DE102007043179B4

DE102007043179B4 - Verfahren zum Herstellen von Katalysatoren mit automatisiertem Erkennen von Rissen im Substrat

Info

Publication number: DE102007043179B4
Application number: DE102007043179A
Authority: DE
Inventors: Frederick B. Hill jun.
Original assignee: Benteler Automotive Corp
Current assignee: Benteler Automotive Corp
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2027-09-12
Also published as: DE102007043179A1; US20080066307A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Katalysators (1) mit automatisierter Erkennung von Rissen im Katalysatorsubstrat (4), aufweisend: – Formen eines festen Gehäuses (2) in eine vorbestimmte Größe und Form mit einem inneren Hohlraum (3); – Liefern eines Katalysatorsubstrats (4), welches eine Außenfläche (5) und eine vorbestimmte Größe und Form aufweist, die ähnlich der Größe und Form des Gehäuses (2) ist, um einen Spalt (5a) mit vorbestimmter Breite zwischen dem Katalysatorsubstrat (4) und dem Gehäuse (2) zu bilden, wenn diese zusammengebaut sind; – Formen einer Matte (6), welche eine Größe und Form aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Außenfläche (5) des Katalysatorsubstrats (4) abzudecken, und eine vorbestimmte Dicke, die größer ist als die Breite des Spalts (5a), um eine enge kraftschlüssige Passung zwischen dem Gehäuse (2) und dem Katalysatorsubstrat (4) zu erzeugen, wenn diese zusammengebaut sind; – Wickeln der Matte (6) um die Außenfläche (5) des Katalysatorsubstrats (4), um ein eingewickeltes Substrat (7) zu bilden; – Einführen des eingewickelten Substrats (7) in das Innere (3) des Gehäuses (2) mit einer vorgegebenen, relativ konstanten Geschwindigkeit; – Regelmäßiges Messen der Kraft, die auf das eingewickelte Substrat (7) während des Einführschritts aufgebracht wird; – Regelmäßiges Aufzeichnen der Kraft und der zugeordneten Position des eingewickelten Substrats (7) während des Einführschritts; – Vergleichen der Kraft als Funktion der Position des eingewickelten Substrats (7), um einen Datensatz zu bestimmen; und – Analysieren des Datensatzes auf jegliche abrupte Änderung der Kraft als Funktion der Position des eingewickelten Substrats (7), welche einen Riss in dem eingebauten Katalysatorsubstrat (4) anzeigt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Katalysatoren mit automatisiertem Erkennen von Rissen.
Katalysatoren werden üblicherweise verwendet, um schädliche Emissionen in den Abgasen von Verbrennungsmotoren zu reduzieren, insbesondere in denjenigen von Fahrzeugen. Solche Katalysatoren enthalten üblicherweise ein Substrat, welches aus Kordierit, Siliziumkarbid, Aluminiumtitanat, oder dergleichen hergestellt ist, und weisen eine Wabenbauweise mit axial ausgerichteten Zellen mit offenen Enden auf, durch welche die Abgase zur Behandlung strömen. Solche Substrate, welche vergleichsweise schwach oder zerbrechlich sind, werden mit einer Matte umwickelt, und dann in ein steifes Gehäuse eingepresst, um eine enge kraftschlüssige Passung zwischen dem Substrat und dem Gehäuse zu erreichen. Wegen der Zerbrechlichkeit der Substrate entwickeln diese oft Risse oder Haarrisse, entweder während der Handhabung vor dem Einpressen in das Gehäuse, oder während des Einpressens selbst. Solche Risse können die Funktion und Wirksamkeit des Katalysators sehr beeinträchtigen, und müssen daher erkannt werden und vor der Verwendung des Katalysators in einem Fahrzeug müssen entsprechende Maßnahmen ergriffen werden.
Obgleich durch eine Sichtinspektion der fertiggestellten Katalysatorteile einige dieser Substratrisse erkannt werden, sind diese Verfahren recht zeitaufwendig, arbeitsintensiv, und nicht besonders wirksam um interne Haarrisse in dem Substrat zu lokalisieren.
Weiterhin offenbaren die DE 10 2004 056 804 A1 , EP 1 389 675 A2 und US 2005 0 174 567 A1 bekannte Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren, zur Ermittlung der Belastbarkeit von Katalysatorkörpern bzw, zur Erkennung von Rissen in Bauteilen.
Daher, ist ein Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren sehr hilfreich, welches ein zuverlässiges wirtschaftliches und wirksames automatisiertes System zur Feststellung von Rissen aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst mit den Herstellungsverfahren für Katalysatoren nach den Ansprüchen 1 und 12. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren mit einer automatisierten Erkennung von Rissen im Substrat zur Verfügung zu stellen, welches die Schritte aufweist: Formen eines steifen Gehäuses in eine vorbestimmten Größe und Form mit einem inneren Hohlraum, und Liefern eines Katalysatorsubstrats, welches eine Außenfläche und eine vorbestimmte Größe und Form, ähnlich der Größe und Form des Gehäuses aufweist, um einen Spalt mit vorbestimmter Breite zwischen dem Substrat und dem Gehäuse zu bilden, wenn diese zusammengebaut sind. Das Verfahren weist auch die Schritte auf: Bilden einer Matte, die eine Größe und Form aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Außenfläche des Substrats abzudecken, und eine vorbestimmte Dicke, welche größer ist, als die Breite des Spalts, um eine enge kraftschlüssige Passung zwischen dem Gehäuse und dem Substrat zu erzeugen, wenn beide zusammengebaut sind, und Wickeln der Matte um die Außenfläche des Substrats um ein eingewickeltes Substrat zu bilden. Das Verfahren weist weiterhin die Schritte auf: Einpressen des eingewickelten Substrats in das Innere des Gehäuses unter Verwendung eines vor und zurück beweglichen Stempels oder dergleichen, der sich mit einer vorbestimmten, vergleichsweise konstanten Geschwindigkeit vorwärts bewegt, und regelmäßiges Messen der Kraft, die während des Einpressschritts von dem Stempel auf das eingewickelte Substrat übertragen wird. Das Verfahren weist weiterhin die Schritte auf: regelmäßiges Aufzeichnen der Kraft und der zugeordneten Position des Stempels während des Einpressschritts, Vergleichen der Kraft als Funktion der Position des Stempels, um einen Datensatz zu bestimmen, und den Datensatz auf jegliche abrupte Kraftänderungen als Funktion der Position des Stempels zu analysieren, die einen Riss in dem zusammengebauten Substrat anzeigen.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren mit automatisierter Feststellung von Rissen im Substrat, welches die Schritte aufweist: Formen eines festen Gehäuses auf eine vorbestimmte Größe und Form mit einem hohlen Innenraum, und Liefern eines Katalysatorsubstrats, das eine äußere Oberfläche und eine vorbestimmte Größe und Form, ähnlich der Größe und Form des Gehäuses, aufweist, um einen Spalt mit einer vorbestimmten Breite zwischen dem Substrat und dem Gehäuse zu bilden, wenn diese zusammengebaut sind. Das Verfahren weist auch die Schritte zum Bilden einer Matte auf, die eine Größe und Form aufweist, die dazu eingerichtet ist, die externe Oberfläche des Substrats abzudecken, und eine vorbestimmte Dicke, die größer ist als die Breite des Spalts, um eine enge kraftschlüssige Passung zwischen dem Gehäuse und dem Substrat zu erzeugen, wenn diese zusammengebaut sind, und Wickeln der Matte um die äußere Oberfläche des Substrats, um ein eingewickeltes Substrat zu bilden. Das Verfahren weist weiterhin die Schritte auf: Einführens des eingewickelten Substrats in das Innere des Gehäuses mit einer vorbestimmten vergleichsweise konstanten Geschwindigkeit, und regelmäßiges Messen der Kraft, die auf das eingewickelte Substrat während des Einführschritts ausgeübt wird. Das Verfahren weist weiterhin die Schritte auf: regelmäßiges Aufzeichnen der Kraft und der zugeordneten Position des eingewickelten Substrats, während des Einführschritts, Vergleichen der Kraft als Funktion der Position des eingewickelten Substrats, um einen Datensatz zu bestimmen, und Analysieren des Datensatzes auf jegliche abrupte Kraftänderungen als Funktion der Position des eingewickelten Substrats, die einen Riss in dem eingebauten Substrat anzeigen.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren mit automatisierter Feststellung von Rissen im Substrat, welches die Schritte aufweist: Formen eines Gehäuses in eine vorbestimmte Größe und Form mit einem hohlen Innenraum, und Liefern eines Katalysatorsubstrats, das eine vorbestimmte Größe und Form aufweist, die ähnlich der Größe und Form des Gehäuses mit einer marginalen Seitenfläche, gegenüberliegenden Endwandflächen und einer Wabenkonstruktion, die von einer Mehrzahl von axial ausgerichteten Zellen gebildet wird, die eine gemeinsame Form und offene Enden aufweisen. Das Verfahren weist auch die Schritte auf: Formen einer Isoliermatte, die eine Größe und Form aufweist, die dazu eingerichtet ist, die marginale Seitenwandfläche des Substrats abzudecken, und die Matte um die marginale Seitenwandfläche des Substrats zu wickeln, um ein gewickeltes Substrat zu bilden. Das Verfahren weist auch die Schritte auf: Einführen des eingewickelten Substrats in das Innere des Gehäuses, Aufzeichnen eines digitalen Bildes von zumindest einer der Endwandflächen des Substrats, und Verarbeiten des Bildes mit Computer gestützter Bildverarbeitung, um Unregelmäßigkeiten in der Form der Zellen zu identifizieren, die einen Riss in dem Substrat anzeigen.
Das Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren mit automatisierter Erkennung von Rissen ist zuverlässig, wirtschaftlich, wirksam, und besonders gut auf die vorgeschlagene Verwendung angepasst. Diese und andere Vorzüge der Erfindung werden für Fachleute in Zusammenhang mit der nun folgenden Beschreibung, den Ansprüchen, und den beigefügten Zeichnungen verständlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Katalysators, der gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
2 ist ein Schemadiagramm des Verfahrens;
3 ist eine Endansicht des zusammengebauten Katalysators nach 1;
4 ist eine aufgebrochene, schematische, perspektivische Teilansicht einer Montagevorrichtung, welche das Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren abbildet, welches zeigt, wie das Substrat und das Gehäuse vor dem Zusammenbau in die Maschine eingebracht werden;
5 ist eine gebrochene, teilweise schematische, perspektivische Ansicht der Zusammenbauvorrichtung, die das Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren abbildet, wobei das Substrat und das Gehäuse vor dem Einpressen in vertikaler Ausrichtung gezeigt werden;
6 ist eine gebrochene, teilweise schematische, perspektivische Ansicht der Zusammenbauvorrichtung, die das Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren zeigt, nachdem das Substrat vollständig in das Gehäuse eingeführt ist;
7 ist eine gebrochene, teilweise schematische, perspektivische Ansicht der Zusammenbauvorrichtung, die das Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren abbildet, wobei das Aufzeichnen eines digitalen Bild einer Wandendfläche auf dem Substrat nachdem Zusammenbau in dem Gehäuse gezeigt wird;
8 ist ein Graph der Substrateinpresskraft als Funktion der Position des eingewickelten Substrats während des Einpressverfahrens; und
9 ist eine Draufsicht der Höhenverteilung am Ende eines zersprungenen Substrats, welches während dem digitalen Bildaufzeichnungsverfahren festgestellt wurde.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Zum Zweck der Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke „oben”, „unten”, „rechts”, „links”, „hinten”, „vorne”, „vertikal”, und Ableitungen davon auf die Erfindung wie sie in 1 ausgerichtet ist. Jedoch ist festzuhalten, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen und Schrittfolgen annehmen kann, außer wenn das Gegenteil ausdrücklich erklärt wird. Es ist auch festzuhalten, dass die Vorrichtungen und Verfahren, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, und in der folgenden Spezifikation beschrieben sind, einfache beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte sind, die in den beigefügten Ansprüchen festgehalten sind. Folglich sind spezifische Abmessungen oder andere physische Charakteristiken, die sich auf die hier offengelegte Ausführungsform beziehen, nicht als beschränkend anzusehen, es sei denn, die Ansprüche drücken explizit etwas anderes aus.
Die Bezugszahl 1 (1) beschreibt allgemein einen Katalysator, der gemäß dem automatisierten Verfahren zur Erkennung von Rissen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Der dargestellte Katalysator 1 hat allgemein einen konventionellen Aufbau, welcher ein festes Gehäuse 2 aufweist, das eine vorbestimmte Größe und Form mit einem inneren Hohlraum 3 aufweist. Der dargestellte Katalysator enthält auch ein Katalysatorsubstrat 4, welches eine Außenfläche 5 und eine vorbestimmte Größe und Form aufweist, die ähnlich der Größe und Form des Gehäuses 2 ist, um einen Spalt 5a mit vorbestimmter Breite zwischen dem Substrat 4 und dem Gehäuse 2 zu bestimmen, wenn beide zusammengebaut sind. Der dargestellte Katalysator 1 enthält auch eine Matte 6, die eine Form und Größe aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Außenfläche 5 des Substrats 4 abzudecken, und eine vorbestimmte Dicke aufweist, die größer ist als die Breite des Spalts 5, um eine enge kraftschlüssige Passung zwischen dem Gehäuse 2 und dem Substrat 4 zu erzeugen, wenn beide zusammengebaut sind. Die Matte 6 wird um die Außenfläche 5 des Substrats 4 gewickelt, um ein gewickeltes Substrat 7 zu bilden, wie in den 4 und 5 gezeigt. Das gewickelte Substrat ist in das Innere 3 des Gehäuses 2 eingefügt oder eingepresst, was in dem in 4 bis 7 dargestellten Beispiel durch einen vor und zurück beweglichen Stempel 8 erreicht wird, der mit einer vorbestimmten vergleichsweise konstanten Geschwindigkeit ausfährt. Wie in 2 gezeigt, enthält das Verfahren auch die Schritte: regelmäßiges Messen der von dem Stempel 8 auf das umwickelte Substrat 7 während des Einpressschritts aufgebrachten Kraft, und regelmäßiges Aufzeichnen der Kraft und der zugeordneten Position des Stempels 8. Das Verfahren enthält auch die Schritte: Vergleichen der Einführungskraft oder Einpresskraft für das Substrat als Funktion der Position des umwickelten Substrats 7 und/oder des Stempels 8, um einen Datensatz zu bestimmen, und Analysieren des Datensatzes auf jegliche abrupte Veränderungen in der Einpresskraft als Funktion der Position des gewickelten Substrats 7 und/oder des Stempels 8, welche einen Riss in dem eingebauten Substrat 4 anzeigen.
Das dargestellt Substrat 4 hat üblicherweise eine zylindrische Form einschließlich flacher, runder Ober- und Unterseiten 12 und 13, die üblicherweise parallel zu einander angeordnet sind. Das Substrat 4 ist aus einem geeigneten Katalysatormaterial hergestellt, wie Kordierit, Siliziumkarbid, Aluminiumtitanat, oder dergleichen, und weist eine Wabenstruktur auf, die von einer Mehrzahl axial ausgerichteter Zellen 14 bestimmt wird, die die gleiche Form und offene Enden 15 aufweisen. In dem in 3 und 9 dargestellten Beispiel weisen die Zellen 14 am Ende eine im Wesentlichen ebene Höhenkonfiguration auf, wobei klar ist, dass diese alternative Formen annehmen können.
Das dargestellte Gehäuse 2 weist allgemein eine zylindrische Form auf, die ähnlich ist, wie die Größe und Form des Substrats 4, um dieses innerhalb seines Innenraums 3 aufzunehmen. Das dargestellte Gehäuse 2 weist eine zylindrische Seitenwand 18 auf, die eine runde Endkante 19 an einem Ende aufweist, und einen in der Größe reduzierten Halsbereich 20 an seinem gegenüberliegenden Ende aufweist. Das Gehäuse 2 weist einen festen Aufbau auf, und ist üblicherweise aus einem Metall, oder aus Stahl, oder dergleichen hergestellt, welches dazu in der Lage ist, der wesentlichen Hitze und den hohen Temperaturen zu widerstehen, die mit Motorabgasen einhergehen.
Die dargestellte Matte ist von der Art her eine Isolierung, und ist, wie am besten durch die Strichlinien in 1 gezeigt wird, in der Form eines rechteckigen Streifens 24 aufgebaut, der eine Kante 25 mit einem zentral darin befindlichen Ausschnitt aufweist, und eine gegenüberliegende Endkante 27 mit einem zentral angeordneten Fortsatz 28, der zur engen Aufnahme innerhalb des Ausschnitts 26 der Endkante 25 eingerichtet ist. Der Streifen 24 ist in eine zylindrische Form eingewickelt wie durch die Volllinien in 1 gezeigt, um die Außenfläche 5 des Substrats 4 abzudecken, wobei der Fortsatz 28 in dem Ausschnitt 26 angeordnet ist. Die dargestellte Matte 6 deckt die gesamte Außenfläche 5 des Substrats 4 ab, und kann aus einem quellenden Werkstoff hergestellt werden, der anschwillt, oder sich ausdehnt, wenn er aufgeheizt wird.
Die 4 bis 7 stellen eine beispielhafte Vorrichtung, oder Zusammenbaumaschine 35 dar, die geeignet ist, die hier offengelegten Verfahren auszuführen. Genauer enthält die dargestellte Zusammenbaumaschine 35 ein Paar vor und zurück gehender Spannbacken 36, die das umwickelte Substrat 7 umspannen, und das Substrat 4 und die Matte 6 vor der Einführung in das Innere 3 des Gehäuses 2 eng zusammenhalten. Die Spannbacken 36 sind verschieblich an der Oberseite einer Pressplatte 37 angeordnet, welche eine konische Mattenkompressionsöffnung, oder einen Trichter 38 darin aufweist. Ein Stempel 39 wird betrieblich mit den Spannbacken 36 verbunden, und bewegt diese horizontal entlang der Pressplatte 37 zwischen der Ladeposition, die in 4 dargestellt ist, und der Einführposition, die in 5 dargestellt ist. Ein Gehäusehalter 41 wird auf einer Basisplatte 42 gleitend angeordnet, und enthält eine zentrale Öffnung, in der Gehäuse 2 eng aufgenommen werden. Ein Stempel 43 bewegt die Basisplatte 42 und den Gehäusehalter 41 horizontal zwischen der Ladeposition, die in 4 dargestellt ist, und der Einführposition, die in 5 dargestellt ist.
Die Zusammenbaumaschine 35, die in den 4–7 dargestellt ist, enthält auch einen vertikal auf- und abgehenden Stempel 48 mit einem unteren Ende 49, welches dazu ausgebildet ist, an dem oberen Ende des gewickelten Substrats 7 während der Montage anzuliegen, ohne dieses zu beschädigen. Ein Druck- und/oder Kraftsensor 50 ist in dem Stempel 48 angebracht und misst die Kraft, die notwendig ist, um jedes der einzelnen eingewickelten Substrate 4 in sein zugeordnetes Gehäuse 2 mit einer vergleichsweise konstanten Geschwindigkeit einzuführen. In dem dargestellten Beispiel werden die Druck- und/oder Kraftdaten an einen Prozessor 51 übertragen, der mit einem programmierbaren Logikkontroller versehen ist, und eine Anzeige 52 aufweist. Der Stempel 48 enthält einen Sensor, der die vertikale Position des unteren Endes 48 detektiert, dessen Daten auch an den Prozessor 51 übertragen werden.
In der Einführungsposition, die in 5 dargestellt ist, werden die Spannbacken 36, der Trichter 38 und der Gehäusehalter 41 vertikal ausgerichtet, so dass das eingewickelte Substrat 7 in den Spannbacken 36 direkt über dem Inneren 3 des Gehäuses 2, welches auf dem Gehäusehalter 41 positioniert ist, angebracht ist. Der vertikal ausfahrende Stempel 48 ist direkt über dem ausgerichteten gewickelten Substrat 7 und dem Gehäuse 2 positioniert, und wird mit einer vorbestimmten, vergleichsweise konstanten Geschwindigkeit ausgefahren oder abgesenkt, um das gewickelte Substrat 7 in das Innere 3 des Gehäuses 2 einzuführen, oder einzupressen. Wenn das eingewickelte Substrat 7 durch den Trichter 38 gelangt, dann wird die Matte 6 radial zusammengedrückt, um das Einführen in das Innere 3 des Gehäuses 2 zu erleichtern, und expandiert dann um eine enge kraftschlüssige Passung dazwischen zu erreichen. Wenn der Stempel 48 während des Einpressschritts ausgefahren oder abgesenkt wird, dann wird die von dem Stempel 48 auf das gewickelte Substrat 7 ausgeübte Kraft regelmäßig von dem Sensor 50 gemessen, und die gemessene Kraft wird in dem Prozessor 51 aufgezeichnet, gemeinsam mit der zugeordneten Position des Stempels 48. Ein elektronisches Verfahren zur Analyse des Last-/Auslenkungssignals wird für jedes einzelne Teil verwendet, um Risse, Brüche, und Zwischenräume, etc. in dem eingebauten Substrat 4 festzustellen, wobei die Einpresskraft dann mit der Position des Stempels verglichen wird, um einen Datensatz zu bestimmen, der auf jegliche abrupte Änderungen in der Einpresskraft als Funktion der Position des Stempels 48 analysiert wird, die einen Riss in dem eingebauten Substrat 4 anzeigt.
Zum Beispiel sind in dem in 8 dargestellten Graphen die Strichlinie 65 und die Volllinie 66 allgemein gekrümmt, beide geben jedoch schlagartige Änderungen in den Einpresskräften als Funktion der Position des Stempels an den Spitzen- oder Zackenbereichen der Linien 65 und 66 wieder, die einen Riss in dem zusammengebauten Substrat anzeigen. Mit anderen Worten, eine abrupte Änderung in der Steigung jeder der Graphen 65 bis 67 zeigt die Wahrscheinlichkeit eines Risses oder eines Bruches in dem zugeordneten Substrat 4 an. In Vergleich dazu weist die gekrümmte Linie 67 eine vergleichsweise zusammenhängende Kurve ohne Spitzen oder Zacken auf, welche anzeigt, dass das eingebaute Substrat 4 während des Einpressverfahrens nicht zerbrochen wurde. Vorzugsweise wird das Diagramm der Einpresskraft/Stempelposition für jeden Katalysator der zusammengebaut wird, während des Einpressverfahrens auf der Anzeige 52 angezeigt, so dass der Monteur in Bezug auf die Qualität des zusammengebauten Teils eine sofortige Anzeige hat. Wenn die graphische Darstellung, die auf der Anzeige 52 gezeigt wird, anzeigt dass das Substrat 4 während des Einpressens zerbrochen wurde, wird der Riss damit automatisch festgestellt, und das zerbrochene Substrat 4 wird vorzugsweise automatisch aus dem zugeordneten Gehäuse 2 entfernt, wobei das Gehäuse 2 dann wieder verwendet werden kann um einen anderen Katalysator 1 herzustellen.
Wie in 2 gezeigt, nachdem das Substrat 4 in das innere 3 des Gehäuses 2, wie oben dargestellt, eingepresst wurde, kann ein digitales Bild zumindest einer der Wandendflächen 12 des Substrats 4 aufgenommen und aufgezeichnet werden, wie in 9 gezeigt. In dem in 7 gezeigten Beispiel, wird ein optisches Instrument, wie z. B. eine digitale Kamera 70, über der Endladestation der Zusammenbaumaschine 35 positioniert, und nimmt ein digitales Bild des oberen Endes des zusammengebauten Katalysators 1 auf. Das Bild wird vorzugsweise mit Computer gestützter Bildverarbeitung verarbeitet, um Pixel mit Kontrast zu zählen, und Unregelmäßigkeiten in der Form der Zellen zu identifizieren, die einen Bruch oder einen Riss in dem Substrat 4 anzeigen, wie z. B. gebrochene oder zusammengebrochene Bereiche, die in 9 gezeigt werden. Der Bildverarbeitungsschritt kann eine Computer gestützte Blob Tool Software enthalten, welche Gebiete der Endwandfläche des Substrats identifiziert, die eine ungleichmäßige Dichte der Zellen aufweist.
Fachleute erkennen, dass das oben beschriebene Verfahren zum Erkennen von Rissen durch Analyse der Last-/Auslenkung und das digitale Rissabbildungsverfahren, wie oben beschrieben, entweder getrennt oder gemeinsam verwendet werden können. Wenn gemeinsam verwendet, dann wird eine zusätzliche Genauigkeit und Zuverlässigkeit realisiert, insbesondere wenn das digitale Abbildungsverfahren nach dem Last-/Auslenkungsanalyseverfahren durchgeführt wird.
Bei Lektüre der vorgehenden Beschreibung erkennen Fachleute, dass Modifikationen an der Erfindung durchgeführt werden können, ohne über die hier offengelegten Konzepte hinauszugehen. Solche Modifikationen sind in den nun folgenden Ansprüchen eingeschlossen, es sei denn, dies ist in den Ansprüchen ausdrücklich anderweitig vermerkt.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Katalysators (1) mit automatisierter Erkennung von Rissen im Katalysatorsubstrat (4), aufweisend: – Formen eines festen Gehäuses (2) in eine vorbestimmte Größe und Form mit einem inneren Hohlraum (3); – Liefern eines Katalysatorsubstrats (4), welches eine Außenfläche (5) und eine vorbestimmte Größe und Form aufweist, die ähnlich der Größe und Form des Gehäuses (2) ist, um einen Spalt (5a) mit vorbestimmter Breite zwischen dem Katalysatorsubstrat (4) und dem Gehäuse (2) zu bilden, wenn diese zusammengebaut sind; – Formen einer Matte (6), welche eine Größe und Form aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Außenfläche (5) des Katalysatorsubstrats (4) abzudecken, und eine vorbestimmte Dicke, die größer ist als die Breite des Spalts (5a), um eine enge kraftschlüssige Passung zwischen dem Gehäuse (2) und dem Katalysatorsubstrat (4) zu erzeugen, wenn diese zusammengebaut sind; – Wickeln der Matte (6) um die Außenfläche (5) des Katalysatorsubstrats (4), um ein eingewickeltes Substrat (7) zu bilden; – Einführen des eingewickelten Substrats (7) in das Innere (3) des Gehäuses (2) mit einer vorgegebenen, relativ konstanten Geschwindigkeit; – Regelmäßiges Messen der Kraft, die auf das eingewickelte Substrat (7) während des Einführschritts aufgebracht wird; – Regelmäßiges Aufzeichnen der Kraft und der zugeordneten Position des eingewickelten Substrats (7) während des Einführschritts; – Vergleichen der Kraft als Funktion der Position des eingewickelten Substrats (7), um einen Datensatz zu bestimmen; und – Analysieren des Datensatzes auf jegliche abrupte Änderung der Kraft als Funktion der Position des eingewickelten Substrats (7), welche einen Riss in dem eingebauten Katalysatorsubstrat (4) anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 1, aufweisend automatisches Auspressen des eingewickelten Substrats (7) aus dem Gehäuse (2) bei Erkennen eines Risses in dem Katalysatorsubstrat (4) während des Datenanalyseschritts.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass – der Schritt zum Liefern des Katalysatorsubstrats (4) das Liefern des Katalysatorsubstrats (4) mit einer marginalen Seitenfläche, gegenüberliegenden Wandendflächen (12, 13), einem Wabenaufbau, der durch eine Mehrzahl von axial ausgerichteten Zellen (14) mit einer gemeinsamen Form und offenen Enden (15) bestimmt ist, aufweist; und – Aufzeichnen eines digitalen Bildes zumindest einer der Wandendflächen des Katalysatorsubstrats (4); und – Verarbeiten des Bildes durch Computer-gestützte Bildverarbeitung, um Ungleichmäßigkeiten in der Form der Zellen (14) zu identifizieren, welche einen Riss in dem Katalysatorsubstrat (4) anzeigen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einführschritt aufweist: – Einpressen des eingewickelten Substrats (7) in das Innere (3) des Gehäu- ses (2) unter Verwendung eines vor und zurück gehenden Stempels (8), der mit einer vorgegebenen, relativ konstanten Geschwindigkeit ausgefahren wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftvergleichsschritt das Anzeigen eines Diagramms der Kraft als Funktion der Position des Stempels (8) aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenanalyseschritt das Verarbeiten des Datensatzes mit einem programmierbaren logischen Kontroller (51) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass – der Diagrammanzeigeschritt das Erzeugen eines üblicherweise gekrümmten Graphen aufweist; und – der Datenanalyseschritt das Identifizieren von abrupten Änderungen in der Steigung des gekrümmten Graphen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungsschritt Bereiche der einen Wandendfläche (12) des Katalysatorsubstrats (4) identifiziert,, welche eine ungleichmäßige Zelldichte aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildaufzeichnungsschritt und der Bildverarbeitungsschritt nach dem Schritt zum Einpressen des eingewickelten Substrats (7) ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufzeichnungsschritt und der Bildverarbeitungsschritt nach dem Datenanalyseschritt ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Liefern des Katalysatorsubstrats (4) das Bilden des Katalysatorsubstrats (4) aus Kordierit, Siliziumkarbid, oder Aluminiumtitanat aufweist.
Verfahren zum Herstellen von Katalysatoren (1) mit automatisierter Erkennung von Rissen im Katalysatorsubstrat (4), aufweisend: – Formen eines festen Gehäuses (2) in eine vorbestimmte Größe und Form mit einem inneren Hohlraum (3); – Liefern eines Katalysatorsubstrats (4), welches eine Außenfläche (5) und eine vorbestimmte Größe und Form, aufweist, die ähnlich der Größe und Form des Gehäuses (2) ist, mit einer marginalen Seitenfläche, gegenüberliegenden Wandendflächen (12, 13) und einem Wabenaufbau, der durch eine Mehrzahl von axial ausgerichteten Zellen (14), die eine gemeinsamen Form und offene Enden (15) aufweisen, bestimmt ist; – Formen einer Isoliermatte (6), welche eine Größe und Form aufweist, die dazu eingerichtet ist, die marginale Seitenwandfläche des Katalysatorsubstrats (4) abzudecken; – Wickeln der Matte (6) um die marginale Seitenwandfläche des Katalysatorsubstrats (4), um ein eingewickeltes Substrat (7) zu bilden; Einführen des eingewickelten Substrats (7) in das Innere (3) des Gehäuses (2); – Aufzeichnen eines digitalen Bildes zumindest einer der Wandflächen (12) des Katalysatorsubstrats (4) während des Einführschritts; und – Verarbeiten des Bildes mit Computer-gestützter Bildverarbeitung während des Einführschritts, um Unregelmäßigkeiten in der Form der Zellen (14) zu identifizieren, die einen Bruch in dem Katalysatorsubstrat (4) anzeigen.
Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet dass der Bildverarbeitungsschritt das Verarbeiten des Bildes mit Computergestützter Blob Tool Software aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13 in Verbindung mit Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet dass der Datenverarbeitungsschritt Gebiete einer Wandendfläche (12, 13) des Katalysatorsubstrats (4) identifiziert, die eine ungleichmäßige Zelldichte aufweist.