JP3885359B2 - ハニカム構造体成形用金型の製造方法 - Google Patents
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Description
【0001】
【技術分野】
本発明は,薄肉のハニカム構造体を押出成形するための成形用金型を製造する方法に関する。
【0002】
【従来技術】
例えば自動車等の排気ガス浄化用コンバータにおける触媒担体としては,後述する図8に示すごときハニカム構造体8が用いられている。このハニカム構造体8は,図9に示すごとく,格子状に形成されたセル壁81によって多数のセル82を有している。
【0003】
かかるハニカム構造体8の製造は押出成形により行う。このとき用いる成形ダイスは,後述する図4,図5に示すごとく,ハニカム構造体成形用の金型1を主体として,これにガイドリング19等を組み合わせて構成される。
ハニカム構造体成形用の金型1は,後述する図4〜図7に示すごとく,材料を受ける側の面に材料供給用の供給穴4を有するとともに,その反対側面の押出し面18には格子状のスリット溝2を有している。またスリット溝2はその格子点において各供給穴4と連通するよう配置されている。
【0004】
そして,押出成形時には,図5に示すごとく,金型1の供給穴4側から材料88を供給し,スリット溝2からハニカム構造体8を連続的に押出す。押出されたハニカム構造体8は,適当な長さに順次切断され,その後乾燥することにより製品化される。
【0005】
次に,上記押出成形に用いる金型1の従来の製造方法につき説明する。
まず,図16(a)に示すごとく,金型1の材料となる金型素材10を準備する。この金型素材10は,同図に示すごとく,スリット溝を形成すべき溝形成面11を突出させた状態で予め設けてある。この溝形成面11は,この段階では四角い外形形状を有している。
【0006】
次いで,図16(b)に示すごとく,金型素材10における溝形成面11と反対側の面(穴加工面)14から供給穴4をドリル,又は放電加工,電解加工等により設ける。
次いで,図16(c)に示すごとく,金型素材10の溝形成面11にスリット溝2を設ける。
次いで,溝形成面11の四角い外形形状を円形状に削って,図4に示すごとく円形状の押出し面18を有するハニカム構造体成形用金型1を得る。
【0007】
ここで,上記スリット溝2を形成するに当たっては,図17に示すごとく,円形薄刃砥石等の回転工具7を用い,これを溝形成面11に対して相対移動させて溝形成面11を研削又は切削することにより行う。
そして,その作業を,スリット溝の数だけ縦横に複数回繰り返すことにより,格子状のスリット溝2を得ることができる。
このとき,平行な複数のスリット溝は,図18に示すごとく,その一番端の(1)のスリット溝2から他端のスリット溝まで1ピッチの加工間隔をあけて順次加工する。即ち,同図において,(1),(2),(3)..の順に加工する。
なお,回転工具7としては,円形薄刃砥石の他にフライスカッター等がある。
【0008】
【解決しようとする課題】
しかしながら,上記従来のハニカム構造体成形用金型1の製造方法においては次の問題がある。
即ち,近年のハニカム構造体への薄肉化要求に応えるため,ハニカム構造体成形用金型のスリット溝は,その溝幅を例えば約150μm以下,その深さを溝幅の10倍以上の長さの溝,いわば極細深溝とすることが必要となってきた。
【0009】
極細深溝を形成するには,150μm以下の厚みを有する回転工具を用いる必要がある。しかしながら,この場合に上記従来と同様の製造方法をとった場合には,従来は発生しなかったようなトラブルが発生するようになった。
【0010】
例えば,図18に示すごとく,平行な複数のスリット溝2を設ける際には,上記のごとく,その一端のスリット溝2から1ピッチの加工間隔をあけて(1),(2),(3)..と順次スリット溝2を設ける。このとき,図19に示すごとく,回転工具7の軸部を真っ直ぐに移行させているにも関わらす,回転工具7が一方に反った状態で加工が進み,その加工軌跡の蛇行99が頻繁に発生する。
この加工軌跡の蛇行99が発生した場合には,回転工具7が例えば符号98の位置に置いて破損すると共に,金型素材10が傷つけられて不良品となってしまう。
【0011】
上記不具合の原因の一つとしては,極細深溝形成用の回転工具7(図20(b))が,従来の厚肉の回転工具97(図20(a))のような逃がし面975を有していないということが考えられる。つまり,回転工具7の側面と被加工材との接触面積が従来よりも増加し,これが種々の悪影響を与えていると考えることができる。しかしながら,150μm以下の厚みの回転工具7に逃がし面を設けることは非常に困難であり,回転工具7の改良には限界がある。そのため,回転工具7の改良とは別に,スリット溝加工方法自体の改良が必要である。
【0012】
また,上記従来の製造方法により作製したハニカム構造体成形用金型1においては,成形するハニカム構造体の成形性にも問題があった。
即ち,上記複数のスリット溝2の加工を進める場合には上記回転工具7の摩耗が徐々に進み,形成されるスリット溝2の溝幅が徐々に狭くなっていくという現象が生じる。この現象は従来より存在するが,上記のごときスリット溝の幅が狭くなった場合にはその影響が大きくなってきた。
【0013】
具体的には,上記のごとく平行な複数のスリット溝を一端から他端まで順序正しく連続して加工した場合には一端側から他端側に向けてスリット溝の溝幅が徐々に狭く変化するという,変化の傾向性が生じる。
このような溝幅の変化に傾向性がある金型97を用いてハニカム構造体を成形した場合には,図21に示すごとく,スリット溝の溝幅の広い方から狭い方へハニカム構造体8が曲がって成形されてしまうという不具合が生じる。
【0014】
本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,150μm以下の厚みの回転工具を用いても,これが破損することなくスムーズにスリット溝を形成することができ,かつ,得られるハニカム構造体の成形性に優れた,ハニカム構造体成形用金型の製造方法を提供しようとするものである。
【0015】
【課題の解決手段】
請求項1の発明は,自動車の排ガス浄化用コンバータにおける触媒単体として使用するハニカム構造体を製造するハニカム構造体成形用金型であって,材料供給用の複数の供給穴と,該供給穴に連通して格子状に設けられ材料をハニカム形状に成形するためのスリット溝とを有し,かつ各スリット溝は溝幅が150μm以下であると共にその溝幅の10倍以上の溝深さを有するハニカム構造体成形用金型を製造する方法において,
上記スリット溝の加工は,150μm以下の厚みを有すると共に加工が進むにつれて摩耗する回転工具を用いて金型素材を研削又は切削することにより行い,
かつ,同一方向に沿って平行に設ける複数のスリット溝の加工は,幅方向中心から同じ距離に位置する左右のスリット溝を連続加工するという単位加工を順次繰り返して行うことを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造方法にある。
【0016】
本発明において最も注目すべきことは,上記の同一方向に沿って平行に設ける複数のスリット溝の加工順序は,従来のように一端側から他端側へ向かって順次加工を進める順序ではなく,上記のランダムな順序で行うことである。
【0017】
ここで,上記加工順序による溝幅の変化とは,スリット溝の加工が進むにつれて上記回転工具が摩耗して薄くなり,そのため,加工される溝幅も加工順序が遅くなるほど狭くなるという現象をいう。
また,上記ランダムな順序とは,上記の溝幅の変化がハニカム構造体の成形性に影響を与えないような配列になるような順序,例えば,溝幅の変化の傾向性がなくなるような順序をいう。具体的には,後述するごとく種々の順序をとることができる。
【0018】
また,得ようとするスリット溝は溝幅が非常に狭く,その溝幅の10倍以上の溝深さを有する,極細深溝である。
この極細深溝のスリット溝の加工は,上記回転工具を用いて行う。具体的には,回転工具を回転させながらその外周端部を金型素材の溝形成面に当て,これを回転軸に直角の方向に移動させる。これにより,溝形成面が研削又は切削されてスリット溝が得られる。
【0019】
また,上記回転工具としては,上記のごとく150μm以下の厚みを有するものを用いる。この厚みは,得ようとするスリット溝の溝幅に応じて選定する。また,回転工具としては,ダイヤモンド,CBN等の砥粒を結着剤により薄い円盤状に固めた円形薄刃砥石や,フライスカッター等がある。
【0020】
次に,本発明の作用効果につき説明する。
本発明においては,上記の同一方向に沿って平行に設ける複数のスリット溝の加工順序を,上記のランダムな順序とする。そのため,金型に形成される複数のスリット溝の溝幅は,一方に偏って狭い部分あるいは広い部分が集まるということがなく,溝幅の変化に傾向性がなくなる。
【0021】
そのため,本発明の方法により製造したハニカム構造体成形用金型を用いてハニカム構造体を成形する場合には,押出成形時に曲がるという不具合を生じさせることなくハニカム構造体を成形することができる。
【0022】
また,本発明においては,上記のごときランダムな加工順序によりスリット溝を加工するので,上記回転工具の破損という不具合の防止をも図ることができる。即ち,上記ランダムな加工順序をとることにより,従来の一方向から順次加工する場合に比べて回転工具に与えるスリット溝の壁からの反力のバランス(詳細は後述する)を向上させることができる。それ故,回転工具の蛇行及び破損を抑制することができる。
【0023】
したがって,本発明によれば,150μm以下の厚みの回転工具を用いても,これが破損することなくスムーズにスリット溝を形成することができ,かつ,得られるハニカム構造体の成形性に優れた,ハニカム構造体成形用金型の製造方法を提供することができる。
【0024】
本発明では,同一方向に沿って平行に設ける複数のスリット溝の加工は,幅方向中心から同じ距離に位置する左右のスリット溝を連続加工するという単位加工を順次繰り返して行う。これにより,スリット溝の加工順序による溝幅の変化を,確実に傾向性のないものにすることができる。
【0025】
なお,上記スリット溝の本数が奇数の場合には,幅方向中央のスリット溝を上記単位加工とは別に加工する必要がある。この場合には,この中央のスリット溝の加工を,最初あるいは最後に行ってもよいし,いずれかの単位加工と単位加工との間に行ってもよい。
また,上記単位加工のうちの左右のスリット溝の加工順序はいずれを先に行ってもよい。また,上記単位加工をひとまとまりとして行う限り,どの位置の単位加工をどのような順序で行うかは自由に設定することができる。
【0026】
次に,上記従来の不具合の内,特に回転工具の蛇行,破損等をさらに確実に防止するには,請求項2の発明のように,同一方向に沿って平行に設ける複数のスリット溝は,隣り合うスリット溝と少なくとも2ピッチ以上の加工間隔をあけて加工することが好ましい。
【0027】
本発明において注目すべきことは,上記スリット溝の加工は,隣り合うスリット溝と少なくとも2ピッチ以上の加工間隔をあけて行うことである。即ち,従来においては複数のスリット溝を平行に設ける際に,その一番端のスリット溝から順次溝加工を行っていたが,本発明においてはその加工順序を積極的に変更し,少なくとも2ピッチ以上の加工間隔をあけて溝加工する。
【0028】
上記2ピッチ以上の加工間隔とは,得ようとする隣接するスリット溝の間隔を1ピッチとした場合の,その2倍以上の間隔をいう。したがって,加工間隔は3ピッチでも4ピッチでもそれ以上でもよいが,当然に1ピッチの整数倍の間隔となる。
また,上記加工間隔のあけ方は,種々の態様をとることができる。例えば,一方から順次2ピッチ以上の加工間隔をあけて加工する方法や,中央部のスリット溝を最初に加工し,これを挟んで両側に2ピッチ以上の加工間隔をあけて交互に溝加工していく方法等がある(実施形態例参照)。
但し,上記のごとく,スリット溝の加工順序は,加工順序による溝幅の変化がハニカム構造体の成形性に影響を与えないようなランダムな順序で行う。
【0029】
なお,例えば2ピッチの加工間隔をあけてスリット溝を設けた後,その間のスリット溝を設ける際にはもはや1ピッチしか加工間隔をとることができない。したがって,上記2ピッチ以上の加工間隔をあけるのは,4ピッチ以上の未加工部分が存在する場合に限られることとなる。
【0030】
次に,本発明の作用効果につき説明する。
本発明においては,平行な複数のスリット溝を形成するに当たり,加工順序を積極的に変更し,少なくとも2ピッチ以上の加工間隔をあけて加工する。そして,2ピッチ以上の加工間隔がとれなくなった場合には,1ピッチの加工間隔において残りのスリット溝を加工する。
このような順序でスリット溝を加工することにより,従来発生していた切削軌跡の蛇行を確実に防止することができ,スムーズな溝加工を行うことができる。
【0031】
この効果は以下のような理由によると考えられる。
即ち,まず従来のスリット溝加工において切削軌跡の蛇行が発生する原因を考察してみると次のように考えられる。スリット溝を端から1ピッチずつあけて順次設ける場合には,加工する溝の両側に存在する未加工部分(壁)の厚みが,一方は1ピッチ分の厚みを有し,他方は,残りの溝加工面の幅に相当する非常に大きい厚みを有している。かかる状態において溝加工を進める場合には,回転工具が両側の壁から受ける反力に比較的大きな相違が生じうる。
【0032】
一方,上記回転工具としては,上記極細深溝のスリット溝を形成するため150μm以下の厚みを有する極薄のものを用いている。そのため,回転工具は,両側から受ける応力のバランスが変わった場合には簡単に一方に反ってしまう。
したがって,従来においては,加工中にスリット溝の両側の壁から上記回転工具に与えられる反力バランスが崩れることにより,回転工具が徐々に一方に反り,蛇行を発生させていたと考えられる。ただし,上記蛇行が発生するメカニズムは,現在のところ必ずしも明確にはされていない。
【0033】
これに対し,本発明においては,2ピッチ以上の加工間隔をあけてスリット溝を設ける。そのため,回転工具がスリット溝の左右の壁から受ける反力の差は従来よりも緩和される。即ち,例えば2ピッチの厚みの壁は,1ピッチの厚みの壁よりも剛性が向上し,その分発生させる上記反力も,上記の非常に大きい厚みを有する壁に近づくと考えられる。
そのため,2ピッチ以上の加工間隔をあけてスリット溝を加工する場合には,加工中に回転工具に与えられる反力が適度にバランスした状態となり,上記蛇行を防止できると考えられる。
【0034】
また,スリット溝の加工が進んだ場合には,2ピッチ以上の加工間隔がとれなくなる場合がある。具体的には,両側に1ピッチの加工間隔しかとれない場合と,一方に1ピッチの加工間隔が,他方に2ピッチの加工間隔がとれる場合とが発生する。前者の場合には,加工中に回転工具が受ける両側からの反力が同じであるため蛇行は生じにくい。一方,後者の場合においても,1ピッチの厚みの壁と2ピッチの厚みの壁の反力はそれほど大きな差が発生しないと考えられ,蛇行が生じないと考えられる。
【0035】
このように,本発明においては,2ピッチ以上の加工間隔をあけてスリット溝を加工することにより,最後まで蛇行の発生を抑制することができる。
したがって,本発明によれば,150μm以下の厚みの回転工具を用いても,これが破損することなくスムーズにスリット溝を形成することができる,ハニカム構造体成形用金型の製造方法を提供することができる。
【0036】
次に,請求項3の発明のように,上記加工間隔は,2.0mm以上であることが好ましい。これにより,確実に上記蛇行を防止することができる。これは,加工間隔,即ちスリット溝を挟む未加工部分(壁)の厚みが2.0mm以上であれば,その厚みが変化しても,加工中に回転工具に与える反力が大幅には変化しないからであると考えられる。一方,2.0mm未満の場合には,上記壁の剛性が小さくなって大幅に上記反力が変化し,蛇行の発生に影響を与えると考えられる。
【0037】
また,請求項4の発明のように,上記加工間隔は,設けようとするスリット溝がその左右の未加工部分を2等分する位置に最も近い位置となるように設定することが好ましい。具体的には,最初は溝形成面を2等分する位置に最も近いスリット溝を加工し,次いで,溝形成面を4等分する位置に最も近いスリット溝を加工し,次いで,8等分...と順次等間隔に加工することが好ましい。これにより,スリット溝の両側の壁から回転工具が受ける上記反力は,さらにバランスよくなり,切削軌跡の蛇行を確実に防止することができる。
【0038】
また,請求項5の発明のように,上記スリット溝の加工時においては,上記回転工具の欠損状態を確認する工具チェック工程をとることが好ましい。即ち,従来のように,全ての溝加工を連続的に行うのではなく,その途中で回転工具の欠損状態を確認し,必要であれば回転工具の交換を行うことが好ましい。これにより,回転工具の破損を未然に防止することができ,総合的な加工能率の向上及び製品の品質向上を図ることができる。
【0039】
また,請求項6の発明のように,上記工具チェック工程は,上記回転工具における欠損部数と,欠損部深さと,欠損部長さとを測定し,これらの測定値をそれぞれの所定の設定値と比較して,上記回転工具の寿命を判断することが好ましい。即ち,回転工具が破損に至る状態を,回転工具の欠損部数,欠損部深さ,欠損部長さに関連づけてそれぞれ経験的に設定値を設けておき,実際の測定値と比較することにより上記寿命を判断することが好ましい。これにより,判断の的確性を向上させることができる。
【0040】
また,請求項7の発明のように,上記各設定値は,上記欠損部数が1個,上記欠損部深さが0.5mm,上記欠損部長さが0.5mmであることが好ましい。即ち,各評価項目のいずれかが上記設定値を超える場合には,回転工具を早期に交換することが好ましい。これにより,回転工具の早期破損を防止することができる。
【0041】
【発明の実施の形態】
実施形態例1
本発明の実施形態例にかかるハニカム構造体成形用金型の製造方法につき,図1〜図9を用いて説明する。
本例の製造方法は,図4〜7に示すごとく,材料供給用の供給穴4と,供給穴4に連通して格子状に設けられ材料88をハニカム形状に成形するためのスリット溝2とを有し,かつ各スリット溝2はその溝幅W(図7)の10倍以上の溝深さHを有するハニカム構造体成形用金型1を製造する方法である。
【0042】
また,本例において製造する金型1は,図8,図9に示すごとく,セル82を構成するセル壁81の厚みK(図9)が例えば100μm,セルピッチが約1.3mmという非常に薄肉化されたハニカム構造体8を押出成形するためのものである。したがって,スリット溝2の溝幅は約105〜110μm,溝ピッチは約1.3mmにする必要がある。このため,後述する回転工具7としては,100μmのものを用いる。
【0043】
そして,金型1を製造するに当たっては,まず,図3に示すごとく,スリット溝2を形成する溝形成面11と供給穴4を設ける穴加工面14とを表裏に有する金型素材10を準備する。そして,前述した図16(b)に示すごとく,金型素材10の穴加工面14から供給穴4を形成する。
次いで,金型素材10の溝形成面11にスリット溝2を格子状に設ける。このときスリット溝2は,図3における矢印A方向に沿って平行に多数のスリット溝2を設けた後,矢印B方向に沿って平行に多数のスリット溝2を設ける。
【0044】
スリット溝2の加工は,図2に示すごとき溝加工装置5を用いて行う。溝加工装置5は,金型素材10をセットするテーブル52と,回転工具7を回転可能に保持する工具支持部53とよりなる。工具支持部53は回転シャフト54を介して回転工具7を保持している。また,テーブル52は,予め設定した順序に従って,縦横上下に移動するよう構成されている。
また,回転工具7としては,厚み100μmの円形薄刃砥石を用いた。
【0045】
上記構成の溝加工装置5を用い,まず矢印A方向に複数のスリット溝を平行に設ける。このとき,本例においては,スリット溝の加工順序は,加工順序による溝幅の変化がハニカム構造体の成形性に影響を与えないようなランダムな順序で行った。
【0046】
即ち,図1に示すごとく,同一方向に沿って平行(矢印A方向)に設ける複数のスリット溝の加工は,幅方向中心から同じ距離に位置する左右のスリット溝を連続加工するという単位加工を順次繰り返して行った。即ち,同図に示すごとく,まず最初に幅方向中央のスリット溝▲1▼を加工した後,その1ピッチ分左右にある▲2▼,▲3▼のスリット溝を連続加工するという単位加工を行った。次いで,▲4▼,▲5▼のスリット溝を連続加工するという単位加工,▲6▼,▲7▼のスリット溝を連続加工するという単位加工,を順次行った。
【0047】
その後,同様に単位加工を繰り返し,101本のスリット溝2をA方向に平行に設けた。
また,溝形成面11における矢印B方向に沿ったスリット溝2の形成についても,上記A方向の場合と全く同様にした。
なお,本例においては,スリット溝2はあまり蛇行することなく形成され,また回転工具7の破損も発生しなかった。
【0048】
次に,上記スリット溝2の加工を終えた金型素材10を用いてハニカム構造体成形用金型1を構成し,ハニカム構造体の成形性を確認した。
その結果,成形されたハニカム構造体は曲がりを発生することなく押出し加工され,優れた成形性が確認された。
【0049】
参考例1
本例は,実施形態例1におけるスリット溝の加工順序を変更した例である。即ち,本例においては,図10に示すごとく,矢印A方向に沿って複数のスリット溝2を平行に設けるが,従来のように端から順番に加工することはしないで,積極的に加工順序を変えた。その他は,実施形態例1と同様とした。
【0050】
具体的には,図10に示すごとく,一番端の(1)のスリット溝2を加工した後,順次2ピッチの加工間隔L2をあけて(2),(3),(4)....の順序で加工した。次いで,他端まで上記加工間隔L1をあけて加工した後は,既に加工したスリット溝2の間を,順次,(S1),(S2),(S3),...の順序で加工した。即ち,この場合の加工間隔L1は1ピッチ分となる。
【0051】
また,溝形成面11における矢印B方向に沿ったスリット溝2の形成についても,上記A方向の場合と全く同様にした。
その結果,本例においては,スリット溝2はほとんど蛇行することなく形成され,また回転工具7の破損も発生しなかった。
【0052】
このように,本例において健全なスリット溝2をトラブルなく形成することができた原因は,上記のごとく,可能な限り2ピッチ以上の加工間隔L2をあけて加工したことにあると考えられる。
即ち,本例の結果から,可能な限り少なくとも2ピッチ以上の加工間隔をあけて溝加工を行うことにより,加工軌跡の蛇行及び回転工具7の破損を十分に防止できることが分かる。
【0053】
また,本例により得られたハニカム構造体成形用金型を用いて実際にハニカム構造体を成形した結果,曲がりが発生することなく,スムーズに成形することができた。これは,スリット溝の加工を上記順序に変更したことにより,加工順序による溝幅の変化の傾向性がほとんどなくなり,ハニカム構造体の成形性への影響がなくなったためであると考えられる。
【0054】
実施形態例2
本例においては,実施形態例1のスリット溝加工順序を変更し,加工間隔を,設けようとするスリット溝2がその左右の未加工部分を2等分する位置に最も近い位置となるように設定した。その他は,実施形態例1と同様にした。以下に,図11を用いて,スリット溝2の加工順序を具体的に説明する。
【0055】
実際のスリット溝2は上記のごとく平行に多数本設けるが,図11に示すごとく,わかりやすくするために7本のスリット溝2を設ける場合を例にとって説明する。
スリット溝2を設けるに当たっては,同図に示すごとく,まず溝形成面11における中央部に(1)のスリット溝2を設ける。
【0056】
次いで,溝形成面11を4等分する位置,即ち(2),(3)のスリット溝2を加工する。次いで,溝形成面11を8等分する位置,即ち(4),(5),(6),(7)にスリット溝2を設ける。このように,本例においては,常に未加工部分を2等分するように加工する。
【0057】
この場合には,回転工具7が受けるスリット溝の壁からの反力のバランスが非常によくなるため,さらに確実に蛇行を抑制しつつスムーズにスリット溝2を形成することができる。その他は,実施形態例1,2と同様の効果が得られる。
なお,この例では奇数本のスリット溝2を設ける場合を示したが,偶数本の場合には,上記のごとく未加工部分を2等分する位置にスリット溝2を設けることができない。この場合には,未加工部分を2等分する位置に最も近い位置を加工すれば上記と同等の効果が得られる。
【0058】
実施形態例3
本例は,実施形態例1,2とさらに異なる加工順序でスリット溝を加工した具体例を示す。この場合も,図12に示すごとく,説明の都合上,11本のスリット溝を設ける場合を例にとって説明する。
【0059】
本例においては,図12に示すごとく,まず溝形成面11における中央部に(1)のスリット溝2を設ける。次いで,この(1)のスリット溝2の両側に2ピッチの加工間隔L2をあけて交互にスリット溝2を設けていく。即ち,まず(2),(3)のスリット溝2を加工し,次いで,(2),(3)からそれぞれ2ピッチの加工間隔L2をあけて(4),(5)のスリット溝2を加工する。
【0060】
そして,2ピッチごとの加工ができない状態になった後,(1)の両側に順次交互にスリット溝2を設ける。即ち,まず(1)と(2)との間に(6)を設け,次いで,(7),(8),(9),(10),(11)の順序でスリット溝2を設ける。
【0061】
この場合にも,実施形態例1〜3と同様に,蛇行等の不具合を伴うことなく非常にスムーズにスリット溝2を形成することができた。
また,本例により得られた金型により押し出し成形したハニカム構造体は,非常に曲がりの少ない形状性に優れたものとなった。これは,上記のごとく,中央からその両側を交互に加工してスリット溝2を設けたことにより,回転工具7の摩耗等による溝幅のばらつきが,対称的にバランスよく分布したためであると考えられる。
【0062】
実施形態例4
本例は,実施形態例1に示した製造方法において,スリット溝2の加工時に回転工具7の欠損状態を確認する工具チェック工程をとるようにした具体例である。即ち,図13に示すごとく,溝加工装置5に工具チェック装置55を設け,スリット溝2を1本加工完了したタイミングにおいて回転工具の欠損状態を確認するようにした。
【0063】
工具チェック装置55は,図14に示すごとく,タイマ−551から指示される上記のタイミングにおいて,回転工具7の外観を示す画像データをカメラ550から入力し,演算部552において回転工具7の健全性を判断する。具体的には,図15に示すごとく,回転工具7における欠損部数と,欠損部深さGと,欠損部長さFとを測定する。次いで,これらの測定値をそれぞれの設定値と比較する。
【0064】
各評価項目の設定値は,欠損部数が1個,欠損部深さが0.5mm,欠損部長さが0.5mmとしてある。そして,演算部において比較した結果,いずれかの測定値が設定値を超えていた場合には,回転工具が寿命に達したと判断し,警報機554によりオペレータに警報を発する。
この警報が発せられた場合には,オペレータは回転工具7が破損する前にこれを新品に交換する。これにより,回転工具7の破損を未然に防止することができる。
【0065】
なお,従来ならば,回転工具7が上記蛇行等によって頻繁に破損していたが,上記実施形態例1〜4に示すごとき製造方法をとることによって,回転工具7の破損頻度は大幅に減少した。しかしながら,回転工具7の寿命による破損は避けられないため,その場合の未然防止策として,上記工具チェック工程は非常に有効である。
【0066】
また,本例においては,工具チェック装置55を設けて自動的に工具チェック工程を実施するようにしたが,定期的にオペレータが目視により工具チェック工程を実施しても勿論よい。この場合には,装置コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態例1における,スリット溝の加工順序を示す説明図。
【図2】 実施形態例1における,溝加工装置を示す説明図。
【図3】 実施形態例1における,金型素材を示す,(a)平面図,(b)側面図,(c)正面図。
【図4】 実施形態例1における,金型の平面図。
【図5】 実施形態例1における,金型の正面図。
【図6】 図4におけるC部の拡大図。
【図7】 図6のD−D線矢視断面図。
【図8】 実施形態例1における,ハニカム構造体の斜視図。
【図9】 実施形態例1における,M部の拡大図。
【図10】 参考例1における,スリット溝の加工順序を示す説明図。
【図11】 実施形態例2における,スリット溝の加工順序を示す説明図。
【図12】 実施形態例3における,スリット溝の加工順序を示す説明図。
【図13】 実施形態例4における,溝加工装置を示す説明図。
【図14】 実施形態例4における,回転工具の欠損状態を示す説明図。
【図15】 実施形態例4における,工具チェック装置の構造を示す説明図。
【図16】 従来例における,(a)金型素材,(b)供給穴形成工程,(c)スリット溝形成工程,を示す説明図。
【図17】 従来例における,スリット溝形成方法を示す説明図。
【図18】 従来例における,スリット溝の形成順序を示す説明図。
【図19】 従来例における,スリット溝加工時の問題点を示す説明図。
【図20】 従来例における,(a)厚肉の回転工具,(b)150μm以下の回転工具,を示す説明図。
【図21】 従来例における,ハニカム構造体の成形性の問題点を示す説明図。
【符号の説明】
1...ハニカム構造体成形用金型,
10...金型素材,
11...溝形成面,
14...穴加工面,
2...スリット溝,
4...供給穴,
5...溝加工装置,
55...工具チェック装置,
7...回転工具,
【技術分野】
本発明は,薄肉のハニカム構造体を押出成形するための成形用金型を製造する方法に関する。
【0002】
【従来技術】
例えば自動車等の排気ガス浄化用コンバータにおける触媒担体としては,後述する図8に示すごときハニカム構造体8が用いられている。このハニカム構造体8は,図9に示すごとく,格子状に形成されたセル壁81によって多数のセル82を有している。
【0003】
かかるハニカム構造体8の製造は押出成形により行う。このとき用いる成形ダイスは,後述する図4,図5に示すごとく,ハニカム構造体成形用の金型1を主体として,これにガイドリング19等を組み合わせて構成される。
ハニカム構造体成形用の金型1は,後述する図4〜図7に示すごとく,材料を受ける側の面に材料供給用の供給穴4を有するとともに,その反対側面の押出し面18には格子状のスリット溝2を有している。またスリット溝2はその格子点において各供給穴4と連通するよう配置されている。
【0004】
そして,押出成形時には,図5に示すごとく,金型1の供給穴4側から材料88を供給し,スリット溝2からハニカム構造体8を連続的に押出す。押出されたハニカム構造体8は,適当な長さに順次切断され,その後乾燥することにより製品化される。
【0005】
次に,上記押出成形に用いる金型1の従来の製造方法につき説明する。
まず,図16(a)に示すごとく,金型1の材料となる金型素材10を準備する。この金型素材10は,同図に示すごとく,スリット溝を形成すべき溝形成面11を突出させた状態で予め設けてある。この溝形成面11は,この段階では四角い外形形状を有している。
【0006】
次いで,図16(b)に示すごとく,金型素材10における溝形成面11と反対側の面(穴加工面)14から供給穴4をドリル,又は放電加工,電解加工等により設ける。
次いで,図16(c)に示すごとく,金型素材10の溝形成面11にスリット溝2を設ける。
次いで,溝形成面11の四角い外形形状を円形状に削って,図4に示すごとく円形状の押出し面18を有するハニカム構造体成形用金型1を得る。
【0007】
ここで,上記スリット溝2を形成するに当たっては,図17に示すごとく,円形薄刃砥石等の回転工具7を用い,これを溝形成面11に対して相対移動させて溝形成面11を研削又は切削することにより行う。
そして,その作業を,スリット溝の数だけ縦横に複数回繰り返すことにより,格子状のスリット溝2を得ることができる。
このとき,平行な複数のスリット溝は,図18に示すごとく,その一番端の(1)のスリット溝2から他端のスリット溝まで1ピッチの加工間隔をあけて順次加工する。即ち,同図において,(1),(2),(3)..の順に加工する。
なお,回転工具7としては,円形薄刃砥石の他にフライスカッター等がある。
【0008】
【解決しようとする課題】
しかしながら,上記従来のハニカム構造体成形用金型1の製造方法においては次の問題がある。
即ち,近年のハニカム構造体への薄肉化要求に応えるため,ハニカム構造体成形用金型のスリット溝は,その溝幅を例えば約150μm以下,その深さを溝幅の10倍以上の長さの溝,いわば極細深溝とすることが必要となってきた。
【0009】
極細深溝を形成するには,150μm以下の厚みを有する回転工具を用いる必要がある。しかしながら,この場合に上記従来と同様の製造方法をとった場合には,従来は発生しなかったようなトラブルが発生するようになった。
【0010】
例えば,図18に示すごとく,平行な複数のスリット溝2を設ける際には,上記のごとく,その一端のスリット溝2から1ピッチの加工間隔をあけて(1),(2),(3)..と順次スリット溝2を設ける。このとき,図19に示すごとく,回転工具7の軸部を真っ直ぐに移行させているにも関わらす,回転工具7が一方に反った状態で加工が進み,その加工軌跡の蛇行99が頻繁に発生する。
この加工軌跡の蛇行99が発生した場合には,回転工具7が例えば符号98の位置に置いて破損すると共に,金型素材10が傷つけられて不良品となってしまう。
【0011】
上記不具合の原因の一つとしては,極細深溝形成用の回転工具7(図20(b))が,従来の厚肉の回転工具97(図20(a))のような逃がし面975を有していないということが考えられる。つまり,回転工具7の側面と被加工材との接触面積が従来よりも増加し,これが種々の悪影響を与えていると考えることができる。しかしながら,150μm以下の厚みの回転工具7に逃がし面を設けることは非常に困難であり,回転工具7の改良には限界がある。そのため,回転工具7の改良とは別に,スリット溝加工方法自体の改良が必要である。
【0012】
また,上記従来の製造方法により作製したハニカム構造体成形用金型1においては,成形するハニカム構造体の成形性にも問題があった。
即ち,上記複数のスリット溝2の加工を進める場合には上記回転工具7の摩耗が徐々に進み,形成されるスリット溝2の溝幅が徐々に狭くなっていくという現象が生じる。この現象は従来より存在するが,上記のごときスリット溝の幅が狭くなった場合にはその影響が大きくなってきた。
【0013】
具体的には,上記のごとく平行な複数のスリット溝を一端から他端まで順序正しく連続して加工した場合には一端側から他端側に向けてスリット溝の溝幅が徐々に狭く変化するという,変化の傾向性が生じる。
このような溝幅の変化に傾向性がある金型97を用いてハニカム構造体を成形した場合には,図21に示すごとく,スリット溝の溝幅の広い方から狭い方へハニカム構造体8が曲がって成形されてしまうという不具合が生じる。
【0014】
本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,150μm以下の厚みの回転工具を用いても,これが破損することなくスムーズにスリット溝を形成することができ,かつ,得られるハニカム構造体の成形性に優れた,ハニカム構造体成形用金型の製造方法を提供しようとするものである。
【0015】
【課題の解決手段】
請求項1の発明は,自動車の排ガス浄化用コンバータにおける触媒単体として使用するハニカム構造体を製造するハニカム構造体成形用金型であって,材料供給用の複数の供給穴と,該供給穴に連通して格子状に設けられ材料をハニカム形状に成形するためのスリット溝とを有し,かつ各スリット溝は溝幅が150μm以下であると共にその溝幅の10倍以上の溝深さを有するハニカム構造体成形用金型を製造する方法において,
上記スリット溝の加工は,150μm以下の厚みを有すると共に加工が進むにつれて摩耗する回転工具を用いて金型素材を研削又は切削することにより行い,
かつ,同一方向に沿って平行に設ける複数のスリット溝の加工は,幅方向中心から同じ距離に位置する左右のスリット溝を連続加工するという単位加工を順次繰り返して行うことを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造方法にある。
【0016】
本発明において最も注目すべきことは,上記の同一方向に沿って平行に設ける複数のスリット溝の加工順序は,従来のように一端側から他端側へ向かって順次加工を進める順序ではなく,上記のランダムな順序で行うことである。
【0017】
ここで,上記加工順序による溝幅の変化とは,スリット溝の加工が進むにつれて上記回転工具が摩耗して薄くなり,そのため,加工される溝幅も加工順序が遅くなるほど狭くなるという現象をいう。
また,上記ランダムな順序とは,上記の溝幅の変化がハニカム構造体の成形性に影響を与えないような配列になるような順序,例えば,溝幅の変化の傾向性がなくなるような順序をいう。具体的には,後述するごとく種々の順序をとることができる。
【0018】
また,得ようとするスリット溝は溝幅が非常に狭く,その溝幅の10倍以上の溝深さを有する,極細深溝である。
この極細深溝のスリット溝の加工は,上記回転工具を用いて行う。具体的には,回転工具を回転させながらその外周端部を金型素材の溝形成面に当て,これを回転軸に直角の方向に移動させる。これにより,溝形成面が研削又は切削されてスリット溝が得られる。
【0019】
また,上記回転工具としては,上記のごとく150μm以下の厚みを有するものを用いる。この厚みは,得ようとするスリット溝の溝幅に応じて選定する。また,回転工具としては,ダイヤモンド,CBN等の砥粒を結着剤により薄い円盤状に固めた円形薄刃砥石や,フライスカッター等がある。
【0020】
次に,本発明の作用効果につき説明する。
本発明においては,上記の同一方向に沿って平行に設ける複数のスリット溝の加工順序を,上記のランダムな順序とする。そのため,金型に形成される複数のスリット溝の溝幅は,一方に偏って狭い部分あるいは広い部分が集まるということがなく,溝幅の変化に傾向性がなくなる。
【0021】
そのため,本発明の方法により製造したハニカム構造体成形用金型を用いてハニカム構造体を成形する場合には,押出成形時に曲がるという不具合を生じさせることなくハニカム構造体を成形することができる。
【0022】
また,本発明においては,上記のごときランダムな加工順序によりスリット溝を加工するので,上記回転工具の破損という不具合の防止をも図ることができる。即ち,上記ランダムな加工順序をとることにより,従来の一方向から順次加工する場合に比べて回転工具に与えるスリット溝の壁からの反力のバランス(詳細は後述する)を向上させることができる。それ故,回転工具の蛇行及び破損を抑制することができる。
【0023】
したがって,本発明によれば,150μm以下の厚みの回転工具を用いても,これが破損することなくスムーズにスリット溝を形成することができ,かつ,得られるハニカム構造体の成形性に優れた,ハニカム構造体成形用金型の製造方法を提供することができる。
【0024】
本発明では,同一方向に沿って平行に設ける複数のスリット溝の加工は,幅方向中心から同じ距離に位置する左右のスリット溝を連続加工するという単位加工を順次繰り返して行う。これにより,スリット溝の加工順序による溝幅の変化を,確実に傾向性のないものにすることができる。
【0025】
なお,上記スリット溝の本数が奇数の場合には,幅方向中央のスリット溝を上記単位加工とは別に加工する必要がある。この場合には,この中央のスリット溝の加工を,最初あるいは最後に行ってもよいし,いずれかの単位加工と単位加工との間に行ってもよい。
また,上記単位加工のうちの左右のスリット溝の加工順序はいずれを先に行ってもよい。また,上記単位加工をひとまとまりとして行う限り,どの位置の単位加工をどのような順序で行うかは自由に設定することができる。
【0026】
次に,上記従来の不具合の内,特に回転工具の蛇行,破損等をさらに確実に防止するには,請求項2の発明のように,同一方向に沿って平行に設ける複数のスリット溝は,隣り合うスリット溝と少なくとも2ピッチ以上の加工間隔をあけて加工することが好ましい。
【0027】
本発明において注目すべきことは,上記スリット溝の加工は,隣り合うスリット溝と少なくとも2ピッチ以上の加工間隔をあけて行うことである。即ち,従来においては複数のスリット溝を平行に設ける際に,その一番端のスリット溝から順次溝加工を行っていたが,本発明においてはその加工順序を積極的に変更し,少なくとも2ピッチ以上の加工間隔をあけて溝加工する。
【0028】
上記2ピッチ以上の加工間隔とは,得ようとする隣接するスリット溝の間隔を1ピッチとした場合の,その2倍以上の間隔をいう。したがって,加工間隔は3ピッチでも4ピッチでもそれ以上でもよいが,当然に1ピッチの整数倍の間隔となる。
また,上記加工間隔のあけ方は,種々の態様をとることができる。例えば,一方から順次2ピッチ以上の加工間隔をあけて加工する方法や,中央部のスリット溝を最初に加工し,これを挟んで両側に2ピッチ以上の加工間隔をあけて交互に溝加工していく方法等がある(実施形態例参照)。
但し,上記のごとく,スリット溝の加工順序は,加工順序による溝幅の変化がハニカム構造体の成形性に影響を与えないようなランダムな順序で行う。
【0029】
なお,例えば2ピッチの加工間隔をあけてスリット溝を設けた後,その間のスリット溝を設ける際にはもはや1ピッチしか加工間隔をとることができない。したがって,上記2ピッチ以上の加工間隔をあけるのは,4ピッチ以上の未加工部分が存在する場合に限られることとなる。
【0030】
次に,本発明の作用効果につき説明する。
本発明においては,平行な複数のスリット溝を形成するに当たり,加工順序を積極的に変更し,少なくとも2ピッチ以上の加工間隔をあけて加工する。そして,2ピッチ以上の加工間隔がとれなくなった場合には,1ピッチの加工間隔において残りのスリット溝を加工する。
このような順序でスリット溝を加工することにより,従来発生していた切削軌跡の蛇行を確実に防止することができ,スムーズな溝加工を行うことができる。
【0031】
この効果は以下のような理由によると考えられる。
即ち,まず従来のスリット溝加工において切削軌跡の蛇行が発生する原因を考察してみると次のように考えられる。スリット溝を端から1ピッチずつあけて順次設ける場合には,加工する溝の両側に存在する未加工部分(壁)の厚みが,一方は1ピッチ分の厚みを有し,他方は,残りの溝加工面の幅に相当する非常に大きい厚みを有している。かかる状態において溝加工を進める場合には,回転工具が両側の壁から受ける反力に比較的大きな相違が生じうる。
【0032】
一方,上記回転工具としては,上記極細深溝のスリット溝を形成するため150μm以下の厚みを有する極薄のものを用いている。そのため,回転工具は,両側から受ける応力のバランスが変わった場合には簡単に一方に反ってしまう。
したがって,従来においては,加工中にスリット溝の両側の壁から上記回転工具に与えられる反力バランスが崩れることにより,回転工具が徐々に一方に反り,蛇行を発生させていたと考えられる。ただし,上記蛇行が発生するメカニズムは,現在のところ必ずしも明確にはされていない。
【0033】
これに対し,本発明においては,2ピッチ以上の加工間隔をあけてスリット溝を設ける。そのため,回転工具がスリット溝の左右の壁から受ける反力の差は従来よりも緩和される。即ち,例えば2ピッチの厚みの壁は,1ピッチの厚みの壁よりも剛性が向上し,その分発生させる上記反力も,上記の非常に大きい厚みを有する壁に近づくと考えられる。
そのため,2ピッチ以上の加工間隔をあけてスリット溝を加工する場合には,加工中に回転工具に与えられる反力が適度にバランスした状態となり,上記蛇行を防止できると考えられる。
【0034】
また,スリット溝の加工が進んだ場合には,2ピッチ以上の加工間隔がとれなくなる場合がある。具体的には,両側に1ピッチの加工間隔しかとれない場合と,一方に1ピッチの加工間隔が,他方に2ピッチの加工間隔がとれる場合とが発生する。前者の場合には,加工中に回転工具が受ける両側からの反力が同じであるため蛇行は生じにくい。一方,後者の場合においても,1ピッチの厚みの壁と2ピッチの厚みの壁の反力はそれほど大きな差が発生しないと考えられ,蛇行が生じないと考えられる。
【0035】
このように,本発明においては,2ピッチ以上の加工間隔をあけてスリット溝を加工することにより,最後まで蛇行の発生を抑制することができる。
したがって,本発明によれば,150μm以下の厚みの回転工具を用いても,これが破損することなくスムーズにスリット溝を形成することができる,ハニカム構造体成形用金型の製造方法を提供することができる。
【0036】
次に,請求項3の発明のように,上記加工間隔は,2.0mm以上であることが好ましい。これにより,確実に上記蛇行を防止することができる。これは,加工間隔,即ちスリット溝を挟む未加工部分(壁)の厚みが2.0mm以上であれば,その厚みが変化しても,加工中に回転工具に与える反力が大幅には変化しないからであると考えられる。一方,2.0mm未満の場合には,上記壁の剛性が小さくなって大幅に上記反力が変化し,蛇行の発生に影響を与えると考えられる。
【0037】
また,請求項4の発明のように,上記加工間隔は,設けようとするスリット溝がその左右の未加工部分を2等分する位置に最も近い位置となるように設定することが好ましい。具体的には,最初は溝形成面を2等分する位置に最も近いスリット溝を加工し,次いで,溝形成面を4等分する位置に最も近いスリット溝を加工し,次いで,8等分...と順次等間隔に加工することが好ましい。これにより,スリット溝の両側の壁から回転工具が受ける上記反力は,さらにバランスよくなり,切削軌跡の蛇行を確実に防止することができる。
【0038】
また,請求項5の発明のように,上記スリット溝の加工時においては,上記回転工具の欠損状態を確認する工具チェック工程をとることが好ましい。即ち,従来のように,全ての溝加工を連続的に行うのではなく,その途中で回転工具の欠損状態を確認し,必要であれば回転工具の交換を行うことが好ましい。これにより,回転工具の破損を未然に防止することができ,総合的な加工能率の向上及び製品の品質向上を図ることができる。
【0039】
また,請求項6の発明のように,上記工具チェック工程は,上記回転工具における欠損部数と,欠損部深さと,欠損部長さとを測定し,これらの測定値をそれぞれの所定の設定値と比較して,上記回転工具の寿命を判断することが好ましい。即ち,回転工具が破損に至る状態を,回転工具の欠損部数,欠損部深さ,欠損部長さに関連づけてそれぞれ経験的に設定値を設けておき,実際の測定値と比較することにより上記寿命を判断することが好ましい。これにより,判断の的確性を向上させることができる。
【0040】
また,請求項7の発明のように,上記各設定値は,上記欠損部数が1個,上記欠損部深さが0.5mm,上記欠損部長さが0.5mmであることが好ましい。即ち,各評価項目のいずれかが上記設定値を超える場合には,回転工具を早期に交換することが好ましい。これにより,回転工具の早期破損を防止することができる。
【0041】
【発明の実施の形態】
実施形態例1
本発明の実施形態例にかかるハニカム構造体成形用金型の製造方法につき,図1〜図9を用いて説明する。
本例の製造方法は,図4〜7に示すごとく,材料供給用の供給穴4と,供給穴4に連通して格子状に設けられ材料88をハニカム形状に成形するためのスリット溝2とを有し,かつ各スリット溝2はその溝幅W(図7)の10倍以上の溝深さHを有するハニカム構造体成形用金型1を製造する方法である。
【0042】
また,本例において製造する金型1は,図8,図9に示すごとく,セル82を構成するセル壁81の厚みK(図9)が例えば100μm,セルピッチが約1.3mmという非常に薄肉化されたハニカム構造体8を押出成形するためのものである。したがって,スリット溝2の溝幅は約105〜110μm,溝ピッチは約1.3mmにする必要がある。このため,後述する回転工具7としては,100μmのものを用いる。
【0043】
そして,金型1を製造するに当たっては,まず,図3に示すごとく,スリット溝2を形成する溝形成面11と供給穴4を設ける穴加工面14とを表裏に有する金型素材10を準備する。そして,前述した図16(b)に示すごとく,金型素材10の穴加工面14から供給穴4を形成する。
次いで,金型素材10の溝形成面11にスリット溝2を格子状に設ける。このときスリット溝2は,図3における矢印A方向に沿って平行に多数のスリット溝2を設けた後,矢印B方向に沿って平行に多数のスリット溝2を設ける。
【0044】
スリット溝2の加工は,図2に示すごとき溝加工装置5を用いて行う。溝加工装置5は,金型素材10をセットするテーブル52と,回転工具7を回転可能に保持する工具支持部53とよりなる。工具支持部53は回転シャフト54を介して回転工具7を保持している。また,テーブル52は,予め設定した順序に従って,縦横上下に移動するよう構成されている。
また,回転工具7としては,厚み100μmの円形薄刃砥石を用いた。
【0045】
上記構成の溝加工装置5を用い,まず矢印A方向に複数のスリット溝を平行に設ける。このとき,本例においては,スリット溝の加工順序は,加工順序による溝幅の変化がハニカム構造体の成形性に影響を与えないようなランダムな順序で行った。
【0046】
即ち,図1に示すごとく,同一方向に沿って平行(矢印A方向)に設ける複数のスリット溝の加工は,幅方向中心から同じ距離に位置する左右のスリット溝を連続加工するという単位加工を順次繰り返して行った。即ち,同図に示すごとく,まず最初に幅方向中央のスリット溝▲1▼を加工した後,その1ピッチ分左右にある▲2▼,▲3▼のスリット溝を連続加工するという単位加工を行った。次いで,▲4▼,▲5▼のスリット溝を連続加工するという単位加工,▲6▼,▲7▼のスリット溝を連続加工するという単位加工,を順次行った。
【0047】
その後,同様に単位加工を繰り返し,101本のスリット溝2をA方向に平行に設けた。
また,溝形成面11における矢印B方向に沿ったスリット溝2の形成についても,上記A方向の場合と全く同様にした。
なお,本例においては,スリット溝2はあまり蛇行することなく形成され,また回転工具7の破損も発生しなかった。
【0048】
次に,上記スリット溝2の加工を終えた金型素材10を用いてハニカム構造体成形用金型1を構成し,ハニカム構造体の成形性を確認した。
その結果,成形されたハニカム構造体は曲がりを発生することなく押出し加工され,優れた成形性が確認された。
【0049】
参考例1
本例は,実施形態例1におけるスリット溝の加工順序を変更した例である。即ち,本例においては,図10に示すごとく,矢印A方向に沿って複数のスリット溝2を平行に設けるが,従来のように端から順番に加工することはしないで,積極的に加工順序を変えた。その他は,実施形態例1と同様とした。
【0050】
具体的には,図10に示すごとく,一番端の(1)のスリット溝2を加工した後,順次2ピッチの加工間隔L2をあけて(2),(3),(4)....の順序で加工した。次いで,他端まで上記加工間隔L1をあけて加工した後は,既に加工したスリット溝2の間を,順次,(S1),(S2),(S3),...の順序で加工した。即ち,この場合の加工間隔L1は1ピッチ分となる。
【0051】
また,溝形成面11における矢印B方向に沿ったスリット溝2の形成についても,上記A方向の場合と全く同様にした。
その結果,本例においては,スリット溝2はほとんど蛇行することなく形成され,また回転工具7の破損も発生しなかった。
【0052】
このように,本例において健全なスリット溝2をトラブルなく形成することができた原因は,上記のごとく,可能な限り2ピッチ以上の加工間隔L2をあけて加工したことにあると考えられる。
即ち,本例の結果から,可能な限り少なくとも2ピッチ以上の加工間隔をあけて溝加工を行うことにより,加工軌跡の蛇行及び回転工具7の破損を十分に防止できることが分かる。
【0053】
また,本例により得られたハニカム構造体成形用金型を用いて実際にハニカム構造体を成形した結果,曲がりが発生することなく,スムーズに成形することができた。これは,スリット溝の加工を上記順序に変更したことにより,加工順序による溝幅の変化の傾向性がほとんどなくなり,ハニカム構造体の成形性への影響がなくなったためであると考えられる。
【0054】
実施形態例2
本例においては,実施形態例1のスリット溝加工順序を変更し,加工間隔を,設けようとするスリット溝2がその左右の未加工部分を2等分する位置に最も近い位置となるように設定した。その他は,実施形態例1と同様にした。以下に,図11を用いて,スリット溝2の加工順序を具体的に説明する。
【0055】
実際のスリット溝2は上記のごとく平行に多数本設けるが,図11に示すごとく,わかりやすくするために7本のスリット溝2を設ける場合を例にとって説明する。
スリット溝2を設けるに当たっては,同図に示すごとく,まず溝形成面11における中央部に(1)のスリット溝2を設ける。
【0056】
次いで,溝形成面11を4等分する位置,即ち(2),(3)のスリット溝2を加工する。次いで,溝形成面11を8等分する位置,即ち(4),(5),(6),(7)にスリット溝2を設ける。このように,本例においては,常に未加工部分を2等分するように加工する。
【0057】
この場合には,回転工具7が受けるスリット溝の壁からの反力のバランスが非常によくなるため,さらに確実に蛇行を抑制しつつスムーズにスリット溝2を形成することができる。その他は,実施形態例1,2と同様の効果が得られる。
なお,この例では奇数本のスリット溝2を設ける場合を示したが,偶数本の場合には,上記のごとく未加工部分を2等分する位置にスリット溝2を設けることができない。この場合には,未加工部分を2等分する位置に最も近い位置を加工すれば上記と同等の効果が得られる。
【0058】
実施形態例3
本例は,実施形態例1,2とさらに異なる加工順序でスリット溝を加工した具体例を示す。この場合も,図12に示すごとく,説明の都合上,11本のスリット溝を設ける場合を例にとって説明する。
【0059】
本例においては,図12に示すごとく,まず溝形成面11における中央部に(1)のスリット溝2を設ける。次いで,この(1)のスリット溝2の両側に2ピッチの加工間隔L2をあけて交互にスリット溝2を設けていく。即ち,まず(2),(3)のスリット溝2を加工し,次いで,(2),(3)からそれぞれ2ピッチの加工間隔L2をあけて(4),(5)のスリット溝2を加工する。
【0060】
そして,2ピッチごとの加工ができない状態になった後,(1)の両側に順次交互にスリット溝2を設ける。即ち,まず(1)と(2)との間に(6)を設け,次いで,(7),(8),(9),(10),(11)の順序でスリット溝2を設ける。
【0061】
この場合にも,実施形態例1〜3と同様に,蛇行等の不具合を伴うことなく非常にスムーズにスリット溝2を形成することができた。
また,本例により得られた金型により押し出し成形したハニカム構造体は,非常に曲がりの少ない形状性に優れたものとなった。これは,上記のごとく,中央からその両側を交互に加工してスリット溝2を設けたことにより,回転工具7の摩耗等による溝幅のばらつきが,対称的にバランスよく分布したためであると考えられる。
【0062】
実施形態例4
本例は,実施形態例1に示した製造方法において,スリット溝2の加工時に回転工具7の欠損状態を確認する工具チェック工程をとるようにした具体例である。即ち,図13に示すごとく,溝加工装置5に工具チェック装置55を設け,スリット溝2を1本加工完了したタイミングにおいて回転工具の欠損状態を確認するようにした。
【0063】
工具チェック装置55は,図14に示すごとく,タイマ−551から指示される上記のタイミングにおいて,回転工具7の外観を示す画像データをカメラ550から入力し,演算部552において回転工具7の健全性を判断する。具体的には,図15に示すごとく,回転工具7における欠損部数と,欠損部深さGと,欠損部長さFとを測定する。次いで,これらの測定値をそれぞれの設定値と比較する。
【0064】
各評価項目の設定値は,欠損部数が1個,欠損部深さが0.5mm,欠損部長さが0.5mmとしてある。そして,演算部において比較した結果,いずれかの測定値が設定値を超えていた場合には,回転工具が寿命に達したと判断し,警報機554によりオペレータに警報を発する。
この警報が発せられた場合には,オペレータは回転工具7が破損する前にこれを新品に交換する。これにより,回転工具7の破損を未然に防止することができる。
【0065】
なお,従来ならば,回転工具7が上記蛇行等によって頻繁に破損していたが,上記実施形態例1〜4に示すごとき製造方法をとることによって,回転工具7の破損頻度は大幅に減少した。しかしながら,回転工具7の寿命による破損は避けられないため,その場合の未然防止策として,上記工具チェック工程は非常に有効である。
【0066】
また,本例においては,工具チェック装置55を設けて自動的に工具チェック工程を実施するようにしたが,定期的にオペレータが目視により工具チェック工程を実施しても勿論よい。この場合には,装置コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態例1における,スリット溝の加工順序を示す説明図。
【図2】 実施形態例1における,溝加工装置を示す説明図。
【図3】 実施形態例1における,金型素材を示す,(a)平面図,(b)側面図,(c)正面図。
【図4】 実施形態例1における,金型の平面図。
【図5】 実施形態例1における,金型の正面図。
【図6】 図4におけるC部の拡大図。
【図7】 図6のD−D線矢視断面図。
【図8】 実施形態例1における,ハニカム構造体の斜視図。
【図9】 実施形態例1における,M部の拡大図。
【図10】 参考例1における,スリット溝の加工順序を示す説明図。
【図11】 実施形態例2における,スリット溝の加工順序を示す説明図。
【図12】 実施形態例3における,スリット溝の加工順序を示す説明図。
【図13】 実施形態例4における,溝加工装置を示す説明図。
【図14】 実施形態例4における,回転工具の欠損状態を示す説明図。
【図15】 実施形態例4における,工具チェック装置の構造を示す説明図。
【図16】 従来例における,(a)金型素材,(b)供給穴形成工程,(c)スリット溝形成工程,を示す説明図。
【図17】 従来例における,スリット溝形成方法を示す説明図。
【図18】 従来例における,スリット溝の形成順序を示す説明図。
【図19】 従来例における,スリット溝加工時の問題点を示す説明図。
【図20】 従来例における,(a)厚肉の回転工具,(b)150μm以下の回転工具,を示す説明図。
【図21】 従来例における,ハニカム構造体の成形性の問題点を示す説明図。
【符号の説明】
1...ハニカム構造体成形用金型,
10...金型素材,
11...溝形成面,
14...穴加工面,
2...スリット溝,
4...供給穴,
5...溝加工装置,
55...工具チェック装置,
7...回転工具,
Claims (4)
- 自動車の排ガス浄化用コンバータにおける触媒担体として使用するハニカム構造体を製造するハニカム構造体成形用金型であって,材料供給用の複数の供給穴と,該供給穴に連通して格子状に設けられ材料をハニカム形状に成形するためのスリット溝とを有し,かつ各スリット溝は溝幅が150μm以下であると共にその溝幅の10倍以上の溝深さを有するハニカム構造体成形用金型を製造する方法において,
上記スリット溝の加工は,150μm以下の厚みを有すると共に加工が進むにつれて摩耗する回転工具を用いて金型素材を研削又は切削することにより行い,
かつ,同一方向に沿って平行に設ける複数のスリット溝の加工は,幅方向中心から同じ距離に位置する左右のスリット溝を連続加工するという単位加工を順次繰り返して行うことを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造方法。 - 請求項1において,上記スリット溝の加工時においては,上記回転工具の欠損状態を確認する工具チェック工程をとることを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造方法。
- 請求項2において,上記工具チェック工程は,上記回転工具における欠損部数と,欠損部深さと,欠損部長さとを測定し,これらの測定値をそれぞれの所定の設定値と比較して,上記回転工具の寿命を判断することを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造方法。
- 請求項3において,上記各設定値は,上記欠損部数が1個,上記欠損部深さが0.5mm,上記欠損部長さが0.5mmであることを特徴とするハニカム構造体成形用金型の製造方法。
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