(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の端部に設けられたシール機能を有するねじに嵌合するねじを内面に設けた鞍状のねじゲージと、所定位置に停止された前記管を該停止位置で回転させる回転機構と、この回転機構上に位置する管の管端ねじ部に前記ねじゲージを位置決め嵌合させるアプローチ送り機構及び昇降機構と、ねじゲージを嵌合した状態で管を回転させてねじゲージを締め付ける際、管の偏心や鼻曲がりにねじゲージを追従させるフローティング機構と、締め付けの完了を検出する検出機構を備えたことを特徴とする締め付け完了位置検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の締め付け完了位置検出装置と、この締め付け完了位置検出装置によって検出した締め付け完了位置にマーキングを施すマーキング機構を備えたことを特徴とする締め付け完了位置マーキング装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置を使用して、締め付け完了位置を検出する方法であって、
回転機構上に停止された管に対し、アプローチ送り機構及び昇降機構によりこの管の管端ねじ部に嵌合するねじを内面に設けた鞍状のねじゲージを位置決め嵌合させ、回転機構によりこの状態で管を回転させて、フローティング機構により管の偏心や鼻曲がりに追従させつつねじゲージを締め付けた後、この締め付け完了位置を検出機構により検出することを特徴とする締め付け完了位置検出方法。
【請求項４】
請求項２記載の装置を使用して締め付け完了位置にマーキングを施す方法であって、
回転機構上に停止された管に対し、アプローチ送り機構及び昇降機構によりこの管の管端ねじ部に嵌合するねじを内面に設けた鞍状のねじゲージを位置決め嵌合させ、回転機構によりこの状態で管を回転させて、フローティング機構により管の偏心や鼻曲がりに追従させつつねじゲージを締め付けた後、検出機構により検出したこの締め付け完了位置に、マーキング機構によりマーキングを施すことを特徴とする締め付け完了位置マーキング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油井管の端部に設けられたテーパねじのように、シール機能を有するねじの締め付け完了位置を検出するねじゲージを用いて前記締め付け完了位置を検出する装置及び方法、並びに前記締め付け完了位置をマーキングする装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば油井管２の場合、出荷先によってはその端部に設けられたテーパねじの締め付け完了位置や、油井管２を接続するカップリング４に、例えば図１３や図１４に示すようなマーキングＭを施すことが要求される場合がある。この締め付け完了位置を検出したり、マーキングする手段として、従来は、図１５に示すように、作業者がストップマークゲージ１を油井管２の端部に設けた管端ねじ部２ａに嵌め合わせることで円周方向の位置を検出し、その検出位置に手作業でペイントを吹き付けたり、刻印したりしてマーキングＭを施している。あるいは、図１６に示すようなカップリング状のねじゲージ３を、油井管を回転させるかあるいはねじゲージを回転させることで、油井管の管端ねじ部にねじ込み、締め付け完了位置を検出して、その検出位置にマーキング装置によりマーキングを施していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記締め付け完了位置の検出やマーキングを、オンラインで行う場合、従来のような人為的作業に頼っていた場合は、常時、検出及びマーキング位置に作業者を配置しておく必要がある。また、カップリング状のねじゲージにより締め付け完了位置の検出を機械的に行う場合には、管端ねじ部とカップリング状ねじゲージの芯合わせを正確に行う必要がある。芯合わせが正確に行われないとねじ込み不良が発生したり、ねじ山が損傷するというトラブルが発生するからである。加えて、この人為的作業、あるいは、カップリング状ねじゲージによる機械的検出方法では、検出や検出後のマーキングに時間がかかるので、ラインの能率が低下する。
【０００４】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、締め付け完了位置の検出並びにマーキングを自動的に行えるねじゲージを用いた締め付け完了位置の検出装置及び方法並びにマーキング装置及び方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明では、鞍状をなし、内面に前記ねじに嵌合するねじを設けたねじゲージを採用することとしている。そして、鞍状となすことで、ねじゲージは管端ねじ部に容易に嵌合できることになり、正確な芯合わせは不要となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の締め付け完了位置検出装置は、管の端部に設けられたシール機能を有するねじに嵌合するねじを内面に設けた鞍状のねじゲージと、所定位置に停止された前記管を該停止位置で回転させる回転機構と、この回転機構上に位置する管の管端ねじ部に前記ねじゲージを位置決め嵌合させるアプローチ送り機構及び昇降機構と、ねじゲージを嵌合した状態で管を回転させてねじゲージを締め付ける際、管の偏心や鼻曲がりにねじゲージを追従させるフローティング機構と、締め付けの完了を検出する検出機構を備えたものである。
【０００７】
また、本発明の締め付け完了位置マーキング装置は、前記した締め付け完了位置検出装置と、この締め付け完了位置検出装置によって検出した締め付け完了位置にマーキングを施すマーキング機構を備えたものである。
【０００８】
本発明は、ねじゲージを鞍状に形成したので、管端ねじ部との嵌合が容易に行える。
また、本発明の締め付け完了位置検出装置では、回転機構上に停止させた管に対し、アプローチ送り機構及び昇降機構を作動させて、前記管の管端ねじ部にねじゲージを位置決めし、嵌合させる。そして、回転機構を作動させてねじゲージを嵌合した状態で管を回転させ、ねじゲージを締め付ける。このねじゲージの締め付け時、管の偏心や鼻曲がりがあっても、フローティング機構の作用により、ねじゲージは前記偏心や鼻曲がりに追従する。また、締め付けの完了は検出機構によって検知される。これが本発明の締め付け完了位置検出方法である。
【０００９】
また、本発明の締め付け完了位置マーキング方法は、本発明の締め付け完了位置マーキング装置を構成する前記締め付け完了位置検出装置で検出した位置に、マーキング装置でマーキングを施すものである。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を図１〜図１２に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明を構成するねじゲージの一実施例を示す斜視図、図２は図１に示すねじゲージの取り付け金具の一例を示す図で、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、図３はマーキング機構として吹付けマーカーのみを備えた場合における本発明の締め付け完了位置マーキング装置の一実施例を示す正面図、図４は図３の矢視Ａ−Ａ図、図５は図３の平面図、図６はマーキング機構として刻印マーカーと吹付けマーカーを備えた実施例におけるアプローチ送り機構、締め付け完了検出機構とマーキング機構を取り出して示す図、図７は図６の右側面図、図８は図６の左側面図、図９は図６における吹付けマーカーを取り出して示す図、図１０は本発明の締め付け完了位置マーキング装置を使用した場合の回転機構の速度パターンの一例を示す図、図１１は本発明の締め付け完了位置マーキング装置を使用して管の締め付け完了位置にマーキングを施した一例を示す図、図１２は図１１と同様の他の例を示す図である。
【００１１】
図１〜図１２において、１１は本発明を構成するねじゲージであり、例えば円筒を円周１２０°の角度で分割した鞍状に形成され、内面に、締め付け完了位置を検出しようとする例えば油井管２の管端ねじ部２ａに嵌合するねじ１１ａを設けた構成である。本発明のねじゲージ１１は、例えば図２に示すような取り付け金具１２に取り付けて使用する。
【００１２】
このような構成のねじゲージ１１によれば、これを油井管２の上下、左右いずれかの方向から管端ねじ部２ａに押し付けた後、油井管２を回転させるだけで、ねじゲージ１１は管端ねじ部２ａに容易に嵌合し、かつ、従来のカップリング状のねじゲージを使用した場合と同じ位置で締め付けが完了する。従って、従来のカップリッグ状のねじゲージを使用した場合のように正確な芯合わせを行う必要がなくなる。
【００１３】
なお、上記したねじゲージ１１は、変形を防止して精度を保証できるものであれば、カップリング状のねじゲージを製作した後、円周方向に任意の角度で分割する等、その製造方法については問わない。但し、分割角度は、管の外径、あるいはねじゲージ１１を油井管２の管端ねじ部２ａに嵌合させた際の安定性、検出精度を確認して決定する必要がある。
【００１４】
次に、上記したねじゲージ１１を備えた本発明の締め付け完了位置マーキング装置について説明する。
１３は回転機構、例えばターニングローラであり、所定位置に停止された油井管２をその場で回転させるものである。
【００１５】
１４はフレーム１６上に設置された第１の昇降機構であり、締め付け完了位置を検出すると共に、その位置にマーキングを行う油井管２の外径サイズに応じて、フレーム１６に設けたガイド１６ａに沿って上下移動が自在なように横設したアーム１７の高さ位置を調整するものである。そして、この第１の昇降機構１４は、例えばモータ１４ａの出力軸の正逆回転を動力伝達軸１４ｂを介して第１の傘歯車１４ｃに伝え、この第１の傘歯車１４ｃに噛合する第２の傘歯車１４ｄを介してボールねじ１４ｅに伝えることで、このボールねじ１４ｅに螺合するナット１４ｆを介してアーム１７をガイド１６ａに沿って昇降させる構成である。
【００１６】
１５はアプローチ送り機構であり、前記した第１の昇降機構１４により、油井管２の外径サイズに応じてアーム１７の高さが調整された状態で、ターニングローラ１３上に油井管２が停止すると、油井管２の軸方向に向かって横設された前記アーム１７上に配置したスライド台車１８を、アーム１７の上面に敷設したガイド１７ａに沿って、油井管２の軸方向に接近させるものである。そして、このアプローチ送り機構１５は、例えばモータ１５ａの出力軸の正逆回転をボールねじ１５ｂに伝え、このボールねじ１５ｂに螺合するナット１５ｃを介してスライド台車１８をガイド１７ａに沿って移動させる構成である。
【００１７】
１９は前記アプローチ送り機構１５によりスライド台車１８が油井管２の軸方向に接近移動した際、油井管２の端面を検出する端面検出センサーであり、この端面検出センサー１９が端面を検出するとアプローチ送り機構１５が停止するようになっている。なお、この端面検出センサー１９は油井管２の端面を検出できるものであれば、本実施例に示す非接触式のものに限らず、接触式のものでもよい。
【００１８】
２０は油井管２の端面を検出し、アプローチ送り機構１５が停止した後、後述するフローティング機構２１等を介してスライド台車１８に吊り下げられたねじゲージ１１を下降させる第２の昇降機構、例えば昇降用エアーシリンダーである。そして、このエアーシリンダー２０のロッドの突出動作によって、ガイド２２に案内されてねじゲージ１１が下降し、前記ターニングローラ１３上に停止した油井管２の管端ねじ部２ａに当接させる。これにより、ねじゲージ１１のねじ１１ａと油井管２の管端ねじ部２ａが嵌合する。なお、この当接によりねじ１１ａと管端ねじ部２ａが嵌合しない場合には、ターニングローラ１３をねじの締め付け方向に若干回転させればよい。
【００１９】
２１は前記したようにねじゲージ１１と油井管２が嵌合した後、ターニングローラ１３の回転によりねじゲージ１１の締め付けを行う際、油井管２が偏心していたり、鼻曲がりがあった場合でも、ねじゲージ１１を油井管２に確実に追従させるためのフローティング機構である。そして、このフローティング機構２１は上下方向の振れを吸収すべく、例えば内部にスプリングを設けたフローティングブロック２１ａを、図５に示すように四隅に備えると共に、左右方向の振れを吸収するシリンダー２１ｂを、図５に示すように２か所に配置した構成である。
【００２０】
ターニングローラ１３の回転でねじゲージ１１が油井管２の管端ねじ部２ａに締め付けられてゆくと、フローティング機構２１の下方に設置した第１の案内フレーム２８に沿う移動が自在なように、この第１の案内フレーム２８に吊り下げ状に設置されたねじゲージ１１と、このねじゲージ１１よりフレーム１６側に配置した締め付け完了ストッパー２３が一緒に油井管２の軸方向に移動してゆく。そして、締め付け完了ストッパー２３に油井管２の端面が当接するとターニングローラ１３の回転が停止し、締め付けが完了する。この締め付け完了ストッパー２３の設置位置は、例えばリニアゲージ２４ａと固定装置２４ｂからなるストッパー調整装置２４も用いて予め設定しておく。この時のターニングローラ１３の回転速度の制御パターンの一例を図１０に示す。なお、図１０における減速位置の検出は光学的手段で行う。
【００２１】
２５は前記第１の案内フレーム２８の下方に設置された第２の案内フレーム２９に沿う移動が自在なように設置されたマーキング機構であり、刻印マーカー２６と、吹付けマーカー２７を備えている。そして、これらを取捨選択して刻印マークのみ、刻印と吹付けマーク、あるいは吹付けマークのみの３種類のマーキングを可能としている。
【００２２】
このうち、刻印マーカー２６は、例えば図６に示すように、回転用モータ２６ａにより回転するエンドミル２６ｂを、縦送りガイド２６ｃに沿って油井管２の軸方向へ移動させる縦送りモータ２６ｄ及びボールねじ２６ｍと、横送りガイド２６ｅに沿って油井管２の軸と直角方向へ移動させる横送りモータ２６ｆと、昇降ガイド２６ｇに沿って上下方向の移動を行う昇降アクチュエータ２６ｈにより三次元方向に移動させ、例えば図１１に示すように、後述する吹付けマーカー２７によって油井管２の所定位置に吹き付けるマーキングＭ１  の外周部に所要の刻印Ｍ２  を施す構成である。
【００２３】
なお、２６ｉは昇降アクチュエータ２６ｈによるエンドミル２６ｂの降下量、すなわち、刻印深さを設定する刻印深さ設定機構、２６ｊはエンドミル２６ｂによる刻印時における切粉を吹き飛ばすパージノズル、２６ｋはエンドミル２６ｂが油井管２の表面に当接するのを検出する刻印嵌合検出装置である。この刻印嵌合検出装置２６ｋはエンドミル２６ｂによる刻印時は、図６に想像線で示すように上昇位置に退避している。
【００２４】
また、吹付けマーカー２７は、前記した縦送りモータ２６ｄにより、刻印マーカー２６と一緒に油井管２の軸方向に移動するもので、例えば図９に示すように、下部に吹付けノズル２７ａを備え、吹付け開始位置から油井管２の軸方向に移動しつつこの吹付けノズル２７ａからペイント２７ｂを吹き出すことで、例えば図１１に示すように、油井管２の所定位置にマーキングＭ１  を施すものである。本実施例では、この吹付けノズル２７ａは、どのような外径の油井管２に対しても適合できるように、図５に示すように、平面視斜めに傾けて配置している。なお、２７ｃは吹付けノズル２７ａから油井管２の表面までの距離を検出する検出装置である。
【００２５】
本発明の締め付け完了位置マーキング装置は上記したような構成であり、次にこの締め付け完了位置マーキング装置を用いて油井管２の締め付け完了位置を検出した後、マーキングする本発明方法について説明する。
【００２６】
第１の昇降機構１４を作動して、油井管２の外径サイズに応じてアーム１７の高さを調整する。そして、アーム１７の高さを調整した後、ターニングローラ１３上に油井管２が停止すると、アプローチ送り機構１５を作動させて、スライド台車１８を油井管２の軸方向に接近させる。そして、端面検出センサー１９で油井管２の端面を検出するとアプローチ送り機構１５を停止する。
【００２７】
次に、エアーシリンダー２０のロッドを突出動作させてねじゲージ１１を下降し、ターニングローラ１３上に停止した油井管２の管端ねじ部２ａに当接させ、ねじゲージ１１のねじ１１ａと油井管２の管端ねじ部２ａを嵌合させる。なお、ねじ１１ａと管端ねじ部２ａが嵌合していない場合には、ターニングローラ１３をねじの締め付け方向に若干回転させる。
【００２８】
ねじゲージ１１と油井管２が嵌合した後、ターニングローラ１３を回転させて、ねじゲージ１１の締め付けを行う。この時、フローティング機構２１の作用により、油井管２が偏心していたり、鼻曲がりがあった場合でも、ねじゲージ１１を油井管２に確実に追従させることができる。締め付け完了ストッパー２３に油井管２の端面が当接することにより、当該端面を締め付け完了ストッパー２３に押付けた状態でターニングローラ１３の回転が停止する。そして、タイマー終了により運転が停止し、締め付けが完了する。これによって締め付け完了位置決めが精度良く行えると共に、締め付け完了位置の検出が行える。これが本発明の締め付け完了位置検出方法である。
【００２９】
締め付け完了位置を検出した後は、縦送りモータ２６ｄ，横送りモータ２６ｆ，昇降アクチュエータ２６ｈを作動させてエンドミル２６ｂを三次元方向に移動させたり、また、縦送りモータ２６ｄを作動させて吹付けノズル２７ａを油井管２の軸方向に移動させたりして、油井管２の所定位置に刻印Ｍ2 を施したり、マーキングＭ1 を施したりする。これが本発明の締め付け完了位置マーキング方法である。
【００３０】
マーキングを施した後は、エアーシリンダー２０のロッドを退入動作させてねじゲージ１１、マーキング機構２５等を上昇させた後、待機位置まで移動させ、次の油井管２の到着を待つ。
【００３１】
上記した実施例では、締め付け完了位置を検出した後に、図１１に示すような位置に刻印Ｍ２  とマーキングＭ１  を施す場合について説明したが、刻印Ｍ２  とマーキングＭ１  を施す順序については上記した実施例に限らない。例えば図１２に示すような位置に刻印Ｍ２  とマーキングＭ１  を施す場合には、アプローチ送り機構１５を作動して端面検出センサー１９で油井管２の端面を検出し、アプローチ送り機構１５を停止した後に、縦送りモータ２６ｄ，横送りモータ２６ｆを作動してエンドミル２６ｂを刻印開始位置まで移動する。その後、エアーシリンダー２０，昇降アクチュエータ２６ｈを作動してエンドミル２６ｂを下降し、縦送りモータ２６ｄ，横送りモータ２６ｆを作動して刻印Ｍ２  を施し、次に、前記と同様に吹付けマーカー２７によりマーキングＭ１  を施せばよい。すなわち、刻印Ｍ２  やマーキングＭ１  を施す位置によって、できるだけ短いサイクルタイムで刻印Ｍ２  やマーキングＭ１  を施せるように、適宜その順序を変更すればよい。
【００３２】
また、上記した実施例ではねじゲージ１１を備えた本発明の締め付け完了位置マーキング装置について説明したが、締め付け完了位置の検出だけで良い場合には、マーキング機構２５に関するものは省略すれば良い。これが本発明の締め付け完了位置検出装置である。
【００３３】
また、本実施例では、油井管２の外径に応じてアーム１７の高さ位置を調整するための第１の昇降機構１４と、ねじゲージ１１を下降させる第２の昇降機構（エアーシリンダー２０）の２つの昇降機構を設けたものを開示したが、１つの昇降機構で両者を行っても良いことは勿論である。また、油井管２のサイズごとに設置する場合には第１の昇降機構１４は不要である。
【００３４】
また、本実施例では、管端の検出を端面検出センサー１９によって行っているものを開示しているが、ターニングローラ１３上への油井管２の停止位置が確定していれば、アプローチ送り機構１５の制御により停止位置を確定させてもよい。
【００３５】
また、本実施例で説明した各種の駆動機構や動力伝達機構は単なる一例であってこれに限るものではないことは勿論である。従って、同様の作用を行えるものであれば、シリンダ装置に代えて親ねじ送り機構やラックとピニオンを使用したり、またその逆であっても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ねじゲージを鞍状に形成したので、正確な芯合わせを行う必要がなく、管端ねじ部との嵌合が容易に行える。従って、締め付け完了位置の検出に要する作業時間の短縮が図れる。
【００３７】
また、上記したねじゲージを採用することで、自動的に遠隔操作で、しかも高精度に締め付け完了位置を検出することができる。
【００３８】
また、同様に、前記締め付け完了位置検出装置で検出した位置に、自動的に遠隔操作で、しかも高精度にマーキングを施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を構成するねじゲージの一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１に示すねじゲージの取り付け金具の一例を示す図で、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。
【図３】マーキング機構として吹付けマーカーのみを備えた場合における本発明の締め付け完了位置マーキング装置の一実施例を示す正面図である。
【図４】図３の矢視Ａ−Ａ図である。
【図５】図３の平面図である。
【図６】マーキング機構として刻印マーカーと吹付けマーカーを備えた実施例におけるアプローチ送り機構、締め付け完了検出機構とマーキング機構を取り出して示す図である。
【図７】図６の右側面図である。
【図８】図６の左側面図である。
【図９】図６における吹付けマーカーを取り出して示す図である。
【図１０】本発明の締め付け完了位置マーキング装置を使用した場合の回転機構の速度パターンの一例を示す図である。
【図１１】本発明の締め付け完了位置マーキング装置を使用して管の締め付け完了位置にマーキングを施した一例を示す図である。
【図１２】本発明の締め付け完了位置マーキング装置を使用して管の締め付け完了位置にマーキングを施した他の例を示す図である。
【図１３】油井管の端部に設けたテーパねじの締め付け完了位置や、油井管を接続するカップリングに施したマーキングＭの一例を示す図である。
【図１４】油井管の端部に設けたテーパねじの締め付け完了位置や、油井管を接続するカップリングに施したマーキングＭの他の例を示す図である。
【図１５】ストップマークゲージを用いて締め付け完了位置を検出する方法の説明図である。
【図１６】カップリング状のねじゲージを用いて締め付け完了位置を検出する方法の説明図である。
【符号の説明】
２      油井管
２ａ    管端ねじ部
１１    ねじゲージ
１１ａ  ねじ
１３    ターニングローラ
１４    第１の昇降機構
１５    アプローチ送り機構
２０    エアーシリンダー
２１    フローティング機構
２３    締め付け完了ストッパー
２５    マーキング機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003606009.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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