DE102006049236A1

DE102006049236A1 - Werkzeug zum Herstellen von abgasführenden Vorrichtungen

Info

Publication number: DE102006049236A1
Application number: DE200610049236
Authority: DE
Inventors: Peter Kroner; Manfred Stiglmair
Original assignee: ArvinMeritor Emissions Technologies GmbH
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2008-04-24
Also published as: WO2008046597A1

Abstract

Ein Werkzeug zum Herstellen von abgasführenden Vorrichtungen, die ein Gehäuse mit einem Mantel (14) und einen im Gehäuse geklemmten Einleger aufweisen, hat einen Arbeitsraum (72) zur Aufnahme des Einlegers oder einer Einheit aus Einleger und ihn umgebendem Mantel (14), mehrere ein- und auswärts in Richtung in bzw. aus dem Arbeitsraum (72) bewegliche Druckbacken (46) zum Verformen des Einlegers und/oder des Mantels (14) und Klemmen des Einlegers im Mantel (14) und wenigstens ein, in Längsrichtung des Arbeitsraums (72) gesehen, den Arbeitsraum (72) umgebendes, zur Bewegung wenigstens einiger der Druckbacken (46) drehbaren Antriebsteil (28), wobei das Antriebsteil (28) mit den zugeordneten Druckbacken (46) gekoppelt ist und die Drehbewegung in eine Einwärtsbewegung der Druckbacken (46) umwandelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Herstellen von abgasführenden Vorrichtungen, insbesondere abgasreinigenden Vorrichtungen wie Partikelfilter und Katalysatoren, aber auch Schalldämpfer. Diese Vorrichtungen sind mit einem Gehäuse mit Mantel, vorzugsweise einem zylindrischen Blechmantel versehen und einem im Gehäuse geklemmten Einleger, üblicherweise ein sogenannter Monolith samt einer ihm umgebenden Lagermatte. Der Einleger wird im Mantel radial geklemmt und damit gehalten.
Im Stand der Technik gibt es verschiedene Verfahren, wie diese Klemmung erreicht wird. Das mit am häufigsten verwendete Verfahren ist das sogenannte Kalibrieren oder Shrinken. Dabei wird der Einleger in ein übergroßes, umfangsmäßig bereits geschlossenes Rohr gesteckt, und die entstandene Einheit wird anschließend in ein Werkzeug gelegt, das mit zahlreichen radial einwärts beweglichen Druckbacken versehen ist. Die Druckbacken sind entweder selbst auf ihrer Innenseite mit einer zylindersegmentförmigen Innenfläche versehen, die am Mantel angreift, oder es werden an den Druckbacken noch entsprechend ausgebildete Formteile befestigt. Wenn die Druckbacken radial einwärts verfahren werden, deformieren sie den Mantel plastisch so weit, daß der Einlegen im Mantel geklemmt ist. Bei dieser Ausführungsform ist das verwendete Werkzeug extrem lang, denn die relativ hohe axiale Kraft wird über eine Keilwirkung zueinander beweglicher Teile erzielt. Ein linearverfahrbarer Schlitten bewegt mehrere keilförmig zulaufende Teile, die sich zu einem Trichter ergänzen, in Längsrichtung und verschiebt dabei langsam, aber sehr genau dosierbar, die Druckbacken radial einwärts.
Ein weiteres Verfahren ist das sogenannte Wickeln, bei dem ein Blech um den Einleger gewickelt wird.
Die Erfindung schafft ein Werkzeug, welches extrem einfach aufgebaut ist und universell, zum Teil für mehrere sogenannte Canning-Verfahren verwendet werden kann. Beim sogenannten Canning wird der Einleger in das Gehäuse eingebettet und darin geklemmt.
Das erfindungsgemäße Werkzeug umfaßt einen Arbeitsraum zur Aufnahme des Einlegers oder einer Einheit aus Einleger und ihm umgebenden Mantel, mehrere ein- und auswärts in Richtung in bzw. aus dem Arbeitsraum bewegliche Druckbacken des Mantels und Klemmen des Einlegers im Mantel und/oder zum Verformen des Einlegers. Wenigstens ein, in Längsrichtung des Arbeitsraumes gesehen, den Arbeitsraum umgebendes, zur Bewegung wenigstens einiger der Druckbacken drehbares Antriebsteil ist vorgesehen. Dieses ist mit den zugeordneten Druckbacken gekoppelt und wandelt die Drehbewegung in eine Einwärtsbewegung der Druckbacken um.
Während beim bisherigen Werkzeug zum Kalibrieren ein linear um eine große Strecke verfahrbarer Schlitten den Bauraum des Werkzeug erheblich erhöhte, ist bei der Erfindung eine Drehbewegung eines zentralen Antriebsteils um den Arbeitsraum herum vorgesehen, die in eine Einwärtsbewegung der Druckbacken umgewandelt wird. Damit baut das erfindungsgemäße Werkzeug axial extrem kurz. Es sind auch keine aufwendigen Linearlagerungen nötig, so daß das erfindungsgemäße Werkzeug sehr einfach aufgebaut ist und wenige Teile besitzt. Damit ist das Werkzeug auch sehr leicht umrüstbar zur Durchführung anderer Verfahren. Das Werkzeug ist nicht nur ein universelles Canning-Werkzeug, sondern mit ihm lassen sich auch Druckmessungen am Einleger durchführen, indem der Einleger komprimiert wird. Dies dient dazu, für jeden Einleger die individuelle Nachgiebigkeit zu bestimmen. Diese Nachgiebigkeit ergibt sich insbesondere aus der Lagermatte, die, nachdem sie zusammengedrückt wird, einem gewissen Setzungsvorgang unterworfen ist (Relaxieren), so daß über Jahre hinweg der an das innenliegende Substrat abgegebene Druck abnimmt. Da der Verformungswiderstand von Lagermatte zu Lagermatte unterschiedlich ist, ebenso wie deren Abmessungen und die Abmessungen des innenliegenden Einlegers, wurde vorgeschlagen, jeden Einleger zuerst individuell plastisch zu deformieren, um seine Eigenschaften kennenzulernen und eine bestimmte Sollverformung zu errechnen, die dann druck- und/oder weggesteuert mittels des Werkzeugs erreicht wird.
Durch das drehbare Antriebsteil lassen sich von außen ausgehend die einzelnen Druckbacken oder sogar alle Druckbacken gleichmäßig und in der gewünschten Weise bewegen.
Das Antriebsteil umgibt vorzugsweise den Arbeitsraum. Es ist dabei nicht nur in Längsrichtung des vorzugsweise zylindrischen Arbeitsraums gesehen, sondern ist auch seitlich gesehen im Bereich des Arbeitsraums angeordnet.
Es ist vorteilhaft, daß sämtliche Druckbacken über das Antriebsteil antreibbar sind.
Alternativ lassen sich einzelne Druckbacken jedoch deaktivieren, beispielsweise indem der Kraftübertragungsweg zu den Druckbacken unterbrochen wird.
Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen sämtliche Druckbacken einzeln oder Gruppen von Druckbacken mittels eines gemeinsamen Antriebs verfahrbar sind. Dieser gemeinsame Antrieb dient zur Drehung des Antriebsteils.
Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang das Antriebsteil mit einem Übersetzungsabschnitt versehen, an den die Druckbacken ankoppelbar sind und über den die Drehbewegung in eine Einwärtsbewegung der Druckbacken umgewandelt wird. Dieser Übersetzungsabschnitt hat beispielsweise eine Art Steuerkurve, über die die Kraft in Richtung Druckbacken geleitet wird und die einen sich ändernden Abstand vom Arbeitsraum hat. Es läßt sich hier eine Kulissenführung oder, gemäß der bevorzugten Ausführungsform, eine Art Keilprinzip verwirklichen. Auf dem relativ großen Umfang des Antriebsteils kann für jeden Druckbacken eine relativ große Steuerkurvenlänge vorgesehen sein, ohne das diese auf Kosten der axialen Länge des Werkzeugs geht oder den Bauraum übermäßig vergrößert. Darüber hinaus wäre es natürlich auch denkbar, eine Art Gestänge oder Getriebe als Übersetzungsabschnitt vorzusehen.
Bei der Lösung mit der Steuerkurve wandern die Druckbacken, die vorzugsweise linear verfahrbar gelagert sind, entlang der Steuerkurve einwärts, wenn das Werkstück komprimiert werden soll. Die lange Steuerkurve läßt eine sehr feine Steuerung des Verfahrweges der Druckbacken zu.
Der Übersetzungsabschnitt kann bevorzugt als auswechselbares Teil ausgeführt sein. Es läßt sich für jeden Druckbacken ein einzelnes, auswechselbares und individuelles Teil als Übersetzungsabschnitt anfertigen oder ein auswechselbares Teil für mehrere Druckbacken. Bei der Umrüstung des Werkzeugs für ein anderes Verfahren oder für ein anders dimensioniertes Werkzeug müssen nur noch die einzelnen Übersetzungsabschnitte sowie gegebenenfalls Formteile hergestellt werden, die an den Innenseiten der Druckbacken angebracht werden und auf die Form des Werkstücks abgestimmt sind. Der Umrüstvorgang für ein neues Verfahren und ein anderes Werkstück kann damit extrem einfach erfolgen.
Das drehbare, den Arbeitsraum umgebende Antriebsteil ist auch sehr wichtig für die leichte Zugänglichkeit bei der Umrüstung des Werkzeugs. Stirnseitig sind bei dieser Ausführungsform nämlich sämtliche Druckbacken samt der Formteile und das Antriebsteil samt Übersetzungsabschnitten unmittelbar zugänglich.
Bevorzugt weist das Antriebsteil auch einen drehbaren Stellring auf, der den Arbeitsraum umgibt und an dem die Übersetzungsabschnitte angebracht werden.
Es können auch mehrere axial hintereinander angeordnete Übersetzungsabschnitte an einem Stellring oder axial hintereinander angeordnete Stellringe mit einem/mehreren Übersetzungsabschnitten vorgesehen sein, wodurch sich die Lauflänge der zueinander bewegten Teile und z.B. der Hub oder die Verstellgeschwindigkeit vergrößern lassen.
Ein ringförmiges Gehäuse, mit einer Innenseite, an der das Antriebteil läuft und die ein Gleitlager des Antriebsteils ist, übt eine Doppelfunktion aus, indem es einerseits als tragendes Außengehäuse dient und andererseits ein Gleitlager für das Antriebsteil bildet.
Die axiale Baulänge des Werkzeugs wird auch zusätzlich erniedrigt, wenn ein eine geringe Axialerstreckung aufweisender Träger vorgesehen ist, an dem das Antriebsteil gehaltert ist. Dieser Träger muß beispielsweise nur eine ausreichende biegesteife Platte sein.
Die Ausrichtung der Druckbacken bezüglich ihres Winkels und damit die Lage zum Einleger oder zum Mantel läßt sich individuell anpassen, wenn die Druckbacken winkelmäßig verstellbar ausgeführt sind.
Die Druckbacken selbst sind z.B. linear verfahrbar gelagert.
Das Antriebsteil, der Stellring und/oder das Gehäuse sind vorzugsweise, jedoch nicht zwingend erforderlich, als einstückige Ringe ausgebildet.
Als singulärer Antrieb wird bevorzugt ein Elektroantrieb, ein hydraulischer oder pneumatischer Antrieb verwendet.
Über eine Steuerung werden die Druckbacken druck- und/oder positionsgesteuert verfahren, wobei hier normalerweise nur die Bewegung des Antriebsteils, insbesondere des Stellrings gesteuert wird, da alle nachfolgenden Teile zwangsgesteuert sind.
Auch eine Inkrementalsteuerung kann vorgesehen sein, bei der die Steuerung die Position der Druckbacken kennt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Längsschnittansicht durch eine durch das erfindungsgemäße Werkzeug hergestellte Vorrichtung in Form eines Abgaskatalysators oder Dieselpartikelfilters,
2 eine Frontansicht, teilweise im Schnitt, durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug,
3 eine Schnittansicht durch das Werkzeug nach 2 längs der Linie III-III,
4 eine schematische Frontansicht durch das Werkzeug beim Wickeln samt der darin befindlichen Vorrichtung,
5 eine schematische Frontansicht auf das Werkzeug nach der Erfindung beim Verbinden von Mantelschalen und
6 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs beim Druckmessen des Einlegers.
In 1 ist eine in einem Kraftfahrzeug untergebrachte abgasführende Vorrichtung in Form einer Fahrzeugabgasreinigungsvorrichtung dargestellt, die entweder ein Abgaskatalysator oder ein Dieselpartikelfilter oder eine Kombination aus beiden ist.
Kernstück der Vorrichtung ist ein langgestrecktes, zylindrisches Substrat 10, das beispielsweise aus einem keramischen Substrat oder einer Art gewickelter Wellpappe oder einem anderem katalytischen Träger- oder Filtermaterial mit oder ohne Beschichtung besteht. Das Substrat 10 kann einen kreiszylindrischen Querschnitt oder einen unrunden Querschnitt aufweisen. Nur zur Vereinfachung ist in den Figuren ein kreiszylindrischer Querschnitt dargestellt. Das Substrat 10 ist von einer Lagermatte 12 umgeben, die als elastisches Ausgleichselement zwischen dem Substrat und einem Außengehäuse, im folgenden Mantel 14 genannt, wirkt. Der Mantel 14 ist sehr dünnwandig ausgeführt und insbesondere aus Blech. Stromauf- und stromabwärts sind mit dem Mantel 14 ein Einströmtrichter 16 bzw. ein Ausströmtrichter 18 verbunden.
Das Substrat 10 bildet zusammen mit der Lagermatte 12 eine vorgefertigte Einheit, die im folgenden als Einleger bezeichnet wird.
Im Betrieb strömt Abgas über den Einströmtrichter 16 stirnseitig in das Substrat 10 hinein und verläßt mit weniger Schadstoffen versehen schließlich das Substrat 10 an der gegenüberliegenden Stirnseite, um über den Ausströmtrichter 18 die Reinigungsvorrichtung zu verlassen.
Die Vorrichtung wird mittels eines Werkzeugs hergestellt, das in den 2 und 3 dargestellt ist. Das Werkzeug umfaßt einen Sockel 20 und einen plattenförmigen, vertikal stehenden Träger 22 mit einer mittigen Öffnung 24 (siehe 3). Das Werkzeug ist großteils symmetrisch zu einer Mittelachse M ausgerichtet, die auch die Mittelachse der Öffnung 24 bildet. Ebenfalls konzentrisch zur Mittelachse M verläuft ein am Träger 22 starr befestigtes, ringförmiges Gehäuse 26. Die Innenseite des Gehäuses 26 dient als Gleitlagerfläche für ein um die Mittelachse M drehbares Antriebsteil 28. Das Antriebsteil 28 ist mehrstückig ausgeführt und umfaßt einen Stellring 30, dessen Außenseite an der Innenseite des Gehäuses 26 gleitet, und auf der Innenseite des Stellrings 30 lösbar befestigte sog. Übersetzungsabschnitte 32. Die Übersetzungsabschnitte 32 sind Kreissegmente, deren Innenseiten jeweils eine kontinuierlich von einem zum anderen Umfangsende zunehmend näher zur Mittelachse M laufende Steuerkurve 34 aufweisen. Die Übersetzungsabschnitte 32 werden beispielsweise über zahlreiche Schrauben 36 am Stellring 30 fixiert. Zur axialen Lagefixierung des Antriebsteils 28 dient einerseits der Träger 22 und andererseits eine am Gehäuse 26 befestigte Scheibe 38 (siehe 3).
Ein Lagerarm 40 für einen Antrieb 42 in Form eines Hydraulikzylinders ist mit dem Stellring 30 verbunden. Über den als Drehantrieb fungierenden Antrieb 42 kann das Antriebsteil 28 im und gegen den Uhrzeigersinn im Gehäuse 26 verdreht werden. Alternativ wäre natürlich auch ein Direktantrieb am Stellring 30 vorteilhaft, insbesondere wenn die Position des Stellrings 30 bekannt ist und inkremental verstellt wird. Auf der dargestellten Vorderseite des Trägers 22 sind mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte, voneinander beabstandete Druckbackeneinheiten 44 befestigt. Jede Druckbackeneinheit 44 umfaßt einen Druckbacken 46 mit einem linear verfahrbaren Stößel 48 und einer Druckrolle 50, die am außenseitigen Ende des Stößels 48 angebracht ist und auf der zugeordneten Steuerkurve 34 anliegt. Jeder Stößel 48 ist in einer Führungsbuchse 52 stabil gelagert. Von einer den Stößel 48 umgebenden Rückholfeder 54, die einerseits am Stößel 48 über eine Verstellmutter 56 und andererseits an der Führungsbuchse 52 angreift, wird jeder Stößel 48 radial nach außen kraftbeaufschlagt. Die Rückholfeder 54 sorgt damit dafür, daß die Druckrolle 50 in jeder Position an der Steuerkurve 34 anliegt. Jeder Druckbackeneinheit 44 ist ein Lagerbock 58 zugeordnet, der zur Mittelachse M hin über ein Schwenklager 60 mit dem Träger 22 und über in Langlöchern sitzende Schrauben 62 mit dem Träger 22 verbunden ist. Da die Schrauben 62 in bogenförmigen Langlöchern verlaufen, läßt sich jede Druckbackeneinheit 44 winkelmäßig zur Mittelachse M ausrichten.
Wie in 2 zu sehen ist, wird jeder Druckbackeneinheit 44 ein eigener Übersetzungsabschnitt 32 mit einer eigenen Steuerkurve 34 zugeordnet. Die Übersetzungsabschnitte 32 sind in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet.
Denkbar wäre es jedoch auch, daß die Druckbackeneinheiten 44 oder nur deren Führungsbuchsen 52 teilweise axial zueinander versetzt sind, so daß sich zwei axial hintereinanderliegende Ebenen von Übersetzungsabschnitten und Steuerkurven 32 bzw. 34 ergäben. Dies kann den Vorteil haben, daß die einzelnen Steuerkurven 34 wesentlich länger ausgeführt werden können als bei der dargestellten Ausführungsform, bei der aufgrund der acht Druckbackeneinheiten 44 jede Steuerkurve 34 nur einen Umfangsverfahrwinkel von 45° einnehmen kann.
Auf der radialen Innenseite ist an jedem Stößel 48 ein sog. Formteil 64, auch Formbacke genannt, über eine Schraubverbindung leicht austauschbar befestigt (siehe 3).
Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit sind in 2 nicht alle Teile zu jeder Druckbackeneinheit 44 dargestellt, z.B. ist nur eine einzige Druckbackeneinheit (diejenige bei 3 Uhr) mit einem deutlich in seinen Umrissen erkennbaren Stößel 48 und einer Rückholfeder 54 dargestellt.
In 2 ist schließlich noch ein in Umfangsrichtung gegebenenfalls an unterschiedlichen Stellen befestigbarer Drehanschlag 66 gezeigt, der am Gehäuse 26 befestigt ist und mit einem Anschlag 68 am Lagerarm 40 zusammenwirkt.
Die Formteile 64 haben eine radiale Innenseite 70, die zusammen einen Arbeitsraum 72 begrenzen und, wenn sie maximal radial nach innen gefahren sind, beim Canning die spätere Außengeometrie des Mantels 14 des Gehäuses definieren.
In 2 ist das Werkzeug so konfiguriert, daß sämtliche Druckbackeneinheiten 44 aktiv sind, d.h., einerseits sind sämtliche Druckbackeneinheiten mit einem Formteil 64 versehen und andererseits ist die Kraftübertragung zwischen jedem Stößel 48 und dem Antrieb 42 vorhanden.
In der in 2 gezeigten Stellung sind sämtliche Stößel 48 radial ganz nach außen gefahren. In dieser Stellung wird eine vorgefertigte Einheit aus einem Mantel 14 und einem darin eingeschobenen Einleger mit Substrat 10 und Lagermatte 12 von einem stirnseitigen Ende (Vorderseite 100) aus in den Arbeitsraum 72 vollautomatisch über ein Fördersystem 102 (z.B. Greifer) eingelegt (siehe 3). Die Förderrichtung ist mit dem Pfeil F dargestellt.
Diese vorgefertigte Einheit (im Folgenden auch Werkstück genannt) wird zwischen den Formteilen 64 positioniert. Anschließend wird der Antrieb 42 betätigt, der zu einem Drehen des Stellrings 30 und der Steuerkurven 34 führt. Über die Übersetzungsabschnitte 32 wird die Drehbewegung in zahlreiche einzelne Linearbewegungen, nämlich die der Druckbacken 46 umgewandelt, wenn die Druckrollen 50 an den Steuerkurven 34 entlang rollen und aufgrund der nach innen weisenden Bahn die Stößel 48 nach innen fahren. Die Formteile 64 verformen den Mantel 14 sehr gleichmäßig am Umfang plastisch, d.h. sie kalibrieren den Mantel 14 und führen dazu, daß der Einleger ausreichend im Mantel 14 radial geklemmt ist.
Die Bewegung kann bis zum Kontakt der Anschläge 66, 68 erfolgen oder druck- und/oder positionsgesteuert, wobei eine Inkrementalsteuerung ebenfalls vorgesehen sein kann. Die aufwendigen Steuerungen erlauben eine exakte Klemmung des Einlegers in engen, vorbestimmten Grenzen.
Die Druckbacken 46 werden durch Umsteuern des Antriebs 42 anschließend wieder nach außen gefahren, und die hergestellte Vorrichtung wird in Förderrichtung F, die sich folglich zwischen Zufuhr und Entnahme des Werkstücks nicht ändert, durch die Öffnung 24 auf der der Vorderseite entgegengesetzten Rückseite 104 des Werkzeugs vollautomatisch mittels des Fördersystems 102 heraustransportiert (siehe Werkstück mit unterbrochenen Linien in 3). Das Werkzeug arbeitet folglich nach dem Durchflußprinzip. Gleichzeitig mit der Entnahme des hergestellten Werkstücks erfolgt bereits die Zufuhr des noch zu kalibrierenden Werkstücks in das Werkzeug, so daß sich niedrige Taktzeiten ergeben.
Das in 2 dargestellte Werkzeug ist ein Universalwerkzeug, das auch für andere Verfahren bei der Herstellung der abgasführenden Vorrichtung verwendet wird, beispielsweise beim Wickeln des Mantels 14 um den Einleger.
Bei der Ausführungsform nach 4 ist das Werkzeug für das Wickeln eines Mantels 14 umgerüstet. Dazu ist ein individuell angepaßter Satz an Formteilen 64' vorgesehen, der dem in 2 dargestellten, ersten Satz an Formteilen 64 nicht entspricht. Darüber hinaus sind auch nicht alle Druckbacken 46' aktiviert. Die untere Druckbacke (bei 6 Uhr) ist mit einem übergroßen, halbschaligen Formteil 64' versehen, ihre zugeordnete Steuerkurve 34 ist entweder auf einem Kreisring gelegen, d.h. es tritt keine Keilwirkung und keine Verschiebung des Stößels 48 auf, oder der zugeordnete Stößel 48 ist auf andere Weise axial unverschieblich lagefixiert worden, so daß das Formteil 64 als Gegenlager wirken kann und Kräfte aufnimmt.
Die sich rechts und links unten (bei 4.30 Uhr und 7.30 Uhr) befindlichen Druckbackeneinheiten 44, die hier nur mit ihren Mittellinien 80 und 82 symbolisiert sind, sind deaktiviert. Entweder sind die Druckbackeneinheiten 44 komplett ausgebaut, um das übergroße Formteil 64 unterzubringen, oder lediglich ihre Formteile sind nicht angebracht, so daß nur die Stößel vorhanden sind. Eine weitere Möglichkeit zur Deaktivierung besteht, wie im Zusammenhang mit der sich bei 6 Uhr befindlichen, unteren Druckbackeneinheit beschrieben, in der entsprechendend Ausführung einer kreissegmentförmigen Steuerkurve 34. Schließlich wäre eine weitere Möglichkeit der Deaktivierung einer Druckbacke 46 auch das Weglassen des zugeordneten Übersetzungsabschnitts 32, d.h. der Ausbau des vorher für andere Zwecke verwendeten Übersetzungsabschnitts 32, der z.B. bei der Bestückung nach 2 noch vorgesehen war.
Die Übersetzungsabschnitte 32 können auch verstellbar am Stellring 30 befestigt sein, so daß für andere Werkstücke oder anzuwendende Verfahren die Übersetzungsabschnitte 32 nur verstellt werden müssen, wie anhand des schwenkbaren Übersetzungsabschnitts 32a angedeutet.
Die sich waagrecht links und rechts erstreckenden Druckbackeneinheiten 44 sind entweder so wie die untere Druckbackeneinheit deaktiviert und stellen lagefeste und damit als Gegenlager wirkende Druckbacken dar, oder sie sind radial einwärts verschieblich, d.h. aktiviert.
Die sich oben rechts und oben links befindlichen Druckbackeneinheiten 44 sind in Richtung Horizontalachse verschwenkt und zwar um den Winkel α. Dies ist angesichts der Schwenklager 60 sehr einfach möglich. Etwas vereinfacht symbolisiert sind ihre individuell auf sie abgestimmten Übersetzungsabschnitte 32' dargestellt. Die Steuerkurven 34' samt der Übersetzungsabschnitte 32' sind in ihrer Lage jeweils etwas nach unten verglichen mit der zugeordneten Lage in 2 verschoben, um sie an die neue winkelmäßige Ausrichtung der geschwenkten, oberen Druckbackeneinheiten 44 anzupassen.
Die obere Druckbackeneinheit bei 84 kann entweder weggelassen, deaktiviert oder ebenfalls aktiviert sein, sie ist zur Vereinfachung und zur Prinziperklärung nicht entscheidend.
Bei der Bestückung des Werkzeugs nach 4, bei der gewickelt wird, ist einem individuellen Satz an Formteilen 64' ein individueller Satz an Übersetzungsabschnitten 32 zugeordnet, und es gibt schließlich auch noch eine weitere Zuordnung, nämlich welche Druckbackeneinheiten deaktiviert, auf welche Weise deaktiviert und wann betätigt werden. Über die Lage und Dicke der Übersetzungsabschnitte kann man dabei ohne weiteres einstellen, ob einzelne Druckbacken früher oder später oder mehr als andere Druckbacken verstellt werden.
Das Wickelverfahren anhand des dargestellten Werkzeugs wird im folgenden erläutert.
Zu betonen ist, daß bei bisherigen Wickelwerkzeugen nur kreiszylindrische, ovale oder sog. triovale (Dreiecke mit stark gerundeten Ecken und konvexen Seitenflächen) Werkstückkonturen durch Wickeln hergestellt werden. Das beschriebene Werkzeug hat aufgrund der Wickelverstellungen der Druckbacken jedoch keine solchen geometrischen Anwendungsgrenzen.
Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform wird die Einheit aus Mantel 14 und Einleger von der Vorderseite 100 in Förderrichtung F vollautomatisch in den Arbeitsraum 72 eingefahren. Der Mantel 14 ist schon etwas vorgeformt und an die Kreisform angepaßt, es geht im folgenden um das endgültige Schließen des Mantels 14 und um die Erzielung der Klemmkraft. Das Werkstück liegt im unteren Formteil 64', gegebenenfalls seitlich gehalten durch lagestabile, deaktivierte Formteile 64' bei 3 Uhr und 9 Uhr. Alternativ können diese Formteile 64' auch leicht radial nach innen angetrieben werden. Die beiden oberen Druckbacken 46' sind maximal nach außen gefahren.
Der Antrieb 42 wird bewegt. Optional könnten nun zuerst die bei 3 Uhr und 9 Uhr befindlichen Druckbacken radial einwärts gefahren werden, bevor die um den größeren Verstellweg zu verfahrenden oberen Druckbacken 46' nach innen fahren und die freien Ränder 86, 88 des Mantels 14 weiter übereinander schieben. Die Pfeile an den oberen Druckbacken 46' zeigen die lineare Bewegungsrichtung dieser Druckbacken 46'. In der Endstellung werden die Ränder 86, 88 punktverschweißt.
Das Werkzeug kann auch noch weiter umgerüstet werden, um gemäß 5 Mantelschalen 114, 214, die zu einem Mantel verschweißt werden, aufeinander zu zu bewegen, so daß auch der Einleger im entstehenden Mantel geklemmt wird. Hierzu sind nur noch ein unteres Formteil 64'' und ein oberes Formteil 64'' notwendig, sämtliche sechs seitlichen Druckbackeneinheiten 44 sind deaktiviert. Auch die untere Druckbacke 46'' ist deaktiviert, in diesem Fall aber lagefest, so daß sie als Gegenlager dienen kann.
Die obere Druckbacke 46'' mit ihrem halbschalenartigen Formteil 64'' ist jedoch aktiv, ihr ist auch ein individueller Übersetzungsabschnitt 32'' zugeordnet. Zuerst wird die untere Mantelschale 114 samt dem Einleger in das untere Formteil 64'' eingelegt. Die obere Mantelschale 214 ist, von der unteren Mantelschale 114 beabstandet, auf den Einleger gelegt oder am beweglichen Formteil 64 angebracht.
Die Druckbacke 46'' wird ebenso wie bei den übrigen Ausführungsformen anschließend nach unten gefahren, bis die nach außen gebogenen Flansche 116 der Mantelschalen einander berühren. Die Mantelschalen 114, 214 werden nun miteinander verschweißt.
Wie bei den übrigen Ausführungsformen wird das fertige Werkstück über die Öffnung 24 bei gleichbleibender Förderrichtung F aus dem Werkstück bewegt, und gleichzeitig wird ein neues Werkstück dem Werkzeug zugeführt.
Dieser Ablauf gilt im übrigen auch für das Wickeln und das nun beschriebene Verfahren, nämlich die Druckmessung des Einlegers.
Diese Druckmessung kann mit von der Anzahl her mehr oder weniger aktivierten Druckbacken 46 erfolgen. Die Druckmessung erfolgt bevorzugt für jeden Einleger vor dem Canning und weiter bevorzugt in der Werkzeugkonfiguration, in der anschließend das Canning durchgeführt wird. Bei dieser Verwendung des Werkzeugs dient es als Meßvorrichtung, über die der Druck aufgebracht wird, der den späteren Druck beim Canning simuliert oder über den auf diesen späteren Druck hochgerechnet wird.
Dieses Meßverfahren, das mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug ausgeführt werden kann, wird nachfolgend anhand von 6 erläutert. Auch für dieses Verfahren können natürlich individuelle Formteile 64 und Übersetzungsabschnitte 32 vorgesehen werden, ebenso wie eine individuelle Zuordnung von aktivierten oder deaktivierten Druckbacken 46.
Bei diesem Meßverfahren dient das Werkzeug als Meßvorrichtung, bei dem die Nachgiebigkeit des zu verbauenden, vorzugsweise sogar jedes zu verbauendes Einlegers bestimmt wird.
Dazu wird der Einleger in Förderrichtung F in das Werkzeug eingelegt und durch mindestens einen Druckbacken 46''', vorzugsweise mehrere Druckbacken 46''', radial einwärts zunehmend belastet. Mit den Druckbacken 46''' sind Kraftmeßdosen 120 gekoppelt, die die aufgebrachte Kraft ständig abtasten und die wahlweise entweder permanent vorgesehen sein können oder für diesen Einzelverfahrensschritt zwischen kraftübertragenden Teilen eingebaut werden können. Über die Kraft läßt sich auch der auf den Einleger seitlich am Umfang einwärts wirkende Druck bestimmten.
Die auf den Einleger aufgebrachte Kraft wird stetig gesteigert bis zum Erreichen eines vorbestimmten Drucks. Während des Verfahrens der Druckbacken 46''' wird punktuell oder stetig auch die Verfahrstrecke parallel zum Druck aufgenommen. Dies ist optional.
Von der Kontaktierung der Lagermatte 12 bis zur Stellung der Druckbacken 46''' bei Erreichen des vorbestimmten Druck wird beispielsweise ein Verfahrweg X ermittelt. Der vorbestimmte Druck kann dabei der der Sollverformung entsprechende Solldruck sein, mit dem dann später der Einleger im Außengehäuse 14 geklemmt sein sollte.
Vorzugsweise wird man jedoch deutlich unterhalb des Solldrucks das Meßverfahren beenden und dazu bis zu dem vorgegebenen, niedrigeren vorbestimmten Druck die Druckbacken 46''' zufahren, um über die bis dahin ermittelten Meßparameter auf den später notwendigen Verfahrweg zur Erreichung des Solldrucks hochzurechnen. Hierzu ist das Werkzeug mit einer entsprechenden Steuerung 126 gekoppelt, in der auch die ermittelten Meßdaten abgelegt werden, so daß die Steuerung 126 auch als Speicher dient.
Schließlich werden die Druckbacken 46''' wieder auseinander gefahren.
Das dargestellte Werkzeug dient vier Einzelverfahrensschritten, davon drei Canning-Verfahren und einem Meßverfahren.
Bevorzugt sollte das Werkzeug in der Grund-Ausführung so ausgeführt sein, daß über die individuell aktivierbaren bzw. steuerbaren Druckbacken 46 verbunden mit den zugeordneten individuellen Formteilen 64 wenigstens zwei der Canning-Verfahren durchführbar sind.
Anstelle des gemeinsamen Antriebes wäre es auch möglich, einzelne Druckbacken individuell anzusteuern oder Gruppen von Druckbacken individuell anzusteuern. Beispielsweise könnte jede Druckbacke 46 mit einem eigenen Antrieb versehen sein, z.B. einem eigenen Elektroantrieb oder hydraulischen/pneumatischen Antrieb 42', wie dies in 2 exemplarisch für zwei Druckbacken angedeutet ist.
Grundsätzlich ist es auch möglich, durch entsprechende Steuerkurven den Druck zuerst zu erhöhen und dann wieder zu verringern.

10: Substrat
12: Lagermatte
14: Mantel
16: Einströmtrichter
18: Ausströmtrichter
20: Sockel
22: Träger
24: Öffnung
26: Gehäuse
28: Antriebsteil
30: Stellring
32, 32': Übersetzungsabschnitt
34, 34': Steuerkurve
36: Schraube
38: Scheibe
40: Lagerarm
42, 42': Antrieb
44: Druckbackeneinheit
46, 46', 46'', 46''': Druckbacken
48: Stößel
50: Druckrolle
52: Führungsbuchse
54: Rückholfeder
56: Verstellmutter
58: Lagerbock
60: Schwenklager
62: Schrauben
64, 64', 64'': Formteil
66: Drehanschlag
68: Anschlag
70: Innenseite
72: Arbeitsraum
80: Mittellinie
82: Mittellinie
84: Mittellinie
86: Rand
88: Rand
100: Vorderseite
102: Fördersystem
104: Rückseite
114: Mantelschale
116: Flansch
120: Kraftmeßdose
126: Steuerung
214: Mantelschale
F: Förderrichtung
M: Mittelachse
X: Verfahrweg

Claims

Werkzeug zum Herstellen von abgasführenden Vorrichtungen, insbesondere von Katalysatoren oder Dieselpartikelfiltern, wobei die Vorrichtungen ein Gehäuse mit einem Mantel (14) und einen im Gehäuse geklemmten Einleger aufweisen, mit einem Arbeitsraum (72) zur Aufnahme des Einlegers oder einer Einheit aus Einleger und ihn umgebenden Mantel (14), mehreren ein- und auswärts in Richtung in bzw. aus dem Arbeitsraum (72) beweglichen Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') zum Verformen des Einlegers und/oder des Mantels (14) und Klemmen des Einlegers im Mantel (14), und wenigstens einem, in Längsrichtung des Arbeitsraums (72) gesehen, den Arbeitsraum (72) umgebendes, zur Bewegung wenigstens einiger der Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') drehbaren Antriebsteil (28), wobei das Antriebsteil (28) mit den zugeordneten Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') gekoppelt ist und die Drehbewegung in eine Einwärtsbewegung der Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') umwandelt.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') über das Antriebsteil (28) antreibbar sind.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') einzeln oder Gruppen von Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') mittels eines gemeinsamen Antriebs (42) zur Drehung des Antriebsteils (28) verfahrbar sind.
Werkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (28) mit wenigstens einem Übersetzungsabschnitt (32) versehen ist, mit dem Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') koppelbar sind und über den die Drehbewegung in eine Einwärtsbewegung der Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') umgewandelt wird.
Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungsabschnitt (32) eine Steuerkurve (34) aufweist, deren Abstand zum Arbeitsraum (72) variiert.
Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') entlang der Steuerkurve (34) bei Drehung des Antriebsteils (28) einwärts wandern.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungsabschnitt (32) ein auswechselbares Teil ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Übersetzungsabschnitte (32) vorgesehen sind und jeder Übersetzungsabschnitt (32) einem eigenen Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') zugeordnet ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (28) einen Stellring (30) aufweist, an dem Übersetzungsabschnitte (32) angebracht sind.
Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere axial hintereinander angeordnete Stellringe (30) oder Übersetzungsabschnitte (32) vorgesehen sind.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (28), seitlich zur Mittelachse (M) des Werkzeugs gesehen, im Bereich des Arbeitsraums (72) sitzt und damit diesen umgibt.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Gehäuse (26), mit einer Innenseite, an der das Antriebsteils (28) läuft und die ein Gleitlager des Antriebsteils (28) ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen eine geringe Axialerstreckung aufweisenden Träger (22), an dem das Antriebsteil (28) gehaltert ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') in ihrer winkelmäßigen Ausrichtung verstellbar sind.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') linear verfahrbar gelagert sind.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerung (126), über die die Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') druck- und/oder positionsgesteuert verfahren werden.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerung (126), über die die Druckbacken (46; 46'; 46''; 46''') inkrementalgesteuert verfahren werden.