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。 車輛保險杠的空氣動力學外形通常通過從所述保險杠桿的中央以增加的速率向 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/壓垮端)，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競爭以及現(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l-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
4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l，"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ll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90)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列第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中披露的設備顯然可在輥軋成形裝置運行的同 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l-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IO 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?？刂破鳘毩⒌乜刂扑龅谝?、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
材料板輥軋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。認識到當使用相同的輥和使用相同的保險 杠部分以及僅僅是彎曲變化的情況下，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分。 所示的輥軋成形段桿21'(圖2)為C形，并且包括具有半徑R1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。 可以設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 swe印)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?？拷?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
9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控制的伺服驅動器控制。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。
—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
一種方法，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，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。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其包括將所述連續(xù)桿切成長度和形狀適于用作保險杠 加強桿的桿段。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其包括對所述控制器編程以沿著所述連續(xù)桿在選定位 置處形成不同彎曲。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其包括提供切斷裝置，并且基于所述不同彎曲的位置 操作所述切斷裝置以形成桿段，在所述桿段的端部位置處具有所需彎曲。
5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其包括對所述控制器編程以與所述彎曲站和所述輥軋 成形裝置的控制同步的方式控制所述切斷裝置。
6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其包括對所述控制器編程以與所述彎曲站的控制同步 的方式控制所述輥軋成形裝置。
7. —種方法，其包括以下步驟 提供具有強度適合用作車輛保險杠加強桿的鋼板；提供能將所述鋼板成形為連續(xù)桿的輥軋成形裝置，所述連續(xù)桿具有適合用作車輛保險 杠加強桿的橫截面和強度，所述輥軋成形裝置包括可調整彎曲站、致動器和控制器，所述控 制器與所述彎曲站相連用來自動且快速地調整所述彎曲站以形成不同彎曲半徑；以及對所述鋼板輥軋成形以形成具有連續(xù)橫截面的連續(xù)桿，并且與所述輥軋成形的結束同 步以及在其附近，在連續(xù)運行所述輥軋成形裝置的同時，繼續(xù)且重復地使用所述彎曲站以 賦予不同的彎曲。
8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其中所述材料具有至少80KSI的抗拉強度。
9. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其中所述彎曲站包括主彎曲輥和U形框架，該U形框架 支承保持輥以保持所述連續(xù)桿抵靠著所述主彎曲輥，所述致動器與所述U形框架可操作地 相連；使用所述彎曲站的步驟包括操作所述致動器以往復地移動所述U形框架并且轉而往 復地移動所述保持輥以向所述連續(xù)桿賦予各種選定的彎曲。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其中所述U形框架可旋轉地安裝在所述主彎曲輥的軸 上，并且包括使所述U形框架繞著所述主彎曲輥的軸旋轉以賦予各種選定的彎曲。
11. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其包括利用馬達獨立驅動所述主彎曲輥和所述保持 輥中的每個。
12. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其包括位于所述保持輥上游的橋形件，并且包括這樣 步驟在所述保持輥前面支承所述連續(xù)桿以在所述主彎曲輥前面減小所述連續(xù)桿的未受控 制的彎曲。
13. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中輥軋成形連續(xù)桿以及賦予不同彎曲的所述步驟包括形成至少一個具有半徑Rl的第一部分和至少一個具有與半徑Rl不同的半徑R2的第 二部分，還包括在具有半徑R1的第一部分的中心位置處將所述連續(xù)桿切成多個桿段的步 驟，所述每個桿段具有位于中央的且具有半徑R2的中央部分和位于兩端且具有R1的端部 分。
14.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中輥軋成形連續(xù)桿以及賦予不同彎曲的所述步驟 包括形成至少一個具有半徑Rl的第一部分和至少一個具有與半徑Rl不同的半徑R2的第 二部分，還包括在具有半徑R1的第一部分的中心位置處將所述連續(xù)桿切成多個桿段的步 驟，所述每個桿段具有位于中央且具有半徑R2的中央部分和位于兩端且具有R1的端部分。
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B21D5/06GK101722223SQ20091025414
公開日2010年6月9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