专利名称：带有快速调整弯曲站的辊轧成形装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种辊轧成形装置，其带有将多个弯曲(即不同的纵 向曲率)赋予辊轧成形杆的弯曲站。
背景技术：
最近辊轧成形的保险杠杆在车辆保险杠系统中得到了广泛接受， 因为它们的低成本和高尺寸精度和可重复性。它们的流行由于在辊轧 成形杆部分中弯曲(即提供纵向弯曲)以提供更好空气动力学外形的
性能而增加。例如在Sturrus5，092，512中披露了 一种用于辊轧成形纵 向恒定的弯曲杆的方法。
增加的速率向后在保险杠的端部处形成前表面的部分。这通常由在保 险杠杆上的辅助操作完成。用来完成这些的示例性现有技术的辅助操 作在Sturrus5，092，512中示出(其披露了管状杆的变形/压绔端)，并 且在Sturrus6，240，820中示出(其披露了杆和连接支架的切割端)， 在Heatherington6，318，775中示出(其披露了端部连接的模制元件)； 在McKeon6,349，521 (其披露了再成形的管状杆)，在 Weykamp6，695，368和Reiffer6，042，163中示出(其披露了端部连接的 金属支架)。然而，辅助操作增加了成本、提高了尺寸变化性以及增 加了处理期间的存货，并且表现出质量问题。理想的是消除了需要形 成具有向后增加弯曲的保险杠端部的辅助操作。同时，车辆制造商想 维持低成本以及提供保险杠杆设计的灵活性。因此，存在矛盾的要求， 这样留出本发明改进的空间和需要。
已知提供用于弯曲和辊轧成形设备的计算机控制。参见 Berne4，796，399， Kitsukawa4，624，121和Foster3,906,765。还已知其中
形成具有多半径的保险杠杆。例如，参见Levy6，386，011和日本专利 文件JP61-17576。另外，已知通过接合管使管和杆绕着盘状心轴的弧 形外表面弯曲以将管部分地缠绕在心轴周围，直到发生所需的永久变 形。例如，参见Millerl，533，443和Sutton5，187,963。但是，重要的是 用于现代车辆的保险杠杆表现出大量难点，因为它们相对较大的横截 面尺寸和非圆形横截面形状、所使用的高强度材料、车辆制造商的非 常严格的尺寸和误差要求、车辆制造工厂的的成本竟争以及现代辊轧 成形线运行的高速。
要注意的是，在辊轧成形设备上的现有弯曲机构通常制成可调整 的。例如，Sturrus5，092，512披露了一种手动可调整的弯曲站。(参见 Sturrus5，092，512中的图10-11以及第6列第1 - 9行)。然而，即使 弯曲站是可调整的，不是必然意味着装置能够制造具有多半径弯曲的 杆。例如，由于在Sturrus5，092，512中的弯曲站可手动地调整，作为 实际问题，不能足够快地调整以允许在单个车辆保险杠杆部分中形成 均匀间隔的不同弯曲。要注意的是，保险杠杆通常仅仅大约4-5英尺 长，并且辊轧成形的线速可达到4000- 5000英尺/小时，从而弯曲的 任何变化必须相对快速且大量重复地完成。确切地，不同的纵向弯曲 不能通过手动的方式沿着连续杆的长度统一地重复，并且还不能在使 用慢动作自动操作装置的高速辊轧成形操作中多产且高效地进行。因 此，存着对于能沿着其长度"快速地"制造具有不同半径的辊轧成形杆 (换句话说作为辊轧成形处理的一部分同步地)的方法和辊轧成形装置 的需求，其中所述方法和装置不需要大量的辅助操作(或至少它们需 要较少的辅助处理)，例如切割、固定、焊接、辅助成形和/或支架的 后辊轧成形连接。
Renzzulla专利6,820,451披露一种动力调整弯曲站。作为最好的 理解，Renzzulla专利6,820,451披露了 一种用于辊轧成形装置的可调 整弯曲站，其中上游辊16被可调整支架的可调整组件14跟随，组件 14结合有主弯曲辊18、形成弯曲机构的第一部分(用于弯曲的粗调整) 的可调整按压辊20以及形成第二部分(用于弯曲的精细调整)的辅助辊22 (参见Renzzulla专利6,820,451中第14列中的第20 - 22行)。 在Renzzulla专利6,820,451中的下主辊18 (即弯曲杆的下游/凸起侧 上的辊)优选位于辊轧成形的杆的线性水平面上方(参见图1，"挠曲 辊18在竖直方向上高于线性水平面"，参见第10列第65行到第11 列第l行)。第二辊20 (即在弯曲辊的凹侧上的辊)被支承用来绕着 第一辊的轴(杆卯)可调整地弧形运动(参见图15-16)到用来将压 力处于连续辊轧成形杆上的不同调整位置。杆的实际挠曲在辊18/20 的上游的位置143处发生。(参见第12列第45- 46行)。控制组件 130用来使辊20沿着其调整弧形路径移动。(参见第8列笫62行以 及图1-2)。辅助支架组件110被定位成调整在主支架组件14上的 辊22，并且通过调整组件137的操作可调整。该专利指出既可进行"快 速地，，调整(参见第14列第4行)又可以对主组件和辅助组件分别进 行粗调整和精细调整。(参见第14列第22行)。
尽管在Renzzulla专利6,820,451中纟皮露的设备显然可在辊轧成形 装置运4亍的同时进行动力调整，本发明人在Renzzulla专利6,820,451 中没有发现以下教导或建议，即提供控制/定时调整功能以及协同控制 功能，用于重复地调整设备以在单个保险杠段的长度(即沿着辊轧成 形连续杆的长度所测量的大约4-5英尺的范围内)的范围内并沿着该 长度的所选相对位置处提供一系列重复的不同弯曲(即不同半径)。 另外，在Renzzulla专利6,820,451中没有教导使用计算机控制的弯曲 装置形成多弯曲杆，该弯曲装置与协同的计算机控制的切断装置相连， 该切断装置用于在与特定弯曲区域相关的特定位置处将单个保险杠杆 部分从连续杆上切掉。另外，基于由图1-2建议的螺紋密度(也基于 在Renzzulla专利6,820,451中没有关于自动操作"循环"调整的任何公 开内容)，看上去在Renzzulla专利6,820,451中的装置也受到手动调 整弯曲站的问题的困扰，即不能足够快地调整以沿着连续辊轧成形杆 在4 _ 5英尺的范围内形成多个弯曲，假定在辊轧成形机正常相对快速 的线速的情况下。
当沿着连续杆提供紧弯曲(即具有小半径的弯曲)时，在Renzzulla
专利6,820,451中的弯曲站中潜在地存在另一个基本问题。Renzzulla 专利6,820,451涉及弯曲站，其中第一相对固定(主)成形辊18被定 位在连续杆的线性水平面上方(参见第10列第65行到第11列第1 行)，以使连续杆从其线性水平面变形，并且公开了第二可动/可调整 按压辊20，其绕着第一相对固定(主)辊18的轴沿着弧形路线可调 整，以便使弯曲力处于在主辊18前方(上游)的位置143处...，上游 位置143通常处于主辊18的上游和下游支撑辊16之间。(参见图16 和第12列第45- 46行)。当Renzzulla的弯曲机构被调整以形成更 紧的弯曲(即更小半径的弯曲)。弯曲的位置143潜在地进一步向上 游并且远离主辊18地运动。通过使杆在未支撑的上游位置143处发生 弯曲和变形，杆壁有效地以非控制方式弯曲。这样使得很难控制扭曲 和曲折前进，难以控制不需要的缠绕和偏移，还难以控制尺寸变化。 这些变量組合在一起并且产生杆和杆壁上的变形的不可预测性。换句 话说，当未支撑距离增加时(即当形成较紧弯曲时)，杆壁的非控制 运动和变形的问题变得越严重...，潜在地形成尺寸和质量问题。组合 这样的问题在于辊16的直径使辊16远离辊18和20定位...，这样导 致辊16和18抵靠杆的接触点间隔相对较大距离，该距离基本上等于 辊18和20在其上旋转的轴之间的距离。这样大的未支撑距离允许辊 轧成形杆的壁在没有支撑的区域中发生变形时非控制地偏移和弯曲。 由此，需要具有上述优点以及解决上述问题的系统
发明内容
在本发明的一个方面中， 一设备包括用于将材料板辊轧成形为具 有纵向线性水平面的连续杆的辊轧成形装置，所述连续杆具有第一表 面和相对的第二表面；所述装置还包括弯曲站，其与所述线性水平面 在一条直线上并且用来在所述连续杆上形成纵向形状。所述弯曲站包 括沿着所述线性水平面与所述连续杆切向地接合的主弯曲辊和用来在 部分地围绕所述主弯曲辊的下游侧的一段距离上保持所述连续杆紧紧 抵靠着所述主弯曲辊以形成弯曲的附件。所述装置还包括致动器，该
致动器用来使附件至少部分地围绕在第一和第二位置之间的所述主弯 曲辊的下游侧移动，以分别将至少第一和第二不同纵向形状赋予所述 连续杆。
在本发明的另一个方面， 一装置包括辊成形装置，其用于将材料 板辊轧成形为具有线性水平面的连续杆，所述连续杆具有第一表面和 相对的第二表面。弯曲站与所述辊轧装置在一条直线上并且位于所述 辊轧装置的下游，并且用来使连续杆形成纵向形状。所述弯曲站包括 第一辊和与所述第一辊相对的第二辊，该第二辊与所述第一辊相对以 将所述连续杆咬合在其间，并且包括用于可控制地调整所述第二辊的 位置的机构。在辊轧成形所述连续杆时，所述第一辊被定位成与所述 连续杆的第一表面切向地接合并且保持在相对固定的位置。所述第二 辊被定位成与所述连续杆的所述第二表面切向地接合。所述第 一辊限 定第一旋转轴，所述第二辊可绕着可调整轴沿着弧形路线被所述机构 移动，所述可调整轴位于所述连续杆的与所述第一轴相同的一侧并且 处于所述第一轴或所述第一轴的上游处，从而当调整时，所述第二辊 朝向相对于所述第一辊更下游的位置移动。
在本发明的另一个方面中， 一设备其包括弯曲装置，其包括用 来支撑辊的轴，该辊用来使连续杆形成弯曲；附件可操作地安装到所 述轴中的一个固定轴上，所述附件支撑使所述连续杆形成弯曲的所述 辊中的至少一个特定轴。自动操作的调整装置用来重复且准确地调整 所述附件的角度位置以在所述连续杆上形成纵向形状的重复图案，包 括使所述特定一个辊朝向相对于另一个辊的不同下游位置自动地移动 以改变赋予给所述连续杆的弯曲。
在本发明的另一个方面中， 一装置包括弯曲装置，其具有与连续 杆切向接合的主弯曲辊。相对的保持辊可调整到在所述主弯曲辊的下 游的不同位置并且保持所述连续杆抵靠着所述主弯曲辊，以将所需弯 曲赋予所述连续杆。至少一个稳定辊在所述主弯曲辊的上游切向地接 合所述连续杆。第一、第二和第三驱动马达分别驱动所述主弯曲辊、 所述保持辊和所述稳定辊。控制器独立地控制所述第一、第二和第三
辊中的每个的速度，以控制和管理在所述弯曲站中的所述连续杆上的 应力，以便形成所述连续杆的更一致弯曲形状。
在本发明的另一个方面中， 一方法包括以下步骤提供具有至少 80KSI的抗拉强度的高强度材料板；提供能以至少大约900英尺/小时 的速度对所述材料板进行成形的辊轧成形装置，所述辊轧成形装置包 括可调整弯曲站、致动器和控制器，该控制器与所述可调整弯曲站和 致动器相连以自动且快速地调整所述弯曲站以形成不同弯曲半径；以 及将所述材料板辊礼成形以形成具有连续截面的连续杆，同时在辊轧 成形结束同时或者附近，继续且重复地赋予不同弯曲，同时以至少大 约900英尺/小时的线速进行所述辊轧成形。
本发明装置涉及弯曲站，其中辊轧成形连续杆被第 一成形辊接收 并且与第一成形辊切向地接合，然后绕着固定辊拉动或"缠绕"连续杆， 通过绕着主辊的下游侧圆周地移动夹持点，直到连续杆取得足够的永 久变形以将保持所需弯曲量。本发明装置关注于主辊在切向位置处夹 持连续杆，主辊切向地与连续杆的水平面在一条直线上。本发明装置 提供构件，当连续杆连续切向/圆周方向地接合主辊时，该构件用来将 连续杆局部围绕在主辊的下游的固定辊周围，在连续杆的弯曲功能的 任何调整期间，咬合点围绕着固定辊朝向主辊的下游侧沿着圓周方向 运动。
研究以下的说明、权利要求和附图将理解和认识到本发明的这些 以及其它方面、目标和特征。
图1为包括实现本发明的弯曲站和弯曲控制器的辊轧成形机。
图2-2A为沿着其长度具有不同弯曲并由图1的辊轧成形机制成的 示例性杆。
图3为图1的弯曲站的透视图。
图4为与图3类似的透视图，但是仅仅示出了图3的弯曲站的四 个主辊。
图5-8为图3的弯曲站的侧面、顶面、后面(下游侧)和前面(上 游侧)。
图9-9A为图4的四个主辊的侧视图，图9示出了定位成通过线 性杆部分的辊，图9A示出了定位成形成弯曲杆的辊。
图10- 11为图3的弯曲站的侧视图，图10示出了邻近于用来在 连续杆中形成紧弯曲(具有小半径)的位置的弯曲站，图ll示出了邻 近于用来在连续杆中形成较浅弯曲(具有较大直径)的位置的弯曲站。
具体实施例方式
本发明的辊轧成形机装置19 (图1)用于形成辊轧成形的车辆保 险杠21，(这里也称为"保险杠杆段"或"加强杆")，其具有恒定的横 截面形状以及一致的尺寸形状，但是具有在弯曲站20处形成的不同纵 向曲率。弯曲站20布置成与辊轧成形装置19在一条直线上并且在辊 轧成形装置19的出口端。辊轧成形装置19的辊轧成形部分与Sturrs 的5， 092， 512中的图4示出的辊轧成形部分不同，并且Sturrs的5， 092， 512专利的教导整个合并在此。本发明的弯曲站20包括由计算 机控制并且自动化操作以及布置成允许快速准确调整的多辊系统，允 许在辊轧成形处理期间重复变化地进行弯曲操作，以便作为辊轧成形 处理的整体一部分沿着杆段的长度形成均匀且不同的弯曲半径。协同/ 定时切断装置22可操作地连接到计算机控制并且用于将连续杆21切 断成用于车辆保险杠系统的保险杠杆段21，。通过基于部分位置控制 施加到杆21上的弯曲的长度和时间，例如，单独的保险杠杆21，可设 有具有增大的弯曲程度(即在挡泥板处弯曲更大)的端部分和具有减 小的弯曲程度(即在散热器/隔栅区域上弯曲更小)的中央部分。认识
况下，从一个杆轮廓到另一个杆轮廓的变化可通过计算机控制"快速 地，，完成，由此消除了工具转化时间，消除了装配时间，以及消除了"起 动"时间(scrap)。本发明的弯曲站被示出与"C"形杆相连，但是认识 到还可以使用"W"形杆部分，或"D"或"B"形杆，或用来制造其它杆部
所示的辊轧成形段杆21，(图2 )为C形，并且包括具有半径Rl 的端部分21A和21B以及为线性的(图2)(即半径等于无穷大)或 具有不同的较长半径R2 (图2A)的中央部分21C，并且具有连接中 央部分和端部分的过渡区域21D和21E。在实际的杆21，中，半径R1 和R2可以不像图2和2A所示的那些半径完全地不同，但是示例示出 了本发明装置的性能。同样，认识到弯曲的半径可制成沿着杆21，的 整个长度恒定地变化(即中央部分可以不具有单一连续半径R2),和 /或将存在连接杆的中央和端部的多个"混合"过渡区域，和/或中央部 分可为线性(或甚至相反地弯曲)。认识到本发明的保险杠杆部分可 由具有起到车辆保险杠杆作用的足够强度和性能的任何材料制成。所 示的保险杠杆材料为超高强度钢(UHSS)材料板，其具有80KSI或 更高的抗拉强度，或优选地具有至少120KSI的抗拉强度，但是抗拉 强度可为220KSI或更高(例如，马氏体钢材料)。
所示的辊轧成形装置可以达到500英尺/小时(或更高)的线速， 并且用于形成管状或敞开的杆部分，该杆部分具有例如高达4x6英寸 (更大或更小)的截面尺寸。所示的弯曲站20(图1)与辊轧成形装置 (机)设置在一条直线上并且处于辊轧成形装置的一端。可以设想出可 使用不同的切断装置。例如，参见在Heinz的5，305，625中示出的切断 装置，Heinz的5,305,625的教导和披露内容整体合并在这里。本发明 装置的切断装置22包括剪切型切断刀片22，，剪切型切断刀片22，的 致动可由计算机控制器56 (或协同控制器)控制，从而保险杠杆21， 可沿着连续管状杆21在关键位置处切割。所示的切断装置22被编程 以延伸以及在保险杠杆21，中的紧弯曲(tight sweep )的部分的中间切 断，从而紧弯曲(例如部分21A)的半部在每个连续保险杠杆21，处结 束，另 一个部分(例如部分21B )在每个连续保险杠杆21，的另 一端处 结束。切断装置定位在弯曲站的"下游"但是相对与其紧邻以便节省空 间，并且在连续杆离开弯曲形成站时减小连续杆的不理想的向后缠绕。 切断装置22由计算机控制，从而杆21，与连续杆21分离时具有所需的端部对端部的对称。如果需要，可以认识到切断装置自身可在靠近 形成弯曲的可调整辊的端部的位置处接合在弯曲站。例如，切断装置
可连接到副框架35并且与副框架35 —起运动，如下面所述的。
弯曲站20 (图3和4)包括基座或主框架23,基座或主框架23 包括水平底板24以及固定连接的竖直安装板25。增加一个或多个稳 定器板25A和桥形件25B来稳定板24和25以及维持它们相对直角。 弯曲站20的第一半部26包括分别载有成形辊60和61的顶部轴27 和底部轴28，并且顶部轴承29和底部轴承30分别将轴27和28可转 动地安装到竖直板25上，用来支撑成形辊60和61。顶部辊60被称 为主弯曲辊，因为顶部辊60为杆21绕着其弯曲的固定轴辊。顶部辊 60的轴27为底部辊61绕着其的轴，副框架35可调整地转动以瞬时 改变弯曲。底部辊61和副框架35在下面被称为附件。它们也被称为 保持设备，因为它们绕着主弯曲辊60可调整地移动以将杆21保持抵 靠着主弯曲辊60以在杆21上形成弯曲。
顶部轴承29通过螺紋支撑结构29A手动地竖直调整，以便手动 地改变在轴27和28之间的距离(即改变辊的咬合压力)。类似的手 动调整设计在现有技术中是已知的，并且用在辊轧成形机构上以容纳 用于形成不同尺寸杆截面的不同尺寸辊模。要注意的是，调整通常作 为设置辊轧成形装置的一部分手动地进行，并且在辊轧成形装置的最 初运行期间，通常没有作为辊轧成形装置的生产操作的一部分进行以 恒定的变化弯曲和重复弯曲轮廓的方式形成弯曲。
本发明的重要部分是弯曲站20的"第二半部"组件30A (图4)的 自动"循环，，调整性能以及快速/准确调整。第二半部30A包括可调整地 定位在主竖直板25之间的刚性副框架35 (也是"附件"的一部分)。 副框架35具有倒置"U"形并且包括固定在一起作为刚性组件的一对内 竖直板36和间隔块38。内竖直板36通过轴承33A可转动地安装在顶 部轴31上。顶部轴31在外竖直板25上竖直可调整，非常类似于顶部 轴27在弯曲站的第一部分中竖直可调整，以便改变辊的咬合压力。底 部轴32和轴承34安装在内竖直板36的下端。副框架35在外竖直板
25之间的轴31上可旋转角度地调整。在旋转时，副框架35使底部轴 32和安装在底部轴32上的底部辊63沿着弧形路线Pl (图9A)运动 到在顶部轴31上的顶部辊62的下游侧的新位置(参见图9和9A)。 在角度调整位置(图9A)中，在第二半部30A中的底部辊63使连续 杆21充分地绕着顶部辊62局部缠绕，以使连续杆21取得永久弧形变 形(即纵向曲率或弯曲)。换句话说，底部辊63有效地作为保持设备 来保持连续杆21以选定距离抵靠(或邻接)顶部辊62的圆周表面， 因为连续杆21切线地延伸通过(即围绕)辊63。
附件(即副框架35和辊61)的角度运动的位置和时间以及切断 装置22的时间由控制器56控制，控制器56通过回路55(图4 )控制 致动系统。辊63的"缠绕，，动作在辊63绕着辊62周围运动时提供简单 和短的运动，该运动形成加工好的杆段21，的良好尺寸控制和一致性， 从而杆段21，是对称的并且可以在每个端部具有相对紧的弯曲。连续 杆21的壁优选在弯曲处理期间由主(顶部)辊62良好地支撑，因为 弯曲在顶部辊62处或非常靠近顶部辊62处开始发生，并且进一步在 连续杆21被围绕顶部辊62拉制时进一步发生。通过副框架35的仔细 且快速调整，连续杆21以具有可预测的多弯曲形状的方式结束，连续 杆21在被切割成保险杠杆段21，之后消除了大量的实质辅助处理以使 杆21，的端部向后变形的需要。
特别地，当相对陡峭弯曲(即小半径弯曲)形成时，需要在连续 杆21上进行最大控制。这在使用超高强度和/或当不同弯曲被赋予连 续杆21时特别需要，因为这些容易在壁上产生更大的尺寸变化。要注 意的是，轴31/32优选在工作中定位成尽可能地靠近轴27和28，从而 在辊之间的距离最小。当然，辊60、 61、 62和63的尺寸影响轴27、 28、 31和32可定位成靠得多近。要注意的是副框架35沿着路径Pl (图9A)的角度调整也使底部轴32远离另一个底部轴27地运动。为 了在底部辊61和63之间提供格外支撑，辅助桥形支撑件(滑动型支 撑件或多轮状辊支撑件)可加入到辊61和63之间，以如下所述地支 撑连续杆21的底部和/或侧面。在设置辊型支撑件的情况下，辊支撑
件可绕着水平或竖直旋转轴旋转，水平或竖直旋转轴平行于被支撑的
杆21上的壁延伸。(换句话说，支撑侧壁的滚动支撑件绕着竖直轴旋 转，而支撑底部壁的滚动支撑件绕着水平轴转动。)。要注意的是， 另外的支撑件可被加入到关键辊62和63的上游或下游。
重要的是要注意通过在弯曲成形挠曲期间使拉伸应力最大化以及 在弯曲成形挠曲期间使压缩力最小化使在连续杆21上的不同壁的"偏 移(wondering)"、扭曲、蛇行和未控制的来回挠曲最小化。我们(本 发明人)发现在每个轴上用于独立驱动辊60 - 63的独立驱动可具有非 常有利的效果。通过以最佳速度驱动每个辊60 - 63，可最优地控制沿 着连续杆21的不同壁的应力。要注意的是，独立控制单个辊的旋转速 度的重要性的一个原因是因为通常不容易准确地计算单个辊应该被以 多少速度驱动。例如，顶部辊62可沿着顶部壁以及沿着底部壁接触杆 21，从而接触点中的一个必须有必要滑动很小量。其次，当弯曲被赋 予到连续杆21时，辊62和63的旋转速度将根据弯曲而变化。另外， 在弯曲处理期间不同截面形状将受到合成弯曲力，从而轴速度的一些 现场调整(on-the-floor )将是必须的，同时操作辊轧机以确定最佳设 定。重要的是使压缩应力最小化，因为压缩应力(不是拉伸应力)更 容易使杆的壁形成难以预测或控制的起伏和波浪形。因此，独立驱动 马达允许辊以单独(不同)速度旋转，该辊将杆21的顶部和底部区域 通过弯曲站"拉出"，但是没有造成任何辊滑动或旋转或彼此"打架"。 用于不同轴的驱动可通过计算机控制器独立地控制，该计算机控制器 可操作地与辊轧机相连，从而机器的整个协同控制是可能的，包括弯 曲站的所有方面。
在图3的所示结构中，每个轴杆27、 28、 31和32由通过控制器 56控制的无级变速驱动器(例如伺服马达)单独驱动。速度在辊轧成 形处理期间响应于输入到控制器56中的预编程顺序以及定时程序很 快地变化。可以认识到不同轴27、 28、 31、 32的速度与辊轧成形处理 的速度以及辊在辊轧成形装置上相对于连续杆21 (即由辊62和63赋 予杆21的弯曲程度所影响的)的位置相关。多个不同弯曲可被形成在单个保险杠杆段21，中(早于将杆段21，与连续杆21分离)。作为可 替代的，可逐渐地增加或减小弯曲(而不是恒定半径弯曲)。通过使 驱动机构和轴速度独立地控制以及使得在弯曲站处的切线方向的辊速 度与辊轧成形装置不同，可实现弯曲半径上的更好和更多的一致控制。 认识到对于本发明装置不需要辅助辊，虽然可增加一个，如果需要的 话。认识到辊63相对于辊62的角度位置将通过由控制器56控制的祠 服驱动器控制。伺服驱动器和控制器提供在与辊轧成形装置一体结合 的封闭回路中的速度控制，该速度作为控制器的可编程特征。
所示的支撑件可设置为滑动"桥形"支撑件70 (图9A)的形式。 支撑件70具有大体上与底部辊63的弯曲前部匹配的弧形形状。具体 地，桥形支撑件70由在下方(和/或横向延伸)从桥形支撑件70延伸 到主框架23的固定结构71支撑。桥形支撑件70的顶部可包括能与连 续杆21的底部表面滑动地接合的光滑硬质支撑材料。作为可替代的， 所示的桥形支撑件70的顶部可包括直径相对较小的辊销状辊(例如直 径为一英寸或两英寸)，该辊销状辊在靠近辊62和63的位置处与连 续杆21滚动接合并且支撑连续杆21。附加的支撑辊可定位成在辊62 和63前面或后面的位置处与连续杆21的侧面接合。这些附加的辊将 具有竖直延伸的旋转轴，并且可以具有较小的直径。所示的桥形支撑 件70具有弧形前表面和后表面，从而其可以定位得尽可能地靠近底部 辊61和63。
另外，认识到支撑件可由上游固定器(参见图1的固定器72)稳 定的内心轴(类似于在Sturrus5，092，512中教导的蛇状内心轴)设置 在管状杆内部。要注意的是内心轴对于大多数保险杠截面和弯曲而言 不是必须的，特别是对于敞开杆部分和/或具有相对短深度尺寸和/或 具有最小弯曲(即，限定较大直径的弯曲)的杆部分。
一对致动器50 (图3)可操作地连接到主框架23和弯曲副框架 35之间，用于角度地调整副框架35，在副框架35的一侧布置一个制 动器35。每个制动器50包括一端安装到副框架35的顶部上的缸体51 (图5)，并且包括在相对端连接到基座23的可延伸/可收缩棒52。当
棒52收缩时，副框架35在轴31上旋转，因此改变副框架35绕着轴 31的相对角位置。(比较图9和9A)，由于旋转轴处于顶部轴31的 中心，应力优化地位于尽可能下游的位置处，其中在弯曲站中的主辊 提供对于连续杆21的良好支撑。致动器50可连接到用于向缸体51 提供变化的(但是平衡的)液压流体的液压回路55 (图3)。液压回 路55包括可操作地连接到计算机控制器56并且由计算机控制器56 控制的马达或泵，用于与辊轧成形装置20协同地控制制动器50的延 伸和收缩。(计算机控制器56还控制辊轧机以及用于弯曲站的不同轴 的驱动)。根据需要传感器可定位在弯曲站上，用来感测副框架35 的位置和/或用来连续杆21的位置(例如为了所述目的由装置19在杆 21中增加的定位孔，如果需要的话)。
通过这样的结构，弯曲(曲率)的程度可以如形成杆21，的控制 循环/重复方式变化。例如，这样允许杆21，在辊轧成形杆的同时在它 们端部形成较大弯曲以及在它们中央部分立刻"快速，，地形成较小弯 曲。由于致动器50的快速动作特性以及包括辊62和63的定位的弯曲 辊的有效和控制特性，变化的弯曲可快速且准确地进行，即使以2500 - 5000英尺/小时的线速。要注意的是，辊63绕着辊62的轴的运动向 杆21赋予了自然缠绕动作，因为杆21被绕着辊62"拉制"…，从而由 此形成的弯曲是受到良好控制的，并且机构是耐用且坚固的。
当底部辊63绕着顶部辊62的轴转动时，可调整底部辊63有效地 将连续杆21保持紧紧抵靠着顶部辊62的圆周表面的下游侧。为此， 顶部辊62有时称为"成形辊"，并且可调整辊63有时称为"按压辊"或 "保持辊"。认识到当连续杆21自身部分地缠绕在顶部辊62周围时， 可调整底部辊63可由设计用来将连续杆21夹持和保持抵靠着(或靠 近)顶部辊62的圆周的单独保持设备潜在地替换(或补充)。例如， 单独保持设备可为在杆21下方延伸的延伸销或棒状臂，并且由部分绕 轴的辊62的旋转送到辊62，由此形成较小半径弯曲。"紧"弯曲可足 够长，从而当杆部分21，被从连续杆21上切下时，较小半径弯曲的半 部形成(未来)杆部分21，的最后部分，并且另一个半部形成(接下来的未来)杆部分21，的第一部分。
可以理解在不脱离本发明概念的情况下对上述结构进行变化和修 改，并且还可以理解这样的概念意图覆盖由所附权利要求覆盖，除非 这些权利要求由语言进行另外描述。
权利要求
1.一种设备，其包括辊轧成形装置，其用于将材料板辊轧成形为具有纵向线性水平面的连续杆，所述连续杆具有第一表面和相对的第二表面；以及弯曲站，其与所述线形水平面在一条直线上并且用来在所述连续杆上形成纵向形状；所述弯曲站包括沿着所述线性水平面与所述连续杆切向地接合的主弯曲辊和用来在部分地围绕所述主弯曲辊的下游侧的一定距离上保持所述连续杆紧紧抵靠着所述主弯曲辊以形成弯曲的附件，并且进一步包括致动器，该致动器用来使所述附件至少部分地围绕在第一和第二位置之间的所述主弯曲辊的下游侧可调整地移动，以分别将至少第一和第二不同纵向形状赋予所述连续杆。
2. 根据权利要求l所述的装置，其包括控制器，该控制器可操作 地连接到所述辊轧成形装置和所述致动器，用于以协同方式控制所述 辊轧成形装置和所述致动器的操作，从而赋予所述连续杆均勻间隔的 一系列重复的不同弯曲。
3. 根据权利要求2所述的装置，其中所述控制器被编程以使所述 致动器反复地运动，以形成重复图案，其中第一纵向形状为线性的， 并且第二纵向形状为非线性的。
4. 根据权利要求2所述的装置，其中所述控制器被编程以使所述 致动器反复地移动以形成重复图案，其中第一纵向形状限定了第一半 径，第二纵向形状限定与第一半径不同的第二半径。
5. 根据权利要求1所述的设备，其中所述附件绕着枢轴转动，该 枢轴定位在所述主弯曲辊的旋转轴上。
6. 根据权利要求1所述的设备，其中所述附件包括与所述连续杆 切向地接合以及将所述连续杆按压抵靠着所述主弯曲辊的保持辊，所 述附件被支撑而沿着弧形路径运动，该弧形路径限定了位于所述连续 杆的与所述主弯曲辊的轴在相同一侧的轴。
7. 根据权利要求1所述的设备，其中所述主弯曲辊在第一轴上转动，所述附件安装在所述弯曲站用于绕着所述主弯曲辊的轴进行角度 调整。
8. 根据权利要求1所述的设备，其中所述致动器在所述连续杆上形成重复图案，该重复图案包括所述第一和第二纵向形状，并且包括刀具，其被构造且用于将所述连续杆分成单个保险杠杆段，所述第一 和第二不同纵向形状沿着单个保险杠杆段的长度在预定对称位置处。
9. 根据权利要求8所述的设备，其包括控制器，该控制器可操作 地连接到所述辊成形装置、所述致动器和所述刀具；在辊轧成形机对 所述连续杆进行辊轧时，所述控制器被编程以自动地改变所述附件的 位置以重复选择地改变赋予所述连续杆的弯曲，所述控制器还被编程 以选择性地操作所述刀具以将所述连续杆切割成杆段，从而每个连续 杆段关于在其纵向中点处平分杆段的垂直平面是对称的。
10. 根据权利要求1所述的设备，其中所述附件包括按压所述连 续杆抵靠着所述主弯曲辊的保持辊，所述保持辊和所述主弯曲辊均安 装在第一轴和第二轴上，并且包括用来独立地驱动所述第一轴和笫二 轴的第一马达和第二马达，并且进一步包括控制器，该控制器可操作 地连接到所述辊成形装置、所述致动器以及第一马达和第二马达，用 于以协同方式控制它们，还包括基于由弯曲站形成的第 一和第二纵向 形状中的所选择一个以不同速度可变地控制所述第一马达和第二马 达。
11. 根据权利要求1所述的设备，其包括可编程控制器，其可操 作地连接到所述弯曲站的致动器并且被编程以使得所述弯曲站形成所 述连续杆的纵向形状的重复变化。
12. 根据权利要求1所述的设备，其中所述辊轧成形装置被构造 成用具有至少80KSI抗拉强度的所述材料板以至少900英尺/小时的线 速生产所述连续杆。
13. —种设备，其包括；辊成形装置，其用于将材料板辊轧成形为具有线性水平面的连续 杆，所述连续杆具有第一表面和相对的第二表面；弯曲站，其与所述辊轧装置在一条直线上并且位于所述辊轧装置的下游，并且用于使所述连续杆形成纵向形状；所述弯曲站包括第一 辊和与所述第一辊相对的第二辊，该第二辊与所述第一辊相对以将所 述连续杆咬合在其间，并且包括一种用于可控制地调整所述第二辊的 位置的机构，在辊轧成形所述连续杆时，所述第一辊被定位成与所述 连续杆的第一表面切向地接合并且保持在相对固定的位置，所述第二 辊被定位成与所述连续杆的所述第二表面切向地接合，所述第一辊限 定第一旋转轴，所述笫二辊可绕着可调整轴沿着弧形路线被所述机构 移动，所述可调整轴位于所述连续杆的与所述第一轴相同的一侧并且 处于所述第一轴处或所述第一轴的上游处，从而当调整时，所述第二 辊朝向相对于所述第一辊更下游的位置移动。
14. 根据权利要求13所述的设备，其包括控制器，所述控制器可 操作地连接到所述机构并且控制所述机构，以使所述纵向形状形成不 同纵向弯曲的重复图案。
15. 根据权利要求13所述的设备，其中所述可调整轴与所述第一 轴轴向对准。
16. —种设备，其包括弯曲装置，其包括用来支撑辊的轴，该辊用来使连续杆形成弯曲； 附件，其可操作地安装到所述轴中的一个固定轴上，所述附件支撑使所述连续杆形成弯曲的所述辊中的至少一个特定轴；以及自动操作的调整装置，用来重复且准确地调整所述附件的角度位置，以在所述连续杆上形成纵向形状的重复图案，包括使所述特定一个辊朝向相对于另 一个辊的不同下游位置自动地移动以改变赋予给所述连续杆的弯曲。
17. —种设备，其包括；弯曲装置，其具有与连续杆切向接合的主弯曲辊；相对的保持辊， 其可调整到在所述主弯曲辊下游的不同位置并且保持所述连续杆抵靠 着所述主弯曲辊，以将所需弯曲赋予所述连续杆；至少一个稳定辊， 其在所述主弯曲辊的下游切向地接合所述连续杆；第一、第二和第三驱动马达，分别驱动所述主弯曲辊、所述保持辊和所述稳定辊；以及控制器，其独立地以不同速度控制所述第一、第二和第三辊中的 每个的速度，以控制和管理在所述弯曲站中的所述连续杆上的应力， 以便形成所述连续杆的更一致弯曲形状。
18. 根据权利要求17所述的设备，其中所述第一、第二和第三辊 中的至少一个被以与所述第一、第二和第三辊中的其它两个不同的转 速驱动。
19. 根据权利要求17所述的设备，其包括用于将所述材料板辊轧 成形具有线性水平面的连续杆的辊轧成形装置。
20. —种方法，其包括以下步骤 提供具有至少80KSI的抗拉强度的高强度材料板； 提供能以至少大约900英尺/小时的速度形成所述板的辊轧成形装置，所述辊轧成形装置包括可调整弯曲站、致动器和控制器，该控制 器与所述可调整弯曲站和致动器相连以自动地快速调整所述弯曲站以 形成不同弯曲半径；以及将所述材料板辊轧成形以形成具有连续截面的连续杆，在辊轧成 形结束同时或者附近，继续且重复地赋予不同弯曲，同时以至少大约 900英尺/小时的线速进行所述辊轧成形。
全文摘要
计算机控制的辊轧成形装置(19)用于在辊轧成形期间对连续杆“快速地”提供重复图案的不同纵向形状。在辊轧成形装置上的弯曲站(20)包括沿着线性水平面与连续杆(21)切向接合的主弯曲辊和用来在部分地围绕主弯曲辊的下游侧的一段距离上偏压连续杆抵靠着主弯曲辊(62)以形成弯曲的附件(35，61)。另外，致动器(50)使附件至少部分地围绕主弯曲辊的下游侧在至少第一和第二位置之间可调节地移动，用来将不同的纵向形状赋予连续杆。在一个成形中，辊轧成形装置也包括协同的切断装置(22)，从而当与保险杠杆段(21)分离时，单个杆段的端部具有比它们中央部分更大的弯曲。
文档编号B21D5/04GK101198422SQ200680021146
公开日2008年6月11日 申请日期2006年6月9日 优先权日2005年6月13日
发明者布莱恩·E·古尔德, 布鲁斯·W·莱昂斯, 理查德·D·海因茨, 詹姆斯·H·多德 申请人:沙普公司