JPS618239A - 管端プロテクタの自動装着装置 - 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、鋼管等の管状体の端部に形成したネジ部を
保護するために、その管端にプロテクタを装着する装置
に関するものである。

従来の技術 例えば油井鋼管では、接続のためのテーパネジを管端に
形成するが、運搬時等においてそのネジ部が損傷するこ
とを避けるために、出荷に先立ってプロテクタを管端に
取付けている。

プロテクタの装着は従来から自動化が図られており、例
えば特公昭５８−１３３０８号にてプロテクタ自動嵌合
機が提案されている。その提案ト係るプロテクタ自動嵌
合機の概略を説明すると、水平に保持した鋼管の管端に
向けて走行台を前後動自在に配置するとともに、嵌合機
本体を上下左右への移動および傾動が可能となるよう弾
性体を介して走行台の上面に取付ける。プロテクタは嵌
合機本体の前端側に設けたチャックによって外周側から
把持し、嵌合機本体に設けた回転駆動機構によってチャ
ックと共にプロテクタを回転させ、その状態で走行台を
管端に向けて前進させることにより、プロテクタを管端
にねじ込む構成である。

そして上記従来の自動嵌合機は、嵌合一本体が上下左右
へ移動し、もしくは傾動することにより、管端とプロテ
クタとの芯ずれを吸収し、自動調心的に嵌合作業を行な
う構成である。

発明が解決しようとする問題点 しかるに上述した従来の装置では、嵌合機本体が所謂遊
動状態にあって、その動きを特に規制する機構がなく、
また嵌合機本体は、チャックや回転駆動機構、さらには
チャックのｌ１ｌｆｆｌ駆動機構等が取付けられていて
慣性質量が大きいために、以下のような不都合があった
。すなわち嵌合機本体は、外力のバランスによってその
姿勢が決まるから、鋼管の曲りや偏心などが原因となっ
てプロテクタの軸線と鋼管の軸線とが一致していない場
合には、両者のねじ山が干渉して嵌合機本体の姿勢すな
わちプロテクタの姿勢に狂いが生じ、その結果正規のネ
ジ山同士が噛み合わずに、正規のネジ山がらずれた位置
のネジ山に噛み込んで、ネジ部が損傷したり、プロテク
タを装着し得なくなるトラブルが生じる問題があった。

また嵌合機本体が遊動状態にあっても、その慣性質量が
大きいために、プロテクタを管端にねじ込むことに伴っ
て生じるネジ部での面圧が異常に大きくなり、その結果
ネジ面での焼付きや疵が発生するなどの問題があった。

さらに鋼管のネジ外径部とプロテクタのネジ内径部とが
噛み込み同様の結果となる事態が発生するおそれもあっ
た。

この発明は上記の事情に鑑み、ネジ山の噛み込みやネジ
部の損傷を生じさせることなくスムースにプロテクタを
管端にねじ込むことのできる管端プロテクタの自動装着
装置を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、内周面にテ
ーパネジを形成した環状のプロテクタをその外周面側か
ら把持するチャック機構と、プロテクタをねじ込むべき
管状体と同一軸線上に配置された主軸と、その主軸を回
転させる回転駆動機構と、前記チャック機構を主軸の先
端部に対して同一軸線上に芯出しして保持し、またその
保持を解除するセンタリング機構と、主軸の回転をチャ
＝３− ツク機構に伝達する伝動手段と、前記チャック機構と主
軸とをプロテクタの前記管状体に対するねじ込みに追従
して軸方向へ移動させる移動機構とを具備する構成とし
たことを特徴とするものである。

作　　　用 したがって上記の装置によるプロテクタの装着は以下の
ようにして行なわれる。すなわち所定のローディング装
置によって供給されたプロテクタをチャック機構がその
外周面側から把持し、そのチャック機構はセンタリング
機構によって主軸に対し芯出しして保持される。その場
合、主軸が管状体に対し同一軸線上にあるから、チャッ
ク機構に把持されたプロテクタが管端に対し同一軸線上
に位置することになり、したがってプロテクタと管状体
とを相対的に接近させれば、両者が嵌合する。プロテク
タおよび管端のネジがテーパネジであるから、両者のネ
ジ出は嵌合当初では接触せず、したがってネジ山の１〜
２山程度の深さで両者を嵌合させた状態でプロテクタと
管端との相対的な前進を停止し、しかる後センタリング
機構による保持を解除すれば、プロテクタを管端に噛み
合わせて保持させることができる。その状態では、チャ
ック機構が単独で遊動し、かつ主軸の回転をチャック機
構に伝達する状態にあるから、主軸と共にチャック機構
を回転させてプロテクタを管端にねじ込んでも、ネジ部
での面圧が特に大きくなることはない。またセンタリン
グ機構による保持を解除した際のプロテクタと管端ネジ
部との噛み合い状態が、正規の噛み合いであるから、チ
ャック機構と共にプロテクタを回転させつつ、プロテク
タのねじ込みに追従してチャック機構および主軸を前進
させることにより、スムースにプロテクタを管端に装着
することができる。

実施例 第１図はこの発明の一実施例の全体構成を示す側面図で
あり、第２図は同平面図であり、さらに第３図は主要部
の略解断面図であって、所定の高さに設置された矩形平
板状の基台１の一端部に、対象とする鋼管２の端部を把
持・固定するパイプチャック３が取付けられている。パ
イプチャック３は、例えば１対のレバーをそれぞれ油圧
シリンダによって回動させることにより、そのレバーに
よって鋼管２を挟持・固定する構成であり、そのパイプ
チャック３によって固定した鋼管２の軸線に対し平行と
なる１対のガイドレール４が、基台１の上面に敷設され
、そのガイドレール４上に走行台５が設置されている。

その走行台５には、主軸６を回転自在に収容したケーシ
ング７が取付けられている。主軸６は中空状をなすとと
もに、前記鋼管２と同一軸線上に配置され、その一端部
がケーシング７から前記バイブチャック３側に突出し、
その突出した端部にチャック機構８が取付けられている
。チャック機構８は、内周面にテーパネジを形成した環
状のプロテクタ９を、複数のチャックジョー１０によっ
て外周面側から把持する構成であって、チャックジ：３
−１０は、円形中空体である本体部１１の正面に半径方
向へ沿って摺動するよう取付けられるとともに、本体部
１１の内部には、各チャックジョー１０に対応して送り
ネジ軸１２が、本体部１１の半径方向に沿って妃冒され
、各チャックジョー１０は各々に対応する送りネジ軸１
２に係合している。そして各送りネジ軸１２は、本体部
１１の中心軸線に沿って設けた開閉用駆動軸１３にかさ
歯車を介して連結されている。したがってチャック機構
８は、開閉用駆動軸１３を回転させて送りネジ軸１２を
介してチャックジョー１０を移動させることにより、プ
ロテクタ９を把持し、またその把持を解除するよう構成
されている。ここで開閉用駆動軸１３を回転させる機構
について説明すると、開閉用駆動軸１３の後端部（第３
図の右端部）は、角形断面の中空状に形成され、これに
対しその中空部に挿入すべく先端部を角形断面とした回
転軸１４が前記主軸６をその中心軸輪に沿って貫通して
おり、回転軸１４の後端部は、開閉用駆動装置例えばモ
ータ１５に連結されている。

またモータ５は、回転軸１４の軸線方向へ往復動するス
ライダ１６に取付けられており、前記基台５の上面に配
置した移動装置、例えば流体圧シリンダ１７によってス
ライダ１６をガイド１８に沿って前進後退させることに
より、回転軸１４の先端部を前記開閉用駆動軸１３に対
して挿入し、あるいは抜き取るよう構成されている。

前記チャック機構８は主軸６によって回転させられる構
成であり、そのための機構を説明すると、チャック機構
８における本体部１１の後端側に７ランジ１９が形成さ
れるとともに、そのフランジ１９の後端面にキー溝が形
成されており、また主軸６の先端部には、前記７ランジ
１９を包み込むよう半径方向で内側に開口した溝が全周
にわたって形成され、かつその溝を形成する壁面のうち
前記７ランジ１９におけるキー溝と対向する壁面にキー
溝が形成されている。そして７ランジ１９が主軸６の先
端における溝に挿入されるとともに、両者のキー溝の間
に伝動手段としてキー２０が嵌め込まれている。したが
ってチャック機構８がキー２０を介して主軸６によって
回転させられるよう構成されている。

前記チャック機構８と主軸６とは、円周方向にはキー２
０によって一体化されており、その他の方向への移動に
対しである程度の自由度が与えられているが、両者の相
対的な傾きは、以下のように規制されている。すなわち
第４図に示すように、プロテクタ９と鋼！！２との相対
的な傾斜角θがθ＜Ｐ／２Ｄ であれば、本来噛み合うべきネジ山を越えてプロテクタ
９と鋼管２のネジ部とが噛み合うことはない。なお、Ｐ
はネジ部のピッチ、Ｄはプロテクタのネジ部の内径であ
る。他方第５図に示すように、キー２０の部分でのｌ＠
（ガタつきが許容される寸法）をｔとし、かつキー溝を
設けた７ランジ１９の外径をＤＩとすると、プロテクタ
９をチャック機構８で把持した状態では、 Ｐ／２Ｄ−ｔ／２Ｄｌ となる。したがってプロテクタ９と鋼管２との異常な噛
み合いを防ぐために、キー２０の部分での隙間ｔは、 ｔ＜ＰＸＤｔ　／Ｄ に設定されている。

つぎに前記主軸６を回転させる回転駆動機構２１につい
て説明すると、主軸６のうちケーシング７の内部に位置
している部分には、歯車２２が外挿されるとともに、そ
の歯車２２には駆動歯車２３が噛み合っており、その駆
動歯１１１２３を出力軸に取付けた主軸駆動用モータ２
４が、ケーシング７の外面に固定されている。

また前記チャック機構８を主軸６に対して芯出しして保
持させるセンタリング機構２５が以下のように構成され
ている。チャック機構８における本体部１１の後端面に
、外周面がテーパ状となった環状の突出部２６が形成さ
れ、その突出部２６の外周に、内周面をテーパ面とした
リング、部材２７が、軸方向へ移動可能に嵌め込まれて
いる。リング部材２７は後端中央部にボス部を有してお
り、そのボス部において軸受２８を介してブツシュブル
リング２９の内周側に嵌合している。ブツシュブルリン
グ２９はリング部２７を移動させるためのものであって
、前述した走行台５の先端部に設けた環状のガイド部３
０に軸方向へ案内されるよう保合しており、また前記ケ
ーシング７の外周２個所にリング部材駆動用の流体圧シ
リンダ３１が取付けられ、そのロッドがブツシュブルリ
ング２９に連結されている。

上述した主軸６やチャック機構８等を搭載した走行台５
は、プロテクタ９のねじ込みに同調して前進し、またそ
れとは無関係に前後動するよう構成されており、そのた
めの移動機構３２の構成は以下の通りである。走行台５
の下面所定個所に、後退用モータ３３によって回転させ
られるネジ軸３４が、走行台５の移動方向に沿って取付
けられており、そのネジ軸３４に螺合する緩衝ボックス
３５に、往復動用の流体圧シリンダ３６のロッド３７が
挿入されて連結されている。その流体圧シリンダ３６は
基台１の上面に固定されたものであって、そのロッド３
７のうち緩衝ボックス３５に挿入した先端部には、第３
図に示すように７ランジ３８が設けられ、その７ランジ
３８の両側に緩衝バネ３９が配置されている。すなわち
往復動用の流体圧シリンダ３６が、緩衝ボックス３５お
よびネジ軸３４を介して走行台５を押圧し、もしくは引
き戻すことによりこれを移動させ、またそのＯラド３フ
と緩衝ボックス３５とが緩衝バネ３９を圧縮して相対的
に移動するから、流体圧シリンダ３６による過大な力を
ここで吸収することにより、プロテクタ３９と鋼管２と
のネジ部に大きな力がかからないようになっている。ま
た前記ネジ軸３４の先端部は、前記主軸６と平行にケー
シング７内に収容したスプライン軸４０の突出端に、ク
ラッチ４１を介して接続されている。スプライン軸４０
には、歯数の異なる２枚の歯車を一体としたシフトギヤ
ー４２が、軸方向へ移動自在に装着されており、そのシ
フトギヤー４２と主軸６における歯車２２との間には、
シフトギヤー４２における各歯車が選択的に噛み合う中
間歯車４３が配置されている。したがって主軸６の回転
をこれらの中間−車４３およびシフトギヤー４２ならび
にクラッチ４１を介して前記ネジ軸３４に伝達すること
により、ネジ軸３４の送り作用によって走行台５を前進
させるようになっている。なお、前記シフトギャー４２
は、プロテクタ９および鋼管２のネジ部に応じて走行台
５の前進速度を変えるためのものであって、シフトフォ
ーク４４を走行台５の下面に取付けたシフト用シリンダ
４５によって前後に移動させて歯車の噛み合いを変える
よう構成されている。

つぎに上記のように構成した装置の作用について説明す
る。まず、走行台５を往復動用の流体圧シリンダ３６に
よって充分後退させた状態でプロテクタ９をチャック機
構８によって把持する。すなわち相互に離隔して開いた
状態にあるチャックジョー１０の間に、プロテクタ９を
ローディング装置（図示せず）によって供給し、開閉用
駆動軸１３をこれに差し込んだ回転軸１４を介してモー
タ１５によって回転させることにより、送りネジ軸１２
を介してチャックジョー１０を閉じてプロテクタ９を把
持する。また前記ブツシュブルリング２９を流体圧シリ
ンダ３１によって押すことにより、リング部材２７を、
チャック機構８の本体部１１における背面側突出部２６
に嵌合させ、両者のテーパ面の作用によってチャック機
構８を主軸６に対して芯出しして保持する。この状態で
は、パイプチャック３によって固定された鋼管２とプロ
テクタ９との軸心が一致しており、したがって走行台５
を前記流体圧シリンダ３６によって鋼管２側へ前進させ
ることにより、プロテクタ９が鋼管２の端部に嵌合する
。その場合、両者のネジ部がテーパネジであるから、嵌
合深さが１〜２山程度の深さであれば、両者のネジ山は
接触しない。

プロテクタ９を鋼管２の端部にこのように嵌合させる一
方、前記回転軸１４を開閉用駆動軸１３から予め抜き取
っておくとともに、前記リング部材２７を流体圧シリン
ダ３１によりブツシュブルリング２９を介して図の右方
向に引き戻し、チャック機構８の主軸６に対する芯出し
保持を解除する。

その結果チャック機構８が自重によって下がるとともに
傾斜するが、傾斜を許容するキー２０の部分におけるｌ
Ｉｉ間ｔを、前述したように設定しであるから、チャッ
ク機構８と共に動きの生じたプロテクタ９のネジ部が鋼
管２におけるネジ部に正常の状態で噛み合う。

以上のようにセットした後、移動機構３２におけるクラ
ッチ４１を切った状態で主軸６を回転駆動機構２１によ
って１回転させることにより、プロテクタ９を鋼管２に
対して確実に噛み合わせる。

その場合、チャック機構８が主軸６に対する保持を解か
れて単独でわずかに移動（いわゆる首振り）可能である
うえに、走行台５の前進動を移動機構３２におけるｓｕ
ｍバネ３９が吸収するから、プロテクタ９および鋼管２
のネジ部での面圧が過大になることを防止することがで
きる。

ついで前記クラッチ４１を継ぐとともに主軸６を回転さ
せる。主軸６と一体となってチャック機１ｌＩ８および
プロテクタ９が回転するから、プロテクタ９が鋼管２に
対してねじ込まれ、また主軸６の回転が中間歯車４３お
よびシフトギヤー４２ならびにクラッチ４１を介して移
動機構３２におけるネジ軸３４に伝達されるから、走行
台５が鋼管２側へ前進する。その場合、走行台５の移動
速度がプロテクタ９のねじ込みに伴う前進速度に同調す
るようシフトギヤー４２の噛み合いを設定しておくこと
により、ネジ部での焼付きやネジ部の損傷を生じること
なくプロテクタ９をねじ込むことができる。

なお、プロテクタ９を装着する際のトルクの制御は、回
転機動機構２１における出力トルクを制御することによ
って行なう。また装着異常は、移動機構３２におけるネ
ジ軸３４の回転数および回転機動機構２１におけるトル
ク値に基づいて検出することができる。

プロテクタ９を以上のように装着した後、そのチャック
を解除するとともに、走行台５を後退移動させる。その
ためには先ず、前記スライダ１６を流体圧シリンダ１７
によって前進させることにより、回転軸１４の先端部を
ｔｍｍ用駆動軸１３に挿入するとともに、回転軸１４を
モータ１５によって回転させ、開閉用駆動軸１３および
送りネジ軸１２を介してチャックジョー１０を開くこと
により、プロテクタ９のチャックを解除する。また移動
１！１１３２における後退用モータ３３によってネジ軸
３４を回転させることにより、これに螺合する緩衝ボッ
クス３５をネジ軸３４の先端側へ移動させるとともに、
流体圧シリンダ３６によって緩衝ボックス３５を引き戻
すことにより、走行台５を後退移動させて元の位置に復
帰させる。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の装置によれば
、チャック機構を主軸に対してセンタリング機構によっ
て芯出し・保持した状態でプロテクタを管端にわずか゛
嵌合させ、しかる後センタリング機構による保持を解除
してプロテクタを管端によって保持させ、ついでプロテ
クタのねじ込みを行なうことができるから、ネジ部の食
い付きを防止できるとともに、チャック機構が、単独で
移動するある程度の自由度をもっているから、ネジ部で
の面圧を小さくすることができ、したがってこの発明の
装置を用いれば、ネジ部の損傷や焼付きを生じることな
（スムースにプロテクタを管端に装着することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の全体構成を示す側面図、
第２図は同平面図、第３図は主要部を示す断面図、第４
図はプロテクタと管端との相対的な傾斜角とネジ部の噛
み合いとの関係を示す説明図、第５図はキーの部分での
隙間とチャック機構の傾斜角との関係を示す説明図であ
る。 ２・・・鋼管、　６・・・主軸、　８・・・チャック機
構、９・・・プロテクタ、　２０・・・キー、　２１・
・・回転駆動機構、　２５・・・センタリング機構、　
３２・・・移動機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内周面にテーパネジを形成した環状のプロテクタをその
   外周面側から把持するチャック機構と、プロテクタをね
   じ込むべき管状体と同一軸線上に配置された主軸と、そ
   の主軸を回転させる回転駆動機構と、前記チャック機構
   を主軸の先端部に対し同一軸線上に芯出しして保持し、
   またその保持を解除するセンタリング機構と、主軸の回
   転をチャック機構に伝達する伝動手段と、前記チャック
   機構と主軸とをプロテクタの前記管状体に対するねじ込
   みに追従して軸方向へ移動させる移動機構とを具備して
   いることを特徴とする管端プロテクタの自動装着装置。