JP2020508221A - カム停止表面を有するカム溝削機械 - Google Patents

Abstract

パイプ要素を冷間加工するためのデバイスは、各々がピニオンと噛合し、カムの全てを回転させる歯車を有する２つ以上のカムを有する。各カムは、増加する半径の領域を伴うカム表面を有し、カム本体の周囲に延びている、一定半径の領域を有し得る。各カムは、カム本体の周囲に延びている牽引表面も有する。各カム表面における不連続部は、各カムの牽引表面内のギャップと整列させられる。不連続部およびギャップは、カム間に、パイプ要素の挿入ならびに除去のためのゆとりを提供し、カムが回転させられると、円周方向溝を形成する。ピニオンに隣接したカップは、カムのうちの１つ上の停止表面に係合かつそれから係合解除するように、ピニオン軸に沿って移動可能である。カップと停止表面との間の係合は、カムの回転を防止する。

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国特許出願第１５／５８５，４５７号（２０１７年５月３日出願）に基づき、それに対する優先権を主張し、参照により本明細書に組み込む。

（発明の分野）
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。

（背景）
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むことは、有利には、パイプ要素の内側表面を係合する内側ローラと、内側ローラと反対のパイプ要素の外側表面を同時に係合する外側ローラとを有するロール溝削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囲に回転させられているとき、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、パイプ要素が回転しているときにパイプ要素円周上に押し付けら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。

必要精度に対して要求される公差を伴ってパイプ要素を冷間加工すべき場合、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）の溝を所望の公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ように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進行を調節し、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パイプ要素を冷間加工するためのデバイス、例えば、カムを使用するそれらの必要性が明らかにある。

（要約）
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およびカム表面の不連続部を備えている。カム表面は、不連続部に隣接して位置付けられた一定半径の領域も備え得る。半径は、回転軸の周囲に、かつそれから測定される。牽引表面が、カム本体の周囲に延びている。牽引表面は、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。牽引表面は、ギャップをその中に有する。ギャップは、カム表面の不連続部と軸方向に整列させられる。停止表面が、回転軸に対して横方向にカム本体から突出する。第１の停止表面は、カム表面の不連続部に隣接して位置付けられる。一例では、リブが、カム本体から突出する。リブは、カム表面に隣接して位置付けられ、カム本体の一部の周囲に延びている。第１の停止表面は、リブの第１の端部上に位置付けられる。別の例は、リブの第２の端部上に位置付けられた第２の停止表面をさらに備えている。第２の停止表面は、カム本体から回転軸に対して横方向に突出する。第２の停止表面は、カム表面の不連続部に隣接して位置付けられ、第１の停止表面に対して間隔を置かれた関係にある。例示的実施形態では、第１および第２の停止表面の各々は、凹面湾曲を有する。

一例示的実施形態では、牽引表面は、カム表面と重なっている。別の例示的実施形態では、牽引表面は、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た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、歯車と牽引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、牽引表面に近接して位置付けられる。別の例では、停止表面は、歯車とカム表面との間に位置付けられる。

例示的実施形態では、牽引表面は、回転軸の周囲に、かつそれ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、増加する半径のそれぞれ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、かつそれの周囲に測定される。カム表面の全ては、互いに円周方向に整列させられる。カム表面のそれぞれの不連続部は、カム表面の各々の間に位置付けられる。一例として、少なくとも１つの停止表面または複数の停止表面は、カム本体から回転軸に対して横方向に突出する。各停止表面は、カム表面のそれぞれの不連続部のうちの１つに隣接して位置付けられる。例示的実施形態では、各停止表面は、凹面湾曲を有し得る。例示的実施形態は、少なくとも１つのリブまたは複数のリブをさらに備えている。各リブは、カム表面のうちのそれぞれの１つに隣接して位置付けられ、カム本体の一部の周囲に延びている。各リブは、第１および第２の反対に配置された端部を有する。停止表面のうちの１つは、リブの各端部に位置付けられる。一例として、リブの全ては、互いに円周方向に整列させられ得る。

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牽引表面をさらに備えている。各牽引表面は、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。牽引表面内の各々のギャップは、牽引表面の各々の間に位置付けられる。各ギャップは、カム表面のそれぞれの不連続部と軸方向に整列させられる。例示的実施形態では、牽引表面の全ては、互いに円周方向に整列させられる。特定の例では、牽引表面は、カム表面と重なっている。別の例では、牽引表面は、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た歯車をさらに備えている。具体的例では、カム表面は、歯車と牽引表面との間に位置付けられる。別の例では、カム表面は、牽引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、２つのカム表面と、２つのカム表面の不連続部とを備えている。別の例示的実施形態は、最大で、２つのカム表面と、２つのカム表面の不連続部と、２つの牽引表面と、２つの牽引表面内のギャップと、少なくとも２つの停止表面とを備えている。例示的実施形態では、停止表面または複数の停止表面は、歯車とカム表面との間に位置付けられる。

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つの周囲に回転可能である。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囲に位置付けられる。複数のカム本体の各々は、歯車のうちのそれぞれの１つ上に搭載される。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、カム表面の不連続部とを備えている。カム表面のうちの各１つは、不連続部に隣接して位置付けられた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つの周囲に、かつそれから測定される。少なくとも１つの牽引表面は、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つの牽引表面は、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つの牽引表面は、ギャップをその中に有する。ギャップは、１つのカム本体を包囲する１つのカム表面の不連続部と軸方向に整列させられる。少なくとも１つの停止表面は、カム本体のうちの１つから歯車のうちの１つの回転軸に対して横方向に突出する。少なくとも１つの停止表面は、１つのカム本体上のカム表面の不連続部に隣接して位置付けられる。ピニオンは、筐体内の中心空間の中に搭載される。カップが、ピニオンに隣接する。カップは、挿入時、パイプ要素を受け取る。ピニオンは、複数の歯車と噛合し、回転軸と平行に向けられたピニオン軸の周囲に回転可能である。一例では、ピニオンは、カップが停止表面に係合し、それによって、カム本体の連続回転を防止する第１の位置と、カップが停止表面から係合解除し、それによって、カム本体の連続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。一例として、ばねが、カップを第１の位置に付勢するためにピニオンと筐体との間で作動する。カップは、ピニオン上に固定して搭載されるか、またはピニオンに対して自由に旋回し得る。別の例示的実施形態では、ばねは、カップを第１の位置に付勢するためにカップとピニオンとの間で作動する。例示的実施形態は、１つのカム本体から突出しているリブをさらに備えている。リブは、１つのカム本体上のカム表面に隣接して位置付けられ、１つのカム本体の一部の周囲に延びている。第１の停止表面は、リブの第１の端部上に位置付けられる。例示的実施形態では、第２の停止表面は、リブの第２の端部上に位置付けられる。第２の停止表面は、カム本体から回転軸に対して横方向に突出する。第２の停止表面は、１つのカム本体のカム表面の不連続部に隣接して位置付けられ、第１の停止表面と間隔を置かれた関係にある。例示的実施形態では、第１および第２の停止表面の各々は、凹面湾曲を有し得る。

別の例示的実施形態は、複数の牽引表面を備えている。牽引表面のうちの各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。牽引表面のうちの各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。牽引表面のうちの各１つは、ギャップをその中に有する。各ギャップは、カム本体のうちの各１つ上のカム表面のうちの１つの不連続部のうちのそれぞれの１つと軸方向に整列させられる。例示的実施形態では、デバイスは、複数の停止表面をさらに備えている。停止表面のうちの各１つは、カム本体のうちの各１つ上のカム表面のうちの１つの不連続部のうちのそれぞれの１つに隣接して位置付けられる。ある例は、複数のリブをさらに備え得る。各リブは、カム本体のうちのそれぞれの１つから突出する。リブは、各カム本体上のカム表面に隣接して位置付けられ、カム本体の一部の周囲に延びている。各停止表面は、この例では、リブの各々の端部上に位置付けられる。例示的実施形態では、少なくとも１つの牽引表面は、カム表面のうちの１つと重なっている。別の例示的実施形態では、少なくとも１つの牽引表面は、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。別の例では、少なくとも１つの停止表面は、１つのカム本体上のカム表面と歯車との間に位置付けられる。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、１つのカム本体と、カム表面とを備えている。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、１つのカム本体と、カム表面とを備えている。

例示的実施形態では、１つのカム表面は、１つのカム本体の歯車と少なくとも１つの牽引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つの牽引表面に近接して位置付けられる。

例示的実施形態はさらに、ピニオンに隣接するカップを備えている。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、例えば、締結具によってピニオンに取り付けられる、またはそれと一体的に形成され得る。

さらなる例として、第１のフィンガが、それの周囲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のものと平行かつそれからオフセットされた方向にカム本体のうちの第１のものから延びている。アクチュエータが、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のものの周囲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、筐体上に回転可能に搭載された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のものの周囲に回転させるために、第１のフィンガと係合可能である第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回転させるために、フィンガと係合可能である第２の表面を有する。別の例では、第２のフィンガは、それの周囲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のものと平行かつそれからオフセットされた方向にカム本体のうちの第２のものから延びている。停止部が、筐体上に移動可能に搭載される。停止部は、回転軸のうちの第２のものの周囲で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、停止部は、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、停止部は、筐体上に回転可能に搭載されたフックを備えている。フックは、それから延びているスパーを有し、スパーは、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、チャック軸の周囲に回転可能である。チャック軸は、ピニオン軸と同軸に配列される。一例として、筐体は、回転可能かつ軸方向にスライド可能にチャックに隣接して搭載される。

別の例示的実施形態では、デバイスは、ピニオンと係合された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、サーボモータまたはステッパモータを備え得る。デバイスは、電気モータ、それによって、カム本体の回転数を制御するために、電気モータと通信するコントローラをさらに備えている。

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た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、歯車の手動回転を可能にする。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つの周囲に回転可能である。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囲に位置付けられる。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つ上に搭載される。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つの周囲に、かつそれから測定される。各カム本体上のカム表面の全ては、互いに円周方向に整列させられる。カム表面のそれぞれの不連続部は、各カム本体上のカム表面の各々の間に位置付けられる。複数の停止表面は、カム本体のうちの１つから１つのカム本体の回転軸に対して横方向に突出する。停止表面は、１つのカム表面の不連続部に隣接して位置付けられる。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、複数の歯車と噛合し、回転軸と平行に向けられたピニオン軸の周囲に回転可能である。カップは、ピニオンに隣接する。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、ピニオンは、カップが停止表面のうちの１つに係合し、それによって、カム本体の連続回転を防止する第１の位置と、カップが停止表面から係合解除し、それによって、カム本体の連続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。一例示的実施形態では、ばねは、カップを第１の位置に付勢するためにカップとピニオンとの間で作動する。別の例示的実施形態では、１つ以上のばねは、カップを第１の位置に付勢するためにピニオンと筐体との間で作動する。

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牽引表面をさらに備えている。各牽引表面は、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。牽引表面内の各々のギャップは、各カム本体上の牽引表面の各々の間に位置付けられる。各ギャップは、カム表面の不連続部と軸方向に整列させられる。一例として、カム表面は、各カム本体上の歯車と牽引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、各カム本体上の牽引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、２つのカム表面と、２つの不連続部とを備えている。さらなる例として、カム本体の各々は、最大で、２つのカム表面と、２つのカム表面の不連続部と、２つの牽引表面と、２つの牽引表面内のギャップとを備えている。

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、パイプ要素と複数のカム表面を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係合させ、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る少なくとも１つの牽引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、パイプ要素と複数の牽引表面を接触させることを含む。この例では、１つの牽引表面は、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つの回転を開始することを含む。

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３Ａは、図１に示されるデバイスの縦断面図である。 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端面図である。 図４Ｄ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６Ａおよび６Ｂは、カム上の停止表面の動作を図示する図１に示されるデバイスの一部の等角図である。 図６Ａおよび６Ｂは、カム上の停止表面の動作を図示する図１に示されるデバイスの一部の等角図である。 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。

（詳細な説明）
図１は、パイプ要素を冷間加工する、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。デバイス１０は、回転電動チャック１２上に回転可能に搭載されて示される。そのようなチャックは、周知であり、ある例は、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、互いに平行に配列される。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、また、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との間で作動し、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の周囲に位置付けられる。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、３、および３Ａに示されるように、ピニオン４８は、中心空間４４内で筐体本体１６上に搭載される。ピニオン４８は、歯車２０、２２、および２４と噛合し、したがって、下で説明されるように、歯車２０、２２、および２４とそれらの関連付けられるカム本体との運動を同期させる。この例では、ピニオン４８は、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。

組立を容易にするために、この例のピニオンシャフト５０は、ピニオンシャフト５０内の円周方向溝６２内に受け取られる保持リング６０（図３Ａ参照）によって、筐体１４内に保持される。リング６０は、存在するとき、ブッシング５４に係合する。１つ以上のばね６６は、ピニオンを筐体カバー１８に向かって付勢するように、筐体本体１６とスラストワッシャ５８との間で作動し得（図２参照）、その方向の運動は、保持リング６０とブッシング５４との間の係合によって限定される。代替として、カム本体のうちの１つの垂直部分との接触も、ピニオンシャフトの進行を限定するために使用され得る（図３Ａ参照）。ばね６６および保持リング６０を使用してピニオン４８を取り付けることは、ピニオンが、筐体１４に対して、ピニオン軸５２に沿った方向に移動することを可能にする。ピニオン４８のこの軸方向運動は、下で説明されるように、カム本体を係止および係止解除し、それらの回転を可能にするために、または防止するために使用される。

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４８に隣接して位置付けられ、カップ６８は、カム本体間に捕獲される。実践的設計では、カップ６８は、図３Ａに示されるように、ピニオンに固定して取り付けられるか、または図２および４に示されるように、自由に旋回し得る。さらに図４に示されるように、ばね６７は、筐体１４内でピニオン軸５２に沿った方向に移動可能であるカップを付勢するために、ピニオン４８とカップ６８との間に位置付けられ得る。カップ６８の軸方向運動は、下で説明されるように、ピニオンを係止および係止解除し、カム本体の回転を可能にするために、または防止するために使用される。カップ６８は、下で説明されるようにパイプ要素を冷間加工するとき、パイプ要素が回転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ためにも役立つ。

図４に示されるように、デバイス１０は、それぞれのカム本体７０、７２、および７４を有する複数のカム６９、この例では、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、不連続部８６とを備えている。カム表面のうちの各１つは、不連続部８６に隣接して位置付けられる一定半径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の周囲に、かつそれから測定される（カム表面７６に対して、歯車２０の軸３２が示される）。図５に示されるように、不連続部８６は、中心空間に対面するとき、カップ６８の中へのパイプ要素の挿入を可能にするゆとりを提供する。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回転中にパイプ要素の全周の周りである均一半径に対して形成され得る。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に対し得、一定半径の領域（存在するとき）は、約７８°の角度９０に対し得、不連続部８６は、約２２°の角度９２に対する。３つ以外のカムの数を有し、溝がカムのそれぞれの１回転でパイプ要素の全周の周囲のある均一半径に対して形成されるという制約を有するデバイス１０に対して、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、設計内のカムの数である。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つの牽引表面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、それぞれの牽引表面９４、９６、および９８を有する。牽引表面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の周囲に、かつそれ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と牽引表面９４、９６、および９８との間に位置付けられ、カム表面は、牽引表面に近接して位置付けられる。図４Ｂに示されるように、各牽引表面（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と牽引表面が係合するパイプ要素との間に機械的係合および手段を提供する。各牽引表面９４、９６、および９８は、ギャップ１０２を有する。各牽引表面９４、９６、および９８内の各ギャップ１０２は、各カム表面７６、７８、８０内のそれぞれの不連続部８６と軸方向に実質的に整列し、ギャップを提供し、カップ６８の中へ、およびそれからのパイプ要素の挿入および引き出しを可能にする。図４Ｄに示される別のカム実施形態６９ａでは、牽引表面９４は、カム表面７６と重なっている。牽引表面９４内のギャップ１０２は、再び、カム表面７６内の不連続部８６と整列させられる。

図４Ｂおよび４Ｃに示されるように、１つ以上の停止表面７１、７３が、カム本体（７０が示される）のうちの少なくとも１つから突出する。第１および第２の停止表面７１、７３は、カム本体回転軸３２に対して横方向に突出し、カム表面７６の不連続部８６に隣接して位置付けられる。図４Ｂおよび４Ｃに示される実践的例では、停止表面７１および７３は、リブ７９の第１および第２の端部７５、７７上に位置付けられる。リブ７９は、歯車２０とカム表面７６との間のカム本体７０の周囲に円周方向に延びている。停止表面７１および７３は、下で説明されるように、デバイス１０の動作中、カップ６８とより良好に協働するように、図４Ｃに示されるような凹面湾曲８１を有し得る。停止表面７１、７３は、カム本体７０に対して図示かつ説明されているが、同一の停止表面は、同様に、カム本体７２および７４上にも存在し得ることを理解されたい。

図５に示されるように、カム本体７０、７２、および７４の運動を開始する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上に回転可能に搭載された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、第１の表面１１０を有し、第１の表面１１０は、カム本体の回転を開始するためにカム本体７４上のフィンガ１１２に係合する。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、その回転軸１０８ａ（ピニオン軸５２と平行に整列させられる）の周囲に回転させられると、トルクをカム本体７４（歯車２４）に加え、それを軸３６の周囲に回転させることを可能にする。これは、カム本体７０、７２、および７４の全てを回転させる。なぜなら、それらのそれぞれの歯車２０、２２、および２４が、同期機能を提供するピニオン４８と噛合し、したがって、任意の１つの歯車を回転させること、またはピニオンを回転させることが、全ての歯車を回転させるからである。アクチュエータレバー１０８は、カム本体７４が回転すると、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し、それによって、カム本体７４の１回転時、アクチュエータレバー１０８は、トルクをカム本体に加え、回転を開始する準備ができた図６に示されるような「準備」位置に回転させられる。

筐体本体１６上に移動可能に搭載される停止部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、停止部１１６は、筐体本体１６上に回転可能に搭載されるフック１１８を備え、回転軸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、下で説明されるように、カム本体７０の反時計回り運動を阻止することを可能にする。接線表面１２２および１２４は、下で説明されるように、デバイスの動作中のフィンガ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）は、フックを回転軸１１８ａの周囲で反時計回り方向に付勢するためにフック１１８と筐体本体１６との間で作動する。フック１１８は、フックから回転軸１１８ａの反対側に延びているスパー１２８も有する（図２および４も参照）。アクチュエータレバー１０８は、下で説明されるように、カム７４を反時計回りに押し進めカム本体７０、７２、および７４の運動を開始するフィンガ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を係合し、フィンガ１２０から係合解除するようにフック１１８を回転させるフット１３０を有する。

デバイス１０の動作は、カム表面７６、７８、および８０（図４も参照）内の不連続部８６と牽引表面９４、９６、および９８内のギャップ１０２とが、ピニオン軸５２に同時に対面するように、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。さらに図６Ａに示されるように、カップ６８は、ばね６６（図３Ａ参照）またはばね６７（図４参照）のいずれか一方によって、カップがカム本体７２上の第１の停止表面７１に係合する第１の位置に、軸方向に付勢される。カップ６８がこの位置にあるとき、カム本体７０、７２、および７４は、それらのそれぞれの軸３２、３４、およびに３６の周囲に回転することを防止される。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に対面する（図２参照）。ピニオン軸５２は、チャック１２の回転軸１３４と同軸方向に整列させられる。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ているように、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堅く締められ、デバイス１０は、次いで、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を通過して、中心空間４４の中に入る。整列させられた不連続部８６とギャップ１０２とは、パイプ要素が、カップ６８内に受け取られるべきカム表面７６、７８、および８０と牽引表面９４、９６、および９８を通過することを可能にするために必要なゆとりとを提供する。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、カップ６８をピニオン軸５２に沿って軸方向に移動させ、カップ６８を、カップがカム本体７２または任意の他のカム本体上の停止表面７１と係合されていない、図６Ｂに示される第２の位置に移動させるために十分にばね６６（図２参照）またはばね６７（図４参照）を圧縮するように、チャック１２に向かってさらに移動させられる（図１参照）。カップ６８がこの第２の位置にあるとき、カム本体７０、７２、および７４の回転は、可能にされる。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、開始されることができ、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とき、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に対して自由に旋回するとき、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、カム表面７６、７８、および８０内の不連続部８６（図４も参照）と牽引表面９４、９６、および９８内のギャップ１０２とが、ピニオン軸５２に同時に対面し、この時点においてパイプに有意に接触しないので、パイプ要素とカム本体との間に、有意な係合が存在しない。カップ６８が、ピニオン４８に固定して取り付けられている場合、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開始するために、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、それがその軸１０８ａの周囲に反時計回りに回転することを引き起こす。図７に示されるように、アクチュエータレバー１０８の回転は、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、かつ、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の周囲に時計回りに回転し、その付勢ばね１２６を巻き上げる（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とフィンガ１１２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、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、フック１１８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カム本体７４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のさらなる回転は、トルクをカム本体７４（歯車２４）に加えながら、フック１１８を回転させ、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ならびに歯車２０、２２、および２４ならびにそれらの関連付けられたカム本体７０、７２、および７４の回転を開始する。カム本体は、反時計回りに回転し、それらのカム表面７６、７８、および８０と牽引表面９４、９６、および９８とは、パイプ要素の外側表面に係合する。カム本体７０、７２、および７４は、次いで、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が回転するとき、円周方向溝をその中に形成し始める。牽引表面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回転を用いてパイプ要素の全周の周囲のある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、各カムのために１つの別個の部分的渦巻を形成する。均一ではないが、溝の半径は、溝の意図される使用のための必要公差内にある。

図９および９Ａに示されるように、カム本体７４は、その単一回転完了に近づき、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をその回転軸１０８ａの周囲に時計回りに回転させ、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回転させるように追従する。カム本体７０の継続回転が生じると、フィンガ１２０をフック１１８の中に移動させ、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回転するであろうような十分な剛性を有するように、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。ばね６６（図２参照）またはばね６７（図４参照）のいずれか一方によって付勢されたカップ６８は、停止表面７１のうちの１つ以上のものと係合する第１の位置に軸方向に移動する（図６Ａ参照）。

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、パイプ要素が溝削される前に加えられる場合、パイプ要素は、カム本体７０、７２、および７４とそれら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に過ぎないであろう。なぜなら、カム表面７６、７８、および８０（図４も参照）内の不連続部８６と牽引表面９４、９６、および９８内のギャップ１０２とが、ピニオン軸５２に同時に対面し、したがって、表面のいずれもパイプ要素に接触していないからである。加えて、一定半径の領域８４の端部にあるカム表面内の不連続部の端部は、パイプ要素とカム表面とが接触している場合でも、パイプ要素が摩擦接触を通じ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、この行為は、カップがピニオンに固定して取り付けられていない場合、逆トルク下で回転するパイプ要素がカップ６８とピニオン４８との間の摩擦を介してカム本体を回転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からである。

しかしながら、パイプ要素が溝削された後、逆トルクが不注意に加えられた場合、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、手段を得て、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（およびそれらの関連付けられた歯車２０、２２、および２４）へのトルクは、パイプ要素が牽引表面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、すでに溝削されたパイプ要素に逆トルクが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に対抗して駆動される。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、時計回りに自由に回転し、回転は、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に対抗して時計回りに回転することを可能にするように、角度的に向けられる。フック１１８の回転は、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に遷移するにつれて、フック１１８は、その付勢ばね１２６の力の下、反時計回りに回転し、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とが可能にされる。この運動は、パイプ要素の運動が停止さ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内の筐体１４４上に搭載される。ピニオン１５０は、歯車１４０、１４２と噛合し、軸１４６および１４８と平行に向けられるピニオン軸１５４の周囲に回転する。

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、互いに円周方向に整列させられる。各カム表面１６０、１６２は、増加する半径のそれぞれの領域１６４と、一定半径の領域１６６とを備えている。半径は、それぞれ、回転軸１４６および１４８の周囲に、かつそれから測定される。それぞれの不連続部１６８、１７０は、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１３は、各カム本体１５８、１５９上の複数の停止表面１５７、１５９も示す。停止表面１５７、１５９は、それぞれのカム本体回転軸１４６および１４８に対して横方向に突出し、カム表面１６０、１６２内の不連続部１６８、１５８に隣接して位置付けられる。各カム本体１５８、１５９上の停止表面１５７、１５９は、それぞれ、歯車１４０、１４２とカム表面１６０および１６２との間に位置付けられる。

さらに図１４に示されるように、複数の牽引表面、この例では、２つの牽引表面１７２、１７４は、各カム本体１５６、１５８（１５６が示される）の周囲に延びている。牽引表面１７２、１７４は、この例では、互いに円周方向に整列させられる。牽引表面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。各々のギャップ１７８、１８０は、各カム本体１５６、１５８上の各牽引表面１７２、１７４間に位置付けられる。ギャップ１７８、１８０は、それぞれ、カム表面１６０、１６２内の不連続部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と牽引表面１７２、１７４との間に位置付けられ得、カム表面は、各カム本体上の牽引表面に近接して位置し得る。

複数のカム表面および牽引表面を有するカムは、それらがある割合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に図示されるような最大で２つのカム表面と、２つの牽引表面とを有するカム１８２は、カムの２分の１回転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、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と噛合する筐体１４を備えている。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。この配列では、電気モータ１８６がサーボモータまたはステッパモータである場合、有利である。サーボモータまたはステッパモータは、カム表面内の不連続部および牽引表面内のギャップが、溝削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の回転数の精密な制御を可能にする。電気モータ１８６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（Ｎｅｗ Ｈａｒｔｆｏｒｄ，ＣＴ）から市販されている。巻きばね式クラッチは、ピニオン４８の所望の回転数をもたらし、円周方向溝を形成するために要求されるカム６９の回転数を達成し、カム表面の不連続部および牽引表面内のギャップを溝削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かつ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、次に、パイプ万力２００または他の便利な支持手段上に支持され、支持手段は、トルクがその軸２０２の周囲に加えられるとき、パイプ要素が回転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、それによって、歯車２０、２２、および２４と、それらの関連付けられたカム本体７０、７２、７４、カム表面７６、７８、８０および牽引表面９４、９６、９８（図２も参照）とを手動で回転させ、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ために、ピニオン４８と結合されるクランク２０４を有する。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内の適切な深度に据え付ける。随意に、適切なパイプ要素据え付け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カップ６８またはピニオン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またはカップ６８を軸方向に移動させ、カップをカム本体上の停止表面または複数の停止表面から係合解除する。クランク２０４の回転は、次いで、ピニオン４８を回転させ、ピニオン４８は、ピニオン４８と噛合する歯車２０、２２、および２４を通してカム６９を回転させるであろう。歯車の回転は、カム表面７６、７８、および８０ならびに牽引表面９４、９６、および９８をパイプ要素と係合し、デバイス１９８は、パイプ要素１３６の周囲に回転し、均一半径の円周方向溝を形成する。カム６９の１回転時、溝が、完成し、この状態は、クランク２０４を回転させるために要求されるトルクの急減によって、オペレータに合図される。牽引表面内のギャップ１０２とカム表面内の不連続部８６とがパイプ要素１３６に対面すると、ゆとりが、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公差まで冷間加工すると予期される。

Claims (72)

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不連続部とを備え、前記半径は、前記回転軸の周囲に、かつそれから測定される、カム表面と、
   前記カム本体の周囲に延びている牽引表面であって、前記牽引表面は、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、前記牽引表面は、ギャップをその中に有し、前記ギャップは、前記カム表面の前記不連続部と軸方向に整列させられている、牽引表面と、
   前記カム本体から前記回転軸に対して横方向に突出している第１の停止表面であって、前記第１の停止表面は、前記カム表面の不連続部に隣接して位置付けられている、第１の停止表面と
   を備えている、カム。
2. 前記カム本体から突出しているリブをさらに備え、前記リブは、前記カム表面に隣接して位置付けられ、前記カム本体の一部の周囲に延び、前記第１の停止表面は、前記リブの第１の端部上に位置付けられている、請求項１に記載のカム。
3. 前記リブの第２の端部上に位置付けられた第２の停止表面をさらに備え、前記第２の停止表面は、前記カム本体から前記回転軸に対して横方向に突出し、前記第２の停止表面は、前記カム表面の不連続部に隣接して位置付けられ、前記第１の停止表面に対して間隔を置かれた関係にある、請求項２に記載のカム。
4. 前記第１および第２の停止表面の各々は、凹面湾曲を有する、請求項３に記載のカム。
5. 前記カム表面は、前記不連続部に隣接して位置付けられた一定半径の領域をさらに備えている、請求項１に記載のカム。
6. 前記牽引表面は、前記カム表面に重なっている、請求項１に記載のカム。
7. 前記牽引表面は、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、請求項１に記載のカム。
8. 前記回転軸と同軸に前記カム本体上に搭載された歯車をさらに備えている、請求項１に記載のカム。
9. 前記カム表面は、前記歯車と前記牽引表面との間に位置付けられている、請求項８に記載のカム。
10. 前記停止表面は、前記歯車と前記カム表面との間に位置付けられている、請求項９に記載のカム。
11. 前記カム表面は、前記牽引表面に近接して位置付けられている、請求項９に記載のカム。
12. 前記牽引表面は、前記回転軸の周囲に、かつそれから測定される一定半径を有する、請求項１に記載のカム。
13. 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、増加する半径のそれぞれの領域を備え、前記半径は、前記回転軸から、かつそれの周囲に測定され、前記カム表面の全ては、互いに円周方向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の間に位置付けられた前記カム表面のそれぞれの不連続部と、
    前記カム本体から前記回転軸に対して横方向に突出している少なくとも１つの停止表面と
    を備え、
    前記停止表面は、前記カム表面の前記それぞれの不連続部のうちの１つに隣接して位置付けられている、カム。
14. 前記停止表面は、凹面湾曲を有する、請求項１３に記載のカム。
15. 少なくとも１つのリブをさらに備え、前記リブは、前記カム表面のうちのそれぞれの１つに隣接して位置付けられ、前記カム本体の一部の周囲に延び、前記リブは、第１および第２の反対に配置された端部を有し、前記停止表面は、前記リブの前記端部のうちの一つに位置付けられている、請求項１３に記載のカム。
16. 前記リブのうちの複数のものをさらに備え、前記リブの各々は、その一方の端部に少なくとも１つの前記停止表面を有し、前記リブの全ては、互いに円周方向に整列させられている、請求項１５に記載のカム。
17. 前記カム表面の各々は、前記不連続部のうちのそれぞれの１つに隣接して位置付けられた一定半径の領域をさらに備えている、請求項１３に記載のカム。
18. 前記カム本体の周囲に延びている複数の牽引表面であって、前記牽引表面の各々は、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、複数の牽引表面と、
    前記牽引表面の各々の間に位置付けられた前記牽引表面内のそれぞれのギャップと
    をさらに備え、
    前記ギャップの各々は、前記カム表面のそれぞれの不連続部と軸方向に整列させられている、請求項１７に記載のカム。
19. 前記牽引表面の全ては、互いに円周方向に整列させられている、請求項１８に記載のカム。
20. 前記牽引表面は、前記カム表面に重なっている、請求項１８に記載のカム。
21. 前記牽引表面は、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、請求項１８に記載のカム。
22. 前記回転軸と同軸に前記カム本体上に搭載された歯車をさらに備えている、請求項１８に記載のカム。
23. 前記カム表面は、前記歯車と前記牽引表面との間に位置付けられている、請求項２２に記載のカム。
24. 前記カム表面は、前記牽引表面に近接して位置付けられている、請求項２３に記載のカム。
25. 前記少なくとも１つの停止表面は、前記歯車と前記カム表面との間に位置付けられている、請求項２３に記載のカム。
26. 最大で、前記カム表面のうちの２つ、および前記カム表面の不連続部のうちの２つを備えている、請求項１８に記載のカム。
27. 最大で、前記カム表面のうちの２つ、前記カム表面の不連続部のうちの２つ、前記牽引表面のうちの２つ、および前記牽引表面内の前記ギャップのうちの２つと、最大で、前記停止表面のうちの１つとを備えている、請求項１８に記載のカム。
28. 前記停止表面のうちの少なくとも２つを備えている、請求項１８に記載のカム。
29. 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た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つの周囲に回転可能であり、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囲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つ上に搭載されている、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、前記中心空間内に受け取られる前記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不連続部とを備え、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つの周囲に、かつそれから測定される、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つの牽引表面であって、前記少なくとも１つの牽引表面は、前記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、前記少なくとも１つの牽引表面は、ギャップをその中に有し、前記ギャップは、前記１つのカム本体を包囲する１つの前記カム表面の前記不連続部と軸方向に整列させられている、少なくとも１つの牽引表面と、
    前記カム本体のうちの１つから前記歯車のうちの１つの前記回転軸に対して横方向に突出している少なくとも１つの停止表面であって、前記少なくとも１つの停止表面は、前記１つのカム本体上の前記カム表面の前記不連続部に隣接して位置付けられている、少なくとも１つの停止表面と、
    前記筐体内の前記中心空間の中に搭載されたピニオンであって、前記ピニオンは、前記複数の歯車と噛合し、前記回転軸と平行に向けられたピニオン軸の周囲に回転可能である、ピニオンと、
    前記ピニオンに隣接したカップと
    を備え、
    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り、
    前記カップは、前記カップが前記停止表面に係合し、それによって、前記カム本体の連続回転を防止する第１の位置と、前記カップが前記停止表面から係合解除し、それによって、前記カム本体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、デバイス。
30. 前記カップを前記第１の位置に付勢するために前記ピニオンと前記カップとの間で作動するばねをさらに備えている、請求項２９に記載のデバイス。
31. 前記カップは、前記ピニオン上に固定して搭載されている、請求項２９に記載のデバイス。
32. 前記カップを前記第１の位置に付勢するために前記ピニオンと前記筐体との間で作動するばねをさらに備えている、請求項２９に記載のデバイス。
33. 前記カップは、前記ピニオンに対して自由に旋回する、請求項２９に記載のデバイス。
34. 前記１つのカム本体から突出しているリブをさらに備え、前記リブは、前記１つのカム本体上の前記カム表面に隣接して位置付けられ、前記１つのカム本体の一部の周囲に延び、前記第１の停止表面は、前記リブの第１の端部上に位置付けられている、請求項２９に記載のデバイス。
35. 前記リブの第２の端部上に位置付けられた第２の停止表面をさらに備え、前記第２の停止表面は、前記カム本体から前記回転軸に対して横方向に突出し、前記第２の停止表面は、前記１つのカム本体のカム表面の不連続部に隣接して位置付けられ、前記第１の停止表面と間隔を置かれた関係にある、請求項３４に記載のデバイス。
36. 前記第１および第２の停止表面の各々は、凹面湾曲を有する、請求項３５に記載のデバイス。
37. 前記カム表面の各々は、前記不連続部のうちのそれぞれの１つに隣接して位置付けられた一定半径の領域をさらに備えている、請求項２９に記載のデバイス。
38. 前記牽引表面のうちの複数のものをさらに備え、前記牽引表面のうちの各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、前記牽引表面のうちの各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前記突起のうちの複数のものを備え、前記牽引表面のうちの各１つは、ギャップをその中に有し、前記ギャップの各々は、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つの前記不連続部のうちのそれぞれの１つと軸方向に整列させられている、請求項２９に記載のデバイス。
39. 前記停止表面のうちの複数のものをさらに備え、前記停止表面のうちの各１つは、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つの前記不連続部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、請求項２９に記載のデバイス。
40. 複数のリブをさらに備え、前記リブの各々は、前記カム本体のうちのそれぞれの１つから突出し、前記リブは、前記カム本体の各々上の前記カム表面に隣接して位置付けられ、前記カム本体の一部の周囲に延び、前記停止表面の各々は、前記リブの各々の端部上に位置付けられている、請求項３９に記載のデバイス。
41. 前記少なくとも１つの牽引表面は、前記カム表面のうちの１つに重なっている、請求項２９に記載のデバイス。
42. 前記少なくとも１つの牽引表面は、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２９に記載のデバイス。
43. 前記少なくとも１つの牽引表面は、前記１つのカム本体の前記回転軸の周囲に、かつそれから測定される一定半径を有する、請求項２９に記載のデバイス。
44. 前記１つのカム本体上の前記カム表面は、前記１つのカム本体上の前記歯車と前記少なくとも１つの牽引表面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。
45. 前記１つのカム本体上の前記カム表面は、前記１つのカム本体上の前記少なくとも１つの牽引表面に近接して位置付けられている、請求項４４に記載のデバイス。
46. 前記少なくとも１つの停止表面は、前記１つのカム本体上の前記カム表面と前記歯車との間に位置付けられている、請求項４４に記載のデバイス。
47. 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つと、前記カム表面のうちの１つとを備えている、請求項２９に記載のデバイス。
48. 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つと、前記カム表面のうちの１つとを備えている、請求項２９に記載のデバイス。
49. 第１のフィンガであって、前記第１のフィンガは、前記カム本体のうちの第１のものから前記回転軸のうちの第１のものと平行な方向に、かつそれからオフセットされて延び、前記カム本体のうちの前記第１のものは、前記回転軸のうちの前記第１のものの周囲で回転する、第１のフィンガと、
    前記筐体上に移動可能に搭載されたアクチュエータと
    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のものの周囲で回転させるために、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２９に記載のデバイス。
50. 前記アクチュエータは、前記筐体上に回転可能に搭載されたレバーを備え、前記レバーは、第１の表面を有し、前記第１の表面は、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のものの周囲に回転させるために、前記第１のフィンガと係合可能である、請求項４９に記載のデバイス。
51. 前記レバーは、前記フィンガと係合可能である第２の表面を有し、前記フィンガは、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回転させる、請求項５０に記載のデバイス。
52. 第２のフィンガであって、前記第２のフィンガは、前記カム本体のうちの第２のものから前記回転軸のうちの第２のものと平行な方向に、かつそれからオフセットされて延び、前記カム本体のうちの前記第２のものは、前記回転軸のうちの前記第２のものの周囲で回転する、第１のフィンガと、
    前記筐体上に移動可能に搭載される停止部と
    をさらに備え、
    前記停止部は、前記回転軸のうちの前記第２のものの周囲で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り、
    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、前記停止部は、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４９に記載のデバイス。
53. 前記停止部は、前記筐体上に回転可能に搭載されたフックを備え、前記フックは、それから延びているスパーを有し、前記スパーは、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５２に記載のデバイス。
54. 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、チャック軸の周囲に回転可能であり、前記チャック軸は、前記ピニオン軸と同軸に配列されている、請求項２９に記載のデバイス。
55. 前記筐体は、前記チャックに隣接して、回転可能かつ軸方向にスライド可能に搭載されている、請求項５４に記載のデバイス。
56. 前記ピニオンと係合された電気モータをさらに備えている、請求項２９に記載のデバイス。
57. 前記電気モータは、サーボモータと、ステッパモータとから成る群から選択され、前記デバイスは、前記電気モータと通信しているコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記電気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５６に記載のデバイス。
58. 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５６に記載のデバイス。
59. 前記ピニオンと結合された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回転させ、それによって、前記歯車を手動で回転させる、請求項２９に記載のデバイス。
60. 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５９に記載のデバイス。
61. 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た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つの周囲に回転可能であり、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囲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つ上に搭載されている、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る前記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つの周囲に、かつそれから測定され、前記カム本体の各々上の前記カム表面の全ては、互いに円周方向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前記カム表面の各々の間に位置付けられた前記カム表面のそれぞれの不連続部と、
    前記カム本体のうちの１つから前記１つのカム本体の回転軸に対して横方向に突出している少なくとも１つの停止表面であって、前記少なくとも１つの停止表面は、前記１つのカム表面の不連続部に隣接して位置付けられている、少なくとも１つの停止表面と、
    前記筐体内の前記中心空間の中に搭載されたピニオンであって、前記ピニオンは、前記複数の歯車と噛合し、前記回転軸と平行に向けられたピニオン軸の周囲に回転可能である、ピニオンと、
    前記ピニオンに隣接したカップと
    を備え、
    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り、
    前記カップは、前記カップが前記少なくとも１つの停止表面に係合し、それによって、前記カム本体の連続回転を防止する第１の位置と、前記カップが前記少なくとも１つの停止表面から係合解除し、それによって、前記カム本体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、デバイス。
62. 前記カップを前記第１の位置に付勢するために前記ピニオンと前記カップとの間で作動するばねをさらに備えている、請求項６１に記載のデバイス。
63. 前記カップは、前記ピニオン上に固定して搭載されている、請求項６１に記載のデバイス。
64. 前記カップを前記第１の位置に付勢するために前記ピニオンと前記筐体との間で作動するばねをさらに備えている、請求項６１に記載のデバイス。
65. 前記カップは、前記ピニオンに対して自由に旋回する、請求項６１に記載のデバイス。
66. 前記カム表面の各々は、前記不連続部のうちのそれぞれの１つに隣接して位置付けられた一定半径の領域をさらに備えている、請求項６１に記載のデバイス。
67. 前記カム本体の各々の周囲に延びている複数の牽引表面であって、前記牽引表面の各々は、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、複数の牽引表面と、
    前記カム本体の各々上の前記牽引表面の各々の間に位置付けられた前記牽引表面内のそれぞれのギャップと
    をさらに備え、
    前記ギャップの各々は、前記カム表面の前記不連続部と軸方向に整列させられている、請求項６１に記載のデバイス。
68. 前記カム表面は、前記カム本体の各々上の前記歯車と前記牽引表面との間に位置付けられている、請求項６７に記載のデバイス。
69. 前記少なくとも１つの停止表面は、前記カム本体上の前記歯車と前記カム表面との間に位置付けられている、請求項６８に記載のデバイス。
70. 前記カム表面は、前記カム本体の各々上の前記牽引表面に近接して位置付けられている、請求項６７に記載のデバイス。
71. 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、前記カム表面の不連続部のうちの２つ、前記牽引表面のうちの２つ、および前記牽引表面内の前記ギャップのうちの２つと、最大で前記停止表面のうちの１つとを備えている、請求項６１に記載のデバイス。
72. 前記カム本体の各々は、前記停止表面のうちの少なくとも２つを備えている、請求項６１に記載のデバイス。

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