在各种技术领域中广泛应用用于分配特定气体和在分配过程中改 变其组分的流体分配系统。例如，在如内燃机的燃烧机中，用于将废 气排出到大气中的排气管包括用于废气净化的流体分配系统。
排气管被连接到催化转换器上以去除在废气中所包含的有害物 质。催化转换器在催化剂容器中设有催化剂载体。如图26(d)所示， 在催化剂容器101中，一般催化剂载体安装部101a形成于其中心，并 且管状接合部101b形成于两端，该两端被连接到来自内燃机的输入管 和到下一个排气处理过程的一部分如消声器的排出管。安装部101a被 形成为直径较大，接合部101b被形成为直径较小。安装在催化剂容器 101的一端的接合部101b的数量可为一个或多个，这取决于将连接的 管的数量。如图26所示，当在催化剂容器101的一端安装单个接合部 101b时，具体而言，一漏斗形的、其直径逐渐变化的锥部101c形成 于较宽的安装部101a和较窄的接合部101b之间。当在催化剂容器101 的一端安装多个接合部101b时，在形成多个接合部101b的地方存在 分支部分(见图11e中的分支部分1d)。这种催化转换器必须形成气 密，以致于废气不会泄漏到催化剂容器101的外侧。
在制造催化转换器的传统技术中，如图26(a)所示，该催化转换 器包括在两端具有单个接合部101b的形状的催化剂容器101，催化剂 载体2，还准备了一构成安装部101a的中空管件WJ1，一构成通过压 制等形成的锥部101c的中空管件WJ2，和单个接合部101b，或者按要 求将部件WJ2分成两半的形状的部件WJ2’。如图26(b)所示，在被 分成两半的部件WJ2’构成锥部101c和单个接合部101b的情况下， 通过焊接等将两个半部件WJ2’连接起来形成部件WJ2。于是，一个接 合部件WJ2的锥部101c的开口和构成安装部101a的中空管件WJ1的 一端被抵接连接，并通过弧焊等被连接到一起。接着，如图26(c)所 示，催化剂载体2如整料随后被插入并安装在中空管件WJ1中，最后， 如图26(d)所示，另一个接合部件WJ2的锥部101c的开口和中空管 件WJ1的另一端通过焊接等被连接到一起，从而制造出在催化剂容器 101内安装的具有催化剂2的催化转换器。
但是在这种制造方法中，要求对焊接质量高度控制以在各部件的抵 接部分维持良好气密性。为了解决这些问题，提出了如图27所示的制 造方法，并由本申请人在日本专利申请公开号9-112259中公开。
将简要说明这种制造方法。首先，如图27(a)所示，准备矩形平 工件WJ3，如图27(b)所示，将该矩形平工件WJ3弯曲，将侧边WJ3a 通过弧焊等连接并接合在一起以形成如图27(c)所示的中空材料。这 里，如图27(c)所示，为了增强中空材料的圆度，通过旋压加工等对 直径进行扩展操作。随后如图27(d)所示，催化剂载体2如一整料被 插入并安装在形成中空形状的工件WJ3中，并且如图27(e)所示，通 过旋压加工等使一端收缩，从而形成锥部101c和单个接合部101b。 最后，如图27(f)所示，通过旋压加工等使另一端同样收缩，并形成 锥部101c和单个接合部101b，从而制造出具有在催化剂容器101内 安装的催化剂2的催化转换器。根据该制造方法，部件的邻接部位数 量减少，催化剂容器101的气密可靠性明显增加。
此外，例如为了形成用于消音器壳体内的中空材料，如日本专利申 请公开号11-324637中所公开的，已知方板件被弯曲成基本上圆柱形 状，并通过在辊式电极之间压平缝焊重叠和连接彼此相对的轴向侧 边。
为了提高燃料的经济性，在流体分配系统等中使用的中空构件，具 体而言，车辆内燃机的催化转换器的催化剂容器被要求减少重量。还 有，为了抑制辐射噪音等产生，希望以合适的板厚(壁厚)形成各个 中空构件组件，如催化剂载体安装部101a、接合部101b和锥部101c (见图27(f))。
但是，图27所示的制造方法包括下面其它问题。图28示出根据 如图27所示的制造方法的催化转换器的剖视图，和表示在催化剂容器 101的各个部件的板厚变化的图表。在图中，位于催化剂容器101两端 的接合部101b和锥部101c形成于部分a和部分c，中间催化剂安装 部101a形成于图中所示的部分b。图中箭头F指出废气的流动方向。 图28图表中所示的板厚的变化根据在旋压加工之前的板厚表示为板厚 的增加或减少率。
如图28图表中所示，假定在旋压加工之前中空构件WJ3的板厚为 t0，在部分b中催化剂容器101的各个部分的板厚恒定为厚度t0，但 是在其形状在图中变化很大的部分a中板厚变化为约t0±20％。图29 表示了部分a中催化剂容器的部分放大图，参考标记t1表示最小厚度 部分的厚度。因此，在实际板厚小于理想值t0的部分，由于排出阻力 使得抑制辐射噪音的能力下降。
一种可能的解决这些问题的方法是，考虑到厚度损失，在旋压加工 之前增加中空材料WJ3的板厚，使得板厚在厚度损失之后为t0。但是 以这种结构，整个催化剂容器的板厚增加大于所需值，增加了该催化 剂容器的重量。
当旋压加工如日本专利申请公开号11-324637中所示形成的中空 材料时，同样产生这样的问题。此外，当通过使用形成为如日本专利 申请公开号11-324637中所示的中空材料制造催化转换器时，催化剂 载体被插入和安装到作为催化剂容器的中空构件中。在中空构件内 部，通常沿周围缠绕出一垫。但是当由于中空构件接合部的外周方向 形成的台阶等破坏了圆度时，需要被处理的废气等流体可通过该台阶 而不通过催化剂载体泄漏。此外，当在中空构件外侧形成这样的台阶 时，还存在该产品的外观不好的问题。
另一方面，在通过连接材料板以形成板件，并弯曲该板件和连接相 对侧边形成中空材料的情况下，分别提供用于连接板件的压平缝焊机 和另外的用于连接弯曲的板件的相对侧边的压平缝焊机，就存在形成 中空材料的设备变大、并且制造成本不能减少的问题。

根据上述问题，本发明的目的是在制造中空构件时要有利于控制板 厚和控制形状，该中空构件例如是在燃烧机的排气管中使用的催化转 换器的容器。本发明的另一目的是，通过减少由于不充分控制板厚的 中空构件和使用这样的中空构件的流体分配系统的负面效果(例如， 在催化剂容器中，在减少板厚的情况下由于排气阻力而增加辐射噪 音，或者在增加板厚的情况下，而增加催化剂容器的重量)，提供用 于稳定提供具有良好气密性的中空构件的设备，和使用该中空构件的 流体分配系统，并且可方便形成中空材料(中空构件和中空材料之间 的关系在“具体实施方式”中将详细描述)。
为了解决上述问题，本发明的中空构件的特征在于，通过旋压加工 改变由板件构成的中空材料的截面形状，所述板件的板厚或材料局部 不同。
使用这样的中空构件，使得在通过旋压加工改变截面形状时，所述 中空材料的每一部分的特性可最适合于旋压加工，该中空材料由板材 料整体构成，所述板材料的板厚或材料局部不同。当由板厚局部不同 的板件构成时，所述中空材料的每一部分的刚度通过改变每个部分的 板厚来控制。此外，当由材料局部不同的板件构成时，所述中空材料 的每一部分的刚度和耐用性通过局部变化材料来控制。在任何情况 下，通过旋压加工得到的所述中空材料的每一部分的形状和特性是最 优化的。另外，当结合板厚和材料都不同的板件，可得到两种板件的 优点。
根据本发明的另一方面，在中空构件的中心部分使用的材料板的板 厚被设置成小于在中空构件的端部使用的材料板的板厚。
通过使用这种中空构件，由于当两端部被拉深时，中空构件端部的 板厚可设置成几乎和中空构件中心部分的板厚相等，并且板厚小于在 该处理之前的板厚，所以可通过旋压加工在直径上收缩中空材料的端 部，使整个中空构件被加工成基本上均匀的厚度。
根据本发明的又一个方面，部分中空构件端部使用的材料板的板厚 可设置成大于中空构件中心部分和其它部分中空构件端部使用的材料 板的板厚。
根据这样的中空构件，可通过旋压加工在直径上收缩中空材料的端 部，使整个中空构件被加工成基本上均匀的板厚，因为当部分中空构 件端部使用的材料板的板厚大于其它部分中空构件端部的厚度，并且 也大于中空构件中心部分的板厚时，在其它部分厚度较小的中空构件 端部的方向上的偏心变形量较大，从而板厚减小。
根据本发明的再一方面，在该中空构件中，通过压平缝焊连接多个 板厚或材料不同的板而形成板厚或材料局部不同的各个板件，通过弯 曲该板件并在轴向通过压平缝焊连接该板件而形成中空材料。
压平缝焊是一种电阻焊接和这样的一种方法，其中两种材料板例如 钢板的边缘以特定宽度稍微重叠，并且通过圆形旋转电极从上部和下 部压紧该重叠部分和给它们加电，工件相对移动以连续焊接。可得到 高焊接强度和密封效果，而压紧该重叠部分的结果是，该重叠部分的 厚度可小于在焊接前两种材料板例如钢板的板厚的总和。因此，通过 压平缝焊连接材料或厚度不同的各个板，可得到具有平接合部和高焊 接强度的板件。此外，当形成具有弯曲板件的中空构件时，还可在板 材料彼此相对的轴向侧边端部连接处施加这种压平缝焊，以致于在不 牺牲接合部处的焊接强度等情况下可形成具有平接合部的中空材料。
根据本发明的另一方面，该中空构件的特征在于，通过压平缝焊连 接的接合部是倒角的。
由于接合部是倒角的，所以当接合部在电极之间被压紧同时被连续 重叠和焊接时，就光滑地形成了不同厚度或材料的材料板的接合部， 并且更平地形成了板件彼此相对的轴向侧边的接合部。
根据本发明的又一方面，该中空构件的特征在于，该中空构件的截 面形状可以被改变以形成适合于定位插入到中空材料中的插入件的拉 深形状。
由于中空构件的截面形状被改变以形成适合于定位被插入到中空 材料中的插件的拉深形状的这种结构，该中空构件高度密封插入到内 部的插件，并且该插件被合适地固定。
例如通过中空构件的制造方法可进一步实现上述目的。该制造方法 的特征在于，其形成板厚或材料局部不同的板件，弯曲该板件以形成 中空材料，并通过旋压加工改变中空材料的截面形状。
在本发明中，由于形成板厚或材料局部不同的板件，中空材料的每 个部分的特性可以是最适合于旋压加工，通过旋压加工可改变通过弯 曲和成形下述的板件而整体形成的中空构件的截面形状。当中空材料 由板厚局部不同的板件制成时，可以通过改变每个部分的板厚来控制 中空材料的每个部分的刚度。当中空材料由材料局部不同的板件制成 时，可以通过局部变化材料来控制中空材料的刚度和使用寿命。在任 意情况下，可优化通过旋压加工得到的中空材料的每个部分的形状和 性能。当组合采用板厚和材料都不同的板件时，可得到两种板件的优 点。
根据本发明的又一方面，该中空构件的制造方法的特征在于，通过 压平缝焊连接多个板厚或材料不同的板来形成板厚或材料局部不同的 板件，通过弯曲板件和通过压平缝焊连接板件的相对侧边来形成中空 材料。
如上所述，通过压平缝焊，可得到高焊接强度和密封效果，并且由 于所述重叠部分的加压，该重叠部分的厚度可小于在焊接前的两个材 料板例如钢板的板厚的总和。因此，通过压平缝焊连接板厚或材料不 同的板可得到具有平和光滑接合部以及高焊接强度的板件。在弯曲板 件形成中空材料的过程中连接板材料的彼此相对的轴向侧端中也可施 加这种压平缝焊，从而可在不牺牲接合部处的焊接强度等的情况下形 成具有平和光滑接合部的中空材料。
根据本发明的又一方面，该中空构件的制造方法的特征在于，通过 压平缝焊连接的接合部是预先倒角的。
由于接合部是预先倒角的，当接合部在电极之间被加压时接合部被 连续重叠和焊接，光滑地形成板厚或材料不同的板的接合部，以及更 平坦地形成板件的彼此相对的轴向侧边的接合部。
根据本发明的又一方面，该中空构件的制造方法的特征在于，通过 旋压加工拉深中空材料，其截面形状被改变以形成适合于定位被插入 到中空材料中的插件的形状。
通过该制造方法得到的中空构件高度密封插入到内部的插件，并合 适地固定该插件。
根据本发明的中空材料的成形设备，是这样一种制造中空材料的设 备，其通过将板厚或材料不同的各个材料板配置在电极之间，通过压 平缝焊彼此连接材料板以形成板厚或材料局部不同的板件，弯曲板 件，将板件的相对轴向侧边配置在电极之间，并通过压平缝焊将板件 的相对轴向侧边连接到一起，其特征在于，该设备包括：用于固定板 厚或材料不同的多个材料板以通过压平缝焊将材料板连接起来的平板 件固定装置；用于弯曲所连接的板件的弯曲成形设备；用于固定弯曲 的板件的彼此相对的轴向侧边以通过压平缝焊将弯曲板件连接起来的 弯板件固定装置；设置于平板件固定装置中用于压平缝焊的第一电 极；设置于弯板件固定装置中用于压平缝焊的第二电极；与第一和第 二电极合作的用于压平缝焊的公用第三电极；以及压平缝焊方向移动 装置，其用于在压平缝焊方向上相对靠近和远离第三电极移动用于固 定板件的平板件固定装置和弯板件固定装置。
根据本发明的这种中空材料的成形设备，由平板件固定装置通过重 叠接合部侧边固定板厚或材料不同的多个材料板，并由压平缝焊方向 移动装置使之相对于第三电极在压平缝焊方向上相对移动。板材料的 彼此重叠接合部侧边在设置于平板件固定装置中的用于压平缝焊的第 一电极和第三电极之间被挤压，同时被连续焊接和连接，形成板厚或 材料局部不同的板件。所连接的板件由弯曲成形设备弯曲，由弯板件 固定装置通过重叠彼此相对的轴向侧边固定，并由压平缝焊方向移动 装置相对于第三电极在压平缝焊方向上相对移动。弯曲的板件的彼此 相对的轴向侧边在设置于压平缝焊方向移动装置中的用于压平缝焊的 第二电极和第三电极之间被挤压，同时被连续焊接和连接，从而整体 形成具有高连接强度的板厚或材料局部不同的中空材料。由于用于压 平缝焊的一对电极的另一个电极(第三电极)在材料板的连接和弯曲 板件的轴向侧边的连接中是公用的，所以该中空材料的成形设备尺寸 减小。
根据本发明的又一方面，该中空材料的成形设备的特征在于，弯曲 成形设备包括设置于将被弯曲的板件内侧的滚筒，其在中空材料的轴 向方向延伸，并且其一端被可转动地支撑；设置于弯板件固定装置中 用于压平缝焊的第二电极，其被成形为条状，并具有被固定和被支撑 的一端；以及还包括用于支撑的自由端支撑机构，其可拆卸地与弯曲 成形设备的滚筒的自由端以及弯板件固定装置中的条状第二电极中至 少任意一个接合。
在该成形设备中，弯曲成形设备的滚筒和/或弯板件固定装置的条 状电极在两端被支撑，因为其自由端与自由端支撑机构接合，因此刚 度较高，从而增大了成形精度。
根据本发明的又一方面，该中空材料的成形设备的特征在于，其包 括倒角装置，其用于将通过压平缝焊连接的接合部倒角。
根据这种成形设备，在由平板件固定装置固定之前至少一个材料板 的接合边或在由弯板件固定装置固定之前的板件的至少一个轴向侧边 由倒角装置倒角。因此，在通过压平缝焊连接时，接合边被挤压，接 合部区域伸展，光滑地形成板厚或材料不同的材料板的接合部，以更 平坦成形的状态更牢固地连接板件的彼此相对的轴向侧边的接合部。
根据本发明的又一方面，该中空材料的成形设备的特征在于，弯板 件固定装置包括接合边重叠装置，该接合边重叠装置用于重叠弯曲的 板件的彼此相对轴向侧边，以便通过压平缝焊将板件连接起来。
在该成形设备中，当使用弯板件固定装置由弯曲成形设备固定板件 时，由接合边重叠装置引导板厚不同的板件的彼此相对轴向侧边，以 便以特定压力和预定重叠间隙将其重叠。
根据本发明的再一方面，该中空构件的成形设备的特征在于，其包 括将插入件插入到所成形的中空构件内部的插入装置。
在这种成形设备中，在完成通过连接弯曲板件的彼此相对轴向侧边 来形成中空材料之后，通过使用压平缝焊方向移动装置使固定于弯板 件固定装置中的中空构件相对移动到插入装置，使得根据使用目的的 一预定插件可被插入到中空构件内部。
此外，根据本发明的用于解决上述问题的流体分配系统，是一种用 于在其内部分配流体的系统，其特征在于，其包括中空构件，该中空 构件由板厚或材料局部不同的板件形成的中空材料制成，并通过旋压 加工改变该中空材料的截面形状。
根据本发明，作为流体分配系统的一组成元件的中空构件是由板厚 或材料局部不同的板件形成，以致于该中空材料的每个部分的特性可 以是最适合于旋压加工，通过旋压加工改变该中空构件的截面形状。 当中空材料由板厚局部不同的板件制成时，可以通过改变每个部分的 板厚来控制中空材料的每个部分的刚度。当中空材料由材料局部不同 的板件制成时，可以通过局部变化材料来控制中空材料的刚度和使用 寿命。在任意情况下，可优化通过旋压加工得到的中空材料的每个部 分的形状和性能。此外，当组合采用板厚和材料都不同的板件时，可 得到两种板件的优点。由于包含这样的中空构件，可以构造在刚度、 使用寿命、形状或性能方面优化的流体分配系统。
根据本发明的又一方面，流体分配系统的特征在于，通过压平缝焊 彼此连接板厚或材料不同的多个板形成板厚或材料局部不同的板件， 该中空构件包括通过弯曲板件和通过压平缝焊在轴向上连接该板件形 成的中空材料。
如上所述，通过压平缝焊，可得到高焊接强度和密封效果，并且由 于所述重叠部分的加压，该重叠部分的厚度可小于在焊接前的两个材 料板例如钢板的板厚的总和。因此，通过压平缝焊连接板厚或材料不 同的板可得到具有平和光滑接合部以及高焊接强度的板件。在弯曲板 件形成中空构件时连接板材料的彼此相对的轴向侧端中也可施加这种 压平缝焊，从而可在不牺牲接合部处的焊接强度等的情况下形成具有 平接合部的中空构件。
根据本发明的又一方面，流体分配系统的特征在于，通过压平缝焊 连接的接合部包括倒角的中空构件。
根据该结构，由于构造该流体分配系统的中空构件的接合部是倒角 的，当接合部在电极之间被加压时接合部被连续重叠和焊接，光滑地 形成板厚或材料不同的材料板的接合部，以及更平坦地形成板件的彼 此相对的轴向侧边的接合部。
根据本发明的又一方面，该流体分配系统的特征在于，该系统包括 中空构件，该中空构件的截面形状被改变以形成适合于定位被插入到 中空材料中的插件的形状。
通过该构造，其中该中空构件的截面形状被改变以形成适合于定位 被插入到中空材料中的插件的拉深形状，该中空构件对于插入到内部 的插件具有高度密封性，并可合适地固定该插件。
根据本发明的又一方面，该流体分配系统也是内燃机的流体分配系 统，其特征在于，将被容纳在中空构件中的插件是催化剂载体。
根据本发明，用于处理供应到内燃机或从内燃机排出的流体的催化 剂载体可被合适地固定在具有高度密封性的中空构件中。在通过压平 缝焊连接中空材料的接合部时，接合部被平整，可防止中空构件中流 体分配阻力的增加。
附图说明
结合附图考虑，阅读下面本发明示例性实施例的详细说明可更好地 理解本发明的上述和其它目的、特征、优点、技术和工业意义，附图 中：
图1表示根据本发明一实施例的催化转换器的剖视图，以及表示在 催化剂容器中各个部分的板厚变化的图表；
图2是根据本发明实施例的催化剂容器的主要剖视图；
图3是表示根据本发明实施例的催化转换器的制造过程的处理流 程图；
图4是表示图3之后的制造过程的处理流程图；
图5是表示根据本发明实施例的催化转换器的另一个制造过程的 透视图；
图6是表示在本发明实施例中使用的压平缝焊设备的示意图；
图7是表示根据本发明将催化剂载体插入到中空材料中的步骤的 剖视图；
图8是表示通过旋压加工从环形平工件制造催化转换器的过程的 处理流程图；
图9是表示通过旋压加工从环形平工件制造催化转换器的另一个 过程的处理流程图；
图10是表示通过图8和图9中所示的制造过程得到的催化剂容器 形状的类型的示意性示图；
图11是表示通过旋压加工从环形平工件制造催化转换器的又一个 过程的处理流程图；
图12是用于说明在本发明的中空材料的成形设备中通过连接材料 板而形成板件的状态的实施例的正视图；
图13是用于说明在本发明的中空材料的成形设备中滚压和弯曲所 形成的板件的状态的实施例的正视图；
图14是用于说明在本发明的中空材料的成形设备中通过固定滚压 和弯曲的板件来压平缝焊侧边缘的状态的实施例的正视图；
图15是用于说明在本发明的中空材料的成形设备中将插入件插入 到所形成的中空构件内部的状态的实施例的正视图；
图16是用于说明在本发明的中空材料的成形设备中平板件固定装 置的实施例的平面图；
图17是图16的纵向侧视图；
图18是图16的纵向正视图；
图19是表示在将材料板的接合边倒角之后通过压平缝焊成形板件 的模式的示意图；
图20是表示定位通过弯曲形成装置滚压和弯曲所形成的板件的边 缘的模式的示意图；
图21是表示本发明的弯板件固定装置的一实施例的局部放大剖视 图；
图22是图21的侧视图；
图23是说明本发明的接合边重叠装置的一实施例的局部剖视图；
图24是用于说明板件的一个接合边的加压模式的、设置有接合边 重叠装置的的夹持件的横截面平面图；
图25是表示对重叠板件的侧边缘施加压力的电极的压紧中心和由 压平缝焊连接的部分的示意图；
图26是表示在传统技术中在两端设置有接合部和锥部的催化转换 器的制造方法的例子的示意图；
图27是表示在传统技术中具有在两端设置的接合部和锥部的催化 转换器的制造方法的另一个例子的示意图；
图28是表示图27中所示的方法得到的催化转换器的剖视图，和 表示在催化剂容器中各个部分板厚变化的图表；
图29是图28中所示的催化剂容器的主要剖视图。

在下面的说明和附图中，将根据优选实施例详细说明本发明。
下面将根据附图详细说明本发明的实施例，其中所述流体分配系统 是用于净化燃烧机如内燃机的废气的排出系统，所述中空构件是用于 将催化剂载体固定在内部的催化转换器的催化剂容器1。这里和传统技 术中相同的零件用相同的附图标记表示，并省略其详细说明。在本说 明中，该方法中的圆柱形部件被叫做“中空材料”，而在完成用于将 该中空材料制成预定形状的旋压加工之后，截面形状被拉深的变化的 圆柱形部件被叫做“中空构件”。
图1表示根据本发明实施例的催化转换器的剖视图，以及表示在催 化剂容器1中板厚的局部变化的图表。根据本发明的实施例的催化剂 容器1和图26(d)和图27(f)中所示的传统催化剂容器101的结构相 同，并且位于催化剂容器1两端的接合部1b和锥部1c形成于图1中 的部分a和部分c，并且中央的催化剂安装部1a形成于部分b。图中 箭头F表示废气的流动方向。图28中图表中所示的板厚变化被表示为 在旋压加工之前基于板厚的板厚的增加率或减少率。
在本发明中的实施例中，考虑到旋压加工引起的变形，中空材料W 由板厚或材料局部变化的板材制成，通过旋压加工改变由板材料制成 的中空材料W的截面形状，预定形状的催化剂容器1形成为中空构件。 具体而言，和传统技术中一样，在旋压加工之前，位于中空材料W的 催化剂容器1两端的接合部1b以及锥部1c的部分a和部分c的板厚 为t0，但是在中央的催化剂安装部1a的部分b的板厚为t0’，大约比 t0小30％(图2(a))。下面将说明板厚或材料局部变化的中空材料W 的形成过程。
在旋压加工之后，在部分b中的催化剂安装部1a处的中空材料W 的每个部分的板厚不变为t0’(大约比t0小30％)，并且如图1和图 2(a)所示为恒定的。但是，由于在部分a中的接合部1b以及锥部1c 处经受明显的拉深变形，板厚变化为t0±20％，和传统技术一样，最小 厚度部分的厚度为t2。
顺便提及，因为形成的中空材料W的直径相同于或稍小于催化剂安 装部1a的直径，催化剂容器1的催化剂安装部1a不需要通过旋压加 工进行处理以将部分b变形得稍大些，并且由于旋压加工几乎不必考 虑板厚变化，且由于催化剂载体2保持所述形状，所以将厚度降低到 t0’也不会影响强度减小。因此，在不受由通过旋压加工降低厚度引 起的强度减小的影响的部分中，预先减小厚度，可有助于减少催化剂 容器1的重量。
此外，如图2(b)所示，和传统技术中一样，在旋压加工之前，中 空材料W的催化剂容器1中央的催化剂安装部1a的部分b的板厚设为 t0，位于两端的接合部1b以及锥部1c的部分a的板厚设为t0”，大 约比t0大30％。在这种情况下，在中空材料W的旋压加工之后，各部 分板厚在部分b保持为t0并且为恒定的，甚至在经受明显的拉深变形 的部分a，最小厚度部分的厚度也保持为t0。
也就是说，通过预先旋压加工仅仅在壁厚减少的部分中稍微增加厚 度，可保持催化剂容器1的刚度，并且可充分保持降低由于排气阻力 的辐射噪音的能力。通过这样增加壁厚，增强了旋压加工中的材料刚 度，增加了成形速度以提高效率，同时可改进催化剂容器1的圆度。
这里，同时参照图3和图5，说明板厚或材料局部变化的中空材料 W的成形过程和通过在将催化剂载体2插入到中空材料W之后进行旋压 加工而将催化剂容器1成形为所需形状的过程。
图3和图4表示通过使用中空材料制造催化转换器的过程，该中空 材料包括与轴向上的中间部位不同的在轴向上两端部的特定范围的部 件。
步骤(1)：如图3(1)所示，准备三种不同的材料板W1、W2和 W3。选择材料板W1、W2和W3的板厚使得这些部分的特性适合于随后 的旋压加工，并且所要求作为催化剂容器的耐热性、耐磨损性等可能 是最合适的。例如在图2(a)的例子中，材料板W1和W3的厚度为t 0， 材料板W2的厚度为t0’(比t0小30％)。在图2(b)的情况下，材 料板W1和W3的厚度为t0”(比t0大30％)，而材料板W2的厚度为 t0。
步骤(2)：如图3(2)所示，材料板W1、W2和W3通过压平缝焊 连接，形成板厚或材料局部变化的板件W0。压平缝焊是一种阻力焊接， 其中两种材料板如钢板的边缘以特定宽度稍微重叠(重叠允许值通常 约为2倍于板厚或更小)，重叠部分被压紧并被圆形旋转电极从上方 和下方加电，并且工件移动以连续焊接。因此，可得到高焊接强度和 密封(封闭)效果，另外，由于重叠部分的压紧，重叠部分的厚度还 可以被减小成小于在焊接前两种材料板如钢板的总厚度。此外，如下 所述，通过将材料板W1、W2和W3的随后互相连接边缘中的至少一个 进行倒角，可增加接合部面积，并增强接合部强度，可在焊接之后光 滑接合部。
步骤(3)：滚压和弯曲板件W，互相相对的轴向侧边缘Wa在轴向 上以特定宽度稍微重叠(见图3(3))。
步骤(4)：在轴向上通过压平缝焊连接互相重叠部分，可得到中 空材料W(见图3(4))。
步骤(5)：为了加强中空材料的圆度，通过旋压加工等进行中空 材料W直径的扩展操作(见图3(5))。
步骤(6)：在压平缝焊各个接合部处按要求进行渗漏检查(见图 3(6))。
步骤(7)：催化剂载体2(插入物)如整料被插入并安装在中空 材料W中(见图4(7))。
步骤(8)：通过旋压加工等收缩一端，并形成一锥部1c和一个 接合部1b(见图4(8))。
步骤(9)：同样通过旋压加工等收缩另一端，并形成一锥部1c 和一个接合部1b。在此时，催化剂载体2被放置成其两端在轴向上(见 图4(9))。
步骤(10)：接合部1b的端部被切成预定长度(见图4(10))。
步骤(11)：按要求进行渗漏检查，可得到安装在催化剂容器1 中的具有催化剂2的催化转换器(见图4(11))。
作为如图3和图4中的方法的应用实例，图5表示由中空材料制造 催化转换器的一个过程，其中形成圆周上的板厚与轴向上两端部特定 范围的不同的中空材料。
步骤(i)：准备三种不同的材料板W2、W4和W5。材料板W2和 W4的厚度相同，但材料板W5比材料板W2和W4厚(见图5(i))。
步骤(ii)：各材料板W2、W4和W5通过压平缝焊连接，形成板 厚局部不同的板件W0’。在本发明中，用于成形板件W0’的压平缝焊 不仅如上所述用于连接中空材料W的周边，而且还用于连接轴向侧边 (见图5(ii))。
步骤(iii)：滚压和弯曲板件W0’，彼此相对的侧边缘Wa’在 轴向上以特定宽度稍微重叠(见图5(iii))。
步骤(iv)：在轴向上通过压平缝焊连接重叠部分，可得到中空 材料W’(见图5(iv))。
步骤(v)：为了加强中空材料的圆度，通过旋压加工等进行中空 材料W’直径的扩展操作(见图5(v))。
步骤(vi)：在压平缝焊各个接合部处按要求进行渗漏检查(见 图5(vi))。
步骤(vii)：催化剂载体2(插入物)如整料被插入并安装在中 空材料W’中(见图5(vii))。
步骤(viii)：通过旋压加工等收缩一端，并形成一锥部1c和一 个接合部1b。此时，由于薄部分W4的刚度比厚部分W5的刚度小，如 图所示，锥部1c’与旋压加工之前薄部分W4的方向偏心，所以接合部 1b也形成偏心。由于锥部1c’与旋压加工之前薄部分W4的方向偏心， 因此厚部分W5的变形增加，且厚度减小以接近薄部分W4的厚度。随 后的处理和图4中一样，省略对其的详细描述(见图5(viii))。
因此，通过在周向上局部变化板件W的厚度，可按要求改变旋压加 工之后的形状(偏心、改变角度等)，而在旋压加工的时候在周向上 保持恒定的作用力。也就是说，在这种偏心、改变角度等情况下，由 于板件被用于旋压加工的滚筒弯曲很多次，在弯曲内侧方向的部分的 厚度减少，此时通过增加该部分的板厚，可得到整体上的均匀厚度。
图6表示在如图3中所示的步骤(4)中通过在轴向上连接彼此相 对的轴向侧边而实现得到中空材料W的加工的压平缝焊机10的例子。 具体而言，图6(a)是压平缝焊机10的主视图，图6(b)是压平缝焊机 10的侧视图。压平缝焊机10的上电极11是以辊的形式的可旋转的导 电体。对照地，下电极12是以板或杆的形式、平行于上电极11的切 向方向延伸的导电体。下电极12由吊架13以预定高度固定，该吊架 通过线形导向件15平行于上电极11的切向方向移动。上电极11和下 电极12的间隔可根据中空材料W的厚度调整。
马达17设置为用于通过线形导向件15移动吊架13的操作源，马 达17的驱动力通过滚珠丝杠16传递到吊架13上。此外，设置工件卡 盘14用于固定滚压的和弯曲的板件W0。来自电源19的电力通过变压 器18被供应到上电极11和下电极12。
在压平缝焊的情况下，首先，下电极12被移到远离上电极11的 一位置，将滚压和弯曲的板件W0插入到下电极12中。板件W0由工件 卡盘¨固定，使得板件W0的重叠侧边缘Wa可以与下电极12的上表 面接触。
接着，移动吊架13，推动上电极11以与板件W0的轴向方向的一 端接触。在上电极11和下电极12之间对板件W0的重叠边缘Wa进行 加压和加电的同时，板件W0以恒定速度被移动，从而连续焊接。在图 3中，在压平缝焊过程中使用的用于通过连接步骤(2)中的材料板而 成形板厚或材料局部变化的板件W0的焊机具有相似的结构，但是其工 件卡盘更适合于固定平板。
具有这种结构的本发明的实施例得到的工作效果如下。首先，在本 发明的实施例中，由于用于形成中空材料W的板件W0在板厚或材料上 构造成局部不同，所以可以调整中空材料W，W’的各个部件的特性以便 最适合于旋压加工。而且，根据图1，图2和图5中所示的使用目的， 可以将通过旋压中空材料(图4中的步骤(8)，图5中的步骤(viii)) 得到的中空构件的厚度和形状调整到优化状态。
在图1和图2(a)所示的例子中，在通过旋压加工不减少厚度、从 而没有强度降低影响的部分中预先减少壁厚，使得有助于催化剂容器1 的减重。在图2(b)所示的例子中，只在由旋压加工减少壁厚的部分中 预先增加壁厚，从而充分保持了催化剂容器1的刚度，同时可充分确 保抑制由于排气阻力的辐射噪音的能力。此外，通过这样增加壁厚， 在旋压加工的时候增强了材料刚度，还提高了圆度。另外，根据图5 所示的方法，在旋压加工过程中在圆周方向恒定地作用力，在旋压加 工之后可按要求自由地改变中空构件的形状(偏心、变化角度等)。
在该实施例中，主要说明了板厚或材料局部不同的板件W0，但是 本发明不限于该实施例。在图1所示的催化转换器中，例如，考虑到 在上游侧(部分a)的温度要大于通过下游侧(部分c)的废气的温度， 这种通过在部分a中使用高热阻的材料增强催化剂容器1的使用寿命 的应用是可能的。
如上所述，当用于形成中空材料的板件W0由板厚局部不同的板件 制成时，可以通过变化每个部分的板厚来控制板的刚度，可优化通过 旋压该中空材料所得到的形状。或者当用于形成中空材料W的板件W0 由材料局部不同的板件制成时，可以通过变化每个部分的材料来控制 刚度和使用寿命。在任意情况下，可优化通过旋压该中空材料所得到 的形状，并且可优化制成为产品的中空构件的质量。当结合采用板厚 或材料都不同的板件时，可得到两种板件的优点。因此，本发明的“厚 度或材料局部不同的板件”，不仅包括或者板厚不同或者材料不同的 板件，而且包括板厚和材料都不同的板件。
此外，如图7所示，当滚压和成形板件W0时(图3中的步骤(3))， 在材料板W2上叠置的材料板W1，W3被滚压和成形成使其在材料板W2 的径向方向的外侧，从而部分a和部分c的内径A比部分b的内径B 要大板W2的厚度部分。因此，当将催化剂载体2如箭头所示插入到中 空材料W中时，增强了插入性能。在图7中，附图标记20表示一振动 绝缘垫。
在本发明的实施例中，通过连接板厚或材料不同的各个材料板 W1，W2和W3(或W2，W4和W5)，进行压平缝焊，同时成形板厚或材料局 部不同的板件W0(图3中的步骤(1)，图5中的步骤(i))。由于 在压平缝焊中，通过稍微重叠由两个材料板如钢板制成的材料板的边 缘，并在通过圆形旋转电极从上方和下方对重叠部分加压和加电的同 时移动工件，进行连续焊接，即使板厚至多1.0mm，也可实现高度密封 的焊接和得到具有光滑或平接合部以及高焊接强度的板件W0。此外， 在滚压和成形板件W之后，通过在轴向压平缝焊连接彼此相对的轴向 侧边，形成中空材料W(图3中的步骤(4)，图5中的步骤(iv))， 从而在不牺牲轴向接合部中的焊接强度等的情况下形成具有平接合部 的中空材料W。
此外，由于通过压平缝焊连接任何接合部，在形成催化剂容器1 时，在导管内部没有形成增加排气阻力的突起。因此，尽管是通过焊 接多个材料板制造催化剂容器的技术，密封程度很高，排气阻力低， 并且在合适的部分可得到适合的强度。
通过旋压加工收缩中空材料W的直径来形成锥部1c和一个接合部 1b(图4中的步骤(8)，图5中的步骤(viii)，图4中的步骤(9))， 催化剂容器1的截面形状是适合于放置催化剂载体2的拉深形状。因 此，催化剂容器1具有高度密封性，并且能合适地固定被插入和在其 中使用的催化剂载体2。
由于这些原因，根据本发明具有催化转换器的内燃机的排气系统的 特征为，重量轻，高气密性，高使用寿命，低噪音和低排气阻力，因 此例如是特别适合作为在机动车如汽车本体中装载的高效排气处理系 统。当内燃机的吸入系统由使用具有和本发明实施例中相同的过程形 成的相似结构的中空构件组成时，在该吸入系统中可得到和当应用到 排出系统时相同的工作效果。即，根据本发明的实施例，在包括吸入 系统和排出系统的内燃机的流体分配系统中，可得到相同的工作效 果。在本发明的实施例中，中空材料W的直径由旋压加工收缩，但是 根据所需中空构件的形状，可通过旋压加工扩展该直径。
根据本发明的实施例的催化转换器和其制造方法也可以应用到本 发明人在日本专利申请No.2000-101111中公开的催化转换器和其制 造方法中。下面将参照图8-图11简要说明该催化转换器的制造方法。
在图8所示的方法中，平工件W制成环状形式(a)，并且该平工 件W在平面方向经受旋压加工以从一端连续地整体形成接合部1b，锥 部1c和催化剂安装部1a(b)。此时，在一端形成的接合部1b的端表 面在旋压加工之前是由环状平工件W的中心部构成，其端表面是处于 封闭状态，并且另一端在旋压加工之前是由环状平工件W的周边构成， 在此阶段其处于没有形成锥部1c和接合部1b的，是处于敞开状态。 催化剂容器1的催化剂安装部1a是由环状平工件W在旋压加工之前的 中心部和周边之间的环形部构成。在旋压加工之前环状平工件W的变 形量是从中心部到周边增加的。因此，考虑到根据工件W的部分和催 化剂容器1的各个部件1a，1b，1c的最终板厚其变形量不同，在环状平 工件W的径向的各部分的板厚被设置成不同。当不同材料形成催化剂 容器1的部件1a，1b，1c时，可以对应于这些部件根据径向的各部分变 化环状平工件W的材料。在直径没有收缩的敞开状态的另一端，在形 成接合部1b之后，如图10(b)右端所示的接合部1b，其轴线以预定角 度相对于催化剂安装部1a的轴线倾斜(偏置角)，或者如图10(c)右 端所示的接合部1b，其轴线与催化剂安装部1a的轴线偏心。因此，如 图8(c)所示，从敞开状态的另一端，将催化剂载体2如整料 (monolith)插入到催化剂安装部1a中，并通过旋压加工以在另一端 收缩直径，该催化剂2被容纳并放置到催化剂安装部1a中，锥部1c 和接合部1b连续地整体形成于催化剂安装部1a处(d)。在先前形成 的一端在封闭状态的接合部1b通过在端部刺穿一孔而开口，或者在纵 向在预定位置切断接合部1b而开口。因此，整体形成催化转换器的催 化剂容器1。
通过将图8(a)所示的环状工件W形成为板厚或材料局部不同的上 述板件，可得到和实施例中相同的工作效果。例如，考虑根据工件W 的各部分的变形量的不同，通过增加环状中心部和周边的板厚，可得 到本发明图1和图2中所示实施例中相同的工作效果。
图9所示的方法，其特征在于，考虑根据工件W的各部分的变形量 和将最终形成的催化剂容器1的组分1a、1b、1c的板厚或每个组分材 料的不同，将板厚或材料局部不同的平工件W成形成环形(a)；在平 面方向旋压加工平工件W，以形成在整个长度上直径几乎和催化剂安装 部1a的相同的、具有一侧封闭的带底的圆柱体(b)，通过切割打开封 闭端部，并将催化剂2如整料插入到内部(c)，并通过旋压加工其中 一端以首先在直径上收缩，从而锥部1c和接合部1b连续地整体形成 于催化剂安装部1a处(d)，并通过旋压加工另一端以收缩直径，以将 该催化剂2容纳并安置到催化剂安装部1a中，从而锥部1c和接合部 1b以预定的厚度连续地整体形成于催化剂安装部1a处(e)。在这种 情况下，由于圆柱体成形的工件W被构造成两端直径都几乎和催化剂 安装部1a的相同，所以，如图10(d)中两端的接合部1b所示，所述 轴线以预定角度与催化剂安装部1a的轴线倾斜，或者如图10(e)两端 的接合部1b所示，所述轴线与催化剂安装部1a的轴线偏心。
如图9(a)所示将圆柱形工件W成形为如上所述的板厚或材料局部 不同的上述板件，可得到和本发明实施例中相同的工作效果。
图11所示的方法是将形成设置有多个接合部1b的分支部分1d， 其中形成有预定形状的孔1b’以在其后形成中心处的接合部1b，以及 考虑根据工件W的各部分的变形量和将最终形成的催化剂容器1的组 分1a、1b、1c的板厚或每个部分材料的不同，将板厚或材料局部不同 的平工件W形成环形(a)；平工件W在平面方向经受旋压加工，以形 成在一端具有多个孔1b’的分支部分1d，并且催化剂安装部1a连续地 整体形成于分支部分1d处(b)，当材料流制成工件W，通过旋压加工， 在一端形成的分支部分1d的多个孔1b’被改进成圆形开口1b”。另一 端在旋压加工之前由环形平工件W的一周向边组成，并且没有形成锥 部1c和接合部1b地敞开着。因此，通过除去分支部分1d的开口1b” 等的毛刺，形成管状接合部1b(c)，并且从敞开状态的另一端，将 催化剂2如整料插入到催化剂安装部1a中(d)，并通过旋压加工另一 端以收缩直径，该催化剂2被容纳并安置催化剂安装部1a中，锥部1c 和接合部1b连续地整体形成于催化剂安装部处(e)。因此在形成催化 剂容器1的催化转换器中，具有多个管状接合部1b和锥部1c的分支 部分1d和单个接合部1b可在催化剂安装部1a的两端整体的、稳定的 以及精确地形成，并且和传统技术不同，整个结构不受焊接的或其它 连接的部分的约束，和不必测试漏气。在这种情况下，不仅锥部1c和 接合部1b、而且分支部分1d可以以图10中所示的偏置和/或偏心角成 形，就好象和成形单个接合部1b的情况中一样。
此外，如图11(a)所示将环形工件W成形为如上所述的板厚或材料 局部不同的上述板件，可得到和本发明实施例中相同的工作效果。
如这里所述，本发明的实施例适用于在通过旋压加工制造具有必要 截面形状的中空构件的情况下，以高精度控制板厚或控制形状。
下面参照图12-图25具体描述用于成形在构成催化剂容器1的中 空构件等中使用的中空材料的本发明设备的实施例。
如图12-图25所示，本发明的中空材料的成形设备是一种用于通 过以下步骤形成中空材料W的设备，所述步骤包括：将板厚或材料不 同的各个材料板W1、W2、W3等配置在电极21和22之间，通过压平缝 焊将它们彼此连接起来以形成板厚或材料局部不同的板件W0，弯曲板 件W0，将彼此相对的轴向侧边Wa配置在电极21和22之间，通过压平 缝焊将它们连接起来，该设备包括：用于固定板厚或材料不同的各个 材料板W1、W2、W3等以通过压平缝焊将它们连接起来的平板件固定装 置24，用于滚压和弯曲所连接的板件W0的弯曲成形设备25，用于固 定弯曲的板件W0的彼此相对的轴向侧边Wa、以通过压平缝焊将它们连 接起来的弯板件固定装置26，一个设置于平板件固定装置24中用于压 平缝焊的电极22，一个设置于弯板件固定装置26中用于压平缝焊的电 极23，另一个与两个电极22和23合作的用于压平缝焊的公用电极 21，以及用于在压平缝焊方向上相对靠近和远离另一个电极21移动用 于固定板件W0的平板件固定装置24和弯板件固定装置26的压平缝焊 方向移动装置27。
此外，在本发明的中空材料的成形设备中，弯曲成形设备25包括 设置于将被弯曲的板件W0的内侧的滚筒28，其在中空材料W的轴向方 向延伸，并在一端被可转动地支撑，以及还有一用于支撑的自由端支 撑机构29，其中一个设置于弯板件固定装置26中用于压平缝焊的电极 23被成形为条状，其具有被固定和被支撑的一端，所述自由端支撑机 构29可拆卸地与弯曲成形设备25的滚筒28的至少一个自由端以及弯 板件固定装置26中的条状电极23接合。
本发明的中空材料的成形设备还包括倒角装置30，其用于将通过 压平缝焊连接的成形为接合部的侧边Wa倒角，其中弯板件固定装置26 包括接合边重叠装置31和插入装置32，接合边重叠装置31用于重叠 弯曲板件W0的彼此相对轴向侧(边)Wa，以便通过压平缝焊连接起来， 插入装置32用于将插件如催化剂载体2插入到成形的中空材料W的内 部。
在本发明的中空材料的成形设备中，一对导轨35，35被平行设置 于基座33上。至少在基座33的一侧，滚珠丝杠34被设置成压平缝焊 方向移动装置27以平行于导轨35延伸，设置于支架36上的滚珠螺母 37与滚珠丝杠34啮合，连接马达38以控制滚珠丝杠34和绕滚珠丝杠 34转动。支架36按要求可拆卸地连接到平板件固定装置24上和弯板 件固定装置26中任意一个上。在基座33内，用于压平缝焊的另一个 电极21通过驱动汽缸39而可升高地支撑。电极21被成形为类似滚筒 状或盘状，并被支撑以致于其侧边平行于导轨35，也就是说，转动中 心轴21C可以几乎垂直于导轨35。
如图16-图18所示，平板件固定装置24包括：在导轨35上可滑 动地设置于基座33上的机架40，用于固定材料板W1和W2，或W2和 W3的夹具41，用于驱动打开或闭合夹具41的汽缸42，用于引导夹具 41的打开或闭合动作的导向销43，以及用于压平缝焊的电极22。用于 压平缝焊的电极22被成形为在接触材料板W1，W2和W3等的表面上几 乎是扁平的条状，机架40通过隔板44安装以设置成平行于在两个夹 具41之间的导轨。每个夹具41具有固定到机架40上的固定件40a， 以及由设置于机架40中的汽缸42驱动而相对于固定件40a打开或闭 合的可移动件40b。一个夹具41的固定件40a的固定面(在图17中 所示的实施例的左侧)被设置成位于几乎和条状电极22的前缘端基本 上相同的高度。另一个夹具41的固定件40a的固定面(在图17中所 示的实施例的右侧)被设置成较低，为减少被一个夹具41固定的材料 板W1或W3的板厚部分的高度。为了检测材料板W1，W2和W3是否由 夹具41牢固地夹住，设置了用于检测可移动件41b运动的传感器46。
此外在该实施例中，支撑件47被放置于机架40的一个侧边缘处， 导轨48被设置于顶部以平行于由夹具41夹住的材料板W1，W2和W3 等的侧边缘。在导轨48上，滑动器50可滑动地安装以致于可手工地 平行于作为材料板W1，W2和W3的接合部侧边(见图16的箭头Y)移 动或通过致动器如马达49移动，切削刀具51以特定的角度倾斜设置 于滑动器50上，用于使材料板的侧边缘倒角。
在这样组成的平板件固定装置24中，首先如图19(a)所示，将 被连接的材料板W1，W2和W3的至少一个将被倒角的侧边缘被固定成 与切削刀具51相对并在马达49驱动切削刀具51时沿导轨48移动， 材料板W1，W2和W3的侧边缘被倒角。根据如下所述的原因，优选从 通过压平缝焊将被连接的材料板W1，W2和W3选出较厚的材料板(W1， W3)倒角。倒角范围可按要求设置，但是通常可在材料板W1，W2和W3 的板厚方向和宽度方向上倒角板厚的约50％。为了和将被倒角的材料板 W1，W2和W3的宽度一致，材料板W1，W2和W3可固定在夹具41的可 移动件40b和机架40之间，或者，尽管图中未示出，也可以设计成在 几乎垂直于滑动器50的移动方向的方向上调整和移动切削刀具51的 位置。
接着，通过驱动汽缸42，使夹具41的可移动件41b实现靠近固定 件41a，从而以特定的宽度重叠板厚不同的材料板W1，W2和W3。直到 这时候，如图12所示，具有与滚珠丝杠34啮合的滚珠螺母37的支架 36，与平板件固定装置24的机架40相连。通过驱动汽缸39，在升高 滚筒状的另一个电极21以靠近设置于平板件固定装置24的条状电极 22的状态下，驱动压平缝焊方向移动装置27的马达38，并且与支架 36相连的平板件固定装置24沿导轨35移动，因此，滚筒状式的另一 个电极21在从由夹具41，41固定的材料板W1，W2和W3选出的连接 的材料板(如W1，W2)上滚压，材料板W1，W2的重叠部分在条状电 极22和滚筒状的电极21之间加压和加电，使其连续焊接。同时在设 置于平板件固定装置24中的条状电极22和滚筒状的电极21之间，根 据将被连接的材料板W1，W2和W3侧边缘的板厚，将通过汽缸39施加 在材料板W1，W2和W3接合部上的电极压力，施加的电流值，和根据 驱动压平缝焊方向移动装置27的马达38的焊接速度控制到最佳值。 也就是说，当将被连接的材料板W1，W2和W3侧边缘的板厚较厚时， 通过这种控制，将电极压力和/或施加的电流值设置成高于当板厚较小 时的值，或将焊接速度设置成较小。通过夹具41，41将彼此连接的材 料板W1，W2和W3固定在一起，使得条状电极22和滚筒状的电极21 的压力P的中心可设置成几乎在侧边缘的重叠宽度的中间。
通过预先将从材料板W1，W2和W3选出的较厚的材料板W1，W3倒 角，靠近材料板W1和W2，或W3和W2的边界形成熔融部分，使得材料 板W1和W2，或W3和W2可彼此以特定的焊接速度被连接到一起，此外 由于它们被挤压在电极22和21之间，可以光滑地形成板厚不同的材 料板W1和W2，或W3和W2的接合部。
当如上所述制造催化剂容器1时，通过将较厚的材料板W1，W3倒 角，如图19(c)所示，通过压平缝焊将它们连接到较薄的材料板W2上， 板件W0被成形为中空材料。将被连接的、之后将弯曲的板件W0的至 少一个侧边缘Wa被固定成与切削刀具51相对并在马达49驱动切削刀 具51时通过沿导轨48移动倒角。当如图12所示连接材料板W1，W2 和W3时，为了不妨碍平板件固定装置24相对于滚筒状电极21的运 动，弯板件固定装置26如下文所述被移到弯曲成形设备25侧，但是 在这种情况下，为避免弯曲成形设备25的滚筒28和弯板件固定装置 26的条状电极23在此时干涉，弯曲成形设备25的滚筒28在此实施例 中被拆下。
接着，下面将主要参照图20说明本发明的中空材料的成形设备中 的弯曲成形设备25的实施例。弯曲成形设备25包括设置于将被弯曲 的板件W0的内侧的滚筒28，与滚筒28以预定间隔设置的一对辅助滚 筒52，52，用于引导和支撑在滚筒28和辅助滚筒52之间弯曲的板件 W0的导板53，用于将马达54的驱动力传递给滚筒28的传动机构55， 用于通过检测位于弯曲板件W0的彼此相对侧边缘Wa，Wa之间的开口 位置来定位将被连接的侧边缘的开口位置检测装置56。
滚筒28被设置成在将成形的中空材料W的轴向上延伸，并且在弯 板件固定装置26的相对侧的端部可拆卸地支撑在设置于基座33上的 支撑支架57的旋转轴(未示出)上。滚筒28的自由端设置有可拆卸 地啮合和支撑自由端支撑机构29(下文描述)的轴承58。
辅助滚筒52，52的两端都被可转动地支撑，使得可根据将被制造 的中空材料W的直径大小，通过控制把柄59(见图12-图15)调整相 对于滚筒28的间隔和/或彼此的间隔。辅助滚筒52可由汽缸等(未示 出)可升降地支撑，以便于在将滚压和弯曲的板件W0传递到弯板件固 定装置26上时通过升高下述开口位置检测装置56的定位件60使辅助 滚筒与滚筒28隔开。
导板53根据将制造的中空材料W的直径在周向上被弯曲，其一端 由支撑支架57支撑。
本实施例中的传动机构55由支撑滚筒28的转动轴上和马达54的 转动轴上的安装皮带轮61，62组成，并且在两个皮带轮61，62之间 应用皮带63。
开口位置检测装置56设置有：包括设置于辅助滚筒52，52之间 的近端开关的传感器64，以及如图20(a)-20(c)中所示可升降设置的 定位件60。如图20(b)所示，当在滚筒28和辅助滚筒52之间输送的、 完成滚压和弯曲的板件W0的侧边缘Wa，Wa被定位于辅助滚筒52，52 之间时，传感器64检测，并输出一信号以停止马达54，马达54是滚 筒28的转动驱动源。然后，如图20(c)所示，降低辅助滚筒52，52， 并且当升高定位件60以插入到滚压和弯曲的板件W0的相对侧边缘 Wa，Wa之间时，滚压和弯曲的板件W0的相对侧边缘Wa，Wa由弯板件固 定装置26定位，以便通过压平缝焊连接。
同时如图20(a)中的双点划线所示，除了用于将材料板W2倒角的 一个倒角装置以外，可在弯曲成形设备25中设置一个以上的倒角装置 30，用于通过滚压和弯曲材料板W1，W2和W3的连接板件W0来将至少 一个相对侧边缘Wa，Wa倒角。
下面将主要参照图21-图24说明本发明的中空材料的成形设备中 的弯板件固定装置26的实施例。弯板件固定装置26包括：弯板夹持 部65，用于固定条状电极23的电极固定部66，该条状电极23在接触 将接合滚压和弯曲的板件W0的侧边缘Wa的侧面处具有特定曲度，以 及接合部67，该接合部67用于接合以便于断开弯板夹持部65和电极 固定部66(见图15)。
在图21所示的实施例的情况下，用于接合以便于断开弯板夹持部 65和电极固定部66的接合部67包括：具有用于在弯板夹持部65中在 垂向伸展和收缩工作杆68a的汽缸的致动器68，具有接合孔69a以与 设置于电极固定部66中的致动器68的工作杆68a接合的接合件69， 以及包括限位开关或类似装置的、用于检测致动器68的工作杆68a是 在接合件69的接合孔69a中接合还是脱离的检测装置70。
弯板夹持部65包括：用于抓持滚压和弯曲的板件W0的一对夹持 件71，71，用于驱动打开或闭合夹持件71的致动器72如汽缸，用于 引导夹持件71的打开或闭合动作的导向件73，以及机架74，其可拆 卸地设置有压平缝焊方向移动装置27的支架36。另一方面，电极固定 部66保持被设置成在中空材料W的轴向延伸的条状电极23的与弯曲 成形设备25相对侧的一端。弯板夹持部65包括弯曲成形设备25的滚 筒28，和用于支撑的自由端支撑机构29，所述自由端支撑机构29可 拆卸地与电极固定部66中的条状电极23的自由端接合，且一个夹持 件71设置有接合边重叠装置31，其用于重叠滚压和弯曲的板件W0的 彼此相对的轴向侧(侧边缘Wa)，以便通过压平缝焊连接起来。在两 个夹持件71，71的弯曲成形设备25的侧端，下文将说明的插入装置 32的导向件75(见图15)可拆卸地设置。
如图22和图23中所示，根据将被制造的中空材料W的直径将夹 持件71分成两半，并连接于汽缸72的活塞杆72a上。当汽缸72的活 塞杆72a处于向前的限定位置以固定板件W0时，夹持件71的固定面 71a形成圆的一部分。如图22所示，夹持件71形成一间隙，以便于在 固定板件W0的状态下不与滚筒状电极21干涉。如图24所示，汽缸72 使其活塞杆72a基本上连接于夹持件71的轴向的中间部，导向件73 连接于每个夹持件71轴向的两端附近。此外，如图21所示，弯板件 固定装置26具有用于使从弯曲成形设备25传递过来的板件W0与由电 极固定部66支承的条状电极23保持合适接触的升降机构76，该升降 机构76包括设置于电极固定部66顶部的滚筒77和滚筒接受件78，该 滚筒接受件78在图21所示的实施例的情况下被设置于弯板夹持部65 的机架74的下方。如下文所述，更具体而言，弯板夹持部65与电极 固定部66隔开，并接受来自弯曲成形设备25的板件W0，当其再次与 电极固定部66接合时，滚筒接受件78骑在滚筒77上，使得被固定的 板件W0的连接侧边(侧边缘Wa)变得更靠近于电极固定部66的条状电 极23。
如图21所示，自由端支撑机构29包括：通过在将被制造的中空 材料W的轴向上移动而绕轴转动的转动轴79，具有用于在轴向上驱动 的汽缸的致动器80，其与转动轴79的一端相连，以及通过设置于转动 轴79的另一端的键81连接使其不相对转动的机臂82。连接件83的一 端与汽缸80的活塞杆80a的前缘端相连，连接转动轴79的一端使其 可相对于连接件83的另一端转动。在弯板夹持部65的机架74的顶部 上，形成可滑动地载有转动轴79的圆筒部74a。在该实施例中，沟槽 79a形成于转动轴79中间的外周上。沟槽79a螺旋形地形成以在轴向 预定长度范围的周向转动约90度，在该螺旋部分的弯曲成形设备25 侧(在图21中左侧)，以与轴向平行的直线形式形成。在圆筒部74a 中，设置用于和沟槽79a接合的销84。在机臂82的前缘端弯曲成形设 备侧，形成设置于滚筒28的自由端的用于支撑轴承58的配合部82a， 并且在电极固定部66的侧面，设置有在电极23的自由端的前缘端面 形成的与接合孔23a接合的接合件82b，电极23具有由电极固定部66 固定的一端。在机臂82的接合件82b的相对端侧，设置有矩形截面的 接合件82c，在圆筒部74a之上的弯曲成形设备25侧之上，形成有对 应于接合件82c的定位孔74c。
在该实施例中，如图21所示，通过伸展和驱动汽缸80的活塞杆 80a，当转动轴79在圆筒部74a中通过连接件83移动到图21中的右 边时，转动轴79绕该轴转动90度，并且臂82的前缘端下降并绕转动 轴79转动，接合件82c紧邻机架74与定位孔74c接合，臂82定位于 支撑位置。
当滚压和弯曲板件W0时，如图13所示，通过驱动压平缝焊方向 移动装置27使弯板件固定装置26与弯曲成形设备25靠得较近，并且 如图21部分所示，滚筒28的轴承58和定位于支撑位置的臂82的配 合部82a配合，从而支撑滚筒28的自由端。
当滚压和弯曲的板件W0的侧边缘经受压平缝焊时，接合部67的 汽缸68的工作杆68a从接合孔69a脱离，并可离开电极固定部66， 通过驱动压平缝焊方向移动装置27使得只有弯板夹持部65靠近弯曲 成形设备25移动，接受在滚压、弯曲和定位状态下的板件W0，通过驱 动压平缝焊方向移动装置27使弯板夹持部65再次与电极固定部66靠 得较近，以与接合部67接合，并且臂82被定位于支撑位置，使得接 合件82a与电极23的接合孔23a接合，如图21所示，从而支撑电极 23的自由端。
另一方面，如图12或图15，当不支撑滚筒28和电极23的自由端 时，如图21点划线所示，回退驱动汽缸80的活塞杆80a，转动轴79 在圆筒部74a中通过连接件83移动到图21中的左边。因此，臂82与 机架74隔开，连接件82c从定位孔74c中被拉出，转动轴79绕其轴 转动90度，使得臂82的前缘端上跳到退回位置。
如图23和24中所示的实施例的接合部侧边重叠装置31包括：多 个径向孔71b，其定位于靠近板件W0的将被连接的侧边缘Wa，该板件 W0被保持在一个夹紧件71的滚压、弯曲和定位的状态下；轴向孔71c， 其与径向孔71b连通；压紧件85，其在径向孔71b中可滑动接合和保 持，凸轮轴86，其具有最大直径部分86a和用于回移的最小直径部分 86b，该最大直径部分86a用于通过在轴向上移动和被插入到轴向孔 71c中来使压紧件85从夹紧件71的固定面71a上伸出；致动器87， 其包括用于在轴向上驱动凸轮轴86的汽缸或类似装置。在图23和24 中所示的实施例中，压紧件85制成球状，在图23中，多个球状的压 紧件85被设置于径向孔71b中，但是本发明白限于这些实施例，这些 件可被制成为通过在轴向孔71b中滑动而合适地在固定面71a中伸出 和退回。
在如图24中所示的实施例中的具有这种结构的接合部侧边重叠装 置31中，当通过驱动以退回致动器87的工作杆87a来固定滚压和弯 曲的板件W0时，依靠凸轮轴86的最大直径部分86a，压紧件85从一 个夹紧件71的固定面71a上伸出，并且滚压和弯曲的板件W0的一个 侧边缘(接合部侧边)Wa从另一侧边缘Wa径向内侧处被压紧(a)， 从而避免了两个侧边缘Wa，Wa的端面的磨损。在通过驱动以伸出致动 器87的工作杆87a来完成固定滚压和弯曲的板件W0的基础上，压紧 件85安置到凸轮轴86的最小直径部分86b中，并从一个夹紧件71的 固定面71a上退回(b)。因此，滚压和弯曲的板件W0回弹，以致于 一个侧边缘Wa可被定位于另一侧边缘Wa的径向内侧，并且以特定宽 度被重叠。
接着，下面将说明使用具有这种结构的弯曲成形设备25和弯板件 固定装置26将板件W0成形为中空材料W的操作。
在将板件W0成形为中空材料W时，首先如图13所示，通过驱动 压平缝焊方向移动装置27的马达38，与支架36连接的平板件固定装 置24沿导轨35移动到图中的右边，具有与滚珠丝杠34啮合的滚珠螺 母37的支架36从平板件固定装置24的机架40上分离，并连接到弯 板件固定装置26的机架74上。滚筒28的一端连接到弯曲成形设备25 的转动轴(未示出)上。伸展和驱动自由端支撑机构29的汽缸80的 活塞杆80a，连接到转动轴79上的臂82被转动到支撑位置。驱动压平 缝焊方向移动装置27的马达38，使弯板件固定装置26与弯曲成形设 备25靠得较近，并且设置于滚筒28自由端的轴承58被装配和支撑于 在臂82前缘端的配合部82a。此时，如图15所示，弯曲固定装置26 的弯板夹持部65可离开电极固定部66，仅有弯曲固定装置26的弯板 夹持部65可靠近弯曲成形设备25移动。通过控制把柄59，可根据将 被成形的中空材料W的直径或板件W的板厚来调整辅助滚筒52的位 置。
在该状态，由马达54通过传动机构55转动和驱动滚筒28。如图 20(a)所示，板件W0被传送到滚筒28和辅助滚筒52之间。如图20(b) 所示，板件W0以特定的曲率在滚筒28和辅助滚筒52之间滚压和弯 曲，传送方向前缘端边缘(侧边缘)Wa由导板53引导，并再次被传送 到滚筒28和辅助滚筒52之间，同时传送方向后缘端Wa穿过开口位置 检测装置56的传感器64。当检测到板件W0的传送方向后缘端Wa通过 时，作为滚筒28的转动驱动源的马达54由从传感器64输出的停止信 号停止。因此，如图20(c)所示，当辅助滚筒52降低时，定位件60 升高并被插入到滚压和弯曲的板件W0的相对侧边缘Wa之间，滚压和 弯曲的板件W0的传送方向前缘端和后缘端，即在轴向上将被连接的侧 边缘Wa被定位。
驱动压平缝焊方向移动装置27的马达38，使弯板件固定装置26 与弯曲成形设备25分开，设置于滚筒28自由端的轴承58从臂82的 前缘端配合部82a脱离，通过汽缸80的回退驱动，转动轴79被回移， 从而使臂82转动90度以移到退回位置。通过接合部67的致动器68， 工作杆68a从按合孔69a脱离，并且弯板件固定装置26的弯板夹持部 65和电极固定部66被分离，只有弯板件固定装置26的弯板夹持部65 靠近弯曲成形设备25移动。由检测装置70检测工作杆68a从接合孔 69a的脱离。接着，在保持两个夹紧件71打开的同时，驱动压平缝焊 方向移动装置27的马达38，只有弯板件固定装置26的弯板夹持部65 靠近弯曲成形设备25移动到该位置，在该位置夹紧件71与弯曲成形 设备25的滚压和弯曲的板件W0相邻。由于电极固定部66从弯板夹持 部65分离，电极固定部66没有靠近弯曲成形设备25移动，以致于可 避免滚筒28和条状电极23之间的干涉。
驱动夹紧件71使得其可通过驱动汽缸72被闭合。此时，如上所 述，通过驱动以退回接合部侧重叠装置31的致动器87的工作杆87a， 并从一个夹紧件71的固定面71a突出压紧件85，被滚压和弯曲的、由 定位件60定位的板件W0的一个侧边缘(接合部侧边)Wa被牢固压紧 到另一个侧边缘Wa的径向内侧，使得可避免两个侧边缘Wa的端部的 碰撞。在完成固定被滚压和弯曲的板件W0的基础上，通过驱动以伸展 致动器87的工作杆87a，当压紧件85从夹紧件71的固定面71a退回， 由于侧边缘Wa在被滚压和弯曲后在径向内侧被夹紧件71固定，并由 定位件60定位，如图25(a)所示，由条状电极23和滚筒状电极21产 生的压力P的中心被基本上牢固定位于板件W0的侧边缘Wa的重叠宽 度的中心处。
当夹紧件71固定滚压和弯曲的板件W0的时候，驱动压平缝焊方 向移动装置27的马达38，并且弯板夹持部65从弯曲成形设备25分 离，与电极固定部66结合，如图21所示，接合部67的汽缸68，工作 杆68a与电极固定部66的接合件69的接合孔69a接合。当弯板夹紧 件71与电极固定部66结合，弯板夹持部65的滚筒接受件78骑在电 极固定部66的滚筒77上，并到达电极固定部66的条状电极23，使得 所固定的板件W0的接合部端部(侧边缘)Wa通过压平缝焊被连接到一 起。之后，通过驱动以伸展自由端支撑机构29的汽缸80，臂82被定 位到支撑位置，在臂82前缘端的接合件82c被接合和支撑于形成于条 状电极23自由端的前缘端面的接合孔23a中。接着，如图14所示， 在驱动汽缸39和升高滚筒状电极21以更接近于条状电极23的情况 下，通过驱动压平缝焊方向移动装置27的马达38，弯板件固定装置 26沿导轨35移动，滚筒状电极21在板件W0上滚压，该板件在接合部 端的侧边缘Wa与条状电极23接触的情况下重叠，使得在加压和加电 的同时可连续用压平缝焊将边缘连接起来。
在条状电极23和滚筒状电极21之间、设置于弯板件固定装置26 的电极固定部66中的、由汽缸对板件作用的电极压力，要被激励的电 流值以及根据驱动压平缝焊方向移动装置的马达38的焊接速度可以根 据将被连接的W0的侧边缘Wa的板厚进行合适的控制，正如上述情况 下通过连接材料板W1，W2，W3形成板件W0。
在通过压平缝焊连接时，W0的侧边缘Wa被压在条状电极23和滚 筒状电极21之间，并被移动以在打开方向上彼此脱离。但是，侧边缘 Wa的脱离由形成两个夹紧件71的环的固定面71a限制，被压到固定面 71a上以致于所形成的中空材料W的圆度增强。此外，由于通过压平缝 焊连接预先倒角的侧边缘，如图25(b)所示，侧边缘的端面不会突出到 中空材料W的内侧或外侧，并且由于熔化部分M很宽地形成以致于倾 斜，板件W0的侧边缘Wa被牢固地彼此连接在一起，并得到中空材料W。
接着，下面将主要参照附图15说明由本发明的中空材料的成形设 备形成的用于将插件插入到中空材料W中的插入装置32。在该实施例 中，将插入到中空材料W中的插件是缠绕着一垫20的催化剂载体2。 但是必须注意的是，在图12-图14中省略了插入装置32。
插入装置32包括用于支撑的导向件75，压紧件88和轴向移动装 置(之后说明)，该导向件75引导催化剂载体2插入到中空材料W中， 该催化剂载体2是可拆卸地装配到夹紧件71的端面的插件，该压紧件 88设置用于在基座33中推进和在基座33中退回，该轴向移动装置用 于在轴向上相对移动夹紧件71和压紧件88，该夹紧件71安装有导向 件75。
在图15中所示的实施例中，导向件75的形状象设置于和压紧件 88相对的两个夹紧件71的侧端的臂(在图15中仅示出一侧)，彼此 的间隔设置成支撑缠绕着垫20的催化剂载体2并且可避免与压紧件88 干涉。导向件75具有倾斜的锥部75’，以将缠绕着催化剂载体2的垫 20推入中空材料W中，从而使其大于所形成的中空材料W的直径。
压紧件88被成形为L形，其垂直部分与包括汽缸等的升降驱动致 动器89相连。升降驱动致动器89使压紧件88降低到基座33的导轨 35的下方，以致于不和通过压平缝焊方向移动装置在基座33上移动的 弯板件固定装置26或平板件固定装置24干涉，以及使压紧件88升高 以推进到基座33上，以致于在将催化剂载体2插入到所形成的中空材 料W中时与由导向件75支撑的催化剂载体2同轴定位。
在该实施例中，该轴向移动装置使由导向件75支撑的催化剂载体 2和由夹紧件71固定的中空材料W相对于在基座33上升高的压紧件 88在轴向上移动，并且如上所述，压平缝焊方向移动装置27构造成可 充当该轴向移动装置在轴向上移动弯板件固定装置26。
在这样构造的插入装置32中，当将催化剂载体2插入到中空材料 W中时，通过放开弯板件固定装置26的接合部67，使得弯板夹持部65 与电极固定部66分离，驱动压平缝焊方向移动装置27的马达38，使 弯板夹持部65沿导轨35移动到图15中的右侧。导向件75与夹紧件 71的压紧件88相对与弯板件固定装置26的端面相连，并且移动压紧 件88以通过升降驱动致动器89在基座33上推进。带有预定体积的将 被缠绕的垫20的催化剂载体2被放置在导向件75上，驱动压平缝焊 方向移动装置27的马达38，弯板件固定装置26沿导轨35移动到图 15中的左侧以致于更靠近压紧件88。当压紧件88在导向件75上压紧 催化剂载体2时，覆盖催化剂载体2的垫由导向件75的锥部75’压紧， 以致于使其大于所形成的中空材料W的直径，并确保和催化剂载体2 一起被插入到中空材料W中。现在拉深包含缠绕垫20的催化剂载体2 的中空材料W，将其两端通过旋压加工成形，构成形状适合于定位催化 剂载体2、整体形成锥部1c和接合部1b的催化剂容器1，从而完成催 化转换器。
在本发明的中空材料的成形设备中，通常可使用滚筒状电极21用 于通过连接板厚或材料不同的材料板W1，W2，W3来形成板厚或材料局 部不同的板件W，和连接滚压和弯曲的板件W0的彼此重叠的侧边Wa， 并且条状电极22和23与材料板W1，W2，W3或板件W0的侧边Wa一起相 对于滚筒状电极21移动，因此该设备尺寸减小并且成本降低。此外， 由于条状电极23用于连接滚压和弯曲的板件W0的彼此重叠的侧边 Wa，所以即使制造小直径的中空材料W，也可很容易地和可靠地整体制 造所需要的中空材料W。此外，由于在由形成夹持件71的圆的固定面 71a固定的状态下通过压平缝焊连接滚压和弯曲的板件W0的侧边(接 合部侧)Wa，可以制造高圆度的中空材料W。通过压平缝焊连接倒角的 材料板W2或板件W0，周向上的接合部(材料板W1，W2，W3)在轴向上 是光滑的，轴向上的接合部(滚压和弯曲的板件W0的侧边Wa)在周向 上是光滑的，因此即使在旋压加工过程中按压成形辊也不会施加冲 击，外观良好，接合部强度高，并且当在催化剂容器1中使用时，在 内周围和缠绕在插入到其内的催化剂载体2上的垫20之间不会形成间 隙，从而不会让废气逸出，并且在旋压后形成特定厚度的板。
本发明的中空材料的成形设备不限于所述的实施例，例如也可以用 于如图5所示的形成中空材料Wa’的情况。
总之，根据本发明，通过压平缝焊连接板厚或材料不同的各个材料 板以形成中空材料，并且控制各个部分的刚度。通过旋压中空材料以 适宜形式形成接合部和锥部，制造中空构件。因此，尽管用薄的板材 料，可得到接合部光滑和焊接强度高的中空构件。当将中空构件用于 催化剂容器中时，密封性能良好而不会伴随有辐射噪音的增加或重量 的增加。
虽然参照其优选实施例已经说明了本发明，但是应该理解本发明不 限于该优选的实施例或结构。相反，本发明将覆盖各种变型和等同的 结构。此外，尽管以各种组合和结构表示了优选实施例的各种元件， 其是示例性的，包括了更多的、更少的或仅一个元件的其它组合和结 构也是包括在本发明的精神和范围内。