专利名称：制造具有某种结构的金属薄板的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造至少一层具有某种结构的金属薄板的方法、制造层状金属薄板叠的方法以及用于制造具有某种结构的金属薄板的设备。这种金属薄板主要加工成催化转换器的蜂窝体，如尤其使用于汽车排气系统中的蜂窝体。例如由EP0245737B1所介绍了这种蜂窝体。
具有某种结构的金属薄板在先有技术中通常借助于互相啮合的型材轧辊制造，它们最好有渐开线齿或类似设计的齿。不过还已知别的几何形状的结构，例如梯形、锯齿形等。
从具有某种结构的带状金属薄板上切下段，将它们堆叠成金属薄板叠，其中，在具有某种结构的金属薄板之间铺入平的薄板。堆叠的端头例如绕至少两个固定点反向缠绕。如此成形的堆叠装入一套管内。接着此套管和装入的金属薄板叠实行一次钎焊过程，在此过程中，套管与金属薄板叠以及各金属薄板互相通过钎焊连接在一起。套管与金属薄板叠有不同的热膨胀系数。为了保证金属薄板相互之间及金属薄板与套管之间达到无可指摘的钎焊连接，曾经建议将金属薄板叠以预紧力装入套管内，所以在金属薄板之间和/或金属薄板与套管之间不产生任何间隙。对于螺旋形卷绕的蜂窝体，曾经建议在具有某种结构的金属薄板内在结构的顶峰区制径向槽，其中可放入用于钎焊的材料。
在形成结构的步骤中，带状金属薄板经历一次变形。由于金属薄板材料特性的波动，导致具有某种结构的金属薄板结构高度的波动。这种结构高度的波动归诸于金属薄板的弹性在一个公差带的范围内。这一效应可能还要叠加上型材轧辊的公差带来的影响，从而不能保证金属薄板叠始终以相同的预紧力装入套管内。此外还确证，蜂窝体的蜂窝密度即使制造方法相同也可能是不同的。
由此出发本发明的目的是提供一种制造至少一层具有某种结构的金属薄板的方法以及制造一个层状金属薄板叠的方法和一种用于制造具有某种结构的金属薄板的设备，借助于这种方法和设备保证，在将具有某种结构的金属薄板或金属薄板叠进一步加工成蜂窝体时，金属薄板叠可具有预紧力地置入套管内且此预紧力的波动很小。本发明的另一个目的是可以保证，用具有某种结构的金属薄板构成的蜂窝体有恒定的蜂窝密度。
按本发明制造至少一层具有某种结构的金属薄板的方法，其特征在于，首先带状金属薄板在形成结构的步骤中制成一种结构。在实施形成结构的步骤中制成这样一种结构，即它的结构高度大于额定结构高度，额定结构高度是此结构化的金属薄板作为成品时所应具有的。紧接着形成结构的步骤实施校准步骤，此时在金属薄板的结构上施加一个力，从而在校准步骤后结构高度等于额定结构高度。通过在形成结构的步骤中使结构高度大于额定结构高度，保证，尽管有回弹但金属薄板的结构高度仍足够高。此外，补偿了成型工具可能的公差。在校准步骤中，在结构的顶峰区施加一个力，在此力作用下使结构变形，所以在校准步骤后结构的高度便等于额定结构高度。
为了在实施形成结构的步骤期间制成一种结构，令金属在两个啮合的型材轧辊之间通过。其中，型材轧辊的总成型高度大于额定结构高度。对于型材轧辊可例如涉及具有渐开线型面的轧辊。
校准步骤最好按此方式进行，即令具有结构的金属薄板通过一间隙移动，它的间隙高度小于金属薄板的额定结构高度或等于金属薄板的额定结构高度。可以这样来构成这种间隙，即，将两个轧辊轴线平行地排列。
为了保证由一种结构化的金属薄板或一个金属薄板叠制成的蜂窝体有恒定的蜂窝密度，建议在校准步骤后确定金属薄板结构的弹性。在考虑到此弹性的情况下定出下料长度，并按此下料长度从此带状金属薄板切下金属薄板段。采用一种如此制成的结构化的金属薄板可以制成一种蜂窝体，它有可重现的蜂窝密度以及金属薄板可具有可重现的预紧力地置入套管内。
按另一个按本发明的思想，建议了一种制造层状金属薄板叠的方法，由EP0245737例如已知这种层状金属薄板叠，按此方法，第一带状金属薄板首先实行一个形成某种结构的步骤，通过这一步骤此第一金属薄板形成结构，它的结构高度大于额定结构高度，然后实行校准步骤，此时在第一金属薄板的结构上施加一个力，使得经此校准步骤后结构的高度等于额定结构高度，以及，在这之后将第二带状金属薄板铺设在此第一金属薄板上。
在实施形成结构的步骤期间，第一带状金属薄板在两个啮合的型材轧辊之间通过。
按另一种可供选择的方案建议，第二金属薄板在校准步骤前铺设在此金属薄板上。采取这一措施使结构化的金属薄板与第二最好平的金属薄板一起校准。
在校准步骤后确定第一金属薄板的结构的弹性或层叠金属薄板的弹性，并在考虑此弹性的情况下定出下料长度，以及此第一金属薄板或此层叠金层薄板按下料长度切断。
按另一个按本发明的思想，建议了一种制造结构化金属薄板的设备，它有一个用于形成具有一种结构高度的结构的造成结构的部件，在此设备中，此造成结构的部件至少有两个互相嵌入的其总成型高度大于额定结构高度的成型工具，以及有一个沿金属薄板输送方向看设在下游的校准部件，通过它在金属薄板的结构上施加一个力，使结构高度等于预定的额定结构高度。
形成结构的部件至少有两个啮合的型材轧辊，它们最好有一种渐开线型面。采用可旋转的型材轧辊允许是一种结构化金属薄板的连续生产过程。按另一种可供选择的方案，为了在金属薄板内顺序制造一种结构采用这样一种形成结构的部件，它包括两个可相对运动的成型工具，金属薄板可在它们之间变形。
按照此设备另一项有利的改进建议，校准部件至少有两个校准工具，金属薄板可置入它们之间，以及这些校准工具构成一个间隙的边界，它的间隙高度小于成型工具的成型高度。此间隙高度最好等于额定结构高度，此额定结构高度是结构化金属薄板所应当具有的。此间隙高度最好能通过调整成型工具加以调整。
校准工具最好通过两个轴线基本平行排列的轧辊构成。轧辊最好按这样的方式布置，即，轧辊轴线基本上横向于金属薄板的输送方向延伸。
按照设备的另一项有利的改进建议，在校准部件的下游设一测量部件，借助测量部件确定金属薄板的弹性，以及设一切割部件，借助切割部件将金属薄板根据弹性切断。
下面借助于在附图中表示的实施例说明本发明的其他优点和特征。其中
图1用于制造具有某种结构的金属薄板的设备第一种实施形式示意图；图2校准部件；以及图3用于制造具有某种结构的金属薄板的设备第二种实施例。
图1示意表示制造具有某种结构的金属薄板的设备。此设备有一形成结构的部件1。形成结构的部件1包括两个啮合的型材轧辊2、3。型材轧辊2、3例如有一种渐开线形状的型面。型材轧辊2、3的轴线4、5互相平行地延伸。在型材轧辊2、3之间运行一带状金属薄板6，它是从一薄板卷7退出的。在形成结构的部件1运行期间给予金属薄板6一种结构8。
结构8基本上相应于型材轧辊2、3的型面。沿金属薄板6输送方向看，在形成结构的部件1下游设一校准部件9。校准部件9有两个校准工具，它们设计成两个轧辊10、11的形式。轧辊10、11轴线互相平行地布置。轧辊10、11的外表面构成一个间隙12的边界，已结构化的金属薄板6通过此间隙移动。校准部件9下游设一测量部件13和一切割部件14。
借助于测量部件13确定金属薄板6结构8的弹性。在考虑结构6弹性的情况下定出下料长度L，并按此下料长度L在切割部件14中从带状金属板材6上切下一段15。金属薄板结构6弹性的确定可通过力/行程测量装置进行。
型材轧辊2、3的型面应设计为，使结构8的高度H大于预定的额定结构高度SH。给予金属薄板6一种例如图2中所表示那样的结构8。如此结构化后的金属薄板通过轧辊10、11之间的间隙12移动。间隙12的高度h应这样选定其尺寸，即，当金属薄板6通过轧辊10、11之间运行时结构8受压缩，由此使经过校准部件9之后的结构8′具有一个等于额定结构高度SH的高度。轧辊10、11可旋转地支承着。间隙高度h最好能借助于可调式的轧辊10、11调整。
现在来看按图3所示的设备。
在图3中表示的设备有一形成结构的部件1，它由两个彼此隔开一定距离和轴线平行排列的型材轧辊2、3构成。在成型部件1沿输送方向看的下游设一校准部件9，与之相接的有一测量部件13和一切割部件14。校准部件9由两个互相隔开一定距离和轴线平行布置的轧辊10、11构成。轧辊10、11可旋转地支承着。轧辊10、11的外表面构成间隙12的边界。
带状金属薄板6从薄板卷7退出并输入形成结构的部件1。在形成结构的部件1中，通过型材轧辊2、3给予金属薄板6一种结构8。结构8有一高度H，它大于额定结构高度SH。然后此如此结构化后的金属薄板6输入校准部件10。金属薄板6通过轧辊10、11之间的间隙12运行。间隙12有一高度h，它小于结构8的高度H。在金属薄板6通过校准部件9运行时，在结构8上施加一个力，在此力作用下将结构的高度变为额定结构高度SH。在校准部件9之前在结构化的金属薄板6上输入一平的金属薄板16，它是从薄板卷17退出的。平的金属薄板16和已结构化的金属薄板8一起通过校准部件9。
测量部件13设在校准部件9的后面，借助于它确定平的和结构化的金属薄板6、16的弹性。以确定的弹性为基础决定下料长度L。一个在测量部件13后面的切割部件14切下平的金属薄板16和结构化的金属薄板6的一段8。将结构化的金属薄板6互相堆叠，因此形成一个金属薄板叠19，在将其缠绕后可装入一套管内。
权利要求
1．制造至少一层具有某种结构的金属薄板的方法，按此方法，带状的金属薄板(6)首先实行形成某种结构的步骤，通过这一步骤形成结构(8)，它的结构高度(H)大于额定结构高度(SH)，然后实行校准步骤，在此步骤中在金属薄板(6)的结构(8)上施加一个力，使得经此校准步骤后结构(8)的高度(H)等于额定结构高度(SH)。
2．按照权利要求1所述的方法，其中，金属薄板(6)在实施形成结构的步骤期间从两个啮合的型材轧辊(2、3)之间通过。
3．按照权利要求2所述的方法，其中，金属薄板(6)在型材轧辊(2、3)之间通过，它们的总成型高度大于额定结构高度(SH)。
4．按照权利要求1、2或3所述的方法，其中，金属薄板(6)通过间隙(12)移动，它的间隙高度(h)小于金属薄板(6)的额定结构高度(SH)或等于金属薄板(6)的额定结构高度(SH)。
5．按照权利要求4所述的方法，其中，间隙(12)由两个轴线平行的轧辊(10、11)构成。
6．按照权利要求1至5之一所述的方法，其中，在校准步骤后确定金属薄板(6)结构的弹性，在考虑到此弹性的情况下定出下料长度(L)，以及根据下料长度(L)从带状金属薄板(6)切下一段(15、16)。
7．按照权利要求6所述的方法，其中，下料长度(L)用作其他段的量规。
8．制造层状金属薄板叠(19)的方法，按此方法，第一带状金属薄板(6)首先实行一个形成某种结构的步骤，通过这一步骤此第一金属薄板(6)形成结构(8)，它的结构高度(H)大于额定结构高度(SH)，然后实行校准步骤，此时在第一金属薄板(6)的结构(8)上施加一个力，使得经此校准步骤后结构(8′)的高度(H)等于额定结构高度(SH)，以及，在这之后将第二带状金属薄板，最好是平的金属薄板(6)铺设在此第一金属薄板(6)上。
9．按照权利要求8所述的方法，其中，第一金属薄板(6)在实施形成结构的步骤时从两个啮合的型材轧辊(2、3)之间通过。
10．按照权利要求9所述的方法，其中，第一金属薄板(6)在型材轧辊(2、3)之间通过，它们的总成型高度大于额定结构高度(SH)。
11．按照权利要求8、9或10所述的方法，其中，第一金属薄板(6)通过间隙(12)移动，它的间隙高度(h)基本上等于第一金属薄板(6)的额定结构高度(SH)。
12．按照权利要求11所述的方法，其中，间隙(12)由两个轴线平行的轧辊(10、11)构成。
13．按照权利要求11或12所述的方法，其中，第二金属薄板(6)在校准步骤前铺设在第一金属薄板(6)上。
14．按照权利要求8至13之一所述的方法，其中，在校准步骤后确定第一金属薄板(6)的结构的弹性或确定层叠金属薄板(6、16)的弹性，并根据此弹性切断它或它们。
15．制造具有某种结构的金属薄板的设备，它有一个用于形成具有结构高度(H)的结构的造成结构的部件(1)，其特征在于此造成结构的部件(1)，它至少有两个互相啮合的其总成型高度大于额定结构高度(SH)的型材轧辊(2、3)，以及在于一个沿金属薄板(6)输送方向看设在下游的校准部件(9)，通过它在金属薄板(6)的结构(8)上施加一个力，使得在经过校准部件(9)后结构(8′)的高度(H)等于预定的额定结构高度(SH)。
16．按照权利要求15所述的设备，其特征为造成结构的部件(1)至少有两个啮合的型材轧辊(2、3)。
17．按照权利要求15或16所述的设备，其特征为校准部件(9)有至少两个校准工具(10、11)，金属薄板(6、16)可置入它们之间，以及这些校准工具(10、11)构成间隙(12)的边界，它的间隙高度(h)小于成型工具(2、3)的成型高度(PH)。
18．按照权利要求17所述的设备，其特征为校准工具是两个轴线平行排列的轧辊(10、11)。
19．按照权利要求15至18之一所述的设备，其特征为在校准部件(9)下游设一测量部件(1、3)，借助测量部件确定金属薄板(6、16)的弹性，以及设一切割部件(14)，借助切割部件将金属薄板(6、16)根据弹性切断。
20．按照权利要求15至19之一所述的设备，其特征为校准部件(9)的间隙高度(h)是可调的。
全文摘要
本发明涉及制造具有某种结构的金属薄板的方法和设备。按本发明的方法,带状的金属薄板(6)首先实行形成某种结构的步骤,通过这一步骤形成结构(8),它的结构高度(H)大于额定结构高度(SH),然后在校准部件(9)中实行校准步骤。结构(8)被导引通过校准部件(9)的两个轧辊(10、11),结构(8)一旦通过校准部件(9),结构的高度便等于额定结构高度(SH)。
文档编号B01J35/04GK1235563SQ97199367
公开日1999年11月17日 申请日期1997年9月17日 优先权日1996年10月30日
发明者罗尔夫·布吕克 申请人:发射技术有限公司