用于在管子上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头

摘要

本发明的目的是提供一种用于在管上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头，其中可减轻在滚丝操作最后产生的冲击，滚丝头自动回缩机构也不会被损坏。滚丝头包括：轴支承板，所述轴支承板可滑动地支承在沿轴向设置于外壳的前、后盖的内表面上的多个引导槽中，并在外表面上沿径向设有倾斜面；由轴支承板可转动地支承的滚丝辊；凸轮环，该凸轮环在外壳内转动并具有与轴支承板的倾斜面相对的凸轮斜面；杠杆，该杠杆的倾斜面抵靠凸轮件以防止其随凸轮环运动；被已滚丝的管挤压并运动的止挡件。当对所滚轧的管进行滚丝达到预定长度后，随止挡件运动的杠杆的倾斜面逐渐移离凸轮件。凸轮环转动，轴支承板和滚丝辊沿径向向外运动，并从所滚轧的管上脱开。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在管子上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头(rolling head)。特别地，本发明涉及这样一种用于在管子上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头，其中，在用于管道的钢管上通过滚轧形成锥形螺纹，在滚轧操作完成后，滚丝辊可以从所滚轧的管上自动脱开。

背景技术

通常，如果要利用管接头将用于管道的钢管连接起来，则在钢管的一端形成有锥形螺纹。已知两种锥形螺纹成形方法，即切削法和塑性变形成形法。塑性变形成形例如通过采用螺纹成形辊的滚丝法来实施。图10至12示出了用在滚丝法中的辊的示例。图10至12中所示的滚丝头包括滚丝机构、滚丝辊自动回缩机构、螺纹直径调节机构和用于切削所滚轧管的外径的机构。

如图10和11所示，滚丝机构具有外壳1和多个滚丝辊2。外壳1包括前盖1a、后盖1b、以及前盖1a和后盖1b通过其相互连接的柱状中间部1c。中间部1c具有凸轮环3，该凸轮环与中间部1c的内表面转动接触。在各滚丝辊2的中心孔内插有辊轴4。辊轴4的两端都由矩形的轴支承板5支承，该轴支承板可滑动地支承在凹槽6中，所述凹槽沿径向布置在前盖1a和后盖1b的内表面上。辊轴4被以与所滚轧螺纹的导程角相对应的角度支承。

如图12所示，轴支承板5在其与凸轮环3相对的表面上具有倾斜面5a。凸轮环3的内表面具有与轴支承板5的倾斜面5a相对应的凸轮面3a，以及与凸轮面3a平行的长孔3b。在轴支承板5的倾斜面附近设置有接合在长孔3b内的销5b。

如图11所示，滚丝辊自动回缩机构具有：止挡件8，该止挡件可滑动地设置在后盖1b中，并在滚丝操作中受所滚轧的管子挤压并运动；扇形的第一杠杆9，该杠杆由一销9a可枢转地支承并通过止挡件8枢转；第二杠杆10，该杠杆由一销10a可枢转地支承并通过第一杠杆9枢转；设置在后盖1b中的杆14，该杆受到第二杠杆10的挤压并在一引导筒11内运动，该杆在前端具有辊12，而在后端具有螺纹长度调节螺钉13。在凸轮环3上固定有用于使该凸轮环3转动的臂15，该臂设有偏心凸轮16，该偏心凸轮与辊12相接触并可通过旋钮16a枢转。

如图10和11所示，在用于切削所滚轧管的外径的机构中，在孔17内可转动地支承有轴18，该孔设置在前盖1a的侧部并与滚丝头的中心线平行。由轴18通过铰链销(未示出)支承的外径切削部支承臂19上设有柱状外径切削部20，可将外径切削部20定位于前盖1a的前面并处在中心位置。

当外径切削部20在图11所示的状态下转动时，将所滚轧的管7插入该外径切削部中，就可对管7的外径进行切削。此后，外径切削部20围绕轴18在滚丝头的横向方向转动、围绕铰链销(未示出)转动、向后回缩。随后，所滚轧的管7在转动的同时沿箭头“A”所示的方向运动，并插入到滚丝辊2中间，从而在管的外周上形成锥形螺纹。

当管被进一步滚轧而挤压止挡件8并使该止挡件移动时，第一杠杆9沿箭头“B”所示的方向枢转，第二杠杆10沿箭头“C”所示的方向枢转，接着，杆14通过第二杠杆10沿箭头“D”所示的方向移动。当位于杆14前端的辊12从偏心凸轮16上脱开时，弹簧3c拉动臂15和凸轮环3，臂15沿箭头“E”所示的方向枢转，如图12所示。凸轮环3的凸轮面3a的运动通过引导在长孔3b中的销5b使得所述多个轴支承板5沿变宽的方向运动。因此，由于所述多个滚丝辊2向外移动，所以滚丝辊2的螺纹和所滚轧的管7上的螺纹脱开接合，从而不需转动所滚轧的管7即可将该管移走。

通过前后移动螺纹长度调节螺钉13，可以调节辊12从偏心凸轮16上脱开的时机，进而调节螺纹的长度。并且，通过转动偏心凸轮16，可以利用臂15调节凸轮环3的初始位置以便调节轴支承板5的位置，从而可调节螺纹的外径。作为一个示例，可参见特开(日本未审查专利公报)No.2003-126937。

在如上所述的常规滚丝头中，存在这样的问题：在滚丝操作过程中和操作结束时，由于当滚丝辊离开所滚轧的管时，所滚轧管的弹性变形的复原引起大的冲击，所以滚丝辊自动回缩机构会突然运动并移位。即使冲击较小，也必须将滚丝辊自动回缩机构的突然运动和移位吸收。如果设置用于吸收运动移位的机构，也存在问题：如果在滚丝操作结束时，滚丝辊自动回缩机构由于某种原因而不能运行，则所滚轧的管移动超过预定长度，从而可能损坏滚丝辊自动回缩机构或者用于接收其突然的运动的机构。此外，还存在这些问题：考虑到强度，使为轴支承板提供销的结构小型化受到限制；滚丝操作中产生的以及留存在外壳中的异物无法排出；所滚轧的管的端面由于滚丝操作而变得很粗糙，从而磨损受其挤压并移动的止挡件的表面。

本发明的一个目的是提供一种用于在管子上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头，其中，上述问题得到了解决。

发明内容

为实现上述目的，本发明的一个实施例包括：带有前、后盖的圆筒形外壳30；轴支承板33，所述轴支承板可滑动地支承在沿径向设置于外壳30的前、后盖的内表面上的多个引导槽36中，所述轴支承板33的外表面上沿径向设有倾斜面33b；由轴支承板33通过辊轴34可转动地支承的滚丝辊35；凸轮环31，该凸轮环在外壳30内转动并具有与轴支承板33的倾斜面33b相对的凸轮斜面31a；杠杆44，该杠杆的倾斜面抵靠凸轮件45，以防止该凸轮件随着凸轮环31运动；被已滚丝的管挤压并运动的止挡件41；其中，在滚丝操作期间作用在滚丝辊35上的滚轧负荷由于向凸轮件45的凸轮斜面45a和杠杆44的倾斜面传递过程中的接触摩擦而减小；当对所滚轧的管进行滚丝达到预定长度后，随着止挡件41的运动，杠杆44的倾斜面逐渐移离随凸轮环31运动的凸轮件45；由此，凸轮环31因滚轧负荷而转动，从而使轴支承板33和滚丝辊35沿径向向外运动，并从所滚轧的管上脱开。外壳30的前盖和后盖不是必须做成分离件，而是可以做成一体件。轴支承板33的倾斜面33b可为圆弧形。

附图说明

图1是根据本发明的用以在管子上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头的一个实施例的正视图；

图2是沿图1中II-II线的剖视图；

图3是沿图2中III-III线的剖视图；

图4是根据本发明的用以在管子上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头的一个实施例的后视图；

图5是沿图4中箭头“Z”所示方向看去的端视图；

图6是根据本发明的用以在管子上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头的一个实施例的操作说明图；

图7a是根据本发明的用以在管子上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头的一个实施例中的轴支承板的正视图；

图7b是沿图7a中b-b线的剖视图；

图8a是根据本发明的用以在管子上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头的一个实施例中的凸轮件的俯视图；

图8b是根据本发明的用以在管子上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头的一个实施例中的凸轮件的主视图；

图9a是根据本发明的用以在管子上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头的一个实施例中的刮刀的正视图；

图9b是沿图9a中b-b线的剖视图；

图10是用以在管子上形成锥形螺纹的常规滚丝头的一个示例的主视图；

图11是沿图10中XI-XI线的剖视图；

图12示出了用以在管子上形成锥形螺纹的常规滚丝头的一个示例的内部结构。

具体实施方式

图1至5示出了根据本发明的用以在管子上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头的一个实施例。图1是主视图。图2是沿图1中II-II线的剖视图。图3是沿图2中III-III线的剖视图。图4是后视图。图5是沿图4中箭头“Z”所示方向看去的端视图。本实施例包括滚丝机构、滚丝辊自动回缩机构和用于切削所滚轧管的外径的机构。

如图2和3所示，滚丝机构包括：外壳30、可与外壳30的内表面转动接触的凸轮环31、固定在凸轮环的外圆周上的调整块(setting block)32、由凸轮环31控制的轴支承板33、由轴支承板33支承的辊轴34、以及滚丝辊35。

外壳30由前盖30a、柱状中间部30b以及后盖30c组成。前盖30a和后盖30c的内表面上设有多个径向引导槽36(在所示实施例中为9个)以用于引导轴支承板33。外壳30的下部具有多个异物排出孔37a(在所示实施例中为3个)以用于排出异物-例如滚丝操作中产生的切屑。异物排出孔37a和下面将说明的设置在凸轮环中的异物排出孔37b相连通。

滚丝辊35采用具有多个独立槽而非一个螺旋槽的不连续圆周槽型滚丝辊(日本注册专利No.2,572,190)。滚丝辊被以与所滚轧管的螺纹的导程角相对应的倾斜角支承在轴支承板33的相对于引导槽36的宽度方向偏心的轴支承孔33a中。如图7中所示，基本呈矩形的轴支承板33具有与凸轮环31的凸轮面相对的倾斜面以及基本平行于所述倾斜面33b的凸出部33c。凸出部33c的与倾斜面33b相对的表面的下部具有平行于轴支承板33的宽度方向的表面33d。

如图2和3中所示，凸轮环31呈圆筒形，以便能在外壳30的内部转动；凸轮环31具有带杠杆39的调整块32，该调整块通过螺钉固定在凸轮环的外圆周上。此外，凸轮环31的内表面上设有与轴支承板33的倾斜面33b相对应的凸轮斜面31a，并且，在凸轮面附近设有销38，所述销与轴支承板33的凸出部33c松接合，以便保持所述轴支承板33。

凸轮环31由弹簧40偏压以便在图3中沿顺时针方向转动，该弹簧一端接合调整块32，另一端接合外壳30。在凸轮环31的凸轮面31a附近设有异物排出孔37b，所述排出孔与外壳30的异物排出孔37a相连通。

如图2所示，滚丝辊自动回缩机构包括：圆筒形止挡件41，该止挡件可滑动地设置在后盖30c上，并被正在进行滚丝的管子的前端挤压并运动；由止挡件41通过销41a、连杆42和螺栓41b驱动的第一杠杆43；由第一杠杆43驱动的第二杠杆44；由调整块32支承并由第二杠杆44控制的凸轮件45；偏心凸轮46，该偏心凸轮适于通过调节调整块32上的凸轮件45的位置来调节所滚轧管的螺纹直径；通过一轴连接到偏心凸轮46的旋钮47；设置在后盖30c上的缓冲臂48。

具有辊43a的第一杠杆43由支承轴49可枢转地支承，并由弹簧50沿图2中的顺时针方向偏压。第二杠杆44由支承轴51可枢转地支承，并由弹簧52沿图2中的逆时针方向偏压。第二杠杆44的后端与第一杠杆43的辊43a相接合以限制该第二杠杆的转动；第二杠杆的前端与凸轮件45的凸轮斜面45a相接合。如图8所示，凸轮件45具有用于固定调整块32的螺纹孔45b、用于接合偏心凸轮46的槽45c以及限定了与第二杠杆44相接合的凸轮斜面45a的槽。

第二杠杆44的与辊43a相接合的下表面44b沿图2中向右的方向向上倾斜，从而，当第一杠杆43和辊43a沿图2中的逆时针方向转动时，与辊43a相接触的第二杠杆44沿顺时针方向转动。

偏心凸轮46通过轴与螺纹直径调节旋钮47相连，该调节旋钮可转动地设置在调整块32上。在松开凸轮件45的定位螺钉的情况下，旋钮47可转动以使偏心凸轮46转动，从而可使凸轮件45的位置在调整块32上移动。

如图4和5所示，缓冲臂48位于第一杠杆43的后面。缓冲臂48的一端由后盖30c上的凸台(boss)53通过铰链销54可枢转地支承，而其另一端由后盖30c上的凸台55通过受弹簧56推压的开关销(shutter pin)57可拆卸地支承。缓冲臂48的中心部设置有与第一杠杆43相对的弹性缓冲件48a(橡胶等)。

下面将参照附图6说明具有如上结构的滚丝机构、滚丝辊自动回缩机构的操作模式。

松开固定着凸轮件45的螺钉以将螺纹直径调节旋钮47转动到预定位置，通过偏心凸轮46将凸轮件45设定到预定位置，然后用螺钉固定。支承着凸轮件45的调整块32克服弹簧40的作用而沿箭头“A”所示方向转动。第二杠杆44的被弹簧52偏压而沿箭头“B”所示方向转动的前端44a与凸轮件45的凸轮斜面45a接合。在这种状态下，凸轮环31沿顺时针方向转动，并在凸轮斜面31a处挤压轴支承板33的倾斜面33b，以将轴支承板33和滚丝辊35设定在可获得预定螺纹直径的位置。止挡件41、连杆42和第一杠杆43相互作用，并通过弹簧50沿图1中的顺时针方向转动到待机位置。辊43a与第二杠杆44的下表面44b相接触。

在这种状态下，当将所滚轧的管插入到正在转动的滚丝辊35中间时，所滚轧的管被滚丝辊35滚丝并被强制沿箭头“C”所示的方向移动。在滚丝操作开始时，因所滚轧管的弹性变形的复原而导致的大的滚轧负荷从滚丝辊35顺次传递到辊轴34、轴支承板33、凸轮环31、调整块32、凸轮件45、第二杠杆44，并最终被第一杠杆43的辊43a接收。

(a)因为轴支承板33的负荷通过倾斜面33b传递到凸轮环31的凸轮斜面31a，所以只有滚轧负荷的切向分量转化成了凸轮环31的转动方向上的负荷。

(b)负荷由于项(a)中的倾斜面接触摩擦阻力而减小。

(c)当负荷从凸轮件45的凸轮斜面45a传递到第二杠杆的前端44a时，该负荷转化成斜面角度的切向分量，可通过适当地选择斜面角度来减小该负荷。

(d)负荷由于项(c)中的倾斜面接触摩擦阻力而减小。

当滚丝继续进行时，所滚轧管的前端部推压止挡件41。当该管进一步前进直至形成预定长度的螺纹时，第一杠杆43通过连杆42而被推压，并沿箭头“D”所示的方向枢转。

当第一杠杆43沿箭头“D”所示方向枢转时，已经与辊43a接合的第二杠杆44被释放，并通过滚轧负荷且克服弹簧50的偏压力而沿箭头“E”所示方向枢转。第二杠杆44的前端44a与凸轮件45的凸轮槽(凸轮斜面)45a脱开接合，从而凸轮件45与调整块32、凸轮环31一起通过滚轧负荷以及弹簧40的偏压力沿箭头“F”所示的方向转动。

凸轮环31沿箭头“F”所示方向的转动通过该凸轮环31上的销38使得轴支承板33沿径向向外运动，从而滚丝辊35沿径向回缩并离开所滚轧的管。这样，可将所滚轧的管从滚丝头上移走。

在这种结构下，当第一杠杆43沿箭头“D”所示方向逐渐枢转时，第二杠杆44沿箭头“E”所示方向逐渐枢转，从而凸轮环31以及通过凸轮斜面45a接触第二杠杆44的前端44a的凸轮件45沿箭头“F”所示方向逐渐枢转。因此，与凸轮环31的凸轮斜面31a相接触的轴支承板33逐渐沿径向向外运动。由此，滚丝辊35逐渐离开所滚轧的管，从而，滚轧负荷逐渐减小，滚丝操作结束。因而，常规滚丝头中可见的冲击减少。此外，即使第一杠杆43碰撞缓冲臂48，冲击也可被弹性缓冲件48a吸收或削弱。

如果滚丝操作因某种原因而不能停止，并且所滚轧的管持续挤压止挡件41，则第一杠杆43将挤压缓冲臂48。然而，当将一定量的力施加到缓冲臂48上时，缓冲臂48会挤压位于该臂一端的开关销57并离开凸台55，从而不会损坏本设备。

可将异物-例如滚丝所产生的切屑从设置在外壳30和凸轮环31上的异物排出孔37a和37b排出。通过在轴支承板33上设置凸出部33c以替换现有技术中的销，可增加轴支承板33的强度并从而可以实现小型化。

所滚轧管的外径或圆度可能不是很精确，或者管子的外圆周面粗糙，或者其外圆周面可能带有涂层，因此，为确保滚丝的精度，必须对所述外表面稍作刮削。

下面将参照图1说明用于切削所滚轧管的外径的机构的一个实施例。在这个实施例中，该机构包括刮刀保持器58和刮刀59。刮刀保持器58具有圆形保持器部件58a，以及设置在该保持器部件58a左、右侧并与之形成一体的臂58b、58c以用于支承保持器部件58a。臂58b由滚丝头通过轴60可枢转地支承。

如图9所示，刮刀59的形式为由高强度材料例如工具钢制成的环。该环的内径基本与待刮削的所滚轧管的外径相同。刮刀59设有从其外圆周延伸到其内圆周的正方形孔59a。在该正方形孔59a的一个侧部设有用于切削所滚轧管的外径部的切削刃59b。环形刮刀59的侧部设有多个螺纹孔59c，从而可通过旋拧接合在螺纹孔中的螺栓来将刮刀59固定在刮刀保持器58上。在图2所示的状态中，可在将所滚轧的管的外径部引导入刮刀59的内径部时对该管的外径部进行切削。刮削操作结束后，可使刮刀59移开并缩回，以免影响滚丝操作。

本实施例中，由于可将刮刀59的切削刃与所滚轧管引导部制成一体，所以，具有如上结构的、用于切削所滚轧管外径部的机构简单并且制造成本低。与其中采用独立的切削刃的机构不同，在本实施例的机构中，既不需要调整刮刀的位置也不需要维持该位置。由于该用以引导所滚轧的管子的内径部由与切削刃相同的高强度材料制成，所以该用于引导的内径部不易磨损。

根据本发明的用于在管子上形成锥形螺纹的自动脱开型滚丝头，在滚丝操作中，通过轴支承板，作用在滚丝辊上的滚轧负荷被随着凸轮环运动的凸轮件的凸轮斜面吸收，从而，滚轧负荷可因倾斜面的接触摩擦阻力而减小。因此，构成滚丝头的零部件所需要的强度减小，从而成本和重量都得到了降低。

除了在滚轧操作期间滚轧负荷减小之外，在滚丝操作的最后，滚丝辊是逐渐移离所滚轧的管子的，从而减轻了此时所产生的冲击，进而降低了重量和成本。

沿径向布置在外壳的前盖和后盖上的槽的位置和角度是统一的，滚丝辊被以与所滚轧管的螺纹的导程角相对应的角度和位置支承相对于轴支承板的宽度方向偏心的轴支承孔中，从而可降低生产生本。即使在滚丝操作完成后，滚丝辊自动回缩机构由于某种原因不能动作，该滚丝辊自动回缩机构也不会被损坏。可将在轴支承板上布置销的结构做得很小。滚丝操作中产生的异物可以从外壳中排出。