專利名稱：用于切割金屬管件的切割裝置及相關切割方法
用于切割金屬管件的切割裝置及相關切割方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種切割裝置，其用于切割各種剖面的壓彎(press-bent)金屬構形， 例如圓形的金屬管件或一般具有方形或多邊形剖面，其可應用于一連續(xù)生產的機器，以 便利用電磁感應或雷射裝置使所述管件成型及焊接。
背景技術：
已知在一連續(xù)生產線上制造剖面為圓形或方形的金屬管件，首先由一金屬片開 始，將其成型或壓彎以定義一中空管件，接著沿著彎曲板片的兩邊緣之間的接合線以電 磁感應或雷射裝置焊接其內部及/或外部。這些作業(yè)是在一管件成型區(qū)域內沿著生產線來進行的。一旦焊接完成，就以在運作中(on-the-fly)技術將所述金屬管件切割成其尺寸， 也就是通過適當?shù)那懈钛b置并在一定速下移動所述金屬管件。所述切割是沿著所述生產線緊接于所述成型區(qū)域之后來進行的。所述管件或構形是在一高速度下沿著所述生產線來供應的，例如其速度大約為 130公尺/分鐘(m/min)或大約2.17公尺/每秒(m/s)。已知金屬管件的切割通常是如此制得的，一般的長度在3-6-9公尺之間變換， 是使用由高速鋼加硬質合金(HSS-HM)所制作的圓盤(慢速切割)或摩擦圓盤(快速切 割)來執(zhí)行。就慢速切割來說，我們指的是一種切割，具有一切割速度或所述圓盤外周旋轉 的速度，依據鋼材的種類與硬度，從15公尺/分鐘到500公尺/分鐘。就快速切割來說，我們指的是一種切割，具有一切割速度或所述圓盤外周旋轉 的速度，約大于60公尺/秒。因為現(xiàn)代的生產工藝需要一種干凈及精準的切割，以及一種可(數(shù)小時)長時間 使用的切割工具，以便極小化所述機器的停機時間(downtimes)，用于慢速切割的圓盤通 常被采用，其是由高速鋼(rapid steel)、超級高速鋼(super rapid steel)、HSS高速鋼(HSS) 或HM硬質合金(HM)所制成。在慢速切割上，所述切割圓盤或圓鋸在它們與材料性質 及被切割的管件厚度極為相關的幾何形狀、傾斜角及外形、鋸齒的數(shù)量以及材料的種類 上是被周詳?shù)脑O計。相反的，所述快速或摩擦切割是很少被使用，其執(zhí)行一種“燒毀(burnt)”切 割，其帶有太多毛邊。所述快速切割經常需要重復的做才能達成，其明顯的浪費時間及 增加成本。通常，在所述焊接線上過多的焊接材料形成在所述金屬管件的外側及內側，即 所謂的焊珠(weldingbead)。所述過多的焊接材料可以是與組成所述板片的材料是不同型 式的，并且可具有不同的硬度及密度。所述焊珠必須被如碎屑(chip)般的移除，特別是在用于制作伸縮(telescopic)裝 置的管件的應用，其在所述管件的內側及外側需要一完全平整的表面，或是在其他需要一平滑及平整的表面的應用上。在外部，所述焊珠通過一焊珠移除(de-beading)工具來移除，其作用如同一刮 刀(scraper)。所產生的碎屑被收集然后傳送至適當?shù)膬Υ嫒萜鲀?。在所述管件內側的過多焊接材料并未總是被移除的。在管件或盒狀構形的生產上，移除其內部的焊珠是必要的，使用一固定或旋轉 的工具，其插入所述管件內部，以移除留在所述管件內形成廢料(scrap)碎屑的方式的焊珠。在這些情況下，切割圓盤破壞所述內部的碎屑。因此，在慢速切割的情況下， 當它們碰到如所述碎屑的材料的突然不連續(xù)的情形，其在所述管件內不受固定，并且具 有不同材料和硬度，它們往往很快的變成碎片并且所述切割圓盤甚至也會破裂，故所述 圓盤是更容易受損的。由于如此的破裂將太過頻繁，伴隨無法接受的用于連續(xù)生產機器的停機時間， 這是現(xiàn)行采用快速切割技術的慣常行為，其具有如上所指出的在質量和生產力上所造成 的缺點。本發(fā)明的一個目的在于達成一種切割裝置及使一相關方法完善，以用于切割金 屬管件，其中所述慢速切割能被使用且沒有任何切割工具因在所述管件內殘留的焊珠薄 片造成碎裂、毀壞或破裂的風險。另一個目的在于達成一種切割裝置及使一相關方法完善，以用于切割金屬管 件，其允許有一較好質量(干凈及精確)的切割、干凈且精確。本案申請人經由設計、試驗及實施本發(fā)明，以克服目前工藝水平的缺點，幷獲 得這些及其它目的和優(yōu)點。

發(fā)明內容本發(fā)明記載及描述其特征于獨立權利要求中，而附屬權利要求則描述了本發(fā)明 的其他特征或主要發(fā)明概念的變化。依據上述目的，一種用于切割金屬管件的切割裝置，每一所述管件內包含由具 有鐵基材料所制成的殘留焊接成分，所述切割裝置包含一移動臺車，能夠在一大約等于 所述管件速度的速度下運送一設有一切割工具的切割頭。依據本發(fā)明的一特征，所述切割裝置包含電磁工具，其設于所述臺車，且相對 于所述移動方向位于所述切割工具的上游，或固定設置緊接于所述管件的成型區(qū)域之 后；所述電磁工具能選擇性的激活，以便在所述管件內部產生一電磁場，在所述切割步 驟期間，所述電磁場的作用是暫時性移動所述殘留的焊接成分至對所述切割工具不形成 干擾的一位置上。本發(fā)明允許在所述切割之前，相對于所述切割區(qū)域，暫時性移動由移除所述管 件內的焊珠所造成的廢料碎屑，以便能夠使用所述慢速切割型式的切割圓盤，也就是 說，其由高速鋼、超級高速鋼、HSS高速鋼及HM硬質合金或相似物所制成，以取代快 速切割。依據本發(fā)明，此用語“管件(tube)”應該包含，一般具有一圓形(circular)或曲 線(curvilinear)剖面的中空橢圓形(oblong)元件，以及一般具有矩形(rectangular)、四角CN 102015178 A
說明書
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形(quadrangular)或多邊形(polygonal)剖面的中空剖面元件，例如一般用于運送特殊液 體或流體的管體(pipes)、管件(tubes)或連接管(connections)。就慢速切割來說，我們指的是一種切割，其具有一切割速度或所述圓盤外周旋 轉的速度，依據鋼材的種類與硬度，從15公尺/分鐘到500公尺/分鐘。就快速切割來說，我們指的是一種切割，具有一切割速度或所述圓盤外周旋轉 的速度，約大于60公尺/秒。用這種方法，我們獲得一較好質量的切割、干凈、精確且沒有毛邊，并且同 時，具有切割刀具的良好作業(yè)期，且符合連續(xù)生產線所需求的規(guī)范。事實上，因為至少 在因所述切割圓盤通過而受影響的區(qū)域(優(yōu)選是在所述切割點之前方和后方大約700毫 米)內沒有焊接殘留及碎屑，因此所述圓盤的鋸齒可免于破裂及/或變成毀壞，及可避 免所述圓盤提早破裂。簡而言之，我們獲得具有最佳條件的切割及所述生產線的高生產 力。依據一變化，所述電磁工具包含一線圈，其與所述移動方向同軸設置，所述管 件能被插入所述電磁工具內，以便定義形成一磁性通道(tunnel)，其具有一預設的長度及 直徑，所述管件通過其內部。
依據一需求，可提供數(shù)個線圈，沿所述移動方向設成一列，或相互同軸，或結 合這些解決方案。因此，依據所述生產線的工作需求，通過線圈或線圈組產生的電磁場 的力量能被適當?shù)恼{節(jié)及設定。依據本發(fā)明的所述裝置能有利于搭配使用移除工具，其產生片斷的碎屑 (fragmented chip)，因為這些片斷的形態(tài)而容易移動碎屑。本發(fā)明的一個更大的優(yōu)點在于運用所述電磁場的作用從外部作用，以移動或 移除所述殘留焊接碎屑，因此不需要插入另外的元件到所述管內，因為這樣不方便使所 述管件沿著所述生產線高速前進。也屬于本發(fā)明的領域內的一種用于切割金屬管件的方法，所述金屬管件在一前 進的方向上以一預設的速度移動，每一所述管件內包含殘留焊接成分，其是由具有鐵基 (ferrous base)的材料所制成，其中具有推進一切割頭的一步驟，其是通過一臺車在一 移動方向運送所述切割頭，且該切割頭上設有一切割工具；以及一切割步驟，其中通過 所述切割工具切割所述管件。本發(fā)明，在所述前進步驟期間，在所述切割工具進行切割前，從所述切割區(qū) 域，提供執(zhí)行一移除作業(yè)或至少暫時性移動所述殘留焊接成分。這是通過能選擇性的激 活的電磁工具來完成的，所述電磁工具設在所述臺車上，并相對于所述移動方向位在所 述切割工具的上游，或固設于緊接著所述管件的成型區(qū)域之后，所述電磁工具在所述管 件的內側產生一電磁場，以從所述切割區(qū)域清除所述殘留焊接成分，以便所述殘留的焊 接成分不會干擾所述切割工具通過所述管件。有優(yōu)點的是，所述切割步驟是所述慢速切割的型式，其使用一圓盤，由適合慢 速切割所述管件的材料所制成，所述材料選自于包含高速鋼、超級高速鋼、HSS高速 鋼及HM硬質合金的一族群。

本發(fā)明的這些和其它的特征將由一較佳形式的實施例的下列說明搭配所附圖示 而給出一非限制性的例子，其中圖1是一具有焊接材料的焊接線的金屬管件的簡略示意圖；圖2是用以移除連結于圖1金屬管件的焊接材料的工具的簡略示意圖；圖3是在圖2中的所述移除工具作業(yè)中的簡略示意圖；圖4是金屬管件內側具有焊接材料的殘留成分的切割步驟的簡略示意圖；圖5是依據本發(fā)明的切割裝置應用于切割管件的簡略示意圖。
具體實施方式
請參照附圖，一切割裝置10是用于一金屬管件12的慢速切割，其是通過一由高 速鋼(rapid steel)、超級高速鋼(super rapid steel)、HSS高速鋼及HM硬質合金所制成的 切割圓盤(circle disk) 30 (圖5)來進行。所述金屬管件12是在一用于管件12的連續(xù)生產 的機器上，由壓彎片體形成具有一內部腔室16的一管件，并沿著一焊接線焊接在結合的 邊緣上(圖1)。所述成型及焊接作業(yè)是在一適合的成型區(qū)域內沿著所述生產線來進行，所述成 型區(qū)域以元件標號50簡要標示在圖5中。所述管件12上的焊接加工是在其外側及所述內腔16內，一過多的焊接材料(welding material) 14或焊珠(bead)必須被移除。這些材料具有強磁性(ferromagnetic)的性質。從所述管件12的壁面的移除作業(yè)是通過一第一外部焊珠移除(de-beading)工具 18來執(zhí)行，以移除一第一外部焊珠22;及通過一第二內部焊珠移除工具20來執(zhí)行，以移 除一第二內部焊珠24 (圖2)。所述第一工具20可能配置成產生由片段碎片(fragmented chip)組成的第二焊珠 24(圖 4)。在所述切割區(qū)域內，所述管件12的前進的直線具有例如一約6公尺的長度L， 以及所述管件12在一生產的定速下移動，例如包含在約10公尺/分鐘(m/min)至160公 尺/分鐘之間，在本例中約為130公尺/分鐘。所述圓盤30能由例如高抗力(resistance)的高速鋼(5%銷)所組成，用以切割 或研磨硬度包含在約50公斤/毫米平方(Kg/mm2)至80公斤/毫米平方之間的金屬及合 金。此外，一種具有極高抗力(5%鈷)的超級高速鋼也能被使用，其適合用于切割鐵的 (ferrous) >麻田散鐵的(martensitic)及沃斯田鐵(austenite)的金屬，其具有超過80公斤/ 毫米平方的硬度，可能提供二氧化碳(CO2)氣化及/或一種物理氣相沉積(PVD，Physical Vapor Deposition)的巴爾查斯(BALINIT )涂層。所述切割例如不只是用于具有直徑約在60毫米(mm)至300毫米及厚度約3毫米 至14毫米之間及其衍生構形的管件，例如尺寸為80x80x3的構形，例如包含在3公尺至 12公尺之間的最終切割長度，在本例中的最終長度約為6公尺，而且視生產者的需要， 其亦有利于用于短切割。請參照圖5，所述管件12是緊接著在成型區(qū)域50之后在運作中(on the fly)進行 切割，其中所述管件12沿一軸線X(或箭頭F所指的移動或前進的方向)前進，其將于下文參考圖5簡要說明。一臺車34載送一切割頭36，所述切割頭是以線性或水平樞轉，并且所述圓盤30 被設置于所述切割頭36上。所述切割頭36設有一驅動馬達38，用以轉動所述圓盤30，例如具有一動力， 包含在約5至50馬力(hP)之間；以及一送料馬達40，用以沿著一方向轉移(translate)所 述切割頭36，所述方向與所述管件12依循前進的軸X呈垂直，伴隨一切割前進，其可以 是線性、水平樞轉或軌道式的。所述臺車34在一軌道42上沿著所述軸X移動。一移動馬達44是設置用以沿著 一固定的行程在一開始及一終止位置之間沿著所述軸X以一與所述管件12前進速度相等 的確定速度來促使及轉移所述臺車34，并且用以保持在一恒定速度，以達切割所述管件 12所需要的時間。提供一已知型式的一動力傳動工具46，例如以螺桿、齒條、封閉圓形皮帶、平 的或齒狀的，或使用液壓或油動力的活塞來轉動，其能夠將所述馬達44傳遞的動力傳送 到所述臺車34，以便使其沿著前進的直線移動，并且可能使其行進減速。特別的，所述馬達34能反轉所述傳動工具46的移動方向，其是為了使所述臺車 34的移動交替改變，以便其能沿著前進的直線行進及返回。所述箭頭F指出所述臺車34 的行進方向，在此方向上所述管件12被切割。所述臺車34設有夾緊工具48，如鉗子或類似的工具，當達到前進直線所需的定 速時，所述夾緊工具48附加于所述管件12上以進行切割，因而所述工具能隨著所述移動 的管件12穩(wěn)固的移動；大約在此時刻，所述圓盤30朝向所述管件12開始它的下降，以 便進行切割。為達此目的，依據需求，所述圓盤30是被設置成允許朝向所述管件12進行直線 的或水平樞轉的前進。當所述夾緊工具18夾合時，所述切割行程開始，其穿過欲進行切割的工件以及 在切割前后側的安全間隔。當所述管件12完成切割，所述切割頭36回到它的不干涉(non-interference)的位
置，而在此處，所述夾緊工具18釋放所述管件12。接著，所述臺車34減速直到所述終止位置時停止，然后以容許的最高速度回 到所述起始位置。在此方法中，所述臺車34沿著所述管件12的前進直線完成一來回 (to-and-fro)運動。本發(fā)明提供在切割之前從切割位置移動所述內部焊珠24(圖3)，其是通過所述 第二工具20變成片段碎屑的形態(tài)。這是為了防止概要揭示于圖4的缺點，在此所述圓盤30也切割到所述焊珠24， 然后有一所述焊珠24a的碎屑的片段24a卡在所述圓盤30的鋸齒的喉部(throat)上，隨后 就發(fā)生所述鋸齒的破裂或破損。這樣就可以采取具有上述優(yōu)點的慢速切割工藝。為了移除片段狀的焊珠24，依據本發(fā)明的所述切割裝置10包含一電磁鐵 (electromagnet) 32 (圖5)，其設置在所述臺車34上的所述圓盤30的上游，因此隨所述圓 盤30穩(wěn)定的前進。所述電磁鐵32配置形成一線圈纏繞所述軸X，所述線圈具有一內部直徑稍大于所述管件12的外部直徑，以便能夠與它成為同軸，并且環(huán)繞它，以及當被激活 (activated)時產生一磁場于它的內側。所述產生的磁場作用在所述片段狀的焊珠24上， 以朝向所述管件12的中心吸引所述相應的碎屑，以便從所述圓盤30進行切割的區(qū)域上移 除它們。因為所述電磁鐵32隨所述圓盤30穩(wěn)定的前進，以及設在所述圓盤30的在所述 箭頭F指出的前進方向之前，在所述圓盤30穿過所述管件12的行程中，找不到所述焊珠 24的殘留碎屑，因為這些已通過所述電磁鐵32的作用給移除了?？偟膩碚f，所述電磁鐵32逐步的清除(free)所述切割區(qū)域的碎屑，以便所述圓 盤30沿著它的切割路徑時不會碰到碎屑。做為一替代方案是設于所述臺車34上并位于它的上游，所述電磁鐵32能固設于 緊接于所述管件12的所述成型區(qū)域50之后，并在形成所述管件或盒狀構形的最后肩部 (last shoulder)的區(qū)域內，或在緊接于通過編碼器之后的讀取區(qū)域內。明確的是，在所述圓盤30剛開始下降時所述電磁鐵32能被激活(activated)，以 便清除(free)所述切割區(qū)域的碎屑，然后在切割結束之后，在完成清除相關的所述區(qū)域 之后停止激活(de-activated)。優(yōu)選是為了更安全起見，所述裝置10被配置成在切割直線 的前方及后方大約700毫米清除所述切割點。自動的，一旦完成所述切割，被所述電磁鐵32移開的所述碎屑是如此被帶到所 述圓盤30的下游，然后于隨后的切割作業(yè)時向外排出。明確的的是，在不違反本發(fā)明的領域及范圍的情形下，可對前述的用于切割金 屬管件的切割裝置10及相關切割方法進行部件及/或步驟的修飾及/或附加。明確的是，雖然本發(fā)明已參考一些具體例子來進行說明，但本領域的技術人員 應當能夠達成用于切割金屬管件的切割裝置及相關切割方法的許多其他裝置的等效型 態(tài)，其也具有記載于權利要求的特征及因此都落于因此定義的保護范圍內。
權利要求
1.一種用于切割金屬管件(12)的切割裝置，所述金屬管件(12)在一移動方向(X) 上移動，每一所述金屬管件(12)內包含由具有鐵基的材料所制成的殘留焊接成分，所述 裝置包含一移動臺車(34)，在一大約等于所述管件(12)速度的速度下移動；一切割頭 (36)，其上設有一切割工具(30)，其特征在于其包含電磁工具(32)，其設于所述臺 車(34)上，且相對于所述移動方向(X)位于所述切割工具(30)的上游，或固定設置緊接 于所述管件(12)的成型區(qū)域(50)之后，所述工具(32)能選擇性的激活，以便在所述管 件(12)內部產生一電磁場，在所述切割步驟期間，所述電磁場的作用是去移動所述殘留 焊接成分至一對所述切割工具(30)不形成干擾的位置。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述電磁工具(32)是設置以便于，當所 述切割工具(30)在方向(X)上逐步的前進時，朝向所述管件(12)的中心運送所述殘留焊 接成分。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述電磁工具包含至少一線圈(32) 與所述方向(X)同軸設置，所述管件(12)能被插入所述線圈(32)內。
4.如前述權利要求任一項所述的裝置，其特征在于所述切割工具(30)是由適合 于慢速切割所述管件(12)的材料所制成，所述材料選自于包含高速鋼、超級高速鋼、 HSS高速鋼及HM硬質合金的族群。
5.如前述權利要求任一項所述的裝置，其特征在于其包含移除工具(18)，能夠從 所述管件(12)的外表面上移除一第一焊珠(22)。
6.如前述權利要求任一項所述的裝置，其特征在于其包含第二移除工具(20)，能 夠從所述管件(12)的內表面上移除一第二焊珠(24)，相對于方向(X)設于所述電磁工具 (32)的下游，其在所述管件(12)之內產生所述殘留焊接成分。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于所述第二移除工具(20)能夠其產生片斷 碎屑形態(tài)的殘留焊接成分。
8.如前述權利要求任一項所述的裝置，其特征在于其包含一第一馬達(44)，通過 傳送工具(46)，在方向(X)上移動所述臺車(34)。
9.如前述權利要求任一項所述的裝置，其特征在于所述臺車(34)包含一第二馬達 (40)，在大約垂直于方向(X)的一方向上使所述切割頭(36)朝所述管件(12)前進。
10.如前述權利要求任一項所述的裝置，其特征在于所述切割頭(36)包含一第三 馬達(38)以驅動所述切割工具(30)轉動。
11.一種用于切割金屬管件(12)的切割方法，所述金屬管件(12)在一移動方向(X) 上移動，每一所述金屬管件(12)內包含由具有鐵基的材料所制成的殘留焊接成分，其中 所述切割方法具有一使一切割頭(36)前進的步驟，其是通過一臺車(34)在所述方向(X) 上運送一切割頭(36)，且所述切割頭(36)設有一切割工具(30)；以及一通過所述切割工 具(30)切割所述管件(12)的步驟，其特征在于其用以引發(fā)一運作，以便在所述切割工 具(30)進行切割之前，通過使用能選擇性激活的電磁工具(32)從所述切割區(qū)域至少暫時 性的移除或移轉所述殘留焊接成分，所述電磁工具(32)設于所述臺車(34)上，且相對于 所述移動的方向(X)位于所述切割工具(30)的上游，或固定設置緊接于所述管件(12)的 成型區(qū)域(50)之后，其中所述電磁工具(32)在所述管件(12)內部產生一電磁場，以便 在所述切割步驟期間，移動所述殘留焊接成分至一對所述切割工具(30)不形成干擾的位置。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于所述切割步驟是屬于慢速切割的形 式，并使用一由適合于慢速切割所述管件(12)的材料所制成的切割工具(30)，所述材料 選自于包含高速鋼、超級高速鋼、HSS高速鋼或及HM硬質合金的族群。
13.如權利要求11或12所述的方法，其特征在于所述電磁工具(32)是在所述切割 步驟開始之前被激活，以及在所述切割步驟結束之后停止激活。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于其用以將所述殘留焊接成分移動至所 述切割點的前方及后方大約700毫米。
全文摘要
一種用于切割金屬管件(12)的切割裝置(10)，所述金屬管件(12)在一移動方向(X)上移動，每一所述金屬管件(12)內包含由具有鐵基的材料所制成的殘留焊接成分，所述切割裝置(10)包含一移動臺車(34)，在一大約等于所述管件(12)速度的速度下移動；一切割頭(36)，其上設有一切割工具(30)；以及電磁工具(32)，其設于所述臺車(34)上，且相對于所述移動方向(X)位于所述切割工具(30)的上游，或固定設置緊接于所述管件(12)的成型區(qū)域(50)之后，所述工具能選擇性的激活，以便在所述管件(12)內部產生一電磁場，在所述切割步驟期間，所述電磁場的作用是移動所述殘留焊接成分至一對所述切割工具(30)不形成干擾的位置。
文檔編號B23D59/00GK102015178SQ200980114710
公開日2011年4月13日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權日2008年2月22日
發(fā)明者特里斯塔諾·恰尼 申請人:朱麗亞烏滕西利股份有限公司