催化转化器的制造方法、催化转化器、以及催化转化器的控制方法

摘要

本发明提供催化转化器的制造方法、催化转化器以及催化转化器的控制方法。所述催化转化器的制造方法包括如下步骤：用于在催化剂(11)被压装入外筒(13)时检测压紧力的检测步骤；用于根据由上述检测步骤检测到的压紧力来计算直径减小量的计算步骤，借此将外筒(13)和催化剂(11)之间的间隙值设定为预期目标值；以及用于根据由上述计算步骤所算得的直径减小量来减小外筒(13)直径的型锻步骤。

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化转化器的制造方法，催化转换器，以及催化转换器的控制方法，其中每个催化转化器均包含催化剂，催化剂被缓冲衬垫卷绕并且被支撑在外筒内。

背景技术

通常，包括汽车发动机在内的各种发动机类型的排气系统都设置有用于净化废气的催化转化器。通常，催化转化器主要包括柱状催化剂、卷绕在催化剂周围的衬垫、以及用于容纳已经被衬垫卷绕在周围的催化剂的外筒，并且通过减小外筒的直径(型锻)来挤压衬垫，从而将催化剂支撑在外筒内。

卷绕在催化剂周围的衬垫是由耐热纤维材料制成的，并且被置于催化剂和外筒之间，从而该衬垫提供各种功能：比如弹性地支撑催化剂，使催化剂和外筒之间隔热，以及确保防止未净化的废气通过催化剂和外筒之间间隙的密封性能。特别是，在催化转化器性能长期维持方面，衬垫起着非常重要的作用。

为了使衬垫起到自身的功能，需要使衬垫具有一致的表面压力。特别是，在提高排气效率或净化能力的催化剂中，形成催化剂的壁较薄，因此必须提供具有一致表面压力的衬垫，用于防止因使用过程中的高热量或震动而引起的破坏等缺陷。

然而，由于各个催化剂产品的外径尺寸有所不同，因此如果外筒通过型锻处理被加工成具有相同的直径，则衬垫不可能具有一致的表面压力。基于这个原因，作为用于提供衬垫的一致表面压力的一般生产方法，传统的方法包括：测量催化剂的外径，基于测量值确定用于减小直径的预定目标量，以及根据所确定的直径减小量来型锻外筒。

作为其他已知方法，例如日本专利申请特开2003-343255(0019-0023段，图2和3)号公报所公开的，由传感器检测已卷绕在催化剂周围的衬垫的表面压力，并且随后在表面压力达到预定值时测量催化剂的中心轴线和传感器之间的距离，以及在随后的型锻过程中调整直径减小量，使得催化剂的中心轴线和外筒之间的距离等于上述测量距离。

发明内容

本发明要解决的问题

如上所述，由于用来提供衬垫的一致表面压力的一般生产方法需要根据催化剂外径的测量值来调整直径减小量，因此并没有将卷绕在催化剂周围的衬垫在例如单位面积重量(BW)或密度方面的离差考虑在内。因此存在这样的问题，即由于所述衬垫的所述离差的影响，不可能提供所述衬垫的所述一致的表面压力。

在这点上，传统的生产方法在检测衬垫的表面压力之后调整所述直径减小量，根据该传统的生产方法，由于当所述衬垫的所述表面压力达到所述预定值时测量所述催化剂的所述中心轴线和所述传感器之间的距离并且据此执行所述型锻处理，因此可以在反映所述衬垫的性质的同时执行所述型锻处理。然而，在该生产方法中，除了一系列压装工艺之外，还必须执行测量操作来测量催化剂中心轴线和传感器之间的距离。这样浪费时间并且降低生产能力。

此外，在该方法中，当表面压力达到预定值时，催化剂到传感器的距离被认作是当催化剂被适当地安装在外筒内时的距离，这样会存在一个问题，即难于实现催化剂的稳定支撑。

此外，催化剂不仅具有如上所述的外径尺寸的离差，而且还可能具有扭转、弯曲等等。此外，由于衬垫还具有密度分布上的离散，因此首先就难于通过局部测量以单一统一的方法来测量从催化剂的中心轴线到外筒的距离。

鉴于上述内容，本发明的目的是提供一种催化转化器的制造方法、催化转化器、以及催化转化器的控制方法，它们能够提供衬垫的一致表面压力，并且能够稳定地支撑催化剂，而且还能提高生产率。

解决所述问题的手段

本发明的发明人认真地研究了上述问题，并且考虑了催化剂(该催化剂在被压装入外筒时已经被衬垫卷绕)的压紧力和型锻过程中的直径减小量之间的关系，发现可以通过以用这种方式制造催化转化器来克服上述问题，即根据压装时的压紧力来调整型锻过程中的直径减小量，从而最终完成本发明。

更准确地讲，根据本发明的一个方面，本发明提供一种催化转化器的制造方法，该催化转化器具有催化剂和外筒，所述催化剂的外周表面卷绕有衬垫，所述外筒被型锻，以便将催化剂支撑在其内部。所述方法包括：用于在压力设备压紧催化剂时检测压紧力的检测步骤；用于根据上述检测步骤所检测到的压紧力计算外筒的直径减小量的计算步骤，并且借助上述计算步骤将外筒和催化剂之间的间隙值设定为预期目标值；以及用于根据由上述计算步骤所算得的所述直径减小量来减小所述外筒直径的型锻步骤。

“检测压紧力”这一用语是指检测外筒所承受的力，并且也检测压紧力的反作用力。更具体地，该用语包括利用测压元件等检测压紧力的反作用力，以及检测将催化剂压在接受侧处的作用力，例如，当外筒或用于引导压装的导向件在承受压紧力之后扩张时，或者当所述外筒或所述导向件承受载荷时。

在上述制造方法中，可以在所述催化剂被压装入所述外筒之后型锻该外筒。

或者，在上述制造方法中，可以在型锻所述外筒之后将所述催化剂压装入所述外筒内。

根据这些制造方法，当所述压力设备压紧所述催化剂时，在所述检测步骤中检测压紧力，并且在所述计算步骤中根据所检测到的压紧力计算所述外筒的所述直径减小量，通过该直径减小量将所述外筒和所述催化剂之间的间隙设为预期目标值。因此，根据压紧力可以计算所述直径减小量。

在此，对于单个产品而言，催化剂在所述外径的尺寸上具有离差，衬垫在单位面积的重量(BW)或密度上也有离差。因此，由于这种离差，在压紧催化剂时的压紧力也有不同的值。因此，通过根据该压紧力来计算直径减小量，可以进行型锻处理，并且所述催化剂的所述直径尺寸和所述衬垫的性质可以反映在该型锻处理中。也就是说，所述压力设备的所述压紧力提供了反映出催化剂和衬垫的离差的数值，并且通过根据该数值以单一统一的方式计算直径减小量来形成合适的间隙。更具体地讲，衬垫的质量或密度越大，压紧力也越大。相反，所述催化剂的外径尺寸越小，或者所述衬垫的单位面积重量或密度越小，则所述压紧力越小。

由于催化剂直径减小量的计算是与催化剂压装操作同时或顺序进行的，因此本发明与传统的方法相比可以省略耗费时间的工作，比如与制造过程的一系列操作分开执行的测量操作的工作。

随后在所述型锻步骤中根据在所述计算步骤中所计算的所述直径减小量来型锻外筒。因此，所述外筒的所述直径被减小预定量，使得卷绕在所述催化剂周围的所述衬垫被压缩，所述催化剂和所述外筒之间的所述间隙随后被设定为预期目标值。结果，能够获得具有表面压力一致的衬垫的催化转化器。

在此，用语“预期目标值”是指所述外筒和所述催化剂之间的所述间隙尺寸；借助该间隙尺寸，衬垫充填密度表示支撑所述催化剂处于合适状态所必需的表面压力，催化剂在该合适状态下稳定提供长期的最佳性能。

如上所述，由于能够根据压紧力以单一统一的方式获得所述直径减小量，耗费时间的操作(比如传统方法所需要的)变得不再必需，这导致处理数量减少。因此，能够缩短制造过程所需的时间，并且相比于以往能够更有效地提高生产率并降低成本。

此外，考虑到单个催化剂和衬垫将具有的离差而获得了直径减小量，因此可以不考虑产品的所述离差而适当地设置所述间隙。

因此，可以主动避免缺陷，比如所述催化剂在所述外筒内晃动以及所述催化剂受到所述衬垫表面压力的紧密压迫，这两个缺陷都是由于所述间隙的不合理设置而产生的。结果，可以获得长期耐用并且产品性能优秀的催化转化器。

此外，由于最近高输出量和改进净化性能的发展，催化剂壁被制造得更薄，即使在这样的催化剂中，由于在通过检测到的压紧力获得直径减小量之后进行型锻处理，因此催化剂也能够借助合适的表面压力被支撑在所述外筒内，借此防止破损。

在上述制造方法中，可以利用漏斗形的扩大直径件来执行催化剂的压装，并且通过在将所述催化剂压装入扩大直径件时检测压紧力来完成由所述检测步骤对所述压紧力的检测。

根据该制造方法，使用漏斗形的扩大直径件来完成压装，从而平稳地将催化剂压装入外筒内。如果漏斗形的扩大直径件是独立件，则通过在将所述催化剂压装入所述漏斗形扩大直径件时检测压紧力来完成由所述检测步骤对所述压紧力的所述检测，这样，压紧力的检测几乎不会受到所述外筒的离差的影响。这样可以获得相对精确地反映所述催化剂和所述衬垫离差的压紧力。因此，可以获得高度精确的直径减小量。

漏斗形的扩大直径件可以与外筒是整体的，并且可以使用这样的扩大直径件来完成所述催化剂的所述压装。在这种情况下，不必使用独立的扩大直径件以及将该扩大直径件连接到外筒上的操作，这简化了压装时的操作。

此外，所述扩大直径件可以包括倾斜部分以及圆筒部分，该圆筒部分具有从倾斜部分连续延伸的直内表面，通过所述检测步骤对所述压紧力的所述检测可以在所述衬垫的后端部如沿着催化剂的压装方向所见即将从倾斜部分进入圆筒部分之前的位置来完成。

根据该制造方法，当所述催化剂由所述漏斗形扩大直径部分引导而被压装时，在压紧力具有适当峰值的位置处检测所述压紧力。因此，通过根据该压紧力计算所述直径减小量可以执行所述型锻处理，进而将所述间隙设为所述预期目标值。

在此，在利用所述漏斗形扩大直径件压装所述催化剂的过程中，所述压紧力的所述峰值几乎一直出现在所述催化剂通过大致相同的位置时。因此，确定该位置并且检测该压紧力使得以合适的方式检测所述压紧力成为可能。这也能够导致成本的降低。

此外，圆筒部分可以被制成具有这样的长度，从而至少能容纳催化剂的整个长度，并且通过所述检测步骤对所述压紧力的所述检测可以在所述衬垫的后端部如沿着催化剂的压装方向所见即将从倾斜部分进入圆筒部分之前的位置处完成。

根据该制造方法，当检测压紧力时，所述催化剂位于所述漏斗形扩大直径部分的所述圆筒部分内，借此防止所述催化剂进入所述外筒。也就是说，对所述压紧力的所述检测是在所述扩大直径件的所述圆筒部分内进行的。因此，能够获得所述压紧力，并且该压紧力几乎不会受到所述外筒形状和表面粗糙度的离差的影响，并且所述催化剂和所述衬垫的离差能够相对精确地反映在该压紧力上。因此，可以获得高度精确的直径减小量。

而且，可以在所述催化剂被压装入外筒之后检测所述催化剂的压紧力，借此完成所述检测步骤对所述压紧力的检测。

根据该制造方法，由于所述压紧力的所述检测是针对已经被压装入所述外筒内的所述催化剂进行的，因此可以在能够反映内部已实际容纳催化剂的所述外筒的性质的状态下检测所述压紧力。因此，可以获得与实际安装状态的数值接近的所述直径减小量。而且，由于不需要检测所述漏斗形扩大直径件内的所述压紧力，因此可以实现平稳压装操作，这导致所述压装操作所需时间缩短。

此外，上述制造方法可以还包括预型锻步骤，该步骤用于通过型锻处理在外筒上提供缩小直径部分，其中预型锻步骤的直径减小量小于型锻步骤的直径减小量，并且在该缩小直径部分和未型锻部分之间形成倾斜的台阶部分；通过所述检测步骤对所述压紧力的所述检测可以在所述衬垫的末端部分如沿着催化剂的压装方向所见即将从台阶部分进入所述缩小直径部分之前的位置来进行。

根据该制造方法，由于在压装所述催化剂之前的所述预型锻步骤提供了所述外筒的固定部分，在该部分处支撑所述催化剂，并且在所述预型锻步骤中该催化剂的直径减小量比所述型锻步骤中的所述直径减小量要小，因此可以缩短压装所述催化剂之后的所述型锻处理所需的时间。此外，所述催化剂被压装入所述外筒内，这与施加所述型锻处理的所述状态相似，因此可以在假定所述实际安装状态的同时检测所述压紧力。

此外，通过所述检测步骤对所述压紧力的所述检测是在所述衬垫的后端部分即将从所述预型锻步骤中形成的所述台阶部分进入所述缩小直径部分之前的位置进行的，因此能够在所述压紧力出现适当峰值的位置进行压紧力的所述检测。这也能导致成本降低。

上述制造方法可以还包括用于在所述催化剂被完全压装入所述外筒内之后暂停压装操作的压装步骤，以及用于重新启动被所述压装步骤暂停的所述压装操作并且再压装所述催化剂的再压装步骤，因此可以在该再压装步骤中完成由所述检测步骤对所述压紧力的所述检测。

根据该制造方法，所述催化剂的所述压装操作被所述压装步骤暂停，随后该被暂停的压装操作被所述再压装步骤重启，并且在此时进行所述压紧力的所述检测。这使得所述压紧力在能够反映所述外筒的所述性质的状态下被检测。因此，可以获得所述直径减小量，其接近于在所述实际安装状态下的所述数值。

此外，由于在所述再压装步骤中通过所述检测步骤完成对所述压紧力的所述检测，因此在所述再压装步骤之前不需要检测所述压紧力。这可以提供检测效率极高的制造方法。这也能导致成本的降低。

在上述制造方法中，根据催化剂、衬垫以及外筒的种类预先设定数据，所述计算步骤根据该数据进行所述直径减小量的所述计算。

根据该制造方法，由于通过所述计算步骤对所述直径减小量的所述计算是根据与衬垫、催化剂和外筒的种类相对应的、预先设定的数据进行的，因此可以计算所述直径减小量，并且所述衬垫、催化剂以及外筒的种类在该直径减小量上能够有所反应，同时使所述间隙更接近所述预期目标值。通过使用该制造方法，能够获得具有优异产品性能的所述催化转化器。

在上述生产方法中，所述计算步骤可以根据压紧力的峰值计算所述直径减小量，该压紧力的峰值是由检测步骤在预定插入位置处检测得到的。在此，该峰值表示具有最大值的一个峰值或者在预定设定条件下获得的一个峰值。

根据该制造方法，由于所述计算步骤根据所述检测步骤在预定插入位置处检测到的所述压紧力的所述峰值来计算所述直径减小量，因此可以防止所述催化剂被不适当的表面压力紧密地支撑在所述外筒内，借此防止损坏。

在上述制造方法中，可以将由聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯制造的片材贴附到所述衬垫的外表面上。

根据该制造方法，由于所述衬垫的所述外表面被所述片材覆盖，并且由于所述衬垫中所含粘合剂的粘附作用，因此可以防止在检测所述压紧力时出现摩擦系数离差。而且，由于贴附有所述片材的所述衬垫几乎不会受到潮气的影响，因此能够以更稳定的方式进行所述压紧力的所述检测。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种催化转化器，该催化转化器将催化剂支撑在外筒内，上述催化剂的外周表面被衬垫卷绕，上述外筒的直径被缩小，以便支撑所述催化剂。该催化转化器是如此制造的：在压力设备压紧催化剂时检测压紧力；根据所检测到的压紧力确定所述外筒的直径减小量，借助该直径减小量将所述外筒和所述催化剂之间的间隙值设定为预期目标值；以及根据所确定的所述直径减小量减小所述外筒的所述直径。

通过检测所述压力设备的压紧力、根据所检测到的所述压紧力确定所述外筒的所述直径减小量(根据该直径减小量将所述外筒和所述催化剂之间的间隙值设置为预定目标值)、以及根据所确定的所述直径减小量减小所述外筒的所述直径来制造，从而可以获得催化转化器，该催化转化器根据所述直径减小量而被型锻，该直径减小量反映所述催化剂的所述外径尺寸和所述衬垫的所述性质。

因此，所述外筒和所述催化剂之间的所述间隙能够被设置成与所述催化剂的所述尺寸和所述衬垫的所述性质适应的最佳间隙(预期目标值)，并且所述衬垫的所述表面压力变得一致。结果，能够获得具有长期耐用性和优秀产品性能的催化转化器。

根据本发明的又一方面，本发明提供一种催化转化器的控制方法，用于检查每个催化转化器是否合格；该催化转化器将催化剂支撑在外筒内，所述催化剂的外周表面被衬垫卷绕，所述外筒的直径被减小，以便支撑催化剂。该方法包括以下步骤：用于在压力设备压紧催化剂时检测压紧力的检测步骤；用于根据所述检测步骤所检测到的所述压紧力来计算所述外筒的直径减小量的计算步骤，借助该直径减小量将所述外筒和所述催化剂之间的间隙值设置为预期目标值；用于根据计算步骤所算得的所述直径减小量来缩小所述外筒的所述直径的型锻步骤；以及确定步骤，该确定步骤用于为所述压紧位于型锻后的外筒内的催化剂的压力设备确定所述催化剂是否按预定充填密度支撑。

根据该控制方法，基于通过所述检测步骤和所述计算步骤所算得的所述直径减小量，可以检查被支撑在所述型锻后的外筒内的所述催化剂是否在预定衬垫充填密度范围内，或者催化剂是否满足作为用于控制产品的所述衬垫充填密度临界值这一标准。

由于在压力设备压紧所述催化剂的所述压紧力和所述衬垫充填密度之间在该时刻存在相关性，因此可以计算所述直径减小量，用于以预定的衬垫充填密度支撑所述催化剂，上述预定的衬垫充填密度是以由所述压力设备的压紧力算得的衬垫充填密度为基础的。

也就是说，关注所述压力设备的所述压紧力和所述衬垫充填密度之间的相关性，并且通过估计(计算)型锻之后所述衬垫充填密度，可以根据该计算所得值来进行控制。

在上述控制方法中，可以在所述催化剂被压装入所述外筒之后执行所述确定步骤。

或者，在上述控制方法中，可以在型锻所述外筒之后并且在向所述外筒内压装所述催化剂的所述过程中执行所述确定步骤。

此外，在上述控制方法中，由聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯制造的片材可以贴附到所述衬垫的外表面上。

根据这些控制方法，由于所述衬垫的所述外表面被所述片材覆盖，并由于所述衬垫所含所述粘合剂的粘附作用，因此可以防止在检测压紧力时摩擦系数出现离差。此外，由于贴附有所述片材的所述衬垫几乎不会受到潮气的影响，因此能够以更稳定的方式进行所述压紧力的所述检测。并且也能够以更稳定的方式、没有摩擦系数离差地确定所述催化剂是否被预定的衬垫充填密度所支撑。

通过参照附图对说明性、非限制性实施例的详细介绍，可以更明显地看出本发明的其他方面、效果以及其它特征。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的催化转化器的制造方法所制得的催化转化器的剖视图。

图2是类似于图1的剖视图，但是表示在施加旋压处理之前的催化转化器。

图3是表示在制造催化转化器过程中用于压装催化剂的压装过程的立体图。

图4(a)是示意地表示利用扩大直径件压装催化剂的状态的端视图，以及图4(b)是局部放大的端视图。

图5(a)至图5(d)是表示压装操作的示意剖视图。

图6表示在制造催化转化器时的型锻过程，其中图6(a)是催化转化器在型锻过程中的示意侧视图，图6(b)是表示在催化转化器周围的概念剖视图。

图7是表示在制造催化转化器的过程中用于压装催化剂的压装过程的立体图。

图8(a)至8(d)是表示压装过程的示意剖视图。

图9(a)至9(d)是表示另一压装过程的示意剖视图。

图10(a)至10(d)是表示另一压装过程的示意剖视图。

图11是表示用于检测压紧力的另一操作的示意剖视图。

图12是表示用于检测压紧力的另一操作的示意剖视图。

图13是表示用于检测压紧力的另一操作的示意剖视图。

图14是表示图13所示操作的修改例的示意剖视图。

图15是表示目标外径和压紧力之间关系的图表。

具体实施方式

下面将参照附图来介绍根据本发明的一个实施例的催化转化器的制造方法以及催化转化器。

如图1和2所示，根据本实施例的催化转化器10包括：催化剂载体(以下称之为催化剂)11，该催化剂11为圆筒形并且具有高的单元密度；卷绕催化剂11的衬垫12，以及容纳已被衬垫12卷绕的催化剂的外筒13。催化剂11被支撑在外筒13内，并且具有由衬垫12的厚度形成的间隙S。

催化剂11是载有废气净化催化剂(比如铂)的大致圆筒形的单块堇青石；并且如图2所示，在催化剂11的内部形成有多个蜂窝状通道11a，这些通道沿着催化剂11的轴向方向延伸。废气通过蜂窝状通道11a，在此过程中废气所包含的废气成分被形成蜂窝状通道11a的多孔蜂窝壁净化。

衬垫12包括硅铝陶瓷纤维、未膨胀的蛭石、粘合剂、以及无机纤维，它们的混合物或它们的组合，并且被制成薄板。衬垫12能够将催化剂11支撑或保持在外筒13之内，并且还能够防止废气从催化剂11和外筒13之间的空隙泄露出来。借助于下文将介绍的型锻工艺，衬垫12以恒定的表面压力固定催化剂11。根据本实施例，由于下文将介绍的型锻工艺，外筒13能够获得足够的支撑力来支撑内部的催化剂11。可以不利用粘合剂形成衬垫12，或者将衬垫12制成圆筒形。

外筒13是由钢材(比如不锈钢)制成的，并且在被拉长时具有大致精确圆形截面的圆筒形状，以便在内部容纳已被衬垫12卷绕的催化剂11。

在本实施例中，如图1所示，在进行型锻处理之后，在位于外筒13两端的开口内形成有锥形的排气通道13a，13b。

已被衬垫12卷绕在周围的催化剂11通过压装被插入外筒13内，下面将对此进行介绍。

如图3所示，在压装催化剂11时，使用漏斗形扩大直径件的扩大直径件30。该扩大直径件30是筒形导向夹具，用于将外周表面被衬垫12卷绕的催化剂11压装到外筒13内。扩大直径件30包括至少具有漏斗形内表面31b的倾斜部分31，以及具有直内表面32a的圆筒部分32(见图4(a))，该圆筒部分32a从倾斜部分31的下部31a开始连续地延伸。

如图4(a)所示，倾斜部分31以恒定角度θ倾斜，并且其倾斜表面31a从位于下面圆筒部分32的内表面32a开始平滑、连续地延伸。倾斜部分31的上端部分处的内径D1大于催化剂11的外径D(包括衬垫12(见图3))，从而在压装时能够平稳地将催化剂11插入。

在圆筒部分32的下部内周上周向地设置有台阶部分32b，外筒13的上部13c被装配到该台阶部分内。圆筒部分32的内径稍小于外筒13的内径。因此，如图4(a)和图4(b)所示，当扩大直径件30与外筒13的上部13c相连接时，圆筒部分32的内表面32a稍向内突出。为了防止台阶部分32b的内周和外筒13之间存在游隙，在允许二者之间的装入操作的情况下设置最小的装配公差。

为了实现平稳压装，扩大直径件30的倾斜表面31a和内表面32b被平滑处理。

利用这样的扩大直径件30，可以将已被衬垫12卷绕的催化剂从倾斜部分31开始、经扩大直径件30的圆筒部分32平稳地压装入外筒13内。也就是说，在已卷绕有衬垫12的催化剂11被插入的同时，衬垫12被扩大直径件30的倾斜部分31逐渐地挤压，并且随后催化剂11在圆筒部分32处被进一步挤压，从而被插入外筒13内。

利用该扩大直径件30来压装催化剂11是通过下述过程进行的。在这种情况下，使用压力设备(未示出)来进行压装操作。首先，如图5(a)所示，将扩大直径件30安装到外筒13的上部13c上，随后从扩大直径件30的倾斜部分31处的开口将已被衬垫12卷绕的催化剂11例如通过手工操作插入扩大直径件30。随后，压装设备(未示出)的施压件A向已插入扩大直径件30的催化剂11下降，从而施压件A的底表面紧密接触催化剂11的上表面。如图5(b)所示，施压件A继续下降。通过该操作，催化剂11进一步受压并且进一步向下移动，随后催化剂11被压装到外筒13内。此后，如图5(d)所示，从外筒13的上部13c将扩大直径件30拆下，以便完成压装操作。

根据该实施例，在该压装操作中，可以检测施压件A压装催化剂11的压紧力。所检测到的压紧力的数据被用作在下面将介绍的型锻过程中计算外筒13的直径减小量所需的数据。

如图5(b)所示，在施压件A的上方设置有用于检测施压件A的压紧力的测压元件B。可以利用测压元件B来检测施压件A的压紧力。更具体地讲，由于施压件A的抵靠面积是己知的，因此，能够利用测压元件B检测当施压件A压紧已被衬垫12卷绕的催化剂11时所产生的作为相对于催化剂11的表面压力的反作用力。

表示由测压元件B所检测到的压紧力的检测信号被输入控制器C，比如与压力设备一体或者分开安装的计算机。来自测压元件B的检测信号被储存在控制器C的内置存储器中。根据本实施例，将检测信号的最大峰值存储在存储器中。但是，存储在存储器内的表面压力数值并不局限于最大峰值，其可以是检测预定条件，比如，施压件A在压装过程中的行程距离，以及检测特定行程面积处的峰值(在预定插入位置处的峰值)。

控制器C包括用于计算直径减小量的计算单元(计算步骤)C1，根据所检测到的压紧力并借助计算单元C1，可以将外筒13和催化剂11之间的间隙值设置为预期目标值。计算单元C1事先存储有数据表，该数据表规定了与压紧力的检测值(表面压力值)相关的直径减小量(具体地为滑座23的型锻模21的冲头行程驱动速度，下文予以介绍)，从而当输入存储在存储器内的一个表面压力值时，能够根据该表面压力值计算直径减小量。该数据表根据催化剂11和衬垫12的种类(产品)存储数据。

此外，旋转编码器(未示出)检测施压件A的前进行程/返回行程的速度以及施压件A的停止位置，并作为滚珠丝杠(未示出)的旋转信息，而且该检测到的信息也被输入控制器C。在控制器C中，来自旋转编码器的检测信号被转换为施压件A的前进/返回速度或者用于施压件A停止位置的数值，并随后被存储在存储器(未示出)内。施压件A的前进/返回速度或者用于施压件A的停止位置的数值与上述表面压力值相关地被存储在存储器内。即，当检测到表面压力值的峰值时，可以确定施压件A的位置。这可以用于计算直径减小量，下文将对此予以介绍。

图6表示在压装过程之后执行的型锻过程，其中图6(a)是催化转化器在型锻过程中的示意侧视图，图6(b)是表示催化转化器的概念剖视图。在该实施例中将会说明通过型锻来减小外筒13直径的过程。根据已在压装过程中测得的压紧力(反作用力)检测结果，可以按照型锻设备20来调整直径减小量。

下面将对各个零件予以说明。如图6(a)所示，型锻设备20至少包括：具有多个指状件21a的型锻模21，具有内壁表面22b的型锻套环22，型锻模21的每个指状件21a可滑动地接触该内壁表面22b，以及利用冲头打击型锻模21的滑座23。

如此形成型锻模21，使得每个指状件21a相对于型锻套环22的滑动接触表面21b倾斜，从而沿着型锻模21的冲头行程方向(即图6(b)中所示的箭头X的方向：插入方向)变窄。型锻套环22被形成为与型锻模21的滑动接触表面21b相符合。因此，当型锻模21被插入型锻套环22内，该型锻模21沿着型锻方向(即图6(a)中的箭头Y的方向)移动，并同时受到套圈22的挤压。根据该实施例，所使用的型锻模21总共具有十二个指状件21a，这些指状件能够围绕外筒13的整个外周。考虑到外筒13的尺寸等，必要时可以调节指状件21a的数量。

该型锻模21被构造成能够借助滑座23沿着冲头冲程方向和逆冲头冲程方向滑动。

通过驱动控制单元24可以执行滑座23的驱动控制(型锻步骤)，而借助驱动控制单元24进行的滑座23的驱动控制是根据压装过程中所检测到的压紧力(反作用力)检测结果来执行的。即，在压装过程中通过控制器C获得直径减小量，通过输入表示直径减小量的数据，可以利用与直径减小量相关联的驱动控制速度控制滑座23的驱动。

在避免关于催化剂11受损或衬垫12破碎的危险时考虑到外筒13的回弹效应，通过向来自控制器C的直径减小量的数据加上这样的数值，可以例如通过手工输入设置滑座23的驱动控制速度。

如果滑座23对冲头行程的驱动控制是通过驱动控制单元24执行的，则型锻模21受驱动而沿着型锻方向移动。结果，催化转化器10以理想的直径减小量被型锻处理。

在型锻处理结束之后，驱动控制单元24还沿着逆冲头行程方向反向驱动滑座23，并且向型锻设备20发送信号，从而型锻设备20解除夹持状态。

下面将介绍使用该型锻设备20制造催化转化器10的方法。在型锻之前，衬垫12卷绕催化剂11的外周部分周围。随后，卷绕的衬垫12的端部被胶条(未示出)等固定。并非必须用胶条固定端部。如果衬垫12为圆筒形状，则固定操作不是必须的。

在这种情况下，衬垫12的两端可以预先设置有可以相互啮合的突出部分(未示出)和凹陷部分(未示出)，从而突出部分和凹陷部分能够在衬垫12卷绕在催化剂11周围之后相啮合。还可以在已经卷绕在催化剂11周围的衬垫12上进一步卷绕金属密封件等，以便减小衬垫12的厚度或提高密封性能。

在此之后，其周围已经被衬垫12卷绕的催化剂11借助压装工艺被压装并插入外筒13内。在插入催化剂11时采用如图3和4所示的扩大直径件30。因此，能够平稳地将催化剂11插入外筒13内，同时防止衬垫12在插入时因与外筒13的边缘部分等相接触而破损。

当催化剂11被压装入外筒13时，如图5(b)所示，在压装操作的同时，测压元件B检测施压件A的压紧力。根据该实施例，压紧力的峰值被控制器C存储在存储器内。由于压紧力的一个峰值被认为能够有效地计算直径减小量，因此本发明的发明人通过图4(a)所示的实验发现，在已经卷绕在催化剂11周围的衬垫12的后端部分即将从扩大直径件30的倾斜部分31进入圆筒部分32之前的位置处，能够检测到理想值。基于控制器C的存储器内所存储的数据，由峰值和施压件A位置之间的关系可以推导出这一结论，因此，仅当催化剂11通过这一区域附近时可以检测到压紧力。在这种情况下，由于不需要一直检测压紧力，因此能够实现借助施压件A的平稳压装操作，并且能够缩短压装过程所需的时间。

更准确地说，压装时的压紧力随着衬垫12的质量或密度增大而趋于增强。相反，压紧力随着催化剂11的外径尺寸、或衬垫12的单位面积重量(BW)或密度的减小而趋于减弱。

如图5(d)所示，在插入催化剂11之后，催化剂11和衬垫12被定位成沿着外筒13的轴向围绕外筒13的中心。

此后，根据所检测的压紧力的数据计算直径减小量(计算步骤)，并且将该数据输入驱动控制单元24(见图6(b))。驱动控制单元24随后根据所输入的直径减小量的数据来准备对型锻设备20的滑座23的驱动进行控制。

内部已经插入催化剂11和衬垫12的外筒13被定位在型锻设备20的预定位置处，并且如图6(a)和6(b)所示，型锻模21的每个指状件21a靠在外筒13的外周壁上。驱动控制单元24随后控制滑座23的驱动，以便使冲头和滑座23移动预定的行程量。通过该操作，型锻模21的指状件21a沿着型锻方向被驱动预定距离，从而借助型锻模21和型锻套环22来执行型锻处理，以便使直径减小预定量。

因此，衬垫12根据直径减小量而产生表面压力，并且借助来自表面压力的摩擦力，催化剂11被稳定地支撑在外筒13内。随后，滑座23沿着逆冲头行程方向撤回，以便从型锻套环22中拉出型锻模21，然后从型锻模21卸下催化转化器10。如上所述，根据将催化剂11压装入外筒13时的压紧力计算直径减小量，并利用该直径减小量来执行型锻处理，从而能够获得具有预定间隙S的催化转化器10。

随后，如图1所示，在催化转化器10内例如通过对布置在外筒13两端的开口施加旋压处理而形成锥形的排气通道13a、13b。借此制造出了催化转化器10。

根据如上所述的催化转化器10，根据在压装过程中检测到的压紧力来计算直径减小量，根据该直径减小量将外筒13和催化剂11之间的间隙值设定为预期目标值，并且根据该计算得到的直径减小量进行型锻处理。

在此，对于单个产品而言，催化剂11在外径尺寸上具有离差，而衬垫12在单位面积重量(BW)或密度方面也有离差。为此，由于该离差，压紧力也具有不同的数值。因此，通过根据该压紧力计算直径减小量，可以执行能够反映催化剂11外径尺寸和衬垫12性质的型锻处理。也就是说，压装时的压紧力给出了能够反映催化剂11和衬垫12的离差的数值，并且通过根据该数值以单一统一的方式计算直径减小量可以形成合适的间隙S。

此外，由于直径减小量的计算与催化剂11的压装操作同时进行，因此与传统的方法相比，可以省掉耗费时间的工作，比如脱离制造过程的一系列操作单独地执行该测量操作。

如上所述，由于可以根据压紧力以单一统一的方式获得直径减小量，因此耗费时间的测量操作(比如传统方法所需要的)变得不再必要，这导致工序数量减少。因此，能够缩短制造过程所需的时间，并且相比于以往能够更有效地提高生产率并同时降低成本。

此外，考虑到单个催化剂11和衬垫12所具有的离差可以获得直径减小量，因此可以不管产品的离差而适当地设置间隙S(见图2)。

因此，可以主动避免缺陷，比如催化剂11在外筒13内晃动以及催化剂11受到衬垫12表面压力的紧密压迫，这两个缺陷都是由于间隙S的不恰当设置而产生的。结果，可以获得具有长期耐用性和优秀产品性能的催化转化器10。

此外，由于最近的高输出量或改进净化能力的发展，催化剂壁被形成为更薄，即使在这样的催化剂11中，由于通过检测到的压紧力获得直径减小量，并且在获得直径减小量之后进行型锻处理，因此催化剂11能够借助合适的表面压力而被支撑在外筒13内，借此防止破损。

此外，由于基于预先根据催化剂11、衬垫12以及外筒13的种类设置的数据执行直径减小量的计算，因此可以计算出反映上述种类的性质的直径减小量，并且能够使间隙S更接近预期目标值。因此，可以获得具有优异产品性能的催化转化器10。

由于根据压紧力的峰值来执行直径减小量的计算，因此可以防止催化11被不合适的表面压力紧密支撑在外筒13内，借此防止破损。此外，还可以确定用于检测峰值的设置区域，从而在该确定的区域内检测峰值，并根据该峰值来计算直径减小量。这可以提供计算直径减小量的方式，该方式高度可靠并且具有较小的干扰(noise)。

当催化剂11在由扩大直径件30引导的同时被压装时，也可以在压紧力大致为峰值的位置处检测压紧力。相比于在压装操作过程中始终检测压紧力的系统而言，上述做法能够简化用于检测压紧力的检测方法。因此，能够降低成本。

由型锻设备20执行型锻处理并不是必须的，也可以采用其他不同的方法，比如旋压处理。

型锻处理可以分为多个步骤，从而型锻是借助各个步骤逐步进行的。

此外，如图7所示，可以利用已被预型锻的外筒15来制造催化转化器10。

外筒15在安装催化剂11的一段设有缩小直径部分16，该部分作为与型锻处理有关的预型锻部分。因此，外筒15具有缩小直径部分16和未型锻部分15a、15b，并且在缩小直径部分16和未型锻部分15a之间形成台阶部分17，该台阶部分17具有漏斗形的倾斜表面。

向该外筒15内压装催化剂11是根据下述步骤执行的。在该压装过程中，可以不使用上文所述的扩大直径件30来压装催化剂11。

首先，如图8(a)所示，将已经被衬垫12卷绕的催化剂11从外筒15的开口例如以手工操作插入。随后，压力设备(未示出)的施压件A向催化剂11下降，直至施压件A的底表面紧密接触催化剂11的上表面。如图8(b)所示，施压件A进一步下降。催化剂11受压并在外筒15内向下移动，并且如图8(c)所示，催化剂11到达衬垫12的后端部如沿着催化剂11的压装方向所见即将从台阶部分17进入缩小直径部分16之前的位置。此时，施压件A的压紧力作为一个峰值被测压元件(未示出)所检测(检测步骤)，并且该压紧力的峰值被控制器C存储在存储器内(见图5(b))。基于该检测到的压紧力计算直径减小量，借此将外筒15和催化剂11之间的间隙值设置为预期目标值(计算步骤)。随后，如图8(d)所示，型锻设备20的型锻模21的指状件21a靠在缩小直径部分16上，并且该指状件21a沿着型锻方向被驱动预定距离，从而借助型锻模21和型锻套环22执行型锻处理，以便使直径减小预定量。

如上所述，在压装催化剂11之前的预型锻步骤提供了外筒的固定部分，催化剂被支撑在该部分内(缩小直径部分16)，并且该部分具有比型锻步骤中的直径减小量要小的直径减小量，这样可以缩短压装催化剂11之后的型锻处理所需的时间。此外，催化剂11被压装入外筒15内，这与施加型锻处理的状态相似，因此可以更可靠地检测压紧力。

此外，通过检测步骤对压紧力的检测是在催化剂11的后端部分即将从在预型锻步骤中形成的台阶部分17进入缩小直径部分16之前的位置进行的，因此能够检测到具有大致为压装过程的峰值的压紧力。相比于例如在压装操作过程中始终检测压紧力的系统而言，上述做法能够简化用于检测压紧力的检测方法。因此，能够降低成本。

这样的缩小直径部分16并不总是必需的，而且即使在没有该缩小直径部分16的外筒内，也能够正确地检测到压紧力。这可以通过下述方法来实现：在催化剂11被压装入外筒(压装步骤)时暂停压装操作，并且随后通过重新启动该被暂停的压装操作来再压装催化剂11(再压装步骤)。随后检测再压装催化剂11时的压紧力(检测步骤)。根据该制造方法，通过压装步骤暂停催化剂11的压装操作，并且随后通过再压装步骤重启该被暂停的压装操作，与此同时执行压紧力的检测。这种方法能够在反映外筒性质的状态下检测压紧力。因此，可以获得直径减小量，该直径减小量接近实际安装操作中的数值。

此外，由于在再压装步骤中进行通过检测步骤对压紧力检测，因此在再压装步骤之前不需要检测压紧力。这可以提供具有极高检测效率的制造方法。因此，与在压装操作过程中始终检测压紧力的系统相比，这可以简化用于检测压紧力的检测方法。因此，能够实现成本的降低。

如图9(a)至9(d)所示，可以利用具有更长的圆筒部分42的扩大直径件40来制造催化转化器。在该制造方法中使用的扩大直径件40被形成为其圆筒部分42具有用于容纳并支撑催化剂11的几乎整个长度的足够长度。在催化剂11的压装操作过程中，如图9(b)所示，在将催化剂11压装到压紧力大致为峰值的位置时，催化剂11基本上完全被支撑在圆筒部分42内。在该状态下检测压紧力。

当根据该检测到的压紧力算得直径减小量时，利用型锻设备20执行型锻处理(见图9(c))，此时催化剂11位于扩大直径件40的圆筒部分42内。随后，利用压力设备A将催化剂11压装入被型锻的外筒13内(见图9(d))。

通过使用该扩大直径件40，实现了催化剂11的稳定压装。并且，由于圆筒部分42形成为具有至少能够容纳催化剂11的整个长度的长度，因此当检测压紧力时，催化剂11被容纳并且被支撑在扩大直径件40的圆筒部分42内，借此防止催化剂11进入外筒13内。因此，压紧力的检测几乎不会受到外筒13的离差的影响，并且能够获得相对精确地反映催化剂和衬垫离差的压紧力。因此，可以获得高度精确的直径减小量。

此外，即使催化剂11是在型锻外筒13之后被压装的，但是如果在压装催化剂11之后型锻外筒13也能获得相同的效果。

由于在催化剂的压装操作之后连续地执行直径减小量的计算，因此可以省略传统的耗费时间的工作，比如与制造过程的一系列操作分开执行的测量操作。

此外，如图10(a)至10(d)所示，外筒18的上部可以被加工而形成与外筒18一体的倾斜部分18a。在该外筒18中，如图10(a)所示，向该外筒18内插入催化剂11，例如通过手工操作插入。随后，如图10(b)所示，利用检测步骤在衬垫12的后端部分即将进入倾斜部分18a的弯折部分18b之前(如沿着催化剂11的压装方向所见)的位置检测压紧力。在催化剂11的压装结束之后(见图10(c))，利用型锻设备20执行型锻处理，如图10(d)所示。

根据该制造方法，由于催化剂11的压装操作以及通过检测步骤对压紧力的检测是利用与外筒18一体形成的倾斜部分18a执行的，因此不再需要额外的操作，比如将单独的扩大直径件连接到外筒18上，这能够简化压装催化剂11的操作。倾斜部分18a的直径能够例如通过旋压工艺被缩小。

尽管参照本发明的优选实施例对本发明进行了详细介绍，但是本发明并不局限于这些具体实施例，而是可以在不脱离所附权利要求范围的情况下作出各种变动和修改。

例如，可以用衬垫12来卷绕催化剂11，并且在衬垫的外表面再附上由PP(聚丙烯)或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的片材。在检测由压力设备A施加的压紧力时，在衬垫12和扩大直径件30、40之间放入上述片材能够使压紧力稳定。这是由于衬垫12中所含的粘合剂粘附到扩大直径件30、40上，防止在检测压紧力时出现摩擦系数的离差。而且，与衬垫12粘附到纸质片材的情况相比，由PP或PET制成的片材几乎不受潮气的影响，因此能够以更稳定的方式执行压紧力的检测。

在使用催化转化器10时，片材受废气加热而消失或融解。

根据上述实施例，通过与压力设备A相连的测压元件B检测压紧力的反作用力(见图5(b))。但是，本发明并不局限于该具体配置。例如，如图11所示，可以在外筒13的下端设置接收部分B1，并且可以在接受部分B1的下方布置测压元件B，以便检测施压件A的压紧力。

此外，如图12所示，扩大直径件50可以被形成为具有C形截面，并且通过采用传感器51、52可以检测在压装时受到压紧力时从切口的端部扩张扩大直径件50的力(压力)。在这种情况下，可以省去这些传感器51、52中的一个，并且省去传感器的一侧可以被固定到结构件等上。因此，可以借助布置在一侧的传感器51(52)来检测扩张扩大直径件50的力。

此外，如图13所示，在扩大直径件60的周壁上可以设置具有预定间隔的多个通孔60a，并且可以将传感器61连接到每个通孔60a，以便检测待压装的催化剂11(衬垫12)的压紧力(表面压力)。而且，在这种情况下，可以如沿着压装方向所见将多个传感器61设置在多个不同层级，从而能够逐步地检测压紧力。此外，如图14所示，扩大直径件可以由多个分开件70组成，每个分开件都设有用于检测压紧力的传感器72。这些分开的扩大直径件70可以被支撑在整体的支撑体71内，从而传感器72检测压紧力。在这种情况下，传感器72能够检测的面积(即传感器72抵靠的面积)被有利地增大。

本发明还能提供一种控制方法，该方法包括确定步骤，该步骤用于确定在根据上述制造方法制造的催化转化器10中，催化剂11是否按预定衬垫充填密度支撑。

更具体地，催化剂11根据图5所示的制造方法被压装入外筒13，并且随后通过如图6所示的型锻设备20执行型锻处理。此外，型锻设备A将位于被型锻的外筒13内的催化剂11再次压紧，以便检查是否以预定的衬垫充填密度范围支撑催化剂11、或者催化剂11是否满足衬垫充填密度临界值这一标准，从而确定催化转化器10是否合格，以用于控制产品的目的。

作为控制方法的另一实施例，在外筒13被型锻之后(见图9(c))、并且在压力设备A将催化剂11压装入被型锻的外筒13时(见图9(d))，可以检测压力设备A的压紧力并且检查催化转化器10是否合格。

根据该控制方法，可以利用压力设备A的压紧力和衬垫充填密度之间的相关性来计算型锻之后的衬垫充填密度，并且可以根据该计算值来进行控制。由于催化转化器10的制造以及对产品的控制可以顺序进行，因此能够降低控制产品所需的时间和成本。

实例

下面介绍根据本发明的实例。

准备柱状的蜂巢形陶瓷催化剂作为待用的催化剂，每个催化剂长为118mm、外径为118.4mm(实际测量值为Φ117.1-119.7mm)。作为用于这些催化剂的衬垫，准备由使用粘合剂的氧化铝纤维制备的衬垫材料。

利用漏斗形的扩大直径件将已经被衬垫卷绕的催化剂压装入外筒内，并且通过测压元件检测根据该压紧力的反作用力，借此测量压装时的压紧力。图15是表示催化剂压紧力(kN)的测量值(18个试样)和目标外径(mm)之间关系的图表，其中催化剂的长度为118mm。如图中的实线所示，从测量值可以获得压紧力(kN)和目标外径(mm)之间的关系。根据所获得的关系，计算与压紧力相对应的直径减小量，并且据此制造催化转化器。根据该制造方法的数据如表1所示。作为比较例，也表示出了用传统制造方法制造的催化转化器的数据，其中产品的外径是根据催化剂的外径确定的，并且催化转化器的制造是通过以目标间隙型锻外筒而完成的，上述目标间隙用于满足预期充填密度GBD。

表1

 在由压紧力计算直径减小量之后制造 由利用预定目标间隙的传统方法制造 执行型锻处理之后的外筒的外径 充填密度GBD 执行型锻处理之后的外筒的外径 充填密度GBD (mm) (g/cm³) (mm) (g/cm³)  平均值 128.46 0.33 128.38 0.34  最大值 128.96 0.33 128.70 0.36  最小值 128.06 0.33 128.15 0.33  差值 0.91 0.01 0.55 0.03

如表1所示，以0.33g/cm³为目标充填密度、并且通过由压紧力计算直径减小量而制造的所有催化转化器都表现出良好的充填密度。