DE60107267T2 - Hohlkörper, verfahren zu dessen herstellung, flüssigkeitsverteilungssystem unter verwendung des hohlkörpers und vorrichtung zum formen des hohlkörper - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hohlkörper, ein Verfahren zu dessen Herstellung, ein Flüssigkeitsverteilungssystem unter Verwendung des Hohlkörpers und eine Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials.
  • 2. Beschreibung der zugrundeliegenden Technik
  • Ein Flüssigkeitsverteilungssystem zum Verteilen eines bestimmten Gases und zum Verändern von dessen Zusammensetzung während des Verteilungsvorgangs wird in vielen technischen Bereichen in großem Umfang eingesetzt. Als Beispiel stellt in einer Brennkraftmaschine wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor ein Abgasrohr zum Ausstoßen von Abgasen in die Atmosphäre ein Flüssigkeitsverteilungssystem zum Reinigen des Abgases dar.
  • Das Abgasrohr ist an einen Katalysator zum Entfernen von im Abgas enthaltenen gesundheitsgefährdenden Stoffen angeschlossen. Der Katalysator ist mit einem Katalysatorträger in einem Katalysatorbehälter versehen. Wie in 26(d) dargestellt, ist im Allgemeinen in einem Katalysatorbehälter 101 ein Katalysatorträgerinstallationsbereich 101a in dessen Mitte geformt und röhrenförmige Verbindungen 101b sind an beiden Enden geformt, um an ein Einlassrohr vom Verbrennungsmotor und ein Auslassrohr zu einem Bereich für den nächsten Abgasbehandlungsvorgang angeschlossen zu werden, wie beispielsweise zu einem Schalldämpfer. Der Installationsbereich 101a ist mit einem relativ großen Durchmesser geformt und die Verbindungen 101b sind mit relativ kleinen Durchmessern geformt. Die Anzahl der Verbindungen 101b, die an einem Ende des Katalysatorbehälters 101 installiert sind, kann eine oder mehrere betragen, abhängig von der Anzahl der anzuschließenden Rohre. Insbesondere beim Installieren einer einzelnen Verbindung 101b an einem Ende des Katalysatorbehälters 101, wie in 26 dargestellt, ist ein trichterförmiger Konusbereich 101c, dessen Durchmesser sich langsam ändert, zwischen dem relativ weiten Installationsbereich 101a und der relativ engen Verbindung 101b geformt. Bei der Installation einer Vielzahl von Verbindungen 101b an einem Ende des Katalysatorbehälters 101 ist ein Krümmerbereich vorgesehen, in dem die Vielzahl der Verbindungen 101b geformt sind (siehe einen Krümmerbereich 1d in 11(e)). Ein derartiger Katalysator muss luftdicht geformt werden, so dass das Abgas nicht nach außerhalb des Katalysatorbehälters 101 austritt.
  • Bei einer konventionellen Technik für die Herstellung eines Katalysators, der einen Katalysatorbehälter 101 in einer Form enthält, die eine einzelne Verbindung 101b an beiden Enden und einen Katalysatorträger 2 wie in 26(a) dargestellt aufweist, sind ein Hohlrohrelement WJ1, das einen Installationsbereich 101a bildet, und ein Element WJ2, das einen Konusbereich 101c bildet, durch Pressen oder dergleichen geformt, und eine einzelne Verbindung 101b, oder, falls erforderlich, ein Element WJ21 in einer Form des Elements WJ2, geteilt in zwei Hälften, vorgesehen. Wie in 26(b) dargestellt, wird in dem Fall, in dem das Element WJ2, das in zwei Hälften geteilt ist, den Konusbereich 101c und die einzelne Verbindung 101b bildet, das Element WJ2 durch Zusammenfügen der Halbelemente WJ2' durch Schweißen oder dergleichen geformt. Dann werden eine Öffnung des Konusbereichs 101c von einem der zusammengefügten Elemente WJ2 und ein Ende des Hohlrohrelements WJ1, das den Installationsbereich 101a bildet, stumpf zusammengefügt und durch Lichtbogenschweißen oder dergleichen zusammengefügt. Anschließend wird, wie in 26(c) dargestellt, dementsprechend ein Katalysatorträger 2, wie beispielsweise ein Monolith, eingesetzt und in das Hohlrohrelement WJ1 installiert, und schließlich werden, wie in 26(d) dargestellt, die Öffnung des Konusbereichs 101c des anderen Elements WJ2 und das andere Ende des Hohlrohrelements WJ1 durch Schweißen oder dergleichen zusammengefügt, so dass ein Katalysator hergestellt wird, der einen Katalysatorblock 2 aufweist, der im Katalysatorbehälter 101 installiert ist.
  • Bei einem derartigen Herstellungsverfahren ist allerdings ein hohes Maß an Steuerung hinsichtlich der Schweißqualität erforderlich, um eine gute Luftdichtigkeit an den stumpf aneinanderstoßenden Bereichen der Elemente sicherzustellen. Um derartige Probleme zu lösen, wurde ein Herstellungsverfahren wie in 27 dargestellt entwickelt und durch den aktuellen Patentanmelder in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-112259 sowie im EP 0768451A veröffentlicht.
  • Dieses Herstellungsverfahren wird kurz erklärt. Zuerst wird, wie in 27(a) dargestellt, ein rechteckiges flaches Werkstück WJ3 vorbereitet, wobei dieses rechteckige flache Werkstück WJ3, gebogen wie in 27(b) dargestellt, und Seitenkanten WJ3a durch Lichtbogenschweißen oder dergleichen zusammengefügt und verbunden werden, um ein Hohlmaterial wie in 27(c) dargestellt zu formen. Hierbei wird, um die Rundheit des Hohlmaterials, dargestellt in 27(c), zu verbessern, ein Vorgang des Erweiterns des Durchmessers durch einen schnellen Rotationsvorgang oder dergleichen durchgeführt. Anschließend wird, wie in 27(d) dargestellt, ein Katalysatorträger 2, wie beispielsweise ein Monolith, in das Werkstück WJ3 eingesetzt und installiert, das in eine runde Form geformt worden ist, und ein Ende wird durch einen schnellen Rotationsvorgang oder dergleichen, wie in 27(e) dargestellt, zusammengezogen, so dass ein Konusbereich 101c und eine einzelne Verbindung 101b geformt werden. Schließlich wird, wie in 27(f) dargestellt, das andere Ende auf gleiche Art und Weise durch einen schnellen Rotationsvorgang oder dergleichen zusammengezogen und der Konusbereich 101c und die einzelne Verbindung 101b werden geformt, wodurch ein Katalysator hergestellt wird, der einen Katalysatorblock 2 hat, der im Katalysatorbehälter 101 installiert ist. Entsprechend diesem Herstellungsverfahren wird die Anzahl der stumpf aneinanderstoßenden Bereiche von Elementen reduziert und die Zuverlässigkeit der Luftdichtigkeit des Katalysatorbehälters 101 wird deutlich erhöht.
  • Darüber hinaus ist eine Technik bekannt, bei der, um ein Hohlmaterial zur Verwendung in einem Gehäuse eines Schalldämpfers zu formen, wie in der in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-324637 veröffentlicht, ein rechteckiges Blechelement in eine im Wesentlichen zylindrische Form gebogen, die einander gegenüberliegenden axialen Seiten überlappt und durch Rollennahtschweißen zwischen Rollenelektroden zusammengefügt werden.
  • Der Hohlkörper, der in einem Flüssigkeitsverteilungssystem oder dergleichen und insbesondere im Katalysatorbehälter des Katalysators für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs verwendet wird, muss im Gewicht reduziert werden, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessern zu können. Darüber hinaus ist es, um die Entstehung von Lärmabstrahlung oder dergleichen zu unterdrücken, wünschenswert, die jeweiligen Komponenten eines Hohlkörpers wie beispielsweise den Katalysatorträgerinstallationsbereich 101a, die Verbindung 101b und den Konusbereich 101c (siehe 27(f)) mit der richtigen Blechdicke (Wanddicke) zu formen.
  • Allerdings bringt das Herstellungsverfahren, das in 27 dargestellt ist, folgende weitere Probleme mit sich. 28 zeigt eine Schnittansicht eines Katalysators aus einem Herstellungsverfahren, das in 27 dargestellt ist, und ein Diagramm, das Veränderungen der Blechdicke in den jeweiligen Teilen des Katalysatorbehälters 101 zeigt. In der Zeichnung sind die Verbindung 101b und der Konusbereich 101c, die an beiden Enden des Katalysatorbehälters 101 platziert sind, aus einem Teil a und einem Teil c geformt, und der zentrale Katalysatorinstallationsbereich 101a ist aus einem Teil b geformt, das in der Zeichnung dargestellt ist. Der Pfeil F im Diagramm zeigt die Strömungsrichtung des Abgases an. Die Blechdickenänderungen, die im Diagramm von 28 dargestellt sind, werden als Erhöhungs- oder Verringerungsrate der Blechdicke auf der Basis der Blechdicke vor dem schnellen Rotationsvorgang ausgedrückt.
  • Wie im Diagramm in 28 dargestellt, ist, wenn die Blechdicke des Hohlmaterials WJ3 vor dem schnellen Rotationsvorgang als t0 angenommen wird, die Blechdicke in den jeweiligen Teilen des Katalysatorbehälters 101 konstant bei Dicke t0 im Teil b, aber variiert um t0 ± 20 im Teil a, dessen Form durch Ziehen stark verändert wird. 29 stellt eine vergrößerte Ansicht eines Schnitts des Katalysatorbehälters im Teil a dar und die Zeichnungsposition t1 bezeichnet die Dicke des Bereichs mit der geringsten Dicke. Dementsprechend wird in dem Bereich, in dem die tatsächliche Blechdicke geringer als der Idealwert t0 ist, die Fähigkeit zum Unterdrücken von Lärmabstrahlung aufgrund des Abgaswiderstands stark verringert.
  • Ein denkbares Verfahren zur Lösung eines derartigen Problems besteht darin, die Blechdicke des Hohlmaterials WJ3 vor dem schnellen Rotationsvorgang unter Berücksichtigung des Dickenverlustes zu erhöhen, so dass die Blechdicke nach dem Dickenverlust t0 betragen soll. Durch eine derartige Maßnahme wird allerdings die Blechdicke des gesamten Katalysatorbehälters mehr als erforderlich erhöht und damit das Gewicht des Katalysatorbehälters erhöht.
  • Derartige Probleme treten gleichermaßen auf, wenn das geformte Hohlmaterial schnell rotiert wird, wie in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-324637 veröffentlicht.
  • Darüber hinaus wird bei der Herstellung eines Katalysators unter Verwendung eines Hohlmaterials, das wie in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-324637 veröffentlicht geformt wird, der Katalysatorträger in den Hohlkörper als Katalysatorbehälter eingesetzt und installiert. Im Inneren des Hohlkörpers ist im Allgemeinen eine Matte aufgewickelt. Allerdings kann, wenn die Rundheit aufgrund einer Stufe oder dergleichen, die in der Umfangsrichtung der Verbindung des Hohlkörpers geformt ist, das Fluid des Abgases oder dergleichen, das behandelt werden muss, durch die Stufe lecken, ohne den Katalysatorträger zu passieren. Darüber hinaus besteht das Problem, dass das Erscheinungsbild des Produkts schlecht ist, wenn eine derartige Stufe an der Außenseite des Hohlkörpers geformt ist.
  • Auf der anderen Seite sind in dem Fall, in dem ein Hohlmaterial durch das Zusammenfügen von Werkstoffblechen zum Formen eines Blechelements und Biegen des Blechelements und Zusammenfügen der gegenüberliegenden Seiten geformt wird, eine Rollennahtschweißmaschine zum Zusammenfügen von Blechelementen und eine weitere Rollennahtschweißmaschine zum Zusammenfügen der gegenüberliegenden Seiten des gebogenen Blechelements einzeln vorgesehen, und es besteht ein Problem, dass die Ausrüstung zum Formen eines derartigen Hohlmaterials groß wird und die Herstellungskosten nicht reduziert werden können.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vor dem Hintergrund der vorstehend beschriebenen Probleme besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, die Steuerung der Blechdicke und die Steuerung der Form bei der Herstellung eines Behälters eines Katalysators, der in einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine verwendet wird, in der Form eines Hohlkörpers zu erleichtern. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen Apparat zur stabilen Bereitstellung eines Katalysatorbehälters mit einer guten Luftdichtigkeit und ein Flüssigkeitsverteilungssystem, das einen derartigen Hohlkörper verwendet, bereitzustellen, und das Hohlmaterial leicht zu formen (das Verhältnis zwischen einem Hohlkörper und Hohlmaterial wird detailliert in der Beschreibung der bevorzugten Ausführung beschrieben), wobei gegenteilige Effekte aufgrund einer unzureichenden Steuerung der Blechdicke auf einen Hohlkörper und auf ein Flüssigkeitsverteilungssystem, das einen derartigen Hohlkörper verwendet, reduziert werden. In einem Katalysatorbehälter nimmt die Lärmabstrahlung aufgrund des Abgaswiderstands im Fall einer Verringerung der Blechdicke zu, oder das Gewicht eines Katalysatorbehälters nimmt im Fall einer Erhöhung der Blechdicke zu.
  • Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, ist der Katalysatorbehälter in der Form eines Hohlkörpers entsprechend der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform durch einen schnellen Rotationsvorgang des Hohlmaterials verändert wird, das aus einem Blechelement geformt wird, welches teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich ist.
  • Das Blechelement, das teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich ist, wird durch Zusammenfügen einer Vielzahl von Blechen, die in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, durch Rollennahtschweißen geformt, und das Hohlmaterial wird durch Biegen des Blechelements und Zusammenfügen desselben in der axialen Richtung durch Rollennahtschweißen geformt.
  • Rollennahtschweißen ist eine Form des Widerstandsschweißens und ein Verfahren, bei dem zwei Werkstoffbleche wie beispielsweise Stahlbleche an den Kanten mit einer bestimmten Breite leicht einander überlagert werden und die überlappenden Bereiche von oberen und unteren Bereichen durch kreisförmig drehende Elektroden gepresst und mit Energie beaufschlagt werden und das Werkstück relativ bewegt wird, um kontinuierlich zu schweißen. Eine hohe Schweißstärke und Abdichtwirkung können erreicht werden und im Ergebnis des Pressens der überlappenden Bereiche kann die Dicke der überlappenden Bereiche kleiner als die Summe der Blechdicken von zwei Werkstoffblechen wie beispielsweise Stahlblechen vor dem Schweißen sein. Aus diesem Grund kann durch Zusammenfügen einzelner Bleche, die in Dicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, durch Rollennahtschweißen ein Blechelement mit flachen Verbindungen und hoher Schweißstärke erreicht werden. Darüber hinaus kann ein derartiges Rollennahtschweißen auch beim Zusammenfügen von einander gegenüberliegenden axialen Seitenenden von Blechwerkstoffen beim Formen eines Hohlkörpers mit einem biegenden Blechelement eingesetzt werden, so dass ein Hohlmaterial mit flachen Verbindungen geformt werden kann, ohne Schweißstärke oder dergleichen in den Verbindungen zu opfern.
  • Bei Verwendung eines derartigen Hohlkörpers wird, damit die Eigenschaften jedes Teils des Hohlmaterials möglichst gut für einen schnellen Rotationsvorgang beim Ändern der Querschnittsform durch einen schnellen Rotationsvorgang geeignet sind, das Hohlmaterial zusammenhängend aus Blechwerkstoffen geformt, die teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind. Wenn es aus einem Blechelement hergestellt wird, das in Blechdicke teilweise unterschiedlich ist, wird die Steifigkeit von jedem Teil des Hohlmaterials durch Veränderung der Blechdicke bei jedem Teil gesteuert. Darüber hinaus wird, wenn es aus einem Blechelement hergestellt wird, das im Werkstoff teilweise unterschiedlich ist, die Steifigkeit und Haltbarkeit von jedem Teil des Hohlmaterials durch teilweise Änderung des Werkstoffs gesteuert. In jedem Fall werden die Form und die Eigenschaften jedes Teils des Hohlmaterials, das durch den schnellen Rotationsvorgang erhalten wird, optimiert. Darüber hinaus können, wenn Blechelemente, die in Blechdicke und Werkstoff differieren, miteinander kombiniert werden, die Vorteile beider Elemente erhalten werden.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Blechdicke von Werkstoffblechen, die in den zentralen Bereichen des Hohlkörpers verwendet werden, kleiner gewählt als die Blechdicke der Werkstoffbleche, die in den Endbereichen des Hohlkörpers verwendet werden.
  • Durch Verwendung eines derartigen Hohlkörpers kann der gesamte Hohlkörper auf eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke endverarbeitet werden, indem die Endbereiche des Hohlmaterials im Durchmesser durch den schnellen Rotationsvorgang zusammengezogen werden, weil die Blechdicke der Endbereiche des Hohlkörpers annähernd gleich der Blechdicke des zentralen Bereichs des Hohlkörpers gemacht werden kann, wenn die Endbereiche gezogen werden und die Blechdicke dünner als diejenige vor dem Vorgang ist.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Blechdicke von Werkstoffblechen, die in Teilen der Endbereiche des Hohlkörpers verwendet werden, größer als die Blechdicke der Werkstoffbleche gewählt, die in einem zentralen Bereich des Hohlkörpers und in anderen Teilen der Endbereiche verwendet werden.
  • Entsprechend einem derartigen Hohlkörper kann der gesamte Hohlkörper auf eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke endverarbeitet werden, indem die Endbereiche des Hohlmaterials im Durchmesser durch den schnellen Rotationsvorgang zusammengezogen werden, weil, wenn die Blechdicke von Werkstoffblechen, die in Teilen der Endbereiche des Hohlkörpers verwendet werden, größer als die Blechdicke der Werkstoffbleche, die in anderen Teilen der Endbereiche verwendet werden, und ebenfalls größer als die Blechdicke des zentralen Bereichs ist, die Verformungsgröße durch Exzentrizität in Richtung der anderen Teile der Endbereiche, die eine geringere Blechdicke haben, größer ist, so dass die Blechdicke verringert wird.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Hohlkörper dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen, die durch Rollennahtschweißen zusammengefügt werden, angefast sind.
  • Da die Verbindungen angefast sind, werden, wenn die Verbindungen überlagert und kontinuierlich verschweißt werden, während sie zwischen den Elektroden gepresst werden, die Verbindungen von Werkstoffblechen unterschiedlicher Dicke oder Werkstoffe gleichmäßig geformt und die Verbindungen der einander gegenüberliegenden axialen Seiten von Blechelementen werden flacher geformt.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Querschnittsform des Hohlkörpers dadurch gekennzeichnet, dass sie so geändert wird, dass sie eine gezogene Form bildet, die für das Positionieren eines Einsatzes, der in das Hohlmaterial eingesetzt wird, geeignet ist.
  • Dadurch, dass die Struktur der Querschnittsform des Hohlkörpers so verändert wird, dass sie eine gezogene Form bildet, die für das Positionieren eines Einsatzes geeignet ist, der in das Hohlmaterial eingesetzt wird, wird der Hohlkörper dicht mit dem darin eingesetzten Einsatz verschlossen und der Einsatz angemessen gehalten.
  • Die vorstehend erwähnte Aufgabe kann darüber hinaus beispielsweise durch ein Herstellungsverfahren des Katalysatorbehälters in der Form eines Hohlkörpers gelöst werden. Das Herstellungsverfahren ist gekennzeichnet durch Formen von Blechelementen, die teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, Biegen der Blechelemente zum Formen eines Hohlmaterials und Verändern der Querschnittsform des Hohlmaterials durch einen schnellen Rotationsvorgang.
  • In dieser Erfindung können durch Formen von Blechelementen, die teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, die Eigenschaften jedes Teils des Hohlmaterials bestmöglich an einen schnellen Rotationsvorgang angepasst werden, durch den die Querschnittsform des Hohlkörpers, der wie nachstehend gezeigt durch Biegen und Formen von Blechelementen integriert ist, verändert wird. Wenn er aus einem Blechelement hergestellt wird, das in Blechdicke teilweise unterschiedlich ist, wird die Steifigkeit von jedem Teil des Hohlmaterials durch Veränderung der Blechdicke bei jedem Teil gesteuert. Wenn er aus Blechelementen hergestellt wird, die im Werkstoff teilweise unterschiedlich sind, wird die Steifigkeit und Haltbarkeit von jedem Teil des Hohlmaterials durch teilweise Änderung des Werkstoffs gesteuert. In jedem Fall werden die Form und die Eigenschaften jedes Teils des Hohlmaterials, das durch den schnellen Rotationsvorgang erhalten wird, optimiert. Darüber hinaus können, wenn Blechelemente mit unterschiedlicher Blechdicke und Werkstoffen kombiniert werden, die Vorteile beider Werkstoffe erhalten werden.
  • Das Herstellungsverfahren des Hohlkörpers ist dadurch gekennzeichnet, dass Blechelemente, die teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, durch Zusammenfügen einer Vielzahl von Blechen, die in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, durch Rollennahtschweißen geformt werden und das Hohlmaterial durch Biegen der Blechelemente und Zusammenfügen der gegenüberliegenden Seiten durch Rollennahtschweißen geformt wird.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann durch Rollennahtschweißen eine hohe Schweißstärke und Abdichtwirkung erhalten werden und als Ergebnis des Pressens der überlappenden Bereiche kann die Dicke der überlappenden Bereiche geringer als die Summe der Blechdicken von zwei Werkstoffblechen, wie beispielsweise Stahlblechen, vor dem Schweißen sein. Aus diesem Grund können durch Zusammenfügen von Blechen, die in Dicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, durch Rollennahtschweißen Blechelemente mit flachen und glatten Verbindungen und hoher Schweißstärke erhalten werden. Ein derartiges Rollennahtschweißen kann auch beim Zusammenfügen von einander gegenüberliegenden axialen Seitenenden eines Blechwerkstoffs angewandt werden, wenn ein Hohlmaterial durch das Biegen von Blechelementen geformt wird, so dass ein Hohlmaterial mit flachen und glatten Verbindungen erhalten werden kann, ohne Schweißstärke oder dergleichen in den Verbindungen zu opfern.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Herstellungsverfahren des Hohlkörpers dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen, die durch Rollennahtschweißen zusammengefügt werden, vorher angefast werden.
  • Weil die Verbindungen vorher angefast werden, wenn die Verbindungen überlagert und kontinuierlich verschweißt werden, während sie zwischen den Elektroden gepresst werden, werden die Verbindungen von Blechen unterschiedlicher Dicke oder Werkstoffe glatt geformt und die Verbindungen der einander gegenüberliegenden axialen Seiten von Blechelementen werden flacher geformt.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Herstellungsverfahren des Hohlkörpers dadurch gekennzeichnet, dass durch Ziehen des Hohlmaterials durch einen schnellen Rotationsvorgang dessen Querschnittsform verändert wird, so dass sie in einer Form ist, die zum Positionieren eines Einsatzes, der in das Hohlmaterial eingesetzt ist, geeignet ist.
  • Der Hohlkörper, der durch dieses Herstellungsverfahren erhalten wird, ist dicht mit dem darin eingesetzten Einsatz verschlossen und hält den Einsatz angemessen.
  • Die Vorrichtung zum Formen des Katalysatorbehälters in der Form eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung ist ein Apparat zum Herstellen eines Hohlmaterials durch Vorsehen von Werkstoffblechen mit unterschiedlichen Blechdicken oder Werkstoffen zwischen Elektroden, gegenseitiges Zusammenfügen der Werkstoffbleche durch Rollennahtschweißen, um Blechelemente zu formen, die teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, Biegen des Blechelements, Vorsehen von einander gegenüberliegenden axialen Seiten des Blechelements zwischen Elektroden und Zusammenfügen der einander gegenüberliegenden axialen Seiten des Blechelements durch Rollennahtschweißen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es Folgendes umfasst: Eine Flachblechelementhaltevorrichtung zum Halten einer Vielzahl von Werkstoffblechen, die in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, um die Werkstoffbleche durch Rollennahtschweißen zusammenzufügen; eine Formbiegevorrichtung zum Biegen der zusammengefügten Blechelemente; eine Biegeblechelementhaltevorrichtung zum Halten der einander gegenüberliegenden axialen Seiten der gebogenen Blechelemente, um das gebogene Blechelement durch Rollennahtschweißen zusammenzufügen; eine erste Elektrode zum Rollennahtschweißen, die in der Flachblechelementhaltevorrichtung vorgesehen ist; eine zweite Elektrode zum Rollennahtschweißen, die in der Biegeblechelementhaltevorrichtung vorgesehen ist; eine gemeinsame dritte Elektrode zum Rollennahtschweißen im Zusammenwirken sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten Elektrode; und eine Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung zum Bewegen der Flachblechelementhaltevorrichtung und der Biegeblechelementhaltevorrichtung, die das Blechelement halten, relativ dicht an die und von der dritten Elektrode entfernt in der Rollennahtschweißrichtung.
  • Entsprechend einer derartigen Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials werden eine Vielzahl von Werkstoffblechen, die in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, durch Überlagern der Verbindungsseiten durch die Flachblechelementhaltevorrichtung gehalten und relativ in der Rollennahtschweißrichtung in Bezug auf die dritte Elektrode durch die Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung bewegt. Die einander überlagerten Verbindungsseiten der Blechwerkstoffe werden kontinuierlich verschweißt und zusammengefügt, während sie zwischen der ersten Elektrode und der dritten Elektrode zum Rollennahtschweißen gequetscht werden, die in der Flachblechelementhaltevorrichtung vorgesehen sind, und Blechelemente werden geformt, die teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind. Die zusammengefügten Blechelemente werden durch die Formbiegevorrichtung gebogen und durch Überlagern der einander gegenüberliegenden axialen Seiten durch die Biegeblechelementhaltevorrichtung gehalten und bewegen sich relativ in der Rollennahtschweißrichtung in Bezug auf die dritte Elektrode durch die Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung. Die einander gegenüberliegenden axialen Verbindungsseiten der gebogenen Blechelemente werden kontinuierlich verschweißt und zusammengefügt, während sie zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode zum Rollennahtschweißen, die in der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung vorgesehen sind, gequetscht werden, so dass das Hohlmaterial einer hohen Verbindungsstärke, das teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich ist, als Ganzes geformt wird. Da die andere Elektrode (die dritte Elektrode) eines Paares von Elektroden zum Rollennahtschweißen gemeinsam beim Zusammenfügen von Werkstoffblechen und beim Zusammenfügen von axialen Seiten von gebogenen Blechelementen verwendet wird, wird die Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials in ihrer Größe reduziert.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung zum Formen des Hohlmaterials dadurch gekennzeichnet, dass die Formbiegevorrichtung eine Rolle im Inneren des zu biegenden Blechelements aufweist, die sich in der axialen Richtung des Hohlmaterials erstreckt, deren eines Ende drehbar gelagert ist, und dass die zweite Elektrode zum Rollennahtschweißen, die in der Biegeblechelementhaltevorrichtung vorgesehen ist, in Form eines Stabes geformt ist, dessen eines Ende befestigt und gelagert ist, und umfasst darüber hinaus einen Freiende-Haltemechanismus zum Halten, der abnehmbar mit einem der freien Enden der Rolle der Formbiegevorrichtung oder der stabförmigen zweiten Elektrode der Biegeblechelementhaltevorrichtung gekoppelt ist.
  • In einer derartigen Vorrichtung zum Formen ist die Rolle der Formbiegevorrichtung und/oder die stabförmige Elektrode der Biegeblechelementhaltevorrichtung an beiden Enden gehalten, da ihr freies Ende mit dem Freiende-Haltemechanismus gekoppelt ist, wodurch die Steifigkeit höher ist, so dass die Umformpräzision verbessert wird.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung zum Formen des Hohlkörpers dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anfasvorrichtung zum Anfasen der Verbindungen umfasst, die durch Rollennahtschweißen zusammenzufügen sind.
  • Entsprechend einer derartigen Vorrichtung zum Formen wird die Verbindungsseite von mindestens einem Werkstoffblech vor dem Halten durch die Flachblechelementhaltevorrichtung oder mindestens eine axiale Seite der Blechelemente vor dem Halten durch die Biegeblechelementhaltevorrichtung durch die Anfasvorrichtung angefast. Aus diesem Grund werden beim Zusammenfügen durch Rollennahtschweißen die Verbindungsseiten gequetscht, wobei der Verbindungsbereich ausgedehnt wird, und Verbindungen von Werkstoffblechen mit unterschiedlicher Blechdicke oder Werkstoff werden glatt geformt, und die Verbindungen von einander gegenüberliegenden axialen Seiten von Blechelementen werden fester in einem flacher geformten Zustand gegenseitig zusammengefügt.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung zum Formen des Hohlmaterials entsprechend der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeblechelementhaltevorrichtung eine Verbindungsseiten-Überlappungsvorrichtung zum Überlagern der einander gegenüberliegenden axialen Seiten der gebogenen Blechelemente umfasst, um das gebogene Blechelement durch Rollennahtschweißen zusammenzufügen.
  • In einer derartigen Vorrichtung zum Formen werden, wenn die Blechelemente, die durch die Formbiegevorrichtung gebogen worden sind, unter Verwendung der Biegeblechelementhaltevorrichtung gehalten werden, die einander gegenüberliegenden axialen Seiten der Blechelemente, die sich in der Blechdicke unterscheiden, durch die Verbindungsseiten-Überlappungsvorrichtung so geführt, dass sie mit einem spezifischen Druck und einer vorherbestimmten Überlagerungstoleranz überlagert werden.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung zum Formen eines Hohlkörpers dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einsetzvorrichtung zum Einsetzen eines Einsatzes in das Innere des geformten Hohlkörpers umfasst.
  • In einer derartigen Vorrichtung zum Formen wird nach dem Abschluss des Formens eines Hohlmaterials durch Zusammenfügen der einander gegenüberliegenden axialen Verbindungsseiten von gebogenen Blechelementen der Hohlkörper, der in der Biegeblechelementhaltevorrichtung gehalten wird, relativ zur Einsetzvorrichtung unter Verwendung der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung bewegt, so dass ein vorherbestimmter Einsatz entsprechend des Verwendungszwecks in das Innere des Hohlkörpers eingesetzt werden kann.
  • Darüber hinaus ist das Flüssigkeitsverteilungssystem entsprechend der Erfindung zum Lösen der vorstehend beschriebenen Probleme ein System zum Verteilen eines Fluids in seinem Inneren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Katalysatorbehälter in der Form eines Hohlkörpers enthält, der aus einem Hohlmaterial geformt ist, das aus Blechelementen, die teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, geformt und in seiner Querschnittsform durch einen schnellen Rotationsvorgang verändert worden ist.
  • Entsprechend der Erfindung ist der Hohlkörper, der ein entscheidendes Element des Flüssigkeitsverteilungssystems ist, aus Blechelementen geformt, die teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, so dass die Eigenschaften jedes Teils des Hohlmaterials bestmöglich an den schnellen Rotationsvorgang angepasst sein können, durch den die Querschnittsform des Hohlkörpers verändert wird. Wenn er aus einem Blechelement hergestellt wird, das in Blechdicke teilweise unterschiedlich ist, wird die Steifigkeit von jedem Teil des Hohlmaterials durch Veränderung der Blechdicke bei jedem Teil gesteuert. Wenn er aus Blechelementen hergestellt wird, die im Werkstoff teilweise unterschiedlich sind, wird die Steifigkeit und Haltbarkeit von jedem Teil des Hohlmaterials durch teilweise Änderung des Werkstoffs gesteuert. In jedem Fall werden die Form und die Eigenschaften jedes Teils des Hohlmaterials, das durch den schnellen Rotationsvorgang erhalten wird, optimiert. Darüber hinaus können, wenn Blechelemente mit unterschiedlicher Blechdicke und Werkstoffen kombiniert werden, die Vorteile beider Werkstoffe erhalten werden. Durch das Enthalten eines derartigen Hohlkörpers kann ein Flüssigkeitsverteilungssystem geschaffen werden, dass hinsichtlich Steifigkeit, Haltbarkeit, Form oder Eigenschaften ein Optimum darstellt.
  • Entsprechend der Erfindung kann der Katalysatorträger zur Behandlung des Fluids, das dem Verbrennungsmotor zugeführt oder vom Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, korrekt im Hohlkörper gehalten werden, der eine hohe Abschlussdichtigkeit aufweist. Wenn die Verbindungen des Hohlmaterials durch Rollennahtschweißen zusammengefügt werden, werden die Verbindungen abgeflacht und eine Erhöhung des Verteilungswiderstands des Fluids im Hohlkörper kann verhindert werden.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Flüssigkeitsverteilungssystem dadurch gekennzeichnet, dass Blechelemente, die teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, durch Zusammenfügen einer Vielzahl von Blechen, die in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, durch Rollennahtschweißen geformt werden und der Hohlkörper ein Hohlmaterial enthält, das durch Biegen der Blechelemente und Zusammenfügen des Blechelements in der axialen Richtung durch Rollennahtschweißen geformt ist.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann durch Rollennahtschweißen eine hohe Schweißstärke und Abdichtwirkung erhalten werden und im Ergebnis des Pressens der überlappenden Bereiche kann die Dicke der überlappenden Bereiche kleiner als die Summe der Blechdicken von zwei Werkstoffblechen, wie beispielsweise Stahlblechen, vor dem Schweißen sein. Aus diesem Grund können durch Zusammenfügen von Blechen unterschiedlicher Dicke oder Werkstoffe durch Rollennahtschweißen Blechelemente mit flachen Verbindungen und hoher Schweißstärke erhalten werden. Ein derartiges Rollennahtschweißen kann auch beim Zusammenfügen von einander gegenüberliegenden axialen Seitenenden von Blechwerkstoffen angewandt werden, wenn der Hohlkörper durch Biegen von Blechelementen geformt wird, so dass der Hohlkörper mit flachen Verbindungen geformt werden kann, ohne Schweißstärke oder dergleichen in den Verbindungen zu opfern.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Flüssigkeitsverteilungssystem dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen, die durch Rollennahtschweißen zusammengefügt sind, einen angefasten Hohlkörper umfassen.
  • Entsprechend der Zusammenstellung werden, da die Verbindungen des Hohlkörpers, der das Flüssigkeitsverteilungssystem bildet, angefast sind, wenn die Verbindungen überlagert und kontinuierlich verschweißt werden, während sie zwischen den Elektroden gepresst werden, die Verbindungen von Werkstoffblechen, die sich in Dicke oder Werkstoff unterscheiden, glatt geformt, und die Verbindungen der einander gegenüberliegenden axialen Seiten von Blechelementen werden flacher geformt.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Flüssigkeitsverteilungssystem dadurch gekennzeichnet, dass es einen Hohlkörper umfasst, dessen Querschnittsform verändert wird, so dass sie eine gezogene Form bildet, die geeignet ist, einen Einsatz zu positionieren, der in den Hohlkörper eingesetzt ist.
  • Durch die Zusammenstellung, in der die Querschnittsform des Hohlkörpers, der das Flüssigkeitsverteilungssystem bildet, so verändert wird, dass sie eine gezogene Form bildet, die zum Positionieren eines Einsatzes, der in das Hohlmaterial eingesetzt ist, geeignet ist, hat der Hohlkörper eine hohe Abschlussdichtigkeit hinsichtlich des Einsatzes, der in das Innere eingesetzt ist, und der Einsatz kann angemessen gehalten werden.
  • KURZBESCHREIBUNGEN DER ABBILDUNGEN
  • Die vorstehenden und weitere Ziele, Eigenschaften und Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung wird durch Lesen der nachstehenden detaillierten Beschreibung von exemplarischen Ausführungen der Erfindung besser verständlich, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Abbildungen betrachtet wird, bei denen Folgendes gilt:
  • 1 zeigt eine Schnittansicht eines Katalysators entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführung und ein Diagramm, das Blechdickenveränderungen in jeweiligen Teilen eines Katalysatorbehälters zeigt;
  • 2 ist eine prinzipielle Schnittansicht des Katalysatorbehälters entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführung;
  • 3 ist ein Verfahrensablaufschema, das ein Herstellungsverfahren des Katalysators entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführung zeigt;
  • 4 ist ein Verfahrensablaufschema, das ein Herstellungsverfahren nach 3 zeigt;
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Herstellungsverfahren des Katalysators entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführung zeigt;
  • 6 ist eine schematische Ansicht, die einen Rollennahtschweißapparat zeigt, der in der erfindungsgemäßen Ausführung verwendet wird;
  • 7 ist eine Schnittansicht in einem Schritt des Einsetzens eines Katalysatorträgers in ein Hohlmaterial entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführung;
  • 8 ist ein Verfahrensablaufschema, das ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators durch einen schnellen Rotationsvorgang aus einem kreisförmigen flachen Werkstück zeigt;
  • 9 ist ein Verfahrensablaufschema, das ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Katalysators durch einen schnellen Rotationsvorgang aus einem kreisförmigen flachen Werkstück zeigt;
  • 10 ist ein erklärendes Diagramm, das Typen von Formen von Katalysatorbehältern zeigt, die durch die Herstellungsverfahren erhalten werden, die in 8 und 9 dargestellt sind;
  • 11 ist ein Verfahrensablaufschema, das noch ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Katalysators durch einen schnellen Rotationsvorgang aus einem kreisförmigen flachen Werkstück zeigt;
  • 12 ist eine Vorderansicht einer Ausführung zum Erklären des Zustands des Formens von Blechelementen durch Zusammenfügen von Werkstoffblechen in einer Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung;
  • 13 ist eine Vorderansicht einer Ausführung zum Erklären des Zustands des Rollens und Biegens von geformten Blechelementen in einer Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung;
  • 14 ist eine Vorderansicht einer Ausführung zum Erklären des Zustands des Rollennahtschweißens von Seitenkanten durch Halten gerollter und gebogener Blechelemente in einer Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung;
  • 15 ist eine Vorderansicht einer Ausführung zum Erklären des Zustands des Einsetzens eines Einsatzes in das Innere des geformten Hohlkörpers in einer Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung;
  • 16 ist eine Draufsicht, die eine Ausführung einer Flachblechelementhaltevorrichtung in einer Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung zeigt;
  • 17 ist eine Seitenansicht von 16;
  • 18 ist eine Seiten-Vorderansicht von 16;
  • 19 ist ein erklärendes Diagramm, das eine Art des Formens von Blechelementen durch Rollennahtschweißen nach dem Anfasen von Verbindungsseiten von Werkstoffblechen zeigt;
  • 20 ist ein erklärendes Diagramm, das eine Art des Positionierens von Seitenkanten durch Rollen und Biegen der geformten Blechelemente durch eine Formbiegevorrichtung zeigt;
  • 21 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Biegeblechelementhaltevorrichtung zeigt;
  • 22 ist eine Seitenansicht von 21;
  • 23 ist eine Teil-Schnittansicht zum Erklären einer Ausführung einer erfindungsgemäßen Verbindungsseiten-Überlappungsvorrichtung;
  • 24 ist eine Querschnittsansicht von Klemmelementen, die mit einer Verbindungsseiten-Überlappungsvorrichtung vorgesehen sind, um eine Art des Pressens einer Verbindungsseite von Blechelementen zu erklären;
  • 25 ist ein erklärendes Diagramm, das den Mittelpunkt des Drucks von Elektroden zum Aufbringen von Druck auf Seitenkanten von überlagerten Blechelementen und die durch Rollennahtschweißen zusammengefügten Bereiche zeigt;
  • 26 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen eines Katalysators zeigt, der eine Verbindung und einen Konusbereich an beiden Enden nach der konventionellen Technik hat;
  • 27 ist ein erklärendes Diagramm, das ein weiteres Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen eines Katalysators zeigt, der eine Verbindung und einen Konusbereich an beiden Enden nach der konventionellen Technik hat;
  • 28 zeigt eine Schnittansicht eines Katalysators, der durch das Verfahren erhalten wurde, das in 27 dargestellt ist, und ein Diagramm, das Blechdickenveränderungen in Teilen eines Katalysatorsbehälters zeigt; und
  • 29 ist eine prinzipielle Schnittansicht des Katalysatorbehälters, der in 28 dargestellt ist.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
  • In der folgenden Beschreibung und den begleitenden Abbildungen wird die vorliegende Erfindung detaillierter hinsichtlich der bevorzugten Ausführungen beschrieben.
  • Nachstehend wird eine erfindungsgemäße Ausführung entsprechend der begleitenden Abbildungen beschrieben, bei der das Flüssigkeitsverteilungssystem ein Abgassystem zum Reinigen des Abgases einer Brennkraftmaschine wie beispielsweise eines Verbrennungsmotors ist und der Hohlkörper ein Katalysatorbehälter 1 eines Katalysators zum Halten eines Katalysatorträgers in seinem Inneren ist. Hierbei werden die gleichen Teile wie bei der konventionellen Technik mit den gleichen Positionsnummern bezeichnet und eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen. In dieser Erklärung wird ein zylindrisches Element im Verfahren als „Hohlmaterial" bezeichnet, und ein verändertes zylindrisches Element, das in der Querschnittsform nach dem Abschluss des schnellen Rotationsvorgangs zum Formen des Hohlmaterials in eine vorherbestimmte Form gezogen ist, wird als „Hohlkörper" bezeichnet.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht eines Katalysators entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführung und ein Diagramm, das teilweise Veränderungen einer Blechdicke des Katalysatorbehälters 1 zeigt. Der Katalysatorbehälter 1 entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführung hat schematisch betrachtet eine gleiche Struktur wie ein konventioneller Katalysatorbehälter 101, der in 26(d) und 27(f) dargestellt ist, und eine Verbindung 1b und ein Konusbereich 1c, die an beiden Enden des Katalysatorbehälters 1 positioniert sind, sind in einem Teil a und einem Teil c geformt, wie in 1 dargestellt, und ein zentraler Katalysatorinstallationsbereich 1a ist in einem Teil b geformt. Pfeil F in der Zeichnung bezeichnet die Abgas-Strömungsrichtung. Die Blechdickenveränderungen, die im Diagramm von 28 dargestellt sind, werden als Erhöhungs- oder Verringerungsrate der Blechdicke auf der Basis der Blechdicke vor dem schnellen Rotationsvorgang ausgedrückt.
  • In der erfindungsgemäßen Ausführung wird hinsichtlich der Verformung durch einen schnellen Rotationsvorgang ein Hohlmaterial W aus Blechwerkstoffen geformt, bei denen Blechdicke oder Werkstoff teilweise verändert sind, die Querschnittsform des Hohlmaterials W, das aus den Blechwerkstoffen geformt wurde, wird durch den schnellen Rotationsvorgang verändert und der Katalysatorbehälter 1 einer vorherbestimmten Form wird als ein Hohlkörper geformt. Im Besonderen beträgt die Blechdicke der Teile a und c der Verbindung 1b und des Konusbereichs 1c, die an beiden Enden des Katalysatorbehälters 1 des Hohlmaterials W positioniert sind, vor dem schnellen Rotationsvorgang t0, genau wie bei der konventionellen Technik, aber die Blechdicke des Teils b im zentralen Katalysatorinstallationsbereich 1a beträgt t0', was ungefähr 30 % kleiner als t0 ist (siehe 2(a)). Der Formvorgang des Hohlmaterials W, bei dem Blechdicke oder Werkstoff teilweise verändert sind, wird nachstehend beschrieben.
  • Die Blechdicke jedes Teils des Hohlmaterials W nach einem schnellen Rotationsvorgang beträgt unverändert t0' (ungefähr 30 % geringer als t0) im Teil b im Katalysatorinstallationsbereich 1a und ist konstant, wie im Diagramm in 1 und in 2(a) dargestellt. Allerdings wird im Teil a an der Verbindung 1b und im Konusbereich 1c, die einer signifikanten Zugverformung unterliegen, die Blechdicke um ungefähr t0 ± 20 verändert, wie bei der konventionellen Technik, und die Dicke des Teils mit der geringsten Dicke beträgt t2.
  • Gelegentlich ist es nicht erforderlich, den Katalysatorinstallationsbereich 1a des Katalysatorbehälters 1 durch einen schnellen Rotationsvorgang zum Umformen des Teils b stark zu bearbeiten, da das Hohlmaterial W in einem Durchmesser geformt ist, der gleich demjenigen oder etwas kleiner als derjenige des Katalysatorinstallationsbereichs 1a ist, und es ist kaum erforderlich, Blechdickenveränderungen aufgrund des schnellen Rotationsvorgangs zu berücksichtigen, und darüber hinaus besteht, da die Form durch den Katalysatorträger 2 gehalten wird, kein Effekt der Verringerung der Stärke durch die Verringerung der Dicke auf t0'. Dementsprechend kann in den Bereichen, die frei von den Effekten der Verringerung der Stärke durch die Reduktion der Dicke durch einen schnellen Rotationsvorgang sind, durch vorheriges Verringern der Dicke eine Verringerung des Gewichts des Katalysatorbehälters 1 befürwortet werden.
  • Darüber hinaus kann, wie in 2(b) dargestellt, die Blechdicke des Teils b im Katalysatorinstallationsbereich 1a in der Mitte des Katalysatorbehälters 1 des Hohlmaterials W vor dem schnellen Rotationsvorgang auf t0 festgelegt werden, genau wie bei der konventionellen Technik, und die Blechdicke des Teils a an der Verbindung 1b und im Konusbereich 1c, die an beiden Enden positioniert sind, kann auf t0" , ungefähr 30 % höher als t0, festgelegt werden. In diesem Fall bleibt die Blechdicke der Teile nach einem schnellen Rotationsvorgang des Hohlmaterials W bei t0 im Teil des Teils b und ist konstant, und selbst im Teil a, der einer signifikanten Zugverformung unterliegt, kann die Dicke des Teils mit der geringsten Dicke auf t0 gehalten werden.
  • Das heißt, dass durch vorheriges leichtes Verringern der Dicke durch einen schnellen Rotationsvorgang nur in dem Bereich, dessen Wanddicke reduziert ist, die Steifigkeit des Katalysatorbehälters 1 beibehalten wird und die Fähigkeit zur Verringerung der Lärmabstrahlung aufgrund des Abgaswiderstands ausreichend erhalten werden kann. Durch eine derartige Erhöhung der Wanddicke wird die Werkstoff-Steifigkeit beim schnellen Rotationsvorgang verbessert und die Umformgeschwindigkeit wird erhöht, um die Effektivität zu verbessern, und die Rundheit des Katalysatorbehälters 1 kann gleichzeitig verbessert werden.
  • Hier werden der Formvorgang des Hohlmaterials W, bei dem die Blechdicke oder der Werkstoff teilweise verändert sind, und das Verfahren des Umformens des Katalysatorbehälters 1 in eine gewünschte Form durch das Durchführen eines schnellen Rotationsvorgangs nach dem Einsetzen des Katalysatorträgers 2 in das Hohlmaterial W unter Verweis auf 3 bis 5 beschrieben.
  • 3 und 4 zeigen das Verfahren zur Herstellung eines Katalysators unter Verwendung eines Hohlmaterials einschließlich des Elements in einem spezifischen Bereich an beiden Enden in der axialen Richtung, das sich vom mittleren Element in der axialen Richtung unterscheidet.
    • Schritt (1): Wie in 3(1) dargestellt, werden drei verschiedene Werkstoffbleche W1, W2 und W3 vorbereitet. Die Werkstoffbleche W1, W2 und W3 werden hinsichtlich Blechdicke oder Werkstoff so ausgewählt, dass die Eigenschaften der Teile für den anschließenden schnellen Rotationsvorgang geeignet sind, und dass der erforderliche Wärmewiderstand, Korrosionswiderstand und dergleichen als Katalysatorbehälter bestmöglich angemessen sind. Im Fall von 2(a) ist beispielsweise die Dicke der Werkstoffbleche W1 und W3 gleich t0 und die Dicke des Werkstoffblechs W2 ist t0' (30 % weniger als t0). In einem Beispiel von 2(b) ist die Dicke der Werkstoffbleche W1 und W3 gleich t0" (30 % mehr als t0) und die Dicke des Werkstoffblechs W2 gleich t0.
    • Schritt (2): Wie in 3(2) dargestellt, werden die Werkstoffbleche W1, W2 und W3 durch Rollennahtschweißen zusammengefügt und ein Blechelement WO geformt, bei dem die Blechdicke oder der Werkstoff teilweise verändert ist. Rollennahtschweißen ist eine Form des Widerstandsschweißens, bei dem Kanten von zwei Werkstoffblechen, wie beispielsweise Stahlblechen, mit einer bestimmten Breite (die Überlagerungsbreite beträgt in der Regel das Doppelte der Materialdicke oder weniger) leicht einander überlagert werden und die überlappenden Bereiche von oben und unten durch kreisförmig drehende Elektroden gepresst und mit Energie beaufschlagt werden und das Werkstück relativ bewegt wird, um kontinuierlich zu schweißen. Im Ergebnis kann eine hohe Schweißstärke und Abdichtwirkung (Schließwirkung) erreicht werden und durch das Pressen von überlappenden Bereichen kann die Dicke der überlappenden Bereiche kleiner als die Summe der Blechdicken von zwei Werkstoffblechen, wie beispielsweise Stahlblechen, vor dem Schweißen sein. Darüber hinaus wird, wie vorstehend erklärt, durch Anfasen mindestens einer der anschließend gegenseitig zusammengefügten Kanten von Werkstoffblechen W1, W2 und W3 die Verbindungsfläche vergrößert und die Verbindungsstärke erhöht und die Verbindung kann nach dem Schweißen glatt sein.
    • Schritt (3): Das Blechelement W wird gerollt und gebogen, und einander gegenüberliegende axiale Seitenkanten Wa werden mit einer spezifischen Breite einander in der axialen Richtung leicht überlagert (siehe 3(3)).
    • Schritt (4): Einander überlagerte Bereiche werden in der axialen Richtung durch Rollennahtschweißen zusammengefügt und ein Hohlmaterial W kann erhalten werden (siehe 3(4).
    • Schritt (5): Um die Rundheit des Hohlmaterials zu verbessern, wird ein Vorgang des Erweiterns des Durchmessers des Hohlmaterials W durch einen schnellen Rotationsvorgang oder dergleichen durchgeführt (siehe 3(5)).
    • Schritt (6): Nach Bedarf wird eine Dichtigkeitsprüfung an den jeweiligen Rollennahtschweißverbindungen durchgeführt (siehe 3(6)).
    • Schritt (7): Ein Katalysatorträger 2 (ein Einsatz) wie beispielsweise ein Monolith wird in das Hohlmaterial W eingesetzt und installiert (siehe 4(7)).
    • Schritt (8): Ein Ende wird durch einen schnellen Rotationsvorgang oder dergleichen zusammengezogen und ein Konusbereich 1c und eine einzelne Verbindung 1b werden geformt (siehe 4(8)).
    • Schritt (9): Das andere Ende wird auf die gleiche Art und Weise durch einen schnellen Rotationsvorgang oder dergleichen zusammengezogen und ein Konusbereich 1c und eine einzelne Verbindung 1b werden geformt. An diesem Punkt ist der Katalysatorträger 2 mit beiden Enden in der axialen Richtung positioniert (siehe 4(9)).
    • Schritt (10): Das Ende der Verbindung 1b wird auf eine vorherbestimmte Länge abgeschnitten (siehe 4(10)).
    • Schritt (11): Nach Bedarf wird eine Dichtigkeitsprüfung durchgeführt und ein Katalysator, in dem der Katalysatorblock 2 im Inneren des Katalysatorbehälters 1 installiert ist, kann erhalten werden (siehe 4(11)).
  • Als ein Anwendungsbeispiel des Verfahrens, das in 3 und 4 dargestellt ist, zeigt 5 ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators aus dem Hohlmaterial durch Formen des Hohlmaterials, das sich in der Blechdicke unterscheidet, im Umfang in einem spezifischen Bereich an beiden Enden in der Richtung der axialen Richtung.
    • Schritt (i): Drei unterschiedliche Werkstoffbleche W2, W4 und W5 werden vorbereitet. Werkstoffbleche W2 und W4 sind in der Dicke gleich, aber Werkstoffblech W5 ist dicker als Werkstoffbleche W2 und W4 (siehe 5(i)).
    • Schritt (ii): Die einzelnen Werkstoffbleche W2, W4 und W5 werden durch Rollennahtschweißen zusammengefügt und ein Blechelement W0', das in Blechdicke teilweise unterschiedlich ist, wird geformt. Bei der Erfindung wird das Rollennahtschweißen zum Formen des Blechelements W0' zum Zusammenfügen nicht nur der Umfangsseiten des Hohlmaterials W wie vorstehend erwähnt, sondern auch der axialen Seiten verwendet (siehe 5(ii)).
    • Schritt (iii): Das Blechelement W0' wird gerollt und gebogen und einander gegenüberliegende axiale Seitenkanten Wa' werden einander in einer bestimmten Breite in der axialen Richtung überlagert (siehe 5(iii)).
    • Schritt (iv): Die überlagerten Bereiche werden in der axialen Richtung durch Rollennahtschweißen zusammengefügt und das Hohlmaterial W' kann erhalten werden (siehe 5(iv)).
    • Schritt (v): Um die Rundheit des Hohlmaterials zu verbessern, wird ein Vorgang des Erweiterns des Durchmessers des Hohlmaterials W' durch einen schnellen Rotationsvorgang oder dergleichen durchgeführt (siehe 5(v)).
    • Schritt (vi): Nach Bedarf wird eine Dichtigkeitsprüfung an den jeweiligen Rollennahtschweißverbindungen durchgeführt (siehe 5(vi)).
    • Schritt (vii): Ein Katalysatorträger 2 (ein Einsatz), wie beispielsweise ein Monolith, wird in das Hohlmaterial W' eingesetzt und installiert (siehe 5(vii)).
    • Schritt (viii): Ein Ende wird durch einen schnellen Rotationsvorgang oder dergleichen zusammengezogen und ein Konusbereich 1c und eine einzelne Verbindung 1b werden geformt. Zu diesem Zeitpunkt ist, weil ein dünnes Teil W4 eine geringere Steifigkeit als ein dickes Teil W5 hat, wie in der Abbildung dargestellt, der Konusbereich 1c' in der Richtung des dünnen Teils W4 vor dem schnellen Rotationsvorgang exzentrisch und die Verbindung 1b ist ebenfalls exzentrisch geformt. Im Ergebnis des exzentrischen Formens des Konusbereichs 1c in der Richtung des dünnen Teils Teil W4 vor dem schnellen Rotationsvorgang wird beim dicken Teil W5 die Verformung erhöht und die Dicke reduziert, um nahe an der Dicke des dünnen Teils W4 zu sein. Der anschließende Vorgang ist der gleiche wie in 4 dargestellt, und eine detaillierte Beschreibung wird ausgelassen (siehe 5(viii)).
  • Dadurch kann durch teilweises Ändern der Blechdicke des Blechelements W in der Umfangsrichtung die Form nach einem schnellen Rotationsvorgang nach Bedarf verändert werden (exzentrisch, mit verändertem Winkel usw.), während die aufgebrachte Kraft in der Umfangsrichtung zum Zeitpunkt des schnellen Rotationsvorgangs konstant bleibt. Das heißt, dass im Falle einer derartigen Exzentrizität, Winkelveränderung oder dergleichen, da die Dicke des Teils in der Richtung der Innenseite des Biegens aufgrund einer größeren Anzahl von Biegungen durch Rollen für einen schnellen Rotationsvorgang verringert wird, durch Erhöhen der Blechdicke dieses Teils zu diesem Zeitpunkt eine gleichförmige Dicke im Ganzen erhalten werden kann.
  • 6 zeigt ein Beispiel für eine Rollennahtschweißmaschine 10 zum Durchführen eines Vorgangs zum Erhalten eines Hohlmaterials W durch Zusammenfügen der einander gegenüberliegenden axialen Seitenkanten Wa in der axialen Richtung in Schritt (4), dargestellt in 3. Genauer betrachtet ist 6(a) eine Vorderansicht der Rollennahtschweißmaschine 10 und 6(b) eine Seitenansicht der Rollennahtschweißmaschine 10. Eine obere Elektrode 11 der Rollennahtschweißmaschine 10 ist ein drehbares leitendes Element in der Form einer Rolle. Eine untere Elektrode 12 ist im Gegensatz dazu ein leitendes Element in der Form einer Platte oder eines Stabs, das sich parallel zur tangentialen Richtung der oberen Elektrode 11 erstreckt. Die untere Elektrode 12 ist in einer vorherbestimmten Höhe durch einen Hänger 13 befestigt, der sich parallel zur tangentialen Richtung der oberen Elektrode 11 unter Verwendung einer Linearführung 15 bewegt. Das Intervall der oberen Elektrode 11 und der unteren Elektrode 12 kann abhängig von der Dicke des Hohlmaterials W eingestellt werden.
  • Ein Motor 17 ist als Betriebskraftquelle zum Bewegen des Hängers 13 durch die Linearführung 15 vorgesehen und die Antriebskraft des Motors 17 wird auf den Hänger 13 über eine Kugelumlaufspindel 16 übertragen. Darüber hinaus ist ein Werkstückspannfutter 14 zum Spannen eines gerollten und gebogenen Blechelements W0 vorgesehen. Elektrische Spannung aus einer Spannungsquelle 19 wird der oberen Elektrode 11 und der unteren Elektrode 12 über einen Transformator 18 zugeführt.
  • Beim Rollennahtschweißen wird zuerst die untere Elektrode 12 in eine Position entfernt von der oberen Elektrode 11 bewegt und das gerollte und gebogene Blechelement W0 wird in die untere Elektrode 12 eingesetzt. Das Blechelement W0 wird durch das Werkstückspannfutter 14 gespannt, so dass die überlagerten Seitenkanten Wa des Blechelements W0 Kontakt zur oberen Oberfläche der unteren Elektrode 12 bekommen können.
  • Daran anschließend wird der Hänger 13 bewegt und die obere Elektrode 11 gedrückt, um von einem Ende in der axialen Richtung des Blechelements W0 Kontakt zu bekommen. Während die überlagerten Kanten Wa des Blechelements W0 zwischen der oberen Elektrode 11 und der unteren Elektrode 12 gepresst und mit Energie beaufschlagt werden, wird das Blechelement W0 mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, wodurch kontinuierlich geschweißt wird. In 3 hat die Schweißmaschine, die beim Rollennahtschweißvorgang zum Formen des Blechelements W0 verwendet wird, bei dem die Blechdicke oder der Werkstoff teilweise durch Zusammenfügen der Werkstoffbleche in Schritt (2) verändert wird, eine gleichartige Struktur, aber ihr Werkstückspannfutter ist mehr zum Spannen flacher Bleche geeignet.
  • Die Betriebseffekte, die durch die erfindungsgemäße Ausführung mit einer derartigen Konfiguration erhalten werden, sind wie folgt. Zuerst können in der erfindungsgemäßen Ausführung, da das Blechelement W0 zum Formen des Hohlmaterials W so geformt wird, dass es teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich ist, die Eigenschaften der einzelnen Teile des Hohlmaterials W, W' so eingestellt werden, dass sie bestmöglich für den schnellen Rotationsvorgang geeignet sind. Darüber hinaus können die Dicke und die Form des Hohlkörpers, der durch schnelles Rotieren des Hohlmaterials (Schritt (8) in 4, Schritt (viii) in 5) erhalten wird, so angepasst werden, dass sie einen optimalen Zustand hinsichtlich ihres Verwendungszwecks haben, wie in 1, 2 und 5 dargestellt.
  • In den in 1 und 2(a) dargestellten Beispielen wird in den Bereichen, in denen die Dicke nicht durch einen schnellen Rotationsvorgang reduziert ist, so dass kein Effekt der Verringerung der Stärke auftritt, die Wanddicke vorher reduziert, so dass eine Gewichtsreduktion des Katalysatorbehälters 1 gefördert wird. In dem in 2(b) dargestellten Beispiel wird durch vorheriges Erhöhen der Wanddicke nur in dem Bereich, dessen Wanddicke durch den schnellen Rotationsvorgang reduziert ist, die Steifigkeit des Katalysatorbehälters 1 ausreichend aufrechterhalten und die Fähigkeit zum Unterdrücken von Lärmabstrahlung aufgrund eines Abgaswiderstands kann gleichzeitig ausreichend sichergestellt werden. Darüber hinaus wird durch eine derartige Erhöhung der Wanddicke die Werkstoff-Steifigkeit zum Zeitpunkt des schnellen Rotationsvorgangs verbessert und auch die Rundheit kann verbessert werden. Zusätzlich kann entsprechend dem in 5 dargestellten Verfahren bei einer konstanten eingeleiteten Kraft in der Umfangsrichtung während des schnellen Rotationsvorgangs die Form des Hohlkörpers nach dem schnellen Rotationsvorgang frei nach Bedarf verändert werden (exzentrisch, mit unterschiedlichen Winkeln usw.).
  • In der Ausführung wird hauptsächlich das Blechelement W0 erklärt, das teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich ist, aber die Erfindung ist nicht auf diese Ausführung beschränkt. In dem in 1 dargestellten Katalysator ist beispielsweise vor dem Hintergrund, dass die Temperatur auf der in Strömungsrichtung vorderen Seite (Teil a) höher als die Temperatur des Abgases, das durch die in Strömungsrichtung hintere Seite strömt (Teil c), eine Anwendung möglich, durch welche die Haltbarkeit des Katalysatorbehälters 1 verbessert werden kann, indem ein Werkstoff mit einem höheren Wärmewiderstand in Teil a eingesetzt wird.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann, wenn das Blechelement W0 zum Formen des Hohlmaterials zu einem Blechelement gemacht wird, das in Blechdicke teilweise unterschiedlich ist, die Steifigkeit des Blechs durch Verändern der Blechdicke bei jedem Teil gesteuert werden, und die Form, die durch schnelles Rotieren des Hohlmaterials erhalten wird, kann optimiert werden. Oder, wenn das Blechelement W0 zum Formen des Hohlmaterials W zu einem Blechelement gemacht wird, das sich teilweise im Werkstoff unterscheidet, die Steifigkeit und Haltbarkeit kann gesteuert werden, indem der Werkstoff in jedem Teil verändert wird. In jedem Fall kann die Form, die durch schnelles Rotieren des Hohlmaterials erhalten wird, optimiert werden, und die Qualität eines Hohlkörpers, der als Produkt vervollständigt worden ist, kann optimiert werden. Wenn ein Blechelement, das sowohl in Blechdicke als auch im Werkstoff unterschiedlich ist, kombiniert wird, können die Vorteile beider Elemente erhalten werden. Dementsprechend umfassen „Blechelemente, die sich teilweise in Dicke oder Werkstoff unterscheiden" entsprechend der Erfindung nicht nur Elemente, die sich entweder in Blechdicke oder im Werkstoff unterscheiden, sondern auch Elemente, die sich sowohl in Blechdicke als auch im Werkstoff unterscheiden.
  • Darüber hinaus werden, wie in 7 dargestellt, beim Rollen und Formen des Blechelements W0 (Schritt (3) in 3), Werkstoffbleche W1, W3, die einem Werkstoffblech W2 überlagert sind, gerollt und geformt, so dass sie in der radialen Richtung auf der Außenseite des Werkstoffblechs W2 sind, so dass ein Innendurchmesser A des Teils a und des Teils c um den Bereich der Dicke des Blechs W2 größer als der Innendurchmesser B des Teils b sein kann. Im Ergebnis wird die Einsetzleistung verbessert, wenn der Katalysatorträger 2 in das Hohlmaterial W wie durch einen Pfeil bezeichnet eingesetzt wird. In 7 bezeichnet eine Positionsnummer 20 eine Vibrationsisolierungsmatte.
  • In der erfindungsgemäßen Ausführung wird durch Zusammenfügen einzelner Werkstoffbleche W1, W2 und W3 (oder W2, W4 und W5), die in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, Rollennahtschweißen durchgeführt, wenn ein Blechelement W0 geformt wird, das teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich ist (Schritt (1) in 3, Schritt (i) in 5). Da beim Rollennahtschweißen ein kontinuierliches Schweißen durch leichtes Überlagern von Kanten von Werkstoffblechen durchgeführt wird, die aus zwei Werkstoffblechen wie beispielsweise Stahlblechen bestehen, und das Werkstück bewegt wird, während die überlappenden Bereiche von oben und unten durch kreisförmig rotierende Elektroden gepresst und mit Energie beaufschlagt werden, wird, selbst wenn die Blechdicke nicht mehr als 1,0 mm beträgt, ein Schweißen mit einem hohen Abdichtungsgrad durchgeführt und ein Blechelement W0 mit glatten oder flachen Verbindungen und einer hohen Schweißstärke erhalten. Darüber hinaus werden nach dem Rollen und Formen des Blechelements W einander gegenüberliegende axiale Seiten durch Rollennahtschweißen in der axialen Richtung zusammengefügt, und das Hohlmaterial W wird geformt (Schritt (4) in 3, Schritt (iv) in 5), so dass ein Hohlmaterial W mit flachen Verbindungen geformt wird, ohne Schweißstärke oder dergleichen in den Verbindungen in der axialen Richtung zu opfern.
  • Zusätzlich wird, da sämtliche Verbindungen durch Rollennahtschweißen zusammengefügt werden, wenn der Katalysatorbehälter 1 geformt wird, kein Vorsprung, der den Widerstand des Abgases erhöht, im Inneren des Kanals geformt. Aus diesem Grund ist trotz der Technik der Herstellung des Katalysatorbehälters durch Verschweißen einer Vielzahl von Werkstoffblechen der Abdichtungsgrad hoch, der Abgaswiderstand gering und es wird eine angemessene Stärke in den jeweiligen Teilen erhalten.
  • Durch Formen des Konus 1c und einer einzelnen Verbindung 1b durch Zusammenziehen des Durchmessers des Hohlmaterials W durch einen schnellen Rotationsvorgang (Schritt (8) in 4, Schritt (viii) in 5 und (9) in 4) ist die Querschnittsform des Katalysatorbehälters 1 eine gezogene Form, die zum Positionieren des Katalysatorträgers 2 geeignet ist. Dadurch hat der Katalysatorbehälter 1 einen hohen Abdichtungsgrad und kann den Katalysatorträger 2, der eingesetzt und im Inneren verwendet wird, angemessen halten.
  • Auf der Basis dieser Gründe ist das Abgassystem des Verbrennungsmotors mit dem Katalysator entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführung gekennzeichnet durch geringes Gewicht, hohe Luftdichtigkeit, hohe Haltbarkeit, geringes Geräusch und einen geringen Abgaswiderstand und ist deshalb äußerst gut als Abgasbehandlungssystem mit hoher Effektivität für den Einsatz in einem beweglichen Gerät wie beispielsweise einem Automobil geeignet. Wenn das Einlasssystem des Verbrennungsmotors unter Verwendung eines Hohlkörpers mit einer vergleichbaren Struktur, geformt durch das gleiche Verfahren wie in der erfindungsgemäßen Ausführung, im Einlasssystem zusammengestellt wird, kann der gleiche Betriebseffekt wie bei einer Anwendung im Abgassystem erhalten werden. Das heißt, dass entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführung im Flüssigkeitsverteilungssystem eines Verbrennungsmotors einschließlich des Einlasssystems und des Abgassystems der gleiche Betriebseffekt erhalten werden kann. In der erfindungsgemäßen Ausführung wird der Durchmesser des Hohlmaterials W durch einen schnellen Rotationsvorgang zusammengezogen, aber abhängig von der Form des benötigten Hohlkörpers kann der Durchmesser durch den schnellen Rotationsvorgang auch ausgedehnt werden.
  • Der Katalysator und dessen Herstellungsverfahren entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführung können ebenfalls auf den Katalysator und dessen Herstellungsverfahren angewandt werden, der von den aktuellen Erfindern in der japanischen Patentanmeldung Japanese Patent Application No. 2000-101111 veröffentlicht worden ist. Das Herstellungsverfahren des Katalysators wird nachstehend unter Verweis auf 8 bis 11 kurz erklärt.
  • In dem in 8 dargestellten Verfahren wird ein flaches Werkstück W in eine Kreisform (a) geformt und das flache Werkstück W wird einem schnellen Rotationsvorgang in einer ebenen Richtung unterzogen, um eine Verbindung 1b, einen Konus 1c und einen Katalysatorinstallationsbereich 1a zusammenhängend hintereinander von einem Ende zu formen (b). Zu diesem Zeitpunkt besteht die Endfläche der Verbindung 1b, die an einem Ende geformt ist, aus einem zentralen Bereich des kreisförmigen flachen Werkstücks W vor dem schnellen Rotationsvorgang, und ihre Endfläche ist in einem geschlossenen Zustand und das andere Ende besteht aus einer Umfangskante des kreisförmigen flachen Werkstücks W vor dem schnellen Rotationsvorgang, und in diesem Stadium ist es in einem geöffneten Zustand, ohne dass der Konus 1c und die Verbindung 1b geformt sind. Der Katalysatorinstallationsbereich 1a des Katalysatorbehälters 1 besteht aus einem ringförmigen Bereich zwischen dem zentralen Bereich und der Umfangskante des kreisförmigen flachen Werkstücks W vor dem schnellen Rotationsvorgang. Die Größe der Verformung des kreisförmigen flachen Werkstücks W vor dem schnellen Rotationsvorgang steigt vom zentralen Bereich zur Umfangskante hin an. Dementsprechend wird unter Berücksichtigung des Unterschieds in der Verformungsgröße abhängig von den Teilen des Werkstücks W und der endgültigen Blechdicke der Komponenten 1a, 1b, 1c des Katalysatorbehälters 1 die Blechdicke in Teilen in der radialen Richtung des kreisförmigen flachen Werkstücks W unterschiedlich eingestellt. Beim Formen der jeweiligen Komponenten 1a, 1b, 1c des Katalysatorbehälters 1 aus verschiedenen Werkstoffen wird der Werkstoff des kreisförmigen flachen Werkstücks W abhängig von den Teilen in der radialen Richtung entsprechend diesen Komponenten verändert. Am anderen Ende in diesem geöffneten Zustand ohne das Zusammenziehen im Durchmesser wird, wenn die Verbindung 1b später geformt wird, wie an der Verbindung 1b am rechten Ende in 10(b) dargestellt, die axiale Linie (Neigungswinkel) in einem vorherbestimmten Winkel zur axialen Linie des Katalysatorinstallationsbereichs 1a geneigt, oder, wie an der Verbindung 1b am rechten Ende in 10(c) gezeigt, ihre axiale Linie kann exzentrisch von der axialen Linie des Katalysatorinstallationsbereichs 1a sein. Dementsprechend wird, wie in 8(c) dargestellt, vom anderen Ende im geöffneten Zustand ein Katalysatorträger 2 wie beispielsweise ein Monolith in den Katalysatorinstallationsbereich 1a eingesetzt und durch schnelles Rotieren, um den Durchmesser am anderen Ende zusammenzuziehen, wird der Katalysatorblock 2 im Katalysatorinstallationsbereich 1a untergebracht und platziert, und der Konus 1c und die Verbindung 1b werden hintereinander vom Katalysatorinstallationsbereich 1a (d) zusammenhängend geformt. Die Verbindung 1b im geschlossenen Zustand, die an einem Ende vorher geformt worden ist, wird durch Durchstechen eines Lochs am Ende oder durch Abschneiden der Verbindung 1b in einer vorherbestimmten Position in der Längsrichtung geöffnet. Dadurch wird der Katalysatorbehälter 1 des Katalysators zusammenhängend geformt.
  • Durch das Formen des kreisförmigen Werkstücks W, abgebildet in 8(a), als ein Blechelement, das teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich ist, wie vorstehend erwähnt, kann der Betriebseffekt wie bei der Ausführung erhalten werden. Beispielsweise kann durch Erhöhen der Blechdicke im zentralen Bereich und an der Umfangskante der Kreisform unter Berücksichtigung des Unterschieds in der Verformungsgröße abhängig von den Teilen des Werkstücks W der gleiche Betriebseffekt wie in der erfindungsgemäßen Ausführung, abgebildet in 1 und 2, erhalten werden.
  • Das in 9 dargestellte Verfahren ist gekennzeichnet durch das Formen eines flachen Werkstücks W, das teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich ist, in einer Kreisform unter Berücksichtigung des Unterschieds in der Verformungsgröße abhängig von den Teilen des Werkstücks W und der Blechdicke der Komponenten 1a, 1b, 1c des Katalysatorbehälters 1, das am Ende geformt werden soll, oder des Werkstoffs jeder Komponente (3), schnelles Rotieren des flachen Werkstücks W in der ebenen Richtung, um einen zylindrischen Körper mit Boden zu formen, der eine geschlossene Seite hat, der annähernd den gleichen Durchmesser wie der Katalysatorinstallationsbereich 1a über die gesamte Länge hat (b), Öffnen des geschlossenen Endes durch Schneiden und Einsetzen eines Katalysatorblocks 2, wie beispielsweise eines Monoliths, in das Innere (c), schnelles Rotieren eines Endes zuerst zum Zusammenziehen im Durchmesser, um einen Konus 1c und eine Verbindung 1b zusammenhängend hintereinander vom Katalysatorinstallationsbereich 1a (d) zu formen, und schnelles Rotieren des anderen Endes zum Zusammenziehen im Durchmesser, um den Katalysatorblock 2 im Katalysatorinstallationsbereich 1a unterzubringen und zu platzieren, und den Konus 1c und die Verbindung 1b zusammenhängend in einer vorherbestimmten Dicke hintereinander vom Katalysatorinstallationsbereich 1a (e) zu formen. In diesem Fall wird, da beide Enden des zylindrisch geformten Werkstücks W mit annähernd dem gleichen Durchmesser wie der Katalysatorinstallationsbereich 1a geformt sind, wie in der Verbindung 1b an beiden Enden in 10(d) dargestellt, die axiale Linie in einem vorherbestimmten Winkel zur axialen Linie des Katalysatorinstallationsbereichs 1a geneigt, oder, wie in der Verbindung 1b an beiden Enden in 10(e) dargestellt, die axiale Linie kann exzentrisch von der axialen Linie des Katalysatorinstallationsbereichs 1a sein.
  • Durch das Formen des zylindrischen Werkstücks W, dargestellt in 9(a) als ein Blechelement, das teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich ist, wie vorstehend erwähnt, kann der gleiche Betriebseffekt wie in der erfindungsgemäßen Ausführung erhalten werden.
  • Das Verfahren, das in 11 dargestellt ist, besteht darin, einen Krümmerbereich 1d zu formen, der mit einer Vielzahl von Verbindungen 1b versehen ist, in denen Löcher 1b einer vorherbestimmten Form geformt sind, um später Verbindungen 1b im Zentrum zu sein, zusammen mit einem flachen Werkstück W, das teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich ist, in einer Kreisform unter Berücksichtigung des Unterschieds in der Verformungsgröße abhängig von den Teilen des Werkstücks W und der Blechdicke der Komponenten 1a, 1b, 1c des Katalysatorbehälters 1, der abschließend geformt werden soll, oder vom Werkstoff jedes Bereichs (a), und das flache Werkstück W wird einem schnellen Rotationsvorgang in der ebenen Richtung unterzogen, um einen Krümmerbereich 1d, der die Vielzahl von Löchern 1b an einem Ende hat, und einen Katalysatorinstallationsbereich 1a zusammenhängend hintereinander mit dem Krümmerbereich 1d zu formen (b). Durch den schnellen Rotationsvorgang werden die Löcher 1b des Krümmerbereichs 1d, die an einem Ende geformt sind, zu kreisförmigen Öffnungen 1b verändert, wenn der Werkstofffluss im Werkstück W geformt wird. Das andere Ende wird durch eine Umfangskante des kreisförmigen flachen Werkstücks W vor dem schnellen Rotationsvorgang gebildet und geöffnet, ohne den Konus 1c und die Verbindung 1b zu formen. Dementsprechend wird durch Bohren der Öffnungen 1b des Krümmerbereichs 1d oder dergleichen eine röhrenförmige Verbindung 1b geformt (c) und vom anderen Ende im geschlossenen Zustand ein Katalysatorblock 2, wie beispielsweise ein Monolith, in den Katalysatorinstallationsbereich 1a eingesetzt (d) und durch schnelles Rotieren zum Zusammenziehen des Durchmessers des anderen Endes der Katalysatorblock im Katalysatorinstallationsbereich 1a untergebracht und installiert, und der Konus 1c und die Verbindung 1b sind zusammenhängend hintereinander vom Installationsbereich geformt (e). In dem Katalysator, der damit den Katalysatorbehälter 1 formt, sind der Krümmerbereich 1d, der eine Vielzahl von röhrenförmigen Verbindungen 1b hat, der Konus 1c und die einzelne Verbindung 1b zusammenhängend, stabil und präzise an beiden Enden des Katalysatorinstallationsbereichs 1a geformt, und die gesamte Struktur ist frei von geschweißten oder anderweitig zusammengefügten Teilen im Gegensatz zur konventionellen Technik, und es ist nicht erforderlich, die Luftdichtigkeit zu überprüfen. In diesem Fall können ebenfalls nicht nur der Konus 1c und die Verbindung 1b, sondern auch der Krümmerbereich 1d mit einem Neigungswinkel und/oder exzentrisch wie in 10 dargestellt geformt werden, genau wie im Fall des Formens der einzelnen Verbindung 1b.
  • Darüber hinaus kann durch Formen des kreisförmigen Werkstücks W, abgebildet in 11(a) als ein Blechelement, das teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich ist, wie vorstehend erwähnt, der gleiche Betriebseffekt wie in der erfindungsgemäßen Ausführung erhalten werden.
  • Wie hierin beschrieben, ist die erfindungsgemäße Ausführung geeignet, eine Blechdicke oder eine Form mit hoher Präzision im Fall der Herstellung eines Hohlkörpers mit einer erforderlichen Querschnittsform durch einen schnellen Rotationsvorgang zu steuern.
  • Eine Ausführung des Apparats der Erfindung zum Formen eines Hohlmaterials, das in einem Hohlkörper oder dergleichen verwendet wird, der den Katalysatorbehälter 1 bildet, wird nachstehend im Einzelnen unter Verweis auf 12 bis 25 beschrieben.
  • Wie in 12 bis 15 dargestellt, ist die Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung ein Apparat zum Formen eines Hohlmaterials W durch Vorsehen einzelner Werkstoffbleche W1, W2, W3 oder dergleichen, die in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, zwischen Elektroden 21 und 22, gegenseitiges Zusammenfügen durch Rollennahtschweißen zu einem Formblechelement W0, das teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich ist, Biegen des Blechelements W0, Vorsehen einander gegenüberliegender axialer Seiten Wa zwischen Elektroden 21 und 23 und Zusammenfügen durch Rollennahtschweißen, der eine Flachblechhaltevorrichtung 24 zum Halten einzelner Werkstoffbleche W1, W2, W3 oder dergleichen, die in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, um diese durch Rollennahtschweißen zusammenzufügen, eine Formbiegevorrichtung 25 zum Rollen und Biegen des zusammengefügten Blechelements W0, eine Biegeblechhaltevorrichtung 26 zum Halten der einander gegenüberliegenden axialen Seiten Wa des gebogenen Blechelements W0, um diese durch Rollennahtschweißen zusammenzufügen, eine Elektrode 22 zum Rollennahtschweißen, vorgesehen in der Flachblechhaltevorrichtung 24, eine Elektrode 23 zum Rollennahtschweißen, vorgesehen in der Biegeblechhaltevorrichtung 26, eine weitere gemeinsame Elektrode 21 zum Rollennahtschweißen in Zusammenwirkung mit den beiden Elektroden 22 und 23, und eine Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 zum Bewegen der Flachblechhaltevorrichtung 24 und der Biegeblechhaltevorrichtung 26 umfasst, die das Blechelement W0 relativ dicht an der und von der anderen Elektrode 21 entfernt in der Rollennahtschweißrichtung halten.
  • Darüber hinaus enthält in der Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung die Formbiegevorrichtung 25 eine Rolle 28, die im Inneren des zu biegenden Blechelements W0 positioniert ist und sich in der axialen Richtung des Hohlmaterials W erstreckt und drehbar an einem Ende gelagert ist, und ebenfalls einen Freiende-Haltemechanismus 29 zum Halten, in der eine Elektrode 23 zum Rollennahtschweißen, vorgesehen in der Biegeblechhaltevorrichtung 26, in Form eines Stabes geformt ist, dessen eines Ende befestigt und gelagert ist und der abnehmbar mit mindestens einem der freien Enden der Rolle 28 der Formbiegevorrichtung 25 oder der stabförmigen zweiten Elektrode 23 der Biegeblechhaltevorrichtung 26 gekoppelt ist.
  • Die Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung umfasst darüber hinaus eine Anfasvorrichtung 30 zum Anfasen von Seitenkanten Wa, die als Verbindungen zu formen sind, die durch Rollennahtschweißen zusammenzufügen sind, in der die Biegeblechhaltevorrichtung 26 eine Verbindungsseiten-Überlappungsvorrichtung 31 zum Überlagern einander gegenüberliegender axialer Seiten (Kanten) Wa, Wa des gebogenen Blechelements W0 umfasst, um diese durch Rollennahtschweißen zusammenzufügen, und eine Einsetzvorrichtung 32 zum Einsetzen eines Einsatzes, wie beispielsweise eines Katalysatorträgers 2, in das Innere des geformten Hohlmaterials W.
  • In der Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung ist ein Paar Führungsschienen 35, 35 parallel auf einer Basis 33 vorgesehen. Mindestens an einer Seite der Basis 33 ist eine Kugelumlaufspindelwelle 34 als Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 so vorgesehen, dass sie sich parallel zur Führungsschiene 35 erstreckt und eine Kugelumlaufspindelmutter 37, die in einem Träger 36 vorgesehen ist, greift in die Kugelumlaufspindelwelle 34 ein, und ein Motor 38 ist so angeschlossen, dass er die Kugelumlaufspindelwelle 34 steuert und rotiert. Der Träger 36 ist nach Bedarf abnehmbar entweder an die Flachblechhaltevorrichtung 24 oder die Biegeblechhaltevorrichtung 26 angeschlossen. Im Inneren der Basis 33 ist die andere Elektrode 21 zum Rollennahtschweißen durch Antreiben eines Zylinders 39 anhebbar gelagert. Die Elektrode 21 ist wie eine Rolle oder Scheibe geformt und so gelagert, dass ihre Seite parallel zur Führungsschiene 35 sein kann, das heißt, dass die Rotationsmittelachse 21C annähernd rechtwinklig zur Führungsschiene 35 sein kann.
  • Die Flachblechhaltevorrichtung 24 umfasst, wie in 16 bis 18 dargestellt, einen Rahmen 40, der verschiebbar auf der Führungsschiene 35 auf der Basis 33 gelagert ist, Klemmen 41 zum Halten von Werkstoffblechen W1 und W2 oder W2 und W3, einen Zylinder 42 als Antrieb zum Öffnen oder Schließen der Klemmen 41, einen Führungsstift 43 zum Führen des Öffnungs- und Schließvorgangs der Klemmen 41, und eine Elektrode 22 zum Rollennahtschweißen. Diese Elektrode 22 zum Rollennahtschweißen ist in Form eines Stabes geformt, der an der Fläche, die Kontakt zu den Werkstoffblechen W1, W2, W3 und dergleichen hat, annähernd flach ist, und der Rahmen 40 ist so über eine Isolierplatte 44 montiert, dass er parallel zur Führungsschiene zwischen den beiden Klemmen 41 vorgesehen ist. Jede Klemme 41 besteht aus einem Befestigungselement 40a, das am Rahmen 40 befestigt ist, und einem beweglichen Element 40b, das durch das Befestigungselement 40a durch Antrieb des Zylinders 42, der im Rahmen 40 vorgesehen ist, geöffnet und geschlossen wird. Die Haltefläche des Befestigungselements 41a einer Klemme 41 (der linken Seite in der in 17 dargestellten Ausführung) ist so eingestellt, dass sie im Wesentlichen annähernd auf der gleichen Höhe wie das führende Ende der stabförmigen Elektrode 22 positioniert ist. Die Haltefläche des Befestigungselements 41a der anderen Klemme 41 (der rechten Seite in der in 17 dargestellten Ausführung) ist so eingestellt, dass sie um den Betrag der Blechdicke des Werkstoffblechs W1 oder W3, das durch eine Klemme 41 gehalten wird, tiefer liegt. Um zu erkennen, ob die Werkstoffbleche W1, W2, W3 sicher durch die Klemmen 41 gehalten werden oder nicht, ist ein Sensor 46 vorgesehen, um die Bewegung des beweglichen Elements 41b zu erkennen.
  • In dieser Ausführung ist darüber hinaus ein Halteelement 47 an einer Seitenkante des Rahmens 40 vorgesehen, und eine Führungsschiene 48 ist so oben vorgesehen, dass sie parallel zu den Seitenkanten der Werkstoffbleche W1, W2, W3 und dergleichen liegt, die durch die Klemme 41 gehalten werden. Auf der Führungsschiene 48 ist ein Gleiter 50 so verschiebbar montiert, dass er parallel (siehe Pfeil Y in 16) zu den Seitenkanten als den Verbindungsseiten der Werkstoffbleche W1, W2, W3 manuell oder durch ein Stellglied wie beispielsweise einen Motor 49 bewegt werden kann, und ein Schneider 51 ist auf dem Gleiter 50 mit einer Neigung um einen bestimmten Winkel zum Anfasen der Seitenkanten der Werkstoffbleche vorgesehen.
  • In der dergestalt zusammengesetzten Flachblechhaltevorrichtung 24 wird zuerst, wie in 19(a) dargestellt, mindestens eine anzufasende Seitenkante der Werkstoffbleche W1, W2, W3, die zusammenzufügen ist, gegenüber dem Schneider 51 gehalten und entlang der Führungsschiene 48 bewegt, während der Schneider 51 durch den Motor 49 angetrieben wird, und die Seitenkanten der Werkstoffbleche W1, W2, W3 angefast werden. Aus dem nachstehend erklärten Grund ist es vorteilhaft, die dickeren Werkstoffbleche (W1, W3) der Werkstoffbleche W1, W2, W3 anzufasen, die durch Rollennahtschweißen zusammenzufügen sind. Der Fasenbereich kann nach Bedarf festgelegt werden, aber im Allgemeinen können ungefähr 50 der Blechdicke in der Richtung der Blechdicke und in der Breitenrichtung der Werkstoffbleche W1, W2, W3 angefast werden. Zur Anpassung an die Breite der Werkstoffbleche W1, W2, W3, die anzufasen sind, können die Werkstoffbleche W1, W2, W3 zwischen dem beweglichen Element 41b der Klemme 41 und dem Rahmen 40 gehalten werden, oder es kann, obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, konstruktiv vorgesehen sein, die Position des Schneiders 51 in einer Richtung, die annähernd rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Gleiters 50 liegt, einzustellen und zu bewegen.
  • Als Nächstes wird durch Antreiben des Zylinders 42 das bewegliche Element 41b der Klemme 41 näher an das Befestigungselement 41a herangebracht, so dass sich die Werkstoffbleche W1, W2, W3, die in Blechdicke unterschiedlich sind, um eine bestimmte Breite überlagern. Bis zu diesem Zeitpunkt ist, wie in 12 dargestellt, der Träger 36, der die Kugelumlaufspindelmutter 37 aufweist, die in die Kugelumlaufspindelwelle 34 eingreift, mit dem Rahmen 40 der Flachblechhaltevorrichtung 24 zusammengefügt. Durch Antreiben des Zylinders 39 in einem Stadium des Anhebens der anderen Elektrode 21 in einer Rollenform nahe an die stabförmige Elektrode 22, die in der Flachblechhaltevorrichtung 24 vorgesehen ist, wird der Motor 38 der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 angetrieben, und die Flachblechhaltevorrichtung 24, die an den Träger 36 angeschlossen ist, wird entlang der Führungsschiene 35 bewegt und aus diesem Grund rollt die andere Elektrode 21 in einer Rollenform auf den zusammengefügten Werkstoffbleche (beispielsweise W1 und W2) der Werkstoffbleche W1, W2, W3, die von den Klemmen 41, 41 gehalten werden, und die überlagerten Bereiche der Werkstoffbleche W1, W2 werden zwischen der stabförmigen Elektrode 22 und der rollenförmigen Elektrode 21 gepresst und mit Energie beaufschlagt, so dass sie kontinuierlich verschweißt werden. Zwischen der stabförmigen Elektrode und der rollenförmigen Elektrode 22, die in der Flachblechhaltevorrichtung 24 vorgesehen ist, werden währenddessen der Elektrodendruck auf die Verbindungen der Werkstoffbleche W1, W2, W3 durch den Zylinder 39, die angewandte Stromstärke und die Schweißgeschwindigkeit durch das Antreiben des Motors 38 der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 abhängig von der Blechdicke der Seitenkanten der Werkstoffbleche W1, W2, W3, die zusammenzufügen sind, auf optimale Werte gesteuert. Das heißt, dass, wenn die Blechdicke der Seitenkanten der Werkstoffbleche W1, W2, W3, die zusammenzufügen sind, relativ dick ist, durch eine derartige Steuerung der Elektrodendruck und/oder die angewandte Stromstärke höher eingestellt werden, als wenn die Dicke relativ gering ist, oder die Schweißgeschwindigkeit kleiner eingestellt werden kann. Die gegenseitig zusammengefügten Werkstoffbleche W1, W2, W3 werden so durch die Klemmen 41, 41 gehalten, dass der Druckmittelpunkt P durch die stabförmige Elektrode 22 und die rollenförmige Elektrode 21 annähernd in der Mitte der überlagerten Breite der Seitenkanten positioniert werden kann.
  • Durch vorheriges Anfasen der dickeren Werkstoffbleche W1, W3 der Werkstoffbleche W1, W2, W3 wird ein geschmolzener Bereich in der Nähe der Grenze der Werkstoffbleche W1 und W2 oder W3 und W2 gebildet, so dass die Werkstoffbleche W1 und W2 oder W3 und W2 mit einer bestimmten Schweißgeschwindigkeit gegenseitig zusammengefügt werden können, und darüber hinaus, da sie zwischen den Elektroden 22 und 21 gequetscht werden, Verbindungen der Werkstoffbleche W1 und W2 oder W3 und W2, die in Blechdicke unterschiedlich sind, glatt geformt werden können.
  • Beim Herstellen des vorstehend erwähnten Katalysatorbehälters 1 werden durch Anfasen der Seitenkanten von relativ dicken Werkstoffblechen W1, W3, wie in 19(c) dargestellt, diese durch Rollennahtschweißen mit dem relativ dünnen Werkstoffblech W2 zusammengefügt und das Blechelement W0 wird als Hohlmaterial geformt. Mindestens eine Seitenkante Wa des Blechelements W0, das später durch Biegen zusammenzufügen ist, wird gegenüber dem Schneider 51 gehalten und durch Bewegen entlang der Führungsschiene 48 angefast, während der Schneider 51 durch den Motor 49 angetrieben wird. Beim Zusammenfügen der Werkstoffbleche W1, W2, W3, wie in 12 dargestellt, wird, um die Bewegung der Flachblechhaltevorrichtung 24 in Bezug auf die rollenförmige Elektrode 21 nicht zu behindern, die Biegeblechhaltevorrichtung 26 zur Seite der später beschriebenen Formbiegevorrichtung 25 bewegt, aber zu diesem Zeitpunkt wird, um eine Interferenz der Rolle 28 der Formbiegevorrichtung 25 mit der stabförmigen Elektrode 23 der Biegeblechhaltevorrichtung 26 zu diesem Zeitpunkt zu vermeiden, die Rolle 28 der Formbiegevorrichtung 25 in dieser Ausführung gelöst.
  • Als Nächstes wird eine Ausführung der Formbiegevorrichtung 25 in der Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung hauptsächlich unter Verweis auf 20 beschrieben. Die Formbiegevorrichtung 25 umfasst eine Rolle 28, die im inneren Bereich des zu biegenden Blechelements W0 vorgesehen ist, ein Paar Hilfsrollen 52, 52, die in einem vorherbestimmten Intervall von der Rolle 28 vorgesehen sind, eine Führungsplatte 53 zum Führen und Halten des Blechelements W0, das zwischen der Rolle 28 und Hilfsrollen 52 gebogen worden ist, einen Übertragungsmechanismus 55 zum Übertragen der Antriebskraft eines Motors 54 auf die Rolle 28, und eine Öffnungspositionserkennungsvorrichtung 56 zum Positionieren der Seiten kanten, die zusammenzufügen sind, durch Erkennen der Öffnungsposition zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenkanten Wa, Wa des gebogenen Blechelements W0.
  • Die Rolle 28 ist so vorgesehen, dass sie sich in der axialen Richtung des zu formenden Hohlmaterials W erstreckt, und das Ende an der gegenüberliegenden Seite der Biegeblechhaltevorrichtung 26 ist abnehmbar auf einer drehenden Welle (nicht abgebildet) eines Stützträgers 57 gelagert, der auf der Basis 33 vorgesehen ist. Das freie Ende der Rolle 28 ist mit einem Lager 58 versehen, das abnehmbar am Freiende-Haltemechanismus 29 (später beschrieben) befestigt und angebracht ist.
  • Beide Enden der Hilfsrollen 52, 52 sind drehbar gelagert, so dass das Intervall in Bezug auf die Rolle 28 und/oder untereinander abhängig von der Größe des Durchmessers des herzustellenden Hohlmaterials W durch Betätigen eines Hebels 59 (siehe 12 bis 15) eingestellt werden kann. Die Hilfsrollen 52 sind anhebbar durch Zylinder oder dergleichen, nicht abgebildet, gelagert, so dass sie von der Rolle 28 entfernt sind, wenn das gerollte und gebogene Blechelement W0 in die Biegeblechhaltevorrichtung 26 durch Anheben eines Positionierungselements 60 der Öffnungspositionserkennungsvorrichtung 56, nachstehend beschrieben, übertragen wird.
  • Die Führungsplatte 53 ist in der Umfangsrichtung abhängig vom Durchmesser des herzustellenden Hohlmaterials W gebogen und eines ihrer Enden wird durch den Stützträger 57 gehalten.
  • Der Übertragungsmechanismus 55 in dieser Ausführung besteht aus dem Montieren von Riemenscheiben 61, 62 auf einer Drehwelle, welche die Rolle 28 hält, und einer Drehwelle des Motors 54, und dem Ansetzen eines Antriebsriemens 63 zwischen den beiden Riemenscheiben 61, 62.
  • Die Öffnungspositionserkennungsvorrichtung 56 ist mit einem Sensor 64 einschließlich eines Annäherungsschalters versehen, der zwischen den Hilfsrollen 52, 52 vorgesehen ist, und einem Positionierungselement 60, das, wie in den Abbildungen 20(a) bis 20(c) dargestellt, anhebbar vorgesehen ist. Der Sensor 64 erkennt, wie in 20(b) dargestellt, wenn die Seitenkanten Wa, Wa des Blechelements W0, die fertig gerollt und gebogen werden, während sie zwischen der Rolle 28 und den Hilfsrollen 52 positioniert sind, zwischen den Hilfsrollen 52, 52 positioniert werden und gibt ein Signal zum Stoppen des Motors 54 aus, der die Drehantriebsquelle der Rolle 28 ist. Dann werden, wie in 20(c) dargestellt, die Hilfsrollen 52, 52 abgesenkt, und wenn das Positionierungselement 60 angehoben wird, um zwischen den gegenüberliegenden Seitenkanten Wa, Wa des gerollten und gebogenen Blechelements W0 eingefügt zu werden, werden die gegenüberliegenden Seitenkanten Wa, Wa des gerollten und gebogenen Blechelements W0 durch die Biegeblechhaltevorrichtung 26 so positioniert, dass sie durch Rollennahtschweißen zusammengefügt werden.
  • Wie durch die Doppelpunkt-Strich-Linie in 20(a) bezeichnet, kann allerdings – neben der einen zum Anfasen des Werkstoffblechs W2 vorgesehenen – eine weitere Anfasvorrichtung 30 in der Formbiegevorrichtung 25 zum Anfasen mindestens einer. der gegenüberliegenden Seitenkanten Wa, Wa durch Rollen und Biegen des zusammengefügten Blechelements W0 aus den Werkstoffblechen W1, W2, W3 vorgesehen sein.
  • Als Nächstes wird eine Ausführung der Biegeblechhaltevorrichtung 26 in der Vorrichtung zum Formen des erfindungsgemäßen Hohlmaterials hauptsächlich unter Verweis auf 21 bis 24 beschrieben. Die Biegeblechhaltevorrichtung 26 besteht aus einem Biegeblech-Klemmbereich 65, einem Elektrodenhaltebereich 66 zum Halten einer stabförmigen Elektrode 23 mit einer bestimmten Krümmung an der Seite, die Kontakt zu der Seitenkante Wa hat, die mit dem gerollten und gebogenen Blechelement W0 zusammenzufügen ist, und einem Eingriffsbereich 67 zum Eingreifen, um den Biegeblech-Klemmbereich 65 und den Elektrodenhaltebereich 66 abzuschneiden (siehe 15).
  • Der Eingriffsbereich 67 zum Eingreifen, um den Biegeblech-Klemmbereich 65 und den Elektrodenhaltebereich 66 abzuschneiden, umfasst, im Falle der Ausführung, die in 21 dargestellt ist, ein Stellglied 68 mit einem Zylinder zum Ausfahren und Einfahren eines Arbeitskolbens 68a in der vertikalen Richtung in den Biegeblech-Klemmbereich 65, ein Aufnahmeelement 69 mit einem Eingriffsloch 69a, in das der Arbeitskolben 68a des Stellglieds 68, das im Elektrodenhaltebereich 66 vorgesehen ist, eingreift, und eine Erkennungsvorrichtung 70, die einen Grenzlagenschalter oder dergleichen umfasst, um zu erkennen, ob der Arbeitskolben 68a des Stellglieds 68 Eingriff im Eingriffsloch 69a des Aufnahmeelements 69 hat oder nicht.
  • Der Biegeblech-Klemmbereich 65 umfasst ein Paar Klemmelemente 71, 71 zum Greifen des gerollten und gebogenen Blechelements W0, ein Stellglied 72 wie beispielsweise einen Zylinder als Antrieb zum Öffnen oder Schließen der Klemmelemente 71, und eine Führung 73 zum Führen des Öffnungs- und Schließvorgangs der Klemmelemente 71, und ein Rahmen 74 davon ist abnehmbar mit dem Träger 36 der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 versehen. Auf der anderen Seite hält der Elektrodenhaltebereich 66 ein Ende der gegenüberliegenden Seite der Formbiegevorrichtung 25 der stabförmigen Elektrode 23, die so vorgesehen ist, dass sie sich in der axialen Richtung des Hohlmaterials W erstreckt. Der Biegeblech-Klemmbereich 65 umfasst die Rolle 28 der Formbiegevorrichtung 25 und den Freiende-Haltemechanismus 29 zum Halten durch abnehmbaren Eingriff in das freie Ende der stabförmigen Elektrode 23 des Elektrodenhaltebereichs 66, und eines der Klemmelemente 71 ist mit der Verbindungsseiten-Überlappungsvorrichtung 31 zum Überlagern der einander gegenüberliegenden axialen Seiten (Seitenkanten Wa) des gerollten und gebogenen Blechelements W0 versehen, um dieses durch Rollennahtschweißen zusammenzufügen. Am Seitenende der Formbiegevorrichtung 25 der beiden Klemmelemente 71, 71 kann eine Führung 75 (siehe 15) einer Einsetzvorrichtung 32, die später beschrieben wird, abnehmbar vorgesehen sein.
  • Wie in 22 und 23 dargestellt, ist das Klemmelement 71 abhängig von dem Durchmesser des herzustellenden Hohlmaterials W in zwei Hälften geteilt und an eine Kolbenstange 72a des Zylinders 72 angeschlossen. Die Haltefläche 71a des Klemmelements 71 bildet einen Teil eines Kreises, wenn die Kolbenstange 72a des Zylinders 72 in einer vorderen Grenzposition ist, um das Blechelement W0 zu halten. Wie in 22 dargestellt, bildet das Klemmelement 71 einen Spalt, um nicht mit der rollenförmigen Elektrode 21 während des Haltens des Blechelements W0 zu interferieren. Wie in 24 dargestellt, hat der Zylinder 72 seine Kolbenstange 72a im Wesentlicher. in der axialen Richtung in der Mitte des Klemmelements 71 angeschlossen, und die Führung 73 ist in der Nähe beider Enden in der axialen Richtung jedes Klemmelements 71 angeschlossen. Darüber hinaus hat, wie in 21 dargestellt, die Biegeblechhaltevorrichtung 26 einen Anhebemechanismus 76, um das Blechelement W0, das von der Formbiegevorrichtung 25 übertragen wurde, im korrekten Kontakt mit der stabförmigen Elektrode 23 zu halten, die durch den Elektrodenhaltebereich 66 gehalten wird. Dieser Anhebemechanismus 76 besteht aus einer Rolle 77, die oben auf dem Elektrodenhaltebereich 66 vorgesehen ist, und einem Rollenaufnahmeelement 78, das unterhalb des Rahmens 74 des Biegewerkstoffklemmbereichs 65 im Fall der in 21 dargestellten Ausführung vorgesehen ist. Wie nachstehend im Einzelnen beschrieben, trennt sich der Biegewerkstoffklemmbereich 65 vom Elektrodenhaltebereich 66, und empfängt das Blechelement W0 von der Formbiegevorrichtung 25, und, sobald er sich wieder im Eingriff mit dem Elektrodenhaltebereich 66 befindet, reitet das Rollenaufnahmeelement 78 auf der Rolle 77, so dass die Verbindungsseite (Seitenkante Wa) des gehaltenen Blechelements W0 näher an die stabförmige Elektrode 23 des Elektrodenhaltebereichs 66 herangebracht wird.
  • Der Freiende-Haltemechanismus 29 umfasst, wie in 21 dargestellt, eine Drehwelle 79, die um die Welle dreht, indem sie sich in der axialen Richtung des herzustellenden Hohlmaterials W bewegt, ein Stellglied 80 mit einem Zylinder als Antrieb in der axialen Richtung, der mit einem Ende der Drehwelle 79 zusammengefügt ist, und einen Arm 82, der so gekoppelt ist, dass er nicht relativ rotiert, durch eine Passfeder 82, die am anderen Ende der Drehwelle 79 vorgesehen ist. Ein Ende eines Kupplungselements 83 ist an das führende Ende einer Kolbenstange 80a eines Zylinders 80 angeschlossen, und ein Ende der Drehwelle 79 ist so angeschlossen, dass es relativ zum anderen Ende des Kupplungselements 83 drehbar ist. Oben auf dem Rahmen 74 des Biegewerkstoffklemmbereichs 65 ist ein zylindrischer Bereich 74a zur verschiebbaren Aufnahme der Drehwelle 79 geformt. In dieser Ausführung ist eine Nut 79a auf dem äußeren Umfang der Mitte der Drehwelle 79 geformt. Die Nut 79a ist spiralförmig geformt, so dass sie sich um 90 Grad in der Umfangsrichtung in einem Bereich einer vorherbestimmte Länge in der axialen Richtung dreht, und die Seite der Formbiegevorrichtung 25 (die linke Seite in 21) dieses spiralförmigen Bereichs ist in einer geraden Linie parallel zur axialen Richtung geformt. Im zylindrischen Bereich 74a ist ein Stift 84 vorgesehen, der in die Nut 79a eingreifen soll. Auf der Seite der Formbiegevorrichtung ist am führenden Ende des Arms 82 ein Befestigungsbereich 82a zum Halten des Lagers 58 geformt, das am freien Ende der Rolle 28 vorgesehen ist, und auf der Seite des Elektrodenhaltebereichs 66 ist ein Eingriffselement 82b zum Eingreifen in ein Eingriffsloch 23a vorgesehen, das in der führenden Endfläche des freien Endes der Elektrode 23 geformt ist, deren eines Ende durch den Elektrodenhaltebereich 66 gehalten wird. Auf der Seite des gegenüberliegenden Endes des Eingriffselements 82b des Arms 82 ist ein Eingriffselement 82c mit einem rechteckigen Querschnitt vorgesehen, und über der Seite der Formbiegevorrichtung 25 über dem zylindrischen Bereich 74a ist ein Positionierungsloch 74c geformt, das dem Eingriffselement 82c entspricht.
  • In dieser Ausführung kehrt, wie in 21 dargestellt, durch Antreiben der Kolbenstange 80a des Zylinders 80 zum Ausfahren, wenn die Drehwelle 79 im zylindrischen Bereich 74a nach rechts in 21 durch ein Kupplungselement 83 bewegt wird, die Drehwelle 79 durch Rotieren um 90 Grad um die Welle zurück, und das führende Ende des Arms 82 fällt und rotiert um die Drehwelle 79, und das Eingriffselement 82c greift in das Positionierungsloch 74c nahe am Rahmen 74 ein, und der Arm 82 wird in der Stützposition positioniert.
  • Beim Rollen und Biegen des Blechelements W0 wird, wie in 13 dargestellt, die Biegeblechhaltevorrichtung 26 näher an die Formbiegevorrichtung 25 durch Antreiben der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 gebracht und, wie teilweise in 21 dargestellt, das Lager 58 der Rolle 28 ist durch den Befestigungsbereich 82a des Arms 82 befestigt, der in der Stützposition positioniert ist, so dass das freie Ende der Rolle 28 gehalten wird.
  • Wenn die Seitenkante des gerollten und gebogenen Blechelements W0 dem Rollennahtschweißen unterzogen wird, wird der Arbeitskolben 68a des Zylinders 68 des Eingriffsbereichs 67 vom Eingriffsloch 69a gelöst und kann vom Elektrodenhaltebereich 66 getrennt werden, und nur der Biegeblech-Klemmbereich 65 wird nahe an die Formbiegevorrichtung 25 durch Antreiben der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 bewegt, und das Blechelement W0 wird in einem gerollten, gebogenen und positionierten Zustand aufgenommen und der Biegeblech-Klemmbereich 65 wird wieder näher an den Elektrodenhaltebereich 66 durch Antreiben der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 gebracht, um in den Eingriffsbereich 67 einzugreifen, und der Arm 82 wird in der Stützposition positioniert, so dass das Eingriffselement 82a in das Eingriffsloch 23a der Elektrode 23 eingreift, wie in 21 dargestellt, wodurch das freie Ende der Elektrode 23 gehalten wird.
  • Auf der anderen Seite wird, wie in 12 oder 15 dargestellt, wenn nicht die Rolle 28 und das freie Ende der Elektrode 23 gehalten werden, wie mit der Strichpunktlinie in 21 dargestellt, die Kolbenstange 80a des Zylinders 80 zurückgetrieben, und die Drehwelle 79 im zylindrischen Bereich 74a nach links in 21 durch das Kupplungselement 83 bewegt. Im Ergebnis wird der Arm 82 vom Rahmen 74 entfernt und das Eingriffselement 82c wird aus dem Positionierungsloch 74c herausgezogen, und die Drehwelle 79 dreht um 90 Grad um ihre Welle, so dass das führende Ende des Arms 82 in die zurückgezogene Position springt.
  • Die Verbindungsseiten-Überlappungsvorrichtung 31 in der Ausführung, die in 23 und 24 dargestellt ist, umfasst eine Vielzahl von radialen Löchern 71b, die nahe der zusammenzufügenden Seitenkante Wa des Blechelements W0 positioniert sind, das in gerolltem, gebogenem und positioniertem Zustand durch eines der Klemmelemente 71 gehalten wird, axiale Löcher 71c, die den radialen Löchern 71b entsprechen, Druckelemente 85, die in die radialen Löcher 71b eingreifen und verschiebbar gehalten werden, sowie eine Nockenwelle 86 mit einem Maximaldurchmesserbereich 86a zum Herausschieben des Druckelements 85 aus der Haltefläche 71a des Klemmelements 71 durch Bewegen in der axialen Richtung und Eingreifen in das axiale Loch 71c und einem Minimaldurchmesserbereich 86b zum Zurückbewegen, und einem Stellglied 87, das einen Zylinder oder dergleichen zum Antreiben der Nockenwelle 86 in der axialen Richtung umfasst. In der Ausführung, die in 23 und 24 dargestellt ist, ist das Druckelement 85 ist sphärisch geformt, und in 23 ist eine Vielzahl von sphärischen Druckelementen 85 in den axialen Löchern 71b vorgesehen, aber die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt, und diese Elemente können so geformt sein, dass sie richtig in die Haltefläche 71a durch Gleiten in den axialen Löchern 71b herein- und herausgeschoben werden können.
  • In der Verbindungsseiten-Überlappungsvorrichtung 31 mit einer derartigen Konfiguration ragen in der Ausführung, die in 24 dargestellt ist, wenn das gerollte und gebogene Blechelement W0 gehalten wird, durch Antreiben des Arbeitskolbens 87a des Stellglieds 87 zum Zurückziehen, das Druckelement 85 aus der Haltefläche 71a eines Klemmelements 71 um den Maximaldurchmesserbereich 86a der Nockenwelle 86 heraus, und eine Seitenkante (Verbindungsseite) Wa des gerollten und gebogenen Blechelements W0 wird in der radialen Richtung nach innen von der anderen Seitenkante Wa (a) weg gedrückt, wodurch eine Kollision der Endflächen der beiden Seitenkanten Wa, Wa vermieden wird. Beim Abschließen des Haltens des gerollten und gebogenen Blechelements W0 durch Antreiben des Arbeitskolbens 87a des Stellglieds 87 zum Ausfahren kehrt das Druckelement 85 in den Minimaldurchmesserbereich 86b der Nockenwelle 86 zurück und zieht sich aus der Haltefläche 71a eines Klemmelements 71 (b) zurück. Im Ergebnis federt das gerollte und gebogene Blechelement W0 zurück, so dass eine Seitenkante Wa in der radialen Richtung im Inneren der anderen Seitenkante Wa positioniert sein und diesem mit einer bestimmten Breite überlagert sein kann.
  • Als Nächstes wird unter Verwendung der Formbiegevorrichtung 25 und der Biegeblechhaltevorrichtung 26 mit einer derartigen Konfiguration der Betrieb zum Formen des Hohlmaterials W aus dem Blechelement W0 erklärt.
  • Beim Formen des Hohlmaterials W aus dem Blechelement W0 wird zuerst, wie in 13 dargestellt, durch Antreiben des Motors 38 der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 die Flachblechhaltevorrichtung 24, die an den Träger 36 angeschlossen ist, nach rechts in der Zeichnung entlang der Führungsschiene 35 bewegt, und der Träger 36 mit der Kugelumlaufspindelmutter 37, die in die Kugelumlaufspindelwelle 34 eingreift, wird vom Rahmen 40 der Flachblechhaltevorrichtung 24 gelöst und an dem Rahmen 74 des Biegeblechhaltevorrichtung 26 befestigt. Ein Ende der Rolle 28 wird an einer Drehwelle, nicht abgebildet, der Formbieaevorrichtung 25 angebracht. Durch Ausfahren und Antreiben der Kolbenstange 80a des Zylinders 80 des Freiende-Haltemechanismus 29 wird der Arm 82, der an die Drehwelle 79 angeschlossen ist, in die Stützposition rotiert. Durch Antreiben des Motors 38 der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 wird die Biegeblechhaltevorrichtung 26 näher an die Formbiegevorrichtung 25 bewegt und das Lager 58, das am freien Ende der Rolle 28 vorgesehen ist, wird im Befestigungsbereich 82a am führenden Ende des Arms 82 befestigt und gehalten. Zu diesem Zeitpunkt kann, wie in 15 dargestellt, der Biegeblech-Klemmbereich 65 der Biegeblechhaltevorrichtung 26 vom Elektrodenhaltebereich 66 getrennt werden, und nur die Biegeblech-Klemme 65 der Biegeblechhaltevorrichtung 26 kann näher an die Formbiegevorrichtung 25 bewegt werden. Durch Betätigen des Hebels 59 wird die Position der Hilfsrollen 52 abhängig vom Durchmesser des zu formenden Hohlmaterials W oder der Blechdicke des Blechelements W0 eingestellt.
  • In diesem Zustand wird durch Rotieren und Antreiben der Rolle 28 durch den Motor 54 über den Übertragungsmechanismus 55, wie in 20(a) dargestellt, das Blechelement W0 zwischen die Rolle 28 und die Hilfsrollen 52 gebracht. Wie in 20(b) dargestellt, wird das Blechelement W0 mit einer bestimmten Krümmung zwischen der Rolle 28 und den Hilfsrollen 52 gerollt und gebogen, und die Kante des in Transportrichtung führenden Endes (Seitenkante) Wa wird durch die Führungsplatte 53 geführt und erneut zwischen die Rolle 28 und die Hilfsrollen 52 gebracht, während das in Transportrichtung hintere Ende Wa den Sensor 64 der Öffnungspositionserkennungsvorrichtung 56 passiert. Wenn das Passieren des in Transportrichtung hinteren Endes Wa des Blechelements W0 erkannt wird, wird der Motor 54 als die Drehantriebsquelle der Rolle 28 durch ein Stoppsignal, das vom Sensor 64 ausgegeben wird, angehalten. Anschließend wird, wie in 20(c) dargestellt, wenn die Hilfsrollen 52 abgesenkt werden, das Positionierungselement 60 angehoben und zwischen die gegenüberliegenden Seitenkanten Wa des gerollten und gebogenen Blechelements W0 eingeführt und das in Transportrichtung führende und hintere Ende des gerollten und gebogenen Blechelements W0, das heißt die Seitenkanten Wa in der axialen Richtung, die zusammenzufügen sind, werden positioniert.
  • Durch Antreiben des Motors 38 der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 wird die Biegeblechhaltevorrichtung 26 von der Formbiegevorrichtung 25 entfernt, und das Lager 58, das am freien Ende der Rolle 28 vorgesehen ist, wird vom Führungsende-Befestigungsbereich 82a des Arms 82 gelöst und durch die Rückkehrbewegung des Zylinders 80 wird die Drehwelle 79 zurück bewegt, so dass der Arm 82 um 90 Grad rotieren kann, um sich in die Rückkehrposition zu bewegen. Der Arbeitskolben 68a wird aus dem Eingriffsloch 69a durch das Stellglied 68 des Eingriffsbereichs 67 gelöst, und der Biegeblech-Klemmbereich 65 der Biegeblechhaltevorrichtung 26 und der Elektrodenhaltebereich 66 werden getrennt, und nur der Biegeblech-Klemmbereich 65 der Biegeblechhaltevorrichtung 26 wird näher an die Formbiegevorrichtung 25 bewegt. Das Lösen des Arbeitskolbens 68a aus dem Eingriffsloch 69a wird durch die Erkennungsvorrichtung 70 erkannt. Anschließend wird, während beide Klemmelemente 71 offen gehalten werden, der Motor 38 der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 angetrieben, und nur der Biegeblech-Klemmbereich 65 der Biegeblechhaltevorrichtung 26 wird näher an die Position bewegt, an der sich die Klemmelemente 71 am gerollten und gebogenen Blechelement W0 der Formbiegevorrichtung 25 befinden. Da er vom Biegeblech-Klemmbereich 65 getrennt ist, bewegt sich der Elektrodenhaltebereich 66 nicht näher an die Formbiegevorrichtung 25, so dass Interferenzen der Rolle 28 mit der stabförmigen Elektrode 23 vermieden werden können.
  • Die Klemmelemente 71 werden so angetrieben, dass sie geschlossen werden, indem der Zylinder 72 angetrieben wird. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie vorstehend erwähnt, durch Antreiben zum Zurückziehen des Arbeitskolbens 87a des Stellglieds 87 der Verbindungsseiten-Überlappungsvorrichtung 31 und Vorschieben des Druckelements 85 aus der Haltefläche 71a eines Klemmelements 71 eine der Seitenkanten (Verbindungsseiten) Wa des Blechelements W0, das gerollt und gebogen und durch das Positionierungselement 60 positioniert ist, sicher an die Innenseite in der radialen Richtung der anderen Seitenkante Wa angedrückt, so dass eine Kollision der Enden der beiden Seitenkanten Wa vermieden werden kann. Nach dem Abschluss des Haltens des gerollten und gebogenen Blechelements W0 wird durch Antreiben zum Ausfahren des Arbeitskolbens 87a des Stellglieds 87, wenn die Druckelemente 85 aus den Halteflächen 71a der Klemmelemente 71 herausgezogen sind, weil die Seitenkanten Wa in der axialen Richtung durch die Klemmelemente 71 gehalten werden, nachdem sie gerollt und gebogen worden sind, und durch das Positionierungselement 60 positioniert werden, wie in 25(a) dargestellt, der Druckmittelpunkt P durch die stabförmige Elektrode 23 und die rollenförmige Elektrode 21 sicher im Wesentlichen in der Mitte der überlagerten Breite der Seitenkanten Wa des Blechelements W0 positioniert.
  • Wenn die Klemmelemente 71 das gerollte und gebogene Blechelement W0 halten, wird der Motor 38 der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 angetrieben, und der Biegeblech-Klemmbereich 65 wird von der Formbiegevorrichtung 25 getrennt und mit dem Elektrodenhaltebereich 66, wie in 21 dargestellt, kombiniert, und der Zylinder 68 des Eingriffsbereichs 67 wird angetrieben, und der Arbeitskolben 68a greift in das Eingriffsloch 69a des Eingriffselements 69 des Elektrodenhaltebereichs 66 ein. Wenn das Biegeblech-Klemmelement 71 mit dem Elektrodenhaltebereich 66 kombiniert ist, reitet das Rollenaufnahmeelement 78 des Biegeblech-Klemmbereich 65 auf der Rolle 77 des Elektrodenhaltebereichs 66, und nähert die stabförmige Elektrode 23 des Elektrodenhaltebereichs 66 so an, dass die Verbindungsenden (Seitenkanten) Wa des gehaltenen Blechelements W0 durch Rollennahtschweißen zusammengefügt werden können. Später wird durch Antreiben des Zylinders 80 des Freiende-Haltemechanismus 29 zum Ausfahren der Arm 82 in der Stützposition positioniert und das Eingriffselement 82c am führenden Ende des Arms 82 greift in das Eingriffsloch 23a ein und wird gehalten, das an der führenden Endfläche am freien Ende der stabförmigen Elektrode 23 geformt ist. Als Nächstes wird, wie in 14 dargestellt, in dem Stadium, in dem der Zylinder 39 angetrieben und die rollenförmige Elektrode 21 angehoben ist, um näher an der stabförmigen Elektrode 23 zu sein, durch Antreiben des Motors 38 der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 die Biegeblechhaltevorrichtung 26 entlang der Führungsschiene 35 bewegt und die rollenförmige Elektrode 21 rollt auf dem Blechelement W0, das in dem Zustand überlappt ist, in dem die Seitenkante Wa am Verbindungsende Kontakt mit der stabförmigen Elektrode 23 hat, so dass die Kanten kontinuierlich durch Rollennahtschweißen zusammengefügt werden, während sie gepresst und mit Energie beaufschlagt werden.
  • Zwischen der stabförmigen Elektrode 23 und der rollenförmigen Elektrode 21, die im Elektrodenhaltebereich 66 der Biegeblechhaltevorrichtung 26 vorgesehen sind, können der Elektrodendruck durch den Zylinder auf das Blechelement, die angewandte Stromstärke und die Schweißgeschwindigkeit durch das Antreiben des Motors 38 der Rollennahtschweiß-Richtungsbeweaungsvorrichtung angemessen abhängig von der Blechdicke der Seitenkanten Wa des Blechelements W0, das zusammenzufügen ist, gesteuert werden, genau wie im vorstehenden Fall des Formens des Blechelements W0 durch Zusammenfügen von Werkstoffblechen W1, W2, W3.
  • Beim Zusammenfügen durch Rollennahtschweißen werden die Seitenkanten Wa des Blechelements W0 zwischen der stabförmigen Elektrode 23 und der rollenförmigen Elektrode 21 gepresst und bewegt, um in der jeweiligen Öffnungsrichtung zu entkommen. Allerdings ist das Entkommen der Seitenkanten Wa durch die Halteflächen 71a begrenzt, die einen Kreis der beiden Klemmelemente 71 bilden, da sie an die Halteflächen 71a gepresst werden, wodurch die Rundheit des zu formenden Hohlmaterials W verbessert wird. Darüber hinaus können, weil die zuvor angefasten Seitenkanten durch Rollennahtschweißen zusammengefügt werden, wie in 25(b) dargestellt, die Endflächen der Seitenkanten nicht zur inneren oder äußeren Seite des Hohlmaterials W hervorstehen, und da der geschmolzene Bereich M breit beformt ist, damit er geneigt ist, werden die Seitenkanten Wa des Blechelements W0 fest gegenseitig zusammengefügt und das Hohlmaterial W wird erhalten.
  • Als Nächstes wird die Einsetzvorrichtung 32 zum Einsetzen eines Einsatzes in das Hohlmaterial W, das durch die Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung geformt ist, unter Verweis auf 15 beschrieben. In dieser Ausführung ist der Einsatz zum Einsetzen in das Hohlmaterial W ein Katalysatorträger 2, der mit einer Matte 20 umwickelt ist. Dabei ist zu beachten, dass allerdings die Einsetzvorrichtung 32 in 12 bis 14 weggelassen wurde.
  • Die Einsetzvorrichtung 32 umfasst eine Führung 75 als Halterung zum Führen des Katalysatorträgers 2, die ein Einsatz ist, der abnehmbar an den Endflächen der Klemmelemente 71 anzubringen ist, in das Hohlmaterial W, ein Druckelement 88, das so vorgesehen ist, dass es in der Basis 33 vorgeschoben und in der Basis 33 zurückgezogen wird und eine Axialrichtungsbewegungsvorrichtung (die später beschrieben wird) zum Bewegen der Klemmelemente 71 mit der befestigten Führung 75 und dem Druckelement 88 relativ in der axialen Richtung.
  • In der Ausführung, die in 15 dargestellt ist, ist die Führung 75 wie ein Arm geformt (in 15 ist nur eine Seite dargestellt), der an den Seitenenden der beiden Klemmelemente 71 gegenüber dem Druckelement 88 vorgesehen ist, und das Intervall dazwischen ist so eingestellt, dass der Katalysatorträger 2, umwickelt mit der Matte 20, getragen wird und eine Interferenz mit dem Druckelement 88 vermieden wird. Die Führung 75 hat eine geneigte Kegelführung 75', um die Matte 20, die um den Katalysatorträger 2 gewickelt ist, in das Hohlmaterial W einzusetzen, die größer als der Durchmesser des geformten Hohlmaterials W ist.
  • Das Druckelement 88 ist in Form eines L geformt, und sein vertikaler Bereich ist an ein Hebeantriebsstellglied 89 angeschlossen, das einen Zylinder oder dergleichen umfasst. Das Hebeantriebsstellglied 89 senkt das Druckelement 88 unter die Führungsschiene 35 der Basis 33 ab, so dass es nicht mit der Biegeblechhaltevorrichtung 26 oder der Flachblechhaltevorrichtung 24 interferiert, die auf der Basis 33 durch die Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung bewegt werden, und hebt es zum Vorwärtsbewegen auf die Basis 33 an, so dass es koaxial mit dem Katalysatorträger 2 positioniert ist, der durch die Führung 75 gestützt wird, wenn der Katalysatorträger 2 in das geformte Hohlmaterial W eingesetzt wird.
  • Die Axialrichtungsbewegungsvorrichtung bewegt in dieser Ausführung den Katalysatorträger 2, der durch die Führung 75 gestützt wird, und das Hohlmaterial W, das durch die Klemmelemente 71 gehalten wird, in der axialen Richtung in Bezug auf das Druckelement 88, das auf der Basis 33 angehoben ist, und, wie vorstehend erwähnt, die Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27, die so konfiguriert ist, dass sie die Biegeblechhaltevorrichtung 26 in der axialen Richtung bewegt, dient als Axialrichtungsbewegungsvorrichtung.
  • In der dergestalt konfigurierten Einsetzvorrichtung 32 wird beim Einsetzen des Katalysatorträgers 2 in das geformte Hohlmaterial W durch Freimachen des Eingriffsbereichs 67 der Biegeblechhaltevorrichtung 26, so dass der Biegeblech-Klemmbereich 65 vom Elektrodenhaltebereich 66 getrennt werden kann, der Motor 38 der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 angetrieben und der Biegeblech-Klemmbereich 65 wird nach rechts in 15 entlang der Führungsschiene 35 bewegt. Die Führung 75 wird an der Endfläche der Biegeblechhaltevorrichtung 26 gegenüber dem Druckelement 88 des Klemmelements 71 angebracht und das Druckelement 88 wird nach vorne auf der Basis 33 durch das Hebeantriebsstellglied 89 bewegt. Der Katalysatorträger 2, um den ein vorherbestimmtes Volumen von Matte 20 gewickelt ist, wird auf die Führung 75 gesetzt und der Motor 38 der Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung 27 wird angetrieben und die Biegeblechhaltevorrichtung 26 wird nach links in 15 bewegt, damit sie näher am Druckelement 88 ist, entlang der Führungsschiene 35. Wenn das Druckelement 88 den Katalysatorträger 2 auf die Führung 75 drückt, wird die Matte, die den Katalysatorträger 2 umhüllt, durch die Kegelführung 75' der Führung 75 komprimiert, die größer als der Durchmesser des geformten Hohlmaterials W ist, und wird sicher in das Hohlmaterial W zusammen mit dem Katalysatorträger 2 eingesetzt. Das Hohlmaterial W, das jetzt den Katalysatorträger 2 mit darum gewickelter Matte 20 enthält, wird an beiden Enden durch einen schnellen Rotationsvorgang gezogen und geformt, und ein Katalysatorbehälter 1, der zusammenhängend den Konus 1c und die Verbindung 1b in einer Form formt, die zum Positionieren eines Katalysatorträgers 2 geeignet ist, wird zusammengestellt, und damit wird ein Katalysator fertiggestellt.
  • In der Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung kann die rollenförmige Elektrode 21 gemeinschaftlich zum Formen eines Blechelements W, das in Dicke oder Werkstoff teilweise unterschiedlich ist, durch Zusammenfügen von Werkstoffblechen W1, W2, W3, die in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, und Zusammenfügen der einander überlagerten Seitenkanten Wa des gerollten und gebogenen Blechelements W0 verwendet werden, und die stabförmigen Elektroden 22, 23 werden zusammen mit den Werkstoffblechen W1, W2, W3 oder den Seitenkanten Wa des Blechelements W0 in Bezug auf die rollenförmige Elektrode 21 bewegt, und aus diesem Grund ist der Apparat in seiner Größe reduziert und in seinen Kosten verringert. Zusätzlich kann, weil die stabförmige Elektrode 23 zum Zusammenfügen von einander überlagerten Seitenkanten Wa des gerollten und gebogenen Blechelements W0 verwendet wird, selbst beim Herstellen eines Hohlmaterials W mit einem kleinen Durchmesser, das gewünschte Hohlmaterial W leicht und zuverlässig zusammenhängend hergestellt werden. Darüber hinaus kann, weil die Seitenkanten (Verbindungsseiten) Wa des gerollten und gebogenen Blechelements W0 durch Rollennahtschweißen in einem Zustand zusammengefügt werden, in dem sie durch die Halteflächen 71a gehalten werden, die einen Kreis von Klemmelementen 71 bilden, ein Hohlmaterial W mit einer hohen Rundheit hergestellt werden. Ein angefastes Werkstoffblech W2 oder ein Blechelement W0 wird durch Rollennahtschweißen zusammengefügt, und die Verbindung in der Umfangsrichtung (Verbindungen von Werkstoffblechen W1, W2, W3) ist in der axialen Richtung glatt, und eine Verbindung in der axialen Richtung (Verbindung der Seitenkanten Wa des gerollten und gebogenen Blechelements W0) ist in der Umfangsrichtung glatt, und aus diesem Grund wird kein Einfluss ausgeübt, wenn die Formrollen während des schnellen Rotationsvorgangs gepresst werden, ist das Erscheinungsbild exzellent, ist die Verbindungsstärke hoch, und, bei der Verwendung im Katalysatorbehälter 1, wird kein Spalt zwischen dem inneren Umfang und der Matte 20 erzeugt, die um den Katalysatorträger 2 gewickelt ist, der in das Innere eingesetzt ist, wodurch kein Abgas entweichen kann, und sind die Bleche nach dem schnellen Rotieren in einer festgelegten Dicke geformt.
  • Die Vorrichtung zum Formen eines Hohlmaterials entsprechend der Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungen beschränkt und kann beispielsweise beim Formen eines Hohlmaterials Wa' wie in 5 dargestellt verwendet werden.
  • Zusammenfassend werden entsprechend der Erfindung einzelne Blechelemente mit unterschiedlichen Blechdicken oder Werkstoffen gegenseitig durch Rollennahtschweißen zusammengefügt, um ein Hohlmaterial zu formen, und die Steifigkeit wird durch einzelne Teile gesteuert. Durch schnelles Rotieren des Hohlmaterials werden eine Verbindung und ein Konus in einer optimalen Form geformt und ein Hohlkörper hergestellt. Dadurch wird der Hohlkörper erhalten, der glatte Verbindungen und eine hohe Schweißstärke trotz eines dünnen Blechwerkstoffs aufweist. Wenn dieser Hohlkörper in einem Katalysatorbehälter verwendet wird, ist die Abdichtungsleistung hervorragend, ohne durch eine Erhöhung der Lärmabstrahlung oder eine Erhöhung des Gewichts begleitet zu werden.
  • Während die Erfindung unter Verweis auf bevorzugte Ausführungen von dieser beschrieben worden ist, ist klarzustellen, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungen oder Konstruktionen beschränkt ist. Die Erfindung ist im Gegenteil so gedacht, dass verschiedene Veränderungen und äquivalente Anordnungen abgedeckt werden. Darüber hinaus sind, obwohl die verschiedenen Elemente der bevorzugten Ausführungen in unterschiedlichen Kombinationen und Konfigurationen dargestellt sind, die exemplarisch sind, andere Kombinationen und Konfigurationen, auch weitere, weniger oder ein einzelnes Element im Umfang der angehängten Ansprüche enthalten.

Claims (15)

  1. Ein Katalysatorbehälter (1) mit einer Querschnittsform, die durch einen schnellen Rotationsvorgang verändert wird, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er einen Hohlkörper (W, W') umfasst, der aus einem Blechelement (W0, W0') geformt ist, welches in Blechdicke oder Werkstoff teilweise unterschiedlich ist, wobei das Blechelement (W0, W0'), welches in Blechdicke oder Werkstoff teilweise unterschiedlich ist, geformt wird, indem einzelne Werkstoffbleche (W1, W2, W3, W4, W5), die in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, durch Rollennahtschweißen zusammengefügt werden, und der Hohlkörper (W, W') durch Biegen des Blechelements (W0, W0') geformt und durch Rollennahtschweißen des Blechelements (W0, W0') in axialer Richtung zusammengefügt wird.
  2. Der Katalysatorbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechdicke eines Werkstoffblechs (W2), das in einem Zentrum (b) des Katalysatorbehälters (1) verwendet wird, dünner als die Blechdicke der Werkstoffbleche (W1, W3) ist, die an beiden Enden (a, c) des Katalysatorbehälters (1) verwendet werden.
  3. Der Katalysatorbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechdicke eines Werkstoffblechs (W5), das in einem Teil des Endes (a) des Katalysatorbehälters (1) verwendet wird, dicker als die Blechdicke des Werkstoffblechs (W2), das im Zentrum (b) verwendet wird, und eines Werkstoffblechs (W4) ist, das in einem anderen Teil des Endes (a) des Katalysatorbehälters (1) verwendet wird.
  4. Der Katalysatorbehälter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung (Wa, Wa'), die durch Rollennahtschweißen zusammengefügt ist, eine Fase aufweist.
  5. Der Katalysatorbehälter gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform des Katalysatorbehälters (1) so verändert wird, dass eine gezogene Form geformt wird, die für das Positionieren eines Einsatzes (2) geeignet ist, der in den Hohlkörper (W, W') eingesetzt werden kann.
  6. Der Katalysatorbehälter gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz, der in dem Katalysatorbehälter (1) enthalten sein soll, ein Katalysatorträger (2) mit einer Matte ist.
  7. Ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorbehälters (1), welches die Schritte Biegen eines Blechelements (W0, W0'), welches in Blechdicke oder Werkstoff teilweise unterschiedlich ist, um einen Hohlkörper (W, W1) zu formen, wobei das Blechelement (W0, W0'), welches in Blechdicke oder Werkstoff teilweise unterschiedlich ist, durch Zusammenfügen von Werkstoffblechen (W1, W2, W3, W4, W5), die in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, durch Rollennahtschweißen geformt wird, und der Hohlkörper (W, W') durch Biegen des Blechelements (W0, W0') geformt und durch Rollennahtschweißen der gegenüberliegenden Seiten davon zusammengefügt wird und Verändern der Querschnittsform des Hohlkörpers (W, W') durch einen schnellen Rotationsvorgang umfasst.
  8. Das Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorbehälters gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung (Wa, Wa'), die durch Rollennahtschweißen zusammengefügt wird, vorher angefast wird.
  9. Das Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorbehälters gemäß irgendeinem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (W, W') durch einen schnellen Rotationsvorgang gezogen wird und seine Querschnittsform so verändert wird, dass sie in eine Form gebracht wird, die für das Positionieren eines Einsatzes (2) geeignet ist, der in den Hohlkörper (W, W') eingesetzt werden kann.
  10. Eine Vorrichtung zum Formen eines Hohlkörpers (W, W) für einen Katalysatorbehälter durch Auslegen einzelner Werkstoffbleche (W1, W2, W3, W4, W5), die in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich sind, zwischen Elektroden, Zusammenfügen der Werkstoffbleche (W1, W2, W3, W4, W5) untereinander durch Rollennahtschweißen, um ein Blechelement (W0, W0') zu formen, welches in Blechdicke oder Werkstoff teilweise unterschiedlich ist, Biegen des Blechelements (WO0, W0'), Auslegen einander gegenüber liegender axialer Seiten des Blechelements (W0, W0') zwischen Elektroden (21, 23) und Zusammenfügen der einander gegenüber liegenden axialen Seiten des Blechelements (W0, W0') durch Rollennahtschweißen, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: eine Flachblechhaltevorrichtung (24) zum Halten einzelner Werkstoffbleche (W1, W2, W3, W4, W5), die in Blechdicke oder Material unterschiedlich sind, so dass die Werkstoffbleche (W1, W2, W3, W4, W5) durch Rollennahtschweißen zusammengefügt werden; eine Formbiegevorrichtung (25) zum Biegen des zusammengefügten Blechelements (W0, W0'); eine Biegeblechhaltevorrichtung (26) zum Halten der einander gegenüber liegenden axialen Seiten des gebogenen Blechelements (W0, W0'), so dass das gebogene Blechelement (W0, W0') durch Rollennahtschweißen zusammengefügt werden kann; eine erste Elektrode (22), die eine Elektrode zum Rollennahtschweißen ist, die in der Flachblechhaltevorrichtung (24) vorgesehen ist; eine zweite Elektrode (23), die eine Elektrode zum Rollennahtschweißen ist, die in der Biegeblechhaltevorrichtung (26) vorgesehen ist; eine dritte Elektrode (21), die eine weitere übliche Elektrode zum Rollennahtschweißen in Zusammenarbeit mit der ersten beziehungsweise der zweiten Elektrode (22, 23) ist; und eine Rollennahtschweiß-Richtungsbewegungsvorrichtung (27) zum relativen Hin- und wieder Wegbewegen der Flachblechhaltevorrichtung (24), welche das Blechelement (W0, W0') hält, und der Biegeblechhaltevorrichtung (26) dicht an die andere Elektrode (21) in Rollennahtschweiß-Richtung.
  11. Die Vorrichtung zum Formen gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Formbiegevorrichtung (25) eine Rolle (28) umfasst, die im Inneren des Blechelements (W0, W0') positioniert ist, das zu biegen ist, sich in axialer Richtung des Hohlkörpers (W, W') erstreckt und an einem Ende davon drehbar gelagert ist, die zweite Elektrode (23) zum Rollennahtschweißen, die in der Biegeblechhaltevorrichtung (26) vorgesehen ist, in Form eines Stabs geformt ist, dessen eines Ende fest und gelagert ist, und darüber hinaus ein Freiende-Haltemechanismus (29) vorgesehen ist, der abnehmbar mit mindestens einem freien Ende der Rolle (28) der Formbiegevorrichtung (25) oder der stabförmigen zweiten Elektrode (23) der Biegeblechhaltevorrichtung (26) verbunden ist.
  12. Die Vorrichtung zum Formen gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anfasvorrichtung (30) zum Anfasen einer Verbindung (Wa, Wa'), die durch Rollennahtschweißen zusammenzufügen ist, vorgesehen ist.
  13. Die Vorrichtung zum Formen gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeblechhaltevorrichtung (26) eine Verbindungsseiten-Überlappungsvorrichtung (31) zum Überlappen einander gegenüber liegender axialer Seiten des gebogenen Blechelements (W0, W0') enthält, so dass das gebogene Blechelement (W0, W0') durch Rollennahtschweißen zusammengefügt wird.
  14. Die Vorrichtung zum Formen gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einsetzvorrichtung (32) zum Einsetzen eines Einsatzes (2) in die Innenseite des geformten Hohlkörpers (W, W') vorgesehen ist.
  15. Ein Flüssigkeitsverteilungssystem, welches ein System ist, in dessen Inneren ein Fluid verteilt wird, einschließlich eines Katalysatorbehälters (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
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