制御された金属箔の製造方法
ａ）第１の工具（３）を用いて一次構造物（２）を作成するステップ、ｂ）金属箔部分（１）の継送を生ぜしめる少なくとも１つの形状付与用プロフィールロール（５）を有する第２の工具（４）へ金属箔部分（１）を継送するステップ、ｃ）第２の工具（４）を用いて二次構造物（６）を作成するステップ、ｄ）金属箔部分（１）の少なくとも１つの部分領域（７）における一次構造物（２）および二次構造物（６）の空間位置を決定するステップ、ｅ）不良位置を検出し少なくとも１つのプロフィールロール（５）の作動パラメータを調整するステップを少なくともを有することを特徴とする金属箔部分に重なる構造物を作成する方法。さらにそのために好適な装置ならびにそれによって製造可能の金属箔が提案され、該金属箔は触媒担体を製造するために好適であり、内燃機関の排気ガス系に使用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属箔部分に重なる構造物を作成する方法および装置に関する。この種の金属箔部分は、好ましくはたとえば内燃機関の排気ガス系内の排気ガス処理要素として使用されるハニカム体を構成するのに使用される。
【背景技術】
【０００２】
たとえばオットーエンジンおよびディーゼルエンジンのような移動型内燃機関の排気ガス処理においては、（いわゆるハニカム体のような）少なくとも１つの排気ガス処理要素を、比較的に大きい表面積を提供する排気管の中に配置することが知られている。この要素は必要に応じて用途固有（たとえば吸収型、触媒活性型および／またはその他）の被膜を設けられており、当該要素の大きい表面積によって通流する排気ガスとの内部接触が実現される。このような要素は、たとえば排気ガス中に含まれる粒子をフィルタリングするためのフィルタ素子、排気ガス中に含まれる有害物質（たとえば窒素酸化物）を少なくとも時間的に制限して貯蔵する吸着装置、触媒コンバータ（たとえば三元触媒、酸化型触媒、還元型触媒など）、貫流する排気ガスの流れに影響を与えるもしくは渦流を惹き起こすためのディフューザ、またはまさに内燃機関の低温始動後に排気ガスを所望の温度に加熱する加熱素子である。自動車の排気ガス系における使用条件に関しては基本的に以下の担体基板：セラミックハニカム体、押出成形ハニカム体、金属箔製ハニカム体が実証されている。これらの担体基板はその機能に常に調整されなければならないという事実に基づき、耐熱性および耐食性の金属箔がその製造に特に良好に適した出発材料である。
【０００３】
少なくとも部分的に構造化された多数の薄板を備えるハニカム体を製造し、引続いて該薄板がハウジングの中に取り込まれると共に１つまたは複数の上記被膜を施すことができる担体を形成することが知られている。少なくとも部分的に構造化された薄板はここで互いにほぼ平行に配置された流路が形成されるように配置される。これを保証するために薄板の一部が１つの構造たとえば１種の波形構造、鋸歯構造、方形構造、三角形構造、Ω形構造等々を備える。
【０００４】
さらに、特にハニカム体内への排気ガスの流入直後に、このような流路の中心にある部分排気ガス流領域とたとえば触媒活性流路壁領域とのガス交換が充分に行われない層流が生じることを回避するべく第２の構造物をこの種の薄板に形成することが知られている。この第２の構造物つまりミクロ構造物は結果的にこのような流路の内部に部分排気ガス流の渦流を生じる流入面を提供する。これは部分排気ガス流自体の集中的混合をもたらし、その結果、流路壁と排気ガス中に含まれる有害物質との内部接触が保証される。さらにこの種の第２の構造物によって、隣接する流路内の部分排気ガス流のガス交換を可能にする流れ通路を流路に対して横方向に形成することが可能である。この理由から、たとえば誘導面、節、突出部、羽根、舌片、孔等々を含むミクロ構造物が知られている。その限りにおいて、セラミック材料を用いたのではこの種の複雑な流路壁を全く実現できないかあるいは特に高い技術的労力でのみ実現できるので、セラミック材料製ハニカム体に対して金属ハニカム体の製造時に明らかに増大した変形態様の多様性がある。
【０００５】
この構造物を有する薄板は次に（必要であれば平坦な中間層と交互に）積層され、互いに捩られ、かつハウジングの中に挿入される。それによって互いにほぼ平行の流路を有するハニカム体が構成される。
【０００６】
さらに排気ガス処理時に、排気ガス中に含まれる有害物質の転換が内燃機関の始動後にほぼ遅延なく行われることが特に重要である。その際にこれは特に高い実効性を有する法的規定もしくは指針に準じて実行されるべきである。この理由から過去において一層薄くなる薄板が使用された。これは表面固有の非常に少ない熱容量を示す。すなわち通流する排気ガスから比較的少ない熱が奪われ、もしくは薄板自体が比較的速く温度上昇を生じる。これは目下排気ガス系に使用されている触媒活性被膜が約２３０℃〜２７０℃にある一定の起動温度以上から初めて有害物質の転換を開始するために重要である。すでに数秒後にこの有害物質を少なくとも９８％の効率で転換する目的と共に、たとえば０．１ｍｍ以下、さらに特に０．０５ｍｍ以下の板厚を有する薄板が使用される。
【０００７】
しかしながら上記目標設定から一連の製造技術的および応用技術的な問題が生じる。たとえばハニカム体内の排気ガスの流れ挙動の的確な設定のために場合によって流路内のミクロ構造物の正確な位置合わせが必要であることが挙げられる。さらにこの種の金属箔が互いに接合技術的に結合され、特に互いにろう付け（硬ろう付け、必要であれば真空下に）および／または溶接されることに注意する必要がある。しかしながらこれは金属箔の規定の接触領域が互いに存在することを前提とする。そこから、重なる構造物の可能な限り精密な位置合わせが保証されるべきであることが生じる。しかしながらこれは従来充分な精度で保証することができなかった。構造物の製造時の外部の影響、たとえば金属箔の振動励起に起因して、金属箔の収縮挙動および／または変形挙動において偏差を生じる。工具内部の製造精度もしくは公差（たとえばロール歯の回転不具合、軸受不具合、輪郭不具合など）は部分的に周期的に変動する構造物相互の位置の望ましくない偏差を生じる。さらに金属箔の材料の不均質性が構造物相互の別の偏差を生じ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、従来の技術に関して記述された技術的問題を少なくとも部分的に緩和することである。特に互いに重なる構造物の可能な限り精密な位置合わせを保証するこの種の多重に構造化された金属箔の製造方法が示されるべきである。この方法はこのような金属箔のための大量生産の要件にも対応し、かつ時間およびコストを節約する方法も提示するべきである。さらにこのような金属箔の製造装置が示されるべきである。本発明による方法または本発明による装置によって製造された金属箔は重なる構造物の特に精密な位置合わせを有し、かつ特に永続的に内燃機関の排気ガス系に使用可能のハニカム体の製造に利用することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は請求項１の特徴による方法ならびに請求項８の特徴による装置によって解決される。本発明による方法もしくは本発明による装置のその他の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。さらに本発明による方法もしくは本発明による装置によって製造された金属箔部分およびそれから製造されたハニカム体が提案される。各請求項に個別的に記載された特徴は、任意の技術的に有意義な方法で互いに組み合わせることができ、かつ本明細書から説明される実態によって補足することができ、その際に本発明の変形態様が提示される。
【００１０】
金属箔部分に重なる構造物を作成する本発明に係る方法は、
ａ）第１の工具を用いて一次構造物を作成するステップ、
ｂ）金属箔部分の継送を生ぜしめる少なくとも１つの形状付与用プロフィールロールを有する第２の工具へ金属箔部分を継送するステップ、
ｃ）第２の工具を用いて二次構造物を作成するステップ、
ｄ）金属箔部分の少なくとも１つの部分領域における一次構造物および二次構造物の空間位置を決定するステップ、
ｅ）不良位置を検出し少なくとも１つのプロフィールロールの作動パラメータを調整するステップ
を少なくとも有する。
【００１１】
因みにこの種の構造物の作成は連続プロセス（つまり１秒あたり１送り工程以上の頻度で）行われ、金属箔がリールから繰り出され、工具に供給される。そのためここに記載した方法においては変形される金属箔部分が考察される。それゆえ、金属箔部分は初めに平坦であり、かつ一次構造物を作成するための第１の工具に供給される。一次構造物はここで好ましくはミクロ構造物つまり、たとえば金属箔部分の小さい領域にのみ延伸し、かつ特に後に流路内の排気ガスの流れに影響を与えるために設けられている型押し（エンボス加工）または打抜きである。そのほかに、このような一次構造物は（その他のもしくは別の）ミクロ構造物、たとえばスリットを後から形成するための準備措置とすることもでき、当該スリットのところで金属箔の部分領域が変形されて誘導面または類似体が形成される。
【００１２】
ステップｂ）で説明したように、金属箔部分の継送は第２の工具のプロフィールロールによって生ぜしめられる。これは換言すれば、第２の工具が金属箔部分を第１の工具を通して引き抜くことを意味する。金属箔部分を引っ張るおよび／または案内するための装置は第１の工具の前におよび／または第１の工具と第２の工具との間に設けることもでき、しかしながら所望の速度もしくはクロックレートによる金属箔部分の送りがプロフィールロールを介して決定される。
【００１３】
プロフィールロールには形状付与つまり二次構造物（ステップｃ））の作成のほかに、金属箔部分の輸送機能も与えられている。金属箔部分の二次構造物へのプロフィールロールの介入によって金属箔部分の送り方向と平行に力を取り込むことができ、プロフィールロールの回転速度が金属箔部分の送り速度を決定する。
【００１４】
一次構造物および二次構造物（および必要に応じて別の構造物）の形成後、ここでステップｄ）により前記の重なる構造物の空間位置が検出される。その際に一次構造物および二次構造物の基準点がそれぞれ検出され、かつこの基準点相互の位置が評価されると好ましい。該基準点の位置が１つまたは複数の平面（平坦な金属箔部分の面に対して平行、垂直および／または斜め）で互いに検出されることが可能である。一次構造物の基準点として、特に一次構造物の中心点および／または中心線が利用される。二次構造物の基準点として、たとえば波形構造における波の山もしくは波の谷のようなたとえば二次構造物の極大部が利用される。
【００１５】
ここで一次構造物および二次構造物の空間位置が決定された後、それらの空間位置が評価される。許容できる位置（良好位置）および不良位置を互いに差別化する様々な許容範囲または限度値を設定することができる。ここで不良位置が存在する結果にステップｄ）が至ると、ステップｅ）によって少なくとも１つのプロフィールロールの少なくとも１つの作動パラメータが変化される。作動パラメータとして特にプロフィールロールの回転速度が考慮されるが、場合によりこのプロフィールロールの位置を第２の工具の他の要素、特に別のプロフィールロールに対して変化させることによって調整することも可能である。このような調整によって、プロフィールロールの形状付与するプロフィールが新たに第１の工具との間隔に関して位置合わせされ、このようにして金属箔部分における二次構造物の位置が一次構造物に対して相対的に変化させられる。つまり一次構造物と二次構造物との正確な位置合わせが生ぜしめられる。本発明による方法において重なる構造物を有するこの種の金属箔の製造プロセスの高動的制御が可能であり、材料不均質性、外乱等々に自動的に迅速に応答することができる。
【００１６】
さらに、少なくとも１つのプロフィールロールがステップｅ）で変化される角速度によって駆動されることが提案される。二次構造物を作成するためのプロフィールロールは、これまで一定の角速度で駆動されており、プロフィールロールの回転が必要に応じて多数の回転角度部分もしくは増分に分割され、かつ予め定められた時間間隔で一定数の増分だけさらに回転される。ここではこの手法と一線を画す。不良位置が検出されると、選択された一定数の増分が変化された時間間隔でさらに回転され、および／または一定の時間間隔で増分の数が変化されることによって修正が達成される。不良位置が検出される場合にのみ、このような制御が使用される事実に鑑みて、本発明による方法の間に一定の角速度が存在する位相も発生する可能性があり、その結果、変化される角速度に関して場合によりより長い時間位相も考慮される（たとえば５分）。
【００１７】
しかしながら少なくとも１つのプロフィールロールの１回転あたり少なくとも１回ステップｄ）が実施されると特に有利である。これは一次構造物および二次構造物の空間位置の検査が遅くともプロフィールロールの各回転後に行われることを意味する。これは前記制御システムが非常に動的であり、かつたとえば発生する振動励起のような外乱に迅速に応答できる利点を有する。
【００１８】
ステップｅ）がプロフィールロールの１回転あたり少なくとも１回実施されることも有利である。特にそれぞれ１回転後にのみステップｄ）が実施される場合に遅くとも１回転後に不良位置が修正されるように、少なくとも１つのプロフィールロールの少なくとも１つの作動パラメータの調整を制御することが可能である。しかしながら動的制御系の場合、プロフィールロールの１回転以下で修正を行うためにステップｄ）およびステップｅ）がプロフィールロールの１回転あたり数回実施されると有利である。最後に挙げたケースでは、ステップｄ）およびｅ）はプロフィールロールの１回転あたり好ましくは少なくとも２回、特に少なくとも４回実施される。
【００１９】
作動パラメータとして他の要素に対するプロフィールロールの位置が変化可能である場合、二次構造物の構成が変化される。これは、たとえばプロフィールロールの形状付与部分がさらに互いに噛み合い、より大きい高さを有する二次構造物が作成されることを意味する。これは二次構造物セグメントあたりより高い材料需要をもたらし、その結果このようにしても一次構造物および二次構造物の位置が互いに相対的に変位される。ハニカム体の製造に関して、結果的に異なる流路断面積を有する流路が形成され、これは特定の適用事例において有利である。しかしながらこのようにしてもハニカム体内の排気ガスの流れ挙動に正確に影響するために、プロフィールロールの位置の非常に精密な制御を必要とする。
【００２０】
本発明による方法の好ましい実施態様に従って、ステップａ）が開口部の打抜きを含み、ステップｃ）が金属箔部分の波形の成形とを含む。開口部はスリット、孔または類似体として形成することができる。波形は実質的に波の山および波の谷によって表され、開口部はこの波の山もしくは波の谷に対して位置合わせされる。好ましくは開口部および波形の空間位置は送り方向へおよび金属箔部分の平面内に決定されかつ合わせられる。これが好ましい変形態様であっても、特に開口部は回転打抜き工具および／またはレーザによって金属箔部分に形成することもできる。基本的に複数の一次構造物つまり開口部を同時に形成することもでき、その結果ステップａ）により金属箔部分が複数列の一次構造物もしくは開口部を有する。
【００２１】
さらに不良位置は一次構造物から二次構造物への０．３ｍｍ以上の位置変位であると看做すことが提案される。それによって不良位置と良好位置とを区別するための限度値が与えられる。位置変位は、好ましくは金属箔部分の送り方向へ考察される。一次構造物および二次構造物の基準点としてそれらの中心点もしくは中心線を利用することができる。一次構造物が長穴として形成された開口部である場合、それらの中心線は波の山もしくは波の谷の延びに対して平行な線が利用される。一次構造物から二次構造物への最大にまだ許容される位置変位は、好ましくは絶対値としての０．２ｍｍ以下、特に０．１ｍｍ以下である。
【００２２】
この方法の別の実施態様により不良位置の検出は少なくとも１つの光学センサによって実施される。この光学センサは第２の工具（または後続の工具）の後に配置され、それによって目下形成された一次構造物および二次構造物の空間位置を観察する。光学センサとして特にカメラが提供され、該カメラの画像解像度（ピクセル）が位置変位の決定を可能にする。このピクセルによって、たとえば位置変位を決定し、少なくとも１つのプロフィールロールの角速度の好適な調整を実施することができる。
【００２３】
本発明に従って、重なる構造物の製造装置は、
金属箔部分に開口部を作成できる第１の工具と、
一対の形状付与用プロフィールロールを有する第２の工具と、
第２の工具の少なくとも１つのプロフィールロールを駆動するための装置と、
送り方向において第２の工具の後に配置された少なくとも１つの光学センサと、
このセンサおよび前記装置に接続されている少なくとも１つの制御ユニットと
を少なくとも備え、
金属箔部分が波形を作成するためにプロフィールロールを通過し、一対のプロフィールロールが第１の工具および第２の工具を通る金属箔部分の送りを生じさせる。
【００２４】
この装置は特に本発明による方法を実施するのに好適である。
【００２５】
本発明による装置は、第１の工具に関して好ましくは金属箔部分の部分領域を分離する打抜き機である。第２の工具は好ましくはコルゲートロール機に関する。少なくとも１つのプロフィールロールを駆動するための装置として電気モータもしくはサーボモータが有利である。好ましくは少なくとも１つのプロフィールロールの駆動は周波数６Ｈｚ以上［１／秒］、特に８Ｈｚまたはさらに１２Ｈｚ以上で行われる。少なくとも１つの光学センサは好ましくはカメラを含む。少なくとも１つの制御ユニットは少なくとも１つの光学センサのデータを評価し、一次構造物および二次構造物の空間位置を決定する。さらに、制御ユニットは不良位置を検出し、次に少なくとも１つのプロフィールロールを駆動するための装置の作動パラメータを調整する。制御ユニットは画像認識手段、データ処理プログラム、メモリ要素等を含むことができる。
【００２６】
本発明による装置は、好ましくは少なくとも１つのセンサが可変の検出フィールドを有するように該センサが形成されている装置である。それによって特に検出フィールドが金属箔部分に関して可変に位置決めできる。好ましくは、それによって送り方向にもしくは送り方向に対して垂直な方向に検出フィールドの移動が保証され、これはセンサの並進運動および／または揺動によって実現することができる。それによって大きい位置変位（これは、たとえば製造方法のスタート時または材料変更時に発生し得る）も検出することができる。さらに個々のセンサによって金属箔部分の異なる領域で一次構造物および二次構造物の基準点を検出することが可能である。つまり一次構造物および二次構造物の空間位置を決定するための技術的労力を少なくすることができる。
【００２７】
さらに、少なくとも１つのセンサに、１つの金属箔部分を少なくとも１つのセンサに対して位置決めする測定ロールが付設されていることが提案される。構造物の永続的な変形を生ぜず単に金属箔部分の精密なガイドを提供する測定ロールによって、たとえばセンサに対する二次構造物の精密な位置合わせが行われる。測定ロールは１つの独立のまたは装置と結合された駆動装置を具備することができる。測定ロールおよびセンサは好ましくは加工された金属箔部分の反対側にあり、特に互いに一列に並べて配置されている。
【００２８】
装置のもう１つの実施態様に従って、センサの検出フィールド内の金属箔部分の少なくとも一方の側を部分的に照明する照明手段が設けられる。つまり、たとえば金属箔部分の反対側に位置決めされ開口部を通して貫通照明する照明手段（逆光方式）、および／または金属箔部分のセンサと同じ側に配置されセンサの視野内にある検出フィールドを少なくとも部分的に照明する照明手段（入射光方式）を設けることができる。
【００２９】
ここで、本発明に係る方法または本発明に係る装置によって製造され、かつ１ｍ以上の長さを有するもう１つの金属箔部分が提案され、一次構造物および二次構造物に関して最大０．３ｍｍの位置変位がある。好ましくはこのような最大位置変位は明らかにより大きい長さ、たとえば１００ｍもしくは１０００ｍにわたって存在する。このような長さにわたるこの種の精密な金属箔の製造は本発明に係る方法もしくは本発明に係る装置によって初めて可能である。それによって大量生産の枠内でもこのような精密な金属箔を提供することができ、高い製造速度で高い材料歩留まりが保証される。
【００３０】
特に好ましくは、金属箔部分が３０μｍ（０．０３ｍｍ）〜１５０μｍ（０．１５ｍｍ）の範囲の厚さと、幅対高さ比で２．０以下、特に１．５以下の二次構造物を有する。それによって本発明による装置もしくは本発明による方法の使用は非常に細い線条構造物の変形に対して特に優れている。幅高さ比は、金属箔部分の比較的大きい変形が実現されることを示しており、まさに波の山および波の谷の領域が非常に小さくなると共に前述のように一次構造物および二次構造物の精密な位置合わせが有利になる。
【００３１】
完全に特に好ましくは少なくとも１つのこのような金属箔部分を有するハニカム体が構成される。まさに渦巻形に構成されたハニカム体の場合、大きい長さの金属箔部分が加工されなければならず、その結果、特にこの場合この種の金属箔部分の適用が有意義である。金属箔部分の上記の厚さはハニカム体の小容積で大きい表面積の提供を可能にし、かつ幅高さ比は（被膜を設けられた）壁への通流する排気ガスの良好な物質輸送を保証する狭い流路を生ぜしめる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明ならびに技術環境は以下図面によってより詳しく説明する。各図は特に好ましい実施例を示すが、本発明はそれらに限定されない。特に図示した大きさ比は模式的のみであることを指摘しておく。
【００３３】
図１は多重に構造化された金属箔部分１の製造プロセスを模式的に示す。以下の説明はほぼ送り方向１３に合わせて行われ、金属箔部分１はリール２４によって巻き付けられており、引続いて第１の工具３ならびに第２の工具４を通過し、その後金属箔部分１はセンサ１１および測定ロール１６によって監視され、最終的に第３の工具２７に供給される。そのようにして金属箔部分１の形状付与が終了し、それゆえ所望の金属箔部分１が最終的に分離装置２８によって分離することができる。
【００３４】
リール２４は渦巻形に巻き上げられた金属箔のための一種の貯蔵体である。リール２４は通常駆動されており、該リール２４の後には（図示しない）補償要素、たとえばいわゆるダンサーが配置されており、該補償要素が金属箔部分１の送り速度に関する変動を補償する。引続いて金属箔部分１は箔ブレーキ２５を介して案内され、該箔ブレーキ２５が金属箔部分１の送り駆動装置に至るまで充分な応力（張力）を保証する。箔ブレーキ２５は、好ましくは必要に応じて送り方向１３と反対に移動される一種のフェルトベルトである。箔ブレーキ２５に金属箔部分１を確実に当接させるために該箔ブレーキ２５は永久磁石（図示せず）を備えて構成することができる。場合によって好ましくは箔ブレーキ２５によって、第１の工具３への金属箔部分１の供給を同様に一次構造物および二次構造物の作成位置に応じて制御すると有利であり、これは別々におよび／または制御に加えてプロフィールロール５を介して実施することができる。
【００３５】
第２の工具４は一対のプロフィールロール５によって構成されており、このプロフィールロールは予め定められた回転角度３９もしくは予め定められた回転速度で回転される。そのために形状付与用プロフィールロール５の少なくとも１つは駆動装置としての装置１２を備えるように構成されている。この装置１２はさらに箔ブレーキ２５から第１の工具３への金属箔部分１の輸送を生ぜしめる。第１の工具３と第２の工具４との間に箔ガイド部２６が設けられており、このガイド部２６がたとえばプロフィールロール５への金属箔部分１の垂直の供給を保証する。
【００３６】
第１の工具３は、好ましくはストローク方式による打抜き機であり、プランジャ５０のストロークはカム４８を介して実現される。打抜き機は、たとえば寸法２．５×０．８ｍｍを有する長穴を平坦な金属箔部分１に形成することができる。穿孔された材料は対向する吸引部４９によって除去される。
【００３７】
ここで金属箔部分１は第１の工具３によって一次構造物（ここに図示せず、図２参照）を備え、かつ第２の工具４によって二次構造物６を備えた後に、光学センサ１１を有する装置に供給される。光学センサ１１が金属箔部分１の部分領域７における一次構造物および二次構造物の空間位置を決定する。センサ１１には測定ロール１６が金属箔部分１の反対側に付設され、該測定ロール１６自体が駆動される。駆動装置５１が好ましくは連結器、たとえば（図示しない）ベルトを介して、プロフィールロール５を駆動するための装置１２に連結されている。センサ１１側にさらに、部分領域７を少なくとも部分的に照明する（入射光）ための照明手段１８が配置されている。
【００３８】
光学センサ１１によって作成された画像は制御ユニット１４で処理され、たとえば不良位置が検出される。不良位置が検出されると、制御ユニット１４が、たとえば該制御ユニット１４が駆動装置１２を制御して角速度を変えることによって、第２の工具４のプロフィールロール５の少なくとも１つの作動パラメータを調整する。
【００３９】
一次構造物および二次構造物の空間位置を決定するための装置を離れた後、金属箔部分１は別の箔ガイド部２６を介して、同様に一対のプロフィールロール５を含む第３の工具２７に供給される。この第３の工具２７によって第３の構造物（ここに図示せず、図２参照）が金属箔部分１に形成され、その後金属箔部分１が分離装置２８によって所望の長さで切断される。ここに図示したプロセスによって特に複雑な構造物を金属箔部分に形成することができ、同時に高精度が長期間にわたってこのような金属箔部分の大量生産の枠内で保証されている。
【００４０】
図２は、金属箔部分が図１の装置の異なる領域でどのように加工されるかを概略的に示す。図２の左から右へ最初に、たとえば箔ブレーキ２５の領域にある平坦な領域が示されている。引続いて金属箔部分１は第１の工具３の領域で一次構造物２、この場合では長穴を明けられる。引続いて、さらに右側に示したように、二次構造物６が第２の工具４の領域で形成され、ここに図示した変形態様において一次構造物２が各波の山３１に配置されている。この場合、２つの隣接する波の山３１もしくは波の谷３２の間隔を規定する幅２２と、予め定められた高さ２３とを有する二次構造物６が作成され、高さ２３が波の谷３２に対する波の山３１の間隔を規定する。第２の工具２を離れた後、第３の工具２７の領域で第３の構造物２９が形成され、図示した変形態様においては金属箔部分１の領域が２つの隣接する一次構造物２の間に圧入される。このようにして後に流路の中に突出する排気ガス流の誘導面となるべきいわゆるミクロ構造が形成される。
【００４１】
図３は予め定められた長さ２０を有する金属箔部分１を（平面図で）示す。図３の上部に波の山３１に対する開口部８の精密な位置合わせが示されている。その下に、開口部８が波形９に対して正確に位置合わせされていないことが示されている。開口部８の中心３２は、波の山３１に対して位置変位１０を有する。さらにその下に、制御装置が不良位置を検出し、プロフィールロールの作動パラメータの調整を実行したので、位置変位１０が左から右へ小さくなることが示されている。たとえば、すでに僅かな波の山３１もしくは波の谷３２の経過後に再び良好位置が達成される。
【００４２】
図４は、模式的に予め定められた厚さ２１で形成された金属箔部分１に対する光学センサ１１の位置決めを示す。光学センサ１１はここで模式的に示してその検出フィールド１５を規定する視野方向３３を有する。金属箔部分１の異なる部分領域を走査するために、検出フィールド１５は金属箔部分１に対して変化させることができる。これは、センサ１１が視野方向３３を揺動させるための揺動角度３４を有し、かつ異なる運動方向３５へ金属箔部分１に対して相対的に移動させ得ることによって可能になる。図示した変形態様において、金属箔部分１のセンサ１１とは反対側１９に照明手段１８が設けられており、この照明手段によって開口部８が逆光で検出可能である。好ましくは基準点の決定は、開口部８の位置が検出フィールド１５の第１の部分区間での逆光で実施されるようにセンサ１１によって行われ、他方、波の山３１の位置は検出フィールド１５の別の部分領域で入射光によって感知される。
【００４３】
図５は模式的に形状付与および輸送を生ぜしめるプロフィールロール５の回転角度３９による位置変位１０を示す。第１の特性線３７で、通常従来公知の方法において位置許容差、材料不均質性等によって生じる位置変位１０が示されている。特にこのような第１の特性線３７は、これが公知の装置でも時々発生するように、特に第２の工具の領域での許容差に起因しかつプロフィールロールの回転によって繰り返される周期的変動を特徴とする。下に示した第２の特性線３８においては位置変位１０が（０ｍｍの位置変位に相当する）横軸の上下に非常に少ない量で変化する。この特性線３８は、制御系がさらに動的に設計される場合、横軸にさらに近接させることができる。例としてここで製造時に外乱（たとえば振動励起）３６が取り込まれた。分かるように、まず比較的大きい位置変位１０が発生するが、これは短時間後つまりプロフィールロールの短い回転運動後に再び補償される。
【００４４】
本発明に係る方法に従ってもしくは本発明に係る装置によって製造された金属箔部分１の好ましい使用は移動型もしくは定置型の内燃機関の排気ガスの浄化のために使用する排気ガス処理ユニット４５である。このような排気ガス処理ユニット４５は図６に例示している。排気ガス処理ユニット４５はハニカム体４０を設けているハウジング４４を含む。図示した変形態様においてハニカム体４０は渦巻形に巻き上げられた波形層４１および平坦層４２で形成されている。波形層４１は重なる構造物を有し、ここではこの正面図において二次構造物６すなわち波形が識別できる。この波形によって流路４３が形成され、この流路を通して排気ガスがハニカム体４０の内部領域に流入できる。このハニカム体４０の詳細（ＶＩＩで表示）は図７に示されている。
【００４５】
図７はハニカム体４０の正面図を詳細に示す。平坦層４２はここでフィルタ材料で形成されており、他方、波形層４１は前記形式の金属箔部分１を含む。波形層４１および平坦層４２は、たとえば接合結合部を提供しかつ隣接する流路４３を制限するために利用される接触箇所４６を形成する。この接触箇所４６の少なくとも一部で波形層４１および平坦層４２が互いに、好ましくはろう付けで接合されている。平坦層４２および波形層４１によって形成され流路４３を制限する壁は排気ガスの触媒変換のための被膜４７を備えている。
【００４６】
本発明は特に金属箔部分において多重に重なる構造物を作成するのに好適であり、高精度が達成される。それによって、この種の金属箔の製造に関して相当のコスト面の長所と、このような金属箔によって構成されたハニカム体の効率および耐久性の著しい向上とを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る装置の第１の実施変形態様の模式図
【図２】異なる加工プロセスによる状態における金属箔部分の模式図
【図３】一次構造物および二次構造物の良好位置および不良位置を有する金属箔部分の別の模式図
【図４】金属箔部分に対するセンサの位置決めの概略斜視図
【図５】制御ありおよび制御なしで製造された金属箔部分の位置変位の模式図
【図６】ハニカム体の概略斜視図
【図７】図６のハニカム体の詳細な模式図。
【符号の説明】
【００４８】
１ 金属箔部分
２ 一次構造物
３ 第１の工具
４ 第２の工具
５ プロフィールロール
６ 二次構造物
７ 部分領域
８ 開口部
９ 波形
１０ 位置変位
１１ センサ
１２ 装置
１３ 送り方向
１４ 制御ユニット
１５ 検出フィールド
１６ 測定ロール
１７ 装置
１８ 照明手段
１９ 側
２０ 長さ
２１ 厚さ
２２ 幅
２３ 高さ
２４ リール
２５ 箔ブレーキ
２６ 箔ガイド部
２７ 第３の工具
２８ 分離装置
２９ 第３の構造
３０ 波の谷
３１ 波の山
３２ 中心
３３ 視野方向
３４ 揺動角度
３５ 運動方向
３６ 外乱
３７ 第１の特性線
３８ 第２の特性線
３９ 回転角度
４０ ハニカム体
４１ 波形層
４２ 平坦層
４３ 流路
４４ ハウジング
４５ 排気ガス処理ユニット
４６ 接触箇所
４７ 被膜
４８ カム
４９ 吸引部
５０ プランジャ
５１ 駆動装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属箔部分に重なる構造物を作成する方法および装置に関する。この種の金属箔部分は、好ましくはたとえば内燃機関の排気ガス系内の排気ガス処理要素として使用されるハニカム体を構成するのに使用される。
【背景技術】
【０００２】
たとえばオットーエンジンおよびディーゼルエンジンのような移動型内燃機関の排気ガス処理においては、（いわゆるハニカム体のような）少なくとも１つの排気ガス処理要素を、比較的に大きい表面積を提供する排気管の中に配置することが知られている。この要素は必要に応じて用途固有（たとえば吸収型、触媒活性型および／またはその他）の被膜を設けられており、当該要素の大きい表面積によって通流する排気ガスとの内部接触が実現される。このような要素は、たとえば排気ガス中に含まれる粒子をフィルタリングするためのフィルタ素子、排気ガス中に含まれる有害物質（たとえば窒素酸化物）を少なくとも時間的に制限して貯蔵する吸着装置、触媒コンバータ（たとえば三元触媒、酸化型触媒、還元型触媒など）、貫流する排気ガスの流れに影響を与えるもしくは渦流を惹き起こすためのディフューザ、またはまさに内燃機関の低温始動後に排気ガスを所望の温度に加熱する加熱素子である。自動車の排気ガス系における使用条件に関しては基本的に以下の担体基板：セラミックハニカム体、押出成形ハニカム体、金属箔製ハニカム体が実証されている。これらの担体基板はその機能に常に調整されなければならないという事実に基づき、耐熱性および耐食性の金属箔がその製造に特に良好に適した出発材料である。
【０００３】
少なくとも部分的に構造化された多数の薄板を備えるハニカム体を製造し、引続いて該薄板がハウジングの中に取り込まれると共に１つまたは複数の上記被膜を施すことができる担体を形成することが知られている。少なくとも部分的に構造化された薄板はここで互いにほぼ平行に配置された流路が形成されるように配置される。これを保証するために薄板の一部が１つの構造たとえば１種の波形構造、鋸歯構造、方形構造、三角形構造、Ω形構造等々を備える。
【０００４】
さらに、特にハニカム体内への排気ガスの流入直後に、このような流路の中心にある部分排気ガス流領域とたとえば触媒活性流路壁領域とのガス交換が充分に行われない層流が生じることを回避するべく第２の構造物をこの種の薄板に形成することが知られている。この第２の構造物つまりミクロ構造物は結果的にこのような流路の内部に部分排気ガス流の渦流を生じる流入面を提供する。これは部分排気ガス流自体の集中的混合をもたらし、その結果、流路壁と排気ガス中に含まれる有害物質との内部接触が保証される。さらにこの種の第２の構造物によって、隣接する流路内の部分排気ガス流のガス交換を可能にする流れ通路を流路に対して横方向に形成することが可能である。この理由から、たとえば誘導面、節、突出部、羽根、舌片、孔等々を含むミクロ構造物が知られている。その限りにおいて、セラミック材料を用いたのではこの種の複雑な流路壁を全く実現できないかあるいは特に高い技術的労力でのみ実現できるので、セラミック材料製ハニカム体に対して金属ハニカム体の製造時に明らかに増大した変形態様の多様性がある。
【０００５】
この構造物を有する薄板は次に（必要であれば平坦な中間層と交互に）積層され、互いに捩られ、かつハウジングの中に挿入される。それによって互いにほぼ平行の流路を有するハニカム体が構成される。
【０００６】
さらに排気ガス処理時に、排気ガス中に含まれる有害物質の転換が内燃機関の始動後にほぼ遅延なく行われることが特に重要である。その際にこれは特に高い実効性を有する法的規定もしくは指針に準じて実行されるべきである。この理由から過去において一層薄くなる薄板が使用された。これは表面固有の非常に少ない熱容量を示す。すなわち通流する排気ガスから比較的少ない熱が奪われ、もしくは薄板自体が比較的速く温度上昇を生じる。これは目下排気ガス系に使用されている触媒活性被膜が約２３０℃〜２７０℃にある一定の起動温度以上から初めて有害物質の転換を開始するために重要である。すでに数秒後にこの有害物質を少なくとも９８％の効率で転換する目的と共に、たとえば０．１ｍｍ以下、さらに特に０．０５ｍｍ以下の板厚を有する薄板が使用される。
【０００７】
しかしながら上記目標設定から一連の製造技術的および応用技術的な問題が生じる。たとえばハニカム体内の排気ガスの流れ挙動の的確な設定のために場合によって流路内のミクロ構造物の正確な位置合わせが必要であることが挙げられる。さらにこの種の金属箔が互いに接合技術的に結合され、特に互いにろう付け（硬ろう付け、必要であれば真空下に）および／または溶接されることに注意する必要がある。しかしながらこれは金属箔の規定の接触領域が互いに存在することを前提とする。そこから、重なる構造物の可能な限り精密な位置合わせが保証されるべきであることが生じる。しかしながらこれは従来充分な精度で保証することができなかった。構造物の製造時の外部の影響、たとえば金属箔の振動励起に起因して、金属箔の収縮挙動および／または変形挙動において偏差を生じる。工具内部の製造精度もしくは公差（たとえばロール歯の回転不具合、軸受不具合、輪郭不具合など）は部分的に周期的に変動する構造物相互の位置の望ましくない偏差を生じる。さらに金属箔の材料の不均質性が構造物相互の別の偏差を生じ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、従来の技術に関して記述された技術的問題を少なくとも部分的に緩和することである。特に互いに重なる構造物の可能な限り精密な位置合わせを保証するこの種の多重に構造化された金属箔の製造方法が示されるべきである。この方法はこのような金属箔のための大量生産の要件にも対応し、かつ時間およびコストを節約する方法も提示するべきである。さらにこのような金属箔の製造装置が示されるべきである。本発明による方法または本発明による装置によって製造された金属箔は重なる構造物の特に精密な位置合わせを有し、かつ特に永続的に内燃機関の排気ガス系に使用可能のハニカム体の製造に利用することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は請求項１の特徴による方法ならびに請求項８の特徴による装置によって解決される。本発明による方法もしくは本発明による装置のその他の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。さらに本発明による方法もしくは本発明による装置によって製造された金属箔部分およびそれから製造されたハニカム体が提案される。各請求項に個別的に記載された特徴は、任意の技術的に有意義な方法で互いに組み合わせることができ、かつ本明細書から説明される実態によって補足することができ、その際に本発明の変形態様が提示される。
【００１０】
金属箔部分に重なる構造物を作成する本発明に係る方法は、
ａ）第１の工具を用いて一次構造物を作成するステップ、
ｂ）金属箔部分の継送を生ぜしめる少なくとも１つの形状付与用プロフィールロールを有する第２の工具へ金属箔部分を継送するステップ、
ｃ）第２の工具を用いて二次構造物を作成するステップ、
ｄ）金属箔部分の少なくとも１つの部分領域における一次構造物および二次構造物の空間位置を決定するステップ、
ｅ）不良位置を検出し少なくとも１つのプロフィールロールの作動パラメータを調整するステップ
を少なくとも有する。
【００１１】
因みにこの種の構造物の作成は連続プロセス（つまり１秒あたり１送り工程以上の頻度で）行われ、金属箔がリールから繰り出され、工具に供給される。そのためここに記載した方法においては変形される金属箔部分が考察される。それゆえ、金属箔部分は初めに平坦であり、かつ一次構造物を作成するための第１の工具に供給される。一次構造物はここで好ましくはミクロ構造物つまり、たとえば金属箔部分の小さい領域にのみ延伸し、かつ特に後に流路内の排気ガスの流れに影響を与えるために設けられている型押し（エンボス加工）または打抜きである。そのほかに、このような一次構造物は（その他のもしくは別の）ミクロ構造物、たとえばスリットを後から形成するための準備措置とすることもでき、当該スリットのところで金属箔の部分領域が変形されて誘導面または類似体が形成される。
【００１２】
ステップｂ）で説明したように、金属箔部分の継送は第２の工具のプロフィールロールによって生ぜしめられる。これは換言すれば、第２の工具が金属箔部分を第１の工具を通して引き抜くことを意味する。金属箔部分を引っ張るおよび／または案内するための装置は第１の工具の前におよび／または第１の工具と第２の工具との間に設けることもでき、しかしながら所望の速度もしくはクロックレートによる金属箔部分の送りがプロフィールロールを介して決定される。
【００１３】
プロフィールロールには形状付与つまり二次構造物（ステップｃ））の作成のほかに、金属箔部分の輸送機能も与えられている。金属箔部分の二次構造物へのプロフィールロールの介入によって金属箔部分の送り方向と平行に力を取り込むことができ、プロフィールロールの回転速度が金属箔部分の送り速度を決定する。
【００１４】
一次構造物および二次構造物（および必要に応じて別の構造物）の形成後、ここでステップｄ）により前記の重なる構造物の空間位置が検出される。その際に一次構造物および二次構造物の基準点がそれぞれ検出され、かつこの基準点相互の位置が評価されると好ましい。該基準点の位置が１つまたは複数の平面（平坦な金属箔部分の面に対して平行、垂直および／または斜め）で互いに検出されることが可能である。一次構造物の基準点として、特に一次構造物の中心点および／または中心線が利用される。二次構造物の基準点として、たとえば波形構造における波の山もしくは波の谷のようなたとえば二次構造物の極大部が利用される。
【００１５】
ここで一次構造物および二次構造物の空間位置が決定された後、それらの空間位置が評価される。許容できる位置（良好位置）および不良位置を互いに差別化する様々な許容範囲または限度値を設定することができる。ここで不良位置が存在する結果にステップｄ）が至ると、ステップｅ）によって少なくとも１つのプロフィールロールの少なくとも１つの作動パラメータが変化される。作動パラメータとして特にプロフィールロールの回転速度が考慮されるが、場合によりこのプロフィールロールの位置を第２の工具の他の要素、特に別のプロフィールロールに対して変化させることによって調整することも可能である。このような調整によって、プロフィールロールの形状付与するプロフィールが新たに第１の工具との間隔に関して位置合わせされ、このようにして金属箔部分における二次構造物の位置が一次構造物に対して相対的に変化させられる。つまり一次構造物と二次構造物との正確な位置合わせが生ぜしめられる。本発明による方法において重なる構造物を有するこの種の金属箔の製造プロセスの高動的制御が可能であり、材料不均質性、外乱等々に自動的に迅速に応答することができる。
【００１６】
さらに、少なくとも１つのプロフィールロールがステップｅ）で変化される角速度によって駆動されることが提案される。二次構造物を作成するためのプロフィールロールは、これまで一定の角速度で駆動されており、プロフィールロールの回転が必要に応じて多数の回転角度部分もしくは増分に分割され、かつ予め定められた時間間隔で一定数の増分だけさらに回転される。ここではこの手法と一線を画す。不良位置が検出されると、選択された一定数の増分が変化された時間間隔でさらに回転され、および／または一定の時間間隔で増分の数が変化されることによって修正が達成される。不良位置が検出される場合にのみ、このような制御が使用される事実に鑑みて、本発明による方法の間に一定の角速度が存在する位相も発生する可能性があり、その結果、変化される角速度に関して場合によりより長い時間位相も考慮される（たとえば５分）。
【００１７】
しかしながら少なくとも１つのプロフィールロールの１回転あたり少なくとも１回ステップｄ）が実施されると特に有利である。これは一次構造物および二次構造物の空間位置の検査が遅くともプロフィールロールの各回転後に行われることを意味する。これは前記制御システムが非常に動的であり、かつたとえば発生する振動励起のような外乱に迅速に応答できる利点を有する。
【００１８】
ステップｅ）がプロフィールロールの１回転あたり少なくとも１回実施されることも有利である。特にそれぞれ１回転後にのみステップｄ）が実施される場合に遅くとも１回転後に不良位置が修正されるように、少なくとも１つのプロフィールロールの少なくとも１つの作動パラメータの調整を制御することが可能である。しかしながら動的制御系の場合、プロフィールロールの１回転以下で修正を行うためにステップｄ）およびステップｅ）がプロフィールロールの１回転あたり数回実施されると有利である。最後に挙げたケースでは、ステップｄ）およびｅ）はプロフィールロールの１回転あたり好ましくは少なくとも２回、特に少なくとも４回実施される。
【００１９】
作動パラメータとして他の要素に対するプロフィールロールの位置が変化可能である場合、二次構造物の構成が変化される。これは、たとえばプロフィールロールの形状付与部分がさらに互いに噛み合い、より大きい高さを有する二次構造物が作成されることを意味する。これは二次構造物セグメントあたりより高い材料需要をもたらし、その結果このようにしても一次構造物および二次構造物の位置が互いに相対的に変位される。ハニカム体の製造に関して、結果的に異なる流路断面積を有する流路が形成され、これは特定の適用事例において有利である。しかしながらこのようにしてもハニカム体内の排気ガスの流れ挙動に正確に影響するために、プロフィールロールの位置の非常に精密な制御を必要とする。
【００２０】
本発明による方法の好ましい実施態様に従って、ステップａ）が開口部の打抜きを含み、ステップｃ）が金属箔部分の波形の成形とを含む。開口部はスリット、孔または類似体として形成することができる。波形は実質的に波の山および波の谷によって表され、開口部はこの波の山もしくは波の谷に対して位置合わせされる。好ましくは開口部および波形の空間位置は送り方向へおよび金属箔部分の平面内に決定されかつ合わせられる。これが好ましい変形態様であっても、特に開口部は回転打抜き工具および／またはレーザによって金属箔部分に形成することもできる。基本的に複数の一次構造物つまり開口部を同時に形成することもでき、その結果ステップａ）により金属箔部分が複数列の一次構造物もしくは開口部を有する。
【００２１】
さらに不良位置は一次構造物から二次構造物への０．３ｍｍ以上の位置変位であると看做すことが提案される。それによって不良位置と良好位置とを区別するための限度値が与えられる。位置変位は、好ましくは金属箔部分の送り方向へ考察される。一次構造物および二次構造物の基準点としてそれらの中心点もしくは中心線を利用することができる。一次構造物が長穴として形成された開口部である場合、それらの中心線は波の山もしくは波の谷の延びに対して平行な線が利用される。一次構造物から二次構造物への最大にまだ許容される位置変位は、好ましくは絶対値としての０．２ｍｍ以下、特に０．１ｍｍ以下である。
【００２２】
この方法の別の実施態様により不良位置の検出は少なくとも１つの光学センサによって実施される。この光学センサは第２の工具（または後続の工具）の後に配置され、それによって目下形成された一次構造物および二次構造物の空間位置を観察する。光学センサとして特にカメラが提供され、該カメラの画像解像度（ピクセル）が位置変位の決定を可能にする。このピクセルによって、たとえば位置変位を決定し、少なくとも１つのプロフィールロールの角速度の好適な調整を実施することができる。
【００２３】
本発明に従って、重なる構造物の製造装置は、
金属箔部分に開口部を作成できる第１の工具と、
一対の形状付与用プロフィールロールを有する第２の工具と、
第２の工具の少なくとも１つのプロフィールロールを駆動するための装置と、
送り方向において第２の工具の後に配置された少なくとも１つの光学センサと、
このセンサおよび前記装置に接続されている少なくとも１つの制御ユニットと
を少なくとも備え、
金属箔部分が波形を作成するためにプロフィールロールを通過し、一対のプロフィールロールが第１の工具および第２の工具を通る金属箔部分の送りを生じさせる。
【００２４】
この装置は特に本発明による方法を実施するのに好適である。
【００２５】
本発明による装置は、第１の工具に関して好ましくは金属箔部分の部分領域を分離する打抜き機である。第２の工具は好ましくはコルゲートロール機に関する。少なくとも１つのプロフィールロールを駆動するための装置として電気モータもしくはサーボモータが有利である。好ましくは少なくとも１つのプロフィールロールの駆動は周波数６Ｈｚ以上［１／秒］、特に８Ｈｚまたはさらに１２Ｈｚ以上で行われる。少なくとも１つの光学センサは好ましくはカメラを含む。少なくとも１つの制御ユニットは少なくとも１つの光学センサのデータを評価し、一次構造物および二次構造物の空間位置を決定する。さらに、制御ユニットは不良位置を検出し、次に少なくとも１つのプロフィールロールを駆動するための装置の作動パラメータを調整する。制御ユニットは画像認識手段、データ処理プログラム、メモリ要素等を含むことができる。
【００２６】
本発明による装置は、好ましくは少なくとも１つのセンサが可変の検出フィールドを有するように該センサが形成されている装置である。それによって特に検出フィールドが金属箔部分に関して可変に位置決めできる。好ましくは、それによって送り方向にもしくは送り方向に対して垂直な方向に検出フィールドの移動が保証され、これはセンサの並進運動および／または揺動によって実現することができる。それによって大きい位置変位（これは、たとえば製造方法のスタート時または材料変更時に発生し得る）も検出することができる。さらに個々のセンサによって金属箔部分の異なる領域で一次構造物および二次構造物の基準点を検出することが可能である。つまり一次構造物および二次構造物の空間位置を決定するための技術的労力を少なくすることができる。
【００２７】
さらに、少なくとも１つのセンサに、１つの金属箔部分を少なくとも１つのセンサに対して位置決めする測定ロールが付設されていることが提案される。構造物の永続的な変形を生ぜず単に金属箔部分の精密なガイドを提供する測定ロールによって、たとえばセンサに対する二次構造物の精密な位置合わせが行われる。測定ロールは１つの独立のまたは装置と結合された駆動装置を具備することができる。測定ロールおよびセンサは好ましくは加工された金属箔部分の反対側にあり、特に互いに一列に並べて配置されている。
【００２８】
装置のもう１つの実施態様に従って、センサの検出フィールド内の金属箔部分の少なくとも一方の側を部分的に照明する照明手段が設けられる。つまり、たとえば金属箔部分の反対側に位置決めされ開口部を通して貫通照明する照明手段（逆光方式）、および／または金属箔部分のセンサと同じ側に配置されセンサの視野内にある検出フィールドを少なくとも部分的に照明する照明手段（入射光方式）を設けることができる。
【００２９】
ここで、本発明に係る方法または本発明に係る装置によって製造され、かつ１ｍ以上の長さを有するもう１つの金属箔部分が提案され、一次構造物および二次構造物に関して最大０．３ｍｍの位置変位がある。好ましくはこのような最大位置変位は明らかにより大きい長さ、たとえば１００ｍもしくは１０００ｍにわたって存在する。このような長さにわたるこの種の精密な金属箔の製造は本発明に係る方法もしくは本発明に係る装置によって初めて可能である。それによって大量生産の枠内でもこのような精密な金属箔を提供することができ、高い製造速度で高い材料歩留まりが保証される。
【００３０】
特に好ましくは、金属箔部分が３０μｍ（０．０３ｍｍ）〜１５０μｍ（０．１５ｍｍ）の範囲の厚さと、幅対高さ比で２．０以下、特に１．５以下の二次構造物を有する。それによって本発明による装置もしくは本発明による方法の使用は非常に細い線条構造物の変形に対して特に優れている。幅高さ比は、金属箔部分の比較的大きい変形が実現されることを示しており、まさに波の山および波の谷の領域が非常に小さくなると共に前述のように一次構造物および二次構造物の精密な位置合わせが有利になる。
【００３１】
完全に特に好ましくは少なくとも１つのこのような金属箔部分を有するハニカム体が構成される。まさに渦巻形に構成されたハニカム体の場合、大きい長さの金属箔部分が加工されなければならず、その結果、特にこの場合この種の金属箔部分の適用が有意義である。金属箔部分の上記の厚さはハニカム体の小容積で大きい表面積の提供を可能にし、かつ幅高さ比は（被膜を設けられた）壁への通流する排気ガスの良好な物質輸送を保証する狭い流路を生ぜしめる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明ならびに技術環境は以下図面によってより詳しく説明する。各図は特に好ましい実施例を示すが、本発明はそれらに限定されない。特に図示した大きさ比は模式的のみであることを指摘しておく。
【００３３】
図１は多重に構造化された金属箔部分１の製造プロセスを模式的に示す。以下の説明はほぼ送り方向１３に合わせて行われ、金属箔部分１はリール２４によって巻き付けられており、引続いて第１の工具３ならびに第２の工具４を通過し、その後金属箔部分１はセンサ１１および測定ロール１６によって監視され、最終的に第３の工具２７に供給される。そのようにして金属箔部分１の形状付与が終了し、それゆえ所望の金属箔部分１が最終的に分離装置２８によって分離することができる。
【００３４】
リール２４は渦巻形に巻き上げられた金属箔のための一種の貯蔵体である。リール２４は通常駆動されており、該リール２４の後には（図示しない）補償要素、たとえばいわゆるダンサーが配置されており、該補償要素が金属箔部分１の送り速度に関する変動を補償する。引続いて金属箔部分１は箔ブレーキ２５を介して案内され、該箔ブレーキ２５が金属箔部分１の送り駆動装置に至るまで充分な応力（張力）を保証する。箔ブレーキ２５は、好ましくは必要に応じて送り方向１３と反対に移動される一種のフェルトベルトである。箔ブレーキ２５に金属箔部分１を確実に当接させるために該箔ブレーキ２５は永久磁石（図示せず）を備えて構成することができる。場合によって好ましくは箔ブレーキ２５によって、第１の工具３への金属箔部分１の供給を同様に一次構造物および二次構造物の作成位置に応じて制御すると有利であり、これは別々におよび／または制御に加えてプロフィールロール５を介して実施することができる。
【００３５】
第２の工具４は一対のプロフィールロール５によって構成されており、このプロフィールロールは予め定められた回転角度３９もしくは予め定められた回転速度で回転される。そのために形状付与用プロフィールロール５の少なくとも１つは駆動装置としての装置１２を備えるように構成されている。この装置１２はさらに箔ブレーキ２５から第１の工具３への金属箔部分１の輸送を生ぜしめる。第１の工具３と第２の工具４との間に箔ガイド部２６が設けられており、このガイド部２６がたとえばプロフィールロール５への金属箔部分１の垂直の供給を保証する。
【００３６】
第１の工具３は、好ましくはストローク方式による打抜き機であり、プランジャ５０のストロークはカム４８を介して実現される。打抜き機は、たとえば寸法２．５×０．８ｍｍを有する長穴を平坦な金属箔部分１に形成することができる。穿孔された材料は対向する吸引部４９によって除去される。
【００３７】
ここで金属箔部分１は第１の工具３によって一次構造物（ここに図示せず、図２参照）を備え、かつ第２の工具４によって二次構造物６を備えた後に、光学センサ１１を有する装置に供給される。光学センサ１１が金属箔部分１の部分領域７における一次構造物および二次構造物の空間位置を決定する。センサ１１には測定ロール１６が金属箔部分１の反対側に付設され、該測定ロール１６自体が駆動される。駆動装置５１が好ましくは連結器、たとえば（図示しない）ベルトを介して、プロフィールロール５を駆動するための装置１２に連結されている。センサ１１側にさらに、部分領域７を少なくとも部分的に照明する（入射光）ための照明手段１８が配置されている。
【００３８】
光学センサ１１によって作成された画像は制御ユニット１４で処理され、たとえば不良位置が検出される。不良位置が検出されると、制御ユニット１４が、たとえば該制御ユニット１４が駆動装置１２を制御して角速度を変えることによって、第２の工具４のプロフィールロール５の少なくとも１つの作動パラメータを調整する。
【００３９】
一次構造物および二次構造物の空間位置を決定するための装置を離れた後、金属箔部分１は別の箔ガイド部２６を介して、同様に一対のプロフィールロール５を含む第３の工具２７に供給される。この第３の工具２７によって第３の構造物（ここに図示せず、図２参照）が金属箔部分１に形成され、その後金属箔部分１が分離装置２８によって所望の長さで切断される。ここに図示したプロセスによって特に複雑な構造物を金属箔部分に形成することができ、同時に高精度が長期間にわたってこのような金属箔部分の大量生産の枠内で保証されている。
【００４０】
図２は、金属箔部分が図１の装置の異なる領域でどのように加工されるかを概略的に示す。図２の左から右へ最初に、たとえば箔ブレーキ２５の領域にある平坦な領域が示されている。引続いて金属箔部分１は第１の工具３の領域で一次構造物２、この場合では長穴を明けられる。引続いて、さらに右側に示したように、二次構造物６が第２の工具４の領域で形成され、ここに図示した変形態様において一次構造物２が各波の山３１に配置されている。この場合、２つの隣接する波の山３１もしくは波の谷３２の間隔を規定する幅２２と、予め定められた高さ２３とを有する二次構造物６が作成され、高さ２３が波の谷３２に対する波の山３１の間隔を規定する。第２の工具２を離れた後、第３の工具２７の領域で第３の構造物２９が形成され、図示した変形態様においては金属箔部分１の領域が２つの隣接する一次構造物２の間に圧入される。このようにして後に流路の中に突出する排気ガス流の誘導面となるべきいわゆるミクロ構造が形成される。
【００４１】
図３は予め定められた長さ２０を有する金属箔部分１を（平面図で）示す。図３の上部に波の山３１に対する開口部８の精密な位置合わせが示されている。その下に、開口部８が波形９に対して正確に位置合わせされていないことが示されている。開口部８の中心３２は、波の山３１に対して位置変位１０を有する。さらにその下に、制御装置が不良位置を検出し、プロフィールロールの作動パラメータの調整を実行したので、位置変位１０が左から右へ小さくなることが示されている。たとえば、すでに僅かな波の山３１もしくは波の谷３２の経過後に再び良好位置が達成される。
【００４２】
図４は、模式的に予め定められた厚さ２１で形成された金属箔部分１に対する光学センサ１１の位置決めを示す。光学センサ１１はここで模式的に示してその検出フィールド１５を規定する視野方向３３を有する。金属箔部分１の異なる部分領域を走査するために、検出フィールド１５は金属箔部分１に対して変化させることができる。これは、センサ１１が視野方向３３を揺動させるための揺動角度３４を有し、かつ異なる運動方向３５へ金属箔部分１に対して相対的に移動させ得ることによって可能になる。図示した変形態様において、金属箔部分１のセンサ１１とは反対側１９に照明手段１８が設けられており、この照明手段によって開口部８が逆光で検出可能である。好ましくは基準点の決定は、開口部８の位置が検出フィールド１５の第１の部分区間での逆光で実施されるようにセンサ１１によって行われ、他方、波の山３１の位置は検出フィールド１５の別の部分領域で入射光によって感知される。
【００４３】
図５は模式的に形状付与および輸送を生ぜしめるプロフィールロール５の回転角度３９による位置変位１０を示す。第１の特性線３７で、通常従来公知の方法において位置許容差、材料不均質性等によって生じる位置変位１０が示されている。特にこのような第１の特性線３７は、これが公知の装置でも時々発生するように、特に第２の工具の領域での許容差に起因しかつプロフィールロールの回転によって繰り返される周期的変動を特徴とする。下に示した第２の特性線３８においては位置変位１０が（０ｍｍの位置変位に相当する）横軸の上下に非常に少ない量で変化する。この特性線３８は、制御系がさらに動的に設計される場合、横軸にさらに近接させることができる。例としてここで製造時に外乱（たとえば振動励起）３６が取り込まれた。分かるように、まず比較的大きい位置変位１０が発生するが、これは短時間後つまりプロフィールロールの短い回転運動後に再び補償される。
【００４４】
本発明に係る方法に従ってもしくは本発明に係る装置によって製造された金属箔部分１の好ましい使用は移動型もしくは定置型の内燃機関の排気ガスの浄化のために使用する排気ガス処理ユニット４５である。このような排気ガス処理ユニット４５は図６に例示している。排気ガス処理ユニット４５はハニカム体４０を設けているハウジング４４を含む。図示した変形態様においてハニカム体４０は渦巻形に巻き上げられた波形層４１および平坦層４２で形成されている。波形層４１は重なる構造物を有し、ここではこの正面図において二次構造物６すなわち波形が識別できる。この波形によって流路４３が形成され、この流路を通して排気ガスがハニカム体４０の内部領域に流入できる。このハニカム体４０の詳細（ＶＩＩで表示）は図７に示されている。
【００４５】
図７はハニカム体４０の正面図を詳細に示す。平坦層４２はここでフィルタ材料で形成されており、他方、波形層４１は前記形式の金属箔部分１を含む。波形層４１および平坦層４２は、たとえば接合結合部を提供しかつ隣接する流路４３を制限するために利用される接触箇所４６を形成する。この接触箇所４６の少なくとも一部で波形層４１および平坦層４２が互いに、好ましくはろう付けで接合されている。平坦層４２および波形層４１によって形成され流路４３を制限する壁は排気ガスの触媒変換のための被膜４７を備えている。
【００４６】
本発明は特に金属箔部分において多重に重なる構造物を作成するのに好適であり、高精度が達成される。それによって、この種の金属箔の製造に関して相当のコスト面の長所と、このような金属箔によって構成されたハニカム体の効率および耐久性の著しい向上とを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る装置の第１の実施変形態様の模式図
【図２】異なる加工プロセスによる状態における金属箔部分の模式図
【図３】一次構造物および二次構造物の良好位置および不良位置を有する金属箔部分の別の模式図
【図４】金属箔部分に対するセンサの位置決めの概略斜視図
【図５】制御ありおよび制御なしで製造された金属箔部分の位置変位の模式図
【図６】ハニカム体の概略斜視図
【図７】図６のハニカム体の詳細な模式図。
【符号の説明】
【００４８】
１ 金属箔部分
２ 一次構造物
３ 第１の工具
４ 第２の工具
５ プロフィールロール
６ 二次構造物
７ 部分領域
８ 開口部
９ 波形
１０ 位置変位
１１ センサ
１２ 装置
１３ 送り方向
１４ 制御ユニット
１５ 検出フィールド
１６ 測定ロール
１７ 装置
１８ 照明手段
１９ 側
２０ 長さ
２１ 厚さ
２２ 幅
２３ 高さ
２４ リール
２５ 箔ブレーキ
２６ 箔ガイド部
２７ 第３の工具
２８ 分離装置
２９ 第３の構造
３０ 波の谷
３１ 波の山
３２ 中心
３３ 視野方向
３４ 揺動角度
３５ 運動方向
３６ 外乱
３７ 第１の特性線
３８ 第２の特性線
３９ 回転角度
４０ ハニカム体
４１ 波形層
４２ 平坦層
４３ 流路
４４ ハウジング
４５ 排気ガス処理ユニット
４６ 接触箇所
４７ 被膜
４８ カム
４９ 吸引部
５０ プランジャ
５１ 駆動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）第１の工具（３）を用いて一次構造物（２）を作成するステップ、
ｂ）金属箔部分（１）の継送を生ぜしめる少なくとも１つの形状付与用プロフィールロール（５）を有する第２の工具（４）へ金属箔部分（１）を継送するステップ、
ｃ）第２の工具（４）を用いて二次構造物（６）を作成するステップ、
ｄ）金属箔部分（１）の少なくとも１つの部分領域（７）における一次構造物（２）および二次構造物（６）の空間位置を決定するステップ、
ｅ）不良位置を検出し少なくとも１つのプロフィールロール（５）の作動パラメータを調整するステップ
を少なくとも有することを特徴とする金属箔部分に重なる構造物を作成する方法。
【請求項２】
少なくとも１つのプロフィールロール（５）がステップｅ）で変化される角速度によって駆動されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくともステップｄ）が少なくとも１つのプロフィールロール（５）の１回転あたり少なくとも１回実施されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
ステップｅ）がプロフィールロール（５）の１回転あたり少なくとも１回実施されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
ステップａ）が開口部（８）の打抜きを含み、ステップｃ）が金属箔部分（１）の波形（９）の成形を含むことを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
不良位置は一次構造物（２）から二次構造物（６）への０．３ｍｍ以上の位置変位（１０）であることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
不良位置の検出が少なくとも１つの光学センサ（１１）によって実施されることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
金属箔部分（１）に開口部（８）を作成できる第１の工具（３）と、
一対の形状付与用プロフィールロール（５）を有する第２の工具（４）と、
第２の工具（４）の少なくとも１つのプロフィールロール（５）を駆動するための装置（１２）と、
送り方向（１３）において第２の工具（４）の後に配置された少なくとも１つの光学センサ（１１）と、
このセンサ（１１）および前記装置（１２）に接続されている少なくとも１つの制御ユニット（１４）と
を少なくとも備え、
金属箔部分（１）が波形（９）を作成するためにプロフィールロール（５）を通過し、一対のプロフィールロール（５）が第１の工具（３）および第２の工具（４）を通る金属箔部分（１）の送りを生じさせる
ことを特徴とする重なる構造物の製造装置。
【請求項９】
少なくとも１つのセンサ（１１）が可変の検出フィールド（１５）を有するように該センサが形成されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つのセンサ（１１）に、１つの金属箔部分（１）を少なくとも１つのセンサ（１１）に対して位置決めする測定ロール（１６）が付設されていることを特徴とする請求項８又は９記載の装置。
【請求項１１】
少なくとも１つのセンサ（１１）の検出フィールド（１５）内の金属箔部分（１）の一方の側（１９）を少なくとも部分的に照明する照明手段（１８）が設けられていることを特徴とする請求項８乃至１０の１つに記載の装置。
【請求項１２】
請求項１乃至７の１つに記載の方法または請求項８乃至１１の１つに記載の装置（１７）によって製造される金属箔部分（１）であって、該金属箔部分が１ｍ以上の長さ（２０）を有し、一次構造物（２）および二次構造物（６）に関して０．３ｍｍの最大位置変位（１０）がある金属箔部分。
【請求項１３】
３０μｍ〜１５０μｍの範囲の厚さ（２１）および２．０以下の幅（２２）対高さ（２３）比を持つ二次構造物（６）を有することを特徴とする請求項１２記載の金属箔部分。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載の少なくとも１つの金属箔部分（１）を含むハニカム体。
【請求項１】
ａ）第１の工具（３）を用いて一次構造物（２）を作成するステップ、
ｂ）金属箔部分（１）の継送を生ぜしめる少なくとも１つの形状付与用プロフィールロール（５）を有する第２の工具（４）へ金属箔部分（１）を継送するステップ、
ｃ）第２の工具（４）を用いて二次構造物（６）を作成するステップ、
ｄ）金属箔部分（１）の少なくとも１つの部分領域（７）における一次構造物（２）および二次構造物（６）の空間位置を決定するステップ、
ｅ）不良位置を検出し少なくとも１つのプロフィールロール（５）の作動パラメータを調整するステップ
を少なくとも有することを特徴とする金属箔部分に重なる構造物を作成する方法。
【請求項２】
少なくとも１つのプロフィールロール（５）がステップｅ）で変化される角速度によって駆動されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくともステップｄ）が少なくとも１つのプロフィールロール（５）の１回転あたり少なくとも１回実施されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
ステップｅ）がプロフィールロール（５）の１回転あたり少なくとも１回実施されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
ステップａ）が開口部（８）の打抜きを含み、ステップｃ）が金属箔部分（１）の波形（９）の成形を含むことを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
不良位置は一次構造物（２）から二次構造物（６）への０．３ｍｍ以上の位置変位（１０）であることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
不良位置の検出が少なくとも１つの光学センサ（１１）によって実施されることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
金属箔部分（１）に開口部（８）を作成できる第１の工具（３）と、
一対の形状付与用プロフィールロール（５）を有する第２の工具（４）と、
第２の工具（４）の少なくとも１つのプロフィールロール（５）を駆動するための装置（１２）と、
送り方向（１３）において第２の工具（４）の後に配置された少なくとも１つの光学センサ（１１）と、
このセンサ（１１）および前記装置（１２）に接続されている少なくとも１つの制御ユニット（１４）と
を少なくとも備え、
金属箔部分（１）が波形（９）を作成するためにプロフィールロール（５）を通過し、一対のプロフィールロール（５）が第１の工具（３）および第２の工具（４）を通る金属箔部分（１）の送りを生じさせる
ことを特徴とする重なる構造物の製造装置。
【請求項９】
少なくとも１つのセンサ（１１）が可変の検出フィールド（１５）を有するように該センサが形成されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つのセンサ（１１）に、１つの金属箔部分（１）を少なくとも１つのセンサ（１１）に対して位置決めする測定ロール（１６）が付設されていることを特徴とする請求項８又は９記載の装置。
【請求項１１】
少なくとも１つのセンサ（１１）の検出フィールド（１５）内の金属箔部分（１）の一方の側（１９）を少なくとも部分的に照明する照明手段（１８）が設けられていることを特徴とする請求項８乃至１０の１つに記載の装置。
【請求項１２】
請求項１乃至７の１つに記載の方法または請求項８乃至１１の１つに記載の装置（１７）によって製造される金属箔部分（１）であって、該金属箔部分が１ｍ以上の長さ（２０）を有し、一次構造物（２）および二次構造物（６）に関して０．３ｍｍの最大位置変位（１０）がある金属箔部分。
【請求項１３】
３０μｍ〜１５０μｍの範囲の厚さ（２１）および２．０以下の幅（２２）対高さ（２３）比を持つ二次構造物（６）を有することを特徴とする請求項１２記載の金属箔部分。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載の少なくとも１つの金属箔部分（１）を含むハニカム体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００８−５４０１７９（Ｐ２００８−５４０１７９Ａ）
【公表日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１０５０４（Ｐ２００８−５１０５０４）
【出願日】平成１８年５月１２日（２００６．５．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／００４４８１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２２７１８
【国際公開日】平成１８年１１月２３日（２００６．１１．２３）
【出願人】（５０００３８９２７）エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング (156)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１２日（２００６．５．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／００４４８１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２２７１８
【国際公開日】平成１８年１１月２３日（２００６．１１．２３）
【出願人】（５０００３８９２７）エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング (156)
【Ｆターム（参考）】
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