專利名稱：卡盤及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種卡盤和一種使物體在卡盤上對(duì)中的方法。尤其是，本發(fā)明的卡盤和方法被用于使管形件對(duì)中。
背景技術(shù)：
管形件的機(jī)加工通常包括在兩個(gè)或多個(gè)夾爪上夾緊管形件以承受切削力并使管形件對(duì)中以在管形件已加工和未加工部分之間形成相對(duì)的同心。常規(guī)的卡盤通常具有在徑向上沿管形件布置的三個(gè)夾爪以同時(shí)移動(dòng)并使管形件對(duì)中。通常，管形件的外部并不是絕對(duì)的圓形，而是類似于橢圓形。因此，當(dāng)用這些卡盤夾緊時(shí)，管形件的平均中心是不正確的，導(dǎo)致加工不均。
避免產(chǎn)生這一問題，一個(gè)常見的方法是獨(dú)立地控制每個(gè)夾爪以補(bǔ)償由于管形件的類似橢圓形而產(chǎn)生的對(duì)中誤差。然而，這種方法耗時(shí)且經(jīng)常不精確。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種包括兩對(duì)夾爪的卡盤，其中，每對(duì)夾爪中的一個(gè)夾爪相對(duì)于另一個(gè)夾爪以基本上相對(duì)的關(guān)系布置，并且所述兩對(duì)夾爪中的至少一對(duì)的夾爪被連接在一起以便同時(shí)移動(dòng)。
兩對(duì)夾爪中都可以使一個(gè)夾爪與該對(duì)夾爪中的另一個(gè)夾爪相連以同時(shí)移動(dòng)。所述夾爪可被布置成使得在一對(duì)夾爪中的一個(gè)夾爪的移動(dòng)引起或控制在該對(duì)夾爪中另一個(gè)夾爪的相應(yīng)徑向移動(dòng)。每對(duì)中的夾爪可以與另一個(gè)基本徑向相對(duì)的關(guān)系布置。因此，一個(gè)夾爪的移動(dòng)自動(dòng)引起或控制該對(duì)夾爪中另一個(gè)夾爪的相應(yīng)移動(dòng)。
一對(duì)夾爪可相對(duì)于另一對(duì)夾爪基本上垂直地布置。每對(duì)夾爪可獨(dú)立于另一對(duì)夾爪而移動(dòng)。
所述卡盤可包括齒輪傳動(dòng)裝置，所述齒輪傳動(dòng)裝置與每個(gè)夾爪相連以影響或控制該對(duì)夾爪中的另一個(gè)夾爪的同時(shí)移動(dòng)。因此，每對(duì)夾爪中相對(duì)的夾爪可以機(jī)械方式連接在一起，從而使得一個(gè)夾爪的移動(dòng)引起或控制另一個(gè)夾爪的相應(yīng)移動(dòng)。
一對(duì)夾爪中的每個(gè)夾爪可由與所述齒輪傳動(dòng)裝置相連的致動(dòng)裝置移動(dòng)。所述致動(dòng)裝置可提供線性力以在徑向上推進(jìn)和縮回與其相連的夾爪。
一個(gè)致動(dòng)裝置可與每對(duì)夾爪相連。根據(jù)這一實(shí)施例，所述齒輪傳動(dòng)裝置可傳遞使每個(gè)夾爪徑向移動(dòng)的力。替代地，對(duì)每個(gè)夾爪提供一個(gè)致動(dòng)裝置，使得所述齒輪傳動(dòng)裝置起到使所述夾爪同步移動(dòng)的作用。根據(jù)這一設(shè)置，所述齒輪傳動(dòng)裝置傳遞最小(或不傳遞)力。
所述致動(dòng)裝置包括一個(gè)壓頭(ram)。所述壓頭具有用于與一個(gè)小齒輪嚙合的齒。與一對(duì)夾爪中相對(duì)的夾爪的齒嚙合的小齒輪可通過大直徑齒輪連接在一起以一起移動(dòng)。可為每對(duì)夾爪提供單獨(dú)的大直徑齒輪。
所述大直徑齒輪可例如相對(duì)于所述卡盤的孔在軸向上與另一個(gè)大直徑齒輪間隔布置。一對(duì)夾爪的小齒輪可具有向前突出的軸，每個(gè)軸具有固定在該軸上以與相應(yīng)的大直徑齒輪嚙合的單個(gè)齒輪。另一對(duì)夾爪的小齒輪可具有向后突出的軸，每個(gè)軸具有固定在該軸上以與相應(yīng)的大直徑齒輪嚙合的單個(gè)齒輪。
主致動(dòng)液壓缸可與每對(duì)夾爪中的第一夾爪相連，以驅(qū)動(dòng)與該夾爪相連的所述壓頭。輔助液壓缸可與每對(duì)夾爪中的第二夾爪相連并可在與所述主致動(dòng)液壓缸相同的壓力(并且可選擇地是從同一壓力源)下運(yùn)行。因此，所述齒輪傳動(dòng)裝置可引起或引導(dǎo)所述夾爪的相應(yīng)移動(dòng)，但是，徑向向內(nèi)移動(dòng)夾爪所需的主推力可由采用連接到各自夾爪上的液壓缸形式的各致動(dòng)裝置提供，由此減少了所需由所述齒輪傳動(dòng)裝置傳遞的力。
所述夾爪具有伸長(zhǎng)件以延長(zhǎng)每個(gè)夾爪的徑向向內(nèi)可達(dá)范圍。所述伸長(zhǎng)件具有至少兩個(gè)支座，每個(gè)支座具有用于與所述卡盤內(nèi)的物體接觸的接觸面。所述至少兩個(gè)支座相對(duì)于所述卡盤內(nèi)的物體縱向布置。
用于與所述卡盤內(nèi)的物體接觸的每個(gè)接觸面至少部分是弧形的。
一對(duì)夾爪可沿著管形件的軸線與另一對(duì)夾爪在縱向上偏離。這一設(shè)置改進(jìn)了在所述卡盤內(nèi)的物體的橫向?qū)χ小?br> 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種使物體在具有兩對(duì)夾爪的卡盤內(nèi)對(duì)中的方法，其中，每對(duì)夾爪中的一個(gè)夾爪與另一個(gè)夾爪基本上相對(duì)地布置，并且至少一對(duì)夾爪的兩個(gè)夾爪被連接在一起以便同時(shí)移動(dòng)，所述方法包括以下步驟向?qū)⒈粚?duì)中的所述物體移動(dòng)每對(duì)夾爪；通過每個(gè)夾爪接觸所述物體；并使所述物體對(duì)中。
所述方法可包括連接每對(duì)夾爪中的兩個(gè)夾爪以同時(shí)移動(dòng)。所述方法可包括將夾爪對(duì)布置成基本上相互垂直。所述方法優(yōu)選包括彼此獨(dú)立地移動(dòng)每一對(duì)夾爪。
所述方法可包括使每對(duì)夾爪與單獨(dú)的齒輪傳動(dòng)裝置相連。所述方法可包括通過將致動(dòng)裝置與所述夾爪相連而使所述夾爪致動(dòng)。
所述方法可包括使壓頭與每個(gè)夾爪相連；使每個(gè)壓頭具有齒；使每個(gè)壓頭的所述齒與相應(yīng)的小齒輪嚙合；以及使每個(gè)小齒輪與大直徑齒輪相連。所述方法可包括對(duì)每對(duì)夾爪提供一個(gè)大直徑齒輪。


現(xiàn)在參照附圖并如其所示對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的卡盤的局部剖視圖；圖2是沿圖1所示的線Z-Z截取的液壓操縱壓頭的剖視圖；圖3是沿圖1所示的線X-X截取的液壓壓頭的剖視圖；以及圖4是管形件位于其中的改進(jìn)的卡盤的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中卡盤總體上用10示出?？ūP10具有第一對(duì)液壓壓頭50和第二對(duì)液壓壓頭60。每對(duì)壓頭橫過卡盤10的孔的軸線基本上在直徑上相對(duì)布置。第一壓頭50a和50b在基本上垂直的軸線上布置在卡盤10的孔的上方和下方。第二對(duì)壓頭60a和60b在基本上水平的軸線上布置在卡盤10的孔的左側(cè)和右側(cè)。因此，兩對(duì)壓頭50、60基本上相互垂直地布置。每個(gè)壓頭50a、50b、60a、60b可在徑向上移動(dòng)并經(jīng)由軸套(未示出)突出到卡盤10的孔12內(nèi)。
上部和下部的第一壓頭50a、50b沿其外周具有齒條51a、51b。每組齒條51a、51b與相應(yīng)的第一小齒輪52a、52b嚙合。在直徑上相對(duì)的小齒輪52a、52b被固定在向前突出的第一小齒輪軸54a、54b上。如圖3所示，第一小齒輪軸54a、54b安裝到第一小直徑齒輪55a、55b上。
同樣，與水平布置的第二對(duì)壓頭60a、60b的齒條61a、61b嚙合的兩個(gè)小齒輪62a、62b連接到向后突出的第二小齒輪軸64a、64b上。如圖4所示，第二小齒輪軸64a、64b中的每一個(gè)都安裝到一個(gè)第二小直徑齒輪65a、65b上。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，安裝到相應(yīng)的小齒輪軸54、64上的小齒輪52、62的齒的尺寸不相同。但是，這不是本發(fā)明的基本要求。
向著卡盤10的前部設(shè)置第一大直徑齒輪58。第一大直徑齒輪58的齒與安裝到第一小齒輪軸54a、54b上的上部和下部第一小直徑齒輪55a、55b都嚙合。
向著卡盤10的后部設(shè)置第二大直徑齒輪68。同樣，安裝到第二小齒輪軸64a、64b上的第二小直徑齒輪65a、65b的齒與第二大直徑齒輪68嚙合。小直徑齒輪55、65在各自的軸承59、69中運(yùn)行。
主致動(dòng)液壓缸56連接到與相應(yīng)的第一小齒輪軸54b上第一小齒輪52b相嚙合的第一壓頭50b。另一個(gè)主致動(dòng)液壓缸66被布置成移動(dòng)第二壓頭60b并促使與第二小齒輪軸64中的一個(gè)相連的第二小齒輪62b旋轉(zhuǎn)。主致動(dòng)液壓缸56、66中的每一個(gè)可以可變壓力分別致動(dòng)以在徑向上移動(dòng)壓頭50b、60b。
輔助缸57與第一壓頭50a相連。類似的輔助缸67與第二壓頭60a相連。輔助缸57、67被布置成在直徑上基本上與相應(yīng)的主致動(dòng)液壓缸56、66相對(duì)。輔助缸57、67可在與主致動(dòng)液壓缸56、66相同的壓力下操作，因此提高了使用中在管件上的徑向推力和夾緊力。
為了在卡盤10的孔12內(nèi)容納各種尺寸的管形件、并且也為了提高管形件在卡盤10內(nèi)的穩(wěn)定性，每個(gè)壓頭50、60的前端可設(shè)置不同尺寸的夾爪。在圖4中示出了這種改進(jìn)的一個(gè)實(shí)例，其中液壓壓頭50a、50b分別與一個(gè)夾爪20a、20b相連。每個(gè)夾爪20a、20b具有兩個(gè)支座22a、22b。支座22a、22b增加了與卡盤10內(nèi)管形件16接觸的表面面積，并沿著管形件16的弧形外表面。另外，支座22a、22b沿管形件16長(zhǎng)度方向縱向地布置，由此使管形件16穩(wěn)定并支承在卡盤10的夾爪20a、20b內(nèi)，并基本上限制了管形件16在其自身重力下的偏離。支座22a、22b具有弧形接觸面，以在對(duì)中操作過程中使管形件16處于卡盤10內(nèi)并通常允許管形件在卡盤10內(nèi)滑動(dòng)。
夾爪20a、20b尤其適用于具有小直徑和小硬度的管形件。還沿著管形件16的長(zhǎng)度方向在其它地方提供額外的支承(未示出)以保持管形件16的通孔基本上與支座22a、22b的接觸面的通孔垂直。同樣，壓頭60a、60b具有夾爪(未示出)，所述夾爪具有同樣的帶有弧形接觸面的支座。夾爪20a、20b基本上將管形件16以防止下垂的方式支承在支承件之間，并降低在管形件16被夾緊位置管形件16的通孔產(chǎn)生角度偏移的風(fēng)險(xiǎn)。這樣降低了即使在夾爪20a、20b和卡盤10準(zhǔn)確地位于中點(diǎn)時(shí)在卡盤10的區(qū)域中管形件16偏心的可能性。
在使用卡盤10之前，管形件16被設(shè)置在與壓頭50a、50b相連的夾爪20a、20b之間，以確保管形件16基本水平、并使其通孔垂直于卡盤10的接觸面。
第一主致動(dòng)液壓缸56和相對(duì)的輔助缸57可被致動(dòng)以使第一上部和下部壓頭50a、50b移向管形件16。通過與安裝到小齒輪軸54a、54b上的小齒輪52a、52b相嚙合的第一壓頭50a、50b的齒51a、51b和與第一大直徑齒輪58相嚙合的第一小直徑齒輪55a、55b，使上述徑向移動(dòng)同步?；旧显谥睆缴舷鄬?duì)的壓頭50a、50b與大直徑齒輪58的相互接觸引起壓頭50a、50b相應(yīng)的移動(dòng)。
由于管形件16在橢圓度上存在微小差異，因此安裝到壓頭50a、50b上的支座22a、22b不可能同時(shí)與管形件16接觸。但是，支座22a、22b中第一個(gè)到達(dá)管形件16的將會(huì)繼續(xù)前移推動(dòng)管形件16直至之后到達(dá)的支座22a、22b在直徑上相對(duì)的位置與管形件16接合，這樣起到了在垂直面上使管形件對(duì)中的作用。
同樣，第二主致動(dòng)液壓缸66和輔助缸67通過設(shè)置在第二壓頭60a、60b上的齒61a、61b引起安裝到小齒輪軸64a、64b上的第二小齒輪62a、62b相應(yīng)的移動(dòng)。由于小直徑齒輪65a、65b與第二大直徑齒輪68嚙合，因此在直徑上相對(duì)的夾爪具有相應(yīng)的移動(dòng)。在水平面上第一個(gè)到達(dá)的夾爪將會(huì)與管形件16接觸并將其向相對(duì)的夾爪推動(dòng)。當(dāng)?shù)诙?duì)夾爪與管形件16接觸時(shí)，管形件16在垂直的夾爪內(nèi)滑動(dòng)直至管形件16隨后在水平面內(nèi)被對(duì)中。
這樣，每對(duì)夾爪中的每個(gè)夾爪20a、20b具有相應(yīng)的徑向移動(dòng)。另外，通過兩個(gè)大直徑齒輪58、68，每對(duì)夾爪可相對(duì)另一對(duì)獨(dú)立地移動(dòng)。這樣比手動(dòng)調(diào)整夾爪20a、20b獲得了更大的精確度。兩個(gè)垂直布置的夾爪和兩個(gè)水平布置的夾爪使管形件16能夠在兩個(gè)平面并在沿管形件16圓周的四個(gè)點(diǎn)上被對(duì)中。因此，采用每對(duì)可同時(shí)移動(dòng)的兩對(duì)獨(dú)立致動(dòng)的夾爪確保了管形件16在四個(gè)接觸點(diǎn)上準(zhǔn)確地被對(duì)準(zhǔn)并對(duì)中，以補(bǔ)償管形件16的橢圓度。
輔助缸57差動(dòng)地減少了通過齒嚙合傳遞的轉(zhuǎn)矩，使得對(duì)于給定的徑向夾緊力，所需的通過齒嚙合傳遞的轉(zhuǎn)矩更小，由此提高了卡盤10的耐用性。
通過使支座22a、22b具有弧形接觸面以改善夾緊載荷分布并避免較薄的管件被壓碎，卡盤10可得到進(jìn)一步的改進(jìn)。
可提供另外的幾對(duì)相對(duì)的夾爪，并且每對(duì)夾爪最好相連以與該對(duì)中的另一個(gè)夾爪同時(shí)移動(dòng)。例如可以提供三對(duì)夾爪，盡管四對(duì)夾爪對(duì)于對(duì)中操作是優(yōu)選的。
在不脫離本發(fā)明范圍的前提下可以做出多種變形和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種卡盤，包括兩對(duì)夾爪，其中，每對(duì)夾爪中的一個(gè)夾爪相對(duì)于另一個(gè)夾爪以基本上相對(duì)的關(guān)系布置，并且所述兩對(duì)夾爪中的至少一對(duì)的夾爪被連接在一起以便同時(shí)移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的卡盤，其特征在于，每對(duì)夾爪中的一個(gè)夾爪與該對(duì)夾爪中的另一個(gè)夾爪相連以便同時(shí)移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的卡盤，其特征在于，所述夾爪被布置成使得在一對(duì)夾爪中的一個(gè)夾爪的移動(dòng)引起該對(duì)夾爪中另一個(gè)夾爪的相應(yīng)徑向移動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的卡盤，其特征在于，每對(duì)夾爪中的夾爪以基本上在直徑上相互相對(duì)的關(guān)系布置。
5.如權(quán)利要求1所述的卡盤，其特征在于，一對(duì)夾爪相對(duì)于另一對(duì)夾爪基本上垂直地布置。
6.如權(quán)利要求1所述的卡盤，其特征在于，每對(duì)夾爪可獨(dú)立于另一對(duì)夾爪移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的卡盤，其特征在于，所述卡盤包括齒輪傳動(dòng)裝置，所述齒輪傳動(dòng)裝置與每個(gè)夾爪相連以實(shí)現(xiàn)該對(duì)夾爪中的另一個(gè)夾爪的同時(shí)移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的卡盤，其特征在于，每對(duì)夾爪中相對(duì)的夾爪以機(jī)械方式連接，從而使得一對(duì)夾爪中一個(gè)夾爪的移動(dòng)引起該對(duì)夾爪中另一個(gè)夾爪的相應(yīng)移動(dòng)。
9.如權(quán)利要求7所述的卡盤，其特征在于，一對(duì)夾爪中的每個(gè)夾爪可通過與所述齒輪傳動(dòng)裝置相連的致動(dòng)裝置移動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的卡盤，其特征在于，所述致動(dòng)裝置提供線性力，以在徑向上推進(jìn)并縮回與其相連的所述夾爪。
11.如權(quán)利要求9所述的卡盤，其特征在于，一個(gè)致動(dòng)裝置被連接到每對(duì)夾爪。
12.如權(quán)利要求11所述的卡盤，其特征在于，所述齒輪傳動(dòng)裝置傳遞使每個(gè)夾爪徑向移動(dòng)的力。
13.如權(quán)利要求9所述的卡盤，其特征在于，對(duì)每個(gè)夾爪設(shè)置一個(gè)致動(dòng)裝置，并且所述齒輪傳動(dòng)裝置起到使所述夾爪同步移動(dòng)的作用。
14.如權(quán)利要求9所述的卡盤，其特征在于，所述致動(dòng)裝置包括至少一個(gè)壓頭。
15.如權(quán)利要求14所述的卡盤，其特征在于，每個(gè)壓頭具有用于與小齒輪嚙合的齒。
16.如權(quán)利要求15所述的卡盤，其特征在于，每個(gè)小齒輪與一對(duì)夾爪中相對(duì)的夾爪的齒嚙合，并且所述小齒輪通過齒輪連接以便同時(shí)移動(dòng)。
17.如權(quán)利要求16所述的卡盤，其特征在于，對(duì)每對(duì)夾爪設(shè)置單獨(dú)的齒輪。
18.如權(quán)利要求17所述的卡盤，其特征在于，所述齒輪相對(duì)于所述卡盤的孔在軸向上相互間隔開。
19.如權(quán)利要求14所述的卡盤，其特征在于，主致動(dòng)液壓缸與每對(duì)夾爪中的第一夾爪相連，以驅(qū)動(dòng)與該夾爪相連的所述壓頭。
20.如權(quán)利要求19所述的卡盤，其特征在于，輔助液壓缸與每對(duì)夾爪中的第二夾爪相連，并可在與所述主致動(dòng)液壓缸相同的壓力下運(yùn)行。
21.如權(quán)利要求1所述的卡盤，其特征在于，每個(gè)夾爪具有伸長(zhǎng)件，以延長(zhǎng)所述夾爪的徑向向內(nèi)可達(dá)范圍。
22.如權(quán)利要求21所述的卡盤，其特征在于，所述伸長(zhǎng)件具有至少兩個(gè)支座，每個(gè)支座具有用于與所述卡盤內(nèi)的物體接觸的接觸面。
23.如權(quán)利要求22所述的卡盤，其特征在于，所述至少兩個(gè)支座相對(duì)于所述卡盤的所述孔在軸向上間隔開。
24.如權(quán)利要求1所述的卡盤，其特征在于，用于與所述卡盤內(nèi)的物體接觸的每個(gè)接觸面至少部分地是弧形。
25.如權(quán)利要求1所述的卡盤，其特征在于，一對(duì)夾爪相對(duì)于所述卡盤的所述孔在軸向上與另一對(duì)夾爪偏離。
26.一種使物體在具有兩對(duì)夾爪的卡盤內(nèi)對(duì)中的方法，其中，每對(duì)夾爪中的一個(gè)夾爪與另一個(gè)夾爪基本上相對(duì)地布置，并且至少一對(duì)夾爪的兩個(gè)夾爪被連接在一起以便同時(shí)移動(dòng)，所述方法包括以下步驟向?qū)⒈粚?duì)中的所述物體移動(dòng)每對(duì)夾爪；通過每個(gè)夾爪接觸所述物體；并使所述物體對(duì)中。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，包括連接每對(duì)夾爪中的兩個(gè)夾爪以便同時(shí)移動(dòng)。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，包括基本上相互垂直地布置每對(duì)夾爪。
29.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，包括與另一對(duì)夾爪獨(dú)立地移動(dòng)每一對(duì)夾爪。
30.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，包括使每對(duì)夾爪與單獨(dú)的齒輪傳動(dòng)裝置相連。
31.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，包括通過將致動(dòng)裝置與所述夾爪相連而致動(dòng)所述夾爪。
全文摘要
本發(fā)明提供一種卡盤和使卡盤內(nèi)的物體對(duì)中的方法。所述卡盤包括兩對(duì)夾爪，每對(duì)夾爪中的一個(gè)夾爪以基本上與另一個(gè)夾爪相對(duì)的關(guān)系布置。所述夾爪對(duì)中的至少一對(duì)的夾爪被連接在一起以便同時(shí)移動(dòng)。優(yōu)選地是，每對(duì)夾爪中的一個(gè)夾爪與該對(duì)夾爪的另一個(gè)夾爪相連以便同時(shí)移動(dòng)。所述夾爪可布置成使得一對(duì)夾爪中的一個(gè)夾爪的移動(dòng)引起該對(duì)夾爪中的另一個(gè)夾爪的相應(yīng)徑向移動(dòng)。每對(duì)夾爪中的兩個(gè)夾爪基本上徑向彼此相對(duì)布置。一對(duì)夾爪相對(duì)于另一對(duì)夾爪基本上垂直布置。每對(duì)夾爪最好可獨(dú)立于另一對(duì)夾爪移動(dòng)。
文檔編號(hào)B23B31/02GK101015864SQ20061007394
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2006年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者斯圖爾特·羅布 申請(qǐng)人:現(xiàn)場(chǎng)油田服務(wù)有限公司