CN1338359A - 管子切割刀具 - Google Patents

Abstract

一种管子切割刀具包括:带有第一和第二平行辊子的支架,辊子形成接纳被切割管子的托架,管子的轴线大致平行于辊子的轴线;往复运动地安装在支架上的刀头,以便沿朝向或离开辊子的方向作直线滑动,刀头具有底座和支承刀盘的立臂,刀盘可围绕与辊子轴线平行的轴线转动,并面对托架中的管子;沿预定方向推压刀盘朝向辊子的弹性元件;以及位于支架和刀头之间的螺纹轴。螺纹轴转动使刀头朝支架直线移动,刀盘抵住管子,弹性元件产生将刀盘推向管子的切割力以切割管子。

Description

管子切割刀具

本发明涉及管子切割领域，更具体地说，涉及一种在为了切断管子而作旋转时自动进给的管子切割刀具。

目前有很多在一个所需的位置围绕管子转动以切割管子的装置。本发明涉及一种管子切割刀具，其刀盘是被推压到管子的外表面上的轮盘，以便在刀具旋转时自动地将刀具进给到管子中。实现这一目的的同类装置表示在美国专利US-A-2,448,578和US-A-5,903,980中，通过弹性元件将一把或几把刀具装载到蚌壳形式的支架上，于是蚌壳支架就可以装在管子上并将刀具推压至管子的外表面。通过支架的旋转，刀具自动地向管子进给，直到管子被切断。用于自动进给管子切割刀具的另一种机构表示在美国专利US-A-5,206,996中，其中刀盘装在由弹簧加载的杠杆***上，或由弹簧从固定的C形支架的一侧加载。

本发明涉及一种刀具，其中一个支座、支架或支爪支承着要被切割的管子，并形成了该管子的托架；相对的另一个支座、支爪或支臂装载着旋转刀盘，并且在切割作业时朝着被切割的管子滑动。对于管子切割刀具的这种滑爪设计，表示在美国专利US-A-1,945,949和US-A-5,495,672中，它们公开了一种自动的管子切割刀具，其中的刀具包括两个可直线滑动到一起的支座，以形成切割作用。支座装载着旋转刀盘，因此刀盘被推压到管子上，于是在旋转切割作业中随着切割深度的增加，刀盘自动地进给。

管子切割刀具在本领域中是广为公知的，其结构通常允许在切割过程中通过手动地向内进给刀盘，使刀盘进到管子中。这种装置是难以使用的，对操作者除了技术要求外，还要求他们时刻注意切割作业。因此，日益普遍的是提供一种管子切割刀具，其旋转刀盘在管子切割时自动地进给到管子中。这就提供了一种使用时可以快速简便地定位的管子切割刀具。一旦刀具定位到管子上，这种管子切割刀具只需要使刀具围绕管子转动，以进行切割作业。转动可以是手动进行，或通过美国专利US-A-5,495,672所示的动力驱动器。问题在于，在旋转切割作业中实现刀盘自动进给到管子中的各种结构即有优点，又存在明显的缺陷。例如，美国专利US-A-2,448,578和US-A-5,903,980中所示的装在蚌壳支架中的自动进给刀具，支架的尺寸取决于被切割管子的尺寸。因此，每种尺寸的管子需要一种自己的刀具。在切割作业时所施加的弹性作用力的大小取决于蚌壳支架的尺寸。在这种固定支架的管子旋转刀具中无法对管子直径的细小差别进行调整。因而这些刀具是不能通用的专用刀具。另一种类型的常用特定尺寸的管子切割刀具表示在美国专利US-A-5,206,996中，被切割管子的直径决定了装有支承辊和刀具推压弹簧的U形支架的尺寸。使用这种固定支架的管子切割刀具，不能容易地调整不同尺寸的管子。在长期使用中或温度变化时，由于弹簧失去其弹性力，切割作业受到严重影响。这在环绕型刀具支架中也是如此。每一个这样的刀具都针对特定尺寸的管子，而且易受到刀具推压弹簧变化的影响，改变切割作用效率和特性。

美国专利US-A-5,206,996的发明者意识到了固定支架管子切割刀具的缺点，提出一种包括弹簧推压杠杆***的管子切割刀具，***的一翼上装有支承辊，另一翼装有旋转刀盘。出于种种原因，这一试图解决固定支架管子切割刀具问题的努力并不成功。它包括伸出的手柄和旋转刀盘的旋转进给，其改变了切割作用和按照被切割管子的直径而确定的弹簧力。

在切割中刀盘自动进给到管子中的专用尺寸的管子切割刀具，其缺陷在1934年已大致得到解决。在美国专利US-A-1,945,949中，第一支座支承着两个管子支承辊；另一个支座使旋转刀盘围绕一固定轴线转动，并由一个螺纹轴被拖向第一支座。为了自动进给而对刀具加载，通过一个螺旋弹簧将该轴连接在两个支座之间。当刀盘抵住定位在第一支座中的支承辊附近的管子的表面时，第二支座的运动便停止了。然后，螺纹轴的转动使螺旋弹簧压缩，将第二支座推向第一支座。在切割作用中，由于刀具围绕管子转动，随着切割深度的增加，第二支座朝着第一支座前进。这一动作产生了旋转刀片的自动进给。该刀具不是专用尺寸的刀具。通过弹簧加载螺纹轴使一个支座相对于另一个支座滑动，至此已被证明这种刀具大大优于前述的固定支架的管子切割刀具。

US-A-1,945,949所示刀具的另一种形式表示在美国专利US-A-5,495,672中，载有旋转刀盘的活动支座或称支爪朝着另一支座上由支承辊组成的管子托架移动。转动的螺纹轴使一个支爪移动，直到它抵住和夹住刀具中的管子。螺纹轴的进一步转动压缩一个环状弹簧，以确定由刀盘对管子所施加的作用力的大小。施加作用力之后，一个支爪被推向另一个支爪，以便为了在切割过程中自动进给而对旋转刀盘加载。这种类型的刀具可手动操作或通过动力旋转装置进行工作。尽管其具有活动支座型的管子切割刀具的优点，这些刀具仍有一些缺陷。切割作用受到Belleville弹簧的控制，或受到围绕着使一个支爪滑向另一个支爪的轴的螺旋弹簧的控制。这种弹簧直接影响到刀盘的运动。刀盘的运动还受到两个支座滑动到一起的影响。灰尘和环境污染也会对切割作业有不利影响。实际上，在某些情况下，两个支座间的滑动机构中的灰尘和污物使这种类型的刀具无法工作。由于支爪必须通过中间弹簧运动，对螺纹轴来说，它难以克服滑动机构中的不规则性。第二支座能够移动到切割位置，但在切割作业中，第二支座可能会跳动、卡住、或影响切割作业的平稳性和再现性。不规则摩擦造成跳动，这可能影响到管子切割的均匀性。所有的这些缺点导致了某些操作者宁愿使用US-A-5,903,980中所示的固定支架方案。因此，各种自动进给的管子切割刀具要么是专用尺寸的，要么不易达到最佳切割状态，或者两者兼备。

本发明涉及这样一种类型的管子切割刀具，在切割操作过程中它使刀盘自动地进给到管子中，没有前述固定支架专用尺寸刀具的缺点，也没有切割作业时金属对金属滑动的那些刀具的缺点。管子的旋转刀具的自动进给是平稳的、渐进的和连续的，没有固定支架刀具的那些限制。

本发明提供了一种用来切割带有中心轴线的圆管的切割刀具。这种刀具包括一个带第一和第二平行辊的支架，辊子确定了用来接纳被切割管的托架，管子的轴线大致平行于辊子的轴线。支架形成了第一支座。第二支座是一个刀头，它被往复运动地安装在支架上，以便沿着朝向和离开辊子的方向作直线滑动。这个第二支座或刀头包括一个支承着刀盘的立臂，刀盘可围绕着通常平行于辊子轴线的刀盘轴线转动，并且正对着由辊子所确定的托架中所接纳的管子。如上所述，本发明类似于现有可调支座的管子切割刀具。一个支座相对于另一个支座进行直线滑动以适应不同的管子尺寸。根据本发明，用一个弹性元件将刀盘安装到刀头即第二支座上，于是当第二支座朝着支承辊运动时，弹簧沿着第二支座的运动方向推压刀盘。在支架或第一支座和刀头或第二支座之间的一个螺纹轴可以转动，使刀头作朝着或离开支架的直线运动。螺纹轴不具有通过环状弹簧，例如螺旋弹簧、或盘形弹簧，的中间连接件。有一个支座在另一个支座上的以直线滑动形式的刚性运动。这种运动是在螺纹的直接控制下，不受污垢、灰尘或其他阻碍物的不利影响，这些阻碍物一定会被螺纹轴的手动转动所克服。本发明允许第二支座朝着第一支座运动，直到刀盘抵住管子。然后弹性元件弯曲，产生出将刀盘推向管子以进行切割作业的切割作用力。在本发明的优选实施例中，刀盘装在一个相对于第二支座或立臂而转动安装的轴上。这样，弹性元件就可以是一个位于刀盘支承轴和向内移动的臂或支座之间的弹簧。朝着管子推压刀盘的作用力只取决于支承着旋转刀盘的中间弹簧的弹簧常数。切割管子不需要滑动作用。本发明第二实施例提供的刀盘转动地安装在第二支座的立臂上，为了实现弹簧的作用，立臂具有一个位于刀具和第二支座其余部分之间的柔性部分。在本发明的这个替换实施例中，第二支座朝着第一支座运动，以夹住管子。螺纹轴的转动使立臂的弹性的柔性部分进一步弯曲，以便施加推压力，也就是为切割作业时的自动进给对刀盘加载。该第二实施例不是优选实施例，但也是采用本发明的另一种刀具。

本发明的主要目的是提供一种具有自动进给特征的管子切割刀具，该切割刀具没有专用的尺寸。

本发明的另一个目的是提供一种如上限定的管子切割刀具，它具有平稳均匀的切割作用，不受污垢、灰尘和/或其他能够影响两个金属支座之间平稳滑动作用的阻碍物的影响。

本发明的又一个目的是提供一种如上限定的管子切割刀具，它克服了固定支架管子刀具和可调支架管子刀具的缺陷，同时保持了在切割中使旋转刀盘自动地进给到管子中的能力。

本发明的再一个目的是提供一种如上限定的管子切割刀具，它采用独特和新颖的弹簧以将刀盘推向管子。

本发明的还一个目的是提供一种如上限定的管子切割刀具，它运用了运动支座的概念，然而在切割作业时，支座都处在固定位置。

根据本发明的基本原理，提供了一种当所述刀具围绕着所述管子轴线转动时，切割该管子的管子切割刀具，所述切割刀具包括：一个带有支承该管子的托架的支架；一个带有底座和刀具立臂的刀头；所述的底座和支架带有相互作用的纵向导向元件，以允许所述底座在所述支架上作直线滑动；由所述立臂支承的刀盘安装在轴上，用以围绕该轴的轴线转动；朝着所述托架推压所述刀盘的装置；以及在管子支承到所述托架中之后，沿着所述导向元件朝着所述托架驱动所述刀头进入切割位置的螺纹轴，以使所述的推压装置弯曲，并迫使所述刀盘压到管子上，准备围绕着该管子转动所述刀盘；其特征在于，所述的刀盘和轴在第一位置和第二位置之间在直线方向上相对于所述刀头的底座是可以移动的，在第一位置时，刀盘和轴相对于刀头的底座沿朝着所述托架的方向处于前进状态；在第二位置时，刀盘和轴相对于所述第一位置及刀头的底座沿离开所述托架的方向处于后移状态；所述的推压装置位于所述刀头上，且通常将所述刀盘和轴弹性地保持在相对于刀头底座的所述前进状态；当所述刀盘抵住管子后，通过朝着所述托架驱动所述的刀头底座，所述刀盘和轴能够克服所述推压装置的作用力，相对于刀头底座进入到所述的后移状态。

推压装置可以是装有刀盘的弹簧装置，它装在刀头上并布置在刀盘轴和刀具立臂之间；或者也可以是位于立臂和刀头底座之间的、刀头的一个柔性的部分。

通过下面结合附图的说明，本发明的这些和其他的特征及优点将变得更加清楚。

图1是本发明优选实施例的分解图；

图2是本发明优选实施例的端视图；

图3是大致沿图2中3-3线的侧视截面图；

图4是按照本发明优选实施例构造的刀具在切割开始时的侧视图；

图5是切割以后的、类似于图4的侧视图；

图6是用在本发明优选实施例中的新式弹簧的侧视图，图中虚线表示弹簧的最大载荷位置；

图7A和图7B是局部示意图，表示了当图6所示的弹簧去掉后，刀盘支承轴与第二支座的立臂之间的相互关系；

图8是局部剖视的侧视图，示意性表示了本发明的第二实施例；

图9是大致沿图8中9-9线的放大的截面图。

现在参见附图，图中所示内容只是为了说明本发明的实施例，而不是为了限制本发明。图1～图5表示管子切割刀具10，它具有第一支座或支架12，以及第二支座或刀头14，如图4和图5清楚表示的，刀头14上转动地安装着用来切割管子T的刀盘16。在切割作业中，通过手动或者通过一个电动驱动手柄将刀具10装到管子上并在管子上转动。在转动过程中，如图6所示的两个间隔开的、金属片弹簧形式的弹性元件20，22使刀盘16自动地朝着管子进给。在作业中，第二支座相对于第一支座滑动，直到刀盘16抵住管子T。然后，第二支座的进一步运动使弹簧20，22变形，直到弹簧完全压缩为止。当刀具10相对管子转动时，该弹簧提供了刀盘16与管子T之间的切割力。

在优选实施例中，支架12即第一支座是相对固定的，并且包括连接于底座36的两个间隔开的侧壁30，32；底座36则包含沿垂直于辊子50，52轴线方向延伸的横向滑槽40。所述的两个支承辊50，52转动地安装在轴54，56上，轴54，56则支承在间隔壁30，32上。辊子50，52位于支架12的凹部58中，滑槽40垂直于辊子50，52轴线所在的平面。这两个辊子形成了用来接纳要被刀具10切割的管子T的托架C。虽然推荐采用辊子，但在一些低成本的刀具中，该托架C则由两个带角度的支承面构成。为了下面的说明，在底座36和辊子50，52之间有一个支承孔60，它被加工在底座36上方的凸台62中。第二支座即刀头14也包括下底座70，它带有滑动地容纳在底座36的滑槽40中的、向外延伸的导板或导轨72。通过这种方式，刀头14可沿着图3中箭头70a所示的方向朝着或背离支架12而滑动。立臂80具有两分叉的顶部，确定了一个用来容纳刀盘16的槽82。面朝外的通常为弧形的拱肋90，92其下方终止于垂直取向的弹簧支柱94，该支柱94通常垂直于弹簧的下支承台或支承缘96。弹簧20，22座落在支承台96上，弹簧的后部固靠于支柱94。立臂80的上分叉部分各自包括一个容纳轴110的长孔100，轴110用来把刀盘16安装到立臂80上。轴110延伸穿过长孔100和刀盘16的中心孔。通过两个与轴110两端上的槽114相配合的卡圈112把轴110固定在立臂80上。立臂80还包括可使刀盘16转动和移动的结构。

借助于支架12中的滑槽40和第二支座即刀头底座70上的外侧导板即导轨72，刀头14可滑向或滑离支架12上的管子托架C。为了可靠地实现这种滑动，使用卡圈146将螺纹轴120保持在支架12的孔60中。尽管为使两个支座相互滑动的螺纹轴可采用各种形式的机械结构，但在本实施例中，螺纹轴120是一个螺栓，它具有墩锻的螺栓头122，其冠状部分124安装到旋钮140的相应成形孔130中。位于成形孔中的冠状部分的平表面使得旋钮可以转动该螺栓122。如图3中清楚所示，当平头螺栓142拧入螺纹孔145中时，该螺栓142固定住垫圈144。于是旋钮140就被保持在垫圈144与螺栓120的螺栓头122之间。为了防止旋钮组件相对于支座12的轴向运动，螺栓120在其一侧通过卡圈146、在其另一侧通过低摩擦垫圈148，由此转动地固定在孔60中。通过这种方式，旋钮140使轴向固定在孔60中的螺栓120在孔60中自由地转动。刀头14包括一个螺纹孔150，它终止于朝外的沉头光孔152。旋钮140朝一个方向的转动使支座12，14分开；而朝相反方向的转动则使刀头14移向支架12。这种直线运动是由旋钮140直接控制的平稳可靠的驱动动作，使得两个支座能够沿图3中箭头70a所示的方向相对滑动。为防止两个支座脱开，一个可移动销160延伸到底座70的直槽162中。该直槽162终止于止档164。因此，底座36中的销160和底座70中的止档164限制了支座12，14的后退位置。

为了切割管子，将管子T装到托架C中，使其轴线平行于辊子50，52的轴线。旋钮40的转动使刀盘16移动并抵住管子。然后，旋钮继续转动，迫使刀盘16后退，使弹簧20，22压缩，倚靠到立臂80两侧的支柱94上。这就为刀盘的切割作业加载。然后通过手动或通过动力驱动机构使刀具转动，以便用刀盘16切割管子。刀盘最初的位置表示在图4中，切割完成时的位置表示在图5中。这些位置的区别在于图7A和7B所示的轴110在孔100中的位置。图4的加载状态和图5的切割状态之间有一个如图6所示的空间差b。当两个弹簧完全压缩时，切割力最大。当然，通过使弹簧20，22只是局部地压缩，就可以使用较小的力来切割管子。

弹簧20的细节表示在图6中。同样的描述也适用于另一侧的弹簧22。直立的两个分支200，202是扁平金属片弹簧的两端。未加载时，两个分支隔开一段距离b，而完全加载时，两个分支贴在一起。分支200包括一个与下段200b接合的垂直段202a。分支202包括上端头202a，它带有轴孔202b和向下延伸的连接段202c。垂直连接段210连接两个分支200，202而形成一个弯曲。下段200b，202c确定出一个长度为c的水平槽212。槽212的这一长度的选择是要保证当分支202贴靠于分支200时产生出所要求的作用力。弹簧所选择的弹簧钢材料、槽212的长度、以及弹簧的形状，都是为了当两个直立的弹簧分支处于图4所示的贴靠状态时，能为刀盘16提供所需的作用力。这种贴靠状态也在图6中以虚线示出。实际上，两个弹簧20，22共同施加的作用力选定为大约356～463牛顿(80～150磅)。这是作用在管子T上的切割力。立臂80的每个分叉上的长孔100容纳着轴110。

当弹簧从图6中的实线位置移到虚线位置时，轴110从图7A的所示位置移到图7B所示的位置。孔100的长度实际上大于加载和切割作业时轴110实际移动的距离。这些孔只是在切割作业时引导刀盘，并保证使刀盘保持在正确的方向上。刀盘可获得的行程是距离b。

本发明就是通过刚性的螺纹驱动或其他的刚性驱动机构使第二支座刚性地滑向第一支座。当刀盘抵住管子后，第二支座仍有朝向第一支座的进一步的直线滑动。这完全不同于在一直线运动机构中具有中间弹簧作用的概念，在这种现有装置中，实际的切割作业包括两个支座的金属对金属的进一步滑动。本发明不采用这种作业。

实现本发明目的的另一个实施例示意性地表示在图8和图9中。刀具300有第一支座302和第二支座304，第二支座通过穿过分叉端312的轴316而将刀盘310转动地支承在立臂314的分叉端312上。支座302包括沿着平行于被切割管子的方向而延伸的常规支承辊320，322。图中还示出了另一个基于螺纹驱动的直线运动机构。下底座部330是支座304整体的一部分，它被滑动地装在支座302的底座部340中。为了防止底座部330相对于支座302的转动，提供了向外的棱332，334，它们滑动地装在支座302的侧部302a的凹槽342，344中。底座部330中的螺纹孔350接纳螺纹轴360，螺纹轴360由其颈部362转动地支承，并且通过周向延伸槽366中的卡圈364而相对于侧部302a轴向固定。颈部362的外端是一个旋钮370。如上所述，刀具300以相同于刀具10的方式工作。为了提供弹性作用，立臂314的中部400有一减小的宽度d。这一部分在垂直于辊子320，322轴线的方向上是柔性的。这样，旋钮370使刀盘310抵住要被切割的管子，中部400由于旋钮370的继续转动而向后弯曲。为了限制中部400的后弯，一个可供选择的挡板402通过螺栓404固定到下部330。这就提供了一个间隙e，以便当刀盘310运动到切割加载位置时控制中部的弯曲量。美国专利US-A-5,345,682中也表示了采用一种为使刀具进给而弯曲的支座。

可以采用各种结构来实施本发明，前述两个实施例只是说明性的，它们表示出本发明将如何实施以及本发明的替换实施方式。

Claims (12)

1.一种在围绕管子(T)轴线转动时切割该管子的管子切割刀具(10；300)，所述切割刀具(10；300)包括：一个带有支承所述管子(T)的托架(C)的支架(12；302)；一个带有底座(70；330)和刀具立臂(80；314)的刀头(14；304)，所述底座(70；330)和支架(12；302)具有相互作用的纵向导向元件，以允许所述底座(70；330)在所述支架(12；302)上作直线滑动；一个由所述立臂(80；314)支承的刀盘(16；310)，安装在轴(110；316)上用以围绕所述轴(110；316)的轴线转动；朝着所述托架(C)推压所述刀盘(16；310)的装置(20，22；400)；以及一个在管子(T)支承到所述托架(C)中之后，沿着所述导向元件朝着所述托架(C)驱动所述刀头底座(70；330)进入切割位置的螺纹轴(120；360)，以使所述的推压装置(20，22；400)弯曲，并迫使所述刀盘(16；310)压到管子(T)上，准备围绕着所述管子(T)转动所述刀盘(10；300)；其特征在于，所述的刀盘(16；310)和轴(110；316)在第一位置和第二位置之间的直线方向上相对于所述刀头的底座(70；330)是可以运动的，在第一位置时，刀盘和轴相对于刀头的底座(70；330)沿朝着所述托架(C)的方向处于前进状态；在第二位置时，刀盘和轴相对于所述第一位置及所述刀头的底座(70；330)沿离开所述托架(C)的方向处于后移状态；所述的推压装置(20，22；400)位于所述刀头(14；304)上，且通常将所述刀盘(16；310)和轴(110；316)弹性地保持在相对于刀头底座(70；330)的所述前进状态；当所述刀盘(16；310)抵住管子(T)之后，通过朝着所述托架(C)驱动所述的刀头底座(70；330)，所述刀盘(16；310)和轴(110；316)能够克服所述推压装置(20，22；400)的作用力，相对于刀头底座(70；330)进入到所述的后移状态。

2.如权利要求1所述的切割刀具，其特征在于在所述切割位置中，所述刀头(14；304)相对于所述支架(12；302)处于固定位置。

3.如权利要求1或2所述的切割刀具，其特征在于所述的推压装置(20；22)包括弹簧装置(20，22)，其将所述刀盘(16)安装在刀头底座(14)上，所述弹簧装置布置在刀盘轴(110)和刀具立臂(80)之间。

4.如权利要求3所述的切割刀具，其特征在于所述弹簧装置包括分别位于所述刀盘(16)两侧的两个平的弹簧元件(20，22)。

5.如权利要求4所述的切割刀具，其特征在于每个所述的平弹簧元件(20，22)包括直立的第一和第二分支(200，202)，其中一个分支(200)与所述立臂(80)接合，另一个分支(202)具有用来接纳所述刀盘轴(110)的孔。

6.如权利要求5所述的切割刀具，其特征在于所述的两个分支(200，202)在上、下水平臂之间连接于一个横向回转部，所述的上、下水平臂分别具有两端，其中一端连接于所述的回转部，另一端连接于所述直立分支(200，202)其中之一。

7.如权利要求1或2所述的切割刀具，其特征在于所述的推压装置是位于所述立臂(314)和刀头(304)底座(330)之间的、所述刀头(304)的一个柔性部分(400)。

8.如权利要求1至7中任一项所述的切割刀具，其特征在于所述立臂(80)具有两分叉的顶端，确定了分别位于所述刀盘(16)两侧的第一和第二直立件，每个直立件具有用来支承所述刀盘轴(110)的孔(100)。

9.如权利要求8所述的切割刀具，其特征在于所述孔(100)沿所述垂直方向伸展，以允许所述的刀盘轴(110)在弹簧(20，22)作用下相对于所述直立件运动。

10.如权利要求1至9中任一项所述的切割刀具，其特征在于所述导向元件包括一对直线槽(40)和一对向外伸出的棱(72)。

11.如权利要求1至10中任一项所述的切割刀具，其特征在于还包括两个其轴线平行于所述管子轴线的辊子(50，52；320，322)，用以构成所述托架(C)。

12.如权利要求1至10中任一项所述的切割刀具，其特征在于还包括两个用以构成所述托架(C)的带角度的支承面。

Images