(57)【要約】【課題】スリット穴付き波板をスリット穴の部分で変形させることなしに所望の波板形状にピッチ詰めすることができる波板製造装置を提供する。【解決手段】成形ロール対１１ａ、１１ｂとピッチ詰めロール対１２ａ、１２ｂとの間に配置されるガイド部１４において、成形ロール対１１ａ、１１ｂとピッチ詰めロール対１２ａ、１２ｂのそれぞれの成形歯から波板材１０を分離するための複数の跳ね出し板１４１を、波板材１０に形成されたスリット穴２０の列間に位置するように配置した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形方向に沿って複数列のスリット穴（２０）が形成された帯状の波板材（１０）を第１波形形状に成形する成形ロール対（１１ａ、１１ｂ）と、前記成形ロール対（１１ａ、１１ｂ）から排出された前記波板材（１０）の波板頂部同士を圧接して第２波形形状とするとともに、前記波板材（１０）の圧接された波板頂部同士を分離して前記第２波形形状よりも波板ピッチの広い第３波形形状とするピッチ詰めロール対（１２ａ、１２ｂ）と、前記ピッチ詰めロール対（１２ａ、１２ｂ）から排出された前記波板材（１０）の前記第３波板形状の波板頂部間を押し広げて、前記波板材（１０）を目標波板形状に成形する形状出しロール対（１３ａ、１３ｂ）と、前記成形ロール対（１１ａ、１１ｂ）と前記ピッチ詰めロール対（１２ａ、１２ｂ）との間に配置されたガイド部（１４）とを備えた波板製造装置であって、
前記ガイド部（１４）は、前記成形ロール対（１１ａ、１１ｂ）と前記ピッチ詰めロール対（１２ａ、１２ｂ）のそれぞれの成形歯から前記波板材（１０）を分離するための複数の跳ね出し板（１４１）を備え、前記複数の跳ね出し板（１４１）を前記波板材（１０）に形成された前記スリット穴（２０）の列間に位置するように配置したことを特徴とする波板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排気ガスを浄化する触媒コンバータに用いられるメタル担体の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関等の排気系には、排ガスを浄化するための触媒コンバータが装着されている。この様な触媒コンバータに用いる触媒担体として、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系フェライトステンレス箔材等の金属製薄板からなるメタル担体が広く用いられている。
【０００３】
この種のメタル担体は、金属製薄板からなる波板と平板とを交互に多重に巻き回して断面略円形状としたコアと、このコアを装着する金属製の外筒とで構成され、上記波板と平板との間に形成された複数のセル通路内に排気ガスを通過させることによって、排気ガス中に含まれる有害成分をコア表面に形成された触媒層の触媒反応により除去するようにしたものである。
【０００４】
従来、メタル担体の排気浄化性能を向上させることを目的として、波板の表面に複数のスリット穴を形成し、排気ガスがメタル担体内を通過する際に乱流を発生させて、排気ガスと触媒層とがより多く接触するようにしたものが知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
また、波板製造装置としては、コルゲート加工機により波板状に形成されたフィン材を、ピッチ詰め機、中間詰め機、およびピッチ出し機という順番で連続的に加工することによりフィンのピッチを調整するようにしたものが知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−１４３６９３号公報
【特許文献２】特開２００４−１８８３２８号公報
【特許文献３】特開平１１−１４７１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特開平１１−１４７１４９号公報に開示された製造方法は、ピッチ詰めロールとフィン頂部とをかみ合わせてピッチ詰めするため、フィン頂部同士が接するまでピッチを詰めることはできず、このためステンレス材などの反発力の大きな材料では、成形後に山が戻ってしまい、フィンを所望の波形形状に成形することは困難であった。
【０００７】
これに対して本願出願人は、成形ロールとピッチ詰めロールとの間において、成形ロールのフィン排出力を利用してフィンの頂部同士を圧接することでピッチ詰めを行うようにしたコルゲートフィン製造装置を提案している（特願２００４−０４２５９８号）。
【０００８】
上述したコルゲートフィン製造装置では、成形ロールとピッチ詰めロールとの間にフィンの斜行を防ぐためのフィンガイドが設けられている。このフィンガイドには、各ロールの成形歯からフィンを分離するための跳ね出し板がフィンの幅方向に沿って複数枚配置されている。そして、この跳ね出し板の先端はくさび形に形成されて各ロールに形成された溝部と係合するように構成されている。
【０００９】
上記コルゲートフィンの製造装置ではロールや波板の幅に合わせて跳ね出し板を配置しているため、このコルゲートフィンの製造装置を用いて波板の成形を行った場合は、成形方向において、波板に形成されたスリット穴と跳ね出し板とが重なる（成形方向で略一致する）ことがあり得る。このように波板のスリット穴と跳ね出し板とが重なると、ピッチ詰めした際に跳ね出し板の先端がスリット穴に引っ掛かかり、その部分で波板が変形してしまいピッチ詰めができなくなる可能性がある。
【００１０】
この発明の目的は、スリット穴付き波板を所望の波板形状にピッチ詰めすることができる波板製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、成形方向に沿って複数列のスリット穴が形成された帯状の波板材を第１波形形状に成形する成形ロール対と、前記成形ロール対から排出された前記波板材のフィン頂部同士を圧接して第２波形形状とするとともに、前記波板材の圧接されたフィン頂部同士を分離して前記第２波形形状よりもフィンピッチの広い第３波形形状とするピッチ詰めロール対と、前記ピッチ詰めロール対から排出された前記波板材の前記第３波板形状のフィン頂部間を押し広げて、前記波板材を目標波板形状に成形する形状出しロール対と、前記成形ロール対と前記ピッチ詰めロール対との間に配置されたガイド部とを備え、前記ガイド部は、前記成形ロール対と前記ピッチ詰めロール対のそれぞれの成形歯から前記波板材を分離するための複数の跳ね出し板を備え、前記複数の跳ね出し板を前記波板材に形成された前記スリット穴の列間に位置するように配置したことを特徴とする波板製造装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ガイド部の跳ね出し板が波板材に形成されたスリット穴の列間に位置しているため、ピッチ詰めの際に跳ね出し板の先端部が波板材のスリット穴に引っ掛かることがなくなり、波板材がスリット穴の部分で変形するトラブルを発生させることなしに所望の波板形状にピッチ詰めを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係わる波板製造装置を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本実施例の波板製造装置に用いられるガイド部の分解斜視図、図２は波板製造装置の概略構成図、図３は波板の平面図、図４〜図６は各ロール部の部分拡大図である。
【００１５】
本実施例の波形製造装置１００は、図２に示すように、成形ロール部１１、ピッチ詰めロール部１２、及び形状出しロール部１３を備えて構成されている。また、図示していないが、成形ロール部１１の上流側には、帯状の波板材１０が巻き取られた供給ローラが配置され、この供給ローラにセットされた波板材１０が、図示しない送りロール等により引き出されて、連続して成形ロール部１１へ送られるように構成されている。図２では、本製造装置１００を構成する主要部分のみを示し、その他の部分（例えば駆動機構等）については図示を省略している。
【００１６】
波板材１０には、図３に示すように、成形方向（図中矢印方向）に沿って複数列のスリット穴２０が連続して形成されている。本実施例では、スリット穴２０が成形方向に沿って複数列に形成され、且つ波板材１０の幅方向（成形方向と直交する方向）から見たときにスリット穴２０が重なり合うように形成されている。ただし、スリット穴２０は成形方向に沿って複数列に形成されていればよく、幅方向の形成位置は図３の例に限定されるものではない（例えばスリット穴２０を格子状に形成したものであってもよい）。
【００１７】
成形ロール部１１は、上下一対の成形ロール１１ａ、１１ｂからなり、これら成形ロール１１ａ、１１ｂの表面には、図４に示すように、それぞれ複数の成形歯１１０ａ、１１０ｂが形成されている。この成形歯１１０ａ、１１０ｂを所定間隔で嵌合させ、矢印方向に回転駆動しながらロール間に波板材１０を供給することにより、波板材１０は図４に示すような波形形状（以下、第１波形形状という）に成形される。この成形歯１１０ａ、１１０ｂは、成形時に波板材１０が破断しないように、目標とする波板高さ、波板ピッチの波形形状（以下、目標波形形状という）に比べて波板の高さが低く、また山のピッチが広くなるように設定される。
【００１８】
ピッチ詰めロール部１２は、上下一対のピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂからなり、これらピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂの表面には、図５に示すように、それぞれ成形歯１２０ａ、１２０ｂが形成されている。上流の成形ロール部１１から排出された波板材１０は、ピッチ詰めロール部１２の入口側で一時的に堰き止められることで波板頂部同士が圧接された波形形状となる（以下、第２波形形状という）。この第２波形形状において、各波板頂部は略半円形となっている。この状態でピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂを矢印方向に回転駆動すると、成形歯１２０ａ、１２０ｂの山部分が圧接された波板頂部間に入り込み、谷部分が波板頂部を全面で押さえながら波板頂部同士を分離する。これにより、出口側では波板頂部同士が分離して、第２波形形状よりも波板ピッチの広い波形形状となる（以下、第３波形形状という）。
【００１９】
ここで、波板頂部を部分的に押さえながら移動させると、波板材１０の変形を引き起こすおそれがある。しかしながら本実施例では、図５に示すように、波板頂部を全面で押さえながら波板頂部同士を分離しているため、波板材１０の変形を防止することができる。
【００２０】
形状出しロール１３部は、上下一対の形状出しロール１３ａ、１３ｂからなり、これら形状出しロール１３ａ、１３ｂの表面には、図６に示すように、それぞれ成形歯１３０ａ、１３０ｂが形成されている。この成形歯１３０ａ、１３０ｂの山部分は第３波形形状に成形された波板材１０の波板頂部間に入り込み、波板ピッチが広がるように波板頂部間を押し広げている。ここでは、波板材１０の弾性域を利用して、波板ピッチが目標値よりも広くなるように押し広げている。形状出しロール１３部から排出された波板材１０は、押し広げられた波板ピッチが弾性力により縮まって、最終的な目標波形形状に成形される。
【００２１】
成形ロール部１１とピッチ詰めロール部１２の間、ピッチ詰めロール部１２と形状出しロール部１３との間には、波板材１０の厚み方向及び幅方向への斜行を抑制するとともに、各部のロールに形成された成形歯から波板材１０を分離するためのガイド部１４、１５が配置されている。
【００２２】
次に、本実施例におけるガイド部１４、１５の構成を図１を参照しながら詳細に説明する。ここでは、成形ロール部１１とピッチ詰めロール部１２との間に配置されたガイド部１４について説明するが、ガイド部１５についても基本的な構造は同じであるため説明を省略する。
【００２３】
図１に示すように、ガイド部１４は、波板材１０の幅方向に積層された複数のガイドブロック１４０と、このガイドブロック１４０の間に挟み込むように積層された複数の跳ね出し板１４１と、波板材１０の幅方向の両端に取り付けられた波板側面押さえ板１４２とを備えて構成されている。
【００２４】
ガイドブロック１４０は、波板材１０の上下方向（厚さ方向）への斜行（上下方向への逃げ挙動）を抑制するためのガイド部材であり、一つおきに跳ね出し板１４１を挟んで積層されている。また、ガイドブロック１４０には、積層方向に貫通する位置決め用穴１４０ａが２箇所に形成されている。
【００２５】
このガイドブロック１４０を設けることにより、とくに成形ロール部１１とピッチ詰めロール部１２との間において、ピッチ詰めを行う際に波板材１０が上下方向に斜行するのを抑えることができるため、波板頂部同士を確実に圧接させることができる。
【００２６】
跳ね出し板１４１は、各ロールの成形歯１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂから、その表面に密着している波板材１０を分離するためのガイド部材である。図１に示すように、跳ね出し板１４１は、波板材１０を成形方向に搬送したときに、先端部１４１ａが波板材１０に形成されたスリット穴２０の列間に位置するように配置されている。各跳ね出し板１４１の配置間隔は、ガイドブロック１４０の幅により調整することができる。
【００２７】
図１に示す各ロールの成形歯には、跳ね出し板１４１のくさび形状の先端部１４１ａと嵌合するための複数の溝部がロール円周に沿って形成されている。すなわち、成形ロール１１ａ、１１ｂの成形歯１１０ａ、１１０ｂには、跳ね出し板１４１の先端部１４１ａと嵌合する位置に４箇所の溝部１１１ａ、１１１ｂが、またピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂの成形歯１２０ａ、１２０ｂには、跳ね出し板１４１の先端部１４１ａと嵌合する位置に４箇所の溝部１２１ａ、１２１ｂがそれぞれ形成されている。また、各跳ね出し板１４１には、積層方向に貫通する図示しない位置決め用穴が２箇所に形成されている。
【００２８】
波板側面押さえ板１４２は、波板材１０の横方向（幅方向）への斜行を抑制するためのガイド部材であり、一体化されたブロックの幅方向の両端に配置されている。また、波板側面押さえ板１４２には、ガイドブロック１４０及び跳ね出し板１４１のそれぞれに形成された位置決め用穴と連通する位置決め用穴１４２ａが４箇所に形成されている。
【００２９】
この波板側面押さえ板１４２は、とくに成形ロール部１１とピッチ詰めロール部１２との間において、ピッチ詰めを行う際に波板材１０が左右方向に逃げるのを抑えることができるため、波板頂部同士を確実に圧接させることができる。
【００３０】
本実施例のガイド部１４は、図１に示すように、ガイドブロック１４０と跳ね出し板１４１とを交互に積層したブロックを２つ用意して対向配置するとともに、その両側に波板側面押さえ板１４２を取り付け、ボルト１４３を４箇所の位置決め用穴に貫通させてナット１４４で締結することにより完成する。上下に配置されたブロック間には、波板材１０を通過させるための内部空間（搬送路）が形成されている。
【００３１】
上記のように構成されたガイド部１４においては、ピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂに形成された溝部１２１ａ、１２１ｂと、跳ね出し板１４１の先端部１４１ａとが嵌合しているため、各ロールの成形歯と波板材１０とが密着している場合でも、溝部１２１ａ、１２１ｂと波板材１０との間に入り込んだ跳ね出し板１４１の先端部１４１ａによって、各ロールの成形歯から波板材１０を確実に分離することができる。
【００３２】
そして、跳ね出し板１４１は、その先端部１４１ａが波板材１０に形成されたスリット穴２０の列間に位置するように配置されているため、ピッチ詰めの際に跳ね出し板１４１の先端部が波板材１０のスリット穴２０に引っ掛かることがなく、波板材１０がスリット穴２０の部分で変形するトラブルを発生させることなしに所望の波板形状にピッチ詰めを行うことができる。
【００３３】
次に、上記のように構成された波板製造装置１００を用いて波板を製造する手順を説明する。
【００３４】
まず、成形ロール１１ａ（或いは他のロールを含めて）を上方に持ち上げて、フラットな波板材１０を形状出しロール部１３の出口付近まで通過させる。そして、図１に示すように、成形ロール１１ａ（或いは他のロールを含めて）を定位置に戻して、成形ロール部１１の成形ロール１１ａ、１１ｂを矢印方向に回転駆動する。これにより、図２に示すように、波板材１０は第１波形形状に成形される（一次成形工程）。このとき、ピッチ詰めロール部１２及び形状出しロール部１３のロールは停止させておく。
【００３５】
波板材１０の第１波形形状に形成された部分は、やがてピッチ詰めロール部１２に達して、ピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂ間に突き当たる。この後、更に成形ロール１１ａ、１１ｂを回転駆動すると、第１波形形状に成形された波板材１０は成形ロール部１１の入口側で一時的に堰き止められ、成形ロール部１１からの波板排出力により波板頂部同士が圧接されて第２波形形状となる（この工程をピッチ詰めという）。このとき、第２波形形状の部分がピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂの成形歯１２０ａ、１２０ｂと噛み合うように、ピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂを矢印方向に所定角度だけ回転駆動してもよい。
【００３６】
この後、成形ロール１１ａ、１１ｂを回転駆動し続けると、第２波形形状の部分が成形ロール部１１とピッチ詰めロール部１２との間に溜まることになる。そして、第２波形形状の部分が成形ロール部１１の出口付近まで溜まった段階で、成形ロール部１１、ピッチ詰めロール部１２及び形状出しロール部を同期駆動して、上記各ロール部から波板材１０を１山づつ下流側に排出させる。この同期駆動を開始した後は、波板材１０を成形ロール部１１とピッチ詰めロール部１２との間に一時的に堰き止める必要はなく、成形ロール部１１から排出される第１波形形状の１山が成形ロール部１１とピッチ詰めロール部１２との間で順に圧接され、１山づつ第２波形形状に成形される。
【００３７】
上記同期駆動により、図３に示すように、ピッチ詰めロール１２ａ、１２ｂに形成された成形歯１２０ａ、１２０ｂでは、山部分が波板材１０の圧接された波板頂部間に入り込み、谷部分が波板頂部を全面で押さえながら波板頂部同士を分離して、第２波形形状よりも波板ピッチの広い第３波形形状に成形される（二次成形工程）。
【００３８】
続いて、図４に示すように、波板材１０は形状出しロール１３ａ、１３ｂの成形歯１３０ａ、１３０ｂにより、第３波形形状に成形された波板頂部間が押し広げられる。その後、形状出しロール１３部から排出された波板材１０は波板ピッチが縮まり、目標波形形状に成形される（三次成形工程）。
【００３９】
以上説明したように、本実施例によれば、二次成形工程において、成形ロール部１１の波板排出力を利用して波板頂部同士が圧接するまで波板ピッチを詰めるようにしているため、ステンレス材のような反発力の大きな材料を使用した場合でも、成形後に山が戻ってしまうことがなく、波板形状を均一なものとすることができる。
【００４０】
また、ガイド部１４（１５）は、跳ね出し板１４１の先端部１４１ａが波板材１０に形成されたスリット穴２０の列間に位置しているため、ピッチ詰めの際に跳ね出し板１４１の先端部が波板材１０のスリット穴２０に引っ掛かることがなく、波板材１０がスリット穴２０の部分で変形するトラブルを発生させることなしに所望の波板形状にピッチ詰めを行うことができる（請求項１の効果）。
【００４１】
したがって、本実施例の波板製造装置１００においては、ピッチ詰め成形後の波板形状にばらつきがなく、また波板材１０がスリット穴２０の部分で変形するトラブルを発生させることなしに、波板を所望の形状にピッチ詰め成形することができる。
【００４２】
また、特開平１１−１４７１４９号公報に開示された製造方法では、波板成形に４段階の工程を設けており、このうち形状出しは２段階の工程で波板を引っ張っている。しかしながら、本実施例では、形状出しの工程を１工程減らすことができるため、製造ラインを短縮することができる。
【００４３】
また、波板ピッチ詰め成形（波板高さ＞波板ピッチ）の加工が出来ることにより、波板が密となり、メタル担体の容積当たり素材面積は増加するので、触媒を同じ面積で使用する場合では、容積を減少することができ、メタル担体の小型化が可能となる。また、成形後の平板と波板のなす角度が大きくなるため、圧迫力の伝搬が大きくなり、担体製造時の絞り工程が割愛され、拡散接合によるロウ付け特性を改善することができる。
【００４４】
さらに、波板の高さが大きくなることで巻数が減少し、担体素材の単位面積当たりの平板と波板がなすフィレット数が削減され、触媒量を削減することができる。
【００４５】
なお、本実施例では、メタル担体のコアに用いられる波板の製造装置について説明したが、本発明はこれらの用途に限定されるものではなく、波板を用いた他の工業製品一般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例の波板製造装置に用いられるガイド部の分解斜視図。
【図２】波板製造装置の概略構成図
【図３】波板の平面図。
【図４】ピッチ詰めロールの部分拡大図。
【図５】形状出しロール部の部分拡大図。
【図６】ガイド部の構成を示す分解斜視図。
【符号の説明】
【００４７】
１０…波板材
１１…成形ロール部
１１ａ、１１ｂ…成形ロール
１２…ピッチ詰めロール部
１２ａ、１２ｂ…ピッチ詰めロール
１３…形状出しロール部
１３ａ、１３ｂ…形状出しロール
１４、１５…ガイド部
２０…スリット穴
１００…波形製造装置
１１０ａ、１２０ａ、１３０ａ…成形歯
１１１ａ、１２１ａ…溝部
１４０…ガイドブロック
１４０ａ、１４２ａ…位置決め用穴
１４１…跳ね出し板
１４２…波板側面押さえ板
１４３…ボルト
１４４…ナット
【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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