TWI697368B - 管件起槽裝置 - Google Patents

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Abstract

一種用於在管件元件中形成圓周槽之裝置使用安裝於一托架上之多個齒輪式凸輪體，該托架繞一固定小齒輪旋轉。齒輪與該小齒輪嚙合，此致使該等齒輪式凸輪體相對於該托架旋轉。該等凸輪體上之牽引表面及凸輪表面橫穿該管件元件之外表面且在其中壓印一圓周槽。為了實質上防止該管件元件旋轉，該小齒輪之節圓直徑等於該管件元件之外徑且該等牽引表面之節圓直徑等於該等齒輪之節圓直徑。

Description

管件起槽裝置
本發明係關於使用凸輪來冷加工管件元件之機器。
管件元件之冷加工(例如，在一管件元件中壓印一圓周槽以接受一機械管件聯結器)有利地使用輥式起槽機器來實現，該等輥式起槽機器具有嚙合該管件元件之一內表面之一內輥及同時嚙合該管件元件之與該內輥相對之一外表面之一外輥。當通常藉由驅動內輥而使管件繞其縱向軸旋轉時，外輥逐漸被壓迫朝向內輥。該等輥具有表面輪廓，該等表面輪廓隨著管件元件旋轉而壓印至管件元件圓周上，從而形成一圓周槽。
若將以所要求容限將管件元件冷加工至必要精度，則此技術面臨各種挑戰。最迫切的是與在一所期望容限範圍內產生所期望半徑(自管件元件孔之中心至槽之底板量測)之一槽相關聯之困難。另外，在一管件元件之端附近壓印一圓周槽通常致使該管件元件之端區域之直徑擴張，此現象稱為「擴管」。在機械聯結器及密封件之設計中必須考量擴管及管件元件容限，且此使其等設計及製造複雜化。此等考量已導致例如要求用於將輥壓迫至與管件元件嚙合之致動器之複雜先前技術裝置，且需要操作者調整輥行程以達成所期望槽半徑。另外，先前技術輥式起槽機器施加大扭矩於管件元件且具有低生產率，通常要求管件元件之許多回轉以達成一成品圓周槽。顯然需要用以準確地冷加工管件元件之裝置(例如，使用凸輪之彼等裝置)，該等裝置簡單但生產更快，其中需要較少操作者參與。
本發明涉及一種用於在一管件元件中形成一圓周槽之裝置。在一項實例實施例中，該裝置包括一小齒輪，該小齒輪經固定而不繞與該小齒輪同軸配置之一小齒輪軸旋轉。一擴張模定位成相鄰於該小齒輪且與該小齒輪軸同心。該擴張模具有可徑向朝向及遠離該小齒輪軸移動之複數個模段。各模段具有背向該小齒輪軸且當移離該小齒輪軸時可與該管件元件之一內表面嚙合之一模面。一致動器耦合至該擴張模以使該等模段朝向及遠離該小齒輪軸移動。一托架環繞該擴張模。該托架可繞該小齒輪軸旋轉。該托架界定與該小齒輪軸同軸配置以接納該管件元件之一開口。複數個齒輪安裝於該托架上。各齒輪可相對於該托架繞一各自齒輪軸旋轉。各齒輪與該小齒輪嚙合。複數個凸輪體之一者各安裝於該等齒輪之一各自者上。複數個第一凸輪表面之一者繞該等凸輪體之一各自者延伸。該等第一凸輪表面之各者包括一增大半徑區域及一不連續部。當該管件元件接納於該開口內時，該管件元件定位於該等模面與該等第一凸輪表面之間。
在一實例實施例中，該致動器包括一拉桿，該拉桿與該擴張模同軸定位且可沿該小齒輪軸移動。該拉桿之運動使該等模段朝向及遠離該小齒輪軸移動。一汽缸具有一活塞，該活塞耦合至該拉桿以沿該小齒輪軸移動該拉桿。
舉例而言，各該齒輪可具有一相同節圓直徑。至少一個牽引表面可繞該等凸輪體之一者延伸。該至少一個牽引表面可與該管件元件嚙合。進一步舉例而言，該小齒輪可具有等於該管件元件之一外徑之一節圓直徑。
在一實例實施例中，至少一個牽引表面繞該等凸輪體之一者延伸。該至少一個牽引表面可與該管件元件嚙合。該至少一個牽引表面具有等於該等齒輪之一者之一節圓直徑之一節圓直徑。
在一實例中，該等第一凸輪表面之各者進一步包括定位成相鄰於該等不連續部之一各自者之一恆定半徑區域。
舉例而言，該至少一個牽引表面在其中具有一間隙，該間隙與環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面之該不連續部軸向對準。另外舉例而言，該至少一個牽引表面在其中具有一間隙，該間隙與環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面之該不連續部軸向對準。
一實例實施例進一步包括複數個該牽引表面。該等牽引表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸。該等牽引表面之各者在其中具有一間隙。各間隙與該等凸輪體之各者上之該等第一凸輪表面之該等不連續部之一各自者軸向對準。在一實例中，該至少一個牽引表面定位於該一個凸輪體上與繞該一個凸輪體延伸之該第一凸輪表面成隔開關係。在一進一步實例中，該至少一個牽引表面定位於該一個凸輪體上與繞該一個凸輪體延伸之該第一凸輪表面成隔開關係。
一實例實施例可包括至少三個齒輪。另一實例實施例可包括至少四個齒輪。進一步舉例而言，該等第一凸輪表面之一者定位於該齒輪與該至少一個牽引表面之間。在另一實例中，該等第一凸輪表面之一者定位成鄰近於該至少一個牽引表面。在一實例實施例中，該至少一個牽引表面包括自其向外延伸之複數個凸起。
一實例實施例進一步包括複數個第二凸輪表面。該等第二凸輪表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸且定位成與該等第一凸輪表面之一各自者成隔開關係。該等第二凸輪表面之各者可包括一增大半徑區域及一不連續部。該等第二凸輪表面之各不連續部與該等第一凸輪表面之該等不連續部之一各自者對準。進一步舉例而言，該等第二凸輪表面之各者可包括定位成相鄰於該等第二凸輪表面之該等不連續部之一各自者之一恆定半徑區域。在另一實例實施例中，該等第二凸輪表面之各者具有一恆定半徑。
一實例實施例進一步包括繞該等凸輪體之一者延伸之至少一個牽引表面。該至少一個牽引表面在其中具有一間隙。該間隙與環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面之該不連續部軸向對準。在一進一步實例中，該至少一個牽引表面包括自其向外延伸之複數個凸起。在一實例實施例中，環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面定位於該至少一個牽引表面與環繞該一個凸輪體之該第二凸輪表面之間。
在一實例實施例中，環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面及該第二凸輪表面定位於該至少一個牽引表面與其上安裝該一個凸輪體之該等齒輪之一者之間。在一進一步實例中，環繞該第一凸輪體之該第一凸輪表面定位成鄰近於該至少一個牽引表面。該至少一個牽引表面可具有等於該等齒輪之一者之一節圓直徑之一節圓直徑。一實例進一步包括複數個牽引表面。該等牽引表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸。該等牽引表面之各者在其中具有一間隙。各間隙與該等凸輪體之各者上之該等第一凸輪表面之該等不連續部之一各自者軸向對準。該等牽引表面之各者可包括自其向外延伸之複數個凸起。
在另一實例實施例中，該等第一凸輪表面之各者定位於各凸輪體上之該等牽引表面之一各自者與該等第二凸輪表面之一各自者之間。該第一凸輪表面及該第二凸輪表面可定位於各該凸輪體上之該牽引表面與該齒輪之間。該第一凸輪表面可定位成鄰近於各凸輪體上之該牽引表面。
本發明涵蓋一種用於在一管件元件中形成一圓周槽之另一實例裝置。在此實例中，該裝置包括一小齒輪，該小齒輪經固定而不繞與該小齒輪同軸配置之一小齒輪軸旋轉。一托架環繞該小齒輪。該托架可繞該小齒輪軸旋轉且界定與該小齒輪軸同軸配置以接納該管件元件之一開口。複數個齒輪安裝於該托架上。各齒輪可相對於該托架繞一各自齒輪軸旋轉。各齒輪與該小齒輪嚙合。複數個凸輪體(其中各凸輪體安裝於該等齒輪之一各自者上)包含複數個第一凸輪表面。該等第一凸輪表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸且可與接納於該開口內之該管件元件嚙合。該等第一凸輪表面之各者包括一增大半徑區域。該等第一凸輪表面之各者包括該第一凸輪表面之一第一不連續部。在一實例中，各齒輪具有一相同節圓直徑。一實例實施例可進一步包括複數個第二凸輪表面。該等第二凸輪表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸且定位成與該等第一凸輪表面之一者成隔開關係。
在一實例實施例中，該等第二凸輪表面之各者包括一第二增大半徑區域。該等第二凸輪表面之各者包括該第二凸輪表面之一第二不連續部。該第二不連續部與各凸輪體上之該第一不連續部對準。舉例而言，該等第一凸輪表面之各者包括定位成相鄰於該等第一不連續部之一各自者之一恆定半徑區域。在進一步實例中，該等第二凸輪表面之各者包括定位成相鄰於該等第二不連續部之一各自者之一恆定半徑區域。該等第二凸輪表面之各者可具有一恆定半徑。一實例實施例進一步包括繞該等凸輪體之一者延伸之至少一個牽引表面。該至少一個牽引表面在其中具有一間隙。該間隙與環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面之該第一不連續部軸向對準。
在一實例實施例中，該至少一個牽引表面可包括自其向外延伸之複數個凸起。進一步舉例而言，該至少一個牽引表面可定位成鄰近於環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面。在另一實例中，該小齒輪具有等於該管件元件之一外徑之一節圓直徑。在一進一步實例中，該至少一個牽引表面可具有等於該等齒輪之一者之一節圓直徑之一節圓直徑。
一實例實施例可進一步包括複數個牽引表面。該等牽引表面繞之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸。該等牽引表面之各者在其中具有一間隙。各間隙與該等凸輪體之各者上之該等第一凸輪表面之該等不連續部之一各自者軸向對準。該等牽引表面之各者具有等於該等齒輪之該等節圓直徑之一節圓直徑。舉例而言，至少一個牽引表面繞該等凸輪體之一者延伸。該至少一個牽引表面在其中具有一間隙。該間隙與環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面之該第一不連續部軸向對準。舉例而言，該小齒輪具有等於該管件元件之一外徑之一節圓直徑。亦在一實例中，該至少一個牽引表面可具有等於該等齒輪之一者之一節圓直徑之一節圓直徑。在一實例實施例中，該第一凸輪表面可定位於該至少一個牽引表面與環繞該一個凸輪體之該第二凸輪表面之間。進一步舉例而言，該第一凸輪表面及該第二凸輪表面可定位於該至少一個牽引表面與其上安裝該一個凸輪體之該齒輪之間。
另一實例實施例進一步包括複數個該牽引表面。該等牽引表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸。該等牽引表面之各者在其中具有一間隙。各間隙與該等凸輪體之各者上之該等第一凸輪表面之該等不連續部之一各自者軸向對準。該等牽引表面之各者具有等於該等齒輪之該等節圓直徑之一節圓直徑。舉例而言，該等第一凸輪表面之各者可定位於各該凸輪體上之該等牽引表面之一各自者與該等第二凸輪表面之一各自者之間。在一進一步實例中，該第一凸輪表面及該第二凸輪表面之各者可定位於各該凸輪體上之該等牽引表面之該各自者與該等齒輪之一各自者之間。亦舉例而言，該等第一凸輪表面之各者可定位成鄰近於各該凸輪體上之該等牽引表面之一各自者。
一實例實施例可包括至少三個該齒輪。一實例實施例可包括至少四個齒輪。一實例實施例可進一步包括定位成相鄰於該小齒輪且面向該開口之一杯(cup)。該管件元件鄰接該杯。
本發明亦涵蓋用於冷加工一管件元件之複數個凸輪。該等凸輪繞該管件元件圓周旋轉。舉例而言，各凸輪包括一凸輪體，該凸輪體具有一旋轉軸。一第一凸輪表面繞該凸輪體延伸。該第一凸輪表面包括該第一凸輪表面之一第一增大半徑區域及一第一不連續部。一第二凸輪表面繞該凸輪體延伸且定位成沿該旋轉軸與該第一凸輪表面成隔開關係。舉例而言，該第二凸輪表面可包括該第二凸輪表面之一第二增大半徑區域及一第二不連續部。該第二不連續部與該第一不連續部對準。該第一凸輪表面可具有定位成相鄰於該第一不連續部之一恆定半徑區域。該第二凸輪表面可具有定位成相鄰於該第二不連續部之一恆定半徑區域。在一實例實施例中，該第二凸輪表面可具有一恆定半徑。
一實例實施例可進一步包括繞該凸輪體延伸之一牽引表面。該牽引表面在其中具有一間隙。該間隙與該第一不連續部軸向對準。在一實例中，該牽引表面包括自其向外延伸之複數個凸起。舉例而言，該第一凸輪表面可定位於該牽引表面與該第二凸輪表面之間。另一實例實施例包括安裝於該凸輪體上之一齒輪。該齒輪與該旋轉軸同軸配置。在一實例實施例中，該第一凸輪表面及該第二凸輪表面可定位於該牽引表面與該齒輪之間。
相關申請案之交叉參考 本申請案基於且主張2017年12月19日申請之美國臨時申請案第62/607,340號及2018年8月10日申請之美國臨時申請案第62/717,086號之優先權益，此兩個申請案在此以引用方式併入本文中。
圖1及圖1A展示用於在一管件元件中形成一圓周槽之一實例裝置10。裝置10有利於對具有1.25吋或更大之標稱直徑之管件元件起槽。裝置10包括安裝於一中間軸件14上之一小齒輪12 (亦參見圖3)。小齒輪12及中間軸件14固定地安裝以防止繞與該小齒輪及該軸件同軸配置之小齒輪軸16旋轉。使用小齒輪與中間軸件14之間的一鍵18並且使中間軸件14之一部分14a與一固定安裝架20嚙合來實現小齒輪12之旋轉固定性。固定安裝架20固定地安裝於一基座22上。中間軸件14之部分14a具有嚙合一開口24之一多邊形截面，該開口24延伸穿過固定安裝架20。開口24之形狀與中間軸件14之部分14a之彼形狀匹配，且因此將防止該軸件繞小齒輪軸16旋轉但允許該軸件之軸向運動。在此實例實施例中，部分14a具有一正方形截面且開口24具有一實質上匹配之正方形形狀。
一托架26環繞小齒輪12。托架26安裝於一外軸件30之凸緣28上。外軸件30係中空的，環繞中間軸件14且與中間軸件14同軸。定位於外軸件30與中間軸件14之間的軸承32允許該外軸件及因此附接至該外軸件之托架26相對於中間軸件14繞小齒輪軸16旋轉。托架26界定用於接納其中待形成一槽之一管件元件之一開口34。開口34與小齒輪軸16同軸配置。一止動板36經由小齒輪12安裝於中間軸件14上。止動板36可沿小齒輪軸16與中間軸件14及小齒輪12一起軸向移動。止動板36、中間軸件14及小齒輪12藉由彈簧38經由軸件凸緣28作用於小齒輪與外軸件30之間而偏置朝向開口34。因為中間軸件14固定成相對於基座22旋轉，所以可在小齒輪12與彈簧38之間使用止推軸承40以保護與凸緣28及外軸件30一起旋轉之彈簧38，且減小小齒輪12與凸緣28之間的摩擦。止動板36與小齒輪12及止推軸承40協作以提供一正止擋，該正止擋定位管件元件以恰當地定位槽。
複數個齒輪42安裝於托架26上。在圖1、圖2及圖3中所展示之實例實施例中，該托架具有彼此成90°角隔開之4個齒輪。各齒輪42可繞一各自齒輪軸44旋轉。在一實際實施例中，各齒輪安裝於一齒輪軸件46上，該齒輪軸件46固定於包括托架26之前板48與後板50之間。定位於各齒輪42與其各自軸件46之間的軸承52在托架26內提供齒輪之低摩擦旋轉。各齒輪42與小齒輪12嚙合。
如圖4中所展示，一凸輪體54安裝於各齒輪42上。一第一凸輪表面56繞各凸輪體54延伸。第一凸輪表面56可與透過開口34接納之管件元件嚙合。如圖5中所展示，第一凸輪表面56包括該凸輪表面之一增大半徑區域58及一不連續部60。不連續部60係凸輪體54上之凸輪表面56不接觸管件元件所處之一位置。進一步有利的是包含定位成相鄰於不連續部60之一恆定半徑區域62作為各第一凸輪表面56之部分。至少一個牽引表面64可繞凸輪體54之一者延伸。在圖3所展示之實例中，一各自牽引表面64繞各凸輪體54延伸。牽引表面64亦可與接納於托架26內之一管件元件嚙合，但各牽引表面具有一間隙66，該間隙66與各凸輪體54上之第一凸輪表面56中之不連續部60軸向(即，在沿齒輪軸44之一方向上)對準。如圖4中所展示，牽引表面64可包括自其向外延伸之複數個凸起68。該等凸起在裝置操作期間在管件元件與牽引表面64之間提供固緊(purchase)，且可例如藉由滾花加工牽引表面而形成。牽引表面具有具一直徑128之節圓。當在牽引表面64上存在凸起68時，牽引表面之節圓直徑128將由凸起68與管件元件79之相互作用判定，包含由凸起68對管件元件79所造成之壓痕。若不存在凸起68，則牽引表面64之節圓直徑128將等於牽引表面之彼節圓直徑。如圖4中進一步展示，第一凸輪表面56定位於齒輪42與牽引表面64之間，與該牽引表面成隔開關係但與該齒輪相比更鄰近於該牽引表面。
如圖1及圖4中所展示，一第二凸輪表面70亦定位於凸輪體54上且繞凸輪體54延伸。第二凸輪表面70係一受控擴管表面。擴管係管件元件端之徑向擴張，其趨於在彼端附近形成一圓周槽時發生。第二凸輪表面70 (受控擴管表面)定位成相鄰於齒輪42，使得其在其端附近接觸管件元件，其中擴管由於槽形成而將最明顯。如圖4及圖6中所展示，除其不連續部70a之外，第二凸輪表面70具有一恆定半徑72，該恆定半徑72經定大小以嚙合管件元件以控制擴管且例如在槽形成期間及之後將其端維持為管件元件之原始標稱直徑。不連續部70a與第一凸輪表面56中之不連續部60對準且係凸輪體54上之凸輪表面70不接觸管件元件所處之一位置。在替代實施例中，第二凸輪表面70可具有一增大半徑區域及一恆定半徑精加工區域，或第二凸輪表面70可在其整個弧長內具有一增大半徑。
如圖1、圖3及圖3A中所展示，裝置10進一步包括定位成相鄰於小齒輪12之一擴張模74。在此實例中，模74包括徑向可滑動地安裝於小齒輪12上且耦合至一致動器之四個段76。在此實例中，該致動器包括一拉桿78，該拉桿78延伸穿過中間軸件14之一中空孔80。拉桿78具有一錐形刻面端82，該錐形刻面端82嚙合各模段76上之配合刻面表面84。拉桿78可在孔80內相對於中間軸件14軸向移動且模段76可相對於小齒輪12朝向及遠離小齒輪軸16徑向移動。模段76之徑向運動受拉桿78之軸向運動影響。圖1及圖1A繪示處於回縮位置之拉桿78及模段76，且圖2及圖2A繪示處於擴張位置之拉桿及模段。當拉桿78朝向托架26之開口34延伸時(圖1、圖1A)，模段76定位於拉桿78之錐形端82之較小部分上且該等模段處於其等回縮位置。模74進一步包括圓形彈簧86 (參見圖3A)，該等圓形彈簧86環繞模段76且將模段76偏置至回縮位置中。當遠離托架26之開口34拉動拉桿78時(圖2、圖2A)，透過各段76上之刻面表面84與拉桿78之錐形刻面端82之間的相互作用徑向向外壓迫軸向固定於小齒輪12上之模段76。當拉桿78朝向托架26之開口34返回時，模段76在圓形彈簧86之影響下徑向向內行進且返回至回縮位置。
如圖1A及圖3A中進一步展示，各模段76具有一模面88，該模面88徑向地背向小齒輪軸16以便嚙合接納於托架26內之一管件元件之內表面。模面88具有一輪廓形狀，該輪廓形狀與凸輪體54上之第一凸輪表面56之形狀協調。如下文所描述，第一凸輪表面56及模面88協作以在一管件元件中形成一所期望形狀之一圓周槽(參見圖2、圖2A)。對於具有1.25吋或更大之一標稱直徑之管件元件，可能係有利的是結合第一凸輪表面56使用模74以更精確地控制管件元件之最終槽形狀及尺寸。預期使用模74以產生比單獨使用凸輪表面所可能的情況更佳界定之圓周槽。應注意，模面88具有一錐形表面88a (圖1A、圖2A及圖3A)，該錐形表面88a為第二(受控擴管)凸輪表面70提供自由空間以在其大於標稱直徑時形成管件元件之端。當受控擴管表面70用來減小管件元件之外徑時，表面88a亦係有用的。
如圖1及圖2中所展示，軸向移動拉桿78以使模74擴張及回縮之致動器進一步包括一汽缸及活塞90。在此實例實施例中，汽缸及活塞90包括具有耦合至拉桿78之一活塞94之一雙動氣動汽缸92。氣動汽缸92安裝於一框架96上，該框架96附接至中間軸件14且可相對於基座22移動。因此，氣動汽缸92與中間軸件14一起軸向移動但其活塞94可相對於中間軸件14移動拉桿78。一位置感測器98用來偵測總成之位置，該總成包含拉桿78、模74、小齒輪12、中間軸件14及氣動汽缸92以及其框架96。位置感測器98可例如包括一近接感測器或一微型開關。一壓力感測器100用來偵測氣動汽缸92之壓力狀態。位置感測器98及壓力感測器100兩者與一控制器102通信，該控制器102可包括例如一可程式化邏輯控制器或其他微處理器。控制器102使用來自位置感測器98及壓力感測器100之資訊來控制裝置10之操作，如下文所描述。
如圖1及圖7中所展示，一減速齒輪系104用來使外軸件30繞小齒輪軸16旋轉。在此實例實施例中，減速齒輪系104包括由一伺服馬達(未展示)驅動之一蝸桿106，該伺服馬達係受控制器102控制。該伺服馬達充當一分度驅動器(indexing drive)且具有一編碼器，該編碼器提供關於馬達軸件之位置之精確資訊，由此允許精確地控制蝸桿106之旋轉。
蝸桿106與一蝸輪108咬合。如圖1及圖7中所展示，蝸輪108安裝於一輸出軸件110上，該輸出軸件110經支撐以在輸出軸件110與固定至基座22之一齒輪箱114之間的軸承112上繞小齒輪軸16旋轉。輸出軸件110藉由一鍵116耦合至外軸件30，因此確保外軸件30在輸出軸件110藉由蝸桿106及蝸輪108旋轉時旋轉。
裝置10之操作開始於如圖8中所展示般定位凸輪體54，其中其等各自之第一凸輪表面56及第二凸輪表面70中之不連續部60及70a (不可見)面向小齒輪軸16且其等各自牽引表面64之間隙66 (當存在時)亦面向小齒輪軸16。凸輪體54之此定向係在齒輪42與小齒輪12組裝於托架26中時建立，且藉由控制器102(圖1)及伺服馬達(未展示)透過蝸桿106及蝸輪108起作用而設定為起始位置。模段76處於其等回縮位置(圖1A)。
如圖1及圖1A中所展示，在凸輪體54處於起始位置且模段76回縮之情況下，透過托架26中之開口34且抵靠止動板36插入待起槽之一管件元件118。牽引表面64中之間隙66 (當存在時)與第一凸輪表面56及第二凸輪表面70中之各自不連續部60、70a之對準以及模段76之回縮位置為管件插入提供空隙。管件元件118進一步壓靠止動板36，從而壓縮彈簧38且使包括模74、小齒輪12、拉桿78、止推軸承40及氣動汽缸92之總成相對於基座22及附接至基座22之固定安裝架20軸向移動，由此在止推軸承40鄰接凸緣28時，達到正止擋狀態。總成之位置係由位置感測器98感測，該位置感測器98將指示總成位置之一信號發送至控制器102。在接收位置信號後，控制器102命令氣動汽缸92將拉桿78拉離托架26之開口34。此致使模段76徑向向外移動至一擴張位置中(圖2、圖2A)，且由此使模面88與管件元件118之內表面120嚙合。模段76之擴張位置將取決於管件元件之內徑而改變。氣動汽缸92在拉桿78上維持力，由此抵靠管件元件內表面鎖定模76。當壓力感測器100感測到氣動汽缸92之回縮側上之一臨限較低壓力(其指示已拉動拉桿78)時，壓力感測器100將指示模段76之狀態為擴張之一信號發送至控制器102。在自壓力感測器100接收模狀態信號後，控制器102命令伺服馬達轉動蝸桿106，該蝸桿106接著轉動蝸輪108。在此實例中，蝸輪108之旋轉使輸出軸件110逆時針旋轉(當在圖8中觀看時)，此致使其所鍵接(鍵116，參見圖2A)至之外軸件30旋轉。外軸件30之旋轉使托架26繞小齒輪軸16逆時針旋轉。(托架26之旋轉方向係由凸輪體54上之第一凸輪表面56之配置預定。)此致使齒輪42及其等相關聯凸輪體54繞小齒輪軸16之軌道運行。然而，小齒輪12經固定而不旋轉，因為中間軸件14藉由中間軸件部分14a與固定安裝架20之開口24之間的相互作用而鎖定至該固定安裝架。因為齒輪42嚙合(固定)小齒輪12，所以托架26繞小齒輪軸16之相對旋轉致使齒輪42及其等相關聯凸輪體54繞其等各自齒輪軸44旋轉(參見圖2、圖2A及圖8)。凸輪體54之旋轉使牽引表面64及第一凸輪表面56與管件元件118之外表面124接觸。牽引表面64抓持管件元件，同時隨著各第一凸輪表面56之增大半徑區域58及恆定半徑區域62橫穿管件元件118，第一凸輪表面56將一槽壓印至管件元件外表面124中。模段76經嚙合且支撐管件元件118之內表面120，且模面88與第一凸輪表面56協作以形成圓周槽。
凸輪體54上之第一凸輪表面56及第二(受控擴管)凸輪表面70之位置與接納於托架26內之管件元件118之位置協調，使得槽形成於距管件元件118之端之所期望距離處，且管件元件之端處之擴管經控制(即，受限或減小)至近似其標稱直徑或更小。控制器102使托架26旋轉必要多的轉數(取決於齒輪42與小齒輪12之間的齒輪比)，以針對具有均勻壁厚度之管件元件形成實質上恆定深度之一圓周槽。在此實例實施例中，僅需要托架之一次回轉以形成恆定深度之一完整圓周槽。在槽形成完成之後，控制器102透過伺服馬達及齒輪系104起作用而將托架26返回至牽引表面64中之間隙66以及第一凸輪表面56及第二凸輪表面70中之不連續部60及70a再次面向小齒輪軸16所處之一位置(圖8)。接著，控制器102命令氣動汽缸92朝向開口34移動拉桿78，且允許模段76徑向向內移動至其等回縮位置，且在圓形彈簧86之偏置力下脫離管件元件118 (圖1及圖3A)。凸輪體54及模74之此位置允許管件元件118抽離托架26。隨著管件元件118被抽出，彈簧38將包括拉桿78、小齒輪12、止推軸承40、中間軸件14、氣動汽缸92及模74之總成推回至其初始位置，且裝置10再次準備好對另一管件元件起槽。
利用裝置10達成顯著優點，因為其在起槽程序期間將最小扭矩施加於管件元件，同時將一槽形成為一固定直徑。如圖8及圖5中所展示，此條件係在以下情況時達成：1)小齒輪12之節圓直徑126實質上等於管件元件之外徑(圖8)；及2)牽引表面64之節圓直徑128實質上等於齒輪42之節圓直徑130 (圖5)。當滿足此兩個條件時，牽引表面64受約束於橫穿管件元件之外表面，具有較小趨勢或不趨於致使管件旋轉，且因此僅將最小扭矩施加於管件元件。如本文中所使用般指代小齒輪、齒輪及牽引表面之節圓直徑與管件元件之外徑之間的關係之術語「相等」及「實質上相等」意謂著小齒輪之節圓直徑足夠接近於管件元件之外徑且牽引表面之節圓直徑足夠接近於齒輪之節圓直徑，使得將最小扭矩施加於管件元件。出於實際目的，若此等值之間的差係約百分之一吋，則小齒輪之節圓直徑可被視為「等於」或「實質上等於」管件元件之外徑。因為實際管件具有與標稱值之間相當大之直徑容限，所以預期牽引表面之節圓直徑與管件元件之外徑之間的關係可能受管件直徑偏差影響，使得扭矩將施加於管件元件，由此使一外部夾具之使用在彼等情況下係有利的。在裝置10中，當模74安裝於固定旋轉之小齒輪12上時，模74可充當一夾具。
在一實際實例設計中，適於對具有2.5吋之一標稱管件大小之管件元件起槽之一裝置10使用四個齒輪42及凸輪體54，如所展示。2.5吋標稱管件之外徑為2.875吋。具有36個齒及72 mm (2.835吋)之一節圓直徑之一小齒輪12足夠接近(0.040吋之一差)，使得當齒輪之節圓直徑及牽引表面之節圓直徑亦彼此實質上相等時施加最小扭矩。此實例實施例使用具72 mm (2.835吋)之一節圓直徑之具有36個齒之齒輪42。牽引表面64當經滾花加工或以其他方式製備時，儘管並非一齒輪，但具有一實質上等同之節圓直徑(即，賦予與一實際齒輪相同之運動之一汽缸之直徑)，隨著該等牽引表面橫穿管件，其壓印至管件中。在實際應用中，牽引表面之節圓直徑與齒輪之節圓直徑之間約百分之一吋之差滿足此「相等」或「等同」定義。考量在此實例中小齒輪12與齒輪42之間的齒輪比係相等的，顯然托架26將回轉一次以繞管件元件形成一完整圓周槽。
在適於具有4.5吋之一外徑之4吋標稱大小管件之另一實例設計中，具4.5吋之一節圓直徑之具有72個齒之一小齒輪係可行的。此設計使用4個齒輪，各齒輪具有72個齒及4.5吋之一節圓直徑。小齒輪與齒輪之間的1:1比指示要求單次托架回轉以形成一完整槽。小齒輪與齒輪之間的其他比將導致多次或部分托架旋轉以形成一完整槽。
裝置10經設計使得托架26及其相關聯齒輪42、凸輪體54、小齒輪12、外軸件30、中間軸件14及模74連同其他相關組件構成可與齒輪系104互換之一總成132，以允許該裝置容易經調適以對具有不同直徑及壁厚度之一系列管件起槽。藉由以下步驟賦予可互換性：使用一可移除夾134來將外軸件30固定至齒輪箱114及外軸件30與蝸輪108之輸出軸件110之間的鍵116，以及藉由將框架與中間軸件中之槽136嚙合及亦使用相互嚙合之槽及肩部138將活塞94附接至拉桿78來將中間軸件14附接至氣動汽缸92之框架96。可藉由以下步驟移除總成132：提升氣動汽缸92，使得框架96脫離中間軸件14且活塞94脫離拉桿78，且接著移除固定夾34 (由此允許外軸件30脫離蝸輪108)並沿小齒輪軸16滑動該總成。接著可替換適於對一不同管件元件起槽之一不同托架總成。
預期根據本發明之裝置10增加管件起槽操作之效率，因為其等將依各種管件元件大小及系列(schedule)快速地且準確地操作，而不需要支架來支撐管件元件且適應其旋轉及確保對準。裝置10亦將允許對具有肘管接頭之彎曲管件元件及管件總成起槽，而不用考量橫向管件元件的運動之旋轉。
圖9展示用於在一管件元件中形成一圓周槽之另一裝置11。裝置11包括一小齒輪13，該小齒輪13固定地安裝而不繞與該小齒輪同軸配置之一小齒輪軸15旋轉。小齒輪13之旋轉固定性係藉由將其安裝於一小齒輪軸件19之一端17上來實現，該小齒輪軸件之相對端21藉由一鍵25固定至一柱23。該柱安裝於一基座27上。
一托架29環繞小齒輪13。托架29安裝於一驅動軸件33之凸緣31上。驅動軸件33係中空的，環繞小齒輪軸件19且與小齒輪軸件19同軸。定位於驅動軸件33與小齒輪軸件19之間的軸承35允許該驅動軸件及因此附接至該驅動軸件之托架29繞小齒輪軸15旋轉。托架29界定用於接納其中待形成一槽之一管件元件之一開口37。開口37與小齒輪軸15同軸配置。如圖9及圖11中所展示，一杯39與小齒輪13同軸安裝。該管件元件鄰接杯39，且在此實例中安裝於一杯軸件41上，該杯軸件41同軸延伸穿過中空小齒輪軸件19中之一孔43。杯軸件41可沿小齒輪軸15軸向移動，且藉由一彈簧45作用於小齒輪軸件19與杯39之間而偏置朝向開口37。杯軸件41之與杯39相對之端47係結合安裝成相鄰於柱23之一開關49使用以如下文所描述般啟動裝置。在此實例實施例中，該開關包括一近接感測器，但亦可為一接觸開關，諸如一微型開關。
複數個齒輪51安裝於托架29上。在圖9及圖11中所展示之實例實施例中，該托架具有彼此成120°角隔開之3個齒輪51。各齒輪51可繞一各自齒輪軸53旋轉。在一實際實施例中，各齒輪安裝於一齒輪軸件55上，該齒輪軸件55固定於包括托架29之前板57與後板59之間。定位於各齒輪51與其各自軸件55之間的軸承61在齒輪架29內提供齒輪之低摩擦旋轉。各齒輪51與小齒輪13嚙合。
如圖12中所展示，一各自凸輪體63安裝於各齒輪51上。一各自凸輪表面65繞各凸輪體63延伸。凸輪表面65可與透過開口37接納且鄰接杯39之管件元件嚙合。如圖13中所展示，各凸輪表面65包括該凸輪表面之一增大半徑區域67及不連續部69。不連續部69係凸輪體63上之凸輪表面65不接觸管件元件所處之一位置。進一步有利的是，包含定位成相鄰於不連續部69之一恆定半徑區域71作為各凸輪表面65之部分。一牽引表面73 (參見圖12)繞凸輪體63之至少一者延伸。在圖11中所展示之實例中，一各自牽引表面73繞各凸輪體63延伸。牽引表面73亦可與接納於托架29內之一管件元件嚙合，但各牽引表面具有一間隙75，該間隙75與各凸輪體63上之凸輪表面65中之不連續部69軸向(即，在沿齒輪軸53之一方向上)對準。如圖12中所展示，牽引表面73可包括自其向外延伸之複數個凸起77。該等凸起在裝置操作期間在管件元件與牽引表面73之間提供額外固緊，且可例如藉由滾花加工牽引表面而形成。該牽引表面具有具一直徑87之節圓。當凸起77存在於牽引表面73上時，該牽引表面之節圓直徑87將由凸起77與管件元件79之相互作用判定，包含由凸起77對管件元件79所造成之壓痕。若不存在凸起77，則牽引表面73之節圓直徑87將等於該牽引表面之彼節圓直徑。如圖12中進一步展示，凸輪表面65定位於齒輪51與牽引表面73之間，與該牽引表面成隔開關係，但與該齒輪相比鄰近於該牽引表面。
如圖9及圖7中所展示，一減速齒輪系104用來使驅動軸件33繞小齒輪軸15旋轉。在此實例實施例中，減速齒輪系104包括由一伺服馬達(未展示)驅動之一蝸桿106，該伺服馬達受一微處理器控制，諸如一可程式化邏輯控制器(未展示)。該伺服馬達充當一分度驅動器且具有一編碼器，該編碼器提供關於馬達軸件之位置之精確資訊，由此允許精確地控制蝸桿106之旋轉。
蝸桿106與一蝸輪108咬合。蝸輪108安裝於一中空輸出軸件110上，該中空輸出軸件110經支撐以在輸出軸件110與一齒輪箱114之間的軸承112上繞小齒輪軸15旋轉。輸出軸件110藉由一鍵95耦合至驅動軸件33，由此確保驅動軸件33在輸出軸件110藉由蝸桿106及蝸輪108旋轉時旋轉。
裝置11之操作開始於如圖14中所展示般定位凸輪體63，其中其等各自凸輪表面65中之不連續部69面向小齒輪軸15且其等各自牽引表面73中之間隙75 (參見圖11)亦面向小齒輪軸15。凸輪體63之此定向係在齒輪51與小齒輪13組裝於托架29中時建立，且藉由控制系統及伺服馬達(未展示)透過蝸桿106及蝸輪108起作用而設定為起始位置。
在凸輪體63處於圖14中所展示之起始位置之情況下，一待起槽管件元件79透過托架29中之開口37插入且鄰接杯39 (參見圖9)。牽引表面73中之間隙75與凸輪表面63中之不連續部69之對準(參見圖11)為管件插入提供空隙。該管件元件進一步壓靠杯39，從而壓縮彈簧45且使杯39抵靠一正止擋(在此實例中為小齒輪軸件19之面)移動，使得杯軸件41之一端47與開關49 (在此實例中為一近接開關)相互作用。閉合開關49將一信號發送至該控制系統，該控制系統命令伺服馬達轉動蝸桿106，該蝸桿106接著轉動蝸輪108。在此實例中，蝸輪108之旋轉使輸出軸件110逆時針旋轉(當在圖14中觀看時)，此致使其所鍵接(鍵95)至之驅動軸件33旋轉。驅動軸件33之旋轉使托架29繞小齒輪軸15逆時針旋轉。(托架29之旋轉方向係由凸輪體63上之凸輪表面65之配置判定。)此致使齒輪51及其等相關聯凸輪體63繞小齒輪軸15之軌道運行。然而，小齒輪13經固定而不旋轉，因為小齒輪軸件19藉由鍵25鍵接至柱23。因為齒輪51嚙合小齒輪13，所以托架29繞小齒輪軸15之相對旋轉致使齒輪51及其等相關聯凸輪體63繞其等各自齒輪軸53旋轉。凸輪體63之旋轉使牽引表面73及凸輪表面65與管件元件79之外表面83接觸。牽引表面73抓持管件元件79，同時隨著各凸輪表面65之增大半徑區域67及恆定半徑區域71橫穿該管件元件，凸輪表面65將一槽壓印至其外表面83中。當管件元件經充分插入以便到達一正止擋且使開關49跳閘時，凸輪體63上之凸輪表面65之位置與管件元件之位置協調，使得槽形成於距離管件元件之端之所期望距離處。控制器使托架29旋轉必要多的轉數(取決於齒輪51與小齒輪13之間的齒輪比)以在管件元件中形成實質上恆定深度之一圓周槽。在槽形成完成之後，控制器使托架29返回至牽引表面73中之間隙75及凸輪表面65中之不連續部69再次面向小齒輪軸15所處之一位置(參見圖14)。凸輪體63之此位置允許管件元件79抽離托架29，且裝置11準備好對另一管件元件起槽。
利用裝置11達成顯著優點，因為其在起槽程序期間將最小扭矩施加於管件元件，同時將一槽形成為一固定直徑。此條件係在以下情況時達成：1)小齒輪13之節圓直徑85 (圖11)實質上等於管件元件79之外徑；及2)牽引表面73之節圓直徑87等於齒輪51之節圓直徑89 (圖12)。當滿足此兩個條件時，牽引表面73受約束於橫穿管件元件之外表面，具有較小趨勢或不趨於致使管件旋轉，且因此僅將最小扭矩施加於管件元件。如本文中所使用般指代小齒輪之節圓直徑與管件之外徑之間的關係之術語「相等」意謂著節圓直徑足夠接近於外徑，使得將最小扭矩施加於管件元件。在實際應用中，節圓直徑與管件元件之外徑之間約百分之一吋之差滿足此「相等」定義。因為實際管件具有與標稱值之間相當大之直徑容限，所以預期牽引表面之節圓直徑與管件元件之外徑之間的關係可能受管件直徑偏差影響，使得扭矩將施加於管件元件，由此使一外部夾具99之使用在此等情況中係有利的。
在一實際實例設計中，適於對1吋標稱直徑管件起槽之一裝置11使用三個齒輪51及凸輪體63，如所展示。1吋標稱管件之外徑為1.315吋。具有21個齒及1 5/16吋(1.3125吋)之一節圓直徑之一小齒輪13足夠接近(0.0025吋之一差)，使得當齒輪之節圓直徑及牽引表面之節圓直徑亦彼此相等時，施加最小扭矩。此實例實施例使用具2 5/8吋之一節圓直徑之具有42個齒之齒輪51。牽引表面73當經滾花加工或以其他方式製備時，儘管並非一齒輪，但具有一等同節圓直徑(即，賦予與一實際齒輪相同之運動之一汽缸之直徑)，隨著該牽引表面橫穿管件，其壓印至管件中。在實際應用中，牽引表面之節圓直徑與齒輪之節圓直徑之間約百分之一吋之差滿足此「相等」或「等同」定義。考量在此實例中小齒輪13與齒輪51之間的齒輪比，顯然托架29將回轉兩次以繞管件元件形成一完整圓周槽。
在適於具有2 3/8吋(2.375吋)之一外徑之2吋標稱管件之另一實例設計中，具2.362吋之一節圓直徑之具有30個齒之一小齒輪係可行的(0.013吋之一差)。此設計使用5個齒輪，各齒輪具有30個齒及2.362吋之一節圓直徑。小齒輪與齒輪之間的1:1比指示要求單次托架回轉以形成一完整槽。當對具有薄壁或較大直徑之管件元件起槽時，具有三個以上齒輪之設計係有利的，因為當在彼此隔開120°之三個凸輪表面之間壓縮時，此等管件具有在凸輪之間的區域上方彈性凸出之一趨勢。此彈性行為導致管件元件更大地回彈至其等標稱形狀且抑制槽形成。然而，更多齒輪意謂著更多凸輪將力施加於繞管件元件之多個點處以更好地支撐管件元件且因此顯著減少彈性凸出。繞管件元件更緊密隔開之更多約束迫使變形大部分進入塑性狀態(regime)，其中回彈減小且予以補償。
另一實例設計將4個齒輪及凸輪用於1.25及1.5吋標稱直徑之管件元件。1.5:1及1:1之齒輪-小齒輪比對此設計而言亦係可行的。
裝置11經設計使得托架29及其相關聯齒輪51、凸輪體63、小齒輪13、杯軸件41、杯39、彈簧45、驅動軸件33及小齒輪軸件19構成可與齒輪系104互換之一總成91，以允許該裝置容易經調適以對具有不同直徑及壁厚度之一系列管件起槽。藉由在小齒輪軸件19與柱23之間使用鍵25且在驅動軸件33與輸出軸件110之間使用鍵95，結合與驅動軸件33螺合且作用於輸出軸件110之一止動螺母97，賦予可互換性。可藉由當止動螺母97不與驅動軸件33螺紋式嚙合時，沿小齒輪軸15滑動總成91來移除總成91。接著可替換適於對一不同管件元件起槽之一不同托架總成。
預期根據本發明之裝置11增加管件起槽操作之效率，因為其等將依各種管件元件大小及系列快速地、準確地且安全地操作，而不需要支架來支撐管件元件且適應其旋轉及確保對準。裝置11亦將允許對具有肘管接頭之管件總成起槽而不用考量橫向管件元件的運動之旋轉。
10‧‧‧裝置 11‧‧‧裝置 12‧‧‧小齒輪 13‧‧‧小齒輪 14‧‧‧中間軸件 14a‧‧‧部分 15‧‧‧小齒輪軸 16‧‧‧小齒輪軸 17‧‧‧端 18‧‧‧鍵 19‧‧‧小齒輪軸件 20‧‧‧固定安裝架 21‧‧‧端 22‧‧‧基座 23‧‧‧柱 24‧‧‧開口 25‧‧‧鍵 26‧‧‧托架 27‧‧‧基座 28‧‧‧凸緣 29‧‧‧托架 30‧‧‧外軸件 31‧‧‧凸緣 32‧‧‧軸承 33‧‧‧驅動軸件 34‧‧‧開口 35‧‧‧軸承 36‧‧‧止動板 37‧‧‧開口 38‧‧‧彈簧 39‧‧‧杯 40‧‧‧止推軸承 41‧‧‧杯軸件 42‧‧‧齒輪 43‧‧‧孔 44‧‧‧齒輪軸 45‧‧‧彈簧 46‧‧‧齒輪軸件 47‧‧‧端 48‧‧‧前板 49‧‧‧開關 50‧‧‧後板 51‧‧‧齒輪 52‧‧‧軸承 53‧‧‧齒輪軸 54‧‧‧凸輪體 55‧‧‧齒輪軸件 56‧‧‧第一凸輪表面 57‧‧‧前板 58‧‧‧增大半徑區域 59‧‧‧後板 60‧‧‧不連續部 61‧‧‧軸承 62‧‧‧恆定半徑區域 63‧‧‧凸輪體 64‧‧‧牽引表面 65‧‧‧凸輪表面 66‧‧‧間隙 67‧‧‧增大半徑區域 68‧‧‧凸起 69‧‧‧不連續部 70‧‧‧第二凸輪表面 70a‧‧‧不連續部 71‧‧‧恆定半徑區域 72‧‧‧恆定半徑 73‧‧‧牽引表面 74‧‧‧擴張模 75‧‧‧間隙 76‧‧‧模段 77‧‧‧凸起 78‧‧‧拉桿 79‧‧‧管件元件 80‧‧‧中空孔 82‧‧‧錐形刻面端 83‧‧‧外表面 84‧‧‧刻面表面 85‧‧‧節圓直徑 86‧‧‧圓形彈簧 87‧‧‧節圓直徑 88‧‧‧模面 88a‧‧‧錐形表面 89‧‧‧節圓直徑 90‧‧‧汽缸及活塞 91‧‧‧總成 92‧‧‧氣動汽缸 94‧‧‧活塞 95‧‧‧鍵 96‧‧‧框架 97‧‧‧止動螺母 98‧‧‧位置感測器 99‧‧‧外部夾具 100‧‧‧壓力感測器 102‧‧‧控制器 104‧‧‧減速齒輪系 106‧‧‧蝸桿 108‧‧‧蝸輪 110‧‧‧輸出軸件 112‧‧‧軸承 114‧‧‧齒輪箱 116‧‧‧鍵 118‧‧‧管件元件 120‧‧‧內表面 124‧‧‧外表面 126‧‧‧節圓直徑 128‧‧‧節圓直徑 130‧‧‧節圓直徑 132‧‧‧總成 134‧‧‧可移除夾 136‧‧‧槽 138‧‧‧肩部
圖1係用於在管件元件中形成圓周槽之一實例裝置之一縱向截面視圖；
圖1A係圖1中所展示之裝置之一部分之一放大尺度之一縱向截面視圖；
圖2係在一管件元件中形成一圓周槽之圖1中所展示之裝置之一縱向截面視圖；
圖2A係圖2中所展示之裝置之一部分之一放大尺度之一縱向截面視圖；
圖3及圖3A係圖1中所展示之裝置之選定組件之分解等角視圖；
圖4係放大尺度之圖1中所展示之裝置中使用之一實例凸輪之一等角視圖；
圖5係放大尺度之圖1中所展示之裝置中使用之一實例凸輪之一端視圖；
圖6係放大尺度之圖1中所展示之裝置中使用之一實例凸輪之一側視圖；
圖7係圖1中所展示之裝置中使用之一齒輪減速總成之一等角視圖；
圖8係圖1中所展示之裝置中使用之選定組件之一端視圖；
圖9係用於在管件元件中形成圓周槽之一實例裝置之一縱向截面視圖；
圖9A係圖9中所展示之裝置之一部分之一放大尺度之一縱向截面視圖；
圖10係在一管件元件中形成一圓周槽之圖9中所展示之裝置之一縱向截面視圖；
圖10A係圖10中所展示之裝置之一部分之一放大尺度之一縱向截面視圖；
圖11係圖9中所展示之裝置之選定組件之一分解等角視圖；
圖12係放大尺度之圖9中所展示之裝置中使用之一實例凸輪之一側視圖；
圖13係放大尺度之圖9中所展示之裝置中使用之一實例凸輪之一端視圖；及
圖14係圖9中所展示之裝置中使用之選定組件之一端視圖。
10‧‧‧裝置
14‧‧‧中間軸件
14a‧‧‧部分
16‧‧‧小齒輪軸
20‧‧‧固定安裝架
22‧‧‧基座
24‧‧‧開口
26‧‧‧托架
28‧‧‧凸緣
30‧‧‧外軸件
32‧‧‧軸承
34‧‧‧開口
40‧‧‧止推軸承
42‧‧‧齒輪
44‧‧‧齒輪軸
46‧‧‧齒輪軸件
48‧‧‧前板
50‧‧‧後板
54‧‧‧凸輪體
56‧‧‧第一凸輪表面
64‧‧‧牽引表面
70‧‧‧第二凸輪表面
74‧‧‧擴張模
78‧‧‧拉桿
80‧‧‧中空孔
82‧‧‧錐形刻面端
84‧‧‧刻面表面
90‧‧‧汽缸及活塞
92‧‧‧氣動汽缸
94‧‧‧活塞
96‧‧‧框架
98‧‧‧位置感測器
100‧‧‧壓力感測器
102‧‧‧控制器
104‧‧‧減速齒輪系
106‧‧‧蝸桿
108‧‧‧蝸輪
110‧‧‧輸出軸件
112‧‧‧軸承
114‧‧‧齒輪箱
116‧‧‧鍵
118‧‧‧管件元件
120‧‧‧內表面
124‧‧‧外表面
132‧‧‧總成
134‧‧‧可移除夾
136‧‧‧槽
138‧‧‧肩部

Claims (72)

  1. 一種用於在一管件元件中形成一圓周槽之裝置，該裝置包括： 一小齒輪，其經固定而不繞與該小齒輪同軸配置之一小齒輪軸旋轉； 一擴張模，其定位成相鄰於該小齒輪且與該小齒輪軸同心，該擴張模具有可徑向朝向及遠離該小齒輪軸移動之複數個模段，各該模段具有背向該小齒輪軸且當移離該小齒輪軸時可與該管件元件之一內表面嚙合之一模面； 一致動器，其耦合至該擴張模以使該等模段朝向及遠離該小齒輪軸移動； 一托架，其環繞該擴張模，該托架可繞該小齒輪軸旋轉，該托架界定與該小齒輪軸同軸配置以接納該管件元件之一開口； 複數個齒輪，其等安裝於該托架上，各該齒輪可相對於該托架繞一各自齒輪軸旋轉，各該齒輪與該小齒輪嚙合； 複數個凸輪體，各該凸輪體安裝於該等齒輪之一各自者上； 複數個第一凸輪表面，該等第一凸輪表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸，該等第一凸輪表面之各者包括一增大半徑區域及一不連續部；其中 當該管件元件接納於該開口內時，該管件元件定位於該等模面與該等第一凸輪表面之間。
  2. 如請求項1之裝置，其中該致動器包括： 一拉桿，其與該擴張模同軸定位且可沿該小齒輪軸移動，該拉桿之運動使該等模段朝向及遠離該小齒輪軸移動； 一汽缸，其具有一活塞，該活塞耦合至該拉桿以沿該小齒輪軸移動該拉桿。
  3. 如請求項1之裝置，其中各該齒輪具有一相同節圓直徑。
  4. 如請求項1之裝置，其進一步包括繞該等凸輪體之一者延伸之至少一個牽引表面，該至少一個牽引表面可與該管件元件嚙合。
  5. 如請求項1之裝置，其中該小齒輪具有等於該管件元件之一外徑之一節圓直徑。
  6. 如請求項5之裝置，其進一步包括繞該等凸輪體之一者延伸之至少一個牽引表面，該至少一個牽引表面可與該管件元件嚙合，該至少一個牽引表面具有等於該等齒輪之一者之一節圓直徑之一節圓直徑。
  7. 如請求項1之裝置，其中該等第一凸輪表面之各者進一步包括定位成相鄰於該等不連續部之一各自者之一恆定半徑區域。
  8. 如請求項4之裝置，其中該至少一個牽引表面在其中具有一間隙，該間隙與環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面之該不連續部軸向對準。
  9. 如請求項6之裝置，其中該至少一個牽引表面在其中具有一間隙，該間隙與環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面之該不連續部軸向對準。
  10. 如請求項4之裝置，其進一步包括複數個該牽引表面，該等牽引表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸，該等牽引表面之各者在其中具有一間隙，各該間隙與該等凸輪體之各者上之該等第一凸輪表面之該等不連續部之一各自者軸向對準。
  11. 如請求項6之裝置，其進一步包括複數個該牽引表面，該等牽引表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸，該等牽引表面之各者在其中具有一間隙，各該間隙與該等凸輪體之各者上之該等第一凸輪表面之該等不連續部之一各自者軸向對準。
  12. 如請求項4之裝置，其中該至少一個牽引表面定位於該一個凸輪體上與繞該一個凸輪體延伸之該第一凸輪表面成隔開關係。
  13. 如請求項6之裝置，其中該至少一個牽引表面定位於該一個凸輪體上與繞該一個凸輪體延伸之該第一凸輪表面成隔開關係。
  14. 如請求項1之裝置，其包括至少三個該齒輪。
  15. 如請求項1之裝置，其包括至少四個該齒輪。
  16. 如請求項4之裝置，其中該等第一凸輪表面之一者定位於該齒輪與該至少一個牽引表面之間。
  17. 如請求項6之裝置，其中該等第一凸輪表面之一者定位於該齒輪與該至少一個牽引表面之間。
  18. 如請求項4之裝置，其中該等第一凸輪表面之一者定位成鄰近於該至少一個牽引表面。
  19. 如請求項6之裝置，其中該等第一凸輪表面之一者定位成鄰近於該至少一個牽引表面。
  20. 如請求項4之裝置，其中該至少一個牽引表面包括自其向外延伸之複數個凸起。
  21. 如請求項6之裝置，其中該至少一個牽引表面包括自其向外延伸之複數個凸起。
  22. 如請求項1之裝置，其進一步包括複數個第二凸輪表面，該等第二凸輪表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸且定位成與該等第一凸輪表面之一各自者成隔開關係。
  23. 如請求項22之裝置，其中該等第二凸輪表面之各者包括一增大半徑區域及一不連續部，該等第二凸輪表面之各該不連續部與該等第一凸輪表面之該等不連續部之一各自者對準。
  24. 如請求項23之裝置，其中該等第二凸輪表面之各者包括定位成相鄰於該等第二凸輪表面之該等不連續部之一各自者之一恆定半徑區域。
  25. 如請求項22之裝置，其中該等第二凸輪表面之各者具有一恆定半徑。
  26. 如請求項22之裝置，其進一步包括繞該等凸輪體之一者延伸之至少一個牽引表面，該至少一個牽引表面在其中具有一間隙，該間隙與環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面之該不連續部軸向對準。
  27. 如請求項26之裝置，其中該至少一個牽引表面包括自其向外延伸之複數個凸起。
  28. 如請求項26之裝置，其中環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面定位於該至少一個牽引表面與環繞該一個凸輪體之該第二凸輪表面之間。
  29. 如請求項26之裝置，其中環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面及該第二凸輪表面定位於該至少一個牽引表面與其上安裝該一個凸輪體之該等齒輪之一者之間。
  30. 如請求項26之裝置，其中環繞該第一凸輪體之該第一凸輪表面定位成鄰近於該至少一個牽引表面。
  31. 如請求項26之裝置，其中該至少一個牽引表面具有等於該等齒輪之一者之一節圓直徑之一節圓直徑。
  32. 如請求項22之裝置，其進一步包括複數個牽引表面，該等牽引表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸，該等牽引表面之各者在其中具有一間隙，各該間隙與該等凸輪體之各者上之該等第一凸輪表面之該等不連續部之一各自者軸向對準。
  33. 如請求項32之裝置，其中該等牽引表面之各者包括自其向外延伸之複數個凸起。
  34. 如請求項32之裝置，其中該等第一凸輪表面之各者定位於各該凸輪體上之該等牽引表面之一各自者與該等第二凸輪表面之一各自者之間。
  35. 如請求項32之裝置，其中該第一凸輪表面及該第二凸輪表面定位於各該凸輪體上之該牽引表面與該齒輪之間。
  36. 如請求項32之裝置，其中該第一凸輪表面定位成鄰近於各該凸輪體上之該牽引表面。
  37. 一種用於在一管件元件中形成一圓周槽之裝置，該裝置包括： 一小齒輪，其經固定而不繞與該小齒輪同軸配置之一小齒輪軸旋轉； 一托架，其環繞該小齒輪，該托架可繞該小齒輪軸旋轉且界定與該小齒輪軸同軸配置以接納該管件元件之一開口； 複數個齒輪，其等安裝於該托架上，各該齒輪可相對於該托架繞一各自齒輪軸旋轉，各該齒輪與該小齒輪嚙合； 複數個凸輪體，各該凸輪體安裝於該等齒輪之一各自者上； 複數個第一凸輪表面，該等第一凸輪表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸且可與接納於該開口內之該管件元件嚙合，該等第一凸輪表面之各者包括一增大半徑區域，該等第一凸輪表面之各者包括該第一凸輪表面之一第一不連續部。
  38. 如請求項37之裝置，其中各該齒輪具有一相同節圓直徑。
  39. 如請求項37之裝置，其進一步包括複數個第二凸輪表面，該等第二凸輪表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸且定位成與該等第一凸輪表面之一者成隔開關係。
  40. 如請求項39之裝置，其中該等第二凸輪表面之各者包括一第二增大半徑區域，該等第二凸輪表面之各者包括該第二凸輪表面之一第二不連續部，該第二不連續部與各該凸輪體上之該第一不連續部對準。
  41. 如請求項37之裝置，其中該等第一凸輪表面之各者包括定位成相鄰於該等第一不連續部之一各自者之一恆定半徑區域。
  42. 如請求項40之裝置，其中該等第二凸輪表面之各者包括定位成相鄰於該等第二不連續部之一各自者之一恆定半徑區域。
  43. 如請求項39之裝置，其中該等第二凸輪表面之各者具有一恆定半徑。
  44. 如請求項37之裝置，其進一步包括繞該等凸輪體之一者延伸之至少一個牽引表面，該至少一個牽引表面在其中具有一間隙，該間隙與環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面之該第一不連續部軸向對準。
  45. 如請求項44之裝置，其中該至少一個牽引表面包括自其向外延伸之複數個凸起。
  46. 如請求項44之裝置，其中該至少一個牽引表面定位成鄰近於環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面。
  47. 如請求項44之裝置，其中該小齒輪具有等於該管件元件之一外徑之一節圓直徑。
  48. 如請求項47之裝置，其中該至少一個牽引表面具有等於該等齒輪之一者之一節圓直徑之一節圓直徑。
  49. 如請求項47之裝置，其進一步包括複數個該牽引表面，該等牽引表面繞之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸，該等牽引表面之各者在其中具有一間隙，各該間隙與該等凸輪體之各者上之該等第一凸輪表面之該等不連續部之一各自者軸向對準，該等牽引表面之各者具有等於該等齒輪之該等節圓直徑之一節圓直徑。
  50. 如請求項39之裝置，其進一步包括繞該等凸輪體之一者延伸之至少一個牽引表面，該至少一個牽引表面在其中具有一間隙，該間隙與環繞該一個凸輪體之該第一凸輪表面之該第一不連續部軸向對準。
  51. 如請求項50之裝置，其中該小齒輪具有等於該管件元件之一外徑之一節圓直徑。
  52. 如請求項51之裝置，其中該至少一個牽引表面具有等於該等齒輪之一者之一節圓直徑之一節圓直徑。
  53. 如請求項50之裝置，其中該第一凸輪表面定位於該至少一個牽引表面與環繞該一個凸輪體之該第二凸輪表面之間。
  54. 如請求項50之裝置，其中該第一凸輪表面及該第二凸輪表面定位於該至少一個牽引表面與其上安裝該一個凸輪體之該齒輪之間。
  55. 如請求項51之裝置，其進一步包括複數個該牽引表面，該等牽引表面之各者繞該等凸輪體之一各自者延伸，該等牽引表面之各者在其中具有一間隙，各該間隙與該等凸輪體之各者上之該等第一凸輪表面之該等不連續部之一各自者軸向對準，該等牽引表面之各者具有等於該等齒輪之該等節圓直徑之一節圓直徑。
  56. 如請求項55之裝置，其中該等第一凸輪表面之各者定位於各該凸輪體上之該等牽引表面之一各自者與該等第二凸輪表面之一各自者之間。
  57. 如請求項55之裝置，其中該第一凸輪表面及該第二凸輪表面之各者定位於各該凸輪體上之該等牽引表面之該各自者與該等齒輪之一各自者之間。
  58. 如請求項55之裝置，其中該等第一凸輪表面之各者定位成鄰近於各該凸輪體上之該等牽引表面之一各自者。
  59. 如請求項37之裝置，其包括至少三個該齒輪。
  60. 如請求項37之裝置，其包括至少四個該齒輪。
  61. 如請求項37之裝置，其進一步包括定位成相鄰於該小齒輪且面向該開口之一杯，該管件元件鄰接該杯。
  62. 一種用於冷加工一管件元件之複數個凸輪，該等凸輪繞該管件元件圓周旋轉，各該凸輪包括： 一凸輪體，其具有一旋轉軸； 一第一凸輪表面，其繞該凸輪體延伸，該第一凸輪表面包括該第一凸輪表面之一第一增大半徑區域及一第一不連續部； 一第二凸輪表面，其繞該凸輪體延伸且定位成沿該旋轉軸與該第一凸輪表面成隔開關係。
  63. 如請求項62之凸輪，其中該第二凸輪表面包括該第二凸輪表面之一第二增大半徑區域及一第二不連續部，該第二不連續部與該第一不連續部對準。
  64. 如請求項62之凸輪，其中該第一凸輪表面具有定位成相鄰於該第一不連續部之一恆定半徑區域。
  65. 如請求項63之凸輪，其中該第二凸輪表面具有定位成相鄰於該第二不連續部之一恆定半徑區域。
  66. 如請求項62之凸輪，其中該第二凸輪表面具有一恆定半徑。
  67. 如請求項62之凸輪，其進一步包括繞該凸輪體延伸之一牽引表面，該牽引表面在其中具有一間隙，該間隙與該第一不連續部軸向對準。
  68. 如請求項67之凸輪，其中該牽引表面包括自其向外延伸之複數個凸起。
  69. 如請求項62之凸輪，其中該第一凸輪表面定位於該牽引表面與該第二凸輪表面之間。
  70. 如請求項69之凸輪，其進一步包括安裝於該凸輪體上之一齒輪，該齒輪與該旋轉軸同軸配置。
  71. 如請求項70之凸輪，其中該第一凸輪表面及該第二凸輪表面定位於該牽引表面與該齒輪之間。
  72. 如請求項62之凸輪，其進一步包括安裝於該凸輪體上之一齒輪，該齒輪與該旋轉軸同軸配置。
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