TWI647018B - 具有複合角度凸緣之滾子 - Google Patents

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保琳娜Ａ 奧利席斯卡
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Abstract

用於滾軋成形管元件之一內滾子具有自一主體徑向地延伸之一凸緣。該凸緣具有劃分成若干環形表面部分之一表面。該等表面部分具有相對於該內滾子之旋轉軸量測之定向角度。離該主體較遠之表面部分之該等定向角度大於離該主體較近之該等表面部分之定向角度，以減輕在滾軋成形期間該管元件與該凸緣之間的不利摩擦效應。

Description

具有複合角度凸緣之滾子 相關申請案交叉參考
本申請案係基於且主張2014年8月29日申請且據此以引用方式併入之美國臨時申請案第62/043,956號之優先權。
本發明涉及用於滾軋成形管元件的滾子。
圓周凹槽及其他特徵(諸如，肩及珠)可藉由各種方法形成於管元件中，其中一種尤其關注之方法為滾軋開槽。滾軋開槽方法涉及使一內滾子與一管元件之一內表面接合且使一外滾子與管元件的與內滾子相對之一外表面接合且在旋轉滾子中之至少一者的同時逐漸壓緊滾子之間的管元件之側壁。一個滾子(通常係內滾子)的旋轉導致滾子組與管元件之間的相對旋轉，且內滾子及外滾子上的特徵形成管元件之內表面及外表面上的對應特徵。在一個實例性滾軋開槽方法中，滾子保持於一固定位置中且管元件繞其縱向軸相對於滾子旋轉。在另一實例性實施例中，管元件保持靜止且滾子組沿管元件之圓周移動。
舉例而言，在一管元件之一圓周凹槽之滾軋成形期間，維持管元件與滾子接合係重要的。如在美國專利第5,279,143號(據此以引用方式併入)中論述且如在本文中之圖1中所展示，可觀察到，對於內滾子之順時針旋轉(當沿著由箭頭9界定之視準軸之線觀察時)，若一垂直平面中之一定向角度10維持於一管元件14之縱向軸12與內滾子18之 旋轉軸16之間，則向內朝向滾子(在圖1中左邊)推進管元件14，使得管元件14將鄰接自內滾子18向外延伸之一凸緣20且保持與凸緣20接觸。約1°至2°之定向角度10提供充足追蹤力以保持管元件14與滾子接合。若定向角度10倒轉，則管元件14上之力倒轉且管元件將趨向於盤旋遠離滾子且自該等滾子脫接合。
圖1展示管元件及滾子之一側視圖，繪示垂直平面中之定向角度10；然而，存在受圖2中展示之水平平面中之定向角度影響之一類似追蹤問題。圖2展示來自上文之管元件14(用虛線)及內滾子18(為清晰起見未展示外滾子)。亦展示管元件14之縱向軸12與內滾子18之旋轉軸16之間的一定向角度22(在水平平面中向左偏斜)。對於內滾子18之順時針旋轉(當沿著由箭頭9界定之視準軸之線觀察時)，一左偏斜定向角度若太大(一般而言超過約2°)則不利，此乃因管件可朝向凸緣20攻擊性地過追蹤。攻擊性過追蹤致使管端部與凸緣之間的摩擦，從而在抵靠凸緣推進管時導致管之端面處之管材料折斷。相反，向右偏斜之一定向角度22(在圖3中展示)導致管元件14上之力倒轉，此致使管元件14盤旋出與滾子之接合。儘管精確為零之一定向角度(軸12及16在水平平面中對準，未展示)提供充分追蹤且最小化管端部與凸緣之間的接觸(藉此最小化摩擦之不利影響)，但確保及/或維持水平平面中之精確為零之一定向角度並非總是可能的。此外，避免一右偏斜定向角度(在圖3中展示)以防止管元件脫接合係有利的。因此，儘管一左偏斜定向角度若太大則可能不利，但其與一右偏斜定向角度相比係較佳的，且提供對超過零定向角度之管元件脫接合之一可接受性限度。顯然存在對一經改良內滾子之需要，該經改良內滾子可減輕攻擊性追蹤之不利影響，使得可使用水平平面中之一較寬範圍之左偏斜定向角度以確保管元件朝向凸緣追蹤並在滾軋成形期間維持與滾子之適當接合。(應注意對於在沿著視準線9觀察時之內滾子18之逆時針旋 轉，將條件倒轉且如在圖3中展示之一右偏斜定向角度提供對管元件朝向凸緣20之所要追蹤。)
本發明涉及一種用於滾軋成形管元件之滾子。在一項實例性實施例中，該滾子包括可繞一軸旋轉之一主體。一凸緣繞該主體圓周地延伸且相對於該軸自該主體徑向地向外突出。該凸緣包括一表面，該表面至少具有以一第一定向角度相對於該軸成角度地定向之一第一表面部分，以及以一第二定向角度相對於該軸成角度地定向之一第二表面部分。
在一特定實施例中，該主體在形狀上係實質上圓柱形的，該軸與其一縱向軸共軸。藉由實例方式，該凸緣可具有一圓形周界。在一項實例中，該第一表面部分與該第二表面部分彼此相連。在一特定實例中，該第一表面部分及該第二表面部分具有一環形形狀。藉由實例方式，該第一表面部分可經定位成比該第二表面部分更接近於該主體。在一特定實例中，該第一定向角度係介於自約91°至約93°，且可係約92°。藉由另一實例方式，該第二定向角度可介於自約93°至約96°，且可係約95°。
在另一實例性實施例中，該凸緣包括經定位成比該第一表面部分更接近於該主體之一第三表面部分。該第三表面部分可具有相對於該軸成約90°之一定向角度。
在一具體實例性實施例中，該主體包括具有自其向外延伸之複數個凸起特徵之一外表面。該等凸起特徵可包括一圓柱形表面或一圓錐形表面。藉由實例方式，該等凸起特徵中之至少兩者可繞該主體圓周地延伸，其沿著該軸以彼此間隔開之關係經定位。該等凸起特徵可包括相對於該軸徑向地面朝外之滾花表面。本發明亦涵蓋一種用於使用上文所闡述之一滾子來滾軋成形管元件之裝置。
在用於滾軋成形管元件之一滾子之另一實例性實施例中，該滾子包括可繞一軸旋轉之一主體。一凸緣繞該主體圓周地延伸且相對於該軸自該主體徑向地向外突出。該凸緣包括一彎曲表面，該彎曲表面具有一曲率中心使得該彎曲表面後退遠離垂直於該軸之一線。
9‧‧‧箭頭
10‧‧‧定向角度
12‧‧‧縱向軸
14‧‧‧管元件
14a‧‧‧內表面
14b‧‧‧外表面
16‧‧‧旋轉軸
18‧‧‧內滾子
20‧‧‧凸緣
22‧‧‧定向角度
24‧‧‧裝置
26‧‧‧殼體
28‧‧‧內滾子
30‧‧‧外滾子
32‧‧‧軸
34‧‧‧電動馬達
36‧‧‧軛
38‧‧‧軸
40‧‧‧箭頭
42‧‧‧液壓致動器
44‧‧‧凸緣
45‧‧‧圓周凹槽
46‧‧‧主體
48‧‧‧外表面
50‧‧‧凸起特徵
50a‧‧‧凸起特徵
52‧‧‧凸起特徵
52a‧‧‧凸起特徵
54‧‧‧滾花表面
56‧‧‧周界
58‧‧‧表面
60‧‧‧第一表面部分
62‧‧‧第二表面部分
64‧‧‧定向角度/角度
66‧‧‧定向角度
68‧‧‧內滾子
70‧‧‧主體
72‧‧‧軸
74‧‧‧外表面
76‧‧‧凸起特徵
78‧‧‧凸起特徵
80‧‧‧滾花表面
82‧‧‧凸緣
84‧‧‧周界
86‧‧‧表面
88‧‧‧第一表面部分
90‧‧‧第二表面部分
92‧‧‧第三表面部分
94‧‧‧定向角度
96‧‧‧定向角度
98‧‧‧定向角度
100‧‧‧內滾子
102‧‧‧凸緣
104‧‧‧彎曲表面
106‧‧‧曲率半徑
108‧‧‧旋轉軸
110‧‧‧主體
圖1係根據先前技術之用於滾軋成形管元件之一滾子之一部分剖面側視圖；圖2及圖3係根據先前技術之用於滾軋成形管元件之一滾子之部分俯視圖；圖4係用於使用根據本發明之滾子來滾軋成形管元件之一實例性裝置之一等角視圖；圖5及圖6係根據本發明之用於滾軋成形管元件之實例性滾子之部分剖面側視圖；圖7、圖8、圖9及圖10係根據本發明之實例性滾子之部分縱向剖視圖；及圖7A及圖9A係根據本發明之實例性滾子之部分剖視圖。
圖4展示用於滾軋成形管元件之一裝置24，裝置24包括根據本發明之一內滾子28及一外滾子30可旋轉地安裝於其上之一殼體26。內滾子28繞旋轉軸32旋轉，在此實例中由電動馬達34驅動。外滾子30係一滾輪且安裝於一軛36上以用於繞一軸38旋轉，較佳地實質上平行(在水平及垂直平面兩者中)於內滾子28之軸32經定向。軛36可如由箭頭40所圖解說明朝向及遠離內滾子28移動(在此實例中藉由一液壓致動器42)。
在操作中，如在圖5中所展示，管元件14之內表面14a與內滾子28接合，管元件之端部較佳地接合內滾子之凸緣44。如在圖4及圖6中所 展示，液壓致動器42將外滾子30移動至與管元件14之外表面14b接合中。馬達34將內滾子28繞軸32旋轉，同時致動器42抵靠管元件14之外表面14b推進外滾子30，藉此在管元件中滾軋成形一圓周凹槽45，外滾子30繞其軸38旋轉作為一滾輪且管元件14繞其縱向軸12旋轉。
圖7及圖8展示根據本發明之一內滾子28之一實例性實施例之部分剖視圖。內滾子28包括可繞軸32旋轉之一主體46，主體46之剖面係實質上圓柱形，其中軸32與主體縱向軸實質上共軸。如在圖7中展示，主體46具有包括自其向外延伸之兩個凸起特徵50及52之一外表面48。凸起特徵50及52以沿著軸32彼此間隔開之關係經定位。凸起特徵50及52可具有相對於軸32徑向地面朝外之滾花表面54。滾花表面54提供起重點且減輕管元件14之內表面14a與被驅動內滾子28之間的滑動。在圖7中展示之實施例中，凸起特徵50及52描述一圓柱形表面。相反，在圖8中展示之實施例中，凸起特徵50a及52a係圓錐形的且位於一共同圓錐形表面中。
圖7及圖8中展示之凸緣44具有一周界56且繞主體46圓周地延伸。藉由實例方式，周界56可係圓形的。凸緣44相對於軸32自主體46徑向向外突出。凸緣44包括具有一第一表面部分60及一第二表面部分62之一表面58。在此實例中，第一表面部分60與第二表面部分62彼此相連，其中第一表面部分60經定位成比第二表面部分62更接近於主體46。如在圖7A中展示，第一表面部分60及第二表面部分62具有一環形形狀。再次參考圖7及圖8，第一表面部分60相對於軸32成角度地定向，具有範圍可介於自約91°至約93°之一定向角度64。約92°之一定向角度64預計係有利的。第二表面部分62亦相對於軸32成角度地定向且具有大於角度64之一定向角度66。定向角度66之範圍可介於自約93°至約96°，其中約95°之一定向角度預計係有利的。當第一表面部分及第二表面部分呈一環形外觀時，其具有約0.18吋至約0.5吋之寬 度，其中0.375被認為係有利的。發現形成相對於待處理之管元件之厚度的表面部分之寬度係值得的。
圖9展示根據本發明之一內滾子68之另一實例性實施例。內滾子68包括可繞一軸72旋轉之一主體70，主體70在形狀上係實質上圓柱形的，其中軸72與圓柱縱向軸實質上共軸。主體70具有包括自其向外延伸之兩個凸起特徵76及78之一外表面74。凸起特徵76及78以沿著軸72彼此間隔開之關係經定位。凸起特徵76及78可具有相對於軸72徑向地面朝外之滾花表面80。滾花表面80提供起重點且減輕管元件14之內表面與被驅動內滾子68之間的滑動。
圖9中展示之一凸緣82具有一周界84且繞主體70圓周地延伸。藉由實例方式，周界84可係圓形的。凸緣82相對於軸72自主體70徑向向外突出。凸緣82包括具有一第一表面部分88、一第二表面部分90及一第三表面部分92之一表面86。第一表面部分88經定位成比第二表面部分90更接近於主體70。第三表面部分92經定位成比第一表面部分88更接近於主體70。在此實例中，第一表面部分88與第二表面部分90彼此相連，且第一表面部分88與第三表面部分92彼此相連。如在圖9A中展示，第一表面部分88、第二表面部分90及第三表面部分92具有一環形形狀。再次參考圖9，第一表面部分88相對於軸72成角度地定向，具有範圍可介於自約91°至約93°之一定向角度94。約92°之一定向角度預計係有利的。第二表面部分90亦相對於軸72成角度地定向且具有大於角度94之一定向角度96。定向角度96之範圍可介於自約93°至約96°，其中約95°之一定向角度預計係有利的。第三表面部分92具有約90°之一定向角度98且可自主體70之外表面74徑向地延伸以形成一環。
圖10展示一內滾子100之一實施例，其中凸緣102具一彎曲表面104。彎曲表面104具有一曲率半徑106，其經定位使得表面104後退遠 離與內滾子100接合之一管元件之端部，此乃因該表面移動遠離組成內滾子100之主體110之旋轉軸108。
已發現根據本發明之內滾子准許使用管元件之縱向軸與內滾子之旋轉軸之間的一較寬範圍之左偏斜定向角度以用於內滾子之順時針旋轉。凸緣表面部分之定向角度減少管端部與凸緣之間的接觸面積且准許更攻擊性追蹤以保持管元件與滾子接合，同時亦減輕以其他方式與一水平平面中之過度左偏斜定向角度相關聯的管端部與內滾子之凸緣之間的不利摩擦效應。

Claims (33)

  1. 一種用於滾軋成形管元件之滾子，該滾子包括：一主體，其可繞一軸旋轉；一凸緣，其繞該主體圓周地延伸且相對於該軸自該主體徑向地向外突出，該凸緣包括一表面，該表面至少具有以一第一定向角度相對於該軸成角度地定向之一第一表面部分，以及以一第二定向角度相對於該軸成角度地定向之一第二表面部分；其中該主體包括一外表面，其具有由此徑向朝外延伸之至少一凸起特徵，在該第一表面部分與該第二表面部分之間之邊界位於該至少一凸起特徵之徑向方向之外。
  2. 如請求項1之滾子，其中該主體在形狀上係實質上圓柱形的，該軸與其一縱向軸共軸。
  3. 如請求項1之滾子，其中該凸緣具有一圓形周界。
  4. 如請求項1之滾子，其中該第一表面部分與該第二表面部分彼此相連。
  5. 如請求項4之滾子，其中該第一表面部分及該第二表面部分中之每一者具有一環形形狀。
  6. 如請求項1之滾子，其中該第一表面部分具有一環形形狀。
  7. 如請求項1之滾子，其中該第二表面部分具有一環形形狀。
  8. 如請求項1之滾子，其中該第一表面部分經定位成比該第二表面部分更接近於該主體。
  9. 如請求項8之滾子，其中該第一定向角度係介於自約91°至約93°。
  10. 如請求項8之滾子，其中該第一定向角度係約92°。
  11. 如請求項8之滾子，其中該第二定向角度係介於自約93°至約96°。
  12. 如請求項8之滾子，其中該第二定向角度係約95°。
  13. 如請求項8之滾子，其中該凸緣包括經定位成比該第一表面部分更接近於該主體之一第三表面部分，該第三表面部分具有相對於該軸成約90°之一定向角度，在該第三表面部分與該第一表面部分之間之邊界位於該至少一凸起特徵之徑向方向之外。
  14. 如請求項1之滾子，其中該主體包括具有自其向外延伸之複數個該凸起特徵之一外表面。
  15. 如請求項1之滾子，其中該至少一凸起特徵包括一圓柱形表面。
  16. 如請求項1之滾子，其中該至少一凸起特徵包括一圓錐形表面。
  17. 如請求項1之滾子，其包括繞該主體圓周地延伸且沿著該軸以彼此間隔開之關係經定位之該等凸起特徵中之兩者。
  18. 如請求項1之滾子，其中該至少一凸起特徵包括相對於該軸徑向地面朝外之一滾花表面。
  19. 一種用於滾軋成形管元件之裝置，其使用如請求項1之一滾子以滾軋成形管元件。
  20. 一種用於滾軋成形管元件之滾子，該滾子包括：一實質上圓柱形主體，其可繞與其一縱向軸共軸之一軸旋轉；一實質上圓形凸緣，其繞該主體圓周地延伸且相對於該軸自該主體徑向地向外突出，該凸緣包括一表面，該表面至少具有以一第一定向角度相對於該軸成角度地定向之一第一表面部分，以及以一第二定向角度相對於該軸成角度地定向之一第二表面部分，該第一表面部分比該第二表面部分更接近於該主體，該第一定向角度小於該第二定向角度，該第一表面部分與該第二表面部分彼此相連；其中該實質上圓柱形主體包括一外表面，其具有由此徑向朝外延伸之至少一凸起特徵，在該第一表面部分與該第二表面部分之間之邊界位於該至少一凸起特徵之徑向方向之外。
  21. 如請求項20之滾子，其中該第一定向角度係介於自約91°至約93°。
  22. 如請求項20之滾子，其中該第二定向角度係介於自約93°至約96°。
  23. 如請求項20之滾子，其中該第一定向角度係約92°。
  24. 如請求項20之滾子，其中該第二定向角度係約95°。
  25. 如請求項20之滾子，其中該凸緣包括經定位成比該第一表面部分更接近於該主體之一第三表面部分，該第三表面部分具有相對於該軸成約90°之一定向角度，該第三表面部分與該第一表面部分相連；其中在該第三表面部分與該第一表面部分之間之邊界位於該至少一凸起特徵之徑向方向之外。
  26. 如請求項25之滾子，其中該第一表面部分、該第二表面部分及該第三表面部分中之每一者具有一環形形狀。
  27. 如請求項20之滾子，其中該第一表面部分具有一環形形狀。
  28. 如請求項20之滾子，其中該第二表面部分具有一環形形狀。
  29. 如請求項20之滾子，其中該主體包括具有自其向外延伸之複數個凸起特徵之一外表面。
  30. 如請求項20之滾子，其包括繞該主體圓周地延伸且沿著該軸以彼此間隔開之關係經定位之該等凸起特徵中之至少兩者。
  31. 如請求項30之滾子，其中該等凸起特徵中之該至少兩者包括相對於該軸徑向地面朝外之滾花表面。
  32. 一種用於滾軋成形管元件之裝置，其使用如請求項20之一滾子以滾軋成形管元件。
  33. 一種用於滾軋成形管元件之滾子，該滾子包括：一主體，其可繞一軸旋轉；一凸緣，其繞該主體圓周地延伸且相對於該軸自該主體徑向地向外突出，該凸緣包括一彎曲表面，該彎曲表面具有一曲率中心使得該彎曲表面後退遠離與該凸緣接合之該等管元件之一之一端。
TW104128488A 2014-08-29 2015-08-28 具有複合角度凸緣之滾子 TWI647018B (zh)

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