JP4930514B2 - 栓部材着脱装置 - Google Patents

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Description

本発明は、栓部材着脱装置に関する。具体的には、本発明は、例えば油井管等の長尺の管の端部にねじ切り加工を行う際に、このねじ切り加工により生じる切粉等が管の内部に入り込むことを防ぐために管の端部の内部に装着される栓部材を管に装着し、又は管から取り外すための着脱装置に関する。
図5は、例えば油井管等の長尺の管の端部にねじ切り加工を行う状況を示す説明図である。図5に示すように、このねじ切り加工に際しては、ねじ切り加工を行われる管Pの端部の近傍をチャック1によって回転自在に支持する。ねじ切り加工は、この管Pを回転させながら、管Pとの相対位置を制御可能な切削バイト2を管Pの端部のねじ切り加工部に当接することにより、行われる。
このねじ切り加工の際に、油井管のような長尺の管の内部の奥にねじ切り加工により生じる切粉や切削油が入り込むと、その除去が難しいだけではなく除去のために余分な作業が必要になる。このため、例えば特許文献1には、ねじ切り加工に先立って管の端部の内部に栓部材を装着することにより、管の内部に切粉等が入り込むことを防ぐ発明が開示される。この特許文献1に開示される栓部材は、その外周面に設けられた溝にシール部材を嵌合して装着される。
しかし、管の端部へのこの栓部材の装着や端部からの栓部材の取り外しは、手作業で行わなければならない。このため、管のねじ切り加工工程の全自動化を阻害し、またねじ切り加工に要する時間が増加する。
特許文献2には、栓部材の本体の外周面に設けられた溝にシール部材を嵌合して装着するとともに、この本体の一方の端面に、管との脱着のための把持部を突出して設ける発明が開示される。この発明によれば、この把持部を着脱装置により把持することが可能になるので、管の端部への栓部材の装着や端部からの栓部材の取り外しを、栓部材の着脱装置により機械化して行うことができる。
特開平07−246504号公報 特開平07−171701号公報
特許文献2により開示された発明では、管の内部に装着された栓部材に、ねじ切り加工部側へ向けての把持部を突出させるので、この把持部にねじ切り加工により生じる切粉が巻き付き易い。切粉が把持部に巻き付いた状態で管の端部からの取り外しを着脱装置により行おうとすると、切粉が存在するために把持部を着脱装置により確実に把持することが難しくなるので、栓部材の取り外しを栓部材の着脱装置により行うことができない。
また、この発明に係る栓部材の着脱装置は、刃物台のタレットのポケットに取り付けられる。このため、管の端部に栓部材を着脱する際には、タレットの移動及び旋回という2つの動作を行う必要があり、栓部材の装着時間が増加するとともに、その駆動機構も複雑化する。
さらに、この発明に係る栓部材の装着装置を取り付けたポケットを使用できなくなるのみならず、栓部材の着脱部がこのポケット以外の近隣のポケットとも干渉するので、これら近隣のポケットも使用できなくなる。
本発明が解決しようとする課題は、管の内部に切粉等が入り込むことを防ぐために管の端部に装着される栓部材の取り外しを、栓部材の着脱装置により行うことができないことである。
また、本発明が解決しようとする課題は、この栓部材の着脱を着脱装置により行うと、栓部材の装着に長時間を要するとともに、栓部材の着脱装置を取り付けたポケットのみならず、このポケット以外の近隣のポケットとも干渉するので、近隣のポケットも使用できなくなることである。
発明は、ねじ切り加工を行われる管の端部の内部に装着される栓部材であって、基端部及び先端部を有する外筒と、基端部と先端部との間の外筒の内部を往復移動自在に配置されるシャトルと、先端部に装着されてこの先端部の開口を閉塞するキャップと、一端をキャップに固定されるとともに他端をシャトルに固定されるシャトル押しばねとを備え、
外筒が、外周面に設けられて管との間を封止するシール部材を有するとともに基端部の内周面に設けられる周方向溝を有し、シャトルが、基端部の内部の所定の位置に配置され、望ましくは基端部の側の端面に形成される位置合せ用の嵌合部を有し、さらに、シャトル押しばねが、シャトルが所定の位置から先端部の側へ移動することによりこのシャトルを基端部の側へ向けて押すばね力を生じることを特徴とする栓部材を管に装着し、又は管から取り外すための栓部材着脱装置であって、外筒の内部に外筒の軸方向へ向けて外筒に対して相対的に移動自在に配置される保持筒体と、基端部の側から先端部の側へ向けて外径が小さくなる円錐状に形成された先端部を有するとともに保持筒体の内部に保持筒体の軸方向へ保持筒体に対して相対的に移動自在に配置されるロッドと、保持筒体及びロッドを独立して移動するための移動手段と、望ましくは、さらに、保持筒体に接続された外筒を有する栓部材の前方に配置され、栓部材を装着する管の端面を当接させることによって、栓部材と管との位置合わせと、管に対する栓部材の装着作業とを同時に行うためのストッパーとを備え、保持筒体が、周方向溝に係止することができるボールを保持筒体の外周面から外側へ突出しないように嵌入するボール嵌入孔を所定の位置に有するとともに、外筒の内部に基端部の側から挿入されることによりその先端がシャトルの基端部の側の端面に当接し、望ましくはその先端に形成された、シャトルの基端部の側の端面に形成された位置合せ用の嵌合部に嵌合する嵌合部を有し、ロッドが、保持筒体に対して相対的に移動して先端部が当接することによりボールを保持筒体の外周面よりも外側へ突出させて周方向溝に係合させることによって保持筒体と外筒とを連結し、又は保持筒体に対して相対的に移動して先端部が離反することによりボールをボール嵌入孔に嵌入することによって保持筒体と外筒との連結を開放することを特徴とする栓部材着脱装置である。
本発明によれば、栓部材の内部を保持して栓部材を着脱するので、ねじ切り加工により生じる切粉が栓部材に巻き付くことを完全に解消できる。このため、栓部材の管の端部への装着のみならず、管の端部からの取り外しをも栓部材の着脱装置により機械化して自動で行うことができる。
また、本発明によれば、管の位置合わせと、管に対する栓部材の装着作業とを同時に行うことができるので、栓部材の着脱に要するサイクルタイムを全体のサイクルタイムを通して見た場合短縮することができる。
部材の縦断面図である。 部材を連結して長尺の管の内部に挿入した際の本発明に係る栓部材着脱装置の要部を示す縦断面図である。 本発明に係る栓部材着脱装置を側面から見た全体図である。 図3におけるA−A矢視図である。 従来の端部加工装置を示した概略図である。
符号の説明
11 栓部材
12 外筒
12a 周方向溝
13 シャトル
13a 凹部
14 キャップ
15 シャトル押しばね
16a、16b シール部材
21 栓部材着脱装置
22 保持部材
22a ボール嵌入孔
23 ロッド
23a 先端部
24、25 移動手段
26 ボール
27 ストッパー
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図1〜図4を参照しながら説明する。なお、以降の説明では管が油井管である場合を例にとる。
図1は、部材の縦断面図である。図2は、部材を連結して長尺の管の内部に挿入した際の本発明に係る栓部材着脱装置の要部を示す縦断面図である。図3は、本発明に係る栓部材着脱装置を側面から見た全体図である。さらに、図4は、図3におけるA−A矢視図である。
図1において、符号11は例えばねじ切り加工を施される油井管Pの管端の内部に装着される本発明に係る栓部材である。栓部材11は、外筒12、シャトル13、キャップ14及びシャトル押しばね15により構成される。
外筒12は、基端部(図1における右側の端部)及び先端部(図1における左側の端部)を有する。外筒12は、装着される油井管Pの内面より若干大径の、例えば硬質ゴムからなるシール部材16a、16bをその外周面の両端部側に装着される。シール部材16a、16bは、油井管Pとの間を封止する。また、外筒12の基端部の側(シール部材16aが装着される側)の内周面には、周方向溝12aが設けられる。周方向溝12aに、後述するボール26が係合する。
図1に示す本実施の形態では、外筒12の外周面に対するシール部材16aの位置決めは、外向きフランジを有する筒体12bのフランジにより行い、シール部材16bの位置決めはシール部材16aとの間に介在されるスペーサスリーブ12cにより行う。
シャトル13は、外筒12の基端部の側の内部に通常時に配置される。シャトル13は、基端部と先端部(基端部の反対の端部)の間の外筒の内部を移動自在に配置される。図1に示す本実施の形態では、シャトル13における基端部の側の端面に、頂部が平面であって基端部の側から先端部の側へ向けて内径が小さくなる円錐状に形成された凹部13aが、位置合せ用の嵌合部として形成される。
キャップ14は、外筒12の先端部にねじ止めされて装着され、外筒12の先端部に形成される開口を塞ぐ。そして、本実施の形態では、キャップ14にナット17をねじ止めすることにより、シール部材16a、16bをいずれも上述した位置に固定して位置決めする。
さらに、シャトル押しばね15は、その一端をキャップ14に固定されるとともに他端をシャトル13に固定されて、外筒12の内部に配置される。シャトル押しばね15は、後述する栓部材着脱装置に連結されない時には、シャトル13が外筒12の基端側の内部の位置(図1により示す位置)に位置するように、シャトル13を付勢する。図1に示す本実施の形態では、キャップ14の中心に設けられた貫通孔を貫通する吊りボルト18をシャトル13にねじ込み、このねじ込み量を調整することによってシャトル13が外筒12の基端部の側の内部に存在するようにする。
部材11は以上のように構成される。次に、本実施の形態の栓部材着脱装置21を説明する。
部材11は、図2及び図3に示す本発明の栓部材着脱装置21によって油井管Pの管端部に自動的に着脱される。栓部材着脱装置21は、保持筒体22と、ロッド23と、これら保持筒体22及びロッド23を独立して移動するための移動手段24、25とを備える。
保持筒体22は、栓部材11の外筒12の内径よりも若干小さな外径を有し、栓部材11の外筒12の内部にその基端部の側から挿入されて、栓部材11をいわば片持支持すべく、外筒12の内部を、例えばアクチュエータ24等の移動手段によって外筒12の軸方向へ向けて移動自在に構成される。
保持筒体22の所定位置には、例えば4個のボール嵌入孔22aが設けられ、これらのボール嵌入孔22aにボール26がそれぞれ嵌入される。このボール26は、外筒12の内周面に設けられた周方向溝12aに係止することができる寸法を有する。ボール嵌入孔22aに嵌入されたボール26は、保持筒体22の外周面から外側へ突出しないように収容される。
また、図2に示す本実施の形態では、保持筒体22の先端には、上述したシャトル13に設けた位置合せ用の凹部13aに嵌合することができる円錐状のキャップ22bが装着され、これにより、栓部材11に対する保持筒体22の位置合せを確実に行う。
ロッド23は、保持筒体22の内部に配置される。ロッド23は、例えばアクチュエータ25等の移動手段によって、保持筒体22の内部をその軸方向へ向けて保持筒体22に対して相対的に移動するように構成される。また、ロッド23の先端部23aは、基端部の側から先端部の側へ向けて外径が小さくなる円錐状に形成される。
はじめに、保持筒体22に設けられたボール嵌入孔22aが外筒12に設けられた周方向溝12aに合致するまでアクチュエータ24を作動することにより、保持筒体22を外筒12に対して相対的に移動する。次に、この状態で停止する保持筒体22に対して、アクチュエータ25を作動することによりロッド23を相対的に移動することにより、ロッド23の円錐状の先端部23aをボール26に当接させ、これによりボール26を保持筒体22の外周面から外側に向けて突出させる。これにより、ボール26は周方向溝12aに係合し、保持筒体22と外筒12とが連結される。
一方、このようにして保持筒体22と外筒12とが連結された状態で、ロッド23を保持筒体22に対して後退させることにより、ロッド23の円錐状の先端部23aがボール26から離反し、ボール26はボール嵌入孔22aに嵌入することによって保持筒体22と外筒12との連結が開放される。
本実施の形態では、図3及び図4に示すように、保持筒体22に接続された外筒12を有する栓部材11の前方にストッパー27が配置される。ストッパー27は、栓部材11を装着する油井管Pの端面を当接させることによって、栓部材11と油井管Pとの位置合わせと、油井管Pに対する栓部材11の装着作業とを同時に行う。このストッパー27は、油井管Pの曲がり等によって管端が保持筒体22の中心とずれた場合でも、両者の位置合わせ(中心軸合わせ)を確実に行うことができるように、図4に示すように、隣り合う頂角の大きさが異なる菱形形状の頂角部分を円弧となしたものを示す。
このストッパー27はアクチュエータ28により支持される。このアクチュエータ28を作動させて予め所定の位置にストッパー27を位置決めすれば、栓部材11を装着する際の油井管Pの位置決めに要するサイクルタイムをさらに低減することができる。
なお、図3及び図4における符号29a〜29dは、いずれも、ストッパー27を支持するショックアブソーバを示しており、油井管Pの位置決め時に油井管Pがストッパー27に当たった際のショックを吸収する。
従来、栓部材着脱装置を備える旋盤のような装置の場合、長尺の管に栓部材を装入する前工程で、まず栓部材着脱装置の内部に長尺の管をその長手方向へ搬送し、その後、長手方向の所定の位置に位置決めした後、栓部材を装着する。この際、所定の位置決めのためのストッパーは、管の長手方向の後方(管の搬送方向と反対側)に栓部材着脱装置が配置されるので、ストッパーは、管の搬送方向以外の方向(例えば上方向や下方向)からシリンダーによって、動作させざるを得ない。
このため、必然的にこのシリンダーの動作距離が長くなってストッパーの出し入れに長時間を要する。さらに、管の位置決め時のストッパーにはその動作方向とは異なる方向へ向けて管との衝突による外力が作用し、ストッパーの位置ズレや故障が頻発する等といった問題がある。
これに対し、本実施の形態では、栓部材11を管端部に装着しようとする油井管Pの端面に当接させて油井管Pの位置決めを行うストッパー27を、栓部材着脱装置21と組み合わされる形態で保持筒体22に連結された栓部材11の前方に配置する。このため、シリンダー等によるストッパー27の出し入れの時間を省略することができる。さらに、ストッパー27を、油井管Pの搬送方向と異なる方向へ移動させないため、位置決めの際の油井管Pとの衝突による外力がストッパー27に作用せず、ストッパー27の故障等が発生し難い。
次に、本発明の栓部材着脱装置21によって本発明の栓部材11を、油井管Pの管端部に装着する状況を説明する。
先ず、油井管Pの位置決めを行った後、油井管Pの管端の近傍をフローティングチャック等によりパイプ先端の加工部分の芯を旋盤主軸の回転芯に合わせ、支持する。これにより、パイプと中栓の芯も合わされる。一方、栓部材11と栓部材着脱装置21とを、上述したように栓部材11の外筒12の周方向溝12aにボール嵌入孔22aが合致するまで保持筒体22を外筒12に挿入した状態で、ロッド23を保持筒体22に挿入することにより、図2に示すように連結しておく。
そして、アクチュエータ24を作動することにより栓部材11を接続した栓部材着脱装置21を前進させ、図2に示すように栓部材11を油井管Pの管端部に挿入する。
栓部材11を挿入した後は、ロッド23を保持筒体22に対して後退することにより保持筒体22と外筒12とを分離して、栓部材着脱装置21と栓部材11との連結を解放する。その後、アクチュエータ24を作動することにより、油井管Pの内部に栓部材11を残留させたままで栓部材着脱装置21を後退させて油井管Pから引き抜き、その後に油井管Pの所定の位置にねじ切り加工を行う。
このようにしてねじ切り加工を行った後は、上述した動作と逆の動作を行うことにより、油井管Pの管端部から栓部材11を取り出す。
本実施の形態の栓部材11は、栓部材11の内部を保持して栓部材11の着脱を行うので、ねじ切り加工に伴う切粉が栓部材11に巻き付くことが完全に解消される。
また、本実施の形態によれば、栓部材着脱装置21は、旋回動作を行うことなく前後進動作のみで、油井管Pの位置決めと、栓部材11を油井管Pの管端部への脱着を栓部材着脱装置により行うことができる。

Claims (4)

  1. ねじ切り加工を行われる管の端部の内部に装着される栓部材であって、基端部及び先端部を有する外筒と、前記基端部と前記先端部との間の前記外筒の内部を往復移動自在に配置されるシャトルと、前記先端部に装着されて該先端部の開口を閉塞するキャップと、一端を前記キャップに固定されるとともに他端を前記シャトルに固定されるシャトル押しばねとを備え、前記外筒は、外周面に設けられて前記管との間を封止するシール部材を有するとともに前記基端部の内周面に設けられる周方向溝を有し、前記シャトルは、前記基端部の内部の所定の位置に配置され、さらに、前記シャトル押しばねは、前記シャトルが前記所定の位置から前記先端部の側へ移動することにより該シャトルを前記基端部の側へ向けて押すばね力を生じることを特徴とする栓部材を前記管に装着し、又は前記管から取り外すための栓部材着脱装置であって、
    前記外筒の内部に該外筒の軸方向へ向けて該外筒に対して相対的に移動自在に配置される保持筒体と、前記基端部の側から前記先端部の側へ向けて外径が小さくなる円錐状に形成された先端部を有するとともに前記保持筒体の内部に該保持筒体の軸方向へ該保持筒体に対して相対的に移動自在に配置されるロッドと、該保持筒体及び前記ロッドを独立して移動するための移動手段とを備え、
    前記保持筒体は、前記周方向溝に係止することができるボールを該保持筒体の外周面から外側へ突出しないように嵌入するボール嵌入孔を所定の位置に有するとともに、前記外筒の内部に前記基端部の側から挿入されることによりその先端が前記シャトルの基端部の側の端面に当接し、
    前記ロッドは、該保持筒体に対して相対的に移動して前記先端部が当接することにより前記ボールを前記保持筒体の外周面よりも外側へ突出させて前記周方向溝に係合させることによって前記保持筒体と前記外筒とを連結し、又は前記保持筒体に対して相対的に移動して前記先端部が離反することにより前記ボールを前記ボール嵌入孔に嵌入することによって前記保持筒体と前記外筒との連結を開放すること
    を特徴とする栓部材着脱装置。
  2. 前記シャトルは、前記基端部の側の端面に形成される位置合せ用の嵌合部を有すること
    を特徴とする請求項1に記載された栓部材着脱装置
  3. 前記保持筒体の先端に形成された、前記シャトルの基端部の側の端面に形成された位置合せ用の嵌合部に嵌合する嵌合部を有すること
    を特徴とする請求項1又は請求項2に記載された栓部材着脱装置。
  4. さらに、前記保持筒体に接続された前記外筒を有する前記栓部材の前方に配置され、該栓部材を装着する管の端面を当接させることによって、該栓部材と前記管との位置合わせと、該管に対する前記栓部材の装着作業とを同時に行うためのストッパーを備えること
    を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された栓部材着脱装置。
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