用于管道加工设备的轴承组件.pdf

提供了管道加工设备和轴承组件。在一方面，管道加工设备(20)包括：框架(28)、工具承载体(32)、第一滚柱轴承(72A)和第二滚柱轴承(72B)。工具承载体(32)联接到框架(28)并可相对于框架(28)移动，并且在其中限定座圈(76)。第一滚柱轴承包括第一轴和可旋转地联接到第一轴的第一滚柱。第一滚柱至少部分地定位在座圈中并且可围绕适于相对于框架保持大致固定的第一滚柱轴承轴线旋转。第二滚柱轴承包括第二轴和可旋转地联接到第二轴的第二滚柱。第二滚柱至少部分地定位在座圈中并且可围绕第二滚柱轴承轴线旋转。第二滚柱轴承是可调节的，以相对于框架移动第二滚柱轴承轴线。

1.  一种管道加工设备，包括：
框架；
联接到框架并可相对于框架移动的工具承载体，工具承载体在其中限定座圈；
第一滚柱轴承，该第一滚柱轴承包括第一轴和可旋转地联接到第一轴的第一滚柱，其中，第一滚柱至少部分地定位在座圈中并且可围绕适于相对于框架保持大致固定的第一滚柱轴承轴线旋转；以及
第二滚柱轴承，该第二滚柱轴承包括第二轴和可旋转地联接到第二轴的第二滚柱，其中第二滚柱至少部分地定位在座圈中并且可围绕第二滚柱轴承轴线旋转，并且其中，第二滚柱轴承是可调节的，以相对于框架移动第二滚柱轴承轴线。

2.  根据权利要求1所述的管道加工设备，其中第二轴包括偏心部分，并且第二滚柱围绕偏心部分联接到第二轴，并且其中，第二轴的旋转将第二滚柱轴承轴线相对于框架移动。

3.  根据权利要求1所述的管道加工设备，其中第一滚柱轴承是多个固定滚柱轴承之一，并且第二滚柱轴承是多个可调节滚柱轴承之一，其中固定滚柱轴承中的每一个包括适于相对于框架保持大致固定的第一滚柱轴承轴线，并且可调节滚柱轴承中的每一个包括可相对于框架移动的第二滚柱轴承轴线。

4.  根据权利要求3所述的管道加工设备，其中所述多个固定滚柱轴承和所述多个可调节滚柱轴承围绕座圈交替。

5.  根据权利要求1所述的管道加工设备，其中座圈包括内轴承表面和外轴承表面，内轴承表面包括凹口，并且外轴承表面是大致平坦的，并且其中 第一滚柱包括适于接合外轴承表面的大致平坦的外部，并且第二滚柱包括两个成角度的接合部分，该接合部分可定位在凹口中并适于接合内轴承表面。

6.  根据权利要求5所述的管道加工设备，其中第一滚柱接合外轴承表面而不是内轴承表面，并且其中第二滚柱接合内轴承表面而不是外轴承表面。

7.  根据权利要求6所述的管道加工设备，其中座圈的外轴承表面限定一对凹部，这一对凹部与第二滚柱的两个成角度的接合部分对准，以阻止两个成角度的接合部分接合外轴承表面。

8.  根据权利要求1所述的管道加工设备，其中管道加工设备是分割式框架管道加工设备，该分割式框架管道加工设备包括适于围绕管道彼此联接的两个节段，其中两个节段中的第一节段包括框架的第一部分和工具承载体的第一部分，并且两个节段的第二节段包括框架的第二部分和工具承载体的第二部分。

9.  根据权利要求1所述的管道加工设备，其中框架在其中限定凹部，并且第二轴包括在其端部上的工具接合部分，其中第二轴的工具接合部分定位在凹部中，管道加工设备还包括可定位在凹部中的帽子以覆盖凹部。

10.  一种管道加工设备，包括：
框架；
联接到框架并可相对于框架移动的工具承载体，工具承载体在其中限定座圈，其中座圈包括
包括凹口的内轴承表面，以及
大致平坦的外轴承表面；
第一滚柱轴承，该第一滚柱轴承包括第一轴和可旋转地联接到第一轴的第一滚柱，其中，第一滚柱至少部分地定位在座圈中并接合外轴承表面；以及
第二滚柱轴承，该第二滚柱轴承包括第二轴和可旋转地联接到第二轴的第二滚柱，其中第二滚柱至少部分地定位在座圈中并在凹口中接合内轴承表面。

11.  根据权利要求10所述的管道加工设备，其中第二滚柱包括大致平坦的外部，该外部适于沿单根接触线接合外轴承表面，并且其中第二滚柱包括可定位在凹口中并适于沿两根接触线接合内轴承表面的两个成角度的接合部分。

12.  根据权利要求11所述的管道加工设备，其中在第一滚柱和外轴承表面之间的单根接触线大致平行于工具承载体的旋转轴线，并且其中在第二滚柱和内轴承表面之间的两根接触线横向于工具承载体的旋转轴线。

13.  根据权利要求10所述的管道加工设备，其中第一滚柱接合外轴承表面而不是内轴承表面，并且其中第二滚柱接合内轴承表面而不是外轴承表面。

14.  根据权利要求10所述的管道加工设备，其中第一滚柱围绕第一滚柱轴线旋转以及第二滚柱围绕第二滚柱轴线旋转，并且其中第一滚柱轴线相对于框架保持大致固定以及第二滚柱轴线可相对于框架移动。

15.  根据权利要求10所述的管道加工设备，其中管道加工设备是分割式框架管道加工设备，该分割式框架管道加工设备包括适于围绕管道彼此联接的两个节段，其中两个节段中的第一节段包括框架的第一部分和工具承载体的第一部分，并两个节段中的第二节段包括框架的第二部分和工具承载体的第二部分。

16.  一种用于管道加工设备的轴承组件，该轴承组件包括：
多个固定滚柱轴承，其中每个固定滚柱轴承包括第一轴和可旋转地联接到第一轴的第一滚柱，其中第一滚柱可围绕适于保持大致固定的第一滚柱轴承轴线旋转；以及
多个可调节滚柱轴承，其中每个可调节滚柱轴承包括第二轴和可旋转地联接到第二轴的第二滚柱，其中第二滚柱可围绕适于移动的第二滚柱轴承轴线旋转；
其中，所述多个固定滚柱轴承和所述多个可调节滚柱轴承可相对于彼此交替。

17.  根据权利要求16所述的轴承组件，其中所述多个可调节滚柱轴承的第二轴中的每一个包括偏心部分，第二滚柱围绕该偏心部分联接，并且其中第二轴中的每一个是可旋转的，以移动第二滚柱轴承轴线。

18.  根据权利要求17所述的轴承组件，其中，所述多个可调节滚柱轴承的第二轴中的每一个包括在其端部上的工具接合部分，以便于第二轴的旋转。

19.  根据权利要求16所述的轴承组件，其中第一滚柱中的每一个包括第一内轮毂和可围绕第一内轮毂旋转的第一外部，第一外部包括大致平坦的接合表面，并且其中第二滚柱中的每一个包括第二内轮毂和可围绕第二内轮毂旋转的第二外部，第二外部包括两个成角度的接合表面。

20.  根据权利要求19所述的轴承组件，其中第一滚柱的大致平坦的接合表面大致平行于管道加工设备的旋转轴线，并且其中第二滚柱的两个成角度的接合表面横向于管道加工设备的旋转轴线。

用于管道加工设备的轴承组件
相关申请
本申请要求享有2012年10月4日提交的共同未决的美国临时专利申请号61/709,531的权益，兹以参见的方式将其全部内容并入本文中。
技术领域
本公开总体上涉及管道加工设备，并且更具体地，涉及用于加工大直径管道的管道加工设备。
背景技术
存在各种不同类型的管道加工设备，用于在管道上实施各种加工工艺。一种上述工艺包括切割管道。大直径的管道可通过分割式框架管道加工设备进行切割，该分割式框架管道加工设备包括从相应侧环绕管道并围绕管道固定地联接在一起并且固定地联接到管道的两个半框架。上述管道切割机包括用于支承工具或切割装置的工具承载体，该工具承载体包围管道并在切割工艺期间以小增量朝着管道移动，以便慢慢地切入管道中。最后，在朝着管道调节许多小增量之后，管道将被完全切开。
包括多个滚柱轴承的轴承组件布置在固定框架和可旋转工具承载体之间。上述滚柱轴承由于工具承载体相对于框架的大量包围而承受显著的以及各种力，这能够提供对管道加工设备的加工能力的有害影响或者可能过早地磨损管道加工设备的滚柱轴承或其他部件。另外，在管道加工设备的工作期间，这些滚柱轴承产生颤动或不希望的振动。
因此，希望提供一种在固定框架和可旋转工具承载体之间的轴承组件，该轴承组件在管道加工设备的工作期间提供工具承载体相对于固定框架的有效引导，提供改进的管道加工设备的加工能力并在工作期间阻止颤动。
发明内容
本公开由所附权利要求限定，并且在该部分中不应当做对这些权利要求的限制。
在一个方面，提供了一种管道加工设备，该管道加工设备包括框架、联接到框架并可相对于框架移动的工具承载体，并且工具承载体在其中限定座圈。管道加工设备还包括第一滚柱轴承，该第一滚柱轴承包括第一轴和可旋转地联接到第一轴的第一滚柱，第一滚柱至少部分地定位在座圈中并且可围绕适于相对于框架保持大致固定的第一滚柱轴承轴线旋转。管道加工设备还包括第二滚柱轴承，该第二滚柱轴承包括第二轴和可旋转地联接到第二轴的第二滚柱，第二滚柱至少部分地定位在座圈中并且可围绕第二滚柱轴承轴线旋转，并且第二滚柱轴承是可调节的，以将第二滚柱轴承轴线相对于框架移动。
在另一方面，提供了一种管道加工设备，该管道加工设备包括框架和联接到框架并且可相对于框架移动的工具承载体，工具承载体在其中限定座圈。座圈包括内轴承表面和大致平坦的外轴承表面，该内轴承表面包括凹口。管道加工设备还包括第一滚柱轴承，该第一滚柱轴承包括第一轴和可旋转地联接到第一轴的第一滚柱，第一滚柱至少部分地定位在座圈中并且接合外轴承表面。管道加工设备还包括第二滚柱轴承，该第二滚柱轴承包括第二轴和可旋转地联接到第二轴的第二滚柱，第二滚柱至少部分地定位在座圈中并在凹口中接合内轴承表面。
在又一方面，提供了一种用于管道加工设备的轴承组件。轴承组件包括多个固定滚柱轴承，其中，每个固定滚柱轴承包括第一轴和可旋转地联接到第一轴的第一滚柱，第一滚柱可围绕适于保持大致固定的第一滚柱轴承轴线旋转。管道加工设备还包括多个可调节滚柱轴承，其中每个可调节滚柱轴承包括第二 轴和可旋转地联接到第二轴的第二滚柱，第二滚柱可围绕适于移动的第二滚柱轴承轴线旋转。所述多个固定滚柱轴承和所述多个可调节滚柱轴承相对于彼此交替。
附图说明
结合下列附图和具体实施方式能够更好地理解本公开。在附图中的部件不一定是按比例绘制的，而是把重点放在示出本公开的原理。
图1是根据一个实施例的联接到管道的示例性管道加工设备的顶部前立体图。
图2是根据一个实施例的图1中示出的管道加工设备的底部后立体图。
图3是根据一个实施例的图1中示出的管道加工设备的前视图，其中，其一部分被拆去以示出管道加工设备的内部组件，包括示例性轴承组件的一部分。
图4是根据一个实施例的管道加工设备的一部分的另一前视图，其中其一部分被拆去以示出管道加工设备的轴承组件的一部分。
图5是根据一个实施例的沿图4中的线5-5剖开的剖视图。
图6是根据一个实施例的图2中示出的管道加工设备的一部分的后部立体图，其中，示例性帽子从限定在管道加工设备中的示例性凹部分解出来。
图7是根据一个实施例的图2中示出的管道加工设备的一部分的分解图，示出了两种不同类型的示例性滚柱轴承。
具体实施方式
参照图1至图3，示出了适于加工不同直径的管道P的管道加工设备20的一个示例性实施例。在一些示例性实施例中，设备20完全切断管道P。在另一 些示例性实施例中，设备20制备用于联接到另一管道的管道P的端部。在又一些示例性实施例中，设备20既完全切割又制备用于联接到另一管道的管道P。
在示出的示例性实施例中，管道加工设备20由两个结合在一起的半圆形节段24A、24B形成并包括框架28和工具承载体32。两个节段24A、24B一起包括框架28和工具承载体32，使得框架28的第一部分和工具承载体32的第一部分包含在一个节段24A中，并且框架28的第二部分和工具承载体32的第二部分包含在另一个节段24B中。框架28具有柱形件36，该柱形件延伸到两个半圆形节段24A、24B外侧并容纳适于与适合的驱动马达44(例如具有适合的齿轮减速装置的空气马达)的小齿轮40。框架28适于联接到管道P并相对于管道P固定，并且工具承载体32可相对于固定的框架28和管道P转动。空气马达44适于通过柱形件36中的齿轮传动系统将工具承载体32相对于框架28旋转。工具承载体32具有用于与可旋转地安装在柱形件36中的小齿轮40啮合的圆形齿条56。小齿轮40具有开口60，该开口60设置有用于接纳驱动马达44的互补形状的驱动头64的多边形周边。因此，可以看出，驱动马达44适于通过由柱形件36中的小齿轮40提供的齿轮系统和工具承载体32上的圆形齿条56将工具承载体32相对于框架28旋转。
可旋转的工具承载体32包括一个或多个工具支承件48(在示出的示例性实施例中示出的两个工具支承件)，该工具支承件支承工具52，用于当工具52围绕管道P周向旋转时在管道P上实施切割或加工操作。由工具52实施的加工操作可形成垂直于管道P的纵向长度的直边缘、在管道P的端部上横向于管道P的纵向长度以及以除了九十度之外的任何角度的斜面或者管道P的具有任意角的边缘。
设备20还包括四个可调节的夹持元件或联接元件68，该夹持元件或联接元件可与管道P的外部接合并具有适合的调节能力，以将设备20联接到管道P并将设备20定位在管道P的中心。
多个凸出部80可调节地移动到推进元件84的路径中以及从推进元件84的路径中移出，该推进元件84联接到每个工具支承件48，以将工具52朝着管道 P推进。在示出的示例性实施例中，设备20包括用于接合推进元件84的总共两个凸出部80，然而，设备20可包括任意数量的凸出部80。每个凸出部80联接到杆88，该杆可由用户致动以选择性地将凸出部80移动到推进元件84的路径中以及从推进元件84的路径移出。
参照图3至图7，工具承载体32通过轴承组件70可旋转地安装在框架28上并由框架28支承，该轴承组件包括多个滚柱轴承72。滚柱轴承72骑在限定在工具承载体32的内部中的圆形轴承座圈76中。尤其参照图5，圆形轴承座圈76包括限定在座圈76的内轴承表面92中的凹口或V形凹槽以及大致平坦的外轴承表面96。仅一对小凹部100限定在座圈的外轴承表面96中并且包围座圈76的整个外轴承表面96(在下面更详细地描述)。
滚柱轴承72包括两种不同类型的滚柱轴承。第一种类型包括轴颈连接在轴104上并在框架28中可旋转地调节的可调节滚柱轴承72A。第二种类型包括轴颈连接在轴108上的固定滚柱轴承72B，该固定滚柱轴承72B在框架28中是不可调节的。在示出的示例性实施例中，滚柱轴承72A、72B以交替的方式(即，每隔一个滚柱轴承是可调节滚柱轴承72A)围绕管道加工设备20布置。在其它的示例性实施例中，不同类型的滚柱轴承72A、72B可以任意的方式、组合、群组等围绕设备20布置，并且所有上述可能性旨在落入本公开的精神和范围内。
继续参照图3至图7，每个可调节滚柱轴承72A是分别可调节的，以便调节滚柱轴承72A相对于圆形轴承座圈76的径向位置。每个可调节滚柱轴承72A包括滚柱112和轴104，其中带螺纹的远端116和加大头部120位于相对两端。轴104具有在加大头部120紧内侧的偏心部分124。滚柱112包围轴104的偏心部分124。因此，可以理解的是，响应于轴104的旋转调节可以改变或调节每个滚柱112相对于轴承座圈76的径向位置。此外，每个滚柱112围绕滚柱轴线118旋转并且应当理解的是，滚柱轴线118可响应于轴104的旋转调节相对于框架28移动或调节。
为此，滚柱112夹在轴104的加大头部120和与框架28接合的轴衬128之间。轴104的相对端部设置有工具接合部，或者在示出的示例性实施例中，设 置有用于接纳适合的扳手的内六角插口132，以旋转轴104和偏心部分124，该偏心部分有效地调节滚柱轴承72A的径向位置。可以看出，包括插口132的带螺纹的远端116定位在框架28的外部并且可从框架28的外部接近，以便于从设备20的外侧调节滚柱轴承72A。
为了将可调节滚柱轴承72A锁定在任意径向调节的位置，而将锁紧螺母136旋入轴104的远端部116上在垫圈140上面。一旦通过扳手旋转轴104以使相应的滚柱112进入与轴承座圈76所需的接合，则将螺母136拧紧以将滚柱轴承72A锁定在调节的特定径向位置。锁紧螺母136和可调节滚柱轴承72A的轴104的相应远端116位于限定在框架28中的凹部144中，这样便于从管道加工设备20的外部调节滚柱轴承72A并且消除拆装管道加工设备20的需要(例如拆装固定框架28和工具承载体32)，以便于调节滚柱轴承72A。帽子148可定位在所有凹部144中，以在不需要调节时隔离并保护凹部144、锁紧螺母136以及轴104的带螺纹的端部116。帽子148可以任意方式例如压配合、旋入、爪接或任意其它方式联接到凹部144中的框架28。
在示出的示例性实施例中，每个滚柱112包括外圆形轴承部152和内轮毂156(见图7)。外轴承部152可通过球轴承围绕轮毂156自由地旋转。外轴承部152包括V形构造，该V形构造包括用于接合限定在座圈76的内接合表面92的互补形状的V形凹槽的两个成角度的接合部分160。V形外轴承部152提供了在滚柱112和座圈76之间的双重线接触，其中两根接合线是成角度的并且彼此是不平行的。在示出的示例性实施例中，这两根接触线都横向于工具承载体32的旋转轴线164。在一些示例性实施例中，这两根接触线可以相对于工具承载体32的旋转轴线164成约45度的角度取向。在其他示例性实施例中，接触线可以相对于工具承载体32的旋转轴线164成任意角度，包括平行。
轮毂156压配合在轴104的偏心部分124上并且当轴承72A被锁定在给定位置时定位在加大头部120和轴衬128之间，而外轴承部152自由旋转并沿轴衬座圈76的内轴承表面92骑乘。滚柱112和轴承座圈76被适当地定尺寸以阻止可调节轴承72A的滚柱112与轴承座圈76的外轴承表面96接合。为了有助 于阻止接合，外轴承表面96限定在其中包围整个座圈76的一对凹部100。这对凹部100与可调节滚柱轴承72A的V形滚柱112的两个最远的伸出部对准，使得V形滚柱112不会与座圈76的外接合表面96接触。
可调节滚柱轴承72A还适于在设备20的组装期间提供在可调节滚柱轴承72A和固定滚柱轴承72B之间的预加载力。当组装设备20时，可调节滚柱轴承72A被调节或移动到与座圈76的内轴承表面92接触，从而造成由可调节滚柱轴承72A施加的力，由此迫使固定滚柱轴承72B与外轴承表面96接合，以建立在可调节滚柱轴承72A和固定滚柱轴承72B之间的预加载力。
继续参照图3至图7，固定滚柱轴承72B不能相对于框架28调节。每个固定滚柱轴承72B包括滚柱168和轴108，该轴具有带螺纹的远端部172和在相对端部处的加大头部176。轴108具有在加大头部176的紧内侧的偏心部分180，并且滚柱168包围轴108的偏心部分180。滚柱168夹在加大头部176和与框架28接合的垫圈184之间。将轴108的带螺纹的远端部172旋入限定在框架28中的内螺纹空腔188内，以将固定滚柱轴承72B相对于框架28固定。滚柱168围绕滚柱轴线170旋转，并且由于滚柱轴承72B相对于框架28固定，所以滚柱轴线170是固定的并且不会相对于框架28移动。
在示出的示例性实施例中，每个滚柱168包括外圆形轴承部192和内轮毂196。外轴承部192通过球轴承绕轮毂196自由地旋转。外轴承部192包括大致平坦的接合部分200，用于接合座圈76的大致平坦的外接合表面96。大致平坦的接合部分200提供在滚柱168和外座圈76之间的单根线接触。在示出的示例性实施例中，单根线接触大致平行于工具承载体32的旋转轴线164。或者，单根线接触可横向于工具承载体32的旋转轴线164。
轮毂196压配合在轴108的偏心部分180上，并且定位在加大头部176和垫圈184之间，而外轴承部192自由地旋转并且沿轴承座圈76的外轴承表面96骑乘。滚柱168和轴承座圈76被适当地定尺寸以阻止固定轴承72B的滚柱168接合轴承座圈76的内轴承表面92。固定轴承72B提供对工具承载体32的 径向支承，协助建立工具承载体32的位置，并且协助驱动小齿轮40与齿条56的适当接合和反撞。
在管道加工设备20的工作期间，工具52对管道P施加加工力，这可造成在工具支承件48和工具承载体32上向外的径向力和轴向力。这些加工力导致将座圈76的内接合表面92推动更深入到或靠在可调节滚柱轴承72A的滚柱112上，这确保在滚柱轴承72A和座圈76之间的可靠且充分的径向接合。此外，这些加工力可导致在轴向方向上推动工具承载体32，这导致推动座圈76的内接合表面92进入或靠在由滚柱轴承72A的两个成角度的接合部分160提供的两根接触线。滚柱轴承72A的这些特征有助于维持适当的操作和工具承载体32相对于固定框架28的运动，并且另外可有助于在管道加工设备20的工作期间减少颤动。因此，滚柱轴承72A提供了在管道加工设备20的加工操作期间的径向和轴向支承。
常规的管道加工设备以不同的方式工作。尤其是，常规的管道加工设备包括在座圈中的滚柱轴承，然而，由加工管道的工具实现的加工力推动座圈的内接合表面远离滚柱轴承，从而提供在滚柱轴承和座圈之间的较松弛的，不太可靠的并且潜在地不充分的接合。
提供了本公开的摘要，以允许读者快速地确定本技术公开的性质。通过理解主张其不用于解释或者限制本权利要求的范围或含义。另外，在前述的具体实施方式中，可以看出，为了本公开的简化，在各实施例中将各特征集合在一起。公开的该方法不应解释为反映要求保护的实施例需要比每个权利要求中明确引用的更多特征的意图。而是，正如下列权利要求反映的那样，发明的主题在于少于单个公开的实施例的所有特征。因此，兹将下列权利要求结合到具体实施方式中，其中每个权利要求站在自己的角度作为单独的要求保护的主题。
虽然已描述了本公开的各实施例，但是对本领域的技术人员来说，在本公开的范围内的其它实施例和实施方式是显而易见的。因此，除了按照所附权利要求及其等同变换之外，本公开并不受限制。