EP0938380B1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen strukturierter metallbleche - Google Patents

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EP0938380B1
EP0938380B1 EP97944888A EP97944888A EP0938380B1 EP 0938380 B1 EP0938380 B1 EP 0938380B1 EP 97944888 A EP97944888 A EP 97944888A EP 97944888 A EP97944888 A EP 97944888A EP 0938380 B1 EP0938380 B1 EP 0938380B1
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EP
European Patent Office
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metal sheet
height
calibration
process according
rollers
Prior art date
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EP97944888A
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EP0938380A1 (de
Inventor
Rolf BRÜCK
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Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D13/00—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form
    • B21D13/04—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form by rolling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807—Metal other than sintered metal
    • F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates

Definitions

  • the invention relates to a method for producing at least of a structured metal sheet, a method for producing a coated Sheet metal package and a device for manufacturing structured metal sheets.
  • metal sheets are predominantly too
  • Honeycomb bodies for catalytic converters processed, such as those in particular Exhaust systems of motor vehicles are used.
  • Such a honeycomb body is described for example by EP 0 245 737 B1.
  • Structured metal sheets are generally used in the prior art produced by intermeshing profile rollers, as is known from EP-A1-0 460 611.
  • the profile rollers preferably have one Involute toothing or a similarly designed toothing. It however, other geometries of the structures, e.g. B. trapezoidal shape, zigzag shape, etc. known.
  • Sections are separated from the structured, band-shaped metal sheet, which are stacked into a sheet metal stack, with between the textured metal sheets a smooth sheet is inserted.
  • the ends of the For example, stacks become in opposite directions around at least two fixed points devoured.
  • the stack thus deformed is inserted into a casing tube.
  • the jacket pipe with the metal sheet stack used subjected to a soldering process in which the jacket tube with the sheet metal stack and the individual sheets are soldered to one another.
  • the casing tube and the sheet metal package have different coefficients of thermal expansion.
  • the sheet metal package has already been proposed insert with a preload into the jacket tube, so that between the metal sheets and / or the metal sheets and the casing tube none Gap formation occurs.
  • spirally wound honeycomb bodies is already been proposed in the structured sheet metal at the apex areas the structure to provide radial recesses in which to solder serving material can be inserted.
  • the band-shaped metal sheet experiences a deformation. Due to fluctuations in the material properties of the metal sheet, there are fluctuations in the structural height of the structured Sheet metal. These fluctuations in structure height are attributed to that the elasticity of the metal sheet within a tolerance band lies. This effect is possibly also due to tolerances of the profile rollers superimposed so that it is not ensured that sheet metal packages always can be inserted into a pipe with the same pre-tension. It is also noted been that the cell density of a honeycomb body at the same Manufacturing process can be different.
  • EP-A1-0 279 159 is a method for producing at least known a structured metal sheet, in which the structure by interlocking Tooth rolling is formed.
  • EP-A1-0 460 611 furthermore describes a method and a device for the production of welded layered metal sheets and metal sheet packages known.
  • EP-A1-0 460 611 discloses a structuring step through which a first metal sheet is provided with a structure by means of profile rollers. A second smooth metal sheet is then placed on the structured sheet applied, the first and the second metal sheet by a second Roll pair is passed.
  • the object of the invention is a method for producing at least one structured metal sheet and one layered sheet metal package and a device for producing structured Specify sheets that ensure that at a Further processing of the structured metal sheets or the metal sheet package to a honeycomb body, fluctuations in a preload with the one Sheet metal package can be inserted into a jacket tube, are low.
  • Another one The aim of the invention is to ensure that a honeycomb body through structured metal sheets is formed, has a constant cell density.
  • the method according to the invention for producing at least one structured Metal sheet is characterized in that first in a structure-forming Step formed a band-shaped metal sheet with a structure becomes.
  • a structure is made whose structure height is greater than a target structure height that the structured Should have sheet metal as a finished product.
  • the structure-building step This is followed by a calibration step in which the structure of the metal sheet a force is applied so that after the calibration step the height corresponds to the structure of the target structure height.
  • the structure height is greater than a target structure height it is ensured that the structure height despite springback of the metal sheet is sufficiently high. Furthermore, any tolerances compensated by profile tools.
  • the Vertex areas of the structure exerted a force by which the structure is deformed so that after the calibration step the height of the structure of the Target structure height corresponds.
  • the training a structure during the structure-forming step the metal sheet between two interlocking profile tools, preferably between two intermeshing profile rollers, passed through.
  • the total profile height of the Profile tools are preferred larger than the target structure height.
  • the profile tools in the form of Profile rollers formed it can be the profile rollers, for example are rollers with an involute profile.
  • the calibration step preferably in the form that the metal sheet with the Structure is passed through a gap, the gap height is less than is the target structure height of the metal sheet or the target structure height of the Corresponds to sheet metal.
  • the formation of such a gap can preferably in that two rollers are arranged axially parallel.
  • cell density is achieved of the inventive method proposed that after the calibration step the spring property of the structure of the metal sheet is determined. Taking the spring property into account is a cut length determined and a section of a metal sheet according to the cut length separated from the band-shaped metal sheet.
  • a honeycomb body can be produced, the one has reproducible cell density and the metal sheets with a reproducible Preload can be used in a jacket tube.
  • the determined cut length used as a measure for other sections.
  • a method for Manufacture of a layered sheet metal stack such as by EP 0 245 737 B1 is known, proposed in which a first band-shaped Sheet metal first a structure-forming step through which the first Sheet metal is formed with a structure whose structure height is greater than lie is the target structure height, then a calibration step in which the Structure of the first metal sheet a force is exerted after the Calibration step the height of the structure corresponds to a target structure height, and a second band-shaped metal sheet is placed on the first metal sheet.
  • the first becomes band-shaped Metal sheet during the structure-forming step between two no interlocking profile tools, preferably between two combs Profile rollers, passed through.
  • the remaining metal sheet passed between profile tools, especially profile rollers, whose Overall profile height is greater than the target structure height.
  • a second strip-shaped metal sheet is placed on the first strip-shaped metal sheet Metal sheet.
  • the second metal sheet is preferably after Calibration step placed on the first metal sheet.
  • the second metal sheet before the calibration step on the metal sheet is placed. This measure makes the structured metal sheet calibrated together with the second, preferably smooth metal sheet.
  • the spring characteristic of the Structure of the first metal sheet or the spring property of the layered Metal sheets determined and taking into account the spring property a Cut length determined, and the first metal sheet or the layered Metal sheets are cut according to the cut length.
  • a device for the production of structured metal sheets and / or metal sheet packages with a structuring unit for forming a structure with a structure height proposed, in which the structuring unit, the at least two interlocking profile tools with an overall profile height that is larger is as the target structure, and one in the transport direction of the metal sheet considered subordinate calibration unit through which on the structure a force is exerted on the metal sheet so that the height of the structure corresponds to a predetermined target structure height.
  • the structuring unit has at least two intermeshing profile rollers, which preferably have an involute profile.
  • the use of rotatable profile rollers enable a continuous manufacturing process of a structured metal sheet.
  • sequential manufacturing a structure in a metal sheet uses a structuring unit which comprises two profile tools which can be moved towards one another, between which the metal sheet is deformable.
  • the calibration unit have at least two calibration tools has, between which the metal sheet can be placed, and the calibration tools limit a gap whose gap height is smaller than the profile height of profile tools.
  • the gap height preferably corresponds to the target structure height, which should have a structured metal sheet.
  • the gap height is preferably adjustable by adjusting the calibration tools.
  • the calibration tools are preferably essentially two axially parallel rollers formed.
  • the rollers are preferably like this arranged that the roller axes substantially transverse to the direction of transport of a metal sheet.
  • the calibration unit is a measuring unit, by the spring property of the metal sheet is determined, and a separation unit through which the Sheet metal is cut to length according to the spring properties, subordinate is.
  • Fig. 1 shows schematically a device for producing structured Sheets.
  • the device has a structuring unit 1.
  • the structuring unit 1 comprises two intermeshing profile rollers 2, 3.
  • the Profile rollers 2, 3 have, for example, an involute profile.
  • the axes 4, 5 of the profile rollers 2, 3 run parallel to one another.
  • a strip-shaped metal sheet 6 runs between the profile rolls 2, 3, which is handled by a coil 7.
  • While going through the Structuring unit 1 is given a structure 8 to the metal sheet 6.
  • the structure 8 essentially corresponds to the profile of the profile rolls 2, 3.
  • the structural unit is viewed in the transport direction of the metal sheet 6 1 downstream of a calibration unit 9.
  • the calibration unit 9 has two Calibration tools formed in the form of two rollers 10, 11 are.
  • the rollers 10, 11 are arranged axially parallel to one another.
  • the Shell surfaces of the rollers 10, 11 delimit a gap 12 through which the structured metal sheet 6 is passed.
  • the calibration unit 9 is a measuring unit
  • the spring property of the structure 8 'of the Metal sheet 6 determined. Taking into account the spring properties of the A cut length L is determined in structure 6 and a section 15 corresponding to the cut length L of the band-shaped metal sheet 6 in the separation unit 14 separated. The determination of the spring characteristic of the Structure 6 of the metal sheet can be done by a force / displacement measurement.
  • the profile of the profile rollers 2, 3 is designed so that the height H of the Structure 8 is greater than a predetermined target structure height SH.
  • the Metal sheet 6 is given a structure 8, such as that shown in FIG Fig. 2 is shown.
  • the metal sheet structured in this way is passed through the gap 12 passed between the rollers 10, 11.
  • the height h of the gap 12 is dimensioned such that when the sheet metal 6 passes between the Rolls 10, 11 the structure 8 is compressed, creating the structure 8 'after the calibration unit 9 has a height which is the desired structural height SH corresponds.
  • the rollers 10, 11 are rotatably mounted.
  • the gap height h is adjustable by means of adjustable rollers 10, 11.
  • the device shown in FIG. 3 has a structuring unit 1 on by two spaced apart and axially parallel Profile rollers 2, 3 is formed.
  • the profile unit 1 follows in the transport direction considers a calibration unit 9 to which a measuring unit 13 and a Separating unit 14 connects.
  • the calibration unit 9 is separated by two Rollers 10, 11 arranged parallel to one another and axially parallel are formed.
  • the rollers 10, 11 are rotatably mounted. Limit the lateral surfaces of the rollers 10, 11 a gap 12.
  • a band-shaped metal sheet 6 is unwound from a coil 7 and the structuring unit 1 supplied.
  • the sheet metal 6 is given a structure 8 by the profile rollers 2, 3.
  • the structure 8 has a height H which is greater than the desired structure height SH.
  • the metal sheet 6 structured in this way subsequently follows the calibration unit 10 fed.
  • the metal sheet 6 passes through the gap 12 between the rollers 10, 11.
  • the gap 12 has a height h that is smaller is as the height H of the structure 8.
  • a force is exerted on the structure 8 by the calibration unit 9 exercised, through which the height of the structure to the desired structure height SH brought.
  • a smooth metal sheet 16 which unwound from a coil 17 becomes.
  • the smooth metal sheet 16 and the structured metal sheet 6 pass through the calibration unit 9 together.
  • the calibration unit 9 is followed by a measuring unit 13, by means of which the spring property of the smooth and the structured metal sheet 6, 16 is determined. On the basis of the spring property determined, a cut length L certainly.
  • a separating unit 14 following the measuring unit 13 separates one Section 18 of the smooth metal sheet 16 and the structured metal sheet 6 from.
  • the structured sheets 6 are stacked one on top of the other, creating a Sheet metal package 19 is created, which after engulfing in a Jacket tube can be used.

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Abstract

Zum Herstellen wenigstens eines strukturierten Metallblechs wird ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei dem ein bandförmiges Metallblech (6) zunächst einem strukturbildenden Schritt, durch den eine Struktur (8) gebildet wird, deren Strukturhöhe (H) größer ist als eine Soll-Strukturhöhe (SH), und danach einem Kalibrierschritt in einer Kalibriereinheit (9) unterzogen wird, wobei die Struktur (8) zwischen zwei Walzen (10, 11) der Kalibriereinheit (9) hindurchgeführt wird, wodurch die Höhe der Struktur nach der Kalibriereinheit (9) der Soll-Strukturhöhe (SH) entspricht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen wenigstens eines strukturierten Metallblechs, ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Metallblechpaketes sowie auf eine Vorrichtung zum Herstellen strukturierter Metallbleche. Solche Metallbleche werden überwiegend zu Wabenkörpern für katalytische Konverter verarbeitet, wie sie insbesondere in Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Ein solcher Wabenkörper ist beispielsweise durch die EP 0 245 737 B1 beschrieben.
Strukturierte Metallbleche werden im Stand der Technik im allgemeinen durch miteinander kämmende Profilwalzen hergestellt, wie durch die EP-A1-0 460 611 bekannt ist. Die Profilwalzen weisen vorzugsweise eine Evolventenverzahnung oder eine ähnlich gestaltete Verzahnung auf. Es sind jedoch auch andere Geometrien der Strukturen, z. B. Trapezform, ZickZack-Form etc., bekannt.
Von dem strukturierten, bandförmigen Metallblech werden Abschnitte abgetrennt, die zu einem Metallblechpaket gestapelt werden, wobei zwischen die strukturierten Metallbleche ein Glattblech eingelegt wird. Die Enden des Stapels werden beispielsweise gegensinnig um mindestens zwei Fixpunkte verschlungen. Der so verformte Stapel wird in ein Mantelrohr eingesetzt. Anschließend wird das Mantelrohr mit dem eingesetzten Metallblechstapel einem Lötvorgang unterzogen, bei dem das Mantelrohr mit dem Metallblechstapel sowie die einzelnen Bleche untereinander verlötet werden. Das Mantelrohr und das Metallblechpaket haben unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten. Um sicherzustellen, daß eine einwandfreie Lötverbindung zwischen den Metallblechen untereinander und den Metallblechen und dem Mantelrohr erreicht wird, ist bereits vorgeschlagen worden, das Metallblech-paket mit einer Vorspannung in das Mantelrohr einzusetzen, so daß zwischen den Metallblechen und/oder den Metallblechen und dem Mantelrohr keine Spaltbildung eintritt. Bei spiralförmig gewickelten Wabenkörpern ist bereits vorgeschlagen worden, in das strukturierte Metallblech an den Scheitelbereichen der Struktur radiale Vertiefungen vorzusehen, in denen das zur Verlötung dienende Material einlegbar ist.
Während des strukturbildenden Schrittes erfährt das bandförmige Metallblech eine Verformung. Durch Schwankungen der Materialeigenschaften des Metallblechs, kommt es zu Schwankungen der Strukturhöhe des strukturierten Metallblechs. Diese Schwankungen der Strukturhöhe werden darauf zurückgeführt, daß die Elastizität des Metallblechs innerhalb eines Toleranzbandes liegt. Dieser Effekt wird noch gegebenenfalls durch Toleranzen der Profilwalzen überlagert, so daß nicht sichergestellt ist, daß Metallblechpakete stets mit gleicher Vorspannung in ein Rohr einsetzbar sind. Es ist ferner festgestellt worden, daß auch die Zelldichte eines Wabenkörpers beim gleichen Herstellungsverfahren unterschiedlich sein kann.
Durch die EP-A1-0 279 159 ist ein Verfahren zum Herstellen wenigstens eines strukturierten Metallblechs bekannt, bei dem die Struktur durch ineinandergreifende Zahnwalzen gebildet wird.
Durch die EP-A1-0 460 611 ist desweiteren ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung verschweißter geschichteter Metallbleche und Metallblechpakete bekannt.
Die EP-A1-0 460 611 offenbart einen strukturgebenden Schritt, durch den ein erstes Metallblech mittels Profilwalzen mit einer Struktur versehen wird. Auf das strukturierte Blech wird danach ein zweites glattes Metallblech aufgebracht, wobei das erste und das zweite Metallblech durch ein zweites Walzenpaar hindurchgeführt wird.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen wenigstens eines strukturierten Metallblechs sowie eines geschichteten Metallblechpaketes und eine Vorrichtung zum Herstellen strukturierter Bleche anzugeben, durch die sichergestellt wird, daß bei einer Weiterverarbeitung der strukturierten Metallbleche bzw. des Metallblechpaketes zu einem Wabenkörper, Schwankungen einer Vorspannung mit der ein Metallblechpaket in ein Mantelrohr einsetzbar ist, gering sind. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist sicherzustellen, daß ein Wabenkörper, der durch strukturierte Metallbleche gebildet ist, eine konstante Zelldichte hat.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen wenigstens eines strukturierten Metallblechs, zeichnet sich dadurch aus, daß zunächst in einem strukturbildenden Schritt ein bandförmiges Metallblech mit einer Struktur ausgebildet wird. Während des strukturbildenden Schrittes wird eine Struktur hergestellt, deren Strukturhöhe größer ist als eine Soll-Strukturhöhe, die das strukturierte Metallblech als Fertigprodukt haben soll. An den strukturbildenden Schritt schließt sich ein Kalibrierschritt an, bei dem auf die Struktur des Metallblechs eine Kraft so ausgeübt wird, daß nach dem Kalibrierschritt die Höhe der Struktur der Soll-Strukturhöhe entspricht. Dadurch, daß während des strukturbildenden Schrittes die Strukturhöhe größer ist als eine Soll-Strukturhöhe wird sichergestellt, daß trotz einer Rückfederung die Strukturhöhe des Metallblechs ausreichend hoch ist. Desweiteren werden etwaige Toleranzen von Profilwerkzeugen kompensiert. In dem Kalibrierschritt wird auf die Scheitelbereiche der Struktur eine Kraft ausgeübt, durch die die Struktur verformt wird, so daß nach dem Kalibrierschritt die Höhe der Struktur der Soll-Strukturhöhe entspricht.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird zur Ausbildung einer Struktur während des strukturbildenden Schrittes das Metallblech zwischen zwei ineinandergreifenden Profilwerkzeugen, vorzugsweise zwischen zwei kämmenden Profilwalzen, hindurchgeführt. Die Gesamtprofilhöhe der Profilwerkzeuge, insbesondere der Profilwalzen, ist dabei vorzugsweise größer als die Soll-Strukturhöhe. Sind die Profilwerkzeuge in Form von Profilwalzen gebildet, so kann es sich bei den Profilwalzen beispielsweise um Walzen mit einem Evolventenprofil handeln.
Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens erfolgt der Kalibrierschritt vorzugsweise in der Form, daß das Metallblech mit der Struktur durch einen Spalt hindurchgeführt wird, dessen Spalthöhe kleiner als die Soll-Strukturhöhe des Metallblechs ist oder der Soll-Strukturhöhe des Metallblechs entspricht. Die Ausbildung eines solchen Spaltes kann vorzugsweise dadurch erfolgen, daß zwei Walzen achsparallel angeordnet sind.
Um sicherzustellen, daß ein Wabenkörper, der aus einem strukturierten Metallblech oder einem Metallblechpaket hergestellt wird, eine konstante Zelldichte aufweist wird nach einer noch weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß nach dem Kalibrierschritt die Federeigenschaft der Struktur des Metallblechs bestimmt wird. Unter Berücksichtigung der Federeigenschaft wird eine Zuschnittslänge ermittelt und ein Abschnitt eines Metallblechs entsprechend der Zuschnittslänge von dem bandförmigen Metallblech abgetrennt. Durch ein so hergestelltes strukturiertes Metallblech ist ein Wabenkörper herstellbar, der eine reproduzierbare Zelldichte hat und die Metallbleche mit einer reproduzierbaren Vorspannung in ein Mantelrohr einsetzbar sind. Vorzugsweise wird die ermittelte Zuschnittslänge als ein Maß für weitere Abschnitte verwendet.
Nach einem anderen erfindungsgemäßen Gedanken wird ein Verfahren zum Herstellen eines geschichteten Metallblechpakets, wie es beispielsweise durch die EP 0 245 737 B1 bekannt ist, vorgeschlagen, bei dem ein erstes bandförmiges Metallblech zunächst einem strukturbildenden Schritt, durch den das erste Metallblech mit einer Struktur gebildet wird, deren Strukturhöhe größer als lie Soll-Strukturhöhe ist, danach einem Kalibrierschritt, bei dem auf die Struktur des ersten Metallblechs eine Kraft ausgeübt wird, daß nach dem Kalibrierschritt die Höhe der Struktur einer Soll-Strukturhöhe entspricht, und ein zweites bandförmiges Metallblech auf das erste Metallblech gelegt wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das erste bandförmige Metallblech während des strukturbildenden Schrittes zwischen zwei neinandergreifenden Profilwerkzeugen, vorzugsweise zwischen zwei kämmenien Profilwalzen, hindurchgeführt.
Nach einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens wird das reste Metallblech zwischen Profilwerkzeugen, insbesondere Profilwalzen, hindurchgeführt, deren Gesamtprofilhöhe größer ist als die Soll-Strukturhöhe.
Auf das erste bandförmige Metallblech wird ein zweites bandförmiges Metallblech gelegt. Das zweite Metallblech wird vorzugsweise nach dem Kalibrierschritt auf das erste Metallblech gelegt. Alternativ wird vorgeschlagen, daß das zweite Metallblech vor dem Kalibrierschritt auf das Metallblech gelegt wird. Durch diese Maßnahme wird das strukturierte Metallblech gemeinsam mit dem zweiten, vorzugsweise glatten Metallblech kalibriert.
Vorteilhafterweise wird nach dem Kalibrierschritt die Federeigenschaft der Struktur des ersten Metallblechs oder die Federeigenschaft der geschichteten Metallbleche ermittelt und unter Berücksichtigung der Federeigenschaft eine Zuschnittslänge ermittelt, und das erste Metallblech oder die geschichteten Metallbleche werden entsprechend der Zuschnittslänge abgetrennt.
Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken wird eine Vorrichtung zum Herstellen strukturierter Metallbleche und/oder Metallblechpakete mit einer Strukturgebungseinheit zur Bildung einer Struktur mit einer Strukturhöhe vorgeschlagen, bei der die Strukturgebungseinheit, die wenigstens zwei ineinandergreifende Profilwerkzeuge mit einer Gesamtprofilhöhe, die größer ist als die Sollstruktur, aufweist und eine in Transportrichtung des Metallblechs betrachtet nachgeordnete Kalibriereinheit, durch die auf die Struktur des Metallblechs eine Kraft so ausgeübt wird, daß die Höhe der Struktur einer vorgegebenen Sollstrukturhöhe entspricht.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Strukturgebungseinheit wenigstens zwei kämmende Profilwalzen auf, die vorzugsweise ein Evolventenprofil aufweisen. Die Verwendung von drehbaren Profilwalzen ermöglicht einen kontinuierlichen Herstellungsvorgang eines strukturierten Metallblechs. Alternativ kann zur sequentiellen Herstellung einer Struktur in einem Metallblech eine Strukturgebungseinheit verwendet werden, die zwei aufeinander zu bewegbare Profilwerkzeuge umfaßt, zwischen denen das Metallblech verformbar ist.
Nach einer noch weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, daß die Kalibriereinheit wenigstens zwei Kalibrierwerkzeuge aufweist, zwischen die das Metallblech bringbar ist, und die Kalibrierwerkzeuge einen Spalt begrenzen, dessen Spalthöhe kleiner ist als die Profilhöhe der Profilwerkzeuge. Die Spalthöhe entspricht vorzugsweise der Soll-Strukturhöhe, die ein strukturiertes Metallblech aufweisen soll. Die Spalthöhe ist vorzugsweise durch Verstellung der Kalibrierwerkzeuge einstellbar.
Die Kalibrierwerkzeuge sind vorzugsweise durch zwei im wesentlichen achsparallel angeordnete Walzen gebildet. Die Walzen sind vorzugsweise so angeordnet, daß die Walzenachsen im wesentlichen quer zur Transportrichtung eines Metallblechs verlaufen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, daß der Kalibriereinheit eine Meßeinheit, durch die Federeigenschaft des Metallblechs ermittelt wird, und eine Trenneinheit, durch die das Metallblech entsprechend der Federeigenschaft abgelängt wird, nachgeordnet ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
schematisch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Herstellen strukturierter Metallbleche,
Fig. 2
eine Kalibriereinheit und
Fig. 3
ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Herstellen strukturierter Bleche.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen strukturierter Bleche. Die Vorrichtung weist eine Strukturgebungseinheit 1 auf. Die Strukturgebungseinheit 1 umfaßt zwei kämmende Profilwalzen 2, 3 auf. Die Profilwalzen 2, 3 weisen beispielsweise ein evolventenförmiges Profil auf. Die Achsen 4, 5 der Profilwalzen 2, 3 verlaufen parallel zueinander. Zwischen den Profilwalzen 2, 3 läuft ein bandförmiges Metallblech 6, welches von einem Coil 7 abgewickelt wird. Während des Durchlaufens der Strukturgebungseinheit 1 wird dem Metallblech 6 eine Struktur 8 verliehen. Die Struktur 8 entspricht im wesentlichen dem Profil der Profilwalzen 2, 3. In Transportrichtung des Metallblechs 6 betrachtet ist der Strukturgebungseinheit 1 eine Kalibriereinheit 9 nachgeordnet. Die Kalibriereinheit 9 weist zwei Kalibrierwerkzeuge auf, die in Form von zwei Walzen 10, 11 ausgebildet sind. Die Walzen 10, 11 sind achsparallel zueinander angeordnet. Die Mantelflächen der Walzen 10, 11 begrenzen einen Spalt 12, durch den das strukturierte Metallblech 6 hindurchgeführt wird. Der Kalibriereinheit 9 ist eine Meßeinheit 13 und eine Trenneinheit 14 nachgeordnet.
Durch die Meßeinheit 13 wird die Federeigenschaft der Struktur 8' des Metallblechs 6 bestimmt. Unter Berücksichtigung der Federeigenschaft der Struktur 6 wird eine Zuschnittslänge L ermittelt und ein Abschnitt 15 entsprechend der Zuschnittslänge L von dem bandförmigen Metallblech 6 in der Trenneinheit 14 abgetrennt. Die Bestimmung der Federeigenschaft der Struktur 6 des Metallblechs kann durch eine Kraft/Weg-Messung erfolgen.
Das Profil der Profilwalzen 2, 3 ist so ausgebildet, daß die Höhe H der Struktur 8 größer ist als eine vorgegebene Soll-Strukturhöhe SH. Dem Metallblech 6 wird eine Struktur 8 verliehen, wie sie beispielsweise in der Fig. 2 dargestellt ist. Das so strukturierte Metallblech wird durch den Spalt 12 zwischen den Walzen 10, 11 hindurchgeführt. Die Höhe h des Spaltes 12 ist so bemessen, daß beim Durchlauf des Metallblechs 6 zwischen den Walzen 10, 11 die Struktur 8 zusammengedrückt wird, wodurch die Struktur 8' nach der Kalibriereinheit 9 eine Höhe aufweist, die der Soll-Strukturhöhe SH entspricht, hat. Die Walzen 10, 11 sind drehbar gelagert. Vorzugsweise ist die Spalthöhe h durch verstellbare Walzen 10, 11 einstellbar.
Wir nehmen nunmehr Bezug auf die Darstellung einer Vorrichtung nach Fig. 3.
Die in der Fig. 3 dargestellte Vorrichtung weist eine strukturgebende Einheit 1 auf, die durch zwei im Abstand zueinander und achsparallel angeordnete Profilwalzen 2, 3 gebildet ist. Der Profileinheit 1 folgt in Transportrichtung betrachtet eine Kalibriereinheit 9, an die sich eine Meßeinheit 13 sowie eine Trenneinheit 14 anschließt. Die Kalibriereinheit 9 ist durch zwei im Abstand zueinander und achsparallel angeordnete Walzen 10, 11 gebildet. Die Walzen 10, 11 sind drehbar gelagert. Die Mantelflächen der Walzen 10, 11 begrenzen einen Spalt 12.
Ein bandförmiges Metallblech 6 wird von einem Coil 7 abgewickelt und der strukturgebenden Einheit 1 zugeführt. In der strukturgebenden Einheit 1 wird dem Metallblech 6 durch die Profilwalzen 2, 3 eine Struktur 8 verliehen. Die Struktur 8 weist eine Höhe H auf, die größer ist als die Soll-Strukturhöhe SH. Das so strukturierte Metallblech 6 wird nachfolgend der Kalibriereinheit 10 zugeführt. Das Metallblech 6 durchläuft den Spalt 12 zwischen den Walzen 10, 11. Der Spalt 12 weist eine Höhe h auf, die kleiner ist als die Höhe H der Struktur 8. Während des Durchlaufens des Metallblechs 6 durch die Kalibriereinheit 9 wird auf die Struktur 8 eine Kraft ausgeübt, durch die die Höhe der Struktur auf die Soll-Strukturhöhe SH gebracht wird. Vor der Kalibriereinheit 9 wird auf das strukturierte Blech 6 ein glattes Metallblech 16 zugeführt, welches von einem Coil 17 abgewikkelt wird. Das glatte Metallblech 16 und das strukturierte Metallblech 6 durchlaufen gemeinsam die Kalibriereinheit 9.
Der Kalibriereinheit 9 folgt eine Meßeinheit 13, durch die die Federeigenschaft des glatten und des strukturierten Metallblechs 6, 16 bestimmt wird. Auf der Basis der ermittelten Federeigenschaft wird eine Zuschnittslänge L bestimmt. Eine der Meßeinheit 13 folgende Trenneinheit 14 trennt einen Abschnitt 18 des glatten Metallblechs 16 und des strukturierten Metallblechs 6 ab. Die strukturierten Bleche 6 werden aufeinander gestapelt, wodurch ein Metallblechpaket 19 entsteht, welches nach einem Verschlingen in ein Mantelrohr einsetzbar ist.
Bezugszeichenliste
1
Strukturgebungseinheit
2, 3
Profilwalze
4, 5
Achse
6
Metallblech
7
7 Coil
8, 8'
Struktur
9
Kalibriereinheit
10, 11
Walze
12
Spalt
13
Meßeinheit
14
Trenneinheit
15
Abschnitt
16
Glattblech
17
Coil
18
Abschnitt
19
Metallblechpaket

Claims (23)

  1. Verfahren zum Herstellen wenigstens eines strukturierten Metallblechs, bei dem ein bandförmiges Metallblech (6) zunächst einem strukturbildenden Schritt unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch den strukturbildenden Schritt eine Struktur (8) gebildet wird, deren Strukturhöhe (H) größer ist als eine Soll-Strukturhöhe (SH), und danach das Metallblech (6) einem Kalibrierschritt, bei dem auf die Struktur (8) des Metallblechs (6) eine Kraft so ausgeübt wird, daß nach dem Kalibrierschritt die Höhe (H) der Struktur (8') der Soll-Strukturhöhe (SH) ent- r spricht, unterzogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Metallblech (6) während des strukturbildenden Schrittes zwischen zwei ineinandergreifenden Profilwerkzeugen (2, 3) hindurchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Metallblech (6) zwischen Profilwalzen (2, 3) hindurchgeführt wird, deren Gesamtprofilhöhe größer ist als die Soll-Strukturhöhe (SH).
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem das Metallblech (6) während des strukturbildenden Schrittes zwischen zwei kämmenden Profilwalzen (2, 3) hindurchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Metallblech (6) durch einen Spalt (12), dessen Spalthöhe (h) kleiner als die Soll-Strukturhöhe (SH) des Metallblechs (6) ist oder der Soll-Strukturhöhe (SH) des Metallblechs (6) entspricht, hindurchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Spalt (12) durch zwei achsparallele Walzen (10, 11) gebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem nach dem Kalibrierschritt die Federeigenschaft der Struktur des Metallblechs (6) bestimmt, unter Berücksichtigung der Federeigenschaft eine Zuschnittslänge (L) ermittelt und ein Abschnitt (15) entsprechend der Zuschnittslänge (L) von dem bandförmigen Metallblech (6) abgetrennt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Zuschnittslänge (L) als ein Maß für weitere Abschnitte verwendet wird.
  9. Verfahren zum Herstellen eines geschichteten Metallblechpaketes (19), bei dem ein erstes, bandförmiges Metallblech (6) zunächst einem strukturbildenden Schritt, durch den das erste Metallblech (6) mit einer Struktur (8) gebildet wird, unterzogen und ein zweites, bandförmiges Metallblech, vorzugsweise ein glattes Metallblech (16), auf das erste Metallblech (6) gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Struktur (8) gebildet wird, deren Strukturhöhe (H) größer ist als die Soll-Strukturhöhe (SH), danach einem Kalibrierschritt unterzogen wird, bei dem auf die Struktur (8) des ersten Metallblechs (6) eine Kraft so ausgeübt wird, daß nach dem Kalibrierschritt die Höhe (H) der Struktur (8') einer Soll-Strukturhöhe (SH) entspricht.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Metallblech (6) während des strukturbildenden Schrittes zwischen zwei ineinandergreifenden Profilwerkzeugen (2, 3) hindurchgeführt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das erste Metallblech (6) zwischen Profilwalzen (2, 3) hindurchgeführt wird, deren Gesamtprofilhöhe größer ist als die Soll-Strukturhöhe (SH).
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das erste Metallblech (6) während des strukturbildenden Schrittes zwischen zwei kämmenden Profilwalzen (2, 3) hindurchgeführt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem das erste Metallblech (6) durch einen Spalt (12), dessen Spalthöhe (h) im wesentlichen der Soll-Strukturhöhe (SH) des ersten Metallblechs (6) entspricht, hindurchgeführt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Spalt (12) durch zwei achsparallelen Walzen (10, 11) gebildet wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das zweite Metallblech (16) vor dem Kalibrierschritt auf das erste Metallblech (6) gelegt wird. /
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei dem das zweite Metallblech (16) nach dem Kalibrierschritt auf das erste Metallblech (6) gelegt wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, bei dem nach dem Kalibrierschritt die Federeigenschaft der Struktur des ersten Metallblechs (6) oder die Federeigenschaft der geschichteten Metallbleche (6, 16) ermittelt und entsprechend der Federeigenschaft abgelängt wird bzw. werden.
  18. Vorrichtung zum Herstellen strukturierter Metallbleche und/oder Metallblechpakete mit einer Strukturgebungseinheit (1), die wenigstens zwei ineinandergreifende Profilwerkzeuge (2, 3) zur Bildung einer Struktur mit einer Strukturhöhe (H) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Profilwerkzeuge (2, 3) eine Gesamtprofilhöhe aufweisen, die größer ist als die Soll-Strukturhöhe (SH), daß eine in Transportrichtung des Metallblechs (6, 16) betrachtet nachgeordnete Kalibriereinheit (9) vorgesehen ist, durch die auf die Struktur (8) des Metallblechs (6, 16) eine Kraft so ausgeübt wird, daß die Höhe (H) der Struktur (8') nach der Kalibriereinheit (9) einer vorgegebenen Soll-Strukturhöhe (SH) entspricht.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturgebungseinheit (1) wenigstens zwei kämmenden Profilwalzen (2, 3) aufweist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriereinheit (9) wenigstens zwei Kalibrierwerkzeuge (10, 11) aufweist, zwischen die das Metallblech (6, 16) bringbar ist, und die Kalibrierwerkzeuge (10, 11) einen Spalt (12) begrenzen, dessen Spalthöhe (h) kleiner ist die Profilhöhe (PH) der Profilwerkzeuge (2, 3).
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierwerkzeuge zwei achsparallel angeordnete Walzen (10, 11) sind.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibriereinheit (9) eine Meßeinheit (1, 3), durch die die Federeigenschaft des Metallblech (6, 16) ermittelt wird, und eine Trenneinheit (14), durch die das Metallblech (6, 16) entsprechend der Federeigenschaft abgelängt wird, nachgeordnet ist.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalthöhe (h) der Kalibriereinheit (9) einstellbar ist.
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