CN1111449C - 制造成型金属薄板的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造成型金属薄板的方法和设备。按本发明的方法，带状的金属薄板(6)首先实行结构形成步骤，通过这一步骤形成结构(8)，它的结构高度(H)大于额定结构高度(SH)，然后在校准部件(9)中实行校准步骤。结构(8)被导引通过校准部件(9)的两个轧辊(10、11)，结构(8)一旦通过校准部件(9)，结构的高度便等于额定结构高度(SH)。

Description

制造成型金属薄板的方法和设备
技术领域
本发明涉及制造至少一层成型金属薄板的方法、制造层状金属薄板叠的方法以及用于制造成型金属薄板的设备。这种金属薄板主要加工成催化转换器的蜂窝体，如尤其使用于汽车排气系统中的蜂窝体。例如由EP0245737B1所介绍了这种蜂窝体。
背景技术
成型金属薄板在先有技术中通常借助于互相啮合的型材轧辊制造，它们最好有渐开线齿或类似设计的齿。不过还已知别的几何形状的结构，例如梯形、锯齿形等。
从成型带状金属薄板上切下段，将它们堆叠成金属薄板叠，其中，在成型金属薄板之间铺入平的薄板。堆叠的端头例如绕至少两个固定点反向缠绕。如此成形的堆叠装入一套管内。接着此套管和装入的金属薄板叠实行一次钎焊过程，在此过程中，套管与金属薄板叠以及各金属薄板互相通过钎焊连接在一起。套管与金属薄板叠有不同的热膨胀系数。为了保证金属薄板相互之间及金属薄板与套管之间达到无可指摘的钎焊连接，曾经建议将金属薄板叠以预紧力装入套管内，所以在金属薄板之间和/或金属薄板与套管之间不产生任何间隙。对于螺旋形卷绕的蜂窝体，曾经建议在成型金属薄板内在结构的顶峰区制径向槽，其中可放入用于钎焊的材料。
在结构形成步骤中，带状金属薄板经历一次变形。由于金属薄板材料特性的波动，导致成型金属薄板结构高度的波动。这种结构高度的波动归诸于金属薄板的弹性在一个公差带的范围内。这一效应可能还要叠加上型材轧辊的公差带来的影响，从而不能保证金属薄板叠始终以相同的预紧力装入套管内。此外还确证，蜂窝体的蜂窝密度即使制造方法相同也可能是不同的。
由EP-A1-0279159已知一种制造至少一层成型金属薄板的方法，按此方法，结构通过互相嵌入的齿辊构成。
此外由EP-A1-0490611已知用于制造焊接的层叠金属薄板和金属薄板叠的方法和设备。
EP-A1-0460611公开了一个结构形成步骤，通过这一步骤借助于型材轧辊在第一金属薄板上制成一种结构。然后在此已成型金属薄板上铺设第二张平的金属薄板，在这种情况下此第一和第二金属薄板通过第二个轧辊对运行。
发明内容
由此出发本发明的目的是提供一种制造至少一层成型金属薄板的方法以及制造一个层状金属薄板叠的方法和一种用于制造成型金属薄板的设备，借助于这种方法和设备保证，在将成型金属薄板或金属薄板叠进一步加工成蜂窝体时，金属薄板叠可具有预紧力地置入套管内且此预紧力的波动很小。本发明的另一个目的是可以保证，用成型金属薄板构成的蜂窝体有恒定的蜂窝密度。
按本发明制造至少一层成型金属薄板的方法，其特征在于，首先带状金属薄板在结构形成步骤中制成一种结构。在实施结构形成步骤中制成这样一种结构，即它的结构高度大于额定结构高度，额定结构高度是此成型金属薄板作为成品时所应具有的。紧接着结构形成步骤实施校准步骤，此时在金属薄板的结构上施加一个力，从而在校准步骤后结构高度等于额定结构高度。通过在结构形成步骤中使结构高度大于额定结构高度，保证尽管有回弹但金属薄板的结构高度仍足够高。此外，补偿了成型工具可能的公差。在校准步骤中，在结构的顶峰区施加一个力，在此力作用下使结构变形，所以在校准步骤后结构的高度便等于额定结构高度。
按本方法的一项有利的改进，为了在实行结构形成步骤期间制成一种结构，令金属薄板在两个互相嵌入的成型工具之间最好在两个啮合的型材轧辊之间通过。成型工具尤其是型材轧辊的总成型高度最好大于额定结构高度。若成型工具由形式上为型材轧辊构成，则此型材轧辊可例如是具有渐开线型面的轧辊。
按本方法的还有另一项改进，校准步骤最好按这样的方式进行，即令具有结构的金属薄板通过一间隙运行，它的间隙高度小于金属薄板的额定结构高度或等于金属薄板的额定结构高度。最好可通过将两个轧辊轴线平行地排列来构成这种间隙。
为了保证由一种已成型金属薄板或一个金属薄板叠制成的蜂窝体有恒定的蜂窝密度，按本发明的方法还有另一项有利的改进建议，在校准步骤后确定金属薄板结构的弹性。在考虑到此弹性的情况下定出下料长度，并按此下料长度从此带状金属薄板切下金属薄板段。采用一种如此制成的成型金属薄板可以制成一种蜂窝体，它有可重复出现的蜂窝密度且金属薄板能以可重复出现的预紧力置入套管内。已定出的下料长度最好利用来作为其他段的量规。
按另一个按本发明的思想，建议了一种制造层状金属薄板叠的方法，由EP0245737例如已知这种层状金属薄板叠，按此方法，第一带状金属薄板首先实行一个结构形成步骤，通过这一步骤此第一金属薄板形成结构，它的结构高度大于额定结构高度，然后实行校准步骤，此时在第一金属薄板的结构上施加一个力，使得经此校准步骤后结构的高度等于额定结构高度，以及，将第二带状金属薄板铺设在此第一金属薄板上。
按此方法的一项有利的改进，在实行结构形成步骤期间，令第一带状金属薄板在两个互相嵌入的成型工具之间最好在两个啮合的型材轧辊之间通过。
按此方法的另一项改进，第一金属薄板在成型工具之间尤其是型材轧辊之间通过，它们的总成型高度大于额定结构高度。
在第一带状金属薄板上铺设第二带状金属薄板。此第二金属薄板最好在校准步骤之后铺设在第一金属薄板上。按另一种可供选择的方案建议，第二金属薄板在校准步骤前铺设在此金属薄板上。采取这一措施使已成型金属薄板与第二最好平的金属薄板一起校准。
有利的是在校准步骤后确定第一金属薄板结构的弹性或层叠金属薄板的弹性，并在考虑此弹性的情况下定出下料长度，以及此第一金属薄板或此层叠金属薄板按下料长度切断。
按另一个按本发明的思想，建议了一种制造成型金属薄板和/或金属薄板叠的设备，它有一个用于形成具有一个结构高度的结构的造成结构的部件，在此设备中，此造成结构的部件有至少两个互相嵌入的其总成型高度大于额定结构高度的成型工具，以及有一个沿金属薄板的输送方向看设在下游的校准部件，通过它在金属薄板的结构上施加一个力，使得结构的高度等于预定的额定结构高度。
按本发明的设备的一项有利的改进，结构形成部件至少有两个啮合的型材轧辊，它们最好有一种渐开线型面。采用可旋转的型材轧辊允许是一种成型金属薄板的连续生产过程。按另一种可供选择的方案，为了在金属薄板内顺序制造一种结构采用这样一种结构形成部件，即，它包括两个可相对运动的成型工具，金属薄板可在它们之间变形。
按此设备的还有另一项有利的改进建议，校准部件至少有两个校准工具，金属薄板可置入它们之间，以及这些校准工具构成一个间隙的边界，它的间隙高度小于成型工具的成型高度。此间隙高度最好等于额定结构高度，此额定结构高度是成型金属薄板所应当具有的。此间隙高度最好能通过调整成型工具加以调整。
校准工具最好通过两个轴线基本平行排列的轧辊构成。轧辊最好按这样的方式布置，即，轧辊轴线基本上横向于金属薄板的输送方向延伸。
按照设备的另一项有利的改进建议，在校准部件的下游设一测量部件，借助测量部件确定金属薄板的弹性，以及设一切割部件，借助切割部件将金属薄板根据弹性切断。
附图说明
下面借助于在附图中表示的实施例说明本发明的其他优点和特征。其中：
图1用于制造成型金属薄板的设备第一种实施形式示意图；
图2校准部件；以及
图3用于制造成型金属薄板的设备第二种实施例。
具体实施方式
图1示意表示制造成型金属薄板的设备。此设备有一结构形成部件1。结构形成部件1包括至少两个设计成啮合的型材轧辊的互相嵌入的成型工具2、3。型材轧辊2、3例如有一种渐开线形状的型面。型材轧辊2、3的轴线4、5互相平行地延伸。在型材轧辊2、3之间运行一带状金属薄板6，它是从一薄板卷7退出的。在结构形成部件1运行期间，金属薄板6被赋予一种结构8。
结构8基本上相应于型材轧辊2、3的型面。沿金属薄板6输送方向看，在结构形成部件1下游设一校准部件9。校准部件9有两个校准工具，它们设计成两个轧辊10、11的形式。轧辊10、11轴线互相平行地布置。轧辊10、11的外表面构成一个间隙12的边界，已成型金属薄板6通过此间隙移动。校准部件9下游设一测量部件13和一切割部件14。
借助于测量部件13确定金属薄板6结构8′的弹性。在考虑结构6弹性的情况下定出下料长度L，并按此下料长度L在切割部件14中从带状金属板材6上切下一段15。金属薄板结构6弹性的确定可通过力/行程测量装置进行。
型材轧辊2、3的型面应设计为，使结构8的高度H大于预定的额定结构高度SH。给予金属薄板6一种例如图2中所表示那样的结构8。如此成型后的金属薄板通过轧辊10、11之间的间隙12移动。间隙12的高度h应这样选定其尺寸，即，当金属薄板6通过轧辊10、11之间运行时结构8受压缩，由此使经过校准部件9之后的结构8′具有一个等于额定结构高度SH的高度。轧辊10、11可旋转地支承着。间隙高度h最好能借助于可调式的轧辊10、11调整。
现在来看按图3所示的设备。
在图3中表示的设备有一结构形成部件1，它由两个彼此隔开一定距离和轴线平行排列的型材轧辊2、3构成。在成型部件1沿输送方向看的下游设一校准部件9，与之相接的有一测量部件13和一切割部件14。校准部件9由两个互相隔开一定距离和轴线平行布置的轧辊10、11构成。轧辊10、11可旋转地支承着。轧辊10、11的外表面构成间隙12的边界。
带状金属薄板6从薄板卷7退出并输入结构形成部件1。在结构形成部件1中，通过型材轧辊2、3给予金属薄板6一种结构8。结构8有一高度H，它大于额定结构高度SH。然后此如此成型后的金属薄板6输入校准部件10。金属薄板6通过轧辊10、11之间的间隙12运行。间隙12有一高度h，它小于结构8的高度H。在金属薄板6通过校准部件9运行时，在结构8上施加一个力，在此力作用下将结构的高度变为额定结构高度SH。在校准部件9之前在成型金属薄板6上输入一平的金属薄板16，它是从薄板卷17退出的。平的金属薄板16和已成型金属薄板8一起通过校准部件9。
测量部件13设在校准部件9的后面，借助于它确定平的和成型金属薄板6、16的弹性。以确定的弹性为基础决定下料长度L。一个在测量部件13后面的切割部件14切下平的金属薄板16和成型金属薄板6的一段18。将成型金属薄板6互相堆叠，因此形成一个金属薄板叠19，在将其缠绕后可装入一套管内。

Claims (23)

1.制造至少一层成型金属薄板的方法，按此方法，带状的金属薄板(6)首先实行结构形成步骤，其特征为：通过结构形成步骤形成一种结构(8)，它的结构高度(H)大于额定结构高度(SH)，以及，然后金属薄板(6)实行校准步骤，在此步骤中在金属薄板(6)的结构(8)上施加一个力，使得经此校准步骤后结构(8)的高度(H)等于额定结构高度(SH)。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，金属薄板(6)在实施结构形成步骤期间从两个互相嵌入的成型工具(2、3)之间通过。
3.按照权利要求2所述的方法，其中，金属薄板(6)在型材轧辊(2、3)之间通过，它们的总成型高度大于额定结构高度(SH)。
4.按照权利要求2或3所述的方法，其中，金属薄板(6)在实施结构形成步骤期间在两个啮合的型材轧辊(2、3)之间通过。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其中，金属薄板(6)通过间隙(12)移动，它的间隙高度(h)小于金属薄板(6)的额定结构高度(SH)或等于金属薄板(6)的额定结构高度(SH)。
6.按照权利要求4所述的方法，其中，间隙(12)由两个轴线平行的轧辊(10、11)构成。
7.按照权利要求1或2所述的方法，其中，在校准步骤后确定金属薄板(6)结构的弹性，在考虑到此弹性的情况下定出下料长度(L)，以及按照下料长度(L)从带状金属薄板(6)切下一段(15)。
8.按照权利要求7所述的方法，其中，下料长度(L)用作其他段的量规。
9.制造层状金属薄板叠(19)的方法，按此方法，第一带状金属薄板(6)首先实行一个结构形成步骤，通过这一步骤此第一金属薄板(6)形成一种结构(8)，以及将第二带状金属薄板最好是一平的金属薄板(16)铺设在第一金属薄板(6)上，其特征为：形成了一种结构(8)，它的结构高度(H)大于额定结构高度(SH)，然后实行校准步骤，此时在第一金属薄板(6)的结构(8)上施加一个力，使得经此校准步骤后结构(8′)的高度(H)等于额定结构高度(SH)。
10.按照权利要求9所述的方法，其中，金属薄板(6)在实行结构形成步骤期间在两个互相嵌入的成型工具(2、3)之间通过。
11.按照权利要求10所述的方法，其中，第一金属薄板(6)在型材轧辊(2、3)之间通过，它们的总成型高度大于额定结构高度(SH)。
12.按照权利要求10或11所述的方法，其中，第一金属薄板(6)在实行结构形成步骤期间在两个啮合的型材轧辊(2、3)之间通过。
13.按照权利要求9或10所述的方法，其中，第一金属薄板(6)通过间隙(12)移动，它的间隙高度(h)等于第一金属薄板(6)的额定结构高度(SH)。
14.按照权利要求13所述的方法，其中，间隙(12)由两个轴线平行的轧辊(10、11)构成。
15.按照权利要求13或14所述的方法，其中，第二金属薄板(16)在校准步骤前铺设在第一金属薄板(6)上。
16.按照权利要求9或10所述的方法，其中，第二金属薄板(16)在校准步骤后铺设在第一金属薄板(6)上。
17.按照权利要求9或10所述的方法，其中，在校准步骤后确定第一金属薄板(6)结构的弹性或确定层叠金属薄板(6、16)的弹性，并根据此弹性切断它或它们。
18.制造成型金属薄板的设备，它至少有两个用于构成一种具有结构高度(H)的结构的互相嵌入的成型工具(2、3)，其特征为：此至少两个成型工具(2、3)有一总成型高度，它大于额定结构高度(SH)；设有一个沿金属薄板(6)输送方向看在下游的校准部件(9)，借助此校准部件在金属薄板(6)的结构(8)上施加一个力，使得经过校准部件(9)后结构(8′)的高度(H)等于预定的额定结构高度(SH)。
19.按照权利要求18所述的设备，其特征为：结构形成部件(1)至少有两个啮合的型材轧辊(2、3)。
20.按照权利要求18或19所述的设备，其特征为：校准部件(9)有至少两个校准工具(10、11)，金属薄板(6、16)可置入它们之间，以及这些校准工具(10、11)构成间隙(12)的边界，它的间隙高度(h)小于成型工具(2、3)的成型高度(PH)。
21.按照权利要求20所述的设备，其特征为：校准工具是两个轴线平行排列的轧辊(10、11)。
22.按照权利要求18或19所述的设备，其特征为：在校准部件(9)下游设一测量部件(1、3)，借助测量部件确定金属薄板(6、16)的弹性，以及设一切割部件(14)，借助切割部件将金属薄板(6、16)根据弹性切断。
23.按照权利要求18或19所述的设备，其特征为：校准部件(9)的间隙高度(h)是可调的。
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