(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属平箔と金属波箔を重ねて巻き取る巻取軸と、巻取中に金属平箔と金属波箔の側端を加圧支持する一対のサイドクランプを備えた金属ハニカム体の巻取装置を用いた金属ハニカム体の巻取方法において、巻取過程の巻取軸の中央部領域を、３本以上の支持ローラーにより、金属箔の巻取り外周側から支持し、その際の支持反力を、巻取開始から巻取角度が３６０度近傍までは、１〜５ｋｇ／ｃｍの範囲にして支持し、その後は支持反力を０．２ｋｇ／ｃｍ以下にして支持して、巻取軸に対する巻取負荷を軽減しながら巻き取ることを特徴とする金属ハニカム体の巻取り方法。
【請求項２】
巻取過程の巻取軸の中央部領域を、３本以上の支持ローラーにより金属箔の外周を介して支持する範囲を、少なくとも箔幅中心部領域を含み、金属箔幅に対して２０％以上の範囲とすることを特徴とする請求項１記載の金属ハニカム体の巻取り方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属平箔と金属波箔を重ねてハニカム状に巻き取り、金属ハニカム体を製造する際に、巻取軸に対する巻取負荷を軽減できる軸支持構造を用いる金属ハニカム体の巻取方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、近年、自動車等内燃機関の排気通路に浄化触媒を配し、排気中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の有害成分を浄化する触媒装置が知られている。この種の触媒装置においては、触媒担体として金属ハニカム体が用いられている。
【０００３】
この金属ハニカム体４は、例えば図５に示すように、金属箔の平箔１と波箔２を重ねて渦巻状に巻き取って、図６に示すように円筒状に形成され、その軸方向に無数の貫通孔４ａが形成されたものである。この金属ハニカム体４は、一般にはケーシング３に挿入されて用いられる。
【０００４】
この金属ハニカム体４を製造する場合の金属箔の平箔１と波箔２の巻取装置として、例えば特開平４−３７１２３４号公報に開示されたものがある。この巻取装置は、概ね図７に示すように構成されている。
図７において、５は駆動装置（図示省略）により回転する巻取軸で、この巻取軸には一対のサイドクランプ６Ａ、６Ｂが間隔調整可能に装着されており、この一対のサイドクランプ間で巻取軸５に巻き取られる金属平箔１と金属波箔２の両端面を加圧支持できるようになっている。
この巻取装置の巻取軸５は、金属平箔１と金属波箔２の先端を挿通・係止するスリット５ｏを有しており、この巻取軸の外方に、３本の圧着ロールＲａ、Ｒｂ、Ｒｃが駆動装置Ｍにより巻取軸５に対して進退自在に配置されている。
【０００５】
この巻取装置においては、図８に示すように、搬送装置（図示省略）から供給される金属平箔１と金属波箔２の先端部を巻取軸５のスリット５ｏに挿通・係止し、巻取軸５を回転させ、３本の圧着ロールＲａ、Ｒｂ、Ｒｃを、金属箔の巻取り外周側から一定の荷重で軽支持しながら巻き取って金属ハニカム体４を製造するようにしている。
【０００６】
しかし、近年、ディーゼル・コージェネーター用担体、一個の担体を２〜３個に切断して製造コストの節減を目的とした倍尺切断用担体等、ハニカム体を形成する金属平箔、金属波箔になる金属箔をさらに長尺（１００〜５００ｍｍ）化する要請が高まってきており、金属平箔、金属波箔の幅が広くなり剛性がさらに大きくなることから、これを巻き取って金属ハニカム体を製造する際には巻取軸の剛性に不安がある。
【０００７】
すなわち、この巻取装置においては、巻取軸５は、巻取開始の際に金属平箔１と金属波箔２を重ね合わせてその先端部を挿通して係止するためのスリット５ｏを形成したものであり、巻き取って得られる金属ハニカム体４の中心部に形成される軸孔を極力小径にするために、巻取軸５の径は極力小径（例えば５ｍｍ）にしている場合が多く撓みを生じやすい。
【０００８】
この巻取装置では、巻取過程で圧着ロールにより金属箔の巻取り外周側から一定荷重で軽支持するようにしているが、この圧着ロールによる支持荷重は金属箔の外周面にタッチする程度の軽荷重であり、巻取軸の補強には殆ど機能していない。
したがって、金属箔幅が大きい場合には巻取軸の強度（剛性）が低下し折損して巻取不能になったり、捩じれたり、曲りったりして円滑な巻き取りが困難になるとともに寸法精度、形状精度が低下して、品質の安定な金属ハニカム体を生産性よく製造することが困難になるという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、巻取軸に金属平箔と金属波箔を重ねて巻き取り金属ハニカム体を製造する場合において、巻取軸の軸剛性を補い巻取軸の折損、捩じれや曲りの発生を防止するととに、形状精度が高く品質の安定な金属ハニカム体を生産性よく製造できる金属ハニカム体の巻取方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、金属平箔と金属波箔を重ねて巻き取る巻取軸と、巻取中に金属平箔と金属波箔の側端を加圧支持する一対のサイドクランプを備えた金属ハニカム体の巻取装置を用いた金属ハニカム体の巻取方法において、巻取過程の巻取軸の中央部領域を、３本以上の支持ローラーにより、金属箔の巻取り外周側から支持し、その際の支持反力を巻取開始から巻取角度が３６０度近傍までは、１〜５ｋｇ／ｃｍの範囲にして支持し、その後は支持反力を０．２ｋｇ／ｃｍ以下にして支持して、巻取軸に対する巻取負荷を軽減しながら巻き取ることを特徴とする金属ハニカム体の巻取り方法である。また、この方法において、巻取過程の巻取軸の中央部領域を、３本以上の支持ローラーにより金属箔の外周を介して支持する範囲を、少なくとも箔幅中心部領域を含み、金属箔幅に対して２０％以上の範囲とすることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明においては、金属平箔と金属波箔を重ね巻取軸で巻き取る過程で、巻取軸の中央部領域を、３本以上の支持ローラーにより巻取中の金属箔の外周側から支持して巻取軸の軸剛性を金属箔幅中央部領域で補うことができ、巻取軸の折損、曲りの発生を防止することにより巻取軸の寿命を延長して設備コストを削減するとともに、巻芯部の形状精度を安定維持して品質の安定な金属ハニカム体製造の生産性を向上することができる。
【００１２】
本発明においては、巻取装置を用いて、薄箔の金属平箔と金属波箔を重ねて巻き取り金属ハニカム体を製造する場合において、巻取軸５のスリットに金属平箔と金属波箔の先端を差し込み、この巻取軸を回転させ巻き取る場合に、３本以上の支持ローラーで、金属箔の巻取り外周側から巻取軸のスリット形成領域を支持して巻取軸の剛性を補う。
【００１３】
この支持ローラーによる支持範囲は、少なくとも金属箔幅の中央部領域を含んで、この金属箔幅の２０％以上の領域とし、金属箔幅中心から左右に対称に支持できるようにすることが好ましい。支持範囲が２０％未満では、局所的支持になるため、非支持部で巻取軸がずれ、巻取軸の折損を生じる。支持範囲が１００％以上では、巻取過程でサイドクランプと干渉し、クランプに支障を来すので好ましくない。
【００１４】
この支持ローラーによる支持反力は、巻取軸５のスリット５ｏに金属平箔と金属波箔の先端を差し込み、この巻取軸を回転させ１回転するまでは、１〜５  ｋｇ／ｃｍとし、その後の支持反力は０．２  ｋｇ／ｃｍ以下にして支持することが好ましい。ここでいう支持反力とは、支持ローラーの単位長さ（ｃｍ）当たりの支持荷重（ｋｇ）である。
【００１５】
巻き芯部を形成する場合には、比較的小さい張力で巻き取るが、巻取軸５は径が小さく中心部にスリットを有しているので剛性が小さいため、３本以上の支持ローラーによる支持反力を１〜５ｋｇ／ｃｍにしないと巻取軸の剛性を十分に補うことができない。支持反力が５ｋｇ／ｃｍを超えると、巻取抵抗が大きくなり金属箔が破断したり波箔形状を損なうので好ましくない。
【００１６】
そして、巻取軸５のスリットに金属平箔と金属波箔の先端を差し込み、この巻取軸を３６０度（１回転）させた後の支持反力を０．２  ｋｇ／ｃｍを超えて支持した場合には、金属波箔の波潰れを生じ金属ハニカム体の形状精度が低下するので好ましくない。
【００１７】
支持ローラーは、巻取軸が割り軸で径が５〜７ｍｍ、金属箔幅が１００〜２００ｍｍの場合では径が１５〜２０ｍｍ（巻取軸径の３〜５倍）で、３〜４本配置し、巻取軸に接した状態で隣接する支持ロール間隔が巻取軸の径以下にすることが望ましい。支持ローラーの径が１５ｍｍ以下では撓みやすくなるため、均一な支持効果が得られず、巻取軸の剛性の補強効果が不十分である。支持ローラーの径が２０ｍｍ以上では、巻取径が小さい段階では隣接する支持ローラー間で干渉を生じ安定支持ができなくなるので好ましくない。
【００１８】
支持ローラーが３本未満下では、巻取軸の支持バランスをとるのが難しく、巻取軸にズレを生じて変形してしまい、巻取が円滑にできなくなるとともに折損しやすくなる。支持ローラーが４本以上の場合は、巻取径が小さい段階では隣接する支持ローラー間で干渉を生じ安定支持ができなくなるので好ましくない。また、隣接する支持ロール間隔（最接近部の距離）が巻取軸の径以上の場合には、支持バランスが崩れやすくなるので好ましくない。
【００１９】
この支持ローラーは駆動してもよいが駆動することは不可欠ではなく、駆動効果より設備コスト増が大きいので、非駆動で回転自在なローラーとした方が有利である。
なお、この支持ローラーによる支持範囲を、巻取軸の軸方向に複数分割して並設して間欠的に挟持するようにしてもよい。
【００２０】
本発明を、図１〜図４に示す本発明を実施するための金属ハニカム体の巻取装置例とともに概念的に説明する。
図１において、１０ａ、１０ｂは支持体で、この支持体１０ａ、１０ｂ間には、支持部材１１に配設されたスライド機構１２を介して巻取軸５がスライド自在に挿通されている。この巻取軸５は、金属ハニカム体４の側端面を加圧支持する一対のサイドクランプ６Ａ、６Ｂの小径支持部６ａ、６ｂの中心部にスライド自在に挿通されている。
【００２１】
この巻取軸５のサイドクランプ挿通部にはスプラインが形成されており、サイドクランプの小径支持部６ａ、６ｂは巻取軸５とともに回転する。サイドクランプの支持部６ｃ、６ｄは、小径支持部６ａ、６ｂと軸方向に同時にスライドするが遊嵌状態になっており一緒に回転しない。
【００２２】
すなわち、一方のサイドクランプ６Ａの大径支持部６ｃは、支持体１１に配設されたスライド機構１３にスライド自在に支持され回転しない構造を有しており、小径支持部６ａ、６ｂとともにスライドして一対のサイドクランプ間の間隔ｂを調整可能な構造を有している。
また、他方のサイドクランプ６Ｂの大径支持部６ｄは、支持体１０ｂに固定配置され、スライドも回転もしない構造を有している。
【００２３】
一対のサイドクランプ６Ａ、６Ｂの小径支持部６ａ、６ｂには歯車１４ａ、１４ｂが設けられており、これらの歯車はそれぞれ、駆動装置１５により伝達軸１６、歯車１７を介して回転する中継歯車１８と噛み合い、駆動装置により同軸回転し一対のサイドクランプ６Ａ、６Ｂの小径支持部６ａ、６ｂを介して巻取軸５に回転を伝達するようになっている。
【００２４】
一対のサイドクランプ６Ａ、６Ｂ間の巻取軸５の近傍には、３本の支持ローラー７ａ、７ｂ、７ｃが、該巻取軸に直交する側から進退自在に配設されている。これらの支持ローラーは、図２および図３に示すように、支持架台８に空圧シリンダー９を介して取り付けられた支持桿１９の先端部に回転自在に支持されており、巻取軸５に対して進退自在である。
【００２５】
この支持ローラー７ａ、７ｂ（７ｂは記載省略）７ｃは、金属箔幅ｂの２０％以上の支持幅ａを有し、金属箔中央部領域において、左右対称に支持できるように配置されており、図４に示すように、スリット５ｏを有する巻取軸５をその外周側から１２０度間隔で接触・支持でき、隣接する支持ローラー間の最接近距離ｘが、金属波箔の高さに余裕をプラスした寸法になるように配置されている。
【００２６】
この支持ローラーで支持する場合には、金属箔の巻取り過程で巻取角度（径）に応じて支持ローラー７ａ、７ｂ、７ｃによる支持反力を制御するため、図１に示すように巻取軸５に回転パルス発振機２０を配置するとともに、図２に示すように、この回転パルス発振機からの回転パルスをカウントし、空圧シリンダー（昇降装置）９による支持反力を演算制御する演算器２１と、圧力調整弁２２ｖを調整する圧力調整装置２２を備えている。
【００２７】
演算器２１には、巻取開始からの巻取角度に応じた支持反力の変更パターンが設定されており、巻取角度の変化に応じて支持反力が制御される。そのために、ここでは、空圧シリンダー９は、圧縮空気回路９１  に圧力調整弁２２ｖ、電磁弁Ｍｖを介してに接続されており、この圧力調整弁２２ｖと電磁弁Ｍｖにより、支持ローラーを前・後進する場合の圧力Ｐ１  、支持ローラーによる１回巻きの支持反力を得る場合の圧力Ｐ２  、支持ローラーによる１回巻きした後の支持反力を得る場合の圧力Ｐ３  に切り替え可能になっている。
なお、ここでは、圧力調整弁２２ｖ後の空気圧力を圧力調整装置２２にフィードバックする空気圧力フィードバック回路２２ｐを設けている。
【００２８】
金属平箔１は、ここでは、平箔供給ガイド２３を経て支持ローラー７ａと、支持ローラー７ｂ間に供給され、金属波箔２は波箔供給ガイド２４を経て金属平箔１の上面と支持ローラー７ａ間に供給される。
【００２９】
図中、２５は箔切断機である。また、２６は巻芯部を形成する場合に、巻取軸５のスリット５ｏに差し込まれた金属平箔先端部を折り曲げる先端折り曲げ治具で、昇降機構２７により巻取軸５に対して進退自在に配置されている。
【００３０】
２８は巻取終了過程において、適時、金属平箔１と金属波箔２を固定するスポット溶接機で、昇降機構２９により巻取軸５に対して進退自在に配設されている。３０は巻取が完了して得られた金属ハニカム体４の搬出装置３１の収納台で、一対のサイドクランプ６Ａ、６Ｂ間の下方まで進退自在に配設されている。
【００３１】
このように構成したこの実施例の金属ハニカム体の巻取装置において、金属平箔１と金属波箔２を重ねて巻取り金属ハニカム体４を製造する際には、平箔供給ガイド２３を経て供給される金属平箔１の先端を、図４に示すように、巻取軸５のスリット５ｏに差し込む。
【００３２】
そして、先端折り曲げ治具２６で先端部を折り曲げて巻取軸５に係止した後、波箔供給供給ガイド２４を経て供給される金属波箔２の先端を巻取軸５と金属平箔１間で挟み込み、駆動装置１５によりサイドクランプ６Ａ、６Ｂの小径支持部６ａ、６ｂを介して巻取軸５を回転させるとともに、空圧シリンダー９を制御して、支持ローラー７ａ、７ｂ、７ｃの支持面により支持反力を１〜５  ｋｇ／ｃｍで支持しながら１回巻きした後、該支持ローラーによる支持反力を０．２  ｋｇ／ｃｍ以下にして巻取径が３０ｍｍ程度になるまで巻取り、両端をサイドクランプで加圧（プレス）して、引き続き所定の巻取径（角度）まで巻き取る。
【００３３】
所定径で金属平箔１と金属波箔２を切断機２５で切断後、得られた金属ハニカム４体の両端を一対のサイドクランプ６Ａ、６Ｂにより加圧（プレス）して両端面を揃え、スポット溶接機で金属平箔１と金属波箔２をスポット溶接して金属ハニカム体４として製品化する。
このようにして得られた金属ハニカム体４は、搬出装置３１の収納台３０に収納して所定の場所に搬出される。
【００３４】
上記本発明の金属ハニカム体の巻取方法では、巻取過程において、３〜４本の支持ローラーにより、巻取軸のスリット形成領域を支持して巻取軸の剛性を補い軸寿命を向上するとともに、金属ハニカム体における巻芯部の形状精度、巻取密度を安定確保することができ、金属ハニカム体全体として形状特性、構造特性等の品質を安定させることができる。
【００３５】
本発明を実施するための上記巻取装置は、上記実施例に限定されるものではない。例えば、巻取軸と一対のサイドクランプの構造（形状）および駆動機構、支持ローラーの構造、支持反力制御構造、配置、金属平箔と金属波箔の供給方向等については、金属箔の厚さ、金属ハニカム体の径、巻取操業条件等に応じて請求項１〜３の本発明を実施できる範囲内において変更されるものである。
【００３６】
【実施例】
図１〜図４に示した本発明の金属ハニカム体の巻取装置を用い、支持ローラーの支持幅、支持反力を変化させて、ステンレス（ＳＵＳ３０４）箔による平箔と波箔を重ねて巻取り、金属ハニカム体の製造実験を行った。巻取軸の耐用性、金属ハニカム体の品質評価について、その結果を従来例による場合の結果とともに説明する。
【００３７】
「実験条件」
平箔
幅：１７０ｍｍ、厚さ：５０μｍ
波箔
幅：１７０ｍｍ、厚さ：５０μｍ、波高さ：１．２５ｍｍ、波ピッチ：２．５          ｍｍ
巻取軸：径５ｍｍ、スリット幅０．４ｍｍ、スリット形成領域２００ｍｍ
巻取速度
（１）巻芯部形成（巻取径３０ｍｍまで）：３ｍ／ｍｉｎ
（２）本巻取り（巻取径３０ｍｍ以降）：１０ｍ／ｍｉｎ
巻取張力
（１）巻芯部形成（巻取径３０ｍｍまで）：０．２ｋｇｆ／ｍｍ２  
（２）本巻取り  （巻取径３０ｍｍ以降）：１ｋｇｆ／ｍｍ２  
サイドクランプ
有効径：３０ｍｍ
支持ローラー
本数：３本、支持ローラー間隔ｘは約１．７ｍｍ
材質：一般構造用炭素鋼（ＳＳ４１）
径  ：２０ｍｍ
支持幅ａ：１０〜１７０ｍｍ（対金属箔幅６〜１００％）
支持反力
巻取角度３６０度まで：０〜１０  ｋｇ／ｃｍ
巻取角度３６０度以降：０〜１０  ｋｇ／ｃｍ
【００３８】
本発明において規定する条件の全てを満足する実施例では、巻取過程で巻取軸の折損、捩じれや曲り等の変形は全く認められなかった。また、得られた金属ハニカム体について、形状、巻取密度を調査したところ、寸法、形状、巻取密度ともに、所定の寸法に対して許容誤差（±１mm）の範囲内にあり巻取品質も良好であった。
【００３９】
これに対して、他の条件は満足するが、支持ローラーの支持幅が中央部で２０％未満にした実施例では、非支持部で巻取軸がずれ巻取軸の折損、捩じりや曲げ等の変形が認められ、巻取作業ができない場合があった。
【００４０】
また、他の条件は満足するが、支持ローラーの巻取角度３６０度までの支持反力を７ｋｇ／ｃｍにした実施例では、巻取軸の負荷が大となり、巻取駆動が停止する場合があった。
【００４１】
また、他の条件は満足するが、支持ローラーの巻取角度３６０度までの支持反力を０．５ｋｇ／ｃｍにした実施例では、巻取軸がずれ、巻取軸の折損、捩じりや曲げ等の変形は認められ、巻取作業ができない場合があった。
【００４２】
更に、他の条件は満足するが、支持ローラーの巻取角度３６０度以降の支持反力を１ｋｇ／ｃｍにした実施例では、巻取軸の折損、捩じりや曲げ等の変形は認められなかったが、金属波箔がつぶれ製品にならない場合があった。
【００４３】
これらの実施例から、本発明で規定する条件すべてを同時に満足させて巻き取ることがより好ましいと言える。これに対して、巻取軸のスリット形成領域に、支持ローラーあるいは支持体等の軸剛性補強構造を有しない従来例では、巻取軸がずれて巻取作業ができない場合が多かった。
【００４４】
【発明の効果】
本発明においては、金属平箔と金属波箔を重ね巻取軸で巻き取る過程で、巻取軸の中央部領域を、３本以上の支持ローラーにより巻取中の金属箔の外周側から最適範囲で支持して巻取軸の軸剛性を金属箔幅中央部領域で補うことができ、巻取軸の折損、捩じれや曲り等の発生を防止することにより、巻取軸の寿命を延長して設備コストを削減するとともに、巻芯部の形状精度を安定維持して品質の安定な金属ハニカム体製造の生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する金属ハニカム体の巻取装置例を示す正面概念説明図。
【図２】本発明を実施する金属ハニカム体の巻取装置例における支持ローラーの配置例を示す側面概念説明図。
【図３】図２における支持ローラーの支持構造例を示す部分拡大正面概念説明図。
【図４】図２における支持ローラーによる巻取軸支持状態を示す部分拡大側面概念説明図。
【図５】従来の金属ハニカム体の巻取方法例を示す立体概念説明図。
【図６】従来の金属ハニカム体例を示す平面概念説明図。
【図７】従来の金属ハニカム体の巻取装置例を示す正面概念説明図。
【図８】従来の金属ハニカム体の巻取装置例における巻芯部形成構造例を示す一部切欠き側面概念説明図。
【符号の説明】
１  金属平箔
２  金属波箔
３  ケーシング
４  金属ハニカム体
５  巻取軸
５ｏ  スリット
６Ａ、６Ｂ  サイドクランプ
６ａ、６ｂ  小径支持部
６ｃ、６ｄ  大径支持部
７ａ、７ｂ、７ｃ  支持ローラー
８  支持架台
９  空圧シリンダー
９１    圧縮空気回路
Ｍｖ  電磁弁
１０ａ、１０ｂ  支持体
１１  支持部材
１２  スライドド機構（巻取軸用）
１３  スライド機構（サイドクランプ用）
１４ａ、１４ｂ  歯車
１５  駆動装置
１６  伝達軸
１７  歯車
１８  中継歯車
１９  支持桿
２０  回転回転パルス発振機
２１  演算器
２２  圧力調整装置
２２ｖ  圧力調整弁
２２ｐ  （空気圧力）フィードバック回路
２３  平箔供給ガイド
２４  波箔供給ガイド
２５  箔切断機
２６  先端折り曲げ治具
２７  昇降機構
２８  スポット溶接機
２９  昇降装置
３０  収納台
３１  搬出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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