TWI745040B - 具有擴口杯之管件開槽裝置 - Google Patents

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Abstract

一種管件開槽裝置具有一擴口杯，其環繞一管件端止動件。該杯及該管件端止動件安裝在一固定小齒輪上，一滑架圍繞該固定小齒輪旋轉。該滑架攜載齒輪凸輪，該等齒輪凸輪嚙合該小齒輪且當該滑架相對於該小齒輪旋轉時同步旋轉。該等凸輪嚙合由該杯接納之一管件元件且在該管件元件中形成一圓周槽。該杯與該管件止動件獨立於彼此沿著一小齒輪軸軸向地移動以致動該滑架之旋轉。該擴口杯適應尺寸管件直徑容限且在開槽程序期間減輕管件擴口並維持管件圓度。

Description

具有擴口杯之管件開槽裝置
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，舉例而言，在一管件元件中壓入一圓周槽以接受一機械管件耦合係有利地使用軋輥開槽機器來達成，該軋輥開槽機器具有嚙合管件元件之一內部表面之一內滾子及同時嚙合管件元件之一外部表面，與內滾子相對之一外滾子。當管件圍繞其縱向軸線旋轉時(通常藉由驅動內滾子)，外滾子被迫逐漸朝向內滾子。當管件旋轉時，滾子具有壓入至管件元件圓周上之表面輪廓，藉此形成一圓周槽。
若要以所需容限將管件元件冷加工至必要精度，則存在此技術所面臨之各種挑戰。最迫切的係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底面量測)之一槽相關聯之困難。另外，在一管件元件之端附近壓入一圓周槽通常導致該管件元件之端區域在直徑上擴展，即稱為「擴口」之一現象。在機械耦合及密封之設計中必須計及擴口及管件元件容限且此使其設計及製造複雜化。此等考量已導致複雜先前裝置，舉例而言，該等先前裝置需要致動器來迫使滾子與管件元件嚙合且需要操作者調整滾子行進以達成所期望槽半徑。另外，先前技術軋輥開槽機器將顯著扭矩施加至管件元件且具有低生產率，從而通常需要管件元件之諸多回轉來達成一成品圓周槽。顯然，需要舉例而言使用凸輪來準確冷加工管件元件之簡單但以更少操作者參與產生更快結果之彼等裝置之裝置。
本發明係關於一種用於在一管件元件中形成一圓周槽之裝置。在一實例實施例中，該裝置包括一小齒輪，其抵抗圍繞與該小齒輪同軸地配置一小齒輪軸線之旋轉而固定。一滑架環繞小齒輪。該滑架可圍繞該小齒輪軸線旋轉且界定與該小齒輪軸線同軸地配置之一開口以接納該管件元件。一杯定位為毗鄰於該小齒輪。該杯具有與該小齒輪軸線同軸地配置之界定一內部之一側壁。該側壁具有一內表面。該內表面具有定位為遠離該小齒輪之一第一直徑及定位為接近於該小齒輪之一第二直徑。該第一直徑大於該第二直徑。在一特定實例實施例中，該側壁可具有一錐形內表面。在一實例實施例中，該錐形內表面可界定自11°至16°之一夾角。
該內部面向該開口以接納該管件元件。該杯可沿著該小齒輪軸線朝向及遠離該小齒輪移動。一管件端止動件定位於該第一直徑與該第二直徑之間的該內部內。該管件端止動件可沿著該小齒輪軸線相對於該杯朝向及遠離該小齒輪移動。一杯彈簧可作用於該杯與該小齒輪之間以使該杯偏置而遠離該小齒輪。一止動彈簧可作用於該管件端止動件上且使該管件端止動件偏置而遠離該小齒輪。複數個齒輪安裝在該滑架上。每一齒輪可相對於該滑架圍繞一各別齒輪軸線旋轉。該等齒輪中之至少一者與該小齒輪直接嚙合。在一實例實施例中，每一齒輪直接該小齒輪嚙合。複數個凸輪主體安裝在該等齒輪中之一各別者上。複數個第一凸輪表面圍繞該等凸輪主體中之一各別者延伸且可與接納於該開口內之該管件元件嚙合。該等第一凸輪表面中之每一者包括增加半徑之一區域。該等第一凸輪表面中之每一者包括該第一凸輪表面之一第一不連續部。
根據本發明之一實例裝置可進一步包括一小齒輪軸。該小齒輪固定地安裝在該小齒輪軸上。該滑架可旋轉地安裝在該小齒輪軸上。在一實例實施例中，該小齒輪軸界定與該小齒輪軸線同軸地對準之一孔。一杯軸可定位於該孔內。該杯軸可沿著該小齒輪軸線在該孔內移動。該杯軸之一第一端自該孔突出。該杯安裝為接近於該杯軸之該第一端。在一實例實施例中，該杯包括同軸地接納該杯軸之一輪轂。一後壁自該輪轂向外延伸。該側壁係附接至該後壁。
在根據本發明之一實例裝置中，該管件端止動件包括固定地安裝在該杯軸上之一套管。安裝在該套管上之一板自其向外延伸。該板界定面向該開口之一管件嚙合表面。藉由實例之方式，該板可進一步包括定位於該管件嚙合表面內之一倒錐形表面。
在一其他實例中，該杯可包括同軸地接納該套管之一輪轂。一後壁自該輪轂向外延伸。該側壁係附接至該後壁。一實例裝置可進一步包括一基座及安裝在該基座上之一柱。該小齒輪軸可固定地安裝在該柱上。在一實例實施例中，該杯彈簧包括一錐形彈簧。
進一步藉由實例之方式，每一齒輪具有一相同節圓直徑。亦藉由實例之方式，該等第一凸輪表面中之每一者可包括定位為毗鄰於該等第一不連續部中之一各別者之恆定半徑之一區域。在一特定實例實施例中，該等第二凸輪表面中之每一者包括定位為毗鄰於該等第二不連續部中之一各別者之恆定半徑之一區域。進一步藉由實例之方式，該等第二凸輪表面中之每一者可具有一恆定半徑。
在一實例實施例中，至少一個牽引表面圍繞該等凸輪主體中之一者延伸。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主體之該第一凸輪表面之該第一不連續部軸向地對準。在一特定實例實施例中，該至少一個牽引表面包括自其向外延伸之複數個突出部。進一步藉由實例之方式，該至少一個牽引表面定位為接近於環繞該一個凸輪主體之該第一凸輪表面。
在一實例實施例中，該小齒輪具有等於該管件元件之一外徑之一節圓直徑。在一其他實例實施例中，該至少一個牽引表面具有等於該等齒輪中之一者之一節圓直徑之一節圓直徑。
根據本發明之一實例裝置可進一步包括複數個該等牽引表面。該等牽引表面中之每一者圍繞該等凸輪主體中之一各別者延伸。該等牽引表面中之每一者在其中具有一間隙。每一間隙與該等凸輪主體中之每一者上之該等第一凸輪表面之該等不連續部中之一各別者軸向地對準。該等牽引表面中之每一者具有等於該等齒輪之該等節圓直徑之一節圓直徑。在一實例實施例中，至少一個牽引表面圍繞該等凸輪主體中之一者延伸。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主體之該第一凸輪表面之該第一不連續部軸向地對準。一實例實施例可具有一第一凸輪表面，其定位於環繞該一個凸輪主體之該至少一個牽引表面與該第二凸輪表面之間。進一步藉由實例之方式, 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主體該齒輪之間。
一實例實施例可進一步包括複數個該等牽引表面。該等牽引表面中之每一者圍繞該等凸輪主體中之一各別者延伸。該等牽引表面中之每一者在其中具有一間隙。每一間隙與該等凸輪主體中之每一者上之該等第一凸輪表面之該等不連續部中之一各別者軸向地對準。該等牽引表面中之每一者可具有等於該等齒輪之該等節圓直徑之一節圓直徑。進一步藉由實例之方式，該等第一凸輪表面中之每一者可定位於每一該凸輪主體上之該等牽引表面中之一各別者與該等第二凸輪表面中之一各別者之間。在另一實例實施例中，該第一凸輪表面與該第二凸輪表面中之每一者可定位於每一該凸輪主體上之該等牽引表面中之該各別者與該等齒輪中之一各別者之間。在一特定實例中，該等第一凸輪表面中之每一者定位為接近於每一該凸輪主體上之該等牽引表面中之一各別者。根據本發明之一裝置之一實例實施例可包括至少三個齒輪或至少五個齒輪。
相關申請案之交互參考
本申請案係基於並主張於2019年8月21日提出申請且特此以引用方式併入本文中之美國臨時申請案第62/889,671號之優先權之權益。
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有利於開槽具有1.25英吋或更大之標稱直徑之管件元件。裝置10包括安裝在一中間軸14上之一小齒輪12 (亦參見圖3)。小齒輪12與中間軸14抵抗圍繞與小齒輪及軸同軸地配置之一小齒輪軸線16之旋轉而固定地安裝。小齒輪12之旋轉固定性使用小齒輪與中間軸14之間的一鍵18，以及嚙合中間軸14之一部分14a與一固定安裝件20來達成。固定安裝件20固定地安裝在一基座22上。中間軸14之部分14a具有一多邊形剖面，其嚙合延伸穿過固定安裝件20之一開口24。開口24之形狀與中間軸14之部分14a之形狀匹配且因此將防止軸圍繞小齒輪軸線16旋轉但允許軸之軸向運動。在此實例實施例中，部分14a具有一正方形剖面且開口24具有一實質上匹配正方形形狀。
一滑架26環繞小齒輪12。滑架26安裝在一外軸30之凸緣28上。外軸30係空心的，環繞中間軸14且與中間軸14同軸。定位於外軸30與中間軸14之間的軸承32准許外軸且因此附接至其之滑架26相對於中間軸14圍繞小齒輪軸線16旋轉。滑架26界定用以接納將在其中形成一槽之一管件元件之一開口34。開口34與小齒輪軸線16同軸地配置。一止動板36經由小齒輪12安裝在中間軸14上。止動板36可沿著小齒輪軸線16與中間軸14及小齒輪12一起軸向地移動。止動板36、中間軸14及小齒輪12藉由經由軸凸緣28作用於小齒輪與外軸30之間的彈簧38朝向開口34偏置。由於中間軸14相對於基座22固定旋轉，因此止推軸承40可用於小齒輪12與彈簧38之間以保護隨著凸緣28及外軸30旋轉且減少小齒輪12與凸緣28之間的摩擦之彈簧38。止動板36與小齒輪12及止推軸承40協作以提供定位管件元件從而適當地定位槽之一正止動。
複數個齒輪42安裝在滑架26上。在圖1、圖2及圖3中所展示之實例實施例中，滑架具有以90°角彼此間隔開之4個齒輪。每一齒輪42可圍繞一各別齒輪軸線44旋轉。在一實務實施例中，每一齒輪安裝在構成滑架26之前板48與後板50之間的一齒輪軸46上。定位於每一齒輪42與其各別軸46之間的軸承52在滑架26內提供齒輪之低摩擦旋轉。每一齒輪42與小齒輪12嚙合。
如圖4中所展示，一凸輪主體54安裝在每一齒輪42上。一第一凸輪表面56圍繞每一凸輪主體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包括凸輪表面之增加半徑58之一區域及一不連續部60。不連續部60係凸輪主體54上凸輪表面56不接觸管件元件之一位置。進一步有利的係，包含定位為毗鄰於不連續部60之恆定半徑62之一區域作為每一第一凸輪表面56之部分。至少一個牽引表面64可圍繞凸輪主體54中之一者延伸。在圖3中所展示之實例中，一各別牽引表面64圍繞每一凸輪主體54延伸。牽引表面64亦可與接納於滑架26內之一管件元件嚙合，但每一牽引表面具有與每一凸輪主體54上之第一凸輪表面56中之不連續部60軸向地(亦即，在沿著齒輪軸線44之一方向上)對準之一間隙66。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突出部68。突出部在裝置操作期間於管件元件與牽引表面64之間提供固著力，且可舉例而言藉由將牽引表面滾花而形成。牽引表面具有具備一直徑128之節圓。當突出部68存在於牽引表面64上時，牽引表面之節圓直徑128將由突出部68與管件元件79之交互(包含突出部68在管件元件79上形成之壓痕)判定。若不存在突出部68，則牽引表面64之節圓直徑128將等於牽引表面之直徑。如圖4中進一步所展示，第一凸輪表面56定位於齒輪 42與牽引表面64之間，相對於牽引表面間隔開，但與齒輪相比接近於牽引表面。
如圖1及圖4中所展示，一第二凸輪表面70亦定位於凸輪主體54上並圍繞其延伸。第二凸輪表面70係一經控制擴口表面。擴口係管件元件之端之徑向擴展，其傾向於在彼端附近形成一圓周槽時發生。第二凸輪表面70 (經控制擴口表面)定位為毗鄰於齒輪42，使得其在管件元件之端附近接觸管件元件，在該端處由於槽形成擴口將係最明顯的。如圖4及圖6中所展示，除了第二凸輪表面70之不連續部70a之外，其具有經定大小以在槽形成期間及其後嚙合管件元件以控制擴口，且舉例而言以管件元件之原始標稱直徑維持其端之一恆定半徑72。不連續部70a與第一凸輪表面56中之不連續部60對準，且係凸輪主體54上凸輪表面70不接觸管件元件之一位置。在替代實施例中，第二凸輪表面70可具有增加半徑之一區域及恆定半徑之一精加工區域，或第二凸輪表面70可在其整個弧長度內具有一增加半徑。
如圖1、圖3及圖3A中所展示，裝置10進一步包括定位為毗鄰於小齒輪12之一擴展模具74。在此實例中，模具74包括四個分段76，其徑向可滑動地安裝在小齒輪12上並耦合至一致動器。在此實例中，致動器包括一拉桿78，其延伸穿過中間軸14之一空心孔80。拉桿78具有嚙合每一模具分段76上之配合小面表面84之一錐形小面化端82。拉桿78可在孔80內相對於中間軸14軸向地移動，且模具分段76可相對於小齒輪12朝向及遠離小齒輪軸線16徑向地移動。模具分段76之徑向運動受到拉桿78之軸向運動影響。圖1及圖1A圖解說明在收縮位置中之拉桿78及模具分段76，且圖2及圖2A圖解說明在擴展位置中之拉桿及模具分段。當拉桿78朝向滑架26之開口34延伸時(圖1、圖1A)，模具分段76定位於拉桿78之錐形端82之較小部分上，且模具分段係在其收縮位置中。模具74進一步包括環繞模具分段76且使模具分段76偏置至收縮位置中之圓形彈簧86 (參見圖3A)。當拉桿78經拉出而遠離滑架26之開口34時(圖2、圖2A)，軸向地固定在小齒輪12上之模具分段76透過每一分段 76上之小面表面84與拉桿78之錐形小面化端82之間的交互被迫徑向向外。當拉桿78朝向滑架26之開口34返回時，模具分段76在圓形彈簧86之影響下徑向向內行進並返回至收縮位置。
如圖1A 及3A中進一步所展示，每一模具分段76具有一模具面88，其徑向地背對小齒輪軸線16以便嚙合接納於滑架26內之一管件元件之內表面。模具面88具有與凸輪主體54上之第一凸輪表面56之形狀相協調之一輪廓形狀。如下文所闡述，第一凸輪表面56與模具面88協作以在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英吋或更大之一標稱直徑之管件元件，結合第一凸輪表面56使用模具74以更精確地控制管件元件之最終槽形狀及尺寸可係有利的。較之單獨使用凸輪表面可能的，期望使用模具74產生更好地界定之圓周槽。應注意，模具面88具有一錐形表面88a (圖1A、圖2A及圖3A)，該錐形表面當管件元件之端大於標稱直徑時為第二(經控制擴口)凸輪表面70提供自由空間以形成管件元件之端。當經控制擴口表面70用於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，軸向地移動拉桿78以使模具74擴展及收縮之致動器進一步包括一缸及活塞90。在此實例實施例中，缸及活塞90包括一個雙動氣動缸92，其具有耦合至拉桿78之一活塞94。氣動缸92安裝在一框架96上，該框架附接至中間軸14且可相對於基座22移動。因此，氣動缸92隨著中間軸14軸向地移動，但其活塞94可使拉桿78相對於中間軸14移動。一位置感測器98用於偵測包含拉桿78、模具74、小齒輪12、中間軸14及氣動缸 92 以及其框架 96之總成之位置。舉例而言，位置感測器98可包括一接近度感測器或一微動開關。一壓力感測器100用於偵測氣動缸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，舉例而言，該控制器可包括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之資訊控制裝置10之操作，如下文所闡述。
如圖1及圖7中所展示，一減速齒輪系104用於使外軸30圍繞小齒輪軸線16旋轉。在此實例實施例中，減速齒輪系104包括一蝸桿106，其由一伺服馬達(未展示) 驅動，該伺服馬達由控制器102控制。伺服馬達充當一轉位驅動且具有一編碼器，該編碼器提供關於馬達軸之位置之精確資訊，藉此允許精確控制蝸桿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安裝在一輸出軸110上，該輸出軸經支撐以在輸出軸110與固定至基座22之一齒輪箱114之間的軸承112上圍繞小齒輪軸線16旋轉。輸出軸110藉由一鍵116耦合至外軸30，因此當輸出軸110由蝸桿106及蝸輪108旋轉時確保外軸30之旋轉。
裝置10之操作以如圖8中所展示地定位凸輪主體54開始，其中在其各別第一凸輪表面56及第二凸輪表面70 (不可見)中之不連續部60及70a面向小齒輪軸線16且在其各別牽引表面64中之間隙66 (當存在時)亦面向小齒輪軸線16。凸輪主體54之此定向在於滑架26中組裝齒輪42與小齒輪12時建立，且由透過蝸桿106及蝸輪108發揮作用之控制器102 (圖1)及伺服馬達(未展示)設定為開始位置。模具分段76係在其收縮位置中(圖1A)。
如圖1及圖1A中所展示，在凸輪主體54在開始位置中且模具分段76經收縮之情形下，透過滑架26中之開口34插入待開槽之一管件元件118且抵靠止動板36。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中之各別不連續部60、70a之對準，以及模具分段76之收縮位置提供用於插入管件之餘隙。抵靠止動板36進一步按壓管件元件118，從而使彈簧38壓縮並使包括模具74、小齒輪12、拉桿78、止推軸承40及氣動缸92之總成相對於基座22及附接至其之固定安裝件20軸向地移動，藉此當止推軸承40鄰接凸緣28時達到正止動狀態。總成之位置由將指示總成位置之一信號發送至控制器102之位置感測器98感測。在接收位置信號之後，控制器102旋即命令氣動缸92拔出拉桿78而遠離滑架26之開口34。此導致模具分段76徑向向外移動至一擴展位置中(圖2、圖2A)，且藉此使模具面88與管件元件118之內表面120嚙合。模具分段76之擴展位置將取決於管件元件之內徑而變化。氣動缸92維持拉桿78上之力，藉此將模具76鎖定在管件元件內表面上。當壓力感測器100感測到氣動缸92之收縮側上之一臨限值較低壓力指示拉桿78已被拔出時，其將指示模具分段76擴展時之狀態之一信號發送至控制器102。在接收來自壓力感測器100之模具狀態信號之後，控制器102旋即命令伺服馬達轉動蝸桿106，該蝸桿轉動蝸輪108。在此實例中，蝸輪108之旋轉使輸出軸110逆時針旋轉(當在圖8中觀看時)，此導致輸出軸所鍵連(鍵116，參見圖2A)至之外軸30旋轉。外軸30之旋轉使滑架26圍繞小齒輪軸線16逆時針旋轉。(滑架26之旋轉方向由凸輪主體54上之第一凸輪表面56之配置預定。)  此導致齒輪42及其相關聯凸輪主體54圍繞小齒輪軸線16運動。然而，由於中間軸14藉由中間軸部分14a與固定安裝件之開口24之間的交互鎖定至固定安裝件20，因此小齒輪12抵抗旋轉而固定。由於齒輪42嚙合(經固定)小齒輪12，因此滑架26圍繞小齒輪軸線16之相對旋轉導致齒輪42及其相關聯凸輪主體54圍繞其各別齒輪軸線44旋轉(參見圖2、圖2A及圖8)。凸輪主體54之旋轉使得牽引表面64及第一凸輪表面56與管件元件118之外表面124接觸。由於每一第一凸輪表面56之增加半徑58之區域及恆定半徑62之區域橫越管件元件118，因此牽引表面64抓握管件元件，同時第一凸輪表面56將一槽壓入至管件元件外表面124中。模具分段76經嚙合並支撐管件元件118之內表面120，且模具面88與第一凸輪表面56協作以形成圓周槽。
凸輪主體54上之第一凸輪表面56及第二(經控制擴口)凸輪表面70之位置與接納於滑架26內之管件元件118之位置相協調使得槽在距管件元件118之端之所期望距離處形成，且在管件元件之端處之擴口經控制，亦即，限制或減小為大致上其標稱直徑或更小。控制器102透過所需之儘可能多的回轉(取決於齒輪42與小齒輪12之間的齒輪比)使滑架26旋轉以形成用於具有均勻壁厚度之管件元件之實質上恆定深度之一圓周槽。在此實例實施例中，需要滑架之僅一個回轉來形成恆定深度之一完整圓周槽。在完成槽形成之後，透過伺服馬達及齒輪系104發揮作用之控制器102使滑架26返回至其中牽引表面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再次面向小齒輪軸線16之一位置(圖8)。控制器102接著命令氣動缸92朝向開口34移動拉桿78且允許模具分段76徑向向內移動至其收縮位置並在圓形彈簧86之偏置力下與管件元件118脫離(圖1及圖3A)。凸輪主體54及模具74之此位置允許管件元件118自滑架26撤回。由於管件元件118經撤回，因此彈簧38推動包括拉桿78、小齒輪12、止推軸承40、中間軸14、氣動缸92及模具74之總成後退至其初始位置，且裝置10再次準備開槽另一管件元件。
使用裝置10達成顯著優點，此乃因該裝置在開槽程序期間將最小扭矩施加至管件元件，同時將一槽形成至一固定直徑。如圖8及圖5中所展示，當：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)；且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)時，達成此條件。當滿足此等兩個條件時，牽引表面64被約束為橫越管件元件之外表面而幾乎沒有或沒有導致管件旋轉之趨勢，且因此僅將最小扭矩施加至管件元件。如本文中所使用，術語「等於」及「實質上等於」係指小齒輪、齒輪及牽引表面之節圓直徑與管件元件之外徑之關係，意指小齒輪之節圓直徑足夠接近管件元件之外徑，且牽引表面之節圓直徑足夠接近齒輪之節圓直徑使得最小扭矩被施加至管件元件。若此等值之間之差係大約百分之一英吋，則出於實務目的，可將小齒輪之節圓直徑視為「等於」或「實質上等於」管件元件之外徑。由於實務管件與標稱值具有顯著直徑容限，因此期望牽引表面之節圓直徑與管件元件之外徑之間的關係可受到管件直徑偏差影響，使得扭矩將被施加至管件元件，藉此在彼等情形中使用一外夾具係有利的。在裝置10中，當模具74被安裝在固定旋轉之小齒輪12上，其可充當一夾具。
在一實務實例設計中，如所展示，適合於開槽具有2.5英吋之一標稱管件大小之管件元件之一裝置10使用四個齒輪42及凸輪主體54。2.5英吋標稱管件之外徑係2.875英吋。具有36個齒及72 mm (2.835英吋)之一節圓直徑之一小齒輪12足夠接近(0.040英吋之一差)使得當齒輪之節圓直徑與牽引表面之節圓直徑亦實質上等於彼此時施加最小扭矩。此實例實施例使用具有36個齒具備72 mm (2.835英吋)之一節圓直徑之齒輪42。儘管牽引表面64 (當滾花或以其他方式製備時)並非一齒輪，但其具有一實質上相等節圓直徑(亦即，給出與一實際齒輪相同之運動之一圓柱體之直徑)，當管件被牽引表面橫越時，該節圓直徑被壓入至管件中。牽引表面之節圓直徑與齒輪之節圓直徑之間的大約百分之一英吋之差滿足實務應用中「等於」或「相等」之此定義。慮及此實例中小齒輪12與齒輪42之間的齒輪比相等，顯然，滑架26將進行一次回轉以圍繞管件元件形成一完整圓周槽。
在適合於具有4.5英吋之一外徑之4英吋標稱大小管件之另一實例設計中，具有72個齒具備4.5英吋之一節圓直徑之一小齒輪係可行的。此設計使用4個齒輪，每一齒輪具有72個齒及4.5英吋之一節圓直徑。小齒輪與齒輪之間的1:1比率指示需要一單個滑架回轉來形成一完整槽。小齒輪與齒輪之間的其他比率將導致多個或部分滑架回轉來形成一完整槽。
裝置10經設計使得滑架26及其相關聯齒輪42、凸輪主體54、小齒輪12、外軸30、中間軸14及模具74連同其他相關組件構成可與齒輪系104互換之一總成132以准許裝置容易地適用於開槽具有不同直徑及壁厚度之一系列管件。可互換性係藉由以下操作達成：使用一可移除夾具134來將外軸30緊固至齒輪箱114及外軸30與蝸輪108之輸出軸110之間的鍵116，以及藉由嚙合框架與中間軸中之狹槽136來將中間軸14附接至氣動缸92之框架96，且亦使用互相嚙合之狹槽及肩部138來將活塞94附接至拉桿78。總成132可藉由提升氣動缸92來移除使得框架96與中間軸14脫離且活塞94與拉桿78脫離，且接著移除保持夾具134 (藉此允許外軸30與蝸輪108脫離)且使總成沿著小齒輪軸線16滑動。可接著替代適合於開槽一不同管件元件之一不同滑架總成。
期望根據本發明之裝置10增加管件開槽操作之效率，此乃因該裝置將在一寬範圍之管件元件大小及排程表上快速且準確地操作而無需支架來既支撐管件元件亦適應其旋轉及確保對準。裝置10亦將准許開槽彎曲管件元件及具有肘管接頭之管件總成，而不考量橫向管件元件之運動旋轉。
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包括抵抗圍繞與小齒輪同軸地配置之一小齒輪軸線15之旋轉而固定地安裝之一小齒輪13。小齒輪13之旋轉固定性係藉由將其安裝在一小齒輪軸19之一端17上來達成，小齒輪軸之相對端21係藉由一鍵25固定至一柱23。該柱安裝在一基座27上。
一滑架29環繞小齒輪13。滑架29安裝在一驅動軸33之凸緣31上。驅動軸33係空心的，環繞小齒輪軸19且與小齒輪軸19同軸。定位於驅動軸33與小齒輪軸19之間的軸承35准許驅動軸且因此附接至其之滑架29圍繞小齒輪軸線15旋轉。滑架29界定一開口37以接納其中將形成一槽之一管件元件。開口37與小齒輪軸線15同軸地配置。如圖9及圖11中所展示，一杯39與小齒輪13同軸地安裝。管件元件鄰接杯39且在此實例中安裝在一杯軸41上，該杯軸同軸地延伸穿過空心小齒輪軸19中之一孔43。杯軸41可沿著小齒輪軸線15軸向地移動且藉由作用於小齒輪軸19與杯39之間的一彈簧45朝向開口37偏置。結合安裝為毗鄰於柱23之一開關49使用杯軸41之與杯39相對之端47來啟動裝置，如下文所闡述。在此實例實施例中，開關包括一接近度感測器，但亦可係一接觸開關，諸如一微動開關。
複數個齒輪51安裝在滑架29上。在圖9及圖11中所展示之實例實施例中，滑架具有以120°角彼此間隔開之3個齒輪51。每一齒輪51可圍繞一各別齒輪軸線53旋轉。在一實務實施例中，每一齒輪安裝在固定於構成滑架29之前板57與後板59之間的一齒輪軸55上。定位於每一齒輪51與其各別軸55之間的軸承61在滑架29內提供齒輪之低摩擦旋轉。每一齒輪51與小齒輪13嚙合。
如圖12中所展示，一各別凸輪主體63安裝在每一齒輪51上。一各別凸輪表面65圍繞每一凸輪主體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，每一凸輪表面65包括凸輪表面之增加半徑67之一區域及一不連續部69。不連續部69係凸輪主體63上凸輪表面65不接觸管件元件之一位置。進一步有利的係，包含定位為毗鄰於不連續部69之恆定半徑71之一區域作為每一凸輪表面65之部分。一牽引表面73 (參見圖12)圍繞凸輪主體63中之至少一者延伸。在圖11中所展示之實例中，一各別牽引表面73圍繞每一凸輪主體63延伸。牽引表面73亦可與接納於滑架29內之一管件元件嚙合，但每一牽引表面具有與每一凸輪主體63上之凸輪表面65中之不連續部69軸向地(亦即，在沿著齒輪軸線53之一方向上)對準之一間隙75。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突出部77。突出部在裝置操作期間於管件元件與牽引表面73之間提供額外固著力，且可舉例而言藉由將牽引表面滾花而形成。牽引表面具有具備一直徑87之節圓。當突出部68存在於牽引表面64上時，牽引表面之節圓直徑87將由突出部77與管件元件79之交互(包含由突出部77在管件元件79上形成之壓痕)判定。若不存在突出部68，則牽引表面64之節圓直徑87將等於牽引表面之直徑。如圖12中進一步所展示，凸輪表面65定位於齒輪51與牽引表面73之間，相對於牽引表面間隔開，但與齒輪相比接近於牽引表面。
如圖9及圖7中所展示，一減速齒輪系104用於使驅動軸33圍繞小齒輪軸線15旋轉。在此實例實施例中，減速齒輪系104包括一蝸桿106，其由一伺服馬達(未展示)驅動，該伺服馬達由諸如一可程式化邏輯控制器(未展示)之一微處理器控制。伺服馬達充當一轉位驅動且具有一編碼器，該編碼器提供關於馬達軸之位置之精確資訊，藉此允許精確控制蝸桿106之旋轉。
蝸桿106與一蝸輪108咬合。蝸輪108安裝在一空心輸出軸110上，該輸出軸經支撐以在輸出軸110與一齒輪箱114之間的軸承112上圍繞小齒輪軸線15旋轉。輸出軸110由一鍵95耦合至驅動軸33，因此當輸出軸110由蝸桿106及蝸輪108旋轉時確保驅動軸33之旋轉。
裝置11之操作以如圖14中所展示地定位凸輪主體63開始，其中在其各別凸輪表面65中之不連續部69面向小齒輪軸線15，且在其各別牽引表面73中之間隙75 (參見圖11)亦面向小齒輪軸線15。凸輪主體63之此定向在於滑架29中組裝齒輪51與小齒輪13時建立，且由透過蝸桿106及蝸輪108發揮作用之控制系統及伺服馬達(未展示)設定為開始位置。
在凸輪主體63在圖14中所展示之開始位置中之情形下，透過開口37將待開槽之一管件元件79插入滑架29中且鄰接杯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)提供用於插入管件之餘隙。抵靠杯39進一步按壓管件元件，從而使彈簧45壓縮並使杯39移動而抵靠一正止動件(在此實例中為小齒輪軸19之面)使得杯軸41之一端47與開關49 (在此實例中，一接近度開關)交互。閉合開關49將一信號發送至控制系統，該控制系統命令伺服馬達轉動蝸桿106，該蝸桿轉動蝸輪108。在此實例中，蝸輪108之旋轉使輸出軸110逆時針旋轉(當在圖14中觀看時)，此導致輸出軸所鍵連(鍵95)至之驅動軸33旋轉。驅動軸33之旋轉使滑架29圍繞小齒輪軸線15逆時針旋轉(滑架29之旋轉方向由凸輪主體63上之凸輪表面65之配置判定。)  此導致齒輪51及其相關聯凸輪主體63圍繞小齒輪軸線15運動。然而，由於小齒輪軸19由鍵25鍵連至柱23，因此小齒輪13抵抗旋轉而固定。由於齒輪51嚙合小齒輪13，因此滑架29圍繞小齒輪軸線15之相對旋轉導致齒輪51及其相關聯凸輪主體63圍繞其各別齒輪軸線53旋轉。凸輪主體63之旋轉使得牽引表面73及凸輪表面65與管件元件79之外表面83接觸。由於每一凸輪表面65之增加半徑67之區域及恆定半徑71之區域橫越管件元件，因此牽引表面73在凸輪表面65將一槽壓入至管件元件之外表面83中時抓握管件元件79。當足夠插入管件元件時，凸輪主體63上之凸輪表面65之位置與管件元件之位置相協調以便達到一正止動並觸發開關49，使得槽在距管件元件之端之所期望距離處形成。控制器透過所需之儘可能多的回轉(取決於齒輪51與小齒輪13之間的齒輪比)旋轉滑架29以在管件元件中形成實質上恆定深度之一圓周槽。在完成槽形成之後，控制器使滑架29返回至其中牽引表面73中之間隙75及凸輪表面65中之不連續部69再次面向小齒輪軸線15之一位置(參見圖14)。凸輪主體63之此位置允許管件元件79自滑架29撤回，且裝置11準備開槽另一管件元件。
使用裝置11達成顯著優點，此乃因該裝置在開槽程序期間將最小扭矩施加至管件元件，同時將一槽形成至一固定直徑。當：1) 小齒輪13之節圓直徑85 (圖11)等於管件元件79之外徑；且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)時，達成此條件。當滿足此等兩個條件時，牽引表面73被約束為橫越管件元件之外表面而幾乎沒有或沒有導致管件旋轉之趨勢，且因此僅將最小扭矩施加至管件元件。如本文中所使用，術語「等於」係指小齒輪之節圓直徑與管件之外徑之關係，意指節圓直徑足夠接近外徑使得最小扭矩被施加至管件元件。節圓直徑與管件元件之外徑之間的大約百分之一英吋之差滿足實務應用中「等於」之此定義。由於實務管件元件與標稱值具有顯著直徑容限，因此期望牽引表面之節圓直徑與管件元件之外徑之間的關係可受到管件直徑偏差影響，使得扭矩將被施加至管件元件，藉此在此等情形中使用一外夾具99係有利的(參見圖9)。
在一實務實例設計中，如所展示，適合於開槽1英吋標稱直徑管件之一裝置11使用三個齒輪51及凸輪主體63。1英吋標稱管件之外徑係1.315英吋。具有21個齒及1 5/16英吋(1.3125 英吋)之一節圓直徑之一小齒輪13足夠接近(0.0025英吋之一差)使得當齒輪與牽引表面之節圓直徑亦等於彼此時施加最小扭矩。此實例實施例使用具有42個齒具備2 5/8英吋之一節圓直徑之齒輪51。儘管牽引表面73 (當滾花或以其他方式製備時)並非一齒輪，但其具有一相等節圓直徑(亦即，給出與一實際齒輪相同之運動之一圓柱體之直徑)，當管件被牽引表面橫越時，該節圓直徑被壓入至管件中。牽引表面之節圓直徑與齒輪之節圓直徑之間的大約百分之一英吋之差滿足實務應用中「等於」或「相等」之此定義。慮及此實例中小齒輪13與齒輪51之間的齒輪比，顯然，滑架29將進行兩次回轉以圍繞管件元件形成一完整圓周槽。
在適合於具有2 3/8 英吋(2.375英吋)之一外徑之2英吋標稱管件之另一實例設計中，具有30個齒具備2.362 英吋之一節圓直徑之一小齒輪係可行的(0.013英吋之一差)。此設計使用5個齒輪，每一齒輪具有30個齒及2.362英吋之一節圓直徑。小齒輪與齒輪之間的1:1比率指示需要一單個滑架回轉來形成一完整槽。當具有薄壁或較大直徑之管件元件被開槽時，具有三個以上齒輪之設計係有利的，此乃因當被壓縮在彼此間隔開120°之三個凸輪表面之間時，此等管件具有在凸輪之間的區域內彈性膨脹之一趨勢。此彈性行為導致管件元件更大地回彈至其標稱形狀且抑制槽形成。然而，更多齒輪意指更多凸輪在圍繞管件元件之更多點處施加力以更好地支撐管件元件且因此顯著減少彈性膨脹。圍繞管件元件更緊密地間隔開之更多約束很大程度上迫使變形進入塑性狀態中，其中回彈經減少且得到補償。
另一實例設計將4個齒輪及凸輪用於1.25及1.5英吋標稱直徑之管件元件。對於此設計，1.5:1及1:1之齒輪與小齒輪比亦係可行的。
裝置11經設計使得滑架29及其相關聯齒輪51、凸輪主體63、小齒輪13、杯軸41、杯39、彈簧45、驅動軸33及小齒輪軸19構成可與齒輪系104互換之一總成91以准許裝置容易地適用於開槽具有不同直徑及壁厚度之一系列管件。可互換性係藉由以下操作達成：在小齒輪軸19與柱23之間使用鍵25及在與一保持螺母97耦合之驅動軸33與輸出軸110之間使用鍵95，該保持螺母與驅動軸33螺紋連接並作用於輸出軸110上。當保持螺母97脫離與驅動軸33之螺紋嚙合時，總成91可藉由使其沿著小齒輪軸線15滑動來移除。可接著替代適合於開槽一不同管件元件之一不同滑架總成。
期望根據本發明之裝置11增加管件開槽操作之效率，此乃因該裝置將在一寬範圍之管件元件大小及排程表上快速、準確且安全地操作而無需支架來既支撐管件元件亦適應其旋轉及確保對準。裝置11亦將准許開槽具有肘管接頭之管件總成，而不考量橫向管件元件之運動旋轉。
圖15至圖20圖解說明根據本發明之一開槽裝置140之另一實例實施例。類似於上文所闡述之裝置11，裝置140包括複數個齒輪51，圖15中所展示之實施例140具有五個齒輪。如圖12及圖13中所展示，每一齒輪51包括一凸輪主體63，其支撐一凸輪表面65且任選地一牽引表面73。上文闡述齒輪、凸輪表面及牽引表面之各種特性。如圖15中所展示，齒輪51可旋轉地安裝在一滑架29上，該滑架本身與裝置11一樣圍繞一小齒輪軸線15旋轉。如上文所闡述，滑架29包括前板57及後板59，前板57界定一開口37以接納待開槽之管件元件。如圖16中所展示，齒輪51中之至少一者與一小齒輪13咬合(直接嚙合)，該小齒輪同軸地安裝在一小齒輪軸19上。(在所展示之實例實施例，所有齒輪直接嚙合小齒輪13。) 小齒輪13及小齒輪軸19兩者相對於小齒輪軸線15同軸地配置(參見圖16)且兩者相對於滑架29旋轉固定。對於開槽裝置140之操作，滑架29可代替裝置11安裝在圖9中所展示之驅動軸33上，且如上文針對裝置11所闡述，當滑架圍繞小齒輪軸線15旋轉時，齒輪51圍繞其各別齒輪軸線53旋轉，凸輪表面65在一管件元件中形成圓周槽。
如圖16中所展示，裝置140不同於裝置11，此乃因其具有定位為毗鄰於小齒輪13且環繞一管件端止動件144之一擴口杯142。管件端止動件144包括一板146，其界定一管件嚙合表面148。板146安裝在一套管150上且自其向外延伸，該套管固定地安裝在一杯軸152上。杯軸152接納於與小齒輪軸線15同軸地對準之小齒輪軸19之一孔154內。杯軸152之一第一端159自孔154突出，且杯142及管件端止動件144兩者安裝為接近於杯軸152之突出第一端159。杯軸152可在沿著小齒輪軸線15之一方向相對於小齒輪軸19移動並藉由一止動彈簧156朝向凸輪主體63之凸輪表面65偏置，在此實例中，一螺旋彈簧圍繞小齒輪軸線15同軸地配置且作用於小齒輪軸19與套管150之一肩部158之間。杯軸152透過杯軸之一經放大第二端160與小齒輪軸孔154中之一底切162之嚙合對抗彈簧156之偏置力而保持在小齒輪軸孔154內。在此實例中，一螺紋螺母164嚙合杯軸152之第一端159以將管件端止動件144保持至杯軸。
杯142包括與小齒輪軸線15同軸地配置之一側壁166。側壁166界定一內部167且環繞管件端止動件144之板146。一徑向延伸之後壁168將側壁166連接至一軸向延伸之輪轂170。輪轂170藉由嚙合管件端止動件144之套管150來接納杯軸152且可沿著小齒輪軸線15相對地移動至其。一杯彈簧172可作用於杯142與小齒輪13之間以使杯142偏置而遠離小齒輪13。在此實例中，彈簧172係一錐形彈簧，較之使用一平直壓縮螺旋彈簧將可能的，該錐形彈簧壓縮得更扁平以准許至杯142之一更大範圍之軸向運動。因此，杯142相對於管件端止動件144「浮動」(單獨移動)。側壁166界定嚙合管件元件之一內表面174，如下文所闡述。內表面174具有定位為遠離小齒輪13之一第一直徑174a及定位為接近於小齒輪之一第二直徑174b。第一直徑174a 大於第二直徑174b，因此產生擴口杯142。管件端止動件144定位於第一直徑174a與第二直徑174b之間的內部167內。在一項實例實施例中，內表面174有利地係錐形的。在一實務設計中，內表面174界定一夾角176，其範圍可介於約11°(對於1.25英吋直徑管件)至約12°(對於1.5英吋直徑管件)之間且高達約16°(對於2英吋直徑管件)。錐形表面174之錐度經設計使得杯142在管件端止動件144之前嚙合一管件元件，如下文所闡述。
參考圖17至圖19闡述擴口杯142及管件端止動件144之操作。如圖17中所展示，在凸輪65及牽引表面73以其各別不連續部69及間隙75面向小齒輪軸線15定向之情形下，將一管件元件178插入滑架29中並接納於杯142內。在管件元件插入之後，管件元件178之端之外圓周旋即首先嚙合內表面174 (注意管件元件與管件端止動件144之管件嚙合表面148之間的間隙180)。內表面174之錐度經設計以適應管件元件直徑上之尺寸容限使得間隙180最初存在，而不管一特定管件元件之實際直徑。在圖17中展示之實例中，管件元件178係在直徑容限範圍之較小端處，且管件元件相對深地嚙合至杯內部167中。如圖18中所展示，管件元件 178 被進一步插入至滑架29中。作為回應，杯142相對於管件端止動件144及杯軸152沿著套管150軸向地移動，從而使小齒輪13與杯142之間的杯彈簧172壓縮。杯142獨立於管件端止動件144之軸向運動繼續直至間隙180閉合且管件元件178之端嚙合板146之管件嚙合表面148。如圖19中所展示，管件元件178之繼續插入使管件端止動件144相對於小齒輪13移動，使彈簧172及螺旋彈簧156兩者壓縮。當管件端止動件之套管150嚙合小齒輪軸19之孔154內之一內肩部181時(比較圖18與圖19)，管件元件178、杯142及管件端止動件144之軸向運動停止。套管150及內肩部181經定尺寸以達成兩個效應：1) 相對於凸輪表面65定位管件元件178使得當滑架29旋轉時在管件元件中形成之一圓周槽將在距管件元件之端之所期望距離處；及2) 定位杯軸152之經放大端160以便觸發啟動裝置140之一開關，從而當管件元件178在適當位置中時旋轉滑架29以形成圓周槽。類似於裝置11，開關可係如圖10中所展示之一接近度感測器49。如圖16中所展示，一螺紋螺釘182可定位於杯軸152之經放大端160中以提供杯軸152之表觀長度之可調整性以精細調諧開關動程。如圖16及圖20中所展示，在某些情形中，管件元件178上之圓周槽之位置之經增加準確性可藉由在板146之管件嚙合表面148中使用一倒錐形表面184來達成。當正開槽由一滾切機切割之管件元件時，此特徵係有利的。滾切機並非藉由移除材料(截口切割)，而是藉由使用一楔形刀片在切割平面處分離材料進行工作。因此，管件元件之切割端將具有一錐形外表面。倒錐形表面184經設計以適應此錐形外表面且確保圓周槽定位於距管件元件178之端之所期望距離處(自管件元件係在其全部外徑處之點處量測)，而不在錐形表面之端處。高達約5°之倒錐角可用於倒錐形表面184之實務設計中。
使用根據本發明之浮動杯142提供以下優點：1) 杯適應管件元件外徑之尺寸容限；2) 杯在開槽期間限制管件元件之端之徑向擴展且藉此減小擴口(永久徑向變形)；及3) 杯限制管件元件在複數個凸輪主體63之凸輪表面65之間的區域中之局域化向外膨脹且因此有助於防止管件元件之端「不圓」。期望根據本發明之實例裝置140將使得能夠較根據先前技術之開槽裝置更快速且更準確地開槽管件元件。
10:實例裝置/裝置 11:另一裝置/裝置 12:小齒輪 13:小齒輪 14:中間軸 14a:部分/中間軸部分 15:小齒輪軸線 16:小齒輪軸線 17:端 18:鍵 19:小齒輪軸/空心小齒輪軸 20:固定安裝件 21:小齒輪軸之相對端 22:基座 23:柱 24:開口 25:鍵 26:滑架 27:基座 28:凸緣/軸凸緣 29:滑架 30:外軸 31:凸緣 32:軸承 33:驅動軸 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 42:齒輪 43:孔 44:齒輪軸線 45:彈簧 46:齒輪軸/軸 47:端 48:前板 49:開關/接近度感測器 50:後板 51:齒輪 52:軸承 53:齒輪軸線 54:凸輪主體 55:齒輪軸/軸 56:第一凸輪表面/凸輪表面 57:前板 58:增加半徑 59:後板 60:不連續部 61:軸承 62:恆定半徑 63:各別凸輪主體/凸輪主體 64:牽引表面/各別牽引表面 65:各別凸輪表面/凸輪表面/凸輪 66:間隙 67:增加半徑 68:突出部 69:不連續部 70:第二凸輪表面/經控制擴口表面 70a:不連續部 71:恆定半徑 72:恆定半徑 73:牽引表面/各別牽引表面 74:擴展模具/模具 75:間隙 76:分段/模具分段/模具 77:突出部 78:拉桿 79:管件元件 80:空心孔/孔 82:錐形小面化端/錐形端 83:外表面 84:配合小面表面/小面表面 85:節圓直徑 86:圓形彈簧 87:直徑/節圓直徑 88:模具面 88a:錐形表面/表面 89:節圓直徑 90:缸及活塞 91:總成 92:雙動氣動缸/氣動缸 94:活塞 95:鍵 96:框架 97:保持螺母 98:位置感測器 99:外夾具 100:壓力感測器 102:控制器 104:減速齒輪系/齒輪系 106:蝸桿 108:蝸輪 110:輸出軸 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:直徑/節圓直徑 130:節圓直徑 132:總成 134:可移除夾具 136:狹槽 138:肩部 140:開槽裝置/裝置/實施例/實例裝置 142:擴口杯/杯 144:管件端止動件 146:板 148:管件嚙合表面 150:套管 152:杯軸 154:孔 156:止動彈簧/彈簧/螺旋彈簧 158:肩部 159:第一端 160:經放大第二端/經放大端 162:底切 164:螺紋螺母 166:側壁 167:內部 168:後壁 170:輪轂 172:杯彈簧/彈簧 174:內表面/錐形表面 174a:第一直徑 174b:第二直徑 176:夾角 178:管件元件 180:間隙 181:內肩部 182:螺紋螺釘 184:倒錐形表面
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剖視圖； 圖1A係圖1中所展示之裝置之一部分之一經放大尺度之一縱向剖視圖； 圖2係圖1中所展示之在一管件元件中形成一圓周槽之裝置之一縱向剖視圖； 圖2A係圖2中所展示之裝置之一部分之一經放大尺度之一縱向剖視圖； 圖3及圖3A係圖1中所展示之裝置之經選擇組件之分解等角視圖； 圖4係用於圖1中所展示之裝置中之一實例凸輪之一經放大尺度之一等角視圖； 圖5係用於圖1中所展示之裝置中之一實例凸輪之一經放大尺度之一端視圖； 圖6係用於圖1中所展示之裝置中之一實例凸輪之一經放大尺度之一側視圖； 圖7係用於圖1中所展示之裝置中之一齒輪減速總成之一等角視圖； 圖8係用於圖1中所展示之裝置中之經選擇組件之一端視圖； 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剖視圖； 圖9A係圖9中所展示之裝置之一部分之一經放大尺度之一縱向剖視圖； 圖10係圖9中所展示之在一管件元件中形成一圓周槽之裝置之一縱向剖視圖； 圖10A係圖10中所展示之裝置之一部分之一經放大尺度之一縱向剖視圖； 圖11係圖9中所展示之裝置之經選擇組件之一分解等角視圖； 圖12係用於圖9中所展示之裝置中之一實例凸輪之一經放大尺度之一側視圖； 圖13係用於圖9中所展示之裝置中之一實例凸輪之一經放大尺度之一端視圖； 圖14係用於圖9中所展示之裝置中之經選擇組件之一端視圖； 圖15係用於根據本發明在管件元件中形成圓周槽之裝置之一部分之另一實例實施例之一分解等角視圖； 圖16係圖15中所展示之裝置之一剖視側視圖； 圖17至圖19係圖解說明裝置之操作之圖15中所展示之裝置之剖視側視圖；及 圖20係圖15中所展示之裝置之一前視剖視圖。
10:實例裝置/裝置
14:中間軸
14a:部分/中間軸部分
16:小齒輪軸線
20:固定安裝件
22:基座
24:開口
26:滑架
28:凸緣/軸凸緣
30:外軸
32:軸承
34:開口
40:止推軸承
42:齒輪
44:齒輪軸線
46:齒輪軸/軸
48:前板
50:後板
54:凸輪主體
56:第一凸輪表面/凸輪表面
64:牽引表面/各別牽引表面
70:第二凸輪表面/經控制擴口表面
74:擴展模具/模具
78:拉桿
80:空心孔/孔
82:錐形小面化端/錐形端
84:配合小面表面/小面表面
90:缸及活塞
92:雙動氣動缸/氣動缸
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/齒輪系
106:蝸桿
108:蝸輪
110:輸出軸
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:可移除夾具
136:狹槽
138:肩部

Claims (25)

  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，其抵抗圍繞與該小齒輪同軸地配置之一小齒輪軸線之旋轉而固定； 一滑架，其環繞該小齒輪，該滑架可圍繞該小齒輪軸線旋轉且界定與該小齒輪軸線同軸地配置之一開口以接納該管件元件； 一杯，其定位為毗鄰於該小齒輪，該杯具有與該小齒輪軸線同軸地配置之一側壁且界定一內部，該側壁具有一內表面，該內表面具有定位為遠離該小齒輪之一第一直徑及定位為接近於該小齒輪之一第二直徑，該第一直徑大於該第二直徑，該內部面向該開口以接納該管件元件，該杯可沿著該小齒輪軸線朝向及遠離該小齒輪移動； 一管件端止動件，其定位於該第一直徑與第二直徑之間的該內部內，該管件端止動件可沿著該小齒輪軸線相對於該杯朝向及遠離該小齒輪移動； 複數個齒輪，其安裝在該滑架上，每一該齒輪可相對於該滑架圍繞一各別齒輪軸線旋轉，該等齒輪中之至少一者與該小齒輪直接嚙合； 複數個凸輪主體，每一該凸輪主體安裝在該等齒輪中之一各別者上； 複數個第一凸輪表面，該等第一凸輪表面中之每一者圍繞該等凸輪主體中之一各別者延伸且可與接納於該開口內之該管件元件嚙合，該等第一凸輪表面中之每一者包括增加半徑之一區域，該等第一凸輪表面中之每一者包括該第一凸輪表面之一第一不連續部。
  2. 如請求項1之裝置，其中每一該齒輪與該小齒輪直接嚙合。
  3. 如請求項1之裝置，其進一步包括一杯彈簧，該杯彈簧作用於該杯與該小齒輪之間且使該杯偏置而遠離該小齒輪。
  4. 如請求項1之裝置，其進一步包括一止動彈簧，該止動彈簧作用於該管件端止動件上且使該管件端止動件偏置而遠離該小齒輪。
  5. 如請求項1之裝置，其中該側壁具有一錐形內表面。
  6. 如請求項5之裝置，其中該錐形內表面界定自11°至16°之一夾角。
  7. 如請求項1之裝置，其進一步包括一小齒輪軸，該小齒輪係固定地安裝在該小齒輪軸上，該滑架係可旋轉地安裝在該小齒輪軸上。
  8. 如請求項7之裝置，其中該小齒輪軸界定與該小齒輪軸線同軸地對準之一孔。
  9. 如請求項8之裝置，其進一步包括一杯軸，其定位於該孔內，該杯軸可沿著該小齒輪軸線在該孔內移動，該杯軸之一第一端自該孔突出，該杯係安裝為接近於該杯軸之該第一端。
  10. 如請求項9之裝置，其中該杯包括： 一輪轂，其同軸地接納該杯軸； 一後壁，其自該輪轂向外延伸，該側壁係附接至該後壁。
  11. 如請求項9之裝置，其中該管件端止動件包括： 一套管，其固定地安裝在該杯軸上； 一板，其安裝在該套管上且自其向外延伸，該板界定面向該開口之一管件嚙合表面。
  12. 如請求項11之裝置，其中該板進一步包括定位於該管件嚙合表面內之一倒錐形表面。
  13. 如請求項11之裝置，其中該杯包括： 一輪轂，其同軸地接納該套管； 一後壁，其自該輪轂向外延伸，該側壁係附接至該後壁。
  14. 如請求項7之裝置，其進一步包括： 一基座； 一柱，其安裝在該基座上，該小齒輪軸係固定地安裝在該柱上。
  15. 如請求項3之裝置，其中該杯彈簧包括一錐形彈簧。
  16. 如請求項2之裝置，其中每一該齒輪具有一相同節圓直徑。
  17. 如請求項1之裝置，其中該等第一凸輪表面中之每一者包括定位為毗鄰於該等第一不連續部中之一各別者之恆定半徑之一區域。
  18. 如請求項1之裝置，其進一步包括圍繞該等凸輪主體中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，該間隙係與環繞該一個凸輪主體之該第一凸輪表面之該第一不連續部軸向地對準。
  19. 如請求項18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突出部。
  20. 如請求項18之裝置，其中該至少一個牽引表面定位為接近於環繞該一個凸輪主體之該第一凸輪表面。
  21. 如請求項18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。
  22. 如請求項21之裝置，其中該至少一個牽引表面具有等於該等齒輪中之一者之一節圓直徑之一節圓直徑。
  23. 如請求項21之裝置，其進一步包括複數個該等牽引表面，該等牽引表面中之每一者圍繞該等凸輪主體中之一各別者延伸，該等牽引表面中之每一者在其中具有一間隙，每一該間隙係與該等凸輪主體中之每一者上之該等第一凸輪表面之該等不連續部中之一各別者軸向地對準，該等牽引表面中之每一者具有等於該等齒輪之該等節圓直徑之一節圓直徑。
  24. 如請求項1之裝置，其包括至少三個該等齒輪。
  25. 如請求項1之裝置，其包括至少五個該等齒輪。
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