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課題・解決手段

本発明は、少なくとも部分的にパターニングされた少なくとも1つの板金母材の形に巻回、積層あるいは絡み合わされるような金属ハニカム体(1)の製造方法に関する。本発明に基づいて、母材は他励励振によって振動させられ、他励励振中にあるいは他励励振後に外被管(2)の中に挿入される。

概要

背景

概要

本発明は、少なくとも部分的にパターニングされた少なくとも1つの板金母材の形に巻回、積層あるいは絡み合わされるような金属ハニカム体(1)の製造方法に関する。本発明に基づいて、母材は他励励振によって振動させられ、他励励振中にあるいは他励励振後に外被管(2)の中に挿入される。

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請求項1

少なくとも部分的にパターニングされた少なくとも1つの板金母材(1)の形に巻回、積層あるいは絡み合わせた金属ハニカム体の製造方法において、母材(1)を他励励振によって振動させ、他励励振中にあるいは他励励振後に外被管(2)の中に挿入することを特徴とする方法。

請求項2

母材(1)を周期的な他励励振により振動させることを特徴とする請求項1記載の方法。

請求項3

母材(1)を動的な他励励振により振動させることを特徴とする請求項1又は2記載の方法。

請求項4

母材(1)を力の印加により振動させることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の方法。

請求項5

母材(1)を挿入装置(3)によって外被管(2)内に挿入し、その実行過程中に母材(1)を圧縮し、振動させることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の方法。

請求項6

母材(1)を他励励振によって横振動させることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の方法。

請求項7

少なくとも部分的にパターニングされた少なくとも1つの板金が巻回、積層あるいは絡み合わされて構成され外被管(2)の中に配置された母材(1)を有する金属ハニカム体の製造装置において、入口開口(4)と、出口開口(5)と、入口開口(4)から出口開口(5)まで徐々に狭まって延びる案内通路(6)とを有する挿入装置(3)、案内通路(6)に出入運動できる移送要素(7)および挿入装置(3)に結合され挿入装置(3)を振動させる励振装置(14、20)を備えることを特徴とする金属ハニカム体の製造装置。

請求項8

外被管(2)を案内通路(6)に対して同軸的に位置決めする位置決め装置(12)を、挿入装置(3)の出口開口(5)に後置したことを特徴とする請求項7記載の装置。

請求項9

挿入装置(3)の入口開口(4)に心出し装置(10)を前置したことを特徴とする請求項7又は8記載の装置。

請求項10

挿入装置(3)を弾性的に支持したことを特徴とする請求項8又は9記載の装置。

請求項11

励振装置(20)が挿入装置(3)に振動力を加え、その振動力が案内通路(6)の長手方向に対してほぼ直角に延びていることを特徴とする請求項7ないし10のいずれか1つに記載の装置。

請求項12

励振装置(14)が挿入装置(3)を案内通路(6)の長手方向に対して直角に動的に振動させることを特徴とする請求項7ないし11のいずれか1つに記載の装置。

0001

本発明は、金属ハニカム体の製造方法とその製造装置に関する。

0002

排気ガス、特に自動車排気ガス内有害物質を減少するため、いわゆる触媒コンバータが利用されている。この触媒コンバータは触媒作用被膜を備えた担体を有する。この担体は多数の排気ガス貫流通路を有し、ハニカム構造をなし、ハニカム体と呼ばれている。

0003

そのようなハニカム体は、例えばセラミック材料から作られた単一体でよい。金属材料から成るハニカム体も知られている。そのようなハニカム体は、例えば焼結あるいは鋳造によって製造される。少なくとも部分的にパターニングされた板金から成る金属ハニカム体も知られている。

0004

ヨーロッパ特許第0263324号明細書に、波形あるいは平形板金と、波形板金とから形成された金属ハニカム体が記載されている。1枚あるいは複数枚の板金が互いに隣接する複数層の形に巻回されるか折り畳まれる。このヨーロッパ特許第0263324号明細書には、スパイラル状に巻回されたハニカム体が示されている。そのスパイラル状に巻回されたハニカム体は、挿入装置を用いて外被管中に入れられる。

0005

国際特許出願公表WO97/06358号明細書により、少なくとも部分的にパターニングされた多数の板金から成り、流体貫流する多数の通路を備えたハニカム体の製造方法が知られている。この方法に基づき、少なくとも部分的にパターニングされた多数の板金が積層されて積層体が形成される。次いでこの積層体は開いた成形型の中に入れられ、その中央部位保持装置により保持される。そしてその成形型の少なくとも2つの成形型要素がその出発位置から、各外被部分の少なくとも一部が積層体に接触し、その後で外側成形型に応じた運動軌道に沿って所定の巻付け角度が得られるまで動くように移動される。最終的に成形型は閉じられる。そのように形成された母材は外被管の中に入れられる。

0006

この国際特許出願公表WO97/06358号明細書には、更に少なくとも部分的にパターニングされた多数の板金を重ね合わせて複数の積層体を形成する方法も記載されている。各積層体は、それぞれ折り曲げ線で折り曲げられる。積層体は開いた成形型内に入れられ、その中央部位で保持装置により保持される。そしてその成形型の少なくとも2つの成形型要素がその初期位置から、各外被部分の少なくとも一部が積層体に接触し、その後で外側成形型に応じた運動軌道に沿って所定の巻付け角度が得られるまで動くよう移動される。そのように形成された母材は外被管の中に入れられる。

0007

国際特許出願公表WO97/00135号明細書によって、少なくとも部分的にパターニングされた多数の板金層から多数の流体貫流通路を備えたハニカム体を製造する方法が知られている。この方法の場合も母材は、巻回、積層あるいは絡み合わされ、少なくとも部分的にパターニングされた少なくとも1つの板金で形成されている。その母材は外被管の中に入れられている。

0008

母材の形成中に、母材の横断面にわたり不均一な応力が生ずる。この不均一な応力は、ハニカム体の形成に続いて行うろう付け過程後に、欠陥個所および不正確な寸法を生じてしまう。この問題は、母材がミクロ組織およびマクロ組織、特に横方向マクロ組織を有する板金から成っているときにひどく生ずる。

0009

本発明の課題は、母材の横断面にわたる応力分布を一様にできる金属ハニカム体の製造方法とその装置を提供することにある。

0010

この課題は本発明に基づいて、特許請求の範囲請求項1の特徴部分を有する金属ハニカム体の製造方法および請求項7の特徴事項を有する製造装置によって解決される。本発明に基づく方法および本発明に基づく装置の有利な実施態様は、各従属請求項に記載されている。

0011

本発明に基づく方法に従って、まず少なくとも部分的にパターニングされた少なくとも1つの板金が巻回、積層あるいは絡み合わされて、母材が形成される。そしてこの母材が他励励振によって振動させられ、他励励振中にあるいは他励励振後に外被管の中に挿入される。母材が他励励振によって振動させられることによって、母材の横断面にわたる応力分布は一様にされる。この一様な応力分布は、母材が他励励振によってほぼ均一に応力除去されるので、互いに隣接する板金間に生じ得る隙間も閉じるように働く。均一な応力分布はまた、平形板金および波形板金を有する母材において、平形板金と波形板金との接触個所における接触力が均一に分布するようにし、これにより、板金間ないし母材と外被管との間に良好な拡散結合を生成する。

0012

ミクロ組織およびマクロ組織を有する板金層で形成されている母材が、本発明に基づく方法によって、母材の横断面にわたって一様な応力分布を有するようにできることが、特に明らかに分かった。

0013

母材の他励励振は周期的、衝撃的あるいは時間的に随意に行われる。特に、母材を周期的な他励励振によって振動させることが有利である。

0014

本発明に基づく方法の有利な実施態様において、母材は動的な他励によって振動させられる。これは他励励振が非常に僅かな経費で実現できるという利点を有する。特に母材の運動的他励励振は、動的な他励励振によって非常に僅かな音しか生じないという利点を有する。

0015

母材の動的な他励励振の代わりにあるいはそれに加えて、母材を力の印加によって振動させることを提案する。力の印加による他励励振は、他励励振が非常に大きな周波数で達成されるという利点を有する。更に力の印加によって、所定のエネルギが母材に与えられる。

0016

本発明に基づく方法の他の有利な実施態様においては、母材を挿入装置により外被管内に挿入し、その実行過程中に母材を圧縮して振動させる。これは母材を外被管に入れるために必要な力が減少するという利点を有する。これに伴って、母材を外被管内に押し込む移送要素が作用する、母材端面における変形も減少する。これはまたハニカム体の品質をも向上する。

0017

母材の他励励振は、母材が他励励振により横振動するように行うのがよい。

0018

本発明はまた、少なくとも部分的にパターニングされた少なくとも1つの板金を巻回、積層あるいは絡み合せて構成し外被管の中に配置した母材を有する金属ハニカム体の製造装置を提案する。この本発明に基づく装置は、入口開口と、出口開口と、入口開口から出口開口まで徐々に狭まって延びる案内通路とを有する挿入装置により特徴付けられる。その案内通路内に移送要素が出入運動でき、この移送要素は母材を、入口開口を通して案内通路に挿入し、出口開口を通して挿入装置から外被管内に押し込む。本発明に基づく装置は、挿入装置に結合され挿入装置を振動させる励振装置を有する。挿入装置は、特に案内通路の軸方向に対し直角に振動させられる。挿入装置内に母材が存在するとき、この母材も振動させられ、これにより挿入装置内において母材の応力が均一に除去される。

0019

外被管内への母材の挿入を容易にし、案内通路に関して外被管を精確に位置決めするため、外被管を案内通路に対して同軸的に位置決めする位置決め装置を挿入装置の出口開口に後置するとよい。

0020

本発明に基づく装置の他の実施態様において、挿入装置の案内通路への母材の挿入を単純化するため、挿入装置の入口開口に心出し装置前置するとよい。

0021

本発明に基づく装置の他の実施態様では、挿入装置を弾性的に支持する。この挿入装置の弾性的な支持により、挿入装置の能動的絶縁が達成される。この挿入装置の能動的絶縁により、振動力は周囲に全くあるいは殆ど到達しない。受動的絶縁も与えられるように、外部振動は挿入装置に全くあるいは殆ど到達しない。

0022

本発明に基づく装置の他の有利な実施態様においては、励振装置が挿入装置に振動力を導入し、その振動力が案内通路の長手方向に対してほぼ直角に延びるようにする。それに代えてあるいはそれに加えて、励振装置が挿入装置を案内通路の長手方向に対して直角に動的に振動させる。

0023

以下、図示の実施例を参照し、本発明に基づく方法および装置の詳細と利点を説明する。

0024

図において1は、少なくとも部分的にパターニングされた少なくとも1つの板金を巻回、積層あるいは絡み合わせて構成した母材である。このような母材の製造は、国際特許出願公表WO97/00135号明細書、同WO97/06358号明細書あるいはヨーロッパ特許第0263324号明細書に記載された方法で行われる。他の方法も考えられる。その母材は、巻回、積層あるいは絡み合わされた板金で境界付けられた排気ガス貫流通路を有している。

0025

この製造装置は挿入装置3を有する。挿入装置3は入口開口4と出口開口5を有する。入口開口4と出口開口5は案内通路6により互いに接続されている。案内通路6は、横断面積が入口開口4から出口開口5まで徐々に狭まっている。

0026

挿入装置3に心出し装置10が前置されている。この心出し装置10は、入口開口4に向かって狭まっている心出し通路11を有している。

0027

挿入装置3に位置決め装置12が後置されている。位置決め装置12は位置決め斜面13を有する。位置決め装置12はリング状に形成されている。位置決め斜面13に外被管2の自由端部位がはまり込み。この外被管2は位置決め斜面13によって案内通路6の中心線19に対してほぼ同軸的に整合される。

0028

挿入装置3は弾性的に支持されている。挿入装置3の弾性支持装置は、この実施例では示してないが、例えば挿入装置3がその上に支持されるゴム弾性要素あるいはエアクッションである。

0029

挿入装置3に励振装置14が接続されている。この励振装置14は駆動装置(図示せず)に結合された円板15を有する。この円板15はロッド16を介して挿入装置3に結合している。ロッド16と挿入装置3との継手ヒンジ継手17として形成されている。ロッド16と円板15との継手もヒンジ継手18として形成されている。円板15は、図1に示す矢印の方向に回転運動する。円板15の回転運動は、ロッド16およびヒンジ継手17、18により、挿入装置3の並進運動に変換され、これに伴い挿入装置3が中心線19を中心として振動する。

0030

中心線19に対して直角な振動振幅は、母材1が心出し装置10を通して挿入装置3に入る際ないし挿入装置3から出て位置決め装置12に入る際に母材1にせん断応力が生ずるほどに大きくはない。母材1は中心線19に沿う心出し装置10を介して挿入装置3に挿入される。母材1は挿入装置3から位置決め装置12を介して外被管2に向けて移動し、被覆される。母材1を動かすために移送要素7が設けられている。移送要素7は作動棒9に結合された押圧ヘッド8を有する。この押圧ヘッド8は母材1が外被管2に向かって移動するように母材1の端面を押圧する。母材1が移動して外被管2で被覆された後、移送要素7はその出発位置に戻され、次の母材をその間に位置決めされた次の外被管内に挿入するために準備される。

0031

母材1を挿入装置3内において外被管2に向けて移送する間、母材1は励振装置14によって振動させられ、これによって母材1はその内部における応力が横断面にわたって一様にされる。

0032

また振動が母材1、従って移送要素7の運動方向に対して直角に行われることによって、母材1を外被管2に挿入するために必要な力も僅かとなる。

0033

図2は金属ハニカム体製造装置の異なる実施例を示している。この装置は、入口開口4と出口開口5とを有する挿入装置3を備える。入口開口4は案内通路6を介して出口開口5に接続されている。案内通路6は出口開口5に向かって徐々に狭まっている。この案内通路6は断面ほぼ円錐状をなしている。

0034

挿入装置3に心出し通路11を有する心出し装置10が前置されている。その心出し装置10も同様に円錐状に形成されている。

0035

挿入装置3にリング状に形成された位置決め装置12が後置されている。この位置決め装置12はその片側端面に位置決め斜面13を有し、この位置決め斜面13に外被管2の終端部位がはめ込まれる。外被管2はこの位置決め斜面13によって案内通路6の中心線19に対してほぼ同軸的に整合される。

0036

挿入装置3は振動技術的に周囲から絶縁されるよう弾性的に支持されている。挿入装置3は励振装置20によって振動させられる。この励振装置20は駆動装置21およびプランジャ22を備える。プランジャ22は中心線19に対してほぼ直角に往復運動する。プランジャ22の自由端は挿入装置3にパルス的に力を導入し、この結果挿入装置3並びにその中に存在する母材1が振動させられる。

0037

母材1は移送要素7により挿入装置3の中に挿入され、そこから外被管2に向けて移送される。移送要素7は作動棒9に結合された押圧ヘッド8を備える。

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