TW201829099A - 用於剪切桿材料的方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於藉由一切割刀片將一端部段由一桿材料剪切的方法，該切割刀片係可頂著一靜止刀片移動，相對於該桿材料之該縱向方向橫向地，於該剪切作業期間該待剪切的該端部段其之端部面側係與一縱向停止件接觸，並經由該縱向停止件，於該桿材料之該縱向方向上具有壓力。於剪切作業期間，利用該縱向停止件之一位置受控制的縱向位置進行於該端部段上作用壓力。因而能夠利用較傳統的力受控制的壓力為低的一壓力控制，而不致減損在該端部段處該等分離面之該剪切品質。

Description

用於剪切桿材料的方法及裝置
發明領域 本發明係有關於根據獨立請求項1之前序部分用於由一桿材料剪切一端部段的方法，以及根據獨立請求項9之前序部分用於進行該方法的一裝置。
發明背景 一般性型式的剪切方法及對應裝置一般而言，例如，由CH 702 984 B1，為所熟知的，並且，例如，在生產由金屬材料製成的模塑部件時使用。於該等方法中，典型地在一固定在適當位置的靜止刀片與一係可和該靜止刀片相對移動的切割刀片之間導入一金屬桿材料，其中於該縱向方向上待剪切的該桿材料之一端部段突出超過藉由該靜止刀片與該切割刀片所界定的剪切面。該切割刀片接著經引導頂著該靜止刀片，相對於該桿材料為橫向地，因而將該端部段由該桿材料剪切而下。
於本內文中，“桿材料”係理解為意指具有顯著的縱向伸展以及橫過該縱向伸展係為固定不變的一任意橫截面的任何形式之材料。特別地，任何尺寸之金屬棒、桿及線符合此定義。圓形橫截面係最為常見的，儘管本發明並非限定於此。該用語“桿形狀”係理解為類似的。該用語“端部段”係理解為意指位在該桿材料之該端部處未經機械加工或亦經機械加工，例如，形成的一段。
由於剪切，在該桿之剪切段或剩餘部分處出現變形(所謂的“縮回”)。該變形之範圍係由製成該桿之材料的可變形性決定。鋼材料之可變形性，除其他因素外，視溫度與應力狀態而定。溫度或壓縮應力之狀態越高，該可變形性越大。就形成技術之觀點而言，於冷剪切及熱剪切期間發生材料流動。
就桿之剪切而言，在該切掉段處的該剪切表面通常由多個部分構成。一方面，該剪切表面係由平滑、平坦具有低表面粗糙度的所謂切割面組成，以及另一方面，具有其之表面粗糙度不同之該等區域的一破裂面(圖4)。當該材料之可變形性耗盡時，產生該粗糙、易碎(破裂)面，亦視為“斷裂”。針對一已知材料該剪切表面之品質係由該剪切作業期間該應力之狀態與分離區域之溫度決定。
由於較高的可變形性由塑性變形所致使的縮回發展導致在該二刀片(一般而言為一靜止刀片及一可移動刀片)之間該材料由該剪切區域位移。特別地對於熱剪切而言，該桿通常係經支撐位在一縱向停止件上以防止該等剪切表面彼此相對地形成一角度。由於該縱向停止件，該材料由該剪切區域之位移引起一反應力，其在該剪切區域或是分離區域中造成壓縮應力增加。應力狀態越高，該等刀片的使用期間越短。一閉合形狀，特別是可移動的切割刀片，因而係較一開啟形狀(半殼)更為有利。
於所熟知的剪切裝置中，於熱剪切作業期間，該縱向停止件實行了二功能：一方面，決定該段長度，其亦可任擇地在該機器運轉時設定，例如，因工具磨耗而獲得容積方面的補償。另一方面，該縱向停止件藉由一力感應器“識別”該段長度其傳送一適當的信號至該機器控制器以供於該形成機器中作進一步加工，或是假若此信號強度不足或不存在(“段係太短”)則將之去除。
於由CH 702 984 B1所熟知的該剪切裝置中，例如，以一力受控制方式將一壓力作用在該待剪切之該桿材料之該端部段。亦即，該停止件施加在該端部段上的該壓力係藉由一液壓控制系統設以依循一預定時間-力進程(time-force course)(力控制變數)對上該剪切行程(stroke)的該一方式來設定。該一時間-力進程之典型實例係為涵蓋該大部分之剪切行程的一定力(矩形樣態)或是涵蓋該剪切行程該力量之快速上升以及緩慢下降(三角形樣態)。
為達到該端部段處該等分離面之高的剪切品質，於該等熟知的剪切裝置中該端部段上施加的該壓力，以一力受控制方式藉由壓力作用作動，一般地係相對為大。此於該剪切裝置之設計上強加高的需求，並且導致該剪切裝置之機械組件的磨耗增加，特別是該縱向停止件之傳動。此外，具有的風險在於待剪切的該端部段由於該高的壓力作用可於該縱向方向上受到壓縮。
發明概要 因此，本發明之目的在於改良於本文開頭處提及該等型式之一方法及裝置，以致能夠管理在該端部段上優選地所施加之較低的壓力，而無需接受在剪切品質方面的損失。
此目的分別地藉由於獨立請求項1及獨立請求項9中所定義之本發明的方法以及本發明之裝置達成。本發明之特別有利的改進及具體實施例係因該等個別的依附請求項而產生。
有關於該方法，本發明之本質如下：於藉由一切割刀片將一端部段由一桿材料剪切的方法中該切割刀片係可頂著一靜止刀片移動，相對於該桿材料之該縱向方向橫向地，待剪切的該端部段其之端部面側係與一縱向停止件接觸，並且在剪切作業開始期間，經由該縱向停止件，於該桿材料之該縱向方向上具有壓力。於剪切作業期間，利用該縱向停止件之一位置受控制的縱向位置進行於該端部段上作用壓力。
於該剪切作業期間，該縱向停止件之該縱向位置優選地受控制在一固定值。
由於在該端部段上位置受控制之壓力作用，與傳統式力受控制的壓力作用相較能夠管理較低的壓力，而不會減損於該端部段處該等分離面之剪切品質。因而減少該剪切裝置上的機械應力與磨耗。
有利地量測於剪切作業期間在該端部段上藉由該縱向停止件施加該壓力之進程。如此容許評估該剪切表面之品質。因此，根據本方法之一有利的具體實施例，為了評估該端部段之該剪切表面的品質而評定該測量壓力之進程。該“於該剪切作業期間該壓力之進程”係理解為意指時間進程及/或該進程對該剪切路徑。
根據本方法之一有利的具體實施例，當其，優選地基於該測量壓力之進程，決定該端部段之該剪切表面的品質係為不足時，對一作業模式作一改變其中以一力量受控制方式使壓力作用在待剪切的該端部段上，其中藉由該縱向停止件在該待剪切的該端部段上施加的該壓力係根據一預定的力控制變數而控制。以此方式，甚至可剪切對於該位置受控制壓力作用並未產生所需剪切品質之端部段。
當該測量壓力之進程於該剪切作業結束之前具有一下沉時，該剪切表面之品質係有利地經評估為不足，其中該壓力之進程，忽視與控制相關的變動，掉落至一最小值並接著再次上升。
特別是當該量測壓力之進程由該最小值上升該測量壓力之該最大值的至少10%，優選地15%至30%，的一差值時，該剪切表面之品質係經評估為不足。
該測量壓力之進程的掉落及接續的上升係為斷裂的一指標。
再者，當該測量壓力之進程於該剪切作業結束之前降落至小於或是等於零的一數值時，該剪切表面之品質亦可經評估為不足。
適於完成本發明之用於由桿材料剪切一端部段之方法的一裝置包含一靜止刀片、一可頂著該靜止刀片移動地驅動的切割刀片，相對於該桿材料之該縱向方向橫向地，一縱向停止件，其係可於該縱向方向上移動，供該待剪切桿材料之該端部段所用，以及一液壓系統於該剪切作業期間於該桿材料之該縱向方向上用於移動該縱向停止件以及利用壓力，經由該縱向停止件，作用在該端部段上。該裝置具有一位置測量設備用於探測該縱向停止件之該縱向位置，以及一控制器其係經設計用於根據由該位置測量設備所探測該縱向停止件之該縱向位置而控制該液壓系統，其中該縱向停止件之該縱向位置係可經由該液壓系統藉由該控制器控制，根據一預先定義的位置控制變數藉由同樣的系統控制。
該位置測量設備、該控制器以及該液壓系統一起地容許藉由壓力利用該縱向停止件之一位置受控制的縱向位置作用該端部段，以及容許在該實際剪切作業之前及之後該縱向停止件之該位置受控制的移動。
該控制器有利地係經設計於該剪切作業期間用於控制該縱向停止件之該縱向位置至一不變值。
該液壓系統有利地包括係可藉由控制器連續地設定的一伺服閥。利用該一伺服閥可達到特別精確及快速的控制。
該裝置有利地包括一測量系統用於測量由該縱向停止件在該待剪切的端部段上施加的該壓力。藉此，一方面，能夠進行壓力控制，另一方面，該經測量的壓力能夠用於其他的用途，特別是用於評估所達到剪切品質。
該裝置有利地包括一停止件活塞其係運動地連接至該縱向停止件並可藉由液壓介質之動作而由該液壓系統驅動，以及該測量系統具有壓力感應器用於探測該液壓介質作用在該停止件活塞之二側邊上的壓力。因而可容易地探測作用在該縱向停止件上該壓力之時間進程。
根據一有利的具體實施例，該控制器係經設計用於根據一預定的力控制變數經由該液壓系統控制由該縱向停止件作用在該待剪切的端部段上的該壓力。因而亦可以一力受控制的方式發生壓力作用在該端部段上，一般而言其當該位置受控制的壓力作用並未產生所需的剪切品質時係特別地有意義。
該裝置有利地係經設計為可在二操作模式間切換，其中在一操作模式下利用該縱向停止件之一位置受控制的縱向位置以及在另一操作模式下以一力受控制的方式發生壓力作用在待剪切的該端部段上。該裝置因而可以一更為普遍的方式使用。
較佳實施例之詳細說明 下文適用於以下的說明：假若於一圖式中為了圖解之清晰性以相同的代表符號指示，但是未於該詳細說明之直接地相關聯部分中提及，可於該詳細說明之先前或接續的部分中參考其之解釋。相反地，為避免於該等圖解中過多細節，並未於所有的圖式中提供對於直接理解過少相關性的代表符號。在這點上，參考個別的其他圖式。
於圖1-3中所圖示的該裝置本質上包含一係經固定在適當位置的靜止刀片10、一夾緊裝置20、一可移動地驅動的切割刀片30、以及一縱向停止件50。該靜止刀片10及同樣地該夾緊裝置20具有一近似的半圓形橫截面。該靜止刀片10及該夾緊裝置20於其間形成一通道，一金屬桿材料R係於該縱向方向A上(圖2)經插入穿過並通過該通道直至該桿材料R之該前端部的端部面側與該縱向停止件50接觸為止。
該靜止刀片10及該可移動的切割刀片30在該縱向方向上係稍微地偏置，並於其間界定一剪接平面S。該剪接平面S通常係與該桿材料R之該縱向方向A垂直。突出超越該靜止刀片10及該剪接平面S直至抵達該縱向停止件50為止形成一端部段RE 的該件之桿材料R，其係藉由該裝置自該桿材料R之該剩餘部分剪切而下。
該可移動的切割刀片30係藉由一驅動構件所驅動，本質上為已知，其於圖式中係以一箭頭35加以符號標示。該剪切移動係朝向該靜止刀片10的該方向上進行。藉此所涵蓋的實際剪切路徑係定義為該切割刀片30在其和該桿材料R嚙合與該端部段RE 由該桿材料R完全地剪切之間的路線，因而本質上在該切割刀片30之移動的方向上與該桿材料R之橫向尺寸相一致。
為了插入或是進料該桿材料R，提供進料構件，本質上為已知，於圖式中僅以一箭頭l加以符號標示其包括，例如，一可開啟及可閉合收回設備其與該桿材料R之周圍嚙合，並係可在該縱向方向上來回移動地驅動。
於該剪切作業期間可藉由該夾緊裝置20將該桿材料R固持在該縱向方向上。為此目的，該夾緊裝置20係可壓頂著該桿材料R。為此目的所需該驅動構件，本質上為已知，於圖式中係以一箭頭25加以符號標示。
如於圖2中進一步地顯示，該縱向停止件50具有一停止件頭部51，係以一鐵砧的方式加寬，以及一與該桿材料R之該縱向方向平行地延伸的停止件柄52。於剪切作業期間，該桿材料R與其之端部段RE 的端部面側係與該停止件頭部51之前面或後面51a接觸。該前面或後面51a相對於該桿材料R之該縱向方向(軸)垂直地延伸，或優選地傾斜90-88度。
該停止件柄52係螺旋轉動至一同軸活塞桿61並因而於該縱向方向上係運動地耦合。該活塞桿61依次運動地連接至一停止件活塞62，特別是與之以一件式設計方式處理。該停止件活塞62及其之活塞桿61係軸向可移動地經支撐位於一靜止活塞殼體60之一活塞腔室63中。連接管線65及66供液壓介質開啟進入該活塞腔室63，位在活塞62之前及之後該軸方向或是縱向方向上。該停止件活塞62，因而間接地同時以及該縱向停止件50，在朝向該桿材料R之該端部段RE 的該方向上經由該連接管線65受壓按作用。藉由此壓按的作用產生的該壓力係於圖3中藉由代表符號FD 表示。該停止件活塞62，因而間接地同時以及該縱向停止件50，可在相反的方向上經由該連接管線66移動。
該活塞桿61及停止件活塞62具有一軸向鑽孔64，一位置測量設備70之一桿狀位置測量探針71延伸進入該鑽孔。該位置測量探針71係為靜止的。一位置磁鐵72位於該停止件活塞62中，其環形地圍繞著該位置測量探針71並且其係可與該停止件活塞62一起移動。該位置測量設備70根據該磁致伸縮原理作動。一鐵磁測量元件(波導)係位於該位置測量探針71內，並因而受到保護。該移動的位置磁鐵72於該波導中產生一縱向磁場。當電流脈衝運行通過該位置測量探針71時，產生徑向地延伸環繞該縱向磁場的一第二磁場。二磁場於該測量點處會合在該波導中引致角動量。此角動量如同扭轉的結構所生音波般在超音波速度下由該測量點運行至位在該位置測量探針71之該頭部處的一感應器電子系統73。該感應器電子系統73高精確度地探測該結構所生音波，並將其轉換成位移比例位置信號，根據該信號可探測該停止件活塞62之該軸向位置以及因而同時該縱向停止件50之該軸向位置。該位置測量設備70優選地具有一位於1微米之範圍內的極高解析度。
圖5概略地圖示一液壓系統的一第一變化形式，藉由該系統壓按作用在該縱向停止件50上，並因而作用在該待剪切的桿材料R之該端部段RE 上，間接地經由該活塞殼體60中該停止件活塞62執行。
該液壓系統包括一液壓供給81、一液壓儲存82、一液壓槽83以及一可連續控制的伺服閥84。該伺服閥84係受一與該位置測量設備70協作的一控制器90控制。該液壓儲存82係經由該伺服閥84(視其之位置而定)與該活塞殼體60中的該等連接管線65及66作傳遞式連接。該液壓槽83係連接至該伺服閥84。該等傳導液壓介質的對應管線係以代表符號86、87、88及89標示。實務上，如於圖1中顯而易見的，該伺服閥84係直接地安裝位在該活塞殼體60上，因此該二管線88及89可為極短。
該液壓系統的基本操作原理係如下： 由於該伺服閥84因受該控制器90之控制而開啟，受壓之液壓介質由該液壓儲存82，經由該管線88，流動進入該活塞殼體60並作用在該停止件活塞62上，因而將其移動。該管線89係連接至該管線87，因此該排放的液壓介質能夠流動進入該液壓槽83。藉由適當地經由該控制器90控制該伺服閥84而使該活塞殼體中該受控制的壓力增強，定時該切割刀片30的移動。
為減小該壓力，該伺服閥84係以該一方式調整，該管線88連接至該管線87，以及該液壓介質能夠流動進入該液壓槽83。
為重置該停止件活塞62，以該一方式設定該伺服閥84，液壓介質能夠由該液壓儲存82，經由該管線89，流動進入該活塞殼體60並由另一側邊作用在該活塞上。該管線88係連接至該管線87，因此該位移的液壓介質能夠流動進入該液壓槽83。可交替地，可提供一適當地配置的彈簧總成或是相似物用於重置該停止件活塞62。亦能夠藉由該桿材料R之進料移動用於重置該停止件活塞62。
本發明之方法的基本操作原理係如下: 於方法循環的開始，該桿材料R係於該縱向方向A上在該靜止刀片10與該可移動切割刀片30之間移動，如於圖1中該開始位置所示，直至該桿材料之該前導端部其之端部面靠在該縱向停止件50之該停止件頭部51的該端部面51a為止，亦即，該桿材料R其之待剪切的端部段RE 係與與該縱向停止件50接觸。
於下一方法步驟，藉由該夾緊裝置20將該桿材料R壓按靠著該靜止刀片10，並因而係經牢固於該縱向方向上不致發生位移(圖3)。
接續地開始該剪切作業。為此目的，該可移動的切割刀片30係相對於該桿材料R之該縱向方向在該靜止刀片10之方向上橫向地移動。該可移動的切割刀片30一與該桿材料R嚙合，該桿材料係經壓按頂著該靜止刀片10，因此該靜止刀片10其之剪切舌件12a亦與該桿材料R嚙合。
之後立即地或稍微延遲，該縱向停止件50係經由該停止件活塞62經壓按頂著該桿材料R之該端部段RE ，因此該端部段RE 係於該端部段之該縱向方向上受到一壓力FD 作用。現在，該靜止刀片10之該剪切舌件12a已經與該桿材料R嚙合並將之支撐，因此該桿材料無法在該壓力FD 作用下往回移動。此於縱向方向上的支撐，如存在，仍係由該夾緊裝置20輔助。
作用在該桿材料R之該端部段RE 上該壓力FD 於該端部段RE 中產生壓縮應力的一狀態其係疊加在剪切應力及拉伸應力上，並且防止破裂形成以及其他不良的人工產物。
該可移動的切割刀片30現係相對於該桿材料R進一步地橫向移動，利用施加壓力FD ，直至該端部段RE 係完全地剪切掉為止。作用在該端部段RE 上的壓力FD 係恰於該剪切路徑之末端(當該端部段RE 係完全地剪切掉時)之前、或是至遲在該剪切路徑之末端終止。
現已移開該剪切掉的端部段RE ，並且該可移動的切割刀片30及該縱向停止件50，可任擇地以及該夾緊裝置20，往回移動至其之個別開始位置。可於現在開始一新的方法循環。
除了該液壓系統以及該位置測量設備70的特別設計之外，本發明之該裝置與本發明之該方法與已知的先前技術一致，如特別於CH 702 984 B1中詳細地說明，於開始時論及。因此，熟知此技藝之人士無需進一步的詳細說明。
圖4顯示一剪切掉端部段RE 之該剪切表面的一極為簡化視圖。該剪切表面係由一具有低表面粗糙度平滑、平坦的所謂切割面101，以及具有不同表面粗糙度之區域的一破裂面102組成。當該材料之抗變形的能力耗盡時產生該粗糙、易碎破裂面102或斷裂。
於桿材料之剪切作業期間，軸向地作用在該縱向停止件50上的力量係大約為該剪力的四分之一。該待剪切之桿的直徑越大或是該加熱溫度越低，該剪力越大。如此導致相對大的力量，可能在該縱向停止件本身之驅動已停止進行之後造成該縱向停止件必然的撓曲。此撓曲，於十分之一的公厘範圍內發生，對於位在剪切區域中的應力狀態，以及因而對於該材料之變形性及破裂行為有顯著的影響。
為了達到在該段上該等個別面之所需的剪切品質，該整個剪切表面上該破裂面或是該斷裂之該部分必需儘可能地藉由對於該剪切過程或是剪切裝置的加工工程作業及技術措施保持為小。如以下更為詳細地說明，此係藉由該縱向停止件50經由對於該端部段中該應力狀態的積極貢獻而進行。
根據本發明之最重要的其中之一觀點，此對於該應力狀態的積極貢獻係以該縱向停止件50之一位置受控制的縱向位置經由在該端部段RE 上的一壓力作用而發生。此係經瞭解意指該縱向停止件50一經與該端部段RE 接觸，於剪切作業期間該縱向停止件50之該(軸向)縱向位置係經控制為一固定不變的數值。該縱向停止件50之該提及的撓曲係藉由控制該縱向停止件50之該位置而抵銷，因為經由該停止件活塞62作用在該縱向停止件50上的液壓，以及因而，作用在該端部段RE 上該力量FD ，係適當地受控制。此藉由該控制器90，其控制該伺服閥84以及其係供給由一減法器91形成的一位置偏移dx作為一輸入變數，該位置偏移係由該縱向停止件50之該實際位置x上的差異所產生，由該位置測量設備70測量，以及一預先定義並儲存於該裝置中的位置控制變數(設定點位置)xF 。於該實際剪切作業期間該位置控制變數係為一常數。根據該位置偏移dx，該控制器90，藉由該伺服閥84，以該一方式控制該活塞腔室63中該液壓，該位置偏移dx係減至最小，並且在理想的狀況下係消失的，因而假定或是保持該縱向停止件50其之由該控制變數xF 所預先定義的位置。相反地，由於該端部段RE 上該位置受控制的力作用，亦可防止由於一過度的軸向力的作用使該端部段RE 受壓縮到一非所欲高的程度。
亦可藉由該縱向停止件50之該縱向位置的位置控制設定該待剪切端部段RE 之該目標長度。為此目的，開使該實際剪切作業之前，該縱向停止件50係於該縱向方向上移動，根據儲存於該裝置中的該控制變數xF ，進入與該端部段RE 之該所需目標長度相對應的一位置。
圖6圖示該裝置之一變化形式其，與圖5之該變化形式比較，係附加地配置具有一測量系統用於測量在該待剪切端部段RE 上由該縱向停止件50施加的壓力F。該測量系統包括二壓力感應器(壓力-電壓轉換器)92及93以及一減法器94。該二壓力感應器92及93測量該等管線88及89中該壓力，亦即，該停止件活塞62之二側邊上。該減法器94形成差異F，其考量該等活塞表面，係為在該端部段RE 上由該縱向停止件50施加的壓力FD 的一測量，並且反之亦然。該差異信號F可用於段長度監測，例如，其中一數值相對於一內定值為太低指示的是該待剪切端部段係太短，或是完全沒有。此外，於該剪切過程期間該差異信號F可用於遠端監測或是診斷該剪切表面(斷裂之形成)之達成的品質。此將於以下更為詳細地討論。
圖7圖示一裝置變化形式，其根據儲存於該裝置中的一力控制變數FF (力控制)控制作用在該端部段RE 上該壓力FD 。該二壓力感應器(壓力-電壓轉換器)92及93測量該等管線88及89中該壓力，亦即，該停止件活塞62之二側邊上，以及該減法器94形成該壓力差FI ，其係為作用在該端部段RE 上該壓力FD 的一測量(實際值)。另一減法器95形成該壓力差FI 與該力控制變數FF 之間的壓力差異dF。該控制器90，藉由該伺服閥84，以該一方式控制該停止件活塞62之該二側邊上該活塞腔室中的該等壓力，根據該差異dF，作用在該端部段RE 上該壓力FD 依循該力控制變數FF 。該力疊加函數，例如，一矩形或三角形，係於該機器控制器中針對該等特別的桿直徑、材料及加熱溫度以力控制變數FF 之形式儲存為一公式化。於其他的觀點中，該液壓系統具有與圖5及6中之相同的設計。圖7中該液壓系統係用於該待剪切端部段RE 上力受控制之壓力作用。
根據於圖8中概略地圖示的本發明之該裝置之一特別有利的示範性具體實施例，該裝置係以該一方式設計其係結合以上所述該三個變化形式之特性，因為其容許在該端部段RE 上位置受控制以及力受控制之壓力作用，其中藉由使用者控制，於每一狀況下使用(於圖8中藉由一切換元件96符號化)該二控制策略(位置控制/力控制)的其中之一或是另一策略。以此方式，視應用而定(待剪切部分之材料、尺寸、溫度)，在每一狀況下可選擇最為有利的控制策略。此係於以下更為詳細地討論。
於圖5-8中以點劃線加邊界的該等組件有利地由軟體施用，並且於每一情況下係方便地整合成一整體控制係統供該剪切裝置或是配備該剪切裝置的一設施所用，典型地一形成設施。
圖9-12顯示針對本實例中具有一直徑32公厘的桿材料於該剪切作業期間該停止件力量的典型進程。於本文中，該停止件力量係理解為意指由該待剪切的該桿材料R之該端部段RE 作用在該縱向停止件50上的力量，該力量可經測量，例如，如參考圖6說明。該停止件力量與該端部段上由該縱向停止件50施加的該壓力FD 相一致，根據針對每一動作的原理，具有相等且相反的反應。於以下的討論該等用語“壓力FD ”及“停止件力量”因此係同義地使用。
於圖9、11及12中該橫座標上圖繪該剪切刀片之該剪切路徑或剪切行程s，其因而係為力-位移線圖。時間t，以該裝置之該機械加工角的角度表示，係圖繪於圖10中的橫座標上，其因而係為力-時間線圖。經由此實例，在大約135度至170度的機械加工角度範圍下進行實際的剪切作業。該等進程之區段按時間前後代表當該桿與該停止件會合時(尖峰位於大約95度)以及在一接續的休止時期期間或是完成實際的剪切作業之後該等力量情況；該等對於瞭解本發明並不相關，因此並不更加詳細地說明。
圖9中曲線f1代表針對本發明之該位置受控制縱向停止件50該停止件力量隨該剪切行程s變化的進程。曲線f2顯示，作為比較，當該縱向停止件之該位置控制並未起動時該停止件力量的進程。在大約29公厘處，曲線f2顯示一極度明顯的下沉，其指示正在形成斷裂。當該縱向停止件之該位置控制起動時(曲線f1)，該一下沉並未出現，該停止件力量實質上均勻一致地減小直至該剪切作業結束為止。已經顯示的是該停止件力量由一最大值連續地落下的進程，與圖9中曲線f1類似，係為用於達到滿意的剪切品質所必需的。
該縱向停止件50之該縱向位置p係圖繪在圖9中的右縱座標上。曲線f3顯示當位置控制起動時該縱向停止件隨著該剪切行程s變化的該位置進程，以及曲線f4顯示當位置控制未起動時該位置進程。當位置控制起動時，該位置進程(除了最小的控制波動外)實際上係為不變的，然而當該剪切作業期間未起動位置控制時，該位置進程顯著地偏離該(不變的)設定點進程。
圖10顯示該停止件力量與該縱向停止件之該縱向位置隨時間t，以角度表示，變化的過程。曲線f11及f13代表主動位置控制期間該等進程，以及曲線f12及f14代表當位置控制未起動時該等進程。圖10因而本質上與圖9相一致，不同之處在於該等進程係圖示為隨時間t，而非剪切行程s變化。
圖11圖示曲線f5為該剪切力隨著該剪切行程s變化的一(分析計算)進程。曲線f6代表為該停止件力量隨著該剪切行程s變化的一(分析計算)進程。最後，讓該縱向停止件之位置控制起動，曲線f7顯示該停止件力量隨著該剪切行程s變化的一實際測量進程。顯而易見的是該停止件力量之實際測量進程(曲線f7)，除了該剪切行程中較小的波動外，在大約24公厘處具有一極為顯著的下沉；亦即，該測量停止件力量初始地下降至一最小值然後在該剪切行程內再次急劇地上升。於本實例中，該停止件力量進程之最小或是最小值係小於零。該一下沉指示正在形成一斷裂(該段端部表面中該平滑段組件之端部)。具有該停止件力量之該一進程的剪切處理一般而言並未產生滿意的剪切品質。該剪切表面之品質因而可根據該停止件力量之測量進程檢查。
以上解釋的本發明之剪切方法，利用該縱向停止件之一位置受控制的縱向位置讓壓力作用在待剪切的該端部段上，導致機械加工負荷顯著地減小然而仍有高品質的剪切表面，並且同時避免該端部段之非所欲壓縮的風險。然而，視該桿材料的材料、尺寸及溫度而定，該需要的剪切品質無法以此位置受控制的壓力作用達成是有可能的。於此狀況下，根據本發明之另一重要的觀點，對力量受控制的壓力作用(圖7)作一改變，例如，原則上如於由以上提及的CH 702 984 B1所熟知。該剪切裝置之操作者根據該測量停止件力量F(圖6)隨著該剪切時間或是剪切行程變化的進程決定有關對該控制策略(位置控制/力量控制)中之此改變。如同先前參考圖11解釋，在該斷裂的開始處於該停止件力量進程中形成一下沉。當此下沉係過度地顯著時，此指示應改變該控制策略；亦即，應切換至力受控制的壓力作用在該端部段上。於該停止件力量之進程的分析中並不考量該進程樣態中的微小波動。當該測量停止件力量初始地下降至一最小值時於該停止件力量之該進程中出現一下沉並接著於該剪切行程內再次急劇上升，藉此該進程中微小的與控制相關的變動或是波動係忽視的。特別地，當該測量壓力FD 由最小值增加該測量壓力FD 之該最大值Fmax 的至少10%的一差值ΔF時，優選地15%至30%(見圖12)，一下沉係經確定如此。該測量停止件力量之最小值亦可具有小於或等於零的一數值。
於圖12中，曲線f8代表該縱向停止件之位置控制起動時該停止件力量之一測量進程，與圖11中曲線f7相似。曲線f8於該剪切行程中在大約24公厘處具有一顯著的下沉，由於該剪切品質將為不足的。該剪切裝置之操作者因而將該裝置切換至在該待剪切段上具有力受控制的壓力作用的一控制策略，因此該縱向停止件之位置控制係自然地無作用。例如，具力量控制起動的該停止件力量之二測量進程係圖示於圖12中。曲線f9顯示利用矩形壓力疊加在待剪切端部段上具有一力受控制壓力作用的該停止件力量，以及曲線f10顯示利用三角形壓力疊加的該停止件力量。壓力疊加經理解為意指該力量進程對該剪切行程，由該力量控制變數FF 定義(圖7)。
可實施以上說明的該等裝置與方法之進一步的變化形式。特別地，亦能夠藉由電腦控制以一自動化方式進行用於評估剪切品質的該停止件力量之進程的評定，以及選擇該控制策略(位置控制/力量控制)。
本發明之剪切方法及本發明的對應裝置係可結合涵蓋整個熱形成之溫度範圍的形成處理使用，在低溫下形成，用於冷形成。
1‧‧‧進料構件
10‧‧‧靜止刀片
12a‧‧‧剪切舌件
20‧‧‧夾緊裝置
25,35‧‧‧驅動構件
30‧‧‧切割刀片
50‧‧‧縱向停止件
51‧‧‧停止件頭部
51a‧‧‧停止件頭部之前面或後面
52‧‧‧停止件柄
60‧‧‧靜止活塞殼體
61‧‧‧同軸活塞桿
62‧‧‧停止件活塞
63‧‧‧活塞腔室
64‧‧‧軸向鑽孔
65,66‧‧‧連接管線
70‧‧‧位置測量設備
71‧‧‧位置測量探針
72‧‧‧位置磁鐵
73‧‧‧感應器電子系統
81‧‧‧抑壓供給
82‧‧‧液壓儲存
83‧‧‧液壓槽
84‧‧‧伺服閥
86,87,88,89‧‧‧管線
90‧‧‧控制器
91,94,95‧‧‧減法器
92,93‧‧‧壓力感應器
96‧‧‧切換元件
101‧‧‧切割面
102‧‧‧破裂面
A‧‧‧縱向方向
dF‧‧‧壓力差異
dx‧‧‧位置偏移
F,FD‧‧‧壓力
F‧‧‧差異信號
FF‧‧‧力控制變數
FI‧‧‧壓力差
Fmax‧‧‧最大值
p‧‧‧縱向位置
R‧‧‧金屬桿材料
RE‧‧‧端部段
S‧‧‧剪切平面
s‧‧‧剪切路徑或剪切行程
t‧‧‧時間
x‧‧‧實際位置
xF‧‧‧位置控制變數
以下將參考該等伴隨的圖式，基於示範性具體實施例，更為詳細地說明本發明之該方法與本發明之該裝置。該等圖式係如以下所顯示： 圖1顯示本發明之裝置之一示範性具體實施例的一透視全圖； 圖2顯示圖1之該裝置的重要部件之一縱向段； 圖3顯示於剪切作業期間由圖2該裝置之一部分的一放大圖示； 圖4顯示一剪切表面的一放大俯視圖； 圖5-8分別顯示該裝置之不同變化形式的一圖解；以及 圖9-12顯示用於解釋於該剪切作業期間本發明之該方法的典型變數之該等進程的不同圖解。

Claims (15)

  1. 一種用於藉由一切割刀片將一端部段由一桿材料剪切的方法，該切割刀片係相對於該桿材料之縱向方向呈橫向地可移動地頂靠一靜止刀片，其中待剪切的該端部段其之端部面側係被帶至與一縱向停止件接觸，並且在剪切作業期間，以一沿該桿材料之縱向方向的一壓力，經由該縱向停止件，作用於其上，其特徵在於在剪切作業期間，作用於該端部段上的該壓力係利用該縱向停止件之一位置受控制的縱向位置來產生。
  2. 如請求項1之方法，其特徵在於在該剪切作業期間，該縱向停止件之該縱向位置係受控制在一固定值。
  3. 如請求項1或2之方法，其特徵在於在該剪切作業期間由該縱向停止件施加在該端部段上的該壓力之進程係被測量。
  4. 如請求項3之方法，其特徵在於該測量壓力之進程係被估算俾以評估該端部段之該剪切表面的品質。
  5. 如請求項1至4中之任一項的方法，其特徵在於如果該端部段之該剪切表面的品質係為不足，則對一作業模式作一改變，其中以一力量受控制方式使壓力作用在待剪切的該端部段上，其中藉由該縱向停止件在該待剪切的該端部段上施加的該壓力係根據一預定的力控制變數而控制。
  6. 如請求項4或5之方法，其特徵在於當該測量壓力之進程於該剪切作業結束之前具有一下沉時，該剪切表面之品質係被評估為不足，其中該壓力之進程，忽視與控制相關的變動，下降至一最小值然後再上升。
  7. 如請求項6之方法，其特徵在於當該測量壓力之進程以一差值，該差值為該測量壓力之最大值的至少10%，優選地15%至30%，由該最小值上升時，該剪切表面之品質係被評估為不足。
  8. 如請求項6或7之方法，其特徵在於當該測量壓力之進程於該剪切作業結束之前下降至小於或是等於零的一數值時，該剪切表面之品質係被評估為不足。
  9. 一種用於實施請求項1至8中之任一項的用於由桿材料剪切一端部段之方法的裝置，其包含一靜止刀片；一切割刀片，該切割刀片可移動地被驅動頂靠著該靜止刀片，且相對於該桿材料之縱向方向橫向地配置；一縱向停止件，其係可於該縱向方向上移動，供用於待剪切之該桿材料之該端部段；以及一液壓系統，其於該剪切作業期間，用以於該桿材料之該縱向方向上移動該縱向停止件以及經由該縱向停止件以一壓力作用在該端部段上，其特徵在於該裝置具有一位置測量設備用於探測該縱向停止件之該縱向位置，以及一控制器其係經設計用於根據由該位置測量設備所探測該縱向停止件之該縱向位置而控制該液壓系統，其中該縱向停止件之該縱向位置係可根據一預先定義的位置控制變數藉由該控制器經由藉其控制之該液壓系統加以控制。
  10. 如請求項9之裝置，其特徵在於該控制器係經設計用於在該剪切作業期間控制該縱向停止件之該縱向位置至一固定值。
  11. 如請求項9或10之裝置，其特徵在於該液壓系統具有可藉由該控制器連續地設定的一伺服閥。
  12. 如請求項9至11中之任一項的裝置，其特徵在於該裝置具有一測量系統用於測量由該縱向停止件在待剪切的該端部段上施加的該壓力。
  13. 如請求項12之裝置，其特徵在於該裝置包括一停止件活塞，其係運動地連接至該縱向停止件並可藉由液壓介質之作用而由該液壓系統驅動，以及該測量系統具有壓力感應器用於探測該液壓介質作用在該停止件活塞之兩側邊上的壓力。
  14. 如請求項9至13中之任一項的裝置，其特徵在於該控制器係經設計用於根據一預定的力控制變數，經由該液壓系統控制由該縱向停止件作用在待剪切的該端部段上的該壓力。
  15. 如請求項14之裝置，其特徵在於該裝置係經設計為可在兩種操作模式之間切換，其中在一操作模式下利用該縱向停止件之一位置受控制的縱向位置以及在另一操作模式下以一力受控制的方式，來發生壓力作用在待剪切的該端部段上。
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