JP3445633B2 - 中空円筒型ハニカム構造体の巻取り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車触媒コンバータ
ー担体のような円筒状ハニカム構造体の巻取り装置、特
にレーストラック型コンバーター用の中空円筒型ハニカ
ム構造体の巻取り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属箔からなる波板と平板とを重ね合わ
せて巻き取って形成するメタルハニカムは、熱伝導性
が良好、通気性に優れる、熱衝撃性や機械的振動に
強い、等の性質を有することから、自動車用触媒や熱交
換器として用いられるようになってきている。

【０００３】特に、自動車排ガス浄化用触媒に使われる
メタル担体は、従前は、エンジンを高出力化し得るのが
主な採用理由であったが、現在のような大気汚染防止を
考慮した自動車排ガス規制が益々厳しくなる情勢におい
ては、このメタル担体のもつ優れた浄化性能がクローズ
アップされ、その採用が加速されている。

【０００４】この自動車排ガス浄化用メタル担体の設置
場所は、エンジン直下のマニホールド付近に設けるマニ
ホールドコンバーターと、エンジンより下流約１５００
mm付近に設置する床下コンバーターの２種類が大半であ
る。また、メタル担体の断面形状は、設置スペースに余
裕がないため、マニホールドコンバーターが円筒型、床
下コンバーターがレーストラック型が一般的である。本
発明はこのうちレーストラック型コンバーターを対象と
し、これを図３（ｂ）に示す。このレーストラック型メ
タルハニカムは、一般に図３（ａ）の中空円筒形状のメ
タルハニカムを押し潰し、これを外筒に挿入して製作さ
れる。

【０００５】従来、上述した中空円筒型メタルハニカム
は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように手作業で製造され
ていた。すなわち、巻取り軸１０１に平板２を１〜２巻
滑らないように固く巻付け、手動スポット溶接トーチ１
０２にて平板２を固定し、軸芯を造る。次いで、波板３
を挿入し、片手で押さえながら回転用ハンドル１０３を
回し、目標とする大きさにまで巻いていく。中空円筒型
ハニカムの外周長が確保できたら、波板と平板を切断
し、平板を前記のトーチで固定し、軸付きの状態でハニ
カム構造体を取り外す。これを穴付き固定第１０４にセ
ットし、巻取り軸を打ち抜き、完成される。

【０００６】また、このような人手によることなく一部
の作業を機械により自動にした中空円筒型メタルハニカ
ム構造体製造用巻取り装置の提案もなされている（例え
ば、特開平４−２５８３１４号、特開平４−２６０５６
０号公報等参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た手作業のものは作業能率が低く、かつ製造途中での失
敗も多く、製造歩留りも悪い。また、提案されている特
開平４−２５８３１４号や特開平４−２６０５６０号等
に開示した提案も、単に作業の一部（巻取り軸の拡縮を
行って板の巻取りと巻取り後の抜き取りの便を図ってい
る）の自動化を図った程度のもので、全体の中空円筒型
メタルハニカム構造体の製作工程の完全な自動化を達成
したものではない。

【０００８】本発明の解決すべき課題は、このような中
空円筒型メタルハニカムを製造する場合、高能率でかつ
連続的にハニカム構造体を製造することができると共
に、中空円筒型メタルハニカムの内径のサイズ変更に対
しても確実かつ迅速に対処可能な中空円筒型ハニカム構
造体巻取り装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは次の通りである。 （１）平板と波板とを重ね合わせて中空円筒型のハニカ
ム状に巻取る装置において、巻取り内径の変更に応じて
交換可能としかつ半径方向に拡縮自在な構造とした中空
円筒型ハニカム巻取り用巻取り軸と、該巻取り軸に対し
進退可能に配置した交換自在な巻取りガイド用部材と、
波板及び平板の巻取り軸への供給と切断を行う機構を取
付けると共に巻取り軸の外径に対応して各板の供給・切
断機構の位置を変更可能にした共通ベースとからなるこ
とを特徴とするハニカム構造体の巻取り装置。 （２）波板及び平板の供給と切断を行う機構は、巻取り
軸に対し前後進自在なスレッダーと、板に対し往復動自
在な切断刃とからなる上記（１）記載の巻取り装置。

【００１０】

【作用】共通ベースを単に所定角度調整することによ
り、巻取り軸への平板及び波板供給部のセット位置を中
空円筒型ハニカム巻取り軸の径に応じて変更し、常に平
板及び波板の供給ラインが巻取り軸外周の接線方向にな
るように維持すると共に、巻取り軸及び巻取りガイド部
材を所要サイズのものと交換し、単一の巻取り装置によ
り種々のサイズの中空円筒型ハニカム構造体の巻取りに
対応し得る。

【００１１】

【実施例】以下図面により実施例を説明する。図１は、
本発明に係る中空円筒型メタルハニカム構造体Ａを製造
するに用いる巻取り装置の全体概要を示す断面図であ
る。図において、１は、重ね合わせた平板２と波板３を
交互に巻取って中空円筒型ハニカム構造体Ａを形成する
拡縮巻取り軸を示す。４ａ，４ｂは、所定長さで波板３
を切断するための波板切断下刃と上刃であり、５ａ，５
ｂは、所定長さで平板２を切断するための平板切断下刃
と上刃を示す。６は切断上刃４ｂ及び５ｂを作動させる
シリンダ、７は切断下刃４ａ，５ａを作動させるシリン
ダを示す。

【００１２】８は波板供給部から搬送ロール９を経て送
られてくる波板３を前記の巻取り軸１、即ち中空円筒型
ハニカム構造体軸芯へ供給するための波板スレッダーで
あり、先端に波板３をクランプする（クランプ用駆動部
は図示しない）クランプ片１０ａ，１０ｂを有し、全体
は作動シリンダ１１で前後進を行う。

【００１３】１２は、平板供給部から搬送ロール１３を
経て送られてくる平板２を前記の巻取り軸１、即ち中空
円筒型ハニカム構造体軸芯へ供給するための平板スレッ
ダーであり、先端に平板をクランプするクランプ片１４
ａ，１４ｂを有し、全体は作動シリンダ１５で前後進を
行う。

【００１４】波板スレッダー８及び平板スレッダー１
２、波板と平板を切断するための波板切断下刃４ａと上
刃４ｂおよび平板切断下刃５ａと上刃５ｂ、さらにはこ
れら切断刃を動作させる作動シリンダ６，７は、図示の
ように１個の共通ベース１６に設置され、該ベース１６
は回転軸１７を支点に回動し得るようになっており、回
動調整後は図示していないが、固定ピン等で位置を固定
する。該共通ベース１６を回動することにより、それぞ
れ設置した上記の板供給機構を中空円筒型ハニカム構造
体の製造時に波板を巻取りに最適な位置、即ち各板を中
空円筒型ハニカム構造体の内径（巻取り軸の外周）の接
線方向に指向する位置に調整する。

【００１５】１８は、中空円筒状ハニカム構造体Ａの周
長を測定するメジャーロールであり、巻取り時に常に周
長を計り、所定の測定値にて巻取り操作を終了させるも
ので、中空円筒状ハニカム構造体Ａの外径に追従して移
動できるようになっている。１９は、中空円筒状ハニカ
ム構造体Ａの平板エンド部を固定するためのスポット溶
接トーチであり、シリンダ２０により進退する。ハニカ
ム構造体Ａの幅方向のスポット溶接は、溶接トーチ１９
およびシリンダ２０が横行装置により横行することによ
り行ってもよいし、溶接点数分設置して行ってもよい。
また、２１は、切断後の平板と波板とを押さえるための
構造体Ａ径方向に移動自在な押えパッドであり、その中
央部には前記溶接トーチ１９が挿入する孔が形成されて
いる。

【００１６】また、巻取り軸芯に対し平板、波板供給部
の反対側には進退自在な巻取軸芯ガイド機構２２が配置
されている。このガイド機構２２は、シリンダ２３によ
り巻取軸芯に向かって伸びるガイド２４の先端に設けた
開閉自在な円弧状平板巻付けガイド２５ａ，２５ｂと、
その開閉用シリンダ２６と、平板スレッダーにより供給
される平板を押さえるための押えローラ２７とから構成
される。平板巻付けガイド２５ａ，２５ｂが拡縮巻取り
軸１の外径よりも僅かに大きい隙間を形成し、この隙間
を平板が通って巻取り軸芯を造る。

【００１７】図２は巻取り軸１の駆動部と拡縮構造部を
示し、巻取り軸１はその一端に継手２８を介してモータ
２９のモータ軸に連結し駆動される。該駆動モータ２９
は駆動部ベース３０に搭載され、該ベース３０がシリン
ダ３１により巻取り軸の軸方向に前後進可能に保持さ
れ、中空円筒型ハニカム構造体Ａを製造する際に、巻取
り軸１を巻取り位置と巻取終了後の退避位置間において
移動させる。図において、３２ａ，３２ｂは巻取られる
ハニカム構造体の軸方向両端を押さえるガイド、３３は
巻取り軸１を受ける軸受部である。

【００１８】巻取り軸は波板および平板の始端を巻き取
る時と巻取りを終えてハニカム構造体を抜き取る時に半
径方向に拡大および縮小させる構造となっているが、こ
の拡縮部の例としては、図２に示す如く、軸を周方向に
複数個に分割したセグメントから形成し、中心部に空気
により膨脹収縮するチューブを有し、該チューブに圧縮
空気取り入れ部３４から圧縮空気を導入すれば巻取り軸
１は拡大し、空気を排出すれば軸は縮小するように構成
している。

【００１９】このように巻取り軸１の拡大時の外径がハ
ニカム構造体Ａの内径となる。従って、この構造体の内
径を変更する場合には、巻き取ろうとする中空円筒型メ
タルハニカム構造体Ａの内径にあった内径の拡縮巻取り
軸に交換することが必要となる。この交換は図２のａ部
に位置で取付けピンを取り外して行う。

【００２０】次に、図示の装置を用いて中空円筒型メタ
ルハニカム構造体を製造する一連の工程を説明する。な
お、事前準備として、指定されたサイズの中空円筒型メ
タルハニカム構造体Ａを製造する部品の確認を行う。ま
ず、各部品の初期位置を示すと、作動用の各シリンダ
は、全て後退位置にあり、拡縮巻取り軸１は縮小状態に
し、波板３を波板スレッダー８にセットし、波板先端を
クランプ１０ａ，１０ｂでクランプし、同様に平板２も
平板スレッダー１２にセットし、その先端をクランプ１
４ａ，１４ｂにクランプしておく。

【００２１】この状態で図２の巻取り軸前後進用シリン
ダ３１が前進し、巻取り軸１の先端を軸受３３にセット
する。続いて、平板スレッダー用シリンダ１５により平
板スレッダー１２を前進して、巻取り軸１の外径接線部
に平板２の先端を送り込む。次に、ガイド用シリンダ２
３を動作させて巻取り軸芯ガイド機構２２を前進させ、
押し付けローラ２７により平板２の先端を巻取り軸１に
押し付けた後、下側平板クランプ１４ｂを開とし、平板
２を開放し平板スレッダー用シリンダ１５を後退させ
る。続いて、平板巻き付けガイド用シリンダ２６が前進
し、巻き付けガイド２５ａ，２５ｂが巻取り軸１の外径
より僅かに大きい隙間を造るように閉じる。この状態で
巻取り軸駆動モータ２９が約１．２回転することによ
り、隙間に平板２を通し軸に平板を巻き付ける。この時
点で巻き付けガイド用シリンダ２６は後退する。次い
で、押えパッド２１が上昇し、平板２を押さえた後スポ
ット溶接トーチ１９をシリンダ２０により前進させ、平
板２をスポット溶接し巻取り軸芯を造る。溶接完了後
は、トーチ１９、押えパッド２１、押し付けローラ２
７、軸芯ガイド用シリンダ２３は後退する。

【００２２】引き続き、拡縮巻取り軸１の内部に取り入
れ部３４から圧縮空気を入れ、巻取り軸を拡大し規定の
寸法とする。この巻取り軸１の接線部に、波板スレッダ
ー８が波板３をクランプ状態で前進供給され、セットさ
れた平板２と重ね合わせる。重ね合わせた波板と平板を
押えガイド（図示せず）で押さえた後、波板クランプ１
０ｂを開き波板３を開放してからスレッダー８は後退す
る。

【００２３】この状態で巻取り軸駆動モータ２９が約２
回転してから、メジャーロール１８を約３．２巻のメタ
ルハニカム構造体に押し付けた後、駆動モータ２９を回
転させ、波板３と平板２の巻取りを開始し、円筒型メタ
ルハニカム構造体を製造する。メジャーロール１８が予
め設定したあったハニカム構造体Ａの目標周長より若干
短い周長（後述する切断後の平板と波板を巻き取ったと
き目標周長となる）を検出した時点でモータ２９を停止
し巻取り動作を終了する。

【００２４】次に、押えパッド２１が上昇し、平板２を
押さえた後、切断下刃用シリンダ７を前進させて波板切
断下刃４ａと平板切断下刃５ａを上昇させておく。さら
に、平板クランプ１４ｂと波板クランプ１４ｂを閉と
し、平板２と波板３をスレッダー１２，８でそれぞれク
ランプする。次いで、切断上刃用シリンダ６により波板
上刃４ｂと平板切断上刃５ｂを下降させ、平板２と波板
３を切断する。切断後シリンダ６を後退させ、両上刃を
上昇させた後、再度駆動モータ２９を駆動させ、切断後
の平板と波板とを巻き取る。これでメタルハニカム構造
体は目標周長となる。

【００２５】メジャーロール１８および切断下刃用シリ
ンダ７が後退してから、巻き取られた平板２端部は、前
進してくるスポット溶接トーチ１９によりスポット溶接
され固定される。溶接後、押えパッド２１が下降し、メ
タルハニカム構造体をクランプ後、拡縮巻取り軸１の内
部空気を抜いて縮小し、巻取り軸前後進用シリンダ３１
を後退させてクランプされたハニカム構造体Ａを取り出
す。

【００２６】中空円筒状の巻取り軸１のサイズ変更の場
合には、それぞれサイズに合致した、拡縮巻取り軸１、
サイドガイド３２、軸受３３、巻き付けガイド２５を選
択して交換すると同時に、共通ベース１６のセット位置
を軸１７を支点に回動させ、波板３及び平板２が適正な
状態で中空巻取軸芯の接線部へ送り込まれるようにする
ことが必要である。

【００２７】なお、本発明において使用する各部材の形
状、構造或いは各駆動機構は、図面に示すものに限ら
ず、同一の作用を果たすものであれば、他の形状、構造
のものと、また他の公知の駆動形式のものと代替するこ
とが可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した本発明の中空円筒型ハニカ
ム構造体の巻取装置によれば、次のような効果が期待で
きる。 従来、生産性が低かった中空円筒型ハニカム構造体の
巻取り作業の高速化および連続化が可能となると共に、
全ての作業を自動的に行うことができることから、大幅
な省力化を達成できる。また、処理対象物が全て同一条
件で処理されることから、品質の向上が図れる。 １台の巻取り装置で種々の内径サイズの中空円筒型ハ
ニカム構造体に適用することができ、設備面、コスト面
および操業面でのメリットが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る巻取り装置の実施例を示す全体概
要図。

【図２】図１における巻取り軸の駆動部の詳細図

【図３】（ａ）は本発明の巻取り対象となる中空円筒型
メタルハニカムの斜視図、（ｂ）は（ａ）のメタルハニ
カムにより製作したレーストラック型コンバータの斜視
図。

【図４】従来の中空円筒型メタルハニカムの巻取り工程
を示す説明図。

【符号の説明】

Ａ 中空円筒型メタルハニカム構造体 １ 拡縮巻取り軸 ２ 平板 ３ 波板 ４，５ 切断刃 ６，７ 切断刃用シリンダ ８ 波板スレッダー ９，１３ 搬送ロール １０，１４ クランプ １１，１５ スレッダー用シリンダ １２ 平板スレッダー １６ 共通ベース １７ ベース回転軸 １８ メジャーロール １９ スポット溶接トーチ ２１ 押えパッド ２２ 巻取り軸芯ガイド機構 ２３ ガイド用シリンダ ２５ 巻き付けガイド ２９ 巻取り軸駆動用モータ ３２ サイドガイド ３４ 圧縮空気取り入れ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸元 清一 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (72)発明者 福地 弘 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 平４−371234（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−91175（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−241614（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−70829（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21D 47/00 B01J 35/04 321 F01N 3/28 301

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板と波板とを重ね合わせて中空円筒型
   のハニカム状に巻取る装置において、巻取り内径の変更
   に応じて交換可能としかつ半径方向に拡縮自在な構造と
   した中空円筒型ハニカム巻取り用巻取り軸と、該巻取り
   軸に対し進退可能に配置した交換自在な巻取りガイド用
   部材と、波板及び平板の巻取り軸への供給と切断を行う
   機構を取付けると共に巻取り軸の外径に対応して各板の
   供給・切断機構の位置を変更可能にした共通ベースとか
   らなることを特徴とするハニカム構造体の巻取り装置。
2. 【請求項２】 波板及び平板の供給と切断を行う機構
   は、巻取り軸に対し前後進自在なスレッダーと、板に対
   し往復動自在な切断刃とからなる請求項１記載の巻取り
   装置。