-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1. Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP-A-665 365 bekannt.
-
Abgasbehandlungsvorrichtungen
sind Teil einer Fahrzeugabgasanlage, die das von einem Fahrzeugmotor
produzierte Abgas reinigt und dämpft.
Die Abgasbehandlungsvorrichtungen weisen üblicherweise ein Substrat oder
einen Gegenstand auf, der mit einem Metallblech ummantelt ist. Die Größe und die
Kontur der Abgasbehandlungsvorrichtungen hängt zum großen Teil von dem für die Abgasbehandlungsvorrichtung
in der Fahrzeugabgasanlage auf der Unterseite des Fahrzeugs verfügbaren Raum
ab.
-
Die
europäische
Patentanmeldung Nr. 0665365 offenbart eine Vorrichtung zur Vereinigung eines
Körpers
einer Abgasbehandlungsvorrichtung mit einem Gehäuse. Die Vorrichtung weist
mehrere Aktuatoren auf, die mit mehreren entsprechenden Formteilen
verbunden sind, welche das Gehäuse
um den Körper
biegen.
-
Erfindungsgemäß ist eine
Maschine vorgesehen, um eine Hülle
um einen Gegenstand zu spannen, der eine Außenfläche aufweist, die eine gewölbte Kontur
definiert, wie in Anspruch 1 hiervon dargelegt.
-
Zusätzliche
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann nach
Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
ersichtlich werden, die als Beispiele für die, wie derzeit angenommen
wird, beste Art und Weise zur Ausführung der Erfindung dienen.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
detaillierte Beschreibung bezieht sich insbesondere auf die beigefügten Figuren.
Darin zeigen:
-
1 eine
perspektivische Explosionsansicht einer Ummantelungsmaschine und
eines Abgasbehandlungsvorrichtungskörpers, der eine Außenhülle aufweist,
die lose um ein Substrat und eine Matte gehüllt ist, wobei die Ummantelungsmaschine voneinander
beabstandete Klemmbacken und eine „hufeisenförmige" Bandeinheit aufweist, die so positioniert
ist, daß sie
sich zwischen den voneinander beabstandeten Klemmbacken erstreckt
und so ausgebildet ist, daß sie
einen Ummantelungsbereich definiert, der so bemessen ist, daß er den
Körper
der Abgasbehandlungsvorrichtung aufnimmt, so daß der Körper während eines Schweißvorgangs
am Körper in
der Ummantelungsmaschine eingespannt werden kann, wobei die Bandeinheit
eine Abstandshalterbefestigung, eine Wand und Abstandshalter aufweist, die
zwischen der Wand und der Abstandshalterbefestigung positioniert
und so bemessen sind, daß sie ein
Zusammenpassen des Ummantelungsbereichs mit der Größe und Form
des Körpers
der Abgasbehandlungsvorrichtung bewirken;
-
2 eine
andere perspektivische Ansicht der Ummantelungsmaschine aus 1 vor
dem Einsetzen eines Körpers
einer Abgasbehandlungsvorrichtung in den in der Ummantelungsmaschine
ausgebildeten Ummantelungsbereich;
-
3 eine
perspektivische Ansicht eines Abschnitts der hufeisenförmigen Bandeinheit
und eines Abschnitts der die Bandeinheit stützenden, voneinander beabstandeten
Klemmbacken;
-
4 eine
Seitenaufrißansicht
der Ummantelungsmaschine aus den 1 und 2,
die den Körper
der Abgasbehandlungsvorrichtung zeigt, der in einem durch die Bandeinheit
definierten Ummantelungsbereich und zwischen den voneinander beabstandeten
Klemmbacken positioniert ist, während
die Außenhülle vor
dem Einspannen des Körpers
der Abgasbehandlungsvorrichtung in den Ummantelungsbereich lose
um das Substrat gehüllt
ist;
-
5 eine
Draufsicht mit weggeschnittenen Abschnitten des Körpers der
Abgasbehandlungsvorrichtung, der in der Bandeinheit und zwischen
den voneinander beabstandeten Klemmbacken positioniert ist, die
eine Abgasbehandlungsvorrichtungskörper-Positioniervorrichtung
zeigt, die in der Ummantelungsmaschine enthalten und so ausgebildet
ist, daß sie
den Körper
der Abgasbehandlungsvorrichtung richtig in dem in der Ummantelungsmaschine
ausgebildeten Ummantelungsbereich positioniert;
-
6 eine
zu 4 ähnliche
Seitenaufrißansicht,
die die voneinander beabstandeten Klemmbacken in einer zusammengedrückten Stellung
zeigt, so daß die
Bandeinheit die Außenhülle um die
Matte und das Substrat spannt und hüllt, wobei ein Mechanismus
auf die Außenhülle herabschwingt,
um die Enden der Außenhülle in einer
festen Stellung zu halten, und eine Schweißvorrichtung die Enden der
Außenhülle aneinanderkoppelt,
wobei der Abstandshalter und die Wand in der zusammengedrückten Stellung
eine Kontur aufweisen, die im wesentlichen identisch zur Kontur
des Körpers
der Abgasbehandlungsvorrichtung ist;
-
7 eine
Draufsicht mit weggeschnittenen Abschnitten, die den Körper der
Abgasbehandlungsvorrichtung zeigt, der ausgestoßen oder aus dem durch die
Bandeinheit definierten Ummantelungsbereich heraus- und auf eine
Ablage geschoben wird;
-
8 eine
Seitenaufrißansicht
einer anderen Bandeinheit, die einen Satz von Abstandshaltern aufweist,
die unterschiedlich geformt und bemessen sind als die in den 1, 2, 4 und 6 gezeigten
Abstandshalter, wobei die Bandeinheit an die voneinander beabstandeten
Klemmbacken gekoppelt und so angeordnet ist, daß sie einen Körper einer Abgasbehandlungsvorrichtung,
der im Ummantelungsbereich der Ummantelungsmaschine aufgenommen
wird, umspannt, wobei die Bandeinheit Abstandshalter aufweist, die
so bemessen sind, daß sie in
der zusammengedrückten
Stellung eine Kontur haben, die im wesentlichen identisch zu der
Kontur des von der Ummantelungsmaschine eingespannten Körpers der
Abgasbehandlungsvorrichtung ist;
-
9 eine
Seitenaufrißansicht
mit weggeschnittenen Abschnitten einer Abgasbehandlungsvorrichtung,
die einen Abgasbehandlungsvorrichtungskörper und voneinander beabstandete
erste und zweite Endkappen (in Durchsicht) aufweist, die so positioniert
sind, daß sie
an eine Innenfläche
der Hülle
anstoßen;
-
10 eine
Seitenaufrißansicht
einer alternativen Ausführungsform
einer Ummantelungsmaschine und eines Körpers einer Abgasbehandlungsvorrichtung,
der so positioniert ist, daß er
zwischen den voneinander beabstandeten Klemmbacken der Ummantelungsmaschine
liegt;
-
11 eine
perspektivische Ansicht des Körpers
der Abgasbehandlungsvorrichtung, der so positioniert ist, daß er in
der Ummantelungsmaschine von 10 liegt,
die den Körper
der Abgasbehandlungsvorrichtung zeigt, der eine Außenhülle aufweist, die
lose um eine Matte und ein Substrat gehüllt ist, wobei die Außenhülle voneinander
beabstandete Enden aufweist, und eines der Enden der Außenhülle eine
erhöhte
Lippe aufweist; und
-
12 eine
zu 10 ähnliche
Seitenaufrißansicht,
die die voneinander beabstandeten Klemmbacken, die geschlossen sind,
um die Außenhülle so um
die Matte und das Substrat zu spannen, daß die erhöhte Lippe der Außenhülle das
andere Ende der Außenhülle überlappt,
einen Mechanismus, der an einem Ende der Außenhülle angreift und an die erhöhte Lippe
der Außenhülle anstößt, und
eine Schweißvorrichtung
zeigt, die die Enden der Außenhülle koppelt.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Es
ist eine Ummantelungsmaschine vorgesehen, um eine Hülle um einen
Gegenstand zu spannen, um die Hülle
um den Gegenstand zu drücken und
zu befestigen. Die Ummantelungsmaschine kann Hüllen um Gegenstände verschiedener
Konturen und Größen spannen.
Die Ummantelungsmaschine weist eine den Gegenstand einspannende Abstandshalterbefestigung
und einen Abstandshalter auf, der so zwischen dem Gegenstand und
der Abstandshalterbefestigung positioniert ist, daß er die Abstandshalterbefestigung
in einer gewählten
Entfernung vom Gegenstand positioniert. Der Abstandshalter weist
eine dem Gegenstand zugewandte Oberfläche auf, die eine der Kontur
des einzuspannenden Gegenstandes im wesentlichen ähnliche
Kontur hat.
-
In
den 1–12 ist
der Gegenstand ein Körper
einer Abgasbehandlungsvorrichtung, der in einer Fahrzeugabgasanlage
(nicht gezeigt) verwendet wird. Die äußere Größe und Kontur des Körpers der
Abgasbehandlungsvorrichtung variiert in Abhängigkeit vom speziellen Fahrzeug,
für das
der Körper der
Abgasbehandlungsvorrichtung vorgesehen ist, da Körper von Abgasbehandlungsvorrichtungen
an die Konfiguration der Bodenwanne des Fahrzeugs angepaßt werden
müssen.
Der in der Ummantelungsmaschine verwendete Abstandshalter wird so ausgewählt, daß er mit
der Größe und äußeren Kontur
des speziellen herzustellenden Körpers
der Abgasbehandlungsvorrichtung zusammenpaßt.
-
Eine
Ummantelungsmaschine 10, die verwendet wird, um einen Körper 12 einer
Abgasbehandlungsvorrichtung einzuspannen, so daß der Körper 12 geschweißt oder
auf andere Weise fertiggestellt werden kann, ist zum Beispiel in
den 1 und 2 gezeigt. Die Ummantelungsmaschine 10 weist eine
erste und eine zweite Klemmbacke 14, 16 und eine
Bandeinheit 18 auf, die sich zwischen den Klemmbacken 14, 16 erstreckt.
Die Bandeinheit 18 weist eine sich zwischen den Klemmbacken 14, 16 erstreckende
Abstandshalterbefestigung 20, eine sich zwischen den Klemmbacken 14, 16 erstreckende
Wand 24 und einen mit der Abstandshalterbefestigung 20 gekoppelten
Abstandshalter 22 auf. Die Abstandshalterbefestigung 20 und
die Wand 24 definieren einen Abstandshalterbehälterbereich 23,
und der Abstandshalter 22 ist so positioniert, daß er zwischen der
Abstandshalterbefestigung 20 und der Wand 24 im
Abstandshalterbehälterbereich 23 liegt.
Die Bandeinheit 18 definiert einen Ummantelungsbereich 26, in
dem ein teilweise fertiggestellter Körper 12 einer Abgasbehandlungsvorrichtung
positioniert wird, wenn der Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung eingespannt wird. Ein teilweise fertiggestellter Körper 12 einer
Abgasbehandlungsvorrichtung vor dem Einsetzen des Körpers 12 in
einer Richtung 13 in den Ummantelungsbereich 26 ist
zum Beispiel in 1 gezeigt.
-
Bevor
der Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung im Ummantelungsbereich 26 der
Ummantelungsmaschine 10 plaziert wird, muß der Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung teilweise zusammengebaut werden. Der
Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung weist ein wabenförmiges Keramiksubstrat 28,
einen Träger
oder eine Verankerungsmatte 30, die um das Substrat 28 gehüllt ist, und
eine Außenhülle 32 auf.
Das Substrat 28 kann ein einzelner Block sein, oder es
kann in Form von zwei oder mehr separaten Blöcken oder Einheiten ausgeführt sein,
die axial zusammen oder axial voneinander beabstandet angeordnet
sein können.
Die Matte 30 ist aus einem anschwellenden Material oder einem
anderen geeigneten Material hergestellt.
-
Das
Substrat 28 und die Matte 30 werden mittels irgendeines
geeigneten Verfahrens in der Außenhülle 32 positioniert.
Die Hülle 32 liegt
in einer losen, seitlich offenen Form vor, so daß das Substrat 28 und
die Matte 30 in die Hülle 32 eingeschoben werden
können.
Die Hülle 32 weist
ein erstes und ein zweites Ende 34, 36 auf, die
voneinander beabstandet sind. Das erste Ende 34 ist, verglichen
mit dem zweiten Ende 36, nach oben aufgeweitet, wie in 1 gezeigt
ist. Die lose Hülle 32 kann
durch Biegen eines insgesamt flachen Metallblechs ausgebildet werden.
-
Sobald
das Substrat 28 und die Matte 30 in der Ummantelung 32 positioniert
sind, werden das Substrat 28, die Matte 30 und
die Hülle 32 zusammen als „Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung" bezeichnet.
Der Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung wird in der Ummantelungsmaschine 10 plaziert,
um die Hülle 32 um
das Substrat 28 und die Matte 30 zu drücken und
zu hüllen,
und um die Hülle 32 so
festzuhalten, daß sie
geschweißt
oder auf andere Weise fertiggestellt werden kann.
-
Die
Bandeinheit 18 ist aus Metall (z. B. Stahl) hergestellt
und in einer insgesamt kreisförmigen
Konfiguration angeordnet. Die Bandeinheit 18 weist voneinander
beabstandete Enden 38, 40 auf, die voneinander
abgewandt sind, so daß sie
einen Spalt 42 definieren, wie zum Beispiel in 1 gezeigt
ist. Jede der Klemmbacken 14, 16 hat Spitzen oder
Nasen 44, um die die Enden 38, 40 der
Bandeinheit 18 laufen, und an welchen die Enden 38, 40 durch
Bolzen 60 an einer oberen Oberfläche jeder Klemmbacke 14, 16 befestigt
sind. Der Begriff „Band", wie er in dieser
Anmeldung verwendet wird, soll breit interpretiert werden und umfaßt jegliche
geeignete(n) Vorrichtungen) oder Teile) zum Halten oder Umgreifen
der Blechhülle.
Zum Beispiel kann das Band durch eine flexible (oder biegsame) Wand
oder dünne
Platte oder durch mehrere einzelne parallele Fasern oder durch ein Gewebe
oder eine Kette gebildet sein. Das Band kann zum Beispiel ein Streifen,
eine Platte oder eine Schleife sein, um Gegenstände miteinander zu verbinden
oder ein Objekt in einer Stellung einzuspannen.
-
Der
Abstandshalter 22 weist mehrere langgestreckte Abstandshalterteile 46 auf,
die durch Muttern und Schraubenbolzen 48 an der Abstandshalterbefestigung 20 befestigt
sind. Jedes der langgestreckten Abstandshalterteile 46 weist
eine der Wand 24 zugewandte Innenfläche 52, ein spitzes äußeres Ende
oder eine Oberfläche 54,
die an der Abstandshalterbefestigung 20 angreift, und eine
Seitenfläche 56 auf.
Jede geeignete Befestigungsvorrichtung oder jedes Verbindungsstück kann
verwendet werden, um die langgestreckten Teile 46 an der
Abstandshalterbefestigung 20 zu befestigen. Zu derartigen
Verbindungsstücken
können
zum Beispiel Klammern, Verbindungselemente mit Schraubengewinde,
Nasen und Gleitkanäle
gehören.
-
Der
Abstandshalter 22 ermöglicht
es, daß die Ummantelungsmaschine 10 Hüllen 32 mit
einer von der Kontur der Abstandshalterbefestigung 20 verschiedenen
Kontur eng und sorgfältig
festzieht und spannt. Zum Beispiel ist in den veranschaulichten Ausführungsbeispielen
die Abstandshalterbefestigung 20 kreisförmig oder beinahe kreisförmig geformt,
wie in den 1–4 und 6 gezeigt
ist. Der Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung, der von der Ummantelungsmaschine 10 eingespannt werden
soll, ist insgesamt oval oder nicht-kreisförmig, wie zum Beispiel in den 1, 4 und 6 gezeigt
ist. Die Innenfläche 52 der
Abstandshalterteile 46 weist eine ovale Kontur zum Aufnehmen
und Festziehen des Körpers 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung auf, die in 2 veranschaulicht
ist.
-
Es
ist nicht nötig,
verschiedene Ummantelungsmaschinen 10 vorzusehen, um jede
Art, Form und Kontur des Körpers 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung herzustellen, da eine andere Art, Form und
Kontur des Abstandshalters 22 in der Ummantelungsmaschine 10 verwendet
werden kann, um die Bandeinheit 18 in Größe und Form
an einen speziellen, in der Bandeinheit 18 einzuspannenden
Körper 12 einer
Abgasbehandlungsvorrichtung anzupassen. Ferner wird durch den Abstandshalter 22 vermieden, daß für jede Form
von Abgasbehandlungsvorrichtung eine speziell geformte Abstandshaltereinheit entwickelt
werden muß.
Die Abstandshalterbefestigung 20 kann eine Standardform
haben, zum Beispiel eine kreisförmige
oder beinahe kreisförmige Form,
und durch den Abstandshalter 22 an die Form des Körpers 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung angepaßt werden.
-
Die
Wand 24 ist so positioniert, daß sie an die Innenfläche 52 der
langgestreckten Abstandshalterteile 46 angrenzt. Die Wand 24 ist
aus Metall (z. B. Stahl) hergestellt und mit der Abstandshalterbefestigung 20 gekoppelt.
Die Abstandshalterbefestigung 20 und die Wand 24 weisen
voneinander beabstandete Enden 58, 59 auf, die
sich über
die Spitzen der Klemmbacken 14, 16 wickeln und
durch Bolzen 60 mit den Klemmbacken 14, 16 gekoppelt
sind.
-
Die
Wand 24 dient der Glättung
der Kontur des auf den Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung ausgeübten Kontaktdrucks, wenn die
langgestreckten Abstandshalterteile 46 über den Körper 12 der Abgasbehandlungsvorrichtung
keine kontinuierliche Druckoberfläche bilden. Größenvariationen in
einem speziellen Substrat 28 und einer speziellen Matte 30 können eine
Variation in der Größe der Hülle 32 zur
Folge haben, und die Abstandshalter 46 können um
einen kleinen Abstand voneinander beabstandet sein, um eine derartige
Größenvariation um
eine durchschnittliche Größe zuzulassen.
Außerdem
weist die Bandeinheit 18 Bereiche 62 auf, in denen aufgrund
des kleinen zwischen der Abstandshalterbefestigung 20 und
der Wand 24 verfügbaren Raums
kein Abstandshalter 46 zwischen der Abstandshalterbefestigung 20 und
der Wand 24 positioniert ist. In diesen Bereichen 62 stellt
die Wand 24 sicher, daß ein
gleichmäßiger Druck
auf den Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung ausgeübt wird. Die Wand 24 dient
außerdem
zur Reduzierung der Abnutzung des Abstandshalters 22 und
zur Reduzierung der Belastung der Abstandshalterbefestigung 20.
Ein kleiner Abstandshalter kann in diesen Bereichen 62 verwendet
werden. Die Wand 24 kann entfernt werden, so daß der Abstandshalter 22 sich
direkt gegen die Hülle 32 stützt.
-
Der
Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung wird in den durch die Bandeinheit 18 definierten
Ummantelungsbereich 26 geschoben, wenn die Klemmbacken 14, 16 in
einer voneinander beabstandeten Stellung sind, so daß die Bandeinheit 18 gelöst ist,
wie zum Beispiel in den 4 und 5 gezeigt
ist. Die Ummantelungsmaschine 10 weist ferner eine Abgasbehandlungsvorrichtungskörper-Positioniervorrichtung 64 auf,
die den Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung richtig im Ummantelungsbereich 26 positioniert.
Die Abgasbehandlungsvorrichtungskörper-Positioniervorrichtung 64 weist einen
Arm 66 und Anschläge 68, 70, 72 auf.
Der Arm 66 wirkt mit den Anschlägen 68, 70, 72 zusammen, um
den Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung richtig im Ummantelungsbereich 26 und
das Substrat 28 richtig relativ zur Außenhülle 32 zu positionieren.
-
Nachdem
der Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung im Ummantelungsbereich 26 der Ummantelungsmaschine 10 positioniert
ist, schwingt der Arm 66 in einer Richtung 74 um eine Achse 76, so
daß der
Arm 66 an den Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung anstößt. Der
Arm 66 wirkt mit den Anschlägen 68, 70, 72 zusammen,
um den Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung richtig im Ummantelungsbereich 26 der
Ummantelungsmaschine 10 und das Substrat 28 relativ
zur Außenhülle 32 zu
positionieren. Die Anschläge 68, 70 sind
an einer beweglichen Platte 78 befestigt und greifen, wie in
-
5 gezeigt
ist, an der Außenhülle 32 an. Der
Anschlag 72 ist relativ zu den Anschlägen 68, 70 beweglich
und greift am Substrat 28 an. Der Arm 66 weist
eine flache Platte 80 und einen an die flache Platte 80 gekoppelten
und relativ zu dieser beweglichen Anschlag 82 auf. Der
Anschlag 82 des Arms 66 greift am Substrat 28 und
die flache Platte 80 greift an der Außenhülle 32 an.
-
Die
Anschläge 68, 70, 72, 82 und
die flache Platte 80 positionieren das Substrat 28 so
innerhalb der Außenhülle 32,
daß Kanten 84 des
Substrats 28 um einen spezifizierten Abstand von Kanten 86 der Außenhülle 32 beabstandet
sind. Die bewegliche Platte 78 ist beweglich, um sich Abgasbehandlungsvorrichtungskörpern 12 verschiedener
Größen anzupassen.
Die Anschläge 68, 70 und
die flache Platte 80, die an der Außenhülle 32 angreifen,
sind aus einem metallischen Material hergestellt und die Anschläge 72, 82,
die am Substrat 28 angreifen, sind aus einem Nylonmaterial
hergestellt. Die Anschläge und
die flache Platte können
aus einer beliebigen Materialart hergestellt sein, die die Außenhülle oder das
Substrat nicht beschädigt.
-
Nachdem
der Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung richtig im Ummantelungsbereich 26 der
Ummantelungsmaschine 10 positioniert ist, bewegen sich
die Klemmbacken 14, 16 aufeinander zu, so daß die Bandeinheit 18 aus
einer gelösten
Stellung in eine festgezogene Stellung übergeht, um den Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung, wie in 6 gezeigt,
einzuspannen. Wenn die Bandeinheit 18 festgezogen wird,
wird die Außenhülle 32 umfangsmäßig zusammengedrückt, so
daß das
aufgeweitete Ende 34 der Außenhülle 32 das gegenüberliegende
Ende 36 der Außenhülle 32 überlappt
und die Außenhülle 32 eng
um das Substrat 28 gehüllt wird.
-
Die
Ummantelungsmaschine 10 weist ferner einen Mechanismus 88 auf,
der am aufgeweiteten Ende 34 angreift, um das aufgeweitete
Ende 34 auf das andere Ende 36 der Hülle 32 zu
halten, wie in den 1, 2 und 6 gezeigt
ist. Der Mechanismus 88 greift am aufgeweiteten Ende 34 an,
nachdem das aufgeweitete Ende 34 der Hülle 32 das andere
Ende 36 der Hülle 32 überlappt.
Der Mechanismus 88 bewegt sich aus der in punktierten Linien
gezeigten Stellung in die in durchgezogenen Linien gezeigte Stellung,
um das aufgeweitete Ende 34 wie in 6 gezeigt
anzugreifen.
-
Die
Ummantelungsmaschine 10 weist ferner eine Schweißvorrichtung 90 auf,
wie in den 1, 2 und 6 gezeigt
ist. Sobald das aufgeweitete Ende 34 sicher gegen das andere
Ende 36 der Hülle 32 gehalten
ist, verbindet die Schweißvorrichtung 90 die
Enden 34, 36 der Hülle 32, um einen eng
gehüllten
Körper 12 einer
Abgasbehandlungsvorrichtung bereitzustellen.
-
Die
Klemmbacken 14, 16 werden durch Hebel 92 bzw. 94 betrieben,
die durch Schwenkgelenke 96 befestigt sind. Die Hebel 92, 94 werden
durch einen Hydraulikzylinder 98 angetrieben. Druckfluid wird
dem Hydraulikzylinder 98 durch einen hydraulischen Steuerkreis 110 zugeführt, der
ein Steuerventil 112, einen Drucksensor 114 und
einen Behälter 116 aufweist,
wie in 4 gezeigt ist. Das Fluid wird dem Kreis 110 aus
einer Druckfluidquelle 118, zum Beispiel einer Hydraulikkraftversorgungseinheit
(Behälter
und Pumpe), zugeführt.
Die Klemmbacken 14, 16, die Hebel 92, 94,
der Hydraulikzylinder 98 und der hydraulische Steuerkreis 110 weisen
einen Aktuator auf, der die Bandeinheit 18 zwischen einer
gelösten Stellung
und einer festgezogenen Stellung bewegt. Die Klemmbacken können durch
jeden geeigneten Antrieb oder Kraftmechanismus betrieben werden, zu
denen beispielsweise ein Pneumatikzylinder gehört.
-
Wenn
die Klemmbacken 14, 16 sich in der in 6 gezeigten
zusammengedrückten
Stellung befinden, hat die Außenfläche 54 der
Abstandshalterteile 46 eine kreisförmige oder beinahe kreisförmige Kontur,
um mit der Kontur der Abstandshalterbefestigung 20 zusammenzupassen,
und die Innenfläche 52 der
Abstandshalterteile 46 hat eine Kontur, die mit der Querschnittsform
oder Kontur des Abgasbehandlungsvorrichtungskörpers 12 zusammenpaßt, der durch
die Ummantelungsmaschine 10 umhüllt oder eingespannt werden
soll. Der Abstandshalter 22 stellt sicher, daß während des
Festziehens oder Spannens ein angemessener Oberflächenkontaktdruck
auf die Hülle 32 ausgeübt wird,
damit sie sich an die Form des Substrats 28 anpaßt. Der
Abstandshalter 22 ist so ausgebildet, daß er eine
im wesentlichen radial einwärts gerichtete
Kraft von der kreisförmigen
oder beinahe kreisförmigen
Abstandshalterbefestigung 20 auf die Hülle 32 ausübt. Der
Abstandshalter 22 kann aus einem beliebigen geeigneten
Material hergestellt werden, das dem Spanndruck ohne Verdrehung standhalten
kann. Zum Beispiel kann der Abstandshalter aus einer Messing/Bronze-Legierung
hergestellt und unter Verwendung einer computergestützten Konstruktionsvorrichtung
maschinell bearbeitet oder elektronisch geformt werden.
-
Indem
man einfach einen Abstandshalter 22 mit der richtigen Kontur
verwendet, die mit der Kontur des Substrats 28 zusammenpaßt, läßt sich
jede Querschnittsform des Substrats 28 aufnehmen. Der Abstandshalter 22 kann
individuell oder getrennt von der Abstandshalterbefestigung 20 und
der Wand 24 ausgetauscht werden (wobei die Abstandshalterbefestigung 20 und
die Wand 24 an Ort und Stelle verbleiben), oder es könnte eine
komplette Bandeinheit 18 ausgetauscht werden. Somit können verschiedene
Bandeinheiten 18 für
verschiedene Abgasbehandlungsvorrichtungskörper 12 mit Substraten 28 mit
unterschiedlichem Querschnitt oder unterschiedlicher Kontur vorgesehen
sein. Um die Herstellung eines Loses von Abgasbehandlungsvorrichtungskörpern 12 irgendeines
bestimmten Typs zu starten, ist es eine einfache Angelegenheit,
die geeignete Bandeinheit 18 oder den Abstandshalter 22 in
der Ummantelungsmaschine 10 einzubauen. Die Klemmbacken 14, 16 können ebenfalls
mit der Bandeinheit 18 ausgetauscht werden, um sich an
Abgasbehandlungsvorrichtungskörper 12 von
verschiedener Größe und Kontur
anzupassen. Falls eine oder beide Klemmbacken 14, 16 mit
der Bandeinheit 18 ausgetauscht werden, um sich an Abgasbehandlungsvorrichtungskörper 12 von
verschiedener Größe und Kontur
anzupassen, dann werden die Klemmbacken 14, 16 als Teil
der Bandeinheit 18 betrachtet.
-
Die
Ummantelungsmaschine 10 kann so betrieben werden, daß sie die
Hülle 32 entweder
zu einer festgelegten Größe oder
zu einem festgelegten Druck festzieht. Es wird vorgezogen, die Hülle 32 zu einem
festgelegten Druck festzuziehen und somit eine gesteuerte Kompressionskraft
auf die Matte 30 und des Substrat 28 zu erreichen.
Die gesteuerte Kompressionskraft stellt sicher, daß die Matte 30 unter
optimalen Bedingungen befestigt wird, so daß sie ihren Zweck erfüllt, das
Substrat 28 sicher zu halten, um zu verhindern, daß das Substrat 28 sich
bewegt, aber ohne das Substrat 28 zu zerbrechen, und die Umfangsperipherie
des Substrates 28 abzudichten. Die Hülle 32 muß einen
festen, gesteuerten Preßsitz um
das Substrat 28 und die Matte 30 haben, um sicherzustellen,
daß das
Substrat 28 um den Umfang des Substrats 28 sicher,
ohne Leckagen, in Stellung gehalten wird, und um sicherzustellen,
daß das
Substrat 28 sich im Gebrauch unter den Wirkungen von axialem
Fließdruck
und mechanischer Schwingung und Schlägen nicht bewegt.
-
Um
die Hülle 32 zu
einem gesteuerten Druck festzuziehen, wird das Ventil 112 geöffnet, bis
der vom Sensor 114 erfaßte Hydraulikdruck einen vorbestimmten
Wert erreicht, der dem gewünschten Spanndruck
der Hülle 32 entspricht.
Dieser vorbestimmte Hydraulikdruck kann einfach berechnet werden,
indem die mechanische Kraftverstärkung
der Schwenkhebel 92, 94 berücksichtigt wird. Sobald der vorbestimmte
Druck erreicht ist, wird das Steuerventil 112 geschlossen,
um eine mögliche
Beschädigung durch
zu starkes Festziehen der Hülle 32 zu
verhindern.
-
Es
wurde beobachtet, daß die
Matte 30 im komprimierten Zustand über eine Zeitspanne zum Nachgeben
oder Schrumpfen neigt, so daß nach dem
anfänglichen
Schließen
(oder Umgreifen) der Klemmbacken 14, 16 die Klemmbacken 14, 16 sich noch
weiter schließen,
da die Matte 30 unter dem ausgeübten Hydraulikdruck nachgibt.
Es wurde beobachtet, daß dieses
allmähliche
Nachlassen der Matte 30 bis zu ungefähr 15 Sekunden andauert (möglicherweise
bis zu 30 Sekunden), wonach die Matte 30 sich unter der
ausgeübten
Belastung stabilisiert. Der Behälter 116 stellt
sicher, daß der
Hydraulikdruck innerhalb des Zylinders 98 nicht unter ein
gewünschtes Minimum
fällt,
wenn die Matte 30 weiter nachläßt, nachdem das Ventil 112 geschlossen
wurde. Der Behälter 116 hat
eine ausreichende Kapazität,
um hydraulische Druckabfälle
auszugleichen, die andernfalls im Zylinder 98 stattfinden
könnten, wenn
die Klemmbacken 14, 16 und die Hebel 92, 94 während der „Stabilisierung" der Matte 30 unter
Belastung wandern.
-
Alternative
Techniken können
angewandt werden, um die „Stabilisierung" der Matte 30 auszugleichen.
Zum Beispiel kann ein elektronischer Rückkopplungskreis im hydraulischen
Steuerkreis verwendet werden, um den Hydraulikdruck zu überwachen
und das Steuerventil zu öffnen,
um mehr Gas einzulassen, wenn der Hydraulikdruck unter eine vorbestimmte
Schwelle fällt.
Die Ummantelungsmaschine 10 kann wiederholt betrieben oder
mehrmals zyklisch betrieben werden, bevor der Körper 12 der Abgasbehandlungsvorrichtung
aus der Ummantelungsmaschine 10 entfernt wird, bis kein
weiteres Wandern oder Schrumpfen der Matte 30 beobachtet
wird. Die Klemmbacken 14, 16 können durch andere Antriebsvorrichtungen,
zum Beispiel Elektromotoren, angetrieben werden. Vorzugsweise gleichen
solche anderen Antriebsvorrichtungen das Wandern der Matte 30 aus,
beispielsweise in einer ähnlichen
Art wie die oben beschriebenen Techniken.
-
Obwohl
eine besondere Anordnung, die zum Festziehen der Spannbandeinheit 18 die
Klemmbacken 14, 16 verwendet, erläutert wurde,
kann jede geeignete, mit dem Band gekoppelte Festziehvorrichtung
verwendet werden. Wenn Klemmbacken verwendet werden, kann eine der
Klemmbacken, falls gewünscht,
in ihrer Stellung fixiert werden, so daß das Festziehen durch die
Bewegung der nicht fixierten Klemmbacke erreicht wird.
-
Die
Bewegungsgrenzstellungen der Klemmbacken 14, 16 werden
durch einstellbare Anschläge 120, 122 gesteuert.
Zwei Anschläge 120 definieren die
maximal offene Stellung der Klemmbacken 14, 16,
und zwei weitere Anschläge 122 definieren
die maximal geschlossene Stellung der Klemmbacken 14, 16.
-
Wenn
man beginnt, die Klemmbacken 14, 16 aufeinander
zu zu bewegen, bleibt der Mechanismus 88 in einer eingefahrenen
Stellung, wie in punktierten Linien in 6 gezeigt
ist, um die Hülle 32 nicht
mehr zu berühren.
Die anfängliche
Schließbewegung
der Klemmbacken 14, 16 bewirkt, daß sich die Enden 34, 36 der
Hülle 32 überlappen,
aber daß sie
oben von der Matte 30 und dem Substrat 28 beabstandet
und ohne Berührung
mit diesen bleiben.
-
Der
Mechanismus 88 weist mehrere Finger 124, einen
Trägerstab 126 und
einen Aktuator 128 auf, der die Finger 124 in
und aus einem durch die Enden 38, 40 der Bandeinheit 18 definierten
Spalt 42 und in Angriff an das aufgeweitete Ende 34 bewegt. Der
Mechanismus 88 ist mit der Klemmbacke 14 gekoppelt
und bewegt sich mit der Klemmbacke 14, wenn die Klemmbacke 14 den
Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung zusammendrückt und löst.
-
Wenn
eine geeignete Zwischen-Spannposition der Klemmbacken 14, 16 erreicht
ist; wird der Mechanismus 88 betätigt, um zu bewirken, daß die Finger 124 während der
abschließenden
Schließbewegung
der Klemmbacken 14, 16 auf das aufgeweitete Ende 34 der
Außenhülle 32 drücken. Die
Finger 124 drücken
das aufgeweitete Ende 34 der Hülle 32 einwärts gegen
das entgegengesetzte Ende 36 der Hülle 32, um zu bewirken,
daß die
Enden 34, 36 der Hülle 32 relativ zueinander
gleiten. Die Finger 124 drücken die sich überlappenden
Enden 34, 36 der Außenhülle 32 gegen die Matte 30,
wie in 4 gezeigt ist. Der Mechanismus 88 könnte sich
während
des gesamten Schließprozesses
der Klemmbacken 14, 16 bewegen, aber nur während des
letzten Teils der Schließbewegung
der Klemmbacken 14, 16 in Berührung mit dem aufgeweiteten
Ende 34 der Hülle 32 gelangen.
Der Mechanismus 88 berührt
die Hülle 32 üblicherweise
für das
letzte Viertel der Schließbewegung
der Klemmbacken 14, 16. Der Mechanismus 88 könnte so
gekoppelt werden, daß er
durch die Bewegung der Klemmbacken 14, 16 angetrieben
würde, oder
der Mechanismus 88 könnte
durch einen Hydraulikzylinder (nicht gezeigt) angetrieben werden, der
mit dem in 5 gezeigten hydraulischen Kreis 110 gekoppelt
ist.
-
Obwohl
das Substrat 28 und die Matte 30 mit ziemlich
guten Herstellungstoleranzen hergestellt werden, bedeuten die möglichen
Größenvariationen von
beiden und das unberechenbare Nachgeben der Matte 30 während des
Zusammendrückens
auf einen gesteuerten Druck, daß das
Außenmaß der Hülle 32 nach
dem Festziehen innerhalb beträchtlicher
Grenzen variieren kann. Diese Größenvariation
wird durch das aufgeweitete Ende 34 der Hülle 32 angepaßt, das
eine gleitende Überlappungsverbindung
mit der gegenüberliegenden
Kante 36 der Hülle 32 vorsieht.
-
Sobald
die Hülle 32 festgezogen
worden ist und die Matte 30 sich stabilisiert hat, wird
die Hülle 32 geschweißt, um die
Hülle 32 in
ihrem festgezogenen Zustand zu sichern. Der Spalt 42 zwischen
den Enden 38, 40 der Bandeinheit 18 gestattet
einen guten Zugriff zur Durchführung
des Schweißvorgangs.
In einem Produktionsverfahren wird die Hülle 32 nicht komplett
entlang der Länge
der Hülle 32 geschweißt, während sie
in der Ummantelungsmaschine 10 ist, sondern wird nur in
Abhängigkeit
von der axialen Länge
der Hülle 32 an
einer oder mehreren Stellen punktgeschweißt. Die Punktschweißungen dienen nur
dazu, die Hülle 32 in
ihrer festgezogenen Stellung zu halten, bis die Hülle 32 später permanent
geschweißt
wird. Während
der Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung in der Ummantelungsmaschine 10 ist,
kann das Punktschweißen
manuell oder durch die Schweißvorrichtung 90 durchgeführt werden,
wie in 6 gezeigt ist. Die Hülle 32 kann entlang
ihrer gesamten Länge
geschweißt
werden, während
sie noch in der Ummantelungsmaschine 10 ist. Das Schweißen kann
manuell oder durch die Schweißvorrichtung 90 durchgeführt werden,
die in den Spalt 42 gesenkt und entlang der Länge der
Hülle 32 bewegt
wird.
-
Die
Ummantelungsmaschine 10 weist ferner einen Auswerfmechanismus 130 auf,
der den Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung auf eine Ablage 132 schiebt,
wie zum Beispiel in 7 gezeigt ist. Die Ablage 132 weist
Rampen 136 auf, die den Körper 12 der Abgasbehandlungsvorrichtung,
wie zum Beispiel in 5 gezeigt, tragen. Der Auswerfmechanismus 130 weist
einen Antrieb 134 auf, der mit dem Anschlag 72 gekoppelt
ist. Während
des Auswurfvorgangs erstreckt sich der Anschlag 72 in den Ummantelungsbereich 26,
um den Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung auf die Ablage 132 zu schieben.
-
Der
Abgasbehandlungsvorrichtungskörper 12 ist
Teil einer Abgasbehandlungsvorrichtung 140, wie in 9 gezeigt
ist. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 140 weist einen Abgasbehandlungsvorrichtungskörper 12 und Endkappen 142 auf,
die in 9 in Durchsicht gezeigt sind. Die Endkappen 142 sind insgesamt
kegelförmig
(oder kegelstumpfförmig)
geformt und so ausgebildet, daß sie Öffnungen 144 aufweisen,
um ein Einbauen der Abgasbehandlungsvorrichtung 140 in
einer Fahrzeugabgasanlage zu ermöglichen.
-
In
dieser Anmeldung soll der Ausdruck „Abgasbehandlungsvorrichtung" verschiedene Typen von
Dieselpartikelfiltern und anderen Abscheidern, Reinigern oder Substraten,
in Verbindung mit denen diese Erfindung verwendet werden kann, bezeichnen.
In der erläuterten
Ausführungsform
bezieht sich der Ausdruck „Abgasbehandlungsvorrichtung" insbesondere auf
eine katalytische Vorrichtung (z. B. einen Katalysator oder einen
katalytischen Abscheider) zum Gebrauch mit Benzinmotoren.
-
Wie
oben erläutert,
kann die Ummantelungsmaschine 10 durch das Einstellen der
Größe und Kontur
des Abstandshalters 22 Abgasbehandlungsvorrichtungskörper 12 von
verschiedener Größe und Kontur
einspannen. Zum Beispiel kann die Ummantelungsmaschine 10 einen
Abstandshalter 150 aufweisen, der von einer solchen Größe, Form
und Kontur ist, daß er
einen Abgasbehandlungsvorrichtungskörper 152 mit nicht
symmetrischer polygonartiger Querschnittsform oder Kontur, wie in 8 gezeigt, einspannt.
Die Abstandshalterbefestigung 20 der Bandeinheit 18 ist
kreisförmig
oder beinahe kreisförmig,
und dadurch wird während
des Zusammendrückens
eine optimale radiale, oder beinahe radiale Kraft auf den Körper 152 der
Abgasbehandlungsvorrichtung erhalten.
-
Eine
andere bevorzugte Ummantelungsmaschine 160, die einen Körper 162 einer
Abgasbehandlungsvorrichtung einspannt, ist in den 10 und 12 gezeigt.
Die Ummantelungsmaschine 160 ist identisch mit der Ummantelungsmaschine 10, außer daß die Ummantelungsmaschine 160 einen Mechanismus 176 aufweist,
der mit dem Körper 162 der
Abgasbehandlungsvorrichtung in einer unterschiedlichen Weise zusammenwirkt
als der Mechanismus 88 der Ummantelungsmaschine 10 mit
dem Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung zusammenwirkt. Alle anderen Bauteile
der Ummantelungsmaschine 10 sind identisch mit der Ummantelungsmaschine 160 und
identisch numeriert.
-
Der
Körper 162 der
Abgasbehandlungsvorrichtung weist ein Substrat 164, eine
Matte 166 und eine Außenhülle 168 auf,
wie in 11 gezeigt ist. Die Außenhülle 168 weist
voneinander beabstandete Enden 170, 172 auf, und
eines der Enden 170 ist so hochgezogen oder gebogen, daß es eine
Lippe 174 bildet. Die Lippe 174 kann beispielsweise
durch Drücken
des Blechs entlang einer Kante vor dem Biegen des Blechs zur Hülle 168 gebildet
werden. Das Substrat 164, die Matte 166 und die
Außenhülle 168 sind so
zusammengesetzt, wie oben mit Bezug auf den Abgasbehandlungsvorrichtungskörper 12 beschrieben
ist. Der Körper 162 der
Abgasbehandlungsvorrichtung wird im Ummantelungsbereich 26 der
Ummantelungsmaschine 160 auf dieselbe Weise positioniert
wie der Körper 12 der
Abgasbehandlungsvorrichtung.
-
Wenn
die Hülle 168 durch
die Klemmbacken 14, 16 und die Bandeinheit 18 festgezogen
und gespannt ist, überlappt
die Lippe 174 des Endes 170 das andere, gegenüberliegende
Ende 172 der Hülle 168.
Der Mechanismus 176 hält
das Ende 172 der Hülle 168 nach
unten, während
die Bandeinheit 18 die Außenhülle 168 um die Matte 166 und
das Substrat 164 spannt und die Lippe 174 das
Ende 172 überlappt.
Die Bauteile des Mechanismus 176 sind identisch mit den
Bauteilen des Mechanismus 88 der Ummantelungsmaschine 10 und
sind identisch numeriert. Der Unterschied zwischen den Mechanismen 88, 176 ist,
daß die
Finger 124 des Mechanismus 176 das Ende 172 der
Außenhülle 168 angreifen,
das vom anderen Ende 174 der Hülle 168 überlappt
wird, und die Finger 124 des Mechanismus 88 das
Ende 34 der Außenhülle 32 angreifen,
das das andere Ende 36 der Außenhülle 32 überlappt.
-
Der
Mechanismus 176 sieht außerdem als Zweitfunktion vor,
die Stellung der Lippe 174 zu halten, die an den zwischen
den Enden 38, 40 der Bandeinheit 18 definierten
Spalt 42 angrenzt, so daß die Schweißvorrichtung 90 Zugang
zur Lippe 174 hat. Der Mechanismus 176 kann als
Anschlag wirken, falls die Lippe 174 während des Spannvorgangs an die
Finger 124 anstößt, um zu
verhindern, daß sich die
Lippe 174 aus dem Spalt 42 wegdreht.
-
Obwohl
die veranschaulichten Ausführungsbeispiele
für das
Ummanteln eines gegossenen Keramiksubstrats oder Steins zur Ausbildung
eines Körpers
einer Abgasbehandlungsvorrichtung beschrieben wurden, ist zu sehen,
daß die
Erfindung auf jedem Gebiet Anwendung finden wird, bei dem man eine
Hülle um
einen Gegenstand schließen
möchte. Obwohl
diese Erfindung im Detail mit Bezug auf gewisse Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, liegen Variationen und Abänderungen im Rahmen der Erfindung,
wie sie in den folgenden Ansprüchen
beschrieben und definiert ist.