CN1787888A - 在弯曲金属板和/或部件的机器中测量弯曲角的系统以及使用此系统弯曲金属板和/或部件的机器与方法 - Google Patents

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CN1787888A CNA038265729A CN03826572A CN1787888A CN 1787888 A CN1787888 A CN 1787888A CN A038265729 A CNA038265729 A CN A038265729A CN 03826572 A CN03826572 A CN 03826572A CN 1787888 A CN1787888 A CN 1787888A
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    • B21D5/045—With a wiping movement of the bending blade

Abstract

本发明描述了测量折弯机(10)中的金属板或部件(35)的弯曲角的系统，折弯机包括支承要被加工的板材或部件(35)的固定床，用于压力机(15)的支架(12)，其包含弯曲操作中用作板材或部件(35)的临时夹持装置的、至少一个可移动冲头(32)和一个对应的固定反向冲头(24)，还包括至少一个弯曲刀具(20，21)，为了形成板材或部件(35)在操作中此刀具能向着和背离要加工的板材或部件(35)移动。此系统也包括遥测被加工的板材(35)的瞬时弯曲角(α)的装置(39)，测量装置(39)适合于测量板材(35)的至少两点距离测量装置(39)的距离，以相对于所测得的距离处理数据，获得对应于瞬时弯曲角(α)的数值和将此数值转变为随后为检测弯曲方法的执行情况能被使用的电信号。

Description

在弯曲金属板和/或部件的机器 中测量弯曲角的系统以及使用此 系统弯曲金属板和/或部件的机器与方法
技术领域
本发明涉及测量用于金属板和/或部件的折弯机的弯曲角的系统。
尤其是，本发明涉及被设计成用在通常成形半成品金属部件的折弯机上的、测量材料弯曲角的系统。
此外，本发明涉及一种弯曲金属板和/或部件的方法，其中利用了测量材料弯曲角的系统，并涉及利用了此系统的金属板和/或部件的折弯机。
本发明主要用于机械制造工业部门。
背景技术
半成品金属板和/或部件的弯曲，如为了得到金属箱状结构的弯曲，通常依靠折弯机实现，折弯机一般包括：
用于要被弯曲的材料如金属板的固定支承台；
夹持压力机的支承架；
作为此压力机的部分的至少一个冲头(punch)，和一个对应的反向冲头，在弯曲中它们被设计为材料的夹持装置；
一个或多个可移向被加工材料的弯曲刀具；
适合的运动，其被设计成沿床身移动弯曲刀具以成形夹持在冲头和反向冲头之间的板材；
传递板材或部件以在工作条件下将其移向刀具的装置；
各种类型的传感器和变换器，被连接到用来管理生产过程的电子控制单元，以控制所要进行的过程。
用于弯曲板材或部件的方法包括：
准备阶段，其中材料抵靠着适当的传递装置而被夹持在固定床上；
向着弯曲刀具传递板材的翼片；
在反向冲头上面定位材料的边缘和随后在压力的促动下下降冲头以确保靠近弯曲刀具将材料夹持，保持材料的翼片向着刀具伸出；
至少一个刀具接近板材或部件，直到伸出的翼片被挤压以获得预定的形状；
使挤压被加工材料的刀具退出；
通过提升冲头松开对板材的夹持，随后重新定位部分被加工的材料；
横向进给和/或转动材料直到用于下次弯曲的预设位置；
通过压力机重新夹持板材；
为进一步的弯曲重复加工步骤；
松开对成品的夹持和随后将其从折弯机上抽出。
弯曲刀具的定位必须相当精确；实际上任何错误，即使是微小的错误，在随后进行的各种弯曲操作中都会被放大。
考虑到被加工的该批材料的弹性的响应，通常基于操作机器人员的经验(为此需要一定阶段的专业培训)随后近似调整压力机冲头的定心。
而且，申请人在市场上交易的上述类型的折弯机包括具有“C”形截面的刀架结构，其相对于其上固定有弯曲刀具的固定床沿彼此成直角的两个方向移动。
在某些特殊应用中，此刀架结构还包括ASP拖架，其包括沿与该结构前述运动方向成直角的方向移动的装置。
此ASP拖架通常支承一个或两个弯曲刀具并用于只弯曲材料从工具伸出的一个部分。
现有技术已知的折弯机的一个缺点是，在重新定位要加工的材料的基础上，在一系列步骤中执行弯曲操作要花费相当长的时间。
另一个缺点是，随后弯曲阶段的自动准备不能考虑到特定情况，在特定情况下，金属材料不以常规和可预见的方式表现，其结果是产生废品。
再一个缺点是，对于没有在前的经验的金属材料的加工需要试验和尝试，带来不可避免的额外的生产费用。
发明内容
根据第一方面，本发明提供一种测量材料弯曲角的系统，该系统能用在成形金属板和/或部件的折弯机上并能消除或极大地减小上述缺点。
此目的通过具有主权利要求中的所述特征的系统来实现。
其从属权利要求描述了本发明的有益实施例。
根据另一方面，本发明提供获得成形的金属板和部件的方法，此方法能确保高的生产率水平和最小的废品量。
此目的通过具有权利要求4所述特征的方法来实现。
其从属权利要求描述了本发明的有利的实施例。
最后，本发明提供弯曲金属板和/或部件的机器，该机器设计用于执行上述方法。
在权利要求6和相关的从属权利要求中描述了这种折弯机。
根据本发明的必要技术特征，根据本发明的系统包括测量弯曲角的装置，该装置被设计成测量被弯曲材料的至少两个点远离测量装置的距离，比较这些距离，即时计算弯曲角和产生表示所做测量的电信号。
然后根据用途，为不同的目的使用此信号，如进行手动调节机器弯曲参数，根据负反馈控制这些参数自动进行调整，或抽查所进行的弯曲操作。
有利地是，测量装置包括与电子控制单元连接的一个或多个光学激光传感器以相对于所获得的实际弯曲角立即提供数据。
根据本发明预见的其它实施例，测量装置可以包括扫描激光传感器、红外传感器、超声波传感器或机械传感器。
本发明的一个特别值得注意的实施例包括在被围在“C”形刀架结构的移动ASP拖架上执行测量系统。
在此特定实施例中，根据本发明的此系统非常容易地适用于现存的折弯机。
实际上，根据本发明的特别有利的实施例，控制单元修正要被加工的材料的定位连同加工参数，如刀具能施加的压力和刀具的对准。
在此情况下，借助于即时反馈系统特别参照获得的角度检测弯曲边缘的轮廓，从传感器接收到数据后电子控制单元迅捷作出反应保证了该反馈系统。
如果将此传感器定位在相对于刀架结构平行滑动ASP拖架上，可以检测被加工的板材的全部弯曲翼片，确保部件绝对的一致性。
附图说明
阅读以下对本发明的一个非限定性实施例的描述，并参照附图后，将会更清楚本发明的其它特征和优点，其中：
图1示出了背景技术中已知的弯曲金属板的机器的弯曲单元的放大比例的横截面侧视图；
图2是弯曲金属板的机器的弯曲单元的透视侧视图；
图3是工作位置中的拖架和刀具的放大的侧面正视图并示出了利用该折弯机进行弯曲板材的方法；和
图4是拖架的放大的侧面正视图，此拖架包含用于测量装置的支撑台，该测量装置被设计用来执行根据本发明测量弯曲角的系统。
具体实施方式
在图中，附图标记10通常指示折弯机，在要讨论的情况下是指用于被加工的金属材料35的折弯机10，包括支持具有“C”形截面的刀架结构13的框架12，支持测量传感器的拖架14和在弯曲作业中夹持板材35的压力机15。
图1中可以看到，结构13相对于机器10的固定框架12沿两个相互垂直的X轴和Y轴移动。
在所示实施例中具有“C”形截面的结构13配备有面向框架12外部的一对臂，分别为下臂18和上臂19。
臂18、19的伸出端被设计成支承相应的刀具20、21，每个刀具20、21的基部被容纳在相应的支座22上。
框架12外部邻近空隙17处包括用来支承反向冲头24的底座23，反向冲头24配备有上床身25，其由向着结构13伸出的唇缘26终止。
框架12高于空隙17的部分铰接到线性传动器28的缸体27上，缸体的杆29配备有与压力机15的套筒31连接的连接器30。
套筒31包括由在反向冲头24之上的冲头32终止的轴，冲头32有一平坦端部33和在操作中与反向冲头24的床身25的唇缘26相对应的一伸出部34。
参照图2，可以看到，冲头32和反向冲头24具有沿纵向伸长的延展部，其被设计成在弯曲作业中临时夹持板材的边缘。
从图3可以看到，将要被弯曲的板材35的边缘放在反向冲头24的床身25上并通过冲头32的下降夹持。
结构13的下部刀具20可以对应着用于弯曲板材35边缘的预定位置移动。
尤其是刀具20的伸出端可以沿箭头X指示的水平方向和沿箭头Y指示的垂直方向移动。
这样，材料35从唇缘26和冲头32的端部34伸出的翼片受压，并且工件35的边缘弯曲。
参照图4，ASP拖架14容纳在刀架结构13内部，其在与结构13成整体的相应导轨37上滑动。
因此ASP拖架以与X轴和Y轴形成的平面成直角移动。
ASP拖架配备有向着结构13的中心部分延伸、用来支承测量工件35的弯曲角的装置39的支架38。
根据一特别有利的实施例，测量装置39可以是光学的，如具有根据彼此成直角的三个轴由结构13和拖架14控制的运动的激光传感器。
机器10包括与设备39和任何其它用来控制弯曲工序的传感器电连接的电子控制单元(图中未示出)。
根据一个实施例，该控制单元也可以调整加工参数，并与使结构13、支撑件22和压力机15移动的运动动作连接。
工件35的弯曲角的即时测量被转换成对应于弯曲角的电信号，随后可以以不同的方式使用此电信号。
例如，在自动控制加工参数的机器中，测量信号允许快捷的改变参数和控制遵循旨在有效降低重复的定位误差造成的错误的反馈原则。
通过一非限定性的例子，激光传感器39可以是CCD型和拖架14可以是ASP型拖架。
显然，可以使用其它类型的传感器；另一方面，拖架14不总是必需的：根据本发明的其它实施例，系统配备有至少一个固定的测量传感器，如扫描激光型传感器。
而且，对于折弯机通常的设计，数控移动部件的滑动轴和使用气动能量执行此移动。
方法的描述
如果折弯机包括上述类型的机器，即，包括“C”型刀架结构和其中装有适当的传感器的ASP拖架，通常由一片金属板构成的工件35的加工程序预知如下：
准备阶段，在此阶段，将板材35放在送入折弯机10的固定床上；
向着刀架结构13传送板材35；
确定板材35边缘位置且随后将其夹持靠近结构13，保持一翼片向着结构13的刀具20、21伸出；
结构13的至少一个刀具20、21接近被加工的板材35，直到伸出的翼片被挤压以得到预定的形状；
从被加工的板材35收回刀具20、21；
借助于传感器39测量弯曲角；
手动或自动检测刀具20、21的对准和加工参数的校准；
校准被加工的板材35的夹持装置15的中心；
松开夹持并重新确定部分被加工板材的位置；
重新夹持半成品板材；
重复加工、测量和检测步骤；
松开夹持成品和随后从折弯机10取出产品。
该工序可以预知对成品35的尺寸的抽查，所述抽查使用与用于测量弯曲角的相同的装置39完成。
根据本发明的有利的实施例，使传感器39相对于板材35的弯曲边缘在两个独立的垂直和水平位置进行定位来测量弯曲角。
借助于激光束，传感器测量定义为Xa和Xb的两个水平距离。由于已知定义为Y的传感器39的垂直运动作为Y与Xb和Xa的差的比值的反正切函数，很容易确定外部弯曲角α：
α＝arctan(Y/(Xb-Xa))
由于振动和电磁噪声，Xa和Xb的测量考虑了一系列问题。
这就是弯曲角的定义不是基于仅仅两个位置的测定而是基于迅速收集相对于多个测量的数据的原因。
考虑到基于测定标准偏差的最小和的趋势，通过线性回归程序处理临时的数据档案。
根据本发明的一个实施例的测量过程根据下面所描述的阶段进行：
启动带有传感器39的拖架14；
水平定位刀具20、21；
在第一测量位置垂直定位刀具20、21；
通过控制单元操作的数字控制确定定位；
测量预选点的水平距离；
在适当位置上等待预定的时间段；
控制轴的稳定性；如果得到确认，程序继续，否则推迟测量过程；
数据存储。
如果点的测量没有完成，那么将刀具移动到另一个垂直位置，否则处理数据并且计算弯曲角。
以下所描述的阶段涉及用于通过弯曲角的反馈控制系统来加工板的折弯机10的自校准。
板材35在将它夹持到适当位置的反向冲头24和冲头32之间传递。
板材以比设定角度小的角度弯曲。
提升冲头32，操纵器向前移动板材35的边缘例如达10mm。
再次将冲头32降低到板材35上，同时定位刀具20、21和传感器39。
现在进行测量，数据被传送到处理它们的电子控制单元。
如果测量不可靠，重复此程序；否则就计算弯曲角和确定修正值。
然后将获得的数据传送到由控制单元处理的数控装置。
如果正确地进行了弯曲作业，执行下面的弯曲步骤；如果没有，提升冲头32并使板材35的边缘后退达例如10mm，再降低冲头32并完成弯曲作业。
以下所描述的阶段涉及借助于控制系统对冲头32的对中进行自校准，此控制系统能在不同的弯曲点测量获得的角度。
确定板材35的位置并通过降低冲头32将其夹持在适当位置。执行弯曲作业，移动带有传感器39的拖架14与对应板材35长度的第一测量点一致。
进行测量并将测量传递到处理它们的电子控制单元。
如果测量可靠，移动拖架14以执行另一测量。
相对于得到的测量处理该数据，能够确定冲头32的对中是否正确。
在第一种情况中，程序保持不变；在第二种情况中，修正弯曲作业程序。
上面参照优选的实施例描述了本发明。
然而应当清楚的是，本发明可以在等同的技术方案的框架中变动。
通过实例，尽管将根据本发明的系统描述和图解为应用到配备“C”形刀架结构的折弯机，但是清楚的是，本发明可以被应用到任何其它类型的折弯机，其中也可以以本领域技术人员容易想到的其它的方式移动折弯机刀具。
而且，尽管将根据本发明的系统描述和图解为应用到配备有装有传感器的ASP拖架的折弯机，但是清楚的是，根据所用的技术，根据设计和加工的需要或要求可以容易地实现具有几个固定或移动传感器的替代的实施例。

Claims (19)

1、一种用于测量折弯机(10)中的金属板或部件(35)的弯曲角的系统，该折弯机包括支承要被加工的板材或部件(35)的固定床，压力机(15)的支架(12)，所述压力机包括至少一个可移动的冲头(32)和一个在弯曲操作中用作板材或部件(35)的临时夹持装置的对应的固定反向冲头(24)，还包括至少一个弯曲刀具(20，21)，在操作中该刀具能向着和背离被加工的板材或部件(35)移动使板材或部件(35)成形，该系统的特征在于，其还包括遥测被加工的板材(35)的瞬时弯曲角(α)的装置(39)，测量装置(39)适于由测量装置(39)测量板材(35)至少两点的距离，以相对于所测得的距离处理数据，获得对应于瞬时弯曲角(α)的数值并将此数值转变为为了检测弯曲方法的执行情况而随后被使用的电信号。
2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，由遥测装置(39)产生的电信号被自动传递给调节弯曲刀具(20，21)运动的控制电子设备。
3、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，由遥测装置(39)产生的板材(35)的瞬时弯曲角(α)的数值用于手动控制弯曲刀具(20，21)的运动。
4、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，由遥测装置(39)产生的板材(35)的瞬时弯曲角(α)的数值用于相对于被加工的产品的质量进行抽查。
5、根据前述任一权利要求所述的系统，其特征在于，折弯机包括支承至少一个弯曲刀具(20，21)的“C”形刀架结构(13)，此刀架结构(13)根据彼此为直角的两轴(X，Y)移动。
6、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，刀架结构(13)形成拖架(14)的支承导轨，其根据与两轴(X，Y)限定的平面成直角的第三轴移动。
7、根据权利要求6所述的系统，其特征在于，测量装置(39)安装在拖架(14)上。
8、根据前述任一权利要求所述的系统，其特征在于，测量装置(39)包括至少一个线性或扫描类型的激光传感器，或至少一个红外、超声波或机械传感器。
9、根据前述任一权利要求所述的系统，其特征在于，按如下方式进行弯曲角(α)的测量，即沿相时于板材(35)的弯曲翼片分开预定距离(Y)的两个不同的垂直位置和侧向位置定位测量装置(39)，以及测量两个距被弯曲的板材(35)的水平距离(Xa，Xb)，弯曲角(α)由下式决定：
α＝arctan(Y/Xb-Xa)
10、一种通过折弯机加工金属板的方法，它包括：
制备阶段，其中将金属板或部件(35)放在固定床(11)上以供给折弯机(10)；
向着至少一个弯曲刀具(20，21)传递金属板或部件(35)；
确定板材(35)的边缘位置并随后将其夹持靠近至少一个弯曲刀具(20，21)，保持一翼片伸向刀具(20，21)；
至少一个刀具(20，21)接近被加工的金属板或部件(35)直到伸出的翼片被挤压以获得预定的形状；
相对于基部瞬时测量板材的弯曲角(α)；
使用瞬时测量的弯曲角(α)检测和/或手动或自动操作弯曲工件(35)的方法。
11、根据权利要求10的方法，使用了根据权利要求1到9的任一项所述的瞬时测量弯曲角的系统。
12、一种用于加工金属板或部件的折弯机(10)，它包括：
支承要被加工的金属板或部件(35)的固定床(11)；
压力机(15)的支架(12)，所述压力机包括至少一个可移动的冲头(32)和一个在弯曲阶段用作金属板或部件(35)的临时夹持装置的对应固定冲头(24)；
至少一个弯曲刀具(20，21)，其能向着被加工的金属板或部件(35)移动；
该机器的特征在于，它包括瞬时测量被加工的工件(35)的弯曲角(α)的装置(39)，其中测量装置(39)产生可被转变成表示工件(35)的弯曲角(α)的电子信号的测量值。
13、根据权利要求12所述的折弯机，其特征在于，测量装置(39)相对于至少一个弯曲刀具(20，21)是固定的或可移动的。
14、根据权利要求12或13所述的折弯机，其特征在于，测量装置包括至少一个线性的或扫描类型的激光传感器，或至少一个红外、超声波或机械传感器。
15、根据权利要求12到14任一项所述的折弯机，其特征在于，它包括支承至少一个弯曲刀具(20，21)的“C”形刀架结构(13)，此刀架结构(13)根据彼此为直角的两轴(X，Y)移动。
16、根据权利要求15所述的折弯机，其特征在于，刀架结构(13)形成拖架(14)的支承引导件，其根据与由两轴(X，Y)限定的平面成直角的第三轴移动。
17、根据权利要求16所述的折弯机，其特征在于，测量装置(39)安装在拖架(14)上。
18、根据权利要求16或17所述的折弯机，其特征在于，拖架(14)是ASP类型。
19、根据权利要求12到18任一项所述的折弯机，其特征在于，它包括根据权利要求1-9的任一项所述的用于测量弯曲角的系统。
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