CN107921545A - 管道加工设备的齿轮传动布置 - Google Patents

Abstract

一种管道加工设备(20)包含：框架(28)；工具支撑件(48)，安装在工具载架(32)上，其中工具载架(32)安装在框架(28)上；以及齿轮传动布置(40)，用于使框架(28)旋转；以及电机，用于使齿轮传动布置(40)旋转。齿轮传动布置(40)包含：带齿的小齿轮(132)；带齿的反冲间隙调整齿轮(134)，可相对于小齿轮(132)移动并能够由锁定组件(136)相对于小齿轮固定在适当位置中；以及带齿的大齿轮(56)，附接到工具载架(32)。大齿轮(56)的齿能够与小齿轮(132)的齿接合，并且与反冲间隙调整齿轮(134)的齿接合，以将反冲间隙减到最小。

Description

管道加工设备的齿轮传动布置

本申请主张2015年7月2日申请的第62/188,148号美国临时申请以及2016年6月17日申请的第15/185,543号美国非临时申请的国内权益，所述美国申请的全部内容并入本文。

技术领域

本公开总的来说涉及用于减小反冲间隙的齿轮传动布置，并且更明确地说，涉及用于管道端部加工设备中的齿轮传动布置。

背景技术

当一对齿轮相互啮合时，相应齿轮齿与对应齿空间配合。反冲间隙被定义为当齿轮相互接合时齿轮齿之间在周向方向上的间隙。当一对齿轮相互接合并且一个齿轮在一个方向上旋转且另一齿轮在相反方向上旋转时，反冲间隙出现。反冲间隙是在相反方向上旋转的多个齿轮之间出现。固有反冲间隙是用于在啮合的齿之间提供额外空间以便克服制造误差的工具。过量的反冲间隙在操作期间导致不想要的颤动和振动。

发明内容

在一个方面中，一种管道加工设备包含：框架；工具支撑件，安装在工具载架上，其中工具载架安装在框架上；以及齿轮传动布置，用于使框架旋转；以及电机，用于使齿轮传动布置旋转。齿轮传动布置包含：带齿的小齿轮；带齿的反冲间隙调整齿轮，可相对于小齿轮移动并能够由锁定组件相对于小齿轮固定在适当位置中；以及带齿的大齿轮，附接到工具载架。大齿轮的齿能够与小齿轮的齿接合，并且与反冲间隙调整齿轮的齿接合，大齿轮用于以将反冲间隙减到最小。

根据一方面，当锁定组件处于第一位置中时，小齿轮和反冲间隙调整齿轮可相对于彼此旋转，并且当锁定组件处于第二位置中时，小齿轮和反冲间隙调整齿轮不可相对于彼此旋转。

根据一方面，锁定组件包含：内套环，具有外表面，该外表面具有上部倾斜部分和下部倾斜部分，内套环与小齿轮接合，内套环由其中具有狭槽的开口环形成；外套环，具有内表面，该内表面具有上部倾斜部分和下部倾斜部分，外套环由其中具有狭槽的开口环形成，外套环能够与反冲间隙调整齿轮接合；上圆环，定位在内套环和外套环的上部倾斜部分之间，上圆环具有被配置成接合内套环和外套环的上部倾斜部分的外倾斜表面；下圆环，定位在内套环和外套环的下部倾斜部分之间，下圆环具有被配置成接合内套环和外套环的下部倾斜部分的外倾斜表面；以及多个紧固件，延伸穿过上圆环和下圆环，其中紧固件的旋转导致上圆环和下圆环相对于内套环和外套环移动，因此使内套环收缩并使外套环胀大。

本公开的范围仅由随附权利要求书限定，并且不受此发明内容内的陈述影响。

附图说明

图1是管道加工设备的仰视立体图，其中所述管道加工设备可纳入有本公开的齿轮传动布置；

图2是管道加工设备和齿轮传动布置的仰视平面图；

图3是齿轮传动布置的一部分的仰视立体图；

图4是齿轮传动布置的一部分的分解仰视立体图；

图5是可形成齿轮传动布置的一部分的小齿轮的仰视平面图；

图6是图5的小齿轮的俯视平面图；

图7是图5的小齿轮的侧视立视图；

图8是可形成齿轮传动布置的一部分的反冲间隙调整齿轮的仰视平面图；

图9是图8的反冲间隙调整齿轮的俯视平面图；

图10是图8的反冲间隙调整齿轮的侧视立视图；

图11是可形成齿轮传动布置的一部分的锁定组件的仰视平面图；

图12是图11的锁定组件的俯视平面图；

图13是齿轮传动布置的部分仰视平面图；

图14是在组装状况下的小齿轮、反冲间隙调整齿轮和锁定组件的横截面图；以及

图15是在组装状况下的小齿轮、反冲间隙调整齿轮和锁定组件的放大的部分横截面图。

具体实施方式

参照图3，提供齿轮传动布置40以将反冲间隙减到最小，并且齿轮传动布置40可用于如图1和图2所示的管道加工设备20中。齿轮传动布置40可用于管道加工设备20中，但也适用于其它设备。

参照图1和图2，示出管道加工设备20的一个示范性实施例，其中管道加工设备20适用于加工各种直径的管道P。在一些示范性实施例中，管道加工设备20完全切穿管道P。在其它示范性实施例中，管道加工设备20制备管道P的一端以耦接到另一管道。在其它示范性实施例中，管道加工设备20完全切割并制备管道P以耦接到另一管道。

在所图示的示范性实施例中，管道加工设备20由两个结合在一起的半圆形部段24A、24B形成，并且包含框架28和工具载架32。两个部段24A、24B一起构成框架28和工具载架32，以使得框架28的第一部分和工具载架32的第一部分包含在一个部段24A中，并且框架28的第二部分和工具载架32的第二部分包含在另一部段24B中。框架28具有从两个半圆形部段24A、24B向外延伸的柱36，并容纳适用于与适当驱动电机44耦接的齿轮传动布置40。齿轮传动布置40可旋转地安装在柱36中。框架28适用于耦接于管道并且相对于管道P是固定的，并且工具载架32可相对于固定的框架28和管道P旋转。电机44适用于经由齿轮传动布置40而使工具载架32相对于框架28旋转。工具载架32具有用于与齿轮传动布置40啮合的圆形大齿轮56。如在图13中最清楚地示出的，大齿轮56围绕大齿轮56的圆周具有多个间隔开的齿120。每一齿120具有一对齿面122、124，其中齿面122、124在其外端处由顶面126结合在一起。齿面122、124相对于相应顶面126倾斜。顶面126围绕大齿轮56的圆周形成假想圆。相邻的齿120通过齿根128而相互间隔开，以使得相邻的齿120通过空间130而相互间隔开。

可旋转工具载架32包含一个或更多个工具支撑件48(在所图示的示范性实施例中示出两个工具支撑件)，其中工具支撑件48能够携载工具，例如，切割或加工工具52，切割或加工工具52用于随着工具52以已知方式围绕管道P周向地旋转而对管道P执行切割或加工操作。由切割或加工工具52执行的加工操作可形成垂直于管道P的纵向范围的笔直边缘、横交于管道P的纵向范围并与管道P具有除90度之外的夹角的处于管道P的一端上的斜面，或具有任何角度的管道P的边缘。工具载架32通过多个滚柱轴承72而可旋转地安装在框架28上并由框架28支撑。滚柱轴承72坐落在工具载架32的内部上的圆形轴承滚道76中。工具支撑件48通过一个或更多个耦接构件116(在所图示的示范性实施例中示出两个)而耦接到工具载架32，并且可相对于管道P来调整以使工具载架32与管道P的外周边接触或紧靠管道P的外周边。

多个突出部80可调整地移动到推进构件84的路径中以及从所述路径中移出(所述推进构件84耦接到每一工具支撑件48)，以将切割或加工工具52朝向管道P推进。在所图示的示范性实施例中，设备20包含总计两个用于接合推进构件84的突出部80，然而，设备20可包含任何数量的突出部80。每一突出部80耦接到杠杆88，其中杠杆88可由用户致动以选择性地将突出部80移动到推进构件84的路径中以及从所述路径中移出。

设备20还包含四个可调整夹构件或耦接构件68，其中可调整夹构件或耦接构件68可与管道P的外部接合并具有适当可调整性，以将设备20联接到管道P并将设备20同心地定位到管道P。

齿轮传动布置40由大齿轮56、小齿轮132、反冲间隙调整齿轮134和锁定组件136形成，以将反冲间隙调整齿轮134的位置相对于小齿轮132且相对于大齿轮56固定。小齿轮132和反冲间隙调整齿轮134的位置相对于彼此被调整，并且相对于彼此是固定的，以便填充大齿轮56中的相邻的齿120之间的空间130，因此将齿轮56、132、134之间的反冲间隙减到最小。

如图5到图7所示，小齿轮132由圆形基部138形成，其中圆形基部138具有从基部138向外延伸并围绕基部138的外圆周延伸的多个间隔开的齿140。基部138的底表面142是平面的，并且基部138的顶表面141可以是平面的。轴144从基部138的顶表面141向外延伸。轴144可具有沿着其长度设置的台阶。轴144在其与电机44的驱动轴接合的一端具有接合凹处146。轴148从基部138的底表面142向外延伸。轴148可具有沿着其长度设置的台阶。轴148在其与工具接合的端部具有接合凹处150。每一齿140具有一对齿面152、154，其中齿面152、154在其外端处由顶面156结合在一起。相邻的齿140通过齿根158而相互间隔开。齿面152、154相对于相应顶面156倾斜。齿面152、154可以是曲面形的。顶面156围绕小齿轮132的圆周形成假想圆。

如图8到图10所示，反冲间隙调整齿轮134由圆形基部160形成，其中圆形基部160具有从基部160向外延伸并围绕基部160的外圆周延伸的多个间隔开的齿162。齿162可不沿着基部160的整个长度延伸。从基部160顶表面166到其底表面168穿过基部160而限定一通路164。通路164限定出内壁。顶表面166是平面的，并且底表面168可以是平面的。每一齿162具有一对齿面170、172，其中齿面170、172在其外端处由顶面174结合在一起。邻近齿162通过齿根176而相互间隔开。齿面170、172相对于相应顶面174倾斜。齿面170、172可以是弯曲的。顶面174围绕反冲间隙调整齿轮134的圆周形成假想圆。

小齿轮132的齿140和反冲间隙调整齿轮134的齿162可具有相同轮廓以使得当齿轮132、134相互对准时，每一齿140的齿面152、154与每一相应齿162的齿面170、172对准。

如图4和图11到图15所示，锁定组件136包含内套环178、外套环180、定位在内套环178与外套环180之间的上圆环182、定位在内套环178与外套环180之间的下圆环184以及延伸穿过上圆环182和下圆环184的多个紧固件186。紧固件186用于调整上圆环182和下圆环184相对于彼此的位置，这接着调整内套环178与外套环180相对于彼此的位置。

如图11和图12所示，内套环178由基本上圆形的主体形成，其中所述基本上圆形的主体具有由狭槽188分开的两端。如果狭槽188被省去，那么内套环178的主体将形成整圆。因此，内套环178由中断的圆形主体形成。如图15所示，内套环178具有平面顶表面190、平面底表面192、外表面194A、194B、194C和圆形内表面196。外表面194A、194B、194C具有从顶表面190朝向底表面192向外倾斜的上部倾斜部分194A、从底表面192朝向顶表面190向外倾斜的下部倾斜部分194B以及处于上部倾斜部分194A与下部倾斜部分194B之间的中间圆形部分194C。

如图11和图12所示，外套环180由基本上圆形的主体形成，其中所述基本上圆形的主体具有由狭槽198分开的两端。如果狭槽198被省去，那么外套环180的主体将形成整圆。因此，外套环180由中断的圆形主体形成。如图15所示，外套环180具有平面顶表面200、平面底表面202、圆形外表面204和内表面206A、206B、206C。内表面206A、206B、206C具有从顶表面200朝向底表面202向内倾斜的上部倾斜部分206A、从底表面202朝向顶表面200向内倾斜的下部倾斜部分206B以及处于上部倾斜部分206A与下部倾斜部分206B之间的中间圆形部分206C。

当内套环178被放置在外套环180内时，内套环178的外表面194A、194B、194C与外套环180的内表面206A、206B、206C在它们之间限定出通路197。

上圆环182具有平面顶表面208、平面底表面210、倾斜外表面212和倾斜内表面214。外表面212从顶表面208到底表面210向内倾斜。内表面214从顶表面208到底表面210向外倾斜。多个间隔开的带有螺纹的通路215穿过上环182而被设置，其中紧固件186延伸穿过通路215。

下圆环184具有平面顶表面216、平面底表面218、倾斜外表面220和倾斜内表面222。外表面220从顶表面216到底表面218向外倾斜。内表面222从顶表面216到底表面218向外倾斜。多个间隔开的带有螺纹的通路224穿过下环184而被设置，其中紧固件186延伸穿过通路224。

在使用中，环182、184就位在通路197内，该通路197形成在套环178、180之间。上圆环182的内表面214与内套环178的上部倾斜部分194A接合，并且上圆环182的外表面212与外套环180的上部倾斜部分206A接合。下圆环184的内表面222与内套环178的下部倾斜部分194B接合，并且下圆环184的外表面220与外套环180的下部倾斜部分206B接合。空间可形成在上圆环182的底表面210与下圆环184的顶表面216之间。通路215、224相互对准，并且带有螺纹的紧固件186延伸穿过多组对准的带有螺纹的通路215、224并与带有螺纹的通路215、224螺纹接合。

锁定组件136就位在反冲间隙调整齿轮134的通路164内。外套环180紧靠由通路164所限定的内壁。反冲间隙调整齿轮134抵靠小齿轮132而就位，以使得基部160的顶表面166紧靠小齿轮132的基部138的底表面142。小齿轮132的轴148延伸穿过内套环178，以使得内套环178紧靠轴148的外表面。

如图13所示，反冲间隙调整齿轮134和小齿轮132的齿140、162与大齿轮56的齿120相互接合。为了将反冲间隙减到最小，反冲间隙调整齿轮134的位置相对于小齿轮132而调整以使齿140、162偏移，以使得大齿轮56的齿空间130由所偏移的齿140、162填充或基本上填充。为了设定位置，锁定组件136定位在第一或未锁定的位置中，以使得内套环178和外套环180不紧密接合轴148和反冲间隙调整齿轮134。在此第一或未锁定的位置中，反冲间隙调整齿轮134可相对于大齿轮56、小齿轮132和锁定组件136旋转，但反冲间隙调整齿轮134的旋转受限于大齿轮56的齿空间130的大小。此后，反冲间隙调整齿轮134相对于大齿轮56和小齿轮132旋转到期望位置以将反冲间隙减到最小。在此位置中，在齿120、140、162相互接合之处，齿面，例如，小齿轮132的每一齿140的齿面152接合大齿轮56的相应齿120的齿面124，并且反冲间隙调整齿轮134的每一齿162的齿面170接合大齿轮56的相应齿120的齿面122。紧固件186接着旋转，这导致上圆环182和下圆环184沿着紧固件186朝向彼此平移。随着环182、184朝向彼此平移，环182、184的倾斜表面214、222向内推动内套环178以使其抵靠住轴148而使内套环178收缩(主体的端部可封闭狭槽188)，并且环182、184的倾斜表面212、220向外推动外套环180以使其抵靠住反冲间隙调整齿轮134而使外套环180胀大(外套环180的主体的端部进一步使狭槽198开启)。这将反冲间隙调整齿轮134相对于小齿轮132固定在适当位置中。因此，反冲间隙调整齿轮134和小齿轮132一旦由锁定组件136固定在适当位置中便无法相对于彼此旋转。当反冲间隙调整齿轮134和小齿轮132无法相对于彼此旋转时，锁定组件136处于第二或锁定位置中。因为随着小齿轮132和反冲间隙调整齿轮134的齿140、162相互接合，大齿轮56的齿空间130由齿140、162填充，所以反冲间隙在操作期间减到最小。

在使用中，管道加工设备20安装在管道P上，并且夹构件或耦接构件68与管道P的外部接合以准确地定位设备20。在设备20的操作期间，电机44使附接在一起的小齿轮132、锁定组件136和反冲间隙调整齿轮134旋转。小齿轮132和反冲间隙调整齿轮134使大齿轮56旋转。这导致工具载架32、其工具支撑件48及其切割或加工工具52相对于框架28和管道P旋转。工具支撑件48被推进以推进切割或加工工具52，直到管道P被加工到期望程度(例如，直到管道被完全切割或分开为止)。在达到期望的加工量之后，可能要求使切割或加工工具52沿着工具支撑件48从所推进的切割位置缩回。这可以是以常规方式执行。

提供摘要以允许读者快速确定本公开的性质。应理解，摘要将不用于解释或限制权利要求书的范围或含义。此外，在前述具体实施方式中，可了解，出于将本公开流线化的目的，各种特征在各种实施例中被分组在一起。此公开方法不应解释为反映如下意图：所主张的实施例需要比每一权利要求中明确引述的特征多的特征。实际上，随附权利要求书反映，本主题存在于比单个所公开实施例的所有特征少的特征中。因此，随附权利要求书此处并入到具体实施方式中，其中每一权利要求自身作为独立主张的主题。

虽然已描述本公开的各种实施例，但本领域的一般技术人员将清楚，在本公开的范围内，其它实施例和实施方案是可能的。因此，除了根据随附权利要求书及其等同物进行限制之外，本公开不受限制。

Claims (20)

1.一种管道加工设备，包括：

框架；

工具载架，耦接到所述框架并可相对于所述框架移动；

工具支撑件，耦接到所述工具载架并可随所述工具载架相对于所述框架移动，其中所述工具支撑件适用于支撑切割工具；

齿轮传动布置，被配置成使所述框架旋转，所述齿轮传动布置包括：

具有齿的小齿轮，

具有齿的反冲间隙调整齿轮，所述反冲间隙调整齿轮可相对于所述小齿轮移动并能够相对于所述小齿轮固定在适当位置中，

具有齿的大齿轮，所述大齿轮的所述齿能够与所述小齿轮的所述齿接合，并且与所述反冲间隙调整齿轮的所述齿接合，所述大齿轮附接到所述工具载架；

锁定组件，被配置成将所述反冲间隙调整齿轮的位置相对于所述小齿轮固定，

其中当所述锁定组件处于第一位置中时，所述小齿轮和所述反冲间隙调整齿轮可相对于彼此旋转，并且当所述锁定组件处于第二位置中时，所述小齿轮和所述反冲间隙调整齿轮不可相对于彼此旋转；以及

电机，与所述小齿轮接合，所述电机被配置成使所述齿轮传动布置旋转，因此使所述工具载架旋转。

2.根据权利要求1所述的管道加工设备，其中所述反冲间隙调整齿轮具有穿过其中的通路，并且所述小齿轮的所述齿设置在所述小齿轮的基部上，并且所述小齿轮还具有从所述基部延伸的轴，所述轴延伸到所述反冲间隙调整齿轮的所述通路中，并且所述锁定组件定位在所述小齿轮的所述轴与所述反冲间隙调整齿轮之间。

3.根据权利要求2所述的管道加工设备，其中所述小齿轮具有从所述基部延伸的第二轴，所述第二轴具有被配置成与所述电机接合的凹处。

4.根据权利要求1所述的管道加工设备，其中所述锁定组件包括：

内套环，具有外表面，所述外表面具有上部倾斜部分和下部倾斜部分，所述内套环与所述小齿轮接合，所述内套环由其中具有狭槽的中断环形成；

外套环，具有内表面，所述内表面具有上部倾斜部分和下部倾斜部分，所述外套环由其中具有狭槽的中断环形成，所述外套环能够与所述反冲间隙调整齿轮接合；

上圆环，定位在所述内套环和所述外套环的所述上部倾斜部分之间，所述上圆环具有外倾斜表面，所述外倾斜表面被配置成接合所述内套环和所述外套环的所述上部倾斜部分；

下圆环，定位在所述内套环和所述外套环的所述下部倾斜部分之间，所述下圆环具有外倾斜表面，所述外倾斜表面被配置成接合所述内套环和所述外套环的所述下部倾斜部分；以及

多个紧固件，延伸穿过所述上圆环和所述下圆环，

其中所述紧固件的旋转导致所述上圆环和所述下圆环相对于所述内套环和所述外套环移动，因此使所述内套环收缩并使所述外套环胀大。

5.根据权利要求3所述的管道加工设备，其中所述反冲间隙调整齿轮具有穿过其中的通路，并且所述小齿轮具有延伸到所述反冲间隙调整齿轮的所述通路中的轴，并且所述锁定组件定位在所述小齿轮的所述轴与所述反冲间隙调整齿轮之间。

6.根据权利要求5所述的管道加工设备，其中所述紧固件与所述上圆环和所述下圆环螺纹接合。

7.根据权利要求5所述的管道加工设备，其中所述小齿轮的所述齿和所述反冲间隙调整齿轮的所述齿具有相同轮廓。

8.根据权利要求4所述的管道加工设备，其中所述紧固件与所述上圆环和所述下圆环螺纹接合。

9.根据权利要求4所述的管道加工设备，其中所述小齿轮的所述齿和所述反冲间隙调整齿轮的所述齿具有相同轮廓。

10.根据权利要求1所述的管道加工设备，其中所述小齿轮的所述齿和所述反冲间隙调整齿轮的所述齿具有相同轮廓。

11.根据权利要求1所述的管道加工设备，其中所述小齿轮的所述齿具有曲面形齿面，并且所述反冲间隙调整齿轮的所述齿具有曲面形齿面。

12.根据权利要求1所述的管道加工设备，还包括安装在所述工具支撑件上的多个切割工具。

13.一种齿轮传动布置，包括：

具有齿的小齿轮；

具有齿的反冲间隙调整齿轮，所述反冲间隙调整齿轮可相对于所述小齿轮移动并能够相对于所述小齿轮固定在适当位置中；

具有齿的大齿轮，所述大齿轮的所述齿能够与所述小齿轮的所述齿接合，并且与所述反冲间隙调整齿轮的所述齿接合，所述大齿轮附接到所述工具载架；以及

锁定组件，被配置成将所述反冲间隙调整齿轮的位置相对于所述小齿轮固定；

其中当所述锁定组件处于第一位置中时，所述小齿轮和所述反冲间隙调整齿轮可相对于彼此旋转，并且当所述锁定组件处于第二位置中时，所述小齿轮和所述反冲间隙调整齿轮不可相对于彼此旋转。

14.根据权利要求13所述的齿轮传动布置，进一步与电机组合，所述电机与所述小齿轮接合。

15.根据权利要求13所述的齿轮传动布置，其中所述反冲间隙调整齿轮具有穿过其中的通路，并且所述小齿轮的所述齿设置在所述小齿轮的基部上，并且所述小齿轮还具有从所述基部延伸的轴，所述轴延伸到所述反冲间隙调整齿轮的所述通路中，并且所述锁定组件定位在所述小齿轮的所述轴与所述反冲间隙调整齿轮之间。

16.根据权利要求15所述的齿轮传动布置，其中所述小齿轮具有从所述基部延伸的第二轴，所述第二轴具有被配置成与电机接合的凹处。

17.根据权利要求13所述的齿轮传动布置，其中所述锁定组件包括：

内套环，具有外表面，所述外表面具有上部倾斜部分和下部倾斜部分，所述内套环与所述小齿轮接合，所述内套环由其中具有狭槽的中断环形成；

外套环，具有内表面，所述内表面具有上部倾斜部分和下部倾斜部分，所述外套环由其中具有狭槽的中断环形成，所述外套环能够与所述反冲间隙调整齿轮接合；

上圆环，定位在所述内套环和所述外套环的所述上部倾斜部分之间，所述上圆环具有外倾斜表面，所述外倾斜表面被配置成接合所述内套环和所述外套环的所述上部倾斜部分；

下圆环，定位在所述内套环和所述外套环的所述下部倾斜部分之间，所述下圆环具有外倾斜表面，所述外倾斜表面被配置成接合所述内套环和所述外套环的所述下部倾斜部分；以及

多个紧固件，延伸穿过所述上圆环和所述下圆环，

其中所述紧固件的旋转导致所述上圆环和所述下圆环相对于所述内套环和所述外套环移动，因此使所述内套环收缩并使所述外套环胀大。

18.根据权利要求17所述的管道加工设备，其中所述紧固件与所述上圆环和所述下圆环螺纹接合。

19.根据权利要求13所述的齿轮传动布置，其中所述小齿轮的所述齿和所述反冲间隙调整齿轮的所述齿具有相同轮廓。

20.根据权利要求13所述的齿轮传动布置，其中所述小齿轮的所述齿具有曲面形齿面，并且所述反冲间隙调整齿轮的所述齿具有曲面形齿面。