JP2008524495A - 触媒コンバータ支持マットの空隙かさ密度を測定する装置および方法 - Google Patents

Abstract

触媒コンバータ内の触媒担体を囲繞する支持マットの空隙かさ密度（ＧＢＤ）は、カメラシステムによって光学的に判断された平均空隙幅を用いて計算される。組立てステーションで測定されるマット重量は、バーコード化されて、被試験コンバータに張付けられるバーコードラベルに表記される。プログラマブルコントローラが、複数のカメラの読取りから平均空隙幅を計算する。その後、ＧＢＤがマット重量およびマット寸法を用いて計算され、コンバータの合格／不合格を判断するために、ＧＤＢは許容範囲と比較される。

Description

発明の詳細な説明

発明の分野
本発明は触媒コンバータの適切な組立てについての検査に関する。より具体的には、本発明は、外部ケーシングに収容されたコンバータ内の触媒を囲繞する支持マットの空隙かさ密度の測定に関する。

発明の背景
多くの触媒コンバータは担体またはカートリッジを含み、該担体またはカートリッジは、触媒化合物を担持する構造であって、担体とコンバータの外部ケーシングまたは外殻とを接続する支持マットによって囲繞される構造を利用している。囲んでいる外殻またはコンバータケーシングによってマットに力を加えるとき、２つの対象物が幾分衝突する。一方、支持マットにかかる圧力は、温度および振動がかなり厳しい条件下にあっても適切な位置に担体が確実に保持されるくらい充分でなければならない。その一方で、支持マットにかかる圧力は、担体に亀裂またはその他の損傷を引起す圧力よりも小さいことが必要である。

適切な圧力がマットにかかっているかを測定するために使用可能である、触媒コンバータ内の圧縮支持マットの１つの特徴として、、「空隙かさ密度」すなわちＧＢＤがある。ＧＢＤは基本的にマットの単位体積あたりのマットの重量であり、すなわち，外部ケーシングと担体との間のギャップ幅、またはマット幅（実質的に一定な）とマット面積との積で割ったマット重量である。ＧＢＤは通常は立方センチメートルあたりのグラムで表現される。

公知の自動ＧＢＤ測定システムは、空隙幅を推定するために、間接的計算または仮定を使用する。またその他、米国特許第６５０１０４２号明細書に開示されるものなどのシステムは、コンバータの実際の組立て中にＧＢＤを計算して、望ましいＧＢＤを達成するように適応させて外部ケーシングおよび担体を変更しようとしている。しかし、この方法では、組立て直後のマット密度に変化はないと想定しており、最終的に組立てられた製品において適度なマット圧力がかかるかどうかについて誤った結論を導くおそれがある。

したがって、コンバータ外部ケーシングがコンバータ担体／マットの組合せに適用された後にＧＢＤを測定し評価するための、自動化され、しかも実用的な装置および方法が当該技術において必要である。

発明の要約
したがって、触媒コンバータにおける空隙かさ密度を測定する装置であって、外部ケーシングと担体との間の空隙を満たす、予め選択された表面積の支持マットによって少なくとも部分的に囲繞されるコンバータ担体を収容する外部ケーシングを有する触媒コンバータの空隙かさ密度を測定する装置は、空隙の光学像を捕捉する少なくとも１台のカメラを含む。ケーシング配置要素が、少なくとも１台のカメラに関して予め定められた向きに外部ケーシングを配置する。プログラマブルコントローラがケーシング配置要素および少なくとも１台のカメラに連結され、読取り装置がプログラマブルコントローラに連結されて、マット重量の表示を読取りでその表示をプログラマブルコントローラに伝達するように動作する。プログラマブルコントローラは、光学像から測定された空隙幅、支持マットの予め選択された表面積、および伝達された表示から導出される支持マット重量の関数として、支持マットの空隙かさ密度を計算するように動作する。

本発明の別の一面においては、外部ケーシングと担体との間の空隙を満たす予め選択された表面積の支持マットによって少なくとも部分的に囲繞されるコンバータ担体を収容する円筒形の外部ケーシングを有する触媒コンバータの空隙かさ密度を測定する装置は、外部ケーシングの第１および第２の両端それぞれに、空隙の画像を捕捉する第１および第２カメラを含む。ケーシング位置決め装置が、検査下にあるコンバータを当接支持するように配置された複数のローラを含み、これらのローラは、ローラと検査下にあるコンバータとを平行移動させるスライド機構に連結される。プログラマブルコントローラが、ケーシング位置決め装置ならびに第１および第２カメラに連結される。スキャナがプログラマブルコントローラに連結されて、支持マット重量の表示をスキャンし、その表示をプログラマブルコントローラに伝達するように動作する。プログラマブルコントローラは、ケーシング位置決め装置に検査下にあるコンバータを第１ローディング位置から第１カメラと第２カメラとの間の空隙測定位置へ移動させ、ケーシング位置決め装置ローラに外部ケーシングを複数の位置に回転させ、各位置でのケーシングの第１および第２端の前記複数の空隙画像を第１および第２カメラに捕捉させることが可能となるように動作する。さらに、コントローラは、全空隙画像から平均空隙幅を計算し、平均空隙幅、スキャンしたマット重量および予め定められたマット表面積を用いて支持マットの空隙かさ密度を計算するように動作する。

さらに本発明の別の一面においては、触媒コンバータの担体を少なくとも部分的に囲繞し、コンバータの外部ケーシングと担体との間の空隙を満たす表面積既知の支持マットの空隙かさ密度を測定する方法は、外部ケーシングの外面に支持マット重量の表示を配置する工程と、重量の表示を読取るために外部ケーシングを配置する工程と、空隙幅を光学的に測定するために少なくとも１台のカメラに関して外部ケーシングを配置する工程と、空隙幅、支持マットの表面積、および支持マット重量の関数として空隙かさ密度を測定する工程とを含む。

本発明の目的および特徴は、図面と併せて詳細な説明を読むことで明確になるであろう。

詳細説明
本発明の説明は事実上単なる例示にすぎず、従って、本発明の主旨から離れない変形は本発明の範囲内にあることを意図している。そのような変形が本発明の精神および範囲から離れたものであるとみなすべきではない。

図１を参照すると、ＧＢＤ検査ステーション１００は、基本的に、ステーションベースセクション１０２およびベース１０２から垂直に延在するステーション光学的測定セクション１０４を含む。セクション１０４のアクセス開口１０６は、検査下にあるコンバータがそこを通って、後で論ずる第１カメラと第２カメラとの間に位置する空隙測定ステーションに移動するために設けられる。

検査ステーションディスプレイ１０８がセクション１０４に搭載されており、検査台オペレータに様々な情報を与える。その詳細はこの記載の後の項で説明する。

典型的なコンバータ外部ケーシング１１０が、図１のステーションベース１０２の左側に置かれて示される。外部ケーシング１１０には、以下に説明されるように用いられるロケータタブ１１２が示されている。

検査下にあるコンバータ１１０Ｔは、その両端がガイドプレート１１８ａ，１１８ｂに当接して配置されているのが示される。コンバータ１１０Ｔは、その外部ケーシングピンチポイント１１６の付近に、コンバータ１１０Ｔ内に収容される支持マットの重量の表示を有するバーコードラベル１１４を有する。この重量は通常、不図示の組立てステーションで測定され、支持マットはケーシング１１０Ｔ内でのマットおよび担体の組立てに先立って計量される。

図１に示すように、オペレータがガイドプレート１１８ａ，１１８ｂの間に検査下にあるコンバータ１１０Ｔを載置した後、スライド機構４０８を収容する走路１２０上でコンバータケーシングが適切に向けられたことを近接スイッチ１２４などのロケータタブ検出器が判断するまで、コンバータは回転させられる。

検査下にあるコンバータが適切に向くと、オペレータはスキャナダケッティングポート１２６から手動操作型バーコードスキャナを取ってきて、マット重量の表示をスキャンして、たとえば検査台のセクション１０４に常駐の、プログラマブルコントローラレジデントに表示を取込む。

検査下にあるコンバータ１１０Ｔは４つのキャスタまたはローラに置かれ、それらの２つを図１に１２２ａおよび１２２ｂとして示す。スライド４０８が、検査下にあるコンバータ１１０Ｔを、図１に示すその位置から走路１２０およびスライド４０８に沿って後方に、開口１０６を通って、検査下にあるコンバータ１１０Ｔのいずれかの端部の底部空隙がセクション１０４内に搭載される第１および第２カメラに向う位置まで平行移動させるように動作する（たとえば、図４参照）。

次に図２を参照して、オペレータディスプレイの詳細を説明する。ディスプレイ１０８は、そこに位置する様々なディスプレイパネルを含む。ディスプレイ２０２は、ＧＢＤ測定プロセスのどの部分が進行中であるのかをユーザに順次警告する順次オペレータメッセージディスプレイである。たとえば、ディスプレイ２０２は、
スライド内にパーツ挿入
近接スイッチによってパーツ配置
バーコードスキャン
パーツ除去
などのメッセージを順次表示する。

ディスプレイ２０４および２０６は、左および右カメラの捕捉された画像をそれぞれ示す。したがって、エリア２０５および２０７は、コンバータの円筒の左端および右端での、コンバータの外部ケーシングとそのコンバータ担体との間の空隙をそれぞれ表す。

ディスプレイ２０８に示される３つの矩形エリアは、左側カメラによる空隙の３回の測定値から導出される３つの空隙幅を示す。同様に、ディスプレイエリア２１０には、右カメラから導き出される空隙の３回の測定値が示される。検査下にあるコンバータ１１０Ｔが後方に移動して図１の開口１０６を通って図４のカメラ３０２と４０２との間の位置に達したとき、コンバータ外部ケーシングが図４の左カメラ４０２および右カメラ３０２による検査のために複数の空隙位置を示すように、たとえばサーボドライブによってキャスタ１２２ａ，１２２ｂおよび１２２ｃ，１２２ｄ（具体的に図示せず）が回転させられる。好ましい実施形態において、３つの異なる空隙画像が検査下にあるコンバータの両端それぞれで捕捉され、図２のディスプレイ２０８および２１０に６回の測定が表示される。

ディスプレイエリア２１２は計算データを含む。具体的には、ディスプレイエリア２１３にバーコードラベルからスキャンされたマット重量を示し、ディスプレイエリア２１５に６回のカメラ測定から計算された平均空隙幅を表示し、ディスプレイエリア２１７に平均空隙幅を用いて計算されたＧＢＤを示す。

ディスプレイエリア２１４は部分トラッキングディスプレイであり、セクション２１９にＧＢＤ検査を合格したコンバータの数を示し、ディスプレイエリア２２１にＧＢＤ検査を落第したコンバータの数を累積する。２２３はカウンターリセットスイッチを表す。

ディスプレイ２１６は棒グラフ型で示されるもので、許容できるＧＢＤ範囲限界、つまり許容範囲に対して、２３０の最小許容ＧＢＤ（たとえば０．８３）と２３２の最大許容ＧＢＤ（たとえば０．９７）との間で最新のＧＢＤ結果を示し、たとえばバーディスプレイ２１６の中間点２３４に位置すれば、０．９の「完全な」ＧＢＤである。網掛け領域２３４は検査下にあるコンバータについて計算された実際のＧＢＤを表す。

最後に、２１８は、検査ステーションの全操作にわたって手動で検査ステーションを動作させるためのスイッチを表す。

図３および図４を参照すると、検査下にあるコンバータは、その端部が固定具３０４および４０６上に載置されるように、停止部材においてスライド４０８に沿って停止し、それによってカメラ３０２および４０２のそれぞれに円筒の底の空隙を示す。

計算されたＧＢＤが許容範囲内にあると判断された検査下にあるコンバータはすべて、スタンピングスタイラス４４４を有するピンスタンピングユニット４１２によって検査を合格したという表示が与えられる。スタイラス４４４を用いて、検査台は、検査下にあるコンバータ１１０Ｔの外部ケーシングに、カメラ測定から導出される実際に計算されたＧＢＤをエンボス加工する。

図５を参照すると、フローチャート５００は、プロセスまたは方法に適用するときの本発明の原理に従って使用可能な工程を含む。

ステップ５０２から開始して、支持マットはステップ５０４の計量ステーションで計量され、計量ステーションは典型的には、後に検査されるコンバータの組立てステーションと関連している。

次に、ステップ５０６で、マットと担体と外殻とが組立てられ、その結果、担体をマットが囲繞し、マットを外部ケーシングが囲繞しているコンバータとなる。

ステップ５０８で、ステップ５０４の計量結果に従ってバーコードラベルがプリントされ、ラベルは検査されるコンバータの外部ケーシングに貼付される。

ステップ５１０で、検査下にあるコンバータ１１０Ｔは図１のＧＢＤステーション１００に移送される。

ステップ５１２において、コンバータは、ロケータタブ１１２の存在を検出する近接スイッチによって示されるように、図１のスライド４０８と関連するキャスタ上に適切に位置合わせされる。

次に、図１のディスプレイ１０８からの合図があるとすぐ、オペレータは図１のスキャナ格納ポート１２６から手動操作型バーコードスキャナを取ってきて、バーコードに表示されるマット重量をスキャンして、検査台のプログラマブルコントローラに取込む。

ステップ５１６で、コンバータ１１０Ｔはスライド４０８に沿って、図１のアクセスウィンドウ１０６の後方に位置するカメラステーションに平行移動される。

ステップ５１８で、コンバータは図１のローラまたはキャスタ１２２によって３つの位置間で回転させられ、３つの空隙画像がコンバータの両端で捕捉される。

ステップ５２０で、平均空隙幅が検査台のプログラマブルコントローラによって計算され、ステップ５２２で、平均空隙幅を用いて空隙かさ密度が計算される。

判断ブロック５２４で、プログラマブルコントローラは計算されたＧＢＤが許容範囲内にあるか否かを判断する。もし許容範囲内になければ、不合格表示がディスプレイに与えられ、不合格品カウント数がステップ５３０で増分される。不合格品はその後、検査台から除かれる。

ＧＢＤが判断ブロック５２４で許容範囲内にあれば、計算されたＧＢＤがステップ５２６でコンバータの外殻にスタンプされるかエンボス加工され、合格品カウンタの値が増分され、コンバータはステップ５２８で検査台から除かれる。

前述のように、本発明の記載は事実上単なる例示にすぎず、本発明の範囲および精神は添付の特許請求の範囲の適切な解釈から判断されるべきである。

本発明の原理に従って配置されたＧＢＤ検査ステーションの正面斜視図を示す。 図１の検査スタンドのディスプレイ部の詳細を示す。 空隙測定カメラの１台の、図１のアクセス開口１０６を通した部分斜視図である。 図１の検査ステーションのＧＢＤ測定カメラ搭載配置の斜視図である。 本発明の方法を説明するフローチャートである。

Claims (16)

1. 触媒コンバータの空隙かさ密度を測定する装置であって、外部ケーシングと担体との間の空隙を満たす予め選択された表面積の支持マットによって少なくとも部分的に囲繞されるコンバータ担体を収容する外部ケーシングを有する空隙かさ密度を測定する装置において、
   空隙の光学像を捕捉する少なくとも１台のカメラと、
   少なくとも１台のカメラに関して予め定められた向きに外部ケーシングを配置するケーシング配置要素と、
   ケーシング配置要素および少なくとも１台のカメラに連結されたプログラマブルコントローラと、
   プログラマブルコントローラに連結され、支持マット重量表示を読取り該表示をプログラマブルコントローラに伝達するように動作する読取り装置とを含み、
   プログラマブルコントローラは、光学像から測定された空隙幅、支持マットの予め選択された表面積、および伝達された表示から導出される支持マット重量の関数として、支持マットの空隙かさ密度を計算するように動作することを特徴とする装置。
2. プログラマブルコントローラは、さらに、計算された空隙かさ密度が許容範囲内にあるか否かを判断し、対応する合格／不合格の表示を生成するように動作することを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 読取り装置はバーコードスキャナを含み、重量表示は、外部ケーシングに連結されたバーコードラベルを含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
4. 計算された空隙かさ密度が許容範囲内にあるときは常に、対応する合格／不合格の表示は、計算された空隙かさ密度の表示を含むことを特徴とする請求項２記載の装置。
5. ケーシング配置要素は、プログラマブルコントローラの制御下にあって、少なくとも１台のカメラに関して複数の予め定められた向きに外部ケーシングを配置し、少なくとも１台のカメラは対応する複数の空隙画像を捕捉し、プログラマブルコントローラは複数の画像から平均空隙幅を計算することを特徴とする請求項１記載の装置。
6. 触媒コンバータの空隙かさ密度を測定する装置であって、外部ケーシングと担体との間の空隙を満たす予め選択された表面積の支持マットによって少なくとも部分的に囲繞されるコンバータ担体を収容する外部ケーシングを有する空隙かさ密度を測定する装置において、
   外部ケーシングの第１および第２の両端それぞれにて、空隙の画像を捕捉する第１および第２カメラと、
   検査下にあるコンバータを当接支持するように配置された複数のローラであって、ローラと検査下にあるコンバータとを平行移動させるスライド機構に連結された複数のローラを含むケーシング位置決め装置と、
   ケーシング位置決め装置ならびに第１および第２カメラに連結されたプログラマブルコントローラと、
   プログラマブルコントローラに連結され、支持マット重量の表示をスキャンして、該表示をプログラマブルコントローラに伝達するように動作するスキャナとを含み、
   プログラマブルコントローラは、ケーシング位置決め装置に、検査下にあるコンバータの第１ローディング位置から第１カメラと第２カメラとの間の空隙測定位置への移動を実行させるように、かつ、ケーシング位置決め装置ローラに、外部ケーシングを複数の位置に回転させることを実行させるように、さらにまた、各位置においてケーシングの第１および第２端で、前記複数の空隙画像を第１および第２カメラに捕捉させることが可能となるように、動作し、さらに、プログラマブルコントローラは、全空隙画像から平均空隙幅を計算するように、かつ、平均空隙幅、スキャンしたマット重量および予め定められたマット表面積を用いて支持マットの空隙かさ密度を計算するように動作することを特徴とする、空隙かさ密度を測定する装置。
7. プログラマブルコントローラは、ケーシング位置決め装置ローラに、第１および第２カメラに関して等角度で離間する３つの位置に空隙を配置させることを特徴とする請求項６記載の装置。
8. プログラマブルコントローラは、さらに、計算された空隙かさ密度が許容範囲内であるか否かを判断し、計算された空隙かさ密度が許容範囲内にあるときは常に、対応する表示を生成するように動作することを特徴とする請求項６記載の装置。
9. 対応する表示は、計算された空隙かさ密度を外部ケーシングにエンボス加工することを含むことを特徴とする請求項８記載の装置。
10. スキャナはバーコードスキャナを含み、重量の表示は外部ケーシングに貼付けられるバーコードラベルを含むことを特徴とする請求項８記載の装置。
11. 検査下にあるコンバータが第１ローディング位置に適切に配置されたか否かを判断する検出スイッチをさらに含むことを特徴とする請求項８記載の装置。
12. 検出スイッチは外部ケーシングに貼付されるロケーティングタブを検出するリミットスイッチを含むことを特徴とする請求項１１記載の装置。
13. 触媒コンバータの担体を少なくとも部分的に囲繞し、コンバータの外部ケーシングと担体との間の空隙を満たす表面積既知の支持マットの空隙かさ密度を測定する方法であって、
    外部ケーシングの外面に支持マット重量の表示を配置する工程と、
    重量の表示を読取るために外部ケーシングを配置する工程と、
    空隙幅を光学的に測定するために少なくとも１台のカメラに関して外部ケーシングを配置する工程と、
    空隙幅、支持マットの表面積、および支持マット重量の関数として空隙かさ密度を測定する工程とを含むことを特徴とする方法。
14. 空隙かさ密度が許容範囲内にあるか否かを判断する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 空隙かさ密度が許容範囲内にあるときは常に、外部ケーシングに空隙かさ密度の表示を配置する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
16. 少なくとも１台のカメラに関して複数の向きに外部ケーシングを配置する工程と、
    前記複数の空隙幅を、複数の向きのそれぞれにおいて１つずつ、光学的に測定する工程と、
    複数の空隙幅から平均空隙幅を測定する工程と、
    平均空隙幅を用いて空隙かさ密度を測定する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。

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