JP2605548B2 - パワータイト機のトルク検定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】このは発明は、石油採掘に使用さ
れる油井管の一端にカップリングをねじ込むパワータイ
ト機の締付けトルク検出器のトルク検定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＪＩＳ Ｇ ３４３９に規定の
油井用継目無鋼管は、両端にねじを切り、一端にカップ
リングを機械締めでねじ込み、カップリングをねじ込ま
ない他端およびカップリングには保護具を取付けるよう
規定されている。このような鋼管の先端ねじ部にカップ
リングを規定トルクでねじ込むパワータイト機は、例え
ば、図４に示すとおり、カップリングチャック部３２を
有するパワータイト機本体３１と、カップリングチャッ
ク部３２を回転させる電動機３３と、先端にカップリン
グ３５をハンドタイトで締付けた対象鋼管３６を固定す
るパイプチャック部３４からなり、パイプチャック部３
４には締付けトルクを検出するためのトルク検出器３７
が設置されている。

【０００３】前記パワータイト機による対象鋼管３６ね
じ部へのカップリング３５の締付けは、カップリング３
５を予めハンドタイトでねじ部に一定量締付けた対象鋼
管３６を、パイプチャック部３４側から挿入してカップ
リング３５をパワータイト機本体３１のカップリングチ
ャック部３２内に挿入したのち、パイプチャック部３４
およびカップリングチャック部３２を閉じて対象鋼管３
６を固定する。ついで電動機３３を起動して出力軸を介
してパワータイト機本体３１のカップリングチャック部
３２を回転させ、パイプチャック部３４で固定された対
象鋼管３６にカップリングチャック部３２で固定したカ
ップリング３５を所定トルクで締付ける。また、逆にカ
ップリング３５を締戻す場合は、カップリングチャック
部３２の回転方向を反転して行う。

【０００４】上記鋼管ねじ部へのカップリングの締付け
トルクは、パイプチャック部３４に設けたトルク検出器
３７によるトルク検出値に基いて、トルク・タイム制御
法またはトルク・ターン制御法により実施されている。
トルク・タイム制御法は、図５（ａ）図に示すとおり、
測定開始を決めるためのスレッシュホールドレベルＡに
トルク検出器の出力値が到達すると、制御装置のトルク
検出を開始し、高速から低速に変更する時のトルクＢで
電動機出力軸回転速度を高速から低速に切替え、目標ト
ルクＣに到達すると、電動機を停止させ、カップリング
チャックおよびパイプチャックを開放する。この時の締
付けトルクが斜線部のＭＩＮないしＭＡＸの範囲であれ
ば、カップリング締付け制御を正常とし、斜線部を外れ
ると締付け不良と判定する。トルク・ターン制御法は、
図５（ｂ）図に示すとおり、測定開始を決めるためのス
レッシュホールドレベルＡにトルク検出器の出力値が到
達すると、制御装置のトルクおよびターン検出を開始
し、高速から低速に変更する時のトルクＢで電動機出力
軸回転速度を高速から低速に切替え、低速締付けを継続
して検出トルクがＭＩＮないしＭＡＸトルク設定値内に
到達し、かつターン検出がＭＩＮないしＭＡＸターンの
範囲内に入った時点で、電動機を停止させ、カップリン
グチャックおよびパイプチャックを開放する。この時の
締付けトルクおよびターンが斜線部の範囲であれば、カ
ップリング締付け制御を正常とし、斜線部を外れると締
付け不良と判定する。この場合におけるカップリングチ
ャックのターン数検出は、パルスジェネレータにより伝
達軸を介して行われる。

【０００５】また、前記鋼管ねじ部へのカップリングの
締付けトルク制御には、逆にカップリングを対象鋼管か
ら締戻すことがある。この目的としては、カップリング
締付け後のねじ部表面疵を検査するため（操業開始時に
数本実施する）とカップリング不良が発生して締付けト
ルクチャート形状が異常を示し、カップリングを取替え
するために締戻す。このカップリングを締戻す場合、締
戻しトルク（Ｂｒｅａｋ ｏｕｔ ｔｏｒｑｕｅ）が発
生し、この出力も管理対象となる。このようにパワータ
イト機のトルク管理は、締付け、締戻しトルクで行われ
る。

【０００６】上記パワータイト機のトルク管理において
は、トルク検出器の検定は重要な要素の一つである。す
なわち、基準トルクセンサーとトルク検出器との比較検
定を行い、許容値を外れる場合は、トルク検出器用アン
プゲインを調整し、パワータイト機の総合的なトルク管
理を行う（１回／年）。また、対象鋼管およびカップリ
ングの固定は、パイプチャックおよびカップリングチャ
ックの各々３個の爪によって行われるが、爪が摩耗によ
りすり減るとチャック性能が低下する。この場合、トル
ク検出器のトルク検定を行うと、チャック爪が摩耗して
いる場合は、カップリングチャックを回転し、締付けト
ルクを発生させると、対象鋼管がすべってトルク検出器
のトルクが規定トルクまで上昇しないことを基準トルク
センサーにより検出でき、チャック爪の摩耗を検出する
ことができる。さらに、トルク検出器の検定は、客先か
ら指定される場合があり、トルク検定が必要となってい
る。

【０００７】従来、パワータイト機のトルク検出器の検
定は、パイプチャック部とカップリングチャック部間
に、検定用基準トルクセンサーを基準パイプを介してパ
イプチャック部とカップリングチャック部で固定し、電
動機を駆動して出力軸を回転させてカップリングチャッ
ク部に一定負荷をかけ、検定用基準トルクセンサーとト
ルク検出器の出力値の比較により検定を行っている。ま
た、他の方法としては、パワータイト機のパイプチャッ
ク部からトルク検出器を取外し、図６に示すとおり、荷
重試験機４０に取外したトルク検出器３７をセットし、
荷重を一定間隔で載荷してゆき検定する方法が実施され
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の検定用基準
トルクセンサーによるトルク検出器の検定方法では、電
動機により出力軸を回転させてカップリングチャック部
を回転させ、静的トルク検定をしようとして締付けトル
クを一定値に上昇させ、安定させようとしてもトルクが
不安定となり変動することは避けられない。そのため、
従来のトルク検出器の検定は、基準トルクセンサーの測
定値近傍まで締付けトルクを一気に上昇させ、基準トル
クセンサーとトルク検出器の締付けトルク上昇直線を電
磁オシログラフにより記録し、その両者のトルク値を例
えば１００ｋｇ−ｍ毎に読取り、精度検定を行ってい
る。このため、従来トルク検出器の静的トルク検定は、
行われていない。また、荷重試験機に取外したトルク検
出器をセットして検定する方法は、トルク検出器単体の
精度検定は可能であるが、前記したパワータイト機の機
械系のトラブルの検出は不可能である。

【０００９】この発明の目的は、パワータイト機のトル
ク検出器のトルク検定において、出力軸を回転させてカ
ップリングチャック部の締付けトルクを一定値に上昇さ
せて安定させ、静的トルク検定を行うことができるトル
ク検定方法を用いる提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討試験を重ねた。その結果、電動機
によるカップリングチャック部の回転に替えて、治具を
用いて電動機の出力軸を手動により回転させ、カップリ
ングチャック部を回転させて締付けトルクを上昇させれ
ば、検定トルクを安定させることができ、トルク検出器
の静的トルク検定が可能となるとの結論に至り、この発
明に到達した。

【００１１】すなわちこの発明は、カップリングチャッ
ク部を有するパワータイト機本体と、カップリングチャ
ック部を回転させる電動機と、先端にカップリングをハ
ンドタイトで締付けた対象鋼管を固定するパイプチャッ
ク部と、パイプチャック部に設けたトルク検出器とから
なるパワータイト機のトルク検出器のトルク検定方法に
おいて、カップリングチャック部とパイプチャック部間
に両端に基準パイプを接続した基準トルクセンサーを配
設し、両端基準パイプをカップリングチャック部とパイ
プチャック部で固定し、上下に右ねじと左ねじを有する
スリーブにそれぞれロッドを螺合し、一方のロッド先端
に枢着したアームに半割の出力軸把持固定部材を設け、
他方のロッド先端に前記電動機の基台への枢着部を有す
る治具を用い、前記電動機の出力軸を電動機の基台へ枢
着した治具の出力軸把持固定部材で固定し、スリーブを
手動回転させてロッドを進出させて出力軸を回転させ、
カップリングチャック部を回転させ、基準トルクセンサ
ーとトルク検出器の出力値を制御装置に入力し、比較・
演算により基準トルクセンサーに対するトルク検出器の
誤差を検定するのである。

【００１２】

【作用】この発明においては、上下に右ねじと左ねじを
有するスリーブにそれぞれロッドを螺合し、一方のロッ
ド先端に枢着したアームに半割の電動機の出力軸把持固
定部材を設け、他方のロッド先端に前記電動機の基台へ
の枢着部材を設けた治具を用い、パワータイト機のパイ
プチャック部に設けたトルク検出器の検定を行うに先立
ち、スリーブに螺合した他方のロッド先端の枢着部材を
電動機の基台に枢着し、一方のロッド先端に枢着したア
ームに設けた半割の出力軸把持固定部材を電動機の出力
軸に嵌合わせて固定する。そしてスリーブを手動で回転
させれば、上下の右ねじと左ねじに螺合した各ロッドが
進退するから、出力軸把持固定部材で固定した電動機の
出力軸が回転され、カップリングチャック部を回転させ
て締付けトルクを負荷することができる。

【００１３】このパワータイト機のトルク検定において
は、治具による電動機出力軸回転によるカップリングチ
ャック部の回転と、パイプチャック部の片側パイプ固定
によって締付けトルクが発生し、検定用基準トルクセン
サーおよび被検定対象トルク検出器に伝達され、各々の
出力信号を制御装置に入力し、静的検定を行うことがで
きる。この各々の出力信号を制御装置により比較・演算
し、検定用基準トルクセンサーに対する被検定対象トル
ク検出器の誤差を算出することによって検定を行うこと
ができる。

【００１４】

【実施例】以下にこの発明の詳細を実施の一例を示す図
１ないし図３に基いて説明する。図１はこの発明の治具
を用いたパワータイト機のトルク検出器のトルク検定方
法の説明図、図２はこの発明方法で使用する治具を示す
もので、（ａ）図は治具をセットした状態の正面図、
（ｂ）図は電動機の出力軸を回転させた状態の正面図、
図３は検出トルクのチャートを示すもので、（ａ）図は
この発明のトルク検定方法の場合、（ｂ）図は従来の電
動機によるトルク負荷をかけた場合を示す。

【００１５】図１において、１はカップリングチャック
部２を有するパワータイト機本体、３はカップリングチ
ャック部２を回転させる電動機、４は締付けトルクを検
出するトルク検出器７を有するパイプチャック部で、８
は両側に基準パイプ９を連結した検定用の基準トルクセ
ンサーで、トルク検出器７のトルク検定を実施する場合
は、両側の基準パイプ９をカップリングチャック部２と
パイプチャック部４で固定する。そして電動機３の出力
軸２１を治具２５により回転させれば、カップリングチ
ャック部２が回転し、基準トルクセンサーおよびトルク
検出器７に検定トルクが負荷されるよう構成する。

【００１６】治具２５は、図２に示すとおり、上下に右
ねじと左ねじを有するスリーブ１１の上側にロッド１２
を螺合し、該ロッド１２先端に枢軸１４によりアーム１
３の一端を回動自在に枢着し、アーム１３の他端には、
締付ボルト１５により締結できる半割の電動機の出力軸
把持固定部材１６が設けられている。スリーブ１１の下
側にはロッド１７が螺合され、該ロッド１７先端は電動
機の基台１８に設けた取付部材１９に枢軸２０により枢
着可能に構成されている。なお、２２は出力軸２１のカ
ップリング用のキー、２３はスリーブ１１を回転させる
ハンドルである。

【００１７】この発明方法によりパワータイト機のパイ
プチャック部に設けたトルク検出器のトルク検定を行う
場合は、図１に示すとおり、パイプチャック部４とカッ
プリングチャック部２間に、検定用基準トルクセンサー
８を基準パイプ９を介してパイプチャック部４とカップ
リングチャック部２で固定し、電動機３の出力軸２１に
治具２５を図２（ａ）図に示すとおりセットし、ハンド
ル２３によりスリーブ１１を回転させてロッド１２、１
７を進出させると、ロッド１７先端は電動機３の基台１
８に設けた取付部材１９に枢軸２０により枢着されてい
るから、図２（ｂ）図に示すとおり、電動機３の出力軸
２１が回動し、カップリングチャック部２を回動させて
基準パイプ９に一定負荷がかかる。一方基準パイプ９の
一端はパイプチャック４で固定されているから、締付け
トルクが発生する。この締付けトルクは、検定用基準ト
ルクセンサー８とトルク検出器７により検出され、制御
装置２６に入力される。制御装置２６は、検定用基準ト
ルクセンサー８とトルク検出器７から入力される締付け
トルクを比較・演算し、検定用基準トルクセンサー８に
対するトルク検出器７の誤差を算出し、検定を行うので
ある。

【００１８】この発明方法の場合は、治具による手動で
のカップリングチャック部回転によるトルク上昇である
から、図３（ａ）図に示すとおり、検定トルクＴ₁、Ｔ₂
が安定し、静的トルク検定を行うことが可能となる。こ
れに対し前記従来法の電動機の回転によるトルク検定に
おいては、電動機によるカップリングチャック部回転に
よるトルク上昇であるから、図３（ｂ）図に示すとお
り、検定トルクＴ₁、Ｔ₂が不安定となってばらつき、静
的トルク検定を行うことができない状態となる。

【００１９】本発明方法によるパワータイト機のトルク
検出器の検定を実施したところ、検定精度が従来法の±
２０ｋｇｍから±４ｋｇｍに向上した。また、トルク上
昇およびトルク下降時のトルク検定再現性も±４ｋｇｍ
の範囲で実施することができた。その上、検定トルクが
安定したため、検定時間を２０％短縮することができ
た。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、パワータイト機のトルク検出器の検定を、静的トル
ク検定により実施することができ、検定精度ならびトル
ク検定再現性を大幅に向上できる。その上、検定時間を
短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の治具を用いたパワータイト機のトル
ク検出器のトルク検定方法の説明図である。

【図２】この発明方法で使用する治具を示すもので、
（ａ）図は治具をセットした状態の正面図、（ｂ）図は
電動機の出力軸を回転させた状態の正面図である。

【図３】検出トルクのチャートを示すもので、（ａ）図
はこの発明のトルク検定方法の場合、（ｂ）図は従来の
電動機によるトルク負荷をかけた場合を示す。

【図４】パワータイト機の全体構成図である。

【図５】従来のパワータイト機のトルク制御方法の説明
図で、（ａ）図はトルク・タイム制御法、（ｂ）図はト
ルクターン制御法を示す。

【図６】従来の荷重試験器によるトルク検出器の検定方
法の説明図である。

【符号の説明】

１，３１ パワータイト機本体 ２，３２ カップリングチャック部 ３，３３ 電動機 ４，３４ パイプチャック部 ５，３５ カップリング ６，３６ 対象鋼管 ７，３７ トルク検出器 ８ 基準トルクセンサー ９ 基準パイプ １１ スリーブ １２，１７ ロッド １３ アーム １４，２０ 枢軸 １５ 締付けボルト １６ 出力軸把持固定部材 １８ 基台 １９ 取付け部材 ２１ 出力軸 ２２ キー ２３ ハンドル ２５ トルク検定治具 ２６ 制御装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カップリングチャック部を有するパワー
   タイト機本体と、カップリングチャック部を回転させる
   電動機と、先端にカップリングをハンドタイトで締付け
   た対象鋼管を固定するパイプチャック部と、パイプチャ
   ック部に設けたトルク検出器とからなるパワータイト機
   のトルク検出器のトルク検定方法において、カップリン
   グチャック部とパイプチャック部間に両端に基準パイプ
   を接続した基準トルクセンサーを配設し、両端基準パイ
   プをカップリングチャック部とパイプチャック部で固定
   し、上下に右ねじと左ねじを有するスリーブにそれぞれ
   ロッドを螺合し、一方のロッド先端に枢着したアームに
   半割の出力軸把持固定部材を設け、他方のロッド先端に
   前記電動機の基台への枢着部を有する治具を用い、前記
   電動機の出力軸を電動機の基台へ枢着した治具の出力軸
   把持固定部材で固定し、スリーブを手動回転させてロッ
   ドを進出させて出力軸を回転させ、カップリングチャッ
   ク部を回転させ、基準トルクセンサーとトルク検出器の
   出力値を制御装置に入力し、比較・演算により基準トル
   クセンサーに対するトルク検出器の誤差を検定すること
   を特徴とするパワータイト機のトルク検定方法。