(57)【要約】【課題】断面が円形の孔が多数設けられた多孔構造体を成形するための金型を製造するに際し、加工時間を短縮し、放電加工の停止を防止して加工効率を向上させる。【解決手段】金属板の突起部４１のうち、各円柱体の間の溝となる部分にドリルによって穴４２を設け、その後に放電加工によって溝を形成することにより各円柱体を形成する。これにより、放電加工の際に電極が金属板の突起部４１に対向する面積を低減でき、放電加工量を低減できることから加工時間を短縮できる。また、放電加工量が低減されるので、加工屑の堆積を防止し、金属板と電極との短絡を防止できる。【選択図】図５
2008168537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板部材（１１、１２）であって、前記板部材の一面側に粘土状の原料を導入する導入孔（１５）を有し、前記板部材の他面側に前記導入孔に接続される一定の深さの溝（１４）を備え、当該溝によって分割された複数の円柱体（１３）によって前記原料を多孔構造成形体に成形する多孔構造体成形用金型の製造方法であって、
被加工物として金属板（４０）を用意し、当該金属板のうち前記溝が形成される部分に穴（４２、４３）を形成する第１工程と、
円形の孔（２５ｂ）が複数設けられた電極部（２５ａ）を有する放電加工用電極（２５）を用意し、前記金属板のうち前記穴が形成された面と前記電極部とが対向するように前記金属板上に前記放電加工用電極を配置して前記金属板と前記放電加工用電極とに電源（２１）にて電圧を印加し、前記放電加工用電極と前記金属板とを相対的に近づけて前記電極部と前記金属板との間に放電を起こして前記金属板を前記電極部の前記孔の形状に放電加工することで、前記金属板に前記一定の深さの溝および前記複数の円柱体を形成する第２工程とを含んでいることを特徴とする多孔構造成形用金型の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程では、ドリルによって前記金属板を加工することにより前記穴を形成することを特徴とする請求項１に記載の多孔構造成形用金型の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程では、金属板のうち前記溝が形成される部分に対向する場所に柱形状の突起物が設けられた穴形成用電極を用意し、前記金属板と前記穴形成用電極とを対向させて、前記金属板のうち前記溝が形成される部分に放電加工によって前記穴を形成することを特徴とする請求項１に記載の多孔構造成形用金型の製造方法。
【請求項４】
板部材（１１、１２）であって、前記板部材の一面側に粘土状の原料を導入する導入孔（１５）を有し、前記板部材の他面側に前記導入孔に接続される一定の深さの溝（１４）を備え、当該溝によって分割された複数の円柱体（１３）によって前記原料を多孔構造成形体に成形する多孔構造体成形用金型の製造方法であって、
被加工物として金属板（４０）を用意する第１工程と、
円形の孔（２５ｂ）が複数設けられた電極部（２５ａ）を有する放電加工用電極（２５）を用意し、前記金属板と前記電極部とが対向するように前記放電加工用電極上に前記金属板を配置して前記放電加工用電極と前記金属板とに電源（２１）にて電圧を印加し、前記放電加工用電極と前記金属板とを相対的に近づけて前記電極部と前記金属板との間に放電を起こして前記金属板を前記電極部の前記孔の形状に放電加工することで、前記金属板に前記一定の深さの溝および前記複数の円柱体を形成する第２工程とを含んでいることを特徴とする多孔構造成形用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔構造体を製造するための多孔構造体成形用金型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハニカム構造体を製造するためのハニカム構造体成形用金型を製造する方法が知られている。当該金型は、六角形のスリットがハニカム状に並べられたものであり、当該スリットから粘土状の原料が押し出されることでハニカム成形体を形成できるものである。金型によって形成されたハニカム成形体は焼成され、ハニカム構造体が完成する。
【０００３】
上記金型を製造するに際し、放電加工装置が用いられる。放電加工装置は、被加工物と電極とに電圧を印加し、被加工物と電極との間に放電を起こさせて被加工物を溶融加工するものである。
【０００４】
このような放電加工装置を用いて金型を製造する場合、まず、六角形の孔がハニカム状に多数並べられることで構成された電極を用意する。次に、この電極を被加工物である金属板に対向させ、電極と金属板との間で放電を起こさせる。これにより、電極と対向する部分の金属板を溶融して加工する。このようして、電極形状を被加工物に転写することができ、金属板にハニカム状のスリットを形成することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハニカム構造体を製造するに際し、その孔の断面形状が上記のような六角形の他に円形のものも要求される。すなわち、円柱が多数設けられた金型が必要となる。そこで、円形の孔が設けられた電極を用意し、当該電極を用いて放電加工を行い、金型を製造することが考えられる。
【０００６】
しかし、円形の孔が設けられた電極を用いる場合、円形と円形との間の隙間が一定ではなく、六角形の孔がハニカム状に設けられた電極における六角形と六角形との間の隙間よりも大きくなってしまう。このため、円形の孔が多数設けられた電極の加工面積が六角形の孔が多数設けられた電極の加工面積よりも大きくなってしまう。
【０００７】
このように、円形の孔が設けられた電極を用いて金型を製造する場合、六角形のスリットを形成するよりも放電加工量が増え、放電加工に時間がかかってしまう。また、放電加工量が増えたことによって、電極と金属板との隙間に加工屑が堆積しやすくなってしまう。これにより、電極と金属板とが短絡してしまい、放電加工が停止して加工効率が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、断面が円形の孔が多数設けられた多孔構造体を成形するための金型を製造するに際し、加工時間を短縮することを第１の目的とし、放電加工の停止を防止して加工効率を向上させることを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴では、まず、被加工物として金属板（４０）を用意し、当該金属板のうち溝が形成される部分に穴（４２、４３）を形成する。続いて、円形の孔（２５ｂ）が複数設けられた電極部（２５ａ）を有する放電加工用電極（２５）を用意し、金属板に穴が形成された面と電極部とが対向するように金属板上に放電加工用電極を配置する。そして、金属板と放電加工用電極とに電源（２１）にて電圧を印加し、放電加工用電極と金属板とを相対的に近づけて電極部と金属板との間に放電を起こし、金属板を電極部の孔の形状に放電加工する。こうして、金属板に一定の深さの溝および複数の円柱体を形成する。
【００１０】
これにより、放電加工によって溝を形成する際、金属板に穴が設けられているため、放電加工用電極の電極部が金属板に対向する面積を穴の面積分だけ小さくすることができる。したがって、放電加工量を減らすことができ、溝を形成する時間を短縮することができる。以上により、金型を製造する時間を短縮することができる。
【００１１】
また、放電加工量を減らすことができるので、放電加工の際に生じる加工屑が金属板と電極部との間に堆積しないようにすることができ、放電加工用電極と金属板との短絡を防止することができる。これにより、放電加工の停止をなくし、加工効率の低下を回避することができる。
【００１２】
このような場合、第１工程では、ドリルによって金属板を加工することにより穴を形成することができる。また、第１工程では、金属板のうち溝が形成される部分に対向する場所に柱形状の突起物が設けられた穴形成用電極を用意し、当該穴形成用電極を用いて金属板のうち溝が形成される部分に放電加工によって穴を形成することもできる。
【００１３】
本発明の第２の特徴では、まず、被加工物として金属板（４０）を用意する。続いて、円形の孔（２５ｂ）が複数設けられた電極部（２５ａ）を有する放電加工用電極（２５）を用意し、金属板と電極部とが対向するように放電加工用電極上に金属板を配置する。そして、放電加工用電極と金属板とに電源（２１）にて電圧を印加し、放電加工用電極と金属板とを相対的に近づけて電極部と金属板との間に放電を起こして金属板を電極部の孔の形状に放電加工する。こうして、金属板に一定の深さの溝および複数の円柱体を形成する。
【００１４】
これにより、重力によって放電加工による加工屑を落下させやすくすることができ、金属板と放電加工用電極との間に加工屑を堆積させないようにすることができる。このようにして、加工屑の排出性を向上させることができるので、放電加工用電極と金属板との短絡を防止することができる。これに伴い、安定して放電加工を続けることができ、金型を製造するためのトータルの加工時間を短縮することができる。
【００１５】
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】
【００１６】
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。
【００１７】
（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。本実施形態では、多孔構造体を製造するため、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って多孔構造成形体を成形するための多孔構造体成形用金型を製造する方法について説明する。当該多孔構造成形体は、焼成されることで、例えば車両のエンジンから排出される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排ガス浄化フィルタ（いわゆるＤＰＦ）に製造される。
【００１８】
図１は、本発明に係る製造方法によって製造された多孔構造体成形用金型（以下、金型という）を示した図である。図１（ａ）は金型１０の外観図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ矢視図、図１（ｃ）は図１（ａ）の一部断面斜視図である。
【００１９】
図１（ａ）に示されるように、金型１０は、板部１１に金型部１２が設けられたものとして構成されている。そして、図１（ｂ）に示されるように、金型部１２の表面側に表面形状が円形の円柱体１３が多数設けられており、各円柱体１３が溝１４を介して並べられている。具体的には、隣接する各円柱体１３の円の中心が正三角形を形成するようにそれぞれ配置されている。溝１４は、基準の深さになっている。
【００２０】
また、図１（ｃ）に示されるように、金型部１２の裏面側には、粘土状の原料を導入するための導入孔１５が多数設けられている。各導入孔１５は、隣接する各円柱体１３の円の中心で形成される正三角形の中心にそれぞれ設けられている。そして、各導入孔１５は溝１４に繋がっており、導入孔１５から導入された原料が溝１４を介して金型部１２の表面側から押し出されるようになっている。
【００２１】
次に、図１に示される金型１０の製造方法について説明する。まず、金型１０の製造に用いる放電加工装置について説明する。図２は、図１に示される金型１０を製造するための放電加工装置の全体構成図を示したものである。この図に示されるように、放電加工装置は、電源２１と、加工槽２２と、放電ヘッド２３と、電極取付治具２４と、電極２５とを備えて構成されている。
【００２２】
電源２１は、放電ヘッド２３と被加工物３０との間に印加する電圧を発生させるものである。本実施形態では、電源２１によって放電ヘッド２３に例えば１１０Ｖの電圧が印加される。また、加工槽２２は、加工液２６が入れられた容器であり、当該加工液２６中に被加工物３０が配置されている。
【００２３】
放電ヘッド２３は、電源２１から印加される電圧を電極取付治具２４を介して電極２５に印加するものである。また、放電ヘッド２３は、電極取付治具２４を鉛直方向に移動させる駆動部を有している。
【００２４】
電極取付治具２４は、電極２５を固定するものである。また、電極取付治具２４の内部に通路２４ａが設けられており、当該通路２４ａの一端に図示しない配管の一端が接続されている。そして、当該配管の他端に図示しない液送ポンプが接続されており、加工液２６が当該液送ポンプによって通路２４ａ内に導かれ、通路２４ａの他端から電極２５の内部に加工液２６が流れるようになっている。
【００２５】
電極２５は、加工槽２２に配置された被加工物３０を加工するものである。図３は、電極２５を模式的に示したものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図である。図３（ａ）に示されるように、電極２５は金属板部材で形成されたものであり、板の一方の面に被加工物３０に溝を形成するための突起状の電極部２５ａが設けられている。この突起状の電極部２５ａには多数の孔２５ｂが設けられている。
【００２６】
図３（ｂ）に示されるように、電極部２５ａの端面２５ｃには、隣接する各円２５ｄの中心が正三角形を形成するように多数の円２５ｄが設けられ、各円２５ｄが電極２５を構成する板を貫通することで孔２５ｂをなしている。図３（ｂ）に示される各孔２５ｂの空間が円柱体１３を形成するための空間となり、空間以外の場所を放電加工で溶融させていくこととなる。
【００２７】
また、電極２５の板の他方の面には、電極取付治具２４の通路２４ａの他端から供給される加工液２６が一時的に溜められる凹部２５ｅが形成されている（図２参照）。そして、電極取付治具２４の通路２４ａの他端から電極２５に供給される加工液２６が各孔２５ｂを介して加工槽２２に排出されるようになっている。なお、電極２５は本発明の放電加工用電極に相当する。
【００２８】
以上が、放電加工装置の全体構成である。この放電加工装置は、図示しない制御装置によって駆動されるようになっており、あらかじめ用意された加工プログラムに従って放電加工を行うようになっている。
【００２９】
そして、金型１０を製造するに際し、まず、被加工物３０として四角形状の熱間加工用金属板を用意する。このような金属板として、例えば２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚さ１５ｍｍのものが採用される。
【００３０】
続いて、用意した金属板の裏面にドリルによって複数の導入孔１５を設ける。この後、金属板の表面のうち外縁部を切削することで、例えば１５０ｍｍの径の円柱状の突起部を形成する。この様子を図４に示す。図４は、金属板４０に円柱状の突起部４１が設けられたものを示した図である。この後の工程で、金属板４０の突起部４１に多数の円柱体１３を形成する。
【００３１】
そのため、金属板４０の突起部４１の面において、図１に示される金型１０の溝１４となる部分にあらかじめ穴加工を行う。本実施形態では、後に形成される隣接する各円柱体１３の円の中心で構成される正三角形の中心部分であって、各円柱体１３の隙間となる部分にドリルで穴を開ける。穴開けした様子を図５に示す。
【００３２】
図５は、金属板４０の突起部４１のうち溝１４が形成される部分に穴が開けられた様子を示した図である。図５中の破線は、この後の放電加工によって形成される円柱体１３の表面形状を示している。このように、各円柱体１３の隙間部分、すなわち溝１４となる部分に穴４２を開けることによって、その部分の金属を除去する。これにより、電極部２５ａの端面２５ｃと金属板４０の突起部４１の面との対向面積を小さくすることができる。
【００３３】
続いて、図２に示される放電加工装置を用いて放電加工を行う。はじめに、金属板４０の突起部４１の面が電極２５の電極部２５ａに対向するように加工槽２２に配置し、加工液２６中に浸す。そして、電源２１によって放電ヘッド２３と金属板４０とに電圧を印加し、電極取付治具２４の通路２４ａを介して電極２５の孔２５ｂから加工液２６を排出しながら電極２５と金属板４０とを相対移動させる。
【００３４】
本実施形態では、放電ヘッド２３を駆動して、電極２５を金属板４０の突起部４１の面の方向に移動させていき、電極２５の電極部２５ａを金属板４０の突起部４１の面から基準の深さまで放電加工を行う。すなわち、電極２５の電極部２５ａと金属板４０の突起部４１との間に火花放電を発生させ、金属板４０を放電加工する。これにより、電極２５の電極部２５ａの形状を金属板４０の突起部４１に転写することができ、突起部４１に電極形状と同じ形をした溝１４を基準の深さに形成することができる。なお、電極部２５ａの各孔２５ｂから排出される加工液２６は、電極部２５ａの各孔２５ｂの壁面と加工された突起部４１との隙間を介して加工槽２２に排出される。
【００３５】
以上のようにして、放電加工によって金属板４０の突起部４１に多数の円柱体１３を形成する。こうして図１に示される金型１０が完成する。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態では、金型１０を製造するに際し、金属板４０の突起部４１のうち、各円柱体１３の間の溝１４となる部分にドリルによって穴４２を設け、その後に放電加工によって各円柱体１３を形成することを特徴としている。
【００３７】
これにより、電極部２５ａの端面２５ｃと金属板４０の突起部４１の面との対向面積を小さくすることができるので、放電加工によって突起部４１を加工する量を減らすことができる。したがって、溝１４を一回の放電加工によって形成する場合に対して放電加工による加工時間を短縮することができ、ひいては金型１０を製造する時間を短縮することができる。
【００３８】
また、金属板４０の突起部４１を放電加工する加工量を減らすことができることから、放電加工の際に生じる加工屑が金属板４０と電極部２５ａとの間に堆積することを防止でき、電極２５と金属板４０との短絡を防止することができる。したがって、放電加工の停止をなくすことができ、加工効率の低下を回避することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第１実施形態では、放電加工によって金属板４０の突起部４１に円柱体１３を形成する前に、溝１４が形成される場所にドリルで穴４２を開けておき、その後に放電加工を行っているが、本実施形態ではドリルではなく放電加工によってあらかじめ穴開けを行うことが特徴となっている。
【００４０】
具体的には、金型１０を製造するに際し、三角柱が多数設けられた穴形成用電極を用意する。この三角柱は、穴形成用電極が金属板４０の突起部４１に対向する面のうち、各円柱体１３が形成されることで隙間となる部分、つまり溝１４が形成される部分に対向する場所に設けられている。
【００４１】
そして、この穴形成用電極を図２に示される放電加工装置の電極取付治具２４に固定し、当該穴形成用電極によって金属板４０の突起部４１に穴加工を行う。穴開けした様子を図６に示す。図６は、本実施形態において、金属板４０の突起部４１のうち溝１４が形成される部分に穴が開けられた様子を示した図である。この図に示されるように、溝１４となる部分に放電加工によって穴４３を開けることによって、その部分の金属を除去する。
【００４２】
この後、第１実施形態と同様に、図３に示される電極２５を用いて放電加工を行うことで、図１に示される金型１０が完成する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では、金属板４０の突起部４１に円柱体１３を形成する前に、溝１４となる部分に放電加工によってあらかじめ穴４３を設け、その後に放電加工によって円柱体１３を形成することを特徴としている。これにより、円柱体１３を形成する放電加工において電極２５が金属板４０の突起部４１の面に対向する面積を小さくすることができ、放電加工量を減らすことができる。
【００４４】
また、穴４３を開けるための穴形成用電極の三角柱の端面が金属板４０の突起部４１の面に対向する面積は、三角柱が多数設けられていることで分散されている。このため、穴４３を形成する放電加工の加工時間と、円柱体１３を形成する放電加工の加工時間とのトータルの加工時間を、一回の放電加工で円柱体１３を形成する加工時間よりも短くすることができる。
【００４５】
（第３実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記各実施形態では、放電加工装置において電極２５を固定した電極取付治具２４を放電ヘッド２３に取り付けると共に、被加工物３０を加工槽２２に固定していたが、本実施形態では、放電ヘッド２３に被加工物を固定し、電極を加工槽２２に固定することが特徴となっている。
【００４６】
図７は、本実施形態において、図１に示される金型を製造するための放電加工装置の全体構成図である。この図に示されるように、加工槽２２に電極取付治具２７が配置され、当該電極取付治具２７に電極２５が固定されている。この場合、電極２５の電極部２５ａが放電ヘッド２３側に向けられている。また、電極取付治具２７に通路２７ａが設けられている。当該通路２７ａは電極２５に設けられた孔２５ｂから供給される加工液２６を加工槽２２に排出する機能を有している。
【００４７】
放電ヘッド２３には被加工物３０が固定されている。当該被加工物３０は、加工される面が加工槽２２の電極２５に対向するように放電ヘッド２３に固定されている。そして、電源２１によって放電ヘッド２３と電極取付治具２７とに電圧が印加されることで、電極２５と被加工物３０との間に放電が起こり、被加工物３０が放電加工されるようになっている。
【００４８】
次に、図１に示される金型１０の製造方法について説明する。まず、図４に示される金属板４０を用意する。なお、当該金属板４０の裏面には第１実施形態と同様に複数の導入孔１５が設けられている。
【００４９】
続いて、図７に示される放電加工装置において、電極２５を電極取付治具２７に固定し、電極２５の電極部２５ａが放電ヘッド２３に向くように電極２５および電極取付治具２７を加工槽２２内の加工液２６中に浸す。また、金属板４０の突起部４１が、加工槽２２に配置された電極２５の電極部２５ａと対向するように放電ヘッド２３に金属板４０を固定する。
【００５０】
そして、電源２１によって放電ヘッド２３と金属板４０とに電圧を印加し、電極２５と金属板４０とを相対移動させる。本実施形態では、放電ヘッド２３を駆動して金属板４０を電極２５の電極部２５ａに近づけていく。これにより、電極２５の電極部２５ａと金属板４０の突起部４１との間に火花放電を発生させ、金属板４０の突起部４１に基準の深さの溝１４を形成する。この際、電極２５の各孔２５ｂ内の加工液２６は電極２５の凹部２５ｅから電極取付治具２７の通路２７ａを介して加工槽２２に排出される。このようにして、図１に示される金型１０が完成する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態では、電極２５上に金属板４０を配置し、電極２５と金属板４０を相対移動させることで放電加工を行うことが特徴となっている。すなわち、金属板４０の突起部４１の加工される面が地面方向に向いている。このため、放電加工による加工屑を重力によって落下させやすくすることができ、加工屑の排出性を向上させることができる。また、金属板４０と電極２５との間に加工屑を堆積させないようにすることができるので、電極２５と金属板４０との短絡を防止することができ、安定して放電加工を行うことができる。これにより、放電加工が停止せず、トータルの加工時間を短縮することができる。
【００５２】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、放電ヘッド２３を駆動して電極２５を加工槽２２の金属板４０側に移動させていたが、電極２５の位置を固定し、加工槽２２をステージで移動させて金属板４０を電極２５側に移動させても良い。
【００５３】
上記第２実施形態では、三角柱が多数設けられた電極で金属板４０の突起部４１に穴開けを行っているが、円柱等の他の柱形状のものが多数設けられた電極を用いることもできる。
【００５４】
上記第３実施形態では、上記第１、第２実施形態と同様に、先に溝１４となる部分に穴４２、４３を設けておき、その後に放電加工を行うようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る製造方法によって製造された多孔構造体成形用金型を示した図であり、（ａ）は金型の外観図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）は（ａ）の一部断面斜視図である。
【図２】図１に示される金型を製造するための放電加工装置の全体構成図である。
【図３】電極を模式的に示したものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図である。
【図４】金属板に円柱状の突起部が設けられたものを示した図である。
【図５】金属板の突起部のうち溝が形成される部分に穴が開けられた様子を示した図である。
【図６】第２実施形態において、金属板の突起部のうち溝が形成される部分に穴が開けられた様子を示した図である。
【図７】第３実施形態において用いられる放電加工装置の全体構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…金型、１１…板部、１２…金型部、１３…円柱体、１４…溝、１５…導入孔、２１…電源、２５…電極、２５ａ…電極部、２５ｂ…孔、４０…金属板、４２、４３…穴。
【図１】
2008168537.tif 000003
【図２】
2008168537.tif 000004
【図３】
2008168537.tif 000005
【図４】
2008168537.tif 000006
【図５】
2008168537.tif 000007
【図６】
2008168537.tif 000008
【図７】
2008168537.tif 000009