專利名稱：用來調節壓彎機行程的方法
技術領域：
本發明涉及一種調節壓彎機行程的方法，該壓彎機包括一個固定臺，攜帶一個模具；一個運動梁，攜帶一個沖頭；移動運動梁的裝置，所述運動裝置壓在固定到固定臺的立柱上；測量尺，用來測量運動梁相對于立柱的運動(d)；至少一個傳感器，測量一個根據由所述沖頭施加在放置在所述模具上要以設置角度αc彎曲的名義厚度(e)的件上的力變化的物理參數(p)；及一個電子控制器件，控制運動梁在頂部死點與底部死點(BDC)之間的運動，裝有獲得運動測量(d)和物理參數(p)的裝置、和用來根據所述運動(d)和物理參數(p)的測量校正所述底部死點的值的計算裝置。
背景技術：
本申請人的專利CH 686119描述了這種類型的壓彎機。當彎曲金屬板時，在壓頭推力的作用下由壓機的立柱經受的力引起立柱的彎曲，這可能導致高達1-2mm的機架變形。這種彎曲修改沖頭伸入到模具中的深度，這產生在彎曲件上得到的彎曲角度的誤差。在根據CH 686119的調節方法中，使用壓力傳感器，確定在移動運動梁的裝置的作用下由每一個立柱經受的力，把得到的每一個值與建立在由相應立柱經受的力之間的關系的預定圖相比較，及增大滑塊的行程，以便補償在壓機上的變形。
易于導致彎曲角度誤差的另一個參數是處理件的厚度的可變性。當初始調節行程時，件的名義厚度是引入到壓彎機的控制電子器件中的參數之一。
為了彎曲角度的實際值αr不偏離設置值αc，在每次彎曲操作時必須考慮金屬板的實際厚度er。這是因為板金屬制造商供給其實際厚度有變化的金屬板，這種變化范圍可以高達厚度名義值(e)的±10％。如果例如在12mm的V形開口中以90°彎曲具有2mm名義厚度的板，則10％厚度的變化，如果不校正，則導致2°的彎曲角度變化；沒有適當校正，彎曲角度能在88°與92°之間變化。
專利申請JP 02030327提出由一個第一傳感器通過液壓壓力的增大的伴隨探測確定彎曲件的實際厚度、和由一個第二傳感器確定沖頭的位置。
專利申請JP 051138254、JP 10052800和JP 09136116提出，當沖頭進入與這個件相接觸時，通過探測運動梁的下降速度變化確定彎曲件的厚度。
專利US 4,550,586提出，通過借助于放置在固定臺的表面上的傳感器探測這個件的接觸損失、由彎曲過程開始導致的接觸損失，確定彎曲件的厚度。
在彎曲過程期間造成的另一問題是對于彈簧效應，就是說當釋放沖頭的壓力時彎曲件以稍小的彎曲角度的彈性返回，的補償。因為這種效應，在負載αmax下瞬時彎曲角的最大值必須大于在彎曲件釋放之后要求彎曲角的設置值αc。在先有技術的狀態下已知，如何經驗確定一個平均差(αmax-αc)和在一系列重復彎曲期間以恒定方式把對應的校正施加到行程上。然而，這種類型的方法沒有考慮到加工材料的可變性，特別是板金屬厚度和其彈性模量的變化，這能根據軋制方向變化。這些參數的變化修改從一件到另一件的彈簧效應的數值，從而恒定校正不足。
為了考慮這些參數的變化，專利US 4,408,471提出，記錄根據件的運動由沖頭施加在件上的力的變化、由在力/運動曲線的初始矩形部分上的斜率推導件的彈性模量、及根據件在塑性變形區中的行為的模型通過從這條曲線的外延導出在彈性返回之后導致具有設置值αc的彎曲角度的沖頭最大運動的點。這種方法具有考慮正在彎曲件的實際彈性模量的優點。然而，根據設置角度的值，用來計算沖頭最大運動的模型不相同。底部死點的校正精度因此取決于選擇為實際件的行為的近似的適當性。
專利US 4,511,976描述了一種方法，其中一個電子器件記錄由跟隨布置在固定臺上的板金屬的變形的一個位置傳感器測量的在板金屬與模具頂部之間的角度θ的變化、和沖頭壓力的變化。曲線F/θ的初始線性部分使得有可能計算試樣的彈性模量，并且通過在塑性變形區中的外延，控制器件計算得到沒有任何負載時彎曲角度的設置值必需的最大彎曲角度。然而，經驗表明角度θ的測量不是非常精確并且不是非常可靠，通常用于這種類型測量的傳感器一點一點地無法調節并且必須對于每個模具重新校正。
發明內容
本發明的目的在于，提出一種用來調節壓彎機的行程的方法，這種方法補償件的彈性返回效應，而沒有先有技術方法的缺點。
這種目的通過在開始處定義的類型的方法實現，其中通過把在其處發生物理參數(p)的預定變化Δp的沖頭運動實際位置與其中這種變化Δp應該發生的所述運動的理論位置相比較，計算在件的實際厚度(er)與件的名義厚度(e)之間的厚度差；其中在彎曲期間在件的塑性變形階段期間，電子控制器件處理所述運動(d)和所述物理參數(p)的測量，以便借助于在基準彎曲操作期間記錄的數據比較它們和確定它們的差，這使得有可能得到在由沖頭施加的力釋放之后彎曲角度的設置值αc及確定彈簧效應校正的一個基準值；及其中電子控制器件根據彈簧效應的所述基準校正和與基準記錄數據的所述差，計算對于底部死點的校正。
更具體地說，根據本發明，考慮到所述厚度差(er-e)及沖頭和模具的幾何參數，根據跟隨物理參數所述變化Δp的所述運動(d)的變化，通過計算在件負載下瞬時彎曲角度α，進行與基準記錄的比較。借助于物理參數(p)的值計算沖頭在件上的承壓力(F)，獲得瞬時彎曲角度/承壓力對(α，F)的系列值，并且把它與在基準彎曲操作期間預記錄的基準曲線(α，F)ref相比較，這使得有可能得到在由沖頭施加的力釋放之后彎曲角度的設置值αc，及電子器件根據在對(α，F)與基準曲線(α，F)ref之間的差計算對于底部死點的校正。
測量、數字化和獲得代表運動(d)和物理參數(p)的信號，作為兩個參數(p，d)或(α，F)的一系列孤立值。然而，為了便于理解本發明的描述，它們在下文根據解析幾何的通常方法以連續曲線的形式用圖表示。熟悉本專業的技術人員容易理解，這里為了語言容易采用表達“基準曲線”，以便指示以數字形式記錄的一系列參數值。等效于在坐標系中跟蹤的兩條曲線之間的差的圖形確定的數值計算方法對于熟悉本專業的技術人員也是足夠熟悉的，所以不必在這里重復它們。
把運動梁的運動和直接代表沖頭在件上的承壓力的參數用作記錄的參數以便校正計算，根據本發明的方法避免不可靠的角度測量器件的使用。
把相同件的實際試樣的彎曲的以前記錄用作對于底部死進行校正的數據，根據本發明的方法避免歸因于使用不適當理論模型的誤差。
最好，在比較承壓力(F)時，考慮其上彎曲件的實際長度。
運動梁的運動和物理參數(p)的變化的同時測量使得有可能確定在彎曲件的實際厚度與該厚度名義值之間的差，控制器件最好對于底部死點進行第二次校正，同時考慮如此確定的厚度差。
根據這種第二次校正的不同執行，為了改進其精度，把運動速度減小到比預定彎曲速度(VP)小的測量獲得速度(vam)，此時模具在離開抓緊板金屬的理論高度的一個預定距離處，這個距離大于所述板金屬的制造厚度公差Δe，并且在所述物理參數(p)的預定變化Δp的探測之后運動速度再次增大到所述彎曲速度。
最后，物理參數(p)的變化使得可能確定壓機機架經受的機械力、和因此其變形，并且這基于與機器本身有關的、存儲在存儲器中的數據。力的這種測量能用來計算代表在這些力的影響下壓機本身的變形的第三次校正。
參照伴隨它的附圖，本發明的其它特點和優點由一個實施例的如下描述顯露。在附圖中圖1是示意圖，表明金屬板厚度變化對在沖頭與金屬板之間的接觸點的影響；圖2是裝有壓力傳感器和控制電子器件的壓彎機的示意前視圖；圖3表示兩條曲線，同時表明沖頭的下降和根據這個沖頭運動的參數(p)的變化；圖4表示在坐標系(α，F)中代表根據彎曲角度的沖頭的承壓力F的變化的兩條曲線；圖5是在坐標系(α，F)中代表根據彎曲角度的沖頭的承壓力的變化的兩條曲線的部分視圖。
具體實施例方式
在圖2中描繪的壓彎機包括一個運動梁1，支撐一個沖頭2；和一個固定臺3，支撐一個模具4。運動梁的運動借助于安裝在固定到底臺上的兩個相應立柱6、6′上的兩個液壓壓頭5、5′實現。機器裝有兩個測量尺9和9′，安裝在其側部的每個上，在彎曲軸中，使得有可能相對于相應立柱6、6′測量運動梁的運動。彎曲運動由一個電子控制器件7控制。兩個壓力傳感器8、8′分別安裝在壓頭5、5′的每一個上，以便探測在它們每一個頂部處的壓力。電子控制器件布置成處理分別從壓力傳感器的每一個發出的信號a1和a2，并且也處理從測量尺9和9′和代表運動梁相對于立柱6、6′每一個的運動的兩個信號b1和b2。信號b1和b2的平均被用作運動(d)的測量，而信號a1和a2的平均能用作參數(p)的測量。然而，對于更多信息，最好一方面分離地處理信號b1和a1而另一方面分離地處理信號b2和a2，特別是為了考慮在要彎曲的件上的任何均勻度的缺乏，和對于分別在左立柱和右立柱處的運動梁的行程進行校正計算和補償。熟悉本專業的技術人員容易理解，如下描述表明對于分別得到的兩個立柱的每一個的計算和行程補償、是分離處理的目標的其相應信號、及用對于在左立柱與右立柱之間的平均信號的計算和補償。
在運動梁的下降期間，只要沖頭還沒與打算彎曲的金屬板相接觸，承壓力就是零。它能由傳感器8、8′測量的壓力(p)代表，它具有能測量和通過計算零化的初始值。在沖頭與金屬板接觸之后，在金屬板的彈性變形期間，承壓力的變化是線性的。在曲線p/d的線性部分上或在通過數學變換從其導出的曲線F/α上的斜率使得有可能計算彈性模量。對其物理參數(p)的變化開始相對應的運動梁的位置使得有可能計算金屬板的實際厚度er。為了更準確地確定這個實際厚度，梁的下降能由電子控制器件根據下面公開和由圖3表明的變量控制。
圖3在相同的圖上一方面表示預編程的運動梁的下降速度V，并且同時表示根據運動(d)在壓力傳感器8、8′處測量的液壓壓力P。下降初始以較高接近速度V1發生，直到它達到相對于其中沖頭理論上抓住金屬板的高度的預定距離，稱作安全距離ds。在這時，速度例如減小到接近彎曲速度VP的速度，后者由金屬板的成分和名義厚度以及由要求彎曲的特性、彎曲角度和沖頭輪廓強加(impose)。這種速度典型地能是約10mm/s。如果把金屬板的名義厚度指定為e，則對于厚度公差Δe，板的實際厚度er將在范圍e+Δe內。當沖頭在離理論抓住高度的距離，稱作測量獲得距離dam，稍大于Δe，處時，下降速度減小到測量獲得速度vam，這是彎曲速度VP的約1/2至1/10，就是說典型地1mm/s-5mm/s。
在整個下降期間，壓力傳感器8、8′測量在壓頭5和5′每一個處的液壓壓力P，并且控制器件7記錄它和處理它。壓力的變化(以任意單位)表示在圖3中。運動梁下降速度從接近速度V1到彎曲速度VP的減小伴隨有相隨壓力dp1的稍微增大，不與彎曲顯著相關。在以彎曲速度的下降階段期間和在與金屬板接觸之前然后達到的壓力值pr認為是這個參數的基準值。包括傳感器+電子控制器件的組件的測量循環持續約10ms以這種方式，盡管梁以約10mm/s的彎曲速度VP下降，但每0.1mm執行壓力的測量；當下降速度減小到1mm/s的測量獲得速度vam時，每0.01mm執行壓力的測量。器件然后在一個非常精確地確定當壓力P再次增大一個量Δp時的時間，代表沖頭與金屬板的頂面相接觸。能選擇約1bar的Δp值。這種接觸能發生在位于分別代表具有厚度e+Δe和e-Δe的金屬板各點之間的任何點處。接觸的高度與理論抓住高度的比較確定在板的實際與名義厚度之間的差，并且控制器件7立即重新計算一個底部死點。
一旦獲得沖頭與金屬板接觸的實際點的高度，運動梁的下降就能以彎曲速度VP繼續。
在進入接觸之后，在傳感器8、8′處測量的壓力幾乎線性地增大，直到它達到一個值PP-能達到300bar數量級的彎曲壓力。此后，件的塑性變形出現，曲線(d，P)向下彎曲，并且然后壓力P稍微和線性地減小。在這個塑性變形階段中的壓力值確定壓機的立柱和其它固定部分的變形。電子控制器件7把在塑性變形期間的壓力值與對于該彎曲壓機專有的記錄在存儲器中的列線圖相比較，建立在沒有任何校正時在這個值、壓力的固定部分的變形與由此導致的沖頭刺入誤差之間的關系。因而校正沖頭的行程，就是說底部死點(BDC)的位置。
由運動d的測量值和參數p的相隨值，并且考慮到放在存儲器中的工具-就是說沖頭和模具-的幾何數據、以及在彎曲過程開始處確定的金屬板的實際厚度值，電子控制器件計算瞬時彎曲角度和承壓力的連續值(α，F)。這種變換能借助于如下數學公式進行，其中參照圖1V1指示模具開口Am指示模具的角度Rm指示模具的曲率半徑
Rp指示沖頭的半徑er指示彎曲件的實際厚度d0指示沖頭與件接觸時梁的運動P 指示沖頭進入模具的穿入V2＝V1+2·Rm·tg((180-Am)/4)β＝(180-α)/2Ve＝V2-2·Rm·sinβRNH＝Ve/6.18Ri＝RNH或Rp，采用的最高值P＝d-do-erp＝(V2/2)·tgβ-(Rm+Ri+er)(1-cosβ)/cosβ系列值(α，F)能以模擬形式由在圖4中以實線表示的曲線10代表。
經驗表明，在塑性變形區中，曲線10除其最大曲率11、12的區域之外幾乎是線性的。用來計算對于擺動效應的補償的方法基于由作為彎曲操作進行計算的值(α，F)代表的曲線10與代表在具有名義厚度e和長度Lref的金屬板彎曲期間在存儲器中存儲的值(α，F)ref的基準曲線20的比較。在圖4中以虛線表示的這條基準曲線20特別給出在負載(α)max ref下瞬時角度的最大值，這使得有可能在釋放由沖頭施加在件上的承壓力的階段之后得到設置值(α)c，由直線段21表明。
經驗也表明，在重復彎曲期間記錄的曲線(α，F)實際上在塑性變形區的幾乎線性部分中彼此平行；換句話說，它們在點P3與P4之間具有實際上不作為α的函數變化的差Δf。在這個區中、在基準曲線20以上或以下的曲線(α，F)的位置特別取決于在彎曲件的實際長度與長度Lref之間的差、彎曲試樣的實際厚度和實際彈性模量M。可能注意到，彎曲件的長度單位、力及彈性模量由如下公式聯系F＝er2·M·1.75/Ve
由在與彈性變形相對應的曲線(α，F)的線性部分上在兩個點P1與P2之間的斜率也能確定彈性模量。
圖4也表明，如果外延曲線10，則與代表彈簧效應的直線21的交叉給出對于當前彎曲的試樣在力下的彎曲角度αmax，這使得有可能在沒有任何力時得到設置值αc。如果彎曲曲線在基準曲線以上，則αmax大于(αmax)ref；在相反情況下αmax小于(αmax)ref。
在根據本發明的方法中，由電子控制器件7獲得測量(p，d)，數字化及轉換成扭矩(α，F)。執行(αmax)ref的校正計算，就是說(αmax)ref-αmax，而不用任何圖形外延；如按以上指示得到的在點P3與P4之間的多個F值首先由一個因數L/L/Lref校正。由通過最小二乘法如此校正的值，確定在位于P3與P4之間的曲線部分10與曲線20之間的差Δf。其次，電子控制器件由(αmax)ref和Δf計算αmax的校正值。有可能使用如下公式(αmax)ref-αmax＝Δf/tgγ在直線21與X軸之間的角度γ借助于基準曲線20的記錄得到，并且對于彎曲操作預編程。
最后，電子控制器件由在α、d和P之間以上指示的公式計算底部死點的校正值。
熟悉本專業的技術人員將注意到，在彎曲期間，遠在沖頭接近底部死點之前，基于在容易確定的運動范圍中，即在點P3與P4之間執行的扭矩測量(p，d)，執行這種底部死點校正。同時執行補償壓機變形的底部死點校正。在這時已經執行補償件厚度變化的校正。
借助于由圖5表明的第一次彎曲試驗能得到基準曲線。圖5描繪打算供給彈簧效應校正的基準值的試驗的塑性變形區。執行由曲線200代表的彎曲，直到達到彎曲角度的設置值αc，但是在力下。然后稍微升高沖頭，從而在彈簧效應下件的彎曲角度再次減小。這個過程由在點α1處截X軸的段201代表。彈簧效應的基準校正因此是A＝αc-α1。然后使沖頭重新下降，以便繼續遠到在力αc+A下的一個彎曲角度的彎曲。承壓力按照曲線202增大，首先是線性的然后是與塑性變形結束相對應的曲線弧。然后再次升高沖頭，并且承壓力按照直線段203減小。證實在沒有任何力時彎曲角度相當于值αc，并且段203平行于段201。
圖5也表明使用由基準彎曲導出的數據的以后彎曲。在這種彎曲的塑性變形階段中、由在曲線100上的點P5代表的一個時刻，確定在基準曲線200上的對應坐標B和在點P5的坐標與在基準曲線上的對應坐標B之間的差B′。如由圖5的幾何構造表明的那樣，由表達式A′＝(A/B)·B′計算歸因于B′的輔助彈簧效應校正A′。可應用于由曲線100表明的彎曲操作的角度彈簧效應校正的整體因此是A+A′。控制電子器件借助于以上指示的代數表達式把這個值轉換成底部死點的校正。
如果在相同機器上并且用相同的工具進行基準彎曲以后的彎曲，則通過把對(d，p)與在第一次彎曲期間記錄的(d，p)ref，就是說與圖3中的曲線(d，P)的右半相似的曲線，相比較，能執行所有的信號處理，而不執行數學轉換(d，p)(α，F)。另一方面，如果基準曲線記錄在第一機器上，并且在另一個機器上進行隨后的彎曲，則這種轉換是必需的，以便能夠進行上述比較和校正。
基準曲線能是存儲在存儲器中的、在以前工作中得到的數據項。在這種情況下，當執行彎曲的初始編程時，電子控制器件在存儲器中查找用于相同彎曲參數和相同材料的基準曲線。在存儲器中的搜索特別涉及設置角度αc、工具的組合和材料的物理參數(材料的厚度和強度)。
一組基準曲線能構成一個數據庫。這對于多個用戶可以在線存取，或者以公共存取數據庫的形式或者以專用網絡上下文。
從數據庫導出的基準曲線的使用節省在第一件上的試驗，這在昂貴小系列的情況下是一個重要優點。
權利要求
1.一種用來調節壓彎機行程的方法，該壓彎機包括一個固定臺(1)，攜帶一個模具(2)；一個運動梁(3)，攜帶一個沖頭(4)；移動運動梁的裝置(5、5′)，所述運動裝置壓在固定到固定臺上的立柱(6、6′)上；測量尺(9、9′)，用來測量運動梁相對于立柱的運動(d)；至少一個傳感器(8、8′)，測量一個根據由所述沖頭施加在放置在所述模具上的件上的力變化的物理參數(p)；及一個電子控制器件(7)，控制運動梁在頂部死點與底部死點(BDC)之間的運動，裝有獲得運動測量(d)和物理參數(p)的裝置、和用來根據所述運動和物理參數的測量校正所述底部死點的值的計算裝置，其特征在于通過把在其處發生所述物理參數(p)的預定變化Δp的沖頭運動實際位置與其中這種變化Δp應該發生的所述運動的理論位置相比較，計算在件的實際厚度(er)與件的名義厚度(e)之間的厚度差；在彎曲期間在件的塑性變形階段期間，電子控制器件處理所述運動(d)和所述物理參數(p)的測量，以便借助于在基準彎曲操作期間記錄的數據比較它們和確定它們的差，這使得有可能得到在由沖頭施加的力釋放之后彎曲角度的設置值αc及確定彈簧效應校正的一個基準值；及電子控制器件根據彈簧效應的所述基準校正和與基準記錄數據的所述差，計算對于底部死點的校正。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于考慮到所述厚度差(er-e)及沖頭和模具的幾何參數，根據所述運動d的變化，計算在件負載下的瞬時彎曲角度α；借助于物理參數(p)的值計算沖頭在件上的承壓力(F)；獲得包括瞬時彎曲角度和承壓力的參數對(α，F)的系列值，并且把它與在相同材料上的彎曲操作期間預記錄的基準曲線(α，F)ref相比較，這使得有可能得到在由沖頭施加的力釋放之后彎曲角度的設置值αc；及所述電子控制器件(7)根據在塑性變形區中由測量得出的對(α，F)與基準曲線(α，F)ref之間的差，計算在基準彎曲期間確定的負載(αmax)ref下瞬時角度最大值的校正(A′)。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于電子控制器件(7)根據對于在負載(αmax)ref下瞬時角度最大值的所述校正(A′)計算對于底部死點(BDC)的校正。
4.根據權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于電子控制器件7考慮在件的實際厚度與件的名義厚度(e)之間的所述厚度差，計算對于底部死點(BDC)的第二次校正。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于把運動梁的運動速度減小到比預定彎曲速度(VP)小的測量獲得速度(vam)，此時沖頭在以所述金屬板的制造厚度公差Δe離開頂部金屬板的理論抓緊高度的一個預定距離處，并且在所述物理參數(p)的預定變化Δp的探測之后運動速度增大到所述彎曲速度。
6.根據權利要求1至4任一項所述的方法，其特征在于電子控制器件(7)把所述物理參數(p)的測量值與建立在所述物理參數與壓機的固定部分的變形之間的關系的預記錄列線圖相比較，并且考慮所述變形計算對于底部死點(BDC)的第三次校正。
7.根據權利要求1至6任一項所述的方法，其特征在于所述物理參數是在這個高度由應變儀測量的壓頭施加在運動梁上的機械力。
8.根據權利要求1至6任一項所述、在壓彎機中實現的方法，壓彎機的運動裝置包括分別與兩個立柱相聯的兩個液壓壓頭和一個與每個壓頭相聯的壓力傳感器(8、8′)，其特征在于所述物理參數是在由所述傳感器(8、8′)測量的液壓壓力之間的平均。
9.根據權利要求1至8任一項所述、在壓彎機中實現的方法，壓彎機的運動裝置包括分別與兩個立柱相聯的兩個液壓壓頭和一個與每個壓頭相聯的壓力傳感器(8、8′)，其特征在于對于每個立柱獨立于另一個進行行程調節，并且所述物理參數是分別由所述每一個傳感器(8、8′)測量的壓力。
全文摘要
本發明涉及一種用來設置壓彎機行程的方法，該壓彎機包括至少一個傳感器，測量一個隨由沖頭施加在放置在模具上的件上的力變化的物理參數(p)；和一個電子器件，控制運動拖板在頂部死點與底部死點(BDC)之間的位移。所述電子器件裝有用來根據對于所述位移和物理參數(p)進行的測量校正底部死點值的計算裝置。在彎曲期間測量板金屬的真實厚度與用于板金屬厚度的設置值(e)之間的厚度差；考慮所述厚度差及沖頭和模具的幾何參數，計算在件負載下的瞬時彎曲角度α作為位移的函數；使用物理參數(p)的值計算沖頭在件上的承壓力(f)；得到用于瞬時彎曲角度/承截力對(α，F)的系列值，并且與一個在涉及相同材料的彎曲操作期間預記錄的一條基準曲線(α，F)
文檔編號B21D5/02GK1496289SQ02806558
公開日2004年5月12日 申請日期2002年3月15日 優先權日2001年3月16日
發明者格瑞特·格里岑, 彼羅·帕皮, 帕皮, 格瑞特 格里岑 申請人:拜斯洛尼激光股份公司