JP2015501223A - 柔軟性のあるパイプのカーカス形成装置 - Google Patents

Abstract

旋回軸の周りに回転可能な正面を有する駆動ローター（２０）及び駆動ローター（２０）に偏心して配置するスプール・マンドレル（３８）を含む、管状の部材を収めるためのカーカスを形成する装置。スプール・マンドレル（３８）は、コイル状のストリップ材（３２）の巻きを回転可能に取り付けるのに合わせられる。ローター（２０）には、正面に取り付けられた少なくとも一つの釣り合い重り（６０）が含まれるが、当該重りは、ストリップ材（３２）が当該巻きから巻き出される際に、ストリップ材の巻きの重さの変化を少なくとも部分的に釣り合わせるために動くようにされている。少なくとも一つのプッシャー・ロール・アセンブリ（７５）は、正面に取り付けられ、ストリップ材（３２）の一部に接触し、ストリップ材（３２）が巻きから巻き出されるときに、ストリップ材の巻きを部分的に変形する。抗よじれロール・アセンブリ（９０）は、カーカス形成の間、ストリップ材（３２）のよじれ変形を防ぐ。

Description

本発明は、概して、管状部材を保護するための部材及び装甲構造体を形成するための装置に関する。特に、本出願は、管状部材を収めるためのカーカス形成装置に関する。

（優先権の主張）
本出願は、２０１１年１０月１１日に出願した、発明の名称が「柔軟性のあるパイプのカーカス形成装置」という米国仮特許出願第６１／５４６，０５５号の優先権を主張し、更に、２０１１年１１月２日に出願した、発明の名称が「柔軟性のあるパイプのカーカス形成装置」という、米国仮特許出願第６１／５５４，６３９号の優先権を主張し、前記開示の各全内容を本明細書に引用して援用する。

カーカス形成装置は、柔軟性のあるパイプのカーカスを生産する。カーカスの主な目的は、パイプが、その生産及び取付けの間に、例えば水圧や機械的破砕による、外圧による崩壊を防ぐことにある。崩壊強度は、一般的に、外圧の力に耐える金属製のカーカスの機械的完全性に依存する。

カーカス形成機械はシート状の金属製のストリップの巻き形成及び巻き上げのプロセスによって装甲カーカスを生産する。例えば、カーカス形成機械は、フラットシート（又はその他の部材）のストリップを結合構造体に冷間成形することができる。

一般的に、スチール鋼等の平らなストリップ材は、コイルから引き出し、一連の変形操作を経て、結合状構造体のプロファイルを形成する。これらの操作は、圧力又はローラーにより行われ、ストリップのプロファイル（横断面形状）を徐々に変化させ、それに続いて、巻き上げによって、柔軟性のある管状体のためのカーカスの製造を行う。幾つかの具体例において、カーカスのストリップは、フック及び谷部を有するプロファイルに形成され、材料のストリップが巻き上げられるにつれ、隣り合う巻き上げ部分が、フックと谷部を組み合わせることによって、一緒に連結される。製造の間、成形されたストリップは、ある角度で巻かれ、作られた金属製のカーカスの柔軟性は、金属製のカーカスに十分な柔軟性を与えるものである。

カーカス構造体を形成するために一般的に用いられる機械は大型で、金属製のストリップが、固定された当該ストリップのスプール又はコイルから供給されることが要求される。超深海でのオイル汲み上げ作業に使用される直径の大きな装甲管状構造体に使用されるもの等、特に大型のカーカス構造のためには、幅が広く重量のある金属製のストリップ材を利用することが要求される。より頑丈な金属製のストリップ材は、極端に固くて重いために、プロファイル形成のために、当該ストリップ材のコイルを取付けて、作動中のローターに向けて供給することは実用的ではない。

本発明の一つの態様では、管状部材を収めるためのカーカス形成装置は、旋回軸線の周りを回転することのできる正面を有する駆動ローターと駆動ローターの上に偏心して配置されたスプール・マンドレルとを有する。スプール・マンドレルは、コイル状のストリップ材の巻きを回転可能に取り付けるようにされている。ローターには、正面に取り付けられ、ストリップ材が巻き出されるに従って変化するストリップ材の巻きの重さに対して少なくとも部分的にバランスを取るように動的に動かすことができる、少なくとも一つの釣合い重りが含まれる。少なくとも一つのプッシャー・ロール・アセンブリが、正面に取り付けられ、ストリップ材が巻きから巻き出されるときに、ストリップ材の一部に接触して巻かれていたストリップ材を部分的に変形する。

本発明の別の態様では、抗よじれロール・アセンブリが、カーカスを形成する間、ストリップ材のよじれ変形を防ぐために、ローターの正面に取り付けられている。

本発明のまた別の態様では、少なくとも一つのクランプ・アセンブリが、ストリップ材に取り付けられ、ストリップ材の巻きからほどけることを抑制し、ストリップ材が当該機械から抜けるのを防ぐ。

本発明の更なる態様では、コイル状のストリップ材は、スプール・マンドレルに、取り外し可能に、回転可能に取り付けられている。当該ストリップ材の巻きは、ローター上で他の巻きと入れ替えることができる。

本発明の別の態様では、ローラー・アセンブリは、ストリップ材をプロファイル形成ローラー・アセンブリに送り込む前に、ストリップ材をあらかじめ変形するために、ローターの正面に取り付けられる。

本発明の他のシステム、方法、特徴及び利点が、以下の図面及び詳細な説明を調べることで当業者に明らかとなろう。当該追加のシステム、方法、特徴及び利点のすべては、本発明の範囲内であり、以下の特許請求の範囲に含まれる。

本発明は以下の図面及び詳細な説明を参照することで、よりよく理解される。図面の構成要素は、本発明の原則を示すために載せられているが、必ずしも、一定の縮尺ではなく、強調するものである。さらに、図面では、参照番号として、異なる図面を通じて、対応部分を指定している。

本発明の装置の実施形態の正面図を示す概略図である。

図１の装置の斜視図を示す概略図である。

図１の装置の追加の斜視図を示す概略図である。

図１の装置の側面面を示す概略図である。

図１の装置の抗よじれロール・アセンブリの特徴を示す概略図である。

図１から図５を参照すると、カーカス形成機械１０は、軸線２３の周りを回転運動するために取り付けられたメイン・ローター２０を有していることが示されている。従来のプロファイル形成器具４４がローター２０の軸線２３の近くに示されており、このプロファイル形成器具は公知のように、ストリップ材３２をらせん状に巻いて管状の装甲構造体に連結するために、ストリップ材３２をほぼＳ型プロファイルに形成する。

ローター２０は、ストリップ材３２の移動可能なスプール３０を回転可能、かつ、取り外し可能に受けるスプール・マンドレル３８を備える。一例として、外径３メートルのパッケージされたコイル状の金属製ストリップがある。スプール・マンドレル３８及びスプール３０は、取り付けられている場合には、ローター２０と共に軸線２３の周りを回転する。

移動可能なマンドレルは、コイル状のパックを巻き取りラインからプロファイリング機械の正面２２に完全に移動することを可能にする。通常の実施では、コイル状のパックのみが、巻き取りラインから持ち上げられ、センターコアが正面板のチャックに取り付けられる。これは、当該コイルがほどかれ、適切な張力を失い、安全上大きなリスクを引き起こす可能性がある。移動可能なマンドレルは、当該パックが、巻き取りライン上で安全かつ効率的に巻かれることを可能にする。チャックシャフト、材料及び側板は、巻き取り機から取り外され、機械正面２２に受け入れられる。この容易性は、作動中の工作機械及びロック機構に非常に類似している。この移動中のコイル状のパックに対して制御することにより、操作者は、より好都合で安全な態様で当該パック全体を移動することができる。機械からの空のマンドレルは、巻き取り機から取り出されたものに取って代わることができる。第３のマンドレルは、最小限の休止期間で空の／ぎっしり詰まったパックの継続的な移動を許容する。

ストリップ材３２のスプール３０の回転部の重さがもっとずれた場合のバランスを取るために、一つ以上の釣合い重りが、ローター２０の正面２２に取り付けられている。本実施形態では、図１に示すように、トラバースモーター６２を利用するローター２０の弦に沿ってボールネジ構造体６１に沿って動く２つの釣合い重り６０が示されている。重り６０は自動的に動き、プロファイリング形成過程の間ストリップ材がほどかれるのに連れて移動可能なスプール３０の重さが減少するときのローター２０の異常な回転を正す。

ストリップ３２が、切り替えその他の状況のため切断される場合、一つ以上のストリング・クランプが係合され、切り欠き端部の不必要な動きを防ぐ。コイル状のパックの上方にあるクランプは、ストリップ３２が矯正ローラー装置７５を通じてパイプに巻戻ることを防止する。コイルスプールのそばにある別のクランプは、結果的に安全性リスク及びコイルの切り替えをもたらすことになる、コイル・パックの緩みを防止する。

コイル状の材料を変形しほどかれる状態になることを容易にし、フライヤー・ボウ・ストリップ・ガイド（the flyer bow strip guide）５０等の装置への改善された送り出しを可能とするために、スプール３０から当該材料を巻き戻すことに矯正ローラー装置（a pusher and straightener roller assembly）７５として知られるローラー装置を利用することができる。図１に示すようにダンサー・ローラー（a dancer roller）５２は、成形ローラー装置８０に送り込むことを容易にする。矯正ローラー装置は、当該機械の安全で効率的な連続稼働を容易にするために用いられる。電動の３ローラー装置は、ストリップ材３２を工具板の次の工程段階へと送り出すのに役立つ。次いで操作者は、作製の準備に要求される通りに、管理された量のストリップ３２を処理することができるようになる。

最後に、抗よじれロール・アセンブリ９０は、プロファイルのよじれを防ぐために、装置の軸線２３付近のプロファイル連結工程の直前に利用される。完全にかみ合ったカーカスプロファイルの形成の間に、適切な形状寸法に仕上がるように幾つかの漸進的なステップが取られる。ある事例では、完全な丸みではなくて、むしろストリップ３２に折り目をつける急激な曲げを有する傾向がある。支えられていないストリップは、力がかかると座屈する。これが起こる主要な場所は、最終的な折り畳みあるいは連結操作の間であり、プレフォームされたストリップ３２の側面が、立ち上げられた姿勢から折り畳まれた連結姿勢に巻かれたときである。この傾向は、ストリップ３２がパイプの直径を形成するために支持マンドレルの周りに巻かれるのと同時に、断面形状のプレフォーミングによるものと長手方向のプレフォーミングによるものとの双方の張力を受けることにより悪化する。

この工程段階の間に座屈したりよじれたりするこの傾向を減らすために、抗よじれローラー９０は、例えば図５の折り曲げ半径３９のような曲げ半径の内側領域に、成形した支持体を加え、折れたりよじれたりせずに、ストリップ３２が所望の半径の曲りあるいは折り重なりを完全に形成することを可能にする。図５の実施形態では、例示の抗よじれローラー９０は、一連の成形したローラーベアリング又はブッシングを含み、ブラケット９４によってマンドレル上のストリップ軸２３に沿った位置に配置される。抗よじれローラー９０は、成形した支持体を折りたたまれた半径３９の内側領域に成形した支持体を提供するように配置され、特に、ブラケット９４は、図５に示すように、ローラーが、折り重なる時点の前で、巻かれたストリップ３２の曲げ半径３９に接触することを可能にする。それ故、抗よじれローラー９０が、従来の技術と異なり有利なのは、従来の技術は、折り畳んだ部分全体の外側形状に合致するが、内側の半径の支持体を欠くためよじれさせてしまうような成形加圧ロールを利用するストリップ材の折り畳み技術であるからである。

本発明の多様な実施形態が記載されており、本発明は、添付された請求項及びその等価物に照らす場合を除いて、それらに限定されるものではない。更に、本明細書に記載される利点は、必ずしも本発明の唯一の利点ではなく、また、本発明のあらゆる実施形態は、記載される利点のすべてを達成するものとは期待されない。

Claims (15)

1. 管状部材を収めるカーカスを形成するための装置であって、
   正面を有し、旋回軸線の周りを回転する駆動ローターと、
   前記駆動ローター上に偏心して配置され、コイル状のストリップ材の巻きを回転可能に取り付けるようにされたスプール・マンドレルと、
   前記正面上に取り付けられ、前記ストリップ材の一部に接触し、前記ストリップ材が前記巻きから巻き出される時に、前記ストリップ材の巻きを部分的に変形する、少なくとも一つのプッシャー・ロール・アセンブリ(pusher roll assembly)とを有し、
   前記ローターは、前記旋回軸線に対して相対的に動けるようにして前記正面上に取り付けられている少なくとも一つの釣合い重りを有し、前記少なくとも一つの釣合い重りが、前記ストリップ材が前記巻きから巻き出されるのに伴う前記ストリップ材の前記巻きの重さの変化を少なくとも部分的に釣り合わせるために動くようにされている、管状部材を収めるカーカスを形成するための装置。
2. 前記カーカスの形成の間、前記ストリップ材のよじれ変形を防ぐための抗よじれロール部材を更に有する、請求項１に記載の装置
3. 前記抗よじれロール・アセンブリが、折り重なる時点より前に、前記ストリップの内径に接触する一連の成形されたローラーベアリングを備える、請求項２に記載の装置。
4. 前記一連の成形されたローラーベアリングがブラケットによってストリップ軸線に沿って配置される、請求項３に記載の装置。
5. 前記巻きからの前記ストリップ材がほどかれることを抑制するために、前記ストリップ材に取り付けられた少なくとも一つのクランプ・アセンブリを更に備える、請求項１に記載の装置。
6. 前記正面に取り付けられ、前記ストリップ材と連結し、前記巻きからの前記ストリップ材をほどくことを抑制する少なくとも一つのクランプ・アセンブリを更に備える、請求項１に記載の装置。
7. コイル状のストリップ材の前記巻きが、前記スプール・マンドレルに取り外し可能で回転可能に取り付けられている、請求項１に記載の装置。
8. 前記ストリップ材をプロファイル形成ローラー・アセンブリ(profile-forming roller assembly)に送り込む前に前記ストリップ材をあらかじめ変形するために前記正面に取り付けられたローラー・アセンブリを更に備え、前記プロファイル形成ローラー・アセンブリが、前記ストリップ材を、隣接して形成されたプロファイル端と連結できるＳ型に形成するように適合されている、請求項１に記載の装置。
9. 管状部材を収めるカーカスを形成するための装置であって、
   正面を有し、旋回軸の周りに回転可能な駆動ローターと、
   前記駆動ローター上に偏心して配置され、コイル状のストリップ材の巻きを回転可能に取り付けるようにされたスプール・マンドレルと、
   前記カーカス形成の間、前記ストリップ材のよじれ変形を防ぐための抗よじれロール・アセンブリとを備え、
   前記抗よじれロール・アセンブリは、折り重ね時点の前に、前記ストリップの内径に接触する一連の成形されたローラーベアリングを備える、装置。
10. 前記旋回軸線に対して相対的に動けるようにして前記ローターの前記正面に取り付けられる少なくとも一つの釣合い重りを更に備え、前記少なくとも一つの釣合い重りは、前記ストリップ材が前記巻きから巻き出されるに従い前記ストリップ材の前記巻きの変化する重さを少なくとも部分的に釣り合わせるために動くようにされている、請求項９に記載の装置。
11. 前記正面に取り付けられ、前記ストリップ材の一部に接触し、前記ストリップ材が前記巻きから巻き出される時に、前記ストリップ材の巻きを部分的に変形する、少なくとも一つのプッシャー・ロール・アセンブリ(pusher roll assembly)を更に備える、請求項９に記載の装置。
12. 前記一連の成形されたローラーベアリングが、ブラケットによって、ストリップ軸線に沿って配置される、請求項９に記載の装置。
13. 前記正面に取り付けられ、前記ストリップ材と連結し、前記巻きから前記ストリップ材をほどくことを抑制する少なくとも一つのクランプ・アセンブリを備える、請求項９に記載の装置。
14. 前記コイル状のストリップ材の前記巻きが前記スプール・マンドレルに取り外し可能で回転可能に取り付けられている、請求項９に記載の装置。
15. 前記ストリップ材をプロファイル形成ローラー・アセンブリに送り込む前に、前記ストリップ材をあらかじめ変形するために、前記正面に取り付けられたローラー・アセンブリを備え、前記プロファイル形成ローラー・アセンブリは、前記ストリップ材を隣接して形成されたプロファイル端と連結することができるＳ型に形成するように適合される、請求項９に記載の装置。
    
    
    

Images