JP3614635B2 - Method and apparatus for manufacturing honeycomb tubular body - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてエンジンの排気浄化装置用金属製触媒担体に用いるハニカム筒体の製造方法及び装置に関し、特に、金属平板及び金属波板を重ね合わせて巻き取り軸により螺旋状に巻き取って、ハニカム筒体を成形する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
かゝるハニカム筒体の製造方法及び装置は、例えば特開平9−150217号公報に開示されているように、既に知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
かゝるハニカム筒体の製造方法及び装置において、回転する巻き取り軸により金属平板及び金属波板を巻き取っていくとき、それらの巻き取り抵抗等に起因する荷重が巻き取り軸に側方から加わる。それにより巻き取り軸が撓むと、その回転に芯振れが生じて、金属平板及び金属波板の巻き取り不良の原因となる。そこで、巻き取り軸を太くして、その撓み剛性を強化することが考えられるが、そのようにすると、成形されたハニカム筒体の芯部に太い巻き取り軸に対応する比較的大きな空洞部が形成されるため、エンジンの排気浄化装置用金属製触媒担体に用いた場合、浄化効率の低下を招くことになる。したがって巻き取り軸は、これを極力細くして、ハニカム筒体の芯部の空洞部を極力小さくすることが要求される。
【0004】
本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、細い巻き取り軸を用いても、その撓み剛性を強化して、該軸の回転中の芯振れを抑え、金属平板及び金属波板を的確に巻き取りすることができる、前記ハニカム筒体の製造方法及び装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、金属平板及び金属波板を重ね合わせて回転する巻き取り軸により螺旋状に巻き取って、ハニカム筒体を成形するに当たり、巻き取り軸に張力を付与した状態で、これを回転することを第1の特徴とする。
【0006】
この第1の特徴によれば、巻き取り軸に張力を付与することにより、その撓み剛性を強化することができる。その結果、巻き取り軸は、金属平板及び金属波板の巻き取り中に受ける側方荷重に対して大なる抗力を発揮して芯振れを生じ難くなり、これを細くしても金属平板及び金属波板の巻き取りを的確に行うことができる。
【0007】
また本発明は、第1軸受台に、巻き取り軸の一端を固着する第1スピンドルを支承する一方、第1軸受台と対向して配設される第2軸受台に、巻き取り軸の他端を解放可能に保持し得る第2スピンドルを支承し、これら第1及び第2スピンドルに、両軸を同期して回転駆動し得る巻き取り軸駆動手段を連結し、回転する巻き取り軸により金属平板及び金属波板を重ね合わせて螺旋状に巻き取って、ハニカム筒体を成形するハニカム筒体の製造装置において、第2スピンドルに、開・閉して巻き取り軸の他端を開放・保持し得るコレットチャックと、このコレットチャックに、これに閉じ動作を与えると共に、これを巻き取り軸の引っ張り方向に牽引する牽引手段とを設けたことを第2の特徴とする。
【0008】
この第2の特徴によれば、牽引手段の作動によりコレットチャックを閉じて巻き取り軸の他端を保持すると共に、該軸に張力を付与することができる。したがって巻き取り軸の撓み剛性を強化することができ、またコレットチャックの開閉作動と、巻き取り軸への張力の付与とを一つの牽引手段をもって行うようにしたことから、構造の簡素化を図ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。
【0010】
図1ないし図12は本発明の第1実施例を示すもので、図1は金属製触媒担体の正面図、図2は図1の2−2線断面図、図3は巻き取り前の金属平板及び金属波板の側面図、図4はハニカム体の製造装置の平面図、図5は図4の要部の平面図、図6は図4の6−6線断面図、図7は図6に対応した作用説明図、図8は図6の8−8線拡大断面図、図9は図4の9−9線断面図、図10は図9の要部拡大図、図11は図10の11矢視図、図12は金属平板及び金属波板の巻き取り作用説明図である。
【0011】
先ず図1及び図2において、金属製触媒担体1は、金属平板2及び金属波板3を重ね合わせて螺旋状に密に巻くと共に、両板2,3の接触部を溶接してなるハニカム筒体4と、このハニカム筒体4を収容、保持すべく、その外周面に嵌合して溶接される円筒状のハウジング5とから構成される。
【0012】
上記ハニカム筒体4を製造するに当たっては、図3に示すように、ハニカム筒体4の一個分に対応する所定長さの金属平板2及び金属波板3が用意される。これらの素材は、例えばステンレス鋼板である。金属平板2の長さは、金属波板3のそれより長く設定される。金属波板3の、巻き取り方向に沿う始端は、谷部から始まっており、また終端側では波の振幅hが漸減するように形成される。さらに金属波板3の山の頂部a及び谷の底部bは、平坦に形成される。
【0013】
さて、ハニカム筒体4の製造装置について図4ないし図11を参照しながら説明する。
【0014】
図4ないし図8において、複数本の支柱7,7…により水平に支えられる長方形 の機台8上には、その長辺方向に延びる一対のレール9,9が敷設され、またこのレール9,9と直交するようにして、相対向する左右一対の支持壁101 ,102 が立設される。また機台8の下面にも、上記支持壁101 ,102 と対応する左右一対の小支持壁111 ,112 が固着される。
【0015】
レール9,9には移動台12が、右方の支持壁に設けられた切欠き状の出入口13を貫通して摺動自在に載せられる。この移動台12に、機台8の下面に取付けられた移動用エアシリンダ14のピストンロッド14aが、機台8中心部の長孔状開口部15を貫通するアーム部材16を介して連結される。而して、エアシリンダ14の収縮と伸長により移動台12を、左方の支持壁101 に近接する巻き取り位置Aと、同支持壁101 から離隔する払出し位置Bとへ移動させることができる。この移動台12は、機台8の開口部8aの直上に位置する開口部12aを有する。
【0016】
機台8上に固定される第1軸受台171 が左方の支持壁101 外側面に隣接して配設され、これにレール9,9と平行な第1スピンドル181 が支承される。この第1スピンドル181 は、左方の支持壁101 を貫通した端部にチャック19を備えており、これにより細径の巻き取り軸30の左端部が固持される。この巻き取り軸30は、前記金属平板2及び金属波板3を巻き取ってハニカム筒体4を成形するもので、その左端部近傍から始まって右端面に開口するスリット30aを有し、これに前記金属平板2の巻き取り始端が挟入されるようになっている。
【0017】
一方、移動台12には、右方の支持壁102 の外側に位置する第1軸受台172 が固着され、これに第1スピンドル181 と同軸に並ぶ第2スピンドル182 が支承される。この第2スピンドル182 は、その一端部が移動台12の巻き取り位置Aで右方の支持壁102 の出入口13に臨むようになっており、その端部には、移動台12の巻き取り位置Aで巻き取り軸30の右端を解放可能に保持し得るコレットチャック20が設けられる。
【0018】
図8に示すように、コレットチャック20の外筒21は、複数のガイド軸22を介して第2スピンドル182 の端面に軸方向摺動可能に取付けられ、その間に、外筒21を第1スピンドル181 側へ一定の荷重をもって付勢するばね23が挿入される。外筒21内のコレット爪24には、第2スピンドル182 の中心部を摺動自在に貫通する作動軸25が連結され、これが第2スピンドル182 に取付けられた牽引用エアシリンダ26(牽引手段)のピストン27に連結される。而して、コレット爪24は、ピストン27の左動により巻き取り軸30を解放する開き状態となり、右動により巻き取り軸30を保持する閉じ状態となる。さらにピストン27を右動すると、ばね23を圧縮しながら緊締状態のコレットチャック20を右動して巻き取り軸30に張力を付与し得るようになっている。
【0019】
コレットチャック20の外筒21の先端には、巻き取り軸30のコレット爪24へ進入を誘導するテーパ孔28を持つガイド筒29が固着される。
【0020】
図5に示すように、機台8及び移動台12には、第1及び第2スピンドル181 ,182 を駆動する巻き取り軸駆動手段31が設けられる。この巻き取り軸駆動手段31は、機台8上に設置される電動モータ32と、この電動モータ32の出力軸32aに連結され、左右の支持壁101 ,102 を貫通して第1及び第2スピンドル181 ,182 と平行に延びる駆動軸33と、左方の支持壁101 の外側で駆動軸33及び第1スピンドル181 間を連結する第1巻掛伝動装置341 と、右方の支持壁102 の外側で駆動軸33及び第2スピンドル182 間を連結する第2巻掛伝動装置342 から構成される。第1巻掛伝動装置341 は、駆動軸33に固着した歯付き駆動プーリ351 と、第1スピンドル181 に固着した歯付き被動プーリ361 と、これらプーリ351 ,361 に巻掛けたコグベルト371 とからなる。また第2巻掛伝動装置342 は、駆動軸33に摺動自在にキー結合する歯付き駆動プーリ352 と、第2スピンドル182 に固着した歯付き被動プーリ362 と、これらプーリ352 ,362 に巻掛けたコグベルト372 とからなっており、駆動プーリ351 と被動プーリ361 、駆動プーリ352 と被動プーリ362 の各ギヤ比は同一に設定されている。したがって、電動モータ32により駆動軸33を回転すれば、第1及び第2巻掛伝動装置341 ,342 を介して第1及び第2スピンドル181 ,182 を同期して駆動することができる。
【0021】
駆動軸33の一端部は、機台8に固着された軸受台501 に支承され、その他端部は、移動台12に固着された軸受台502 に第2巻掛伝動装置342 の駆動プーリ352 のボス352 aを介して支承される。
【0022】
移動台12には、巻き取り軸30の軸線に沿って相対向する左右一対のワーク押さえ部材38,38が開口部12aを跨ぐようにして固着される。これらワーク押さえ部材38,38の間隔は、これらが巻き取り軸30により巻き取られる金属平板2及び金属波板3の両側端を押さえ得るように設定される。両ワーク押さえ部材38,38は、移動台12が払出し位置Bまで移動したとき、成形されたハニカム筒体4を巻き取り軸30から払出すようになっており(図7参照)、その際、巻き取り軸30上を摺動してその右端部を支承する軸受部材39が移動台12に固着される。
【0023】
機台8の下部には、移動台12がワーク押さえ部材38,38と共に払出し位置Bに移動したとき、巻き取り軸30から払出されて機台8の開口部15及び移動台12の開口部12aを落下してくるハニカム筒体4を収容する容器40が設置される。
【0024】
図6及び図9に示すように、巻き取り軸30の上方には、該軸30に金属平板2を供給する金属平板供給装置42が配設され、それは左右の支持壁101 ,102 により支持される。この金属平板供給装置42は、電動モータ43により駆動される駆動ローラ44と、それと協働して金属平板2を挟む従動ローラ45とを備え、電動モータ43を作動することにより、金属平板2を巻き取り軸30へ供給することができる。
【0025】
また巻き取り軸30の下方には、該軸30に金属波板3を機台8の開口部15を通して供給する金属波板送り装置46が配設され、それは左右の前記小支持壁111 ,112 により支持される。この金属波板送り装置46も、電動モータ48により駆動される駆動ローラ49と、それと協働して金属平板2を挟む従動ローラ49とを備え、電動モータ47を作動することにより、金属波板3を巻き取り軸30へ供給することができる。
【0026】
図9及び図10に示すように、巻き取り軸30の軸線を含む鉛直面を境として、巻き取り軸30の両側に第1及び第2支持板511 ,512 が逆ハ字状をなして配設される。これら支持板511 ,512 は、何れも左右の支持壁101 ,102 間に横架された二本の取付け軸52,52に固着される。第1及び第2支持板511 ,512 上には、第1及び第2移動板531 ,532 がそれぞれ巻き取り軸30に対する進退方向に摺動自在に搭載される。
【0027】
その第1移動板531 には、巻き取り軸30に巻き取られる金属波板3外周面の幅方向中央部を押圧し得る幅狭の第1押圧ローラ541 と、金属波板3外周面を全幅にわたり押圧し得る第1補助押圧ローラ551 と、金属波板3の谷部と金属平板2との接触部を溶接する第1レーザ溶接手段561 とが設けられ、そして第1移動板531 を進退作動させる第1付勢用エアシリンダ571 が第1支持板511 に取付けられる。
【0028】
図10及び図11に示すように、第1押圧ローラ541 は、巻き取り軸30に巻き取られる金属波板3の谷部及び山部に噛合する歯形を外周に有していて、第1移動板531 から起立するブラケット591 に軸支される。第1補助押圧ローラ551 も、そのブラケット591 に軸支されるが、第1押圧ローラ541 の金属波板3巻き取り方向直前で、その金属波板3の外周面を押圧するように配置される。
【0029】
第1レーザ溶接手段561 は、第1移動板531 の固設されたホルダ601 に保持される複数本の溶接トーチ611 ,611 …(図示例では4本)を備えていて、これら溶接トーチ611 ,611 …の照射レーザが第1押圧ローラ541 両側の所定の複数箇所(図示例では4箇所)で金属波板3の谷部と金属平板2との接触部に焦点を結び、スポット溶接するようになっている。これら溶接トーチ611 ,611 …は、そのレーザ照射方向線L1 が巻き取り軸30及び第1押圧ローラ541 の両軸線を含む平面上を通るように配置される。
【0030】
また、第2移動板532 には、巻き取り軸30に巻き取られる金属平板2外周面の幅方向中央部を押圧し得る幅狭の第2押圧ローラ542 と、金属平板2外周面を全幅にわたり押圧し得る第2補助押圧ローラ552 と、金属波板3の山部と金属平板2との接触部を溶接する第2レーザ溶接手段562 とが設けられ、そして第2移動板532 を進退作動させる第2付勢用エアシリンダ572 が第2支持板512 に取付けられる。
【0031】
第2押圧ローラ542 は、第2移動板532 から起立するブラケット592 に軸支される。第2補助押圧ローラ552 も、そのブラケット592 に軸支されるが、第2押圧ローラ542 の金属平板2巻き取り方向直前で、その金属平板2の外周面を押圧するように配置される。
【0032】
第2レーザ溶接手段562 は、第2移動板532 の固設されたホルダ602 に保持される複数本の溶接トーチ602 ,602 …(図示例では4本)を備えていて、これら溶接トーチ602 ,602 …の照射レーザが第2押圧ローラ542 の両側の所定箇所で金属波板3の山部と金属平板2との接触部に焦点を結び、スポット溶接するようになっている。これら溶接トーチ602 ,602 …は、そのレーザ照射方向線L2 が巻き取り軸30及び第2押圧ローラ542 の両軸線を含む平面上を通るように配置される。
【0033】
而して、第1レーザ溶接手段561 及び第2レーザ溶接手段562 は、それぞれの上記レーザ照射方向線L1 ,L2 が巻き取り軸30を中心にして上方へ向かって相互に開くV字状をなすように配置される。上記レーザ照射方向線L1 ,L2 の夾角αは、図示例の場合、略120°に設定される。
【0034】
図10において、第1移動板531 には、歯車型第1押圧ローラ541 の山部及び谷部を検知する位置センサ63が付設される。このセンサ63は、第1押圧ローラ541 の山部が巻き取り軸30に巻き取られた金属波板3の谷部に係合したとき、第1押圧ローラ541 の他の谷部又は山部を検知して溶接制御ユニット64に溶接信号を出力する。溶接制御ユニット64は、位置センサ63からの溶接信号を受けと即座に第1レーザ溶接手段561 を作動し、またその溶接信号を受けた時から巻き取り軸30が下記所定角度βだけ回転したとき第2レーザ溶接手段562 を作動するようになっている。
【0035】
β=α+θ ・・・(1)
α:レーザ照射方向線L1 ,L2 の夾角
θ:位置センサ63が出力する相隣る2つの信号間隔に対応する巻き取り軸30の回転角の2分の1の角度
尚、巻き取り軸30の回転角は、前記第1軸受台171 に設けられるエンコーダ65により検知される。
【0036】
次に、この実施例に作用について説明する。
【0037】
先ず、移動用エアシリンダ14の作動により移動台12を巻き取り位置Aに保持する。このとき、巻き取り軸30の右端部はコレット爪24内に進入するので、牽引用エアシリンダ26のピストン27を右動すれば、作動杆25を牽引してコレット爪24を閉じ状態にし、巻き取り軸30の右端部を保持する。さらにピストン27を右動すると、コレットチャック20がばね23を圧縮しながら右方へ牽引され、巻き取り軸30に一定の張力を付与する。その結果、細い巻き取り軸30でも、回転中は大なる撓み剛性を有することになるから、側方からの荷重に対して大なる抗力を発揮して芯振れを生じ難くなり、後述の金属平板2及び金属波板3の巻き取りを的確に行い得るようになる。
【0038】
こうしてから、最初に金属平板供給装置42により金属平板2を巻き取り軸30へ送って、図12(1)に示すように、該軸30のスリット30aに挿入する。その際、金属平板2の始端をスリット30a外に所定長さ、例えば巻き取り軸30の略半周に相当する長さ突出させる。次いで、巻き取り軸駆動手段31の電動モータ32を作動して、第1及び第2スピンドル181 ,182 を同期回転させて巻き取り軸30全体を略1.5回転ないし数回転させ、前記スリット30a外への突出部分2aと共に金属平板2を巻き取る(図12(3)参照)。
【0039】
次いで、図10に示すように、第1及び第2付勢用エアシリンダ571 ,572 を所定の空気圧をもって伸長作動して第1及び第2移動板531 ,532 を前進させ、第1及び第2押圧ローラ541 ,542 を金属平板2の外周面にそれぞれ圧接させ、先ず第2レーザ溶接手段562 を手動操作して、溶接トーチ612 ,612 …の照射レーザにより、金属平板2相互の接触部を適当間隔置きにスポット溶接していく。その溶接点を符号p1 で示す。
【0040】
巻き取り軸30の略1.5回転ないし数回転の後は、今度は金属波板供給装置46により金属波板3を巻き取り軸30へ送って、その始端を、金属平板2の巻き取り軸30に巻きつけられた部分の外周面にスポット溶接する(図12(4)の溶接点p2 参照)。この溶接は、第1レーザ溶接手段561 の手動操作による溶接トーチ611 ,611 …の照射レーザにより行う。こうすると、これからの巻き取り軸30の回転の進行に伴い、金属波板3の始端を、金属平板2の、巻き取り軸30に巻き取られた部分と、これから巻き取られる部分との間に、ずれなく確実に挟み込ませることができる。
【0041】
巻き取り軸30の回転に伴い、金属波板2の最初の谷部に第1押圧ローラ541 の山部が係合した段階から第1及び第2レーザ溶接手段561 ,562 を自動制御すべく、溶接制御ユニット64を作動状態にする。
【0042】
而して、位置センサ63は、金属波板3の谷部が金属平板2に接触する度に、その状態を第1押圧ローラ541 を介して検知し、溶接信号を溶接制御ユニット64に出力するので、該ユニット64は、第1レーザ溶接手段561 を作動して、溶接トーチ611 ,611 …の照射レーザにより金属波板3の谷部と金属平板2との接触部をp2 で示すようにスポット溶接する。
【0043】
また、位置センサ63が溶接信号を出力した点から巻き取り軸30が前記角度β回転すると、前記(1) 式により、金属波板3の山部が金属平板2との接触点に到達することになる。このとき、溶接制御ユニット64は、これをエンコーダ65からの信号から演算して第2レーザ溶接手段562 を作動し、その溶接トーチ612 ,612 …の照射レーザにより、金属波板3の山部と金属平板2との接触部を図12(6)にp3 で示すようにスポット溶接する。
【0044】
しかも、この場合、前述のように、金属波板3の山に頂部a及び谷の底部bは平坦に形成されているから、その頂部a及び底部bは金属平板2と比較的広い面積で接触することになり、各溶接トーチ611 ,611 …;612 ,612 …からのレーザ照射点に多少のずれがあっても、その頂部a及び底部bと金属平板2との溶接を確実に行うことができる。
【0045】
こうして、金属波板3の谷部が金属平板2に接触することを検知する一個の位置センサ63と、巻き取り軸30の回転角を検知する一個もエンコーダ65とにより、第1及び第2レーザ溶接手段561 ,562 の作動を制御して、金属波板3の谷部と金属平板2との接触部、並びに金属波板3の山部と金属平板2との接触部を簡単、的確に溶接することができる。
【0046】
しかも、第1及び第2移動板531 ,532 に設けられた第1及び第2補助押圧ローラ541 ,542 は、第1及び第2押圧ローラ541 ,542 の、巻き取り軸30の回転方向R直前、即ち溶接点の直前で金属波板3及び金属平板2の各外周面を、その全幅にわたり押圧しているから、各溶接点では、金属波板3及び金属平板の良好な密着状態を確保して、それらのレーザ溶接を確実なものとすることができる。
【0047】
また、移動台12上の左右一対のワーク押さえ部材38,38は、巻き取り軸30に巻き取られた金属波板3及び金属平板2の両側端を常に押さえるので、それらの側端を面一状に奇麗に揃えることができ、成形後の仕上げ加工を省くことができる。
と共に、巻き取り軸30の回転を継続すれば、金属平板2及び金属波板3を重ね合わせて螺旋状に密に巻き取っていくことができる。
【0048】
巻き取り軸30による金属波板3及び金属平板2の巻き取りが進行するに伴い、それぞれの直径が増大していくが、第1及び第2押圧ローラ541 ,542 は、金属波板3及び金属平板2の外周面に一定の圧力をもって圧接した状態を保ちながら、第1及び第2移動板531 ,532 と共に後退し、第1及び第2付勢用エアシリンダ571 ,572 を収縮させていく。上記第1及び第2移動板531 ,532 には第1及び第2レーザ溶接手段561 ,562 が設けられているから、金属平板2の直径の増大によるも、第1レーザ溶接手段561 の溶接トーチ611 ,611 …からの照射レーザの焦点を金属波板3の谷部と金属平板2との規定の接触部に、また第2レーザ溶接手段562 の溶接トーチ612 ,612 …からの照射レーザの焦点を金属波板3の山部と金属平板2との規定の接触部にそれぞれ保持し続けることができ、したがって、それら接触部の溶接を的確に行うことができる。
【0049】
尚、金属平板2及び金属波板3の巻き取り中は、金属平板供給装置42及び金属波板供給装置46の各電動モータ43,47の作動を停止して、それらを自由にすることにより、金属平板及び金属波板供給装置42,47が巻き取り軸30の巻き取り作業の妨げにならないようにする。
【0050】
また、移動台12上の左右一対のワーク押さえ部材38,38は、巻き取り軸30に巻き取られた金属波板3及び金属平板2の両側端を常に押さえるので、それらの側端を面一状に奇麗に揃えることができ、成形後の仕上げ加工を省くことができる。
【0051】
金属平板2は金属波板3よりも長くなっており、したがって、巻き終わり時、その終端は金属平板2自身の外周面に密着して溶接される。また金属波板3は、前述のように、終端に近づくと波の振幅が漸減するので、金属波板3の終端による、金属平板2の最外周部の局部的な膨らみを極力抑えることができる。
【0052】
こうして巻き取り軸30上で円筒に近似したハニカム筒体4が成形される。その後は、第1及び第2付勢用エアシリンダ571 ,572 を収縮作動して、第1及び第2押圧ローラ541 ,542 をハニカム筒体4から退去させ、また牽引用エアシリンダ26のピストン27を左動してコレットチャック20を開き状態にし、巻き取り軸30の右端部を自由にする。それから移動用エアシリンダ14の作動により、図7に示すように移動台12を払出し位置Bまで移動すれば、この移動台12に設けられた左方のワーク押さえ部材38がハニカム筒体4を巻き取り軸30に沿って右方へ滑らせ、その右端部から払出す。巻き取り軸30から払出されたハニカム筒体4は、自重により一対のワーク押さえ部材38,38間から落下して、容器40に収容される。このように、成形後のハニカム筒体4は、巻き取り位置Aから離隔して特別に設けた払出し位置Bで巻き取り軸30から払出されるので、巻き取り位置Aの周囲に配設される、金属波板供給装置46、金属平板供給装置42、第1、第2レーザ溶接手段561 ,562 等の各種機器に干渉されることなく、ハニカム筒体4の払出しが可能となる。
【0053】
ところで、巻き取り軸30のスリット30aは、金属平板2の始端部のみを受け入れるだけの極めて幅狭のもので足りるから、巻き取り軸30の強度を確保しゝ、その細径化が可能となり、その結果、巻き取り軸30を抜き取った跡のハニカム筒体4中心部の空間を狭小にして、ハニカム筒体4の触媒担持面積の増大を図ることができる。
【0054】
また金属平板2の始端を巻き取り軸30のスリット30aに挿入したとき、その始端を該スリット30a外へ所定長さ突出させ、この突出部分2aを、金属平板2の他の部分と共に巻き取り軸30により巻き取るようにしたので、金属平板2の、巻き取り軸30のスリット30aに係合した直線部分2b(図1参照)は、巻き取り軸30に巻き取られた円筒部分2cに両端支持されることになり、その直線部分2bの支持剛性が高く、高速の排気流に曝させるも、その直線部分の振動を防ぐことができる。
【0055】
第1及び第2レーザ溶接手段561 ,562 は、各溶接トーチ611 ,611 …;612 ,612 …のレーザ照射方向線L1 ,L2 が上方に向って相互にV字状に開くように配設されるので、各溶接トーチ611 ,611 …;612 ,612 …のレーザは、常に作業者の眼下に照射されることになり、作業者の眼を照射レーザから保護することができる。また、巻き取り軸30に被溶接物が存在しない場合、誤って一方又は両方の溶接トーチ611 ,611 …;612 ,612 …からレーザが照射されても、各レーザが相手の溶接トーチに照射されることはなく、それらの損傷を回避することができる。
【0056】
次に、図13及び図14により本発明の第2実施例について説明する。
【0057】
図13は巻き取り前の金属平板及び金属波板の側面図、図14は金属平板及び金属波板の巻き取り作用説明図である。図13に示すように、ハニカム筒体4の製造に際し、用意するハニカム筒体4一個分の金属平板2及び金属波板3において、金属波板3には、その巻き取り方向に沿う始端側に一定長さの平板部3aを形成する。その他の形状は、図3に示した前記実施例と同様である。
【0058】
ハニカム筒体4の製造には、前記製造装置が使用される。その巻き取り軸30による巻き取りに当たっては、先ず前記実施例の場合と同様に、図14(1)に示すように、金属平板2の始端を巻き取り軸30のスリット30aに挿入して、それをスリット30a外に所定長さ突出させる。次いで、巻き取り軸30を略1.5回転ないし数回転させ、前記スリット30a外への突出部分2aと共に金属平板2を巻き取る。
【0059】
次いで、図10に示すように、第1及び第2付勢用エアシリンダ571 ,572 を所定の空気圧をもって伸長作動して第1及び第2移動板531 ,532 を前進させ、第1及び第2押圧ローラ541 ,542 を金属平板2の外周面にそれぞれ圧接させ、先ず第2レーザ溶接手段562 を手動操作して、溶接トーチ612 ,612 …の照射レーザにより、金属平板2相互の接触部を適当間隔置きにスポット溶接していく。その溶接点を図14(2)に符号p1 で示す。
【0060】
巻き取り軸30の略1.5回転ないし数回転の後、今度は金属波板3を巻き取り軸30へ送って、その始端側の平板部3aを図14(3)に示すように、金属平板2の巻き取り軸30に巻きつけられた部分と、これから巻き取られる部分との間に差し込む。
【0061】
そして、巻き取り軸30の引き続く回転により、平板部3aを金属平板2の巻き取り軸30に巻きつけられた部分と、これから巻き取られる部分との間に充分に挟み込ませてから、図14(4)にp2 で示すように、第2レーザ溶接手段562 の手動操作による溶接トーチ612 ,612 …の照射レーザにより、平板部3aとその外側の金属平板2との接触部をスポット溶接する。この場合、金属波板3の平板部3aと金属平板2との溶接許容範囲は、これを充分に広く設定し得るから、その溶接を容易にに行うことができる。
【0062】
次いで、巻き取り軸30の回転に伴い、金属波板2の最初の谷部に第1押圧ローラ541 の山部が係合した段階から第1及び第2レーザ溶接手段561 ,562 を自動制御すべく、溶接制御ユニット64を作動状態にする。したがって、金属波板3の各谷部は金属平板3の外周に接触したとき、p3 で示すように、第1レーザ溶接手段561 の自動操作による溶接トーチ612 ,612 …の照射レーザによりスポット溶接され、また金属波板3の各山部は金属平板3の内周面外周に接触したとき、p4 で示すように、第2レーザ溶接手段562 の自動操作による溶接トーチ612 ,612 …の照射レーザによりスポット溶接される。
【0063】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、牽引用エアシリンダ26に代えて、ボールねじ機構を介して作動軸25を牽引し得る電動モータを用いることもできる。また第1及び第2レーザ溶接手段561 ,562 を全工程において自動化し得ることは言うまでもない。
【0064】
【発明の効果】
以上のように本発明の第1の特徴によれば、金属平板及び金属波板を重ね合わせて回転する巻き取り軸により螺旋状に巻き取って、ハニカム筒体を成形するに当たり、巻き取り軸に張力を付与した状態で、これを回転するので、回転中、巻き取り軸の撓み剛性を強化することができ、したがって巻き取り軸を細くしても、側方荷重に抗して芯振れを抑え、金属平板及び金属波板を的確に巻き取り、良質のハニカム筒体を成形することができる。
【0065】
また本発明の第2の特徴によれば、第1軸受台に、巻き取り軸の一端を固着する第1スピンドルを支承する一方、第1軸受台と対向して配設される第2軸受台に、巻き取り軸の他端を解放可能に保持し得る第2スピンドルを支承し、これら第1及び第2スピンドルに、両軸を同期して回転駆動し得る巻き取り軸駆動手段を連結し、回転する巻き取り軸により金属平板及び金属波板を重ね合わせて螺旋状に巻き取って、ハニカム筒体を成形するハニカム筒体の製造装置において、第2スピンドルに、開・閉して巻き取り軸の他端を開放・保持し得るコレットチャックと、このコレットチャックに、これに閉じ動作を与えると共に、これを巻き取り軸の引っ張り方向に牽引する牽引手段とを設けたので、牽引手段の作動によりコレットチャックを閉じて巻き取り軸の他端を保持すると共に、該軸に張力を付与することができる。したがって巻き取り軸の撓み剛性を強化と構造の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】金属製触媒担体の正面図。
【図2】図1の2−2線断面図。
【図3】巻き取り前の金属平板及び金属波板の側面図。
【図4】ハニカム体の製造装置の平面図。
【図5】図4の要部の平面図。
【図6】図4の6−6線断面図。
【図7】図6に対応した作用説明図。
【図8】図6の8−8線拡大断面図。
【図9】図4の9−9線断面図。
【図10】図9の要部拡大図。
【図11】図10の11矢視図。
【図12】金属平板及び金属波板の巻き取り作用説明図。
【図13】本発明の別の実施例に係る巻き取り前の金属平板及び金属波板の側面図。
【図14】図13の金属平板及び金属波板の巻き取り作用説明図。
【符号の説明】
2・・・・・金属平板
3・・・・・金属波板
4・・・・・ハニカム筒体
171 ・・・第1軸受台
172 ・・・第2軸受台
181 ・・・第1スピンドル
182 ・・・第2スピンドル
20・・・・コレットチャック
26・・・・牽引手段(牽引用エアシリンダ)
30・・・・巻き取り軸
31・・・・巻き取り軸駆動手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a honeycomb cylinder mainly used for a metal catalyst carrier for an exhaust gas purification device of an engine, and in particular, a metal flat plate and a metal corrugated plate are overlapped and wound up spirally by a winding shaft, The present invention relates to a method and an apparatus for forming a honeycomb cylinder.
[0002]
[Prior art]
Such a method and apparatus for manufacturing a honeycomb tubular body is already known as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-150217.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In such a honeycomb tubular body manufacturing method and apparatus, when winding a metal flat plate and a metal corrugated plate with a rotating winding shaft, the load caused by the winding resistance or the like is laterally applied to the winding shaft. Join. When the take-up shaft is bent by this, core rotation occurs in the rotation, which causes a winding failure of the metal flat plate and the metal corrugated plate. Therefore, it is conceivable to increase the winding shaft and reinforce its flexural rigidity, but in this case, a relatively large cavity corresponding to the thick winding shaft is formed in the core of the formed honeycomb tubular body. Therefore, when it is used for a metal catalyst carrier for an engine exhaust gas purification device, the purification efficiency is lowered. Therefore, the winding shaft is required to be as thin as possible so as to make the hollow portion of the core portion of the honeycomb cylindrical body as small as possible.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and even if a thin winding shaft is used, the bending rigidity is strengthened to suppress the runout during rotation of the shaft, and a metal flat plate and a metal corrugated plate It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for manufacturing the honeycomb tubular body capable of accurately winding the honeycomb tube.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention applies a tension to the winding shaft when forming a honeycomb tube by spirally winding the metal flat plate and the corrugated metal plate by a rotating winding shaft. The first feature is that this is rotated in the state of being performed.
[0006]
According to the first feature, the bending rigidity can be enhanced by applying tension to the winding shaft. As a result, the winding shaft exerts a great resistance against the side load received during winding of the metal flat plate and the corrugated metal plate, and it is difficult for the core runout to occur. The corrugated sheet can be taken up accurately.
[0007]
The present invention also supports the first spindle for fixing one end of the take-up shaft to the first bearing stand, while the second bearing stand disposed to face the first bearing stand has other than the take-up shaft. A second spindle capable of releasably holding the end is supported, and a winding shaft driving means capable of rotationally driving both shafts in synchronization with each other is connected to the first and second spindles. In a honeycomb cylinder manufacturing apparatus for forming a honeycomb cylinder by superimposing a flat plate and a corrugated metal sheet to form a honeycomb cylinder, the second spindle is opened and closed and the other end of the winding shaft is opened and held. The second feature is that a collet chuck that can be used, and a pulling means for applying a closing operation to the collet chuck and pulling the collet chuck in the pulling direction of the winding shaft are provided.
[0008]
According to this second feature, the collet chuck can be closed by holding the other end of the winding shaft by the operation of the traction means, and tension can be applied to the shaft. Therefore, the flexural rigidity of the take-up shaft can be strengthened, and the opening and closing operation of the collet chuck and the application of tension to the take-up shaft are performed by one pulling means, thereby simplifying the structure. be able to.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
[0010]
1 to 12 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a front view of a metal catalyst carrier, FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1, and FIG. 3 is a metal before winding. 4 is a plan view of the honeycomb body manufacturing apparatus, FIG. 5 is a plan view of the main part of FIG. 4, FIG. 6 is a sectional view taken along line 6-6 of FIG. 4, and FIG. FIG. 8 is an enlarged sectional view taken along line 8-8 of FIG. 6, FIG. 9 is a sectional view taken along line 9-9 of FIG. 4, FIG. 10 is an enlarged view of essential parts of FIG. FIG. 10 is a view taken in the direction of
[0011]
First, in FIGS. 1 and 2, a
[0012]
In manufacturing the honeycomb
[0013]
Now, an apparatus for manufacturing the honeycomb
[0014]
4 to 8, a pair of
[0015]
On the
[0016]
First bearing stand 17 fixed on the
[0017]
On the other hand, the
[0018]
As shown in FIG. 8, the
[0019]
A
[0020]
As shown in FIG. 5, the
[0021]
One end of the
[0022]
A pair of left and right
[0023]
In the lower part of the
[0024]
As shown in FIGS. 6 and 9, a metal flat
[0025]
Also, below the winding
[0026]
As shown in FIGS. 9 and 10, the first and second support plates 51 are provided on both sides of the take-up
[0027]
The first moving plate 53 1 The first pressing roller 54 having a narrow width capable of pressing the central portion in the width direction of the outer peripheral surface of the metal corrugated
[0028]
As shown in FIGS. 10 and 11, the first pressing roller 54 1 Has a tooth profile that meshes with a valley portion and a mountain portion of the metal corrugated
[0029]
First laser welding means 56 1 The first moving plate 53 1 The fixed holder 60 of 1 A plurality of welding torches 61 held by 1 , 61 1 ... (four in the illustrated example) and these welding torches 61 1 , 61 1 The irradiation laser of... 1 Spot welding is performed by focusing on a contact portion between the valley portion of the metal corrugated
[0030]
The second moving plate 53 2 The second pressing roller 54 having a narrow width capable of pressing the central portion in the width direction of the outer peripheral surface of the metal
[0031]
Second pressing roller 54 2 The second moving plate 53 2 Bracket 59 standing up from 2 Is pivotally supported. Second auxiliary pressing roller 55 2 The bracket 59 2 The second pressing roller 54 is supported by the shaft. 2 It arrange | positions so that the outer peripheral surface of the metal
[0032]
Second laser welding means 56 2 The second moving plate 53 2 The fixed holder 60 of 2 A plurality of welding torches 60 held by 2 , 60 2 ... (four in the illustrated example) and these welding torches 60 2 , 60 2 The irradiation laser of ... is the second pressing roller 54 2 A spot is welded to a contact portion between the peak portion of the metal corrugated
[0033]
Thus, the first laser welding means 56 1 And second laser welding means 56. 2 Is the respective laser irradiation direction line L 1 , L 2 Are arranged so as to form a V-shape that opens upwards around the winding
[0034]
In FIG. 10, the first moving plate 53 1 Includes a gear-type first pressing roller 54. 1 A
[0035]
β = α + θ (1)
α: Laser irradiation direction line L 1 , L 2 The corner of
θ: half the rotation angle of the winding
Note that the rotation angle of the take-up
[0036]
Next, the operation of this embodiment will be described.
[0037]
First, the moving table 12 is held at the winding position A by the operation of the moving
[0038]
Then, first, the metal
[0039]
Next, as shown in FIG. 10, the first and second urging air cylinders 57. 1 , 57 2 The first and second movable plates 53 are extended with a predetermined air pressure. 1 , 53 2 The first and second pressing rollers 54 1 , 54 2 Are press-contacted to the outer peripheral surface of the metal
[0040]
After approximately 1.5 to several rotations of the winding
[0041]
Along with the rotation of the winding
[0042]
Thus, the
[0043]
Further, when the winding
[0044]
In addition, in this case, as described above, the top part a and the bottom part b of the valley are formed flat on the crest of the metal corrugated
[0045]
In this way, the first and second lasers are detected by one
[0046]
Moreover, the first and second moving plates 53 1 , 53 2 The first and second auxiliary pressing rollers 54 provided in the 1 , 54 2 The first and second pressing rollers 54 1 , 54 2 Since the outer peripheral surfaces of the metal corrugated
[0047]
Further, the pair of left and right
At the same time, if the rotation of the winding
[0048]
As the winding of the metal corrugated
[0049]
During the winding of the metal
[0050]
Further, the pair of left and right
[0051]
The metal
[0052]
In this way, the honeycomb
[0053]
By the way, the
[0054]
When the starting end of the metal
[0055]
First and second laser welding means 56 1 , 56 2 Each welding torch 61 1 , 61 1 ...; 61 2 , 61 2 Laser irradiation direction line L 1 , L 2 Are arranged so as to open in a V shape toward each other, so that each welding torch 61 1 , 61 1 ...; 61 2 , 61 2 The laser of... Is always irradiated under the operator's eyes, and the eyes of the operator can be protected from the irradiation laser. Further, when there is no work piece on the winding
[0056]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0057]
FIG. 13 is a side view of the metal flat plate and the metal corrugated plate before winding, and FIG. 14 is an explanatory view of the winding action of the metal flat plate and the metal corrugated plate. As shown in FIG. 13, when the honeycomb
[0058]
The manufacturing apparatus is used for manufacturing the honeycomb
[0059]
Next, as shown in FIG. 10, the first and second urging air cylinders 57. 1 , 57 2 The first and second movable plates 53 are extended with a predetermined air pressure. 1 , 53 2 The first and second pressing rollers 54 1 , 54 2 Are press-contacted to the outer peripheral surface of the metal
[0060]
After approximately 1.5 to several rotations of the winding
[0061]
Then, by the subsequent rotation of the winding
[0062]
Next, as the winding
[0063]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes can be made without departing from the scope of the invention. For example, instead of the
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the first feature of the present invention, when forming a honeycomb tube by winding a metal flat plate and a metal corrugated plate spirally with a winding shaft rotating, Since this is rotated while tension is applied, the flexural rigidity of the take-up shaft can be strengthened during rotation. Therefore, even if the take-up shaft is made thinner, the core runout is suppressed against lateral loads. The metal flat plate and the corrugated metal plate can be accurately wound to form a good quality honeycomb tube.
[0065]
Further, according to the second feature of the present invention, the first bearing base supports the first spindle for fixing one end of the take-up shaft, and is disposed opposite to the first bearing base. Further, a second spindle that can releasably hold the other end of the winding shaft is supported, and a winding shaft driving means that can rotationally drive both shafts synchronously is connected to the first and second spindles, In a honeycomb tubular body manufacturing apparatus for forming a honeycomb tubular body by superimposing a metal flat plate and a corrugated sheet on a rotating winding shaft to form a honeycomb tubular body, the winding shaft is opened and closed on a second spindle. The collet chuck that can open and hold the other end of the belt and the collet chuck are provided with a closing operation and a pulling means for pulling the collet chuck in the pulling direction of the take-up shaft. Collet chuck Flip and holds the other end of the winding shaft, it is possible to impart tension to the shaft. Therefore, the flexural rigidity of the winding shaft can be enhanced and the structure can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a metal catalyst carrier.
2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG.
FIG. 3 is a side view of a metal flat plate and a metal corrugated plate before winding.
FIG. 4 is a plan view of a honeycomb body manufacturing apparatus.
5 is a plan view of the main part of FIG. 4;
6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 in FIG. 4;
FIG. 7 is an operation explanatory diagram corresponding to FIG. 6;
8 is an enlarged sectional view taken along line 8-8 in FIG. 6;
9 is a sectional view taken along line 9-9 of FIG.
10 is an enlarged view of the main part of FIG. 9;
11 is a view taken in the direction of
FIG. 12 is an explanatory diagram of a winding action of a metal flat plate and a metal corrugated plate.
FIG. 13 is a side view of a metal flat plate and a metal corrugated plate before winding according to another embodiment of the present invention.
14 is an explanatory diagram of a winding action of the metal flat plate and the metal corrugated plate of FIG.
[Explanation of symbols]
2. Metal plate
3. Metal corrugated sheet
4 ... Honeycomb cylinder
17 1 ... First bearing stand
17 2 ... Second bearing stand
18 1 ... First spindle
18 2 ... Second spindle
20 ... Collet chuck
26... Traction means (traction air cylinder)
30 ... Take-up shaft
31... Winding shaft drive means
Claims (2)
巻き取り軸(30)に張力を付与した状態で、これを回転することを特徴とする、ハニカム筒体の製造方法。In forming the honeycomb tube (4) by winding the metal flat plate (2) and the metal corrugated plate (3) in a spiral manner by a winding shaft (30) rotating and overlapping,
A method for manufacturing a honeycomb cylindrical body, wherein the winding shaft (30) is rotated in a state where tension is applied thereto.
第2スピンドル(182 )に、開・閉して巻き取り軸(30)の他端を開放・保持し得るコレットチャック(20)と、このコレットチャック(20)に、これに閉じ動作を与えると共に、これを巻き取り軸(30)の引っ張り方向に牽引する牽引手段(26)とを設けたことを特徴とする、ハニカム筒体製造装置。The first bearing block (17 1), first is first while supporting the spindle (18 1), facing the first bearing stand (17 1) arranged for fixing one end of the winding shaft (30) A second spindle (18 2 ) capable of releasably holding the other end of the winding shaft (30) is supported on the two bearing bases (17 2 ), and these first and second spindles (18 1 , 18 2 ) are supported. Further, a winding shaft driving means (31) capable of rotating both shafts synchronously is connected, and the metal flat plate (2) and the metal corrugated plate (3) are overlapped by the rotating winding shaft (30) to spiral. In the honeycomb cylinder manufacturing apparatus for forming a honeycomb cylinder (4),
A collet chuck (20) that can be opened and closed on the second spindle (18 2 ) to open and hold the other end of the winding shaft (30), and a closing operation is given to the collet chuck (20). In addition, the honeycomb cylinder manufacturing apparatus is provided with a pulling means (26) for pulling the winding shaft (30) in the pulling direction.
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