JPH0957535A - 鋼管のねじ切り方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼管に精密なねじを形成する。 【解決手段】 面取り機に鋼管１を送り込み、この鋼管
１の管端から所定距離離れた位置で鋼管１の軸芯と機械
芯とを合わせて鋼管１をチャックし、この面取り機によ
りこの鋼管の端面にシール部粗加工、端部内面に内面取
り加工および端部外面に所定の長さの外削加工を施し、
次いで、この鋼管１をねじ切り機に送り込み、前記鋼管
１の管端でシール部粗加工がなされた部位における鋼管
１の軸芯と機械芯を合わせて、前記面取り機においてチ
ャックした位置と同じ鋼管１の位置を、前記面取り機の
チャックと同一機構のチャックで掴み、次いで、このね
じ切り機により、前記鋼管１端面に精密端面加工、前記
外削加工部の端部にシール加工およびこのシール加工に
引き続づいてテーパーねじ切り加工を施す鋼管のねじ切
り方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、油井管等の管端
に、高精度なねじを形成するための方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】油井管の管端に形成されるねじ、特に特
殊ねじは、継手による管相互の接続が確実で、かつ接続
部が完全にシールされることが必要である。図２は、こ
のような油井管の継手部を示す説明図であり、図２
（ａ）は継手部を含んだ管長手方向断面図、図２（ｂ）
は図２（ａ）のＡ部拡大図、図２（ｃ）は図２（ａ）の
Ｂ部拡大図である。鋼管２１および２２を接続する場合
には、鋼管２１および２２のお互いに対面する管端部に
設けたテーパー雄ねじ２３および２４に螺合するテーパ
ー雌ねじ２５および２６を内面に設けたリング状継手２
７を使用する。

【０００３】リング状継手２７内面のテーパー雌ねじ２
５および２６の間には、これらテーパー雌ねじ２５およ
び２６よりも内面側に出っ張った突出部２８が設けてあ
り、この突出部２８の両側面２８ａおよび２８ｂが、リ
ング状継手２７で鋼管２１と鋼管２２を接続したとき
に、それぞれ鋼管２１および２２の管端面２１ａおよび
２２ａに接触して、管内の原油等が洩れないようにシー
ルするようになっている。なお、鋼管２１の管端面２１
ａおよび鋼管２２の管端面２２ａから管外面側に引き続
く部分および管内面側に引き続く部分には、それぞれ球
面部２１ｂおよび２２ｂ、テーパー部２１ｃおよび２２
ｃが設けてあり、管端面２１ａおよび２２ａと相まって
シールをより強固なものにしている。

【０００４】上述したように、リング状継手２７によっ
て接続された鋼管２１および２２のシール部を形成する
管端面２１ａ、２２ａ、球面部２１ｂ、２２ｂおよびテ
ーパー部２１ｃ、２２ｃは、精密な金属接触方式による
シール効果を高めるため、テーパー雌ねじ２５および２
６と相まって精密な加工が要求される。一般に、このよ
うな精密なシール部を有する特殊ねじは、プレミアム・
ジョイントと呼ばれている。

【０００５】上述したシール部を有する特殊ねじを鋼管
端部に形成する従来の技術としては、特開平５−１９２
８１８号公報に開示された方法がある。この技術に係わ
る鋼管のねじ切り方法は、固定された鋼管の中心軸の回
りに工具が回転するように構成された面取り機に鋼管を
送り込み、この面取り機により前記鋼管の端面に予備面
取り加工、前記鋼管の端部内面に内面取り加工部を形成
するための内面取り加工および前記鋼管の端部外面に少
なくとも所定の長さにわたる水平外削部を形成するため
の外削加工を施し、次いで、前記鋼管を固定された鋼管
の中心軸の回りに工具が回転するように構成されたねじ
切り機に送り込み、前記ねじ切り機で前記鋼管の水平外
削加工部を芯出し基準として、チャックすることによ
り、前記ねじ切り機における前記鋼管の芯と前記面取り
機における前記鋼管の芯とを一致させ、次いで、前記ね
じ切り機により、前記鋼管端面に精密端面加工、前記水
平外削加工部の端部に対するシール加工およびこのシー
ル加工に引き続づいてねじ切り加工を施すものである。

【０００６】上述した従来のねじ切り方法を図３（ａ）
〜（ｅ）により説明すると、次のとおりである。すなわ
ち、図３（ａ）に示すように、鋼管２１を、固定された
鋼管の中心軸の回りに工具が回転するように構成された
面取り機に送り込む。面取り機では、刃物台上に、端面
加工チップ３１、内面取り加工チップ３２、傾斜面外削
加工チップ３３および水平面外削加工チップ３４が所定
位置に固定されている。そして、刃物台は回転しながら
軸方向に移動し、端面加工チップ３１による端面取り加
工によって、鋼管２１の端面に対して、予備面取り加工
部３５が形成され、内面取り加工チップ３２による内面
取り加工によって、鋼管２１の端部内面に内面取り部３
６が形成され、傾斜面外削加工チップ３３および水平面
外削加工チップ３４によって、鋼管２１の端部外面に、
予備傾斜外削部３７ａとこれに続く水平外削部３７ｂと
からなる外削部３７が形成される。

【０００７】次いで、上述した面取り機によって予備面
取り加工、内面取り加工および外削加工が施された鋼管
２１を、固定された鋼管の中心軸の回りに工具が回転す
るように構成されたねじ切り機に送り込む。そして、図
３（ｂ）に示すように、ねじ切り機の芯出しチャック３
８により、水平外削部３７ｂを芯出し基準としてチャッ
クする。このようにチャックするので、ねじ切り機にお
ける鋼管２１の芯と、面取り機における鋼管２１の芯と
は一致することになる。

【０００８】ねじ切り機は、図３（ｃ）に示すように、
回転する切削工具として、シール加工チップ３９、外削
加工チップ４０およびチェザー４１を有している。そし
て、芯出しチャック３８を開放した後、シール加工チッ
プ３９によって、鋼管２１端面の予備面取り加工部３５
に対する精密加工が施される。

【０００９】次いで、図３（ｄ）に示すように、予備傾
斜外削部３７ａに対する精密なシール加工および傾斜外
削加工が施される。このような加工をとおして、鋼管２
１にシールのための端面２１ａ、球面部２１ｂが形成さ
れる。 次いで、図３（ｅ）に示すように、外削加工チ
ップ４０によってねじ部余肉が除去された後、チェザー
４１によりねじ切り加工がほぼ同時に施され、鋼管２１
の端部外面に精密なテーパー雄ねじ２５が形成される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平５−１９２８１８号公報に開示された鋼管のね
じ切り方法には、次のような問題点があった。すなわ
ち、面取り機における鋼管の芯とねじ切り機における鋼
管の芯とを一致させることができるので、鋼管に対し精
密なシール加工およびねじ切り加工を施すことができる
という利点はあるが、それはあくまでねじ切り加工を行
う鋼管端面近傍に曲がりがないという場合であり、曲が
りがある場合には、ねじ切り機でチャックする鋼管の位
置、あるいはチャックの機構が面取り機とねじ切り機と
で異なった場合には、必ずしも面取り機における鋼管の
芯とねじ切り機における鋼管の芯とを一致させることが
できず、ねじ切り加工精度、特に端面の偏肉による加工
精度が低下するという問題点があった。

【００１１】このような問題点を、図４に基づき説明す
ると、次の通りである。すなわち、図４（ａ）に示すよ
うに、管端に局部的な曲がり（一般に鼻曲がりという）
部分２１ａがある鋼管２１の曲がり部分２１ａを、図４
（ｂ）に示すように、面取り機のチャック３１で掴んで
管端にネジを切る場合を考えると、鋼管２１の先端部
は、チャック３１で掴まれたことにより、曲がりが矯正
された状態となる。この状態で芯出しした後ねじ切りの
ための予備加工を行うと、予備加工部２１ｂは、鋼管２
１の軸芯２１ｃを中心として、偏肉の発生しない状態で
加工される。

【００１２】そして、予備加工後、チャック３１を開放
すると、鋼管２１の先端の曲がり部分２１ａは、図４
（ｃ）に示すように、図４（ｂ）の曲がりが矯正された
状態から、元の曲がった状態に戻る。

【００１３】図４（ｃ）のように先端が元の曲がった状
態に戻った鋼管２１を、図４（ｄ）に示すように、ねじ
切り機のチャック３２で掴み、前記予備加工部２１ｂを
基準として芯出しした後、ねじ切り加工を行うと、予備
加工部２１ｂにおける鋼管２１の軸芯２１ｃと、ねじ切
り加工時の回転軸３３とは一致せず、鋼管２１が傾いた
状態で加工されることになる。このため、鋼管２１のね
じ部２１ｄは、偏肉状態で加工される（図の上部が薄肉
となり、図の下部が厚肉となる）。

【００１４】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、鋼管に曲がり
があっても、精密なシール加工およびねじ切り加工がで
きる鋼管のねじ切り方法を提供することを目的としてい
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る鋼管のね
じ切り方法は、工具回転式の面取り機において、この鋼
管の管端から所定距離離れた位置における軸芯を機械芯
に合わせて、管体を管体チャックで掴み、そして、この
鋼管の管端部に所定の加工を施す工程と、次いで、工具
回転式のねじ切り機において、前記鋼管の管端部で前記
加工が施された部位における軸芯を機械芯に合わせて、
前記面取り機においてチャックした位置と同じ管体位置
を、前記面取り機の管体チャックと同一機構の管体チャ
ックで掴み、そして、前記鋼管の管端部に所定の加工を
施す工程から成るものである。

【００１６】また、工具回転式の面取り機において、こ
の鋼管にねじを切った後のねじの完全ねじ部と不完全ね
じ部の境に相当する位置における鋼管の軸芯を機械芯に
合わせて、管体を管体チャックで掴み、そして、この鋼
管の管端部に所定の加工を施す工程と、次いで、工具回
転式のねじ切り機において、前記鋼管の前記面取り機に
おいて芯合わせした位置と同じ位置における鋼管の軸芯
を機械芯に合わせて、前記面取り機においてチャックし
た位置と同じ管体位置を、前記面取り機の管体チャック
と同一機構の管体チャックで掴み、そして、前記鋼管の
管端部に所定の加工を施す工程から成るものである。

【００１７】以下に、作用について述べると、面取り機
とねじ切り機の芯出し装置において、機械芯と鋼管の軸
芯を一致させる位置が、管端から同一距離の位置であ
り、しかも機械芯と鋼管の軸芯を一致させた後で鋼管を
チャックする位置が、面取り機とねじ切り機で同一であ
り、使用するチャックも同一機構のチャックであるの
で、面取り機およびねじ切り機のそれぞれにおける加工
前の鋼管と切削工具との相対位置関係が、まったく同一
の関係になる。

【００１８】したがって、シール部粗加工、端部内面の
内面取り加工および端部外面の外削加工等の粗加工が面
取り機により、またシール加工およびテーパーねじ切り
加工等の仕上加工がねじ切り機によりというように、別
々の機械で加工されているとはいえ、あたかも同一の機
械で粗加工および仕上加工するのと同じような加工がで
き、精密なシール加工およびねじ切り加工が可能となる
ので、テーパーねじ加工における精度が向上する。

【００１９】なお、面取り機およびねじ切り機におい
て、芯出し位置を完全ねじ部と不完全ねじ部の境に相当
する位置としたのは、鋼管の管端に曲がりがあった場合
でも、この位置までは完全ねじ部が形成できるからであ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の例である鋼
管のねじ切り方法を、図１（ａ）〜（ｆ）により説明す
る。この鋼管のねじ切り方法においては、図１（ａ）に
示すように、鋼管１を、固定された鋼管の中心軸の回り
に工具が回転するように構成された面取り機に送り込
み、鋼管１管端外面にねじを切ったときの完全ねじ部と
不完全ねじ部の境に相当する位置（管端からＬ_c の距
離）を計測チャック２で掴むとともに、鋼管１の中央部
分をフローティングチャック３ａおよび３ｂで掴む。そ
して、計測チャック２のチャック芯４の位置（上下方向
の位置および水平方向の位置）をチャック芯計測器５で
計測し、面取り機の回転中心軸６との間の上下方向の距
離Ｌおよび水平方向の距離Ｗを把握する。

【００２１】次に、図１（ｂ）に示すように、チャック
芯４を面取り機の回転中心軸６と一致させるために（す
なわち芯出しするために）、計測チャック２に設けたチ
ャック芯計測器５により計測された偏差ＬおよびＷを０
にすべく、鋼管１の中央部分をチャックしているフロー
ティングチャック３ａおよび３ｂを、上下方向にＬおよ
び水平方向にＷだけサーボモータ７ａおよび７ｂにより
移動させる。このサーボモーター７ａおよび７ｂは、フ
ローティングチャック３ａおよび３ｂのおのおのに、上
下方向移動用と水平方向移動用の２個づつ装備されてい
る。

【００２２】チャック芯４と面取り機の回転中心軸６と
が一致したら、図１（ｃ）に示すように、計測チャック
２を面取り機による加工のじゃまにならないように、計
測チャック２を開放するとともに、フローティングチャ
ック３ａおよび３ｂは、チャック位置がずれないように
固定する。

【００２３】なお、鋼管１の加工端に最も近いフローテ
ィングチャック３ａからの鋼管突出し長さＬｔは、ねじ
切り加工を含め工具干渉を避けられる長さとする。

【００２４】そして、図１（ｄ）に示すように、回転す
る面取り機の刃物ホルダ８を、鋼管１の加工端に近づけ
る。この刃物ホルダ８には、端面加工チップ９、内面取
り加工チップ１０、外面加工チップ１１が配置されてい
る。

【００２５】そして、図１（ｅ）に示すように、端面加
工チップ９による端面取り加工によって、鋼管１の端面
に予備面取り加工部１２が形成され、図１（ｆ）に示す
ように、内面取り加工チップ１０による内面取り加工に
よって、鋼管１の端部内面に内面取り部１３が形成さ
れ、図１（ｇ）に示すように、外面加工チップ１１によ
って、鋼管１の端部外面に、第一の外削部１４ａとこれ
に続く第二の傾斜外削部１４ｂとからなる外削部１４
が、鋼管１の半径方向および管軸方向に工具位置を制御
可能なＮＣ面取り機により形成される。

【００２６】次いで、上述した面取り機によって予備面
取り加工、内面取り加工および外削加工が施された鋼管
１を、固定された鋼管の中心軸の回りに工具が回転する
ように構成されたねじ切り機に送り込む。そして、ねじ
切り機の芯出し装置により、第一の外削部１４ａを基準
に、前記図１（ａ）〜図１（ｃ）と同じように計測チャ
ック２で計測した後、フローティングチャック３ａおよ
び３ｂを適正量移動させ、さらにフローティングチャッ
ク３ａおよび３ｂを固定して鋼管１をチャックする。こ
のとき、鋼管１の軸芯は、面取り機と同一位置で機械芯
に一致し、鋼管１に対するフローティングチャック３ａ
および３ｂのチャック位置は、面取り機とねじ切り機と
では同一位置であり、かつ大きさと構造と材質等が同一
である同一機構のチャックでチャックするようにしてい
るので、ねじ切り機と面取り機における機械芯と鋼管１
の相対位置関係および機械と鋼管の相互の剛性が一致
し、あたかも１台の機械で面取り、ネジ切り加工を行っ
たように、一致することになる。

【００２７】ねじ切り機は、図１（ｈ）に示すように、
回転する切削工具として、シール加工チップ１５とチェ
ザー１６を有している。そして、シール加工チップ１５
によって、鋼管１端面の予備面取り加工部１２に対する
精密加工が施される。

【００２８】次いで、第一の外削部１４ａに対する精密
なシール加工および傾斜外削加工が施される。このよう
な加工をとおして、鋼管１にシールのための端面１ａ、
球面部１ｂが形成される。

【００２９】次いで、図１（ｉ）に示すように、面取り
機による外面テーパー加工により、余肉が残っていない
外面テーパー部に、チェザー１６によりねじ切り加工が
ほぼ同時に施され、鋼管１の端部外面に精密なテーパー
雄ねじ１７が形成される。

【００３０】本発明の鋼管のねじ切り加工方法において
は、上述したようにして加工が行われるので、面取り機
とねじ切り機における機械芯と鋼管の相対位置関係およ
び機械と鋼管の相互の剛性が一致しているので、加工中
の管端部の弾性変形が近似し、また鋼管に曲りがある場
合でも、曲りの影響を最小に抑えることができるため、
精密なシール加工およびねじ切り加工ができ、ねじ切り
加工精度が向上する。

【００３１】なお、面取り機で加工された鋼管を、ねじ
切り機に搬送するに際しては、鋼管の上下方向および水
平方向の曲がりの状態が、面取り機で芯出ししたときと
同じ状態に維持されるように、ウォーキングビーム等を
使用して、鋼管を転がさないようにして搬送するように
する。

【００３２】

【発明の効果】この発明により、精密なシール加工およ
びねじ切り加工ができ、ねじ切り加工精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋼管のねじ切り方法の説明図であり、
（ａ）〜（ｊ）は加工手順を示す。

【図２】シール部を有する特殊ねじの断面図である。

【図３】従来の鋼管のねじ切り方法の説明図であり、
（ａ）〜（ｅ）は加工手順を示す。

【図４】面取り機とねじ切り機とでチャック位置が異な
る場合の切削状況を、手順を追って示した説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 鋼管 １ａ 端面 １ｂ 球面部 ２ 計測チャック ３ａ、３ｂ フローティングチャック ４ チャック芯 ５ チャック芯計測器 ６ 面取り機の回転中心軸 ７ａ、７ｂ サーボモータ ８ 刃物ホルダ ９ 端面加工チップ １０ 内面取り加工チップ １１ 外面加工チップ １２ 予備面取り加工部 １３ 内面取り部 １４ 外削部 １５ シール加工チップ １６ チェザー １７ テーパー雄ねじ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具回転式の面取り機において、この鋼
   管の管端から所定距離離れた位置における軸芯を機械芯
   に合わせて、管体を管体チャックで掴み、そして、この
   鋼管の管端部に所定の加工を施す工程と、 次いで、工具回転式のねじ切り機において、前記鋼管の
   管端部で前記加工が施された部位における軸芯を機械芯
   に合わせて、前記面取り機においてチャックした位置と
   同じ管体位置を、前記面取り機の管体チャックと同一機
   構の管体チャックで掴み、そして、前記鋼管の管端部に
   所定の加工を施す工程から成ることを特徴とする鋼管の
   ねじ切り方法。
2. 【請求項２】 工具回転式の面取り機において、この鋼
   管にねじを切った後のねじの完全ねじ部と不完全ねじ部
   の境に相当する位置における鋼管の軸芯を機械芯に合わ
   せて、管体を管体チャックで掴み、そして、この鋼管の
   管端部に所定の加工を施す工程と、 次いで、工具回転式のねじ切り機において、前記鋼管の
   前記面取り機において芯合わせした位置と同じ位置にお
   ける鋼管の軸芯を機械芯に合わせて、前記面取り機にお
   いてチャックした位置と同じ管体位置を、前記面取り機
   の管体チャックと同一機構の管体チャックで掴み、そし
   て、前記鋼管の管端部に所定の加工を施す工程から成る
   ことを特徴とする鋼管のねじ切り方法。