(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マシン本体と、このマシン本体に設けられ、触媒担体が保持材を介して圧入された金属性の保持筒を支持し、この保持筒をその軸線を中心として回転駆動する主軸と、上記マシン本体に設けられ、上記主軸によって回転される保持筒の端部外周に押し付けられることによって保持筒の端部を成形加工する成形ロールが取り付けられるロール取付台とを備えた触媒コンバータ用スピニングマシンにおいて、
上記マシン本体に、上記主軸と対向し、かつ軸線を上記主軸の軸線とほぼ一致させた状態で配置され、上記主軸に支持された保持筒に、上記保持材が外周に取り付けられた上記触媒担体をその軸線方向に押して圧入する圧入手段を設けたことを特徴とする触媒コンバータ用スピニングマシン。
【請求項２】
上記圧入手段が、上記触媒担体を上記保持筒に圧入する際の圧入荷重を検出する圧入荷重検出手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータ用スピニングマシン。
【請求項３】
上記マシン本体には、上記主軸の軸線と直交する方向へ移動可能な支持台が設けられ、この支持台の移動方向の一端側に上記ローラ取付台が設けられ、上記支持台の移動方向の他端側に上記圧入手段が設けられ、上記触媒担体を上記保持筒に圧入する際には、上記支持台を移動させることにより、上記圧入手段の軸線が上記主軸の軸線と一致させられることを特徴とする請求項１又は２に記載の触媒コンバータ用スピニングマシン。
【請求項４】
上記触媒担体が圧入される前の上記保持筒の素材が、上記触媒担体の圧入側の先端部に先端側へ向かうにしたがって拡径するテーパ部を有しており、このテーパ部の先端部の最大内径が、上記触媒担体に装着された上記保持材の外径より大径に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の触媒コンバータ用スピニングマシン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の排気ガスを浄化する触媒コンバータの保持筒を成形するための触媒コンバータ用スピニングマシンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、触媒コンバータを製造する場合には、まずプレス装置により、触媒担体を保持筒に保持材を介して圧入する。その後、触媒担体が圧入された保持筒をスピニングマシンまで搬送する。スピニングマシンでは、保持筒の両端部を成形ロールによって所定の形状に成形する。これによって、触媒コンバータを製造している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の触媒コンバータの製造方法では、プレス装置とスピニングマシンとをそれぞれ必要とする。このため、設備費が嵩む上、各装置の設置面積が必要になる。また、プレス装置とスピニングマシンとにおいてワークをそれぞれ取り付け、取外ししなければならない上、ワークをプレス装置からスピニングマシンまで搬送しなければならず、製造能率が低下するという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の問題を解決するために、マシン本体と、このマシン本体に設けられ、触媒担体が保持材を介して圧入された金属性の保持筒を支持し、この保持筒をその軸線を中心として回転駆動する主軸と、上記マシン本体に設けられ、上記主軸によって回転される保持筒の端部外周に押し付けられることによって保持筒の端部を成形加工する成形ロールが取り付けられるロール取付台とを備えた触媒コンバータ用スピニングマシンにおいて、上記マシン本体に、上記主軸と対向し、かつ軸線を上記主軸の軸線とほぼ一致させた状態で配置され、上記主軸に支持された保持筒に、上記保持材が外周に取り付けられた上記触媒担体をその軸線方向に押して圧入する圧入手段を設けたことを特徴としている。
この場合、上記圧入手段が、上記触媒担体を上記保持筒に圧入する際の圧入荷重を検出する圧入荷重検出手段を有していることが望ましい。
上記マシン本体には、上記主軸の軸線と直交する方向へ移動可能な支持台が設けられ、この支持台の移動方向の一端側に上記ローラ取付台が設けられ、上記支持台の移動方向の他端側に上記圧入手段が設けられ、上記触媒担体を上記保持筒に圧入する際には、上記支持台を移動させることにより、上記圧入手段の軸線が上記主軸台の軸線と一致させられることが望ましい。
上記触媒担体が圧入される前の上記保持筒の素材が、上記触媒担体の圧入側の先端部に先端側へ向かうにしたがって拡径するテーパ部を有しており、このテーパ部の先端部の最大内径が、上記触媒担体に装着された上記保持材の外径より大径に設定されていることが望ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図１〜図４を参照して説明する。
まず、図１に基づいてこの発明に係るスピニングマシンが製造すべき触媒コンバータの一例について説明すると、この触媒コンバータ１は、保持筒２、触媒担体３及び保持材４を備えている。
【０００６】
保持筒２は、ステンレス等の金属からなるものであり、両端が開口した断面円形の筒状に形成されている。保持筒２は、左右対称な形状を有しており、その長手方向の中央部には、一様な直径を有する嵌合筒部２１が形成されている。この嵌合筒部２１の両側には、円弧状に屈曲する屈曲部２２を介してテーパ部２３が連接されている。テーパ部２３は、嵌合筒部２１から離れるにしたがって小径になるように形成されている。テーパ部２３の先端部には、排気管（図示せず）等に接続するための一様な直径を有する接続筒部２４が連設されている。
【０００７】
触媒担体３は、周知のように、セラミック又はアルミニウムからなるものであり、セラミックで製造される場合には、多孔質のセラミックが用いられる。また、アルミニウムで製造される場合には、ハニカム構造が採用される。触媒担体の内部壁面には、排気ガスを浄化するための白金等の触媒が設けられている。
【０００８】
保持材４は、例えばセラミックファイバー、アルミナファイバー等からなるものであり、触媒担体３の割れを防止するために用いられている。すなわち、仮に、触媒担体３を保持筒２に直接嵌合させた場合において、保持筒２が車両等の振動等に応じて振動すると、触媒担体３の一部に応力が作用して割れるおそれがある。そのような応力を分散するために、保持材４が触媒担体３の外周に巻回状態で装着され、触媒担体３の外周面と保持筒２の内周面との間に介装されている。
触媒担体３の外周に装着された保持材４の外径Ｄ１は、嵌合筒部２１の内径ｄ１より大径になっている。したがって、触媒担体３は、保持材４を介して保持筒２に圧入され、それによって保持筒２の嵌合筒部２１に位置固定されている。
【０００９】
なお、保持材４は、この実施の形態では触媒担体３より短くなっているが、保持材４を触媒担体３より長くし、触媒担体３の両側から突出する保持材４の端部を、触媒担体３の端部と屈曲部２２との間に介在させるようにしてもよい。そのようにすれば、保持筒２の軸線方向における触媒担体３の振動等による移動をより一層確実に阻止することができる。
【００１０】
次に、上記構成の触媒コンバータ１を製造するためのスピニングマシンについて説明すると、図２に示すように、スピニングマシン５は、平面視長方形をなすベースフレーム（マシン本体）５１を有している。このベースフレーム５１の上面の一端部（図２において左端部）には、主軸台５２が設けられている。この主軸体５２には、軸線を水平方向他端側に向けた主軸５３が回転可能に設けられている。この主軸５３は、モータ等の駆動源（図示せず）により回転駆動されるようになっている。主軸５３の先端部には、４つ爪式又は３つ爪式のコレットチャック５４が設けられている。このコレットチャック５４によって保持筒２（素材２′）の嵌合部２１の外周を固定状態に挟持するようになっている。
【００１１】
ベースフレーム５１の上面の他端部（図２において右端部）には、Ｘ−Ｙテーブル（支持台）５５が設けられている。このＸ−Ｙテーブル５５は、サーボモータ等の移動手段５６により、主軸５３の軸線と平行なＸ−Ｘ方向へ移動させられる一方、サーボモータ等の他の移動手段５７により主軸５３の軸線と直交する水平方向（Ｙ−Ｙ方向）へ移動させられるようになっている。
【００１２】
Ｘ−Ｙテーブル５５のＹ−Ｙ方向における一端部には、刃物台（ロール取付台）５８が設けられている。刃物台５８は、上下方向を向く軸線を中心として回動可能である。しかも、所定角度毎に、例えば９０°毎に固定することができるようになっている。刃物台５８は、任意の回動位置で固定可能にしてもよい。刃物台５８には、この実施の形態では、突っ切り用のバイト６と保持筒２を成形するための成形ロール７とが着脱可能に取り付けられている。
【００１３】
Ｘ−Ｙテーブル５５の他端部には、油圧シリンダ（圧入手段）８が設けられている。この油圧シリンダ８は、その軸線が主軸５３の軸線と平行でかつ、同一高さになるように配置されている。したがって、Ｘ−Ｙテーブル５５をＹ−Ｙ方向へ適宜の位置（以下、この位置を押圧位置という。）に移動させると、油圧シリンダ８の軸線が主軸５３の軸線と一致する。しかも、油圧シリンダ８のロッド８１を前進させると、コレットチャック５４の内部まで進入することができるようになっている。図４に示すように、ロッド８１の先端部には、歪センサ等からなる荷重計８２が設けられている。この荷重計８２の出力信号は、マイクロコンピュータ（図示せず）に入力されている。荷重計８２の先端面には、円形の突き当て板８３が設けられている。
【００１４】
上記構成の触媒コンバータ用スピニングマシン５を用いて図１に示す触媒コンバータ１を製造する場合には、図３に示す保持筒２の素材２′を予め用意する。
素材２′は、嵌合筒部２１と同一の内径及び外径を有し、一端部に中央側から先端側へ向かうにしたがって拡径するテーパ部２５が形成されている。このテーパ部２５の先端における最大内径ｄ２は、触媒担体３の外周に装着された保持材４の外径Ｄ１より若干大径になっている。また、触媒担体３の外周には保持材４を巻回状態に予め装着しておく。そして、触媒担体３の一端部をテーパ部２５から素材２′内に挿入し、触媒担体３を保持筒２に仮固定する。このときの挿入は手で行うことになるが、素材２′の端部にテーパ部２５が形成されており、しかも触媒担体３がその軸線を素材２′の軸線と一致させた状態で素材２′に仮固定される程度に挿入すればよいので、比較的容易に挿入することができる。
【００１５】
素材２′に触媒担体３を仮固定したら、その素材２′をスピニングマシン５のコレットチャック５４に保持固定させる。この場合、触媒担体３がベースフレーム５１の他端側（図２の右側）に位置するように保持させることは勿論である。
また、コレットチャック５４に保持された素材２′が主軸５３側へ移動しないよう、素材２′の端面を主軸５３に予め突き当てておくのが望ましい。
【００１６】
次に、図４に示すように、Ｘ−Ｙテーブル５５を押圧位置に移動させて油圧シリンダ８の軸線を主軸５３の軸線と一致させる。その後、油圧シリンダ８のロッド８１を前進させ、突き当て板８３を触媒担体３の油圧シリンダ８側の端面に突き当てる。その後、ロッド８１をさらに前進させて、保持材４が装着された触媒担体３を素材２′に圧入する。このとき、ロッド８１の先端部に設けられた荷重計８３が、触媒担体３を素材２′に圧入するのに要する押圧力を測定する。測定された押圧力が所定の範囲内の値であるとマイクロコンピュータによって判断された場合には、圧入が続行され、触媒担体は素材２に所定の位置まで圧入される。触媒担体３の所定の位置までの圧入が完了したら、ロッド８１を元の位置まで退縮される。
【００１７】
測定された押圧力が所定の範囲を越えて大きい場合には、そのまま圧入すると、触媒担体３が割れるおそれがある。一方、測定された押圧力が所定の範囲を越えて小さい場合には、触媒担体３が保持筒２の軸線方向に移動するおそれがある。そこで、それらの場合には、マイクロコンピュータが圧入の中止を指令する。
圧入が中止された場合、素材２′及び触媒担体３については廃棄処分にされるが、押圧力が所定の範囲の大きさになるような他の素材又は触媒担体と組み合わせを変えて圧入するようにしてもよい。
【００１８】
触媒担体３の保持筒２への圧入が完了したら、ロッド８１を元の位置まで退縮させた後、Ｘ−Ｙテーブルを刃物台５８側から油圧シリンダ８側へ所定の位置まで移動させる。その後、刃物台５８を図２に示す状態から時計方向へ９０°回動させて固定し、バイト６を使用可能な状態にする。そして、主軸５３によって素材２′を回転させ、素材２のうちの余分な長さの分をバイト６によって切断する。その後、刃物台５８を図２に示す位置に回動させ、成形ロール７を使用可能な状態にする。その後、成形ロール７を素材２′に押し付けながら、刃物台Ｘ−Ｘ方向及びＹ−Ｙ方向へ適宜移動させることにより、屈曲部２２、テーパ部２３及び接続筒部２４を成形する。なお、バイト６による切断および成形ロール７による成形は、従来のスピニングマシンによる場合と同様であるのでその詳細な説明は省略する。素材２′の一端部の成形が終了したら、素材２′の左右を逆にし、素材２′の他端部を同様に成形する。これによって、触媒コンバータ１が製造される。
【００１９】
上記構成のスピニングマシン５によれば、触媒担体３を保持筒２（素材２′）に圧入するための油圧シリンダ８を備えているので、プレス装置を別途用意する必要がなく、設備費を低減することができるとともに、各装置に必要な設置面積を小さくすることができる。また、触媒担体の圧入後、直ちに素材２′の成形を行うことができる。したがって、素材２を搬送したり、段取り変えしたりする必要がなく、製造能率を大幅に向上させることができる。
【００２０】
なお、この発明は、上記の実施の形態に限定されるものでなく、適宜変更可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、素材２′に対する触媒担体３の仮固定のための挿入を手で行っているが、油圧シリンダ８によって行わせてもよい。その場合には、コレットチャックに保持された素材２′の前方（図２において右方）に触媒担体３を、その軸線を素材２′の軸線と一致させて配置する。このとき、触媒担体３は、手で保持してもよく、触媒担体３保持用の治具を用いてもよい。その後、ロッド８１を前進させて触媒担体３を素材２′に圧入する。このとき、素材２′の先端部にテーパ部２５が形成されているので、触媒担体３を素材２′に挿入するためのテーパ状の補助具を使用する必要がない。したがって、スピニングマシンをより簡略な構造にすることができる。触媒担体３の圧入荷重が正常な範囲であれば、触媒担体３は素材２′に所定の位置まで圧入される。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、プレス装置を必要としないので、設備費及び設置面積を低減することができるとともに、プレス装置とスピニングマシンとの間におけるワークの搬送等が不要になるので、その分触媒コンバータの製造能率を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るスピニングマシンの製造対象たる触媒コンバータの一例を示す断面図である。
【図２】この発明の一実施の形態を示す平面図である。
【図３】外周に保持材が巻回状態で装着された触媒担体を保持筒に仮止め挿入するための状態を示す図であって、図３（Ａ）は触媒担体を保持筒に挿入する前の状態を示し、図３（Ｂ）は触媒担体を保持筒に仮止め挿入した状態を示している。
【図４】仮止めされた触媒担体を図２に示す実施の形態の油圧シリンダによって保持筒に圧入している状態を示す要部の断面図である。
【符号の説明】
１  触媒コンバータ
２  保持筒
２′  保持筒の素材
３  触媒担体
４  保持材
５  スピニングマシン
７  成形ロール
８  油圧シリンダ（圧入手段）
２５  テーパ部
５１  ベースフレーム（マシン本体）
５３  主軸
５５  Ｘ−Ｙテーブル（支持台）
５８  刃物台（ロール取付台）
【図１】
0004554062.tif 000002
【図２】
0004554062.tif 000003
【図３】
0004554062.tif 000004
【図４】
0004554062.tif 000005