JP4363814B2

JP4363814B2 - 筒状部材内に緩衝部材を介して柱体を保持する装置の製造方法

Info

Publication number: JP4363814B2
Application number: JP2002026690A
Authority: JP
Inventors: 入江　　徹
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2022-02-04
Also published as: JP2003225834A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状部材内に緩衝部材を介して柱体を保持する装置の製造方法に関し、例えば、筒状部材内に緩衝マットを介して触媒担体を保持する触媒コンバータの製造方法として好適な製造方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
近時の自動車には触媒コンバータが搭載されており、その製造方法としては、触媒担体の外周に緩衝部材としてセラミック製の緩衝マットを巻回し、緩衝マットを圧縮しながらケーシング（筒状部材）内に圧入する方法が一般的である。
【０００３】
例えば、内燃機関の触媒コンバータの製造方法に関し、図１３に示すように、触媒担体２００の外周に緩衝部材としてセラミック製の緩衝マット３００を巻回し、これらを筒状部材４００内に収容する方法が知られている。この場合において、緩衝マット３００を圧縮しながら筒状部材４００の一方の開口から圧入する方法（圧入方式）が一般的であり、筒状部材４００の一方の開口に環状の案内治具６００が嵌合され、これを介して触媒担体２００及び緩衝マット３００が押圧部材５００によって筒状部材４００の中空部に圧入される。
【０００４】
また、例えば、金属製の筒状部材内に、機械的衝撃に弱いセラミック製ハニカム構造体の触媒担体を内装する際にも、一般的に圧入法（押し込み法）が採用されており、例えば特開平１１−２８０４５９号公報にセラミック製ハニカム構造体の組み込み方法として開示されている。同公報においては、金属製缶体と接する側の表面に低摩擦層を設けた保持部材をセラミック製ハニカム構造体に巻き付け、次いで保持部材を圧縮しながら金属製缶体に押し込める方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、前述の図１３に示す製造方法においては、筒状部材４００、押圧部材５００及び触媒担体２００の各々の軸芯が同軸（鉛直線）上で一致した状態でなければ、適切な圧入（内装）状態が得られない。例えば、触媒担体２００の圧入前に、触媒担体２００の軸芯が筒状部材４００の軸芯に対して傾斜して配置されたり、鉛直であっても筒状部材４００の軸芯に対して偏芯している（図１３の左右方向にズレが生じている）場合には、触媒担体２００や緩衝マット３００の角部が損傷したり、緩衝マット３００の剥がれが生じ、正しい圧入状態が得られなかったり、最悪の場合、触媒担体２００や緩衝マット３００の破損を招く惧れがある。また、前掲の特開平１１−２８０４５９号公報に記載のセラミック製ハニカム構造体の組み込み方法においても同様である。
【０００６】
上記の不具合を回避するためには、図１３に示すように、筒状部材４００、押圧部材５００及び触媒担体２００の軸芯が一致した状態に配置すればよいが、そのためには、従前の人手による配置作業に代えて、特別な装置や治具、更には計測システム等が必要になるので、コスト及びサイクルタイムの観点から量産工程で採用することはできない。また、上記の三部材を各々の軸芯が一致するように配置し得たとしても、かなりの重量物である触媒担体２００の自重によって緩衝マット３００に対して偏圧縮が生ずるおそれもあり、押圧部材５００が触媒担体２００に当接するまでの間に触媒担体２００の姿勢が傾斜したり偏芯する場合もあるので、所期の配置状態を維持するための装置も必要となる。
【０００７】
従って、触媒コンバータの製造方法に関し、従前の圧入方法と同等のコスト及びサイクルタイムで、確実に触媒担体の圧入状態を確保し得る方法が切望されており、しかも触媒コンバータに限らず、例えば筒状部材内に緩衝部材を介してディーゼル・パティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ）を保持するＤＰＦ装置等においても、同様である。このように、筒状部材内に緩衝部材を介して脆弱な柱体を保持する装置の適切な製造方法が要請されているが、前掲の特開平１１−２８０４５９号公報に記載のセラミック製ハニカム構造体の組み込み方法は、ハニカム構造体の圧入時の摩擦を減少させるものに留まり、前述のような触媒担体２００の筒状部材４００内への圧入前の筒状部材４００、押圧部材５００及び触媒担体２００の配置を含め、触媒担体２００を円滑に筒状部材４００に圧入する方法に係るものではない。
【０００８】
そこで、本発明は、筒状部材内に緩衝部材を介して柱体を保持する装置の製造方法において、筒状部材内に柱体及び緩衝部材を容易且つ適切に圧入して確実に保持し得るようにすることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載のように、筒状部材内に緩衝部材を介して柱体を保持する装置の製造方法において、前記柱体の周囲に前記緩衝部材を巻回した後、前記柱体の軸が鉛直線上に位置するように、前記柱体の下方で前記柱体を水平方向に移動可能に嵌合する支持治具に支持し、前記筒状部材が嵌合するように上面に載置して支持したときに前記筒状部材の中空部に連通し下方に開口する中空案内部を有し、該中空案内部の断面積が下方に向かって漸次拡大するテーパ部を有する案内治具、及び該案内治具に支持した前記筒状部材を、前記柱体の上方で前記筒状部材の軸が前記鉛直線上に位置するように、前記支持治具に対向配置した後、前記案内治具及び前記筒状部材を、前記支持治具及び前記柱体に対して相互に近接する方向に相対駆動し、前記案内治具のテーパ部によって前記緩衝部材を圧縮させながら、前記柱体及び前記緩衝部材を前記筒状部材内に圧入し、前記案内治具の下方移動にともない前記案内治具が前記支持治具に当接した後は、前記案内治具と前記支持治具が一体となって下方に移動し、前記支持治具が所定の位置で停止したときに前記案内治具の下方移動を停止させることとしたものである。
【００１０】
上記の製造方法において、製造対象の装置としては、例えば、触媒コンバータやディーゼル排気処理装置といった排気処理装置がある。筒状部材は外筒あるいはハウジングとも呼ばれ、触媒コンバータの場合には、柱体は触媒担体に対応し、例えばセラミック製ハニカム構造体を含み、緩衝部材は触媒担体用の緩衝マットに対応し、その材質、形状は問わない。また、ディーゼル排気処理装置の場合には、柱体はディーゼル・パティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ）に対応し、緩衝部材はＤＰＦ用の緩衝マットに対応する。柱体を構成する触媒担体及びＤＰＦは一般的には円柱状又は円筒状に形成され、円形断面を有するが、楕円形断面を有するものもあり、本願の請求項１における柱体には、楕円形断面のものも包含される。
【００１４】
あるいは、請求項２に記載のように、筒状部材内に緩衝部材を介して柱体を保持する装置の製造方法において、前記柱体の周囲に前記緩衝部材を巻回した後、前記柱体の軸が鉛直線上に位置するように、前記柱体の下方で前記柱体を水平方向に移動可能に嵌合する支持治具に支持し、前記筒状部材が嵌合するように上面に載置して支持したときに前記筒状部材の中空部に連通して下方に開口し、前記支持治具の断面より大きい最小断面を有する中空案内部と、該中空案内部の断面積が下方に向かって漸次拡大するテーパ部を有する案内治具、及び該案内治具に支持した前記筒状部材を、前記柱体の上方で前記筒状部材の軸が前記鉛直線上に位置するように、前記支持治具に対向配置した後、前記案内治具及び前記筒状部材を、前記支持治具及び前記柱体に対して相互に近接する方向に相対駆動し、前記案内治具のテーパ部によって前記緩衝部材を圧縮させながら、前記柱体及び前記緩衝部材を前記筒状部材内に圧入し、前記案内治具の下方移動にともない前記案内治具が前記緩衝部材に当接した後は、前記案内治具、前記柱体、前記緩衝部材及び前記支持治具が一体となって下方に移動し、前記柱体が前記緩衝部材と共に前記筒状部材の中空部内の所定の位置に収容されたときに、前記案内治具の下方移動を停止させるようにしてもよい。
【００１５】
更に、上記の製造方法において、請求項３に記載のように、前記柱体の下方に配置し前記柱体に付与される軸方向の圧力を検出する圧力検出手段によって前記圧力を監視し、前記圧力の上限値及び下限値の範囲内で、前記圧力検出手段の検出圧力に基づき前記筒状部材の前記柱体に対する相対駆動を制御するように構成してもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
上記の筒状部材内に緩衝部材を介して柱体を保持する装置の製造方法において、その具体的一態様として、触媒コンバータの製造方法について図面を参照して説明する。図１は、図３及び図４に示す圧入装置の主要構成の一部を示すもので、本発明の柱体を構成する触媒担体２は、その外周に、本発明の緩衝部材たる緩衝マット３が巻回され、必要に応じ可燃性テープ等によって固定される。更に、本実施形態では、緩衝マット３に隣接してワイヤネットリング（金属細線の網状リング部材）３ｘが装着される。
【００２１】
本実施形態においては、触媒担体２はセラミックス製ハニカム構造体で構成されているが、金属製でもよい。また、本実施形態の触媒担体２は円形断面を有するが、触媒担体２の断面は楕円形断面あるいは長円形断面としてもよい。緩衝マット３は、本実施形態では熱による膨張が殆どないアルミナマットで構成されているが、熱膨張型のバーミキュライト式の緩衝マットを用いることとしてもよい。あるいは、金属細線を編成したワイヤメッシュ等を用いてもよいし、それをセラミックマットと組み合わせて使用してもよい。更に、それらと金属円環状のリテーナを組み合わせてもよい。
【００２２】
本実施形態の製造方法においては、先ず巻回工程（図示せず）において、触媒担体２の外周に緩衝マット３が巻回され、必要に応じ可燃性テープ（図示せず）等によって固定される。更に、触媒担体２の一方の端部に、緩衝マット３に隣接してワイヤネットリング３ｘが装着される。図１には緩衝マット３及びワイヤネットリング３ｘが装着された触媒担体２（以下、これらをまとめて触媒１という）の一部断面を示す。
【００２３】
一方、加工工程（図示せず）において、例えばステンレススティール管から、図１の上方に示すように上端部が予め若干縮径（口絞り）された筒状部材４（加工後は外筒あるいはハウジングと呼ばれる）が形成される。従って、筒状部材４は中空部を有し、この中空部に触媒１が後述するように圧入される。加工対象の管素材としては、上記のステンレススティール管に限らず、他の金属管を用いることとしてもよく、材質は任意である。また、適宜、前工程にて板材から造管することとしてもよく、既成のパイプ材を切断してもよい。管素材の板厚ｅも任意であるが、触媒コンバータ用としては、１乃至３ｍｍ程度の板厚が望ましい。管素材の内径は触媒担体２の外径より大径で、触媒担体２に巻回された緩衝マット３の外径より小径である。
【００２４】
上記のように形成された筒状部材４は、触媒１に対して、図１に示すように上方に配置され、後述する圧入工程にて圧入される。図１においては、支持ベース９に対して鉛直線ＶＬ上に支持柱１１が設置され、この支持柱１１に対して同軸に、支持治具５がブッシュ１３を介して摺動自在にフローティング支持されている。そして、支持柱１１の先端には、触媒１を載置する支持台１２が装着されている。本実施形態では、支持治具５と支持ベース９との間にスプリング１４が介装され、このスプリング１４によって支持治具５が上方に付勢されており、図１の状態が支持治具５の原位置（最上位置）とされている。更に、支持ベース９の支持柱１１回りにはストッパ１５が固着されている。尚、支持柱１１は基本的には固定位置とされているが、その下部に圧力検出手段たるロードセル８が配置されている。このロードセル８は、後述する圧入作動に伴い支持柱１１が下方に押圧される力を監視するもので、検出信号の処理については後述する。
【００２５】
支持治具５は、上方に開口部を有する容器形状で、原位置では底部中央に支持台１２が位置している。支持治具５の内側面には２段の環状段部５ａ及び５ｂが形成されており、環状段部５ａは触媒担体２の外径より若干大径に設定され、環状段部５ｂはこれより大径で、圧入前の緩衝マット３の外径より若干大径に設定されている。即ち、支持治具５の上方から触媒１が例えば手操作で挿入されると、触媒担体２が環状段部５ａに嵌合すると共に、緩衝マット３が環状段部５ｂに嵌合するように構成されている。このときの嵌合を容易に行なうことができるように、触媒担体２及び緩衝マット３と環状段部５ａ及び５ｂとの間には夫々、水平方向に若干の隙間（1.5 mm程のガタ）が形成されている。また、触媒１が支持治具５に支持されたときに触媒担体２の軸（軸芯）が鉛直線ＶＬ上に位置するように、環状段部５ａ及び５ｂは何れも上方の当接面が水平に形成されている。而して、触媒１は支持治具５内に円滑に配置され、偏芯あるいは傾斜することなく略同軸に、鉛直線ＶＬ上に支持される。
【００２６】
そして、これらの上方に同軸状に、案内治具６がフローティング支持されている。具体的には、案内治具６は図３及び図４に示すように支持されているが、これについては後述する。案内治具６は触媒１を筒状部材４内に圧入する際に用いられる環状部材で、圧入治具とも呼ばれ、図１に示すように、その中空案内部の上方に金属製の筒状部材４を配置する環状段部６ａが形成され、その下方にテーパ部６ｂが形成されている。従って、案内治具６の上面に筒状部材４が載置されたときには、案内治具６の中空案内部は筒状部材４の中空部に連通する。具体的には、筒状部材４が案内治具６に載置されて環状段部６ａに支持されたときに筒状部材４の軸（軸芯）が鉛直線ＶＬ上に位置するように、環状段部６ａの上方の筒状部材４の下端との当接面が水平に形成されている。案内治具６においては支持治具５と異なり、環状段部６ａの内径と筒状部材４との間は、ほとんどガタが生じないように、手操作によって嵌合し得る最低限の嵌め合い公差に設定されている。而して、筒状部材４は手操作によって環状段部６ａに嵌合されると、案内治具６と略同軸（従って、支持治具５及び触媒担体２に対して略同軸）に配置される。
【００２７】
一方、案内治具６のテーパ部６ｂは下方に向かって中空案内部の断面積が拡大するように形成されており、筒状部材４の下方移動に応じて触媒１がテーパ部６ｂに案内されて筒状部材４内に圧入されるように構成されている。筒状部材４の上方には、本発明の押圧手段たる押圧部材７が同軸上に配置されており、これが鉛直線ＶＬに沿って下降駆動されると、筒状部材４の上端が押圧されて下方に移動し、以下のように筒状部材４内に触媒１が圧入される。
【００２８】
図２は上記の圧入装置による圧入工程を示すもので、図１と同じ原位置の状態（Ａ）から、押圧部材７が鉛直線（図１のＶＬ）に沿って下降駆動されると、押圧部材７が筒状部材４の上端部に押圧されて嵌合し、筒状部材４は案内治具６（及び押圧部材７）と一体となって下方に移動する。この結果、図２の（Ｂ）に示すようにワイヤネットリング３ｘの上端部がテーパ部６ｂに案内されて、筒状部材４内に嵌入される。尚、この時点では、支持治具５及び触媒１は原位置の状態に維持されている。このとき、仮に触媒担体２の軸芯が水平方向にずれて（前述のガタの範囲内で鉛直線から偏芯して）配置されても、下降する案内治具６のテーパ部６ｂによって触媒１が（前述ガタの範囲内で）水平方向に移動し、自動的にセンタリング（調芯）が行なわれるので、両者の軸が何れも鉛直線（図１のＶＬ）上に位置するように筒状部材４内に触媒１が圧入される。
【００２９】
本実施形態においては、前述のように触媒１と支持治具５の環状段部５ａ及び５ｂとの間に、ある程度大きめのガタを設けることができるので、触媒１の支持治具５への配置を容易に行なうことができ、作業性が改善される。尚、センタリングをより円滑、確実に行なう必要がある場合には、支持治具５を支持柱１１に対して相対的に水平方向に移動可能に構成し（例えば、Ｘ−Ｙテーブル等を用いる）、あるいは同様に押圧部材７をそのように構成してもよい。
【００３０】
更に、押圧部材７によって筒状部材４が案内治具６と一体となって下降すると、図２の（Ｃ）の状態から（Ｄ）の状態となり、ワイヤネットリング３ｘ全体が筒状部材４内に圧入され、続いてその下方の緩衝マット３が圧入される。図２の（Ｄ）においては、案内治具６の下面が支持治具５の上面と当接し、以後、支持治具５は、案内治具６を介して押圧部材７によってスプリング１４（図１）の付勢力に抗して押し下げられ、支持治具５及び案内治具６が一体となって下降する。
【００３１】
そして図２の（Ｅ）の状態となり、支持治具５の下端部がストッパ１５に衝接すると、支持治具５（及び案内治具６）は下降を停止する。換言すると、図２の（Ｅ）の状態で触媒１の筒状部材４内への圧入が完了するように、ストッパ１５の位置が設定されている。而して、触媒１（即ち、触媒担体２、緩衝マット３及びワイヤネットリング３ｘの全て）が筒状部材４内の所定位置に配置された最適圧入状態で支持治具５及び案内治具６の下降が停止し、圧入工程が終了する。この後、各構成品は原位置に復帰して、全工程が終了する。
【００３２】
上記の（Ａ）乃至（Ｅ）の各工程においては、ロードセル（図１に８で示す）によって随時圧入荷重が検出され、圧入作動が監視されている。例えば配置ミスや材料不具合による異常圧入時のように、ロードセル８による検出圧力が異常で、圧入が適切に行われていないと判定された場合には、圧入作動が停止するように構成されている。尚、ロードセル８によって圧入荷重を監視しながら圧入作動を行なう圧入工程については後述する。
【００３３】
図３及び図４は本実施形態の圧入装置の全体構成を示すもので、図１の構成が包含されており、図１に示した部材と同じ部材には同一の符号を付している。図３及び図４において、鉛直線に沿って（図１の鉛直線ＶＬに平行に）立設された一対のガイドレールＬＭ（所謂ＬＭガイド）に、支持治具５及び案内治具６が摺動自在に支持されている。案内治具６は、ガイドレールＬＭに固定されたエアシリンダＣＬ（図４）によって、上向きの付勢力が与えられてフローティング支持されている。また、押圧部材７は、ガイドレールＬＭの上方に固定されたアクチュエータＡＣによって、ガイドレールＬＭ上を移動可能に支持されている。
【００３４】
図５は、本実施形態の圧入装置の作動に関し、縱軸を圧入荷重Ｆｐ、横軸を圧入時の押圧部材７のストロークＳｐ（下降量）とした特性図であり、押圧部材７のストロークＳｐに応じた圧入荷重Ｆｐの変動を実線で示している。
【００３５】
図５において、ａ点で触媒１の圧入を開始し、この圧入に伴いｂ点を経てピーク値のｃ点に至り、ここからｄ点まで降下し、その後はｅ点の値を維持し平滑な状態となって圧入を終了する。従って、ａ点は圧入開始点であり、ワイヤネットリング３ｘと案内治具６が最初に接触する点を示す。ｂ点はワイヤネットリング３ｘ及び緩衝マット３が案内治具６にガイドされて筒状部材４内へ導入される過程を示す。ｃ点は、案内治具６の最狭部（テーパ部６ｂの上端部で、環状段部６ａの最小径部）を緩衝マット３の下端が通過する点であって、圧入荷重が最大となる点を示す。このピーク後に圧入荷重は一気に軽減され、ｄ点において緩衝マット３及びワイヤネットリング３ｘが案内治具６を完全に通過して筒状部材４内に挿入され、ｅ点は緩衝マット３及びワイヤネットリング３ｘが筒状部材４内を所定位置まで摺動する状態を示す。
【００３６】
上記のｃ点は触媒担体２に対し最大の外力（縮径力）が加えられる点であり、触媒担体２に破損が生ずるとすればこの点となる。従って、本実施形態においては、ｃ点での圧入荷重を監視することとし、その圧入荷重が上側限界値Ｆｕ（図５の上方に２点鎖線で示す）未満となるように制御している（これについては後述する）。尚、上側限界値Ｆｕは、触媒担体２の特性値に安全係数（例えば３０％）を乗じた値である。一方、ピーク後の安定圧入状態（図５のｅ点）の圧入荷重は、下側限界値Ｆｌ（図５の下方に２点鎖線で示す）以上となるように制御している（これについては後述する）。この下側限界値Ｆｌは、軸方向の加速度や排気ガス圧力によって、触媒１が筒状部材４内で移動（ズレ）することになる値に安全係数（例えば３０％）を乗じた値である。
【００３７】
本実施形態においては、上記の図５に示す特性に基づき、自動的に圧入作動を制御するように構成されている。図６は、圧入装置の全体構成の一例を示すブロック図であり、図１に示した構成（図１の各部材に対応する部材に同一の符号を付した）に、圧力検出手段ＰＳ、設定手段ＳＴ及び制御手段ＣＴが設けられている。圧力検出手段ＰＳとしては図１のロードセル８が用いられ、設定手段ＳＴにおいて圧入時の圧力上限値（上側限界値Ｆｕ）及び下限値（下側限界値Ｆｌ）が設定され、この範囲内で、制御手段ＣＴにより、筒状部材４の触媒１に対する相対駆動（本実施形態では、押圧部材７の下降駆動）が制御されるように構成されている。尚、制御手段ＣＴは例えばマイクロコンピュータ（図示せず）で構成され、設定手段ＳＴはそれに接続される外部機器によって構成される。
【００３８】
図７のフローチャートは、図６に示した圧入装置の制御作動を説明するものであり、先ずステップ１０１において押圧部材７による押圧作動が開始されると、筒状部材４が下降し、前述のように触媒１が筒状部材４内に嵌入される。このときの触媒１（直接的には図１のワイヤネットリング３ｘ及び緩衝マット３）と筒状部材４との間の摺動抵抗による反力が圧力検出手段ＰＳ（図１のロードセル８）によって検出され、これが圧入荷重Ｆｐとしてステップ１０２においてサンプリングされ、図６の制御手段ＣＴ内のメモリ（図示せず）に順次蓄積される。そして、ステップ１０３に進み、この圧入荷重Ｆｐが、設定手段ＳＴによって予め設定された上側限界値Ｆｕ及び下側限界値Ｆｌ（図５参照））と比較され、両者の間の値であれば押圧部材７による押圧作動が継続される。
【００３９】
而して、緩衝マット３の下端が案内治具６の最狭部を通過すると圧入荷重Ｆｐが最大となり、このピーク後に圧入荷重Ｆｐは一気に軽減されるので、上記のメモリ（図示せず）に蓄積された圧入荷重Ｆｐを監視することで圧入荷重Ｆｐの最大値を確認することができる。そして、緩衝マット３（及びワイヤネットリング３ｘ）が案内治具６を完全に通過して筒状部材４内に挿入され、筒状部材４内を所定位置まで摺動する状態となると圧入荷重Ｆｐが安定する。この間、ステップ１０４において、更に圧入荷重Ｆｐがサンプリングされ、ステップ１０５において、圧入荷重Ｆｐが上側限界値Ｆｕ及び下側限界値Ｆｌとの間の値であるか否かが判定され、そうであればステップ１０６にて図１の支持治具５がストッパ１５に当接したか否かが判定され、当接するまでステップ１０４及び１０５が行なわれる。ステップ１０６において図１の支持治具５がストッパ１５に当接したと判定されると、ステップ１０７にて圧入作動が停止する。一方、ステップ１０３又はステップ１０５において圧入荷重Ｆｐが上側限界値Ｆｕ又は下側限界値Ｆｌから外れると、ステップ１０７にて警報装置（図示せず）が作動された後に、ステップ１０８にて押圧部材７による圧入作動が停止される。尚、上記のステップ１０２及び１０３とステップ１０４及び１０５に分けることなく、所定時間のサイクルで上記の処理を繰り返すように構成することとしてもよい。
【００４０】
以上のように、本実施形態においては、圧入荷重を監視し、触媒担体２の破壊が惹起される圧入荷重の上側限界値Ｆｕと、製品として使用されるときに触媒１の移動が惹起される圧入荷重の下側限界値Ｆｌとの間に圧入荷重が維持されていることを確認しながら圧入作動を行なうこととしている。尚、上記の実施形態においては、圧力検出手段ＰＳとしてロードセル８を支持治具５側に設けて圧入反力を検出することとしているが、これを押圧部材７側に設けることとしてもよい。また、上記の圧入荷重の制御方法は、前掲の公報に記載のような従来技術（上方に配置したハニカム構造体を下降させて金属製缶体内に圧入する態様）に適用することもできる。
【００４１】
図８乃至図１０は本発明の他の実施形態に係るもので、図１乃至図４に示す実施形態に対し同じ部材には同一の符号を付し、当該実施形態の部材と同一ではないが対応している部材には図１乃至図４の符号の１０位の値を同一とした。図８に示すように、本実施形態では、支持治具５０は、案内治具６０の中空案内部の断面より小さい断面を有し触媒担体２０の下方に配置して触媒担体２０を支持するように構成されている。従って、案内治具６０の下方移動にともない、支持治具５０が触媒担体２０及び緩衝マット３０と共に案内治具６０の中空案内部及び筒状部材４０の中空部内に収容される。また、本実施形態では、図１に記載のワイヤネットリング３ｘは備えておらず、筒状部材４０の軸方向長さが触媒担体２０より長い。
【００４２】
更に、圧力検出手段たるロードセル８は支持治具５０と支持柱１１０との間に配置され、支持治具５０に付与される荷重（圧力反力）を直接検知できるように構成されている。また、案内治具６０はフローティングフレーム６１に支持されており、このフローティングフレーム６１がストッパ１５０と当接することによって案内治具６０の下降作動が停止される。
【００４３】
そして、案内治具６０の下方移動にともない案内治具６０が触媒担体２０及び緩衝マット３０に当接した後は、案内治具６０、触媒担体２０、緩衝マット３０及び支持治具５０が一体となって下方に移動し、触媒担体２０が緩衝マット３０と共に筒状部材４０の中空部内の所定の位置に収容されたときに、案内治具６０の下方移動が停止される。而して、図９に示すように、筒状部材４０の中空部内の所定の位置に触媒担体２０が緩衝マット３０が収容された触媒コンバータが形成される。このような触媒コンバータを製造する場合には、支持治具５０が小型で簡素な本実施形態の装置を用いることが望ましい。
【００４４】
図１０は本実施形態の圧入装置の全体構成を示すもので、図８の構成が包含されており、図８に示した部材と同じ部材には同一の符号を付している。尚、図１０に示す圧入装置は、図８に記載の構成以外は図３に示した装置と実質的に同様であるので、説明は省略する。
【００４５】
図１１は、図９の筒状部材４０に対し、例えばスピニング加工によって中間部を縮径することによって保持部４１を形成し、筒状部材４０の両端部にテーパ部４２及び４３並びに拡径部４５及び４６を形成したものである。そして、図８の実施形態と同様の方法で筒状部材４０の保持部４１に触媒担体２０及び緩衝マット３０を圧入したものである。上記のように形成された筒状部材４０を用いれば、触媒担体２０及び緩衝マット３０は、図８及び図９に記載の案内治具６０のテーパ面に案内されて筒状部材４０内に圧入されると共に、筒状部材４０自体のテーパ部４２及び４３に案内されて圧入されるので、圧入作動が一層円滑に行なわれる。
【００４６】
如上の製造方法は、前述のようにＤＰＦ装置においても同様に適用することができ、その他の柱体を内装する排気処理装置についても同様の方法で製造することができる。即ち、柱体としては、触媒担体やＤＰＦに限らず、各種改質器や加熱・冷却部材、あるいは熱交換部材や熱回収部材等を含み、その種類は問わない。また、柱体は円形断面に限らず、例えば楕円や長円（レーストラック）、更には多角形の断面の触媒担体及びＤＰＦにも前述の圧入工程を適用することができ、特に、円形断面でない柱体において、従来の圧入技術に比し、如上の圧入工程による効果が大きい。筒状部材に圧入する触媒担体等の柱体は複数でもよく、例えば２個の柱体を前述の方法によって順次圧入し、所謂タンデム配列としてもよい。あるいは、前述の方法で１個の柱体を一端部に圧入した後、筒状部材を反転させて他端に他の１個の柱体を圧入することによってタンデム配列としてもよい。
【００４７】
尚、前述の案内治具６又は６０と支持治具５又は５０の下降作動は、それぞれ別個に又は一体的に制御することとしてもよく、その駆動及び移動手段はサーボモータ等、どのような手段を用いることとしてもよい。即ち、案内治具６又は６０と支持治具５又は５０が相対的に近接し得る限り、それぞれをどのように駆動してもよく、製品形状や圧入条件等に応じて任意に制御すればよい。
【００４８】
緩衝マット３又は３０に対し、更に圧縮加工が要求される場合には、圧入工程完了後（図２の（Ｅ）工程及び図９の工程終了後）、押圧部材７を原位置に復帰させた後に、サイジング工程（sizing又はcalibrating)を追加することとしてもよい。即ち、筒状部材４又は４０の上方から縮径ダイス（図示せず）を外嵌して縮径加工し、緩衝マット３又は３０が存在する範囲の径を適宜縮小（スウェージング）することとしてもよい。あるいは、後述するスピニング加工によって筒状部材４又は４０を縮径することとしてもよい。
【００４９】
図１２は、図１１に示すように拡径部４５及び４６が形成された筒状部材４０内に触媒担体２０及び緩衝マット３０を圧入した後、筒状部材４０の一端部に対しスピニング加工を行ない、その開口端に向かって漸次縮径するテーパ部４７、及びこのテーパ部４７から開口端に至るまでの小径直管部４８から成るボトルネック部（保持部４１と同軸）を形成したものである。これに対し、筒状部材４の他端部は傾斜スピニング加工によって、傾斜軸を中心とするテーパ部４９、及びこのテーパ部４９から開口端に至るまでの小径直管部４８から成るボトルネック部（傾斜軸を有する）を形成している。尚、図１２では、テーパ部４２及び４３が残置された形態となっているが、テーパ部４２及び４３も縮径して、夫々保持部４１からテーパ部４７及び４９に至るまで滑らかな面で連続するように形成してもよい。
【００５０】
上記の図１１及び図１２は、筒状部材４０の中間部に保持部４１が形成されると共に両端部に拡径部４５及び４６が形成された後に、触媒担体２０及び緩衝マット３０が保持部４１に圧入されたものであるが、筒状部材４０は直管のままで、前述の図９に示す工程に続き、筒状部材４０の一端部に対しスピニング加工を行い、その開口端に向かって漸次縮径するテーパ部（図１２の４７又は４９）、及びこのテーパ部から開口端に至るまでの小径直管部（図１２の４８）から成るボトルネック部を形成することとしてもよい。
【００５１】
尚、これらの偏芯軸及び傾斜軸を含むスピニング加工方法については特開平１１−１４７１３８号公報、特開平１１−１５１５３５号及び特開２００１−２５８２６号公報に開示されており、これらの加工方法を筒状部材４０の端部の成形に適用することができる。この場合において、マンドレル（図示せず）を用い、これを傾斜あるいは偏芯するように配置して、スピニングローラによるネッキング加工を行なうこととしてもよい。尚、スピニング加工方法としては、ワーク回転式（但し、これは同軸加工のみに適用可能）、及びワーク固定式（同軸、偏芯及び傾斜の何れにも適用でき、これらを適宜組み合わせた加工も可能）の何れを採用してもよいが、本実施形態のように筒状部材４０内に触媒担体２０が収容されている場合には、ワーク固定式が望ましい。
【００５２】
【発明の効果】
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に記載の製造方法においては、柱体を案内治具の下方に適宜配置して筒状部材及び案内治具を柱体に近接する方向に駆動すれば、案内治具のテーパ部によって緩衝部材が圧縮されながら柱体が筒状部材内に圧入されるので、筒状部材及び案内治具に対し同軸状態を維持しながら、柱体及び緩衝部材を筒状部材内に円滑且つ適切に圧入することができ、確実に所期の圧入状態を確保することができる。従って、脆弱な触媒担体も適切に圧入し、確実に保持することができる。しかも、柱体圧入時の従来方法に比べ、コスト及びサイクルタイムを増加させることなく、柱体及び緩衝部材を筒状部材内に円滑に圧入することができる。
【００５３】
そして、支持治具を請求項２に記載のように構成すれば、支持治具が柱体及び緩衝部材と共に案内治具の中空案内部及び筒状部材の中空部内に収容されるので、筒状部材の軸方向の所定位置に容易且つ適切に圧入することができる。
【００５４】
また、請求項３に記載の製造方法によれば、柱体に付与される軸方向の圧力を監視し、その上限値及び下限値の範囲内で、筒状部材の柱体に対する相対駆動が制御されるので、柱体に過大な荷重が付与されることなく、柱体及び緩衝部材を筒状部材内に円滑且つ適切に圧入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造方法において、緩衝マットを巻回した触媒担体を筒状部材内に圧入する前の状態を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造方法において、緩衝マットを巻回した触媒担体を筒状部材内に圧入する圧入工程を示す工程図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造方法に供する圧入装置を示す正面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造方法に供する圧入装置を示す側面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造方法において、押圧部材のストロークと圧入荷重との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造方法において、圧入装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造方法において、圧入装置の作動を示すフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータの製造方法において、緩衝マットを巻回した触媒担体を筒状部材内に圧入する前の状態を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータの製造方法において、緩衝マットを巻回した触媒担体を筒状部材内に圧入した状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータの製造方法に供する圧入装置を示す正面図である。
【図１１】本発明の更に他の実施形態に係る触媒コンバータの製造方法において、緩衝マットを巻回した触媒担体を筒状部材内に圧入した状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の更に他の実施形態に係る触媒コンバータの製造方法において、両端部にボトルネック部を形成した触媒コンバータを示す断面図である。
【図１３】従来の触媒コンバータの製造方法において、緩衝マットを巻回した触媒担体を筒状部材内に圧入する圧入工程を示す工程図である。
【符号の説明】
２，２０，２００触媒担体，３，３０，３００緩衝マット，
４，４０，４００筒状部材，５，５０，５００支持治具，
６，６０，４００案内治具，７押圧部材，
８ロードセンサ

Claims

筒状部材内に緩衝部材を介して柱体を保持する装置の製造方法において、前記柱体の周囲に前記緩衝部材を巻回した後、前記柱体の軸が鉛直線上に位置するように、前記柱体の下方で前記柱体を水平方向に移動可能に嵌合する支持治具に支持し、前記筒状部材が嵌合するように上面に載置して支持したときに前記筒状部材の中空部に連通し下方に開口する中空案内部を有し、該中空案内部の断面積が下方に向かって漸次拡大するテーパ部を有する案内治具、及び該案内治具に支持した前記筒状部材を、前記柱体の上方で前記筒状部材の軸が前記鉛直線上に位置するように、前記支持治具に対向配置した後、前記案内治具及び前記筒状部材を、前記支持治具及び前記柱体に対して相互に近接する方向に相対駆動し、前記案内治具のテーパ部によって前記緩衝部材を圧縮させながら、前記柱体及び前記緩衝部材を前記筒状部材内に圧入し、前記案内治具の下方移動にともない前記案内治具が前記支持治具に当接した後は、前記案内治具と前記支持治具が一体となって下方に移動し、前記支持治具が所定の位置で停止したときに前記案内治具の下方移動を停止させることを特徴とする前記装置の製造方法。
筒状部材内に緩衝部材を介して柱体を保持する装置の製造方法において、前記柱体の周囲に前記緩衝部材を巻回した後、前記柱体の軸が鉛直線上に位置するように、前記柱体の下方で前記柱体を水平方向に移動可能に嵌合する支持治具に支持し、前記筒状部材が嵌合するように上面に載置して支持したときに前記筒状部材の中空部に連通して下方に開口し、前記支持治具の断面より大きい最小断面を有する中空案内部と、該中空案内部の断面積が下方に向かって漸次拡大するテーパ部を有する案内治具、及び該案内治具に支持した前記筒状部材を、前記柱体の上方で前記筒状部材の軸が前記鉛直線上に位置するように、前記支持治具に対向配置した後、前記案内治具及び前記筒状部材を、前記支持治具及び前記柱体に対して相互に近接する方向に相対駆動し、前記案内治具のテーパ部によって前記緩衝部材を圧縮させながら、前記柱体及び前記緩衝部材を前記筒状部材内に圧入し、前記案内治具の下方移動にともない前記案内治具が前記緩衝部材に当接した後は、前記案内治具、前記柱体、前記緩衝部材及び前記支持治具が一体となって下方に移動し、前記柱体が前記緩衝部材と共に前記筒状部材の中空部内の所定の位置に収容されたときに、前記案内治具の下方移動を停止させることを特徴とする前記装置の製造方法。
前記柱体の下方に配置し前記柱体に付与される軸方向の圧力を検出する圧力検出手段によって前記圧力を監視し、前記圧力の上限値及び下限値の範囲内で、前記圧力検出手段の検出圧力に基づき前記筒状部材の前記柱体に対する相対駆動を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の製造方法。