專利名稱：帶有快速調整彎曲站的輥軋成形裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種輥軋成形裝置，其帶有將多個彎曲(即不同的縱 向曲率)賦予輥軋成形桿的彎曲站。
背景技術：
最近輥軋成形的保險杠桿在車輛保險杠系統(tǒng)中得到了廣泛接受， 因為它們的低成本和高尺寸精度和可重復性。它們的流行由于在輥軋 成形桿部分中彎曲(即提供縱向彎曲)以提供更好空氣動力學外形的
性能而增加。例如在Sturrus5，092，512中披露了 一種用于輥軋成形縱 向恒定的彎曲桿的方法。
增加的速率向后在保險杠的端部處形成前表面的部分。這通常由在保 險杠桿上的輔助操作完成。用來完成這些的示例性現(xiàn)有技術的輔助操 作在Sturrus5，092，512中示出(其披露了管狀桿的變形/壓绔端)，并 且在Sturrus6，240，820中示出(其披露了桿和連接支架的切割端)， 在Heatherington6，318，775中示出(其披露了端部連接的模制元件)； 在McKeon6,349，521 (其披露了再成形的管狀桿)，在 Weykamp6，695，368和Reiffer6，042，163中示出(其披露了端部連接的 金屬支架)。然而，輔助操作增加了成本、提高了尺寸變化性以及增 加了處理期間的存貨，并且表現(xiàn)出質量問題。理想的是消除了需要形 成具有向后增加彎曲的保險杠端部的輔助操作。同時，車輛制造商想 維持低成本以及提供保險杠桿設計的靈活性。因此，存在矛盾的要求， 這樣留出本發(fā)明改進的空間和需要。
已知提供用于彎曲和輥軋成形設備的計算機控制。參見 Berne4，796，399， Kitsukawa4，624，121和Foster3,906,765。還已知其中
形成具有多半徑的保險杠桿。例如，參見Levy6，386，011和日本專利 文件JP61-17576。另外，已知通過接合管使管和桿繞著盤狀心軸的弧 形外表面彎曲以將管部分地纏繞在心軸周圍，直到發(fā)生所需的永久變 形。例如，參見Millerl，533，443和Sutton5，187,963。但是，重要的是 用于現(xiàn)代車輛的保險杠桿表現(xiàn)出大量難點，因為它們相對較大的橫截 面尺寸和非圓形橫截面形狀、所使用的高強度材料、車輛制造商的非 常嚴格的尺寸和誤差要求、車輛制造工廠的的成本竟爭以及現(xiàn)代輥軋 成形線運行的高速。
要注意的是，在輥軋成形設備上的現(xiàn)有彎曲機構通常制成可調整 的。例如，Sturrus5，092，512披露了一種手動可調整的彎曲站。(參見 Sturrus5，092，512中的圖10-11以及第6列第1 - 9行)。然而，即使 彎曲站是可調整的，不是必然意味著裝置能夠制造具有多半徑彎曲的 桿。例如，由于在Sturrus5，092，512中的彎曲站可手動地調整，作為 實際問題，不能足夠快地調整以允許在單個車輛保險杠桿部分中形成 均勻間隔的不同彎曲。要注意的是，保險杠桿通常僅僅大約4-5英尺 長，并且輥軋成形的線速可達到4000- 5000英尺/小時，從而彎曲的 任何變化必須相對快速且大量重復地完成。確切地，不同的縱向彎曲 不能通過手動的方式沿著連續(xù)桿的長度統(tǒng)一地重復，并且還不能在使 用慢動作自動操作裝置的高速輥軋成形操作中多產且高效地進行。因 此，存著對于能沿著其長度"快速地"制造具有不同半徑的輥軋成形桿 (換句話說作為輥軋成形處理的一部分同步地)的方法和輥軋成形裝置 的需求，其中所述方法和裝置不需要大量的輔助操作(或至少它們需 要較少的輔助處理)，例如切割、固定、焊接、輔助成形和/或支架的 后輥軋成形連接。
Renzzulla專利6,820,451披露一種動力調整彎曲站。作為最好的 理解，Renzzulla專利6,820,451披露了 一種用于輥軋成形裝置的可調 整彎曲站，其中上游輥16被可調整支架的可調整組件14跟隨，組件 14結合有主彎曲輥18、形成彎曲機構的第一部分(用于彎曲的粗調整) 的可調整按壓輥20以及形成第二部分(用于彎曲的精細調整)的輔助輥22 (參見Renzzulla專利6,820,451中第14列中的第20 - 22行)。 在Renzzulla專利6,820,451中的下主輥18 (即彎曲桿的下游/凸起側 上的輥)優(yōu)選位于輥軋成形的桿的線性水平面上方(參見圖1，"撓曲 輥18在豎直方向上高于線性水平面"，參見第10列第65行到第11 列第l行)。第二輥20 (即在彎曲輥的凹側上的輥)被支承用來繞著 第一輥的軸(桿卯)可調整地弧形運動(參見圖15-16)到用來將壓 力處于連續(xù)輥軋成形桿上的不同調整位置。桿的實際撓曲在輥18/20 的上游的位置143處發(fā)生。(參見第12列第45- 46行)?？刂平M件 130用來使輥20沿著其調整弧形路徑移動。(參見第8列笫62行以 及圖1-2)。輔助支架組件110被定位成調整在主支架組件14上的 輥22，并且通過調整組件137的操作可調整。該專利指出既可進行"快 速地，，調整(參見第14列第4行)又可以對主組件和輔助組件分別進 行粗調整和精細調整。(參見第14列第22行)。
盡管在Renzzulla專利6,820,451中纟皮露的設備顯然可在輥軋成形 裝置運4亍的同時進行動力調整，本發(fā)明人在Renzzulla專利6,820,451 中沒有發(fā)現(xiàn)以下教導或建議，即提供控制/定時調整功能以及協(xié)同控制 功能，用于重復地調整設備以在單個保險杠段的長度(即沿著輥軋成 形連續(xù)桿的長度所測量的大約4-5英尺的范圍內)的范圍內并沿著該 長度的所選相對位置處提供一系列重復的不同彎曲(即不同半徑)。 另外，在Renzzulla專利6,820,451中沒有教導使用計算機控制的彎曲 裝置形成多彎曲桿，該彎曲裝置與協(xié)同的計算機控制的切斷裝置相連， 該切斷裝置用于在與特定彎曲區(qū)域相關的特定位置處將單個保險杠桿 部分從連續(xù)桿上切掉。另外，基于由圖1-2建議的螺紋密度(也基于 在Renzzulla專利6,820,451中沒有關于自動操作"循環(huán)"調整的任何公 開內容)，看上去在Renzzulla專利6,820,451中的裝置也受到手動調 整彎曲站的問題的困擾，即不能足夠快地調整以沿著連續(xù)輥軋成形桿 在4 _ 5英尺的范圍內形成多個彎曲，假定在輥軋成形機正常相對快速 的線速的情況下。
當沿著連續(xù)桿提供緊彎曲(即具有小半徑的彎曲)時，在Renzzulla
專利6,820,451中的彎曲站中潛在地存在另一個基本問題。Renzzulla 專利6,820,451涉及彎曲站，其中第一相對固定(主)成形輥18被定 位在連續(xù)桿的線性水平面上方(參見第10列第65行到第11列第1 行)，以使連續(xù)桿從其線性水平面變形，并且公開了第二可動/可調整 按壓輥20，其繞著第一相對固定(主)輥18的軸沿著弧形路線可調 整，以便使彎曲力處于在主輥18前方(上游)的位置143處...，上游 位置143通常處于主輥18的上游和下游支撐輥16之間。(參見圖16 和第12列第45- 46行)。當Renzzulla的彎曲機構被調整以形成更 緊的彎曲(即更小半徑的彎曲)。彎曲的位置143潛在地進一步向上 游并且遠離主輥18地運動。通過使桿在未支撐的上游位置143處發(fā)生 彎曲和變形，桿壁有效地以非控制方式彎曲。這樣使得很難控制扭曲 和曲折前進，難以控制不需要的纏繞和偏移，還難以控制尺寸變化。 這些變量組合在一起并且產生桿和桿壁上的變形的不可預測性。換句 話說，當未支撐距離增加時(即當形成較緊彎曲時)，桿壁的非控制 運動和變形的問題變得越嚴重...，潛在地形成尺寸和質量問題。組合 這樣的問題在于輥16的直徑使輥16遠離輥18和20定位...，這樣導 致輥16和18抵靠桿的接觸點間隔相對較大距離，該距離基本上等于 輥18和20在其上旋轉的軸之間的距離。這樣大的未支撐距離允許輥 軋成形桿的壁在沒有支撐的區(qū)域中發(fā)生變形時非控制地偏移和彎曲。 由此，需要具有上述優(yōu)點以及解決上述問題的系統(tǒng)

發(fā)明內容
在本發(fā)明的一個方面中， 一設備包括用于將材料板輥軋成形為具 有縱向線性水平面的連續(xù)桿的輥軋成形裝置，所述連續(xù)桿具有第一表 面和相對的第二表面；所述裝置還包括彎曲站，其與所述線性水平面 在一條直線上并且用來在所述連續(xù)桿上形成縱向形狀。所述彎曲站包 括沿著所述線性水平面與所述連續(xù)桿切向地接合的主彎曲輥和用來在 部分地圍繞所述主彎曲輥的下游側的一段距離上保持所述連續(xù)桿緊緊 抵靠著所述主彎曲輥以形成彎曲的附件。所述裝置還包括致動器，該
致動器用來使附件至少部分地圍繞在第一和第二位置之間的所述主彎 曲輥的下游側移動，以分別將至少第一和第二不同縱向形狀賦予所述 連續(xù)桿。
在本發(fā)明的另一個方面， 一裝置包括輥成形裝置，其用于將材料 板輥軋成形為具有線性水平面的連續(xù)桿，所述連續(xù)桿具有第一表面和 相對的第二表面。彎曲站與所述輥軋裝置在一條直線上并且位于所述 輥軋裝置的下游，并且用來使連續(xù)桿形成縱向形狀。所述彎曲站包括 第一輥和與所述第一輥相對的第二輥，該第二輥與所述第一輥相對以 將所述連續(xù)桿咬合在其間，并且包括用于可控制地調整所述第二輥的 位置的機構。在輥軋成形所述連續(xù)桿時，所述第一輥被定位成與所述 連續(xù)桿的第一表面切向地接合并且保持在相對固定的位置。所述第二 輥被定位成與所述連續(xù)桿的所述第二表面切向地接合。所述第 一輥限 定第一旋轉軸，所述第二輥可繞著可調整軸沿著弧形路線被所述機構 移動，所述可調整軸位于所述連續(xù)桿的與所述第一軸相同的一側并且 處于所述第一軸或所述第一軸的上游處，從而當調整時，所述第二輥 朝向相對于所述第一輥更下游的位置移動。
在本發(fā)明的另一個方面中， 一設備其包括彎曲裝置，其包括用 來支撐輥的軸，該輥用來使連續(xù)桿形成彎曲；附件可操作地安裝到所 述軸中的一個固定軸上，所述附件支撐使所述連續(xù)桿形成彎曲的所述 輥中的至少一個特定軸。自動操作的調整裝置用來重復且準確地調整 所述附件的角度位置以在所述連續(xù)桿上形成縱向形狀的重復圖案，包 括使所述特定一個輥朝向相對于另一個輥的不同下游位置自動地移動 以改變賦予給所述連續(xù)桿的彎曲。
在本發(fā)明的另一個方面中， 一裝置包括彎曲裝置，其具有與連續(xù) 桿切向接合的主彎曲輥。相對的保持輥可調整到在所述主彎曲輥的下 游的不同位置并且保持所述連續(xù)桿抵靠著所述主彎曲輥，以將所需彎 曲賦予所述連續(xù)桿。至少一個穩(wěn)定輥在所述主彎曲輥的上游切向地接 合所述連續(xù)桿。第一、第二和第三驅動馬達分別驅動所述主彎曲輥、 所述保持輥和所述穩(wěn)定輥。控制器獨立地控制所述第一、第二和第三
輥中的每個的速度，以控制和管理在所述彎曲站中的所述連續(xù)桿上的 應力，以便形成所述連續(xù)桿的更一致彎曲形狀。
在本發(fā)明的另一個方面中， 一方法包括以下步驟提供具有至少 80KSI的抗拉強度的高強度材料板；提供能以至少大約900英尺/小時 的速度對所述材料板進行成形的輥軋成形裝置，所述輥軋成形裝置包 括可調整彎曲站、致動器和控制器，該控制器與所述可調整彎曲站和 致動器相連以自動且快速地調整所述彎曲站以形成不同彎曲半徑；以 及將所述材料板輥禮成形以形成具有連續(xù)截面的連續(xù)桿，同時在輥軋 成形結束同時或者附近，繼續(xù)且重復地賦予不同彎曲，同時以至少大 約900英尺/小時的線速進行所述輥軋成形。
本發(fā)明裝置涉及彎曲站，其中輥軋成形連續(xù)桿被第 一成形輥接收 并且與第一成形輥切向地接合，然后繞著固定輥拉動或"纏繞"連續(xù)桿， 通過繞著主輥的下游側圓周地移動夾持點，直到連續(xù)桿取得足夠的永 久變形以將保持所需彎曲量。本發(fā)明裝置關注于主輥在切向位置處夾 持連續(xù)桿，主輥切向地與連續(xù)桿的水平面在一條直線上。本發(fā)明裝置 提供構件，當連續(xù)桿連續(xù)切向/圓周方向地接合主輥時，該構件用來將 連續(xù)桿局部圍繞在主輥的下游的固定輥周圍，在連續(xù)桿的彎曲功能的 任何調整期間，咬合點圍繞著固定輥朝向主輥的下游側沿著圓周方向 運動。
研究以下的說明、權利要求和附圖將理解和認識到本發(fā)明的這些 以及其它方面、目標和特征。


圖1為包括實現(xiàn)本發(fā)明的彎曲站和彎曲控制器的輥軋成形機。
圖2-2A為沿著其長度具有不同彎曲并由圖1的輥軋成形機制成的 示例性桿。
圖3為圖1的彎曲站的透視圖。
圖4為與圖3類似的透視圖，但是僅僅示出了圖3的彎曲站的四 個主輥。
圖5-8為圖3的彎曲站的側面、頂面、后面(下游側)和前面(上 游側)。
圖9-9A為圖4的四個主輥的側視圖，圖9示出了定位成通過線 性桿部分的輥，圖9A示出了定位成形成彎曲桿的輥。
圖10- 11為圖3的彎曲站的側視圖，圖10示出了鄰近于用來在 連續(xù)桿中形成緊彎曲(具有小半徑)的位置的彎曲站，圖ll示出了鄰 近于用來在連續(xù)桿中形成較淺彎曲(具有較大直徑)的位置的彎曲站。
具體實施例方式
本發(fā)明的輥軋成形機裝置19 (圖1)用于形成輥軋成形的車輛保 險杠21，(這里也稱為"保險杠桿段"或"加強桿")，其具有恒定的橫 截面形狀以及一致的尺寸形狀，但是具有在彎曲站20處形成的不同縱 向曲率。彎曲站20布置成與輥軋成形裝置19在一條直線上并且在輥 軋成形裝置19的出口端。輥軋成形裝置19的輥軋成形部分與Sturrs 的5， 092， 512中的圖4示出的輥軋成形部分不同，并且Sturrs的5， 092， 512專利的教導整個合并在此。本發(fā)明的彎曲站20包括由計算 機控制并且自動化操作以及布置成允許快速準確調整的多輥系統(tǒng)，允 許在輥軋成形處理期間重復變化地進行彎曲操作，以便作為輥軋成形 處理的整體一部分沿著桿段的長度形成均勻且不同的彎曲半徑。協(xié)同/ 定時切斷裝置22可操作地連接到計算機控制并且用于將連續(xù)桿21切 斷成用于車輛保險杠系統(tǒng)的保險杠桿段21，。通過基于部分位置控制 施加到桿21上的彎曲的長度和時間，例如，單獨的保險杠桿21，可設 有具有增大的彎曲程度(即在擋泥板處彎曲更大)的端部分和具有減 小的彎曲程度(即在散熱器/隔柵區(qū)域上彎曲更小)的中央部分。認識
況下，從一個桿輪廓到另一個桿輪廓的變化可通過計算機控制"快速 地，，完成，由此消除了工具轉化時間，消除了裝配時間，以及消除了"起 動"時間(scrap)。本發(fā)明的彎曲站被示出與"C"形桿相連，但是認識 到還可以使用"W"形桿部分，或"D"或"B"形桿，或用來制造其它桿部
所示的輥軋成形段桿21，(圖2 )為C形，并且包括具有半徑Rl 的端部分21A和21B以及為線性的(圖2)(即半徑等于無窮大)或 具有不同的較長半徑R2 (圖2A)的中央部分21C，并且具有連接中 央部分和端部分的過渡區(qū)域21D和21E。在實際的桿21，中，半徑R1 和R2可以不像圖2和2A所示的那些半徑完全地不同，但是示例示出 了本發(fā)明裝置的性能。同樣，認識到彎曲的半徑可制成沿著桿21，的 整個長度恒定地變化(即中央部分可以不具有單一連續(xù)半徑R2),和 /或將存在連接桿的中央和端部的多個"混合"過渡區(qū)域，和/或中央部 分可為線性(或甚至相反地彎曲)。認識到本發(fā)明的保險杠桿部分可 由具有起到車輛保險杠桿作用的足夠強度和性能的任何材料制成。所 示的保險杠桿材料為超高強度鋼(UHSS)材料板，其具有80KSI或 更高的抗拉強度，或優(yōu)選地具有至少120KSI的抗拉強度，但是抗拉 強度可為220KSI或更高(例如，馬氏體鋼材料)。
所示的輥軋成形裝置可以達到500英尺/小時(或更高)的線速， 并且用于形成管狀或敞開的桿部分，該桿部分具有例如高達4x6英寸 (更大或更小)的截面尺寸。所示的彎曲站20(圖1)與輥軋成形裝置 (機)設置在一條直線上并且處于輥軋成形裝置的一端?？梢栽O想出可 使用不同的切斷裝置。例如，參見在Heinz的5，305，625中示出的切斷 裝置，Heinz的5,305,625的教導和披露內容整體合并在這里。本發(fā)明 裝置的切斷裝置22包括剪切型切斷刀片22，，剪切型切斷刀片22，的 致動可由計算機控制器56 (或協(xié)同控制器)控制，從而保險杠桿21， 可沿著連續(xù)管狀桿21在關鍵位置處切割。所示的切斷裝置22被編程 以延伸以及在保險杠桿21，中的緊彎曲(tight sweep )的部分的中間切 斷，從而緊彎曲(例如部分21A)的半部在每個連續(xù)保險杠桿21，處結 束，另 一個部分(例如部分21B )在每個連續(xù)保險杠桿21，的另 一端處 結束。切斷裝置定位在彎曲站的"下游"但是相對與其緊鄰以便節(jié)省空 間，并且在連續(xù)桿離開彎曲形成站時減小連續(xù)桿的不理想的向后纏繞。 切斷裝置22由計算機控制，從而桿21，與連續(xù)桿21分離時具有所需的端部對端部的對稱。如果需要，可以認識到切斷裝置自身可在靠近 形成彎曲的可調整輥的端部的位置處接合在彎曲站。例如，切斷裝置
可連接到副框架35并且與副框架35 —起運動，如下面所述的。
彎曲站20 (圖3和4)包括基座或主框架23,基座或主框架23 包括水平底板24以及固定連接的豎直安裝板25。增加一個或多個穩(wěn) 定器板25A和橋形件25B來穩(wěn)定板24和25以及維持它們相對直角。 彎曲站20的第一半部26包括分別載有成形輥60和61的頂部軸27 和底部軸28，并且頂部軸承29和底部軸承30分別將軸27和28可轉 動地安裝到豎直板25上，用來支撐成形輥60和61。頂部輥60被稱 為主彎曲輥，因為頂部輥60為桿21繞著其彎曲的固定軸輥。頂部輥 60的軸27為底部輥61繞著其的軸，副框架35可調整地轉動以瞬時 改變彎曲。底部輥61和副框架35在下面被稱為附件。它們也被稱為 保持設備，因為它們繞著主彎曲輥60可調整地移動以將桿21保持抵 靠著主彎曲輥60以在桿21上形成彎曲。
頂部軸承29通過螺紋支撐結構29A手動地豎直調整，以便手動 地改變在軸27和28之間的距離(即改變輥的咬合壓力)。類似的手 動調整設計在現(xiàn)有技術中是已知的，并且用在輥軋成形機構上以容納 用于形成不同尺寸桿截面的不同尺寸輥模。要注意的是，調整通常作 為設置輥軋成形裝置的一部分手動地進行，并且在輥軋成形裝置的最 初運行期間，通常沒有作為輥軋成形裝置的生產操作的一部分進行以 恒定的變化彎曲和重復彎曲輪廓的方式形成彎曲。
本發(fā)明的重要部分是彎曲站20的"第二半部"組件30A (圖4)的 自動"循環(huán)，，調整性能以及快速/準確調整。第二半部30A包括可調整地 定位在主豎直板25之間的剛性副框架35 (也是"附件"的一部分)。 副框架35具有倒置"U"形并且包括固定在一起作為剛性組件的一對內 豎直板36和間隔塊38。內豎直板36通過軸承33A可轉動地安裝在頂 部軸31上。頂部軸31在外豎直板25上豎直可調整，非常類似于頂部 軸27在彎曲站的第一部分中豎直可調整，以便改變輥的咬合壓力。底 部軸32和軸承34安裝在內豎直板36的下端。副框架35在外豎直板
25之間的軸31上可旋轉角度地調整。在旋轉時，副框架35使底部軸 32和安裝在底部軸32上的底部輥63沿著弧形路線Pl (圖9A)運動 到在頂部軸31上的頂部輥62的下游側的新位置(參見圖9和9A)。 在角度調整位置(圖9A)中，在第二半部30A中的底部輥63使連續(xù) 桿21充分地繞著頂部輥62局部纏繞，以使連續(xù)桿21取得永久弧形變 形(即縱向曲率或彎曲)。換句話說，底部輥63有效地作為保持設備 來保持連續(xù)桿21以選定距離抵靠(或鄰接)頂部輥62的圓周表面， 因為連續(xù)桿21切線地延伸通過(即圍繞)輥63。
附件(即副框架35和輥61)的角度運動的位置和時間以及切斷 裝置22的時間由控制器56控制，控制器56通過回路55(圖4 )控制 致動系統(tǒng)。輥63的"纏繞，，動作在輥63繞著輥62周圍運動時提供簡單 和短的運動，該運動形成加工好的桿段21，的良好尺寸控制和一致性， 從而桿段21，是對稱的并且可以在每個端部具有相對緊的彎曲。連續(xù) 桿21的壁優(yōu)選在彎曲處理期間由主(頂部)輥62良好地支撐，因為 彎曲在頂部輥62處或非常靠近頂部輥62處開始發(fā)生，并且進一步在 連續(xù)桿21被圍繞頂部輥62拉制時進一步發(fā)生。通過副框架35的仔細 且快速調整，連續(xù)桿21以具有可預測的多彎曲形狀的方式結束，連續(xù) 桿21在被切割成保險杠桿段21，之后消除了大量的實質輔助處理以使 桿21，的端部向后變形的需要。
特別地，當相對陡峭彎曲(即小半徑彎曲)形成時，需要在連續(xù) 桿21上進行最大控制。這在使用超高強度和/或當不同彎曲被賦予連 續(xù)桿21時特別需要，因為這些容易在壁上產生更大的尺寸變化。要注 意的是，軸31/32優(yōu)選在工作中定位成盡可能地靠近軸27和28，從而 在輥之間的距離最小。當然，輥60、 61、 62和63的尺寸影響軸27、 28、 31和32可定位成靠得多近。要注意的是副框架35沿著路徑Pl (圖9A)的角度調整也使底部軸32遠離另一個底部軸27地運動。為 了在底部輥61和63之間提供格外支撐，輔助橋形支撐件(滑動型支 撐件或多輪狀輥支撐件)可加入到輥61和63之間，以如下所述地支 撐連續(xù)桿21的底部和/或側面。在設置輥型支撐件的情況下，輥支撐
件可繞著水平或豎直旋轉軸旋轉，水平或豎直旋轉軸平行于被支撐的
桿21上的壁延伸。(換句話說，支撐側壁的滾動支撐件繞著豎直軸旋 轉，而支撐底部壁的滾動支撐件繞著水平軸轉動。)。要注意的是， 另外的支撐件可被加入到關鍵輥62和63的上游或下游。
重要的是要注意通過在彎曲成形撓曲期間使拉伸應力最大化以及 在彎曲成形撓曲期間使壓縮力最小化使在連續(xù)桿21上的不同壁的"偏 移(wondering)"、扭曲、蛇行和未控制的來回撓曲最小化。我們(本 發(fā)明人)發(fā)現(xiàn)在每個軸上用于獨立驅動輥60 - 63的獨立驅動可具有非 常有利的效果。通過以最佳速度驅動每個輥60 - 63，可最優(yōu)地控制沿 著連續(xù)桿21的不同壁的應力。要注意的是，獨立控制單個輥的旋轉速 度的重要性的一個原因是因為通常不容易準確地計算單個輥應該被以 多少速度驅動。例如，頂部輥62可沿著頂部壁以及沿著底部壁接觸桿 21，從而接觸點中的一個必須有必要滑動很小量。其次，當彎曲被賦 予到連續(xù)桿21時，輥62和63的旋轉速度將根據(jù)彎曲而變化。另外， 在彎曲處理期間不同截面形狀將受到合成彎曲力，從而軸速度的一些 現(xiàn)場調整(on-the-floor )將是必須的，同時操作輥軋機以確定最佳設 定。重要的是使壓縮應力最小化，因為壓縮應力(不是拉伸應力)更 容易使桿的壁形成難以預測或控制的起伏和波浪形。因此，獨立驅動 馬達允許輥以單獨(不同)速度旋轉，該輥將桿21的頂部和底部區(qū)域 通過彎曲站"拉出"，但是沒有造成任何輥滑動或旋轉或彼此"打架"。 用于不同軸的驅動可通過計算機控制器獨立地控制，該計算機控制器 可操作地與輥軋機相連，從而機器的整個協(xié)同控制是可能的，包括彎 曲站的所有方面。
在圖3的所示結構中，每個軸桿27、 28、 31和32由通過控制器 56控制的無級變速驅動器(例如伺服馬達)單獨驅動。速度在輥軋成 形處理期間響應于輸入到控制器56中的預編程順序以及定時程序很 快地變化。可以認識到不同軸27、 28、 31、 32的速度與輥軋成形處理 的速度以及輥在輥軋成形裝置上相對于連續(xù)桿21 (即由輥62和63賦 予桿21的彎曲程度所影響的)的位置相關。多個不同彎曲可被形成在單個保險杠桿段21，中(早于將桿段21，與連續(xù)桿21分離)。作為可 替代的，可逐漸地增加或減小彎曲(而不是恒定半徑彎曲)。通過使 驅動機構和軸速度獨立地控制以及使得在彎曲站處的切線方向的輥速 度與輥軋成形裝置不同，可實現(xiàn)彎曲半徑上的更好和更多的一致控制。 認識到對于本發(fā)明裝置不需要輔助輥，雖然可增加一個，如果需要的 話。認識到輥63相對于輥62的角度位置將通過由控制器56控制的祠 服驅動器控制。伺服驅動器和控制器提供在與輥軋成形裝置一體結合 的封閉回路中的速度控制，該速度作為控制器的可編程特征。
所示的支撐件可設置為滑動"橋形"支撐件70 (圖9A)的形式。 支撐件70具有大體上與底部輥63的彎曲前部匹配的弧形形狀。具體 地，橋形支撐件70由在下方(和/或橫向延伸)從橋形支撐件70延伸 到主框架23的固定結構71支撐。橋形支撐件70的頂部可包括能與連 續(xù)桿21的底部表面滑動地接合的光滑硬質支撐材料。作為可替代的， 所示的橋形支撐件70的頂部可包括直徑相對較小的輥銷狀輥(例如直 徑為一英寸或兩英寸)，該輥銷狀輥在靠近輥62和63的位置處與連 續(xù)桿21滾動接合并且支撐連續(xù)桿21。附加的支撐輥可定位成在輥62 和63前面或后面的位置處與連續(xù)桿21的側面接合。這些附加的輥將 具有豎直延伸的旋轉軸，并且可以具有較小的直徑。所示的橋形支撐 件70具有弧形前表面和后表面，從而其可以定位得盡可能地靠近底部 輥61和63。
另外，認識到支撐件可由上游固定器(參見圖1的固定器72)穩(wěn) 定的內心軸(類似于在Sturrus5，092，512中教導的蛇狀內心軸)設置 在管狀桿內部。要注意的是內心軸對于大多數(shù)保險杠截面和彎曲而言 不是必須的，特別是對于敞開桿部分和/或具有相對短深度尺寸和/或 具有最小彎曲(即，限定較大直徑的彎曲)的桿部分。
一對致動器50 (圖3)可操作地連接到主框架23和彎曲副框架 35之間，用于角度地調整副框架35，在副框架35的一側布置一個制 動器35。每個制動器50包括一端安裝到副框架35的頂部上的缸體51 (圖5)，并且包括在相對端連接到基座23的可延伸/可收縮棒52。當
棒52收縮時，副框架35在軸31上旋轉，因此改變副框架35繞著軸 31的相對角位置。(比較圖9和9A)，由于旋轉軸處于頂部軸31的 中心，應力優(yōu)化地位于盡可能下游的位置處，其中在彎曲站中的主輥 提供對于連續(xù)桿21的良好支撐。致動器50可連接到用于向缸體51 提供變化的(但是平衡的)液壓流體的液壓回路55 (圖3)。液壓回 路55包括可操作地連接到計算機控制器56并且由計算機控制器56 控制的馬達或泵，用于與輥軋成形裝置20協(xié)同地控制制動器50的延 伸和收縮。(計算機控制器56還控制輥軋機以及用于彎曲站的不同軸 的驅動)。根據(jù)需要傳感器可定位在彎曲站上，用來感測副框架35 的位置和/或用來連續(xù)桿21的位置(例如為了所述目的由裝置19在桿 21中增加的定位孔，如果需要的話)。
通過這樣的結構，彎曲(曲率)的程度可以如形成桿21，的控制 循環(huán)/重復方式變化。例如，這樣允許桿21，在輥軋成形桿的同時在它 們端部形成較大彎曲以及在它們中央部分立刻"快速，，地形成較小彎 曲。由于致動器50的快速動作特性以及包括輥62和63的定位的彎曲 輥的有效和控制特性，變化的彎曲可快速且準確地進行，即使以2500 - 5000英尺/小時的線速。要注意的是，輥63繞著輥62的軸的運動向 桿21賦予了自然纏繞動作，因為桿21被繞著輥62"拉制"…，從而由 此形成的彎曲是受到良好控制的，并且機構是耐用且堅固的。
當?shù)撞枯?3繞著頂部輥62的軸轉動時，可調整底部輥63有效地 將連續(xù)桿21保持緊緊抵靠著頂部輥62的圓周表面的下游側。為此， 頂部輥62有時稱為"成形輥"，并且可調整輥63有時稱為"按壓輥"或 "保持輥"。認識到當連續(xù)桿21自身部分地纏繞在頂部輥62周圍時， 可調整底部輥63可由設計用來將連續(xù)桿21夾持和保持抵靠著(或靠 近)頂部輥62的圓周的單獨保持設備潛在地替換(或補充)。例如， 單獨保持設備可為在桿21下方延伸的延伸銷或棒狀臂，并且由部分繞 軸的輥62的旋轉送到輥62，由此形成較小半徑彎曲。"緊"彎曲可足 夠長，從而當桿部分21，被從連續(xù)桿21上切下時，較小半徑彎曲的半 部形成(未來)桿部分21，的最后部分，并且另一個半部形成(接下來的未來)桿部分21，的第一部分。
可以理解在不脫離本發(fā)明概念的情況下對上述結構進行變化和修 改，并且還可以理解這樣的概念意圖覆蓋由所附權利要求覆蓋，除非 這些權利要求由語言進行另外描述。
權利要求
1.一種設備，其包括輥軋成形裝置，其用于將材料板輥軋成形為具有縱向線性水平面的連續(xù)桿，所述連續(xù)桿具有第一表面和相對的第二表面；以及彎曲站，其與所述線形水平面在一條直線上并且用來在所述連續(xù)桿上形成縱向形狀；所述彎曲站包括沿著所述線性水平面與所述連續(xù)桿切向地接合的主彎曲輥和用來在部分地圍繞所述主彎曲輥的下游側的一定距離上保持所述連續(xù)桿緊緊抵靠著所述主彎曲輥以形成彎曲的附件，并且進一步包括致動器，該致動器用來使所述附件至少部分地圍繞在第一和第二位置之間的所述主彎曲輥的下游側可調整地移動，以分別將至少第一和第二不同縱向形狀賦予所述連續(xù)桿。
2. 根據(jù)權利要求l所述的裝置，其包括控制器，該控制器可操作 地連接到所述輥軋成形裝置和所述致動器，用于以協(xié)同方式控制所述 輥軋成形裝置和所述致動器的操作，從而賦予所述連續(xù)桿均勻間隔的 一系列重復的不同彎曲。
3. 根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中所述控制器被編程以使所述 致動器反復地運動，以形成重復圖案，其中第一縱向形狀為線性的， 并且第二縱向形狀為非線性的。
4. 根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中所述控制器被編程以使所述 致動器反復地移動以形成重復圖案，其中第一縱向形狀限定了第一半 徑，第二縱向形狀限定與第一半徑不同的第二半徑。
5. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述附件繞著樞軸轉動，該 樞軸定位在所述主彎曲輥的旋轉軸上。
6. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述附件包括與所述連續(xù)桿 切向地接合以及將所述連續(xù)桿按壓抵靠著所述主彎曲輥的保持輥，所 述附件被支撐而沿著弧形路徑運動，該弧形路徑限定了位于所述連續(xù) 桿的與所述主彎曲輥的軸在相同一側的軸。
7. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述主彎曲輥在第一軸上轉動，所述附件安裝在所述彎曲站用于繞著所述主彎曲輥的軸進行角度 調整。
8. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述致動器在所述連續(xù)桿上形成重復圖案，該重復圖案包括所述第一和第二縱向形狀，并且包括刀具，其被構造且用于將所述連續(xù)桿分成單個保險杠桿段，所述第一 和第二不同縱向形狀沿著單個保險杠桿段的長度在預定對稱位置處。
9. 根據(jù)權利要求8所述的設備，其包括控制器，該控制器可操作 地連接到所述輥成形裝置、所述致動器和所述刀具；在輥軋成形機對 所述連續(xù)桿進行輥軋時，所述控制器被編程以自動地改變所述附件的 位置以重復選擇地改變賦予所述連續(xù)桿的彎曲，所述控制器還被編程 以選擇性地操作所述刀具以將所述連續(xù)桿切割成桿段，從而每個連續(xù) 桿段關于在其縱向中點處平分桿段的垂直平面是對稱的。
10. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述附件包括按壓所述連 續(xù)桿抵靠著所述主彎曲輥的保持輥，所述保持輥和所述主彎曲輥均安 裝在第一軸和第二軸上，并且包括用來獨立地驅動所述第一軸和笫二 軸的第一馬達和第二馬達，并且進一步包括控制器，該控制器可操作 地連接到所述輥成形裝置、所述致動器以及第一馬達和第二馬達，用 于以協(xié)同方式控制它們，還包括基于由彎曲站形成的第 一和第二縱向 形狀中的所選擇一個以不同速度可變地控制所述第一馬達和第二馬 達。
11. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其包括可編程控制器，其可操 作地連接到所述彎曲站的致動器并且被編程以使得所述彎曲站形成所 述連續(xù)桿的縱向形狀的重復變化。
12. 根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述輥軋成形裝置被構造 成用具有至少80KSI抗拉強度的所述材料板以至少900英尺/小時的線 速生產所述連續(xù)桿。
13. —種設備，其包括；輥成形裝置，其用于將材料板輥軋成形為具有線性水平面的連續(xù) 桿，所述連續(xù)桿具有第一表面和相對的第二表面；彎曲站，其與所述輥軋裝置在一條直線上并且位于所述輥軋裝置的下游，并且用于使所述連續(xù)桿形成縱向形狀；所述彎曲站包括第一 輥和與所述第一輥相對的第二輥，該第二輥與所述第一輥相對以將所 述連續(xù)桿咬合在其間，并且包括一種用于可控制地調整所述第二輥的 位置的機構，在輥軋成形所述連續(xù)桿時，所述第一輥被定位成與所述 連續(xù)桿的第一表面切向地接合并且保持在相對固定的位置，所述第二 輥被定位成與所述連續(xù)桿的所述第二表面切向地接合，所述第一輥限 定第一旋轉軸，所述笫二輥可繞著可調整軸沿著弧形路線被所述機構 移動，所述可調整軸位于所述連續(xù)桿的與所述第一軸相同的一側并且 處于所述第一軸處或所述第一軸的上游處，從而當調整時，所述第二 輥朝向相對于所述第一輥更下游的位置移動。
14. 根據(jù)權利要求13所述的設備，其包括控制器，所述控制器可 操作地連接到所述機構并且控制所述機構，以使所述縱向形狀形成不 同縱向彎曲的重復圖案。
15. 根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述可調整軸與所述第一 軸軸向對準。
16. —種設備，其包括彎曲裝置，其包括用來支撐輥的軸，該輥用來使連續(xù)桿形成彎曲； 附件，其可操作地安裝到所述軸中的一個固定軸上，所述附件支撐使所述連續(xù)桿形成彎曲的所述輥中的至少一個特定軸；以及自動操作的調整裝置，用來重復且準確地調整所述附件的角度位置，以在所述連續(xù)桿上形成縱向形狀的重復圖案，包括使所述特定一個輥朝向相對于另 一個輥的不同下游位置自動地移動以改變賦予給所述連續(xù)桿的彎曲。
17. —種設備，其包括；彎曲裝置，其具有與連續(xù)桿切向接合的主彎曲輥；相對的保持輥， 其可調整到在所述主彎曲輥下游的不同位置并且保持所述連續(xù)桿抵靠 著所述主彎曲輥，以將所需彎曲賦予所述連續(xù)桿；至少一個穩(wěn)定輥， 其在所述主彎曲輥的下游切向地接合所述連續(xù)桿；第一、第二和第三驅動馬達，分別驅動所述主彎曲輥、所述保持輥和所述穩(wěn)定輥；以及控制器，其獨立地以不同速度控制所述第一、第二和第三輥中的 每個的速度，以控制和管理在所述彎曲站中的所述連續(xù)桿上的應力， 以便形成所述連續(xù)桿的更一致彎曲形狀。
18. 根據(jù)權利要求17所述的設備，其中所述第一、第二和第三輥 中的至少一個被以與所述第一、第二和第三輥中的其它兩個不同的轉 速驅動。
19. 根據(jù)權利要求17所述的設備，其包括用于將所述材料板輥軋 成形具有線性水平面的連續(xù)桿的輥軋成形裝置。
20. —種方法，其包括以下步驟 提供具有至少80KSI的抗拉強度的高強度材料板； 提供能以至少大約900英尺/小時的速度形成所述板的輥軋成形裝置，所述輥軋成形裝置包括可調整彎曲站、致動器和控制器，該控制 器與所述可調整彎曲站和致動器相連以自動地快速調整所述彎曲站以 形成不同彎曲半徑；以及將所述材料板輥軋成形以形成具有連續(xù)截面的連續(xù)桿，在輥軋成 形結束同時或者附近，繼續(xù)且重復地賦予不同彎曲，同時以至少大約 900英尺/小時的線速進行所述輥軋成形。
全文摘要
計算機控制的輥軋成形裝置(19)用于在輥軋成形期間對連續(xù)桿“快速地”提供重復圖案的不同縱向形狀。在輥軋成形裝置上的彎曲站(20)包括沿著線性水平面與連續(xù)桿(21)切向接合的主彎曲輥和用來在部分地圍繞主彎曲輥的下游側的一段距離上偏壓連續(xù)桿抵靠著主彎曲輥(62)以形成彎曲的附件(35，61)。另外，致動器(50)使附件至少部分地圍繞主彎曲輥的下游側在至少第一和第二位置之間可調節(jié)地移動，用來將不同的縱向形狀賦予連續(xù)桿。在一個成形中，輥軋成形裝置也包括協(xié)同的切斷裝置(22)，從而當與保險杠桿段(21)分離時，單個桿段的端部具有比它們中央部分更大的彎曲。
文檔編號B21D5/04GK101198422SQ200680021146
公開日2008年6月11日 申請日期2006年6月9日 優(yōu)先權日2005年6月13日
發(fā)明者布萊恩·E·古爾德, 布魯斯·W·萊昂斯, 理查德·D·海因茨, 詹姆斯·H·多德 申請人:沙普公司