JPS597242A - テーパねじの嵌合検査方法および装置 - Google Patents

テーパねじの嵌合検査方法および装置

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JPS597242A
JPS597242A JP11754182A JP11754182A JPS597242A JP S597242 A JPS597242 A JP S597242A JP 11754182 A JP11754182 A JP 11754182A JP 11754182 A JP11754182 A JP 11754182A JP S597242 A JPS597242 A JP S597242A
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/24Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed

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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】 この発明は被検体、たとえば石油掘削用ドリルパイプ、
カップリングなどに刻設しTc ?−バねじにねじゲー
ジを螺合させて、ねじの嵌合精度ないしは互換性の度合
を判断するねじの嵌合検査方法および装置tl−tに関
する。
従来、この種の嵌合検査方法としては一般にΔPjI 
(American Petroleum王ns’l、
1−tute )規格による手動締イ」け検査方法を適
用している。この方法は所定長σのハンドルアームを装
着したねし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3、この場合、とくにテーバねしで
あるため、螺f¥開始直後喰fζ」きが生しない1よう
に、かつねじ而しくキズをつけないように慎重に締付け
る。
カー・喰fJきが生した場合は感覚的にわかるため、ね
[〜71−ジを逆回転させて元の位置へ戻した後+ij
ひねし込む。こうして上記A PL規定の締(NJ’ 
iトルク (075〜乙50 kti−rn )でねし
込1 tl ftc ネジゲージと被検体との距離(ス
タンドオフ)か所定範囲内であることを1」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1沃合検存方法
ではねじの喰f=Jきが生じないように、かつねLII
′Iiにキズをつりないように慎重にねしゲージを被検
f4=に刻設したねしへねじ込む必要があるため、心身
11F常な熟練者を必要とするほか検査能力が低い々い
つ問題かある。
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JT換性の度合の指
標値としての締ト」トルク値お、Lびスタンドオフ値を
定鍛的に検出標示するとともに取扱いが容易で、検査能
力を増大できるねし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(り前進するテーバねしゲージと被検
体に刻設したテーバねじとが調心状態で当接後、前記ね
しゲージを逆回転または」Lト動しつつ逆回転式せて前
記ねじゲージと…1記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n1J記ねじゲー
ジと…1記ねしとの螺合時における絞f」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、前記ねじ
ゲージが所定スタンドオフ値に達すると前記ねじゲージ
を逆回転しつつ後退させてDiJ記ねじから離脱さぜる
第3の工程とからなり、ItJ記第1、第2および第3
の11:程順に作動および計測するねじの嵌合検査方法
、および(2)機枠のト部に配設した被検体の把持機構
と、…1記機枠の上部に調心状態で配設したねしゲージ
の回転昇降機構とを具備し、前記回転昇降機構に前記ね
じゲージと被検体に刻設したねじとの螺合時におりる締
(=)けトルク値およびスタンドオフ値のlil測、磯
(11gをイ」設したわしの嵌合検査装置である。
以1、この発明に係るねじの嵌合検査装置の実1JII
i例を示す第1〜S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、1(/は機枠、/は被検体、たとえば
内向にテーバめねじ/Aを刻設したカップリングである
。!は被検体/を所定位16へ定B ’Gぜる台座で(
幾枠1(/へ固着さflている。この被検体/の段fJ
き部/Bには第2図に示すように分割型のチャックゲ、
2A111.2)3か当接11丁能である。
lI3は分割型のチャック1I2ASl/−λ1うを夕
を周側から囲続させて常に中央rπSへ集結するように
(J勢しているリング状ばねである。1IIAは第1シ
リングで、この第lシリンダl1Il内を摺動する第1
ピストンq−sのl Qm rfls n分割型のチャ
ックI@、2A。
l/−213の15端部をn囲するように形成されてい
る。を乙は第1シリングで、この第2シリンダを乙内ヲ
摺動する第2ピストンlI7の上端部は分割型のチャッ
ク12△、t/−2I3を中央部から土径方向へ摺動さ
せるためのF向きすJ頭円錐体弘/Vζ螺肴されている
。50は第1シリンダtl≠、第2シリンダグ乙とを同
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tlどから圧力媒体を第1シリンダ1lt1第2シ
リンダを乙へ導入すると第1ピストン15は降トし、第
2ヒストン1171ri七昇する。したがって、リング
状ばねI−3のイ、1勢力により分割型のチャックII
2Δ、13[3は中央側へ摺動し、被検体/の段f」き
f’s / 1’:3と当接しない。また管路Ilqか
ら圧力媒体を第1シリンダlt1第2シリンダを乙へ導
入すると第1ピストンIISは」1昇し、第2ピストン
は降1・する。したり)って、リング状ばねのf」勢力
に対抗して分割型の^ チャック≠λΔ、l1213は半径方向へ摺動し、被検
体/の段f」き都/13と当接し、常に被検体/はその
軸線乃・圧力機器50の軸線と共イーT状態に4、すい
て台座2」二に把持さする。
つぎに第1図に示ず3は」1記めねし/△と同一形状の
テーバおねじを夕1周面に刻設したねj〜ゲ−/で、め
ねL/Aとねし、ゲージ3とは同一軸線−1−UC配設
する。このねしゲージ3 UCは第3図f(示すヨウに
ギー3/が両者され、スピンドルlの4i+b glj
回′\摺動i−+f能である。32はね1−ゲージ3を
抜けcl:、めIIIのナンドである。このねしケー 
3の1−力には棒杆3gにより内筒5へ取4 した梁3
0が配設さilており、この梁30とねしゲージ3との
1itl UCはスピンドルIIVc外挿したコイルば
ね33を介在させて常にねしゲージ3がす゛’ト32と
接するようK f”J勢している。またこの梁30には
21妥点マイクロスイッチMSが数層されており、その
触ΦINはねしゲージ3との間に僅かの空間を設けて対
向σぜている。3Sはスタンドオフ検知ロッドで、その
ト端側は梁30を挿1mシ、はぼねしゲージ3の十端面
の延長上に接+lI!II片35Δか取f=Jけら、!
1でいる。3乙は梁30に:垂設し、−1: tfl(
にスタンドぢスにを標示する指示語37を取fJけた悴
手1.37は指示語37とマイクロスイッチMSとを接
A”jeする導線である。
つぎに第1図に示すSは内筒で機枠ド/に固着L、1ζ
外浦乙の内向に刻設したスプライン6八に沿つ(lト方
向に摺動可能である。7は°スピンドルlの夕1面に周
設した永久磁石片、gは内筒3゛の内面に周設した永久
磁石片である。こilらの永久磁石片7、gil−1T
i、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//はスピンドルlと一体のフラン
ジで、その下面には電磁石片/2が周設さ■ている。ま
た内筒Sの内向で′電磁石片/〕の対向位置には僅少な
空隙りを形成させる?II磁イ磁片1片/3設されてい
る。こilらの永久磁石ノ・)7、ざと′電磁石片/2
、/3によりスピンドルtは自動的に調心状態が維持さ
第1る。l≠は内筒Sの」二部内側に固着したi+J逆
トルクモータで、ボルト/Sによりフランジ//へ連結
さ才1ている。/乙はマイクロスインチMSとトルクモ
ータ/4&を1ト続する4線、/7はトルクモータ/4
’と踏体ベル13をf」設した締fJけトルク計(トル
クモータ/lの′電流変動で検出する)八Mとを接続す
る′f4線、7gは絞f=JけトルクilAMとマイク
ロスイッチjφ))とをI〆続する導線である。/ワは
内筒3゛の1−1端i’flsを吊設する吊位置、20
は吊位置の中心部に螺着したアイボルト、2/は−ゾI
Mをアイボルト20に掛着し、他端を重錘23に掛着し
たワイヤローブ、22は図示しない駆動源(たとえばク
ラ゛ノチf=Jき可逆モータ)K接続した滑屯である。
なお、ねしゲージ3とめねじ/Δとが螺合していないと
き、屯j’4> 23 ’rJ自重で降「可能に重量調
整これている。
以−にのような構成からなるねし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/を使用して
各部の作動条件を11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/を台座!へ定置した状態において公邸i
 Jl、lJの千ヤソク≠λA1ψ213か被検4/の
段イ・]き1tls / IJへ当接して把持するよう
に第1ピストン/+5、第1ピストン/+5のストロー
クを調整′1−ること。
(2)上記永久磁石片7、gおよび電磁石片/!、73
による反発力をバランスさせてスピンドルtが自動的匠
調心状1ルに維持さ第1るよう(+7=空隙Cを調整す
る−こと。
(3)ねしゲージ3が被検体/のめねし/△へ当接した
とき、直ちに触ΦINがねしゲージ30つ一1端面に当
接してマイクロスイッチ1\4Sの第1接点をON状態
に、第2接点をOF JI’状態に切換えてトルクモー
タl/lが逆回転するように調整すること。
(≠)めねし/Aと当接して徐々に当接負イ+:rが増
しはじめるねじゲージ3のねじ立上り部がめねじ/Aの
螺合開始位置を通過するとき、前記コイルはね33の弾
性力によりねじゲージ3が瞬間的に降Fして1IllI
I釧Nとの当接が解放されて位16変化を検出すると、
マイクロスイッチMSの第1接点を01” )l’状態
Uて、第2接点をON状態に切換えられてトルクモータ
/4’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ッド35の接触ハ35Aが被
検体/のよgBM向に当接し、この検:1.II ロッ
ド35の上端面が指示、4137 K接触するとマイク
u スイン−r−M ”y> (1) 第1 tag点
i ON状r、tQ [、第J [7点f Q 11’
 l+’状rルに切換えてドルクモ〜りlIlか図示り
ないタイマによって所定時間逆回転するように調整する
こと。
(乙)図示しない駆動源により滑車2ノの周速を被検体
/のめねじ/Aのピッチとほぼ一致するように調整し1
この滑車22の周速とねじゲージ30回転速度とをバ・
ランスさせること。
(7)(!;)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。
によってず、、I与し、このトルクモータ/弘の電流変
動範囲は上記規定の締Uけトルク許容範囲(075〜/
、 30 kg−m )内に調整するこさ等である。
つぎにねじ切り工程を終えた流れ工程の被検体(カップ
リング)/を嵌合検査する方法の態様を」;配薬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ねじ/Aへ塗布後、被検体lを台
座20所定位置へ載置する。つぎに管wjtワから圧力
媒体としての圧油を第1シリンダ1ft、第2シリンダ
を乙へ導入するり、第1ピストンt15は上昇し、第2
ピストンlI7とこれvc螺着したト向き切頭円錐体4
’/は降卜する。これによって分割型のチャック112
A、11.2Bは半径方向へ摺動して被検体/の段付き
部/ 第3 、:当接し、こj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S内で調心状態[のスピンドル弘へ装置したねじ
ゲージ3は徐々に降「してめねじ/Aと当接して停止す
るが、内筒5はさらに降ドする。こil Kよってマイ
クロスイッチM Sの触釧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OF F”
状態に切換えられる。したがってトルクモータ/ 4’
 tri 逆回転(ネじゲージ3は左回転する)して、
めねじ/Δの螺合開始位置を通過する瞬間にねじゲージ
3は降トーシて触釘Nとの当接が解放される。これによ
ってマイクロスイッチMSの第1接点はOF F状態に
、第2接点はON状態に切換えら第1てトルクモータ/
lはIF回転(ねじゲージ3は右回転)しつつ内IWI
 3とともに降トしてねじゲージ3はめねじ/Aとの螺
合時Qζおけるトルクモータ/4の電流変動を締イ・]
けトルク泪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/Aとの妖金精
度が不良であるこ々を報知する。この場合直ちにトルク
モータ/ll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しゲージ3が降卜シて
第S図に示すように、接触片33Aが被検体/の上端面
/Cに当接し、さらにねじゲージ3がねじ込ま第1ると
、あらかじめ設定した所定のスタンドオフ値(ねしゲー
ジ3の上端面3Aと被検体lの」二端面/Cとの間のか
離)Sがたとえば丸山ねしくg山/in)では±l山/
inK:達するとスタンドオフ検知ロッド35に指示計
37が当接し、マイクロスイッチM Sの第1接点はo
NyBに、第2接点はOF F状態に切換えるためにト
ルクモータ/lu +1+び逆回転(ねじゲージ3は左
回転)するとともに滑車22は1」矢印方向へ回転する
ため、ねしゲ−ジ3は内筒Sとともに上昇する。この場
合、指示3137から発する信号出力は図示しないタイ
マへ伝えらするため、トルクモータ/lおよび滑車22
の駆動源は所定時間(ねじゲージ3か第5図に示す位置
から第1図に示す位置−1復帰するまでの所定時間)作
動する。
その後、管路tざから圧油を第1シリンダl1lI、第
2シリンダq乙へ導入させて分割型のチャック112A
、112Bと被検体lの段付き部/13との当接を解除
し、手動操作で被検体lを次工程へ移送する。
なお、上記ねじの嵌合検査装@において、ねじゲージ3
をF端部に取付けるスピンドル弘を調心状態に維持する
ため、反発性永久磁石片7、gおよび電磁石片/2、/
3をスピンドルtの夕[曲、内筒5の内面、7ランジ/
/のト面等に周設または取着し友が、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5/と夕l篩52との間に所定圧の気体または
液体を導入することにまり調心状態を維持することもイ
1効である。
つきにねしゲージ3Δとねじ/Aとの螺合中におけるト
ルクモータ/4’の電流変動を紋付はトルクの変動りみ
なして31測し、またスタンドオフ値も指示a137で
δ1測しているか、こilらをテジタル椋示することも
容易である。またねしゲージの昇降手段として第1図に
示すI′#屯、ワイヤロープ、重錘に代えて、第3図に
示すように空圧または液圧シリング乙7も採用できる。
また−に記天地例でほめねし/Aと当接したねしゲージ
を逆(左)回転させてめねじ/ノ゛\の螺合開ガ)位置
を検出している力・、こオ]と滑車2ノのイ、口矢印方
向への繰返し回転とを併用することにより、ねしゲージ
3を上トヘ微動さぜつつ逆(左)回転式せた場合も同様
にめねしの螺合開始位置を検出できる。
なお、上記実blIi例は竪形検査方式であるが、こA
1を横型に変更しても同様に制御作動およびR1測制省
11 ii)能である。
また、この発明において、O1J記被検体に代えてドリ
ルパイプを機枠に固定し、…J記ねしゲージに代えて被
検体(カップリング)をスピンドルに取付け、こオ]を
ドリルパイプにねじ込むことも簡明に転換可能であるか
ら、締付は力導入手段にも適用できる。
以上のとおり、この発明はねしに向ってねじゲ・−ジを
(り降下(前進) 、(2)逆回転降[(…J’ra)
、(3)正回転降「(前進)、(り逆回転上昇(後退)
、(6)停止の順に制御作動させ、しかもねしゲージと
ねしとの螺合時における締付はトルク値およびスタンド
オフ値の計測制御によりねし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、適正なねじ置台精度の4711!保に対する
品質管理上の信頼度が高められ、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
;6の一部11’j) +jii側面図、第2図は第7
図に示ず被検体把持i′fl(分の412、大凶、第3
図は第1図に示すスピンドルとねしゲージとの結合部分
の拡大図、第を図は第1図に示すA−A’矢視線に沿う
断面図、第5図はねしゲージと被検体との螺合状態を示
す説明図、第3図はねじ嵌合検査装置の他の実施例を示
す−hIS断面側曲図である。 /・・・被検体、/A・・・ねし、3・・・ねじゲージ
、グ・・・スピンドル、S・・内i 7、J、/l、/
3・・・磁石片(調心手段)、/4’・・・トルクモー
タ、35・・・スタンドオフ検知ロッド、37・・・指
示71、A 1f・・締I□]けトルク#I、S・・・
スタンドオフ。 9、〒  51−  出  願  人 第1図 j113  図 第4図 自  発  補  正 (II、冒1斤審査官            殿)1
、  」lf’lの衷心   昭和57年 特許部  
第1/73’l/号2、発 明  の名称 ねじの嵌合検査方法および装置 3、補正をする者 事件との関係     特 許 出 願 人昭和  年
  月  日   (発送日 昭和  年  月  口
)6、補II:により増加する発明の数 7、補11:の対象 願書 8、補正の内容 特開昭59−7242(7) (1)願書に「特許法第3g条たたし書の規定による特
許出願」を加入する。 (2)r、2.発明の名称 ねしの嵌合検査方法および
装置」の後に「特許請求の範囲に記載さ第1だ発明の数
・・・2」を加入する。 自  発  補  正 昭(II    年   月   11特許庁長官  
       殿 (特許庁審査官            殿)1、°1
目′1の表ノ1;   昭和Sフイ1  特許部  第
1/7jグ/す2、光  明 の名称 ねしの嵌合検査方法および装置 3、 111i if(をする老 中fiとの関係 特許出願人 (11i <1”+:+91)  大同特殊鋼味式会t
−にノリ力! 昭和  41  月  rJ   (発送日 昭和  
イ1  月  11)6、  hli+臼こより増加す
る発明の数7、補11の対象 8、浦11.の内容 (1)明細書の特許請求の範囲の記載を別紙のとおり補
11−する。 (2)第4頁第6〜7行[前記ねじゲージを逆回転また
は上下動しつつ逆回転させて」を削除する。 (3)第15頁第4行[紋付けJを「締(=Jけ」と補
i[する。 (4)四頁第15〜16行「上下へ・・・回転」をr 
J−下軸へ゛微動させつつ逆(左)または正(右)回転
」と補正する。 2 、 ’lIF訂請求の範囲 (1)前進するねじゲージと被検体に刻設したねじとが
調心状態で当接後、−前記ねしゲージと前記ねじとの螺
合開始位置を検知する第1の工程と、IF回転しつつ前
進する前記ねじゲージと前記ねじとの螺合時における締
イ1けトルク値およびスタンドオフ値を411定する第
2の工程と、前記ねじゲージが所定スタンドオフ値に達
すると前記ねじゲージを逆回転しつつ後退させて前記ね
じかも離脱させる第3の二1−程とからなり、前記第1
、第2および第3の下程順に作動およびJ1測すること
を特徴とするねじの嵌合検査方法。 (2)機枠のF部に配設した被検体の把持機構と、前記
機枠の16部に調心状態で配設したねじゲージの回転y
l陣機構とを具備し、前記回転11陣a構に前記ねじゲ
ージと被検体に刻設したねじとの螺合時における締付は
トルク値およびスタンドオフ値のjl測機構を付設した
ことを特徴とするねじの嵌合検査装置。 (3)前記回転昇鋒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項記載のねじの
嵌合検査装置。 (4)前記回転A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項記載のねじの嵌合検査装置。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)前進するねじゲージと被検体に刻設したねじとか
    調心状態で当接後、n+1記ねしゲージを逆回転または
    十F動じつつ逆回転させて前記ねじゲージと前記ねじと
    の螺合開始位置を検知する第1 (7)工程と、正回転
    しつつ前進する前記ねじゲージと前記ねじとの螺合時に
    おける締付はトルり値およびスタンドオフ値を測定する
    第2の工程と、目11記オコシケージが所定スタンドオ
    フ値に達すると前記ねしゲージを逆回転しつつ後退させ
    て前記ねじ力1ら離脱さぜる第3の]1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it’
     1ullすることを特徴とするねじの嵌合検査方法。
  2. (2) i枠のト部に配設した被検体の把持機構と、1
    g11記機枠σ月ニ都に調心状態で配設したねじゲージ
    の回転昇降機構とを具備し、前記回転昇降機構に+ti
    l記ねしゲージと被検体に刻設したねじとσ〕螺へにお
    ける締1・1けトルク値およびスタンド月7値の計測機
    構をf」設したことを特徴とするねLの嵌合検査装置。
  3. (3)前記回転昇降機構のスピンドルおよび内的に磁石
    片を周設してなる特許請求の範囲第2項記載のねじの嵌
    合検査装置。
  4. (4)前記回転昇降機構のスピンドルと内的との間に所
    定圧の気体または液体を導入してなる特S’l’ JJ
    求の範囲第一2項記載のねじの嵌合検査装置。
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