JP4049973B2 - セラミックハニカム成形体の切断方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックハニカム成形体を、貫通孔の向きに対して直角に切断するセラミックハニカム成形体の切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集塵フィルター、排ガス浄化触媒用担体等として用いられるセラミックハニカム構造体は、セラミック粉末を含む坏土をハニカム形状に成形し、この成形体を適宜な長さに切断した後、乾燥、焼成することにより製造される。従って、軟質で変形しやすい、セラミックハニカム成形体を、形状に影響を与えることなく切断する手段が必要であり、従来、そのような手段として、図５に示すように、２つの滑車１の間に張った細線２にバネ３にて張力を与え、この細線２をその長さ方向に往復運動させることにより切断する方法、図６に示すように、２基のサーボモーター７に設けたボビン８間に張った細線２に、サーボモーター７のトルクを調節することにより適宜な張力を与えつつ、サーボモーター７の回転により細線２を一方のボビン８に巻き取る過程で細線２を走行させ、切断する方法等が行われてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、細線２を長さ方向に運動させながら切断するため、セラミックハニカム成形体５の肉厚の外周を切断する際の抵抗により、被切断物に細線２の運動方向の荷重がかかり、セラミックハニカム成形体５に歪みが生じるという問題があった。特に、近年、ハニカム構造体の隔壁は従来の１５０μｍ前後から５０〜１２５μｍ、或いはそれ以下へと、より薄肉化する方向にあるため、ハニカム構造体断面の開口率は上昇し、ハニカム成形体の強度が小さくなることから、切断に起因する歪みの問題はより深刻である。
【０００４】
又、ハニカム成形体全体の歪みだけでなく、切断の際の下方向荷重によりハニカム構造体の隔壁が変形し潰れてしまうこともより深刻化している。この現象を回避するには、より緩やかに切断を行えばよいが、切断効率は落ちてしまうことになる。
【０００５】
又、細線を長さ方向に運動させながら切断するため、細線の寿命が短く、頻繁に細線の交換を行わなければならないが、細線の交換の度に張力を調節する必要があり、セラミックハニカム成形体の切断効率を著しく損なっていた。
【０００６】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セラミックハニカム成形体に歪みを生じさせることなく、かつ、従来よりも切断効率のよいセラミックハニカム成形体の切断方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明によれば、適宜な張力にて張った細線にて、セラミックハニカム成形体を、その貫通孔の向きに対して直角に切断するセラミックハニカム成形体の切断方法であって、セラミックハニカム成形体の外周に、貫通孔の向きに対して直角に、上記外周のみを貫通する切断誘導溝を設け、上記切断誘導溝に細線をあてがい、上記細線をセラミックハニカム成形体に押しつけることのみによりセラミックハニカム成形体を切断するセラミックハニカム成形体の切断方法が提供される。
【０００８】
上記の切断方法においては、上記細線をボビン間に張り、適宜な回数の切断を行う毎に、切断に使用する細線の部位を変えてもよい。又、切断誘導溝はナイフにて設けてもよい。
【０００９】
さらに、上記の切断方法においては、成形機より搬送路を通って搬出されてきたセラミックハニカム成形体に、上記搬送路に設置したナイフにて一定間隔で切断誘導溝を設け、搬送路において上記ナイフの下流側に設置した細線にてセラミックハニカム成形体を切断してもよい。
【００１０】
さらに、上記の切断方法においては、搬送路にセラミックハニカム成形体の切断部位を少なくとも２箇所に設け、細線にてセラミックハニカム成形体を複数箇所にて切断してもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明においては、適宜な張力にて張った細線で、セラミックハニカム成形体を、その貫通孔の向きに対して直角に切断する場合において、まず、図１（ａ）に示すように、セラミックハニカム成形体５の外周に、貫通孔９の向きに対して直角に、上記外周のみを貫通する切断誘導溝１０を設け、次ぎに、図１（ｂ）に示すように、その切断誘導溝１０に細線２をあてがい、上記細線２をセラミックハニカム成形体５に押しつけることのみにより切断する。
【００１２】
即ち、細線２をその長さ方向に運動させずに切断を行うため、セラミックハニカム成形体５に細線２の運動方向の荷重がかかることがなく、ハニカム体５の隔壁が薄い場合においても、歪みの発生を防止することができる。又、細線２をその長さ方向に運動させることがなく、又、切断抵抗の大きい外周部分のみを他の手段にて切断することから細線２の寿命が長く、細線交換の頻度が少ないため、頻繁な張力の調節により切断効率を損なうことがない。
【００１３】
尚、切断誘導溝１０を設けるのは、切断抵抗の最も大きい外周のみを予め切断しておくことにより、細線２を長さ方向に運動させずに、細線をセラミックハニカム成形体に押しつけることのみにより切断を可能とするためである。又、成形体に細線を侵入させる際にセルを潰すおそれもなくなる。
【００１４】
切断誘導溝を設ける方法に特に制限はなく、回転刃、レーザー、ウォータージェット等の手段を用いることができるが、ナイフにて設けることも可能である。この場合、ナイフの刃幅は０．５〜２．０ｍｍであることが好ましい。０．５ｍｍ未満では、細線を切断誘導溝に的確に誘導することが困難となり、２．０ｍｍを超える場合は、ハニカム構造体の外形に影響を与えるからである。又、ナイフの材質に特に制限はなく、ハニカム成形体よりも大きな硬度を有するものであればよいが、鉄、鋼、超鋼等が好適に用いられる。
【００１５】
本発明の切断方法においては、図２に示すように、切断誘導溝１０は外周１１のみを貫通するように設ける。切断誘導溝１０をナイフ等で設ける場合には、ハニカム成形体の外周にてナイフの刃を相対的に移動させて切断することになるが、このような方法で隔壁も同時に切断すると、隔壁の厚さが非常に薄い場合には、切断の際に隔壁が破損するおそれがあるからである。
【００１６】
又、切断誘導溝をナイフ等で設ける場合には、切断速度は２０〜１５０ｍｍ／秒であることが好ましい。２０ｍｍ／秒未満では、切断効率が損なわれ、１５０ｍｍ／秒を超える場合には、隔壁の厚さとの関係で、セラミックハニカム成形体に歪みを生じさせる場合があるからである。
【００１７】
本発明の切断方法において、細線の材質に特に制限はなく、セラミックハニカム成形体を好適に切断できるものであればよいが、ピアノ線、鋼線、合成樹脂繊維、炭素繊維等のファイバー線、若しくはダイヤモンドコート、小さな粒子を散りばめた細線等を好適に用いることができる。又、細線の直径は２０〜１００μｍであることが好ましい。
【００１８】
本発明の切断方法において、細線２は、図１（ｂ）に示すように、２個のボビン８間に張り渡してもよい。この場合、各ボビン８に各１基のモーター７を設け、細線２の張力を２基のモーターに反対方向の回転力を与えることにより生じさせ、その強さは回転力の強さにて調節する。又、細線２の老朽化による切断を防いで、細線２の張り直し及び張力の調整の頻度増大による切断効率の低下を防ぐ観点より、適宜な回数の切断を行う毎にモーターを回転させ、切断に使用する細線２の部位を変えてもよい。尚、上記の目的に使用が可能である限り、モーターの種類に特に制限はないが、サーボモーター、トルクモーター等が好適に用いられる。
【００１９】
この場合に、ハニカム成形体５を細線２を用いて切断するには、細線２を２５０ｍｍ／秒以下の速度で下方に移動させることが好ましい。２５０ｍｍ／秒を超える場合には、隔壁の厚さとの関係で、セル構造が変形し潰れを生じさせる場合があるからである。
【００２０】
又、本発明の切断方法により切断するハニカム成形体の端面の形状に特に制限はなく、円形、楕円形、四角形、三角形、五角形、六角形等種々の形状の端面を有するハニカム成形体を好適に切断することができる。
【００２１】
また、本発明においては、図４に示すように、搬送路にセラミックハニカム成形体５の切断部位を少なくとも２箇所に設け、細線２にてセラミックハニカム成形体５を複数箇所にて切断することが好ましい。
【００２２】
上述した通り、ハニカム構造体の隔壁はより薄肉化する方向にあるが、その薄い隔壁を変形させることなく切断を行うには、より細い細線を用いて、より弱い張力で切断するとよいことが分かっている。しかし、より細い細線を用いて、より弱い張力で切断を行えば、細線の強度は弱くなり、緩やかな速度で切断することが必要になり、生産効率は低下することになる。
【００２３】
そこで、本発明によれば、切断部位を少なくとも２箇所に設け、複数本の細線２を搬送台６と同期をさせながら同時期的に切断し切断効率を上げることで、生産効率を低下させないで緩やかな切断が可能となる。この発明を用いれば、これからのハニカム構造体の薄肉化にも容易に対応できることとなる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明を図示の実施例を用いてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。
【００２５】
（実施例１） セラミックハニカム成形体の外周にのみ切断誘導溝を設けた後、その切断誘導溝に細線をあてがい、細線をセラミックハニカム成形体に押しつけることのみにより切断し、切断したハニカム成形体の歪みを測定した。
切断は、端面の形状が直径１１１．０ｍｍの円形であり、隔壁の厚さが１２０μｍ、セルピッチが１．４０ｍｍ、外周の厚さが０．５０ｍｍである焼成前のセラミックハニカム成形体に対して行った。図３に示すように、成形機（図示せず。）から搬送路を通って、５０ｍｍ／秒の速度で搬出されてきたセラミックハニカム成形体５に対し、まず、搬送路に設置したナイフ１２にて２２０ｍｍ間隔で切断誘導溝１０を設け、次ぎに、搬送路においてナイフ１２の２２０ｍｍ下流側に設置した細線２にてセラミックハニカム成形体５を切断した。
【００２６】
ナイフ１２は超鋼製で刃幅１．０ｍｍのものを用いた。このナイフ１２をセラミックハニカム成形体５の外周に沿って、ハニカム体５の貫通孔９と直角に７５ｍｍ／秒の速度で移動させることにより、切断誘導溝１０を設けた。切断誘導溝１０の深さは１ｍｍとし、切断誘導溝１０の幅は１ｍｍとした。又、切断誘導溝１０は、図２に示すように、切断誘導溝１０の両端とハニカム成形体５の円形断面の中心点１３とを結ぶ２本の直線の交わる角度が８０°になるように設けた。
【００２７】
細線２は鋼製で直径０．０７０ｍｍのものを用いた。細線２は、図１（ｂ）に示すように、２基のサーボモーター（図示せず。）に６２０ｍｍの間隔で設けたボビン８間に張り渡して使用した。細線２には、２基のサーボモーターに反対方向の回転力を与えることにより７５０ｇｆの張力を生じさせた。切断は、細線２を２００ｍｍ／秒の速度で下方に移動させ、ハニカム体５に押しつけることにより行った。
【００２８】
切断した成形体の歪みを真円度を測定することにより調べた。真円度の測定はデジタルノギス等を用いて自動計測により行った。測定部位を図７（ｂ）に、結果を図７（ａ）に示す。
【００２９】
（実施例２） 切断は、図４に示すように、成形機（図示せず。）から搬送路を通って、５０ｍｍ／秒の速度で搬出されてきたセラミックハニカム成形体５に対し、まず、搬送路に設置したナイフ１２にて２２０ｍｍ間隔で切断誘導溝１０を設け、次ぎに、搬送路においてナイフ１２の６５０ｍｍ下流側に設置した細線２及び、更に１９０ｍｍ下流側に設置した細線２にてセラミックハニカム成形体５を切断した。
【００３０】
細線２は鋼製で直径０．０５５ｍｍのものを用いた。細線２には、２基のサーボモーターに反対方向の回転力を与えることにより５００ｇｆの張力を生じさせた。切断は、細線２を５０ｍｍ／秒の速度で下方に移動させ、ハニカム体５に押しつけることにより行った。
他の条件は実施例１と同様とした。切断した成形体の歪みを、実施例１と同様に真円度を測定することにより調べた。結果を図７（ａ）に示す。
【００３１】
（比較例１） 図５に示すように、２つの滑車１の間に張った細線２にバネ３にて張力を与え、この細線２をその長さ方向に往復運動させることによりセラミックハニカム成形体５を切断し、切断したハニカム成形体の歪みを測定した。
【００３２】
切断は、成形機から搬送路を通って搬出されてきたセラミックハニカム成形体５に対し、２００ｍｍ／秒の速度で往復運動をする細線２を２００ｍｍ／秒の速度で下方に移動させることにより行った。他の条件は実施例１と同様とした。切断した成形体の歪みを、実施例１と同様に真円度を測定することにより調べた。結果を図７（ａ）に示す。
【００３３】
（比較例２） 図６に示すように、２基のサーボモーター７に設けたボビン８間に張った細線２に、サーボモーター７のトルクを調節することにより適宜な張力を与えつつ、サーボモーター７の回転により細線２を一方のボビン８に巻き取る過程で、セラミックハニカム成形体５を切断した。
【００３４】
切断は、成形機から搬送路を通って搬出されてきたセラミックハニカム成形体５に対し、２５０ｍｍ／秒の速度で巻き取る過程の細線２を１００ｍｍ／秒の速度で下方に移動させることにより行った。他の条件は実施例１と同様とした。切断した成形体の歪みを、実施例１と同様に真円度を測定することにより調べた。結果を図７（ａ）に示す。
【００３５】
図７（ａ）より、実施例１及び２の方法で切断した場合には、切断物の真円度は小さいのに対し、比較例１の方法で切断した場合には、切断物の真円度が大きいことがわかる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の切断方法を用いることにより、１２５μｍ以下という薄い隔壁を有するセラミックハニカム成形体を、歪みを生じさせることなく切断することができ、又、細線の切断頻度を小さくすることができるため、切断効率を向上させることができる。又、細線をボビン間に張り、適宜な回数の切断を行う毎に、切断に使用する細線の部位を変えることとすれば、細線の切断頻度をさらに小さくすることができるため、切断効率をより向上させることができる。
さらに、切断部位を少なくとも２箇所に設け、セラミックハニカム成形体を複数箇所にて切断することとすれば、生産効率を落とすことなく緩やかな切断が可能となるので、１２５μｍ以下という開口率の高い、薄いハニカム構造体の隔壁を変形し潰してしまうことなく切断することができる。また、この場合には、各切断部位における単位時間当たりの切断回数は半分になることから、同じ長さの細線を使用しても、切断部位が１箇所の場合に比べ２倍の時間の連続生産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）及び（ｂ）本発明の切断方法の一例を示す工程図である。
【図２】 本発明の切断方法における切断誘導溝の設置態様の一例を示す模式図である。
【図３】 本発明の切断方法の他の例を示す模式図である。
【図４】 本発明の切断方法のさらに他の例を示す模式図である。
【図５】 従来の切断方法の一例を示す模式図である。
【図６】 従来の切断方法の他の例を示す模式図である。
【図７】 （ａ）本発明及び従来の切断方法により切断したセラミックハニカム成形体の真円度を示すグラフ及び（ｂ）真円度の測定におけるデータの測定部位を示す模式図である。
【符号の説明】
１…滑車、２…細線、３…バネ、４…シリンダ、５…セラミックハニカム成形体、６…搬送台、７…サーボモーター、８…ボビン、９…貫通孔、１０…切断誘導溝、１１…外周、１２…ナイフ、１３…ハニカム成形体の円形断面の中心点。

Claims (5)

1. 適宜な張力にて張った細線にて、セラミックハニカム成形体を、その貫通孔の向きに対して直角に切断するセラミックハニカム成形体の切断方法であって、
   セラミックハニカム成形体の外周に、貫通孔の向きに対して直角に、該外周のみを貫通する切断誘導溝を設け、
   該切断誘導溝に細線をあてがい、該細線をセラミックハニカム成形体に押しつけることのみによりセラミックハニカム成形体を切断することを特徴とするセラミックハニカム成形体の切断方法。
2. 該細線をボビン間に張り、適宜な回数の切断を行う毎に、切断に使用する細線の部位を変える請求項１に記載のセラミックハニカム成形体の切断方法。
3. ナイフにて該切断誘導溝を設ける請求項１又は２に記載のセラミックハニカム成形体の切断方法。
4. 成形機より搬送路を通って搬出されてきたセラミックハニカム成形体に、該搬送路に設置したナイフにて一定間隔で該切断誘導溝を設け、該搬送路において該ナイフの下流側に設置した細線にて該セラミックハニカム成形体を切断する請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックハニカム成形体の切断方法。
5. 該搬送路にセラミックハニカム成形体の切断部位を少なくとも２箇所に設け、該細線にてセラミックハニカム成形体を複数箇所にて切断する請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミックハニカム成形体の切断方法。

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