CN110877067A - 具有用于检测所加工管的任何滑动的装置的管加工机器 - Google Patents

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Abstract

机器(100)包括：加工设备(10、14、16)，布置为在管(T)或类似坯料上执行加工操作；以及管进给装置(22)，布置为朝向加工设备(10、14、16)进给管(T)。加工设备(10、14、16)和管进给装置(22)包括用于夹紧所加工的管(T)的相应夹紧构件(14)。根据本发明，加工设备(10，14，16)或管进给装置(22)的夹紧构件(14)中的至少一个夹紧构件具有位移传感器(24)，其布置为在管(T)在加工操作期间由所述夹紧构件(14)夹紧的同时，检测和测量管(T)相对于所述夹紧构件(14)的任何运动。

Description

具有用于检测所加工管的任何滑动的装置的管加工机器
技术领域
本发明总体上涉及一种用于加工(例如弯曲)管和类似细长坯料(例如棒材和型材)的机器。
背景技术
例如，从FR 2 929 140A1中已知上述类型的机器。
在以下描述中，为了方便起见，将参考管的弯曲，应理解，本发明可应用于任何其他细长坯料的加工，特别是弯曲，不管其是否为棒材、型材等。
目前，最常用的弯曲管的方法是所谓的拉伸弯曲和所谓的压缩弯曲。
如附图的图1A和图1B示意性地示出的，其中，用T表示待弯曲的管，使用弯管机来执行拉伸弯曲方法，弯管机主要包括：模具10，模具10在其侧表面上具有半径为R的弯曲轮廓的凹槽12，并且可旋转地安装以围绕垂直于管T的纵向轴线(用x表示)的旋转轴线z旋转；一对夹紧块14，其也可旋转地安装以围绕旋转轴线z旋转，并且其中一个夹紧块典型地与模具10形成为单件；以及压力块16，其承载于可移动滑动件(未示出)上以在管T的纵向轴线x的方向上滑动。
拉伸弯曲方法主要包括以下两个步骤：
a)首先(图1A)，将管T在其前端(其中，术语“前”指的是管T在机器中的进给方向)夹紧在夹紧块14之间，以及
b)随后(图1B)，模具10(及与其一起的夹紧块14)围绕旋转轴线z旋转以向前拉伸管T，且同时围绕其凹槽12卷绕管T，同时压力块16伴随管T的轴向向前运动，在其上施加垂直于纵向轴线x的反作用力。
因此，在管T上获得平均半径基本上对应于模具10的凹槽12的平均半径R的曲线。
如附图的图2A和图2B示意性地示出的，其中，与图1A和图1B的部件和元件相同或对应的部件和元件被赋予相同的参考数字，使用弯管机执行压缩弯曲方法，弯管机除了包括具有其凹槽12的模具10(在此情况中，将模具10旋转地固定，而不是可旋转地安装)以外，还主要包括一对夹紧块14和可围绕旋转轴线z旋转的弯曲块16。
压缩弯曲方法主要包括以下两个步骤：
(a)首先(图2A)，将管T在其后端夹紧在夹紧块14之间，以向前伸出超过模具10和弯曲块16，以及
(b)随后(图2B)，在管T不仅被夹紧在夹紧块14之间，而且被夹紧在模具10和弯曲块16之间的情况下，弯曲块16围绕旋转轴线z旋转，从而将管T卷绕在模具10上，并在管上产生具有基本上对应于模具10的凹槽12的平均半径R的平均半径的曲线。
不管所使用的方法的类型如何，管弯曲中的一个主要危险因素是管相对于夹紧块的位移(滑动)。实际上，管相对于夹紧块的滑动经常导致管材料中的褶皱。这些褶皱除了不利地影响管的表面光洁度以外，还可能导致弯曲设备的部件(例如插入到管内的芯)的断裂。滑动的量越大，即管相对于夹紧块的位移越大，则管滑动可能引起的损坏越大。
更一般地，在任何管加工机器中，其中，待加工的管必须通过特殊的夹紧构件来夹紧，而不管其是加工设备的一部分还是管通过其进给到加工设备的管进给装置的一部分，管相对于夹紧构件(多个夹紧构件)的任何滑动都可能不利地影响加工操作的质量，甚至导致对机器的损坏。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于加工(例如弯曲)管或其他细长坯料的机器，该机器不受以上讨论的现有技术缺点的影响。
根据本发明，此目的和其他目的完全通过一种机器来实现，该机器在其夹紧构件中的至少一个夹紧构件上具有非接触式位移传感器，该至少一个夹紧构件为加工设备的夹紧构件或管进给装置的夹紧构件，在加工操作期间，该至少一个夹紧构件布置为夹紧所加工管的一部段，该非接触式位移传感器用于检测和测量管相对于安装有传感器的夹紧构件的任何滑动(在沿着管的纵向轴线的位移和/或围绕管的纵向轴线的旋转方面)。
由于使用了这种位移传感器，所以在加工操作期间，可实时检测正在加工的管相对于其上安装有位移传感器的夹紧构件的任何滑动，并且基于此检测，允许机器的控制单元判断是中断加工操作(例如，如果已经发现管相对于夹紧构件滑动到机器的完整性处于危险中的程度)还是改变施加在管上的力(例如，通过增加由夹紧构件施加在管上的夹紧力)以避免管的任何进一步滑动。
优选地，位移传感器是光学传感器，包括：
光源(LED或激光器)，其用于照亮所加工管的表面的一部分，
相机，其用于即时获取管的所述表面部分的即时图像，以及
处理单元，其用于在每个时刻，基于相机在该时刻获取的管的所述表面部分的图像和在前一时刻获取的图像，来确定管的所述表面部分相对于夹紧构件在前一时刻和当前时刻之间的任何位移。
这种位移传感器是可靠、精确、快速、便宜的，并且还易于集成到现有的机器中。在弯管机的情况中，可安装位移传感器，不管这些机器是否配置为根据拉伸弯曲方法或压缩弯曲方法来执行弯曲过程。根据机器执行的弯曲方法，事实上，将位移传感器安装在适当位置就足够了。
此外，如已经提到的，根据具体应用，位移传感器不仅可以(或可以不)安装在加工设备的夹紧构件上，而且可以(而是)安装在管进给装置的夹紧构件上。
附图说明
从以下参考附图的仅通过非限制性实例给出的详细描述中，本发明的其他特征和优点将变得更加明显，其中：
图1A和图1B分别示意性地示出了布置为在弯曲操作的开始和结束时，根据拉伸弯曲方法操作的管弯曲设备；
图2A和图2B分别示意性地示出了布置为在弯曲操作的开始和结束时，根据压缩弯曲方法操作的管弯曲设备；
图3是根据本发明的一个实施方式的弯管机的透视图；
图4A和图4B分别示意性地示出了图3的弯管机在弯曲操作的开始和结束时的弯曲设备；并且
图5以放大比例示出了图4A的细节A。
具体实施方式
参考图3，其中，与图1A和图1B的部件和元件相同或对应的部件和元件用相同的参考数字表示，根据本发明的一个实施方式的管加工机器总体上用100表示。
图3所示的机器100布置为特别是根据拉伸弯曲方法(即，根据以上参考图1A和图1B描述的弯曲方法)来弯曲管。然而，如从以下描述中将清楚地看出的，本发明并不限于弯管机。此外，在应用于弯管机的情况中，本发明不限于根据拉伸弯曲方法操作的弯管机，而是可应用于根据其他弯曲方法操作的弯管机，例如根据压缩弯曲方法。
机器100的结构和操作本身是已知的(并且已经至少部分地在本说明书的引言部分中参考图1A和图1B示出)，因此这里将不详细描述。
机器100基本上包括加工设备，在这里提出的实施方式中，该加工装置是弯曲设备，其布置为根据拉伸方法来执行管T的弯曲，因此包括具有成形凹槽12的模具10、一对用于夹紧待弯曲的管T的前夹紧块14，以及后压力块16。更具体地，在所示实施方式中，两个夹紧块中的一个与模具10制成单件。模具10和夹紧块14由臂18承载，臂18可旋转地安装在机器底座20(在图3中仅部分可见)上，以围绕旋转轴线z旋转，在所示实例中，旋转轴线z是竖直定向的。机器100还包括管进给装置22，其用于通过合适的夹紧构件(本身是已知的，因此未详细示出)夹持待弯曲的管T，并使其在其纵向轴线(用x表示)的方向上朝向加工设备进给，以及(可选地)使其围绕其纵向轴线x旋转。
图4A和图4B分别示意性地示出了在弯曲操作的开始和结束时的机器100的弯曲设备。如在说明书的引言部分中已经解释的，通过以下操作来执行弯曲操作：首先将管T夹紧在两个夹紧块14之间，然后在管T保持在两个夹紧块14之间的情况下，使臂18(并且因此使模具10和夹紧块14与臂一起)围绕旋转轴线z旋转，同时压力块16在纵向轴线x的方向上向前移动以伴随管T的向前移动，并且通过施加垂直于纵向轴线x的反作用力来抵消管T的不受到弯曲的自由部分的变形。
众所周知，机器100还包括控制单元，其适当地编程以根据要在管T上形成的弯曲的数量、弯曲半径和取向，以及根据每个弯曲和随后的弯曲之间的距离，来管理弯曲设备的部件(模具10、夹紧块14和压力块16)以及管进给装置22的运动。
如上所述，对于此类型的机器的正确操作，有利的是在弯曲操作期间避免或在任何情况中限制管T相对于机器的夹紧构件的任何滑动，例如相对于夹紧块14的任何滑动，在待弯曲的管部分附近，管T保持夹紧在所述夹紧块之间。
为了在弯曲操作期间向机器的控制单元实时提供关于管T相对于夹紧块14的任何滑动的信息，弯曲设备配备有位移传感器24，特别是非接触式位移传感器，其安装在夹紧块14中的一个上，并且布置为检测和测量管T相对于夹紧块14的任何相对运动。
作为用于检测和测量管T相对于弯曲设备的夹紧块14的任何相对运动的位移传感器的替代或附加，可提供(根据本发明的另一实施方式，在附图中未示出)用于检测和测量管T相对于管进给装置22的夹紧构件的任何相对运动的位移传感器。
如图3以及图4A和图4B所示，在所示实施方式中(如上所述，该实施方式涉及布置为根据拉伸弯曲方法弯曲管的弯管机的情况)，位移传感器24有利地安装在两个夹紧块14中的一个的前表面14a上。然而，根据机器所使用的弯曲方法，可设想位移传感器24的其他布置。通常，位移传感器24将安装在弯曲设备的一元件上，该元件布置为在弯曲操作期间夹紧管T，并且将被放置在管T的侧表面附近。
优选地，位移传感器24是光学传感器，其用于基于对由传感器在连续的时刻获取的管的表面部分的图像的适当处理，来测量管T相对于其上安装有传感器的夹紧构件的任何相对运动，如将在下面详细解释的。
参考图5，在位移传感器24制造为光学传感器的情况中，其主要包括用于照亮管T的表面部分S的光源26(例如激光器或LED源)、用于高频获取表面部分S的图像的相机28，以及处理单元30，处理单元布置为在任何给定时刻基于在该时刻由相机28获取的表面部分S的图像与在前一时刻获取的图像之间的比较，来确定管T相对于其上安装有传感器24的夹紧构件(在此情况中是相对于夹紧块14)的可能运动，特别是确定此运动的程度和方向。
由相机28获取的图像非常小，例如每侧15个像素，但是该图像包含管T的表面部分S的微小细节和缺陷，位移传感器24放置在管T的表面部分S的前面。由相机28获取的图像由处理单元30成对处理，并且每对连续图像用来计算管T在获取这些图像的两个时刻之间的时间间隔中相对于夹紧块14的位移(如果有的话)。
例如，两个连续图像之间的位移由互相关确定。用IA(i,j)表示第一图像的坐标i，j的每个像素的灰度强度(图像实际上是按灰度级获取的)，用IB(i,j)表示第二图像的相同像素的灰度强度，并且用m和n表示第二图像相对于第一图像在两个垂直方向上的位移(按像素)，根据以下等式，相关函数Φ(m,n)等于两个图像的每个像素的灰度强度的乘积的总和：
Figure BDA0002191209430000081
当两个图像完全重叠时，相关函数Φ取其最大值。为了确定两个连续图像之间的位移，计算使函数最大化的两个方向上的位移值m和n。基于连续的图像对之间的这些位移值，瞬时地确定管T的面向位移传感器24的表面部分S相对于夹紧块14的位移的量和方向。
如果在弯曲操作期间，位移传感器24检测到管T相对于夹紧块14的位移，则机器的控制单元可例如根据此位移的量立即中断加工过程或改变施加在管T上的力(例如，通过增加夹紧块14施加在管T上的夹紧力，以避免管相对于夹紧块的进一步滑动)。
如从前面的描述中清楚地看出的，对管加工机器(例如弯管机)提供位移传感器，例如，特别是光学传感器，其能够在加工过程期间检测管相对于机器的夹紧构件(不管其是加工设备的夹紧构件还是和/或管进给装置的夹紧构件)的任何运动(滑动)，这确保机器的更可靠的操作，因为其例如允许避免由于管的滑动而在管上形成褶皱所导致的加工设备的部件的损坏或断裂。这种位移传感器，特别是如果将其制成为光学传感器，是便宜的、易于安装的(甚至是安装在现有的机器上)、非常精确和可靠的。
自然地，本发明的原理保持不变，实施方式和结构细节可与仅通过非限制性实例描述和示出的那些实施方式和结构细节有很大的不同，从而不会脱离如所附权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (7)

1.一种用于加工管(T)和其他类似坯料的机器，其他类似坯料例如为棒材和型材，所述机器包括：加工设备(10、14、16)，布置为在管(T)上执行一个或多个加工操作；以及管进给装置(22)，布置为朝向所述加工设备(10、14、16)供给所述管(T)，其中，所述加工设备(10、14、16)和所述管进给装置(22)包括用于在所述加工操作期间夹紧所述管(T)的相应的夹紧构件(14)，
其特征在于，所述加工设备(10、14、16)和所述管进给装置(22)的所述夹紧构件(14)中的至少一个夹紧构件设置有位移传感器(24)，所述位移传感器布置为在所述加工操作期间在所述管(T)由所述夹紧构件(14)夹紧的同时，以非接触方式检测和测量所述管(T)相对于所述夹紧构件(14)的任何运动。
2.根据权利要求1所述的机器，其中，所述位移传感器(24)是光学传感器，所述光学传感器布置为基于对由所述位移传感器(24)在连续的时刻获取的所述管(T)的表面部分(S)的图像的数字处理，来检测和测量所述管(T)相对于所述夹紧构件(14)的任何运动。
3.根据权利要求2所述的机器，其中，所述位移传感器(24)包括：光源(26)，用于照亮所述管(T)的所述表面部分(S)；相机(28)，用于获取所述管(T)的所述表面部分(S)的图像；以及数字处理单元(30)，用于基于由所述相机(28)在每个时刻获取的所述管(T)的所述表面部分(S)的图像与在前一时刻获取的图像之间的比较，来确定所述管(T)在该时刻相对于所述夹紧构件(14)的任何运动。
4.根据权利要求1所述的机器，所述机器还包括可编程控制单元，所述可编程控制单元用于通过控制所述管进给装置(22)的运动以及所述加工设备(10、14、16)的可移动部件的运动来管理对所述管(T)的所述加工操作，其中，所述可编程控制单元连接到所述位移传感器(24)，以从所述位移传感器接收与所述管(T)在所述加工操作期间相对于所述夹紧构件(14)的任何运动有关的数据。
5.根据权利要求4所述的机器，其中，所述可编程控制单元编程为改变在所述加工操作期间作用在所述管(T)上的力，例如，所述夹紧构件(14)夹紧所述管(T)的夹紧力，并且/或者所述可编程控制单元编程为在所述位移传感器(24)检测到所述管(T)相对于所述夹紧构件(14)的运动超过给定阈值的情况下中断所述加工操作。
6.根据前述权利要求中任一项所述的机器，所述机器布置为在所述管(T)上执行弯曲操作。
7.根据权利要求6所述的机器，其中，所述加工设备(10、14、16)包括：模具(10)，适当地成形，在所述弯曲操作期间，待弯曲的所述管(T)的一部段围绕所述模具变形；以及一对夹紧构件(14)，布置为在待弯曲的所述管(T)的该部段附近夹紧所述管(T)，并且其中，所述位移传感器(24)安装在所述夹紧构件(14)中的任一个夹紧构件上。
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