JPH03157594A - シヨルダシールを有する特殊継手の締め付け制御方法 - 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〕 この発明は例えば油井管の接続に使用する、ショルダシ
ールを有する特殊継手の締め付け制御方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

例えば油井管等を密封性良く接合する場合には、第１図
に示すように特殊継手１が用いられている。この特殊継
手１はその両端部内周面に設けられた雌螺子２と管３ａ
、　３ｂの外周面に螺刻された雄螺子４とにより螺子接
合され、シールはメタルシールで行うように構成されて
いる。メタルシール部は第２図の部分拡大図に示すよう
に、特殊継手ｌの内周面と管３＆の外周面との接触点５
における円周シールと、特殊継手１の内部の前記雌螺子
の端部に設けられた肩部６と管３ａの管端部とにおける
ショルダシールの２箇所のシール部を有し、管内の高圧
液体を完全に密封するように構成されている。

第３図はこのようなショルダシールを有する特殊継手の
締め付けトルクの変化の特徴を示すグラフである。図面
において各記号は下記の如く定義する。

Ａ：螺子部の締め付けトルク、 Ｂ：螺子部子ショルダシールの締め付けトルク、Ｃ：シ
ョルダタッチ、 Ｄ：締め付け終了。

図面に示すように特殊継手ｌを管３ａ、　３ｂにトルク
（Ａ）で締め付けて、継手肩部６と管端部が接触したシ
ョルダタッチ（Ｃ）を生じた後は、締め付けトルク（Ｂ
）ば第３図に示すようにショルダタッチから急速に上昇
する。

このように締め付けトルクの変化に特徴を有する特殊継
手の締め付け制御において、従来は、基準締め付けトル
クを設定しておき、この基準締め付けトルクを超えたと
き締め付けを終了する方法が採用されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

第４図、第５図、第６図はショルダシールを有する特殊
継手における締め付けトルクと締め付け量との関係を示
すグラフである。第４図〜第６図に示すように、特殊継
手におけるショルダタッチは一定ではない。このように
ショルダタッチにばらつきがあることから、従来の特殊
継手の締め付け制御方法には下記の問題があった。

（１） ■基準締め付けトルクを超えると締め付けを終了するの
で、ショルダタッチまでのトルク（Ａ）と、ショルダタ
ッチから締め付け終了までのトルク（Ｂ）との和は一定
となる。

■　ショルダタッチまでのトルク（Ａ）は、螺子の締め
代に応じて変化する。

■　■、■から、第５図の場合の様にトルク（Ａ’）が
高い場合はトルク（Ｂｏ）が低くなりシール面に充分な
面圧が与えられていない。

（２）　　第６図の場合の様にトルク（Ａ”）が低い場
合には、トルク（Ｂ”）が高くなり、シール面の変形を
きたす。

（３）　　この結果、従来の締め付け制御方法では、ト
ルク（Ｂ）の管理ができない。（ショルダシールの面圧
管理ができない。） 上述した問題を解決するためのショルダシールを有する
特殊継手の制御方法として、ショルダタッチトルクを検
出し、検出したショルダタッチトルクを基準にして締め
付け制御を行うことによりショルダシール部に適正な接
触圧を得る方法が特開昭６３−２２９２７２号公報にお
いて本発明者等によって開示されている。

第７図は従来のショルダシールを有する特殊継手の制御
方法に係る締め付け制御装置のブロック図を示す。図面
において１０はトルク検出器でありトルク検出器ＩＯは
第１図、第２図に示した特殊継手１の締め付けトルクを
検出する。ｌｌはサンプリング時間設定器、１２はトル
ク検出器１０で検出した締め付けトルクを一定時間毎に
サンプリングするサンプリング手段、１３はサンプリン
グ手段１２でサンプリングした締め付けトルクを記憶す
る記憶手段、１４は減算器、１５はサンプリング手段１
２でサンプリングした回数を出力するサンプリング回数
出力手段、１６は加算器、Ｉ７は基準値設定器、１８は
比較器、１９はアンド回路、２０はカウンタである。

上述のように構成した制御装置により、特殊継手１の締
め付け制御を行う場合の動作を第８図に示した締め付け
トルクと締め付け時間特性および第９図のフローチャー
トに基づいて説明する。

まず、特殊継手１と管３ａの締め付け時の締め付けトル
クをトルク検出器１０で検出してサンプリング手段１２
に送る（ステップ３１）。サンプリング手段１２はサン
プリング時間設定器１１に設定された微小時間Δを毎の
サンプリング信号を受けて、このサンプリング時間Δを
毎に締め付けトルクをサンプリングし、逐次サンプリン
グした締め付けトルクを記憶手段１３と減算器Ｉ４に送
る（ステップ３２）。減算器１４ではサンプリング手段
１２から送られる締め付けトルクと記憶手段１３に記憶
されている前回のサンプリング時の締め付けトルクの差
ΔＴの和を演算し、あらかじめ定めたサンプリング回数
ｎ毎にその和ΣΔＴすなわち締め付け時間ｎ・Δを毎の
締め付けトルクの差を比較器１８に送る（ステップ３４
）。

一方、基準値設定器１７にはショルダタッチトルク発生
後に急上昇する締め付けトルクを検出するための基準値
ΔＴ０が、あらかじめ設定されており、この基準値ΔＴ
０も比較器１８に送られている。比較器１８では加算器
１６から送られるサンプリング回数ｎ毎の締め付けトル
クの差と基準設定器１７から送られる基準値ΔＴ、とを
比較し、締め付けトルクの差が基準値ΔＴ０より大きく
なったとき、すなわちショルダタッチトルクが発生し締
め付けトルクが急上昇を始めたときにアンド回路１９に
高レベルの信号を送る（ステップ３５）。なお、締め付
けトルクの差が基準値ΔＴ０より小さいときはカウンタ
２０は常に零にリセットされている（ステップ３６）。

アンド回路１９に比較器１８からの出力信号が送られる
とサンプリング回数出力手段１５から送られるサンプリ
ング回数をカウンタ２０に出力し、カウンタ２０でショ
ルダタッチトルクＴｓが発生後のサンプリング回数をカ
ウントする（ステップ３７）。このカウンタ２０のカウ
ント数があらかじめ定めた設定値に達するとカウンタ２
０から締め付け駆動装置（図示せず）に停止信号を送り
（ステップ３８）、特殊継手１の締め付けを停止する（
ステップ３９）上述した従来方法によれば、変動するシ
ョルダタッチトルクを検出し、検出したショルダタッチ
トルクを基準にして締め付け制御を行うことにより、特
殊継手のショルダシール部に適正な接触圧を得、安定し
た締め付けを行うことができる。

本発明も、面圧不足による緩み、面圧過多によるシール
面変形等、特殊継手の締め付けの品質管理上の問題を解
決するためになされたものでありショルダタッチの検出
を利用することにより適正な締め付けトルクを与えるこ
とができる、ショルダシールを有する特殊継手の締め付
け制御方法を提供することをその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、両端部の内周面にその全周に渡って雌螺子
が螺刻され、前記雌螺子の端部に肩部を有する継手と、
外周面に雄螺子が螺刻された管とからなり、前記管の雄
螺子に前記継手の雌螺子をねじ込んで締め付け、前記管
の端部が前記肩部とショルダタッチしてからさらに締め
付けることからなる特殊継手の締め付け制御方法におい
て、ショルダタッチした時点から締め付けを停止するま
での時間を設定し、前記継手をショルダタッチを検出し
ながら締め付け、ショルダタッチした時点からさらに前
記設定時間締め付けることに特徴を有するものである。

次に、この発明を図面を参照しながら説明するショルダ
タッチした時点から、締め付け終了までのトルクを制御
するには、ショルダタッチの検出が必要である。このシ
ョルダタッチの検出方法については、上述した従来例（
特開昭６３−２２９２７２号公報）を使用するので省略
する。

ショルダタッチ検出後、締め付けを終了させるまでの制
御方法は下記の通りである。

■　螺子部子ショルダシールの締め付けトルクの締め付
け時間を設定する。

■　ショルダタッチを検出しながらしめつける。

■　ショルダタッチ検出後（ショルダタッチ検出信号の
出力後）、さらに設定時間締め付け、ショルダタッチし
た時点から設定時間経過したらタイマーによって停止信
号を出力し、螺子部子ショルダシールの締め付けを終了
する。

第１０図はこの発明方法によって行われるショルダタッ
チ後のトルク上昇量を示すグラフである。

第１０図に示すようにショルダタッチがばらついても、
ショルダタッチ後のトルク上昇量は一定となっている。

なお、締め付け停止時間はタイマーによって０．１秒車
位で設定することが好ましい。

これにより、ショルダタッチがばらついても、ショルダ
タッチ後のトルク上昇量は一定となり適正なトルクが与
えられる。

第１１図は従来の締め付け制御方法によって行われる特
殊継手の締め付けにおけるショルダタッチ後のトルク上
昇量をしめずグラフである。

第１１図に示すように、ショルダタッチ後のトルク上昇
には種々変動がみられる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、変動するショル
ダタッチを検出しながら締め付け、検出したショルダタ
ッチ後のトルク上昇量を一定に保持し、これにより特殊
継手のショルダシール部に適正な接触圧を与えることが
できるので安定した締め付けを行うことができ、良好な
品質管理を行うことができる、産業上有用な効果がもた
らされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るショルダシールを有する特殊継
手を示す構成図、第２図は第１図に示した特殊継手のシ
ール部を示す部分断面図、第３図は特殊継手の締め付け
トルクの変化の特徴を示すグラフ、第４図、第５図、第
６図は特殊継手における締め付けトルクと締め付け量と
の関係を示すグラフ、第７図は従来の特殊継手の締め付
け制御方法に係る締め付け制御装置のブロック図、第８
図は従来の特殊継手の締め付け制御を行う場合の動作を
示す締め付けトルクと締め付け時間特性を示すグラフ、
第９図は従来の特殊継手の締め付け制御を行う場合の動
作を示すフローチャート、第１θ図、第１１図はショル
ダタッチ後の締め付けトルクの上昇量を示すグラフであ
る。図面において、ｌ・・−特殊継手、 ２８．−雌螺子、 ３ａ、　３ｂ・・・管、 ４−・雄螺子、 ５０１．接触点、 ６・−・肩部、 １０−）ルク検出器、 １１　＋＋＋サンプリング時間設定器、１２−９．サン
プリング手段、 １３、−記憶手段、 １４−・−減算器、 １５−０．サンプリング回数出力手段、１６−０．加算
器、 １７−・−基準値設定器、 １８９．−比較器、 １９−アンド回路、 ２０・・、カウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　両端部の内周面にその全周に渡って雌螺子が螺刻さ
   れ、前記雌螺子の端部に肩部を有する継手と、外周面に
   雄螺子が螺刻された管とからなり、前記管の雄螺子に前
   記継手の雌螺子をねじ込んで締め付け、前記管の端部が
   前記肩部とショルダタッチしてからさらに締め付けるこ
   とからなる特殊継手の締め付け制御方法において、ショ
   ルダタッチした時点から締め付けを停止するまでの時間
   を設定し、前記継手をショルダタッチを検出しながら締
   め付け、ショルダタッチした時点からさらに前記設定時
   間締め付けることを特徴とするショルダシールを有する
   特殊継手の締め付け制御方法