專利名稱：擴(kuò)管工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擴(kuò)管工具，具體地涉及可以縮短擴(kuò)管時間的擴(kuò)管工具。
背景技術(shù)：
通常，在例如蒸發(fā)器、冷凝器和散熱器的熱交換器的制造過程中，在將管接合并固定到管板上的過程中，使用各種擴(kuò)管工具，用于從管的內(nèi)徑側(cè)使管的直徑擴(kuò)大以成形該管，并且用壓力將管固定在管板上(參見日本實用新型實開平7-15128號公報和日本專利特開平7-290171號公報)。
例如，在日本實用新型實開平7-15128號公報中描述的擴(kuò)管工具構(gòu)造成，通過由操作者將該工具連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器、使輥子轉(zhuǎn)動、并且在用壓力在管的內(nèi)面上推動輥子的同時使輥子滾動，從而可以簡單地實現(xiàn)擴(kuò)管工作。另外，擴(kuò)管部形成了曲率小的平滑連續(xù)面，并因此可以得到保持優(yōu)異圓度的高擴(kuò)管質(zhì)量。
下面將參照圖5A和圖5B具體地描述在日本實用新型實開平7-15128號公報中描述的擴(kuò)管工具的結(jié)構(gòu)。圖5A是表示傳統(tǒng)擴(kuò)管工具的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖5B是表示輥子與心軸之間的位置關(guān)系的局部平面圖。如圖5A所示，在日本實用新型實開平7-15128號公報中的擴(kuò)管工具裝配有頂端變窄的錐形心軸5’，其一體構(gòu)成有與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器(未示出)相連的連接部51’；多個輥子4’，其具有與心軸5’的錐形相對應(yīng)的倒錐形形狀；以及框架3’，用于將所述多個輥子4’自由旋轉(zhuǎn)地保持在心軸5’的外周面上。
同時，對于擴(kuò)管工具1’所連接的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器，通常使用由操作者手持并執(zhí)行擴(kuò)管工作的手動操作型擴(kuò)管裝置，并且該裝置裝配有用于檢測在擴(kuò)管中的負(fù)荷扭矩并控制其旋轉(zhuǎn)和停止的控制器。
在這種擴(kuò)管工具中，如圖5A所示，因為如果操作者使與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器相連的心軸5’相對于框架3’相對地向前運動，則心軸5’的外徑較大部分逐漸地抵靠輥子4’，所以用壓力將這些輥子從框架3’的外周面向外推動并推向管TU的內(nèi)周面。如果在該狀態(tài)下通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器使心軸5’正向旋轉(zhuǎn)(沿A方向旋轉(zhuǎn)，從該工具的后面看時為順時針旋轉(zhuǎn))，則輥子4’繞著心軸5’順時針公轉(zhuǎn)并同時反向旋轉(zhuǎn)(沿R方向旋轉(zhuǎn)，從該工具的后面看時為逆時針旋轉(zhuǎn))。
換言之，未示出的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器通過使心軸5’旋轉(zhuǎn)而使輥子4’旋轉(zhuǎn)、并同時使輥子4’與框架3’一起圍繞心軸5’公轉(zhuǎn)；并且擴(kuò)管工具1’從管TU的內(nèi)周面滾過以使其直徑擴(kuò)大，從而完成擴(kuò)管(將該旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)稱為“心軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)”)。
同時，如圖5B所示，因為各個輥子4’由框架3’(見圖5A)相對于心軸5’以所謂的進(jìn)給角θ保持，所以構(gòu)造成通過反向旋轉(zhuǎn)(R方向)的輥子4’在心軸5’中生成沿向前方向的進(jìn)給力(心軸的自進(jìn)給功能)；并且隨著心軸5’向前運動，自動地將輥子4’從框架3’的外周面向外推動。
然而，因為心軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳統(tǒng)擴(kuò)管工具1’通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器使心軸5’旋轉(zhuǎn)、通過心軸5’的旋轉(zhuǎn)使輥子4’旋轉(zhuǎn)、并且在使輥子4’圍繞心軸5’公轉(zhuǎn)的同時使框架3’旋轉(zhuǎn)，所以輥子4’在管TU的內(nèi)周面和心軸5’之間執(zhí)行所謂的行星運動。
因此，根據(jù)行星齒輪運動的原理，框架3’的旋轉(zhuǎn)數(shù)相對于心軸5’的旋轉(zhuǎn)數(shù)減低到1/3至1/5的程度，盡管這取決于心軸5’和輥子4’的直徑。因此，因為輥子4’(框架3’)的旋轉(zhuǎn)數(shù)并沒有增加，所以擴(kuò)管工作需要較長時間，從而從工作效率的角度來看存在問題。
而在心軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的擴(kuò)管工具1’中，因為如果增加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器的旋轉(zhuǎn)數(shù)以增加輥子4’的旋轉(zhuǎn)數(shù)，則在工具1’的軸向中心會出現(xiàn)擺動，從而引入工具1’的振動，所以例如圓度的成形質(zhì)量退化，并且操作者的負(fù)擔(dān)加重；這在可使用性方面成為問題。因為如果旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器的旋轉(zhuǎn)數(shù)增加，則在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器在擴(kuò)管工作完成之后停止的情況下，制動反作用力也變大，所以存在可使用性和操作容易程度變差的問題。
另一方面，因為如果試圖增大進(jìn)給角θ并縮短心軸5’的擴(kuò)管時間，則輥子4’的旋轉(zhuǎn)軸線相對于管TU軸線的交叉角會變大，所以擴(kuò)管部EX的形成形狀趨向于呈中部凹陷的沙漏形狀。因此，有在將管TU接合并固定到管板過程中出現(xiàn)強度和氣密性問題的可能性。
除上述之外，因為如果試圖增大頂端變窄形狀的錐角并縮短擴(kuò)管時間，則需要以其前進(jìn)行程減少的量將心軸5’有力地推入，所以各個部件的負(fù)荷增加；另外，導(dǎo)致擴(kuò)管工具1’的壽命縮短。
因此，為了解決上述問題，強烈地需要一種可以提高工作效率并縮短擴(kuò)管時間的擴(kuò)管工具；另外，強烈地需要一種在可使用性方面得到改善并易于操作的擴(kuò)管工具。

發(fā)明內(nèi)容
用于解決上述問題的與本發(fā)明相關(guān)的擴(kuò)管工具是這樣的工具，包括多個輥子，其包括前側(cè)直徑變大的錐形形狀；柱形框架，用于將所述多個輥子自由旋轉(zhuǎn)地保持在同心圓上；以及心軸，其可自由滑動且自由旋轉(zhuǎn)地插入所述框架中，并包括前側(cè)變小的錐形形狀從而與所述輥子的錐形形狀相對應(yīng)，并且該工具在安裝到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器上的情況下，通過使所述心軸相對于所述框架向前運動，而擴(kuò)張由所述多個輥子的外接圓構(gòu)成的擴(kuò)管直徑；并且在使所述輥子滾動的同時擴(kuò)張管的直徑并形成該管，其中該擴(kuò)管工具還包括與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器相連的桿，其中，所述心軸可自由旋轉(zhuǎn)地布置，并抵靠所述桿的前端，并且其中，所述框架相對于所述桿沿前后方向可自由滑動地連接，并且與所述桿一體旋轉(zhuǎn)。
因此在本發(fā)明的擴(kuò)管工具中，因為包括前側(cè)直徑變小的錐形形狀從而與所述輥子的錐形形狀相對應(yīng)的所述心軸，可自由滑動地插入到用于自由旋轉(zhuǎn)地保持包括前側(cè)變大的錐形形狀的輥子的柱形框架中，所以可以由所述心軸將所述輥子從所述框架的外周面向外推動，并且通過使所述心軸相對于所述框架相對地向前運動而擴(kuò)張由所述外接圓構(gòu)成的擴(kuò)管直徑(以下稱為“工具直徑”)。
另外，因為所述框架相對于所述桿沿前后方向可自由滑動地連接，所以可通過使所述桿向前運動而使得布置成抵靠所述桿的前端的心軸相對于框架相對地向前運動。
另外，因為所述框架構(gòu)造成與所述桿一體旋轉(zhuǎn)，所以通過使所述桿與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器相連并使所述桿旋轉(zhuǎn)，而將所述桿的旋轉(zhuǎn)直接傳遞給框架。換言之，可以在不減速的情況下將所述桿的旋轉(zhuǎn)傳遞給框架，從而使所述框架以更高的速度旋轉(zhuǎn)。
另外，因為所述心軸可自由旋轉(zhuǎn)地插入所述框架中，所以如果框架旋轉(zhuǎn)則該心軸通過輥子而旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明中，所述心軸優(yōu)選地構(gòu)造成通過致動機構(gòu)(energizingmechanism)朝向所述桿的前端致動所述心軸。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，因為在擴(kuò)管工作完成時，通過確實地使心軸退回直到使其抵靠所述桿從而使工具直徑最小，所以改善了可使用性并且也易于操作。
另外，因為通過朝向所述桿致動所述心軸而防止所述心軸被從所述框架拉出，所以不必例如在心軸的頂部設(shè)置諸如螺帽的特定拉出止動件。因此，因為在擴(kuò)管工作期間也不可能出現(xiàn)螺帽與管相干涉，所以不可能損壞管的內(nèi)面，從而改善了可使用性并且也易于操作。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地在所述心軸與所述桿的前端之間插設(shè)一潤滑部件。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過在心軸和桿的前端之間的抵靠部處插設(shè)潤滑部件，可以減少在該抵靠部處由于心軸與桿之間的旋轉(zhuǎn)差而導(dǎo)致的摩擦阻力。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地形成一進(jìn)給角以使得所述心軸與所述輥子的旋轉(zhuǎn)軸線相交，并將所述輥子自由旋轉(zhuǎn)地保持在所述框架內(nèi)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，使所述輥子旋轉(zhuǎn)，從而在所述心軸中除了旋轉(zhuǎn)方向分力之外，通過所述進(jìn)給角還生成向前方向的分力，從而賦予所述心軸向前進(jìn)給力(心軸的自進(jìn)給力)。
因此，即使工作人員沒有通過保持旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器以使所述桿向前運動，因為心軸自然地向前運動并擴(kuò)張工具直徑，所以心軸的操作不是必需的。因此，易于操作工具并且該工具也適于自動的擴(kuò)管工作。另外，因為可以通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定心軸的自進(jìn)給力，在不受工作人員的力調(diào)節(jié)影響的情況下適當(dāng)?shù)卦O(shè)定擴(kuò)管中的負(fù)荷扭矩，所以可以穩(wěn)定擴(kuò)管質(zhì)量。
另一方面，在管擴(kuò)張到預(yù)定管直徑并且完成其擴(kuò)管工作的情況下，因為可以通過使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器反向旋轉(zhuǎn)而賦予心軸向后進(jìn)給力，所以可使得心軸自然地后退并減少工具直徑。因此，工作人員不必執(zhí)行使心軸后退的操作，易于操作該擴(kuò)管工具，并且該工具也適于自動的擴(kuò)管工作。


圖1是表示與本發(fā)明實施例相關(guān)的擴(kuò)管工具的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖2A和圖2B是表示輥子和心軸之間的位置關(guān)系的視圖；圖2A是平面圖；而圖2B是示意性剖視圖。
圖3是表示當(dāng)與本發(fā)明實施例相關(guān)的心軸向前運動時的外觀的剖視圖。
圖4是表示沿圖3中的線X-X剖取的、在與本發(fā)明實施例相關(guān)的擴(kuò)管工具中的輥子排列的剖視圖。
圖5A和圖5B是表示傳統(tǒng)擴(kuò)管工具的視圖；圖5A是剖視圖；而圖5B是表示輥子與心軸之間的位置關(guān)系的局部平面圖。
具體實施例方式
下面將參照圖1至圖4(當(dāng)需要時)詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施例。
如圖1中所示，與本發(fā)明實施例相關(guān)的擴(kuò)管工具1包括桿2；與桿2一體旋轉(zhuǎn)的柱形框架3；由框架3自由旋轉(zhuǎn)保持的輥子4；球形輥子6，其設(shè)置在桿2的前端23處；心軸5，其可自由滑動且自由旋轉(zhuǎn)地插入到框架3中，并抵靠球形輥子6；螺旋彈簧8，用于向桿2的前端23致動心軸5；以及軸承環(huán)9，其安裝在框架3的外周面上。
桿2包括與未示出的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器相連的連接部21、和與框架3相連的筒部22。
盡管對于連接部21可采用方形形狀作為一個示例，但是其也可以是錐形形狀。此外，連接部21也可以通過多種附件連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器。
筒部22呈柱形形狀，其直徑比連接部21稍大，且在前端23形成有將在后面描述的、用于內(nèi)裝配球形輥子6的帶底固定孔24。此外，在筒部22外周面的前側(cè)嵌有鍵25，從而筒部22能在滑動的同時與框架3一體旋轉(zhuǎn)。
桿2的筒部22上安裝有用于調(diào)節(jié)桿2的推入量的定位環(huán)26。
定位環(huán)26如圖1所示構(gòu)造成，使其在開口環(huán)(split ring)上形成螺紋孔26a，且能通過擰緊未示出的螺釘被固定到桿2的筒部22的預(yù)定位置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可調(diào)節(jié)定位環(huán)26的安裝位置，從而當(dāng)桿2被推入框架3時，定位環(huán)26設(shè)定了使其抵靠后面描述的框架螺母38的行程S，這樣可調(diào)節(jié)桿2的最大推入量。
框架3形成為具有臺階的圓柱形狀，其包括前側(cè)直徑減少部34和后側(cè)直徑擴(kuò)大部35。輥子4被保持在框架3的直徑減少部34處，以使其可在框架3的外周面自由出現(xiàn)和消失并且可自由旋轉(zhuǎn)。此外，在位于輥子4后面的直徑擴(kuò)大部35的前部外周面上，設(shè)置有將在后面描述的用于安裝和固定軸承環(huán)9的螺紋部31和平坦部32。
在框架3的后部外周面的邊緣處形成有外螺紋37，且帽子形框架螺母38螺合到桿2上以對其進(jìn)行覆蓋，該框架螺母具有防止桿2被拉出的功能。在框架3的后部內(nèi)周面上形成有鍵槽33，且桿2的鍵25裝配在其中。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，桿2沿著鍵槽33相對于框架3沿前后方向滑動，且桿2和框架3一體旋轉(zhuǎn)。如后面所述，框架3的直徑擴(kuò)大部35的內(nèi)周面上安裝有螺旋彈簧8，作為用于向桿2致動心軸5的致動機構(gòu)。
如圖1所示，每個輥子4都包括前側(cè)直徑變大且后側(cè)直徑變小的錐形形狀(見圖2B)，且在前部分處形成有較大半徑的斜面41(見圖2A)。
此外，如圖2A所示，每個輥子4和心軸5的旋轉(zhuǎn)軸線被布置成，形成預(yù)定的進(jìn)給角θ以便相交。進(jìn)給角θ的方向被設(shè)定為，使得當(dāng)桿2(見圖1)正向旋轉(zhuǎn)(沿A方向旋轉(zhuǎn))時心軸5向前運動，且考慮擴(kuò)管中所需的負(fù)荷扭矩適當(dāng)?shù)卦O(shè)定進(jìn)給角θ。
然后，如圖4所示，三個輥子4平均地布置在框架3的圓周上且保持自由旋轉(zhuǎn)，并且每個輥子4的中心軸線的前側(cè)在心軸5的中心附近傾斜布置(見圖2B)，從而使得由三個輥子4的外接圓構(gòu)成的擴(kuò)管直徑(工具直徑φD)在該心軸的軸線方向上相同。
同時，盡管在本實施例中，例如三個輥子4平均地布置在框架3的圓周上，但是本實施例并不限于此；可根據(jù)條件(例如，管TU的直徑和強度)適當(dāng)?shù)卮_定其數(shù)量與排列。
如圖1所示，心軸5形成為圓柱形狀，并且可自由滑動和自由旋轉(zhuǎn)地插入框架3中。心軸5的前部外周面抵靠著輥子4(結(jié)合參見圖4)；心軸5的后部端面抵靠著桿2的前端23，使球形輥子6插設(shè)在它們之間。
更準(zhǔn)確地，心軸5的前部分包括前側(cè)直徑變小而后側(cè)直徑變大的錐形形狀，以與輥子4的錐形形狀相對應(yīng)。換言之，在心軸5被插入框架3的狀態(tài)下，心軸5的前部分被構(gòu)造成使得由心軸5的外周面形成的錐形形狀和由三個輥子4的內(nèi)切圓形成的錐形形狀彼此匹配。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，心軸5的前部分通過輥子4由框架3保持。
另一方面，心軸5的后部外周面并不包括錐形形狀，而是沿軸向等直徑的圓柱形狀，并且在該外周面上安裝有將在后面描述的止推軸承13。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，心軸5的后部外周面通過止推軸承13由框架3保持。此外，在心軸5的后部端面上設(shè)置有用于與球形輥子6接合的圓錐形凹陷51，從而獲得同軸地支撐桿2和心軸5的中心調(diào)節(jié)功能。
同時，心軸5實施熱處理和表面處理中的任一種，從而提高了滑動性能和耐久性。
心軸5由作為致動機構(gòu)的螺旋彈簧8通過球形輥子6而被向桿2的前端23致動。
更準(zhǔn)確地，在形成于框架3的內(nèi)周面直徑擴(kuò)大部35處的側(cè)壁36上布置有前側(cè)止推軸承12；在外周面的后部分處布置有被止動環(huán)14鉤住的后側(cè)止推軸承13；并且在這兩個止推軸承12和13之間安裝有螺旋彈簧8。因此，在心軸5中朝向桿2作用有試圖伸長的螺旋彈簧8的致動力，因此心軸5被朝向桿2致動。螺旋彈簧8的致動力被設(shè)定為能夠使心軸5朝向桿2運動且穩(wěn)定地保持心軸5的程度，即，考慮心軸5的自重而被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
同時，盡管在本實施例中，作為一個示例使用止推軸承12和13，但是本實施例并不限于此；如果需要在與使用條件匹配的情況下，也可以應(yīng)用例如止推環(huán)的滑動元件。另外，在沒有滑動元件介入的情況下，也能將心軸5的后部外周面直接裝配到框架3的內(nèi)周面中，且使框架3引導(dǎo)心軸5。
如圖1所示，軸承環(huán)9設(shè)置在位于由框架3保持的輥子4后面的、直徑擴(kuò)大部35的外周面上，并包括旋轉(zhuǎn)側(cè)環(huán)后輪91、固定側(cè)環(huán)前輪92和插設(shè)在它們之間的球軸承93。
環(huán)后輪91形成為具有凸緣91a的圓柱形狀。在環(huán)后輪91的內(nèi)周面上形成有內(nèi)螺紋，且環(huán)后輪91螺合到框架3外周面的螺紋部分31上，并使凸緣91a位于前側(cè)，并且通過固定螺釘91b將其固定到框架3的外周面上。另一方面，環(huán)前輪92形成為具有臺階的圓柱形狀，并且包括在內(nèi)周面上具有臺階的底部92a。
然后將環(huán)前輪92覆蓋在環(huán)后輪91的凸緣91a之上，以使得環(huán)后輪91的凸緣91a和環(huán)前輪92的底部92a彼此面對，從而使輪91和92相接合并通過止動環(huán)94防止被拉出。
將球軸承93插入在彼此面對的環(huán)前輪92的底部92a和環(huán)后輪91的凸緣91a之間，從而使環(huán)后輪91的用于與框架3一體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力設(shè)置成不會被傳遞到環(huán)前輪92。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過使管TU的端面抵靠環(huán)前輪92的端面92b并執(zhí)行擴(kuò)管工作，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定有效輥子長度和工具長度并調(diào)整擴(kuò)管部EX(見圖3)的長度。
隨后，假設(shè)實際的擴(kuò)管工作并根據(jù)需要參照圖1至圖4，將描述與本發(fā)明實施例相關(guān)的擴(kuò)管工具的運動。
當(dāng)將桿2的連接部21連接到未顯示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器上并使桿2旋轉(zhuǎn)時，與本發(fā)明實施例相關(guān)的擴(kuò)管工具1就執(zhí)行擴(kuò)管工作。同時，根據(jù)應(yīng)用，有多種類型的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器(例如，電動型和液壓驅(qū)動類型)，并且可以檢測在擴(kuò)管中的負(fù)荷扭矩并控制其旋轉(zhuǎn)與停止。
如圖1所示，在將擴(kuò)管工具1連接到未顯示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器上且使桿2相對于框架3最大程度后退(工具直徑φD最小，見圖2B)的狀態(tài)下，當(dāng)工作人員將擴(kuò)管工具1插入到管TU內(nèi)直至管TU的端面成直角地面抵靠環(huán)前輪92的端面92b時，他或她使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器正向旋轉(zhuǎn)(沿A方向)。
同時，使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器向前運動直至管TU的端面抵靠環(huán)前輪92的端面92b，然后還可以使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器正向旋轉(zhuǎn)(沿A方向)；相反地，使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器正向旋轉(zhuǎn)，還可以使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器抵靠管TU的端面；并且也可以使它們同時進(jìn)行。
然后，在環(huán)前輪92的端面92b抵靠管TU之后，如果因為調(diào)節(jié)框架3的前進(jìn)，他或她使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器向前運動，則桿2相對于框架3被推動。因此，通過球形輥子6而抵靠桿2的前端23的心軸5也相對于框架3相對地向前運動。
盡管在這種狀態(tài)下使得桿2在旋轉(zhuǎn)的同時抵靠心軸5，但是通過插設(shè)在桿2和心軸5之間的球形輥子6而使得因桿2的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦力減弱。
此外，如果使桿2旋轉(zhuǎn)，則通過嵌入桿2中的鍵25與桿2一體結(jié)合的框架3也旋轉(zhuǎn)。此時，在安裝到框架3外周面上的軸承環(huán)9中，盡管環(huán)后輪91與框架3一體旋轉(zhuǎn)，但是因為將球軸承93插入環(huán)后輪91與環(huán)前輪92之間，所以環(huán)前輪92在抵靠管TU的端面的狀態(tài)下停止旋轉(zhuǎn)。
如果他或她使桿2向前運動并因此沿向前方向推動心軸5，則形成在心軸5前部分處的錐形外直徑較大部分逐漸抵靠輥子4，從而輥子4被推動并向外擴(kuò)張，這樣使工具直徑φD增大(見圖2B)。因此使工具直徑φD增大，隨后輥子4抵靠管TU的內(nèi)周面，并導(dǎo)致推動該管的內(nèi)周面。然后，通過反作用力使輥子4和心軸5變?yōu)楸煌频揭黄鸬臓顟B(tài)，并且導(dǎo)致心軸5隨著輥子4旋轉(zhuǎn)。
換言之，如圖4所示，因為如果框架3與桿2(見圖1)一體正向旋轉(zhuǎn)(沿A方向)，則在輥子4沿著管TU的內(nèi)周面順時針(沿A方向)滾動(公轉(zhuǎn))的同時反向旋轉(zhuǎn)(沿R方向)，所以心軸5順時針旋轉(zhuǎn)(沿A方向)。
這里，如圖2A所示，注意每個輥子4和心軸5的旋轉(zhuǎn)軸線之間的關(guān)系，它們形成進(jìn)給角θ且被布置成使得兩者的旋轉(zhuǎn)軸線彼此相交。因此，除了心軸5的旋轉(zhuǎn)力F1之外，輥子4的旋轉(zhuǎn)力F還生成心軸5的向前進(jìn)給力F2。因此，由輥子4賦予心軸5向前運動的進(jìn)給力F2(心軸的自進(jìn)給力)，從而輥子4被推動且越來越大地向外擴(kuò)張，使工具直徑φD(見圖2B)增大，從而使管TU的擴(kuò)管工作得以進(jìn)展。
因此，在擴(kuò)管工作的進(jìn)展過程中，如果僅由工人保持旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器，則如圖3所示心軸5通過心軸5的自進(jìn)給力而自動向前運動，從而使TU管的擴(kuò)管工作得以進(jìn)展。換言之，如果他或她推動桿2直到通過工具直徑φD(見圖2B)生成心軸5的自進(jìn)給力，則輥子4和心軸5被壓力推動，而后擴(kuò)管工作通過心軸5的自進(jìn)給力而自動地進(jìn)展。
總之，盡管因為在擴(kuò)管工作過程中，在許多情況下，實際上工人總是朝向管TU推動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器，桿2伴隨心軸5的前進(jìn)而向前運動，但是因為他或她推動桿2的力遠(yuǎn)小于心軸5的自進(jìn)給力且為通?？杀缓雎缘某潭?，所以由心軸5的自進(jìn)給力確定擴(kuò)管中的負(fù)荷扭矩。同時，在他或她過度推動桿2的情況下，通過定位環(huán)26來調(diào)節(jié)推入量S(見圖1)。
這樣，當(dāng)工具直徑φD被擴(kuò)徑時，如果擴(kuò)管中的負(fù)荷扭矩逐漸變大且達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值，則由控制器控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器主軸線的旋轉(zhuǎn)以停止。
因此，如果管TU擴(kuò)張直到預(yù)定的直徑，則檢測其最大負(fù)荷扭矩并且旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器自動停止。在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器停止的狀態(tài)下，因為輥子4和管TU被壓力推動，所以需要減小工具直徑φD的直徑且釋放管TU。
為了減小工具直徑φD，使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器反向旋轉(zhuǎn)，從而執(zhí)行與擴(kuò)管運動相反的運動。因為如果使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器反向旋轉(zhuǎn)，則框架3通過桿2而反向旋轉(zhuǎn)，所以心軸5通過與擴(kuò)管運動相反的運動而自動退回，輥子4從框架3的外周面落下，從而工具直徑φD(見圖2B)被減小。
如果工具直徑φD的直徑減小且輥子4與管TU的內(nèi)周面分離，則心軸5在螺旋彈簧8致動力的作用下確實退回直到抵靠桿2，并且工具直徑φD變成最小。這樣，如果工具直徑φD變成最小，則他或她使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器停止并從管TU中拉出擴(kuò)管工具1，從而完成擴(kuò)管工作。
因為與本發(fā)明實施例相關(guān)的擴(kuò)管工具1進(jìn)行如上所述的運動，所以其產(chǎn)生如下效果與傳統(tǒng)的擴(kuò)管工具1’(見圖5A和圖5B)相比較，因為在擴(kuò)管工具1中框架3與桿2一體旋轉(zhuǎn)，所以框架3的旋轉(zhuǎn)數(shù)與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器的旋轉(zhuǎn)數(shù)相匹配，且輥子4能以較高速度旋轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)擴(kuò)管工具1，能夠提高工作效率且縮短擴(kuò)管時間。此外，因為直接使框架3旋轉(zhuǎn)，所以難于出現(xiàn)振動，工作人員的負(fù)擔(dān)也較小，因此也能夠改善安全性。
在這一點上，在傳統(tǒng)的擴(kuò)管工具1’中，因為心軸5’通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器而旋轉(zhuǎn)，輥子4’通過心軸5’的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，輥子4’通過其自身的旋轉(zhuǎn)而圍繞心軸5’公轉(zhuǎn)，且使框架3’旋轉(zhuǎn)，所以框架3’進(jìn)行所謂的行星運動。因此，根據(jù)行星齒輪運動的原理，框架3’的旋轉(zhuǎn)數(shù)相對于心軸5’的旋轉(zhuǎn)數(shù)減少到1/3至1/5的程度，從而擴(kuò)管時間以相同的量增加。
這里，將上述關(guān)系放在一起，表1顯示了在與本發(fā)明實施例相關(guān)的擴(kuò)管工具1與傳統(tǒng)的擴(kuò)管工具1’(見圖5A和圖5B)兩者之間比較擴(kuò)管速度和擴(kuò)管時間。如表1所示，在心軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳統(tǒng)擴(kuò)管工具1’中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器的旋轉(zhuǎn)數(shù)與心軸5’的旋轉(zhuǎn)數(shù)相等，都為820/分鐘；而在與本發(fā)明實施例相關(guān)的框架旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的擴(kuò)管工具1中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器的旋轉(zhuǎn)數(shù)與框架3的旋轉(zhuǎn)數(shù)相等，都為820/分鐘。因此，在心軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳統(tǒng)擴(kuò)管工具1’中，框架3’的旋轉(zhuǎn)數(shù)變成210/分鐘，且與該實施例相關(guān)的框架旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的擴(kuò)管工具1的框架3的旋轉(zhuǎn)數(shù)相比較減少到1/4的程度。
因此，當(dāng)將外徑為25.4mm且厚度為2mm的管TU安裝到相同的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器上并進(jìn)行擴(kuò)管工作時，與心軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳統(tǒng)擴(kuò)管工具1’的擴(kuò)管時間相比，與該實施例相關(guān)的框架旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的擴(kuò)管工具1的擴(kuò)管時間縮短至大約1/3.89的程度。
同時，盡管表1將與該實施例相關(guān)的框架旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的擴(kuò)管工具1的擴(kuò)管時間設(shè)成1秒，且顯示了在心軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳統(tǒng)擴(kuò)管工具1’中按比例轉(zhuǎn)換的工具1’的擴(kuò)管時間，但是工具1的擴(kuò)管時間實際上為大約1秒。
表1


3.89倍高速注釋顯示了在OD25.4×t2管的情況下的示例。
這樣，盡管描述了本發(fā)明的一個實施例，但是本發(fā)明并不限于此，且可根據(jù)需要修改實施例并實施。
例如，盡管在該實施例中框架3和心軸5構(gòu)造成通過鍵25相結(jié)合，從而在使它們自由滑動的同時而一體旋轉(zhuǎn)，但是它們并不限于此；它們也能通過花鍵配合而構(gòu)成。另外，對于框架3和心軸5也可以構(gòu)造成在其中一個中形成細(xì)長孔而另一個設(shè)有銷，從而在將銷裝配在細(xì)長孔中并使得框架3和心軸5自由滑動的同時而一體旋轉(zhuǎn)。
在該實施例中，盡管使用螺旋彈簧8作為用于向桿2致動心軸5的致動機構(gòu)，但是其并不限于此；也可以使用扭簧、錐形彈簧等中的任一種，并且也可以組合各種彈簧。另外，也可以使用例如橡膠的彈性部件，并且也可以獲得使用流體壓力(例如，空氣和液壓)的部件。
盡管該實施例構(gòu)造成使心軸5間接抵靠桿2的前端23，以使得球形輥子6作為潤滑部件插設(shè)在它們之間，但是這并不限于此；也可以使得心軸直接抵靠桿2而不使球形輥子6插設(shè)于它們之間。這樣在使心軸5直接抵靠桿2并與其一起滑動的情況下，也可以通過熱處理、涂覆等改善滑動面的滑動性能。另外，除了球形輥子6之外，還可以插設(shè)例如止推軸承的球軸承和例如止推環(huán)的滑動軸承。
這樣盡管該實施例構(gòu)造成安裝有軸承環(huán)9和定位環(huán)26，但是它們也可以根據(jù)應(yīng)用而安裝；該實施例并不限于此。例如，在擴(kuò)張這種空氣調(diào)節(jié)器的肋片管的整個長度的情況下，也可以在不安裝軸承環(huán)9的情況下，通過利用框架3的自進(jìn)給力使該框架向前運動，從而擴(kuò)張該肋片管。
權(quán)利要求
1.一種擴(kuò)管工具，包括多個輥子，其包括前側(cè)直徑變大的錐形形狀；柱形框架，用于將所述多個輥子可自由旋轉(zhuǎn)地保持在同心圓上；以及心軸，其可自由滑動且自由旋轉(zhuǎn)地插入所述框架中，并包括前側(cè)變小的錐形形狀從而與所述輥子的錐形形狀相對應(yīng)，其中，該工具在安裝到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器上的情況下，通過使所述心軸相對于所述框架向前運動，而擴(kuò)張由所述多個輥子的外接圓構(gòu)成的擴(kuò)管直徑，并且在使所述輥子滾動的同時擴(kuò)張管的直徑并形成該管，該工具還包括與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器相連的桿，其中，所述心軸相對于所述桿可自由旋轉(zhuǎn)地布置，并抵靠所述桿的前端，并且其中，所述框架相對于所述桿沿前后方向可自由滑動地連接，并且與所述桿一體旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)管工具，其特征在于，所述心軸通過致動機構(gòu)而被向所述桿的前端致動。
3.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)管工具，其特征在于，在所述心軸與所述桿的前端之間插設(shè)一潤滑部件。
4.如權(quán)利要求2所述的擴(kuò)管工具，其特征在于，在所述心軸與所述桿的前端之間插設(shè)一潤滑部件。
5.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)管工具，其特征在于，形成一進(jìn)給角以使得所述心軸的旋轉(zhuǎn)軸線與所述輥子的旋轉(zhuǎn)軸線分別相交，并保持所述輥子。
6.如權(quán)利要求2所述的擴(kuò)管工具，其特征在于，形成一進(jìn)給角以使得所述心軸的旋轉(zhuǎn)軸線與所述輥子的旋轉(zhuǎn)軸線分別相交，并保持所述輥子。
7.如權(quán)利要求3所述的擴(kuò)管工具，其特征在于，形成一進(jìn)給角以使得所述心軸的旋轉(zhuǎn)軸線與所述輥子的旋轉(zhuǎn)軸線分別相交，并保持所述輥子。
8.如權(quán)利要求4所述的擴(kuò)管工具，其特征在于，形成一進(jìn)給角以使得所述心軸的旋轉(zhuǎn)軸線與所述輥子的旋轉(zhuǎn)軸線分別相交，并保持所述輥子。
全文摘要
一種擴(kuò)管工具，包括多個輥子，其包括前側(cè)直徑變大的錐形形狀；柱形框架，用于將所述多個輥子自由旋轉(zhuǎn)地保持在同心圓上；以及心軸，其可自由滑動且自由旋轉(zhuǎn)地插入所述框架中，并具有前側(cè)變小的錐形形狀從而與所述輥子的錐形形狀相對應(yīng)；該工具在安裝到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器上的情況下，通過使所述心軸相對于所述框架向前運動，而擴(kuò)張由所述輥子的外接圓構(gòu)成的擴(kuò)管直徑，并且在使所述輥子滾動的同時擴(kuò)張管的直徑并形成該管，其中該工具還包括與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器相連的桿，其中，所述心軸可自由旋轉(zhuǎn)地布置，并抵靠所述桿的前端，并且其中，所述框架相對于所述桿沿前后方向可自由滑動地連接，并且與所述桿一體旋轉(zhuǎn)。
文檔編號B21D41/02GK1923400SQ20061000204
公開日2007年3月7日 申請日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月2日
發(fā)明者寺主勝之, 鈴木哲哉, 二村優(yōu) 申請人:速技能機械有限公司