用於將片材成形為多種形狀的輥鍛成形設備的製作方法
2023-06-10 12:56:16 2
專利名稱：用於將片材成形為多種形狀的輥鍛成形設備的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及成形片材，尤其涉及將片材成形為多種形狀的方法及系統。
背景技術：
輥鍛成形機器用於將片材，例如鋼材，成形為結構部件。普通的結構部件包括如
圖1及圖2所示的C形桁條及Z形桁條。C形桁條及Z形桁條包括中部10、腿部12及緣14。由片材成形的其它代表性的結構部件包括開口C桁條、屋簷支柱等。
理想的狀況是能夠在單一的機器上成形C形狀及Z形狀元件。人們已經試圖開發從C成形結構到Z成形結構轉換的可調整的機器。美國專利第5,829,294號揭示了這樣一個例子，該專利揭示了輥子成形線，在該輥子成形線內，具有三個輥子的輥子架上下調整以在C成形與Z成形結構之間轉換。這種設計的缺點是需要時間將機器從C成形轉換到Z成形結構。因此，在本技術領域中需要提供一種設置時間短的可轉換的輥子成形設備。
發明內容
輥鍛成形設備包括至少一個可轉換的輥子裝置。可轉換的輥子裝置包括可旋轉地安裝在軸上的支撐盤。支撐盤包括至少一個輥子。支撐盤可以可以通過致動器從成形C形元件的第一位置轉換到成形Z形元件的第二位置。
附圖的簡要說明圖1示出常規的C形桁條；圖2示出常規的Z形桁條；圖3是緣成形設備處於C成形結構時的俯視圖；圖4是圖3中的緣成形設備的端部剖面圖；圖5是緣成形設備處於Z成形結構時的俯視圖；圖6是圖5中的緣成形設備的端部剖面圖；圖7是腿部成形設備處於C成形結構時的俯視圖；圖8是圖7中的腿部成形設備的端部剖面圖；圖9是腿部成形設備處於Z成形結構時的俯視圖；圖10是圖9中的腿部成形設備的端部剖面圖。
具體實施例方式
本發明涉及可以將片材成形為結構部件的多種形狀的輥鍛成形設備。在典型的應用中，輥鍛成形設備將金屬片成形為C形或Z形元件，例如圖1及圖2中所示的那些元件。成形C形元件或Z形元件的初始步驟是成形緣14。
圖3是緣成形設備100的俯視圖且圖4是圖3的端部剖面圖。緣成形設備100包括用於在片材16上成形緣14的固定的輥子裝置102及可轉換的輥子裝置104。片材16任何一側的輥子裝置之間的距離可以調整以適應片材的不同寬度並成形本技術領域中所熟知的各種長度的緣。
固定的輥子裝置102包括可旋轉地安裝在殼體內的軸上的緣輥子106，該殼體具有適當的軸承以允許緣輥子106的旋轉。緣輥子106設置在片材16的第一側(例如底部)以接觸片材16。驅動輥子108接觸片材16的第一及第二側並導引片材16通過緣輥子106。緣輥子1061及1062具有與片材16的中部10的平面成角度的外表面。例如，緣輥子1061可以與片材16的中部10的平面成25度的角。緣輥子1062可以與片材16的中部10的平面成50度的角。隨著驅動輥子108移動片材16通過緣輥子106，如圖4所示成形緣14。
可轉換的輥子裝置104包括可以在C成形位置與Z成形位置之間轉換(be toggled)的支撐盤110。支撐盤110可旋轉地安裝在軸112上以允許支撐盤110的自由旋轉。輥子在至少一個位置(例如C成形或Z成形)接觸片材16。可轉換的輥子裝置104包括C緣輥子114及Z緣輥子116中的至少一個。C緣輥子114及Z緣輥子116都安裝殼體內的軸上，該殼體具有適當的軸承以允許旋轉。
C緣輥子114及Z緣輥子116安裝在支撐盤110上以接觸片材16的相對側。當可轉換的輥子裝置1041位於如圖3所示的C成形結構時，C緣輥子1141接觸片材16的第一側(例如底部)。這樣如圖4所示向上成形緣14。相反地，當可轉換的輥子裝置1041位於Z成形結構(圖5及圖6所示)時，Z緣輥子1161接觸片材16的第二側(例如頂部)。可以通過將C緣輥子114如圖4所示安裝在支撐盤110的底部及將Z緣輥子116如圖6所示安裝在支撐盤110的頂部來達成這樣。供選擇地，C緣輥子114及Z緣輥子116可以以Z緣輥子116位於(例如，在隔板(spacer)上)C緣輥子114的上面的方式安裝在支撐盤110的同一側。
如前面關於緣輥子106的描述，C緣輥子相對於片材16的中部10的角度可以隨著片材通過輥鍛成形設備而增加。例如，C緣輥子1141可以與片材16的中部10成25度角。C緣輥子1142可以與片材16的中部10成50度角。C緣輥子1143及1144可以與片材16的中部10成65度角。C緣輥子1145及1146可以與片材16的中部10成90度角。
C緣輥子1141及1142的安裝不同於C緣輥子1143、1144、1145及1146。C緣輥子1141及1142具有垂直於軸112的縱長軸線的旋轉軸。C緣輥子1143、1144、1145及1146具有平行於軸112的縱長軸線的旋轉軸。這樣允許同一輥子在兩個位置下使用以獲得不同的彎曲角度。例如，具有25度傾斜外表面的輥子可以用作C緣輥子1141及C緣輥子1144。
可轉換的輥子裝置104可以通過一個或多個致動器從C成形結構(圖3及圖4所示)轉換(be toggled)到Z成形結構(圖5及圖6所示)。圖3所示的是連接到聯動裝置的致動器130，該聯動裝置用於在C成形模式與Z成形模式之間來回地同時轉換(toggling)可轉換的託輪(rollerstation)1041、1042、1044及1046。致動器130可以是電動馬達、液壓裝置、氣動裝置等。致動器130驅動包括活塞132的聯動裝置，該活塞132移進移出套筒133。活塞132的一端樞接到可轉換的輥子裝置1041上的支撐盤110的樞軸臂1341。樞軸臂1342、1344及1346樞接到杆136，該杆136也樞接到樞軸臂1341上。明顯地，活塞132的移動將促使樞軸臂1341旋轉，從而引起樞軸臂1342、1344及1346旋轉。樞軸臂134的行程可以通過致動器130和/或通過接觸支撐盤110的位置止擋來控制。
可轉換的輥子裝置1043及1045通過類似的機構轉換(toggled)。致動器140通過聯動裝置連接到樞軸臂1343及1345。固定的輥子裝置102提供將致動器140安裝到靠近樞軸臂1343及1345的位置。如此，聯動裝置包括活塞144及樞接到樞軸臂1343及1345的杆146。同樣地，樞軸臂134的行程可以通過致動器140和/或通過位於支撐盤110上的位置止擋來控制。
圖3及圖4示出位於C成形結構的緣成形設備100。隨著片材16通過輥子106及114，即可成形90度的C緣。圖4示出固定輥子1061及C緣輥子1141開始成形具有25度彎曲的緣14。
圖5及圖6示出位於Z成形結構的緣成形設備100。隨著片材16通過輥子106及114，即可成形50度的Z緣。如圖5所示，可轉換的輥子裝置1043-1046在Z成形結構中沒有輥子接觸片材16。如此，通過輥子1062及1142成形50度的Z緣。圖6示出固定的輥子裝置1061及Z緣輥子1161開始成形具有25度彎曲的緣14。圖4及圖6中清楚顯示，C緣輥子1141及Z緣輥子1161位於片材16的相對兩側以獲得需要的C或Z結構。
圖7是腿部成形設備200的俯視圖且圖8是圖7的端部剖面圖。腿部成形設備200包括用於在片材16上成形腿部14的固定的輥子裝置202及可轉換的輥子裝置204。片材16任何一側的輥子裝置之間的距離可以調整以適應片材的不同寬度並成形本技術領域中所熟知的各種長度的腿部。
固定的輥子裝置202包括可旋轉地安裝在殼體內的軸上的腿部輥子206，該殼體具有適當的軸承以允許腿部輥子206的旋轉。腿部輥子206設置在片材16的第一側(例如底部)以接觸片材16。驅動輥子108接觸片材16的第一及第二側並導引片材16通過腿部輥子206。腿部輥子2061至2066具有與片材16的中部10的平面成角度的外表面。例如，腿部輥子2061可以與片材16的中部10的平面成15度的角。腿部輥子2062可以與片材16的中部10的平面成30度的角。隨著驅動輥子108移動片材16通過腿部輥子206，如圖8所示成形腿部12。
可轉換的輥子裝置204包括可以在C成形位置與Z成形位置之間轉換(toggled)的支撐盤210。支撐盤210可旋轉地安裝在軸212上以允許支撐盤210的自由旋轉。輥子在至少一個位置(例如C成形或Z成形)接觸片材16。可轉換的輥子裝置204包括C腿部輥子214及Z腿部輥子216中的至少一個。C腿部輥子214及Z腿部輥子216都安裝殼體內的軸上，該殼體具有適當的軸承以允許旋轉。
C腿部輥子214及Z腿部輥子216安裝在支撐盤210上以接觸片材的相對兩側。當可轉換的輥子裝置2041位於如圖7所示的C成形結構，C腿部輥子2141接觸片材16的第一側(例如底部)。這樣如圖8所示向上成形腿部。相反地，當可轉換的輥子裝置2041位於Z成形結構(圖9及圖10所示)，Z腿部輥子2161接觸片材16的第二側(例如頂部)。可以通過將C腿部輥子214如圖8所示安裝在支撐盤210的底部及將Z腿部輥子216如圖10所示安裝在支撐盤210的頂部來達成這樣。供選擇地，C腿部輥子214及Z腿部輥子216可以以Z腿部輥子216位於(例如，在隔板(spacer)上)C腿部輥子214的上面的方式安裝在支撐盤210的同一側。
如前面關於腿部輥子206的描述，C腿部輥子相對於片材16的中部10的角度可以隨著片材通過腿部成形設備而增加。例如，C腿部輥子2141可以與片材16的中部10成15度角。C腿部輥子2142可以與片材16的中部10成30度角。C腿部輥子2143可以與片材16的中部10成45度角。C腿部輥子2144可以與片材16的中部10成60度角。C腿部輥子2145可以與片材16的中部10成75度角。C腿部輥子2146可以與片材16的中部10成90度角。
C腿部輥子2144至2146的安裝不同於C腿部輥子2141至2143。C腿部輥子2141至2143具有垂直於軸212的縱長軸線的旋轉軸。C腿部輥子2144至2146具有平行於軸212的縱長軸線的旋轉軸。這樣允許同一輥子在兩個位置使用以獲得不同的彎曲角度。例如，具有15度傾斜外表面的輥子可以用作C腿部輥子2141及C腿部輥子2145。
可轉換的輥子裝置204可以通過一個或多個致動器從C成形結構(圖7及圖8所示)轉換(toggled)到Z成形結構(圖9及圖10所示)。圖7所示的是連接到聯動裝置的致動器230，該聯動裝置用於在C成形模式與Z成形模式之間來回地同時轉換(toggling)可轉換的託輪(rollerstation)2041至2046。致動器230可以是電動馬達、液壓裝置、氣動裝置等。致動器230驅動包括活塞232的聯動裝置，該活塞232移進移出套筒233。活塞232的一端樞接到可轉換的輥子裝置2041上的支撐盤210的樞軸臂2341。樞軸臂2342至2346樞接到杆236，該杆236也樞接到樞軸臂2341上。明顯地，活塞232的移動將促使樞軸臂2341旋轉，從而引起樞軸臂2342至2346旋轉。樞軸臂234的行程可以通過致動器230和/或通過接觸支撐盤210的位置止擋來控制。可以理解的是致動器230及活塞232可以以類似於圖3中致動器140驅動杆146的方式直接驅動杆236。
圖7及圖8示出位於C成形結構的腿部成形設備200。隨著片材16通過輥子206及214，即可成形90度的C腿部。圖8示出固定的輥子2061及C腿部輥子2141開始成形具有15度彎曲的腿部12。
圖9及圖10示出位於Z成形結構的腿部成形設備200。隨著片材16通過輥子206及216，即可成形90度的Z腿部。圖10示出固定的輥子2061及Z腿部輥子2161開始成形具有15度彎曲的腿部12。圖8及圖10清楚地顯示，C腿部輥子2141及Z腿部輥子2161位於片材16的相對兩側以獲得需要的C或Z結構。
緣輥子106、C緣輥子114、Z緣輥子116、腿部輥子206、C腿部輥子214及Z腿部輥子216可以根據片材的不同厚度安裝。美國專利第6,282,932號揭示了適當的輥子支撐結構，該專利的全部內容引用於此以作參考。
上面示出並描述了本發明的代表性具體實施方式
，本發明的輥鍛成形設備可以作出各種修改和替換而不脫離本發明的精神及範圍。因此，可以理解的是對本發明的描述僅是示例說明而非限制。
權利要求
1.用於將片材成形為多種形狀的輥鍛成形設備，該輥鍛成形設備包括腿部成形設備，具有具有第一腿部輥子的第一腿部輥子裝置；及相對於所述第一腿部輥子裝置的可轉換腿部輥子裝置；所述的可轉換腿部輥子裝置包括可樞轉地安裝在軸上的支撐盤；第一結構腿部輥子；通過聯動裝置聯接到所述支撐盤的致動器，所述致動器旋轉所述支撐盤以促使所述第一結構腿部輥子進入與片材接觸的位置。
2.如權利要求1所述的輥鍛成形設備，其特徵在於，所述支撐盤包括第二結構腿部輥子，所述致動器轉換所述支撐盤以促使第一結構腿部輥子或所述的第二結構腿部輥子進入接觸片材的位置。
3.如權利要求2所述的輥鍛成形設備，其特徵在於，所述第一結構腿部輥子是C腿部輥子且所述第二結構腿部輥子是Z腿部輥子。
4.如權利要求2所述的輥鍛成形設備，其特徵在於，所述第一結構腿部輥子位於所述支撐盤的第一側且所述第二結構腿部輥子位於所述支撐盤的第二側。
5.如權利要求1所述的輥鍛成形設備，其特徵在於，第一輥子裝置是固定的輥子裝置。
6.如權利要求1所述的輥鍛成形設備，其特徵在於，所述第一腿部輥子位於片材的第一側且所述第一結構腿部輥子位於片材的所述第一側。
7.如權利要求2所述的輥鍛成形設備，其特徵在於，所述第一腿部輥子位於片材的第一側，所述第一結構腿部輥子位於片材的所述第一側且所述第二結構輥子位於片材的第二側。
8.如權利要求1所述的輥鍛成形設備，其還包括第二可轉換的腿部輥子裝置，所述第二可轉換的腿部輥子裝置包括可樞轉地安裝在第二軸上的第二支撐盤；另一個第一結構腿部裝置；所述致動器通過所述聯動裝置聯接到所述支撐盤及所述第二支撐盤，所述致動器同時旋轉所述支撐盤及所述第二支撐盤以促使第一結構腿部輥子及所述另一個第一結構腿部輥子進入接觸片材的位置。
9.如權利要求1所述的輥鍛成形設備，其還包括緣成形設備，具有具有第一緣輥子的第一緣輥子裝置；及相對於所述第一緣輥子裝置的可轉換的緣輥子裝置；所述的可轉換的緣輥子裝置包括可樞轉地安裝在軸上的緣輥子支撐盤；第一結構緣輥子；通過第二聯動裝置聯接到所述緣輥子支撐盤的第二致動器，所述第二致動器旋轉所述緣輥子支撐盤以促使所述第一結構緣輥子進入接觸片材的位置。
全文摘要
輥鍛成形設備包括至少一個可轉換的輥子裝置。可轉換的輥子裝置包括可旋轉地安裝在軸上的支撐盤。支撐盤包括至少一個輥子。支撐盤可以通過致動器從成形C形元件的第一位置轉換到成形Z形元件的第二位置。
文檔編號B21D5/00GK1980756SQ200480004802
公開日2007年6月13日 申請日期2004年2月25日 優先權日2003年2月26日
發明者班傑明·A·巴恩斯 申請人:福爾姆泰克克利夫蘭有限公司