JPH01125489A - 大型パイプの自動接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は石油掘削、鉱物の揚鉱などに使用する大型パ
イプの自動接合装置に関する。

（従来の技術） 石油掘削、鉱物の揚鉱及び温泉掘削などでは、一定の長
さの大型パイプを埋込み作業の進行に合わせて、自動接
合装置により順次ネジ結合するのであるが、使用環境か
ら一度接合したパイプとおしのネジを増締めすることは
殆んど不可能なため、パイプのネジ締めに厳格なトルク
管理が要求される。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、この種の自動接合装置は２本のパイプを同軸
上に支持し、ネジ込み側のパイプを油圧モータなどの回
転力に上り軸回転させることによって固定側のパイプに
ネジ込み、締付けるようになっているが、これでは大き
な締付はトルクを与えるのに油圧モータなどを大型化し
なければならず、また厳格なトルク管理も難しいという
問題点があった。

この発明はこのような問題、αを解決することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） そのため、この発明は同軸上に配設した２本のパイプの
うち、ネジ込み側のパイプを複数のホイールを介して回
転自由に支持すると共に、これらのホイールの少なくと
も１個を駆動してパイプを軸回転させるモータを有する
スピニングクランプと、固定側のパイプを保持するバッ
クアップトングクランプと、ネジ込み側のパイプを保持
すると共に、支持アームに対してパイプを中心とする円
弧状の長孔を介して回転自由にピン結合したパワートン
グクランプとからなり、このパワートングクランプを長
孔に沿って回動させるパワートングシリンダを付設する
。

（作用） まず、スピニングクランプのモータによりネン゛込み側
のパイプを固定側のパイプに低ｌ・ルクで初期締付けを
行い、ついでパワートングシリンダによりパワートング
クランプを長孔の範囲で繰り返し回動（ｗｔ動）させて
所定の締付はトルクを与える。

この場合、パワートングシリンダの推力で締付けるので
、大きな締付トルクを発生させることがで鰺る。また、
例えばパワートングシリンダの先端にロードセルなどを
取り付け、締付トルクを設定することにより、所定トル
クでのネジ締付けを正確に行うことが可能となる。

（実施例） 第１〜５図において、親台座１はガイド２により格納位
置と作業位置の間で前後方向へスライド可能に支持され
る。親台座１上には子台座３が同じくガイド４により左
右方向にスライド可能に支持される。５は親台座１をガ
イド２に沿って移動するスライドシリング、６は子台座
３をガイド４に沿って移動するスライドシリングを示す
。

子台座３上には門型フレーム７が載置され、この門型フ
レーム７は後述するスピニングクランプ８のアーム支持
部つと、パワートングクランプ１０及びバックアップト
ングクランプ１１に共通のアーム支持部１２をそれぞれ
上下方向にスライド可能に支持するもので、各アーム支
持部９，１２を昇降させるスライドシリング１．３．１
４が設けられる。なお、スピニングクランプ８の支持ア
ーム９はスライドシリング１５により、前後方向へ伸縮
可能となっている。

門型フレーム７の上方には作業位置に向けて梁７レーム
１６が延設され、この梁フレーム１６先端部にはネジ込
み側のパイプＡを回転自由に支持する保持用クランプ１
７が設けられる。保持用クランプ１７は第２図で示すよ
うに、１対のクランプハンド１８をピン１９を支点に開
閉可能に連結したもので、クランプハンド１８の内側に
はバイブＡ外周に沿って複数のベアリングボール２０が
配設されると共に、クランプハンド１８を伸側で閉じ圧
側で開くクランプシリング２１が設けられる。

スピニングクランプ８はネジ込み側のパイプＡを低トル
クで固定側のパイプ■３に初期締付けを行うもので、第
３図で示すようにアーム２２先端に取り伺けた略＼ｆ字
状のクランプ座２３と、その両端にそれぞれ回動自由に
ピン２４結合した１対のクランプハンド２５とからなり
、クランプ座２３及びクランプハンド２５にはクランプ
ハンド閉じ時（クランプ時）にパイプＡを回転自由に支
持するホイール２６が配設される。また、スピニングク
ランプ８にはクランプハンド２５を伸側で閉じ圧側で開
くクランプシリング２７と、ホイール２６を介してパイ
プＡを軸回転さぜる油圧モータ２８が設けられる。

パワートングクランプ１０はスピニングクランプ８での
初期締付は完了後にネジ込み側のパイプＡを、さらに固
定側のパイプＢに所定のトルクで締め付けるためのもの
で、第４図で示すようにピン３０を介して逆ハサミ状に
連結した開閉可能なりランプハンド３］と、このクラン
プハンド３１を伸側で閉じ圧側で開くクランプシリング
３２とから構成される。パワートングクランプ１０はア
ーム３３先端の上面でクランプハンド３１で保持したパ
イプＡを中心とする円弧状に形成した長孔３４にピン３
０を介して回動（揺動）自由に支持され、アーム３３と
クランプハンド３１との間には長孔３４の範囲で所定角
度α°だけ回動させるパワートングシリンダ３５が取り
付けられる。

バックアップトングクランプ１１はスピニングクランプ
８での初期締付は及びパワートングクランプ１０による
所定トルクでの締付けに際し、固定側のパイプＢを回転
しないように保持するもので、第５図で示すようにピン
３６を介してハサミ状に連結した開閉可能なりランプハ
ンド３７と、このクランプハンド３７を伸側で開き圧側
で閉じるクランプシリング３８とからなり、アーム３３
の下面にピン３６により取り付けられる。そして、バ・
ンクア・ンブトングクランプ１１のピン３６回りの回動
を阻止するため、一端でクランプハンド３７の各後部に
回動自由にピン３９結合すると共に互いに他端で回動自
由にピン４０結合した２本のリンク４１が設けられ、リ
ンク４１のピン４０はアーム３３の後端に連結したガイ
ド４２の長孔４４（クランプハンド３７の開閉に伴うピ
ン４０の動外をＦｌ′容する）に係合される。

ところで、固定側のパイプＢに対するネジ込み側のパイ
プＡの締付はトルクは、ネジ部の錆や砂のかみこみ等で
大きく左右されるので、締付は前にネジ込み側のバイブ
Ａ上下の雌ネジ部４５と雄ネジ部４６の清掃を行うため
、雄ネジ部４５内周と雄ネジ部４６外周に向けて高圧エ
アあるいは水又は水蒸気の噴出ノズル４７とブラシ４８
を延ばした清掃ユニッ）５０Ａ、５０Ｂが設けられ、こ
れらによりスピニングクランプ８によるパイプＡの回転
を利用して、雌ネジ部４５と雄ネジ部４６の錆や砂など
を外れいに除去するようになっている。なお、パイプＡ
への注油が可能な場合は清掃二二ッ）５０Ａ、５０Ｂに
注油ノズルを付設すると、ネジ部４５．４６の潤滑によ
り締付時、さらに正確なトルクを与えることができる。

また、スピニングクランプ８の油圧モータ２８及びパワ
ートングクランプ１０のパワートングシリンダ３５には
例えば内部の油圧が設定値以上になると作動するリリー
フ弁が設けられ、これにより締付トルク値が設定される
。また、パイプＡのネジ込み回転角度（回転数）を正確
につかむため、第６図で示すようにスピニングクランプ
８のホイール２６の回転数を検出するホイール回転計５
１と、ネジ込み側のパイプＡのスピニング回転数を検出
するスピニング回転計５２と、同じくパイプＡとパワー
トングクランプ１０との相対回転数を検出するパワート
ング回転計５３と、さらに固定側のパイプＢの回転角度
を検出するバックアップトング回転計５４が付設され、
これらの回転計５１〜５４は全てが同じ回転数（角度）
を示すように、各ラバーホイール５５〜５８の径または
各滑Ｊ＄１５９〜６２の径がそれぞれ取付位置に応じて
設定される。

そして、ネジ込み側のパイプＡを固定側のｐ＜イブＢに
接合するときには、作業位置でネジ込み側のパイプＡを
保持用クランプ１７及びスピニングクランプ８により支
持する一方、固定側のノ（イブＢをバックアップトング
クランプ１１により保持する。この状態でスライドシリ
ング１５などにより上下のパイプＡ　＋　Ｂの芯合せを
行い、さらにスライドシリング１３．１４により固定側
のパイプＢの雌ネジ部４５にネジ込み側のパイプＡの雄
ネジ部４６を軽く押し下げながら、スピニングクランプ
８の油圧モータ２８を駆動すると、ネジ込み側のパイプ
Ａが軸回転して固定側のパイプＢにネジ込まれ、初期設
定トルクまで締め付けると油圧モータ２８が停止する。

このとき、ホイール２６とパイプＡの間に滑りが生じる
と、ホイール回転数に較べてパイプＡのスピニング回転
数が低くなり、これにより滑りを検出したらスピニング
クランプ８のクランプシリング２７の油圧を上げて滑ら
ない力でパイプＡを保持するように自動または手動で調
整する。

初期締付けが終わったら、スピニングクランプ８を解除
すると共に、パワートングクランプ１０によりパイプＡ
を保持する。ついで、パワートングシリンダ３５の推力
でパワートングクランプ１０を長孔３４に沿ってネジ込
み方向へ所定角α。

だけ回動させ、そこでいったんパワートングクランプ１
０を解除してパワートングシリンダ３５で元の位置に戻
し、再びパワートングクランプ１０でパイプＡを保持し
ながらパワートングシリンダ３５で同様に回動させるの
であり、この動作を所定の締付トルクが得られる（リリ
ーフ弁などで設定したパワートングシリンダ３５の最大
推力に達する）まで繰り返す。このとき、パワートング
クランプ１０とパイプＡに開に滑りが発生し、パワート
ング回転計５３の出力により検出したら、パワートング
クランプ１０のクランプシリング３２の油圧を上げて滑
らない力でパイプＡを保持するように自動または手動で
調整する。またバックアップトングクランプ１１とパイ
プＢの間に滑りが発生し、バックアップトング回転計５
４の出力により検出したら、バックアップトングクラン
プ１１による固定側のパイプＢの保持力を同じようにク
ランプシリング３８の油圧を」二げて調整する。

そして、所定の締付けが完了したら、ネジ込み側のパイ
プＡを固定側のパイプＢと共に、図示しないパイプハン
ドリング装置により下方に移動して、バックアップトン
グクランプ１１により保持する一方、その上方に同じく
パイプハンドリング装置により次のネジ込み側のパイプ
Ａを運び、保持用クランプ１７及びスピニングクランプ
８により保持する。なお、この装置により接続パイプＡ
とＢを分離すると外は、上記と逆に動作させてネジ結合
を解除すれば良い。

ところで、この実施例によればパワートングクランプ１
０及びバックアップトングクランプ１１のクランプハン
ド３１．３７はそれぞれクランプシリング３０．３８で
トルクをかけるとパイプＡ。

Ｂを締付ける方向に力が働くので、大きなパイプ保持力
が得られると共に、パワートングシリンダ３５の推力に
よりパワートングクランプ１０を介してネジ込み側のパ
イプＡを固定側のパイプＢに締め付けるので、大きな締
付トルクを発生させることができる。しかも、パワート
ングシリンダ３５の推力はパワートングクランプ１０と
バックアップクランプ１１間の内力となって打ち消し合
うので、両クランプ１０．１１の取付構造はそれほど堅
固にする必要もない。

さらに、パワートングシリンダ３５の推力による締付け
に先立ち、スピニングクランプ８の油圧モータ２８によ
り低トルクで初期締付けを行うので、従来に較べて締付
時間が長びくこともなく、また清掃ユニッ）５０Ａ、、
５０ＢによりパイプＡのネノ部４５．４６の錆や砂など
を初期締付時のパイプ回転を利用してきれいに除去する
と共に、回転計５１〜５４によりパイプＡ、Ｂの滑りを
検出したときに各クランプシリング２７，３２．３８の
油圧（パイプ保持力）を高めて滑りを抑えるので、設定
トルクでのネジ締付けを正確に行うことが可能となる。

なお、締付トルクが小さいときはパワートングクランプ
シリンダ３２がなくても良く、その場合には２本のパワ
ートングシリンダ３５を同時に働かせてクランプハンド
３１を閉じパイプＡを保持すると共に、両パワートング
シリンダ３５の圧力差で締付トルクを出してパワートン
グクランプ１０を回動させるようにすれば良い。また、
パイプＡ、Ｂの回転数を検出する方法として、第７図で
示すように、パイプＡ、Ｂ外周の所定位置に縞模様７０
をペイントし、７オトセンサで非接触に回転を検出する
ようにしても良い。

（発明の効果） 以上要するにこの発明によれば、同軸上に配設した２本
のパイプのうち、ネジ込み側のパイプを複数のホイール
を介して回転自由に支持すると共に、これらのホイール
の少なくとも１個を駆動してパイプを軸回転させるモー
タを有するスピニングクランプと、固定側のパイプを保
持するバックアップトングクランプと、ネジ込み側のパ
イプを保持すると共に、支持アームに対してパイプを中
心とする円弧状の長孔を介して回転自由にピン結合した
パワートングクランプとからなり、このパワートングク
ランプを長孔に沿って回動させるパワートングシリンダ
を付設したので、パイプ相互を比較的短時間で接合でき
ると共に、設定トルクでのネジ締付けを正確に行うこと
が可能となる。

また、パワートングシリンダの推力で締め付けるので、
大きな締付トルクを発生させることもできるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す装置の全体制面図、第
２〜５図は各々第１図中のＡ−Ｄ矢視図、第６図は各回
軟計の配置状態を示す斜視図、第７図は他のパイプ回転
検出方法を説明するパイプの側面図である。 ８・・・スピニングクランプ、１０・・・パワートング
クランプ、１】・・・バックアップトングクランプ、２
１・・・ホイール、２８・・・油圧モータ、３０・・・
ピン、３３・・・支持アーム、３４・・・長孔、３５・
・・パワートングシリンダ、Ａ、Ｂ・・・パイプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　同軸上に配設した２本のパイプのうち、ネジ込み側の
   パイプを複数のホイールを介して回転自由に支持すると
   共に、これらのホイールの少なくとも１個を駆動してパ
   イプを軸回転させるモータを有するスピニングクランプ
   と、固定側のパイプを保持するバックアップトングクラ
   ンプと、ネジ込み側のパイプを保持すると共に、支持ア
   ームに対してパイプを中心とする円弧状の長孔を介して
   回転自由にピン結合したパワートングクランプとからな
   り、このパワートングクランプを長孔に沿って回動させ
   るパワートングシリンダを付設したことを特徴とする大
   型パイプの自動接合装置。