專利名稱：用于切割細長管的設備的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種用于切割細長管的設備，更具體而言，涉及一種包括多個構造成具有同軸對準的孔的組件的用于切割細長管的設備。
背景技術：
在本領域中已知有用于將長度很長的管狀原料切割成多個較短長度的部分的裝置。在美國專利U.S.Patent No.3 568 488中公開了一種此類裝置，該專利于1971年3月9日發給Franks，在此作為參考。Franks的專利公開了一種用于將長度很長的薄壁管狀原料切割成多個較短長度的組分并且隨后將這些組分彎曲成U形構件的設備及方法。一旦完成切割和彎曲后，就可以利用多個平行翼片將這些U形構件裝配成熱交換單元。
Franks的專利中公開的設備包括用于推動長度很長的管狀原料沿一條路徑前進的工具，該路徑的一部分延伸通過切割構件中的孔中。此外，還包括第一和第二夾緊裝置，用于將管狀原料緊固于切割構件的相對兩側上，其中一個夾緊裝置為皮帶進料系統。第一夾緊裝置與第二夾緊裝置沿軸向移開一定距離，從而可使管狀原料處于軸向張力之下。
在操作時，將一定長度的管狀原料插入切割構件的孔中并利用第一和第二夾緊裝置緊固住。啟動切割構件從中性的非軌道非切割位置移動至偏心不斷增加的路徑或者軌道路徑上，以便使切割構件的刀片環繞著管狀原料的外表面偏心地運動從而實現在其中的切割深度不斷增大。在切割構件啟動后，第一夾緊裝置從第二夾緊裝置移開從而使得管狀原料在被刀片切割時處于軸向張力之下。在夾持工具所產生的張力作用下，部分切斷的管狀原料逐漸斷成兩段。
Burr Oak Tool & Gauge Company，即本發明和Franks的專利的受讓人，利用上文討論的設備取得了很大的成功。然而，為改善其性能還需要對這種設備進行進一步的改進。
發明內容
本發明的目的和目標通過提供一種用于切割細長管狀元件的設備來實現，該設備具有一個包括一導向器的底架。導向器限定管狀元件沿軸向前行的路徑。驅動系統用于與管狀元件接合并推動它沿路徑前行。這種設備還包括一個支承著環狀切割構件的切割頭。環狀切割構件具有環狀的、向內延伸的切割刃，當處于其初始非切割位置時，切割刃與路徑基本同軸，并且其內徑稍大于管狀元件的外徑，以便使得當處于其初始非切割位置時，管狀元件可以沿路徑穿過環狀切割構件運動。
所提供的致動器包括分別從第一和第二軸伸出的第一和第二偏心機構。第一和第二偏心機構與切割頭相連以使切割頭在非軌道位置與偏心位置之間運動，從而使得環狀切割構件環繞著管狀元件沿軌道行進，而同時向元件的徑向外表面推進切割刃。一塊框板與第一和第二軸相連。一個通道延伸穿過框板并與環狀切割構件的切割刃同軸。位于切割頭的相對兩側的是第一和第二導板。第一導板與第一和第二軸相連，而第二導板通常與第一導板相連。第一導孔延伸穿過第一導板而第二導孔延伸穿過第二導板，其中當環狀切割構件處于其初始位置時，第一導孔和第二導孔與環狀切割構件的切割刃同軸。
結合下面的詳細說明以及下面的附圖，可以理解本發明的以上及更多特征和優點；其中圖1是根據本發明的用于將細長管切割成選定長度的設備的側視圖；圖2是圖1的設備的端視圖；圖3是圖1的設備的切割組件的頂視圖；圖4是圖1的設備的切割組件的側剖視圖；圖4A是圖4的切割組件的切割工具區域的放大視圖；圖5是圖1的設備的切割組件的正視圖；圖6是圖1的設備所用的偏心機構的側剖視圖；以及圖6A是圖6的偏心機構中的短軸的透視圖。
具體實施例方式
參看圖1和2，示出了本發明的用于將細長管狀原料元件11切割成選定長度的設備10。設備10的許多組件與在前述Franks的美國專利U.S.Patent No.3 568 488中公開的管切割及彎曲設備的組件相同，如上所述，該專利在此作為參考。因此，與Franks的專利中所公開的設備的組件相同的本發明的組件在此不做詳細討論。
設備10包括支承著工作臺13的底架12。安裝在工作臺13上的是管驅動器14和床身16。往復式托架17或者滑動件由床身16支承。托架17支承著緊靠管切割頭21上游的固定式管導向器18和可動式管導向器19。管導向器18和19限定了管狀元件可以行進的路徑。供管卷筒22和管矯直單元23依次位于設備10的輸入端24。一根或多根管狀元件11由管驅動器14間歇地拉動通過管矯直單元23的滾筒。隨后管狀元件11穿過管位置探測器被送至固定式管導向器18，然后被送至可動式管導向器19。
管狀元件11穿過切割頭21被送至管導向管道26中，管導向管道26與管彎曲單元31的一樞轉式構件相連并可隨其運動。彎曲單元31包括一對從框架33向上伸出的軸向支承構件32。支承構件32以樞轉方式支承著管狀元件11以便可以繞橫過設備10的水平軸線運動。管夾具36從導向管道26處接收并引導管狀元件11，并在彎曲管狀元件11時將其固定住。
供管卷筒22、矯直單元23、管驅動器14和彎曲單元31的結構和操作都采用常規結構和方式。因此認為對于公開本發明的結構和方法而言，無需對這些組件進行進一步的詳細描述。
參看圖3，這種設備包括一由底板42支承著的切割組件41。底板42剛性地連在底架12上(圖2)，優選采用可拆的連接方式，例如利用多根螺栓連接。切割組件41和底板42優選采用能夠使得它們連接于現有設備上以代替現有技術的切割組件的尺寸和結構，例如Franks的專利中所公開的設備。
液壓馬達或以其它適當方式驅動的馬達43(圖2)由底板42支承。從馬達43延伸出的是馬達軸44。兩根側向間隔開的軸48和49可旋轉地安裝于底板42上。軸48分別具有第一和第二端51和52，而軸49分別具有第一和第二端53和54。馬達軸44利用聯軸節46與一根軸，在此示出的是軸48的第一端51同軸相連接。側向對準的帶輪58分別安裝在軸48和49的第一端51和53上，并由無接頭環狀同步皮帶59接合，以便使軸48和49分別繞著旋轉軸線56和57進行同步旋轉。
第一偏心機構61從第一軸48的第二端52伸出，如圖6中看得最為清楚。第二偏心機構62與第一偏心機構61相似，從第二軸49的第二端54伸出。每個偏心機構61和62的結構方案使其能夠在非軌道路徑與環繞著從對應軸48和49延伸的旋轉軸線56和57的偏心路徑或軌道路徑之間分開運動。另外請參看圖6A，具有一圓柄64的帶凸緣短軸63從每個偏心機構61和62延伸而出。這些組件與在前述Franks的美國專利U.S.Patent No.3 568 488中公開的偏心機構相同并且是常規的，如上所述，該專利在此作為參考。因此，在此無需進行詳細說明。
請返回圖3，切割組件41包括一框板66。平行的開口67和68延伸穿過框板66的相對兩端。軸承69位于開口67中，其尺寸和結構適于與軸48的第二端52相接合。同樣的軸承71位于開口68中，其尺寸和結構適于與軸49的第二端54相接合。多個通道72延伸穿過框板66的中央部分(圖4)。每個通道72與由導向器18和19所限定的路徑中的一條同軸對準(圖1)。
切割頭21位于框板66的下游位置。平行開口76和77在切割頭21的相對兩端附近延伸穿過其中。軸承78和79分別支承于每個開口76和77中，以便與構形為可以移動至偏心位置的偏心機構61和62的短軸柄64(圖6)形成可旋轉接合和支承關系。切割頭21通過適當的緊固件例如螺母固定于偏心機構61和62的端部的位置上。
現在參看圖4A，多個側向間隔開的開口81延伸穿過切割頭21，開口的個數與有待于同時處理的管狀元件的個數相一致(在圖4A中只示出了其中一個開口)，并且每個開口81都沿垂直于切割頭21的平面的水平軸線對準。空心圓柱形切割工具83緊貼但可滑動地置于每個開口81中。每個空心切割工具83具有一體式、沿徑向向內伸出的環狀切割刃84，切割刃84的內徑稍大于管狀元件11的外徑而略小于空心切割工具83的內徑。
請返回圖3，當切割頭21由偏心結構61和62帶動以便使切割頭21中的開口76和77的軸線從對應的軸48和49的旋轉軸線56和57上沿徑向偏移開時，切割頭21的軌道運動將會引起切割組件41的其它組件發生振動。特別地，軸48和49以及其旋轉軸線56和57會產生振動因而會使軸48和49上支承的切割頭21發生振動。因此，環狀切割刃84(圖4A)就會相對于正在切割的的管狀元件11而振動，從而會造成不規則的切割模式。就是說，待切割的管狀元件11的剩余材料的某些部分將會比其它部分厚。由于正在切割的管狀元件11處于張力之下，切割的較薄部分將會首先斷開，然而較厚的部分將會繼續拉長直到厚度充分減小至能夠斷開為止。所產生的不規則的切頭是不合乎要求的。因此，如圖5中看得最為清楚，在本發明的優選實施方案中，在從偏心機構61和62(圖6)伸出的至少一個短軸63上安裝有一個平衡重塊86。這樣，就有一個平衡重塊86在每個偏心機構61和62的連接位置附近聯接于切割頭21上。平衡重塊86由金屬或其它適宜的材料構成。所選擇的平衡重塊86的尺寸和位置使得可以減小或者消除只是由切割頭21的軌道運動所產生的振動及其它不合需要的運動。盡管在此示出了一個配置方案，但所屬領域的普通技術人員應當理解為了實現這個目的可以將任意適當數量的平衡重塊86與切割頭21一起使用。此外，平衡重塊86可以在任意適當的位置處連接于切割頭21上。
如圖3和4中所示，第一和第二平行導板87和88位于鄰近切割頭21的相對兩側的位置處。平行開口89和91延伸穿過第一導板87的相對兩端。軸承92分別安放于每個開口89和91中，其尺寸和結構配置適于可操作地與對應的軸48和49分別接合。凸緣(圖中未示)位于鄰近每個軸承92的位置，用以防止第一導板87沿在馬達43致動下的軸48和49的旋轉軸線56和57發生運動。
多個孔94(圖4A)延伸穿過第一導板87的中央部分。每個孔94的內徑僅稍大于管狀元件11的外徑，以便使得每個管狀元件11可以滑動地穿過第一導板87前進而同時又與孔94的軸線同軸支承住。每個孔94與導向器18和19(圖1)內的路徑中的一條路徑以及框板66中的通道72的初始非切割中性位置及切割刃84(圖4A)中的一個同軸對準。在圖4A中看得最為清楚，當處于中性非切割位置時，孔94限定了用于引導管狀元件11穿過切割頭21的入口側的通道。
在圖4和4A中看得最為清楚，與孔94相似，多個孔96(圖4A)延伸穿過第二導板88的中央部分。當切割刃84處于其初始非切割中性位置時，每個孔96與導向器18和19(圖1)內的路徑中的一條路徑以及框板66中的通道72的一個通道、第一框板87的孔94中的一個孔及切割刃84中的一個同軸對準。第二導板88通過多個螺栓97直接與第一導板87安裝在一起。在圖3中看得最為清楚，螺栓97并未延伸穿過切割頭21，或者換句話說，并未與切割頭21接合。這樣，切割頭21的軌道運動將不會使第二導板88產生運動。此外，由于第二導板88直接與第一導板87安裝在一起，因而當切割頭21正處于偏心運動或者說軌道運動中時第一和第二導板87和88的孔94和96將會保持軸向對準。
實際上，框板66與第一和第二導板87和88可以例如通過夾具緊固在一起以便進行加工。這樣就可以同時加工通道72與孔94和96。此外，可以在這些組件緊固在一起時在其中加工各種連接開口。這樣，就可以保證通道72與孔94和96在切割組件41安裝于軸48和49上時保持對準。
操作方式就在開始一個切割周期之前，將一根或多根管狀元件11從一個或多個供管卷筒22處通過管矯直單元23送進至管驅動器14。一旦管狀元件11已經前行足夠長的距離，管驅動器14就會停止管狀元件11的前進運動。然后，彎曲單元31的不同組件移至一個位置，在這個位置上，管狀元件11的非移動部分在隨后的彎曲操作過程中將會得到最大的支承。
一旦管狀元件11已處于適當的位置，夾具36就會環繞住管狀元件11。這樣管狀元件11就會被緊固住以便進行即將開始的切割操作。隨后，管驅動器14啟動以便開始反向操作，沿軸向離開管夾具36牽拉管狀元件。由于管夾具36緊緊地夾住在其中延伸的管狀元件11，因此這個動作會將管狀元件11置于受張力狀態。在管狀元件11受張力的同時，切割缸37啟動以拉回其活塞桿38(公開于美國專利U.S.Patent No.3 568 488中)并隨后給馬達43供能，從而啟動偏心機構61和62。偏心機構61和62的運動使得切割頭21沿軌道路徑運動。切割頭21的運動使得工具的切割刃84與管狀元件11接合并在穿過其中延伸的管狀元件11的外周表面中切割出環狀槽。
切割刃84繼續在管狀元件11的外周中進行環狀切割操作，與此同時在管狀元件11的外壁上穿透的深度繼續增大。要記住管狀元件11在切割周期中一直受到恒定的拉力。在切割周期中的某個時刻，尚未切斷的管狀元件11的外壁的部分超過抗張強度，因而管狀元件11斷開。一旦管狀元件11斷開，切割缸37就啟動以伸出活塞桿38，隨后托架17縮回，這樣切割組件41就會使得切斷的管端不受阻礙結構的影響，然后彎曲單元31啟動以便按照與美國專利U.S.Patent No.3568 488中所公開的相同的方式將管狀單元11現已切斷的較短長度部分彎曲成所要求的U形構件。
本發明的結構配置改進了此前已知的細長管所用的切割設備。由于導板87和88彼此牢牢地安裝在一起，因此當設備10安裝好的時候，延伸穿過板87和88的通道94和96能夠對準。這些通道94和96還可以與切割刃84的初始非切割位置同軸對準。另外，由于平衡重塊86安裝在本發明的每個短軸63上，因此在切割頭21沿其偏心或者說軌道切割路徑運動時，切割頭21不會發生振動或搖擺。
應當理解以上描述僅用于進行示例說明，在不超出本發明的范圍的情況下，本發明也可以采用其它實施方案。例如，盡管所示的第二導板88與第一導板87安裝在一起，第二導板88也可以通過軸承直接安裝于第一和第二軸48和49上來代替。此外，盡管所示的平衡重塊86安裝于每個短軸63上，但設備10也可以不包括平衡重塊，或者包括任意其它適當數量的平衡重塊來代替。
因此，盡管為進行示例說明詳細公開了本發明的特別優選實施方案，但應當認識到各種變型或改型均在本發明的范圍之內而不會背離本發明的精神，如同以上描述和附圖中以及以下權利要求書中所述。
權利要求
1.一種用于將至少一根細長管狀元件切割成兩個分離的部分的設備，其包括一包括一導向器的底架，該導向器限定了所述至少一根管狀元件沿軸向前行的路徑；一驅動系統，適于與所述至少一根管狀元件接合并使其沿所述路徑前行；一支承著環狀切割工具的切割頭，該環狀切割工具具有環狀的向內延伸的切割刃，該切割刃與所述路徑基本同軸，所述切割刃的內徑稍大于所述至少一根管狀元件的外徑，以使所述至少一根管狀元件可以便于沿所述路徑穿過所述環狀工具運動；一包括從第一軸伸出的第一偏心機構和從第二軸伸出的第二偏心機構的致動器，其中所述第一和第二偏心機構與所述切割頭相連以使所述環狀工具在中性非軌道非切割位置與沿徑向從所述路徑的軸線偏移開的位置之間進行運動，從而環繞著所述至少一根管狀元件沿軌道運動，并且繼續對著所述至少一根管狀元件的徑向外表面推進所述切割刃以便在其中形成不斷加深的切口；一與所述第一和第二軸相連的框板，其中一通道延伸穿過所述框板并與所述環狀工具的所述切割刃同軸；定位于所述切割頭的相對側上的第一導板和第二導板，其中所述第一導板支承于所述第一和第二軸上，而所述第二導板通常相對于所述第一導板支承著；以及延伸穿過所述第一導板的第一導孔和延伸穿過所述第二導板的第二導孔，其中當所述環狀工具處于所述中性非切割位置時，所述第一導孔和所述第二導孔首先與所述環狀工具的所述切割刃同軸。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，至少一個平衡重塊聯接于所述切割頭上。
3.根據權利要求2所述的設備，其特征在于，所述至少一個平衡重塊包括第一平衡重塊和第二平衡重塊；所述第一偏心機構在第一附接位置處附接于所述切割頭上，而所述第二偏心機構在第二附接位置處附接于所述切割頭上；并且所述第一平衡重塊定位成鄰近所述第一附接位置，而所述第二平衡重塊定位成鄰近所述第二附接位置。
4.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述導向器包括至少一根附加管狀元件沿軸向前行的至少一個附加路徑；所述驅動系統適于與所述至少一根附加元件相接合并使其沿所述至少一個附加路徑前行；并且所述環狀工具包括至少一個附加的環狀的向內延伸的切割刃，當處于其所述中性非切割位置時，該附加切割刃與所述至少一個附加路徑基本同軸，其中所述至少一個附加切割刃的內徑稍大于所述至少一根附加元件的外徑，使得在所述中性非切割位置時所述至少一根附加元件可以沿所述至少一個附加路徑穿過所述環狀工具運動。
5.根據權利要求4所述的設備，其特征在于，至少一個附加通道延伸穿過所述框板，并與處于所述中性非切割位置的所述環狀工具的所述至少一個附加切割刃同軸；至少一個附加第一導孔延伸穿過所述第一導板，而至少一個附加第二導孔延伸穿過所述第二導板；以及所述至少一個附加第一導孔和所述至少一個附加第二導孔與處于所述中性非切割位置的所述環狀工具的所述至少一個附加切割刃同軸。
6.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，其包括第一和第二夾具，這些夾具定位于所述切割頭的相對側上，并適于與位于所述切割頭的相對側上的所述管狀元件的第一和第二部分接合。
7.根據權利要求6所述的設備，其特征在于，其包括一驅動裝置，該驅動裝置適于在所述致動器運行時使所述第一和第二夾具中的至少一個沿軸向遠離所述第一和第二夾具中的另一個運動。
8.根據權利要求6所述的設備，其特征在于，所述第二夾具為彎曲裝置的元件，并且由所述第二夾具夾緊的所述管狀元件的一部分被彎曲成U形形式。
9.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述第二導板直接與所述第一導板相連。
10.一種切割組件，其用于具有一底架和驅動系統的設備，該底架包括一導向器，該導向器限定了至少一根管狀元件沿軸向前行的路徑，其中所述切割組件包括一可拆卸地固定于所述底架上的底板；一支承著環狀切割工具的切割頭，該環狀切割工具具有環狀的向內延伸的切割刃，該切割刃與所述路徑基本同軸，所述切割刃的內徑稍大于所述至少一根管狀元件的外徑，以使所述至少一根管狀元件可以便于沿所述路徑穿過所述環狀工具運動；一安裝在所述底板上并包括從第一軸伸出的第一偏心機構和從第二軸伸出的第二偏心機構的致動器，其中所述第一和第二偏心機構與所述切割頭相連以使所述環狀工具在中性非軌道非切割位置與沿徑向從所述路徑的軸線偏移開的位置之間進行運動，從而環繞著所述至少一根管狀元件沿軌道運動，并且繼續對著所述至少一根管狀元件的徑向外表面推進所述切割刃以便在其中形成不斷加深的切口；一與所述第一和第二軸相連的框板，其中一通道延伸穿過所述框板并與所述環狀工具的所述切割刃同軸；定位于所述切割頭的相對側上的第一導板和第二導板，其中所述第一導板支承于所述第一和第二軸上，而所述第二導板通常相對于所述第一導板支承著；以及延伸穿過所述第一導板的第一導孔和延伸穿過所述第二導板的第二導孔，其中當所述環狀工具處于所述中性非切割位置時，所述第一導孔和所述第二導孔首先與所述環狀工具的所述切割刃同軸。
11.根據權利要求10所述的設備，其特征在于，所述第二導板直接與所述第一導板相連。
12.根據權利要求10所述的設備，其特征在于，至少一個平衡重塊聯接于所述切割頭上。
13.根據權利要求12所述的設備，其特征在于，所述至少一個平衡重塊包括第一平衡重塊和第二平衡重塊；所述第一偏心機構在第一附接位置處附接于所述切割頭上，而所述第二偏心機構在第二附接位置處附接于所述切割頭上；并且所述第一平衡重塊定位成鄰近所述第一附接位置，而所述第二平衡重塊定位成鄰近所述第二附接位置。
全文摘要
一種用于切割細長管的設備包括一切割頭，該切割頭支承著具有一個切割刃的環狀切割構件。所提供的致動器包括分別從第一和第二軸伸出并與切割頭相連的第一和第二偏心機構。一塊框板與軸相連。一個通道延伸穿過框板并與處于其初始非切割位置的環狀構件的切割刃同軸。第一和第二導板位于切割頭的相對兩側。第一導板通常與第一和第二軸相連，而第二導板與第一導板相連。第一孔延伸穿過第一導板中而第二孔延伸穿過第二導板中。第一和第二導孔與處于其初始非切割位置的環狀切割構件的切割刃同軸。
文檔編號B23D21/04GK1408518SQ02144478
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月30日 優先權日2001年10月1日
發明者J·G·米利曼, G·B·哈曼 申請人:伯爾奧克工具及量規公司