(57)【要約】      （修正有）【課題】油井管用カップリング内面のチャンファー屈折部に発生するバリを除去するバリ取り装置、および、それを用いたバリ取り方法を提供する。【解決手段】油井管用カップリング１の長手方向に平行な中心軸を中心として油井管用カップリング１を回転させながら、フラップホイール５を回転させながら待機姿勢からバリ取り姿勢に移動させてフラップホイール１の側面をチャンファー面に当接させ、チャンファー面の角度に沿った往復移動による第１工程のバリ取りを行ない、次に、フラップホイール５を回転させながら回転軸の傾斜角度を変更してチャンファー面のネジのロードフランク面との境界部に対する接触を強化する第２工程のバリ取りを行なう。【選択図】図１
2018183837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油井管用カップリングのチャンファー面とネジ加工部の境界に発生したバリを除去するバリ取り装置であって、前記油井管用カップリングの長手方向に平行な中心軸を中心として前記油井管用カップリングを回転させるカップリング回転手段と、前記チャンファー面のバリ取りを行なうためのフラップホイールを待機姿勢からバリ取り姿勢に移動させるフラップホイール移動手段と、前記バリ取り姿勢に移動して前記チャンファー面に当接する前記フラップホイールを回転させるフラップホイール回転手段と、前記フラップホイールの回転軸の傾斜角度を変更するフラップホイール角度変更手段と、前記フラップホイールを前記チャンファー面に沿って往復移動させるフラップホイール往復移動手段と、を有することを特徴とするバリ取り装置。
【請求項２】
前記カップリング回転手段が、前記油井管用カップリングの外面に当接して回転するターニングローラであることを特徴とする請求項１に記載のバリ取り装置。
【請求項３】
前記フラップホイール回転手段がスピンドルモータであることを特徴とする請求項１または２に記載のバリ取り装置。
【請求項４】
前記フラップホイール角度変更手段と前記フラップホイール往復移動手段がサーボモータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバリ取り装置。
【請求項５】
前記待機姿勢から前記バリ取り姿勢まで前記フラップホイールが移動する移動距離を算出し、該移動距離から前記フラップホイールの消耗量を算出し、前記チャンファー面に沿った前記往復移動の目標位置に補正を加える演算手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバリ取り装置。
【請求項６】
油井管用カップリングのチャンファー面とネジ加工部の境界に発生したバリを除去するバリ取り方法において、前記油井管用カップリングの長手方向に平行な中心軸を中心として前記油井管用カップリングを回転させながら、フラップホイールを回転させながら待機姿勢からバリ取り姿勢に移動させて前記フラップホイールの側面を前記チャンファー面に当接させ、前記チャンファー面の角度に沿った往復移動による第１工程のバリ取りを行ない、次に、前記フラップホイールを回転させながら回転軸の傾斜角度を変更して前記チャンファー面のネジのロードフランク面との境界部に対する接触を強化する第２工程のバリ取りを行なうことを特徴とするバリ取り方法。
【請求項７】
前記カップリング回転手段として、前記油井管用カップリングの外面に当接して回転するターニングローラを用いることを特徴とする請求項６に記載のバリ取り方法。
【請求項８】
前記フラップホイール回転手段としてスピンドルモータを用いることを特徴とする請求項６または７に記載のバリ取り方法。
【請求項９】
前記フラップホイール角度変更手段と前記フラップホイール往復移動手段としてサーボモータを用いることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載のバリ取り方法。
【請求項１０】
前記待機姿勢から前記バリ取り姿勢まで前記フラップホイールが移動する移動距離を算出し、該移動距離から前記フラップホイールの消耗量を算出し、前記チャンファー面に沿った前記往復移動の目標位置に補正を加えることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載のバリ取り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油井管用カップリングにネジを設けるための切削加工を行なうことによってチャンファー面にバリが発生した後に、チャンファー面の手入れを行なってバリを除去するバリ取り装置およびバリ取り方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中に埋蔵された石油を汲み上げるための井戸は油井と呼ばれており、その油井で使用される鋼管（いわゆる油井管）は、製造工場において管端部にネジを設けて出荷され、油井においてネジを螺合することによって油井管同士を接続して使用される。そして近年、管端部の外面のみならず内面にも様々な形状のネジを設ける技術が開発されている。
【０００３】
それらの油井管を油井にて使用する際に、たとえば管端部の外面にネジを設けた油井管と内面にネジを設けた油井管とを使用する場合は、管端部のネジ同士を螺合することによって油井管を接続することができる。
【０００４】
一方、管端部の外面にネジ（以下、外面ネジという）を設けた油井管を互いに接続する場合は、外面ネジ同士を螺合することは不可能であるから、筒状体の内面にネジ（以下、内面ネジという）を設けた継手部材を使用する。つまり、継手部材（以下、油井管用カップリングという）の片方の開口部から油井管を螺合し、さらに油井管用カップリングの他方の開口部から別の油井管を螺合することによって、油井管を接続する。
【０００５】
油井管用カップリングを製造するにあたって、油井管用カップリングの製造工場では、まず筒状体の端部内面に面取り（いわゆるチャンファー）加工を施して、傾斜面（以下、チャンファー面という）を形成する。次いで、チャンファー面から切削加工を開始して内面ネジを設ける。したがって、図４に示すように、油井管用カップリング１のチャンファー面２に設けられる内面ネジは、その形状が不完全となり、チャンファー面２からネジ溝へ屈折する部位2a、2b、2c（以下、チャンファー屈折部という）にバリが発生し易いことが知られている。とりわけ、チャンファー屈折部2aはチャンファー面２の奥側に位置し、ロードフランク面とチャンファー面２の境界部となるので、他のチャンファー屈折部2b、2cに比べて大きいバリが発生し易い。
【０００６】
そして、チャンファー面にバリが発生した油井管用カップリングに油井管を螺合すると、螺合中に外れたバリがネジ部に噛み込み、油井における石油の漏出等の問題を引き起こす。
【０００７】
したがって油井管用カップリングの製造工場では、チャンファー面を形成し、次いで内面ネジを設け、さらにバリを除去した後に、油井管用カップリングを出荷している。バリを除去する作業（以下、バリ取りという）は、作業員がグラインダーを用いて手作業で行なうので、作業員の個人差に依存してバリ取りの所要時間や精度が変動し、その結果、作業能率や品質が安定しないという問題がある。また、作業の安全性を維持するために様々な対策を講じる必要がある。
【０００８】
従来から、バリを除去するための機器（たとえば特許文献１、２参照）は種々開発されているが、いずれも鋼管の端面に発生するバリを除去するものである。つまり鋼管の製造工場において、鋼管を所定の長さに切断する際に発生する端面のバリを除去する技術であり、油井管用カップリングのチャンファー屈折部に発生するバリを除去するための機器は未だ実用化されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2001-157954号公報
【特許文献２】特開平10-193248号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来の技術の問題点を解消し、油井管用カップリング内面のチャンファー屈折部に発生するバリを除去するバリ取り装置、および、それを用いたバリ取り方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、油井管用カップリングのチャンファー屈折部に発生したバリを除去する技術について検討した。そして、
まず、
(a)第１工程のバリ取りとして、フラップホイールと呼ばれる回転式の砥石の側面をチャンファー面に当接させてチャンファー屈折部2a、2b、2c（図４参照）のバリ取りを行なう、
ただし、
(b)上記の第１工程のみでは、奥側のチャンファー屈折部2aのバリを十分に除去するのは難しい、
そこで、
(c)第２工程のバリ取りとして、フラップホイールの傾斜角度を変更して、チャンファー屈折部2a（すなわちロードフランク面とチャンファー面２の境界部）のバリ取りを行なう
という方法でチャンファー屈折部のバリを十分に除去できることが分かった。つまり、第１工程のバリ取りを行ない、次いで第２工程のバリ取りを行なうことが可能な機器を開発することによって、作業員の手作業を必要とせずに、チャンファー屈折部のバリを除去できる。
【００１２】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、油井管用カップリングのチャンファー面とネジ加工部の境界に発生したバリを除去するバリ取り装置であって、油井管用カップリングの長手方向に平行な中心軸を中心として油井管用カップリングを回転させるカップリング回転手段と、チャンファー面のバリ取りを行なうためのフラップホイールを待機姿勢からバリ取り姿勢に移動させるフラップホイール移動手段と、バリ取り姿勢に移動してチャンファー面に当接するフラップホイールを回転させるフラップホイール回転手段と、フラップホイールの回転軸の傾斜角度を変更するフラップホイール角度変更手段と、フラップホイールをチャンファー面に沿って往復移動させるフラップホイール往復移動手段と、を有するバリ取り装置である。
【００１３】
本発明のバリ取り装置においては、カップリング回転手段が、油井管用カップリングの外面に当接して回転するターニングローラであることが好ましい。また、フラップホイール回転手段がスピンドルモータであることが好ましい。加えて、フラップホイール角度変更手段とフラップホイール往復移動手段がサーボモータであることが好ましい。さらに、待機姿勢からバリ取り姿勢までフラップホイールが移動する移動距離を算出し、移動距離からフラップホイールの消耗量を算出し、チャンファー面に沿った往復移動の目標位置に補正を加える演算手段を有することが好ましい。
【００１４】
また本発明は、油井管用カップリングのチャンファー面とネジ加工部の境界に発生したバリを除去するバリ取り方法において、油井管用カップリングの長手方向に平行な中心軸を中心として油井管用カップリングを回転させながら、フラップホイールを回転させながら待機姿勢からバリ取り姿勢に移動させてフラップホイールの側面をチャンファー面に当接させ、チャンファー面の角度に沿った往復移動による第１工程のバリ取りを行ない、次に、フラップホイールを回転させながら回転軸の傾斜角度を変更してチャンファー面のネジのロードフランク面との境界部に対する接触を強化する第２工程のバリ取りを行なうバリ取り方法である。
【００１５】
本発明のバリ取り方法においては、カップリング回転手段として、油井管用カップリングの外面に当接して回転するターニングローラを用いることが好ましい。また、フラップホイール回転手段としてスピンドルモータを用いることが好ましい。加えて、フラップホイール角度変更手段とフラップホイール往復移動手段としてサーボモータを用いることが好ましい。さらに、待機姿勢からバリ取り姿勢までフラップホイールが移動する移動距離を算出し、移動距離からフラップホイールの消耗量を算出し、チャンファー面に沿った往復移動の目標位置に補正を加えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、油井管用カップリング内面のチャンファー屈折部に発生するバリを、作業員の手作業を必要とせずに、十分に除去できるので、一定の作業能率や品質でバリ取りを行なうことが可能となり、しかも作業の安全性が向上するので、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用してバリ取りを行なう例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１中の油井管用カップリングとフラップホイールとの配置の例を模式的に示す断面図である。
【図３】図１中の油井管用カップリングとフラップホイールとの配置の他の例を模式的に示す断面図である。
【図４】油井管用カップリングのチャンファー面とその近傍を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明を適用して油井管用カップリングのバリ取りを行なう例を模式的に示す斜視図である。図２(a)は、図１中の円筒状のフラップホイールが待機姿勢である例、図２(b)は、フラップホイールがバリ取り姿勢で第１工程のバリ取りを行なう例、図２(c)は、第２工程のバリ取りを行なう例を模式的に示す断面図である。
【００１９】
本発明を適用して油井管用カップリング１のチャンファー屈折部2a、2b、2cのバリ取りを行なうにあたって、まず、フラップホイール５を油井管用カップリング１に対して待機姿勢とする（図２(a)参照）。待機姿勢において、フラップホイール５の側面と油井管用カップリング１のチャンファー面２は平行である。そのフラップホイール５の側面と油井管用カップリング１のチャンファー面２との隙間をＳとする。
【００２０】
そして、カップリング回転手段３を用いて油井管用カップリング１を回転させ、かつフラップホイール回転手段４を用いてフラップホイール５を回転させながら、フラップホイール５をバリ取り姿勢に移動させる。フラップホイール５は、バリ取り姿勢にてチャンファー面２に当接（図２(b)参照）し、チャンファー屈折部2a、2b、2cのバリ取りを行なう（図１参照）。これが第１工程のバリ取りであり、チャンファー屈折部2b、2cのバリが除去される。チャンファー屈折部2aのバリは、第１工程のバリ取りが終了した後で残存しても良い。
【００２１】
第１工程のバリ取りにおけるフラップホイール５の回転軸は、フラップホイール５の側面をチャンファー面２に当接させるために傾斜しており、フラップホイール５の回転軸と油井管用カップリング１の回転軸とのなす傾斜角度をαとする。なお、第１工程のバリ取りにおいては、フラップホイール５の局部的な損耗を防止するために、フラップホイール５を傾斜角度αに平行な方向（すなわち矢印Ａの方向）へ往復移動させることが好ましい。
【００２２】
カップリング回転手段３は特に限定せず、従来から知られている手段を用いる。たとえばターニングローラを使用すれば、簡便な手段で油井管用カップリング１を安定して確実に回転させることができる。
【００２３】
フラップホイール回転手段４も特に限定せず、従来から知られている手段を用いる。たとえばスピンドルモータを使用すれば、簡便な手段でフラップホイール５を安定して確実に回転させることができる。
【００２４】
さらに、フラップホイール５を待機姿勢からバリ取り姿勢へ移動させるためのフラップホイール移動手段、および、フラップホイール５を往復移動させるためのフラップホイール往復移動手段も、特に限定せず、従来から知られている手段を用いる。たとえばサーボモータを使用すれば、簡便な手段でフラップホイール５を安定して確実に操作することができる。
【００２５】
次に、フラップホイール５の回転軸の傾斜角度を変更して、チャンファー面２の奥側のチャンファー屈折部2a（すなわちロードフランク面とチャンファー面２の境界部）のバリ取りを行なう（図２(c)参照）。これが第２工程のバリ取りであり、第１工程のバリ取りで残存したバリが除去される。第２工程のバリ取りにおけるフラップホイール５の回転軸の傾斜角度をβとすると、０≦β＜αである。なお、第２工程のバリ取りにおいてもフラップホイール５の局部的な損耗を防止し、完全ネジ部が研磨されるのを抑えるために、フラップホイール５をチャンファー面２の角度に等しい傾斜角度αに平行な方向（すなわち矢印Ａの方向）へ往復移動させることが好ましい。
【００２６】
フラップホイール５の傾斜角度を変更するためのフラップホイール角度変更手段も特に限定せず、従来から知られている手段を用いる。たとえばサーボモータを使用すれば、簡便な手段でフラップホイール５を安定して確実に操作することができる。
【００２７】
そして、第２工程のバリ取りが終了すると、フラップホイール移動手段を用いてフラップホイール５を待機姿勢に戻す。
【００２８】
既に説明した通り、フラップホイール５の局部的な損耗を防止するために、第１工程のバリ取りではフラップホイール５を傾斜角度αの方向へ往復移動させ、第２工程のバリ取りではフラップホイール５を傾斜角度αの方向へ往復移動させるので、フラップホイール５の側面が均一に消耗し、フラップホイール５の半径が徐々に縮小していく。したがって、フラップホイール５が待機姿勢からバリ取り姿勢に移動する距離（以下、移動距離という）を測定すれば、フラップホイール５の消耗量を算出することができる。
【００２９】
具体的には、フラップホイール５が回転しつつ待機姿勢から移動を開始した後、フラップホイール回転手段４（たとえばスピンドルモータ等）の消費電流が増大した時点でチャンファー面２に当接した（すなわちバリ取り姿勢に到達した）と判定して、その時のフラップホイール移動手段（たとえばサーボモータ等）の位置と当初の待機姿勢における隙間Ｓを有する時のフラップホイール移動手段の位置との差からフラップホイール５の消耗量を算出する。このようなデータ処理を行なうために演算手段を使用すれば、バリ取りの作業中にオンラインでフラップホイール５の消耗量を算出することが可能となる。
【００３０】
そして、算出されたフラップホイール５の消耗量を表示手段に示すことによって、作業員が検知して機械的あるいは人為的にフラップホイール５を新品に取り換えることができる。
【００３１】
また演算装置を使用することによって、フラップホイール５の消耗量に基づいて、上記したフラップホイール５の往復移動の目標位置を補正することが可能となる。その結果、油井管用カップリング１個あたりのバリ取りの所要時間を短くし、かつ一定の能率で十分にバリ取りを行なうことが可能となる。
【００３２】
以上は、円筒状のフラップホイールを用いた場合の本発明に係るバリ取り技術の説明であるが、円錐状のフラップホイールを用いる場合にも本発明を適用してバリ取りを行なうことができる（図３参照）。
【００３３】
図３(a)は、円錐状のフラップホイール５が待機姿勢である例、図３(b)は、フラップホイール５がバリ取り姿勢で第１工程のバリ取りを行なう例、図３(c)は、第２工程のバリ取りを行なう例を模式的に示す断面図であり、バリ取り装置の構成およびバリ取り方法の手順は上記と同じであるから説明を省略する。ただし、フラップホイール５の回転軸の傾斜角度は、フラップホイール５の側面の傾斜角度θに応じて変化するので、上記した０≦β＜αの関係を満足しない場合もある。
【実施例】
【００３４】
円筒状のフラップホイール（直径60mm、厚み15mm）を使用し、本発明に係る第１工程のバリ取り（図２(b)参照）および第２工程のバリ取り（図２(c)参照）を行なって、油井管用カップリング（外径155mm）内面のチャンファー屈折部に発生したバリを除去した。その手順について説明する。
【００３５】
カップリング回転手段である２個のターニングローラ（直径100mm）の回転軸を140mmの間隔で平行に配置し、その上に油井管用カップリングを載置して、ターニングローラを回転（周速0.74ｍ／秒）させ、かつ、フラップホイール回転手段であるスピンドルモータでフラップホイールを回転（周速9.4ｍ／秒）させながら、フラップホイール移動手段でフラップホイールを待機姿勢からバリ取り姿勢へ移動させて、第１工程のバリ取り（所要時間７秒）を行なった。
【００３６】
第１工程のバリ取りにおけるフラップホイールの回転軸の傾斜角度αは20°とし、そのチャンファー面の角度に等しい傾斜角度αに平行な方向へフラップホイールを往復移動（移動幅±7.4mm）させた。引き続き、フラップホイールの回転軸の傾斜角度を変更して第２工程のバリ取り（所要時間７秒）を行ない、さらにフラップホイールを待機姿勢に戻した。第２工程のバリ取りでは、フラップホイールの回転軸の傾斜角度βは10°とし、チャンファー面の角度に等しい傾斜角度αに平行な方向へフラップホイールを往復移動（移動幅±7.4mm）させた。したがって、油井管用カップリングの片側のバリ取りに要する時間は、フラップホイール移動手段として用いたサーボモータの移動時間４秒を加えて18秒であるから、油井管用カップリング（１個）のバリ取りの所要時間は36秒／個である。
【００３７】
このようにして本発明を適用して、作業員の手作業を必要とせずに、50個の油井管用カップリングの両端のバリ取りを行なった。つまり、バリ取りの回数は合計100回である。その後、各油井管用カップリングの両端のチャンファー面を目視で夫々観察して、残存するバリの有無を調査したところ、バリは認められなかった。これを発明例とする。
【００３８】
これに対して従来は、作業員がグラインダーを用いて手作業でバリ取りを行なっていた。そのため、油井管用カップリング（１個）のバリ取りの所要時間は、各作業員の習熟度に依存して35〜80秒の範囲でバラツキがあった。
【００３９】
以上の通り、従来例は、油井管用カップリング１個あたりのバリ取りの所要時間にバラツキが生じたのに対して、発明例は、油井管用カップリング１個あたりのバリ取りの所要時間が短く、かつ一定の能率で十分にバリ取りを行なうことができた。したがって本発明によれば、油井管用カップリングの製造工場における生産性および品質が向上し、かつ工程管理の負荷が軽減される。また発明例は、作業員の手作業を必要とせずにバリを除去できるので、作業の安全性が従来例に比べて大幅に向上した。
【符号の説明】
【００４０】
１  油井管用カップリング
２  チャンファー面
2a  チャンファー屈折部
2b  チャンファー屈折部
2c  チャンファー屈折部
３  カップリング回転手段
４  フラップホイール回転手段
５  フラップホイール
【図１】
2018183837.tif 000003
【図２】
2018183837.tif 000004
【図３】
2018183837.tif 000005
【図４】
2018183837.tif 000006