JP2005523160A - 管用旋回ローラ溝形成装置 - Google Patents

Abstract

管（１０）内に溝（２４）を形成するための装置および方法。この装置は、管（１０）を固定するための保持取付具（４２）と、保持取付具（４２）上に回転できるように装着されているキャリッジ（７０）とを含む。２本のアーム（６６，６８）は、キャリッジ（７０）上に枢動可能に装着されていて、管（１０）の対向側面上を延びる。各アーム（６６，６８）は、その上に回転できるように装着されている溝形成ローラ（５４，５６）を有する。アクチュエータ７８は、アーム（６６，６８）を接続していて、溝形成ローラを管に強制的に係合させる。キャリッジ（７０）、アーム（６６，６８）、アクチュエータ（７８）および溝形成ローラ（５４，５６）は、円周方向に延びる溝（２４）を形成するために軌道内を管（１０）を中心にして回転する。この方法は、軌道内の管（１０）を中心にして溝形成ローラ（５４，５６）が１回転する度に、一定の速度で管（１０）の表面内に溝形成ローラ（５４，５６）を強制的に押し込む工程を含む。

Description

本発明は、管の外面内の円周方向に延びる溝と係合する機械的管継手によりある管を他の管に結合できるようにするために、上記溝を形成するための装置に関する。この装置は、壁の厚い管、湾曲した管セグメントおよび管アセンブリに溝を形成する際に特に役に立つ。

図１に示すように、管端部１０および１２を機械的管継手１４と結合できれば便利である。管継手１４は、管端部１０および１２の周囲に円周方向にボルトで固定されている対向して配置されているカップリング部分１６および１８を備える。シール２０は、継手のところに流体漏れを起こさない流体密封部を形成するために、カップリング部分と管端部との間に挿入される。図２に示すように、カップリング部分１６および１８は、管端部１０および１２内に形成されている円周方向に延びる溝２４を係合する弓状のキー２２を有する。シール２０と一緒に管端部上に設置されると、管端部間に信頼性が高く、液漏れを起こさない継手を形成する目的で、管を一緒に保持し、軸方向の張力または圧縮力および曲げモーメントに耐えるように、キー２２は溝２４と係合する。

好適には、溝形成ローラおよびダイのような溝形成ツール間の材料を冷間加工することにより管端部内に溝２４を形成することが好ましい。上記溝形成ローラは、管端部の外面に置かれ、ダイは溝形成ローラの下で管の内面を直接支持する。溝形成ローラを管端部の周囲に円周方向に移動させ、管表面に押しつけると、材料は大部分は内側に送られて溝２４を形成する。ダイは、削り取られた材料を収容し、管の内面上に対応する突起２６を形成する。

好適には、特に強度と腐食が重要視される船舶向けの用途の場合には、管材料を冷間加工することにより溝２４を形成することが好ましい。冷間加工した溝は、形成した溝上に腐食代が増大した継手を形成するが、スケジュール８０鋼管のような厚肉管にこのような溝を形成するのは困難である。現在、管の壁部に取り付け、管の円周の周囲を移動し、管壁部が圧縮される外部の溝形成ローラと内部のダイ・ローラとの間に溝を形成するポータブル溝形成機械が販売されている。このような機械は、制御するのが難しく、操作する作業員を疲労させる。さらに、使用することができる管の直径および壁部の厚さを制限する管の直径および広がりを不当に大きくしないで、これら機械が効果的に加えることができる力の大きさには限界がある。

もう１つのタイプの従来技術の溝形成装置は、装置に対して管を回転させる。しかし、このような装置により管アセンブリまたは湾曲管セグメント（「曲げ管スプール」と呼ばれる）内に溝を形成するのは困難でもあるし危険でもある。さらに、まっすぐな管に溝を形成する場合でも、管が回転し、溝を形成している間に、管を支持するためにパイプ・スタンドが必要になる。パイプ・スタンドを使用した場合には、管を溝形成装置と整合し、整合状態に維持するのが困難になる。円周方向に延びる溝を確実に形成するためには、管と溝形成装置とを正しく整合する必要がある。

さらに、両方のタイプ（旋回および回転）の従来技術の溝形成装置は、管の内面から溝が形成された表面までの距離を測定することにより溝の寸法を制御する。このような装置により形成された溝の寸法は、管の外径の許容範囲および管壁部の厚さの許容範囲の変動により悪影響を受ける。それ故、溝の寸法の精度は、管の寸法に依存し、管の寸法の変動に比例して変化する。それ故、確実に品質の高い管継手を形成するために、溝を形成する
際に所望のレベルの整合性および再現性を達成するのは困難である。

従来技術の溝形成装置の欠点の見地からいって、壁部の厚い管、管アセンブリおよび湾曲した管セグメント内に、簡単に、安全に、再現性、精度を有し、作業員の負担が少ない溝を形成することができる改良形の溝形成ツールの開発が待望されていることは明らかである。

本発明は、管内に円周方向に延びる溝を形成するための装置に関する。この装置は、解放できるように管と係合し、それを保持することができる保持取付具、および管と係合することができる円周方向に延びる溝形成面を有する溝形成ローラとを備える。溝形成ローラは、管の長軸に対してほぼ平行な回転軸を中心にして回転することができ、軌道内で移動することができるし、または管の円周の周囲を往復することができる。

アクチュエータが、溝形成ローラが、管の円周の周囲の軌道内を移動した時に、ローラの溝形成面を管と強制的に係合させるために、溝形成ローラとリンクで結合している。好適には、電気モータの形をしていることが好ましい、軌道の中を溝形成ローラを移動させるための手段が設けられている。

好適には、保持取付具は、管の長軸と同軸の中心軸の周囲に位置する複数のセグメントを有する伸張できるダイを備えることが好ましい。ダイのセグメントは、管を保持するために管の内面と係合するために、半径方向に外側に移動することができる。セグメントも、溝形成の後で管を解放するために、管の内面から遠ざかる方向に、半径方向に内側に移動することができる。

伸張できるダイのセグメントは、その内部にそれぞれ管の内面の方を向いている溝を有する。溝は、中心軸の周囲で円周方向に相互に整合していて、溝形成ローラの軌道と同一平面上に位置する。ダイ・セグメントの溝も、溝形成ローラの溝形成面と整合していて、その内部に円周方向に延びる溝が形成される場合、管壁部から削り取られた材料を収容する働きをする。

好適には、この装置も、伸張できるダイ上に装着されているキャリッジを有することが好ましい。キャリッジは、好適には、上記電気モータにより、中心軸を中心にして軌道を回転することができることが好ましい。キャリッジに枢支されている一方の端部を有するアームが、ここから伸張できるダイの中心軸に向かって横方法に外側に向かって延びる。溝形成ローラは、アーム上に回転できるように装着されていて、アームは、ローラの溝形成面が、伸張できるダイにより保持されている管端部と係合することができるように、伸張できるダイに近づく方向また遠ざかる方向に枢動することができる。

好適には、アクチュエータは、キャリッジ上に直接的または間接的に装着されていて、伸張できるダイに近づく方向および遠ざかる方向にアームを枢動するために、アームの他方の端部と係合することが好ましい。アクチュエータは、管が伸張できるダイにより保持されている場合、管と係合するために、円周方向に延びる溝形成面を強制的に移動することができる。キャリッジ、アームおよび溝形成ローラは、その内部に円周方向に延びる溝を形成するために、軌道内で管の周囲を回転する。

好適には、一方の端部が枢動可能にキャリッジに取り付けられていて、そこから中心軸の方向に向かって横方向に外側に延びる一方の端部を有する第２のアームを有することが
好ましい。第２のアームは、第１のアームから間隔を置いて位置していて、好適には、アーム間に伸張できるダイが位置する状態で第１のアームに対向していることが好ましい。

第２の溝形成ローラは、第２のアーム上に回転できるように装着されていて、第１の溝形成ローラと対向してほぼ直径方向に位置する。第２の溝形成ローラも、管と係合することができる円周方向に延びる溝形成面を有する。第２のアームは、第１のアームのように、伸張できるダイに近づく方向および遠ざかる方向に枢動することができる。

アクチュエータは、好適には、第１のアーム上に装着されていて、伸張できるダイに近づく方向および遠ざかる方向に、両方のアームを枢動するために、第２のアームの他方の端部と係合することが好ましい。アクチュエータは、管が伸張できるダイにより保持されている場合、管と係合するように、両方のローラの円周方向に延びる溝形成面を同時に強制的に移動することができる。キャリッジ、アーム、アクチュエータおよび溝形成ローラは、その内部に円周方向に延びる溝を形成するために、軌道内で管の周囲を回転することができる。

好適には、キャリッジ、アームおよび溝形成ローラと一緒に保持取付具を、これらを管の長軸に整合するために、第１および第２の軸を中心にして回転できるように装着することが好ましい。軸を水平方向および垂直方向に向けると便利である。

装置が異なる直径の管に適合することができるように、少なくとも一方のアームの一方の端部を、キャリッジ上に相互間に間隔をおいた状態で位置する複数の枢動位置に枢動可能に位置させることができる。個々のアパーチャまたはスロットは、アームを装着するための異なる枢動位置を供給するために使用することができる。

各溝形成ローラ上の円周方向に延びる溝形成面は、好適には、ローラから半径方向に外側に延びる隆起部を備えることが好ましい。各溝形成ローラ上の隆起部は、冷間加工中の管内に同じ溝を共に形成するために、共通の平面内で相互に整合することができる。別の方法としては、各溝形成ローラ上の隆起部は、溝形成ローラの回転軸に沿った方向に、相互にジグザク状をなすように位置させることができる。好適には、隆起部は、相互に重なっていて所定の幅を有する１つの溝を形成している管内に円周方向に延びる溝を形成するために、隆起部の厚さより薄い相互間の間隔でジグザクになっていることが好ましい。

図３は、本発明による旋回ローラ溝形成装置３０である。溝形成装置３０は、支持フレーム３２上に装着されていて、ハンドル３６により、水平軸３４を中心にしてフレーム３２に対して角度調整することができる。支持フレーム３２は、テーブル３８上に装着されていて、垂直軸４０を中心にしてテーブルに対して回転することができる。垂直軸および水平軸の両方の軸を中心にしての溝形成装置の角度を調整することができるので、溝形成装置３０を、溝形成装置に対して簡単に直角に向けることができない管の端部に対して完全に直角に位置させることができる。例えば、湾曲した部分を備える管アセンブリに溝を形成する場合に、直角に位置させることが難しく、アセンブリの全長を支持し、アセンブリを保持し移動するための特殊ツールを使用しないで、溝を形成する端部を溝形成装置に直角に位置させる簡単な方法がなかった。

図４は、旋回ローラ溝形成装置３０の詳細図である。溝形成装置３０は、円周方向に延びる溝がその周囲に形成できるように、管端部を保持するための伸張できるダイ４２を含む。伸張できるダイ４２は、中心軸４６の周囲に位置する複数の楔形のダイ・セグメント４４を備える。ダイ・セグメント４４は、中心軸４６の方向にスプリングにより押されていて、以下に説明するように、中心軸４６と同軸関係にある伸張できるダイ上にスリップ
する管の内面と係合させるために、ダイ・セグメントを延ばすために、その軸から半径方向に外側に移動することができる。

溝２４を管端部の周囲に円周方向に確実に形成するためには、管端部を、ダイ・セグメント４４の外面に直角に向けなければならない。確実に直角な位置関係にするために、各ダイ・セグメントは、各ダイ・セグメント４４から半径方向に外側に延びる管ストップ面５０を有する。伸張できるダイ４２により保持されている管端部が、管ストップ面５０と円周方向に係合すると、管端部は、ダイ・セグメント４４の外面に直角になる。管ストップ面５０は、ダイ・セグメント４４（以下に説明する）内のツーリング溝５２から間隔を置いて位置している。管ストップ面５０とツーリング溝５２との間の間隔が、円周方向の溝２４と管端部との間の距離を決める。

各ダイ・セグメント４４も、外側を向いている円周方向に延びるツーリング溝５２を有する。ツーリング溝は、伸張できるダイの周囲に円周方向に整合していて、溝形成プロセスにより半径方向に内側に削り取られた管からの材料を収容するために動作する。ツーリング溝５２の形状が、溝が形成された管端部の内面上に形成される突起２６の形状を決定するのを助ける（図２参照）。

一対の溝形成ローラ５４および５６が、相互にほぼ直径方向に対向している伸張できるダイ４２に隣接して位置する。各溝形成ローラは、そこから半径方向に外側へ延びる連続している隆起部６０を含む円周方向に延びる溝形成面５８を有する。隆起部６０は、管端部と係合して、以下に説明するように、管材料を冷間加工することにより溝を形成する。隆起部６０を含む面５８は、好適には、管端部を効果的に冷間加工できるように、焼き入れ鋼から形成することが好ましい。溝形成ローラ５４および５６は、それぞれ伸張できるダイ４２の中心軸４６にほぼ平行な各軸６２および６４を中心にして回転することができる。ローラ５４および５６は、隆起部６０が伸張できるダイ４２内のツーリング溝５２とほぼ整合するように位置していて、そのため、隆起部とツーリング溝は、一緒に動作して以下に説明するように管端部内に溝と突起を形成する。ローラ５４および５６は、ツーリング溝５２の中心に正確に整合する必要はない。ローラは、例えば、その厚さより短い距離だけ溝の中心からずれている２つのローラにより形成された２つの重なっている溝から１本の溝を形成するするために、必要に応じて溝の中心から一方または他方にずれることができる。この手順については以下にさらに詳細に説明する。

各溝形成ローラ５４および５６は、各アーム６６および６８上に回転できるように装着されている。アーム６６および６８は平行に位置していて、伸張できるダイ４２の対向側面上に間隔を置いて位置する。アームは、中心軸４６に向かって横方向を向いている。各アームは、一方の端部で伸張できるダイ４２に隣接して位置するキャリッジ７０に枢動可能に装着されている。アーム６６および６８は、中心軸４６にほぼ平行な各軸７２および７４を中心にして枢動する。そのため、その各枢動軸７２および７４を中心にして、アーム６６および６８を枢動させ、ローラが伸張できるダイ４２上に保持されている管と係合できるようにして、溝形成ローラ５４および５６を伸張できるダイ４２へ近づく方向および遠ざかる方向に移動することができる。キャリッジ７０は、アーム６６および６８の枢動軸７２および７４を異なる直径の管と係合するように、溝形成ローラ５４および５６を適合させるために調整することができるキャリッジ７０内に位置する複数の個々のアパーチャ７６により形成されている複数の枢動位置を有する。図９はキャリッジ７０の他の実施形態を示す。この場合、複数の枢動位置は、アーム６６および６８の枢動軸７２および７４の位置を連続的に調整できるようにするスロット７７により供給される。連続的に調整することができる枢動軸は、広い範囲の管直径を取り扱うことができるようにすることにより、旋回ローラ溝形成装置の万能性をさらに高める。連続的に枢動軸を調整することによるもう１つの利点は、溝の深さを制御するために、アームの動きを制限するためのス
トップ手段を使用する必要がないことである。これについては以下に詳細に説明する。

アーム６６および６８は、その各枢動軸７２および７４に対向するアーム６６および６８の端部へのその取付け部を通して、キャリッジ７０上に装着されているアクチュエータ７８により、軸７２および７４を中心に枢動する。アーム６６および６８は、溝形成ローラ５４および５６を、好適には、油圧で動作し、材料を冷間加工することにより、円周方向に延びる溝を形成するために、溝形成ローラ５４および５６を管に係合させるのに必要な力を供給するアクチュエータ７８にリンクする。

図５に最もはっきり示すように、キャリッジ７０は、中間フレーム８２に回転できるように取り付けられているシリンダ状のハウジング８０上に装着されている。中間フレーム８２は、旋回ローラ溝形成装置が枢動する水平軸３４を形成するトラニオン８４により支持フレーム３２に装着されている。キャリッジ７０は、ハウジング８０と一緒に中心軸４６を中心にして回転することができる。キャリッジおよびハウジングの回転は、その内部に溝を形成するために、管の周囲を溝形成ローラ５４および５６が移動するための好適な手段である電気モータ８６により行われる。それ故、キャリッジ７０は、アーム６６および６８、溝形成ローラ５４および５６およびアクチュエータ７８と一緒に、伸張できるダイ上に保持されている管の円周の周囲の軌道内を、伸張できるダイ４２を中心にして回転する。キャリッジが回転すると、アクチュエータ７８は、以下に説明するように、円周方向に延びる溝を形成するために、溝形成ローラ５４および５６を管と強制的に係合する。装置の動作の説明
図６に示すように、管端部１０内に溝２４を形成するために、伸張できるダイ４２のダイ・セグメント４４は、中心軸４６の方向にバイアス・スプリング（図示せず）の力により内側に移動することができ、伸張できるダイの直径を管の内径内に適合する大きさに設定する。アクチュエータ７８は、伸張できるダイ４２から遠ざかる方向に、枢動軸７２および７４を中心にして、アーム６６および６８を枢動させるために使用される。次に、ハンドル３６が、溝が形成される管端部に直角に管ストップ面５０を位置させるために、水平軸３４および垂直軸４０を中心にして、旋回ローラ溝形成装置３０を回転するために使用される。図６に示すように、管端部１０は、伸張できるダイ４２と係合し、管端部１０の長軸８８は、中心軸４６とほぼ同軸になる。管端部１０は、自分がストップ面５０と係合するまで伸張できるダイ上に位置していて、係合した場合、セグメント４４は、管端部１０の内面９０と係合し、管端部を旋回ローラ溝形成装置３０に直角に保持するために、半径方向に外側に移動する。好適には、ダイ・セグメント４４は、図７に最もはっきりと示すように、油圧ラム９２により移動することが好ましい。ラム９２は、中心軸４６と同軸に位置していて、ダイ・セグメント４４と係合する楔形の端部９４を有する（同様に、図４参照）。ラム９２と結合している油圧シリンダ９６は、矢印９８で示すように、ラムを中心軸４６に沿って移動する。油圧シリンダ９６は、図５に示す油圧動力ユニット９７により作動する。ラムが油圧ユニットの方向に移動すると、ウェッジ状の端部９４はダイ・セグメント４４と係合し、ダイ・セグメントを外側に移動して、管の内面９０と強制的に係合させる。（逆に、ラムが油圧ユニットから遠ざかる方向に移動すると、ダイ・セグメントは、そのバイアス・スプリングの力により半径方向に内側に移動することができる。）
図６に示すように、好適には、同様に油圧動力ユニット９７で作動することが好ましいアクチュエータ７８は、溝形成ローラ５４および５６を管端部１０の外面１００と接触するように位置させるために、その各枢動軸７２および７４を中心にして、アーム６６および６８を移動するために使用される。次に、キャリッジ７０が、矢印１０２で示すように中心軸４６を中心にして回転する。これにより、溝形成ローラ５４および５６が、管端部１０を中心にして軌道内を移動する。図７に示すように、キャリッジ７０は、ハウジング８０によりキャリッジ７０に結合しているギア１１０と係合している、ピニオン１０８を備えるシャフト１０６を有する電気モータ８６により回転する。図７および図８に示すよ
うに、ハウジング８０は、軸４６および伸張できるダイ４２を中心にして、ハウジング８０、キャリッジ７０、アーム６６および６８、溝形成ローラ５４および５６およびアクチュエータ７８を回転するために、ベアリング１１２上に装着されている。

溝形成ローラがその軌道内で回転すると、アクチュエータが隆起部６０を管１０の外面１００に押し込む力が増大し、管材料が冷間加工され、溝２４が形成される。図８に示すように、管１０の内面９０は、ダイ・セグメント４４のツーリング溝５２内に強制的に押し込まれ、突起２６ができる。アクチュエータ７８の動きは、使用する機械的管押えに適している所望の深さおよび外径の溝２４が形成されるように、溝形成ローラ５４および５６の行程を制限するように設定することができる調整可能なストップ１１４（図４参照）により制御される。溝形成ローラ５４および５６の分離により、所望の外径を有する溝が形成された時点を判断するために使用することができる。図９に示すように、枢動軸７２および７４の位置が、スロット７７により限定的に調整できる場合には、アクチュエータ７８用の調整可能なストップ１１４は必要ない。溝２４の所望の深さは、アクチュエータ７８の全ストロークが、溝を所望の深さに形成するために、ローラ５４および５６を適当な分離距離い位置させるように、枢動軸７２および７４の位置を相互に設定することにより達成される。

図２に示すような、２つの対向溝形成ローラ５４および５６を有するローラ溝形成装置デバイスに特に適している動作のもう１つのモードの場合には、キャリッジ７０は、１８０度より大きい角度に対する部分的に重なっている円弧内で、ローラ５４および５６を移動するために、往復運動により軸４６を中心にして回転することができる。これにより、管１０の周囲の軌道内でローラ５４および５６を移動させなくても、連続している円周方向に延びる溝２４が形成される。

管端部１０の周囲に適当な溝２４が完全に形成されると、キャリッジ７０の回転はストップし、アーム６６および６８は、管端部１０から遠ざかる方向に枢動し、溝形成ローラ５４および５６を溝２４および管の外面１００から切り離す。ラム９２は油圧シリンダ９６により移動して、ウェッジ端部９４をダイ・セグメント４４から切り離し、ダイ・セグメントは内側に移動できるようになり、突起２６を乗り越えるのに十分な管端部１０の内面９０から切り離し、それにより旋回ローラ溝形成装置から管端部を解放する。

アクチュエータ７８への油圧は、好適には、圧力補償流れ制御弁１１６を通して供給することが好ましい（図５参照）。このような弁は、シリンダ圧力が変化しても、単位時間当たり同じ量の流体をアクチュエータに供給する。そうすることにより、本発明の装置は、キャリッジ７０の１回転当たり一定の速度で溝２４を形成することができる。溝形成の１回転当たりの一定の速度は、望ましくない方法で管が変形するのを避けるように選択される。例えば、１回転当たりの溝の増分が小さすぎる場合には、突起２６が形成されるように、管材料を強制的に内側に送るための十分な力が、溝形成ローラとダイとの間に加わらない。溝形成ローラにより圧縮される材料は、管に沿って溝から外側に流れ、管の長さおよび直径を大きくする。壁の厚い管の場合には、外面上の突起は、溝に隣接して形成される。何故なら、圧縮された材料は、どこかに流れなければならないわけであり、隣接する何もない表面が抵抗の少ない都合の良い経路を供給するからである。一方、１回転当たりの増分が大きすぎると、溝形成ローラおよびダイによる力は、管壁部の端部を外側に曲げる傾向があり、管端部を広げることになる。ローラと管との間のこのような強い力も、キャリッジを回転するためにモータからの強いトルク出力を必要とし、そのため装置を稼働するための電力要件が過度になる。さらに高いトルク出力に対しては、もっと強度の高い構成部品が必要になる。

しかし、突起２６を形成する目的で、材料の大部分を内側に強制的に移動するために、
溝形成ローラが供給した十分な力を有する１回転当たり一定の溝形成速度を達成するために、圧力補償流れ制御弁を使用することにより、溝形成の増分が小さすぎるかまたは多すぎる場合に関連する上記問題は回避されるが、この力は、動作中に管端部の広がりまたは過度の電力消費がはっきりわかるほど大きすぎるものではない。

溝２４を形成するためにローラ５４、５６および管端部１０との間で必要な力を制限するもう１つの方法は、所望の溝幅よりも狭い隆起部６０を有するローラを使用し、それらが所望の幅を有する溝２４を形成するように重なる２つの溝を形成するために、相互にその各回転軸６２および６４に沿ってローラをジグザクに動かす方法である。それ故、ジグザクになった場合、各ローラは溝２４の一部を形成し、各ローラへの力は少なくてすむ。何故なら、各ローラが冷間加工しなければならない金属の量が少なくなるからである。

図１０および図１１はローラ装置を示す。これらの図の場合、同じ溝２４を形成するように（図１０）、または軸６２および６４に沿って相互にジグザクになるように（図１１）、ローラ５４および５６を相互に整合することができる。その結果、ローラ５４および５６は、溝２４を形成するために重なる２つの溝を形成する。

ローラ５４および５６の相対的なジグザクは、好適には、他方に対してそれを相対的にジグザクにするために、ローラの中の一方の側面または他方の側面上に設置することができる、スペーサ１１８により形成することが好ましい。スペーサ１１８としては、ワッシャ状のリング、部分的リング、シムまたは他のこのような部材のような形をしているものを使用することができる。図１０に示すように、スペーサ１１８は、ローラとローラ止めキャップ１１９の間のローラ５６の外部に設置することができる。そのため、ローラ５４および５６の隆起部６０は、鎖線１２０で示すように相互に整合し、旋回している間に管端部１０内に共通の溝２４を形成する。しかし、図１１に示すように、ローラとローラ・ベアリング・フランジ１２１との間のローラ５６の内側にスペーサ１１８を設置すると、軸６４に沿って隆起部６０が外側にずれて、ローラ５６上の隆起部６０とローラ・ベアリング・フランジ１２１の間の空間１２２で示すように、ローラ５４に対してローラ５６がずれる。ローラが旋回すると、ローラはそれぞれ溝２４を形成するために重なる別々の溝を形成する。

種々に位置決めすることができる溝形成ローラ５４を使用した場合も、旋回ローラ溝形成装置の万能性が改善され、溝形成ローラ５４および５６を交換しなくても、広い範囲の管直径を処理することができるようになる。例えば、０．７５〜１．５インチの呼び径の管の場合には、所望の溝の幅は、０．２８１インチである。２〜６インチの呼び径の管の場合には、所望の溝幅は０．３４４インチであり、溝幅の違いは約０．０６３インチである。種々に位置決めすることができる溝形成ローラを使用することにより、１つの幅の隆起部６０を有するローラにより、０．７５〜６インチの間の管直径の全範囲をカバーすることができる。このことは、両方のローラ５４および５６上に、隆起部６０の幅１２４を０．７５〜１．５インチの呼び径の管に対する溝幅と同じ０．２８１インチにすることにより、またローラ５４および５６の両方が同じ溝２４を形成する目的で、その回転軸６２および６４に沿ってローラ５４および５６を整合するために、図１０に示す中心を外れた位置にスペーサ１１８を設置することにより達成される。もっと大きな直径の管を処理するように、旋回ローラ溝形成装置を変換するために、スペーサ１１８は図１１に示す内部位置にシフトされる。そうすることにより、ローラ５６上の隆起部６０の位置が、ローラ５４上の隆起部６０に対して０．０６３インチだけシフトする。隆起部の幅は０．２８１インチであるので、これらローラは依然として重なっている。何故なら、これらローラ間のずれは０．０６３インチしかないからである。しかし、ずれているので、各ローラ５４および５６は、別々に０．２８１インチ幅の溝、０．２１８インチ重なっている溝を形成し、それ故、もっと直径の大きな管に適している０．３４４インチ幅を有する１本の溝２
４を形成する。

本発明による旋回ローラ溝形成装置は、安全に経済的に管および管アセンブリの溝を形成し、それにより以前には不適当または実行不可能と思われていた用途に機械的に結合した管を使用できるようになった。

管端部を一緒に結合している機械的管継手の分解斜視図。 図１の管継手の縦断面図。 本発明による旋回ローラ溝形成装置の前方斜視図。 旋回ローラ溝形成装置の前部拡大斜視図。 図３の旋回ローラ溝形成装置の後方斜視図。 動作中の旋回ローラ溝形成装置の前方斜視図。 図６の７−７線における断面図。 図６の８−８線における断面図。 他の実施形態を示す旋回ローラ溝形成装置の一部を示す斜視図。 図６の１０−１０線における断面図。 同じく図６の１０−１０線における断面図。

Claims (27)

1. 管内に円周方向に延びる溝を形成するための装置であって、
   前記管に対して着脱可能に係合し、それを保持することができる保持取付具と、
   前記管に対して係合可能な円周方向の溝形成面を有し、前記管の長軸にほぼ平行な回転軸を中心にして回転可能にして、前記管の円周の周囲を移動可能な溝形成ローラと、
   前記溝形成ローラが、前記管の円周の周囲を移動した時に、前記溝形成面を前記管に強制的に係合させるために、前記溝形成ローラとリンクで結合しているアクチュエータと、
   前記管の周囲を前記溝形成ローラを移動させるための手段と
   を備える装置。
2. 前記溝形成ローラが、前記管の円周の周囲の軌道内を移動可能である請求項１に記載の装置。
3. 前記溝形成ローラが、管の円周の円弧を通過する往復運動により移動可能である請求項１に記載の装置。
4. 前記保持取付具が、中心軸の周囲に位置する複数のセグメントを有する伸張できるダイを備え、前記セグメントが、前記管を保持するために前記管の内面と係合するために半径方向に外側に移動することができ、前記セグメントが、前記管を解放するために前記内面から遠ざかる方向に、半径方向に内側に移動することができる、請求項１に記載の装置。
5. 前記伸張できるダイの前記セグメントが、それぞれ前記管の内面の方を向いていてその内部に溝を有し、前記溝が、前記ダイの周囲で円周方向に相互に整合していて、前記溝がさらに前記溝形成ローラの前記溝形成面とほぼ整合していて、その内部に前記円周方向の溝が形成される場合、前記管から削られた材料を収容する、請求項４に記載の装置。
6. さらに、
   前記伸張できるダイ上に装着されていて、前記中心軸を中心にして回転することができるキャリッジと、
   前記キャリッジに対して枢動可能に取り付けられている一方の端部を有し、ここから前記中心軸に向かって横方向に外側に向かって延びていて、その上に前記溝形成ローラが回転できるように装着されていて、前記伸張できるダイに近づく方向にまた遠ざかる方向に枢動することができるアームと、
   前記キャリッジ上に装着されていて、前記伸張できるダイに近づく方向にまた遠ざかる方向に、前記アームを枢動するために、前記アームの他方の端部と係合していて、前記管が前記伸張できるダイにより保持されている場合に、前記円周方向の溝形成面を前記管と強制的に係合させるために移動することができる前記アクチュエータとを備え、前記キャリッジ、アーム、アクチュエータおよび溝形成ローラが、その内部に前記円周方向の溝を形成するために、前記管の周囲を回転することができる、請求項５に記載の装置。
7. 前記キャリッジに枢動可能に取り付けられている１つの端部を有し、そこから前記中心軸に向かって横方向に外側に延びていて、前記第１のアームから間隔を置いて位置していて、その間に前記伸張できるダイが位置している第２のアームと、
   前記第２のアーム上に回転できるように装着されていて、前記第１の溝形成ローラと対向して直径方向に位置していて、前記管と係合することができる円周方向の溝形成面を有し、前記伸張できるダイに近づく方向および遠ざかる方向に枢動可能な第２の溝形成ローラとを備え、
   前記アクチュエータが、前記伸張できるダイに近づく方向および遠ざかる方向に、両方のアームを枢動するために前記第２のアームの他方の端部と係合していて、前記管が前記
   伸張できるダイにより保持されている場合、前記管と係合させるために、前記円周方向に延びる溝形成面を強制的に移動することができ、前記キャリッジ、アーム、アクチュエータおよび溝形成ローラが、その内部に前記円周方向の溝を形成するために管の周囲を回転することができる請求項６に記載の装置。
8. 前記アクチュエータが、油圧流体を使用し、圧力補償流れ制御弁を有する油圧アクチュエータを備え、前記圧力補償流れ制御弁が、前記アクチュエータ内の圧力が変化しても、前記アクチュエータに同じ量の前記油圧流体を供給する、請求項１に記載の装置。
9. 長さ方向に指向する長軸を有する管内に円周方向に延びる溝を形成するための装置であって、
   管に対して着脱可能に係合し、これを保持するための保持取付具を、前記管の前記長軸に整合するために、第１の軸の周囲を回転するように装着されている保持取付具と、
   前記管と係合することができる円周方向に延びる溝形成面を有し、前記保持取付具に隣接して装着されていて、前記管の円周の周囲を前記管に対して移動することができ、前記円周方向に延びる溝形成面と同軸に位置する回転軸を有し、前記回転軸を前記管の長軸にほぼ平行に整合するために、前記保持取付具と一緒に前記第１の軸の周囲を回転することができる溝形成ローラと、
   前記溝形成ローラが前記管の円周に沿って移動した時に、前記溝形成面を前記管に強制的に係合させるために前記溝形成ローラにリンクで結合しているアクチュエータと、
   前記管の周囲を前記溝形成ローラを移動させるための手段とを備える装置。
10. 前記保持取付具および前記溝形成ローラが、前記保持取付具および前記溝形成ローラの前記回転軸を前記管の前記長軸に整合するために、前記第１の軸に垂直な第２の軸を中心にして回転することができる、請求項９に記載の装置。
11. 前記第１の軸が水平方向を向いていて、前記第２の軸が垂直方向を向いている、請求項１０に記載の装置。
12. 前記保持取付具上に装着されていて、前記溝形成ローラと一緒に回転することができるキャリッジと、
    前記キャリッジに枢支されている一方の端部を有し、ここから前記溝形成ローラの回転軸に対して横方向に外側に向かって延び、その上に前記溝形成ローラが回転できるように装着されていて、前記保持取付具に近づく方向にまた遠ざかる方向に枢動することができるアームとを備え、
    前記アクチュエータが、前記キャリッジ上に装着されていて、前記伸張できるダイに近づく方向にまた遠ざかる方向に、前記アームを枢動するために前記アームの他方の端部と係合していて、前記管が前記伸張できるダイにより保持されている場合に、前記円周方向の溝形成面を前記管と強制的に係合させるために移動することができ、前記キャリッジ、アーム、アクチュエータおよび溝形成ローラが、その内部に前記円周方向の溝を形成するために、前記管の周囲を回転することができる、請求項９に記載の装置。
13. 前記アームの前記一方の端部を、前記キャリッジ上において間隔を置いて位置する複数の枢動位置に、枢動可能に位置決め可能でる、それにより溝形成ローラを種々の直径を有する管に係合できるようにする、請求項１２に記載の装置。
14. 前記枢動位置が、前記キャリッジ内に位置する複数の個々のアパーチャにより形成され、前記アームの前記一方の端部を、前記溝形成ローラを前記管に対して脱着可能に移動させるための任意のアパーチャ内に枢動可能に装着することができる、請求項１３に記載の装置。
15. 前記枢動位置が前記キャリッジ内に位置するスロットにより定義され、前記アームの前記一方の端部が、前記スロット内にスライドできるように装着することができ、前記溝形成ローラを前記管に係合すべく移動するために枢動することができる請求項１３に記載の装置。
16. 長さ方向に延びる長軸を有する管内に円周方向に延びる溝を形成するための装置であって、
    解放できるように前記管と係合し、これを保持することができる保持取付具と、
    前記保持取付具に隣接して装着されていて、前記管の前記長軸を中心とする軸を中心にして、前記保持取付具に対して回転することができるキャリッジと、
    前記管の対向側面上に位置決めすることができ、前記長軸に対して横方向に延びていて、それぞれが前記管に近づく方向および遠ざかる方向に第１および第２のアームを移動させるために、前記キャリッジ上に枢動可能に装着されている第１の端部を有する第１および第２のアームと、
    それぞれ、前記第１および第２のアーム上に回転可能に装着されて、前記管と係合することができる円周方向に延びる溝形成面を有し、前記管の前記長軸にほぼ平行な各回転軸を中心にして回転することができ、前記アームおよび前記キャリッジと共に前記管の周囲を移動することができる第１および第２の溝形成ローラと、
    前記第１および第２のアームの間を延びていて、その前記第１の端部から間隔を置いて位置していて、前記溝形成ローラが、前記管の円周の周囲を移動する時に、前記溝形成ローラの前記溝形成面を前記管に強制的に係合させるために、前記アームを枢動させるためのアクチュエータと、
    前記キャリッジ、前記アーム、前記アクチュエータおよび前記溝形成ローラを、前記管の円周の周囲を移動させるための手段とを備える装置。
17. 前記溝形成ローラが、前記管の円周の周囲の軌道内を移動することができる、請求項１６に記載の装置。
18. 前記溝形成ローラが、前記管の円周の周囲の円弧を通して往復運動により移動することができる、請求項１６に記載の装置。
19. 前記円周方向に延びる溝形成面が、それぞれそこから半径方向に外側に延びていて、前記溝形成ローラの周囲を円周方向に延びる隆起部を備え、前記隆起部が、前記溝形成ローラが前記管の周囲を回転した場合に、その外面内の前記円周方向に延びる溝を形成するために前記管と係合することができる、請求項１６に記載の装置。
20. 前記保持取付具が、前記溝形成ローラ上の前記隆起部とほぼ整合して位置する、外側を向いている円周方向に延びる溝を備え、前記円周方向に延びる溝がその内部に形成される場合、前記外側を向いている円周方向に延びる溝が、内側に配置された前記管の一部を収容する、請求項１９に記載の装置。
21. さらに、前記外側を向いている円周方向に延びる溝から間隔を置いて、前記保持取付具上に位置する管ストップ面を備え、前記管ストップ面が、前記保持取付具上に位置する前記管の端部と係合するためのものであって、それにより前記溝形成ローラ上の前記隆起部に対して前記管を位置決めする、請求項２０に記載の装置。
22. 前記各溝形成ローラ上の前記隆起部が、共通の面内で相互に整合している、請求項１９に記載の装置。
23. 前記隆起部の厚さが相互に等しい、請求項２２に記載の装置。
24. 前記各溝形成ローラ上の前記隆起部が、前記溝形成ローラの前記回転軸に沿った方向に相互にジグザクに位置する、請求項１９に記載の装置。
25. 前記隆起部が、相互に重なる前記管内の円周方向に延びる溝を形成するために、前記隆起部の厚さより薄い相互間の間隔でジグザク状をなす請求項２４に記載の装置。
26. 長軸と表面を有する管内に円周方向に延びる溝を形成するための方法であって、
    所定の位置に前記管を固定する工程と、
    溝形成ローラを前記管の前記表面に強制的に係合させる工程と、
    前記溝形成ローラを、前記管の長軸を中心とする軌道内で前記管の周囲を円周方向に移動する工程と、
    前記軌道内を前記溝形成ローラが１回転する度に一定の速度で前記表面内に前記溝形成ローラを強制的に押し込む工程と
    を含む方法。
27. 縦方向の長軸と表面を有する管内に円周方向に延びる溝を形成するための方法であって、
    ある位置に前記管を固定する工程と、
    複数の溝形成ローラを前記管の前記表面に強制的に係合させる工程と、
    前記溝形成ローラを、前記管の前記長軸を中心とする各円弧内で前記管の周囲を円周方向に往復運動させる工程と
    を含む方法。

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