CN1241692C - 带有用于主动旋转内部刀具的驱动机构的管切割装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种用于切割螺旋管的方法和装置。该管切割装置包括一驱动机构，该驱动机构通过驱动元件例如驱动轴而使位于螺旋管内部的刀具旋转。该方法包括由在螺旋管成形器的成形头处接受的带材形成螺旋管，使驱动机构安装在第一刀具上，以便使第一刀具旋转，该第一刀具基本位于成形头的内圆周的内部；以及通过使第二刀具与第一刀具交叠接触而与该第一刀具一起切割螺旋管，该第二刀具基本位于成形头的外圆周的外部。

Description

带有用于主动旋转内部刀具的驱动机构 的管切割装置及方法

技术领域

本发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，本发明涉及管的切刀或切断器，该切刀或切断器能够利用刀具驱动机构来切割以螺旋方式形成的管。

背景技术

以螺旋方式形成的管或管子通常由单条金属条制成。当形成管时，该金属条螺旋盘绕，且该金属条的相邻边缘折弯并压在一起，以便形成锁口接缝。当该以螺旋方式形成的管达到合适长度时，管切割装置切断该管。螺旋管用于很多领域，包括汽车滑油过滤器、涵管和HVAC(加热、通风和空调)。

普通的管切刀通常利用锯片或切割刀片。锯片可能有安全问题，且还有在管上形成清洁切口的问题。根据所形成的管的特性，优选是采用管切割刀片。

当形成螺旋管时，带材螺旋盘绕在管成形器中，这样，螺旋盘绕的带的相邻边缘交叠。在某些管成形器中，一对铆紧辊子一起用于将螺旋盘绕的带的相邻边缘相互折叠，并将该折叠的边缘压成螺旋形锁口接缝。该锁口接缝例如可以包括4层材料。

该管切刀的设计任务是防止出现管形成时的问题。通常，在普通的管切刀中的切割刀片或刀具设计成固定结构，或者可自由旋转，即可被动旋转。材料在遇到该固定或被动旋转的切割结构时可能遇到阻力。特别是，对于该固定或可被动旋转的刀具，螺旋锁口接缝可能产生困难。当厚度较薄或为较轻材料时，材料在遇到固定或被动旋转的刀具时可能弯折。而厚度较厚或为较重材料时，通常将生成较厚的锁口接缝。当该锁口接缝遇到刀具时，它可能会使机器停止。因此希望提供一种装置，该装置能有助于切割，并能减小在管形成时出现常见事故的可能性，该事故例如较轻材料的弯折和在处理较重材料的过程中的机器停止。

发明内容

为此，本发明提供了一种管切割装置，用于切割以螺旋方式形成的管，该管切割装置包括：一成形头，用于接受带材，并将该材料盘绕成螺旋管，所述成形头有内圆周和外圆周；一第一刀具，以及一第二刀具，所述刀具的结构用于切割所述螺旋管，其特征在于，该第一刀具位于所述成形头的内圆周的内部；该第二刀具位于所述成形头的外圆周的外部，所述第二刀具设置为可运动成与所述第一刀具交叠接触，以便切割该螺旋管，其中一驱动机构安装在所述第一刀具上，所述驱动机构包括：一马达；以及一驱动元件，该驱动元件与所述马达相连，并能够使所述第一刀具随所述马达旋转。

本发明还提供了一种切割以螺旋方式形成的管的方法，该方法包括：在螺旋管成形器的成形头处接受带材，该成形头有内圆周和外圆周；在螺旋管成形器中形成螺旋管；其特征在于，该方法包括下列步骤：使驱动机构安装在第一刀具上，以便使第一刀具旋转，该第一刀具位于成形头的内圆周的内部；以及通过使第二刀具与第一刀具交叠接触而与该第一刀具一起切割螺旋管，该第二刀具位于成形头的外圆周的外部。

附图说明

图1是根据本发明第一优选实施例的管的切割和成形装置的透视图；

图2是沿图1中的线2-2的横剖图；

图3是沿图1中的线3-3的横剖侧视图，该图表示了根据本发明第一优选实施例的可选主动驱动装置的一部分；

图4是根据本发明第二优选实施例的管的切割和成形装置的驱动机构的剖视侧视图；

图5是横剖侧视图，集中表示了根据本发明第三优选实施例的管的切割和成形装置的驱动机构；以及

图6是根据第三优选实施例的可选主动驱动机构的一部分的剖视侧视图。

具体实施方式

为了解决管的切刀或切断器的能够改进操作和能够具有使内部刀具旋转的主动驱动机构的要求，下面介绍用于切割和形成螺旋管的几个实施例。

参考图1，图中所示为根据第一优选实施例的、用于切割和形成螺旋管或管子的装置110。装置110可以利用已有的螺旋管成形器和切刀构成，并通过改变成包括能使所述使内部刀具旋转的主动驱动机构而构成，该已有的螺旋管成形器和切刀例如由Illinois，BuffaloGrove的Spiral-Helix，Inc.可购得。对于合适的管成形器和切刀的更详细说明，可参考美国专利Nos.4706481、4924684和5636541以及申请日为1999年11月5日的待审的申请No.09/434899，这些文献的整个说明书被本文参引。

装置110包括固定成形头116，该固定成形头116接受薄的带材，优选是金属板，并使该带材环绕成形头116的内部卷曲。该成形头116有内圆周112和外圆周113。柱形心轴118由心轴保持器120保持，该心轴保持器120与心轴118的一端相连。心轴保持器120和安装的心轴118与在一对支承支脚124之间的一对滑动器122相连，该对支承支脚124有引导各滑动器122的滚子。心轴保持器120牢固安装在滑动器122上，并与该滑动器122一起运动。滑动器122可滑动地安装在各支承支脚124的滚子中。该滑动器122在成形头116下面通过，穿过成形头台架126。

如图1所示，装置110的管切割部分包括一外部刀具128，该外部刀具128通常位于管114外部(见图2)。外部刀具128位于管的外部，这样，外部刀具128朝着内部刀具130的径向运动将使得刀具128、130交叠，并在切割操作中切穿该管。外部和内部刀具128、130用于光滑和笔直地切割一段段的管。优选是，内部刀具130的外圆周表面有压花或脊，以便牵引供给内部刀具130的管材料，这样，管材料能够被内部刀具130接受。与穿过外部刀具128的轴相连的锁定垫圈和锁定螺母将外部刀具128保持在刀具保持器132上。优选是，该轴安装在轴承组件上，该轴承组件使得外部刀具128能够被动旋转。外部刀具128与旋转管之间的接触将驱动该外部刀具128旋转。在一个可选实施例中，外部刀具128可以通过一些通常可购得的马达而主动旋转。当外部刀具128可主动旋转时，外部刀具128的外圆周表面将有压花，以便抓住管材料。

刀具保持器132通过滑动轴承组件(图1中未示出)可运动地安装在刀具滑块134中。滑动轴承组件使得刀具保持器132沿管的径向方向进行低摩擦运动。合适的滑动轴承组件可以利用THK NeedleStrips No.FF2025CW构成。滑动轴承组件安装在与滑动器122相连的刀具滑块134的中心部分。因此，刀具保持器132可以沿管的径向运动，而刀具保持器132和轴承组件可以在滑动器122上沿管的轴向运动。

优选是，气缸组件136使外部刀具128运动成进入和离开管，该气缸组件可以为液压的或气动的。该气缸组件136包括控制活塞的气缸。当活塞完全伸出时，刀具保持器132升高到切割位置，在该位置处，内部刀具130和外部刀具128交叠，并切穿该管。气缸组件136的另一侧也与刀具滑块134连接，这样，整个组件可以与滑动器122一起轴向运动。

在图1中，包括马达138、驱动轴140和辊子或驱动链142的驱动机构用于在切割操作过程中使该内部刀具130旋转。液压马达如图1所示作为马达138。不过，该马达138也可以是气动马达。也可以采用其它驱动装置，例如步进马达。在本实施例的另一方面，电齿轮马达作为马达138，用于驱动内部刀具130。马达138通过安装在心轴保持器120上的马达安装板或转接器152而与心轴保持器120固定连接。驱动轴140跨过马达138和内部刀具130之间的轴向距离。驱动轴140通过连接器150与马达138和马达转接器152连接，并由马达138驱动旋转。轴承壳体148安装在心轴118上，并在心轴118的顶部和在心轴118最靠近内部刀具130的一侧。驱动轴140从连接器150和马达138伸出，并平行于心轴118延伸。驱动轴140经过轴承壳体148，并终止于驱动链轮146。该驱动链轮146与驱动轴140成一体或与该驱动轴140连接，这样，链轮146和轴140一起转动。驱动链条142环绕驱动链轮146和刀具链轮144，该刀具链轮144与内部刀具130相连或成一体。优选是，驱动链条142足够紧地环绕，链轮144、146的尺寸为使得内部刀具130的转速大约为驱动轴140转速的一半。当然，应当知道，该内部刀具130可以设定为相对于驱动轴140或马达138具有任意转速。

通常，内部刀具130的转速或内部刀具130的表面速度将与管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。当内部刀具130的速度小于进入的管114的速度时，内部刀具130将阻碍管114的运动，这将会对主动驱动内部刀具130的目的起到相反的作用。

通常，内部刀具130位于管114(在图1中未示出)内部。外部刀具128在切割操作过程中与内部刀具130交叠接触。内部刀具130安装在心轴118的一端，并与刀具链轮144连接或成一体。

当马达138使驱动轴140转动时，驱动链轮146也将转动。驱动链条142与驱动链轮146一起运动，并使刀具链轮144旋转。这样，与刀具链轮144连接或成一体的内部刀具130通过图1的装置110的驱动机构而主动旋转。

图2表示了螺旋管的成形和切割装置110的第一优选实施例的横剖图。如图2所示，装置110包括上部和底部引导板158、160，以便将用于形成螺旋管114的带材引入成形头116中。该装置110还包括一对内部和外部的折叠锁口接缝或铆紧的辊子156、154。当形成管114的材料侧边彼此邻近且在成形头116中交叠时，该辊子156、154配合，以便将带材的侧边滚压或夹在一起，从而形成螺旋管114。该装置110还包括心轴118，该心轴通常为柱形形状，但也可以不是该形状。如图2所示，心轴118部分空心，以便当材料导入成形头116和形成螺旋管114时，适于在成形头116中进行的引导、滚压和夹紧操作。还如图2所示，轴承壳体148安装在心轴118上，驱动轴140可以在该轴承壳体148内转动。

下面将介绍如图1和2所示的螺旋管成形和切割装置110的第一优选实施例的操作。该操作在很多方面与美国专利Nos.4706481和5636541以及申请日为1999年11月5日的待审的申请No.09/434899类似。该专利和待审的申请的整个说明书被本文参引。

参考图1和2，准备带材，优选是金属带材，并在上下引导板158、160处将其推入成形头116。管成形器使得带材在心轴118和成形头116之间经过，并以螺旋方式进入成形头116的内圆周112中，从而使螺旋盘绕的带的相邻边缘交叠。内部和外部的折叠锁口接缝或铆紧辊子154、156配合，以便以已知方式使螺旋盘绕的带的相邻边缘折弯，并将折弯的边缘压成锁口接缝。该锁口接缝例如可以包括四层材料。在形成过程中，管114在旋转时轴向移动。

当达到合适的总管长之后，进行切割操作。优选是，包括马达138、驱动轴140和驱动链条142的驱动机构使内部刀具130主动旋转，以便于切割操作。该内部刀具130沿管旋转的方向旋转。主动驱动的内部刀具130系统设计成有助于使管切割装置110避免材料弯折和机器停止。与外部刀具128相连的气缸组件136驱动外部刀具128移动到与内部刀具130交叠的位置处，以便切割该管。当装置110继续制造管时，该管在交叠的内部和外部刀具130、128之间轴向移动和转动。优选是，该管在转一圈后被完全切断。当进行切割时，与引导滑动器122和支承支脚124相连的引导杆活塞组件有助于内部和外部刀具130、128以及心轴118的运动，并和管114一起滑动。在优选实施例中，各个气缸组件是液压气缸组件或气动气缸组件。也可以采用其它驱动装置，例如步进马达。当完成切割过程时，与外部刀具128和引导滑动器122相连的气缸或伺服马达组件返回它们的起始位置。因此，外部刀具128离开管，引导滑动器活塞组件将所有与引导滑动器122固定连接的部件拉回到初始位置。该管切刀和成形器110可以设置成自动切割和形成具有合适总长度的管。

图3表示了用于螺旋管成形和切割装置110的内部刀具30的可选主动驱动机构的一部分的剖视侧视图。本领域技术人员应当知道，图1的驱动链条142和链轮144、146可以由啮合在一起并一起转动的一对齿轮代替，即由刀具齿轮170和驱动齿轮172代替。驱动齿轮172安装在驱动轴140上，并与该驱动轴140一起旋转。刀具齿轮170安装在心轴118和内部刀具130之间，并与内部刀具130相连或成一体。

当马达138使驱动轴140转动时，驱动齿轮172也转动，刀具齿轮170与驱动齿轮172一起转动。这样，与刀具齿轮170连接或成一体的内部刀具130也通过部分如图3所示的装置110的可选驱动机构而主动旋转。

驱动轴140在热处理衬套或内环162中旋转，该热处理衬套或内环162在安装于壳体148内的滚针轴承164中运转。该内环162和滚针轴承164由IKO International of Wood Dale Illinois可购得，部件号分别为No.IRT1720-1和No.TA20202。位于壳体148和齿轮172之间的垫圈布置成使齿轮172与齿轮170正确对齐。齿轮172通过螺栓168和垫圈174保持就位。

齿轮170沿内部刀具轴176夹在内部刀具130和凸缘186之间。该凸缘186通过拧入凸缘186的四个螺纹孔中的四个螺栓188而固定在内部刀具130和齿轮170上。螺栓188将驱动力从齿轮170传递给内部刀具130。

内部刀具轴176能够通过两对锥形轴承180而在转臂118内的壳体178中旋转，这两对锥形轴承180可通过锁定螺母184调节，并通过锁定垫圈182保持就位。锥形轴承180由FAG.Bearing Corporationof Stamford，Connecticut可得，部件号为No.32005x。

下面参考图4，图中表示了根据本发明第二优选实施例的、用于切割和形成螺旋管或管子的装置210。如上所述，装置210包括一固定成形头216，该固定成形头216接受薄的带材，优选是金属板，并使该带材环绕成形头216的内部卷曲，以便形成螺旋管或管子214。该成形头216有内圆周212和外圆周213。该装置210的操作与装置110类似，图4集中表示了装置210的驱动机构，该驱动机构与装置110的驱动机构不同。本领域技术人员通过上述说明足以理解图4中未示出的部件和元件。因此，将不重复该说明，对装置210的说明将集中在驱动机构与内部刀具230的相互作用上。

在图4中，包括马达238和驱动轴240的驱动机构用于在切割操作过程中使内部刀具230旋转。在图4中，液压马达用作马达238。不过，该马达238也可以是气动马达。也可以采用其它驱动装置，例如步进马达。在本实施例的另一方面，电齿轮马达也可以用作马达238，以便主动驱动内部刀具230。心轴或转臂218起到内部刀具230的支承臂的作用。马达238通过马达安装板或转接器252而牢固连接到心轴或转臂的安装块或保持器220上，该马达安装板或转接器252通过多个凹六方形螺栓258安装在心轴保持器220上。驱动轴240跨过马达238和内部刀具230之间的轴向距离，并沿心轴218和在该心轴218内延伸。驱动轴240通过第一连接器250与马达238和马达转接器252连接，并由马达238驱动旋转。轴承壳体248安装并封闭在心轴218内，并在心轴218最靠近内部刀具230的一侧。驱动轴240从第一连接器250和马达238伸向第二连接器266，在该第二连接器266处，驱动轴通过轴承锁定螺母264固定在内部刀具轴承部件268上。内部刀具轴承部件268穿过轴承壳体248，以便与能够刀具230连接。优选是，内部刀具230有沿该内部刀具230的外圆周的压花表面，这样，该内部刀具230能够抓住进入的管材料，并牵引该管材料。包括锥形轴承262的一组锥形轴承使内部刀具轴承组件268稳定，并有利于使该内部刀具轴承组件268在轴承壳体248内运动。也可选择，内部刀具轴承部件268可以作为驱动轴240的延伸部分。该内部刀具轴承部件268无论是与驱动轴240成一体还是通过轴承锁定螺母264与驱动轴相连，都与驱动轴240一起转动。因此，该内部刀具230以与驱动轴240相同的速度旋转。

通常，内部刀具230的转速或内部刀具230的表面速度将与管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。当内部刀具230的速度小于进入的管214的速度时，内部刀具230将阻碍管214的运动，这达不到主动驱动内部刀具230的预定目的。

图4所示的管切割和成形装置210的内部刀具230通常位于管或管子214的内部。外部刀具228在切割操作过程中与内部刀具230交叠接触，如图1和2中的装置210的情况一样。如上所述，内部刀具230与驱动轴240连接或成一体。当马达238转动驱动轴240时，内部刀具轴承部件268与驱动轴240一起运动。这样，内部刀具230通过图4的装置210的驱动机构而主动旋转。

下面将简单介绍如图4所示的第二优选实施例的螺旋管成形和切割装置210的操作的相关方面。该管成形器使带材，优选是金属带材从心轴218和成形头216之间经过，并以螺旋方式进入成形头216的内圆周212，这样，螺旋盘绕的带的相邻边缘交叠。内部和外部铆紧辊子254、256配合，以便使螺旋盘绕的带的相邻边缘折叠，并以已知方式将折叠边缘压成螺旋形锁口接缝。在管成形处理过程中，管214在旋转的同时轴向运动。

当达到合适的总管长之后，进行切割操作。优选是，包括马达238和驱动轴240的驱动机构使内部刀具230主动旋转，以便于切割操作。与外部刀具228相连的气缸组件(图4中未示出)驱动外部刀具228运动到与内部刀具230交叠的位置，以便以与上述类似的方式切割管214。当装置210继续制造管时，该管在交叠的内部和外部刀具130、128之间轴向运动并旋转。该管优选是在转一圈后完全切断。该管的切刀和成形器210可以设置成自动切割和形成有合适总长度的管。

下面参考图5，图5表示了根据本发明第三实施例的、用于切割和形成螺旋管或管子的装置310。如上所述，装置310包括固定的成形头316，该固定成形头316接受薄的带材，优选是金属板，并使该带材绕成形头316的内部卷曲，从而形成螺旋管或管子314。该成形头316有内圆周312和外圆周313。

在图5中，驱动机构用于在切割操作过程中使内部刀具330旋转。该驱动机构包括马达338、马达齿轮344、转臂齿轮346和支承臂或转臂318。该转臂318起到内部刀具330的支承臂的作用。在图5中，液压马达用作马达338。不过，该马达238也可以是气动马达。也可以采用其它驱动装置，例如步进马达。在本实施例的另一方面，电齿轮马达也可以用作马达338，以便主动驱动内部刀具330。马达338通过马达安装板或转接器352而牢固连接到转臂保持器组件385上，该转接器352通过多个凹六方形螺栓350安装在转臂保持器组件385和马达338上。马达338与在马达安装板352处与马达齿轮344成一体或连接。马达齿轮344由于马达338驱动而转动。马达齿轮344和转臂齿轮346相互啮合在一起，这样，当马达齿轮344转动时，转臂马达346也转动。优选是，齿轮344、346的尺寸为使转臂318的转速大约为马达338的转速的一半。当然，应该理解的是，转臂318可以相对马达338以任何速度旋转。

通常，内部刀具330的转速或内部刀具330的表面速度将与管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。当内部刀具330的速度小于进入的管314的速度时，内部刀具330将阻碍管214的运动，这达不到主动驱动内部刀具230的预定目的。

转臂齿轮346与转臂齿轮部件368成一体。该部件368与转臂318成一体。因此，转臂318与转臂齿轮346一起旋转。这样，转臂318使内部刀具330稳定，并使内部刀具330保持就位。转臂轴承部件368穿过作为轴承壳体的转臂保持器组件385。该转臂轴承部件368由滚针轴承386和滚针推力轴承384的组合环绕。这些滚针轴承和滚针推力轴承386、384由IKO Bearing，of Arlington Heights，Ill.可得。轴承386、384通过环形支承件387、锁定垫圈388和锁定螺母364保持在转臂保持器组件385中。

转臂保持器组件385有上部390和底部391。各部分有中心的半圆柱形腔体，该腔体抵靠环形支承件387。该上部390和底部391通过多个凹六方形螺栓392而彼此夹住。该底部391安装在安装块320上，并通过凹六方形螺栓(未示出)固定在该安装块320上。安装块320从一对引导轴382之间经过，并通过凹六方形螺栓(未示出)固定在轴连接器396上。多个凹六方形螺栓397将轴连接器396的端头环绕引导轴382挤压在一起，从而使轴连接器396随着引导轴382沿轴向滑动。该引导轴382经过在成形头台架326中的开口，并滑过四对轴承壳体398，这四对轴承壳体398包括THK Slide Bearing SC 25组件。有四个这样的轴承壳体398，各个壳体都通过凹六方形螺栓394安装在安装支脚324的顶部。四个安装支脚324用于将转臂保持器组件382和转臂318支承在相对于成形头台架326和以螺旋形式形成的管314的正确高度处。安装支脚324安装在装置310的基座(未示出)上。

外部刀具328通常位于内部刀具330的下面并在管314外。该外部刀具328通过与外部刀具328的轴相连的锁定垫圈和锁定螺母(未示出)而保持在垂直保持器332中。轴承(未示出)使得外部刀具328能够被动旋转，也就是，可通过与旋转的管314接触而旋转。垂直保持器332安装在滑动轴承组件334上。该滑动轴承组件334也安装在刀具滑块336的中心部分上。这样，该垂直保持器332和外部刀具328能够相对于刀具滑块336上下滑动。该刀具滑块336有两个气缸开口，引导轴382穿过这两气缸开口。多个凹六方形螺栓(未示出)将这些开口的侧边绕轴382挤压在一起，这样，该刀具滑块336也固定在引导轴382上，并与该引导轴382一起轴向滑动。

如图5所示，转臂318跨过转臂保持器组件385和成形头316之间的轴向距离。在转臂318的一端，内部刀具330通过螺栓381安装在转臂318上。垫圈380布置在螺栓381和内部刀具330之间。

优选是，转臂318的半径R_M稍微小于成形头316的内圆周的相应半径R_F，这样，能够形成管314，且能支承转臂318。这样，成形头316起到柱形转臂318的支架的附加作用。

图5所示的管切割和成形装置310的内部刀具330通常位于管或管子314的内部。外部刀具228在切割操作过程中与内部刀具230交叠接触，如图1和2中的装置310的情况一样。如上所述，内部刀具330与转臂318连接或成一体。

优选是，该内部刀具330有沿其圆周的压花表面，这样，内部刀具330能够抓住进入的管材料，并牵引该进入的管材料。

当马达338转动马达齿轮344时，转臂齿轮346与该马达齿轮344一起转动。当转臂齿轮346旋转时，转臂轴承部件368、转臂318和通过刀具垫圈380固定在转臂318上的内部刀具330将一起旋转。这样，内部刀具330通过图5的装置310的驱动机构而主动旋转。

下面将简单介绍如图5所示的第三优选实施例的螺旋管成形和切割装置310的操作的相关方面。

该管成形器使带材，优选是金属带材从转臂318和成形头316之间经过，并以螺旋方式进入成形头316的内圆周312，这样，螺旋盘绕的带的相邻边缘交叠。在成形头316外部的一对上下铆紧辊子354、356配合，以便使螺旋盘绕的带的相邻边缘折叠，并以已知方式将折叠边缘压入螺旋形锁口接缝中。在管成形处理过程中，管314在旋转的同时轴向运动。

当达到合适的总管长之后，进行切割操作。优选是，包括马达338、马达齿轮344、转臂齿轮346和可旋转支承臂或转臂318的驱动机构使内部刀具330主动旋转，以便于切割操作。与外部刀具328相连的气缸组件(图4中未示出)驱动外部刀具328运动到与内部刀具330交叠的位置，以便以与上述类似的方式切割管314。当装置310继续制造管时，该管在交叠的内部和外部刀具330、328之间轴向运动并旋转。该管优选是在转一圈后完全切断。该管的切刀和成形器310可以设置成自动切割和形成有合适总长度的管。

装置310还包括管支承结构322，该管支承结构322有柱形腔体，该柱形腔体有足够大的空间，以便接受螺旋管314，如图5所示。该管支承结构322至少部分包围螺旋管314，所包围部分包括螺旋管314的顶面和底面侧以及内部刀具330。该管支承结构322用于防止转臂318沿上下方向相对于螺旋管314的偏移过大。例如在切割操作中，该偏移将根据由外部刀具328施加的向上力而发生。因此，该结构322起到限制螺旋管314的游隙量的作用。该结构322与装置(未示出)中的引导轴382连接，这使得该结构322与引导轴382一起运动，因此与刀具330、328一起运动。装置310并不局限于该结构。例如，在该装置310的一种变化形式中，支承结构322并不与轴382或刀具330、328一起运动，而是该结构322与支承成形头316的成形头台架326连接。在该变化形式中，结构322优选是至少跨过刀具330、328在切割操作中平移的距离，这样，防止该螺旋管314偏移。

成形头台架326通过一个插入的成形头基座部件362支承成形头316。该基座部件362在各横向端支承该成形头316。基座部件362也装有在成形头316的一个横向端处的底部铆紧辊子轴366，如图5所示。优选是，该轴366在装置310的操作过程中静止。该底部铆紧辊子356偏心安装在轴366上，从而可以调节该辊子356的位置。

图6表示了用于螺旋管成形和切割装置310的内部刀具330的可选主动驱动机构的一部分的剖视侧视图。本领域技术人员应当知道，图5中的马达齿轮344和转臂齿轮346可以由驱动链条372和一对链轮代替，该对链轮即转臂链轮376和马达链轮374。马达链轮374与马达338连接或成一体，并与马达338一起转动。转臂链轮376通过转臂轴承部件368与转臂318安装在一起。该驱动链条372环绕链轮374、376。

当马达338转动驱动链条374时，转臂链轮376通过驱动链条372与马达链轮374一起转动。当转臂链轮376旋转时，转臂轴承部件368、转臂318和通过刀具垫圈380固定在转臂318上的内部刀具330将一起旋转。这样，该内部刀具330通过图6中部分所示的装置310的可选驱动机构而主动旋转。

已经提供了多种优选和示例性实施例，它们每个都包括用于使内部刀具主动旋转的驱动机构。在第一优选实施例中，马达通过驱动轴和驱动链条(和两个链轮)而使内部刀具主动旋转。该马达和驱动轴与内部刀具轴向偏离。一对相互啮合的齿轮能够代替该驱动链条和该对链轮。在本发明的第二优选实施例中，马达通过驱动轴使内部刀具主动旋转。马达和驱动轴沿着内部刀具的轴线，因此不需要驱动链条。在本发明的第三实施例中，马达通过一对相互啮合的齿轮和一个旋转支承臂例如转臂而使内部刀具主动旋转。该马达与内部刀具轴向偏离，而该支承臂沿着内部刀具的轴线。驱动链条和一对链轮能够代替该对相互啮合的齿轮。当然，也可以为与所示实例不同的其它实施例和结构。

在有可被动旋转或固定的切割装置的管切刀中，材料在进行处理时可能会遇到阻力。尤其是，螺旋形锁口接缝可能会使固定或可被动旋转的刀具产生困难。在厚度较薄或材料较轻时，该材料在遇到固定或可被动旋转的刀具时可能弯折。而厚度较厚或材料较重时，通常可能产生较厚的锁口接缝。例如，该锁口接缝可能包括管的自身折叠且还相互折叠在一起的两相邻边，因此厚度为单层厚度的四倍。当该锁口接缝遇到刀具时，可能会使机器停止。这里所述的优选实施例有助于切割，并减小出现普通的管形成方法的问题的可能性，该普通的管形成方法的问题例如材料的弯折和机器在处理较重材料的过程中停止。

通常，该优选方法和装置以及相应实施例的优点是：提供有可主动旋转的内部刀具，以便于切割操作，从而减小出现使材料弯折或使装置停止的操作的可能性。

主动驱动的内部刀具的另一优点是，与在普通装置中主动驱动外部刀具的情况相比，它相对简单。在使外部刀具运动到管内的管切刀中，主动驱动外部刀具可能需要添加齿轮、接头或柔性轴，以便将马达力传递给刀具。也可选择，当刀具例如上下运动时，整个驱动机构的全部或一部分必须与外部刀具一起运动。本文所述的该实施例使得将旋转传递给内部刀具的驱动机构比普通可使外部刀具运动和可主动旋转的驱动机构更简单。

如本文所述，术语马达可以泛指各种的驱动或致动机构。优选是，该马达是液压马达。不过，该实施例并不局限于液压马达，也可以采用其它马达或类似装置，例如气动马达或步进马达。例如，在图1中，液压马达作为马达138。不过，该马达138也可以是气动马达。也可以采用其它驱动装置，例如步进马达。在实施例中，也可以采用电齿轮马达来主动驱动内部刀具。

如本文所述，术语支承臂可以泛指在上面可以安装工具例如内部刀具的支承臂。优选是，该支承臂为柱形元件，例如转臂或心轴。在某些实施例中，该支承臂是不能旋转的固定元件，而在其它实施例中，该支承臂随驱动机构而转动或旋转。在旋转支承臂的实施例中，该臂可以为驱动机构的一部分，或者可以作为驱动机构的外部件。在固定支承臂的实施例中，驱动机构和内部刀具可以安装在该支承臂上。根据特定实施例，内部刀具可以独立于支承臂旋转，或者与支承臂共同旋转。

如本文所述，术语刀具泛指各种能够用于切割的装置。通常，主动旋转或从动的刀具可以在外侧圆周表面上进行压花，以便牵引将供给刀具的材料。

应当知道，通常，刀具的转速或刀具的表面速度可以与管或管材料的表面速度相同或比该管或管材料的表面速度稍快。当刀具的速度低于进入的管的速度时，该刀具将阻碍管的运动，从而达不到主动驱动内部刀具的预定目的。

通常，包括第一链轮(安装在第一旋转杆上)的第一系统在机械上与包括第一齿轮(安装在第一旋转杆上)的第二系统类似，该第一链轮将通过驱动链条而使第二链轮(安装在第二旋转杆上)旋转，而该第一齿轮将与第二齿轮(安装在第二旋转杆上)啮合并使第二齿轮旋转。本领域技术人员应当知道，在很多情况下，第一系统可以代替第二系统，第二系统也可以代替第一系统。如本文所述，环绕两个链轮的驱动链条可以代替两个啮合的齿轮，或者由两个啮合的齿轮取代，以便主动驱动在螺旋管切刀和成形器中的内部刀具。

在本文所述的所有优选实施例中，采用了螺旋管或管的成形头以及内部刀具和外部刀具。该刀具以这种方式(内部和外部)命名是因为它们相对于将形成的螺旋管和相对于管成形头的位置。该管成形头有内圆周和外圆周。优选是，该内部刀具基本位于管成形头的内圆周的内部。优选是，该外部刀具基本位于管成形头的外圆周的外部。

应当知道，术语驱动机构将泛指驱动装置例如马达。该驱动机构可以包括一系列的驱动元件，例如马达、驱动轴、驱动链条、一对相互啮合的齿轮以及任何相互干涉或相互连接的部件。不过，驱动机构并不局限于这些结构。例如，该驱动机构也可以仅是马达，或者仅是马达和驱动轴。更广义的说，使内部刀具主动旋转的任意元件或元件组可以理解为包括该驱动机构，实现该驱动机构，是该驱动机构的一部分或属于该驱动机构，或者与该驱动机构配合工作。

在优选实施例中，在装置的工作过程中，内部刀具总是响应驱动机构而主动旋转。当然，在其它优选实施例中，该优选实施例和方法中的驱动机构可选择地进行操作，这样，该内部刀具并不总是主动旋转。除了在装置形成或切割螺旋管时进行不间断操作外，该内部刀具的旋转可以有其它的持续时间和使用规则。例如，该内部刀具可以在螺旋管的切割操作过程中旋转。

如本文所述，螺旋管将泛指能够在螺旋管成形或切割装置中进行成形或切割的任何管，例如如优选实施例所述。例如，在图5中，表示了波纹形的以螺旋方式形成的管。不过，所述实施例并不局限于波纹形管，在螺旋管成形或切割装置中也可以采用无波纹的管。

如前所述，介绍了有主动驱动的内部刀具的螺旋管切割和成形装置。该装置有利于切割操作，以便减小出现使材料弯折或使装置停止的操作的可能性。

应当知道，前面的详细说明是示例而不是限制，应当知道，本发明的范围将由随后的权利要求及其所有等效物确定。

Claims (13)

1.一种管切割装置(110；210；310)，用于切割以螺旋方式形成的管(114；214；314)，该管切割装置包括：

一成形头(116；216；316)，用于接受带材，并将该材料盘绕成螺旋管，所述成形头有内圆周和外圆周；

一第一刀具(130；230；330)，以及

一第二刀具(128；228；328)，

所述刀具的结构用于切割所述螺旋管，其特征在于，

该第一刀具(130；230；330)位于所述成形头的内圆周的内部；

该第二刀具(128；228；328)位于所述成形头的外圆周的外部，所述第二刀具设置为可运动成与所述第一刀具交叠接触，以便切割该螺旋管，其中

一驱动机构安装在所述第一刀具上，所述驱动机构包括：

一马达(138；238；338)；以及

一驱动元件，该驱动元件与所述马达相连，并能够使所述第一刀具随所述马达旋转。

2.根据权利要求1所述的管切割装置，其中：所述驱动元件包括驱动链条(142；372)。

3.根据权利要求1所述的管切割装置，其中：所述驱动元件包括相互啮合在一起的第一齿轮(170；346)和第二齿轮(172；344)。

4.根据权利要求1所述的管切割装置，其中：所述驱动元件包括驱动轴(140；240)。

5.根据权利要求4所述的管切割装置，其中：所述驱动机构还包括与所述驱动轴相连的驱动链条(142)，以便使所述第一刀具旋转。

6.根据权利要求4所述的管切割装置，其中：所述驱动机构还包括相互啮合在一起的第一齿轮(170)和第二齿轮(172)，其中，所述第二齿轮(172)与所述驱动轴相连，以便使所述第一刀具旋转。

7.根据权利要求1所述的管切割装置，其中：所述驱动元件包括支承臂(218；318)。

8.根据权利要求7所述的管切割装置，其中：所述驱动机构还包括与所述支承臂(318)相连的驱动链条(372)，以便使所述第一刀具(330)旋转。

9.根据权利要求7所述的管切割装置，其中：所述驱动机构还包括相互啮合在一起的第一齿轮(346)和第二齿轮(344)，其中，所述第二齿轮(344)与所述支承臂(318)相连，以便使所述第一刀具(330)旋转。

10.根据权利要求1所述的管切割装置，其中：所述驱动机构是可选择操作的。

11.一种切割以螺旋方式形成的管的方法，该方法包括：

在螺旋管成形器的成形头处接受带材，该成形头有内圆周和外圆周；

在螺旋管成形器中形成螺旋管；

其特征在于，该方法包括下列步骤：

使驱动机构安装在第一刀具上，以便使第一刀具旋转，该第一刀具位于成形头的内圆周的内部；以及

通过使第二刀具与第一刀具交叠接触而与该第一刀具一起切割螺旋管，该第二刀具位于成形头的外圆周的外部。

12.根据权利要求11所述的管切割方法，其中：该驱动机构包括马达。

13.根据权利要求12所述的管切割方法，其中：该驱动机构是可选择操作的。

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