[发明专利]螺纹形状的测定装置以及测定方法

说明书

本发明涉及螺纹形状的测定装置以及测定方法。螺纹形状的测定装置(100)具备：第一照明部(1)，具有与包含螺纹轴(A)的截面(M)正交的方向的光轴，射出平行光对螺纹部进行照明；第二照明部(2)，在相对于与截面正交的方向成为比螺纹部的导程角(γ)大的角度(θ)的方向上具有光轴，射出平行光对螺纹部进行照明；摄像部(3)，具有与第一照明部(1)的光轴平行的视轴，具备远心透镜(32)，并且截面与其聚焦位置一致，对从第一照明部(1)或者第二照明部(2)射出的平行光中未被螺纹部遮挡而通过了的光进行检测并摄像；以及运算部(4)，基于由摄像部(3)摄像的摄像图像，对螺纹部的形状进行运算。

技术领域

本发明涉及对螺纹部的螺纹形状进行测定的测定装置以及测定方法。特别是，本发明适合于对油井管等在端部形成有螺纹的带螺纹管的螺纹形状进行测定的情况。此外，本发明除了能够通过以往的光投影法来测定的螺纹形状以外，还适合于对通过光投影法、使用接触探测器的方法、三角测距方式的激光位移仪难以测定的螺纹形状(齿侧面的角度，特别是，齿侧面中钩状齿侧面的角度，螺纹底的端部的曲率半径等)进行测定的情况。

背景技术

以往，在将油井管等管的端部彼此进行连结的情况下，使用如下方法：在管的端部的外周面上形成有螺纹部(雄螺纹部)的两个带螺纹管之间，分别紧固在内周面上形成有螺纹部(雌螺纹部)的接头。

当管的端部所形成的螺纹部的尺寸精度较低时，与接头之间的紧固状态有可能松缓，而管彼此的连结被解除而脱落、或者在管内部流动的流体向外部泄漏。特别是，在油井管的情况下，随着近年来的油井环境的苛刻化，对于螺纹部的尺寸精度、品质保证等级的要求逐年严格化。

图1A以及图1B是示意性地表示油井管的端部形状的一个例子的端面图。图1A是油井管的端部的径向单侧的端面图(以包含螺纹轴A的面切断而得到的端面图)。图1B是图1A所示的由符号C的虚线包围的区域的放大端面图。

如图1A所示那样，油井管P的端部包括：设置有螺纹牙P1以及螺纹槽P2的螺纹部；与螺纹部相邻接地设置于比螺纹部靠管端面侧的坡口部；以及与坡口部相邻接地设置于比坡口部靠管端面侧的包含密封等的唇部。

近年，使用有如下的油井管P：对螺纹部的各螺纹牙P1进行划分的一对齿侧面P3(处于螺纹牙P1的顶面P11与螺纹槽P2的底面P21之间的面)中，例如，位于与管端面侧相反侧的齿侧面P3倾斜为，随着从螺纹牙P1的顶面P11朝向螺纹槽P2的底面P21而向管端面侧接近。此外，相反地，也有时使用有如下的油井管：位于管端面侧的齿侧面P3倾斜为，随着从螺纹牙P1的顶面P11朝向螺纹槽P2的底面P21而向与管端面相反侧接近。

如此，将随着从螺纹牙P1的顶面P11朝向螺纹槽P2的底面P21而向与齿侧面P3所位于的一侧相反一侧接近的齿侧面，适当地称为“钩状齿侧面P3h”。图1A、图1B所示的油井管P，位于与管端面侧相反侧的齿侧面P3为钩状齿侧面P3h。

以往，齿侧面P3的角度(齿侧面P3与螺纹轴A的垂线N所成的角度)β、螺纹底的端部(齿侧面P3与螺纹槽P2的底面P21交叉的部分)P4的曲率半径，使用公知的方法而离线地评价，通过将其与允许范围进行比较来判定是否合格。

上述那样的评价需要大量的时间和劳力。由此，油井管P的检查，难以对全部进行，成为对相同制造批次的最初和最后的油井管P进行检查等的抽样检查。

此外，由于仅通过与允许范围进行比较来判定是否合格，因此难以进行螺纹形状的定量的评价。

为了解决这样的问题，例如，在专利文献1～3中提出有如下方法(光投影法)：从与包含螺纹轴A的截面正交的方向或者沿着螺纹槽P2的底面P21射出平行光，对未被螺纹部遮挡而通过了的光进行检测，由此对螺纹部的外形(表面的凹凸形状。螺纹轮廓)进行测定。可以认为，如果通过该光投影法能够高精度地测定出螺纹部的螺纹轮廓，则根据该螺纹轮廓也能够高精度地计算出齿侧面P3的角度、螺纹底的端部P4的曲率半径。