專利名稱：校正彎折作業的方法和壓力彎折機的制作方法
技術領域：
本發明涉及校正彎折作業的方法，彎折作業由壓力彎折機進行，壓力彎折機包括一固定擋板；一活動擋板；移動所述活動擋板的移動部件，所述移動部件支靠在與所述固定擋板相連的兩個立柱上；傳感器，其分別與所述的兩個立柱相關，測量所述移動部件施加在所述立柱上的力；變形補償千斤頂，其與所述兩個擋板中的一個相關；和一電子控制裝置，其控制所述活動擋板在一上死點和一下死點之間移動。
本發明還涉及這種類型的壓力彎折機。
背景技術：
專利CH 653289描述了一種液壓壓力機，這種壓力機包括一個固定擋板和一個活動擋板，并且在固定擋板的一個縫隙內包括一些千斤頂，用于補償壓力機工作時產生的變形。一個中心控制裝置接受變形測量部件的信息，并控制補償千斤頂，使兩個工具在工作期間具有相同的曲線，并保持平行。
文件WO 91/03371描述了一些適于這類液壓壓力機的測量部件，這種測量部件由兩個分別受每個上、下擋板作用的縱向桿構成。每個桿的其中一端固定在相關的擋板上，而另一端即自由端作用在一個感應傳感器上，以便比較兩個擋板各自的曲線。控制裝置起動補償千斤頂，直到補償上擋板和下擋板的彎曲差，使工具保持平行。
在這種壓力機中使用這樣的校正方法可以明顯減少長零件的中間與端部之間的彎折角度差。相反，由于兩個擋板和工具當然平行，但具有一個箭頭形，這個箭頭傳遞給要彎曲的零件，使它的棱邊不再完全是直的，而是彎曲的。這種方法不適應短零件，即長度大大小于立柱之間的距離的零件的彎折。
文件CH 686119也描述了一種上述類型的壓力彎折機。電子控制裝置考慮分別測量施加在兩個立柱上的力，以便確定補償千斤頂的壓力，使兩個工具在正在彎折的零件所在的區域內具有相同的曲線，并保持平行。對于在機器中處于偏心位置的短零件，考慮施加在兩個立柱上的力之間的差可以使這種偏移補償方式更精煉，但不能消除上述缺陷。
文件CH 653289描述了另一種類型的液壓壓力機，其中固定擋板和活動擋板都設有補償千斤頂。這種機器中，原則上不僅可以通過補償千斤頂使兩個擋板平行，并且使每個模具架和沖頭架中在一條直線上，并且互相平行。但是，這種機器實現起來更昂貴，因為它必須具備兩個對立系列的補償千斤頂，每個擋板一個。另外，有效使用兩個對立補償千斤頂的編程非常困難，并且這種機器的運行也不可靠。這種機器在實際應用中沒有得到成功。
發明內容
因此，本發明的目的是提出一種簡單有效的校正彎折作業的方法，可以通過一裝有僅一行補償千斤頂的壓力機的數字控制自動實施這種校正。
通過在一個前面定義的壓力彎曲機中使用一種方法達到這個目的，該方法包括通過一個非常短的刻度零件把一個刻度表預先記錄在一個電子控制裝置存儲器中，所述刻度表在與立柱有關的傳感器測量的力與用于帶有補償千斤頂的擋板的補償千斤頂的壓力之間建立對應關系，這種壓力用于保持擋板是直的，在這種方法中，在隨后的彎折作業期間，根據所述傳感器處測量的力在所述補償千斤頂上施加來自所述刻度表的壓力。
為了通過補償千斤頂補償擋板的變形，符合本發明的校正方法最好加入一個沖頭深入模具深度的校正，根據要彎曲的零件的特征和與立柱相關的傳感器測量的值重新計算下死點。
校正下死點的計算方法最好考慮到要彎曲的零件是一個長的零件或一個短的零件。“長”零件應該是一個長度基本等于壓力機的兩個立柱之間距離的零件。“短”零件因該是一個長度不超過兩個立柱之間距離的三分之一的零件。
對于短零件，下死點的校正ΔZ可以通過下面的公式進行計算
ΔZ＝Δfmax＝(F·l2a·l2b)/(3·E·I·l)其中F是短零件上的局部負荷(Newton)l是立柱之間的距離la和lb分別是零件中心到立柱的距離E是上擋板的彈性模量(N/mm2)I是擋板的軸向慣性矩(mm4)不包括補償千斤頂的擋板的變形Δf在被彎折的零件的彈性變形階段增加，但是在塑性變形階段幾乎不變。
下死點從擋板的最大變形值Δfmax進行校正。
對一個長零件，可以使用一個通過下面的公式計算的活動擋板行程上的下死點校正ΔZ’＝Δfmax＝(5·Q·I4)/(384000·E·I)其中Q代表零件單位長度的負荷(N/m)如果零件的確切長度已知，則可以通過機器的操作者和輸入到電子控制裝置存儲器中的零件長度值選擇下死點的校正類型。如果零件的長度不完全已知，特別是如果一個系列的零件長度從一個到另一個發生變化，則可以在操作過程中參照第一次彎折作業確定零件的長度，并且電子控制裝置自動確定校正。
本領域的專業人員通過下面對本發明的一個實施例的描述并參照附圖可以了解本發明的其它特征和優點，附圖如下—圖1a是一個液壓壓力機的透視示意圖，該圖表示液壓補償千斤頂對下擋板的作用；—圖1b是圖1a壓力機的下擋板橫剖面示意圖；圖2a、2b、2c是表示應力的合力和擋板變形的示意圖，即—圖2a表示一個長零件的彎折；—圖2b表示一個與壓力機的立柱對中的短零件的彎折；—圖2c表示一個對壓力機的立柱偏心的短零件的彎折；圖3a、3b、3c是示意圖，表示在沒有任何擋板彎曲校正的彎折作業情況下的擋板變形，即—圖3a表示一個長零件的彎折；—圖3b表示一個非常短的零件的彎折；—圖3c表示一個短零件的彎折；圖4a、4b、4c、5b、5c是示意圖，表示擋板在一個彎折作業期間的變形，其中只有擋板的彎曲得到補償，即—圖4a表示一個長零件的彎折；—圖4b表示一個非常短的對中零件的彎折；—圖4c表示一個對中短零件的彎折；—圖5b表示一個非常短的偏心零件的彎折；—圖5c表示一個偏心短零件的彎折；圖6a、6b、6c、7b、7c是示意圖，表示與圖4a-5c相同的零件在一次彎折作業期間的擋板變形，其中擋板彎曲和下死點同時進行校正。
具體實施例方式
圖1a表示一個帶有一個活動上擋板5的液壓壓力機1，活動擋板5的移動在與側立柱(montant)10、10’連接的活塞和缸體6、6’的作用下進行。在零件彎折的過程中，活動擋板5在這些活塞的作用下有彎曲的趨勢，因此活動擋板5的中間比兩端高。相反，在沒有補償裝置時，固定下擋板2有彎曲的趨勢，使該固定擋板的中間比兩端低。在這些條件下，兩個擋板2、5的工作表面，因此還有兩個工具架的表面，即模具架8和沖頭架9的表面不再平行。
如圖1a和1b所示，下擋板2包括一個帶有模具架8的中心板3。中心板3的兩側被兩個反作用板4、7包圍。中心板3和反作用板4、7的側端分別與立柱10和10’連在一起。
圖1a所示壓力機的下擋板2包括三個從板子3、4、7的一側穿到另一側的反作用孔13、13’、13”。每個反作用孔裝有一個液壓補償缸體14、14’、14”，缸體位于反作用板4、7上，并且它的活塞11從底部12貼靠在中心板3上，如圖1b所示，以便給下擋板的中心板3的上部提供一個補償推力，以補償前面提到的變形。如圖1a和1b所示，反作用板4、7受到一個向下的反作用。液壓補償缸體14、14’、14”的動作以及工作活塞和缸體6，6’的動作受一個電子控制裝置(圖中未示出)的控制。在大長度的壓力機中，帶有補償缸體的反作用孔的數量更多。
和只有一個補償縫隙的機器一樣，例如CH 653 289中描述的機器，本發明還用于具有多個反作用孔的機器。
圖2c示意性地表示上擋板在一個零件的彎折過程中的曲線，與一個壓力機的兩個立柱之間的距離l相比，零件的長度L比較短。在這個作業的過程中，補償千斤頂作用在下擋板上，使它的上棱邊基本保持是直的。在圖2c中，la和lb分別代表正在彎折零件的中心到兩個立柱中的每個立柱的距離。零件對上擋板的反作用的合力F相當于零件上的負荷，該合力基本施加在要彎折的零件的中心。與立柱相關的傳感器分別測量Fa和Fb，如F＝Fa+Fb并且Fa＝F·lb/l，Fb＝F·la/l在要彎折的零件的中心幾乎在擋板a下面的假設情況下，Fa應該幾乎為F的100％，并且Fb近似為零。
在圖2b所示的情況下，零件在下擋板上完全對中，la＝lb＝l/2，因此Fa＝Fb＝50％F。
在該方法的第一階段，對一對擋板、一對工具架和工具進行有效的刻度。刻度作業借助一些位于兩個立柱之間一系列位置上的長度非常短的刻度零件(pièce d’étalonnage)進行，即零件的長度小于兩個千斤頂之間長度的10％。非常短的零件在兩個擋板之間受壓，并且對一系列根據la/lb的Fa和Fb的值調整下擋板的千斤頂，使它的上棱邊是直的。Fa和Fb的值以及這樣測量的補償千斤頂的壓力值的整體構成一個刻度表(abaqued’étalonnage)，這個刻度表預先記錄在電子控制裝置的存儲器內。
當對一個長度相對兩個立柱之間的距離l比較短的零件進行真正的彎折作業時，兩個立柱的傳感器在彎折過程中測量力Fa和Fb，并且電子控制裝置起動補償千斤頂，使補償千斤頂的壓力與刻度表的值相對應。
本領域的專業人員很容易理解的是，由于以上面指出的方式起動補償千斤頂，下擋板在長度短的零件的彎折作業的過程中保持基本筆直，但是當長零件彎折時，下擋板有一定的殘余彎曲度。
正如可以在圖2c中看到的，上擋板與彎折過程中的零件接觸的區域與擋板在兩個立柱處的端部不在一個高度上；高度差，即變形Δf由下式給出Δf=F·la2·lb23·E·I·l]]>其中E為上擋板的彈性模量(Nn/mm2)，I表示擋板的軸向慣性矩(mm4)；E和I的值在制造擋板時確定，并記錄在電子控制裝置的存儲器中。
在零件在壓力機中對中的情況下，該式簡化為Δf=F·l348·E·I]]>圖2a表示一個長零件的彎折作業。在這些條件下，補償千斤頂和上面指出的一樣動作，上擋板在彎折作業期間承受一個反作用Q，它的分布基本均勻，如圖2a所示。上擋板的變形Δf由下式給出。
Δf=5·Q·l4384′000·E·I]]>注釋與上面定義的相同。
計算上擋板的變形Δfmax后，通過把下死點的位置校正一個相當于最大變形的量校正工具深入到模具中的深度。
當力的傳感器已經檢測出零件的一個偏心位置時，如圖2c所示，可以對兩個立柱使用不同的校正。
作為變型，ΔZ的校正完全可以通過預先記錄在電子控制裝置的存儲器中的數字化刻度表進行對寄存(consignes)的每個彎折角度和每個la/lb比，刻度表包含對每個立柱的ΔZ值校正，這些值可以從百分之幾毫米到大約2mm。用于兩個立柱的ΔZ的校正值通過公式如上面的公式預先進行計算。電子控制裝置從與兩個立柱中的每一個相關的壓力傳感器獲得的值出發選擇可采用的校正值。這種方法具有在一個彎折作業過程中投入使用比一個必須重新實時計算ΔZ校正的電子系統快得多的優點。
圖3a-7c表示本發明與現有技術相比的優點圖3a、3b、3c表示沒有任何擋板彎曲補償的彎折—圖3a表示一個長度大約等于壓力彎折機的長度的零件的彎折零件中間的折角大于兩端的折角。
—圖3b表示一個非常短的零件的彎折，由于上、下立柱的幾乎為三角形的變形，角度比寄存角開放得多。
—圖3c表示一個長度大約為機器長度的三分之一的零件的彎折彎折角度在零件的長度上比較恒定，但是它顯然比寄存角更開放。
圖4a、4b、4c以及5b和5c表示一些彎折，在這些彎折中，只有擋板的彎曲得到補償，使這些擋板在一個長零件彎折時保持平行—圖4a表示一個長零件的彎折角度在零件的整個長度上恒定，并且等于寄存值；—圖4b表示一個非常短的對中零件的彎折由于上擋板的幾乎為三角形的變形，角度比估計的角度大；
—圖5b表示同一個零件但是偏心地彎折折角也比寄存角大，但是它的值根據零件在機器上的位置而變化，因此這個角度的校正很難以可重復的方式進行。
—圖4c表示一個短零件的彎折，它的長度大約為機器長度的三分之一角度沿零件比較恒定，但是比寄存值開放；—圖5c表示同一個零件，但大大偏心地彎折折角不恒定，它比寄存角更開放，并且校正非常難以估計。
圖6a-7c表示一些彎折，其中上擋板立柱的下死點的校正與下擋板彎曲補償重疊—圖6a表示一個長零件的彎折角度在零件的整個長度上恒定，并且等于寄存值。
—圖6b表示一個非常短的對中零件的彎折上擋板的兩個端點的兩個下死點從幾乎為三角形的變形進行校正，因此彎折角的值是正確的。
—圖7b表示同一個但是偏心零件的彎折上擋板兩端的兩個下死點經過兩個不同的校正，以便校正這個擋板的不對稱三角形變形，因此特別短的零件的彎折角是正確的。
—圖6c表示一個長度大約為機器長度的三分之一的對中零件的彎折上擋板端部的兩個下死點接受相同的校正，彎折角在零件的長度上恒定，并且等于寄存值。
—圖7c表示同一個但是在機器中偏心的零件的彎折上擋板端部的兩個下死點接受不同的校正，使彎折角在零件的長度上近似恒定，并且等于寄存值。
還有一些其它現象可能需要進行機器的下死點的校正，這些校正加入到上述由于擋板的變形而進行的校正中。
例如，當彎折一個薄金屬板時，立柱在千斤頂的推力作用下承受的力使這些立柱產生彎曲，這個彎曲表現為框架的大約1-2mm的變形，這就改變了沖頭深入到模具中的深度。在現有技術中了解到幾種校正立柱變形的方法。例如可以使用專利CH 680619中使用的方法借助與工作千斤頂有關的傳感器確定每個立柱承受的力，并把得到的值與一個建立每個立柱的受力與立柱彎曲之間的關系的刻度表進行比較，這個刻度表是在壓力機的初始刻度作業中得到的。
另一個可能產生彎折角度誤差的參數是被處理的零件的厚度可變性。實際上，制造商提供的薄鋼板的厚度變化可能達到公稱值的±10％。一個準確的彎折作業應該考慮零件的真實厚度與公稱厚度之間的差別。現有技術中已經對這個問題提出了幾種方法。例如可以使用專利No.EP 1120176中描述的方法，根據這個方法，通過比較活動擋板產生與工作千斤頂相關的傳感器記錄的預先確定的壓力變化的位置與如果擋板的厚度嚴格等于它的公稱厚度時應該產生這個變化的理論位置計算這種厚度差。在彎折作業的過程中，當這個測量已經完成時，通過電子控制裝置校正下死點的位置。
彎折過程中提出的另一個問題是彈性作用的補償，即當沖頭的壓力放松時，彎折零件彈性返回到一個略小的彎折角。由于這個作用，負荷下的瞬時彎折角度的最大值應該大于彎折零件放松后所希望的彎折角的寄存值。現有技術中提出了幾種校正彈性返回作用的方法。例如可以使用專利US 4,408,471或US 4,511,976中提出的方法，這些方法從彎折過程中的彈性變形階段記錄的數據出發確定零件的真實彈性模量，并通過在一個模型化的基礎上的外推過程確定彎折角的校正。
還可以通過使用專利申請No.PCT/CH 02/00154提出的方法計算彈性作用的補償，而不用進行可能不夠的模型化，這種方法通過零件的彈性變形階段記錄的數據與作為參考的第一次彎折試驗時得到的數據進行比較進行校正。該方法中，從彎折作業過程中和參考作業過程中測量的數據之間的偏差推導出彈性作用的補償，沒有外推，也沒有模型化。
最后可以進行一種考慮要彎折的零件的長度變化的校正，為此，首先用一個已知確切長度的零件進行一個刻度彎折作業，同時如前面指出的，測量真實厚度。在刻度彎折作業期間，對于一個給定的角度，例如150°，測量這個彎折需要的壓力。由于這個零件的確切長度已知，控制裝置可以計算單位長度的力，例如T/m。對于隨后進行的系列彎折，在這個角度下，例如150°，測量壓力，并且把這個力與第一次刻度作業時記錄的力進行比較。因此可以通過使用一個簡單的比例規則確定后續零件的真實長度，近似度為±10mm，這在實際應用中是足夠的。
根據另一個變型，可以通過認為拉伸斷裂強度恒定并且等于公稱值來確定零件的真實長度。零件的長度可以通過下式確定FL=e2·γ·1.75V]]>其中e代表測量的厚度；γ代表拉伸斷裂強度；V為開放角度；F為用噸表示的力；L為零件的長度；上述校正的整體可以重新計算上擋板在一次正在進行的彎折作業期間的下死點。
權利要求
1.通過一壓力彎折機進行的彎折作業的校正方法，這種壓力彎折機包括一固定擋板；一活動擋板；移動所述活動擋板的移動部件，所述移動部件支靠在與所述固定擋板相連的兩個立柱上；傳感器，其分別與所述的兩個立柱相關，測量所述移動部件施加在所述立柱上的力；變形補償千斤頂，其與所述兩個擋板中的一個相關；和一電子控制裝置，其控制所述活動擋板在一上死點和一下死點之間移動；所述方法的特征在于借助非常短的刻度零件，一刻度表預先記錄在所述電子控制裝置的存儲器中，所述刻度表在與所述立柱相關的傳感器測量的力與施加在所述擋板的補償千斤頂上的壓力之間建立對應關系，該壓力用于使攜帶所述補償千斤頂的擋板保持筆直；并且在隨后的一次彎折作業期間，根據在所述傳感器處測量的力，在所述補償千斤頂上施加由所述刻度表得出的壓力。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于通過根據要彎折的零件的特征以及與所述立柱相關的傳感器的測量值重新計算每個立柱的下死點，對沖頭深入到模具中的深度進行校正。
3.如權利要求2所述的方法，該方法用于一個要彎折的短零件，其特征在于使用通過下式計算的下死點的校正ΔZ＝(F·l2a·l2b)/(3·E·I·l)其中F是所述短零件上的局部負荷(牛頓)l是所述立柱之間的距離la和lb分別是所述零件中心到所述立柱的距離E是上擋板的彈性模量(N/mm2)I是擋板的軸向慣性矩(mm4)
4.如權利要求2所述的方法，該方法用于一個要彎折的長零件，其特征在于使用通過下式計算的所述活動擋板行程上的下死點校正ΔZ’ΔZ’＝(5·Q·I4)/(384000·E·I)其中Q代表所述零件的單位長度的負荷(N/m)E為上擋板彈性模量(N/mm2)I為擋板的軸向慣性矩(mm4)
5.如權利要求2至4中任一項所述的方法，其特征在于通過所述力的傳感器測量的力與一參考彎折作業的對應數據的比較，確定所述零件的真實長度。
6.如權利要求2至5中任一項所述的方法，其特征在于根據所述零件的長度以及所述力的傳感器測量的力，預先確定所述活動擋板的下死點的校正，并且預先記錄在所述電子控制裝置的存儲器中。
7.如權利要求2至6中任一項所述的方法，其特征在于，在確定要彎折的零件的真實厚度后，計算所述下死點的補充校正。
8.如權利要求2至7中任一項所述的方法，其特征在于，計算一個下死點的補充校正，以便補償彈性作用。
9.壓力彎折機，其包括一固定擋板；一活動擋板；移動所述活動擋板的移動部件，所述移動部件支靠在與所述固定擋板相連的兩個立柱上；傳感器，其分別與所述的兩個立柱相關，測量所述移動部件施加在所述立柱上的力；變形補償千斤頂，其與所述兩個擋板中的一個相關；和一電子控制裝置，其控制所述活動擋板在一上死點和一下死點之間移動；其特征在于，對所述電子控制裝置編程，以便實施如權利要求1至8中任一項所述的方法。
全文摘要
對一個壓力彎折機進行的彎折作業進行校正的方法，彎折機的下擋板包括變形補償千斤頂，在補償千斤頂中通過非常短的刻度零件預先記錄了一個刻度表，這個刻度表在立柱處測量的力與施加在補償千斤頂上的壓力之間建立對應關系，該壓力用于保持下擋板基本是直的。在隨后的彎折作業的過程中，根據立柱處測量的壓力在補償千斤頂上施加來自這個刻度表的壓力。通過考慮上擋板的變形、立柱的變形、零件的真實長度和厚度以及彈性作用重新計算下死點。
文檔編號B21D5/02GK1767940SQ200480008925
公開日2006年5月3日 申請日期2004年2月19日 優先權日2003年2月26日
發明者G·赫里茨恩, P·帕皮 申請人:拜斯洛尼激光股份公司