(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属パイプ（１０１）の端部に位置し、該端部の近くに位置する少なくとも１つのシール手段（５，７）を有する雄要素（１）の外周に位置する雄テーパーねじ（３）を検査する方法であって、前記ねじのピッチ径（Ｄ１）が、座面（５４，５４’）と、互いに横方向に離間しかつ前記座面から調整可能な軸方向距離離間した少なくとも２つの接触面（６０，６１）と、前記接触面に正接する横測定面（Ｐ１）に位置する円の直径を測定する手段（５５）とを有する平面直径測定装置（５１）を用いて、完全雄ねじの端部の位置である基準面（Ｐ０）からの距離Ｌ１に位置する所定の測定面（Ｐ１）で検査され、方法は以下のステップ、
ａ）前記平面測定装置（５１）において、前記座面（５４，５４’）と前記測定面（Ｐ１）との間の距離ＬＡを選択された距離Ｌ１の関数として調節し、
ｂ）特性寸法が前記測定面（Ｐ１）のピッチ径の推定値（Ｄ１ｅ）に関して定められるセッティングブロック（７０）を用いて前記測定手段を前記接触面間の横寸法の事前決定値に調節し、
ｃ）前記測定面（Ｐ１）においてねじ峰間のねじの直径（Ｄ１ｓ）を測定し、前記測定装置（５１）の座面（５４，５４’）を前記雄要素の自由端に当接させ、
ｄ）前記ねじ峰間の測定された直径を許容限度範囲と比較する、
を含み、前記雄ねじ（３）のピッチ径の測定面（Ｐ１）は前記基準面（Ｐ０）と最初の完全雄ねじとの間に位置する平面であり、測定面のピッチ径の推定値は次の式を満足する方法、
【数１】
0004566411.tif 000013
ここで、Ｄnomは基準面のピッチ径の公称値、
ＴＴrepは雄テーパーのプロット値、
ＴＴnomはねじのテーパーの公称値、
ＴＴmin1、ＴＴmax1、ＴＴav1はそれぞれ作られたねじのテーパーの最小、最大及び平均値、
ΔＴＴ1は差（ＴＴav1−ＴＴnom）の代数値、
σ1は作られたテーパーの分布の標準偏差、
Ｋ１は、基準面と最初の完全雄ねじとの間の距離に対する雄ねじ長さの比、
ｇ（ｕ）は、変数ｕに関する無次元化された、中心を持つ正規分布。
【請求項２】
請求項１の方法であって、前記測定平面（Ｐ１）は、前記基準面と、前記最初の完全雄ねじに相当する平面との間の実質的に半分の位置に位置することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２の方法であって、前記雄ねじのテーパーの平均値は前記ねじのテーパーの公称値よりも大きいことを特徴とする方法。
【請求項４】
金属パイプ（１０２）の端部に位置し、雄要素の端部近くに位置するシール手段（５，７）と協働するように設けた少なくとも１つのシール手段（６，８）を有する雌要素（２）の内周に位置する雌テーパーねじ（４）を検査する方法であって、前記ねじのピッチ径（Ｄ１）が、座面（５４，５４’）と、互いに横方向に離間しかつ前記座面から調整可能な軸方向距離離間した少なくとも２つの接触面（６０，６１）と、前記接触面に正接する横測定面（Ｐ２）に位置する円の直径を測定する手段（５５）とを有する平面直径測定装置（５１）を用いて、完全雄ねじの端部の位置である基準面（Ｐ０）からの距離Ｌ２に位置する所定の測定面（Ｐ２）で検査され、方法は以下のステップ、
ａ）前記平面測定装置（５１）において、前記座面（５４，５４’）と前記測定面（Ｐ２）との間の距離ＬＢを選択された距離Ｌ２の関数として調節し、
ｂ）特性寸法が前記測定面（Ｐ２）のピッチ径の推定値（Ｄ２ｅ）に関して定められるセッティングブロック（８０）を用いて前記測定手段（５１）を前記接触面間の横寸法の事前決定値に調節し、
ｃ）前記測定面（Ｐ２）においてねじ峰間のねじの直径（Ｄ２ｓ）を測定し、前記測定装置（５１）の座面（５４，５４’）を前記雌要素の自由端に当接させ、
ｄ）前記ねじ峰間の測定された直径を許容限度範囲と比較する、
を含み、前記雌ねじ（４）のピッチ径の測定面（Ｐ２）は完全雌ねじのゾーンに位置し、測定面（Ｐ２）のピッチ径の推定値は次の式を満足する方法、
【数２】
0004566411.tif 000014
ここで、Ｄnomは基準面のピッチ径の公称値、
ＴＴrep２はテーパーのプロット値、
ＴＴnomはねじのテーパーの公称値、
ＴＴmin２、ＴＴmax２、ＴＴav２はそれぞれ作られたねじのテーパーの最小、最大及び平均値、
ΔＴＴ２は差（ＴＴav２−ＴＴnom）の代数値、
σ２は作られたテーパーの分布の標準偏差、
Ｋ２は、基準面と最後の完全雌ねじとの間の距離に対する雌ねじ長さの比、
ｇ（ｕ）は、変数ｕに関する無次元化された、中心を持つ正規分布。
【請求項５】
請求項４の方法であって、前記雌ねじのテーパーの平均値はそれと協働する雄ねじのテーパーの平均値よりも小さいことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４の方法であって、前記雌ねじのテーパーの平均値は前記ねじのテーパーの公称値よりも小さいことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の方法であって、少なくとも１つのシール手段はシール面（５，６）を含む方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の方法であって、少なくとも１つのシール手段は横座面（７，８）を含む方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法であって、ねじ峰間の直径の許容限度範囲の値は、測定平面のピッチ径の推定値を与える式において、基準面（Ｐ０）と測定面（Ｐ１，Ｐ２）との間の距離の値（Ｌ１，Ｌ２）を、その値を囲む値に代えることのより得られることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の方法であって、２つの接触面を有する平面直径測定装置（５１）を用いて、前記測定装置又は前記ねじを各測定の間に同じ測定面において４回ねじの軸回りに１／８回転させ、これらの４測定の平均値を用いて測定平面のねじの峰間の直径を特定することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の方法であって、３つの接触面を有する平面直径測定装置（５１）を用いて、前記測定装置又は前記ねじを各測定の間に同じ測定面において３回ねじの軸回りに４０°回転させ、これらの３測定の平均値を用いて測定平面のねじの峰間の直径を特定することを特徴とする方法。
【請求項１２】
測定平面（Ｐ１，Ｐ２）において請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の方法を実行するための平面測定装置（５１）であって、座面（５４，５４’）と、互いに横方向に離間し前記座面から長手方向に調整できる距離離間した２つの接触面（６０，６１）と、横測定面（Ｐ１）内に位置して前記接触面（６０，６１）に正接する円の直径を測定する手段（５５）とを含み、さらに、測定の間に得られた最大値を自動的に捕捉する手段を含んでなることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２の平面直径測定装置（５１）であって、前記ねじ峰間の直径の捕捉された値を統計的に計算する手段を含んでなる装置。
【請求項１４】
２つの接触面を備える平面直径測定装置を用いる請求項１又は２の方法において前記接触面の間の距離の事前決定された値を調節するために使用するセッティングブロック（７０）であって、截頭楔形であり、横端面（７２）と、実質的に長手方向に向き前記横端面に関して対称に傾斜した２つの平らな面であって、前記横端面に収束する面を有し、前記平らな面のなす角Ｃは、２ａｒｃｔａｎ（ＴＴav1／２）に等しく、前記横端面からの長手方向の距離（ＬＡ）における前記平らな面の横方向の距離は（Ｄ1e ＋ｈ）に等しく、ｈは、被検査ねじの１つの歯（１３）の高さと、測定装置に特有な幾何学的補正係数の合計値である、セッティングブロック。
【請求項１５】
３つの接触面を備える平面直径測定装置を用いる請求項１又は２の方法において前記接触面間の距離の事前決定された値を調整するために使用するセッティングブロックであって、截頭円錐体であり、該円錐体の頂部側に横端面（７２）を有し、ＴＴav1に等しいテーパーのテーパー周面を有し、前記横端面（７２）からの距離（ＬＡ）における前記テーパー周面の直径は（Ｄ1e ＋ｈ）に等しく、ｈは、被検査ねじの１つの歯（１３）の高さと、測定装置に特有な幾何学的補正係数の合計値である、セッティングブロック。
【請求項１６】
請求項１４又は１５のセッティングブロックであって、傾斜した平らな平面の端部又は前記端面（７２）側の周面において、前記雄要素（１）の少なくとも１つのシール手段（５，７）のプロファイルを与える異なるスロープ又はテーパーを有することを特徴とするセッティングブロック。
【請求項１７】
３つの接触面を備える平面直径測定装置を用いる請求項４の方法において前記２つの接触面（６０，６１）の間の距離の事前決定された値を調節するために使用するセッティングブロック（８０）であって、横端面（８２）と、ブロックの２つの平らな面であって実質的に長手方向に向き、前記横端面に関して対称に傾斜し、前記横端面に向かって収束する平らな面によって形成される内部空間（８１）とを有し、前記傾斜した平らな面がなす角Ｄは２ａｒｃｔａｎ（ＴＴav２／２）に等しく、前記横端面（８２）からの長手方向の距離（ＬＢ）における前記平らな面の横方向の距離は（Ｄ２e −ｈ）に等しく、ｈは、被検査ねじの１つの歯（１３）の高さと、測定装置に特有な幾何学的補正係数の合計値である、セッティングブロック。
【請求項１８】
３つの接触面を備える平面直径測定装置を用いる請求項４の方法において前記接触面の間の距離の事前決定された値を調節するために使用するセッティングブロック（８０）であって、横端面（８２）と、長手方向軸及びＴＴav２に等しいテーパーを備えるテーパー周面によって形成される内部空間（８１）とを有し、前記内部空間の頂部は前記横端面と反対方向の側に向き、前記横端面（８２）からの長手方向の距離（ＬＢ）における前記内部空間の直径は（Ｄ２e −ｈ）に等しく、ｈは、被検査ねじの１つの歯の高さと、測定装置に特有な幾何学的補正係数の合計値である、セッティングブロック。
【請求項１９】
請求項１７又は１８のセッティングブロック（８０）であって、横端面（８２）と、傾斜した平らな面の端部又は前記横端面（８２）の反対側の側部上のテーパーのついた周面において、前記雌要素（２）の前記少なくとも１つのシール手段（６，８）のプロファイルを作る異なるスロープ又はテーパーを備える部分を含んでなるセッティングブロック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、金属製パイプの端部に位置する雄または雌の筒状要素の周囲に位置する雄または雌のテーパーねじを検査する方法に関し、特に、所定断面での雄または雌のテーパーねじのピッチ径の寸法を検査する方法及びその方法を実施する検査装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
用語、ねじの「ピッチ径」とは、ねじの半高さにおける雄ねじのフランク上の直径のことをいう。雌ねじは雄ねじに対して定義される。
【０００３】
テーパーねじの場合、ピッチ径の公称値は所定の断面において定義されなければならない。金属製パイプのねじ接続は、特に、炭化水素井戸または採鉱井戸用の掘削管、精製管またはケーシングパイプを構成するものとして知られており、接続はパイプ端部に位置する雄要素と雌要素の間でなされ、それぞれの要素はその外周または内周に雄または雌のテーパーねじを備えている。
【０００４】
ここで用いられる用語「パイプ（管）」とは、長いパイプに限らず、短い筒状要素、たとえば、カップリングを形成するものや、２本の長いパイプを協働させるものといったいかなるタイプのパイプを意味する。
【０００５】
炭化水素抽出産業において世界的に知られた規格を作っている全米石油協会（ＡＰＩ）の仕様書ＡＰＩ５ＣＴは、三角形ねじ、丸ねじまたは台形ねじを持つテーパーねじを含むそういったねじ接続を用いて連結されるパイプについて規定している。
【０００６】
ＡＰＩの規格ＡＰＩ５Ｂは、対応するねじとそれを検査する方法を規定している。
【０００７】
規格ＡＰＩ５Ｂは、各パイプ寸法に関し、パイプ本体側部上の完全な雄ねじの端部に位置する断面内のねじ公称ピッチ径の値に特に言及しており、この断面を越える雄ねじは不完全な高さを有してなくなっている。
【０００８】
以下本書類の残りの部分において、この断面は「ピッチ径の基準面」、あるいは、省略形で「基準面」と呼ばれる。用語「最初のねじ」とは、対応する雄または雌要素の自由端の方に向いたねじ部の側面に関連し、用語「最後のねじ」とは、対応する要素の自由端の反対方向に向いたねじ部の側部に関連する。
【０００９】
従って、最後の完全な雄ねじは基準面に位置し、最後の雄ねじはパイプ本体側部のねじ部の端部に相当する。
【００１０】
ＡＰＩ５Ｂに従い作られたねじは、雄ねじの場合、内ねじを有するリングゲージ、雌ねじの場合、プラグゲージのようなゲージを手で締め付けることにより検査されなければならない。
【００１１】
被検査ねじにゲージが螺合されたときの被検査ねじに対するその相対軸方向位置がチェックされ、仕様書ＡＰＩ５Ｂはこの相対軸方向位置に関する値と許容誤差を規定している。
【００１２】
ＡＰＩ５Ｂが規定する検査法方法は、簡単かつ迅速大局的なねじ検査を行うことができるという利点を有するが、他方、多くの経済的、技術的な不利な点を有する。
【００１３】
第１に、検査されるそれぞれのねじ径に関して、ハードゲージ検査方法は、マスターゲージ及び副ゲージまたは作業ゲージといった異なるレベルのゲージのセットを必要とし、作業ゲージは臨界値を越える摩耗が生じたときに捨てられなければならない。
【００１４】
このことは、きわめて多数の高精度ゲージを作る必要があること、そして、それらのゲージは摩耗状態に依存して管理されなければならないを意味し、従って、コスト高になる。
【００１５】
このねじ検査法は、ピッチ径及びテーパー、楕円形というパラメータを含めた多数のパラメータに依存する大局的な結果を与える。これらのパラメータは相互作用し、従って検査結果の細かい解釈を容易にしない。
【００１６】
従って、雄ねじを検査するとき、被検査雄ねじのテーパーがゲージのテーパーよりも小さいならば、雄ねじの最初の谷がゲージねじに接するとともに、雄ねじの最後の谷はゲージの対応するねじに対して半径方向のクリアランスを持つ。それとは反対に、被検査雄ねじのテーパーがゲージのものよりも大きいならば、最後の雄ねじの谷がゲージのねじに接するが、最初のねじの谷は接しない。
【００１７】
いずれの場合にも、基準面におけるゲージ上の対応する面における雄ねじのピッチ径は公称ピッチ形より小さいが、後者の場合には、さらに、最初の雄ねじ位置のピッチ径は正確にはわからない。
【００１８】
同様に、雌ねじを検査する場合、その雌ねじのテーパーがゲージのものよりも小さいか大きい場合、基準面のゲージ上の対応する面における雌ねじのピッチ径は公称ピッチ径よりも大きいが、前記テーパーがゲージのものよりも小さいときは、最初の雄ねじ位置のピッチ径は正確にはわからない。
【００１９】
ＡＰＩ接続の機能よりも優れた機能を有することで知られるヨーロッパ特許ＥＰ−Ａ−０４８８９１２に記載される接続のような特別のねじ接続の製造業者は、ＡＰＩ仕様が国際的に認識され、その使用が課せられることにより、ＡＰＩ接続に規定される方法に準じた方法を使用することを強要されてきた。
【００２０】
それらの方法を実行するコストは非常に高く、製造業者は自身のため及びサブコントラクタのために完全セットのゲージを有していなければならない。
【００２１】
従って、ハードゲージを用いないが、基準面または別の設置位置におけるピッチ径を直接決定することができるねじ検査法が開発されてきた。
【００２２】
米国特許ＵＳ−Ａ−４５２４５２４は水平方向に離間する雄または雌ねじのピッチ径を直接検査する方法と装置について説明しており、そこでは、以下の通りである。
・装置は、垂直座面から調節可能な水平距離離れた位置の垂直面に位置する上接触面と下接触面を有する。
・上接触面と下接触面の間の垂直距離は調整可能である。
・垂直座面は検査されるねじを持つ要素の端部を支持し、２つの接触面はねじの直径上の対向する点のねじ山と接するように装置は置かれる。
・これらの２つの接触面間の距離の差は、事前決定された値に関して、たとえば、事前決定された値に対してゼロ設定された比較器を用いて測定される。
【００２３】
この場合事前決定された値は、ねじ峰間の直径の公称値に相当し、従って、検査されるねじが雄ねじか雌ねじかに依存して１つのねじの高さだけ増大または減少されたピッチ径の公称値に相当する。
【００２４】
米国特許ＵＳ−Ａ−４５２４５２４の権利者が販売する装置に対する指示書は以下のものを定める。
ａ）ピッチ径の測定を用いる検査法を用いるときのピッチ径の許容誤差（ΔＤ）と、仕様ＡＰＩ５Ｂの規定によるハードゲージの軸方向位置の許容誤差（ΔＳ）のつながりを確立するために必要な関係、ΔＤ＝ΔＳ・ＴＴnom ／１００。ここで、ＴＴnom は直径に対するねじのテーパー公称値であり、％で表される。
ｂ）接触面間の垂直距離の事前決定された値に与える検査装置の接触面の位置の影響を補正する細かな補正。
ｃ）基準面からはずれた測定面の位置を補正するために検査装置の接触面間の垂直距離の事前決定された値を決定する方法。従って、Ｌ・ＴＴnom ／１００に等しい量が公称ピッチ径から差し引かれる。ここで、Ｌは測定面と基準面との間の軸方向の距離であり、ＴＴnom は直径に対するねじのテーパーの公称値（％）である。
【００２５】
しかしながら、その装置に関する前記指示書は、基準面以外の測定面におけるピッチ径の寸法検査を実施するための重要事項を特に付していない。
【００２６】
であるから、それは、米国特許４５６７６７０及び４９６５９３７に対するものである。
【００２７】
第１の局面において、本発明は、雄及び雌要素が少なくとも１つのシール手段を有し、これらの要素を高度にぴったりと接続することにより適した雄または雌テーパーねじを検査する方法であって、ハードゲージを用いないが、ハードゲージ検査方法と同じ能力を生じさせ保証する方法を開発することを求めてきた。
【００２８】
従って、我々は、平面直径測定装置を用いて所定の測定面におけるピッチ径を測定する方法を使用することを求めてきた。
【００２９】
この書類の残りの部分において、「測定装置」と略称される用語「平面直径測定装置」とは、米国特許ＵＳ−Ａ−４５２４５２４に説明される装置と同様または同等なものであって、被検査物の所定の断面における直径を測定するために用いる装置を意味し、装置は以下のものを含む。
・横方向の支持面と、
・互いに横方向に離間し座面から軸方向に位置が調整可能に隔てられ、測定面に関して決定される少なくとも２つの接触面と、
・座面から所定の軸方向距離において接触面に正接する横方向の測定面に位置する円の直径を測定する手段。
【００３０】
平面直径測定装置を用いる１つの不利な点は、測定されるピッチ径が測定面近くでのみ正確に知られ、測定面から比較的遠い平面のピッチ径の値は、被検査ねじのテーパーの製造許容誤差のために、ほとんど確かでないことである。
【００３１】
米国特許５３６０２３９は平面直径測定装置を用いる検査方法を開示しており、ピッチ径は最初の完全雄ねじの近く及び対応する雌ねじ上で測定される。
【００３２】
そういった方法は、大径のねじ接続で、かつ、圧力や作用力にもかかわらず、十分にタイトなねじ接続を得るために別個のシール手段を備えないねじ接続の場合の、最初の完全雄ねじと対応する雌ねじの間のかなり高い値の干渉を保証する。
【００３３】
にもかかわらず、米国特許５３６０２３９は、測定面でのピッチ径の期待値、あるいは、直径の許容限度を定めず、ハードゲージによる従来の検査によって得られる分布に関する測定された直径の特定の分布を得ることを探求していない。
【００３４】
【発明の開示】
金属製パイプの端部に位置する雄または雌の筒状要素の外周または内周に位置して少なくとも１つのシール手段を有する雄または雌のテーパーねじを検査する本発明の方法は、直径測定手段を備える平面直径測定装置を用いて、図の基準面から距離Ｌのところに位置する所定の測定面においてねじのピッチ径を測定する方法である。
【００３５】
この書類において、用語「シール手段」とは、たとえば、シール面、横方向の座面のような手段、または同等な手段を意味する。
【００３６】
雄シール手段は雄要素の自由端の近くに位置し、雌シール手段は雌要素上に位置し、雄シール手段と連結されてそれと協働する。
【００３７】
本発明の方法は次のステップを含む。
ａ）前記平面直径測定装置において、前記座面と前記測定面間の距離−この距離は測定面と基準面間の距離の関数である−を調整するステップ。
ｂ）特性距離が測定面のピッチ径の推定距離に関して決定されるセッティングブロックを用いて測定手段を接触面間の横方向の距離の値に設定するステップ。被検査ねじが雄ねじまたは雌ねじであるかに依存して前記特性距離は測定平面におけるピッチ径の推定値よりもｈの量大きくまたは小さく、この量ｈは、１つのねじの高さと既知の位置補正係数の合計に等しい。
ｃ）選択された測定面におけるねじのねじ峰間の直径を測定するステップ。前記測定装置はその座面によって考慮中の要素の自由端に当てられる。
ｄ）ねじ峰間の測定された径を許容限度と比較するステップ。
【００３８】
雄ねじのピッチ径の測定面は基準面と最初の完全雄ねじの間に位置する平面である。測定面の選択は、もちろん、測定装置の接触面が完全ねじ峰の十分な長さに渡って与えられるようにする必要がある。
【００３９】
雄ねじのピッチ径のための測定面は、好ましくは、基準面と、最初の完全雄ねじに相当する面との間の実質的に軸方向に半分の位置に位置する。
【００４０】
テーパー雌ねじのピッチ径のための測定面は、２つの雄と雌のねじが図において接続されたときに、雄ねじのピッチ径のための測定面と一致する図面の平面である。
【００４１】
変形において、雄ねじのピッチ径のための測定面と一致する図面の平面が完全雌ねじのゾーン内に落ちないならば、雌テーパーねじのピッチ径に関する測定面は、一致面に最も近い完全雌ねじのゾーン内に位置する断面である。
【００４２】
測定面内の雄ねじのピッチ径の推定値Ｄ1e は次の式を用いて得られる。本書類の残りの部分においてすべてのテーパー値は直径で言及され％で表される。
【００４３】
【数３】
0004566411.tif 000002
【００４４】
測定面内の雌ねじのピッチ径の推定値Ｄ2e は次の式を用いて得られる。
【００４５】
【数４】
0004566411.tif 000003
式中の添え字１，２はそれぞれ雄及び雌ねじに関する。
Ｄnom は基準面におけるピッチ径の公称値、
ＴＴrep はテーパーのプロット値、
Ｌは測定面と基準面間の距離であり、測定面が基準面に対して低い直径側に位置するときは正である。
ΔＴＴは差（ＴＴav−ＴＴnom）の代数値、
ＴＴmin 、ＴＴmax 、ＴＴavはそれぞれ、作られたテーパーねじの最小、最大及び平均値、
σは作られたテーパーの分布の標準偏差、
Ｋ1 は基準面（Ｐ0）と最初の雄ねじ間の距離に対する雄ねじの長さの比、Ｋ2 は基準面（Ｐ0）と最後の完全雌ねじ間の距離に対する雌ねじの長さの比、
ｇ（ｘ）は変数ｘに関する、無次元化された、中心を持つ正規分布の値である。
【００４６】
式によって与えられるテーパーＴＴrep のプロット値は仮想円錐のテーパーに相当し、ピッチ径の公称値に等しいその円錐の大径は基準面内に位置し、ハードゲージ手段によって検査されるねじのピッチ径の平均値に等しいその円錐の小径は、少なくとも１つのシール手段の側部上の検査されるねじのねじ端部に位置する平面内に位置する。
【００４７】
本発明は、ねじ接続のシール特性を最適化するために被検査ねじのピッチ径を測定するのに最も重要な場所に関する問題を解決する。
【００４８】
発明者達は、本発明を開発するときに、次のことに気が付いてきた。最初の完全雄ねじのゾーンにおけるあまりに大きな直径方向のねじ干渉は接続のシーリングに有害な影響をもたらす。特に、金属シール面が雄ねじと、雄ねじ要素の端部の間に設けられるときに、雌ねじ要素上の金属シール面と容易に干渉する。
【００４９】
半径方向に干渉する回転に関する２つの面上の互いに係合した点の間の直径方向の干渉は一般に、これらの点での面の断面径の差として決定され、接続の前に測定され、そして、２つの面が一旦接続されて係合点間で接点圧力を生じるときに、正である。この決定は、干渉するねじ及びシール面の両方に適用できる。
【００５０】
最初の完全雄ねじに近いところの直径方向のねじ干渉の値を推定するために、最後の完全雄ねじに近いところよりも、このゾーンにより近いピッチ径を測定することが必要である。テーパーの変化による大きな不確実性を生じさないためである。この目的は、本発明において考慮される。
【００５１】
本発明はまた、本発明の方法により、少なくとも１つのシール手段に近いところのねじの面において検査されるねじのピッチ径の平均値が、たとえ、測定面が全くねじの端部に位置しないときでさえ、本発明の方法又はＡＰＩ５Ｂに規定するハードゲージを用いて検査が行われるときと同じになることを保証する。
【００５２】
雌ねじのテーパーの平均値は、それと協働する雄ねじのテーパーの平均値よりも小さいことが好ましい。
【００５３】
そのような相違は、少なくとも１つのシール手段に近いところでねじ干渉を減少させる接続を作り出し、このレベルでのねじの直径方向の干渉値は本発明の検査法によって最適に認識される。
【００５４】
雄ねじのテーパーの平均値は好ましくは公称値よりも大きい。
【００５５】
変形例において、雌ねじのテーパーの平均値は公称値よりも小さい。
【００５６】
ねじ峰間の測定された直径の許容最小及び最大値は、被検査ねじが雄又は雌ねじかに依存して１つのねじの高さだけ増減された、考慮される測定面におけるピッチ径の許容最小及び最大値から直接決定される。
【００５７】
ピッチ径の許容最小及び最大値はピッチ径Ｄ1e若しくはＤ2eの推定値の許容誤差から直接決定され、又は、基準面と測定面の間の距離値を、測定面のピッチ径の推定値を与える公式におけるこの距離の許容最小及び最大値と取り替えることにより決定される。
【００５８】
測定手段を調整するステップの間に、測定手段は好ましくはゼロ設定され、次に測定ステップの間に、ゼロに対する差が測定され、最後に比較ステップの間にこの差は許容範囲と比較される。
【００５９】
有利に、測定装置が２つの接触面を有するとき、検査法は、測定装置を又は被検査ねじを各測定の間に接続軸回りに１／８回転させることにより、同じ測定面において４回行われ、考慮中の測定面におけるねじ峰間の直径は４測定の平均値に等しく取られる。
【００６０】
変形例において、測定装置が互いに１２０°隔てた３つの接触面を有するとき、測定装置又はねじを各測定の間に接続軸回りに４０°、即ち、１／９回転させる。
【００６１】
発明の第２局面において、発明者は、本発明の方法を迅速に、従って、経済的に実行させる平面直径測定装置を備えた。
【００６２】
測定装置が２つの接触面を有するとき、装置は２つの接触面のうちの１つの回りに回転して回転接触面が与えられる点の直径方向の反対側の被検査ねじの点を検出しなければならず、ねじ峰間の直径はその回転動作の間に成された測定での最大値に相当する。従って、測定装置はこの最大値を自動的に捕捉する手段を含む。
【００６３】
本発明はまた、製品が仕様から外れるときに、発明の検査法を迅速に反応させることを探求する。
【００６４】
この目的のため、測定装置は、捕捉値に対して統計的な計算を実行する手段を含む。
【００６５】
第３局面において、発明は、発明の第１局面の検査方法における接触面間の所定の距離を調整するために用いるセッティングブロックを備える。
【００６６】
雄テーパーねじを検査するとき、２つの接触面に対して測定装置と共に用いられるセッティングブロックは、この第３局面に従えば、以下のものを含む截頭楔形である。
・横方向の端面
・実質的に長手方向に向いた２つの平らな面であって、前記横方向の端面に関して対称に傾斜し、外端面に向かって集束する面
・２ａｒｃｔａｎ（ＴＴav1 ／２）に等しい前記２つの面のなす角度
・前記端面からＬＡの距離のところで（Ｄ1e ＋ｈ）に等しい前記傾斜した平らな面の間の横方向の距離（ｈは先に定められた量）
変形例において、３つの接触面に対して測定装置と共に用いられる截頭円錐体のセッティングブロックは、円錐体の頂側で横方向の端面を有し、また、ＴＴav1 のテーパーを持つテーパー面を周囲に有する。その横方向の端面から距離ＬＡのところでテーパー面の直径は（Ｄ1e ＋ｈ）に等しい。
【００６７】
セッティングブロックはまた、その端面又は該端面の横のテーパー周面において、雄要素のシール手段のプロファイルを生じさせる異なるテーパーを持つ部分又はスロープを備えることができる。そのようなセッティングブロックは、第２平面測定装置を特に、シール面の直径を検査するために調整可能にする。雌テーパーねじを検査するとき、第３局面において２つの接触面に対して測定装置と共に用いられるブロックは、横方向端面と、ブロックの２つの平らな面によって限定される内部空間を有する。２つの平らな面は実質的に長手方向を向き、端面に関して対称に傾斜して前記内部空間の背面に向かって収束している。２つの傾斜した平らな面のなす角は２ａｒｃｔａｎ（ＴＴav２ ／２）に等しく、前記端面から長手方向の距離ＬＢのところでの前記傾斜した平らな面の間の距離は（Ｄ２e −ｈ）に等しい。ｈは先に定めた量である。
【００６８】
変形例において、雌ねじを検査するために、１つの接触面に対して測定装置と共に用いられるセッティングブロックは、横方向端面と、長方向軸及びテーパーＴＴav２を有するテーパー周面によって限定される内部空間を有し、該空間の頂部は前記横方向端面と反対側を向き、前記横方向端面からの距離ＬＢのところでの該空間の直径は（Ｄ２e −ｈ）に等しい。
【００６９】
雌テーパーねじを検査するセッティングブロックはまた、その傾斜した平らな面の端部又はその横方向端面の反対側の側部におけるテーパー周面において、雌要素上に少なくとも１つのシール部材を生じさせる異なるテーパー又はスロープを備える部分を含むことができる。そのようなセッティングブロックは、第２平面測定装置を、シール面の直径を検査するために調整可能にする。
【００７０】
【発明の実施形態】
添付の図面は本発明の実施形態を示し、発明をそれに限定するものではない。
【００７１】
図３は、第１金属パイプ１０１の端部の雄要素１と、長いパイプ又はカップリングである第２金属パイプ１０２の端部の雌要素２のねじ接続１００を示す。このようなねじ接続は、例えば、炭化水素井戸のための連結したケーシングパイプ等を形成する。
【００７２】
図２に示す雄要素１は、外周面において台形ねじを備えるテーパー雄ねじ部３を有し、端部において（この端部はまた第１パイプ１０１の端部である）環状の横方向雄端面７を有する。
【００７３】
図２に示す平面Ｐ0 は、ＡＰＩ５Ｂによれば、最後の完全雄ねじに対応する完全雄ねじのゾーンの端部に位置する断面である。
【００７４】
図１に示す雌要素２は、内周面において雄ねじ３と螺合する台形ねじを備えるテーパー雌ねじ部４を有し、端部において（この端部はまた第２パイプ１０２の端部である）環状の横方向雌端面１０を有する。
【００７５】
パイプ１０１，１０２は、雄要素１の雄ねじ３を雌要素２の雌ねじ４にねじ込むことで接続される。
【００７６】
好ましくは、発明を実施するために、テーパーねじ部３，４は１段階ねじである。
【００７７】
図３の接続は、特にぴったりと接続させるために、以下の追加手段をそれぞれの要素上に有する。
ａ）雄要素上
・外テーパー雄シール面５。この面のテーパーは雄ねじ３のものよりかなり大きく、例えば、直径に対する雄シール面５のテーパーは２０％である。
・雄端面によって形成される環状横（方向）座面７
ｂ）雌要素上
・内テーパー雌シール面６。この面のテーパーは実質的に雄シール面５のテーパーと同じである。
・環状横（方向）座面８を備える内ショルダ
周知のように雄端面７は先細り（凹状）となるように、頂部に例えば７５°のテーパーが付けられ、雌座面８は同じ角度の、凸状のテーパーが付けられている。
【００７８】
追加の手段５，６，７，８は接続１００において次のように作用する。
【００７９】
雄シール面５は半径方向に雌シール座面６と干渉する。即ち、基準点でのその直径は、接続の前において、雌シール面６の係合点の直径よりも大きく、直径はまた接続の前に測定される。
【００８０】
ねじ込みによりシール面間で接触が一旦得られたときに、さらにねじ込みを続けると、シール面の直径方向の干渉が増す。
【００８１】
係合（メイクアップ）が完了したときの正確な位置は、雄端面７が内雌ホルダの座面８に当接することによって決定され、この当接はシール面５，６間の正確な干渉値を定める。
【００８２】
座面（７，８）はまたシール手段として作用するが、これらは横方向位置にあるため、その機能はシール面（５，６）の機能よりも劣る。
【００８３】
メイクアップが完了したときのその位置は特に、メイクアップトルクに関する所定値として言及される。
【００８４】
座面７，８の凹凸上のテーパー形状（図には示されていない）は、有利に、座面が外れることを防止すると共にシール面５，６の接触圧を増大させる。
【００８５】
図４は、被検査ねじの許容誤差よりも実質的に小さい、例えば、１０倍小さい許容誤差を持つように作られた雄テーパーねじ２３を備える雄プラグゲージ２１を用いて、仕様ＡＰＩ５Ｂに従い雌要素２上の雌テーパーねじの検査をかなり概略的に示すものである。従って、ゲージの最後の完全ねじの平面におけるゲージのピッチ径は公称ピッチ径に等しく、ゲージのテーパーは図面のテーパーと等しいと考えることができる。
【００８６】
簡単に示すために、図４及び５は、ねじの峰及び谷のテーパーを示さず、単にねじのピッチ円錐を示す。
【００８７】
仕様ＡＰＩ５Ｂは、ねじ４を検査するために、プラグゲージ２１をそれが停止するまで手でねじ込むように記載しており、停止したときは、プラグゲージ２１の端部２５，２７の一方におけるねじ２３のピッチ径は所定の平面において検査される雌ねじ４のピッチ径に等しい。
【００８８】
雌要素１０の端部と、プラグゲージの環状横面２９との間の距離Ａは１セットのリングゲージ・プラグゲージに関するこの量の標準値Ｓと比較され、標準値に対する距離の差が所定の許容範囲内であるならば許容される。
【００８９】
プラグゲージ２１のねじがプラグゲージ２１のねじ端側面２５において被検査雌ねじ４のねじと接するとき（これは被検査ねじ４のテーパーが公称値よりも小さいときに生じる）、入口の反対側の端部に位置する平面におけるねじ４のピッチ径は、対応する平面におけるプラグゲージ２１のねじのピッチ径よりもΔｄ2 の値だけ大きい。
【００９０】
従って、公称値以下の雌ねじ４のテーパーの全ての値に関して、ねじ４のピッチ円錐はプラグゲージのねじの端部２５に位置する平面に位置する点の回りに回転する。
【００９１】
被検査ねじ４のテーパーが公称値よりも大きいときは逆のことが生じる。即ち、ねじ４のピッチ円錐はプラグゲージ２１の端部２７に位置する平面内に位置する点の回りに回転する。
【００９２】
図５は、同様に、非常に厳しい許容誤差を用いて作られた雌テーパーねじ２４を備えるリングゲージ２２を用いて行う仕様ＡＰＩ５Ｂに従う雄要素の雄テーパーねじ３の検査を示す。
【００９３】
ここでもまた、リングゲージ２２は停止するまで被検査雌ねじ３にねじ込まれて、雌ねじ要素７と、リングゲージ２２のねじの端部２８に位置する平面との間の距離Ｐが形成される。
【００９４】
リングゲージ２２のねじ端側面２６でリングゲージ２２のねじが被検査雄ねじ３と接触するとき（これは被査ねじ３のテーパーが公称値よりも大きいときに生じる）、そのねじの開始位置に位置する平面でのねじ３のピッチ径は対応する平面でのリングゲージ２２のねじ２４のピッチ径よりも小さい。
【００９５】
従って、公称値よりも大きな押すねじ３のテーパーの全ての値に関して、ねじ３のピッチ円錐はリングゲージのねじの端部２６に位置する点の回りに回転する。
【００９６】
押すねじ３のテーパーが公称値よりも小さいとき、反対のことが生じる。即ち、ねじ３のピッチ円錐はリングゲージねじの端部２８に位置する点の回りに回転する。
【００９７】
図６は、米国特許ＵＳ−Ａ−４５２４５２４に記載されるタイプの平面測定５１を用いる雄ねじ３のピッチ径の検査を概略的に示す。
【００９８】
装置５１は以下のものを含む。
・エッジ５４，５４’によって形成される横座面を有する端部横材５７
・長手方向に配設された２つのナイフ５８，５９。これらのナイフの刃は互いに向き合い、ナイフは互いに横方向に離間し接触面６０，６１を形成している。ナイフ５８は長手方向のアーム５２上に置かれてその平面内においてのみ回転することができ、一方、ナイフ５９は、同じく回転するように、横方向に配設された可動ロッド５６上に配設されている。
・ここでは、長手方向のアーム上に位置して可動ロッド５６によって駆動される比較器５５である測定手段
ナイフの回転軸は、測定装置５１を横切り、座面５４，５４’に平行な測定平面Ｐ１を形成し、測定平面Ｐ１が座面５４，５４’から所定の距離ＬＡのところに位置するように横材５７は摺動可能である。
【００９９】
比較器５５は、比較器のゼロに相当する事前決定された値に対して、接触面６１と接触面６０との間の距離の差を測定する。ねじ峰間の直径Ｄ1s は、次に比較器５５によって測定された差の代数値を事前決定された値に足すことによって測定される。
【０１００】
比較器５５は、有利に、自動的に測定を行い記録する電子変位センサに代えられる。
【０１０１】
雄ねじ３は以下のように検査される。
【０１０２】
座面５４，５４’と測定平面Ｐ１の間の距離ＬＡは図２の図面に対応する値、平面Ｐ１と、雄要素１の端面７の間の距離に調節される。この距離ＬＡはＰ０から端面７間での差及び平面Ｐ０とＰ１の間の距離Ｌ１に等しい。
【０１０３】
測定平面Ｐ１の位置は、接触面６０，６１が完全ねじの峰上に休むように選択される。接触面６０，６１は十分な長さを持つので少なくとも２つのねじ峰１３と接する。
【０１０４】
測定平面Ｐ１の位置は、好ましくは、図２に示すように、基準面Ｐ０と、最初の完全雄ねじに対応する平面との間の中間に選択される。
【０１０５】
そういった位置は、雄ねじの開始位置により近いところでピッチ径を測定することを可能にし、従って、このレベルでの直径方向の干渉値をより認識しやすくすると共に、完全ねじゾーンが比較的短いときでさえも、接触面６０，６１を正しく座るようにさせる。
【０１０６】
比較器５５のゼロが次に調節され、あるいは、図１０のセッティングブロック７０の２つの平らな面を接触面６０，６１間に置くことによって事前決定された値を次に直接与え、これらの２つの平らな面はセッティングブロックの特性寸法である距離（Ｄ1e＋ｈ）だけ離間される。Ｄ1eは測定平面における被検査ねじのピッチ径の推定値であり、ｈはねじの高さと、測定装置５１の製造業者によって与えられる幾何学的位置の補正係数との合計に等しい。この補正係数は、ナイフ５８，５９が接触面６０，６１回りに回転しないことを考慮している。
【０１０７】
そういったセッティングブロック７０は、ねじを含まず、また、ねじ回転作動を受けないので早く摩耗することがなく、２２のようなねじゲージよりもより安い価格で製造できる。
【０１０８】
Ｄ1eは次の関係を用いて決定される。
Ｄ1e＝ Ｄnom −Ｌ1 ・ＴＴrep1／１００
Ｄnom はピッチ径の公称値であり、従って、基準面Ｐ０でのピッチ径値。
Ｌ1は平面Ｐ０とＰ１との間の距離であり、Ｐ１がＰ０に対して低い径側にあるときは正である。
ＴＴrep1は以下に定められる雄テーパーのプロット値であり、テーパーの公称値よりも大きい。
【０１０９】
変形例において、２つの平行な面に対してセッティングブロックを使用することに代えて、比較器５５のゼロを調整するために、図１２に示す截頭楔を使用することができる。ブロック７０は横端面７２と、実質的に長手方向に向いた２つの平らな面であって、横端面に関して対称的に傾斜し横端面に向かって集束する面を有する。その２つの傾斜面のなす角度Ｃは２arctan（ＴＴav1 ／２）に等しく、端面７２から距離ＬＡのところでの２つの傾斜面面間の横距離は（Ｄ1e＋ｈ）に等しい。セッティングブロック７０の端面７２が測定装置５１の座面５４，５４’に対してあてがわれ、傾斜した平らな面が測定装置接触面６０，６１の間に位置するようにセッティングブロック７０は挿入される。従って、距離Ｌ1 にもかかわらず、単一のセッティングブロック７０だけが必要とされる。
【０１１０】
図１２に示す変形例において、傾斜平面のなす角度Ｃは２arctan（ＴＴrep1 ／２）に等しく、端面７２から長手方向の距離(ＬＡ+Ｌ1) のところでの２つの傾斜面面間の横距離は（Ｄnom＋ｈ）に等しい。
【０１１１】
セッティングブロック７０はまた、端面７２の側部上の平らな面の端部において、雄要素１のシール手段、特にシール面５及びオプションとして雄端面７のプロファイルを作る異なるスロープを備える部分（図１２には示されていない）を含むことができる。そういったセッティングブロックは第２平面直径測定装置５１をシール面５の直径を検査するために調節することができる。
【０１１２】
測定装置５１の座面５４，５４’を要素１の端面７、又は、端面が平坦でなく、例えば、７５°の僅かに先細りするテーパーが付いているときは、この端面の最も外側の点に対して当接させるように測定装置５１を配設することによって測定がなされ、接触面６０，６１は雄ねじの直径方向反対側の峰１３と外接触するように置かれる。
【０１１３】
測定の間に、接触面６０はねじの峰に固定保持され、測定装置５１が回転するときに接触面はそれと接触しており、接触面６１は、回転の間に、反対側のねじ峰と接触したままである。
【０１１４】
測定平面Ｐ１内のねじ峰間の直径Ｄ1S は接触面６０，６１間の横距離の最大値に相当し、その最大値は、比較器５５を読むことによって得られ、あるいは、比較器５５の替わりに電子センサが使用され、そして平面直径測定装置が接触面６０の回りを回転するときに最大値を検出して記憶する電子回路が用いられるならば、より良く自動的に決定される。
【０１１５】
雄ねじ３の検査方法の最終ステップは、ねじ峰間の直径の測定された値Ｄ1Sと、約Ｄ1e の範囲によって決定された許容限度との比較である。
【０１１６】
測定面Ｐ１での雄ピッチ径の値Ｄ1は、同じ面Ｐ１のねじ峰間の直径の測定された値Ｄ1Sから上で定めた量ｈを差しひくことによって求められ、ねじ峰間の直径の測定された値Ｄ1Sの許容範囲限度の値は、量ｈを増やしたピッチ径Ｄ1の限度から直接定められる。
【０１１７】
それらの値はまた、測定面でのピッチ径の推定値を与える式Ｄ1e＝Ｄnom−Ｌ1・ＴＴrep1／１００において、基準面と測定面間の距離Ｌ1の値を、Ｌ1mim, Ｌ1max（それぞれＬ1±ΔＬ1）に取り替えることにより間接的に得られる。
【０１１８】
ＴＴrep1を得る方法は図１８に説明されるつぎの計算によって定められる。
【０１１９】
一般に、本発明により検査される雄ねじ３のピッチ径の平均値は、仕様ＡＰＩ５Ｂに従いリングゲージ２２を用いて検査されるピッチ径の、第１完全雄ねじ上の手段に位置するこのリングゲージ２２の端部２８の平面における平均値に等しく設定される。
【０１２０】
図１８上の点Ｇ１は、基準面Ｐ０から距離Ｌｓ１離れリングゲージのねじの他端に位置する平面２６から距離Ｌf1離れたリングゲージの端面２８でのねじ３のピッチ径の平均値を示す。
【０１２１】
次のことが仮定される。
ａ）上に示すように、作られたねじのピッチ円錐は、被検査ねじ３のテーパーＴＴ1 がリングゲージねじのテーパー（これはテーパーの公称値に等しいと仮定される）よりも大きいか小さいかに依存して被検査雄ねじ３に螺合するリングゲージ２２のねじの一端又は他端に位置する点回りに回転する。
ｂ）作られたねじのテーパーの分布はテーパーの平均値ＴＴav1 の中心を持つ正規分布に従い、テーパーの最大値と最小値の間の範囲（ＴＴmax1−ＴＴmin1）は分布の標準偏差σ1 の６倍に等しい。
【０１２２】
検査されたねじのテーパーが公称値ＴＴnom よりも大きいならば、リングゲージの端面２８内の検査されたねじの点は範囲Ｏ’1Ａ1内に位置する。Ｏ’1はリングゲージのテーパーＴＴnomに相当し、点Ａ1は被検査ねじのテーパーの最大値ＴＴmax1に相当する。範囲Ｏ’1Ａ1内のいかなる点の確率密度は、図１８の実線で示すベル曲線の部分によって示されるＯ1を中心に持つガウス則に従う。点Ｏ1は被検査ねじ３のテーパーの平均値ＴＴav1に相当する。
【０１２３】
検査されたねじのテーパーＴＴ1が公称値ＴＴnom よりも大きいならば、リングゲージの端面２８内の検査されたねじの点はピボット点Ｏ’1である。点Ｏ’1の位置と関連する確率は図１８のベル曲線の波線で示す部分の領域に等しい。
【０１２４】
平面２８内のねじ端の位置の平均合成値は、ＴＴmin1からＴＴmax1までのすべてのテーパーに関する位置の重心Ｇ１であり、プロット値ＴＴrep1をテーパーに関して直線Ｑ１Ｇ１のこう配によって定める。点Ｑ１はピッチ径の公称値に相当する。
【０１２５】
点Ｏ’1からＡ1に向かう軸に関して、
【数５】
0004566411.tif 000004
比Ｌf1／Ｌs1はここでも、基準面Ｐ０と、最初の完全雄ねじとの間の距離に対する雄ねじの長さの比Ｋ1 に等しい。
【０１２６】
【数６】
0004566411.tif 000005
ｘは（ＴＴ1−ＴＴav1）／σに等しい無次元化された、中心を持つ変数であり、−∞から＋∞まで変化する。ＴＴ1はテーパー変数である。ｆ（ｘ）はガウス関数であり、
【数７】
0004566411.tif 000006
次の式が直ちに導かれる
【数８】
0004566411.tif 000007
【０１２７】
数値例
ＴＴnom ＝６.２５％ Ｋ１＝２.２２
ＴＴmin1＝６.１０％      ＴＴmax1＝６.６０％      ＴＴav1＝６.３５％
ΔＴＴ1＝（ＴＴav1−ＴＴnom）＝０.１０％    σ1 ＝（６.６０−６.１０）／６＝０.０８％
ＴＴrep1＝６.４８％を得る。
【０１２８】
好ましくは、値ＴＴrep1は、ＴＴnomとＴＴmax1の間の範囲に試みられ、上記数値例のケースに相当する。ねじ峰１３によって形成される円錐は、断面の楕円形、空洞及び周期的なこぶといった幾何学的な不完全性を有することがある。
【０１２９】
測定面Ｐ１でのピッチ径の代表的な測定を得るために、直径を複数回測定することが有利である。
【０１３０】
装置５１によって示されるタイプの２接触面６０，６１を備える測定装置の場合、平面Ｐ１でのピッチ径の代表値を得るために４を超える測定をする必要はない事を発明者たちは確立した。
【０１３１】
従って、測定装置５１又は被検査ねじ３を各測定の間にねじ軸回りに４５°、即ち、１／８回転して、４連続測定する事が提案される。Ｄ１はこれらの４つの測定の平均値に等しくとられる。
【０１３２】
変形例（図示省略）において、平面直径測定装置は、周知のように、互いに１２０°離間された３つの接触面を有し、これらの面は、ねじの峰の円錐を測定平面Ｐ１と交差させることにより形成される円を直接的に定める。その結果、ねじ峰Ｄ１ｓ間の直径は測定の間に接触面回りに装置を回転させる必要がある。
【０１３３】
従って、セッティングブロック７０は図１１に示すように直径Ｄ１ｓを持つ円柱形状を有する。
【０１３４】
図１３に示す変形例において、ブロックは截頭円錐体であり、截頭円錐体の小計端面７２の横面から長手方向の距離ＬＡに位置する断面において（Ｄ１ｅ＋ｈ）に等しい直径を持つ。ブロックのテーパーはＴＴａｖ１に等しく、テーパーのついたブロック７０はその小径の端面７２を測定装置５１の座面５４，５４’及び接触面間のテーパーのついた周面にに当接させるように挿入される。従って、図１２に示すケースと同様に、長さＬＡにも関わらず単に１つのセッティングブロックが必要とされる。
【０１３５】
図１３の変形例において、セッティングブロック７０は、截頭円錐体の小径端部の横面７２から長手方向の距離（ＬＡ＋Ｌ１）に位置する断面において（Ｄnom ＋ｈ）に等しい直径を有する。そのテーパーはＴＴrep1の値に等しい。
【０１３６】
変形例（図１３に示されない）において、セッティングブロック７０はまた、端面７２のテーパー周面において、雄要素１の端部のプロファイルを生じさせる異なるテーパーを備える部分（図１２に示されない）、特にシール面５及び可能な雄端面７を有することができる。そういったセッティングブロックは第２平面直径測定装置５１を調整してシール面５の直径の測定を可能にする。
【０１３７】
３つの接触面を備える測定装置において、発明者たちはピッチ直径の３つの測定が十分であり、測定装置又はねじ３を４０°、即ち、１／９回転させればよいことを確立した。
【０１３８】
図９及び１９は図６と１８の対称であり、平面直径測定装置５１を用いて測定面Ｐ２における雌テーパーねじ４のピッチ径Ｄ２を検査する方法を図示及び説明する。
【０１３９】
図９の装置５１は実質的に図６のものと同一であり、異なる点は、雌ねじを検査するときに、長軸アーム５２，５３が１８０°回転し、接触面６０，６１が互いに反対方向に向くことである。検査方法は雄ねじに関するものと同じステップを含むが、いくつかの異なる点は以下に説明する。
【０１４０】
第１に、座面５４，５４’と測定面Ｐ２との間のじ距離ＬＢは装置５１上で調整される。
【０１４１】
測定面Ｐ２の位置は図３上で選択され、完全の雌ねじを有するゾーン内に位置して、その図で雄及び雌ねじが接続されるとき、雄ねじの測定面Ｐ１に一致するその図の平面に最も近い。
【０１４２】
図３は、接続の図において平面Ｐ２が平面Ｐ１に一致する場合を示す。従って、図３において距離ＬＢは、平面Ｐ２と雌要素２の端面１０との間の距離に相当する。
【０１４３】
比較器５５のゼロは、接触面６０，６１を図１４のＵ型セッティングブロック８０のブランチに互いに面する２つの平らな平行な面上に置くことによって調整される。２つの平らな面は幅（Ｄ２ｅ−ｈ）の内部空間８１を形成する。この式において、Ｄ２ｅは測定面Ｐ２内のピッチ径の推定値であり、ｈは、ねじの高さと、装置５１に関する幾何学的配置の補正係数の合計値である。
【０１４４】
を定めるために、雄ねじと同様な関係式を用いる。
Ｄ２ｅ＝Ｄnom −Ｌ２・ＴＴrep2／１００
Ｄnomはピッチ径の公称値、
Ｌ２は平面Ｐ０とＰ２間の距離であり、正であると考えられる。なぜなら、Ｐ２はＰ０に対して低い直径側にあるからである。
ＴＴrep2は雌ねじのテーパーのプロット値であり以下に説明される。テーパーの公称値よりも小さい。
【０１４５】
変形例において、２つの平行な面によって形成される内部空間を有する図１４のセッティングブロックに代えて、図１６のＵ型のブロックを用いることができ、このブロックにおいては、２つの楔型の傾斜した平らな面によって内部空間８１が形成される。二つの面は、軸（長手）方向に向き、端面８２に関して対称に傾斜し、内部空間８１の後部（背面）に向かって収束している。傾斜面間のなす角度Ｄは２ａｒｃｔａｎ（ＴＴav2）に等しく端面８２からの軸方向の距離ＬＢにおける２つの傾斜面の横方向の距離は（Ｄ２ｅ−ｈ）である。
【０１４６】
図１６に示す変形例において、角度Ｄは２ａｒｃｔａｎ（ＴＴrep2／２）であり、端面８２から軸方向の距離（ＬＢ―Ｌ２）での２平面間の距離は（Ｄnom−ｈ）である。
【０１４７】
図１６には示されない変形例において、セッティングブロック８０は、雌要素２の端部のプロファイルを形成する異なるテーパーを備える部分、特にシール面６及び可能な雌座面８を持つことができる。
【０１４８】
変形例において図１７のセッティングブロック８０が用いられる。ブロックは端面８２と内部空間８１を有する。内部空間は、テーパーＴＴav2を有するテーパー周面によって形成され、頂部は端面の反対側に位置し、その端面８２からの軸方向の距離ＬＢにおける直径は（Ｄ２ｅ−ｈ）である。
【０１４９】
図１７に示す変形例において、周面はＴＴrep2のテーパーを有し、端面８２からの軸方向の距離が（ＬＢ―Ｌ２）のところで直径は（Ｄnom−ｈ）である。
【０１５０】
測定面Ｐ２でのねじ峰間の直径Ｄ２ｓの測定は雄ねじに関する直径Ｄ１ｓの測定と同様になされる。
【０１５１】
雌ねじ４の検査法の最後のステップは、ねじ峰間の測定された値Ｄ２ｓと、範囲約Ｄ２ｅで定められる許容限度とを比較することである。測定平面Ｐ２での雌ねじ４のピッチ径の値Ｄ２は、測定された値Ｄ２ｓにｈを付加することによって得られる。
【０１５２】
直径Ｄ２ｓに関する許容範囲限度はピッチ径Ｄ２の限度からｈを差し引くことで直接定められる。これらの値はまた、式Ｄ２＝Ｄnom−Ｌ２・ＴＴrep2／１００において、平面Ｐ０，Ｐ２間の距離Ｌ２を、距離Ｌ２を±ΔＬ２をで囲む値Ｌ２min, Ｌ２max に取り替えることで間接的に求められる。
【０１５３】
Ｄ２ｅは、Ｄ1ｅを決定したのと同じタイプの計算を用いて、図１９に示す次の関係から決定される。
【０１５４】
一般に、本発明に従い検査された雌ねじ４のピッチ径の平均値は、仕様ＡＰＩ５Ｂに従いプラグゲージ２１を用いて最後の完全雌ねじ上に位置するプラグゲージ２１の端部２７の面において検査されるねじ４のピッチ径の平均値に等しくすることを意図する。
【０１５５】
図１９の点Ｇ２は、基準面Ｐ０空の距離がＬｓ２、プラグゲージの他端に位置する平面２５からの距離がＬｆ２であるプラグゲージの端面２７におけるねじ４のピッチ径の平均値を示す。
【０１５６】
次のことが仮定される。
ａ）上に示したように、作られたねじのピッチ円錐は、検査されたねじ４のテーパーＴＴ２がプラグゲージのねじのテーパー（これはテーパーの公称値であると仮定される）よりも小さいか大きいかに依存して被検査雄ねじ４に螺合するプラグゲージ２１の一端又は他端に位置する点回りに回転する。
ｂ）作られたねじのテーパーの分布は、平均値ＴＴａｖ２の中心を持つ正規分布法則に従い、テーパーの最大値と最小値の間の範囲（ＴＴmax２−ＴＴmin２）は分布の標準偏差σ２の６倍に等しい。
【０１５７】
検査されたねじのテーパーが公称値ＴＴnomよりも小さいならば、プラグゲージの端面２７の検査されたねじの点は範囲Ｏ’２Ａ２内に位置し、点Ｏ’２はプラグゲージのテーパーＴＴnomに相当し、点Ａ２は被検査ねじのテーパー最小値ＴＴmin２に相当する。範囲Ｏ’２Ａ２内のいかなる点における確率密度は、図１９において実線で示すベル曲線の部分によって示すＯ１の中心を持つガウス則に従う。点Ｏ１は被検査ねじ４のテーパーの平均値ＴＴａｖ２に相当する。
【０１５８】
検査されたねじのテーパーＴＴ２が公称値ＴＴnomよりも小さいならば、プラグゲージの端面２７の検査されたねじの端部はピボット点Ｏ’２である。点Ｏ’２の位置に関連する確率は図１９のベル曲線の破線の部分の領域に等しい。
【０１５９】
端面２７の位置の平均合成値は、テーパー値ＴＴmin２からＴＴmax２までの全体の位置の重心Ｇ２であり、テーパーのためのプロット値ＴＴrep２が直線Ｑ２Ｇ２の勾配によって定められ、点Ｑ２はピッチ径の公称値に相当する。
【０１６０】
Ｏ２Ａ２からＡ２に向かう軸に関して、
【数９】
0004566411.tif 000008
比Ｌｆ２／Ｌｓ２は、基準面Ｐ０と最後の完全雄ねじとの間の距離に対する雄ねじの長さの比Ｋ２に等しい。
【０１６１】
【数１０】
0004566411.tif 000009
ｘは無次元化された、（ＴＴ２−ＴＴav２）σ２を中心とする変数であり、−∞から＋∞まで変化し、ＴＴ２はテーパー変数に相当する。ｆ（ｘ）はガウス関数であり、
【数１１】
0004566411.tif 000010
次の式が容易に導かれる。
【数１２】
0004566411.tif 000011
【０１６２】
数値例
ＴＴnom ＝６.２５％ Ｋ１＝２.２２
ＴＴmin2＝６.０５％      ＴＴmax2＝６.４５％      ＴＴav2＝６.２５％
ΔＴＴ2＝0 ％          σ2 ＝０.０7％
ＴＴrep2＝６.19％であり、ＴＴmin2とＴＴnom間の望ましい範囲内である。
【０１６３】
本発明において検査された雄又は雌ねじのパーフォマンスに関して、雌ねじ４のテーパーの平均値ＴＴav2が雄ねじ３のテーパーの平均値ＴＴav1よりも小さいことは有利であり、雄及び雌要素１，２のそれぞれが、接続１００における係合要素のシール面と迅速に干渉するシール面５，６及び／又は接続１００における係合要素のシール座面に当接する座面７，８のようなシール手段を含む。雄シール手段５，７は雄要素１の自由端の近くに配設されている。
【０１６４】
テーパーの平均値がそのように独特なものであるとき、ねじはシール手段の近くでほとんど干渉しない。発明者達は、シール手段（５，６，７，８）に近いところでの干渉が小さいことは、シール手段の接点圧力に関して好ましいことを示した。
【０１６５】
雄ねじのテーパーの平均値ＴＴav1は公称値ＴＴnomよりも高くなることができる。
【０１６６】
雌ねじのテーパーの平均値ＴＴav2は公称値ＴＴnomよりも小さくなることができる。
【０１６７】
下の表１（ねじ干渉の関数としてシール面に作用する接点圧力）は、直径１７７.８ｍｍ（７”）、厚さ８.０５ｍｍ（２３ｌｂ／ｆｔ）、最小引張強さ（ＳＭＹＳ）５５１ＭＰａ、接続は図３に示すものと同様なもののパイプの接続についての数値計算の結果を示す。表は、マークアップトルク９.８ｋＮ・ｍに対して計算された、シール面５，６での接点圧力の値を示す。
【０１６８】
【表１】
0004566411.tif 000012
【０１６９】
シール面５，６での接触圧（接点圧力）に関し最初の雄ねじの側面に直径方向の正の干渉が作用する悪影響が見られる。従って、雄ねじの開始側面、特に最初の完全雄ねじと相互作用する最後の完全雌ねじに相当する平面に直径方向の干渉を推定することが賢明であると思われる。この領域におけるねじのピッチ径の測定は有利な結果であると思われる。
【０１７０】
しかしながら、本発明の検査方法によって受け入れられた雄・雌要素のセットに関して、テーパーの平均の別個の値でもって、かつ、本発明の方法を用いて比較的にシール面の近くでピッチ径を制御することにより接続を形成するときでさえ、シール面５，６の近くのねじ干渉の値は、仕様ＡＰＩ５Ｂを用いたハードゲージによって検査されるねじに関する同じ領域でのねじ干渉の最大値よりも大きくなるかもしれない。
【０１７１】
この点は幾何学的計算によって証明することができる。
【０１７２】
上記例のパイプの場合、テーパーの許容誤差を考慮して、本発明の検査方法の場合のシール面近くのねじ干渉の最大値は、仕様ＡＰＩ５Ｂを用いて検査されるねじに関して同じ領域でのねじ干渉の最大値よりも、０.０７ｍｍ小さいことが見いだされた。
【０１７３】
そのような結果は満足できるものである。発明の厳格な同等性をそこに求めるものではないが、作られて本発明の方法を用いて検査されたねじのテーパーの許容範囲を減少させることは適正である。
【０１７４】
仕様ＡＰＩ５Ｂでの検査の同等性に関して成された最終的な証明はマークアップトルクが同等であるということである。
【０１７５】
座面７，８が当接する瞬間のマークアップトルクは本質的にねじ全体に作用する大局的な干渉の関数である。
【０１７６】
シール面５，６の近くのねじの干渉値が本発明の方法を用いて良く制御されている間は、ねじの他端、即ち、不完全な雄ねじのレベルでの干渉値は、対照的に、より貧弱に制御される。
【０１７７】
従って、発明者達は、マークアップトルクは修正されず、そして、雄・雌要素１，２の平均寸法に対して計算され、ねじの長さ全体での干渉の値を集積したねじ干渉領域の値は、本発明の方法を用いて検査したねじと、仕様ＡＰＩ５Ｂを用いて検査したねじとでは少し異なることを確認した。
【０１７８】
先の例のパイプの場合、このねじの干渉領域は、仕様ＡＰＩ５Ｂを用いた検査に対して本発明の方法の場合の方が２％低い。このような差は全体的に受け入れられる。
【０１７９】
一方向又は他方向において、例えば、３０％といった大きな差が発見されるならば、例えば、ねじテーパーに関する許容範囲限度を減少させることは、ここでもまた適切である。
【０１８０】
本発明は、図又は例に限定されるものではない。
【０１８１】
発明は、各パイプは長いパイプで、一端に雄要素１を、他端に雌要素２を備え、第１パイプ１０１の雄要素は第２パイプ１０２の雌要素２に接続された一体接合のテーパーねじを検査することに適用できる。
【０１８２】
発明は、また、両端に雄要素１を備える長いパイプ間のカップリング接続であって、カップリングの両端が雌要素２である接続にも適用できる。
【０１８３】
発明は、また、正又は負の角度のフランクを有する丸ねじ、三角形ねじ、大径ねじといったいかなるねじ形状を備えるテーパーねじの検査に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  パイプ端部の雌ねじ要素を示す図である。
【図２】  パイプ端部の雄ねじ要素を示す図である。
【図３】  図１及び２の要素を接続した状態を示す図である。
【図４】  仕様ＡＰＩ５Ｂに従いプラグゲージで雌要素を検査する状態を示す図である。
【図５】  仕様ＡＰＩ５Ｂに従いリングゲージで雄要素を検査する状態を示す図である。
【図６】  本発明の平面直径測定装置を用いて、図２に示すタイプの雄要素の検査の状態を示す図である。
【図７】  平面直径測定装置上の接触面における図６の詳細を示す図である。
【図８】  平面直径測定装置上の別の接触面における図６の詳細を示す図である
【図９】  本発明の平面直径測定装置を用いて、図１に示すタイプの雌要素を検査する状態を示す図である。
【図１０】  図６の雄ねじ検査に使用する中実セッティングブロックの例を示す図である。
【図１１】  図６の雄ねじ検査に使用する中実セッティングブロックの例を示す図である。
【図１２】  図６の雄ねじ検査に使用する中実セッティングブロックの例を示す図である。
【図１３】  図６の雄ねじ検査に使用する中実セッティングブロックの例を示す図である。
【図１４】  図９の雌ねじ検査に使用する中空セッティングブロックの例を示す図である。
【図１５】  図９の雌ねじ検査に使用する中空セッティングブロックの例を示す図である。
【図１６】  図９の雌ねじ検査に使用する中空セッティングブロックの例を示す図である。
【図１７】  図９の雌ねじ検査に使用する中空セッティングブロックの例を示す図である。
【図１８】  図５に示すタイプのリングゲージのピッチ径の位置に対する異なる可能なテーパーに関する雄ねじの一端におけるピッチ径の位置関係を概略的に示す図である。
【図１９】  図４に示すタイプのハードゲージのピッチ径の位置に対する雌ねじの場合の同じタイプの関係を示す図である。図１８と１９において、テーパーの差は、その値の分布をわかりやすく示すために拡大されている。
【図１】
0004566411.tif 000015
【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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