JPH07314251A - 鋼管のねじ切り加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 管端に特殊なシール部を有する油井管などの
鋼管のねじ切り加工方法に関する。 【構成】 管端に特殊なシール部を有する鋼管を前加工
機を用いて内面を仕上研削したのちねじ切り機を用いて
外面を仕上研削してねじ切り加工を行う方法において、
前加工機で内面研削された鋼管Ｐをねじ切り機10に搬入
した時点で、管端内に距離センサ15を取付けたマンドレ
ル13を挿入して内面までの距離を測定し、該距離測定値
に基づいてセンタリング装置20を制御して鋼管Ｐをセン
タリングした後、ねじ切り機10で外面の仕上切削を行う
ことにより、センタずれのない外面仕上切削を行うこと
を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管端に特殊なシール部
を有する油井管などの鋼管のねじ切り加工方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、石油の掘削などに用いられる油井
管のねじは、その製造上および用途上の要求条件が極め
て厳しく、そのためたとえば APIねじ継手などが開発さ
れている。しかし、近年の油井は深くなり、 APIねじ継
手以上にジョイントストレングスおよび気密性の向上が
要求されており、そのために継手部に金属面同士のシー
ル部を増し、ねじ形状は角形ねじとするとともにねじ間
にテフロンリングなどの挿入を図った継手の開発がなさ
れている。

【０００３】その特殊シール部を有する油井管のねじ
は、たとえば図４に示すように、鋼管Ｐの管端１の端面
１ａから内面１ｂにかけて設けられる内面シール部２と
外面１ｃに設けられる外面シール部３と同じく外面１ｃ
に設けられるねじ部４とが切削加工によって構成され
る。このようなねじを旋盤方式のねじ切り機を用いて鋼
管をその軸線方向に回転させながら切削加工を行う場合
は、従来、図５に示すような７パスの工程からなってい
る。すなわち、(a) ホルダ５に取付けられた切削工具６
ａを用いて管端１の端面１ａを切削し、さらにその内面
１ｂに粗シール部２ａを形成する工程、(b) 切削工具６
ｂを用いて管端１の外面１ｃに粗シール部３ａを形成
し、ついでねじ下部テーパ外径部３ｂを加工する工程、
(c) 切削工具６ｃを用いてねじ下部テーパ外径部３ｂに
粗ねじ４ａを切削する工程、(d) 切削工具６ｄを用いて
管端の内面１ｂを仕上げる工程、(e) 切削工具６ｅを用
いて内外面シール部２，３を同時に仕上げる工程、(f)
切削工具６ｆを用いてねじ部４を２回にわたって仕上げ
る工程、の７パスである。

【０００４】しかし、この旋盤方式では、上記したよう
に計６種類の切削工具を１個ずつその工程ごとにターレ
ット（図示せず）で選択してホルダ５に取付け、順番に
切削加工に用いることから、パスごとの鋼管の回転・停
止やハンドリング等に多くの時間を必要とし、そのため
鋼管１本当たりのねじ形成加工に長時間を必要とし、ね
じ形成能率が悪い。

【０００５】このような旋盤方式の欠点を解消する手段
のひとつとして、近年、管固定で工具を回転させる工具
回転式のねじ切り機が採用されてきている。この工具回
転式の場合は、図６に示すようにそれぞれチャック７
ａ，８ａを備えた前加工機７とねじ切り機８とを用い、
上記の(a) ，(b) ，(d) および(e) の内面シール部２仕
上の各工程を前加工機７で行い、残りの(c) ，(e) の外
面シール部３仕上および(f) の工程をねじ切り機８で行
うという２段階の工程に分けるのが一般的である。これ
は、それぞれの切削に必要な切削工具を１台のねじ切り
機に取付けることが困難であること、また２段階の工程
に分けた方がむしろ生産性やコストの面で有利であるこ
となどの理由によるものである。なお、この切削方式で
は、前加工機７とねじ切り機８の処理時間をバランスさ
せることが生産性を高めるための重要な要件であること
はいうまでもない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前加工
機７で粗切削後ねじ切り機８で仕上切削する際、鋼管Ｐ
の切削部のセンタにずれが生じやすく、このずれによっ
て内面シール部２と外面シール部３のセンタがずれて偏
肉が生じることになる。この偏肉があると図８に示すよ
うに、カップリングＣを締め付けた際に段差部Ｄが生じ
ることになる。この段差部Ｄは、流体を流した際にその
部分に渦などが発生し、鋼管の寿命低下を招く等の不具
合を生ずる原因になる。

【０００７】この偏肉を防止するために、通常、図６に
示したようにねじ切り機８とチャック８ａとの間に鋼管
Ｐをセンタリングするセンタリング装置９を設けてい
る。このセンタリング装置９は図７(a) ，(b) に示すよ
うに、３本のアーム９ａ，９ｂ，９ｃによって、鋼管Ｐ
の未切削部分をクランプするようにしたものである。し
かし、このようなセンタリング装置９では、鋼管Ｐの外
面を基準にしてセンタリングをすることになるから、ア
ーム９ａ〜９ｃが鋼管Ｐのどの部分に接触するかによっ
て、内面切削部のセンタとずれが生じるという問題があ
る。

【０００８】このようなセンタずれに対しては、たとえ
ば特開平５−192818号公報に開示されているように、面
取り機によって所定の長さにわたって外面粗切削を水平
に行い、その水平外削部をねじ切り機側で芯出しチャッ
クによってクランプしてセンタリングする方法がある。
しかし、この方法の場合にも、センタリング装置自体が
占めるスペース等の制約で、大きな剛性を与えられない
ために生じる誤差がある。また、外面センタは合っても
内面センタには合わないといった問題も残ることにな
る。

【０００９】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決した鋼管のねじ切り加工方法を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、管端に特殊な
シール部を有する鋼管を前加工機を用いて内面を仕上研
削したのちねじ切り機を用いて外面を仕上研削してねじ
切り加工を行う方法において、前記前加工機で内面研削
された鋼管を前記ねじ切り機に搬入した時点で、管端内
に距離センサを取付けたマンドレルを挿入して内面まで
の距離を測定し、該距離測定値に基づいて鋼管をセンタ
リングした後、外面の仕上切削を行うことを特徴とする
鋼管のねじ切り加工方法である。

【００１１】

【作 用】本発明によれば、前加工機で内面仕上切削さ
れた鋼管をねじ切り機に搬入した時点で、マンドレルに
取付けた距離センサを用いて測定した内面までの距離の
値に応じて鋼管のセンタリング位置を調整するようにし
たので、ねじ切り機において外面の仕上切削を施す際の
センタずれを未然に防止することができる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して詳しく説明する。図１は本発明に用いられるねじ切
り機の概要を示すもので、(a) は側面図、(b) はＡ−Ａ
矢視正面図である。図において、10は本発明に用いられ
るねじ切り機で、ねじ切り機本体11にはダイヘッド12が
回転自在に保持される。このダイヘッド12の中心部には
マンドレル13が取付けられ、その周辺部には切削工具を
セットするツールブロック14が取付けられる。またマン
ドレル13の周囲に、４個のたとえば光学式の距離センサ
15が上下左右対称に取付けられる。なお、ねじ切り機本
体11にはリニアスライド16が取付けられ、ガイド17上を
矢示Ｆ方向に前後進可能とされる。

【００１３】20は本発明に用いられるセンタリング装置
で、左右一対のセンタリング装置本体21, 21で構成され
る。これらのセンタリング装置本体21には鋼管Ｐをクラ
ンプするチャック22が水平方向に出し入れ自在に設けら
れ、さらに昇降装置23によって上下方向に昇降自在とさ
れる。この昇降装置23としては油圧式シリンダや電動モ
ータが適している。

【００１４】30はセンタリング制御装置で、距離センサ
15からの測定信号を入力して演算処理し、センタリング
装置20のチャック22および昇降装置23を制御する機能を
有する。以下に、本発明装置によるセンタリングの動作
について説明する。 前加工機（図示せず）から粗研削された鋼管Ｐがね
じ切り機10に送り込まれると、センタリング装置20にお
いて各センタリング装置本体21, 21から水平方向に突き
出されるチャック22, 22によって両側から鋼管Ｐをクラ
ンプする。 ねじ切り機10を前進させて、図２に示すように、マ
ンドレル13の先端を鋼管Ｐの先端部１に挿入して管端の
内面１ｂの所定位置に停止し、それぞれの距離センサ15
で管内壁面までの上下左右の距離を測定する。なお、マ
ンドレル13の先端に油圧操作のロッド18を装着してお
き、その測定時に管内壁面に接触させてマンドレル13を
固定するようにすれば、測定精度を損なうことはない。 これらの距離測定値はセンタリング制御装置30に入
力されてあらかじめ設定された許容値と比較される。そ
して、距離測定値がいずれも許容値以内であればそのま
ま仕上切削工程に移る。 しかし、許容値を超えた距離測定値が得られた場合
はセンタずれがあったと判断して、センタリング制御装
置30からそのずれに応じた位置修正信号を出力してセン
タリング装置本体21, 21のクランプ位置を調整する。す
なわち、上下方向のずれであれば昇降装置23, 23のスト
ロークを調整することにより修正し、また左右方向のず
れの場合はチャック22, 22のストロークを調整すること
により修正する。その後、引き続いて仕上切削工程に移
る。

【００１５】本発明装置を用いて、外径；244.5 mmφ×
肉厚；11.99 mmｔ×長さ；12000 mmＬの寸法の鋼管Ｐに
特殊ねじを切削したところ、そのシール平行部の偏肉は
図３に示すような平均値ｘ_AVが0.10mm、標準偏差σが0.
05mmの分布が得られた。これらの値は、同図に併せて示
す従来例での平均値ｘ_AV；0.23mm、標準偏差σ；0.10mm
に比較して大幅に向上していることがわかる。

【００１６】なお、上記実施例において距離センサ15に
は光学式を用いるとして説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、たとえばリニアゲージに差動ト
ランスを組み合わせたものを用いてもよい。また、距離
センサ15の個数を４個としたが、鋼管の上下左右の距離
を同時に測定できるものであれば１個でもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
前加工機で内面仕上切削された鋼管をねじ切り機に搬入
した時点で、マンドレルに取付けた距離センサを用いて
管内壁面までの距離を測定し、その測定値に応じて鋼管
のセンタリング位置を調整するようにしたので、ねじ切
り機において鋼管のセンタずれのない外面仕上切削を行
うことができ、製品の品質向上を図ることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられるねじ切り機の概要を示すも
ので、(a) は側面図、(b) はＡ−Ａ矢視正面図である。

【図２】管内面の測定状態を示す説明図である。

【図３】偏肉の発生頻度を示す特性図である。

【図４】油井管の特殊ねじの形状を示す部分断面図であ
る。

【図５】従来の油井管のねじ加工工程を示す説明図であ
る。

【図６】従来の工具回転式のねじ切り機の構成を示す配
置図である。

【図７】従来のセンタリング装置の概要を示す(a) 正面
図、(b) 側面図である。

【図８】特殊ねじにカップリングを装着した状態を示す
側断面図である。

【符号の説明】

１ 管端 １ｂ 内面 10 ねじ切り機 11 ねじ切り機本体 12 ダイヘッド 13 マンドレル 15 距離センサ 20 センタリング装置 21 センタリング装置本体 22 チャック 23 昇降装置 30 センタリング制御装置 Ｐ 鋼管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管端に特殊なシール部を有する鋼管を
   前加工機を用いて内面を仕上研削したのちねじ切り機を
   用いて外面を仕上研削してねじ切り加工を行う方法にお
   いて、前記前加工機で内面研削された鋼管を前記ねじ切
   り機に搬入した時点で、管端内に距離センサを取付けた
   マンドレルを挿入して内面までの距離を測定し、該距離
   測定値に基づいて鋼管をセンタリングした後、外面の仕
   上切削を行うことを特徴とする鋼管のねじ切り加工方
   法。