(57)【要約】【課題】管継手の締付け時のノイズトルクの発生を抑えるとともに、把持部材等による疵を生じさせることのない管継手締付装置を提供することを課題とする。【解決手段】管継手締付装置１００の把持装置１０は、把持機構部及び把持制御部を備え、把持機構部は、第一稼働空間５２を有する第一稼働部５０と、第一稼働空間５２と相対する第二稼働空間６２を有し、被把持部材を把持する円弧状把持面６３及び把持爪を有する第二稼働部６０と、上面部７３ａ及び下面部７３ｂがそれぞれ凸状に湾曲した凸状湾曲面で形成された両面転動駒７１を有し、第一稼働空間５２及び第二稼働空間６２の間に両面転動駒７１を内包した状態で収容し支持する両面転動体７０とを具備する。【選択図】図７
2018076706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被把持部材としての管体及び／または管継手を把持する把持装置を備え、前記管体の管端部に前記管継手を螺着し、締付ける管継手締付装置であって、
前記把持装置は、
前記被把持部材を挿通し、支持する支持空間を有する支持ユニットと、
前記支持空間に挿通された前記被把持部材の外周面を取り囲み、前記支持ユニットのユニット内周面に沿って等間隔で配置され、前記支持ユニットの径方向に沿って変位する複数の把持機構部と、
前記支持ユニット及び前記把持機構部の間に設けられ、複数の前記把持機構部を前記径方向に沿って変位させ、前記把持機構部による前記被把持部材の把持状態及び把持解除状態を制御する把持制御部と
を備え、
前記把持機構部は、
前記把持制御部と接続された機構部本体と、
前記機構部本体と接続する第一稼働上面、前記第一稼働上面の反対側に位置する第一稼働下面、及び、前記第一稼働下面の一部に刳設された第一稼働空間を有する第一稼働部と、
前記第一稼働下面と相対し、互いに離間した第二稼働上面、前記第二稼働上面の一部に刳設され、前記第一稼働空間と相対する第二稼働空間、前記第二稼働上面の反対側に位置し、前記被把持部材の前記外周面の形状に倣って凹状に湾曲した円弧状把持面、及び、前記円弧状把持面に取設され、前記被把持部材を把持する把持爪を有する第二稼働部と、
前記第一稼働部に相対する上面部及び第二稼働部に相対する下面部が、それぞれ凸状に湾曲した凸状湾曲面で形成された両面転動駒を有し、前記第一稼働空間及び前記第二稼働空間に前記両面転動駒を内包した状態で収容し支持する両面転動体と
を具備する管継手締付装置。
【請求項２】
前記両面転動体は、
前記両面転動駒の前記上面部及び前記下面部にそれぞれ直交する左側面部及び右側面部から外側に向かって突設された棒状の駒支持軸を更に有する請求項１に記載の管継手締付装置。
【請求項３】
前記両面転動駒の前記左側面部及び前記右側面部は、
それぞれ外側に向かって凸状に湾曲した凸状湾曲面で形成されている請求項２に記載の管継手締付装置。
【請求項４】
前記第一稼働部の前記第一稼働空間は、
前記第一稼働上面及び前記第一稼働下面の間を貫設した貫通円形孔として形成され、
前記貫通円形孔に嵌設可能に形成され、前記両面転動駒の前記上面部に上方から被設される旋回回転体、前記旋回回転体の上面に当接した円板状の回転部、及び前記回転部に等間隔に埋設された複数のニードルベアリングを有する旋回回転部を更に具備する請求項１または２に記載の管継手締付装置。
【請求項５】
前記駒支持軸のそれぞれの軸端に取設され、前記第一稼働部及び前記第二稼働部の間に挟設され、応力に応じて弾性変形可能な材料で形成された駒支持軸部を更に具備する請求項２または３に記載の管継手締付装置。
【請求項６】
前記第一稼働部の前記第一稼働下面及び前記第二稼働部の前記第二稼働上面の間の離間した距離を所定間隔に保持する皿バネ部を更に有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の管継手締付装置。
【請求項７】
前記両面転動体の前記両面転動駒は、
上駒と、
下駒と
を有し、
前記上駒の前記凸状湾曲面に相対する上側摺動面、及び、前記下駒の前記凸状湾曲面に相対する下側摺動面が互いに当接した状態で結合され、
前記上側摺動面及び前記下側摺動面の間で前記上駒及び前記下駒が相対的に摺動する請求項１〜６のいずれか一項に記載の管継手締付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管継手締付装置に関する。更に詳しくは、油井管等の管体の管端部に管継手を螺着し、所定のトルクで締付ける作業を行うための管継手締付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、１０００メートル超級の海底油田の発見や、新たな資源として期待されるシェールガスの商業生産の開始等に伴って、従来よりも更に深い海底や地中で、原油の採掘や試掘、或いは種々のガス等を採取することが行われている。そのため、原油等を地中の深くから安全、かつ効率的に採取等するための高度な技術開発が求められている。原油等の採掘を行う場合、所定長さの管状の油井管（管体）を複数本連結し、海底や地中深くまで、当該油井管の先端を導く必要がある。このとき、深々度の海底や地中深くでは、高温、高圧、或いは腐蝕性ガスの発生等の過酷な作業環境での採掘作業となるため、当該作業環境下での使用に耐え得る高耐久性を備えた油井管等が用いられている。
【０００３】
ここで、油井管は、前述の通り、長さ方向に沿った撓みの発生や重量増、或いは強度不足、更には採掘現場までの搬送容易性の搬送時の利便性を考慮し、所定の長さに設定されて製造されている。そのため、地中深くまで油井管の先端を導くためには、油井管同士を管継手（カップリング、或いはジョイントとも呼称される）を用いて連結する作業が行われる。このとき、油井管及び管継手の間の高いシール性を維持しつつ、所定のトルク圧で精度良く、かつ速やかに油井管及び管継手を締付け、固定する管継手の優れた締付技術が必要となっている。その為の管継手締付装置が既に各種提案されている。
【０００４】
例えば、管継手締付装置として、「環状ハウジングを構成する一組の外リングにそれぞれ内リングを回動自在に嵌装し、該一組の外リングと一組の内リングとの間に複数本のドッグを等間隔を保持して内リングの半径方向に配設し、各ドッグの中央部を支点ピンを介して一組の内リングに回動自在に連結し、各ドッグの後端部に設けた長溝に連結ピンを挿入すると共に、該挿入ピンを介して各ドッグの後端部を一組の外リングに回動自在に連結して成る油井管締付装置に於けるカップリング又は油井管のチャッキング装置」が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
これにより、仮装着された管継手を、外リングを回転駆動することで、同時に内リングに対してブレーキによる抵抗を与え、外リングと内リングとを相対的に回転させることができ、各ドッグが支点ピンを中心として傾動し、チャッキング爪が管継手の外周面に圧接することで、管継手が複数のドッグに把持される。この状態で外リングと内リングとが一体的に回転することで、回転が規制された状態の管体に対し、管継手が回転し締付けられる。
【０００６】
更に、別例構成の管継手締付装置のチャッキング装置として、支持ユニットと、支持ユニットに一定間隔で配置された弧状のチャック面が形成された複数の把持部材と、把持部材をそれぞれ径方向に移動させる第１移動手段及び第２移動手段と、第１移動手段における把持部材の移動量を検出する位置検出手段と、把持部材の管体または管継手に対する当接圧を検出する圧力検出手段と、検出された移動量に従って第１移動手段を制御し、検出した当接圧に従って第２移動手段を独立して制御する制御装置とを備え、当該制御装置が各圧力検出手段で検出される当接圧が予め設定された規定当接圧となった場合に、各第２移動手段を停止制御するように構成されたものが知られている（特許文献２参照）。
【０００７】
これにより、複数の把持部材を位置検出手段で検出される移動量に基づいて移動させることで、全ての把持部材をチャッキング装置の軸心に対して均等に幅寄せすることができる。更に、各把持部材を独立して移動させることで、把持部材の管体や管継手に対する当接圧が規定当接圧となった場合に把持部材を停止することで、管体等に対する全ての把持部材の当接圧を一定にすることができる。これにより、把持力が向上し、高い締付トルクでのねじ込み装着が可能となる。更に、複数の把持部材の当接圧を一定とすることができるため、管体等の外周面に傷がつくのを抑制することができる。これらの管継手締付装置やチャッキング装置を使用することで、高いシール性を維持した状態で、精度良く油井管及び管継手を締付けることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−２６７９６号公報
【特許文献２】特開２０１６−１１３７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記管継手締付装置やそのチャッキング装置（把持装置）等は、下記に掲げる不具合を生じる可能性があった。すなわち、管体の管端部に管継手を螺着して締付ける場合、当該螺着に伴って直接的に発生するトルク（締付トルク）以外に、その他種々の要因によって多くのトルクが発生することが知られている。例えば、管体及び管継手の軸がずれ、雄ねじ及び雌ねじの螺合した箇所が所謂“かしぐ”ことによって発生するトルクや、管継手を把持した把持力に乱れを生じ、締付量が増減する際に発生するトルク、雄ねじ及び雌ねじの螺合によって発生する推進トルク等を想定することができる。ここで、本明細書において、締付トルク以外のトルクを「ノイズトルク」と総称する。
【００１０】
上記ノイズトルクにおいて、特に螺合箇所の“かしぎ”によって発生するトルクは、管体の軸心と管継手の軸心とが完全に一致していれば、締付作業の際にほとんど発生することはない。しかしながら、管体及び管継手は、サイズや重心等にバラツキを生じることがあり、軸心同士が完全に一致することがなく、僅かに偏心や偏角していることがあった。そのため、上記ノイズトルクの発生を完全になくすことは困難であった。
【００１１】
これにより、安定した締付トルクで速やかに管継手を管体に締付け、高いシール性を維持した状態にすることができず、管体及び管継手の性能を低下させることがあった。
【００１２】
更に、油井管等の管体や管継手は、高温、高圧等の高負荷環境下での使用を想定し、硬合金製の材質で形成されることが多かった。この場合、管体等の締付時に把持部材（チャッキング爪等）で強く把持すると、管体及び管継手の外周面に当該把持部材による疵（チャッキング疵）が生じる可能性があった。この疵の付いた管体等を用いた場合、強い応力が作業中に加わることで、当該疵を起点として応力腐食割れが発生する可能性があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、管継手の締付け時のノイズトルクの発生を抑えるとともに、把持部材等による疵を生じさせることのない管継手締付装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、上記課題を解決した管継手締付装置が提供される。
【００１５】
［１］  被把持部材としての管体及び／または管継手を把持する把持装置を備え、前記管体の管端部に前記管継手を螺着し、締付ける管継手締付装置であって、前記把持装置は、前記被把持部材を挿通し、支持する支持空間を有する支持ユニットと、前記支持空間に挿通された前記被把持部材の外周面を取り囲み、前記支持ユニットのユニット内周面に沿って等間隔で配置され、前記支持ユニットの径方向に沿って変位する複数の把持機構部と、前記支持ユニット及び前記把持機構部の間に設けられ、複数の前記把持機構部を前記径方向に沿って変位させ、前記把持機構部による前記被把持部材の把持状態及び把持解除状態を制御する把持制御部とを備え、前記把持機構部は、前記把持制御部と接続された機構部本体と、前記機構部本体と接続する第一稼働上面、前記第一稼働上面の反対側に位置する第一稼働下面、及び、前記第一稼働下面の一部に刳設された第一稼働空間を有する第一稼働部と、前記第一稼働下面と相対し、互いに離間した第二稼働上面、前記第二稼働上面の一部に刳設され、前記第一稼働空間と相対する第二稼働空間、前記第二稼働上面の反対側に位置し、前記被把持部材の前記外周面の形状に倣って凹状に湾曲した円弧状把持面、及び、前記円弧状把持面に取設され、前記被把持部材を把持する把持爪を有する第二稼働部と、前記第一稼働部に相対する上面部及び第二稼働部に相対する下面部が、それぞれ凸状に湾曲した凸状湾曲面で形成された両面転動駒を有し、前記第一稼働空間及び前記第二稼働空間に前記両面転動駒を内包した状態で収容し支持する両面転動体とを具備する管継手締付装置。
【００１６】
［２］  前記両面転動体は、前記両面転動駒の前記上面部及び前記下面部にそれぞれ直交する左側面部及び右側面部から外側に向かって突設された棒状の駒支持軸を更に有する前記［１］に記載の管継手締付装置。
【００１７】
［３］  前記両面転動駒の前記左側面部及び前記右側面部は、それぞれ外側に向かって凸状に湾曲した凸状湾曲面で形成されている前記［２］に記載の管継手締付装置。
【００１８】
［４］  前記第一稼働部の前記第一稼働空間は、前記第一稼働上面及び前記第一稼働下面の間を貫設した貫通円形孔として形成され、前記貫通円形孔に嵌設可能に形成され、前記両面転動駒の前記上面部に上方から被設される旋回回転体、前記旋回回転体の上面に当接した円板状の回転部、及び前記回転部に等間隔に埋設された複数のニードルベアリングを有する旋回回転部を更に具備する前記［１］または［２］に記載の管継手締付装置。
【００１９】
［５］  前記駒支持軸のそれぞれの軸端に取設され、前記第一稼働部及び前記第二稼働部の間に挟設され、応力に応じて弾性変形可能な材料で形成された駒支持軸部を更に具備する前記［２］または［３］に記載の管継手締付装置。
【００２０】
［６］  前記第一稼働部の前記第一稼働下面及び前記第二稼働部の前記第二稼働上面の間の離間した距離を所定間隔に保持する皿バネ部を更に有する前記［１］〜［５］のいずれかに記載の管継手締付装置。
【００２１】
［７］  前記両面転動体の前記両面転動駒は、上駒と、下駒とを有し、前記上駒の前記凸状湾曲面に相対する上側摺動面、及び、前記下駒の前記凸状湾曲面に相対する下側摺動面が互いに当接した状態で結合され、前記上側摺動面及び前記下側摺動面の間で前記上駒及び前記下駒が相対的に摺動する前記［１］〜［６］のいずれかに記載の管継手締付装置。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の管継手締付装置によれば、把持機構部の両面転動駒が第一稼働空間及び第二稼働空間に内包されるため、第一稼働部に対して第二稼働部が自由に転動、回転、及び旋回の各運動を行うことができる。その結果、被把持部材としての管体または管継手を把持した状態で、螺着及び締付を行う際に、“かしぎ”が発生することがなく、締付のための圧力を均一にすることができる。そのため、締付作業時に無理なトルクが発生することがなく、安定した管体及び管継手の締付が可能となる。これにより、締付作業をすみやかに行うことができるとともに、無理なトルクが被把持部材に加わることがないため、所定のトルクで締付けられるとともに、管体や管継手の外周面に把持の際の疵等を付けることがなく、当該疵による応力腐食割れ等の不具合を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態の管継手締付装置における把持解除状態の把持装置及び被把持部材を模式的に示す正面視の説明図である。
【図２】管継手締付装置における把持状態の把持装置及び被把持部材を模式的に示す正面視の説明図である。
【図３】把持装置の把持機構部及び把持制御部の構成、並びに、把持機構部の転動、回転、及び旋回方向の一例をそれぞれ模式的に示す説明図である。
【図４】第一稼働部及び第二稼働部の間に介設された両面転動体を模式的に示す平面図である。
【図５】第二稼働部の第二稼働空間に内包された両面転動体を示す斜視図である。
【図６】第二稼働部の第二稼働空間に内包された両面転動体を示す上方視の平面図である。
【図７】第一稼働部、第二稼働部、及び両面転動体の構成を示す分解斜視図である。
【図８】本発明の管継手締付装置における別例構成の把持機構部の第一稼働部、第二稼働部、及び両面転動体の構成を示す分解斜視図である。
【図９】第二稼働部の第二稼働空間に内包された別例構成の両面転動体を示す上方視の平面図である。
【図１０】本発明の管継手締付装置における別例構成の把持機構部の第一稼働部、第二稼働部、及び両面転動体の構成を示す分解斜視図である。
【図１１】図１０における両面転動駒の摺動を模式的に示す斜視図である。
【図１２】図１１の両面転動駒を模式的に示す説明図である。
【図１３】図１１の両面転動駒による摺動を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ本発明の管継手締付装置の実施の形態について詳述する。ここで、本発明の管継手締付装置は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、種々の設計の変更、修正及び改良等を加え得るものである。
【００２５】
本発明の一実施形態の管継手締付装置１００は、原油等を深々度海底或いは地中深くから採掘するための採掘作業現場において主に使用されるものであり、複数の油井管同士を連結するために、油井管及び管継手を螺着し、所定のトルクで締付作業を行うために利用されるものである。特に、被把持部材１０１を把持する把持装置１０に特徴的構成を有するものである。ここで、把持装置１０以外の管継手締付装置１００の構成は、従来から周知のものと略同一のため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００２６】
油井管（＝管体）及び管継手が、本発明における被把持部材１０１に相当する。また、本実施形態の管継手締付装置１００は、別構成の把持装置（図示しない）によって、管長さ方向を水平方向に一致させた状態で固定及び支持された断面円形状を呈し、予め規定された管長さに調整された油井管の管端部に対し、上記把持装置から所定の間隔だけ離間した位置に配置された把持装置１０によって把持され、油井管の管端部に仮装着（または仮螺着）された被把持部材１０１としての管継手を、油井管の軸方向と一致させながら把持装置１０によって軸回転させることで、油井管及び管継手を螺着し、所定トルクで締付けるものについて例示する。ここで、回転の対象となる被把持部材１０１は、管継手に限定されるものではなく、管継手を別例構成の把持装置に固定及び支持し、油井管（管体）を把持装置１０で把持しながら回転させるものであっても構わない。
【００２７】
本実施形態の管継手締付装置１００は、被把持部材１０１（＝管継手）を把持し、被把持部材１０１の軸心方向を回転軸として所定速度で回転させる把持装置１０を有する。把持装置１０は、その具体的構成として、図１及び図２に示すように、被把持部材１０１を挿通し、支持する支持空間１１をユニット内周面１２側に有する略円筒形状を呈する支持ユニット１３と、支持ユニット１３の支持空間１１に挿通された被把持部材１０１の外周面１０１ａを取り囲んだ状態で、支持ユニット１３のユニット内周面１２に沿って等間隔で配置され、かつ支持ユニット１３の径方向Ａ（図２参照）に沿って移動可能な複数の把持機構部４０が、支持ユニット１３及び摺動ガイド部２０の間に設けられ、当該把持機構部４０を径方向Ａに沿って直線的に移動させる油圧ピストンロッド部３１を有する把持制御部３０とを主に具備している。
【００２８】
本実施形態の管継手締付装置１００の場合、略円筒状の支持ユニット１３のユニット内周面１２に、支持ユニット１３の支持空間１１の中心からそれぞれ６０度間隔で、６つの把持機構部４０及び把持制御部３０が配置されている。なお、図１及び図２は、把持装置１０の概略構成を示すものであり、その他の構成については簡略化のため、図示を省略している。
【００２９】
上記構成によって、それぞれの把持制御部３０による把持機構部４０の制御タイミングを合わせることで、把持機構部４０を径方向Ａに沿って移動させ、被把持部材１０１の外周面１０１ａに近接させた把持状態（図２参照）、及び、被把持部材１０１の外周面１０１ａから把持機構部４０を離間させた把持解除状態（図１参照）の間でそれぞれ変位させることができる。これにより、把持状態に制御した６つの把持機構部４０によって、被把持部材１０１を確実に把持することができる。
【００３０】
把持制御部３０は、油圧によって稼働する油圧ピストンロッド部３１を有し、ピストン内包空間４２に油圧を発生させることで、被把持部材１０１の外周面１０１ａに対して把持機構部４０を近接及び離間させることができる。なお、図１〜図３において、簡略化するために、油圧ピストンロッド部３１のみを特に図示し、その他構成については適宜省略している。
【００３１】
摺動ガイド部２０及び油圧ピストンロッド部３１を有する把持制御部３０を支持する支持ユニット１３は、把持した被把持部材１０１の軸心方向（図１及び図２における紙面手前から奥行方向に相当）を回転軸として、所定の把持回転方向Ｂ（図２参照）に回転することができる。係る回転動作によって、油井管の管端部に対して被把持部材１０１を回転させながら螺着し、所定の締付トルクで締付けることができる。これにより、高いシール性を維持した油井管及び被把持部材１０１（管継手）の締付作業を速やかに行うことができる。
【００３２】
このとき、油井管及び被把持部材１０１の螺着に伴って、油井管及び被把持部材１０１が、互いの軸方向に沿って近接しようとする螺合推進力が発生する。そのため、油井管を把持した別例構成の把持装置と、被把持部材１０１を把持した把持装置１０との間の距離が徐々に近づくような制御が行われる。ここで、上述した把持装置１０の把持機構部４０、把持制御部３０、及び支持ユニット１３等の基本的な構成及び作用は、従来の管継手締付装置と略同一である。以下、本実施形態の管継手締付装置１００における特徴的構成について詳述する。
【００３３】
本実施形態の管継手締付装置１００における把持機構部４０は、図３〜図７に特に示されるように、把持制御部３０の油圧ピストンロッド部３１上にマウントされた機構部本体４１と、機構部本体４１と第一稼働上面５１ａが当接し、機構部本体４１と固定接続された第一稼働部５０と、第一稼働部５０の第一稼働下面５１ｂと互いに離間した配された第二稼働上面６１を有する第二稼働部６０と、第一稼働部５０及び第二稼働部６０の間に介設された両面転動駒７１を有する両面転動体７０とを主に具備している。
【００３４】
係る構成を採用することにより、機構部本体４１に固定された第一稼働部５０に対し、第二稼働部６０は、被把持部材１０１を把持した把持状態において、所定方向に転動Ｒ１、旋回Ｒ２、及びせん断Ｒ３の各運動を行うことができる（図３参照）。すなわち、第一稼働部５０に対し第二稼働部６０は、角度等を自由に変位して可動することができる。ここで、転動Ｒ１とは、把持制御部３０の油圧ピストンロッド部３１の軸方向に対して前後方向（図１及び図２における紙面奥行及び紙面手前方向に相当）に傾く動きであり、旋回Ｒ２とは、油圧ピストンロッド部３１の軸を軸心として回転する動きであり、せん断Ｒ３とは、被把持部材１０１の軸方向に沿った動きである。なお、上述した把持回転方向Ｂには締付トルクが逃げないように規制されている。第二稼働部６０が第一稼働部５０に対して、三方向に変位することで締付トルク以外のノイズトルクの発生を解消することができる。
【００３５】
更に各構成について具体的に説明すると、機構部本体４１は、金属製材料で構成され、略筐体形状を呈する筐体部と、筐体部の一部に、把持制御部３０の油圧ピストンロッド部３１の少なくとも一部を内包可能な略円柱状のピストン内包空間４２を有し、ピストン内包空間４２の底面（図示しない）の第一稼働上面５１ａで第一稼働部５０と当接可能に形成されたものである。
【００３６】
これにより、把持制御部３０によって機構部本体４１が支持ユニット１３の径方向Ａに沿って稼働し、支持ユニット１３の支持空間１１の中心に向かって近接すると、係る機構部本体４１の可動に伴って第二稼働部６０が支持空間１１の中心に押付けられる。すなわち、機構部本体４１は、摺動ガイド部２０による径方向Ａに沿った動きで把持力を伝達する機能を備えている。
【００３７】
更に、第一稼働部５０は、機構部本体４１の基部下端部４３に取設された略平板状の金属製部材であり、機構部本体４１と接する第一稼働上面５１ａと、当該第一稼働上面５１ａの反対側に位置する第一稼働下面５１ｂと、第一稼働下面５１ｂの略中央付近の一部に刳設された四角平板状の第一稼働空間５２とを有している。第一稼働空間５２には、上述した両面転動駒７１の一部、更に具体的には両面転動駒７１の上側部分が収容される。また、第一稼働空間５２から離間した位置には、駒支持軸部７２（詳細は後述する）を収容可能な略直方体形状を呈する一対の第一駒支持軸部空間５３ａ，５３ｂがそれぞれ設けられている。
【００３８】
また、略平板状を呈する第一稼働部５０の四隅近傍には、第一稼働上面５１ａ及び第一稼働下面５１ｂの間を貫通する二つの第一貫通孔５４がそれぞれ設けられ、第一稼働部５０の全体として合計八つの第一貫通孔５４が穿設されている。ここで、各隅にそれぞれ二つずつ設けられた第一貫通孔５４のうち、一方は、第一稼働部５０と機構部本体４１とを固定する固定ボルト（図示しない）を挿通するためのものであり、他方は、後述する皿バネ部８０を固定するために使用されるものである。
【００３９】
これに対し、第二稼働部６０は、金属製部材であり、第一稼働部５０の第一稼働下面５１ｂと略平行に相対し、かつ互いに離間した状態で配される第二稼働上面６１、第二稼働上面６１の略中央付近の一部に、前述の第一稼働空間５２と相対するように刳設された四角平板状の第二稼働空間６２、第二稼働上面６１の反対側に位置し、被把持部材１０１の外周面１０１ａの円弧形状に倣って凹状に湾曲した円弧状把持面６３、及び円弧状把持面６３に一部が埋設され、かつ当該円弧状把持面６３から残余の部分が突出した、被把持部材１０１を強固に保持するための一対の把持爪６４を有している。第二稼働空間６２には、両面転動駒７１の一部、更に具体的には両面転動駒７１の下側部分が収容される。
【００４０】
なお、図５及び図７において、第二稼働部６０における一対の把持爪６４の図示を省略したものを示している。更に、第二稼働空間６２から離間し、かつ上記第一駒支持軸部空間５３ａ，５３ｂと相対する位置に、駒支持軸部７２を収容可能な略直方体形状を呈する一対の第二駒支持軸部空間６６ａ，６６ｂを有している。
【００４１】
略平板状を呈する第二稼働部６０の四隅近傍には、第二稼働上面６１及び円弧状把持面６３の間を貫通する二つの第二貫通孔６５が、相対する第一稼働部５０の第一貫通孔５４の相対する位置にそれぞれ設けられ、第二稼働部６０の全体として合計八つの第二貫通孔６５が穿設されている。ここで、各隅にそれぞれ二つずつ設けられた第二貫通孔６５のうち、一方は、皿バネ部８０を固定するために使用されるものであり、他方は固定ボルト（図示しない）を通過させるために使用するものである。
【００４２】
両面転動体７０は、第一稼働部５０に相対し、凸状湾曲面で構成される上面部７３ａ、及び、第二稼働部６０に相対し、凸状湾曲面で構成される下面部７３ｂを有する両面転動駒７１（図７等参照）と、両面転動駒７１の上面部７３ａ及び下面部７３ｂにそれぞれ直交し、かつ被把持部材１０１の長手方向と直交する、左側面部７４ａ及び右側面部７４ｂから外側方向に向かって突出した棒状の駒支持軸７５と、それぞれの駒支持軸７５の軸端７５ａ，７５ｂに取設され、第一稼働部５０の第一駒支持軸部空間５３ａ，５３ｂ及び第二稼働部６０の第二駒支持軸部空間６６ａ，６６ｂに収容され、第一稼働部５０及び第二稼働部６０の間に挟設される直方体形状の駒支持軸部７２とを有している。駒支持軸部７２には、駒支持軸７５の四角形状の軸端７５ａ，７５ｂに略一致する断面形状を有する挿入孔７８が設けられている。
【００４３】
ここで、駒支持軸部７２は、応力に応じて弾性変形可能なゴム製材料を用いて形成されている。そのため、両面転動駒７１を第一稼働空間５２及び第二稼働空間６２の間に内包した状態で、把持機構部４０による把持が行われ、所定方向に応力が加わった場合でも、駒支持軸部７２が弾性変形することで元の状態に復元され、第一稼働空間５２及び第二稼働空間６２における両面転動駒７１を初期位置まで復帰させることができる。更に、駒支持軸７５をスプリング軸で設けたものであっても構わない。また、駒支持軸部７２及び第一駒支持軸部空間５３ａ，５３ｂ及び第二駒支持軸部空間６６ａ，６６ｂのそれぞれの形状は、特に限定されるものではなく、駒支持軸部７２の任意の形状に対し、第一稼働部５０及び第二稼働部６０で挟込み可能に形成され、応力に対する復元力を発揮可能な形状のものであれば構わない。
【００４４】
また、図７等に示されるように、本実施形態の管継手締付装置１００の駒支持軸７５は、両面転動駒７１の内部を貫通する一本の棒状部材で形成されている。そのため、両面転動駒７１には、左側面部７４ａ及び右側面部７４ｂの間を貫通し、上記駒支持軸７５が挿通される軸貫通孔７６が形成されている。更に、駒支持軸７５の略中央付近には、両面転動駒７１に対する駒支持軸７５の突出長さや位置決め等を行うための軸ストッパ７７が取付けられ、軸貫通孔７６及び駒支持軸７５の間で嵌設されている。これにより、両面転動駒７１に対する駒支持軸７５の位置が固定される。なお、本実施形態の管継手締付装置１００における両面転動体７０として、駒支持軸７５を有するものを示したが、これに限定されるものではなく、締付等の負荷がかかっていない状態の際に両面転動駒を初期位置まで復元させる機構であれば構わない。
【００４５】
更に、両面転動体７０の両面転動駒７１の左側面部７４ａ及び右側面部７４ｂは、それぞれ外側に向かって凸状に湾曲した凸状湾曲面で形成されている（図６参照）。これにより、第一稼働部５０に対する第二稼働部６０の旋回Ｒ２をスムースに行うことができる。
【００４６】
更に、把持機構部４０のその他構成として、第一稼働部５０の第一稼働下面５１ｂ及び第二稼働部６０の第二稼働上面６１を互いに平行となるように相対させ、かつ第一稼働空間５２及び第二稼働空間６２の間を、距離Ｈの間隔に保持する皿バネ部８０を有している。係る皿バネ部８０は、前述した第一稼働部５０に設けられた第一貫通孔５４及び第二稼働部６０に設けられた第二貫通孔６５に架け渡すように設置される。これにより、第一稼働部５０及び第二稼働部６０が互いに固定される。その結果、第一稼働部５０及び第二稼働部６０に介設された両面転動体７０の両面転動駒７１を第一稼働空間５２及び第二稼働空間６２の間に強固に保持することができる。ここで、図４に示すように、第一稼働下面５１ｂ及び第二稼働上面６１の間には、弾性変形する皿バネ部８０が取設されている。これにより、当該皿バネ部８０の弾性変形により、第一稼働空間５２及び第二稼働空間６２の間（換言すれば、第一稼働下面５１ｂ及び第二稼働上面６１の間）を、所定間隔に保持することができる。
【００４７】
皿バネ部８０は、従来から周知の取付ピン、硬質ゴム、バネガイド、及びピン等の周知の構成のものを採用することができる。そのため、これらの構成についての詳細な説明は省略する。
【００４８】
上記示したように、本実施形態の管継手締付装置１００における把持装置１０は、機構部本体４１と固定接続された第一稼働部５０に対し、第二稼働部６０が所定範囲で転動Ｒ１、旋回Ｒ２、及びせん断Ｒ３の各運動をすることができる。そのため、機構部本体４１を制御し、被把持部材１を把持する把持状態の際に、被把持部材１０１を把持する円弧状把持面６３及び把持爪６４を有する第二稼働部６０と、第一稼働部５０との間に僅かな傾き等の変位を生じさせることができる。特に、第一稼働部５０及び第二稼働部６０の間に上記特殊な形状の両面転動体７０を配置することにより、第一稼働部５０に対する第二稼働部６０の速やかな動きを実現することができる。
【００４９】
その結果、油井管と被把持部材１０１との間に僅かな軸心のズレを、第一稼働部５０に対して自由に移動可能な第二稼働部６０によって解消することができる。これにより、油井管に被把持部材１０１を螺着する際のノイズトルクの発生を抑え、油井管及び被把持部材１０１の間で“かしぐ”ことがなくなる。すなわち、所定のトルクで被把持部材１０１を安定した締付を行うことができ、締付作業の効率化及び高いシール性を維持することができる。更に被把持部材１０１が無用な負荷を受けることがないため、被把持部材１０１の外周面１０１ａに把持爪６４の爪痕（疵）が発生することがなく、応力腐食割れを引き起こすことがない。
【００５０】
更に、両面転動体７０の駒支持軸部７２を弾性変形可能な材料で形成したり、第一稼働部５０及び第二稼働部６０の間に皿バネ部８０を介設することで、上記の通り、転動Ｒ１、旋回Ｒ２、及びせん断Ｒ３の動きが加わった場合であっても、ゴムやスプリング等の弾性部材の影響により、応力が解除された状態（＝把持解除状態）では再び両面転動体７０の位置を初期位置まで復元させることができる。その結果、油井管及び管継手（被把持部材１０１）の螺着及び締付作業を連続的に行う場合でも、自動的に初期位置まで復元した両面転動体７０を有する把持装置１０を用いて、そのまま新たな締付作業を行うことができる。これにより、連続的な管継手の締付作業を行うことが可能となる。
【００５１】
一方、本発明の別例構成の管継手締付装置２００として、下記に掲げる構成の把持機構部２０１を備えるものであっても構わない。ここで、別例構成の管継手締付装置２００において、先に示した管継手締付装置１００と同一構成を有するものに関しては、同一符号を付し、詳細な説明は省略するものとする。
【００５２】
別例構成の管継手締付装置２００は、上記管継手締付装置１００と略同一の構成を有し、図８及び図９に示すように、第一稼働部２０２の構成、及び、両面転動体２０３の一部構成が相違するものである。すなわち、平板状の金属製部材で形成された第一稼働部２０２の第一稼働空間２０４が、第一稼働上面２０５ａ及び第二稼働下面２０５ｂの間を貫設した円形状の貫通円形孔２０６として形成されている。ここで、第二稼働下面２０５ｂの第一稼働空間２０４は、必ずしも貫通していなくても構わない。例えば、天井部（または底部）を有する窪み形状（凹形状）を呈するものであってもよい。
【００５３】
更に、当該貫通円形孔２０６に嵌設可能な円板部２０７及び円板部２０７の下面から下方に向かって突設された一対のガイド部２０８ａ，２０８ｂを有し、両面転動体２０３の両面転動駒２０９の凸状湾曲面で形成された上面部２１０に上方から被設される旋回回転体２１１、旋回回転体２１１の回転体上面２１１ａに当接した薄円板状の回転部２１２、及び回転部２１２の回転部上面２１２ａ及び回転部下面２１２ｂからそれぞれ突出し、かつ円板状の回転部２１２に等間隔で配置して埋設された複数のニードルベアリング２１３を有する旋回回転部２１４を有している。
【００５４】
ここで、一対のガイド部２０８ａ，２０８ｂの間隔は、両面転動駒２０９の駒幅よりも僅かに広く設計されている。そのため、旋回回転体２１１を両面転動駒２０９の上面部２１０の上部から被設することができる。一方、旋回回転部２１４は等間隔に配された複数のニードルベアリング２１３を備えるため、被設された両面転動駒２０９は、第一稼働部２０２に対して旋回Ｒ２する運動が可能となる。
【００５５】
この場合、両面転動駒２０９の左側面部２１５ａ及び右側面部２１５ｂは、平面状に形成されている（図９参照）。すなわち、既に示した管継手締付装置１００における両面転動体７０の左側面部７４ａ及び右側面部７４ｂのように外側方向に向かって凸状に湾曲した凸状湾曲面を有していない。しかしながら、上記ニードルベアリング２１３を有する旋回回転部２１４を備えることで、旋回Ｒ２方向の運動が可能となり、左側面部７４ａ等を凸状湾曲面で形成したものと略同等の効果を得ることができる。
【００５６】
更に、本発明の別例構成の管継手締付装置３００として、下記に掲げる構成の把持機構部３０１を備えるものであっても構わない。ここで、本発明の別例構成の管継手締付装置３００及び把持機構部３０１において、先に示した管継手締付装置１００及び把持機構部４０と同一構成を有するものに関しては、同一符号を付し、詳細な説明は省略するものとする。
【００５７】
別例構成の管継手締付装置３００は、上記管継手締付装置１００と略同一の構成を有し、図１０に示すように、把持機構部３０１の両面転動体３０２の構成が相違するものである。すなわち、両面転動体３０２を構成する両面転動駒３０３が上部側の上駒３０４と、下部側の下駒３０５とにそれぞれ分離可能な二つの部材によって主に構成されている。ここで、第一稼働部５０の第一稼働空間５２に相対する上駒３０４の上面部３０６ａ、及び、第二稼働部６０の第二稼働空間６２に相対する下駒３０５の下面部３０６ｂは、それぞれ上方または下方に凸状に湾曲した凸状湾曲面で形成されている。
【００５８】
これに対し、凸状湾曲面で形成された上駒３０４の上面部３０６ａに相対する上側摺動面３０７ａ、及び、凸状湾曲面で形成された下駒３０５の下面部３０６ｂに相対する下側摺動面３０７ｂは、それぞれ略平板状を呈して構成されている。そして、上側摺動面３０７ａ及び下側摺動面３０７ｂを互いに当接し、相対的に摺動可能な状態で結合されている。その結果、上駒３０４及び下駒３０５は、それぞれに対して互いに相対的に摺動することができる。
【００５９】
ここで、上駒３０４の上側摺動面３０７ａ及び下駒３０５の下側摺動面３０７ｂには、互いに相対する位置に、両面転動体３０２を支持する駒支持軸７５に直交する方向（摺動方向Ｙ：図１１の矢印参照）に沿って、それぞれ溝部３０８ａ，３０８ｂが設けられている。更に、当該溝部３０８ａ，３０８ｂの溝形状と断面形状が一致する略直方体形状の摺動基部３０９が溝部３０８ａ，３０８ｂに嵌設されている。これにより、両面転動体３０２は、摺動基部３０９を上駒３０４及び下駒３０５によって挟んだ状態で形成される。溝部３０８ａ，３０８ｂ及び摺動基部３０９によって、上駒３０４及び下駒３０５の摺動が摺動方向Ｙに沿ったものに規制される。なお、上駒３０４及び下駒３０５の摺動は、抵抗の少ないニードルベアリングのような構成を用いて摺動させるものであっても構わない。
【００６０】
更に、摺動基部３０９の略中央付近には、直交する駒支持軸７５が挿通される軸貫通孔７６と連通する基部貫通孔３１０が設けられている。これにより駒支持軸７５と摺動基部３０９は交差した状態で両面転動体３０２を構成することができる。ここで、摺動基部３０９の内部に、前述の軸ストッパ７７が収容される。これにより、両面転動駒３０３に駒支持軸７５を固定することができる。
【００６１】
加えて、略直方体形状の摺動基部３０９の摺動方向Ｙに沿ったそれぞれの両端には、板バネ部３１１が設けられ、ボルト３１２によって固定されている。これにより、把持機構部３０１の両面転動体３０２は、上駒３０４及び下駒３０５が、それぞれの摺動面３０７ａ，３０７ｂを当接し、重ねた状態を板バネ部３１１の復元力（弾性力）によって維持することができる。すなわち、両面転動体３０２に対して、何ら負荷が加わっていない場合には、図１２に示すように、上駒３０４及び下駒３０５の上下位置が一致している。なお、図１２は、両面転動体３０２の側方視であり、駒支持軸７５等の構成は簡略化のため図示を省略している。
【００６２】
一方、両面転動体３０２に負荷（例えば、管状の被把持部材１０１が“かしぐ”ような力）が加わると、両面転動体３０２は、駒支持軸７５を回転軸として転動Ｒ１する力が働く。この転動Ｒ１に伴って、上駒３０４及び下駒３０５が互いに摺動可能に形成されているため、上駒３０４及び下駒３０５は、それぞれ摺動方向Ｙに沿ってずれ、相対的な位置関係が変化する（図１１及び図１３参照）。ここで、図１３は相対的位置関係がずれた状態を模式的に示すものである。
【００６３】
一方、上記両面転動体３０２は、上駒３０４及び下駒３０５に加わる負荷がなくなると、板バネ部３１１の復元力によって、相対的位置関係がずれた状態が解消される。更に、本実施形態の管継手締付装置１００において説明したように、駒支持軸７５を支持する駒支持軸部７２が応力に応じて弾性変形可能なゴム製材料を用いて形成されることにより、第一稼働空間５２及び第二稼働空間６２における両面転動駒３０３自体も初期位置まで復帰する。その結果、元の状態（図１２）に戻る。
【００６４】
上記の通り、別例構成の管継手締付装置３００では、両面転動体３０２が二つに分離可能な部材（上駒３０４及び下駒３０５）によって構成され、摺動方向Ｙを規制された状態で摺動面３０７ａ，３０７ｂが当接しながら摺動することができる。すなわち、転動によってせん断力が生じる際に、上駒３０４及び下駒３０５が摺動することで、抵抗がすくなくなり、係る転動が容易になる。
【００６５】
これにより、第一稼働空間５２及び第二稼働空間６２の間における両面転動体３０２（両面転動駒３０３）の動きが滑らかとなる。ここで、第一稼働空間５２及び第二稼働空間６２の間において、凸状湾曲面を有する両面転動体は、一般にその凸状湾曲面の曲率が大きな程、動きが滑らかになることが知られている。しかしながら、スペース等の制約によって十分に大きな曲率で両面転動体を設計することができない可能性がある。そこで、上記別例構成として示した管継手締付装置３００に用いられる両面転動体３０２のように、上駒３０４及び下駒３０５を分割して両面転動駒３０３を形成し、互いに摺動可能にすることで、狭いスペースや小さいサイズの両面転動体であっても、第一稼働空間５２及び第二稼働空間６２の間の動きを滑らかにすることができる。これにより、ノイズトルクの発生を効果的に抑えることができる。
【００６６】
上記示した通り、被把持部材１０１を把持する把持機構部４０を、第一稼働部５０，２０２、第二稼働部６０、及び両面転動体７０，２０３，３０２でそれぞれ構成することにより、第一稼働部５０等に対して、第二稼働部６０を自在に変位させることができる。これにより、把持した被把持部材１０１を油井管の管端部に螺着し、締付ける作業を行う際に、油井管及び被把持部材１０１の間の軸心のズレ等によって生じるノイズトルクを極力抑えることができ、締付作業を速やかかつ安定した精度で行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の管継手締付装置は、深々度の海底や地中深くまで油井管を連結し、導入するための原油等の採掘現場等において好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０：把持装置、１１：支持空間、１２：ユニット内周面、１３：支持ユニット、２０：摺動ガイド部、３０：把持制御部、３１：油圧ピストンロッド部、４０，２０１，３０１：把持機構部、４１：機構部本体、４２：ピストン内包空間、４３：基部下端部、５０，２０２：第一稼働部、５１ａ，２０５ａ：第一稼働上面、５１ｂ，２０５ｂ：第一稼働下面、５２，２０４：第一稼働空間、５３ａ，５３ｂ：第一駒支持軸部空間、５４：第一貫通孔、６０：第二稼働部、６１：第二稼働上面、６２：第二稼働空間、６３：円弧状把持面、６４：把持爪、６５：第二貫通孔、６６ａ，６６ｂ：第二駒支持軸部空間、７０，２０３：両面転動体、７１，２０９，３０３：両面転動駒、７２：駒支持軸部、７３ａ，２１０，３０６ａ：上面部、７３ｂ，３０６ｂ：下面部、７４ａ，２１５ａ：左側面部、７４ｂ，２１５ｂ：右側面部、７５：駒支持軸、７５ａ，７５ｂ：軸端、７６：軸貫通孔、７７：軸ストッパ、７８：挿入孔、８０：皿バネ部、１００，２００，３００：管継手締付装置、１０１：被把持部材、１０１ａ：外周面、２０６：貫通円形孔、２０７：円板部、２０８ａ，２０８ｂ：ガイド部、２１１：旋回回転体、２１１ａ：回転体上面、２１２：回転部、２１２ａ：回転部上面、２１２ｂ：回転部下面、２１３：ニードルベアリング、２１４：旋回回転部、３０４：上駒、３０５：下駒、３０７ａ：上側摺動面、３０７ｂ：下側摺動面、３０８ａ，３０８ｂ：溝部、３０９：摺動基部、３１０：貫通孔、３１１：板バネ部、３１２：ボルト、Ａ：径方向、Ｂ：把持回転方向、Ｒ１：転動、Ｒ２：旋回、Ｒ３：せん断、Ｈ：距離、Ｙ：摺動方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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