專利名稱：用于將片材成形為多種形狀的輥鍛成形設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及成形片材，尤其涉及將片材成形為多種形狀的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
輥鍛成形機(jī)器用于將片材，例如鋼材，成形為結(jié)構(gòu)部件。普通的結(jié)構(gòu)部件包括如

圖1及圖2所示的C形桁條及Z形桁條。C形桁條及Z形桁條包括中部10、腿部12及緣14。由片材成形的其它代表性的結(jié)構(gòu)部件包括開口C桁條、屋檐支柱等。
理想的狀況是能夠在單一的機(jī)器上成形C形狀及Z形狀元件。人們已經(jīng)試圖開發(fā)從C成形結(jié)構(gòu)到Z成形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的可調(diào)整的機(jī)器。美國專利第5,829,294號(hào)揭示了這樣一個(gè)例子，該專利揭示了輥?zhàn)映尚尉€，在該輥?zhàn)映尚尉€內(nèi)，具有三個(gè)輥?zhàn)拥妮佔(zhàn)蛹苌舷抡{(diào)整以在C成形與Z成形結(jié)構(gòu)之間轉(zhuǎn)換。這種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是需要時(shí)間將機(jī)器從C成形轉(zhuǎn)換到Z成形結(jié)構(gòu)。因此，在本技術(shù)領(lǐng)域中需要提供一種設(shè)置時(shí)間短的可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)映尚卧O(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
輥鍛成形設(shè)備包括至少一個(gè)可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置?？赊D(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸上的支撐盤。支撐盤包括至少一個(gè)輥?zhàn)?。支撐盤可以可以通過致動(dòng)器從成形C形元件的第一位置轉(zhuǎn)換到成形Z形元件的第二位置。
附圖的簡要說明圖1示出常規(guī)的C形桁條；圖2示出常規(guī)的Z形桁條；圖3是緣成形設(shè)備處于C成形結(jié)構(gòu)時(shí)的俯視圖；圖4是圖3中的緣成形設(shè)備的端部剖面圖；圖5是緣成形設(shè)備處于Z成形結(jié)構(gòu)時(shí)的俯視圖；圖6是圖5中的緣成形設(shè)備的端部剖面圖；圖7是腿部成形設(shè)備處于C成形結(jié)構(gòu)時(shí)的俯視圖；圖8是圖7中的腿部成形設(shè)備的端部剖面圖；圖9是腿部成形設(shè)備處于Z成形結(jié)構(gòu)時(shí)的俯視圖；圖10是圖9中的腿部成形設(shè)備的端部剖面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及可以將片材成形為結(jié)構(gòu)部件的多種形狀的輥鍛成形設(shè)備。在典型的應(yīng)用中，輥鍛成形設(shè)備將金屬片成形為C形或Z形元件，例如圖1及圖2中所示的那些元件。成形C形元件或Z形元件的初始步驟是成形緣14。
圖3是緣成形設(shè)備100的俯視圖且圖4是圖3的端部剖面圖。緣成形設(shè)備100包括用于在片材16上成形緣14的固定的輥?zhàn)友b置102及可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置104。片材16任何一側(cè)的輥?zhàn)友b置之間的距離可以調(diào)整以適應(yīng)片材的不同寬度并成形本技術(shù)領(lǐng)域中所熟知的各種長度的緣。
固定的輥?zhàn)友b置102包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在殼體內(nèi)的軸上的緣輥?zhàn)?06，該殼體具有適當(dāng)?shù)妮S承以允許緣輥?zhàn)?06的旋轉(zhuǎn)。緣輥?zhàn)?06設(shè)置在片材16的第一側(cè)(例如底部)以接觸片材16。驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?08接觸片材16的第一及第二側(cè)并導(dǎo)引片材16通過緣輥?zhàn)?06。緣輥?zhàn)?061及1062具有與片材16的中部10的平面成角度的外表面。例如，緣輥?zhàn)?061可以與片材16的中部10的平面成25度的角。緣輥?zhàn)?062可以與片材16的中部10的平面成50度的角。隨著驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?08移動(dòng)片材16通過緣輥?zhàn)?06，如圖4所示成形緣14。
可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置104包括可以在C成形位置與Z成形位置之間轉(zhuǎn)換(be toggled)的支撐盤110。支撐盤110可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸112上以允許支撐盤110的自由旋轉(zhuǎn)。輥?zhàn)釉谥辽僖粋€(gè)位置(例如C成形或Z成形)接觸片材16。可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置104包括C緣輥?zhàn)?14及Z緣輥?zhàn)?16中的至少一個(gè)。C緣輥?zhàn)?14及Z緣輥?zhàn)?16都安裝殼體內(nèi)的軸上，該殼體具有適當(dāng)?shù)妮S承以允許旋轉(zhuǎn)。
C緣輥?zhàn)?14及Z緣輥?zhàn)?16安裝在支撐盤110上以接觸片材16的相對(duì)側(cè)。當(dāng)可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置1041位于如圖3所示的C成形結(jié)構(gòu)時(shí)，C緣輥?zhàn)?141接觸片材16的第一側(cè)(例如底部)。這樣如圖4所示向上成形緣14。相反地，當(dāng)可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置1041位于Z成形結(jié)構(gòu)(圖5及圖6所示)時(shí)，Z緣輥?zhàn)?161接觸片材16的第二側(cè)(例如頂部)。可以通過將C緣輥?zhàn)?14如圖4所示安裝在支撐盤110的底部及將Z緣輥?zhàn)?16如圖6所示安裝在支撐盤110的頂部來達(dá)成這樣。供選擇地，C緣輥?zhàn)?14及Z緣輥?zhàn)?16可以以Z緣輥?zhàn)?16位于(例如，在隔板(spacer)上)C緣輥?zhàn)?14的上面的方式安裝在支撐盤110的同一側(cè)。
如前面關(guān)于緣輥?zhàn)?06的描述，C緣輥?zhàn)酉鄬?duì)于片材16的中部10的角度可以隨著片材通過輥鍛成形設(shè)備而增加。例如，C緣輥?zhàn)?141可以與片材16的中部10成25度角。C緣輥?zhàn)?142可以與片材16的中部10成50度角。C緣輥?zhàn)?143及1144可以與片材16的中部10成65度角。C緣輥?zhàn)?145及1146可以與片材16的中部10成90度角。
C緣輥?zhàn)?141及1142的安裝不同于C緣輥?zhàn)?143、1144、1145及1146。C緣輥?zhàn)?141及1142具有垂直于軸112的縱長軸線的旋轉(zhuǎn)軸。C緣輥?zhàn)?143、1144、1145及1146具有平行于軸112的縱長軸線的旋轉(zhuǎn)軸。這樣允許同一輥?zhàn)釉趦蓚€(gè)位置下使用以獲得不同的彎曲角度。例如，具有25度傾斜外表面的輥?zhàn)涌梢杂米鰿緣輥?zhàn)?141及C緣輥?zhàn)?144。
可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置104可以通過一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器從C成形結(jié)構(gòu)(圖3及圖4所示)轉(zhuǎn)換(be toggled)到Z成形結(jié)構(gòu)(圖5及圖6所示)。圖3所示的是連接到聯(lián)動(dòng)裝置的致動(dòng)器130，該聯(lián)動(dòng)裝置用于在C成形模式與Z成形模式之間來回地同時(shí)轉(zhuǎn)換(toggling)可轉(zhuǎn)換的托輪(rollerstation)1041、1042、1044及1046。致動(dòng)器130可以是電動(dòng)馬達(dá)、液壓裝置、氣動(dòng)裝置等。致動(dòng)器130驅(qū)動(dòng)包括活塞132的聯(lián)動(dòng)裝置，該活塞132移進(jìn)移出套筒133?；钊?32的一端樞接到可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置1041上的支撐盤110的樞軸臂1341。樞軸臂1342、1344及1346樞接到桿136，該桿136也樞接到樞軸臂1341上。明顯地，活塞132的移動(dòng)將促使樞軸臂1341旋轉(zhuǎn)，從而引起樞軸臂1342、1344及1346旋轉(zhuǎn)。樞軸臂134的行程可以通過致動(dòng)器130和/或通過接觸支撐盤110的位置止擋來控制。
可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置1043及1045通過類似的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換(toggled)。致動(dòng)器140通過聯(lián)動(dòng)裝置連接到樞軸臂1343及1345。固定的輥?zhàn)友b置102提供將致動(dòng)器140安裝到靠近樞軸臂1343及1345的位置。如此，聯(lián)動(dòng)裝置包括活塞144及樞接到樞軸臂1343及1345的桿146。同樣地，樞軸臂134的行程可以通過致動(dòng)器140和/或通過位于支撐盤110上的位置止擋來控制。
圖3及圖4示出位于C成形結(jié)構(gòu)的緣成形設(shè)備100。隨著片材16通過輥?zhàn)?06及114，即可成形90度的C緣。圖4示出固定輥?zhàn)?061及C緣輥?zhàn)?141開始成形具有25度彎曲的緣14。
圖5及圖6示出位于Z成形結(jié)構(gòu)的緣成形設(shè)備100。隨著片材16通過輥?zhàn)?06及114，即可成形50度的Z緣。如圖5所示，可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置1043-1046在Z成形結(jié)構(gòu)中沒有輥?zhàn)咏佑|片材16。如此，通過輥?zhàn)?062及1142成形50度的Z緣。圖6示出固定的輥?zhàn)友b置1061及Z緣輥?zhàn)?161開始成形具有25度彎曲的緣14。圖4及圖6中清楚顯示，C緣輥?zhàn)?141及Z緣輥?zhàn)?161位于片材16的相對(duì)兩側(cè)以獲得需要的C或Z結(jié)構(gòu)。
圖7是腿部成形設(shè)備200的俯視圖且圖8是圖7的端部剖面圖。腿部成形設(shè)備200包括用于在片材16上成形腿部14的固定的輥?zhàn)友b置202及可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置204。片材16任何一側(cè)的輥?zhàn)友b置之間的距離可以調(diào)整以適應(yīng)片材的不同寬度并成形本技術(shù)領(lǐng)域中所熟知的各種長度的腿部。
固定的輥?zhàn)友b置202包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在殼體內(nèi)的軸上的腿部輥?zhàn)?06，該殼體具有適當(dāng)?shù)妮S承以允許腿部輥?zhàn)?06的旋轉(zhuǎn)。腿部輥?zhàn)?06設(shè)置在片材16的第一側(cè)(例如底部)以接觸片材16。驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?08接觸片材16的第一及第二側(cè)并導(dǎo)引片材16通過腿部輥?zhàn)?06。腿部輥?zhàn)?061至2066具有與片材16的中部10的平面成角度的外表面。例如，腿部輥?zhàn)?061可以與片材16的中部10的平面成15度的角。腿部輥?zhàn)?062可以與片材16的中部10的平面成30度的角。隨著驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?08移動(dòng)片材16通過腿部輥?zhàn)?06，如圖8所示成形腿部12。
可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置204包括可以在C成形位置與Z成形位置之間轉(zhuǎn)換(toggled)的支撐盤210。支撐盤210可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸212上以允許支撐盤210的自由旋轉(zhuǎn)。輥?zhàn)釉谥辽僖粋€(gè)位置(例如C成形或Z成形)接觸片材16?？赊D(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置204包括C腿部輥?zhàn)?14及Z腿部輥?zhàn)?16中的至少一個(gè)。C腿部輥?zhàn)?14及Z腿部輥?zhàn)?16都安裝殼體內(nèi)的軸上，該殼體具有適當(dāng)?shù)妮S承以允許旋轉(zhuǎn)。
C腿部輥?zhàn)?14及Z腿部輥?zhàn)?16安裝在支撐盤210上以接觸片材的相對(duì)兩側(cè)。當(dāng)可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置2041位于如圖7所示的C成形結(jié)構(gòu)，C腿部輥?zhàn)?141接觸片材16的第一側(cè)(例如底部)。這樣如圖8所示向上成形腿部。相反地，當(dāng)可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置2041位于Z成形結(jié)構(gòu)(圖9及圖10所示)，Z腿部輥?zhàn)?161接觸片材16的第二側(cè)(例如頂部)?？梢酝ㄟ^將C腿部輥?zhàn)?14如圖8所示安裝在支撐盤210的底部及將Z腿部輥?zhàn)?16如圖10所示安裝在支撐盤210的頂部來達(dá)成這樣。供選擇地，C腿部輥?zhàn)?14及Z腿部輥?zhàn)?16可以以Z腿部輥?zhàn)?16位于(例如，在隔板(spacer)上)C腿部輥?zhàn)?14的上面的方式安裝在支撐盤210的同一側(cè)。
如前面關(guān)于腿部輥?zhàn)?06的描述，C腿部輥?zhàn)酉鄬?duì)于片材16的中部10的角度可以隨著片材通過腿部成形設(shè)備而增加。例如，C腿部輥?zhàn)?141可以與片材16的中部10成15度角。C腿部輥?zhàn)?142可以與片材16的中部10成30度角。C腿部輥?zhàn)?143可以與片材16的中部10成45度角。C腿部輥?zhàn)?144可以與片材16的中部10成60度角。C腿部輥?zhàn)?145可以與片材16的中部10成75度角。C腿部輥?zhàn)?146可以與片材16的中部10成90度角。
C腿部輥?zhàn)?144至2146的安裝不同于C腿部輥?zhàn)?141至2143。C腿部輥?zhàn)?141至2143具有垂直于軸212的縱長軸線的旋轉(zhuǎn)軸。C腿部輥?zhàn)?144至2146具有平行于軸212的縱長軸線的旋轉(zhuǎn)軸。這樣允許同一輥?zhàn)釉趦蓚€(gè)位置使用以獲得不同的彎曲角度。例如，具有15度傾斜外表面的輥?zhàn)涌梢杂米鰿腿部輥?zhàn)?141及C腿部輥?zhàn)?145。
可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置204可以通過一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器從C成形結(jié)構(gòu)(圖7及圖8所示)轉(zhuǎn)換(toggled)到Z成形結(jié)構(gòu)(圖9及圖10所示)。圖7所示的是連接到聯(lián)動(dòng)裝置的致動(dòng)器230，該聯(lián)動(dòng)裝置用于在C成形模式與Z成形模式之間來回地同時(shí)轉(zhuǎn)換(toggling)可轉(zhuǎn)換的托輪(rollerstation)2041至2046。致動(dòng)器230可以是電動(dòng)馬達(dá)、液壓裝置、氣動(dòng)裝置等。致動(dòng)器230驅(qū)動(dòng)包括活塞232的聯(lián)動(dòng)裝置，該活塞232移進(jìn)移出套筒233?；钊?32的一端樞接到可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置2041上的支撐盤210的樞軸臂2341。樞軸臂2342至2346樞接到桿236，該桿236也樞接到樞軸臂2341上。明顯地，活塞232的移動(dòng)將促使樞軸臂2341旋轉(zhuǎn)，從而引起樞軸臂2342至2346旋轉(zhuǎn)。樞軸臂234的行程可以通過致動(dòng)器230和/或通過接觸支撐盤210的位置止擋來控制?？梢岳斫獾氖侵聞?dòng)器230及活塞232可以以類似于圖3中致動(dòng)器140驅(qū)動(dòng)桿146的方式直接驅(qū)動(dòng)桿236。
圖7及圖8示出位于C成形結(jié)構(gòu)的腿部成形設(shè)備200。隨著片材16通過輥?zhàn)?06及214，即可成形90度的C腿部。圖8示出固定的輥?zhàn)?061及C腿部輥?zhàn)?141開始成形具有15度彎曲的腿部12。
圖9及圖10示出位于Z成形結(jié)構(gòu)的腿部成形設(shè)備200。隨著片材16通過輥?zhàn)?06及216，即可成形90度的Z腿部。圖10示出固定的輥?zhàn)?061及Z腿部輥?zhàn)?161開始成形具有15度彎曲的腿部12。圖8及圖10清楚地顯示，C腿部輥?zhàn)?141及Z腿部輥?zhàn)?161位于片材16的相對(duì)兩側(cè)以獲得需要的C或Z結(jié)構(gòu)。
緣輥?zhàn)?06、C緣輥?zhàn)?14、Z緣輥?zhàn)?16、腿部輥?zhàn)?06、C腿部輥?zhàn)?14及Z腿部輥?zhàn)?16可以根據(jù)片材的不同厚度安裝。美國專利第6,282,932號(hào)揭示了適當(dāng)?shù)妮佔(zhàn)又谓Y(jié)構(gòu)，該專利的全部內(nèi)容引用于此以作參考。
上面示出并描述了本發(fā)明的代表性具體實(shí)施方式
，本發(fā)明的輥鍛成形設(shè)備可以作出各種修改和替換而不脫離本發(fā)明的精神及范圍。因此，可以理解的是對(duì)本發(fā)明的描述僅是示例說明而非限制。
權(quán)利要求
1.用于將片材成形為多種形狀的輥鍛成形設(shè)備，該輥鍛成形設(shè)備包括腿部成形設(shè)備，具有具有第一腿部輥?zhàn)拥牡谝煌炔枯佔(zhàn)友b置；及相對(duì)于所述第一腿部輥?zhàn)友b置的可轉(zhuǎn)換腿部輥?zhàn)友b置；所述的可轉(zhuǎn)換腿部輥?zhàn)友b置包括可樞轉(zhuǎn)地安裝在軸上的支撐盤；第一結(jié)構(gòu)腿部輥?zhàn)?；通過聯(lián)動(dòng)裝置聯(lián)接到所述支撐盤的致動(dòng)器，所述致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)所述支撐盤以促使所述第一結(jié)構(gòu)腿部輥?zhàn)舆M(jìn)入與片材接觸的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的輥鍛成形設(shè)備，其特征在于，所述支撐盤包括第二結(jié)構(gòu)腿部輥?zhàn)樱鲋聞?dòng)器轉(zhuǎn)換所述支撐盤以促使第一結(jié)構(gòu)腿部輥?zhàn)踊蛩龅牡诙Y(jié)構(gòu)腿部輥?zhàn)舆M(jìn)入接觸片材的位置。
3.如權(quán)利要求2所述的輥鍛成形設(shè)備，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)腿部輥?zhàn)邮荂腿部輥?zhàn)忧宜龅诙Y(jié)構(gòu)腿部輥?zhàn)邮荶腿部輥?zhàn)印?br> 4.如權(quán)利要求2所述的輥鍛成形設(shè)備，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)腿部輥?zhàn)游挥谒鲋伪P的第一側(cè)且所述第二結(jié)構(gòu)腿部輥?zhàn)游挥谒鲋伪P的第二側(cè)。
5.如權(quán)利要求1所述的輥鍛成形設(shè)備，其特征在于，第一輥?zhàn)友b置是固定的輥?zhàn)友b置。
6.如權(quán)利要求1所述的輥鍛成形設(shè)備，其特征在于，所述第一腿部輥?zhàn)游挥谄牡牡谝粋?cè)且所述第一結(jié)構(gòu)腿部輥?zhàn)游挥谄牡乃龅谝粋?cè)。
7.如權(quán)利要求2所述的輥鍛成形設(shè)備，其特征在于，所述第一腿部輥?zhàn)游挥谄牡牡谝粋?cè)，所述第一結(jié)構(gòu)腿部輥?zhàn)游挥谄牡乃龅谝粋?cè)且所述第二結(jié)構(gòu)輥?zhàn)游挥谄牡牡诙?cè)。
8.如權(quán)利要求1所述的輥鍛成形設(shè)備，其還包括第二可轉(zhuǎn)換的腿部輥?zhàn)友b置，所述第二可轉(zhuǎn)換的腿部輥?zhàn)友b置包括可樞轉(zhuǎn)地安裝在第二軸上的第二支撐盤；另一個(gè)第一結(jié)構(gòu)腿部裝置；所述致動(dòng)器通過所述聯(lián)動(dòng)裝置聯(lián)接到所述支撐盤及所述第二支撐盤，所述致動(dòng)器同時(shí)旋轉(zhuǎn)所述支撐盤及所述第二支撐盤以促使第一結(jié)構(gòu)腿部輥?zhàn)蛹八隽硪粋€(gè)第一結(jié)構(gòu)腿部輥?zhàn)舆M(jìn)入接觸片材的位置。
9.如權(quán)利要求1所述的輥鍛成形設(shè)備，其還包括緣成形設(shè)備，具有具有第一緣輥?zhàn)拥牡谝痪壿佔(zhàn)友b置；及相對(duì)于所述第一緣輥?zhàn)友b置的可轉(zhuǎn)換的緣輥?zhàn)友b置；所述的可轉(zhuǎn)換的緣輥?zhàn)友b置包括可樞轉(zhuǎn)地安裝在軸上的緣輥?zhàn)又伪P；第一結(jié)構(gòu)緣輥?zhàn)?；通過第二聯(lián)動(dòng)裝置聯(lián)接到所述緣輥?zhàn)又伪P的第二致動(dòng)器，所述第二致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)所述緣輥?zhàn)又伪P以促使所述第一結(jié)構(gòu)緣輥?zhàn)舆M(jìn)入接觸片材的位置。
全文摘要
輥鍛成形設(shè)備包括至少一個(gè)可轉(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置?？赊D(zhuǎn)換的輥?zhàn)友b置包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸上的支撐盤。支撐盤包括至少一個(gè)輥?zhàn)?。支撐盤可以通過致動(dòng)器從成形C形元件的第一位置轉(zhuǎn)換到成形Z形元件的第二位置。
文檔編號(hào)B21D5/00GK1980756SQ200480004802
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2004年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月26日
發(fā)明者本杰明·A·巴恩斯 申請(qǐng)人:福爾姆泰克克利夫蘭有限公司