CN104826903B - 双s型蜂窝载体的成型方法及其成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双S型金属蜂窝载体的成型装置及其成型方法，这使得在成型该蜂窝载体时，可利用结构简单的成型装置对金属叠片进行高效成型蜂窝载体。结构包括在内盘上活动地设有两对称设置的顶杆，顶杆的内端沿垂直于中心轴的轴线方向伸向中心轴，在内盘转动时促使顶杆的内端对放置到限位体内间隔中的金属叠片的表面进行推压，而使得金属叠片逐步卷绕形变而成型为蜂窝载体；在内盘的外周套接有外盘，顶杆的外端与外盘活动联接，外盘与动力机构传动联接，在动力机构的作用下，外盘相对于中心轴与内盘同向转动，而在对金属叠片进行卷绕过程中用于扶持顶杆而使得顶杆处于内盘的径向上，并使顶杆内端与中心轴之间的距离适应金属叠片形变后的尺寸。

Description

双S型蜂窝载体的成型方法及其成型装置

技术领域

本发明涉及一种对双S型蜂窝载体进行成型的方法，及其在该方法中所用到的成型装置。

背景技术

环境的压力使得对机动车尾气的排放的要求越来越高，机动车上一般均需要安装催化转化器，以便在尾气排放前对尾气进行处理。催化转化器的结构包括圆筒形的筒体和设于筒体内的蜂窝载体。蜂窝载体是由若干层间隔叠置在一起的金属平片和瓦楞片通过卷绕形变的方式而制成的，在对蜂窝载体制作过程中需要用到成型装置，以对金属叠片进行卷绕形变。

中国发明专利200710148010.X中公开了一种制作S型金属蜂窝的装置，包括固定柱和两组能够相互逐段闭合形成型模的成形段，在固定柱的顶端设有两根同轴的固定杆，每组所述的成形段至少由三段组成，每段之间用销柱铰接成链式结构，该成形段可由直线或曲率较小的曲线逐渐变形为曲率较大的曲线，两组所述的成形段闭合形成截面为圆形、长圆形或椭圆形的型模。由于采用上述技术方案，其卷制过程中，金属叠片固定杆(即S型中心)是静止的，既使内芯料片略长一点，在转动过程中，分段闭合的型模会把瓦楞齿形拉直，使多余部分齿形拉直变成平片，贴合在蜂窝内芯周边，而S型中心齿形一直静止不动所以不会变形，提高了成型质量和成品率。

这种制作装置的结构复杂，至少三段的成型段通过铰接的方式形成成形模，不便加工和安装，而且造价相对较高，对金属叠片的形变驱动稳定性相对较差。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明需要解决的技术问题是：提供一种双S型蜂窝载体的成型方法及其成型装置，采用该方法可方便对蜂窝载体进行成型，所应用到的成型装置的结构简单。

为解决所述技术问题，本发明的技术方案：一种双S型金属蜂窝载体的成型装置，包括中心轴，中心轴周向固定，在中心轴的端部设有中间具有间隔的限位体，该间隔内用于放置金属叠片，在中心轴的外周设有内盘，内盘与驱动机构传动联接，在驱动机构的驱动下，内盘在中心轴的外周转动，其特征在于，在内盘上活动地设有两对称设置的顶杆，顶杆的内端沿垂直于中心轴的轴线方向伸向中心轴，在内盘转动时促使顶杆的内端对放置到限位体内间隔中的金属叠片的表面进行推压，而使得金属叠片逐步卷绕形变而成型为蜂窝载体；在内盘的外周套接有外盘，顶杆的外端与外盘活动联接，外盘与动力机构传动联接，在动力机构的作用下，外盘相对于中心轴与内盘同向转动，而在对金属叠片进行卷绕过程中用于扶持顶杆而使得顶杆处于内盘的径向上，并使顶杆内端与中心轴之间的距离适应金属叠片形变后的尺寸。

顶杆的内端部初始位置伸到中心轴的位置处，顶杆的内端部可以与中心轴的周缘平齐；顶杆的内端部也可以是与中心轴相交，但顶杆的内端部在中心轴的径向上要位于限位体的径向外侧；顶杆的内端部也可以是位于中心轴的径向外侧，但顶杆的内端部要靠近中心轴的外缘。顶杆内端部与中心轴之间的相对位置并没有更严格的要求，在实际的应用过程中，只要满足顶杆对金属叠片的推压形变成蜂窝载体即可。在外盘的扶持作用下，除了让顶杆处于内盘的径向上，顶杆的内端还向着内盘的径向外侧移动，也即是上述的“顶杆的内端与中心轴之间的距离适应金属叠片形变后的尺寸”，金属叠片是自中间部位被顶杆顶推弯曲，顶杆在跟随内盘和外盘一起作绕中心轴动作，在顶杆的该动作过程中，而使金属叠片发生形变。

在正常情况下，内盘和外盘两者之间的动作为差动，即内盘的角速度一般要大于外盘的角速度，这在设计之初通过计算完全可以达到。上述的动力机构和驱动机构可以是同一动力源，也可以是不同的动力源，在为同一动力源时，可以通过差动结构，如异径连体齿轮来实现内盘和外盘之间的差动。

顶杆为两只，可以自金属叠片的两侧同时对金属叠片进行弯曲变形，提高作业效率，保证蜂窝载体内部结构的质量。

本成型装置中，在外盘上设有联接槽，联接槽自起始端到末端与内盘之间的距离逐渐变大，顶杆外端部设有联接柱，联接柱间隙地插接在联接槽内。联接柱插接到联接槽内后，利用联接槽的相对两侧面的弧形走向来对联接柱进行限位，以便在工作过程中使顶杆达到实际的工作要求。联接槽一般为半抛物线状。联接槽的起始端是联接槽上最靠近内盘的端部，联接槽的末端是联接槽上距离内盘最远的端部。

本成型装置中，还包括至少两块弧形的成型模，这些成型模在推动机构作用下用于在顶杆对金属叠片卷绕完毕后，沿水平方向对形变后的金属叠片进行推压包裹。成型模的作用用于使金属叠片的端侧顺势贴合到蜂窝载体的周面上，并可以对瓦楞片端部的曲状部分进行压平。

本成型装置中，顶杆设置在推动机构上，推动机构通过固定体固定在内盘上。顶杆直接活动地设置在推动机构上，可有效保证顶杆处于内盘的径向上，且顶杆和成型模的运动方向相同，便于把顶杆设置到推动机构上。

本成型装置中，动力机构包括导向柱和联接在导向柱上的动力体，成型模固定在动力体的端部，顶杆沿导向柱的轴向间隙地贯穿导向柱，顶杆贯穿成型模。这种动力机构的结构紧凑性好，便于设置。

本成型装置中，在内盘上设有固定销，顶杆上沿其长度方向设有导向槽，固定销间隙地插接在导向槽内。这是顶杆与内盘两者之间的另一种实施方式，通过固定销与顶杆上的导向槽相配合，既可以通过内盘带动顶杆动作，同时也便于顶杆在内盘径向上的位移，结构简单，工作可靠性好。

本成型装置中，在中心轴的外周套接有中圈，所述的内盘间隙地套接在中圈外周。在中心轴与内盘之间还设置有中圈，便于设置动力机构，减少了内盘的运动对中心轴所造成的干涉。

本成型装置中，所述顶杆外端部在外盘上的位置随着外盘的转动而改变，在外盘上设有用于控制推动机构的位置传感器，在顶杆对叠片卷绕完毕时，位置传感器通过对顶杆的感知而促使推动机构工作，进而使成型模对卷绕完毕的金属叠片进行包裹。该位置传感器可以是行程开关，也可以是光电传感器，位置传感器通过对顶杆的感知，而使推动机构及时带动成型模完成蜂窝载体的成型动作，能够有效提高工作效率。

一种双S型金属蜂窝载体的成型方法，利用成型装置进行，所述成型装置包括中心轴、外盘、内盘，中心轴的端部设有限位件，限位上具有间隔，内盘上设有顶杆，包括如下顺序步骤：

放片，把剪裁好的金属叠片放置到成型装置中心轴上限位体的间隔内；

启动，在驱动机构的驱动下，内盘在中心轴外周转动；外盘与内盘同向的转动；

卷绕，在内盘的带动下，内盘上顶杆的内端对金属叠片的表面进行推压，而使金属叠片卷绕形变，外盘与顶杆的外端部活动联接，在外盘的扶持作用下，顶杆处于内盘径向上，且外盘使得顶杆向内盘径向外侧逐步移动，而使顶杆的内端与中心轴之间的距离适应于金属叠片形变后的尺寸；

合模，在顶杆对金属叠片卷绕完毕后，使至少两个弧形的成型模沿水平方向对卷绕形变后的金属叠片进行包裹；

顶举，合模步骤后，中心轴沿轴向上升，而把卷绕形变后的金属叠片推入到圆筒状的筒体内；

复位，顶推步骤后，中心轴下降，成型模沿水平方向同时向外散开，内盘和外盘同时反向转动。

利用这种方法可以很方便地对金属叠片进行成型，且结构简单，工作效率高。

本成型方法中，在合模过程中，可通过在成型机上设置PLC来控制成型模的所述动作；也可以是在外盘上设置位置传感器，通过位置传感器对顶杆的感知，来控制成型模的所述动作。PLC可以预先设定程序，利用时间参数来确定合模动作。位置传感器通过对顶杆的感知来启动推动机构带动成型模的动作，在顶杆对金属叠片卷绕形变完成时，位置传感器可以感知到顶杆，进而位置传感器会及时启动推动机构带动成型模的动作。这使得本成型装置自动化程度高，能有效提高工作效率。

因此，本发明的有益效果：通过设置顶杆来对金属叠片进行卷绕形变，结构简单，便于成型装置的制造，能有效降低制造成本。通过顶杆来对金属叠片进行形变，金属叠片的形变顺畅性好，所成型的蜂窝载体的内部结构各处一致性好，所制得的蜂窝载体的质量能够得到保证。而且，顶杆在对金属叠片进行顶推的过程中，顶杆的内端部对金属叠片的施力小，且能够均匀，不易因顶杆的顶压而使瓦楞片被压瘪，保证了蜂窝载体的质量。

附图说明

图1是本成型装置的初始状态结构图。

图2是本成型装置中顶杆与金属叠片相接触时的结构图。

图3是本成型装置中顶杆对金属叠片进行推压的结构图。

图4是本成型装置中顶杆对金属叠片推压完毕时的结构图。

图5是本成型装置中成型模合模时的结构图。

图6是本成型装置中成型模合模后，成型模在蜂窝载体外周继续运动后的结构图。

具体实施方式

见图中，本双S型金属蜂窝载体成型装置是用于对金属叠片9进行推压形变成蜂窝载体15，金属叠片9是由间隔层叠在一起的金属平片和瓦楞片构成的，金属平片和瓦楞片的外缘相平齐。

本成型装置的结构包括中心轴13、中圈12、内盘4和外盘1，中圈12间隙地套接在中心轴13的外周，内盘4同轴间隙地套接在中圈12的外周，外盘1同轴间隙地套接在内盘4的外周。中心轴13和中圈12均周向固定，内盘4可在中心轴13的外周转动，外盘1可在内盘4的外周转动，且内盘4和外盘1在工作过程中为同向转动。内盘4与推动机构传动联接，外盘1与动力机构传动联接，一般情况下，内盘4和外盘1的动力源为同一个，内盘4和外盘1分别通过齿轮与一个连体轴承相啮合，在工作过程中，内盘4与外盘1两者之间为差动，外盘1的角速度要小于内盘4的角速度。

在中心轴13的端部设置有两根固定杆8，这两根固定杆8之间具有间隔，在该间隔内用于放置金属叠片9，两根固定杆8并不在中心轴13端面的直径上，一般要求偏向于中心轴13端面的直径。

在内盘4上活动地设有顶杆7，顶杆7的内端伸向中心轴13，顶杆7的外端部活动地联接在外盘1上。顶杆7为两根，这两根顶杆7对称地设置在中心轴13的相对两侧。在初始状态时，顶杆7的内端部与中心轴13的外缘平齐，而随着内盘4和外盘1的转动，顶杆7的内端部会沿内盘4的径向向外逐渐移动，而顶杆7与内盘4的相对位置始终保持在内盘4的径向上。要使顶杆7处于这种工作状态上，可以在外盘1上设置丝杠机构通过活节的形式与顶杆7的外端部相联接。也可以是在顶杆7的外端部设置联接柱2，在外盘1的相应位置处设置联接槽3，联接柱2间隙地插接在联接槽3内。联接槽3一般为半抛物线形状，利用联接槽3的两侧面对联接柱2的作用而使顶杆7在工作过程中沿内盘4径向向外移动，并使顶杆7保持在内盘4的径向上。在内盘4上设置联接槽3时，首先确定金属叠片9弯曲的物理特性，确定顶杆7相对于金属叠片9的行进速度，顶杆7相对于金属叠片9的行进速度是由内盘4和外盘1的动作来确定的。而考虑到金属叠片9的厚度，以及所欲制成蜂窝载体15的直径大小，来确定联接槽3的走向和长度，这可以根据试验来确定。在初始位置处时，联接柱2位于联接槽3的起始端，而在顶杆7对金属叠片9卷绕完毕时，联接柱2位于联接槽3的末端。

为便于顶杆7在金属叠片9的表面上滑动，在顶杆7的内端部设有滚轮，在工作过程中，滚轮在金属叠片9的表面上滚动。在顶杆7的内端部也可以设置半圆柱形的凸头10，在进行成型作业时，该凸头10用于和金属叠片9的表面滑动接触。在顶杆7上设有通透的导向槽，导向槽沿顶杆7的长度方向设置，在内盘4上设有固定销，固定销间隙地插接在导向槽中。

为最终成型蜂窝载体15，在内盘4上还设有两个半圆形的成型模11，这两个成型模11对称地分列在中心轴13的相对两侧。在内盘4的背侧设有推动机构，该推动机构一般为气缸，推动机构与成型模11传动联接，推动机构可以带动成型模11在内盘4上沿垂直于中心轴13的轴线方向运动，成型模11的运动方向一般为水平方，成型模11运动后合模，把蜂窝载体15包裹住。成型模11设置在内盘4上，在内盘4转动时，成型模11跟随内盘4一起位移。可以把成型模11设置在顶杆7位置处，成型模11上设有通口，顶杆7位于该通口内，而使得顶杆7贯穿成型模11。

顶杆7与内盘4之间的联接方式也可以采取图中所示结构，即顶杆7直接活动地设置在推动机构上，推动机构通过固定体6固定在内盘4上。该推动机构的结构包括导向柱5和动力体14，导向柱5沿内盘4的径向设置，动力体14可以是可滑动地套接在光滑的导向柱5的外周，也可以是动力体14与导向柱5之间螺纹连接，成型模11固定在动力体14的内端部。动力体14与导向柱5两者之间为滑动配合时，动力体14与气缸相联接，在气缸的带动下，动力体14在导向柱5上滑动；动力体14与导向柱5两者之间螺纹连接时，可以通过电机带导向柱5转动，而促使动力体14在导向柱5上轴向位置的改变，进而带动成型模11在内盘4上径向位置的改变。在这种结构的推动机构的基础上，顶杆7沿导向柱5的轴向贯穿导向柱5，并且顶杆7要贯穿成型模11。

在联接槽3的末端位置处设有位置传感器，顶杆7的外端运动至联接槽3的末端处时，顶杆7的外端或联接柱2与位置传感器相接触。位置传感器用于控制推动机构的动作，在顶杆7的外端运动至联接槽3的末端处时，位置传感器启动推动机构，而带动成型模11产生合模动作。

在对金属叠片9进行成型时，包括如下顺序步骤。

放片，把剪裁好的金属叠片9放置到成型装置中心轴13上两根固定柱之间的间隔内。

启动，按下成型装置上的启动按钮，使驱动机构工作，在驱动机构的驱动下，内盘4在中心轴13外周转动，外盘1作与内盘4同向的转动。

卷绕，在内盘4的带动下，顶杆7上的滚轮在金属叠片9的表面进行滚动，并推压金属叠片9，而使金属叠片9卷绕形变。顶杆7上的联接柱2在外盘1上的联接槽3内滑动。在外盘1的扶持作用下，顶杆7处于内盘4径向上，且联接槽3使得顶杆7向内盘4径向外侧逐步移动，而使顶杆7的内端与中心轴13之间的距离适应于金属叠片9形变后的尺寸。实际情况是，顶杆7上滚轮与中心轴13之间的距离决定了金属叠片9形变后的尺寸。

合模，在顶杆7对金属叠片9卷绕完毕后，两个半圆形的成型模11沿水平方向对卷绕形变后的金属叠片9进行稳定包裹。为便于理顺金属叠片9的外端部在蜂窝载体15外周面上的位置，在合模后，内盘4和外盘1继续转动而使成型模11沿蜂窝载体15的外缘方向运动一段距离。在外盘1上的联接槽3的末端的外侧还设有弧形槽16，弧形槽16与联接槽3相通，两者为弧面自然过渡。该弧形槽16沿外盘1的圆周方向延伸，即弧形槽16与外盘同轴。在需要继续使成型槽11转动时，顶杆7上的联接柱2滑动到弧形槽16中。成型模11沿蜂窝载体15外缘运动的距离与内盘4和外盘1的差速，以及弧形槽16的长度有关。可以在弧形槽16的外端部设置行程开关，在联接柱2与行程开关相触碰后，内盘4、外盘1停止转动，以便下述顶举步骤的进行。

顶举，合模步骤后，中心轴13沿轴向上升，而把卷绕形变后的金属叠片9推入到圆筒状的筒体内。

复位，顶推步骤后，启动成型装置上的复位按钮，中心轴13下降，成型模11沿水平方向同时向外散开，内盘4和外盘1同时反向转动，以便进行下一只蜂窝载体15的制作。

也可以在成型装置上设置PLC，通过PLC的控制，成型装置可自动完成上述的合模、顶举和复位步骤。

Claims (6)

1.一种双S型金属蜂窝载体的成型装置，包括中心轴，中心轴周向固定，在中心轴的端部设有中间具有间隔的限位体，该间隔内用于放置金属叠片，在中心轴的外周设有内盘，内盘与驱动机构传动联接，在驱动机构的驱动下，内盘在中心轴的外周转动，其特征在于，在内盘上活动地设有两对称设置的顶杆，顶杆的内端沿垂直于中心轴的轴线方向伸向中心轴，在内盘转动时促使顶杆的内端对放置到限位体内间隔中的金属叠片的表面进行推压，而使得金属叠片逐步卷绕形变而成型为蜂窝体；在内盘的外周套接有外盘，顶杆的外端与外盘活动联接，外盘与动力机构传动联接，在动力机构的作用下，外盘相对于中心轴与内盘同向转动，在对金属叠片进行卷绕过程中用于扶持顶杆而使得顶杆处于内盘的径向上，并使顶杆内端与中心轴之间的距离适应金属叠片形变后的尺寸；还包括至少两块弧形的成型模，这些成型模在推动机构作用下用于在顶杆对金属叠片卷绕完毕后，沿垂直于中心轴的轴线方向对形变后的金属叠片进行推压包裹；顶杆设置在推动机构上，推动机构通过固定体固定在内盘上；推动机构包括导向柱和联接在导向柱上的动力体，成型模固定在动力体的端部，顶杆沿导向柱的轴向间隙地贯穿导向柱，顶杆贯穿成型模。

2.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于，在外盘上设有联接槽，联接槽自起始端到末端与内盘之间的距离逐渐变大，顶杆外端部设有联接柱，联接柱间隙地插接在联接槽内。

3.根据权利要求1或2所述的成型装置，其特征在于，在中心轴的外周套接有中圈，所述的内盘间隙地套接在中圈外周。

4.根据权利要求1或2所述的成型装置，其特征在于，所述顶杆外端部在外盘上的位置随着外盘的转动而改变，在外盘上设有用于控制推动机构的位置传感器，在顶杆对叠片卷绕完毕时，位置传感器通过对顶杆的感知而促使推动机构工作，进而使成型模对卷绕完毕的金属叠片进行包裹。

5.一种利用权利要求1所述的成型装置成型双S型金属蜂窝载体的成型方法，所述成型装置包括中心轴、外盘、内盘，中心轴的端部设有限位件，限位件上具有间隔，内盘上设有顶杆，包括如下顺序步骤：

放片，把剪裁好的金属叠片放置到成型装置中心轴上限位体的间隔内；

启动，在驱动机构的驱动下，内盘在中心轴外周转动；外盘与内盘同向的转动；

卷绕，在内盘的带动下，内盘上顶杆的内端对金属叠片的表面进行推压，而使金属叠片卷绕形变，外盘与顶杆的外端部活动联接，在外盘的扶持作用下，顶杆处于内盘径向上，且外盘使得顶杆向内盘径向外侧逐步移动，而使顶杆的内端与中心轴之间的距离适应于金属叠片形变后的尺寸；

合模，在顶杆对金属叠片卷绕完毕后，使至少两个弧形的成型模沿垂直于中心轴的轴线方向对卷绕形变后的金属叠片进行包裹；

顶举，合模步骤后，中心轴沿轴向上升，而把卷绕形变后的金属叠片推入到圆筒状的筒体内；

复位，顶举步骤后，中心轴下降，成型模沿水平方向同时向外散开，内盘和外盘同时反向转动。

6.根据权利要求5所述的成型方法，其特征在于，在合模过程中，可通过在成型机上设置PLC来控制成型模的所述动作；也可以是在外盘上设置位置传感器，通过位置传感器对顶杆的感知，来控制成型模的所述动作；在合模后，内盘和外盘继续转动而使成型模沿蜂窝载体的外缘方向运动，以理顺金属叠片在蜂窝载体外周面上的位置。