用于切割细长管的设备 【技术领域】
本发明总体上涉及一种用于切割细长管的设备，更具体而言，涉及一种包括多个构造成具有同轴对准的孔的组件的用于切割细长管的设备。
背景技术
在本领域中已知有用于将长度很长的管状原料切割成多个较短长度的部分的装置。在美国专利U.S.Patent No.3 568 488中公开了一种此类装置，该专利于1971年3月9日发给Franks，在此作为参考。Franks的专利公开了一种用于将长度很长的薄壁管状原料切割成多个较短长度的组分并且随后将这些组分弯曲成U形构件的设备及方法。一旦完成切割和弯曲后，就可以利用多个平行翼片将这些U形构件装配成热交换单元。
Franks地专利中公开的设备包括用于推动长度很长的管状原料沿一条路径前进的工具，该路径的一部分延伸通过切割构件中的孔中。此外，还包括第一和第二夹紧装置，用于将管状原料紧固于切割构件的相对两侧上，其中一个夹紧装置为皮带进料系统。第一夹紧装置与第二夹紧装置沿轴向移开一定距离，从而可使管状原料处于轴向张力之下。
在操作时，将一定长度的管状原料插入切割构件的孔中并利用第一和第二夹紧装置紧固住。启动切割构件从中性的非轨道非切割位置移动至偏心不断增加的路径或者轨道路径上，以便使切割构件的刀片环绕着管状原料的外表面偏心地运动从而实现在其中的切割深度不断增大。在切割构件启动后，第一夹紧装置从第二夹紧装置移开从而使得管状原料在被刀片切割时处于轴向张力之下。在夹持工具所产生的张力作用下，部分切断的管状原料逐渐断成两段。
Burr Oak Tool & Gauge Company，即本发明和Franks的专利的受让人，利用上文讨论的设备取得了很大的成功。然而，为改善其性能还需要对这种设备进行进一步的改进。
【发明内容】
本发明的目的和目标通过提供一种用于切割细长管状元件的设备来实现，该设备具有一个包括一导向器的底架。导向器限定管状元件沿轴向前行的路径。驱动系统用于与管状元件接合并推动它沿路径前行。这种设备还包括一个支承着环状切割构件的切割头。环状切割构件具有环状的、向内延伸的切割刃，当处于其初始非切割位置时，切割刃与路径基本同轴，并且其内径稍大于管状元件的外径，以便使得当处于其初始非切割位置时，管状元件可以沿路径穿过环状切割构件运动。
所提供的致动器包括分别从第一和第二轴伸出的第一和第二偏心机构。第一和第二偏心机构与切割头相连以使切割头在非轨道位置与偏心位置之间运动，从而使得环状切割构件环绕着管状元件沿轨道行进，而同时向元件的径向外表面推进切割刃。一块框板与第一和第二轴相连。一个通道延伸穿过框板并与环状切割构件的切割刃同轴。位于切割头的相对两侧的是第一和第二导板。第一导板与第一和第二轴相连，而第二导板通常与第一导板相连。第一导孔延伸穿过第一导板而第二导孔延伸穿过第二导板，其中当环状切割构件处于其初始位置时，第一导孔和第二导孔与环状切割构件的切割刃同轴。
【附图说明】
结合下面的详细说明以及下面的附图，可以理解本发明的以上及更多特征和优点；其中：
图1是根据本发明的用于将细长管切割成选定长度的设备的侧视图；
图2是图1的设备的端视图；
图3是图1的设备的切割组件的顶视图；
图4是图1的设备的切割组件的侧剖视图；
图4A是图4的切割组件的切割工具区域的放大视图；
图5是图1的设备的切割组件的正视图；
图6是图1的设备所用的偏心机构的侧剖视图；以及
图6A是图6的偏心机构中的短轴的透视图。
【具体实施方式】
参看图1和2，示出了本发明的用于将细长管状原料元件11切割成选定长度的设备10。设备10的许多组件与在前述Franks的美国专利U.S.Patent No.3 568 488中公开的管切割及弯曲设备的组件相同，如上所述，该专利在此作为参考。因此，与Franks的专利中所公开的设备的组件相同的本发明的组件在此不做详细讨论。
设备10包括支承着工作台13的底架12。安装在工作台13上的是管驱动器14和床身16。往复式托架17或者滑动件由床身16支承。托架17支承着紧靠管切割头21上游的固定式管导向器18和可动式管导向器19。管导向器18和19限定了管状元件可以行进的路径。供管卷筒22和管矫直单元23依次位于设备10的输入端24。一根或多根管状元件11由管驱动器14间歇地拉动通过管矫直单元23的滚筒。随后管状元件11穿过管位置探测器被送至固定式管导向器18，然后被送至可动式管导向器19。
管状元件11穿过切割头21被送至管导向管道26中，管导向管道26与管弯曲单元31的一枢转式构件相连并可随其运动。弯曲单元31包括一对从框架33向上伸出的轴向支承构件32。支承构件32以枢转方式支承着管状元件11以便可以绕横过设备10的水平轴线运动。管夹具36从导向管道26处接收并引导管状元件11，并在弯曲管状元件11时将其固定住。
供管卷筒22、矫直单元23、管驱动器14和弯曲单元31的结构和操作都采用常规结构和方式。因此认为对于公开本发明的结构和方法而言，无需对这些组件进行进一步的详细描述。
参看图3，这种设备包括一由底板42支承着的切割组件41。底板42刚性地连在底架12上(图2)，优选采用可拆的连接方式，例如利用多根螺栓连接。切割组件41和底板42优选采用能够使得它们连接于现有设备上以代替现有技术的切割组件的尺寸和结构，例如Franks的专利中所公开的设备。
液压马达或以其它适当方式驱动的马达43(图2)由底板42支承。从马达43延伸出的是马达轴44。两根侧向间隔开的轴48和49可旋转地安装于底板42上。轴48分别具有第一和第二端51和52，而轴49分别具有第一和第二端53和54。马达轴44利用联轴节46与一根轴，在此示出的是轴48的第一端51同轴相连接。侧向对准的带轮58分别安装在轴48和49的第一端51和53上，并由无接头环状同步皮带59接合，以便使轴48和49分别绕着旋转轴线56和57进行同步旋转。
第一偏心机构61从第一轴48的第二端52伸出，如图6中看得最为清楚。第二偏心机构62与第一偏心机构61相似，从第二轴49的第二端54伸出。每个偏心机构61和62的结构方案使其能够在非轨道路径与环绕着从对应轴48和49延伸的旋转轴线56和57的偏心路径或轨道路径之间分开运动。另外请参看图6A，具有一圆柄64的带凸缘短轴63从每个偏心机构61和62延伸而出。这些组件与在前述Franks的美国专利U.S.Patent No.3 568 488中公开的偏心机构相同并且是常规的，如上所述，该专利在此作为参考。因此，在此无需进行详细说明。
请返回图3，切割组件41包括一框板66。平行的开口67和68延伸穿过框板66的相对两端。轴承69位于开口67中，其尺寸和结构适于与轴48的第二端52相接合。同样的轴承71位于开口68中，其尺寸和结构适于与轴49的第二端54相接合。多个通道72延伸穿过框板66的中央部分(图4)。每个通道72与由导向器18和19所限定的路径中的一条同轴对准(图1)。
切割头21位于框板66的下游位置。平行开口76和77在切割头21的相对两端附近延伸穿过其中。轴承78和79分别支承于每个开口76和77中，以便与构形为可以移动至偏心位置的偏心机构61和62的短轴柄64(图6)形成可旋转接合和支承关系。切割头21通过适当的紧固件例如螺母固定于偏心机构61和62的端部的位置上。
现在参看图4A，多个侧向间隔开的开口81延伸穿过切割头21，开口的个数与有待于同时处理的管状元件的个数相一致(在图4A中只示出了其中一个开口)，并且每个开口81都沿垂直于切割头21的平面的水平轴线对准。空心圆柱形切割工具83紧贴但可滑动地置于每个开口81中。每个空心切割工具83具有一体式、沿径向向内伸出的环状切割刃84，切割刃84的内径稍大于管状元件11的外径而略小于空心切割工具83的内径。
请返回图3，当切割头21由偏心结构61和62带动以便使切割头21中的开口76和77的轴线从对应的轴48和49的旋转轴线56和57上沿径向偏移开时，切割头21的轨道运动将会引起切割组件41的其它组件发生振动。特别地，轴48和49以及其旋转轴线56和57会产生振动因而会使轴48和49上支承的切割头21发生振动。因此，环状切割刃84(图4A)就会相对于正在切割的的管状元件11而振动，从而会造成不规则的切割模式。就是说，待切割的管状元件11的剩余材料的某些部分将会比其它部分厚。由于正在切割的管状元件11处于张力之下，切割的较薄部分将会首先断开，然而较厚的部分将会继续拉长直到厚度充分减小至能够断开为止。所产生的不规则的切头是不合乎要求的。因此，如图5中看得最为清楚，在本发明的优选实施方案中，在从偏心机构61和62(图6)伸出的至少一个短轴63上安装有一个平衡重块86。这样，就有一个平衡重块86在每个偏心机构61和62的连接位置附近联接于切割头21上。平衡重块86由金属或其它适宜的材料构成。所选择的平衡重块86的尺寸和位置使得可以减小或者消除只是由切割头21的轨道运动所产生的振动及其它不合需要的运动。尽管在此示出了一个配置方案，但所属领域的普通技术人员应当理解为了实现这个目的可以将任意适当数量的平衡重块86与切割头21一起使用。此外，平衡重块86可以在任意适当的位置处连接于切割头21上。
如图3和4中所示，第一和第二平行导板87和88位于邻近切割头21的相对两侧的位置处。平行开口89和91延伸穿过第一导板87的相对两端。轴承92分别安放于每个开口89和91中，其尺寸和结构配置适于可操作地与对应的轴48和49分别接合。凸缘(图中未示)位于邻近每个轴承92的位置，用以防止第一导板87沿在马达43致动下的轴48和49的旋转轴线56和57发生运动。
多个孔94(图4A)延伸穿过第一导板87的中央部分。每个孔94的内径仅稍大于管状元件11的外径，以便使得每个管状元件11可以滑动地穿过第一导板87前进而同时又与孔94的轴线同轴支承住。每个孔94与导向器18和19(图1)内的路径中的一条路径以及框板66中的通道72的初始非切割中性位置及切割刃84(图4A)中的一个同轴对准。在图4A中看得最为清楚，当处于中性非切割位置时，孔94限定了用于引导管状元件11穿过切割头21的入口侧的通道。
在图4和4A中看得最为清楚，与孔94相似，多个孔96(图4A)延伸穿过第二导板88的中央部分。当切割刃84处于其初始非切割中性位置时，每个孔96与导向器18和19(图1)内的路径中的一条路径以及框板66中的通道72的一个通道、第一框板87的孔94中的一个孔及切割刃84中的一个同轴对准。第二导板88通过多个螺栓97直接与第一导板87安装在一起。在图3中看得最为清楚，螺栓97并未延伸穿过切割头21，或者换句话说，并未与切割头21接合。这样，切割头21的轨道运动将不会使第二导板88产生运动。此外，由于第二导板88直接与第一导板87安装在一起，因而当切割头21正处于偏心运动或者说轨道运动中时第一和第二导板87和88的孔94和96将会保持轴向对准。
实际上，框板66与第一和第二导板87和88可以例如通过夹具紧固在一起以便进行加工。这样就可以同时加工通道72与孔94和96。此外，可以在这些组件紧固在一起时在其中加工各种连接开口。这样，就可以保证通道72与孔94和96在切割组件41安装于轴48和49上时保持对准。
操作方式
就在开始一个切割周期之前，将一根或多根管状元件11从一个或多个供管卷筒22处通过管矫直单元23送进至管驱动器14。一旦管状元件11已经前行足够长的距离，管驱动器14就会停止管状元件11的前进运动。然后，弯曲单元31的不同组件移至一个位置，在这个位置上，管状元件11的非移动部分在随后的弯曲操作过程中将会得到最大的支承。
一旦管状元件11已处于适当的位置，夹具36就会环绕住管状元件11。这样管状元件11就会被紧固住以便进行即将开始的切割操作。随后，管驱动器14启动以便开始反向操作，沿轴向离开管夹具36牵拉管状元件。由于管夹具36紧紧地夹住在其中延伸的管状元件11，因此这个动作会将管状元件11置于受张力状态。在管状元件11受张力的同时，切割缸37启动以拉回其活塞杆38(公开于美国专利U.S.Patent No.3 568 488中)并随后给马达43供能，从而启动偏心机构61和62。偏心机构61和62的运动使得切割头21沿轨道路径运动。切割头21的运动使得工具的切割刃84与管状元件11接合并在穿过其中延伸的管状元件11的外周表面中切割出环状槽。
切割刃84继续在管状元件11的外周中进行环状切割操作，与此同时在管状元件11的外壁上穿透的深度继续增大。要记住管状元件11在切割周期中一直受到恒定的拉力。在切割周期中的某个时刻，尚未切断的管状元件11的外壁的部分超过抗张强度，因而管状元件11断开。一旦管状元件11断开，切割缸37就启动以伸出活塞杆38，随后托架17缩回，这样切割组件41就会使得切断的管端不受阻碍结构的影响，然后弯曲单元31启动以便按照与美国专利U.S.Patent No.3568 488中所公开的相同的方式将管状单元11现已切断的较短长度部分弯曲成所要求的U形构件。
本发明的结构配置改进了此前已知的细长管所用的切割设备。由于导板87和88彼此牢牢地安装在一起，因此当设备10安装好的时候，延伸穿过板87和88的通道94和96能够对准。这些通道94和96还可以与切割刃84的初始非切割位置同轴对准。另外，由于平衡重块86安装在本发明的每个短轴63上，因此在切割头21沿其偏心或者说轨道切割路径运动时，切割头21不会发生振动或摇摆。
应当理解以上描述仅用于进行示例说明，在不超出本发明的范围的情况下，本发明也可以采用其它实施方案。例如，尽管所示的第二导板88与第一导板87安装在一起，第二导板88也可以通过轴承直接安装于第一和第二轴48和49上来代替。此外，尽管所示的平衡重块86安装于每个短轴63上，但设备10也可以不包括平衡重块，或者包括任意其它适当数量的平衡重块来代替。
因此，尽管为进行示例说明详细公开了本发明的特别优选实施方案，但应当认识到各种变型或改型均在本发明的范围之内而不会背离本发明的精神，如同以上描述和附图中以及以下权利要求书中所述。