JPH0326340B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は被検体、たとえば石油堀削用ドリル
パイプ、カツプリングなどに刻設したテーパねじ
（以下、ねじともいう）にテーパねじゲージ（（以
下、ねじゲージともいう）を螺合させて、テーパ
ねじの嵌合精度ないしは互換性の度合を判断する
テーパねじの嵌合検査方法および装置に関する。

従来、この種の嵌合検査方法としては一般に
API（American Petroleum Institute）規格によ
る手動締付け検査方法を適用している。この方法
は所定長さのハンドルアームを装着したねじゲー
ジを正回転させて被検体に刻設したねじへねじ込
んでいく。この場合、とくにテーパねじであるた
め、螺合開始直後喰付きが生じないように、かつ
ねじ面にキズをつけないように慎重に締付ける。
万一喰付きが生じた場合は感覚的にわかるため、
ねじゲージを逆回転させて元の位置へ戻した後再
びねじ込む。こうして上記API規定の締付けトル
ク（0.75〜1.50Kg−ｍ）でねじ込まれたねじゲー
ジと被検体との距離（スタンドオフ）が所定範囲
内であることを目視確認し、その値を計測記録す
る。その後ねじゲージを逆回転させて被検体から
離脱させることによりねじの嵌合精度を検査して
いる。

このような手動ねじ込み法によるねじの嵌合検
査方法ではねじの喰付きが生じないように、かつ
ねじ面にキズをつけないように慎重にねじゲージ
を被検体に刻設したねじへねじ込む必要があるた
め、心身正常な熟練者を必要とするほか検査能力
が低いという問題がある。

この発明の目的は上記にかんがみて、ねじの嵌
合検査を自動化し、ねじの嵌合精度ないしは互換
性の度合の指標値としての締付トルク値およびス
タンドオフ値を定量的に検出標示するとともに取
扱いが容易で、検査能力を増大でき、かつ螺合開
始直後の喰付きを防止することのできるテーパね
じの嵌合検査方法および装置を提供することであ
る。

この発明の要旨は、第１の発明において、前進
するるテーパねじゲージと被検体に刻設したテー
パねじとが調心状態で当接後、前記テーパねじゲ
ージと前記テーパねじとの螺合開始位置を検知す
る第１の工程と、正回転しつつ前進する前記テー
パねじゲージと前記テーパねじとの螺合時におけ
る締付けトルク値およびスタンドオフ値を測定す
る第２の工程と、前記テーパねじゲージが所定ス
タンドオフ値に達すると前記テーパねじゲージを
逆回転しつつ後退させて前記テーパねじから離脱
させる第３の工程とからなり、前記第１、第２お
よび第３の工程順に作動および計測することを特
徴とするテーパねじの嵌合検査方法である。

また、第２の発明において、機枠の下部に配設
した被検体の把持機構と、前記機枠上部に調心状
態で配設したテーパねじゲージの回転昇降機構
と、を具備し、前記テーパねじゲージと被検体の
テーパねじとの螺合開始位置を検知する螺合開始
位置検知手段と、前記テーパねじゲージと被検体
のテーパねじとの螺合時のトルクを検出する締付
けトルク計と、前記被検体のテーパねじのスタン
ドオフ値計測用のスタンドオフ計測機構と、を付
設したことを特徴とするテーパねじの螺合検査装
置である。

以下、この発明に係るテーパねじの嵌合検査装
置の実施例を示す第１〜５図にもとづいて構成お
よび検査方法を説明する。

第１図において、Ｆ１は機枠、１は被検体、た
とえば内面にテーパめねじ１Ａを刻設したカツプ
リングである。２は被検体１を所定位置へ定置さ
せる台座で機枠Ｆ１へ固着されている。この被検
体１の段付き部１Ｂには第２図に示すように分割
型のチヤツク４２Ａ，４２Ｂが当接可能である。
４３は分割型のチヤツク４２Ａ，４２Ｂを外周側
から囲続させて常に中央部へ集結するように付勢
しているリング状ばねである。４４は第１シリン
ダで、この第１シリンダ４４内を摺動する第１ピ
ストン４５の上端部は分割型のチヤツク４２Ａ，
４２Ｂの下端部を包囲するように形成されてい
る。４６は第２シリンダで、この第２シリンダ４
６内を摺動する第２ピストン４７の上端部は分割
型のチヤツク４２Ａ，４２Ｂを中央部から半径方
向へ摺動させるための下向き切頭円錐体４１に螺
着されている。５０は第１シリンダ４４、第２シ
リンダ４６とを同一軸線上に穿設した圧力機器で
ある。この構成において管路４８から圧力媒体を
第１シリンダ４４、第２シリンダ４６へ導入する
と第１ピストン４５は降下し、第２ピストン４７
は上昇する。したがつて、リング状ばね４３の付
勢力による分割型のチヤツク４２Ａ，４２Ｂは中
央側へ摺動し、被検体１の段付き部１Ｂと当接し
ない。また管路４９から圧力媒体を第１シリンダ
４４、第２シリンダ４６へ導入すると第１ピスト
ン４５は上昇し、第２ピストンは降下する。した
がつて、リング状ばねの付勢力に対抗して分割型
のチヤツク４２Ａ，４２Ｂは半径方向へ摺動し、
被検体１の段付き部１Ｂと当接し、常に被検体１
はその軸線が圧力機器５０の軸線と共有状態にお
いて台座２上に把持される。

つぎに第１図に示す３は上記めねじ１Ａと同一
形状のテーパおねじを外周面に刻設したねじゲー
ジで、めねじ１Ａとねじゲージ３とは同一軸線上
に配設する。このねじゲージ３には第３図に示す
ようにキー３１が固着され、スピンドル４の軸線
方向へ摺動可能である。３２はねじゲージ３を抜
け止め用のナツトである。このねじゲージ３の上
方には棒杆３８により内筒５へ取着した梁３０が
配設されており、この梁３０とねじゲージ３との
間にはスピンドル４に外挿したコイルばね３３を
介在させて常にねじゲージ３がナツト３２と接す
るように付勢している。またこの梁３０には２接
点マイクロスイツチMSが取着されており、その
触針Ｎはねじゲージ３との間に僅かの空間を設け
て対向させている。３５はスタンドオフ検知ロツ
ドで、その下端側は梁３０を挿通し、ほぼねじゲ
ージ３の上端面の延長上に接触片３５Ａが取付け
られている。３６は梁３０に垂設し、上部にスタ
ンドオフ量を標示する指示計３７を取付けた棒
杆、３９は指示計３７とマイクロスイツチMSと
を接続する導線である。

つぎに第１図に示す５は内筒で機枠Ｆ１に固着
した外筒６の内面に刻設したスプライン６Ａに沿
つて上下方向に摺動可能である。７はスピンドル
４の外面に周設した永久磁石片、８は内筒５の内
面に周設した永久磁石片である。これらの永久磁
石片７，８は互に反発し、両者間には第４図に示
すように僅少な間隙Ｃが形成される。

つぎに第１図に示す１１はスピンドル４と一体
のフランジで、その下面には電磁石片１２が周設
されている。また内筒５の内面で電磁石片１２の
対向位置には僅少な空隙Ｄを形成させる電磁石片
１３が周設されている。これらの永久磁石片７，
８と電磁石片１２，１３によりスピンドル４は自
動的に調心状態が維持される。１４は内筒５の上
部内側に固着した可逆トルクモータで、ボルト１
５によりフランジ１１へ連結されている。１６は
マイクロスイツチMSとトルクモータ１４とを接
続する導線、１７はトルクモータ１４と警報ベル
Ｂを付設した締付けトルク計（トルクモータ１４
の電流変動で検出する）AMとを接続する導線、
１８は締付けトルク計AMとマイクロスイツチ
MSとを接続する導線である。１９は内筒５の上
端部を吊設する吊金具、２０は吊金具の中心部に
螺着したアイボルト、２１は一端をアイボルト２
０に掛着し、他端を重錘２３に掛着したワイヤロ
ープ、２２は図示しない駆動源（たとえばクラツ
チ付き可逆モータ）に接続した滑車である。な
お、ねじゲージ３とめねじ１Ａとが螺合していな
いとき、重錘２３は自重で降下可能に重量調整さ
せている。

以上のような構成からなるテーパねじの嵌合検
査装置を実用するにあたり、あらかじめ無欠陥の
被検体１を使用して各部の作動条件を付与するた
め、つぎのような作動調整および点検を行う。

(1) 被検体１を台座２へ定置した状態において分
割型のチヤツク４２Ａ，４２Ｂが被検体１の段
付き部１Ｂへ当接して把持するように第１ピス
トン４５、第２ピストン４７のストロークを調
整すること。

(2) 上記永久磁石片７，８および電磁石片１２，
１３による反発力をバランスさせてスピンドル
４が自動的に調心状態に維持されるように空隙
Ｃを調整すること。

(3) ねじゲージ３が被検体１のめねじ１Ａへ当接
したとき、直ちに触針Ｎがねじゲージ３の上端
面に当接してマイクロスイツチMSの第１接点
をON状態に、第２接点をOFF状態に切換えて
トルクモータ１４が逆回転するように調整する
こと。

(4) めねじ１Ａと当接して徐々に当接負荷が増し
はじめるねじゲージ３のねじ立上り部がめねじ
１Ａの螺合開始位置を通過するとき、前記コイ
ルばね３３の弾性力によりねじゲージ３が瞬間
的に降下して触針Ｎとの当接が解放されて位置
変化を検出すると、マイクロスイツチMSの第
１接点をOFF状態に、第２接点をON状態に切
換えられてトルクモータ１４が正回転するよう
に調整すること。

(5) スタンドオフ検知ロツド３５の接触片３５Ａ
が被検体１の上端面に当接し、この検知ロツド
３５の上端面が指示計３７に接触するとマイク
ロスイツチMSの第１接点をON状態に、第２
接点をOFF状態に切換えてトルクモータ１４
が図示しないタイマによつて所定時間逆回転す
るように調整すること。

(6) 図示しない駆動源により滑車２２の周速を被
検体１のめねじ１Ａのピツチとほぼ一致するよ
うに調整し、この滑車２２の周速とねじゲージ
３の回転速度とをバランスさせること。

(7) ５項のタイマ作動時間内にねじゲージ３が元
の位置へ復帰するように滑車２２の逆回転速度
を調整すること。

(8) ねじゲージ３の締付けトルクはトルクモータ
１４によつて付与し、このトルクモータ１４の
電流変動範囲は上記規定の締付けトルク許容範
囲（0.75〜1.50Kg−ｍ）内に調整すること等で
ある。

つぎにねじ切り工程を終えた流れ工程の被検体
（カツプリング）１を嵌合検査する方法の態様を
上記第１、第２および第３の工程順に説明する。
まず少量のねじ油をめめねじ１Ａへ塗布後、被検
体１を台座２の所定位置へ載置する。つぎに管路
４９から圧力媒体としての圧油を第１シリンダ４
４、第２シリンダ４６へ導入すると、第１ピスト
ン４５は上昇し、第２ピストン４７とこれに螺着
した下向き切頭円錐体４１は降下する。これによ
つて分割型のチヤツク４２Ａ，４２Ｂは半径方向
へ摺動して被検体１の段付き部１Ｂと当接し、こ
れを保持する。

つぎに滑車２２を所定の周速でイ矢印方向へ回
転させると内筒５内で調心状態下のスピンドル４
へ装着したねじゲージ３は徐々に降下してめねじ
１Ａと当接して停止するが、内筒５はさらに降下
する。これによつてマイクロスイツチMSの触針
Ｎがねじゲージ３の上端面と当接して第１接点は
ON状態に、第２接点はOFF状態に切換えられ
る。したがつて、トルクモータ１４は逆回転（ね
じゲージ３は左回転する）して、めねじ１Ａの螺
合開始位置を通過する瞬間にねじゲージ３は降下
して触針Ｎとの当接が解放される。なお、ねじゲ
ージ３が被検体１のめねじ１Ａに当接、およびト
ルクモータ１４の逆回転、ならびにコイルばね３
３の付勢力によるねじゲージ３の降下と触針Ｎの
当接解放の処理が本実施例の螺合開始位置検知手
段に相当する。これによつてマイクロスイチMS
の第１接点はOFF状態に、第２接点はON状態に
切換えられてトルクモータ１４は正回転（ねじゲ
ージ３は右回転）しつつ内筒５とともに降下して
ねじゲージ３はめねじ１Ａとの螺合時におけるト
ルクモータ１４の電流変動を締付けトルク計AM
で計測する。万一、この電流変動範囲が上記作動
調整時のそれよりも大きく変動したとき、警報ベ
ルＢが鳴動してねじゲージ３とめねじ１Ａとの嵌
合精度が不良であることを報知する。この場合直
ちにトルクモータ１４を逆回転させねじゲージ３
を後退（上昇）させる。このように右回転中のね
じゲージ３が降下して第５図に示すように、接触
片３５Ａが被検体１の上端面１Ｃに当接し、さら
にねじゲージ３がねじ込まれると、あらかじめ設
定した所定のスタンドオフ値（ねじゲージ３の上
端面３Ａと被検体１の上端面１Ｃとの間の距離）
Ｓがたとえば丸山ねじ（８山／in）では±１山／
inに達するとスタンドオフ検知ロツド３５に指示
計３７が当接し、マイクロスイツチMSの第１接
点はON状態に、第２接点はOFF状態に切換える
ためにトルクモータ１４は再び逆回転（ねじゲー
ジ３は左回転）するとともに滑車２２は口矢印方
向へ回転するため、ねじゲージ３は内筒５ととも
に上昇する。この場合、指示計３７から発する信
号出力は図示しないタイマへ伝えられるため、ト
ルクモータ１４および滑車２２の駆動源は所定時
間（ねじゲージ３が第５図に示す位置から第１図
に示す位置へ復帰するまでの所定時間）作動す
る。

その後、管路４８から圧油を第１シリンダ４
４、第２シリンダ４６へ導入させて分割型のチヤ
ツク４２Ａ，４２Ｂと被検体１の段付き部１Ｂと
の当接を解除し、手動操作で被検体１を次工程へ
移送する。

なお、上記テーパねじの嵌合検査装置におい
て、ねじゲージ３を下端部に取付けるスピンドル
４を調心状態に維持するため、反発性永久磁石片
７，８および電磁石片１２，１３をスピンドル４
の外面、内筒５の内面、フランジ１１の下面等に
周設または取着したが、これに代えて吸引性磁石
片も使用可能である。また第６図に示すようにス
ピンドル５１と外筒５２との間に所定圧の気体ま
たは液体を導入することにより調心状態を維持す
ることも有効である。

つぎにねじゲージ３Ａとねじ１Ａとの螺合中に
おけるトルクモータ１４の電流変動を締付けトル
クの変動とみなして計測し、またスタンドオフ値
も指示計３７で計測しているが、これらをデジタ
ル標示することも容易である。またねじゲージの
昇降手段として第１図に示す滑車、ワイヤロー
プ、重錘に代えて、第６図に示すように空圧また
は液圧シリンダ６７も採用できる。

また上記実施例ではめねじ１Ａと当接したねじ
ゲージを逆（左）回転させてねじ１Ａの螺合開始
位置を検出しているが、これと滑車２２のイ、ロ
矢印方向への繰返し回転とを併用することによ
り、ねじゲージ３を上下方向へ微動させつつ逆
（左）または正（右）回転させた場合も同様にめ
ねじの螺合開始位置を検出できる。

なお、上記実施例は竪形検査方式であるが、こ
れを横型に変更しても同様に制御作動および計測
制御可能である。

また、この発明において、前記被検体に代えて
ドリルパイプを機枠に固定し、前記ねじゲージに
代えて被検体（カツプリング）をスピンドルに取
付け、これをドリルパイプにねじ込むことも簡単
に転換可能であるから、締付け力導入手段にも適
用できる。

以上のとおり、この発明はねじに向つてねじゲ
ージを(1)降下（前進）、(2)逆回転降下（前進）、(3)
正回転降下（前進）、(4)逆回転上昇（後退）、(5)停
止の順に制御作動させ、しかもねじゲージとねじ
との螺合時における締付けトルク値およびスタン
ドオフ値の計測制御によりねじの嵌合精度を判定
するため、従来のような検査員の感覚的な判定に
くらべて一層正確となり、適正なねじ嵌合精度の
確保に対する品質管理上の信頼度を高めることが
できる。また、螺合開始位置検知手段を備えたこ
とにより、ねじゲージと被検体のねじとの螺合開
始位置である両者のねじ立上り部を検知し、螺合
開始位置まではテーパねじゲージを逆回転させ、
螺合開始位置後はテーパねじを正回転させている
ので、螺合開始時の両者の喰付き発生を防止する
ことができる。更に、ねじ面にキズをつけないで
検査でき、かつ検査能力が飛躍的に増大できると
いう成果は著大である。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示し、第１図はねじ嵌
合検査装置の一部断面側面図、第２図は第１図に
示す被検体把持部分の拡大図、第３図は第１図に
示すスピンドルとねじゲージとの結合部分の拡大
図、第４図は第１図に示すＡ−A′矢視線に沿う
断面図、第５図はねじゲージと被検体との螺合状
態を示す説明図、第６図はねじ嵌合検査装置の他
の実施例を示す一部断面側面図である。 １…被検体、１Ａ…ねじ、３…ねじゲージ、４
…スピンドル、５…内筒、７，８，１２，１３…
磁石片（調心手段）、１４…トルクモータ、３５
…スタンドオフ検知ロツド、３７…指示計、AM
…締付けトルク計、Ｓ…スタンドオフ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前進するテーパねじゲージと被検体に刻設し
   たテーパねじとが調心状態で当接後、前記テーパ
   ねじゲージと前記テーパねじとの螺合開始位置を
   検知する第１の工程と、正回転しつつ前進する前
   記テーパねじゲージと前記テーパねじとの螺合時
   における締付けトルク値およびスタンドオフ値を
   測定する第２の工程と、前記テーパねじゲージが
   所定スタンドオフ値に達すると前記テーパねじゲ
   ージを逆回転しつつ後退させて前記テーパねじか
   ら離脱される第３の工程とからなり、前記第１、
   第２および第３の工程順に作動および計測するこ
   とを特徴とするテーパねじの嵌合検査方法。 ２ 機枠の下部に配設した被検体の把持機構と前
   記機枠の上部に調心状態で配設したテーパねじゲ
   ージの回転昇降機構と、を具備し、 前記テーパねじゲージと被検体のテーパねじと
   の螺合開始位置を検知する螺合開始位置検知手段
   と、 前記テーパねじゲージと被検体のテーパねじと
   の螺合時のトルクを検出する締付けトルク計と、 前記被検体のテーパねじのスタンドオフ値計測
   用のスタンドオフ計測機構と、 を付設したことを特徴とするテーパねじの螺合検
   査装置。 ３ 前記回転昇降機構のスピンドルおよび内筒に
   磁石片を周設してなる特許請求の範囲第２項記載
   のテーパねじの嵌合検査装置。 ４ 前記回転昇降機構のスピンドルと内筒との間
   に所定圧の気体または液体を導入してなる特許請
   求の範囲第２項記載のテーパねじの嵌合検査装
   置。