WO2020002508A1 - Vorrichtung zum herstellen eines zylindermantelförmigen oder kegelmantelförmigen, umfangsmässig geschlossenen rohrkörpers - Google Patents

Vorrichtung zum herstellen eines zylindermantelförmigen oder kegelmantelförmigen, umfangsmässig geschlossenen rohrkörpers Download PDF

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tubular body
closing
segments
receiving space
segment
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Andre EGELER
Claudia Herbers
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Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh
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    • F01N2470/06—Tubes being formed by assembly of stamped or otherwise deformed sheet-metal

Definitions

  • the invention relates to a device for producing a cylinder-shaped or cone-shaped, circumferentially closed tubular body, in particular an exhaust pipe, an exhaust silencer housing shell and / or an exhaust gas cleaning device housing shell, with a tubular body central axis, which corresponds to a cylinder axis or a cone axis, comprising a receiving space for one cylindrical jacket-shaped or conical jacket-shaped, having a circumferential gap tubular body preform, wherein the receiving space has a receiving space central axis, which is oriented substantially parallel to the tubular body central axis, and a closing mechanism for closing the circumferential gap of the tubular body preform.
  • a tubular body preform having a circumferential gap is therefore open at the circumference, i. H. not closed.
  • Sections of a cylinder jacket are also regarded as cylindrical jacket sections.
  • a cylinder is to be understood as a so-called general cylinder. Its base can therefore have any geometry, for. B. a circle, an ellipse or a polygon. Irregular base areas are also conceivable.
  • Sections of a cone shell are also considered to be cone-shaped here.
  • a cone is to be understood as a general cone with any base area.
  • cylindrical-shaped or conical-shaped, circumferentially closed tubular body also includes those tubular bodies which comprise more than one cylindrical jacket and / or more than one conical jacket.
  • a tubular body can thus be composed of several cylinder jackets and / or cone jackets.
  • the respective Cylinder axes or the respective cone axes can be oriented to each other in any way, for. B. coaxial.
  • One of these cone or cylinder axes is then regarded as the tube body center axis.
  • An exhaust gas purifier housing shell is e.g. B. a catalyst housing jacket or a particle filter housing jacket.
  • tubular bodies produced with devices of the type mentioned at the outset are often made from a sheet metal material.
  • the inside of the tubular body can be empty.
  • components are provided in the interior thereof, which are geometrically enclosed by the tubular body preform in the course of the closing thereof.
  • the component present in the interior of the tubular body can be secured in the tubular body.
  • tubular body preforms which have comparatively small dimensional tolerances.
  • these may only have small dimensional tolerances. So you must also meet narrow dimensional tolerances so that the assembly of tubular body preform and component can meet narrow dimensional tolerances.
  • a catalyst substrate or monolith can be provided in the interior of the exhaust gas cleaning device housing sheath in this context.
  • the monolith can be subject to tolerances as well as the preform of the exhaust gas cleaning device casing.
  • the object of the invention is therefore to improve a device of the type mentioned at the outset such that tubular body preforms can also be processed which only meet rough tolerances. There are also such Tolerances included that result from a component provided inside the tubular body preform.
  • a device is to be created, by means of which, despite the aforementioned tolerances, it is possible to produce a circumferentially closed tubular body quickly and reliably.
  • the locking mechanism comprises at least two mutually separate locking segments for closing the circumferential gap by abutment on the tubular body preform, which are arranged circumferentially distributed with respect to the central space axis and act radially to the central axis space, each of which An individual drive unit is assigned to the locking segments, so that the locking segments can be driven independently of one another.
  • the closing segments can be moved independently of one another and thus take into account any possible dimensional deviations of the tubular body preform or of a component provided inside it.
  • the device can be used universally and, in addition to the production of the components for exhaust systems already mentioned at the outset, can also be used for the production of circumferentially closed tubular bodies which, for. B. for fire extinguishers or compressed air bottles.
  • the device according to the invention is particularly well suited for the production of tubular bodies, in the interior of which components with tolerances are present.
  • the individual drive units enable the tubular body to be closed circumferentially and at the same time to protect the components from damage or undesired mechanical loads.
  • a catalyst substrate or monolith can be provided in a tubular body designed as a catalyst housing jacket, which despite its tolerance-related character does not experience any pressure or force peaks during the circumferential closing of the catalyst housing jacket.
  • the catalyst substrate can be mounted on a storage mat in the catalyst housing jacket.
  • the number of locking segments is basically freely selectable. In exemplary applications, three, four, five, six, eight, ten or twelve locking segments can be provided.
  • the device according to the invention is preferably designed such that the tubular body preform does not move along the central axis of the receiving space during its processing.
  • an axial stop can be provided, against which the tubular body preform bears in the direction of the central axis of the receiving space during its processing.
  • Each of the individual drive units can comprise an electric motor, in particular wherein the individual drive unit is a linear drive unit.
  • Electric motors and linear drive units have proven themselves in the prior art. They are reliable in operation and can be precisely controlled or regulated. The individual drive units and the locking segments connected to them can therefore be controlled or regulated just as precisely.
  • each of the individual drive units can comprise an industrial robot, preferably a multi-axis industrial robot.
  • Each locking segment is then coupled to an end effector of an industrial robot.
  • Industrial robots also ensure a precisely controlled or regulated movement of the associated locking segments.
  • industrial robots permit essentially free programming of the movement path of the associated end effector, so that tubular bodies of a large geometric range can be produced by means of a device equipped in this way. Such devices can therefore be used particularly universally.
  • one or more of the closing segments can be driven only in the radial direction with respect to the central receiving space axis and / or one or more of the closing segments can be driven with respect to the central receiving space axis both in the radial direction and in the circumferential direction.
  • the tubular body preforms can thus be reliably closed circumferentially. Movement in the circumferential direction can serve to convey material of the tubular body preform in the direction of the circumferential gap, so that the tendency of the tubular body preform to form folds is reduced.
  • the tubular body preform can be made in this way can be reliably applied to a component provided in the interior thereof, in particular to a catalyst substrate or a monolith.
  • the movement in the radial direction and the movement in the circumferential direction can be a combined movement, i. H. the movement of the closing segment in the radial direction depends on its circumferential movement or vice versa.
  • the movement of the closing segment can thus be matched to a geometry and / or a material and / or another parameter of the tubular body preform. A high quality of the circumferentially closed tubular bodies produced is thus guaranteed.
  • one or more of the closing segments is or are coupled to an associated eccentric drive.
  • the assigned closing segments can be moved in the radial direction and / or in the circumferential direction with respect to the center axis of the receiving space.
  • An eccentric drive is a simple and reliable solution for this. In particular, a high repeatability is achieved in series production of tubular bodies that are closed on the circumference.
  • the holding segment is also possible to provide at least one holding segment which is fixed with respect to the center of the receiving space and against which the tubular body preform can be placed.
  • the holding segment is therefore immobile. It can serve to position the tubular body preform in the receiving space.
  • it can include a stop. This allows simple and reliable circumferential closed tubular bodies to be manufactured.
  • the device can comprise a joining unit, in particular a welding unit or a soldering unit, by means of which the ends of the tubular body preform forming the circumferential gap can be connected to one another in a cohesive manner.
  • the device thus serves both to geometrically close the peripheral gap and to connect the ends forming the peripheral gap in an integral manner. This is preferably done in a single clamping of the tubular body preform. In the event that a component is provided in the interior of the tubular body preform, it can be attached there at the same time.
  • the device therefore essentially fulfills several tasks simultaneously. As a result, the device can be operated particularly economically.
  • the precision and quality of the circumferentially closed tubular body produced by the device can also be increased.
  • a welding unit is preferably a laser welding unit.
  • the welding energy can be introduced precisely into a joining zone, so that an accurate and mechanically resilient weld seam results.
  • undesirable influences of the welding process on the tubular body preform can be reduced.
  • a soldering unit is preferably a laser soldering unit.
  • the effects and advantages mentioned with regard to the laser welding unit apply analogously.
  • the joining unit is preferably arranged on a side of one of the closing segments facing away from the receiving space and can act on the tubular body preform through an opening provided in the closing segment.
  • Such an arrangement of the joining unit results in an advantageous use of installation space.
  • the device can thus be constructed in a particularly compact manner.
  • the closing segment ensures that those sections of the tubular body preform that are in the region of the joining zone are precisely positioned. This ensures good starting conditions for creating an accurate and reliable joint.
  • the result is a precisely manufactured and mechanically resilient tubular body.
  • the closing segment having the opening preferably has a closure element by means of which the opening can be optionally closed and released.
  • the closure element brings about increased precision in the positioning of those sections of the tubular body preform which are in the region of the joining zone.
  • the edges of the tubular body preform to be joined can be positioned by means of the closure element.
  • the closing segment which is provided with an opening and a closing element, corresponds to a standard closing segment when the opening is closed.
  • the closure element can be a closure slide which can be moved essentially along the central axis of the receiving space or transversely to the central axis of the receiving space with respect to the closing segment assigned to it.
  • the closing slide With reference to a tubular jacket-shaped or conical jacket-shaped tubular body arranged in the receiving space, the closing slide is moved axially, ie along a cylinder axis or a cone axis, radially or in the circumferential direction.
  • the movement of the closing slide from a position closing the opening into a position releasing the opening can thus be carried out in a space-saving manner.
  • such a slide can be easily coupled to an associated drive unit.
  • the locking slide is guided over at least one rail on the associated closing segment.
  • the rail can be designed as a groove in which a spring provided on the locking slide engages.
  • rollers or rollers which engage in such a rail can also be provided on the slide.
  • the locking slide can be moved easily and precisely on the locking segment. This makes it easy to open and close the opening.
  • a drive unit coupled to the closure element for actuating the closure element can be coupled to the joining unit in such a way that the drive unit can be actuated depending on a state of the joining unit.
  • a movement of the closure element from a position closing the opening into a position opening the opening can therefore be coordinated with a joining process. For example, only a portion of the opening that is necessary to create the joint can always be released. The sections that have not yet been joined are thus positioned further by the closure element, which increases the accuracy and mechanical stability of the joint to be created.
  • a pressure control circuit is advantageously assigned to each locking segment and the respectively assigned individual drive unit, so that each of the locking segments can be actuated in a pressure-controlled manner. In this way, undesirable pressure and / or force loads on the tubular body preform and a component possibly provided in the interior thereof are reliably avoided avoided.
  • the tubular body is a catalyst housing jacket in which a monolith is provided, this can ensure that a pressure load on the monolith remains below a predetermined limit value.
  • the individual drive units can be operated synchronized with one another.
  • the locking segments can be moved in a synchronized manner.
  • the synchronization can be of a local and / or temporal nature.
  • a pressure control already mentioned can also be provided. In this way, the tubular body preforms can be defined and reliably closed circumferentially.
  • Each of the closing segments can have a contact section, preferably a contact surface, for contacting the tubular body preform, in particular wherein a contour of the contact section essentially corresponds to an outer contour of the circumferentially closed tubular body.
  • the desired outer contour of the tubular body can thus be specified by means of the closing segments.
  • the contact section can also comprise contact elements, only the contact elements coming into direct contact with the tubular body preform.
  • the contact elements can serve to reduce friction between the tubular body preform and the closing segments.
  • the contact elements can be rollers, rollers or balls which are rotatably mounted on the locking segment.
  • the contact section can comprise protective elements which serve for gentle processing of the tubular body preform.
  • At least one of the closing segments has a hold-down device which lies opposite the peripheral gap or projects radially into the peripheral gap.
  • a hold-down device can be used to position the tubular body preform. This is particularly important for tubular body preforms that are not rotationally symmetrical or that require rotational positioning with respect to the center axis of the receiving space.
  • the hold-down device engages in the circumferential gap, it can be designed as a radial projection on the associated closing segment, which points in the direction of the receiving space.
  • Such hold-downs are also known as swords. It can serve to prevent components provided inside the tubular body preform from doing so of circumferentially closing the tubular body preform to engage in the circumferential gap.
  • the hold-down device can serve to prevent a section of a storage mat, via which a monolith is held inside the tubular body, from being clamped into the peripheral gap.
  • the closing segment equipped with the hold-down device is preferably the closing segment which also has the opening and optionally the closing element.
  • the hold-down device is further preferably arranged on the closure element, in particular connected to the closure element.
  • the closing segment which lies opposite the peripheral gap, can also be referred to as a seam segment.
  • At least two locking segments can form a mounting segment, so that the locking segments forming the mounting segment can be assembled and disassembled. At least two closing segments therefore form a structurally connected unit. This means that the locking segments can be replaced quickly. This may be necessary for maintenance purposes or if the device is to be converted to produce tubular bodies with a different geometry.
  • the object is achieved by a method for producing a cylinder-shaped or cone-shaped, circumferentially closed tubular body, in particular an exhaust pipe, an exhaust muffler housing shell and / or an exhaust gas cleaning device housing shell.
  • a tubular body preform with a circumferential gap is provided, in the interior of which a component can be provided.
  • a catalyst housing jacket preform can be provided, in the interior of which a monolith is supported by a bearing mat.
  • the tubular body preform is then introduced into the receiving space. It can be positioned there with the help of a closing segment that lies opposite the circumferential gap.
  • the peripheral gap of the tubular body preform is then closed by reshaping the tubular body preform.
  • the reshaping involves bending the tubular body preform around the central axis of the receiving space.
  • ends of the tubular body preform forming the peripheral gap can then be joined together.
  • the ends are welded or soldered together.
  • the joining is preferably carried out in the same clamping as the closing of the circumferential gap.
  • a joining energy source When joining the ends of the tubular body preform, either a joining energy source can be moved relative to the fixed tubular body preform or vice versa. However, it is preferred to move the joining energy source, that is to say the welding energy source or the soldering energy source, relative to the tubular body preform.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for producing a cylinder body-shaped or cone-shaped, circumferentially closed tubular body according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a device according to the invention for producing a cylindrical or cone-shaped, circumferentially closed
  • FIG. 3 shows a device according to the invention for producing a cylindrical jacket-shaped or conical jacket-shaped, circumferentially closed tubular body according to a third embodiment
  • FIG. 4 shows the device from FIG. 3 in another operating state
  • FIG. 5 shows a detail of the device from FIGS. 3 and 4,
  • FIG. 6 shows a view of a closure element from FIG. 5 along the direction VI
  • FIG. 7 is a schematic diagram to explain the details of Figure 5 and FIG. 8 shows a device according to the invention for producing a cylindrical or cone-shaped, circumferentially closed tubular body according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 shows a device 10 for producing a tubular body 12 which is in the form of a cylinder jacket and is circumferentially closed, which is illustrated by a dash-dotted line.
  • tubular body 12 is, in particular, an exhaust gas purification device housing jacket, for. B. a catalyst housing jacket, an exhaust pipe or an exhaust silencer housing jacket.
  • the device 10 is to be explained in general terms.
  • the device 10 comprises a receiving space 14, which is provided for receiving a cylindrical jacket-shaped tubular body preform 18 having a circumferential gap 16.
  • the tubular body preform 18 is illustrated in FIG. 1 with the aid of a dashed line and has already been introduced into the receiving space 14.
  • the receiving space 14 has a receiving space central axis 20, which is oriented essentially parallel to a tube body central axis 22 in the illustrated embodiments.
  • the device 10 has a closing mechanism for closing the peripheral gap 16. In the embodiment according to FIG. 1, this comprises eight separate closing segments 24.
  • Each of the closing segments 24 has a contact section 24a, which is designed to bear against the tubular body preform 18.
  • the contact sections 24a are designed as essentially flat surfaces. Alternatively, contact surfaces can also be provided, the contour of which essentially corresponds to an outer contour of the circumferentially closed tubular body 12.
  • An individual drive unit 26 is assigned to each of the closing segments 24.
  • the device 10 thus also comprises eight individual drive units 26.
  • Each of the individual drive units 26 can include an electric motor.
  • the drive units 26 can also be linear drive units.
  • each of the individual drive units 26 may include an industrial robot, for example a multi-axis industrial robot. It is also conceivable to actuate the closing segments 24 by means of hydraulic or pneumatic drive units 26. In the embodiment shown in FIG. 1, all closing segments 24 can only be driven in the radial direction with respect to the central axis 20 of the receiving space.
  • a pressure control circuit can be assigned to each locking segment 24 and the respectively assigned individual drive unit 26, so that each of the locking segments 24 can be actuated in a pressure-controlled manner. A particularly gentle closing of the circumferential gap 16 is achieved in this way, pressure and force peaks being avoided.
  • the individual drive units 26 can be operated in synchronization with one another. The movements of the individual drive units 26 thus depend on one another.
  • the three closing segments 24 shown on the left in FIG. 1 form a mounting segment 28.
  • the closing segments 24 forming a mounting segment 28 can thus be assembled and disassembled in a coherent manner.
  • the device 10 according to FIG. 1 functions as follows.
  • a tubular body preform 18 with a circumferential gap 16 is inserted into the receiving space 14.
  • the circumferential gap 16 is now to be closed by means of the device 10. This takes place in that the mutually separate closing segments 24 are placed on the tubular body preform 18 and deform, in particular bend, such that the peripheral gap 16 is closed and a circumferentially closed tubular body 12 is created.
  • the tube body center axis 22 runs essentially parallel to the receiving space center axis 20.
  • the closing segments 24 are moved in the radial direction with respect to the center axis 20 of the receiving space by means of their respectively assigned individual drive units 26.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the device 10. It differs from the first embodiment from FIG. 1 only in that the number of the separate closing segments 24 is reduced to six.
  • FIGS. 3 and 4 A third embodiment of the device 10 is shown in FIGS. 3 and 4. Only the differences from the first two embodiments are discussed. For the rest, reference is made to the above explanations.
  • the device 10 comprises three closing segments 24.
  • the closing segment 24 arranged at the top in FIGS. 3 and 4 can only be driven in the radial direction.
  • the closing segments 24 arranged on the left and right in FIGS. 3 and 4 are coupled to a respectively assigned eccentric drive 30.
  • This comprises four eccentric rollers 32, which are guided in pairs on an annular rail 34 which runs around the central axis 20 of the receiving space.
  • the locking segments 24, which are coupled to the eccentric drive 30, can thus be driven in the circumferential direction with respect to the central axis 20 of the receiving space. Due to the eccentricity of the eccentric rollers 32, the movement in the circumferential direction also results in a radial infeed of the closing segments 24 with respect to the central axis 20 of the receiving space. In this way, the tubular body preform 18 is deformed such that the circumferential gap 16 is closed. This is particularly clear from an overview of FIGS. 3 and 4, the closing segments 24 shown on the left and right being shown in different circumferential positions.
  • the device 10 further comprises a holding segment 36 which is fixed with respect to the center axis 20 of the receiving space. This is shown at the bottom in FIGS. 3 and 4, so that the tubular body preform 18 and the circumferentially closed tubular body 12 can rest on the holding segment 36.
  • the device 10 according to the third embodiment has a joining unit 38. It is in particular a welding unit or a soldering unit by means of which the ends of the tubular body preform 18 forming the circumferential gap 16 can be connected in a materially integral manner.
  • the joining unit 38 is arranged on a side of the closing segment 24 shown at the top in FIGS. 3 and 4 facing away from the receiving space 14.
  • the opening 40 can optionally be closed and released by means of a closing element 42 designed as a closing slide.
  • the closing slide is essentially movable along the central axis 20 of the receiving space.
  • the closing segment 24 comprising the opening 40 and its interaction with the joining unit 38 is shown in detail in FIGS. 5 to 7.
  • the joining unit 38 from FIG. 7 is a laser welding unit or a laser soldering unit.
  • the laser beam 38a which is only shown schematically, passes through the opened opening 40 so that it can connect the ends of the tubular body preform 18 which form the circumferential gap 16 to one another in a cohesive manner.
  • a so-called sword or hold-down device 44 which is shown in detail in FIG. 6, can also be provided on the closure element 42.
  • This hold-down device 44 is designed as a projection and is oriented radially in the direction of the receiving space 14, so that it projects into the peripheral gap 16. It serves to position the tubular body preform 18.
  • closure element 42 has projections 46 on both sides, each of which engages in a groove-shaped rail 48, which is provided on the locking segment 24. In this way, the closure element 42 is slidably mounted with respect to the closing segment 24.
  • the hold-down device 44 and the closure element 42 are made in one piece.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the device 10.
  • the structure of this corresponds essentially to the device 10 from FIGS. 3 and 4.
  • the device 10 is now designed to produce a circumferentially closed tubular body 12 which has an elliptical cross section.
  • the device 10 has been explained with regard to the production of cylindrical jacket-shaped, circumferentially closed tubular bodies 12. However, it can also be used for the production of cone-shaped, circumferentially closed tubular bodies 12. Then the contact sections 24a of the closing segments 24 or the closing segments 24 overall do not run parallel to the central axis 20 of the receiving space, but instead form an angle with it.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (10) zum Herstellen eines zylindermantelförmigen oder kegelmantelförmigen, umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers (12), insbesondere eines Abgasrohrs, eines Abgasschalldämpfergehäusemantels und/oder eines Abgasreinigungsvorrichtungsgehäusemantels, beschrieben. Die Vorrichtung (10) weist einen Aufnahmeraum (14) für einen zylindermantelförmigen oder kegelmantelförmigen, eine Umfangslücke (16) aufweisenden Rohrkörper-Vorformling (18) auf. Ferner umfasst sie einen Schließmechanismus zum Schließen der Umfangslücke (16) des Rohrkörper-Vorformlings (18), der zumindest zwei voneinander separate Schließsegmente (24) hat, wobei jedem der Schließsegmente (24) eine individuelle Antriebseinheit (26) zugeordnet ist, sodass die Schließsegmente (24) unabhängig voneinander antreibbar sind.

Description

Vorrichtung zum Herstellen eines zylindermantelförmigen oder kegelmantelförmigen, umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines zylinder mantelförmigen oder kegelmantelförmigen, umfangsmäßig geschlossenen Rohr- körpers, insbesondere eines Abgasrohrs, eines Abgasschalldämpfergehäuse mantels und/oder eines Abgasreinigungsvorrichtungsgehäusemantels, mit einer Rohrkörpermittelachse, die einer Zylinderachse bzw. einer Kegelachse entspricht, umfassend einen Aufnahmeraum für einen zylindermantelförmigen oder kegelmantelförmigen, eine Umfangslücke aufweisenden Rohrkörper-Vorformling, wobei der Aufnahmeraum eine Aufnahmeraummittelachse aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Rohrkörpermittelachse orientiert ist, und einen Schließ mechanismus zum Schließen der Umfangslücke des Rohrkörper- Vorformlings.
Ein eine Umfangslücke aufweisender Rohrkörper-Vorformling ist also im Unterschied zum mittels der Vorrichtung als End- oder Zwischenprodukt hergestellten Rohrkörper umfangsmäßig offen, d. h. nicht geschlossen.
Als zylindermantelförmig werden hier auch Abschnitte eines Zylindermantels angesehen. Dabei ist unter einem Zylinder ein sogenannter allgemeiner Zylinder zu verstehen. Seine Grundfläche kann also eine beliebige Geometrie aufweisen, z. B. einen Kreis, eine Ellipse oder ein Polygon. Auch unregelmäßige Grundflächen sind denkbar.
Ähnliches gilt für den Begriff kegelmantelförmig. Hier werden auch Abschnitte eines Kegelmantels als kegelmantelförmig angesehen. Analog zum allgemeinen Zylinder ist unter einem Kegel ein allgemeiner Kegel mit beliebiger Grundfläche zu verstehen.
Darüber hinaus umfasst der Begriff des zylindermantelförmigen oder kegelmantelförmigen, umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers auch solche Rohrkörper, die mehr als einen Zylindermantel und/oder mehr als einen Kegelmantel umfassen. Ein Rohrkörper kann also aus mehreren Zylindermänteln und/oder Kegelmänteln zusammengesetzt sein. Dabei können die jeweiligen Zylinderachsen bzw. die jeweiligen Kegelachsen in beliebiger Weise zueinander orientiert sein, z. B. koaxial. Als Rohrkörpermittelachse wird dann eine dieser Kegel- bzw. Zylinderachsen angesehen.
Ein Abgasreinigungsvorrichtungsgehäusemantel ist z. B. ein Katalysator gehäusemantel oder ein Partikelfiltergehäusemantel.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die US 6,405,437 B1 eine derartige Vorrichtung, die im Bereich der Herstellung von Abgasbehandlungssystemen verwendet wird.
Die mit Vorrichtungen der eingangs genannten Art produzierten Rohrkörper sind häufig aus einem Blechmaterial hergestellt. Dabei kann das Innere des Rohrkörpers leer sein. Genauso ist es jedoch möglich, dass je nach Verwendungszweck des Rohrkörpers Bauelemente in dessen Innerem vorgesehen sind, die im Zuge des Schließens des Rohrkörper-Vorformlings von diesem geometrisch umschlossen werden. Gleichzeitig kann eine Befestigung des im Inneren des Rohrkörpers vorhandenen Bauelements im Rohrkörper bewirkt werden.
Unabhängig davon, ob im Inneren des Rohrkörper-Vorformlings Bauelemente vorgesehen sind oder nicht, können Vorrichtungen der eingangs genannten Art lediglich mit vergleichsweise geringen Maßtoleranzen behaftete Rohrkörper- Vorformlinge verarbeiten. Für den Fall, dass Bauelemente im Inneren des Rohrkörper-Vorformlings vorhanden sind, dürfen diese auch nur geringe Maßtoleranzen aufweisen. Sie müssen also auch engen Maßtoleranzen genügen, damit die Baugruppe aus Rohrkörper-Vorformling und Bauelement engen Maßtoleranzen genügen kann.
Bei Abgasreinigungsvorrichtungsgehäusemänteln, insbesondere bei Katalysator gehäusemänteln kann in diesem Zusammenhang beispielsweise ein Katalysator substrat oder Monolith im Inneren des Abgasreinigungsvorrichtungsgehäuse mantels vorgesehen sein. Der Monolith kann dabei genauso Toleranzen unter worfen sein wie der Vorformling des Abgasreinigungsvorrichtungsgehäuse mantels.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass auch Rohrkörper-Vorformlinge verarbeitet werden können, die nur groben Toleranzen genügen. Dabei sind auch solche Toleranzen eingeschlossen, die von einem im Inneren des Rohrkörper- Vorformlings vorgesehenen Bauelement herrühren. Es soll also eine Vorrichtung geschaffen werden, mittels der trotz der vorgenannten Toleranzen ein schnelles und zuverlässiges Herstellen eines umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers möglich ist.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der der Schließmechanismus zumindest zwei voneinander separate Schließsegmente zum Schließen der Umfangslücke durch Anlage am Rohrkörper- Vorformling umfasst, die bezüglich der Aufnahmeraummittelachse umfangsmäßig verteilt angeordnet sind und radial zur Aufnahmeraummittelachse wirken, wobei jedem der Schließsegmente eine individuelle Antriebseinheit zugeordnet ist, sodass die Schließsegmente unabhängig voneinander antreibbar sind. Dadurch können die Schließsegmente unabhängig voneinander bewegt werden und so eventuell vorhandene Maßabweichungen des Rohrkörper-Vorformlings oder eines in dessen Innerem vorgesehenen Bauelements berücksichtigen. Es lässt sich mit einer solchen Vorrichtung also auch aus mit groben Toleranzen behafteten Rohrkörper-Vorformlingen der gewünschte umfangsmäßig geschlossene Rohrkörper auf zuverlässige Weise hersteilen. Die Vorrichtung ist dabei universell einsetzbar und kann neben der Herstellung der bereits eingangs genannten Komponenten für Abgassysteme auch zur Herstellung von umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpern verwendet werden, die z. B. für Feuerlöscher oder Pressluftflaschen genutzt werden. Zudem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders gut zur Herstellung von Rohrkörpern geeignet, in deren Innerem toleranzbehaftete Bauelemente vorhanden sind. Die individuellen Antriebseinheiten ermöglichen es in diesem Zusammenhang, den Rohrkörper umfangsmäßig zu schließen und gleichzeitig die Bauelemente vor Beschädigung oder unerwünschten mechanischen Belastungen zu schützen. Im Bereich der Abgassysteme kann so beispielsweise in einem als Katalysatorgehäusemantel ausgebildeten Rohrkörper ein Katalysatorsubstrat oder Monolith vorgesehen sein, der trotz seines toleranzbehafteten Charakters während des umfangsmäßigen Schließens des Katalysatorgehäusemantels keine Druck- oder Kraftspitzen erfährt. Das Katalysatorsubstrat kann zur weiteren Schonung desselben über eine Lagerungsmatte im Katalysatorgehäusemantel gelagert sein. Die Anzahl der Schließsegmente ist grundsätzlich frei wählbar. In beispielhaften Anwendungsfällen können drei, vier, fünf, sechs, acht, zehn oder zwölf Schließsegmente vorgesehen sein.
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart gestaltet, dass sich der Rohrkörper-Vorformling während seiner Bearbeitung nicht entlang der Aufnahmeraummittelachse bewegt. Dafür kann ein Axialanschlag vorgesehen sein, an dem der Rohrkörper-Vorformling während seiner Bearbeitung in Richtung der Aufnahmeraummittelachse anliegt.
Jede der individuellen Antriebseinheiten kann einen Elektromotor umfassen, insbesondere wobei die individuelle Antriebseinheit eine Linearantriebseinheit ist. Elektromotoren und Linearantriebseinheiten haben sich im Stand der Technik bewährt. Sie sind zuverlässig im Betrieb und lassen sich präzise steuern oder regeln. Die individuellen Antriebseinheiten und die damit gekoppelten Schließsegmente lassen sich demnach ebenso präzise steuern oder regeln.
Alternativ kann jede der individuellen Antriebseinheiten einen Industrieroboter, vorzugsweise einen Mehrachs-Industrieroboter umfassen. Jedes Schließsegment ist dann mit einem Endeffektor eines Industrieroboters gekoppelt. Auch Industrieroboter gewährleisten eine präzise gesteuerte oder geregelte Bewegung der jeweils zugeordneten Schließsegmente. Zudem lassen Industrieroboter eine im Wesentlichen freie Programmierung der Bewegungsbahn des zugehörigen Endeffektors zu, sodass mittels einer derart ausgestattete Vorrichtung Rohrkörper einer großen geometrischen Bandbreite hergestellt werden können. Derartige Vorrichtungen sind also besonders universell einsetzbar.
Gemäß einer Variante ist bzw. sind eines oder mehrere der Schließsegmente bezüglich der Aufnahmeraummittelachse ausschließlich in radialer Richtung antreibbar und/oder ist bzw. sind eines oder mehrere der Schließsegmente bezüglich der Aufnahmeraummittelachse sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung antreibbar. Es lassen sich somit die Rohrkörper-Vorformlinge zuverlässig umfangsmäßig schließen. Eine Bewegung in Umfangsrichtung kann dazu dienen, Material des Rohrkörper- Vorformlings in Richtung der Umfangslücke zu fördern, sodass eine Neigung des Rohrkörper-Vorformlings zur Faltenbildung verringert wird. Zudem kann auf diese Weise der Rohrkörper-Vorformling zuverlässig an ein in dessen Innerem vorgesehenes Bauelement, insbesondere an ein Katalysatorsubstrat oder einen Monolithen angelegt werden.
Bei einem sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung bewegbaren Schließsegment können die Bewegung in radialer Richtung und die Bewegung in Umfangsrichtung eine kombinierte Bewegung sein, d. h. die Bewegung des Schließsegments in Radialrichtung ist abhängig von dessen Umfangsbewegung oder umgekehrt. Es lässt sich so die Bewegung des Schließsegments auf eine Geometrie und/oder ein Material und/oder einen sonstigen Parameter des Rohrkörper- Vorformlings abstimmen. Somit ist eine hohe Qualität der erzeugten umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörper gewährleistet.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass eines oder mehrere der Schließsegmente mit einem jeweils zugeordneten Exzenterantrieb gekoppelt ist bzw. sind. Mittels des Exzenterantriebs lassen sich die zugeordneten Schließsegmente bezüglich der Aufnahmeraummittelachse in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung bewegen. Hierfür stellt ein Exzenterantrieb eine einfache und zuverlässige Lösung dar. Insbesondere wird so eine hohe Wiederholgenauigkeit bei der Serienfertigung umfangsmäßig geschlossener Rohrkörper erreicht.
Auch kann mindestens ein bezüglich der Aufnahmeraummittelachse feststehendes Haltesegment vorgesehen sein, an das der Rohrkörper- Vorformling anlegbar ist. Das Haltesegment ist also unbeweglich. Es kann der Positionierung des Rohrkörper-Vorformlings im Aufnahmeraum dienen. Hierfür kann es einen Anschlag umfassen. Somit lassen sich einfach und zuverlässig umfangsmäßig geschlossene Rohrkörper hersteilen.
Ferner kann die Vorrichtung eine Fügeeinheit umfassen, insbesondere eine Schweißeinheit oder eine Löteinheit, mittels der die die Umfangslücke bildenden Enden des Rohrkörper- Vorformlings stoffschlüssig miteinander verbunden werden können. Die Vorrichtung dient also sowohl dem geometrischen Schließen der Umfangslücke als auch dem stoffschlüssigen Verbinden der die Umfangslücke bildenden Enden. Vorzugweise geschieht dies in einer einzigen Aufspannung des Rohrkörper-Vorformlings. Für den Fall, dass im Inneren des Rohrkörper- Vorformlings ein Bauelement vorgesehen ist, kann dieses gleichzeitig dort befestigt werden. Die Vorrichtung erfüllt also mehrere Aufgaben im Wesentlichen gleichzeitig. Dadurch lässt sich die Vorrichtung besonders wirtschaftlich betreiben. Zudem lässt sich durch das Vermeiden von Umspann-Operationen auch die Präzision und Qualität des mittels der Vorrichtung produzierten, umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers steigern.
Eine Schweißeinheit ist bevorzugt eine Laserschweißeinheit. Mit einer solchen Schweißeinheit kann die Schweißenergie präzise in eine Fügezone eingebracht werden, sodass sich eine genaue und mechanisch belastbare Schweißnaht ergibt. Zudem lassen sich so unerwünschte Einflüsse des Schweißverfahrens auf den Rohrkörper- Vorformling reduzieren.
Eine Löteinheit ist bevorzugt eine Laserlöteinheit. Die hinsichtlich der Laserschweißeinheit genannten Effekte und Vorteile gelten analog.
Vorzugsweise ist die Fügeeinheit auf einer dem Aufnahmeraum abgewandten Seite eines der Schließsegmente angeordnet und kann durch eine im Schließsegment vorgesehene Öffnung hindurch auf den Rohrkörper-Vorformling wirken. Durch eine derartige Anordnung der Fügeeinheit ergibt sich eine vorteilhafte Bauraumnutzung. Die Vorrichtung kann somit besonders kompakt aufgebaut sein. Darüber hinaus bewirkt das Schließsegment trotz der darin vorgesehenen Öffnung, dass diejenigen Abschnitt des Rohrkörper-Vorformlings, die im Bereich der Fügezone liegen, präzise positioniert werden. Somit lassen sich gute Ausgangsbedingungen für das Erstellen einer genauen und zuverlässigen Fügenaht gewährleisten. Es ergibt sich ein präzise gefertigter und mechanisch belastbarer Rohrkörper.
Bevorzugt weist das die Öffnung aufweisende Schließsegment ein Verschlusselement auf, mittels dem die Öffnung wahlweise verschließbar und freigebbar ist. Das Verschlusselement bewirkt eine gesteigerte Präzision bei der Positionierung derjenigen Abschnitt des Rohrkörper-Vorformlings, die im Bereich der Fügezone liegen. Insbesondere können mittels des Verschlusselements die miteinander zu fügenden Kanten des Rohrkörper-Vorformlings positioniert sein. Mit anderen Worten entspricht das Schließsegment, das mit einer Öffnung und einem Verschlusselement ausgestattet ist, einem standardmäßigen Schließsegment, wenn die Öffnung verschlossen ist. Das Verschlusselement kann ein Verschlussschieber sein, der im Wesentlichen entlang der Aufnahmeraummittelachse oder quer zur Aufnahmeraummittelachse gegenüber dem ihm zugeordneten Schließsegment bewegbar ist. Mit Bezug auf einen im Aufnahmeraum angeordneten zylindermantelförmigen oder kegelmantelförmigen Rohrkörper wird der Verschlussschieber also axial, d. h. entlang einer Zylinderachse bzw. einer Kegelachse, radial oder in Umfangsrichtung bewegt. Die Bewegung des Verschlussschiebers von einer die Öffnung verschließenden Position in eine die Öffnung freigebende Position ist somit platzsparend ausführbar. Zudem lässt sich ein derartiger Schieber einfach mit einer zugehörigen Antriebseinheit koppeln.
In einer Variante ist der Verschlussschieber über zumindest eine Schiene am zugeordneten Schließsegment geführt. Die Schiene kann dabei als Nut ausgebildet sein, in die eine am Verschlussschieber vorgesehene Feder eingreift. Der umgekehrte Fall ist ebenso denkbar. Auch können am Schieber Rollen oder Walzen vorgesehen sein, die in eine derartige Schiene eingreifen. In allen Varianten lässt sich der Verschlussschieber leichtgängig und präzise am Schließsegment bewegen. Dadurch lässt sich die Öffnung auf einfache Weise freigeben und verschließen.
Zudem kann eine mit dem Verschlusselement gekoppelte Antriebseinheit zur Betätigung des Verschlusselements derart mit der Fügeeinheit signaltechnisch gekoppelt sein, dass die Antriebseinheit in Abhängigkeit eines Zustands der Fügeeinheit betätigbar ist. Eine Bewegung des Verschlusselements von einer die Öffnung verschließenden Position in eine die Öffnung freigebende Position kann also mit einem Fügevorgang koordiniert sein. Beispielsweise kann dabei stets nur ein Abschnitt der Öffnung freigegeben werden, der zum Erstellen der Fügenaht notwendig ist. Somit werden die noch nicht gefügten Abschnitte weiter durch das Verschlusselement positioniert, was die Genauigkeit und mechanische Stabilität der zu erstellenden Fügenaht steigert.
Vorteilhafterweise ist jedem Schließsegment und der jeweils zugeordneten individuellen Antriebseinheit ein Druckregelkreis zugeordnet, sodass jedes der Schließsegmente druckgeregelt betätigt werden kann. Auf diese Weise werden zuverlässig unerwünschte Druck- und/oder Kraftbelastungen des Rohrkörper- Vorformlings und eines eventuell in dessen Inneren vorgesehenen Bauelements vermieden. Für den Fall, dass der Rohrkörper ein Katalysatorgehäusemantel ist, in dem ein Monolith vorgesehen ist, kann damit sichergestellt werden, dass eine Druckbelastung des Monoliths unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts bleibt.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels sind die individuellen Antriebseinheiten synchronisiert zueinander betreibbar. Folglich lassen sich die Schließsegmente in synchronisierter Weise bewegen. Dabei kann die Synchronisierung örtlicher und/oder zeitlicher Art sein. Eine bereits genannte Druckregelung kann zusätzlich vorgesehen sein. Es lassen sich so die Rohrkörper-Vorformlinge definiert und zuverlässig umfangsmäßig schließen.
Jedes der Schließsegmente kann einen Kontaktabschnitt, vorzugsweise eine Kontaktfläche, zur Anlage am Rohrkörper-Vorformling aufweisen, insbesondere wobei eine Kontur des Kontaktabschnitts im Wesentlichen einer Außenkontur des umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers entspricht. Somit lässt sich die gewünschte Außenkontur des Rohrkörpers mittels der Schließsegmente vorgeben.
Der Kontaktabschnitt kann auch Anlageelemente umfassen, wobei lediglich die Anlageelemente direkt mit dem Rohrkörper-Vorformling in Kontakt treten. Die Anlageelemente können der Reduktion von Reibung zwischen dem Rohrkörper- Vorformling und den Schließsegmenten dienen. Dann können die Anlageelemente Rollen, Walzen oder Kugeln sein, die drehbar am Schließsegment gelagert sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Kontaktabschnitt Schutzelemente umfassen, die einer schonenden Bearbeitung des Rohrkörper-Vorformlings dienen.
In einer Gestaltungsalternative weist zumindest eines der Schließsegmente einen Niederhalter auf, der der Umfangslücke gegenüberliegt oder radial in die Umfangslücke ragt. Ein solcher Niederhalter kann der Positionierung des Rohrkörper-Vorformlings dienen. Dies ist insbesondere für Rohrkörper- Vorformlinge von Bedeutung, die nicht rotationssymmetrisch aufgebaut sind oder bei denen es auf eine rotatorische Positionierung bezüglich der Aufnahmeraummittelachse ankommt. Wenn der Niederhalter in die Umfangslücke eingreift, kann er als Radialvorsprung auf dem zugeordneten Schließsegment ausgebildet sein, der in Richtung des Aufnahmeraums weist. Solche Niederhalter werden auch als Schwerter bezeichnet. Er kann dazu dienen, im Inneren des Rohrkörper-Vorformlings vorgesehene Bauelemente daran zu hindern, während des umfangsmäßigen Schließens des Rohrkörper-Vorformlings in die Umfangslücke einzugreifen. Für den Fall, dass der Rohrkörper ein Katalysatorgehäusemantel ist, kann der Niederhalter dazu dienen, zu verhindern, dass ein Abschnitt einer Lagerungsmatte, über die ein Monolith im Inneren des Rohrkörpers gehalten ist, in die Umfangslücke eingeklemmt wird.
Vorzugsweise handelt es sich beim mit dem Niederhalter ausgestatteten Schließsegment um dasjenige Schließsegment, das auch die Öffnung und optional das Verschlusselement aufweist.
Weiter bevorzugt ist der Niederhalter auf dem Verschlusselement angeordnet, insbesondere mit dem Verschlusselement verbunden.
Das Schließsegment, das der Umfangslücke gegenüberliegt, kann auch als Nahtsegment bezeichnet werden.
Jeweils mindestens zwei Schließsegmente können ein Montagesegment bilden, sodass die das Montagesegment bildenden Schließsegmente zusammenhängend montiert und demontiert werden können. Es bilden also zumindest zwei Schließsegmente eine baulich zusammenhängende Einheit. Dadurch ergibt sich, dass die Schließsegmente schnell ausgetauscht werden können. Dies kann zu Wartungszwecken notwendig sein oder wenn die Vorrichtung auf die Herstellung von Rohrkörper mit einer anderen Geometrie umgerüstet werden soll.
Zudem wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines zylinder mantelförmigen oder kegelmantelförmigen, umfangsmäßig geschlossenen Rohr körpers, insbesondere eines Abgasrohrs, eines Abgasschalldämpfergehäuse mantels und/oder eines Abgasreinigungsvorrichtungsgehäusemantels, gelöst.
Dabei wird zunächst ein Rohrkörper-Vorformling mit einer Umfangslücke bereitgestellt, in dessen Innerem ein Bauelement vorgesehen sein kann. Für den Fall, dass ein Katalysatorgehäusemantel hergestellt werden soll, kann ein Katalysatorgehäusemantel-Vorformling bereitgestellt werden, in dessen Inneren ein Monolith über eine Lagermatte gelagert ist.
Der Rohrkörper- Vorformling wird dann in den Aufnahmeraum eingebracht. Dort kann er mit Hilfe eines Schließsegments, das der Umfangslücke gegenüberliegt, positioniert werden. Die Umfangslücke des Rohrkörper-Vorformlings wird dann durch Umformung des Rohrkörper-Vorformlings geschlossen. Insbesondere beinhaltet die Umformung ein Verbiegen des Rohrkörper-Vorformling um die Aufnahmeraummittelachse.
Die die Umfangslücke bildenden Enden des Rohrkörper-Vorformlings können anschließend miteinander gefügt werden. Insbesondere werden die Enden miteinander verschweißt oder verlötet. Bevorzugt erfolgt dabei das Fügen in derselben Aufspannung wie das Schließen der Umfangslücke.
Beim Fügen der Enden des Rohrkörper-Vorformlings kann entweder eine Fügeenergiequelle relativ zum feststehenden Rohrkörper- Vorformling bewegt werden oder umgekehrt. Bevorzugt ist jedoch, die Fügeenergiequelle, also die Schweißenergiequelle oder die Lötenergiequelle relativ zum Rohrkörper- Vorformling zu verfahren.
Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es zeigen:
- Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines zylindermantelförmigen oder kegelmantelförmigen, umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers gemäß einer ersten Ausführungsform,
- Figur 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines zylindermantelförmigen oder kegelmantelförmigen, umfangsmäßig geschlossenen
Rohrkörpers gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- Figur 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines zylindermantelförmigen oder kegelmantelförmigen, umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers gemäß einer dritten Ausführungsform, - Figur 4 die Vorrichtung aus Figur 3 in einem anderen Betriebszustand,
- Figur 5 ein Detail der Vorrichtung aus den Figuren 3 und 4,
- Figur 6 eine Ansicht eines Verschlusselements aus Figur 5 entlang der Richtung VI,
- Figur 7 eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Details aus Figur 5 und - Figur 8 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines zylindermantelförmigen oder kegelmantelförmigen, umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers gemäß einer vierten Ausführungsform.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Herstellen eines zylindermantelförmigen, umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers 12, der durch eine strichpunktierte Linie illustriert ist.
Beim Rohrkörper 12 handelt es sich insbesondere um einen Abgasreinigungs vorrichtungsgehäusemantel, z. B. um einen Katalysatorgehäusemantel, ein Abgasrohr oder einen Abgasschalldämpfergehäusemantel. Vorliegend soll jedoch die Vorrichtung 10 in allgemeiner Form erläutert werden.
Die Vorrichtung 10 umfasst einen Aufnahmeraum 14, der für die Aufnahme eines zylindermantelförmigen, eine Umfangslücke 16 aufweisenden Rohrkörper- Vorformlings 18 vorgesehen ist. Der Rohrkörper-Vorformling 18 ist in Figur 1 mithilfe einer gestrichelten Linie illustriert und bereits in den Aufnahmeraum 14 eingebracht.
Der Aufnahmeraum 14 weist eine Aufnahmeraummittelachse 20 auf, die in den dargestellten Ausführungsformen im Wesentlichen parallel zu einer Rohrkörpermittelachse 22 orientiert ist.
Darüber hinaus weist die Vorrichtung 10 einen Schließmechanismus zum Schließen der Umfangslücke 16 auf. Dieser umfasst in der Ausführungsform gemäß Figur 1 acht voneinander separate Schließsegmente 24.
Diese sind bezüglich der Aufnahmeraummittelachse 20 umfangsmäßig verteilt angeordnet und wirken radial zu dieser.
Jedes der Schließsegmente 24 hat einen Kontaktabschnitt 24a, der zur Anlage am Rohrkörper-Vorformling 18 ausgebildet ist.
In der Ausführungsform gemäß Figur 1 sind die Kontaktabschnitte 24a als im Wesentlichen ebene Flächen gestaltet. Alternativ können auch Kontaktflächen vorgesehen sein, deren Kontur im Wesentlichen einer Außenkontur des umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers 12 entspricht. Jedem der Schließsegmente 24 ist eine individuelle Antriebseinheit 26 zugeordnet. Die Vorrichtung 10 umfasst also auch acht individuelle Antriebseinheiten 26.
Dabei kann jede der individuellen Antriebseinheiten 26 einen Elektromotor umfassen. Auch können die Antriebseinheiten 26 Linearantriebseinheiten sein. In anderen Ausführungsformen kann jede der individuellen Antriebseinheiten 26 einen Industrieroboter, zum Beispiel einen Mehrachs-Industrieroboter umfassen. Ebenfalls ist es denkbar, die Schließsegmente 24 mittels hydraulischer oder pneumatische Antriebseinheiten 26 zu betätigen. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform sind alle Schließsegmente 24 bezüglich der Aufnahmeraummittelachse 20 ausschließlich in radialer Richtung antreibbar.
Es kann dabei jedem Schließsegment 24 und der jeweils zugeordneten individuellen Antriebseinheit 26 ein Druckregelkreis zugeordnet sein, sodass jedes der Schließsegmente 24 druckgeregelt betätigt werden kann. Es wird so ein besonders schonendes Schließen der Umfangslücke 16 erreicht, wobei Druck- und Kraftspitzen vermieden werden.
Darüber hinaus können die individuellen Antriebseinheiten 26 synchronisiert zueinander betrieben werden. Die Bewegungen der einzelnen Antriebseinheiten 26 hängen also voneinander ab.
Zur einfachen Montierbarkeit und Demontierbarkeit bilden die drei in Figur 1 links dargestellten Schließsegmente 24 ein Montagesegment 28. Gleiches gilt für die in Figur 1 rechts dargestellten drei Schließsegmente 24.
Die ein Montagesegment 28 bildenden Schließsegmente 24 können somit zusammenhängend montiert und demontiert werden.
Die Vorrichtung 10 gemäß Figur 1 funktioniert folgendermaßen.
Zunächst wird ein Rohrkörper- Vorformling 18 mit einer Umfangslücke 16 in den Aufnahmeraum 14 eingelegt. Mittels der Vorrichtung 10 soll nun die Umfangslücke 16 geschlossen werden. Dies erfolgt dadurch, dass die voneinander separaten Schließsegmente 24 an den Rohrkörper- Vorformling 18 angelegt werden und diesen derart verformen, insbesondere verbiegen, dass die Umfangslücke 16 geschlossen wird und ein umfangsmäßig geschlossener Rohrkörper 12 entsteht. Die Rohrkörpermittelachse 22 verläuft dabei im Wesentlichen parallel zur Aufnahmeraummittelachse 20.
Dafür werden die Schließsegmente 24 mittels ihrer jeweils zugeordneten individuellen Antriebseinheiten 26 bezüglich der Aufnahmeraummittelachse 20 in radialer Richtung verfahren.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung 10. Sie unterscheidet sich lediglich dadurch von der ersten Ausführungsform aus Figur 1 , dass die Anzahl der voneinander separaten Schließsegmente 24 auf sechs reduziert ist.
Eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung 10 ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Dabei wird lediglich auf die Unterschiede zu den ersten beiden Ausführungsformen eingegangen. Im Übrigen wird auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen.
Die Vorrichtung 10 umfasst drei Schließsegmente 24.
Dabei ist das in den Figuren 3 und 4 oben angeordnete Schließsegment 24 ausschließlich in radialer Richtung antreibbar.
Die in den Figuren 3 und 4 links und rechts angeordneten Schließsegmente 24 sind mit einem jeweils zugeordneten Exzenterantrieb 30 gekoppelt. Dieser umfasst jeweils vier Exzenterrollen 32, die paarweise auf einer um die Aufnahmeraummittelachse 20 umlaufenden Ringschiene 34 geführt sind.
Die Schließsegmente 24, die mit dem Exzenterantrieb 30 gekoppelt sind, können also bezüglich der Aufnahmeraummittelachse 20 in Umfangsrichtung angetrieben werden. Aufgrund der Exzentrizität der Exzenterrollen 32 resultiert aus der Bewegung in Umfangsrichtung auch eine bezüglich der Aufnahmeraummittelachse 20 radiale Zustellung der Schließsegmente 24. Auf diese Weise wird der Rohrkörper- Vorformling 18 derart verformt, dass die Umfangslücke 16 geschlossen wird. Dies wird insbesondere anhand einer Zusammenschau der Figuren 3 und 4 deutlich, wobei die jeweils links und rechts dargestellten Schließsegmente 24 in unterschiedlichen Umfangspositionen dargestellt sind.
Die Vorrichtung 10 umfasst ferner ein bezüglich der Aufnahmeraummittelachse 20 feststehendes Haltesegment 36. Dieses ist in den Figuren 3 und 4 jeweils unten dargestellt, sodass der Rohrkörper-Vorformling 18 und der umfangsmäßig geschlossene Rohrkörper 12 auf dem Haltesegment 36 aufliegen können.
Zusätzlich weist die Vorrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform eine Fügeeinheit 38 auf. Es handelt sich dabei insbesondere um eine Schweißeinheit oder eine Löteinheit, mittels der die die Umfangslücke 16 bildenden Enden des Rohrkörper- Vorformlings 18 stoffschlüssigen verbunden werden können.
Die Fügeeinheit 38 ist auf einer dem Aufnahmeraum 14 abgewandten Seite des in den Figuren 3 und 4 oben dargestellten Schließsegments 24 angeordnet.
Damit die Fügeeinheit 38 auf den Rohrkörper-Vorformling 18 wirken kann, ist in diesem Schließsegment 24 eine Öffnung 40 vorgesehen (siehe Figur 5).
Die Öffnung 40 kann mittels eines als Verschlussschieber ausgebildeten Verschlusselements 42 wahlweise verschlossen und freigegeben werden.
Der Verschlussschieber ist hierfür im Wesentlichen entlang der Aufnahmeraummittelachse 20 bewegbar. Das die Öffnung 40 umfassende Schließsegment 24 sowie dessen Zusammenwirken mit der Fügeeinheit 38 ist in den Figuren 5 bis 7 im Detail dargestellt.
Dabei handelt es sich bei der Fügeeinheit 38 aus Figur 7 um eine Laserschweißeinheit oder eine Laserlöteinheit. Der lediglich schematisch dargestellte Laserstrahl 38a tritt dabei durch die freigegebene Öffnung 40 hindurch, sodass er die die Umfangslücke 16 bildenden Enden des Rohrkörper- Vorformlings 18 stoffschlüssig miteinander verbinden kann.
Am Verschlusselement 42 kann auch ein sogenanntes Schwert oder ein Niederhalter 44 vorgesehen sein, der in Figur 6 im Detail dargestellt ist. Dieser Niederhalter 44 ist als Vorsprung ausgeführt und radial in Richtung des Aufnahmeraums 14 orientiert, sodass er in die Umfangslücke 16 ragt. Er dient der Positionierung des Rohrkörper-Vorformlings 18.
Zudem weist das Verschlusselement 42 beidseitig Vorsprünge 46 auf, die jeweils in eine nutförmige Schiene 48 eingreifen, die am Schließsegment 24 vorgesehen ist. Auf diese Weise ist das Verschlusselement 42 gegenüber dem Schließsegment 24 verschiebbar gelagert.
Der Niederhalter 44 und das Verschlusselement 42 sind einstückig ausgeführt.
In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 10 dargestellt. Diese entspricht in ihrem Aufbau im Wesentlichen der Vorrichtung 10 aus den Figuren 3 und 4. Allerdings ist nun die Vorrichtung 10 zur Herstellung eines umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers 12 ausgebildet, der einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist.
Die Vorrichtung 10 wurde bezüglich der Herstellung von zylindermantelförmigen, umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpern 12 erläutert. Sie kann jedoch genauso zur Herstellung von kegelmantelförmigen, umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpern 12 verwendet werden. Dann verlaufen die Kontaktabschnitte 24a der Schließsegmente 24 oder die Schließsegmente 24 insgesamt nicht parallel zur Aufnahmeraummittelachse 20, sondern schließen mit dieser einen Winkel ein.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (10) zum Herstellen eines zylindermantelförmigen oder kegel mantelförmigen, umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers (12), insbesondere eines Abgasrohrs, eines Abgasschalldämpfergehäusemantels und/oder eines Abgasreinigungsvorrichtungsgehäusemantels, mit einer Rohrkörpermittelachse (22), die einer Zylinderachse bzw. einer Kegelachse entspricht, umfassend
einen Aufnahmeraum (14) für einen zylindermantelförmigen oder kegelmantel förmigen, eine Umfangslücke (16) aufweisenden Rohrkörper-Vorformling (18), wobei der Aufnahmeraum (14) eine Aufnahmeraummittelachse (20) aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Rohrkörpermittelachse (22) orientiert ist, und
einen Schließmechanismus zum Schließen der Umfangslücke (16) des Rohr- körper-Vorformlings (18),
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schließmechanismus zumindest zwei voneinander separate Schließseg mente (24) zum Schließen der Umfangslücke (16) durch Anlage am Rohrkörper- Vorformling (18) umfasst, die bezüglich der Aufnahmeraummittelachse (20) umfangsmäßig verteilt angeordnet sind und radial zur Aufnahmeraummittelachse (20) wirken, wobei jedem der Schließsegmente (24) eine individuelle Antriebs einheit (26) zugeordnet ist, sodass die Schließsegmente (24) unabhängig voneinander antreibbar sind.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede der individuellen Antriebseinheiten (26) einen Elektromotor umfasst, insbesondere wobei die individuelle Antriebseinheit (26) eine Linearantriebseinheit ist.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede der individuellen Antriebseinheiten (26) einen Industrieroboter, vorzugsweise einen Mehrachs-Industrieroboter umfasst.
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der Schließsegmente (24) bezüglich der Aufnahmeraummittelachse (20) ausschließlich in radialer Richtung antreibbar ist bzw. sind und/oder dass eines oder mehrere der Schließsegmente (24) bezüglich der Aufnahmeraummittelachse (20) sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung antreibbar ist bzw. sind.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der Schließsegmente (24) mit einem jeweils zugeordneten Exzenterantrieb (30) gekoppelt ist bzw. sind.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn zeichnet durch mindestens ein bezüglich der Aufnahmeraummittelachse (20) fest stehendes Haltesegment (36), an das der Rohrkörper- Vorformling (18) anlegbar ist.
7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn zeichnet durch eine Fügeeinheit (38), insbesondere eine Schweißeinheit oder eine Löteinheit, mittels der die die Umfangslücke (16) bildenden Enden des Rohrkörper- Vorformlings (18) stoffschlüssig miteinander verbunden werden können.
8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeeinheit (38) auf einer dem Aufnahmeraum (14) abgewandten Seite eines der
Schließsegmente (24) angeordnet ist und durch eine im Schließsegment (24) vorgesehene Öffnung (40) hindurch auf den Rohrkörper- Vorformling (18) wirken kann.
9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die Öffnung (40) aufweisende Schließsegment (24) ein Verschlusselement (42) aufweist, mittels dem die Öffnung (40) wahlweise verschließbar und freigebbar ist.
10. Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (42) ein Verschlussschieber ist, der im Wesentlichen entlang der Aufnahmeraummittelachse (20) oder quer zur Aufnahmeraummittelachse (20) gegenüber dem ihm zugeordneten Schließsegment (24) bewegbar ist.
1 1 . Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Schließsegment (24) und der jeweils zugeordneten individuellen Antriebseinheit (26) ein Druckregelkreis zugeordnet ist, sodass jedes der Schließsegmente (24) druckgeregelt betätigt werden kann.
12. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die individuellen Antriebseinheiten (26) synchronisiert zueinander betreibbar sind.
13. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Schließsegmente (24) einen Kontaktabschnitt
(24a), vorzugsweise eine Kontaktfläche, zur Anlage am Rohrkörper-Vorformling (18) aufweist, insbesondere wobei eine Kontur des Kontaktabschnitts (24a) im Wesentlichen einer Außenkontur des umfangsmäßig geschlossenen Rohrkörpers (12) entspricht.
14. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Schließsegmente (24) einen Nieder halter (44) aufweist, der der Umfangslücke (16) gegenüberliegt oder radial in die Umfangslücke (16) ragt.
15. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens zwei Schließsegmente (24) ein Montagesegment (28) bilden, sodass die das Montagesegment (28) bildenden Schließsegmente (24) zusammenhängend montiert und demontiert werden können.
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