專利名稱：具有三維彎起單元的輥軋成形設備及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種輥軋成形裝置，其具有共線排列(in line)的彎起單元，所述彎起單元用于使輥軋形成的結構梁的各部分彎曲形成非直線且非平面的形狀。
背景技術：
存在這樣的輥軋形成裝置，其能夠將片材形成為彎曲的管狀結構梁。例如，在 Sturrus的第5，092，512和5，454，504號美國專利及Lyons的第2007/0180880號美國申請公開文本中公開的技術革新中，位于輥軋形成裝置末端的一列彎起單元生產(chǎn)出彎曲的管狀緩沖器加強梁。然而，Sturrus的’ 512和’ 504及Lyons的’ 880中的裝置局限于單個彎起平面(也稱為“單個形變平面”)，并且進一步局限于從輥軋形成裝置的排列水平面(a line level)沿單個方向彎起。一些結構產(chǎn)品需要在不同平面上從多個方向進行彎起，而不是局限于從排列水平面上的單個方向，或者局限于單個形變平面。值得注意地，從多個方向形成結構輥軋形成產(chǎn)品存在很多困難。例如，從多個方向進行彎起需要多個運動部件，每個部件都增加了復雜度和公差問題，以及耐用性和維護方面的問題。此外，當結構產(chǎn)品沿多個方向發(fā)生彎曲時，其“平坦”壁部分易于崩塌和/或在未預料到的方向上出現(xiàn)起伏，從而導致不佳的公差控制和尺寸控制。這種情況特別容易出現(xiàn)在輥軋形成材料為高強度鋼和/或梁具有平坦壁的場合。另外，在使高強度鋼成型的場合中，機械部件上的負載和應力會非常高，從而導致需要進行大量維護和定時修理。例如， 結構梁和緩沖器加強梁可以是拉伸強度為SOksi (或更高)的鋼，2. 2mm厚(或更厚)，并且具有3” X4”(或更大)的橫截面包絡尺寸。因試圖使具有該組成的梁發(fā)生彎曲而產(chǎn)生的作用力異常高。此外，如果期望該彎起單元選擇性地在多個方向或平面上實施彎起、在不同的選定時間或縱向位置上實施彎起、和/或形成相對較小的半徑(特別是期望以100英尺/ 分鐘以上的相對較高的連續(xù)在線速度在運行當中進行這些操作的時候)，則復雜度會進一步增大。值得注意地，汽車工業(yè)尤其對緩沖器加強梁和結構及框架節(jié)段的尺寸一致性具有非常嚴格的要求，并且對抗沖擊強度和抗彎強度具有高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個方面中，一種裝置包括輥軋成形設備，其上的輥被構造成將片材形成限定排列水平面的結構梁；以及彎起單元，其與輥軋成形設備成直線并且構造成在輥軋成形設備的連續(xù)操作過程中沿豎直方向和水平方向選擇性地使梁彎起離開排列水平面。
在較窄的方面，所述彎起單元被構造成且適于使梁豎直向上和豎直向下地彎起離開排列水平面，以及使梁水平向右和水平向左地彎起離開排列水平面。在較窄的方面，所述彎起單元包括與梁的頂側、底側、右側和左側接合的形成構件，每個所述梁形成構件可以朝向梁運動，這種運動與相對的形成構件的運動相結合以使梁發(fā)生彎曲。在又一較窄方面，輥軋成形設備和彎起單元被連接至可編程控制器以便同時控制輥軋成形設備和彎起單元。在較窄的方面，彎起單元包括梁成形輥，其用于使輥軋形成的梁在多個連續(xù)變化的平面和具有變化的半徑的軸部件上以不同的半徑發(fā)生彎起，同時連續(xù)接收來自輥軋成形工藝的梁。在本發(fā)明的另一方面，一種裝置包括輥軋成形設備，其上的輥被構造成將片材形成結構梁；以及彎起單元，其位于輥軋成形設備下游且包括梁變形部件，所述變形部件被構造成選擇性地重復使梁沿多個不同平面且以不同半徑發(fā)生彎曲。在本發(fā)明的另一方面，一種裝置以組合的方式包括輥軋成形設備，其適于將片材輥軋形成連續(xù)梁；以及與輥軋成形設備附連的彎起單元，其具有相對的輥，所述輥被構造成沿任何豎直或水平或介于兩者之間的方向在連續(xù)梁中形成縱向彎曲。在本發(fā)明的另一方面，一種裝置以組合的方式包括輥軋成形設備，其具有構造成將片材形成結構梁的輥；以及彎起單元，其具有設置成接合結構梁的第一相對側的第一對成形輥和設置成接合結構梁的第二相對側的第二對成形輥，所述彎起單元可移動地支撐第一對成形輥和第二對成形輥，以便任一個選定的成形輥連續(xù)接合結構梁的相關側，同時與選定的成形輥相對的相關的一個成形輥向下游并圍繞選定的成形輥運動。在本發(fā)明的另一方面，一種向限定排列水平面和排列水平面狀態(tài)的結構梁施加彎曲部的裝置，其包括彎起單元，其包括接合梁的第一成形輥和相對的接合梁的第二成形輥，所述第二成形輥與第一成形輥間隔給定距離且被構造成當梁為直線且處于排列水平面狀態(tài)時接合連續(xù)梁，并且包括支撐結構，所述支撐結構支撐第一和第二成形輥以便向上游和下游方向運動；以及定位機構，其被構造成使第一成形輥向上游運動，同時第一成形輥連續(xù)接合處于排列水平面狀態(tài)的梁，并且還被構造成使第二成形輥向下游并圍繞第一成形輥的中點運動。在本發(fā)明的另一方面，一種用于支撐成形輥的裝置包括至少一個成形輥；承載所述至少一個成形輥的載體；以及支撐件，其被構造成可移動地支撐載體，同時成形輥與連續(xù)梁形成接合以形成梁。該裝置還包括位置調(diào)節(jié)機構，其用于調(diào)節(jié)至少一個成形輥的位置， 使得當向上游方向運動時，所述至少一個成形輥與連續(xù)梁的梁接合觸點持續(xù)支撐連續(xù)梁， 但是不會使連續(xù)梁發(fā)生變形而離開排列水平面，并且使得當向下游方向運動時，所述至少一個成形輥的梁接合觸點沿著迫使連續(xù)梁發(fā)生變形而離開排列水平面的路徑運動。在本發(fā)明的另一方面，彎起單元包括用于彎起單元中的成形輥的曲線(接近橢圓)定位機構，所述定位結構在彎起單元進行彎起操作期間成形輥載體發(fā)生運動時保持成形輥與梁表面以及與支承塊的關系。在本發(fā)明的另一方面，一種用于支撐成形輥的裝置，其包括至少兩個成形輥；承載所述至少兩個成形輥的載體；支撐件，其被構造成可移動地支撐載體，甚至是在成形輥與連續(xù)梁形成接合以使梁變形離開線性狀態(tài)時；以及位置調(diào)節(jié)機構，其用于調(diào)節(jié)所述至少兩個成形輥的位置，其中包括使第一輥或第二輥中的一個與梁的排列水平面平行地沿縱向向上游運動，以及使第一輥或第二輥中的另一個圍繞所述一個輥的中點向下游運動。通過這種結構，當向上游方向運動時，置于上游的輥的梁接合觸點保持接觸連續(xù)梁，且持續(xù)支撐連續(xù)梁，但是不會使連續(xù)梁發(fā)生變形而離開排列水平面，同時另一個輥的梁接合觸點圍繞置于上游的輥沿著迫使連續(xù)梁發(fā)生變形而離開排列水平面的下游路徑運動。有利地，本發(fā)明的裝置保持位于彎起單元上游的梁的位置，使得梁的上游部分不會隨著輥軋成形設備的加工而離開排列水平面。有利地，本發(fā)明的裝置包括設置成使梁的縱向半徑圍繞成形輥的下游側而非在基準面之上形成的成形輥。有利地，本發(fā)明的彎起單元包括液壓缸驅動的彎曲部件，其利用線性變換器來檢測彎曲位置。在本發(fā)明的另一方面，一種方法包括以下步驟提供輥軋成形設備，其上的輥被構造成將片材形成限定出排列水平面的結構梁；以及在輥軋成形設備的連續(xù)操作過程中選擇性地使梁沿豎直方向和水平方向彎曲，從而離開排列水平面。在本發(fā)明的另一方面，一種方法包括以下步驟提供輥軋成形設備，其上的輥被構造成將片材形成為結構梁；提供彎起單元，其位于輥軋成形設備下游且包括梁變形部件； 以及當梁離開輥軋成形設備時，沿多個不同平面且以不同半徑選擇性地重復使梁發(fā)生彎
曲ο在本發(fā)明的另一方面，一種方法包括以下步驟提供輥軋成形設備，其適于將片材輥軋形成連續(xù)梁；提供與輥軋成形設備附連的彎起單元，其具有相對的輥，所述輥被構造成沿任何豎直或水平方向或者以介于兩者之間的角度在連續(xù)梁中形成縱向彎曲；以及選擇性地在梁上形成至少兩個不同的彎曲。在本發(fā)明的另一方面，一種方法包括以下步驟提供輥軋成形設備，其具有構造成將片材形成結構梁的輥；以及提供彎起單元，其具有設置成接合結構梁的第一相對側的第一對成形輥和設置成接合結構梁的第二相對側的第二對成形輥；以及操作彎起單元，使得第一對成形輥和第二對成形輥連續(xù)接合梁，但是使得第一對成形輥和第二對成形輥中的至少一對運動成一對成形輥中的一個向下游方向運動且進入結構梁的排列水平面，同時與該對成形輥中的另一個保持恒定距離。在本發(fā)明的另一方面，一種向限定排列水平面和排列水平面狀態(tài)的結構梁施加彎曲部的方法，其包括以下步驟提供彎起單元，其包括接合梁的第一成形輥和相對的接合梁的第二成形輥，所述第二成形輥與第一成形輥間隔給定距離且被構造成當梁為直線且處于排列水平面狀態(tài)時接合連續(xù)梁，并且包括支撐結構，所述支撐結構支撐第一和第二成形輥以便向上游和下游方向運動；以及使第一成形輥向上游運動，同時第一成形輥連續(xù)接合處于排列水平面狀態(tài)的梁，并且還使第二成形輥向下游并圍繞第一成形輥的中點運動，同時保持與第一成形輥間隔恒定距離。在本發(fā)明的另一方面，一種方法包括以下步驟提供至少一個成形輥，提供承載該成形輥的載體，以及提供支撐件，其被構造成可移動地支撐載體，同時成形輥與連續(xù)梁形成接合以形成梁。該方法還包括選擇性地調(diào)節(jié)至少一個成形輥的位置，使得當向上游方向運動時，所述至少一個成形輥與連續(xù)梁的梁接合觸點持續(xù)支撐連續(xù)梁，但是不會使連續(xù)梁發(fā)生變形而離開排列水平面，但是當向下游方向運動時，所述至少一個成形輥的梁接合觸點沿著迫使連續(xù)梁發(fā)生變形而離開排列水平面的路徑運動。在本發(fā)明的另一方面，一種制作非線性結構部件的方法包括以下步驟提供輥軋成形設備，該設備上的輥被構造成將片材形成連續(xù)梁，其限定出一排列水平面；以及包括彎起單元，其位于輥軋成形設備附近并且構造成自動沿非一個平面上的多個不同方向選擇性地使連續(xù)梁彎起，從而離開排列水平面；并且包括控制器，其可操作地連接輥軋成形設備和彎起單元以便同時對它們進行控制。該方法還包括輥軋形成第一結構梁的節(jié)段，其包括使連續(xù)梁變形以具有重復一致的第一梁的節(jié)段，其中每個梁的節(jié)段具有第一縱向部分，所述縱向部分限定第一組彎起，所述彎曲位于至少兩個不同的平面上；以及輥軋形成第二結構梁，其包括使連續(xù)梁變形以具有重復一致的第二梁的節(jié)段，其中每個梁的節(jié)段具有第二縱向部分，所述縱向部分限定第二組彎起，所述彎曲位于至少兩個不同的平面上；第一和第二組彎起中的至少一個彎起在半徑或縱向長度或方向或平面上存在不同，使得第一和第二梁的節(jié)段限定出縱向方向上存在差異的三維形狀。在本發(fā)明的另一方面，一種方法包括以下步驟提供輥軋成形設備，該設備上的成形輥被構造成將片材形成連續(xù)梁，其限定出一排列水平面；并且包括彎起單元，其上的彎起輥被構造成自動沿非一個平面上的多個不同方向選擇性地使連續(xù)梁彎起，從而離開排列水平面；輥軋形成第一結構緩沖器加強梁，其具有中部和端部以及連接中心和端部的過渡部分，其中當裝配于車輛上時，第一梁的中部與連接端部的末端的連接線相隔水平距離H1，并且與連接端部的末端的連接線相隔豎直距離Vl ；另外，輥軋形成第二結構緩沖器加強梁， 其具有中部和端部以及連接中心和端部的過渡部分，其中當裝配于車輛上時，第二梁的中部與連接端部的末端的連接線相隔水平距離H2，并且與連接端部的末端的連接線相隔豎直距離V2 ；其中，由(Hl-ffi)和(Vl-M)得到的數(shù)字中的一個或兩個不為零，因此第一和第二梁具有不同形狀。該方法還包括將第一結構緩沖器加強梁中的至少一個組裝到第一車輛上；以及將第二結構緩沖器加強梁中的至少一個組裝到第二車輛上。在本發(fā)明的另一方面，一種緩沖器梁的開發(fā)方法包括以下步驟利用已有加工工具將片材輥軋形成連續(xù)梁且隨后選擇性地使連續(xù)梁彎起，此后將連續(xù)梁切割成非線性的第一梁的節(jié)段，每個第一梁的節(jié)段具有中部、端部和過渡部分，所述過渡部分使得當裝配在車輛上時中部與連接梁的節(jié)段的末端的連接線相隔豎直距離Vl和水平距離Hl ；同樣使用已有的加工工具且改變編程控制器來形成非線性的第二梁的節(jié)段，每個梁的節(jié)段分別具有中部、端部和過渡部分，但是所述過渡部分使得中部豎直距離為V2、水平距離為H2，其中 (V1-V2)和(H1-H2)中的至少一個不為零；并且隨后按照FMVSS和保險的緩沖器防撞標準對第二梁的節(jié)段的防撞特性進行測試。在本發(fā)明的另一方面，一種通過包括成形輥的輥軋成形工藝形成的產(chǎn)品，其包括 管狀結構梁，其通過輥軋成形工藝中的成形輥形成以限定排列水平面且具有部分由相對平坦的壁部分形成的恒定橫截面，所述管狀梁還通過彎起單元中的彎起成形輥進行成形以具有至少兩個不同的縱向截面，所述截面沿不同方向彎起離開排列水平面，其中一個方向與另一個方向不同且與之形成一定角度。本領域技術人員通過研究下列說明、權利要求及附圖將能夠理解和認識本發(fā)明的這些和其它方面、目標及特征。


圖1是包括輥軋成形設備和彎起單元的系統(tǒng)的側面示意圖，其中所述彎起單元設置成與輥軋成形設備成直線且錨固在其下游端上；圖2-3是橫截面基本方形的管狀梁的俯視圖和前視圖，所述梁在圖2的俯視圖中在兩端具有彎曲部，并且在圖3的前視圖中還具有前-后的彎曲部，這些彎曲部重疊且因此形成復雜不定的彎曲部，它們存在不同方向和平面以及不同的縱向位置上；圖4-5是梁的片段透視圖，所述梁與圖3類似、但具有替換的橫截面形狀，圖4為矩形單管梁，圖5示出開放式C形通道梁(也叫“帽狀”梁)；圖6是梁的橫截面圖，所述梁在縱向上與圖2-3類似，但是具有雙管式“B形”橫截面；圖7-8是圖1中的輥軋成形設備末端處的彎起單元的下游側和上游側的透視圖；圖9是圖7的分解透視圖，其示出了彎起單元的各種主要組件，其中包括主框架、 環(huán)形中間框架、成形輥載體、錨附連框架、及支承塊；圖10-12是圖9中的主框架的放大的下游側透視圖、上游側透視圖及LH側視圖；圖13-15是圖9中的環(huán)形中間框架的放大的下游側透視圖、上游側透視圖及LH側視圖；圖16-17是圖9中的成形輥載體的放大的下游側透視圖和LH側視圖；圖18-21是圖16中的輥載體的放大的下游側透視圖、俯視圖、LH側視圖及下游面視圖，但是還示出了軸承支撐結構；圖22-23是圖9中的錨附連框架的下游側透視圖及LH側視圖；圖M-沈是彎起單元的俯視圖、LH側視圖和下游側視圖，所述彎起單元具有設置成在連續(xù)梁上形成零彎曲的彎曲形成部件；圖2718是彎起單元的示意性LH側視圖，所述彎起單元包括一對產(chǎn)生彎曲的成形輥，所述成形輥使連續(xù)梁沿向上方向(圖27)和向下方向(圖28)變形；圖四-31為下游側透視圖、上游側透視圖和LH側視圖，其中彎曲形成部件被設置成在連續(xù)梁上形成向上的彎曲，其中除了處于梁向上變形位置之外，圖29-31分別基本與圖7、8和25類似;圖32與圖31類似，但是只示出了彎曲形成輥和用于該輥的軸承支撐結構，它們均設置成使連續(xù)梁向上變形；圖33與圖32類似，但是只示出了彎曲形成輥和用于該輥的軸承支撐結構，它們均設置成使連續(xù)梁向下變形；圖34-36為下游側透視圖、俯視圖和LH側視圖，其中彎曲形成部件被設置成在連續(xù)梁上形成左手側水平彎起，其中除了處于梁左側變形位置之外，圖34-36分別基本與圖 7、8和25類似；圖37與圖35類似，但是其處于右手側水平彎起變形位置；圖38是與圖四類似的放大透視圖，圖39是圖38中的圈中區(qū)域的另一放大片段透視圖40-41是用于圖39中的連續(xù)梁的RH和LH彎曲的內(nèi)側軸承支撐結構的透視/ 組裝和透視/分解視圖；圖42-43是用于連續(xù)梁的向上和向下彎曲的外側/頂部軸承支撐結構的透視/組裝和透視/分解視圖。
具體實施例方式本裝置50 (圖1)包括輥軋成形設備51 (也叫“輥軋成形機”或“輥軋成形裝置”)， 其具有用于縱向排列水平面(longitudinal line level)(即，輥軋成形設備中梁的縱向中心線)形成片材的成形輥；以及多軸彎起單元52(也叫“彎曲設備”或“縱向多軸彎曲設備”)，其設在輥軋成形設備51的末端并且錨固于其上，用于在輥軋形成的連續(xù)梁53離開輥軋成形設備51時選擇性地使其彎曲。彎起單元52被構造成在任意豎直或水平或傾斜平面上、在任意縱向位置處及以任何彎曲角度/銳度(直至機器和材料極限)選擇性地在連續(xù)梁53上形成不同的縱向彎曲(即，縱向曲率)。控制器M可操作地連接至并控制輥軋成形設備51、彎起單元52和切割單元49以便進行協(xié)同動作，使得當連續(xù)梁53被切割單元49分成具有預定長度的梁的節(jié)段時，每個節(jié)段55彼此相同且相對于橫向中心平面對稱，并且每個節(jié)段55還具有期望的非線性的三維縱向形狀以便其中部相對于其端部精確定位，使得它們能夠被用作客車中的緩沖器加強梁。有利地，彎起單元52能夠在輥軋成形設備51的連續(xù)高速操作期間工作。另外還注意到，彎起單元52還能夠制作非對稱的梁的節(jié)段。例如，所示的梁的節(jié)段55 (由于它可用作車輛的緩沖器加強梁，因此在本文中也口L]“緩沖器加強梁”)(圖2-4)具有較方的“平壁”的管狀橫截面，管狀橫截面具有縱向的線性的中部56、成直線對齊的右/左端部57、以及在這些部分56、57之間延伸的縱向過渡部 58。當梁的節(jié)段55被裝配在車輛上時，梁的節(jié)段55的頂壁和底壁是沿其長度方向大體連續(xù)水平的(最小的起伏量)，梁的節(jié)段陽的前壁和后壁沿其長度(甚至包括過渡部58)大體連續(xù)豎直。過渡部58使中部56朝前且位于端部57的連接線上方(當梁的節(jié)段55被裝配在車輛上時)。過渡部58和端部57的每一個均具有復合彎曲部，該復合彎曲部的一部分朝上(參見圖幻，一部分處于前后方向(參見圖2)。通過比較圖2-3可見，所示的朝上和朝前的彎曲部被“獨立”放入梁的節(jié)段55，因此所示過渡部58和端部57要比單個傾斜面上的簡單彎曲部復雜。這使得能夠在按照美觀和緩沖器功能的需求放置端部57和過渡部58的同時，將中部56設置成與車架相連。例如，可通過FMVSS (聯(lián)邦機動車安全標準)緩沖器安全要求(包括車輛的高度和前后關系) 和/或按照拖車拴構要求(也包括車輛的高度和前后關系)和/或出于美觀(即，與期望的前或后飾帶和外觀相配)來推動緩沖器功能。另外，橫截面必須在其整個長度部分上保持其形狀以保持其抗沖擊和承載強度。需要重申的是，梁陽在彎曲時一定優(yōu)選不扭曲成菱形或梯形，盡管部分彎曲變形與豎直方向和水平方向有一定角度，使得在朝菱形或平行四邊形彎起過程中存在改變其矩形的趨勢。本發(fā)明的包括彎起單元52的裝置特別適于阻止發(fā)生不期望的變形，包括變成菱形的最少扭曲以及變成起伏壁形狀的最少扭曲。特別地，高強度的鋼材在受到壓縮時容易形成起伏。通過使用本發(fā)明的彎起單元，壓縮應力最小且拉伸力最大化，其主要原因是在使連續(xù)梁圍繞一個成型輥彎曲的同時，使相對的成型輥圍繞該成型輥的下游側纏繞，這將在下面進行討論。本發(fā)明的重要好處是可以利用輥軋成型設備51和彎起單元52上的單套加工工具制造不同的梁以用于不同車輛，其中這些梁具有相似的橫截面形狀，但彎曲部不同。另外， 在不同梁的生產(chǎn)操作之間所設置的運行時間和/或停機時間大體減少為零，因為這些改變限于對控制彎起單元的操作的可編程控制器中的程序控制進行改變。這能夠節(jié)省大量成本和減少資金投入。特別地，本發(fā)明允許在輥軋成形設備和彎起單元高速運轉過程中瞬間或 “在運行過程中”從第一種梁(其中部與端部之間滿足第一關系)調(diào)整至第二種梁(其中部與端部之間滿足不相同的第二關系)。具體而言，經(jīng)試驗表明特定的梁的橫截面常常能夠用于不同車輛，除了不同車輛的框架橫梁末端與地面的距離常常不同，以及不同車輛的框架橫梁末端與緩沖器梁的優(yōu)選的中心高度的關系常常不同。此外，不同車輛中的緩沖器梁與車輛框架橫梁末端、車輪和其它車輛部件之間的前后關系不同。例如，同一型號類型的車輛可能具有不同的飾帶組件 (fascia package)(即，要求形狀不同的加強梁)，或者可具有不同的選項和車輛配件(諸如不同的車輪直徑或懸架組件或拖掛選項)或者具有不同的車重(諸如由增加車輛配件引起的)，所有這些因素都可導致需要修正緩沖器系統(tǒng)，其中需要改變梁中部到梁端部的高度和/或前后位置。另外，車輛制造公司常常通過從“老款”車輛開始來開發(fā)新型車輛，然后繼續(xù)對其框架、車輪、懸架、飾帶和/或其它部件進行修改。一般情況下，這些新型車輛不會采用舊款緩沖器系統(tǒng)，因為緩沖器的安裝位置不同，并且也需要不同的緩沖器梁的強度。因此在歷史上，要啟動嶄新的緩沖器開發(fā)程序，其中對于每款新型車輛，都要對緩沖器梁的橫截面、形狀、材料和安裝進行開發(fā)，并且通過試驗進行優(yōu)化。這導致非常長時間的緩沖器開發(fā)程序，期間需要花費大量的金錢、新型加工工具、新型固定裝置和額外的物品。利用本發(fā)明，緩沖器系統(tǒng)仍然必須經(jīng)過試驗和驗證，但是基本的緩沖器梁的節(jié)段可以利用相同的輥和加工工具來制造，同時針對各款車型或車輛通過彎起被調(diào)整成將梁的節(jié)段的中部相對于其端部定位在最佳(不同)位置處。同時，可以通過選材、控制過渡部形狀和/或通過梁連接梁的部分的特定內(nèi)部/外部加強件來對每個緩沖器系統(tǒng)進行優(yōu)化。因此，一套加工工具(即，輥軋成形設備上的一整套成型輥和(可能地)彎起單元上的一套彎起成形輥)能被用來制造兩種不同的梁，從而不再需要兩套不同的輥軋成形加工工具。另外，在操作切換時無需進行轉換，也不會因設置而損耗時間，因為控制器被編程成自動選擇生產(chǎn)兩種類型的梁。值得注意地，所示緩沖器梁的節(jié)段55 (圖2- 具有方形橫截面，但是所有節(jié)段 55-57的頂壁和底壁始終是相對水平的，所有節(jié)段55-57的前壁和后壁始終是相對豎直的。 優(yōu)選的是使這些水平和豎直壁被保持在其預先彎起的取向，使得梁的抗沖擊強度不會受到損失或危害，梁的承重功能和能力不會受到危害。值得注意的是，出于剛度的考慮，圖4所示的梁的節(jié)段陽上的前壁包括兩個通道肋，后壁包括一個通道肋。然而也可以構想替換性的橫截面形狀，其中包括更多或更少的肋，以及不同的橫截面尺寸。例如，圖4中的梁55A 限定有高深比約為4 1的單管梁，而圖5中的梁55B示出了比例約為1.5 1的具有開放通道的U形梁，圖6中的梁55C示出了高深比約為2. 5 1的具有多個間隔開的管道的 (B形)梁。另外，圖4-6中的每個梁在其前壁(和/或后壁)上具有通道肋56A，以便增加剛度和改善抗沖擊性能。出于剛度的考慮以及為了改善經(jīng)過梁的氣流，圖6中的梁55B還在每個水平壁上具有后部凸緣56B或傾斜的后壁部56C。圖5中的梁55B在其前壁上具有兩個加強通道，并且還在其水平頂壁和底壁的后緣上具有豎直向上/向下的加強凸緣。值得注意，可以構想向圖5的梁55B增加背墊條以減少其水平壁在沖擊作用下展開的趨勢?？梢詷嬒氡景l(fā)明的概念作用于很多不同的包括不同封閉管狀橫截面(諸如0、P、 B、D、方形、矩形、六邊形等)的梁以及具有開放橫截面(諸如L、X、U、T、I、Z等)的梁。還可以構想由彎起單元52賦予連續(xù)梁的縱向曲率能限定出恒定半徑或變化的半徑，并且還可以沿任意方向或者在連續(xù)梁上的任意縱向位置處形成。而且，如果希望還可以在梁上留出筆直(未變形)的部分，如圖2-3所示，或者還能使中部彎起以包括縱向曲率。值得注意，所示梁的節(jié)段可以被用作緩沖器加強梁，但是也能構想形成車輛的其它結構部件，諸如車輛框架橫梁和交叉框架支撐件。還構想本發(fā)明的概念能用來形成很多其它環(huán)境(諸如家具、施工設備、農(nóng)業(yè)設備、建筑、機械設備)和其它應用場合中(其中需要具有一定強度的非線性結構梁或非線性細長結構構件)的結構部件和非結構性部件。輥軋成形設備51包括機器框架61，以及多個軸部件支撐驅動的彎起成形輥70， 以用于將由高強度片材(諸如拉伸強度為40ksi、或更優(yōu)選地SOksi或更大，諸如高達 120-220ksi的鋼材)制成的條帶形成為連續(xù)梁53的橫截面形狀。所示輥軋成形設備51還包括用于將這種橫截面形狀焊接成永久的管狀的焊接設備49’和剪床式切割設備49。所示輥軋成形設備51包括構造成形成連續(xù)線性梁53 (參見圖2-6)的輥，其中所述線性形狀沿著輥軋成形設備51的排列水平面延伸至彎起單元52。例如，參見Murrus的第5，092，512 和5，454，504號美國專利及Lyons的第2007/0180880號美國專利文獻(所有文獻的全文均并入文本中以提供教導)，其中公開了一種輥軋成形裝置并且利用有關聯(lián)的彎起站作進一步改進。彎起單元52的部件名稱列表61.主框架/機座(參見圖9、10-12)62.豎直軸線框架/成形輥載體(參見圖9、16-21)63.水平軸線中間框架(參見圖9、13_15)64.豎直軸線“橢圓”曲線支撐滾道(bearing race)(圖 18-21、；34、39_40)65.水平軸線“橢圓”曲線支撐滾道(圖18-21、31、41_42)66.豎直軸線軸部件(圖8)67.水平軸線軸部件(圖8)68.支承塊(參見圖9)69.彎起單元到滾軋機的可調(diào)節(jié)附連框架(參見圖22-23)70.彎起單元中的彎起成形輥(也叫“彎起輥”)71.豎直軸線定位致動器(柱體和可延伸的圓柱形桿)(圖8)72.水平軸線定位致動器(柱體和可延伸的圓柱形桿)(圖8)73.豎直軸線位置傳感器(圖8)74.水平軸線位置傳感器(圖8)75.凸輪軛輥(cam yoke roller)和安裝件(也叫“彎起支撐輥”)(圖18_21、 39-42)
76.凸輪軛輥引導機構(圖39-42)主框架/機座61 (圖10-12)形成彎起單元52的一部分，并且還支撐本發(fā)明的彎起單元52的其它部件。機座61包括接地平臺80和固定的外部結構環(huán)81，所述結構環(huán)81 具有管狀且形成八邊形的截面。結構環(huán)81的側面上的軸部件保持器82支撐共線的軸部件 67，軸部件67向內(nèi)延伸。軸部件67沿水平的彎起軸線84布置且限定出該水平的彎起軸線 84。示出的外部結構環(huán)81具有8個側面，但是可以構想采用其它形狀。水平軸線位置傳感器74裝配在托架74’上，所述托架74’附連在機座61的結構環(huán)81上，并且弦(或桿或柔性條帶)從傳感器延伸至(處于與軸線84隔開的位置的)中間框架63，以用于測量中間框架63的角位置。水平軸線“橢圓形”曲線支撐滾道65位于外部結構環(huán)81內(nèi)側上的頂端和底端位置上。滾道65具有朝內(nèi)的支承表面，每個支承表面都包括特定形狀的上游和下游部分。支承表面的上游部分限定一路徑，以便彎起單元52上的向上游運動的彎起成形輥70與輥軋成形設備51 ( S卩，與連續(xù)梁53的長度方向平行)的排列水平面平行地做線性運動(參見圖 27、31、32和41)。支承表面的下游部分限定一路徑，以便向下游運動的彎起成形輥70 (即， 連續(xù)梁53的與向上游運動的彎起成形輥70相對那側上的彎起成形輥70)圍繞向上游運動的彎起成形輥70的中點運動。換言之，向下游運動的彎起成形輥70圍繞與其間隔恒定距離的另一(向上游運動的)彎起成形輥70運動，但沿著下游方向(運動)。這使得向下游運動的彎起成形輥70移入連續(xù)梁53，從而使連續(xù)梁圍繞向上游運動的彎起成形輥70變形， 同時兩個相對的輥70繼續(xù)在彎起單元52的彎曲區(qū)域處接合和支撐連續(xù)梁53的壁。矩形的接地平臺80(圖10-12)包括可調(diào)節(jié)的支腳111和附連地板的錨固托架 112。平行立柱113和114向上伸出平臺80，并且支撐頂部環(huán)穩(wěn)定器115，所述穩(wěn)定器115連接結構環(huán)81的頂部。橫向梁116將平行立柱113/114結合(tie)在一起，而且支撐板117 附連在立柱113/114之間。支撐板117支撐支承塊68，支承塊68附連至立柱113/114。而且，錨固附連框架69附連至立柱113/114的上游側，以用于將彎起單元52錨固在輥軋成形設備51的框架上。豎直軸線框架62 (在本文中還叫“彎起輥載體”)(圖16-17)為“ + ”形，每個“ + ” 形腿部形成U形輥支撐件90。四個正交配置的輥支撐件90相互連接，并且被設置成圍繞連續(xù)梁53的四個側面支撐四個成形輥70，其中各對成形輥分別被設置成接合連續(xù)梁53的相對側。每個輥支撐件90包括通過端板93連接的一對平行的輥支撐側板91和92。每個成形輥70被支撐在貫穿側板91和92延伸的軸部件94上。在每個側板(91，92)的內(nèi)側上設有平支座，以用于支撐每個相關的輥70的側面，從而使它們豎直地保持在輥支撐件90的支腳內(nèi)并且延伸至豎直軸線框架62。豎直軸部件66從豎直方向上隔開的端板93的頂部和底部部分向上和向下延伸。右和左豎直軸線“橢圓形”曲線支撐滾道64設在右側和左側端板93上。支撐滾道64具有朝外的接合支撐輥75的支承表面，并且包括上游和下游部分， 上游部分和下游部分被設計成接合支撐輥75，所述支撐輥75進而在梁53發(fā)生變形的同時， 保持配合的相對的彎起成形輥70與連續(xù)梁53相接合。具體而言，豎直軸線“橢圓形”曲線支撐滾道64設在載體62外側上的右側和左側位置上(圖16-17)。滾道64具有朝外的支承表面，其包括上游部分和下游部分。支承表面的上游部分限定一路徑，以便彎起單元52上的向上游運動的彎起成形輥70(當由支撐輥75支撐時)與排列水平面平行地(即，與連續(xù)梁53的長度方向平行)做線性運動(參見圖27、34-36、37和4 。支承表面的下游部分限定一路徑，以便向下游運動的彎起成形輥 70 ( S卩，連續(xù)梁53的與向上游運動的彎起成形輥70相對的那側上的彎起成形輥70)圍繞向上游運動的彎起成形輥70的中點運動。換言之，向下游運動的彎起成形輥70圍繞與其間隔恒定距離的另一(向上游運動的)彎起成形輥70運動，但沿下游方向運動，并且“進入” 連續(xù)梁53的來自輥軋成形設備51的路徑。圖18-21、38-43示出了支撐滾道64、65與凸輪軛輥和安裝件75及凸輪軛輥引導機構76的關系。每一個凸輪軛輥和安裝件75都包括輥120 (圖41和43)，所述輥具有安裝件121，所述安裝件121具有側支腿，所述支腿支撐輥120，以用于與支撐滾道64的曲線表面形成輥軋接合。凸輪軛輥引導機構76包括多個滾柱軸承122，以用于與安裝件121的平坦背面形成滑動接合，從而實現(xiàn)用于調(diào)節(jié)側向應力的結構。水平軸線框架63 (圖13-15)包括內(nèi)部結構環(huán)100，所述環(huán)100安裝在主框架/機座61的外部結構環(huán)81內(nèi)，并且在豎直軸線框架/輥載體62周圍/外側延伸。所示內(nèi)部結構環(huán)100包括多個短小的管狀部分，所述節(jié)段焊接到一起以形成八面結構，其與外部結構環(huán)81類似，但尺寸更小。加強副架130形成于內(nèi)部結構環(huán)100的每個側面上，并且分別包括三個管狀部分131-133，這些管狀部分分別在頂部、側面和底部位置上與內(nèi)部結構環(huán)100 附連。這三個管狀部分131-133聚合，并且與螺栓連接(或者以其它方式固定，諸如通過焊接)至豎直板134，其中右側和左側板134共線且設置在連續(xù)梁53的相對側(即，在立柱 113/114的相對側)上。副架130主要用于附連豎直軸線致動器，然而也要注意到，它們在某種程度上也使結構環(huán)100得到了加強。加強副架130使內(nèi)部結構環(huán)100穩(wěn)定，并且防止出現(xiàn)過度扭曲，盡管在彎起操作期間環(huán)100會承受較大應力。右側和左側豎直軸線致動器71 (圖8)在彎起輥載體62上的板 134和托架137之間延伸，并且每個致動器71包括缸140和由液壓系統(tǒng)142控制的可延伸的桿141 (圖1)，所述液壓系統(tǒng)142可操作地連接至可編程的系統(tǒng)控制器M，所述控制器M 用于彎起單元52和輥軋成形設備51的受控的協(xié)調(diào)操作。通過操作致動器71，彎起輥載體 62圍繞豎直軸線在不同選定位置之間轉動，以使連續(xù)梁53沿著右側或左側方向彎起，并且使施加到梁53上的縱向彎起具有期望的銳度和縱向位置。右側和左側水平軸線致動器72(圖8)在中間水平軸線框架63上的管狀部分 131-133/板134的內(nèi)側和機座61上的托架145之間延伸。每個致動器72包括缸140和由液壓系統(tǒng)142控制的可延伸的桿141，所述液壓系統(tǒng)142可操作地連接至可編程的系統(tǒng)控制器M，所述控制器M用于彎起單元52和輥軋成形設備51的受控的協(xié)調(diào)操作。通過操作致動器72，彎起輥載體62圍繞水平軸線在不同選定位置之間轉動，以使連續(xù)梁53沿向上或向下方向彎起，并且使施加到梁53上的縱向彎曲具有期望的銳度和縱向位置。通過選擇性地操作致動器71和72，可以在一段連續(xù)梁53上的任何位置上施加豎直或水平或傾斜的彎起。就緩沖器加強梁(在下文中叫“梁的節(jié)段” 5 而言，連續(xù)梁53被分割成多個部分，并且在一段連續(xù)梁上對稱和重復地進行各種選定的彎起，使得通過在關鍵位置處切割連續(xù)梁 53，梁的節(jié)段55在被穿過梁的節(jié)段55的縱向中心的橫向豎直平面分開時是縱向地對稱的 (參見圖2-3)。當處于中立位置(圖7-8、18-21J4-26)上時(即，彎起單元52被設置成不使連續(xù)梁53變形，從而使連續(xù)梁53在輥軋成形時保持線性并且不彎起離開排列水平面)，結構環(huán) 81和100 (圖7)(及輥載體62)處于共面位置上(圖M-26)，其中這兩個結構環(huán)81和100 的多個管部分位于與排列水平面豎直的公共豎直平面上。軸部件接收支承件102(圖9)位于內(nèi)部結構環(huán)100的頂部和底部部分上，以用于接收豎直軸線框架62的豎直軸部件66，軸部件接收支承件103位于內(nèi)部結構環(huán)100的右側部分和左側部分上，以用于接收主框架61 的水平軸部件67。可調(diào)節(jié)的附連框架69(圖22-2 包括基板150和形成三角形的結構連桿 151-153，所述傾斜的連桿153是可調(diào)節(jié)的，使得框架69能夠在滾軋機末端被調(diào)節(jié)成對齊狀態(tài)。豎直連桿152螺栓連接至彎起單元52的底部61。設想如果時能在連續(xù)梁53內(nèi)側使用蛇形內(nèi)部心軸(包括一系列相互連接的內(nèi)部心軸，所述心軸的形狀適于填充管狀梁中的空腔內(nèi)部)。該內(nèi)部心軸(未特別示出，但是可以參見Sturus的5，092，512或5，454，504號專利)設在成形輥70的夾點(pinch point) 之間(以及可能地向其上游和/或下游延伸)，并且在上游通過伸入滾軋機中的繩索錨固在某一位置上，(管狀)梁在該位置的上游封閉和焊接切斷。無需對蛇形內(nèi)部心軸和上游的繩索錨定作詳細解釋，例如讀者可以參見Murus的5，092，512或5，454，504號專利的內(nèi)容。值得注意的是，如果存在的話，內(nèi)部心軸被設計成用于沿所有方向彎曲，因此內(nèi)部心軸不會對彎起單元52的多方向彎曲能力形成限制。這可以通過不同的方式實現(xiàn)，諸如通過提供相對較短的單個塊、通過萬向接頭連接起來的一串短塊、可彈性彎曲的柔性塊、和/或通過多個非平行的軸部件相互連接以便多軸彎曲的一系列的塊。當彎起單元52處于其中立的非彎曲位置上時，支承塊68 (圖9)所處位置非?？拷d體62和/或輥70，且略微位于輥70的上游。當梁53從立柱113/114之間進入彎起單元52時，支承塊68支撐連續(xù)梁53 (圖7-8)，通過在彎起過程中支撐梁53的上游部分(在彎起站前方)有助于在與滾軋機51排列在同一水平面的狀態(tài)下保持連續(xù)梁53為線性。如圖所示，所示致動器71和72的行程限制了載體62的最大角位移，但是值得注意的是，如果載體62或中間框架63轉動過遠的話，支承塊68的前端將與輥70接合。必要時，還可以增加止擋件或錨定件或其它裝置。支承塊68的下游端被切割成具有圓角表面，使得它能夠在非?？拷⑧徑鼜澠饐卧?2中的輥70的上游側的位置上伸入彎起輥70的夾點區(qū)域。凸輪軛輥及安裝件75和凸輪軛輥弓I導機構76被裝配成可操作地接合支撐滾道64 和65的支承表面(圖18-21、38-43)。具體而言，引導機構76被設置在內(nèi)部結構環(huán)100的頂部和底部部分上，并且向外朝向外部結構環(huán)81，凸輪軛輥及安裝件75被設置在引導機構 76上，以便有關聯(lián)的輥70滾動地接合支撐滾道65。當一個支撐輥75向上游運動時，支撐滾道65成形為使得有關聯(lián)的成形輥70沿著與排列水平面線性平行的上游方向與連續(xù)梁53 線性平行地運動。因此，向上游方向運動的成形輥70連續(xù)接合梁53。同時，當一個支撐輥75使彎起輥70向上游方向運動時，與其相對的支撐輥75使彎起輥70沿有關聯(lián)的支撐滾道向下游運動，從而始終在兩個相對的輥70之間保持相同距離。這使得相對的成形輥70沿著逐漸變得更尖銳的橫向方向沿路徑B移過排列水平面。當輥70向下游運動時，它保持與向上游運動的輥70相隔相同距離。這導致形成非常穩(wěn)定的彎曲動作，其中通過相對的成形輥70的向下游方向的運動，圍繞第一個(上游方向的)成形輥70牽引連續(xù)梁53。
值得注意的是，這對彼此相對的成形輥70可以被運動以使連續(xù)梁沿著向上豎直或向下豎直的方向彎曲(圖27-28、四-32、33)。支撐輥75與有關聯(lián)的滾道相互作用以使成形輥70保持連續(xù)接觸連續(xù)梁53的相對側。這對于至少下列原因而言是重要的。當由高強度鋼制成和/或橫截面較大(諸如3X4英寸)的管子(即，連續(xù)梁53)被彎曲時，平行于彎曲方向延伸的梁壁容易在壁的一端受到擠壓，同時在壁的相對端受到拉伸。而且，剩下的構成彎曲部內(nèi)側半徑和外側半徑的梁壁也分別受到擠壓和拉伸。然而，高強度的鋼抵抗擠壓。因此，受到較大擠壓作用力的梁壁均傾向于變得不穩(wěn)定和以不受控的方式出現(xiàn)起伏，隨意發(fā)生彎曲，并且可能發(fā)生扭結或者彎曲、失去其期望的矩形形狀。在最低程度上，彎曲的橫截面形狀的尺寸一致性和控制以及均勻性出現(xiàn)嚴重地損壞和/或損失。引導機構76也設置在內(nèi)部結構環(huán)100的右側和左側部分上，并且向內(nèi)朝向外部結構環(huán)81，凸輪軛輥及安裝件75設置在引導機構76上，以便有關聯(lián)的輥70滾動接合支撐滾道64。當一個支撐輥75向上游運動時，支撐滾道64成形為使得有關聯(lián)的成形輥70沿著排列水平面沿上游方向“A”作平行直線運動，以使成形輥70連續(xù)接合梁53。同時，當一個支撐輥75向上游運動時，相對的支撐輥75沿著有關聯(lián)的支撐滾道向下游運動。這使得相對的成形輥70沿著路徑B移過排列水平面。這導致形成非常穩(wěn)定的彎曲動作，其中通過相對的成形輥70的向下游方向的運動，圍繞第一個成形輥70牽引連續(xù)梁。值得注意的是，能夠使這對相對的成形輥70運動以便連續(xù)梁沿任一水平方向被彎曲。任何一個成形輥70的運動的速度、范圍和時間安排均由控制致動器(缸71和72) 的控制器M控制，這些部件的位置(以及所產(chǎn)生的彎曲程度)由傳感器73和74提供。另夕卜，通過成形輥70的圍繞豎直軸線和水平軸線的組合運動，可以給連續(xù)梁53形成任何方向上的彎曲，包括豎直彎起、水平彎起和其介于豎直與水平方向之間的傾斜方向的傾斜彎起。 參見圖2-3，其中示出了一種緩沖器加強部件(5 ，(當緩沖器部55被裝配在車輛上時)該部件的中部56從相互對齊的端部57做豎直上下(方向C)和水平向前(方向D)的運動。在彎起單元52中，無論彎起沿哪個方向形成，彎起均是通過使連續(xù)梁纏繞相對的彎起輥70的下游側來形成的。據(jù)我們看來，這在彎起過程中在梁上提供了更好的作用力分布，特別地容易提供更大的拉伸區(qū)域和更少的擠壓區(qū)域。值得注意的是，拉伸強度較高的鋼材在拉伸作用下變形的可預見性大，在擠壓作用下變形的可預見性小。這在一定程度上造成以下事實當受到擠壓時，拉伸強度較高的鋼材不容易在長度上變短及獲得壁厚，相反地，它們?nèi)菀装l(fā)生起伏及形成蛇形的前后彎曲，同時總壁長保持不變。設想所示本發(fā)明的彎起單元的能力可以通過以下方式得到進一步增強在每個彎起輥70上設置電機，其中每個電機獨立驅動，使得在彎起操作期間，控制器能夠設定最佳的軸部件速度以優(yōu)化拉伸作用力和材料伸展(并且最小化或至少控制擠壓作用力)，從而使梁的彎曲部分上的彎曲均勻性得到優(yōu)化以及蛇形起伏最小化。本發(fā)明的方法被構造成制作由高強度材料形成的非線性結構部件。該方法包括 提供輥軋成形設備，該設備上的輥被構造成將片材形成連續(xù)梁，其限定出一排列水平面；包括彎起單元，其位于輥軋成形設備附近并且構造成自動沿非一個平面上的多個不同方向選擇性地使連續(xù)梁彎起為離開排列水平面；并且包括控制器，其可操作地連接輥軋成形設備和彎起單元以便同時對它們進行控制。該方法還包括輥軋形成第一結構梁的節(jié)段，其中使連續(xù)梁變形以具有重復一致的第一梁的節(jié)段，其中每個梁的節(jié)段具有第一縱向部分，所述縱向部分限定第一組彎起，所述彎曲位于至少兩個不同的平面上。該方法還包括輥軋形成第二結構梁，其中使連續(xù)梁變形以具有重復一致的第二梁的節(jié)段，其中每個梁的節(jié)段具有第二縱向部分，所述縱向部分限定第二組彎起，所述第二組彎起位于至少兩個不同的平面上；第一和第二組彎起中的至少一個彎起在半徑或縱向長度或方向或平面上存在不同，使得第一和第二梁的節(jié)段限定出縱向方向上存在差異的三維形狀。本發(fā)明的方法設想通過以下方式形成緩沖器加強梁提供輥軋成形設備，該設備上具有成形輥，所述成形輥被構造成將片材形成連續(xù)梁，連續(xù)梁限定出一排列水平面；包括彎起單元，其上的彎起輥被構造成沿非一個平面上的多個不同方向自動地、選擇性地使連續(xù)梁彎起為離開排列水平面。本發(fā)明的方法還設想輥軋形成第一結構緩沖器加強梁，緩沖器加強梁具有中部和端部以及連接中心和端部的過渡部分，其中當裝配于車輛上時，第一梁的中部與連接端部的末端的連接線相隔水平距離H1，并且與連接端部的末端的連接線相隔豎直距離Vl ；并且還設想輥軋形成第二結構緩沖器加強梁，其具有中部和端部以及連接中心和端部的過渡部分，其中當裝配于車輛上時，第二梁的中部與連接端部的末端的連接線相隔水平距離H2，并且與連接端部的末端的連接線相隔豎直距離V2 ；其中，由(H1-H2)和 (V1-V2)得到的數(shù)字中的一個或兩個不為零，因此第一和第二梁具有不同形狀。該方法包括將安裝件固定到梁上以便與車架附連，諸如通過焊接的方式，并且將第一結構緩沖器加強梁中的至少一個組裝到第一車輛上；以及將第二結構緩沖器加強梁中的至少一個組裝到第二車輛上。本發(fā)明的方法還設想通過以下方式制造結構部件將片材輥軋形成限定縱向排列水平面的連續(xù)梁，并且與輥軋成形步驟一致地使連續(xù)梁彎起，其中包括沿豎直方向和水平方向選擇性地使梁發(fā)生彎起離開縱向排列水平面。本發(fā)明的方法包括制造結構部件，其中包括以下步驟將片材輥軋形成連續(xù)梁，其限定出縱向排列水平面以及至少一個水平平面壁部分和至少一個豎直平面壁部分；以及與輥軋成形步驟一致地使連續(xù)梁彎起，其中包括以介于豎直方向和水平方向之間的某一角度選擇性地使梁縱向彎曲。本發(fā)明的方法包括緩沖器梁開發(fā)，其包括以下步驟利用已有加工工具將片材輥軋形成連續(xù)梁且隨后選擇性地使連續(xù)梁彎起，此后將連續(xù)梁切割成非線性的第一梁的節(jié)段，每個第一梁的節(jié)段具有中部、端部和過渡部分，所述過渡部分使得當裝配在車輛上時中部與連接梁的節(jié)段的末端的連接線相隔豎直距離Vl和水平距離HI。該方法還包括同樣使用已有的加工工具且改變編程控制器來形成非線性的第二梁的節(jié)段，每個梁的節(jié)段分別具有中部、端部和過渡部分，但是所述過渡部分使得中部豎直距離為V2、水平距離為H2，其中 (V1-V2)和(H1-H2)中的至少一個不為零，并且按照FMVSS和保險的緩沖器防撞標準對第二梁的節(jié)段的防撞特性進行測試?？梢岳斫猓梢栽诓槐畴x本發(fā)明概念的基礎上對前述結構進行改變和修改，并且這些概念將通過下列權利要求來覆蓋，除非這些權利要求在文字上做了特別說明。
權利要求
1.一種裝置，其包括輥軋成形設備，其具有輥，所述輥被構造成將片材形成為限定縱向的排列水平面的結構梁；以及彎起單元，其與輥軋成形設備成直線并且構造成在輥軋成形設備的連續(xù)操作過程中沿豎直方向和水平方向選擇性地使梁彎起離開縱向排列水平面。
2.如權利要求1所述的裝置，其中彎起單元被構造成選擇性地使梁豎直向上和豎直向下地彎起離開排列水平面，以及選擇性地使梁水平向右和水平向左地彎起離開排列水平面。
3.如權利要求2所述的裝置，其中彎起單元被構造成選擇性地同時沿豎直方向和水平方向使梁彎起，以獲得具有位于單個平面之外的彎起部分的梁。
4.如權利要求2所述的裝置，其中輥軋成形設備的輥被構造成使梁為管狀且具有至少5厘米X 10厘米的矩形截面，并且進一步被構造成形成拉伸強度至少為40ksi且壁厚為2mm的鋼材，并且彎起單元被構造成沿多個方向自動地、選擇性地且重復地在梁上形成彎起部，以形成多個梁的節(jié)段，每個所述梁的節(jié)段相對于中點對稱，并且具有接近車輛寬度的長度；并且所述裝置包括切割裝置，以用于在梁離開彎起單元時從梁上切割梁的節(jié)段。
5.如權利要求1所述的裝置，其中彎起單元包括與梁的頂側、底側、右側和左側接合的梁形成構件，每個所述梁形成構件能朝向梁運動，朝向梁的運動與相對的形成構件的協(xié)調(diào)一致的相對運動相結合以使梁發(fā)生彎曲，同時保持與梁形成協(xié)調(diào)一致的穩(wěn)定接觸。
6.如權利要求1所述的裝置，其包括可編程邏輯控制器，其中輥軋成形設備和彎起單元被連接至可編程邏輯控制器，以用于同時控制輥軋成形設備和彎起單元，從而使得整個輥軋成形和梁彎起過程能被同時地控制。
7.如權利要求1所述的裝置，其中彎起單元包括梁形成構件，其被構造成使輥軋成形的梁在不同平面上并圍繞具有變化的半徑的不同的軸發(fā)生彎起，同時連續(xù)從輥軋成形設備中接收梁。
8.如權利要求1所述的裝置，其中彎起單元包括成形輥和載體，所述載體用于可移動地支撐彎起單元中的成形輥；并且還包括曲線定位機構，所述曲線定位機構保持成形輥與梁的表面之間的力關系，并且包括支撐載體的支承塊。
9.如權利要求1所述的裝置，其中彎起單元包括接合梁的多個側面的彎起成形輥，并且還包括彎起成形輥的支撐結構， 所述彎起成形輥能運動，以便當選定的一個彎起成形輥位于梁的凹陷側上時，所述選定的一個彎起成形輥不導致梁的上游部分離開排列水平面的平面，但是與此同時，當一個相對的彎起成形輥位于梁的凸出側上時，所述相對的彎起成形輥迫使梁圍繞所述選定的一個彎起成形輥的下游側彎曲。
10.如權利要求1所述的裝置，其中彎起單元包括由液壓缸驅動的彎起部件，所述彎起部件利用線性變換器來進行彎起單元上的彎起位置檢測。
11.一種裝置，其包括輥軋成形設備，所述輥軋成形設備具有輥，所述輥被構造成將片材形成結構梁；以及彎起單元，其位于輥軋成形設備下游且包括梁變形部件，所述梁變形部件被構造成選擇性地重復使梁沿多個不同平面且以不同半徑發(fā)生彎起。
12.如權利要求11所述的裝置，其中彎起單元包括控制裝置，以用于選擇性地、重復地并自動地將預定彎曲部形成為梁，從而形成梁的節(jié)段，所述梁的節(jié)段依次以重復的非平面形狀出現(xiàn)在梁中。
13.如權利要求11所述的裝置，其中彎起單元被構造成在輥軋成形設備的連續(xù)操作期間且在不停止梁沿輥軋成形設備的運動的情況下使梁發(fā)生彎起。
14.如權利要求11所述的裝置，其中彎起單元包括基本橢圓形的定位機構，所述定位機構在彎起單元操作期間保持梁變形部件抵靠相對的梁的表面的關系。
15.如權利要求11所述的裝置，其包括支承塊，其用于在彎起操作期間保持梁變形部件的載體處于期望位置上。
16.如權利要求11所述的裝置，其中彎起單元包括上游支撐件，其在彎起單元上游附近的位置上對梁形成穩(wěn)定支撐，并且其中彎起單元被構造成僅在彎起單元下游使梁發(fā)生彎起，使得在彎起操作期間，梁的上游部分不離開輥軋成形設備所在平面。
17.如權利要求16所述的裝置，其中梁變形部件包括四個呈正交關系的彎起輥，所述彎起輥與梁的所有側面形成接合，并且所述上游支撐件包括狹窄的下游鼻部，所述鼻部安裝在四個呈正交關系的彎起輥之間。
18.如權利要求11所述的裝置，其中彎起單元包括兩組相對的輥，其可移動地設置并且以合作的方式得到支撐，使得可以通過使梁在其中一個輥的下游側圍繞該輥彎起而非在固定基準面上彎曲來在梁中形成任何半徑。
19.如權利要求11所述的裝置，其中彎起單元包括用于在不同位置之間驅動彎起單元的液壓缸，并且包括至少一個用于彎曲位置檢測的線性變換器。
20.如權利要求11所述的裝置，其中彎起單元包括可編程控制器，其控制輥軋成形設備和彎起單元以與輥軋成形設備的操作形成一個整體過程。
21.一種裝置，其以組合的方式包括輥軋成形設備，其適于將片材輥軋形成連續(xù)梁；以及與輥軋成形設備附連的彎起單元，其具有相對的輥，所述輥被構造成沿任何豎直或水平或介于兩者之間的方向在連續(xù)梁中形成縱向彎曲。
22.如權利要求21所述的裝置，其中彎起單元被構造成在連續(xù)梁上的不同縱向位置處形成具有不同半徑的彎曲。
23.如權利要求21所述的裝置，其中彎起單元被構造成形成具有連續(xù)變化的半徑的彎曲。
24.一種裝置，其以組合的方式包括輥軋成形設備，其具有構造成將片材形成結構梁的輥；以及彎起單元，其具有設置成接合結構梁的第一相對側的第一對成形輥和設置成接合結構梁的第二相對側的第二對成形輥，所述彎起單元可移動地支撐第一對成形輥和第二對成形輥，以便任一個選定的成形輥連續(xù)接合結構梁的相關側，同時與所述選定的成形輥相對的一個相關的成形輥向下游并圍繞所述選定的成形輥運動。
25.一種向限定排列水平面和排列水平面狀態(tài)的結構梁施加彎曲部的裝置，其包括 彎起單元，其包括接合梁的第一成形輥和相對的接合梁的第二成形輥，所述第二成形輥與第一成形輥間隔給定距離且被構造成當梁為直線且處于排列水平面狀態(tài)時接合連續(xù)梁，并且包括支撐結構，所述支撐結構支撐第一和第二成形輥以便向上游和下游方向運動； 以及定位機構，其被構造成使第一成形輥向上游運動，同時第一成形輥連續(xù)接合處于排列水平面狀態(tài)的梁，并且還被構造成使第二成形輥向下游并圍繞第一成形輥的中點運動。
26.一種用于支撐成形輥的裝置，其包括 至少一個成形輥；承載成形輥的載體；支撐件，其被構造成可移動地支撐載體，同時成形輥與連續(xù)梁形成接合以形成梁；以及位置調(diào)節(jié)機構，其用于調(diào)節(jié)至少一個成形輥的位置，使得當向上游方向運動時，所述至少一個成形輥與連續(xù)梁的梁接合觸點持續(xù)支撐連續(xù)梁，但是不會使連續(xù)梁發(fā)生變形而離開排列水平面，并且使得當向下游方向運動時，所述至少一個成形輥的梁接合觸點沿著迫使連續(xù)梁發(fā)生變形而離開排列水平面的路徑運動。
27.一種方法，其包括以下步驟提供輥軋成形設備，所述輥軋成形設備具有輥，所述輥被構造成將片材形成為限定出縱向排列水平面的結構梁；以及提供與輥軋成形設備成直線的彎起單元；以及在輥軋成形設備的連續(xù)操作過程中選擇性地使梁沿豎直方向和水平方向彎起離開縱向排列水平面。
28.一種方法，其包括以下步驟提供輥軋成形設備，其上的輥被構造成將片材形成為結構梁；提供彎起單元，其位于輥軋成形設備下游且包括梁變形部件；以及當梁離開輥軋成形設備時，沿多個不同平面且以不同半徑選擇性地重復使梁發(fā)生彎曲ο
29.一種方法，其包括以下步驟提供輥軋成形設備，其適于將片材輥軋形成連續(xù)梁；提供與輥軋成形設備附連的彎起單元，其具有相對的輥，所述輥被構造成沿任何豎直或水平方向或者以介于兩者之間的角度在連續(xù)梁中形成縱向彎曲；以及選擇性地在梁上形成至少兩個不同的彎曲。
30.一種方法，其包括以下步驟提供輥軋成形設備，其具有構造成將片材形成結構梁的輥；以及提供彎起單元，其具有設置成接合結構梁的第一相對側的第一對成形輥和設置成接合結構梁的第二相對側的第二對成形輥；以及操作彎起單元，使得第一對成形輥和第二對成形輥連續(xù)接合梁，但是使得第一對成形輥和第二對成形輥中的至少一對運動成一對成形輥中的一個向下游方向運動且進入結構梁的排列水平面，同時與該對成形輥中的另一個保持恒定距離。
31.一種向限定排列水平面和排列水平面狀態(tài)的結構梁施加彎曲部的方法，其包括以下步驟提供彎起單元，其包括接合梁的第一成形輥和相對的接合梁的第二成形輥，所述第二成形輥與第一成形輥間隔給定距離且被構造成當梁為直線且處于排列水平面狀態(tài)時接合連續(xù)梁，并且包括支撐結構，所述支撐結構支撐第一和第二成形輥以便向上游和下游方向運動；以及使第一成形輥向上游運動，同時第一成形輥連續(xù)接合處于排列水平面狀態(tài)的梁，并且還使第二成形輥向下游并圍繞第一成形輥的中點運動，同時保持與第一成形輥間隔恒定距1 O
32.一種用于支撐成形輥的方法，其包括以下步驟 提供至少一個成形輥；提供承載成形輥的載體；提供支撐件，其被構造成可移動地支撐載體，同時成形輥與連續(xù)梁形成接合以形成梁；以及選擇性地調(diào)節(jié)至少一個成形輥的位置，使得當向上游方向運動時，所述至少一個成形輥與連續(xù)梁的梁接合觸點持續(xù)支撐連續(xù)梁，但是不會使連續(xù)梁發(fā)生變形而離開排列水平面，并且使得當向下游方向運動時，所述至少一個成形輥的梁接合觸點沿著迫使連續(xù)梁發(fā)生變形而離開排列水平面的路徑運動。
33.一種制作非線性結構部件的方法，其包括以下步驟提供輥軋成形設備，該設備上的輥被構造成將片材形成連續(xù)梁，其限定出一排列水平面；以及包括彎起單元，其位于輥軋成形設備附近并且構造成自動沿非一個平面上的多個不同方向選擇性地使連續(xù)梁彎起，從而離開排列水平面；并且包括控制器，其可操作地連接輥軋成形設備和彎起單元以便同時對它們進行控制；輥軋形成第一結構梁的節(jié)段，其中使連續(xù)梁變形以具有重復一致的第一梁的節(jié)段，其中每個梁的節(jié)段具有第一縱向部分，所述縱向部分限定第一組彎起，所述彎曲位于至少兩個不同的平面上；以及輥軋形成第二結構梁，其中使連續(xù)梁變形以具有重復一致的第二梁的節(jié)段，其中每個梁的節(jié)段具有第二縱向部分，所述縱向部分限定第二組彎起，所述彎曲位于至少兩個不同的平面上；第一和第二組彎起中的至少一個彎起在半徑或縱向長度或方向或平面上存在不同，使得第一和第二梁的節(jié)段限定出縱向方向上存在差異的三維形狀。
34.一種形成緩沖器加強梁的方法，其包括以下步驟提供輥軋成形設備，該設備上的成形輥被構造成將片材形成連續(xù)梁，其限定出一排列水平面；并且包括彎起單元，其上的彎起輥被構造成自動沿非一個平面上的多個不同方向選擇性地使連續(xù)梁彎起，從而離開排列水平面；輥軋形成第一結構緩沖器加強梁，其具有中部和端部以及連接中心和端部的過渡部分，其中當裝配于車輛上時，第一梁的中部與連接端部的末端的連接線相隔水平距離H1，并且與連接端部的末端的連接線相隔豎直距離Vl ；輥軋形成第二結構緩沖器加強梁，其具有中部和端部以及連接中心和端部的過渡部分，其中當裝配于車輛上時，第二梁的中部與連接端部的末端的連接線相隔水平距離H2，并且與連接端部的末端的連接線相隔豎直距離V2;其中，由(H1-H2)和(V1-V2)得到的數(shù)字中的一個或兩個不為零，因此第一和第二梁具有不同形狀；以及將第一結構緩沖器加強梁中的至少一個組裝到第一車輛上；以及將第二結構緩沖器加強梁中的至少一個組裝到第二車輛上。
35.一種緩沖器梁的開發(fā)方法，其包括以下步驟利用已有加工工具將片材輥軋形成連續(xù)梁且隨后選擇性地使連續(xù)梁彎起，此后將連續(xù)梁切割成非線性的第一梁的節(jié)段，每個第一梁的節(jié)段具有中部、端部和過渡部分，所述過渡部分使得當裝配在車輛上時中部與連接梁的節(jié)段的末端的連接線相隔豎直距離Vl和水平距離Hl ；同樣使用已有的加工工具且改變編程控制器來形成非線性的第二梁的節(jié)段，每個梁的節(jié)段分別具有中部、端部和過渡部分，但是所述過渡部分使得中部豎直距離為V2、水平距離為H2，其中(V1-V2)和(H1-H2)中的至少一個不為零；并且按照FMVSS和保險的緩沖器防撞標準對第二梁的節(jié)段的防撞特性進行測試。
36.一種通過包括成形輥的輥軋成形工藝形成的產(chǎn)品，其包括管狀結構梁，其通過輥軋成形工藝中的成形輥形成以限定排列水平面且具有部分由相對平坦的壁部分形成的恒定橫截面，所述管狀梁還通過彎起單元中的彎起成形輥進行成形以具有至少兩個不同的縱向截面，所述截面沿不同方向彎起離開排列水平面，其中一個方向與另一個方向不同且與之形成一定角度。
全文摘要
一種裝置和方法，該裝置和方法包括輥軋成形設備，該設備具有構造成將片材形成結構梁的輥；以及彎起單元，以用于沿豎直、水平或其組合方向中的任一方向使梁縱向彎起。該彎起單元具有設置成接合結構梁的第一相對側的第一對成形輥和設置成接合結構梁的第二相對側的第二對成形輥。彎起單元可移動地支撐第一對成形輥和第二對成形輥，以便任一個選定的成形輥連續(xù)接合結構梁的相關側，同時與選定的成形輥相對的相關的一個成形輥向下游并圍繞選定的成形輥運動。這提供了非常穩(wěn)定的梁彎起條件，提高了彎起過程中的尺寸穩(wěn)定性，從而提高了尺寸精確性和可重復性。
文檔編號B21D5/08GK102574182SQ201080041959
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權日2009年9月21日
發(fā)明者B·E·古爾德, R·D·海因茨 申請人:沙普公司