JP3560338B2

JP3560338B2 - ハニカム構造体製造装置、及びハニカム構造体の製造方法

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Publication number: JP3560338B2
Application number: JP2002117383A
Authority: JP
Inventors: 武之石居; 裕次浅井; 栄司伊藤
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2022-04-19
Also published as: EP1498242A1; EP1498242A4; WO2003089209A1; US6994816B2; JP2004001238A; CN1551818A; US20040195719A1; CN100333888C; AU2003236103A1; DE60326334D1; EP1498242B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハニカム構造体の製造装置及びそれを用いたハニカム構造体の製造方法に関する。より詳しくは、薄壁又は大型のハニカム構造体を連続的に押出し成形する際に好適なハニカム構造体製造装置及びそれを用いたハニカム構造体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題が叫ばれる中、排ガス浄化用の触媒担体等として利用されるセラミックス質のハニカム構造体にあっては、その需要が目覚しく伸びており、その製造装置及び製造方法についても、連続的に当該ハニカム構造体を押出しすることで高生産性を可能とした製造装置が用いられるようになっている。
【０００３】
他方、当該ハニカム構造体にあっては、エンジン始動時に速やかに触媒温度を高くして浄化性能を向上させるべく、触媒を担持する隔壁を薄くすることにより、隔壁の熱容量を低減する試みが盛んに行われており、現在、０．１〜０．２ｍｍの厚さが主流として用いられ、一部では０．１ｍｍ以下のものも用いられている。また、当該薄壁化の試みは、大型のハニカム構造体についても進展しつつあり、現在では、外径が１５０ｍｍを超える大型品についても薄壁化されたものが実用化されている。
【０００４】
このような状況下、ハニカム構造体を製造する従来の製造装置及び製造方法としては、成形機から押出されるハニカム構造体を、その外周側面で、同形状に対応する凹面を有する複数の受台に載置しながら、重力方向に対して垂直方向にハニカム構造体を連続的に押出しする装置及び製造方法が一般的である（特公昭６４−６９１６号公報等）。
【０００５】
また、当該連続押出し成形による製造装置及び製造方法に好適な自動切断装置としては、ハニカム構造体を載置する受台と、ハニカム構造体を載置したまま受台を移動させる搬送路と、ハニカム構造体の移動速度を検知する速度センサーと、この速度センサーで検知されるハニカム構造体の移動速度と同一の速度で、ハニカム構造体の移動方向に移動しながらハニカム構造体の切断を行う切断器とを具備する自動切断装置が開示されている（同号公報）。
【０００６】
また、ハニカム構造体の切断を行う切断器としては、鋼製の細線を用いるのが一般的であり、更に、この細線を侵入させる際に、ハニカム構造体の外壁及び隔壁に変形を生じないようにすることを意図したものとして、切断抵抗の最も大きいハニカム構造体の外周側面にナイフ等で切断誘導溝を設け、当該切断誘導溝に細線を侵入させてハニカム構造体を切断する切断方法及び自動切断装置が開示されている（特開２００１−９６５２４公報）。
【０００７】
しかし、従来の製造装置及び製造方法では、重力方向に対して垂直方向にハニカム構造体を押出しするため、自重が構造上強度の小さな隔壁厚さ方向にかかり易いという問題があった。このため、薄壁化により強度が極めて小さくなったハニカム構造体、又は大型化により隔壁厚さ方向に大きな自重がかかり易いハニカム構造体を製造する場合には、自重により、つぶれ等の外壁の変形、又はセルよれ、めじわ等の隔壁の変形を生じ、薄壁化、大型化の大きな障壁となっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、薄壁又は大型のハニカム構造体を、ハニカム構造体の外形及び隔壁に変形を全く生じることなく、連続的に製造することができるハニカム構造体の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の課題を解決するべく鋭意研究した結果、まず、ハニカム構造体の構造上最も強度の大きな隔壁長さ方向に主に自重がかかるように、押出し方向が重力方向又は同方向に対して３０°未満の斜め方向となるように成形機を設置した。
【００１０】
ところが、このような押出し方向とする製造装置では、押出されるハニカム構造体が長尺化した場合、その長尺化に応じて自重を支える面積も増大する従来の製造装置と異なって、物理上及び装置の構造上、重力によって生じる自重を大きな面積で支えることができず、従来の自動切断装置の如く、切り込みによる溝の形成と、細線によるハニカム構造体の切断とを独立で行ったところ、ハニカム構造体に変形が発生し易くなるという新たな問題が生じた。
【００１１】
即ち、重力方向等に押出しすると、押出されるハニカム構造体は、長尺化及び自重の増大に伴い、径方向のほんの小さな力によっても、本来の姿勢を維持することが困難となるため、従来と同様に、上記２つの工程を独立で行い、最終的な切断が完了するまでの時間が長くなると、切断時は勿論、機械の振動等その他の要因によって、径方向の力が集中し易い口金開口部に位置するハニカム構造体の部位で、ハニカム構造体の曲がり、つぶれ等による外壁変形、又はセルよれ等の隔壁の変形が生じてしまった。
【００１２】
そこで、本発明者は、更に研究を重ねたところ、製造装置の切断器として、枠体と、枠体に張設される切断用細線と、この張設されている切断用細線を含む面上に、ハニカム構造体への切り込み位置が設置されている切り込み部材とを有するものを用いることで、切り込み部材でハニカム構造体の外周側面に誘導溝を形成した後、直ちに切断用細線を当該誘導溝内に位置させ、そのまま切断用細線をハニカム構造体に挿入して、切断を行うことにより、上記問題を解決し得るという知見に至り、本発明を完成させた。
【００１３】
すなわち、本発明は、重力方向又は同方向に対して３０°未満の斜め方向（以下、「重力方向等」と省略することがある。）に、複数のセルが端面に開口するハニカム構造体が連続的に押出される成形機と、ハニカム構造体を載置し、受台移動部により移動可能な少なくとも１以上の受台と、枠体、枠体に張設される切断用細線、及び張設されている切断用細線を含む面上に、ハニカム構造体への切り込み位置が設置されている切り込み部材を有し、切断器移動部により移動可能な切断器とを備え、受台により、成形機から押出されてくるハニカム構造体を、そのセル開口端面で載置し、そのまま、受台を、ハニカム構造体の長尺方向に、同長尺速度（ハニカム構造体の長尺方向の移動速度）とほぼ同一の速度で移動させ、更に、受台の長尺方向への移動とほぼ同期させて、切断器を、受台と同方向かつほぼ同一の速度で移動させながら、張設されている切断用細線を含む面上でハニカム構造体側に移動させることにより、切り込み部材で、ハニカム構造体の外周側面に誘導溝を形成した後、直ちに切断用細線を誘導溝内に位置させ、そのまま切断用細線をハニカム構造体に挿入して、ハニカム構造体を切断することを特徴とするハニカム構造体製造装置を提供するものである。
【００１４】
本発明における切断器としては、枠体が、少なくとも２つの腕部、各腕部の先端に設けられる回転部材、及び切断用細線の両端が接続される駆動部を含んで構成され、回転部材間に延伸された状態で張設された切断用細線が、駆動部の稼働により、切断用細線を張設する際の延伸方向と同一方向に運動するものが好ましい。
【００１５】
また、本発明においては、ハニカム構造体と非接触で、ハニカム構造体の長尺速度を検知する速度検知器を更に備え、速度検知器からの情報に基づき、受台、又は受台と切断器を、ハニカム構造体の長尺速度とほぼ同一の速度で移動させるものが好ましい。
【００１６】
また、本発明においては、受台にかかる荷重を検知する荷重検知器を更に備え、ハニカム構造体が受台に載置された際に生じる荷重の変動を、荷重検知器で検知し、検知した情報に基づき、受台、又は受台と切断器のハニカム構造体長尺方向への移動を開始させるものが好ましい。更に、本発明においては、荷重検知器により、移動開始後の受台の移動速度とハニカム構造体の長尺速度とのずれによって生じる受台にかかる荷重の変動を検知し、検知した情報に基づき、受台、又は受台と切断器を、ハニカム構造体の長尺速度とほぼ同一の速度で移動させるものが好ましい。
【００１７】
また、本発明においては、荷重検知器により、ハニカム構造体の切断完了の際に生じる受台にかかる荷重の変動を検知し、検知した情報に基づき、切断後のハニカム構造体を載置する受台に、転載位置への移動を開始させるものが好ましい。
【００１８】
本発明は、更に、成形機からハニカム構造体を連続的に押出しながら、ハニカム構造体の外周側面に、切り込み部材で誘導溝を形成した後、誘導溝に切断用細線を挿入させて、ハニカム構造体を切断するハニカム構造体の製造方法であって、ハニカム構造体が、重力方向等に押出され、切り込み部材による誘導溝の形成と、誘導溝への切断用細線の挿入を連続して行うことを特徴とするハニカム構造体の製造方法を提供するものである。
【００１９】
本発明の製造方法においては、ハニカム構造体の切断が、切断用細線をハニカム構造体の長尺速度と同一の速度で、同長尺方向と同一の方向に移動させながら行われることが好ましい。
【００２０】
また、本発明の製造方法においては、ハニカム構造体の切断を、ハニカム構造体を受台に載置した状態で行うことが好ましく、切断用細線を張設する際の延伸方向と同一方向への運動を伴って行うことが好ましい。
【００２１】
ここで、図２（ａ）〜（ｃ）及び図３、４に基づいて、本発明のハニカム構造体製造装置の一連の動作を工程順に説明する。なお、図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明のハニカム構造体製造装置の一の実施の形態、より具体的には、ハニカム構造体を重力方向へ連続的に押出す製造装置を示すものであるが、基本的動作は、ハニカム構造体を重力方向に対して３０°未満の斜め方向へ押出しするハニカム構造体製造装置であっても同様である。
【００２２】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明の製造装置５０では、成形機１は、押出し方向Ｐが重力方向等に向けて設置されており、成形機１から押出されるハニカム構造体１０は、その自重のかかる方向が、主に自重に対して最も大きな強度が得られる隔壁長さ方向となっている。
【００２３】
次に、本発明の製造装置５０では、受台移動部５により、受台３を、成形機１から押出されてくるハニカム構造体１０のセル開口端面９の直下に移動させて、受台３上に、ハニカム構造体１０を載置することにより（図中では、好適な例として受台３上に搬送パレット１７を設け、その上にハニカム構造体１０を載置した例を示す。）、本来の姿勢を安定して維持することを可能としている。また、本発明の製造装置５０では、当該ハニカム構造体１０の載置を、ハニカム構造という構造上最も強度の大きなセル開口端面９で行っている。
【００２４】
なお、受台３のセル開口端面９の直下への移動は、例えば、受台３にかかる荷重を検知する荷重検知器７により、切断の完了時に生じる荷重の変動を検知し、この検知に基づいて開始させることができる。
【００２５】
本発明の製造装置５０では、次に、ハニカム構造体１０を載置した受台３を、例えば、速度検知器６によるハニカム構造体１０の長尺速度等の情報に基づき、受台移動部５により、ハニカム構造体１０の長尺方向Ｚと同一方向に、長尺速度とほぼ同一の速度で移動させ、経時的に長尺化するハニカム構造体１０が、寸法の短い時点から切断が完了する時点まで、受台３に載置されることを可能としている。
【００２６】
また、本発明の製造装置５０では、上記受台３の移動とほぼ同期させて、切断器２も、速度検知器６等の情報に基づき、受台３と同一の方向に、ほぼ同一の速度で移動させることで、連続的にハニカム構造体１０を押出しながら、径方向等の所望の切断を可能としている。
【００２７】
更に、本発明の製造装置５０では、切断器２を、上記長尺方向Ｚへ移動させながら、図３、４に示すように、張設されている切断用細線２５及びハニカム構造体への切り込み位置（誘導溝１５が形成される位置）２７を含む面２６上で、ハニカム構造体１０側に移動させ、切り込み部材２３により誘導溝１５を形成した直後、誘導溝１５内に切断用細線２５を位置させ、そのまま切断用細線２５をハニカム構造体１０に挿入し、ハニカム構造体１０を径方向等に切断する。
【００２８】
本発明の製造装置５０は、切断器２のこのような一連の動作により、切り込み部材２３による誘導溝１５の形成から切断用細線２５によるハニカム構造体１０の切断までタイムラグが殆どなく、ハニカム構造体１０が所望の長さに達してから極めて短時間で切断を完了することができる。この結果、重力方向等にハニカム構造体１０を押出しても、径方向の力に対して不安定な状態となる前に切断することができ、成形不良を極めて低減することができる。
【００２９】
なお、図２中に特に明示していないが、ハニカム構造体１０の切断が完了した後は、例えば、荷重検知器７の情報に基づき、切断後のハニカム構造体１０を載せた受台３が、搬送機１６への転載位置に移動して、ハニカム構造体１０を搬送機１６に転載する（図２に示す装置では、ハニカム構造体を積載した搬送パレット１７ごと転載する）。その後、ハニカム構造体１０のセル開口端面９への受台提供位置まで上昇後（図２に示す装置では、新たな搬送パレット１７を搬送機１６から拾上げた後上昇する。）、例えば、荷重検知器７等の情報に基づき、成形機１から新たに押出されてくるハニカム構造体１０のセル開口端面９に、新たに受台３が提供される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、各構成要素毎に更に具体的に説明する。
【００３１】
図１及び図５等に示すように、本発明における成形機１は、上述したように、その押出し方向Ｐを、重力方向又は同方向に対して３０°未満の斜め方向に向けて設置されるものである。これにより、成形されるハニカム構造体１０は、その構造上最も強度の大きな隔壁長さ方向に自重が主にかかるため、薄壁又は大型のハニカム構造体１０を製造する場合であっても、径方向へのハニカム構造体１０の外壁又は隔壁の変形を生じることなく製造することができる。
【００３２】
本発明において成形機１の押出し方向Ｐは、通常、図１に示すように、隔壁長さ方向にのみ自重がかかる重力方向が好ましいが、その自重を利用して成形機の特性によるハニカム構造体１０の曲がりを補正する場合には、図５に示すように、その目的に応じた角度で押出し方向を傾斜させて設置することも好ましい。
【００３３】
本発明における成形機１としては、口金１１、及び杯土押出し機構１３とを有するものを挙げることができる。
【００３４】
また、図７（ａ）（ｂ）に示すように、口金１１としては、円盤状等の基体１１ａの押出し側に格子状等のスリット１１ｂ、当該基体の押出し側と反対側に坏土導入孔１１ｃをそれぞれ有し、坏土導入孔１１ｃが基体１１ａの内部でスリット１１ｂが交差する位置で当該スリット１１ｂと連通しているものを挙げることができる。また、ハニカム構造体の隔壁厚さは、当該スリット１１ｂの幅によって調整することができ、前述したように現在では０．０５ｍｍの隔壁を有するハニカム構造体の生産も行われている。
【００３５】
また、図１に示すように、杯土押出し機構１３としては、例えば、シリンダ構造のものを挙げることができるが、その他、複数のスクリューを内設して原料の混練と杯土の押出しを連続して行うものでもよい。
【００３６】
次に、本発明における受台３は、成形機１から押出されてくるハニカム構造体１０を、そのセル開口端面９で載置し、そのままハニカム構造体１０の長尺方向Ｚに、長尺速度とほぼ同一の速度で移動するものである。
【００３７】
これにより、重力方向等に押出されるハニカム構造体１０を、その自重に対して、最も大きな強度が得られる状態で支持することができる。
【００３８】
また、セル開口端面９で載置することにより、例えば、次に述べる搬送パレット１７等のハニカム構造体１０を積載する部材の形状をハニカム構造体毎の形状に対応させる必要がなく、装置の簡略化が可能となる。更には、基本的に、受台３の存在により、切断位置が制限されることがなく、連続運転しながら、異なる長さのハニカム構造体を製造することもできる。
【００３９】
本発明における受台３としては、ハニカム構造体１０のセル開口端面９に対応する台座部４１を有するものであればよいが、当該セル開口端面９の形状に対応するセル構造体、当該セル開口端面９より開口面積の大きなセル構造体、又は多孔質体からなる搬送パレット１７を設けることが好ましい。
【００４０】
このような搬送パレット１７を設けることで、ハニカム構造体１０のセル開口端面９で載置した際、各セルが密閉されることを回避できるため、押出しによりセル内が低圧化することで発生するセルの真空つぶれなどの不良を回避することができる。
【００４１】
また、図５に示すように、押出し方向を重力方向に対して３０°未満の斜め方向にする場合には、ハニカム構造体１０のセル開口端面９に対応して設けられる台座部４１に加え、自重がかかる外周側面８の少なくとも一部に対応する支持面を有する補助部３５を、本体４３又は台座部（図中では本体に付設した例を示す）４１に付設し、ハニカム構造体１０を同セル開口端面９及び同外周側面８で載置する受台３とすることも好ましい。これにより、押出し成形時に、ハニカム構造体１０の自重の一部を、外周側面８でも支えることができるため、ハニカム構造体１０がより安定な状態で載置され、成形不良を高度に防止することができる。
【００４２】
また、本発明における受台３としては、押出し方向を重力方向とする場合であっても、図６に示すようにハニカム構造体１０のセル開口端面９に対応して設けられる台座部４１に加え、ハニカム構造体１０の外周側面８の一部に対応する支持面を有する補助部３５を、切断応力に対抗する位置で本体４３又は台座部（図中では本体に付設した例を示す）４１に付設したものとすることも好ましい。このような受台３では、切断時にハニカム構造体１０が変形することをより高度に防止することができ、特に、開口率が高い、又は長／径比の大きなハニカム構造体１０を製造する際にはその効果が大きい。
【００４３】
なお、補助部３５の支持面は、ハニカム構造体１０の外周側面８の形状に完全に対応している必要は必ずしもないが、完全に対応した形状であることが好ましいことはいうまでもない。
【００４４】
図１に示すように、本発明における受台３は、一のみでもよいが、連続押出しによる製造装置とする場合には、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、受台３、４を少なくとも２以上設け、ハニカム構造体１０を製造する一連の動作を個々独立して行うものが好ましい。具体的には、切断完了後、切断したハニカム構造体１０を載置する一の受台４は、受台移動部５により、搬送機１６へ転載する位置に移動して、ハニカム構造体１０を搬送機１６に転載後、所定の位置に待機し、他方、当該所定の位置に待機していた他の受台３は、一の受台４のこれらの動作と並行して、受台移動部５により、新たに押出されてくるハニカム構造体１０のセル開口端面９に移動し、同面９でハニカム構造体１０を載置し、ハニカム構造体１０の長尺速度とほぼ同一の速度で、長尺方向Ｚと同一の方向に移動するものが好ましい。
【００４５】
このような受台３、４を設けた装置５０では、ハニカム構造体１０を、押出し開始直後から受台３、４に載置して成形をすることができ、特に高速度で押出し成形する装置とする際に好適である。
【００４６】
次に、本発明における受台移動部５としては、受台３に前述した所望の動作をさせることが可能なものであればよく、例えば、図１に示すように、受台３に接続し、ハニカム構造体１０の押出し方向に対して垂直方向に伸縮可能な構造の腕部材３１と、当該腕部材３１をハニカム構造体１０の押出し方向に上下移動させる昇降部材３２とを有するものを挙げることができる。また、受台移動部５は、通常適用される機構のものでよく、例えば、エアシリンダ式、油圧式、ベルト式等の各種機構を挙げることができる。
【００４７】
また、この受台移動部５の制御手段も、受台３に所望の動作をさせるものであればよく、例えば、予め受台３の動作に関するタイムスケジュールを制御部（図示せず）に設定しておき、その設定に基づく制御部からの指令に従って受台移動部５を駆動させて受台３を動作させるものでもよい。
【００４８】
もっとも、ハニカム構造体１０の長尺速度の変動に対応させて受台３を移動させる等、より精密に制御するためには、各種検知器を設けて、リアルタイムで、必要な情報を検知して、それに基づいて受台移動部を駆動させることが好ましい。
【００４９】
また、検知器としては、ハニカム構造体１０を載置した時点で、受台２のハニカム構造体長尺方向Ｚへの移動を開始させるためのものとして、受台３にハニカム構造体１０が載置された時点を検知できるものを挙げることができ、受台３の同方向Ｚへの移動開始後、ハニカム構造体１０の長尺速度とほぼ同一の速度で移動させるためのものとして、例えば、ハニカム構造体１０の長尺速度等の当該移動に必要な情報を検知できるものを挙げることができる。また、切断完了後における受台の転載位置への移動、更には新たに押出されてくるハニカム構造体１０のセル開口端面９への移動を開始させるには、切断完了を検知できるものを挙げることができる。
【００５０】
本発明において、ハニカム構造体１０の載置時点を検知するものとしては、図１に示すようにハニカム構造体１０が受台３に載置された際に生じる荷重の変動を検知する荷重検知器７を挙げることができる。
【００５１】
また、移動開始後に、受台３を所望の速度で移動させるための情報を検知するものとしては、ハニカム構造体１０の長尺速度を測定する速度検知器６の他、移動開始後の受台３の移動速度とハニカム構造体１０の長尺速度とのずれによって生じる受台３にかかる荷重の変動を検知する荷重検知器７を挙げることができる（図１では、速度検知器６より、受台３の速度調整をしている例を示すが、荷重検知器７で受台３の速度調整をしてもよい。）。なお、当該速度検知器６の場合には、検知した長尺速度に基づき、受台３を同速度で移動させればよく、荷重検知器７の場合には、検知した荷重の変動に基づき、受台３を、荷重の変動が所望の範囲内となるように移動させればよい。また、速度検知器６を適用すると、得られる長尺速度を速度検知時間で積分することで、ハニカム構造体１０が所望の長さに達した時点を検知することもできるので、同一の検知器で、後述する切断器２におけるハニカム構造体長尺方向Ｚの垂直方向への移動の開始を制御することもできる。
【００５２】
更に、切断の完了を検知する検知器としては、切断器２おけるハニカム構造体長尺方向Ｚに対する垂直方向への動作終了を検知するもの、切断用細線を駆動部に接続した構成の切断器において、駆動部のトルクの変動により切断の完了を検知するもの等を挙げることができる。但し、切断用細線のたわみや切断によって生じる誤検知を回避できる点では、荷重検知器７、より具体的には、ハニカム構造体１０の切断完了時に生じる受台３にかかる荷重の急激な変動を、ばね変位、エアシリンダ若しくはエアクッション等の内圧変位、又は圧電素子の屈曲変位等により間接的に検知するものが好ましい。
【００５３】
なお、以上から明らかなように、荷重検知器７によれば、受台３の動作を制御する上で必要な情報を一の検知器で検知でき、切断器２についても同様の制御を行うことができる。また、後述するように切断完了の検知も可能であることから、切断完了後の受台３等の動作開始を制御することができる。もっとも、速度検知器６を用いると、ハニカム構造体１０の長尺化により迅速に対応して受台３を移動させることができるため、両者を組合せることも好ましい。
【００５４】
本発明において、速度検知器６は、如何なる原理によりよるものでもよいが、設置位置の制限が少ない点、及び検知速度が速く、ハニカム構造体１０の長尺速度に迅速に対応して受台３を移動することができる点で、レーザー光や超音波をハニカム構造体１０に向けて発し、ハニカム構造体１０表面の移動速度に応じてレーザー光や超音波の波長が変動することを利用して、非接触でハニカム構造体１０の長尺速度を検知ものが好ましい。
【００５５】
また、荷重検知器７としても、如何なる原理によるものでもよいが、例えば、ばね変位、又は内圧変位等の各種弾性体の変位を利用して、受台３にかかる荷重を検知するもの、或いは、圧電体の屈曲変位を利用して受台３にかかる荷重を検知するもの等を挙げることができる。
【００５６】
また、図８〜１１に示すように、各種弾性体の変位を利用して、受台３にかかる荷重を検知する場合には、受台３を、受台移動部５に連結する本体４３と、当該本体４３上に可動状態で配設される台座部４１と、本体４３及び台座部４１間に設けられるばね４２等の弾性体とで構成し、当該台座部４１にかかる荷重をばね４２等の弾性体の変位により検知する荷重検知器７を設けることが好ましい。
【００５７】
同様に、図１２に示すように、圧電体の屈曲変位を利用して、台座部４１にかかる荷重を検知する場合には、受台３を、受台移動部５に連結する本体４３と、当該本体４３上に可動状態で配設される台座部４１とで構成し、当該台座部４１にかかる荷重を圧電体の屈曲変位により検知する荷重検知器７（４７）を設けることが好ましい。
【００５８】
なお、図８〜１１に示すような各種弾性体の変位を利用して、台座部４１にかかる荷重を検知する構成とすると、荷重検知器７としての機能の他、受台３でハニカム構造体１０を載置する際に、弾性体の緩衝作用により、載置時におけるハニカム構造体の破損等を極力低減することができる。また、受台３の移動が、ハニカム構造体１０の長尺速度に対して、若干のずれを生じた場合でも、ハニカム構造体１０への好適な押圧状態を維持することができる。
【００５９】
本発明において、弾性体の変位を利用した具体例としては、図８に示すように、受台３が、受台移動部に連結する本体４３と、当該本体４３上に、押出し方向に移動可能な状態で配設される台座部４１と、台座部４１を、押出し方向と反対の方向に一定の力で引張るばね４２とで構成され、荷重検知器７が、長尺したハニカム構造体１０が当該台座部４１を押圧した際に生じる、ばね４２の伸び量の変位を検知する検知器で構成されるもの、或いは図９に示すように、受台３が、受台移動部に連結する本体４３と、当該本体４３上に、押出し方向に移動可能な状態で配設される台座部４１と、本体４３及び台座部４１間に設けられるばね４２とで構成され、荷重検知器７が、長尺したハニカム構造体１０が当該台座部４１を押圧した際に生じる、ばね４２の収縮量の変位を検知する検知器で構成されるもの、等を挙げることができる。
【００６０】
前者の検知器は、ばねの伸び量の変位を利用するため、小さな荷重の変動を検知する際に好ましく、後者の検知器は、ばねの収縮量の変位を利用するため、大きな荷重がかかる場合に好ましい。
【００６１】
また、図１０に示すように、他の例としては、受台３が、台座部４１と本体４３の間に、ばねに代えて、エアシリンダ４５を配設してなり、荷重検知器７が、長尺したハニカム構造体１０が当該台座部４１を押圧した際に生じるエアシリンダ４５の内圧変位を検知する検知器で構成されるもの、或いは図１１に示すように、受台３が、台座部４１と本体４３の間に、ばねに代えて、エアクッション４６を配設してなり、荷重検知器７が、長尺したハニカム構造体が当該台座部４１を押圧した際に生じるエアクッション４６中の内圧変位を検知する検知器で構成されるもの、を挙げることができる。
【００６２】
エアシリンダ４５を配設する例では、シリンダ圧の変更が容易であるため、一種の装置で異なる重量のハニカム構造体１０を製造することができるばかりか、シリンダ圧の変更を押出されるハニカム構造体１０の重量に応じて自動制御すれば、異なる重量のハニカム構造体１０を連続して製造することも可能となる。また、何れの例でも、シリンダ圧の変位に対し台座部４１の面圧を非線型に設定することも可能であり、受台３にハニカム構造体１０を載置する際に、台座部４１をハニカム構造体１０にソフトに接触させることができ、カケ等の破損を防止することができる。
【００６３】
本発明において、圧電体の変位を利用した具体例としては、図１２に示すように、受台３を、受台移動部に連結する本体４３と、当該本体４３上に、押出し方向に移動可能な状態で配設される台座部４１とで構成し、荷重検知器７を、本体４３及び台座部４１間に配設されるロードセル４７で構成するものを挙げることができ、このような構成では、大きな荷重がかかる場合に好ましい。
【００６４】
次に、図１４及び図３、４に示すように、本発明における切断器２は、枠体２０と、枠体２０に張設される切断用細線２５と、枠体２０に張設される切断用細線２５と同一面２６上にハニカム構造体への切り込み位置２７が設置されている切り込み部材２３とを有するものである。また、図３、４に示すように、当該切断器２は、当該切り込み部材２３の切り込み位置２７及び切断用細線２５が存する面２６上をハニカム構造体１０側に移動することで、ハニカム構造体１０の外周側面８に切り込み部材２３で誘導溝１５を形成した後、直ちに切断用細線２５を誘導溝１５内に位置させ、そのまま切断用細線２５をハニカム構造体１０に挿入して、ハニカム構造体１０を切断するものである。
【００６５】
これにより、誘導溝１５の形成後、直ちに、切断用細線２５によるハニカム構造体１０の切断が可能となり、ハニカム構造体１０が必要最低限の長さまで長尺化した時点から極めて短時間で切断を完了することができる。
【００６６】
図３等に示すように、本発明において、切り込み部材２３は、ハニカム構造体の径方向に３セル分程度の深さで、誘導溝１５を形成することができるものであればよく、例えば、ナイフ、回転刃、レーザー、又はウォータージェット等の切断手段を適用することができる。
【００６７】
また、切り込み部材２３として、ナイフ、又は回転刃を適用する場合には、張設されている切断用細線２５を含む面２６に、ナイフ、又は回転刃の先端を位置させて切り込み部材を配設すればよく、切り込み部材２３として、レーザー、又はウォータージェット（以下、「レーザー等」と省略する。）を適用する場合には、レーザー等がハニカム構造体の外周側面に接触する箇所が、張設されている切断用細線を含む面上に位置するように、レーザー等を配設すればよい。なお、これら切り込み部材３の固定位置は特に制限はなく、切り込み位置が上述した特定の位置に設置されていれば如何なる位置でもよい。
【００６８】
本発明においては、これら切り込み部材３で形成される誘導溝１５が、切断用細線２５を挿入可能な０．２ｍｍ以上の溝幅を有する必要があるため、レーザー等、又はナイフ若しくは回転刃の幅は、当該誘導溝１５の幅に対応する範囲とすることが好ましい。
【００６９】
また、上記切断手段のうち、ナイフを適用する場合には、誘導溝１５へ確実に切断用細線２５を挿入できる溝幅を形成し、かつ誘導溝１５を形成する際の抵抗によりハニカム構造体１０が変形しないように、ナイフの肉厚を０．５〜２ｍｍとすることが好ましい。また、ナイフの材質は、防錆特性の大きいものが好ましく、更に上記肉厚で、切り込み部材の剛性を保てるものが好ましい。
【００７０】
また、誘導溝１５をナイフ又は回転刃で形成する場合、切断速度は２０〜１５０ｍｍ／秒であることが好ましい。２０ｍｍ／秒未満では、切断効率が損なわれ、１５０ｍｍ／秒を超える場合には、隔壁の厚さとの関係で、ハニカム構造体１０にひずみを生じさせる場合がある。
【００７１】
次に、図１４に示すように、枠体２０としては、２以上の腕部２１を有するものが好ましく、例えば、コの字型形状を有し、２つの腕部２１で切断用細線２５を張設するものを挙げることができる。なお、腕部２１は、通常２つあれば足りるが、更に多くの腕部２１を設けることもできる。
【００７２】
また、本発明において、切断用細線２５は、ハニカム構造体の切断可能な材質であることの他、切断により、ハニカム構造体に径方向の大きな力がかからない様に、できるだけ小径のものが好ましい。具体的には、鋼質のもので、０．１〜０．０５ｍｍ程度のものが好ましい。また、本発明において、切断用細線２５は、枠体２０の各腕部２１間に固定して張設するもの、又は切断用細線２５の各端部を駆動部２４に接続させ、切断用細線２５を張設する際の延伸方向と同一方向へ運動させるものを挙げることができる。更に後者の場合、枠体２０の各腕部２１の先端に回転部材２２を設け、この回転部材２２間に切断用細線２５を張設するとともに、切断用細線２５の各端部を駆動部２４に接続して、この駆動部２４により切断用細線２５の各端部を引張り延伸させた状態で、回転部材２２間に張設された切断用細線２５を、張設する際の延伸方向と同一方向に運動させるものが好ましい。
【００７３】
これにより、ハニカム構造体の切断を、切断用細線２５の張設する際の延伸方向と同一方向への運動を伴って行うことができるため、ハニカム構造体１０を切断する際の切断抵抗が低減され、切断によるハニカム構造体１０の外形変形、又はセルよれ、めじわ等の隔壁の変形を防ぐことができる。更に、切断用細線２５の常に異なる箇所を用いて切断を行うため、前工程切断時に汚れがついた箇所で新たなハニカム構造体を切断することを防ぐことができ、また繰返し切断による切断用細線２５の老朽化を防ぐこともできるため、極めて細い切断用細線２５の寿命を非常に長くすることができる。
【００７４】
なお、本発明においては、駆動部２４により切断用細線２５の各端部を交互に引張り、回転部材２２間に張設されている切断用細線２５を、張設する際の延伸方向と同一方向に往復運動させてもよく、駆動部２４により切断用細線２５の一の端部を引張り、回転部材２２間に張設されている切断用細線２５を、張設する際の延伸方向と同一方向の一方向にのみ運動させてもよい。
【００７５】
次に、本発明おける切断器移動部１４としては、例えば、図１及び図３に示すように、切断器２に接続し、ハニカム構造体１０の長尺方向に上下移動する昇降部材３７と、昇降部材３７に回動可能に接続し、かつ切断器２を、ハニカム構造体１０の長尺方向Ｚに対して垂直方向に、その切り込み部材２３をハニカム構造体の外周側面８に接触させながら移動させることを可能とする水平多関節の構造を有する腕部材（図１に示す切断器移動部１４では、本体３３に固定されている。）３４とを有するものを挙げることができる。なお、昇降部材３７は、前述した受台移動部５の昇降部材３２と共用化することにより、切断器２のハニカム構造体長尺方向での上下移動を、受台３の同移動と連動させてもよい。
【００７６】
また、切断器２の制御手段としては、例えば、ハニカム構造体１０の長尺速度、長さ、外径、及び外形に関する情報を、予め制御部に入力しておき、当該情報に基づく制御部からの指令により、切断器移動部１４の各部材を駆動させることで切断器２に所望の動作をさせるものでもよい。但し、前述した荷重検知器７により、長尺化したハニカム構造体１０が受台を押圧した際に生じる受台３にかかる荷重の変動を検知し、検知した情報に基づき、昇降部材３７を駆動させて、切断器２のハニカム構造体長尺方向Ｚへの移動を開始させることが好ましい。また、前述した速度検知器６等により、ハニカム構造体１０の長尺速度を検知し、当該検知された情報と、押出し開始から経過した時間の情報に基づき、昇降部材３７の移動速度、及び腕部材３４の動作開始時点を制御することが好ましい。更には、枠体２０にハニカム構造体１０との距離を検知する検知器（図示せず）を設け、ハニカム構造体との距離を検知しながら切断器２に所望の切断動作をさせることも可能である。
【００７７】
この際、各検知器６、７等からの情報に基づき、切断器移動部１４の各部材の動作を制御する制御部（図示せず）を装置に設けることが好ましいが、必ずしも装置に設ける必要性はなく、外部に当該制御部を設けてもよい。また、前述した受台移動部５と伴に、同一の制御部で制御することもできる。
【００７８】
以上、主に本発明のハニカム構造体製造装置について説明してきたが、当該装置を用いることで、本発明におけるハニカム構造体の製造方法を実施することができる。また、その際、用いるセラミックス原料については特に制限はなく、コーディエライト、ＳｉＣ、アルミナ等、ハニカム構造体に適用可能なものであればよい。また、本発明は、ここまで説明した実施の形態に限定されるものではなく、その特徴を損わない範囲で、その他の態様を含むものである。
【００７９】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、隔壁が薄い又は外径が大きなハニカム構造体を、ハニカム構造体の外形及び隔壁に変形を全く生じることなく、連続的に製造することができるハニカム構造体の製造装置、及びハニカム構造体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一の実施の形態を模式的に示す全体図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一の実施の形態について、一連の動作を工程順に示す工程図である。
【図３】本発明における切断器について、一連の切断動作を工程順に示す工程図である。
【図４】本発明における切断器について、切断用細線と切り込み位置（誘導溝）との位置関係を模式的に示す側面図である。
【図５】本発明の製造装置において、押出し方向を斜めにした一の実施の形態を示す模式図である。
【図６】本発明の製造装置において、押出し方向を重力方向とした際の他の実施の形態を示す模式図である。
【図７】（ａ）は、本発明における成形機で用いられる口金の一例を示す上面図であり、（ｂ）は、その一部を示した一部斜視図である。
【図８】本発明における荷重検知器の一例を示す模式図である。
【図９】本発明における荷重検知器の他の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明における荷重検知器の他の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明における荷重検知器の他の一例を示す模式図である。
【図１２】本発明における荷重検知器の他の一例を示す模式図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の実施の形態において、一連の動作を工程順に示す工程図である。
【図１４】本発明における切断器の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
１…成形機、２…切断器、３、４…受台、５…受台移動部、６…速度検知器、７…荷重検知器、８…外周側面、９…セル開口端面、１０…ハニカム構造体、１１…口金、１１ａ…基体、１１ｂ…スリット、１１ｃ…杯土導入孔、１３…杯土押出し機構、１４…切断器移動部、１５…誘導溝、１６…搬送機、１７…搬送パレット、２０…枠体、２１…腕部、２２…回転部材、２３…切り込み部材、２４…駆動部、２５…切断用細線、２６…張設されている切断用細線を含む面、２７…切り込み位置、３１…腕部材、３２…昇降部材、３３…本体、３４…腕部材、３５…補助部、３７…昇降部材、４１…台座部、４２…ばね、４３…本体、４５…エアシリンダ、４６…エアクッション、４７…ロードセル、５０…（ハニカム構造体）製造装置。

Claims

重力方向又は同方向に対して３０°未満の斜め方向に、複数のセルが端面に開口するハニカム構造体が連続的に押出される成形機と、
該ハニカム構造体を載置し、移動可能な少なくとも１以上の受台と、
枠体、該枠体に張設される切断用細線、及び該張設されている切断用細線を含む面上に、該ハニカム構造体への切り込み位置が設置されている切り込み部材を有し、移動可能な切断器とを備え、
該受台により、該成形機から押出されてくるハニカム構造体を、そのセル開口端面で載置し、そのまま、該受台を該ハニカム構造体の長尺方向に、同長尺速度とほぼ同一の速度で移動させ、
更に、該受台の長尺方向への移動とほぼ同期させて、該切断器を、該受台と同方向かつほぼ同一の速度で移動させながら、該張設されている切断用細線を含む面上で該ハニカム構造体側に移動させることにより、該切り込み部材で、該ハニカム構造体の外周側面に、誘導溝を形成した後、直ちに該切断用細線を該誘導溝内に位置させ、そのまま該切断用細線を該ハニカム構造体に挿入して、該ハニカム構造体を切断することを特徴とするハニカム構造体製造装置。
前記切断器の枠体が、少なくとも２つの腕部、各腕部の先端に設けられる回転部材、及び前記切断用細線の両端が接続される駆動部を含んで構成され、かつ、延伸された状態で該回転部材間に張設された前記切断用細線を、該駆動部の稼動により、該切断用細線を張設する際の延伸方向と同一方向に運動させる請求項１に記載のハニカム構造体製造装置。
前記ハニカム構造体と非接触で、該ハニカム構造体の長尺速度を検知する速度検知器を更に備え、該速度検知器からの情報に基づき、前記受台、又は該受台と前記切断器を、該ハニカム構造体の長尺速度とほぼ同一の速度で移動させる請求項１又は２に記載のハニカム構造体製造装置。
前記受台にかかる荷重を検知する荷重検知器を更に備え、前記ハニカム構造体が受台に載置された際に生じる荷重の変動を、該荷重検知器で検知し、該検知した情報に基づき、該受台、又は該受台と前記切断器の該ハニカム構造体長尺方向への移動を開始させる請求項１〜３の何れか一項に記載のハニカム構造体製造装置。
前記荷重検知器により、移動開始後の受台の移動速度とハニカム構造体の長尺速度とのずれによって生じる受台にかかる荷重の変動を検知し、該検知した情報に基づき、該受台、又は該受台と前記切断器を、該ハニカム構造体の長尺速度とほぼ同一の速度で移動させる請求項４に記載のハニカム構造体製造装置。
前記荷重検知器により、前記ハニカム構造体の切断完了の際に生じる受台にかかる荷重の変動を検知し、該検知した情報に基づき、切断後のハニカム構造体を載置する受台に、転載位置への移動を開始させる請求項４又は５に記載のハニカム構造体製造装置。
成形機からハニカム構造体を連続的に押出しながら、該ハニカム構造体の外周側面に、切り込み部材で誘導溝を形成した後、該誘導溝に切断用細線を挿入させて、該ハニカム構造体を切断するハニカム構造体の製造方法であって、
該ハニカム構造体が、重力方向又は同方向に対して３０°未満の斜め方向に押出され、
該切り込み部材による誘導溝の形成と、該誘導溝への該切断用細線の挿入を連続して行うことを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
前記ハニカム構造体の切断が、前記切断用細線を、前記ハニカム構造体の長尺速度と同一の速度で、同長尺方向と同一の方向に移動させながら行われる請求項７に記載のハニカム構造体の製造方法。
前記ハニカム構造体の切断を、該ハニカム構造体を受台に載置した状態で行う請求項７又は８に記載のハニカム構造体の製造方法。
前記ハニカム構造体の切断が、該切断用細線を張設する際の延伸方向と同一方向への運動を伴って行われる請求項７〜９の何れか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。