JP3743496B2 - 触媒コンバータの製造方法およびスピニング加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒コンバータの製造方法、およびスピニング加工装置に関し、さらに詳しくは、触媒容器内に複数の触媒担体を直列に配したタンデム型触媒コンバータの製造装置と、特にその製造に適したスピニング加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
触媒コンバータは、図１７のｃに参照されるように、一般に、その触媒容器１が、両端に配置されて内燃機関の排気管および導出管にそれぞれ接続される小径部１ａと、中央部に配置されて触媒担体を収容する大径部１ｂと、各小径部１ａと大径部１ｂとの間で暫時径が変化するようにロート状に形成されるコーン部１ｃとを備えている。そして、触媒コンバータのなかには、大径部１ｂに複数の触媒担体２を直列に配置したタンデム型のものがある。
【０００３】
本発明に関連する従来の技術としては、特開２０００−４５７６２号公報に開示された触媒コンバータ及びその製造方法が知られている。当該公報においては、一本の触媒保持筒の中央を触媒保持部として、外周に保持部材を配置した触媒担体を外触媒保持部内に装着し、前記触媒保持部の前、後部の触媒保持筒を縮径してデフューザとした触媒コンバータにおいて、前記触媒担体を確実に保持するように、前記触媒担体の外径寸法にあわせて前記触媒保持部の前部および後部の少なくともいずれかの内径を調整することを特徴としている。
【０００４】
そして、当該公報には、「筒状であるステンレス製の触媒保持筒（ワーク）の排ガス流入側に円周凹部を形成して、触媒体(触媒担体)を挿入するときの位置決めとする」こと（当該公報の段落番号００１７）や、「次いで、触媒体を触媒保持筒中への円周凹部まで１個、あるいは間隔保持材を挟んで２個挿入する」こと（当該公報の段落番号００１８）、「両端をスピニング等で縮径してディフューザ（コーン部）とする」こと（当該公報の段落番号００１９）などが記載されている。
【０００５】
また、このようにワークを縮径させるためのスピニング加工を行うための装置は、ワークを保持する保持手段と、支持されたワークに対して相対的に公転されるスピニング工具と、保持手段に対してワークを軸方向に押し当てることによって所定の位置で保持させるための位置決め手段とを備えており、一般に、この位置決め手段は、スピニング工具をワークに対して相対的に公転させるための主軸の外側に、主軸と平行に配置されており、また、保持手段は、ワークをスピニング工具と位置決め手段とに対向するように移動可能とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開２０００−４５７６２号公報に開示された従来の技術にあっては、タンデム型の触媒コンバータを製造する場合に、互いの触媒体の間隔を保持するために間隔保持部材を触媒保持筒中に挿入するために、触媒コンバータの構成部材が多くなることから、製造工程も増加するという問題や、触媒コンバータの重量を軽減することができない、などの問題があった。
【０００７】
また、上述した従来のスピニング加工装置にあっては、スピニング工具をワークに対して相対的に公転させるための主軸の外側に位置決め装置を配設するためのスペースが必要となり、スピニング加工装置の小型化を図ることができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で触媒担体間の間隔を保持することができ、もって容易に製造することができると共に、軽量化を図ることができるタンデム型の触媒コンバータおよびその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、確実かつ容易にワークの位置決めを行うことができると共に小型化を図ることができる、一般的なワークにスピニング加工を行うためのスピニング加工装置、および、タンデム型触媒コンバータの製造に用いられるスピニング加工装置を提供することを目的とする。
【０００９】
請求項１の触媒コンバータの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、触媒容器内に複数の触媒担体を直列に配したタンデム型触媒コンバータを製造する方法であって、触媒容器となる円筒状ワークの少なくとも一方端にコーン部を成形する工程と、ワークの中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部を成形する工程とを、ワークを軸方向に移動させて位置決め保持しスピニング加工することによって、連続して行うことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２のスピニング加工装置に係る発明は、上記目的を達成するため、ワークを保持する保持手段と、支持されたワークに対して相対的に公転されるスピニング工具と、軸周りに回転駆動される中空構造の主軸と、該中空主軸内に配置され主軸とは独立して軸方向に移動可能な位置決め手段と、を具備することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３のスピニング加工装置に係る発明は、上記目的を達成するため、触媒容器内に複数の触媒担体を直列に配し、スピニング加工により触媒容器の少なくとも一方端にコーン部が形成されたタンデム型触媒コンバータの製造に使用されるスピニング加工装置であって、触媒容器となる円筒状のワークの少なくとも一方端にコーン部を成形する位置と、ワークの中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部を成形する位置とに、ワークを軸方向に位置決めさせるワーク位置決め手段と、軸方向に位置決めされたワークを保持する保持手段と、保持されたワークとスピニング工具とを相対的に軸周りに回転駆動させる駆動手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１の発明では、コーン部を成形する工程と凹部を成形する工程のいずれか一方の工程に応じた位置にワークを位置決めしてその工程を行い、続いて、ワークを軸方向に移動させて、両工程のいずれか他方の工程に応じた位置にワークを位置決めしてその工程を行う。両工程を連続して行うため、少ない工程数で隣接する触媒担体間の間隔が保持されて接触などによる破損を確実に防止することができる軽量な触媒コンバータを容易に製造することができる触媒コンバータの製造方法が提供される。
【００１３】
請求項２の発明では、ワークを保持する保持手段と、支持されたワークに対して相対的に公転されるスピニング工具と、軸周りに回転駆動される中空構造の主軸と、該中空主軸内に配置され主軸とは独立して軸方向に移動可能な位置決め手段と、を具備するという簡単な構成で、確実かつ容易にワークの位置決めを行うことができると共に小型化を図ることができるスピニング加工装置が提供される。
【００１４】
請求項３の発明では、触媒容器となる円筒状のワークの少なくとも一方端にコーン部を成形する位置と、ワークの中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部を成形する位置とに、ワークを軸方向に位置決めさせるワーク位置決め手段と、軸方向に位置決めされたワークを保持する保持手段と、保持されたワークとスピニング工具とを相対的に軸周りに回転駆動させる駆動手段と、を備えたという簡単な構成で、確実かつ容易にワークの位置決めを行うことができると共に小型化を図ることができるタンデム型触媒コンバータの製造に用いられるスピニング加工装置が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
最初に、本発明によるスピニング加工装置の実施の一形態を、主に図１〜図５に基づいて詳細に説明する。なお、図において同一符号は同一部分または相当する部分とする。
【００１６】
本発明のスピニング加工装置は、概略、ワークＷを保持する保持手段１０と、支持されたワークＷに対して相対的に公転されるスピニング工具１１と、軸周りに回転駆動される中空構造の主軸１２と、該中空主軸１２内に配置され主軸１２とは独立して軸方向に移動可能な位置決め手段１３と、を備えており、さらに、位置決め手段１３は、触媒容器１となる円筒状のワークＷの中間部に触媒担体２間の間隔に応じた凹部１ｄを成形する第１の位置と、ワークＷの少なくとも一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを成形する第２の位置とに、ワークＷを軸方向に位置決めさせることが可能に構成されている。
【００１７】
この実施の形態においては、ワークＷを保持する保持手段としてのチャック装置１０が主軸１２の中心軸線の延長線上にワークＷを回転不能に保持し且つ軸方向に移動するよう構成されている。また、スピニング工具として一対の成形ローラ１１は、回転駆動される主軸１２に対して主軸１２の径方向に移動可能に設けられている。
【００１８】
図１７のａに示すように、ワークＷは、触媒容器１となる中空円筒状部材の中に２つの触媒担体２が互いに所定の間隔を有する状態で配置されてなるもので、各触媒担体２は、その外周面にマットなどの保持材（図示は省略する）が巻回され接着された状態で中空円筒状部材１内に挿入されているために、余程の大きな力で軸方向に押圧されない限り、中空円筒状部材１に対して軸方向に移動することはないように構成されている。なお、本発明のスピニング加工装置は、タンデム型触媒コンバータを製造するためだけの目的に使用が限定されるものではなく、ワークＷを軸方向の所定の位置、特に複数の位置に位置決めしてスピニング加工を行うものであれば、他の製造物を製造する場合にも使用することができる。
【００１９】
図３および図４に示すように、チャック装置１０は、ワークＷの径に応じた径を有する半割状のチャック部材２０と、この半割状のチャック部材２０を開閉するように駆動する駆動手段２１とを備えてなるもので、チャック部材２０は、保持するワークＷの径に応じ交換できるように、支持部材２２にそれぞれ着脱可能に支持されている。支持部材２２は、その一方が他方に対して径方向に移動可能に、且つ、軸方向に移動不能にフレーム２３に対して設けられており、支持部材２２の一方には駆動手段としての油圧シリンダ２１のピストンロッド２１ａに接続されている。この実施の形態では、油圧シリンダ２１のピストンロッド２１ａを伸長させると、チャック部材２０の間に位置するワークＷを軸方向および周方向に移動不能に保持する。また、チャック装置１０は、基台１５上に設けられたガイドレール２４（図１）に支持されており、図示しない軸方向駆動手段に接続されている。軸方向駆動手段を駆動することによって、チャック装置１０に保持されたワークＷはその軸方向に移動される。
【００２０】
図１および図２に示すように、主軸１２は、中空状に成形されてなるもので、基台１５に対してベアリング２５、２６によって軸周りに回転可能に支持されている。主軸１２の中間部にはプーリ２７が設けられており、モータ２８の回転軸に設けられたプーリ２９との間に、テンショナ３０を介してベルト３１が巻き掛けられていることにより、モータ２８の駆動によって主軸１２が軸周りに回転駆動されることとなる。
【００２１】
成形ローラ１１は、主軸１２により回転駆動されると共に径方向に移動することがきるように径方向移動手段３２によって支持されている。径方向移動手段３２は、主軸１２にその径方向に移動可能に設けられた成形ローラ１１を支持するブロック３３と、主軸１２と同軸上に配置された中空状のドローバ３４と、ドローバ３４を軸方向に駆動するボールねじ機構３５と、ブロック３３とドローバ３４とを連結してドローバ３４の軸方向の移動をブロック３３の径方向の移動に変換するＬ字型のリンク３６とにより構成されている。図２に示すように、主軸１２の後端にはブレーキディスク３７が設けられており、基台１５には、ブレーキディスク３７を把持して主軸１２の回転を停止させるためのブレーキ装置（図２に鎖線で示した）３８が設けられている。ドローバ３４の外周面には、その軸方向に延びる溝３４ａが形成されており、この溝３４ａに係合するピン３９が主軸１２に設けられている。これにより、主軸１２とドローバ３４は同期して軸周りに回転すると共に、主軸１２に対するドローバ３４の軸方向への移動が許容される。この実施の形態では、モータ３５ａによりボールねじ機構３５を駆動させてドローバ３４を図の左方に移動させると、ピン３６ａに軸支されたリンク３６が揺動して成形ローラ１１が径方向内方に移動することとなる。
【００２２】
なお、この実施の形態では、チャック装置１０に保持されたワークＷに対して成形ローラ１１が公転するように駆動されるよう構成されて、すなわち、主軸１２やモータ２８などによって、保持されたワークＷと成形ローラ１１とを相対的に軸周りに回転駆動させる駆動手段が構成されているが、本発明はこの実施の形態に限定されることなく、ワークＷに対して成形ローラ１１が相対的に公転することができるものであれば、保持されたワークＷをその周方向に回転させ、回転するワークＷに対して成形ローラ１１を移動させてスピニング加工を行うように構成し、あるいは、ワークＷと成形ローラ１１の双方を反対方向に回転させるように構成することもできる。しかしながら、このスピニング加工装置を用いてタンデム型の触媒コンバータＷ’を製造する場合には、ワークＷ全体の軸方向の長さが長くなるため、かかる長いワークＷを保持して回転させることは好ましくなく、この実施の形態のように固定保持されたワークＷに対して成形ローラ１１を公転させることが好ましい。
【００２３】
位置決め手段１３は、図１に示すように、中空状のドローバ３４内に配置されワークＷが当接されてその軸方向の移動を規制するロケータ４０と、ワークＷの中間部に触媒担体２間の間隔に応じた凹部１ｄを成形する第１の位置とワークＷの一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを成形する第２の位置とにワークＷの軸方向の移動を規制すると共に、ワークＷにスピニング加工を行う際にワークＷから退避する位置にロケータ４０を軸方向に駆動・位置決めするロケータ駆動位置決め手段４１と、ロケータ４０と対向するように設けられたクランパ４２と、ワークＷをロケータ４０に当接させるようにクランパ４２を駆動するクランパ駆動手段４３とを備えてなる。
【００２４】
ロケータ４０は、図２に示すように、中空状のドローバ３４内にベアリング４４を介して配設されており、主軸１２およびドローバ３４の回転に影響されることなく、且つ、主軸１２およびドローバ３４とは独立して軸方向に移動可能に支持されている。ロケータ４０の先端は、スピニング加工により小径部１ａおよびコーン部１ｃが形成される前の状態のワークＷの内部に嵌挿された触媒担体２の端面に当接すると共に、スピニング加工により小径部１ａおよびコーン部１ｃが形成された状態のワークＷの端部に当接し得る大きさ(径)に成形されている。また、この実施の形態では、クランパ４２の先端は、先にワークＷの一端に形成された小径部１ａの開口から挿入されてその内部に嵌挿された触媒担体２の端面に当接し得る大きさ(径)に成形されている。なお、クランパ４２の先端は、先にワークＷの一端に形成された小径部１ａの端面に当接し得る大きさ(径)に成形することもできる。
【００２５】
ロケータ駆動位置決め手段４１は、図５に平面図で示すように、ロケータ４０の後端がピストンロッド４５ａと接続されてロケータ４０を軸方向に移動させるシリンダ４５と、シリンダ４５のピストンロッド４５ａに設けられたストッパ部材４６と、ワークＷの一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを成形する第２の位置にワークＷの軸方向を規制するようにロケータ４０のストッパ部材４６と衝合する位置に進出すると共に、かかる第２の位置よりもロケータ４０の更なる前進を許容するようにロケータ４０のストッパ部材４６と衝合しない位置に退避する可動ストッパ４７と、この可動ストッパ４７が退避した状態でシリンダ４５を伸長駆動したときに、ワークＷの中間部に触媒担体２間の間隔に応じた凹部１ｄを成形する第１の位置にワークＷの軸方向の移動を規制するようにロケータ４０のストッパ部材４６が必ず衝合される固定ストッパ４８とを備えてなる。可動ストッパ４７は、シリンダ４９の駆動により進出・退避位置に移動される。さらに、基台１５から所定距離離れた位置には支持部材５０が設けられ、基台１５と支持部材５０との間には一対のガイドロッド５１がシリンダ４５のピストンロッド４５ａと平行に架設されており、支持部材５０にはシリンダ４５のピストンロッド４５ａが軸方向に移動することがきるよう挿通されている。
【００２６】
一方、クランパ駆動手段４３は、この実施の形態では、図３および図４に示すように、クランパ４２を軸方向に移動させるシリンダ５２を備えてなるもので、チャック装置１０に設けられている。シリンダ５２は、フレーム４３ａに支持されており、そのピストンロッド５２ａの先端は、連結部材５３の一端に接続されている。連結部材５３の他端はクランパ４２を支持しており、連結部材５３の中間部は、軸方向の移動を案内するためのガイドロッド５４によって支持されている。さらに、クランパ駆動手段４３は、クランパ４２の不用意な軸方向の移動（ずれ）を検知するために、スケール部５５ａとセンサ部５５ｂとからなるセンサを備えている。スケール部５５ａは連結部材５３に連結されて連結部材５３と一体に移動し、また、センサ部５５ｂはフレーム４３ａに固定されており、スケール部５５ａのバーコードなどの情報を認識して、クランパ４２の軸方向の移動を検知している。この実施の形態では、チャック装置１０のチャック部材２０が解放状態であるときに、シリンダ５２のピストンロッド５２ａを退縮駆動すると、クランパ４２がワークＷ内の触媒担体２の端面に当接してワークＷをロケータ４０に向かって軸方向に移動させるよう押圧することとなる。なお、クランパ駆動手段４３のシリンダ５２は、ワークＷがロケータ４０に当接されるように軸方向に移動されるだけの僅かな押圧力を有するものであればよく、ロケータ駆動位置決め手段４１のシリンダ４５と比較して出力（受圧面積）の小さいものが使用される。
【００２７】
さらに、クランパ駆動手段４３は、そのフレーム４３ａがチャック装置１０のフレーム２３に設けられたガイドレール５６によって、クランパ４２がロケータ４０と対向してワークＷを押圧し得る位置とこの位置から退避する位置とに移動可能に支持されており、両位置にクランパ駆動手段４３を移動させるためのシリンダ５７が設けられている。また、基台１５の前方には、ワークＷをチャック装置１０に対して受け渡しするためのワーク受け渡し装置５８が設けられている。ワーク受け渡し装置５８は、シリンダ５９の駆動によって昇降移動されるワーク支持台６０を備えてなるもので、ワーク支持台６０はシリンダ５９のピストンロッドおよびガイドロッド６１が接続された昇降台６２上に設けられたブラケット６３によって俯仰可能に軸支されている。ワーク支持台６０は、上昇位置にあるときには略水平に維持され、図１に示すように下降位置にあるときにはその突片６０ａが基台１５に当接されて傾斜するように揺動する。
【００２８】
次に、本発明の触媒コンバータの製造方法の実施の一形態を説明する。
本発明の触媒コンバータの製造方法は、概略、触媒容器１内に複数の触媒担体２を直列に配したタンデム型触媒コンバータを製造する方法であって、触媒容器１となる円筒状ワークＷの少なくとも一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを成形する工程と、ワーク１の中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部１ｄを成形する工程とを、ワークＷの軸方向に移動させて位置決め保持しスピニング加工することによって、連続して行うものである。
【００２９】
そして、上述したように構成されたスピニング加工装置を用いてタンデム型触媒コンバータを製造する場合には、ワークＷをチャック装置１０に装着する工程と、位置決め手段１３によりワークＷを第１の位置に位置決めしてチャック装置１０によりワークＷを保持する工程と、ワークＷの所定の位置にスピニング工具としての成形ローラ１１を押し当てながら公転させて第１のスピニング加工を行う工程と、チャック装置１０によるワークＷの保持を解除させて位置決め手段１３によりワークＷを第２の位置に位置決めしてチャック装置１０によりワークＷを再び保持する工程と、ワークＷの別の所定の位置に成形ローラ１１を押し当てながら公転させて第２のスピニング加工を行う工程と、を行い、さらに、チャック装置１０によるワークＷの保持を解除させて位置決め手段１３によりワークＷをチャック装置１０から搬出させる工程を行うものである。
以下に、本発明のタンデム型触媒コンバータの製造方法を、上述したように構成されたスピニング加工装置を用いた場合により、主に図１並びに図６〜図１６に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
最初に、加工前の当初のワークＷは、図１７のａに示すように、触媒容器となる中空円筒状部材１の中に２つの触媒担体２が互いに所定の間隔を有する状態で配置されており、この実施の形態では、この当初のワークＷから、図１７のｂに示すように、一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａが最初に成形される。このワークＷの一方端へのコーン部１ｃおよび小径部１ａの成形は、上述したスピニング加工装置または従来から知られている単一の位置にワークを位置決めするスピニング加工装置により行うことができる。
【００３１】
まず、スピニング加工を行うにあたって、当初のスピニング加工装置のワーク受け渡し装置５８は、図１に示すように、ワーク支持台６０が下降した位置にあり、その突片６０ａが基台１５に当接されて傾斜するように揺動した状態となっており、加工しようとするワークＷをチャック装置１０にセットする場合、ワークＷのセット作業に支障をきたさないようにしている。また、チャック装置１０は、成形ローラ１１から遠ざかった後退限位置にあり、チャック部材２０が解放するように、シリンダ２１が退縮された状態となっている。この状態で、図１に示すように、一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａが成形されたワークＷを手作業などにより、チャック装置１０のチャック部材２０間に配置する。
また、この場合、図１６に示すように、成形済みの触媒コンバータＷ’が、傾斜したワーク支持台６０上に載置されている場合は、この状態で、一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａが成形されたワークＷを手作業などにより、チャック装置１０のチャック部材２０間に配置し、次に、図１に示すように、成形済みの触媒コンバータＷ’をスピニング加工装置の機外に取り出した後に、スピニング加工装置を起動して次の成形工程を開始する。
【００３２】
そして、このときのスピニング加工装置の位置決め手段１３は、図５に実線で示すように、シリンダ４９の駆動によって可動ストッパ４７が進出移動されており、図１に示すように、シリンダ４５の駆動によってロケータ４０のストッパ部材４６が可動ストッパ４７に衝合されてロケータ４０が第１の位置、すなわち、この実施の形態では、触媒担体２間に応じた凹部１ｄをワークＷの大径部１ｂの中間位置に形成し得る位置にワークＷを配置させることができるようにロケータ４０が軸方向に進出移動されている。
【００３３】
この状態から、クランパ駆動手段４３は、図３および図４に鎖線で示すように、シリンダ５７の駆動によってクランパ４２がロケータ４０と対向するように移動され、シリンダ５２の駆動によってクランパ４２をロケータ４０に近づけるように軸方向に移動させる。クランパ４２は、図６に示すように、先にワークＷの一端側に成形された小径部１ａからワークＷ内に挿入されて触媒担体２の端面に当接し、ワークＷを軸方向に移動させる。そして、ワークＷの反対側の触媒担体２の端面が位置決め基準となるロケータ４０の先端に当接した状態で、シリンダ２１により軸方向・径方向の位置決めを行う。このような位置決め手段１３の動作によって、ワークＷは、その触媒単体２間に凹部１ｄを成形することができるように、チャック装置１０に対する軸方向の位置が位置決めされることとなる。そして、チャック装置１０のシリンダ２１を伸長駆動してチャック部材２０を互いに近接させると、ワークＷは、チャック装置１０に対して軸方向への移動および周方向への回転が不能に保持される。
【００３４】
次いで、スピニング加工装置の位置決め手段１３は、図７に示すように、シリンダ４５の駆動によってロケータ４０が軸方向に後退移動されると共にシリンダ４９の駆動によって可動ストッパ４７が退避移動される。そして、図８に示すように、ワークＷの触媒担体２の間の外周面に成形ローラ１１が当接するように、チャック装置１０が図示しない軸方向移動手段によって図の左方に移動されて、モータ２８の駆動によって主軸１２と共に成形ローラ１１が軸周りに回転駆動され、この状態でボールねじ機構３５のモータ３５ａが所定量回転されてドローバ３４を軸方向に移動させ、リンク３６を介してブロック３３を主軸１２の径方向内方に移動させて成形ローラ１１をワークＷの触媒担体２間である大径部１ｂの中間位置に押し当てながら、チャック装置１０を軸方向に移動させる。これにより、ワークＷの第１のスピニング加工部位である大径部１ｂの触媒担体２間は、図１７のｃに参照されるように、公転される成形ローラ１１の押圧によって内側に突出するように塑性変形されて凹部１ｄが形成され、収容された触媒担体２の間の間隔が維持されることとなる。
【００３５】
ワークＷの触媒担体２間に凹部１ｄが形成されると、モータ２８の駆動を停止してブレーキ装置(図２を参照)３８によりブレーキディスク３７を把持して主軸１２の回転を停止させると共に、ボールねじ機構３５のモータ３５ａを回転させてドローバ３４を軸方向に移動させ、リンク３６を介してブロック３３を主軸１２の径方向外方に移動させて成形ローラ１１をワークＷから退避させ、その後、図９に示すように、チャック装置１０を成形ローラ１１から軸方向に関して遠ざけるように図示しない軸方向移動手段によって図の右方に後退移動させる。
【００３６】
次に、チャック装置１０のシリンダ２１を退縮駆動してチャック部材２０を解放させ、図５に鎖線で示すように、シリンダ４９の駆動によって可動ストッパ４７が退避移動された状態で、シリンダ４５の駆動によってロケータ４０が前進するように移動される。図１０に示すように、ストッパ部材４６が固定ストッパ４８に衝合されることにより、ロケータ４０は第２の位置、すなわち、この実施の形態では、ワークＷの他方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを形成し得る位置にワークＷをチャック装置１０に対して配置させることができるように、ロケータ４０が軸方向に進出移動される。そして、クランパ駆動手段４３のシリンダ５２が僅かな押圧力であることにより、ワークＷは、ロケータ４０の押圧力によってクランパ４２との間で第２の位置に軸方向に移動されて位置決めされる。ワークＷが第２の位置に位置決めされたことは、図示しないセンサによって検知される。この状態で、再度チャック装置１０のシリンダ２１を伸長駆動してチャック部材２０を互いに近接させることにより、ワークＷをチャック部材２０間で保持させる。
【００３７】
続いて、図１１に示すように、ワークＷの他端の外周面に成形ローラ１１が当接するように、チャック装置１０が図示しない軸方向移動手段によって図の左方に移動されて、モータ２８の駆動によって主軸１２と共に成形ローラ１１が軸周りに回転駆動され、この状態でボールねじ機構３５のモータ３５ａが所定量回転されてドローバ３４を軸方向に移動させ、リンク３６を介してブロック３３を主軸１２の径方向内方に移動させて成形ローラ１１をワークＷの触媒担体２より他端側の位置に押し当てながら、チャック装置１０を軸方向に移動させる。これにより、ワークＷの第２のスピニング加工部位である触媒担体２より他端側は、図１７のｃに参照されるように、公転される成形ローラ１１の押圧によって縮径されてコーン部１ｃおよび小径部１ａが大径部１ｂから連続するように形成されて触媒コンバータＷ’が成形されることとなる。
【００３８】
ワークＷの他端側にコーン部１ｃおよび小径部１ａが形成されると、モータ２８の駆動を停止してブレーキ装置(図２を参照)３８によりブレーキディスク３７を把持して主軸１２の回転を停止させると共に、ボールねじ機構３５のモータ３５ａを回転させてドローバ３４を軸方向に移動させ、リンク３６を介してブロック３３を主軸１２の径方向外方に移動させて成形ローラ１１を触媒コンバータＷ’から退避させ、その後、図１２に示すように、チャック装置１０を成形ローラ１１から軸方向に関して遠ざけるように図示しない軸方向移動手段によって図の右方に後退移動させて、チャック装置１０のシリンダ２１を退縮駆動してチャック部材２０を解放させる。
【００３９】
その後、チャック部材２０を解放させた状態で、図１３に示すように、クランパ駆動手段４３のシリンダ５２を退縮駆動すると共にチャック装置１０を図の左方に前進移動させる。触媒コンバータＷ’は、チャック部材２０に保持されていたことにより、かかるチャック部材２０に所謂貼り付きまたは食い付き現象が生じている場合があるが、クランパ４２により押圧されることによって、これらの現象から回避される。そして、図１４に示すように、クランパ駆動手段４３のシリンダ５２を伸長駆動してクランパ４２を軸方向に移動させて触媒コンバータＷ’の外に退避させ、その後、図３および図４に実線で示したように、クランパ駆動手段４３をシリンダ５７の駆動によってロケータ４０と対向する位置から退避させるように移動させる。次いで、図１５に示すように、シリンダ４５の駆動によってロケータ４０を図の右方に前進させるように軸方向に移動させると、ロケータ４０の先端がワークＷの他端に形成された小径部１ａの端面を押圧して、触媒コンバータＷ’をワーク支持台６０上に移動させる。すなわち、上述したスピニング加工装置における位置決め手段１３は、成形が完了したワークＷ（触媒コンバータＷ’）を搬出する機能も有している。
【００４０】
触媒コンバータＷ’がワーク支持台６０上に移動されると、図１６に示すように、ワーク受け渡し装置５８のシリンダ５９が退縮するよう駆動されて、ワーク支持台６０の突片６０ａが基台１５上に当接されて、触媒コンバータＷ’を取り出しやすいようにワーク支持台６０が傾斜する。
【００４１】
なお、以上においては好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、例えば、最初にワークの中央部に凹部１ｄを形成し、続いて一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを形成し、その後、他方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを形成することができ、また、最初にワークＷの一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを形成し、その後または続いてワークＷの中央部に凹部１ｄ、あるいは他方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを形成することもできる。また、上述したスピニング加工装置は、単一の触媒担体２を収容する触媒コンバータの製造に使用することもできる。
【００４２】
このように成形された触媒コンバータは、従来の技術のように間隔保持部材を使用することなく、隣接する触媒担体２間の間隔が触媒容器１の大径部１ｂに形成された凹部１ｄによって保持される。したがって、触媒担体２を必要に応じた長さに成形することなく、従来から単一で使用されている触媒担体２を直列に配置して所望する還元作用などを有するタンデム型の触媒コンバータを容易にしかも安価に製造することができる。なお、上述した実施の形態では、スピニング加工により触媒容器１の大径部１ｂに凹部１ｄが全周に亘って形成されるが、本発明の触媒コンバータはこの実施の形態に限定されることなく、大径部１ｂの周方向に間欠的に凹部１ｄを形成するこもできる。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、触媒容器となる円筒状ワークの少なくとも一方端にコーン部を成形する工程と、ワークの中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部を成形する工程とを、ワークを軸方向に移動させて位置決め保持しスピニング加工することによって、連続して行うことにより、少ない工程数で隣接する触媒担体間の間隔が保持されて接触などによる破損を確実に防止することができる軽量な触媒コンバータを容易に製造することができる触媒コンバータの製造方法を提供することができる。
【００４４】
請求項２の発明によれば、ワークを保持する保持手段と、支持されたワークに対して相対的に公転されるスピニング工具と、軸周りに回転駆動される中空構造の主軸と、該中空主軸内に配置され主軸とは独立して軸方向に移動可能な位置決め手段と、を具備した簡単な構成により、確実かつ容易にワークの位置決めを行うことができると共に小型化を図ることができるスピニング加工装置を提供することができる。
【００４５】
また、請求項３の発明によれば、触媒容器となる円筒状のワークの少なくとも一方端にコーン部を成形する位置と、ワークの中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部を成形する位置とに、ワークを軸方向に位置決めさせるワーク位置決め手段と、軸方向に位置決めされたワークを保持する保持手段と、保持されたワークとスピニング工具とを相対的に軸周りに回転駆動させる駆動手段と、を備えた簡単な構成で、確実かつ容易にワークの位置決めを行うことができると共に小型化を図ることができるタンデム型触媒コンバータの製造に使用されるスピニング加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のスピニング加工装置の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】 図１の一部拡大断面図である。
【図３】 チャック装置およびクランパ駆動手段の正面図である。
【図４】 図３の平面図である。
【図５】 ロケータ駆動位置決め手段を説明するための平面図である。
【図６】 ロケータを第１の位置に前進させて、ワークを第１の位置に位置決めする状態を示した説明図である。
【図７】 図６に示した状態からロケータを後退・退避させた状態を示す説明図である。
【図８】 図７に示した状態から、チャック装置を前進移動させて成形ローラを径方向内方に移動させスピニング加工によってワークの中間部に凹部を形成する状態を示す説明図である。
【図９】 図８に示した状態から、チャック装置を後退移動させてワークの保持を解除した状態を示す説明図である。
【図１０】 図９に示した状態から、ロケータを第２の位置に前進させて、ワークをチャック装置に対して第２の位置に位置決めする状態を示した説明図である。
【図１１】 図１０に示した状態から、チャック装置を前進移動させて成形ローラを径方向内方に移動させスピニング加工によってワークの他端にコーン部および小径部を形成する状態を示す説明図である。
【図１２】 図１１に示した状態から、チャック装置を後退移動させた状態を示す説明図である。
【図１３】 図１２に示した状態から、ワークの保持を解除すると共にチャック装置を前進移動させてチャック部材のワークに対する食い付きなどを回避した状態を示す説明図である。
【図１４】 図１３に示した状態から、クランパがワークから退避した状態を示す説明図である。
【図１５】 図１４に示した状態から、ロケータが第１の位置まで前進してチャック装置からワークを搬出させた状態を示す説明図である。
【図１６】 図１５に示した状態から、ワーク支持台が下降して取り出しやすいように傾斜した状態を示す説明図である。
【図１７】 本発明により製造される触媒コンバータの工程を示す説明図である。
【符合の説明】
１ 触媒容器
１ａ 小径部
１ｂ 大径部
１ｃ コーン部
１ｄ 凹部
２ 触媒担体
Ｗ ワーク
１０ チャック装置（保持手段）
１１ 成形ローラ(スピニング工具)
１２ 主軸
１３ 位置決め手段
４０ ロケータ
４１ ロケータ駆動位置決め手段
４２ クランパ
４３ クランパ駆動手段
５８ ワーク受け渡し装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒コンバータの製造方法、およびスピニング加工装置に関し、さらに詳しくは、触媒容器内に複数の触媒担体を直列に配したタンデム型触媒コンバータの製造装置と、特にその製造に適したスピニング加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
触媒コンバータは、図１７のｃに参照されるように、一般に、その触媒容器１が、両端に配置されて内燃機関の排気管および導出管にそれぞれ接続される小径部１ａと、中央部に配置されて触媒担体を収容する大径部１ｂと、各小径部１ａと大径部１ｂとの間で暫時径が変化するようにロート状に形成されるコーン部１ｃとを備えている。そして、触媒コンバータのなかには、大径部１ｂに複数の触媒担体２を直列に配置したタンデム型のものがある。
【０００３】
本発明に関連する従来の技術としては、特開２０００−４５７６２号公報に開示された触媒コンバータ及びその製造方法が知られている。当該公報においては、一本の触媒保持筒の中央を触媒保持部として、外周に保持部材を配置した触媒担体を外触媒保持部内に装着し、前記触媒保持部の前、後部の触媒保持筒を縮径してデフューザとした触媒コンバータにおいて、前記触媒担体を確実に保持するように、前記触媒担体の外径寸法にあわせて前記触媒保持部の前部および後部の少なくともいずれかの内径を調整することを特徴としている。
【０００４】
そして、当該公報には、「筒状であるステンレス製の触媒保持筒（ワーク）の排ガス流入側に円周凹部を形成して、触媒体(触媒担体)を挿入するときの位置決めとする」こと（当該公報の段落番号００１７）や、「次いで、触媒体を触媒保持筒中への円周凹部まで１個、あるいは間隔保持材を挟んで２個挿入する」こと（当該公報の段落番号００１８）、「両端をスピニング等で縮径してディフューザ（コーン部）とする」こと（当該公報の段落番号００１９）などが記載されている。
【０００５】
また、このようにワークを縮径させるためのスピニング加工を行うための装置は、ワークを保持する保持手段と、支持されたワークに対して相対的に公転されるスピニング工具と、保持手段に対してワークを軸方向に押し当てることによって所定の位置で保持させるための位置決め手段とを備えており、一般に、この位置決め手段は、スピニング工具をワークに対して相対的に公転させるための主軸の外側に、主軸と平行に配置されており、また、保持手段は、ワークをスピニング工具と位置決め手段とに対向するように移動可能とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開２０００−４５７６２号公報に開示された従来の技術にあっては、タンデム型の触媒コンバータを製造する場合に、互いの触媒体の間隔を保持するために間隔保持部材を触媒保持筒中に挿入するために、触媒コンバータの構成部材が多くなることから、製造工程も増加するという問題や、触媒コンバータの重量を軽減することができない、などの問題があった。
【０００７】
また、上述した従来のスピニング加工装置にあっては、スピニング工具をワークに対して相対的に公転させるための主軸の外側に位置決め装置を配設するためのスペースが必要となり、スピニング加工装置の小型化を図ることができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で触媒担体間の間隔を保持することができ、もって容易に製造することができると共に、軽量化を図ることができるタンデム型の触媒コンバータおよびその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、確実かつ容易にワークの位置決めを行うことができると共に小型化を図ることができる、一般的なワークにスピニング加工を行うためのスピニング加工装置、および、タンデム型触媒コンバータの製造に用いられるスピニング加工装置を提供することを目的とする。
【０００９】
請求項１の触媒コンバータの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、触媒容器内に複数の触媒担体を直列に配したタンデム型触媒コンバータを製造する方法であって、触媒容器となる円筒状ワークの少なくとも一方端にコーン部を成形する工程と、ワークの中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部を成形する工程とを、ワークを軸方向に移動させて位置決め保持しスピニング加工することによって、連続して行うことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２のスピニング加工装置に係る発明は、上記目的を達成するため、ワークを保持する保持手段と、支持されたワークに対して相対的に公転されるスピニング工具と、軸周りに回転駆動される中空構造の主軸と、該中空主軸内に配置され主軸とは独立して軸方向に移動可能な位置決め手段と、を具備することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３のスピニング加工装置に係る発明は、上記目的を達成するため、触媒容器内に複数の触媒担体を直列に配し、スピニング加工により触媒容器の少なくとも一方端にコーン部が形成されたタンデム型触媒コンバータの製造に使用されるスピニング加工装置であって、触媒容器となる円筒状のワークの少なくとも一方端にコーン部を成形する位置と、ワークの中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部を成形する位置とに、ワークを軸方向に位置決めさせるワーク位置決め手段と、軸方向に位置決めされたワークを保持する保持手段と、保持されたワークとスピニング工具とを相対的に軸周りに回転駆動させる駆動手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１の発明では、コーン部を成形する工程と凹部を成形する工程のいずれか一方の工程に応じた位置にワークを位置決めしてその工程を行い、続いて、ワークを軸方向に移動させて、両工程のいずれか他方の工程に応じた位置にワークを位置決めしてその工程を行う。両工程を連続して行うため、少ない工程数で隣接する触媒担体間の間隔が保持されて接触などによる破損を確実に防止することができる軽量な触媒コンバータを容易に製造することができる触媒コンバータの製造方法が提供される。
【００１３】
請求項２の発明では、ワークを保持する保持手段と、支持されたワークに対して相対的に公転されるスピニング工具と、軸周りに回転駆動される中空構造の主軸と、該中空主軸内に配置され主軸とは独立して軸方向に移動可能な位置決め手段と、を具備するという簡単な構成で、確実かつ容易にワークの位置決めを行うことができると共に小型化を図ることができるスピニング加工装置が提供される。
【００１４】
請求項３の発明では、触媒容器となる円筒状のワークの少なくとも一方端にコーン部を成形する位置と、ワークの中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部を成形する位置とに、ワークを軸方向に位置決めさせるワーク位置決め手段と、軸方向に位置決めされたワークを保持する保持手段と、保持されたワークとスピニング工具とを相対的に軸周りに回転駆動させる駆動手段と、を備えたという簡単な構成で、確実かつ容易にワークの位置決めを行うことができると共に小型化を図ることができるタンデム型触媒コンバータの製造に用いられるスピニング加工装置が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
最初に、本発明によるスピニング加工装置の実施の一形態を、主に図１〜図５に基づいて詳細に説明する。なお、図において同一符号は同一部分または相当する部分とする。
【００１６】
本発明のスピニング加工装置は、概略、ワークＷを保持する保持手段１０と、支持されたワークＷに対して相対的に公転されるスピニング工具１１と、軸周りに回転駆動される中空構造の主軸１２と、該中空主軸１２内に配置され主軸１２とは独立して軸方向に移動可能な位置決め手段１３と、を備えており、さらに、位置決め手段１３は、触媒容器１となる円筒状のワークＷの中間部に触媒担体２間の間隔に応じた凹部１ｄを成形する第１の位置と、ワークＷの少なくとも一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを成形する第２の位置とに、ワークＷを軸方向に位置決めさせることが可能に構成されている。
【００１７】
この実施の形態においては、ワークＷを保持する保持手段としてのチャック装置１０が主軸１２の中心軸線の延長線上にワークＷを回転不能に保持し且つ軸方向に移動するよう構成されている。また、スピニング工具として一対の成形ローラ１１は、回転駆動される主軸１２に対して主軸１２の径方向に移動可能に設けられている。
【００１８】
図１７のａに示すように、ワークＷは、触媒容器１となる中空円筒状部材の中に２つの触媒担体２が互いに所定の間隔を有する状態で配置されてなるもので、各触媒担体２は、その外周面にマットなどの保持材（図示は省略する）が巻回され接着された状態で中空円筒状部材１内に挿入されているために、余程の大きな力で軸方向に押圧されない限り、中空円筒状部材１に対して軸方向に移動することはないように構成されている。なお、本発明のスピニング加工装置は、タンデム型触媒コンバータを製造するためだけの目的に使用が限定されるものではなく、ワークＷを軸方向の所定の位置、特に複数の位置に位置決めしてスピニング加工を行うものであれば、他の製造物を製造する場合にも使用することができる。
【００１９】
図３および図４に示すように、チャック装置１０は、ワークＷの径に応じた径を有する半割状のチャック部材２０と、この半割状のチャック部材２０を開閉するように駆動する駆動手段２１とを備えてなるもので、チャック部材２０は、保持するワークＷの径に応じ交換できるように、支持部材２２にそれぞれ着脱可能に支持されている。支持部材２２は、その一方が他方に対して径方向に移動可能に、且つ、軸方向に移動不能にフレーム２３に対して設けられており、支持部材２２の一方には駆動手段としての油圧シリンダ２１のピストンロッド２１ａに接続されている。この実施の形態では、油圧シリンダ２１のピストンロッド２１ａを伸長させると、チャック部材２０の間に位置するワークＷを軸方向および周方向に移動不能に保持する。また、チャック装置１０は、基台１５上に設けられたガイドレール２４（図１）に支持されており、図示しない軸方向駆動手段に接続されている。軸方向駆動手段を駆動することによって、チャック装置１０に保持されたワークＷはその軸方向に移動される。
【００２０】
図１および図２に示すように、主軸１２は、中空状に成形されてなるもので、基台１５に対してベアリング２５、２６によって軸周りに回転可能に支持されている。主軸１２の中間部にはプーリ２７が設けられており、モータ２８の回転軸に設けられたプーリ２９との間に、テンショナ３０を介してベルト３１が巻き掛けられていることにより、モータ２８の駆動によって主軸１２が軸周りに回転駆動されることとなる。
【００２１】
成形ローラ１１は、主軸１２により回転駆動されると共に径方向に移動することがきるように径方向移動手段３２によって支持されている。径方向移動手段３２は、主軸１２にその径方向に移動可能に設けられた成形ローラ１１を支持するブロック３３と、主軸１２と同軸上に配置された中空状のドローバ３４と、ドローバ３４を軸方向に駆動するボールねじ機構３５と、ブロック３３とドローバ３４とを連結してドローバ３４の軸方向の移動をブロック３３の径方向の移動に変換するＬ字型のリンク３６とにより構成されている。図２に示すように、主軸１２の後端にはブレーキディスク３７が設けられており、基台１５には、ブレーキディスク３７を把持して主軸１２の回転を停止させるためのブレーキ装置（図２に鎖線で示した）３８が設けられている。ドローバ３４の外周面には、その軸方向に延びる溝３４ａが形成されており、この溝３４ａに係合するピン３９が主軸１２に設けられている。これにより、主軸１２とドローバ３４は同期して軸周りに回転すると共に、主軸１２に対するドローバ３４の軸方向への移動が許容される。この実施の形態では、モータ３５ａによりボールねじ機構３５を駆動させてドローバ３４を図の左方に移動させると、ピン３６ａに軸支されたリンク３６が揺動して成形ローラ１１が径方向内方に移動することとなる。
【００２２】
なお、この実施の形態では、チャック装置１０に保持されたワークＷに対して成形ローラ１１が公転するように駆動されるよう構成されて、すなわち、主軸１２やモータ２８などによって、保持されたワークＷと成形ローラ１１とを相対的に軸周りに回転駆動させる駆動手段が構成されているが、本発明はこの実施の形態に限定されることなく、ワークＷに対して成形ローラ１１が相対的に公転することができるものであれば、保持されたワークＷをその周方向に回転させ、回転するワークＷに対して成形ローラ１１を移動させてスピニング加工を行うように構成し、あるいは、ワークＷと成形ローラ１１の双方を反対方向に回転させるように構成することもできる。しかしながら、このスピニング加工装置を用いてタンデム型の触媒コンバータＷ’を製造する場合には、ワークＷ全体の軸方向の長さが長くなるため、かかる長いワークＷを保持して回転させることは好ましくなく、この実施の形態のように固定保持されたワークＷに対して成形ローラ１１を公転させることが好ましい。
【００２３】
位置決め手段１３は、図１に示すように、中空状のドローバ３４内に配置されワークＷが当接されてその軸方向の移動を規制するロケータ４０と、ワークＷの中間部に触媒担体２間の間隔に応じた凹部１ｄを成形する第１の位置とワークＷの一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを成形する第２の位置とにワークＷの軸方向の移動を規制すると共に、ワークＷにスピニング加工を行う際にワークＷから退避する位置にロケータ４０を軸方向に駆動・位置決めするロケータ駆動位置決め手段４１と、ロケータ４０と対向するように設けられたクランパ４２と、ワークＷをロケータ４０に当接させるようにクランパ４２を駆動するクランパ駆動手段４３とを備えてなる。
【００２４】
ロケータ４０は、図２に示すように、中空状のドローバ３４内にベアリング４４を介して配設されており、主軸１２およびドローバ３４の回転に影響されることなく、且つ、主軸１２およびドローバ３４とは独立して軸方向に移動可能に支持されている。ロケータ４０の先端は、スピニング加工により小径部１ａおよびコーン部１ｃが形成される前の状態のワークＷの内部に嵌挿された触媒担体２の端面に当接すると共に、スピニング加工により小径部１ａおよびコーン部１ｃが形成された状態のワークＷの端部に当接し得る大きさ(径)に成形されている。また、この実施の形態では、クランパ４２の先端は、先にワークＷの一端に形成された小径部１ａの開口から挿入されてその内部に嵌挿された触媒担体２の端面に当接し得る大きさ(径)に成形されている。なお、クランパ４２の先端は、先にワークＷの一端に形成された小径部１ａの端面に当接し得る大きさ(径)に成形することもできる。
【００２５】
ロケータ駆動位置決め手段４１は、図５に平面図で示すように、ロケータ４０の後端がピストンロッド４５ａと接続されてロケータ４０を軸方向に移動させるシリンダ４５と、シリンダ４５のピストンロッド４５ａに設けられたストッパ部材４６と、ワークＷの一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを成形する第２の位置にワークＷの軸方向を規制するようにロケータ４０のストッパ部材４６と衝合する位置に進出すると共に、かかる第２の位置よりもロケータ４０の更なる前進を許容するようにロケータ４０のストッパ部材４６と衝合しない位置に退避する可動ストッパ４７と、この可動ストッパ４７が退避した状態でシリンダ４５を伸長駆動したときに、ワークＷの中間部に触媒担体２間の間隔に応じた凹部１ｄを成形する第１の位置にワークＷの軸方向の移動を規制するようにロケータ４０のストッパ部材４６が必ず衝合される固定ストッパ４８とを備えてなる。可動ストッパ４７は、シリンダ４９の駆動により進出・退避位置に移動される。さらに、基台１５から所定距離離れた位置には支持部材５０が設けられ、基台１５と支持部材５０との間には一対のガイドロッド５１がシリンダ４５のピストンロッド４５ａと平行に架設されており、支持部材５０にはシリンダ４５のピストンロッド４５ａが軸方向に移動することがきるよう挿通されている。
【００２６】
一方、クランパ駆動手段４３は、この実施の形態では、図３および図４に示すように、クランパ４２を軸方向に移動させるシリンダ５２を備えてなるもので、チャック装置１０に設けられている。シリンダ５２は、フレーム４３ａに支持されており、そのピストンロッド５２ａの先端は、連結部材５３の一端に接続されている。連結部材５３の他端はクランパ４２を支持しており、連結部材５３の中間部は、軸方向の移動を案内するためのガイドロッド５４によって支持されている。さらに、クランパ駆動手段４３は、クランパ４２の不用意な軸方向の移動（ずれ）を検知するために、スケール部５５ａとセンサ部５５ｂとからなるセンサを備えている。スケール部５５ａは連結部材５３に連結されて連結部材５３と一体に移動し、また、センサ部５５ｂはフレーム４３ａに固定されており、スケール部５５ａのバーコードなどの情報を認識して、クランパ４２の軸方向の移動を検知している。この実施の形態では、チャック装置１０のチャック部材２０が解放状態であるときに、シリンダ５２のピストンロッド５２ａを退縮駆動すると、クランパ４２がワークＷ内の触媒担体２の端面に当接してワークＷをロケータ４０に向かって軸方向に移動させるよう押圧することとなる。なお、クランパ駆動手段４３のシリンダ５２は、ワークＷがロケータ４０に当接されるように軸方向に移動されるだけの僅かな押圧力を有するものであればよく、ロケータ駆動位置決め手段４１のシリンダ４５と比較して出力（受圧面積）の小さいものが使用される。
【００２７】
さらに、クランパ駆動手段４３は、そのフレーム４３ａがチャック装置１０のフレーム２３に設けられたガイドレール５６によって、クランパ４２がロケータ４０と対向してワークＷを押圧し得る位置とこの位置から退避する位置とに移動可能に支持されており、両位置にクランパ駆動手段４３を移動させるためのシリンダ５７が設けられている。また、基台１５の前方には、ワークＷをチャック装置１０に対して受け渡しするためのワーク受け渡し装置５８が設けられている。ワーク受け渡し装置５８は、シリンダ５９の駆動によって昇降移動されるワーク支持台６０を備えてなるもので、ワーク支持台６０はシリンダ５９のピストンロッドおよびガイドロッド６１が接続された昇降台６２上に設けられたブラケット６３によって俯仰可能に軸支されている。ワーク支持台６０は、上昇位置にあるときには略水平に維持され、図１に示すように下降位置にあるときにはその突片６０ａが基台１５に当接されて傾斜するように揺動する。
【００２８】
次に、本発明の触媒コンバータの製造方法の実施の一形態を説明する。
本発明の触媒コンバータの製造方法は、概略、触媒容器１内に複数の触媒担体２を直列に配したタンデム型触媒コンバータを製造する方法であって、触媒容器１となる円筒状ワークＷの少なくとも一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを成形する工程と、ワーク１の中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部１ｄを成形する工程とを、ワークＷの軸方向に移動させて位置決め保持しスピニング加工することによって、連続して行うものである。
【００２９】
そして、上述したように構成されたスピニング加工装置を用いてタンデム型触媒コンバータを製造する場合には、ワークＷをチャック装置１０に装着する工程と、位置決め手段１３によりワークＷを第１の位置に位置決めしてチャック装置１０によりワークＷを保持する工程と、ワークＷの所定の位置にスピニング工具としての成形ローラ１１を押し当てながら公転させて第１のスピニング加工を行う工程と、チャック装置１０によるワークＷの保持を解除させて位置決め手段１３によりワークＷを第２の位置に位置決めしてチャック装置１０によりワークＷを再び保持する工程と、ワークＷの別の所定の位置に成形ローラ１１を押し当てながら公転させて第２のスピニング加工を行う工程と、を行い、さらに、チャック装置１０によるワークＷの保持を解除させて位置決め手段１３によりワークＷをチャック装置１０から搬出させる工程を行うものである。
以下に、本発明のタンデム型触媒コンバータの製造方法を、上述したように構成されたスピニング加工装置を用いた場合により、主に図１並びに図６〜図１６に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
最初に、加工前の当初のワークＷは、図１７のａに示すように、触媒容器となる中空円筒状部材１の中に２つの触媒担体２が互いに所定の間隔を有する状態で配置されており、この実施の形態では、この当初のワークＷから、図１７のｂに示すように、一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａが最初に成形される。このワークＷの一方端へのコーン部１ｃおよび小径部１ａの成形は、上述したスピニング加工装置または従来から知られている単一の位置にワークを位置決めするスピニング加工装置により行うことができる。
【００３１】
まず、スピニング加工を行うにあたって、当初のスピニング加工装置のワーク受け渡し装置５８は、図１に示すように、ワーク支持台６０が下降した位置にあり、その突片６０ａが基台１５に当接されて傾斜するように揺動した状態となっており、加工しようとするワークＷをチャック装置１０にセットする場合、ワークＷのセット作業に支障をきたさないようにしている。また、チャック装置１０は、成形ローラ１１から遠ざかった後退限位置にあり、チャック部材２０が解放するように、シリンダ２１が退縮された状態となっている。この状態で、図１に示すように、一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａが成形されたワークＷを手作業などにより、チャック装置１０のチャック部材２０間に配置する。
また、この場合、図１６に示すように、成形済みの触媒コンバータＷ’が、傾斜したワーク支持台６０上に載置されている場合は、この状態で、一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａが成形されたワークＷを手作業などにより、チャック装置１０のチャック部材２０間に配置し、次に、図１に示すように、成形済みの触媒コンバータＷ’をスピニング加工装置の機外に取り出した後に、スピニング加工装置を起動して次の成形工程を開始する。
【００３２】
そして、このときのスピニング加工装置の位置決め手段１３は、図５に実線で示すように、シリンダ４９の駆動によって可動ストッパ４７が進出移動されており、図１に示すように、シリンダ４５の駆動によってロケータ４０のストッパ部材４６が可動ストッパ４７に衝合されてロケータ４０が第１の位置、すなわち、この実施の形態では、触媒担体２間に応じた凹部１ｄをワークＷの大径部１ｂの中間位置に形成し得る位置にワークＷを配置させることができるようにロケータ４０が軸方向に進出移動されている。
【００３３】
この状態から、クランパ駆動手段４３は、図３および図４に鎖線で示すように、シリンダ５７の駆動によってクランパ４２がロケータ４０と対向するように移動され、シリンダ５２の駆動によってクランパ４２をロケータ４０に近づけるように軸方向に移動させる。クランパ４２は、図６に示すように、先にワークＷの一端側に成形された小径部１ａからワークＷ内に挿入されて触媒担体２の端面に当接し、ワークＷを軸方向に移動させる。そして、ワークＷの反対側の触媒担体２の端面が位置決め基準となるロケータ４０の先端に当接した状態で、シリンダ２１により軸方向・径方向の位置決めを行う。このような位置決め手段１３の動作によって、ワークＷは、その触媒単体２間に凹部１ｄを成形することができるように、チャック装置１０に対する軸方向の位置が位置決めされることとなる。そして、チャック装置１０のシリンダ２１を伸長駆動してチャック部材２０を互いに近接させると、ワークＷは、チャック装置１０に対して軸方向への移動および周方向への回転が不能に保持される。
【００３４】
次いで、スピニング加工装置の位置決め手段１３は、図７に示すように、シリンダ４５の駆動によってロケータ４０が軸方向に後退移動されると共にシリンダ４９の駆動によって可動ストッパ４７が退避移動される。そして、図８に示すように、ワークＷの触媒担体２の間の外周面に成形ローラ１１が当接するように、チャック装置１０が図示しない軸方向移動手段によって図の左方に移動されて、モータ２８の駆動によって主軸１２と共に成形ローラ１１が軸周りに回転駆動され、この状態でボールねじ機構３５のモータ３５ａが所定量回転されてドローバ３４を軸方向に移動させ、リンク３６を介してブロック３３を主軸１２の径方向内方に移動させて成形ローラ１１をワークＷの触媒担体２間である大径部１ｂの中間位置に押し当てながら、チャック装置１０を軸方向に移動させる。これにより、ワークＷの第１のスピニング加工部位である大径部１ｂの触媒担体２間は、図１７のｃに参照されるように、公転される成形ローラ１１の押圧によって内側に突出するように塑性変形されて凹部１ｄが形成され、収容された触媒担体２の間の間隔が維持されることとなる。
【００３５】
ワークＷの触媒担体２間に凹部１ｄが形成されると、モータ２８の駆動を停止してブレーキ装置(図２を参照)３８によりブレーキディスク３７を把持して主軸１２の回転を停止させると共に、ボールねじ機構３５のモータ３５ａを回転させてドローバ３４を軸方向に移動させ、リンク３６を介してブロック３３を主軸１２の径方向外方に移動させて成形ローラ１１をワークＷから退避させ、その後、図９に示すように、チャック装置１０を成形ローラ１１から軸方向に関して遠ざけるように図示しない軸方向移動手段によって図の右方に後退移動させる。
【００３６】
次に、チャック装置１０のシリンダ２１を退縮駆動してチャック部材２０を解放させ、図５に鎖線で示すように、シリンダ４９の駆動によって可動ストッパ４７が退避移動された状態で、シリンダ４５の駆動によってロケータ４０が前進するように移動される。図１０に示すように、ストッパ部材４６が固定ストッパ４８に衝合されることにより、ロケータ４０は第２の位置、すなわち、この実施の形態では、ワークＷの他方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを形成し得る位置にワークＷをチャック装置１０に対して配置させることができるように、ロケータ４０が軸方向に進出移動される。そして、クランパ駆動手段４３のシリンダ５２が僅かな押圧力であることにより、ワークＷは、ロケータ４０の押圧力によってクランパ４２との間で第２の位置に軸方向に移動されて位置決めされる。ワークＷが第２の位置に位置決めされたことは、図示しないセンサによって検知される。この状態で、再度チャック装置１０のシリンダ２１を伸長駆動してチャック部材２０を互いに近接させることにより、ワークＷをチャック部材２０間で保持させる。
【００３７】
続いて、図１１に示すように、ワークＷの他端の外周面に成形ローラ１１が当接するように、チャック装置１０が図示しない軸方向移動手段によって図の左方に移動されて、モータ２８の駆動によって主軸１２と共に成形ローラ１１が軸周りに回転駆動され、この状態でボールねじ機構３５のモータ３５ａが所定量回転されてドローバ３４を軸方向に移動させ、リンク３６を介してブロック３３を主軸１２の径方向内方に移動させて成形ローラ１１をワークＷの触媒担体２より他端側の位置に押し当てながら、チャック装置１０を軸方向に移動させる。これにより、ワークＷの第２のスピニング加工部位である触媒担体２より他端側は、図１７のｃに参照されるように、公転される成形ローラ１１の押圧によって縮径されてコーン部１ｃおよび小径部１ａが大径部１ｂから連続するように形成されて触媒コンバータＷ’が成形されることとなる。
【００３８】
ワークＷの他端側にコーン部１ｃおよび小径部１ａが形成されると、モータ２８の駆動を停止してブレーキ装置(図２を参照)３８によりブレーキディスク３７を把持して主軸１２の回転を停止させると共に、ボールねじ機構３５のモータ３５ａを回転させてドローバ３４を軸方向に移動させ、リンク３６を介してブロック３３を主軸１２の径方向外方に移動させて成形ローラ１１を触媒コンバータＷ’から退避させ、その後、図１２に示すように、チャック装置１０を成形ローラ１１から軸方向に関して遠ざけるように図示しない軸方向移動手段によって図の右方に後退移動させて、チャック装置１０のシリンダ２１を退縮駆動してチャック部材２０を解放させる。
【００３９】
その後、チャック部材２０を解放させた状態で、図１３に示すように、クランパ駆動手段４３のシリンダ５２を退縮駆動すると共にチャック装置１０を図の左方に前進移動させる。触媒コンバータＷ’は、チャック部材２０に保持されていたことにより、かかるチャック部材２０に所謂貼り付きまたは食い付き現象が生じている場合があるが、クランパ４２により押圧されることによって、これらの現象から回避される。そして、図１４に示すように、クランパ駆動手段４３のシリンダ５２を伸長駆動してクランパ４２を軸方向に移動させて触媒コンバータＷ’の外に退避させ、その後、図３および図４に実線で示したように、クランパ駆動手段４３をシリンダ５７の駆動によってロケータ４０と対向する位置から退避させるように移動させる。次いで、図１５に示すように、シリンダ４５の駆動によってロケータ４０を図の右方に前進させるように軸方向に移動させると、ロケータ４０の先端がワークＷの他端に形成された小径部１ａの端面を押圧して、触媒コンバータＷ’をワーク支持台６０上に移動させる。すなわち、上述したスピニング加工装置における位置決め手段１３は、成形が完了したワークＷ（触媒コンバータＷ’）を搬出する機能も有している。
【００４０】
触媒コンバータＷ’がワーク支持台６０上に移動されると、図１６に示すように、ワーク受け渡し装置５８のシリンダ５９が退縮するよう駆動されて、ワーク支持台６０の突片６０ａが基台１５上に当接されて、触媒コンバータＷ’を取り出しやすいようにワーク支持台６０が傾斜する。
【００４１】
なお、以上においては好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、例えば、最初にワークの中央部に凹部１ｄを形成し、続いて一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを形成し、その後、他方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを形成することができ、また、最初にワークＷの一方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを形成し、その後または続いてワークＷの中央部に凹部１ｄ、あるいは他方端にコーン部１ｃおよび小径部１ａを形成することもできる。また、上述したスピニング加工装置は、単一の触媒担体２を収容する触媒コンバータの製造に使用することもできる。
【００４２】
このように成形された触媒コンバータは、従来の技術のように間隔保持部材を使用することなく、隣接する触媒担体２間の間隔が触媒容器１の大径部１ｂに形成された凹部１ｄによって保持される。したがって、触媒担体２を必要に応じた長さに成形することなく、従来から単一で使用されている触媒担体２を直列に配置して所望する還元作用などを有するタンデム型の触媒コンバータを容易にしかも安価に製造することができる。なお、上述した実施の形態では、スピニング加工により触媒容器１の大径部１ｂに凹部１ｄが全周に亘って形成されるが、本発明の触媒コンバータはこの実施の形態に限定されることなく、大径部１ｂの周方向に間欠的に凹部１ｄを形成するこもできる。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、触媒容器となる円筒状ワークの少なくとも一方端にコーン部を成形する工程と、ワークの中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部を成形する工程とを、ワークを軸方向に移動させて位置決め保持しスピニング加工することによって、連続して行うことにより、少ない工程数で隣接する触媒担体間の間隔が保持されて接触などによる破損を確実に防止することができる軽量な触媒コンバータを容易に製造することができる触媒コンバータの製造方法を提供することができる。
【００４４】
請求項２の発明によれば、ワークを保持する保持手段と、支持されたワークに対して相対的に公転されるスピニング工具と、軸周りに回転駆動される中空構造の主軸と、該中空主軸内に配置され主軸とは独立して軸方向に移動可能な位置決め手段と、を具備した簡単な構成により、確実かつ容易にワークの位置決めを行うことができると共に小型化を図ることができるスピニング加工装置を提供することができる。
【００４５】
また、請求項３の発明によれば、触媒容器となる円筒状のワークの少なくとも一方端にコーン部を成形する位置と、ワークの中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部を成形する位置とに、ワークを軸方向に位置決めさせるワーク位置決め手段と、軸方向に位置決めされたワークを保持する保持手段と、保持されたワークとスピニング工具とを相対的に軸周りに回転駆動させる駆動手段と、を備えた簡単な構成で、確実かつ容易にワークの位置決めを行うことができると共に小型化を図ることができるタンデム型触媒コンバータの製造に使用されるスピニング加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のスピニング加工装置の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】 図１の一部拡大断面図である。
【図３】 チャック装置およびクランパ駆動手段の正面図である。
【図４】 図３の平面図である。
【図５】 ロケータ駆動位置決め手段を説明するための平面図である。
【図６】 ロケータを第１の位置に前進させて、ワークを第１の位置に位置決めする状態を示した説明図である。
【図７】 図６に示した状態からロケータを後退・退避させた状態を示す説明図である。
【図８】 図７に示した状態から、チャック装置を前進移動させて成形ローラを径方向内方に移動させスピニング加工によってワークの中間部に凹部を形成する状態を示す説明図である。
【図９】 図８に示した状態から、チャック装置を後退移動させてワークの保持を解除した状態を示す説明図である。
【図１０】 図９に示した状態から、ロケータを第２の位置に前進させて、ワークをチャック装置に対して第２の位置に位置決めする状態を示した説明図である。
【図１１】 図１０に示した状態から、チャック装置を前進移動させて成形ローラを径方向内方に移動させスピニング加工によってワークの他端にコーン部および小径部を形成する状態を示す説明図である。
【図１２】 図１１に示した状態から、チャック装置を後退移動させた状態を示す説明図である。
【図１３】 図１２に示した状態から、ワークの保持を解除すると共にチャック装置を前進移動させてチャック部材のワークに対する食い付きなどを回避した状態を示す説明図である。
【図１４】 図１３に示した状態から、クランパがワークから退避した状態を示す説明図である。
【図１５】 図１４に示した状態から、ロケータが第１の位置まで前進してチャック装置からワークを搬出させた状態を示す説明図である。
【図１６】 図１５に示した状態から、ワーク支持台が下降して取り出しやすいように傾斜した状態を示す説明図である。
【図１７】 本発明により製造される触媒コンバータの工程を示す説明図である。
【符合の説明】
１ 触媒容器
１ａ 小径部
１ｂ 大径部
１ｃ コーン部
１ｄ 凹部
２ 触媒担体
Ｗ ワーク
１０ チャック装置（保持手段）
１１ 成形ローラ(スピニング工具)
１２ 主軸
１３ 位置決め手段
４０ ロケータ
４１ ロケータ駆動位置決め手段
４２ クランパ
４３ クランパ駆動手段
５８ ワーク受け渡し装置
Claims (3)
- 触媒容器内に複数の触媒担体を直列に配したタンデム型触媒コンバータを製造する方法であって、
触媒容器となる円筒状ワークの少なくとも一方端にコーン部を成形する工程と、
ワークの中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部を成形する工程とを、
ワークを軸方向に移動させて位置決め保持しスピニング加工することによって、連続して行うことを特徴とする触媒コンバータの製造方法。 - ワークを保持する保持手段と、
支持されたワークに対して相対的に公転されるスピニング工具と、
軸周りに回転駆動される中空構造の主軸と、
該中空主軸内に配置され主軸とは独立して軸方向に移動可能な位置決め手段と、
を具備することを特徴とするスピニング加工装置。 - 触媒容器内に複数の触媒担体を直列に配し、スピニング加工により触媒容器の少なくとも一方端にコーン部が形成されたタンデム型触媒コンバータの製造に使用されるスピニング加工装置であって、
触媒容器となる円筒状のワークの少なくとも一方端にコーン部を成形する位置と、ワークの中間部に触媒担体間の間隔に応じた凹部を成形する位置とに、ワークを軸方向に位置決めさせるワーク位置決め手段と、
軸方向に位置決めされたワークを保持する保持手段と、
保持されたワークとスピニング工具とを相対的に軸周りに回転駆動させる駆動手段と、
を備えたことを特徴とする触媒コンバータの製造に使用されるスピニング加工装置。
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