專利名稱：彎曲金屬物的彎曲設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及提供實時彎曲檢驗和修正的彎曲金屬物的方
法，以及用于相同目的的彎曲設備。
背景技術：
在彎曲金屬物時，例如金屬管，為確保獲得所需的最終 幾何形狀會遇到許多必須考慮的變量。 一種這類變量就是盤巻與盤巻 之間的金屬板自然差異及其相關的回彈變化。對處理差異有影響的其 它變量包括環(huán)境溫度、機械溫度、彎曲工具的潤滑、磨損和破裂以及 工具調定。金屬管由金屬板巻成管狀并沿著軸向接縫焊接而成。"回 彈"為當從模具將金屬板(或由板形成的金屬管)取出時，其喪失一 部分形狀的趨勢。當松開模具時，工件最終為少于在模具上(即，"進 行彎曲")的彎曲程度。回彈量取決于材料的特性，包括厚度、晶粒 和回火。未恰當預測或修正的回彈會導致過高的廢品率。

發(fā)明內容
提供了一種彎曲金屬物(例如管)的方法，其使用金屬 物實際回彈的實時閉環(huán)反饋以修改施加的彎曲力或預定的彎曲坐標， 從而獲得最終所需的彎曲幾何形狀。因此可解決各金屬物的回彈差異， 減少了由于不正確的彎曲(過度彎曲或不足彎曲)導致必須廢棄的金 屬物的數(shù)量。使用包括固定基座和固定到該基座上的測量裝置的設備 來實施該方法?？尚D彎曲模、固定到所述彎曲模的夾模和相對于所 述可旋轉彎曲?？梢苿拥膲耗?例如，其可設置在旋轉式拉彎機上) 構造成用于彎曲金屬物，并且這些模具也可包括在所述設備中。所述 壓模作用在回轉彎管成形模上。另外，特定的彎曲可能需要在所述回 轉彎管成形模與金屬物之間設置心軸。所述測量裝置可操作以測量由 所述模具彎曲的金屬物的實際彎曲坐標?？刂破骺刹僮鞯剡B接到模具、 基座和測量裝置上，并構造成至少部分地基于由測量裝置提供的測量 的彎曲坐標(即，實際回彈的反饋)控制所述模具來彎曲金屬物。
所述方法包括施加力以第一次將第一金屬物(例如，管) 的第一部分彎曲向第一預定彎曲坐標。所述第一預定彎曲坐標至少部 分地基于預期回彈(即，基于金屬特性的回彈，但是該回彈并未被檢 驗為特定金屬管的實際回彈)。然后解除所述力，從而允許所述管回 彈。然后在所述回彈之后測量實際彎曲坐標。該測量可以利用攝像機 來完成。然后所迷控制器確定所述管是否過度彎曲或不足彎曲，當過 度彎曲時廢棄該管，而當不足彎曲時，基于所述第一預定彎曲坐標和 所述第一實際(即，測量的)彎曲坐標計算第一彎曲修正因數(shù)。(如 果所述管既不過度彎曲也不是不足彎曲，那么無需彎曲修正因數(shù)就可 將基于預期回彈的預定彎曲坐標用于后續(xù)的彎曲。)如果所述管不足 彎曲，那么至少部分地基于所述計算的第 一 彎曲修正因數(shù)通過所述模 具重新施加力以第二次彎曲所述第一金屬管的第一部分(即，重新彎 曲第一部分)。當解除所述力時，所述管回彈將使得所述管處于所需 的彎曲坐標并具有所需的管幾何形狀。如果在相同管中需要后續(xù)的彎 曲，可基于計算的第一彎曲修正因數(shù)來施加力以彎曲所述管的第二部 分(即，當解除所述力時，使用測量的實際回彈來獲得更精確的彎曲)。 如果要彎曲第二金屬物(例如第二金屬管)以獲得與第一金屬物相同 的所需彎曲坐標，那么控制器"重置，，，該控制器復位以基于預期回 彈將第二金屬物彎曲至預定彎曲坐標。這允許在松開第二金屬物之后，
通過測量第二金屬物的實際彎曲坐標來單獨地確定第二金屬物的實際 回彈。然后基于預定的坐標和第二實際彎曲坐標計算第二彎曲修正因 數(shù)。然后重新施加力，第二次將第二金屬物的第一部分彎曲向(即， 重新彎曲第二管)至少部分地基于計算的第二彎曲修正因數(shù)的第二修 正彎曲坐標。當解除重新施加的力時，第二管會回彈至所需坐標。
0005]結合附圖，從下面對實施本發(fā)明的最佳模式的詳細描述 可容易理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其它特征和優(yōu)點。


圖1為旋轉式拉彎機的平面示意圖，其中夾模夾住了未
彎曲的金屬管；圖2為圖1中旋轉式拉彎機的側視示意圖3為圖1和2中旋轉式拉彎機的平面示意圖，其中夾
模閉合且應用了壓模以將金屬管的第一部分彎曲向預定的彎曲坐標；
圖4為圖3中旋轉式拉彎機和彎管的側視示意圖；
圖6為圖1-圖5中旋轉式拉彎機和金屬管的平面示意圖， 其中夾模閉合且應用了壓模以使金屬管彎曲超過預定的彎曲坐標，從 而修正不足的彎曲；圖8為圖1-圖7中旋轉式拉彎機的平面示意圖，其中金
屬管重新定位且夾模夾住該金屬管；圖10為圖1-圖9中旋轉式拉彎機和金屬管的平面示意
圖，其中夾模松開且金屬管從另一預定彎曲坐標回彈至所需彎曲坐標；圖11為圖1-圖10中第一和第二部分彎曲的彎曲金屬管
的側一見示意圖；圖12A和圖12B為示出彎曲金屬管方法的流程圖；以及
圖13為示出另一彎曲金屬管方法的流程圖。
具體實施例方式
參考附圖，其中相同的附圖標記指的是相同組件，圖1 示出了用于彎曲物體的設備10,包括示出為具有形式為金屬管12的可 彎曲物體的旋轉式拉彎機11。如圖2中所示，旋轉式拉彎機ll包括支 撐可旋轉彎曲模16的固定基座14。通過使夾模18抵靠著彎曲模16和 壓模20抵靠著回轉彎管成形模21來夾住管12以實現(xiàn)彎曲。彎曲模16 和夾模18 —體地旋轉，從而開始管12中的第一彎曲30的塑性變形(見 圖3)。壓模20滯后，以防止其與夾模18千涉，并且在材料倚著回轉 彎管成形模21行進時允許其在彎曲的內側(壓縮側)延伸，從而防止起皺現(xiàn)象。設備10還包括在金屬管12上方位于固定支柱25上的測量 裝置，該裝置的形式可選擇為攝像機22。 設備10還包括控制器26,其通過電線(未示出)、無線 電射頻、無線連接或其它方式連接到夾模18、壓模20和彎曲模16以 及攝像機22。攝像機22記錄管12的圖像，并將由該圖像得到的管12 的位置傳送給控制器26。 如果在步驟114中確定了不足彎曲，那么在步驟118中， 控制器2 6基于實際回彈與預期回彈之間的差計算第 一 彎曲修正因數(shù)。 實際回彈為第一預定彎曲坐標(例如，A)與測量的笫一實際彎曲坐標 C2之間的差。在該實施例中，實際回彈為實際回彈之后中心線C2的位 置與預定坐標A之間的距離，例如，沿著延伸通過預定坐標A的徑向 線的距離B。因為預期回彈量已經存儲在控制器26中且表示為距離B
9的百分比，所以第一彎曲修正因數(shù)為距離B中意料之外的一部分(即， 表示高于或超出特定材料預計的過量回彈)?；诓襟Eiio中測量的 數(shù)據(jù)，如果管12的實際回彈與預期回彈相符，那么由于管n在第一
部分30的彎曲與所需參數(shù)相符，所以無需修正。但是，如果彎管12 不足彎曲(由于過高的回彈)，那么控制器26利用回彈修正因數(shù)來修 正所使用的存儲彎曲數(shù)據(jù)，以控制模具16、 18、 20的運動。在步驟120 修正第一部分30的彎曲，其中至少部分地基于計算的第一彎曲修正因 數(shù)通過模具16、 18、 20重新施加力來第二次將第一管12的第一部分 30彎曲向修正的彎曲坐標。即，參考圖6,夾模18閉合，壓模20和 彎曲模16控制成將管12彎曲增加量，即管12的不足彎曲加上新確定 的回彈量，如圖所示，移動管12直到中心線處于通過點A的位置C3 為止。然后，在步驟122,放開重新施加的力，管12回彈至所需位置， 如圖7中所示，其中中心線處于所需位置并稱為(M。
0025] 現(xiàn)在確定了管12的實際回彈，且控制器26基于預期回 彈計算了用以修正預定彎曲坐標的第一彎曲修正因數(shù)，由于控制器26
使用實際測量的回彈修正了用于作用在管12上的所有后續(xù)彎曲的所有 預定彎曲坐標，所以現(xiàn)在可更加精確地彎曲那些作用在管12上的后續(xù) 彎曲。因此，為了彎曲管12的第二部分，將管12重新定位在拉彎機 11中，如圖8中所示，然后在步驟124中，通過彎曲模16、夾模18 和壓模20施加力將第二部分20彎向這里表示為點D的、攝像機"下 方居中的第二彎曲坐標，使管12彎曲直至管12的中心線C5與點D對 齊為止。然后，在步驟126中，解除所施加的力，管12將回彈至所需 彎曲位置，如圖10中所示，為圖示目的，如當管l2的中心線處于與 點E相交的位置C6時。由于第二部分32的彎曲是基于管12的實際測 量回彈來控制的，所以第二部分32無需修正(即，無需"重新彎曲")。 如圖11中所示，作為方法100的結果，現(xiàn)在管12在彎曲位置30和32
具有需要的恰當彎曲。 如果要將其它的管制成圖11中所示的彎曲規(guī)格，那么分 別確定各管的實際回彈以解決所有變化。例如，如果將第二管放入拉 彎機11中，在步驟128，部分地基于初始在形成第一管l2的第一彎曲 30中使用的相同預期回彈來施加力，以第一次將第二管的第一部分彎 曲向第一預定彎曲坐標。通過參看圖3并假設管l2為第二管，本領域的技術人員可很好地理解上述。然后，如同第一管的步驟106，在步驟
130中，解除力以允許第二管回彈，如參考圖5中的第一管所示。第二 管發(fā)生的回彈量可能很大程度地不同于第一管12發(fā)生的回彈量。在步 驟132中測量第二管的第二實際彎曲坐標，然后在步驟134中基于第 二管的實際測量回彈計算第二彎曲修正因數(shù)(即，預定彎曲坐標與第 二實際彎曲坐標之間的差)。然后在步驟136中重新施加力，以第二 次將第二管的第 一部分彎曲向考慮了計算的第二彎曲修正因數(shù)的第二 修正彎曲坐標。最后，在步驟138中，解除力，第二管會回彈使得第 一彎曲具有所需幾何形狀的量。由于現(xiàn)在確定了第二管的實際回彈， 所以可使用已知的實際回彈并基于修正的彎曲坐標進行第二管的所有 后續(xù)彎曲。由于各管的假設回彈是單獨檢驗的，并且如果需要的話使 用計算的回彈修正因數(shù)進行修正，所以方法100將減少廢棄的金屬管
(例如，由于過度彎曲而廢棄)。
0027] 現(xiàn)在參考圖13,參考圖1-圖12描述制造彎曲金屬管的 方法200。該方法包括步驟202,將第一金屬管12放在旋轉式拉彎機 U中。然后，在步驟204中，將第一金屬管12的第一部分30彎曲向 第一預定彎曲坐標(例如，管12的中心線Cl與至少部分地基于管12 的預期回彈的預定彎曲坐標，即點A對齊)。然后，在步驟206中， 解除在步驟204中施加的力(通過松開夾模18),允許金屬管12如圖 5所示一樣回彈。在回彈后，步驟208中，測量金屬管12的第一彎曲 部分30的實際彎曲坐標。這可包括通過掘j象才幾22可^l地記錄第一金 屬管12,并將數(shù)據(jù)發(fā)送回控制器26。記錄的數(shù)據(jù)可為角度(例如，中 心線C2相對于預定線的角度，例如當中心線位于預定位置Cl時，且 角度表示為6 )、距離(例如，中心線C2沿著從點A延伸的半徑與點 A相距的距離B)、或者任何與相對位置相關的其它數(shù)據(jù)。為了描述的
目的，假設攝像機22測量的第一實際彎曲坐標為中心線C2的位置。 在步驟210中，控制器26可基于實際回彈及其與預期回彈的關系計算 第一彎曲修正因數(shù)(即，測量的彎曲坐標與預定彎曲坐標之間的差)。 在步驟212,使用第一彎曲修正因數(shù)，通過第二次施加的力(即，由模 具16、 18、 20、 21施加的力)將第一管12的第一部分30重新彎曲向 基于第一彎曲修正因數(shù)的修正彎曲坐標(由中心線C3的位置表示)， 如圖6中所示。然后在步驟214中解除該力。在步驟216中，步驟214之后，現(xiàn)在可通過測量新的實際彎曲坐標(例如，圖7中所示中心線 C4的位置)來檢驗彎曲的精度。在檢驗了精度后，至少部分地基于彎
曲修正因數(shù)將金屬管12的第二部分32彎曲向另一彎曲坐標C5 (如圖 9中所示)。由于在控制器26的控制下通過模具16、 18、 20、 21獲得 的彎曲坐標中結合了實際回彈，所以當松開管時，第二部分32會回彈 至期望位置，其中中心線處在無需重新彎曲的期望位置。 應當注意，在方法100或200中可能會給彎曲過程增加 少量的循環(huán)時間，但是在整體工時上，消除了廢棄以及質量的改進將 大大抵消該少量循環(huán)時間的增加。因此，本發(fā)明將減少甚至消除由于 水平回轉式拉彎機中金屬回彈事件引起的物品廢棄，并改善整體質量 和拉彎才幾工時。 盡管已經詳細描述了實施本發(fā)明的最佳模式，但是本發(fā) 明所屬領域的技術人員會認識到在所附權利要求范圍內實現(xiàn)本發(fā)明的 可種可選"^殳計和實施方式。
權利要求
1. 一種彎曲金屬物的方法，包括施加力以第一次將所述金屬物的第一部分彎曲向預定彎曲坐標，其中所述預定彎曲坐標至少部分地基于所述第一金屬物的預期回彈；解除施加至所述金屬物的力以允許實際回彈；在所述松開之后，測量由所施加的力和所述實際回彈在所述金屬物上導致的實際彎曲坐標；基于所述預定彎曲坐標和測量的實際彎曲坐標計算彎曲修正因數(shù)；重新施加力以第二次將所述金屬物的第一部分彎曲向至少部分地基于所述計算的彎曲修正因數(shù)的修正彎曲坐標；以及解除所述重新施加的力。
2. 如權利要求l所述的方法，還包括在所述解除所述重新施加的力之后，施加力以將所述金屬物的第二 部分彎曲向至少部分地基于所述計算的彎曲修正因數(shù)的第二彎曲坐標。
3. 如權利要求l所述的方法，還包括在所述重新施加力來彎曲所述第 一部分之前，確定所述實際彎曲坐 標是否指示過度彎曲；并且所述方法還包括如果所述實際彎曲坐標指示過度彎曲，那么廢棄所述金屬物以替代 重新施加力來彎曲所述第一部分。
4. 如權利要求l所述的方法，其中所述金屬物為第一金屬物，所述 測量的實際彎曲坐標為第 一實際彎曲坐標，所述實際回彈為所述第一 金屬物的實際回彈，所述計算的彎曲修正因數(shù)為第 一彎曲修正因數(shù)， 所述修正的彎曲坐標為第 一 修正彎曲坐標，并且所述方法還包括施加力以第一次將第二金屬物的第一部分彎曲向部分地基于所述 預期回彈的所述預定彎曲坐標；解除施加至所述第二金屬物的力以允許所述第二金屬物的實際回彈；在所迷解除施加到所述第二金屬物的力后，測量由施加到所述第二 金屬物的力和所述第二金屬物的實際回彈所導致的第二實際彎曲坐 標；基于所述預定彎曲坐標和所述第二實際彎曲坐標計算第二彎曲修 正因數(shù)；重新施加力以第二次將所述笫二金屬物的所述第一部分彎曲向至少部分地基于所述計算的第二彎曲修正因數(shù)的第二修正彎曲坐標；以及解除所述重新施加的力。
5. 如權利要求l所述的方法，其中所述測量實際彎曲坐標包括可視 地記錄所述金屬物。
6. 如權利要求l所述的方法，其中所述施加力為通過夾緊第一模具 來實現(xiàn)；并且其中所述解除力為通過打開所述第一模具來實現(xiàn)。
7. —種制造彎曲金屬管的方法，包括 將第 一金屬管放在旋轉式拉彎機中；使用第 一施加力將所述第 一金屬管的第 一部分彎曲向第 一預定彎 曲坐標，其中所述第一預定彎曲坐標至少部分地基于所述第一金屬管 的預期回彈；解除在所述第一金屬管上的所述第一施加力，以允許所述第一金屬 管的實際回彈；在所述解除之后，測量由所述第 一施加力以及所述第 一金屬管的實際回彈導致的所述第 一部分的實際彎曲坐標；至少部分地基于所述測量的實際彎曲坐標計算彎曲修正因數(shù)； 使用第二施加力將所述第 一金屬管的所述第 一部分重新彎曲向修正彎曲坐標，其中所述修正彎曲坐標至少部分地基于所述計算的彎曲修正因數(shù)；解除所述第二施加力，以再次允許所述第一金屬管的實際回彈； 在所述解除第二施加力之后，測量由所述第二施加力以及解除所述第二施加力之后所述第 一金屬管的實際回彈導致的、所述第 一部分的新的實際彎曲坐標；以及將所述第 一金屬管的第二部分彎向至少部分地基于所述計算的彎曲修正因數(shù)的另一彎曲坐標。
8. 如權利要求7所述的方法，還包括從所述旋轉式拉彎機中卸下所述第 一金屬管； 將第二金屬管放在所述旋轉式拉彎機中；使用第三施加力第一次將所述第二金屬管的第一部分彎曲向所述第一預定彎曲坐標，其中所述第一預定彎曲坐標至少部分地基于所述第二金屬管的預期回彈；解除所述第三施加力，以允許所述第二金屬管的實際回彈；在所述解除第三施加力之后，測量由施加到所述第二金屬管的所述第三施加力以及所述第二金屬管的實際回彈導致的第二實際彎曲坐標；至少部分地基于所述測量的第二實際彎曲坐標計算第二彎曲修正因數(shù)；使用第四施加力將所述第二金屬管的所述第 一部分重新彎曲向另一修正彎曲坐標，其中所述另 一修正彎曲坐標至少部分地基于所述計算的第二彎曲修正因數(shù)；解除所述第四施加力；測量由所述第四施加力以及解除所述第四施加力之后所述第二金屬管的實際回彈導致的、所述第二金屬管的第 一 部分的新的實際彎曲坐標；以及將所述第二金屬管的第二部分彎曲向至少部分地基于所述計算的第二彎曲修正因數(shù)的另一彎曲坐標。
9. 一種用于彎曲金屬物的設備，包括固定基座；固定到所述固定基座上的測量裝置；構造成彎曲金屬物的多個模具，包括可旋轉彎曲模、可剛性地固定到所述可旋轉彎曲模上的夾模以及相對于所述可旋轉彎曲?？梢苿拥膲耗?；其中所述測量裝置可操作以測量由所述模具彎曲的金屬物的實際彎曲坐標；以及可操作地連接到所述模具、固定基座和測量裝置上的控制器，其構造成至少部分地基于由所述測量裝置提供的所測量的彎曲坐標來控制所述模具彎曲所述金屬物。
10. 如權利要求9所述的設備，其中所述測量裝置為相機。
全文摘要
公開了一種彎曲金屬物的彎曲設備和方法。提供了一種彎曲金屬物例如管的方法，其使用金屬物的實際回彈的實時閉環(huán)反饋以修改施加的彎曲力或預定彎曲坐標，從而獲得最終所需的彎曲幾何形狀。因此可解決各金屬物的回彈差異，減少了由于不正確的彎曲(過度彎曲或不足彎曲)而導致必須被廢棄的金屬物數(shù)量。使用具有測量裝置的設備(例如旋轉式拉彎機)來實施該方法，其中測量裝置可操作以測量金屬物被拉彎機彎曲的實際彎曲坐標?？刂破骺刹僮鞯剡B接到拉彎機和測量裝置上，其構造成至少部分地基于由測量裝置提供的測量的彎曲坐標控制拉彎機來彎曲金屬物。
文檔編號B21D11/00GK101480674SQ20091000264
公開日2009年7月15日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權日2008年1月10日
發(fā)明者D·R·弗里德爾, K·R·馬克斯, M·M·吉蘭, P·D·拉森, S·P·梅拉斯, W·M·克蘭塔斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司