JP5846742B2 - ダイ本体からハニカム押出ダイを作製する方法 - Google Patents

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本願は、２０１０年２月２６日出願の米国仮特許出願第６１／３０８，６９５号の優先権の利益を主張する。

本開示は、一般に、ハニカム押出ダイを作製する方法に関し、さらに具体的には、ハニカム押出ダイ本体、および放電スロットを含むハニカム押出ダイ本体を作製する方法に関する。

ダイ本体からハニカム押出ダイを作製する従来の方法は、放電加工する工程を含む。このような従来の方法は、可変のスロット寸法を有するハニカム体を生産するように構成された押出ダイを提供することが知られている。

１つの態様では、本方法は、互いに間隔をあけ、かつ、砥石車の回転軸に沿って同心円状に整列した複数の翼を含む砥石車を用いて、ダイ本体からハニカム押出ダイを作製することによって規定される。本方法は、砥石車を回転軸の周囲で回転せしめ、砥石車の翼によって、複数の、平行な押出スロットの第１のセットが、ダイ本体内に同時に加工されるように、前記ダイ本体と接触させたまま、前記砥石車を第１の方向軸に沿って移動せしめる、各工程を有してなる。本方法は、さらに、砥石車を回転軸の周囲で回転せしめ、前記砥石車の翼によって、複数の、平行な押出スロットの第２のセットが、ダイ本体内に同時に加工されるように、前記ダイ本体と接触させたまま、前記砥石車を第１の方向軸と交差する第２の方向軸に沿って移動せしめる、各工程を有してなる。それによって、前記平行な押出スロットの第１および第２のセットに由来する、交差する押出スロットから形成された押出スロットのハニカムパターンがダイ本体に備わる。

別の態様では、本方法は、砥石車の回転軸に沿って同心円状に整列した少なくとも１つの翼を含む砥石車を用いて、ダイ本体からハニカム押出ダイを作製することによって規定される。本方法は、平行な押出スロットの第１のセットを、第１の方向軸に沿って、ダイ本体に機械加工する工程を有してなり、ここで、平行な押出スロットの第１のセットの少なくとも１つのスロットは、砥石車を回転軸の周囲で回転せしめ、砥石車を第１の方向軸に沿って移動せしめることによって機械加工される。本方法は、さらに、平行な押出スロットの第２のセットを、第１の方向軸と交差する第２の方向軸に沿って、ダイ本体に機械加工する工程を有してなり、ここで、平行な押出スロットの第２のセットの少なくとも１つのスロットは、砥石車を回転軸の周囲で回転せしめ、砥石車を第２の方向軸に沿って移動せしめることによって機械加工され、ここで、前記平行な押出スロットの第１および第２のセットに由来する、交差する押出スロットから形成された押出スロットのハニカムパターンがダイ本体に備わる。本方法は、押出スロットのハニカムパターンの複数の押出スロットを、砥石車を用いて機械加工した後、ワイヤー放電加工法を用いて、押出スロットのハニカムパターンの複数の押出スロットを機械加工する工程をさらに含む。

本発明のこれらおよび他の特性、態様、および利点は、本発明の後述する詳細な説明を添付の図面を参照しつつ読む場合に、より良好に理解される。

例となるハニカム押出ダイ装置の部分平面図。 図１の線２−２に沿ったハニカム押出ダイ装置の部分断面図。 例となる砥石車の斜視図。 複数の平行な押出スロットの第１のセットをダイ本体内に同時に機械加工する砥石車の例。 複数の平行な押出スロットの第２のセットを図の４ダイ本体内に同時に機械加工する砥石車の例。 砥石車によって事前に機械加工した押出スロットに行われるワイヤー放電加工法の例。 ワイヤー放電加工法の一例を例証する、図６の６Ａ−６Ａの線に沿った、例となるダイ本体のスロットの部分断面図。 別の例となるワイヤー放電加工法を例証する、図６の６Ａ−６Ａの線の線に沿った、例となるダイ本体のスロットの別の部分断面図。 さらに別の例となるワイヤー放電加工法を例証する、図６の６Ａ−６Ａの線の線に沿った、例となるダイ本体のスロットの別の部分断面図。

本発明の例となる実施の形態を示す添付の図面を参照しつつ、以下に、本発明をさらに十分に説明する。できる限り、同一または類似の部分についての言及には、図面全体を通して、同一の参照番号が用いられる。しかしながら、特許請求の範囲に記載される本発明は、多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載の実施の形態に限定されると見なされるべきではない。これらの例となる実施の形態は、本開示が完璧かつ完全であり、本発明の範囲が当業者に完全に伝わるように提供される。

例となるハニカム押出ダイ１０は、押出装置（図示せず）の一部として組み込まれるように構成されたダイ本体２０を含みうる。図１および２に示すように、ハニカム押出ダイには、ダイ本体２０に加えて、マスク部材１２および／または他の構成要素も含めることができる。ハニカム押出ダイ１０は、ハニカム体を形成するための可塑化セラミック形成バッチ材料の押出成形を促進するように構成される。例えば、ハニカム体は、燃焼機関から出る排気を処理するための微粒子フィルタとして用いることができる。一部の例では、ハニカム体に、窒素酸化物または他の環境汚染物質を低減するための触媒を負荷してもよい。

図１を参照すると、例となるハニカム押出ダイ１０の第二象限の概略図が示されている。図示していないが、第一象限は、垂直軸についての第二象限の鏡像でありうる。さらには第三象限および第四象限は、それぞれ、水平軸についての第１および第二象限の鏡像でありうる。よって、図１は、円形の円筒状の形態を有する円筒状のハニカム体を押出成形するように構成された円形の放電表面６０を有する、例となるハニカム押出ダイを表している。他の実施の形態では、ハニカム押出ダイ１０の表面６０は、異なる形状を有していて差し支えない。例えば、放電表面は、３つ以上の側面を有する多角形の形状（例えば、三角形、長方形、正方形など）または楕円形などの他の幾何学的形状を有していてもよい。放電表面の形状は、ダイ本体を用いて押出されたハニカム体の所望の形状に応じて選択することができる。

図２を参照すると、ダイ本体２０には、押出方向２４に、入口端２２ａおよび、入口端２２ａの反対側の吐出端２２ｂが備わっていて差し支えない。ダイ本体２０には、入口端２２ａを起点とし、入口端２２ａから延在する複数の送り孔２８を画成する、入口領域２６ａが備わっていて差し支えない。複数の送り孔２８は、ラム押出機またはスクリュー押出機などの押出装置（図示せず）からバッチ材料を受け入れるように構成される。ダイ本体２０は、さらに、吐出端２２ｂで終了する放電領域２６ｂを備えている。放電領域２６ｂは、複数のダイ・ピン３０を備える。各ダイ・ピン３０は、ダイ本体２０の表面６０（図１参照）に沿って配置された端面３２を含む。

各ダイ・ピン３０は、表面６０からダイ本体２０内に及ぶ押出スロット５６のハニカムパターン５４（図１参照）を画成する側壁３４も備える。押出スロット５６は、ダイ本体２０の入口領域２６ａと放電領域２６ｂとの接触面における、送り孔と放電スロットの交差位置３６において送り孔２８と接続することができる。

図３は、複数の平行な押出スロット５６をダイ本体２０内に機械加工するために用いて差し支えない、例となる砥石車４０の斜視図を示している。砥石車４０には、本発明の態様に従った、さまざまな代替となる構造および構成が設けられうる。説明のために例証されるように、砥石車４０は、押出スロットをダイ本体２０内に機械加工するように構成された少なくとも１つの翼４４を含みうる。図示した例は、複数の翼４４（例えば、５つの翼）を含むように示されているが、さらなる例では、５つより多い、または少ない数の翼が提供されて差し支えない。翼の数の低減は、砥石車４０を駆動して、砥石車４０の回転軸４８の周りを回転する動力装置（図示せず）の所要電力を低減するために望ましいであろう。翼の数の増加は、押出スロットのさらに大きいサブセットを同時に機械加工できるようにし、それによって、最終的な押出スロットのハニカムパターンを生じるのに必要とされる全般的な処理時間を短縮しうる。例証された例では、５つの翼４４は、処理時間を大幅に短縮するのに十分な数の翼を提供する一方で、動力装置の所要電力を低減するという利益のバランスを取るのに役立つように提供されうる。

翼４４は、ダイ本体材料、スロットの幅および／または深さなどの要因に応じて、幅広い材料および寸法を含んで差し支えないことが認識されよう。例えば、翼材料は、立方体形状の窒化ホウ素（ＣＢＮ）でありうる。図示する例では、翼は、ダイヤモンド翼、鋼鉄などであって差し支えない。加えて、翼４４の厚さは、押出スロット５６の標的サイズに応じて、さまざまでありうる。翼厚は、０．００２インチ（０．０５０８ｍｍ）〜０．０３０インチ（０．７６２ｍｍ）の範囲であって差し支えない。例えば、各翼４４の厚さは、各押出スロット５６の目標幅よりわずかに小さくなるように選択されうる。一例を挙げれば、目標スロット幅が０．００７２インチ（０．１８２９ｍｍ）の場合、スロットを形成するための対応する翼厚は、０．００４５インチ（０．１１４３ｍｍ）でありうる。

砥石車４０は、１つ以上の翼４４が砥石車４０の回転軸４８に沿って同心円状に整列できるように、図示した軸４２などの軸力部材をさらに備えることができる。軸は、備わっている場合には、１つ以上の翼４４と連携するためのさまざまな特性を含みうる。例えば、図示するように、軸４２は、図示した、先が細くなった先端を有する円形の円筒軸を含みうる。代替となる例では、軸は、多角形の断面（例えば、三角形、長方形など）または他の形状を有する円筒を含みうる。多角形の断面を備えることは、軸４２に対して１つ以上の翼４４を回転不能に配置するのに役立つことから、望ましいであろう。軸は、軸４２に対して１つ以上の翼４４を配置するのに役立つ取り付け特性をさらに含みうる。例えば、図示するように、軸４２の一端は隆起縁５０を有しうるが、軸４２の反対の端はネジ山になっていて差し支えない（図示せず）。軸４２のネジ端は、図示した圧縮ナット５２を受け入れるように構成されうる。

図示するように、複数の翼４４は、複数の平行な均一に間隔をあけたスロットが、前記ダイ本体２０内に機械加工されうるように、回転軸４８に沿って均一間隔で配置されて差し支えない。一例を挙げれば、１つ以上のスペーサ４６が、対応する一対の翼４４の間に提供されうる。各スペーサ４６の幅は、ピッチとも称される、各隣接した押出スロット間の目標距離に応じて決まる。例えば、各隣接したスロット間の距離が大きいダイ本体では、各スペーサ４６は、各隣接した翼４４が所望のダイ・ピン寸法を形成するのに十分な幅で配置されるように、対応する幅を有していて構わない。さらなる例では、翼は、押出スロットの最終的なハニカムパターン５４の隣接した押出スロット５６間に、多様な間隔をあけて配置されてもよい。例えば、第１の通路は、押出スロットを１つおきに機械加工し、第２の通路は、先に機械加工された押出スロットの間の押出スロットを機械加工して差し支えない。

図３に示すように、スペーサ４６は実質的に円形の形状であるが、しかしながら、他の形状および寸法も意図されている。例えば、スペーサ４６は、長方形、正方形などの多角形の形状、または楕円形などの他の幾何学的形状でありうる。さらには、スペーサ４６は、さまざまな寸法を有しうる。図示する例では、スペーサ４６は、翼４４よりもわずかに小さい直径を有する。スペーサ４６がダイ本体２０と接触することなく、翼４４が所望のスロット深さを形成することができるように、スペーサ４６は十分に小さい直径を有しうる。スペーサ４６は、セラミック、金属など、多くの材料で作られて差し支えない。加えて、スペーサ４６は、使用者が、異なる大きさのスペーサ４６を挿入し、スロット間の距離を調整できるように、取り外し可能でありうる。

砥石車４０の組み立て例は、軸４２の末端を第１の翼４４の中央ボアに通して差し込み、その後、隆起縁５０に隣接するように第１の翼４４を軸に沿って押し込む、各工程を有してなる。複数の翼を有する例では、その後、軸４２の末端を、第１のスペーサ４６の中央ボアに通して差し込み、その後、第２の翼４４の中央ボアに通す。このプロセスは、砥石車が所望の数の翼で構成されるまで、翼とスペーサを交互に続けることができる。翼およびスペーサの中央ボアは、軸４２の対応する円筒状の構成と適合させるため、非円筒状の構成を有していてもよい。このように、翼およびスペーサを軸４２に差し込み、翼間の相対的回転を防ぐのに役立ててもよい。次いで、圧縮ナット５２を軸上に固定し、翼およびスペーサを軸上の取り付け位置に圧迫するようにきつく締めて差し支えない。取り付け後、翼４４およびスペーサ４６は、回転軸４８に沿って同心円状に整列し、回転軸４８の周囲を軸４２と一緒に回転するように構成される。

研磨機（図示せず）は、砥石車４０を受け入れるように提供されて差し支えない。縦型または横型研磨機などの研磨機は、軸４２を受け入れて、機械加工プロセスの間に、砥石車４０を回転軸４８の周りで回転せしめるように構成されうる。一例を挙げれば、軸４２を４軸フライス盤上に置き、２０，０００ｒｐｍに至るまで回転させて差し支えないが、さらなる例では、軸４２を異なる速度で回転させてもよい。後述するように、翼４４は、押出スロットの効果的な機械加工を提供するのに十分な速度で回転させて構わない。機械加工プロセスの間に冷却および／または破片を取り除くために、随意的に、切削液、冷却液などを翼に分散して差し支えない。何らかの理由で翼４４の間の間隔を変化させる場合、圧縮ナット５２を軸から取り外してもよい。その後、異なる幅を有するスペーサをスペーサ４６と交換して構わない。同様に、翼４４を取り外し、異なる翼に置換してもよい。例えば、翼４４は、異なる幅および／または直径を有する翼に置換されうる。また、磨耗または損傷した翼４４は個別に取り替えて差し支えなく、それによって、砥石車全体を廃棄することなく、損傷または磨耗した翼のみを取り替えることで費用を削減することができる。

図４を参照すると、ダイ本体２０内に機械加工される押出スロット５６の図が示されている。砥石車４０は、表面６０と接触しながら回転軸４８の周りを回転しうる。一例を挙げれば、砥石車４０は、ダイ本体２０の末端から開始し、表面と接触したまま、第１の方向軸６２に沿って移動しうる。図示していないが、ダイ本体２０のへりは、翼４４がダイ本体２０のへりを通って入り易くするために、面取りされていてもよい。しかしながら、別の例では、砥石車４０は、ダイ本体２０のへりから離れた表面６０の中央部分の範囲内から開始してもよい。砥石車が第１の方向軸６２に沿って移動するにつれて、１つ以上の押出スロット５６は、翼４４によってダイ本体２０内に機械加工される。例えば、図示する例では、砥石車４０は５つの翼４４を有する。このように、翼４４は、最大で５つの平行な押出スロット５６を同時に、ダイ本体２０の表面６０内に機械加工する。翼４４の数はさまざまでありうるが、しかしながら、軸４２上に、わずかに１つの翼、またはそれ以上を提供することを含む。単一の翼を有する砥石車４０は、単一のスロットをダイ本体の表面６０に機械加工しうる。

平行な押出スロットの第１のセットは、第１の方向軸６２に沿った１つ以上の通路に沿って、砥石車４０を移動させることによってダイ本体２０の表面６０上に形成された押出スロット５６を含みうる。しかしながら、砥石車４０が辿る通路は変化して差し支えない。一例を挙げれば、平行な押出スロットの第１のセットは、砥石車４０を第１の方向軸６２に沿って、１回以上動作させることによって形成されうる。砥石車４０は、第１の方向軸６２に沿った単一の通路が、平行な押出スロットの第１のセットを含む押出スロット５６を形成するように、十分な数の翼を有していて構わない。

平行な押出スロット５６の第１のセットは、複数の通路に沿って、複数回、第１の方向軸６２に沿って、砥石車４０を連続的に通過することによって機械加工されてもよい。例えば、一例を挙げれば、砥石車４０は、第１の方向軸６２に沿った通路を形成し、押出スロット５６を形成する。次に、砥石車４０は、通路を再トレースして構わない。各通路は、深さが徐々に増大した押出スロットを提供し、それによって、一連の重複した機械加工通路による押出スロットの全般的な所望の深さをもたらすことができる。通路は、完全に再トレースされて差し支えなく、または、選択的に、部分的に再トレースされてもよい。部分的再トレースした、または間隔をあけた通路は、一連の機械加工通路による押出スロットの全般的な所望の幅を提供するために、徐々に増大するように提供されうる。

加えて、または代替として、平行な押出スロットの第１のセットは、押出スロットの第１のサブセットを機械加工し、その後、押出スロットの第２のサブセットを機械加工するが、複数の前記押出スロットの第１のサブセットは機械加工しないことによって、生産されうる。この例では、砥石車４０は、押出スロットの第１のサブセットを機械加工するために、第１の通路に沿って通路を形成しうる。砥石車４０は、その後、押出スロットの第２のサブセットを機械加工するために、第１の通路から間隔をあけた第２の通路に沿って第２の通路を形成しうる。したがって、押出スロットの第１のセットは、ダイ本体内に連続的に機械加工される押出スロットのサブセットの組合せを含みうる。それに続く各サブセットの連続的な機械加工は、先に機械加工したサブセットに隣接して行われてもよいが、サブセットは、ダイ本体の別の位置において、無作為または選択的に機械加工されてもよい。図示するように、押出スロットの第２のサブセットは機械加工されるが、押出スロットの第１のサブセットのいずれも機械加工されない。この例では、通路の数が低減した、平行な押出スロットの第１のセットが達成されうる。あるいは、押出スロットの第２のサブセットを機械加工するときに、少なくとも１つの翼は、スロットをさらに機械加工するために、第１のサブセットの押出スロットを通過して差し支えなく、あるいは、機械加工されることなく、スロットを単に通過してもよい。

図５を参照すると、第２の方向軸６４に沿って、ダイ本体２０内に機械加工される押出スロット５６が図示されている。図示する例では、第２の方向軸６４は、実質的に垂直に第１の方向軸６２と交差し、押出スロット５６のハニカムパターン５４を形成する。しかしながら、図示する例では、第２の方向軸６４は、例えば、第１の方向軸６２に対しておよそ９０°の角度を形成することなどによって、第１の方向軸６２に対して異なる角度で配置されうる。このように、さまざまな多角形の構成を有するダイ・ピンが、さまざまなセル構成のハニカムネットワークを画成するように提供されうる。

第２の方向軸６４に沿ってスロットを形成する方法は、上述の第１の方向軸６２に沿ってスロットを形成する方法と同様または同一であって差し支えない。砥石車４０は、第２の方向軸６４に沿って方向付けられてもよい。機械加工プロセスの間に、砥石車４０は、ダイ本体２０の表面６０と接触して保持されうる。砥石車４０および翼４４は、表面６０と接触したままで、回転軸４８の周りを第２の方向軸６４の方向に回転し、押出スロット５６を形成しうる。砥石車４０が移動するにつれて、１つ以上の押出スロット５６は、第２の方向軸６４に沿って、翼４４によってダイ本体２０内に機械加工される。上記のように、図示する例における砥石車４０は５つの翼４４を有しているが、さらなる例では、単一または異なる数の翼が提供されて構わない。

平行なスロットの第１のセットに関して記載する通り、砥石車４０は、同じように、平行な押出スロット５６の第２のセットを形成するための多くの異なる通路を辿りうる。一例を挙げれば、砥石車４０は、表面６０と接触しつつ、回転軸４８の周りを回転しうる。砥石車４０は、ダイ本体２０のへりから開始し、表面と接触したまま、第２の方向軸６４に沿って移動しうる。しかしながら、別の例では、砥石車４０は、ダイ本体２０のへりから離れた表面６０の中央部分の範囲内から開始して差し支えない。砥石車が第２の方向軸６４に沿って移動するにつれて、１つ以上の押出スロット５６は、１つ以上の翼４４によって、ダイ本体２０内に機械加工される。

平行な押出スロットの第２のセットは、第２の方向軸６４に沿った１つ以上の通路に沿って、砥石車４０を移動せしめることによってダイ本体２０の表面６０上に形成された押出スロット５６を含みうる。しかしながら、砥石車４０が辿る通路はさまざまに変化して差し支えない。一例を挙げれば、平行な押出スロットの第２のセットは、砥石車４０を第２の方向軸６４に沿って、１回以上動作させることによって形成されうる。砥石車４０は、第２の方向軸６４に沿った単一の通路が、平行な押出スロットの第２のセットを含む押出スロット５６を形成するように、十分な数の翼を有していて構わない。

平行な押出スロット５６の第２のセットはまた、複数の通路に沿って、複数回、第２の方向軸６４に沿って砥石車４０を連続的に通過させることによって機械加工されてもよい。例えば、一例を挙げれば、砥石車４０は、第２の方向軸６４に沿った通路を形成し、押出スロット５６を形成しうる。次に、砥石車４０は、通路を再トレースしうる。各通路は、深さが徐々に増大した押出スロットを提供し、それによって、一連の重複した機械加工通路から、押出スロットの全般的な所望の深さを提供しうる。通路は、完全に再トレースされて差し支えなく、または、選択的に、部分的に再トレースされてもよい。部分的に再トレースした、または間隔をあけた通路は、一連の機械加工通路による押出スロットの全般的な所望の幅を提供するように、幅が徐々に増大するように提供されうる。

加えて、または代替として、平行な押出スロットの第２のセットは、押出スロットの第２のサブセットを機械加工し、その後、複数の押出スロットの第１のサブセットは機械加工せずに、押出スロットの第２のサブセットを機械加工することによって生産されうる。この例では、砥石車４０は、押出スロットの第１のサブセットを機械加工するため、第１の通路に沿って通路を形成しうる。砥石車４０は、その後、押出スロットの第２のサブセットを機械加工するため、第１の通路から間隔をあけた第２の通路に沿って第２の通路を形成しうる。したがって、押出スロットの第２のセットは、ダイ本体内に連続的に機械加工される押出スロットのサブセットの組合せを含みうる。それに続く各サブセットの連続的な機械加工は、前に機械加工したサブセットに隣接して行われてもよいが、サブセットは、ダイ本体の別の位置において、無作為にまたは選択的に機械加工されて差し支えない。図示するように、押出スロットの第２のサブセットは機械加工されるが、押出スロットの第１のサブセットのいずれも機械加工されない。あるいは、押出スロットの第２のサブセットを機械加工するときに、少なくとも１つの翼は、スロットをさらに機械加工するため、または、機械加工することなくスロットを単に通過するために、第１のサブセットの押出スロットを通過して差し支えない。

軸４２上に取り付けられた翼４４は、寸法および形状が同一であって差し支えない。したがって、ダイ本体２０の表面６０に形成されるスロットは、実質的に一定の幅および深さを有することによって、ほぼ同一でありうる。一例を挙げれば、０．００４５インチ（０．１１４３ｍｍ）幅を有する翼は、およそ０．００４８インチ（０．１２１９ｍｍ）のスロット幅を有するスロットを機械加工するために使用して差し支えない。このような例では、表面６０に形成されるスロットは、約０．００４８インチ（０．１２１９ｍｍ）の実質的に一定のスロット幅を有しうる。翼の形状が同一でありうることから、翼は、表面６０に実質的に一定のスロット深さも形成しうる。しかしながら、さまざまな幅および深さを有するスロットの製造には、さまざまな寸法および形状の翼を使用して差し支えないことが理解されよう。

図６、６ａ、６ｂ、および６ｃを参照しつつ、ワイヤー放電加工法を用いてスロットを機械加工する方法について説明する。砥石車４０が押出スロット５６をダイ本体２０内に機械加工した後には、スロットのハニカムパターン５４が存在する。表面６０に形成された押出スロット５６は、実質的に一定の幅および深さを有することから、ほぼ同一でありうる。ワイヤー放電加工（ＥＤＭ）法は、少量の材料をスロットから取り除き、目標スロット幅および／または深さの達成を補助することによって、スロットごとのばらつきを低減するために使用されうる。一例を挙げれば、０．００７３インチ（０．１８５４ｍｍ）の目標スロット幅を生じるためには、０．００４５インチ（０．１１４３ｍｍ）の翼厚が使用されうる。翼の機械加工工程の後、０．００４５インチ（０．１１４３ｍｍ）の翼は、およそ０．００４８インチ（０．１２１９ｍｍ）のスロット幅を生じる。０．００７３インチ（０．１８５４ｍｍ）の最終的な目標スロット幅を達成するためには、スロットの各側面からおよそ０．００１２５インチ（０．０３１７５ｍｍ）を除去するため、ワイヤーＥＤＭ法には０．００６インチ（０．１５２４ｍｍ）のワイヤーが用いられうる。その後、後述するように、一部またはすべてのスロットについて、ワイヤーＥＤＭ法を繰り返し、スロットごとのばらつきが最小限に抑えられた目標スロット幅を達成して差し支えない。

図６を参照すると、ワイヤーＥＤＭ法は、スロットの両端から実質的に等量の材料を取り除くために使用されうる。概略的に示すように、ワイヤーＥＤＭ法は、ワイヤー１２０の機械加工部分がリール１２２，１２４の間に延在するように、供給リール１２２から反対側の受容リール１２４へと連続して供給される、一本のワイヤー１２０を採用することができる。供給リール１２２および受容リール１２４は、ワイヤー１２０がリール１２２，１２４の間のスロット内に延在するように、押出スロット５６と一直線になったダイ本体２０の各側面に配置されうる。次に、ワイヤー１２０は、スロットの片側または両側に近接近してスロットを通じて動作する間、連続して供給されうる。

図６ａ、６ｂおよび６ｃは、砥石車４０によって前もって機械加工された押出スロット５６上で行う、ワイヤーＥＤＭ法の例を示している。図示するように、ワイヤーＥＤＭ法は、押出スロットのハニカムパターン５４のすべての押出スロット５６を砥石車４０で機械加工した後に行って差し支えない。さらなる例では、ワイヤーＥＤＭ法は、砥石車４０を用いてすべての押出スロットが形成される前に、例えば周期的に、実施して差し支えない。例えば、ワイヤーＥＤＭ法は、砥石車が押出スロットの第２のサブセットを機械加工すると同時に、押出スロットの第１のサブセット上で行ってもよい。その後、押出スロットの第２のサブセットにワイヤーＥＤＭ法を行う一方で、砥石車は、押出スロットの第３のサブセットを機械加工することができる。このプロセスは、押出スロットのハニカムパターン５４が完了するまで継続して差し支えない。ＥＤＭ法を周期的に行うことにより、ハニカム押出ダイを作製するための全般的な時間が短縮されうる。

周期的ＥＤＭ法は、対応する平行な押出スロットの第１のセットおよび平行な押出スロットの第２のセットの完成後に実施してもよい。例えば、図４に示すように、平行な押出スロットの第１のセットは、砥石車４０によって機械加工することができる。その後、平行な押出スロットの第１のセットは、ワイヤーＥＤＭ法を用いて機械加工されうる。図５に示すように、平行な押出スロットの第２のセットは、その後、砥石車４０によって機械加工されうる。次いで、ワイヤーＥＤＭ法を平行な押出スロットの第２のセット上で行って差し支えない。

図６Ａは、例となる押出スロットおよびＥＤＭワイヤー１２０と共に、ダイ本体２０の部分断面図を参照する、実施されたワイヤーＥＤＭ法の一例を示している。ワイヤーＥＤＭ法の実施前の、砥石車によって機械加工されたスロット幅が、ワイヤー１２０の下に示されている。ワイヤーＥＤＭ法実施後のスロット幅は、ワイヤー１２０の上に示されている。図示するように、砥石車４０によって機械加工された押出スロット５６の平均幅は、ワイヤーＥＤＭ法の間に用いられるワイヤー１２０の平均直径未満でありうる。さらなる例では、ワイヤーの幅は、砥石車４０によって機械加工された押出スロット５６の平均幅以下でありうる。例えば、図６Ｂに示すように、砥石車によって機械加工された押出スロットの平均幅は、ワイヤーＥＤＭ法の間に用いられるワイヤー１２０の平均直径より大きい場合がある。

図６Ａでは、ワイヤーＥＤＭ法は、ダイ本体２０の表面６０から開始して差し支えない。ワイヤー１２０が供給リール１２２と受容リール１２４の間を連続して動作すると同時に、ワイヤー１２０は、表面６０から押出スロット５６内に、深さ方向の通路１２６に沿って動作しうる。ワイヤー１２０が押出スロット５６の両側と密接に接触する際に、ワイヤー１２０とダイ本体２０間の放電が、スロットの両側から少量の材料を取り除く。ワイヤー１２０は、深さ方向の通路１２６に沿って押出スロット５６内へと下がり続け、移動する際に、押出スロット５６の第１および第２の両側１３２，１３４から材料を除去する。ワイヤー１２０は、最終的に、スロットの底部１３８に達し、押出スロット５６全体の両側から材料を取り除き、目標スロット寸法を達成する。ワイヤー１２０は、その後、供給リール１２２と受容リール１２４の間で一時的に作動を停止して構わない。この時点で、ワイヤー１２０は、機械加工した押出スロット５６から取り除かれて差し支えなく、ワイヤーＥＤＭ法は、別の機械加工されていないスロットにおいて再開することができる。別の例では、ワイヤー１２０がスロットの底部１３８に達するときに、ワイヤー１２０は、供給リール１２２および受容リール１２４の間を動作し続けてもよい。ワイヤー１２０は、機械加工したスロットから取り出されて差し支えないが、ワイヤー１２０は動作し続け、別の機械加工されていないスロットにおいて、ワイヤーＥＤＭ法を再開することができる。ワイヤーＥＤＭ法は、一部またはすべてのスロットが機械加工されるまで、継続してもよい。このような例では、ワイヤーは、ワイヤーＥＤＭ法全般にわたって動作し続け、よって、ワイヤーの停止および再開は回避される。

図６Ｂを参照すると、砥石車によって機械加工された押出スロット５６の平均幅は、ワイヤーＥＤＭ法の間に使用したワイヤー１２０の平均直径よりも大きくて差し支えない。図示する例では、ワイヤーＥＤＭ法は、ダイ本体２０の表面６０における押出スロット５６の第１の側面１３２に沿って開始されうる。ワイヤー１２０が供給リール１２２と受容リール１２４の間を連続して動作すると同時に、ワイヤー１２０は、第１の深さ方向の通路１２８に沿って動作して差し支えない。ワイヤーは、押出スロット５６の底部１３８の方に向かって、第１の深さ方向の通路１２８に沿って動作することから、材料は、ワイヤーＥＤＭ法によって、第１の側面１３２から除去される。ワイヤー１２０は、最終的に、押出スロット５６の底部１３８に達し、材料は、押出スロット５６の第１の側面１３２から除去されている。ワイヤー１２０は、押出スロット５６の第２の側面１３４の方に向かって、押出スロット５６の底部１３８を横切って動作することにより、ワイヤーＥＤＭ法を継続してもよい。スロットの第２の側面１３４に達する際に、ワイヤー１２０は、表面６０の方に向かって、スロットの底部から第２の深さ方向の通路１３０に沿って、動作しうる。ワイヤー１２０は、表面６０の方に向かって、第２の深さ方向の通路１３０に沿って動作することから、材料は、ワイヤーＥＤＭ法によって、第２の側面１３４から除去される。ワイヤー１２０は、最終的に、表面６０に達し、スロットの第２の側面１３４から材料が除去される。この時点で、ワイヤー１２０は、スロットの両側面１３２，１３４から材料を除去し、目標スロット寸法を達成する。ワイヤー１２０は、その後、ワイヤーＥＤＭ法で機械加工されていない別の押出スロット５６へと移動し、再開されうる。

図６Ｃを参照すると、ワイヤーＥＤＭ法は、さらに、各押出スロット５６においてディボット１３６を機械加工しうる。図示する例では、砥石車４０によって機械加工された押出スロットの平均幅は、ワイヤーＥＤＭ法の間に用いられるワイヤー１２０の平均直径よりも大きいことが示されている。ワイヤー１２０は、スロットの底部の方に向かって、第１の深さ方向の通路１２８に沿って動作することから、ワイヤー１２０は、押出スロット５６の第１の側面１３２から材料を除去することによって、スロットの第１の側面１３２にディボット１３６ａを機械加工しうる。ワイヤー１２０は、押出スロット５６の第１の側面１３２に沿って、および、押出スロット５６の底部１３８に沿って、ワイヤーＥＤＭ法を継続して差し支えない。ワイヤー１２０は、第２の深さ方向の通路１３０に沿って機械加工を継続しうる。実質的にディボット１３６ａの反対側の側面において、ワイヤー１２０は、スロットの第２の側面１３４から材料を除去することによって、対応するディボット１３６ｂを、スロットの第２の側面１３４に機械加工しうる。ディボットが掲載された後、ワイヤー１２０は、表面６０の方に向かって、スロットの第２の側面１３４に沿って、ワイヤーＥＤＭ法を継続して差し支えない。次に、ワイヤーＥＤＭ法は、残りのスロットの一部またはすべてにディボットを形成する工程を含め、繰り返し行ってもよい。図６Ｃにおけるディボット１３６（例えば、１３６ａ，１３６ｂ）は、実質的に正方形のへりを有するように示されているが、図示する例では、ディボット１３６は、丸みを帯びたへり、および／または、図２に示すように細長い外観であってもよい。

上記のように、砥石車によって機械加工されたスロットの平均幅は、ワイヤーＥＤＭ法の間に用いられるワイヤー１２０の平均直径よりも小さくて差し支えない。このような例では、ディボット１３６は、スロットの一部またはすべてに形成されて構わない。図６Ａを参照すると、ワイヤー１２０がスロットにおける所定の距離に達するときに、ワイヤー１２０は、押出スロット５６の両側面１３２，１３４から材料を取り除くことによって、ディボット１３６を押出スロット５６に機械加工しうる。これは、押出スロット５６内を横方向に移動するワイヤー１２０によって達成されうる。ディボット１３６が形成された後、ワイヤー１２０は、深さ方向の通路１２６に沿って移動を再開することによって、ワイヤーＥＤＭ法を継続して差し支えない。ディボット１３６は、残りのスロットの一部またはすべてに形成されて差し支えない。別の例では、ワイヤー１２０は、ディボット１３６を形成する前に、ワイヤーＥＤＭ法をスロット上で完了させてもよい。この例では、ワイヤー１２０は、スロットにディボット１３６を形成する前に、スロットの表面６０から底部へと、深さ方向の通路１２６に沿って移動する。

砥石車４０の機械加工工程およびワイヤーＥＤＭ法の後に、目標スロット寸法が達成される。砥石車４０を用いたスロットの機械加工およびワイヤーＥＤＭ法は、スロットごとのスロット寸法のばらつきを低減する。一例を挙げれば、ワイヤーＥＤＭ法の後の各押出スロットの寸法のばらつきは、目標スロット寸法の±４％以下でありうる。この例では、目標スロット幅は、０．００６インチ（０．１５２４ｍｍ）でありうる。スロットは多様でありうるが、しかしながら、幅は、０．００５８インチ（０．１４７３ｍｍ）〜０．００６２インチ（０．１５７５ｍｍ）の間でありうる。よって、ばらつきは、±０．０００２インチ（０．００５０８ｍｍ）以下、または±３.３％以下でありうる。別の例では、各押出スロットの寸法のばらつきは、目標スロット寸法の±２％以下になるようにさらに低減されうる。この例では、０．００６インチ（０．１５２４ｍｍ）の目標スロット幅を有し、スロット幅は、０．００５９インチ（０．１４９９ｍｍ）〜０．００６１インチ（０．１５４９ｍｍ）の間で変動しうる。よって、ばらつきは、±０．０００１インチ（０．００２５４ｍｍ）、または±１．６％でありうる。

各押出スロット５６の寸法は、各押出スロットの幅および／または各押出スロットの深さを含みうる。例えば、各スロットの側面１３２，１３４のみがワイヤーＥＤＭ法で処理される場合、幅のみを含むスロット寸法のばらつきは、スロットごとに低減される。同様に、別の例では、各押出スロット５６の両側面１３２，１３４および底部１３８が、ワイヤーＥＤＭ法で処理されうる。この例では、深さおよび幅の両方を含む、スロット寸法ばらつきは、スロットごとに低減される。

押出スロットを砥石車で機械加工することにより、ハニカム押出ダイを作製し、その後、ワイヤーＥＤＭ法を行うことにより、ワイヤーＥＤＭ手順だけで押出スロットを機械加工するよりも、所要時間を短縮できる。さらには、機械加工プロセスをワイヤーＥＤＭ法を用いて完了させることにより、押出スロット寸法（例えば、幅、深さなど）のばらつきを低減することができる。さらには、押出スロットを砥石車で機械加工することにより、押出スロットの長さ全体にわたり、実質的に均一な深さを達成することができる。この深さは、ワイヤーＥＤＭ法を用いて微調整することもできる。他方では、押出スロットを砥石車で第１の機械加工することなく、押出スロットのみを形成する試みは、ＥＤＭワイヤーにおける応力を著しく増大させうる。このように、ＥＤＭワイヤーの中央部分は、機械加工プロセスの間にたわむ場合があり、ここで、押出スロットの対応する中央部分は、押出スロットの両端の深さ未満の深さを有しうる。このばらつきは、砥石車を用いて、スロットを実質的に一定の深さで第１の機械加工することによって対処できる。よって、ワイヤーＥＤＭ法は、押出スロットの深さを微調整するために使用されうる。したがって、ワイヤーＥＤＭ法は、砥石車単独で用いる場合に生じたであろうスロット寸法のばらつきを低減する。

さらには、ワイヤーＥＤＭ法を採用する例となる方法は、砥石車のみを利用しては達成されなかったであろう有益な表面特性を達成しうる。これらの表面特性は、セラミック材料の未焼成体を押出成形するためのハニカム押出ダイ１０を使用する場合に、押出スロットを通過するバッチ材料の流れを促進することができる。

さらなる例では、機械加工の順序は逆であってもよい。例えば、ＥＤＭワイヤープロセスは、砥石車を用いる研磨工程の前に実施して差し支えない。例えば、砥石車による表面仕上げが所望される特定の用途などでは、ＥＤＭワイヤープロセスによって形成された押出スロットを最初に研磨することは、望ましいであろう。

本発明の精神および範囲から逸脱することなく、さまざまな変更および変形を本発明になしうることは、当業者には明らかであろう。よって、本発明は、本発明の変更および変形が添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内にあることを条件に、それらにも及ぶことが意図されている。

Claims (4)

1. 互いに間隔をあけ、かつ、砥石車の回転軸に沿って同心円状に整列した複数の翼を備えた砥石車を用いて、ダイ本体から、ハニカム押出ダイを作製する方法であって、本方法は、
   前記砥石車を前記回転軸の周囲で回転せしめ、前記砥石車の翼によって、複数の、平行な押出スロットの第１のセットが、前記ダイ本体内に同時に機械加工されるように、前記ダイ本体と接触させたまま、前記砥石車を第１の方向軸に沿って移動せしめ、
   前記砥石車を前記回転軸の周囲で回転せしめ、前記砥石車の翼によって、複数の平行な押出スロットの第２のセットが同時に、前記ダイ本体内に機械加工されるように、前記ダイ本体と接触させたまま、前記砥石車を前記第１の方向軸と交差する第２の方向軸に沿って移動せしめる、
   各工程を有してなり、
   これにより、前記ダイ本体に、前記平行な押出スロットの第１および第２のセットに由来する、交差する押出スロットから形成された押出スロットのハニカムパターンを提供するに際し、
   前記押出スロットのハニカムパターンを、前記砥石車を用いて機械加工した後、前記押出スロットのハニカムパターンの複数の押出スロットが、ワイヤー放電加工法でさらに機械加工されることを特徴とする方法。
2. 互いに間隔をあけ、かつ、砥石車の回転軸に沿って同心円状に整列した複数の翼を備えた砥石車を用いて、ダイ本体から、ハニカム押出ダイを作製する方法であって、本方法は、
   前記砥石車を前記回転軸の周囲で回転せしめ、前記砥石車の翼によって、複数の、平行な押出スロットの第１のセットが、前記ダイ本体内に同時に機械加工されるように、前記ダイ本体と接触させたまま、前記砥石車を第１の方向軸に沿って移動せしめ、
   前記砥石車を前記回転軸の周囲で回転せしめ、前記砥石車の翼によって、複数の平行な押出スロットの第２のセットが同時に、前記ダイ本体内に機械加工されるように、前記ダイ本体と接触させたまま、前記砥石車を前記第１の方向軸と交差する第２の方向軸に沿って移動せしめる、
   各工程を有してなり、
   これにより、前記ダイ本体に、前記平行な押出スロットの第１および第２のセットに由来する、交差する押出スロットから形成された押出スロットのハニカムパターンを提供するに際し、
   前記平行な押出スロットの第１のセットを、前記砥石車を用いて機械加工した後、複数の前記押出スロットの第１のセットがワイヤー放電加工法でさらに機械加工されることを特徴とする方法。
3. 互いに間隔をあけ、かつ、砥石車の回転軸に沿って同心円状に整列した複数の翼を備えた砥石車を用いて、ダイ本体から、ハニカム押出ダイを作製する方法であって、本方法は、
   前記砥石車を前記回転軸の周囲で回転せしめ、前記砥石車の翼によって、複数の、平行な押出スロットの第１のセットが、前記ダイ本体内に同時に機械加工されるように、前記ダイ本体と接触させたまま、前記砥石車を第１の方向軸に沿って移動せしめ、
   前記砥石車を前記回転軸の周囲で回転せしめ、前記砥石車の翼によって、複数の平行な押出スロットの第２のセットが同時に、前記ダイ本体内に機械加工されるように、前記ダイ本体と接触させたまま、前記砥石車を前記第１の方向軸と交差する第２の方向軸に沿って移動せしめる、
   各工程を有してなり、
   これにより、前記ダイ本体に、前記平行な押出スロットの第１および第２のセットに由来する、交差する押出スロットから形成された押出スロットのハニカムパターンを提供するに際し、
   前記平行な押出スロットの第２のセットを、前記砥石車を用いて機械加工した後、複数の前記押出スロットの第２のセットがワイヤー放電加工法でさらに機械加工されることを特徴とする方法。
4. 前記平行なスロットの第１のセットが、前記第１の方向軸に沿った複数の通路に沿って前記砥石車を連続的に通過することによって、前記ダイ本体内に機械加工され、
   前記平行なスロットの第２のセットが、前記第２の方向軸に沿った複数の通路に沿って前記砥石車を連続的に通過することによって、前記ダイ本体内に機械加工される
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の方法。

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