(57)【要約】【課題】ハニカム構造体の端面を閉塞したマスクテープをレーザにて千鳥状に開口する場合、ハニカム構造体の端面の外縁部においてレーザによってマスクテープを燃やした火が燃え広がらないようにする。【解決手段】穴開け工程において、ワーク２０のうちマスクテープ４０が貼り付けられた端面２１の上部に排気ダクト３０を配置し、当該排気ダクト３０のうちマスクテープ４０と対向する部分にレーザ光を通過させる通路３２を設ける、また、排気ダクト３０において当該通路３２のうちワーク２０側に開口した吸引口３３から空気を吸引する。さらに、吸引口３３にワーク２０と吸引口３３との間の空気の流れをワーク２０の軸方向に整流する筒形状の整流板３４を設け、この整流板３４を設けた状態で空気を吸引する。【選択図】図３
2008055311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱形状であって、当該柱形状の軸方向に前記柱形状の両端面（２、３）を貫通する多数のセル（４）を有し、前記各セル（４）は当該各セル（４）を前記柱形状の軸方向に分離する壁（５）を介してそれぞれが配置されており、前記各セル（４）のうち一部の開口部が栓材（６）で栓詰めされた排ガス浄化フィルタの製造方法であって、
前記多数のセル（４）が設けられた柱形状のワーク（２０）を成形する成形工程と、
前記ワーク（２０）の両端面全体にマスクテープ（４０）を貼り付けるマスキング工程と、
前記マスクテープ（４０）に穴を開ける穴開け工程と、
前記マスクテープ（４０）のうち当該マスクテープ（４０）に穴開けされた場所に該当するセル（４）の開口部に前記栓材（６）を設ける栓詰め工程と、を含んでおり、
前記穴開け工程では、前記ワーク（２０）のうち前記マスクテープ（４０）が貼り付けられた端面（２１）の上部に排気ダクト（３０）が配置されており、当該排気ダクト（３０）のうち前記マスクテープ（４０）と対向する部分にレーザ光を通過させる通路（３２）が設けられたものにおいて、当該通路（３２）のうち前記ワーク（２０）側に開口した吸引口（３３）から空気を吸引する際、前記吸引口（３３）に前記ワーク（２０）と前記吸引口（３３）との間の空気の流れを前記ワーク（２０）の軸方向に整流する筒形状の整流部材（３４）を設置した状態で前記排気ダクト（３０）にて前記空気を吸引しつつ、前記排気ダクト（３０）において前記ワーク（２０）の反対側からレーザ光を前記通路（３２）、前記整流部材（３４）の各中空部分を介して前記マスクテープ（４０）に照射することで、前記マスクテープ（４０）に穴開けを行うことを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。
【請求項２】
前記穴開け工程では、前記排気ダクト（３０）側から前記ワーク（２０）に前記レーザ光を照射する際、前記レーザ光の照射位置を固定した状態で前記レーザ光の照射角度を変更して前記レーザ光を前記マスクテープ（４０）に照射するようになっており、
前記整流部材（３４）として、前記筒形状の整流部材（３４）において軸方向に垂直な方向の最小長さが、前記レーザ光を最大照射角度で照射したとき、前記レーザ光が前記整流部材（３４）に当たることなく前記マスクテープ（４０）に達する長さのものを用いることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排出ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関から排出される排ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタを製造する方法が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、貫通孔としての複数のセルがハニカム状に設けられたセラミックハニカム構造体を成形する成形工程と、このセラミックハニカム構造体の端面全体、すなわち各セルが開口している端面にマスクテープを貼付するマスキング工程と、 マスクテープのうちセラミックハニカム構造体の各セルが千鳥状に穴開けされた状態になるようにマスクテープに穴開けを行う穴開け工程と、マスクテープに穴開けされたセルの開口部分に栓材を設ける栓詰め工程とを順に行う排ガス浄化フィルタの製造方法が提案されている。
【０００３】
上記各工程のうち穴開け工程では、マスクテープにレーザを照射してマスクテープを燃やすことにより、マスクテープを千鳥状に開口させている。このように、レーザにてマスクテープを燃やす場合、マスクテープが燃えることにより煙が生じるため、ハニカム構造体の端面上部に配置させた排気ダクトにより煙を吸引している。
【特許文献１】特開２００４−１５４７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、穴開け工程にてマスクテープをレーザで穴開けする場合、開口すべきセルを閉塞するマスクテープが燃えた火が、排気ダクトによる排気の吸引によって生じる気流の流れによって、隣のセルを閉塞しているマスクテープに燃え移ってしまうという問題が生じる。これにより、マスクテープを過剰に燃やしてしまい、マスクテープを千鳥状に開口できなくなってしまう。
【０００５】
このような火の燃え移りは、ハニカム構造体の端面の外縁部分で特に顕著に発生する。すなわち、ハニカム構造体の外周部分は排気の流れの影響を受けやすい。このため、ハニカム構造体の側面から端面に流れる気流によって、端面の外縁部から端面の中心部に流れる気流が発生し、火が端面の外縁部から中心部に燃え広がってしまう。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、ハニカム構造体の端面を閉塞したマスクテープをレーザにて千鳥状に開口する場合、ハニカム構造体の端面の外縁部においてレーザによってマスクを燃やした火が燃え広がらないようにすることができる排ガス浄化フィルタの製造方法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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、穴開け工程において、ワーク（２０）のうちマスクテープ（４０）が貼り付けられた端面（２１）の上部に排気ダクト（３０）を配置させ、当該排気ダクト（３０）のうちマスクテープ（４０）と対向する部分にレーザ光を通過させる通路（３２）を設け、当該通路（３２）のうちワーク（２０）側に開口した吸引口（３３）から空気を吸引する。このとき、吸引口（３３）にワーク（２０）と吸引口（３３）との間の空気の流れをワーク（２０）の軸方向に整流する筒形状の整流部材（３４）を設け、この整流部材（３４）を設けた状態で空気を吸引すると共に、レーザ光を通路（３２）、整流部材（３４）の各中空部分を介してマスクテープ（４０）に照射することで、マスクテープ（４０）に穴開けを行うことを特徴とする。
【０００８】
これにより、排気ダクト（３０）で空気を吸引する際、排気ダクト（３０）の吸引口（３３）とワーク（２０）との間の空気を整流部材（３４）によって仕切ることができるので、ワーク（２０）の周囲からワーク（２０）の吸引口側に流れる気流を抑制することができ、整流部材（３４）の中空部分の空気の気流をワーク（２０）の軸方向に生じさせることができる。したがって、排気ダクト（３０）の吸引口（３３）とワーク（２０）との間において、ワーク（２０）の端面（２１）の面方向に流れる気流を抑制することができ、マスクテープ（４０）にレーザ光を照射したときにマスクテープ（４０）に生じた火をワーク（２０）の端面（２１）の面方向に燃え広がらないようにすることができる。
【０００９】
このように、排気ダクト（３０）に整流部材（３４）を設けることにより、特にワーク（２０）の外縁部におけるマスクテープ（４０）に穴開けする場合において、ワーク（２０）の端面（２１）の外縁部から中央部への方向に流れる気流を抑制することができる。
【００１０】
また、穴開け工程では、排気ダクト（３０）側からワーク（２０）にレーザ光を照射する際、レーザ光の照射位置を固定した状態で照射角度を変更してレーザ光をマスクテープ（４０）に照射することができる。このような場合、整流部材（３４）として、筒形状の整流部材（３４）において軸方向に垂直な方向の最小長さが、レーザ光を最大照射角度で照射したときにレーザ光が整流部材に当たることなくマスクテープ（４０）に達する長さのものを用いることが好ましい。
【００１１】
これにより、レーザ光の照射角度を変更してマスクテープ（４０）に穴開けを行う際、レーザ光の最大照射角度の範囲でマスクテープ（４０）の穴開けを行うことができる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される排ガス浄化フィルタ（いわゆるＤＰＦ）は、例えば車両の排気ガスに含まれる汚染物質を浄化して大気に排出させるものとして用いられる。
【００１５】
図１は、本発明の製造方法により製造される排ガス浄化フィルタの斜視図である。この図に示されるように、排ガス浄化フィルタ１は、円柱形状を有しており、例えばセラミックスの焼結品として構成されるものである。円柱の径は、例えばφ１５９ｍｍである。
【００１６】
また、排ガス浄化フィルタ１の内部は蜂の巣構造、すなわちハニカム構造になっており、円柱の軸方向に貫通する多数の孔を有している。本実施形態では、排ガス浄化フィルタ１の両端面２、３を貫通する孔をセル４と呼ぶ。すなわちセル４は通路をなしている。各セル４は、当該各セル４を分離する壁５を介してそれぞれが隣接しており、各セル４が円柱の軸に垂直な方向に配列されることで、上記ハニカム構造体が構成されている。このようなセル４においては、円柱の軸方向に垂直な方向の断面が例えば四角形状になっている。
【００１７】
そして、排ガス浄化フィルタ１の一方の端面２においては、当該端面２の外縁部に位置する各セル４の開口部に栓材６が設けられており、栓詰めされた状態になっている。同様に、上記排ガス浄化フィルタ１の一方の端面２のうち中央部に位置する各セル４には、栓材６が千鳥状に設けられている。すなわち、端面２の中央部に位置する任意のセル４に栓材６が設けられている場合、そのセル４の隣のセル４は開口した状態（栓材６が設けられていない状態）になっている。なお、図１では、栓詰めされたセル４を斜線で示してある。
【００１８】
さらに、排ガス浄化フィルタ１の他方の端面３のうち外縁部に位置する各セル４の開口部には、上記一方の端面２と同様に栓材６が設けられている。また、この排ガス浄化フィルタ１の他方の端面３のうち中央部に位置する各セル４には、栓材６が千鳥状に設けられている。この場合、端面３に千鳥状に栓詰めされた栓材６は、端面２側で栓詰めされていないセル４の開口部に栓材６がそれぞれ千鳥状に設けられている。以上が、排ガス浄化フィルタ１の構成である。
【００１９】
このような排ガス浄化フィルタ１を通過する排気ガスは、まず、排ガス浄化フィルタ１の一方の端面２から各セル４のうち開口したセル４内に導かれる。そして、セル４内に導かれた排気ガスは、排気ガスが導かれたセル４と隣のセル４とを分離する壁５を通過することで壁５内で汚染物質が取り除かれ、隣のセル４内を通って排ガス浄化フィルタ１の他方の端面３から排出される。
【００２０】
このように、排気ガスが排ガス浄化フィルタ１内を通過することで、排気ガスに含まれる汚染物質が除去される仕組みになっている。
【００２１】
次に、上記排ガス浄化フィルタ１の製造方法について、図を参照して説明する。まず、原料粉末と水とを混練したセラミック材料を型から押し出すことにより、ハニカム成形体を成形する押出工程を行う。続いて、当該ハニカム成形体を一定の長さに切断する切断工程を行い、生の状態のハニカム成形体を得る。以下では、切断工程により個々に分割されたハニカム成形体をワークという。
【００２２】
そして、ワークを乾燥させる乾燥工程を行い、ワークの水分を除去する。本工程では、完全にワークを焼成しない程度にワークを加熱する。この後、ワークの両端面に各端面と同じ形状（本実施形態では円状）のマスクテープを貼り付けるマスキング工程を行う。本工程では、マスクテープとして例えばポリエステル系の粘着性を有するシートを用いることが好ましい。
【００２３】
次に、マスクテープに穴を開ける穴開け工程を行う。本工程では、マスク加工装置を用いてマスクテープに穴開けを行う。まず、マスク加工装置について説明する。図２は、穴開け工程で用いるマスク加工装置の構成図である。この図に示されるように、マスク加工装置１０は、ＸＹステージ１１と、視覚装置１２と、レーザ加工装置１３と、制御装置１４と、を備えて構成されている。
【００２４】
ＸＹステージ１１は、ワーク２０を搭載して視覚装置１２、レーザ加工装置１３に順にワーク２０を移動させる移動手段である。視覚装置１２は、ワーク２０の端面２１全体を撮影する撮影手段である。この視覚装置１２にて撮影された画像データは制御装置１４に入力される。なお、図２においてワーク２０に貼り付けられたマスクテープを省略してある。
【００２５】
また、レーザ加工装置１３は、ワーク２０の端面２１、すなわちマスクテープにレーザ光を照射してマスクテープを燃やすことによりマスクテープに穴開けを行うものである。本実施形態では、レーザ光の最大照射角度が例えば１１０度のものが採用される。レーザ光の最大照射角度とは、レーザ光の照射位置を固定した状態でレーザ光を照射できる照射範囲を指す。レーザとしては、例えばＣＯ２レーザが採用される。
【００２６】
制御装置１４は、ＸＹステージ１１を駆動する機能、視覚装置１２から入力される画像データに基づき、マスクテープのうちどの場所を穴開けするかを演算する機能、演算結果に基づいてレーザ加工装置１３を駆動し、マスクテープに穴開けを行う機能を有するものである。このような制御装置１４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等を備えたパーソナルコンピュータとして構成され、マスク加工を行うためのプログラムを実行することでマスク加工を行うようになっている。
【００２７】
図３は、上記マスク加工装置１０のうち、レーザ加工装置１３付近の詳細図である。この図に示されるように、ＸＹステージ１１に搭載されたワーク２０とレーザ加工装置１３との間に排気ダクト３０が設置されている。
【００２８】
この排気ダクト３０は、マスクテープ４０にレーザ光が照射されることで生じた煙を吸引するものであり、煙を吸引のためのファン３１と、レーザ光を通過させる通路３２と、を備えている。このような排気ダクト３０においてファン３１が制御装置１４により駆動されると、ＸＹステージ１１側からレーザ加工装置１３レーザ光の照射窓１３ａ側に空気が流れ、空気が排気ダクト３０内に吸い込まれることで煙が吸引されるようになっている。
【００２９】
また、本実施形態では、この排気ダクト３０の吸引口３３に整流板３４（本発明の整流部材に相当する）が取り付けられている。この整流板３４は、排気ダクト３０の吸引口３３とワーク２０の端面２１との間の空気が排気ダクト３０に吸引されないようにするための遮断手段である。このような整流板３４は燃えないもので構成され、例えば金属板が採用される。
【００３０】
図４は、整流板３４の外観図である。この図に示されるように、整流板３４は筒形状をなしており、中空部分にレーザ光が通過するようになっている。つまり、整流板３４はレーザ光を囲うように構成され、レーザ光の照射経路上に配置されている。このような整流板３４は、当該整流板３４を構成する筒形状の外壁部分が、ワーク２０の端面２１方向、すなわちワーク２０の端面２１のうち外縁部から中央部に流れる気流を遮断し、空気がワーク２０の軸方向に流れて排気ダクト３０に吸引されるように整流する機能を有している。
【００３１】
また、整流板３４として、当該筒形状の整流部材３４において軸方向に垂直な方向の最小長さが、レーザ光の照射角度を含む大きさであることが好ましい。具体的には、レーザ加工装置１３のレーザ光の照射窓１３ａからレーザ光を最大照射角度で照射したとき、レーザ光が整流板３４に当たることなくワーク２０の端面２１に達するように整流板３４の内径が決定される。以上が、マスク加工装置１０の構成である。
【００３２】
なお、整流板３４の両端面のうちワーク２０の端面２１に対向する下端面とワーク２０の端面２１との間の隙間は小さいほど良いが、各ワーク２０の寸法ばらつきによってワーク２０の端面２１と整流板３４との間の距離がばらつくため、この距離は各ワーク２０の寸法ばらつきを考慮して設定される。
【００３３】
そして、本穴開け工程では、図２に示されるようにワーク２０をＸＹステージ１１に乗せ、ワーク２０を乗せたステージを視覚装置１２の撮影場所まで移動させる。そして、視覚装置１２にてワーク２０の端面２１全体を撮影し、撮影した画像の画像データを制御装置１４に入力する。
【００３４】
次に、制御装置１４にて、上記画像データに基づき、ワーク２０の端面２１のうちどの場所のマスクテープ４０を穴開けするかを演算する。具体的には、画像の中からワーク２０の最外周セルを探し、ワーク２０の端面２１の形状および各セル４の位置を把握する。そして、各セル４の重心を検出し、その座標を取得する。
【００３５】
この後、マスクテープ４０のうちどのセル４に該当する場所を穴開けするかを判定する。すなわち、上述のように、排ガス浄化フィルタ１の端面２１の外縁部を栓詰めすると共に、端面２１の中央部を千鳥状に栓詰めするため、これら栓詰めするセル４の部分のマスクテープ４０をレーザ光で穴開けすることとなる。したがって、制御装置１４にてこれら栓詰めするセル４の座標を取得する。
【００３６】
なお、本実施形態では、ワーク２０の端面２１を例えば９分割のエリアに分割し、エリア毎にレーザ光によって穴開けを行う。すなわち、１つのエリア内でレーザ光の照射角度を調整することにより、ＸＹステージ１１を固定した状態でレーザ光による加工ができるようになっている。
【００３７】
そして、ＸＹステージ１１にてワーク２０をレーザ加工装置１３に移動させる。これにより、ワーク２０は図３に示された状態に配置される。この状態で、排気ダクト３０により空気を吸引しつつ、マスクテープ４０にレーザ光を照射してマスクテープ４０を燃やすことにより、マスクテープ４０に穴開けを行う。
【００３８】
具体的には、上記のように９分割した１つのエリアの中心の上部にレーザ加工装置１３のレーザ光の照射窓１３ａが配置されるようにワーク２０を配置し、ＸＹステージ１１の位置を固定する。この後、制御装置１４にて取得された穴開けすべきマスクテープ４０に、レーザ光の照射角度を変えつつレーザ光を照射することにより、マスクテープ４０に穴開けを行う。
【００３９】
穴開けの際、ファン３１を駆動して排気ダクト３０内にマスクテープ４０が燃えたことによって生じた煙を吸引する。このとき、排気ダクト３０の吸引口３３とワーク２０の端面２１との間の空間をワーク２０の軸方向に仕切る整流板３４によって、ワーク２０の端面２１の面方向に流れる気流を抑制する。
【００４０】
つまり、排気ダクト３０により煙を吸引すると、気流はＸＹステージ１１から排気ダクト３０の吸引口３３側に生じるため、ワーク２０の周辺では気流はワーク２０の側面、端面２１の外縁部、そして端面２１の中央部に発生するが、上記整流板３４によって端面２１の外縁部から中央部への気流の流れを抑制しているため、ワーク２０の端面２１と吸引口３３との間の空気の流れをワーク２０の軸方向に整流することができる。
【００４１】
こうして、ワーク２０の端面２１の外縁部から中央部への方向に流れる気流を抑制することで、特に、ワーク２０の端面２１の外縁部においてマスクテープ４０を燃やしたときに発生した火を燃え広がらないようにすることができる。
【００４２】
この後、１つのエリアにおいてマスクテープ４０の穴開けが終了すると、ＸＹステージ１１を駆動して、９分割された他のエリアの中心の上部にレーザ光の照射窓１３ａが配置されるようにワーク２０を移動させ、他のエリアにおけるマスクテープ４０の穴開けを随時行う。こうして、ワーク２０の一方の端面２１におけるマスクテープ４０の穴開けが終了する。
【００４３】
本工程では、さらにワーク２０の他方の端面についても、上記と同様にマスクテープ４０の穴開けを行う。ただし、ワーク２０の他方の端面のうち中央部においてマスクテープ４０を千鳥状に穴開けする場合、ワーク２０の一方の端面２１の中央部に千鳥状に穴開けされた場合に対し、セル４一つ分だけ千鳥模様がシフトするようにマスクテープ４０に穴開けを行う。
【００４４】
次に、マスクテープ４０に穴開けされた各セル４の開口部分に栓材６を設ける栓詰め工程を行う。これは、セラミック液にワーク２０の両端面を浸し、マスクテープ４０が穴開けされた部分のセル４にこのセラミック液を栓詰めする。そして、栓詰めがなされたワーク２０の両端面を加熱することで栓材６を形成する。この後、上記ワーク２０を例えば１５００℃で焼成する焼成工程を行うことで、図１に示される排ガス浄化フィルタ１が完成する。なお、マスクテープ４０はこの焼成工程において燃えてなくなる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態では、ワーク２０の両端面に貼り付けたマスクテープ４０に穴開けを行う際、排気ダクト３０の吸引口３３に整流板３４を設けたことが特徴となっている。この整流板３４によって排気ダクト３０とワーク２０の端面２１との間をワーク２０の軸方向に仕切ることにより、マスクテープ４０から生じた煙を排気ダクト３０で吸引する際、ワーク２０の端面２１の面方向に流れる気流を抑制することができる。すなわち、ワーク２０の端面２１において、外縁部から中央部への方向に流れる気流を抑制することができる。したがって、特にワーク２０の端面２１の外縁部に位置するマスクテープ４０をレーザ光で穴開けする際、マスクテープ４０が燃えた火が外縁部から中央部へ燃え広がらないようにすることができる。これにより、ワーク２０の不良の数を低減できる。
【００４６】
（他の実施形態）
上記実施形態では、整流板３４の開口形状が四角形のものが採用されているが、筒形状の開口部分が円形状のものを整流板３４として採用しても構わない。
【００４７】
上記実施形態では、円柱形状の排ガス浄化フィルタ１について説明したが、排ガス浄化フィルタ１の形状は円柱形状に限定されるものではなく、角柱等の他の柱形状のものであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の製造方法により製造される排ガス浄化フィルタの斜視図である。
【図２】穴開け工程で用いるマスク加工装置の構成図である。
【図３】図２に示されるマスク加工装置のうち、レーザ加工装置付近の詳細図である。
【図４】整流板の外観図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…排ガス浄化フィルタ、２、３…排ガス浄化フィルタの端面、４…セル、５…壁、６…栓材、２０…ワーク、２１…ワークの端面、３０…排気ダクト、３２…通路、３３…吸引口、３４…整流板、４０…マスクテープ。
【図１】
2008055311.tif 000003
【図２】
2008055311.tif 000004
【図３】
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【図４】
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