(57)【要約】【課題】    触媒と外筒との隙間を適正な隙間とすることができ、触媒を安定した状態で保持することができる触媒コンバータの製造方法を提供する。【解決手段】  マット１２を巻回した触媒１１を外筒１３に挿入して、外筒１３を縮径加工することにより触媒１１をマット１２を介して固定するようにした触媒コンバータの製造方法であって、外筒１３の内部に触媒１１が挿入された状態で、触媒１１の外周面１１ｂと外筒１３の内壁面１３ｂとの隙間Ｓを測定し、その測定結果に基づいて隙間Ｓが所定の隙間Ｓとなるように、外筒１３の縮径加工量を調整するようにした。【選択図】      図４
2005171830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にマットを巻回した触媒を外筒の内部に挿入して、この外筒を縮径加工することにより当該外筒の内部に前記触媒を前記マットを介して固定するようにした触媒コンバータの製造方法であって、
前記外筒の内部に前記触媒が挿入された状態で、前記触媒の外周面と前記外筒の内壁面との隙間を測定し、その測定結果に基づいて前記隙間が所定の隙間となるように、前記外筒の縮径加工量を調整するようにしたことを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
【請求項２】
前記隙間の測定は、前記隙間の少なくとも側方に配置された認識カメラにより捉えられた画像を処理することにより行われることを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータの製造方法。
【請求項３】
前記縮径加工は前記隙間の測定を行いつつ行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の触媒コンバータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒を安定した状態で保持することができる触媒コンバータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用エンジンを初めとして、各種エンジンの排気系統には、排気ガスを浄化するための触媒コンバータが設けられている。一般的に、触媒コンバータは、柱状の触媒と、この触媒に巻回されたマットと、このマットに巻回された触媒を収納する外筒とからなる構造を基本的な構成としている（例えば、特許文献１参照）。
触媒に巻回されるマットは、耐熱繊維材からなり、触媒と外筒との間に介在して未浄化の排気ガスが触媒と外筒との間を通り抜けるのを防止するシール性を確保するための役割を有すると共に、触媒の弾力的な保持、触媒と外筒間の断熱等種々の役割を有している。特に、触媒コンバータの性能を長期間維持する上で、マットは、非常に重要な役割を果している。
このような、マットの性能を引き出すためには、触媒と外筒との間に介在されるマットの厚み（以下隙間という）が均一にされていることが望ましい。ここで、触媒と外筒との隙間にばらつきが生じると、シール性に支障を来したり、弾力的な保持力にばらつきを生じて、触媒が傷むことがあり、前記触媒の性能を長期間維持することが難しくなる。特に、排気効率を高めた触媒では、薄壁となっているので、使用時の高熱や振動等から破損を生じるなどの不具合を生じる。
【特許文献１】特開２００１−２６３０５２号公報（段落００１９〜００２０，図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記触媒と外筒との隙間を均一にするための手法として、従来は、外筒や触媒に測定器等を直接当てる等して外径を測定し、その測定値から導き出される適正な縮径量を求めて縮径作業を行うことにより、触媒と外筒との隙間を管理していた。しかしながら、触媒は、もともと径寸法にばらつきがあるとともに、捩れや曲がり等も有しているため、前記のように外筒等の外径の測定値から一律に縮径する製造方法では、触媒と外筒との隙間を適正な隙間に形成することが難しく、外筒内に触媒を安定した状態で保持することができないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、触媒と外筒との隙間を適正な隙間とすることができ、触媒を安定した状態で保持することができる触媒コンバー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】
【０００５】
前記課題を解決した本発明のうち請求項１に係る触媒コンバータの製造方法は、外周面にマットを巻回した触媒を外筒の内部に挿入して、この外筒を縮径加工することにより当該外筒の内部に前記触媒を前記マットを介して固定するようにした触媒コンバータの製造方法であって、前記外筒の内部に前記触媒が挿入された状態で、前記触媒の外周面と前記外筒の内壁面との隙間を測定し、その測定結果に基づいて前記隙間が所定の隙間となるように、前記外筒の縮径加工量を調整するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、外筒の内部に触媒が挿入された状態で、触媒の外周面と外筒の内壁面との隙間が測定され、その測定結果に基づいて、外筒の縮径加工量が調整されることとなる。すなわち、触媒の外周面と外筒の内壁面との隙間の測定は、外筒の内部に触媒が挿入された実装状態で測定されることとなり、縮径加工量の調整は、測定された実際の隙間に基づいて行われることとなる。これにより、触媒の寸法にばらつきがあっても、その触媒の寸法に合わせた縮径加工を行うことができるようになり、結果、触媒と外筒との隙間を触媒に合わせた最適な隙間とすることができる。したがって、触媒を安定した状態で確実に保持することができるようになり、長期間の使用にも耐え得る触媒コンバータが得られる。
【０００７】
また、実際の隙間を測定することにより縮径加工量の調整が行われることとなるので、従来のように、外筒の外径や触媒の外径を計測して間接的に縮径量を求めて縮径を行うのとは異なり、最適な隙間を確保することができるようになる。したがって、触媒の安定した保持を長期間にわたって維持することができる触媒コンバータが得られる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の触媒コンバータの製造方法において、前記隙間の測定は、前記隙間の少なくとも側方に配置された認識カメラにより捉えられた画像を処理することにより行われることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、触媒の外周面と外筒の内壁面との隙間は、側方に配置された認識カメラによって画像として捉えられ、隙間の測定は、その画像を処理することによって行われるので、従来の外筒の外径を測定するときのように、測定器を外筒に直接当てて測定を行うような煩雑さがなく、高精度な隙間の測定を簡易に行うことができるという利点が得られる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の触媒コンバータの製造方法において、前記縮径加工は前記隙間の測定を行いつつ行われることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、隙間の測定を行いつつ縮径加工が行われるようになっているので、隙間の測定作業と縮径加工作業とをひとつの作業工程において連続して行うことができる。したがって、工程の短縮化を図ることができ、生産性が向上されてコストダウンを実現することができる。また、測定作業を行った後に、縮径加工場所へ触媒の挿入された外筒を移動させる等の必要が無いので、測定精度が担保され、精度の高い縮径加工を実現することができる。したがって、高品質の触媒コンバータを得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、触媒と外筒との隙間を適正な隙間とすることができ、触媒を安定した状態で保持することができる触媒コンバータが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る触媒コンバータの製造方法について説明する。
【００１４】
参照する図面において、図１は、本発明の一実施の形態に係る触媒コンバータの製造方法で製造される触媒コンバータの斜視図、図２は同じく製造時に触媒を外筒に挿入する際の状態を示した斜視図、図３は、触媒コンバータの縦断面図である。
【００１５】
図１、図２に示すように、本実施形態の触媒コンバータ１０は、円柱状をなし高セル密度化された触媒担体（以下、触媒という）１１と、その外周に巻き付けられたマット１２と、このマット１２が巻き付けられた状態の触媒１１を被覆する外筒１３とで構成されている。そして、触媒１１は、マット１２の厚さである所定の隙間Ｓをもって外筒１３内に保持されるようになっている。
【００１６】
触媒１１は、白金等の排気ガス浄化触媒を担持した略円柱状のコージュライトモノリスであり、図３に示すように、内部には、その軸方向に伸びる複数本のハニカム状通路１１ａが形成されている。排気ガスは、このハニカム状通路１１ａを通過する際に、排気ガス中に含まれている排ガス成分がハニカム状通路１１ａを形成している多孔質のセル壁を通じて浄化されるようになっている。
【００１７】
マット１２は、シリカ・アルミナ系セラミックファイバー、未膨張バーミキュライト、無機結合材及び有機弾性物質の混合物等をシート状に成形したものであり、触媒１１を外筒１３内に保持するとともに、触媒１１と外筒１３との間から排気ガスがリークするのを防止する役割をなしている。マット１２は、後記する縮径加工により、一定の面圧をもって触媒１１を保持するようになっている。本実施形態では、後記する縮径加工により、外筒１３内において触媒１１を保持するのに十分な保持力を発揮することが期待できる、厚さ８ｍｍ、密度０．３ｇ／ｃｍ3のマット１２を使用している。
【００１８】
外筒１３は、ステンレス鋼等の鉄系材料で略真円の円筒状に形成されており、内部にマット１２に巻回された触媒１１を収納可能とする胴長形状となっている。なお、外筒１３の前後部分には、図示しないコーン状の排気通路が溶接等により一体的に形成される。
【００１９】
図４は、このような触媒コンバータ１０を製造する際の縮径加工を説明するための図であり、（ａ）は縮径加工時における触媒コンバータを側方から見た模式図、（ｂ）は、同じく触媒コンバータ周りを断面で表した概念図である。本実施形態では、スウェージングにより行われる縮径加工について説明する。また、スウェージング装置２０は、図４（ａ）に示すように、触媒１１の外周面１１ｂと外筒１３の内壁面１３ｂとの隙間Ｓを測定するための測定装置３０を有している。そして、縮径加工量の調整は、この測定装置３０により、外筒１３に触媒１１が挿入された実装状態における隙間Ｓが測定されて、その測定結果に基づいて行われるようになっている。
【００２０】
以下、各部について説明する。スウェージング装置２０は、図４（ａ）に示すように、複数のフィンガー２１ａを備えたスウェージングダイ２１と、このスウェージングダイ２１の各フィンガー２１ａが摺接する内壁面２２ｂを備えたスウェージングカラー２２と、図４（ｂ）に示すように、前記スウェージングダイ２１をラムストロークさせるためのスライダ２３とを少なくとも備えて構成される。
スウェージングダイ２１は、スウェージングカラー２２に対する各フィンガー２１ａの摺接面２１ｂが、スウェージングダイ２１のラムストローク方向（図４（ｂ）中矢印Ａ方向：挿入方向）に下り傾斜状に形成されている。また、スウェージングカラー２２は、このスウェージングダイ２１の摺接面２１ｂに合わせた形状となっており、これによって、スウェージングダイ２１は、スウェージングカラー２２に挿入されるとスウェージングカラー２２に押圧されて、縮径方向（図４（ａ）中矢印Ｂ方向）に移動するように構成されている。本実施形態では、外筒１３の周囲全体を包むことのできる合計１２個のフィンガー２１ａからなるスウェージングダイ２１を用いている。なお、外筒１３の大きさ等によって、フィンガー２１ａの数を適宜調整するようにしても良い。
【００２１】
測定装置３０は、図４（ｂ）に示すように、２台のカメラ（認識カメラ）Ｃ１，Ｃ２と、このカメラＣ１，Ｃ２が捉えた画像を処理する画像処理部３１と、この画像処理部３１により処理された画像から前記隙間Ｓの平均値Ｓ１を算出する隙間算出部３２と、この隙間算出部３２により算出された平均値Ｓ１から縮径加工量を算出する縮径加工量算出部３３と、スウェージング装置２０のスライダ２３の駆動を制御する駆動制御部３４とを備えている。
【００２２】
カメラＣ１，Ｃ２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の光電変換を行うことのできる撮像素子を有しており、触媒コンバータ１０の両側方の所定の位置に対向して配置されている。カメラＣ１，Ｃ２は、広角レンズを備えており、触媒コンバータ１０の両側面の全体をそれぞれ一度に撮影することが可能となっている。カメラＣ１，Ｃ２で撮影された画像は、画像信号とされて画像処理部３１に送られる。
【００２３】
画像処理部３１は、カメラＣ１，Ｃ２からの画像信号を取り込み、それぞれの画像信号に対して画像の濃淡（２５６階調）を白黒に２値化する２値化処理を行う。そして、その処理されたデータから境界部分（触媒１１の外周面１１ｂ，外筒１３の内壁面１３ｂ）を判別する。ここで、カメラＣ１，Ｃ２で撮影された画像は、触媒１１が暗く映り、マット１２がやや明るく映り、また、外筒１３がさらに明るく映る。したがって、このような画像において、これらを区別する閾値を設定することにより、各境界部分（触媒１１の外周面１１ｂ，外筒１３の内壁面１３ｂ）を明確に判別することが可能となる。なお、画像処理部３１は、カメラＣ１，Ｃ２から入力された画像を一時的に保存しておくための画像メモリを有している。
【００２４】
隙間算出部３２は、触媒コンバータ１０の側面における上下および左右の４ポイント、両側面で合計８ポイントにおける各隙間Ｓの値を、画像処理部３１で判別された境界部分の位置情報に基づいて算出する。そして、隙間算出部３２は、算出された各隙間Ｓの値から平均値Ｓ１を算出する。ここで、この算出された平均値Ｓ１は、縮径加工前における触媒コンバータ１０の隙間Ｓであると擬制される。
【００２５】
縮径加工量算出部３３は、図示しないキーボード等により予め入力された隙間Ｓの所定値（設計値）Ｓ２を有しており、この所定値Ｓ２と前記隙間算出部３２で算出された平均値Ｓ１とを比較してその差を求め、触媒コンバータ１０の隙間Ｓを所定値Ｓ２にすべく縮径加工量（具体的には、前記スウェージングダイ２１のラムストローク駆動量）を算出するようになっている。ここで、隙間Ｓの所定値Ｓ２は、触媒１１の材質による強度や外径寸法等、さらには、マット１２の材質による弾力性や厚み等を考慮して設定されることが望ましい。本実施形態では、隙間Ｓの所定値Ｓ２（設計値）を３．６ｍｍ±０．３ｍｍとしてある。
【００２６】
なお、縮径加工量は、予め実験等を行って、触媒１１の破損やマット１２の圧壊の危険性を回避しつつ外筒１３のスプリングバックの影響等を考慮した値として算出することもできる。
【００２７】
駆動制御部３４は、縮径加工量算出部３３により算出された縮径加工量のデータを入力し、そのデータに基づいて、スライダ２３のラムストロークの制御を行うようになっている。駆動制御部３４によりスライダ２３のラムストロークの制御が行われると、スウェージングダイ２１は、縮径方向に駆動されることとなり、結果、触媒コンバータ１０は、所望の縮径加工量で縮径された状態に加工される。
また、駆動制御部３４は、縮径加工後にスライダ２３を反ラムストローク方向に後退駆動するとともに、スウェージング装置２０による保持状態を解除させるための信号をスウェージング装置２０に送出するようになっている。
【００２８】
次に、このようなスウェージング装置２０を用いた触媒コンバータの製造方法について説明する。スウェージングに先立って、触媒１１の外周部にマット１２を巻回する。そして、巻き付けたマット１２の端部同士を図示しない不燃性のテープ材で貼り止めする。
このとき、マット１２には、互いに係合し合う図示しない凸部と凹部とを予め両端部に形成しておいて、巻回時にこれらを係合するようにして巻き付けるように構成しても良い。また、巻回したマット１２に対して、さらに金属製のシール材等を巻き付け、マット１２の厚みの低減やシール性の向上を図るようにしても良い。
【００２９】
その後、マット１２を巻回した触媒１１を外筒１３に挿入（圧入）する。挿入に際しては、図２に示すような漏斗状のガイド部材１５が用いられる。これにより、外筒１３内への触媒１１の挿入がスムーズに行われるとともに、マット１２が外筒１３のへり部分に引っ掛かるなどして、挿入の際に損傷してしまうのを未然に防止することができる。挿入後、触媒１１およびマット１２は、外筒１３の軸方向略中央位置に配置されるようにする。なお、図示しない自動挿入装置を用いて、所望の位置に触媒１１が自動的に収納されるように構成しても良い。
【００３０】
その後、触媒１１およびマット１２の挿入された外筒１３をスウェージング装置２０の所定の位置に配置し、図４（ａ）（ｂ）に示すように、スウェージングダイ２１の各フィンガー２１ａが外筒１３の外周壁に当接する状態となるようにして、後記する縮径加工の準備を行う。
【００３１】
ここで、測定装置３０における作用を図５のフローチャートを参照して説明する。
はじめに、ステップＳＴ１で２台のカメラＣ１，Ｃ２を用いて、外筒１３（縮径前の触媒コンバータ１０）の両側方を撮影し、隙間Ｓを測定するための画像を取得する。その後、ステップＳＴ２で、画像処理部３１により、カメラＣ１，Ｃ２で撮影した画像の濃淡を白黒に２値化する２値化処理を行い、その処理されたデータから隙間Ｓを特定するための境界部分（触媒１１の外周面１１ｂ，外筒１３の内壁面１３ｂ）を判別する。その後、ステップＳＴ３において、隙間算出部３２により、前記ステップＳＴ２で判別された境界部分の位置情報を求め、これに基づいて隙間Ｓを算出する。隙間Ｓの算出は、触媒コンバータ１０の両側面において、上下および左右の合計８ポイントについて行われる。そして、算出された各隙間Ｓの値から平均値Ｓ１を算出する。
【００３２】
その後、ステップＳＴ４において、縮径加工量算出部３３により、前記ステップＳＴ３で算出された隙間Ｓの平均値Ｓ１と所定値Ｓ２（設計値）との差を求め、所定値Ｓ２とするための縮径加工量を算出する。そして、ステップＳＴ５において、駆動制御部３４により、前記ステップＳＴ４で算出した縮径加工量のデータに基づいたスライダ２３（図４（ｂ）参照）のラムストロークが制御され、スウェージングダイ２１とスウェージングカラー２２とによる所定量の縮径加工が行われる。これにより縮径量に応じた面圧が発生し、その面圧に基づく摩擦力により触媒１１およびマット１２が外筒１３内に安定状態で保持される。その後、スライダ２３を反ラムストローク方向に後退し、スウェージングカラー２２からスウェージングダイ２１を引き抜き、スウェージングダイ２１から触媒コンバータ１０を取り外す。これにより、隙間Ｓが所定値Ｓ２にされた触媒コンバータ１０を得ることができる。
【００３３】
以上説明した本実施形態の触媒コンバータの製造方法によれば、図４（ｂ）に示すように、外筒１３に触媒１１およびマット１２を実装した状態で、隙間Ｓ（平均値Ｓ１）が測定され、その測定された隙間Ｓに基づいて縮径加工量が調整（算出および縮径加工）されるようになっているので、隙間Ｓに即した縮径加工を行うことができる。これにより、触媒１１の寸法にばらつきがあっても、その触媒１１の寸法に合わせた縮径加工を行うことができるようになり、結果、触媒１１と外筒１３との隙間Ｓを触媒１１に合わせた最適な隙間Ｓとすることができる。したがって、触媒１１を確実に保持することができるようになり、長期的な使用にも耐え得る触媒コンバータ１０が得られる。
【００３４】
また、実際の隙間Ｓを測定することにより縮径加工量の調整が行われることとなるので、従来のように、外筒１３の外径や触媒１１の外径を計測して間接的に縮径量を求めて縮径を行うのとは異なり、最適な隙間Ｓを確保することができる。したがって、安定した触媒１１の保持を長期的に実現することができる触媒コンバータ１０を得ることができる。
【００３５】
また、隙間Ｓは、側方に配置された２台のカメラＣ１，Ｃ２によって画像として捉えられ、隙間Ｓの測定は、その画像を処理することによって行われるので、従来の外筒の外径を測定するときのように、測定器を外筒に直接当てて測定を行うような煩雑さがなく、高精度な隙間Ｓの測定を簡易に行うことができるという利点が得られる。
【００３６】
さらに、本実施形態の触媒コンバータ１０の製造方法によれば、隙間Ｓの測定作業と縮径加工作業とをひとつの作業工程において連続して行うことができる。したがって、工程の短縮化を図ることができ、生産性が向上されてコストダウンを実現することができる。また、測定作業を行った後に、縮径加工場所へ触媒１１の挿入された外筒１３を移動させる等の必要が無いので、測定精度が担保され、精度の高い縮径加工を実現することができる。したがって、高品質の触媒コンバータ１０を得ることができる。
【００３７】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されず、発明の主旨に応じた適宜の変更実施が可能であることはいうまでもない。例えば、図示しない位置調整用のパルスモータ等を用いて、カメラＣ１，Ｃ２の撮影方向を調整できるように構成しても良い。また、前記合計８つのポイントごとに、小型ＣＣＤカメラ等を予め配置しておいて、これらのＣＣＤカメラによって、各ポイントの画像を捉えるようにしても良い。この場合には、各ポイントの映像を各ＣＣＤカメラにより独立して捉えることができるので、より確実性の高い隙間Ｓの算出が可能となり、より安定した状態で触媒１１が保持されるようになる。
【００３８】
また、縮径加工は、前記スウェージング装置２０によるものに限られることは無く、例えば、スピニング加工等、種々の方法を採用することができる。
なお、縮径加工は、数回にわたって行うようにしても良く、段階を経て徐々に行われるように制御しても良い。すなわち、隙間Ｓを計測しながら、徐々に縮径するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る触媒コンバータの製造方法で製造される触媒コンバータの斜視図である。
【図２】同じく製造時に触媒を外筒に挿入する際の状態を示した斜視図である。
【図３】触媒コンバータの縦断面図である。
【図４】触媒コンバータを製造する際の縮径加工を説明するための図であり、（ａ）は縮径加工時における触媒コンバータを側方から見た模式図、（ｂ）は、同じく触媒コンバータ周りを断面で表した概念図である。
【図５】測定装置における作用を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１０    触媒コンバータ
１１    触媒
１１ａ  ハニカム状通路
１１ｂ  外周面
１２    マット
１３    外筒
１３ｂ  内壁面
２０    スウェージング装置
２１    スウェージングダイ
２１ａ  フィンガー
２２    スウェージングカラー
２３    スライダ
３０    測定装置
３１    画像処理部
３２    隙間算出部
３３    縮径加工量算出部
３４    駆動制御部
Ｃ１，Ｃ２    カメラ
Ｓ      隙間
【図１】
2005171830.tif 000003
【図２】
2005171830.tif 000004
【図３】
2005171830.tif 000005
【図４】
2005171830.tif 000006
【図５】
2005171830.tif 000007