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【発明の名称】 メタル担体の製造方法及びその製造装置
【発明者】 【氏名】金田 照久

【要約】 【課題】波の高さを高くした場合でもこの高波部を引っ掛けて金属板にテンションを付与することができ、また、巻き上げ最終端部の段差を無くして通気抵抗の増加及びガス接触表面積の減少を抑制することのできるメタル担体の製造方法を提供する。

【構成】一方に対して波の高さが高い大波形状とされた第1金属板1と、この第1金属板1の波の高さよりも低い小波形状或いは平らな形状の第2金属板2と、をそれぞれテンションを掛けながら巻き上げ機14に巻き付けて円筒形状とするに際し、第1金属板1の上下に配置したウォームギア15のギア溝部15Aに、前記大波形状とされた高波部1Aを引っ掛けて、この第1金属板1にテンションを与える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一方に対して波の高さが高い大波形状とされた第1金属板(1)と、この第1金属板(1)の波の高さよりも低い小波形状或いは平らな形状の第2金属板(2)と、をそれぞれテンションを掛けながら巻き上げ機(14)に巻き付けて円筒形状とするメタル担体の製造方法において、
前記第1金属板(1)の上下に配置したウォームギア(15)のギア溝部(15A)に、前記大波形状とされた高波部(1A)を引っ掛けて、この第1金属板(1)にテンションを与える
ことを特徴とするメタル担体の製造方法。
【請求項2】
請求項1に記載のメタル担体の製造方法であって、
前記第1金属板(1)と前記第2金属板(2)の巻き上げ終了付近において、前記ウォームギア(15)の回転を停止し前記巻き上げ機(14)で巻き上げることにより、該第1金属板(1)の高波部(1A)を延ばして波の高さを徐々に小さくする
ことを特徴とするメタル担体の製造方法。
【請求項3】
一方に対して波の高さが高い大波形状とされた第1金属板(1)と、この第1金属板(1)の波の高さよりも低い小波形状或いは平らな形状の第2金属板(2)と、をそれぞれのテンション付与手段(12,13)でテンションを掛けながら巻き上げ機(14)に巻き付けて円筒形状とするメタル担体の製造装置において、
前記第1金属板(1)にテンションを付与するテンション付与手段(12)は、該第1金属板(1)の上下に配置され、この第1金属板(1)に形成された大波形状とされた高波部(1A)にギア溝部(15A)を係合させてテンションを付与するウォームギア(15)からなる
ことを特徴とするメタル担体の製造装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、メタル担体の製造方法及びその製造装置に関し、高波とされた一方の金属板にテンションを付与する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、自動車用の触媒コンバータには、波板と平板或いは高さの異なる波板同士を重ねて巻回することで円筒形状とし、その円筒形状としたコア部をステンレスなどの外筒に圧入し接合一体化してなるメタル担体が使用されている。
【0003】
かかるメタル担体を製造するには、波の高さが高い大波を形成した金属板と、この波の高さよりも低い波を形成した金属板或いは平板とを、それぞれテンションを掛けながら巻き上げ機に巻き付けて円筒形状とした後、その円筒形状としたハニカム構造のコア部を外筒の中に圧入して製造される。
【0004】
ところで、このメタル担体を製造するに際しては、2枚の金属板を巻き上げ機で密着させて巻き付けるために、テンション付与装置で金属板にテンションを与えながら巻き取るようにしている(例えば、特許文献1など参照)。
【0005】
特許文献1に記載のテンション付与装置では、図11に示すように、ステンレスなどの薄板に高さの高い高波部101を連続して形成した金属板102の一方(上側)にロールギア103を配置すると共に他方(下側)にロールギア104を配置し、該ロールギア104のギア部105を高波部101と係合する歯ピッチ及び歯高さにすることで、前記金属板102にテンションを付与している。
【0006】
これらロールギア103とロールギア104は、モータ106を駆動源とし、ロールギア103とロールギア104のそれぞれに設けられたドライブギア107、108を前記モータ106で駆動させ、前記ギア部105で金属板102の高波部101を引っ掛けテンションを掛けている。
【特許文献1】特開2004−249361号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、触媒性能向上のために金属板102に形成した高波部101の波の高さFhを、高波部101の山と山の間のピッチFpに対して高くしたことによって、図12に示すように、ロールギア103及びロールギア104を回転させる各ドライブギア107、108の歯109、110のピッチが密となるため、ドライブギア107、108がアンダーカットになり、ドライブギア107、108同士が干渉する(線Aで囲んだ部位)。
【0008】
また、高波部101とそれに係合するロールギア104の歯部105とがアンダーカットになり干渉する。
【0009】
すなわち、金属板102の高波部101の高さFhと高波部101のピッチFpが、Fh/Fp>1であると、ドライブギア107、108同士、及び高波部101とそれに係合するロールギア104の歯部105とが干渉を起こす。
【0010】
一方、ロールギア103の表面が平坦面を有するロールである場合は、ドライブギアの歯109、110のピッチを密にする必要がないため、ドライブギアが干渉する虞はなくなる。しかし、依然として高波部101とそれに係合するロールギア104の歯部105とがアンダーカットになり干渉する状態は変わらない。
【0011】
また、特許文献1の方法により製造されたコア部111は、波の高さを高くしたことから巻き上げ端末処理の工夫をしないと巻き上げ最終端部の段差により図13に示すように、外筒112への圧入時に段差部113から集中的な応力が作用し、波板が変形する。
【0012】
このように、波板に変形が生じると、外筒112への圧入後にコア部111に塗布される触媒が余り、余剰触媒フィレットとして増加し、通気抵抗が増える。また、触媒コーティング後のガスが接触する波板の単位体積当たりの表面積が減少する。これら余剰触媒フィレットの増加とガスとの接触表面積の減少によって、メタル担体の浄化効率が低下してしまう。
【0013】
そこで、本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、波の高さを高くした場合でもこの高波部を引っ掛けて金属板にテンションを付与することができ、また、巻き上げ最終端部の段差を無くして通気抵抗の増加及びガス接触表面積の減少を抑制することのできるメタル担体の製造方法及びメタル担体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
請求項1に記載の発明は、一方に対して波の高さが高い大波形状とされた第1金属板と、この第1金属板の波の高さよりも低い小波形状或いは平らな形状の第2金属板と、をそれぞれテンションを掛けながら巻き上げ機に巻き付けて円筒形状とするメタル担体の製造方法において、前記第1金属板の上下に配置したウォームギアのギア溝部に、前記大波形状とされた高波部を引っ掛けて、この第1金属板にテンションを与えることを特徴とする。
【0015】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のメタル担体の製造方法であって、前記第1金属板と前記第2金属板の巻き上げ終了付近において、前記ウォームギアの回転を停止し前記巻き上げ機で巻き上げることにより、該第1金属板の高波部を延ばして波の高さを徐々に小さくすることを特徴とする。
【0016】
請求項3に記載の発明は、一方に対して波の高さが高い大波形状とされた第1金属板と、この第1金属板の波の高さよりも低い小波形状或いは平らな形状の第2金属板と、をそれぞれのテンション付与手段でテンションを掛けながら巻き上げ機に巻き付けて円筒形状とするメタル担体の製造装置において、前記第1金属板にテンションを付与するテンション付与手段は、該第1金属板の上下に配置され、この第1金属板に形成された大波形状とされた高波部にギア溝部を係合させてテンションを付与するウォームギアからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
請求項1に記載の発明によれば、大波形状とされた第1金属板の上下に配置したウォームギアのギア溝部に、この第1金属板に形成した高波部を引っ掛けているので、当該第1金属板にテンションを与えることができる。また、本発明によれば、ロールギアとは異なり多列のウォームギアを使用しているため、高波に合わせたギア溝部を形成することができる。
【0018】
請求項2に記載の発明によれば、第1金属板と第2金属板の巻き上げ終了付近において、ウォームギアの回転を停止し巻き上げ機で巻き上げることにより、第1金属板の高波部を延ばして波の高さを徐々に小さくしているので、巻き上げ最終端部の段差を小さなものとすることができる。
【0019】
これにより、円筒形状に巻回して得られたコア部を外筒に圧入したときに、巻き上げ最終端部から集中的な応力が作用されることなく波板の変形を防止することができ、結果として通気抵抗の増加及びガス接触表面積の減少を抑制できる浄化効率の向上を図ることのできるメタル担体を製造可能となる。
【0020】
請求項3に記載の発明によれば、大波形状とされた第1金属板にテンションを付与するテンション付与手段として、第1金属板に形成された高波部にギア溝部を係合させてテンションを付与するウォームギアを用い、そのウォームギアを第1金属板の上下に配置したので、このウォームギアにより高波部を引っ掛けて第1金属板にテンションを付与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0022】
図1はメタル担体を製造するライン工程図である。メタル担体は、触媒を表面にコーティングしたセル内に排気ガスを通過させることにより浄化するものであり、セルを構成するために金属板からなる波板と平板或いは高さの異なる波板同士を円筒形状に巻き上げて複数セルを形成したハニカム構造のコア部を形成し、そのコア部を外筒に圧入後、拡散接合にて接合一体化した後、触媒をコーティングして形成される。
【0023】
本実施の形態では、一方に対して波の高さが高い大波形状とされた第1金属板と、この第1金属板の波の高さよりも低い小波形状の第2金属板と、をそれぞれテンションを掛けながら巻き上げ機に巻き付けて円筒形状のコア部を形成するものとする。
【0024】
第1金属板1と第2金属板2は、図1に示すように、コイル状に巻かれて各アンコイラー3、4に装着され、それぞれの経路に送り出される。一方のアンコイラー3から送り出された第1金属板1は、ピアス加工部5へと送られ、ここで微細なスリット孔がパンチングされることにより形成される。ピアス加工部5では、スリット孔を形成する他、次工程の波成形時において成形性を向上させるためにオイルが塗布される。第2金属板2も同様、他方のアンコイラー4から送り出された後、ピアス加工部6でスリット孔が開けられる。
【0025】
第1金属板1は、ピアス加工部5でスリット孔加工とオイル塗布が終わると、反転部7で表裏が反転される。同様に、第2金属板2もスリット孔加工後に反転部8で反転される。
【0026】
そして、第1金属板1は、大波成形部9に送られ、上下の成形ローラ間を通ることで波の高さが高い大波形状とされる。次に、第1金属板1は、大波成形部9の隣りに設けられた乾燥部10に送られ、その表面に付着したオイルが乾燥される。一方、第2金属板2は、小波成形部11に送られ、上下の成形ローラ間を通ることで波の高さが低い小波形状とされる。
【0027】
次に、大波形状とされた第1金属板1は、テンション付与手段である第1金属板テンション付与機構部12でテンションが与えられる。一方、小波形状とされた第2金属板2は、やはりテンション付与手段である第2金属板テンション付与機構部13でテンションが与えられる。そして、それぞれテンションが付与された第1金属板1と第2金属板2は、巻き上げ機14の芯棒に挟み込まれて巻き上げられることにより円筒形状をなすコア部とされる。
【0028】
特に本実施の形態では、前記ライン工程図のうち第1金属板1にテンションを付与する第1金属板テンション付与機構部12の構造を、従来のように第1金属板1の上下に配置したロールとロールギヤとでテンションを付与する構造から多列のウォームギアに変更することによって、高波部をウォームギアのギア溝部に引っ掛けてテンションを掛けるようにする。
【0029】
図2はウォームギアを使用した第1金属板テンション付与機構部の斜視図、図3は図2の第1金属板テンション付与機構部を矢印A方向から見たときの側面図、図4は図2の第1金属板テンション付与機構部を矢印B方向から見たときの正面図である。
【0030】
第1金属板テンション付与機構部12は、第1金属板1に形成された大波形状とされた高波部1Aにギア溝部15Aを係合させて(引っ掛けて)テンションを付与するウォームギア15を当該第1金属板1の上下にこの第1金属板1を挟み込むようにその板幅方向に多列されて構成されている。本実施の形態では、第1金属板1の送り方向Xと交差する幅方向の両脇と中央の位置にそれぞれウォームギア15を配置し、第1金属板1の下面側には3つ、上面側には3つウォームギア15を配列させている。
【0031】
第1金属板1の下面側に配列された3つのウォームギア15は、回転軸16に取り付けられたプーリー17に亘って掛けられた第1タイミングベルト18により同期して回転するようになされている。同様に、第1金属板1の上面側に配列された3つのウォームギア15は、回転軸16に取り付けられたプーリー17に亘って掛けられた第2タイミングベルト19により同期して回転するようになされている。そして、第1金属板1の下面側に配置された3つのウォームギア15と、第1金属板1の上面側に配置された3つのウォームギア15は、制御部20により回転制御されるサーボモータ21によって全て同期して回転されるようになされている。
【0032】
すなわち、サーボモータ21の駆動軸22は、第1金属板1の下面側に配置された一番外側のウォームギア15を回転させる回転軸16と連結されており、さらに、第1金属板1の上面側に配置された一番外側のウォームギア15を回転させる回転軸16に取り付けられたプーリー17の隣りに設けられたプーリー23と前記駆動軸22に取り付けられたプーリー24とに掛けられた第3タイミングベルト25により、全てのウォームギア15が同期して回転するようになされている。
【0033】
前記ウォームギア15のギア溝部15Aは、第1金属板1の高波部1Aの形状に応じた溝とされており、さらに第1金属板1にテンションを付与すると共に巻き上げ機14へと第1金属板1を送るために螺旋状とされ、且つ高波部1Aを押し潰すことのないように形成されている。そして、このウォームギア15は、前記ギア溝部15Aに第1金属板1に形成された高波部1Aを引っ掛けることで当該第1金属板1にテンションを付与するようになっている。
【0034】
なお、第2金属板テンション付与機構部13は、第1金属板テンション付与機構部12とはその構成を異にし、2枚のフェルト26の間に第2金属板2を通過させることでテンションを付与するようになっている。
【0035】
第1金属板1と第2金属板2のそれぞれにテンションを付与した後は、図5に示すように、巻き上げ機14の芯棒27に第1金属板1と第2金属板2を挟み込み、図示を省略する巻き上げモータを駆動し、芯棒27を回転させてこれら第1金属板1と第2金属板2を円筒形状に巻き上げて行く。
【0036】
このとき、芯棒27の回転数から必要な第1金属板1(高波)の排出量を検出するエンコーダ(図示略)を設けておき、このエンコーダで必要回転数を検知したら巻き上げモータが停止するように制御回路で駆動制御する。第1金属板1と第2金属板2の巻き上げ時には、ウォームギア15のサーボモータ21と巻き上げ機14の巻き上げモータとを同期回転させ、常に第1金属板1にテンションが掛かるようにする。
【0037】
前記エンコーダで第1金属板1の排出量を検出したら、ウォームギア15のサーボモータ21と巻き上げ機14の巻き上げモータを共に運転停止する。そして、組み立て途中の第1金属板1と第2金属板2とを、スポット溶接機28で仮止めする。
【0038】
次に、図6に示すように、ウォームギア15のサーボモータ21の運転は停止させたまま巻き上げ機14の巻き上げモータを運転駆動し、第1金属板1を引っ張りながら芯棒27に巻き上げて行く。そして、前記エンコーダが必要回転数を検知したら巻き上げモータの運転を停止する。このとき、ウォームギア15の回転を停止させた状態で巻き上げモータを運転すると、ウォームギア15と巻き上げ機14の間にある第1金属板1の高波部1Aの周長は一定であるため、高波部1Aは、図6に示す状態から図7に示すように徐々に延ばされて行く。これにより、高波部1Aの段差量を緩和しながらコア部30を巻き上げることができる。
【0039】
前記エンコーダで第1金属板1の排出量を検出したら、ウォームギア15のサーボモータ21と巻き上げ機14の巻き上げモータを共に運転停止する。そして、組み立て途中の第1金属板1と第2金属板2とを、スポット溶接機28で仮止めする。
【0040】
次に、ウォームギア15を回転させるサーボモータ21と巻き上げ機14の巻き上げモータを再び同期回転させ、図8に示すように、残りの緩和された第1金属板1を送り出し、コア部30を巻き上げ完了させる。そして、図9に示すように、緩和されていない高波部1Aがコア部30に近づいたときには、ウォームギア15と巻き上げモータが停止するように近接スイッチ29を設け、最後にコア部30が崩れないようにスポット溶接し、第1金属板1をカットする。そして、一連の作業が完了したら前記図5で示す工程に戻り、上記のような連続運転をさせる。
【0041】
以上のようにして芯棒27に巻き上げられて得られたコア部30は、図10に示すように、巻き上げ最終端部31に段差の無い円筒形状とされる。このように、巻き上げ最終端部31に段差の無い円筒形状とされたコア部30を次工程で外筒に圧入すれば、段差が無いことから集中的な応力が作用せず波板の変形を防止することができる。そのため、外筒への圧入後にコア部30に塗布される触媒による余剰フィレットが削減されると共に通気抵抗の低減も図れる。また、触媒コーティング後のガスが接触する波板の単位体積当たりの表面積が減少することなく、浄化性能を向上させることができる。
【0042】
本発明の方法によれば、第1金属板1の上下に配置したウォームギア15のギア溝部15Aに高波部1Aを引っ掛けて第1金属板1にテンションを与えることができ、また、ロールギアとは異なり多列のウォームギア15を使用することで高波部1Aに合わせたギア溝部15Aを形成することができる。
【0043】
また、本発明の方法によれば、第1金属板1と第2金属板2の巻き上げ終了付近において、ウォームギア15の回転を停止し巻き上げ機14で巻き上げることにより、第1金属板1の高波部1Aを延ばして波の高さを徐々に小さくしているので、巻き上げ最終端部の段差を小さなものとすることができる。
【0044】
本発明の装置によれば、第1金属板1に形成された高波部1Aにギア溝部15Aを係合させて(引っ掛けて)テンションを付与するウォームギア15を用い、そのウォームギア15を第1金属板1の上下に配置したので、このウォームギア15により高波部1Aを引っ掛けて第1金属板1にテンションを付与することができる。
【0045】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、上述した実施の形態は、本発明の一例であることからこれらの実施の形態に制限されることはない。
【0046】
例えば、上述の実施の形態では、高さの異なる第1金属板1と第2金属板2を芯棒27に巻き付けて円筒形状のコア部30としたが、高波部1Aとした第1金属板1と平板からなる第2金属板2とを芯棒27に巻き付けて円筒形状のコア部30としても同様の作用効果が得られることはもちろんのことである。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】メタル担体を製造するライン工程図である。
【図2】ウォームギアを使用した第1金属板テンション付与機構部の斜視図である。
【図3】図2の第1金属板テンション付与機構部を矢印A方向から見たときの側面図である。
【図4】図2の第1金属板テンション付与機構部を矢印B方向から見たときの正面図である。
【図5】ウォームギアのサーボモータと巻き上げ機の巻き上げモータとを同期させて金属板を巻き上げる工程図である。
【図6】ウォームギアのサーボモータを停止し巻き上げ機の巻き上げモータを駆動させて第1金属板の高波部を徐々に延ばす工程図である。
【図7】ウォームギアのサーボモータを停止し巻き上げ機の巻き上げモータを駆動させて第1金属板の高波部を引き伸ばした状態を示す工程図である。
【図8】高波部を引き延ばした部位を巻き上げて行き最終的に巻回し終えた状態を示す工程図である。
【図9】再びウォームギアのサーボモータと巻き上げ機の巻き上げモータを同期させて第1金属板と第2金属板を送り出す工程図である。
【図10】本発明方法により製造されたコア部の平面図である。
【図11】従来のテンション付与装置を示す図である。
【図12】従来のテンション付与装置におけるドライブギアのギア部分を示す図である。
【図13】従来のテンション付与装置でテンションを与えられて巻き上げられたコア部を外筒に圧入して得られたメタル担体を示す図である。
【符号の説明】
【0048】
1…第1金属板
1A…高波部
2…第2金属板
12…第1金属板テンション付与機構部(テンション付与手段)
14…巻き上げ機
15…ウォームギア
15A…ギア溝部
20…制御部
21…サーボモータ
27…芯棒
30…コア部
【出願人】 【識別番号】000004765
【氏名又は名称】カルソニックカンセイ株式会社
【出願日】 平成18年7月18日(2006.7.18)
【代理人】 【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和

【識別番号】100100712
【弁理士】
【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

【識別番号】100100929
【弁理士】
【氏名又は名称】川又 澄雄

【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和

【識別番号】100101247
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 俊一

【識別番号】100098327
【弁理士】
【氏名又は名称】高松 俊雄


【公開番号】 特開2008−23533(P2008−23533A)
【公開日】 平成20年2月7日(2008.2.7)
【出願番号】 特願2006−195812(P2006−195812)