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带有用于测量管内轮廓的 光源的自动化的管成型压力机

阅读：478发布：2024-01-06

专利汇可以提供带有用于测量管内轮廓的光源的自动化的管成型压力机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种用于使扁平产品(1)成形成槽管或管预制品(2)的装置，其包括用于使扁平产品(1)在待产生的槽管-或管预制品-横截面的径向上至少逐步成形的至少一个内成形工具(3)以及用于从外部使扁平产品(1)成形的至少一个外成形工具(4)，其特征在于，为了至少测量槽管-或管预制品-内轮廓，至少一个光源 (7)和至少一个接收器(8)与至少一个内成形工具(3)相连接。此外，本发明涉及一种用于使扁平产品(1)成形成槽管或管预制品(2)的方法，其带有用于使扁平产品(1)在待产生的槽管-或管预制品-横截面的径向上成形的至少一个内成形工具(3)以及用于从外部使扁平产品(1)成形的至少一个外成形工具(4)，其特征在于，至少一个光源(7)和至少一个接收器(8)与内成形工具(3)相连接并且至少在成形过程期间探测已成形的扁平产品(1)的局部轮廓或形状。，下面是带有用于测量管内轮廓的光源的自动化的管成型压力机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于使扁平产品(1)成形成槽管或管预制品(2)的装置，其包括用于使所述扁平产品(1)在待产生的槽管-或管预制品-横截面的径向上至少逐步成形的至少一个内成形工具(3)以及用于从外部使所述扁平产品(1)成形的至少一个外成形工具(4)，其特征在于，
为了至少测量槽管-或管预制品-内轮廓，至少一个光源(7)和至少一个接收器(8)与至少一个内成形工具(3)相连接，所述光源(7)和所述接收器(8)用于测量所述槽管-或管预制品-内形状。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内成形工具(3)是管成型压机的成形撑。
3.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述光源(7)是激光源。
4.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个光源(7)和至少一个接收器(8)集成在共同的传感装置(5)中。
5.根据权利要求2至4所述的装置，其特征在于，分别一个光源(7)和分别一个接收器(8)、优选地各一个传感装置(5)安装在所述成形撑(3)的每侧处。
6.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述光源(7)优选地与所述接收器(8)共同地可旋转地安装在所述内成形工具(3)处。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述光源(7)的旋转范围允许以光(6)扫过至少半个管-或管预制品-横截面。
8.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述光源将光结构、优选地点或线、相当优选地图案投影到所述槽管或管预制品的内表面上。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述光结构能够在地点上和/或时间上变化。
10.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述光源(7)优选地与所述接收器(8)共同地在高度上可移动地安装在所述内成形工具(3)处。
11.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述接收器(8)与用于成形过程的控制单元相连接，并且优选地通过所述控制单元能够执行对各个测量的额定值-实际值平衡，并且基于所述额定值-实际值平衡能够输出至少用于所述内成形工具(3)的修正值，由此相当特别优选地，通过所述控制单元能够控制和调节所述扁平产品(1)全自动地成形成管或管预制品(2)。
12.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，一定数目的直至20个成形工具(3a)、优选地12至16个成形工具、以及至少2个、优选地3个光源(7)和接收器(8)在所述槽管或管预制品的长度上优选地等距分布地来布置。
13.一种用于使扁平产品(1)成形成槽管或管预制品(2)的方法，其利用用于使所述扁平产品(1)在待产生的槽管-或管预制品-横截面的径向上成形的至少一个内成形工具(3)以及用于从外部使所述扁平产品(1)成形的至少一个外成形工具(4)，
其特征在于，
至少一个光源(7)和至少一个接收器(8)与所述内成形工具(3)相连接并且至少在成形过程期间探测已成形的所述扁平产品(1)的局部轮廓或形状，所述成形逐步地实现。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，激光测量持续得比实际的成形过程长优选地直至1秒、特别优选地0.5秒与1秒之间。
15.根据权利要求13至14中任一项所述的方法，其特征在于，借助于激光三角测量方法来确定所述扁平产品(1)的曲率。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，在测量过程期间使所述光源(7)优选地与所述接收器(8)共同旋转，如此使得激光(6)扫过至少半个、优选地整个所述槽管-或管预制品-横截面。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其特征在于，将测量结果传输到控制单元处，并且所述控制单元执行对各个测量的额定值-实际值平衡并且基于所述额定值-实际值平衡输出至少用于所述内成形工具(3)的修正值，由此相当特别优选地，所述控制单元优选地在线控制和调节所述扁平产品(1)全自动地成形成槽管或管预制品(2)。

说明书全文

带有用于测量管内轮廓的光源的自动化的管成型压力机

[0001] 本申请是于2013年7月26日进入中国国家阶段的发明专利申请(中国国家申请号为201180066098.5，发明名称“带有用于测量管内轮廓的光源的自动化的管成型压力机”)的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种用于使扁平产品(Flachprodukt)成形成槽管(Schlitzrohre)或管预制品(Rohrvorprodukt)的装置以及方法，其包括用于使扁平产品在待产生的槽管-或管预制品-横截面的径向上至少逐步成形的至少一个内成形工具(Innenumformwerkzeug)以及用于从外部使扁平产品成形的至少一个外成形工具。

背景技术

[0003] 尤其厚壁的管(例如用于管线应用等)的制造通常通过使扁平产品逐步成形成所谓的槽管而实现。在第一情况中，将板材螺旋形地卷绕成使得其侧棱彼此贴靠并且通过引入螺旋形的焊缝来产生带有圆形横截面的管。在一备选的制造过程中，实现扁平产品在其整个长度上逐步成形成带有大致圆形的横截面的最终管形的产品，其最后通过引入纵缝从槽管或管预制品变成管。

[0004] 扁平产品的成形通常同样以两个步骤实现，其中，第一成形导致带有相应于多边形的顺序的轮廓的预制品。然后在第二步骤中借助于膨胀器(Expander)实现横截面的几乎圆形的轮廓。

[0005] 借助于自由弯曲冲模(Freibiegestempel)和通常两个支座(Gegenlager)或下模(Unterwerkzeug)(例如以下横梁的形式)，使扁平产品在上述第一成形步骤中局部成形并且通过许多这样的成形操作的串联获得工件的最终所期望的形状。

[0006] 就此而言，专家通常提及管横截面的二维的“轮廓”和整个管、槽管或管预制品的三维的“形状”。该成形在此常常根据操作人员的经验值实现，其中，扁平产品在成形时的定位以及在每个区段中相应的变形程度的调整以大量经验为前提。当应使带有不同的强度和相应不同的成形特性的钢材成形成槽管时，该过程变得更加复杂。因此这样的槽管的工业制造由于多个干扰量(例如板材厚度波动和批次波动以及在成形之后的回弹)而是明显复杂的过程。

[0007] 例如在带有“Vorrichtung zum Herstellen von Rohren aus Blechtafeln”题目的文件DE 102 32 098 B4中说明了一种用于由这样的板材制造管的装置。

[0008] 因此在专业领域中存在期望，能够使这样的复杂的成形过程尽可能自动化并且同时能够制造带有与所期望的轮廓、优选地横截面的圆度、最后还有在整个长度上所期望的形状尽可能小的偏差的管横截面，以便一方面满足市场的所有质量要求而另一方面不使接下来的焊接过程变困难。

发明内容

[0009] 由此出发，本发明的目的是提供一种用于使扁平产品成形成槽管或管预制品的装置以及方法，其使能够尽可能独立于待成形的扁平产品的厚度和材料特性进行经常检查且最后还使成形过程自动化。在根据本发明的意义中。

[0010] 在根据本发明的意义中，至少一个光源、例如超级发光二极管或白光源和至少一个接收器与至少一个成形工具相连接并且用于测量槽管-或管预制品-内轮廓。在根据本发明的意义中，应用任何包括光源和接收器的光学测量仪。然而当测量仪包括激光源和激光探测器时，是优选的。

[0011] 由此提供一种装置，其利用特别精确地工作的器件允许高精度地检查相应的成形步骤、直至最后检查整个横截面的轮廓、优选地槽管或管预制品的形状。此外，该测量快速地实现并且可节省结构空间地被集成到通常应用的开头所说明的类型的管成型压力机(Rohrformpresse)中，而不干扰成形过程本身。根据测量结果，最后可优选地在线且全自动地连续地来检查任何局部的、逐步的成形过程或者整个成形过程并且必要时实现校准。

[0012] 成形过程的这样的优选的自动化(在其中实现各个成形步骤的结果的持久跟踪)总地来说允许有效的方法指导且与至今实际的根据设备操作者的经验值的成形相比允许原材料非常受控制地成形成带有限定的轮廓或形状的成形板结构。最后可更快速地且更精确地来补偿偏差并且可明显更可靠地且更精确地来制造成形板结构。这最终导致在生产时更少的废品并且因此也由于更小的人员需求还导致成本节省。

[0013] 由于控制和调节有规律地根据各个成形步骤或整个成形过程的结果实现，此外可无延迟地来补偿干扰量，如在该过程的提前建模中的不精确性或材料波动。

[0014] 为此，光源将光结构、尤其点、线或图案投影到至少部分成形的扁平产品的内表面上。可特别优选地在地点上和/或时间上来改变该光结构。散射的光结构的探测和评估通过接收器且优选地利用合适的控制单元实现，由此那么使槽管或管预制品的(二维的)轮廓和此外优选地还有(三维的)形状的确定成为可能。

[0015] 当内成形工具是管成型压力机的成形撑(Umformschwert)的一部分时，是特别有利的。在该成形过程中(其各个步骤大致在图1中示出)，成形撑、特别是与该撑相连接的工具升降式地下降到通常置于两个支座上的扁平产品上。成形然后根据支座彼此间的距离、成形撑本身的轮廓以及成形撑的行程实现。该成形逐步地实现成槽管的或管预制品的期望的横截面轮廓或形状。

[0016] 优选地，支座彼此间的距离或成形撑和支座彼此间的相对位置以及其曲率在槽管或管预制品的长度上也能够是可改变的，以便由此针对性地影响成形结果。

[0017] 刚好在该成形过程(其由大量串联的成形过程组成)中特别有利地应用根据本发明的装置和根据本发明的方法，因为特别是在成形过程结束和成形撑从已成形的扁平产品抬起之后可特别简单地且可靠地来确定局部成形、尤其弯曲。

[0018] 此外当至少一个光源和至少一个光学接收器集成在共同的传感装置中时，是优选的。由此，特别有利地来支持或实现测量设备整体的模块式结构和节省空间的应用。结果留有一装置，在其中激光传感装置可如此节省空间地被安装在成形工具处，使得完全不妨碍成形过程。

[0019] 根据本发明的装置的一设计形式特别优选，在其中分别一个光源和分别一个接收器、优选地各一个集成的传感装置安装在成形撑的每侧处。此外当光源、优选地与接收器共同地可旋转地安装在内成形工具处时，就此而言是优选的。由此在装置方面使能够，单个光源相应至少可对半个槽管-或管预制品-横截面获取期望的测量结果。

[0020] 一装置特别优选，在其中布置在撑处的成形工具具有一个或多个槽或孔，光线穿过其也可在本身局部成形的区域中打到工件的内表面上。由此使必要时还在成形过程本身期间能够精确确定工件的轮廓和/或形状。

[0021] 因此提供一装置，其利用特别简单的器件且不必修改内成形工具、尤其成形撑的结构形式允许待产生的产品的整个横截面的测量。

[0022] 当多于两个光源和接收器、优选地上面所说明的类型的传感装置在槽管或管预制品的长度上优选地等距分布地来布置时，是优选的。由此可保证，在管的长度上可靠地不仅维持端面的圆度而且维持对管的质量的质量要求。在制造带有18米长度的槽管时，通常使用大约15个成形工具，其布置在共同的成形撑处。以分布在该长度上的方式，可利用三个优选地彼此等距地布置的测量仪以足够的精度在槽管的整个长度上来确定已成形的扁平产品的轮廓或形状。在管的端面的区域中要求尽可能精确的圆度以允许在没有事先的轮廓匹配的情况下将两个管彼此焊接，而在管的长度上允许与该规定的形状仅较小的标准偏差、所谓的椭圆度。

[0023] 当光源优选地与接收器共同地高度可调整地安装在内成形工具处时，是优选的。这尤其对于带有成形撑的管成型压力机特别有利地提高了在扁平产品成形成带有不同的管横截面的槽管时装置的灵活性。光源和接收器的高度调整在此理想地实现成，使得光源大致布置在最终的管横截面的中点附近，由此使在成形撑的最后的行程之后尤其制造完成的管横截面的测量容易。

[0024] 在本发明的另一优选的设计形式中，接收器与用于成形过程的控制单元相连接。该控制单元相当特别优选地执行对各个测量的额定值-实际值平衡并且基于该额定值-实际值平衡输出至少用于内成形工具、必要时还有一个或多个外工具的修正值。在此，控制单元可从为此所设置的存储器中提取额定值，用于操控内成形工具的修正值又作为根据所测量的实际值修正的模型的结果被输出用于成形过程。

[0025] 由此最后如开头已提及的那样，相当特别优选地通过借助于控制单元的控制和调节使扁平产品能够全自动地成形成槽管或管预制品。

[0026] 在方法方面，本发明特征在于，光源和接收器与内成形工具相连接，并且至此所产生的成形、优选地局部弯曲(其由内成形工具在扁平产品处引起)至少在成形过程期间被检测。当超过成形过程本身来继续检测扁平产品的轮廓或形状以便由此还能够完整检测事先成形的材料的回弹时，在此可以是有利的。当光测量在成形过程结束之后、因此在内成形工具与扁平产品的接触结束之后持续直至一秒时，尤其优选。此外，比实际的成形过程长0.5秒与1秒之间的光测量的持续时间是优选的。

[0027] 在根据本发明的方法的另一优选的设计形式中，借助于三角测量方法实现扁平产品的通过成形所产生的轮廓或形状的确定。在此，以对于专业人员已知的方式使光束指向工件。被工件散射的光束然后被在地点上分散的接收器、例如CCD-排上的物镜(Objektiv)映射。根据在接收器上所映射的光点的位置来确定工件内表面至接收器的距离。由此提供一种特别简单的且易掌握的用于确定成形路径的实际值的方法。从多个彼此相邻的测量点中那么也可在相同的路径上来推导出已成形的扁平产品的轮廓或形状。

[0028] 如上面已详细讨论的根据本发明的装置那样，根据本发明的方法特别优选地利用一传感装置，其在测量过程期间被旋转成使得激光可检测每个单个成形步骤的变形直至成整个槽管-或管预制品-横截面的轮廓或形状。如果分别一个光源和接收器在内成形工具、优选地成形撑的每侧处安装成使得其如此可旋转地来安装从而借助于传感装置可来检测相应至少半个槽管-或管预制品-横截面，那么这特别优选地来实现。

[0029] 该装置和该方法的一设计方案特别优选，其因此允许传感装置围绕自己的旋转轴线持久旋转超过360°。由此可特别简单地来设计用于传感装置的驱动器。附图说明

[0030] 接下来根据一些附图来详细阐述本发明。图1普遍地说明了现有技术，而从图2至5可得出本发明的优选的设计形式，其然而不适合于以任何方式限制本发明的保护范围。

[0031] 其中：图1显示了用于由扁平产品制造槽管的成形过程的各个工作步骤的图示，图2显示了根据本发明的装置的示意图，
图3显示了对用于安装在根据本发明的装置处的根据本发明的光传感器的俯视图，图4显示了根据本发明所使用的三角测量方法的原理图，以及
图5显示了根据本发明的方法的示意性的流程图。

具体实施方式

[0032] 图1以八个工作步骤a)至h)显示了扁平产品1成形成带有大致圆形的横截面的槽管或管预制品2。在步骤a)中，示出了带有已预成形的棱边区域1a、1b的扁平产品1。通常在管成型压力机之外事先使棱边区域1a、1b成形。如步骤b)所示，通过将扁平产品1穿入两个支座4a、4b和成形撑3之间在管压力机中开始成形过程。成形撑3又可升降式地大致竖直地朝向扁平产品1被移动到这两个支座4a、4b之间。在支座4a、4b以及成形撑3的实际的成形工具3a的共同作用下，然后实现将局部成形引入扁平产品1中。在工作步骤a)至d)中实现扁平产品的第一侧成形成槽管-横截面，而在步骤e)至h)中示出扁平产品1的右侧逐步成形成槽管2。两个成形过程通常作为多个局部成形步骤的彼此结合从侧棱1a、1b起向内实现。

[0033] 图2显示了根据本发明的以常见的带有支座4a、4b和成形撑3的管成型压力机的形式的用于使扁平产品1成形成槽管2的装置，实际的成形工具3a安装在成形撑3的端头处。图2显示了该成形的最后的步骤。在成形撑3的柄处在左边和右边相应安装有激光传感装置
5a、5b，通过其可总地实现管2的横截面的轮廓的测量。虽然激光传感装置5a、5b以其整体沿着箭头A高度可调整地安装在成形撑3处，通过箭头B所示出的旋转运动不涉及激光传感装置5a、5b的整个壳体、而是仅涉及激光传感装置5a、5b的单个组成部分、尤其(未示出的)激光源和(未示出的)激光传感器。借助于旋转运动且必要时还通过高度调整来支持，通过由激光源所发射的激光束6可实现扫过那么成型的槽管2的整个横截面。

[0034] 图3显示了对用于加装到(未示出的)成形撑处的根据本发明的激光传感装置5的俯视图。激光传感装置5作为主要组成部分包括驱动马达9、角度测量仪10、激光源7以及激光传感器8，其中，激光源7与激光传感器8一起形成根据本发明的三角测量传感器。激光传感装置5的所有这些组成部分7-10集成在壳体中并且可经由接口11可靠地被与(未示出的)成形撑相连接。此外，经由接口11将激光传感装置5与(未示出的)成形撑相间隔地安装成使得由激光源7所发射的激光束优选地可连续地扫过(未示出的)槽管横截面的整个至此已成形的周缘。

[0035] 在图4中示意性地简要示出了三角测量方法的测量原理。示意性地表示，由激光源7所发射的激光束6在Pos.1处或者在Pos.2处打到待成形的或已局部成形的扁平产品1的内表面上。由该内表面所散射的激光束被在接收器12上的物镜12根据扁平产品1的内表面相对于激光源7的位置在不同的点P1'、P2'上映射到探测器上，其是传感装置8的组成部分。在激光传感器8的探测器上的该位置P1'、P2'因此允许关于激光源7直接推出扁平产品的内表面的位置P1、P2。

[0036] 在图5中最后示出一种用于执行根据本发明的方法的示意性的流程图。从用于制造管类型的配方(其中涉及工具数据和工件数据)出发，该制造作为单个步骤的序列实现。接下来或者在线借助于根据本发明的系统来测量工件或至少各个成型部(Einformung)。然后由此对一个或多个后续步骤实现模型的可能的修正量的确定。接着回答该问题：是否执行了该最后的步骤、即修正参数的确定。如果为是，则输出完成的且尺寸正确的槽管。如果为否，则返回制造中以继续执行成形过程。

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