JP3971027B2 - セラミックス構造体の接合装置及び接合方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックス構造体の接合装置及び接合方法並びにセラミックス構造体製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に搭載されたディーゼルエンジンの排気経路上には、排気ガスを浄化するための手段として、セラミックス焼結体製のハニカムフィルタが設けられる。従来、この種のハニカムフィルタはコーディエライト等のセラミックス材料を用いて作製されることが多かった。しかしながら、近年では耐熱性に極めて優れる炭化珪素等を形成材料としたハニカムフィルタも提案されるに至っている。
【０００３】
ところで、炭化珪素焼結体は耐熱性に極めて優れる反面、熱衝撃に弱いという欠点を有している。ゆえに、大型製品とした場合には、加熱による温度勾配に起因する応力によってクラックが発生しやすくなる。
【０００４】
この欠点を解消する対策としては、角柱状をした炭化珪素製ハニカムフィルタ小片をあらかじめ複数個作製しておき、それらの外周面同士を接着剤を用いて互いに接着することで、大型製品を得ればよいと考えられる。また、この場合にはハニカムフィルタ小片と同じく炭化珪素を含むセラミックス製の接着剤を用いればよいとも考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、セラミックス製接着剤を用いた上記の接合作業を行うための専用の装置は、現時点では未だ具体化されていない。このため、接着剤が塗布されたハニカムフィルタ小片の被接着面同士を密接させ、この状態で小片を押圧して互いに接着することを、現状では手作業で行う必要があった。ゆえに、煩雑な作業を余儀なくされ、おのずと生産性も低くなるという問題が予想されていた。
【０００６】
また、上記のセラミックス製接着剤としては、チクソ性の高いものが使用されることも考えられる。この場合、押圧力を加えてハニカムフィルタ小片同士の接着を行おうとすると、小片の被接着面に充分に接着剤が行き渡らず、ムラができやすくなる。従って、両者の接合部分に高い強度が得られないことも予想される。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためなされたものであり、その目的は、作業性及び生産性に優れるとともに、接合部分に高い接合強度を確保することができるセラミックス構造体の接合装置及び接合方法並びにセラミックス構造体製品の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、セラミックス製接着剤により四角柱状のハニカムフィルタであるセラミックス構造体同士を接合する装置であって、被接着面間に前記セラミックス製接着剤を介在させた状態で複数のセラミックス構造体を支持する略Ｖ字の切れ込み部が形成された支持治具と、その支持治具により支持された前記セラミックス構造体に押圧力を加えつつ振動を付与する振動付与手段とを備えたことを特徴とするセラミックス構造体の接合装置をその要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記振動付与手段は、略Ｖ字に切り込まれた接触片を備え、同接触片を介して前記セラミックス構造体に押圧力を加える押圧治具と、その押圧治具を振動させる振動器とを有するものであるとした。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記振動付与手段は、前記被接着面を互いにずらす方向に振動を付与するとした。
請求項４に記載の発明は、セラミックス製接着剤により四角柱状のハニカムフィルタであるセラミックス構造体同士を接合する方法であって、複数のセラミックス構造体を被接着面間に前記セラミックス製接着剤を介在させた状態で略Ｖ字の切れ込み部が形成された支持治具に支持し、その後、前記支持治具により支持されている前記セラミックス構造体に押圧力を加えつつ振動を付与することを特徴としたセラミックス構造体の接合方法をその要旨とする。
請求項５に記載の発明は、セラミックス製接着剤により複数の四角柱状のハニカムフィルタであるセラミックス構造体同士を接合して組み付けるセラミックス構造体製品の製造方法であって、複数のセラミックス構造体を各セラミックス構造体の被接着面間に前記セラミックス製接着剤を介在させた状態で略Ｖ字の切れ込み部が形成された支持治具に支持し、その後、前記支持治具により支持されている前記各セラミックス構造体に押圧力を加えつつ振動を付与して接合することを特徴とするセラミックス構造体製品の製造方法をその要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記各セラミックス構造体に振動を付与する際には、１方向に押圧力を加えることで２組以上の被接着面を同時に接合するとした。
請求項７に記載の発明は、請求項５または６において、前記各セラミックス構造体に振動を付与する際には、前記被接着面を互いにずらす方向に振動を付与するとした。
【００１１】
以下、本発明の「作用」を説明する。
請求項１，２に記載の発明によると、支持されているセラミックス構造体に押圧力を加えつつ振動を付与することで、被接着面間に介在された接着剤が押し潰され、接着剤が被接着面全体に充分に行き渡る。従って、例えばチクソの高い接着剤を用いた場合であっても、接合部分に高い強度を確保することができる。また、このような専用の装置によれば、１方向に押圧力を加えることで２組以上の被接着面を同時に接合しうる振動付与手段を採用した結果、接合に要する時間が短縮され、手作業による煩雑な作業も不要となるため作業性が向上し、かつ生産性も向上する。
【００１３】
請求項３に記載の発明によると、振動付与手段によって被接着面を互いにずらす方向、つまり被接着面の面方向に振動が付与された場合、接着剤はその面方向に沿って速やかに移動することができる。従って、被接着面の面方向に対して垂直方向に振動を付与するような場合に比べ、確実にかつ短時間で接着剤を被接着面全体に充分に行き渡らせることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によると、セラミックス構造体に押圧力を加えつつ振動を付与することで、被接着面間に介在された接着剤が押し潰され、接着剤が被接着面全体に充分に行き渡る。従って、例えばチクソの高い接着剤を用いた場合であっても、接合部分に高い強度を確保することができる。
請求項５〜７に記載の発明によると、請求項４に記載の発明の場合とほぼ同様の作用を奏し得る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセラミックス構造体の接合装置及び接合方法を、大型ハニカムフィルタの製造方法に具体化した一実施形態を図１〜図４に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図１（ａ）には、本実施形態の製造方法によって製造される大型ハニカムフィルタＦ1 が示されている。この大型ハニカムフィルタＦ1 は、ディーゼルエンジンの排気経路上においてディーゼルパティキュレートを除去する役割を果たすものである。
【００１７】
この大型ハニカムフィルタ（セラミックス構造体製品）Ｆ1 は、複数個のハニカムフィルタ小片（セラミックス構造体）１からなる。本実施形態では、四角柱状をした１６個のハニカムフィルタ小片１を縦横４列組み合わせて互いに接着することにより、１つの大型ハニカムフィルタＦ1 を構成している。
【００１８】
各々のハニカムフィルタ小片１の外形寸法は３３mm×３３mm×１５０mmであって、セラミックス焼結体（本実施形態では多孔質炭化珪素焼結体）製である。各ハニカムフィルタ小片１には、断面略正方形状かつ複数の貫通孔２がその軸線方向に沿って規則的に形成されている。各貫通孔２は内壁３によって互いに隔てられている。各貫通孔２の開口部は一方の端面１ａ，１ｂ側において封止体４（本実施形態では多孔質炭化珪素焼結体）により封止されており、端面１ａ，１ｂ全体としては市松模様状になっている。その結果、ハニカムフィルタ小片１には、ガス流入側端面１ａまたはガス流出側端面１ｂのうちのいずれかにおいて開口する断面正方形状のセル５，６が形成されている。なお、本実施形態では、平均気孔径が１０μm 、気孔率が４５％、内壁３の肉厚が０．３mm、セルピッチが１．８mmにそれぞれ設定されている。
【００１９】
ハニカムフィルタ小片１を排気経路に配置したとき、排気ガスの流れは以下のようになる。図１（ｂ）において矢印Ａ1 で示されるように、排気ガスは、ガス流入側端面１ａにおいて開口するセル５内に流入する。次いで、排気ガスは内壁３を通過し、隣接するセル６、即ちガス流出側端面１ｂにおいて開口するセル６から流出する。このとき、排気ガス中に含まれるパティキュレートの移動が内壁３によって阻止されることで、そこにパティキュレートがトラップされる。その結果、浄化された排気ガスがガス流出側端部１ｂから排出される。
【００２０】
ハニカムフィルタ小片１の製造にあたっては、まず、炭化珪素を含むスラリーを出発材料とした従来公知の押出成形法によって、複数の貫通孔２を有するハニカム成形体を形成する必要がある。具体的にいうと、本実施形態では、炭化珪素粉末に有機バインダと水とを所定分量ずつ加えて混練したものを材料として押出成形を行なっている。また、焼成によって封止体４となる封止材（封止用ペースト）は、例えば、炭化珪素粉末に、有機バインダ、潤滑剤、可塑剤及び水を混合したものを混練することによって作製される。
【００２１】
次に、得られたハニカム成形体を専用の封止材充填装置にセットし、この状態で前記封止用ペーストを用いて端面封止工程を行う。さらに、乾燥、脱脂を行った後に本焼成を行うことにより、ハニカム成形体及び封止材を完全に焼結させる。
【００２２】
焼成工程を経て得られたハニカムフィルタ小片１の外周面の所定領域には、接着工程に先立ちあらかじめ下地層７が塗布される。このような下地層７の形成材料としては、炭化珪素等を含むセラミックス製のペーストが用いられる。本実施形態では、具体的には炭化珪素粉末３０重量％〜５０重量％、樹脂バインダＰＶ−５（商品名：株式会社マルバン社製）４０重量％〜６０重量％、及び助剤としてのグリセリン５重量％〜１０重量％からなるものが用いられている。ＰＶ−５以外の樹脂バインダとして、例えばＣＭＣ（商品名：信濃電機社製）やＦＣ−５１（商品名：日研化学株式会社製）等を選択することもできる。また、塗布直前の状態における前記ペーストの粘度は３０００ｃｐｓ〜６０００ｃｐｓ程度に設定される。なお、同ペーストの塗布は、専用の装置を用いて行われることが作業性及び生産性の観点から望ましい。
【００２３】
下地層形成工程を経たハニカムフィルタ小片１の外周面（即ち被接着面Ｓ1 ）には、次いでセラミックス製の接着剤８が塗布される。ここで用いられる接着剤８はペーストの状態で供給される。また、同接着剤８はハニカムフィルタ小片１と同じく炭化珪素粉末を含んでいる。具体的には、炭化珪素粉末３０重量％、シリカゾル２３重量％、バルクのセラミックスファイバ２３重量％、樹脂バインダ１重量％、及び水２３重量％からなるものが用いられている。塗布直前の状態において前記ペースト状の接着剤８の粘度は、２００００ｃｐｓ〜５００００ｃｐｓ程度に設定される。
【００２４】
次に、本実施形態の大型ハニカムフィルタＦ1 の製造時に用いられる接合装置１１の概要を図２〜図４に基づいて説明する。
図２に示されるように、この接合装置１１は、セラミックス製接着剤８によりハニカムフィルタ小片１同士を接合するためのものであって、基台１２、支持治具１３、振動付与手段１５、振動付与手段駆動手段、ワーク位置決め手段、支持治具搬送手段、支持治具昇降手段、ワーク搬送手段などを備えている。なお、これらの手段の殆どのものは、基台１２の収容部１４の上面側に配置されている。一方、収容部１４内には図示しない制御手段等が収容されている。
【００２５】
図２，図４等に示されるように、本実施形態の支持治具１３は、同じ形状をした一組の板材２１を対向させ、それらを複数本の棒材２２で連結してなる。一組の板材２１は平行な関係にある。両板材２１の離間距離は、ハニカムフィルタ小片１の長さよりも若干短めに形成されている。従って、この支持治具１３にハニカムフィルタ小片１を載置したときには、支持治具１３の両側からハニカムフィルタ小片１の両端部が突出する。
【００２６】
これらの支持治具１３の上部には、略Ｖ字の切れ込み部２３が形成されている。ここでは切れ込み部２３の角度は９０°となっている。かかる切れ込み部２３には、複数個（ここでは数十個）のハニカムフィルタ小片１が横向きで載置可能である。なお、支持治具１３の構成要素である板材２１及び棒材２２は、アルミニウムや鉄等の金属からなるものであって、振動や押圧力に耐えうる好適な強度を有している。
【００２７】
支持治具１３は収容部１４の上面側中央部に配置されている。そして、この支持治具１３は、被接着面Ｓ1 間にセラミックス製接着剤８を介在させた状態で複数のハニカムフィルタ小片１を支持する役割を果たしている。
【００２８】
図２に示されるように、この接合装置１１における支持治具搬送手段は、図示しないコンベア駆動モータ、一対のプーリ２４及び無端状のコンベアベルト２５によって構成されている。本実施形態の支持治具搬送手段は、支持治具１３を水平方向に搬送する役割を果たすものである。
【００２９】
コンベアベルト２５は一対のプーリ２４に巻回されていて、収容部１４上面から若干離間した位置に水平に配置されている。支持治具１３はこのコンベアベルト２５上に載置されるようになっている。プーリ２４の一方は、コンベア駆動モータの出力軸に連結されている。従って、このモータを駆動すると、同プーリ２４が回転する結果、コンベアベルト２５が周回運動を開始する。その結果、接合作業に備えて空の支持治具１３が、作業位置の下方にある所定位置まで搬送されてくる。なお、作業を終えて完成した大型ハニカムフィルタＦ1 を載せた支持治具１３は、図示しない別の搬送手段により図２の紙面垂直方向に送られて搬出される。
【００３０】
図２に示されるように、この接合装置１１における支持治具昇降手段は、昇降用モータ２６、一対のプーリ２７、ベルト２８、第３送りねじ機構２９、治具載置台３０によって構成されている。なお、昇降用モータ２６、一対のプーリ２７、ベルト２８、第３送りねじ機構２９の一部は、収容部１４内に収容されている。
【００３１】
昇降用モータ２６の出力軸にはプーリ２７が固定されている。第３送りねじ機構２９の一部をなすねじ部材３１にも、プーリ２７が固定されている。これらのプーリ２７には、ベルト２８が巻回されている。従って、昇降用モータ２６を駆動すると、プーリ２７及びベルト２８を介して回転駆動力が伝達され、垂直方向に沿って延びるねじ部材３１が回転する。
【００３２】
第３送りねじ機構２９の一部をなすねじ部材３１は、送りナット３２に対して螺入されている。送りナット３２は、複数の支柱３３を介して治具載置台３０に連結されている。この治具載置台３０の上面には、作業位置の下方にある所定位置まで搬送されてきた空の支持治具１３が載置される。従って、昇降用モータ２６の駆動によりねじ部材３１を回転させると、送りナット３２及び治具載置台３０が一体的に上下動する。つまり、この支持治具昇降手段は、治具載置台３０上に載置された支持治具１３を作業位置まで持ち上げる役割を果たしている。本実施形態において支持治具昇降手段を構成している部材には、振動や押圧力に耐えうる程度の好適な強度が確保されている。
【００３３】
図２に示されるように、この接合装置１１におけるワーク搬送手段は、図示しない第１水平駆動モータ、第１送りねじ機構３６、第１リニアガイド３７、把持装置用ブラケット３８及びチャック装置３９によって構成されている。なお、本実施形態のワーク搬送手段は、作業位置まで持ち上げられた支持治具１３にハニカムフィルタ小片１を搬送する役割を果たすものである。
【００３４】
第１送りねじ機構３６は、図２の紙面垂直方向に沿って配設されたねじ部材と、そのねじ部材が螺入される送りナットとからなる。前記ねじ部材は収容部１４の上面に立設されたバックブラケット４０の側面に対して軸支されている。また、第１リニアガイド３７の一部も、このバックブラケット４０の側面に対してねじ部材と平行に固定されている。
【００３５】
第１水平駆動モータはねじ部材の一端に対して連結され、把持装置用ブラケット３８は送りナットに連結されている。従って、第１送りねじ機構３６を駆動すると、ねじ部材が回転する結果、送りナット及び把持装置用ブラケット３８が第１リニアガイド３７にガイドされながら水平方向に沿って往復動を行う。
【００３６】
把持装置用ブラケット３８の一部は、図２の左側方向に向かって水平に張り出すように形成されている。この水平張出部の上面には、チャック装置３９を構成するロッドレスのエアシリンダが一対離間して設けられている。両エアシリンダのスライドテーブルの移動方向は、互いに逆向きになっている。両エアシリンダにエアを供給すると、両スライドテーブルが同士が近づき、エアの供給を止めるとを両スライドテーブル同士が遠ざかる。
【００３７】
各スライドテーブルの上面には、ハニカムフィルタ小片１の端面を押圧する把持体４１が一体移動可能に固定されている。一対の把持体４１間には、ハニカムフィルタ小片１の全長に匹敵する離間幅が設けられている。一対の把持体４１を備えるチャック装置３９は、エアシリンダへのエア給排により開閉する。よって、両把持体４１間にハニカムフィルタ小片１を配置しておけば、ハニカムフィルタ小片１の把持・釈放を行うことができる。
【００３８】
図２，図３に示されるように、この接合装置１１は、支持治具１３により支持されたハニカムフィルタ小片１に押圧力を加えつつ振動を付与する振動付与手段１５を備えている。
【００３９】
本実施形態の振動付与手段１５は、押圧治具４２、防振構造としての防振ゴム４３、振動器としてのバイブレータ４４、固定ロッド４５及び上部取付板４６によって構成されている。
【００４０】
ここで用いられる防振ゴム４３は、一対の板状部同士を球状部で連結したような構造となっている。一方の板状部は振動付与手段駆動手段側の構成部材（具体的にはブラケット５５）に固定され、他方の板状部は上部取付板４６の上面に固定されている。従って、この防振ゴム４３により、振動付与手段１５が振動付与手段駆動手段に釣り下げられた状態で支持されている。
【００４１】
上部取付板４６の下面側には、複数本の固定ロッド４５によって押圧治具４２が水平に固定されている。この押圧治具４２は、下側面の離間した二箇所に接触片４７を備えている。それらの接触片４７の下部は、９０°の角度で略Ｖ字状に切り込まれている。
【００４２】
押圧治具４２の上面には、その押圧治具４２を振動させるための振動器としてのバイブレータ４４がボルトにより固定されている。ここで用いられているバイブレータ４４は、エア圧を利用したバイブレータ４４である。球体が収容されているバイブレータ本体内には、図示しないエア供給源から給気ポートを介して加圧エアが供給される。すると、エアの圧力により球体がバイブレータ本体内部を動き回り、結果として好適な振動が生み出される。本実施形態では、エア圧利用のバイブレータ４４として比較的小型のもの、例えばエクセン株式会社製、ＵＨ−１３（型番）を用いている。この場合、エア圧は２．０kgf/cm2 〜４．０kgf/cm2 程度（好ましくは２．５kgf/cm2 前後）に設定される。なお、本実施形態においては、バイブレータ４４は被接着面Ｓ1 を面方向に沿って互いにずらす方向（図３において矢印Ａ2 参照）に振動を付与するように配置されている。別の言いかたをすると、ハニカムフィルタ小片１の長手方向に沿って振動が付与される。
【００４３】
図２，図３に示されるように、この接合装置１１の振動付与手段駆動手段は、図示しない第２水平駆動モータ、第２送りねじ機構５８、第２リニアガイド５９、昇降用アクチュエータであるロッドレスのエアシリンダ４８、押圧用アクチュエータであるロッド付きのエアシリンダ４９によって構成されている。この振動付与手段駆動手段は、振動付与手段１５を支持治具１３における所定位置まで移動させる役割を果たしている。
【００４４】
第２送りねじ機構５８は、図２の紙面垂直方向に沿って配設されたねじ部材と、そのねじ部材が螺入される送りナットとからなる。前記ねじ部材は収容部１４の上面に立設されたバックブラケット４０の側面に対して軸支されている。また、第２リニアガイド５９の一部も、このバックブラケット４０の側面に対してねじ部材と平行に固定されている。
【００４５】
第２水平駆動モータはねじ部材の一端に対して連結されている。ロッドレスのエアシリンダ４８の固定側であるシリンダチューブ５０は、送りナットに連結されている。従って、第２送りねじ機構５８を駆動すると、ねじ部材が回転する結果、送りナット及びシリンダチューブ５０が第２リニアガイド５９にガイドされながら水平方向に沿って往復動を行う。
【００４６】
図３に示されるように、前記シリンダチューブ５０は垂直方向に沿って延びるように設けられている。このため、ロッドレスのエアシリンダ４８にエアを給排することにより、その移動側であるスライドテーブル５１は所定範囲内で上下方向に往復動を行う。同スライドテーブル５１の側面には、ロッド付きのエアシリンダ４９の固定側であるシリンダチューブ５２が固定されている。このシリンダチューブ５２からはピストンロッド５３が出没可能に突出されている。ピストンロッド５３の先端に設けられた連結プレート５４には、振動付与手段用ブラケット５５が一体移動可能に取り付けられている。そして、このブラケット５５の有する水平延出部の下面には、上記の振動付与手段１５が支持されている。
【００４７】
本実施形態の場合、昇降用アクチュエータであるロッドレスのエアシリンダ４８と、押圧用アクチュエータであるロッド付きのエアシリンダ４９とが別個に設けられている。そして、その機能の差異に基づき、前者のエアシリンダ４８のほうが後者のエアシリンダ４９よりもロングストロークになっている。そして、前者のエアシリンダ４８は、主として振動付与手段１５全体を大きく昇降させる役割を担うようになっている。一方、後者のエアシリンダ４９は、下降状態にある振動付与手段１５の押圧治具４２をハニカムフィルタ小片１に押し付ける力を与える役割を担うようになっている。これらの２種のエアシリンダ４８，４９に対しては、図示しないエア供給源から図示しない配管を介して加圧エアが供給される。
【００４８】
なお、図３（ａ）において二点鎖線で示すように、ブラケット５５の側方に取り付け用部分を延設し、そこにエアシリンダ５６を介してアーム５７を上下動可能に設けてもよい。このようなアーム５７を設けておくと、振動付与後にハニカムフィルタ小片１から押圧治具４２を容易に離脱させることができる。
【００４９】
図２に示されるように、この接合装置１１におけるワーク位置決め手段は、押圧体駆動手段としてのロッド付きのエアシリンダ６１、ワーク端面押圧体としての押圧プレート６２、複数本のガイドシリンダ６３、連結プレート６４及び支持手段用ブラケット６５によって構成されている。このようなワーク位置決め手段は、本実施形態では支持治具１３を挟んで左右に一対設けられている。
【００５０】
一対のブラケット６５は、収容部１４の上面において互いに離間して立設されている。これらのブラケット６５の先端部には連結プレート６４が取り付けられている。これらの連結プレート６４の中心部には、エアシリンダ６１がそれぞれ対向するようにして固定されている。各連結プレート６４においてエアシリンダ６１の両脇には、ガイドシリンダ６３が同エアシリンダ６１と並列に配置されている。エアシリンダ６１から突出するピストンロッドの先端及びガイドシリンダ６３から突出するロッドの先端には、押圧プレート６２が固定されている。一対の押圧プレート６２は、互いの押圧面を対向させた状態で配置されている。
【００５１】
ハニカムフィルタ小片１の端面に対して当接する押圧プレート６２の押圧面には、ゴム等のよう比較的軟質の材料が採用されていることがよい。押圧プレート６２はここでは矩形状かつ平坦であって、その面積は得ようとする大型ハニカムフィルタＦ1 の断面積よりもひとまわり大きくなっている。
【００５２】
両エアシリンダ６１に図示しないエア供給源から加圧エアを供給すると、両シリンダ６１がともに伸長する結果、ピストンロッドの先端に固定されている押圧プレート６２同士が近接する。従って、それらの間に存在する複数のハニカムフィルタ小片１が両方の端面方向から押圧され、振動付与による接合作業の間を通じてその位置決めが図られる。また、エア供給源からの加圧エアを供給を停止すると、両シリンダ６１がともに収縮する結果、押圧プレート６２同士が遠ざかる。その結果、押圧プレート６２間に把持されていた複数のハニカムフィルタ小片１が釈放される。
【００５３】
次に、以上のように構成された接合装置１１による一連の動作について説明する。
支持治具搬送手段を構成するコンベアベルト２５が駆動されると、ハニカムフィルタ小片１が未だ載置されていない空の支持治具１３が、図２の右側方向から搬送されてくる。同支持治具１３が作業位置の下方にある所定位置に到達すると、コンベアベルト２５はいったん停止する。すると、支持治具昇降手段を構成するモータ２６の駆動により治具載置台３０が上動して、支持治具１３を作業位置の高さにまで持ち上げる。その結果、支持治具１３は一対の押圧プレート６２間に位置した状態となる。このとき、両エアシリンダ６１はともに収縮状態であって、両押圧プレート６２は待避位置にある。勿論、振動付与手段１５も未だ上方に待避している。
【００５４】
次いで、ワーク搬送手段を構成する第１水平駆動モータの駆動により、チャック装置３９が図２の紙面奥側方向に移動し、そこで下地層７が形成されているハニカムフィルタ小片１を１つのみ把持する。なお、ハニカムフィルタ小片１は、図示しないフィルタ搬送用コンベア上に載置されている。その後、第１水平駆動モータの駆動によりチャック装置３９が図２の紙面手前側方向に移動するとともに、そのハニカムフィルタ小片１を支持治具１３の切れ込み部２３の最下部にて釈放する。さらに、チャック装置３９は再び図２の紙面奥側方向に移動し、今度は下地層７上に接着剤８が塗布されているハニカムフィルタ小片１を１つのみ把持する。その後、チャック装置３９は図２の紙面手前側方向に移動するとともに、そのハニカムフィルタ小片１を支持治具１３の切れ込み部２３にて釈放する（図４(a) 参照）。このとき、後で搬送されてきたハニカムフィルタ小片１の被接着面Ｓ1 （つまり接着剤塗布面）は、既に載置されているハニカムフィルタ小片１の被接着面Ｓ1 （２面あるうちの一方側面）に対して密接するようにして配置される。なお、両ハニカムフィルタ小片１は、いずれも水平方向を基準として軸線方向に４５°回転させた状態で支持される。即ち、両者の被接着面Ｓ1 も水平方向を基準としてともに４５°傾いている。
【００５５】
次に、両エアシリンダ６１を駆動させることにより、一対の押圧プレート６２を待避位置から使用位置まで移動させ、２個のハニカムフィルタ小片１をあらかじめ位置決めしておく。
【００５６】
引き続き、振動付与手段駆動手段を構成する第２水平駆動モータが駆動され、振動付与手段１５が図２の紙面垂直方向（図４では左右方向）に沿って移動する。その結果、振動付与手段１５は、接合されるべきハニカムフィルタ小片１のちょうど直上の位置に到達する。なお、第２水平駆動モータの駆動は、押圧プレート６２の駆動前になされても構わない。
【００５７】
さらに、昇降用アクチュエータであるエアシリンダ４８の駆動により、振動付与手段１５全体を下動させて、ハニカムフィルタ小片１に押圧治具４２を接触させる。それとともに押圧用アクチュエータであるエアシリンダ４９を駆動させて、一定の押圧力（２kgf/cm2 〜５kgf/cm2 程度）を付与する。本実施形態では、このときの押圧力が３．４kgf/cm2 に設定されている。押圧力の方向は、図３，図４において矢印Ａ3 で示されるごとく、鉛直方向である。押圧力を加える時間は４秒〜６秒程度に設定されている。
【００５８】
次いで、バイブレータ４４に加圧エアを供給し、所定時間のあいだ被接着面Ｓ1 を互いにずらす方向Ａ2 に振動を付与する。すると、被接着面Ｓ1 間に介在された接着剤８が押圧力により押し潰されるとともに、付与されている振動によって接着剤８が被接着面Ｓ1 全体に充分に行き渡る。その結果、両ハニカムフィルタ小片１同士が高い強度で接合される。
【００５９】
この後、バイブレータ４４を停止させて振動付与を終了するとともに、一対の押圧プレート６２を使用位置から待避位置まで移動させ、いったんハニカムフィルタ小片１を釈放する。さらに、エアシリンダ４８の駆動により振動付与手段１５全体を上動させて、ハニカムフィルタ小片１から押圧治具４２を離間させる。なお、押圧プレート６２の待避前に振動付与手段１５全体を上動させても構わない。
【００６０】
第１本めの接合作業が完了した後、引き続いて第１水平駆動モータの駆動によりチャック装置３９が移動し、下地層７上に接着剤８を塗布したハニカムフィルタ小片１を１つ把持する。この後、同チャック装置３９は反対方向に移動して、そのハニカムフィルタ小片１を支持治具１３の切れ込み部２３にて釈放する（図４(b) 参照）。搬送されてきたハニカムフィルタ小片１の被接着面Ｓ1 は、最初に載置されたハニカムフィルタ小片１の被接着面Ｓ1 （２面あるうちの他方側面）に対して密接するようにして配置される。
【００６１】
次に、両エアシリンダ６１を駆動させることにより、一対の押圧プレート６２を待避位置から使用位置まで移動させ、３個のハニカムフィルタ小片１をあらかじめ位置決めしておく。そして、第２水平駆動モータの駆動により振動付与手段１５を図４の右方向へ僅かに移動させ、振動付与手段１５を接合されるべきハニカムフィルタ小片１のちょうど直上の位置に到達させる。
【００６２】
そして、上述した一連の動作（振動付与手段１５全体の下動、押圧状態での振動付与、押圧プレート６２の待避による小片釈放、振動付与手段１５全体の上動）を行い、第２本めの接合作業を終了させる。
【００６３】
上記の要領により、第４本めの接合作業（図４(c) 参照）、第５本めの接合作業（図４(d) 参照）・・・第１６本めの接合作業（図４(e) 参照）を順次行うことによって、最終的に大型ハニカムフィルタＦ1 を完成させる。
【００６４】
この後、支持治具昇降手段を構成するモータ２６の駆動により治具載置台３０が下動し、作業位置にあった支持治具１３を元の高さに復帰させる。次いで、完成した大型ハニカムフィルタＦ1 を載せた支持治具１３は、図示しない別の搬送手段により搬出される。すると、停止していたコンベアベルト２５が再び駆動され、空の支持治具１３が搬送されてくるようになっている。
【００６５】
１６個のハニカムフィルタ小片１を４列×４列に組み付けてなる図１（ａ）の大型ハニカムフィルタＦ1 は、上記のようにして連続的に製造される。
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
【００６６】
（１）本実施形態では、上述したごとく支持治具１３及び振動付与手段１５を備えた専用の接合装置１１を用いて、ハニカムフィルタ小片１同士の接合を行っている。また、この接合装置１１によれば、支持治具１３に支持されているハニカムフィルタ小片１に、好適な押圧力を加えつつ好適な振動を付与することができる。ゆえに、被接着面Ｓ1 間に介在されたセラミックス製接着剤８が押し潰され、その接着剤８を被接着面Ｓ1 全体に充分にムラなく行き渡らせることができる。従って、チクソの高いセラミックス製接着剤８であるにもかかわらず、接合部分に高い強度を確保することができる。
【００６７】
（２）また、このような専用の接合装置１１によれば、手作業による煩雑な作業も不要となるため作業性が向上し、かつ生産性も向上する。
（３）本実施形態の接合装置１１では、矢印Ａ3 の方向、即ち１方向に押圧力を加えることで２組の被接着面Ｓ1 を同時に接合しうる振動付与手段１５が採用されている（図４(c) ，(e) 参照）。そして、このことが接合に要する時間の短縮につながり、生産性のいっそうの向上につながっている。ちなみに、手作業により図１（ａ）の大型ハニカムフィルタＦ1 を得るのに要する時間は、おおよそ数十分であった。それに対し、本実施形態の接合装置１１によれば、接合作業の所要時間は１分程度という極めて短い時間となった。
【００６８】
（４）本実施形態の接合装置１１では、被接着面Ｓ1 を面方向に沿って互いにずらす方向に振動を付与する振動付与手段１５が使用されている。このため、所定方向に押圧力を加えているにもかかわらず、セラミックス製接着剤８は被接着面Ｓ1 の面方向に沿って速やかに移動することができる。これは、押圧力の方向と振動の方向とが直交関係にあることによるものと推測される。
【００６９】
従って、仮に被接着面Ｓ1 の面方向に対して垂直方向に振動を付与するような場合に比べ、確実にかつ短時間で接着剤８を被接着面Ｓ1 全体に充分に行き渡らせることができる。ゆえに、このことも生産性の向上に貢献する。
【００７０】
（５）この接合装置１１の振動付与手段１５では、エア圧を利用したバイブレータ４４を振動器として用いている。従って、接合作業時に必要な振動を、加圧エアの供給によって簡単に得ることができる。
【００７１】
（６）この接合装置１１の振動付与手段１５は、防振構造である防振ゴム４３を介して振動付与手段駆動手段側のブラケット５５に間接的に支持されている。従って、仮に振動付与手段１５を直接的に支持させた場合に比べ、バイブレータ４４の発生する振動の影響が振動付与手段駆動手段側にまで波及しにくくなる。ゆえに、振動付与手段駆動手段を構成しているエアシリンダ４８，４９などがガタつきにくくなり、接合装置１１の信頼性や耐久性を向上させることができる。
【００７２】
（７）この接合装置１１における振動付与手段駆動手段は、昇降用及び押圧用のアクチュエータとして、２種のエアシリンダ４８，４９を別個に有したものとなっている。従って、両エアシリンダ４８，４９を兼用とした場合とは異なり、ハニカムフィルタ小片１に対して設定値に近い押圧力を確実に加えることができる。
【００７３】
（８）本実施形態で使用される支持治具１３の上部には、複数のハニカムフィルタ小片１が支持される略Ｖ字の切れ込み部２３が形成されている。従って、ハニカムフィルタ小片１を軸線方向に４５°回転させた状態で、かつ水平方向に比較的位置ずれしにくい状態で支持することができる。この状態で振動付与手段１５を駆動すれば、押圧力を１方向のみから加えるだけで、２組の被接着面Ｓ1 につき同時に押圧力を作用させることができる（図４(c) ，(e) 参照）。これは、鉛直方向に沿った押圧力のベクトルが、それと４５°の角度をなす２方向に分散されるためである。それゆえ、押圧力を得るためのアクチュエータを比較的単純なものとすることができ、ひいては接合装置１１の構造簡略化を図ることができる。
【００７４】
（９）本実施形態の接合装置１１では、支持治具１３側を振動させる構成を採用しているわけではないので、支持治具昇降手段等の構造が比較的簡単なものでよくなる。従って、全体の大型化や複雑化を未然に避けることができる。
【００７５】
（１０）本実施形態では、ハニカムフィルタ小片１の外周面にあらかじめ下地層７を形成した後、その下地層７の形成領域内に接着剤８を塗布し、この状態で接合作業を行うこととしている。このような下地層７を形成しておくと、塗布された接着剤８を比較的短時間で充分にかつムラなく行き渡らせることができる。これは、微細な孔のあるハニカムフィルタ小片１の外周面への接着剤８の染込みが、下地層７の介在により阻止されることによるものと推測されている。ゆえに、接合部位に高い強度が確保され、高品質な大型ハニカムフィルタＦ1 を確実に製造することができる。
【００７６】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す別例の押圧プレート６２Ａのように、押圧面にスペーサ用構造としてのリブＲ1 を設けてもよい。このリブＲ1 はマス目状に形成されていて、１つ１つのマス部分はハニカムフィルタ小片１の断面形状に対応している。リブＲ1 の肉厚は１．０ｍｍ程度であり、その形成材料としてはゴム等の軟質材料が選択されることがよい。このような構造物が存在すると、ハニカムフィルタ小片１が正しい相対位置関係で接合され、界面からの接着剤８のはみ出し等も少なくなるという利点がある。ゆえに、より高品質で見栄えのよい製品を得ることができる。
【００７７】
・ 前記実施形態では、図１（ａ）のごとく四角柱状のハニカムフィルタ１６個を組み合わせて、４列×４列からなる大型ハニカムフィルタＦ1 を製造する方法を例に挙げて示した。勿論、このような組み合わせに限定されることはなく、図６の表にに示される他の組み合わせを採用してもよい。同表の右列に並ぶものに描かれている円は、接合作業後に外形カットされるべき線を意味している。また、同表の左列に並ぶものは、いずれもコーナー部分に配置されるハニカムフィルタ小片１が三角柱状になっている。即ち、これらのもののように、断面形状の異なる複数種のハニカムフィルタ小片１を用いて１つの大型ハニカムフィルタＦ1 を製造することも許容される。そして、切れ込み部２３や押圧治具４２の形状を若干変更しておけば、いずれのものも本発明の接合装置１１による接合方法の対象となりうる。
【００７８】
・ 振動器は実施形態のようなエア圧駆動式のバイブレータ４４に限定されず、例えば電磁石式や偏心モータ式などのバイブレータ等であってもよい。
・ セラミックス構造体は実施形態において用いたハニカムフィルタ小片１のような焼成体に限定されず、例えば焼成前のもの（仮焼体や脱脂体等）であってもよい。また、セラミックス構造体はフィルタに限定されることはなく、それ以外のものでもよい。さらに、セラミックス構造体は多孔質体に限定されず、緻密体でも構わない。
【００７９】
・ エアシリンダ４８，４９を別個独立とした前記実施形態に代え、これらの機能を兼用させたエアシリンダを用いてもよい。勿論、エアシリンダ以外のアクチュエータを用いて、両エアシリンダ４８，４９の機能を兼用させてもよい。
【００８０】
・ 支持治具搬送手段や支持治具昇降手段として前記実施形態と異なるものを用いてもよく、さらにこれらの手段は不要であれば省略されてもよい。例えば、支持治具１３を収容部１４の上面に備え付けにした構成等を採用してもよい。
【００８１】
・ ペースト状の接着剤８（つまり流動性の接着剤）を塗布するという前記実施形態の接合方法に限定されることはなく、例えばシート状のもの（つまり非流動性の接着剤）を用いた接合方法として具体化されてもよい。
【００８２】
・ ゴム以外の材料を防振構造に使用してもよい。また、必要性が小さければ、振動付与手段１５を防振構造を介さずに支持させてもよい。
・ １個ずつハニカムフィルタ小片１を増やしながら接合を行う前記実施形態の方法に限定されることはない。例えば、複数個づつ増やしながら接合を行ったり、あらかじめ全てのハニカムフィルタ小片１を組み合わせたうえで一括して接合を行うことも可能である。ただし、作業性の点からすると後二者が優れるものの、接合位置精度の点からすると実施形態のほうが有利である。
【００８３】
・ 例えば、振動付与手段１５により接着初期段階において強い振動を付与し、接着後期段階においてそれよりも弱い振動を付与するようにして、接合作業を行うことが好ましい。このようにすると、常に強い振動を与え続けた場合に比べて、より確実に位置ずれが回避される。よって、ハニカムフィルタ小片１同士を短時間でかつ正確に接合することができる。
【００８４】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。
（１） セラミックス製接着剤によりセラミックス構造体を接合する装置であって、被接着面間に前記セラミックス製接着剤を介在させた状態で複数のセラミックス構造体を支持する支持治具と、その支持治具により支持された前記セラミックス構造体に押圧力を加えつつ、前記被接着面を互いにずらす方向に振動を付与する振動付与手段と、その振動付与手段を前記支持治具における所定位置まで移動させる振動付与手段駆動手段と、前記支持手段に支持された前記複数のセラミックス構造体を端面方向から押圧することでその位置決めを図るワーク位置決め手段と、前記支持治具を所定位置まで水平方向に搬送する支持治具搬送手段と、前記所定位置まで搬送されてきた前記支持治具を作業位置まで持ち上げる支持治具昇降手段と、前記持ち上げられた支持治具に前記セラミックス構造体を搬送するワーク搬送手段とを備えたことを特徴とするセラミックス構造体の接合装置。
【００８５】
（２） 技術的思想１において、前記ワーク位置決め手段は、ワーク端面押圧体と、そのワーク端面押圧体を駆動するための押圧体駆動手段とを含んで構成されていること。従って、この技術的思想２に記載の発明によると、ワーク端面押圧体により駆動されるワーク端面押圧体によって、ワークであるセラミックス構造体がその端面方向から押圧される。このため、支持手段に支持された複数のセラミックス構造体が接合作業時を通じて位置決めされる。
【００８６】
（３） 技術的思想２において、前記ワーク位置決め手段は前記支持治具を挟んで一対設けられ、前記ワーク端面押圧体は互いの押圧面を対向させた状態で配置されていること。従って、この技術的思想３に記載の発明によると、対向する押圧面間において複数のセラミックス構造体が確実に位置決めされる。
【００８７】
（４） 技術的思想２，３において、前記ワーク端面押圧体の押圧面にはスペーサ用凹凸構造が形成されていること。従って、この技術的思想４に記載の発明によると、スペーサ用凹凸構造の存在によりセラミックス構造体が正しい位置関係で接合され、界面からの接着剤のはみ出し等も少なくなる。
【００８８】
（５） 請求項１乃至３、技術的思想１乃至４のいずれか１つにおいて、前記振動付与手段は、前記セラミックス構造体に対して接触する押圧治具と、その押圧治具を振動させる振動器とを有すること。
【００８９】
（６） 技術的思想５において、前記振動付与手段は、さらに前記振動器を支持する防振構造を有するとともに、その防振構造を介して前記振動付与手段駆動手段側に支持されていること。従って、この技術的思想６に記載の発明によると、振動器の発生する振動の影響が振動付与手段駆動手段側にまで波及しにくくなる。
【００９０】
（７） 技術的思想１乃至６のいずれか１つにおいて、前記振動付与手段駆動手段は、昇降用及び押圧用のアクチュエータを別個に有すること。従って、この技術的思想７に記載の発明によると、同アクチュエータを兼用した場合に比べ、設定値に近い押圧力を確実に加えることができる。
【００９１】
（８） 技術的思想５乃至７のいずれか１つにおいて、前記振動器はエア圧を利用したバイブレータであること。従って、この技術的思想８に記載の発明によると、接合時に必要な振動を加圧エアの供給によって得ることができる。
【００９２】
（９） 請求項１乃至３、技術的思想１乃至８のいずれか１つにおいて、前記支持治具の上部には、前記複数のセラミックス構造体が支持される略Ｖ字の切れ込み部が形成されていること。従って、この技術的思想９に記載の発明によると、接合時において振動付与手段の押圧力を１方向のみから加えれば足り、装置の構造簡略化にもつながる。
【００９３】
（１０） 請求項１乃至４、技術的思想１乃至９のいずれか１つにおいて、（前記振動付与手段により）接着初期段階において強い振動を付与し、接着後期段階においてそれよりも弱い振動を付与すること。従って、この技術的思想１０に記載の発明によると、位置ずれを確実に回避しつつ短時間でセラミックス構造体を接合することができる。
【００９４】
（１１） 請求項１乃至４、技術的思想１乃至１０のいずれか１つにおいて、前記セラミックス製接着剤は、高いチクソ性を有するものであること。
（１２） 請求項１乃至４、技術的思想１乃至１１のいずれか１つにおいて、前記セラミックス製接着剤は、ペーストの状態で前記被接着面にあらかじめ塗布されること。
【００９５】
（１３） 請求項１乃至３、技術的思想１乃至１２のいずれか１つにおいて、前記セラミックス構造体は、多孔質セラミックス製（例えば多孔質炭化珪素製）のハニカムフィルタ小片であること。
【００９６】
（１４） ハニカムフィルタ小片の外周面にあらかじめ下地層を形成した後、その下地層の形成領域内に接着剤を塗布し、この状態で請求項１乃至３、技術的思想１乃至１３に記載された接合装置を利用して、複数個のハニカムフィルタ小片を接合して組み付けることを特徴とする大型ハニカムフィルタ（及びその製造方法）。従って、この技術的思想１４に記載の発明によると、下地層を形成することにより接着剤を比較的短時間で充分にかつムラなく行き渡らせることができ、もってハニカムフィルタ小片同士を接合したときその接合部分に高い強度を得ることができる。それゆえ、大型かつ高品質のハニカムフィルタを確実に製造することができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜７に記載の発明によれば、１方向に押圧力を加えることで２組以上の被接着面を同時に接合しうる振動付与手段を採用した結果、接合に要する時間が短縮され、作業性及び生産性に優れるとともに、接合部分に高い接合強度を確保することができる。
【００９８】
請求項３に記載の発明によれば、確実にかつ短時間で接着剤を被接着面全体に充分に行き渡らせることができるため、よりいっそう生産性が向上する。
【００９９】
請求項４〜７に記載の発明によれば、作業性及び生産性に優れるとともに、接合部分に高い接合強度を確保することができるセラミックス構造体の接合方法及びセラミックス構造体製品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明を具体化した一実施形態において大型ハニカムフィルタを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の大型ハニカムフィルタを構成するハニカムフィルタ小片のＡ−Ａ線における断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線における断面図。
【図２】実施形態の接合装置の一部破断概略側面図。
【図３】（ａ）は前記接合装置の要部である振動付与手段の正面図、（ｂ）はその側面図。
【図４】（ａ）〜（ｅ）はハニカムフィルタ小片の接合手順を説明するための概略図。
【図５】（ａ）は別例における押圧プレートの押圧面を示す斜視図、（ｂ）はワーク位置決め手段の正面図、（ｃ）はその要部拡大断面図。
【図６】ハニカムフィルタ小片の組み合わせかたのバリエーションを示す表。
【符号の説明】
１…セラミックス構造体としてのハニカムフィルタ小片、８…セラミックス製接着剤、１１…（セラミックス構造体の）接合装置、１３…支持治具、１５…振動付与手段、Ｓ1 …被接着面、Ａ2 …被接着面を互いにずらす方向。
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックス構造体の接合装置及び接合方法並びにセラミックス構造体製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に搭載されたディーゼルエンジンの排気経路上には、排気ガスを浄化するための手段として、セラミックス焼結体製のハニカムフィルタが設けられる。従来、この種のハニカムフィルタはコーディエライト等のセラミックス材料を用いて作製されることが多かった。しかしながら、近年では耐熱性に極めて優れる炭化珪素等を形成材料としたハニカムフィルタも提案されるに至っている。
【０００３】
ところで、炭化珪素焼結体は耐熱性に極めて優れる反面、熱衝撃に弱いという欠点を有している。ゆえに、大型製品とした場合には、加熱による温度勾配に起因する応力によってクラックが発生しやすくなる。
【０００４】
この欠点を解消する対策としては、角柱状をした炭化珪素製ハニカムフィルタ小片をあらかじめ複数個作製しておき、それらの外周面同士を接着剤を用いて互いに接着することで、大型製品を得ればよいと考えられる。また、この場合にはハニカムフィルタ小片と同じく炭化珪素を含むセラミックス製の接着剤を用いればよいとも考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、セラミックス製接着剤を用いた上記の接合作業を行うための専用の装置は、現時点では未だ具体化されていない。このため、接着剤が塗布されたハニカムフィルタ小片の被接着面同士を密接させ、この状態で小片を押圧して互いに接着することを、現状では手作業で行う必要があった。ゆえに、煩雑な作業を余儀なくされ、おのずと生産性も低くなるという問題が予想されていた。
【０００６】
また、上記のセラミックス製接着剤としては、チクソ性の高いものが使用されることも考えられる。この場合、押圧力を加えてハニカムフィルタ小片同士の接着を行おうとすると、小片の被接着面に充分に接着剤が行き渡らず、ムラができやすくなる。従って、両者の接合部分に高い強度が得られないことも予想される。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためなされたものであり、その目的は、作業性及び生産性に優れるとともに、接合部分に高い接合強度を確保することができるセラミックス構造体の接合装置及び接合方法並びにセラミックス構造体製品の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、セラミックス製接着剤により四角柱状のハニカムフィルタであるセラミックス構造体同士を接合する装置であって、被接着面間に前記セラミックス製接着剤を介在させた状態で複数のセラミックス構造体を支持する略Ｖ字の切れ込み部が形成された支持治具と、その支持治具により支持された前記セラミックス構造体に押圧力を加えつつ振動を付与する振動付与手段とを備えたことを特徴とするセラミックス構造体の接合装置をその要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記振動付与手段は、略Ｖ字に切り込まれた接触片を備え、同接触片を介して前記セラミックス構造体に押圧力を加える押圧治具と、その押圧治具を振動させる振動器とを有するものであるとした。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記振動付与手段は、前記被接着面を互いにずらす方向に振動を付与するとした。
請求項４に記載の発明は、セラミックス製接着剤により四角柱状のハニカムフィルタであるセラミックス構造体同士を接合する方法であって、複数のセラミックス構造体を被接着面間に前記セラミックス製接着剤を介在させた状態で略Ｖ字の切れ込み部が形成された支持治具に支持し、その後、前記支持治具により支持されている前記セラミックス構造体に押圧力を加えつつ振動を付与することを特徴としたセラミックス構造体の接合方法をその要旨とする。
請求項５に記載の発明は、セラミックス製接着剤により複数の四角柱状のハニカムフィルタであるセラミックス構造体同士を接合して組み付けるセラミックス構造体製品の製造方法であって、複数のセラミックス構造体を各セラミックス構造体の被接着面間に前記セラミックス製接着剤を介在させた状態で略Ｖ字の切れ込み部が形成された支持治具に支持し、その後、前記支持治具により支持されている前記各セラミックス構造体に押圧力を加えつつ振動を付与して接合することを特徴とするセラミックス構造体製品の製造方法をその要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記各セラミックス構造体に振動を付与する際には、１方向に押圧力を加えることで２組以上の被接着面を同時に接合するとした。
請求項７に記載の発明は、請求項５または６において、前記各セラミックス構造体に振動を付与する際には、前記被接着面を互いにずらす方向に振動を付与するとした。
【００１１】
以下、本発明の「作用」を説明する。
請求項１，２に記載の発明によると、支持されているセラミックス構造体に押圧力を加えつつ振動を付与することで、被接着面間に介在された接着剤が押し潰され、接着剤が被接着面全体に充分に行き渡る。従って、例えばチクソの高い接着剤を用いた場合であっても、接合部分に高い強度を確保することができる。また、このような専用の装置によれば、１方向に押圧力を加えることで２組以上の被接着面を同時に接合しうる振動付与手段を採用した結果、接合に要する時間が短縮され、手作業による煩雑な作業も不要となるため作業性が向上し、かつ生産性も向上する。
【００１３】
請求項３に記載の発明によると、振動付与手段によって被接着面を互いにずらす方向、つまり被接着面の面方向に振動が付与された場合、接着剤はその面方向に沿って速やかに移動することができる。従って、被接着面の面方向に対して垂直方向に振動を付与するような場合に比べ、確実にかつ短時間で接着剤を被接着面全体に充分に行き渡らせることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によると、セラミックス構造体に押圧力を加えつつ振動を付与することで、被接着面間に介在された接着剤が押し潰され、接着剤が被接着面全体に充分に行き渡る。従って、例えばチクソの高い接着剤を用いた場合であっても、接合部分に高い強度を確保することができる。
請求項５〜７に記載の発明によると、請求項４に記載の発明の場合とほぼ同様の作用を奏し得る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセラミックス構造体の接合装置及び接合方法を、大型ハニカムフィルタの製造方法に具体化した一実施形態を図１〜図４に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図１（ａ）には、本実施形態の製造方法によって製造される大型ハニカムフィルタＦ1 が示されている。この大型ハニカムフィルタＦ1 は、ディーゼルエンジンの排気経路上においてディーゼルパティキュレートを除去する役割を果たすものである。
【００１７】
この大型ハニカムフィルタ（セラミックス構造体製品）Ｆ1 は、複数個のハニカムフィルタ小片（セラミックス構造体）１からなる。本実施形態では、四角柱状をした１６個のハニカムフィルタ小片１を縦横４列組み合わせて互いに接着することにより、１つの大型ハニカムフィルタＦ1 を構成している。
【００１８】
各々のハニカムフィルタ小片１の外形寸法は３３mm×３３mm×１５０mmであって、セラミックス焼結体（本実施形態では多孔質炭化珪素焼結体）製である。各ハニカムフィルタ小片１には、断面略正方形状かつ複数の貫通孔２がその軸線方向に沿って規則的に形成されている。各貫通孔２は内壁３によって互いに隔てられている。各貫通孔２の開口部は一方の端面１ａ，１ｂ側において封止体４（本実施形態では多孔質炭化珪素焼結体）により封止されており、端面１ａ，１ｂ全体としては市松模様状になっている。その結果、ハニカムフィルタ小片１には、ガス流入側端面１ａまたはガス流出側端面１ｂのうちのいずれかにおいて開口する断面正方形状のセル５，６が形成されている。なお、本実施形態では、平均気孔径が１０μm 、気孔率が４５％、内壁３の肉厚が０．３mm、セルピッチが１．８mmにそれぞれ設定されている。
【００１９】
ハニカムフィルタ小片１を排気経路に配置したとき、排気ガスの流れは以下のようになる。図１（ｂ）において矢印Ａ1 で示されるように、排気ガスは、ガス流入側端面１ａにおいて開口するセル５内に流入する。次いで、排気ガスは内壁３を通過し、隣接するセル６、即ちガス流出側端面１ｂにおいて開口するセル６から流出する。このとき、排気ガス中に含まれるパティキュレートの移動が内壁３によって阻止されることで、そこにパティキュレートがトラップされる。その結果、浄化された排気ガスがガス流出側端部１ｂから排出される。
【００２０】
ハニカムフィルタ小片１の製造にあたっては、まず、炭化珪素を含むスラリーを出発材料とした従来公知の押出成形法によって、複数の貫通孔２を有するハニカム成形体を形成する必要がある。具体的にいうと、本実施形態では、炭化珪素粉末に有機バインダと水とを所定分量ずつ加えて混練したものを材料として押出成形を行なっている。また、焼成によって封止体４となる封止材（封止用ペースト）は、例えば、炭化珪素粉末に、有機バインダ、潤滑剤、可塑剤及び水を混合したものを混練することによって作製される。
【００２１】
次に、得られたハニカム成形体を専用の封止材充填装置にセットし、この状態で前記封止用ペーストを用いて端面封止工程を行う。さらに、乾燥、脱脂を行った後に本焼成を行うことにより、ハニカム成形体及び封止材を完全に焼結させる。
【００２２】
焼成工程を経て得られたハニカムフィルタ小片１の外周面の所定領域には、接着工程に先立ちあらかじめ下地層７が塗布される。このような下地層７の形成材料としては、炭化珪素等を含むセラミックス製のペーストが用いられる。本実施形態では、具体的には炭化珪素粉末３０重量％〜５０重量％、樹脂バインダＰＶ−５（商品名：株式会社マルバン社製）４０重量％〜６０重量％、及び助剤としてのグリセリン５重量％〜１０重量％からなるものが用いられている。ＰＶ−５以外の樹脂バインダとして、例えばＣＭＣ（商品名：信濃電機社製）やＦＣ−５１（商品名：日研化学株式会社製）等を選択することもできる。また、塗布直前の状態における前記ペーストの粘度は３０００ｃｐｓ〜６０００ｃｐｓ程度に設定される。なお、同ペーストの塗布は、専用の装置を用いて行われることが作業性及び生産性の観点から望ましい。
【００２３】
下地層形成工程を経たハニカムフィルタ小片１の外周面（即ち被接着面Ｓ1 ）には、次いでセラミックス製の接着剤８が塗布される。ここで用いられる接着剤８はペーストの状態で供給される。また、同接着剤８はハニカムフィルタ小片１と同じく炭化珪素粉末を含んでいる。具体的には、炭化珪素粉末３０重量％、シリカゾル２３重量％、バルクのセラミックスファイバ２３重量％、樹脂バインダ１重量％、及び水２３重量％からなるものが用いられている。塗布直前の状態において前記ペースト状の接着剤８の粘度は、２００００ｃｐｓ〜５００００ｃｐｓ程度に設定される。
【００２４】
次に、本実施形態の大型ハニカムフィルタＦ1 の製造時に用いられる接合装置１１の概要を図２〜図４に基づいて説明する。
図２に示されるように、この接合装置１１は、セラミックス製接着剤８によりハニカムフィルタ小片１同士を接合するためのものであって、基台１２、支持治具１３、振動付与手段１５、振動付与手段駆動手段、ワーク位置決め手段、支持治具搬送手段、支持治具昇降手段、ワーク搬送手段などを備えている。なお、これらの手段の殆どのものは、基台１２の収容部１４の上面側に配置されている。一方、収容部１４内には図示しない制御手段等が収容されている。
【００２５】
図２，図４等に示されるように、本実施形態の支持治具１３は、同じ形状をした一組の板材２１を対向させ、それらを複数本の棒材２２で連結してなる。一組の板材２１は平行な関係にある。両板材２１の離間距離は、ハニカムフィルタ小片１の長さよりも若干短めに形成されている。従って、この支持治具１３にハニカムフィルタ小片１を載置したときには、支持治具１３の両側からハニカムフィルタ小片１の両端部が突出する。
【００２６】
これらの支持治具１３の上部には、略Ｖ字の切れ込み部２３が形成されている。ここでは切れ込み部２３の角度は９０°となっている。かかる切れ込み部２３には、複数個（ここでは数十個）のハニカムフィルタ小片１が横向きで載置可能である。なお、支持治具１３の構成要素である板材２１及び棒材２２は、アルミニウムや鉄等の金属からなるものであって、振動や押圧力に耐えうる好適な強度を有している。
【００２７】
支持治具１３は収容部１４の上面側中央部に配置されている。そして、この支持治具１３は、被接着面Ｓ1 間にセラミックス製接着剤８を介在させた状態で複数のハニカムフィルタ小片１を支持する役割を果たしている。
【００２８】
図２に示されるように、この接合装置１１における支持治具搬送手段は、図示しないコンベア駆動モータ、一対のプーリ２４及び無端状のコンベアベルト２５によって構成されている。本実施形態の支持治具搬送手段は、支持治具１３を水平方向に搬送する役割を果たすものである。
【００２９】
コンベアベルト２５は一対のプーリ２４に巻回されていて、収容部１４上面から若干離間した位置に水平に配置されている。支持治具１３はこのコンベアベルト２５上に載置されるようになっている。プーリ２４の一方は、コンベア駆動モータの出力軸に連結されている。従って、このモータを駆動すると、同プーリ２４が回転する結果、コンベアベルト２５が周回運動を開始する。その結果、接合作業に備えて空の支持治具１３が、作業位置の下方にある所定位置まで搬送されてくる。なお、作業を終えて完成した大型ハニカムフィルタＦ1 を載せた支持治具１３は、図示しない別の搬送手段により図２の紙面垂直方向に送られて搬出される。
【００３０】
図２に示されるように、この接合装置１１における支持治具昇降手段は、昇降用モータ２６、一対のプーリ２７、ベルト２８、第３送りねじ機構２９、治具載置台３０によって構成されている。なお、昇降用モータ２６、一対のプーリ２７、ベルト２８、第３送りねじ機構２９の一部は、収容部１４内に収容されている。
【００３１】
昇降用モータ２６の出力軸にはプーリ２７が固定されている。第３送りねじ機構２９の一部をなすねじ部材３１にも、プーリ２７が固定されている。これらのプーリ２７には、ベルト２８が巻回されている。従って、昇降用モータ２６を駆動すると、プーリ２７及びベルト２８を介して回転駆動力が伝達され、垂直方向に沿って延びるねじ部材３１が回転する。
【００３２】
第３送りねじ機構２９の一部をなすねじ部材３１は、送りナット３２に対して螺入されている。送りナット３２は、複数の支柱３３を介して治具載置台３０に連結されている。この治具載置台３０の上面には、作業位置の下方にある所定位置まで搬送されてきた空の支持治具１３が載置される。従って、昇降用モータ２６の駆動によりねじ部材３１を回転させると、送りナット３２及び治具載置台３０が一体的に上下動する。つまり、この支持治具昇降手段は、治具載置台３０上に載置された支持治具１３を作業位置まで持ち上げる役割を果たしている。本実施形態において支持治具昇降手段を構成している部材には、振動や押圧力に耐えうる程度の好適な強度が確保されている。
【００３３】
図２に示されるように、この接合装置１１におけるワーク搬送手段は、図示しない第１水平駆動モータ、第１送りねじ機構３６、第１リニアガイド３７、把持装置用ブラケット３８及びチャック装置３９によって構成されている。なお、本実施形態のワーク搬送手段は、作業位置まで持ち上げられた支持治具１３にハニカムフィルタ小片１を搬送する役割を果たすものである。
【００３４】
第１送りねじ機構３６は、図２の紙面垂直方向に沿って配設されたねじ部材と、そのねじ部材が螺入される送りナットとからなる。前記ねじ部材は収容部１４の上面に立設されたバックブラケット４０の側面に対して軸支されている。また、第１リニアガイド３７の一部も、このバックブラケット４０の側面に対してねじ部材と平行に固定されている。
【００３５】
第１水平駆動モータはねじ部材の一端に対して連結され、把持装置用ブラケット３８は送りナットに連結されている。従って、第１送りねじ機構３６を駆動すると、ねじ部材が回転する結果、送りナット及び把持装置用ブラケット３８が第１リニアガイド３７にガイドされながら水平方向に沿って往復動を行う。
【００３６】
把持装置用ブラケット３８の一部は、図２の左側方向に向かって水平に張り出すように形成されている。この水平張出部の上面には、チャック装置３９を構成するロッドレスのエアシリンダが一対離間して設けられている。両エアシリンダのスライドテーブルの移動方向は、互いに逆向きになっている。両エアシリンダにエアを供給すると、両スライドテーブルが同士が近づき、エアの供給を止めるとを両スライドテーブル同士が遠ざかる。
【００３７】
各スライドテーブルの上面には、ハニカムフィルタ小片１の端面を押圧する把持体４１が一体移動可能に固定されている。一対の把持体４１間には、ハニカムフィルタ小片１の全長に匹敵する離間幅が設けられている。一対の把持体４１を備えるチャック装置３９は、エアシリンダへのエア給排により開閉する。よって、両把持体４１間にハニカムフィルタ小片１を配置しておけば、ハニカムフィルタ小片１の把持・釈放を行うことができる。
【００３８】
図２，図３に示されるように、この接合装置１１は、支持治具１３により支持されたハニカムフィルタ小片１に押圧力を加えつつ振動を付与する振動付与手段１５を備えている。
【００３９】
本実施形態の振動付与手段１５は、押圧治具４２、防振構造としての防振ゴム４３、振動器としてのバイブレータ４４、固定ロッド４５及び上部取付板４６によって構成されている。
【００４０】
ここで用いられる防振ゴム４３は、一対の板状部同士を球状部で連結したような構造となっている。一方の板状部は振動付与手段駆動手段側の構成部材（具体的にはブラケット５５）に固定され、他方の板状部は上部取付板４６の上面に固定されている。従って、この防振ゴム４３により、振動付与手段１５が振動付与手段駆動手段に釣り下げられた状態で支持されている。
【００４１】
上部取付板４６の下面側には、複数本の固定ロッド４５によって押圧治具４２が水平に固定されている。この押圧治具４２は、下側面の離間した二箇所に接触片４７を備えている。それらの接触片４７の下部は、９０°の角度で略Ｖ字状に切り込まれている。
【００４２】
押圧治具４２の上面には、その押圧治具４２を振動させるための振動器としてのバイブレータ４４がボルトにより固定されている。ここで用いられているバイブレータ４４は、エア圧を利用したバイブレータ４４である。球体が収容されているバイブレータ本体内には、図示しないエア供給源から給気ポートを介して加圧エアが供給される。すると、エアの圧力により球体がバイブレータ本体内部を動き回り、結果として好適な振動が生み出される。本実施形態では、エア圧利用のバイブレータ４４として比較的小型のもの、例えばエクセン株式会社製、ＵＨ−１３（型番）を用いている。この場合、エア圧は２．０kgf/cm2 〜４．０kgf/cm2 程度（好ましくは２．５kgf/cm2 前後）に設定される。なお、本実施形態においては、バイブレータ４４は被接着面Ｓ1 を面方向に沿って互いにずらす方向（図３において矢印Ａ2 参照）に振動を付与するように配置されている。別の言いかたをすると、ハニカムフィルタ小片１の長手方向に沿って振動が付与される。
【００４３】
図２，図３に示されるように、この接合装置１１の振動付与手段駆動手段は、図示しない第２水平駆動モータ、第２送りねじ機構５８、第２リニアガイド５９、昇降用アクチュエータであるロッドレスのエアシリンダ４８、押圧用アクチュエータであるロッド付きのエアシリンダ４９によって構成されている。この振動付与手段駆動手段は、振動付与手段１５を支持治具１３における所定位置まで移動させる役割を果たしている。
【００４４】
第２送りねじ機構５８は、図２の紙面垂直方向に沿って配設されたねじ部材と、そのねじ部材が螺入される送りナットとからなる。前記ねじ部材は収容部１４の上面に立設されたバックブラケット４０の側面に対して軸支されている。また、第２リニアガイド５９の一部も、このバックブラケット４０の側面に対してねじ部材と平行に固定されている。
【００４５】
第２水平駆動モータはねじ部材の一端に対して連結されている。ロッドレスのエアシリンダ４８の固定側であるシリンダチューブ５０は、送りナットに連結されている。従って、第２送りねじ機構５８を駆動すると、ねじ部材が回転する結果、送りナット及びシリンダチューブ５０が第２リニアガイド５９にガイドされながら水平方向に沿って往復動を行う。
【００４６】
図３に示されるように、前記シリンダチューブ５０は垂直方向に沿って延びるように設けられている。このため、ロッドレスのエアシリンダ４８にエアを給排することにより、その移動側であるスライドテーブル５１は所定範囲内で上下方向に往復動を行う。同スライドテーブル５１の側面には、ロッド付きのエアシリンダ４９の固定側であるシリンダチューブ５２が固定されている。このシリンダチューブ５２からはピストンロッド５３が出没可能に突出されている。ピストンロッド５３の先端に設けられた連結プレート５４には、振動付与手段用ブラケット５５が一体移動可能に取り付けられている。そして、このブラケット５５の有する水平延出部の下面には、上記の振動付与手段１５が支持されている。
【００４７】
本実施形態の場合、昇降用アクチュエータであるロッドレスのエアシリンダ４８と、押圧用アクチュエータであるロッド付きのエアシリンダ４９とが別個に設けられている。そして、その機能の差異に基づき、前者のエアシリンダ４８のほうが後者のエアシリンダ４９よりもロングストロークになっている。そして、前者のエアシリンダ４８は、主として振動付与手段１５全体を大きく昇降させる役割を担うようになっている。一方、後者のエアシリンダ４９は、下降状態にある振動付与手段１５の押圧治具４２をハニカムフィルタ小片１に押し付ける力を与える役割を担うようになっている。これらの２種のエアシリンダ４８，４９に対しては、図示しないエア供給源から図示しない配管を介して加圧エアが供給される。
【００４８】
なお、図３（ａ）において二点鎖線で示すように、ブラケット５５の側方に取り付け用部分を延設し、そこにエアシリンダ５６を介してアーム５７を上下動可能に設けてもよい。このようなアーム５７を設けておくと、振動付与後にハニカムフィルタ小片１から押圧治具４２を容易に離脱させることができる。
【００４９】
図２に示されるように、この接合装置１１におけるワーク位置決め手段は、押圧体駆動手段としてのロッド付きのエアシリンダ６１、ワーク端面押圧体としての押圧プレート６２、複数本のガイドシリンダ６３、連結プレート６４及び支持手段用ブラケット６５によって構成されている。このようなワーク位置決め手段は、本実施形態では支持治具１３を挟んで左右に一対設けられている。
【００５０】
一対のブラケット６５は、収容部１４の上面において互いに離間して立設されている。これらのブラケット６５の先端部には連結プレート６４が取り付けられている。これらの連結プレート６４の中心部には、エアシリンダ６１がそれぞれ対向するようにして固定されている。各連結プレート６４においてエアシリンダ６１の両脇には、ガイドシリンダ６３が同エアシリンダ６１と並列に配置されている。エアシリンダ６１から突出するピストンロッドの先端及びガイドシリンダ６３から突出するロッドの先端には、押圧プレート６２が固定されている。一対の押圧プレート６２は、互いの押圧面を対向させた状態で配置されている。
【００５１】
ハニカムフィルタ小片１の端面に対して当接する押圧プレート６２の押圧面には、ゴム等のよう比較的軟質の材料が採用されていることがよい。押圧プレート６２はここでは矩形状かつ平坦であって、その面積は得ようとする大型ハニカムフィルタＦ1 の断面積よりもひとまわり大きくなっている。
【００５２】
両エアシリンダ６１に図示しないエア供給源から加圧エアを供給すると、両シリンダ６１がともに伸長する結果、ピストンロッドの先端に固定されている押圧プレート６２同士が近接する。従って、それらの間に存在する複数のハニカムフィルタ小片１が両方の端面方向から押圧され、振動付与による接合作業の間を通じてその位置決めが図られる。また、エア供給源からの加圧エアを供給を停止すると、両シリンダ６１がともに収縮する結果、押圧プレート６２同士が遠ざかる。その結果、押圧プレート６２間に把持されていた複数のハニカムフィルタ小片１が釈放される。
【００５３】
次に、以上のように構成された接合装置１１による一連の動作について説明する。
支持治具搬送手段を構成するコンベアベルト２５が駆動されると、ハニカムフィルタ小片１が未だ載置されていない空の支持治具１３が、図２の右側方向から搬送されてくる。同支持治具１３が作業位置の下方にある所定位置に到達すると、コンベアベルト２５はいったん停止する。すると、支持治具昇降手段を構成するモータ２６の駆動により治具載置台３０が上動して、支持治具１３を作業位置の高さにまで持ち上げる。その結果、支持治具１３は一対の押圧プレート６２間に位置した状態となる。このとき、両エアシリンダ６１はともに収縮状態であって、両押圧プレート６２は待避位置にある。勿論、振動付与手段１５も未だ上方に待避している。
【００５４】
次いで、ワーク搬送手段を構成する第１水平駆動モータの駆動により、チャック装置３９が図２の紙面奥側方向に移動し、そこで下地層７が形成されているハニカムフィルタ小片１を１つのみ把持する。なお、ハニカムフィルタ小片１は、図示しないフィルタ搬送用コンベア上に載置されている。その後、第１水平駆動モータの駆動によりチャック装置３９が図２の紙面手前側方向に移動するとともに、そのハニカムフィルタ小片１を支持治具１３の切れ込み部２３の最下部にて釈放する。さらに、チャック装置３９は再び図２の紙面奥側方向に移動し、今度は下地層７上に接着剤８が塗布されているハニカムフィルタ小片１を１つのみ把持する。その後、チャック装置３９は図２の紙面手前側方向に移動するとともに、そのハニカムフィルタ小片１を支持治具１３の切れ込み部２３にて釈放する（図４(a) 参照）。このとき、後で搬送されてきたハニカムフィルタ小片１の被接着面Ｓ1 （つまり接着剤塗布面）は、既に載置されているハニカムフィルタ小片１の被接着面Ｓ1 （２面あるうちの一方側面）に対して密接するようにして配置される。なお、両ハニカムフィルタ小片１は、いずれも水平方向を基準として軸線方向に４５°回転させた状態で支持される。即ち、両者の被接着面Ｓ1 も水平方向を基準としてともに４５°傾いている。
【００５５】
次に、両エアシリンダ６１を駆動させることにより、一対の押圧プレート６２を待避位置から使用位置まで移動させ、２個のハニカムフィルタ小片１をあらかじめ位置決めしておく。
【００５６】
引き続き、振動付与手段駆動手段を構成する第２水平駆動モータが駆動され、振動付与手段１５が図２の紙面垂直方向（図４では左右方向）に沿って移動する。その結果、振動付与手段１５は、接合されるべきハニカムフィルタ小片１のちょうど直上の位置に到達する。なお、第２水平駆動モータの駆動は、押圧プレート６２の駆動前になされても構わない。
【００５７】
さらに、昇降用アクチュエータであるエアシリンダ４８の駆動により、振動付与手段１５全体を下動させて、ハニカムフィルタ小片１に押圧治具４２を接触させる。それとともに押圧用アクチュエータであるエアシリンダ４９を駆動させて、一定の押圧力（２kgf/cm2 〜５kgf/cm2 程度）を付与する。本実施形態では、このときの押圧力が３．４kgf/cm2 に設定されている。押圧力の方向は、図３，図４において矢印Ａ3 で示されるごとく、鉛直方向である。押圧力を加える時間は４秒〜６秒程度に設定されている。
【００５８】
次いで、バイブレータ４４に加圧エアを供給し、所定時間のあいだ被接着面Ｓ1 を互いにずらす方向Ａ2 に振動を付与する。すると、被接着面Ｓ1 間に介在された接着剤８が押圧力により押し潰されるとともに、付与されている振動によって接着剤８が被接着面Ｓ1 全体に充分に行き渡る。その結果、両ハニカムフィルタ小片１同士が高い強度で接合される。
【００５９】
この後、バイブレータ４４を停止させて振動付与を終了するとともに、一対の押圧プレート６２を使用位置から待避位置まで移動させ、いったんハニカムフィルタ小片１を釈放する。さらに、エアシリンダ４８の駆動により振動付与手段１５全体を上動させて、ハニカムフィルタ小片１から押圧治具４２を離間させる。なお、押圧プレート６２の待避前に振動付与手段１５全体を上動させても構わない。
【００６０】
第１本めの接合作業が完了した後、引き続いて第１水平駆動モータの駆動によりチャック装置３９が移動し、下地層７上に接着剤８を塗布したハニカムフィルタ小片１を１つ把持する。この後、同チャック装置３９は反対方向に移動して、そのハニカムフィルタ小片１を支持治具１３の切れ込み部２３にて釈放する（図４(b) 参照）。搬送されてきたハニカムフィルタ小片１の被接着面Ｓ1 は、最初に載置されたハニカムフィルタ小片１の被接着面Ｓ1 （２面あるうちの他方側面）に対して密接するようにして配置される。
【００６１】
次に、両エアシリンダ６１を駆動させることにより、一対の押圧プレート６２を待避位置から使用位置まで移動させ、３個のハニカムフィルタ小片１をあらかじめ位置決めしておく。そして、第２水平駆動モータの駆動により振動付与手段１５を図４の右方向へ僅かに移動させ、振動付与手段１５を接合されるべきハニカムフィルタ小片１のちょうど直上の位置に到達させる。
【００６２】
そして、上述した一連の動作（振動付与手段１５全体の下動、押圧状態での振動付与、押圧プレート６２の待避による小片釈放、振動付与手段１５全体の上動）を行い、第２本めの接合作業を終了させる。
【００６３】
上記の要領により、第４本めの接合作業（図４(c) 参照）、第５本めの接合作業（図４(d) 参照）・・・第１６本めの接合作業（図４(e) 参照）を順次行うことによって、最終的に大型ハニカムフィルタＦ1 を完成させる。
【００６４】
この後、支持治具昇降手段を構成するモータ２６の駆動により治具載置台３０が下動し、作業位置にあった支持治具１３を元の高さに復帰させる。次いで、完成した大型ハニカムフィルタＦ1 を載せた支持治具１３は、図示しない別の搬送手段により搬出される。すると、停止していたコンベアベルト２５が再び駆動され、空の支持治具１３が搬送されてくるようになっている。
【００６５】
１６個のハニカムフィルタ小片１を４列×４列に組み付けてなる図１（ａ）の大型ハニカムフィルタＦ1 は、上記のようにして連続的に製造される。
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
【００６６】
（１）本実施形態では、上述したごとく支持治具１３及び振動付与手段１５を備えた専用の接合装置１１を用いて、ハニカムフィルタ小片１同士の接合を行っている。また、この接合装置１１によれば、支持治具１３に支持されているハニカムフィルタ小片１に、好適な押圧力を加えつつ好適な振動を付与することができる。ゆえに、被接着面Ｓ1 間に介在されたセラミックス製接着剤８が押し潰され、その接着剤８を被接着面Ｓ1 全体に充分にムラなく行き渡らせることができる。従って、チクソの高いセラミックス製接着剤８であるにもかかわらず、接合部分に高い強度を確保することができる。
【００６７】
（２）また、このような専用の接合装置１１によれば、手作業による煩雑な作業も不要となるため作業性が向上し、かつ生産性も向上する。
（３）本実施形態の接合装置１１では、矢印Ａ3 の方向、即ち１方向に押圧力を加えることで２組の被接着面Ｓ1 を同時に接合しうる振動付与手段１５が採用されている（図４(c) ，(e) 参照）。そして、このことが接合に要する時間の短縮につながり、生産性のいっそうの向上につながっている。ちなみに、手作業により図１（ａ）の大型ハニカムフィルタＦ1 を得るのに要する時間は、おおよそ数十分であった。それに対し、本実施形態の接合装置１１によれば、接合作業の所要時間は１分程度という極めて短い時間となった。
【００６８】
（４）本実施形態の接合装置１１では、被接着面Ｓ1 を面方向に沿って互いにずらす方向に振動を付与する振動付与手段１５が使用されている。このため、所定方向に押圧力を加えているにもかかわらず、セラミックス製接着剤８は被接着面Ｓ1 の面方向に沿って速やかに移動することができる。これは、押圧力の方向と振動の方向とが直交関係にあることによるものと推測される。
【００６９】
従って、仮に被接着面Ｓ1 の面方向に対して垂直方向に振動を付与するような場合に比べ、確実にかつ短時間で接着剤８を被接着面Ｓ1 全体に充分に行き渡らせることができる。ゆえに、このことも生産性の向上に貢献する。
【００７０】
（５）この接合装置１１の振動付与手段１５では、エア圧を利用したバイブレータ４４を振動器として用いている。従って、接合作業時に必要な振動を、加圧エアの供給によって簡単に得ることができる。
【００７１】
（６）この接合装置１１の振動付与手段１５は、防振構造である防振ゴム４３を介して振動付与手段駆動手段側のブラケット５５に間接的に支持されている。従って、仮に振動付与手段１５を直接的に支持させた場合に比べ、バイブレータ４４の発生する振動の影響が振動付与手段駆動手段側にまで波及しにくくなる。ゆえに、振動付与手段駆動手段を構成しているエアシリンダ４８，４９などがガタつきにくくなり、接合装置１１の信頼性や耐久性を向上させることができる。
【００７２】
（７）この接合装置１１における振動付与手段駆動手段は、昇降用及び押圧用のアクチュエータとして、２種のエアシリンダ４８，４９を別個に有したものとなっている。従って、両エアシリンダ４８，４９を兼用とした場合とは異なり、ハニカムフィルタ小片１に対して設定値に近い押圧力を確実に加えることができる。
【００７３】
（８）本実施形態で使用される支持治具１３の上部には、複数のハニカムフィルタ小片１が支持される略Ｖ字の切れ込み部２３が形成されている。従って、ハニカムフィルタ小片１を軸線方向に４５°回転させた状態で、かつ水平方向に比較的位置ずれしにくい状態で支持することができる。この状態で振動付与手段１５を駆動すれば、押圧力を１方向のみから加えるだけで、２組の被接着面Ｓ1 につき同時に押圧力を作用させることができる（図４(c) ，(e) 参照）。これは、鉛直方向に沿った押圧力のベクトルが、それと４５°の角度をなす２方向に分散されるためである。それゆえ、押圧力を得るためのアクチュエータを比較的単純なものとすることができ、ひいては接合装置１１の構造簡略化を図ることができる。
【００７４】
（９）本実施形態の接合装置１１では、支持治具１３側を振動させる構成を採用しているわけではないので、支持治具昇降手段等の構造が比較的簡単なものでよくなる。従って、全体の大型化や複雑化を未然に避けることができる。
【００７５】
（１０）本実施形態では、ハニカムフィルタ小片１の外周面にあらかじめ下地層７を形成した後、その下地層７の形成領域内に接着剤８を塗布し、この状態で接合作業を行うこととしている。このような下地層７を形成しておくと、塗布された接着剤８を比較的短時間で充分にかつムラなく行き渡らせることができる。これは、微細な孔のあるハニカムフィルタ小片１の外周面への接着剤８の染込みが、下地層７の介在により阻止されることによるものと推測されている。ゆえに、接合部位に高い強度が確保され、高品質な大型ハニカムフィルタＦ1 を確実に製造することができる。
【００７６】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す別例の押圧プレート６２Ａのように、押圧面にスペーサ用構造としてのリブＲ1 を設けてもよい。このリブＲ1 はマス目状に形成されていて、１つ１つのマス部分はハニカムフィルタ小片１の断面形状に対応している。リブＲ1 の肉厚は１．０ｍｍ程度であり、その形成材料としてはゴム等の軟質材料が選択されることがよい。このような構造物が存在すると、ハニカムフィルタ小片１が正しい相対位置関係で接合され、界面からの接着剤８のはみ出し等も少なくなるという利点がある。ゆえに、より高品質で見栄えのよい製品を得ることができる。
【００７７】
・ 前記実施形態では、図１（ａ）のごとく四角柱状のハニカムフィルタ１６個を組み合わせて、４列×４列からなる大型ハニカムフィルタＦ1 を製造する方法を例に挙げて示した。勿論、このような組み合わせに限定されることはなく、図６の表にに示される他の組み合わせを採用してもよい。同表の右列に並ぶものに描かれている円は、接合作業後に外形カットされるべき線を意味している。また、同表の左列に並ぶものは、いずれもコーナー部分に配置されるハニカムフィルタ小片１が三角柱状になっている。即ち、これらのもののように、断面形状の異なる複数種のハニカムフィルタ小片１を用いて１つの大型ハニカムフィルタＦ1 を製造することも許容される。そして、切れ込み部２３や押圧治具４２の形状を若干変更しておけば、いずれのものも本発明の接合装置１１による接合方法の対象となりうる。
【００７８】
・ 振動器は実施形態のようなエア圧駆動式のバイブレータ４４に限定されず、例えば電磁石式や偏心モータ式などのバイブレータ等であってもよい。
・ セラミックス構造体は実施形態において用いたハニカムフィルタ小片１のような焼成体に限定されず、例えば焼成前のもの（仮焼体や脱脂体等）であってもよい。また、セラミックス構造体はフィルタに限定されることはなく、それ以外のものでもよい。さらに、セラミックス構造体は多孔質体に限定されず、緻密体でも構わない。
【００７９】
・ エアシリンダ４８，４９を別個独立とした前記実施形態に代え、これらの機能を兼用させたエアシリンダを用いてもよい。勿論、エアシリンダ以外のアクチュエータを用いて、両エアシリンダ４８，４９の機能を兼用させてもよい。
【００８０】
・ 支持治具搬送手段や支持治具昇降手段として前記実施形態と異なるものを用いてもよく、さらにこれらの手段は不要であれば省略されてもよい。例えば、支持治具１３を収容部１４の上面に備え付けにした構成等を採用してもよい。
【００８１】
・ ペースト状の接着剤８（つまり流動性の接着剤）を塗布するという前記実施形態の接合方法に限定されることはなく、例えばシート状のもの（つまり非流動性の接着剤）を用いた接合方法として具体化されてもよい。
【００８２】
・ ゴム以外の材料を防振構造に使用してもよい。また、必要性が小さければ、振動付与手段１５を防振構造を介さずに支持させてもよい。
・ １個ずつハニカムフィルタ小片１を増やしながら接合を行う前記実施形態の方法に限定されることはない。例えば、複数個づつ増やしながら接合を行ったり、あらかじめ全てのハニカムフィルタ小片１を組み合わせたうえで一括して接合を行うことも可能である。ただし、作業性の点からすると後二者が優れるものの、接合位置精度の点からすると実施形態のほうが有利である。
【００８３】
・ 例えば、振動付与手段１５により接着初期段階において強い振動を付与し、接着後期段階においてそれよりも弱い振動を付与するようにして、接合作業を行うことが好ましい。このようにすると、常に強い振動を与え続けた場合に比べて、より確実に位置ずれが回避される。よって、ハニカムフィルタ小片１同士を短時間でかつ正確に接合することができる。
【００８４】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。
（１） セラミックス製接着剤によりセラミックス構造体を接合する装置であって、被接着面間に前記セラミックス製接着剤を介在させた状態で複数のセラミックス構造体を支持する支持治具と、その支持治具により支持された前記セラミックス構造体に押圧力を加えつつ、前記被接着面を互いにずらす方向に振動を付与する振動付与手段と、その振動付与手段を前記支持治具における所定位置まで移動させる振動付与手段駆動手段と、前記支持手段に支持された前記複数のセラミックス構造体を端面方向から押圧することでその位置決めを図るワーク位置決め手段と、前記支持治具を所定位置まで水平方向に搬送する支持治具搬送手段と、前記所定位置まで搬送されてきた前記支持治具を作業位置まで持ち上げる支持治具昇降手段と、前記持ち上げられた支持治具に前記セラミックス構造体を搬送するワーク搬送手段とを備えたことを特徴とするセラミックス構造体の接合装置。
【００８５】
（２） 技術的思想１において、前記ワーク位置決め手段は、ワーク端面押圧体と、そのワーク端面押圧体を駆動するための押圧体駆動手段とを含んで構成されていること。従って、この技術的思想２に記載の発明によると、ワーク端面押圧体により駆動されるワーク端面押圧体によって、ワークであるセラミックス構造体がその端面方向から押圧される。このため、支持手段に支持された複数のセラミックス構造体が接合作業時を通じて位置決めされる。
【００８６】
（３） 技術的思想２において、前記ワーク位置決め手段は前記支持治具を挟んで一対設けられ、前記ワーク端面押圧体は互いの押圧面を対向させた状態で配置されていること。従って、この技術的思想３に記載の発明によると、対向する押圧面間において複数のセラミックス構造体が確実に位置決めされる。
【００８７】
（４） 技術的思想２，３において、前記ワーク端面押圧体の押圧面にはスペーサ用凹凸構造が形成されていること。従って、この技術的思想４に記載の発明によると、スペーサ用凹凸構造の存在によりセラミックス構造体が正しい位置関係で接合され、界面からの接着剤のはみ出し等も少なくなる。
【００８８】
（５） 請求項１乃至３、技術的思想１乃至４のいずれか１つにおいて、前記振動付与手段は、前記セラミックス構造体に対して接触する押圧治具と、その押圧治具を振動させる振動器とを有すること。
【００８９】
（６） 技術的思想５において、前記振動付与手段は、さらに前記振動器を支持する防振構造を有するとともに、その防振構造を介して前記振動付与手段駆動手段側に支持されていること。従って、この技術的思想６に記載の発明によると、振動器の発生する振動の影響が振動付与手段駆動手段側にまで波及しにくくなる。
【００９０】
（７） 技術的思想１乃至６のいずれか１つにおいて、前記振動付与手段駆動手段は、昇降用及び押圧用のアクチュエータを別個に有すること。従って、この技術的思想７に記載の発明によると、同アクチュエータを兼用した場合に比べ、設定値に近い押圧力を確実に加えることができる。
【００９１】
（８） 技術的思想５乃至７のいずれか１つにおいて、前記振動器はエア圧を利用したバイブレータであること。従って、この技術的思想８に記載の発明によると、接合時に必要な振動を加圧エアの供給によって得ることができる。
【００９２】
（９） 請求項１乃至３、技術的思想１乃至８のいずれか１つにおいて、前記支持治具の上部には、前記複数のセラミックス構造体が支持される略Ｖ字の切れ込み部が形成されていること。従って、この技術的思想９に記載の発明によると、接合時において振動付与手段の押圧力を１方向のみから加えれば足り、装置の構造簡略化にもつながる。
【００９３】
（１０） 請求項１乃至４、技術的思想１乃至９のいずれか１つにおいて、（前記振動付与手段により）接着初期段階において強い振動を付与し、接着後期段階においてそれよりも弱い振動を付与すること。従って、この技術的思想１０に記載の発明によると、位置ずれを確実に回避しつつ短時間でセラミックス構造体を接合することができる。
【００９４】
（１１） 請求項１乃至４、技術的思想１乃至１０のいずれか１つにおいて、前記セラミックス製接着剤は、高いチクソ性を有するものであること。
（１２） 請求項１乃至４、技術的思想１乃至１１のいずれか１つにおいて、前記セラミックス製接着剤は、ペーストの状態で前記被接着面にあらかじめ塗布されること。
【００９５】
（１３） 請求項１乃至３、技術的思想１乃至１２のいずれか１つにおいて、前記セラミックス構造体は、多孔質セラミックス製（例えば多孔質炭化珪素製）のハニカムフィルタ小片であること。
【００９６】
（１４） ハニカムフィルタ小片の外周面にあらかじめ下地層を形成した後、その下地層の形成領域内に接着剤を塗布し、この状態で請求項１乃至３、技術的思想１乃至１３に記載された接合装置を利用して、複数個のハニカムフィルタ小片を接合して組み付けることを特徴とする大型ハニカムフィルタ（及びその製造方法）。従って、この技術的思想１４に記載の発明によると、下地層を形成することにより接着剤を比較的短時間で充分にかつムラなく行き渡らせることができ、もってハニカムフィルタ小片同士を接合したときその接合部分に高い強度を得ることができる。それゆえ、大型かつ高品質のハニカムフィルタを確実に製造することができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜７に記載の発明によれば、１方向に押圧力を加えることで２組以上の被接着面を同時に接合しうる振動付与手段を採用した結果、接合に要する時間が短縮され、作業性及び生産性に優れるとともに、接合部分に高い接合強度を確保することができる。
【００９８】
請求項３に記載の発明によれば、確実にかつ短時間で接着剤を被接着面全体に充分に行き渡らせることができるため、よりいっそう生産性が向上する。
【００９９】
請求項４〜７に記載の発明によれば、作業性及び生産性に優れるとともに、接合部分に高い接合強度を確保することができるセラミックス構造体の接合方法及びセラミックス構造体製品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明を具体化した一実施形態において大型ハニカムフィルタを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の大型ハニカムフィルタを構成するハニカムフィルタ小片のＡ−Ａ線における断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線における断面図。
【図２】実施形態の接合装置の一部破断概略側面図。
【図３】（ａ）は前記接合装置の要部である振動付与手段の正面図、（ｂ）はその側面図。
【図４】（ａ）〜（ｅ）はハニカムフィルタ小片の接合手順を説明するための概略図。
【図５】（ａ）は別例における押圧プレートの押圧面を示す斜視図、（ｂ）はワーク位置決め手段の正面図、（ｃ）はその要部拡大断面図。
【図６】ハニカムフィルタ小片の組み合わせかたのバリエーションを示す表。
【符号の説明】
１…セラミックス構造体としてのハニカムフィルタ小片、８…セラミックス製接着剤、１１…（セラミックス構造体の）接合装置、１３…支持治具、１５…振動付与手段、Ｓ1 …被接着面、Ａ2 …被接着面を互いにずらす方向。
Claims (7)
- セラミックス製接着剤により四角柱状のハニカムフィルタであるセラミックス構造体同士を接合する装置であって、被接着面間に前記セラミックス製接着剤を介在させた状態で複数のセラミックス構造体を支持する略Ｖ字の切れ込み部が形成された支持治具と、その支持治具により支持された前記セラミックス構造体に押圧力を加えつつ振動を付与する振動付与手段とを備えたことを特徴とするセラミックス構造体の接合装置。
- 前記振動付与手段は、略Ｖ字に切り込まれた接触片を備え、同接触片を介して前記セラミックス構造体に押圧力を加える押圧治具と、その押圧治具を振動させる振動器とを有することを特徴とする請求項１に記載のセラミックス構造体の接合装置。
- 前記振動付与手段は、前記被接着面を互いにずらす方向に振動を付与することを特徴とする請求項１または２に記載のセラミックス構造体の接合装置。
- セラミックス製接着剤により四角柱状のハニカムフィルタであるセラミックス構造体同士を接合する方法であって、複数のセラミックス構造体を被接着面間に前記セラミックス製接着剤を介在させた状態で略Ｖ字の切れ込み部が形成された支持治具に支持し、その後、前記支持治具により支持されている前記セラミックス構造体に押圧力を加えつつ振動を付与することを特徴としたセラミックス構造体の接合方法。
- セラミックス製接着剤により複数の四角柱状のハニカムフィルタであるセラミックス構造体同士を接合して組み付けるセラミックス構造体製品の製造方法であって、複数のセラミックス構造体を各セラミックス構造体の被接着面間に前記セラミックス製接着剤を介在させた状態で略Ｖ字の切れ込み部が形成された支持治具に支持し、その後、前記支持治具により支持されている前記各セラミックス構造体に押圧力を加えつつ振動を付与して接合することを特徴とするセラミックス構造体製品の製造方法。
- 前記各セラミックス構造体に振動を付与する際には、１方向に押圧力を加えることで２組以上の被接着面を同時に接合することを特徴とする請求項５に記載のセラミックス構造体製品の製造方法。
- 前記各セラミックス構造体に振動を付与する際には、前記被接着面を互いにずらす方向に振動を付与することを特徴とする請求項５または６に記載のセラミックス構造体製品の製造方法。
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