JP4549058B2 - 柱体保持装置の製造方法 - Google Patents

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Description

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柱体保持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柱体の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。
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、触媒担体と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、内燃機関の触媒コンバータの製造方法に関し、触媒担体の外周面に緩衝部材としてセラミック製の緩衝マットを巻回し、これらを筒状部材内に緩く押し込んだ後、あるいは圧入した後、縮径加工用ダイを用いて筒状部材の外周を縮径加工し、これらを一体化させる方法が開示されている。また、作業者の手による搬送ではなく、自動搬送機を使用して触媒コンバータのハニカム体を挿入機構から絞り機構へ搬送する設備が、特許文献２に開示されている。
尚、特許文献３には、触媒担体に緩衝マットを巻回した状態で、押圧体によって触媒担体の軸芯に対して直交する方向に緩衝マットを押圧して所定の面圧となるときのストロークを測定し、それに対応する内径となるよう、筒状部材を縮径する方法が開示されている。また特許文献４には、触媒担体の軸芯と筒状部材の軸芯が傾斜あるいは偏芯して配置されることがないように、触媒担体を筒状部材内に挿入する方法が開示されている。更に、特許文献５には１回目のサイジング後に触媒担体を押圧し、そのときの荷重から最大摩擦係数と外筒径の関係を得て、その結果に基づき最適保持荷重となるときの外筒径を推測して、２回目のサイジングにおいて最適外筒径となるように縮径加工を行う方法が開示されている。また、特許文献６には、六角セルハニカム構造体の触媒担体が開示されている。尚、特許文献７には、緩衝マット部材を圧縮するための圧力ローラアセンブリ６４とテーパ付リードイン（導入）部材６６が並設された装置が開示されている。
特表２００１−５２６１１５号公報 特開２００２−２６３７６４号公報 特開２００３−２８６８３６号公報 特開２００３−２２５８３４号公報 特願２００２−２３６４０１号（特開２００４−７６６３１号） 特開平１１−３２０７２３号公報 特表２００４−５２５７７７号公報
しかし、上記特許文献１の方法においては、挿入完了後の触媒コンバータを、作業者が手に持って縮径加工設備まで運搬して配置する場合（同文献に開示は無いが）、運搬中に筒状部材に対する触媒担体及び／又は緩衝マットの配置がずれて、その状態で縮径加工されてしまい、筒状部材内の軸方向の適正位置に触媒担体が存在しない触媒コンバータが製造されるおそれがある。また、製造途中の中間加工品の搬送には作業者が介在するため、誤組付けのおそれがあり、搬送に時間を要し製造時間が長くなる。
一方、前掲の特許文献２に記載の挿入機構においては、筒状部材たる筒体３が固定クランプ６１に固定され、触媒担体たるハニカム体１が挿入プランジャ６２に挟持されて筒体３内に挿入される構成であり、筒体３に対しハニカム体１が確実に位置決めされるものの、絞り機構８０に搬送する際には、固定クランプ及び挿入プランジャを退避させてから、フリー状態で搬送されるため、自動搬送機の振動や、搬送の開始又は終了の衝撃等により筒体３に対するハニカム体１及び／又はマット２の配置がずれてしまうおそれがあり、前述の問題は解決されない。前掲の特許文献７には、緩衝マット部材圧縮用に圧力ローラアセンブリ６４とテーパ付リードイン（導入）部材６６が並設されているが、筒状部材を縮径するサイジングは後の工程において特許文献７の図７又は図８に示すように別の装置によって行われる。尚、前述の柱体保持装置とは、例えば、触媒コンバータ、ディーゼル排気処理装置等であり、柱体としては、例えば、セラミック製あるいは金属製の触媒担体、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）がある。
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柱体保持装置の製造方法において、筒状部材内への緩衝部材及び柱体の挿入と、筒状部材の縮径を含む一連の工程を連続して行い得るようにすることを課題とする。
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柱体保持装置の製造方法において、前記柱体に前記緩衝部材を巻回し、前記筒状部材と前記柱体のうちの一方の一端部を支持治具に支持し、該支持治具に対し同軸に配置され、テーパ部が形成された筒状の案内治具に、前記筒状部材と前記柱体のうちの他方を配置して、押圧部材により前記テーパ部を介して前記緩衝部材及び前記柱体を前記筒状部材内に挿入し、当該押圧部材により前記筒状部材と前記柱体のうちの他方を押圧し、前記筒状部材と前記柱体の相互が近接する方向に相対的に軸方向移動して、前記筒状部材内に前記緩衝部材及び前記柱体を収容し、前記筒状部材と前記柱体のうちの一方の一端部を前記支持治具によって支持した状態を維持しながら、前記筒状部材の外周を縮径する縮径機構と、前記支持治具とを相互が近接する方向に相対的に移動させ、前記筒状部材、前記緩衝部材及び前記柱体を一体的に移動して前記縮径機構に配置し、前記縮径機構により前記筒状部材の外周を縮径することとしたものである。
而して、少なくとも以下の態様が構成される。先ず、第１の態様は、前記柱体に前記緩衝部材を巻回する工程と、前記筒状部材の一端部を支持治具に支持する工程と、該支持治具に対し同軸に配置され、テーパ部が形成された筒状の案内治具に前記柱体を配置する工程と、押圧部材により前記テーパ部を介して前記緩衝部材及び前記柱体を前記筒状部材内に挿入する工程と、当該押圧部材により前記柱体を前記筒状部材に近接する方向に軸方向移動して、前記筒状部材内に前記緩衝部材及び前記柱体を収容する工程と、前記筒状部材の一端部を前記支持治具によって支持した状態を維持しながら、前記筒状部材の外周を縮径する縮径機構と、前記支持治具とを相互が近接する方向に相対的に移動させ、前記筒状部材、前記緩衝部材及び前記柱体を一体的に移動して前記縮径機構に配置する工程と、前記縮径機構により前記筒状部材の外周を縮径する工程から成る製造方法である。
次に、第２の態様は、前記柱体に前記緩衝部材を巻回する工程と、前記柱体の一端部を支持治具に支持する工程と、該支持治具に対し同軸に配置され、テーパ部が形成された筒状の案内治具に前記筒状部材を配置する工程と、押圧部材により前記テーパ部を介して前記緩衝部材及び前記柱体を前記筒状部材内に挿入する工程と、当該押圧部材により前記筒状部材を前記柱体に近接する方向に軸方向移動して、前記筒状部材内に前記緩衝部材及び前記柱体を収容する工程と、前記柱体の一端部を前記支持治具によって支持した状態を維持しながら、前記筒状部材の外周を縮径する縮径機構と、前記支持治具とを相互が近接する方向に相対的に移動させ、前記筒状部材、前記緩衝部材及び前記柱体を一体的に移動して前記縮径機構に配置する工程と、前記縮径機構により前記筒状部材の外周を縮径する工程から成る製造方法である。
上記の柱体保持装置の製造方法において、請求項２に記載のように、前記支持治具と前記縮径機構とを同軸上に対向配置し、前記支持治具と前記縮径機構を相対的に近接移動し、前記筒状部材内への前記柱体及び前記緩衝部材の挿入から前記筒状部材の縮径を連続的に行なうこととするとよい。
上記の柱体保持装置の製造方法において、請求項３に記載のように、前記緩衝部材及び前記柱体を前記筒状部材内に収容した後、前記筒状部材への挿入経路に対し前記案内治具を退避させることとしてもよい。
上記の柱体保持装置の製造方法において、請求項４に記載のように、前記縮径機構は、テーパ状の外周面を有する複数のセグメントと、該セグメントの外周面に摺接するテーパ面を有する締付型とを備えたものとし、該締付型を前記筒状部材の軸方向に移動させて、前記セグメントを前記筒状部材の軸芯方向に駆動することとしてもよい。ここで、「軸方向」とは、軸に沿った方向であり、「軸芯方向」とは、軸へ向かって近づく方向である。尚、上記の各請求項における「挿入」には「圧入」を含む。
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に記載の柱体保持装置の製造方法においては、常に共通の支持治具によって筒状部材及び／又は柱体のワークを挿入、搬送及び縮径することができる。即ち、ワークを持ち替える（支持状態を変更する）必要がなく、筒状部材内への緩衝部材及び柱体の挿入と、筒状部材の縮径を含む一連の工程を、軸芯を共有して、連続して行うことができる。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。
特に、請求項１に記載の製造方法によれば、筒状部材及び柱体のうちの一方の一端部を、挿入、搬送、縮径の各工程で、常時、支持治具によって支持した状態を保つことにより、筒状部材と柱体との位置ずれを確実に防止することができる。また、誤組み付けの解消や搬送時間の大幅な短縮が可能となる。
また、請求項２に記載の製造方法によれば、支持治具と縮径機構が同軸上に配置されるので、挿入から縮径加工への移行を連続的に円滑に行うことができる。更に、位置ずれが生じにくく、また、加工設備の小型化が可能となる。一方、請求項３に記載のように構成すれば、筒状部材をその軸方向の全長に亘って容易に縮径することができる。更に、請求項４に記載の製造方法によれば、筒状部材の外面全体を、略均等に押圧して縮径することができるので、柱体の外周面全体が略均等に保持される。
上記の筒状部材内に緩衝部材を介して柱体を保持する柱体保持装置の製造方法に関し、その具体的一実施形態として、触媒コンバータの製造方法について図１乃至図１２を参照して説明する。尚、図１乃至図９には触媒コンバータの製造装置の工程毎の断面を示し、図１０及び図１１に拡大断面の工程図を示す。先ず、図１及び図２を参照して触媒コンバータの製造装置の全体構成を概説すると、図１は図２のＡ−Ａ線断面を示し、ベーステーブル１００にロッド１０１乃至１０４を介してベースプレート１０５が支持されると共に、プレート１１０及び１１３がロッド１１１及び１１２を介して支持されている。プレート１１０及び１１３は、両者間が一定の距離に保持された状態で、ロッド１０１乃至１０４に摺動自在に支持されており、更に、ロッド１１１及び１１２に摺動自在にプレート１２０が支持されている。
プレート１２０には支持治具１０が支持され、エアシリンダ１２によって支持治具１０及びプレート１２０が上下動し得るように構成され、ベーステーブル１００はアクチュエータ５０によって上下動し得るように構成されている。支持治具１０は、円周方向に分割された複数（本実施形態では二つ）のセグメントによって構成され、鉛直軸（コーン部１１の軸）周りに放射状に配置されることが望ましい。また、支持治具１０の中心を貫通して上下方向に摺動自在に、コーン部１１が設けられており、このコーン部１１を図１の下方に移動すると支持治具１０（のセグメント）が径方向外側に移動し、逆に、コーン部１１を上方に移動させると、支持治具１０（のセグメント）が軸芯方向に移動するように構成されている。
支持治具１０の上方には、これと同軸に配置可能に、環状段部２０ａ及びテーパ部２０ｂが形成された筒状の案内治具２０が配設されている。即ち、図１及び図２から明らかなように、案内治具２０は水平方向に移動可能なテーブル２１に固定され、エアシリンダ２２等の駆動手段により、テーブル２１と共に装置本体から外側（本実施形態では横方向）に退避し得るように配設されている。更に、案内治具２０の上方のプレート１１０には、後述する縮径機構３０が支持されている。そして、ベースプレート１０５には、押圧部材４０が縮径機構３０を貫通して伸縮し得るように支持されている。
上記の構成に成る製造装置に対し、先ず、筒状部材４の一端部を支持治具１０に支持する。この場合において、図１０の（Ａ）に拡大して示すように、支持治具１０の周縁部内側には筒状部材４を内側からも支持し得るように環状段部１０ａが形成されている。次に、緩衝マット３が巻回された触媒担体２を案内治具２０に配置する。この触媒担体２は本発明の柱体を構成するもので、図１０の（Ａ）に拡大断面を示すように、触媒担体２の外周に、本発明の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した状態で案内治具２０に配置する。この場合において、図示は省略するが、緩衝マット３の両端に凸部と凹部を形成しておき、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。
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の柱体で構成されているが、金属製でもよく、材質、製法は問わない。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や、それらを組み合わせた緩衝マットとしてもよい。また、バインダーが含浸されていない無機質繊維マットでもよい。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や、ワイヤメッシュ製のシールリング等と組み合わせてもよい。
次に、図１に示すように、筒状部材４の一端部を支持治具１０に支持する。この場合において、図１０の（Ａ）に拡大して示すように、支持治具１０の周縁部内側には筒状部材４を内側からも支持し得るように環状段部１０ａが形成されている。そして、図３（及び図１０の（Ｂ））に示すように、エアシリンダ１２により支持治具１０を上昇させ、案内治具２０内の環状段部２０ａに筒状部材４の他端部を嵌合させる。この状態で、図４（及び図１０の（Ｃ））に示すように、押圧部材４０により触媒担体２の上面を押圧すると、案内治具２０のテーパ部２０ｂを介して（緩衝マット３が巻回された）触媒担体２が筒状部材４内に緩く押し込まれ、更に押圧部材４０により触媒担体２を押圧すると、触媒担体２が筒状部材４内に収容された状態となり、図１０の（Ｄ）に示す触媒コンバータ１が形成される。この場合において、筒状部材４の内径よりも緩衝マット３の外径が極端に小さい場合には、触媒担体２が筒状部材４を通り抜けてコーン部１１の上部まで落下するおそれがあるので、支持治具１０の形状を図１０に示すように、筒状部材４の内側にも支持部１０ｂが存在する構成とし、その先端面で触媒担体２を受けるようにすればよい。逆に挿入時の抵抗が大きい場合、即ち圧入となる場合には、支持治具１０の形状を図１０の（Ｃ）に破線で示すように内側の支持面を除去する構成としてもよい。
そして、図５（及び図１０の（Ｄ））に示すように、エアシリンダ１２により支持治具１０を下降させると、案内治具２０から触媒コンバータ１が離脱する。前述のように、本実施形態の案内治具２０は装置に対して横方向（水平方向）に移動可能に支持されている。従って、図６に示すようにエアシリンダ２２によって装置から退避させた後、図７に示すようにエアシリンダ１２によって支持治具１０を再度上昇させ、縮径機構３０近傍まで支持治具１０を移動させて、上記の触媒コンバータ１を縮径機構３０内に挿入する。
縮径機構３０は、図１２に平断面を示すようにテーパ状の外周面を有する複数のセグメント（代表して３１で示す）と、このセグメント３１の外周面３１ａに摺接するテーパ面３２ａを有する締付型（代表して３２で示す）とを備え、この締付型３２を筒状部材４の軸方向に移動させて、各セグメント３１を筒状部材４の軸芯方向に駆動するように構成されている。図１及び図２に示すように、締付型３２はプレート１１０に支持され、プレート１１０はロッド１１１及び１１２並びにプレート１１３を介してアクチュエータ５０に接続されている。図７及びこの一部を拡大した図１１の左側に示すように、本実施形態では支持治具１０の一部もセグメント３１内に挿入されるが、前述のようにコーン部１１の作動によって支持治具１０もセグメント３１と共に触媒コンバータ１の軸芯方向に移動可能であるので、縮径作動に支障を生ずることはない。もっとも、支持治具１０をセグメント３１内に挿入しないように構成してもよい。
次に、図８及びこの一部を拡大した図１１の右側に示すように、アクチュエータ５０によりロッド１１１及び１１２を介してプレート１１０を上昇させると、同時に締付型３２も上昇する。これにより、締付型３２に対してセグメント３１が摺動し、触媒コンバータ１の軸芯方向に駆動され、筒状部材４が縮径される。このときの縮径量は、緩衝マット３の密度（ｇ／ｃｍ3）、触媒担体２の外径、筒状部材４の内径等に応じて適宜設定することができ、例えばプレート１１０を図１１の左側の位置に対し最大Ｄ（ｃｍ）上昇するように設定すればよい。あるいは、特許文献３（特開２００３−２８６８３６）に記載のように、触媒担体２に緩衝マット３を巻回した状態で、押圧体（図示せず）によって触媒担体２の軸芯に対して直交する方向に緩衝マット３を押圧して所定の面圧となるときのストロークを測定し、それに対応する内径となるよう、筒状部材４を縮径することとしてもよい。
そして、アクチュエータ５０によりロッド１１１及び１１２を介してプレート１１０を下降させ、締付型３２を下降させると、セグメント３１が放射方向に移動し、縮径後の触媒コンバータ１がセグメント３１から解放される。而して、図９に示すように、エアシリンダ１２により支持治具１０を下降させれば、触媒コンバータ１を取り出すことができる。
上記の方法により、触媒コンバータ１の断面形状を、図１２及び図１３に示すように円形や略台形に形成することができるが、三角形、四角形、長円（レーストラック）、楕円等、種々の形状に形成することができ、触媒コンバータ１の断面形状は任意である。また、セグメント３１の数、形状も触媒コンバータ１の断面形状に応じて任意に設定することができる。尚、触媒担体２ｘの断面形状が図１３に示すような角部（又は小Ｒ部）を有する場合には、図１３のセグメント３１ｘのように、必ず夫々の角部（又は小Ｒ部）に存在するように（角部にセグメント間の隙間が位置しないように）構成することによって、成形困難な角部を確実に成形することができるので、良好な形状精度の縮径が可能となる。
図１４乃至図２１は本発明の他の実施形態に係るもので、図１４乃至図１９に工程毎の触媒コンバータの製造装置の断面を示し、図２０及び図２１に装置の一部の拡大断面を示す。本実施形態は、前述の実施形態に対し、触媒担体２と筒状部材４の配置を上下逆にしたものであり、本実施形態の触媒コンバータの製造装置では、緩衝マット３が巻回された触媒担体２を支持治具１０に載置し、筒状部材４は案内治具２０ｘの上方から環状段部２０ｃに載置するように構成されており、案内治具２０ｘには下方側に開口するテーパ部２０ｄが形成されている。このように構成することにより、特許文献４（特開２００３−２２５８３４）に記載されるように、触媒担体２の軸芯と筒状部材４の軸芯が傾斜あるいは偏芯して配置されるおそれはなく、適切且つ円滑に挿入（圧入を含む）が行なわれる。
本実施形態においては、図２０に拡大して示すように、支持治具１０ｘに環状段部１０ａが形成され、その外側壁部１０ｂに対し、触媒担体２が水平方向に若干の隙間（約１．５ｍｍの間隙）を以って載置される。一方、筒状部材４は、図２１に拡大して示すように、手作業によって案内治具２０ｘの環状段部２０ｃに嵌着される。即ち、筒状部材４は隙間が生じないように環状段部２０ｃに嵌合される。尚、案内治具２０ｘは、図示しないエアシリンダ等によりフローティング支持されており、前述の実施形態のような横方向（水平方向）への移動は行われない。また、押圧部材６０は筒状部材４の外径より大径とする必要があるため、図１の押圧部材４０より大径の円板で構成されている。その他の構成は前述の実施形態と同様であるので、実質的に同一の部材については同一の符号を付して説明を省略する。
而して、図１４に示すように緩衝マット３が巻回された触媒担体２及び筒状部材４は夫々支持治具１０ｘ及び案内治具２０ｘに配置され、図１５に示すように、押圧部材６０により筒状部材４の上端を押圧すると、筒状部材４が案内治具２０ｘと共に下方に移動し、緩衝マット３が巻回された触媒担体２が、筒状部材４内に挿入（又は圧入）される。この挿入（又は圧入）作動時に、上記支持治具１０ｘの外側壁部１０ｂに対する隙間により、触媒担体２は水平方向に移動可能であるので、自動的にセンタリング（調芯）が行なわれ、安定した挿入（又は圧入）作動が確保される。そして、更に押圧部材６０により筒状部材４を押圧すると、図１６に示すように、触媒担体２が筒状部材４内に収容された状態となる。
次に、図１７に示すように、エアシリンダ１２により支持治具１０ｘを上昇させ、触媒コンバータ１を縮径機構３０のセグメント３１内に挿入する。続いて、図１８に示すように、アクチュエータ５０によりロッド１１１及び１１２を介してプレート１１０を上昇させると、同時に締付型３２も上昇する。これにより、締付型３２に対してセグメント３１が摺動し、触媒担体２の軸芯方向に駆動され、筒状部材４が縮径される。
そして、図１９に示すように、アクチュエータ５０によりロッド１１１及び１１２を介してプレート１１０を下降させ、締付型３２を下降させると、セグメント３１が放射方向に移動し、縮径後の触媒コンバータ１がセグメント３１から解放される。而して、エアシリンダ１２により支持治具１０ｘを下降させれば、触媒コンバータ１を取り出すことができる。以上のように、本実施形態においては案内治具２０ｘを装置から退避させる必要はなく、簡単な構成とすることができる。尚、縮径機構３０を支持治具１０ｘの上方ではなく下方に配置し、支持治具１０ｘを下降させて筒状部材４を縮径することとしてもよい。この場合も、案内治具２０ｘを装置から退避させる必要はない。而して、本実施形態においても、図２２に示す触媒コンバータ１が形成される。
尚、柱体保持装置としては、触媒コンバータに限定するものではなく、ディーゼル排気処理装置でもよい。この場合における柱体としてはディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）となる。また、その他の柱体を保持する装置の製造に対しても、適用可能である。縮径機構３０としては、セグメント及び締付型を用いることなく、特許文献２（特開２００２−２６３７６４）に記載のような絞りダイスを用いることとしてもよい。あるいは、柱体回りに巻回したバンド状部材の両端を引っ張ることによって縮径する所謂トーニケット式に適用してもよい。更に、特許文献５（特願２００２−２３６４０１）に記載のように、１回目のサイジング後に担体を押圧し、そのときの荷重から最大摩擦係数と外筒径の関係を得て、その結果に基づき最適保持荷重となるときの外筒径を推測して、２回目のサイジングにおいて最適外筒径となるように縮径加工を行うこととしてもよい。
触媒担体２はセラミック製ハニカム構造体であるが、特に、特許文献６（特開平１１−３２０７２３）に記載のような、浄化能力と低流路抵抗に優れるが脆く、圧入・サイジング困難な「六角断面セル」形式のものにも、容易に適用することができる。この場合には、特許文献５に記載のような３本のＣ軸上で対向する６個のセグメントを配置して縮径する構成とするとよい。
更に、本発明は、筒状部材内に複数の触媒担体を同軸上に配置する場合にも適用可能であり、以下、２個の触媒担体を配置するタンデムタイプの触媒コンバータの製造方法について、図２３乃至図２８を参照して説明する。先ず、図２３に示すように、長尺の筒状部材４ｘの下端部を支持治具１０に支持すると共に、その上端部を案内治具２０で支持した状態で、緩衝マット３が巻回された触媒担体２を、押圧部材４０によって筒状部材４ｘ内に挿入（又は圧入）する。
次に、図２４及び図２５に示すように、筒状部材４ｘをセグメント３１ｙによって縮径することになるが、この場合のセグメント３１ｙは図２３に示すように、内側端部を曲面Ｒに形成することが望ましい。尚、図２３に示す開口角度θは３０度以下が望ましい。このように形成されたセグメント３１ｙによって筒状部材４ｘを縮径することにより、これに続いて行う２回目の縮径加工によって形成される縮径部（図２８に４ｓで示す）の形状精度が向上する。
即ち、図２５に示すように縮径加工を行ない、図２６に示すように１段目の縮径部４ｐを形成した後、触媒担体２より小径の第２の触媒担体２ｙに緩衝マット３ｙを巻回して筒状部材４ｘ内に収容し、図２７及び図２８に示すようにセグメント３１ｙ及び締付型３２ｙによって２回目の縮径を行う。これにより、図２８に示すように２段の縮径部４ｓが形成され、１段目の縮径部４ｐと２段目の縮径部４ｓとの間に段差４ｔが形成されるが、この段差４ｔは滑らかな曲面となり、通常のセグメント３１を用いた場合に比べ、良好な形状精度が確保される。
次に、前述のように保持された触媒担体２の保持力（即ち、面圧）を、ある特性値をもって製品として保証するため、例えば特許文献５に記載のように、サイジング（縮径）後の担体を実際に押圧して、抜け荷重が保証されていることを確認することとしてもよいし、サイジング後の外径を測定し、面圧の代用値として用いることとしてもよい。この場合に、セグメント（３１等）の位置を測定する装置（図示しないリニアゲージ等）を付加することとしてもよいし、レーザ光等を用いた画像認識装置にて、遠隔的に行うこととしてもよい。
図２９は圧入工程における荷重−ストローク（時間）特性を示すもので、実線（ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）は、例えば特許文献４（特開２００３−２２５８３４）に記載の正規の圧入工程における圧入荷重曲線を示す。量産工程上の効率の要請から、サイクルタイムの短縮（即ち、圧入時間の短縮）が必要となった場合、通常は圧入速度（押圧部材４０等の下降速度）を速くして対応することになるが、そうすると、図２９のａ−αの実線のように立ち上がる。そして、β点を超えてなお二点鎖線γのように急角度で圧入荷重が上昇し、早期に上限値Ｆｕを超え、圧入荷重が過大となるので、適切な加工方法として成立しなくなる。
上記の二点鎖線の特性は、緩衝マット３がセラミック繊維体で構成されており、繊維間に多くの空気を含有していることに起因する。即ち、急激な緩衝マット３の圧縮により、内部の空気は繊維の間隙を介して速やかに排出される必要があるが、繊維の間隙が拡がることはなく（逆に、圧縮で狭められる）、所謂オリフィスのように機能することになる。このため、空気の排出量が増えないまま緩衝マット３内で圧縮されることで擬似的な空気バネとなり、これが反発力として面圧を増大させ、結果的に反力となって、短時間で圧入荷重が過大とされているのである。
本実施形態ではこの点に鑑み、以下の方法により、図２９のβ点以降は圧入速度を緩和するように制御し、最大荷重値が図２９のｃ点の値になるようにすることで、サイクルタイムを短縮させることとしたものである。先ず、サーベイに基づき理想の圧入荷重曲線（ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）を把握した上で、それより速い圧入速度、即ち、立ち上がりの急な特性ａ−βを設定し、圧入初期はこの速度で圧入するように制御する。この状況は、少なくともα点にて速度と荷重をモニタするように構成され、α点で異常値が検出された場合には圧入作業が中止され、異常がなければそのままβ点まで圧入作業が継続される。
β点に到達した後は、圧入速度を緩和しながら、ｃ点に至る前に正規の圧入荷重曲線（ｃ−ｄ−ｅ）に合流させるべく、圧入速度を制御する。具体的には、予めサーベイから割り出した緩和制御（曲線）をターゲットとして、圧入速度を制御する。以上の速度制御により、前半に高速度で圧入した分だけ、結果としてサイクルタイムが短縮される。
上記の速度制御の応用として、標準的な圧入荷重曲線（例えば図２９のａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）での圧入においても、速度／荷重制御を行うこととしてもよい。即ち、圧入荷重曲線（ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）上のＸ点及びＹ点においてストロークと速度をモニタし、２値間の推移から圧入荷重曲線が正しいか否か（即ち、圧入荷重曲線の傾斜が適切か）を判断する。そして、圧入荷重曲線の傾斜が急であれば前述の対応により速度を緩和して傾斜を緩やかにし、傾斜が緩い場合には速度を上げて傾斜を急にし、最終的にｃ点近傍にて正規の圧入荷重曲線となるように漸近制御するものである。
更に応用として、Ｘ点及びＹ点の２値間の推移、あるいは最大荷重点ｃ点自体を予測し、それらの値が既定の適正レンジ内ならば、そのままの傾斜で圧入を続け、適正レンジを超えそうであれば、適正レンジ内に納めるべく前述の制御を行うことも可能である。尚、要求される精度次第で、Ｘ点及びＹ点の計測に代えて何れか一方のみとしてもよいし、３点以上計測することとしてもよい。
本発明の柱体保持装置の製造方法に供する装置の具体的一実施形態として、触媒コンバータの製造装置の一部を示す断面図である。 本発明の一実施形態における案内治具を装置本体から外側に退避し得る状態を示す部分断面平面図である。 本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す拡大断面の工程図である。 本発明の一実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す拡大断面の工程図である。 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ける縮径工程を示す平断面図である。 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ける縮径工程の他の例を示す平断面図である。 本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータの製造装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータの製造装置の一部の拡大断面図である。 本発明の他の実施形態に係る触媒コンバータの製造装置の一部の拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る触媒コンバータの製造装置によって製造された触媒コンバータの断面図である。 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装置による加工状況を示す断面図である。 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装置による加工状況を示す断面図である。 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装置による加工状況を示す断面図である。 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装置による加工状況を示す断面図である。 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装置による加工状況を示す断面図である。 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装置による加工状況を示す断面図である。 本発明の別の実施形態による圧入工程における荷重−ストローク特性を示すグラフである。
符号の説明
１ 触媒コンバータ
２ 触媒担体
３ 緩衝マット
４，４ｘ 筒状部材
１０，１０ｘ 支持治具
２０，２０ｘ 案内治具
３０ 縮径機構
３１，３１ｘ，３１ｙ セグメント
３２，３２ｘ，３２ｙ 締付型
４０，６０ 押圧部材
５０ アクチュエータ

Claims (4)

  1. 筒状部材内に緩衝部材を介して柱体を保持する柱体保持装置の製造方法において、前記柱体に前記緩衝部材を巻回し、前記筒状部材と前記柱体のうちの一方の一端部を支持治具に支持し、該支持治具に対し同軸に配置され、テーパ部が形成された筒状の案内治具に、前記筒状部材と前記柱体のうちの他方を配置して、押圧部材により前記テーパ部を介して前記緩衝部材及び前記柱体を前記筒状部材内に挿入し、当該押圧部材により前記筒状部材と前記柱体のうちの他方を押圧し、前記筒状部材と前記柱体の相互が近接する方向に相対的に軸方向移動して、前記筒状部材内に前記緩衝部材及び前記柱体を収容し、前記筒状部材と前記柱体のうちの一方の一端部を前記支持治具によって支持した状態を維持しながら、前記筒状部材の外周を縮径する縮径機構と、前記支持治具とを相互が近接する方向に相対的に移動させ、前記筒状部材、前記緩衝部材及び前記柱体を一体的に移動して前記縮径機構に配置し、前記縮径機構により前記筒状部材の外周を縮径することを特徴とする柱体保持装置の製造方法。
  2. 前記支持治具と前記縮径機構とを同軸上に対向配置し、前記支持治具と前記縮径機構を相対的に近接移動し、前記筒状部材内への前記柱体及び前記緩衝部材の挿入から前記筒状部材の縮径を連続的に行なうことを特徴とする請求項１記載の柱体保持装置の製造方法。
  3. 前記緩衝部材及び前記柱体を前記筒状部材内に収容した後、前記筒状部材への挿入経路に対し前記案内治具を退避させることを特徴とする請求項１又は２記載の柱体保持装置の製造方法。
  4. 前記縮径機構は、テーパ状の外周面を有する複数のセグメントと、該セグメントの外周面に摺接するテーパ面を有する締付型とを備え、該締付型を前記筒状部材の軸方向に移動させて、前記セグメントを前記筒状部材の軸芯方向に駆動することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の柱体保持装置の製造方法。
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