DE102020007935A1

DE102020007935A1 - Schabvorrichtung für Verbindungsmaterial und Verfahren zur Herstellung eines Segmentverbundkörpers

Info

Publication number: DE102020007935A1
Application number: DE102020007935.0A
Authority: DE
Inventors: Daiki Nanya; Jun Inoue
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2021-09-09
Also published as: CN113351438A; US20210276200A1; CN113351438B; JP2021138580A; US11407119B2; JP7200158B2

Abstract

Schabvorrichtung für ungetrocknetes Verbindungsmaterial, das aus einem Segmentverbundkörper herausragt, in dem Seitenflächen einer Vielzahl von säulenförmigen Wabenstruktursegmenten über das ungetrocknete Verbindungsmaterial verbunden sind, wobei der Segmentverbundkörper eine äußere Umfangsseitenfläche, eine erste wabenförmige Endfläche und eine zweite wabenförmige Endfläche, die an der gegenüberliegenden Seite der ersten wabenförmigen Endfläche angeordnet ist, aufweist, wobei die Schabvorrichtung einen Ständer zum Platzieren des Segmentverbundkörpers; eine Steuerung; und einen Schabroboter, der mindestens einen Schabspatel umfasst, der so konfiguriert ist, dass er in mindestens einer Schabrichtung entlang mindestens einer Oberfläche der äußeren Umfangsseitenfläche, der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche bewegt werden kann, während er gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird, umfasst.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schaben eines ungetrockneten Verbindungsmaterials, das aus einem Segmentverbundkörper herausragt, bei dem Seitenflächen von säulenförmigen Wabenstruktursegmenten über das Verbindungsmaterial verbunden werden. Die vorliegende Erfindung betrifft auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Segmentverbundkörpers.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Feststoffe (im Folgenden PM genannt) im Abgas von Verbrennungsmotoren wie z. B. Diesel- oder Ottomotoren enthalten Ruß. Ruß ist schädlich für den menschlichen Körper und seine Emission wird reguliert. Um die Abgasvorschriften zu erfüllen, wird derzeit häufig ein Filter mit einer säulenförmigen Wabenstruktur verwendet, in dem das Abgas durch atmungsaktive Trennwände mit kleinen Poren geleitet wird, um PM wie Ruß abzuscheiden.
Ein Filter mit einer säulenförmigen Wabenstruktur kann in Form eines Segmentverbundkörpers eingesetzt werden, indem die Seitenflächen einer Vielzahl von säulenförmigen Wabenstruktursegmenten mit einem Verbindungsmaterial verbunden werden, um die Temperaturwechselbeständigkeit zu verbessern. Beim Verbinden von säulenförmigen Wabenstruktursegmenten mit einem Verbindungsmaterial kann überschüssiges Verbindungsmaterial, das auf der Seitenfläche jedes Segments aufgetragen wird, aus der Endfläche und der Seitenfläche herausragen. Es gibt Probleme, da das überschüssige Verbindungsmaterial Senken und Risse auf der Oberfläche und der Innenseite der Verbindungsmaterialschicht verursacht, und die Verbindungskraft zwischen den Segmenten herabgesetzt wird. Daher ist es bisher üblich, das überschüssige Verbindungsmaterial zu schaben, bevor das Verbindungsmaterial trocknet (Patentliteratur 1 bis 3).
ZITATLISTE
Patentliteratur

[Patentliteratur 1] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2004-291270
[Patentliteratur 2] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2005-154202
[Patentliteratur 3] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2010-214781

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn jedoch der Schabvorgang am Verbindungsmaterial von Menschen durchgeführt wird, steigen die Produktionskosten tendenziell an. Außerdem hat sich in den letzten Jahren der Arbeitskräftemangel verschärft, und es wird immer schwieriger, Arbeiter zu finden. Daher ist es wünschenswert, Arbeitskräfte bei dem Schabvorgang am Verbindungsmaterial einzusparen.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Umstände entwickelt, und in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es eine Aufgabe, eine Vorrichtung zum Schaben eines ungetrockneten Verbindungsmaterials, das aus einem Segmentverbundkörper, in dem Seitenflächen von säulenförmigen Wabenstruktursegmenten über ein Verbindungsmaterial verbunden werden, herausragt, bereitzustellen. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es eine Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines Segmentverbundkörpers unter Verwendung einer solchen Vorrichtung bereitzustellen.
[1] Schabvorrichtung für ein ungetrocknetes Verbindungsmaterial, das aus einem Segmentverbundkörper herausragt, in dem Seitenflächen einer Vielzahl von säulenförmigen Wabenstruktursegmenten über das ungetrocknete Verbindungsmaterial verbunden sind, wobei der Segmentverbundkörper eine äußere Umfangsseitenfläche, eine erste wabenförmige Endfläche und eine zweite wabenförmige Endfläche, die an der gegenüberliegenden Seite der ersten wabenförmigen Endfläche angeordnet ist, aufweist, wobei
die Schabvorrichtung umfasst:

einen Ständer zum Platzieren des Segmentverbundkörpers;
einen Kontroller; und
einen Schabroboter, der mindestens einen Schabspatel umfasst, der so konfiguriert ist, dass er in mindestens einer Schabrichtung entlang mindestens einer Oberfläche der äußeren Umfangsseitenfläche, der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche bewegbar ist, während er gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird, wobei der Schabroboter so konfiguriert ist, dass:
- - die Druckkraft des Schabspatels gegen die mindestens eine Oberfläche,
- - der Winkel, der durch den Schabspatel und die mindestens eine Oberfläche gebildet wird, wenn der Schabspatel gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird, und
- - die Geschwindigkeit, mit der der Schabspatel in der mindestens einen Schabrichtung entlang der mindestens einen Oberfläche bewegt wird, während er gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird, vom Kontroller gesteuert werden können.

[2] Schabvorrichtung gemäß [1], wobei die Druckkraft 5 N bis 40 N, der Winkel 30° bis 150° und die Geschwindigkeit 100 mm/s bis 500 mm/s beträgt.
[3] Schabvorrichtung gemäß [1] oder [2], wobei der Schabspatel aus einem Gummi mit einer Shorehärte von 20 A bis 90 A hergestellt ist.
[4] Schabvorrichtung gemäß einem von [1] bis [3], wobei der Schabspatel eine Dicke von 2 mm bis 5 mm aufweist.
[5] Schabvorrichtung gemäß einem von [1] bis [4], wobei der Schabroboter einen Halteabschnitt zur Befestigung des Schabspatels aufweist und der Schabspatel aus dem Halteabschnitt rechteckig plattenförmig herausragt.
[6] Schabvorrichtung gemäß [5], wobei eine der Schabspatel aus dem Halteabschnitt 40 mm bis 80 mm herausragt.
[7] Schabvorrichtung gemäß einem von [1] bis [6], wobei der Schabroboter in der Lage ist, den Schabspatel in der Schabrichtung so zu bewegen, dass sich das Ende des Schabspatels in eine Richtung senkrecht zur Schabrichtung erstreckt.
[8] Schabvorrichtung gemäß einem von [1] bis [7], wobei die Breite des Endes des Schabspatels in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung gleich oder länger ist als die maximale Breite der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung.
[9] Schabvorrichtung gemäß einem von [1] bis [8], wobei der Schabspatel einen ersten Schabspatel zum Schaben des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das an der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche herausragt, und einen zweiten Schabspatel zum Schaben des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das an der äußeren Umfangsseitenfläche herausragt, aufweist.
[10] Schabvorrichtung gemäß [9], wobei der Schabspatel einen dritten Schabspatel umfasst, der kleiner als sowohl der erste Schabspatel als auch der zweite Schabspatel ist, und die Breite des Endes des dritten Schabspatels in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung gleich oder kürzer als die maximale Breite der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche von jedem der säulenförmigen Wabenstruktursegmente in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung ist.
[11] Schabvorrichtung gemäß [10], außerdem umfassend eine Kamera, die so konfiguriert ist, dass sie in der Lage ist, mindestens eine Oberfläche der äußeren Umfangsseitenfläche, der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche des auf dem Ständer platzierten Segmentverbundkörpers zu erfassen,
wobei der Schabroboter durch den Kontroller so gesteuert werden kann, dass er einen Schabrestabschnitt des Verbindungsmaterials auf der mindestens einen Oberfläche gemäß einem vorbestimmten Standard auf der Grundlage eines von der Kamera aufgenommenen Bildes der mindestens einen Oberfläche unterscheidet, und einen Schabvorgang des ungetrockneten Verbindungsmaterials in dem bestimmten Schabrestabschnitt unter Verwendung des dritten Schabspatels durchführt.
[12] Schabvorrichtung gemäß einem von [1] bis [11], wobei der Schabroboter ein Gelenkroboter ist, der ein Handgelenkteil zum Anbringen des Schabspatels und einen Arm umfasst, wobei der Handgelenkteil am Ende des Arms angebracht ist, und der Schabroboter so konfiguriert ist, dass durch Steuern der Haltung des Handgelenkteils und des Arms die Koordinate, an der sich der Schabspatel befindet, die Druckkraft, der Winkel und die Geschwindigkeit durch den Kontroller gesteuert werden können.
[13] Schabvorrichtung gemäß einem von [1] bis [12], außerdem umfassend einen Draht zum Absteifen des am Schabspatel anhaftenden Verbindungsmaterials, wobei der Schabroboter vom Kontroller so gesteuert werden kann, dass er einen Vorgang des Abstreifens des Schabspatels an dem Draht durchführt.
[14] Schabvorrichtung gemäß einem von [1] bis [13], wobei der Ständer so konfiguriert ist, dass er drehbar ist.
[15] Schabvorrichtung gemäß einem von [1] bis [14], wobei die mindestens eine Schabrichtung zwei zueinander orthogonale Richtungen umfasst.
[16] Schabvorrichtung gemäß einem von [1] bis [15], außerdem umfassend eine umlaufende Fördereinrichtung für den Transport des Ständers.
[17] Schabvorrichtung gemäß [16], außerdem umfassend einen Reinigungsroboter mit einem Wischabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er die Platzierfläche des Ständers auf der umlaufenden Fördereinrichtung abwischen kann, indem er den Wischabschnitt gegen die Platzierfläche drückt.
[18] Verfahren zur Herstellung eines Segmentverbundkörpers, umfassend: einen Schritt des Platzierens eines Segmentverbundkörpers, in dem Seitenflächen einer Vielzahl von säulenförmigen Wabenstruktursegmenten über ein ungetrocknetes Verbindungsmaterial verbunden sind, wobei der Segmentverbundkörper eine äußere Umfangsseitenfläche, eine erste wabenförmige Endfläche und eine zweite wabenförmige Endfläche aufweist, die an der gegenüberliegenden Seite der ersten wabenförmigen Endfläche angeordnet ist, auf einem Ständer;
einen Schritt des Schabens des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das aus dem Segmentverbundkörper herausragt, unter Verwendung der Schabvorrichtung gemäß einem von [1] bis [17], um die Druckkraft des Schabspatels gegen mindestens eine Oberfläche der äußeren Umfangsseitenfläche, der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche des auf dem Ständer platzierten Segmentverbundkörpers, den Winkel, der durch den Schabspatel und die mindestens eine Oberfläche gebildet wird, wenn der Schabspatel gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird, und die Geschwindigkeit, mit der der Schabspatel in der mindestens einen Schabrichtung entlang der mindestens einen Oberfläche bewegt wird, während er gegen die mindestens eine Oberfläche unter vorbestimmten Bedingungen gedrückt wird, zu steuern; und
einen Schritt des Trocknens des ungetrockneten Verbindungsmaterials nach dem Schritt des Schabens des Verbindungsmaterials.
Gemäß einer Ausführungsform der Schabvorrichtung für ein Verbindungsmaterial der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Arbeitskräfte bei dem Schabvorgang des Verbindungsmaterials einzusparen. Daher kann die für das Schaben des Verbindungsmaterials erforderliche Arbeitskraft reduziert werden, und es ist möglich, zur Reduzierung der Herstellungskosten von Segmentverbundkörpern beizutragen.
Figurenliste

1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines säulenförmigen Wabenstruktursegments gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines säulenförmigen Wabenstruktursegments gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn man dieses von einem Querschnitt aus betrachtet, der parallel zu der Richtung verläuft, in der sich die Zellen erstrecken.
3A ist eine schematische Endansicht eines Segmentverbundkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3B ist eine schematische Seitenansicht eines Segmentverbundkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4A ist eine schematische Endansicht eines Segmentverbundkörpers gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4B ist eine schematische Seitenansicht eines Segmentverbundkörpers gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische Draufsicht auf eine Schabvorrichtung für ein Verbindungsmaterial gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine schematische Seitenansicht einer Schabvorrichtung für ein Verbindungsmaterial gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7A zeigt konzeptionell die Druckkraft des Schabspatels, den Winkel (θ) des Schabspatels und die Richtung der Schabgeschwindigkeit (Schabrichtung), wenn der Schabvorgang an einer äußeren Umfangsseitenfläche durchgeführt wird.
7B zeigt konzeptionell die Druckkraft des Schabspatels, den Winkel (θ) des Schabspatels und die Richtung der Schabgeschwindigkeit (Schabrichtung), wenn der Schabvorgang an einer wabenförmigen Endfläche durchgeführt wird.
8 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer beispielhaften Schabspatelanordnung, die sowohl einen Schabspatel mit einer langen Schabbreite als auch einen Schabspatel mit einer kurzen Schabbreite umfasst.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen eingeschränkt ist, und jede Änderung, Verbesserung oder dergleichen der Konstruktion basierend auf den gewöhnlichen Kenntnissen des Fachmannes in geeigneter Weise hinzugefügt werden kann, ohne vom Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
(Säulenförmiges Wabenstruktursegment)
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines säulenförmigen Wabenstruktursegments 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht des säulenförmigen Wabenstruktursegments 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn man dieses von einem Querschnitt aus betrachtet, der parallel zu der Richtung verläuft, in der sich die Zellen erstrecken.
Das säulenförmige Wabenstruktursegment 100 umfasst eine Wabenstruktur mit einer Seitenfläche 102 und porösen Trennwänden 112, die innerhalb der Seitenfläche 102 angebracht sind, wobei die Trennwände 112 eine Vielzahl von Zellen 108, 110, die sich von einer ersten wabenförmigen Endfläche 104 zu einer zweiten wabenförmigen Endfläche 106 erstrecken, trennen. Jede Zelle 108, 110 kann von der ersten wabenförmigen Endfläche 104 zu der zweiten wabenförmigen Endfläche 106 durchgehen, indem sowohl die erste wabenförmige Endfläche 104 als auch die zweite wabenförmige Endfläche 106 geöffnet sind. Um jedoch den PM-Abscheidegrad zu verbessern, umfasst das säulenförmige Wabenstruktursegment 100 bevorzugt eine Vielzahl von ersten Zellen 108, die sich von der ersten wabenförmigen Endfläche 104 zu der zweiten wabenförmigen Endfläche 106 erstrecken, wobei die erste wabenförmige Endfläche 104 geöffnet und die zweite wabenförmige Endfläche 106 verschlossen ist, und eine Vielzahl von zweiten Zellen 110, die sich von der ersten wabenförmigen Endfläche 104 zu der zweiten wabenförmigen Endfläche 106 erstrecken, wobei die erste wabenförmige Endfläche 104 verschlossen und die zweite wabenförmige Endfläche 106 geöffnet ist. In diesem Fall können in dem säulenförmigen Wabenstruktursegment 100 die ersten Zellen 108 und die zweiten Zellen 110 abwechselnd nebeneinander angeordnet sein, wobei die Trennwand 112 dazwischen angeordnet ist, so dass beide Endflächen ein Schachbrettmuster aufweisen.
Wenn das rußhaltige Abgas der ersten wabenförmigen Endfläche 104, die sich auf der stromaufwärtigen Seite des säulenförmigen Wabenstruktursegments 100 befindet, zugeführt wird, wird das Abgas in die ersten Zellen 108 eingeleitet und strömt in den ersten Zellen 108 stromabwärts. Da die ersten Zellen 108 an der zweiten wabenförmigen Endfläche 106, die sich auf der stromabwärtigen Seite befindet, verschlossen sind, strömt das Abgas durch die porösen Trennwände 112, die die ersten Zellen 108 und die zweiten Zellen 110 voneinander trennen, und strömt in die zweiten Zellen 110. Da der Ruß die Trennwände 112 nicht durchdringen kann, wird er gesammelt und in den ersten Zellen 108 abgelagert. Nachdem der Ruß entfernt wurde, strömt das saubere Abgas, das in die zweiten Zellen 110 geströmt ist, stromabwärts in den zweiten Zellen 110 und strömt aus der zweiten wabenförmigen Endfläche 106, die sich auf der stromabwärtigen Seite befindet, aus.
Die äußere Form des säulenförmigen Wabenstruktursegments 100 ist nicht besonders eingeschränkt, solange es säulenförmig ist. Zum Beispiel kann die Endfläche eine polygonale Säulenform aufweisen. Beispiele für das Polygon sind ein Viereck (Rechteck, Quadrat und dergleichen), ein Sechseck und dergleichen. In einer typischen Ausführungsform kann das säulenförmige Wabenstruktursegment 100 die Form eines viereckigen Prismas haben. Darüber hinaus kann die Größe des säulenförmigen Wabenstruktursegments 100 zum Beispiel 100 bis 3600 mm² und typischerweise 400 bis 2500 mm² im Bereich der Endfläche betragen. Die Länge (Höhe) des säulenförmigen Wabenstruktursegments 100 in der Richtung, in der sich die Zellen erstrecken, kann z. B. 100 bis 500 mm und typischerweise 120 bis 400 mm betragen.
Die Form der Zellen im Querschnitt orthogonal zur Erstreckungsrichtung (Höhenrichtung) der ersten Zellen 108 und der zweiten Zellen 110 ist nicht eingeschränkt. Bevorzugt ist es jedoch ein Viereck, ein Sechseck, ein Achteck oder eine Kombination aus diesen. Unter diesen sind Vierecke und Sechsecke bevorzugt. Wenn das säulenförmige Wabenstruktursegment 100 als Partikelfilter verwendet wird, wird durch diese Form der Zellen der Druckverlust beim Strömen des Abgases reduziert, und die Reinigungsleistung ist hervorragend.
Beispiele für das Material des säulenförmigen Wabenstruktursegments 100 umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf, poröse Keramiken. Beispiele für Keramiken sind Cordierit, Mullit, Zirkonphosphat, Aluminium-Titan, Siliciumcarbid, Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff (z. B. Si gebundenes SiC), Cordierit-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff, Zirkondioxid, Spinell, Indialit, Sapphirin, Korund, Titandioxid, Siliciumnitrid und dergleichen. Weiterhin können als Keramik eine Sorte allein, oder zwei oder mehr Sorten in Kombination verwendet werden. Beispiele für andere Materialien des säulenförmigen Wabenstruktursegments 100 umfassen ein poröses gesintertes Metall, das eine Legierungskomponente, die eine oder mehrere Komponenten aus der Gruppe bestehend aus Fe, Cr, Mo und Ni als Hauptkomponente enthält, umfasst.
Das säulenförmige Wabenstruktursegment kann nach bekannten Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur hergestellt werden, und das Verfahren wird im Folgenden beispielhaft beschrieben. Zunächst wird ein Grünkörper hergestellt, der einen vorbestimmten keramischen Rohstoff, ein Dispersionsmittel, ein porenbildendes Material und ein Bindemittel enthält. Anschließend wird der Grünkörper extrudiert, um einen Wabenformkörper herzustellen. Bei der Extrusion kann eine Düse verwendet werden, die die gewünschte Gesamtform, Zellform, Trennwanddicke, Zelldichte und dergleichen aufweist. Das Verfahren zum Verschluss der Endflächen des Wabenformkörpers ist nicht besonders eingeschränkt, und es können bekannte Verfahren wie das Füllen der Zellöffnungen der Endfläche, an der eine vorbestimmte Maske angebracht ist, mit einer Verschlussaufschlämmung angewandt werden. Anschließend kann ein säulenförmiges Wabenstruktursegment hergestellt werden, indem der getrocknete Wabenformkörper nacheinander entfettet und gebrannt wird. Bei der Entfettung und dem Brennen können alle bekannten Bedingungen in Abhängigkeit vom Material des Segments angewandt werden, und es gibt keine besondere Einschränkung.
(Segmentverbundkörper)
3 zeigt eine schematische Endansicht (3A) und Seitenansicht (3B) eines Segmentverbundkörpers 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Segmentverbundkörper 10 hat eine Struktur, bei der die Seitenflächen einer Vielzahl von säulenförmigen Wabenstruktursegmenten 100 über ein Verbindungsmaterial 17 verbunden sind. Durch das Verbinden einer Vielzahl von säulenförmigen Wabenstruktursegmenten und deren Bereitstellung als Segmentverbundkörper kann die Temperaturwechselbeständigkeit erhöht werden. Der Segmentverbundkörper 10 hat eine äußere Umfangsseitenfläche 13, eine erste wabenförmige Endfläche 14 und eine zweite wabenförmige Endfläche 16, die an der gegenüberliegenden Seite der ersten wabenförmigen Endfläche 14 angeordnet ist.
Der Segmentverbundkörper kann z.B. nach folgendem Verfahren hergestellt werden. Auf die Verbindungsflächen (Seitenflächen) jedes der säulenförmigen Wabenstruktursegmente wird ein Verbindungsmaterial aufgetragen, wobei ein Film zur Verhinderung des Anhaftens des Verbindungsmaterials an beiden Endflächen angebracht wird. Anschließend werden diese Segmente nebeneinander angeordnet, so dass die Seitenflächen der Segmente einander zugewandt sind, und die nebeneinander angeordneten Segmente werden aneinander gedrückt. Nach dem Andrücken wird das ungetrocknete Verbindungsmaterial, das von mindestens einer Oberfläche der äußeren Umfangsseitenfläche, der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche des Segmentverbundkörpers herausragt, abgeschabt, und dann wird der Segmentverbundkörper zum Trocknen erhitzt. Hier bezieht sich das ungetrocknete Verbindungsmaterial auf ein Verbindungsmaterial, bei dem das Wassergewicht im Verbindungsmaterial 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% beträgt. Nach dem Trocknen wird der Film zur Verhinderung des Anhaftens des Verbindungsmaterials abgezogen. Auf diese Weise wird ein Segmentverbundkörper hergestellt, bei dem die Seitenflächen nebeneinander angeordneter Segmente durch ein Verbindungsmaterial verbunden sind.
Das Material des Films zur Verhinderung des Anhaftens des Verbindungsmaterials ist nicht besonders eingeschränkt, aber Kunstharze wie Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyimid und Teflon (eingetragenes Warenzeichen) können bevorzugt verwendet werden. Außerdem hat der Film bevorzugt eine Klebeschicht, und das Material der Klebeschicht ist bevorzugt ein Acrylharz, ein Gummiharz (z. B. Kautschuk, der Naturkautschuk oder synthetischen Kautschuk als Hauptbestandteil enthält) oder ein Siliconharz.
Als Beispiel für das Verbindungsmaterial kann ein Material (Zement) verwendet werden, das durch Mischen eines Keramikpulvers, eines Dispersionsmittels (z. B. Wasser und dergleichen) und gegebenenfalls Zusatzstoffen wie einem Bindemittel, einem Peptisiermittel und einem geschäumten Harz hergestellt wird. Beispiele für Keramiken sind Cordierit, Mullit, Zirkonphosphat, Aluminium-Titan, Siliciumcarbid, Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff (z. B. Si gebundenes SiC), Cordierit-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff, Zirkondioxid, Spinell, Indialit, Sapphirin, Korund, Titandioxid, Siliciumnitrid und dergleichen. Bevorzugt ist das Material dasselbe wie das des säulenförmigen Wabenstruktursegments. Beispiele für das Bindemittel sind Polyvinylalkohol und Methylcellulose.
Außerdem kann der Segmentverbundkörper 10 durch Schleifen der äußeren Umfangsseitenfläche 13 in die gewünschte Form (z. B. eine zylindrische Form) gebracht werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, nach dem Schleifen ein Beschichtungsmaterial auf die äußere Umfangsseitenfläche 13 des Segmentverbundkörpers 10 aufzubringen und dann die äußere Umfangswand 18 durch Trocknen und Wärmebehandlung auszubilden. 4 zeigt eine schematische Endansicht (4A) und Seitenansicht (4B) des Segmentverbundkörpers 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der nach dem Schleifen und Ausbilden der äußeren Umfangswand 18 hergestellt wurde.
Das Beschichtungsmaterial ist nicht besonders eingeschränkt, und es können bekannte äußere Umfangsbeschichtungsmaterialien verwendet werden. Das äußere Umfangsbeschichtungsmaterial kann beispielsweise in Form einer Aufschlämmung vorliegen, die durch Zugabe von Additiven wie organischen Bindemitteln, geschäumten Harzen und Dispergiermitteln sowie Wasser zu anorganischen Rohstoffen wie anorganischen Fasern, kolloidalem Siliciumdioxid, Ton und Keramikpartikeln, und anschließendes Kneten der Mischung hergestellt wird. Außerdem ist das Beschichtungsverfahren des äußeren Umfangsbeschichtungsmaterials nicht besonders eingeschränkt, und es können bekannte Verfahren verwendet werden.
Der Segmentverbundkörper kann z. B. als Filter (GPF, DPF und dergleichen) für die Partikel im Abgas eines Verbrennungsmotors, eines Kessels und dergleichen, als Katalysatorträger und als Wärmetauscher verwendet werden.
(Schabvorrichtung für Verbindungsmaterial)
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Schabvorgangs eines ungetrockneten Verbindungsmaterials, das von einem Segmentverbundkörper im Herstellungsprozess des Segmentverbundkörpers herausragt, vorgesehen (eine Schabvorrichtung für ein Verbindungsmaterial).
Dementsprechend wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Segmentverbundkörpers bereitgestellt, umfassend:

einen Schritt des Platzierens eines Segmentverbundkörpers, in dem Seitenflächen einer Vielzahl von säulenförmigen Wabenstruktursegmenten über ein ungetrocknetes Verbindungsmaterial verbunden sind, wobei der Segmentverbundkörper eine äußere Umfangsseitenfläche, eine erste wabenförmige Endfläche und eine zweite wabenförmige Endfläche aufweist, die an der gegenüberliegenden Seite der ersten wabenförmigen Endfläche angeordnet ist, auf einem Ständer;
einen Schritt des Schabens des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das aus dem Segmentverbundkörper herausragt, unter Verwendung einer Schabvorrichtung für das Verbindungsmaterial, um die Druckkraft des Schabspatels gegen mindestens eine Oberfläche der äußeren Umfangsseitenfläche, der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche des auf dem Ständer platzierten Segmentverbundkörpers, den Winkel, der durch den Schabspatel und die mindestens eine Oberfläche gebildet wird, wenn der Schabspatel gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird, und die Geschwindigkeit, mit der der Schabspatel in der mindestens einen Schabrichtung entlang der mindestens einen Oberfläche bewegt wird, während er gegen die mindestens eine Oberfläche unter vorbestimmten Bedingungen gedrückt wird, zu steuern; und
einen Schritt des Trocknens des ungetrockneten Verbindungsmaterials nach dem Schritt des Schabens des Verbindungsmaterials.

5 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Schabvorrichtung 500 für das Verbindungsmaterial gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6 zeigt eine schematische Seitenansicht der Schabvorrichtung 500 für das Verbindungsmaterial gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schabvorrichtung 500 umfasst einen Ständer 502 zum Platzieren des Segmentverbundkörpers 10, eine umlaufende Fördereinrichtung 503 zum Transport des Ständers 502, einen Kontroller 504 und einen Schabroboter 510 mit mindestens einem Schabspatel 511, der so konfiguriert ist, dass er in mindestens einer Schabrichtung entlang mindestens einer Oberfläche der äußeren Umfangsseitenfläche, der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche des auf dem Ständer 502 platzierten Segmentverbundkörpers 10 bewegt werden kann.
Außerdem umfasst die Schabvorrichtung 500 den Schabroboter 510, der so konfiguriert ist, dass die Druckkraft des Schabspatels 511 gegen die mindestens eine Oberfläche, der Winkel, der durch den Schabspatel und die mindestens eine Oberfläche gebildet wird, wenn der Schabspatel gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird, und die Geschwindigkeit, mit der der Schabspatel 511 in der mindestens einen Schabrichtung entlang der mindestens einen Oberfläche bewegt wird, während er gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird, durch den Kontroller 504 gesteuert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Schabroboter 510 ein Gelenkroboter, der ein Handgelenkteil 513 zum Anbringen des Schabspatels 511 und einem Arm 514 umfasst, wobei das Handgelenkteil 513 am Ende des Arms 514 angebracht ist. Als Gelenkroboter kann z. B. ein Industrieroboter wie ein 6-achsiger vertikaler Gelenkroboter oder ein 7-achsiger vertikaler Gelenkroboter geeignet sein. Der Schabroboter 510 ist so konfiguriert, dass durch Steuern der Haltung des Handgelenkteils 513 und des Arms 514 die Koordinate, an der sich der Schabspatel 511 befindet, die Druckkraft, der Winkel und die Geschwindigkeit durch den Kontroller 504 gesteuert werden können.
Der Kontroller 504 kann beispielsweise ein Betriebsprogramm für den Schabroboter 510, ein Bedienfeld und/oder ein Programmiergerät zum Bedienen des Schabroboters 510 oder zum Anlernen des Schabroboters 510 der Bedingungen für die Durchführung des Schabvorgangs, eine Recheneinheit, die aus einem Prozessor, wie z. B. einem Mikroprozessor, der arithmetische Verarbeitung zur Steuerung des Schabroboters 510 durchführt, einen Speicher und eine Speichereinheit, einen Stromverstärker, der den elektrischen Strom, der den Motor antreibt, steuert, und eine Schnittstelle zum Austausch von Informationen mit peripheren Geräten, umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Schabroboter 510 so konfiguriert, dass er in der Lage ist, den Schabspatel 511 in der Schabrichtung so zu bewegen, dass sich das Ende des Schabspatels 511 in einer Richtung senkrecht zur Schabrichtung erstreckt. Die Form des Schabspatels 511 ist nicht besonders eingeschränkt, aber sie ist bevorzugt rechteckig plattenförmig unter dem Gesichtspunkt der Schabeffizienz.
Der Schabspatel 511 besteht bevorzugt aus Gummi, unter dem Gesichtspunkt des Schutzes des Produkts und der Vermeidung von Verunreinigungen. Insbesondere besteht er vorteilhaft aus Gummi mit einer Shorehärte von 20A bis 90A, wünschenswerterweise mit einer Shorehärte von 20A bis 40A für den später beschriebenen ersten Schabspatel 511a und einer Shorehärte von 70A bis 90A für den später beschriebenen zweiten Schabspatel 511b, unter dem Gesichtspunkt des leichten Schabens des Verbindungsmaterials. Beispiele für den Gummi sind Urethankautschuk und Siliconkautschuk. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die Shorehärte auf einen Wert, der mit einem Durometer vom Typ A auf der Grundlage der Norm JIS K6253-3: 2012 gemessen wird.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schabroboter 510 einen Halteabschnitt 512 zum Anbringen des Schabspatels 511, und der Schabspatel 511 ragt rechteckig plattenförmig aus dem Halteabschnitt heraus. Das Material des Halteabschnitts 512 ist nicht besonders eingeschränkt, solange es eine Festigkeit aufweist, die in der Lage ist, den Schabspatel 511 stabil anzubringen. Es können jedoch z. B. Kohlenstoffstahl, Aluminium und rostfreier Stahl verwendet werden. Das Verfahren zum Anbringen des Schabspatels 511 am Halteabschnitt 512 ist nicht eingeschränkt, und Beispiele dafür umfassen ein Verfahren zur Verwendung eines Befestigungswerkzeugs 517, wie eine Schraube oder einen Bolzen.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Schabspatel aus dem Halteabschnitt 40 mm bis 80 mm herausragen. Durch die Einstellung der Herausraglänge des Schabspatels aus dem Halteabschnitt innerhalb des obigen Bereichs ergibt sich der Vorteil, dass das abgeschabte Verbindungsmaterial zurückgehalten werden kann. Die Herausraglänge des Schabspatels aus dem Halteabschnitt kann bevorzugt 50 mm bis 80 mm betragen. In der vorliegenden Beschreibung ist die Herausraglänge des Schabspatels aus dem Halteabschnitt die Länge in der Herausragrichtung des Schabspatels von der Position, an der der Schabspatel beginnt, aus dem Halteabschnitt herauszuragen, bis zum Ende des Schabspatels (siehe 8).
Der Schabspatel 511 hat bevorzugt eine Dicke von 2 mm bis 5 mm, und noch bevorzugter von 2 mm bis 3 mm, unter dem Gesichtspunkt der Anpassung des Spatels an die Veränderung der Produktform. Die Dicke des Schabspatels 511 bezieht sich auf die Dicke am Ende des Schabspatels.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schabroboter 510 einen Sockel 515, eine Basis 516, die auf dem Sockel 515 angebracht und um eine erste Drehachse S, die sich in vertikaler Richtung erstreckt, drehbar ist, einen unteren Arm 514a, der auf der Basis 516 angebracht und um eine zweite Drehachse L, die sich in horizontaler Richtung erstreckt, drehbar ist, einen oberen Arm 514b, der am Ende des unteren Arms 514a angebracht und um eine dritte Drehachse U, die sich in horizontaler Richtung erstreckt, drehbar ist, und einen Handgelenkteil 513, der am Ende des oberen Arms 514b angebracht und um eine vierte Drehachse B, die sich in horizontaler Richtung erstreckt, drehbar ist. Der Schabspatel 511 kann an dem Handgelenkteil 513 angebracht sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist der obere Arm 514b so konfiguriert, dass er um eine fünfte Drehachse R, die sich in der Längsrichtung des oberen Arms 514b erstreckt, drehbar ist. Gemäß einer Ausführungsform ist der Handgelenkteil 513 so konfiguriert, dass er um eine sechste Rotationsachse T, die sich von der vierten Rotationsachse B in Richtung des Endes des Schabspatels 511 erstreckt, drehbar ist.
Die Basis, der Arm und das Handgelenk können jeweils so konfiguriert sein, dass sie von einem Aktuator, wie z. B. einem Servomotor, angetrieben werden. Darüber hinaus können die Basis, der Arm und das Handgelenk jeweils mit einem Untersetzungsgetriebe, einem Encoder und einem Übertragungsmechanismus ausgestattet sein.
Der Ständer 502 kann drehbar konfiguriert sein, z. B. als Drehtisch. Indem der Ständer 502 drehbar konfiguriert ist, kann die Ausrichtung des auf dem Ständer 502 platzierten Segmentverbundkörpers 10 geändert werden. Durch die Position des Schabroboters 510 ist es über den Zugriff aus nur einer Richtung möglich, den Schabvorgang des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das an der äußeren Umfangsseitenfläche, der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche herausragt, durchzuführen. Der Drehtisch kann durch einen Motor angetrieben werden, so dass der Drehwinkel elektrisch gesteuert werden kann. Die Ausrichtung des Segmentverbundkörpers 10 kann auch manuell verändert werden.
Die Schabvorrichtung 500 kann eine Druckeinheit 505 zum an der Oberseite Andrücken und Halten des auf dem Ständer 502 platzierten Segmentverbundkörpers 10 umfassen. Die Druckeinheit 505 hat zum Beispiel einen Hubzylinder 507, der in der Lage ist, den Druckabschnitt 506 zu bewegen, der in Z-Richtung (vertikale Richtung) Druck in Kontakt mit dem Segmentverbundkörper 10 ausübt, und kann so konfiguriert werden, dass die Druckkraft, die Bewegungsgeschwindigkeit, die Druckzeit und die Höhe durch einen Servomotor gesteuert werden können.
Die umlaufende Fördereinrichtung 503 kann den Ständer 502 im Kreis fördern. Die Antriebsquelle der umlaufenden Fördereinrichtung 503 kann z. B. ein Motor sein. Durch das umlaufende Fördern des Ständers 502 mit der umlaufenden Fördereinheit 503 ist es möglich, den Schabvorgang des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das aus dem Segmentverbundkörper 10 herausragt, z. B. durch den folgenden Ablauf durchzuführen. Bezugnehmend auf 5 wird zunächst der Segmentverbundkörper 10 am Ausgangspunkt (a) auf dem Ständer 502 platziert. Der Ständer 502 wird mit dem darauf platzierten Segmentverbundkörper 10 durch die umlaufende Fördereinrichtung 503 befördert und zu einer vorbestimmten Schabposition (b) befördert. An der Schabposition (b) wird ein vorbestimmter Schabvorgang durch den Schabroboter 510 durchgeführt. Nachdem der Schabvorgang abgeschlossen ist, wird der Ständer 502 mit dem darauf platzierten Segmentverbundkörper 10 durch die umlaufende Fördereinheit 503 weiterbefördert, und dann wird der Segmentverbundkörper 10 an der Entladeposition (c) vom Ständer 502 abgeladen. Der Vorgang des Abladens des Segmentverbundkörpers 10 von dem Ständer 502 kann manuell oder automatisch durch einen Industrieroboter durchgeführt werden. Der Ständer 502, von dem der Segmentverbundkörper 10 abgeladen wurde, wird durch die umlaufende Fördereinheit 503 weiterbefördert und kehrt zum Ausgangspunkt (a) zurück. Man beachte, dass die Abbildung der umlaufenden Fördereinheit 503 in der Nähe von (a) und in der Nähe von (c) weggelassen wurde.
Um den Schabvorgang des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das aus dem Segmentverbundkörper herausragt, effektiv durchzuführen, ist es bevorzugt, dass:

- die Druckkraft des Schabspatels gegen die mindestens eine Oberfläche,
- der Winkel, der durch den Schabspatel und die mindestens eine Oberfläche gebildet wird, wenn der Schabspatel gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird (der Schabspatelwinkel), und
- die Geschwindigkeit, mit der der Schabspatel in der mindestens einen Schabrichtung entlang der mindestens einen Oberfläche bewegt wird, während er gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird (die Schabgeschwindigkeit) gesteuert werden können. Da der Schabroboter 510 gemäß der vorliegenden Ausführungsform so konfiguriert ist, dass er diese Bedingungen steuern kann, ist es somit möglich, die für einen effizienten Schabvorgang erforderlichen Bedingungen genau zu steuern.

7A zeigt konzeptionell die Druckkraft des Schabspatels, den Winkel (θ) des Schabspatels und die Richtung der Schabgeschwindigkeit (Schabrichtung), wenn der Schabvorgang an einer äußeren Umfangsseitenfläche durchgeführt wird. 7B zeigt konzeptionell die Druckkraft des Schabspatels, den Winkel (θ)des Schabspatels und die Richtung der Schabgeschwindigkeit (Schabrichtung), wenn der Schabvorgang an einer wabenförmigen Endfläche durchgeführt wird. Wie aus 7 ersichtlich, bezieht sich der Winkel (θ)des Schabspatels auf den Winkel, der ausgehend von dem Punkt, an dem der Schabspatel die mindestens eine Oberfläche berührt, durch das erste Liniensegment, das sich in Richtung der Schabgeschwindigkeit erstreckt, und das zweite Liniensegment, das sich in derselben Ebene wie das erste Liniensegment befindet und sich bis zum Anfang des Schabspatels erstreckt, gebildet wird.
Der Schabvorgang kann unter Berücksichtigung der Dilatanz des Verbindungsmaterials effektiv durchgeführt werden. Insbesondere ist es bevorzugt, dass bei diesem Vorgang die Druckkraft 5 N bis 40 N beträgt, der Winkel des Schabspatels 30° bis 150° beträgt und die Schabgeschwindigkeit 100 mm/s bis 500 mm/s beträgt. Durch die Kombination von Druckkraft, Winkel des Schabspatels und Schabgeschwindigkeit innerhalb dieser Bereiche können die Schabreste des Verbindungsmaterials reduziert werden.
Es ist wünschenswert, die Druckkraft, den Winkel des Schabspatels und die Schabgeschwindigkeit entsprechend der Oberfläche, auf der der Schabvorgang durchgeführt wird, unter dem Gesichtspunkt der Reduzierung der Schabreste des Verbindungsmaterials zu ändern. Insbesondere bei der Durchführung des Schabvorgangs des ungetrockneten Verbindungsmaterials auf der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche ist es wünschenswert, dass bei dem Vorgang die Druckkraft 30 N bis 40 N beträgt, der Winkel des Schabspatels 60° bis 70° beträgt und die Schabgeschwindigkeit 100 mm/s bis 500 mm/s beträgt.
Wenn der Schabvorgang des ungetrockneten Verbindungsmaterials außerdem durchgeführt wird, während der Segmentverbundkörper 10 so auf dem Ständer 502 platziert ist, dass die Erstreckungsrichtung der Zellen horizontal ist, ist es beim Schabvorgang des ungetrockneten Verbindungsmaterials auf der oberen Oberfläche der äußeren Umfangsseitenfläche wünschenswert, dass die Druckkraft 5 N bis 10 N beträgt, der Winkel des Schabspatels 30° bis 150° beträgt und die Schabgeschwindigkeit 100 mm/s bis 200 mm/s beträgt.
Wenn der Schabvorgang des ungetrockneten Verbindungsmaterials außerdem durchgeführt wird, während der Segmentverbundkörper 10 so auf dem Ständer 502 platziert ist, dass die Erstreckungsrichtung der Zellen horizontal ist, ist es beim Schabvorgang des ungetrockneten Verbindungsmaterials auf der rechten oder linken Seitenfläche der äußeren Umfangsseitenfläche wünschenswert, dass die Druckkraft 5 N bis 15 N beträgt, der Winkel des Schabspatels 30° bis 150° beträgt und die Schabgeschwindigkeit 100 mm/s bis 200 mm/s beträgt.
Die Breite des Endes des Schabspatels 511 in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung (die Schabbreite) ist bevorzugt gleich oder länger als die maximale Breite der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Breite des Endes des Schabspatels 511 in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung (die Schabbreite) 100 % bis 120 % der maximalen Breite der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung.
Wenn eine solche Konfiguration angewandt wird, ist es durch einfaches Bewegen des Schabspatels 511 in eine Richtung möglich, den Schabvorgang auf der gesamten Oberfläche einer der äußeren Umfangsseitenflächen, der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche des Segmentverbundkörpers10 durchzuführen, was effizient ist. Es versteht sich, dass der Schabvorgang auf einer Oberfläche nur einmal oder bei unzureichender Schabung auch mehrmals durchgeführt werden kann. Außerdem können die mehrfachen Schabvorgänge in der gleichen Schabrichtung oder in verschiedenen Schabrichtungen durchgeführt werden. Es ist jedoch vorteilhaft, dass die Schabrichtungen zwei Richtungen umfassen, die orthogonal zueinander sind, da es so möglich ist, die Schabreste des Verbindungsmaterials mit einer geringeren Anzahl von Schabvorgängen zu reduzieren. Die beiden zueinander orthogonalen Richtungen können beispielsweise eine horizontale Richtung und eine vertikale Richtung sein.
Wenn jedoch die Schabbreite des Schabspatels zu lang ist, ist es tendenziell schwierig, einen teilweisen Schabvorgang durchzuführen, wenn die Schabreste lokal erzeugt werden. Daher ist es bevorzugt, dass der Schabroboter auch einen Schabspatel mit einer kurzen Schabbreite umfasst. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Schabspatel mit einer kurzen Schabbreite eine Breite seines Endes in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung aufweist, die gleich oder kürzer ist als die maximale Breite der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche jedes der säulenförmigen Wabenstruktursegmente, die den Segmentverbundkörper in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung bilden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat der Schabspatel mit einer kurzen Schabbreite eine Breite seines Endes in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung von 70% bis 100% der maximalen Breite der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche jedes der säulenförmigen Wabenstruktursegmente, die den Segmentverbundkörper in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung bilden.
8 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Schabspatelanordnung 530, die sowohl einen Schabspatel mit einer langen Schabbreite als auch einen Schabspatel mit einer kurzen Schabbreite umfasst. Die Schabspatelanordnung 530 gemäß der dargestellten Ausführungsform umfasst zwei Arten von Schabspateln, nämlich einen ersten Schabspatel 511a zum Schaben des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das an der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche herausragt, und einen zweiten Schabspatel zum Schaben des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das an der äußeren Umfangsseitenfläche herausragt. Diese beiden Arten von Spateln (511a, 511b) haben eine große Schabbreite. Außerdem umfasst der Schabspatel 511 einen dritten Schabspatel 511c, der kleiner ist als der erste Schabspatel 511a und der zweite Schabspatel 511b, und die Breite des Endes des dritten Schabspatels 511c in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung ist gleich oder kürzer als die maximale Breite der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche jedes der säulenförmigen Wabenstruktursegmente in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung. Unter dem Gesichtspunkt, dass bei Verwendung eines Spatels verhindert wird, dass die anderen Spatel die Umgebung, insbesondere den Segmentverbundkörper, berühren, ist es bevorzugt, den ersten Schabspatel 511a, den zweiten Schabspatel 511b und den dritten Schabspatel 511c so anzuordnen, dass die Schabspatel in verschiedene Richtungen herausragen, beispielsweise in Richtungen, in denen sie sich in derselben Ebene um 90° unterscheiden.
Die Schabspatelanordnung 530 gemäß der dargestellten Ausführungsform umfasst einen ersten Halteabschnitt 512a zum Halten des ersten Schabspatels 511a, einen zweiten Halteabschnitt 512b zum Halten des zweiten Schabspatels 511b, einen dritten Halteabschnitt 512c zum Halten des dritten Schabspatels 511c zum Entfernen von teilweise erzeugten Schabresten und einen Verbindungsabschnitt 518, der an dem Handgelenkteil 513 des Schabroboters 510 anzubringen ist.
Der Schabspatel zum Schaben des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das auf der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche herausragt, kann auch als Schabspatel zum Schaben des ungetrockneten Verbindungsmaterials dienen, das auf der äußeren Umfangsseitenfläche herausragt. Wenn jedoch, wie in der Schabspatelanordnung 530 gemäß der dargestellten Ausführungsform, der Schabspatel zum Schaben des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das an der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche herausragt, sich von dem Schabspatel zum Schaben des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das an der äußeren Umfangsseitenfläche herausragt, unterscheidet, besteht der Vorteil, dass eine Beschädigung der Produkte reduziert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann der erste Schabspatel 511a zum Schaben des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das an der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmige Endfläche herausragt, eine andere Gummihärte aufweisen als der zweite Schabspatel 511b zum Schaben des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das an der äußeren Umfangsseitenfläche herausragt.
Bezugnehmend auf 6 umfasst die Schabvorrichtung 500 gemäß einer Ausführungsform eine Kamera, die so konfiguriert ist, dass sie in der Lage ist, mindestens eine Oberfläche der äußeren Umfangsseitenfläche, die erste wabenförmige Endfläche und die zweite wabenförmige Endfläche des auf dem Ständer 502 platzierten Segmentverbundkörpers 10 zu erfassen. Die Position der Kamera 519 ist nicht besonders eingeschränkt, aber es ist vorteilhaft, die Kamera 519 an dem Handgelenkteil 513 anzubringen, weil es so einfach ist, die Schabreste zu erfassen. In diesem Fall kann der Schabroboter 510 so konfiguriert werden, dass er von dem Kontroller 504 so gesteuert wird, dass er einen Schabrestabschnitt des Verbindungsmaterials auf der mindestens einen Oberfläche gemäß einem vorbestimmten Standard auf der Grundlage eines von der Kamera 519 aufgenommenen Bildes der mindestens einen Oberfläche unterscheidet und einen Schabvorgang des nicht getrockneten Verbindungsmaterials in dem unterschiedenen Schabrestabschnitt unter Verwendung des dritten Schabspatels durchführt.
Bei der Betrachtung des Bildes der mindestens einen Oberfläche hat der Schabrestabschnitt des Verbindungsmaterials eine andere Farbe, wie z. B. eine andere Helligkeit, als die Bereiche ohne den Schabrestabschnitt des Verbindungsmaterials. Daher kann die Unterscheidung des Schabrestabschnitts beispielsweise einen Schritt umfassen, in dem der Kontroller das Bild der mindestens einen Oberfläche mit einem vorbestimmten Schwellenwert binarisiert und die Position des Schabrestabschnitts des Verbindungsmaterials festlegt, und einen Schritt, in dem der Kontroller den Schabroboter anweist, einen Schabvorgang unter Verwendung des dritten Schabspatels auf dem Schabrestabschnitts des Verbindungsmaterials basierend auf der Positionsinformation des Schabrestabschnitts des Verbindungsmaterials durchzuführen. Basierend auf der Anweisung führt der Schabroboter den Schabvorgang unter Verwendung des dritten Schabspatels aus.
Bezugnehmend auf 5 umfasst die Schabvorrichtung 500 gemäß einer Ausführungsform einen Draht 540 zum Abstreifen des an dem Schabspatel 511 anhaftenden Verbindungsmaterials. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist der Draht 540 über die Öffnung 544 des Drahthalters 542, der zwischen der umlaufenden Fördereinrichtung 503 und dem Sockel 515 des Schabroboters 510 angeordnet ist, eingespannt. Bezugnehmend auf 6 ist unterhalb des Drahtes 540 ein Behälter 546 zum Auffangen des abgestreiften Verbindungsmaterials vorgesehen. Das vom Schabspatel 511 abgestreifte Verbindungsmaterial fällt durch sein Eigengewicht herab und wird im Behälter 546 aufgefangen. Das aufgefangene Verbindungsmaterial kann als Verbindungsmaterial wiederverwendet werden. Um ein Austrocknen des im Behälter 546 aufgefangenen Verbindungsmaterials zu verhindern und die Wiederverwendung zu erleichtern, ist es bevorzugt, die Luft im Behälter 546 zu befeuchten. Als konkrete Methode der Befeuchtung kann ein Luftbefeuchter an den Behälter 546 angeschlossen werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Schabroboter 510 so konfiguriert werden, dass er vom Kontroller 504 so gesteuert wird, dass er einen Vorgang des Abstreifens des Schabspatels 511 am Draht 540 durchführt. Der Draht ist bevorzugt dünn, damit das abgestreifte Verbindungsmaterial nicht am Draht haftet und durch sein Eigengewicht leicht herunterfällt. Insbesondere beträgt der Durchmesser des Drahtes (bezogen auf den äquivalenten Kreisdurchmesser des Querschnitts orthogonal zur Erstreckungsrichtung des Drahtes) bevorzugt 2 mm oder weniger, und noch bevorzugter 1,5 mm oder weniger. Andererseits ist der Durchmesser des Drahtes unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit bevorzugt 0,5 mm oder mehr, und mehr bevorzugt 1 mm oder mehr. Das Material des Drahtes ist nicht eingeschränkt, sondern kann z. B. Kohlenstoffstahl oder Edelstahl sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Schabroboter 510 einen Reinigungsroboter 520 umfassen, der so konfiguriert ist, dass er in der Lage ist, eine Platzierfläche für den Segmentverbundkörper des Ständers 502 auf der umlaufenden Fördereinheit 503 abzuwischen, indem er einen Wischabschnitt 525 gegen die Platzierfläche drückt. In diesem Fall kann der Ständer 502, von dem der Segmentverbundkörper 10 abgeladen wurde, auf dem Rückweg zum Ausgangspunkt an einer vorbestimmten Reinigungsposition (d) durch den Wischabschnitt 525 abgewischt werden. Dadurch kann das am Ständer 502 anhaftende Verbindungsmaterial entfernt werden, und es kann verhindert werden, dass der als nächstes zu platzierende Segmentverbundkörper 10 mit dem Verbindungsmaterial verunreinigt wird. Wird der Segmentverbundkörper 10 auf dem mit Verbindungsmaterial verunreinigten Ständer 502 platziert, kann sich außerdem die Platzierungsposition des Segmentverbundkörpers 10 verändern. Dies kann durch Entfernen des am Ständer 502 anhaftenden Verbindungsmaterials verhindert werden. Der Wischabschnitt 525 kann z. B. aus einem Schwamm, einer Bürste, einem Schrubber oder dergleichen bestehen, ist jedoch nicht auf diese eingeschränkt. Die Länge des Wischabschnitts 525 in Längsrichtung senkrecht zur Wischrichtung ist bevorzugt länger als die Breite der Platzierfläche des Ständers 502, so dass die gesamte Platzierfläche des Ständers 502 mit einer Wischbewegung gereinigt werden kann.
Ähnlich wie der Schabroboter kann der Reinigungsroboter 520 auch aus einem Industrieroboter wie einem 6-achsigen vertikalen Gelenkroboter oder einem 7-achsigen vertikalen Gelenkroboter bestehen. Gemäß einer Ausführungsform kann der Reinigungsroboter 520 aus einem Gelenkroboter bestehen, der einen Handgelenkteil 523, an dem der Wischabschnitt 525 angebracht ist, und einen Arm 524 umfasst, wobei der Handgelenkteil 523 am Ende des Arms 524 angebracht ist. Beim Reinigungsroboter 520 können durch Steuern der Haltung des Handgelenkteils 523 und des Arms 524 die Koordinate, an der sich der Wischabschnitt 525 befindet, die Druckkraft des Wischabschnitts 525 gegen die Platzierfläche des Ständers 502 und die Bewegungsgeschwindigkeit des Wischabschnitts 525 durch den Kontroller 504 gesteuert werden.
Bezugszeichenliste

10: Segmentverbundkörper
13: Äußere Umfangsseitenfläche
14: Erste wabenförmige Endfläche
16: Zweite wabenförmige Endfläche
17: Verbindungsmaterial
18: Äußere Umfangswand
20: Segmentverbundkörper
100: Säulenförmiges Wabenstruktursegment
102: Seitenfläche
104: Erste wabenförmige Endfläche
106: Zweite wabenförmige Endfläche
108: Erste Zelle
110: Zweite Zelle
112: Trennwand
500: Schabvorrichtung
502: Ständer
503: Umlaufende Fördereinheit
504: Kontroller
505: Druckeinheit
506: Druckabschnitt
507: Hubzylinder
510: Schabroboter
511 (511a, 511b, 511c): Schabspatel
512 (512a, 512b, 512c): Halteabschnitt
513: Handgelenkteil
514 (514a, 514b): Arm
515: Sockel
516: Basis
517: Befestigungswerkzeug
518: Verbindungsabschnitt
519: Kamera
520: Reinigungsroboter
523: Handgelenkteil
524: Arm
525: Wischabschnitt
530: Schabspatelanordnung
540: Draht
542: Drahthalter
544: Öffnung
546: Behälter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2004291270 [0003]
JP 2005154202 [0003]
JP 2010214781 [0003]

Claims

Schabvorrichtung für ein ungetrocknetes Verbindungsmaterial, das aus einem Segmentverbundkörper herausragt, in dem Seitenflächen einer Vielzahl von säulenförmigen Wabenstruktursegmenten über das ungetrocknete Verbindungsmaterial verbunden sind, wobei der Segmentverbundkörper eine äußere Umfangsseitenfläche, eine erste wabenförmige Endfläche und eine zweite wabenförmige Endfläche aufweist, die an der gegenüberliegenden Seite der ersten wabenförmigen Endfläche angeordnet ist, wobei die Schabvorrichtung umfasst: einen Ständer zum Platzieren des Segmentverbundkörpers; einen Kontroller; und einen Schabroboter, der mindestens einen Schabspatel umfasst, der so konfiguriert ist, dass er in mindestens einer Schabrichtung entlang mindestens einer Oberfläche der äußeren Umfangsseitenfläche, der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche bewegbar ist, während er gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird, wobei der Schabroboter so konfiguriert ist, dass: - die Druckkraft des Schabspatels gegen die mindestens eine Oberfläche, - der Winkel, der durch den Schabspatel und die mindestens eine Oberfläche gebildet wird, wenn der Schabspatel gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird, und - die Geschwindigkeit, mit der der Schabspatel in der mindestens einen Schabrichtung entlang der mindestens einen Oberfläche bewegt wird, während er gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird, von dem Kontroller gesteuert werden können.
Schabvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Druckkraft 5 N bis 40 N, der Winkel 30° bis 150° und die Geschwindigkeit 100 mm/sec bis 500 mm/sec beträgt.
Schabvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Schabspatel aus einem Gummi mit einer Shorehärte von 20 A bis 90 A hergestellt ist.
Schabvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schabspatel eine Dicke von 2 mm bis 5 mm aufweist.
Schabvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schabroboter einen Halteabschnitt zur Befestigung des Schabspatels aufweist und der Schabspatel aus dem Halteabschnitt rechteckig plattenförmig herausragt.
Schabevorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Schabspatel 40 mm bis 80 mm aus dem Halteabschnitt herausragt.
Schabvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schabroboter in der Lage ist, den Schabspatel in der Schabrichtung so zu bewegen, dass sich das Ende des Schabspatels in einer Richtung senkrecht zur Schabrichtung erstreckt.
Schabvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Breite des Endes des Schabspatels in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung gleich oder länger ist als die maximale Breite der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung.
Schabvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Schabspatel einen ersten Schabspatel zum Schaben des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das an der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche herausragt, und einen zweiten Schabspatel zum Schaben des ungetrockneten Verbindungsmaterials, das an der äußeren Umfangsseitenfläche herausragt, aufweist.
Schabvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der Schabspatel einen dritten Schabspatel umfasst, der kleiner ist als sowohl der erste Schabspatel als auch der zweite Schabspatel, und die Breite des Endes des dritten Schabspatels in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung gleich oder kürzer ist als die maximale Breite der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche jedes der säulenförmigen Wabenstruktursegmente in der Richtung senkrecht zur Schabrichtung.
Schabvorrichtung gemäß Anspruch 10, außerdem umfassend eine Kamera, die so konfiguriert ist, dass sie in der Lage ist, mindestens eine Oberfläche der äußeren Umfangsseitenfläche, die erste wabenförmige Endfläche und die zweite wabenförmige Endfläche des auf dem Ständer platzierten Segmentverbundkörpers zu erfassen, wobei der Schabroboter durch den Kontroller so gesteuert werden kann, dass er einen Schabrestabschnitt des Verbindungsmaterials auf der mindestens einen Oberfläche gemäß einem vorbestimmten Standard auf der Grundlage eines von der Kamera aufgenommenen Bildes der mindestens einen Oberfläche unterscheidet, und einen Schabvorgang des ungetrockneten Verbindungsmaterials in dem unterschiedenen Schabrestabschnitt unter Verwendung des dritten Schabspatels durchführt.
Schabvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Schabroboter ein Gelenkroboter ist, der ein Handgelenkteil zum Anbringen des Schabspatels und einen Arm umfasst, wobei das Handgelenkteil am Ende des Arms angebracht ist, und der Schabroboter so konfiguriert ist, dass durch Steuern der Haltung des Handgelenkteils und des Arms die Koordinate, an der sich der Schabspatel befindet, die Druckkraft, der Winkel und die Geschwindigkeit durch den Kontroller gesteuert werden können.
Schabvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, außerdem umfassend einen Draht zum Abstreifen des am Schabspatel anhaftenden Verbindungsmaterials, wobei der Schabroboter von dem Kontroller so gesteuert werden kann, dass er einen Vorgang des Abstreifens des Schabspatels an dem Draht durchführt.
Schabvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Ständer so konfiguriert ist, dass er drehbar ist.
Schabvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die mindestens eine Schabrichtung zwei zueinander orthogonale Richtungen umfasst.
Schabvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, außerdem umfassend eine umlaufende Fördereinrichtung zum Transport des Ständers.
Schabvorrichtung nach Anspruch 16, außerdem umfassend einen Reinigungsroboter mit einem Wischabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er die Platzierfläche des Ständers auf der umlaufenden Fördereinrichtung abwischen kann, indem er den Wischabschnitt gegen die Platzierfläche drückt.
Verfahren zur Herstellung eines Segmentverbundkörpers, umfassend: einen Schritt des Platzierens eines Segmentverbundkörpers, in dem Seitenflächen einer Vielzahl von säulenförmigen Wabenstruktursegmenten über ein ungetrocknetes Verbindungsmaterial verbunden sind, wobei der Segmentverbundkörper eine äußere Umfangsseitenfläche, eine erste wabenförmige Endfläche und eine zweite wabenförmige Endfläche aufweist, die an der gegenüberliegenden Seite der ersten wabenförmigen Endfläche angeordnet ist, auf dem Ständer; einen Schritt des Schabens des aus dem Segmentverbundkörper herausragenden ungetrockneten Verbindungsmaterials unter Verwendung der Schabvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, um die Druckkraft des Schabspatels gegen mindestens eine Oberfläche der äußeren Umfangsseitenfläche, der ersten wabenförmigen Endfläche und der zweiten wabenförmigen Endfläche des auf dem Ständer platzierten Segmentverbundkörpers, einen Winkel, der durch den Schabspatel und die mindestens eine Oberfläche gebildet wird, wenn der Schabspatel gegen die mindestens eine Oberfläche gedrückt wird, und eine Geschwindigkeit, mit der der Schabspatel in der mindestens einen Schabrichtung entlang der mindestens einen Oberfläche bewegt wird, während er gegen die mindestens eine Oberfläche unter vorbestimmten Bedingungen gedrückt wird, zu steuern; und einen Schritt des Trocknens des ungetrockneten Verbindungsmaterials nach dem Schritt des Schabens des Verbindungsmaterials.