CN1286590C - 用来调节压弯机行程的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用来设置压弯机行程的方法，该压弯机包括：至少一个传感器，测量一个随由冲头施加在放置在模具上的工件上的力变化的物理参数(p)；和一个电子器件，控制运动拖板在顶部死点与底部死点(BDC)之间的位移。计算在工件负载下的瞬时弯曲角度α作为位移的函数；使用物理参数(p)的值计算冲头在工件上的承压力(f)；得到用于瞬时弯曲角度/承截力对(α，F)的系列值，并且与一个在涉及相同材料的弯曲操作期间预记录的一条基准曲线(α，F)_ref相比较，及电子控制器件考虑到在(α，F)对与基准曲线(α，F)_ref之间的偏差，计算底部死点校正。

Description

用来调节压弯机行程的方法

技术领域

本发明涉及一种调节压弯机行程的方法，该压弯机包括：一个固定台，携带一个模具；一个运动梁，携带一个冲头；运动梁的位移装置，所述位移装置压在固定到固定台的立柱上；测量尺，用来测量运动梁相对于立柱的位移(d)；至少一个传感器，测量一个根据由所述冲头施加在放置在所述模具上要以设置角度α_c弯曲的名义厚度(e)的工件上的力变化的物理参数(p)；及一个电子控制器件，控制运动梁在顶部死点与底部死点(BDC)之间的位移，装有获得位移测量(d)和物理参数(p)的装置、和用来根据所述位移(d)和物理参数(p)的测量校正所述底部死点的值的计算装置。

背景技术

本申请人的专利CH 686119描述了这种类型的压弯机。当弯曲金属板时，在压头推力的作用下由压机的立柱经受的力引起立柱的弯曲，这可能导致高达1-2mm的机架变形。这种弯曲修改冲头伸入到模具中的深度，这产生在弯曲工件上得到的弯曲角度的误差。在根据CH 686119的调节方法中，使用压力传感器，确定在运动梁的位移装置的作用下由每一个立柱经受的力，把得到的每一个值与建立在由相应立柱经受的力之间的关系的预定图相比较，及增大滑块的行程，以便补偿在压机上的变形。

易于导致弯曲角度误差的另一个参数是处理工件的厚度的可变性。当初始调节行程时，工件的名义厚度是引入到压弯机的控制电子器件中的参数之一。

为了弯曲角度的实际值α_r不偏离设置值α_c，在每次弯曲操作时必须考虑金属板的实际厚度e_r。这是因为板金属制造商供给其实际厚度有变化的金属板，这种变化范围可以高达厚度名义值(e)的±10％。如果例如在12mm的V形开口中以90°弯曲具有2mm名义厚度的板，则10％厚度的变化，如果不校正，则导致2°的弯曲角度变化；没有适当校正，弯曲角度能在88°与92°之间变化。

专利申请JP 02030327提出由一个第一传感器通过液压压力的增大的伴随探测确定弯曲工件的实际厚度、和由一个第二传感器确定冲头的位置。

专利申请JP 051138254、JP 10052800和JP 09136116提出，当冲头进入与这个工件相接触时，通过探测运动梁的下降速度变化确定弯曲工件的厚度。

专利US 4,550,586提出，通过借助于放置在固定台的表面上的传感器探测这个工件的接触损失、由弯曲过程开始导致的接触损失，确定弯曲工件的厚度。

在弯曲过程期间造成的另一问题是对于弹簧效应，就是说当释放冲头的压力时弯曲工件以稍小的弯曲角度的弹性返回，的补偿。因为这种效应，在负载α_max下瞬时弯曲角的最大值必须大于在弯曲工件释放之后要求弯曲角的设置值α_c。在先有技术的状态下已知，如何经验确定一个平均差(α_max-α_c)和在一系列重复弯曲期间以恒定方式把对应的校正施加到行程上。然而，这种类型的方法没有考虑到加工材料的可变性，特别是板金属厚度和其弹性模量的变化，这能根据轧制方向变化。这些参数的变化修改从一工件到另一工件的弹簧效应的数值，从而恒定校正不足。

为了考虑这些参数的变化，专利US 4,408,471提出，记录根据件的位移由冲头施加在工件上的力的变化、由在力/运动曲线的初始矩形部分上的斜率推导工件的弹性模量、及根据工件在塑性变形区中的行为的模型通过从这条曲线的外延导出在弹性返回之后导致具有设置值α_c的弯曲角度的冲头最大位移的点。这种方法具有考虑正在弯曲工件的实际弹性模量的优点。然而，根据设置角度的值，用来计算冲头最大位移的模型不相同。底部死点的校正精度因此取决于选择为实际工件的行为的近似的适当性。

专利US 4,511,976描述了一种方法，其中一个电子器件记录由跟随布置在固定台上的板金属的变形的一个位置传感器测量的在板金属与模具顶部之间的角度θ的变化、和冲头压力的变化。曲线F/θ的初始线性部分使得有可能计算试样的弹性模量，并且通过在塑性变形区中的外延，控制器件计算得到没有任何负载时弯曲角度的设置值必需的最大弯曲角度。然而，经验表明角度θ的测量不是非常精确并且不是非常可靠，通常用于这种类型测量的传感器一点一点地无法调节并且必须对于每个模具重新校正。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种用来调节压弯机的行程的方法，这种方法补偿工件的弹性返回效应，而没有先有技术方法的缺点。

这种目的通过在开始处定义的类型的方法实现，其中通过把在其处发生物理参数(p)的预定变化Δp的冲头位移实际位置与其中这种变化Δp应该发生的所述位移的理论位置相比较，计算在工件的实际厚度e_r与工件的名义厚度e之间的厚度差；其中在弯曲期间在工件的塑性变形阶段期间，电子控制器件处理所述位移d和所述物理参数p的测量，以便借助于在基准弯曲操作期间记录的数据比较它们和确定它们的差，这使得有可能得到在由冲头施加的力释放之后弯曲角度的设置值α_c及确定弹簧效应校正的一个基准值；及其中电子控制器件根据弹簧效应的所述基准校正和与基准记录数据的所述差，计算对于底部死点的校正。

更具体地说，根据本发明，考虑到所述厚度差e_r-e及冲头和模具的几何参数，根据跟随物理参数所述变化Δp的所述位移d的变化，通过计算在工件负载下瞬时弯曲角度α，进行与基准记录的比较。借助于物理参数p的值计算冲头在工件上的承压力F，获得瞬时弯曲角度/承压力对(α，F)的系列值，并且把它与在基准弯曲操作期间预记录的基准曲线(α，F)_ref相比较，这使得有可能得到在由冲头施加的力释放之后弯曲角度的设置值α_c，及电子器件根据在对(α，F)与基准曲线(α，F)_ref之间的差计算对于底部死点的校正。

测量、数字化和获得代表位移d和物理参数p的信号，作为两个参数p，d或α，F的一系列孤立值。然而，为了便于理解本发明的描述，它们在下文根据解析几何的通常方法以连续曲线的形式用图表示。熟悉本专业的技术人员容易理解，这里为了语言容易采用表达“基准曲线”，以便指示以数字形式记录的一系列参数值。等效于在坐标系中跟踪的两条曲线之间的差的图形确定的数值计算方法对于熟悉本专业的技术人员也是足够熟悉的，所以不必在这里重复它们。

把运动梁的位移和直接代表冲头在工件上的承压力的参数用作记录的参数以便校正计算，根据本发明的方法避免不可靠的角度测量器件的使用。

把相同工件的实际试样的弯曲的以前记录用作对于底部死进行校正的数据，根据本发明的方法避免归因于使用不适当理论模型的误差。

最好，在比较承压力(F)时，考虑其上弯曲工件的实际长度。

运动梁的位移和物理参数(p)的变化的同时测量使得有可能确定在弯曲工件的实际厚度与该厚度名义值之间的差，控制器件最好对于底部死点进行第二次校正，同时考虑如此确定的厚度差。

根据这种第二次校正的不同执行，为了改进其精度，把位移速度减小到比预定弯曲速度VP小的测量获得速度vam，此时模具在离开抓紧板金属的理论高度的一个预定距离处，这个距离大于所述板金属的制造厚度公差Δe，并且在所述物理参数p的预定变化Δp的探测之后位移速度再次增大到所述弯曲速度。

最后，物理参数p的变化使得可能确定压机机架经受的机械力、和因此其变形，并且这基于与机器本身有关的、存储在存储器中的数据。力的这种测量能用来计算代表在这些力的影响下压机本身的变形的第三次校正。

附图说明

参照伴随它的附图，本发明的其它特点和优点由一个实施例的如下描述显露。在附图中：

图1是示意图，表明金属板厚度变化对在冲头与金属板之间的接触点的影响；

图2是装有压力传感器和控制电子器件的压弯机的示意前视图；

图3表示两条曲线，同时表明冲头的下降和根据这个冲头位移的参数p的变化；

图4表示在坐标系(α，F)中代表根据弯曲角度的冲头的承压力F的变化的两条曲线；

图5是在坐标系(α，F)中代表根据弯曲角度的冲头的承压力的变化的两条曲线的部分视图。

具体实施方式

在图2中描绘的压弯机包括：一个运动梁1，支撑一个冲头2；和一个固定台3，支撑一个模具4。运动梁的位移借助于安装在固定到底台上的两个相应立柱6、6′上的两个液压压头5、5′实现。机器装有两个测量尺9和9′，安装在其侧部的每个上，在弯曲轴中，使得有可能相对于相应立柱6、6′测量运动梁的位移。弯曲运动由一个电子控制器件7控制。两个压力传感器8、8′分别安装在压头5、5′的每一个上，以便探测在它们每一个顶部处的压力。电子控制器件布置成处理分别从压力传感器的每一个发出的信号a1和a2，并且也处理从测量尺9和9′和代表运动梁相对于立柱6、6′每一个的位移的两个信号b1和b2。信号b1和b2的平均被用作位移d的测量，而信号a1和a2的平均能用作参数p的测量。然而，对于更多信息，最好一方面分离地处理信号b1和a1而另一方面分离地处理信号b2和a2，特别是为了考虑在要弯曲的工件上的任何均匀度的缺乏，和对于分别在左立柱和右立柱处的运动梁的行程进行校正计算和补偿。熟悉本专业的技术人员容易理解，如下描述表明对于分别得到的两个立柱的每一个的计算和行程补偿、是分离处理的目标的其相应信号、及用对于在左立柱与右立柱之间的平均信号的计算和补偿。

在运动梁的下降期间，只要冲头还没与打算弯曲的金属板相接触，承压力就是零。它能由传感器8、8′测量的压力(p)代表，它具有能测量和通过计算零化的初始值。在冲头与金属板接触之后，在金属板的弹性变形期间，承压力的变化是线性的。在曲线p/d的线性部分上或在通过数学变换从其导出的曲线F/a上的斜率使得有可能计算弹性模量。对其物理参数p的变化开始相对应的运动梁的位置使得有可能计算金属板的实际厚度e_r。为了更准确地确定这个实际厚度，梁的下降能由电子控制器件根据下面公开和由图3表明的变量控制。

图3在相同的图上一方面表示预编程的运动梁的下降速度V，并且同时表示根据位移d在压力传感器8、8′处测量的液压压力P。下降初始以较高接近速度V1发生，直到它达到相对于其中冲头理论上抓住金属板的高度的预定距离，称作安全距离ds。在这时，速度例如减小到接近弯曲速度VP的速度，后者由金属板的成分和名义厚度以及由要求弯曲的特性、弯曲角度和冲头轮廓强加(impose)。这种速度典型地能是约10mm/s。如果把金属板的名义厚度指定为e，则对于厚度公差Δe，板的实际厚度e_r将在范围e±Δe内。当冲头在离理论抓住高度的距离，称作测量获得距离dam，稍大于Δe，处时，下降速度减小到测量获得速度vam，这是弯曲速度VP的约1/2至1/10，就是说典型地1mm/s-5mm/s。

在整个下降期间，压力传感器8、8′测量在压头5和5′每一个处的液压压力P，并且控制器件7记录它和处理它。压力的变化(以任意单位)表示在图3中。运动梁下降速度从接近速度V1到弯曲速度VP的减小伴随有相随压力dp1的稍微增大，不与弯曲显著相关。在以弯曲速度的下降阶段期间和在与金属板接触之前然后达到的压力值pr认为是这个参数的基准值。包括传感器+电子控制器件的组件的测量循环持续约10ms：以这种方式，尽管梁以约10mm/s的弯曲速度VP下降，但每0.1mm执行压力的测量；当下降速度减小到1mm/s的测量获得速度vam时，每0.01mm执行压力的测量。器件然后在一个非常精确地确定当压力P再次增大一个量Δp时的时间，代表冲头与金属板的顶面相接触。能选择约1bar的Δp值。这种接触能发生在位于分别代表具有厚度e+Δe和e-Δe的金属板各点之间的任何点处。接触的高度与理论抓住高度的比较确定在板的实际与名义厚度之间的差，并且控制器件7立即重新计算一个底部死点。

一旦获得冲头与金属板接触的实际点的高度，运动梁的下降就能以弯曲速度VP继续。

在进入接触之后，在传感器8、8′处测量的压力几乎线性地增大，直到它达到一个值PP-能达到300bar数量级的弯曲压力。此后，工件的塑性变形出现，曲线(d，P)向下弯曲，并且然后压力P稍微和线性地减小。在这个塑性变形阶段中的压力值确定压机的立柱和其它固定部分的变形。电子控制器件7把在塑性变形期间的压力值与对于该弯曲压机专有的记录在存储器中的列线图相比较，建立在没有任何校正时在这个值、压力的固定部分的变形与由此导致的冲头刺入误差之间的关系。因而校正冲头的行程，就是说底部死点BDC的位置。

由位移d的测量值和参数p的相随值，并且考虑到放在存储器中的工具-就是说冲头和模具-的几何数据、以及在弯曲过程开始处确定的金属板的实际厚度值，电子控制器件计算瞬时弯曲角度和承压力的连续值(α，F)。这种变换能借助于如下数学公式进行，其中参照图1：

V1   指示模具开口

A_m  指示模具的角度

R_m  指示模具的曲率半径

R_p  指示冲头的半径

e_r  指示弯曲工件的实际厚度

d₀  指示冲头与工件接触时梁的位移

P    指示冲头进入模具的穿入

V2＝V1+2·R_m·tg((180-A_m)/4)

β＝(180-α)/2

V_e＝V2-2·R_m·sinβ

RNH＝V_e/6.18

R_i＝RNH或Rp，采用的最高值

P＝d-d_o-e_r

p＝(V2/2)·tgβ-(R_m+R_i+e_r)(1-cosβ)/cosβ

系列值(α，F)能以模拟形式由在图4中以实线表示的曲线10代表。

经验表明，在塑性变形区中，曲线10除其最大曲率11、12的区域之外几乎是线性的。用来计算对于摆动效应的补偿的方法基于由作为弯曲操作进行计算的值(α，F)代表的曲线10与代表在具有名义厚度e和长度L_ref的金属板弯曲期间在存储器中存储的值(α，F)_ref的基准曲线20的比较。在图4中以虚线表示的这条基准曲线20特别给出在负载(α)_max ref下瞬时角度的最大值，这使得有可能在释放由冲头施加在工件上的承压力的阶段之后得到设置值(α)_c，由直线段21表明。

经验也表明，在重复弯曲期间记录的曲线(α，F)实际上在塑性变形区的几乎线性部分中彼此平行；换句话说，它们在点P₃与P₄之间具有实际上不作为α的函数变化的差Δf。在这个区中、在基准曲线20以上或以下的曲线(α，F)的位置特别取决于在弯曲工件的实际长度与长度L_ref之间的差、弯曲试样的实际厚度和实际弹性模量M。可能注意到，弯曲工件的长度单位、力及弹性模量由如下公式联系：

F＝e_r ²·M·1.75/V_e

由在与弹性变形相对应的曲线(α，F)的线性部分上在两个点P1与P2之间的斜率也能确定弹性模量。

图4也表明，如果外延曲线10，则与代表弹簧效应的直线21的交叉给出对于当前弯曲的试样在力下的弯曲角度α_max，这使得有可能在没有任何力时得到设置值α_c。如果弯曲曲线在基准曲线以上，则α_max大于(α_max)_ref；在相反情况下α_max小于(α_max)_ref。

在根据本发明的方法中，由电子控制器件7获得测量(p，d)，数字化及转换成扭矩(α，F)。执行(α_max)_ref的校正计算，就是说(a_max)_ref-α_max，而不用任何图形外延；如按以上指示得到的在点P₃与P₄之间的多个F值首先由一个因数L/L_ref校正。由通过最小二乘法如此校正的值，确定在位于P₃与P₄之间的曲线部分10与曲线20之间的差Δf。其次，电子控制器件由(α_max)_ref和Δf计算α_max的校正值。有可能使用如下公式：

(α_max)_ref-α_max＝Δf/tgγ

在直线21与X轴之间的角度γ借助于基准曲线20的记录得到，并且对于弯曲操作预编程。

最后，电子控制器件由在α、d和P之间以上指示的公式计算底部死点的校正值。

熟悉本专业的技术人员将注意到，在弯曲期间，远在冲头接近底部死点之前，基于在容易确定的位移范围中，即在点P₃与P₄之间执行的扭矩测量(p，d)，执行这种底部死点校正。同时执行补偿压机变形的底部死点校正。在这时已经执行补偿工件厚度变化的校正。

借助于由图5表明的第一次弯曲试验能得到基准曲线。图5描绘打算供给弹簧效应校正的基准值的试验的塑性变形区。执行由曲线200代表的弯曲，直到达到弯曲角度的设置值α_c，但是在力下。然后稍微升高冲头，从而在弹簧效应下工件的弯曲角度再次减小。这个过程由在点α1处截X轴的段201代表。弹簧效应的基准校正因此是A＝α_c-α₁。然后使冲头重新下降，以便继续工件远到在力α_c+A下的一个弯曲角度的弯曲。承压力按照曲线202增大，首先是线性的然后是与塑性变形结束相对应的曲线弧。然后再次升高冲头，并且承压力按照直线段203减小。证实在没有任何力时弯曲角度相当于值α_c，并且段203平行于段201。

图5也表明使用由基准弯曲导出的数据的以后弯曲。在这种弯曲的塑性变形阶段中、由在曲线100上的点P₅代表的一个时刻，确定在基准曲线200上的对应坐标B和在点P₅的坐标与在基准曲线上的对应坐标B之间的差B′。如由图5的几何构造表明的那样，由表达式A′＝(A/B)·B′计算归因于B′的辅助弹簧效应校正A′。可应用于由曲线100表明的弯曲操作的角度弹簧效应校正的整体因此是A+A′。控制电子器件借助于以上指示的代数表达式把这个值转换成底部死点的校正。

如果在相同机器上并且用相同的工具进行基准弯曲以后的弯曲，则通过把对(d，p)与在第一次弯曲期间记录的(d，p)_ref，就是说与图3中的曲线(d，P)的右半相似的曲线，相比较，能执行所有的信号处理，而不执行数学转换(d，p)(α，F)。另一方面，如果基准曲线记录在第一机器上，并且在另一个机器上进行随后的弯曲，则这种转换是必需的，以便能够进行上述比较和校正。

基准曲线能是存储在存储器中的、在以前工作中得到的数据项。在这种情况下，当执行弯曲的初始编程时，电子控制器件在存储器中查找用于相同弯曲参数和相同材料的基准曲线。在存储器中的搜索特别涉及设置角度α_c、工具的组合和材料的物理参数(材料的厚度和强度)。

一组基准曲线能构成一个数据库。这对于多个用户可以在线存取，或者以公共存取数据库的形式或者以专用网络上下文。

从数据库导出的基准曲线的使用节省在第一工件上的试验，这在昂贵小系列的情况下是一个重要优点。

Claims (9)

1.一种用来调节压弯机行程的方法，该压弯机包括：一个固定台(1)，携带一个模具(2)；一个运动梁(3)，携带一个冲头(4)；运动梁的位移装置(5、5′)，所述位移装置压在固定到固定台上的立柱(6、6′)上；测量尺(9、9′)，用来测量运动梁相对于立柱的位移(d)；至少一个传感器(8、8′)，测量一个根据由所述冲头施加在放置在所述模具上的工件上的力变化的物理参数(p)；及一个电子控制器件(7)，控制运动梁在顶部死点与底部死点(BDC)之间的位移，装有获得位移测量(d)和物理参数(p)的装置、和用来根据所述位移和物理参数的测量校正所述底部死点的值的计算装置，其特征在于：通过把发生了所述物理参数(p)的预定变化(Δp)的冲头位移实际位置与其中这种变化(Δp)应该发生的所述位移的理论位置相比较，计算在工件的实际厚度(e_r)与工件的名义厚度(e)之间的厚度差；在弯曲期间在工件的塑性变形阶段期间，电子控制器件处理所述位移(d)和所述物理参数(p)的测量，以便比较所述测量结果和在基准弯曲操作期间记录的数据并确定它们之间的差，这使得能够得到在由冲头施加的力释放之后弯曲角度的设置值(α_c)及确定弹簧效应校正的一个基准值；及电子控制器件根据弹簧效应的所述基准校正和与基准记录数据的所述差，计算对于底部死点的校正。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：考虑到所述厚度差(e_r-e)及冲头和模具的几何参数，根据所述位移(d)的变化，计算在工件负载下的瞬时弯曲角度(α)；借助于物理参数(p)的值计算冲头在工件上的承压力(F)；获得瞬时弯曲角度和承压力参数对(α，F)的系列值，并且把所述瞬时弯曲角度和承压力参数对(α，F)系列值与在相同材料上的弯曲操作期间预记录的基准曲线(α，F)_ref相比较，这使得能够得到在由冲头施加的力释放之后弯曲角度的设置值(α_c)；及所述电子控制器件(7)根据在塑性变形区中由测量得出的所述参数对(α，F)与基准曲线(α，F)_ref之间的差，计算在基准弯曲期间确定的负载(α_max)_ref下瞬时角度最大值的校正(A′)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：电子控制器件(7)根据对于在负载(α_max)_ref下瞬时角度最大值的所述校正(A′)计算对于底部死点(BDC)的校正。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：电子控制器件(7)考虑在工件的实际厚度与工件的名义厚度(e)之间的所述厚度差，计算对于底部死点(BDC)的第二次校正。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述工件为一金属板，当冲头达到相对于冲头理论上抓住金属板的高度一个预定距离处时，运动梁的位移速度减小到比预定弯曲速度(VP)小的测量获得速度(vam)，该预定距离大于所述金属板的制造厚度公差(Δe)，并且在所述物理参数(p)的预定变化(Δp)的探测之后位移速度增大到所述弯曲速度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：电子控制器件(7)把所述物理参数(p)的测量值与建立在所述物理参数与压机的固定部分的变形之间的关系的预记录列线图相比较，并且考虑所述变形计算对于底部死点(BDC)的第三次校正。

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于：所述物理参数是由应变仪测量的压头施加在运动梁上的机械力。

8.根据权利要求1至6任一项所述的方法，在压弯机中实现，压弯机的位移装置包括分别与两个立柱相关联的两个液压压头和一个与每个压头相联的压力传感器(8、8′)，其特征在于：所述物理参数是在由所述传感器(8、8′)测量的液压压力之间的平均。

9.根据权利要求1至6任一项所述的方法，在压弯机中实现，压弯机的运动装置包括分别与两个立柱相关联的两个液压压头和一个与每个压头相联的压力传感器(8、8′)，其特征在于：对于每个立柱独立于另一个进行行程调节，并且所述物理参数是分别由所述每一个传感器(8、8′)测量的压力。

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