JP3844488B2

JP3844488B2 - 多点測定装置

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Publication number: JP3844488B2
Application number: JP2006103192A
Authority: JP
Inventors: 入江　　徹; 真志太田
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2006-04-04
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: JP2006215046A

Description

本発明は、多点測定装置に関し、特に、柱体の外周に緩衝部材を巻回した状態の被測定対象を測定する多点測定装置に係る。

流体に対してフィルタ機能を有するハニカム構造の柱体を、金属製筒状部材内に緩衝部材を介して保持する柱体保持装置が流体処理装置として用いられ、種々の流体の浄化に供されている。例えば、自動車の排気系においては触媒コンバータやディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）が搭載されており、触媒担体あるいはフィルタ等（総称して担体といい、以下、触媒担体いうときはこれらを代表する）としてセラミック製の脆弱なハニカム構造の柱体が用いられている。このハニカム構造の柱体はセラミックマット等の緩衝部材を介して金属製筒状部材内に保持されて流体処理装置が構成され、その一例として触媒コンバータがある。そして、この触媒コンバータのような柱体保持装置の製造方法としては、触媒担体の外周に緩衝部材を巻回し、この緩衝部材を圧縮しながら筒状部材内に収容する圧入による製造方法が一般的である。

例えば、下記の特許文献１には、外周に保持材が装着された触媒担体を保持筒に圧入するに際し、触媒担体の外径を計測し、この計測値に適合する内径を有する保持筒に保持材が装着された触媒担体を圧入する触媒コンバータの製造方法が提案されている。また、触媒担体の外周に装着された保持材の外径を計測し、この計測値に適合する内径を有する保持筒に保持材が装着された触媒担体を圧入する方法も提案されている。更に、保持材の外径を計測するに際し、所定の圧力を加えた状態で計測することも提案されている。そして、同特許文献１においては、内径が異なる多数の保持筒の素材を予め準備しておき、その中から適正な内径を有するものを選択することが提案されている。

特開２００１−３５５４３８号公報

前掲の特許文献１には、「触媒担体２を保持筒１に圧入したときに保持材３に加わる圧力（以下、保持圧という。）と同等の圧力を保持材３に作用させた状態で保持材３の外径を計測するのが望ましい」と記載されているが、このような圧入方法において、後工程で保持材に加えられる圧力を推定することは不可能であり、この点に関する説明も見あたらない。即ち、触媒担体２を保持筒１に圧入したときに保持材３に加わる圧力と同等の圧力を保持材３に作用させた状態とする旨の記載は願望の域を脱しておらず、ほかに実現可能と解し得る開示は見あたらない。

更に、前掲の特許文献１には、「保持筒１の素材としては、圧入後の保持材３に触媒担体２に適正な圧力を作用させることができるような内径を有するものが用いられる。これは、内径が異なる多数の素材を予め準備しておき、その中から適正な内径を有するものを選択することによって達成することができる」旨記載されていることに鑑みると、圧入したときに保持材３に加わる圧力と同等の圧力を保持材３に作用させた状態で保持材３の外径を計測（これは上記のように不可能であるが、仮に可能であるとして）した結果に応じて、保持筒１の内径を調整するものでもないことは明らかである。結局、どのように圧力を作用させた状態で保持材３の外径を計測し、どのような計測結果をどのように利用しているかについては定かではない。

これに対し、従前の圧入による製造方法においては、一般的に、緩衝部材たる緩衝マットの充填密度（ＧＢＤ値と呼ばれる）を基準に触媒担体の外径と筒状部材の内径との間隙が設定される。このＧＢＤ値は、単位面積当り重量／充填間隙寸法であり、緩衝マットの充填密度に応じて面圧（単位：パスカル）が発生し、この面圧によって触媒担体が保持されるのであるが、面圧は、当然乍ら触媒担体の強度を超えない値に調整すると共に、振動や排気ガス圧力が加わる触媒担体に対し、これが筒状部材内を移動しないように保持し得る値に調整しなければならない。このためには、緩衝部材は設計範囲内のＧＢＤ値で圧入され、且つこのＧＢＤ値を製品のライフサイクルの間は維持しなければならない。

しかし、上記の一般的な圧入による製造方法においては、製造上必然的に生ずる触媒担体の外径の誤差、筒状部材の内径の誤差、及びこれらの間に介装される緩衝部材（緩衝マット）の単位面積当り重量の誤差が重畳されてＧＢＤ値の誤差となる。従って、このＧＢＤ値の誤差を最小とするための各部材の最適組合せを見い出すことは、量産のための現実的な解決とはなりえない。また、ＧＢＤ値自体も、緩衝部材の特性や個体差に左右され、しかも平面上における測定値に依拠しており、触媒担体に対し緊密に巻回された状態における測定値を表すものではない。このため、従来のようにＧＢＤ値に依存することなく、触媒担体を適切に筒状部材内に圧入することが望まれている。

ここで、触媒担体を筒状部材内の所定位置に保持するために必要とされる保持力について説明すると、筒状部材の径方向の保持力は、触媒担体の外面及び筒状部材の内面に対し直交する方向に働く緩衝部材の圧縮復元力である。一方、例えば自動車の排気装置に固定された筒状部材に対し、触媒担体及び緩衝部材には振動や排気ガス圧力によって軸方向の力が生ずるので、これに抗する力として筒状部材の軸方向（長手方向）の保持力が必要であり、これは緩衝部材と触媒担体との間の摩擦力、及び緩衝部材と筒状部材との間の摩擦力が資するところとなる。

上記の緩衝部材と触媒担体との間の摩擦力、及び緩衝部材と筒状部材との間の摩擦力は夫々、触媒担体の外面と緩衝部材との間の静摩擦係数を緩衝部材の圧縮復元力（面圧）に乗じた積、及び筒状部材の内面と緩衝部材との間の静摩擦係数を緩衝部材の圧縮復元力（面圧）に乗じた積として表される。このとき、軸方向（長手方向）の保持力としては、静摩擦係数が低い方の部材と緩衝部材との間の摩擦力が支配的となる。従って、静摩擦係数が判明している触媒担体及び筒状部材に関し、必要な摩擦力が明らかとなり、これを確保するためには緩衝部材に対する面圧を高くする必要があるが、触媒担体が脆弱な場合は径方向の荷重が過大となることを回避するためには、緩衝部材に対する面圧の限度内で、軸方向の保持力を確保し得るように設定する必要がある。

而して、緩衝部材に対する面圧は、触媒担体の外面の静摩擦係数と筒状部材の内面の静摩擦係数のうちの低い方の部材の静摩擦係数に基づいて設定し、その面圧に応じて、筒状部材の少なくとも緩衝部材保持部分の内径を設定すればよい。即ち、筒状部材内に緩衝部材を介して触媒担体を保持するに際し、最も適切な制御パラメータは、緩衝部材（緩衝マット）を介して触媒担体に付与される面圧（単位：パスカル）であり、この面圧を直接検出し、あるいはこれに一義的に対応する値もしくは近似した値を検出し、その検出結果に基づいて、圧入すべき筒状部材の少なくとも緩衝部材保持部分の内径を設定することが望ましい。

しかし、従来方法においては、前述のＧＢＤ値に基づく管理が一般的であり、いわば代用値による推定管理が行なわれているということになる。このため、推定要因が重畳されて誤差が不可避となるというだけでなく、結果的に、緩衝部材と触媒担体との間の摩擦力による保持力と、緩衝部材と筒状部材との間の摩擦力による保持力が混同されて、各部品の寸法関係が設定されている。また、前掲の特許文献１における計測においても必然的に、後工程に対する推定要因が重畳されて誤差が生ずることから、何らかの対策を講ずる必要がある。

そこで、本発明は、筒状部材の少なくとも緩衝部材を保持する部分の内径を適切に調整し、この筒状部材内に、緩衝部材を巻回した柱体を圧入して適切に保持し得る柱体保持装置の製造方法に好適な測定装置として、多点測定装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の多点測定装置は、請求項１に記載のように、ベースと、柱体の外周に緩衝部材を巻回した状態の被測定対象の回りに等間隔で、求心方向又は放射方向へ移動可能に前記ベース上に配置される少なくとも三つのスライダと、該少なくとも三つのスライダに夫々固定された少なくとも三つのホルダと、該少なくとも三つのホルダに夫々固定された少なくとも三つのロードセルと、該少なくとも三つのロードセルに夫々固定され、少なくとも前記緩衝部材の軸方向長さに相当する長さの少なくとも三つの押圧体とを備え、該少なくとも三つの押圧体を同時に同量だけ移動するように制御することとしたものである。

上記の多点測定装置において、請求項２に記載のように、前記ベースと前記少なくとも三つのホルダとの間に夫々配置され、前記少なくとも三つのスライダに夫々螺合するボールスクリューと、前記ベースに固定されたモータとを備え、該モータによって前記ボールスクリューを回転駆動して、前記少なくとも三つのスライダを夫々求心方向又は放射方向へ駆動するように構成するとよい。

上記の多点測定装置において、請求項３に記載のように、前記少なくとも三つのスライダの間に等間隔で前記ベース上に載置され、測定前に前記被測定対象に対し位置決めを行なうと共に、測定中に前記被測定対象を保持する少なくとも三つの保持装置を備えたものとするとよい。

上記の多点測定装置において、請求項４に記載のように、前記ベース上に載置され、放射方向に同時に移動可能で前記少なくとも三つのホルダが夫々固定される少なくとも三つのチャック爪と、該少なくとも三つのチャック爪が等角度で少なくとも三箇所に配置されるスクロールチャックと、前記少なくとも三つのチャック爪を同量だけ放射方向又は求心方向へ移動する駆動装置とを備えたものとしてもよい。

また、本発明の多点測定装置は、請求項５に記載のように、ケースと、該ケース内でピボットにて回動自在に軸支される二つのアームと、該二つのアームの夫々の先端に回動自在に軸支され、柱体の外周に緩衝部材を巻回した状態の被測定対象に対向するように配置される二つのヘッドと、前記ケース内で前記二つのヘッドの夫々の他端に回転自在に軸支される二つのローラフォロアと、該二つのローラフォロアがカム面に当接するカムと、該カムの先端に回動自在に軸支されるヘッドと、該ヘッドの先端及び前記二つのヘッドの夫々の先端に装着される三つのロードセルと、該三つのロードセルに夫々装着される三つの押圧体とを備え、前記カムの作動に応じて前記二つのアームを揺動させて前記三つの押圧体が前記緩衝部材を押圧するように構成してもよい。

更に、上記の多点測定装置において、請求項６に記載のように、前記押圧体の当接面は全て凸曲面に形成されるとよい。

本発明は上述のように構成されているので以下に記載の効果を奏する。即ち、請求項１乃至４に記載の多点測定装置によれば、柱体の外周に緩衝部材を巻回した状態の被測定対象に対し、少なくとも三つの押圧体によって柱体の軸芯に対して直交する方向に緩衝部材を押圧して緩衝部材を圧縮すると共に、柱体に対する緩衝部材の圧縮復元力としての面圧を検出し、この面圧が所定の値となるときの柱体の軸芯と少なくとも三つの押圧体の先端との間の所定距離を測定することができる。而して、上記の多点測定装置を柱体保持装置の製造方法に適用すれば、柱体の外径の誤差、筒状部材の内径の誤差、緩衝部材の誤差等に影響されることなく、筒状部材の少なくとも緩衝部材を保持する部分を縮径又は拡径して適切な内径に調整することができる。特に、最終的には、変数が、柱体の軸芯と筒状部材との間の距離のみということになり、必ず最適値を設定することができ、これを筒状部材の縮径又は拡径に反映することができる。従って、筒状部材内に緩衝部材を介して柱体を適切に保持した柱体保持装置を、迅速且つ容易に製造することができ、製造コストも低減することができる。

また、請求項５及び６に記載のように多点測定装置を構成すれば、メカニカルなアーム式の求心機構となり、安価な装置となる。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。先ず、本発明の一実施形態に係る多点測定装置の全体構成について図１及び図２を参照して説明する。先ず、柱体の外周に緩衝部材を介して巻回した状態の被測定対象として、柱体を構成する触媒担体２の外周に、緩衝部材を構成する緩衝マット３を一層巻回し、必要に応じ可燃性テープ等によって固定する。これによって、図１の被測定対象の一体品４が構成される。この場合において、緩衝マット３の両端には凸部と凹部（図示せず）を形成しておき、これらが相互に嵌合する一般的な巻回方法を用いるとよい。

図１及び図２において、水平なベースＢＳと各ホルダ７０との間には、夫々ボールスクリュー７４及びレール７５が配置されている。ベースＢＳ上に固定された各モータ７３によってボールスクリュー７４が回転駆動されると、これに螺合する各スライダ７６（図２に示す）が求心方向又は放射方向へ駆動され、この結果、各スライダ７６に固定された各ホルダ７０が求心方向又は放射方向へ移動するように構成されている。各ホルダ７０の上部に夫々固定された三つのロードセル８０と、ロードセル８０の下部に夫々固定され、少なくとも緩衝マット３の軸方向長さに相当する長さの三つの押圧体９０によって測定装置ＤＴが構成され、これらは個別駆動とされ、コントローラ（図示せず）により三つの押圧体９０を同時に同量だけ移動するように制御される。

上記の多点測定装置による測定は以下のように行われる。即ち、各ホルダ７０が同時に同量だけ求心方向へ移動し、触媒担体２に巻回された緩衝マット３に対し各押圧体９０が同時に当接する。各押圧体９０が更に触媒担体２方向に移動すると、緩衝マット３を放射方向から（触媒担体２の軸芯に対し直角方向から）押圧することになる。このときの各押圧部における緩衝マット３の圧縮反力を（各押圧体９０を介して）各ロードセル８０にて検出し、この検出結果が所定の値に到達したときの位置を検出する。そして、この位置に達したときの各押圧体９０と（触媒担体２の）軸芯との間の距離を求め、これらの平均値を求める。

図３及び図４は他の実施形態に係る多点測定装置を示すもので、水平なベースＢＳ上に所謂スクロールチャック５０とその駆動装置６０が載置されている。スクロールチャック５０には、放射方向に同時に移動可能なチャック爪５１が等角度で三箇所に配置されている。これらのチャック爪５１は、駆動装置６０のモータ６１によるシャフト６２の回転駆動に応じて、同量だけ放射方向又は求心方向へ移動するように構成されている。即ち、駆動装置６０によって、三つのチャック爪５１が任意に開閉又は固定可能に構成されている。各チャック爪５１上には、Ｌ字型のホルダ７０が載置固定され、各測定装置ＤＴが構成されている。即ち、各ホルダ７０の上部にはロードセル８０が固定されており、各ロードセル８０の下部には長尺の押圧体９０が固定されている。尚、スクロールチャック５０のバックラッシュによる各チャック爪５１のガタつきを防止するため、各ホルダ７０は、ベースＢＳ上に固定されたエアシリンダ７１によって、常に求心方向あるいは放射方向に付勢されている。

上記の多点測定装置による測定作動は以下のように行われる。即ち、駆動装置６０によって、三つのチャック爪５１及びこれに固定されたホルダ７０が同時に同量だけ求心方向へ移動し、触媒担体２に巻回された緩衝マット３に対し各押圧体９０が同時に当接する。各押圧体９０が更に触媒担体２方向に移動すると、緩衝マット３を放射方向から（触媒担体２の軸芯に対し直角方向から）押圧することになる。このときの各押圧部における緩衝マット３の圧縮反力を（各押圧体９０を介して）各ロードセル８０にて検出し、この検出結果が所定の値に到達したときの位置を検出する。そして、この位置に達したときの各押圧体９０と（触媒担体２の）軸芯との間の距離を求め、これらの平均値を求める。

この場合において、例えばモータ６１の回転数に基づき各押圧体９０の先端位置を特定することができるので、各押圧体９０と（触媒担体２の）軸芯との間の距離を求めることができる。あるいは、図３に示すように、デジタル側長システム（例えば、ソニープレシジョンテクノロジー株式会社製の商品名「マグネスケール」）を用いた位置測定装置７２により、直接ホルダ７０等の移動量を検出することができるので、本実施形態ではこの方法によって各押圧体９０の移動距離を直接検出することとしている。

更に、スクロールチャック５０上には、各測定装置ＤＴの間に等間隔で三つの保持装置４０が載置固定されている。これは、測定前に触媒担体２及び緩衝マット３の一体品４に対し位置決め（センタリング）を行なうと共に、測定中に補助的な保持を行なう装置で、エアシリンダ４１によって保持体４２を求心方向又は放射方向に付勢するように構成されている。而して、測定工程に先立ち、各保持装置４０が求心方向へ移動して一体品４の位置決めが行なわれる。そして、その状態で軽く求心方向への力が付与されて保持される。この保持状態中に、測定装置ＤＴによる一連の測定が行なわれ、測定終了後はエアシリンダ４１によって保持体４２が放射方向に駆動されて緩衝マット３から離隔し、初期位置に戻る。

図５及び図６は更に他の実施形態に係る多点測定装置を示すもので、メカニカルなアーム式の求心機構を利用した装置である。図５に示すように、ケース３０内でピボット３１にて二つのアーム３２が回動自在に軸支され、夫々の先端にヘッド３３が回動自在に軸支されている。そして、各ヘッド３３の先端には、他の実施形態と同様の押圧体９０及びロードセル８０が装着されている。各アーム３２の他端には、ローラフォロア３４がケース３０内で回転自在に軸支されており、各ローラフォロア３４はカム３５の外面（カム面）に当接し、その反力で各アーム３２を揺動させるように構成されている。更に、カム３５の先端にも、ヘッド３３が回動自在に軸支され、その先端に押圧体９０及びロードセル８０が装着されている。そして、カム３５は、エアシリンダ３６によって図５の上下方向に駆動されるように構成されている。

而して、カム３５がエアシリンダ３６によって図５の上方に駆動されると、カム３５の先端と共に二つのアーム３２の先端が相互に近接する方向に揺動し、三つの押圧体９０及びロードセル８０は求心方向へ移動する。これにより、触媒担体２及び緩衝マット３の一体品４が軸芯にセンタリングされた後に緩衝マット３が圧縮されるので、前記実施形態と同様の測定が可能となる。尚、図６は、三つの押圧体９０によって緩衝マット３が圧縮されている状態を示す。

上記図５及び図６に示す実施形態では、押圧体９０の当接面は全て凹曲面に形成されているが、図７に示すように当接面が凸曲面の押圧体９１としてもよい。このほか、緩衝マット３に当接する部分の面積が把握できれば、当接面の形状は任意に設定することができる。尚、各実施形態におけるシリンダはエアシリンダとしたが、これに限らず、油圧式あるいは電気式等任意である。

ここで、上記の多点測定装置による測定の基本的な考え方について、図８及び図９に示す単点測定を用いて説明する。被測定対象の一体品４を一対のクランプ装置５間に把持し、測定装置ＤＴの押圧体９によって、緩衝マット３を介して触媒担体２をその軸芯Ｚに対して直交する方向に押圧すると共に、触媒担体２に付与される面圧を検出し、該面圧が所定の値となるときの、触媒担体２の軸芯Ｚと押圧体９との間の距離Ｌを測定する。そして、測定後、押圧体９を原位置に復帰させた後、クランプ装置５による把持を解除する。尚、この測定行程において、触媒担体２及び緩衝マット３自体の寸法及び特性値を測定する必要はない。

図８に示すクランプ装置５は、例えばコレットチャックで構成され、これによって触媒担体２の上下端部が挟持されてその軸芯Ｚが所定の測定位置にセットされる。測定装置ＤＴは、モータ１１駆動のボールスクリュー式アクチュエータ１０と、その先端にロードセル８を介して支持された押圧体９と、後端に配置された位置検出手段たるロータリエンコーダ１２を備えている。ロードセル８及びロータリエンコーダ１２の検出信号は電子制御装置（以下、コントローラという）ＣＴに入力され、後述の各種データに変換されてメモリ（図示せず）に記憶されると共に、モータ１１はコントローラＣＴによって駆動制御されるように構成されている。

押圧体９は触媒担体２の軸芯Ｚに対して直交する方向（図８の左右方向）に進退し、緩衝マット３に当接後これを圧縮し得るように配置される。押圧体９の当接面積は既知であるので、この押圧体９によって測定対象たる触媒担体２及び緩衝マット３が押圧されたときの反力が、触媒担体２に対する面圧としてロードセル８によって検出され、コントローラＣＴに入力される。コントローラＣＴにおいては、ロードセル８の検出信号が面圧値に換算されてメモリに記憶され、別途予め入力された所定の面圧値と比較される。また、ロータリエンコーダ１２によって押圧体９の進退量及び停止位置がボールスクリュー（図示せず）の回転情報として検出され、コントローラＣＴに入力される。コントローラＣＴにおいては、ロータリエンコーダ１２の検出信号がリアルタイムで押圧体９の進退量及び停止位置の値に変換されてメモリに記憶される。尚、これらの検出手段とコントローラＣＴとの間は電気的に接続してもよいし光学的に接続してもよい。

上記のように構成された測定装置ＤＴを以下のように駆動することによって、触媒担体２の軸芯Ｚと押圧体９との間の距離と、そのときに触媒担体２に付与される面圧との関係を測定することができる。即ち、押圧体９を初期位置から前進（図８の左方向に移動）させて緩衝マット３の一部を押圧し、図８に示すように、押圧部における緩衝マット３の圧縮反力をロードセル８によって検出し、この検出結果が所定の値に到達したときの位置（図９に示す軸芯Ｚから距離Ｌの位置ＳＰ）を検出する。この位置（軸芯Ｚから距離Ｌの位置）は、製品となった後の緩衝マット３の面圧が所定の値となるときの、後述する筒状部材の（縮径加工後の）緩衝マット３保持部分の内壁面の位置に相当する。従って、触媒担体２に付与される押圧力とそれによって生ずる反力（面圧）との関係を、予めコントローラＣＴのメモリに記憶しておき、この関係に基づきロードセル８の検出信号（反力）を面圧値に変換し、これと所定の面圧値とを比較しながら押圧体９を上記の位置（軸芯Ｚから距離Ｌの位置）まで前進させ、押圧体９の移動距離を求める。

而して、押圧体９の先端の初期位置と触媒担体２の軸芯Ｚとの間の所定距離から、ロータリエンコーダ１２によって検出される押圧体９の移動距離を差し引けば押圧体９の先端の位置（即ち、軸芯Ｚからの距離Ｌ）を判定することができ、この位置が、製品状態（即ち、後述する筒状部材内で触媒担体２に対する面圧が所定の面圧値で保持されている状態）における、筒状部材の（縮径加工後の）緩衝マット３保持部分の内壁面の位置ということになる。このように、本実施形態によれば触媒担体２及び緩衝マット３の寸法や特性値を個別に測定することなく、また前述のＧＢＤ値を用いることなく、所定の面圧値となる位置（図９に示す軸芯Ｚから距離Ｌの位置ＳＰ）を判定することができる。即ち、上記の触媒担体２の軸芯Ｚと押圧体９の先端との間の距離Ｌは、結果的に触媒担体２の外径誤差のみならず緩衝マット３の単位面積当り重量の誤差をも考慮した値となるので、これらの誤差を別途測定する必要はない。

尚、上記の距離Ｌは、次工程に備え、コントローラＣＴのメモリに記憶されるが、必要に応じて表示するように構成してもよい。また、押圧体９は、必ずしも所定の位置（図９に示す軸芯Ｚから距離Ｌの位置）で停止させる必要はなく、この位置を検出後そのまま連続して後退させ、更に、この押圧体９の後退に同期してクランプ装置５による把持を解除させるように構成してもよい。

図１乃至図７に示す多点測定装置においては、上記の単点測定が各ロードセル８０及び各押圧体９０に適用される。即ち、前述のように、各押圧体９０が触媒担体２方向に移動すると、緩衝マット３を放射方向から（触媒担体２の軸芯に対し直角方向から）押圧することになるので、このときの各押圧部における緩衝マット３の圧縮反力を（各押圧体９０を介して）各ロードセル８０にて検出し、この検出結果が所定の値に到達したときの位置（図９に示す軸芯Ｚから距離Ｌの位置ＳＰに対応）を検出する。そして、多点測定装置においては、上記の位置に達したときの各押圧体９０と（触媒担体２の）軸芯との間の距離を求め、これらの平均値を求めることとしている。

次に、多点測定装置による上記の測定結果を柱体保持装置の製造方法に適用した一例について説明する。図１０は、上記の測定結果に基づき、筒状部材に対し縮径加工を行い、緩衝マット３の保持部分を形成する工程から、緩衝マット３の圧入工程、及び端部に対するネッキング加工工程を経て製品とするまでの工程を示すもので、加工対象の管素材たる筒状部材１５（加工後は外筒あるいはハウジングと呼ばれる）は、例えばステンレススチール管で形成されており、その必要内径は、当然乍ら、後述する縮径加工後の内径よりも大径に設定される。

先ず、縮径加工の工程（Ａ）では、筒状部材１５に対してスエージング加工、スピニング加工、プレス加工等公知の塑性加工を行い、略中央の緩衝マット３保持部分（予定範囲）の全長に亘って、内径調整部たる緩衝マット３保持部分の内側の実質的な半径（Ｌ）の縮径部１６を有する鼓状に形成する。ここで重要な点は、縮径部１６における内側の半径がＬであるという点である。即ち、内側の半径がＬとなるように縮径部１６を形成することにより、前述の測定工程でシミュレートした所定の面圧値となる緩衝マット３保持部分の内側の半径を、図９に示す軸芯Ｚからの距離Ｌを媒介として再現したことになる。縮径加工においては、測定工程にてコントローラＣＴ内に記憶された距離Ｌの値を用いて自動的に縮径装置（図示せず）を制御するように構成してもよいし、コントローラＣＴによって表示された距離Ｌの値を見て縮径装置の目標値として入力するように構成してもよい。

次に、圧入工程（Ｂ）では、筒状部材１５の大径の開口部２３又は２４から一体品４を挿入し、所定位置に至るまで圧入するのであるが、縮径部１６の両端に形成されたテーパ部１７又は１８が圧入ガイドとして機能するため、従来の圧入法のような圧入治具を用いる必要がなく、圧入治具の利用に伴う不具合は発生しない。もちろん、テーパ部１７及び１８を形成することなく従来の圧入治具を用いて圧入することとしてもよい。特に、前述の測定行程において、少なくとも緩衝マット３の軸方向長さに相当する長さの三つの押圧体９０によって緩衝マット３を圧縮して測定することとしており、圧縮状態では全体の外径が小さくなっているので、この圧縮状態から圧縮前の状態に復元するまでの状態にある一体品４を筒状部材１５に圧入する際に、摩擦抵抗が少なく容易に圧入することができる。

而して、圧入工程（Ｂ）による一体品４の保持完了後は、縮径部１６内で緩衝マット３が設計面圧値を保って触媒担体２を保持する状態が実現されたこととなる。ここで、実際の面圧値は、構成品の公差累積により上限値と下限値を有する一定の数値幅（以下、面圧レンジという）があり、例えば、超薄壁の２ｍｉｌ９００ｃｐｓｉの触媒担体においては、従来は面圧レンジとして０．０５ＭＰａ〜０．７ＭＰａという広い範囲を設定せざるを得ず、触媒担体の破損や保持不可能となる限界値に対して、許容マージンが殆どなく、工程上のリスクが大きかった。これに対し、本発明では実質的に面圧そのものを測定しているので、理論上は面圧レンジをゼロにでき、測定誤差を見込むとしても、極めて狭い面圧レンジを設定すればよく、上記と同じ触媒担体における面圧レンジは例えば０．２ＭＰａ〜０．３ＭＰａという極めて狭い範囲の設定で済むことになる。

これにより、上記の許容マージンが増加することはもちろん、設計の自由度も格段に大きくなる。つまり、従来の面圧レンジである０．０５ＭＰａ〜０．７ＭＰａの範囲内であれば、図１０の製造方法における面圧レンジ（０．２ＭＰａ〜０．３ＭＰａ）を自由にシフトさせることができるので、例えば触媒担体保持の信頼性向上を狙うのであれば、面圧レンジごと高面圧方向にシフトさせて、例えば面圧レンジを０．３ＭＰａ〜０．４ＭＰａに設定することとしてもよい。これを実現するためには、図１０の製造方法においては、測定結果の距離Ｌの値を基に設定する縮径量（あるいは、後述する拡径量）を修正して、特定の範囲内で目標とする面圧値に修正して設定すればよく、具体的には、上記の半径（軸芯と内壁面との距離）を距離Ｌの値に対して特定量だけ小さく、あるいは大きく設定すればよい。

そして、触媒コンバータ製品とする製品化工程（Ｃ）においては、縮径工程（Ｂ）にて得られた両端部に対し、スエージング加工、スピニング加工、プレス加工等の塑性加工を行い、ネッキング部２０及び２１を一体的に形成することになるが、本発明とは直接関係しないので加工方法の説明は省略する。尚、触媒コンバータに代えてＤＰＦを製造する場合には、触媒担体に代わり、柱体としてフィルタ（図示せず）が用いられることになるだけで、工程自体には殆ど差異はない。更に、前述の測定工程と圧入工程は必ずしも連続して行なう必要はなく、時間及び場所を異にして行なうこととしてもよい。例えば、ある工場で測定工程が行なわれた一体品４を、別の工場で筒状部材１５内に圧入することとしてもよい。

また、筒状部材に対し拡径加工を行ない、緩衝マット３の保持部分を形成することとしてもよく、その場合には、図１０における縮径加工の工程（Ａ）に代えて、拡径加工の工程が設けられ、筒状部材１５に対し、メカニカル、弾性体、液圧等によるエキスパンディング加工、拡径スピニング加工等の塑性加工を行い、略中央の緩衝マット３保持部分（予定範囲）の全長に亘って、内径調整部たる拡径部、テーパ部及び大径の開口部（図示省略）を有する形状に成形することになる。ここでも、拡径部における内側の半径がＬであるという点が重要であり、内側の半径がＬとなるように拡径部を形成する必要がある。尚、筒状部材１５の全長に亘って一様に拡径することとしてもよい。

本発明の一実施形態に係る多点測定装置を示す平面図である。本発明の一実施形態に係る多点測定装置を示す正面図である。本発明の他の実施形態に係る多点測定装置を示す平面図である。本発明の他の実施形態に係る多点測定装置を示す正面図である。本発明の更に他の実施形態に係る多点測定装置を示す平面図である。本発明の更に他の実施形態に係る多点測定装置を示す平面図である。本発明の更に他の実施形態に係る多点測定装置を示す平面図である。本発明の一実施形態における測定原理を示す側面図である。本発明の一実施形態における測定原理を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る多点測定装置の測定結果を柱体保持装置の製造方法に適用したときの縮径工程、圧入工程及び製品化工程を示す一部断面図である。

符号の説明

２触媒担体
３緩衝マット
４一体品
ＢＳベース
ＤＴ測定装置
７０ホルダ
８，８０ロードセル
９，９０押圧体

Claims

ベースと、柱体の外周に緩衝部材を巻回した状態の被測定対象の回りに等間隔で、求心方向又は放射方向へ移動可能に前記ベース上に配置される少なくとも三つのスライダと、該少なくとも三つのスライダに夫々固定された少なくとも三つのホルダと、該少なくとも三つのホルダに夫々固定された少なくとも三つのロードセルと、該少なくとも三つのロードセルに夫々固定され、少なくとも前記緩衝部材の軸方向長さに相当する長さの少なくとも三つの押圧体とを備え、該少なくとも三つの押圧体を同時に同量だけ移動するように制御することを特徴とする多点測定装置。
前記ベースと前記少なくとも三つのホルダとの間に夫々配置され、前記少なくとも三つのスライダに夫々螺合するボールスクリューと、前記ベースに固定されたモータとを備え、該モータによって前記ボールスクリューを回転駆動して、前記少なくとも三つのスライダを夫々求心方向又は放射方向へ駆動することを特徴とする請求項１記載の多点測定装置。
前記少なくとも三つのスライダの間に等間隔で前記ベース上に載置され、測定前に前記被測定対象に対し位置決めを行なうと共に、測定中に前記被測定対象を保持する少なくとも三つの保持装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の多点測定装置。
前記ベース上に載置され、放射方向に同時に移動可能で前記少なくとも三つのホルダが夫々固定される少なくとも三つのチャック爪と、該少なくとも三つのチャック爪が等角度で少なくとも三箇所に配置されるスクロールチャックと、前記少なくとも三つのチャック爪を同量だけ放射方向又は求心方向へ移動する駆動装置とを備えたことを特徴とする請求項１記載の多点測定装置。
ケースと、該ケース内でピボットにて回動自在に軸支される二つのアームと、該二つのアームの夫々の先端に回動自在に軸支され、柱体の外周に緩衝部材を巻回した状態の被測定対象に対向するように配置される二つのヘッドと、前記ケース内で前記二つのヘッドの夫々の他端に回転自在に軸支される二つのローラフォロアと、該二つのローラフォロアがカム面に当接するカムと、該カムの先端に回動自在に軸支されるヘッドと、該ヘッドの先端及び前記二つのヘッドの夫々の先端に装着される三つのロードセルと、該三つのロードセルに夫々装着される三つの押圧体とを備え、前記カムの作動に応じて前記二つのアームを揺動させて前記三つの押圧体が前記緩衝部材を押圧するように構成されていることを特徴とする多点測定装置。
前記押圧体の当接面が全て凸曲面に形成されていることを特徴とする請求項５記載の多点測定装置。