JP3595006B2

JP3595006B2 - ハニカム体の製造方法

Info

Publication number: JP3595006B2
Application number: JP2438095A
Authority: JP
Inventors: 義範柴田; 英孝丹羽; 浩嗣片岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JPH08215583A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、メタル担体に用いられ得るハニカム体の製造方法に関する。この製造方法は、特に拡散接合によりメタル担体を製造する場合に供して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なハニカム体は、ともに金属箔からなる平板と、波状に成形された波板とを重ねつつ、巻取軸の周りに渦巻き状に巻回することにより製造される。このとき、波板の頂部と平板とを当接させるべく、平板には巻回方向に対して後ろ方向の張力、つまり後方張力が付与される。
【０００３】
この後方張力は、通常、図２に示す機構により発生させられる。この機構では、箔材リール８０に平板Ｗ₁ が巻かれており、箔材リール８０の軸にはブレーキ８１が装備されている。この機構による場合、ブレーキ８１を作動させることにより、箔材リール８０と図示しない巻取ユニットとの間で平板Ｗ₁ に後方張力Ｆを付与している。また、図３に示す機構により後方張力を発生させる場合もある。この機構では、平板Ｗ₁ が巻かれた箔材リール８０と巻取ユニットとの間にシリンダー等からなる張力発生ユニット８２が設けられている。この機構による場合、シリンダーのロッドを延出させることにより、平板Ｗ₁ に後方張力Ｆを付与している。
【０００４】
そして、発生した後方張力Ｆの測定方法としては、通常、図４又は図５に示す機構が採用されている。すなわち、平板Ｗ₁ は上記箔材リール８０から水平に供給され、３個のローラ９０〜９２が各々水平な回転軸回りに回転可能に設けられている。中央のローラ９１は、ロードセル等の荷重計９３を介して設けられている。平板Ｗ₁ は、図４に示す機構では、ローラ９０の下面、ローラ９１の上面及びローラ９２の下面を順次進行可能に設けられる。また、平板Ｗ₁ は、図５に示す機構では、ローラ９０の上面、ローラ９１の下面及びローラ９２の上面を順次進行可能に設けられる。これらの間、ブレーキ８１等により発生させられた後方張力Ｆは荷重計９３によって測定される。
【０００５】
この間、各ローラ９０〜９２が微小に揺れを生じ、これにより平板Ｗ_１が図示しない波板及び巻取軸に対して水平に蛇行する場合があるが、かかる平板Ｗ_１の蛇行は図示しない不動の基台に対設された固定ガイドにより矯正される。そして、この固定ガイドによっても矯正しきれない平板Ｗ_１と波板とのずれは、巻回後のハニカム体の端面への押圧力の付与により矯正される。
【０００６】
こうして得られたハニカム体は、平板Ｗ_１と波板との間隙が多孔を構成すべく、平板Ｗ_１と波板との当接部分をロウ付けにより接合し、外筒内に収納されてメタル担体とされる。なお、このメタル担体は、多孔の内面に触媒担持層が形成され、排気ガス浄化用触媒とされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の製造方法では、巻回、熱処理後のハニカム体の品質検査等において荷重計９３によって測定された後方張力を確認する程度であり、巻回途中に後方張力を変化させることはしていない。これは、従来のロウ付け用ハニカム体では、後工程で平板と波板との当接部分をロウ付けにより接合するため、さほど高い後方張力を必要とせず、後方張力のさほどの管理も必要でないからである。このため、従来の製造方法では、ハニカム体の品質を巻回途中で確認することができず、平板と波板との当接が不均一なハニカム体を製造してしまう場合がある。
【０００８】
また、上記従来の製造方法では、不動の基台に固定された固定ガイドにより平板の蛇行を矯正しているに過ぎない。これは、従来のロウ付け用ハニカム体では、さほど高い後方張力を必要としないことから、固定ガイドによっても平板の蛇行を矯正しやすく、また平板と波板との僅かのずれは巻回後の端面への押圧力の付与により矯正可能と考えられたからである。しかしながら、長期間等の使用により各ローラの揺れが大きくなれば、平板の蛇行が大きくなり、平板と波板とが水平方向に大きくずれて巻回されてしまう。こうして得られたハニカム体は、例え端面に押圧力を加えたとしても、剛性の低い平板が座屈して多孔の一部を閉塞し、不良品になってしまう。
【０００９】
特に、近年、平板と波板との当接部分を簡易に接合すべく、拡散接合により接合したハニカム体がメタル担体に応用されつつある（特開平４−１８０８３９号公報等）。この拡散接合用ハニカム体を製造する場合、上記と同様、やはり後方張力が付与された平板と、上記波板とを重ねつつ、巻取軸の周りに渦巻き状に巻回することにより拡散接合用ハニカム体を製造する。そして、得られた拡散接合用ハニカム体の平板と波板との当接部分は拡散接合処理を行なうことにより接合される。この拡散接合用ハニカム体では、平板と波板との接合強度を高めるために接触面圧の確保が必要であり、巻回途中のハニカム体の状態等に応じて安定した高い後方張力の付与が必要である。
【００１０】
ここで、この拡散接合用ハニカム体を製造する場合にも、上記従来の製造方法と同様、３個のローラ等により後方張力の測定を行いつつ、高い後方張力を付与して巻回することも考えられる。また、この場合、上記従来の製造方法と同様、不動の基台に固定された固定ガイドにより平板の蛇行を矯正することも考えられる。
【００１１】
しかしながら、上述のように従来の製造方法により拡散接合用ハニカム体を製造したのでは、高い後方張力により各ローラの微小な揺れの影響を大きく受けやすく、平板の蛇行はロウ付け用ハニカム体を製造する場合よりも大きくなる。この平板の蛇行を従来の固定ガイドで矯正するとすれば、平板は、固定ガイドに乗り上げるか、固定ガイドによって端部が座屈してしまう。これを回避すべく、固定ガイドの対設の幅を大きくすれば、平板と波板とが水平方向に一層大きくずれて巻回されてしまう。そして、こうして得られたハニカム体は、強く巻回されているためにハニカム体自身の剛性が高く、端面に押圧力を加えることによっても矯正されず、平板が多孔の一部を閉塞したハニカム体を生じやすい。
【００１２】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、平板の蛇行に基づくハニカム体の不良品の発生を防止可能なハニカム体の製造方法を提供することを目的とする。この目的は、特に、高い後方張力を必要とする拡散接合用ハニカム体を製造する場合に大きな意義を有する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１のハニカム体の製造方法は、後方張力が付与された平板と、波状に成形された波板とを重ねつつ、巻取軸の周りに渦巻き状に巻回し、ハニカム体を製造するハニカム体の製造方法において、
前記巻取軸のトルクと、巻回途中の前記ハニカム体の周長とから前記後方張力を求めて前記ハニカム体を巻回することを特徴とする。
（２）請求項２のハニカム体の製造方法は、請求項１に記載のハニカム体の製造方法において、前記巻取軸のトルクと、巻回途中の前記ハニカム体の周長とから求められた前記後方張力を、前記平板に後方張力を付与する張力発生ユニットにフイードバックして前記後方張力を制御することを特徴とする。
（３）請求項３のハニカム体の製造方法は、請求項２に記載のハニカム体の製造方法において、前記張力発生ユニットは、前記平板を挟持し、該平板に張力を付与する互いに対面する上板と下板との間隔をシリンダにより制御することで、前記平板に付与する張力を制御することを特徴とする。
（４）請求項４のハニカム体の製造方法は、請求項２に記載のハニカム体の製造方法において、巻回途中の前記ハニカム体の周長は、前記平板上に当接して取り付けられたローラの回転に同期して前記平板の長さを測定するエンコーダの計測値から算出されることを特徴とする。
ここで、巻回途中のハニカム体の周長はエンコーダにより検出可能であり、巻取軸のトルクは、巻取軸に設けたトルクセンサにより検出可能である。
【００１４】
（５）請求項５のハニカム体の製造方法は、後方張力が付与された平板と、波状に成形された波板とを重ねつつ、巻取軸の周りに渦巻き状に巻回し、ハニカム体を製造するハニカム体の製造方法において、
前記巻取軸のトルクと、巻回途中の前記ハニカム体の外周までの半径とから前記後方張力を求めて前記ハニカム体を巻回することを特徴とする。
（６）請求項６のハニカム体の製造方法は、請求項５に記載のハニカム体の製造方法において、前記巻取軸のトルクと、巻回途中の前記ハニカム体の外周までの半径とから求められた前記後方張力を、前記平板に後方張力を付与する張力発生ユニットにフイードバックして前記後方張力を制御することを特徴とする。
（７）請求項７のハニカム体の製造方法は、請求項６に記載のハニカム体の製造方法において、前記張力発生ユニットは、前記平板を挟持し、該平板に張力を付与する互いに対面する上板と下板との間隔をシリンダにより制御することで、前記平板に付与する張力を制御することを特徴とする。
（８）請求項８のハニカム体の製造方法は、請求項６に記載のハニカム体の製造方法において、巻回途中の前記ハニカム体の外周までの前記半径は、前記平板上に当接して取り付けられたローラの回転に同期して前記平板の長さを測定するエンコーダの計測値から算出されることを特徴とする。
（９）請求項９のハニカム体の製造方法は、請求項６に記載のハニカム体の製造方法において、巻回途中の前記ハニカム体の外周までの前記半径は、前記巻取軸の径方向に複数対設して設けられた光センサにより検出されることを特徴とする。
【００１５】
ここで、巻取軸のトルクは巻取軸に設けたトルクセンサにより検出可能である。一方、巻回途中のハニカム体の外周までの半径は、巻回途中のハニカム体の周長、巻取軸の一回転当たりの平板の箔使用量をエンコーダにより検出し、この周長又は箔使用量から算出することが可能である。また、この半径は、光センサを巻取軸の径方向に複数対設け、各光センサが巻取軸と平行に光を照射・受光可能にすることにより検出することも可能である。
【００１８】
【作用】
（１）請求項１の製造方法では、巻取軸のトルクと、巻回途中のハニカム体の周長とにより、後方張力を算出している。すなわち、巻回途中のハニカム体の外周までの半径；ｒ、そのときの後方張力；Ｆとすれば、巻取軸のトルク；Ｔは、
Ｔ＝Ｆｒ …（１）式
である。また、巻回途中のハニカム体の外周までの半径；ｒとすれば、巻回途中のハニカム体の周長；Ｌは、
Ｌ＝２πｒ …（２）式
となる。（１）式及び（２）式より、
Ｆ＝２πＴ／Ｌ …（３）式
である。ここで、補正係数；Ａ、負荷を与えずに巻取軸を回転させたときのトルク；Ｂとすれば、（３）式は、
Ｆ＝２πＡ（Ｔ−Ｂ）／Ｌ …（４）式
となる。（４）式より、巻取軸のトルクＴと、巻回途中のハニカム体の周長Ｌとで後方張力Ｆが求められることがわかる。したがって、後方張力Ｆを大きくしても、その測定のためにローラ等を用いていないので、平板の蛇行はなく、この（４）式により後方張力Ｆを算出すれば、設定張力との差を求めることができ、ハニカム体の巻取品質を巻回途中で確認できる。また、張力差を張力発生ユニットにフィードバック制御すれば、ハニカム体の巻取品質を高めることができる。
【００１９】
（２）請求項５の製造方法では、巻取軸のトルクと、巻回途中のハニカム体の外周までの半径とにより、後方張力Ｆを算出している。すなわち、上記（１）式より、
Ｆ＝Ｔ／ｒ …（５）式
である。ここで、補正係数；Ａ、負荷を与えずに巻取軸を回転させたときのトルトルク；Ｂとすれば、（５）式は、
Ｆ＝Ａ（Ｔ−Ｂ）／ｒ …（６）式
となる。（６）式より、巻取軸のトルクＴと、巻回途中のハニカム体の外周までの半径ｒとで後方張力Ｆが求められることがわかる。したがって、この（６）式により後方張力Ｆを算出すれば、ハニカム体の巻取品質を巻回途中で確認できる。
【００２３】
【実施例】
以下、各請求項記載の発明を具体化した実施例１および２を図面を参照しつつ説明する。
（実施例１）
実施例１では、拡散接合用ハニカム体の製造方法に請求項１〜４を具体化している。
【００２４】
まず、この製造方法に用いられる製造装置の概要について説明する。この製造装置では、図１に示すように、平板Ｗ_１が図示しない箔材リールから水平に供給可能になされており、平板Ｗ_１の供給方向には張力発生ユニット１、周長測定ユニット２及び巻取ユニット３が順次配設され、これら張力発生ユニット１等はマイコン４に接続されている。
【００２５】
張力発生ユニット１では、下板１１が図示しない不動の基台に固定され、下板１１と対面される上板１２はシリンダ１３のロッドに固定されている。シリンダ１３は制御弁１４に接続され、制御弁１４はマイコン４に接続されている。平板Ｗ_１は、下板１１と上板１２との間に供給されるようになされており、シリンダ１３のロッドの延長により下板１１と上板１２とで挟持され、後方張力Ｆが付与されるようになっている。
【００２６】
周長測定ユニット２では、平板Ｗ_１の上面と当接可能なローラ２１が水平な回転軸回りに回転可能に設けられており、この回転軸はシリンダ２２により昇降可能に設けられている。また、ローラ２１の回転軸にはエンコーダ２３が接続されており、エンコーダ２３はマイコン４に接続されている。
巻取ユニット３では、巻取軸３１が水平な回転軸回りに回転可能に設けられており、この巻取軸３１は歯車３２、３３及びトルクセンサ３４を介してモータ３５により駆動されるようになっている。トルクセンサ３４もマイコン４に接続されている。図示しない波板は、周長測定ユニット２と巻取ユニット３との間から巻取軸３１に供給される。
【００２７】
以上のように構成された製造装置では、モータ３５を回転させることにより、巻取軸３１を図中左回転で回転させ、平板Ｗ_１と波板とを重ねつつ、巻取軸３１の周りに渦巻き状に巻回する。なお、周長測定ユニット２のローラ２１は、比較的微圧で平板Ｗ_１と接触しているため、平板Ｗ_１の蛇行を生じさせない。こうして、拡散接合用ハニカム体を製造する。
【００２８】
このとき、巻取軸３１のトルクＴと、巻回途中で巻取軸３１が一回転する間に使用する平板Ｗ_１の箔使用量、つまり巻回途中のハニカム体の周長Ｌとにより、後方張力Ｆを算出する。すなわち、マイコン４は、トルクセンサ３４の入力信号によりトルクＴを算出するとともに、巻取軸３１の一回転毎のエンコーダ２３の入力信号により周長Ｌを算出する。そして、上記（４）式の
Ｆ＝２πＡ（Ｔ−Ｂ）／Ｌ
により、後方張力Ｆを算出する。算出された後方張力Ｆは、設定値と比較され、出力信号として制御弁１４に出力される。このため、シリンダ１３のロッドの延長の度合いが変化され、後方張力Ｆを変化させることができる。
【００２９】
このため、この製造方法により拡散接合用ハニカム体を製造すれば、従来のような３個のローラにより後方張力Ｆを直接測定せず、後方張力Ｆの付与はシリンダ１３で行い、測定はエンコーダ２３及びトルクセンサ３４により行うため、測定によって平板Ｗ_１を蛇行させるようなことはなく、巻取品質の高いハニカム体を製造できる。
【００３０】
また、この製造方法によれば、マイコン４の後方張力Ｆの管理により、ハニカム体の巻取品質を巻回途中で確認し、最適な後方張力Ｆの付与ができる。したがって、この製造方法によれば、後方張力の過小又は過大に基づく不良品の発生を防止することができる。
さらに、この製造方法によれば、従来のような３個のローラを採用しないため、従来よりも張力発生ユニット（機構）と巻取ユニットとの間隔を狭くすることができ、これにより平板Ｗ_１の蛇行を従来よりも防止することができる。
【００３１】
したがって、この製造方法によれば、平板Ｗ₁が多孔の一部を閉塞するような不良品の発生を防止することができる。
なお、こうして、得られたハニカム体は、外筒内に収納された後、平板Ｗ₁と波板との間隙が多孔を構成すべく、拡散接合されてメタル担体とされる。このメタル担体は、多孔の内面に触媒担持層が形成され、排気ガス浄化用触媒とされる。
（実施例２）
実施例２の製造方法では請求項５〜９を具体化している。
【００３２】
この製造方法に用いられる製造装置は、マイコン４のプログラムが異なる点を除き、実施例１と同様のものである。したがって、ここでは、実施例１と同一の構成については同一の符合を付して説明を省略し、特有の作用についてのみ説明する。
この製造装置では、巻取軸３１のトルクＴと、巻回途中のハニカム体の外周までの半径ｒとにより、後方張力Ｆを算出する。すなわち、マイコン４は、実施例１と同様、トルクセンサ３４の入力信号によりトルクＴを算出する。また、マイコン４は、巻取軸３１の一回転毎のエンコーダ２３の入力信号により箔使用量Ｌを算出し、箔使用量Ｌを２πで除して半径ｒを算出する。そして、上記（６）式の
Ｆ＝Ａ（Ｔ−Ｂ）／ｒ
により、後方張力Ｆを算出する。算出された後方張力Ｆは、実施例１と同様、出力信号として制御弁１４に出力され、シリンダ１３のロッドを介して後方張力Ｆを変化させることができる。
ただし、請求項９の発明の場合は、半径ｒは上記のようにエンコーダ２３により検出された箔使用量Ｌに基づき算出するのではなく、巻取軸３１の径方向に複数対設して設けられた光センサ（図示せず）により直接検出して、マイコン４に入力する。
【００３３】
したがって、この製造方法においても、実施例１と同様の効果を奏することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜９の発明によりハニカム体を製造すれば、各請求項記載の構成の採用により、不良品の発生を防止することができる。
特に、これらの発明は高い後方張力を必要とする拡散接合用ハニカム体を製造する場合に大きな意義を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１、２の製造方法に係る製造装置の模式構成図である。
【図２】従来の製造方法に係る後方張力の発生機構を示す模式構成図である。
【図３】従来の製造方法に係る後方張力の発生機構を示す模式構成図である。
【図４】従来の製造方法に係る後方張力の測定機構を示す模式構成図である。
【図５】従来の製造方法に係る後方張力の測定機構を示す模式構成図である。
【符号の説明】
Ｆ…後方張力Ｗ₁ …平板Ｗ₂ …波板
３１…巻取軸Ｔ…巻取軸のトルクＬ…周長、箔使用量
ｒ…半径

Claims

後方張力が付与された平板と、波状に成形された波板とを重ねつつ、巻取軸の周りに渦巻き状に巻回し、ハニカム体を製造するハニカム体の製造方法において、
前記巻取軸のトルクと、巻回途中の前記ハニカム体の周長とから前記後方張力を求めて前記ハニカム体を巻回することを特徴とするハニカム体の製造方法。
前記巻取軸のトルクと、巻回途中の前記ハニカム体の周長とから求められた前記後方張力を、前記平板に後方張力を付与する張力発生ユニットにフイードバックして前記後方張力を制御することを特徴とする請求項１に記載のハニカム体の製造方法。
前記張力発生ユニットは、前記平板を挟持し、該平板に張力を付与する互いに対面する上板と下板との間隔をシリンダにより制御することで、前記平板に付与する張力を制御することを特徴とする請求項２に記載のハニカム体の製造方法。
巻回途中の前記ハニカム体の周長は、前記平板上に当接して取り付けられたローラの回転に同期して前記平板の長さを測定するエンコーダの計測値から算出されることを特徴とする請求項２に記載のハニカム体の製造方法。
後方張力が付与された平板と、波状に成形された波板とを重ねつつ、巻取軸の周りに渦巻き状に巻回し、ハニカム体を製造するハニカム体の製造方法において、
前記巻取軸のトルクと、巻回途中の前記ハニカム体の外周までの半径とから前記後方張力を求めて前記ハニカム体を巻回することを特徴とするハニカム体の製造方法。
前記巻取軸のトルクと、巻回途中の前記ハニカム体の外周までの半径とから求められた前記後方張力を、前記平板に後方張力を付与する張力発生ユニットにフイードバックして前記後方張力を制御することを特徴とする請求項５に記載のハニカム体の製造方法。
前記張力発生ユニットは、前記平板を挟持し、該平板に張力を付与する互いに対面する上板と下板との間隔をシリンダにより制御することで、前記平板に付与する張力を制御することを特徴とする請求項６に記載のハニカム体の製造方法。
巻回途中の前記ハニカム体の外周までの前記半径は、前記平板上に当接して取り付けられたローラの回転に同期して前記平板の長さを測定するエンコーダの計測値から算出されることを特徴とする請求項６に記載のハニカム体の製造方法。
巻回途中の前記ハニカム体の外周までの前記半径は、前記巻取軸の径方向に複数対設して設けられた光センサにより検出されることを特徴とする請求項６に記載のハニカム体の製造方法。