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。 车辆保险杠的空气动力学外形通常通过从所述保险杠杆的中央以增加的速率向 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/压垮端)，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竞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l-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
4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l，"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ll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90)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列第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中披露的设备显然可在辊轧成形装置运行的同 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l-2建议的螺纹密度(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IO 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。这些变量组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
材料板辊轧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
的下游侧沿着圆周方向运动。 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。认识到当使用相同的辊和使用相同的保险 杠部分以及仅仅是弯曲变化的情况下，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分。 所示的辊轧成形段杆21'(图2)为C形，并且包括具有半径R1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 swe印)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通过螺纹支撑结构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
9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 曲期间使压縮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。重要的是使压縮应力最小化，因为压縮应力(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控制的伺服驱动器控制。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。
—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/可收縮 棒52。当棒52收縮时，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的延伸和收縮。(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
一种方法，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，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。
2. 根据权利要求1所述的方法，其包括将所述连续杆切成长度和形状适于用作保险杠 加强杆的杆段。
3. 根据权利要求1所述的方法，其包括对所述控制器编程以沿着所述连续杆在选定位 置处形成不同弯曲。
4. 根据权利要求3所述的方法，其包括提供切断装置，并且基于所述不同弯曲的位置 操作所述切断装置以形成杆段，在所述杆段的端部位置处具有所需弯曲。
5. 根据权利要求4所述的方法，其包括对所述控制器编程以与所述弯曲站和所述辊轧 成形装置的控制同步的方式控制所述切断装置。
6. 根据权利要求1所述的方法，其包括对所述控制器编程以与所述弯曲站的控制同步 的方式控制所述辊轧成形装置。
7. —种方法，其包括以下步骤 提供具有强度适合用作车辆保险杠加强杆的钢板；提供能将所述钢板成形为连续杆的辊轧成形装置，所述连续杆具有适合用作车辆保险 杠加强杆的横截面和强度，所述辊轧成形装置包括可调整弯曲站、致动器和控制器，所述控 制器与所述弯曲站相连用来自动且快速地调整所述弯曲站以形成不同弯曲半径；以及对所述钢板辊轧成形以形成具有连续横截面的连续杆，并且与所述辊轧成形的结束同 步以及在其附近，在连续运行所述辊轧成形装置的同时，继续且重复地使用所述弯曲站以 赋予不同的弯曲。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述材料具有至少80KSI的抗拉强度。
9. 根据权利要求7所述的方法，其中所述弯曲站包括主弯曲辊和U形框架，该U形框架 支承保持辊以保持所述连续杆抵靠着所述主弯曲辊，所述致动器与所述U形框架可操作地 相连；使用所述弯曲站的步骤包括操作所述致动器以往复地移动所述U形框架并且转而往 复地移动所述保持辊以向所述连续杆赋予各种选定的弯曲。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述U形框架可旋转地安装在所述主弯曲辊的轴 上，并且包括使所述U形框架绕着所述主弯曲辊的轴旋转以赋予各种选定的弯曲。
11. 根据权利要求9所述的方法，其包括利用马达独立驱动所述主弯曲辊和所述保持 辊中的每个。
12. 根据权利要求9所述的方法，其包括位于所述保持辊上游的桥形件，并且包括这样 步骤在所述保持辊前面支承所述连续杆以在所述主弯曲辊前面减小所述连续杆的未受控 制的弯曲。
13. 根据权利要求1所述的方法，其中辊轧成形连续杆以及赋予不同弯曲的所述步骤包括形成至少一个具有半径Rl的第一部分和至少一个具有与半径Rl不同的半径R2的第 二部分，还包括在具有半径R1的第一部分的中心位置处将所述连续杆切成多个杆段的步 骤，所述每个杆段具有位于中央的且具有半径R2的中央部分和位于两端且具有R1的端部 分。
14.根据权利要求7所述的方法，其中辊轧成形连续杆以及赋予不同弯曲的所述步骤 包括形成至少一个具有半径Rl的第一部分和至少一个具有与半径Rl不同的半径R2的第 二部分，还包括在具有半径R1的第一部分的中心位置处将所述连续杆切成多个杆段的步 骤，所述每个杆段具有位于中央且具有半径R2的中央部分和位于两端且具有R1的端部分。
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B21D5/06GK101722223SQ20091025414
公开日2010年6月9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