方法が知られている（特許文献２参照）。

特開２００８−１２７８６号公報 特開２００６−２８１０３９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたハニカム成形体の両端面を同時に研削加工する加工方法をハニカム構造体に適用すると、焼成体の研削加工にはより大きな力が必要になり、研削加工時の衝撃によって反って端面に欠け等の不良が生じる。そのため、セル隔壁の隔壁厚さが薄いハニカム構造体に適用することが難しかった。

特許文献２に開示されたハニカム構造体の端面の研削加工は、端面研削するための作業時間が長くなり、効率的な端面研削ができない。ハニカム構造体の端面を効率的に研削加工する場合、端面に近接させる砥石の移動速度（砥石送り速度）を可能な限り速くする必要がある。しかしながら、砥石送り速度が速すぎる場合、端面と接触する砥石の衝撃力が大となり、セル隔壁の欠け等の不良が発生し、ハニカム構造体の品質が低下する。一方、砥石送り速度が遅すぎる場合、一の端面の研削に要する加工時間が長くなり、単位時間当たりの研削加工数が小さくなり、効率的な研削加工ができない。

焼成収縮時のズレによって生じるセル隔壁の変形は、端面から約０．５ｍｍ程度の深さまでである。そこで、ハニカム構造体の片端面のみを研削し、前記ズレによって生じたセル隔壁の変形した箇所を除去することができる。ハニカム成形体を焼トチ上に載置して焼成するか、またはトチを使用せずに棚板上に直載して焼成し、前記セル隔壁の変形を焼成後に研削除去しても、ハニカム成形体を生トチ上に載置して焼成するよりも、製造コストが低くなるような効率的な端面研削方法が期待されていた。

更に、ハニカム構造体の端面を乾式研削する場合、砥石の研削面とハニカム構造体の端面との間に研削加工によって生じた塵や粉等の研削粉が挟まり、当該研削粉が端面の良好な研削加工を阻害する可能性があり、研削加工中にこれらの研削粉を効果的に除去することが期待されていた。

そこで、本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、ハニカム構造体の端面に対する砥石送り速度等の研削加工条件を最適化し、セル隔壁の欠け等のない良好な研削加工を効率的に行うとともに、研削加工の際に生じる研削粉の影響を受けることのない端面研削方法、及び端面研削装置の提供を課題とする。

本発明によれば、ハニカム構造体の端面を研削するための端面研削方法、及び端面研削装置が提供される。

［１］セラミックス製のハニカム構造体の端面を乾式研削するための端面研削方法であって、前記端面に直交する方向を回転軸として、前記ハニカム構造体を回転させる構造体回転工程と、前記端面に相対するように配置した砥石を用い、前記端面に直交する方向を回転軸として、前記ハニカム構造体の回転と逆方向に前記砥石を回転させる砥石逆回転工程と、回転する前記ハニカム構造体に対し、逆方向に回転する前記砥石を近接させ、前記端面を乾式研削する乾式研削工程と、を有する端面研削方法。

［２］前記乾式研削工程によって発生する前記ハニカム構造体の研削粉を、前記砥石の研削面側から吸引し、集塵する集塵工程を更に有する前記［１］に記載の端面研削方法。

［３］前記砥石逆回転工程は、前記砥石を回転させるための中空管状のスピンドルが用いられ、前記集塵工程は、前記研削面に開口した前記スピンドルの一端から前記研削粉を吸引する前記［２］に記載の端面研削方法。

［４］前記ハニカム構造体は、多角形格子状のセル隔壁によって区画された複数のセルを備え、前記乾式研削工程における前記ハニカム構造体に対する前記砥石の砥石送り速度Ｙ（ｍｍ／ｍｉｎ）と、前記セル隔壁の隔壁厚さＸ（ｍｍ）との関係が、Ｙ≦１１４．７Ｘ−１．７８の条件を満たす前記［１］〜［３］のいずれかに記載の端面研削方法。

［５］前記砥石逆回転工程における前記砥石の周速度は、３５ｍ／ｓ以上である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の端面研削方法。

［６］前記構造体回転工程における前記ハニカム構造体の回転速度は、５０ｒｐｍ以上、６００ｒｐｍ以下である前記［１］〜［５］のいずれかに記載の端面研削方法。

［７］前記乾式研削工程における前記ハニカム構造体の前記端面の研削深さは、０．５〜１．０ｍｍである前記［１］〜［６］のいずれかに記載の端面研削方法。

［８］前記［１］〜［７］のいずれかに記載の端面研削方法を使用したセラミックス製のハニカム構造体の端面を乾式研削するための端面研削装置であって、前記ハニカム構造体を保持する構造体保持部を備える回転部を有し、前記端面に直交する方向を回転軸として前記ハニカム構造体を回転させる構造体回転機構部と、前記端面に相対するように研削面を向けた砥石を支持する砥石支持部を有し、前記端面及び前記研削面と直交する方向を回転軸として前記ハニカム構造体の回転方向と逆方向に前記砥石を回転させる砥石逆回転機構部と、回転する前記ハニカム構造体に対し、逆方向に回転する前記砥石を近接させ、前記端面を乾式研削する乾式研削機構部と、を有する端面研削装置。

［９］前記端面の乾式研削によって発生する前記ハニカム構造体の研削粉を、前記研削面側から吸引し、集塵する集塵機構部を更に有する前記［８］に記載の端面研削装置。

［１０］前記砥石逆回転機構部は、前記砥石支持部と接続し、前記砥石を回転させる中空管状のスピンドルを更に備え、前記集塵機構部は、前記研削面側に開口した前記スピンドルの一端から前記研削粉を吸引し、集塵する前記［９］に記載の端面研削装置。

本発明の端面研削方法、及び端面研削装置によれば、ハニカム構造体の回転方向に対して砥石の回転を逆方向にして端面の研削加工を行うことにより、セル隔壁の隔壁厚さが薄いハニカム構造体であっても、端面に欠け等の品質不良を生じることのないハニカム構造体の端面仕上げを行うことができる。

本実施形態の端面研削装置の概略構成を模式的に示す説明図である。 端面研削装置の概略構成を模式的に示す一部拡大説明図である。 ハニカム構造体の端面及び砥石の研削面の関係を模式的に示す図２のＢ−Ｂ概略断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の端面研削方法、及び端面研削装置の実施の形態についてそれぞれ説明する。本発明は、以下の実施形態に限定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、変更、修正、改良等を加え得るものである。

本発明の一実施形態の端面研削装置１は、図１〜３に示すように、多角形格子状のセル隔壁１０４によって区画された複数のセル１０５を備えるセラミックス製のハニカム構造体１００を、端面１０１に直交する方向を回転軸Ａ１として所定の回転方向Ｒ１に回転させるための構造体回転機構部１０と、ハニカム構造体１００の回転に対し、砥石１１０を逆方向（逆回転方向Ｒ２）に回転させるための砥石逆回転機構部２０と、ハニカム構造体１００の端面１０１に砥石１１０の研削面１１１を近接させ、端面１０１を乾式研削するための乾式研削機構部３０と、を主に有している。更に、本実施形態の端面研削装置１は、乾式研削の際に発生するハニカム構造体１００の削り屑である研削粉１０２を、砥石１１０の研削面１１１側から吸引し、集塵する集塵機構部４０を有している。本実施形態の端面研削装置１では、外周近傍に研削面１１１を有し、中央部分が空洞１１２で形成された従来から周知のカップ形の砥石１１０が用いられる。

構造体回転機構部１０は、端面研削装置１が設置される設置面Ｇに載置された略平板状のコモンベース５０の上に取設された構造体支持部１１と、構造体支持部１１の上面に回転可能に軸支され、ハニカム構造体１００を立設した状態で固定するための構造体固定面１２を備える円板状の回転部１３を有する構造体回転基体１４と、回転部１３と接続し、ハニカム構造体１００の端面１０１に直交する方向を回転軸Ａ１として回転部１３及びハニカム構造体１００を予め規定された回転方向Ｒ１に回転させる回転駆動力を発生させるモータ等の構造体駆動部１５とを有している。

更に、回転部１３の構造体固定面１２には、回転の際にハニカム構造体１００が構造体固定面１２に沿って水平に移動したり、立設状態から転倒したりすることを防ぐために、ハニカム構造体１００を回転部１３に確実に保持するための構造体保持部１６が設けられている。構造体保持部１６は、ハニカム構造体１００の外周側面１０３の曲面径状と略一致する内周形状を備えた一対の固定チャック１７ａ，１７ｂ及び係る固定チャック１７ａ，１７ｂを構造体固定面１２に沿って水平方向に移動させる移動溝１８とを有している。図３に示すように、固定チャック１７ａ，１７ｂの内周面をハニカム構造体１００の外周側面１０３に当接させ、双方向から挟み込むようにして保持する（図２における保持方向Ｌ参照）。これにより、回転部１３による回転によってハニカム構造体１００が移動や転倒等をすることがない。

構造体回転機構部１０の構成により、回転軸Ａ１に沿って回転部１３及びこれに保持されたハニカム構造体１００を協働して回転させることができる。なお、ハニカム構造体１００の回転速度（回転部１３の回転速度）は、本実施形態の端面研削装置１では５０ｒｐｍ以上、６００ｒｐｍ未満となるように設定されている。ここで、ハニカム構造体１００の端面１０１の中心と回転軸Ａ１とが一致するように固定されている。なお、ハニカム構造体１００の回転速度を６００ｒｐｍ以上とした場合、構造体回転機構部１０がハニカム構造体１００を安定して保持することができない。

砥石逆回転機構部２０は、回転部１３に保持されたハニカム構造体１００の端面１０１に相対するように、研削面１１１を配置したカップ形の砥石１１０を支持するための略円板状の砥石支持部２１と、砥石支持部２１の一面の中心から垂設された中空管状のスピンドル２２（回転軸部）を備える砥石回転基体２３と、スピンドル２２と接続され、端面１０１に直交する方向を回転軸Ａ２として、砥石支持部２１及び砥石１１０をハニカム構造体１００の回転方向Ｒ１と逆回転方向Ｒ２に回転させる回転駆動力を発生させるモータ等の砥石駆動部２４とを有している。

砥石逆回転機構部２０の構成により、回転軸Ａ２に沿って砥石支持部２１及びこれに支持された砥石１１０を協働し、かつハニカム構造体１００の回転と逆方向に回転させることができる。なお、砥石１１０の回転速度（周速度）は、本実施形態の端面研削装置１では３５ｍ／ｓ以上となるように設定されている。また、端面研削装置１における砥石１１０の安全上の周速度の上限値は６０ｍ／ｓである。したがって、砥石１１０の回転速度は、３５〜６０ｍ／ｓの範囲で設定される。

ハニカム構造体１００の回転軸Ａ１と、砥石１１０の回転軸Ａ２は、それぞれ軸方向は一致し、かつ互いに離間して平行に配されている。更に、砥石１１０の研削面１１１が、ハニカム構造体１００の端面１０１の半径方向を少なくとも被覆するように配されている（図３参照）。これにより、ハニカム構造体１００及び砥石１１０をそれぞれ回転させることで、端面１０１が少なくとも砥石１１０の研削面１１１の一部と当接することになる。これにより、端面１０１の全面に亘って砥石１１０による乾式研削することができる。

乾式研削機構部３０は、所定の回転方向Ｒ１（例えば、時計回り方向）に回転した状態のハニカム構造体１００に対し、逆回転方向Ｒ２（例えば、反時計回り方向）に回転する砥石１１０を、予め規定の砥石送り速度Ｙで徐々に近接させることにより、砥石１１０の研削面１１１をハニカム構造体１００の端面１０１に接触させ、研削面１１１によってハニカム構造体１００の端面１０１を削り取って除去するものである。

乾式研削機構部３０は、その具体的な構成として、構造体回転機構部１０に隣接して設けられ、コモンベース５０から立設された摺動支持部３１と、摺動支持部３１から構造体回転機構部１０側に向かって突設され、摺動支持部３１に対して所定の摺動方向に沿って摺動可能な摺動部本体３２とを備えている。ここで、本実施形態の端面研削装置１では、摺動部本体３２の摺動方向は、設置面Ｇに対して直交する鉛直方向に一致している。

更に、摺動部本体３２は、摺動支持部３１の内部に設けられたボールネジ３３を介してボールネジ３３の一端と接続し、当該ボールネジ３３を軸回転させるサーボモータ等の摺動駆動部３４と接続し、摺動支持部３１の外壁面に摺動方向に沿って設置された摺動レール３５に支持されている。係る構成を採用することにより、摺動駆動部３４の駆動によってボールネジ３３が軸回転し、更に当該軸回転に従って摺動部本体３２が摺動レール３５に沿って上下方向に摺動（昇降）する。

摺動部本体３２には、前述の砥石逆回転機構部２０が設置されている。そのため、砥石逆回転機構部２０に支持された砥石１１０は、砥石逆回転機構部２０によって逆回転方向Ｒ２に回転しながら、乾式研削機構部３０によってハニカム構造体１００の端面１０１に、砥石送り方向Ｚに摺動して近接することができる。本実施形態の端面研削装置１は、ボールネジ３３及び摺動レール３５等の構成を採用することで、摺動支持部３１に対して摺動部本体３２を振動等を生じることなく、予め設定した砥石送り速度Ｙで滑らかに摺動させることができる。

本実施形態の端面研削装置１は、構造体回転機構部１０、砥石逆回転機構部２０、及び乾式研削機構部３０とそれぞれ電気的に接続された操作制御部５１を有している。これにより、操作制御部５１を介して予めプログラミングされた研削加工条件を実行することができ、構造体駆動部１５、砥石駆動部２４、及び摺動駆動部３４の稼働開始及び稼働停止のタイミング、ハニカム構造体１００、砥石１１０、及びボールネジ３３の回転数の制御等を行うことができる。

乾式研削機構部３０による砥石１１０を用いた端面１０１の研削深さＨ（研削量）は、０．５〜１．０ｍｍの範囲に設定されている。ここで、焼成収縮によるズレに基づくセル隔壁１０４の変形は、前述したように端面１０１の上端から０．５ｍｍ程度のところでほとんど発生する。研削深さＨを上記数値範囲内とすることで、セル隔壁１０４の変形をほぼ確実に除去することができる。一方、研削深さＨを１．０ｍｍを超えるものとした場合、加工時間が長くなり、効率的な研削加工を行うことができない。更に、セル隔壁１０４の変形のない不必要な部分まで除去してしまうこととなり、製造コストがアップする可能性もある。

本実施形態の端面研削装置１において、端面１０１に対する砥石１１０の砥石送り方向Ｚへの砥石送り速度Ｙ（ｍｍ／ｍｉｎ）と、研削対象となるハニカム構造体１００のセル隔壁１０４の隔壁厚さＸ（ｍｍ）との関係は、下記式（１）の上限を満たすように設定される。
Ｙ ≦ １１４．７Ｘ−１．７８ ・・・（１）

すなわち、隔壁厚さＸに基づいて算出された値と同値または下回るように、砥石送り速度Ｙの値が設定される。上記式（１）の条件を満たすことで、ハニカム構造体１００に砥石１１０が接触した際の衝撃を小さくすることができる。特に、セル隔壁１０４の隔壁厚さＸが薄い場合、接触の衝撃が大きいとハニカム構造体１００の端面１０１に欠け等が生じる可能性が高くなる。そこで、式（１）に当て嵌めて得られた値以下に砥石送り速度Ｙを抑えることで、衝撃によるダメージの影響を少なくし、セル隔壁１０４の欠け（チッピング）の発生が小さくなる。

本実施形態の端面研削装置１において、更に好ましくは、砥石送り速度Ｙ（ｍｍ／ｍｉｎ）と、研削対象となるハニカム構造体１００のセル隔壁１０４の隔壁厚さＸ（ｍｍ）との関係は、下記式（２）の上限を満たすように設定されてもよい。式（２）の条件を満たすことで、より良好な端面１０１の研削加工を行うことができる。
Ｙ ≦ ７６．５Ｘ−１．１８ ・・・・（２）

乾式研削は、湿式研削と比べ、端面１０１及び研削面１１１の間に水やクーラント等の液体を供給する機構を必要とせず、液体供給のための大掛かりな設備や、使用済みの液体を回収し処理したり、あるいは当該液体を再利用したりするための設備を設ける必要がない。そのため、装置自体が大型化することがなく、本実施形態の端面研削装置１をコンパクトにできる。そのため、設置が比較的容易となるとともに、低コストでの製作及び小型化が可能となる。

一方、集塵機構部４０は、砥石逆回転機構部２０の中空管状のスピンドル２２と接続した吸引配管４１と、吸引配管４１と連結し、スピンドル２２及び吸引配管４１内を減圧し、端面１０１及び研削面１１１の間の研削粉１０２を研削面１１１側から集塵し貯留する集塵貯留部４２とを備えている。ここで、スピンドルの他端２２ｂは、砥石支持部２１を貫通し、カップ形の砥石１１０の空洞１１２で開口している。これにより、研削面１１１側の研削粉１０２を当該他端２２ｂを介して吸引方向Ｖ（図１等参照）に吸引することができる。

集塵機構部４０を稼働することにより、スピンドル２２の他端２２ｂから端面１０１及び研削面１１１の間の研削粉１０２が吸引される。研削粉１０２が端面１０１及び研削面１１１の間から除去されることにより、良好な乾式研削を行うことができる。湿式研削の場合、端面１０１及び研削面１１１の間にクーラント等の液体が供給される。この液体は、上記発生した研削粉１０２を端面１０１及び研削面１１１の間から洗い流す効果を有している。しかしながら、乾式研削の場合、係る効果を期待することができない。そこで、本実施形態の端面研削装置１において、集塵機構部４０を備えることにより、端面１０１及び研削面１１１の間から研削粉１０２を除去することができ、安定した乾式研削を行うことが可能となる。

このとき、研削粉１０２の吸引及び集塵は、砥石１１０の研削面１１１側から行われる。研削面１１１と反対側の面（ハニカム構造体１００の端面１０１側）から研削粉１０２の吸引を行った場合、研削粉１０２が残存しやすい傾向があり、安定した乾式研削が行えないことがあり、研削粉１０２の残存に基づくチッピング等が生じ易くなるためである。

以下、本発明の端面研削装置、及び端面研削方法について、下記の実施例に基づいて説明するが、本発明の端面研削装置、及び端面研削方法は、これらの実施例に限定されるものではない。

（１）評価基準
上記端面研削装置を使用し、ハニカム構造体の端面を種々の条件で研削加工し、加工後のハニカム構造体の端面を目視にて確認し、各端面の評価を行った。具体的な評価基準は、端面におけるセル隔壁の欠け（チッピング）の有無及び程度を確認し、端面におけるチッピングの数（チッピング総数）、及び単位面積当たりのチッピングの数（チッピング密度）をカウント及び算出し、予め定めた評価基準（表１参照）に基づいて評価した。“チッピング”とは、０．５ｍｍ以上の深さのセル隔壁の欠けを有するものとして、本明細書において定義する。ここで、直径１０３ｍｍ（基準）のハニカム構造体において、チッピング総数が２０個以下のものを“Ａ”、２１個以上、４０個以下のものを“Ｂ”、４１個以上のものを“Ｃ”として評価、判定を行った。また、直径１５０ｍｍのハニカム構造体において、チッピング総数が４２個以下のものを“Ａ”、４３個以上、８５個以下のものを“Ｂ”、８６個以上のものを“Ｃ”とし、更に、直径９０ｍｍのハニカム構造体において、チッピング総数が１５個以下のものを“Ａ”、１６個以上、３１個以下のものを“Ｂ”、３２個以上のものを“Ｃ”として評価、判定を行った。上記Ａ評価の場合、チッピング密度は０．２４個／ｃｍ^２以下であり、Ｂ評価の場合、チッピング密度は０．４８個／ｃｍ^２以下であり、Ｃ評価の場合、チッピング密度は０．４８個／ｃｍ^２超である。ここで、“Ａ”は良好な品質のハニカム構造体を表し、“Ｂ”は実用上問題のない品質のハニカム構造体を表し、“Ｃ”は不適合品のハニカム構造体を表す。

（２）端面研削方法
ハニカム構造体の端面の研削加工は、本発明の端面研削方法に基づく。具体的に説明すると、柱状のハニカム構造体の研削対象となる端面を上方に向け、構造体回転機構部の回転部の構造体固定面の上に当該ハニカム構造体を載置する。そして、構造体保持部を用いてハニカム構造体の端面の中心が回転部の回転軸Ａ１と一致するように、ハニカム構造体を強固に固定する。

これにより、回転中にハニカム構造体が構造体固定面に沿って移動したり、立設した状態から転倒したりすることがない。その後、操作制御部を介して構造体回転機構部を制御し、回転軸Ａ１に沿ってハニカム構造体を回転させる（構造体回転工程）。一方、操作制御部を介して砥石逆回転機構部を制御し、砥石支持部に支持された砥石を回転軸Ａ２に沿って回転させる（砥石逆回転工程）。このとき、ハニカム構造体の回転方向Ｒ１に対し、砥石は逆回転方向Ｒ２に回転している。また、砥石はハニカム構造体の端面の上方に位置している。

ハニカム構造体及び砥石の双方が回転した状態で、操作制御部を介して乾式研削機構部が制御される。これにより、摺動支持部に支持された摺動部本体が上方から下方に向かって摺動する。その結果、摺動部本体に取設された砥石逆回転機構部の砥石が回転しながら徐々に降下し、ハニカム構造体の端面に砥石の研削面が近接する。最終的に端面及び研削面が接触することにより、端面が少しずつ除去される（乾式研削工程）。乾式研削機構部の制御と同時に、集塵機構部の制御が開始され、回転するスピンドルの他端を通じて端面及び研削面の間の研削粉が研削面側に吸引される（集塵工程）。

所定の研削深さまで研削が完了した後、昇降部本体を上方に摺動させ、更にハニカム構造体及び砥石の回転を停止する。その後、構造体保持部の固定チャックによるハニカム構造体の挟み込みによる保持を解除し、載置固定面からハニカム構造体を取り外す。これにより、ハニカム構造体の端面の研削加工が完了する。

（３）使用する砥石及び接合剤の種類
上記端面研削方法に使用する砥石は、従来から周知のものを適宜利用することができる。例えば、砥粒としてダイヤモンドやＣＢＮ（立方晶窒化硼素）等の超硬材料を用い、これらの砥粒を砥石ベースに接合するものとして、周知のレジン系接合剤、メタル系接合剤、レジン−メタル系接合剤、及び、ビドリファイド接合剤等の各種接合剤を用いることができる。使用する砥石（砥粒）及び接合剤は、特に限定されるものではなく、適宜選択することができる。例えば、隔壁厚さが０．１５ｍｍ（６ｍｉｌ）以上のものであれば、♯１２０の番手の粗さの砥石が使用可能である。以下、隔壁厚さが薄くなるに従って（例えば、０．１５ｍｍ（６ｍｉｌ）→０．０５ｍｍ（２ｍｉｌ））、更に細かな番手（例えば、♯４００等）の砥石を用いることができる。

（４）砥石及びハニカム構造体の回転による影響の評価
ハニカム径：１５０ｍｍ、隔壁厚さ：０．１１ｍｍ（４．５ｍｉｌ）、セル密度：６２セル／ｃｍ^２（４００ｃｐｓｉ）のハニカム構造体に対し、砥石送り速度Ｙ：８ｍｍ／ｍｉｎ、砥石回転速度（周速度）：６０００ｒｐｍ（４７ｍ／ｓ）の研削加工条件で、ハニカム構造体の回転方向に対して砥石を逆回転方向に回転させた場合（実施例１）と、ハニカム構造体と砥石を同一回転方向に回転させた場合（比較例１）との比較を行った。これによると、実施例１の場合、研削加工後の端面のチッピングの総数及びチッピング密度は、Ａ評価であったのに対し、比較例１の場合はＣ評価となった（表２参照）。すなわち、ハニカム構造体の回転に対し、砥石を逆方向に回転させることが、端面の良好な研削加工が可能なことが確認された。なお、以下の実施例及び比較例は、ハニカム構造体に砥石の回転を逆方向に統一して評価を行っている。ここで、１ｍｉｌは、１／１０００ｉｎｃｈを表す単位であり、ｃｐｓｉ（ｃｅｌｌｓ ｐｅｒ ｓｑｕａｒｅ ｉｎｃｈ：１平方インチ当たりのセルの数）。

（５）ハニカム構造体の回転速度の評価
次に、ハニカム構造体の回転速度を変化させた場合（実施例１〜６、比較例２〜５）の端面の評価について示す。ここで、ハニカム径：１５０ｍｍｍ、隔壁厚さ：０．１１ｍｍ（４．５ｍｉｌ）、セル密度：６２セル／ｃｍ^２（４００ｃｐｓｉ）のハニカム構造体に対し、砥石送り速度８ｍｍ／ｍｉｎに設定し、ハニカム径：９０ｍｍ、隔壁厚さ：０．０６ｍｍ（２．５ｍｉｌ）、セル密度：１４０セル／ｃｍ^２（９００ｃｐｓｉ）のハニカム構造体に対し、砥石送り速度４ｍｍ／ｍｉｎに設定して研削加工を行った。ここで、砥石の回転速度（周速度）はいずれの条件においても６０００ｒｐｍ（４７ｍ／ｓ）である。そして、ハニカム構造体の回転速度を５ｒｐｍ（比較例３，５）、４０ｒｐｍ（比較例２，４）、５０ｒｐｍ（実施例３，６）、８３ｒｐｍ（実施例２，５）、及び１５０ｒｐｍ（実施例１，４）にそれぞれ変化させた。その結果を下記表３に示す。

これによると、ハニカム構造体の回転速度が５ｒｐｍ及び４０ｒｐｍの場合（比較例２〜５）、Ｃ評価となった。すなわち、ハニカム構造体の回転速度が遅い場合、チッピングが生じやすくなる。一方、ハニカム構造体の回転速度が５０ｒｐｍの場合（実施例３，６）、Ｂ評価となり、８３ｒｐｍ以上の場合（実施例１，２，４，５）の場合、Ａ評価となった。すなわち、ハニカム構造体の回転速度を少なくとも５０ｒｐｍ以上、より好ましくは８３ｒｐｍ以上とすることにより、端面にチッピングを生じない良好な研削加工が可能となる。

（６）砥石の回転速度（周速度）の評価
次に砥石の回転速度を変化させた場合（実施例１，４，７，８、比較例６，７）の端面の評価について示す。なお、ハニカム構造体のハニカム径及び砥石送り速度Ｙは、上記（５）と同様にし、ハニカム構造体の回転速度は１５０ｒｐｍとした。更に、砥石の回転速度を４０００ｒｐｍ（３１ｍ／ｓ：比較例６，７）、６０００ｒｐｍ（４７ｍ／ｓ、実施例１，４）及び７４６０ｒｐｍ（６０ｍ／ｓ：実施例７，８）にそれぞれ変化させた（表４）。その結果を下記表４に示す。

これによると、砥石の回転速度（周速度）が４０００ｒｐｍの場合（比較例６，７）、Ｃ評価となった。すなわち、砥石の回転速度が遅い場合、チッピングが生じやすくなる。一方、砥石の回転速度が６０００ｒｐｍ以上の場合（実施例１，４，７，８）、Ａ評価となった。これにより、砥石の回転速度を少なくとも６０００ｒｐｍ以上、より好ましくは７４６０ｒｐｍとすることにより、端面にチッピングを生じることのない良好な研削加工を行うことができる。

（７）砥石送り速度と隔壁厚さとの関係の評価
ハニカム径及び隔壁厚さＸの異なる複数のハニカム構造体に対し、砥石送り速度Ｙを変化させて端面の研削加工を行った。ここで、ハニカム構造体の回転速度を１５０ｒｐｍ及び砥石の回転速度を６０００ｒｐｍ（４７ｍ／ｓ）に設定した。更に詳しく説明すると、ハニカム径が１５０ｍｍのハニカム構造体に対し、隔壁厚さＸが０．２ｍｍ（８ｍｉｌ）、０．１５ｍｍ（６ｍｉｌ）、０．１１ｍｍ（４．５ｍｉｌ）、０．０９ｍｍ（３．５ｍｉｌ）の四種類の試料を用意し、一方、ハニカム径が９０ｍｍのハニカム構造体に対し、隔壁厚さＸが０．０６ｍｍ（２．５ｍｉｌ）、０．０５ｍｍ（２．０ｍｉｌ）の二種類の試料を用意した。これらの合計６種類のハニカム構造体の試料について、砥石送り速度Ｙを変化させて端面の研削加工を行った。その結果を下記表５に示す。なお、表５において“−”は未検証のものを示している。

これによると、隔壁厚さＸが厚い場合（例えば、０．２ｍｍ（８ｍｉｌ）、０．１５ｍｍ（６ｍｉｌ））は、砥石送り速度Ｙが１５ｍｍ／ｍｉｎや１０ｍｍ／ｍｉｎ等の比較的速い場合であっても、研削加工後の端面はＡ評価若しくはＢ評価であった（実施例９〜１２）。すなわち、隔壁厚さＸが０．１５ｍｍ（６ｍｉｌ）以上の厚い場合は、端面に対して高速で砥石が接触しても接触による衝撃によってチッピングが生じる可能性が小さくなる。砥石送り速度Ｙが速くなることにより、所定の研削深さＨに至るまでの加工時間が短くなる。そのため、可能な限り速い砥石送り速度Ｙに設定することで、一つのハニカム構造体に対する端面の研削加工時間を短くすることができ、効率的な研削加工が行える。しかしながら、砥石送り速度Ｙが１５ｍｍ／ｍｉｎで隔壁厚さＸが０．１１ｍｍ（４．５ｍｉｌ）（比較例８）の場合、及び砥石送り速度Ｙが１０ｍｍ／ｍｉｎで隔壁厚さＸが０．０９ｍｍ（３．５ｍｉｌ）（比較例９）の場合は、いずれもＣ評価であった。したがって、隔壁厚さが上記値よりも薄い場合には良好な研削加工が困難となる。

隔壁厚さＸが中程度の場合（０．１１ｍｍ（４．５ｍｉｌ）、０．０９ｍｍ（３．５ｍｉｌ））は、砥石送り速度Ｙが、１０ｍｍ／ｍｉｎ以下（実施例１，１４〜１８、但し、上記比較例９の場合を除く）の中速より低いときに、研削加工後の端面はＡ評価またはＢ評価であった。すなわち、隔壁厚さＸが厚い場合（０．１５ｍｍ（６ｍｉｌ）等）に比べて、良好な端面の研削加工を行うためには、砥石送り速度Ｙを低く抑える必要がある。

一方、隔壁厚さＸが特に薄い場合（例えば、０．０６ｍｍ（２．５ｍｉｌ）、０．０５ｍｍ（２．０ｍｉｌ））、砥石送り速度Ｙが、６ｍｍ／ｍｉｎ以下（実施例４，１９〜２３、但し、比較例１１の場合を除く）等の低速のときに、研削加工後の端面はＡ評価またはＢ評価であった。すなわち、隔壁厚さＸが厚い若しくは中程度の場合と比べて、良好な端面の研削加工を行うためには、砥石送り速度Ｙを更に低く６ｍｍ／ｍｉｎ以下に抑える必要がある。その結果、一つのハニカム構造体に対する端面の研削加工時間が長くなる傾向がある。

表５の結果から、Ｂ評価以上を受けるためには、砥石送り速度Ｙと隔壁厚さＸとの関係が上記式（１）の条件を満たす必要があり、更にＡ評価を受けるためには、砥石送り速度Ｙと隔壁厚さＸとの関係が上記式（２）の条件を満たす必要があることが確認された。

上記説明したように、本実施形態の端面研削装置、及び端面研削方法によれば、ハニカム構造体の回転に対して砥石を逆方向に回転させ、ハニカム構造体の回転を少なくとも５０ｒｐｍ以上とし、砥石の回転速度を少なくとも６０００ｒｐｍ以上とし、更に砥石送り速度と隔壁厚さとの関係を上記式（１）または（２）の条件を満たすことにより、良好な端面研削加工を効率的に行うことができる。更に、本実施形態の端面研削装置が集塵機構部を備えることにより、乾式研削であっても端面及び研削面の間に研削粉が残存することがなく、安定した端面研削加工を行うことができる。

本発明を上記実施形態及び実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されるものではない。例えば、回転するハニカム構造体に対し、上方から砥石を摺動させて端面に近接させるものを示したが、これに限定されるものではない。すなわち、砥石及び摺動部本体の摺動方向は、上方から下方に限定されるものではなく、例えば、下方から上方、あるいは、水平方向に摺動するものであってもよい。回転部に保持された端面に直交する方向に摺動方向が一致し、かつ当該端面に砥石の研削面が相対して配置されているものであれば構わない。

更に、本実施形態の端面研削装置において、集塵機構部を設置し、乾式研削時に研削粉を集塵するものを示したが、これに限定されるものではない。すなわち、種々の研削加工条件に応じて稼働を停止したり、あるいは当該集塵機構部の構成を省略したものであってもよい。例えば、ハニカム構造体の端面に対して砥石を水平方向に摺動させるものの場合、乾式研削によって発生した研削粉のほとんどは、重力に従って落下し、端面及び研削面の間にとどまることが少ない。このような場合には、集塵機構部の構成を省略することもできる。

本発明の端面研削方法、及び端面研削装置は、ハニカム構造体を製造する際のハニカム構造体の端面を整えるために利用することができる。

１：端面研削装置、１０：構造体回転機構部、１１：構造体支持部、１２：構造体固定面、１３：回転部、１４：構造体回転基体、１５：構造体駆動部、１６：構造体保持部、１７ａ，１７ｂ：固定チャック、１８：移動溝、２０：砥石逆回転機構部、２１：砥石支持部、２２：スピンドル、２２ａ：スピンドルの一端、２２ｂ：スピンドルの他端、２３：砥石回転基体、２４：砥石駆動部、３０：乾式研削機構部、３１：摺動支持部、３２：摺動部本体、３３：ボールネジ、３４：摺動駆動部、３５：摺動レール、４０：集塵機構部、４１：吸引配管、４２：集塵貯留部、５０：コモンベース、５１：操作制御部、１００：ハニカム構造体、１０１：端面、１０２：研削粉、１０３：外周側面、１０４：セル隔壁、１０５：セル、１１０：砥石、１１１：研削面、１１２：空洞、Ａ１，Ａ２：回転軸、Ｇ：設置面、Ｈ：研削深さ、Ｌ：保持方向、Ｒ１：回転方向、Ｒ２：逆回転方向、Ｖ：吸引方向、Ｘ：隔壁厚さ、Ｙ：砥石送り速度、Ｚ：砥石送り方向。

Claims (10)

1. セラミックス製のハニカム構造体の端面を乾式研削するための端面研削方法であって、
   前記端面に直交する方向を回転軸として、前記ハニカム構造体を回転させる構造体回転工程と、
   前記端面に相対するように配置した砥石を用い、前記端面に直交する方向を回転軸として、前記ハニカム構造体の回転と逆方向に前記砥石を回転させる砥石逆回転工程と、
   回転する前記ハニカム構造体に対し、逆方向に回転する前記砥石を近接させ、前記端面を乾式研削する乾式研削工程と、
   を有する端面研削方法。
2. 前記乾式研削工程によって発生する前記ハニカム構造体の研削粉を、前記砥石の研削面側から吸引し、集塵する集塵工程を更に有する請求項１に記載の端面研削方法。
3. 前記砥石逆回転工程は、
   前記砥石を回転させるための中空管状のスピンドルが用いられ、
   前記集塵工程は、
   前記研削面に開口した前記スピンドルの一端から前記研削粉を吸引する請求項２に記載の端面研削方法。
4. 前記ハニカム構造体は、
   多角形格子状のセル隔壁によって区画された複数のセルを備え、
   前記乾式研削工程における前記ハニカム構造体に対する前記砥石の砥石送り速度Ｙ（ｍｍ／ｍｉｎ）と、前記セル隔壁の隔壁厚さＸ（ｍｍ）との関係が、
   Ｙ≦１１４．７Ｘ−１．７８
   の条件を満たす請求項１〜３のいずれか一項に記載の端面研削方法。
5. 前記砥石逆回転工程における前記砥石の周速度は、
   ３５ｍ／ｓ以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載の端面研削方法。
6. 前記構造体回転工程における前記ハニカム構造体の回転速度は、
   ５０ｒｐｍ以上、６００ｒｐｍ以下である請求項１〜５のいずれか一項に記載の端面研削方法。
7. 前記乾式研削工程における前記ハニカム構造体の前記端面の研削深さは、
   ０．５〜１．０ｍｍである請求項１〜６のいずれか一項に記載の端面研削方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の端面研削方法を使用したセラミックス製のハニカム構造体の端面を乾式研削するための端面研削装置であって、
   前記ハニカム構造体を保持する構造体保持部を備える回転部を有し、前記端面に直交する方向を回転軸として前記ハニカム構造体を回転させる構造体回転機構部と、
   前記端面に相対するように研削面を配置した砥石を支持する砥石支持部を有し、前記端面及び前記研削面と直交する方向を回転軸として前記ハニカム構造体の回転方向と逆方向に前記砥石を回転させる砥石逆回転機構部と、
   回転する前記ハニカム構造体に対し、逆方向に回転する前記砥石を近接させ、前記端面を乾式研削する乾式研削機構部と、を有する端面研削装置。
9. 前記端面の乾式研削によって発生する前記ハニカム構造体の研削粉を、前記研削面側から吸引し、集塵する集塵機構部を更に有する請求項８に記載の端面研削装置。
10. 前記砥石逆回転機構部は、
    前記砥石支持部と接続し、前記砥石を回転させる中空管状のスピンドルを更に備え、
    前記集塵機構部は、前記研削面側に開口した前記スピンドルの一端から前記研削粉を吸引し、集塵する請求項９に記載の端面研削装置。

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