道元件的外表面以便在使管道元件旋轉(zhuǎn)時(shí)在其中形成槽。第一 傳感器用于確定開(kāi)槽輥的旋轉(zhuǎn)程度并且生成表示該旋轉(zhuǎn)程度的第一信號(hào)。第二傳感器用于 確定管道元件的旋轉(zhuǎn)程度并且生成表示該旋轉(zhuǎn)程度的第二信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)適應(yīng)于接收第一 信號(hào)和第二信號(hào)，使用第一信號(hào)和第二信號(hào)來(lái)確定槽的直徑，以及響應(yīng)于槽的直徑來(lái)控制 開(kāi)槽輥朝向和背離驅(qū)動(dòng)輥的運(yùn)動(dòng)。
[0034] 舉例來(lái)說(shuō)，第一信號(hào)可以包括旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器在操作上與開(kāi)槽輥相關(guān)聯(lián)。 同樣舉例來(lái)說(shuō)，第二傳感器可以包括粘附至管道元件的外表面的光反射表面。光反射表面 與管道元件的外表面接觸。投光器定位為將光投射到管道元件的外表面和粘附至外表面的 光反射表面上。檢測(cè)器適應(yīng)于檢測(cè)在從光反射表面反射時(shí)投光器投射的光，檢測(cè)器生成表 不投射光的信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，投光器可以包括激光器。進(jìn)一步在不例中，光反射表面可以選 自由如下表面組成的組:鏡面反射表面、漫反射表面、對(duì)比色反射表面以及其組合。在另一 個(gè)示例性實(shí)施例中，第二傳感器包括粘附至管道元件的表面的磁體。檢測(cè)器適應(yīng)于檢測(cè)磁 場(chǎng)。檢測(cè)器生成表示磁場(chǎng)的信號(hào)。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，裝置可以還包括第三傳感器， 其用于測(cè)量管道元件的至少一部分的表面輪廓并且生成表示表面輪廓的信號(hào)。例如，第三 傳感器可以包括激光器，其適應(yīng)于沿著管道元件的至少一部分投射扇形光束。檢測(cè)器接收 從管道元件的一部分對(duì)扇形光束的反射。計(jì)算器單元通過(guò)使用三角測(cè)量將反射轉(zhuǎn)換為代表 表面輪廓的測(cè)量值。計(jì)算器單元然后生成表示測(cè)量值的信號(hào)并且將信號(hào)傳輸至控制系統(tǒng)。
[0035] 舉例來(lái)說(shuō)，開(kāi)槽輥可以安裝在由控制系統(tǒng)控制的致動(dòng)器上，致動(dòng)器包括，例如，液 壓栗。
[0036]本發(fā)明進(jìn)一步涵蓋一種用于在具有縱向軸線(xiàn)的管道元件中形成周向槽的裝置。在 一個(gè)示例性實(shí)施例中，該裝置包括可圍繞驅(qū)動(dòng)輥軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)輥。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輥軸定向?yàn)榇篌w 上與管道元件的縱向軸線(xiàn)平行時(shí)，驅(qū)動(dòng)輥可與管道元件的內(nèi)表面接合。開(kāi)槽輥可圍繞定向 為大體上與驅(qū)動(dòng)輥軸平行的開(kāi)槽輥軸旋轉(zhuǎn)。開(kāi)槽輥可朝向和背離驅(qū)動(dòng)輥移動(dòng)以便強(qiáng)行接合 管道元件的外表面以便在使管道元件旋轉(zhuǎn)時(shí)使管道元件的材料移位并且在其中形成槽。惰 輥可圍繞定向?yàn)榇篌w上與驅(qū)動(dòng)輥軸平行的惰輥軸旋轉(zhuǎn)。惰輥具有已知的直徑。惰輥可朝向 和背離驅(qū)動(dòng)輥移動(dòng)以便接合管道元件的外表面以便在使管道元件旋轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)。第一傳感器 確定惰輥的旋轉(zhuǎn)程度并且生成表示該旋轉(zhuǎn)程度的第一信號(hào)。第二傳感器確定管道元件的旋 轉(zhuǎn)程度并且生成表示該旋轉(zhuǎn)程度的第二信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)適應(yīng)于接收第一信號(hào)和第二信號(hào)， 并且使用第一信號(hào)和第二信號(hào)來(lái)確定槽的直徑，并且響應(yīng)于槽的直徑來(lái)控制開(kāi)槽輥朝向和 背離驅(qū)動(dòng)輥的運(yùn)動(dòng)。
[0037]在特定示例性實(shí)施例中，第一傳感器包括在操作上與惰輥相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)編碼器。 舉另一個(gè)示例來(lái)說(shuō)，第二傳感器可以包括粘附至管道元件的外表面的光反射表面。光反射 表面與管道元件的外表面接觸。投光器定位為將光投射到管道元件的外表面和粘附至外表 面的光反射表面上。檢測(cè)器適應(yīng)于檢測(cè)在從光反射表面反射時(shí)投光器投射的光，檢測(cè)器生 成表不投射光的信號(hào)。投光器可以，例如，包括激光器。
[0038]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，第二傳感器可以包括粘附至管道元件的表面的磁體。 檢測(cè)器適應(yīng)于檢測(cè)磁場(chǎng)。檢測(cè)器生成表示磁場(chǎng)的信號(hào)。示例性裝置可以還包括第三傳感器， 其用于測(cè)量管道元件的至少一部分的表面輪廓并且生成表示表面輪廓的信號(hào)。在特定示例 性實(shí)施例中，第三傳感器包括激光器，其適應(yīng)于沿著管道元件的至少一部分投射扇形光束。 檢測(cè)器適應(yīng)于接收從管道元件的一部分對(duì)扇形光束的反射。計(jì)算器單元通過(guò)使用三角測(cè)量 將反射轉(zhuǎn)換為代表表面輪廓的測(cè)量值。傳感器生成表示測(cè)量值的信號(hào)并且將信號(hào)傳輸至控 制系統(tǒng)。
[0039] 在特定示例性實(shí)施例中，開(kāi)槽輥安裝在由控制系統(tǒng)控制的致動(dòng)器上。相似地，舉例 來(lái)說(shuō)，惰輥可以安裝在由控制系統(tǒng)控制的致動(dòng)器上。
[0040] 在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，一種用于在具有縱向軸線(xiàn)的管道元件中形成周向槽的 裝置，該裝置包括可圍繞驅(qū)動(dòng)輥軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)輥。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輥軸定向?yàn)榇篌w上與管道元件的 縱向軸線(xiàn)平行時(shí)，驅(qū)動(dòng)輥可與管道元件的內(nèi)表面接合。開(kāi)槽輥可圍繞定向?yàn)榇篌w上與驅(qū)動(dòng) 輥軸平行的開(kāi)槽輥軸旋轉(zhuǎn)，開(kāi)槽輥具有已知的直徑。開(kāi)槽輥可朝向和背離驅(qū)動(dòng)輥移動(dòng)以便 強(qiáng)行接合管道元件的外表面以及在使管道元件旋轉(zhuǎn)時(shí)在其中形成槽。傳感器用于測(cè)量管道 元件的至少一部分的表面輪廓并且生成表示該表面輪廓的信號(hào)。適應(yīng)于接收信號(hào)的控制系 統(tǒng)使用信號(hào)來(lái)確定槽的直徑并且響應(yīng)于槽的直徑來(lái)控制開(kāi)槽輥朝向和背離驅(qū)動(dòng)輥的運(yùn)動(dòng)。 [0041 ]在特定示例性實(shí)施例中，傳感器包括激光器，其適應(yīng)于沿著管道元件的至少一部 分投射扇形光束。檢測(cè)器接收從管道元件的一部分對(duì)扇形光束的反射。計(jì)算器單元通過(guò)使 用三角測(cè)量將反射轉(zhuǎn)換為代表表面輪廓的測(cè)量值，生成表示測(cè)量值的信號(hào)，并且將信號(hào)傳 輸至控制系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 圖1和圖1A是用于在管道元件中形成周向槽的裝置的示例性實(shí)施例的等距視圖； 圖2是圖1中示出的裝置的一部分的等距視圖； 圖3、圖3A、圖4和圖5是圖1中示出的裝置的一部分的截面圖； 圖6是圖示在管道元件中形成周向槽的示例性方法的流程圖； 圖7是圖1中示出的裝置的一部分的截面圖； 圖8是具有周長(zhǎng)槽的管道元件的縱向截面圖，以及 圖9-17是圖示用于在圖8中示出的管道元件中形成槽的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 圖1示出了用于在管道元件中形成周向槽的裝置10的示例性實(shí)施例。裝置10包括 可圍繞軸14旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)輥12。在本示例中，驅(qū)動(dòng)輥12通過(guò)定位在殼體18內(nèi)的電動(dòng)機(jī)16而圍 繞軸14旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)輥安裝在殼體18上。驅(qū)動(dòng)輥12具有外表面20,外表面20可以與管道元件的 內(nèi)表面接合，如下面所描述的。在本示例性實(shí)施例中，惰輥是開(kāi)槽輥22,其也安裝在殼體18 上以便圍繞軸24旋轉(zhuǎn)。軸14和軸24大體上彼此平行，當(dāng)形成周向槽時(shí)這允許軸14和軸24合 作。
[0044] 開(kāi)槽輥22經(jīng)由輒架26安裝至殼體18,輒架26允許開(kāi)槽輥在由箭頭28所指示的方向 上朝向和背離驅(qū)動(dòng)輥移動(dòng)，同時(shí)使軸14和軸24大體上保持平行關(guān)系。輒架26以及因此開(kāi)槽 輥22的移動(dòng)通過(guò)致動(dòng)器30來(lái)實(shí)現(xiàn)。液壓致動(dòng)器是有利地，這是因?yàn)橐簤褐聞?dòng)器提供可以微 小增量進(jìn)行調(diào)節(jié)的較大范圍的較高力，這能夠局部地彎曲管道材料以逐步地形成槽。當(dāng)然 其他類(lèi)型的致動(dòng)器也是可行的。
[0045] 如在圖2中示出的，裝置還包括第一傳感器32,其用于在在管道元件中形成周向槽 期間確定開(kāi)槽輥22圍繞軸24的旋轉(zhuǎn)程度。在本示例性實(shí)施例中，第一傳感器32包括旋轉(zhuǎn)編 碼器。旋轉(zhuǎn)編碼器是有利的，這是因?yàn)槠渚哂凶吭降目煽啃?、再現(xiàn)性、準(zhǔn)確性和分辨率，通常 允許將旋轉(zhuǎn)劃分為600,060個(gè)不連續(xù)的步驟，以便在測(cè)量開(kāi)槽輥22的旋轉(zhuǎn)時(shí)有更好的準(zhǔn)確 性。斯洛文尼亞盧布爾雅那的RLS供應(yīng)的旋轉(zhuǎn)編碼器模型LM101C005BB20F00用作適合于裝 置10的實(shí)踐示例。
[0046] 通常，可以通過(guò)在使管道元件旋轉(zhuǎn)時(shí)第一次和第二次感測(cè)管道元件上的特征來(lái)確 定管道元件的至少一圈。例如，特征可以是天然發(fā)生特征，諸如獨(dú)特的劃痕、工具痕、接縫或 者由于任何特殊目的而沒(méi)有放置在管道上的其他特征。然而，有利地是在管道元件上放置 可易于檢測(cè)的特征，以便確?？煽康睾蜏?zhǔn)確地檢測(cè)管道元件的旋轉(zhuǎn)。下面描述了兩個(gè)示例， 應(yīng)理解，其他檢測(cè)方法也是可行的。
[0047] 再次參照?qǐng)D1，裝置10包括用于檢測(cè)管道元件的旋轉(zhuǎn)程度的第二傳感器34。圖3示 出了第二傳感器34，第二傳感器34包括:投光器36 (例如，激光器）、檢測(cè)器38，其檢測(cè)當(dāng)從管 道元件40反射光時(shí)來(lái)自投光器的光、以及光反射表面42,其粘附至管道元件40的外表面 40b。光反射表面42可以是鏡面反射表面、漫反射表面、或者具有與管道元件40的外表面40b 的光反射表面不同的顏色并且因此提供與管道元件外表面的對(duì)照。傳感器34也稱(chēng)為對(duì)照傳 感器，因?yàn)闄z測(cè)器38檢測(cè)管道外表面40b反射的投射光與對(duì)照光反射表面42反射的投射光 之間的差異。諸如34等對(duì)照傳感器由密歇根州的新哈德森Leuze電子產(chǎn)品公司制造，型號(hào) HRTL 3B/66-S8可用于本文公開(kāi)的裝置10。每次當(dāng)光反射表面42從來(lái)自投光器36的光下穿 過(guò)時(shí)，檢測(cè)器就檢測(cè)來(lái)自光反射表面42的反射并且生成信號(hào)，該信號(hào)可以用于檢測(cè)和對(duì)管 道元件的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)。
[0048]在替代性實(shí)施例中，在圖3A中示出，第二傳感器34可以包括磁性傳感器35。磁性傳 感器35也是非接觸式近距離傳感器，其使用誘導(dǎo)或電容性原則來(lái)感測(cè)粘附至表面(例如，管 道元件40的外表面40b)的磁體37的穿過(guò)。磁體37每次穿過(guò)磁性傳感器35時(shí)均生成信號(hào)，該 信號(hào)可以用于檢測(cè)和對(duì)管道元件的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0049]如在圖1中示出的，裝置10還可以具有第三傳感器46,第三傳感器46用于測(cè)量管道 元件的至少一部分的表面輪廓。如在圖7中示出的，第三傳感器46是三角測(cè)量傳感器并且包 括激光器48,激光器48適應(yīng)于沿著管道元件40的外表面40b的一部分（將在這里測(cè)量輪廓 52)產(chǎn)生扇形光速50。檢測(cè)器54適應(yīng)于接收從管道元件的外表面部分對(duì)扇形光束的反射。第 三傳感器46還包括計(jì)算器單元55,計(jì)算器單元55使用三角測(cè)量來(lái)將扇形光速的反射轉(zhuǎn)換為 代表外表面輪廓的測(cè)量值。
[0050] 再次參照?qǐng)D1，裝置10還包括控制系統(tǒng)56。控制系統(tǒng)56與傳感器32、傳感器34、傳感 器46以及電動(dòng)機(jī)16和致動(dòng)器30連通?？梢酝ㄟ^(guò)專(zhuān)用電線(xiàn)58來(lái)實(shí)現(xiàn)該連通?？刂葡到y(tǒng)接收由 傳感器32、傳感器34和傳感器46生成的信號(hào)并且向致動(dòng)器30和電機(jī)16發(fā)送命令以便控制裝 置10的多個(gè)部分的操作，從而在管道元件中形成槽。傳感器32生成表示開(kāi)槽輥22的旋轉(zhuǎn)的 信號(hào);傳感器34生成表示管道元件40旋轉(zhuǎn)的信號(hào)（同樣見(jiàn)圖3);以及傳感器46生成表示管道 元件40的外表面輪廓的信號(hào)（同樣見(jiàn)圖7)。這些信號(hào)被傳輸至控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)56可以包 括具有常駐軟件的計(jì)算機(jī)或者可編程序邏輯控制器，常駐軟件對(duì)來(lái)自傳感器32、傳感器34 和傳感器46的信號(hào)進(jìn)行解釋并且然后向致動(dòng)器30和電機(jī)16發(fā)送命令以發(fā)起與在管道元件 中形成周向槽相關(guān)聯(lián)的多個(gè)功能?？刂葡到y(tǒng)56、致動(dòng)器30、電機(jī)16和傳感器32、傳感器34和 傳感器46-起在反饋回路中操作以便自動(dòng)地在下文描述的操作中形成槽。
[0051] 圖1A示出了具有第二惰輥23的裝置10a，第二惰輥23與惰輥22隔開(kāi)。在該示例性實(shí) 施例中，惰輥22是安裝在如上文描述的輒架26上的開(kāi)槽輥，并且第二惰輥23安裝在致動(dòng)器 25上，致動(dòng)器25安裝在裝置10a上。致動(dòng)器25由控制系統(tǒng)56控制并且使惰輥23朝向和背離驅(qū) 動(dòng)輥12移動(dòng)以便接合和斷開(kāi)惰輥23與管道元件之間的接合。惰輥23可圍繞大體上與軸14平 行的軸27旋轉(zhuǎn)并且當(dāng)與安裝在驅(qū)動(dòng)輥12上和通過(guò)驅(qū)動(dòng)輥12旋轉(zhuǎn)的管道