(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料供給用の供給穴と，該供給穴に連通して三角形格子状に設けたプール溝と，該プール溝に連通して六角形格子状に設けたスリット溝とを有することを特徴とする六角ハニカム構造体成形用金型。
【請求項２】
請求項１において，上記スリット溝の各六角形格子は，上記プール溝の三角形格子を６つ合わせて形取られる六角形と合致するよう設けたことを特徴とする六角ハニカム構造体成形用金型。
【請求項３】
材料供給用の供給穴と，該供給穴に連通して三角形格子状に設けたプール溝と，該プール溝に連通して六角形格子状に設けたスリット溝とを有し，かつ，該スリット溝の各六角形格子は，上記プール溝の三角形格子を６つ合わせて形取られる六角形と合致するよう設けた六角ハニカム構造体成形用金型を製造する方法であって，
上記供給穴を形成するための金型ベースと，プール溝形成面とスリット溝形成面とを有する溝形成部材とを準備し，
上記金型ベースには上記供給穴を貫通させて設けると共に，上記溝形成部材の上記プール溝形成面には，互いに略６０度の角度をもって交差する複数のプール溝を三角形格子状に設け，
次いで，上記溝形成部材の上記プール溝形成面を上記金型ベースと接合し，
次いで，上記溝形成部材の上記スリット溝形成面に，六角形格子状の上記スリット溝を上記プール溝に連通するよう形成することを特徴とする六角ハニカム構造体成形用金型の製造方法。
【請求項４】
請求項３において，上記スリット溝の形成は，放電加工，切削加工，レーザ加工のいずれかの加工方法により行うことを特徴とする六角ハニカム構造体成形用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，例えば自動車排ガス浄化装置における触媒担体等として用いられる六角ハニカム構造体の成形用金型，及び成形用金型の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えばコージェライト等を主成分としたセラミック製のハニカム構造体は，成形用金型を用いて材料を押出成形することにより製造される。このハニカム構造体は，隔壁を格子状に設けて多数のセルを構成してなり，そのセル形状としては例えば六角形状のものがある。
【０００３】
六角形状のセルを有するハニカム構造体（以下，六角ハニカム構造体という）を製造するには，六角形格子状のスリット溝を有する金型を用い，隔壁を六角形格子状に設ける必要がある。
従来の六角ハニカム構造体製造用の金型９は，図８（ａ）（ｂ）に示すごとく，材料供給用の供給穴９１と，該供給穴９１に連通して六角形格子状に設けたスリット溝９２とを有す。
【０００４】
この金型９を製造する場合には，金型素材の一方の面からドリル等により上記供給穴９１を設けると共に，他方の面から放電加工等の加工手段によって六角形格子状にスリット溝を設ける。そして，図８に示すごとく，スリット溝の六角形格子の交点を供給穴９１に連通させることにより，金型９を得る。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の六角ハニカム構造体製造用の金型９には次の問題がある。
即ち，上記従来の金型９においては，得ようとする六角ハニカム構造体の隔壁を均一に成形するために上記の六角形格子状のスリット溝の深さをその溝幅の１０倍以上の深さに設けることが必要である。そのため，スリット溝の加工には多大な時間が必要とされる。
また，例えば放電加工により上記スリット溝を設けようとする場合には，加工中に電極消耗が生じ，スリット溝深さ等にばらつきが生じる場合がある。そのため，この場合には得られる六角ハニカム構造体の隔壁が均一に成形されない。
【０００６】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，スリット溝を精度よく効率的に形成することができ，かつ，良好な成形性を発揮しうる六角ハニカム構造体成形用金型及びその製造方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】
請求項１に記載の発明は，材料供給用の供給穴と，該供給穴に連通して三角形格子状に設けたプール溝と，該プール溝に連通して六角形格子状に設けたスリット溝とを有することを特徴とする六角ハニカム構造体成形用金型にある。
【０００８】
本発明において最も注目すべきことは，上記供給穴と上記スリット溝との間には，上記三角形格子状のプール溝を設けたことである。
上記プール溝は，例えば略正三角形を交互に反対方向に向けて規則正しく配置することにより三角形格子状とすることができる。
【０００９】
また，上記プール溝と上記供給穴とは，上記プール溝の三角形格子の交点において連通していることが好ましい。これにより，供給穴からプール溝への材料の流れをスムーズにすることができる。なお，この場合，上記供給穴は，必ずしもプール溝の上記交点のすべてに連通させる必要はなく，成形するハニカム構造体の大きさ，成形性等を考慮して種々の構成をとることができ，例えば，交点の１つおき或いは２つおきに連通させてもよい。
【００１０】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明の六角ハニカム構造体成形用金型は，上記のごとく，スリット溝と供給穴との間に上記プール溝を設けてある。
そのため，ハニカム構造体の成形時において供給穴から供給された材料は，まず上記三角形格子状のプール溝に分散して進入し，次いで，プール溝から上記六角形格子状のスリット溝に進入する。それ故，材料は，プール溝進入時とスリット溝進入時との２段階の流れの変化を起こす。
【００１１】
具体的には，上記プール溝は三角形格子状であるため，例えばその三角形格子の交点部分における材料は６方向に放射線状に分散されてプール溝内を進行する。次いで，六角形格子状のスリット溝に進入する際に，その６方向の分散状態が３方向になる。
このような材料の流れが段階的に整流されることにより，スリット溝に進入する材料の流れを従来よりも均一化することができ，得られるハニカム構造体の成形性を向上させることができる。
【００１２】
また，このように，スリット溝に進入する材料の流れを均一化することができるので，スリット溝の深さを従来よりも浅くしても十分な成形性を確保することができる。そのため，従来，溝幅の１０倍以上に設定することが必要とされたスリット溝の深さを，それ以下にまで浅くすることができる。それ故，スリット溝の加工時間を従来よりも大幅に短縮することができ，また，加工精度の向上をも図ることができる。
【００１３】
したがって，本発明によれば，スリット溝を精度よく効率的に形成することができ，かつ，良好な成形性を発揮しうる六角ハニカム構造体成形用金型を提供することができる。
【００１４】
次に，請求項２に記載の発明のように，上記スリット溝の各六角形格子は，上記プール溝の三角形格子を６つ合わせて形取られる六角形と合致するよう設けることが好ましい。
この場合には，押出成形時の材料の流れをさらに均一かつスムーズにすることができる。また，上記金型の製造を容易にすることもできる。
【００１５】
ここで，上記のプール溝の三角形格子を６つ合わせて形取られる六角形とは，プール溝における交点の一点を中心に放射線状に隣接配置された６つの三角形を一単位として見た場合にその外形状として生じる六角形をいう。
したがって，この場合には，上記スリット溝とプール溝とを正面から透視すると，六角形のスリット溝に重なる部分と，その頂点と中心とを結んでできる６つの三角形の境界部分とに上記プール溝が位置する。
【００１６】
次に，上記の優れた六角ハニカム構造体成形用金型を製造する方法としては，次の発明がある。
即ち，請求項３に記載の発明のように，材料供給用の供給穴と，該供給穴に連通して三角形格子状に設けたプール溝と，該プール溝に連通して六角形格子状に設けたスリット溝とを有し，かつ，該スリット溝の各六角形格子は，上記プール溝の三角形格子を６つ合わせて形取られる六角形と合致するよう設けた六角ハニカム構造体成形用金型を製造する方法であって，上記供給穴を形成するための金型ベースと，プール溝形成面とスリット溝形成面とを有する溝形成部材とを準備し，上記金型ベースには上記供給穴を貫通させて設けると共に，上記溝形成部材の上記プール溝形成面には，互いに略６０度の角度をもって交差する複数のプール溝を三角形格子状に設け，次いで，上記溝形成部材の上記プール溝形成面を上記金型ベースと接合し，次いで，上記溝形成部材の上記スリット溝形成面に，六角形格子状の上記スリット溝を上記プール溝に連通するよう形成することを特徴とする六角ハニカム構造体成形用金型の製造方法がある。
【００１７】
本発明において最も注目すべきことは，上記溝形成部材の上記プール溝形成面に上記プール溝を三角形格子状に設け，次いで，上記溝形成部材の上記プール溝形成面を上記供給穴を設けた金型ベースと接合した後，上記溝形成部材の上記スリット溝形成面に六角形格子状の上記スリット溝を形成することである。
【００１８】
上記金型ベースへの上記供給穴の形成は，例えばドリル加工，放電加工等，種々の加工方法により行うことができる。
また，上記溝形成部材への上記プール溝の形成は，例えば直線状の複数の溝を平行に加工する作業を，略６０度の角度で交差させて３方向から行う方法をとることができる。この場合には，各プール溝を直線状に設けることができるため，加工速度の速い回転工具等を用いた切削加工，研削加工等により効率的に加工することもできる。
【００１９】
また，上記溝形成部材への上記スリット溝の形成は，溝形成部材と金型ベースとを接合した後に行う。この場合の接合は，例えば，拡散接合，溶接，接着剤による接着，等種々の接合方法により行うことができる。
また，上記スリット溝の形成を上記接合後に行うので，スリット溝とプール溝とを連通させた際の溝形成部材の分断を防止することができる。
【００２０】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明の製造方法においては，上記溝形成部材と金型ベースという２つの部材を用いて金型を製造する。そのため，上記溝形成部材の両面から加工を行うことができる。即ち，上記溝形成部材のプール溝形成面にプール溝を形成し，その後，スリット溝形成面にスリット溝を形成する。それ故，プール溝及びスリット溝の形成をそれぞれ最適な加工方法によって行うことができる。
【００２１】
また，上述したごとく，プール溝を形成することによって，スリット溝の深さを従来よりも浅く設定することができる。それ故，スリット溝の加工時間を従来よりも大幅に短縮することができ，金型の製造作業を合理化することができる。また，本方法により製造した金型によれば，上記のごとく優れた成型性を得ることができる。
【００２２】
また，請求項４に記載の発明のように，上記スリット溝の形成は，放電加工，切削加工，レーザ加工のいずれかの加工方法により行うことができる。即ち，上記のごとく，スリット溝の深さを従来よりも浅くすることができるので，例えば工具の摩耗等に影響されることなく，種々の加工方法を用いることができる。
【００２３】
ここで，上記放電加工とは，周知のごとく，電極と被加工物との間において放電させて加工する方法である。また，上記切削加工としては，例えば側面に切削面を有する棒状の切削工具を用い，これを回転させながら移動させることによって切削加工する方法がある。また，上記レーザ加工とは，レーザ光線を加工面に照射することによって加工する方法である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施形態例
本発明の実施形態例にかかる六角ハニカム構造体成形用金型及びその製造方法につき，図１〜図７を用いて説明する。
本例の六角ハニカム構造体成形用金型１は，図１に示すごとく，材料供給用の供給穴１１と，該供給穴１１に連通して三角形格子状に設けたプール溝２と，該プール溝２に連通して六角形格子状に設けたスリット溝３とを有する。かつ，該スリット溝３の各六角形格子は，上記プール溝２の三角形格子を６つ合わせて形取られる六角形と合致するよう設けた。
【００２５】
即ち，本例の六角ハニカム構造体成形用金型１は，図１に示すごとく，スリット溝３とプール溝２とを正面から透視すると，六角形のスリット溝３に重なる部分と，その頂点と中心とを結んでできる６つの三角形の境界部分とに上記プール溝２が位置する。
また，本例のスリット溝３の深さＤは，その溝幅Ｗの１０倍より小さく設けてある。
【００２６】
この六角ハニカム構造体成形用金型１を製造するに当たっては，図２（ａ）（ｂ）に示すごとく，まず供給穴１１を形成するための金型ベース１０と，プール溝形成面４２とスリット溝形成面４３とを有する溝形成部材４とを準備する。
次いで，図２（ｃ）（ｄ）に示すごとく，金型ベース１０には供給穴１１を貫通させて設けると共に，溝形成部材４のプール溝形成面４２には，互いに略６０度の角度をもって交差する複数のプール溝２を三角形格子状に設ける。
次いで，図２（ｅ）に示すごとく，溝形成部材４のプール溝形成面４２を金型ベース１０と接合する。次いで，溝形成部材４のスリット溝形成面４３に，六角形格子状のスリット溝３をプール溝２に連通するよう形成する。
【００２７】
上記金型ベース１０への供給穴１１の形成は，ドリル加工により行った。
また，上記溝形成部材４へのプール溝２の形成は，図３に示すごとき溝加工装置５を用いて行う。溝加工装置５は，溝形成部材４をセットするテーブル５２と，回転工具７を回転可能に保持する工具支持部５３とよりなる。工具支持部５３は回転シャフト５４を介して回転工具７を保持している。また，テーブル５２は，予め設定した順序に従って，縦横上下に移動するよう構成されている。また，回転工具７としては，厚み１５０μｍの円形薄刃砥石を用いた。
【００２８】
そして，図４に示すごとく，まず溝形成部材４のプール溝形成面４２において，矢印Ａ方向に平行なプール溝２を複数形成する。このとき，図５（ｂ）に示すごとく，プール溝２の深さは，溝形成部材４の厚みの約７０％程の深さとする。次いで，同様に，矢印Ａ方向と６０度傾斜した矢印Ｂ方向に平行なプール溝２を複数形成する。次いで，同様に，矢印ＡおよびＢ方向と６０度傾斜した矢印Ｃ方向に平行なプール溝２を複数形成する。
これにより，図５（ａ）（ｂ）に示すごとく，溝形成部材４のプール溝形成面４２には，上記深さの三角形格子状のプール溝２が形成される。
【００２９】
次に，上記溝形成部材４のプール溝形成面４２と上記金型ベース１０との接合は，拡散接合法により行った。具体的には，真空状態の環境において，金型ベース１０と溝形成部材４とを接触させた状態で加圧し，１０００℃以上加圧するという条件により行った。
これにより，図６に示すごとく，プール溝２と供給穴１１とが連通状態となる。
【００３０】
次に，上記スリット溝３の形成は，放電加工により行った。具体的には，得ようとする六角形格子状と同形状であってスリット溝幅よりも厚みが小さい電極を準備し，これにより溝形成部材４のスリット溝形成面４３から放電加工を行った。このとき，電極の六角形格子がプール溝の三角形格子状を６つ合わせて形取られる六角形と合致するよう位置合わせする。
この放電加工の結果，図１に示すごとく，プール溝２に連通した六角形格子状のスリット溝３が形成され，六角ハニカム構造体成形用金型１が得られる。
【００３１】
次に，本例においては，上記六角ハニカム構造体成形用金型１におけるスリット溝形成面４２の形状を切削加工により整えると共に，ガイドリング（図示略）を配設した。そして，上記金型１の供給穴１１から材料を供給し，実際に六角ハニカム構造体を押出成形した。その結果，スリット溝３の深さが上記のごとく従来よりも浅く溝幅の１０倍以下であるにもかかわらず，成形された六角ハニカム構造体は隔壁の厚みやセルの形状も均一となった。これにより，本例の六角ハニカム構造体成形用金型１は非常に優れた成形性を発揮することが分かる。
【００３２】
これは，次の理由によると考えられる。
従来なら図７（ａ）に示すごとく，材料８８が供給穴１１から六角形格子状のスリット溝３に直接進入していた。これのに対し，本例においては，図７（ｂ）に示すごとく，いったん三角形格子状のプール溝２に材料８８が流入した後，スリット溝３に進入する。そのため，材料８８の流れが段階的に整流されることにより，スリット溝３に進入する材料の流れを従来よりも均一化することができるためであると考えられる。
【００３３】
また，本例の六角ハニカム構造体成形用金型１は，上記のごとく，溝形成部材４と金型ベース１０という２つの部材を用いて製造する。そのため，溝形成部材４の両面から加工を行うことができる。即ち，溝形成部材４のプール溝形成面４２にプール溝２を形成し，その後，スリット溝形成面４３にスリット溝３を形成する。それ故，プール溝２の形成は上記切削加工，スリット溝３の形成は放電加工というように，それぞれに最適な加工方法を適用することができる。
【００３４】
また，上述したごとく，プール溝２を形成することによって，スリット溝３の深さＤを従来よりも浅く設定することができる。それ故，スリット溝３を放電加工により行っても，その加工時間を従来よりも大幅に短縮することができ，かつ，加工精度も向上させることができる。
したがって，本例によれば，良好な成形性を発揮しうる六角ハニカム構造体成形用金型１を，上記優れた製造方法により容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例における，六角ハニカム構造体成形用金型におけるスリット溝等の配置を，（ａ）平面から見た要部説明図，（ｂ）Ａ−Ａ線矢視断面図。
【図２】実施形態例における，六角ハニカム構造体成形用金型の製造工程を示す説明図。
【図３】実施形態例における，プール溝加工用の溝加工装置の斜視図。
【図４】実施形態例における，プール溝の形成手順を示す説明図。
【図５】実施形態例における，溝形成部材のプール溝形成面を（ａ）正面から見た説明図，（ｂ）Ｂ−Ｂ線矢視断面図。
【図６】実施形態例における，溝形成部材と金型ベースとを接合した状態を示す説明図。
【図７】実施形態例における，材料の流れの状態を示す説明図。
【図８】従来例における，六角ハニカム構造体成形用金型におけるスリット溝等の配置を，（ａ）平面から見た要部説明図，（ｂ）Ｅ−Ｅ線矢視断面図。
【符号の説明】
１．．．六角ハニカム構造体成形用金型，
１０．．．金型ベース，
１１．．．供給穴，
２．．．プール溝，
３．．．スリット溝，
４．．．溝形成部材，
４２．．．プール溝形成面，
４３．．．スリット溝形成面，
５．．．溝加工装置，
７．．．回転工具，
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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