JP3083318B2 - 多点溶接方法およびその方法によって得られた担体 - Google Patents

多点溶接方法およびその方法によって得られた担体

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JP3083318B2 JP03517448A JP51744891A JP3083318B2 JP 3083318 B2 JP3083318 B2 JP 3083318B2 JP 03517448 A JP03517448 A JP 03517448A JP 51744891 A JP51744891 A JP 51744891A JP 3083318 B2 JP3083318 B2 JP 3083318B2
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政雄 横井
泰之 川辺
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、溶接点が多数ある場合を短時間で溶接する
多点溶接方法及びこの方法によって得られる例えば排ガ
ス浄化用触媒担体に関するものである。
背景技術 従来、溶接点が多数存在する対象物として、排ガス浄
化用触媒担体がある。この排ガス浄化用触媒担体におい
ては、金属製薄板の平板と波板を交互に積層し、渦巻き
状に巻くことによって、母体を形成し、さらにこの母体
の最外周部に母体部の固定と強度向上の為の外筒を具備
している。そして、この平板と波板との剥がれ防止する
ために、平板と波板とを溶接する必要があるが、平板と
波板とは多数の接触点が存在し、そのため溶接する箇所
もその接触点に相対して多数存在する。
そのため、この平板と波板を接合する方法として特開
昭61−199574号公報に開示されるようなろう付け接合法
や、特開昭63−185627号公報に示す様なレーザー溶接法
が考えられている。
また、母体の最外周部と外筒との接合方法として、特
公昭57−55886号公報に開示されるるようなかしめ法が
考えられている。
しかし、特開昭61−199574号公報に開示されるような
ろう付け接合法を採用した場合には、金属製平板または
波板がろう材の接合時に、高温下で反応し、耐熱性が劣
化してしまうという問題が生じてしまう。
さらに、特開昭63−185627号公報のレーザ溶接法を用
いる方法では、平板と波板との接触点全てを100％の確
率で接合することが困難であり、仮に、100％の接合を
必要とする時には、レーザーを母体の端面上ほぼ全域に
走らせる必要があり、時間が非常にかかるという問題が
生じてしまう。
さらにまた、母体と外筒との接合時に、特開昭61−19
9574号公報のかしめ接合の方法を採用したのでは、母体
の形成と母体と外筒の接合とを別々に行うことになり、
製造時間がかかるという問題が生じてしまう。
そこで、本発明では、溶接箇所が多数存在していたと
しても、短時間でかつ確実に溶接が行うことのできる多
点溶接方法を提供することを目的とする。また、平板と
波板の接合を短時間で確実に行うことができる排ガス浄
化用触媒担体の製造方法を提供することを目的とすると
ともに、単時間で触媒担体を得ることのできる排ガス浄
化用触媒担体の製造方法を提供する。また、短時間で確
実に平板と波板とが溶接された排ガス浄化用触媒担体を
提供するものである。
発明の開示 そこで、本発明の発明者らが、鋭意研究した結果、従
来では、型彫りまたはワイヤカットの様に、切断時のみ
にしか用いられていなかった放電加工が、短時間だけ生
じる放電を多数発生することによって、対象物のひっう
めんを溶解し、型彫りまたはワイヤカット等を行ってい
たことにはじめて着目することによって、この放電加工
を接合に利用することができないかを検討することとな
った。
その結果、対象物が溶けて切断する前に溶接箇所に存
在する放電を中断させることによって、放電加工を放電
溶接として用いることを新たに発見し、この手段を多点
溶接方法として、はじめて採用することとなった。
そこで、本発明として、電気的に導通可能な第１の対
象物と電気的に導通可能な第２の対象物との溶接すべき
箇所どうしを複数の箇所にわたり接触させる工程と、前
記第１の対象物と前記第２の対象物の前記溶接する複数
の箇所には、所定の間隔を有して、少なくとも前記複数
の溶接する箇所に対向するように板状の電極を設ける工
程と、前記電極と少なくとも前記第１の対象物または前
記第２のいずれか一方との間に断続的に電流を印加させ
ることによって、少なくとも前記電極と前記溶接すべき
箇所との間に断続的に放電を生じさせる工程とからなる
多点溶接方法とする。
また、本発明としては、排ガス浄化用触媒担体の製法
に採用される多点溶接方法であって、金属よりなる平板
と金属よりなる波板とを、交互に重ね合わせ、渦巻き状
にまくことによって、略円筒状の母体を形成する母体形
成工程と、前記母体の一端面より所定の間隔を有して、
前記一端面に対向する板状の電極を設ける電極設置工程
と、前記電極と前記母体との間に電流を断続的に印加す
ることによって、前記電極と前記母体の一端面との間に
断続的に放電を生じせしめ、前記平板と前記波板との接
触箇所を溶融接合させる接合工程とからなる多点溶接方
法とする。
さらに、本発明としては、排ガス浄化用触媒担体の製
法に採用される多点溶接方法であって、電気的導通可能
な金属よりなる平板と、電気的導通可能な金属よりなり
前記平板とほぼ同一形状を有する波板とを交互に重ね合
わせ、渦巻き状に巻くことによって、略円筒状の母体を
形成する第１形成工程と、前記母体の外周に最外筒を設
ける第２形成工程と、前記母体の一端面に所定の間隔を
有して対向するように、板状の電極を設ける設置工程
と、前記電極と前記母体との間に電流を断続的に印加す
ることによって、前記所定の間隔に放電を生じせしめ、
前記平板、前記波板及び外筒を同時に溶融接合を行う多
点溶接方法とした。
また、本発明として、平板と波板とが交互に積層され
た後、渦巻き状に巻かれることによって形成された担体
であって、前記担体の一端面に板状の電極を対向させ、
前記電極と前記担体の一端面との間に、断続的な放電を
生じせしめることによって、前記波板と前記平板との接
触箇所が溶融接合されることを特徴とする多点溶接方法
によって得られる担体を提供するものである。
本発明を採用することによって、第１の対象物と第２
の対象物との複数の接触箇所に対して、所定の間隔を有
して、これら複数の接触箇所に同時に対向する板状の電
極を設けて、この電極と接触箇所との間において断続的
に放電を発生せしめることによって、接触箇所を溶接さ
せるようにした。」 このように、溶接時に、断続的に放電させることによ
って、放電が一時的に切れることとなるが、放電が一時
的に切ると、放電によって溶接された箇所は、放電によ
って、溶融しているので、電極との放電距離が他の溶接
すべき箇所における放電距離に比べて長くなっている。
そのため放電は放電距離が短いところに生じやすいの
で、再び放電を生じさせた時には、必ず他の放電すべき
箇所にて放電を生じさせることができ、る。そして、こ
の放電の断続によって、次々と溶接すべき箇所を溶接さ
せ、かつ、一度溶接が終了した箇所においては、２度と
放電が生じないので、接触箇所の過大な溶損という問題
が生じることがなく、かつ、第１の対象物と第２の対象
物との多数の接触箇所を、放電を断続的に生じることの
みで、確実に溶接することができる。
このように、本発明においては、複数の溶接すべき箇
所に同時に対向する板状の電極を採用し、この板状の電
極と複数の接触箇所との間において、放電を生じせし
め、かつこの放電を断続的に行うことによって、電極を
移動させることなく、接触箇所の接合を確実に行うこと
ができる。
また、本発明を作用することによって、平板と波板を
巻き付けた状態において、その一端面を断続的に放電さ
せることによって、溶接するようにしたので、母体の一
端面を断続的に放電することのみで、溶接が可能となっ
たばかりでなく、確実な溶接をも実現できるようになっ
た。
さらに、本発明を採用することによって、母体と外筒
との接合をも短時間にてできるばかりでなく、波板、平
板および外筒との接合をも同時に接合することができ、
短時間に排ガス浄化用触媒担体を製造することが可能と
なった。
さらにまた、本発明を採用することによって、平板と
波板とを交互に積層し、この積層した平板と波板とを巻
きつけることによって得られる担体の端面を放電によっ
て溶接したので、従来、波板と平板との接着に使用した
ろう材が波板と平板とによって形成されるガス通路中
に、はみ出すことなく通気抵抗を確保することができ
る。
また、レーザ等を使用する時に比べて、確実に波板と
平板との接触箇所に放電を生じさせることができるの
で、波板と平板とが確実に溶接された担体を得ることが
できる。
図面の簡単な説明 第１図は母体の斜視図、第２図は第１実施例の形成工
程を示す説明図、第３図は第１実施例の溶接工程を示す
説明図、第４図はハニカム担体の斜視図、第５図は第２
実施例の溶接工程を示す説明図、第６図（ａ）および第
６図（ｂ）は第２実施例を説明する説明図、第７図は第
３実施例を示す説明図である。
発明を実施するための最良の形態 第１図は、本発明の排ガス浄化用触媒担体である排ガ
ス浄化用ハニカム触媒担体の母体を示すものである。
この母体を構成する第１の対象物である平板２および
第２の対象物である波板３は、金属であるフェライト系
耐熱ステンレス（75Fe−20Cr−5Al−REM）製よりなり、
厚さ50μｍ、波板３のピッチが1.25mmよりなっている。
そして、この平板２と波板３とが交互に積層された
後、巻つけられることによって、直径約77mm、軸長105m
mの円筒状であるとともに、軸方向において、波板２と
平板３とによって形成される多数の通気孔を有する本発
明によって得ることのできる母体を形成している。
この母体の製造は、まず第２図の如く、母体形成工程
として、平板２と波板３とを渦巻き状に巻きつけること
により、平板２と波板３の接合されていない円筒状の母
体１を形成する。この時、平板２と波板３の接合されて
いない円筒状の母体１を形成する。この時、平板２と波
板３とは、波板３の頂点において平板２に多数接触する
ことになる。
第３図は、この接合前の母体１を構成する平板２と波
板３との溶接を行う電極設置工程及び接合工程を説明す
る説明図である。
まず、電極設置工程では、電流を流したり、電流を流
さなかったりすることによって、断続的に放電を生じさ
せることのできる放電加工機10（牧野製作製ED−28）を
まず用意する。この放電加工機10には、板状電極である
第１の電極板11として、銅製よりなり、100mm角で厚さ2
0mmの大きさのものを有している。また、この第１の電
極11に対向する位置で加工液12が満たされた容器13の底
部13aに第２の電極14を有している。そして、この第１
の電極11および第２の電極14間に断続的に電流を流すこ
とによって、放電を断続的に生じさせている。
この加工液12は、放電溶接により生成される溶融物の
放電箇所からの除去及び、加工物の温度上昇の防止の役
目をしている。さらに、放電加工機10によって、断続的
に電流を流すことによって、放電を断続的に生じさせて
いるが、放電が電流を流さない時には、瞬時に放電が消
滅するためにもこの加工液12が用いられている。
また、電流11と第２の電極14との間には、電圧を供給
する電源部15および電流の制御を行う電流制御部16が設
けられている。
そして、この放電加工機10に、母体形成工程によって
得ることのできた円筒状の母体１の一方の端面1aを第２
の電極14に電気的に接触させるとともに、加工液12の中
に浸漬させる。この時、第１実施例としては、加工液12
として、主成分がケルシンであるタイタンクリーナNo.6
Aを使用した。
その後、溶接工程として、電源15によって電極11と第
２の電源14との間に約60Vの電圧をかけた後、母体１の
他方の端面1bに、電極11を近づけることにより、母体１
の他方の端面1bと電極11との間で放電が開始され、24A
の電流が流れるように設定した。さらに、この時、前述
の電流制御部16によって、電流の流れを断続的に切り換
えることによって、200msecのパルス幅の範囲で断続的
に放電が生じるようにした。
この放電によって、平板２と波板３の接触箇所に放電
が断続的に発生する。
放電を受けた平板２と波板３の部分は、放電による溶
融によって溶接されるとともに、第１の電極11との放電
距離が放電による溶融分だけ長くなる。放電は、放電距
離の短いところに生じやすいので、次の放電の時には、
一度放電が生じたところには生じず、他の平板２と波板
３との接触箇所に放電される。そして、この放電によっ
て、母体１の他方の端面1bに数千箇所存在する平板２と
波板３との溶接すべき箇所を短時間にて溶接させること
ができる。
さらに、母体１自体の強度をさらに向上させるため
に、本実施例では、母体１の一方の端面1aも上記と同様
の方法にて平板２と波板３とを溶接させた。
次に、平板と波板との溶接として、本発明である放電
加工を採用した場合と、従来より行われないろう付け接
合法、またはレーザ溶接法との比較を行った。
その結果、ろう付け接合法を採用したのでは、波板と
平板に高熱を与えるため母体の耐熱性が劣化してしまっ
た。
また、レーザ溶接法では、直径が86cmの端面における
平板と波板との100％の溶接のため、ピッチ0.5mmで溶接
した場合には、約30分を必要とする結果となってしまっ
た。
それに対して、本発明の放電加工による平板と波板と
の接合では、同様の母体の接合に３分間という短時間に
て、ほぼ100％の確実な溶接を可能とすることができ
た。
次に、この母体１の平板２と波板３との接合と外筒20
と母体１とからなるハニカム担体の製造方法について述
べる。
第４図は、平板２と波板３とを積層後巻き付けること
によって得られた母体１とこの母体１の最外周に母体部
の固定と強度向上の為の外筒20から形成されたハニカム
担体を示している。
この第２実施例におけるハニカム担体の製造方法を第
５図に従って、以下に述べる。
はじめに、母体形成工程によって、平板２と波板３と
が接合される前の母体１を得る。ここで、この時の母体
１は、軸長105.2mm、直径77mmの構成をなす。
その後、平板２の最外周を接するように、平板よりも
厚い約1.5mm,軸長105mm,内径77mm,外径80mmの外筒を取
りつける。この時、母体１の両端部において、母体１が
外筒より約0.1mm突出するように形成する。
そして、電極設置工程として、第１実施例と同様に放
電加工機10の第２の電極14にまだ溶接固定されていない
ハニカム担体21の一端面を電気的に導通されるように設
置する。また、第１の電極11を母体１の他端面が対向す
るように設ける。
その後、接合工程として、電源15によって、電極15に
よって、電極11と第２の電極14との間に60V、20〜30Aの
電圧をかけるとともに、電流制御部16によって、パルス
幅200msecの範囲で断続的に放電を生じさせ、ハニカム
担体21の他端面の溶接を行う。
第６図は、母体１の両端部において、母体１が外筒よ
り約0.1mm突出するように形成する理由を説明する説明
図である。
放電加工前のハニカム担体の形状は、第６図（ａ）に
示されるように、母体１の端面が外筒21の端面より突出
している。これは、母体１を構成する平板２および波板
３の厚さは、外筒20の厚さ（約1.5mm）と比べて、非常
に薄いため（約0.05mm）、放電加工することにより、母
体１の端面の溶融が外筒の溶融に比べて早いためであ
る。
第６図（ｂ）は、放電加工後のハニカム担体を示す模
式図であるが、このように、母体１の端面を外筒21より
突出させることにより、放電加工の終了時には、母体１
の端面と外筒21の端面とを揃えることができることがで
きる。
前記実施例において、母体は円筒形状を有していたが
特にこれに限るものではなく、例えば断面が楕円等の形
状でもよい。
第７図は、本発明の第３実施例を説明する説明図であ
る。
前記実施例では、放電を断続的に生じさせるために、
電流を断続的に流すようにしたが、放電は放電距離の短
いところに発生しやすいことを利用して、電極の溶接す
べき箇所との対向面に第７図の如く凹凸を形成した。
そして、この電極30を採用する場合には、母体１と電
極30との放電の際には、電極30を母体の軸方向を中心と
して回転させる。この回転によって、電極30と母体１と
の放電距離が変化する箇所が変わるため、断続的に放電
が生じ、この放電によって、多数の溶接すべき箇所を溶
接させることができる。
放電加工時の条件は、前記実施例に限られるものでは
なく、母体を構成する平板と波板とが確実に溶接され、
かつ所望の形状を得ることができるならば、どのような
電圧、電流および放電加工時間であってもよい。
前記実施例では、母体を外筒より突出させることによ
り、放電加工完了時には、母体と外筒とのそれぞれの端
面をそろえることができたが、外筒の放電加工側の端部
をテーパ状にすることによっても外筒の端部において外
筒の厚さを波板、平板と同程度とすることができ、同様
の効果を得ることができる。
前記実施例では、排ガス浄化用触媒担体において、本
発明の多点溶接方法を採用したが、本発明は触媒担体の
製造方法に限定されるものではなく、溶接すべき箇所が
多数有する対象物を短時間で確実に溶接するためであれ
ば、どのような対象物であっても採用することができ
る。
また、前記実施例では、電極を母体の軸方向を中心と
して、回転させたが、母体に対向する電極と母体との放
電距離が変化するように、電極を移動させることによっ
て、断続的に放電を生じさせてもよい。
また、前記実施例において、溶接する箇所に放電を一
度生じさせるのみであったが、本発明は特にこれに限定
されるものではなく、複数の溶接箇所を溶接することが
できれば、一箇所の溶接部分に複数の放電が生じてもよ
い。
産業上の利用可能性 以上詳細に示したように、本発明によれば、例えば、
排ガス浄化用触媒担体の平板と波板との溶接時のよう
に、複数の溶接箇所を短時間に溶接する必要がある場合
には、非常に有効な方法である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横井 政雄 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 川辺 泰之 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 橋本 市郎 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (56)参考文献 特開 平１−242153（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−148681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−109456（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−134182（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−57426（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 28/00 F01K 3/28

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電気的に導通可能な第１の対象物と電気的
    に導通可能な第２の対象物との溶接すべき箇所どうしを
    複数の箇所にわたり接触させる工程と、 前記第１の対象物と前記第２の対象物の前記溶接する複
    数の箇所には、所定の間隔を有して、少なくとも前記複
    数の溶接する箇所に対向するように板状の電極を設ける
    工程と、 前記電極と少なくとも前記第１の対象物または前記第２
    の対象物のいずれか一方との間に断続的に電流を印加さ
    せることによって、少なくとも前記電極と前記溶接すべ
    き箇所との間に断続的に放電を生じさせる工程と、 からなることを特徴とする多点溶接方法。
  2. 【請求項２】前記第１の対象物及び前記溶接すべき箇所
    との間に生じる放電による加熱を防止する液体に、前記
    第１の対象物、前記第２の対象物及び前記電極を浸漬さ
    せることを特徴とする請求項１記載の多点溶接方法。
  3. 【請求項３】前記所定の間隔が変化するように、前記第
    １の電極が、駆動されることを特徴とする請求項１記載
    の多点溶接方法。
  4. 【請求項４】排ガス浄化用触媒担体の製法に採用される
    多点溶接方法であって、 金属よりなる平板と金属よりなる波板とを、交互に重ね
    合わせ、渦巻き状にまくことによって、略円筒状の母体
    を形成する母体形成工程と、 前記母体の一端面より所定の間隔を有して、前記一端面
    に対向する板状の電極を設ける電極設置工程と、 前記電極と前記母体との間に電流を断続的に印加するこ
    とによって、前記電極と前記母体の一端面との間に断続
    的に放電を生じせしめ、前記平板と前記波板との接触箇
    所を溶融接合させる接合工程と、 からなることを特徴とする多点溶接方法。
  5. 【請求項５】前記電極及び前記母体は、前記電極と電極
    母体間に生じる放電の過剰加熱を防止するための加工液
    に浸漬されることを特徴とする請求項４記載の多点溶接
    方法。
  6. 【請求項６】前記電極の前記母体の一端面と対向する面
    には、凹凸形状が形成されており、かつ前記放電工程時
    には、前記電極が前記母体の軸方向を中心として回転す
    ることを特徴とする請求項４記載の多点溶接方法。
  7. 【請求項７】前記平板および前記波板は長方形状をな
    し、この長方形状の短辺が前記母体の軸長となるよう
    に、前記平板および前記波板を渦巻き状に巻くことを特
    徴とする請求項４記載の多点溶接方法。
  8. 【請求項８】排ガス浄化用触媒担体の製法に採用される
    多点溶接方法であって、電気的導通可能な金属よりなる
    平板と、電気的導通可能な金属よりなり前記平板とほぼ
    同一形状を有する波板とを交互に重ね合わせ、渦巻き状
    に巻くことによって、略円筒状の母体を形成する第１形
    成工程と、 前記母体の外周に最外筒を設ける第２形成工程と、 前記母体の一端面に所定の間隔を有して対向するよう
    に、板状の電極を設ける設置工程と、 前記電極と前記母体との間に電流を断続的に印加するこ
    とによって、前記所定の間隔に放電を生じせしめ、前記
    平板、前記波板及び外筒を同時に溶融接合を行うことを
    特徴とする多点溶接方法。
  9. 【請求項９】前記外筒は、前記波板および前記平板が放
    電加工によって減少する幅以下の前記母体が突出するよ
    うに、前記母体の最外周に形成されていることを特徴と
    する請求項８記載の多点溶接方法。
  10. 【請求項１０】平板と波板とが交互に積層された後、渦
    巻き状に巻かれることによって形成された担体であっ
    て、 前記担体の一端面に板状の電極を対向させ、前記電極と
    前記担体の一端面との間に、断続的な放電を生じせしめ
    ることによって、前記波板と前記平板との接触箇所が溶
    融接合されることを特徴とする多点溶接方法によって得
    られた担体。
  11. 【請求項１１】少なくとも前記担体は、加工液に浸漬さ
    れることを特徴とする請求項10記載の担体。
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