(57)【要約】【課題】管体に対する管継手の確実なねじ込み装着を達成し得ると共に、コストを低廉に抑えることができる管継手締付機を提供する。【解決手段】装置本体１４に主軸２０が回転自在に配設される。主軸２０の前端部にチャッキング装置１３が配設される。チャッキング装置１３は、複数の把持部材２９を支持した支持ユニット３０を備える。支持ユニット３０は、主軸２０と一体的に回転するよう連結された固定側支持部材３３と、固定側支持部材３３に対して回転自在に支持された移動側支持部材３２とを備える。把持部材２９は、移動側支持部材３２に対して回転自在に枢支されると共に、固定側支持部材３３に対して径方向への移動が可能に支持される。移動側支持部材３２を固定側支持部材３３に対して主軸２０と一体的に回転する作動機構３１で回転すると、把持部材２９が管継手１２の把持位置に移動する。【選択図】図２
2015100809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管体(11)の端部に管継手(12)を装着する管継手締付機において、
装置本体(14)に回転自在に配設され、駆動手段(22)により回転駆動される主軸(20)と、
前記主軸(20)に対して相対的に移動自在に支持された支持部材(32)と、
前記支持部材(32)を主軸(20)に対して相対的に移動させる作動手段(40)と、
前記主軸(20)の周方向に離間するように前記支持部材(32)に支持され、前記主軸(20)と支持部材(32)との相対的な移動により把持姿勢と非把持姿勢とに変位する複数の把持部材(29)とを備え、
前記作動手段(40)により主軸(20)に対して支持部材(32)が移動されて各把持部材(29)を非把持姿勢から把持姿勢に変位することで、複数の把持部材(29)の内側に位置する前記管継手(12)の外周面に各把持部材(29)が当接して該管継手(12)を把持し、該把持状態では前記駆動手段(22)で回転駆動される主軸(20)と支持部材(32)とが一体的に回転して該管継手(12)を管体(11)にねじ込むよう構成された
ことを特徴とする管継手締付機。
【請求項２】
前記支持部材(32)に対して各把持部材(29)は、前記主軸(20)の回転軸線と平行な軸回りに回転自在に枢支されて非把持姿勢と把持姿勢とに回転変位するよう構成されると共に、各把持部材(29)は、前記管継手(12)を管体(11)にねじ込む場合の主軸(20)の回転力が該把持部材(29)を非把持姿勢から把持姿勢に変位する方向に作用するように主軸(20)に連繋された請求項１記載の管継手締付機。
【請求項３】
前記支持部材(32)は前記主軸(20)の端部に支持されると共に、前記作動手段(40)は、前記主軸(20)における支持部材(32)が支持される端部に配設された請求項１または２記載の管継手締付機。
【請求項４】
前記装置本体(14)に対して主軸(20)の軸方向に沿って近接・離間移動自在で、前記管体(11)を回転を規制した状態で保持する支持台(16)と、
前記管体(11)に対する管継手(12)のねじ込み時に支持台(16)と共に移動する該管体(11)の移動量を測定する移動量測定手段(17,18)とを備え、
前記移動量測定手段(17,18)で測定される移動量が予め設定された停止移動量となった場合に、前記駆動手段(22)を停止制御するよう構成された請求項１〜３の何れか一項に記載の管継手締付機。
【請求項５】
前記管体(11)に対する管継手(12)のねじ込み時に該管体(11)に作用する締付トルクを検出するトルク検出手段(19)を備え、
前記トルク検出手段(19)で検出される締付トルクが予め設定された停止締付トルクとなった場合に、前記駆動手段(22)を停止制御するよう構成された請求項１〜４の何れか一項に記載の管継手締付機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油井管等の管体の端部に管継手をねじ込み装着する管継手締付機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石油、天然ガス等の試掘、生産用の井戸に用いられる油井管は、現場における接続を容易とするため、工場において各油井管の一方の端部に管継手がねじ込み装着されている。管継手のねじ込み装着に用いられる管継手締付機は、特許文献１に記載されているように、外リングに対して内リングが回転自在に支持されると共に、内リングの内周側に臨む先端部にチャッキング爪を装着した複数本のドッグが、該内リングに対して周方向に等間隔で支点ピンを介して夫々回転自在に配設されている。また各ドッグは、外リングの外周側に臨む後端部に設けた長孔に、外リングに配設した連結ピンが摺動自在に挿通されて、外リングと内リングとの相対的な回転に伴うドッグの支点ピンを中心とした傾動を許容するよう構成されている。
【０００３】
前記管継手締付機では、内リングへの管継手の挿通を許容する待機位置に各ドッグを保持したもとで、回転が規制された状態で保持された管体の端部に仮装着した管継手を内リングに挿通する。この状態で、外リングを回転駆動すると同時に内リングに対してブレーキにより抵抗を与えて外リングと内リングとを相対的に回転することによって、各ドッグが支点ピンを中心として傾動してチャッキング爪が管継手の外周面に圧接して、該管継手が複数のドッグにより把持される。そして、ドッグにより管継手が把持された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、回転が規制されている管体に対して管継手が回転してねじ込まれるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−２６７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記管継手締付機では、管継手をドッグで把持するためにブレーキで内リングに抵抗を与えるために発熱して耐久性の低下を招き易くなることから冷却装置が必要となり、装置が大型化すると共に製造コストが嵩む問題を招いていた。また、ブレーキに用いるブレーキパッドが経時的に摩耗するために交換が必要となり、ランニングコストが嵩む難点も指摘される。
【０００６】
すなわち本発明は、前記従来の技術に内在する前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、管体に対する管継手の確実なねじ込み装着を達成し得ると共に、コストを低廉に抑えることができる管継手締付機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項１の発明に係る管継手締付機は、
管体の端部に管継手を装着する管継手締付機において、
装置本体に回転自在に配設され、駆動手段により回転駆動される主軸と、
前記主軸に対して相対的に移動自在に支持された支持部材と、
前記支持部材を主軸に対して相対的に移動させる作動手段と、
前記主軸の周方向に離間するように前記支持部材に支持され、前記主軸と支持部材との相対的な移動により把持姿勢と非把持姿勢とに変位する複数の把持部材とを備え、
前記作動手段により主軸に対して支持部材が移動されて各把持部材を非把持姿勢から把持姿勢に変位することで、複数の把持部材の内側に位置する前記管継手の外周面に各把持部材が当接して該管継手を把持し、該把持状態では前記駆動手段で回転駆動される主軸と支持部材とが一体的に回転して該管継手を管体にねじ込むよう構成されたことを要旨とする。
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、主軸と一体的に回転する作動手段によって把持部材を管継手を把持する把持姿勢に保持することができ、管体に対する管継手の確実なねじ込み装着を達成し得る。また、ブレーキにより抵抗を与えるものではないので、発熱を抑制するための冷却装置を設ける必要はなく、製造コストを抑制し得る。また、ブレーキパッド等の消耗品がないので、ランニングコストを低廉に抑えることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明では、前記支持部材に対して各把持部材は、前記主軸の回転軸線と平行な軸回りに回転自在に枢支されて非把持姿勢と把持姿勢とに回転変位するよう構成されると共に、各把持部材は、前記管継手を管体にねじ込む場合の主軸の回転力が該把持部材を非把持姿勢から把持姿勢に変位する方向に作用するように主軸に連繋されたことを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、管継手を管体にねじ込む場合の主軸の回転力が把持部材を非把持姿勢から把持姿勢に変位する方向に作用するよう構成したので、把持部材で管継手を確実に把持して該管継手の確実なねじ込みを達成し得る。
【００１０】
請求項３に係る発明では、前記支持部材は前記主軸の端部に支持されると共に、前記作動手段は、前記主軸における支持部材が支持される端部に配設されたことを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、主軸に対して把持部材および作動手段を同じ端部側に配設したので、該把持部材や作動手段のメンテナン性が向上する。
【００１１】
請求項４に係る発明では、前記装置本体に対して主軸の軸方向に沿って近接・離間移動自在で、前記管体を回転を規制した状態で保持する支持台と、
前記管体に対する管継手のねじ込み時に支持台と共に移動する該管体の移動量を測定する移動量測定手段とを備え、
前記移動量測定手段で測定される移動量が予め設定された停止移動量となった場合に、前記駆動手段を停止制御するよう構成されたことを要旨とする。
請求項４に係る発明によれば、管体に対して管継手を適正なねじ込み量で装着することができ、管体に対する管継手の装着状態の信頼性を向上し得る。
【００１２】
請求項５に係る発明では、前記管体に対する管継手のねじ込み時に該管体に作用する締付トルクを検出するトルク検出手段を備え、
前記トルク検出手段で検出される締付トルクが予め設定された停止締付トルクとなった場合に、前記駆動手段を停止制御するよう構成されたことを要旨とする。
請求項５に係る発明によれば、管体に対して管継手を適正な締付けトルクで装着することができ、管体に対する管継手の装着状態の信頼性を向上し得る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る管継手締付機によれば、管継手を管体に確実に装着し得ると共に、製造コストおよびランニングコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例に係る管継手締付機の概略構成図である。
【図２】図７のＡ−Ａ線に対応する位置での管継手締付機の要部概略断面図である。
【図３】実施例に係るチャッキング装置における支持ユニットと主軸との連結構造を示す要部概略断面図である。
【図４】図２に示すチャッキング装置における管継手より上側の部分の要部拡大図であって、作動部材と移動側支持部材との係合関係を表している。
【図５】図２に示すチャッキング装置における管継手より下側の部分の要部拡大図であって、各支持部材と把持部材との支持関係を表している。
【図６】実施例に係るチャッキング装置から前側の外側支持板および内側支持板を取り外して把持部材が露出する状態で示す概略正面図であって、(ａ)は把持部材が非把持姿勢となっている状態を示し、(ｂ)は把持部材が把持姿勢となっている状態を示している。
【図７】実施例に係る保持部に配設されたチャッキング装置における作動機構を示す要部正面図である。
【図８】実施例に係るチャッキング装置における把持部材の位置調節に係る部分を示す説明図である。
【図９】実施例に係る管継手締付機の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明に係る管継手締付機につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。
【実施例】
【００１６】
実施例に係る管継手締付機１０は、端部外周に雄ねじが螺刻された油井管等の管体１１の端部に、内周に雌ねじが螺刻された管継手１２をねじ込み装着するものであって、図１に示す如く、管継手１２を把持するチャッキング装置１３を備えた装置本体１４が、ベッド１５の上面に配設されている。また、ベッド１５の上面には、装置本体１４におけるチャッキング装置１３の配設端部(前端部)に対向して支持台１６が配設されている。この支持台１６は、前記管体１１を把持するクランプ手段(図示せず)を備え、クランプ手段で把持した管体１１を回転が規制された状態で保持し得るよう構成される。また、支持台１６は、装置本体１４に対して後述する主軸２０の軸方向に沿って近接・離間移動自在にベッド１５の上面に配設されており、後述するようにチャッキング装置１３で把持した管継手１２を回転した際に、雄ねじと雌ねじとの螺合作用により軸方向(長手方向)に移動する管体１１と共に支持台１６が移動し得るようになっている。
【００１７】
前記支持台１６は、ベッド１５の上面に敷設されたレールに載置される車輪(何れも図示せず)を回転自在に備え、ベッド１５に対して支持台１６が移動する際には車輪がレール上を転動するよう構成される。また支持台１６には、該支持台１６の移動量を検出するラック・ピニオン(図示せず)が配設され、該ピニオンの回転数を検出するパルスジェネレータ等の回転検出器１７が配設され、該回転検出器１７の検出信号が制御装置１８に入力されるよう構成されている(図９参照)。そして、制装装置１８では、回転検出器１７から入力された検出信号(ピニオンの回転数に対応するパルス信号)と、予め設定されているピニオンの直径等の既知の数値とに基づいて、管体１１に対する管継手１２のねじ込み量(支持台１６の移動量)を算出するよう構成される。すなわち、実施例では回転検出器１７と制御装置１８とで、管体１１に対する管継手１２のねじ込み時の管体１１の移動量に対応するねじ込み量を測定する移動量測定手段が構成される。また、支持台１６には、管継手１２の管体１１に対するねじ込み時にクランプ手段で把持されている管体１１に作用する締付トルクにより生ずる荷重を検出するロードセル等のトルク検出手段１９が配設されており、該トルク検出手段１９で検出された締付トルクが制御装置１８に入力されるよう構成されている。
【００１８】
ここで、前記トルク検出手段１９による締付トルクの具体的な検出構造としては、クランプ手段が配設される取付部を支持台１６に対して回転が許容された状態で配設すると共に、該取付部に径方向に延出する腕部を突設する。そして、この腕部の延出端にトルク検出手段１９を連繋し、管体１１に対する管継手１２のねじ込みが進行して管体１１を介して取付部(クランプ手段)に腕部をトルク検出手段１９に押付ける方向の回転力が作用した際の荷重を該トルク検出手段１９によって検出することで、管体１１に対する管継手１２の締付トルクを検出するようにしている。なお、支持台１６に対してトルク検出手段１９は固定配置されており、腕部がトルク検出手段１９に押付けられることで取付体および管体１１の回転が規制されるようになっている。
【００１９】
(主軸２０について)
前記装置本体１４には、図２に示す如く、円筒状に形成された主軸２０が回転自在に支持されており、該主軸２０に外嵌されて一体的に回転する作動ギヤ２１に、該装置本体１４に配設された駆動モータ(駆動手段)２２で回転駆動される駆動ギヤ(図示せず)が噛合している。そして、駆動モータ２２を回転駆動することで、主軸２０が回転するよう構成される。なお、駆動モータ２２は、前記制御装置１８に電気的に接続されており、該制御装置１８により駆動モータ２２が駆動制御されるようになっている。
【００２０】
前記主軸２０は、装置本体１４の前端側(支持台１６と対向する側)に突出する端部に大径の保持部２３が設けられ、該保持部２３に前記チャッキング装置１３が着脱自在に配設されている。保持部２３には、前方に開放する凹溝２３ａが形成されると共に、該凹溝２３ａ内にリング状の取着部材２４が配設されている。この取着部材２４は、保持部２３(主軸２０)と一体的に回転するように凹溝２３ａ内に配設されると共に、該取着部材２４は凹溝２３ａ内を径方向に移動可能に構成されている。また、取着部材２４の外周面と凹溝２３ａの内周面との間には、図７に示す如く、周方向に離間する複数箇所に板バネ(弾性手段)２５が弾力的に介装されており、保持部２３に対して取着部材２４は複数の板バネ２５によって常には定位置に保持されると共に、該取着部材２４に対して径方向への負荷が加わった際には保持部２３に対する取着部材２４の変位が許容されるようになっている。図２,図５,図７において符号２６は、取着部材２４が凹溝２３ａから前方へ脱落するのを規制する規制部材を示す。なお、取着部材２４の外周面と凹溝２３ａの内周面との間に介装される弾性手段は、板バネ２５に限らずその他のバネあるいはゴム等であってもよい。
【００２１】
ここで、実施例では、図７に示す如く、前記取着部材２４の外周面に、径方向外方に突出する複数の凸部２４ａを周方向に離間して複数設けると共に、保持部２３における凹溝２３ａの内周面の各凸部２４ａに対応する位置に、該凸部２４ａが係合する凹部２３ｃを夫々形成し、凸部２４ａと凹部２３ｃとの係合状態で取着部材２４と保持部２３(主軸２０)とが一体的に回転するよう構成される。すなわち、実施例では、凸部２４ａと凹部２３ｃとからなる係合手段によって、取着部材２４と保持部２３(主軸２０)とを一体的に回転するよう構成してある。そして、凸部２４ａと凹部２３ｃとの間に前記板バネ２５が夫々介装されている。なお、取着部材２４と保持部２３(主軸２０)とを一体的に回転させるための係合手段は、取着部材２４と保持部２３との軸方向に対向する対向面に設けたキーとキー溝等であってもよく、保持部２３(主軸２０)に対する取着部材２４の径方向の移動を許容した状態で一体的な回転を可能とし得る手段であればよい。
【００２２】
前記装置本体１４に配設されて図示しないエア供給源に接続するエア供給部材２７が、図２に示す如く、前記主軸２０の後端部(チャッキング装置１３が配設される側とは反対側の端部)に、該主軸２０の回転を許容する状態で外嵌されている。また、主軸２０の内部に、後述するエアシリンダ４０に連通接続するエア供給路２８が形成されており、該エア供給路２８は、主軸２０の回転中においてもエア供給部材２７に連通するよう構成される。すなわち、エア供給源からエア供給部材２７に供給されるエアは、主軸２０の停止状態および回転状態の何れの状態でもエア供給路２８を介してエアシリンダ４０に供給されるようになっている。
【００２３】
(チャッキング装置１３について)
前記チャッキング装置１３は、図２に示す如く、前記管継手１２を把持する複数(実施例では７つ)の把持部材２９が配設された支持ユニット３０と、該支持ユニット３０を作動して把持部材２９を管継手１２の把持姿勢と非把持姿勢とに変位させる作動機構３１とを備える。支持ユニット３０は、前記保持部２３の前面側に着脱自在に配設されると共に、作動機構３１も保持部２３に対して着脱自在に配設されている。
【００２４】
(支持ユニット３０について)
前記支持ユニット３０は、前記管継手１２の挿通を許容する中心通孔(通孔)３２ａが形成された移動側支持部材(支持部材)３２と、該移動側支持部材３２の外側に位置する固定側支持部材３３とを備え、固定側支持部材３３に対して移動側支持部材３２は回転自在(相対的な移動が自在)に構成されている。固定側支持部材３３は、図３に示す如く、主軸２０の軸方向に離間する一対のリング状の外側支持板３４,３４から構成されて、両外側支持板３４,３４が主軸２０の取着部材２４にネジ止め固定されており、固定側支持部材３３は、取着部材２４を介して主軸２０と一体的に回転するよう構成される。また、移動側支持部材３２は、主軸２０の軸方向に離間する一対のリング状の内側支持板３５,３５から構成されて、両内側支持板３５,３５は対応する外側支持板３４,３４の内側に摺動自在に支持されている。すなわち、移動側支持部材３２は、主軸２０と同軸上において該主軸２０に対して相対的な回転が可能な状態で固定側支持部材３３の内側に支持されている。なお、内側支持板３５,３５の中心に形成されている通孔が、移動側支持部材３２の中心通孔３２ａを形成している。また、固定側支持部材３３を取着部材２４を介して主軸２０に取り付けることで、支持ユニット３０の全体が取着部材２４と共に前記保持部２３(主軸２０)に対して径方向へ変位可能に構成されている。
【００２５】
(把持部材２９について)
前記把持部材２９は、図６に示す如く、前記支持ユニット３０の径方向に長手が延在する板状の部材であって、該把持部材２９における支持ユニット３０の内径側を向く端部にチャッキング爪３６が設けられている。把持部材２９は、図２〜図５に示す如く、前記移動側支持部材３２を構成する一対の内側支持板３５,３５の間および固定側支持部材３３を構成する一対の外側支持板３４,３４の間に位置して、これら支持板３４,３４,３５,３５によって軸方向への変位が規制された状態で前記把持姿勢と非把持姿勢とに変位可能に支持されている。なお、把持部材２９に関して、支持ユニット３０の内径側の端部を内端部と指称すると共に、支持ユニット３０の外径側の端部を外端部と指称する場合もある。
【００２６】
前記把持部材２９は、図５または図６に示す如く、長手方向の略中央部が前記移動側支持部材３２に対して枢支部材３７を介して主軸２０の回転軸線と平行な軸回りに回転自在に枢支されている。また、把持部材２９の外端部には、前後に貫通する長孔２９ａが長手方向に延在するように形成されており、該長孔２９ａに、前記固定側支持部材３３を構成する外側支持部３４,３４間に配設された支持ピン３８が挿通されている。すなわち、固定側支持部材３３に対して把持部材２９は、長孔２９ａの長手方向の長さの範囲において固定側支持部材３３(主軸２０)に対して径方向の移動が可能に支持されている。また、後述するように固定側支持部材３３(主軸２０)に対して移動側支持部材３２を所定角度範囲で回転した際に、該移動側支持部材３２に枢支されている把持部材２９が枢支部材３７の偏心ピン３７ｂ(後述)を中心として揺動するのを支持ピン３８が長孔２９ａ内を移動することで許容するようになっている。実施例では、図６(ａ)に示す如く、各把持部材２９のチャッキング爪３６が、前記中心通孔３２ａに挿通されている管継手１２の外周面から径方向外方に離間する非把持姿勢となっている状態で、固定側支持部材３３に対して移動側支持部材３２を時計方向に回転することで、各把持部材２９のチャッキング爪３６が径方向内側に移動して管継手１２の外周面に当接する把持姿勢(図６(ｂ)参照)に変位するよう構成される。
【００２７】
(作動機構３１について)
前記作動機構３１は、前記主軸２０の保持部２３に回転自在に支持された作動部材３９と、該作動部材３９を主軸２０に対して所定角度範囲で回転させる作動手段としてのエアシリンダ４０,４０とを備える。作動部材３９は、図２および図７に示す如く、保持部２３の外周部に対して回転自在でかつ軸方向への移動が規制された状態で嵌合する嵌合部４１と、該嵌合部４１における前面(支持台１６を向く面)に設けられた作動部４２とを備えている。作動部４２は、嵌合部４１より小径の環状部４２ａと、該環状部４２ａにおける周方向に離間する２箇所から径方向外方に延在して嵌合部４１に連設する腕部４２ｂ,４２ｂとを備え、環状部４２ａに形成された中心通孔４２ｃは、前記管継手１２の挿通を許容する内径に設定されている。また作動部４２は、保持部２３と支持ユニット３０との間に位置して、前記移動側支持部材３２の中心通孔３２ａに対して環状部４２ａの中心通孔４２ｃを主軸２０の軸方向に整列させている。
【００２８】
前記作動部４２の前面には、図４に示す如く、各腕部４２ｂに対応する位置において前側に突出するキー４３が夫々設けられ、該キー４３が、前記移動側支持部材３２における後側の内側支持板３５に設けたキー溝３２ｂに係合するよう構成される。すなわち、移動側支持部材３２は、キー４３とキー溝３２ｂとの係合作用下に作動部材３９と一体的に回転し得るようになっている。なお、内側支持板３５に形成されるキー溝３２ｂは、保持部２３の径方向に延在するよう設定されており、保持部２３に対して支持ユニット３０が径方向に変位してもキー４３とキー溝３２ｂとの係合状態が維持されるよう構成してある。
【００２９】
前記嵌合部４１の外周面には、図７に示す如く、各腕部４２ｂとの連設部に対応する位置の夫々に、径方向外方に延出する接続部４１ａが設けられ、該接続部４１ａに、前記主軸２０の保持部２３に配設された前記エアシリンダ４０が接続されている。具体的には、保持部２３から径方向外方に延出する取付部２３ｂにエアシリンダ４０のボトム側が回転自在に接続されると共に、該エアシリンダ４０のピストンロッド４０ａが接続部４１ａに回転自在に接続されている。各エアリンダ４０は前記制御装置１８に電気的に接続されており、両エアシリンダ４０,４０を同期して作動することで、作動部材３９が保持部２３(主軸２０)に対して所定角度範囲で揺動するよう構成される。実施例では、ピストンロッド４０ａを伸張する方向にエアシリンダ４０を作動することで、作動部材３９を介して前記移動側支持部材３２を把持部材２９が把持姿勢となる把持位置に変位すると共に、ピストンロッド４０ａを収縮する方向にエアシリンダ４０を作動することで、作動部材３９を介して移動側支持部材３２を把持部材２９が非把持姿勢となる把持解除位置に変位するよう構成される。なお、各エアシリンダ４０に接続するホース等のエア配管(図示せず)は、前記主軸２０の内部に設けた前記エア供給路２８に連通接続されている。
【００３０】
(枢支部材３７について)
前記移動側支持部材３２に対して各把持部材２９を回転自在に枢支する枢支部材３７は、図５に示す如く、該把持部材２９に形成した貫通孔２９ｂに回転自在に嵌合された軸部３７ａと、該軸部３７ａの前後面の偏心位置から前方および後方に突出する偏心ピン３７ｂ,３７ｂとを備え、前後の偏心ピン３７ｂ,３７ｂが対応する内側支持板３５,３５に形成した通孔３５ａ,３５ａに回転自在に挿通支持されている。すなわち、移動側支持部材３２に対して把持部材２９は、枢支部材３７の偏心ピン３７ｂ,３７ｂを中心として回転し得るよう構成されている。また、移動側支持部材３２の前側に突出する偏心ピン３７ｂは、該移動側支持部材３２の前側に位置するブラケット４４に穿設された挿通孔４４ａに挿通されている。なお、ブラケット４４の挿通孔４４ａに挿通された偏心ピン３７ｂは、キー等によってブラケット４４に対して回転が規制されるよう構成されており、該ブラケット４４を回転することで偏心ピン３７ｂ,３７ｂおよび軸部３７ａが一体的に回転するように構成されている。
【００３１】
図８に示す如く、移動側支持部材３２における前側の内側支持板３５には、該内側支持板３５の通孔３５ａに挿通された偏心ピン３７ｂを中心とする同一円周上に、複数(実施例では５つ)の位置決め孔３５ｂが周方向に離間して穿設されている。また、前記ブラケット４４には、前記通孔３５ａと位置決め孔３５ｂとの中心間距離と同じ長さで挿通孔４４ａから離間する位置に、位置決めピン４５が前後方向に進退移動自在に配設されており、挿通孔４４ａに偏心ピン３７ｂが嵌合した状態で任意位置の位置決め孔３５ｂに位置決めピン４５を嵌挿し得るように構成されている。そして、位置決めピン４５を位置決め孔３５ｂから抜いた状態で、ブラケット４４を回転することで一体的に偏心ピン３７ｂが回転し、これによって軸部３７ａが貫通孔２９ｂ内で回転することで、軸部３７ａと偏心ピン３７ｂとの偏心量に応じて把持部材２９が移動側支持部材３２の径方向に変位するよう構成される。すなわち、ブラケット４４の位置決めピン４５を嵌挿する位置決め孔３５ｂの位置を変えることで、移動側支持部材３２に対する把持部材２９の枢支位置が径方向に変位する。これによって、固定側支持部材３３に対して移動側支持部材３２を回転した際に各把持部材２９におけるチャッキング爪３６が径方向の内側に最も変位する位置が変化し、当該チャッキング装置１３により管径の異なる複数種類の管継手１２を把持し得るようになっている。
【００３２】
ここで、前記移動側支持部材３２に枢支部材３７を介して枢支される把持部材２９は、図６(ａ)において反時計方向へ回転することで非把持姿勢から把持姿勢に変位するようになっている。また把持部材２９は、枢支部材３７の枢支位置より径方向外側が前記固定側支持部材３３に支持ピン３８を介して連繋されている。そして、実施例では、主軸２０(固定側支持部材３３)を図６(ａ)において反時計方向へ回転することで、把持部材２９で把持した管継手１２を管体１１にねじ込むように設定されている。すなわち、枢支位置より径方向外側で固定側支持部材３３に連繋されている把持部材２９には、固定側支持部材３３が反時計方向に回転する場合の回転力が、該把持部材２９を枢支部材３７を中心として非把持姿勢から把持姿勢に変位する方向に作用するようになっている。言い替えれば、移動側支持部材３２(支持部材)に対して回転自在に枢支された各把持部材２９は、管継手１２を管体１１にねじ込む場合の固定側支持部材３３(主軸２０)の回転力が、該把持部材２９を非把持姿勢から把持姿勢に変位する方向に作用するように固定側支持部材３３(主軸２０)に連繋されている。従って、図６(ｂ)に示す如く、把持部材２９のチャッキング爪３６が管継手１２の外周面に当接している状態では、固定側支持部材３３の回転力はチャッキング爪３６を管継手１２の外周面に押付ける方向に作用し、管継手１２のねじ込み中に管継手１２に対してチャッキング爪３６による把持状態が弛むのは防止されるようになっている。
【００３３】
(制御装置１８について)
前記制御装置１８は、前記駆動モータ２２を回転駆動して管体１１に対する管継手１２のねじ込みを開始することで前記回転検出器１７から入力される検出信号に基づき算出された支持台１６の移動量(管継手１２の管体１１に対するねじ込み量)が、予め設定された停止移動量(停止ねじ込み量)となった場合には、駆動モータ２２を停止制御して管継手１２のねじ込み作業を停止するよう設定される。また、制御装置１８は、管体１１に対する管継手１２のねじ込みが進行することで前記トルク検出手段１９から入力される締付トルクの値が、予め設定された停止締付トルクとなった場合には、駆動モータ２２を停止制御して管継手１２のねじ込み作業を停止するよう設定される。すなわち、実施例では、支持台１６の移動量(管継手１２のねじ込み量)または締付トルクの何れか一方が停止移動量または停止締付トルクとなった場合に、管継手１２のねじ込み作業を停止するよう設定されている。
【００３４】
〔実施例の作用〕
次に、前述のように構成された実施例の管継手締付機１０の作用について説明する。なお、前記把持部材２９は、図６(ａ)に示す如く、前記移動側支持部材３２の中心通孔３２ａに対する管継手１２の挿通を許容する非把持姿勢となっているものとする。
【００３５】
端部に管継手１２を仮装着した管体１１を、該管継手１２が装置本体１４側に突出する状態で前記支持台１６のクランプ手段で把持する。そして、支持台１６を装置本体１４に対して近接移動して管継手１２を前記チャッキング装置１３の支持ユニット３０における移動側支持部材３２の中心通孔３２ａに挿通し、該管継手１２が把持部材群の内側に位置するように位置決めする。この状態で、前記エアシリンダ４０,４０をピストンロッド４０ａ,４０ａの伸張方向に作動することで、前記作動部材３９が主軸２０の保持部２３に対して回転する。また、作動部材３９のキー４３,４３にキー溝３２ｂ,３２ｂを介して係合する移動側支持部材３２も該作動部材３９と一体的に回転することで、該移動側支持部材３２が固定側支持部材３３に対して相対的に回転する。
【００３６】
外端部が固定側支持部材３３に支持ピン３８で支持されると共に、中央部が移動側支持部材３２に回転自在に枢支されている各把持部材２９は、図６(ｂ)に示す如く、固定側支持部材３３に対する移動側支持部材３２の相対回転により前記枢支部材３７(偏心ピン３７ｂ,３７ｂ)を中心として回転することで、チャッキング爪３６が径方向内側に変位して管継手１２の外周面に当接する把持姿勢に至る。これにより、該管継手１２は複数の把持部材２９よって把持される。管継手１２が複数の把持部材２９で把持された状態(把持部材２９の移動側支持部材３２に対する回転が規制された状態)では、移動側支持部材３２の固定側支持部材３３に対する相対的な回転が規制される。すなわち、固定側支持部材３３,移動側支持部材３２および管継手１２は、主軸２０と一体的に回転可能な状態となる。
【００３７】
ここで、前記管継手１２が偏心していたり、前記支持台１６に保持した管体１１の中心軸と主軸２０の中心軸との芯合わせが不十分であった場合は、前記各把持部材２９の管継手１２の外周面に対する当接圧が均等にならずに確実な把持ができなくなるおそれがある。しかるに、実施例のチャッキング装置１３では、主軸２０(保持部２３)に対して支持ユニット３０が取着部材２４を介して径方向に変位可能に構成されているので、管継手１２の外周面に対する各把持部材２９の当接圧に応じて支持ユニット３０が径方向に変位することで各把持部材２９の当接圧が均等となり、管継手１２を確実に把持することができる。また、一部の把持部材２９に過大な負荷が加わることで損傷等するのを防止することができる。
【００３８】
前記エアシリンダ４０,４０により把持部材２９を把持姿勢に保持したもとで、前記駆動モータ２２を回転駆動すると、前記主軸２０が回転することで把持部材群で把持されている管継手１２も一体的に回転し、これにより雄ねじと雌ねじとの螺合作用下に管継手１２が管体１１にねじ込まれていく。この場合に、前記支持台１６に対して管体１１は回転が規制された状態で保持されているので、管継手１２の回転に伴って管体１１と共に支持台１６が装置本体１４に対して近接移動する。
【００３９】
そして、前記回転検出器１７から入力される検出信号に基づいて算出された移動量が予め設定された停止移動量(停止ねじ込み量)となった場合、または前記トルク検出手段１９で検出される締付トルクが予め設定された停止締付トルクとなった場合の何れかの条件が満された場合に、前記制御装置１８は駆動モータ２２を停止制御する。これにより、管体１１に対して適正なねじ込み量または締付トルクで管継手１２がねじ込み装着される。管体１１に対する管継手１２のねじ込み装着が終了すると、前記エアシリンダ４０,４０がピストンロッド４０ａ,４０ａの収縮方向に作動され、前記把持部材２９のチャッキング爪３６が管継手１２の外周面から離間する非把持姿勢に変位する。これにより、管継手１２が端部に装着された管体１１をチャッキング装置１３から抜き外すことができる。
【００４０】
実施例の管継手締付機１０では、固定側支持部材３３に対して移動側支持部材３２をエアシリンダ４０,４０によって回転して把持部材２９を把持姿勢に保持するよう構成したので、管継手１２のねじ込み作業中に固定側支持部材３３に対して移動側支持部材３２が相対的に回転して把持部材２９が非把持姿勢側に変位することはなく、管体１１に対して管継手１２を確実にねじ込み装着できる。また、固定側支持部材３３に対する移動側支持部材３２の相対的な回転をブレーキによって規制するものではないので、ねじ込み作業中に発熱することはなく、発熱を抑えるための冷却装置を設ける必要はないので、構成を簡略化し得ると共に、製造コストを低廉に抑えることができる。更に、経時的に摩耗するブレーキパッド等の消耗品を不要とし得るので、ランニングコストを低減することもできる。
【００４１】
実施例の管継手締付機１０では、移動側支持部材３２に枢支されている把持部材２９の非把持姿勢から把持姿勢に変位する方向と、管継手１２を管体１１にねじ込む場合の固定側支持部材３３(主軸２０)の回転方向とを同じ向きにして、管継手１２のねじ込み時における固定側支持部材３３の回転力が把持部材２９を非把持姿勢から把持姿勢に変位する方向に作用するようにした。これにより、チャッキング爪３６を管継手１２の外周面に圧接して確実に把持し、管体１１に対して管継手１２を確実にねじ込み装着することができる。
【００４２】
また、実施例の管継手締付機１０では、前記管継手１２を把持するチャッキング装置１３を装置本体１４の前端部に配設しているので、該チャッキング装置１３の点検や交換が容易でメンテナンス性が向上する。更に、固定側支持部材３３に対して移動側支持部材３２を回転させる作動手段としてエアシリンダ４０を採用しているので、油圧や水圧等の他の流体圧(作動源)を用いるシリンダに比べて流体圧の供給経路等の構造を簡略化し得ると共にメンテナンス性も高い。また、エアリンダ４０,４０に対するエア供給路２８を、該エアシリンダ４０,４０と一体的に回転する主軸２０の内部に設けたので、エアシリンダ４０,４０の回転中においても該エアリンダ４０,４０にエアを供給することができ、管体１１に対する管継手１２のねじ込み作業中は把持部材２９を把持姿勢に確実に保持することができる。
【００４３】
実施例の管継手締付機１０では、管体１１に対する管継手１２のねじ込み時に、管継手１２のねじ込み量(支持台１６の移動量)および管体１１に作用する締付トルクを検出し、予め設定された停止移動量または停止締付トルクとなった場合に、ねじ込み作業を停止するよう構成したので、管体１１に対して適正なねじ込み量または締付トルクで管継手１２をねじ込み装着することができる。すなわち、管体１１に対する管継手１２の装着状態の信頼性を向上し得る。
【００４４】
実施例の管継手締付機１０では、前記移動側支持部材３２に対する把持部材２９の枢支位置を、前記ブラケット４４の位置決めピン４５を嵌挿する位置決め孔３５ｂの位置を変えることで径方向に変位することができる。これにより、把持部材２９を管継手１２の外径に合わせたものと交換することなく管径の異なる複数種類の管継手１２を把持することができる。
【００４５】
〔変更例〕
本願は、前述した実施例の構成に限定されるものでなく、その他の構成を適宜に採用することができる。
(1) 実施例では、支持ユニットに７つの把持部材を配設したが、該把持部材の数は７つに限られるものでなく、円筒状の管継手を安定して把持し得る数であれば、少なくとも３つ以上であればよい。
(2) 実施例では、２つのエアシリンダによって作動部材(移動側支持部材)を回転するよう構成したが、１つまたは３つ以上のエアシリンダを用いて作動部材(移動側支持部材)を回転するようにしてもよい。
(3) 実施例では、エアシリンダによって作動部材(移動側支持部材)を回転するよう構成したが、油圧や水圧等の流体圧を用いたシリンダを採用し得る。
(4) 実施例では、エアシリンダによって作動部材(移動側支持部材)を回転するよう構成したが、作動手段としてはエアシリンダ等のリニアアクチュエータに限定されるものでなく、モータ等のロータリーアクチュエータと作動部材(移動側支持部材)とをリンク機構を介して連結することで、該作動部材(移動側支持部材)を所定角度範囲で揺動させる構成を採用し得る。
(5) 実施例では、作動部材を介して移動側支持部材(支持部材)を回転するよう構成したが、作動手段により移動側支持部材(支持部材)を直接回転する構成を採用することができる。
【００４６】
(6) 実施例では、主軸の保持部に、把持部材を備えた支持ユニットを配設したが、把持部材が配設された支持部材を保持部に対して回転自在に配設すると共に、該支持部材に配設した把持部材の外端部を保持部に対して径方向への移動が許容されるように支持させる構成を採用し得る。そして、支持部材にエアシリンダ(作動手段)のピストンロッドを接続し、該エシリンダを作動することで支持部材を保持部に対して回転することで把持部材を把持姿勢と非把持姿勢とに変化させることができる。
(7) 実施例では、固定側支持部材(主軸)に対して移動側支持部材(支持部材)を回転することで把持部材を把持姿勢と非把持姿勢とに変位するよう構成したが、固定側支持部材(主軸)に対して移動側支持部材(支持部材)を軸方向や径方向に移動することで把持部材を把持姿勢と非把持姿勢とに変位させる構成を採用し得る。
(8) 実施例では、移動側支持部材(支持部材)に枢支した把持部材における枢支位置より径方外側を固定側支持部材(主軸)に連繋するよう構成したが、移動側支持部材(支持部材)と固定側支持部材(主軸)との相対的な回転によって把持部材を把持姿勢と非把持姿勢とに変位可能な構成であれば、移動側支持部材(支持部材)の径方向内側に固定側支持部材(主軸)を配置し、該固定側支持部材(主軸)を把持部材における枢支位置より径方内側に連繋する構成を採用し得る。
(9) 実施例では、支持台の移動量から管体に対する管継手のねじ込み量を算出したが、管体の移動量を検出手段によって直接検出するようにしてもよい。
(10) 実施例では、支持台に設けたトルク検出手段によって締付トルクを検出するようにしたが、駆動モータに加わるトルクから締付トルクを検出する手段を用いることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１１ 管体
１２ 管継手
１４ 装置本体
１６ 支持台
１７ 回転検出器(移動量測定手段)
１８ 制御装置(移動量測定手段)
１９ トルク検出手段
２０ 主軸
２２ 駆動モータ(駆動手段)
２９ 把持部材
３２ 移動側支持部材(支持部材)
４０ エアシリンダ(作動手段)
【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】
2015100809.tif 000008
【図７】
2015100809.tif 000009
【図８】
2015100809.tif 000010
【図９】
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