JP7169961B2 - 移載用治具、物品の移載方法、及び外周コート部を有する柱状ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents

移載用治具、物品の移載方法、及び外周コート部を有する柱状ハニカム構造体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は一実施形態において、物品を移載する際に使用することのできる移載用治具に関する。本発明は別の一実施形態において、物品の移載方法に関する。本発明は更に別の一実施形態において、外周コート部を有する柱状ハニカム構造体の製造方法に関する。
従来、強度を確保する及び/又は外形寸法の精度を高めるといった目的のため、円柱状や楕円柱状等の柱状構造体(例えば、GPF及びDPF等の柱状ハニカム構造体)の外周側面に外周コート部を形成することが行われている。外周コート部は、スラリー状のコート材を柱状構造体の側面に塗布する工程と、コート材が塗布された柱状構造体を乾燥場所へ移載する工程と、コート材を乾燥させる工程を経ることにより形成可能である(特開2007-51969号公報、特開2010-221165号公報、特開2015-193533号公報)。
柱状構造体の側面に塗布されたコート材が未乾燥の状態にあるときに、柱状構造体を移載台に載置すると、コート材が移載台に付着して移載台を汚すのみならず、下底面の外周角部(側面と下底面の間の稜線)における外周コート部に欠損が生じやすくなる。外周コート部に欠損が生じると、欠損部分を補修したり不良品として廃棄したりする必要がある。そのため、コート材を塗布してから乾燥するまでは、できる限りコート材が移載台に接触しないようにすることが望ましい。
上記目的のため、特開2015-193533号公報においては、コート材が塗布された後のセラミックハニカム体の下端面を、凸部が上面に形成された板状取出部材に載置し、前記取出部材に載置された前記セラミックハニカム体を搬送台に載置する方法が記載されている。当該公報によれば、セラミックハニカム体の端面の周縁部に形成された乾燥が十分でないコート材端部が、前記取出部材と直接接触しないので、セラミックハニカム体の端面の外周壁角部に欠けが生じ難くなると記載されている。
特開2007-51969号公報 特開2010-221165号公報 特開2015-193533号公報
しかしながら、特開2015-193533号公報に記載の方法では、セラミックハニカム体のサイズごとに板状取出部材を作製する必要があり、付属備品の増加及び段取り時間の増大を招くという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、一実施形態において、異なるサイズの物品を移載する際に共通して使用することのできる移載用治具を提供することを課題とする。本発明は別の一実施形態において、そのような移載用治具を用いた物品の移載方法を提供することを課題とする。本発明は更に別の一実施形態において、そのような移載用治具を用いた外周コート部を有する柱状ハニカム構造体の製造方法を提供することを課題とする。
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、上向き突起部を有する一対の可動式フォークを備えた移載用治具が課題解決に有効であることを見出した。本発明は当該知見に基づき創作されたものであり、以下に例示される。
[1]
フレーム、
フレームに回転可能に支持され、第1ねじ部と、第1ねじ部に対して逆向きであって、第1ねじ部にねじ軸方向に隣接する第2ねじ部とを有するねじ軸、
第1ねじ部に噛み合うめねじを有する第1フォークと、第1フォークと同じ方向に延設され、第2ねじ部に噛み合うめねじを有する第2フォークとを有し、ねじ軸の回転によって、ねじ軸に沿って互いに反対方向に移動可能な一対のフォーク、並びに、
第1フォーク及び第2フォークにそれぞれ1か所以上設けられた上向き突起部、
を備えた移載用治具。
[2]
上向き突起部が弾性材料で形成されている[1]に記載の移載用治具。
[3]
JIS K 6253-3:2012に従い、タイプAデュロメータにて測定した硬度が30~80の範囲にある「2」に記載の移載用治具。
[4]
弾性材料がゴム、スポンジ又は両者の組み合わせである[2]又は[3]に記載の移載用治具。
[5]
上向き突起部は、第1フォーク及び第2フォークの長手方向に沿ってそれぞれ2か所設けられている[1]~[4]の何れか一項に記載の移載用治具。
[6]
第1フォーク及び第2フォークはそれぞれ水平方向に延設されている[1]~[5]の何れか一項に記載の移載用治具。
[7]
ねじ軸がサーボモータにより回転可能である[1]~[6]の何れか一項に記載の移載用治具。
[8]
物品の下底面に関する寸法情報を入力するための入力装置と、入力された物品の寸法情報に基づいて、一対のフォークのねじ軸方向の間隔を調整すべく、サーボモータを制御するように構成された制御装置とを備えた[7]に記載の移載用治具。
[9]
第1フォーク及び第2フォークと同じ方向に延設され、第1フォーク及び第2フォークよりも上方に設けられた少なくとも一つの上側フォーク、及び
上側フォークに1か所以上設けられた下向き突起部、
を更に備えた[1]~[8]の何れか一項に記載の移載用治具。
[10]
台車と、台車に搭載された[1]~[9]の何れか一項に記載の移載用治具とを備えた移載装置。
[11]
物品の下底面の寸法情報に基づいて、[1]~[9]の何れか一項に記載の移載用治具のねじ軸を回転させて、前記一対のフォークのねじ軸方向の間隔を調整する工程と、
前記移載用治具の上向き突起部に物品の下底面を接触させることにより、前記移載用治具に物品を載置する工程と、
前記移載用治具に載置された物品を移載する工程と、
を含む物品の移載方法。
[12]
上向き突起部全体が物品の下底面の外周角部よりも内側に位置するようにして、前記移載用治具に物品を載置する工程を実施する[11]に記載の移載方法。
[13]
前記物品の外形が円柱状であり、前記物品の下底面の直径をD、上向き突起部のねじ軸方向の配置範囲をW、上向き突起部のフォーク長手方向の配置範囲をLとすると、0.4D≦W≦0.95D、且つ、0.2D≦L≦0.8Dを満たすように、前記一対のフォークのねじ軸方向の間隔を調整する工程を実施する[11]又は[12]に記載の移載方法。
[14]
物品が、未乾燥のコート材が側面に塗布されている柱状構造体である[11]~[13]に記載の移載方法。
[15]
前記移載用治具に物品を載置する工程は、前記移載用治具の下向き突起部を物品の上底面に接触させることを含む[9]に従属する[11]~[14]の何れか一項に記載の移載方法。
[16]
側面、上底面及び下底面を有する柱状ハニカム構造体を用意する工程、
柱状ハニカム構造体の上底面及び下底面を、上側保持部材と、外周保持部及び中央保持部を有する下側保持部材とによって鉛直方向に挟持した状態で、柱状ハニカム構造体の側面にコート材を塗布する工程、
未乾燥のコート材が柱状ハニカム構造体の側面に塗布されている状態で、下側保持部材の中央保持部を外周保持部に対して上方に相対移動させることで、外周保持部と柱状ハニカム構造体の下底面の間に空間を形成する工程、
前記空間に、[1]~[9]の何れか一項に記載の移載用治具の一対のフォークを差し込み、上向き突起部に柱状ハニカム構造体の下底面を接触させることにより、前記移載用治具に柱状ハニカム構造体を載置する工程、
前記移載用治具に載置された柱状ハニカム構造体を、加熱装置へ一緒に投入するための載置治具に移載する工程、並びに、
載置治具に移載した後、柱状ハニカム構造体の側面に塗布されている未乾燥のコート材を乾燥及び/又は焼成する工程、
を含む外周コート部を有する柱状ハニカム構造体の製造方法。
[17]
前記上向き突起部全体が柱状ハニカム構造体の下底面の外周角部よりも内側に位置するようにして、前記移載用治具に柱状ハニカム構造体を載置する工程を実施する[16]に記載の製造方法。
[18]
物品の外形が円柱状であり、前記物品の下底面の直径をD、上向き突起部のねじ軸方向の配置範囲をW、上向き突起部のフォーク長手方向の配置範囲をLとすると、0.4D≦W≦0.95D、且つ、0.2D≦L≦0.8Dを満たすように、前記一対のフォークのねじ軸方向の間隔を調整する工程を実施する[17]に記載の製造方法。
本発明の一実施形態に係る移載用治具によれば、上向き突起部を有する一対のフォークの間隔を物品のサイズに合わせて容易に調整することができる。当該移載用治具は異なるサイズの物品を移載する際に共通して使用することができるので、物品を移載するに際して付属備品の削減、及び、段取り時間の短縮に貢献することができる。
本発明の一実施形態に係る移載用治具の模式的な平面図である。 図1の模式的なA-A線断面図である。 本発明の別の一実施形態に係る移載用治具の模式的な平面図である。 図3の模式的なA-A線断面図である。 下底面の直径の異なる二つの円柱状物品を本発明の一実施形態に係る移載用治具に載置したときの四つの上向き突起部の配置例を模式的に示している。 柱状ハニカム構造体に外周コート部を形成する方法の一例を説明するための工程毎の模式図である。
次に本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
(1.移載用治具)
図1には、本発明の一実施形態に係る移載用治具10の模式的な平面図が示されている。図2には、図1の模式的なA-A線断面図が示されている。図示の実施形態に係る移載用治具10は、以下の(1)~(4)の構成要素を備える。
(1)フレーム16;
(2)フレーム16に回転可能に支持され、第1ねじ部14aと、第1ねじ部14aに対して逆向きであって第1ねじ部14aにねじ軸方向に隣接する第2ねじ部14bとを有するねじ軸13;
(3)第1ねじ部14aに噛み合うめねじ112を有する第1フォーク11aと、第1フォーク11aと同じ方向に延設され、第2ねじ部14bに噛み合うめねじ112を有する第2フォーク11bとを有し、ねじ軸13の回転によって、ねじ軸13に沿って互いに反対方向に移動可能な一対のフォーク;
(4)第1フォーク11a及び第2フォーク11bにそれぞれ1か所以上設けられた上向き突起部17a
フレーム16は基台19の上に固定してもよい。基台19はジャッキ、油圧シリンダー、空圧シリンダー、電動シリンダー等の昇降装置23を備えていてもよい。基台19が昇降装置23を備えていることで、移載用治具10の高さを調整することが可能となる。昇降装置23は手動式でも電動式でもよい。図示の実施形態において、フレーム16は、基台19上に起立する一対の側壁(第一側壁16a及び第二側壁16b)を有しており、第一側壁16aはねじ軸13の一方の端部を回転可能に支持し、第二側壁16bはねじ軸13の他方の端部を回転可能に支持する。第一側壁16a及び第二側壁16bの間において、ねじ軸13の第1ねじ部14a及び第2ねじ部14bがねじ軸方向に隣接配置されている。第1ねじ部14a及び第2ねじ部14bは、第一側壁16a及び第二側壁16bの間に挿通されたねじ軸部分の中点を基準として、対称に設けることができる。
第1フォーク11aは第1ねじ部14aに噛み合うめねじ112を有し、第2フォーク11bは第2ねじ部14bに噛み合うめねじ112を有する。第1ねじ部14aと第2ねじ部14bが互いに逆向きのねじ部であることにより、ねじ軸13を回転したときに、第1フォーク11aと第2フォーク11bがねじ軸13に沿って互いに反対方向に直線移動可能となる。第1フォーク11aと第2フォーク11bが可動式であることで、物品の下底面の寸法情報に基づいて第1フォーク11aと第2フォーク11bの間の間隔を調整できるようになる。ねじ軸13にハンドル18を設けることで手動回転を容易に行うことができる。図示の実施形態において、ハンドル18は、ねじ軸13の一方の先端に同軸状に設けられており、ハンドル18の回転に応じてねじ軸13を回転させることができる。第1フォーク11aと第2フォーク11bを円滑に直線移動させるため、ねじ軸13及びめねじ112のそれぞれのねじ溝間に複数のボールを係合させたボールねじ機構を採用することが好ましい。
同じ方向に延設された第1フォーク11a及び第2フォーク11bの棒状部110には、上向き突起部17aがそれぞれ1か所以上設けられている。上向き突起部17aに、物品の下底面を接触させることにより、移載用治具10に物品を載置することができる。第1フォーク11a及び第2フォーク11bの延設方向には制限はないが、例えば水平方向とすることが物品を載置したときの安定性の観点から好ましい。複数の上向き突起部17aは、物品を水平に支持することができるように配置することが好ましい。
第1フォーク11a及び第2フォーク11bが安定して円滑に直線移動できるように、基台19上に、ねじ軸13の延びる方向と同じ方向に延びる一本以上(図2に示す実施形態においてはねじ軸13を挟んで一対)のガイドレール31a、31bを、敷設してもよい。この場合、第1フォーク11a及び第2フォーク11bは、一対のガイドレール31a、31bに対して摺動可能に係合する受け溝111a、111bをそれぞれ有することができる。
安定して物品を載置するという観点から、第1フォーク11a及び第2フォーク11bは、ねじ軸13を回転軸として回転しないことが望ましい。つまり、第1フォーク11a及び第2フォーク11bはねじ軸13を回転させたときに水平方向に移動することが望ましい。この目的のため、例えば、第1フォーク11a及び第2フォーク11bは、ねじ軸13を回転軸として回転するのを防止するための回転抑止部30a、30bを有することができる。図2に示す実施形態においては、受け溝111a、111bの底面が回転抑止部30a、30bの役割を果たす。回転抑止部30aは、第1フォーク11aを反時計回りに回転させる力のモーメントを受け止めることができる位置で、ガイドレール31aの上面に当接可能である。また、回転抑止部30bは、第1フォーク11aを時計回りに回転させる力のモーメントを受け止めることができる位置で、ガイドレール31bの上面に当接可能である。当該構成により、ねじ軸13が回転したり、物品が載置されたりしたときに第1フォーク11a及び第2フォーク11bの延設方向が傾くことはなく、安定して物品を載置することができる。回転抑止部30a、30bは、それぞれ基台19に当接することで、第1フォーク11a及び第2フォーク11bがねじ軸13を回転軸として回転するのを防止するように構成することも可能である。
フォークの材質としては、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウムが挙げられ、防錆や強度の理由により、ステンレスが好ましい。
図示の実施形態においては、第1フォーク11a及び第2フォーク11bの長手方向に沿ってそれぞれ2か所の上向き突起部17aが設けられている。第1フォーク11aにおける2か所の上向き突起部17aのねじ軸13からの二つの距離はそれぞれ、第2フォーク11bにおける2か所の上向き突起部17aのねじ軸13からの二つの距離と同一である。各フォークに設けられている2か所の上向き突起部17aは、フォークに固定されていてもよい(固定式)。また、着脱式としてフォーク長手方向に設けられている上向き突起部17aの2か所の間隔を変更可能にしてもよい。着脱方式としては、例えば、面ファスナー、再剥離可能テープ、ねじ止め式固定具等を用いる方式が挙げられる。また、上向き突起部17aは可動式に構成してもよい。上向き突起部17aを可動式にする方法としては、例えば、フォークの上面にレールを延設し、当該レールにスライド可能に係合する上向き突起部17aを構成する方式が挙げられる。上向き突起部17aを着脱式又は可動式とすることで、載置可能な物品の大きさの範囲を増やすことができるという利点が得られる。但し、固定式の上向き突起部17aであっても、後述するように、幅広い範囲の寸法をもつ物品を載置することが可能である。
上向き突起部17aは、限定的ではないが、弾性材料で形成されていることが物品に傷が付いたり破損したりするのを防止する上で好ましい。物品がセラミックスのように割れやすい材質のとき、上向き突起部17aを弾性材料で形成することは特に有利である。より具体的には、上向き突起部17aは、硬度が30~80の範囲にある弾性材料で形成されていることが好ましく、50~70の範囲にある弾性材料で形成されていることがより好ましい。ここでの硬度は、JIS K 6253-3:2012(加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さの求め方)に従い、タイプAデュロメータにて測定した硬度を意味する。弾性材料としては、例えば、ゴム、スポンジ又は両者の組み合わせを用いることができる。ゴムとしては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等の合成ゴム、天然ゴム、ポリイソブチレン、ポリエチレン等のエラストマーが挙げられる。
上向き突起部17aの鉛直方向高さは、物品を移載用治具10に載置したときに、物品が上向き突起部17aにのみ接触できるようにするため、高い方が望ましい。そこで、フォークの上面に対する上向き突起部17aの鉛直方向高さは1mm以上であることが好ましく、3mm以上であることがより好ましい。また、上向き突起部17aの鉛直方向高さは、物品を移載する際の昇降距離を最小化するという観点及び作業性の観点から、過度に高くする必要はない。そこで、フォークの上面に対する上向き突起部17aの鉛直方向高さは10mm以下であることが好ましく5mm以下であることがより好ましい。
上向き突起部17aの載置面の形状は特に制限はない。しかしながら、物品の底面形状が円形の場合、図1に示す通り、第1フォーク11a及び第2フォーク11bの長手方向に沿ってそれぞれ設けられた2か所の上向き突起部17aの載置面のうち、ねじ軸13に近い方の上向き突起部17aの載置面はねじ軸13に近づくにつれて先細となるテーパー状とすることが好ましい。また、ねじ軸13から遠い方の一対の上向き突起部17aの載置面はねじ軸13から遠ざかるにつれて先細となるテーパー状とすることが好ましい。これにより、物品を移載用治具10に載置したときに、上向き突起部17aが物品の下底面からはみ出し難くなる。
ねじ軸13の回転は手動で行ってもよいが、サーボモータ20を利用して回転させてもよい。サーボモータ20を利用することで、第1フォーク11aと第2フォーク11bの間の間隔を自動制御することができる。一実施形態において、移載用治具10は、物品の下底面に関する寸法情報を入力するための入力装置22と、入力された物品の寸法情報に基づいて、一対のフォークのねじ軸13方向の間隔を調整すべく、サーボモータ20を制御するように構成された制御装置21とを備える。例えば、物品の下底面に関する寸法情報と一対のフォークのねじ軸方向の間隔の関係を予め定めておき、制御装置21内の記憶部に記憶させておくことで、制御装置21は入力された寸法情報に基づいて一対のフォークのねじ軸方向の間隔を所定の距離に調整するように、サーボモータ20を制御することができる。サーボモータ20に替えてステッピングモータを使用してもよい。
入力装置22としては、例えば、ボタン、レバー、タッチパネル、キーボード、及びポインティングディバイス等が挙げられる。
本発明の一実施形態においては、図6に例示されるように、台車25と、台車25に搭載された移載用治具10とを備えた移載装置が提供される。移載用治具10が台車25に搭載されていることで、移載用治具10によって物品を載置しながら物品の移載を容易に行うことができる。
生産性向上のためには移載速度を上げることが好ましいが、移載速度を上げると移載用治具に載置された物品が倒れやすくなる。そこで、移載時に物品が倒れないように、移載用治具に載置された物品の上底面を押さえながら移載することが好ましい。この場合、上底面の外周角部(稜線)よりも内側の部分を押さえることが好ましい。
従って、本発明の別の一実施形態に係る移載用治具は、物品を上から押さえるための上側フォークを更に有する。図3には、本発明の別の一実施形態に係る移載用治具10の模式的な平面図が示されている。図4には、図3の模式的なA-A線断面図が示されている。図3及び図4に示されている符号のうち、図1及び図2に示されている符号と同じものは、図1及び図2に示されている符号と同じ構成要素を指すため、説明を省略する。
本実施形態に係る移載用治具10は、第1フォーク11aと同じ方向に延設され、第1フォーク11aよりも上方に設けられた少なくとも一つの上側フォーク11c、及び上側フォーク11cに1か所以上設けられた下向き突起部17bを更に備える。上側フォーク11cは、第1フォーク11aと同じ方向に延設し、第1フォーク11aとねじ軸方向に連動するように構成してもよい。上側フォーク11cは昇降装置15を介して第1フォーク11aに連結させることで、第1フォーク11aのねじ軸方向の動きに上側フォーク11cを追随することができるように構成してもよい。上側フォーク11cの上下方向の位置は昇降装置15によって調整可能である。昇降装置15としては、例えばジャッキ、油圧シリンダー、空圧シリンダー、電動シリンダー等を採用可能である。上側フォーク11cは、第1フォーク11aとは逆に下向き突起部17bを有することができ、昇降装置15を作動させて、下向き突起部17bが物品の上底面と接触するように、上側フォーク11cを下降させることができる。下向き突起部17bの材質の好適な実施形態は上向き突起部17aと同じであるので説明を省略する。例示的に、下向き突起部17bは、上向き突起部17aと上下対称となる位置に設けることができる。当該構成により、下向き突起部17bと上向き突起部17aは、鉛直方向に一直線に並ぶ。そのため、上向き突起部17aと下向き突起部17bの平面視における配置関係が簡単に把握できる。例えば、柱状構造体の下底面の外周角部(稜線)よりも内側の部分と接触していることが確認できれば、下向き突起部17bも、柱状構造体の上底面の外周角部(稜線)よりも内側の部分と接触することができることが確認できる。
移載用治具10は、第2フォーク11bと同じ方向に延設され、第2フォーク11bよりも上方に設けられた少なくとも一つの追加的な上側フォーク11d、及び上側フォーク11dに1か所以上設けられた下向き突起部17bを更に備えてもよい。追加的な上側フォーク11dは、上側フォーク11cと同様の方法で、第2フォーク11bとねじ軸方向に連動させることができる。上側フォークが第1フォーク11a及び第2フォーク11bにそれぞれ連動する一対のフォークを有することで、物品を載置する際の操作性及び物品を載置したときの安定性が向上する。
(2.移載方法)
本発明の一実施形態によれば、
物品の下底面の寸法情報に基づいて、上述した実施形態に係る移載用治具のねじ軸を回転させて、一対のフォークのねじ軸方向の間隔を調整する工程と、
移載用治具の上向き突起部に物品の下底面を接触させることにより、移載用治具に物品を載置する工程と、
移載用治具に載置された物品を移載する工程と、
を含む物品の移載方法が提供される。
移載対象となる物品としては、限定的ではないが、本実施形態に係る移載方法を使用する効果が高いという観点では、未乾燥のコート材が側面に塗布されている柱状構造体とすることが好ましく、未乾燥のコート材が側面に塗布されているセラミックス製柱状構造体とすることがより好ましい。柱状構造体の外形としては、限定的ではないが、円柱、楕円柱、多角柱(直方体等)が挙げられる。
一対のフォークのねじ軸方向の間隔は、移載用治具の上向き突起部に物品の下底面を接触させることができるように調整すればよいが、未乾燥のコート材が側面に塗布されている物品を移載用治具に載置する場合には、上向き突起部全体が物品の下底面の外周角部(稜線)よりも内側に位置するように調整することが好ましく、上向き突起部全体が物品の下底面の外周角部(稜線)よりも3mm以上内側に位置することがより好ましく、上向き突起部全体が物品の下底面の外周角部(稜線)よりも10mm以上内側に位置することが更により好ましい。これにより、上向き突起部は、物品の下底面の外周角部(稜線)に接触することなく物品を保持することができるので、移載用治具へのコート材の付着が防止できる。
下底面が円形状の物品を本発明の一実施形態に係る移載用治具に載置する場合の上向き突起部の好適な配置範囲について例示的に説明する。物品の下底面の直径をD、上向き突起部のねじ軸方向の配置範囲をW、上向き突起部のフォーク長手方向の配置範囲をLとすると、0.4D≦W≦0.95D、且つ、0.2D≦L≦0.8Dを満たすように上向き突起部を配置することが好ましく、0.5D≦W≦0.95D、且つ、0.3D≦L≦0.7Dを満たすように上向き突起部を配置することがより好ましく、0.6D≦W≦0.95D、且つ、0.4D≦L≦0.6Dを満たすように上向き突起部を配置することが更により好ましい。これにより、上向き突起部は、物品の下底面の外周角部(稜線)に接触することなく物品を安定して保持することができる。
また、物品の下底面の重心(すなわち円の中心)が、上向き突起部のねじ軸方向の配置範囲Wの垂直二等分線と、上向き突起部のフォーク長手方向の配置範囲Lの垂直二等分線とが交差する位置に来るように、物品を移載用治具に載置することが好ましい。
本発明の一実施形態によれば、上向き突起部がフォークに固定されており、Lが一定であっても、下底面の直径が3倍以上異なる物品を一つの移載用治具で対応できる。図5には、Lが80mmに固定された移載用治具を用いて、直径D1が100mmの円柱状物品Aを載置したときの四つの矩形状の上向き突起部17aの配置例と、直径D2が330mmの円柱状物品Bを載置したときの四つの上向き突起部17aの配置例を模式的に示している。なお、Lが一定の場合に、矩形状の上向き突起部17a全体が物品の下底面の外周角部よりも内側に位置するためには、W<√(D2-L2)も満たす必要がある。
本実施形態において、上向き突起部17aは、第1フォーク11a及び第2フォーク11bの長手方向に沿ってそれぞれ2か所設けられている。直径D1が100mmの円柱状物品Aを載置する場合、ねじ軸方向の上向き突起部17aの配置範囲W1を40mmに調整すると、直径D1に対するねじ軸方向の上向き突起部17aの配置範囲W1の比であるねじ軸方向のカバー率を40%とすることができる。また、直径D1に対するフォーク長手方向の上向き突起部17aの配置範囲Lの比であるフォーク長手方向カバー率を80%とすることができる。つまり、0.4D1≦W≦0.95D1、且つ、0.2D1≦L≦0.8D1を満たしながら、本実施形態に係る移載用治具を用いて直径D1が100mmの円柱状物品Aを載置可能である。表1に、D1、W1、L、カバー率をまとめて記載した。
次に、直径D2が330mmの円柱状物品Bを載置する場合、ねじ軸方向の上向き突起部17aの配置範囲W2を310mmに調整すると、直径D2に対するねじ軸方向の上向き突起部17aの配置範囲W2の比であるねじ軸方向のカバー率を94%とすることができる。また、直径D2に対するフォーク長手方向の上向き突起部17aの配置範囲Lの比であるフォーク長手方向カバー率を24%とすることができる。つまり、0.4D2≦W≦0.95D2、且つ、0.2D2≦L≦0.8D2を満たしながら、本実施形態に係る移載用治具を用いて直径D2が330mmの円柱状物品を載置可能である。表1に、D2、W2、L、カバー率をまとめて記載した。
Figure 0007169961000001
(3.柱状ハニカム構造体の製造方法)
本発明の一実施形態によれば、
側面、上底面及び下底面を有する柱状ハニカム構造体を用意する工程、
柱状ハニカム構造体の上底面及び下底面を、上側保持部材と、外周保持部及び中央保持部を有する下側保持部材とによって鉛直方向に挟持した状態で、柱状ハニカム構造体の側面にコート材を塗布する工程、
未乾燥のコート材が柱状ハニカム構造体の側面に塗布されている状態で、下側保持部材の中央保持部を外周保持部に対して上方に相対移動させることで、外周保持部と柱状ハニカム構造体の下底面の間に空間を形成する工程、
前記空間に、本発明に係る移載用治具の一対のフォークを差し込み、上向き突起部に柱状ハニカム構造体の下底面を接触させることにより、前記移載用治具に柱状ハニカム構造体を載置する工程、
前記移載用治具に載置された柱状ハニカム構造体を、加熱装置へ一緒に投入するための載置治具に移載する工程、並びに、
載置治具へ移載された後、柱状ハニカム構造体の側面に塗布されている未乾燥のコート材を乾燥及び/又は焼成する工程、
を含む外周コート部を有する柱状ハニカム構造体の製造方法が提供される。
柱状ハニカム構造体は一実施形態において、柱状ハニカム構造体は多孔質の隔壁により仕切られ、軸方向に延在する複数のセルを有する。一実施形態において、柱状ハニカム構造体の側面にコート材を塗布する前、柱状ハニカム構造体の側面には、所定の形状に切削加工されることにより、セルが露出していてもよい。柱状ハニカム構造体の材質は、例えば、焼成前又は焼成後のセラミックスとすることができる。柱状ハニカム構造体の用途は、限定的ではないが、GPF(Gasoline Particulate Filter)、DPF(Diesel Particulate Filter)、EHC(Electrically Heated Catalyst)、及び熱交換器等が挙げられる。
図6は、柱状ハニカム構造体26に外周コート部を形成する方法の一例を順を追って説明するための模式図である。まず、柱状ハニカム構造体26を載置した移載用治具10の一対のフォークを下側保持部材28の上に搬入する(1.搬入工程)。移載用治具10は台車25に搭載してもよい。台車25は手動で動かしてもよく、自動で動かしてもよい。図示の実施形態においては、下側保持部材28は円板状の中央保持部28bとその外周側に位置する同心円環状の外周保持部28aを備えている。下側保持部材28の中央保持部28bを外周保持部28aに対して相対的に上方に突出させることで、柱状ハニカム構造体26は下側保持部材28の中央保持部28bに移載される。その後、移載用治具10の一対のフォークを引き抜く。下側保持部材28の中央保持部28bを元の位置(中央保持部28b及び外周保持部28aの上面が同一平面を形成する位置)に戻すと共に、上側保持部材27を相対的に柱状ハニカム構造体26に近づけ、柱状ハニカム構造体26の上底面及び下底面を上側保持部材27及び下側保持部材28で鉛直方向に挟持する(2.挟持工程)。
上記の搬入工程は、中央保持部28b及び外周保持部28aの上面が同一平面上に位置する状態の下側保持部材28の上に、柱状ハニカム構造体26を手作業で載置することにより行ってもよい。
柱状ハニカム構造体26の上底面及び下底面を上側保持部材27及び下側保持部材28で鉛直方向に挟持した状態で、柱状ハニカム構造体26の中心軸を回転軸として回転させながら、柱状ハニカム構造体26の側面にコーター24を用いてコート材を塗布する(3.塗布工程)。コート材を塗布する工程は、公知の任意の方法で実施可能である。コート材を塗布する工程は、例えば、特開2010-221165号公報に記載される外周面コーティング装置(コーター)を使用することにより実施可能である(その全部を本明細書に参照により組み込む。)。
コート材は、目的に応じて適宜選定すればよいが、例えば、無機繊維、無機バインダー、無機粒子及び有機バインダー等を含有するペースト状のコート材が使用できる。無機繊維としては、シリカアルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバーが挙げられる。無機バインダーとしては、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。無機粒子としては、粉末コージェライト、粉末炭化珪素、粉末窒化珪素、粉末窒化硼素、ウィスカー等が挙げられる。有機バインダーとしては、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシセルロース等が挙げられる。また、コート材には無機繊維、無機バインダー、無機粒子及び有機バインダー等の他に、水、アセトン、アルコール等の溶剤等が含有される。これらの溶剤により、ペースト状のコート材の粘度が調節され、柱状ハニカム構造体26の側面にコーティングするのに適した状態になる。コート材の粘度は15~50Pa・sが好ましい。15Pa・sより小さいと、粘度が低いため、コーティングの厚さが薄くなり過ぎることがあり、50Pa・sより大きいと、粘度が高いため、柱状ハニカム構造体26の側面に薄く、均一にコーティングし難くなることがある。
コート材の塗布が終了したら、未乾燥のコート材が柱状ハニカム構造体26の側面に塗布されている状態で、下側保持部材28の中央保持部28bを外周保持部28aに対して相対的に上方に突出させることで、外周保持部28aと柱状ハニカム構造体26の下底面の間に空間を形成する。この際、上側保持部材27を柱状ハニカム構造体26の上底面から離してもよい。この空間に、移載用治具10の一対のフォークを差し込み、上向き突起部に柱状ハニカム構造体26の下底面を接触させることにより、移載用治具10に柱状ハニカム構造体26を載置する(4.搬出工程)。
次いで、移載用治具10に載置された柱状ハニカム構造体26を、加熱装置へ一緒に投入するための載置治具29に移載する(5.移載工程)。載置治具29は、柱状ハニカム構造体26の下底面の外周角部よりも内側で、柱状ハニカム構造体26を支持することができる大きさの載置面を有することが好ましい。また、移載用治具10の一対のフォークと載置治具29が干渉することなく、柱状ハニカム構造体26を載置治具29に移載することができるように、載置治具29は移載用治具10の一対のフォークの間に収まる大きさの載置面を有することが好ましい。
載置治具29の材質は、防錆という理由により、ステンレスが好ましい。
図示の載置治具29は、二本のコの字状の棒である。移載用治具10の一対のフォークの間に載置治具29が位置するように、移載用治具10を移動させる。次いで、移載用治具10を載置治具29に対して相対的に下方に移動させることで、柱状ハニカム構造体26が載置治具29に移載される。移載用治具10を載置治具29に対して相対的に下方に移動させる方法としては、例えば、手作業で行う他、移載用治具10を搭載する基台19にジャッキ等の昇降装置を設け、基台19を下方に移動する方法が挙げられる。
載置治具29へ移載された柱状ハニカム構造体26は、載置治具29と一緒に乾燥機又は焼成炉等の加熱装置内に装入され、柱状ハニカム構造体26の側面に塗布されている未乾燥のコート材は、乾燥及び/又は焼成される(6.乾燥及び/又は焼成工程)。乾燥条件及び/又は焼成条件は、コート材の材質に応じて適宜設定すればよい。必要に応じて、柱状ハニカム構造体26の焼成を同時に行ってもよい。
以下、本発明及びその利点をより良く理解するための実施例を示すが、本発明は実施例に限定されるものではない。
<比較例1、2>
(1.塗布及び移載試験)
柱状ハニカム構造体として、表2に記載の直径D及び高さHをもつコージェライト製の円柱状ハニカム構造体(製品)を用意した。円板状の中央保持部とその外周側に位置する同心円環状の外周保持部の上面が同一平面上に位置する状態の下側保持部材の上に、柱状ハニカム構造体を手作業で載置した(搬入工程)。
次いで、上側保持部材を相対的に柱状ハニカム構造体に近づけ、柱状ハニカム構造体の上底面及び下底面を上側保持部材及び下側保持部材で鉛直方向に挟持した(挟持工程)。
柱状ハニカム構造体の中心軸を回転軸として回転させながら、柱状ハニカム構造体の側面にコーターを用いてコート材を塗布した(塗布工程)。コート材はコージェライト(40~50質量部)、水(45~55質量部)、増粘剤(1質量部以下)を混合して作製した。
コート材の塗布が終了後、未乾燥のコート材が柱状ハニカム構造体の側面に塗布されている状態で、下側保持部材の中央保持部を外周保持部に対して相対的に上方に突出させることで、外周保持部と柱状ハニカム構造体の下底面の間に空間を形成した。そして、当該空間に、特開2015-193533号公報の図4に記載されるような、中央に凸部が配置されたMCナイロン(登録商標)製の板状の積載台を差し込んで、ハニカム構造体の下底面の外周角部よりも内側に、板状の積載台の凸部が位置するように柱状ハニカム構造体を載せた(搬出工程)。
次いで、積載台に載せた柱状ハニカム構造体を、人手にて両端面を把持して1m離れたところにある、加熱装置へ一緒に投入するための載置治具に移載した(移載工程)。
(2.評価)
評価1:上記塗布及び移載試験において、積載台を製品直径330mmから191mmへ対応できるように変更するまでの段取り時間(比較例1)、積載台を製品直径191mmから330mmへ対応できるように変更するまでの段取り時間(比較例2)を測定した。具体的には、段取りとして、積載台を固定しているボルトを外し、サイズの異なる積載台に交換してボルト固定する作業を実施した。
評価2:上記塗布及び移載試験における、製品下底面へのコート材の付着、外周角部の欠損の有無を目視により確認した。
評価3:上記塗布及び移載試験において、移載工程を実施している間に製品が倒れるか否かを確認した。当該評価は移載試験を10回実施し、製品が倒れた数を計測した。
結果を表2に示す。
<実施例1~8>
(1.塗布及び移載試験)
円柱状ハニカム構造体(但し、実施例8のみ楕円柱状ハニカム構造体)の外形寸法を試験番号に応じて表2に記載の通りとし、搬入工程、挟持工程及び塗布工程は比較例1と同様の手順で行った。コート材の塗布が終了後、未乾燥のコート材が柱状ハニカム構造体の側面に塗布されている状態で、下側保持部材の中央保持部を外周保持部に対して相対的に上方に突出させることで、外周保持部と柱状ハニカム構造体の下底面の間に空間を形成した。この空間に、図1に示す構造の移載用治具の一対のフォークを差し込み、各フォークに2か所固定された平面視矩形状の上向き突起部に柱状ハニカム構造体の下底面を接触させることにより、移載用治具に柱状ハニカム構造体を載置した(搬出工程)。このとき、柱状ハニカム構造体の下底面の重心(すなわち円の中心)が、上向き突起部のねじ軸方向の配置範囲Wの垂直二等分線と、上向き突起部のフォーク長手方向の配置範囲Lの垂直二等分線とが交差する位置に来るように、物品を移載用治具に載置した。
移載用治具の仕様は以下である。
・第1フォーク及び第2フォークはそれぞれ水平方向に延設された棒状部を有し、第1フォークの棒状部は第2フォークの棒状部と平行とした。
・第1フォーク及び第2フォークの棒状部には、長手方向に沿ってそれぞれ2か所の上向き突起部がねじにより固定されており、第1フォークにおける2か所の上向き突起部のねじ軸からの二つの距離はそれぞれ、第2フォークにおける2か所の上向き突起部のねじ軸からの二つの距離と同一とした。
・各フォークに固定されている二か所の上向き突起部によるフォーク長手方向の配置範囲Lは表2に記載の値に固定した。
・上向き突起部のねじ軸方向の配置範囲Wは、実施例の番号に応じて表2に記載の通り、ハンドルを回してねじ軸を回転させることにより、変更した。
・4か所の上向き突起部のフォーク上面からの鉛直方向高さはそれぞれ10mmとし、上向き突起部は1か所当たり100mm2の面積の水平な載置面を有していた。また、図1に示す通り、ねじ軸に近い方の一対の上向き突起部の載置面はねじ軸に近づくにつれて先細となる台形状(上底2mm×下底8mm×高さ20mm)とし、ねじ軸から遠い方の一対の上向き突起部の載置面はねじ軸から遠ざかるにつれて先細となる台形状(上底2mm×下底8mm×高さ20mm)とした。
・上向き突起部は硬度70のウレタンゴム製とした。
・フォークは鉄製とした。
(2.評価)
評価1:上記塗布及び移載試験において、突起部のねじ軸方向の配置範囲Wを、ハンドルを回してねじ軸を回転させることにより、310mmから150mmへと変更するのに要した時間(実施例1)、150mmから160mmへと変更するのに要した時間(実施例2)、160mmから100mmへと変更するのに要した時間(実施例3)、100mmから120mmへと変更するのに要した時間(実施例4)、120mmから140mmへと変更するのに要した時間(実施例5)、140mmから250mmへと変更するのに要した時間(実施例6)、250mmから310mmへと変更するのに要した時間(実施例7)、310mmから150mmへと変更するのに要した時間(実施例8)を測定した。
評価2:上記塗布及び移載試験における、製品下底面へのコート材の付着、外周角部の欠損の有無を目視により確認した。
評価3:上記塗布及び移載試験において、移載工程を実施している間に製品が倒れるか否かを確認した。当該評価は移載試験を10回実施し、製品が倒れた数を計測した。
結果を表2に示す。
Figure 0007169961000002
<考察>
上記の結果から分かるように、比較例1~2においては、段取り時間に2分程度要していたのに対し、実施例1~8においては、段取り時間が10秒という短時間で完了した。また、実施例1~8の中でも、0.4D≦W≦0.95D、且つ、0.2D≦L≦0.8Dを満たすように、一対のフォークのねじ軸方向の間隔を調整した実施例1~2、実施例5~8は、移載工程を実施している間に製品が倒れなかった。
10 移載用治具
11a 第1フォーク
11b 第2フォーク
11c 上側フォーク
11d 上側フォーク
110 棒状部
111a 受け溝
111b 受け溝
112 めねじ
13 ねじ軸
14a 第1ねじ部
14b 第2ねじ部
15 昇降装置
16 フレーム
16a 第一側壁
16b 第二側壁
17a 上向き突起部
17b 下向き突起部
18 ハンドル
19 基台
20 サーボモータ
21 制御装置
22 入力装置
23 昇降装置
24 コーター
25 台車
26 柱状ハニカム構造体
27 上側保持部材
28 下側保持部材
28a 外周保持部
28b 中央保持部
29 載置治具
30a 回転抑止部
30b 回転抑止部
31a ガイドレール
31b ガイドレール

Claims (18)

  1. フレーム、
    フレームに回転可能に支持され、第1ねじ部と、第1ねじ部に対して逆向きであって、第1ねじ部にねじ軸方向に隣接する第2ねじ部とを有するねじ軸、
    第1ねじ部に噛み合うめねじを有する第1フォークと、第1フォークと同じ方向に延設され、第2ねじ部に噛み合うめねじを有する第2フォークとを有し、ねじ軸の回転によって、ねじ軸に沿って互いに反対方向に移動可能な一対のフォーク、並びに、
    第1フォーク及び第2フォークにそれぞれ1か所以上設けられた上向き突起部、
    を備えた移載用治具。
  2. 上向き突起部が弾性材料で形成されている請求項1に記載の移載用治具。
  3. JIS K 6253-3:2012に従い、タイプAデュロメータにて測定した硬度が30~80の範囲にある請求項2に記載の移載用治具。
  4. 弾性材料がゴム、スポンジ又は両者の組み合わせである請求項2又は3に記載の移載用治具。
  5. 上向き突起部は、第1フォーク及び第2フォークの長手方向に沿ってそれぞれ2か所設けられている請求項1~4の何れか一項に記載の移載用治具。
  6. 第1フォーク及び第2フォークはそれぞれ水平方向に延設されている請求項1~5の何れか一項に記載の移載用治具。
  7. ねじ軸がサーボモータにより回転可能である請求項1~6の何れか一項に記載の移載用治具。
  8. 物品の下底面に関する寸法情報を入力するための入力装置と、入力された物品の寸法情報に基づいて、一対のフォークのねじ軸方向の間隔を調整すべく、サーボモータを制御するように構成された制御装置とを備えた請求項7に記載の移載用治具。
  9. 第1フォーク及び第2フォークと同じ方向に延設され、第1フォーク及び第2フォークよりも上方に設けられた少なくとも一つの上側フォーク、及び
    上側フォークに1か所以上設けられた下向き突起部、
    を更に備えた請求項1~8の何れか一項に記載の移載用治具。
  10. 台車と、台車に搭載された請求項1~9の何れか一項に記載の移載用治具とを備えた移載装置。
  11. 物品の下底面の寸法情報に基づいて、請求項1~9の何れか一項に記載の移載用治具のねじ軸を回転させて、前記一対のフォークのねじ軸方向の間隔を調整する工程と、
    前記移載用治具の上向き突起部に物品の下底面を接触させることにより、前記移載用治具に物品を載置する工程と、
    前記移載用治具に載置された物品を移載する工程と、
    を含む物品の移載方法。
  12. 上向き突起部全体が物品の下底面の外周角部よりも内側に位置するようにして、前記移載用治具に物品を載置する工程を実施する請求項11に記載の移載方法。
  13. 前記物品の外形が円柱状であり、前記物品の下底面の直径をD、上向き突起部のねじ軸方向の配置範囲をW、上向き突起部のフォーク長手方向の配置範囲をLとすると、0.4D≦W≦0.95D、且つ、0.2D≦L≦0.8Dを満たすように、前記一対のフォークのねじ軸方向の間隔を調整する工程を実施する請求項11又は12に記載の移載方法。
  14. 物品が、未乾燥のコート材が側面に塗布されている柱状構造体である請求項11~13の何れか一項に記載の移載方法。
  15. 前記移載用治具に物品を載置する工程は、前記移載用治具の下向き突起部を物品の上底面に接触させることを含む請求項9に従属する請求項11~14の何れか一項に記載の移載方法。
  16. 側面、上底面及び下底面を有する柱状ハニカム構造体を用意する工程、
    柱状ハニカム構造体の上底面及び下底面を、上側保持部材と、外周保持部及び中央保持部を有する下側保持部材とによって鉛直方向に挟持した状態で、柱状ハニカム構造体の側面にコート材を塗布する工程、
    未乾燥のコート材が柱状ハニカム構造体の側面に塗布されている状態で、下側保持部材の中央保持部を外周保持部に対して上方に相対移動させることで、外周保持部と柱状ハニカム構造体の下底面の間に空間を形成する工程、
    前記空間に、請求項1~9の何れか一項に記載の移載用治具の一対のフォークを差し込み、上向き突起部に柱状ハニカム構造体の下底面を接触させることにより、前記移載用治具に柱状ハニカム構造体を載置する工程、
    前記移載用治具に載置された柱状ハニカム構造体を、加熱装置へ一緒に投入するための載置治具に移載する工程、並びに、
    載置治具に移載した後、柱状ハニカム構造体の側面に塗布されている未乾燥のコート材を乾燥及び/又は焼成する工程、
    を含む外周コート部を有する柱状ハニカム構造体の製造方法。
  17. 前記上向き突起部全体が柱状ハニカム構造体の下底面の外周角部よりも内側に位置するようにして、前記移載用治具に柱状ハニカム構造体を載置する工程を実施する請求項16に記載の製造方法。
  18. 物品の外形が円柱状であり、前記物品の下底面の直径をD、上向き突起部のねじ軸方向の配置範囲をW、上向き突起部のフォーク長手方向の配置範囲をLとすると、0.4D≦W≦0.95D、且つ、0.2D≦L≦0.8Dを満たすように、前記一対のフォークのねじ軸方向の間隔を調整する工程を実施する請求項17に記載の製造方法。
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