專利名稱：用于制造縱向接縫焊接的空心型材的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于由一具有確定的縱向邊緣的薄板坯料制造縱向接縫焊接的空心型材的方法，其中首先將薄板坯料借助于至少兩個模具件預成型為一開口型材，各模具件分別具有一凹槽，其確定待制造的空心型材的至少一部分的外形，并且緊接著將薄板坯料在開口型材的區(qū)域內(nèi)相互面對的各縱向邊緣相互焊接。
此外本發(fā)明涉及一種用于由一具有確定的縱向邊緣的薄板坯料制造縱向接縫焊接的空心型材的裝置，其包括至少兩個模具件，各模具件的相對位置是可改變的并且分別具有一凹槽，該凹槽確定待制造的空心型材的至少一部分的外形，并且該裝置配備一焊接裝置，用于在薄板坯料成型為一開口型材以后焊接其各縱向邊緣。
背景技術(shù)：
在汽車工業(yè)中日益由薄壁的空心型材取代敞開的焊接型材，其原始形式由縱向接縫焊接的管子構(gòu)成。這些構(gòu)件通過小的壁厚設計成使其在最充分利用材料下達到極小的重量。
為了可以確保所謂空間框架結(jié)構(gòu)的技術(shù)功能性，構(gòu)件的制造過程一直向最終的成型必須是可控制的。
過程鏈的一基本的元素在這里的型材成型過程，在其中成型用作為空心型材料的管件。為了特殊的型材即所謂“拼焊管(TailoredTube)”的成型，間斷的工作方式已證明是適用的，亦即由完成剪裁的板坯成型，拼焊管是這樣的管件，它們由多個薄板段組成或其材料特性適應于在實際使用或在成型過程中產(chǎn)生的負荷和要求。
對于薄板坯成型為完成焊接的型材具有各種不同的可能性。但通常的解法利用對于成型和焊接的分開的工作站(DE 44 32 674 C1)。
一種在一站中能夠制造縱向接縫焊接的管件的開頭所述型式的裝置例如由DE-PS 966 111是已知的。在該裝置中將薄板坯料成型為一開口管并焊接之。為此將一平面的薄板固定在兩個可在一模具支座上相互相對移動的、相互對稱設置的模具半部之間，各模具半部分別具有一確定待制造的管的外形的半外殼形的凹槽。其中薄板坯料的各縱向邊緣平行于各模具半部的凹槽定位，而使各模具半部在相向移動時容納為其分別配置的縱向邊緣并且朝橫截面觀察使其成圓弧形相互相向運動。在相向移動的過程中通過夾具固定薄板坯料，各夾具定位在薄板坯料的中心縱軸線的配屬于薄板坯料的兩短的邊緣的末端上。按這種方式確保，薄板坯料由于各模具半部以一均勻的運動相向移動沿通過各模具半部的凹槽預定的外形移動，直到其各縱向邊緣在一頂點相遇。將這樣形成的開口管固定在該位置，以便焊接其各縱向邊緣。為了可接近開口管的開口區(qū)域，將各模具半部的上端部段向上翻開。緊接著將在開口區(qū)域內(nèi)相互配置的縱向邊緣相互進行縱向接縫焊接。
由DE-PS 966 111已知的處理方式的一決定性的缺點在于，其以加工的薄板的一規(guī)定的最小剛度為前提。這樣只確保，在各模具半部相向移動時薄板均勻地彎曲成開口管。薄板按這種方式不能有針對性地向一具有精確預定的橫截面形狀的管子成型，而在成型過程中形成許多不可控制的棱邊和折彎，這使得到的管件可能是不適用的。如果薄板如此之薄，以致其在焊接時不能承受不可避免地在其上負擔的力，則一按由DE-PS 966 111已知的方法的焊接成形的開口管也導致不符合要求的成型。
由WO 99/67037已知一種嘗試，用以消除上述型式的裝置的缺點。由該文件已知的處理方式將成型和焊接結(jié)合于一個工作站中。為此使用一個模具，其按DE-PS 966 111的模式具有兩個在一模具支座上可相互相對移動的模具半部，各模具半部包括各一個圓柱形的半外殼形的凹槽。此外為各模具半部的凹槽分別配置一內(nèi)部心軸半部，它們在其外表面與凹槽的內(nèi)表面之間開放一間隙的情況下定位于相應的凹槽中并且與相應的模具半部固定連接。按這種方式在每一模具半部的凹槽的區(qū)域內(nèi)構(gòu)成一環(huán)形間隙。
為了成型管件將待成型的薄板置于各模具半部之間，使其各縱向邊緣在緊接著的各模具半部相向移動時可以插進在相應的模具半部中構(gòu)成的環(huán)形間隙中。在各模具半部繼續(xù)相向移動時各縱向邊緣繼續(xù)向上移到縱向間隙并將薄板彎曲成一開口管。其中在環(huán)形間隙的區(qū)域內(nèi)確保薄板坯料的同時在板段的內(nèi)面和外面上實現(xiàn)的支撐，而不發(fā)生不符合要求的折彎和棱邊形成。
該稱為“滾卷”的成型過程在各縱向邊緣相遇于得到的開口管的頂點時結(jié)束。在邊緣接口借助于一滾子精整滾圓以后可以在其開口的區(qū)域內(nèi)焊接該開口管，而不必將該管子轉(zhuǎn)到另一裝置中。
由WO 99/67037已知的方法雖然本應能夠制造精確成型的管件，但在實踐中顯示若干缺點。例如內(nèi)部心軸的分開的實施形式和在各模具半部的凹槽的區(qū)域內(nèi)環(huán)形間隙的構(gòu)成在制造模具時要求一高的加工精度。機械的實施形式也是明顯較復雜的，因為為了從分開的內(nèi)部心軸中分離完成焊接的管子需要耗費的牽引單元以及為了固定心軸位置需要專門的很有力的壓緊裝置。在不可避免的狹窄的環(huán)形間隙的區(qū)域內(nèi)模具與薄板之間的相對運動還導致薄板表面的損傷和模具的磨損。此外特別在加工薄板時仍然存在危險，即在焊接時由于其中產(chǎn)生的邊緣負荷在焊縫的區(qū)域內(nèi)導致不符合要求的成型。

發(fā)明內(nèi)容
從上述的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)本發(fā)明的目的在于，提供一種方法和裝置，其按簡單的方式能夠便宜地制造精確成型的空心型材。
關于開頭所述型式的方法該目的按照本發(fā)明這樣達到，即為了生產(chǎn)開口型材，通過各模具件的相對位置的改變將薄板坯料自由地圍繞一在各模具件之間定位的沿薄板坯料的縱向方向延伸的心軸敷設，該心軸的外形確定待制造的空心型材的內(nèi)形，并且將這樣得到的開口型材緊接著以一級或多級通過各模具件的相對位置的各另一改變完成成型。
以相應的方式上述目的關于開頭所述型式的裝置這樣來達到，即一這樣的裝置按照本發(fā)明具有一心軸和一控制裝置，心軸的外形符合待制造的空心型材的內(nèi)形，控制裝置發(fā)送控制信號以便各模具件從一彼此遠離的起始位置到一成型位置以至少兩級實現(xiàn)的相對位置的改變。
按照本發(fā)明待成型為空心型材的薄板坯料總是圍繞一心軸卷起，該心軸確定待生產(chǎn)的型材的內(nèi)形。其中借助于各模具件實現(xiàn)薄板坯料在心軸上的敷設，使各模具件相互相對和向心軸移動。其中可以這樣實現(xiàn)各模具件的涉及的相對位置的改變，即使各模具件同步地相互相向或相互遠離移動。但或者也有可能使各模具件分別依次移動。其中，心軸可以停止不動而為了成型開口管使各模具件向其移動。但同樣也有可能，將一個模具件固定設置而只通過第二模具件的移動實現(xiàn)各模具件的相對位置的改變。此時將薄板坯料有效地插進固定模具件的為成型設置的凹槽中。這可以借助于可移動的第二模具件來實現(xiàn)。附加或可選擇地可以單獨或為此共同地利用心軸和底板將薄板坯料在其成型時固定和移動。
在各模具件中以本身已知的方式成型凹槽，它們在成型過程中在下面嵌接薄板坯料配屬于它的縱向邊緣并且在繼續(xù)相互相向移動時迫使薄板坯料以其各縱向邊緣沿凹槽的內(nèi)面運動。按這種方式強迫的薄板坯料的運動，如本來由現(xiàn)有技術(shù)同樣已知的，導致使薄板坯料成型為一開口型材。其中通過心軸在該過程中在空心型材的區(qū)域內(nèi)達到有針對性的受控的折彎形成或彎曲形成，由此能夠?qū)崿F(xiàn)快速的成型。此外心軸在薄板成型時支撐薄板，因為薄板可以貼靠心軸，并且能夠這樣在短的加工時間內(nèi)實現(xiàn)空心型材的誤差減小的形狀相符的制造。
在薄板坯料按本發(fā)明方式自由地圍繞心軸敷設以后，在至少另一工作步驟中實現(xiàn)得到的最初仍粗糙地成型的開口型材的校準。通過各模具件的相對位置的另一改變產(chǎn)生該校準。這樣可以將各模具件為此必要時單獨地或共同地壓向心軸，以便使開口型材的形狀完善地適合于通過待力求達到的制造結(jié)果預定的空心型材的最終形狀。然后可以無問題地焊接按這種方式預成型的開口型材。
在應用一本發(fā)明的方法并且通過一本發(fā)明的裝置的使用時因此有可能成型一空心型材，而無需使用為此耗費的多個成形元件或不必在一煩瑣的易出現(xiàn)故障的過程中將待加工的薄板插入導向開口等中。按照本發(fā)明使用的心軸在這里確保使特別薄的薄板雖然其經(jīng)由成型的寬的拉伸的情況而自由地彎曲，仍允許加工成精確而無誤差成型的空心型材。
本發(fā)明的方法的一特別應用合理的實施形式的特征在于，將薄板坯料在一底板上敷設在各模具件之間并且緊接著將心軸壓向位于底板上的薄板，以便向薄板施加一固定力，借此防止薄板的側(cè)向偏移。心軸在這種情況下實現(xiàn)一雙重功能，因為其一方面形成待制造的空心型材的形狀而另一方面用作為夾具，借此在薄板坯料成型過程中確保薄板坯料的可靠的位置精確的固定。
通過由心軸施加的力有可能將在接觸區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)壓印在薄板坯料上。為此可以將心軸構(gòu)成使其在面對薄板坯料的區(qū)域內(nèi)具有一長度不變(lngenkonst)的形狀。例如當將心軸構(gòu)成圓柱形的、塊狀的、箱狀的或管狀的時出現(xiàn)一這樣的形狀。一適應于心軸的配合件在這里以配合板的形式存在。通過由心軸施加的力可以將薄板坯料在底板與心軸之間壓印。也可設想，僅在底板中設置一個凹槽，其中通過由心軸施加的力實現(xiàn)在薄板坯料與底板之間的壓印并從而也可提供一形鎖合。
本發(fā)明的另一應用合理的實施形式在于，除優(yōu)選通過心軸產(chǎn)生的力鎖合以外，也可以實現(xiàn)這種方式的形鎖合，即薄板坯料的橫向邊緣通過在底板的兩側(cè)存在的成形元件借助于在側(cè)面緊貼薄板坯料的固定元件防止滑動。此外還可以這樣實現(xiàn)薄板的形鎖合固定，即在底板上設置例如多個凸起例如銷、栓等，它們與薄板坯料的對應的成形元件例如凹槽形鎖合地相配合。同樣在心軸上實現(xiàn)適當?shù)某尚卧?，它們再次與薄板的成形元件相配合，以便確保其形鎖合地固定。
按照本發(fā)明的方法的一特別優(yōu)選的方案以至少兩級實現(xiàn)薄板坯料的成型。一這樣實施的成型在要制造特別精確成型的空心型材時特別對于較薄的薄板的加工證明是有利的。這樣，多級實現(xiàn)的制造允許首先以大致接近于最終形狀預成型由薄板坯料生產(chǎn)的開口型材，以便接著在一個或多個步驟中使其形成其最終形狀。這種處理方式順應當時加工的薄板的傾斜，在推進各模具件的凹槽中時不沿一連續(xù)延伸的圓弧變形，而分級地折彎，其中各個折彎級之間的過渡是柔軟的。至少在成型的第一級中由薄板坯料成型的開口型材具有一多邊形的橫截面，其接著按照本發(fā)明在至少另一加工級中即校準過程中形成其最終形狀。為了此時可靠地避免薄板的扭曲變形，本發(fā)明的另一實施形式設定，在接著第一級成型的下一級中借助于一壓緊裝置引導先前得到的開口型材。一這樣的壓緊裝置能夠使薄板坯料的各縱向邊緣在由其成形的開口型材的開口的區(qū)域內(nèi)相互平行并在一共同的平面內(nèi)定位。由于在第一粗成型以后在第二級成型中實現(xiàn)的標準中使成型為開口型材的薄板坯料的各縱向邊緣相互相向運動，有利的是，將壓緊裝置設置成使在校準的每一級中減小開口型材的開口寬度。為了此時確保受控的薄板的成型，在校準的每一級中可以將在開口型材的開口區(qū)域內(nèi)的各縱向邊緣保持在一預定間距。
通過壓緊裝置確保的可靠的開口型材的支撐也能夠在其開口的區(qū)域內(nèi)在縱向接縫焊接之前除校準效果外也實施薄板坯料的各邊緣的光滑。按這種方式可以生產(chǎn)高質(zhì)量的焊縫，如其特別在制造本身結(jié)構(gòu)的構(gòu)件中所要求的。
在一本發(fā)明的裝置中按照本發(fā)明的一有利的實施形式在心軸中成形一凹槽，其定位在這樣的區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域配屬于在待制造的型材上待生產(chǎn)的縱向焊縫。通過一這樣的凹槽簡化焊接過程，因為消除了型材與心軸焊接的危險。此外該凹槽可以用來收容焊接殘余物，例如殘渣或金屬飛濺物。為此可以在凹槽內(nèi)設置一耐熱的收容板條用以收容焊接時附帶產(chǎn)生的廢料。
但本發(fā)明的方法不必要以心軸在焊接時保留在開口型材中為前提，相反已證明，按照本發(fā)明使用的各模具件和通過開口管的校準達到的固有剛度對于相應的薄板質(zhì)量完全足以保證在焊接時開口型材的足夠的形狀保持性。因此按照本發(fā)明的另一方案設定，在開口型材的校準與焊接之間從開口型材中取出心軸。為此可以設置一固定裝置，其例如構(gòu)成鉤的形式并在需要時嵌入開口型材的開口時，以便在為了拉出心軸需要的各模具件的小退程時將開口保持在一規(guī)定尺寸。然后可以無困難地拉出心軸。緊接著可以重新確定地相向移動各模具件。從而為焊接過程可靠地固定開口型材并且封閉邊緣接口。
原則上有可能將心軸由一實心材料制成。當在心軸中嵌入其他的功能元件時，則這尤其是實用的，這些功能元件需要用于空心型材的成形或用于從完成的空心型材中撤走心軸?；蛘咝妮S本身也可以由一空心型材，例如一形狀穩(wěn)定的管子的形式制成。其內(nèi)部然后可以例如用來收容焊接殘余物。
可以如下簡化心軸從完成的空心型材中的拉出，即使心軸的外形比待制造的空心型材的內(nèi)部小一微小的尺寸。實際試驗已得出，該尺寸相對于待生產(chǎn)的空心型材直至0.2mm是足夠的。
在按本發(fā)明的方式制成的空心型材上可以按簡單方式這樣制造各輔助成形元件，例如凹槽等壓花，即在一本發(fā)明的裝置中該心軸具有一壓印裝置用于繞其敷設的薄板的壓印。一心軸也可以設有長度不變的用于壓印的輔助結(jié)構(gòu)，假定有可能成型以后取出心軸的話，這例如是在一圓錐形的基體結(jié)構(gòu)中的情況。為了在這里也可靠地構(gòu)成較大體積的成形元件，為此可以將壓印裝置構(gòu)成為可移動超出心軸的圓周的壓印模并且在各模具件的凹槽中設置成形元件作為配合件用于由壓印裝置產(chǎn)生的成型。以相應的方式可以在各模具件的至少一個凹槽的區(qū)域內(nèi)設置一壓印裝置，其中為此該壓印裝置同樣可以構(gòu)成為壓印模并在心軸中構(gòu)成一成形元件作為配合件用于由壓印裝置產(chǎn)生的成型。各嵌入的壓印裝置優(yōu)選用液壓操作，以便可以可靠地施加需要的壓力。同樣可設想，使用氣動、機械或電力操作的壓印裝置。
按照本發(fā)明的處理方式，其中待成型的薄板坯料的各縱向邊緣在成型的第一步驟中自由地沿在各模具件中設置的凹槽的內(nèi)面運動，這能夠無問題地制造具有不同形狀的橫截面形狀的空心型材。為此可以將在各模具件中成形的凹槽構(gòu)成不同的，同時心軸以相應的方式適應于凹槽的不同的形狀。
為了能夠多級地實現(xiàn)校準，本發(fā)明的裝置可以配備一壓緊裝置，其可向心軸的方向移動。該壓緊裝置關于一至少兩級實現(xiàn)的校準優(yōu)選具有第一臺階，其厚度符合由薄板坯料待預成型的開口型材的間隙的第一寬度，并且該壓緊裝置具有至少一個第二臺階，其厚度等于開口型材的間隙的第二寬度。如果心軸中設有一凹槽，該凹槽沿待生產(chǎn)的焊縫延伸，則具有最小厚度的部分具有一高度，其大于待成型的薄板坯料的厚度。該部分然后可以插入凹槽中，該凹槽用作為導向裝置并且可以按簡單的方式實現(xiàn)心軸的位置準確的定位。在這方面本發(fā)明的另一有利的實施形式的特征在于，在壓緊裝置上構(gòu)成至少一個轉(zhuǎn)向面，其在處于工作位置的壓緊裝置中定位成使其將薄板坯料的一個碰到其的縱向邊緣轉(zhuǎn)向心軸的方向。
焊接以后有可能通過內(nèi)部高壓成型進一步改變得到的空心型材的形狀。在各模具件照舊相向移動時可以通過該內(nèi)部高壓成型將輔助成形元件加進空心型材中。為此各模具件可以設有成形元件，例如凹槽，在內(nèi)部高壓成型的過程中薄板壓入這些成形元件中。


由各從屬的權(quán)利要求得知本發(fā)明的其他有利的實施形式并且以下借助示出實施例的附圖更詳細地加以說明。各附圖分別示意示出橫向于縱向延長方向的垂直剖面圖，在這方面沒有不同地說明。
圖1一用以成型一空心型材的第一裝置在起始位置；圖2一嵌入圖1所示的裝置中的壓緊裝置；圖3-8按圖1的裝置在一薄板坯料成型為空心型材的過程中的各一個操作位置；圖9按圖1的裝置在焊接一由薄板坯料成型的開口型材料時的一局部的部分地斷開的透視圖；圖10a一用以成型一空心型材的第二裝置在起始位置；圖10b按圖10a的裝置的俯視圖；圖11按圖10a、11b的裝置的第二操作位置；
圖12按圖10a、11b的裝置的第三操作位置。
具體實施例方式
圖1至9中所示的用以制造一縱向接縫焊接的空心型材R的裝置V1包括兩個模具件2、3，空心型材具有圓形管子的形狀，各模具件可相互相對移動地支承在一底板G上。用于制造空心型材R的裝置V1的工作長度為例如達到3000mm。
為模具件2、3的相向移動和分離移動設置圖中未示出的各調(diào)節(jié)裝置，其中可以分別沿模具件2、3的縱向方向分配設置多個、例如四個，以便確保模具件2、3的盡可能均勻的移動和由模具件2、3施加的力的同樣均勻的傳送。在這里將調(diào)節(jié)裝置設計成使其以1mm/s至80mm/s的速度推動模具件2、3并同時可施加至少7500kN的力。
在各模具件2、3的為另一個模具件2、3配置的側(cè)面中分別成型一半外殼形的凹槽4、5。凹槽4、5的內(nèi)面6、7的圓弧的半徑RiA符合待制造的管形空心型材R的外半徑RaR。
此外裝置V1具有一由一實體材料制成的心軸8，其可以由一圖中未示出的取出位置移到一工作位置，在該工作位置其在中心設置在模具件2、3之間。經(jīng)由一適當?shù)膱D中同樣未示出的調(diào)節(jié)裝置可以使心軸8沿垂直方向移動，以便對一在處于起始位置的模具件2、3之間敷設在底板G上的薄板坯料B施加一固定力。
在心軸遠離底板G的頂點的區(qū)域內(nèi)在心軸8中成型一槽形的凹槽9，該凹槽從一狹窄的為心軸8的圓周配置的部分9a擴大入一空腔9b，在空腔的底面成型一開口9c，該開口的寬度再次小于部分9a的寬度。凹槽9的狹窄的部分9a的寬度以一過量相當于在待生產(chǎn)的空心型材R上待生產(chǎn)的焊縫S的寬度。在中心相對于狹窄的部分9a定位的開口9c的寬度小于部分9a的寬度。
在空腔9b中設置各收容板條10，它們用于收容焊接殘余物。收容板條10由一耐熱的材料構(gòu)成并且可以經(jīng)由未示出的開口從心軸8中拉出。
此外裝置V1包括一劍狀成型的壓緊裝置11，其長度符合心軸8的長度。壓緊裝置11可以借助于一未示出的調(diào)節(jié)裝置從其為心軸8配置的工作位置移到一在模具件2的側(cè)面設置的等待位置。
壓緊裝置11具有一上面的橫截面成頂蓋形構(gòu)成的部分11a，其肩部11b、11c朝橫截面觀察向下和向內(nèi)傾斜相互相向延伸地定位。在部分11a上連接第一臺階11d，該第一臺階沿壓緊裝置11的長度延伸并且朝橫截面觀察在中心相對于部分11a定位。第一臺階11d的厚度D1符合一由薄板坯料B成型的開口型材Sr在第一成型級以后的開口Z的寬度。
在第一部分11d下面和朝橫截面看在其中心設置構(gòu)成壓緊裝置11的第二臺階11e，該臺階11e也沿壓緊裝置的長度延伸。其厚度D2符合開口型材Sr在第二校準級以后的開口Z的寬度。
最后在壓緊裝置11的第二臺階11e上成型一刀狀構(gòu)成的薄的第三臺階11f，其同樣朝橫截面看在壓緊裝置11的其他的臺階11d、11e中心設置并沿壓緊裝置的長度延伸。第三部分的厚度D3稍小于開口9c的寬度，后者成型于心軸8的空腔9b的底面中。第三部分11f的高度H大于開口9c在空腔9b的底面的開孔到心軸8的圓周的距離。第三部分在其末端成刀狀朝橫截面看變尖。
借助于未示出的調(diào)節(jié)裝置使壓緊裝置11向心軸8的方向下降。此時首先使第三部分11f插入凹槽9中并插入開口9c。開口9c由此在成型過程中構(gòu)成壓緊裝置的導向裝置。在空心型材R的校準過程中在一個或多個步驟中牽引壓緊裝置11。
為了焊接由薄板坯料B成型的開口型材Sr優(yōu)選使用激光焊接裝置12。但也可設想，采用其他的焊接設備，例如感應工作的焊接裝置，其能夠在開口型材Sr的開口Z的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)相互配屬的縱向邊緣B1、B2的經(jīng)濟的焊接。
激光焊接裝置12固定在一支座13上，其借助一未示出的調(diào)節(jié)裝置可以沿開口Z移動。此外支座13支承一精整成型滾子14，其沿焊接方向F以不大的間距設置在激光焊接裝置12之前。邊緣接口以一確定的力抵抗遠控的精整成型滾子14作用，以便消除頂蓋形邊緣形成并且避免空心型材R在接縫區(qū)域的邊緣B1、B2的回彈。至少激光焊接裝置12應該由一在圖中未示出的殼體包圍，以便保護操作人員免受光輻射。
此外支座13可以支承一圖中未示出的清理裝置，其在激光焊接裝置到達焊接區(qū)域之前清理焊接區(qū)域。清理裝置可以吸走、刷去或沖走在焊接區(qū)域面前存在的污物。
為了邊緣B1、B2的平整可以設置滑塊15或滾子，其同樣固定在支座13上。支座13還可以支承一輸入管，借其將保護氣體送入焊接區(qū)域。優(yōu)選支座由一調(diào)節(jié)裝置推動，該調(diào)節(jié)裝置在精確的三個自由度中(X、Y、Z方向)是可控制的。
為了提高應用一熔化射束焊接源(Schmelz strahl schweiβquelle)時的生產(chǎn)率，裝置V1可以構(gòu)成為雙裝置。這能夠使一裝置裝載一新的薄板坯料B并將其成型，同時在另一裝置中仍在進行焊接。
在成型過程開始時薄板坯料B位于底板G上。其通過下面具有一微小的平面的心軸8固定并且不能偏移地壓向底板G。為此壓緊裝置11以其刀狀部分11f插入凹槽9的開口9c中，直到壓緊裝置11的上面的部分11a坐在心軸8上并以確定的壓力作用到心軸8上(圖1)。
然后使兩模具件2、3相互相向移動，從而為模具件2、3分別配置的薄板坯料B的邊緣B1、B2首先向上擠壓并接著逐漸地折彎。如果心軸接近薄板坯料B的直的未折彎的側(cè)邊，那么心軸將其壓緊使該側(cè)邊彎曲形成繼續(xù)的折彎。
在薄板坯料B的繼續(xù)卷起時薄板邊緣B1、B2在壓緊裝置11的傾斜的肩部11b、11c上對接。在傾斜的肩部11b、11c使邊緣B1、B2轉(zhuǎn)向心軸8的方向。如果它們到達上面的臺階11d的外面，則在薄板坯料B中產(chǎn)生一壓力，其結(jié)果導致一定的校準效果，將各彎折點展平(圖3)。
在壓緊裝置11通過模具件2、3的微小的移近卸載以后將壓緊裝置11牽引到使其第二臺階11e變成自由的并處于開口的區(qū)域內(nèi)，該開口由薄板坯料B的邊緣B1、B2限定。在模具件2、3繼續(xù)相向移動時也將邊緣B1、B2推到第二部分11e，從而此時也形成由薄板坯料B成型的開口型材Sr的圓度改善的校準效果(圖4)。
在劍部再次通過模具件2、3的微小移近而卸載以后，將壓緊裝置11提高到使其狹窄的部分11f設置于開口Z的區(qū)域內(nèi)(圖5)。
緊接著將模具件2、3以高的壓力相互相向移動，從而以構(gòu)成要求的圓度精確地校準開口型材Sr并且校準側(cè)棱的線性度，依此產(chǎn)生一理想的接口。在心軸8與模具件2、3之間剩余的間隙此時只還是極小的(圖6)。
在最后的校準以后從凹槽9中拉出壓緊裝置11。此時壓緊裝置11的牽引運動可以與模具件2、3的一繼續(xù)相向移動相組合，以使其尖端處于開口Z的區(qū)域內(nèi)并保證使開口型材的邊緣B1、B2精確地保留在中心(圖7)。
如果完全拉出壓緊裝置11，則開口型材Sr完成成型并準備好用于焊接。為了焊接將壓緊裝置11從邊緣區(qū)域橫向移到其靜止位置并且移進由支座13、激光焊接裝置12、精整成型滾子14、滑塊15和其余的圖中未示出的元件構(gòu)成的精整滾圓和焊接單元。
在從一管端向另一管端移過在開口Z的區(qū)域內(nèi)構(gòu)成的邊緣接口時，精整成型滾子14首先將邊緣B1、B2確定地向下擠壓。此時如果通過校準將邊緣B1、B2未構(gòu)成足夠的圓形時還可以進行一次精整滾圓。在精整成型滾子14的后面滑塊15或一相應作用的滾子可以緊接在激光焊接裝置12之前壓去邊緣B1、B2的回彈和高度差異，從而形成一理想的I接口。然后通過由激光焊接裝置12發(fā)射的激光射束實現(xiàn)開口Z的對焊(圖8、9)。
焊接以后，如果是有意義的，可以實行一最終的校準過程。
在通過各模具件的移近使心軸8微小卸載以后一牽引單元從完成的空心型材R中拉出心軸8?，F(xiàn)在完成的空心型材R準備好用于取走。利用模具件2、3的定位、薄板坯料B的置入和心軸8在薄板坯料B上面的定位開始一新的加工過程。
在上述的處理方式中模具件2、3相互同步向心軸8移動。但按照一圖中未示出的方案在本發(fā)明的范圍內(nèi)也有可能這樣實施為了開口型材Sr的成型所需要的心軸8和模具件2、3的相對位置的改變，即將各模具件依次向心軸8的方向移動。為了此時確保薄板坯料B的充分的固定，可以將心軸8固定壓向薄板坯料B，使在成型過程中可靠地避免滑動。在成型過程中薄板坯料B的可靠的固定還可被這樣給予支持，即在底板G上設置多個銷形式的成形元件，它們嵌入薄板坯料B的相應的凹槽中，從而確保薄板坯料B的不僅力鎖合的而且形鎖合的固定。然后可以在第一步驟中將模具件2向心軸8的方向移動，以便成型開口型材Sr的第一半部。緊接著將第二模具件3向心軸8的方向移動，以便也制造開口型材Sr的第二半部。
實現(xiàn)本發(fā)明的另一特別應用合理的可能性示于圖10a至12中。在那里示出的裝置V2具有模具件102、103，它們按照裝置V1的模具件2、3構(gòu)成并且分別具有一凹槽104、105。同樣該裝置具有如心軸8完全一樣成型的心軸108、一如壓緊裝置11一樣成型的壓緊裝置111和一底板G2。
但不同于裝置V1，在裝置V2中固定設置第一模具件102，而模具件103可借助于適當?shù)膱D中未示出的調(diào)節(jié)裝置向固定的模具件102移動或遠離其移動。
同樣在裝置V2中心軸108與壓緊裝置111一起可以沿水平的方向向模具件102移動或遠離其移動。
可移動地支承模具件103的底板G2也可以通過適當?shù)膱D中未示出的裝置水平地向固定的模具件102的方向移動。其中在裝置V2中待成型為一管形的開口型材Sr2的薄板坯料Bz的橫向邊緣B3、B4的區(qū)域內(nèi)在底板G2上設置銷形式的成形元件116、117。這些銷形的成形元件116、117在敷設到底板G2上的薄板坯料Bz中形鎖合嵌入凹槽B5、B6中，它們在中心設置成型于薄板坯料Bz的橫向邊緣B3、B4中。
為了能夠?qū)⑿妮S108設置在薄板坯料Bz上，心軸108在其各端面的區(qū)域內(nèi)在其為底板G2配置的側(cè)面上分別具有一個凹槽118，當將心軸108壓到薄板坯料Bz上時在凹槽中嵌入成形元件116、117。
為了相應的薄板坯料Bz成型為開口型材Sr2，將薄板坯料Bz敷設在底板G2上，以使成形元件116、117嵌入薄板坯料Bz的凹槽B5、B6中并將其形鎖合固定。其中薄板坯料Bz在中心設置在心軸108的下面，緊接著下降心軸108，直到心軸以上述的固定力壓到薄板坯料Bz上。也可設想一種實施形式，其中借助于心軸108產(chǎn)生力鎖合并從而可以取消成形元件116、117與薄板坯料Bz中的凹槽B5、B6。此外在心軸的接觸區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)也可以提供一形鎖合。其中可移動的模具件103處在其遠離固定的模具件102的起始位置，在該起始位置上薄板坯料Bz的縱向邊緣B1、B2位于模具件102、103的為它們分別配置的凹槽104、105的入口。同時底板G2處于一拉回的起始位置，在該起始位置底板的為固定的模具件102配置的縱向邊緣緊挨著模具件102的下面設置(圖10a、10b)。
為了薄板坯料Bz的成型接著將底板G2與在其上設置的仍停止不動的模具件103向固定的模具件102的方向移動。與此同步也將心軸108與壓緊裝置111一起向模具件102的方向移動，同時保持在薄板坯料Bz上施加的固定力。按這種方式為此薄板坯料Bz被迫以其縱向邊緣B1移進模具件102的凹槽104中。當縱向邊緣B1碰到壓緊裝置111并且心軸108移進凹槽104時終止該運動(圖11)。
一旦到達該位置，就在另一步驟中將可移動的模具件103在現(xiàn)在停止不動的底板G2上向心軸108的方向移動。薄板坯料Bz的縱向邊緣B2此時被移進模具件103的凹槽105中，直到凹槽105也碰到壓緊裝置111并且模具件103到達心軸108(圖12)。
也可設想，將底板G2與模具件103同時移動，此時底板G2的速度相當于模具件103的一半速度，從而可以在一加工步驟中實現(xiàn)薄板坯料Bz向一開口型材Sr2的成型。
緊接著實現(xiàn)得到的開口型材Sr2的多級的校準，此時逐步地將心軸8與底板G2和壓緊裝置111一起以及將模具件103在底板G2上向固定的模具件102的方向移動。
接著按照對裝置V1描述的處理方式實現(xiàn)開口型材SrZ開口的焊接和從完成的空心型材中撤走心軸108。
附圖標記列表V1、V2 縱向接縫焊接的空心型材R的制造裝置2、3，102、103 模具件4、5，104、105 半外殼形的凹槽6、7凹槽的內(nèi)面8，108 心軸9 凹槽9a 凹槽9的狹窄的部分9b 空腔9c 開口10 收容板條11，111 壓緊裝置11a 緊裝置的上面的部分11b、11c部分11a的肩部11d 壓緊裝置11的第一臺階11e 壓緊裝置11的第二臺階11f 壓緊裝置11的第三臺階12 激光焊接裝置13 支座14 精整成型滾子15 滑塊116、117銷形的成形元件B，Bz 薄板坯料B1、B2 薄板坯料B、Bz的縱向邊緣B3、B4 薄板坯料B、Bz的橫向邊緣B5、B6 薄板坯料B、Bz的橫向邊緣上的凹槽D1 壓緊裝置11的第一臺階11d的厚度
D2 壓緊裝置11的第二臺階11e的厚度D3 壓緊裝置11的第三臺階11f的厚度F輸送方向G，G2底板H壓緊裝置11的第三臺階11f的高度N焊縫R空心型材RiA 內(nèi)面6、7的圓弧的半徑RaR 待制造的空心型材R的外半徑S待生產(chǎn)的空心型材R的焊縫Sr、Sr2 開口型材Z開口型材Sr的開口
權(quán)利要求
1.用于由一具有確定的縱向邊緣(B1、B2)的薄板坯料(B)制造縱向接縫焊接的空心型材(R)的方法，其中首先將薄板坯料(B)借助于至少兩個模具件(2、3)預成型為一開口型材(Sr)，各模具體分別具有一凹槽(4、5)，該凹槽確定待制造的空心型材(R)的至少一部分的外形，并且緊接著將薄板坯料(B)在開口型材(Sr)的區(qū)域內(nèi)相互面對的縱向邊緣(B1、B2)相互焊接；其特征在于，為了生產(chǎn)開口型材(Sr)，通過模具件(2、3)的相對位置的改變將薄板坯料(B)自由地圍繞一在各模具件(2、3)之間定位的、沿薄板坯料(B)的縱向方向延伸的心軸(8)敷設，該心軸的外形確定待制造的空心型材(R)的內(nèi)形，并且將這樣得到的開口型材(Sr)緊接著一級或多級地分別通過各模具件(2、3)的相對位置的另一改變完成成型。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少兩級地實現(xiàn)薄板坯料(B)向開口型材(Sr)的成型。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在薄板坯料(B)的成型的第一級中成型一具有多邊形橫截面的開口型材(Sr)。
4.按照上述權(quán)利要求之一項所述的方法，其特征在于，在每一級的校準中減小開口型材(Sr)的開口(Z)的寬度。
5.按照上述權(quán)利要求之一項所述的方法，其特征在于，在每一級的校準中縱向邊緣(B1、B2)在開口型材(Sr)的開口(Z)的區(qū)域內(nèi)保持一預定的間距。
6.按照上述權(quán)利要求之一項所述的方法，其特征在于，將薄板坯料(B)在一底板(G)上敷設在模具件(2、3)之間并且將心軸(8)緊接著壓向位于底板(G)上的薄板坯料(B)，以便在薄板坯料(B)上施加一固定力，通過該固定力防止薄板坯料(B)的側(cè)向偏移。
7.按照上述權(quán)利要求之一項所述的方法，其特征在于，將薄板坯料(B)在成型過程中在其各橫向側(cè)邊形鎖合和/或力鎖合固定。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在薄板坯料(B)的各橫向側(cè)邊中成形一些成形元件或在薄板坯料(B)的各橫向側(cè)邊上成形一些成形元件，各成形元件與在底板(G)或在心軸(8)上設置的各固定元件相配合。
9.按照上述權(quán)利要求之一項所述的方法，其特征在于，將完成的空心型材(R)和心軸(8)在焊接以后通過一沿縱向方向?qū)崿F(xiàn)的在心軸(8)與管件(R)之間的相對運動彼此分離。
10.按照上述權(quán)利要求之一項所述的方法，其特征在于，將開口型材(Sr)和心軸(8)在焊接之前彼此分離。
11.按照上述權(quán)利要求之一項所述的方法，其特征在于，在縱向接縫焊接之前實施薄板坯料(B)的各邊緣的精整成型。
12.用于由一具有確定的縱向邊緣(B1、B2)的薄板坯料(B)制造縱向接縫焊接的空心型材(R)的裝置，該裝置包括至少兩個模具件(2、3)，各模具件的相對位置是可改變的并且分別具有一凹槽(4、5)，該凹槽確定待制造的空心型材(R)的至少一部分的外形，并且該裝置包括一焊接裝置(12)，用于在薄板坯料(B)成型為一開口型材(Sr)以后焊接其縱向邊緣(B1、B2)；其特征在于，設有一心軸(8)和一控制裝置，該心軸的外形符合待制造的空心型材(R)的內(nèi)形，該控制裝置發(fā)送控制信號以便各模具件(2、3)從一彼此遠離的起始位置到一成型位置以至少兩級實現(xiàn)相對位置的改變。
13.按照權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，設置一調(diào)節(jié)裝置，用于心軸(8)從一工作位置到一取出位置的移動，在工作位置心軸(8)在各模具件(2、3)之間定位在當時待成型的薄板坯料(B)之上，在取出位置可從裝置(1)中取出完成制造的空心型材(R)。
14.按照權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，在心軸(8)中成形一凹槽(9)，該凹槽定位在這樣的區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域配屬于在待制造的空心型材(R)上待生產(chǎn)的縱向焊縫。
15.按照權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，在凹槽(9)中設置一收容板條(10)，用以收容在焊接時附帶產(chǎn)生的廢料。
16.按照權(quán)利要求12至15之一項所述的裝置，其特征在于，心軸(8)在接觸區(qū)域內(nèi)具有長度不變的結(jié)構(gòu)。
17.按照權(quán)利要求12至16之一項所述的裝置，其特征在于，心軸(8)的外形比待制造的空心型材(R)的內(nèi)形小一微小的尺寸。
18.按照權(quán)利要求12至17之一項所述的裝置，其特征在于，心軸(8)具有一壓印裝置，用于繞該心軸敷設的薄板的壓印。
19.按照權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，將壓印裝置構(gòu)成為能移動超出心軸(8)的圓周的壓印模并且在各模具件(2、3)的凹槽中構(gòu)成一些成形元件，這些成形元件作為配合件用于由壓印裝置產(chǎn)生的造型。
20.按照權(quán)利要求12至19之一項所述的裝置，其特征在于，在各模具件(2、3)的至少一個凹槽(4、5)內(nèi)設置一壓印裝置。
21.按照權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，壓印裝置構(gòu)成為壓印模并在心軸(8)中構(gòu)成一成形元件，該成形元件作為配合件用于由壓印裝置產(chǎn)生的成型。
22.按照權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，心軸(8)設有長度不變的輔助結(jié)構(gòu)。
23.按照權(quán)利要求12至22之一項所述的裝置，其特征在于，在各模具件(2、3)中成形的凹槽(4、5)構(gòu)成不同的。
24.按照權(quán)利要求12至23之一項所述的裝置，其特征在于，該裝置包括一壓緊裝置(11)，該壓緊裝置可向心軸(8)的方向移動，以便在一由薄板坯料(B)預成型的開口型材(Sr)的區(qū)域內(nèi)構(gòu)成薄板坯料(B)的縱向邊緣(B1、B2)的導向裝置。
25.按照權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，壓緊裝置(11)具有第一臺階(11d)，其厚度(D1)符合由薄板坯料(B)預成型的開口型材(Sr)的間隙(Z)的第一寬度，并且壓緊裝置(11)具有至少一個第二臺階(11e、11f)，其厚度(D2、D3)等于開口型材(Sr)的間隙(Z)的第二寬度。
26.按照權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，具有最小厚度(D3)的部分具有一高度(H)，該高度大于待成型的薄板坯料(B)的厚度。
27.按照權(quán)利要求25或26所述的裝置，其特征在于，在壓緊裝置(11)上構(gòu)成至少一個轉(zhuǎn)向面(11b、11c)，該轉(zhuǎn)向面在處于工作位置的壓緊裝置(11)中定位成使其將一個碰到其的薄板坯料(B)的縱向邊緣(B1、B2)轉(zhuǎn)向心軸(8)的方向。
28.按照權(quán)利要求12至27之一項所述的裝置，其特征在于，固定設置一模具件(102)。
29.按照權(quán)利要求12至27之一項所述的裝置，其特征在于，底板(G2)可向?qū)崿F(xiàn)各模具件(102、103)的相對位置的改變的同一運動方向移動。
30.按照權(quán)利要求12至29之一項所述的裝置，其特征在于，心軸(108)可向?qū)崿F(xiàn)各模具件(102、103)的相對位置的改變的同一運動方向移動。
31.按照權(quán)利要求12至30之一項所述的裝置，其特征在于，在底板(G2)上構(gòu)成一些成形元件(116、117)，它們與當時待成型的薄板坯料(Bz)的對應的成形元件相配合，以便形鎖合固定和/或預壓印相應的薄板坯料(Bz)。
32.按照權(quán)利要求12至31之一項所述的裝置，其特征在于，在心軸(8)上構(gòu)成一些成形元件(116、117)，它們與當時待成型的薄板坯料(Bz)的對應的成形元件相配合，以便形鎖合固定和/或預壓印相應的薄板坯料(Bz)。
33.按照權(quán)利要求12至32之一項所述的裝置，其特征在于，裝置具有一IHU。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于由一具有確定的縱向邊緣(B1、B2)的薄板坯料(B)制造縱向接縫焊接的空心型材(R)的方法和裝置，其中首先將薄板坯料(B)借助于至少兩個模具件(2、3)預成形為一開口型材(Sr)，各模具件分別具有一凹槽(4、5)，它們確定待制造的空心型材(R)的至少一部分的外形，并且緊接著將薄板坯料(B)在開口型材(Sr)的區(qū)域內(nèi)相互面對的縱向邊緣(B1、B2)相互焊接。本發(fā)明的方法和裝置能夠按簡單的方式便宜地制造精確成型的空心型材。其這樣達到，即為了生產(chǎn)開口型材(Sr)，通過模具件(2、3)的相對位置的改變將薄板坯料(B)自由地圍繞一在模具件(2、3)之間定位的沿薄板坯料(B)縱向方向延伸的心軸(8)敷設，該心軸的外形確定待制造的空心型材(R)的內(nèi)形，并且將這樣得到的開口型材(Sr)緊接著一級或多級地通過模具件(2、3)的相對位置的各另一改變完成成型。
文檔編號B21D5/10GK101065197SQ200580032110
公開日2007年10月31日 申請日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者M·布呂根布羅克, T·弗萊米希, W·里圖佩爾, M·特法 申請人:蒂森克虜伯鋼鐵股份公司