用于蜂窝体制造的在线挤出物检查和反馈控制方法技术

用于在挤压过程中原位监测挤出物的在线检查和控制系统。光束对记录所述曲率的所述挤出物外皮的外圆周上的线进行照明。对被照明的无缺陷外皮的主要轮廓进行记录，并与所述被照明的外皮的连续监测进行比较。与所述比较的差异表明外皮和/或形状缺陷。对自动调整过程控制硬件的实时反馈基于所述监测和比较来减少或消除所述外皮和形状缺陷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于蜂窝体制造的在线挤出物检查和反馈控制方法本申请要求2014年11月25日提交的美国临时专利申请序列号62/083,990的权益和优先权，所述临时申请的内容被用作依据并且通过引用以其全部内容结合在此。
技术介绍

本披露的示例性实施例涉及制造蜂窝体的方法，并且更具体地涉及被挤出的蜂窝体的检查以及挤压蜂窝体的控制。
技术介绍
讨论来自内燃发动机的排气的后处理可以使用承载在高表面积基板上的催化剂，并且在柴油发动机和一些汽油直喷式发动机的情况下，可以使用用于除去碳烟粒子的催化过滤器。这些应用中的过滤器和催化剂载体可以是耐火的、耐热冲击的、在一定范围的pO2条件下是稳定的、与催化剂体系不反应，并提供较低的排气流阻力。在这些应用中可以使用多孔陶瓷流通型蜂窝基板和壁流式蜂窝过滤器。陶瓷蜂窝结构的制造可以通过以下过程来实现：塑化陶瓷粉末批料混合物，通过蜂窝挤压模具挤压所述混合物以形成蜂窝状挤出物，以及切割、干燥和烧制所述挤出物以产生高强度和热耐久性的陶瓷蜂窝。这样产生的陶瓷蜂窝广泛用作机动车辆排气系统中的陶瓷催化剂载体，以及用作从柴油发动机排气中除去碳烟和其他微粒的催化剂载体和壁流式微粒过滤器。在商业上成功的用于陶瓷蜂窝制造的方法中的那些是利用大型共旋转双螺杆挤压机来混合和挤压陶瓷蜂窝状挤出物的方法。柱塞挤出成型、压制、铸造、喷涂和三维印刷是用于陶瓷蜂窝制造的其他工艺。一旦湿式蜂窝体干燥，可以进行主体检查，需要劳动力、成本和时间。当发现缺陷时，对同一生产运行中导致由相同挤出物形成的顺序部件缺陷的挤压过程进行校正可能为时已晚。可以校正缺陷，需要附加的劳动力、时间和成本，或者如果缺陷不可修复而导致生产损失和制造效率低下，则可能必须废弃所述生产运行。本背景部分中披露的上述信息仅用于增强对本披露的背景的理解，并且因此它可以包含不形成现有技术的任何部分的信息，也不是现有技术可能向本领域普通技术人员建议的信息。
技术实现思路
本披露的示例性实施例提供了一种用于监测蜂窝状挤出物的原位检查系统。本披露的示例性实施例还提供了一种制造挤出陶瓷蜂窝体的方法。本披露的附加特征将在以下的描述中阐述，并且部分地将从所述描述中变得明显，或者可以通过本披露的实践来了解。示例性实施例披露了一种在挤压系统中监测蜂窝状挤出物的至少一个缺陷的原位系统。所述系统包括检查单元和控制器。所述检查单元包括线照明器和检测器。所述线照明器被配置成用于在与所述蜂窝状挤出物轴向方向垂直的所述蜂窝状挤出物的外周表面上产生线照明。所述检测器被配置成用于检测从所述挤出物的外周表面散射的线照明并基于所述检测到的线照明而产生信号。所述控制器被配置成用于接收由所述检测器产生的所述信号，将所述接收到的信号与先前存储的无缺陷信号进行实时比较，并且基于所述比较来控制至少一个挤压工艺参数。示例性实施例还披露了一种制造挤出蜂窝体的方法。所述方法包括沿着轴向方向挤压蜂窝状挤出物并且在原位对蜂窝状挤出物进行检查。所述检查包括：对与所述轴向方向垂直的所述蜂窝状挤出物外周表面的线进行照明，检测从所述蜂窝状挤出物外周表面散射的所述照明线，以及基于所述检测而产生信号。所述方法包括：将所述信号与无缺陷蜂窝状挤出物检查的先前存储的信号进行实时比较，并且基于所述比较来控制至少一个挤压工艺参数。应当理解，上述总体描述和下面的详细描述都是示例性的和说明性的，并且旨在提供对本披露的进一步的解释。附图说明被包括以提供对本披露的进一步理解并结合在本说明书中并且构成说明书一部分的附图展示了本披露的示例性实施例并且与说明一起用于解释本披露的原理。图1是根据本披露的示例性实施例的用于控制挤压系统的操作的挤出物控制系统的示意图。图2呈现了根据本披露的示例性实施例的具有在线检查和控制系统的挤压机前端的示意图。图3示出了根据本披露的示例性实施例的线激光器和检测单元的凸起部的示意性俯视图，所述凸起部被定位成覆盖与蜂窝状挤出物的纵向轴线垂直的外表面横截面。图4是可变垫片厚度的掩模(varigap)的过程控制硬件的示意图。图5是无级变速的、可从外部控制的流量板(flowplate)的过程控制硬件的等距示意图。图6是穿过图5的流量板的横截面的等距示意图。图7以分解图示出了套筒的等距示意性细节，所述套筒对挤压机前端处的用于控制挤压过程的硬件设备进行容纳和支撑。具体实施方式应当理解，为了本披露的目的，“X、Y和Z中的至少一个”可以被解释为仅X、仅Y、仅Z、或X、Y和Z中的两项或更多项的任一组合(例如，XYZ、XYY、YZ、ZZ)。如本文所使用的，“挤出物”是指增塑批料通过模具挤压而形成轴向延伸的交叉壁，所述交叉壁之间具有通道。所述通道可以具有各种形状的均匀的或变化的水力直径的横截面，如矩形(正方形)的、六边形的、其他多边形的、圆形的、椭圆形的、其他弯曲形状等，以及它们的组合。挤压可以是连续的过程，如螺杆挤压机、双螺杆挤压机等，或者是不连续的过程，如柱塞式挤压机等。在挤压机中，挤压模具可以关于挤压机筒的排出端口(如在所述筒的端部处)相联接。在所述挤压模具之前可以有其他结构，如通常打开的空腔、筛网/均化器等，以利于在所述批料到达所述挤压模具之前形成稳定的插入式流动前端。所述挤出物通常具有共挤出的、整体形成的沿轴向方向延伸的外周表面(外皮)。所述挤出物外周可以具有各种截面形状，如圆形的、椭圆形的、多边形的等以及其对称的或不对称的组合。所述增塑批料可以包括无机粉末、无机粘合剂、有机粘合剂、成孔剂、溶剂、非溶剂等。在通过所述模具挤出所述增塑批料以形成所述挤出物之后，可对所述挤出物进行切割、干燥和烧制，以形成多孔陶瓷蜂窝体或多孔陶瓷蜂窝体区段。图1是根据本披露的示例性实施例的用于控制挤压系统的操作的挤出物控制系统100的示意图。在挤出物控制系统100中，在操作130处将挤出物质量度量标准110与挤出物监测测量120进行比较。挤出物质量度量标准110是所存储的无缺陷挤出物的测量值。挤出物监测测量120可以在原位测量挤出物质量度量值，如外皮质量和形状质量。也就是说，在挤压期间，执行挤出物监测测量120。操作130处的所述比较实时地产生比较信号134。基于挤出物监测测量120的测量信号136可以在操作130的比较中被传输和使用。作为所述比较信号134的结果，反馈控制器140维持挤压硬件150设置或调整挤压硬件150设置。调整挤压硬件150设置改变了挤压工艺参数。挤出物质量度量标准110是缺陷水平低于阈值的挤出物的测量值。缺陷可以例如是挤出物的总体形状与希望的总体形状的偏差(如弓形(bow))，或者是在共挤出的外轴向外周表面中(如共挤出的外皮质量中的缺陷)。当缺陷低于阈值时，所述挤出物被称为是无缺陷的。所述测量可以通过挤出物监测测量120来进行并且存储在非瞬时介质(如计算机硬盘驱动器)中。挤出物监测测量120可以通过挤出物检查系统230来进行(图2)。图2是根据本披露的示例性实施例的具有套筒208和在线检查和控制系统230的挤压机前端204的示意图。挤压机前端204和套筒208可以被认为是挤压机210的一部分。套筒208可以包括模具以及在所述模具后面的流量板212，也就是说，增塑批料在流过所述模具之前流过流量板212。套筒208可以在所述模具之后包括附加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在挤压系统中监测蜂窝状挤出物的至少一个缺陷的原位系统，所述系统包括：检查单元，所述检查单元包括：线照明器，所述线照明器被配置成用于在与所述蜂窝状挤出物轴向方向垂直的所述蜂窝状挤出物的外周表面上产生线照明，以及检测器，所述检测器被配置成用于检测从所述挤出物的外周表面散射的线照明并基于所检测到的线照明而产生信号；以及控制器，所述控制器被配置成用于接收由所述检测器产生的所述信号，将所接收到的信号与先前存储的无缺陷信号进行实时比较，并且基于所述比较来控制至少一个挤压工艺参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.25 US 62/083,9901.一种在挤压系统中监测蜂窝状挤出物的至少一个缺陷的原位系统，所述系统包括：检查单元，所述检查单元包括：线照明器，所述线照明器被配置成用于在与所述蜂窝状挤出物轴向方向垂直的所述蜂窝状挤出物的外周表面上产生线照明，以及检测器，所述检测器被配置成用于检测从所述挤出物的外周表面散射的线照明并基于所检测到的线照明而产生信号；以及控制器，所述控制器被配置成用于接收由所述检测器产生的所述信号，将所接收到的信号与先前存储的无缺陷信号进行实时比较，并且基于所述比较来控制至少一个挤压工艺参数。2.如权利要求1所述的原位系统，其中，所述比较被配置成用于识别所述蜂窝状挤出物中的弓形，并且所述控制被配置成用于产生弓形板位置调整信号以校正所识别的弓形。3.如权利要求1-2中任一项所述的原位系统，其中，所述比较被配置成用于识别所述蜂窝状挤出物的快流量外皮，并且所述控制被配置成用于产生varigap间隙调整信号和流量板区段调整信号中的至少一个，以校正被识别的快流量外皮。4.如权利要求1-3中任一项所述的原位系统，其中，所述比较被配置成用于识别所述蜂窝状挤出物的所述外皮中的麻孔，并且所述控制被配置成用于产生varigap间隙调整信号和流量板区段调整信号中的至少一个，以校正被识别的麻孔。5.如权利要求1-4中任一项所述的原位系统，其中，所述线照明器包括激光器，并且所述检测器包括激光轮廓曲线仪，所述激光轮廓曲线仪包括电荷耦合检测器(CCD)相机和滤光器。6.如权利要求5所述的原位系统，其中，所述激光轮廓曲线仪被配置成用于扫描所述照明线，并且以大于或等于所确定的轴向挤压速度的频率而将所述信号传输到所述控制器，使得连续的扫描和传输沿所述轴向方向间隔开不超过1mm。7.如权利要求5所述的原位系统，其中，所述激光轮廓曲线仪被配置成用于扫描所述照明线，并且以大于或等于所确定的轴向挤压速度的频率而将所述信号传输到所述控制器，使得连续的扫描和传输沿所述轴向方向间隔开约1mm至约50μm。8.如权利要求7所述的原位系统，其中，当所述挤压机被配置成以在0.7cm/s和31cm/s之间的范围内的轴向速度挤压所述蜂窝状挤出物时，所述频率在约20Hz与约2kHz之间的范围内。9.如权利要求1-8中任一项所述的原位系统，其中，所述检查单元被配置成用于当所述蜂窝状挤出物位于挤压系统的前端、并且所述蜂窝状挤出物的至少一部分已经离开所述前端的时候开始检查。10.如权利要求1至9中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·H·西特里尼蒂，C·J·沃尔什，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US