JP3508936B2 - ハニカム構造上への外部皮形成方法および装置 - Google Patents

ハニカム構造上への外部皮形成方法および装置

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JP3508936B2
JP3508936B2 JP02245192A JP2245192A JP3508936B2 JP 3508936 B2 JP3508936 B2 JP 3508936B2 JP 02245192 A JP02245192 A JP 02245192A JP 2245192 A JP2245192 A JP 2245192A JP 3508936 B2 JP3508936 B2 JP 3508936B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は特種セラミックおよび／
または金属バッチのような押出し可能な材料および構造
保全を保持するために即時に十分に堅くなることができ
る一方、押出しの間は流動または熱可塑的に変形するこ
とができる性質を有する類似の材料から薄壁ハニカム構
造を製造する技術に関するものである。さらに詳しく
は、本発明は従来の押出しダイの構造の外部周辺面を改
良することおよび所望の皮を製造する流動制御手段と厚
さ制御手段を提供することにより、完全な外部周辺皮を
有するハニカム構造を形成する改良したダイアッセンブ
リに関するものである。
【従来の技術】従来技術には、外部皮を有するセルラ構
造を提供する異なる配置の押出しダイとマスクのアッセ
ンブリが多数提案されているが、実質上はそのようなア
ッセンブリの全ては特殊なダイや複合というより一体と
なったアッセンブリの使用を必要としており、本発明の
押出しダイ装置の特異な関心事については記載されてい
ない。米国特許第4,349,329 号は、プーリング（poolin
g)区域に排出スロットからは独立してバッチ材料が供給
され、そしてこの区域は外壁および外部周辺セル間の厚
いウェブ部分を形成する材料を供給するというハニカム
構造を製造する押出し装置に関するものである。米国特
許第4,381,912 号は、皮材料が周辺排出スロットのみを
通じてまたはスロットと空間を通じて側方に流れて中心
ウェブと結合し周辺皮をそこに形成するというハニカム
構造を形成する押出しダイを開示している。米国特許第
4,668,176 号は、スプリング部材が皮材料流動の通路の
厚さと、これにより生じた皮の厚さを制御し、枢軸板が
そのような通路を制御することにより皮材料の流動を制
御するハニカム構造を製造する押出し装置について記載
している。特開昭第61-5915 号は、ハニカム形状材料を
形成する押出しダイについて記載しているが、ここでは
押出し速度をダイの中心に合わせるためにより短い速度
調整ピンを使用することにより皮に隣接する材料の押出
し速度を制御している。
【発明が解決しようとする課題】従来技術の慣用的な皮
形成工程は一般に、外部皮の製造の助けとなる形成表面
の１つとして作用するダイから出現する湿った新しく形
成された基質によるものであった。２番目の形成表面は
通常、基質の最終的な所望の形状を輪郭としたマスクで
ある。しかしながら、そのような工程により押し出され
た皮は、好ましくは基質の内部ウェブの厚さに近いか等
しい厚さに形成され、皮の厚さを増大させることを目的
とするほとんどの試みは、ウェブの周辺区域におけるセ
ルの１つまたはそれ以上を破壊することとなる。従来の
上述したダイアッセンブリに関する問題や複雑さを克服
することを鑑み、加熱構造の湿潤つよさと構造的完全性
の両方を改良するたために基質のウェブより厚い厚さの
完全な外部皮を有する薄壁のセルラ基質を形成する押出
しダイアッセンブリを提供することを本発明の目的とす
る。
【課題を解決するための手段】その最も単純な形状にお
いて、本発明はその上に形成された完全な皮を有するハ
ニカム構造を形成する押出しダイとマスクのアッセンブ
リの簡素な概要を記載する。従来のダイの出口面の外部
周辺部分は取り除かれているか流入孔のほうにくり取ら
れている。あるいはダイは最初にそのような除去部分と
共に形成され、流動制御手段と皮形成手段が除去区域に
備えられて、そのダイによって形成される押出しハニカ
ム構造の周りに所望の完全な皮が形成される。除去過程
によりさまたげられたどの周辺流入孔の長さ方向の拡が
りを閉じるために、トリム（trim）リングが除去された
ダイボディの外部周辺円筒表面上に備えられている。所
望の寸法または直径の内部周辺開口を有する流動制御板
は、くり取った周辺流入孔を横断する除去表面上に位置
し、トリムリングの内部周辺と外部周辺間の流動制御空
間を提供するだけでなく、複数の流入孔と連絡しトリム
リングを有し流動制御空間の上流にあるリザーバを形成
する。皮形成体と改良ダイおよびトリムリングにより形
成された補足表面間の所望の皮空間厚さを製造するため
に、皮形成体は所定の厚さのシムにより流動制御板から
の所定の距離を隔てて位置する。本発明の方法およびダ
イは種々の寸法のハニカムまたはセルラ構造を製造する
のに用いられる一方、薄壁に対して比較的厚い皮を提供
する７５％以上の側方開放正面区域を有する薄壁製品を
製造する際に特に有効である。
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づき本発明を詳
細に説明する。本発明の押出しダイアッセンブリの一実
施例１０は、変形したダイボディ１２、トリムリング１
４、流動制御板１６、皮形成体またはマスク１８および
シム２０を含む。このダイボディ１２は、周辺流入孔２
２と、一端が入口面と連絡し、他端が出口面２９にピン
２８を形成する複数の相互連結排出スロット２６に連絡
する中心流入孔２４とを有する典型的な自動触媒変換器
タイプの押出しダイである。このダイは周辺ピンと周辺
流入孔２２の部分を取り除くことによりその周辺区域に
改良を加えたものである。変形したダイを製造する加工
工程は、テーパー状またはフラスト−コニカルな表面３
０、実質的にダイボディの縦軸Ａと同心の周辺円筒表面
３２、および軸Ａの横に拡がり周辺流入孔２２を横断す
る環状プレーナ表面３４の形成にある。図２に示すよう
に、リザーバ３６はトリムリング１４の変形部分と環状
プレーナ表面３４に隣接した流動制御板１６間に形成さ
れている。調整可能な流動制御空間３８はトリムリング
１４の補足表面と流動制御板１６の間に設けられてい
る。皮の厚さを決定する皮形成スロットまたは空間４０
はダイボディ１２の補足表面と皮形成体１８を有するト
リムリング１４間に形成されている。しかしながら、図
１に示すように、ダイボディ１２の周辺区域を改良する
加工工程は周辺円筒表面３２と連絡するダイの周りの部
分的流入孔２２ａを露出させる。このような部分的流入
孔２２ａが所望の流動制御空間３８を無効にする望まし
からぬ流動通路を与えるという事実に鑑みて、トリムリ
ング１４はダイボディ１２の周辺円筒表面３２の周りに
設けられ、そのような部分的流入孔を閉じる。このトリ
ムリング１４は好ましくは硬化可能な材料の円筒状部材
で、収縮して適合するかまたは周辺円筒表面３２の周り
のダイボディ１２上に溶接またははんだづけにより保持
される。トリムリング１４の点１４ａは中心流入孔２４
の外部範囲の外にあり周辺円筒表面３２に隣接した中心
流入孔２４間の完全な分離を与え、部分的流入孔２２ａ
から皮形成スロット４０へのあらゆる可能なバッチ流動
を完全に閉鎖させる。トリムリング１４は、リングがダ
イボディ１２の所定位置に備え付けられて中心線または
ダイボディ１２の縦軸Ａと固定した周辺面４２の適当な
同心を確保した後にその最終寸法に加工される。このよ
うな設備後加工はまた、全体的ななめらかさと、ダイボ
ディ１２のテーパー状のまたはフラスト−コニカルな表
面３０およびリングのテーパー状フラスト−コニカルな
表面４４と隣接した範囲を保証する。これらの表面は共
に皮形成スロット４０の片面に隣接した皮形成表面を含
む。さらに、トリムリングの内部部分４６はリザーバ３
６の一側面を形成するように配されている。流動制御板
１６の主な役割は流動制御空間３８の対面４８を形成す
ることである。この面は外部皮形成スロット４０へのバ
ッチ材料の流動を計測する。この流動制御板１６の対面
４８の寸法は連続した流動制御板１６において種々の寸
法であり得、取り外し可能な流動制御板１６を内部周辺
直径の異なるものに置き換えるだけで調整可能な流動制
御空間３８への調整可能範囲を提供する。この流動制御
板１６の上流または内部表面５０はリザーバ３６の内部
部分４６の対側を形成する。バッチにおいて記録すべき
実施例ではないが、所望であれば、流動制御空間３８は
流動制御板１６を通じて形成した狭い空間の環状リング
の形状をとることもできる。皮形成体１８は従来のマス
クと類似しており、皮形成スロット４０の外部制限表面
を形成するテーパー状のまたはフラスト−コニカルな表
面５２を有する。一方ダイの隣接したテーパー状のまた
はフラスト−コニカルな表面３０およびトリムリングの
表面４４は皮形成スロットまたは空間４０の内部制限表
面を形成する。ダイボディ１２を通じてのハニカム構造
押出物上に相互連結排出スロット２６により形成された
内部のウェブはリング１４の点１４ａにおいて皮形成ス
ロット４０に形成される皮と結合し、内部ウェブは点１
４ａとダイからの出口間の皮と結合し続ける。シム２０
の厚さは皮形成スロット４０の幅を決定する。言い換え
れば、種々の厚さの様々なシムが所望により提供され、
皮形成スロットの厚さを調整する。本質的に、流動量は
皮形成スロット４０の上流にある調整可能な流動制御空
間３８により制御されるが、皮の厚さは本質的にこのダ
イアッセンブリに用いられるシム２０の厚さにより決定
される。流動制御と皮の厚さの両要素は互いに協調して
作用し、バッチの適した量計測と皮の厚さと速度間の微
妙な釣合いを達成させる。最終的に皮となるバッチは周
辺流入孔２２を通じてダイに入り、リザーバ３６中にお
いて集積され、最初にトリムリング１４と流動制御板１
６間の流動制御空間３８おいて形状影響と圧力にさらさ
れる。この圧力は、皮のざっと配置されたシートが皮形
成体１８とダイボディ１２間の皮形成スロットまたは空
間４０に入るように持続され、このような空間内のます
ます小さくなる環状空間の側方にかかる。排出スロット
２６内の圧力に対して作用する皮形成スロット４０内の
圧力は、点１４ａと出口面２９での皮形成スロット４０
からの材料の出口間に続く最も重要なウェブと皮の結合
機能の達成に必要である。リザーバ３６は、バッチが多
量流れこむリザーバを備えるように設計されている。リ
ザーバ３６の下の周辺流入孔２２は中心流入孔２４より
も短いという事実に鑑み、周辺流入孔２２のインピーダ
ンスは明らかに少なく、それゆえ多量の流動がリザーバ
へ確保される。ダイボディ１２の環状プレーナ表面３４
を横断するリザーバの幅は、単一の流入孔からの自由流
入効果を減少させるために図１の点線５４に示すように
少なくとも２ 1/2から３の流入孔中心に拡がらなくては
ならない。複数のスリップ−フィット合いくぎ５６が皮
形成体、調節可能なシム、よびダイボディ１２と共に取
り外し可能な空間流動制御板の軸合わせを形成する。さ
らに、皮形成スロット４０の表面５２および３０と４４
は平行であることが望ましいが、所望であればせん断効
果を増大させるためにそのような表面がダイの外部に拡
がるように互いに少しテーパー状となっていてもよい。
以上、本発明の実施例を開示したが、当業者において種
々の変更と改良が請求項に記載した本発明の精神と範囲
から逸脱することなくなされることが明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において用いられた変形または改良ダイ
の断片平面図
【図２】ダイが図１の線II−IIで切断された時の本発明
の押出しダイアッセンブリの断片縦断面図
【符号の説明】
１０ ダイアッセンブリ １２ ダイボディ １４ トリムリング １６ 流動制御板 １８ マスク ２０ シム ２２ 周辺流入孔 ２４ 中心流入孔 ２６ 排出スロット ２８ ピン ２９ 出口面 ３６ リザーバ ３８ 流動制御空間 ４０ 皮形成スロット ５６ 合わせくぎ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−123438（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−29302（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−6722（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 47/30 B21D 47/00 B28B 3/26 B29D 24/00

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハニカム構造上への外部皮形成方法にお
    いて、 ウェブ部分を有するハニカム構造を形成するダイボディ
    （１２）の中心部分および皮を形成するダイボディ（１
    ２）の周辺部分を通して長さ方向にバッチ材料を流すも
    のであって、 前記周辺部分に流れる皮を形成するバッチ材料を、リザ
    ーバ（３６）内に集積し、該リザーバから、流動量を調
    整可能な流動制御空間（３８）を通して、皮形成空間厚
    さを調整可能な皮形成スロット（４０）に流し、 該皮形成スロット（４０）内で、ダイボディ（１２）の
    中心部分を通って形成されたハニカム構造のウェブ部分
    と、皮を形成するバッチ材料とを結合させることを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項２】 前記ダイボディ（１２）中に形成された
    周辺流入孔（２２）を通じてバッチ材料の一部を流し、
    該周辺流入孔（２２）からのバッチ材料を前記リザーバ
    （３６）内に直接集積する工程を含むことを特徴とする
    請求項１記載のハニカム構造上への外部皮形成方法。
  3. 【請求項３】 前記流動量を調整可能な流動制御空間
    （３８）が、異なる周辺寸法を有する複数の流動制御手
    段を選択的に使用することにより、前記リザーバからの
    バッチ材料の流動量を調整するものであることを特徴と
    する請求項１記載のハニカム構造上への外部皮形成方
    法。
  4. 【請求項４】 前記ダイボディの中心部分を通して長さ
    方向に押し出された前記バッチ材料が、前記ウェブ部分
    が前記ダイボディ中で形成される後まで、前記皮形成ス
    ロット内の皮を形成するバッチ材料と接触されないこと
    を特徴とする請求項１記載のハニカム構造上への外部皮
    形成方法。
  5. 【請求項５】 ハニカム構造上への外部皮形成方法にお
    いて、 出口面（２９）に形成された複数の相互連結排出スロッ
    ト（２６）と連絡する複数の流入孔（２４）を有し、前
    記排出スロット（２６）間に複数のピン（２８）が形成
    されたダイボディ（１２）を提供し、 前記ダイボディの出口面（２９）に連絡するフラスト−
    コニカル表面（３０）、該ダイボディの縦軸と同心の円
    筒状表面（３２）および該縦軸の横方向に拡がる環状プ
    レーナ表面（３４）を提供するように、切り取られた周
    辺部分を該ダイボディ上に形成し、その際に該切り取ら
    れた周辺部分にはピンを設けずかつその部分では流入孔
    （２２）が短くなっており、 リザーバ（３６）及び流動量を調整可能な流動制御空間
    （３８）を形成すべく前記ダイボディの該切り取られた
    周辺部分内に流動制御手段を提供し、 該切り取られた周辺部分に、皮形成空間厚さを調整可能
    な所望の空間厚さを有する皮形成スロット（４０）を形
    成する、前記流動制御手段とは別体の皮形成空間厚さ制
    御手段（１８、２０）を提供し、 ウェブ部分を有するハニカム構造を形成する前記ダイボ
    ディの中心部分を通してバッチ材料を流し、 前記ダイボディの周辺部分を通してバッチ材料を流し、
    前記リザーバ中にこれを集積し、前記流動制御空間を通
    してバッチ材料を流し、所望の皮形成空間厚さを有する
    前記皮形成スロットを通して流動制御空間からバッチ材
    料を流し、 皮を形成するバッチ材料が前記皮形成スロット内にある
    うちに該バッチ材料を前記ハニカム構造のウェブ部分と
    結合させることを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 前記円筒状表面（３２）と連絡する流入
    孔を閉じるよう該円筒状表面（３２）の周りにリング手
    段（１４）を提供することを特徴とする請求項５記載の
    ハニカム構造上への外部皮形成方法。
  7. 【請求項７】 所定の直径の固定周面を有する第１流動
    制御要素と、前記固定周面との間に前記流動制御空間
    （３８）を形成する異なる直径の種々の周面を形成する
    よう交換可能な複数の第２流動制御要素とにより、前記
    流動制御手段を提供することを特徴とする請求項５記載
    のハニカム構造上への外部皮形成方法。
  8. 【請求項８】 前記皮形成スロット（４０）の外部境界
    をなすフラスト−コニカル表面（５２）を形成する皮形
    成体（１８）と、該フラスト−コニカル表面（５２）と
    前記フラストーコニカル表面（３０）との間に形成され
    る皮形成スロット（４０）の厚さを変更するため交換可
    能な複数の種々の厚さのシム（２０）とにより、前記皮
    形成空間厚さ制御手段を提供することを特徴とする請求
    項５記載のハニカム構造上への外部皮形成方法。
  9. 【請求項９】 外部皮を有するハニカム構造を形成する
    装置において、 入口面と出口面（２９）を有するとともに、ハニカム構
    造を形成する相互連結排出スロットを有するダイボディ
    （１２）であって、該出口面（２９）の周辺範囲であっ
    て前記排出スロットの一部を含む部分と連絡するフラス
    ト−コニカル表面（３０）、該ダイボディの縦軸と同心
    であり該フラスト−コニカル表面（３０）と連絡した周
    辺円筒状表面（３２）および該円筒状表面と連絡し該縦
    軸の横方向に拡がる環状プレーナ表面（３４）を有する
    ダイボディ（１２）、 前記ダイボディ（１２）の前記フラスト−コニカル表面
    （３０）に隣接するフラスト−コニカル表面（４４）を
    有する、該ダイボディ（１２）の前記円筒状表面（３
    ２）の周りに形成されたリング手段（１４）、 該リング手段（１４）の外周面（４２）と同心で所望の
    距離を置いて流動制御空間（３８）を提供する内部周面
    （４８）を有する交換可能な流動制御手段（１６）、 皮形成スロット（４０）を形成するために前記ダイボデ
    ィ（１２）と前記リング手段（１４）各々の互いに隣接
    したフラスト−コニカル表面（３０、４４）から所定の
    距離を置いたフラスト−コニカル表面（５２）を有する
    皮形成手段（１８）、および、 前記皮形成スロット（４０）に所望の皮形成空間厚さを
    供給するために前記ダイボディ（１２）と前記リング手
    段（１４）の互いに隣接したフラスト−コニカル表面に
    対して前記皮形成手段（１８）のフラスト−コニカル表
    面（５２）を調整可能に位置決めする手段（２０）を含
    むことを特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 前記入口面と環状プレーナ表面（３
    ４）との間を連絡する複数の周辺流入孔（２２）、およ
    び前記リング手段（１４）の前記プレーナ表面（３４）
    に隣接した部分と前記流動制御手段（１６）との間に形
    成され、複数の前記周辺流入孔（２２）と連絡したリザ
    ーバ（３６）を含むことを特徴とする請求項９記載の外
    部皮を有するハニカム構造を形成する装置。
  11. 【請求項１１】 前記ダイボディ（１２）の出口面（２
    ９）に形成された複数の相互連結排出スロット（２
    ６）、前記入口面と連絡し該排出スロットで終端する複
    数の中心流入孔（２４）、および前記中心流入孔の終端
    部分より外側にあるが前記周辺流入孔（２２）より内側
    にある皮形成スロット（４０）で終端する表面を有する
    前記リング手段（１４）を含むことを特徴とする請求項
    ９記載の外部皮を有するハニカム構造を形成する装置。
  12. 【請求項１２】 それぞれ異なる内部周辺直径を有し、
    流動制御空間を所望に変化させるために前記リング手段
    （１４）の外周部に対向して取り外し可能に位置できる
    複数の流動制御手段（１６）を含むことを特徴とする請
    求項９記載の外部皮を有するハニカム構造を形成する装
    置。
  13. 【請求項１３】 前記調整可能な位置決め手段（２０）
    が、前記流動制御手段と前記皮形成手段間に位置する所
    望の厚さのシム手段（２０）を含むことを特徴とする請
    求項９記載の外部皮を有するハニカム構造を形成する装
    置。
  14. 【請求項１４】 前記リング手段（１４）が所定の直径
    の外周面（４２）を有し、前記交換可能な流動制御手段
    （１６）が、前記環状プレーナ表面（３４）上に位置し
    かつ前記リング手段（１４）の所定の直径の外周面（４
    ２）との間に所望の流動制御空間（３８）を形成するよ
    うな種々の所定の直径の内周を有することを特徴とする
    請求項９記載の外部皮を有するハニカム構造を形成する
    装置。
  15. 【請求項１５】 前記入口面から流れるバッチ材料のリ
    ザーバ（３６）が、該リザーバからのバッチ材料の流れ
    が前記流動制御空間（３８）を通して導かれるように、
    前記リング手段（１４）と前記環状プレーナ表面（３
    ４）に隣接した前記流動制御手段（１６）間に形成され
    ることを特徴とする請求項１４記載の外部皮を有するハ
    ニカム構造を形成する装置。
  16. 【請求項１６】 前記調整可能な位置決め手段（２０）
    が前記流動制御手段上に位置した所望の厚さのシム部材
    の形態であり、前記皮形成手段が該シム部材上に位置
    し、該シム部材の厚さが該皮形成手段と前記ダイボディ
    および前記リング手段の互いに隣接したフラスト−コニ
    カル表面との間に形成された前記皮形成スロットの空間
    の厚さを決定することを特徴とする請求項１４記載の外
    部皮を有するハニカム構造を形成する装置。
  17. 【請求項１７】 前記皮形成手段、前記シム部材および
    前記流動制御手段全てが前記ダイボディに対してプレス
    −フィット合いくぎ手段により所定位置に保持されるこ
    とを特徴とする請求項１６記載の外部皮を有するハニカ
    ム構造を形成する装置。
  18. 【請求項１８】 前記複数の中心流入孔（２４）が前記
    出口面（２９）に形成された相互連結排出スロット（２
    ６）と連絡し、前記リザーバ（３６）と連絡する複数の
    より短い周辺流入孔（２２）を設けたことを特徴とする
    請求項１５記載の外部皮を有するハニカム構造を形成す
    る装置。
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