專利名稱：帶有用于主動旋轉內部刀具的驅動機構的用于螺旋方式形成的管的切刀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及管的切刀和成形器，用于切割以螺旋方式形成的管。尤其是，本發(fā)明涉及管的切刀或切斷器，該切刀或切斷器能夠利用刀具驅動機構來切割以螺旋方式形成的管。
背景技術：
以螺旋方式形成的管或管子通常由單條金屬條制成。當形成管時，該金屬條螺旋盤繞，且該金屬條的相鄰邊緣折彎并壓在一起，以便形成鎖口接縫。當該以螺旋方式形成的管達到合適長度時，管切割裝置切斷該管。螺旋管用于很多領域，包括汽車滑油過濾器、涵管和HVAC(加熱、通風和空調)。
普通的管切刀通常利用鋸片或切割刀片。鋸片可能有安全問題，且還有在管上形成清潔切口的問題。根據所形成的管的特性，優(yōu)選是采用管切割刀片。
當形成螺旋管時，帶材螺旋盤繞在管成形器中，這樣，螺旋盤繞的帶的相鄰邊緣交疊。在某些管成形器中，一對鉚緊輥子一起用于將螺旋盤繞的帶的相鄰邊緣相互折疊，并將該折疊的邊緣壓成螺旋形鎖口接縫。該鎖口接縫例如可以包括4層材料。
該管切刀的設計任務是防止出現管形成時的問題。通常，在普通的管切刀中的切割刀片或刀具設計成固定結構，或者可自由旋轉，即可被動旋轉。材料在遇到該固定或被動旋轉的切割結構時可能遇到阻力。特別是，對于該固定或可被動旋轉的刀具，螺旋鎖口接縫可能產生困難。當厚度較薄或為較輕材料時，材料在遇到固定或被動旋轉的刀具時可能彎折。而厚度較厚或為較重材料時，通常將生成較厚的鎖口接縫。當該鎖口接縫遇到刀具時，它可能會使機器停止。因此希望提供一種裝置，該裝置能有助于切割，并能減小在管形成時出現常見事故的可能性，該事故例如較輕材料的彎折和在處理較重材料的過程中的機器停止。
附圖的簡要說明

圖1是根據本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的管的切割和成形裝置的透視圖；圖2是沿圖1中的線2-2的橫剖圖；圖3是沿圖1中的線3-3的橫剖側視圖，該圖表示了根據本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的可選主動驅動裝置的一部分；圖4是根據本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的管的切割和成形裝置的驅動機構的剖視側視圖；圖5是沿圖1中的線6-6的橫剖側視圖，集中表示了根據本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的管的切割和成形裝置的驅動機構；以及圖6是根據第三優(yōu)選實施例的可選主動驅動機構的一部分的剖視側視圖。
優(yōu)選實施例的詳細說明為了解決管的切刀或切斷器的能夠改進操作和能夠具有使內部刀具旋轉的主動驅動機構的要求，下面介紹用于切割和形成螺旋管的幾個實施例。
參考圖1，圖中所示為根據第一優(yōu)選實施例的、用于切割和形成螺旋管或管子的裝置110。裝置110可以利用已有的螺旋管成形器和切刀構成，并通過改變成包括能使所述使內部刀具旋轉的主動驅動機構而構成，該已有的螺旋管成形器和切刀例如由Illinois，Buffalo Grove的Spiral-Helix，Inc.可購得。對于合適的管成形器和切刀的更詳細說明，可參考美國專利Nos.4706481、4924684和5636541以及申請日為1999年11月5日的待審的申請No.09/434899，這些文獻的整個說明書被本文參引。
裝置110包括固定成形頭116，該固定成形頭116接受薄的帶材，優(yōu)選是金屬板，并使該帶材環(huán)繞成形頭116的內部卷曲。該成形頭116有內圓周112和外圓周113。柱形心軸118由心軸保持器120保持，該心軸保持器120與心軸118的一端相連。心軸保持器120和安裝的心軸118與在一對支承支腳124之間的一對滑動器122相連，該對支承支腳124有引導各滑動器122的滾子。心軸保持器120牢固安裝在滑動器122上，并與該滑動器122一起運動?；瑒悠?22可滑動地安裝在各支承支腳124的滾子中。該滑動器122在成形頭116下面通過，穿過成形頭臺架126。
如圖1所示，裝置110的管切割部分包括一外部刀具128，該外部刀具128通常位于管114外部(見圖2)。外部刀具128位于管的外部，這樣，外部刀具128朝著內部刀具130的徑向運動將使得刀具128、130交疊，并在切割操作中切穿該管。外部和內部刀具128、130用于光滑和筆直地切割一段段的管。優(yōu)選是，內部刀具130的外圓周表面有壓花或脊，以便牽引供給內部刀具130的管材料，這樣，管材料能夠被內部刀具130接受。與穿過外部刀具128的軸相連的鎖定墊圈和鎖定螺母將外部刀具128保持在刀具保持器132上。優(yōu)選是，該軸安裝在軸承組件上，該軸承組件使得外部刀具128能夠被動旋轉。外部刀具128與旋轉管之間的接觸將驅動該外部刀具128旋轉。在一個可選實施例中，外部刀具128可以通過一些通?？少彽玫鸟R達而主動旋轉。當外部刀具128可主動旋轉時，外部刀具128的外圓周表面將有壓花，以便抓住管材料。
刀具保持器132通過滑動軸承組件(圖1中未示出)可運動地安裝在刀具滑塊134中?；瑒虞S承組件使得刀具保持器132沿管的徑向方向進行低摩擦運動。合適的滑動軸承組件可以利用THK Needle StripsNo.FF2025CW構成?；瑒虞S承組件安裝在與滑動器122相連的刀具滑塊134的中心部分。因此，刀具保持器132可以沿管的徑向運動，而刀具保持器132和軸承組件可以在滑動器122上沿管的軸向運動。
優(yōu)選是，氣缸組件136使外部刀具128運動成進入和離開管，該氣缸組件可以為液壓的或氣動的。該氣缸組件136包括控制活塞的氣缸。當活塞完全伸出時，刀具保持器132升高到切割位置，在該位置處，內部刀具130和外部刀具128交疊，并切穿該管。氣缸組件136的另一側也與刀具滑塊134連接，這樣，整個組件可以與滑動器122一起軸向運動。
在圖1中，包括馬達138、驅動軸140和輥子或驅動鏈142的驅動機構用于在切割操作過程中使該內部刀具130旋轉。液壓馬達如圖1所示作為馬達138。不過，該馬達138也可以是氣動馬達。也可以采用其它驅動裝置，例如步進馬達。在本實施例的另一方面，電齒輪馬達作為馬達138，用于驅動內部刀具130。馬達138通過安裝在心軸保持器120上的馬達安裝板或轉接器152而與心軸保持器120固定連接。驅動軸140跨過馬達138和內部刀具130之間的軸向距離。驅動軸140通過連接器150與馬達138和馬達轉接器152連接，并由馬達138驅動旋轉。軸承殼體148安裝在心軸118上，并在心軸118的頂部和在心軸118最靠近內部刀具130的一側。驅動軸140從連接器150和馬達138伸出，并平行于心軸118延伸。驅動軸140經過軸承殼體148，并終止于驅動鏈輪146。該驅動鏈輪146與驅動軸140成一體或與該驅動軸140連接，這樣，鏈輪146和軸140一起轉動。驅動鏈條142環(huán)繞驅動鏈輪146和刀具鏈輪144，該刀具鏈輪144與內部刀具130相連或成一體。優(yōu)選是，驅動鏈條142足夠緊地環(huán)繞，鏈輪144、146的尺寸為使得內部刀具130的轉速大約為驅動軸140轉速的一半。當然，應當知道，該內部刀具130可以設定為相對于驅動軸140或馬達138具有任意轉速。
通常，內部刀具130的轉速或內部刀具130的表面速度將與管114或管材料的表面速度相同或稍微大于管或管材料的表面速度。當內部刀具130的速度小于進入的管114的速度時，內部刀具130將阻礙管114的運動，這將會對主動驅動內部刀具130的目的起到相反的作用。
通常，內部刀具130位于管114(在圖1中未示出)內部。外部刀具128在切割操作過程中與內部刀具130交疊接觸。內部刀具130安裝在心軸118的一端，并與刀具鏈輪144連接或成一體。
當馬達138使驅動軸140轉動時，驅動鏈輪146也將轉動。驅動鏈條142與驅動鏈輪146一起運動，并使刀具鏈輪144旋轉。這樣，與刀具鏈輪144連接或成一體的內部刀具130通過圖1的裝置110的驅動機構而主動旋轉。
圖2表示了螺旋管的成形和切割裝置110的第一優(yōu)選實施例的橫剖圖。如圖2所示，裝置110包括上部和底部引導板158、160，以便將用于形成螺旋管114的帶材引入成形頭116中。該裝置110還包括一對內部和外部的折疊鎖口接縫或鉚緊的輥子156、154。當形成管114的材料側邊彼此鄰近且在成形頭116中交疊時，該輥子156、154配合，以便將帶材的側邊滾壓或夾在一起，從而形成螺旋管114。該裝置110還包括心軸118，該心軸通常為柱形形狀，但也可以不是該形狀。如圖2所示，心軸118部分空心，以便當材料導入成形頭116和形成螺旋管114時，適于在成形頭116中進行的引導、滾壓和夾緊操作。還如圖2所示，軸承殼體148安裝在心軸118上，驅動軸140可以在該軸承殼體148內轉動。
下面將介紹如圖1和2所示的螺旋管成形和切割裝置110的第一優(yōu)選實施例的操作。該操作在很多方面與美國專利Nos.4706481和5636541以及申請日為1999年11月5日的待審的申請No.09/434899類似。該專利和待審的申請的整個說明書被本文參引。
參考圖1和2，準備帶材，優(yōu)選是金屬帶材，并在上下引導板158、160處將其推入成形頭116。管成形器使得帶材在心軸118和成形頭116之間經過，并以螺旋方式進入成形頭116的內圓周112中，從而使螺旋盤繞的帶的相鄰邊緣交疊。內部和外部的折疊鎖口接縫或鉚緊輥子154、156配合，以便以已知方式使螺旋盤繞的帶的相鄰邊緣折彎，并將折彎的邊緣壓成鎖口接縫。該鎖口接縫例如可以包括四層材料。在形成過程中，管114在旋轉時軸向移動。
當達到合適的總管長之后，進行切割操作。優(yōu)選是，包括馬達138、驅動軸140和驅動鏈條142的驅動機構使內部刀具130主動旋轉，以便于切割操作。該內部刀具130沿管旋轉的方向旋轉。主動驅動的內部刀具130系統(tǒng)設計成有助于使管切割裝置110避免材料彎折和機器停止。與外部刀具128相連的氣缸組件136驅動外部刀具128移動到與內部刀具130交疊的位置處，以便切割該管。當裝置110繼續(xù)制造管時，該管在交疊的內部和外部刀具130、128之間軸向移動和轉動。優(yōu)選是，該管在轉一圈后被完全切斷。當進行切割時，與引導滑動器122和支承支腳124相連的引導桿活塞組件有助于內部和外部刀具130、128以及心軸118的運動，并和管114一起滑動。在優(yōu)選實施例中，各個氣缸組件是液壓氣缸組件或氣動氣缸組件。也可以采用其它驅動裝置，例如步進馬達。當完成切割過程時，與外部刀具128和引導滑動器122相連的氣缸或司服馬達組件返回它們的起始位置。因此，外部刀具128離開管，引導滑動器活塞組件將所有與引導滑動器122固定連接的部件拉回到初始位置。該管切刀和成形器110可以設置成自動切割和形成具有合適總長度的管。
圖3表示了用于螺旋管成形和切割裝置110的內部刀具30的可選主動驅動機構的一部分的剖視側視圖。本領域技術人員應當知道，圖1的驅動鏈條142和鏈輪144、146可以由嚙合在一起并一起轉動的一對齒輪代替，即由刀具齒輪170和驅動齒輪172代替。驅動齒輪172安裝在驅動軸140上，并與該驅動軸140一起旋轉。刀具齒輪170安裝在心軸118和內部刀具130之間，并與內部刀具130相連或成一體。
當馬達138使驅動軸140轉動時，驅動齒輪172也轉動，刀具齒輪170與驅動齒輪172一起轉動。這樣，與刀具齒輪170連接或成一體的內部刀具130也通過部分如圖3所示的裝置110的可選驅動機構而主動旋轉。
驅動軸140在熱處理襯套或內環(huán)162中旋轉，該熱處理襯套或內環(huán)162在安裝于殼體148內的滾針軸承164中運轉。該內環(huán)162和滾針軸承164由IKO International of Wood Dale Illinois可購得，部件號分別為No.IRT1720-1和No.TA20202。位于殼體148和齒輪172之間的墊圈布置成使齒輪172與齒輪170正確對齊。齒輪172通過螺栓168和墊圈174保持就位。
齒輪176沿內部刀具軸176夾在內部刀具130和凸緣186之間。該凸緣186通過擰入凸緣186的四個螺紋孔中的四個螺栓188而固定在內部刀具130和齒輪170上。螺栓188將驅動力從齒輪170傳遞給內部刀具130。
內部刀具軸176能夠通過兩對錐形軸承180而在轉臂118內的殼體178中旋轉，這兩對錐形軸承180可通過鎖定螺母184調節(jié)，并通過鎖定墊圈182保持就位。錐形軸承180由FAG.Bearing Corporation ofStamford，Connecticut可得，部件號為No.32005x。
下面參考圖4，圖中表示了根據本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的、用于切割和形成螺旋管或管子的裝置210。如上所述，裝置210包括一固定成形頭216，該固定成形頭216接受薄的帶材，優(yōu)選是金屬板，并使該帶材環(huán)繞成形頭216的內部卷曲，以便形成螺旋管或管子214。該成形頭216有內圓周212和外圓周213。該裝置210的操作與裝置110類似，圖4集中表示了裝置210的驅動機構，該驅動機構與裝置110的驅動機構不同。本領域技術人員通過上述說明足以理解圖4中未示出的部件和元件。因此，將不重復該說明，對裝置210的說明將集中在驅動機構與內部刀具230的相互作用上。
在圖4中，包括馬達238和驅動軸240的驅動機構用于在切割操作過程中使內部刀具230旋轉。在圖4中，液壓馬達用作馬達238。不過，該馬達238也可以是氣動馬達。也可以采用其它驅動裝置，例如步進馬達。在本實施例的另一方面，電齒輪馬達也可以用作馬達238，以便主動驅動內部刀具230。心軸或轉臂218起到內部刀具230的支承臂的作用。馬達238通過馬達安裝板或轉接器252而牢固連接到心軸或轉臂的安裝塊或保持器220上，該馬達安裝板或轉接器252通過多個凹六方形螺栓258安裝在心軸保持器220上。驅動軸240跨過馬達238和內部刀具230之間的軸向距離，并沿心軸218和在該心軸218內延伸。驅動軸240通過第一連接器250與馬達238和馬達轉接器252連接，并由馬達238驅動旋轉。軸承殼體248安裝并封閉在心軸218內，并在心軸218最靠近內部刀具230的一側。驅動軸240從第一連接器250和馬達238伸向第二連接器266，在該第二連接器266處，驅動軸通過軸承鎖定螺母264固定在內部刀具軸承部件268上。內部刀具軸承部件268穿過軸承殼體248，以便與能夠刀具230連接。優(yōu)選是，內部刀具230有沿該內部刀具230的外圓周的壓花表面，這樣，該內部刀具230能夠抓住進入的管材料，并牽引該管材料。包括錐形軸承262的一組錐形軸承使內部刀具軸承組件268穩(wěn)定，并有利于使該內部刀具軸承組件268在軸承殼體248內運動。也可選擇，內部刀具軸承部件268可以作為驅動軸240的延伸部分。該內部刀具軸承部件268無論是與驅動軸240成一體還是通過軸承鎖定螺母264與驅動軸相連，都與驅動軸240一起轉動。因此，該內部刀具230以與驅動軸240相同的速度旋轉。
通常，內部刀具230的轉速或內部刀具230的表面速度將與管214或管材料的表面速度相同或稍微大于管或管材料的表面速度。當內部刀具230的速度小于進入的管214的速度時，內部刀具230將阻礙管214的運動，這達不到主動驅動內部刀具230的預定目的。
圖4所示的管切割和成形裝置210的內部刀具230通常位于管或管子214的內部。外部刀具228在切割操作過程中與內部刀具230交疊接觸，如圖1和2中的裝置210的情況一樣。如上所述，內部刀具230與驅動軸240連接或成一體。當馬達238轉動驅動軸240時，內部刀具軸承部件268與驅動軸240一起運動。這樣，內部刀具230通過圖4的裝置210的驅動機構而主動旋轉。
下面將簡單介紹如圖4所示的第二優(yōu)選實施例的螺旋管成形和切割裝置210的操作的相關方面。該管成形器使帶材，優(yōu)選是金屬帶材從心軸218和成形頭216之間經過，并以螺旋方式進入成形頭216的內圓周212，這樣，螺旋盤繞的帶的相鄰邊緣交疊。內部和外部鉚緊輥子254、256配合，以便使螺旋盤繞的帶的相鄰邊緣折疊，并以已知方式將折疊邊緣壓成螺旋形鎖口接縫。在管成形處理過程中，管214在旋轉的同時軸向運動。
當達到合適的總管長之后，進行切割操作。優(yōu)選是，包括馬達238和驅動軸240的驅動機構使內部刀具230主動旋轉，以便于切割操作。與外部刀具228相連的氣缸組件(圖4中未示出)驅動外部刀具228運動到與內部刀具230交疊的位置，以便以與上述類似的方式切割管214。當裝置110繼續(xù)制造管時，該管在交疊的內部和外部刀具130、128之間軸向運動并旋轉。該管優(yōu)選是在轉一圈后完全切斷。該管的切刀和成形器210可以設置成自動切割和形成有合適總長度的管。
下面參考圖5，圖5表示了根據本發(fā)明第三實施例的、用于切割和形成螺旋管或管子的裝置310。如上所述，裝置310包括固定的成形頭316，該固定成形頭316接受薄的帶材，優(yōu)選是金屬板，并使該帶材繞成形頭316的內部卷曲，從而形成螺旋管或管子314。該成形頭316有內圓周312和外圓周313。
在圖5中，驅動機構用于在切割操作過程中使內部刀具330旋轉。該驅動機構包括馬達338、馬達齒輪344、轉臂齒輪346和支承臂或轉臂318。該轉臂318起到內部刀具330的支承臂的作用。在圖5中，液壓馬達用作馬達338。不過，該馬達238也可以是氣動馬達。也可以采用其它驅動裝置，例如步進馬達。在本實施例的另一方面，電齒輪馬達也可以用作馬達338，以便主動驅動內部刀具330。馬達338通過馬達安裝板或轉接器352而牢固連接到轉臂保持器組件385上，該轉接器352通過多個凹六方形螺栓350安裝在轉臂保持器組件385和馬達338上。馬達338與在馬達安裝板352處與馬達齒輪344成一體或連接。馬達齒輪344由于馬達338驅動而轉動。馬達齒輪344和轉臂齒輪346相互嚙合在一起，這樣，當馬達齒輪344轉動時，轉臂馬達346也轉動。優(yōu)選是，齒輪344、346的尺寸為使轉臂318的轉速大約為馬達338的轉速的一半。當然，應該理解的是，轉臂318可以相對馬達338以任何速度旋轉。
通常，內部刀具330的轉速或內部刀具330的表面速度將與管314或管材料的表面速度相同或稍微大于管或管材料的表面速度。當內部刀具330的速度小于進入的管314的速度時，內部刀具330將阻礙管214的運動，這達不到主動驅動內部刀具230的預定目的。
轉臂齒輪346與轉臂齒輪部件368成一體。該部件368與轉臂318成一體。因此，轉臂318與轉臂齒輪346一起旋轉。這樣，轉臂318使內部刀具330穩(wěn)定，并使內部刀具330保持就位。轉臂軸承部件368穿過作為軸承殼體的轉臂保持器組件385。該轉臂軸承部件368由滾針軸承386和滾針推力軸承384的組合環(huán)繞。這些滾針軸承和滾針推力軸承386、384由IKO Bearing，of Arlington Heights，Ill.可得。軸承386、384通過環(huán)形支承件387、鎖定墊圈388和鎖定螺母364保持在轉臂保持器組件385中。
轉臂保持器組件385有上部390和底部391。各部分有中心的半圓柱形腔體，該腔體抵靠環(huán)形支承件387。該上部390和底部391通過多個凹六方形螺栓392而彼此夾住。該底部391安裝在安裝塊320上，并通過凹六方形螺栓(未示出)固定在該安裝塊320上。安裝塊320從一對引導軸382之間經過，并通過凹六方形螺栓(未示出)固定在軸連接器396上。多個凹六方形螺栓397將軸連接器396的端頭環(huán)繞引導軸382擠壓在一起，從而使軸連接器396隨著引導軸382沿軸向滑動。該引導軸382經過在成形頭臺架326中的開口，并滑過四對軸承殼體398，這四對軸承殼體398包括THK Slide Bearing SC 25組件。有四個這樣的軸承殼體398，各個殼體都通過凹六方形螺栓394安裝在安裝支腳324的頂部。四個安裝支腳324用于將轉臂保持器組件382和轉臂318支承在相對于成形頭臺架326和以螺旋形式形成的管314的正確高度處。安裝支腳324安裝在裝置310的基座(未示出)上。
外部刀具328通常位于內部刀具330的下面并在管314外。該外部刀具328通過與外部刀具328的軸相連的鎖定墊圈和鎖定螺母(未示出)而保持在垂直保持器332中。軸承(未示出)使得外部刀具328能夠被動旋轉，也就是，可通過與旋轉的管314接觸而旋轉。垂直保持器332安裝在滑動軸承組件334上。該滑動軸承組件334也安裝在刀具滑塊336的中心部分上。這樣，該垂直保持器332和外部刀具328能夠相對于刀具滑塊336上下滑動。該刀具滑塊336有兩個氣缸開口，引導軸382穿過這兩氣缸開口。多個凹六方形螺栓(未示出)將這些開口的側邊繞軸382擠壓在一起，這樣，該刀具滑塊336也固定在引導軸382上，并與該引導軸382一起軸向滑動。
如圖5所示，轉臂318跨過轉臂保持器組件385和成形頭316之間的軸向距離。在轉臂318的一端，內部刀具330通過螺栓381安裝在轉臂318上。墊圈380布置在螺栓381和內部刀具330之間。
優(yōu)選是，轉臂318的半徑RM稍微小于成形頭316的內圓周的相應半徑RF，這樣，能夠形成管314，且能支承轉臂318。這樣，成形頭316起到柱形轉臂318的支架的附加作用。
圖5所示的管切割和成形裝置310的內部刀具330通常位于管或管子314的內部。外部刀具228在切割操作過程中與內部刀具230交疊接觸，如圖1和2中的裝置310的情況一樣。如上所述，內部刀具330與轉臂318連接或成一體。
優(yōu)選是，該內部刀具330有沿其圓周的壓花表面，這樣，內部刀具330能夠抓住進入的管材料，并牽引該進入的管材料。
當馬達338轉動馬達齒輪344時，轉臂齒輪346與該馬達齒輪344一起轉動。當轉臂齒輪346旋轉時，轉臂軸承部件368、轉臂318和通過刀具墊圈380固定在轉臂318上的內部刀具330將一起旋轉。這樣，內部刀具330通過圖5的裝置310的驅動機構而主動旋轉。
下面將簡單介紹如圖5所示的第三優(yōu)選實施例的螺旋管成形和切割裝置310的操作的相關方面。
該管成形器使帶材，優(yōu)選是金屬帶材從轉臂318和成形頭316之間經過，并以螺旋方式進入成形頭316的內圓周312，這樣，螺旋盤繞的帶的相鄰邊緣交疊。在成形頭316外部的一對上下鉚緊輥子354、356配合，以便使螺旋盤繞的帶的相鄰邊緣折疊，并以已知方式將折疊邊緣壓入螺旋形鎖口接縫中。在管成形處理過程中，管314在旋轉的同時軸向運動。
當達到合適的總管長之后，進行切割操作。優(yōu)選是，包括馬達338、馬達齒輪344、轉臂齒輪346和可旋轉支承臂或轉臂318的驅動機構使內部刀具330主動旋轉，以便于切割操作。與外部刀具328相連的氣缸組件(圖4中未示出)驅動外部刀具328運動到與內部刀具330交疊的位置，以便以與上述類似的方式切割管314。當裝置110繼續(xù)制造管時，該管在交疊的內部和外部刀具130、128之間軸向運動并旋轉。該管優(yōu)選是在轉一圈后完全切斷。該管的切刀和成形器310可以設置成自動切割和形成有合適總長度的管。
裝置310還包括管支承結構322，該管支承結構322有柱形腔體，該柱形腔體有足夠大的空間，以便接受螺旋管314，如圖5所示。該管支承結構322至少部分包圍螺旋管314，所包圍部分包括螺旋管314的頂面和底面?zhèn)纫约皟炔康毒?30。該管支承結構322用于防止轉臂318沿上下方向相對于螺旋管314的偏移過大。例如在切割操作中，該偏移將根據由外部刀具328施加的向上力而發(fā)生。因此，該結構322起到限制螺旋管314的游隙量的作用。該結構322與裝置(未示出)中的引導軸382連接，這使得該結構322與引導軸382一起運動，因此與刀具330、328一起運動。裝置310并不局限于該結構。例如，在該裝置310的一種變化形式中，支承結構322并不與軸382或刀具330、328一起運動，而是該結構322與支承成形頭316的成形頭臺架326連接。在該變化形式中，結構322優(yōu)選是至少跨過刀具330、328在切割操作中平移的距離，這樣，防止該螺旋管314偏移。
成形頭臺架326通過一個插入的成形頭基座部件362支承成形頭316。該基座部件362在各橫向端支承該成形頭316。基座部件362也裝有在成形頭316的一個橫向端處的底部鉚緊輥子軸366，如圖5所示。優(yōu)選是，該軸366在裝置310的操作過程中靜止。該底部鉚緊輥子356偏心安裝在軸366上，從而可以調節(jié)該輥子356的位置。
圖6表示了用于螺旋管成形和切割裝置310的內部刀具330的可選主動驅動機構的一部分的剖視側視圖。本領域技術人員應當知道，圖5中的馬達齒輪344和轉臂齒輪346可以由驅動鏈條372和一對鏈輪代替，該對鏈輪即轉臂鏈輪376和馬達鏈輪374。馬達鏈輪374與馬達338連接或成一體，并與馬達338一起轉動。轉臂鏈輪376通過轉臂軸承部件368與轉臂318安裝在一起。該驅動鏈條372環(huán)繞鏈輪374、376。
當馬達338轉動驅動鏈條374時，轉臂鏈輪376通過驅動鏈條372與馬達鏈輪374一起轉動。當轉臂鏈輪376旋轉時，轉臂軸承部件368、轉臂318和通過刀具墊圈380固定在轉臂318上的內部刀具330將一起旋轉。這樣，該內部刀具330通過圖6中部分所示的裝置310的可選驅動機構而主動旋轉。
已經提供了多種優(yōu)選和示例性實施例，它們每個都包括用于使內部刀具主動旋轉的驅動機構。在第一優(yōu)選實施例中，馬達通過驅動軸和驅動鏈條(和兩個鏈輪)而使內部刀具主動旋轉。該馬達和驅動軸與內部刀具軸向偏離。一對相互嚙合的齒輪能夠代替該驅動鏈條和該對鏈輪。在本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例中，馬達通過驅動軸使內部刀具主動旋轉。馬達和驅動軸沿著內部刀具的軸線，因此不需要驅動鏈條。在本發(fā)明的第三實施例中，馬達通過一對相互嚙合的齒輪和一個旋轉支承臂例如轉臂而使內部刀具主動旋轉。該馬達與內部刀具軸向偏離，而該支承臂沿著內部刀具的軸線。驅動鏈條和一對鏈輪能夠代替該對相互嚙合的齒輪。當然，也可以為與所示實例不同的其它實施例和結構。
在有可被動旋轉或固定的切割裝置的管切刀中，材料在進行處理時可能會遇到阻力。尤其是，螺旋形鎖口接縫可能會使固定或可被動旋轉的刀具產生困難。在厚度較薄或材料較輕時，該材料在遇到固定或可被動旋轉的刀具時可能彎折。而厚度較厚或材料較重時，通?？赡墚a生較厚的鎖口接縫。例如，該鎖口接縫可能包括管的自身折疊且還相互折疊在一起的兩相鄰邊，因此厚度為單層厚度的四倍。當該鎖口接縫遇到刀具時，可能會使機器停止。這里所述的優(yōu)選實施例有助于切割，并減小出現普通的管形成方法的問題的可能性，該普通的管形成方法的問題例如材料的彎折和機器在處理較重材料的過程中停止。
通常，該優(yōu)選方法和裝置以及相應實施例的優(yōu)點是提供有可主動旋轉的內部刀具，以便于切割操作，從而減小出現使材料彎折或使裝置停止的操作的可能性。
主動驅動的內部刀具的另一優(yōu)點是，與在普通裝置中主動驅動外部刀具的情況相比，它相對簡單。在使外部刀具運動到管內的管切刀中，主動驅動外部刀具可能需要添加齒輪、接頭或柔性軸，以便將馬達力傳遞給刀具。也可選擇，當刀具例如上下運動時，整個驅動機構的全部或一部分必須與外部刀具一起運動。本文所述的該實施例使得將旋轉傳遞給內部刀具的驅動機構比普通可使外部刀具運動和可主動旋轉的驅動機構更簡單。
如本文所述，術語馬達可以泛指各種的驅動或致動機構。優(yōu)選是，該馬達是液壓馬達。不過，該實施例并不局限于液壓馬達，也可以采用其它馬達或類似裝置，例如氣動馬達或步進馬達。例如，在圖1中，液壓馬達作為馬達138。不過，該馬達138也可以是氣動馬達。也可以采用其它驅動裝置，例如步進馬達。在實施例中，也可以采用電齒輪馬達來主動驅動內部刀具。
如本文所述，術語支承臂可以泛指在上面可以安裝工具例如內部刀具的支承臂。優(yōu)選是，該支承臂為柱形元件，例如轉臂或心軸。在某些實施例中，該支承臂是不能旋轉的固定元件，而在其它實施例中，該支承臂隨驅動機構而轉動或旋轉。在旋轉支承臂的實施例中，該臂可以為驅動機構的一部分，或者可以作為驅動機構的外部件。在固定支承臂的實施例中，驅動機構和內部刀具可以安裝在該支承臂上。根據特定實施例，內部刀具可以獨立于支承臂旋轉，或者與支承臂共同旋轉。
如本文所述，術語刀具泛指各種能夠用于切割的裝置。通常，主動旋轉或從動的刀具可以在外側圓周表面上進行壓花，以便牽引將供給刀具的材料。
應當知道，通常，刀具的轉速或刀具的表面速度可以與管或管材料的表面速度相同或比該管或管材料的表面速度稍快。當刀具的速度低于進入的管的速度時，該刀具將阻礙管的運動，從而達不到主動驅動內部刀具的預定目的。
通常，包括第一鏈輪(安裝在第一旋轉桿上)的第一系統(tǒng)在機械上與包括第一齒輪(安裝在第一旋轉桿上)的第二系統(tǒng)類似，該第一鏈輪將通過驅動鏈條而使第二鏈輪(安裝在第二旋轉桿上)旋轉，而該第一齒輪將與第二齒輪(安裝在第二旋轉桿上)嚙合并使第二齒輪旋轉。本領域技術人員應當知道，在很多情況下，第一系統(tǒng)可以代替第二系統(tǒng)，第二系統(tǒng)也可以代替第一系統(tǒng)。如本文所述，環(huán)繞兩個鏈輪的驅動鏈條可以代替兩個嚙合的齒輪，或者由兩個嚙合的齒輪取代，以便主動驅動在螺旋管切刀和成形器中的內部刀具。
在本文所述的所有優(yōu)選實施例中，采用了螺旋管或管的成形頭以及內部刀具和外部刀具。該刀具以這種方式(內部和外部)命名是因為它們相對于將形成的螺旋管和相對于管成形頭的位置。該管成形頭有內圓周和外圓周。優(yōu)選是，該內部刀具基本位于管成形頭的內圓周的內部。優(yōu)選是，該外部刀具基本位于管成形頭的外圓周的外部。
應當知道，術語驅動機構將泛指驅動裝置例如馬達。該驅動機構可以包括一系列的驅動元件，例如馬達、驅動軸、驅動鏈條、一對相互嚙合的齒輪以及任何相互干涉或相互連接的部件。不過，驅動機構并不局限于這些結構。例如，該驅動機構也可以僅是馬達，或者僅是馬達和驅動軸。更廣義的說，使內部刀具主動旋轉的任意元件或元件組可以理解為包括該驅動機構，實現該驅動機構，是該驅動機構的一部分或屬于該驅動機構，或者與該驅動機構配合工作。
在優(yōu)選實施例中，在裝置的工作過程中，內部刀具總是響應驅動機構而主動旋轉。當然，在其它優(yōu)選實施例中，該優(yōu)選實施例和方法中的驅動機構可選擇地進行操作，這樣，該內部刀具并不總是主動旋轉。除了在裝置形成或切割螺旋管時進行不間斷操作外，該內部刀具的旋轉可以有其它的持續(xù)時間和使用規(guī)則。例如，該內部刀具可以在螺旋管的切割操作過程中旋轉。
如本文所述，螺旋管將泛指能夠在螺旋管成形或切割裝置中進行成形或切割的任何管，例如如優(yōu)選實施例所述。例如，在圖5中，表示了波紋形的以螺旋方式形成的管。不過，所述實施例并不局限于波紋形管，在螺旋管成形或切割裝置中也可以采用無波紋的管。
如前所述，介紹了有主動驅動的內部刀具的螺旋管切割和成形裝置。該裝置有利于切割操作，以便減小出現使材料彎折或使裝置停止的操作的可能性。
應當知道，前面的詳細說明是示例而不是限制，應當知道，本發(fā)明的范圍將由隨后的權利要求及其所有等效物確定。
權利要求
1.一種管切割裝置，用于切割以螺旋方式形成的管，該管切割裝置包括一成形頭，用于接受帶材，并將該材料螺旋盤繞成螺旋管，所述成形頭有內圓周和外圓周；一第一刀具，該第一刀具基本位于所述成形頭的內圓周的內部；一驅動機構，該驅動機構安裝在所述第一刀具上，所述驅動機構包括一馬達；以及一驅動元件，該驅動元件與所述馬達相連，其中，所述驅動元件能夠使所述第一刀具隨所述馬達旋轉；以及一第二刀具，該第二刀具基本位于所述成形頭的外圓周的外部，所述第二刀具設置為可運動成與所述第一刀具交疊接觸，以便切割該螺旋管。
2.根據權利要求1所述的管切割裝置，其中所述驅動元件包括驅動鏈條。
3.根據權利要求1所述的管切割裝置，其中所述驅動元件包括相互嚙合在一起的第一齒輪和第二齒輪。
4.根據權利要求1所述的管切割裝置，其中所述驅動元件包括驅動軸。
5.根據權利要求4所述的管切割裝置，其中所述驅動機構還包括與所述驅動軸相連的驅動鏈條，以便使所述第一刀具旋轉。
6.根據權利要求4所述的管切割裝置，其中所述驅動機構還包括相互嚙合在一起的第一齒輪和第二齒輪，其中，所述第二齒輪與所述驅動軸相連，以便使所述第一刀具旋轉。
7.根據權利要求1所述的管切割裝置，其中所述驅動元件包括支承臂。
8.根據權利要求7所述的管切割裝置，其中所述驅動機構還包括與所述支承臂相連的驅動鏈條，以便使所述第一刀具旋轉。
9.根據權利要求7所述的管切割裝置，其中所述驅動機構還包括相互嚙合在一起的第一齒輪和第二齒輪，其中，所述第二齒輪與所述支承臂相連，以便使所述第一刀具旋轉。
10.根據權利要求1所述的管切割裝置，其中所述驅動機構是可選擇操作的。
11.一種管切割裝置，用于切割以螺旋方式形成的管，該管切割裝置包括一成形頭，用于接受帶材，并將該材料螺旋盤繞成螺旋管，所述成形頭有內圓周和外圓周；一支承臂；一第一刀具，該第一刀具基本位于所述成形頭的內圓周的內部，并安裝在所述支承臂上，其中所述第一刀具位于由所述支承臂確定的軸線上；一個可選擇操作的驅動機構，該驅動機構安裝在所述第一刀具上，所述驅動機構包括一馬達；以及一驅動軸，該驅動軸與所述馬達相連，其中，所述驅動軸和所述馬達偏離由所述支承臂確定的軸線；以及一驅動鏈條，該驅動鏈條與所述驅動軸和所述第一刀具相連，其中，所述驅動鏈條能夠使所述第一刀具隨所述馬達和所述驅動軸而旋轉；以及一第二刀具，該第二刀具基本位于所述成形頭的外圓周的外部，所述第二刀具設置為可運動成與所述第一刀具交疊接觸，以便切割該螺旋管。
12.根據權利要求11所述的管切割裝置，其中所述驅動機構是可選擇操作的。
13.一種管切割裝置，用于切割以螺旋方式形成的管，該管切割裝置包括一成形頭，用于接受帶材，并將該材料螺旋盤繞成螺旋管，所述成形頭有內圓周和外圓周；一支承臂；一第一刀具，該第一刀具基本位于所述成形頭的內圓周的內部，并安裝在所述支承臂上，其中所述第一刀具位于由所述支承臂確定的軸線上；一驅動機構，該驅動機構安裝在所述第一刀具上，所述驅動機構包括一馬達；以及一驅動軸，該驅動軸與所述馬達相連，其中，所述驅動軸和所述馬達偏離由所述支承臂確定的軸線；一第一齒輪，該第一齒輪與所述驅動軸相連；以及一第二齒輪，該第二齒輪與所述第一齒輪相互嚙合，其中，所述第二齒輪與所述第一刀具連接，所述第一和所述第二齒輪一起能夠使所述第一刀具隨所述馬達和所述驅動軸而旋轉；以及一第二刀具，該第二刀具基本位于所述成形頭的外圓周的外部，所述第二刀具設置為可運動成與所述第一刀具交疊接觸，以便切割該螺旋管。
14.根據權利要求13所述的管切割裝置，其中所述驅動機構是可選擇操作的。
15.一種管切割裝置，用于切割以螺旋方式形成的管，該管切割裝置包括一成形頭，用于接受帶材，并將該材料螺旋盤繞成螺旋管，所述成形頭有內圓周和外圓周；一支承臂；一第一刀具，該第一刀具基本位于所述成形頭的內圓周的內部，并安裝在所述支承臂上，其中所述第一刀具沿由所述支承臂確定的軸線可旋轉地安裝；一驅動機構，該驅動機構安裝在所述第一刀具上，所述驅動機構包括一馬達，所述馬達與所述支承臂相連；以及一驅動軸，該驅動軸與所述馬達相連，其中，所述驅動軸能夠使所述第一刀具隨所述馬達而旋轉，所述驅動軸和所述馬達位于由所述支承臂確定的軸線上；以及一第二刀具，該第二刀具基本位于所述成形頭的外圓周的外部，所述第二刀具設置為可運動成與所述第一刀具交疊接觸，以便切割該螺旋管。
16.根據權利要求15所述的管切割裝置，其中所述驅動機構是可選擇操作的。
17.一種管切割裝置，用于切割以螺旋方式形成的管，該管切割裝置包括一成形頭，用于接受帶材，并將該材料螺旋盤繞成螺旋管，所述成形頭有內圓周和外圓周；一第一刀具，該第一刀具基本位于所述成形頭的內圓周的內部；一個可選擇操作的驅動機構，該驅動機構安裝在所述第一刀具上，所述驅動機構包括一支承臂，用于支承所述第一刀具；一馬達，其中，所述馬達偏離由所述支承臂確定的軸線；以及一第一齒輪，該第一齒輪與所述馬達相連；以及一第二齒輪，該第二齒輪與所述第一齒輪相互嚙合，其中，所述第二齒輪與所述支承臂連接，所述第一和所述第二齒輪一起通過使所述支承臂旋轉而使所述第一刀具隨所述馬達旋轉；以及一第二刀具，該第二刀具基本位于所述成形頭的外圓周的外部，所述第二刀具設置為可運動成與所述第一刀具交疊接觸，以便切割該螺旋管。
18.根據權利要求17所述的管切割裝置，其中所述驅動機構是可選擇操作的。
19.一種管切割裝置，用于切割以螺旋方式形成的管，該管切割裝置包括一成形頭，用于接受帶材，并將該材料螺旋盤繞成螺旋管，所述成形頭有內圓周和外圓周；一第一刀具，該第一刀具基本位于所述成形頭的內圓周的內部；一個可選擇操作的驅動機構，該驅動機構安裝在所述第一刀具上，所述驅動機構包括一支承臂，用于支承所述第一刀具；一馬達，其中，所述馬達偏離由所述支承臂確定的軸線；以及一驅動鏈條，該驅動鏈條與所述馬達和所述支承臂連接，其中，所述驅動鏈條能夠通過使所述支承臂旋轉而使所述第一刀具隨所述馬達旋轉；以及一第二刀具，該第二刀具基本位于所述成形頭的外圓周的外部，所述第二刀具設置為可運動成與所述第一刀具交疊接觸，以便切割該螺旋管。
20.根據權利要求19所述的管切割裝置，其中所述驅動機構是可選擇操作的。
21.一種切割以螺旋方式形成的管的方法，該方法包括在螺旋管成形器的成形頭處接受帶材，該成形頭有內圓周和外圓周；在螺旋管成形器中形成螺旋管；使驅動機構安裝在第一刀具上，以便使第一刀具旋轉，該第一刀具基本位于成形頭的內圓周的內部；以及通過使第二刀具與第一刀具交疊接觸而與該第一刀具一起切割螺旋管，該第二刀具基本位于成形頭的外圓周的外部。
22.根據權利要求21所述的管切割方法，其中該驅動機構包括馬達。
23.根據權利要求22所述的管切割方法，其中該驅動機構是可選擇操作的。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種用于切割螺旋管的方法和裝置。該管切割裝置包括一驅動機構，該驅動機構通過驅動元件例如驅動軸而使位于螺旋管內部的刀具旋轉。該方法包括由在螺旋管成形器的成形頭處接受的帶材形成螺旋管，使驅動機構安裝在第一刀具上，以便使第一刀具旋轉，該第一刀具基本位于成形頭的內圓周的內部；以及通過使第二刀具與第一刀具交疊接觸而與該第一刀具一起切割螺旋管，該第二刀具基本位于成形頭的外圓周的外部。
文檔編號B23D21/00GK1404421SQ0180523
公開日2003年3月19日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權日2000年2月18日
發(fā)明者威廉默斯·P·H·卡斯特里卡姆 申請人:林登公司