CN101166586A - 用于成型型材的生产线和方法 - Google Patents

Abstract

通过从带卷(9)展开的平面金属带材(10)来在生产线中成形沿长度具有可变横截面的型材(50)，采用了切边机(14)和多个滚压成形单元(17－24)，其中不但切边机而且滚轧成形单元也能相对于带材单独地侧移。切边机(14)和滚压成形单元(17－24)被单独地控制。成形后的型材在集成入生产线的弯曲工位中弯曲，该弯曲工位包括辊子副(82，84；83，85)，所述辊子副能被控制用来使型材(50)的边被滚压以使其变薄，以便随着型材成形，型材被弯曲或扭曲。辊子副和滚压成形单元的侧面位移和角运动由同样的计算机程序控制，以便辊子副沿着边部而动，而且一个辊子副的轴之间的线(II)总是被保持为垂直于被滚压的表面。

Description

用于成型型材的生产线和方法

技术领域

本发明涉及从平面金属带材形成并弯曲成沿其长度方向具有变化形状的型材的方法。本发明也涉及从带卷上的卷轴展开的平面金属带材连续形成沿其长度具有可变横截面的型材的生产线，其包括开卷机、辊式矫直装置、用于横向切割带材的冲切机和带材切边的切边机，紧随着的是具有多个滚压成形单元的滚压部分，其中切边机和滚压单元可以在横向上独立地被移动和导向，以便连续地改变生产型材的最终外形。

背景技术

WO02/43886 A1描述了一种滚压成型机，其用于以这种方式折叠和成形一种称为“立缝”的屋顶薄板的边。该屋顶薄板的宽度沿薄板长度可变，且其垂直边缘的形状沿整个长度相同。

发明内容

本发明的一个目的是经济地制造具有这样轮廓的弯曲薄板金属型材，其轮廓沿型材长度变化，且在曲率上具有高的精度，具有低的预应力。

这主要根据本发明的方法来实现，即通过把带材切边完成的薄板坯体，在多个能单独在横向上移动且旋转的滚压成形单元上折叠坯体的边，在辊子副上滚压成形型材的边部以在一个边上变薄，以便使型材变得弯曲，鉴于控制辊子副的计算机程序与用于控制滚压成形单元横向位移及其角运动的计算机程序相同，因此辊子副沿着边部移动，而且它们的轴之间的线总保持垂直于被滚压过的表面。

根据本发明的生产线包括在滚压成形生产线之后的弯曲工位，该弯曲工位包括辊子副，该辊子副能被控制沿着型材的边部移动并滚压型材边部的部分变薄，以便型材在成形过程中弯曲或扭弯，而辊子副由可被旋转的支撑件支撑以便允许辊子副的扭曲，以便一对副中的辊子的轴之间的线在滚压过程中总能保持垂直于被滚压的边部。

本发明由所附的权利要求来限定。

附图说明

附图示出了能够实现本发明方法的本发明的设备。

附图1为生产线的示意性侧视图；

附图2为附图1中生产线的俯视图；

附图3为沿附图2中线3-3的截面图，放大地和示意性地示出了冲切机；

附图4为沿附图2中线4-4的截面图，放大地和示意性地示出了用于弯曲所成形型材的第一弯曲单元；

附图5为沿附图2中线5-5的截面图，放大地和示意性地示出了用于弯曲所成形型材的第二弯曲单元；

附图6和附图7示出了在前面附图中所示设备中成形的带材的横截面，其中这些横截面是沿附图8中的线6-6和7-7所截取的；

附图8显示了附图6和7中成形的带材；

附图9显示了在形成C形型材时生产线中的最后的滚压成形步骤；

附图10示出了在成型前被切边和冲压过的带材的一部分；

附图11和12示出了在管成形单元之前和之后所取的截面，其分别沿附图13和附图2中的线11-11和12-12所截取；

附图13为从上面看的管成形单元的放大和示意的俯视图；

附图14为示意性地示出了从上面看的在滚压直的型材边缘过程中附图4的部分的俯视图；

附图15相应于附图14，但是显示了滚压弯曲型材边缘。

具体实施方式

图1和2示意性地示出了一条生产线，该生产线包括用于从带卷9展开金属带材10的开卷机11，用于矫直金属带材10的矫直装置12，初始冲切机13、位于带材10两侧的切边机工位14、15，用于收集被切除的带材边的废料站16、位于带材10两侧用于将带材折叠成型材的四个滚压成形单元17-20和21-24、包括两个用于弯曲所成形型材的弯曲单元26、27的弯曲工位25、用于封闭所成形型材的管成形单元28，用于焊接所封闭型材的缝的焊接单元29和用于最后切割所完成型材的终端切割机30。

附图3示出了放大的初始冲切机13，其具有角切刀31，这样在带材中心开始冲压，并且其行程长度决定了切口的长度。

切边机工位14、15能单独地在侧面方向上移动，即横向于带材的方向。滚压成形单元17-24均为相同的构造，并且都能单独地移动。它们具有托架，如在滚压成形单元17上所示，该托架支撑着串列式的两对辊35、36；并且它们能在侧面方向上移动和绕垂直轴线旋转。附图9示出在带材每侧的最终滚压成形步骤，以利用两对成形辊37、38；39、40来生产最终C形型材50。

附图6和7示出完成的C形型材50的两种横截面，即非对称横截面和沿着C形型材50的长度改变的横截面。该型材的边用附图标记51、52表示，型材的角部用附图标记53-56表示。附图8示出了被折叠成型材之前的一部分带材。接下来将变成角的特征在形成附图6和7中的横截面之前在附图8中用虚线表示。C形型材可以被定义为具有位于角部54、55之间的中央凸缘76、位于角部53、54和55、56之间的两个立边77、78(也可以被定义为壁或边)以及位于角部53、56和边51、52之间的两个向内弯曲的侧凸缘79、80。

现在将描述具有可变横截面的C形型材的制造。

辊子矫直装置12矫直从带卷9展开的带材，并进给带材向前穿过生产线。在型材段端部的金属到达初始冲切机13时停止进给，并且横向切口被冲出。如果一段薄板的尾端和下一段薄板的前端具有不同的宽度，例如该前端比前一薄板的尾端宽(如附图10所示)，首先给尾端形成切口60，然后一旦带材向前进给一定距离，随后为前端形成切口61。当各段如后面所述被最终分离开时，位于切口之间的长度将成为废料。附图10示出已被冲压过和切边的带材。切口长度被调整以便最终型材的角部53、56通过冲压被去除，仅仅位于角部53、56和端部51、52之间的平面部分保留用于最终的型材。切口被形成的足够宽，以便之后有可能利用从下面进入切口的工具切断最终型材。

切边如图所示可在冲压之后进行，或者可以在冲压之前进行。如果完成的型材的边向外折叠，没有必要在成型之前切边。在这种情况下在滚压成型之后但是在弯曲操作之前切边是可能的。但是，如图所示在滚压成型之前切边，尤其是当例如显示的机器可以用于通用领域时，是有利的。

位于带材两侧的前两个滚压成形单元17、18和21、22被控制，以便它们的成形辊沿最外面的角部53、56而动，即沿着附图8所示的线53、56而动。有两个步骤要用在每个滚压成形单元中的成对的串列式成形辊，由此每对辊将不完全是沿附图8所示的线而动，也不完全随着线扭曲。但是，所述线具有渐进的弯曲，这意味着误差将很小，以至于不会有任何实际的影响。通常，在每个滚压成形单元17-24中有三个滚压成形步骤是可能的。如果需要，在生产线中有数个滚压成形单元也是可能的，以便对于每个角部可采用数个滚压成形步骤，并且能滚压成形比所示四个角部更多的角部。术语“角部”不仅表示如图所示的锐角角部，而且表示曲线形式的角部。如图所示在带材两侧以对称方式进行滚压成形也不是必须的。

当带材上的一点通过滚压形单元18和22时，角部53和56被完全成形，并且然后开始角部54、55的滚压成形。当带材通过最终的滚压成形步骤时，带材已实现了其最终形状，并且在这种情况下，当型材为开口的C形型材时，其通过弯曲工位25，管成形单元28和焊接单元29，而没有被加工或成形。当第一切口60到达终端切割机30时，带材的进给被中止，且该切割机向上穿过切口，从而完全切断型材。然后带材向前进给，并且当切口61到达终端切割机30时停止进给。然后在此位置切断型材，这样型材的中间部分成为废料。作为对具有完整带材的程序的替代，在滚压成形之前完全切断带材也是可能的，但是优选具有把带材保持在一起的程序。自然还可以成形除了C形型材之外的其它型材，如帽形型材。如果采用比所示更多的滚压成形单元，就可成形具有比所示角部更多的型材。由于滚压成形单元可被分别控制，所以对于每种型材可确定对于每个角部将要使用多少滚压成形单元。

当要成形封闭的C形型材时，不可能将其滚压成形为最终形状，因为必须要以如附图9所示方式把成形辊引入型材中。因此，滚压成形以例如附图11所示的轮廓在滚压成形单元28中结束，该滚压成形单元28在一个或数个步骤中与立辊65-68一起挤压型材，并且与水平辊69、70在底部支撑型材，如附图1和2以及附图13的放大图所示。由此，型材获得了如附图12所示封闭的形状，然后在焊接单元29中直接地缝焊，焊接单元就位于直接的邻近处，以便型材不能弹开。

附图4和5示出当想要弯曲或扭曲型材时所使用的两个弯曲单元26、27。型材50的附图标记与附图6中的相同，尽管不是所有的附图标记都出现在附图4中。

附图4所示的弯曲单元26将被详细描述。它包括两个单独的框架26A和26B，每个都支撑棍子副82、84和83、85。每个棍子副都具有在型材50内部的反向辊82、83，这些反向棍能被调节以便接触垂直竖立的型材50的边的上部。辊84、85接触壁或边的外表面。因此弯曲单元26在型材50的一边具有一辊子副82、84，在型材的第二边具有一辊子副83、85。这些棍子副被支撑以便它们可以以将要描述的方式独立地移动。

框架26A和26B由支撑框架31、32支撑，该支撑框架可以通过由机器的框架支撑的支撑轴33、34旋转到有限的程度。框架26A和26B在支撑框架31、32上沿着轨道86、87竖直移动。反向辊由单元90、91支撑，单元90、91能够沿着轨道92A和92B横向滑动，而辊84、85由单元93、94支撑，单元93、94能够沿着轨道95A和95B滑动而移动。所述反向辊和辊82-85能够被调节以与型材相适应，以便可以沿着圆圈的部分表面把它们定位的角度调节到在相关单元90、91、93、94中的有限范围中，如虚线96所示。而且它们可以被调整以便它们之间的间隙变得更窄以便在一个方向上提供滚压金属的连续变薄。各种用于进行调节和供应动力的动力单元在图中未示出。这些动力单元可以例如是液压单元。

当辊被以大的力挤压并且以一定的倾斜度靠在型材的立边或立壁，以便逐渐向上弄薄立边时，型材将向下弯曲。所述辊附加有位于所述辊之后的支撑和导引辊，以使型材在所有三个维度中具有精确的形状。这些支撑和导引辊在图中未示出。

附图5所示的单元27具有与附图4所示并在上面描述的单元26类似的结构。因此，将不再详细描述附图5所示的单元。等同物具有与附图4中相同的附图标记。辊子84、85被设置用来使型材立边相对于型材50的该中央凸缘逐渐被滚压变薄，这样，型材向上弯曲。

为了侧向弯曲型材，这两个单元的辊在同侧使用，以便型材一侧的整个立边变薄，且使型材在反向弯曲。为了扭曲型材，单元26的辊用在型材的一个立边上，而单元27的辊用在型材的第二立边上。

附图14和15从上面看显示了在利用成对弯曲棍子中的一对82、84进行滚压作业中附图6和7中的型材50的一边78。附图14中的边78与机器平行，而附图15中的边显示为将被弯曲。支撑框架31，也就是辊子副82、84的支撑件，围绕其支撑轴33旋转，也就是围绕轴III旋转，而该轴显示为穿过辊子84的中心，以便辊子副82、84的轴之间的线II总是垂直于边78。支撑框架31的旋转相应于滚压成形单元的旋转。

因此，可通过控制辊84、85的轧制力使型材在自由选择的方向弯曲，还可在想要的方向使型材扭曲。还可同时控制这四个辊，以便使型材同时弯曲和扭曲。

应该可以使位于弯曲单元之后的单元(即管成形单元28、焊接单元29和终端切割机30)不仅在竖直方向移动而且在水平方向移动，而且应该可以旋转这些单元，如果是想要把它们用于弯曲和扭曲的型材上的话。

并不是所有的用于扭曲、移动等的机上装置都显示在附图上。所有这些装置均可由可编程计算机系统控制，这样，它们同时工作以达到想要的结果。一边的滚压成形单元17、18或者21、22和同一边的弯曲辊82、84或83、85由同样的计算机程序控制，以便用于折叠型材50的边和形成角部54、58的滚压成形单元和用于滚压这些边的辊子副在制造型材50和其弯曲过程中相对于它们的边部位移和相对于它们的角部旋转以类似的方式移动。弯曲单元的部件26A和26B的沿着轨道86、87的运动由计算机控制也是恰当的。如果型材的边部具有恒定的高度的话这个运动是不必要的。

用于滚压成型型材及其弯曲的集成机器已经在上面显示了，这通常是优选的。但是，一台机器用于滚压成型而一台机器用于弯曲也是可能的，在这种情况下，也用同样的程序控制滚压成形单元，以便折叠边部并控制弯曲辊以便按照已经描述的方式沿着边移动。

Claims (7)

1.一种用于从平面金属带材(50)成形和用于或者弯曲或者扭曲或者弯曲以及扭曲具有沿长度变化的横截面的型材(50)的方法，其特征在于

在金属带材上在多个滚压成形单元(17，18；21，22)上折叠边部(77，78)，其中滚压成形单元可以彼此单独地侧移和旋转，和

形成的型材的边部在辊子副(82，84；83，85)上滚压以在其一个边缘上变薄，以便弯曲或扭曲型材，

辊子副和滚压成形单元的侧面位移和角运动由同样的计算机程序控制，以便辊子副沿着边部而动，而且在一对辊子副中辊子的轴线之间的线(II)总是被保持为垂直于被滚压的边部。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，辊子副(82，84；83，85)的辊缝在通过辊子副进给型材(50)的过程中被改变，按照这种方式，型材沿其长度上的曲率被改变。

3.如前面权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在一个一体化的生产线上进行滚压成形和弯曲，其中金属带材从带卷(9)上展开，并且在已经切边的带材被滚压成形之前把边切成适合于最终产品的形状。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在滚压成形操作之前，在生产线中在所述带材(10)中切割横向切口(61，62)，而没有完全切断带材，并且，终端切割机(30)在滚压成形操作之后切断带材，以切断由所述带材制成的型材段的尾端。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述型材段被制成为在其两个端部具有不同的宽度范围，所述带材的宽度在限定一段型材尾端的一个切口(60)和被切割以限定下一段型材前端的另一个切口(61)之间被调节，然后在所述后续的终端切割机(30)中在所述两个切口处切割带材。

6.一种用于由从带卷(9)展开的平面金属带材(10)来连续成形具有沿长度变化的横截面的型材的生产线，其包括

开卷机(11)、辊子矫直装置(12)、用于横向切割带材的冲切机(13)和用于切割带材边缘的切边机(14)，紧随着的是具有多个滚压成形单元的滚压成形部分(17-24)，其中所述切边机和滚压成形单元能单独地被侧向移动和导引，以连续地改变所制型材(50)的最终形状，其特征在于，

在所述滚压成形部分(17-24)之后的弯曲工位(25)包括辊子副(35-40)，所述辊子副(35-40)能被导引以沿着型材(50)的边而动，并滚压部分边使其变薄，以便在型材成形时以这种方式被弯曲或扭曲，辊子副由能旋转的支撑件支撑以便允许辊子副旋转，以便辊子副的辊子轴线之间的线总是被保持垂直于被滚压的边。

7.如权利要求6所述的生产线，其特征在于，所述弯曲工位包括两个弯曲单元(26，27)，其沿着生产线一个接一个地安放，每一个均包括在机器的中心线的每一边上的辊子副。

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