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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine und ein Verfahren zur
Herstellung von Komponenten für
Fahrzeugabgasanlagen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
eine Maschine zur Produktion von zusammenpassenden Abgasanlagenkomponenten.
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Abgasprozessoren
sind Teil einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage, die im allgemeinen das
Abgas, welches von einem Kraftfahrzeugmotor produziert wurde, „reinigt" und „schalldämmt", bevor das Abgas von
einem Motorsystem in die Umgebung abgeführt wird. Ein Abgasprozessor
hat üblicherweise
einen Abgasprozessorkörper
und Endkappen, die die Enden des Abgasprozessorkörpers verschließen. Die Größe jedes
Abgasprozessorkörpers
variiert, um in ein bestimmtes Kraftfahrzeugmodell zu passen, und somit
muß eine
Endkappe auf die Abgasprozessorkörper
verschiedener Größe angepaßt werden
können.
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Ein
bekannter Abgasprozessor ist in der
DE 196
36 662 gezeigt im Zusammenhang mit der Montage der Endkappen
an einen Abgasprozessorkörper.
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Ein
weiterer bekannter Abgasprozessor ist in der
EP 681095 gezeigt im Zusammenhang mit
einer Röhre
mit einer vergrößer- oder
verkleinerbaren Querschnittsinnenfläche, um einen, mit einer Haltematte
umwickelten, Katalysatorkörper
aufzunehmen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, wie in Anspruch 1 definiert, ein Verfahren zur Anwendung bei
der Produktion von Abgasprozessoren vorgesehen.
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Zusätzlich ist
ein Endkappendimensionierer nach Anspruch 10 vorgesehen.
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Zusätzliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann in Anbetracht
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
ersichtlich, welche die derzeit als am besten empfundene Ausführungsart
veranschaulichen.
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Insbesondere
verweist die detaillierte Beschreibung auf die beigefügten Figuren,
in denen:
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1 eine
Frontansicht eines Endkappendimensionierers ist;
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2 ein
Schnitt entlang der Linie 2-2 aus 1 ist;
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3 ein
Blockdiagramm einer Steuereinrichtung des Endkappendimensionierers
ist;
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4 ein
Schnitt ähnlich
dem aus 2 ist, wobei ein Abgasprozessorkörper gezeigt
ist, der in den Endkappendimensionierer eingeführt ist und wobei der Endkappendimensionierer
den Abgasprozessorkörper
vermißt;
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5 ein
Schnitt ähnlich
dem aus 4 ist, wobei der Endkappendimensionierer
gezeigt ist, der den Abgasprozessorkörper freigibt, so daß der Abgasprozessorkörper dem
Endkappendimensionierer entnommen werden kann;
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6 ein
Schnitt ähnlich
dem aus 5 ist, wobei eine Endkappe gezeigt
ist, die so positioniert ist, daß sie im Endkappendimensionierer
liegt, und wobei der Endkappendimensionierer die Endkappe so dimensioniert,
daß die
Endkappe in das Ende des Abgasprozessorkörpers paßt, der in 4 vermessen
wurde;
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7 eine
seitliche Explosionsansicht eines Abgasprozessors mit weggeschnittenen
Abschnitten ist, mit einer ersten und einer zweiten Endkappe und einem
Abgasprozessorkörper,
wobei die erste Endkappe in einer Position, entfernt vom Abgasprozessorkörper liegend,
dargestellt ist, und wobei die erste Endkappe einen crimpbaren Flansch
aufweist, der von dem Endkappendimensionierer aus den 1-6 von
einer ersten Position (durchgezogene Linien) in eine zweite gecrimpte
Position (gestrichelte Linien) bewegt wird, so daß die erste
Endkappe mit dem Abgasprozessorkörper
zusammenpaßt und
die Endkappe in den Abgasprozessorkörper geschoben werden kann;
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8 eine
Aufsicht auf die erste Endkappe aus 7 ist, wobei
der crimpbare Flansch in der ersten Position (durchgezogene Linien)
dargestellt ist, und in der zweiten, gecrimpten Position (gestrichelte
Linien), nachdem der Endkappendimensionierer eine Crimpkraft auf
den crimpbaren Flansch aufbringt;
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9 eine
partielle Seitenansicht mit weggeschnittenen Abschnitten ist, wobei
der Konverterkörper
gezeigt ist, mit einem Substrat, einer Matte, die um das Substrat
gewickelt ist, und einem äußeren Mantel,
der die Matte und das Substrat einhüllt, und wobei sich der crimpbare
Flansch der Endkappe in seiner zweiten gecrimpten Position befindet
und so positioniert ist, daß er
mit der Matte und dem Substrat aneinanderstößt;
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10 ein
Schnitt der Endkappe entlang der Linie 10-10 aus 8 ist;
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11 ein
partieller Schnitt der Endkappe ist, wobei eine Kraft dargestellt
ist, die auf den crimpbaren Flansch der Endkappe aufgebracht wird,
um den crimpbaren Flansch in seine gecrimpte Position zu bewegen;
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12 eine
partielle Seitenansicht mit weggeschnittenen Abschnitten ist, wobei
ein Abstandshalter so positioniert ist, daß er zwischen der Matte und
dem Substrat und der Endkappe liegt;
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13 ein
Schnitt einer anderen Ausführungsform
einer Endkappe ist, wobei die Endkappe mit einem crimpbaren Flansch
gezeigt ist, der sich vom crimpbaren Flansch, der in den Endkappen
der 6–12 gezeigt
ist, unterscheidet;
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14 ein
Schnitt der Endkappe aus 13 ist,
wobei eine Crimpkraft gezeigt ist, die auf den crimpbaren Flansch
aufgebracht wird, um den crimpbaren Flansch in eine gecrimpte Position
zu bewegen; und
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15 eine
schematische Darstellung eines weiteren Endkappendimensionierers
zum Vermessen und Dimensionieren von Komponenten ist.
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Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungen
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In 1 ist
ein Endkappendimensionierer 10 gezeigt. Der Endkappendimensionierer 10 dimensioniert
eine Endkappe 14, 16 so, daß sie mit einem Abgasprozessorkörper 12 zusammenpaßt, wie
in den 4–7 gezeigt.
Der Endkappendimensionierer 10 dimensioniert die Endkappen 14, 16 durch
Behandeln, Bearbeiten oder Einwirken auf die Endkappen 14, 16,
um die Endkappen 14, 16 auf eine bestimmte Größe zu bringen.
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Die
Größe der Abgasprozessorkörper 12 variiert
innerhalb einer recht großen
Toleranz. Der Endkappendimensionierer 10 bestimmt die Größe eines bestimmten
Abgasprozessorkörpers 12 und
dimensioniert dann dementsprechend eine Endkappe 14, 16, so
daß die
Endkappe 14, 16 mit dem Abgasprozessorkörper 12 zusammenpaßt, sich
diesem angleicht, hineinpaßt
und sich in anderer Art und Weise daran anpaßt. Folglich schafft der Endkappendimensionierer 10 ein
zusammenpassendes Paar aus der Endkappe 14, 16 und
dem Abgasprozessorkörper 12,
so daß die
Endkappe 14, 16 und der Abgasprozessorkörper 12 einfach
zusammengebaut werden können. Um
einen vollständigen
Abgasprozessor 18 zu bilden, werden zwei Endkappen 14, 16 mit
entgegengesetzten Enden des Abgasprozessorkörpers 12 gekoppelt,
wie beispielsweise in 7 gezeigt. Es ist im Rahmen
dieser Offenbarung vorgesehen, daß der Dimensionierer 10 benutzt
wird, um andere Komponenten als Endkappen zu dimensionieren, damit
sie in Körper,
die zur Aufnahme solcher Komponenten bestimmt sind, passen.
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Die
Erfindung ist speziell, aber nicht ausschließlich, für den Einsatz bei der Produktion
von Abgasprozessoren 18 geeignet. In dieser Anmeldung ist
beabsichtigt, daß sich
das Wort „Abgasprozessor" auf verschiedene
Arten von Dieselpartikelfiltern und anderen Abscheidern, Reinigern
oder Substraten, in deren Verbindung diese Erfindung benutzt werden kann,
bezieht. In der dargestellten Ausführungsform bezieht sich das
Wort „Abgasprozessor" speziell auf eine
katalytische Vorrichtung (zum Beispiel einen katalytischen Konverter
oder einen katalytischen Abscheider) für den Einsatz bei Benzinmotoren.
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Der
Endkappendimensionierer 10 weist ein Gestell 20 auf,
eine Vorrichtung 23, mit der eine Körpervermessung eines Körpers 12 erreicht
wird und die eine Endkappe 14, 16, basierend auf
der Körpervermessung,
dimensioniert, und eine Steuereinrichtung 25, die die Vorrichtung 23 in
die notwendige Position bewegt, um den Körper 12 und die Endkappe 14, 16 aufzunehmen,
eine Vermessung des Abgasprozessorkörpers 12 zu erreichen,
und die Endkappe 14, 16 zu dimensionieren. Die
Vorrichtung 23 ist ein einziges Werkzeug, das Backen 24 zum
Vermessen und Dimensionieren und einen stationären Abschnitt 26 aufweist,
der auf dem Gestell 20 montiert ist. Die Steuereinrichtung 25 weist
einen Aktuator 28 auf, eine mechanische Verbindung 30,
die den Aktuator 28 und die Backen 24 verbindet,
und einen Positionsregler 27, wie es beispielsweise in
den 1–3 dargestellt
ist.
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Eine
Bewegung des Aktuators 28 verursacht ein Öffnen oder
Schließen
der Backen 24, da sich die Backen 24 relativ zum
stationären
Abschnitt 26 bewegen. Der stationäre Abschnitt 26 ist
am Gestell 20 montiert oder befestigt, so daß eine Bewegung
des Aktuators 28 und der Backen 24 keine Bewegung des
stationären
Abschnitts 26 verursachen. Der Aktuator 28 ist
ein Hydraulikzylinder. Der Aktuator 28 könnte jede
Art von Mechanismus sein, der ein Öffnen und Schließen der
Backen 24 verursacht, wie zum Beispiel irgendeiner der
verschiedenartigen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen
Mechanismen. Die mechanische Verbindung 30 kann irgendeine
Art von Verbindung sein, die die Backen 24 und den Aktuator 28 verbindet.
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Der
stationäre
Abschnitt 26 ist so ausgebildet, daß er eine konische Innenfläche 32 aufweist, die
eine Öffnung 34 definiert,
durch welche die Backen 24 vom Aktuator 28 bewegt
werden. Das Gestell 20 kann so ausgebildet sein, daß es eine
backenaufnehmende Öffnung
aufweist, so daß ein
separater stationärer
Abschnitt nicht erforderlich ist.
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Die
Backen 24 weisen eine konische Außenfläche 36 auf, die an
der konischen Innenfläche 32 des
stationären
Abschnitts 26 anliegt. Eine Bewegung der Backen 24 durch
eine Öffnung 34,
die durch die Innenfläche 32 festgelegt
wird, verursacht ein Öffnen
und Schließen
der Backen 24 um eine Längsachse 42 des
Endkappendimensionierers 10. Die Außenfläche 36 der Backen 24 und
die Innenfläche 32 des
stationären
Abschnitts 26 können
jede Form aufweisen, die den Backen 24 ein Öffnen und
Schließen erlaubt,
wenn sich die Backen 24 durch die Öffnung 34, die in
dem stationären
Abschnitt 26 gebildet ist, bewegen.
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Die
Backen 24 weisen ferner eine Innenfläche 38 auf, die einen
Hohlraum 40 festlegt, der so ausgebildet ist, daß er einen
Abgasprozessorkörper 12 oder
eine Endkappe 14, 16 aufnimmt, den Abgasprozessorkörper 12 vermißt und die
Endkappe 14, 16 dimensioniert. Die Innenfläche 38 der
Backen 24 bewegt sich relativ zur Längsachse 42 in Richtung 43 nach
außen
und in Richtung 45 nach innen, wenn sich die Backen 24 entsprechend öffnen und
schließen.
Die Backen 24 führen
die unterschiedlichen Funktionen des Aufnehmens des Körpers 12 oder der
Kappe 14, 16, des Vermessens des Körpers 12, und
des Dimensionierens der Endkappe 14, 16 durch Öffnen und
Schließen
aus, wenn die Backen 24 relativ zum stationären Abschnitt 26 bewegt
werden. Die Backen 24 nehmen den Körper 12 oder die Kappe 14 auf,
indem der Aktuator 28 die Backen 24 in Richtung 43 öffnet, so
daß der
Körper 12 oder
die Kappe 14 in den Hohlraum 40 passen, der durch
die Innenfläche 38 der
Backen 24 festgelegt ist. Die Backen 24 vermessen
den Körper 12,
indem der Aktuator 28 die Backen 24 in Richtung 45 schließt, so daß die Innenfläche 38 der
Backen 24 am Körper 12 anliegen.
Die Backen 24 dimensionieren die Endkappe 14, 16 indem
der Aktuator die Backen 24 in Richtung 45 schließt, so daß die Innenfläche 38 der
Backen 24 die Endkappe 14, 16 zusammendrückt.
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Der
Positionsregler 27 des Endkappendimensionierers 10 steuert
die Bewegung des Aktuators 28 und der Backen 24 relativ
zum stationären Abschnitt 26.
Der Positionsregler 27 steuert auch die Höhe des Drucks,
der durch den Aktuator 28 und die Backen 24 auf
die Endkappe 14, 16 und den Abgasprozessorkörper 12 aufgebracht
wird. Der Positionsregler 27 umfaßt einen Positionssensor 66,
einen Positionsspeicherregler 68, eine hydraulische Kraftversorgungseinheit 70,
und mehrere Ventile 72, 74, 76, 78, 80.
Der Positions speicherregler 68 öffnet und schließt die Ventile 72, 74, 76, 78, 80 zur
passenden Zeit, um eine geeignete Bewegung des Aktuators 28 und
der Backen 24 relativ zum stationären Abschnitt 26 zu
erzeugen.
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Die
hydraulische Kraftversorgungseinheit 70 umfaßt ein Hochdrucksystem 82 und
ein Niederdrucksystem 84. Jedes der Hoch- und Niederdrucksysteme 82, 84 weist
ein Reservoir (nicht gezeigt) und eine Pumpe (nicht gezeigt) auf.
Jede Art von konventionellem Reservoir, Pumpe, Ventil, Regler, und
Positionssensor (zum Beispiel ein linearer Potentiometer) kann in
der Steuereinrichtung 25 benutzt werden.
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Die
Endkappen 14, 16 sind gemäß der folgenden Methode so
dimensioniert, daß sie
dem Abgasprozessorkörper 12 angepaßt sind,
mit ihm zusammenpassen oder in ihn hineinpassen. Zuerst wird ein
Ende 86 des Abgasprozessorkörpers 12 in den Hohlraum 40 eingeführt, der
durch die Innenfläche 38 der
Backen 24 festgelegt ist. Wie in 4 gezeigt,
rückt der
Aktuator 28 die Backen 24 in der Richtung 90 vor,
durch die Öffnung 34,
die im stationären
Abschnitt 26 gebildet ist, um die Backen 24 in der
Richtung 45 zu schließen,
bis die Innenfläche 38 der
Backen 24 an einer Außenfläche 92 des
Abgasprozessorkörpers 12 anstößt.
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Der
Positionsspeicherregler 68 öffnet die Ventile 72, 78 und
schließt
das Ventil 74, so daß das Niederdrucksystem 84 den
Aktuator 28 und damit die Backen 24 relativ zum
stationären
Abschnitt 26 bewegt. Das Niederdrucksystem 84 wird
so verwendet, daß die
Backen 24 die Außenfläche 92 des
Abgasprozessorkörpers 12 nur
berühren,
um einen Außendurchmesser 22 des
Abgasprozessorkörpers 12 zu messen
und keinen Abschnitt des Abgasprozessorkörpers 12 wesentlich
deformieren. Falls gewünscht kann
der Niederdruck ausreichend sein, um irgendeine grobe Oberflächendeformation
zu glätten,
wenn zum Beispiel der Abgasprozessorkörper 12 leicht unrund
ist. Der Positionsspeichenegler 68 speichert die Position
des Aktuators 28 und der Backen 24, indem er ein
Maß benutzt,
das vom Positionssensor 66 genommen wurde. Danach schließt der Positionsspeicherregler 68 die
Ventile 72, 78 und öffnet die Ventile 74, 76,
so daß der
Zylinder 28 und die Backen 24 in Richtung 94 einfahren,
so daß sich
die Backen 24 in Richtung 43 öffnen, um den Abgasprozessorkörper 12 freizugeben,
damit es einem Benutzer möglich
ist, den Abgasprozessorkörper 12 vom
Endkappendimensionierer 10 zu entfernen, wie in 5 dargestellt.
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Der
Endkappendimensionierer 10 umfaßt ferner einen Vorsprung 96 mit
einem ersten Ende 98, das mit der mechanischen Verbindung 30 gekoppelt ist,
und einem zweiten Ende 110, das so positioniert ist, daß es unter
Ausbildung eines Zwischenraums im Hohlraum 40 liegt, der
innerhalb der Backen 24 gebildet ist. Wie in 6 dargestellt,
gleitet die Endkappe 14, 16 über den Vorsprung 96,
wodurch die Zentrierung der Endkappe 14, 16 innerhalb
des Hohlraums 40 unterstützt wird. Die Endkappe 14, 16 ist
im Hohlraum 40, der innerhalb der Backen 24 gebildet
ist, angeordnet, und der Aktuator 28 und die Backen 24 werden
unter hohem Druck in Richtung 90 vorgerückt, so daß sich die Backen 24 in
Richtung 45 um die Endkappe 14, 16 schließen, wie
in 6 dargestellt.
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Der
Positionsspeicherregler 68 öffnet die Ventile 78, 80 und
schließt
die Ventile 74, 76, um zu bewirken, daß das Hochdrucksystem 82 den
Aktuator 28 mit Hochdruckfluid versorgt. Das Hochdruckfluid
wird genutzt, um den Backen 24 die notwendige Kraft zum
Dimensionieren der Endkappe 14, 16 bereitzustellen.
Der Positionsspeicherregler 68 wirkt mit dem Positionssensor 66 zusammen,
um den Aktuator 28 und damit die Backen 24 in
die Position zu bewegen, die vorher vom Positionsspeicherregler 68 bei
der Vermessung des Endes 86 des Abgasprozessorkörpers 12 gespeichert
wurde. Durch das Rückstellen
der Backen 24 in diese identische Position dimensionieren
die Backen 24 die Endkappe 14, 16 in die
geeignete Form, um in das Ende 86 des Abgasprozessorkörpers 12 zu
passen, der vorher vermessen wurde.
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Sobald
die Endkappe 14, 16 dimensioniert ist, fahren
der Aktuator 28 und die Backen 24 in Richtung 94 zurück, so daß sich die
Backen 24 in Richtung 43 öffnen und ein Bediener die
Endkappe 14, 16 vom Endkappendimensionierer 10 entfernen
kann. Genauer gesagt öffnet
der Positionsspeicherregler die Ventile 74, 76 und
schließt
die Ventile 78, 80, um den Aktuator 28 und
die Backen 24 zu veranlassen, in Richtung 94 zurückzufahren.
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Das
Verfahren der Vermessung des Endes 86 des Abgasprozessorkörpers 12 und
des entsprechenden Dimensionierens einer Endkappe 14 wird für das entgegengesetzte
Ende 88 des Abgasprozessorkörpers 12 und seine
passende Endkappe 16 wiederholt. Die Endkappen 14, 16 können aufgrund möglicher
Abmessungsunterschiede zwischen den Enden 86, 88 des
Abgasprozessorkörpers 12 nicht basierend
auf der Vermessung von nur einem Ende 86, 88 des
Abgasprozessorkörpers 12 dimensioniert werden.
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Die
Schritte des Vermessens des Konverterkörpers 12 und des Dimensionierens
der Endkappe 14, 16 können gleichzeitig, nacheinander
oder in irgendeiner anderen zeitlichen Abfolge stattfinden. Zum
Beispiel kann die Endkappe 14, 16 dimensioniert
werden, während
der Konverterkörper 12 vermessen
wird, oder der Konverterkörper 12 kann
vermessen werden und die Information in bezug auf die Größenmessung
kann gespeichert und später
benutzt werden, um die Endkappe 14, 16 zu dimensionieren.
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Der
Schritt des Vermessens des Abgasprozessorkörpers 12 kann unter
Benutzung einer mechanischen Vorrichtung, einer Laservermessungsvorrichtung,
einer kontaktlosen Vermessungsvorrichtung, oder irgendeiner anderen
Art von Vermessungsvorrichtung durchgeführt werden, die einen Durchmesser
des Abgasprozessorkörpers 12 messen
kann. Der Schritt des Dimensionierens der Endkappe 14, 16 kann
unter Benutzung einer mechanischen Vorrichtung oder irgendeiner
anderen Art von Vorrichtung durchgeführt werden, die die Endkappe 14, 16 dimensionieren
kann.
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Wie
in 7 gezeigt, umfaßt der Abgasprozessorkörper 12 ein
Substrat 15, eine Matte 17, und einen äußeren Mantel 31.
Das Substrat 15 ist ein keramisches Substrat, das eine
Konturtoleranz von ±0,8
mm aufweist, was zu einem variablen Außendurchmesser 22 des
Abgasprozessorkörpers 12 im Bereich
von 3,2 mm führt.
Das Substrat 15 kann aus einem metallenen Material oder
einem anderen geeigneten Material gemacht sein. Die Matte 17 wird ebenfalls
mit einer Toleranz von beispielsweise ±10 % für eine geschäumte Matte
variieren. Die Kombination dieser Variablen für eine Endmontage mit einem 3100
g/m2 und 118,4 mm – Durchmesser-Substrat 15 führt für den Durchmesser 22 eines
Abgasprozessorkörpers 12 zu
einem Bereich von 122,2 mm bis 126,6 mm. Der Endkappendimensionierer 10 ermöglicht, daß die Endkappen 14, 16 in
einer optimalen Größe gefertigt
werden, um sich jedem einzelnen Abgasprozessorkörper 12 anzupassen.
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Der
Abgasprozessor 18 ist gebildet, sobald die Endkappen 14, 16 mit
dem Abgasprozessorkörper 12 verkoppelt
sind. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Produktion eines Abgasprozessors
ist in der vorläufigen
U.S. Anmeldung Nr. 60/074,856, angemeldet am 17. Februar 1998, offenbart.
Der Abgasprozessor 18 wird in einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage
(nicht gezeigt) so angeordnet, daß das Abgas in Richtung 19 durch
das Substrat 15 strömt.
Das Substrat 15 reinigt das Abgas, bevor das Abgas in die Umgebung
ausgestoßen
wird.
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Wie
in 7 gezeigt, gleiten die Endkappen 14, 16 in
den Abgasprozessorkörper 12 und
liegen an einer Innenfläche 112 des äußeren Mantels 31 an. Die
Innenfläche 112 des äußeren Mantels 31 definiert einen
Endkappenbereich 121 an jedem Ende 86, 88 des
Abgasprozessorkörpers 12.
Die Innenfläche 112 des äußeren Mantels
definiert ebenfalls einen Innendurchmesser 122, der die
Größe der Endkappe 14, 16 vorgibt,
damit sie mit dem Abgasprozessorkörper 12 zusammenpaßt. Wie
oben erörtert,
vermessen die Backen 24 statt des Innendurchmessers 122 der
Innenfläche 112 den
Außendurchmesser 22 des äußeren Mantels 31.
Der Endkappendimensionierer 10 berücksichtigt die Dicke (Differenz
zwischen dem Innen- und Außendurchmesser 122, 22)
des äußeren Mantels 31 des
Abgasprozessorkörpers 12,
weil die Endkappe 14, 16 so dimensioniert sein
muß, daß sie in
den Endkappenbereich 121 des Abgasprozessorkörpers 12 paßt, der,
wie in 7 gezeigt, durch die Innenfläche 112 des äußeren Mantels 31 definiert
ist.
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Der
Endkappendimensionierer 10 weist zwei Mittel zum Berücksichtigen
der Dicke des äußeren Mantels 31 auf.
Erstens kann der Positionsspeicherregler 68 die Dicke des äußeren Mantels 31 kompensieren,
indem er, während
die Backen 24 die Endkappe 14, 16 dimensionieren,
den Aktuator 28 und die Backen 24 weiter nach
vorne in Richtung 90 bewegt. Je weiter sich die Backen 24 in Richtung 90 bewegen,
desto mehr schließen
sich die Backen 24 in Richtung 45, um die Endkappe 14, 16 weiter
zusammenzudrücken.
Zweitens weist die Innenfläche 38 der
Backen 24 einen ersten Bereich 114 mit einem ersten
Durchmesser 116 auf, und einen zweiten Bereich 118 mit
einem zweiten Durchmesser 120, der kleiner ist als der
erste Durchmesser 116, wie beispielsweise in 5 gezeigt.
Der Abgasprozessorkörper 12 wird
mit dem ersten Bereich 114 mit dem größeren Durchmesser vermessen,
und die Endkappe 14, 16 wird mit dem zweiten Bereich 118 mit
dem kleineren Durchmesser dimensioniert. Der Abgasprozessorkörper 12 kann
sich nicht bis in den zweiten Bereich 118 erstrecken, weil
das Substrat 15 am zweiten Ende 110 des Vorsprungs 96 anstößt, wenn der
Abgasprozessorkörper 12 wie
in 4 gezeigt in den Hohlraum 40 eingeführt wird.
Eines der oben genannten Mittel, oder beide, können zur Berücksichtigung
der Dicke des äußeren Mantels 31 verwendet werden.
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Unter
Bezug auf 7 umfaßt jede Endkappe 14, 16 einen
crimpbaren ringförmigen
Flansch 44, der sich in den Abgasprozessorkörper 12 erstreckt, ein
Paßende 46 für Leitungen,
das vom crimpbaren Flansch 44 beabstandet ist, und einen
konisch aufgeweiteten Körperabschnitt 48,
der sich zwischen dem crimpbaren Flansch 44 und dem Paßende 46 für Leitungen
erstreckt, wie zum Beispiel in den 7–12 gezeigt.
Der crimpbare Flansch 44 umfaßt einen ringförmigen ersten
und zweiten Abschnitt 50, 52 und ein ringförmiges abgerundetes Ende 54,
das sich zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt 50, 52 erstreckt.
Während
des Dimensionierens der Endkappe 14, 16 wird der
crimpbare Flansch 44 deformiert und aus einer in Vollinie
dargestellten Position beispielsweise in eine gestrichelt dargestellte
Position bewegt, wie in 7 gezeigt, wobei die gestrichelt
dargestellte Position durch die Durchmessergröße des Abschnitts des Abgasprozessorkörpers 12 bestimmt
wird, der den crimpbaren Flansch 44 umfaßt.
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Wenn
die Endkappe 14, 16 im Abgasprozessorkörper 12 positioniert
ist, greift der erste Abschnitt 50 des crimpbaren Flansches 44 an
der Innenfläche 112 des äußeren Mantels 31 an
und das abgerundete Ende 54 des crimpbaren Flansches 44 stößt an den axial äußeren Enden
der Matte 17 und des Substrats 15 an, wie zum
Beispiel in 7 gezeigt. Der zweite Abschnitt 52 des
crimpbaren Flansches 44 ist am Körperabschnitt 48 des
crimpbaren Flansches 44 angebracht. Der Körperabschnitt 48 hat
eine trompetenähnliche
Form, die ringförmigen
ersten und zweiten Abschnitte 50, 52 haben eine
zylindrische Form, und das ringförmige
abgerundete Ende 54 hat eine gerollte ringähnliche
Form.
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Der
Endkappendimensionierer 10 dimensioniert die Endkappe 14, 16 durch
Aufbringen einer Crimpkraft auf den crimpbaren Flansch 44,
so daß die
Endkappe 14, 16 in den Abgasprozessorkörper 12 hineinpaßt und sich
ihm anderweitig anpaßt.
Die Crimpkraft weist eine radial nach innen gerichtete Kraft 58 auf,
die durch die Innenfläche 38 der
Backen 24 auf den ersten Abschnitt 50 des crimpbaren
Flansches 44 aufgebracht wird und die den ersten Abschnitt 50 des
crimpbaren Flansches 44 in Richtung des zweiten Abschnitts 52 des
crimpbaren Flansches 44 bewegt, wie zum Beispiel in 6 gezeigt.
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Die
Endkappe 14, 16 ist anfangs überdimensioniert und wird dann
so zusammengedrückt,
daß die
Endkappe 14, 16 in den Prozessorkörper 12 eingepaßt werden
kann. Bevor die Crimpkraft 58 auf den crimpbaren Flansch 44 aufgebracht
wird, weist die Endkappe 14, 16 einen Durchmesser 60 auf,
der zu groß ist,
um in den Abgasprozessorkörper 12 zu
passen. Nachdem die Crimpkraft 58 auf den crimpbaren Flansch 44 aufgebracht
ist, weist die Endkappe 14, 16 einen Durchmesser 62 auf,
der mit dem Innendurchmesser 122 des äußeren Mantels 31 des
Abgasprozessorkörpers 12 zusammenpaßt (d.h.
ihm entspricht), so daß die
Endkappe 14, 16 in den Endkappenbereich 121 des
Abgasprozessorkörpers 12 passen
kann.
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Der
crimpbare Flansch 44 weist in der ungecrimpten Position
eine Breite 49 auf, wie beispielsweise in 10 gezeigt.
Wenn die Crimpkraft 58 auf den ersten Abschnitt 26 aufgebracht
ist und der crimpbare Flansch 44 in eine gecrimpte Position
bewegt wurde, wie in 11 gezeigt, weist der crimpbare
Flansch 44 eine Breite 51 auf, die kleiner ist
als seine ungecrimpte Breite 49. Die Breite 51 ist
so gewählt,
daß die
Endkappe 14 einen Durchmesser 62 aufweist, der
zum Innen durchmesser 122 des äußeren Mantels 31 des
Abgasprozessorkörpers 12 paßt (d.h.
ihm entspricht), so daß die
Endkappe 14 in den Endkappenbereich 121 des Abgasprozessorkörpers 12 gedrückt werden
kann. Die ersten und zweiten Abschnitte 50, 52 des
crimpbaren Flansches 44 können in irgendeiner geeigneten
Art und Weise dimensioniert werden.
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Der
Positionsregler 27 des Endkappendimensionierers 10 stellt
die Größe der Crimpkraft 58, die
auf den crimpbaren Flansch 44 aufgebracht wird, ein, unter
Berücksichtigung
eines „Rückfederns" des ersten Abschnitts 50 des
crimpbaren Flansches 44, nachdem die Endkappe 14, 16 aus
dem Endkappendimensionierer 10 entfernt wurde. Diese Anpassung wegen
Rückfederns
kann auch kleinere Abweichungen in den Materialeigenschaften der
Endkappe 14, 16 berücksichtigen. Die Rückfederanpassung
kann auch durch die Verwendung eines der beiden oben beschriebenen
Mittel zur Berücksichtigung
der Dicke des äußeren Mantels 31 erreicht
werden. Zum Beispiel können
die einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisenden ersten und
zweiten Bereiche 114, 118 der Innenfläche 38 der
Backen 24 verwendet werden, um das „Rückfedern" zu berücksichtigen, indem der Abgasprozessorkörper 12 unter
Verwendung des größeren Durchmesserbereichs 114 vermessen
wird und die Endkappe 14 unter Verwendung des kleineren
Durchmesserbereichs 118 dimensioniert wird. Zusätzlich kann
der Aktuator 28 die Backen 24 weiter in Richtung 90 bewegen,
so daß sich die
Backen 24 weiter in Richtung 45 um die Endkappe 14, 16 schließen. Eines
der oben genannten Mittel zur Berücksichtigung des Rückfederns
oder eine Kombination daraus können
verwendet werden.
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Da
die Endkappe 14, 16 an der Matte 17 und dem
Substrat 15 anliegen kann, oder so positioniert ist, daß sie sehr
nahe daran liegt, ist die Matte 17 nicht dem Abgas ausgesetzt.
Durch das Dimensionieren der Endkappe 14, 16 bildet
sich praktisch kein Spalt zwischen der Außenfläche der Endkappe 14, 16 und
der Innenfläche 112 des äußeren Mantels 31. Dieser
nicht-existierende oder kleine Spalt zwischen der Endkappe 14, 16 und
dem äußeren Mantel 31 erlaubt
ein einfaches Schweißen
der Endkappe 14, 16 an den äußeren Mantel 31. Ein Abstandshalter 56 wie „Dimensionier-Papier" kann auf die Matte 17 und das
Substrat 15 oder auf das Ende des crimpbaren Flansches 44 gelegt
werden, um den axialen Abstand zwischen der Endkappe 14 und
der Matte 17 und dem Substrat 15 festzulegen oder
anderweitig zu bestimmen. Wenn die Endkappe 14 an der Matte 17 und
am Substrat 15 anliegt, ist die Matte 17 nicht
den mattenzerstörenden
Abgasen ausgesetzt, die durch den Abgasprozessorkörper 12 strömen. Wenn
die Endkappe 14 mit einem kleinen Zwischenraum zur Matte 17 und
dem Substrat 15 angeordnet ist, ist die Matte 17 noch
insoweit vom mattenzerstörenden
Abgas, das durch den Abgasprozessorkörper 12 strömt, geschützt, daß die Matte 17 nicht
durch das Abgas beschädigt
wird.
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Der
crimpbare Flansch 44 ist so ausgebildet, daß eine Crimpkraft 124, 126 auf
einen ersten bzw. zweiten Abschnitt 50, 52 des
crimpbaren Flansches 44 aufgebracht werden kann, um den
gewünschten Durchmesser 62 der
Endkappe 14 zu erhalten, der zum Innendurchmesser 122 des
Abgasprozessorkörpers 12 paßt (d.h.
ihm entspricht), wie in 11 gezeigt.
In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der zweite Abschnitt 52 des
crimpbaren Flansches 44 durch einen ersten Mechanismus (nicht
gezeigt) stationär
festgehalten, während
ein zweiter Mechanismus (nicht gezeigt) den ersten Abschnitt 50 des
crimpbaren Flansches 44 in Richtung des zweiten Abschnitts 52 bewegt.
Der zweite Abschnitt 52 des crimpbaren Flansches 44 ist
flach und weist eine Länge 53 auf,
die es einem Mechanismus oder Werkzeug (nicht gezeigt) erlaubt,
auf einfache Art und Weise am zweiten Abschnitt 52 anzugreifen und
den zweiten Abschnitt 52 stationär festzuhalten, während ein
anderer Mechanismus (nicht gezeigt) am ersten Abschnitt 50 des
crimpbaren Flansches 44 angreift und den ersten Abschnitt 50 in
Richtung des zweiten Abschnitts 52 bewegt, wie in 11 gezeigt.
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In
den 13 und 14 ist
eine weitere Endkappe 130 gezeigt. Die Endkappe 130 ist
mit der Endkappe 14, die in den 6–12 gezeigt
ist, identisch, außer
daß die
Endkappe 130 einen crimpbaren Flansch 132 umfaßt, der
einen ersten Abschnitt 134 aufweist, welcher sich vom ersten
Abschnitt 50 des crimpbaren Flansches 44 der Endkappe 14 unterscheidet.
Der crimpbare Flansch 132 weist einen zweiten Abschnitt 136 und
ein abgerundetes Ende 138 auf, die identisch zum zweiten
Abschnitt 52 und dem abgerundeten Ende 54 des crimpbaren
Flansches 44 sind. Der erste Abschnitt 134 weist
eine erste und eine zweite Wand 140, 142 auf,
die nicht in derselben Ebene liegen. Verglichen mit dem ersten Abschnitt 50 des
crimpbaren Flansches 44 bietet der erste Abschnitt 134 eine
andere Angriffsfläche,
an der eine Crimpmaschine (nicht gezeigt) angreift, und eine andere
Angriffsfläche
für den Kontakt
mit der Innenfläche 112 des äußeren Mantels 31.
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Der
crimpbare Flansch 132 weist in der ungecrimpten Position
eine Höhe 144 und
eine Breite 146 auf. Wenn eine Crimpkraft 124, 126 auf
den ersten oder zweiten Abschnitt 134, 136, oder
auf beide, aufgebracht wird, und der crimpbare Flansch 132 in eine
gecrimpte Position bewegt wird, wie in 14 gezeigt
(Vollinie), weist der crimpbare Flansch 132 eine Höhe 148 auf,
die größer ist
als die Höhe 144 und
eine Breite 150; die kleiner ist als die Breite 146. Die
Breite 150 wird so gewählt,
daß die
Endkappe 130 einen Durchmesser 152 aufweist, der
zum Innendurchmesser 122 des äußeren Mantels 31 des Abgasprozessorkörpers 12 paßt (d.h.
mit ihm übereinstimmt),
so daß die
Endkappe 130 in den Endkappenbereich 121 des Abgasprozessorkörpers 12 geschoben
werden kann.
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Der
Endkappendimensionierer 10 und das Verfahren zum Vermessen
des Abgasprozessorkörpers 12 und
Dimensionieren der Endkappen 14, 16 vermessen
effizient einen Abgasprozessorkörper 12 und
dimensionieren die Endkappen 14, 16, so daß sie auf
jeden einzelnen Abgasprozessorkörper 12 passen.
Der Endkappendimensionierer 10 und das Verfahren zum Vermessen
des Abgasprozessorkörpers 12 und
Dimensionieren der Endkappen 14, 16 können für Abgasprozessorkörper 12 verwendet
werden, die nicht vollkommen rund oder oval sind. Durch die Verwendung
von Backen 24, die so ausgebildet sind, daß sie einen
passenden inneren Hohlraum 40 festlegen, kann jegliche
Form von Abgasprozessorkörper 12 und
Endkappe 14, 16 vermessen bzw. dimensioniert werden.
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Ein
weiterer Endkappendimensionierer 170 ist in 15 gezeigt.
Der Endkappendimensionierer 170 umfaßt eine Vorrichtung 171,
die eine Körpervermessung
eines Körpers 12 durchführt und
eine Endkappe 14, 16, basierend auf der Körpervermessung, dimensioniert,
und eine Steuereinrichtung 173, die die Vorrichtung 171 in
die notwendigen Positionen bewegt, um den Körper 12 und die Endkappe 14, 16 aufzunehmen,
eine Vermessung des Abgasprozessorkörpers 12 vorzunehmen
und die Endkappe 14, 16 zu dimensionieren. Die
Vorrichtung 171 umfaßt
einen Endkappenmanipulator oder Endkappenbacken 174, ein
separates Abgasprozessorkörper-Meßgerät oder Körpervermessungsbacken 176,
Backenlager 178, die mit den Endkappenbacken 174 und
den Körpervermessungsbacken 176 verbunden
sind, und eine Reduzierplatte oder Backenbetätigungsplatte 184.
Die Steuereinrichtung 173 umfaßt eine Meßdose 172, einen Aktuator 180 und
eine mechanische Verbindung 182.
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Die
Vorrichtung 171 des Endkappendimensionierers 170 umfaßt einen
separaten Endkappenmanipulator oder Backen 174 und eine
Körpervermessungsvorrichtung
oder Backen 176. Die Körpervermessungsbacken 176 und
die Endkappenbacken 174 sind gängige Reduziermaschinen, die
mit einem Satz Außenbacken
ausgestattet sind. Um eine Endkappe 14, 16 basierend
auf der Vermessung eines Abgasprozessorkörpers 12 zu dimensionieren,
wird eine Endkappe 14, 16 in den Endkappenbacken 174 plaziert
und ein Abgasprozessorkörper 12 in
den Körpervermessungsbacken 176 plaziert.
Die Steuereinrichtung 173 schließt die Körpervermessungsbacken 176,
bis eine vorgegebene Kraft auf den Abgasprozessorkörper 12 erreicht
ist, um den Abgasprozessorkörper 12 zu
vermessen. Die Körpervermessungsbacken 176 stehen
mit den Endkappenbacken 174 in Verbindung, so daß die Körpervermessungsbacken 176 die
Form des Abgasprozessorkörpers 12 bestimmen
und die Informationen über
die Abgasprozessorkörperform
zu den Endkappenbacken 174 weiterleiten, so daß die Endkappenbacken 174 die Endkappe 14, 16 so
dimensionieren können,
daß sie mit
dem Abgasprozessorkörper 12 zusammenpaßt.
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Die
Körpervermessungsbacken 176 und
die Endkappenbacken 174 vermessen den Abgasprozessorkörper 12 und
dimensionieren die Endkappe 14, 16 gleichzeitig.
Um gleichzeitig den Abgasprozessorkörper 12 vermessen
und die Endkappe 14, 16 dimensionieren zu können, bewegt
der Aktuator 180 die Backenbetätigungsplatte 184 in
Richtung 186, relativ zu den Backen 174, 176.
Die Betätigungsplatte 184 ist
so ausgebildet, daß sie
konisch zulaufende Seitenwände 192, 194 aufweist,
die, voneinander beabstandet, eine erste und eine zweite Öffnung 188, 190 festlegen.
Die Endkappenbacken 174 und die Abgasprozessorkörper-Vermessungsbacken 176 sind
so angeordnet, daß sie
innerhalb der ersten bzw. zweiten Öffnung 188, 190 liegen.
Die Seitenwände 192, 194 verjüngen sich
derart, daß sie
eine Kraft auf die Endkappenbacken 174 bzw. die Abgasprozessorkörperbacken 176 ausüben, wenn
die Platte 184 sich relativ zu den Backen 174, 176 in
Richtung 186 bewegt, um den Abgasprozessorkörper 12 zu
vermessen bzw. die Endkappe 14, 16 zu dimensionieren. Der
Aktuator 180 bewegt die Platte 184 in Richtung 186,
bis eine Meßdose 172 erfaßt, daß eine vorbestimmte
Kraft auf den Abgasprozessorkörper 12 aufgebracht
ist.
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Der
Aktuator 180 ist ein Hydraulikzylinder. Der Aktuator 180 könnte jegliche
Art von Mechanismus sein, der ein Öffnen und Schließen der
Backen 174, 176 verursacht, wie zum Beispiel irgendeiner der
verschiedenartigen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen
Mechanismen. Die mechanische Verbindung 182 kann jegliche
Art von Verbindung sein, die die Backen 174, 176 und
den Aktuator 180 koppelt.
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Der
Abgasprozessorkörper-Vermesser 176 ist
eine konventionelle Reduziermaschine, die mit einem Satz außenliegender
Reduzierbacken ausgestattet ist. Die Außenbacken 176 schließen sich
bis zu einer vorgegebenen Kraft auf den Abgasprozessorkörper 12,
um den Abgasprozessorkörper 12 zu vermessen.
Die Backen 176 können
auch Formunregelmäßigkeiten
des Abgasprozessorkörpers 12 beseitigen.
Der Endkappenmanipulator 174 ist eine ähnliche Reduziermaschine mit
außenliegenden
Reduzierbacken und innenliegenden Fingern.
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Der
Abgasprozessorkörper-Vermesser 176 und
der Endkappenmanipulator 174 berücksichtigen die Dicke des äußeren Mantels 31 des
Konverterkörpers 12,
weil die Endkappe 14, 16 in ihren Maßen mit dem äußeren Mantel 31 des
Konverterkörpers 12 zusammenpassen
muß, wie
in 7 gezeigt. Außerdem
kann das Rückfedern
des crimpbaren Flansches 44 der Endkappe 14, 16 beim
Dimensionieren der Endkappe 14, 16 berücksichtigt
werden.
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Die
Endkappe 14, 16 wird vom Endkappendimensionierer 170 dimensioniert,
indem die folgenden Schritte durchgeführt werden:
- 1.
Einbringen des Abgasprozessorkörpers 12 in die
Abgasprozessorkörperbacken 176,
- 2. Einbringen der Endkappe 14, 16 in die Endkappenbacken 174,
- 3. die Steuereinrichtung 173 schließt die Abgasprozessorkörperbacken 176 und
die Endkappenbacken 174, indem der Aktuator 180 die
Backenbetätigungsplatte 184 relativ
zu den Backen 174, 176 in Richtung 186 bewegt,
- 4. die Abgasprozessorkörperbacken 176 und
die Endkappenbacken 174 schließen sich, bis eine vorbestimmte
Kraft auf den Abgasprozessorkörper 12 durch
die Meßdose 172 festgestellt
wird, und die Endkappenbacken 174 dimensionieren die Endkappe 14, 16,
so daß sie
mit dem Abgasprozessorkörper 12 zusammenpaßt und eine Endkappe 14, 16 mit
passendem Abgasprozessorkörper 12 geschaffen
ist, und
- 5. die Steuereinrichtung 173 öffnet die Backen 174, 176,
wenn die vorgegebene Kraft erreicht worden ist, um eine Entnahme
des Abgasprozessorkörpers 12 und
der Endkappe 14, 16 aus dem Endkappendimensionierer 170 zu
ermöglichen.
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Obwohl
die Erfindung nicht auf das Gebiet des Dimensionierens von Endkappen
zur Einpassung in Abgasprozessorkörper begrenzt ist, ist dies eine
Anwendung, für
welche die Erfindung besonders geeignet ist, da sie effizient die
Endkappen so dimensioniert, daß sie
auf jeden einzelnen Abgasprozessorkörper passen.