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(tǒng)以及使用此系統(tǒng)彎曲金屬板和/或部 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量用于金屬板和/或部件的折彎機的彎曲角的系統(tǒng)。
尤其是，本發(fā)明涉及被設(shè)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(tǒng)。
此外，本發(fā)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(tǒng)，并涉及利用了此系統(tǒng)的金屬板和/或部件的折彎機。
本發(fā)明主要用于機械制造工業(yè)部門。
背景技術(shù)：
半成品金屬板和/或部件的彎曲，如為了得到金屬箱狀結(jié)構(gòu)的彎曲，通常依靠折彎機實現(xiàn)，折彎機一般包括用于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沖頭(punch)，和一個對應(yīng)的反向沖頭，在彎曲中它們被設(shè)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(shè)計成沿床身移動彎曲刀具以成形夾持在沖頭和反向沖頭之間的板材；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(chǎn)過程的電子控制單元，以控制所要進行的過程。
用于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?shù)膫鬟f裝置而被夾持在固定床上；向著彎曲刀具傳遞板材的翼片；在反向沖頭上面定位材料的邊緣和隨后在壓力的促動下下降沖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(yù)定的形狀；使擠壓被加工材料的刀具退出；通過提升沖頭松開對板材的夾持，隨后重新定位部分被加工的材料；橫向進給和/或轉(zhuǎn)動材料直到用于下次彎曲的預(yù)設(shè)位置；通過壓力機重新夾持板材；為進一步的彎曲重復(fù)加工步驟；松開對成品的夾持和隨后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，在隨后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(yīng)，通?；诓僮鳈C器人員的經(jīng)驗(為此需要一定階段的專業(yè)培訓(xùn))隨后近似調(diào)整壓力機沖頭的定心。
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(jié)構(gòu)，其相對于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(yīng)用中，此刀架結(jié)構(gòu)還包括ASP拖架，其包括沿與該結(jié)構(gòu)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并用于只彎曲材料從工具伸出的一個部分。
現(xiàn)有技術(shù)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(chǔ)上，在一系列步驟中執(zhí)行彎曲操作要花費相當長的時間。
另一個缺點是，隨后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(guī)和可預(yù)見的方式表現(xiàn)，其結(jié)果是產(chǎn)生廢品。
再一個缺點是，對于沒有在前的經(jīng)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(chǎn)費用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種測量材料彎曲角的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能用在成形金屬板和/或部件的折彎機上并能消除或極大地減小上述缺點。
此目的通過具有主權(quán)利要求中的所述特征的系統(tǒng)來實現(xiàn)。
其從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的有益實施例。
根據(jù)另一方面，本發(fā)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(chǎn)率水平和最小的廢品量。
此目的通過具有權(quán)利要求4所述特征的方法來實現(xiàn)。
其從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的有利的實施例。
最后，本發(fā)明提供彎曲金屬板和/或部件的機器，該機器設(shè)計用于執(zhí)行上述方法。
在權(quán)利要求6和相關(guān)的從屬權(quán)利要求中描述了這種折彎機。
根據(jù)本發(fā)明的必要技術(shù)特征，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括測量彎曲角的裝置，該裝置被設(shè)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(chǎn)生表示所做測量的電信號。
然后根據(jù)用途，為不同的目的使用此信號，如進行手動調(diào)節(jié)機器彎曲參數(shù)，根據(jù)負反饋控制這些參數(shù)自動進行調(diào)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激光傳感器以相對于所獲得的實際彎曲角立即提供數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明預(yù)見的其它實施例，測量裝置可以包括掃描激光傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器或機械傳感器。
本發(fā)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(jié)構(gòu)的移動ASP拖架上執(zhí)行測量系統(tǒng)。
在此特定實施例中，根據(jù)本發(fā)明的此系統(tǒng)非常容易地適用于現(xiàn)存的折彎機。
實際上，根據(jù)本發(fā)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(shù)，如刀具能施加的壓力和刀具的對準。
在此情況下，借助于即時反饋系統(tǒng)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(shù)據(jù)后電子控制單元迅捷作出反應(yīng)保證了該反饋系統(tǒng)。
如果將此傳感器定位在相對于刀架結(jié)構(gòu)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(fā)明的一個非限定性實施例的描述，并參照附圖后，將會更清楚本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，其中圖1示出了背景技術(shù)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?zhèn)纫晥D；
圖2是彎曲金屬板的機器的彎曲單元的透視側(cè)視圖；圖3是工作位置中的拖架和刀具的放大的側(cè)面正視圖并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(cè)面正視圖，此拖架包含用于測量裝置的支撐臺，該測量裝置被設(shè)計用來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明測量彎曲角的系統(tǒng)。
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于被加工的金屬材料35的折彎機10，包括支持具有“C”形截面的刀架結(jié)構(gòu)13的框架12，支持測量傳感器的拖架14和在彎曲作業(yè)中夾持板材35的壓力機15。
圖1中可以看到，結(jié)構(gòu)13相對于機器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(jié)構(gòu)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(shè)計成支承相應(yīng)的刀具20、21，每個刀具20、21的基部被容納在相應(yīng)的支座22上。
框架12外部鄰近空隙17處包括用來支承反向沖頭24的底座23，反向沖頭24配備有上床身25，其由向著結(jié)構(gòu)13伸出的唇緣26終止。
框架12高于空隙17的部分鉸接到線性傳動器28的缸體27上，缸體的桿29配備有與壓力機15的套筒31連接的連接器30。
套筒31包括由在反向沖頭24之上的沖頭32終止的軸，沖頭32有一平坦端部33和在操作中與反向沖頭24的床身25的唇緣26相對應(yīng)的一伸出部34。
參照圖2，可以看到，沖頭32和反向沖頭24具有沿縱向伸長的延展部，其被設(shè)計成在彎曲作業(yè)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的邊緣放在反向沖頭24的床身25上并通過沖頭32的下降夾持。
結(jié)構(gòu)13的下部刀具20可以對應(yīng)著用于彎曲板材35邊緣的預(yù)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和沖頭32的端部34伸出的翼片受壓，并且工件35的邊緣彎曲。
參照圖4，ASP拖架14容納在刀架結(jié)構(gòu)13內(nèi)部，其在與結(jié)構(gòu)13成整體的相應(yīng)導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(jù)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(jù)彼此成直角的三個軸由結(jié)構(gòu)13和拖架14控制的運動的激光傳感器。
機器10包括與設(shè)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(jù)一個實施例，該控制單元也可以調(diào)整加工參數(shù)，并與使結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換成對應(yīng)于彎曲角的電信號，隨后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(shù)的機器中，測量信號允許快捷的改變參數(shù)和控制遵循旨在有效降低重復(fù)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，激光傳感器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(jù)本發(fā)明的其它實施例，系統(tǒng)配備有至少一個固定的測量傳感器，如掃描激光型傳感器。
而且，對于折彎機通常的設(shè)計，數(shù)控移動部件的滑動軸和使用氣動能量執(zhí)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(jié)構(gòu)和其中裝有適當?shù)膫鞲衅鞯腁SP拖架，通常由一片金屬板構(gòu)成的工件35的加工程序預(yù)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(jié)構(gòu)13傳送板材35；確定板材35邊緣位置且隨后將其夾持靠近結(jié)構(gòu)13，保持一翼片向著結(jié)構(gòu)13的刀具20、21伸出；
結(jié)構(gòu)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(yù)定的形狀；從被加工的板材35收回刀具20、21；借助于傳感器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(shù)的校準；校準被加工的板材35的夾持裝置15的中心；松開夾持并重新確定部分被加工板材的位置；重新夾持半成品板材；重復(fù)加工、測量和檢測步驟；松開夾持成品和隨后從折彎機10取出產(chǎn)品。
該工序可以預(yù)知對成品35的尺寸的抽查，所述抽查使用與用于測量彎曲角的相同的裝置39完成。
根據(jù)本發(fā)明的有利的實施例，使傳感器39相對于板材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。
借助于激光束，傳感器測量定義為Xa和Xb的兩個水平距離。由于已知定義為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(shù)，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于僅僅兩個位置的測定而是基于迅速收集相對于多個測量的數(shù)據(jù)的原因。
考慮到基于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(shù)據(jù)檔案。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的測量過程根據(jù)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(shù)字控制確定定位；測量預(yù)選點的水平距離；在適當位置上等待預(yù)定的時間段；
控制軸的穩(wěn)定性；如果得到確認，程序繼續(xù)，否則推遲測量過程；數(shù)據(jù)存儲。
如果點的測量沒有完成，那么將刀具移動到另一個垂直位置，否則處理數(shù)據(jù)并且計算彎曲角。
以下所描述的階段涉及用于通過彎曲角的反饋控制系統(tǒng)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沖頭24和沖頭32之間傳遞。
板材以比設(shè)定角度小的角度彎曲。
提升沖頭32，操縱器向前移動板材35的邊緣例如達10mm。
再次將沖頭32降低到板材35上，同時定位刀具20、21和傳感器39。
現(xiàn)在進行測量，數(shù)據(jù)被傳送到處理它們的電子控制單元。
如果測量不可靠，重復(fù)此程序；否則就計算彎曲角和確定修正值。
然后將獲得的數(shù)據(jù)傳送到由控制單元處理的數(shù)控裝置。
如果正確地進行了彎曲作業(yè)，執(zhí)行下面的彎曲步驟；如果沒有，提升沖頭32并使板材35的邊緣后退達例如10mm，再降低沖頭32并完成彎曲作業(yè)。
以下所描述的階段涉及借助于控制系統(tǒng)對沖頭32的對中進行自校準，此控制系統(tǒng)能在不同的彎曲點測量獲得的角度。
確定板材35的位置并通過降低沖頭32將其夾持在適當位置。執(zhí)行彎曲作業(yè)，移動帶有傳感器39的拖架14與對應(yīng)板材35長度的第一測量點一致。
進行測量并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(zhí)行另一測量。
相對于得到的測量處理該數(shù)據(jù)，能夠確定沖頭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(yè)程序。
上面參照優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明。
然而應(yīng)當清楚的是，本發(fā)明可以在等同的技術(shù)方案的框架中變動。
通過實例，盡管將根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)描述和圖解為應(yīng)用到配備“C”形刀架結(jié)構(gòu)的折彎機，但是清楚的是，本發(fā)明可以被應(yīng)用到任何其它類型的折彎機，其中也可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到的其它的方式移動折彎機刀具。
而且，盡管將根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)描述和圖解為應(yīng)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(jù)所用的技術(shù)，根據(jù)設(shè)計和加工的需要或要求可以容易地實現(xiàn)具有幾個固定或移動傳感器的替代的實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于測量折彎機(10)中的金屬板或部件(35)的彎曲角的系統(tǒng)，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沖頭(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(yīng)的固定反向沖頭(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(tǒng)的特征在于，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)適于由測量裝置(39)測量板材(35)至少兩點的距離，以相對于所測得的距離處理數(shù)據(jù)，獲得對應(yīng)于瞬時彎曲角(α)的數(shù)值并將此數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)闉榱藱z測彎曲方法的執(zhí)行情況而隨后被使用的電信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，由遙測裝置(39)產(chǎn)生的電信號被自動傳遞給調(diào)節(jié)彎曲刀具(20，21)運動的控制電子設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，由遙測裝置(39)產(chǎn)生的板材(35)的瞬時彎曲角(α)的數(shù)值用于手動控制彎曲刀具(20，21)的運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，由遙測裝置(39)產(chǎn)生的板材(35)的瞬時彎曲角(α)的數(shù)值用于相對于被加工的產(chǎn)品的質(zhì)量進行抽查。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，折彎機包括支承至少一個彎曲刀具(20，21)的“C”形刀架結(jié)構(gòu)(13)，此刀架結(jié)構(gòu)(13)根據(jù)彼此為直角的兩軸(X，Y)移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，刀架結(jié)構(gòu)(13)形成拖架(14)的支承導(dǎo)軌，其根據(jù)與兩軸(X，Y)限定的平面成直角的第三軸移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，測量裝置(39)安裝在拖架(14)上。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，測量裝置(39)包括至少一個線性或掃描類型的激光傳感器，或至少一個紅外、超聲波或機械傳感器。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，按如下方式進行彎曲角(α)的測量，即沿相時于板材(35)的彎曲翼片分開預(yù)定距離(Y)的兩個不同的垂直位置和側(cè)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?jīng)Q定α＝arctan(Y/Xb-Xa)
10.一種通過折彎機加工金屬板的方法，它包括制備階段，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)的邊緣位置并隨后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(yù)定的形狀；相對于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(jù)權(quán)利要求10的方法，使用了根據(jù)權(quán)利要求1到9的任一項所述的瞬時測量彎曲角的系統(tǒng)。
12.一種用于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沖頭(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(yīng)固定沖頭(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；該機器的特征在于，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(chǎn)生可被轉(zhuǎn)變成表示工件(35)的彎曲角(α)的電子信號的測量值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的折彎機，其特征在于，測量裝置(39)相對于至少一個彎曲刀具(20，21)是固定的或可移動的。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的折彎機，其特征在于，測量裝置包括至少一個線性的或掃描類型的激光傳感器，或至少一個紅外、超聲波或機械傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求12到14任一項所述的折彎機，其特征在于，它包括支承至少一個彎曲刀具(20，21)的“C”形刀架結(jié)構(gòu)(13)，此刀架結(jié)構(gòu)(13)根據(jù)彼此為直角的兩軸(X，Y)移動。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的折彎機，其特征在于，刀架結(jié)構(gòu)(13)形成拖架(14)的支承引導(dǎo)件，其根據(jù)與由兩軸(X，Y)限定的平面成直角的第三軸移動。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的折彎機，其特征在于，測量裝置(39)安裝在拖架(14)上。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的折彎機，其特征在于，拖架(14)是ASP類型。
19.根據(jù)權(quán)利要求12到18任一項所述的折彎機，其特征在于，它包括根據(jù)權(quán)利要求1-9的任一項所述的用于測量彎曲角的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)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(tǒng)，折彎機包括支承要被加工的板材或部件(35)的固定床，用于壓力機(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、至少一個可移動沖頭(32)和一個對應(yīng)的固定反向沖頭(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(tǒng)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)適合于測量板材(35)的至少兩點距離測量裝置(39)的距離，以相對于所測得的距離處理數(shù)據(jù)，獲得對應(yīng)于瞬時彎曲角(α)的數(shù)值和將此數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)殡S后為檢測彎曲方法的執(zhí)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(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
發(fā)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