RU2784021C1

RU2784021C1 - A device for forming a groove on a pipe

Info

Publication number: RU2784021C1
Application number: RU2022100711A
Authority: RU
Inventors: Дуглас Р. ДОУЛ
Original assignee: Виктаулик Компани
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2022-11-23

Abstract

FIELD: cold processing of tubular elements.

SUBSTANCE: invention relates to a cam for cold processing of a tubular element. The cam is designed to rotate in a circle around the mentioned tubular element. The cam contains a cam body having an axis of rotation, a first cam surface and a second cam surface. The first cam surface passes around the mentioned cam body. The said first cam surface contains the first region with an increasing radius and the first continuity violation of the said first cam surface. The second cam surface passes around the said cam body and is located at a distance along the said axis of rotation from the said first cam surface.

EFFECT: present invention enables to simplify the cam design.

11 cl, 14 dwg

Description

Перекрестные ссылки на родственные заявкиCross-references to related applications

Настоящая заявка основана и испрашивает приоритет по Предварительной Заявке на Патент США № 62/607,340, поданной 19 декабря 2017, и Предварительной Заявке на Патент США № 62/717,086, поданной 10 августа 2018, и содержание обеих этих заявок, таким образом, полностью включено в настоящий документ по ссылке.This application is based on and claims priority from U.S. Provisional Application No. 62/607,340, filed December 19, 2017, and U.S. Provisional Application No. 62/717,086, filed August 10, 2018, and the contents of both of these applications are hereby incorporated in their entirety. link to this document.

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к машинам, использующим кулачки для холодной обработки трубчатых элементов.The present invention relates to machines using cams for cold working of tubular elements.

Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for the creation of the invention

Холодная обработка трубчатых элементов, например, вдавливание окружной канавки на трубчатом элементе для обеспечения механического соединения труб, преимущественно выполняется с использованием роликовых машин для образования канавки, имеющих внутренний ролик, который зацепляется с внутренней поверхностью трубчатого элемента, и наружный ролик, который одновременно зацепляется с наружной поверхностью трубчатого элемента напротив внутреннего ролика. По мере вращения трубы вокруг ее продольной оси, обычно посредством приведения внутреннего ролика, наружный ролик постепенно прижимается к внутреннему ролику. Ролики имеют профили поверхности, которые вдавливаются в окружность трубчатого элемента по мере его вращения, посредством этого обеспечивая формование окружной канавки.Cold working of tubular members, such as embedding a circumferential groove on a tubular member to provide a mechanical connection of pipes, is advantageously performed using roller groove forming machines having an inner roller that engages with the inner surface of the tubular member and an outer roller that simultaneously engages with the outer surface of the tubular member. surface of the tubular element against the inner roller. As the pipe rotates about its longitudinal axis, usually by driving the inner roller, the outer roller is gradually pressed against the inner roller. The rollers have surface profiles which are pressed into the circumference of the tubular element as it rotates, thereby forming a circumferential groove.

В случае необходимости обеспечения требуемых допусков точности при выполнении холодной обработки трубчатых элементов, данная технология сталкивается с различными трудностями. Наиболее значимыми являются сложности, связанные с изготовлением канавки с требуемым радиусом (измеряемом от центра внутреннего канала трубчатого элемента до дна канавки), лежащем в заданном диапазоне допустимых значений. К тому же, вдавливание окружной канавки рядом с концом трубчатого элемента часто приводит к увеличению диаметра конца трубчатого элемента, представляющему собой феномен, известный как “развальцовывание”. Развальцовывание и допуски трубчатого элемента следует учитывать при конструировании механических соединений и уплотнений, и это усложняет их конструирование и изготовление. Эти соображения привели к возникновению сложных устройств предшествующего уровня техники, которые, например, требуют приводов для прижимания роликов в зацепление с трубчатым элементом и требуют регулировки хода роликов оператором для достижения требуемого радиуса канавки. К тому же, роликовые машины для образования канавки предшествующего уровня техники отличаются приложением значительного крутящего момента к трубчатому элементу и имеют низкую производительность, зачастую требуя множества оборотов трубчатого элемента для достижения законченной окружной канавки. Существует очевидная потребность в устройствах, например, использующих кулачки, для точной холодной обработки трубчатых элементов, которые являются простыми и в то же время более производительными с меньшим привлечением оператора.If it is necessary to ensure the required accuracy tolerances when performing cold working of tubular elements, this technology faces various difficulties. The most significant are the difficulties associated with the manufacture of a groove with the required radius (measured from the center of the inner channel of the tubular element to the bottom of the groove), which lies in a given range of acceptable values. In addition, indentation of the circumferential groove near the end of the tubular often results in an increase in the diameter of the end of the tubular, a phenomenon known as “flaring”. The flaring and tolerances of the tubular element must be taken into account when designing mechanical joints and seals, and this complicates their design and manufacture. These considerations have led to complex prior art devices which, for example, require drives to press the rollers into engagement with the tubular member and require adjustment of the roller stroke by the operator to achieve the required groove radius. In addition, prior art roller grooving machines are characterized by applying a large torque to the tubular member and have low productivity, often requiring many revolutions of the tubular member to achieve a complete circumferential groove. There is a clear need for devices, such as cams, for precise cold working of tubular members that are simple and yet more productive with less operator involvement.

Краткое изложение сущности изобретенияBrief summary of the invention

Изобретение относится к устройству для формования окружной канавки в трубчатом элементе. В одном иллюстративном варианте осуществления устройство содержит шестерню, закрепленную без возможности вращения вокруг оси шестерни, расположенной соосно с шестерней. Расширяемая матрица расположена вблизи от шестерни и концентрично с осью шестерни. Расширяемая матрица имеет множество сегментов матрицы, выполненных с возможностью перемещения в радиальном направлении к оси шестерни и от нее. Каждый сегмент матрицы имеет поверхность матрицы, обращенную от оси шестерни и выполненную с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью трубчатого элемента при перемещении от него. Приводное устройство соединено с расширяемой матрицей для перемещения сегментов матрицы к оси шестерни и от нее. Водило окружает расширяемую матрицу. Водило выполнено с возможностью вращения вокруг оси шестерни. Водило определяет отверстие, расположенное соосно с осью шестерни, для вставления трубчатого элемента. Множество зубчатых колес установлено на водиле. Каждое зубчатое колесо выполнено с возможностью вращения относительно водила вокруг соответствующей оси зубчатого колеса. Каждое зубчатое колесо находится в зацеплении с шестерней. Каждое из множества кулачковых тел установлено на соответствующем одном из зубчатых колес. Одна из множества первых кулачковых поверхностей проходит вокруг соответствующего одного из кулачковых тел. Каждая из первых кулачковых поверхностей содержит область с увеличивающимся радиусом и нарушение непрерывности. Трубчатый элемент расположен между поверхностями матрицы и первыми кулачковыми поверхностями, когда трубчатый элемент вставлен в отверстие.The invention relates to a device for forming a circumferential groove in a tubular element. In one illustrative embodiment, the device includes a gear fixed without the possibility of rotation about the axis of the gear located coaxially with the gear. The expandable matrix is located close to the gear and concentric with the gear axle. The expandable die has a plurality of die segments movable in a radial direction towards and away from the pinion axis. Each die segment has a die surface facing away from the pinion axis and configured to interact with the inner surface of the tubular element when moving away from it. A drive device is connected to the expandable die to move the die segments to and from the pinion axis. The carrier surrounds the expandable matrix. The carrier is made with the possibility of rotation around the axis of the gear. The carrier defines a hole coaxial with the pinion axis for inserting the tubular element. Many gears are mounted on the carrier. Each gear wheel is made with the possibility of rotation relative to the carrier around the corresponding axis of the gear wheel. Each gear is in mesh with a pinion. Each of the plurality of cam bodies is mounted on a respective one of the gears. One of the plurality of first cam surfaces extends around a respective one of the cam bodies. Each of the first cam surfaces contains an area with an increasing radius and a discontinuity. The tubular element is positioned between the die surfaces and the first cam surfaces when the tubular element is inserted into the hole.

В иллюстративном варианте осуществления приводное устройство содержит тяговый стержень, расположенный соосно с расширяемой матрицей и выполненный с возможностью перемещения вдоль оси шестерни. Перемещение тягового стержня приводит в перемещение сегменты матрицы к оси шестерни и от нее. Цилиндр имеет поршень, соединенный с тяговым стержнем, для перемещения тягового стержня вдоль оси шестерни.In an exemplary embodiment, the drive device includes a traction rod located coaxially with the expandable matrix and configured to move along the axis of the gear. The movement of the drawbar causes the segments of the matrix to move towards and away from the pinion axis. The cylinder has a piston connected to the drawbar to move the drawbar along the pinion axis.

В качестве примера, каждое зубчатое колесо имеет одинаковый диаметр делительной окружности. По меньшей мере одна тяговая поверхность может проходит вокруг одного из кулачковых тел. По меньшей мере одна тяговая поверхность выполнена с возможностью взаимодействия с трубчатым элементом. В качестве дополнительного примера, шестерня может иметь диаметр делительной окружности, равный наружному диаметру трубчатого элемента.As an example, each gear has the same pitch circle diameter. At least one traction surface may extend around one of the cam bodies. At least one traction surface is configured to interact with the tubular element. As a further example, the gear may have a pitch circle diameter equal to the outside diameter of the tubular.

В иллюстративном варианте осуществления, по меньшей мере одна тяговая поверхность проходит вокруг одного из кулачковых тел. По меньшей мере одна тяговая поверхность выполнена с возможностью взаимодействия с трубчатым элементом. По меньшей мере одна тяговая поверхность имеет диаметр делительной окружности, равный диаметру делительной окружности одного из зубчатых колес.In an exemplary embodiment, at least one traction surface extends around one of the cam bodies. At least one traction surface is configured to interact with the tubular element. At least one traction surface has a pitch circle diameter equal to the diameter of the pitch circle of one of the gear wheels.

В примере, каждая из первых кулачковых поверхностей дополнительно содержит область с постоянным радиусом, расположенную вблизи от соответствующего одного из нарушений непрерывности.In the example, each of the first cam surfaces further comprises a region of constant radius located in the vicinity of a respective one of the discontinuities.

В качестве примера, по меньшей мере одна тяговая поверхность имеет в себе зазор, причем зазор совмещен в осевом направлении с нарушением непрерывности первой кулачковой поверхности, окружающей одно кулачковое тело. К тому же, Вв качестве примера, по меньшей мере одна тяговая поверхность имеет в себе зазор, причем зазор совмещен в осевом направлении с нарушением непрерывности первой кулачковой поверхности, окружающей одно кулачковое тело.As an example, at least one traction surface has a gap in itself, and the gap is aligned in the axial direction with discontinuity of the first cam surface surrounding one cam body. Also, as an example, at least one traction surface has a gap therein, the gap being aligned in the axial direction with a discontinuity of the first cam surface surrounding one cam body.

Иллюстративный вариант осуществления дополнительно содержит множество тяговых поверхностей. Каждая из тяговых поверхностей проходит вокруг соответствующего одного из кулачковых тел. Каждая из тяговых поверхностей имеет в себе зазор. Каждый зазор совмещен в осевом направлении с соответствующим одним из нарушений непрерывности первых кулачковых поверхностей на каждом из кулачковых тел. В примере, по меньшей мере одна тяговая поверхность расположена на одном кулачковом теле на расстоянии от первой кулачковой поверхности, проходящей вокруг одного кулачкового тела. В дополнительном примере, по меньшей мере одна тяговая поверхность расположена на одном кулачковом теле на расстоянии от первой кулачковой поверхности, проходящей вокруг одного кулачкового тела.An exemplary embodiment further comprises a plurality of traction surfaces. Each of the traction surfaces extends around a respective one of the cam bodies. Each of the traction surfaces has a gap. Each gap is aligned in the axial direction with the corresponding one of the discontinuities of the first cam surfaces on each of the cam bodies. In an example, at least one traction surface is located on one cam body at a distance from the first cam surface passing around one cam body. In an additional example, at least one traction surface is located on one cam body at a distance from the first cam surface passing around one cam body.

Иллюстративный вариант осуществления может содержать по меньшей мере три зубчатых колеса. Другой иллюстративный вариант осуществления может содержать по меньшей мере четыре зубчатых колеса. К тому же, в качестве примера, одна из первых кулачковых поверхностей расположена между зубчатым колесом и по меньшей мере одной тяговой поверхностью. В другом примере, одна из первых кулачковых поверхностей расположена вблизи от по меньшей мере одной тяговой поверхности. В иллюстративном варианте осуществления, по меньшей мере одна тяговая поверхность содержит множество выступов, проходящих наружу от нее.An exemplary embodiment may include at least three gears. Another exemplary embodiment may include at least four gears. In addition, as an example, one of the first cam surfaces is located between the gear and at least one traction surface. In another example, one of the first cam surfaces is located in proximity to at least one traction surface. In an exemplary embodiment, at least one traction surface includes a plurality of protrusions extending outwardly from it.

Иллюстративный вариант осуществления дополнительно содержит множество вторых кулачковых поверхностей. Каждая из вторых кулачковых поверхностей проходит вокруг соответствующего одного из кулачковых тел и расположена на расстоянии от соответствующей одной из первых кулачковых поверхностей. Каждая из вторых кулачковых поверхностей может содержать область с увеличивающимся радиусом и нарушение непрерывности. Каждое нарушение непрерывности вторых кулачковых поверхностей совмещено с соответствующим одним из нарушений непрерывности первых кулачковых поверхностей. К тому же, в качестве примера, каждая из вторых кулачковых поверхностей может содержать область с постоянным радиусом, расположенную вблизи от соответствующего одного из нарушений непрерывности вторых кулачковых поверхностей. В другом иллюстративном варианте осуществления, каждая из вторых кулачковых поверхностей имеет постоянный радиус.An exemplary embodiment further comprises a plurality of second cam surfaces. Each of the second cam surfaces extends around the corresponding one of the cam bodies and is located at a distance from the corresponding one of the first cam surfaces. Each of the second cam surfaces may contain an area of increasing radius and discontinuity. Each discontinuity of the second cam surfaces is aligned with a corresponding one of the discontinuities of the first cam surfaces. Also, by way of example, each of the second cam surfaces may comprise a region of constant radius located in the vicinity of a respective one of the discontinuities of the second cam surfaces. In another exemplary embodiment, each of the second cam surfaces has a constant radius.

Иллюстративный вариант осуществления дополнительно содержит по меньшей мере одну тяговую поверхность, проходящую вокруг одного из кулачковых тел. По меньшей мере одна тяговая поверхность имеет в себе зазор. Зазор совмещен в осевом направлении с нарушением непрерывности первой кулачковой поверхности, окружающей одно кулачковое тело. В дополнительном примере, по меньшей мере одна тяговая поверхность содержит множество выступов, проходящих наружу от нее. В иллюстративном варианте осуществления, первая кулачковая поверхность, окружающая одно кулачковое тело, расположена между по меньшей мере одной тяговой поверхностью и второй кулачковой поверхностью, окружающей одно кулачковое тело.An exemplary embodiment further comprises at least one traction surface extending around one of the cam bodies. At least one traction surface has a gap. The gap is aligned in the axial direction with discontinuity of the first cam surface surrounding one cam body. In a further example, at least one traction surface includes a plurality of protrusions extending outwardly from it. In an exemplary embodiment, a first cam surface surrounding one cam body is located between at least one traction surface and a second cam surface surrounding one cam body.

В иллюстративном варианте осуществления, первая и вторая кулачковые поверхности, окружающие одно кулачковое тело, расположены между по меньшей мере одной тяговой поверхностью и одним из зубчатых колес, на котором установлено одно кулачковое тело. В дополнительном примере, первая кулачковая поверхность, окружающая первое кулачковое тело, расположена вблизи от по меньшей мере одной тяговой поверхности. По меньшей мере одна тяговая поверхность может иметь диаметр делительной окружности, равный диаметру делительной окружности одного из зубчатых колес. Пример дополнительно содержит множество тяговых поверхностей. Каждая из тяговых поверхностей проходит вокруг соответствующего одного из кулачковых тел. Каждая из тяговых поверхностей имеет в себе зазор. Каждый зазор совмещен в осевом направлении с соответствующим одним из нарушений непрерывности первых кулачковых поверхностей на каждом из кулачковых тел. Каждая из тяговых поверхностей может содержать множество выступов, проходящих наружу от нее.In an exemplary embodiment, the first and second cam surfaces surrounding one cam body are located between at least one traction surface and one of the gears on which the one cam body is mounted. In an additional example, the first cam surface surrounding the first cam body is located proximate to at least one traction surface. At least one traction surface may have a pitch circle diameter equal to the diameter of the pitch circle of one of the gears. The example further comprises a plurality of traction surfaces. Each of the traction surfaces extends around a respective one of the cam bodies. Each of the traction surfaces has a gap. Each gap is aligned in the axial direction with the corresponding one of the discontinuities of the first cam surfaces on each of the cam bodies. Each of the traction surfaces may include a plurality of protrusions extending outwardly from it.

В другом иллюстративном варианте осуществления, каждая из первых кулачковых поверхностей расположена между соответствующей одной из тяговых поверхностей и соответствующей одной из вторых кулачковых поверхностей на каждом кулачковом теле. Первые и вторые кулачковые поверхности могут быть расположены между тяговой поверхностью и зубчатым колесом на каждом кулачковом теле. Первая кулачковая поверхность может быть расположена вблизи от тяговой поверхности на каждом кулачковом теле.In another illustrative embodiment, each of the first cam surfaces is located between a respective one of the traction surfaces and a respective one of the second cam surfaces on each cam body. The first and second cam surfaces may be located between the traction surface and the gear wheel on each cam body. The first cam surface may be located proximate the traction surface on each cam body.

Изобретение также относится к другому иллюстративному устройству для формования окружной канавки в трубчатом элементе. В этом примере устройство содержит шестерню, закрепленную без возможности вращения вокруг оси шестерни, расположенной соосно с шестерней. Водило окружает шестерню. Водило выполнено с возможностью вращения вокруг оси шестерни и образует отверстие, расположенное соосно с осью шестерни, для вставления трубчатого элемента. Множество зубчатых колес установлено на водиле. Каждое зубчатое колесо выполнено с возможностью вращения относительно водила вокруг соответствующей оси зубчатого колеса. Каждое зубчатое колесо находится в зацеплении с шестерней. Множество кулачковых тел, каждое из которых установлено на соответствующем одном из зубчатых колес, включает в себя множество первых кулачковых поверхностей. Каждая из первых кулачковых поверхностей проходит вокруг соответствующего одного из кулачковых тел и выполнена с возможностью взаимодействия с трубчатым элементом, вставленным в отверстие. Каждая из первых кулачковых поверхностей содержит область с увеличивающимся радиусом. Каждая из первых кулачковых поверхностей содержит первое нарушение непрерывности первой кулачковой поверхности. В примере, каждое зубчатое колесо имеет одинаковый диаметр делительной окружности. Иллюстративный вариант осуществления может дополнительно содержать множество вторых кулачковых поверхностей. Каждая из вторых кулачковых поверхностей проходит вокруг соответствующего одного из кулачковых тел и расположена на расстоянии от одной из первых кулачковых поверхностей.The invention also relates to another exemplary device for forming a circumferential groove in a tubular element. In this example, the device includes a gear fixed without the possibility of rotation about the axis of the gear located coaxially with the gear. The carrier surrounds the gear. The carrier is rotatable around the gear axis and forms a hole coaxially with the gear axis for inserting the tubular element. Many gears are mounted on the carrier. Each gear wheel is made with the possibility of rotation relative to the carrier around the corresponding axis of the gear wheel. Each gear is in mesh with a pinion. The plurality of cam bodies, each mounted on a respective one of the gears, includes a plurality of first cam surfaces. Each of the first cam surfaces extends around the corresponding one of the cam bodies and is configured to interact with the tubular element inserted into the hole. Each of the first cam surfaces contains an area with an increasing radius. Each of the first cam surfaces contains a first discontinuity of the first cam surface. In the example, each gear has the same pitch circle diameter. An exemplary embodiment may further comprise a plurality of second cam surfaces. Each of the second cam surfaces extends around a respective one of the cam bodies and is located at a distance from one of the first cam surfaces.

В иллюстративном варианте осуществления, каждая из вторых кулачковых поверхностей содержит вторую область с увеличивающимся радиусом. Каждая из вторых кулачковых поверхностей содержит второе нарушение непрерывности второй кулачковой поверхности. Второе нарушение непрерывности совмещено с первым нарушением непрерывности на каждом кулачковом теле. В качестве примера, каждая из первых кулачковых поверхностей содержит область с постоянным радиусом, расположенную вблизи от соответствующего одного из первых нарушений непрерывности. В дополнительном примере, каждая из вторых кулачковых поверхностей содержит область с постоянным радиусом, расположенную вблизи от соответствующего одного из вторых нарушений непрерывности. Каждая из вторых кулачковых поверхностей может иметь постоянный радиус. Иллюстративный вариант осуществления дополнительно содержит по меньшей мере одну тяговую поверхность, проходящую вокруг одного из кулачковых тел. По меньшей мере одна тяговая поверхность имеет в себе зазор. Зазор совмещен в осевом направлении с первым нарушением непрерывности первой кулачковой поверхности, окружающей одно кулачковое тело.In an exemplary embodiment, each of the second cam surfaces includes a second region of increasing radius. Each of the second cam surfaces contains a second discontinuity of the second cam surface. The second discontinuity is aligned with the first discontinuity on each cam body. As an example, each of the first cam surfaces contains a region of constant radius located in the vicinity of the corresponding one of the first discontinuities. In an additional example, each of the second cam surfaces contains a region of constant radius located in the vicinity of the corresponding one of the second discontinuities. Each of the second cam surfaces may have a constant radius. An exemplary embodiment further comprises at least one traction surface extending around one of the cam bodies. At least one traction surface has a gap. The gap is aligned in the axial direction with the first discontinuity of the first cam surface surrounding one cam body.

В иллюстративном варианте осуществления, по меньшей мере одна тяговая поверхность содержит множество выступов, проходящих наружу от нее. К тому же, в качестве примера, по меньшей мере одна тяговая поверхность может быть расположена вблизи от первой кулачковой поверхности, окружающей одно кулачковое тело. В другом примере, шестерня имеет диаметр делительной окружности, равный наружному диаметру трубчатого элемента. В дополнительном примере, по меньшей мере одна тяговая поверхность может иметь диаметр делительной окружности, равный диаметру делительной окружности одного из зубчатых колес.In an exemplary embodiment, at least one traction surface includes a plurality of protrusions extending outwardly from it. Also, as an example, at least one traction surface may be located in the vicinity of the first cam surface surrounding one cam body. In another example, the gear has a pitch circle diameter equal to the outside diameter of the tubular. In a further example, at least one traction surface may have a pitch circle diameter equal to the pitch circle diameter of one of the gears.

Иллюстративный вариант осуществления может дополнительно содержать множество тяговых поверхностей. Каждая из тяговых поверхностей проходит вокруг соответствующего одного из кулачковых тел. Каждая из тяговых поверхностей имеет в себе зазор. Каждый зазор совмещен в осевом направлении с соответствующим одним из нарушений непрерывности первых кулачковых поверхностей на каждом из кулачковых тел. Каждая из тяговых поверхностей имеет диаметр делительной окружности, равный диаметрам делительной окружности зубчатых колес. В качестве примера, по меньшей мере одна тяговую поверхность проходит вокруг одного из кулачковых тел. По меньшей мере одна тяговая поверхность имеет в себе зазор. Зазор совмещен в осевом направлении с первым нарушением непрерывности первой кулачковой поверхности, окружающей одно кулачковое тело. В качестве примера, шестерня имеет диаметр делительной окружности, равный наружному диаметру трубчатого элемента. Также, например, по меньшей мере одна тяговая поверхность может иметь диаметр делительной окружности, равный диаметру делительной окружности одного из зубчатых колес. В иллюстративном варианте осуществления, первая кулачковая поверхность может быть расположена между по меньшей мере одной тяговой поверхностью и второй кулачковой поверхностью, окружающей одно кулачковое тело. К тому же, в качестве примера, первые и вторые кулачковые поверхности могут быть расположены между по меньшей мере одной тяговой поверхностью и зубчатым колесом, на котором установлено одно кулачковое тело.An exemplary embodiment may further comprise a plurality of traction surfaces. Each of the traction surfaces extends around a respective one of the cam bodies. Each of the traction surfaces has a gap. Each gap is aligned in the axial direction with the corresponding one of the discontinuities of the first cam surfaces on each of the cam bodies. Each of the traction surfaces has a pitch circle diameter equal to the pitch circle diameters of the gears. As an example, at least one traction surface extends around one of the cam bodies. At least one traction surface has a gap. The gap is aligned in the axial direction with the first discontinuity of the first cam surface surrounding one cam body. As an example, the gear has a pitch circle diameter equal to the outside diameter of the tubular member. Also, for example, at least one traction surface may have a pitch circle diameter equal to the diameter of the pitch circle of one of the gears. In an exemplary embodiment, the first cam surface may be located between at least one traction surface and a second cam surface surrounding one cam body. Also, by way of example, the first and second cam surfaces may be disposed between at least one traction surface and a gear on which one cam body is mounted.

Другой иллюстративный вариант осуществления дополнительно содержит множество тяговых поверхностей. Каждая из тяговых поверхностей проходит вокруг соответствующего одного из кулачковых тел. Каждая из тяговых поверхностей имеет в себе зазор. Каждый зазор совмещен в осевом направлении с соответствующим одним из нарушений непрерывности первых кулачковых поверхностей на каждом из кулачковых тел. Каждая из тяговых поверхностей имеет диаметр делительной окружности, равный диаметрам делительной окружности зубчатых колес. В качестве примера, каждая из первых кулачковых поверхностей может быть расположена между соответствующей одной из тяговых поверхностей и соответствующей одной из вторых кулачковых поверхностей на каждом кулачковом теле. В дополнительном примере, каждая из первых и вторых кулачковых поверхностей может быть расположена между соответствующей одной из тяговых поверхностей и соответствующей одной из зубчатых колес на каждом кулачковом теле. Также, в качестве примера, каждая из первых кулачковых поверхностей может быть расположена вблизи от соответствующей одной из тяговых поверхностей на каждом кулачковом теле.Another exemplary embodiment further comprises a plurality of traction surfaces. Each of the traction surfaces extends around a respective one of the cam bodies. Each of the traction surfaces has a gap. Each gap is aligned in the axial direction with the corresponding one of the discontinuities of the first cam surfaces on each of the cam bodies. Each of the traction surfaces has a pitch circle diameter equal to the pitch circle diameters of the gears. As an example, each of the first cam surfaces may be located between a respective one of the traction surfaces and a respective one of the second cam surfaces on each cam body. In a further example, each of the first and second cam surfaces may be located between a respective one of the traction surfaces and a respective one of the gears on each cam body. Also, by way of example, each of the first cam surfaces may be located proximate a respective one of the traction surfaces on each cam body.

Иллюстративный вариант осуществления может содержать по меньшей мере три зубчатых колеса. Иллюстративный вариант осуществления может содержать по меньшей мере четыре зубчатых колеса. Иллюстративный вариант осуществления может дополнительно содержать стакан, расположенный вблизи от шестерни и обращенный к отверстию. Трубчатый элемент упирается в стакан.An exemplary embodiment may include at least three gears. An exemplary embodiment may include at least four gears. An exemplary embodiment may further comprise a cup located proximate the gear and facing the bore. The tubular element abuts against the glass.

Изобретение также относится к множеству кулачков для холодной обработки трубчатого элемента. Кулачки вращаются по окружности вокруг трубчатого элемента. Каждый кулачок содержит кулачковое тело, имеющее ось вращения. Первая кулачковая поверхность проходит вокруг кулачкового тела. Первая кулачковая поверхность содержит первую область с увеличивающимся радиусом и первое нарушение непрерывности первой кулачковой поверхности. Вторая кулачковая поверхность проходит вокруг кулачкового тела и расположена на расстоянии вдоль оси вращения от первой кулачковой поверхности. В качестве примера, вторая кулачковая поверхность может содержать вторую область с увеличивающимся радиусом и второе нарушение непрерывности второй кулачковой поверхности. Второе нарушение непрерывности совмещено с первым нарушением непрерывности. Первая кулачковая поверхность может иметь область с постоянным радиусом, расположенную вблизи от первого нарушения непрерывности. Вторая кулачковая поверхность может иметь область с постоянным радиусом, расположенную вблизи от второго нарушения непрерывности. В иллюстративном варианте осуществления, вторая кулачковая поверхность может иметь постоянный радиус.The invention also relates to a plurality of cams for cold working of a tubular element. The cams rotate in a circle around the tubular element. Each cam contains a cam body having an axis of rotation. The first cam surface extends around the cam body. The first cam surface contains the first area with increasing radius and the first discontinuity of the first cam surface. The second cam surface extends around the cam body and is located at a distance along the rotation axis from the first cam surface. As an example, the second cam surface may include a second region of increasing radius and a second discontinuity of the second cam surface. The second discontinuity is combined with the first discontinuity. The first cam surface may have a region of constant radius located in the vicinity of the first discontinuity. The second cam surface may have a region of constant radius located in the vicinity of the second discontinuity. In an exemplary embodiment, the second cam surface may have a constant radius.

Иллюстративный вариант осуществления может дополнительно содержать тяговую поверхность, проходящую вокруг кулачкового тела. Тяговая поверхность имеет в себе зазор. Зазор совмещен в осевом направлении с первым нарушением непрерывности. В примере, тяговая поверхность содержит множество выступов, проходящих наружу от нее. В качестве примера, первая кулачковая поверхность может быть расположена между тяговой поверхностью и второй кулачковой поверхностью. Другой иллюстративный вариант осуществления содержит зубчатое колесо, установленное на кулачковом теле. Зубчатое колесо расположено соосно с осью вращения. В иллюстративном варианте осуществления, первая и вторая кулачковые поверхности могут быть расположены между тяговой поверхностью и зубчатым колесом.An exemplary embodiment may further comprise a traction surface extending around the cam body. The traction surface has a gap. The gap is axially aligned with the first discontinuity. In the example, the traction surface includes a plurality of protrusions extending outwardly from it. As an example, the first cam surface may be located between the traction surface and the second cam surface. Another exemplary embodiment includes a gear mounted on a cam body. The gear wheel is located coaxially with the axis of rotation. In an exemplary embodiment, the first and second cam surfaces may be located between the traction surface and the gear.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 представляет собой вид в продольном разрезе иллюстративного устройства для образования окружных канавок на трубчатых элементах;Fig. 1 is a longitudinal sectional view of an exemplary device for forming circumferential grooves on tubular members;

Фиг. 1A представляет собой вид в продольном разрезе в увеличенном масштабе части устройства, показанного на Фиг. 1;Fig. 1A is an enlarged longitudinal sectional view of a portion of the device shown in FIG. one;

Фиг. 2 представляет собой вид в продольном разрезе устройства, показанного на Фиг. 1, образующего окружную канавку на трубчатом элементе;Fig. 2 is a longitudinal sectional view of the device shown in FIG. 1 forming a circumferential groove on the tubular element;

Фиг. 2A представляет собой вид в продольном разрезе в увеличенном масштабе части устройства, показанного на Фиг. 2;Fig. 2A is an enlarged longitudinal sectional view of a portion of the device shown in FIG. 2;

Фиг. 3 и 3A представляют собой виды в изометрии в разобранном состоянии выбранных компонентов устройства, показанного на Фиг. 1;Fig. 3 and 3A are exploded isometric views of selected components of the device shown in FIG. one;

Фиг. 4 представляет собой вид в изометрии иллюстративного кулачка, используемого в устройстве, показанном на Фиг. 1 в увеличенном масштабе;Fig. 4 is an isometric view of an exemplary cam used in the device shown in FIG. 1 on an enlarged scale;

Фиг. 5 представляет собой вид с торца иллюстративного кулачка, используемого в устройстве, показанном на Фиг. 1 в увеличенном масштабе;Fig. 5 is an end view of an exemplary cam used in the device shown in FIG. 1 on an enlarged scale;

Фиг. 6 представляет собой вид сбоку иллюстративного кулачка, используемого в устройстве, показанном на Фиг. 1 в увеличенном масштабе;Fig. 6 is a side view of an exemplary cam used in the device shown in FIG. 1 on an enlarged scale;

Фиг. 7 представляет собой вид в изометрии редуктора в сборе, используемого в устройстве, показанном на Фиг. 1;Fig. 7 is an isometric view of the gearbox assembly used in the apparatus shown in FIG. one;

Фиг. 8 представляет собой вид с торца выбранных компонентов в устройстве, показанном на Фиг. 1;Fig. 8 is an end view of selected components in the device shown in FIG. one;

Фиг. 9 представляет собой вид в продольном разрезе иллюстративного устройства для образования окружных канавок на трубчатых элементах;Fig. 9 is a longitudinal sectional view of an exemplary device for forming circumferential grooves on tubular members;

Фиг. 9A представляет собой вид в продольном разрезе в увеличенном масштабе части устройства, показанного на Фиг. 9;Fig. 9A is an enlarged longitudinal sectional view of a portion of the device shown in FIG. 9;

Фиг. 10 представляет собой вид в продольном разрезе устройства, показанного на Фиг. 9, образующего окружную канавку в трубчатом элементе;Fig. 10 is a longitudinal sectional view of the device shown in FIG. 9 forming a circumferential groove in the tubular element;

Фиг. 10A представляет собой вид в продольном разрезе в увеличенном масштабе части устройства, показанного на Фиг. 10;Fig. 10A is an enlarged longitudinal sectional view of a portion of the device shown in FIG. ten;

Фиг. 11 представляет собой вид в изометрии в разобранном состоянии выбранных компонентов устройства, показанного на Фиг. 9;Fig. 11 is an exploded isometric view of selected components of the device shown in FIG. 9;

Фиг. 12 представляет собой вид сбоку иллюстративного кулачка, используемого в устройстве, показанном на Фиг. 9, в увеличенном масштабе;Fig. 12 is a side view of an exemplary cam used in the device shown in FIG. 9, on an enlarged scale;

Фиг. 13 представляет собой вид с торца иллюстративного кулачка, используемого в устройстве, показанном на Фиг. 9, в увеличенном масштабе; иFig. 13 is an end view of an exemplary cam used in the device shown in FIG. 9, on an enlarged scale; and

Фиг. 14 представляет собой вид с торца выбранных компонентов устройства, показанного на Фиг. 9.Fig. 14 is an end view of selected components of the device shown in FIG. 9.

Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретенияDetailed description of embodiments of the present invention

На Фиг. 1 и 1A показано иллюстративное устройство 10 для формования окружной канавки на трубчатом элементе. Устройство 10 является преимущественным для образования канавки на трубчатых элементах, имеющий номинальный диаметр 31,75 мм (1,25 дюйма) или более. Устройство 10 содержит шестерню 12, установленную на промежуточном вале 14 (смотри также Фиг. 3). Шестерня 12 и промежуточный вал 14 установлены неподвижно без возможности вращения вокруг оси 16 шестерни, расположенной соосно с шестерней и валом. Неподвижность по вращению шестерни 12 обеспечена посредством использования шпонки 18 между шестерней и промежуточным валом 14, а также зацепления части 14a промежуточного вала 14 с фиксирующей опорой 20. Фиксирующая опора 20 неподвижно установлена на основании 22. Часть 14a промежуточного вала 14 имеет многоугольный профиль поперечного сечения, который зацепляется с отверстием 24, которое проходит через фиксирующую опору 20. Форма отверстия 24 совпадает с формой части 14a промежуточного вала 14 и посредством этого предотвращает вращение вала вокруг оси 16 шестерни, но обеспечивает осевое перемещение вала. В этом иллюстративном варианте осуществления, часть 14a имеет квадратный профиль поперечного сечения, и отверстие 24 имеет по существу такую же квадратную форму.On FIG. 1 and 1A show an exemplary device 10 for forming a circumferential groove on a tubular member. The device 10 is advantageous for grooving tubular members having a nominal diameter of 31.75 mm (1.25 inches) or greater. The device 10 includes a gear 12 mounted on an intermediate shaft 14 (see also Fig. 3). The gear 12 and the intermediate shaft 14 are installed motionless without the possibility of rotation around the axis 16 of the gear located coaxially with the gear and the shaft. The rotational stability of the gear 12 is ensured by using a key 18 between the gear and the intermediate shaft 14, and by engaging the part 14a of the intermediate shaft 14 with the locking support 20. The fixing support 20 is fixedly mounted on the base 22. The part 14a of the intermediate shaft 14 has a polygonal cross-sectional profile, which engages with the hole 24 which passes through the locking support 20. The shape of the hole 24 matches the shape of the part 14a of the intermediate shaft 14 and thereby prevents the shaft from rotating about the axis 16 of the gear, but allows the axial movement of the shaft. In this exemplary embodiment, portion 14a has a square cross-sectional profile and opening 24 has a substantially the same square shape.

Водило 26 окружает шестерню 12. Водило 26 установлено на фланце 28 наружного вала 30. Наружный вал 30 является полым, окружает промежуточный вал 14 и расположен соосно с ним. Подшипники 32, расположенные между наружным валом 30 и промежуточным валом 14, обеспечивают вращение наружного вала, и, следовательно, прикрепленного к нему водила 26, вокруг оси 16 шестерни относительно промежуточного вала 14. Водило 26 образует отверстие 34 для вставления трубчатого элемента, в котором должна быть образована канавка. Отверстие 34 расположено соосно с осью 16 шестерни. На промежуточном вале 14 через шестерню 12 установлена стопорная пластина 36. Стопорная пластина 36 выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении вдоль оси 16 шестерни с промежуточным валом 14 и шестерней 12. Стопорная пластина 36, промежуточный вал 14 и шестерня 12 поджимаются к отверстию 34 посредством пружин 38, действующих между шестерней и наружным валом 30 через фланец 28 вала. Поскольку промежуточный вал 14 зафиксирован по вращению относительно основания 22, упорные подшипники 40 могут быть использованы между шестерней 12 и пружинами 40 для защиты пружин 38, которые вращаются с фланцем 28 и наружным валом 30, и уменьшения трения между шестерней 12 и фланцем 28. Стопорная пластина 36 взаимодействует с шестерней 12 и упорными подшипниками 40 с обеспечением принудительного упора, который обеспечивает положение трубчатого элемента для правильного позиционирования канавки.The carrier 26 surrounds the gear 12. The carrier 26 is mounted on the flange 28 of the outer shaft 30. The outer shaft 30 is hollow, surrounds the intermediate shaft 14 and is coaxial with it. Bearings 32, located between the outer shaft 30 and the intermediate shaft 14, ensure the rotation of the outer shaft, and therefore the carrier 26 attached to it, around the axis 16 of the gear relative to the intermediate shaft 14. The carrier 26 forms an opening 34 for inserting a tubular element in which should a groove be formed. The hole 34 is located coaxially with the axis 16 of the gear. A locking plate 36 is installed on the intermediate shaft 14 through the gear 12. The locking plate 36 is movable in the axial direction along the axis 16 of the gear with the intermediate shaft 14 and the gear 12. The locking plate 36, the intermediate shaft 14 and the gear 12 are pressed against the hole 34 by means of springs 38 acting between the pinion and the outer shaft 30 through the flange 28 of the shaft. Since intermediate shaft 14 is fixed in rotation relative to base 22, thrust bearings 40 can be used between gear 12 and springs 40 to protect springs 38 that rotate with flange 28 and outer shaft 30 and reduce friction between gear 12 and flange 28. 36 interacts with gear 12 and thrust bearings 40 to provide a positive stop that positions the tubular member for proper groove positioning.

На водиле 26 установлено множество зубчатых колес 42. В иллюстративном варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, 2 и 3, водило имеет 4 зубчатых колеса, расположенных под углами 90° друг к другу. Каждое зубчатое колесо 42 выполнено с возможностью вращения вокруг соответствующей оси 44 зубчатого колеса. В практическом варианте осуществления, каждое зубчатое колесо установлено на вале 46 зубчатого колеса, зафиксированном между передней и задней пластинами 48 и 50, содержащими водило 26. Подшипники 52, расположенные между каждым зубчатым колесом 42 и его соответствующим валом 46, обеспечивают вращение с малым трением зубчатых колес в водиле 26. Каждое зубчатое колесо 42 зацепляется с шестерней 12.Carrier 26 carries a plurality of gears 42. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, 2 and 3, the carrier has 4 gears arranged at 90° angles to each other. Each gear wheel 42 is rotatable about a respective gear axle 44 . In a practical embodiment, each gear is mounted on a gear shaft 46 fixed between front and rear plates 48 and 50 containing carrier 26. Bearings 52 located between each gear 42 and its corresponding shaft 46 provide low friction rotation of the gears. wheels in the carrier 26. Each gear wheel 42 engages with gear 12.

Как видно на Фиг. 4, на каждом зубчатом колесе 42 установлено кулачковое тело 54. Первая кулачковая поверхность 56 проходит вокруг каждого кулачкового тела 54. Первые кулачковые поверхности 56 выполнены с возможностью зацепления с трубчатым элементом, вставленным через отверстие 34. Как видно на Фиг. 5, первая кулачковая поверхность 56 содержит область 58 с увеличивающимся радиусом и нарушение 60 непрерывности кулачковой поверхности. Нарушение 60 непрерывности представляет собой положение на кулачковом теле 54, в котором кулачковая поверхность 56 не соприкасается с трубчатым элементом. В качестве части каждой первой кулачковой поверхности 56, дополнительно преимущественно предусмотрена область 62 с постоянным радиусом, расположенная вблизи от нарушения 60 непрерывности. По меньшей мере одна тяговая поверхность 64 может проходить вокруг одного из кулачковых тел 54. В примере, показанном на Фиг. 3, соответствующая тяговая поверхность 64 проходит вокруг каждого кулачкового тела 54. Тяговые поверхности 64 также выполнены с возможностью зацепления с трубчатым элементом, вставленным в водило 26, но каждая тяговая поверхность имеет зазор 66, совмещенный в осевом направлении (то есть, в направлении вдоль оси 44 зубчатого колеса) с нарушением 60 непрерывности в первой кулачковой поверхности 56 на каждом кулачковом теле 54. Как видно на Фиг. 4, тяговая поверхность 64 может содержать множество выступов 68, проходящих наружу от нее. Выступы обеспечивают захват между трубчатым элементом и тяговой поверхностью 64 во время работы устройства и могут быть образованы, например, посредством накатывания на тяговой поверхности. Тяговая поверхность имеет делительную окружность с диаметром 128. Когда на тяговой поверхности 64 присутствуют выступы 68, диаметр 128 делительной окружности тяговой поверхности определяется посредством взаимодействия выступов 68 с трубчатым элементом 79, включая вдавливание, выполняемое выступами 68 на трубчатом элементе 79. Если выступы 68 отсутствуют, диаметр 127 делительной окружности тяговой поверхности 64 равен диаметру тяговой поверхности. Как дополнительно показано на Фиг. 4, первая кулачковая поверхность 56 расположена между зубчатым колесом 42 и тяговой поверхностью 64, на расстоянии от тяговой поверхности, но вблизи от нее по сравнению с зубчатым колесом.As seen in FIG. 4, a cam body 54 is mounted on each gear wheel 42. A first cam surface 56 extends around each cam body 54. The first cam surfaces 56 are configured to engage with a tubular member inserted through hole 34. As seen in FIG. 5, the first cam surface 56 comprises an area 58 with an increasing radius and a discontinuity 60 of the cam surface. Discontinuity 60 is a position on the cam body 54 in which the cam surface 56 is not in contact with the tubular member. As part of each first cam surface 56, an area 62 with a constant radius is additionally advantageously provided in the vicinity of the discontinuity 60 . At least one traction surface 64 may extend around one of the cam bodies 54. In the example shown in FIG. 3, a respective traction surface 64 extends around each cam body 54. The traction surfaces 64 are also configured to engage with the tubular member inserted into the carrier 26, but each traction surface has a gap 66 aligned in the axial direction (i.e., in the axial direction). 44 gear) with discontinuity 60 in the first cam surface 56 on each cam body 54. As seen in FIG. 4, the traction surface 64 may include a plurality of protrusions 68 extending outwardly from it. The protrusions provide a grip between the tubular element and the traction surface 64 during operation of the device and can be formed, for example, by rolling on the traction surface. The traction surface has a pitch circle with a diameter of 128. When projections 68 are present on the traction surface 64, the diameter 128 of the traction surface pitch circle is determined by the interaction of the projections 68 with the tubular member 79, including the indentation performed by the projections 68 on the tubular member 79. If the projections 68 are absent, the diameter 127 of the pitch circle of the traction surface 64 is equal to the diameter of the traction surface. As further shown in FIG. 4, the first cam surface 56 is located between the gear wheel 42 and the traction surface 64, spaced apart from, but close to, the traction surface compared to the gear.

Как видно на Фиг. 1 и 4, вторая кулачковая поверхность 70 также расположена на кулачковом теле 54 и проходит вокруг него. Вторая кулачковая поверхность 70 представляет собой поверхность управляемого развальцовывания. Развальцовывание представляет собой радиальное расширение конца трубчатого элемента, которое, как правило, образуется, когда около этого конца происходит образование окружной канавки. Вторая кулачковая поверхность 70 (поверхность управляемого развальцовывания) расположена вблизи от зубчатого колеса 42, в результате чего она соприкасается с трубчатым элементом вблизи от его конца, где в результате образования канавки развальцовывание является наиболее ярко выраженным. Как видно на Фиг. 4 и 6, за исключением ее нарушения 70a непрерывности, вторая кулачковая поверхность 70 имеет постоянный радиус 72, выполненный по размеру с возможностью зацепления с трубчатым элементом для управления развальцовыванием и, например, сохранения изначального номинального диаметра трубчатого элемента у его конца во время и после образования канавки. Нарушение 70a непрерывности совмещено с нарушением 60 непрерывности в первой кулачковой поверхности 56 и представляет собой положение на кулачковом теле 54, в котором кулачковая поверхность 70 не соприкасается с трубчатым элементом. В альтернативных вариантах осуществления, вторая кулачковая поверхность 70 может иметь область с увеличивающимся радиусом и конечную область с постоянным радиусом, или вторая кулачковая поверхность 70 может иметь увеличивающийся радиус по всей длине ее дуги.As seen in FIG. 1 and 4, the second cam surface 70 is also located on and around the cam body 54. The second cam surface 70 is a controlled flaring surface. A flare is a radial expansion of the end of a tubular element that typically occurs when a circumferential groove is formed near that end. The second cam surface 70 (controlled flare surface) is located close to the gear wheel 42, whereby it contacts the tubular member near its end, where the flaring is most pronounced as a result of the groove formation. As seen in FIG. 4 and 6, except for its discontinuity 70a, the second cam surface 70 has a constant radius 72 sized to engage with the tubular to control flaring and, for example, maintain the tubular's original nominal diameter at its end during and after formation. grooves. The discontinuity 70a is aligned with the discontinuity 60 in the first cam surface 56 and is a position on the cam body 54 where the cam surface 70 is not in contact with the tubular member. In alternative embodiments, the second cam surface 70 may have an increasing radius region and a constant radius end region, or the second cam surface 70 may have an increasing radius along the entire length of its arc.

Как видно на Фиг. 1, 3 и 3A, устройство 10 дополнительно содержит расширяемую матрицу 74, расположенную вблизи от шестерни 12. В этом примере, матрица 74 содержит четыре сегмента 76, установленных с возможностью скольжения в радиальном направлении на шестерне 12 и соединенных с приводным устройством. В этом примере, приводное устройство содержит тяговый стержень 78, который проходит через полый внутренний канал 80 промежуточного вала 14. Тяговый стержень 78 имеет конический, многогранный конец 82, который зацепляется с поверхностями 84 сопрягаемой грани на каждом сегменте 76 матрицы. Тяговый стержень 78 выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении во внутреннем канале 80 относительно промежуточного вала 14, и сегменты 76 матрицы выполнены с возможностью приближения и удаления в радиальном направлении от оси 16 шестерни относительно шестерни 12. Радиальное перемещение сегментов 76 матрицы осуществляется посредством осевого перемещения тягового стержня 78. На Фиг. 1 и 1A показаны тяговый стержень 78 и сегменты 76 матрицы во втянутом положении, а на Фиг. 2 и 2A показаны тяговый стержень и сегменты матрицы в расширенном положении. Когда тяговый стержень 78 выдвинут к отверстию 34 водила 26 (Фиг. 1, 1A), сегменты 76 матрицы расположены на меньшей части конического конца 82 тягового стержня 78, и сегменты матрицы находятся в их втянутом положении. Матрица 74 дополнительно содержит окружные пружины 86 (смотри Фиг. 3A), которые окружают и поджимают сегменты 76 матрицы во втянутое положение. Когда тяговый стержень 78 втягивается в направлении от отверстия 34 водила 26 (Фиг. 2, 2A), сегменты 76 матрицы, являясь зафиксированными в осевом направлении на шестерне 12, раздвигаются наружу в радиальном направлении посредством взаимодействия между поверхностями 84 на каждом сегменте 76 и коническим, многогранным концом 82 тягового стержня 78. Когда тяговый стержень 78 возвращается к отверстию 34 водила 26, сегменты 76 матрицы перемещаются радиально вовнутрь под действием окружных пружин 86 и возвращаются во втянутое положение.As seen in FIG. 1, 3, and 3A, device 10 further includes an expandable die 74 proximal to gear 12. In this example, die 74 includes four segments 76 radially slidable on gear 12 and coupled to a drive unit. In this example, the drive device includes a drive rod 78 that extends through a hollow inner bore 80 of an intermediate shaft 14. The drive rod 78 has a conical, polyhedral end 82 that engages with mating face surfaces 84 on each die segment 76. The traction rod 78 is movable in the axial direction in the inner channel 80 relative to the intermediate shaft 14, and the matrix segments 76 are made with the possibility of approaching and receding in the radial direction from the gear axis 16 relative to the gear 12. The radial movement of the matrix segments 76 is carried out by means of axial movement of the traction rod 78. In FIG. 1 and 1A show the drawbar 78 and die segments 76 in a retracted position, and FIG. 2 and 2A show the drawbar and die segments in an expanded position. When the drawbar 78 is extended toward the hole 34 of the carrier 26 (FIG. 1, 1A), the die segments 76 are located on the smaller portion of the tapered end 82 of the drawbar 78 and the die segments are in their retracted position. The die 74 further includes circumferential springs 86 (see FIG. 3A) that surround and urge the die segments 76 into a retracted position. When the drawbar 78 is retracted in the direction away from the hole 34 of the carrier 26 (FIG. 2, 2A), the die segments 76, while being axially fixed on the gear 12, are extended outward in the radial direction by the interaction between the surfaces 84 on each segment 76 and the conical, polyhedral end 82 of the drawbar 78. When the drawbar 78 returns to the hole 34 of the carrier 26, the matrix segments 76 move radially inward under the action of the circumferential springs 86 and return to the retracted position.

Как дополнительно показано на Фиг. 1A и 3A, сегмент 76 матрицы имеет поверхность 88 матрицы, которая обращена радиально от оси 16 шестерни с обеспечением зацепления с внутренней поверхностью трубчатого элемента, вставленного в водило 26. Поверхности 88 матрицы имеют форму профиля, которая согласована с формой первых кулачковых поверхностей 56 на кулачковых телах 54. Как описано далее, первые кулачковые поверхности 56 и поверхности 88 матрицы взаимодействуют с обеспечением образования окружной канавки требуемой формы на трубчатом элементе (смотри Фиг. 2, 2A). Для трубчатых элементов, имеющих номинальный диаметр 31,75 мм (1,25 дюйма) или более, может быть преимущественным использование матрицы 74 совместно с первыми кулачковыми поверхностями 56 для более точного управления конечной формой канавки и размерами трубчатого элемента. От использования матрицы 74 ожидается изготовление более качественно образованных окружных канавок, чем это возможно с использованием только кулачковых поверхностей. Следует заметить, что поверхности 88 матрицы имеют коническую поверхность 88a (Фиг. 1A, 2A и 3A), которая обеспечивает свободное пространство для вторых кулачковых поверхностей 70 (управляемого развальцовывания) для формования конца трубчатого элемента, когда он превышает номинальный диаметр. Поверхности 88a также являются полезными, когда поверхности 70 управляемого развальцовывания используются для уменьшения наружного диаметра трубчатого элемента.As further shown in FIG. 1A and 3A, the die segment 76 has a die surface 88 that faces radially from the pinion shaft 16 to engage with the inner surface of a tubular member inserted into the carrier 26. The die surfaces 88 have a profile shape that matches the shape of the first cam surfaces 56 on the cams. bodies 54. As described below, the first cam surfaces 56 and die surfaces 88 cooperate to form a circumferential groove of the desired shape on the tubular element (see Fig. 2, 2A). For tubulars having a nominal diameter of 31.75 mm (1.25 inches) or greater, it may be advantageous to use a die 74 in conjunction with the first cam surfaces 56 to more precisely control the final groove shape and dimensions of the tubular. The use of die 74 is expected to produce better circumferential grooves than is possible with cam surfaces alone. It should be noted that the die surfaces 88 have a tapered surface 88a (FIGS. 1A, 2A and 3A) which provides free space for the second cam surfaces 70 (controlled flaring) to form the end of the tubular when it exceeds the nominal diameter. The surfaces 88a are also useful when the controlled flare surfaces 70 are used to reduce the outside diameter of the tubular.

Как видно на Фиг. 1 и 2, приводное устройство, которое перемещает тяговый стержень 78 в осевом направлении для расширения и втягивания матрицы 74, дополнительно содержит узел 90 цилиндра и поршня. В этом иллюстративном варианте осуществления, узел 90 цилиндра и поршня содержит пневматический цилиндр 92 двойного действия, имеющий поршень 94, соединенный с тяговым стержнем 78. Пневматический цилиндр 92 установлен на раме 96, которая прикреплена к промежуточному валу 14 и выполнена с возможностью перемещения относительно основания 22. Таким образом, пневматический цилиндр 92 перемещается в осевом направлении с промежуточным валом 14, но его поршень 94 может перемещать тяговый стержень 78 относительно промежуточного вала 14. Датчик 98 положения используется для определения положения сборки, которая включает в себя тяговый стержень 78, матрицу 74, шестерню 12, промежуточный вал 14 и пневматический цилиндр 92 и его раму 96. Датчик 98 положения может, например, содержать датчик приближения или микровыключатель. Датчик 100 давления используется для определения состояния давления пневматического цилиндра 92. Как датчик 98 положения, так и датчик 100 давления находятся в сообщении с контроллером 102, который может содержать, например, программируемый логический контроллер или другой микропроцессор. Контроллер 102 использует информацию от датчика 98 положения и датчика 100 давления для управления работой устройства 10, как описано далее.As seen in FIG. 1 and 2, the actuator that moves the drawbar 78 in the axial direction to expand and retract the matrix 74 further comprises a cylinder and piston assembly 90. In this illustrative embodiment, the cylinder and piston assembly 90 comprises a double-acting pneumatic cylinder 92 having a piston 94 connected to a drawbar 78. The pneumatic cylinder 92 is mounted on a frame 96 that is attached to the intermediate shaft 14 and is movable relative to the base 22 Thus, the pneumatic cylinder 92 moves axially with the intermediate shaft 14, but its piston 94 can move the drawbar 78 relative to the intermediate shaft 14. A position sensor 98 is used to determine the position of the assembly, which includes the drawbar 78, the matrix 74, a gear 12, an intermediate shaft 14 and a pneumatic cylinder 92 and its frame 96. The position sensor 98 may, for example, comprise a proximity sensor or a microswitch. Pressure sensor 100 is used to determine the pressure status of pneumatic cylinder 92. Both position sensor 98 and pressure sensor 100 are in communication with controller 102, which may include, for example, a programmable logic controller or other microprocessor. Controller 102 uses information from position sensor 98 and pressure sensor 100 to control the operation of device 10, as described below.

Как видно на Фиг. 1 и 7, редукторная передача 104 используется для вращения наружного вала 30 вокруг оси 16 шестерни. В этом иллюстративном варианте осуществления редукторная передача 104 содержит червячный винт 106, приводимый от серводвигателя (не показан), управляемого посредством контроллера 102. Серводвигатель выполняет функцию делительного привода и имеет аналого-цифровой преобразователь, который предоставляет точную информацию о положении вала двигателя, посредством этого обеспечивая точное управление вращением червячного винта 106.As seen in FIG. 1 and 7, the reduction gear 104 is used to rotate the outer shaft 30 about the pinion shaft 16. In this exemplary embodiment, the gear train 104 includes a worm screw 106 driven by a servo motor (not shown) controlled by the controller 102. The servo motor functions as a dividing drive and has an analog-to-digital converter that provides accurate information about the position of the motor shaft, thereby providing precise control of the rotation of the worm screw 106.

Червячный винт 106 находится в зацеплении с червячным колесом 108. Как видно на Фиг. 1 и 7, червячное колесо 108 установлено на выходном вале 110, установленном с возможностью вращения вокруг оси 16 шестерни на подшипниках 112 между выходным валом 110 и корпусом 114 редуктора, который прикреплен к основанию 22. Выходной вал 110 соединен с наружным валом 30 посредством шпонки 116, обеспечивающей вращение наружного вала 30, когда выходной вал 110 приводится во вращение посредством червячного винта 106 и червячного колеса 108.The worm screw 106 is engaged with the worm wheel 108. As seen in FIG. 1 and 7, a worm wheel 108 is mounted on an output shaft 110 rotatably mounted about a pinion shaft 16 on bearings 112 between the output shaft 110 and a gear housing 114 which is attached to a base 22. The output shaft 110 is connected to the outer shaft 30 by a key 116 that rotates the outer shaft 30 when the output shaft 110 is driven by the worm screw 106 and the worm wheel 108.

Работа устройства 10 начинается с кулачковых тел 54, расположенных, как показано на Фиг. 8, с нарушениями 60 и 70a непрерывности в их соответствующих первых и вторых кулачковых поверхностях 56 и 70 (не видны), обращенных к оси 16 шестерни, и зазорами 66 в их соответствующих тяговых поверхностях 64 (если они присутствуют), также обращенных к оси 16 шестерни. Эта ориентация кулачковых тел 54 устанавливается при сборке зубчатых колес 42 с шестерней 12 в водиле 26 и задается как начальное положение посредством контроллера 102 (Фиг. 1) и серводвигателя (не показан), действующего через червячный винт 106 и червячное колесо 108. Сегменты 76 матрицы находятся в их втянутом положении (Фиг. 1A). Operation of device 10 begins with cam bodies 54 arranged as shown in FIG. 8 with discontinuities 60 and 70a in their respective first and second cam surfaces 56 and 70 (not visible) facing pinion axle 16 and gaps 66 in their respective traction surfaces 64 (if any) also facing axle 16. gears. This orientation of the cam bodies 54 is set when the gears 42 are assembled to the pinion 12 in the carrier 26 and is set as the home position by the controller 102 (FIG. 1) and a servo motor (not shown) acting through the worm screw 106 and the worm wheel 108. The die segments 76 are in their retracted position (FIG. 1A).

Как видно на Фиг. 1 и 1A, когда кулачковые тела 54 находятся в начальном положении и сегменты 76 матрицы втянуты, трубчатый элемент 118, на котором требуется образование канавки, вставляется через отверстие 34 в водиле 26 и упирается в стопорную пластину 36. Совмещение зазоров 66 в тяговых поверхностях 64 (если они присутствуют) и соответствующие нарушения 60, 70a непрерывности в первых и вторых кулачковых поверхностях 56, 70, а также втянутое положение сегментов 76 матрицы обеспечивают просвет для вставления трубы. Трубчатый элемент 118 упирается дальше в стопорную пластину 36, сжимая пружины 38 и перемещая сборку, содержащую матрицу 74, шестерню 12, тяговый стержень 78, упорный подшипник 40 и пневматический цилиндр 92, в осевом направлении относительно основания 22 и прикрепленной к нему фиксирующей опоры 20, посредством этого достигая состояния принудительного упора, в котором упорный подшипник 40 упирается во фланец 28. Положение сборки определяется посредством датчика 98 положения, который передает сигнал, содержащий информацию о положении сборки, контроллеру 102. При получении сигнала о положении, контроллер 102 выдает команду пневматическому цилиндру 92 на оттягивание тягового стержня 78 от отверстия 34 водила 26. В результате этого сегменты 76 матрицы перемещаются радиально наружу в расширенное положение (Фиг. 2, 2A) и посредством этого зацепляют поверхности 88 матрицы с внутренней поверхностью 120 трубчатого элемента 118. Расширенное положение сегментов 76 матрицы изменяется в зависимости от внутреннего диаметра трубчатого элемента. Пневматический цилиндр 92 поддерживает усилие, приложенное к тяговому стержню 78, посредством этого блокируя матрицы 76 в положении, в котором они прижаты к внутренней поверхности трубчатого элемента. Когда датчик 100 давления обнаруживает пороговое пониженное давление на втягивающей стороне пневматического цилиндра 92, означающее то, что к тяговому стержню 78 приложена тянущая сила, он посылает контроллеру 102 сигнал о том, что сегменты 76 матрицы являются расширенными. По получении сигнала о состоянии матрицы от датчика 100 давления контроллер 102 выдает серводвигателю команду на вращение червячного винта 106, который вращает червячное колесо 108. В этом примере, вращение червячного колеса 108 приводит к вращению выходного вала 110 против часовой стрелки (на виде на Фиг. 8), который приводит во вращение наружный вал 30, с которым он соединен посредством шпонки (шпонка 116, смотри Фиг. 2A) с обеспечением вращения. Вращение наружного вала 30 приводит во вращение водило 26 против часовой стрелки вокруг оси 16 шестерни. (Направление вращения водила 26 предустановлено посредством расположения первых кулачковых поверхностей 56 на кулачковых телах 54.) В результате этого зубчатые колеса 42 и их соответствующие кулачковые тела 54 перемещаются по орбите вокруг оси 16 шестерни. Тем не менее, шестерня 12 зафиксирована без возможности вращения, поскольку промежуточный вал 14 прикреплен к фиксирующей опоре 20 посредством взаимодействия между частью 14a промежуточного вала и отверстием 24 фиксирующей опоры. Поскольку зубчатые колеса 42 зацепляются с (неподвижной) шестерней 12, относительное вращение водила 26 вокруг оси 16 шестерни приводит к вращению зубчатых колес 42 и их соответствующих кулачковых тел 54 вокруг их соответствующих осей 44 зубчатого колеса (смотри Фиг. 2, 2A и 8). Вращение кулачковых тел 54 приводит тяговые поверхности 64 и первые кулачковые поверхности 56 в соприкосновение с наружной поверхностью 124 трубчатого элемента 118. Тяговые поверхности 64 захватывают трубчатый элемент, в то время как первые кулачковые поверхности 56 вдавливают канавку в наружной поверхности 124 трубчатого элемента, по мере того, как область 58 с увеличивающимся радиусом и область 62 с постоянным радиусом каждой первой кулачковой поверхности 56 перемещаются по трубчатому элементу 118. Сегменты 76 матрицы зацеплены с внутренней поверхностью 120 трубчатого элемента 118 и поддерживают ее, и поверхности 88 матрицы взаимодействуют с первыми кулачковыми поверхностями 56 для образования окружной канавки.As seen in FIG. 1 and 1A, when the cam bodies 54 are in their initial position and the die segments 76 are retracted, the tubular member 118 in which the groove is to be formed is inserted through the hole 34 in the carrier 26 and abuts against the stop plate 36. if present) and the corresponding discontinuities 60, 70a in the first and second cam surfaces 56, 70, as well as the retracted position of the die segments 76, provide clearance for tube insertion. The tubular member 118 abuts further against the stop plate 36, compressing the springs 38 and moving the assembly containing the die 74, the gear 12, the draw rod 78, the thrust bearing 40 and the pneumatic cylinder 92, in the axial direction relative to the base 22 and the fixing support 20 attached to it, thereby reaching a positive stop state in which the thrust bearing 40 abuts against the flange 28. The assembly position is determined by the position sensor 98, which transmits a signal containing the assembly position information to the controller 102. Upon receiving the position signal, the controller 102 issues a command to the pneumatic cylinder 92 to pull the pull rod 78 away from the hole 34 of the carrier 26. As a result, the matrix segments 76 move radially outward to the expanded position (FIG. 2, 2A) and thereby engage the matrix surfaces 88 with the inner surface 120 of the tubular element 118. The expanded position of the segments 76 matrix changes depending on ti from the inner diameter of the tubular element. The pneumatic cylinder 92 maintains the force applied to the traction rod 78, thereby locking the dies 76 in a position in which they are pressed against the inner surface of the tubular member. When the pressure sensor 100 detects a threshold underpressure on the retracting side of the pneumatic cylinder 92, indicating that a pulling force is applied to the traction rod 78, it sends a signal to the controller 102 that the matrix segments 76 are expanded. Upon receipt of the die state signal from pressure sensor 100, controller 102 commands the servomotor to rotate worm screw 106, which rotates worm wheel 108. In this example, rotation of worm wheel 108 causes output shaft 110 to rotate counterclockwise (shown in FIG. 8) which rotates the outer shaft 30 to which it is connected by means of a key (key 116, see Fig. 2A) to rotate. The rotation of the outer shaft 30 causes the carrier 26 to rotate counterclockwise around the axis 16 of the gear. (The direction of rotation of the carrier 26 is predetermined by positioning the first cam surfaces 56 on the cam bodies 54.) As a result, the gears 42 and their respective cam bodies 54 orbit about the pinion axis 16. However, the gear 12 is fixed without being able to rotate because the intermediate shaft 14 is attached to the locking bearing 20 by the interaction between the intermediate shaft portion 14a and the locking bearing hole 24 . As the gears 42 mesh with the (stationary) gear 12, the relative rotation of the carrier 26 about the gear axle 16 causes the gears 42 and their respective cam bodies 54 to rotate about their respective gear axes 44 (see FIGS. 2, 2A and 8). Rotation of the cam bodies 54 brings the traction surfaces 64 and first cam surfaces 56 into contact with the outer surface 124 of the tubular 118. The traction surfaces 64 grip the tubular while the first cam surfaces 56 depress a groove in the outer surface 124 of the tubular as as the increasing radius region 58 and the constant radius region 62 of each first cam surface 56 move along the tubular element 118. The die segments 76 are engaged with and support the inner surface 120 of the tubular element 118, and the matrix surfaces 88 engage with the first cam surfaces 56 to circumferential groove formation.

Расположения первых кулачковых поверхностей 56 и вторых кулачковых поверхностей 70 (управляемого развальцовывания) на кулачковых телах 54 согласованы с положением трубчатого элемента 118, вставленного в водило 26, в результате чего канавка образуется на требуемом расстоянии от конца трубчатого элемента 118 и развальцовывание у конца трубчатого элемента является управляемым, то есть, ограниченным или уменьшенным приблизительно до его номинального диаметра или меньше. Контроллер 102 вращает водило 26 на такое количество оборотов, которое является необходимым (в зависимости от передаточного отношения между зубчатыми колесами 42 и шестерней 12) для образования окружной канавки по существу постоянной глубины для трубчатых элементов, имеющих однородную толщину стенки. В этом иллюстративном варианте осуществления для образования готовой окружной канавки с постоянной глубиной требуется только один оборот водила. При завершении образования канавки контроллер 102, действующий через серводвигатель и передачу 104, возвращает водило 26 в положение, в котором зазоры 66 в тяговых поверхностях 64 и нарушения 60 и 70a непрерывности в первых и вторых кулачковых поверхностях 56 и 70 снова обращены к оси 16 шестерни (Фиг. 8). Затем контроллер 102 выдает пневматическому цилиндру 92 команду на перемещение тягового стержня 78 к отверстию 34 с обеспечением перемещения сегментов 76 матрицы радиально вовнутрь в их втянутое положение и их отцеплением от трубчатого элемента 118 под действием поджимающей силы окружных пружин 86 (Фиг. 1 и 3A). Это положение кулачковых тел 54 и матрицы 74 обеспечивает извлечение трубчатого элемента 118 из водила 26. По мере извлечения трубчатого элемента 118, пружины 38 толкают сборку, содержащую тяговый стержень 78, шестерню 12, упорный подшипник 40, промежуточный вал 14, пневматический цилиндр 92 и матрицу 74, обратно в ее исходное положение, и устройство 10 снова готово к образованию канавки на другом трубчатом элементе.The positions of the first cam surfaces 56 and the second cam surfaces 70 (controlled flaring) on the cam bodies 54 are matched to the position of the tubular member 118 inserted into the carrier 26, whereby the groove is formed at the required distance from the end of the tubular member 118 and the flare at the end of the tubular member is controllable, that is, limited or reduced to approximately its nominal diameter or less. Controller 102 rotates carrier 26 as many revolutions as necessary (depending on the gear ratio between gears 42 and pinion 12) to form a circumferential groove of substantially constant depth for tubular members having uniform wall thickness. In this exemplary embodiment, only one rotation of the carrier is required to form a finished circumferential groove of constant depth. When the groove formation is completed, the controller 102, acting through the servomotor and transmission 104, returns the planet carrier 26 to a position in which the gaps 66 in the traction surfaces 64 and the discontinuities 60 and 70a in the first and second cam surfaces 56 and 70 again face the gear axis 16 ( Fig. 8). The controller 102 then commands the pneumatic cylinder 92 to move the traction rod 78 toward the hole 34, causing the die segments 76 to move radially inward to their retracted position and disengage from the tubular member 118 under the action of the preload force of the circumferential springs 86 (FIGS. 1 and 3A). This position of the cam bodies 54 and the matrix 74 allows the removal of the tubular element 118 from the carrier 26. As the tubular element 118 is removed, the springs 38 push the assembly containing the traction rod 78, the gear 12, the thrust bearing 40, the intermediate shaft 14, the pneumatic cylinder 92 and the matrix 74 back to its original position and the device 10 is again ready to form a groove on another tubular.

Устройство 10 обеспечивает достижение значительного преимущества, поскольку оно прилагает к трубчатому элементу минимальный крутящий момент в ходе процесса образования канавки, в это же время обеспечивая образование канавки с постоянным диаметром. Как видно на Фиг. 8 и 5, это состояние достигается, когда: 1) диаметр 126 делительной окружности шестерни 12 по существу равен наружному диаметру трубчатого элемента (Фиг. 8); и, 2) диаметр 128 делительной окружности тяговых поверхностей 64 по существу равен диаметру 130 делительной окружности зубчатых колес 42 (Фиг. 5). При соблюдении этих условий, тяговые поверхности 64 ограничены прохождением по наружной поверхности трубчатого элемента, почти или совсем не принуждая трубу к вращению, и посредством этого прилагая лишь минимальный крутящий момент к трубчатому элементу. Термины “равно” и “по существу равно” в контексте данного документа в отношении взаимоотношения между диаметрами делительной окружности шестерней, зубчатых колес и тяговых поверхностей и наружным диаметром трубчатого элемента означают, что диаметр делительной окружности шестерни достаточно близок к наружному диаметру трубчатого элемента, и диаметр делительной окружности тяговой поверхности достаточно близок к диаметру делительной окружности зубчатых колес, в результате чего к трубчатому элементу приложен минимальный крутящий момент. Для удобства диаметр делительной окружности шестерни можно рассматривать как “равный” или “по существу равный” наружному диаметру трубчатого элемента, если разность между этими величинами составляет порядка сотых дюйма. Поскольку фактические трубы имеют значительные допуски на отклонение диаметра от номинала, на взаимоотношение между диаметром делительной окружности тяговых поверхностей и наружным диаметром трубчатого элемента может ожидаемо влиять отклонение диаметра трубы, в результате чего происходит приложение крутящего момента к трубчатому элементу, и в этих случаях становится преимущественным использование наружного зажима. В устройстве 10, функцию зажима может выполнять матрица 74, поскольку она установлена на шестерне 12, которая зафиксирована по вращению.The device 10 achieves a significant advantage in that it applies a minimum amount of torque to the tubular during the groove formation process, while at the same time providing a constant diameter groove. As seen in FIG. 8 and 5, this state is reached when: 1) the diameter 126 of the pitch circle of the gear 12 is substantially equal to the outer diameter of the tubular member (FIG. 8); and 2) the pitch diameter 128 of the traction surfaces 64 is substantially equal to the pitch diameter 130 of the gears 42 (FIG. 5). Under these conditions, the traction surfaces 64 are limited to passing over the outer surface of the tubular, causing little or no rotation of the tubular, and thereby applying only a minimal torque to the tubular. The terms “equal” and “substantially equal” in the context of this document with respect to the relationship between the pitch diameters of gears, gears and traction surfaces and the outer diameter of the tubular member mean that the pitch diameter of the gear is sufficiently close to the outer diameter of the tubular member, and the diameter The pitch circle of the traction surface is sufficiently close to the diameter of the pitch circle of the gears, as a result of which a minimum torque is applied to the tubular element. For convenience, the pitch circle diameter of the gear can be considered to be "equal" or "substantially equal" to the outer diameter of the tubular member if the difference between these values is in the order of hundredths of an inch. Because actual pipes have significant tolerances for diameter deviation from nominal, the relationship between the pitch circle diameter of the traction surfaces and the outside diameter of the tubular element can be expected to be affected by the deviation of the pipe diameter, resulting in the application of torque to the tubular element, and in these cases it becomes advantageous to use outer clamp. In the device 10, the clamping function can be performed by the die 74, since it is mounted on the gear 12, which is fixed in rotation.

В осуществленной на практике иллюстративной конструкции, устройство 10, подходящее для образования канавки на трубчатых элементах, имеющих номинальный размер трубы 63,5 мм (2,5 дюйма), использует четыре зубчатых колеса 42 и кулачковых тела 54, как показано на чертежах. Наружный диаметр трубы номиналом 63,5 мм (2,5 дюйма) составляет 73,02 мм (2,875 дюйма). Шестерня 12, имеющая 36 зубьев и диаметр делительной окружности 72 мм (2,835 дюйма), является достаточно близкой (разность составляет 63,5 мм (2,5 дюйма)), в результате чего происходит приложение минимального крутящего момента, когда диаметры делительной окружности зубчатых колес и диаметры делительной окружности тяговых поверхностей также по существу равны друг другу. Этот иллюстративный вариант осуществления использует зубчатые колеса 42, имеющие 36 зубьев, с диаметром делительной окружности 72 мм (2,835 дюйма). Тяговые поверхности 64, в случае, если они накатаны или подготовлены иным образом, несмотря на то, что они не являются зубчатыми колесами, имеют по существу эквивалентный диаметр делительной окружности (то есть, диаметр цилиндра, который обеспечивает такое же перемещение, как и фактическое зубчатое колесо), который вдавливается в трубу по мере прохождения тяговой поверхности по ней. В практических применениях разности между диаметром делительной окружности тяговых поверхностей и диаметром делительной окружности зубчатых колес порядка сотых дюйма удовлетворяют данному определению “равно” или “эквивалентно”. Учитывая, что в этом примере передаточные отношения между шестерней 12 и зубчатыми колесами 42 являются одинаковыми, будет понятно, что водило 26 осуществляет один оборот для образования готовой окружной канавки вокруг трубчатого элемента.In a practiced exemplary design, a device 10 suitable for grooving tubular members having a nominal tube size of 63.5 mm (2.5 inches) uses four gears 42 and cam bodies 54 as shown in the drawings. The outside diameter of the 63.5 mm (2.5 in.) nominal pipe is 73.02 mm (2.875 in.). Gear 12, having 36 teeth and a pitch diameter of 72 mm (2.835 inches), is close enough (difference is 63.5 mm (2.5 inches)), resulting in the application of a minimum torque when the pitch diameters of the gears and the pitch circle diameters of the traction surfaces are also substantially equal to each other. This exemplary embodiment uses gears 42 having 36 teeth with a pitch diameter of 72 mm (2.835 inches). The traction surfaces 64, in the event that they are knurled or otherwise prepared, despite the fact that they are not gears, have a substantially equivalent pitch circle diameter (that is, the diameter of a cylinder that provides the same movement as the actual gear wheel), which is pressed into the pipe as the traction surface passes through it. In practical applications, differences between the pitch diameter of the traction surfaces and the pitch diameter of the gears on the order of hundredths of an inch satisfy this definition of “equal” or “equivalent”. Considering that in this example the gear ratios between pinion 12 and gears 42 are the same, it will be appreciated that carrier 26 completes one revolution to form a finished circumferential groove around the tubular member.

В другой иллюстративной конструкции, подходящей для трубы с номинальным размером 101,6 мм (4 дюйма), имеющей наружный диаметр 114,3 мм (4,5 дюйма), может быть использована шестерня, имеющая 72 зуба с диаметром делительной окружности 114,3 мм (4,5 дюйма). Эта конструкция использует 4 зубчатых колеса, причем каждое зубчатое колесо имеет 72 зуба и диаметр делительной окружности 114,3 мм (4,5 дюйма). Отношение 1:1 между шестерней и зубчатым колесом означает, что для образования готовой канавки нужен один оборот водила. Другие отношения между шестерней и зубчатым колесом приводят к множеству оборотов водила или неполному обороту водила для образования готовой канавки.In another illustrative design, suitable for a pipe with a nominal size of 101.6 mm (4 inches) having an outside diameter of 114.3 mm (4.5 inches), a gear having 72 teeth with a pitch circle diameter of 114.3 mm can be used. (4.5 inches). This design uses 4 gears, with each gear having 72 teeth and a pitch diameter of 114.3 mm (4.5 inches). The 1:1 ratio between pinion and gear means that one revolution of the carrier is needed to form the finished groove. Other relationships between pinion and gear result in multiple carrier revolutions or incomplete carrier revolutions to form the finished groove.

Устройство 10 выполнено таким образом, что водило 26 и его соответствующие зубчатые колеса 42, кулачковые тела 54, шестерня 12, наружный вал 30, промежуточный вал 14 и матрица 74 вместе с другими соответствующими компонентами составляют сборку 132, взаимозаменяемую с передачей 104, для обеспечения легкого приспосабливания устройства под образование канавки на диапазоне труб, имеющих разные диаметры и толщины стенки. Взаимозаменяемость обеспечена благодаря использованию съемного зажима 134 для прикрепления наружного вала 30 к корпусу 114 редуктора 114 и шпонки 116 между наружным валом 30 и выходным валом 110 червячного колеса 108, а также прикрепления промежуточного вала 14 к раме 96 пневматического цилиндра 92 посредством зацепления рамы с щелями 136 на промежуточном вале и прикрепления поршня 94 к тяговому стержню 78 также посредством взаимного зацепления щелей и плеч 138. Сборка 132 может быть удалена посредством поднимания пневматического цилиндра 92, в результате чего рама 96 отцепляется от промежуточного вала 14 и поршень 94 отцепляется от тягового стержня 78, и затем удаления удерживающего зажима 134 (в результате чего обеспечивается отцепление наружного вала 30 от червячного колеса 108) и сдвигания сборки вдоль оси 16 шестерни. Затем может быть установлено новое водило в сборе, подходящее для образования канавки на других трубчатых элементах.The device 10 is configured such that the carrier 26 and its respective gears 42, cam bodies 54, pinion 12, outer shaft 30, countershaft 14, and die 74, together with other appropriate components, constitute an assembly 132 interchangeable with transmission 104 to provide easy adapting the device to form a groove on a range of pipes having different diameters and wall thicknesses. Interchangeability is provided through the use of a removable clamp 134 for attaching the outer shaft 30 to the housing 114 of the gearbox 114 and the key 116 between the outer shaft 30 and the output shaft 110 of the worm wheel 108, as well as attaching the intermediate shaft 14 to the frame 96 of the pneumatic cylinder 92 by engaging the frame with slots 136 on the intermediate shaft and attaching the piston 94 to the draw rod 78 also by interengaging the slots and shoulders 138. Assembly 132 can be removed by lifting the pneumatic cylinder 92, causing the frame 96 to disengage from the intermediate shaft 14 and the piston 94 to disengage from the draw rod 78, and then removing the retaining clip 134 (which disengages the outer shaft 30 from the worm wheel 108) and sliding the assembly along the pinion shaft 16. A new carrier assembly can then be installed suitable for forming a groove on other tubular members.

От устройств 10 согласно изобретению ожидается увеличение эффективности операций по образованию канавки на трубе, поскольку они точно и быстро работают с широким диапазоном размеров и сортаментов трубчатых элементов без потребности в опорах как для поддерживания трубчатого элемента, так и для компенсации его вращения и обеспечения выравнивания. Устройство 10 также может быть использовано для образования канавки на изогнутых трубчатых элементах и трубах в сборе, имеющих коленчатые соединения, без возникновения проблем, связанных с вращательным перемещением поперечного трубчатого элемента.The devices 10 of the invention are expected to increase the efficiency of pipe grooving operations as they accurately and quickly handle a wide range of sizes and gauges of tubulars without the need for supports either to support the tubular or to compensate for its rotation and ensure alignment. The device 10 can also be used to form a groove in bent tubulars and tubular assemblies having elbows without the problems associated with rotational movement of the transverse tubular.

На Фиг. 9 показано другое устройство 11 для формования окружной канавки на трубчатом элементе. Устройство 11 содержит шестерню 13, неподвижно установленную без возможности вращения вокруг оси 15 шестерни, расположенной соосно с шестерней. Неподвижность по вращению шестерни 13 обеспечена посредством ее установки на одном конце 17 вала 19 шестерни, тогда как противоположный конец 21 вала шестерни прикреплен к стойке 23 посредством шпонки 25. Стойка установлена на основании 27.On FIG. 9 shows another device 11 for forming a circumferential groove on a tubular member. The device 11 contains a gear 13, fixedly mounted without the possibility of rotation around the axis 15 of the gear, located coaxially with the gear. The rotational immobility of the gear 13 is ensured by its installation on one end 17 of the gear shaft 19, while the opposite end 21 of the gear shaft is attached to the rack 23 by means of a key 25. The rack is mounted on the base 27.

Водило 29 окружает шестерню 13. Водило 29 установлено на фланце 31 ведущего вала 33. Ведущий вал 33 является полым, окружает вал 19 шестерни и расположен соосно с ним. Подшипники 35, расположенные между ведущим валом 33 и валом 19 шестерни, обеспечивают вращение ведущего вала, и, следовательно, прикрепленного к нему водила 29, вокруг оси 15 шестерни. Водило 29 образует отверстие 37 для вставления трубчатого элемента, в котором должна быть образована канавка. Отверстие 37 расположено соосно с осью 15 шестерни. Как видно на Фиг. 9 и 11, стакан 39 установлен соосно с шестерней 13. Трубчатый элемент упирается в стакан 39 и в этом примере установлен на вале 41 стакана, который проходит соосно через внутренний канал 43 в полом вале 19 шестерни. Вал 41 стакана выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении вдоль оси 15 шестерни и поджимается к отверстию 37 посредством пружины 45, действующей между валом 19 шестерни и стаканом 39. Конец 47 вала 41 стакана, противоположный стакану 39, используется совместно с выключателем 49, установленным вблизи от стойки 23, для приведения устройства в действие, как описано далее. В этом иллюстративном варианте осуществления выключатель содержит датчик приближения, но также может представлять собой контактный выключатель, такой как микровыключатель.The carrier 29 surrounds the gear 13. The carrier 29 is mounted on the flange 31 of the drive shaft 33. The drive shaft 33 is hollow, surrounds the gear shaft 19 and is aligned with it. Bearings 35 located between the drive shaft 33 and the pinion shaft 19 cause the drive shaft, and hence the carrier 29 attached thereto, to rotate around the pinion axis 15. The carrier 29 forms an opening 37 for inserting a tubular element in which a groove is to be formed. Hole 37 is located coaxially with the axis 15 of the gear. As seen in FIG. 9 and 11, the cup 39 is mounted coaxially with the gear 13. The tubular member abuts against the cup 39 and in this example is mounted on the cup shaft 41 which runs coaxially through an internal channel 43 in the hollow shaft 19 of the gear. The shaft 41 of the cup is made axially movable along the axis 15 of the gear and is pressed against the hole 37 by means of a spring 45 acting between the shaft 19 of the gear and the cup 39. from rack 23 to actuate the device as described below. In this exemplary embodiment, the switch includes a proximity sensor, but may also be a contact switch such as a microswitch.

На водиле 29 установлено множество зубчатых колес 51. В иллюстративном варианте осуществления, показанном на Фиг. 9 и 11, водило имеет 3 зубчатых колеса 51, расположенных под углами 120° друг к другу. Каждое зубчатое колесо 51 выполнено с возможностью вращения вокруг соответствующей оси 53 зубчатого колеса. В практическом варианте осуществления, каждое зубчатое колесо установлено на вале 55 зубчатого колеса, зафиксированном между передней и задней пластинами 57 и 59, содержащими водило 29. Подшипники 61, расположенные между каждым зубчатым колесом 51 и его соответствующим валом 55, обеспечивают вращение с малым трением зубчатых колес в водиле 29. Каждое зубчатое колесо 51 зацепляется с шестерней 13.Carrier 29 carries a plurality of gears 51. In the exemplary embodiment shown in FIG. 9 and 11, the carrier has 3 gears 51 arranged at 120° to each other. Each gear 51 is rotatable about a respective gear axle 53. In a practical embodiment, each gear is mounted on a gear shaft 55 fixed between front and rear plates 57 and 59 containing carrier 29. Bearings 61 located between each gear 51 and its corresponding shaft 55 provide low friction rotation of the gears. wheels in the carrier 29. Each gear wheel 51 engages with the gear 13.

Как видно на Фиг. 12, на каждом зубчатом колесе 51 установлено соответствующее кулачковое тело 63. Соответствующая кулачковая поверхность 65 проходит вокруг каждого кулачкового тела 63. Кулачковые поверхности 65 выполнены с возможностью зацепления с трубчатым элементом, вставленным через отверстие 37 и упирающимся в стакан 39. Как видно на Фиг. 13, каждая кулачковая поверхность 65 содержит область 67 с увеличивающимся радиусом и нарушение 69 непрерывности кулачковой поверхности. Нарушение 69 непрерывности представляет собой положение на кулачковом теле 63, в котором кулачковая поверхность 65 не соприкасается с трубчатым элемент. В качестве части каждой кулачковой поверхности 65, дополнительно преимущественно предусмотрена область 71 с постоянным радиусом, расположенная вблизи от нарушения 69 непрерывности. Тяговая поверхность 73 (смотри Фиг. 12) проходит вокруг по меньшей мере одного из кулачковых тел 63. В примере, показанном на Фиг. 11, соответствующая тяговая поверхность 73 проходит вокруг каждого кулачкового тела 63. Тяговые поверхности 73 также выполнены с возможностью зацепления с трубчатым элементом, вставленным в водило 29, но каждая тяговая поверхность имеет зазор 75, совмещенный в осевом направлении (то есть, в направлении вдоль оси 53 зубчатого колеса) с нарушением 69 непрерывности в кулачковой поверхности 65 на каждом кулачковом теле 63. Как видно на Фиг. 12, тяговая поверхность 73 может содержать множество выступов 77, проходящих наружу от нее. Выступы обеспечивают дополнительный захват между трубчатым элементом и тяговой поверхностью 73 во время работы устройства и могут быть образованы, например, посредством накатывания на тяговой поверхности. Тяговая поверхность имеет делительную окружность с диаметром 87. Когда на тяговой поверхности 64 присутствуют выступы 68, диаметр 87 делительной окружности тяговой поверхности определяется посредством взаимодействия выступов 87 с трубчатым элементом 79, включая вдавливание, выполняемое выступами 87 на трубчатом элементе 79. Если выступы 68 отсутствуют, диаметр 87 делительной окружности тяговой поверхности 64 равен диаметру тяговой поверхности. Как дополнительно показано на Фиг. 12, кулачковая поверхность 65 расположена между зубчатым колесом 51 и тяговой поверхностю 73, на расстоянии от тяговой поверхности, но вблизи от нее по сравнению с зубчатым колесом.As seen in FIG. 12, a respective cam body 63 is mounted on each gear wheel 51. A respective cam surface 65 extends around each cam body 63. The cam surfaces 65 are configured to engage with a tubular member inserted through the hole 37 and abutting against the cup 39. As seen in FIG. 13, each cam surface 65 includes an area 67 with an increasing radius and a discontinuity 69 of the cam surface. Discontinuity 69 is a position on the cam body 63 in which the cam surface 65 is not in contact with the tubular member. As part of each camming surface 65, an area 71 with a constant radius is additionally advantageously provided in the vicinity of the discontinuity 69 . Traction surface 73 (see FIG. 12) extends around at least one of the cam bodies 63. In the example shown in FIG. 11, a respective traction surface 73 extends around each cam body 63. The traction surfaces 73 are also configured to engage with the tubular member inserted into the carrier 29, but each traction surface has a gap 75 aligned in the axial direction (i.e., in the axial direction). 53 gear) with discontinuity 69 in the cam surface 65 on each cam body 63. As seen in FIG. 12, the traction surface 73 may include a plurality of protrusions 77 extending outwardly from it. The protrusions provide additional grip between the tubular element and the traction surface 73 during operation of the device and can be formed, for example, by rolling on the traction surface. The traction surface has a pitch circle with a diameter of 87. When projections 68 are present on the traction surface 64, the diameter 87 of the traction surface pitch circle is determined by the interaction of the projections 87 with the tubular member 79, including the indentation performed by the projections 87 on the tubular member 79. If the projections 68 are absent, the diameter 87 of the pitch circle of the traction surface 64 is equal to the diameter of the traction surface. As further shown in FIG. 12, the cam surface 65 is located between the gear wheel 51 and the traction surface 73, spaced apart from, but close to, the traction surface compared to the gear.

Как видно на Фиг. 9 и 7, редукторная передача 104 используется для вращения ведущего вала 33 вокруг оси 15 шестерни. В этом иллюстративном варианте осуществления редукторная передача 104 содержит червячный винт 106, приводимый от серводвигателя (не показан), управляемого посредством микропроцессора, такого как программируемый логический контроллер (не показан). Серводвигатель выполняет функцию делительного привода и имеет аналого-цифровой преобразователь, который предоставляет точную информацию о положении вала двигателя, посредством этого обеспечивая точное управление вращением червячного винта 106. As seen in FIG. 9 and 7, the reduction gear 104 is used to rotate the input shaft 33 about the pinion axis 15. In this exemplary embodiment, the gear train 104 includes a worm screw 106 driven by a servomotor (not shown) controlled by a microprocessor such as a programmable logic controller (not shown). The servo motor functions as a dividing drive and has an analog-to-digital converter that provides accurate information about the position of the motor shaft, thereby providing precise control of the rotation of the worm screw 106.

Червячный винт 106 находится в зацеплении с червячным колесом 108. Червячное колесо 108 установлено на полом выходном вале 110, установленном с возможностью вращения вокруг оси 15 шестерни на подшипниках 112 между выходным валом 110 и корпусом 114 редуктора. Выходной вал 110 соединен с ведущим валом 33 посредством шпонки 95, обеспечивающей вращение ведущего вала 33, когда выходной вал 110 приводится во вращение посредством червячного винта 106 и червячного колеса 108.The worm screw 106 is engaged with the worm wheel 108. The worm wheel 108 is mounted on a hollow output shaft 110 rotatably mounted about the pinion shaft 15 on bearings 112 between the output shaft 110 and the gearbox housing 114. The output shaft 110 is connected to the input shaft 33 by a key 95 which allows the input shaft 33 to rotate when the output shaft 110 is driven by the worm screw 106 and the worm wheel 108.

Работа устройства 11 начинается с кулачковых тел 63, расположенных, как показано на Фиг. 14, с нарушениями 69 непрерывности в их соответствующих кулачковых поверхностях 65, обращенных к оси 15 шестерни, и зазорами 75 (смотри Фиг. 11) в их соответствующих тяговых поверхностях 73, также обращенными к оси 15 шестерни. Эта ориентация кулачковых тел 63 устанавливается при сборке зубчатых колес 51 с шестерней 13 в водиле 29 и задается как начальное положение посредством системы управления и серводвигателя (не показан), действующего через червячный винт 106 и червячное колесо 108.The operation of the device 11 begins with the cam bodies 63 arranged as shown in FIG. 14 with discontinuities 69 in their respective cam surfaces 65 facing gear axle 15 and gaps 75 (see FIG. 11) in their respective traction surfaces 73 also facing gear axle 15. This orientation of the cam bodies 63 is set when the gears 51 are assembled with the pinion 13 in the carrier 29 and is set as the home position by the control system and a servomotor (not shown) acting through the worm screw 106 and the worm wheel 108.

Когда кулачковые тела 63 находятся в начальном положении, показанном на Фиг. 14, трубчатый элемент 79, на котором требуется образование канавки, вставляется через отверстие 37 в водиле 29 и упирается в стакан 39 (смотри Фиг. 9). Совмещение зазоров 75 в тяговых поверхностях 73 и нарушений 69 непрерывности в кулачковых поверхностях 63 (смотри Фиг. 11) обеспечивают просвет для вставления трубы. Трубчатый элемент упирается дальше в стакан 39, сжимая пружину 45 и упирая стакан 39 в принудительный упор (в этом примере, поверхность вала 19 шестерни), в результате чего конец 47 вала 41 стакана взаимодействует с выключателем 49, в этом примере, бесконтактным выключателем. Замыкание выключателя 49 приводит к отправке сигнала системе управления, которая выдает серводвигателю команду на вращение червячного винта 106, который вращает червячное колесо 108. В этом примере, вращение червячного колеса 108 приводит к вращению выходного вала 110 против часовой стрелки (на виде на Фиг. 14), который приводит во вращение ведущий вал 33, с которым он соединен посредством шпонки (шпонка 95). Вращение ведущего вала 33 приводит во вращение водило 29 против часовой стрелки вокруг оси 15 шестерни. (Направление вращения водила 29 задано посредством расположения кулачковых поверхностей 65 на кулачковых телах 63.) В результате этого зубчатые колеса 51 и их соответствующие кулачковые тела 63 перемещаются по орбите вокруг оси 15 шестерни. Тем не менее, шестерня 13 зафиксирована без возможности вращения, поскольку вал 19 шестерни находится в шпоночном соединении со стойкой 23 посредством шпонки 25. Поскольку зубчатые колеса 51 зацепляются с шестерней 13, относительное вращение водила 29 вокруг оси 15 шестерни приводит к вращению зубчатых колес 51 и их соответствующих кулачковых тел 63 вокруг их соответствующих осей 53 зубчатого колеса. Вращение кулачковых тел 63 приводит тяговые поверхности 73 и кулачковые поверхности 65 в соприкосновение с наружной поверхностью 83 трубчатого элемента 79. Тяговые поверхности 73 захватывают трубчатый элемент 79, в то время как кулачковые поверхности 65 вдавливают канавку в его наружной поверхности 83, по мере того, как область 67 с увеличивающимся радиусом и область 71 с постоянным радиусом каждой кулачковой поверхности 65 перемещаются по трубчатому элементу. Расположение кулачковых поверхностей 65 на кулачковых телах 63 согласовано с положением трубчатого элемента, когда он вставляется достаточно для достижения принудительного упора и переключает выключатель 49, в результате чего канавка образуется на требуемом расстоянии от конца трубчатого элемента. Контроллер вращает водило 29 на такое количество оборотов, которое является необходимым (в зависимости от передаточного отношения между зубчатыми колесами 51 и шестерней 13) для образования на трубчатом элементе окружной канавки по существу постоянной глубины. При завершении образования канавки контроллер возвращает водило 29 в положение, в котором зазоры 75 в тяговых поверхностях 73 и нарушения 69 непрерывности в кулачковых поверхностях 65 снова обращены к оси 15 шестерни (смотри Фиг. 14). Это положение кулачковых тел 63 обеспечивает извлечение трубчатого элемента 79 из водила 29, и устройство 11 снова готово к образованию канавки на другом трубчатом элементе.When the cam bodies 63 are in the initial position shown in FIG. 14, the tubular member 79, which is to be grooved, is inserted through the hole 37 in the carrier 29 and abuts against the cup 39 (see FIG. 9). The alignment of the gaps 75 in the traction surfaces 73 and the discontinuities 69 in the cam surfaces 63 (see FIG. 11) provide clearance for insertion of the pipe. The tubular element rests further against the cup 39, compressing the spring 45 and resting the cup 39 against a forced stop (in this example, the surface of the gear shaft 19), as a result of which the end 47 of the cup shaft 41 interacts with the switch 49, in this example, a proximity switch. Closing switch 49 sends a signal to the control system, which commands the servo motor to rotate worm screw 106, which rotates worm wheel 108. In this example, rotation of worm wheel 108 causes output shaft 110 to rotate counterclockwise (shown in Fig. 14 ) which drives the drive shaft 33 to which it is connected by a key (key 95). The rotation of the drive shaft 33 rotates the planet carrier 29 counterclockwise around the axis 15 of the gear. (The direction of rotation of the planet carrier 29 is set by positioning the cam surfaces 65 on the cam bodies 63.) As a result, the gears 51 and their respective cam bodies 63 orbit about the pinion axis 15. However, gear 13 is fixed without rotation because gear shaft 19 is keyed to rack 23 by key 25. Since gears 51 mesh with gear 13, the relative rotation of carrier 29 around pinion axle 15 causes gears 51 to rotate and their respective cam bodies 63 around their respective gear axles 53 . Rotation of the cam bodies 63 brings the traction surfaces 73 and the cam surfaces 65 into contact with the outer surface 83 of the tubular 79. The traction surfaces 73 grip the tubular 79 while the camming surfaces 65 press a groove into its outer surface 83 as an increasing radius region 67 and a constant radius region 71 of each cam surface 65 move along the tubular member. The location of the cam surfaces 65 on the cam bodies 63 matches the position of the tubular when it is inserted enough to reach the positive stop and switches the switch 49 so that the groove is formed at the required distance from the end of the tubular. The controller rotates carrier 29 as many revolutions as necessary (depending on the gear ratio between gears 51 and pinion 13) to form a circumferential groove of substantially constant depth on the tubular. When the groove is complete, the controller returns the carrier 29 to a position where the gaps 75 in the traction surfaces 73 and the discontinuities 69 in the cam surfaces 65 again face the pinion shaft 15 (see FIG. 14). This position of the cam bodies 63 ensures that the tubular element 79 is removed from the carrier 29 and the device 11 is again ready to form a groove on another tubular element.

Устройство 11 обеспечивает достижение значительного преимущества, поскольку оно прилагает к трубчатому элементу минимальный крутящий момент в ходе процесса образования канавки, в это же время обеспечивая образование канавки с постоянным диаметром. Это состояние достигается, когда: 1) диаметр 85 делительной окружности шестерни 13 (Фиг. 11) равен наружному диаметру трубчатого элемента 79; и 2) диаметр 87 делительной окружности тяговых поверхностей 73 равен диаметру 89 делительной окружности зубчатых колес 51 (Фиг. 12). При соблюдении этих условий, тяговые поверхности 73 ограничены прохождением по наружной поверхности трубчатого элемента, почти или совсем не принуждая трубу к вращению, и посредством этого прилагая лишь минимальный крутящий момент к трубчатому элементу. Термин “равно” в контексте данного документа в отношении взаимосвязи между диаметром делительной окружности шестерни и наружным диаметром трубы означает, что диаметр делительной окружности достаточно близок к наружному диаметру, в результате чего к трубчатому элементу приложен минимальный крутящий момент. В практических применениях разности между диаметром делительной окружности и наружным диаметром трубчатого элемента порядка сотых дюйма удовлетворяют данному определению “равно”. Поскольку фактические трубчатые элементы имеют значительные допуски на отклонение диаметра от номинала, на взаимоотношение между диаметром делительной окружности тяговой поверхности и наружным диаметром трубчатого элемента может ожидаемо влиять отклонение диаметра трубы, в результате чего происходит приложение крутящего момента к трубчатому элементу, и в этих случаях становится преимущественным использование наружного зажима 99 (смотри Фиг. 9).The device 11 provides a significant advantage in that it applies a minimum amount of torque to the tubular during the groove formation process, while at the same time providing a constant diameter groove. This state is reached when: 1) the diameter 85 of the pitch circle of the gear 13 (Fig. 11) is equal to the outer diameter of the tubular element 79; and 2) the pitch diameter 87 of the traction surfaces 73 is equal to the pitch diameter 89 of the gears 51 (FIG. 12). Under these conditions, the traction surfaces 73 are limited to passing over the outer surface of the tubular, causing little or no rotation of the tubular, and thereby applying only a minimal torque to the tubular. The term "equal" in the context of this document in relation to the relationship between the gear pitch diameter and the outer diameter of the tube means that the pitch diameter is close enough to the outer diameter that a minimum torque is applied to the tubular member. In practical applications, differences between the pitch circle diameter and the outer diameter of the tubular in the order of hundredths of an inch satisfy this definition of "equal". Because actual tubular members have significant diameter tolerances, the relationship between the traction surface pitch circle diameter and the outer diameter of the tubular member can be expected to be affected by the tube diameter deviation, resulting in the application of torque to the tubular member, and in these cases becomes advantageous. using the outer clamp 99 (see Fig. 9).

В осуществленной на практике иллюстративной конструкции, устройство 11, подходящее для образования канавки на трубе номинальным диаметром 25,4 мм (1 дюйм), использует три зубчатых колеса 51 и кулачковых тела 63, как показано на чертежах. Наружный диаметр трубы номиналом 25,4 мм (1 дюйм) составляет 33,4 мм (1,315 дюйма). Шестерня 13, имеющая 21 зуб и диаметр делительной окружности 33,35 мм (1,3125 дюйма), является достаточно близкой (разность составляет 0,0635 мм (0,0025 дюйма)), в результате чего происходит приложение минимального крутящего момента, когда диаметры делительной окружности зубчатых колес и тяговых поверхностей также по существу равны друг другу. Этот иллюстративный вариант осуществления использует зубчатые колеса 51, имеющие 42 зуба, с диаметром делительной окружности 66,67 мм (2,625 дюйма). Тяговые поверхности 73, в случае, если они накатаны или подготовлены иным образом, несмотря на то, что они не являются зубчатыми колесами, имеют эквивалентный диаметр делительной окружности (то есть, диаметр цилиндра, который обеспечивает такое же перемещение, как и фактическое зубчатое колесо), который вдавливается в трубу по мере прохождения тяговой поверхности по ней. В практических применениях разности между диаметром делительной окружности тяговых поверхностей и диаметром делительной окружности зубчатых колес порядка сотых дюйма удовлетворяют данному определению “равно” или “эквивалентно”. Учитывая передаточное отношение между шестерней 13 и зубчатыми колесами 51 в этом примере, будет понятно, что водило 29 осуществляет два оборота для образования готовой окружной канавки вокруг трубчатого элемента.In a practiced exemplary design, a device 11 suitable for grooving a pipe with a nominal diameter of 25.4 mm (1 inch) uses three gears 51 and cam bodies 63 as shown in the drawings. The outside diameter of the 25.4 mm (1 in.) nominal pipe is 33.4 mm (1.315 in.). Gear 13, having 21 teeth and a pitch diameter of 33.35 mm (1.3125 inches), is close enough (difference is 0.0635 mm (0.0025 inches)), resulting in the application of a minimum torque when the diameters the pitch circle of the gears and the traction surfaces are also essentially equal to each other. This exemplary embodiment uses gears 51 having 42 teeth with a pitch diameter of 66.67 mm (2.625 inches). The traction surfaces 73, in case they are knurled or otherwise prepared, despite the fact that they are not gears, have an equivalent pitch diameter (that is, the diameter of a cylinder that provides the same movement as the actual gear) , which is pressed into the pipe as the traction surface passes through it. In practical applications, differences between the pitch diameter of the traction surfaces and the pitch diameter of the gears on the order of hundredths of an inch satisfy this definition of “equal” or “equivalent”. Considering the gear ratio between pinion 13 and gears 51 in this example, it will be understood that carrier 29 makes two revolutions to form a finished circumferential groove around the tubular member.

В другой иллюстративной конструкции, подходящей для трубы номиналом 76,2 мм (2 дюйма), имеющей наружный диаметр 60,32 мм (2,375 дюйма), может быть использована шестерня, имеющая 30 зубьев с диаметром делительной окружности 59,99 мм (2,362 дюйма) (разность составляет 0,3302 мм (0,013 дюйма)). Эта конструкция использует 5 зубчатых колес, причем каждое зубчатое колесо имеет 30 зубьев и диаметр делительной окружности 59,99 мм (2,362 дюйма). Отношение 1:1 между шестерней и зубчатым колесом означает, что для образования готовой канавки нужен один оборот водила. Конструкции, имеющие более трех зубчатых колес, являются преимущественными при образовании канавки на трубчатых элементах, имеющих тонкие стенки или более крупные диаметры, поскольку такие трубы имеют склонность к упругому образованию выпуклостей в областях между кулачками при сдавливании между тремя кулачковыми поверхностями, расположенными под углом 120° друг к другу. Это упругое поведение приводит к увеличенному обратному пружинению трубчатых элементов к их номинальной форме и усложняет образование канавки. Тем не менее, увеличение количества зубчатых колес означает, что больше кулачков прилагают силу в большем количестве точек вокруг трубчатого элемента для улучшенного поддерживания трубчатого элемента и, следовательно, значительного уменьшения упругого образования выпуклостей. Увеличение количества ограничений, расположенных на меньших интервалах вокруг трубчатого элемента, обеспечивает протекание деформации в основном в пластичном режиме, в котором обратное пружинение уменьшено или компенсировано.In another exemplary design, suitable for a 76.2 mm (2 in.) pipe having an outer diameter of 60.32 mm (2.375 in.), a gear having 30 teeth with a pitch diameter of 59.99 mm (2.362 in.) can be used. (difference is 0.3302 mm (0.013 in)). This design uses 5 gears, with each gear having 30 teeth and a pitch diameter of 59.99 mm (2.362 inches). The 1:1 ratio between pinion and gear means that one revolution of the carrier is needed to form the finished groove. Designs having more than three gears are advantageous in grooving tubular members having thin walls or larger diameters, as such tubing tends to resiliently bulge in the regions between the cams when squeezed between three 120° cam surfaces. to each other. This elastic behavior results in increased springback of the tubular members to their nominal shape and makes the formation of the groove more difficult. However, more gears means that more cams apply force at more points around the tubular for improved support of the tubular and therefore a significant reduction in buckling. Increasing the number of restraints spaced at smaller intervals around the tubular element allows the deformation to proceed in a substantially plastic mode, in which springback is reduced or compensated.

Другая иллюстративная конструкция использует 4 зубчатых колеса и кулачка для трубчатых элементов с номинальным диаметром 31,75 и 38,1 мм (1,25 и 1,5 дюйма). Для этой конструкции также могут быть использованы зубчатые колеса, обеспечивающее передаточные отношения 1.5:1 и 1:1.Another exemplary design uses 4 gears and cams for tubular members with a nominal diameter of 31.75 and 38.1 mm (1.25 and 1.5 inches). Gears can also be used for this design, providing gear ratios of 1.5:1 and 1:1.

Устройство 11 выполнено таким образом, что водило 29 и его соответствующие зубчатые колеса 51, кулачковые тела 63, шестерня 13, вал 41 стакана, стакан 39, пружина 45, ведущий вал 33 и вал 19 шестерни составляют сборку 91, взаимозаменяемую с передачей 104, для обеспечения легкого приспосабливания устройства под образование канавки на диапазоне труб, имеющих разные диаметры и толщины стенки. Взаимозаменяемость обеспечена благодаря использованию шпонки 25 между валом 19 шестерни и стойкой 23 и шпонки 95 между ведущим валом 33 и выходным валом 110, соединенной с удерживающей гайкой 97, завинченной в ведущий вал 33 и упирающейся в выходной вал 110. Сборка 91 может быть удалена посредством ее сдвигания вдоль оси 15 шестерни, когда удерживающая гайка 97 вывинчена из ведущего вала 33. Затем может быть установлено другое водило в сборе, подходящее для образования канавки на другом трубчатом элементе.Device 11 is configured such that carrier 29 and its respective gears 51, cam bodies 63, gear 13, cup shaft 41, cup 39, spring 45, drive shaft 33, and pinion shaft 19 constitute an assembly 91 interchangeable with gear 104, for providing easy adaptation of the device for the formation of grooves on a range of pipes having different diameters and wall thicknesses. Interchangeability is provided through the use of a key 25 between the pinion shaft 19 and the rack 23 and a key 95 between the drive shaft 33 and the output shaft 110, connected to the retaining nut 97, screwed into the drive shaft 33 and abuts against the output shaft 110. Assembly 91 can be removed by means of it sliding along the gear shaft 15 when the retaining nut 97 is unscrewed from the drive shaft 33. Another carrier assembly suitable for forming a groove on the other tubular may then be installed.

От устройств 11 согласно изобретению ожидается увеличение эффективности операций по образованию канавки на трубе, поскольку они точно и быстро работают с широким диапазоном размеров и сортаментов трубчатых элементов без потребности в опорах для поддерживания трубчатого элемента и для компенсации его вращения и обеспечения выравнивания. Устройство 11 также может быть использовано для образования канавки на трубах в сборе, имеющих коленчатые соединения, без возникновения проблем, связанных с вращательным перемещением поперечного трубчатого элемента.The devices 11 of the invention are expected to increase the efficiency of pipe grooving operations as they accurately and quickly handle a wide range of sizes and gauges of tubulars without the need for supports to support the tubular and to compensate for its rotation and alignment. The device 11 can also be used to groove pipe assemblies having elbows without the problems associated with rotational movement of the transverse tubular.

Claims

1. A cam for cold working a tubular element, wherein said cam is rotatable around said tubular element, said cam comprising:

a cam body having an axis of rotation;

a first cam surface extending around said cam body, said first cam surface comprising a first region of increasing radius and a first discontinuity of said first cam surface;

a second cam surface extending around said cam body and located at a distance along said axis of rotation from said first cam surface.

2. The cam according to claim 1, wherein said second cam surface comprises a second region of increasing radius and a second discontinuity of said second cam surface, said second discontinuity being aligned with said first discontinuity.

3. The cam according to claim 1, wherein said first cam surface has a region of constant radius located in the vicinity of said first discontinuity.

4. The cam according to claim 2, wherein said second cam surface has a region of constant radius located in the vicinity of said second discontinuity.

5. The cam according to claim 1, wherein said second cam surface has a constant radius.

6. The cam according to claim 1 further comprising a traction surface extending around said cam body, said traction surface having a gap therein, said gap being axially aligned with said first discontinuity.

7. The cam according to claim 6, wherein said traction surface comprises a plurality of protrusions extending outwardly from it.

8. The cam according to claim 6, wherein said first cam surface is located between said traction surface and said second cam surface.

9. A cam according to claim 8, further comprising a gear mounted on said cam body, said gear being coaxial with said axis of rotation.

10. A cam according to claim 9, wherein said first and second cam surfaces are located between said traction surface and said gear.

11. A cam according to claim 1, further comprising a gear mounted on said cam body, said gear being coaxial with said axis of rotation.