在彎曲金屬板和/或部件的機器中測量彎曲角的系統以及使用此系統彎曲金屬板和/或部...的製作方法
2023-06-07 10:39:31 1
專利名稱：在彎曲金屬板和/或部件的機器中測量彎曲角的系統以及使用此系統彎曲金屬板和/或部 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及測量用於金屬板和/或部件的折彎機的彎曲角的系統。
尤其是，本發明涉及被設計成用在通常成形半成品金屬部件的折彎機上的、測量材料彎曲角的系統。
此外，本發明涉及一種彎曲金屬板和/或部件的方法，其中利用了測量材料彎曲角的系統，並涉及利用了此系統的金屬板和/或部件的折彎機。
本發明主要用於機械製造工業部門。
背景技術：
半成品金屬板和/或部件的彎曲，如為了得到金屬箱狀結構的彎曲，通常依靠折彎機實現，折彎機一般包括用於要被彎曲的材料如金屬板的固定支承臺；夾持壓力機的支承架；作為此壓力機的部分的至少一個衝頭(punch)，和一個對應的反向衝頭，在彎曲中它們被設計為材料的夾持裝置；一個或多個可移向被加工材料的彎曲刀具；適合的運動，其被設計成沿床身移動彎曲刀具以成形夾持在衝頭和反向衝頭之間的板材；傳遞板材或部件以在工作條件下將其移向刀具的裝置；各種類型的傳感器和變換器，被連接到用來管理生產過程的電子控制單元，以控制所要進行的過程。
用於彎曲板材或部件的方法包括準備階段，其中材料抵靠著適當的傳遞裝置而被夾持在固定床上；向著彎曲刀具傳遞板材的翼片；在反向衝頭上面定位材料的邊緣和隨後在壓力的促動下下降衝頭以確保靠近彎曲刀具將材料夾持，保持材料的翼片向著刀具伸出；至少一個刀具接近板材或部件，直到伸出的翼片被擠壓以獲得預定的形狀；使擠壓被加工材料的刀具退出；通過提升衝頭鬆開對板材的夾持，隨後重新定位部分被加工的材料；橫向進給和/或轉動材料直到用於下次彎曲的預設位置；通過壓力機重新夾持板材；為進一步的彎曲重複加工步驟；鬆開對成品的夾持和隨後將其從折彎機上抽出。
彎曲刀具的定位必須相當精確；實際上任何錯誤，即使是微小的錯誤，在隨後進行的各種彎曲操作中都會被放大。
考慮到被加工的該批材料的彈性的響應，通常基於操作機器人員的經驗(為此需要一定階段的專業培訓)隨後近似調整壓力機衝頭的定心。
而且，申請人在市場上交易的上述類型的折彎機包括具有「C」形截面的刀架結構，其相對於其上固定有彎曲刀具的固定床沿彼此成直角的兩個方向移動。
在某些特殊應用中，此刀架結構還包括ASP拖架，其包括沿與該結構前述運動方向成直角的方向移動的裝置。
此ASP拖架通常支承一個或兩個彎曲刀具並用於只彎曲材料從工具伸出的一個部分。
現有技術已知的折彎機的一個缺點是，在重新定位要加工的材料的基礎上，在一系列步驟中執行彎曲操作要花費相當長的時間。
另一個缺點是，隨後彎曲階段的自動準備不能考慮到特定情況，在特定情況下，金屬材料不以常規和可預見的方式表現，其結果是產生廢品。
再一個缺點是，對於沒有在前的經驗的金屬材料的加工需要試驗和嘗試，帶來不可避免的額外的生產費用。
發明內容
根據第一方面，本發明提供一種測量材料彎曲角的系統，該系統能用在成形金屬板和/或部件的折彎機上並能消除或極大地減小上述缺點。
此目的通過具有主權利要求中的所述特徵的系統來實現。
其從屬權利要求描述了本發明的有益實施例。
根據另一方面，本發明提供獲得成形的金屬板和部件的方法，此方法能確保高的生產率水平和最小的廢品量。
此目的通過具有權利要求4所述特徵的方法來實現。
其從屬權利要求描述了本發明的有利的實施例。
最後，本發明提供彎曲金屬板和/或部件的機器，該機器設計用於執行上述方法。
在權利要求6和相關的從屬權利要求中描述了這種折彎機。
根據本發明的必要技術特徵，根據本發明的系統包括測量彎曲角的裝置，該裝置被設計成測量被彎曲材料的至少兩個點遠離測量裝置的距離，比較這些距離，即時計算彎曲角和產生表示所做測量的電信號。
然後根據用途，為不同的目的使用此信號，如進行手動調節機器彎曲參數，根據負反饋控制這些參數自動進行調整，或抽查所進行的彎曲操作。
有利地是，測量裝置包括與電子控制單元連接的一個或多個光學雷射傳感器以相對於所獲得的實際彎曲角立即提供數據。
根據本發明預見的其它實施例，測量裝置可以包括掃描雷射傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器或機械傳感器。
本發明的一個特別值得注意的實施例包括在被圍在「C」形刀架結構的移動ASP拖架上執行測量系統。
在此特定實施例中，根據本發明的此系統非常容易地適用於現存的折彎機。
實際上，根據本發明的特別有利的實施例，控制單元修正要被加工的材料的定位連同加工參數，如刀具能施加的壓力和刀具的對準。
在此情況下，藉助於即時反饋系統特別參照獲得的角度檢測彎曲邊緣的輪廓，從傳感器接收到數據後電子控制單元迅捷作出反應保證了該反饋系統。
如果將此傳感器定位在相對於刀架結構平行滑動ASP拖架上，可以檢測被加工的板材的全部彎曲翼片，確保部件絕對的一致性。
閱讀以下對本發明的一個非限定性實施例的描述，並參照附圖後，將會更清楚本發明的其它特徵和優點，其中圖1示出了背景技術中已知的彎曲金屬板的機器的彎曲單元的放大比例的橫截面側視圖；
圖2是彎曲金屬板的機器的彎曲單元的透視側視圖；圖3是工作位置中的拖架和刀具的放大的側面正視圖並示出了利用該折彎機進行彎曲板材的方法；和圖4是拖架的放大的側面正視圖，此拖架包含用於測量裝置的支撐臺，該測量裝置被設計用來執行根據本發明測量彎曲角的系統。
具體實施例方式
在圖中，附圖標記10通常指示折彎機，在要討論的情況下是指用於被加工的金屬材料35的折彎機10，包括支持具有「C」形截面的刀架結構13的框架12，支持測量傳感器的拖架14和在彎曲作業中夾持板材35的壓力機15。
圖1中可以看到，結構13相對於機器10的固定框架12沿兩個相互垂直的X軸和Y軸移動。
在所示實施例中具有「C」形截面的結構13配備有面向框架12外部的一對臂，分別為下臂18和上臂19。
臂18、19的伸出端被設計成支承相應的刀具20、21，每個刀具20、21的基部被容納在相應的支座22上。
框架12外部鄰近空隙17處包括用來支承反向衝頭24的底座23，反向衝頭24配備有上床身25，其由向著結構13伸出的唇緣26終止。
框架12高於空隙17的部分鉸接到線性傳動器28的缸體27上，缸體的杆29配備有與壓力機15的套筒31連接的連接器30。
套筒31包括由在反向衝頭24之上的衝頭32終止的軸，衝頭32有一平坦端部33和在操作中與反向衝頭24的床身25的唇緣26相對應的一伸出部34。
參照圖2，可以看到，衝頭32和反向衝頭24具有沿縱向伸長的延展部，其被設計成在彎曲作業中臨時夾持板材的邊緣。
從圖3可以看到，將要被彎曲的板材35的邊緣放在反向衝頭24的床身25上並通過衝頭32的下降夾持。
結構13的下部刀具20可以對應著用於彎曲板材35邊緣的預定位置移動。
尤其是刀具20的伸出端可以沿箭頭X指示的水平方向和沿箭頭Y指示的垂直方向移動。
這樣，材料35從唇緣26和衝頭32的端部34伸出的翼片受壓，並且工件35的邊緣彎曲。
參照圖4，ASP拖架14容納在刀架結構13內部，其在與結構13成整體的相應導軌37上滑動。
因此ASP拖架以與X軸和Y軸形成的平面成直角移動。
ASP拖架配備有向著結構13的中心部分延伸、用來支承測量工件35的彎曲角的裝置39的支架38。
根據一特別有利的實施例，測量裝置39可以是光學的，如具有根據彼此成直角的三個軸由結構13和拖架14控制的運動的雷射傳感器。
機器10包括與設備39和任何其它用來控制彎曲工序的傳感器電連接的電子控制單元(圖中未示出)。
根據一個實施例，該控制單元也可以調整加工參數，並與使結構13、支撐件22和壓力機15移動的運動動作連接。
工件35的彎曲角的即時測量被轉換成對應於彎曲角的電信號，隨後可以以不同的方式使用此電信號。
例如，在自動控制加工參數的機器中，測量信號允許快捷的改變參數和控制遵循旨在有效降低重複的定位誤差造成的錯誤的反饋原則。
通過一非限定性的例子，雷射傳感器39可以是CCD型和拖架14可以是ASP型拖架。
顯然，可以使用其它類型的傳感器；另一方面，拖架14不總是必需的根據本發明的其它實施例，系統配備有至少一個固定的測量傳感器，如掃描雷射型傳感器。
而且，對於折彎機通常的設計，數控移動部件的滑動軸和使用氣動能量執行此移動。
方法的描述如果折彎機包括上述類型的機器，即，包括「C」型刀架結構和其中裝有適當的傳感器的ASP拖架，通常由一片金屬板構成的工件35的加工程序預知如下準備階段，在此階段，將板材35放在送入折彎機10的固定床上；向著刀架結構13傳送板材35；確定板材35邊緣位置且隨後將其夾持靠近結構13，保持一翼片向著結構13的刀具20、21伸出；
結構13的至少一個刀具20、21接近被加工的板材35，直到伸出的翼片被擠壓以得到預定的形狀；從被加工的板材35收回刀具20、21；藉助於傳感器39測量彎曲角；手動或自動檢測刀具20、21的對準和加工參數的校準；校準被加工的板材35的夾持裝置15的中心；鬆開夾持並重新確定部分被加工板材的位置；重新夾持半成品板材；重複加工、測量和檢測步驟；鬆開夾持成品和隨後從折彎機10取出產品。
該工序可以預知對成品35的尺寸的抽查，所述抽查使用與用於測量彎曲角的相同的裝置39完成。
根據本發明的有利的實施例，使傳感器39相對於板材35的彎曲邊緣在兩個獨立的垂直和水平位置進行定位來測量彎曲角。
藉助於雷射束，傳感器測量定義為Xa和Xb的兩個水平距離。由於已知定義為Y的傳感器39的垂直運動作為Y與Xb和Xa的差的比值的反正切函數，很容易確定外部彎曲角αα＝arctan(Y/(Xb-Xa))由于振動和電磁噪聲，Xa和Xb的測量考慮了一系列問題。
這就是彎曲角的定義不是基於僅僅兩個位置的測定而是基於迅速收集相對於多個測量的數據的原因。
考慮到基於測定標準偏差的最小和的趨勢，通過線性回歸程序處理臨時的數據檔案。
根據本發明的一個實施例的測量過程根據下面所描述的階段進行啟動帶有傳感器39的拖架14；水平定位刀具20、21；在第一測量位置垂直定位刀具20、21；通過控制單元操作的數字控制確定定位；測量預選點的水平距離；在適當位置上等待預定的時間段；
控制軸的穩定性；如果得到確認，程序繼續，否則推遲測量過程；數據存儲。
如果點的測量沒有完成，那麼將刀具移動到另一個垂直位置，否則處理數據並且計算彎曲角。
以下所描述的階段涉及用於通過彎曲角的反饋控制系統來加工板的折彎機10的自校準。
板材35在將它夾持到適當位置的反向衝頭24和衝頭32之間傳遞。
板材以比設定角度小的角度彎曲。
提升衝頭32，操縱器向前移動板材35的邊緣例如達10mm。
再次將衝頭32降低到板材35上，同時定位刀具20、21和傳感器39。
現在進行測量，數據被傳送到處理它們的電子控制單元。
如果測量不可靠，重複此程序；否則就計算彎曲角和確定修正值。
然後將獲得的數據傳送到由控制單元處理的數控裝置。
如果正確地進行了彎曲作業，執行下面的彎曲步驟；如果沒有，提升衝頭32並使板材35的邊緣後退達例如10mm，再降低衝頭32並完成彎曲作業。
以下所描述的階段涉及藉助於控制系統對衝頭32的對中進行自校準，此控制系統能在不同的彎曲點測量獲得的角度。
確定板材35的位置並通過降低衝頭32將其夾持在適當位置。執行彎曲作業，移動帶有傳感器39的拖架14與對應板材35長度的第一測量點一致。
進行測量並將測量傳遞到處理它們的電子控制單元。
如果測量可靠，移動拖架14以執行另一測量。
相對於得到的測量處理該數據，能夠確定衝頭32的對中是否正確。
在第一種情況中，程序保持不變；在第二種情況中，修正彎曲作業程序。
上面參照優選的實施例描述了本發明。
然而應當清楚的是，本發明可以在等同的技術方案的框架中變動。
通過實例，儘管將根據本發明的系統描述和圖解為應用到配備「C」形刀架結構的折彎機，但是清楚的是，本發明可以被應用到任何其它類型的折彎機，其中也可以以本領域技術人員容易想到的其它的方式移動折彎機刀具。
而且，儘管將根據本發明的系統描述和圖解為應用到配備有裝有傳感器的ASP拖架的折彎機，但是清楚的是，根據所用的技術，根據設計和加工的需要或要求可以容易地實現具有幾個固定或移動傳感器的替代的實施例。
權利要求
1.一種用於測量折彎機(10)中的金屬板或部件(35)的彎曲角的系統，該折彎機包括支承要被加工的板材或部件(35)的固定床，壓力機(15)的支架(12)，所述壓力機包括至少一個可移動的衝頭(32)和一個在彎曲操作中用作板材或部件(35)的臨時夾持裝置的對應的固定反向衝頭(24)，還包括至少一個彎曲刀具(20，21)，在操作中該刀具能向著和背離被加工的板材或部件(35)移動使板材或部件(35)成形，該系統的特徵在於，其還包括遙測被加工的板材(35)的瞬時彎曲角(α)的裝置(39)，測量裝置(39)適於由測量裝置(39)測量板材(35)至少兩點的距離，以相對於所測得的距離處理數據，獲得對應於瞬時彎曲角(α)的數值並將此數值轉變為為了檢測彎曲方法的執行情況而隨後被使用的電信號。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，由遙測裝置(39)產生的電信號被自動傳遞給調節彎曲刀具(20，21)運動的控制電子設備。
3.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，由遙測裝置(39)產生的板材(35)的瞬時彎曲角(α)的數值用於手動控制彎曲刀具(20，21)的運動。
4.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，由遙測裝置(39)產生的板材(35)的瞬時彎曲角(α)的數值用於相對於被加工的產品的質量進行抽查。
5.根據前述任一權利要求所述的系統，其特徵在於，折彎機包括支承至少一個彎曲刀具(20，21)的「C」形刀架結構(13)，此刀架結構(13)根據彼此為直角的兩軸(X，Y)移動。
6.根據權利要求5所述的系統，其特徵在於，刀架結構(13)形成拖架(14)的支承導軌，其根據與兩軸(X，Y)限定的平面成直角的第三軸移動。
7.根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，測量裝置(39)安裝在拖架(14)上。
8.根據前述任一權利要求所述的系統，其特徵在於，測量裝置(39)包括至少一個線性或掃描類型的雷射傳感器，或至少一個紅外、超聲波或機械傳感器。
9.根據前述任一權利要求所述的系統，其特徵在於，按如下方式進行彎曲角(α)的測量，即沿相時於板材(35)的彎曲翼片分開預定距離(Y)的兩個不同的垂直位置和側向位置定位測量裝置(39)，以及測量兩個距被彎曲的板材(35)的水平距離(Xa，Xb)，彎曲角(α)由下式決定α＝arctan(Y/Xb-Xa)
10.一種通過折彎機加工金屬板的方法，它包括製備階段，其中將金屬板或部件(35)放在固定床(11)上以供給折彎機(10)；向著至少一個彎曲刀具(20，21)傳遞金屬板或部件(35)；確定板材(35)的邊緣位置並隨後將其夾持靠近至少一個彎曲刀具(20，21)，保持一翼片伸向刀具(20，21)；至少一個刀具(20，21)接近被加工的金屬板或部件(35)直到伸出的翼片被擠壓以獲得預定的形狀；相對於基部瞬時測量板材的彎曲角(α)；使用瞬時測量的彎曲角(α)檢測和/或手動或自動操作彎曲工件(35)的方法。
11.根據權利要求10的方法，使用了根據權利要求1到9的任一項所述的瞬時測量彎曲角的系統。
12.一種用於加工金屬板或部件的折彎機(10)，它包括支承要被加工的金屬板或部件(35)的固定床(11)；壓力機(15)的支架(12)，所述壓力機包括至少一個可移動的衝頭(32)和一個在彎曲階段用作金屬板或部件(35)的臨時夾持裝置的對應固定衝頭(24)；至少一個彎曲刀具(20，21)，其能向著被加工的金屬板或部件(35)移動；該機器的特徵在於，它包括瞬時測量被加工的工件(35)的彎曲角(α)的裝置(39)，其中測量裝置(39)產生可被轉變成表示工件(35)的彎曲角(α)的電子信號的測量值。
13.根據權利要求12所述的折彎機，其特徵在於，測量裝置(39)相對於至少一個彎曲刀具(20，21)是固定的或可移動的。
14.根據權利要求12或13所述的折彎機，其特徵在於，測量裝置包括至少一個線性的或掃描類型的雷射傳感器，或至少一個紅外、超聲波或機械傳感器。
15.根據權利要求12到14任一項所述的折彎機，其特徵在於，它包括支承至少一個彎曲刀具(20，21)的「C」形刀架結構(13)，此刀架結構(13)根據彼此為直角的兩軸(X，Y)移動。
16.根據權利要求15所述的折彎機，其特徵在於，刀架結構(13)形成拖架(14)的支承引導件，其根據與由兩軸(X，Y)限定的平面成直角的第三軸移動。
17.根據權利要求16所述的折彎機，其特徵在於，測量裝置(39)安裝在拖架(14)上。
18.根據權利要求16或17所述的折彎機，其特徵在於，拖架(14)是ASP類型。
19.根據權利要求12到18任一項所述的折彎機，其特徵在於，它包括根據權利要求1-9的任一項所述的用於測量彎曲角的系統。
全文摘要
本發明描述了測量折彎機(10)中的金屬板或部件(35)的彎曲角的系統，折彎機包括支承要被加工的板材或部件(35)的固定床，用於壓力機(15)的支架(12)，其包含彎曲操作中用作板材或部件(35)的臨時夾持裝置的、至少一個可移動衝頭(32)和一個對應的固定反向衝頭(24)，還包括至少一個彎曲刀具(20，21)，為了形成板材或部件(35)在操作中此刀具能向著和背離要加工的板材或部件(35)移動。此系統也包括遙測被加工的板材(35)的瞬時彎曲角(α)的裝置(39)，測量裝置(39)適合於測量板材(35)的至少兩點距離測量裝置(39)的距離，以相對於所測得的距離處理數據，獲得對應於瞬時彎曲角(α)的數值和將此數值轉變為隨後為檢測彎曲方法的執行情況能被使用的電信號。
文檔編號B21D5/04GK1787888SQ03826572
公開日2006年6月14日 申請日期2003年6月4日 優先權日2003年6月4日
發明者路易吉·帕圖奇, 卡爾洛·賈納西尼 申請人:芬蘭動力有限公司