CN101903119A - 金属折弯设备 - Google Patents

Abstract

一种累进式金属折弯设备，该金属折弯设备包括曲柄臂，曲柄臂驱动折弯机构进行连续的往复运动。折弯机构可与夹持装置机械地相连，使得折弯机构的运动引起夹持装置的运动。该设备可设置成执行切向的折弯操作。

Description

金属折弯设备

技术领域

本发明涉及累进式金属折弯，具体但不排他地涉及金属片材的累进式折弯。

背景技术

金属折弯操作是很多制造过程的必需部分。折弯操作应用于多种不同的金属材料，包括金属片材、金属管或管材、金属棒等。

现有的折弯方法包括折弯弯曲(wipe bending)，其中，折弯臂在被折弯的材料上滑动并将使该材料压靠折弯模具。该过程因滑行动作而趋向于破坏金属表面，而且还会导致围绕折弯的金属厚度的扭曲。该过程还对于每种类型的折弯而言需要专门的模具。

累进式折弯方法是公知的，在其中执行一系列紧密间隔开的折弯操作以由多个较小的折弯“累积”成大的折弯。然而，现有的累进式折弯方法经受慢的速度和/或过于复杂控制系统的困扰。

本发明的目的是提供一种改进的累进式折弯设备，或者至少为公众提供有用的选择。

发明内容

在第一方面，本发明提供了一种累进式金属折弯设备，其包括：

折弯机构，其构造成进行运动以折弯金属原料；

给送装置，其构造成使金属原料穿过折弯机构运动；以及

夹持装置，其构造成在金属原料被折弯时对该金属原料进行保持；

其中，折弯机构、给送装置和夹持装置设置成一起工作以执行多个间隔开的累进式折弯操作，从而由多个累进式折弯累积成折弯；

以及其中，折弯机构与夹持装置机械地相连，使得折弯机构的运动引起夹持装置的运动。

在第二方面，本发明提供了一种累进式金属折弯设备，其包括：

折弯机构，其构造成进行运动以折弯金属原料；

曲柄机构，其设置成将圆周驱动运动转变成折弯机构的往复运动；

给送装置，其构造成使金属原料穿过折弯机构运动；以及

夹持装置，其构造成在金属原料被折弯时对该金属原料进行保持；

其中，折弯机构、给送装置和夹持装置设置成一起工作以执行多个间隔开的累进式折弯操作，从而由多个累进式折弯累积成折弯。

在第三方面，本发明提供了一种累进式金属折弯设备，其包括：

i.折弯机构，其构造成进行运动以折弯金属原料；

ii.给送装置，其构造成使金属原料穿过折弯机构运动；以及

iii.夹持装置，其构造成在金属原料被折弯时对金属原料进行保持；

其中，折弯机构、给送装置以及夹持装置设置成一起工作以执行多个间隔开的累进式切向折弯操作，从而由多个累进式折弯累积成折弯。

附图说明

现在参考附图，仅以示例方式对本发明进行描述，在附图中：

图1是根据一个实施方式的折弯设备的立体图；

图2是图1的折弯设备的侧视图；

图3是沿图2中线3-3的截面图，其中折弯机构处于第一状态；

图4是图3的截面的局部详图；

图5是与图3的视图类似的视图，其中折弯机构处于第二状态；

图6是图5的截面的局部详图；

图7是沿图2中线7-7的截面图；

图8是沿图2中线8-8的截面图；

图9是沿图7中线9-9的截面图；

图10是根据另一实施方式的折弯系统的立体图；

图11是图10的折弯系统的侧视图；以及

图12是图10的折弯系统的俯视图。

具体实施方式

图1是根据一个实施方式的金属成形设备10的立体图而图2是其侧视图。设备10可包括支架12。在折弯设备10的一端连接有驱动装置13。将参考过设备10的多个截面图对该设备的工作进行描述。

图3是沿图2中线3-3的截面图。设备10包括折弯机构20和夹持装置21。在使用中，给送机构(未在图3中示出)将金属片材(未在图中示出)给送到设备10中。

在夹持装置21下方可设置有片簧22，且在片簧22与夹持装置21之间将金属片材给送设备10。片簧22是挠性的从而与正被折弯的材料一起弯曲并用以为保护材料表面免受折弯机构20的破坏。

当折弯机构20运动以在金属片材上产生折弯时，夹持装置21将金属片材保持就位。折弯机构20绕轴23(在图3中不明显)转动。

夹持装置21可由弹簧、液压缸或气动缸或其它偏置器件朝向受夹持状态偏置。

正如以下将要变清楚的，折弯机构20和夹持装置21设置成执行一系列间隔开的累进式折弯操作。所述间隔开的累进式折弯一起累积成总体的折弯。

累进式折弯具有有限的半径，且为了最佳的平滑度，累进式折弯将重叠。为了最佳的结果，相邻折弯之间的重叠部分可处于0到1mm的范围内。对于某些应用，相邻折弯之间的间距可以是约4mm到5mm。这些数值只是示例，因为不同的间距和重叠可适于不同的应用。

如果折弯不重叠，那么由于在累进式折弯之间存在平坦区域，因此总体平滑度将较低。

图4是图3的截面的局部(在图3中标记为4)详图，其更清楚地示出了折弯机构20。折弯机构20包括梁24，梁24优选地基本沿设备10的长度延展。在梁24的顶部可设置有一个或多个附件25以提供折弯表面26，折弯表面26在折弯操作过程中与金属原料的下侧接触。

折弯机构20还包括连接到曲柄臂28的枢轴连接27。曲柄臂28接着又连接到绕轴线30转动的曲柄轴29。曲柄轴29接收来自于驱动装置3的动力，以驱动折弯机构20的运动。优选地，驱动轴29接收连续的圆周驱动运动，将其转变成折弯机构20的往复运动。在转变完成后，折弯机构20被驱动进行连续的往复运动(例如，连续的振动)来执行一系列折弯操作。驱动装置可包括合适的马达。

图4还示出了夹持装置21的包括夹持模32一部分，当夹持装置21处于夹持状态的时候，夹持模32压靠金属原料的上表面。夹持模32的表面33被成形以便于折弯操作。这种形状可以是弯曲的形状且可适合于具体的折弯半径、或一定范围的折弯半径。可替代地，如下所述，表面33可被成形以适合最小的期望折弯半径，并且所产生的实际折弯半径取决于其它的参数。

图3和图4示出了夹持装置21处于非夹持状态以使得金属原料可穿过折弯设备10移动。

图5是折弯设备10沿线3-3的第二截面图，其示出了折弯设备执行折弯操作，这里α＝12°。图6是图5的截面的局部(图5中标记为6)的更详细视图。

在图5和图6中，夹持装置21处于夹持状态，在该夹持状态下，夹持装置21将金属原料保持为与表面35抵靠。应注意，在曲柄轴29绕轴线30转动的情况下，曲柄轴29相对于轴线30的位置已经改变。由曲柄臂28驱动的折弯机构20已向上枢转以使金属原料绕夹持模32的表面33弯曲。

图7是沿图2中线7-7的截面图，这里β＝32.5°。该视图示出了轴23，折弯机构20绕轴23转动。

折弯机构20还包括接触表面40，接触表面40撞击夹持装置21的协作表面41。

在使用中，折弯机构的转动使接触表面40撞击与协作表面41。这样导致夹持装置21进行足以允许金属原料穿过折弯设备10移动的略微向上的运动。因此，夹持装置21的运动由与折弯机构20相连的机械连接引起而并非由单独的控制和致动装置引起。

这里，“机械连接”并不意味着永久的连接。更合适地，该术语表示折弯机构的运动通过机械方式引起夹持装置的运动。

在使用中，曲柄轴29由驱动装置13驱动进行连续的圆周运动。曲柄机构将该连续的运动转变成折弯机构20的连续往复运动。折弯机构因此在图3、图4和图7所示的状态与图5和图6所示的状态之间连续地运动。在图3、图4和图7所示的状态下，折弯机构并没有进行作用以对金属原料进行折弯，并且夹持装置21已被提升离开金属原料以允许金属原料穿过设备10运动。在图5和图6所示的状态下，折弯机构向上枢转以对金属原料进行折弯，并且夹持装置21将金属原料保持为与表面35抵靠，防止金属原料穿过装置10运动。

折弯机构20与夹持装置21之间的机械连接使设备执行一系列累进式折弯操作的速度提高。具体地，夹持装置21在折弯循环的适当阶段自动地松开，使得无需对夹持装置21进行单独的控制。

给送装置(未在图中示出)可以某种方式、优选地使用真空保持系统抓持金属原料。给送装置使金属原料以可控的分度方式穿过设备10运动。换言之，在每次累进式折弯操作之间使金属原料运动预定距离。给送装置可由伺服马达优选地使用位于金属原料下方的托架上的滚珠丝杆控制。

可替代地，给送装置可连接至夹持装置21或折弯机构20，或另外连接至驱动装置3。这可能意味着对于给动装置可能不需要单独的驱动源。这种连接还可以对给送机构所需的控制进行简化。

可用多种不同的方式对给送材料穿过机器进行触发。例如，当送出控制信号以使折弯操作开始时，同一信号或另一信号可以使给送装置开始给送金属原料。给送装置可以简单地使用这样的定时循环：分度运动，之后是等待时期，再之后是分度运动等。因为对给送装置进行控制的有限需求，因此这种方法可能是最简单的，但是存在与缺少这种控制相关联的某种风险。

可替代地，夹持装置或折弯机构的运动可以触发给送装置的运动。例如，可在折弯机构或夹持装置上设置接近传感器，使得在折弯循环的适当时刻将触发信号发送到给送装置。类似地，触发信号可基于马达或曲柄机构的运动。

各种参数可能影响被折弯的金属材料的最终形状。

包括折弯机构20的表面26以及夹持模32的表面33的折弯工具可被成形以用于特定的弯曲半径。在这种情况下，如果期望不同半径的弯曲，那么可能需要改变折弯工具。可替代地，折弯工具可被设计成用于特定范围的弯曲半径。

折弯工具可被设计成用于最小的期望弯曲半径，可通过减小由折弯机构20所提供的折弯角度(即，通过改变折弯机构在折弯循环结束时的位置-见图6)来获得更大半径的折弯。可通过改变曲轴机构的特性来调节该角度。例如，对曲柄轴29的中心43(图4和图6)相对于轴线30的偏移进行改变使通过折弯机构20所获得的最终角度改变。如果将偏移减小到零，那么折弯机构20当然不会运动，而偏移的增大将增大运动的角度并因此获得折弯角度。

可使用销等将曲柄机构固定在期望的位置从而对曲柄偏移进行手动调节。可替代地，可使用与滚珠丝杆、液压缸或类似的调节器件相连的致动器对曲柄偏移进行调节。

对曲柄偏移的改变也可以在折弯循环开始时(也就是图4所示的状态)使折弯机构20的角度改变。如果这不可接受，那么可以调节曲柄臂28的长度以进行补偿，或者可以使枢转连接27的位置偏移。

对曲柄偏移的改变使折弯角改变，但并不改变累进式折弯的半径。累进式折弯的半径由折弯工具决定。

由多个累进式弯曲累积而成的弯曲的半径也取决于累进式弯曲之间的间距。这可以通过改变金属原料给送入折弯设备的速度进行调节。

在一个实施方式中，设备提供了固定的折弯角，并且弯曲的最终半径只取决于累进式折弯之间的间距。这具有简单化的优点，因为无需调节曲柄机构或改变折弯工具。因此仅通过一套工具就可以实现大范围的弯曲。然而，所得到的折弯具有的质量与通过改变折弯工具所提供的折弯质量相比稍微有点差。显然，累进式折弯之间的间距越大，总体的折弯越不“光滑”。

如有必要可对以上参数、具体是累进式折弯操作之间的距离动态地进行调节，以在弯曲的不同区域产生曲率不同的弯曲。

所选择的折弯角取决于应用。小的折弯角为每个折弯提供最小的过度折弯或回弹，这在包括与预先折弯的边缘相匹配的一些应用中是有用的。较大的折弯角可能需要较少的累进式折弯(并因此需要更短的时间)来累积形成总体的折弯。

对于一些应用，处于1°到20°优选为5°到15°的范围内的且更优选地为约12°的折弯角是适当的。

图8是沿图2中线8-8的截面图。

图9是沿图7中线9-9的截面图，其示出了曲柄机构的结构。该图示出了传递来自于驱动装置3的圆周驱动运动的驱动轴45绕驱动轴线30转动。清楚地示出了曲柄轴29的中心相对于驱动轴线30的偏移。

曲柄轴29可与驱动轴45一体地形成且通过轴承组件46与曲柄臂28相连。曲柄臂28接着又通过枢转连接27与折弯机构20相连。

可在曲柄轴29或轴承组件46中结合有用于调节曲柄偏移的器件。

设备可包括控制器(未在图中示出)以对折弯操作进行控制。控制器可以控制驱动装置3以使驱动装置开启或关闭并对驱动的速度进行控制。控制器可以控制给送装置以对将金属原料给送入设备的速度进行控制。这又允许对累进式折弯之间的间隔进行控制。通过合适的调节器件如滚珠丝杆或液压缸，控制器可以对曲柄偏移、曲柄臂的长度以及枢转连接偏移中的一个或多个进行控制。

控制器可以是可编程控制器，如可编程逻辑控制器或其它基于计算机的控制器。

可将上述折弯设备结合在金属成形系统中。例如，该设备可以是生产线的一部分，该部分在由其它设备所执行其它金属成形操作之前或之后执行折弯操作。这些其它操作包括折弯、冲压、压制、滚压成形以及任何其它合适的操作。

图10是包括两个累进式折弯设备10的较大折弯系统50的立体图，图11是其侧视图，图12是其俯视图累进。系统50尤其适用于金属成形生产线中。

设备10支撑在框架51上，且金属原料沿箭头52所指示的方向被给送入两个设备10之间。给送装置包括传送模块53(图11和图12)，传送模块53在线性导轨道54上平行于方向52移动。传送模块53可使用多个真空吸口55以抓持金属原料。

给送装置还包括折弯给送模块57，给送模块57在线性导轨58上移动并由滚珠丝杆59驱动。折弯给送模块57也可使用真空吸口60以抓持待折弯的金属原料。如以上所讨论的那样，折弯给送模块被控制成将金属原料分度给送入折弯设备10以进行累进式折弯。

图10到图12所示的系统50允许将金属原料分度给送入两个设备10的任一个中。这允许在一件材料的任一侧边形成折弯并因此有利于包括系统50的生产线的功能多样性。其它的实施方式可提供两个设备10的分度运动，使得累进式折弯可由两个设备10同时形成。

曲柄轴和折弯机构的构造允许来自于马达或其它动力源的连续圆周驱动运动驱动折弯机构的连续往复运动。由于折弯机构驱动夹持装置的松开，因此连续的累进式折弯操作之间的时间比在传统折弯机的情况下短。

驱动装置可以以这样的速度为曲柄轴29提供圆周驱动运动，该速度使得曲柄轴29以累进每分钟60到300个折弯的范围内、更优选在每分钟80到200个折弯的范围内、且仍更优选为每分钟约100个折弯的速度对折弯机构进行驱动以形成累进式折弯。在较小的金属加工车间中，比用于生产线的速度慢的速度可能更加合适。

此外，折弯机构与夹持装置之间的连接导致简化的控制装置，因为无需对夹持装置进行控制。然而，在一些情况下，可能希望对夹持装置的偏置器件进行调节，并且可以提供合适的用于调节和/或控制器件。

无需对每个单独的折弯操作的开始进行触发。更合适地，所述设备自动地执行一系列的累进式折弯操作。

折弯机构20的表面26可构造成限制对金属原料的破坏和/或提供单独的表面如片簧22以实现该目的。这有助于限制对表面的破坏或者对金属厚度的影响(例如‘拉伸’效应)。表面26可由挠性或弹性材料形成或者可以是浮动的表面以使得表面26相对于附件25或梁24滑动而不是在金属原料的表面上滑动。

当表面26是浮动的表面时，表面26可包括弹簧或类似的偏置器件以在每个累进式折弯操作结束时使表面26返回其初始状态。显然，图中所示的片簧实施方式也被偏置以返回其初始状态。

折弯设备可采用切向弯曲方法。在切向弯曲中，被弯曲的金属原料中的材料流动总是发生在折弯机构20的表面26的与折弯模具的切线(也就是夹持装置21的表面33)平行的位置。切向弯曲具有的优点在于严格的控制以及如起皱、压痕、裂纹等表面缺陷的减少。因为缺少表面破坏，因此切向弯曲可与预涂的金属原料一起使用。当使用片簧22来保护表面时尤其如此。

该设备可用于对金属片材原料进行折弯，或可适用于对其它类型的金属原料如管、棒等进行折弯。

尽管通过对本发明的实施方式的描述对本发明进行了说明，并且已经对这些实施方式进行了详细描述，但是申请人并不倾向于将所附权利要求的范围约束或以任何方式限制于这些细节。对于本领域技术人员而言，另外的优点和修改将显而易见。因此，本发明在其更广的方面不受限于特定的细节、代表性的设备和方法、以及所示出和所描述的示例。因此，可以在不偏离申请人的总体发明构思的精神或范围的情况下形成与这些细节的偏离。

Claims (39)

1.一种累进式金属折弯设备，所述设备包括：

i.折弯机构，所述折弯机构构造成进行运动以折弯金属原料；

ii.给送装置，所述给送装置构造成使金属原料移动穿过所述折弯机构；以及

iii.夹持装置，所述夹持装置构造成在金属原料被折弯时对该金属原料进行保持；

其中，所述折弯机构、给送装置和夹持装置设置成一起工作以执行多个间隔开的累进式折弯操作，从而由多个累进式折弯累积成折弯；

并且其中，所述折弯机构和所述夹持装置机械地连接，使得所述折弯机构的运动引起所述夹持装置的运动。

2.如权利要求1中所述的折弯设备，其中，所述折弯机构的运动引起所述夹持装置的松开。

3.如权利要求1或2所述的折弯设备，其中，所述折弯机构在累进式折弯操作完成之后的运动引起所述夹持装置的松开。

4.如前述权利要求中任一项所述的折弯设备，其中，所述折弯机构包括接触表面，所述接触表面构造成与所述夹持装置的协作表面抵靠而进行作用以引起所述夹持装置从夹持状态运动到非夹持状态。

5.如前述权利要求中任一项所述的折弯设备，其包括曲柄机构，所述曲柄机构设置成将圆周驱动运动转变成所述折弯机构的往复运动。

6.如权利要求5所述的折弯设备，其中，所述曲柄机构将连续的圆周驱动运动转变成所述折弯机构的往复运动以产生所述折弯机构的连续振动。

7.如权利要求5或6所述的折弯设备，其包括偏移调节器件以对所述曲柄机构的偏移进行调节。

8.如权利要求7所述的折弯设备，其中，对所述曲柄机构的偏移进行的调节改变通过所述折弯机构实现的最终折弯角。

9.如权利要求7或8所述的折弯设备，其包括致动器，所述致动器构造成驱动所述偏移调节器件。

10.一种累进式金属折弯设备，其包括：

i.折弯机构，所述折弯机构构造成进行运动以折弯金属原料；

ii.曲柄机构，所述曲柄机构设置成将圆周驱动运动转变成所述折弯机构的往复运动；

iii.给送装置，所述给送装置构造成使金属原料移动穿过所述折弯机构；以及

iv.夹持装置，所述夹持装置构造成在金属原料被折弯时对该金属原料进行保持；

其中，所述折弯机构、给送装置和夹持装置设置成一起工作以执行多个间隔开的累进式折弯操作，从而由多个累进式折弯累积成折弯。

11.如权利要求10所述的折弯设备，其中，所述曲柄机构将连续的圆周驱动运动转变成所述折弯机构的往复运动以产生所述折弯机构的连续振动。

12.如权利要求10或11所述的折弯设备，其包括偏移调节器件以对所述曲柄机构的偏移进行调节。

13.如权利要求12所述的折弯设备，其中，对所述曲柄机构的偏移进行的调节改变通过所述折弯机构实现的最终折弯角。

14.如权利要求12或13所述的折弯设备，其包括致动器，所述致动器构造成驱动所述偏移调节器件。

15.如前述权利要求中任一项所述的折弯设备，其中，所述折弯机构包括接触表面，所述接触表面构造成用于减少对正在被折弯的金属原料的破坏。

16.如权利要求15所述的折弯设备，其中，所述接触表面是弹性的、挠性的或浮动的接触表面。

17.如权利要求15所述的折弯设备，其中，所述接触表面是浮动的表面且在每个累进式折弯操作之后被偏置以返回初始状态。

18.如前述权利要求中任一项所述的折弯设备，其中，所述夹持装置朝向夹持状态被偏置。

19.如权利要求18所述的折弯设备，其中，所述夹持装置由弹簧或液压缸或气动缸偏置。

20.如前述权利要求中任一项所述的折弯设备，其还包括马达，所述马达设置成向所述曲柄机构提供圆周驱动运动。

21.如前述权利要求中任一项所述的折弯设备，其中，所述折弯机构以每分钟约60到300个折弯的速率形成累进式折弯。

22.如权利要求21所述的折弯设备，其中，所述折弯机构以每分钟约80到200个折弯的速率形成累进式折弯。

23.如前述权利要求中任一项所述的折弯设备，其中，所述给送装置构造成以预定的累进将金属原料给送穿过所述设备。

24.如权利要求23所述的折弯设备，其中，所述累进能够控制以改变累进式折弯操作之间的间隔。

25.如权利要求24所述的折弯设备，其中，所述累进和折弯角设置成导致相邻的累进式折弯之间的重叠部处于0到1mm的范围内。

26.如前述权利要求中任一项所述的折弯设备，其中，所述给送装置包括真空保持系统以抓持金属原料。

27.如前述权利要求中任一项所述的折弯设备，其中，位于所述折弯机构上的和/或与所述折弯机构相对的折弯工具构造成用于最小的所需半径。

28.如权利要求1至26中任一项所述的折弯设备，进一步地，其中，位于所述折弯机构上的和/或与所述折弯机构相对的折弯工具构造成用于特定的所需折弯半径或特定的所需范围的折弯半径。

29.如前述权利要求中任一项所述的折弯设备，其中，每个折弯操作形成折弯角处于1度到20度范围内的折弯。

30.如权利要求29所述的折弯设备，其中，每个折弯操作形成折弯角处于5度到15度范围内的折弯。

31.如权利要求30所述的折弯设备，其中，每个折弯操作形成折弯角约为12度的折弯。

32.如前述权利要求中任一项所述的折弯设备，其构造成用于切向的折弯。

33.如前述权利要求中任一项所述的折弯设备，其构造成对金属片材原料进行折弯。

34.如前述权利要求中任一项所述的折弯设备，其还包括控制器，所述控制器设置成对折弯角和折弯间距中的一个或多个进行控制。

35.如权利要求1至33中任一项所述的折弯设备，其还包括控制器，所述控制器设置成对给送速率、驱动速率以及曲柄偏移中的一个或多个进行控制。

36.如权利要求30或35所述的折弯设备，其中，所述控制器是可编程控制器。

37.一种累进式金属折弯设备，所述折弯设备包括：

i.折弯机构，所述折弯机构构造成进行运动以切向地折弯金属原料；

ii.给送装置，所述给送装置构造成使金属原料移动穿过所述折弯机构；以及

iii.夹持装置，所述夹持装置构造成在金属原料被折弯时对该金属原料进行保持；

其中，所述折弯机构、给送装置和夹持装置设置成一起工作以执行多个间隔开的累进式切向折弯操作，从而由多个累进式折弯累积成折弯。

38.一种金属成形系统，所述金属成形系统包括如前述权利要求中任一项所述的折弯设备。

39.一种金属原料，使用如权利要求1至37中任一项所述的设备或如权利要求38所述的系统对所述金属原料进行折弯。

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