专利名称：铺线工具的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种铺线装置和方法，特别但非唯一地涉及一种将线铺入物体表面用的工具。在一优选实施例中，本发明涉及一种用于将线铺入管子接头内孔表面的方法和装置。
管子接头通常用于连接管子两端，包括(例如)塑料气体供应管。此种管子必须用密封结合连接，因此，在使用中，没有气体允许通过结合部逸去。
一种制造此类密封结合部的已知方法是接合圆筒套筒形状的管子接头内待结合的塑料管的端部。一个导电体埋置在该套管的内孔表面中，通常为铜线的螺旋线圈形式。当每个管子的端部安置在套筒中时，通过铜线流过电流，导致电线被加热，由此熔化套筒的孔表面或管子外面上的塑料，或两者。因此管子端部变熔化或焊接在气密结合部的套筒上。
EP-A-0，569，625公开一种先有技术装置，用于将线铺入管子接头的内孔表面中，包括一个切削内表面中的槽用的切削工具，一个将线导入槽内的线导向件，以及一个用于将切割的材料返回槽中以封闭该线的闭合机构。
先有技术装置和方法的一个问题在于，对于每种直径的管子接头需要一种单独的工具，因为先有技术工具的形状紧密跟随管子接头的内径。当铺线工具用于不合适的套筒尺寸时，线不能正确地放入槽中，相反易于在接头内自由跑动，使接头无用。
希望改善先有技术方法和装置的灵活性和可靠性。同时，在至少一个第一优选实施例中，希望为铺线到一个具有非恒定内径的物体内提供一种方法和装置。也就是，一种沿物体的所有或部分长度变化的内径，如减径管接头。
其次，需要提供一种方法和装置，用于将线铺入一个具有不可利用的区域的物体，如T型管接头的侧孔。希望沿T型管接头在靠近其第一和第二端部处将一个单独的线铺入螺旋线圈但避开侧孔。
再次，在另一优选实施例中，希望提供一种改进的方法和装置，用于铺设一个单根线的双螺旋线圈，使得线回到接近开始点。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种铺线装置，用于将线铺入空心圆筒的内孔表面，包括在内孔表面中切削出切口用的切削机构；用于将线导入切口的导线机构；以及用于封闭切口从而封闭切口中的线的封闭机构；其特征在于所述导线机构这样配置，使得线通过切削机构进入切口。
有利的是，线直接通过切削机构进入切口，因此不能自由运动。最好是，线通过切削机构中的孔理想地引导到切削机构外表面，后者在工作时面对切口。
最好是，切削机构排列成可产生一个切口，它基本上垂直于所述内孔表面，取槽的形式，所述切削机构最好将一凸起抬到切口的一侧。理想的是，该导向机构引导线进入切口到凸起下方区域，最好是一个在凸起下的角落位置。
最好是，所述铺线装置包括一个与所述切削机构整体形成的铺线工具所述线导向机构和所述封闭机构。最好是，所述工具配置在一根长杆上，所述线最好沿杆送入，适当地通过一个线输送机构如滑轮装置，到所述线导向机构。
该优选实施例特别预定用于将线铺入塑料管或管接头的内孔表面中。所述铺线装置最好排列成装入所述管或管接头，以便围绕其纵轴线转动，使该铺线工具保持在该杆上，紧靠内孔表面，使得管接头可以相对于铺线工具操作地转动。
最好是，铺线工具这样布置，使得所述闭合机构处于一个与管接头的纵向转动轴线垂直的平面中。因此，可以通过闭合机构施加最大压力，以通过切削机构封闭翻转切口，即使该工具与内径大大大于工具外周边的管接头一起使用。但是，铺线工具最好配置成其外周对应于预定管接头的内径。
最好是，铺线工具安装在所述杆的接纳凹部中，使得被承载的所述工具与杆的端面和外周面对准。通过将铺线工具安装在杆上的该位置中，获得若干操作优点。特别是，该切削机构设置成安放在或靠近杆的端部。将切削工具安置在该位置中允许该切削工具与内孔表面接触，使孔表面的内径沿管接头长度变化，如一种用于联接不同直径的管子的减径器。
该铺线装置的另一优点是，铺线工具遵循的螺旋路径的螺距可以在铺线期间变化。特别是，该铺线装置可以将铺线工具移至大大增加螺旋路径的螺距。该特点特别有利，例如在T型管接头中铺设连续的线，使得该线可以铺设成避免T型接头的侧孔。
根据本发明的第二方面，提供一种铺线装置，用于将线铺设到物体中，所述装置包括一个切削机构，它可以围绕一个基本上垂直于所述主体内孔表面的轴线转动。
该切削机构最好设有切削表面，该切削表面最好预定用于做切口，该切口是在使用中沿所述切削面方向移动该切削机构通过所述内孔表面而制成的。有利的是，所述切削机构是可以转动的，使得所述切削面围绕所述轴线转动。最好是，一种导线机构引导一根线沿所述轴线通过该切削机构，使得切削机构围绕该线转动。
最好是，该切削工具沿第一方向驱动，将线铺在第一螺线路径中，然后转过大约90°并受驱动而沿直线路径铺线，然后再转过90°，将线铺在第二螺旋路径中。最好是，第二螺旋路径位于所述第一螺旋路径之间，由此形成一双螺旋路径。
为了最好地理解本发明，及显示如何实施本发明的实施例，现在可参照附图并通过实例阅读以下说明，附图中
图1是一个管接头的侧视透视图；图2是通过图1管接头的截面图；图3是铺线装置的平面图；图4是使用中管接头内铺线工具的端视图；图5是铺线工具的侧视图；图6是铺线工具的前视图；图7是铺线工具的平面图；图8是优选的减径管接头的侧视截面图；图9是第二优选铺线装置的后视图；图10是图9装置的平面图；图11是图9装置的端面图；图12是通过图9铺线装置的优选头部的截面图；以及图13是通过一个具有双螺旋线圈的优选套管接头的截面图。
首先参照图1和2，图中示出管接头10，其为用于连接管子如气体管子的端部的形式。接头10为中空形状，基本上为圆筒形并有内孔表面11。内孔表面11中埋置一个螺旋状铜丝线圈12，其第一端12a以接头10的外部上的第一孔13a伸出，而其第二端12b以接头10的外部上的第二孔13b伸出。
现在同时参照图2，该图以截面示出接头10的孔表面11的一部分，其中埋有铜线螺旋形线圈12。铜线12的各圈由孔表面11的塑料封闭，导致孔表面11成波形。该铜线牢固地保持在孔表面11中，不易脱开，而先有技术的该类接头却均于脱开。
在使用中，当接头需要连接两个塑料管(未示出)时，其端部插入接头10的相应两端。接头10的内孔的直径这样选择，使其与要连接的管子成摩擦配合。一旦管子就位，就能通过适当地将线圈端部12a、12b连接到电源而形成流过铜线12的电流。通过铜线12的电流而使铜线变热，该热量使围绕铜线12的塑料熔化。此外，铜线的热量至少部分熔化管子的外表面。在一预定时间后，铜线12中的电流停止，使管子和接头能够冷却。结果是，每个管子一起熔接在接头10上而生产强度相当大的结合部。重要的是，该结合部为气体不可渗透的密封，因此接头10可以用于密封地连接气体管子。
现在转向图3至7，图中表示一种用于将铜线12铺于空心圆筒体内如图1和2中所示的管接头10的设备。
参照图3，第一实施例的铺线设备包括一个钢头部分22和一个钢支承臂21，连接在头部22上并支承该头部。
头部22上安装一个铺线工具30和一个包括导向滑轮23的供线机构，滑轮23在铺线过程期间将铜线12供给到铺线工具30上。头部22有一拱形摩擦表面，该表面用火焰淬硬和抛光。该头部也可以载带铰孔刀具(未示出)，例如位于与所述铺线工具30对置的位置。
在使用中，管接头10例如安装在由计算机数控(CNC)的机床(未示出)的主轴上，而铺线装置20的支承臂21安装在该机床的刀夹具上。
任意地，利用一个独立的钻孔(扩孔)刀具或方便地利用载带在铺线工具20的头部22上的钻孔刀具首先完成钻孔操作。
将数控机床合适地编程而以大至约2000转/分的第一速度转动，且使铺线装置前进到接头10的孔中而并不首先接触接头10。
一旦铺线装置完全置于转动的接头10内，其中该接头固定在主轴上的端部处，就可操纵铺线装置，使钻孔刀具切削到接头10的内孔表面11中而到达一预定深度，并以一预定速率从接头的孔内缓慢抽出铺线装置，以预定深度保持孔表面的切削而完成钻孔操作。这样可保证该孔表面前后一致地均匀，并对于铺线操作成有平滑的圆筒形。
一旦完全退出头部22和已经移出任何碎屑或废料，那么数控机床使头部22重新进入接头10的孔。
现在参照图3用普通术语描述铺线操作，并参照图4-7，它们更详细地表示铺线装置20的铺线工具30。
数控机床领域的专业人员将熟悉X、Y和Z运动的常规描述，下面将参考该描述，用Y表示由于工件相对于工具而产生的运动，用X表示垂直于工件转动轴的水平平面的运动，而用Z表示平行于转动轴线的运动。
对于铺线过程，数控机床使接头10以大约每分钟50转的速度转动，而使铺线工具10与接头10的孔表面11接触，以便在其中切割出一槽。该槽基本上垂直于接头10的孔表面11。通过以恒定速率沿Z运动方向移动工具30，如图3中箭头Z所示，与图4中用箭头Y表示的管接头的恒定的Y方向转动相结合，形成一个恒定间距的螺线槽。
参照图4，图示出工具30相对于管接头10的优选位置，使刀具31啮合内孔表面11。一个翻板闭合器33配置成位于一个垂直于接头A的转动轴线的平面上，亦即位于接头的中心线上，而刀具刚巧设置在该中心线的上方。因此，如果接头10换成一个较大直径的接头，那么，该翻屑闭合器仍就靠近孔状表面11闭合。可以使用同一工具来在不同直径的管子中铺线。
当工具30的刀具31在接头10的转动的孔表面11中切削出一个槽时，一个塑料凸起切屑移置至刀具31的一侧上。线12通过刀具31中的输送孔32直接进入新切削的槽。
移动塑料的凸起切屑沿一个基本上平行于切削方向的方向受到引导，来会合一个翻屑闭合器表面33，该表面以大约45°角度横跨工具30而延伸。翻屑闭合器33推动该凸起切屑向着新切削的槽的相对侧，由此至少部分盖住铺设的线。翻屑闭合器33然后压住移动的材料，使其由于摩擦而被加热。结果使移动材料变形并在切削槽中闭合所述的线。
紧接在铺线操作之前的对孔状表面11的开孔提供一个好处，就是当铺线过程开始时，孔状表面仍然由于钻孔刀具生成的摩擦而热的。当头部22使移动的塑料通过该线时，这有助于通过翻板闭合器33和通过头部22的摩擦表面而使孔状表面进一步摩擦生热，由此将线埋置在新切削的槽内。
因此，铺线的连续过程包括槽的暂时打开、将线铺在槽中，以及立即将线封闭在槽中。
参照图5、6和7，下面更详细地描述铺线工具。
铺线工具30最好通过加工一个单独的材料块如钢块来形成刀具31、一个导线孔32和一个翻屑闭合器33。导线孔32从工具30的顶部和后部处的宽的椭圆形开孔32a开始延伸，以大约20°至30°的范围成角度，在工具前面处的刀具31的表面中的开口32b处汇合。
刀具31设有引向切削刃的第一斜表面31a和第二斜表面31b，后一表面31b用于将线出口孔32b引向所要的切削区，最好是一个最强的角部。刀具31在第一表面31a的区域中比在第二表面31b处窄，以便逐渐迫使切口打开。
可以理解，可以对该设备和方法进行修改而并不偏离本发明。例如，不需要使用数控机床来操作铺线装置，虽然使用它较方便。此外，线的铺设可以在靠近机床主轴的接头10端部处开始，而头部14逐渐地移出接头10的孔。
下面描述该铺线装置将线埋入具有不同内径的管子接头中的操作。
图8是减径管接头的截面侧视图，有一个供安装第一直径管子用的第一端部14、一个供安装较小的第二直径管子用的第二端部16和一个两者之间的斜坡区段15。最好是铺设一根从入口13a到出口13b的连续绞合线。早先这是不可能的，因为将线正确地铺设到斜坡区段15中很困难。
在操作中，铺线工具31载带在杆21上而进入接头的第一端部14，并与第一孔13a对准。然后杆21于X轴线移动而将刀具31驱入内孔状表面11一个预定深度。其次，管接头沿图8的箭头Y方向转动，而沿方向Z驱动的工具将线以螺旋线圈的方式铺入第一有预定间距的螺线槽124中。第一线圈124铺设于一个预定距离，以便在使用中获得可靠的气密结合部。该线圈并不沿管子接头10的第一区段14的整个长度延续，因为引入第一区段14的管子端部对过热特别易损坏而造成不希望有的变形。因此，通过显著增大Z方向的移动速率形成一冷区来提供一第二螺旋线圈125，它有一相当大的间距。一旦该工具前进到管接头10的较小的第二区段16的所要区域，Z方向中的驱动减慢而提供一个在小直径区段16中的第三螺旋线圈126。
当该工具进入斜坡部分15时，需要一个X方向的移动，也即从图8的图纸平面往外出来的方向，以便跟仿随斜坡截面的减小的直径。再参照图3，可以看到，工具30安装在杆21的头部22的前端处的凹部中，使得工具30是铺线装置接触斜坡表面15的第一部分，因此，刀具31在斜坡截面15全部与内状表面11的保持接触。因为线12通过刀具31中的孔32b直接进入切口，所以该线可靠地铺入切口，而并不能在接头内自由走动。
使用一个类似的操作方法将单独一根线铺入具有无用区的管接头，如具有侧孔的T形管接头，该侧孔置于沿管接头长度的近似一半处。与图8中所示装置相似，螺旋线圈124和126设置在T形接头的两端，而使用一个螺距很大的螺旋线圈125来避开侧孔，方法是在围绕该孔和与该孔对置的内孔表面中切槽。
下面参照图9至13描述铺线装置的第二优选实施例，其中与图1至8中所述装置相对应的部件采用相似的标号。
图9表示铺线装置20的后视图，该装置20有一个载带头部22的支承臂21。在使用中，待铺的线沿支承臂21被载带，例如通过一滑轮装置(未示出)通到一孔23。
图10为图9装置的平面图，表示22从入口23a到出口23b的通过头部22的孔23。
图11为装置9和10的端视图，而图12为通过头部22的截面图。
如图11和12中更清楚地表示的，头部22设有弯曲的向前面向压力或摩擦表面24，在使用中预定安置紧靠管接头的内孔表面11，如在第一实施例中那样。
空心轴25设置在孔23中，它有设有花键的端部25a，花键端部25a用作小齿轮，配置时与载带在支承臂21上的齿条26啮合。齿条26的纵向运动使孔23中的空心轴25转动。
一个刀具31设置在从孔23的出口23b凸出的轴25的前端处。刀具31最好不转动地装在轴25的内端部25b中，与轴25一起转动，如采用装配在相应方形凹孔中的方形截面。齿条26和小齿轮25a装置可方便地确定出尺寸，从装入支承臂21和头部21的范围内，并因此安装在管子接头中，但也可以利用任何其它合适的转动装置。
在使用中，一根待铺设的线12被引导通过轴25的空心中心，其入口端处方便地使用陶瓷盘27来减小摩擦。线12穿过刀具31的中心纵向线导向孔32，从刀具31直接进入新切削的槽。方便的是，刀具31可以围绕线12转动，使得所述线可以铺入改变方向的槽内，而刀具31接合在接头10的孔表面11内。
孔23的出口23b设有板28，该板28有多个安装于其上或形成于其中的翻屑闭合器33。该或每个翻屑闭合器33被设置成位于从刀具31于切割方向的后向。
现参照图13，将描述图9-12中示出的装置的优选操作方法。
图13表示管子接头10的截面，其中要求设置一个单根连续线12，它位于从输入口13a到输出口13b的双螺旋路径中。该配置有其特殊用途，例如，当希望在一个管子接头中提供多于一个螺线布置从而可以及时地在不同点处独立而方便地进行结合。双螺旋线圈布置可以与任何形式的管子接头一起使用，包括套筒、减径器、T型、肘管形或帽端管子接头。
特别参照图12和图13，刀具31被设定在第一方向并由支承臂21的合适的X和Z运动驱动通过管接头10的内孔状表面11，管接头10旋转地通过刀具31，使得线12铺设在第一向内的螺旋线圈121中。
在第一螺旋线圈121的端部处，接头10转动与头部22和臂21的运动停止。也就是，在图13的位置121a处。刀具31然后利用齿条26和小齿轮25a转过约90°到一个第二所要切削方向。线12铺设在沿线性路径的第二方向而不转动接头10，从而形成一连接部分122。连接部分最好是一个对应于第一螺旋线圈121的螺距一半的长度。然后工具31再一次转动到第三切削方向，最好是通过约90度，从而工具从第一切削方向转过约180°。通过使接头10沿逆向转动和完成沿头部22的Z方向的逆向运动，刀具31切出从位置123a到外口13b的第二螺旋路径123。
如上所述，本发明预定覆盖铺线装置及其操作方法的实施例，以及由所述装置和方法所产生的管子接头。本发明特别涉及在其间具有导向孔的铺线工具30，以用于将线直接铺入切口中。
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在本说明书中公开的所有特点(包括任何附属的权利要求、摘要和附图)，和/或如此公开的任何方法或工艺步骤可以任意组合，除非至少某些特点和/或步骤是互相排斥的。
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本发明并不限于上述实施例的细节。本发明可以扩展到任何新的实施例，或本说明书中公开的特征的任何新的组合(包括任何附属的权利要求书、摘要和附图)，或所公开的任何方法或工艺步骤的任何新的实施例或任何新的组合。
权利要求
1．一种用于将线铺入空心圆筒体的内孔表面中的铺线装置，包括切削装置(31)，用于在所述内孔表面中加工出一切口；线导向装置(32)，用于将导线引入该切口；以及封闭装置(33)，用于关闭该切口，由此封住切口中的线；其特征在于所述导线机构(32)这样配置，使得线通过切削机构(31)进入切口。
2．如权利要求1中所述的铺线装置，其中，所述线导向装置(32)包括一个通过所述切削装置(31)的孔(32)。
3．如权利要求2中所述的铺线装置，其中，所述孔(32)伸向所述在使用时其面朝切口的切削装置(31)的外表面。
4．如权利要求1至3中任何一项所述的铺线装置，其中，所述切削装置(31)这样配置，使得能通过从所述内孔表面抬起一个凸起切屑材料而产生切口，其中所述导线机构(32)引导该线进入切口到该凸起切屑底下的一个区域。
5．如权利要求4中所述的铺线装置，其中所述导向机构(32)设置成将线(12)引导到凸起切屑下面切口的角部位置中。
6．如权利要求1至5中任何一项所述的铺线装置，包括一个铺线工具(30)，它由所述切削机构(31)、所述导线机构(32)和所述闭合机构(33)组成。
7．如权利要求6所述的铺线装置，其中所述铺线工具(30)配置成被载带在具有输线机构(23)的长杆(21)上，用于将线输送到所述导线机构(32)。
8．如权利要求7中所述的铺线装置，其中所述铺线工具(30)安装在所述长杆(21)的接收凹部中，使得所述被载带的铺线工具(30)与所述细长杆(21)的端面对准，并与所述长杆(21)的一外周面对准或从其上凸出。
9．如权利要求1至8中任何一项所述的铺线装置，其中所述闭合机构(33)可操作地位于一垂直于带有内孔表面的空心圆筒的纵向旋转轴线的平面内。
10．如权利要求6至9中任何一项所述的铺线装置，其中，所述切削机构(31)、所述导线机构(32)和所述封闭机构(32)是整体形成的。
11．如权利要求1至9中任何一项所述的铺线装置，其中，所述切削机构(31)是可以转动的。
12．如权利要求11中所述的铺线设备，其中，所述切削机构(31)可以操作地围绕一根基本上垂直于内部孔表面的轴线转动。
13．如权利要求12中所述的铺线设备，其中，所述切削机构(31)包括一个切削表面，用于操作地沿切削面方向切出通过内孔表面的一切口，其中所述切削机构(31)可以转动，使切削表面围绕所述轴线转动。
14．如权利要求12或13中所述的铺线装置，其中所述切削机构(31)可以围绕线(12)转动。
15．如权利要求1至14中任何一项所述的铺线装置，其中所述切削机构位于拱形摩擦表面(24)附近，该表面(24)设置用于内孔表面的摩擦加热。
16．如权利要求1至15中任何一项所述的铺线装置，包括一个铰孔刀具。
17．一种用于将线铺到空心圆柱的内孔表面中的方法，包括下列步骤利用一个切削机构(31)在内孔表面开出切口；将一线(12)导入切口；以及关闭(33)切口，将线(12)封入切口内；其特征在于在上述引导步骤中，将线(12)通过切削机构(31)引导到切口中。
18．如权利要求17中所述的方法，还包括在形成切口之前对内孔表面铰孔的步骤。
19．如权利要求17或18中所述的方法，用于将线连续铺入一减径管接头的内孔表面中，该管接头有一第一区段(14)、一第二区段(16)和一在其中间的斜坡区段(15)，该第一区段(14)用于接受一个第一直径的管子，该第二区段(16)用于接受一个较大或较小直径的管子。
20．一种如权利要求19中所述的方法，包括将线以第一螺旋线圈(124)的方式放入第一区段(14)中，在斜坡区段(15)中铺设具有相当大的螺距的第二螺旋线圈(125)，以及在第二区段(16)中铺设一个第三螺旋线圈。
21．一种如权利要求17或18中所述的方法，用于在T型管接头的对置两端处铺线，包括将线铺成大螺距螺旋线圈(125)的步骤，该步骤足以避开内孔表面中的侧孔。
22．一种如权利要求17或18中所述的方法，用于将一个双螺旋线圈铺入内孔状表面中，包括下列步骤铺设一个预定螺距的第一螺旋线圈，转动该切削机构，铺设对应于预定螺距一半量级的连接部分，使切削机构转动，并在第一螺旋线圈之间铺设一个第二螺旋线圈。
全文摘要
一种辅线装置和方法,使用一个具有刀具(31)的工具(30),该刀具(31)在圆筒形管接头(10)的内孔表面(11)中可操作地开一切口,将线(12)铺入切口,并用翻屑闭合器(33)关闭切口。线(12)借助孔(32)通过切削装置(31)而输入切口。由此对线(12)放入切口工艺进行改进,克服了接头内线自由移动的问题。在第二实施例中(见图12),刀具(31)可转动地安装,允许形成双螺旋线圈,而不必从孔表面移去刀具。
文档编号B29C70/16GK1283147SQ98812630
公开日2001年2月7日 申请日期1998年12月22日 优先权日1997年12月24日
发明者G·琼斯, P·考雷 申请人:Msa工程系统有限公司