CN100434660C - 制造催化式排气净化器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本文描述了一用于制造催化式排气净化器(2)的方法和装置，其中，催化式排气净化器(2)由一外管部件(4)组成，其具有一在内部受压缩的整块基底(6)，并被一包围整块基底(6)且位于外管(4)中间的垫材料(8)所包裹。一个或多个整块部件(4、6)可施加在外管(4)内，而热屏(12、20)也可施加在外管(4)内部并邻近于整块基底(6)。催化式排气净化器(2)的组装包括测量垫材料(8)压缩到整块基底(6)的顺序，以便掌握催化式排气净化器(2)的组装过程中可施加的可能的力特征。因此，借助于压缩钳口(194)，通过压缩辊子(94)、弹簧，和/或通过收缩器机构(400、500、600)，垫材料(8)可在外管(4)内进行压缩。垫材料(8)的压缩可以是单一的或多个的步骤。

Description

制造催化式排气净化器的方法和装置
相关申请
本申请要求对2003年5月13日提交的美国临时专利申请系列号60/469,960的优先权，本文援引其全部内容以供参考。
技术领域
本发明一般地涉及用于汽车用途的催化式排气净化器(catalytic converter)的制造。
背景技术
在汽车的应用中，普遍要求在汽车的排气系统中设置一催化式排气净化器，其通常放置在发动机排气集管和汽车消声系统之间。如美国专利5,482,686中所揭示的，催化式排气净化器通常包括一整块的基底、一包围整块基底的垫材料，然后，整块基底和垫材料封装在一金属容器内，它可以是一圆柱形管、-双向的金属容器，或其它圆的或非圆类型的金属外壳。还为普遍的是，抵靠金属外壳的内表面密封垫材料的两个相对端。
设计要求之一是使垫材料压缩在外金属外壳和整块基底之间。催化式排气净化器的一般规格书要求存在于垫材料和整块基底之间的压力最小，其将整块基底保持在外管的一定位置上。同时，规格书还设定制造过程中整块基底上的峰值压力。设定一峰值压力的目的在于，作用在整块基底上大的力会趋于使基底沿其横向面碎裂。加工这样基底的困难之一在于，其存在着若干种不同的几何形，而不同的几何形具有不同的断裂特征。此外，整块基底具有的直径公差为+3mm至-1mm。因此，单是变形就不可测量。此外，根据这样的断裂特征，迄今为止还不能监视制造过程，以便能在垫材料和整块基底之间采用合适的载荷来合适地制造催化式排气净化器，且不造成某些整块基底的碎裂。
发明内容
本发明的目的是减少市场上所存在的诸多缺点。
本发明的目的通过提供一制造催化式排气净化器的方法来实现，该催化式排气净化器包括一外管、一整块基底，以及一包围整块基底的垫材料。该方法包括以下步骤：建立整块基底的断裂特征，以便组合整块基底和垫材料。然后，选择一合适的压缩顺序，以使整块基底不会碎裂，且将垫材料放置在整块基底的周围。然后，组合的垫材料和整块基底插入外管内，根据压缩顺序压缩组合的外管、垫材料和整块基底，这样，整块基底不会碎裂。
在本发明的优选实施例中，外管沿径向向内变形而压缩组合的外管、垫材料和整块基底。径向变形管子的一种方法是，通过压缩型锻管子。径向变形管子的第二种方法是，通过旋转来组合外管、垫材料和整块基底，从而减小外管的直径。
在任何一种这样的方法中，垫材料和整块基底在变形步骤之前可局部地压缩，以对垫材料进行预加载。垫材料和整块基底可压缩在一起，然后，沿纵向移入外管内。这可在一压缩工位处通过径向压缩来实现。或者，垫材料和整块基底可通过压辊径向地进行压缩。
还在本发明的优选实施例中，该过程还包括以下步骤：将外管的端部颈缩到一较小的外形。这可通过旋转使端部颈缩而实现。这样，端部的直径小于外管其余部分的外形。还为较佳的是，在旋转步骤之前，漏斗形的热屏插入到外管的相对端部内，并邻近于整块基底，然后外管旋转以使端部旋转而基本上符合热屏的外形，并将热屏固定就位。
在本发明的另一方面，一制造一由一外管、一整块基底以及一包围整块基底的垫材料组成的催化式排气净化器的方法在垫材料首先插入整块基底周围的过程中实施制造。然后，垫材料抵靠整块基底局部地和径向地压缩。接下来，组合的垫材料和整块基底插入外管内。最后，组合的外管、垫材料和整块基底压缩在一起。
在本发明的优选实施例中，垫材料和整块基底压缩在一起，然后，沿纵向移入外管内。这可通过两种方法之一来实现。垫材料和整块基底可在一压缩工位处沿径向压缩，其中，全部的垫材料基本上同时地沿径向变形。或者，垫材料可通过压辊沿径向压缩，其中，垫材料和整块基底沿纵向移动通过一压辊工位，由此，垫材料随着其移动通过压辊而相继地压缩，组合的垫材料和整块基底沿纵向移入外管内。
该管子也必须受压缩。管子可通过压缩型锻而沿径向变形。或者，通过旋转组合的外管、垫材料和整块基底，管子可沿径向变形而减小外管的直径。
管子的端部也可颈缩到一较小的外形，稍许成漏斗形。通过旋转管子的端部可颈缩，以使端部的直径小于外管其余部分的外形。还在一实施例中，在旋转步骤之前，漏斗形的热屏插入外管的相对端部内，邻近于整块基底，然后外管旋转以使端部旋转而基本上符合热屏的外形，并将热屏固定就位。
本发明还包括收缩机，如上所述，其在旋转过程之前用来压缩外管。本文揭示的收缩机沿管子的长度在预估(discreet)区域处提供一压缩力。在一实施例中，收缩机包括饼形的压缩部件，在压缩过程中压缩部件的一弧形表面接触管子。在本发明的另一实施例中，收缩机包括多个具有圆形截面的压缩部件，其中，压缩部件的弧形表面沿管子在预估位置处接触管子。
在本发明的还有另一实施例中，收缩机允许待改变的管子按照需要在管子的任何纵向位置处发生变形。例如，当加工多个具有不同小平面或特征的砖形物时，收缩机所实施的变形可根据不同砖形物的特征中的变化进行变化。
再者，本发明的一实施例可与测量装置偶联，在加载过程中，该测量装置测量砖形物的特征。这些尺寸特征允许根据包含在管内并被测量装置记录的垫材料和整块基底的特性对待变化的各种加载管子施加压缩力。
附图说明
现将参照附图，描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出根据本发明的方法制造的催化式排气净化器的一实施例；
图2示出压缩垫材料时假想力对各种时间的曲线；
图3示出用于将整块基底装载到催化式排气净化器内的测量装置的一第一实施例；
图4是类似于图3的测量装置的一第二实施例；
图5是图3测量装置的放大图；
图6是图4所示测量装置的放大图；
图7示出一进一步减小外管直径的装置和其第一加工步骤；
图8类似于图7示出跟踪的尺寸减小的步骤；
图9至14示出方法步骤的一变化实施例顺序，其中，一热屏也可放置在催化式排气净化器内，并用该方法步骤在两端处固定就位；
图15至17示出组装催化式排气净化器的另一变化的型式；
图18-22示出用来减小外管直径的装置的另一变化的实施例，其中，外管由收缩模组成；
图23是一图表，示出为实现各种水平力三种不同垫材料的变形；
图24示出图23的三种垫材料的曲线；
图25示出恒定速度收缩时估计压力对时间数据的曲线；
图26示出以一变化速度收缩的整块基底上的压力；
图27示出收缩速度对时间的曲线；
图28示出根据本发明一收缩机的一实施例的立体图；
图29示出图28所示的收缩机的一实施例的第二立体图；
图30a-30d示出根据本发明压缩一管子的图28和29中所示的收缩机的截面图；
图31示出根据本发明一收缩机的一变化实施例的立体图；
图32a-32b示出根据本发明的一收缩机的另一变化实施例的截面图。
具体实施方式
首先参照图1，图中示出一根据本发明的过程制造的催化式排气净化器2的一实例，其包括一外管部件4、一整块基底6、一带有端密封部件10的垫材料8。催化式排气净化器2还可供选择地包括一具有一颈缩部分14的第一热屏部件12，由此，形成一内部气隙16。催化式排气净化器2还可包括一具有形成一气隙24的颈缩部分22的第二热屏部件20。本技术领域内的技术人员应该认识到，垫材料8可以是不锈钢网型材料，或替代地可以是一不燃的纤维型材料。在任一情形中，垫材料8是可压缩的，但当组合的整块基底6、垫材料8和外管4压缩时，造成从垫材料到整块基底6的力的传递，且一相等的反力作用在外管4的内壁上。
现参照图2，图中示出一力对时间的曲线，其中，Y轴线代表垫和整块基底之间传递的力，而X轴线表示各种时间，即，压缩垫材料的时间(假定压缩深度相同)。因此，第一曲线C1表示，如果垫材料快速地压缩，即，在T1秒内快速地达到峰值力，即，F1，其中，F1可大于剪切整块基底所需要的力，或可造成一压力高于制造商所许可的压力。然而，如果垫材料在一较长的时间周期上进行压缩，并压缩到相同的变形，但在一较长的时间周期内，即T2秒，则达到一低的峰值力F2。最后，如果垫材料在另一较长的时间周期上，即，在T3秒上压缩到相同的变形，则达到一峰值力F3。应该认识到，可以施加和容纳任何数量的时间和变形，全取决于所要求的最终结果。
因此，对于各种不同的整块基底的几何形，致使整块基底碎裂的峰值力可以进行测量，以使作用于整块基底的压力(psi)在制造过程中决不超过最大阈值。对于任何给定的整块基底和制造规格书，循环时间可以最少到最有效的加工。再者，根据上述加工过程，可测量力和/或压力，且过程是可重复的。
例如，一通用或典型的用于催化式排气净化器的制造规格书要求：在制造过程完成之后，垫材料和整块基底之间存在的最小压力为30psi，但在制造过程中，垫材料和整块基底之间的峰值压力决不超过100psi。因此，对于该给定的制造规格书，且根据图2中所讨论的试验所已知的断裂压力，可以这样构成制造过程：用于压缩垫材料的制造时间保持为最小，由此，减少循环时间，但应确保在制造过程中整块基底决不碎裂或经受高于规定的工程规格书的压力。还应该理解到，对于任何的力曲线C1-C2，多步的过程是可能的。换句话说，发生在垫材料和整块基底之间压缩既可以是单步的过程也可以是各种的步骤，其中，组合好的副部件从一个工位移动到另一工位。
首先参照图3、5和7-8，现将描述根据本发明的一种型式的加工过程。先参照图3，将描述用来加载被垫材料包裹的整块基底6的一加载装置50。该装置50包括一定位外管的中心U形的加载部分52，并包括安装在U形加载部分相对端的测量装置54。现将描述该测量装置54，应该理解到，诸装置54是相同的，但彼此成镜面对称，这样，将只需描述一个这样的装置。应该理解到的是，测量装置将帮助垫材料和整块基底插入到外管内，但也将测量垫材料作用在整块基底6上的力和/或压力。
如图3所示，测量装置54一般地包括一垂直压盘部分56、一附连到压盘56的支架部分58，以及包括作为其进一步延伸的气缸架60。如下文中将进一步描述的，一气缸机构62定位在气缸架60上。装置54还包括多个压力辊子组件64，在优选的实施例中，它们围绕一锥形的引入部件66设置在径向的阵列中。现参照图5，插入装置54将作更加详细描述。支架部件58包括一垂直壁部分68和一具有侧壁部分72的U形壁部分70。垂直壁部分68包括一开口74，其馈送到锥形开口76内，此后，朝向压力辊子组件64(将在下文中描述)。
现参照图5，气缸机构62可以是一气动的或液压的缸，并包括一具有一杆部分82和一推力部分84的气缸部分80。如图所示，推力部分84定位在U形壁70内，并基本上沿轴向与锥形开口76对齐。最后，压力辊子组件64还包括气缸部分90，其具有一可操作地连接到辊子94的杆部分92。应该认识到，辊子94的轮廓具有一弧形的形状(最佳地示于图3中)，这样，其与辊子94的弧形形状的径向对齐和符合一致，基本上是圆形方式的外形。
现参照图7，一旋转装置100包括卡盘钳口102，它们在旋转技术领域内是普遍流行的。这些卡盘钳口在一半径线上移动以保持一圆形部件旋转。卡盘头104通常沿顺时针(如卡盘头的前方观看)的位置转动，如图7中的旋转箭头所示。其间，一压力辊子106(由压力臂保持，未示出)可压靠在管子4的轮廓的外面以达到旋转的目的。且其本身保持在一转动轴线上，是一从动的辊子而不是一驱动的辊子。如图7中的箭头所示，压力辊子106沿纵向轴线双向地移动，并可沿径向向内移动，由此，改变正在旋转的物项的直径。
现参照图3、5、7和8，将描述根据本发明生产催化式排气净化器的第一方法。先参照图3，一在此阶段还是一直的圆柱形管的诸如物项4的外管可放置在U形部分52内，以使管的端部与引入部件66对齐。然后，带有包裹的垫材料8的整块基底6放置在U形壁部件70内，并使它们与气缸62对齐。此时，再参照图2，以便回忆一下垫材料的变形速度将如何确定置于整块基底上的力和压力的特征。
因此，应该认识到，控制机构110将被包括来控制气缸62和压力辊子组件64的速度，并记录整块基底上的力/压力。致动压力辊子组件64而导致各辊子94沿径向向内运动。例如，将利用通过电缆112的输入数据来控制该径向运动和由此发生的压缩。同时，将以力数据的方式收集输出数据，以确保不超过峰值压力，并了解已经作用的力以及该力被测量处的直径。该输出数据向前输送到控制机构，然后，输送到旋转装置以确保全部过程在规格书的范围之内。输入/输出数据将用来控制和测量气缸62和气缸杆82和推力部件84的合速度。因此，推力部件84的速度将确定垫材料8如何与锥形开口76和多个辊子94面对面地快速地压缩。
进一步的压缩存在于锥形部件66处和垫材料进入外管部件4内的过程中。例如，输入/输出数据通过电缆114捕获和控制辊子94作用的压力。然而，可以预先确定整块基底的全部压缩和力的特征，以使提供给过程以便控制的唯一的变量是气缸杆82的速度，于是，在制造装置中以商业上可接受的循环时间可连续地再生相同的结果。该数据也向前输送到控制机构，此后，继续输送到旋转装置。在此特定实例中，组合的垫材料和整块基底被描述为在插入到外管内后继续压缩。应该理解到，管的内直径在其压缩时不管其是相同尺寸、较小或较大都是非本质的。与其相关的是，组合的垫材料和整块基底所压缩到的直径，以及此点的力/压力。这将在下文中进一步作描述。
如图3所示，两个整块基底同时从外管4的相对侧插入而将两个整块基底邻近于彼此定位。然而，应该理解到，整块基底的数量对于本发明是非本质的，这样，多个整块基底可插入，或单一细长的整块基底可予以安装。
应该认识到，在处理循环过程的此点上，两个整块基底预安装和预加应力置于外管4内，并可从U形部件52中移去和移入如图7和8所示的旋转装置。还应该认识到的是，给定外壁4内的垫材料和整块基底之间的预应力，则垫材料在整块基底上不具有足够的压力，因此，垫材料的力和合压力仅局部地上升力曲线C1、C2或C3。同时，尽管完全的力/压力还未作用，但来自气缸62和压力辊子组件64的输入/输出数据已经通过各自的电缆112、114向前输送到控制机构，因此，将根据图2选择的曲线控制旋转过程的其余部分。
现参照图7，组合的外管4、整块基底6和垫材料8插入旋转装置100内并被捕捉在钳夹102内。根据旋转过程，然后。旋转头104开始旋转到其全速，由此，压力辊子106在管子前端、即延伸出头104外的管端开始对外管4施加压力。如图7所示，旋转过程可减小外管的直径，从直径D1(即，其原始的直径)减小到D2，以及提供收缩的端部30。该全部的过程(径向深度以及轴向速度)根据通过电缆116从控制机构向前输送的输入数据而完成。
应该认识到，在图7的过程步骤中，由于外管4夹紧在旋转头104内，所以，外管的全部长度在此步骤中不能旋转。相反，在管子旋转到大约如图7所示的构造之后，旋转头104停止，从旋转头中移出局部旋转的外管，并翻转而将外管的全部插入到旋转头内，由此，外管的其余部分旋转到与先前旋转尺寸相同的尺寸。还应该认识到，旋转过程，即使直径从直径D1变化到D2也可压缩外管和整块基底之间的垫材料。还应该认识到，压缩时间，即，根据图2中力对时间的曲线，当它与旋转过程相关时，随着它相关于辊子106的轴向速度，压缩时间进行标定。换种说法，旋转过程中辊子106的轴向运动速度较快，将确定整块基底上的垫材料的力的特征是否遵循曲线C1、C2或C3。
应该指出的是，根据所要求的应用，上述步骤不需以上述的顺序实施。例如，如果需要的话，可在加载之后采取旋转步骤，由此，伸长填充的外管4，然后，可进行收缩步骤。同样地，可采用一局部的旋转，颈缩外管4的一端后进行压缩，压缩之后进行第二旋转步骤以完成颈缩程序。
现参照图4和6，将描述一制造催化式排气净化器的另一替代方法。如图4所示，插入机构150通常包括U形管保持器152和一安装在U形保持器152相对端的插入机构154。U形管保持器通常包括一垂直压盘156、一支架部件158、一液压缸架160，以及一液压缸162。垂直压盘156保持住压缩部件164。现参照图6，部件164包括一具有附连到半圆柱形压力钳口194的气动缸190。这些压力钳口与锥形的引入部件166和U形管保持器152对齐。
图4实施例的机构150根据以下的加工也可用于图7和8所示的同样的旋转机构100。一外管4首先放置在U形保持器152内，液压缸162首先将整块基底和垫材料移入其对应的压缩钳口194内。当整块基底侧向地对齐在压缩钳口194内时，气动缸190被致动，其导致包围整块基底的垫材料压缩。根据选择的压缩顺序，即，根据所示的曲线C1、C2或C3之一，再次作出该压缩和其时间。当垫材料压缩到其合适的位置时，液压缸162再次被致动而移动整块基底通过锥形部件166并进入外管内。此时，装载的外管4和整块基底移动到图7和8的旋转装置，并如上述相同的方式进行加工。应该认识到，输入/输出数据相对于现有方法再次以上述的方式被采用。
现参照图9至14，将描述旋转过程的另一替代的实施例，其中，诸如物项12和20的内热屏设置在外管的内部。如图9先前所示的，热屏14可插入邻近于第一整块基底的外管4的敞开端内，到达图10所示的一位置。如图11所示，可开始旋转的过程并旋转外管的延伸部分，以使一锥形部分30缩小到与热屏12的外形基本上相仿的外形。如同上述的旋转步骤，局部完成的旋转外管转过180°到如图12所示的位置，以接纳另一热屏部件20并插入到外管4内到达如图13所示的位置。旋转过程继续旋转外管的外直径以及旋转位于热屏20附近的锥形的部分32。
现参照图15和17，揭示根据本发明的另一可能的方法，其包括一加载装置250，加载装置包括布置在支架部件258的相对端的缸组件262，然而，其中，没有发生借助于压缩辊子或压缩钳口的预压缩。相反，整块基底6移动到外管部件4’的内部，其中外管4’的直径D3略微大于D1。外管4’连同整块基底6的预组装现可移到如图16和17旋转装置100，并根据图2所揭示的力压缩顺序之一进行旋转。应该认识到，由于在垫材料和整块基底之间施加了非常小的预应力，所以，将通过图16和17的旋转过程来施加所有的压缩力，即，力曲线C1、C2或C3的全部曲线。
尽管方法仅相对于圆形或圆柱形管作了展示，但非圆管也是可能的。在此情形中，插入装置将包括一类似于图4和5所示钳口的修改的压缩钳口，使压缩钳口的尺寸与非圆物项相一致。也可使用全部外管的另一种压缩，其中，用递增的压缩完成垫的压缩循环。该装置可用于圆形的或非圆形的管，且一圆形管的型式可特别地参照图18-22。
现先参照图18，图中示意地示出一测量部件254，其接受一组合的垫材料和整块基底6、8，并如图19所示，将组合的垫和整块基底压缩到一定的压缩程度。该信息输送到控制器110，即，由整块基底反作用到测量模的力，以及组合的垫材料和整块基底所压缩到的直径。该信息向前输送到收缩模300，由此组合的垫材料和整块基底6、8可放置在外管4内并定位在收缩模300内。给定从测量部件254向前输送的信息，即，作用在测量部件上的压力(其将与作用在整块基底材料上的力相符)连同垫材料已经压缩到的一直径，并连同表征所使用的特定的垫材料的特殊力，则收缩模300可准确地确定组合的外管4需要压缩到怎样的压缩程度。
例如，如图23所示，三个不同的垫材料进行试验，以确定它们为了达到一给定力所需要被压缩到的尺寸。图24示出12mm垫材料为达到这些不同力所压缩到尺寸。
图25-27还示出对特定垫材料的估计数据，其中，图25示出给定三种不同恒定变形速度下作用在垫材料上的压力对时间的曲线。然而，如果根据图20-22变形加速度减小，则如图26所示，通过收缩模的减速以便总体估计图25的压力曲线中的尖峰，由此可估计峰值压力。该减速度特别地显示在图27中。
现参照图4和28-29，将描述另一实施例。该方法将包括图4的机构和图28-29的收缩机构400。然而，将首先描述收缩机构400。
现先参照图28和29，将详细地描述本发明的收缩器装置400。收缩器400包括一底板402，其具有一基本上延伸通过中心的孔404。多个压缩机构406附连到底板402的上表面。各个压缩机构406包括一对垂直壁408，垂直壁具有一基本上延伸通过中心的孔。此外，压缩机构406还包括一轴向支承410，其具有一圆形截面且其尺寸适于位于垂直壁408的孔内。多个安装螺钉412将垂直壁408附连到底板402的顶表面。在所示的实施例中，安装螺钉412位于压缩机构406的顶表面的四个角附近。
压缩机构406还包括一附加的安装螺钉413，其延伸通过轴向支承410内的一孔并进入一压缩部件414内。示于该实施例中的压缩部件414呈一扇形的大致形状，其包括两个直边缘和一在其间延伸的弧形表面416(如图29所示)。应该指出的是，在所示的实施例中，弧形表面包括一设计成符合于外管4的外表面的弧形外形。然而，在其它替代的实施例中，弧形部分416可包括一平面的外形。如图28和29所示，安装螺钉413延伸到压缩部件414内，并将压缩部件414附连到轴向支承410。此外，图29所示的压缩部件的位置是卸载压缩部件的标准位置。在此实施例中，压缩部件414的重量能使压缩部件414在不装载时返回到该位置。
根据以下的加工过程，图4实施例的机构150可用于图28和29所示的收缩器400，以及如图7和8所示的同样的旋转机构100。一外管4首先置于U形保持器152内，且液压缸162首先移动整块基底和垫材料进入到其对应的压缩钳口194内。当整块基底侧向地对齐在压缩钳口194内时，气动缸190被致动，其导致包围整块基底的垫材料压缩。根据选择的压缩顺序，即，根据所示的曲线C1、C2或C3之一，再次作出该压缩和其时间。
当垫材料压缩到其合适的位置时，液压缸162再次被致动而移动整块基底通过锥形部件166并进入外管内。此时，装载的外管4和整块基底移动到图28和29所示的收缩器400，并如以下讨论的方式进行加工。一旦装载的外管4和整块基底部件已被收缩器400处理，则加载的外管4通过图7和8或9-14的旋转装置进行加工而形成管端30或32，其方式与以上所述一致。应该认识到，输入/输出数据相对于现有方法再次以上述的方式被采用。
图30a-30d示出收缩容纳整块基底6和垫材料8的外管4的操作过程中的收缩器400的截面图。首先起始于图30a，压缩部件414在弧形表面416向下定向的一位置开始。
图30b示出压缩外管4的操作的第一步骤。管4从弧形表面416面向的方向装载到收缩器400内。应该指出的是，通过孔404的中心分隔相对两压缩部件414的距离小于外管4的预压缩的外直径。
在图30c中，一液压的或机电的柱塞425驱动管4通过收缩器400。如图所示，管4移动通过收缩器400导致压缩部件414围绕轴向支承410转动。此外，弧形表面416接触外管4的外表面，由此，压缩外管4和减小其外直径。应该指出的是，在此压缩步骤过程中，外管4塑性地变形。然而，如本技术领域内所公知的，一旦外管4通过越过弧形表面416而使外管4上的力不再存在，则外管4不再弹性地变形。此外，应该指出的是，在任何给定的时间，压缩部件414沿着外管4的长度各仅在独特的区域处接触外管4。因此，收缩外管4所需要的力小于如果外管4的全部表面同时沿其全部长度受压所需要的力。
图30d示出全部通过收缩器400之后的外管4。应该指出的是，外管4的外直径小于管4变形前的外直径。此外，应该指出的是，在收缩器400所示的实施例中，外管4的长度限制在弧形表面416的长度内。在收缩器400建立的压缩之后，则移去外管4、整块基底6和垫材料8以便由旋转装置进行加工而形成管端30、32。此外，在本发明的实施例中，压缩部件414的重量能在管完成收缩之后返回到图30a所示的位置。
现参照图31，将描述收缩器的另一替代的实施例500。在收缩器500中，这里所采用的大部分部件与上述收缩器400中的部件相同。然而，不是采用具有扇形形状的压缩部件414(如图28和29所示)，收缩器500采用具有一圆形构造的压缩部件514，由此，允许收缩器500加工装载的外管4的长度大于由收缩器400可加工的长度。此外，收缩器500不需要安装螺钉413用来将压缩部件514保持到轴向支承510。相反，轴向支承510仅需要延伸通过一位于压缩部件514的中心内的孔(未示出)。此外，轴向支承510与轴向支承410的不同之处在于，轴向支承510具有一均匀的圆形横截面，且不包括一延伸通过其间用来接纳安装螺钉413的孔。此外，如图31所示，收缩器500内的垂直壁508的高度大于收缩器400的垂直壁408的高度，以确保圆形压缩部件514定位在底板402的顶表面上方。此外，对应的安装螺钉512也长于收缩器40内采用的安装螺钉412。
图32a和32b示出收缩器的还有另一实施例600。类似于上述的收缩器400，收缩器600允许装载的外管4压缩。然而，收缩器600允许变化加载的管4上的压缩量。应该指出的是，收缩器600包括一类似于如图28和29所示的上述收缩器400的设计。然而，为了简化和便于描述起见，将只图示和描述相对的压缩机构606，并应理解未描述到的收缩器600的特征将基本上类似于收缩器400的特征。
先参照图32a，收缩器600包括一底板602，其具有一延伸通过中心的孔604。多个压缩机构606安装在底板602的顶表面上。各个压缩机构606包括一对间隔的垂直壁608，其各具有一延伸通过其间的孔(未示出)。
此外，用于该实施例中的各个压缩机构606与上述压缩机构不同之处在于，压缩机构606包括偏心的轴套618、调整臂620和连接板622。注意到这一点，下面将描述压缩机构606的结构。
包括一偏离轴套618中心的孔的偏心轴套618设定在垂直壁608的孔内，设定的方式应允许在其中转动。轴向支承610延伸通过偏心轴套618的孔，以使轴向支承610可围绕其纵向轴线转动。以类似于上述实施例中所描述的方式，一压缩部件614借助于一安装螺钉(未示出)连接到轴向支承610，以使压缩部件614随轴向支承610转动。
压缩机构606还包括一调整臂620和一连接板622。安装螺钉612将连接板622保持在垂直壁608上方的一位置内。此外，调整臂620将连接板622连接到偏心的轴套618，连接的方式要求在分隔连接板622和垂直壁608之间的距离变化时轴套618发生转动。如图32a-32b所示，分离连接板622和垂直壁608的距离发生任何变化将改变调整臂620的垂直位置。调整臂620的运动将形成偏心轴套618在垂直壁608孔内的转动。当偏心轴套618转动时，轴向支承610的位置沿水平方向和垂直方向变化。这导致压缩部件614位置的变化，由此，改变相对的压缩部件614之间的分隔距离并变化压缩力。该结构提供一简单机构用来控制装载的外管4的压缩量。
应该指出的是，上述调整机构可用任何已知的允许改变外管4的压缩量的调整机构代替。例如，可使用一倾斜的薄垫片代替偏心的轴套以便提供一改变压缩量的替代方法。此外，在其它的实施例中，可采用燕尾结构和液压缸来变化压缩部件614的位置。此外，压缩部件614也可采取对管4的预估区域施加压缩力的任何理想的形状。
此外，还应该指出的是，可以改变可调整收缩器600的任何实施例以便允许电子地调整压缩量，其中，一控制器(未示出)将电子地致动调整机构并按需要增加或减小分隔相对压缩部件的距离。此外，无论在电子控制的实施例中还是在手工控制的实施例中，收缩器可连接到上述的测量装置。然后，测量装置可在加载外管4之前向前输送垫材料8的测量值，以便对用任何上述过程制造的各个部件，精确地确定合适的压缩载荷。然后，该压缩载荷数据传输到可调整的收缩器，以便允许收缩器可被调整以在收缩步骤中施加一合适的压缩载荷。
因此，对于任何上述的测量部件54、154或254的实施例，其优点在于，测量工位可测量垫材料曳拉的收缩或变形，连同反作用到测量件上的力。如上所述，该力将与作用在整块基底本身上的力相同。因此，可以预料，控制机构110对于每个使用的垫材料将具有预加载数据，例如，类似于图24的数据，因此，通过收集如上所述的数据并比较力曲线以便获得作用在整块基底上的某个力，由此将可知悉变形中添加的变化。还如上所述，整块基底具有+3mm至-1mm的公差。应该容易地认识到，为何将垫材料和整块基底压缩或变形到某一给定直径是不可接受的，因为直径中4mm的变化量(即，整块基底直径之间的公差范围)将在力施加到垫材料和整块基底过程中带来灾难性结果。此后，借助于本文所示的任何旋转过程，或图20-22，或28-32B的收缩模，外管、整块基底和垫材料还可沿径向压缩。
从以上的描述中应该相当清楚，对于各组合的垫材料和整块基底，变形量可以不同。然而，本文所述的方法和装置可适应各种变化，且还达到整块基底上的一给定力或压力的理想的结果(带有碎裂)。

Claims (21)

1.一制造催化式排气净化器(2)的方法，该催化式排气净化器(2)包括一外管(4)、一整块基底(6)以及一包围所述整块基底(6)的垫材料(8)，所述方法包括以下步骤：围绕一整块基底(6)包裹一垫材料(8)，以及将包裹的基底(6)插入一外管(4)内，并压缩外管(4)，其特征在于，包括以下的步骤：
根据一压缩顺序、通过沿着外管的长度递增地和相继地压缩外管(4)而压缩外管(4)、垫材料(8)和整块基底(6)的组合，这样，整块基底(6)不会碎裂，该压缩借助于多个辊子(414、514、614)而完成，所述辊子具有弧形表面(416)，所述弧形表面包括一符合于外管(4)的外表面的弧形外形，在压缩时，所述所述弧形表面与外管(4)接触。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在压缩步骤之前，为组合整块基底(6)和垫材料(8)，建立整块基底(6)的断裂特征，并选择一合适的压缩顺序，以使整块基底(6)不会碎裂。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，外管(4)沿径向向内变形，以压缩组合的外管(4)、垫材料(8)和整块基底(6)。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法使用一装置(54)，用来确定将垫材料(8)和整块基底(6)预压缩到外管(4)内。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，用来确定预压缩的装置(54)将信号传输到变化压缩水平的装置(606)，压缩水平响应于信号而变化，以确保全部压缩保持在压缩顺序内。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，变化压缩水平的装置包括一对偏心套筒(618)和一连接到偏心套筒(618)之一的致动器，以便改变外管(4)的压缩。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，变化压缩水平的装置包括一对偏心套筒(618)、一从偏心套筒(618)之一延伸到一板外壳(622)的连接臂(620)，以及从板外壳(622)延伸以调整偏心套筒(618)的转动的多个螺钉(612)。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，变化压缩水平的装置包括一对偏心套筒(618)、一从偏心套筒(618)之一延伸到一板外壳(622)的连接臂(620)，以及从板外壳(622)延伸以调整偏心套筒(618)的转动的多个螺钉(612)。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，多个辊子(414、514、614)围绕待压缩的外管(4)沿圆周地布置。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，辊子(414、614)呈扇形。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，辊子(514)是圆形。
12.一在催化式排气净化器(2)制造过程中用来压缩一装载的外管(4)的装置，该装置的特征在于，多个压缩机构(400、500、600)各包括一压缩辊子(414、514、614)，所述压缩辊子(414、514、614)具有弧形表面(416)，所述弧形表面包括一符合于外管(4)的外表面的弧形外形，在压缩时，所述弧形表面与外管(4)接触，且所述压缩辊子沿所述压缩机构的径向布置以形成一管进口；
并且，当装载的外管(4)通过管进口时，辊子(414、514、614)在装载的外管(4)的预估区域处相继地提供一压缩力，直到装载的外管(4)的长度的至少一部分已被压缩为止。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，一底板(402、502、602)包括一中心设置的孔(404、504、604)，所述辊子(414、514、614)安装在所述底板(402、502、602)上，以使所述管进口大致地与所述孔(404、504、604)对齐。
14.如权利要求12-13中任何一项所述的装置，其特征在于，外管(4)装载有一垫材料(8)和整块基底(6)，辊子(414、514、614)的外形能径向地向内变形外管(4)，以压缩组合的外管(4)、垫材料(8)和整块基底(6)。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于，还包括用来确定垫材料(8)和整块基底(6)进入到外管(4)内的预压缩的测量装置(54)。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，测量装置(54)将信号传输到用来变化压缩水平的装置(606)，压缩水平响应于信号而变化。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，变化压缩水平的装置(606)包括一对偏心套筒(618)，以及一连接到偏心套筒(618)之一的致动器，以便改变外管(4)的压缩。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，变化压缩水平的装置包括一对偏心套筒(618)，一从偏心套筒(618)之一延伸到一板外壳(622)的连接臂(620)，以及多个从板外壳(622)延伸以调整偏心套筒(618)的转动的螺钉(612)。
19.如权利要求12所述的装置，其特征在于，多个辊子(414、514、614)围绕待压缩的外管(4)沿圆周地布置。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，辊子(414、614)呈扇形。
21.如权利要求19所述的装置，其特征在于，辊子呈圆形(514)。
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