(57)【要約】【課題】耐久性が高く、トラッキング性能に優れたパイプ用ロール溝付け装置を提供する.【解決手段】本発明の溝付け装置は、送りねじにより相対変位する溝付けロール及びバックアップロールを備え、送りねじの強度及び耐久性を向上させ、その磨耗を防ぎ、トルク性能を向上させることにより、より厚肉のパイプの溝付けが可能となる。また、特殊なロール構造により、改善されたトラッキング性能が得られる。【選択図】図１
2008229726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝付けロール及び駆動ロールと、それぞれ第１及び第２の軸線周りに回転可能に前記溝付けロール及び前記駆動ロールを支持するための手段と、前記駆動ロールを前記第２の軸線周りに回転させるための駆動手段と、前記溝付けロール及び前記駆動ロールを半径方向に互いに近接離反させるための手段とを有し、前記溝付けロールが周方向に延在するロール突部を有し、前記駆動ロールが軸線方向外端及び周方向に延在するロール溝を有するようなロール溝付け装置に於いて、
前記溝付けロール及び前記駆動ロールを支持するための前記手段が、前記駆動ロールの前記外端を前記第２の軸線周りに回転可能に支持するため手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記溝付けロール及び前記駆動ロールを支持するための前記手段がハウジングを有し、前記駆動ロールの前記外端を支持するための手段が、前記ハウジングに着脱可能に取り付けられた支持部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記駆動ロールを回転させるための前記手段が、前記ハウジング内にて同ハウジングから突出するように回転自在に支持され、かつ前記第２の軸線を提供するべき駆動軸を含み、前記駆動ロールの前記外端が、前記第２の軸線に対して同軸をなす支持軸を有し、前記支持部材が前記支持軸を回転可能に支持し、かつそれを受容するためのスリーブ手段を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記支持部材が、前記ハウジング上に前記支持部材を取り付けるためのベース部分を有し、前記スリーブ手段が、前記ベース部分に対して軸線方向外側に間隔をおいて設けられ、かつブリッジ部分を介して前記ベース部分に支持されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
パイプに溝をロール形成するためのロール溝付け装置に於いて、
駆動ロールと、
駆動ロール軸線周りに回転可能に前記駆動ロールを支持するための第１の支持手段と、
前記駆動ロール軸線に対して平行をなす枢軸周りに回動し得るように前記第１の支持手段上に取り付けられた第２の支持手段と、
溝付けロール軸線周りに回転し得るように前記第２の支持手段上に取り付けられた溝付けロールと、
送りねじ軸線を有し、前記溝付けロールを前記駆動ロールに対して半径方向に互いに近接離反させるように、前記第２の支持手段及び同支持手段に取り付けられた前記溝付けロールを、前記枢軸周りに変位させるべく、送りねじ軸線回りに回転し得るように、前記第１及び第２の支持手段にそれぞれ係合する軸線方向に相反する第１及び第２の端部を有する送りねじ部材とを有し、
前記送りねじ部材の前記第２の端部が前記ねじ部材を回動させるための手段を含み、前記送りねじ軸が前記駆動ロール軸線及び前記溝付け付ロール軸線を含む平面に対して傾斜していることにより、前記ねじ部材の前記第２の端部が前記第１の端部よりも前記平面に近接していることを特徴とする装置。
【請求項６】
前記溝付けロールの前記駆動ロールに向かう変位を制限するために、前記送りねじ部材とは別個に、前記第２の支持手段上に取り付けられた手段を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記溝付けロールの変位を制限するための前記手段が、調節ねじ軸線を有する調節ねじを含み、前記調節ねじが、前記溝付けロールの前記駆動ロールに向かう運動の限度を変更するために、前記調節ねじ軸線回りに、前記第２の支持部材に対して回転可能であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記送りねじ部材の前記第１の端部が、前記送りねじ軸線に対して直交するピン軸線回りに回動し得るように、ピン部材により前記第１の支持部材に回動可能に係合しており、前記溝付けロールの前記駆動ロールに向かう運動の限度を定めるべく、前記調節ねじが前記ピン部材に係合する端部を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記送りねじ部材の前記第１の端部が、前記送りねじ軸線に対して直交する第１のピン軸線回りに回動し得るように、第１のピン部材により前記第１の支持部材に回動可能に係合しており、前記送りねじ部材の前記第２の端部が、前記第１のピン軸線に対して平行をなす第２のピン軸線回りに回動し得るように、第２のピン部材を介して前記第２の支持部材に回動可能に係合していることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項１０】
前記送りねじ部材の前記第１の端部が、前記第１のピン部材に対して螺合されており、前記送りねじ部材の前記第２の端部が、前記第２のピン部材に対して回動し得るように、しかしながら軸線方向には変位しないように係合していることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２の支持手段を、前記送りねじ部材に対して軸線方向に摺動し得るように、前記送りねじ部材の前記第２の端部を解放するための手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記解放手段が、前記送りねじ部材の前記第２の端部と、前記第２の支持部材との間に配置されたばね付勢ディテント手段を含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ディテント手段が、前記送りねじ部材の前記第２端部に設けられた周方向溝と、前記溝に解放可能に係合するために前記第２の支持部材に支持されたばね付勢ボールとを有することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ばね付勢ボールが、前記第２のピン軸線に対して同軸をなすように前記第２のピン部材中に設けられた通路内に支持されていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記送りねじ軸線に対して平行をなす調節ねじ軸線を有する、前記第２の支持手段に取り付けられた、前記調節ねじとは別個の調節ねじを含み、前記調節ねじが、前記溝付けロールの前記駆動ロールに向かう運動の限度を定めるために、前記調節ねじ軸線回りに前記第２の支持手段に対して回転可能であって、前記第１の支持部材に係合する端部を有することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記調節ねじが、前記第２のピン部材に対して螺合されており、前記送りねじ部材の前記端部が、前記第１のピン部材に対して係合し、前記溝付けロールの前記駆動ロールに向かう運動の限度を定めるようにしたことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記ディテント手段が、前記送りねじ部材の前記第２端部に設けられた周方向溝と、前記溝に解放可能に係合するために、前記第２のピン軸線に対して同軸をなすように前記第２のピン部材中に設けられた通路内に支持されたばね付勢ボールとを有することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
パイプに溝をロール形成するためのロール溝付け装置に於いて、
駆動ロールと、
駆動ロール軸線周りに回転可能に前記駆動ロールを支持するための第１の支持手段と、
前記駆動ロール軸線に対して平行をなす枢軸周りに回動し得るように前記第１の支持手段上に取り付けらた第２の支持手段と、
溝付けロール軸線周りに回転し得るように前記第２の支持手段上に取り付けられた溝付けロールと、
前記溝付けロールを前記駆動ロールに対して半径方向に互いに近接離反させるように、前記第２の支持手段及び同支持手段に取り付けられた前記溝付けロールを、前記枢軸周りに変位させるべく、前記第１及び第２の支持手段間に設けられた送りねじ手段とを有し、
前記送りねじ手段が、送りねじ軸線を備え、かつ軸線方向に相反する第１及び第２の端部を有する送りねじ部材を有し、前記第１の端部がねじ部分を備え、前記第１の支持手段に対して螺合しており、前記第２の端部が円筒形をなし、かつ前記送りねじ軸線周りに、前記第２の支持手段に対して回転し得るように、かつ前記第１の端部に向けて、前記第２の端部に対して、軸線方向に摺動し得るように前記第２の支持手段に対して係合しており、当該装置が、更に、前記第１の端部に向かう軸線方向を阻止するように、前記第２の端部及び前記第２の支持手段を解放可能に互いに係合する手段を有することを特徴とする装置。
【請求項１９】
前記解放手段が、前記送りねじ部材の前記第２の端部と前記第２の支持手段との間に設けられたばね付勢ディテント手段を含むことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記ディテント手段が、前記送りねじ部材の前記第２端部に設けられた周方向溝と、前記溝に解放可能に係合するために前記第２の支持部材に支持されたばね付勢ボールとを有することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記送りねじ部材の前記第２端部が、前記送りねじ軸線に対して直交するピン軸線を有するピン部材を介して前記第２の支持手段に回動可能に係合し、前記ばね付勢ボールが前記ピン軸線に対して同軸をなすように前記ピン部材に設けられた通路内に支持されていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記送りねじ部材とは別個に、前記第２の支持手段に支持された、前記溝付けロールの前記駆動ロールに向かう運動の限度を定めるための手段を有することを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記溝付けロールの変位を制限するための前記手段が、前記送りねじ軸線に対して平行をなす調節ねじ軸線を有する調節ねじを含み、前記調節ねじが、前記溝付けロールの前記駆動ロールに向かう運動の限度を変更するために、前記調節ねじ軸線回りに、前記第２の支持部材に対して回転可能であることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記送りねじ部材の前記第１の端部が、前記送りねじ軸線に対して直交する第１のピン軸線回りに回動し得るように、第１のピン部材により前記第１の支持手段に回動可能に係合しており、前記送りねじ部材の前記第２の端部が、前記第１のピン軸線に対して平行をなす第２のピン軸線回りに回動し得るように、第２のピン部材により前記第２の支持手段に回動可能に係合しており、前記ばね付勢ボールが、前記第２のピン軸線に対して同軸をなすように前記第２のピン部材中に設けられた通路内に支持されており、前記溝付けロールの前記駆動ロールに向かう運動の限度を定めるべく、前記調節ねじが前記第１のピン部材に係合する端部を有することを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記送りねじ部材の前記第１の端部が、前記送りねじ軸線に対して直交する第１のピン軸線回りに回動し得るように、第１のピン部材を介して、前記第１の支持手段に回動可能に係合しており、前記送りねじ部材の前記第２の端部が、前記第１のピン軸線に対して平行をなす第２のピン軸線回りに回動し得るように、第２のピン部材を介して、前記第２の支持手段に回動可能に係合していることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２６】
前記送りねじ部材の前記第１の端部が、前記第１のピン部材に対して螺合されており、前記送りねじ部材の前記第２の端部が、前記第２のピン部材に対して回動し得るように、しかしながら軸線方向には変位しないように係合していることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記ばね付勢ボールが、前記第２のピン軸線に対して同軸をなすように前記第２のピン部材中に設けられた通路内に支持されていることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記送りねじ部材の前記第１の端部が、前記送りねじ軸線に対して直交する第１のピン軸線回りに回動し得るように、第１のピン部材により前記第１の支持部材に回動可能に係合しており、前記送りねじ部材の前記第２の端部が、前記第１のピン軸線に対して平行をなす第２のピン軸線回りに回動し得るように、第２のピン部材を介して前記第２の支持部材に回動可能に係合しており、前記調節ねじが、前記第２のピン部材に螺合し、前記溝付けロールの前記駆動ロールに向かう運動の限度を定めるべく、前記調節ねじの前記端部が前記第１のピン部材に係合することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロール溝付け装置の分野に関する。特に、溝付けロールとワークピースとの間の所望の整合を達成し且つ維持し、それによって溝付けロールとワークピースとの間のトラッキングを達成し且つ維持して、回転により得られる溝がワークピースの軸に対して直角となるようにするためのそのような装置の改良に関する。
【０００２】
本発明は、特に、固定されたパイプに対し相互係合するよう適合され、ロール溝付け動作の間パイプの周囲を移動する持ち運び可能なロール溝付け装置（roll groover）に関して使用することができる。従って、本発明をそのようなロール溝付け装置に関して説明するが、本発明は、ロール溝付け装置が固定され、溝付け動作の際、溝付けがなされるパイプがロール溝付け装置に対して回転するようなロール溝付け装置に対しても適用可能であることを理解されたい。
【背景技術】
【０００３】
ロール溝付け装置はよく知られており、一般に、相互に変位可能な一対のハウジング部材または支持部材を有し、これら支持部材はそれぞれ駆動またはバックアップロール及びアイドラーまたは溝付けロールを回転可能に支持し、溝付け動作の間、これらロールの間に溝付けがなされるべきパイプが挟持されるようになっている。これら２つのロールは互いに噛み合うような外形を有している。駆動ロールは外周に溝が設けられ、溝付けロールは外周に突条が設けられ、それによって、これらロールに挟まれたパイプは、ロールが相対的に回転し且つロールが互いに向かって径方向に変位するのに応じて、周囲に溝が形成される。駆動ロールは、ロール溝付け装置のタイプに応じて、手工具または駆動モータによって回転される。
【０００４】
しばしば、ロール支持体間の相対的な変位は、これら支持体間に設けられたねじ切りされた送りねじによってなされる。これには、レンチのような道具または手によって手動回転されるねじ部品が含まれる。ロール支持体は互いに対して近接離反可能なように直線変位または回動変位するよう相互係合され、いずれの場合にも、送りねじは、管またはパイプを挟むのが容易なようロールが離れるような方向に回転され、続いて、ロールがパイプと係合するように逆方向に回転される。そうして、パイプ、バックアップロール及び溝付けロールは相対的に回転され、また、送りねじは溝付けロールがバックアップロールに向かって変位するような方向に手動で回転され、それによってパイプの周囲に溝が漸次形成される。所望の溝直径に達すると、相対的な回転は停止され、送りねじは、２つのロールの間に十分な隙間が形成され溝付けされたパイプをそこから取り出すことができるようになるまで逆方向に回転される。
【０００５】
よく知られているように、パイプ軸に対して溝の経路が直角となるよう、ロール溝付け動作の間、パイプ及び溝付けロールの軸が適切に整合されるようにする必要がある。ロール溝付け動作の開始時に整合がうまくいっていないと、溝の経路がパイプ軸に対して螺旋状になり、その結果パイプまたは装置がロールとパイプとを軸方向に分離するような方向に“歩いて（walks）”しまうこととなる。このトラッキング問題は、ロール支持体が送りねじ以外の、例えば、Kunsmannに付与された米国特許第３９９５４６６号に示されているような油圧によるものや、Pulverらに付与された米国特許第５０７９９４０号に開示された回動式レバーアームを用いた手動のものによって相対変位されるような装置を含む、どのようなロール溝付け装置の動作においても発生し得る。セルフトラッキング（self-tracking）が可能なロール溝付け装置を提供するべく多くの努力がなされている。例えば、McGradyらに付与された米国特許第５５２８９１９に開示されているように、バックアップまたは駆動ロールの外周に歯を設け、それによってパイプと溝付けロールを互いに相対的に軸線方向内向きに付勢することが知られている。別の例としては、先に示したKunsmannに付与された特許に開示されているようにロール溝付けされるべきパイプを溝付けロールの軸線に対して角度を持って支持したり、Costanzoらに付与された米国特許第２９７５８１９号及びElkinに付与された米国特許第４０４１７４７号に開示されたようにバックアップロールの軸線に対してアイドラーまたは溝付けロールの軸線を傾斜させることが知られている。更に別の例としては、Doleに付与された米国特許第５２７９１４３号に開示されているように、バックアップまたは駆動ロールの外面を円錐の切頭体（frustum）の形状にし、Costanzoらに付与された上述の特許に開示されているように、溝付けされるパイプの外面に係合し且つその軸線が溝付けされるパイプの軸線に対して傾いているような補助ローラを提供することが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような構成によってセルフトラッキングを促進することができるが、これらは追加的な及び／または特別に設計された部品を必要とし、従って、ロール溝付け装置の製造コスト及び維持費を増大するため、装置にかかる費用を不所望に増大することとなる。また、溝付けロールを互いに変位させるために送りねじを用いるような装置では、送りねじの摩耗がしばしば問題となる。これは、送りねじの摩耗により、ジャミングが発生する可能性が高まったり、不所望に大きな入力トルクが必要となったりするからである。更に、ロール溝付け装置を落とすことにより送りねじを破損する可能性があるが、そのような装置の落下は、現場ではよく見られることである。更にまた、例えば５インチ（１２．７ｃｍ）、Ｓｃｈｅｄｕｌｅ  ４０パイプのように壁の厚いパイプに溝を付けるのに必要な力によって、バックアップまたは駆動ロールの軸線が撓み、適切なトラッキングを維持するのに悪影響を及ぼすこともある。従って、これまで、ただ１つの基本的な溝付けユニットを用い、例えば１．２５インチ（３．１８ｃｍ）乃至１２インチ（３０．５ｃｍ）のパイプサイズの全域に対して溝付けを行うことは不可能であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、従来の溝付け装置に於いて見られた上記した或いは他の問題を最小化し、或いは解決するような、改良され溝付け装置が提供される。本発明の或る側面によれば、本発明の溝付け装置は、送りねじにより相対変位する溝付けロール及びバックアップロールを備え、送りねじの強度及び耐久性を向上させ、その磨耗を防ぎ、トルク性能を向上するような特徴を備え、より厚肉のパイプの溝付けが可能となる。このような点からも、送りねじは、その両端にて２つのロール支持部に結合され、従来の送りねじに見られるような、横方向のスラストを最小化し、或いは排除するような要領をもって、送りねじに力を加えることによる直接的な作動が可能となっている。送りねじに関するもう一つの特徴は、装置を落とした場合のように、衝撃を受けたときに、１つ又は２つの支持部材を送りねじに対して解放する解放機構にある。従来の装置では、このような衝撃の力は、送りねじ及び協働する溝付け装置のねじ溝に直接加わり、ねじを磨耗或いは破損させ、その操作を困難なものにしてしまうという問題があり、これは維持及び交換に要するコストを増大させ、送りねじの部品の寿命を低下させた。
【０００８】
本発明の別の側面によれば、溝付け動作に際する、バックアップ又は駆動ロール及び溝付けロール並びにロール支持部材の構造に関する１つ又は複数の特徴により、改善されたトラッキング性能が得られる。この点に関して、特に、バックアップ又は駆動ロールは、ロール溝付け動作に際するバックアップ又は駆動ロールに対するパイプのねじれを最小化するようなナーリング構造を備えている。トラッキングに関するもう一つの特徴は、溝付けロールの軸線をバックアップロールの軸線に対してある角度をなすように溝付けロールを支持することにあり、ある種のパイプのロール溝付けを行うことに関して、溝付けロールの溝付け突部にテーパを設け、ロール溝付け動作の間にパイプと溝付けロールとが互いに軸線方向内向きに変位するようにしむけることにある。本発明の更に別のトラッキングに関する特徴は、バックアップロールの軸線方向外端を支持しロール溝付け動作の間にバックアップロールの軸線方向外端がたわむのを防止することにある。この部分は、大きな力を受けるが、たわみが生じると、両ロールとパイプとの間の適正な向き即ち整合を達成することができず、トラッキングが不良になる。上記した支持構造は一つのロール溝付け装置によって、たとえば、１−１／４インチ（３．１８ｃｍ）から１２インチ（３０．５ｃｍ）までの広い範囲のパイプを取り扱うことができる。従来はこのような広範囲のパイプサイズをカバーするためには、２つまたはより多数の装置が必要であった。
【０００９】
本発明の目的は、溝付けロール及びバックアップロールを相対変位させるための送りねじを含むようなタイプのロール溝付け装置であって、ロール溝付け動作の間送りねじに対抗する力を加えるような改良が施されたロール溝付け装置を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、送りねじの摩耗を低減し、ロール溝付けにおける必要な入力トルク及びジャミングを低減し、ねじの強度及び寿命を向上させつつ、壁の厚いパイプのロール溝付けを可能とする送りねじ機構を備えた、上記のようなタイプのロール溝付け装置を提供することである。
【００１１】
本発明の更に別の目的は、送りねじへの軸線方向衝撃によって送りねじ及びそれと協働して噛み合う装置の部分が損傷しないよう保護するための衝撃駆動式リリース装置を備えた、上記のようなタイプのロール溝付け装置を提供することである。
【００１２】
本発明の更なる目的は、セルフトラッキング特性が改善されたロール溝付け装置を提供することである。
【００１３】
本発明の更に別の目的は、トラッキングを促進しつつそれを実現するためのコストを最小化するような、ローレット切り機構（knurling arrangement）を備えたロール溝付け装置用バックアップロールを提供することである。
【００１４】
本発明の更に別の目的は、セルフトラッキング特性が改善された溝付けロール構造を提供することである。
【００１５】
本発明の更に別の目的は、ロール溝付け装置においてセルフトラッキング特性を向上するための溝付けロールマウント構造を提供することである。
【００１６】
本発明の更に別の目的は、バックアップまたは駆動ロールの軸線方向外側端を支持して、大きなロール溝付け力が印加されても撓まないようにするための構成を備えたロール溝付け装置を提供することである。
【００１７】
本発明の更に別の目的は、これまでの装置で可能であったのより広い範囲のパイプサイズに対してロール溝付けが可能なロール溝付けユニットを提供することである。
【００１８】
上述した目的及び他の目的は、添付の図面において例示される本発明の好適実施例についての説明において明確化及び／またはより詳細に説明される。
【００１９】
本発明の特徴、目的及び作用効果は、添付図面を参照しつつ好適実施例について説明することにより一層明らかとなるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、より詳細に図面を参照して実施例を説明するが、図示されているものは本発明の好適実施例の説明だけが目的であり、本発明を制限するものではない。図１−４は、ハウジング１２という形での第1支持体及び、ピボット軸１８の周りを両方向に回転変位させるためのピボットピン１6を用いてハウジング１２に取り付けられたアーム１４という形での第２支持体を有するようなロール溝付け装置１０を図示している。ハウジング１２は、ピボット軸１８と平行な回転軸２２の周りを回転させるためにバックアップ又は駆動ロール２０を支持し、アーム１４は、回転軸２６の周りの回転のためにアイドラー又は溝付けロール２４を支持する。本発明の態様の1つにしたがうと、以下でより詳しく説明していくように、回転軸２６はアーム１４に関して固定されており、回転軸２２に対して微小な角度をなしている。ロール２０及び２４は、その間にパイプＰの壁を受け取るように調整され、以下でより詳しく説明していくように、ロール及びパイプの関連する回転及びそのような関連回転の際のロール２０へのロール２４の半径方向の変位に応じてパイプＰの周りに協働して溝付け回転するような雌及び雄の溝付け回転をそれぞれ提供する。
【００２１】
図１−４に示されている好適実施例では、バックアップ又は駆動ロール２０は、軸２２の周りに駆動するように調整され、以下でより詳しく説明していく方法で、この目的のために、ハウジング１２を通り延在するような、ハウジングの前側端部及び後方端部の近接にそれぞれ適切なベアリング３２及び３４によって回動自在に支持されたドライブシャフト３０の、軸方向の外側端部２８に取り付けられる。ドライブシャフト３０は、そこでの回転に対して適切に固定されたドライブギア３６を備えており、該ギア３６と、即ちドライブシャフト３０はピニオン・ギヤ減速装置（図示せず）を通るようなクランク３８を用いて回転するべく調整される。すなわち、クランク３８の手動での回転によって、ドライブシャフト３０及びバックアップロール２０の回転と、以下でより詳しく説明していくように、そこで溝付け回転するような溝付け回転作業の際に、装置１０がパイプ周縁の周りを進み、駆動ロール２４との間にパイプＰの挿入を伴うような駆動ロール２０の回転とを生じさせることを理解されたい。
【００２２】
図３でよく分かるように、リアクションアーム１４は、ピボット軸１８がロール軸２２に対して、上方且つ横方向にオフセットするように、ハウジング１２にピン１６によって回動自在に固定された第１端部４０を有している。前記アームはハウジング１２及びロール軸２２に渡って横方向に延在し、ロール軸２２に関してピボット軸１８とは反対側の横方向のオフセットがあるような第２端部を有している。以下でより詳しく説明していくように、アーム１４の端部４２は送りねじ機構４４を通してハウジング１２と相互接続されており、前記送りねじ機構によって溝付けロール２４を駆動ロール２０に半径方向で向かうように又は遠ざかるように軸１８の周りを両側に回転させ、リアクションアームの端部４２はさらに、アームの変位を制限し、それによって溝付けロール２４がパイプＰに所望する直径の溝を回転付けるようにバックアップロール２０へと向かうような調節ねじ４６を備えている。
【００２３】
図１−４で図示されている実施例では、図７にも示されているバックアップ又は駆動ロール２０は、軸方向の外側端部２０ａ及び内側端部２０ｂと、周縁の溝４８を提供する第１部分及び該溝の軸方向のそれぞれ外側及び内側に位置するような面５０及び５２によって規定される第２部分を備えた環状の外側表面を有している。ロール２０の外側端部２０ａは、以下でその目的が説明されるスプリングクリップ溝５６を備えた支持シャフト部分５４で規定されており、ロール内側端部２０ｂは好ましくは、ロール溝付け作業の際にパイプＰが溝付けロールに対して溝付けされるような配置のための接合部分を提供すべく面５０及び５２から半径方向の外側に延在するような環状のフランジ５８で規定されている。さらにこの実施例にしたがうと、図１及び図４でよく分かるように、ロール２０はその中を通る軸方向の穿孔６０を有しており、ロールのための支持はドライブシャフト３０の軸方向外側端部２８で提供され、ロール２０の穿孔６０の内部端部及びロールの外側端部を支持すべくハウジング１２に着脱可能に取り付けられた支持部材６２で受け取られる。この点についてより詳しく説明すると、支持部材６２は、対のソケットキャップねじ６６を用いてハウジング１２を通して前の壁に着脱可能式に前記支持部材を取り付けるための基部部分６４と、スリーブ部分６８と、該スリーブ部分をハウジング１２の外側軸方向に支持し、回転軸２２と同軸であるようなブリッジング部分７０とを含む。スリーブ部分６８は、好ましくはベアリングスリーブ７２を間に挿入して、ロール２０の支持シャフト部分５４を回転可能に支持し、受け取るように調整される。そのような支持は、ロール溝付け作業の際にバックアップロール２０に対して働く強い力に対応するような回転軸２２の撓みを制限する。ロール２０の軸方向外側のそのような支持なしでは、1.25インチ〜3.25インチSch.40パイプを扱うためのサイズにされたロール溝付け装置の構成要素部分を用いての4インチSch.40〜12インチSch.10パイプのロール溝付けに関してそのような撓みが生じる可能性がある。すなわち、支持部材６８及び軸方向外側端部が支持部材によって支持されるようなバックアップロール２０の構造を用いることで単一のロール溝付け基部ユニットで1.25インチ〜12インチの全範囲を扱うことを可能となる。後述で明らかになるように、支持部材６２はハウジング１２から除去されるように調整され、バックアップロール２０は、支持シャフト部分５４のない似たようなロールで置き換えられ、それによってこの装置は1.25インチ〜3.50インチSch.40の薄い壁のパイプのロール溝付けに関して作業が可能となる。
【００２４】
前述で説明したような回転軸２２の撓みに対して、ロール２０の支持は厚い壁のパイプのロール溝付けに関しての所望するトラッキングが促進させることを理解されたい。支持部材６２及びロール２０のハウジング１２への取り付けに関しては、ベアリングスリーブ及びスリーブ部分６８を通る支持シャフト部分５４を導入すること及び後部構成要素を支持シャフト部分５４の軸方向外側端部の凹部５６で受け取るようなスプリングクリップ７４の使用を介して軸方向に内部連動することによってロール２０を最初に支持部材と一緒に組み立てる。次に、ロール２０の軸方向内側端部をドライブシャフト３０の外側端部２８に導入し、穿孔６０を通り且つドライブシャフト３０の外側端部２８のねじ付き内部連動部の中へ延在するようなソケットキャップねじ７６によって駆動ロールをドライブシャフト３０に固定する。次に、キャップねじ６６を、孔７８を通して、したがって支持部材の基部部分６４の中へ及びねじ付き孔８０の中へ、しがってハウジング１２の前側の壁の中に導入し、それにより支持部材６２をハウジングに固定して取り付ける。
【００２５】
上記のように、また、図５、８及び１０から理解されるように、支持部材６２及びロール２０をハウジング１２から取り除いて、後部の図中に２０Ａで示される類似のバックアップロールを、薄い壁のロール溝付けに適応させるためにドライブシャフト３０の軸方向の外側端部２８に取り付けてもよい。前述の説明から理解されるように、ロール２０Ａはシャフト３０の外側端部２８を受け取るための軸方向の穿孔（図示せず）を有しており、ロール２０をドライブシャフトに固定するためのねじ７６に似ているがそれよりも短いソケットキャップねじによってロール２０Ａをドライブシャフトに固定する。
【００２６】
図４及び９から理解されるように、アイドラー若しくは溝付けロール２４は、バックアップロール２０に関して接合型の輪郭であり、したがって、軸方向外側端部２４ａ及び内側端部２４ｂと、それぞれロール２０の面部分５０及び５２やロール２０ａの面部分５０ａ及び５２ａの上に位置する面部分環状面部分８２及び８４と、面８２及び８４の間にあり、ロール２０の凹部４８若しくはロール２０ａの凹部４８ａ上に位置する半径方向に外側に延在するような環状の回転突出部分８６とを含む。溝付けロール２４をそこで回転させるためにリアクションアーム１４上にピン若しくはシャフト構成要素８８を用いて取り付け、ベアリング構成構成要素９０をシャフトと溝付けロールの間に挿入する。本発明の他の態様にしたがうと、回転突出部８６は、軸方向の内側端部９２ａ及び外側端部９２ｂを有する外側の回転面９２を含む。大部分のロール溝付け作業では、面９２は溝付けロールの軸２６と平行である。しかしながら、4インチ〜6インチ（１０．１６ｃｍ〜１５．２４ｃｍ）Ｓｃｈｅｄｕｌｅ  ４０パイプに関しては、外側端部９２ａから内側端部９２ｂへの方向で軸に対して収束していくように面９２は軸２６に対してｘの角度でテーパをつけられている。このテーパは好ましくは２°であり、図４に示されているように溝付けロール突出部８６及びバックアップロール凹部４８との関係の構造から理解されるように、突出部８６が溝付け及びバックアップロールの間に挿入されるパイプの外側とかみ合うときに、所望のトラッキングを得るために、テーパがつけられた面９２はバックアップロールのフランジ５８に対してパイプを軸方向内側へ付勢する。溝付けロールの回転面でのテーパも、厚い壁のロール溝付けでの強い力が適用されたときに生じ得る屈曲の撓みを補正する。
【００２７】
本発明の別の側面に依れば図７及び８に示されているように、バックアップロール２０の表面部分５０及び５２及びロール２０Ａの表面部分５０ａ及び５２ａが、好適にはダイアモンドナーリング形態の歯を有して提供され、また対応するロールの内部端に対する軸方向内部及び外部表面が、各々軸方向の長さＬ１及びＬ２を有している。ロール溝付け動作の初期状態の間の溝付けロールに対するロール溝付けされたパイプのミスアライメントを予め除外する目的で、Ｌ２の長さがＬ１の長さより短い。この点に関しさらに詳しくは、溝付けロールが初期的にパイプに対しかみ合い、ロール溝付けされ、またパイプの材料がバックアップロール内の溝即ち凹部に配置される時、表面部分５２若しくは５２ａ上にあるパイプ部分が、表面より半径方向外側に広がる傾向にあり、そのような訳でロール表面とパイプとの間の接触領域を減少させる。従って初期的な長さＬ２が長さＬ１と等しい場合、ねじれ若しくはミスアライメントが、パイプと表面５２又は５２ａとの間の接触ロスによって促進される。そのため、長さＬ２を長さＬ１よりも短くすることによって、広がりが表面５０及び５２若しくは５０ａ及び５２ａとパイプとの間の結合の領域を互いに等しくし、それによってミスアライメントは最小化される若しくは除外され、トラッキングが改善される。ダイアモンドナーリングが好適であるが、別の歯構成が提供されてもよいことがわかる。１−１／４インチ〜１２インチ（３．１８ｃｍ〜３０．５ｃｍ）のパイプサイズの全領域のロール溝付けに関しては、長さＬ１はバックアップロールとロール溝付けされるパイプとの間の滑り若しくはミスアライメントを予め除外するのに必要な最小の長さであり、例えばＬ１は０．３５４インチ（９ｍｍ）〜０．３８３インチ（９．７３ｍｍ）である。更に、様々なパイプサイズの例として、ロール溝付けのためのバックアップロールの長さＬ１は、１−１／４インチ（３．１８ｃｍ）〜１−１／２インチ（３．８１ｃｍ）でＳｃｈｅｄｕｌｅ  １０及びＳｃｈｅｄｕｌｅ  ４０鋼管の場合は０．３８０インチ（９．６５２ｍｍ）、２インチ（５．０８ｃｍ）〜６インチ（１５．２４ｃｍ）でＳｃｈｅｄｕｌｅ  １０鋼管、及び２インチ（５．０８ｃｍ）〜３−１／２インチ（８．８９ｃｍ）でＳｃｈｅｄｕｌｅ  ４０鋼管の場合は０．３５８インチ（９．０９３ｍｍ）、４インチ（１０．１６ｃｍ）〜６インチ（１５．２４ｃｍ）でＳｃｈｅｄｕｌｅ  ４０鋼管の場合が０．３５４インチ（８．９９２ｍｍ）、８インチ（２０．３２ｃｍ）〜１２インチ（３０．５０ｃｍ）でＳｃｈｅｄｕｌｅ  １０鋼管の場合は０．３８３インチ（９．７２８ｍｍ）、及び２インチ（５．０８ｃｍ）〜８インチ（２０．３２ｃｍ）の銅管の場合は０．３５８インチ（９．０９ｍｍ）である。Ｌ１及びＬ２の長さ、とりわけＬ１の長さは溝の形状構造により部分的に決定され、好適には構造的限界及び機能的限界に於いて、Ｌ１は可能な限り長く、またＬ２は可能な限り短くされている。従って、前述されたのとは異なった構造的関係が、ミスアライメントに関する所望の制御を達成するために設けられ得ることがわかるだろう。
【００２８】
本発明の更に別の側面に基づくと、図１０に示すように、ロール溝付けされるべきパイプサイズの全域に対応した溝付けロール２４は、その軸線２６がバックアップロールの軸線２２に対して、バックアップロールの軸線２２を通る基準面を横切る横断面内において、角度ｙを持つように、リアクションアーム１４に取り付けられている。ここで、上記基準面は、図３及び５に示した部品の方向において垂直である。図１０においてさらに理解されるように、角度ｙのため、溝付けロールの回転突条８６はバックアップロール２０の回転溝４８に対して同じ角度ｙ１となる。角度ｙは１°乃至２°とすることができ、好ましくは２°である。上述したように横断及び基準面の関係においてバックアップロールの軸線に対し溝付けロールの軸線が角度を有していることによって、より良好なトラッキングが実現される。
【００２９】
上記した特徴、即ち、異なる長さのローレット切り面の具備、溝付けロールの回転面上のテーパ、及びバックアップロールに対して角度を持って取り付けられた溝付けロール、の各々は、個々に作用しても、幾分か、整合及びトラッキングを改善するだろう。しかしながら、ローレット切り及び溝付けロール取り付けの特徴を、上記したような広い範囲のパイプサイズに対してロール溝付けを行うに関して組み合わせることで最適な結果を得ることができ、また、それに加えて、厚壁パイプのロール溝付けに関してバックアップロールの外端に対する支持体を用いたり、４インチ乃至６インチ（１０．１６ｃｍ乃至１５．２４ｃｍ）のＳｃｈｅｄｕｌｅ  ４０パイプのロール溝付けをするに関連してテーパ加工された回転面を有する溝付けロールを使用したりすることもできる。
【００３０】
本発明の別の側面によれば、図２及び図６に於いて最も良く分かるように、上述された送りねじ機構４４がハウジング１２及びリアクションアーム１４に組み込まれ、また構造上関係付けられており、ロール溝付け動作の間に送りねじに横方向スラストが加わることを防止し、例えばロール溝付け装置の落下により結果として生じる衝撃により生ずるダメージから送りねじ構成要素を保護する。この点に関してさらに詳しくは、送りねじ機構が、図４中に示される装置の方向において、各々上端１０２及び下端１０４を有する送りねじ要素１００を含む。上端部１０２は、送りねじが送りねじ軸１１０に対して回転可能であるラチェットスパナのような適切なツールを受容するために内部軸方向へ非円柱形の開口１０８を有するツールヘッド１０６を含む。ツールヘッド１０６は、送りねじの後方を保持する目的でラチェットスパナのボール移動止めを受容するために、さらにそれを通る一対の開口１１２を両側に有する。送りねじ１００はさらに、ツールヘッド１０６の内端部より送りねじの下端部１０４へ軸方向に延在する軸部１１４を有する。また、軸部１１４は、ツールヘッド１０６より軸方向下向きに延在する非ねじ込みシャンク部１１６と、送りねじの軸部１１６より下端部１０４へと延在するねじ込み型軸部１１８とを有する。送りねじ１００の上端部は、回動軸１２２を有する回動ピン１２０を用いてリアクションアーム１４上に回転可能にマウントされ、回動軸１２６を有する回動ピン１２４を用いて、送りねじの低端部がハウジング１２と回動相互接続されている。回動ピン１２０は、ピンを通り横向きに延在する孔１２８を有して提供され、送りねじの非ねじ付き部分を受容し、回転可能に支持する。また回動ピン１２４は、送りねじのねじ付き部分１１８をねじ込んで内部でかみ合うべく、横方向に通り延在するねじ込み孔１３０を有して提供される。従って、軸１１０に対する逆方向の送りねじ回転が、ハウジング１２に向かいまたは離れてリアクションアームを配置転換させ、そのようなわけで溝付けロール２４をバックアップロールに向かい又は離れて半径方向に配置換することがわかるだろう。ハウジング１２及びリアクションアーム１４の双方に対して送りねじ１００が回動できるので、ロール溝付け動作の際に溝付けロールとバックアップロールとの間に挟まれたパイプと係合するように変位すべく送りねじが回転する時に、送りねじに対する横方向スラストを生じさせない。勿論、送りねじのそのような回動動作は、送りねじ軸部の対応部分がそれを通り延在する、ハウジング１２及びリアクションアーム１４の各々において拡張された孔１３２および１３４によって可能となる事がわかるだろう。
【００３１】
上で述べたように、ねじ４６を調整する深さは、ハウジング１２に向かうリアクションアーム１４の配置換えを制限するべくあわせられる。そのようなわけで、バックアップロールに向かう溝付けロール２４の配置換えがパイプ中にて回転された溝の深さを決定し、すなわち溝の直径を決定する。このために、調整ねじ４６は、回動ピン１２０を介して横方向に延在する孔１３８と内部でねじ込み可能にかみ合っているねじ込み軸１３６と、シャンク１３６の上端に、調節ねじをピン１２０に対して回転可能とする適切なツールを受容する非円柱形の凹部を有して提供されるツールヘッド１４０とを有する。軸部１３６の下端部１４４は回動ピン１２４の上に存在し、ハウジング１２に向かうリアクションアームの配置換えを制限するべく衝当する。従って、所与のパイプロール溝付けに関する、端部１４４とピン１２４との間の初期的な隙間はパイプにおいて回転されるべき溝の深さを決定するべく調節可能である。
【００３２】
ハウジング１２はハンドル１４６を備えており、それによって、ロール溝付け装置はある位置から別の位置へと運ぶことができるように適合され、また一般に、そのような搬送において送りねじ及び調節ねじはハウジング１２上のピボットピン１２４に対して調節ねじの端部１４４がピボットピンから十分に離れるような位置に置かれる。本発明の更に別の側面に基づくと、送りねじ及びリアクションアームは衝撃に応答して送りねじの軸線方向に互いに相対変位可能なように適合されている。そのようになっていない場合、衝撃によって孔１３０及び送りねじのねじ溝に不所望な、潜在的な損傷を引き起こすような力が加わる結果となる。特にこれに関連して、図６に示すように、ピボットピン１２０は軸方向に延在する孔１４８を備えており、送りねじ胴部の非ねじ切り部１１６には周方向に連続した環状凹部１５０が設けられ、この部分は、ツールヘッド１０６がピボットピン１２０に係合するとき孔１４８内に位置する。ピボットピン１２０の軸線方向外側端部へと延在する孔１４８の端部は、外面がねじ切りされたボールディテント（ball detent）挿入ハウジング１５２を受容するべくねじ切りされており、ハウジング１５２はディテントボール１５４及びばね１５６を支持し、ボール１５４がピボットピンの軸線方向に沿って凹部１５０へと付勢されるようになっている。従って、理解されるように、図２及び６においてリアクションアーム１４に下向きに衝撃が加わると、ディテントボール１５４が凹部１５０径方向外向きに変位することで、リアクションアーム１４が解放され、送りねじに対しその胴部１１４に沿って軸線方向に調整ねじ端部１４４とピボットピン１２４との間の空隙によって決まる範囲で変位可能となる。また更に理解されるように、そのようなリアクションアームと送りねじの間の解放により、胴部１１８上の送りねじのねじ溝及びピボットピンの孔１３０内のねじ溝を、これらが互いに対して軸線方向に力を加えることに起因する潜在的な破損から保護することができる。
【００３３】
上記説明では、本発明の好適実施例の部品の構造及び、これら部品間の構造的な相互関係を強調したが、開示した実施例に対して多くの変更が可能であり、本発明の原理を逸脱することなく他の実施例をなすことが可能であることを理解されたい。従って、上記の説明は本発明の例示を目的としたものであってそれを制限するものと解されるべきではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に基づくロール溝付け装置の分解斜視図である。
【図２】図１の部品を組み立てた状態の斜視図である。
【図３】図２のロール溝付け装置の正立面図であり、駆動及び溝付けロールの間において溝付けがなされるパイプを示している。
【図４】図３のライン４−４に沿って、バックアップ及び溝付けロールを通るようにとられた断面図である。
【図５】駆動ロールの外側端部用支持体を取り外した状態で、本発明に基づく駆動ロールの別の実施例を用いたロール溝付け装置を示す正立面図である。
【図６】本装置の送りねじ及び溝深さ調節ねじを示す、図５のライン６−６に沿って取られた断面図。
【図７】本発明に基づくバックアップまたは駆動ロールの側立面図。
【図８】本発明に基づく別のバックアップまたは駆動ロールの側立面図。
【図９】本発明に基づく溝付けロールの側立面図。
【図１０】図５のライン１０−１０に沿って、バックアップ及び溝付けロールを通るようにとられた断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１０    ロール溝付け装置
１２    ハウジンク
１４    アーム
２０    駆動ロール
２４    溝付けロール
３８    クランク
４４    送りねじ機構
４６    調整ねじ
４８ 凹部
８６    回転突出部    
Ｐ      パイプ
【図１】
2008229726.tif 000003
【図２】
2008229726.tif 000004
【図３】
2008229726.tif 000005
【図４】
2008229726.tif 000006
【図５】
2008229726.tif 000007
【図６】
2008229726.tif 000008
【図７】
2008229726.tif 000009
【図８】
2008229726.tif 000010
【図９】
2008229726.tif 000011
【図１０】
2008229726.tif 000012