JP6615996B2 - パイプ要素を冷間加工するためのデバイス - Google Patents

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国仮出願第６２／２６０，９２２号（２０１５年１１月３０日出願）、米国仮出願第６２／３５９，３９５号（２０１６年７月７日出願）、米国仮出願第６２／３６３，８９２号（２０１６年７月１９日出願）、および米国仮出願第６２／３９５，７４７号（２０１６年９月１６日出願）に基づき、それらに対する優先権の利益を主張し、上記出願のすべては、参照により本明細書に引用される。

本発明は、カムを使用して、パイプ要素を冷間加工する機械に関する。

パイプ要素の冷間加工、例えば、パイプ要素内に機械的パイプカップリングを受け取るための円周方向溝を刻印することは、有利には、パイプ要素の内側表面に係合する内側ローラと、同時に、内側ローラと反対のパイプ要素の外側表面に係合する外側ローラとを有するロール溝削り機械を使用して遂行される。多くの場合、内側ローラを駆動することによってパイプがその縦軸の周りに回転させられるとき、外側ローラが、内側ローラに向かって徐々に押し進められる。ローラは、それが回転するにつれてパイプ要素円周上に刻印される表面外形を有し、それによって、円周方向溝を形成する。

必要精度までの要求される許容誤差を伴って、パイプ要素を冷間加工するべき場合、この技法が直面する種々の課題がある。最も切実な問題は、所望の半径（パイプ要素ボアの中心から溝の床まで測定される）の溝を所望の許容誤差範囲内で生産することに関連付けられた困難である。これらの考慮点は、例えば、パイプ要素と係合するローラを押し進めるためのアクチュエータと、オペレータがローラ移動を調節し、所望の溝半径を達成する能力とを要求する複雑な従来技術デバイスにおいて生じている。加えて、従来技術ロール溝削り機械は、低生産率を有し、多くの場合、完成した円周方向溝を達成するために、パイプ要素の多くの回転運動を要求する。単純であるがオペレータ関与を殆ど伴わずに結果をもたらすデバイス、例えば、カムを使用してパイプ要素を冷間加工するそれらへのニーズが明らかにある。

本発明は、パイプ要素を冷間加工するためのカムに関する。一例示的実施形態では、カムは、回転軸を有するカム本体を備えている。カム表面は、カム本体の周囲に延びている。カム表面は、増加する半径の領域と、カム表面の切れ目とを備えている。カム表面は、切れ目に隣接して位置付けられている一定半径の領域も備え得る。半径は、回転軸の周りで、そこから測定される。トラクション表面は、カム本体の周囲に延びている。トラクション表面は、回転軸に対して横方向に延びている複数の突起を備えている。トラクション表面は、間隙をその中に有する。間隙は、カム表面の切れ目と軸方向に一列に整列させられる。一例示的実施形態では、トラクション表面は、カム表面上にある。別の例示的実施形態では、トラクション表面は、カム表面に対して間隔を置かれた関係においてカム本体上に位置付けられる。一例として、カムは、回転軸と同軸にカム本体上に搭載されている歯車をさらに備えている。一例示的実施形態では、カム表面は、歯車とトラクション表面との間に位置付けられる。さらに一例として、カム表面は、トラクション表面に近接して位置付けられる。

例示的実施形態では、トラクション表面は、回転軸の周りで、そこから測定される一定半径を有する。

さらなる例示的実施形態では、カムは、回転軸を有するカム本体を備えている。複数のカム表面は、カム本体の周囲に延びている。各カム表面は、それぞれの増加する半径の領域を備えている。各カム表面は、一定半径のそれぞれの領域も備え得る。半径は、回転軸から、その周りで測定される。カム表面の全ては、互いに円周方向に一列に整列させられる。カム表面のそれぞれの切れ目は、カム表面の各々間に位置付けられる。

例示的実施形態では、カムは、カム本体の周囲に延びている複数のトラクション表面をさらに備えている。各トラクション表面は、回転軸に対して横方向に延びている複数の突起を備えている。トラクション表面内のそれぞれの間隙は、トラクション表面の各々間に位置付けられる。各間隙は、カム表面のそれぞれの切れ目と軸方向に一列に整列させられる。例示的実施形態では、トラクション表面の全ては、互いに円周方向に一列に整列させられる。特定の例では、トラクション表面は、カム表面上にある。別の例では、トラクション表面は、カム表面に対して間隔を置かれた関係においてカム本体上に位置付けられる。

一例として、カムは、回転軸と同軸にカム本体上に搭載されている歯車をさらに備えている。具体的例では、カム表面は、歯車とトラクション表面との間に位置付けられる。別の例では、カム表面は、トラクション表面に近接して位置付けられる。具体的例示的実施形態は、最大で、カム表面のうちの２つと、カム表面の切れ目のうちの２つとを備えている。別の例示的実施形態は、最大で、カム表面のうちの２つと、カム表面の切れ目のうちの２つと、トラクション表面のうちの２つと、トラクション表面内の間隙のうちの２つとを備えている。

本発明は、パイプ要素を冷間加工するためのデバイスをさらに包含する。一例示的実施形態では、デバイスは、筐体を備えている。複数の歯車は、筐体内に搭載される。歯車のうちの各１つは、複数の回転軸のうちのそれぞれの１つの周りに回転可能である。回転軸は、互いに平行である。歯車は、パイプ要素を受け取るための中心空間の周りに位置付けられる。複数のカム本体の各々は、歯車のうちのそれぞれの１つに搭載される。複数のカム表面のうちの各１つは、カム本体のうちのそれぞれの１つの周囲に延び、中心空間内に受け取られているパイプ要素と係合可能である。カム表面のうちの各１つは、増加する半径の領域と、カム表面の切れ目とを備えている。カム表面のうちの各１つは、切れ目に隣接して位置付けられている一定半径の領域も備え得る。半径のうちの各１つは、回転軸のうちのそれぞれの１つの周りで、そこから測定される。少なくとも１つのトラクション表面は、カム本体のうちの１つの周囲に延びている。少なくとも１つのトラクション表面は、１つのカム本体の回転軸に対して横方向に延びている複数の突起を備えている。少なくとも１つのトラクション表面は、間隙をその中に有する。間隙は、１つのカム本体を包囲する１つのカム表面の切れ目と軸方向に一列に整列させられる。ピニオンは、筐体内の中心空間の中に搭載される。ピニオンは、複数の歯車と噛み合い、回転軸と平行に向けられたピニオン軸の周りに回転可能である。

別の例示的実施形態は、複数のトラクション表面を備えている。トラクション表面のうちの各１つは、カム本体のうちのそれぞれの１つの周囲に延びている。トラクション表面のうちの各１つは、回転軸のうちのそれぞれの１つに対して横方向に延びている複数の突起を備えている。トラクション表面のうちの各１つは、間隙をその中に有する。各間隙は、カム本体のうちの各１つ上のカム表面のうちの１つの切れ目のうちのそれぞれの１つと軸方向に一列に整列させられる。

例示的実施形態では、少なくとも１つのトラクション表面は、カム表面のうちの１つ上にある。別の例示的実施形態では、少なくとも１つのトラクション表面は、１つのカム本体の周囲に延びているカム表面に対して間隔を置かれた関係において１つのカム本体上に位置付けられる。一例として、デバイスは、最大で、３つの歯車を備え得る。各歯車は、カム本体のうちの１つおよびカム表面のうちの１つを備えている。別の例示的実施形態は、最大で、２つの歯車を備え得る。各歯車は、カム本体のうちの１つおよびカム表面のうちの１つを備えている。

例示的実施形態では、１つのカム表面は、歯車と１つのカム本体の少なくとも１つのトラクション表面との間に位置付けられる。さらなる例として、１つのカム表面は、１つのカム本体の少なくとも１つのトラクション表面に近接して位置付けられる。

例示的デバイスは、ピニオンに取り付けられる少なくとも１つの突起をさらに備え得る。少なくとも１つの突起は、ピニオン軸に対して横方向に延びている。少なくとも１つのカットアウトが、筐体によって画定される。少なくとも１つのカットアウトは、突起と対面関係に位置付けられる。ピニオンは、突起がカットアウトに係合しており、それによって、ピニオンの回転を防止する第１の位置と、突起がカットアウトから係合解除しており、それによって、ピニオンの回転を可能にする第２の位置との間で、ピニオン軸に沿って筐体に対して移動可能である。例示的実施形態では、ばねが、ピニオンと筐体との間で作用し、ピニオンを第１の位置に付勢する。

例示的実施形態は、ピニオンに当接するカップをさらに備えている。カップは、中心空間の中へのパイプ要素の挿入時、パイプ要素を受け取る。一例示的実施形態では、カップは、ピニオンに取り付けられ得る。

さらなる例として、第１のフィンガは、その周りにカム本体のうちの第１のものが回転する回転軸のうちの第１のものと平行な方向にカム本体のうちの第１のものから延び、かつそこからオフセットされている。アクチュエータは、筐体上に移動可能に搭載される。アクチュエータは、カム本体のうちの第１のものを回転軸のうちの第１のものの周りに回転させるために、第１のフィンガと係合するように移動可能である。例示的実施形態では、アクチュエータは、筐体上に枢動可能に搭載されているレバーを備えている。レバーは、カム本体のうちの第１のものを軸のうちの第１のものの周りに回転させるために、第１のフィンガと係合可能な第１の表面を有する。さらなる例では、レバーは、カム本体のうちの第１のものの回転時、レバーを準備位置に枢動させるために、フィンガと係合可能な第２の表面を有する。別の例では、第２のフィンガは、その周りにカム本体のうちの第２のものが回転する、回転軸のうちの第２のものと平行な方向にカム本体のうちの第２のものから延び、かつそこからオフセットされている。停止装置は、筐体上に移動可能に搭載される。停止装置は、回転軸のうちの第２のものの周りのカム本体のうちの第２のものの回転を防止するために、第２のフィンガと係合するように移動可能である。第１のフィンガと係合するアクチュエータの移動時、停止装置は、カム本体のうちの第２のものの回転を可能にするために、第２のフィンガから係合解除するようにさらに移動可能である。

一例示的実施形態では、停止装置は、筐体上に枢動可能に搭載されているフックを備えている。フックは、そこから延びているスパーを有し、アクチュエータの移動時、第２のフィンガから係合解除するようにフックを回転させるために、アクチュエータと係合可能である。

例示的デバイスは、パイプ要素を受け取るためのチャックをさらに備えている。チャックは、チャック軸の周りに回転可能である。チャック軸は、ピニオン軸と同軸に配置される。一例として、筐体は、枢動可能かつスライド可能に、チャックに隣接して搭載される。例示的実施形態では、デバイスは、ピニオンと係合されている電気モータをさらに備えている。具体的例示的実施形態では、電気モータは、サーボモータを備えている。デバイスはさらに、サーボモータ、それによって、カム本体の回転数を制御するために、サーボモータと通信するコントローラを備えている。

別の例示的実施形態は、ピニオン、それによって、カム本体の回転数を制御するために、電気モータとピニオンとの間で動作する、クラッチを備えている。さらなる例示的実施形態は、ピニオンと結合されているクランクを備えている。クランクは、ピニオン、それによって、歯車の手動旋回を可能にする。特定の例示的実施形態では、クランクは、ピニオンと直接結合される。

本発明は、筐体を備えているパイプ要素を冷間加工するための例示的デバイスをさらに包含する。複数の歯車は、筐体内に搭載される。歯車のうちの各１つは、複数の回転軸のうちのそれぞれの１つの周りに回転可能である。回転軸は、互いに平行である。歯車は、パイプ要素を受け取るための中心空間の周りに位置付けられる。例示的デバイスは、複数のカム本体を有し、各カム本体は、歯車のうちのそれぞれの１つに搭載される。複数のカム表面は、各カム本体の周囲に延びている。各カム表面は、中心空間内に受け取られているパイプ要素と係合可能であり、増加する半径の領域と、一定半径の領域とを備えている。半径は、回転軸のうちの１つの周りで、そこから測定される。各カム本体上のカム表面の全ては、互いに円周方向に一列に整列させられる。カム表面のそれぞれの切れ目は、各カム本体上のカム表面の各々間に位置付けられる。ピニオンは、筐体内の中心空間の中に搭載される。ピニオンは、複数の歯車と噛み合い、回転軸と平行に向けられたピニオン軸の周りに回転可能である。

別の例示的実施形態は、各カム本体の周囲に延びている複数のトラクション表面をさらに備えている。各トラクション表面は、回転軸のうちの１つに対して横方向に延びている複数の突起を備えている。トラクション表面内のそれぞれの間隙は、各カム本体上のトラクション表面の各々間に位置付けられる。各間隙は、カム表面の切れ目と軸方向に一列に整列させられる。一例として、カム表面は、歯車と各カム本体上のトラクション表面との間に位置付けられる。具体的例示的実施形態では、カム表面は、各カム本体上のトラクション表面に近接して位置付けられる。別の例示的実施形態では、カム本体の各々は、最大で、カム表面のうちの２つと、切れ目のうちの２つとを備えている。さらなる例として、カム本体の各々は、最大で、カム表面のうちの２つと、カム表面の切れ目のうちの２つと、トラクション表面のうちの２つと、トラクション表面内の間隙のうちの２つとを備えている。

本発明は、溝をパイプ要素内に形成する方法も包含する。一例示的実施形態では、方法は、
パイプ要素上の複数の場所において、パイプ要素を複数のカム表面と同時に接触させることと、
パイプ要素を回転させ、それによって、カム表面を同時に回転させることであって、各カム表面は、パイプ要素と増加する半径を用いて係合し、それによって、パイプ要素を変形させ、溝を形成することと、
を含む。

方法の例示的実施形態は、パイプ要素とカム表面のうちの１つを備えている少なくとも１つのカム上に搭載されている少なくとも１つのトラクション表面を接触させることをさらに含む。別の例示的実施形態は、パイプ要素を複数のトラクション表面と接触させることを含む。この例では、１つのトラクション表面は、カムのうちのそれぞれの１つ上に搭載される。カムの各々は、複数のカム表面のうちの１つを備えている。

別の例示的実施形態は、カム表面の回転を互いに同期させることを含む。さらなる例示的実施形態は、アクチュエータを使用して、カム表面のうちの１つの回転を引き起こすことを含む。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
パイプ要素を冷間加工するためのカムであって、前記カムは、
回転軸を有するカム本体と、
前記カム本体の周囲に延びているカム表面であって、前記カム表面は、増加する半径の領域と前記カム表面の切れ目とを備え、前記半径は、前記回転軸の周りで、そこから測定される、カム表面と、
前記カム本体の周囲に延びているトラクション表面であって、前記トラクション表面は、前記回転軸に対して横方向に延びている複数の突起を備え、前記トラクション表面は、間隙をその中に有し、前記間隙は、前記カム表面の切れ目と軸方向に一列に整列させられている、トラクション表面と
を備えている、カム。
（項目２）
前記カム表面は、前記切れ目に隣接して位置付けられている一定半径の領域をさらに備えている、項目１に記載のカム。
（項目３）
前記トラクション表面は、前記カム表面上にある、項目１に記載のカム。
（項目４）
前記トラクション表面は、前記カム表面に対して間隔を置かれた関係において前記カム本体上に位置付けられている、項目１に記載のカム。
（項目５）
前記回転軸と同軸に前記カム本体上に搭載されている歯車をさらに備えている、項目１に記載のカム。
（項目６）
前記カム表面は、前記歯車と前記トラクション表面との間に位置付けられている、項目５に記載のカム。
（項目７）
前記カム表面は、前記トラクション表面に近接して位置付けられている、項目６に記載のカム。
（項目８）
前記トラクション表面は、前記回転軸の周りで、そこから測定される一定半径を有する、項目１に記載のカム。
（項目９）
パイプ要素を冷間加工するためのカムであって、前記カムは、
回転軸を有するカム本体と、
前記カム本体の周囲に延びている複数のカム表面であって、前記カム表面の各々は、それぞれの増加する半径の領域を備え、前記半径は、前記回転軸から、その周りで測定され、前記カム表面の全ては、互いに円周方向に一列に整列させられている、複数のカム表面と、
前記カム表面の各々間に位置付けられている前記カム表面のそれぞれの切れ目と
を備えている、カム。
（項目１０）
前記カム表面の各々は、前記切れ目のうちのそれぞれの１つに隣接して位置付けられている一定半径の領域をさらに備えている、項目９に記載のカム。
（項目１１）
前記カム本体の周囲に延びている複数のトラクション表面であって、前記トラクション表面の各々は、前記回転軸に対して横方向に延びている複数の突起を備えている、複数のトラクション表面と、
前記トラクション表面の各々間に位置付けられている前記トラクション表面内のそれぞれの間隙であって、前記間隙の各々は、前記カム表面のそれぞれの切れ目と軸方向に一列に整列させられている、それぞれの間隙と
をさらに備えている、項目１０に記載のカム。
（項目１２）
前記トラクション表面の全ては、互いに円周方向に一列に整列させられている、項目１１に記載のカム。
（項目１３）
前記トラクション表面は、前記カム表面上にある、項目１１に記載のカム。
（項目１４）
前記トラクション表面は、前記カム表面に対して間隔を置かれた関係において前記カム本体上に位置付けられている、項目１１に記載のカム。
（項目１５）
前記回転軸と同軸に前記カム本体上に搭載されている歯車をさらに備えている、項目１１に記載のカム。
（項目１６）
前記カム表面は、前記歯車と前記トラクション表面との間に位置付けられている、項目１５に記載のカム。
（項目１７）
前記カム表面は、前記トラクション表面に近接して位置付けられている、項目１６に記載のカム。
（項目１８）
最大で、前記カム表面のうちの２つと、前記カム表面の切れ目のうちの２つとを備えている、項目１１に記載のカム。
（項目１９）
最大で、前記カム表面のうちの２つと、前記カム表面の切れ目のうちの２つと、前記トラクション表面のうちの２つと、前記トラクション表面内の間隙のうちの２つとを備えている、項目１１に記載のカム。
（項目２０）
パイプ要素を冷間加工するためのデバイスであって、前記デバイスは、
筐体と、
前記筐体内に搭載されている複数の歯車であって、前記歯車のうちの各１つは、複数の回転軸のうちのそれぞれの１つの周りに回転可能であり、前記回転軸は、互いに平行であり、前記歯車は、前記パイプ要素を受け取るための中心空間の周りに位置付けられている、複数の歯車と、
複数のカム本体であって、前記カム本体の各々は、前記歯車のうちのそれぞれの１つに搭載されている、複数のカム本体と、
複数のカム表面であって、前記カム表面のうちの各１つは、前記カム本体のうちのそれぞれの１つの周囲に延びており、前記中心空間内に受け取られているパイプ要素と係合可能であり、前記カム表面のうちの各１つは、増加する半径の領域と前記カム表面の切れ目とを備え、前記半径のうちの各１つは、前記回転軸のうちのそれぞれの１つの周りで、そこから測定される、複数のカム表面と、
前記カム本体のうちの１つの周囲に延びている少なくとも１つのトラクション表面であって、前記少なくとも１つのトラクション表面は、前記１つのカム本体の前記回転軸に対して横方向に延びている複数の突起を備え、前記少なくとも１つのトラクション表面は、間隙をその中に有し、前記間隙は、前記１つのカム本体を包囲する１つの前記カム表面の切れ目と軸方向に一列に整列させられている、少なくとも１つのトラクション表面と、
前記筐体内の中心空間の中に搭載されているピニオンであって、前記ピニオンは、前記複数の歯車と噛み合い、前記回転軸と平行に向けられたピニオン軸の周りに回転可能である、ピニオンと
を備えている、デバイス。
（項目２１）
前記カム表面の各々は、前記切れ目のうちのそれぞれの１つに隣接して位置付けられている一定半径の領域をさらに備えている、項目２０に記載のデバイス。
（項目２２）
複数の前記トラクション表面をさらに備え、前記トラクション表面のうちの各１つは、前記カム本体のうちのそれぞれの１つの周囲に延びており、前記トラクション表面のうちの各１つは、前記回転軸のうちのそれぞれの１つに対して横方向に延びている複数の前記突起を備え、前記トラクション表面のうちの各１つは、間隙をその中に有し、前記間隙の各々は、前記カム本体のうちの各１つ上の前記カム表面のうちの１つの前記切れ目のうちのそれぞれの１つと軸方向に一列に整列させられている、項目２０に記載のデバイス。
（項目２３）
前記少なくとも１つのトラクション表面は、前記カム表面のうちの１つ上にある、項目２０に記載のデバイス。
（項目２４）
前記少なくとも１つのトラクション表面は、前記１つのカム本体の周囲に延びている前記カム表面に対して間隔を置かれた関係において前記１つのカム本体上に位置付けられている、項目２０に記載のデバイス。
（項目２５）
最大で、３つの前記歯車を備え、前記歯車の各々は、前記カム本体のうちの１つおよび前記カム表面のうちの１つを備えている、項目２０に記載のデバイス。
（項目２６）
最大で、２つの前記歯車を備え、前記歯車の各々は、前記カム本体のうちの１つおよび前記カム表面のうちの１つを備えている、項目２０に記載のデバイス。
（項目２７）
前記１つのカム表面は、前記歯車と前記１つのカム本体の前記少なくとも１つのトラクション表面との間に位置付けられている、項目２０に記載のデバイス。
（項目２８）
前記１つのカム表面は、前記１つのカム本体の前記少なくとも１つのトラクション表面に近接して位置付けられている、項目２７に記載のデバイス。
（項目２９）
前記ピニオンに取り付けられている少なくとも１つの突起であって、前記少なくとも１つの突起は、前記ピニオン軸に対して横方向に延びている、少なくとも１つの突起と、
前記筐体によって画定された少なくとも１つのカットアウトであって、前記少なくとも１つのカットアウトは、前記突起と対面関係において位置付けられている、少なくとも１つのカットアウトと
をさらに備え、
前記ピニオンは、前記突起が前記カットアウトに係合しており、それによって、前記ピニオンの連続回転を防止する第１の位置と、前記突起が前記カットアウトから係合解除しており、それによって、前記ピニオンの連続回転を可能にする第２の位置との間で、前記ピニオン軸に沿って前記筐体に対して移動可能である、項目２０に記載のデバイス。
（項目３０）
前記ピニオンと前記筐体との間で作用し、前記ピニオンを前記第１の位置に付勢するばねをさらに備えている、項目２９に記載のデバイス。
（項目３１）
前記ピニオンに当接するカップをさらに備え、前記カップは、前記中心空間の中への前記パイプ要素の挿入時、前記パイプ要素を受け取る、項目２０に記載のデバイス。
（項目３２）
前記カップは、前記ピニオンに固定して取り付けられている、項目３１に記載のデバイス。
（項目３３）
前記カップは、前記ピニオンに対して自由に回る、項目３１に記載のデバイス。
（項目３４）
第１のフィンガであって、前記第１のフィンガは、その周りに前記カム本体のうちの第１のものが回転する前記回転軸のうちの第１のものと平行な方向に前記カム本体のうちの前記第１のものから延び、かつそこからオフセットされている、第１のフィンガと、
前記筐体上に移動可能に搭載されているアクチュエータと
をさらに備え、
前記アクチュエータは、前記カム本体のうちの前記第１のものを前記回転軸のうちの前記第１のものの周りに回転させるために、前記第１のフィンガと係合するように移動可能である、項目２０に記載のデバイス。
（項目３５）
前記アクチュエータは、前記筐体上に枢動可能に搭載されているレバーを備え、前記レバーは、前記カム本体のうちの前記第１のものを前記軸のうちの前記第１のものの周りに回転させるために、前記第１のフィンガと係合可能な第１の表面を有する、項目３４に記載のデバイス。
（項目３６）
前記レバーは、前記カム本体のうちの前記第１のものの回転時、前記レバーを準備位置に枢動させるために、前記フィンガと係合可能な第２の表面を有する、項目３５に記載のデバイス。
（項目３７）
第２のフィンガであって、前記第２のフィンガは、その周りに前記カム本体のうちの第２のものが回転する前記回転軸のうちの第２のものと平行な方向に前記カム本体のうちの前記第２のものから延び、かつそこからオフセットされている、第２のフィンガと、
前記筐体上に移動可能に搭載されている停止装置であって、前記停止装置は、前記回転軸のうちの前記第２のものの周りの前記カム本体のうちの前記第２のものの回転を防止するために、前記第２のフィンガと係合するように移動可能である、停止装置と
をさらに備え、
前記第１のフィンガと係合する前記アクチュエータの移動時、前記停止装置は、前記カム本体のうちの前記第２のものの回転を可能にするために、前記第２のフィンガから係合解除するようにさらに移動可能である、項目３４に記載のデバイス。
（項目３８）
前記停止装置は、前記筐体上に枢動可能に搭載されているフックを備え、前記フックは、そこから延びているスパーを有し、前記フックは、前記アクチュエータの移動時、前記第２のフィンガから係合解除するように前記フックを回転させるために、前記アクチュエータと係合可能である、項目３７に記載のデバイス。
（項目３９）
前記パイプ要素を受け取るためのチャックをさらに備え、前記チャックは、チャック軸の周りに回転可能であり、前記チャック軸は、前記ピニオン軸と同軸に配置されている、項目２０に記載のデバイス。
（項目４０）
前記筐体は、枢動可能かつスライド可能に前記チャックに隣接して搭載されている、項目３９に記載のデバイス。
（項目４１）
前記ピニオンと係合されている電気モータをさらに備えている、項目２０に記載のデバイス。
（項目４２）
前記電気モータは、サーボモータを備え、前記デバイスは、前記サーボモータと通信するコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記サーボモータの回転数を制御し、それによって、前記カム本体の回転数を制御する、項目４１に記載のデバイス。
（項目４３）
前記電気モータと前記ピニオンとの間で動作するクラッチをさらに備え、前記クラッチは、前記ピニオンの回転数を制御し、それによって、前記カム本体の回転数を制御する、項目４１に記載のデバイス。
（項目４４）
前記ピニオンと結合されているクランクをさらに備え、前記クランクは、前記ピニオンを手動で旋回させ、それによって、前記歯車を手動で旋回させる、項目２０に記載のデバイス。
（項目４５）
前記クランクは、前記ピニオンと直接結合されている、項目４４に記載のデバイス。
（項目４６）
パイプ要素を冷間加工するためのデバイスであって、前記デバイスは、
筐体と、
前記筐体内に搭載されている複数の歯車であって、前記歯車のうちの各１つは、複数の回転軸のうちのそれぞれの１つの周りに回転可能であり、前記回転軸は、互いに平行であり、前記歯車は、前記パイプ要素を受け取るための中心空間の周りに位置付けられている、複数の歯車と、
複数のカム本体であって、前記カム本体の各々は、前記歯車のうちのそれぞれの１つに搭載されている、複数のカム本体と、
前記カム本体の各々の周囲に延びている複数のカム表面であって、前記カム表面の各々は、前記中心空間内に受け取られているパイプ要素と係合可能であり、増加する半径の領域を備え、前記半径は、前記回転軸のうちの１つの周りで、そこから測定され、前記カム本体の各々上のカム表面の全ては、互いに円周方向に一列に整列させられている、複数のカム表面と、
前記カム本体の各々上のカム表面の各々間に位置付けられているそれぞれの前記カム表面の切れ目と、
前記筐体内の中心空間の中に搭載されているピニオンであって、前記ピニオンは、前記複数の歯車と噛み合い、前記回転軸と平行に向けられたピニオン軸の周りに回転可能である、ピニオンと
を備えている、デバイス。
（項目４７）
前記カム表面の各々は、前記切れ目のうちのそれぞれの１つに隣接して位置付けられている一定半径の領域をさらに備えている、項目４６に記載のデバイス。
（項目４８）
前記カム本体の各々の周囲に延びている複数のトラクション表面であって、前記トラクション表面の各々は、前記回転軸のうちの１つに対して横方向に延びている複数の突起を備えている、複数のトラクション表面と、
前記カム本体の各々上の前記トラクション表面の各々間に位置付けられている前記トラクション表面内のそれぞれの間隙と
をさらに備え、
前記間隙の各々は、前記カム表面の切れ目と軸方向に一列に整列させられている、項目４６に記載のデバイス。
（項目４９）
前記カム表面は、前記カム本体の各々上の前記トラクション表面と前記歯車との間に位置付けられている、項目４８に記載のデバイス。
（項目５０）
前記カム表面は、前記カム本体の各々上の前記トラクション表面に近接して位置付けられている、項目４８に記載のデバイス。
（項目５１）
前記カム本体の各々は、最大で、前記カム表面のうちの２つと、前記切れ目のうちの２つとを備えている、項目４６に記載のデバイス。
（項目５２）
前記カム本体の各々は、最大で、前記カム表面のうちの２つと、前記カム表面の切れ目のうちの２つと、前記トラクション表面のうちの２つと、前記トラクション表面内の間隙のうちの２つとを備えている、項目４８に記載のデバイス。
（項目５３）
溝をパイプ要素内に形成する方法であって、前記方法は、
前記パイプ要素上の複数の場所において、前記パイプ要素を複数のカム表面と同時に接触させることと、
前記パイプ要素を回転させ、それによって、前記カム表面を同時に回転させることと
を含み、
前記カム表面の各々は、前記パイプ要素を増加する半径を用いて係合し、それによって、前記パイプ要素を変形させ、前記溝を形成する、方法。
（項目５４）
前記パイプ要素を前記カム表面のうちの１つを備えている少なくとも１つのカム上に搭載されている少なくとも１つのトラクション表面と接触させることをさらに含む、項目５３に記載の方法。
（項目５５）
前記パイプ要素を複数のトラクション表面と接触させることをさらに含み、１つの前記トラクション表面は、前記カムのうちのそれぞれの１つ上に搭載され、前記カムの各々は、前記複数のカム表面のうちの１つを備えている、項目５３に記載の方法。
（項目５６）
前記カム表面の回転を互いに同期させることをさらに含む、項目５３に記載の方法。
（項目５７）
アクチュエータを使用して、前記カム表面のうちの１つの回転を引き起こすことをさらに含む、項目５３に記載の方法。

図１は、本発明によるデバイスの例示的実施形態の等角図である。 図２は、図１に示されるデバイスの一部の分解等角図である。 図３は、図１に示されるデバイスの構成要素の分解等角図である。 図４は、図１に示されるデバイスの構成要素の分解等角図である。 図４Ａは、本発明による例示的カムの端面図である。 図４Ｂは、本発明による例示的カムの側面図である。 図４Ｃは、本発明による例示的カムの等角図である。 図５は、図１の線５−５において得られたデバイス１０の横断面図である。 図６−９および９Ａは、デバイス１０の動作を図示する追加の横断面図である。 図６−９および９Ａは、デバイス１０の動作を図示する追加の横断面図である。 図６−９および９Ａは、デバイス１０の動作を図示する追加の横断面図である。 図６−９および９Ａは、デバイス１０の動作を図示する追加の横断面図である。 図６−９および９Ａは、デバイス１０の動作を図示する追加の横断面図である。 図１０−１２は、パイプ要素が誤った方向に回転させられるときのデバイス１０の安全逆モードを図示する横断面図である。 図１０−１２は、パイプ要素が誤った方向に回転させられるときのデバイス１０の安全逆モードを図示する横断面図である。 図１０−１２は、パイプ要素が誤った方向に回転させられるときのデバイス１０の安全逆モードを図示する横断面図である。 図１３は、本発明によるデバイスの別の例示的実施形態の部分図である。 図１４は、本発明による別の例示的カムの端面図である。 図１５および１６は、本発明によるデバイスの例示的実施形態の等角図である。 図１５および１６は、本発明によるデバイスの例示的実施形態の等角図である。 図１７は、本発明によるデバイスの別の例示的実施形態の等角図である。

図１は、パイプ要素を冷間加工するデバイス１０、例えば、円周方向溝をパイプ要素の外側表面内に形成するための例示的デバイス１０を示す。回転電動チャック１２上に枢動可能に搭載されたデバイス１０が、示される。そのようなチャックは、周知であり、例は、Ｒｉｄｇｉｄ（Ｅｌｙｒｉａ，Ｏｈｉｏ）から市販のＲｉｄｇｉｄ ３００ Ｐｏｗｅｒ Ｄｒｉｖｅである。

図２は、筐体１４を備えているデバイス１０の分解図を示す。筐体１４は、筐体本体１６と、カバー１８とから形成される。複数の歯車、この例では、３つの歯車２０、２２、および２４が、それぞれのシャフト２６、２８、および３０上に回転可能に搭載され、シャフトは、筐体本体１６およびカバー１８によって支持され、それぞれの回転軸３２、３４、および３６を画定する。軸３２、３４、および３６は、互いに平行に配置される。実践的設計では、各歯車２０、２２、および２４は、それぞれのフランジ付きブッシング３８を有し、スラストワッシャ４０と、圧縮ばね４２とを有し得る。圧縮ばね４２は、歯車２０、２２、および２４とカバー１８との間で作用し、歯車をカバーから離れるように付勢する。

歯車２０、２２、および２４は、デバイス１０によって冷間加工されるべきパイプ要素１３６を受け取る、中心空間４４の周りに位置付けられる。カバー１８内の開口部４６は、中心空間４４へのアクセスを提供し、デバイス１０の中へのパイプ要素挿入を可能にする。図２および３に示されるように、ピニオン４８は、中心空間４４内において筐体本体１６上に搭載される。ピニオン４８は、歯車２０、２２、および２４と噛み合い、歯車２０、２２、および２４の軸３２、３４、および３６と平行に向けられるピニオン回転軸５２を画定するピニオンシャフト５０を備えている。ピニオンシャフト５０は、筐体本体１６に固定して取り付けられるフランジ付きピニオンブッシング５４によって支持される。実践的設計では、スラスト軸受５６およびスラストワッシャ５８が、ピニオン４８と筐体本体１６との間に挿入される。

図３を参照すると、ピニオン４８は、ピニオン軸５２に沿った方向に筐体１４に対して移動可能である。突起６０、この例では、クロスバー６２が、ピニオン４８に取り付けられ、クロスバー６２は、ピニオン軸５２に対して横方向に延びている。筐体本体１６内に画定されたカットアウト６４が、突起６０（クロスバー６２）と対面関係にある。この例では、カットアウト６４は、筐体本体１６に固定して取り付けられ、その一部と見なされるピニオンブッシング５４内にある。ピニオン軸５２に沿ったピニオン４８の軸方向運動は、ピニオンを２つの位置、すなわち、クロスバー６２（突起６０）がカットアウト６４に係合する第１の位置と、クロスバー６２がカットアウト６４から係合解除する第２の位置との間で移動させる。クロスバー６２がカットアウト６４に係合すると、ピニオン４８は、ピニオン軸５２の周りに回転することを防止される。すなわち、クロスバー６２がカットアウト６４に係合しないとき、ピニオン４８は、ピニオン軸５２の周りに自由に回転する。１つ以上のばね６６が、ピニオン４８と筐体本体１６との間で作用し、クロスバー６２をカットアウト６４と係合する第１の位置に付勢する。ピニオン４８の回転は、パイプ要素１３６が開口部４６を通して中心空間４４（図２参照）の中に挿入され、ピニオン４８に対して保持され、ばね６６を圧縮し、クロスバー６２をカットアウト６４から係合解除すると可能にされる。ピニオン４８とパイプ要素との間の接触を提供するために、カップ６８が、ピニオンシャフト５０に当接し、カム本体間に捕捉される。実践的設計では、カップ６８は、ピニオンに取り付けられるか、または回転自由であり得る。カップ６８は、以下に説明されるようにパイプ要素を冷間加工するとき、パイプ要素が旋回させられ得るように、パイプ要素を受け取り、それをピニオン４８と整列させて維持する。カップ６８は、冷間加工中、パイプ端部の広がりを限定することにも役立つ。

図４に示されるように、デバイス１０は、複数のカム６９を備え、この例では、それぞれのカム本体７０、７２、および７４を有する３つのカムを備えている。各カム本体７０、７２、および７４は、それぞれの歯車２０、２２、および２４上に搭載される。各カム本体７０、７２、および７４は、それぞれのカム表面７６、７８、および８０を備えている。各カム表面７６、７８、および８０は、それらのそれぞれのカム本体７０、７２、および７４の周囲に延びている。カム表面７６、７８、および８０は、中心空間４４内に受け取られるパイプ要素と係合可能である。

図４Ａに詳細に示されるように、カム表面７６、７８、８０（７６が示される）のうちの各１つは、増加する半径８２ａの領域８２と、切れ目８６とを備えている。カム表面のうちの各１つは、切れ目８６に隣接して位置付けられている一定半径８４ａの領域８４を含み得る。半径８２ａおよび８４ａ（存在するとき）は、歯車２０、２２、および２４のそれぞれの回転軸３２、３４、および３６の周りで、そこから測定される（カム表面７６に関して、歯車２０の軸３２が示される）。図５に示されるように、切れ目８６は、中心空間に対面するとき、隙間を提供し、カップ６８の中へのパイプ要素の挿入を可能にする。再び図４Ａを参照すると、例示的デバイス１０は、３つのカム本体７０、７２、および７４を有する。一定半径の領域８４は、パイプ要素内の完成した円周方向溝の円周の少なくとも１／３である弧長に沿って延びており、それによって、溝は、各カム本体７２、７４、および７６の１回の回転運動中、パイプ要素の全周の周囲において均一な半径に形成され得る。ある例示的実践的設計（図４Ａ参照）では、増加する半径の領域８２は、約２６０°の角度８８に対し、一定半径の領域（存在するとき）は、約７８°の角度９０に対し、切れ目８６は、約２２°の角度９２に対し得る。３つ以外のカムの数および溝がカムのそれぞれの１回の回転運動におけるパイプ要素の全周の周囲において均一な半径に形成されるという制約を有するデバイス１０のために、各カム本体の一定半径の領域の弧長は、有利には、１／Ｎであり、「Ｎ」は、設計におけるカムの数である。しかしながら、一定半径の領域を低減または完全に排除することも実行可能である。この領域の排除は、溝を形成するために要求されるトルクを低減させるであろう。

図４および４Ｂに示されるように、７０等のカム本体のうちの１つ上に少なくとも１つのトラクション表面９４を含むことが有利である。例示的デバイス１０では、各カム本体７０、７２、および７４は、それぞれのトラクション表面９４、９６、および９８を有する。トラクション表面９４、９６、および９８は、それらのそれぞれのカム本体７０、７２、および７４の周囲の円周方向に延び、それぞれの回転軸３２、３４、および３６の周りで、そこから測定される一定半径を有する。カム表面７６、７８、８０は、歯車２０、２２、および２４とトラクション表面９４、９６、および９８との間に位置付けられ、カム表面は、トラクション表面に近接して位置付けられる。図４Ｂに示されるように、各トラクション表面（９４が示される）は、それぞれの回転軸３２、３４、および３６に対して横方向に延びている、複数の突起１００を備えている。突起１００は、カム本体７０、７２、および７４とトラクション表面が係合するパイプ要素との間に機械的係合および引っ掛かりを提供する。各トラクション表面９４、９６、および９８は、間隙１０２も有する。各トラクション表面９４、９６、および９８内の各間隙１０２は、各カム表面７６、７８、８０内のそれぞれの切れ目８６と軸方向に実質的に整列し、隙間を提供し、カップ６８の中へおよびそこからのパイプ要素の挿入および引き抜きを可能にする。図４Ｃに示される別のカム実施形態６９ａでは、トラクション表面９４は、カム表面７６上にある。トラクション表面９４内の間隙１０２は、再び、カム表面７６内の切れ目８６と整列させられる。

図５に示されるように、カム本体７０、７２、および７４の運動を引き起こすためのアクチュエータ１０６を含むことはさらに有利である。この例示的実施形態では、アクチュエータ１０６は、筐体本体１６上に枢動可能に搭載されるアクチュエータレバー１０８を備えている。アクチュエータレバー１０８は、カム本体７４上のフィンガ１１２に係合し、カム本体の回転を引き起こす第１の表面１１０を有する。フィンガ１１２は、カム本体７４の回転軸３６からオフセットされ、軸３６と平行方向にカム本体７４から延びている（図２も参照）。フィンガ１１２のオフセットは、アクチュエータレバー１０８が、その枢動軸１０８ａ（ピニオン軸５２と平行に整列させられる）の周りに枢動させられると、トルクをカム本体７４（歯車２４）に加え、それを軸３６の周りに回転させることを可能にする。これは、それらのそれぞれの歯車２０、２２、および２４が、ピニオン４８と噛み合い、したがって、任意の１つの歯車を旋回させる作用、またはピニオンを旋回させる作用が全ての歯車を旋回させるので、カム本体７０、７２、および７４の全てを回転させる。アクチュエータレバー１０８は、カム本体７４が回転するとき、フィンガ１１２によって係合される第２の表面１１４を有する。第２の表面１１４は、この例では、湾曲され、回転カム本体７４が、フィンガ１１２およびアクチュエータレバー１０８の相対的位置をリセットすることを可能にすし、それによって、カム本体７４が１回転すると、アクチュエータレバー１０８は、トルクをカム本体に加え、回転を引き起こす準備ができた図６に示されるような「準備」位置に枢動させられる。

筐体本体１６上に移動可能に搭載される停止装置１１６を含み、カム本体の運動を防止することはさらに有利である。この例示的実施形態では、停止装置１１６は、筐体本体１６上に枢動可能に搭載されているフック１１８を備え、枢動軸１１８ａは、ピニオン軸５２と平行に整列させられる。フック１１８は、カム本体７０（歯車２０）上のフィンガ１２０に係合する。フィンガ１２０は、カム本体７０の回転軸３２からオフセットされ、軸３２と平行方向にカム本体７０から延びている（図２も参照）。オフセットは、フック１１８が、以下に説明されるように、カム本体７０の反時計回り運動を阻むことを可能にする。接線表面１２２および１２４が、以下に説明されるように、デバイスの動作中、フィンガ１２０との係合のために、フック１１８の端部に位置付けられる。ねじりばね１２６（図２も参照）が、フック１１８と筐体本体１６との間で作用し、フックを枢動軸１１８ａの周囲で反時計回り方向に付勢する。フック１１８は、フックから枢動軸１１８ａの反対側に延びているスパー１２８を有する（図２および４も参照）。アクチュエータレバー１０８は、フット１３０を有し、フット１３０は、以下に説明されるように、フィンガ１１２と係合するアクチュエータレバー１０８の移動時、スパー１２８に係合し、フィンガ１２０から係合解除するようにフック１１８を枢動させ、カム７４を反時計回りに押し進め、カム本体７０、７２、および７４の運動を引き起こす。

デバイス１０の動作は、カム表面７６、７８、および８０（図４も参照）内の切れ目８６とトラクション表面９４、９６、および９８内の間隙１０２とが、同時に、ピニオン軸５２に対面するように、カム本体７０、７２、および７４が図６に示されるように整列させられた状態で始まる。図１に示されるように、デバイス１０は、回転チャック１２の一端から延びている管１３２上に搭載される。筐体カバー１８内の開口部４６は、チャック１２に面する（図２参照）。ピニオン軸５２は、チャック１２の回転軸１３４と同軸に整列させられる。パイプ要素１３６は、パイプ要素の端部が、チャックからデバイス１０に向かって外向きに延びるように、チャック１２の反対端部の中に挿入される。チャック１２は、パイプ要素を固定するように締め付けられ、そして、デバイス１０は、パイプ要素に向かって管１３２に沿って移動させられ、それと係合する。

図２および４を参照すると、パイプ要素は、開口部４６を通り、中心空間４４の中に入る。整列させられた切れ目８６および間隙１０２は、パイプ要素が、カム表面７６、７８、および８０とトラクション表面９４、９６、および９８とを通過し、カップ６８内に受け取られることを可能にするために必要な隙間を提供する。パイプ要素は、したがって、ピニオン軸５２と整列させられる。デバイス１０は、チャック１２に向かってさらに移動させられることにより、ピニオン４８にピニオン軸５２に沿って軸方向に移動させ、クロスバー６２を第１の位置からピニオンブッシング５４内のカットアウト６４（図９Ａ参照）から外れた第２の位置に移動させ、ピニオン４８の回転、その結果、それと噛み合う歯車２０、２２、および２４の回転を可能にするために十分にばね６６を圧縮させる（図１参照）。チャック１２は、次いで、作動され、それは、図５および６に見られるように、パイプ要素を時計回りに回転させる。代替として、パイプ要素の回転は、引き起こされることができ、次いで、デバイス１０は、パイプ要素と係合するようにスライドされることができる。

パイプ要素とカップ６８との間の係合は、カップがピニオンに固定されていない場合、カップにパイプとともに時計回りに回転させ得る。カップ６８がピニオン４８に対して自由に回っているとき、カップ６８とピニオン４８との間の摩擦を介して伝送されるトルクは、ピニオン、その結果、歯車２０、２２、および２４を回転させようとし得る。歯車の運動は、フック１１８とカム本体７０（歯車２０）から延びているフィンガ１２０との間の係合によって容易に防止される。さらに、パイプ要素とカム本体との間には、有意な係合が存在しない。何故なら、カム表面７６、７８、および８０内の切れ目８６（また、図４参照）とトラクション表面９４、９６、および９８内の間隙１０２とが、同時に、ピニオン軸５２に対面しており、この時点においてパイプに有意に接触しないからである。カップ６８が、ピニオン４８に固定して取り付けられる場合、フック１１８とフィンガ１２０との間の係合は、再び、歯車およびピニオンの運動を防止し、パイプ要素は、単に、カップ内で回転する。

歯車およびカム本体の回転を引き起こすために、アクチュエータレバー１０８が、押し下げられ、図６に見られるように、アクチュエータレバー１０８にその軸１０８ａの周りに反時計回りに枢動させる。図７に示されるように、アクチュエータレバー１０８の枢動は、その第１の表面１１０にカム本体７４から延びているフィンガ１１２に係合させ、フット１３０にもフック１１８のスパー１２８に係合させる。フック１１８は、その軸１１８ａの周りに時計回りに枢動し、その付勢ばね１２６を巻く（図２も参照）。アクチュエータレバー１０８、フック１１８、およびそのスパー１２８の幾何学形状は、トルクが、アクチュエータレバー１０８の第１の表面１１０のフィンガ１１２との係合を介して、カム本体７４を回転させるように加えられるとき、カム本体７０上のフィンガ１２０がフック１１８から解放されるように設計される。図７は、カム本体７４から解放されようとしているフィンガ１２０と、パイプ要素との係合直前のフック１１８とを示す。図８および４に示されるように、アクチュエータレバー１０８のさらなる枢動は、トルクをカム本体７４（歯車２４）に加えながら、フック１１８を枢動させ、フィンガ１２０をフックから解放し（それによって、歯車２０の運動を可能にし）、ピニオン４８と、歯車２０、２２、および２４と、その関連付けられたカム本体７０、７２、および７４との回転を引き起こす。カム本体は、反時計回りに回転し、そのカム表面７６、７８、および８０とトラクション表面９４、９６、および９８とは、パイプ要素の外側表面に係合する。そして、カム本体７０、７２、および７４は、回転パイプ要素によって駆動される。カム表面７６、７８、および８０の増加する半径の領域８２（図４Ａ参照）は、最初に、パイプ要素に係合し、カム本体７０、７２、および７４が回転するにつれて、円周方向溝をパイプ要素に形成し始める。トラクション表面９４、９６、および９８（図４Ｂ参照）も、パイプ要素に係合し、機械的係合を提供し、カム表面７６、７８、および８０とパイプ要素と間の滑りを防止する。カム表面とパイプ要素との間の接触点における半径が増加するにつれて、溝半径は、接触点が各カム表面７６、７８、および８０の一定半径の領域８４（図４Ａ）に遷移するまで、より小さくされる。一定半径のそれぞれの領域を伴う３つのカム本体を有するデバイス１０に対して、一定半径の各領域８４は、パイプ要素内の完成した円周方向溝の円周の少なくとも１／３にわたって延びている。一定半径の領域の半径は、全３つのカム本体の１回の回転運動でパイプ要素の全周の周囲に均一半径において最終の所望の溝半径をパイプ要素内の円周方向溝に授けるように設計される。代替として、一定半径の領域がカム上に存在しないとき、溝半径は、均一ではないが、カム毎に１つ、別個の部分的渦巻を形成する。溝の半径は、均一ではないが、溝の意図される使用のための必要許容誤差内にある。

図９および９Ａに示されるように、カム本体７４は、その単回回転運動の完了に近づき、フィンガ１１２は、アクチュエータレバー１０８の第２の（湾曲）表面１１４に接触する。フィンガ１１２と表面１１４との間の相互作用は、アクチュエータレバー１０８にその枢動軸１０８ａの周りに時計回りに枢動させ、図６に示される開始位置に戻らせる。フック１１８は、ばね１２６によって付勢され、フィンガ１２０を受け取る準備ができた位置に反時計回りに枢動するように追従する。カム本体７０の継続回転が生じると、それは、フィンガ１２０をフック１１８の中に移動させ、フック１１８は、歯車２０、２２、および２４の運動を停止させる。アクチュエータレバーが解放されると、フック１１８およびアクチュエータレバー１０８の両方を図６に示される開始位置に戻るように枢動させるであろうような十分な剛性を有するばね１２６を設計することも実行可能である。溝形成の完了時、チャック１２は、停止させられ、パイプ要素は、現時点で溝付きとなり、デバイス１０から除去され得る。

図１０−１２は、パイプ要素が反時計回りに不注意に回転させられる変則的状態を図示する。これは、Ｒｉｄｇｉｄ ３００等の電動チャックが有意なトルクを両方向に加えることが可能であるので、オペレータエラーに起因して発生し得る。

逆トルク（すなわち、図１０に見られるように、パイプ要素を反時計回りに回転させるであろうトルク）が、パイプ要素が溝削りされる前に加えられる場合、パイプ要素は、カム表面７６、７８、および８０（また、図４参照）内の切れ目８６とトラクション表面９４、９６、および９８内の間隙１０２とが、同時に、ピニオン軸５２に対面し、したがって、表面のいずれもパイプ要素に接触しないので、単に、カム本体７０、７２、および７４とその関連付けられた歯車２０、２２、および２４とに対して回転するであろう。加えて、一定半径の領域８４の端部にあるカム表面内の切れ目の端部は、パイプ要素とカム表面とが接触する場合でも、パイプ要素が摩擦接触を介して登るには急峻すぎる。アクチュエータレバー１０８を押し下げることは、有意な効果を有することはないであろう。なぜなら、この動作が、逆トルク下で回転するパイプ要素が、カップがピニオンに固定して取り付けられないとき、カップ６８とピニオン４８との間の摩擦を介してカム本体を旋回させようとする方法と反対方向にカムおよび歯車を回転させようとするであろうからである。

しかしながら、逆トルクが、パイプ要素が溝削りされた後に不注意に加えられる場合、カム表面７６、７８、および８０の一定半径の領域８４は、溝の床とほぼ同一半径であり、したがって、引っ掛かりを得て、カム本体７０、７２、および７４を時計回りに回転させるであろう。カム本体（ならびにその関連付けられた歯車２０、２２、および２４）に対するトルクは、パイプ要素がトラクション表面９４、９６、および９８にさらに接触するとき増強されるであろう。有意なトルクがパイプ要素に加えられる場合、デバイス１０への損傷を防止するための措置が講じられる。

図１０−１２は、逆トルクがすでに溝削りされたパイプ要素に加えられる状態を図示する。図１０に示されるように、カム本体７０、７２、および７４は、時計回りに駆動される。カム本体７０上のフィンガ１２０は、フック１１８から離れるように移動させられるが、カム本体７４のフィンガ１１２は、アクチュエータレバー１０８に抗して枢動させられる。アクチュエータレバー１０８は、この加えられる力に応答して、時計回りに自由に枢動し、枢動運動は、フィンガ１１２が、アクチュエータレバー１０８の第１の表面１１０から外れ、第２の（湾曲）表面１１４に係合し、それによって、デバイス１０への任意の損傷を回避することを可能にする。図１１に示されるように、カム本体は、時計回りに継続して回転し、カム本体７０のフィンガ１２０は、フック１１８の端部上の２つの接線表面１２２および１２４の第１のものと接触する。図１２に示されるように、第１の接線表面１２２は、フィンガ１２０によって加えられる力に応答して、フィンガ１２０がフック１１８をその付勢ばね１２６に抗して時計回りに枢動させることを第１の接線表面１２２が可能にするように、角度をもたせられる。フック１１８の枢動運動は、デバイス１０への損傷をさらに防止する。フィンガ１２０が第２の接線表面１２４に遷移すると、フック１１８は、その付勢ばね１２６の力下、反時計回りに枢動することを可能にされ、再び、カム本体７４上のフィンガ１１２と同様に、図１０に示される準備位置に移動する。この運動は、パイプ要素の運動が停止させられるまで繰り返すであろう。

図１３は、最大で、２つの歯車１４０、１４２を有する、本発明によるデバイス１３８の別の例示的実施形態を示す。歯車１４０、１４２は、それぞれの軸１４６、１４８の周りの回転のために、筐体１４４内に搭載される。軸１４６、１４８は、互いに平行に向けられる。ピニオン１５０は、処理のためにパイプ要素を受け取る中心空間１５２内において筐体１４４上に搭載される。ピニオン１５０は、歯車１４０、１４２と噛み合い、軸１４６および１４８と平行に向けられるピニオン軸１５４の周りに回転する。

カム本体１５６、１５８は、それぞれ、歯車１４０、１４２上に搭載される。図１４に示されるように、各カム本体（１５６が示される）は、複数のカム表面、この例では、２つのカム表面１６０および１６２を備えている。単一カム表面を有するカムまたは３つ以上のカム表面を有するカムを含む他のカム実施形態も、実行可能である。カム表面１６０および１６２は、それぞれのカム本体１５６および１５８の周囲に延び、中心空間１５２内に受け取られるパイプ要素と係合可能である。カム表面１６０および１６２は、互いに円周方向に一列に整列させられる。各カム表面１６０、１６２は、それぞれの増加する半径の領域１６４および一定半径の領域１６６を備えている。半径は、それぞれ、回転軸１４６および１４８の周りで、そこから測定される。それぞれの切れ目１６８、１７０が、各カム本体１５６、１５８上の各カム表面１６０、１６２間に位置付けられる。

図１４にさらに示されるように、複数のトラクション表面、この例では、２つのトラクション表面１７２、１７４が、各カム本体１５６、１５８（１５６が示される）の周囲に延びている。トラクション表面１７２、１７４は、この例では、互いに円周方向に一列に整列させられる。トラクション表面１７２、１７４の各々は、それぞれの回転軸１４６、１４８に対して横方向に延びている複数の突起１７６を備えている。それぞれの間隙１７８、１８０が、各カム本体１５６、１５８上の各トラクション表面１７２、１７４間に位置付けられる。間隙１７８、１８０は、それぞれ、カム表面１６０、１６２内の切れ目１６８、１７０と整列させられる。前述の実施形態におけるように、各カム本体１５６、１５８上のカム表面１６０、１６２は、それぞれの歯車１４０、１４２とトラクション表面１７２、１７４との間に位置付けられ得、カム表面は、各カム本体上のトラクション表面に近接して位置付けられ得る。

複数のカム表面およびトラクション表面を有するカムは、それらが数分の１の回転に対して完全な円周方向溝を形成するようにサイズを決定される。例えば、図１３および１４に図示されるように、最大で、２つのカム表面と、２つのトラクション表面とを有するカム１８２は、カムの２分の１回転運動において完全な円周方向溝を形成する。

２つおよび３つのカムを有するデバイスが、本明細書に図示されるが、４つ以上のカムを有する設計も、特に、２インチ以上の公称パイプサイズを有するパイプ要素において、または種々の壁厚を有する任意のサイズのパイプ要素のために、一貫した半径を有する溝を形成するために有利である。

図１５は、パイプを冷間加工するためのデバイスの別の実施形態１８４を示す。実施形態１８４は、筐体１４を備え、その中に、カム６９（示される）またはカム１８２が、回転可能に搭載され、ピニオン４８と噛み合う。本実施形態では、電気モータ１８６が、直接または歯車箱を通してのいずれかにおいて、ピニオンに結合される。この配置では、電気モータ１８６がサーボモータである場合、有利である。サーボモータは、カム表面内の切れ目およびトラクション表面内の間隙が、溝削り手順の開始および終了時に整列させられ、パイプ要素が、容易に挿入および除去され得るように、カム６９の回転運動数の精密な制御を可能にする。サーボモータの制御は、プログラマブル論理コントローラ１８８または他の類似マイクロプロセッサベースのコンピュータを使用してもたらされる。

図１６は、クラッチ１９２が電気モータ１８６とピニオン４８との間で動作する別のデバイス実施形態１９０を図示する。この例では、モータ１８６は、減速歯車１９４を通してクラッチ１９２に結合される。クラッチ１９２は、クラッチとピニオンとの間の不整列を補償するリンクチェーンシャフトカップリング１９６を通して、ピニオン４８に係合する。クラッチ１９２は、巻きばねタイプであり、その例は、Ｉｎｅｒｔｉａ Ｄｙｎａｍｉｃｓ（ＮｅｗＨａｒｔｆｏｒｄ，ＣＴ）から市販されている。巻きばねクラッチは、ピニオン４８の所望の回転運動数をもたらし、円周方向溝を形成するために要求されるカム６９の回転運動数を達成し、カム表面の切れ目およびトラクション表面内の間隙を溝削りプロセスの終了時にピニオンに対面させるために、必要に応じて自動的に係合および係合解除するために容易に調節可能である。

図１７は、デバイスが、直接、冷間加工されているパイプ要素１３６上に支持される別の例示的デバイス実施形態１９８を図示する。パイプ要素１３６は、順に、パイプ万力２００または他の便利な支持手段上に支持され、それは、トルクがその軸２０２の周りに加えられるとき、パイプ要素が旋回することを防止するであろう。デバイス１９８は、上で説明されるデバイス１０に実質的に類似するが、ピニオン４８と結合されるクランク２０４を有し、クランク２０４は、ピニオンを手動で旋回させ、それによって、歯車２０、２２、その関連付けられたカム本体７０、７２、７４、カム表面７６、７８、８０、およびトラクション表面９４、９６、９８（また、図２参照）を手動で旋回させることにより、パイプ要素１３６の全周にわたって均一半径の溝を形成する。クランク２０４は、直接、ピニオンシャフト５２に係合することによって（クランクとピニオンとの間の「直接」結合）、ピニオン４８に結合され得るか、または歯車列（図示せず）が、クランクとピニオンシャフトとの間に挿入され、手動動作のために要求されるトルクを低減させ得る。

動作時（図２および１７参照）、パイプ要素１３６は、パイプ万力２００に取り付けられ、筐体１４のカバー１８内の開口部４６は、パイプ軸２０２と整列させられる。開口部４６は、次いで、パイプ要素１３６と係合され、筐体１４は、パイプ要素上でスライドされ、パイプ要素は、中心空間４４に進入し、カップ６８内に受け取られ、溝がパイプ要素の端部から所望の距離に形成されるように、パイプ要素１３６の端部をデバイス１９８内の適切な深度に着座させる。随意に、適切なパイプ要素着座を確実にするために、デバイス１９８は、上で説明されるような軸方向に移動可能なピニオン４８を具備し得る。この特徴が存在するとき、筐体１４は、パイプ要素に向かってさらに押し進められ、ピニオン４８を軸方向に移動させ、クロスバー６２をカットアウト６４から係合解除し、ピニオンが筐体１４に対して回転することを可能にし、したがって、デバイス１９８内におけるパイプ要素１３６の適切な着座を確実にする。クランク２０４の旋回は、次いで、ピニオン４８を旋回させ、それは、ピニオン４８と噛み合う歯車２０、２２、および２４を通してカム６９を旋回させるであろう。歯車の回転は、カム表面７６、７８、８０およびトラクション表面９４、９６、９８とパイプ要素とを係合し、デバイス１９８は、パイプ要素１３６の周りに回転し、均一半径の円周方向溝を形成する。カム６９が１回転すると、溝が、完成し、この状態は、クランク２０４を旋回させるために要求されるトルクの急減によって、オペレータに信号伝達される。トラクション表面内の間隙１０２およびカム表面内の切れ目８６がパイプ要素１３６に対面すると、隙間が、提供され、デバイス１９８は、パイプ要素から除去され得る。溝付きパイプ要素が、次いで、万力２００から除去され得る。

本発明によるデバイスは、より迅速かつ単純に動作しながら、オペレータ介入の必要性なく、効果的に動作し、精度を伴って、パイプ要素を所望の寸法許容誤差に対して冷間加工することが期待される。

Claims (33)

1. パイプ要素を冷間加工するためのデバイスであって、前記デバイスは、
   筐体と、
   前記筐体内に搭載されている複数の歯車であって、前記歯車のうちの各１つは、複数の回転軸のうちのそれぞれの１つの周りに回転可能であり、前記回転軸は、互いに平行であり、前記歯車は、前記パイプ要素を受け取るための中心空間の周りに位置付けられている、複数の歯車と、
   複数のカム本体であって、前記カム本体の各々は、前記歯車のうちのそれぞれの１つに搭載されている、複数のカム本体と、
   複数のカム表面であって、前記カム表面のうちの各１つは、前記カム本体のうちのそれぞれの１つの周囲に延びており、前記中心空間内に受け取られているパイプ要素と係合可能であり、前記カム表面のうちの各１つは、増加する半径の領域と前記カム表面の切れ目とを備え、前記半径のうちの各１つは、前記回転軸のうちのそれぞれの１つの周りで、そこから測定される、複数のカム表面と、
   前記カム本体のうちの１つの周囲に延びている少なくとも１つのトラクション表面であって、前記少なくとも１つのトラクション表面は、前記１つのカム本体の前記回転軸に対して横方向に延びている複数の突起を備え、前記少なくとも１つのトラクション表面は、間隙をその中に有し、前記間隙は、前記１つのカム本体を包囲する１つの前記カム表面の切れ目と軸方向に一列に整列させられている、少なくとも１つのトラクション表面と、
   前記筐体内の中心空間の中に搭載されているピニオンであって、前記ピニオンは、前記複数の歯車と噛み合い、前記回転軸と平行に向けられたピニオン軸の周りに回転可能である、ピニオンと
   を備えている、デバイス。
2. 前記カム表面の各々は、前記切れ目のうちのそれぞれの１つに隣接して位置付けられている一定半径の領域をさらに備えている、請求項１に記載のデバイス。
3. 複数の前記トラクション表面をさらに備え、前記トラクション表面のうちの各１つは、前記カム本体のうちのそれぞれの１つの周囲に延びており、前記トラクション表面のうちの各１つは、前記回転軸のうちのそれぞれの１つに対して横方向に延びている複数の前記突起を備え、前記トラクション表面のうちの各１つは、間隙をその中に有し、前記間隙の各々は、前記カム本体のうちの各１つ上の前記カム表面のうちの１つの前記切れ目のうちのそれぞれの１つと軸方向に一列に整列させられている、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記少なくとも１つのトラクション表面は、前記カム表面のうちの１つ上にある、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記少なくとも１つのトラクション表面は、前記１つのカム本体の周囲に延びている前記カム表面に対して間隔を置かれた関係において前記１つのカム本体上に位置付けられている、請求項１に記載のデバイス。
6. 最大で、３つの前記歯車を備え、前記歯車の各々は、前記カム本体のうちの１つおよび前記カム表面のうちの１つを備えている、請求項１に記載のデバイス。
7. 最大で、２つの前記歯車を備え、前記歯車の各々は、前記カム本体のうちの１つおよび前記カム表面のうちの１つを備えている、請求項１に記載のデバイス。
8. 前記１つのカム表面は、前記歯車と前記１つのカム本体の前記少なくとも１つのトラクション表面との間に位置付けられている、請求項１に記載のデバイス。
9. 前記１つのカム表面は、前記１つのカム本体の前記少なくとも１つのトラクション表面に近接して位置付けられている、請求項８に記載のデバイス。
10. 前記ピニオンに取り付けられている少なくとも１つの突起であって、前記少なくとも１つの突起は、前記ピニオン軸に対して横方向に延びている、少なくとも１つの突起と、
    前記筐体によって画定された少なくとも１つのカットアウトであって、前記少なくとも１つのカットアウトは、前記突起と対面関係において位置付けられている、少なくとも１つのカットアウトと
    をさらに備え、
    前記ピニオンは、前記突起が前記カットアウトに係合しており、それによって、前記ピニオンの連続回転を防止する第１の位置と、前記突起が前記カットアウトから係合解除しており、それによって、前記ピニオンの連続回転を可能にする第２の位置との間で、前記ピニオン軸に沿って前記筐体に対して移動可能である、請求項１に記載のデバイス。
11. 前記ピニオンと前記筐体との間で作用し、前記ピニオンを前記第１の位置に付勢するばねをさらに備えている、請求項１０に記載のデバイス。
12. 前記ピニオンに当接するカップをさらに備え、前記カップは、前記中心空間の中への前記パイプ要素の挿入時、前記パイプ要素を受け取る、請求項１に記載のデバイス。
13. 前記カップは、前記ピニオンに固定して取り付けられている、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記カップは、前記ピニオンに対して自由に回る、請求項１２に記載のデバイス。
15. 第１のフィンガであって、前記第１のフィンガは、その周りに前記カム本体のうちの第１のものが回転する前記回転軸のうちの第１のものと平行な方向に前記カム本体のうちの前記第１のものから延び、かつそこからオフセットされている、第１のフィンガと、
    前記筐体上に移動可能に搭載されているアクチュエータと
    をさらに備え、
    前記アクチュエータは、前記カム本体のうちの前記第１のものを前記回転軸のうちの前記第１のものの周りに回転させるために、前記第１のフィンガと係合するように移動可能である、請求項１に記載のデバイス。
16. 前記アクチュエータは、前記筐体上に枢動可能に搭載されているレバーを備え、前記レバーは、前記カム本体のうちの前記第１のものを前記軸のうちの前記第１のものの周りに回転させるために、前記第１のフィンガと係合可能な第１の表面を有する、請求項１５に記載のデバイス。
17. 前記レバーは、前記カム本体のうちの前記第１のものの回転時、前記レバーを準備位置に枢動させるために、前記フィンガと係合可能な第２の表面を有する、請求項１６に記載のデバイス。
18. 第２のフィンガであって、前記第２のフィンガは、その周りに前記カム本体のうちの第２のものが回転する前記回転軸のうちの第２のものと平行な方向に前記カム本体のうちの前記第２のものから延び、かつそこからオフセットされている、第２のフィンガと、
    前記筐体上に移動可能に搭載されている停止装置であって、前記停止装置は、前記回転軸のうちの前記第２のものの周りの前記カム本体のうちの前記第２のものの回転を防止するために、前記第２のフィンガと係合するように移動可能である、停止装置と
    をさらに備え、
    前記第１のフィンガと係合する前記アクチュエータの移動時、前記停止装置は、前記カム本体のうちの前記第２のものの回転を可能にするために、前記第２のフィンガから係合解除するようにさらに移動可能である、請求項１５に記載のデバイス。
19. 前記停止装置は、前記筐体上に枢動可能に搭載されているフックを備え、前記フックは、そこから延びているスパーを有し、前記フックは、前記アクチュエータの移動時、前記第２のフィンガから係合解除するように前記フックを回転させるために、前記アクチュエータと係合可能である、請求項１８に記載のデバイス。
20. 前記パイプ要素を受け取るためのチャックをさらに備え、前記チャックは、チャック軸の周りに回転可能であり、前記チャック軸は、前記ピニオン軸と同軸に配置されている、請求項１に記載のデバイス。
21. 前記筐体は、枢動可能かつスライド可能に前記チャックに隣接して搭載されている、請求項２０に記載のデバイス。
22. 前記ピニオンと係合されている電気モータをさらに備えている、請求項１に記載のデバイス。
23. 前記電気モータは、サーボモータを備え、前記デバイスは、前記サーボモータと通信するコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記サーボモータの回転数を制御し、それによって、前記カム本体の回転数を制御する、請求項２２に記載のデバイス。
24. 前記電気モータと前記ピニオンとの間で動作するクラッチをさらに備え、前記クラッチは、前記ピニオンの回転数を制御し、それによって、前記カム本体の回転数を制御する、請求項２２に記載のデバイス。
25. 前記ピニオンと結合されているクランクをさらに備え、前記クランクは、前記ピニオンを手動で旋回させ、それによって、前記歯車を手動で旋回させる、請求項１に記載のデバイス。
26. 前記クランクは、前記ピニオンと直接結合されている、請求項２５に記載のデバイス。
27. パイプ要素を冷間加工するためのデバイスであって、前記デバイスは、
    筐体と、
    前記筐体内に搭載されている複数の歯車であって、前記歯車のうちの各１つは、複数の回転軸のうちのそれぞれの１つの周りに回転可能であり、前記回転軸は、互いに平行であり、前記歯車は、前記パイプ要素を受け取るための中心空間の周りに位置付けられている、複数の歯車と、
    複数のカム本体であって、前記カム本体の各々は、前記歯車のうちのそれぞれの１つに搭載されている、複数のカム本体と、
    前記カム本体の各々の周囲に延びている複数のカム表面であって、前記カム表面の各々は、前記中心空間内に受け取られているパイプ要素と係合可能であり、増加する半径の領域を備え、前記半径は、前記回転軸のうちの１つの周りで、そこから測定され、前記カム本体の各々上のカム表面の全ては、互いに円周方向に一列に整列させられている、複数のカム表面と、
    前記カム本体の各々上のカム表面の各々間に位置付けられているそれぞれの前記カム表面の切れ目と、
    前記筐体内の中心空間の中に搭載されているピニオンであって、前記ピニオンは、前記複数の歯車と噛み合い、前記回転軸と平行に向けられたピニオン軸の周りに回転可能である、ピニオンと
    を備えている、デバイス。
28. 前記カム表面の各々は、前記切れ目のうちのそれぞれの１つに隣接して位置付けられている一定半径の領域をさらに備えている、請求項２７に記載のデバイス。
29. 前記カム本体の各々の周囲に延びている複数のトラクション表面であって、前記トラクション表面の各々は、前記回転軸のうちの１つに対して横方向に延びている複数の突起を備えている、複数のトラクション表面と、
    前記カム本体の各々上の前記トラクション表面の各々間に位置付けられている前記トラクション表面内のそれぞれの間隙と
    をさらに備え、
    前記間隙の各々は、前記カム表面の切れ目と軸方向に一列に整列させられている、請求項２７に記載のデバイス。
30. 前記カム表面は、前記カム本体の各々上の前記トラクション表面と前記歯車との間に位置付けられている、請求項２９に記載のデバイス。
31. 前記カム表面は、前記カム本体の各々上の前記トラクション表面に近接して位置付けられている、請求項２９に記載のデバイス。
32. 前記カム本体の各々は、最大で、前記カム表面のうちの２つと、前記切れ目のうちの２つとを備えている、請求項２７に記載のデバイス。
33. 前記カム本体の各々は、最大で、前記カム表面のうちの２つと、前記カム表面の切れ目のうちの２つと、前記トラクション表面のうちの２つと、前記トラクション表面内の間隙のうちの２つとを備えている、請求項２９に記載のデバイス。
    

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