(57)【要約】【課題】波板の巻き上げ終端部に大きい段差がなく、コンテナに圧入してもセル形状に局部的な変形が生じることのないメタル担体を得ること。【解決手段】金属製帯状の波板（１ａ）と金属製帯状の平板（１ｂ）とを重ね合わせたものを渦巻状に巻き上げたメタル担体１であって、渦巻最外周に位置する前記波板（１ａ）の終端近傍部の波形の高さが、終端に向かうほど順次小さくなっている。【選択図】図１
2008194591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製帯状の波板（１ａ）と金属製帯状の平板（１ｂ）とを重ね合わせたものを渦巻状に巻き上げたメタル担体１であって、渦巻最外周に位置する前記波板（１ａ）の終端近傍部の波形の高さが、終端に向かうほど順次小さくなっていることを特徴とするメタル担体。
【請求項２】
互いに対向配置された上部偏心カム（１０１）と下部偏心カム（１０２）を有し、前記上部偏心カム（１０１）と前記下部偏心カム（１０２）との間に金属製帯状の波板（１ａ）を通される間隙（１０８）が形成され、前記上部偏心カム（１０１）と前記下部偏心カム（１０２）とが同期回転することにより前記間隙（１０８）が前記波板（１ａ）の終端成形前の波高さ寸法より小さい寸法に連続的に小さくなることを特徴とする波板終端成形装置。
【請求項３】
互いに対向配置された上部偏心カム（１０１）と下部偏心カム（１０２）を有し、前記上部偏心カム（１０１）と前記下部偏心カム（１０２）との間に間隙（１０８）が形成され、前記上部偏心カム（１０１）と前記下部偏心カム（１０２）とが同期回転することにより前記間隙（１０８）が終端成形対象の波板（１ａ）の終端成形前の波高さ寸法より小さい寸法に連続的に小さくなる波板終端成形装置１００を用い、
前記間隙（１０８）に終端成形対象の波板（１ａ）を通し、当該波板（１ａ）の終端となる側を把持した状態で、前記上部偏心カム（１０１）と前記下部偏心カム（１０２）とを同期回転駆動し、当該同期回転に追従して前記波板（１ａ）を終端把持位置より遠ざかる方向に移動させると共に、前記間隙（１０８）が小さくなることにより波板（１ａ）の波形状の複数個の山部を前記上部偏心カム（１０１）と前記下部偏心カム（１０２）とで順次挟み込み、当該複数個の山部を順次大きく押し潰すことを特徴とする波板終端成形方法。
【請求項４】
連続的に送られてくる波板（１ａ）の巻き取り過程において前記波板（１ａ）の終端成形を行うものであり、前記波板（１ａ）のを所定の巻き取り長さに切断する波板切断手段（７０）の下刃（７１）と上刃（７２）とを切断寸前位置まで移動させて前記下刃（７１）と前記上刃（７２）とで前記波板（１ａ）の終端となる側を把持することを特徴とする請求項３に記載の波板終端成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、メタル担体および波板終端成形方法及び装置に関し、特に、排気ガス浄化の触媒コンバータに用いられるメタル担体およびメタル担体等に用いられる波板の終端成形方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、メタル担体による触媒コンバータ（排気ガス浄化装置）としては、例えば、図８に示されているように、ステンレス箔材の波板１１ａと平板１１ｂとを重ね合わせたものを渦巻状に巻き上げたハニカム構造で、メタル担体１１を、図７に示されているように、円筒状のコンテナ１２に圧入した浄化装置がある。この浄化装置では、波板１１ａと平板１１ｂとを拡散接合すると共に、コンテナ１２とメタル担体１１とをろう付けし、その状態で、メタル担体１１波板１１ａや平板１１ｂの表面に触媒付けされる。コンテナ１２の両端部には排気ガスをメタル担体１１による触媒部へ導入・導出するための入口、出口となるディフューザ１３、１４が溶接されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ハニカム構造のメタル担体１１は、図８、図９に示されているように、帯状の波板１１ａと平板１１ｂとを交互に重ね、これらを芯金１４の周りに渦巻状（ロール状）に巻き上げ、波板１１ａの頂部と平板１１ｂとを接合したものであり、波板１１ａと平板１１ｂで囲まれた多数のセル１５を排気ガスが流れるようになっている。
【０００４】
このメタル担体１１は、図８に示されているように、渦巻状（ロール状）に巻いた状態で、図１０に示されているように、円筒状のコンテナ１２に圧入されることになる。
【０００５】
また、ハニカム構造の触媒コンバータ（排気ガス浄化装置）として、円筒状のコンテナの内周部に緩衝部材を装着した状態でハニカム構造のセラミック担体（ハニカム構造体）を挿入し、その状態でスビニング加工によってコンテナ両端部をディフューザ形状に縮径させてセラミック担体を保持するようにしたものがある（例えは、特許文献２）。
【０００６】
この触媒コンバータでは、セラミック担体の横断面形状が円形で、緩衝部材としては、全周に亘って厚さが一定のものが用いられる。
【特許文献１】特許２７７９５１６号公報
【特許文献２】特開２００４‐３６３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
波板１１ａと平板１１ｂを渦巻状（ロール状）に巻き上げて構成したメタル担体１１には、図８に示されているように、巻き上げ終端部Ｋに波板１１ａの波形の高さに相当する大きい段差Ｈが生じることになる。このため、メタル担体１１を円筒形状のコンテナ１２に圧入した段階で、その巻き上げ終端部Ｋの段差Ｈにより局部的な変形が起きる。そして、その変形がメタル担体１１の中心部に向かって伝播することにより、メタル担体１１のセル１５の形状が設計形状とは違ったものとなり、性能低下につながると云った問題点が生じる。
【０００８】
この問題は、使用する波板１１ａの波形状が、浄化性能を高めるために、図１１（ｂ）に示す波形の高さｆｈの低いＢタイプのものから、図１１（ａ）に示す波形の高さｆｈの高いＡタイプのものへと変化してきたことによって、より顕著なものとなっている。
【０００９】
ここで、Ｂタイプの波板は、波形の高さｆｈと波形のピッチｆｐの比ｆｈ／ｆｐが１未満（ｆｈ／ｆＰ＜１）であり、Ａタイプの波板は、波形の高さｆｈと波形のピッチｆｐの比ｆｈ／ｆｐが１以上（ｆｈ／ｆｐ≧１）である。
【００１０】
上述したように、特許２７７９５１６号公報に示されているようなメタル担体１１では、巻き上げ終端部Ｋにおける段差Ｈによってメタル担体１１を円筒形状のコンテナ１２へ圧入するときに、セル形状に局部的な変形が生じ、その変形が中心部に向かって伝播することでメタル担体１１の形状が設計したときの形状とは違ったものとなり、性能低下につながってしまうという問題点があった。
【００１１】
このことに対して、特開２００４−３６３９８号公報に示されているような厚さが一定の緩衝部材を、上述したように、巻き上げ終端部Ｋに段差Ｈを有するメタル担体１１の保持に用いると、緩衝部材が巻き上げ終端部Ｋの段差Ｈを吸収することができず、担体保持力が安定しないことから、メタル担体１１の抜け落ちなどの問題が懸念される。さらには、追加部品として緩衝部材が必要となるため、コスト増を招くことになる。
【００１２】
本発明の目的は、波板の巻き上げ終端部に大きい段差がなく、コンテナに圧入してもセル形状に局部的な変形が生じることのないメタル担体およびメタル担体等に用いられる波板の終端成形方法及び装置に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるメタル担体は、金属製帯状の波板と金属製帯状の平板とを重ね合わせたものを渦巻状に巻き上げたメタル担体であって、渦巻最外周に位置する前記波板の終端近傍部の波形の山高さが、終端に向かうほど順次小さくなっている。
【００１４】
本発明による波板終端成形装置は、互いに対向配置された上部偏心カムと下部偏心カムを有し、前記上部偏心カムと前記下部偏心カムとの間に金属製帯状の波板を通される間隙が形成され、前記上部偏心カムと前記下部偏心カムとが同期回転することにより前記間隙が前記波板の終端成形前の波高さ寸法より小さい寸法に連続的に小さくなる。
【００１５】
本発明による波板終端成形方法は、互いに対向配置された上部偏心カムと下部偏心カムを有し、前記上部偏心カムと前記下部偏心カムとの間に間隙が形成され、前記上部偏心カムと前記下部偏心カムとが同期回転することにより前記間隙が終端成形対象の波板の終端成形前の波高さ寸法より小さい寸法に連続的に小さくなる波板終端成形装置を用い、前記間隙に終端成形対象の波板を通し、当該波板の終端となる側を把持した状態で、前記上部偏心カムと前記下部偏心カムとを同期回転駆動し、当該同期回転に追従して前記波板を終端把持位置より遠ざかる方向に移動させると共に、前記間隙が小さくなることにより波板の波形状の複数個の山部を前記上部偏心カムと前記下部偏心カムとで順次挟み込み、当該複数個の山部を順次大きく押し潰す。
【００１６】
本発明による波板終端成形方法は、好ましくは、連続的に送られてくる波板の巻き取り過程において前記波板の終端成形を行うものであり、前記波板を所定の巻き取り長さに切断する波板切断手段の下刃と上刃とを切断寸前位置まで移動させて前記下刃と前記上刃とで前記波板の終端となる側を把持する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるメタル担体によれば、渦巻最外周に位置する波板の終端近傍部の波形の高さが、終端に向かうほど順次小さくなっていることにより、波板の巻き上げ終端部に大きい段差が生じることがなく、コンテナに圧入してもセル形状に局部的な変形が生じることのない。また、メタル担体をコンテナに圧入したものにおいて、緩衝部材等の追加部品を必要とすることがなく、メタル担体の抜け落ちを生じることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明によるメタル担体の一つの実施形態を示している。メタル担体１は、ステンレス箔等による金属製帯状の波板１ａとステンレス箔等による金属製帯状の平板１ｂとを重ね合わせたものを、芯金４の周りに渦巻状（ロール状）に巻き上げたものである。
【００１９】
本実施形態のメタル担体１は、渦巻最外周に位置する波板１ａの終端近傍部の所定領域Ａの波形の高さが、巻き上げ終端部Ｋに向かうほど順次小さくなっている。
【００２０】
このことにより、波板１ａの巻き上げ終端部Ｋに大きい段差が生じることがなく、メタル担体１を円筒状のコンテナに圧入しても、メタル担体１のセル５の形状に局部的な変形が生じることのない。また、メタル担体１をコンテナに圧入したものにおいて、緩衝部材等の追加部品を必要とすることがなく、メタル担体１の抜け落ちを生じることもない。
【００２１】
つぎに、上述の実施形態のメタル担体１等に用いられる波板１ａの終端成形装置の一つの実施形態を、図２〜図６を参照して説明する。
【００２２】
図２はメタル担体製造装置の全体構成を示している。メタル担体製造装置は、波板素材１ｃを巻き付けられた波板素材供給スタンド５０と、波板素材供給スタンド５０より供給される波板素材１ｃを波板１ａに成形する多段ロール式の波板成形装置６０と、波板成形装置６０により成形された波板１ａを切断する波板切断機７０と、平板１ｂを巻き付けられた平板供給スタンド８０と、巻き取りスタンド９０とを有する。
【００２３】
巻き取りスタンド９０は、波板成形装置６０より波板１ａを供給されると共に平板供給スタンド８０より平板１ｂを供給され、波板１ａと平板１ｂとを重ね合わせたものを芯金４の周りに渦巻状に巻き上げ、所定外径（所定巻数）のメタル担体１を作り上げる。
【００２４】
波板切断機７０は、図３によく示されているように、固定配置の下刃７１と、上下駆動手段７３によって上下駆動される上刃（切断刃）７２を有するものであり、上刃７２の降下によって上刃７２と下刃７１とで、波板１ａを剪断式に切断する。
【００２５】
波板成形装置６０より波板切断機７０を通過して巻き取りスタンド９０へ波板１ａを送るウェブ搬送路の途中に、終端成形装置１００が設置されている。終端成形装置１００は、波板成形装置６０より連続的に送られてくる波板１ａの巻き取り過程において、波板１ａの終端成形を行うものである。
【００２６】
終端成形装置１００の詳細を、図３を参照して説明する。終端成形装置１００は、互いに対向配置された上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２とを有する。上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２は、互いに同一形状のものであり、各々回転軸１０３、１０４に取り付けられ、回転軸１０３、１０４の中心軸線周りに回転する。
【００２７】
回転軸１０３、１０４には互いに噛合する同期歯車１０５、１０６が取り付けられている。回転軸１０４には電動機１０７が駆動連結されている。
【００２８】
電動機１０７によって回転軸１０４が時計廻り方向に回転駆動されることにより、下部偏心カム１０２が時計廻り方向に回転すると共に、下部偏心カム１０２の回転に同期して上部偏心カム１０１が反時計廻り方向に同期回転する。ここでの同期回転とは、上部偏心カム１０１が反時計廻り方向に、下部偏心カム１０２が時計廻り方向に、互いに同じ回転速度で回転することを意味する。
【００２９】
上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２は、当該両者の対向部分（上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２との間）に、波板１ａを通される間隙（クリアランス）１０８が形成されている。
【００３０】
上部偏心カム１０１、下部偏心カム１０２のカム形状は、上部偏心カム１０１と下部偏心カムとが同期回転することにより、間隙１０８が波板１ａの終端成形前の波高さ寸法（通常部波高さ寸法）ｆｈより小さい寸法に連続的に小さくなる形状である。
【００３１】
図３はカム回転の初期回転位置状態を示しており、初期回転位置状態では、上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２の双方の同一カム半径Ｒ１によって間隙１０８は、終端成形前の波高さ寸法ｆｈに等しいか、これにより少し大きいクリアランスＣ１に設定される。
【００３２】
上部偏心カム１０１は、カム半径Ｒ１の部位より反時計廻り方向へ回転位相（回転角）が進むに従ってカム半径が、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７と連続的に徐々に大きくなるカム半径増大部分１０１ａを２４０度程度の回転角範囲に有し、カム半径Ｒ７の部位よりさらに反時計廻り方向へ進んだ所定の回転角範囲（３０度程度）にカム半径Ｒ７による同一カム半径部分１０１ｂを有し、同一カム半径部分１０１ｂとカム半径Ｒ１の部位とがカム半径減少部分１０１ｃによって滑らかな接続されているカムプロフィールになっている。なお、カム半径は、カムの回転中心からカム表面までの距離である。
【００３３】
下部偏心カム１０２は、上部偏心カム１０１と同一カム形状のものであり、カム半径Ｒ１の部位より時計廻り方向へ回転位相（回転角）が進むに従ってカム半径が、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７と連続的に徐々に大きくなるカム半径増大部分１０２ａを２４０度程度の回転角範囲に有し、カム半径Ｒ７の部位よりさらに時計廻り方向へ進んだ所定の回転角範囲（３０度程度）にカム半径Ｒ７による同一カム半径部分１０２ｂを有し、同一カム半径部分１０２ｂとカム半径Ｒ１の部位とがカム半径減少部分１０２ｃによって滑らかな接続されているカムプロフィールになっている。
【００３４】
上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２は同期回転するから、間隙１０８は、カム半径Ｒ１同士、カム半径Ｒ２同士、カム半径Ｒ３同士、カム半径Ｒ４同士、カム半径Ｒ５同士、カム半径Ｒ６同士、カム半径Ｒ７同士で形成され、図３、図４（ａ）、（ｂ）に示されているように、上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０の同期回転により、順次、連続的に小さくなる。
【００３５】
本実施形態では、上下カム間の間隙１０８は、図５に示されているように、カム半径Ｒ３ではクリアランスＣ１（２ｍｍ程度）より小さいクリアランスＣ２（１．４ｍｍ程度）が、カム半径Ｒ５ではクリアランスＣ２より更に小さいクリアランスＣ３（０．９ｍｍ程度）が、カム半径Ｒ７ではクリアランスＣ３より更に小さいクリアランスＣ４（０．３ｍｍ程度）が設定される。
【００３６】
終端成形を開始する以前は、上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２が、図３に示されているように、初期回転位置にあり、間隙１０８はカム半径Ｒ１によってクリアランスＣ１に設定される。これにより、上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２との間を波板１ａが自由に通過できる。
【００３７】
終端成形開始時には、図３に示されているように、波板切断機７０の上刃７２を切断寸前位置（切断手前位置）まで降下させ、下刃７１と上刃７２とで波板１ａの終端となる側（部位）を把持する。
【００３８】
つぎに、電動機１０７によって回転軸１０４の時計廻り方向の回転駆動を開始する。これにより、図４（ａ）、（ｂ）に示されているように、上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２とが初期回転位置より同期回転する。この同期回転に追従して波板１ａが波板切断機７０による終端把持位置より遠ざかる方向（図３で見て右方向）に移動すると共に、カム半径増大部分１０１ａ、１０２ａによって間隙１０８が徐々に小さくなることにより、波板１ａの波形状の複数個の山部が上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２とに順次挟み込まれ、この複数個の山部が順次大きく押し潰され、波形ピッチも徐々に大きくなる。
【００３９】
回転する上部偏心カム１０１、下部偏心カム１０２は、波板１ａとの摩擦により、波板１ａをカム回転方向に移動させるから、カム表面は、微細な凹凸を付ける等、滑り難い処理を施されていることが好ましい。
【００４０】
図４（ａ）は、上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２とが初期回転位置より９０度程度回転し、間隙１０８が半径Ｒ３によってクリアランスＣ１より小さいクリアランスＣ２になっている状態を、図４（ｂ）は、上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２とが初期回転位置より２４０度程度回転し、間隙１０８が半径Ｒ７によって最も小さいクリアランスＣ４になっている状態を各々示している。
【００４１】
このように、波板１ａの波形状の山部が上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２とに挟み込まれることにより、波板１ａは、図６（ａ）〜（ｄ）に示されているように、波形ピッチを大きくしつつ、クリアランスＣ１〜Ｃ４に応じて、波形の高さが、終端（終端把持位置）に向かうほど順次小さくなる。これにより、たとえば、クリアランスＣ１では、波形の高さ２．０ｍｍ、波形ピッチ１．６ｍｍ、クリアランスＣ２では、波形の高さ１．５ｍｍ、波形ピッチ３．１ｍｍ、クリアランスＣ３では、波形の高さ１．０ｍｍ、波形ピッチ３．８ｍｍ、クリアランスＣ４では、波形の高さ０．５ｍｍ、波形ピッチ４．２ｍｍ程度になる。
【００４２】
その後、上部偏心カム１０１と下部偏心カム１０２の回転角が、半径Ｒ７による同一カム半径部分１０１ｂ、１０２ｂの終端近くのカム回転角位置になった時点で、上刃７２を切断済位置まで降下させて波板１ａを切断し、切断終端まで同一カム半径部分１０１ｂ、１０２ｂによって波板１ａを挟み込んで伸ばす。ここに、カム半径増大部分１０１ａ、１０２ａと同一カム半径部分１０１ｂ、１０２ｂの合計周長に相当する長さ（図１の所定領域Ａに相当）に亘って終端成形が行われる。
【００４３】
その後、上部偏心カム１０１、下部偏心カム１０２が初期回転位置より一回転することにより、上部偏心カム１０１、下部偏心カム１０２が元の初期回転位置に戻り、波板１ａは、上部偏心カム１０１、下部偏心カム１０２による挟み込みより開放されて巻き取りスタンド９０に巻き取られる。
【００４４】
これにより、図１に示されているように、渦巻最外周に位置する波板１ａの終端近傍部の所定領域Ａの波形の高さが巻き上げ終端部Ｋに向かうほど順次小さく、波板１ａの巻き上げ終端部Ｋに大きい段差が生じることがないメタル担体１が製造される。
【００４５】
なお、上述の実施形態では、終端成形装置１００を、波板成形装置６０より波板切断機７０を通過して巻き取りスタンド９０へ波板１ａを送るウェブ搬送路の途中に設置し、波板切断機７０を波板終端側の把持手段として用いたが、切断された波板１ａが終端成形装置１００に送り込まれる場合には、波板終端の把持は、クリップ等による終端把持手段によって行えばよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明によるメタル担体の一つの実施形態を示す端面図。
【図２】メタル担体製造装置の全体構成を示す図。
【図３】本発明による終端成形装置の一つの実施形態を示す構成図。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本実施形態による終端成形装置の動作を示す図。
【図５】本実施形態による終端成形装置のタイミングチャート。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は本実施形態による終端成形装置により終端成形された波板の形状を示す図。
【図７】メタル担体による触媒コンバータの断面図。
【図８】従来のメタル担体を示す端面図。
【図９】メタル担体の部分拡大図。
【図１０】メタル担体のコンテナに対する圧入を示す断面図。
【図１１】メタル担体用の波板の形状を示す拡大図。
【符号の説明】
【００４７】
１  メタル担体
１ａ  波板
１ｂ  平板
１ｃ  波板素材
４  芯金
５  セル
５０  波板素材供給スタンド
６０  波板成形装置
７０  波板切断機
７１  下刃
７２  上刃
７３  上下駆動手段
８０  平板供給スタンド
９０  巻き取りスタンド
１００  終端成形装置
１０１  上部偏心カム
１０１ａ、１０２ａ  カム半径増大部分
１０１ｂ、１０２ｂ  同一カム半径部分
１０１ｃ、１０２ｃ  カム半径減少部分
１０２  下部偏心カム
１０３、１０４  回転軸
１０５、１０６  同期歯車
１０７  電動機
１０８  間隙
【図１】
2008194591.tif 000003
【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】
2008194591.tif 000008
【図７】
2008194591.tif 000009
【図８】
2008194591.tif 000010
【図９】
2008194591.tif 000011
【図１０】
2008194591.tif 000012
【図１１】
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