JPS628596B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の目的） 本発明は油井管生産ラインにおいて、カツプリ
ングを所定位置および所定トルクに完全に自動締
付けを可能とすることにより飛躍的に生産量の増
加および省力化を目的とした油井管におけるカツ
プリング自動締付方法および装置に関する。

（従来技術） 従来、油井管生産ラインにおいて、API規格に
おけるバツトレスネジカツプリングの場合では、
油井管にバツトレスネジカツプリングを締付ける
には、前工程でハンドタイトによる適量締付の状
態ではカツプリングの片端面と管端面から所定の
位置に刻印された△マーク間の距離にバラツキが
あるため、自動的に締込み量を規定することがで
きず、またカツプリングの端面が、パイプ表面に
刻印されたトライアングルマーク（△印）底面よ
りネジ１ピツチ手前の位置から、△マーク頂点ま
での間にくる様に目視で締付けられていたが、こ
れでは締付けに多くの労力と時間を費し、非能率
的であるばかりでなく、トルクコントロールにつ
いては△マーク内に管端面が位置することによつ
て締付トルクは一応良好ということになつている
が、実際の締付トルクは不明という極めて不完全
なものであつた。

また特開昭52−96411号公報に開示された「カ
ツプリングの管端螺子部機械締め自動制御方法」
においては、 当初の手締め位置を測定し、 この測定値をカツプリングの長さ（すべて同
一と仮定）から減じ、 予め与えられた規定螺着寸法からこの減値を
さらに減じて機械締め寸法を求め、 この機械締め寸法値を螺子ピツチで除して機
械締め回転数に換算し、 これらの演算を自動演算機にさせ、 得られた出力（回転数）を螺合機に与えて締
めつける方法。

であるが、これはカツプリングの長さが全て同一
という仮定であるが、実際には６mm程度のバラツ
キがあるので、この方法では大きな誤差が入る余
地がある。また、この方法では機械締めの寸法を
螺子ピツチで除してカツプリングの回転数に換算
しているので、カツプリングおよび管体の把持装
置のスリツプ等による誤差が入るおそれの多いも
のである。

さらにまた、特開昭55−40396号公報に開示さ
れた「ねじを切られた結合体を形成する方法およ
び装置」においては、単に回転数によるトルク制
御をするもので、カツプリングおよび管体の把持
装置のスリツプ等により精度の粗いものであり、
かつ位置の制御については全く無関係のものであ
る。

（発明の構成） 本発明は、１個所のカツプリングのネジ不良に
より掘さく途中の油井を放棄することにより数億
円乃至十数億円という莫大な損害を受けることが
絶対にないように、油井管へのネジを有するカツ
プリングの締付けを、予じめハンドタイト（手締
め）によつて締込まれた管とカツプリングの締込
み量を自動的に測定し、その測定値をマイクロン
ピユーターに記憶させ、その測定値より、カツプ
リング端面とパイプ表面に標示されたマークを基
準とし、あるいはカツプリング端面から管端まで
の締込位置を基準とし、所定の位置との距離を演
算することによつて、カツプリング端面を所定の
位置まで自動的に締込むと同時に、その位置での
締付トルクが自動的に標示されることによつて所
定のトルクをも制限できるようにしたもので、本
発明をAPI規格におけるバツトレスネジカツプリ
ングの場合の実施例の図によつて説明する。

第１図において、 １は、端面にバツトレスネジ２を切つた油井管
であり、そのネジ部にハンドタイトで取付けられ
たカツプリング３を有する。

検出子４は架台５に摺動自在に装着され、アク
チユエーター６により、矢印７および矢印８方向
に移動可能である。

また前記検出子４にはパルス発信器１０を有す
るラツクピニオン１１を有し、検出子４の移動量
n₁をパルス信号に変換可能である。

別の検出子１２は架台５に摺動自在に装着さ
れ、アクチユエーター１３により矢印１４および
矢印１５方向に移動可能である。

また検出子１２にはパルス発信器１６を有する
ラツクピニオン１７を有し、検出子１２の移動量
n₂をパルス信号に変換可能である。１８はAPI規
格に規定されたトライアングルマークであり、油
井管端面１９よりAPI規格寸法Ａの位置に予め刻
印される。

Ｌは検出子４および検出子１２の当初の設定位
置間の距離であり、常に一定である。

A₁は締付け完了時のカツプリング端面２０′の
管端面１９からの距離であり、操作盤（図示略）
上にて管サイズに応じて設定される。

尚、本実施例ではAPI規格で定められたバツト
レスネジを有するパイプおよびカツプリングにつ
いて述べたが、ラウンドネジを有するパイプおよ
びカツプリングについても同様であり、トライア
ングルマークでなくても適宜のマークが標示され
る。

（発明の作用） 本発明の作用を実施例の図によつて説明する
と、第１図において、カツプリング３をハンドタ
イトで取付けた油井管１が、図に示すようにセツ
トされた時、検出子４および検出子１２はアクチ
ユエーター６およびアクチユエーター１３によ
り、矢印７および矢印１５方向にそれぞれ移動を
開始し、検出子４および検出子１２は、管端面１
９およびカツプリング端面２０に接するまで移動
し停止する。

その時の検出子４および検出子１２の移動量n₁
および移動量n₂は各パルス発信器１０および１６
において、電気パルス信号に変換され、そのパル
ス数を下記の算式に導入することによつて油井管
端面１９と検出子１２の移動位置２２′間の距離
lhを算出する。

lh＝Ｌ−（n₁＋n₂） 続いてカツプリング３は、締付機により締込ま
れ矢印２３方向に前進する。

カツプリング端面２０は２０′の位置までαだ
け前進し、 lh＋α＝A₁ となつた位置２０′で停止する。

この２０′の位置はAPI規格によるトライアン
グルマーク１８の巾Ｂの間で垂直辺から約５mmに
ある位置である。

また、実作業においては、パイプ内部流体の漏
洩を防止するために、上記の位置制御と併用し、
締付トルクを制御する必要がある。このため、こ
の締付装置とは別に、後述の第２図に示すトルク
−ネジ込み量を表示可能のトルク検出装置（図示
略）を設け、操作盤上にて、最小トルクTminお
よび最大トルクTmaxを設定し、カツプリング端
面２０が第１図における巾Ｂの間に在ると同時
に、締付トルクがTminとTmaxとの間に在るよ
う、制御を行う必要がある。

第２図において、前記トルク検出装置により自
動的に適正トルクが表示できる。即ち、このトル
ク検出装置に与えられる最小のトルクTminおよ
びネジ込み量が満足されるとき、締付機は自動的
に油井管１を解放し、要求された特殊状態が満足
されることを示す信号を発する。もし、何らかの
理由により、組立てが拒絶されると油井管１はや
はり解放され、拒絶信号が発せられる。

このトルク検出装置のために与えられる組立制
御設定は次の通りである。

Tmin……最小トルク Tmax……最大トルク ｌ……不適当な組立又は拒絶信号を避けるため、
最小トルクTmin設定が達成される以前に得ら
れるべきカツプリング３のネジ込み量。この設
定はネジ面の不良および異物の噛込み等に対す
る試験となる。

Smin……満足な組立のために得られるべきネジ
込み量 Smax……最小トルクTminが達成されると、不適
当な組立信号を発するネジ込み量。この設定は
荒れた又は傾斜づけられた接続のためのチエツ
クとなる。

このトルク検出装置は、各接続のために生ずる
トルクおよびネジ込み量を記録する細片状図表
と、接続組立中のトルクおよびネジ込み量のデジ
タル表示装置（図示略）を含む。

第２図によつて、これら組立制御方式を概括す
ると、油井管を組立てる時の「拒絶」信号は、以
下の状態のうちいずれか１つの状態の下で起る。

(1) 所定の低ネジ込み量が達成される以前に、所
定の最小トルクTminが達成される状態。（矢印
２４） (2) 所定の最小ネシ込み量Sminが達成される以
前に、所定の最大トルクTmaxが達成される状
態。（矢印２５） (3) 所定の最小トルクTminが達成される以前
に、所定の最大ネジ込み量Smaxが達成される
状態。（矢印２６） 次に「受容」信号は以下の時に生ずる。

(1) トルクが所定の最小トルクTmin以上で最大
トルクTmax未満の時、ネジ込み量が、所定の
最小ネジ込み量Sminが達成される状態。（矢印
２７） (2) ネジ込み量が所定の最小ネジ込み量Sminに
達した時に、トルクが最小トルクTmin以下の
場合には、さらにネジ込み作業を続行し、ネジ
込み量が所定の最小ネジ込み量Smin以上で、
最大ネジ込み量Smax未満の時、最小トルク
Tminが達成される状態。（矢印２８） （発明の効果） 本発明は、油井管に取付けるカツプリングを予
じめハンドタイトで締込み、このカツプリングの
端面と管端との距離を自動的に測定し、マイクロ
コンピユーターに記憶させ、その測定値より、カ
ツプリング端面と管のマークを基準とし、あるい
は、カツプリング端面から管端までの締込位置を
基準として規格の所定位置とを演算し、この演算
された機械締めの距離の所定の位置までカツプリ
ング端面がくるよう、自動的に機械締めを行うと
同時に、その位置での締付トルクが自動的に標示
されるようにしたので、 高い精度で締付けられたカツプリングをもつ
た油井管の完全自動組立が可能となつた。

カツプリング端面の停止位置を任意に設定す
ることができる。

トルク制御が併用できて、接続部の漏出がな
くなつた。

接続組立ての歩留りが向上した。

手締め寸法をカツプリング端面を基準として
直接測定するため、バラツキの大きいカツブリ
ング長さの誤差には無関係で、従つて位置の測
定値にエラーの入る余地がない。

機械締めはカツプリングの回転数制御でな
く、カツプリング端面までの距離で制御するた
め、カツプリングおよび管体の把持装置のスリ
ツプなどによる誤差が生じないので、精度が極
めて高い。

トルク装置を併用するため、トルクと締付代
の組合せ制御が可能となり、厳しい規格にも十
分対応できる。

上述の効果のため、油井管の組立作業の能率向
上による量産態勢への貢献は飛躍的であり、不良
締付けによる莫大な損害補償のリスクは皆無とな
つた。

尚、第３図はカツプリング締付装置とトルクタ
ーン制御装置との接続を示す略線斜視図で、３０
はカツプリング締付装置、３１はトルクターン制
御装置、３２は両者を電気的に接続する電纜、３
３はアクチユエーター、３４はロードセル、３５
はパルス発信器、３６はパイプチヤツク、３７は
カツプリングチヤツク、３８はパイプキヤリツ
ジ、３９はトルクフレーム、４０はパイプチヤツ
クシリンダー、４１はラツクピニオン、４２はト
ルクデジタル表示器、４３はネジ込み量デジタル
表示器、４４はTminデジタル設定器、４５は
Tmaxデジタル設定器、４６はSminデジタル設定
器、４７はSmaxデジタル設定器、４８は細片状
図表を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のネジ込み量制御の原理図、第
２図は本発明のトルク制御のダイヤグラム、第３
図はカツプリング締付装置とトルクターン制御装
置との電気的接続を示す斜視図である。 （主要部分の符号の説明）、１：油井管、２：
バツトレスネジ、３：カツプリング、４：検出
子、１０：パルス発信器、１２：検出子、１６：
パルス発信器、１８：トライアングルマーク、１
９：油井管端面、２０，２０′：カツプリング端
面、２１：検出子４の先端位置、２２，２２′：
検出子１２の位置、Ａ：トライアングルマークの
位置、Ｂ：トライアングルマークの巾、Ｌ：設定
値（当初の）、Tmax：最大トルク、Tmin：最小
トルク、Smax：最大ネジ込み量、Smin：最小ネ
ジ込み量、ｌ：低ネジ込み量。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 油井管にネジを有するカツプリングを締付け
   るカツプリング自動締付方法において、予じめハ
   ンドタイトによりカツプリングを適宜位置まで締
   込み、この締込まれた管の管端の位置と、ハンド
   タイトで締込まれたカツプリングの端面の位置と
   をそれぞれの検知子により検知し、これら両検知
   子の初期設定時の距離から両検知子の移動距離の
   和を減じて、ハンドタイト締込み後のカツプリン
   グ端面と管の所定位置までの締込み距離を演算
   し、記憶させ、締込機によりこの締込み距離だけ
   締込ませると同時に、そのときの締込み距離にお
   ける締付トルク値が所定のものかどうを標示する
   ことを特徴とする油井管におけるカツプリング自
   動締付方法。 ２ 予じめハンドタイトで締込まれたカツプリン
   グを有する油井管を回転自在に保持する保持装置
   と、管端位置を検知する出入自在で、かつパルス
   発信器を備えた検知子と、カツプリング先端面位
   置を検知する出入自在で、かつパルス発信器を備
   えた別の検知子と、当初締込み量の距離による測
   定および測定値の記憶装置と、管端面からの所定
   長さの位置を基準とした所定位置との距離を算出
   する演算装置と、距離によるトルク検出・標示装
   置を具備したことを特徴とする油井管におけるカ
   ツプリング自動締付装置。