WO2006033314A1 - 端部加工装置及び管製造方法 - Google Patents

Abstract

　生産性と加工精度の向上を両立する。 　油井管ＬＰの一方端近傍を保持する回転可能なチャックと、このチャックの近傍に配置され、チャックとともに回転する油井管ＬＰの一方端部に対する相対位置を制御可能な加工工具を備えたねじ切り機１２と、回転する油井管ＬＰの他方部を油井管ＬＰに追従して支持する支持装置１３を有する。これらの支持装置１３を油井管ＬＰの両側に配置される上下２個で対をなす４個のサポートローラ１３ａ，１３ｂおよび１３ｃ，１３ｄと、これら上下２個で対をなすサポートローラ１３ａ，１３ｂおよび１３ｃ，１３ｄを、それぞれ油井管ＬＰに対して一体として個別に接離移動させるエアーシリンダ１３ｅ，１３ｆとで構成する。 　油井管を最適の力で支持できるとともに、加工速度を高速にして生産性を向上させた場合でも、油井管の振動が加工部に伝播せず、生産性と加工精度の向上を両立できる。

Description

明 細 書

端部加工装置及び管製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、例えば鋼管等の長尺部材の端部にねじ等をカ卩ェする端部加工装置及 び管製造方法に関する。本発明は、特に、油井管の端部にねじ継手を加工する端 部加工装置と、この端部加工装置を用いた管製造方法とに関する。

背景技術

[0002] 例えば鋼管の端部へのねじ加工は、ねじ加工の状況の説明図である図 4に示すよ うに、ねじ加工を施す管端近傍をチャック 1によって固定された鋼管 Pをチャック 1の 回転により回転させながら、その端部に鋼管 Pとの相対位置を制御可能に配置され た切削バイト 2を当接させることにより、行われる。

[0003] ところで、油井管は約 10mと長い。また、チュービングと呼ばれる外径が 114mm以 下の油井管も存在する。この油井管の端部へのねじ継手のためのねじカ卩ェは、油井 管を高速で回転させながら切削する。このような長尺で細い径の油井管には長手方 向に若干の曲がりが存在するため、ねじカ卩ェ工程で鋼管を高速回転させると振動が 発生する。

[0004] この振動はねじの加工精度を悪化させる。そこで、図 4に示すように、チャック 1より 後方の管部分をサポートローラ群 3A〜3Dにより強制的に拘束して振動の発生を抑 制する。

[0005] このサポートローラ群の構成の一例を図 5に示す。この図 5に示したサポートローラ 群は、鋼管 Pの長手方向軸と直交する軸を含む横断面に対して左右両側に (以降「 加工材の両側」という）、上下方向にオーバーラップした状態で、鋼管 Pの軸方向に ずらせて各 2個ずつ配置させた 4個のサポートローラ 3a〜3dにより構成される。

[0006] そして、これら 4個のサポートローラ 3a〜3dを、例えばシリンダ装置 4によって、夫々 左右 2個ずつ 3a， 3bと 3c, 3dを同調して鋼管 Pに対して接離移動させることにより、 鋼管 Pを拘束する。なお、図 5では、 4個のサポートローラ 3a〜3dは鋼管 Pへの押し 付けにばね 5を介在させ、鋼管 Pの楕円や偏平に対して各サポートローラ 3a〜3dが 追従できるものを示す。

[0007] し力し、図 5に示すサポートローラ群 3A〜3Dは、左右 2個のサポートローラ 3a, 3b と 3c， 3dを同調して鋼管 Pに対して接離移動させる。このため、鋼管 Pの曲がり量によ つては鋼管 Pをかなり強く挟み込まないと鋼管 Pを拘束することができなレ、。この強レヽ 挟み込む力は、ばね 5を介在させているにもかかわらず、楕円、偏平による鋼管 Pの 振動を助長させる原因となる。つまり、鋼管の曲がりによって生じる回転時の振動を 十分に抑え込むことはできない。

[0008] ところで、特許文献 1には、図 6に示すように、適当な間隔離して配置した一対のサ ポートローラ 3a， 3bにより鋼管 Pを下方力、ら支持するサポートローラ群 3A〜3Dのうち 、鋼管 Pの曲がりに伴う回転振れの最小部分を支持するサポートローラ群 3Cの支持 台を固定して配置するとともに、他のサポートローラ群 3A， 3B, 3Dの支持台を鋼管 Pの振れに追従できるように油圧を用いて移動自在に配置する発明が、開示されて いる。

特許文献 1：特開平 6— 182603号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] しかし、特許文献 1により開示された発明では、管の振れに対して油圧によってサ ポートローラ群の支持台を追従させるので、追従の応答性が悪い。さらに、一対のサ ポートローラにより鋼管を下方から支持するサポートローラ群の支持性能も悪い。した がって、加工性を高めるために切削速度を高速にすると、サポートローラ群が管の振 れに追従できず、生産及びカ卩ェ精度それぞれの向上を図ることはできなかった。

[0010] このように、従来の端部加工装置には、加工精度の要求の厳しいメタルシールを有 する油井管のねじ継手を加工する際に、生産性及び加工精度を高次元で両立でき ないという課題があった。

課題を解決するための手段

[0011] 本発明は、被加工材の一方の端部の近傍を保持する回転可能なチャックと、このチ ャックの近傍に配置され、このチャックとともに回転する被力卩ェ材の一方の端部に所 定の加工を施すベぐ被力卩ェ材の一方の端部に対する相対位置を制御可能な加工 工具と、回転する被加工材の他方の端部を被加工材に追従して支持する支持装置 を有し、この支持装置が、被力卩ェ材の両側に配置される上下 2個で対をなす 4個のサ ポートローラと、上下 2個で対をなすサポートローラをそれぞれ被加工材に対して一 体として個別に接離移動させるエアーシリンダとを有することを特徴とする端部加工 装置である。この端部加工装置により、加工精度の要求の厳しいメタルシールを有す る油井管のねじ継手をカ卩ェする際の生産性及びカ卩ェ精度をいずれも高次元で両立 させること力できる。

[0012] また、本発明はこの端部加工装置を用いて管の端部を加工する工程を含むことを 特徴とする管製造方法である。

発明の効果

[0013] 本発明では、被力卩ェ材の両側に配置される上下 2個で対をなすサポートローラを、 ェアーシリンダによりそれぞれ被加工材に対して一体として個別に接離移動させる。 このため、被加工材を最適の力で支持できるとともに、高速回転させた場合にも被加 ェ材の振れに対して追従できる。これにより、回転速度を高速にして生産性を向上さ せる場合であっても、被力卩ェ材の振動が加工部に伝播せずに良好な加工精度を維 持できるので、生産性及び加工精度を高次元で両立させることができる。

[0014] したがって、長尺の油井管を高速回転させた場合であっても、油井管のねじ継手の メタルシール部に、その気密性確保のために必要な細かい粗さ、規定を満足する加 ェを行うことができる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]本発明に係る端部加工装置の全体を示した概略図である。

[図 2]本発明に係る端部加工装置を構成する支持装置を説明する図であり、図 2 (a) は正面図、図 2 (b)は平面図である。

[図 3]油井管とサポートローラとの間の位置関係を示す説明図であり、図 3 (a)は最大 径の油井管の場合を示し、図 3 (b)は最小径の油井管の場合を示す。

[図 4]従来の端部加工装置を示す説明図である。

[図 5]従来の端部加工装置に使用されるサポートローラ群の一例を示す説明図であ る。 [図 6]特許文献 1により開示された発明を示す説明図であり、図 6 (a)は全体図、図 6 ( b)はサポートローラ群の概略図である。

符号の説明

[0016] LP 油井管

11 端部加工装置

12 チャック

13 支持装置

13a, 13b, 13c, 13d サポートローラ

13e, 13f エアーシリンダ

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、本発明に係る端部加工装置及び管製造方法を実施するための最良の形態 を、図 1〜図 3を参照しながら説明する。

図 1は、本発明に係る端部加工装置 11の全体を示した概略図である。図 2は、端部 加工装置 11を構成する支持装置を説明する図であり、図 2 (a)は正面図、図 2 (b)は 平面図である。さらに、図 3は、油井管とサポートローラとの間の位置関係を示す説明 図であり、図 3 (a)は径の大きな油井管の場合を示し、図 3 (b)は径の小さな油井管の 場合を示す。

[0018] 本実施の形態において端部加工装置 11により端部の加工を行われる油井管 LPは 、通常の製造工程、すなわち延伸圧延工程及び定径圧延工程を経て製造される。 端部加工装置 11は、この油井管 LPの一方の側の端部に所定のねじを切削するね じ切り機に設けられたチャック 12と、このチャック 12と直列に配置され、少なくとも油 井管 LPの他方の側の端部を支持する例えば 4組の支持装置 13— :!〜 13— 4とを備 える。なお、支持装置 13は、通常、油井管 LPの長手方向へ 1〜20個配置される。

[0019] チャック 12に一番近い位置に配置した支持装置 13— 1に設けたサポートローラと チャック 12との間隔を xlとし、各支持装置 13— 2〜： 13— nのサポートローラ間の間隔 を順次 χ2、χ3、 · ' ·χηとし、油井管 LPの全長を yとすると、 xk (k= l , 2, 3· · ·)と yとの 関係は、 { (xk/y) X 100}が 4%以上 20%以下となるように設定することが、望まし レ、。この間隔 xkが短過ぎると、チャック 12とサポートローラおよびサポートローラ同士 での干渉が生じ、一方、間隔 Xkが長過ぎると振れが生じるためである。実際には、油 井管 LPのチャック 12側では xkを短くし、チャック 12から離れるに従い xkを長くするこ とが例示される。

[0020] 支持装置 13— 1〜： 13— 4は、図 2に示すように、例えば油井管 LPの両側に配置さ れる上下 2個で対をなす 4個のサポートローラ 13a〜： 13dを備える。この上下に配置さ れる対を成すサポートローラ 13a， 13bおよび 13c， 13dのロール外径 dやロール間 隔 Lは、特に限定されるものではなレ、。しかし、図 3に示すように、ねじ切り機によって ねじ切りが行われる油井管 LPが最大径の場合（図 3 (a)参照）でも、又は最小径の場 合（図 3 (b)参照）でも、両側から 4個のサポートローラ 13a〜： 13dにより確実に支持で きるようなロール外径 dおよびロール間隔 Lに予め設定されている。

[0021] ロール外径 dおよびロール間隔 Lの比（dZL)は、 0. 5以上 0. 98以下であることが 望ましレ、。比（dZL)が 0. 5未満では力が油井管 LPに伝わらず支持が不十分となる 力 である。また、サポートロールを同一平面状に配置するので元来比（d/L)は 1未 満であるが、クリアランスを考慮して 0. 98以下とする。サポートローラのロール外径 d 及びロール間隔 Lの一例を下記表 1に示す。

[0022] [表 1]

[0023] そして、これら上下 2個で対をなすサポートローラ 13a, 13bおよび 13c, 13dは、所 定の圧力を加えられて所定の距離 (サポートストローク）だけ出入が可能なエアーシリ ンダ 13e， 13fによって、それぞれが一体として、油井管 LPに対して個別に接離移動 するように保持される。

[0024] サポートローラにかかる力（保持力）は左右一対合せて 1500N以上 14000N以下 であり、望ましくは 4000N以上 6000N以下である。この保持力が弱すぎると油井管 LPの保持が不十分となる一方、高すぎると油井管 LPの回転に対して抵抗となり切削 速度の低下につながるからである。油井管 LPの径が大きくなるとそれに伴って大きな 保持力が必要となることは言うまでもない。

[0025] ねじ切り機の構成は一般的なものであるために図示を省略した力 チャック 12によ つて保持された油井管 LPの一方の側の端部に所定のねじ力卩ェを施すために、油井 管 LPに対する相対位置の制御が可能に配置されたバイトを備えることは言うまでもな レ、。

[0026] このように構成された本発明の端部加工装置 11では、サポートローラ 13a， 13bお よび 13c, 13d群を、油圧やねじなどによって接離移動させるのではなぐエアーシリ ンダ 13e， 13fによって接離移動させる。このため、加工速度を高速にして生産性を 向上させた場合でも、サポートローラ 13a, 13bおよび 13c, 13d群が油井管 LPの曲 力^や楕円、偏平に対して素早い応答で追従できる。したがって、油井管 LPの曲がり や楕円、偏平に起因する振動が加工部に伝播することを、効果的に抑制できる。

[0027] その際、上下 2個で対をなす 4個のサポートローラ 13a〜13dを、同じロール外径 d のものを油井管 LPの軸方向の同一平面に配置することにより、ねじ切りをする油井 管 LPの外径が変化した場合であっても、上下で対をなすサポートローラ 13a, 13bお よび 13c, 13dの設置位置関係を調整しなくとも、油井管 LPの支持力が、対を成す 上下のサポートローラ 13aと 13bおよび 13cと 13dにおいて同等になるので、油井管 LPをより安定して支持できる。

[0028] また、サポートローラ 13a〜13dを形成する素材は特に限定されるものではないが、 ゴムなどの弾性体で形成すれば油井管 LPに疵をつけることがなぐ望ましい。この場 合の弾性体は、例えば天然ゴムや合成ゴム等が例示され、材質は適宜変更可能で あるが、硬度 HSが 60以上 100以下、望ましくは 80以上 90以下である。 HSが 60未 満であるとサポートローラにたわみが生じて油井管 LPの支持が不十分となり、一方、 100を超えると油井管 LPの振動を吸収できず、振動を逆に助長する恐れがある。

[0029] 本実施の形態により、このようにして生産性及び加工精度を高次元で両立させなが ら、端部へのねじ力卩ェを行って油井管を製造することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの例示に限定さ れるものではなぐ特許請求の範囲に示された技術的思想の範疇において適宜変更 可能なことは言うまでもない。

産業上の利用可能性

以上の本発明は、油井管の端部にねじ切りを行う装置に限らず、長尺の管材の端 部をカ卩ェするものであればどのような加工装置にも適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 被加工材の一方の端部の近傍を保持する回転可能なチャックと、該チャックの近傍 に配置され、該チャックとともに回転する被加工材の一方の端部に所定の加工を施 すべぐ前記被力卩ェ材の一方の端部に対する相対位置を制御可能な加工工具と、 回転する前記被加工材の他方の端部を該被加工材に追従して支持する支持装置を 有し、該支持装置は、前記被加工材の両側に配置される上下 2個で対をなす 4個の サポートローラと、該上下 2個で対をなすサポートローラをそれぞれ被加工材に対し て一体として個別に接離移動させるェアーシリンダとを有することを特徴とする端部 加工装置。

[2] 前記 4個のサポートローラは、全て同じ外径で前記被加工材の軸方向の同一平面 に配置されてレ、ることを特徴とする請求項 1に記載の端部加工装置。

[3] 請求項 1又は 2に記載の端部加工装置を用いて管の端部を加工する工程を含むこ とを特徴とする管製造方法。