CN104781027A - 用于管道加工设备的可快速缩回的工具支承件 - Google Patents

Abstract

一种管道加工设备(20)，包括：框架(28)；联接到框架(28)并且可相对于框架(28)移动的工具承载体(32)；以及联接到工具承载体(32)并且可相对于框架(28)与工具承载体(32)一起移动的工具支承件(48)。工具支承件(48)适于支承工具(52)并在第一方向上以第一增量朝着管道移动工具(52)并且在第二方向以第二增量远离管道移动工具(52)。第二增量大于第一增量。

Description

用于管道加工设备的可快速缩回的工具支承件

相关申请

本申请要求享有2012年10月4日提交的共同悬而未决的美国临时专利申请号61/709,514的权益，兹以参见的方式将其全部内容并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及管道加工设备，并且更具体地，涉及用于加工大直径管道的管道加工设备。

背景技术

存在各种不同类型的管道加工设备，用于在管道上实施各种加工工艺。一种上述工艺包括切割管道。大直径的管道可通过分割式框架管道加工设备进行切割，该分割式框架管道加工设备包括从相应侧环绕管道并围绕管道联接在一起的两个半框架。上述管道切割机包括工具或切割装置，该工具或切割装置包围管道并在切割工艺期间以小增量朝着管道移动，以便慢慢地切入管道中。最后，在朝着管道调节许多小增量之后，管道将被完全切开。

在切割工艺完成之后，切割装置必须从其推进的切割位置缩回。由于将切割装置移动到其推进切割位置所做的小的调节增量，所以切割装置的缩回也以小增量进行。切割装置的上述缩回是非常耗时的工艺。

因此，期望以需要省力且省时的方式将切割装置从推进的切割位置缩回。

发明内容

本公开由所附权利要求限定，并且在该部分中不应当做对这些权利要求的限制。

在一个方面，提供了一种管道加工设备，并且该管道加工设备包括：框架；联接到框架并且可相对于框架移动的工具承载体；以及联接到框架并与工具承载体一起相对于框架移动的工具支承件。工具承载体适于支承工具并且将工具在第一方向上以第一增量朝着管道移动，并且将工具在第二方向上以第二增量远离管道移动，其中，第二增量大于第一增量。

在另一方面，提供了一种操作管道加工设备的方法。该方法包括：将管道加工设备的框架固定地联接到管道；在工具承载体联接到框架的情况下将工具承载体相对于框架移动；将联接到工具承载体的工具以第一增量朝着管道推进；以及将工具以大于第一增量的第二增量远离管道缩回。

在又一方面，提供了一种用于管道加工设备的工具支承件。工具支承件包括可旋转的进给螺杆和联接到进给螺杆并适于支承工具的工具夹持件。工具夹持件可沿进给螺杆移动以便在第一工具方向和第二工具方向移动工具。工具支承件还包括可在第一位置和第二位置之间移动的涡轮，在该第一位置，涡轮与进给螺杆联接并且涡轮在第一涡轮方向上的旋转将进给螺杆旋转以在第一工具方向上移动工具，并且涡轮在第二涡轮方向上的旋转将进给螺杆旋转以在第二工具方向上移动工具；在该第二位置，涡轮从进给螺杆断开联接并且进给螺杆可独立于涡轮旋转。

附图说明

结合下列附图和具体实施方式能够更好地理解本公开。在附图中的部件不一定是按比例绘制的，而是把重点放在示出本公开的原理。

图1是根据一个实施例的联接到管道的示例性管道加工设备的顶部前立体图。

图2是根据一个实施例的图1中示出的管道加工设备的底部后立体图。

图3是根据一个实施例的图1中示出的管道加工设备的前视图，其中拆去其一部分以示出管道加工设备的内部部件。

图4是根据一个实施例的图1中示出的管道加工设备的示例性工具支承件的放大前视图，其中工具支承件在接合位置中示出。

图5是根据一实施例的图4中示出的管道加工设备的工具支承件的分解图。

图6是根据一个实施例的图4中示出的管道加工设备的示例性涡轮组件和示例性驱动联接器的立体图。

图7是根据一个实施例的图4中沿线7-7剖开的剖视图，示出了在接合位置中的管道加工设备的工具支承件。

图8是根据一个实施例的图1中示出的管道加工设备的工具支承件的放大前视图，其中工具支承件在非接合位置中示出。

图9是根据一个实施例的沿图8中的线9-9剖开的剖视图，示出了在非接合位置中的管道加工设备的工具支承件。

具体实施方式

符合本公开的方法和装置通过在其中提供一种工具支承件来克服常规的管道加工设备的缺陷，该工具支承件在完成管道加工时能够快速地将工具缩回。

参照图1至图3，示出了适于加工不同直径的管道P的管道加工设备20的一个示例性实施例。在一些示例性实施例中，设备20完全切断管道P。在另一些示例性实施例中，设备20制备用于联接到另一管道的管道P的端部。在又一些示例性实施例中，设备20既完全切割又制备用于联接到另一管道的管道P。

在示出的示例性实施例中，管道加工设备20由两个结合在一起的半圆形节段24A、24B形成并包括框架28和工具承载体32。两个节段24A、24B一起包括框架28和工具承载体32，使得框架28的第一部分和工具承载体32的第一部分包含在一个节段24A中，并且框架28的第二部分和工具承载体32的第二部分包含在另一个节段24B中。框架28具有柱形件36，该柱形件延伸到两个半圆形节段24A、24B外侧并容纳适于与适合的驱动马达44(例如具有适合的齿轮减速装置的空气马达)的小齿轮40。框架28适于联接到管道P并相对于管道P固定，并且工具承载体32可相对于固定的框架28和管道P转动。空气马达44适于通过柱形件36中的齿轮传动系统将工具承载体32相对于框架28旋转。工具承载体32具有用于与可旋转地安装在柱形件36中的小齿轮40啮合的圆形齿条56。小齿轮40具有开口60，该开口60设置有用于接纳驱动马达44的互补形状的驱动头64的多边形周边。因此，可以看出，驱动马达44适于通过由柱形件36中的小齿轮40提供的齿轮系统和工具承载体32上的圆形齿条56将工具承载体32相对于框架28旋转。

可旋转的工具承载体32包括一个或多个工具支承件48(在示出的示例性实施例中示出的两个工具支承件)，该工具支承件支承工具52，用于当工具52围绕管道P周向旋转时在管道P上实施切割或加工操作。由工具52实施的加工操作可形成垂直于管道P的纵向长度的直边缘、在管道P的端部上横向于管道P的纵向长度以及以除了九十度之外的任何角度的斜面或者管道P的具有任意角的边缘。

设备20还包括四个可调节的夹持元件或联接元件68，该夹持元件或联接元件可与管道P的外部接合并具有适合的调节能力，以将设备20联接到管道P并将设备20定位在管道P的中心。

如在图3中最佳看到的那样，工具承载体32通过多个滚柱轴承72可旋转地安装在框架28上并由框架28支承。滚柱轴承72骑在工具承载体32内部上的圆形轴承座圈76中。

多个凸出部80可调节地移动到推进元件84的路径中以及从推进元件84的路径中移出，该推进元件84联接到每个工具支承件48，以将工具52朝着管道P推进。在示出的示例性实施例中，设备20包括用于接合推进元件84的总共两个凸出部80，然而，设备20可包括任意数量的凸出部80。每个凸出部80联接到杆88，该杆可由用户致动以选择性地将凸出部80移动到推进元件84的路径中以及从推进元件84的路径移出。

继续参照图1和图3，并进一步参照图4至图7，更具体地示出了工具承载器32的工具支承件48。工具支承件48包括基部92、可旋转地联接到基部92的进给螺杆96、适于支承工具52并且可沿进给螺杆96移动的工具夹持件100、联接到基部92的涡轮壳体104、由涡轮壳体104支承并至少部分地定位在涡轮壳体104内的涡轮组件108、可与涡轮组件108接合的驱动联接器112、以及联接到驱动联接器112的推进元件84。

工具支承件48通过一个或多个联接元件116(在示出的示例性实施例中示出两个)联接到工具承载体32并且可相对于管道P调节，以使基部92的拱形边缘120与管道P的外周边接触或者非常接近于管道P的外周边。工具夹持件100适于支承工具52并且可沿进给螺杆96朝着管道P和远离管道P移动(取决于进给螺杆旋转的方向)。进给螺杆96可具有各种不同的牙型、尺寸、螺距和构造，以便在设备20的使用过程中提供所需的工具移动量。驱动齿轮124联接到进给螺杆96并且可与涡轮组件108接合以将涡轮组件108的旋转传送给进给螺杆96。工具联接器128(例如螺母)例如联接到进给螺杆96的端部，从而根据需要提供工具可联接到进给螺杆96并旋转进给螺杆96的位置。

涡轮壳体104限定其中用于接纳涡轮组件108的至少一部分、驱动联接器112和推进元件84的腔132。涡轮组件108包括轴136、旋钮140、固定螺钉144、壳体148、第一垫圈152、聚氨酯垫圈154、两个止推轴承156、两个轴衬160、涡轮164以及键元件168。涡轮164固定到轴136并且在某些实施例中，涡轮164可与轴136一体形成为一体件。涡轮164联接到驱动齿轮124或与驱动齿轮124交错，从而使得当涡轮组件108旋转时进给螺杆96旋转。旋钮140联接到轴136的一个端部并且键元件168限定在轴136的第二端部。键元件168适于与驱动联接器112中的类似构造的键特征172接合，该驱动联接器112联接到推进元件84。键元件168和在驱动联接器112中的互补的键特征172可具有各种构造。在示出的示例性实施例中，键元件168包括从涡轮164的端部表面延伸的一对凸出部176。一个凸出部176从在轴136的一侧上的端部表面延伸并且第二凸出部176从在轴136的相对侧上的端部表面延伸。在驱动联接器112中的键特征172由在驱动联接器112的端部中限定的互补形状的狭槽组成。狭槽172适于以适当的取向接纳键元件168并且使得涡轮组件108和驱动联接器112一起旋转。这样，推动元件84的旋转使得涡轮组件108旋转。

工具支承件48还包括可与涡轮组件壳体148的凸缘184接合的滚柱180和与滚柱180接合并将恒定力施加到滚柱180的弹簧188。一对保持板192联接到涡轮壳体104，以将滚柱180和弹簧188固定就位，并且每个保持板192限定孔洞，相关联的滚柱180位于该孔洞中并保持在该孔洞中。涡轮组件壳体148适于与滚柱180接合并在滚柱180上滚动，其中滚柱180对凸缘184施加力。凸缘184包括一对凹口194，当涡轮组件108在接合位置时，在这一对凹口194中用于接纳滚柱180。

在设备20的工作期间，马达44旋转小齿轮40，该小齿轮通过与齿条56啮合，使得工具承载体32相对于框架28和管道P旋转。在工具承载体旋转期间，推进元件84接触推进凸出部80并且因此旋转，从而由于键元件168和键特征172之间的接合而旋转涡轮组件108。涡轮164的旋转使得驱动齿轮124旋转，该驱动齿轮旋转进给螺杆96以便最终将工具夹持件100和工具52朝着管道P移动，从而实施在管道P中的更深的加工。工具52推进直到管道P被加工到所需的程度(例如，直到管道完全切割或分开)。

在实现所需的加工量之后，可期望将工具52从推进的切割位置沿工具支承件48缩回。工具缩回可以联接的方式实现。首先，可以相反的方向转动旋钮140到用于推进工具52，从而使得涡轮组件108以相反的方向旋转并且也以相反的方向旋转进给螺杆96。当进给螺杆96以相反的方向旋转时，工具52和工具夹持件100从管道P缩回或远离管道P移动。由于涡轮164和驱动齿轮124的大比率，涡轮组件96完整地旋转一圈仅将工具52缩回小增量。因此，需要涡轮组件108的许多圈数以将工具52大量缩回。工具52以这种方式缩回可包括许多努力并且是耗时的。在涡轮164和驱动齿轮124以图7中示出的方式接合的情况下，将在进给螺杆96上的工具联接器128与工具接合并且在不损坏涡轮组件108和/或驱动齿轮124的情况下以相反的方向旋转进给螺杆96是不可行的。

在完成管道加工工艺之后存在缩回工具52的第二方式。该第二方式包括将涡轮组件108从接合位置(如图4和图7所示)移动到脱离位置(如图8和图9所示)。参照图8和图9，示出了涡轮组件108的脱离位置，并且包括将涡轮164与驱动齿轮124的接合移离。为了实现此目的，用户握住并扭转涡轮组件壳体148上的凸缘184，使得凸缘184沿滚柱180的顶部滚动。限定在涡轮组件壳体148中的第一狭槽196旋转直到至少一个保持板192的内边缘不再定位在第一狭槽196中。一旦保持板192不再定位在第一狭槽196中，则可将涡轮组件108向上推动到图9所示的脱离位置。将涡轮组件108向上拉动将涡轮164和驱动齿轮124脱离。第二狭槽200限定在涡轮组件壳体148中并且可旋转涡轮组件108以将至少一个保持板192移动至第二狭槽200中，从而将涡轮组件108保持在脱离位置中。图4和图8包括在涡轮组件壳体148的凸缘184上的参考线204，以示出在接合和脱离位置中的涡轮组件108的取向以及凸缘184的必要旋转以在接合和脱离位置之间移动组件108。

当涡轮164与驱动齿轮124脱离时，则进给螺杆96可以相反的方向旋转，以将工具52和工具夹持件100缩回。旋转工具(例如动力钻)可接合工具联接器128，以在相反的方向上旋转进给螺杆96。由于驱动齿轮124不再接合涡轮164，所以进给螺杆96在相反方向上的旋转将不会损坏驱动齿轮124或涡轮164。另外，涡轮164和驱动齿轮124之间的大比率通过将涡轮164和驱动齿轮124脱离而不起作用。因此，工具52和工具夹持件100可以与进给螺杆96的牙构造相关联的增量缩回。该增量比与涡轮164和驱动齿轮124之间的大齿轮比相关联的小增量大得多，从而保证工具52和工具夹持件100的更快缩回。

涡轮组件108可根据需要移回到接合位置。为了实现此目的，旋转涡轮组件108的壳体148以将保持板192移出第二狭槽200，然后将涡轮组件108朝着驱动联接器112移动到空腔132中。涡轮164与驱动齿轮124的齿交错，并且旋转涡轮组件108直到键元件168被定位在限定在驱动联接器112中的键特征172中。当键元件168移动到键特征172内时，用户将凸缘184压靠在滚柱180以及相关联的弹簧力，以将第一狭槽196和至少一个保持板192对准。然后旋转涡轮组件108以将保持板192的至少一个滑动到第一狭槽196内，并且滚柱180将其自身坐落于限定在凸缘184中的凹口194内。此时，涡轮组件108位于接合位置并且工具承载体32随时准备使用。

提供了本公开的摘要，以允许读者快速地确定本技术公开的性质。通过理解主张其不用于解释或者限制本权利要求的范围或含义。另外，在前述的具体实施方式中，可以看出，为了本公开的简化，在各实施例中将各特征集合在一起。公开的该方法不应解释为反映要求保护的实施例需要比每个权利要求中明确引用的更多特征的意图。而是，正如下列权利要求反映的那样，发明的主题在于少于单个公开的实施例的所有特征。因此，兹将下列权利要求结合到具体实施方式中，其中每个权利要求站在自己的角度作为单独的要求保护的主题。

虽然已描述了本公开的各实施例，但是对本领域的技术人员来说，在本公开的范围内的其它实施例和实施方式是显而易见的。因此，除了按照所附权利要求及其等同变换之外，本公开并不受限制。

Claims (20)

1.一种管道加工设备，包括：

框架；

联接到框架并且可相对于框架移动的工具承载体；以及

联接到框架并且可与工具承载体一起相对于框架移动的工具支承件，其中工具支承件适于支承工具并在第一方向上以第一增量朝着管道移动工具并且在第二方向上以第二增量远离管道移动工具，第二增量大于第一增量。

2.根据权利要求1所述的管道加工设备，其中，第一增量是每个时间段行进的第一线性距离，并且第二增量是每个相同时间段行进的第二线性距离，其中第二线性距离大于第一线性距离。

3.根据权利要求1所述的管道加工设备，其中工具支承件还包括：进给螺杆；适于接合工具并联接到进给螺杆并且可在第一方向和第二方向两者上沿进给螺杆移动的工具夹持件；以及可在涡轮联接到进给螺杆的第一位置和涡轮与进给螺杆断开联接的第二位置之间移动的涡轮。

4.根据权利要求3所述的管道加工设备，其中，在涡轮在第一位置的情况下，涡轮的旋转将使进给螺杆旋转以将工具在第一方向上以第一增量移动，并且其中，在涡轮在第二位置的情况下，进给螺杆独立于涡轮的旋转将工具在第二方向上以第二增量移动。

5.根据权利要求4所述的管道加工设备，其中第一增量是由于涡轮的单个旋转而由工具行进的第一线性距离，并且其中第二增量是由于进给螺杆的单个旋转而由工具行进的第二线性距离，第二线性距离大于第一线性距离。

6.根据权利要求3所述的管道加工设备，其中进给螺杆围绕第一轴线旋转，并且涡轮围绕横向于第一轴线的第二轴线旋转，并且其中涡轮在第一位置和第二位置之间沿第二轴线移动。

7.根据权利要求3所述的管道加工设备，还包括驱动联接器，该驱动联接器包括键特征，并且其中涡轮包括适于与驱动联接器的键特征联接的键元件，以在涡轮在第一位置的情况下将涡轮联接到驱动联接器，并且其中当联接时涡轮和驱动联接器一起旋转。

8.根据权利要求7所述的管道加工设备，其中当涡轮在第二位置时，键元件从键特征断开联接，并且其中当断开联接时，涡轮和驱动联接器适于彼此独立地旋转。

9.根据权利要求3所述的管道加工设备，还包括联接到涡轮的涡轮壳体，其中涡轮壳体可在将涡轮固定在第一位置中的第一壳体位置和涡轮能够在第一位置和第二位置之间移动的第二壳体位置之间旋转。

10.根据权利要求9所述的管道加工设备，其中工具支承件还包括保持板，并且其中当涡轮壳体在第一壳体位置时，涡轮壳体限定在其中适于接纳保持板的狭槽，并且其中当涡轮壳体在第二壳体位置时，狭槽在其中不接纳保持板。

11.一种操作管道加工设备的方法，该方法包括：

将管道加工设备的框架固定地联接到管道；

将工具承载体相对于框架移动，其中工具承载体可移动地联接到框架；

将联接到工具承载体的工具以第一增量朝着管道推进；以及

将工具以大于第一增量的第二增量远离管道缩回。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括将涡轮移动到第一位置，在该第一位置，涡轮与进给螺杆联接，其中进给螺杆联接到工具，并且其中将工具推进还包括将涡轮旋转以将进给螺杆旋转并将工具以第一增量朝着管道推进。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括将涡轮移动到第二位置，在该第二位置，涡轮从进给螺杆断开联接，并且其中将工具缩回还包括将进给螺杆独立于涡轮旋转以将工具以第二增量远离管道缩回。

14.根据权利要求13所述的方法，其中第一增量是由于涡轮的单个旋转而行进的第一线性距离，并且其中第二增量是由于进给螺杆的单个旋转而行进的第二线性距离，第二线性距离大于第一线性距离。

15.一种用于管道加工设备的工具支承件，该工具支承件包括：

可旋转的进给螺杆；

联接到进给螺杆并适于支承工具的工具夹持件，其中工具夹持件可沿进给螺杆移动以在第一工具方向和第二工具方向上移动工具；以及

可在第一位置和第二位置之间移动的涡轮，在该第一位置，涡轮与进给螺杆联接，并且涡轮在第一涡轮方向上的旋转将进给螺杆旋转以将工具在第一工具方向上移动，并且涡轮在第二涡轮方向上的旋转将进给螺杆旋转以将工具在第二工具方向上移动；在该第二位置，涡轮从进给螺杆断开联接并且进给螺杆可独立于涡轮旋转。

16.根据权利要求15所述的工具支承件，其中驱动齿轮固定地联接到进给螺杆并与进给螺杆一起旋转，并且其中涡轮在第一位置与驱动齿轮接合并且在第二位置与驱动齿轮不接合。

17.根据权利要求15所述的工具支承件，其中当涡轮在第一位置时，工具在第一工具方向和第二工具方向上以第一增量移动，并且当涡轮在第二位置时，工具在第二工具方向上以第二增量移动，第二增量大于第一增量。

18.根据权利要求17所述的工具支承件，其中第一增量是由于涡轮的单个旋转而由工具行进的第一线性距离，并且其中第二增量是由于进给螺杆的单个旋转而由工具行进的第二线性距离，第二线性距离大于第一线性距离。

19.根据权利要求15所述的工具支承件，还包括驱动联接器，该驱动联接器包含键特征，并且其中涡轮包括适于与驱动联接器的键特征联接的键元件，以在涡轮在第一位置的情况下将涡轮联接到驱动联接器，并且其中当联接时，涡轮和驱动联接器一起旋转。

20.根据权利要求19所述的工具支承件，其中当涡轮在第二位置时，键元件从键特征断开联接，并且其中当断开联接时，涡轮和驱动联接器彼此独立地旋转。