JP7741382B2 - 管用ねじ継手の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、管用ねじ継手の製造方法に関する。

油井、天然ガス井等（以下、総称して「油井」ともいう。）においては、地下資源を採掘するため、複数段の井戸壁を構築するケーシングや、該ケーシング内に配置されてオイルやガスを生産するチュービングが用いられる。これらケーシングやチュービングは、多数の鋼管が順次連結されて成り、その連結に管用ねじ継手が用いられる。油井に用いられる鋼管は油井管とも称される。

一般に、雄ねじが形成された鋼管の管端部は、雌ねじが形成された鋼管の管端部に挿入される要素を含むことから、「ピン」と称される。雌ねじが形成された鋼管の管端部は、雄ねじが形成された鋼管の管端部を受け入れる要素を含むことから、「ボックス」と称される。これらピン及びボックスは、管材の端部であるため、いずれも管状である。

油井管を地中に埋設する際に、採油ポンプ等へ電力を供給するためのケーブルを配置することがある。このケーブルは地上から油井の最深部まで、油井管表面に固定される。この固定方法には２通りある。一つ目は、リグでの降管作業と同時にケーブル及び固定用治具を油井管表面に取り付けていく方法である。二つ目は、リグではなく油井管保管所（ヤード）で予めケーブル固定用治具のみを油井管表面に取り付けておき、リグでの降管作業時にケーブルを取り付けていく方法である。

前者は後者に比べてリグでの作業時間がより多く必要となるが、通常仕様の油井管で対応可能である。後者は前者に比べてリグでの作業時間を短縮することができるが、それぞれの油井管に取り付けた固定用治具が、降管後にすべて一直線上（Ｉｎ－Ｌｉｎｅ）に並ぶ必要がある。すなわち、後者の方法を実施するためには、ねじ継手の周方向締結位置が制御されている必要がある。

特許第４７４１４９７号公報には、相互に方向付けられたねじ切り要素を備える円筒状構成部品の製造方法が開示されている。この方法は、構成部品の一端部に第１のねじ切り要素を機械加工するステップ（ステップｂ）、及び、他端部に第２のねじ切り要素を機械加工するステップ（ステップｄ）を含む。この方法はさらに、第１のねじ切り要素に第１の方位ゲージをねじ込むステップ（ステップｅ）、第１の方位ゲージのマークと軸方向に位置合わせされた方位マークを構成部品の外周に描くステップ（ステップｆ）、第２のねじ切り要素に第２の方位ゲージをねじ込むステップ（ステップｇ）、及び、構成部品に描かれたマークと第２の方位ゲージのマークとの間に存在する偏差の角度等の関数として決定された量によって、新たな第２のねじ切り要素の機械加工の開始位置を、初期位置に対して軸方向にオフセットするように定義するステップ（ステップｈ）を含む。

特表２００３－５２５７５７号公報には、パイプジョイントの組立方法が開示されている。この方法は、ピン部材の各々及び連結部材の各々に計算された深さまで複数のねじ山を機械加工し、それによりピン部材及び連結部材が完全結合位置にあるときピンアライメントマークと連結アライメントマークとが一直線になるようにする機械加工ステップを含む。

特許第４７４１４９７号公報 特表２００３－５２５７５７号公報

特許第４７４１４９７号公報及び特表２００３－５２５７５７号公報に記載された方法はいずれも、締結位置の周方向のずれを軸方向オフセットに変換して、ねじの長さを変えることで、継ぎ合わされた管同士の周方向のずれを調整している。しかし、本発明者らは、軸方向オフセットによる調整では、継ぎ合わされた管同士の周方向のずれを精度よく調整できない場合があることを知見した。

本発明の課題は、継ぎ合わされた管同士の周方向のずれを従来よりも精度よく調整することができる、管用ねじ継手の製造方法を提供することである。

本発明の一実施形態による管用ねじ継手の製造方法は、コンピュータによるプログラム制御が可能な一又は複数の旋盤を使用して管用ねじ継手を製造する、管用ねじ継手の製造方法であって、前記管用ねじ継手は、管の先端部に設けられる管状のピンと、前記ピンがねじ込まれて前記ピンと締結される管状のボックスとを備え、前記ピンは、前記ピンの外周に形成された雄ねじを有し、前記ボックスは、前記ボックスの内周に形成され且つ締結時に前記雄ねじに嵌合する雌ねじを有し、外周面に第１マーキングが付与された第１素管の一方の端部に前記ボックスを形成する工程と、外周面に第２マーキングが付与された第２素管を、前記第２マーキングが所定のピン加工初期位置になるように第１旋盤に配置し、前記第２素管の一方の端部に試作ピンを形成する工程と、前記ボックスと前記試作ピンとを締結し、締結状態における前記第１マーキングと前記第２マーキングとの周方向のずれ量αを測定する工程と、外周面に第３マーキングが付与された第３素管を、前記第３マーキングが前記ピン加工初期位置になるように前記第１旋盤に配置し、前記試作ピンの加工に使用したプログラムに対して素管の回転角度を前記ずれ量αだけオフセットさせたプログラムを使用して、前記第３素管の一方の端部に前記ピンを形成する工程と、を備える。

本発明によれば、継ぎ合わされた管同士の周方向のずれを従来よりも精度よく調整することができる。

図１は、管用ねじ継手の構成の一例を模式的に示す平面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態による管用ねじ継手の製造方法を示すフロー図である。 図４は、第１素管の一方の端部にボックスを形成する工程を説明するための模式図である。 図５は、第１素管の一方の端部にボックスを形成する工程を説明するための模式図である。 図６は、第１素管の他方の端部に第２ボックスを形成する工程を説明するための模式図である。 図７は、第１素管の他方の端部に第２ボックスを形成する工程を説明するための模式図である。 図８は、第２素管の一方の端部に試作ピンを形成する工程を説明するための模式図である。 図９は、第２素管の一方の端部に試作ピンを形成する工程を説明するための模式図である。 図１０は、ボックスと試作ピンとを締結し、締結状態における第１マーキングと第２マーキングとの周方向のずれ量αを測定する工程を説明するための模式図である。 図１１は、第３素管の一方の端部にピンを形成する工程を説明するための模式図である。 図１２は、第３素管の一方の端部にピンを形成する工程を説明するための模式図である。 図１３は、第３素管の他方の端部に第２ピンを形成する工程を説明するための模式図である。 図１４は、第３素管の他方の端部に第２ピンを形成する工程を説明するための模式図である。 図１５は、軸方向オフセットＣを適用する前のピンの形状、及び軸方向オフセットＣを適用した後のピンの形状を模式的に示す断面図である。 図１６は、軸方向オフセットＣを適用する前のピンの断面の輪郭と、軸方向オフセットＣを適用した後のピンの断面の輪郭とを重ねた図である。 図１７は、本発明の第２の実施形態による管用ねじ継手の製造方法を示すフロー図である。 図１８は、第２素管の他方の端部に第２試作ピンを形成する工程を説明するための模式図である。 図１９は、第２素管の他方の端部に第２試作ピンを形成する工程を説明するための模式図である。 図２０は、ボックスと第２試作ピンとを締結し、締結状態における第１マーキングと第２マーキングとの周方向のずれ量βを測定する工程を説明するための模式図である。 図２１は、第３素管の他方の端部に第２ピンを形成する工程を説明するための模式図である。 図２２は、第３素管の他方の端部に第２ピンを形成する工程を説明するための模式図である。 図２３は、本発明の第３の実施形態による管用ねじ継手の製造方法を示すフロー図である。 図２４は、第３素管からマーキングゲージを採取する工程を説明するための模式図である。 図２５は、第４素管に試作ボックスを形成する工程を説明するための模式図である。 図２６は、マーキングゲージと試作ボックスとを締結し、締結状態における第３マーキングと第４マーキングとの周方向のずれ量γを測定する工程を説明するための模式図である。 図２７は、第５素管にボックスを形成する工程を説明するための模式図である。

本発明の一実施形態による管用ねじ継手の製造方法は、コンピュータによるプログラム制御が可能な一又は複数の旋盤を使用して管用ねじ継手を製造する、管用ねじ継手の製造方法である。管用ねじ継手は、管の先端部に設けられる管状のピンと、ピンがねじ込まれてピンと締結される管状のボックスとを備える。ピンは、ピンの外周に形成された雄ねじを有し、ボックスは、ボックスの内周に形成され且つ締結時に雄ねじに嵌合する雌ねじを有する。管用ねじ継手の製造方法は、外周面に第１マーキングが付与された第１素管の一方の端部にボックスを形成する工程と、外周面に第２マーキングが付与された第２素管を、第２マーキングが所定のピン加工初期位置になるように第１旋盤に配置し、第２素管の一方の端部に試作ピンを形成する工程と、ボックスと試作ピンとを締結し、締結状態における第１マーキングと第２マーキングとの周方向のずれ量αを測定する工程と、外周面に第３マーキングが付与された第３素管を、第３マーキングがピン加工初期位置になるように第１旋盤に配置し、試作ピンの加工に使用したプログラムに対して素管の回転角度をずれ量αだけオフセットさせたプログラムを使用して、第３素管の一方の端部にピンを形成する工程と、を備える。

この構成によれば、第１素管及び第２素管のそれぞれにボックス及び試作ピンを形成した後、これらを締結し、第１素管に付与された第１マーキングと第２素管に付与された第２マーキングとの周方向のずれ量αを測定する。その後、試作ピンの加工に用いた旋盤と同じ第１旋盤に第３素管を配置する。このとき、第３素管に付与された第３マーキングが、試作ピンを形成する工程における第２マーキングの加工初期位置と同じ加工初期位置（ピン加工初期位置）になるように配置する。そして、試作ピンを形成する工程で使用したプログラムに対して、素管の回転角度をずれ量αだけオフセットさせたプログラムを使用して第３素管にピンを形成する。これによって、ボックスとピンとを締結させたとき、第１マーキングと第３マーキングとの周方向のずれを小さくすることができる。

上記の実施形態において、試作ピンを形成する工程は、第１旋盤のチャックに付与されたマーキングの位置と第２マーキングの位置とを一致させる工程を含み、ピンを形成する工程は、チャックに付与されたマーキングの位置と第３マーキングの位置とを一致させる工程を含んでもよい。

上記の実施形態において、ボックスを形成する工程は、第１素管を、第１マーキングが所定のボックス加工初期位置になるように旋盤に配置し、第１素管の一方の端部にボックスを形成する工程を含んでもよい。この構成によれば、複数の管を製造する場合において、第１マーキングとボックスの形状との関係を毎回一定にすることができる。

上記の実施形態による製造方法は、さらに、ボックスが形成された第１素管を管軸方向と垂直な方向を回転軸として１８０°回転させた後、第１マーキングがボックス加工初期位置になるようにボックスの加工に使用した旋盤に配置し、第１素管のボックスが形成された端部と反対の端部に第２ボックスを形成する工程を備えてもよい。この構成によれば、ボックスと第２ボックスとを対称な形状にすることができる。

上記の実施形態による製造方法は、さらに、ピンが形成された第３素管を管軸方向と垂直な方向を回転軸として１８０°回転させた後、第３マーキングがピン加工初期位置になるように第１旋盤に配置し、ピンの加工に使用したプログラムを使用して、第３素管のピンが形成された端部と反対の端部に第２ピンを形成する工程を備えてもよい。この構成によれば、ピンと第２ピンとを対称な形状にすることができる。

上記の実施形態において、前記第３素管の一方の端部と他方の端部とを異なる旋盤で加工してもよい。

上記の実施形態による製造方法は、さらに、第２素管を、第２マーキングが所定の第２ピン加工初期位置になるように、第１旋盤とは異なる第２旋盤に配置し、第２素管の試作ピンが形成された端部と反対の端部に第２試作ピンを形成する工程と、ボックスと第２試作ピンとを締結し、締結状態における第１マーキングと第２マーキングとの周方向のずれ量βを測定する工程と、第３素管を、第３マーキングが第２ピン加工初期位置になるように第２旋盤に配置し、第２試作ピンの加工に使用したプログラムに対して素管の回転角度をずれ量βだけオフセットさせたプログラムを使用して、第３素管のピンが形成された端部と反対の端部に第２ピンを形成する工程と、を備えてもよい。

上記の実施形態による製造方法は、さらに、第３素管から第３マーキング及びピンを含むようにマーキングゲージを採取する工程と、外周面に第４マーキングが付与された第４素管を、第４マーキングが所定の試作ボックス加工初期位置になるように旋盤に配置し、第４素管に試作ボックスを形成する工程と、マーキングゲージと試作ボックスとを締結し、締結状態における第３マーキングと第４マーキングとの周方向のずれ量γを測定する工程と、外周面に第５マーキングが付与された第５素管を、第５マーキングが試作ボックス加工初期位置になるように試作ボックスの加工に使用した旋盤に配置し、試作ボックスの加工に使用したプログラムに対して素管の回転角度をずれ量γだけオフセットさせたプログラムを使用して、第５素管の一方の端部に前記ボックスを形成する工程と、を備えてもよい。

上記の実施形態において、ピンは、ピンショルダ面を有し、ボックスは、締結状態においてピンショルダ面に接触するボックスショルダ面を有してもよい。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

［管用ねじ継手］
図１は、管用ねじ継手の一例である管用ねじ継手１０の構成を模式的に示す平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。管用ねじ継手１０は、図２に示すように、管４０の先端部に設けられる管状のピン２０と、ピン２０がねじ込まれてピン２０と締結される管状のボックス３０とを備えている。ピン２０は、ピン２０の外周に形成された雄ねじ２１を有する。ボックス３０は、ボックス３０の内周に形成され且つ締結時に雄ねじ２１に嵌合する雌ねじ３１を有する。

管用ねじ継手１０では、ピン２０は管４０の両端に形成されており、ボックス３０は管５０の両端に形成されている。すなわち、管用ねじ継手１０は、カップリング型のねじ継手である。

管４０及び管５０の各々は、典型的には鋼管であるが、ニッケル基合金等からなる金属管であってもよい。

管４０及び管５０の少なくとも一方の外周面には、周方向の基準位置を示す線であるリファレンスラインＲＬ（図１）が付与されている。管用ねじ継手１０は、複数の管４０及び管５０を継ぎ合わせたとき、リファレンスラインＲＬが一直線上に並ぶように構成されている。すなわち、管用ねじ継手１０は、ピン２０とボックス３０との締結状態において、継ぎ合わされた管のリファレンスラインＲＬが同一直線上に並ぶように構成されている。

ここでの「締結状態」は、締結完了状態を意味し、例えば、ピンショルダ面２２とボックスショルダ面３２とが接触した状態を「締結状態」とすることができる。これに代えて、例えばピン２０とボックス３０との締結度合いに応じて締結トルクが変化するような管用ねじ継手（例えば、楔型ねじを備えた管用ねじ継手）の場合、締結トルクが所定の大きさに到達した状態を「締結状態」としてもよい。締結状態を締結トルクで管理する場合、管用ねじ継手１０は、ピンショルダ面２２及びボックスショルダ面３２を有していなくてもよい。

［管用ねじ継手の製造方法］
［第１の実施形態］
本実施形態による管用ねじ継手の製造方法は、コンピュータによるプログラム制御が可能な旋盤（所謂ＮＣ旋盤）を使用して管用ねじ継手を製造する方法である。本実施形態による管用ねじ継手の製造方法は、より具体的には、ピン又はボックスの形成よりも前段階の加工を済ませた管（以下「素管」という。）に対して、旋盤による加工を行ってピン又はボックスを形成して、管用ねじ継手を製造する方法である。

図３は、本発明の第１の実施形態による管用ねじ継手の製造方法を示すフロー図である。この製造方法は、素管ＢＰ１（第１素管）の一方の端部にボックスを形成する工程（ステップＳ１）と、素管ＢＰ１の他方の端部にボックス（第２ボックス）を形成する工程（ステップＳ２）と、素管ＢＰ２（第２素管）に試作ピンを形成する工程（ステップＳ３）と、ボックスと試作ピンとを締結してずれ量αを測定する工程（ステップＳ４）と、素管ＢＰ３（第３素管）の一方の端部にピンを形成する工程（ステップＳ５）と、素管ＢＰ３の他方の端部にピン（第２ピン）を形成する工程（ステップＳ６）とを備えている。以下、各工程を詳述する。

まず、素管ＢＰ１（第１素管）を加工する（ステップＳ１及びステップＳ２）。図４～図７は、これらの工程を説明するための模式図である。

図４に示すように、素管ＢＰ１には、外周面にマーキングＭ１（第１マーキング）が付与されている。マーキングＭ１は、好ましくは、素管ＢＰ１の管軸方向に平行な直線として付与される。マーキングＭ１は、素管ＢＰ１の全長にわたって付与されている必要はなく、例えば、素管ＢＰ１の端部（片端又は両端）の近傍にのみ付与されていてもよい。マーキングＭ１は、素管ＢＰ１の外周面の一部を加工して形成したもの（例えば溝等）であってもよいが、ペン等で描画したものであることがより好ましい。マーキングＭ１がペン等で描画されたものであれば、管用ねじ継手の性能に影響を及ぼすことがなく、付与する作業も簡便なためである。

素管ＢＰ１の加工には、コンピュータによるプログラム制御が可能な旋盤Ｌ０を用いる。旋盤Ｌ０は、素管ＢＰ１を固定するためのチャックＣ０と、工具Ｔ０とを備えている。旋盤Ｌ０は、素管ＢＰ１を管軸方向の回りに回転させる機構、及び工具Ｔ０を移動させる機構等を備えている。旋盤Ｌ０は、予め設定されたプログラムにしたがって、素管ＢＰ１を加工する。

まず、図５に示すように、素管ＢＰ１の一方の端部にボックスＢ１を形成する（ステップＳ１）。

このとき、マーキングＭ１が所定の加工初期位置（ボックス加工初期位置）になるように素管ＢＰ１を旋盤Ｌ０に配置して、素管ＢＰ１を加工することが好ましい。これは例えば、図４に示すように、旋盤Ｌ０のチャックＣ０の所定の位置にマーキングＣＭ０を付与しておき、マーキングＭ１とマーキングＣＭ０とが一致するように素管ＢＰ１をチャックＣ０に固定して、素管ＢＰ１を加工することで実現することができる。これによって、複数の管を製造する場合において、マーキングＭ１とボックスＢ１の形状との関係を毎回一定にすることができる。

本実施形態では、後述するように、ピンとボックスとを締結させたときに、継ぎ合わされた管同士の間で生じる周方向のずれが小さくなるように調整を行う。以下、この調整を「位相合わせ」と呼ぶ。複数の管を製造する場合において、マーキングＭ１とボックスＢ１の形状との関係が毎回一定であれば、位相合わせは一回だけ行えばよく、その後の位相合わせを省略することができる。

続いて、図６に示すように、ボックスＢ１が形成された素管ＢＰ１を管軸方向と垂直な方向を回転軸として１８０°回転させてチャックＣ０に固定し、図７に示すように、素管ＢＰ１の他方の端部にボックスＢ２（第２ボックス）を形成する（ステップＳ２）。

このとき、マーキングＭ１が、ボックスＢ１を形成する工程（ステップＳ１）における加工初期位置と同じ加工初期位置（ボックス加工初期位置）になるように素管ＢＰ１を旋盤Ｌ０に配置して、素管ＢＰ１を加工することが好ましい。これは例えば、図６に示すように、マーキングＭ１とマーキングＣＭ０とが一致するように素管ＢＰ１をチャックＣ０に固定して、素管ＢＰ１を加工することで実現することができる。

ボックスＢ１を形成する工程（ステップＳ１）とボックスＢ２を形成する工程（ステップＳ２）とにおいて、加工初期位置を同じにしておくことで、ボックスＢ１とボックスＢ２とを対称な形状にすることができる。ボックスＢ１とボックスＢ２とが対称な形状であれば、ボックスＢ１とボックスＢ２との一方について位相合わせを行えばよく、他方についての位相合わせを省略することができる。

次に、素管ＢＰ２（第２素管）に試作ピンを形成する（ステップＳ２）。図８及び図９は、この工程を説明するための模式図である。

図８に示すように、素管ＢＰ２にも、素管ＢＰ１と同様に、外周面にマーキングＭ２（第２マーキング）が付与されている。マーキングＭ２は、好ましくは、素管ＢＰ２の管軸方向に平行な直線として付与される。マーキングＭ２は、素管ＢＰ２の全長にわたって付与されている必要はなく、例えば、素管ＢＰ２の端部（片端又は両端）の近傍にのみ付与されていてもよい。

素管ＢＰ２の加工には、素管ＢＰ１の加工と同様に、コンピュータによるプログラム制御が可能な旋盤Ｌ１（第１旋盤）を用いる。旋盤Ｌ１も、旋盤Ｌ０と同様に、チャックＣ１と、工具Ｔ１とを備えている。旋盤Ｌ１は、素管ＢＰ１の加工に使用した旋盤Ｌ０と同一の旋盤であってもよいし、異なる旋盤であってもよい。

図９に示すように、素管ＢＰ２の一方の端部に試作ピンＴＰ１を形成する（ステップＳ３）。

このとき、マーキングＭ２が所定の加工初期位置（ピン加工初期位置）になるように素管ＢＰ２を旋盤Ｌ１に配置して、素管ＢＰ２を加工する。これは例えば、図８に示すように、旋盤Ｌ１のチャックＣ１の所定の位置にマーキングＣＭ１を付与しておき、マーキングＭ２とマーキングＣＭ１とが一致するように素管ＢＰ２をチャックＣ１に固定して、素管ＢＰ２を加工することで実現することができる。

次に、ボックスＢ１と試作ピンＴＰ１とを締結し、締結状態におけるマーキングＭ１とマーキングＭ２との周方向のずれ量αを測定する（ステップＳ４）。図１０は、この工程を説明するための模式図である。

「締結状態」は、既述のとおり、締結完了状態を意味する。ずれ量αは、例えば、素管ＢＰ１の周方向に沿った距離を素管ＢＰ１の半径で除した値、又は素管ＢＰ２の周方向に沿った距離を素管ＢＰ２の半径で除した値（弧度法で表した角度）とすることができる。

次に、素管ＢＰ３（第３素管）を加工する（ステップＳ５及びステップＳ６）。図１１～図１４は、これらの工程を説明するための模式図である。

図１１に示すように、素管ＢＰ３にも、素管ＢＰ２と同様に、外周面にマーキングＭ３（第３マーキング）が付与されている。マーキングＭ３は、好ましくは、素管ＢＰ３の管軸方向に平行な直線として付与される。マーキングＭ３は、素管ＢＰ３の全長にわたって付与されている必要はなく、例えば、素管ＢＰ３の端部（片端又は両端）の近傍にのみ付与されていてもよい。

素管ＢＰ３の加工には、素管ＢＰ２の加工に用いた旋盤Ｌ１（第１旋盤）を用いる。

まず、図１２に示すように、素管ＢＰ３の一方の端部にピンＰ１を形成する（ステップＳ５）。

このとき、マーキングＭ３が、試作ピンを形成する工程（ステップＳ３）における加工初期位置と同じ加工初期位置（ピン加工初期位置）になるように素管ＢＰ３を旋盤Ｌ１に配置して、素管ＢＰ３を加工する。これは例えば、図１１に示すように、マーキングＭ３とマーキングＣＭ１とが一致するように素管ＢＰ３をチャックＣ１に固定して、素管ＢＰ３を加工することで実現することができる。

ピンＰ１を形成する工程（ステップＳ５）では、試作ピンを形成する工程（ステップＳ３）で使用したプログラムに対して、素管の回転角度（管軸方向の回りの回転角度。以下同じ。）をずれ量αだけオフセットさせたプログラムを使用して、素管ＢＰ３を加工する。すなわち、試作ピンを形成する工程（ステップＳ３）で使用したプログラムに対して、ずれ量αが打ち消される方向に素管の回転角度をずらしたプログラムを使用して、素管ＢＰ３を加工する。これによって、ボックスＢ１とピンＰ１とを締結させたとき、マーキングＭ１（図７）とマーキングＭ３との周方向のずれを小さくすることができる。

続いて、図１３に示すように、ピンＰ１が形成された素管ＢＰ３を管軸方向と垂直な方向を回転軸として１８０°回転させてチャックＣ１に固定し、図１４に示すように、素管ＢＰ３の他方の端部にピンＰ２（第２ピン）を形成する（ステップＳ６）。

このときも、マーキングＭ３が、試作ピンを形成する工程（ステップＳ３）における加工初期位置と同じ加工初期位置（ピン加工初期位置）になるように素管ＢＰ３を旋盤Ｌ１に配置して、素管ＢＰ３を加工することが好ましい。また、ピンＰ２を形成する工程（ステップＳ６）においても、試作ピンを形成する工程（ステップＳ３）で使用したプログラムに対して、素管の回転角度をずれ量αだけオフセットさせたプログラム（すなわち、ピンＰ１を形成する工程（ステップＳ５）で使用したプログラム）を使用して、素管ＢＰ３を加工することが好ましい。これによって、ピンＰ１とピンＰ２とを対称な形状にすることができる。

以上の工程によって、管用ねじ継手が製造される。本実施形態による管用ねじ継手の製造方法では、両端にボックス（ボックスＢ１及びボックスＢ２）が形成された素管ＢＰ１（図７）が図１の管５０に相当し、両端にピン（ピンＰ１及びピンＰ２）が形成された素管ＢＰ３（図１４）が図１の管４０に相当する。素管ＢＰ１のマーキングＭ１及び素管ＢＰ３のマーキングＭ３は、図１のリファレンスラインＲＬとして、そのまま残しておいてもよい。

特許第４７４１４９７号公報に記載された円筒状構成部品の製造方法では、下記の式で表される軸方向オフセットＣを用いてピン又はボックスの形状を修正する。
Ｃ＝Ｐ×（α＋Ｑ）／２π
ここで、Ｐはねじ山ピッチであり、αはラジアン単位で表された偏差である。Ｑは事前に定義された設定値である。

特許第４７４１４９７号公報の製造方法には、次のような課題がある。軸方向オフセットＣの式は理論式であり、ねじ山ピッチＰのばらつきが考慮されていない。例えば、設計値はＰ＝５．０８ｍｍであっても、実物はＰ＝５．０７ｍｍになっている可能性がある。Ｐのばらつきにより、継ぎ合わされた管同士の周方向のずれを精度よく調整できない場合がある。

また、特許第４７４１４９７号公報には、「設定値Ｑは、組み立てトルク及びグリース量のような種々のパラメータの関数として実験的に定義可能である。」と記載されている。すなわち、製造前にＱの値を決定するためのテストが必要になる。

さらに、管用ねじ継手がテーパーねじを有する場合、次のような課題がある。図１５は、軸方向オフセットＣを適用する前のピン９０Ａの形状、及び軸方向オフセットＣを適用した後のピン９０Ｂの形状を模式的に示す断面図である。９１Ａ及び９１Ｂはそれぞれ、ピン９０Ａ及びピン９０Ｂのねじ部分である。軸方向オフセットＣを適用することによって、ショルダ先端からねじまでの距離がＬ１－Ｌ２＝Ｃだけ変化する。

図１６は、ピン９０Ａの断面の輪郭とピン９０Ｂの断面の輪郭とを重ねた図である。図１６から分かるとおり、軸方向オフセットＣを適用することによって、ピン９０Ａのねじ径よりもピン９０Ｂのねじ径の方が大きくなる。そのため、軸方向オフセットＣを適用すると、径方向の寸法も修正する必要がある。

また、特許第４７４１４９７号公報の製造方法は、ショルダ面同士が接触した状態を締結状態とする管用ねじ継手にしか適用することができない。

本実施形態による管用ねじ継手の製造方法によれば、上記の課題をすべて解決できる。本実施形態による製造方法では、ねじ山ピッチＰのばらつきは考慮する必要がない。また、設定値Ｑを定義するためのテストも不要である。また、管用ねじ継手がテーパーねじを有する場合であっても、径方向の寸法を修正する必要はない。さらに、本実施形態による製造方法は、締結トルクで締結状態を管理する管用ねじ継手にも適用可能である。

以上、本発明の第１の実施形態による管用ねじ継手の製造方法を説明した。本実施形態によれば、継ぎ合わされた管同士の周方向のずれを従来よりも精度よく調整することができる。

上記の実施形態では、カップリング型の管用ねじ継手を製造する場合を説明したが、本実施形態による管用ねじ継手の製造方法は、インテグラル型の管用ねじ継手の製造にも適用可能である。インテグラル型のねじ継手では、管の一方の端部にピンが形成され、他方の端部にボックスが形成される。例えば、インテグラル型の管用ねじ継手を製造した後、ボックス部分を切断し、切断したボックスをピンに締結させてずれ量αを測定すればよい。あるいは、ピン用及びボックス用のマーキングゲージを用意してずれ量αを測定してもよい。

［第２の実施形態］
図１７は、本発明の第２の実施形態による管用ねじ継手の製造方法を示すフロー図である。この製造方法は、第１の実施形態による製造方法（図３）の工程に加えて、素管ＢＰ２に第２試作ピンを形成する工程（ステップＳ７）と、ボックスと第２試作ピンとを締結してずれ量βを測定する工程（ステップＳ８）とをさらに備えている。さらに、素管ＢＰ３の他方の端部にピンを形成する工程（ステップＳ９）が、第１の実施形態における同工程（図３のステップＳ６）と異なっている。

素管ＢＰ１（第１素管）を加工する工程（ステップＳ１及びステップＳ２）、及び素管ＢＰ２（第２素管）の一方の端部に試作ピンを形成する工程（ステップＳ３）は、第１の実施形態の場合と同じである。

本実施形態ではさらに、素管ＢＰ２の他方の端部に第２試作ピンを形成する（ステップＳ７）。図１８及び図１９は、この工程を説明するための模式図である。

この加工には、試作ピンＴＰ１の形成に使用した旋盤Ｌ１（第１旋盤、図９を参照。）とは異なる旋盤Ｌ２（第２旋盤）を用いる。旋盤Ｌ２も、旋盤Ｌ１と同様に、コンピュータによるプログラム制御が可能な旋盤であり、チャックＣ２と、工具Ｔ２とを備えている。

図１９に示すように、素管ＢＰ２の他方の端部に第２試作ピンＴＰ２を形成する（ステップＳ７）。

このとき、マーキングＭ２が所定の加工初期位置（第２ピン加工初期位置）になるように素管ＢＰ２を旋盤Ｌ２に配置して、素管ＢＰ２を加工する。これは例えば、図１８に示すように、旋盤Ｌ２のチャックＣ２の所定の位置にマーキングＣＭ２を付与しておき、マーキングＭ２とマーキングＣＭ２とが一致するように素管ＢＰ３をチャックＣ２に固定して、素管ＢＰ２を加工することで実現することができる。

ボックスＢ１と試作ピンＴＰ１とを締結してずれ量αを測定する工程（ステップＳ４）は、第１の実施形態の場合と同じである。

本実施形態ではさらに、ボックスＢ１と第２試作ピンＴＰ２とを締結し、締結状態におけるマーキングＭ１とマーキングＭ２との周方向のずれ量βを測定する（ステップＳ８）。図２０は、この工程を説明するための模式図である。ずれ量βを測定する工程（ステップＳ８）は、ずれ量αを測定する工程（ステップＳ４）と同様に行うことができる。

次に、素管ＢＰ３（第３素管）を加工する（ステップＳ５及びステップＳ９）。このうち、素管ＢＰ３の一方の端部にピンを形成する工程（ステップＳ５）は、第１の実施形態の場合と同様である。

図２１及び図２２は、素管ＢＰ３の他方の端部にピンを形成する工程（ステップＳ９）を説明するための模式図である。本実施形態では、第１の実施形態の場合と異なり、第２試作ピンＴＰ２を形成する工程（ステップＳ７）で使用した旋盤Ｌ２を使用して、素管ＢＰ３の他方の端部にピンＰ２を形成する（ステップＳ９）。

このとき、マーキングＭ３が、第２試作ピンを形成する工程（ステップＳ７）における加工初期位置と同じ加工初期位置（第２ピン加工初期位置）になるように素管ＢＰ３を旋盤Ｌ２に配置して、素管ＢＰ３を加工する。これは例えば、図２１に示すように、マーキングＭ３とマーキングＣＭ２とが一致するように素管ＢＰ３をチャックＣ２に固定して、素管ＢＰ３を加工することで実現することができる。

ピンＰ２を形成する工程（ステップＳ９）では、第２試作ピンを形成する工程（ステップＳ７）で使用したプログラムに対して、素管の回転角度をずれ量βだけオフセットさせたプログラムを使用して、素管ＢＰ３を加工する。これによって、ボックスＢ１とピンＰ２とを締結させたとき、マーキングＭ１（図７）とマーキングＭ３との周方向のずれを小さくすることができる。

以上の工程によって、管用ねじ継手が製造される。

第１の実施形態による製造方法では、図１１～図１４に示すとおり、素管ＢＰ３の両端を一つの旋盤（旋盤Ｌ１）で加工する。これに伴って、第１の実施形態による製造方法では、素管ＢＰ３を１８０°回転させる。長尺の素管ＢＰ３を回転させるためには、広いスペースが必要である。また、素管ＢＰ３の回転にクレーンを用いる場合には、クレーンを操作する人員が必要であり、自動化が困難である。

これに対し、第２の実施形態による製造方法では、素管ＢＰ３の一方の端部と他方の端部とを異なる旋盤（旋盤Ｌ１及び旋盤Ｌ２）で加工する。これに伴って、第２の実施形態による製造方法では、二つの旋盤のそれぞれについてずれ量（ずれ量α及びずれ量β）の調整を行う。一方、第２の実施形態による製造方法では、素管ＢＰ３を１８０°回転させなくてもよい。そのため、設備のレイアウトをコンパクトにできる。また、自動化も比較的容易である。

以上、本発明の第２の実施形態による管用ねじ継手の製造方法を説明した。本実施形態によっても、継ぎ合わされた管同士の周方向のずれを従来よりも精度よく調整することができる。

上記の実施形態では、一方の端部に試作ピンＴＰ１が形成された素管ＢＰ２の他方の端部に第２試作ピンＴＰ２を形成し、これを用いてずれ量βを測定する場合を説明した。しかし、これに代えて、素管ＢＰ２とは別の素管に第２試作ピンＴＰ２を形成し、これを用いてずれ量βを測定してもよい。

上記の実施形態では、ずれ量αの測定及びずれ量βの測定の両方において、マーキングＭ２を基準とする場合を説明した。しかし、ずれ量βの測定に用いるマーキングは、ずれ量βの測定に用いるマーキングと同一でなくてもよい。例えば、素管ＢＰ２にマーキングＭ２とは異なるマーキングＭ２ａを付与し、マーキングＭ２ａが所定の加工初期位置（第２ピン加工初期位置）になるように素管ＢＰ２を旋盤Ｌ２に配置して第２試作ピンＴＰ２を形成してもよい。この場合、ボックスＢ１と第２試作ピンＴＰ２との締結状態における、マーキングＭ１とマーキングＭ２ａとの周方向のずれ量がβとなる。

［第３の実施形態］
図２３は、本発明の第３の実施形態による管用ねじ継手の製造方法を示すフロー図である。この製造方法は、第１の実施形態による製造方法（図３）の工程に加えて、素管ＢＰ３からマーキングゲージを採取する工程（ステップＳ１０）と、素管ＢＰ４（第４素管）に試作ボックスを形成する工程（ステップＳ１１）と、マーキングゲージと試作ボックスとを締結してずれ量γを測定する工程（ステップＳ１２）と、素管ＢＰ５（第５素管）にボックスを形成する工程（ステップＳ１３）とをさらに備えている。図２４～図２７は、これらの工程を説明するための模式図である。

本実施形態による管用ねじ継手の製造方法は、例えば、過去に製造したピンとのインラインコネクションが可能なボックスを製造する必要が生じた場合に、予めピンから採取して保管しておいたマーキングゲージ（「短冊」や「バレット」等とも呼ばれる。）を用いてボックスを製造する方法である。

まず、図２４に示すように、素管ＢＰ３（第３素管）から、マーキングＭ３（第３マーキング）及びピンＰ１を含むようにマーキングゲージＧを採取する（ステップＳ１０）。図２４のマーキングゲージＧの形状は例示であり、マーキングゲージＧの形状はこれに限定されない。マーキングゲージＧは、マーキングＭ３及びピンＰ１を含む任意の形状であってよい。

次に、図２５に示すように、外周面にマーキングＭ４（第４マーキング）が付与された素管ＢＰ４（第４素管）に試作ボックスＴＢ１を形成する（ステップＳ１１）。以下では、図２５に示すように、旋盤Ｌ０を使用して素管ＢＰ４を加工する場合を説明するが、素管ＢＰ４の加工に用いる旋盤は任意である。素管ＢＰ４の加工に用いる旋盤は、旋盤Ｌ１（図１１）や旋盤Ｌ２（図１８）であってもよいし、これら以外の旋盤であってもよい。

このとき、マーキングＭ４が所定の加工初期位置（試作ボックス加工初期位置）になるように素管ＢＰ４を旋盤Ｌ０に配置して、素管ＢＰ４を加工する。これは例えば、図２５に示すように、マーキングＭ４とマーキングＣＭ０とが一致するように素管ＢＰ４をチャックＣ０に固定して、素管ＢＰ４を加工することで実現することができる。

次に、図２６に示すように、マーキングゲージＧと試作ボックスＴＢ１とを締結し、締結状態におけるマーキングＭ３とマーキングＭ４との周方向のずれ量γを測定する（ステップＳ１２）。

次に、図２７に示すように、外周面にマーキングＭ５（第５マーキング）が付与された素管ＢＰ５（第５素管）にボックスＢ１を形成する（ステップＳ１３）。ボックスＢ１の加工には、試作ボックスを形成する工程（ステップＳ１１）で使用した旋盤と同じ旋盤（旋盤Ｌ０）を使用する。

このとき、マーキングＭ５が、試作ボックスを形成する工程（ステップＳ１１）における加工初期位置と同じ加工初期位置（試作ボックス加工初期位置）になるように素管ＢＰ５を旋盤Ｌ０に配置して、素管ＢＰ５を加工する。これは例えば、図２７に示すように、マーキングＭ５とマーキングＣＭ０とが一致するように素管ＢＰ５をチャックＣ０に固定して、素管ＢＰ５を加工することで実現することができる。

ボックスを形成する工程（ステップＳ１３）では、試作ボックスを形成する工程（ステップＳ１１）で使用したプログラムに対して、素管の回転角度をずれ量γだけオフセットさせたプログラムを使用して、素管ＢＰ５を加工する。これによって、ボックスＢ１とピンＰ１とを締結させたとき、マーキングＭ３とマーキングＭ５との周方向のずれを小さくすることができる。

以上、本発明の第３の実施形態による管用ねじ継手の製造方法を説明した。本実施形態によれば、過去に製造したピンとのインラインコネクションが可能なボックスを製造することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

１０ 管用ねじ継手
２０ ピン
２１ 雄ねじ
２２ ピンショルダ面
３０ ボックス
３１ 雌ねじ
３２ ボックスショルダ面
４０、５０ 管
ＢＰ１ 素管（第１素管）
ＢＰ２ 素管（第２素管）
ＢＰ３ 素管（第３素管）
ＢＰ４ 素管（第４素管）
ＢＰ５ 素管（第５素管）
Ｍ１ マーキング（第１マーキング）
Ｍ２ マーキング（第２マーキング）
Ｍ３ マーキング（第３マーキング）
Ｍ４ マーキング（第４マーキング）
Ｍ５ マーキング（第５マーキング）
Ｂ１ ボックス
Ｂ２ ボックス（第２ボックス）
ＴＰ１ 試作ピン
ＴＰ２ 第２試作ピン
Ｐ１ ピン
Ｐ２ ピン（第２ピン）
ＴＢ１ 試作ボックス
Ｌ０ 旋盤
Ｌ１ 旋盤（第１旋盤）
Ｌ２ 旋盤（第２旋盤）

Claims (9)

1. コンピュータによるプログラム制御が可能な一又は複数の旋盤を使用して管用ねじ継手を製造する、管用ねじ継手の製造方法であって、
   前記管用ねじ継手は、管の先端部に設けられる管状のピンと、前記ピンがねじ込まれて前記ピンと締結される管状のボックスとを備え、前記ピンは、前記ピンの外周に形成された雄ねじを有し、前記ボックスは、前記ボックスの内周に形成され且つ締結時に前記雄ねじに嵌合する雌ねじを有し、
   外周面に第１マーキングが付与された第１素管の一方の端部に前記ボックスを形成する工程と、
   外周面に第２マーキングが付与された第２素管を、前記第２マーキングが所定のピン加工初期位置になるように第１旋盤に配置し、前記第２素管の一方の端部に試作ピンを形成する工程と、
   前記ボックスと前記試作ピンとを締結し、締結状態における前記第１マーキングと前記第２マーキングとの周方向のずれ量αを測定する工程と、
   外周面に第３マーキングが付与された第３素管を、前記第３マーキングが前記ピン加工初期位置になるように前記第１旋盤に配置し、前記試作ピンの加工に使用したプログラムに対して素管の回転角度を前記ずれ量αだけオフセットさせたプログラムを使用して、前記第３素管の一方の端部に前記ピンを形成する工程と、を備える、管用ねじ継手の製造方法。
2. 請求項１に記載の管用ねじ継手の製造方法であって、
   前記試作ピンを形成する工程は、前記第１旋盤のチャックに付与されたマーキングの位置と前記第２マーキングの位置とを一致させる工程を含み、
   前記ピンを形成する工程は、前記チャックに付与されたマーキングの位置と前記第３マーキングの位置とを一致させる工程を含む、管用ねじ継手の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の管用ねじ継手の製造方法であって、
   前記ボックスを形成する工程は、
   前記第１素管を、前記第１マーキングが所定のボックス加工初期位置になるように旋盤に配置し、前記第１素管の前記一方の端部に前記ボックスを形成する工程を含む、管用ねじ継手の製造方法。
4. 請求項３に記載の管用ねじ継手の製造方法であって、さらに、
   前記ボックスが形成された前記第１素管を管軸方向と垂直な方向を回転軸として１８０°回転させた後、前記第１マーキングが前記ボックス加工初期位置になるように前記ボックスの加工に使用した旋盤に配置し、前記第１素管の前記ボックスが形成された端部と反対の端部に第２ボックスを形成する工程を備える、管用ねじ継手の製造方法。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の管用ねじ継手の製造方法であって、さらに、
   前記ピンが形成された前記第３素管を管軸方向と垂直な方向を回転軸として１８０°回転させた後、前記第３マーキングが前記ピン加工初期位置になるように前記第１旋盤に配置し、前記ピンの加工に使用したプログラムを使用して、前記第３素管の前記ピンが形成された端部と反対の端部に第２ピンを形成する工程を備える、管用ねじ継手の製造方法。
6. 請求項１～４のいずれか一項に記載の管用ねじ継手の製造方法であって、
   前記第３素管の一方の端部と他方の端部とを異なる旋盤で加工する、管用ねじ継手の製造方法。
7. 請求項６に記載の管用ねじ継手の製造方法であって、さらに、
   前記第２素管を、前記第２マーキングが所定の第２ピン加工初期位置になるように、前記第１旋盤とは異なる第２旋盤に配置し、前記第２素管の前記試作ピンが形成された端部と反対の端部に第２試作ピンを形成する工程と、
   前記ボックスと前記第２試作ピンとを締結し、締結状態における前記第１マーキングと前記第２マーキングとの周方向のずれ量βを測定する工程と、
   前記第３素管を、前記第３マーキングが前記第２ピン加工初期位置になるように前記第２旋盤に配置し、前記第２試作ピンの加工に使用したプログラムに対して素管の回転角度を前記ずれ量βだけオフセットさせたプログラムを使用して、前記第３素管の前記ピンが形成された端部と反対の端部に第２ピンを形成する工程と、を備える、管用ねじ継手の製造方法。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の管用ねじ継手の製造方法であって、
   前記ピンは、ピンショルダ面を有し、前記ボックスは、締結状態において前記ピンショルダ面に接触するボックスショルダ面を有し、
   前記管用ねじ継手の製造方法は、さらに、
   前記第３素管から前記第３マーキング及び前記ピンを含むようにマーキングゲージを採取する工程と、
   外周面に第４マーキングが付与された第４素管を、前記第４マーキングが所定の試作ボックス加工初期位置になるように旋盤に配置し、前記第４素管に試作ボックスを形成する工程と、
   前記マーキングゲージと前記試作ボックスとを、前記ピンの前記雄ねじと前記試作ボックスの前記雌ねじとが嵌合した状態で前記ピンショルダ面が前記ボックスショルダ面に接触した状態とし、前記状態における前記第３マーキングと前記第４マーキングとの周方向のずれ量γを測定する工程と、
   外周面に第５マーキングが付与された第５素管を、前記第５マーキングが前記試作ボックス加工初期位置になるように前記試作ボックスの加工に使用した旋盤に配置し、前記試作ボックスの加工に使用したプログラムに対して素管の回転角度を前記ずれ量γだけオフセットさせたプログラムを使用して、前記第５素管の一方の端部に前記ボックスを形成する工程と、を備える、管用ねじ継手の製造方法。
9. 請求項１～７のいずれか一項に記載の管用ねじ継手の製造方法であって、
   前記ピンは、ピンショルダ面を有し、前記ボックスは、締結状態において前記ピンショルダ面に接触するボックスショルダ面を有する、管用ねじ継手の製造方法。