CN109414757B

CN109414757B - 用于剪切杆状材料的方法及装置

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Publication number: CN109414757B
Application number: CN201780041195.6A
Authority: CN
Inventors: 米哈伊·乌尔坎
Original assignee: Hatebur Umformmaschinen AG
Current assignee: Hatebur Umformmaschinen AG
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2021-06-04
Anticipated expiration: 2037-07-18
Also published as: KR20190031476A; WO2018015370A1; US11040405B2; CH712716A1; US20190291190A1; JP2022062053A; JP2019525847A; EP3487647B1; ES2788350T3; JP7266520B2; EP3487647A1; KR102412221B1; CN109414757A; TW201829099A

Abstract

本发明公开一种用于借助切割刀片(30)从杆状材料(R)剪切端部段(R_E)的方法，所述切割刀片(30)能够靠着静止刀片(10)相对于杆状材料的纵向方向横向地移动，在剪切操作期间，待剪切的端部段(R_E)在其端部表面侧与纵向停止件(50)接触，并且通过纵向停止件(50)以在杆状材料(R)的纵向方向上的压力(F_D)作用。作用在端部段(R_E)上的压力(F_D)在剪切操作期间利用纵向停止件(50)的位置受控制的纵向位置产生。因而能够利用比传统的作用力受控制的压力作用低的压力控制管理，而没有减损在端部段(R_E)处的分离面的剪切质量。

Description

用于剪切杆状材料的方法及装置

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求1的前序部分的用于从杆状材料剪切端部段的方法，以及根据独立权利要求9的前序部分的用于执行该方法的装置。

背景技术

通常已知一般类型的剪切方法及对应装置，例如从CH 702 984 B1已知，并且例如，在生产由金属材料制成的模塑部件时使用。在这些方法中，典型地在固定在适当位置的静止刀片与能够相对该静止刀片移动的切割刀片之间引入金属杆状材料，其中杆状材料的待剪切的端部段在纵向方向上突出超过由静止刀片与切割刀片限定的剪切面。切割刀片然后靠着静止刀片相对于杆状材料横向地被引导，因而将端部段从杆状材料剪断。

在本文中，“杆状材料”理解为意指具有显著的纵向伸长以及横过纵向伸长是常数的任意横截面的任何形式的材料。特别地，任何尺寸的金属棒、杆及线符合此定义。圆形横截面系最为常见的，尽管本发明并非限定于此。术语“杆形状”以类似的方式理解。术语“端部段”理解为意指位在杆状材料的端部处未经机械加工或已经经过机械加工(例如形成)的一段。

作为剪切的结果，在该杆的剪切段或剩余部分处发生变形(所谓的“缩回”)。变形的程度由制成该杆状材料的材料的可变形性决定。钢材料的可变形性，除其他因素外，依赖于温度和应力状态。温度或压缩应力的状态越高，可变形性越大。就形成技术的观点而言，在冷剪切及热剪切期间发生材料流动。

对于杆的剪切，在剪断段处的剪切表面通常由多个部分组成。一方面，剪切表面由平滑的、平坦的具有低表面粗糙度的所谓切割面组成，以及另一方面，破裂面包括具有不同的表面粗糙度的区域(图4)。当材料的可变形性耗尽时，产生粗糙的、易碎的(破裂)面，也称为“断裂”。用于已知材料的剪切表面的质量由在剪切操作期间应力的状态与分离区域的温度决定。

由于较高的可变形性由塑性变形导致的缩回的发展导致在两个刀片(一般地静止刀片和可移动刀片)之间材料从剪切区域的位移。特别地对于热剪切而言，该杆通常被支撑在纵向停止件上以防止剪切表面相对于彼此形成角度。由于纵向停止件，该材料从剪切区域的位移引起反应力，反应力在剪切区域或是分离区域中造成压缩应力增加。应力状态越高，刀片的窜动越小。(特别是可移动的切割刀片的)闭合形状因而比开启形状(半壳)更有利。

在已知的剪切装置中，在热剪切操作期间，纵向停止件实现两个功能：一方面，纵向停止件决定该段长度，该段长度也可以在机器运转时任选地设定，例如，由于工具磨损而获得在体积上的补偿。另一方面，纵向停止件借助力传感器“识别”该段长度，所述力传感器传送适当的信号至机器控制器，用于在形成机器中进一步加工，或者如果这个信号强度不足或不存在(“段太短”)则用于移除。

在从CH 702 984 B1中已知的剪切装置中，例如，压力以作用力受控制的方式作用在待剪切的杆状材料的端部段。即，停止件施加在端部段上的压力借助液压控制系统以如下方式设定：遵循在剪切行程上的预定时间-作用力进程(力控制变量)。这种时间-作用力进程的典型示例是在大部分剪切行程上的常数作用力(矩形图案)或者是在剪切行程上作用力的快速升起以及缓慢下降(三角形图案)。

为实现在端部段处分离面的高的剪切质量，施加在这些已知剪切装置中的端部段上的压力一般地相对很大，所述这些已知剪切装置以作用力受控制方式通过压力的作用操作。这对于剪切装置的设计强加了高的需求，并且导致剪切装置的机械部件的增加的磨损，特别是纵向停止件的驱动。此外，具有的风险在于待剪切的端部段由于高的压力作用在纵向方向上可能被压缩。

发明内容

因此，本发明的目的在于改进在本文开头处提及的方法及装置类型，使得能够管理在端部段上施加的优选的较低压力，而无需接受在剪切质量方面的损失。

此目的分别地通过根据如在独立权利要求1和独立权利要求9中限定的本发明的方法和本发明的装置实现。本发明的特别有利的改进及具体实施例来自各个从属权利要求。

关于方法，本发明的本质如下：在用于从杆状材料剪切端部段的方法中借助切割刀片，该切割刀片能够靠着静止刀片横向于杆状材料的纵向方向移动，待剪切的端部段在其端面侧与纵向停止件接触，并且在剪切操作起作用的过程中，通过该纵向停止件在杆状材料的该纵向方向上具有压力。在剪切操作过程中期间，作用在端部段上的压力发生在纵向停止件的位置受控制的纵向位置。

在剪切操作期间，纵向停止件的纵向位置优选地被控制到常数值。

由于在端部段上的位置受控制的压力作用，与传统的作用力受控制的压力作用相比较，能够用较低的压力管理，而不会减损在端部段处的分离面的剪切质量。因而减少在剪切装置上的机械应力和磨损。

在剪切操作期间通过纵向停止件施加在端部段上的压力的进程被方便地测量。这允许评估剪切表面的质量。因此，根据本方法的一个有利的具体实施例，为了评估该端部段的剪切表面的质量，测量压力的进程被评定。“在剪切操作期间的压力的进程”理解为意指时间进程和/或在剪切路径上的进程。

根据本方法的一个有利的具体实施例，当优选地基于测量压力的进程确定该端部段的该剪切表面的质量是不足够时，对操作模式进行改变，其中作用在待剪切的端部段上的压力以作用力受控制方式发生，其中根据预定的作用力控制变量控制由纵向停止件施加在待剪切的端部段上的压力。以此方式，甚至可以剪切对于位置受控制压力作用并未导致所需剪切质量的端部段。

当测量压力的进程在剪切操作结束之前具有下降时，剪切表面的质量有利地评估为不足，其中压力的进程(忽视与控制相关的波动)降落至最小值并且然后再次上升。

特别地当测量压力的进程从最小值上升该测量压力的最大值的至少10％(优选地15％至30％)的差值时，剪切表面的质量被评估为不足。

测量压力的进程的降落和随后上升是断裂的指示。

而且，当测量压力的进程在剪切操作结束之前降落至小于或是等于零的数值时，剪切表面的质量也被评估为不足。

适用于执行根据本发明的方法用于从杆状材料剪切端部段的装置包括：静止刀片、抵靠着静止刀片相对于杆状材料的纵向方向横向地能够移动地驱动的切割刀片、纵向停止件，该纵向停止件能够在纵向方向上移动，用于待剪切杆状材料的端部段，还包括液压系统，用于移动纵向停止件以及在剪切操作期间通过纵向停止件使压力在杆状材料的纵向方向上作用在端部段上。该装置具有位置测量设备，用于检测纵向停止件的纵向位置，以及控制器，被设计用于基于由位置测量设备检测的纵向停止件的纵向位置控制液压系统，其中根据预定位置控制变量，纵向停止件的纵向位置能够经由液压系统被控制器控制，该液压系统通过相同控制器被控制。

位置测量设备、控制器以及液压系统一起地允许端部段由压力以纵向停止件的位置受控制的纵向位置作用，并且允许纵向停止件的在实际剪切操作之前及之后的位置受控制移动。

控制器有利地设计用于在剪切操作期间将纵向停止件的纵向位置控制至常数值。

液压系统有利地包括能够通过控制器连续地设定的伺服阀。使用该伺服阀能够特别精确和快速控制。

装置有利地包括测量系统，用于测量由纵向停止件施加在待剪切的端部段上的压力。由此，一方面，能够控制发生的压力，另一方面，经测量的压力能够用于其他的用途，特别是用于评估所达到的剪切质量。

装置有利地包括停止活塞，停止活塞运动地连接至纵向停止件并且能够通过液压介质的作用由液压系统驱动，并且测量系统具有压力传感器，用于检测液压介质作用在停止活塞的两侧上的压力。因而可以容易地检测作用在纵向停止件上的压力的时间进程。

根据有利的具体实施例，控制器被设计用于根据预定的作用力控制变量经由液压系统控制由纵向停止件作用在待剪切的端部段上的压力。压力作用在端部段上因而也以作用力受控制的方式发生，这一般地在位置受控制压力作用并未导致所需的剪切质量时特别有意义。

装置有利地设计为能够在两个操作模式之间切换，其中在一个操作模式下，在待剪切的端部段上的压力作用利用纵向停止件的位置受控制的纵向位置发生，以及在另一操作模式下以作用力受控制的方式发生。装置因而可能以更普遍的方式使用。

附图说明

以下将参考附图，基于示例性实施例，更为详细地说明本发明的方法和本发明的装置。附图显示如下：

图1显示本发明的装置的一个示例性实施例的透视的整体视图；

图2显示根据图1的装置的重要部件的纵向截面；

图3显示在剪切操作期间来自图2的装置的部分的放大图示；

图4显示剪切表面的放大俯视图；

图5-8分别地显示装置的不同变化形式的图解；以及

图9-12显示用于解释在剪切操作期间根据本发明的方法的典型变量的进程的不同图解。

具体实施方式

下文适用于以下的说明：如果在附图中为了图示的清楚的目的标注参考数字，但是未在说明书的直接相关联部分中提及，参考在说明书之前或之后部分对其解释。相反地，为避免在图示中过多的细节，对于直接理解较少相关的参考数字没有提供在全部附图中。在这点上，参考相应的其他附图。

图1-3中图示的装置本质上包括固定在适当位置的静止刀片10、夹紧装置20、可移动地驱动的切割刀片30以及纵向停止件50。静止刀片10以及同样地夹紧装置20具有近似的半圆形横截面。静止刀片10和夹紧装置20在其间形成通道，金属杆状材料R通过该通道插入并且在纵向方向A上(图2)穿过该通道直到杆状材料R的前端部的端面侧与纵向停止件50接触。

静止刀片10和可移动的切割刀片30在纵向方向上稍微地偏置，并且在其间限定剪切平面S。剪切平面S通常垂直于杆状材料R的纵向方向A。杆状材料R的突出超越静止刀片10和剪切平面S直到抵达该纵向停止件50的一块形成端部段R_E，所述端部段R_E通过装置从杆状材料R的剩余部分剪下。

可移动的切割刀片30通过驱动构件驱动，本质上为已知，在附图中通过箭头35标示。剪切移动在朝向该静止刀片10的方向上进行。由此所覆盖的实际剪切路径被限定为切割刀片30的在切割刀片与杆状材料R接合和端部段R_E从杆状材料R完全剪切之间的路线，并且因而本质上对应于杆状材料R在切割刀片30的移动方向上的横向尺寸。

为了插入或是进给杆状材料R，提供本质上已知的进料装置，在附图中仅以箭头l标示，进料装置例如包括可打开和可关闭的缩回设备，该设备与杆状材料R的周边接合，并且能够在纵向方向上来回移动地驱动。

杆状材料R在剪切操作期间能够借助夹紧装置20被保持在纵向方向上。为此目的，夹紧装置20能够压靠着杆状材料R。为此目的所需的本质上已知的驱动装置构件在附图中以箭头25标示。

如在图2中进一步地显示，纵向停止件50具有停止件头部51以及停止件柄52，停止件头部51以铁砧的方式加宽，停止件柄52平行于杆状材料R的纵向方向延伸。在剪切操作过程中，杆状材料R及其端部段R_E在端面侧与停止件头部51的前面或端面51a接触。所述前面或端面51a相对于杆状材料R的纵向方向(轴线)垂直地延伸，或优选地倾斜90度-88度。

停止件柄52被螺旋转动至同轴活塞杆61并且因而在纵向方向上运动地耦合。活塞杆61依次运动地连接至停止活塞62，特别地与停止活塞一体地设计。停止活塞62及其活塞杆61轴向可移动地支撑在静止活塞壳体60的活塞腔室63中。在轴向或是纵向方向上，用于液压介质的连接管线65和66在活塞62的前方和后方打开进入活塞腔室63。停止活塞62并且因而间接地还有纵向停止件50，在朝向杆状材料R的端部段R_E的方向上通过连接管线65受到压力作用。通过这个压力作用产生的压力在图3中通过附图标记F_D表示。停止活塞62并且因而间接地还有纵向停止件50，可以通过连接管线66在相反的方向移动。

活塞杆61和停止活塞62具有轴向钻孔64，位置测量设备70的杆状位置测量探针71延伸进入所述轴向钻孔。位置测量探针71是静止的。位置磁铁72位于停止活塞62中，位置磁铁环形地围绕位置测量探针71并且能够与停止活塞62一起移动。位置测量设备70根据磁致伸缩原理操作。铁磁测量组件(波导)定位在位置测量探针71内，并因而受到保护。移动的位置磁铁72在波导中产生纵向磁场。当电流脉冲运行通过位置测量探针71时，产生围绕纵向磁场径向地延伸的第二磁场。两个磁场在测量点处的会合在波导中导致角动量。角动量如同扭转的结构所生音波以超音波速度运行，从测量点到在位置测量探针71的头部处的传感器电子系统73。传感器电子系统73高精确度地检测该结构所生音波，并将其转换成位移比例位置信号，根据该信号能够检测停止活塞62的轴向位置以及因而还有纵向停止件50的轴向位置。位置测量设备70优选地具有在1微米范围内的极高分辨率。

图5概略地图示液压系统的第一变化形式，通过该液压系统在纵向停止件50上的压力作用，并且因而在待剪切的杆状材料R的该端部段R_E上的压力作用，通过在活塞壳体60中的停止活塞62被间接地执行。

液压系统包括液压供给器81、液压储存器82、液压槽83以及可连续控制的伺服阀84。该伺服阀84被与位置测量设备70协作的控制器90控制。该液压储存82通过该伺服阀84(视其位置而定)与在活塞壳体60中的连接管线65和66连通式连接。液压槽83连接到伺服阀84。传导液压介质的对应管线通过附图标记86、87、88及89标注。实际上，如在图1中显而易见地，伺服阀84直接地安装在活塞壳体60上，使得两个管线88和89可以非常短。

液压系统的基本操作原理如下：

作为伺服阀84由于受控制器90的控制而打开的结果，受压的液压介质从液压储存82流动，经过管线88，进入活塞壳体60并且作用在停止活塞62上，因而移动停止活塞。管线89连接至该管线87，因此被排出的液压介质能够流动进入该液压槽83。通过经由控制器90适当地控制伺服阀84，积聚在活塞壳体中的受控制的压力发生，与切割刀片30的移动合拍。

为了减小该压力，伺服阀84以如下方式调节：管线88被连接至管线87，并且液压介质能够流动进入液压槽83。

为了重新设定停止活塞62，以如下方式设定该伺服阀84：液压介质能够从液压储存82流动，通过管线89，进入活塞壳体60并且从另一侧作用在活塞上。管线88被连接到管线87，使得位移液压介质能够流动进入液压槽83。交替地，可以提供适当地定位的弹簧总成或是相似物用于重新设定停止活塞62。还能够通过杆状材料R的进料运动重新设定停止活塞62。

根据本发明的方法的基本操作原理如下：

在方法循环开始处，杆状材料R在纵向方向A上在静止刀片10与可移动切割刀片30之间移动，如在图1中开始位置所示，直到杆状材料的引导导端以其端部面停靠在纵向停止件50的停止件头部51的端部面51a为止，即，杆状材料R的待剪切的端部段R_E与纵向停止件50接触。

在下一方法步骤中，杆状材料R通过夹紧装置20压靠着静止刀片10，并且因而抵抗在纵向方向上的位移被固定(图3)。

随后开始剪切操作。为此目的，可移动的切割刀片30相对于杆状材料R的纵向方向在静止刀片10的方向上横向地移动。可移动的切割刀片30一经与杆状材料R接合，杆状材料就压靠着静止刀片10，因此静止刀片10还以其剪切边缘12a与杆状材料R接合。

之后立即地或稍微延迟地，纵向停止件50通过停止活塞62压靠着杆状材料R的端部段R_E，使得端部段R_E在端部段的纵向方向上受到压力F_D作用。现在，静止刀片10的剪切边缘12a已经与杆状材料R接合并且将支撑杆状材料R，使得杆状材料不能在压力F_D作用下移回。在纵向方向中的这种支撑，如果存在，仍然通过夹紧装置20辅助。

作用在杆状材料R的端部段R_E上的压力F_D在端部段R_E中产生压缩应力状态，其迭加在剪切应力和拉伸应力上，并且防止破裂形成以及其他不良的产品。

在施加压力F_D的情况下，可移动的切割刀片30现在相对于杆状材料R进一步地横向移动，直到端部段R_E被完全地剪断。作用在端部段R_E上的压力F_D恰好在剪切路径的末端(当端部段RE被完全地剪断时)之前、或是至少在剪切路径的末端处终止。

现已经移除被剪断的端部段R_E，并且可移动的切割刀片30和纵向停止件50，并且可任择地夹紧装置20，被移动回到其各自的开始位置。现在可能开始新的方法循环。

除了液压系统以及位置测量设备70的特别设计之外，根据本发明的装置和根据本发明的方法对应于已知的现有技术，如特别地在开始处论及的CH 702 984 B1中详细地说明。因此，本领域技术人员无需进一步详细说明。

图4显示剪断端部段R_E的剪切表面的极为简化视图。剪切表面由具有低表面粗糙度的平滑平坦的所谓切割面101，以及包括具有不同表面粗糙度的区域的破裂面102组成。当该材料的用于变形的能力耗尽时产生粗糙、易碎破裂面102或断裂。

在杆状材料的剪切操作期间，轴向地作用在纵向停止件50上的作用力大约是剪切作用力的四分之一。待剪切的杆的直径越大或是该加热温度越低，剪切作用力越大。这导致相对大的作用力，可能在纵向停止件自身的驱动中的窜动已经消除之后引起纵向停止件的一定偏移。在十分之一的毫米范围内发生的这种偏移，对于在剪切区域中的应力状态以及因而对于材料的变形性和破裂行为有显著影响。

为了达到在该段上的各个面的所需要的剪切质量，通过用于剪切过程或是剪切装置的加工工程学及技术措施，使在整个剪切表面上的破裂面或断裂的部分必需保持为尽可能小。如在以下更为详细地说明，这借助纵向停止件50经由对在端部段中的应力状态的主动的贡献发生。

根据本发明的最重要的一个方面，对于应力状态的主动的贡献通过使用纵向停止件50的位置受控制的纵向位置在端部段R_E上的压力作用而发生。这被理解为意指纵向停止件50一经与端部段R_E接触，纵向停止件50的(轴向)纵向位置在剪切操作期间被控制到常数值。纵向停止件50的所提及的偏移通过控制纵向停止件50的位置而抵消，因为经由停止活塞62作用在纵向停止件50上的液压力以及因而作用在端部段R_E上的作用力F_D被适当地控制。这借助控制器90发生，该控制器控制伺服阀84并且该控制器被提供由减法器91形成的位置偏差dx作为输入变量，该位置偏差由纵向停止件50的实际位置X和位置控制变量(设定点位置)X_F的差异产生，该实际位置X由位置测量设备70测量，该位置控制变量被预定并且储存在该装置中。该位置控制变量在实际剪切操作期间为常数。基于位置偏差dx，控制器90借助伺服阀84以如下方式控制在活塞腔室63中的液压：位置偏差dx被最小化，并且在理想的状况下位置偏差dx消失，以及纵向停止件50因而呈现或者保持其由控制变量X_F预定的位置。相反地，由于在端部段R_E上的位置受控制的力作用，还可以防止端部段R_E由于过度的轴向力的作用被压缩到不期望的高的程度。

待剪切的端部段R_E的目标长度也可能借助纵向停止件50的纵向位置的位置控制来设定。为此目的，在实际剪切操作开始之前，基于储存在该装置中的控制变量X_F，纵向停止件50在纵向方向上移动进入与端部段R_E的该所需目标长度相对应的位置。

图6图示该装置的变化形式，与根据图5的变化形式相比较，附加地设置有测量系统，用于测量由纵向停止件50施加在待剪切端部段R_E上的压力F。测量系统包括两个压力传感器(压力-电压转换器)92和93以及减法器94。该两个压力传感器92和93测量在管线88和89中的压力，即，在停止活塞62的两侧上。减法器94形成差异信号F，该差异信号F考虑活塞表面是由纵向停止件50施加在端部段R_E上的压力F_D的测量，并且反之亦然。差异信号F可以用于段长度监测，例如，其中相对于缺省值为太低的数值指示待剪切端部段太短，或是完全没有。此外，在剪切过程期间差异信号F可以用于远程监测或是诊断所剪切表面所实现的质量(断裂的形成)。这将在以下更为详细地讨论。

图7图示装置变化形式，其基于储存在该装置中的作用力控制变量F_F(力控制)控制作用在端部段R_E上的压力F_D。两个压力传感器(压力-电压转换器)92及93测量在管线88和89中的压力，即，在停止活塞62的二侧边上，并且减法器94形成压力差F₁，该压力差是作用在端部段R_E上的压力F_D的测量(实际值)。另一个减法器95形成压力差F₁与力控制变量F_F之间的差异dF。基于差异dF，通过作用在端部段RE上的压力F_D遵循力控制变量F_F的方式，控制器90借助该伺服阀84控制在停止活塞62的两侧上的活塞腔室中的压力。力迭加函数，例如，矩形或三角形，以力控制变量F_F的形式作为公式储存在机器控制器中，用于特别的杆直径、材料及加热温度。在其他方面，液压系统具有与图5和6中相同的设计。图7中的液压系统用于在待剪切端部段R_E上的作用力受控制的压力作用。

根据在图8中概略地图示的本发明的装置的特别有利的示例性实施例，该装置以结合以上三个变化形式的特征的方式设计，因为其允许在端部段R_E上的位置受控制以及作用力受控制的压力作用，其中由使用者控制，在每一种状况下使用(在图8中由切换元件96标注)两个控制策略(位置控制/作用力控制)中的一个或是另一个。以此方式，依靠应用(待剪切部分的材料、尺寸、温度)，在每一状况下可选择最为有利的控制策略。这在以下更为详细地讨论。

在图5-8中以点划线界定的部件有利地通过软件施用，并且在每种情况下方便地整合成用于剪切装置的整体控制系统或是与剪切装置方便地装配，典型地形成设施。

图9-12显示在剪切操作期间用于在本实例中具有直径32毫米的杆状材料的停止作用力的典型进程。在本文中，停止作用力被理解为意指通过待剪切的杆状材料R的端部段R_E作用在纵向停止件50上的作用力，该作用力可以被测量，例如，如参考图6说明。停止作用力对应于由纵向停止件50施加在端部段上的压力F_D，根据用于每个动作的原理，具有相等且相反的反作用力。因此在以下讨论中同义地使用术语“压力F_D”和“停止作用力”。

在图9、11及12中横坐标上绘制剪切刀片的剪切路径或剪切行程，其因此是作用力-位移线图。时间t，以装置的机械加工角的角度表示，绘制在图10中的横坐标上，其因而是作用力-时间线图。以在此示例的方式，实际的剪切操作发生在大约135度至170度的机械加工角度范围。进程的区段按时间前后表示当该杆与停止件会合时(尖峰在大约95度处)以及在随后的休止时期期间或是完成实际剪切操作之后的作用力情况；对于理解本发明并不相关，因此并不更加详细地说明。

图9中曲线f1表示用于根据本发明的位置受控制纵向停止件50的作为剪切冲程s的函数的停止作用力的进程。作为比较，曲线f2显示，当纵向停止件的位置控制并未起动时停止作用力的进程。在大约29毫米处，曲线f2显示非常显著的下跌，该下跌指示正在形成断裂。当纵向停止件的位置控制起动时(曲线f1)，这种下跌没有出现，并且停止作用力实质上均匀一致地减小直到剪切操作结束。已经显示与图9中曲线f1类似地从最大值连续地下降的停止作用力的进程对于达到满意的剪切质量是必需的。

纵向停止件50的该纵向位置p绘制在图9中的右纵坐标上。曲线f3显示在位置控制起动时作为剪切行程s的函数的纵向停止件的位置进程，并且曲线f4显示在位置控制未起动时的位置进程。在位置控制起动时，位置进程(除了最小的控制波动外)实际上是常数，然而在剪切操作期间未起动位置控制时，位置进程显著地偏离(常数的)设定点进程。

图10显示作为以角度表示的时间t的函数的停止作用力的进程和纵向停止件的纵向位置。曲线f11和f13表示在主动位置控制期间的进程，并且曲线f12和f14表示在位置控制未起动时的进程。图10因而本质上对应于图9，除了进程图示为时间t的函数，而不是剪切行程s的函数。

图11以曲线f5图示作为剪切行程s的函数的剪切力的(分析地计算的)进程。曲线f6表示作为剪切行程s的函数的停止作用力的(分析地计算的)进程。最后，在纵向停止件的位置控制起动的情况下，曲线f7显示作为剪切行程s的函数的停止作用力的实际测量进程。显而易见的是停止作用力的实际测量进程(曲线f7)，除了在剪切行程中较小的波动外，在大约24毫米处具有非常显著的下跌；即，测量停止作用力初始地下降至最小值并且然后在剪切行程内再次急剧地升高。在本实例中，停止作用力进程的最小或者最小值小于零。这种下跌指示正在形成断裂(在段端部表面中平滑段部分的端部)。具有这种停止作用力进程的剪切处理一般地不会产生满意的剪切质量。剪切表面的质量因而可以基于停止作用力的测量进程检查。

以上解释的根据本发明的剪切方法，利用纵向停止件的位置受控制的纵向位置使压力作用在待剪切的端部段上，导致机械加工负荷显著地减小，尽管如此仍有高质量的剪切表面，并且同时避免端部段的不希望的压缩的风险。然而，依赖于杆状材料的材料、尺寸和温度，所需要的剪切质量可能不是使用位置受控制的压力作用实现的。在这种情况下，根据本发明的另一个重要方面，对于例如在从以上提及的CH 702 984 B1的原则已知的作用力受控制的压力作用进行改变(图7)。基于测量停止作用力F(图6)作为剪切时间或是剪切行程的函数的进程，剪切装置的操作者可以做出涉及在控制策略(位置控制/作用力控制)中的这个改变的决定。如同先前参考图11的解释，在断裂的开始处在停止作用力进程中形成下跌。当这个下跌过度显著时，这指示控制策略应该被改变；即，应该切换到作用力受控制的压力作用在端部段上。在停止作用力的进程的分析中并不考虑在进程样态中的微小波动。在测量停止作用力初始地下降至最小值并且然后剪切行程内再次急剧上升时，停止作用力的进程中出现下跌，由此在进程中微小的与控制相关的变动或是波动被忽略。特别地，当测量压力F_D从最小值增加测量压力F_D的最大值F_max的至少10％(优选地15％至30％)的差值ΔF时(见图12)，下跌被认可为确实如此。测量停止作用力的最小值还可以具有小于或等于零的数值。

在图12中，与图11中曲线f7相似地，曲线f8表示在纵向停止件的位置控制起动的情况下停止作用力的测量进程。作为剪切质量将为不足的结果，曲线f8在剪切行程中大约24毫米处具有显著下跌。剪切装置的操作者因而将装置切换至上使用作用力受控制的压力作用在待剪切段的控制策略，因此纵向停止件的位置控制自然地不起动。例如，在图12中图示具有作用力控制起动的停止作用力的两个测量进程。曲线f9显示利用矩形压力迭加在待剪切端部段上具有作用力受控制压力作用的停止作用力，并且曲线f10显示利用三角形压力迭加的停止作用力。压力迭加被理解为意指由作用力控制变量FF限定的在剪切行程上的作用力进程(图7)。

可以实施以上说明的装置和方法的进一步的变化形式。特别地，用于评估剪切质量的停止作用力的进程的评定以及选择控制策略(位置控制/作用力控制)，也能够借助计算机控制以自动化方式进行。

根据本发明的剪切方法和对应的根据本发明的装置结合成型加工可用于从热成型到在低温处成型一直到冷成型的整个温度范围。

Claims

1.一种用于借助切割刀片(30)从杆状材料(R)剪切端部段(R_E)的方法，所述切割刀片(30)能够靠着静止刀片(10)相对于杆状材料的纵向方向横向地移动，其中待剪切的端部段(R_E)在其端部表面侧与纵向停止件(50)接触，并且在剪切操作期间，通过纵向停止件，将在杆状材料(R)的纵向方向上的压力(F_D)作用在待剪切的端部段(R_E)上，其特征在于，在剪切操作期间作用在端部段(R_E)上的压力(F_D)利用纵向停止件(50)的位置受控制的纵向位置产生。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纵向停止件(50)的纵向位置在剪切操作期间被控制到常数值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在剪切操作期间由纵向停止件(50)施加在端部段(R_E)上的压力(F_D)的进程被测量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，测量压力(F_D)的进程被估算，以评估端部段(R_E)的剪切表面的质量。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在端部段(R_E)的剪切表面的质量不足的情况下，对操作模式做出改变，其中作用在端部段(R_E)上的压力(F_D)以作用力受控制方式发生，其中根据预定的作用力控制变量(F_F)控制由纵向停止件(50)施加在待剪切的端部段(R_E)上的压力(F_D)。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当被测量的压力(F_D)的进程在剪切操作结束之前具有下跌时，剪切表面的质量被评估为不足，在这种下跌中，忽略与控制相关的波动，压力的进程下降至最小值并且然后再次上升。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当被测量的压力(F_D)的进程从最小值上升的差值(ΔF)是被测量的压力(F_D)的最大值(F_max)的至少10％时，剪切表面的质量被评估为不足。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，当被测量的压力(F_D)的进程在剪切操作结束之前下降至小于或等于零的数值时，剪切表面的质量被评估为不足。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当被测量的压力(F_D)的进程从最小值上升的差值(ΔF)是被测量的压力(F_D)的最大值(F_max)的15％至30％时，剪切表面的质量被评估为不足。

10.一种用于执行根据权利要求1至9中任一项的用于从杆状材料(R)剪切端部段(R_E)的方法的装置，所述装置包括：

静止刀片(10)；

切割刀片(30)，所述切割刀片(30)靠着静止刀片(10)相对于杆状材料(R)的纵向方向能够横向移动地驱动；

纵向停止件(50)，针对待剪切的杆状材料(R)的端部段(R_E)，所述纵向停止件(50)能够在纵向方向上移动；和

液压系统(81-84，86-89)，用于在剪切操作期间移动纵向停止件(50)，和通过纵向停止件(50)使压力(F_D)在杆状材料(R)的纵向方向上作用在端部段(R_E)上，

其特征在于，所述装置具有：

位置测量设备(70)，用于检测纵向停止件(50)的纵向位置；和

控制器(90)，被设计用于基于纵向停止件(50)的由位置测量设备(70)检测到的纵向位置控制液压系统(81-84，86-89)，

其中控制器(90)能够根据预定的位置控制变量(X_F)并经由液压系统控制纵向停止件(50)的纵向位置，所述液压系统也由所述控制器(90)控制。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，控制器(90)被设计用于在剪切操作期间控制纵向停止件(50)的纵向位置到常数值。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，液压系统(81-84，86-89)具有能够由控制器连续地设定的伺服阀(84)。

13.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，该装置具有测量系统(92，93，94)，所述测量系统用于测量由纵向停止件(50)施加在待剪切的端部段(R_E)上的压力(F_D)。

14.根据权利要求13的装置，其特征在于，该装置包括停止活塞(62)，所述停止活塞(62)运动地连接到纵向停止件并且能够通过液压介质的作用由液压系统(81-84，86-89)驱动，并且测量系统(92，93，94)具有压力传感器(92，93)，该压力传感器用于检测在停止活塞(62)的两侧上的液压介质的压力。

15.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，控制器(90)被设计用于根据预定的力控制变量(F_F)并经由液压系统(81-84，86-89)控制由纵向停止件(50)作用在待剪切的端部段(R_E)上的压力(F_D)。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述装置被设计为能够在两种操作模式之间切换，其中在一种操作模式下利用纵向停止件(50)的位置受控制的纵向位置使作用在待剪切的端部段(R_E)上的压力作用发生，以及在另一操作模式下以作用力受控制的方式使作用在待剪切的端部段(R_E)上的压力作用发生。