JPH02192820A - 管・棒材の曲がり矯正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、曲がりの発生した管・棒材等の被矯正材を許
容範囲内の真直度となるように矯正する方法に関するも
のである。

（従来の技術） 従来、管・棒材の曲がりを矯正する手段として、特開昭
４９−３６５６７号公報に記載の方法が提案されている
が、この方法は矯正荷重を加える前に曲がり位置および
曲がり量を事前に計測、検出しておき、プレスによる矯
正時に該プレス装置に取付けられた荷重計および変位計
により荷重−変位曲線を取込み、該被矯正材である管・
棒材の比例限界点を超えた後における管・棒材の（撓み
量−比例係数×矯正荷重）が事前に求めた矯正量がり量
に達した時に、被矯正材に対する矯正荷重を弛める方法
である。

しかし、従来の前記矯正荷重−変位曲線より比例係数を
検出し、予め設定した矯正量に達した時に除荷する方法
を実際に管・棒材の曲がり矯正に適用した場合には、負
荷時の傾きと除荷時の傾きは一般的には一致しないこと
が判明した。その理由は、被矯正材の履歴に伴うバウジ
ンガー効果や残留応力のためと考えられている。ところ
が、従来の前記矯正方法は、負荷時の傾きと除荷時の傾
きとが一致するとの前提のもとになされた方法であるた
め、実際の矯正作業においては目標矯正量を補正しなけ
ればならず、１回の矯正では曲がりを矯正できず数回の
プレスを必要とするという欠点がある。

そこで、本出願人は前記した従来方法にあった欠点を解
決する目的で特開昭６３−１９９０２５号公報に新しい
矯正方法を開示した。この方法は、管・棒材の曲がり矯
正において、−ロット中の一本の被矯正材を比例限界点
を超えるまで負荷した後、除荷した時の荷重−変位曲線
より、該被矯正材の除荷時の除荷曲線の傾きλ２を求め
、除荷完了点から前記傾きλ２で引いた直線を基準とし
、この直線を用いてロット内の被矯正材の曲がりを矯正
するものである。

（発明が解決しようとする課題） 本出願人が特開昭６３−１９９０２５号公報で開示した
矯正方法は従来方法にあった欠点を解決できるものであ
るが、被矯正材の外径差については同等考慮されていな
かった。以下この外径差に基づく問題について説明する
。

すなわち、同一材質、同一公称寸法の被矯正材であって
も、その外径は同一とは限らず、１本毎に異なる。特に
熱間で製造したものは１本毎の外径のバラツキは大きい
。

この様に同一ロット内であっても外径にバラツキがあり
、このバラツキのある被矯正材を、特開昭６３−１９９
０２５号公報に開示した方法の如く、１本のデータをそ
のロットの代表として用いると、この代表材と実際に曲
がり矯正する材料との外径差は曲がりの差として処理さ
れることになる。

これを第８図に基づいて詳細に説明する。

第８図において、曲線ａ。Ｃは代表材の負荷時における
荷重−変位曲線であり、直線ｉは除荷完了点ａから除荷
曲線の傾きλ２で引いた直線である。

この第８図において、除荷完了点ａを代表材の曲がりが
矯正された時の変位量の検出値とした場合、例えば代表
材と同じ外径Ｄ１、曲がりＳ、の材料を矯正する時には
、変位センサーの検出値がａｏとなった時に上金型が材
料に接触し始める。そして、変位センサーの検出値が８
１で、上金型に取付けられた荷重センサーの検出値がＰ
Ｉになったところ（０点）で除荷すれば、除荷後の変位
センサーの検出値はａとなって曲がりが矯正されること
になる。

次に、代表材と同じ外径Ｄ１で、曲がりがＳｌ　（Ｓｌ
〉Ｓ、）の材料を矯正する場合には、変位センサーの検
出値がｂｏ　（ｂｏ＜８６）の時に上金型が材料に接触
する。そして、以後は第８図に破線で示すカーブを描い
てＤ点（変位センサーの検出値：ｂＩ、荷重センサーの
検出値二Ｐ２）で直線ｉと交わり、ここで除荷すれば除
荷後の変位センサーの検出値はａとなり、代表材より大
きな曲がりのものも、代表材と同程度に曲がりが矯正さ
れる。

ところが、曲がりは代表材の曲がりと同一（Ｓｌ）で、
外径がＤｚ　（Ｄｚ＞０１）の材料を矯正する場合、仮
に外径の差（Ｉｈ−Ｄ＋）が前記臼がりの差（Ｓ、−Ｓ
、）に等しいとすると、この場合も変位センサーの検出
値が５０になったところで上金型が材料に接触し、前記
したのと同様破線のカーブを描き、Ｄ点で直線ｉと交わ
る。そしてこのＤ点で除荷すると除荷後の変位センサー
の検出値はａとなり、外径Ｄ１、曲がりＳｌのものを矯
正するのと同じことになり、この場合には矯正過剰とな
る。これは代表材の直線ｉをそのまま適用することに起
因している。

本発明は本出願人が先に特開昭６３−１９９０２５号公
報で開示した方法にあった上記欠点を解決することを目
的としている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明に係る管・棒材の曲
がり矯正方法は、ロッド中の１本の被矯正材を比例限界
点を超える迄負荷した後、除荷した時の荷重−変位曲線
より該被矯正材の除荷時の除荷曲線の傾きを求めて除荷
完了点を通る前記傾きの直線を予め求めておき、次に前
記ロット中のその他の被矯正材を矯正するに際し、被矯
正材毎の軸心対称２位置に対する上金型の接触開始位置
を検出すると共に、該検出した接触開始位置から上金型
の接触終了目標位置を求め、次に該接触終了目標位置を
通るように前記傾きの直線を平行移動させ、曲がり矯正
時に検出する荷重と変位量が前記平行移動後の直線と交
わる点で除荷することとしているのである。

第１図は本発明方法を実施するための管・棒材の曲がり
矯正用プレス装置の一例を示す概略図であり、このプレ
ス装置は、被矯正材ｌを載置する下金型２と、油圧シリ
ンダーのラムロッド４に取付けられた上金型３と、油圧
装置５及び上金型３のラムロッド４に取付けられた荷重
センサー６と、上金型３と油圧シリンダーとの間に設け
られた変位センサー７並びに被矯正材１の荷重−変位曲
線を取込むマイクロコンピュータ−８とから構成された
もので、被矯正材ｌの曲がりを矯正する場合は、下金型
２の上に被矯正材１を載置し、被矯正材１の雨下金型２
への載置位置の中央部を上金型３で圧下する。

すなわち、この装置は曲がりが減少する方向に下金型２
の上に載置した被矯正材１に上金型３が下降して接触す
ると同時に、該プレス装置に設置された荷重センサー６
、変位センサー７を通して荷重−変位曲線が刻々とマイ
クロコンピュータ−８に取込まれるようになっている。

次に、上記したような構成のプレス装置を用いて本発明
方法により曲がり矯正する方法について先ず第２図に基
づいて説明する。

本発明にあっては、先ず同一材質、同一寸法のロッドの
中で一本試験的に負荷をかけ、比例限界点を超えるまで
圧下して除荷し、その時の荷重−変位曲線の除荷時の開
始点Ｃと除荷完了点ａを結ぶ直線の傾き（比例係数）λ
２を求めておくのである。

ところで、上記した方法で求めた傾きλ２の直線を使用
するに際しては、除荷完了点ａは曲がり矯正後の被矯正
材１が完全に曲がり矯正された時のものでなければなら
ない為、以下の手順によって除荷完了点ａを求める。

先ず上記したようにロッド中の一本について荷重−変位
曲線を求めた際の除荷完了点、すなわち被矯正材１から
上金型３が離れる時の変位センサー７の検出値ａ、。（
第８図におけるａ点）を検出しておく。

次に被矯正材１を１８０°回転させ、上金型３が被矯正
材ｌに接触する点ａｌｌを検出し、この結果、■　ａ、
。＝ａｚの時、すなわち完全に矯正できている時は除荷
完了点ａ１□”’ａｌｏとする。

■　ａｌ。≠ａｌｌの場合において、ａ　Ｂ＜　ａ　、
、の矯正不足の時及びａｌ。＞ａｔ＋の矯正過剰の時は
除荷完了点ａ　Ｉｆｆ＝　（ａ　ｔｏ　＋　ａ　＋＋）
　／　２とする。

そして、このようにして求めた除荷完了点（第８図にお
けるａ点）を起点として傾きλ２の直線（第８図におけ
る直線ｉ）を引いておく。すなわちこの直線（以下「直
線Ｍ」という）が基準となる。

次に前記ロッド中のその他の被矯正材１を矯正するので
あるが、この時、矯正時に先ず各１本毎、下金型２で被
矯正材１を保持した状態において上金型３を下降させ、
被矯正材１と接触した時の変位センサー７の値Ａ、及び
同様にして１８０°対向位置における変位センサー７の
値Ｂを検出する。

なお、このＡ及びＢの値は、被矯正材１の軸長方向の外
径バラツキが無視できる場合には軸長方向の任意位置で
１回検出すればよいが、無視できない場合には各矯正位
置毎に検出する必要がある。

そして、前記したようにして求めた値Ａ、Ｂから接触終
了目標位置ｘ−（Ａ＋Ｂ）／２を計算する。

このようにして矯正しようとする被矯正材１の接触終了
目標位置Ｘを計算すると、第２図に示すように前記直線
Ｍを、横軸中の前記接触終了目標位置Ｘを通る直線Ｎに
平行移動させる。

しかる後、被矯正材ｌに対して上金型３を順次降下させ
てゆきながら矯正中の荷重Ｐと変位δを検出し、これら
の値が直線Ｎと交差する点で除荷するのである。

かかる本発明方法により、前記従来例のような曲がりＳ
ｌ、外径Ｄｚ　（Ｄｚ＞Ｄ＋）の場合には、δ。の値の
ところで上金型３が被矯正材１に接触し始め、荷重Ｐ１
、変位δ１のＥ点で直線Ｎと交差するため、このＥ点で
除荷すると除荷後の変位はＸとなって、矯正量は直線Ｍ
を求めた基準の被矯正材１と同じＳｌとなる。

ところで、曲がり矯正用プレス装置における下金型２は
第１図に示すような軸長方向に凸彎曲状をしたものばか
りではない。すなわち下金型２が第１図に示すような形
状の場合には被矯正材１が上に凸彎曲状あるいは下に凸
彎曲状となるように保持しても第３図（イ）に示すよう
に略同−位置で被矯正材１を支承できる。これは第３図
（ロ）に示すように下金型としてローラ２”を用いた場
合も同様である。この場合には上金型３の接触終了目標
位置Ｘは先に説明したように（Ａ＋Ｂ）／２によって求
めることができる。

しかし、大径管の曲がり矯正用プレス装置にあっては、
第４図に示すようなＶ型（同図（イ））、庭付■型（同
図（ロ））、Ｒ型（同図（ハ））、フラット型（同図（
ニ））のように被矯正材の軸長方向に所要長さが同一形
状の受面をもつ下金型２を使用する。これは大径管の場
合には矯正荷重が大きくなるため、これに耐えるように
するためである。

このような大径管用の下金型２を使用して曲がり矯正を
行った場合には、第５図に示すように、被矯正材１が上
に凸彎曲状の場合には被矯正材１は下金型２の両外側に
当接し、他方被矯正材ｌが下に凸彎曲状の場合には下金
型２の両内側に当接することになる。かかる場合、被矯
正材１の曲がり姿勢によって下金型２への接触位置が異
なり、先に説明したように、上金型３の接触終了目標位
置はＸ＝　（Ａ＋Ｂ）／２として求めることはできない
。

このことを第６図に基づいて説明する。なお、第６図は
判り易くするために被矯正材１はその下面のみを示して
いる。

第６図において、上金型の接触開始位置Ａに対応する被
矯正材１の下面位置をＡｏ、また１８０°対向した上金
型の接触開始位置Ｂに対応する被矯正材１の下面位置を
８０とすると、（Ａ＋Ｂ）／２に対応する下面側の（Ａ
Ｏ＋ＢＯ）／２は、目標矯正位置に対してΔｅだけ上方
に位置することになる。ここで、目標矯正位置とは、雨
下金型２の受面を結んだ線であり、曲がりがない時には
被矯正材１の下面はこの目標矯正位置上にある。

従って、第４図（イ）〜（ニ）に示すような長さｂの同
一形状受面を有する下金型２を使用する際には下記第０
式に示すようにＸ＝（Ａ＋Ｂ）／２で求めた接触終了目
標位置よりΔｅだけ下方に上金型の接触終了目標位置Ｘ
Ｉが存在することになる。

Ｘ、＝　（Ａ十Ｂ）／２＋Δｅ　　・・・　■この第０
式におけるΔｅは、被矯正材１の曲がりが円弧の一部で
あると仮定した場合には次のようにして幾何学的に求め
ることができる。なお、ブツシュベンチ法によって押抜
いたままの、あるいは冷間引抜法で引抜いたままの、あ
るいは熱処理したまま等の材料は円弧状に曲がっている
ため、円弧の一部と仮定しても大きな誤差は生じない。

第７図において、下に凸彎曲状の被矯正材１の中心線に
おける彎曲の曲率中心口から（ＡＸ＋ＢＸ）／２（但し
、ＡＸ：Ａに対応する中心線上の点、Ｂ、：Ｂに対応す
る中心線上の点）迄の距離をｈ、同じく曲率中心口から
真直な材料の中心線比の距離をｉとすると、 ｈ＝ｉ−Δｅ　　　　・・・　■ となる。また前記と同一曲率半径を有する上に凸彎曲状
の被矯正材１の中心線における彎曲の曲率中心ホから真
直な材料の中心線比の距離をｊとすると、 ｊ＝ｈ−Δｅ＝ｈ＋　（ｈ−ｉ） 、’、　２　ｈ　＝　ｊ　＋ｉ　　　　　　　・・・　
■の関係がある。そして、■式を■式に代入して整理す
ると、 ２（ｉ−Δｅ）　＝ｊ＋ｉ 、、２Δｅ＝ｉ−ｊ 、°、Δｅ＝（ｉ−ｊ）／２　　・・・　■となる。

ここで、真直な材料の中心線と、前記曲率中心口からか
ら半径ｒで描いた円弧とが交わる点をイ、同じく曲率中
心口から前記中心線に下した垂線との交点をハとすると
、Δイロハにおいて、ｒ”　＝ｉ”　＋１．”　　　・
・・　■但し、！、：直線不アの長さ が得られる。また、曲率中心ホから半径ｒで描いた円弧
と前記中心線が交わる点を二とすると、Δハニホにおい
て、 ｒ　ｚ　＝ｊ”　＋　ｌ　ｚ　”　　　・・・　■但し
、ｉ！、２：直線テの長さ が得られる。

ところで、ｒ＞ｉ、ｃＩ：雨下金型間距離の１７２）で
あるため前記００式中のｆｆｉ、　、ｆ、は、とするこ
とができる。

従って、前記■■式より下記■■弐が得られる。

ｉ　２＝　ｒ　”　−ｆｌ”　　　　、’、　ｉ　＝　
ｐ　　−■ｊ２＝ｒ”−（４１！　＋ｂ）”　、’、　
ｊ　＝Ｆ７：ロ璽”５Ｔ”　−・・■しかして、この■
■式を前記０式に代入するとΔｅ＝（１／２）　ＣｆＰ
：］Ｐ−ｒ　−＋ｂ　　３−＝■となる。

また、真直な材料の中心線とΔｅ距離を存した（ＡＸ＋
Ｂ、）／２の直線と、曲率中心口から半径ｒで描いた円
弧との交点をへ、同じく曲率中心口から前記直線に下し
た垂線との交点をトとすると、Δロヘトにおいて、 ｒ”　＝ｈ”　＋ｊ！、”　　　　−（＠但し、！、：
直線に下の長さ が得られる。ここで前記したのと同様ｒ）βであるため
、［相］式中の！３は、ｆｚ　＝　（ｐ＋＋ｐｚ）／２
とすることができ、従って　ｐ、＝　Ｂ＋ｐ＋ｂ）／２
＝　（２ｊ２＋ｂ）／２となる。よって［相］式％式％ となる。一方、ｈ＝ｒ−ｅ（但し、ｅ：直線（Ａつ＋Ｂ
Ｘ）／２からＢｘまでの距離）であり、また、ｅ＝　（
Ｂ、ＡＸ　）／２であるため、これらを０式に代入する
と ｒ”＝（ｒ　　（Ｂ、ＡＸ）／２）” ＋（（２ｆ＋ｂ）／２）２ 、°、　ｒ　＝（１／４）　　（（Ｂ、　　Ａｘ）　＋
　　（２１＋ｂ）”　／（Ｂ、　　Ａｘ））・・・　＠ となる。

ここで、（Ｂ、−ＡＸ）は被矯正材の中心線における１
８０°対向した位置の変位差であるが、これは上金型が
被矯正材の上面に接触する位置（ＡとＢ）の差とするこ
とができるから、前記０式は、ｒ＝（１／４）　（（Ｂ
−Ａ）　＋（２ｊ！＋ｂ）”　／（Ｂ−Ａ））・・・　
＠ とすることができる。

従って、！、ｂは既知であるため、Ａ、Ｂを検出すれば
前記０式、０式及び０式からＸＩを計算できることにな
る。

以上説明した方法によって求めたＸｌを横軸にとり、こ
こから傾斜角λ２の直線を引いておき、この直線と荷重
及び変位の検出値が交わる点で除荷すると、所要長さｂ
が同一形状の受面を有する下金型を用いた場合でも精度
良く矯正できる。

（実　施　例） 被矯正材として、材質ＪＩＳ　５ＴＰＧ　３８　、外径
φ４００　ｍ、内径φ３００　ｍｍ、長さ６０００ｍｍ
で、初期臼がりが全長で１５ｍ＋ｏの大曲がり鋼管を下
金型幅３００Ｍ、下金型間路ＩＴｉｔｔ３５００ｍｍの
第１図に示す装置を用いて本発明方法による自動プレス
矯正を行った。

その結果矯正後の曲がりは、１／１０００ｍｍ以内（１
０本の平均０．８／１００１００Ｏで良好であった。

ちなみに、本出願人が特開昭６３−１９９０２５号公報
で開示した方法で曲がり矯正を行った時の１０本の平均
は２．０／１０００ｍｍであった。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、ロッド中の１本の被矯正
材を比例限界点を超える迄負荷した後、除荷した時の荷
重−変位曲線より該被矯正材の除荷時の除荷曲線の傾き
を求めて除荷完了点を通る前記傾きの直線を予め求めて
おき、次に前記ロッド中のその他の被矯正材を矯正する
に際し、被矯正付録の軸心対称２位置に対する上金型の
接触開始位置を検出すると共に、該検出した接触開始位
置から上金型の接触終了目標位置を求め、次に該接触終
了目標位置を通るように前記傾きの直線を平行移動させ
、曲がり矯正時に検出する荷重と変位量が前記平行移動
後の直線と交わる点で除荷する方法であり、矯正前の被
矯正材の曲がり状態の検出に特別の設備を有することな
く、良好な精度で曲がり矯正が行なえる。また、本発明
によれば設備費の低減と曲がり状態検出工数の削減も可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するためのプレス装置の一例
を示す概略図、第２図は本発明方法を説明するための荷
重変位曲線を例示した図面、第３図（イ）（ロ）及び第
４図（イ）〜（ニ）はプレス装置の下金型の受面を例示
する図面、第５図は本発明方法の一工程である軸心対称
２位置に対する上金型の接触開始位置の検出状態の説明
図、第６図及び第７図は第４図に示す受面を有する下金
型を用いた場合の目標矯正位置の求め方の説明図、第８
図は従来方法の説明図である。 １は被矯正材、２は下金型、３は上金型、６は荷重セン
サー、７は変位センサー 第３図 第４図 （イ） （ハ） 仁） 第１図 第２図 第５図 第７Ｉ５！ｌｌ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロッド中の１本の被矯正材を比例限界点を超える
   迄負荷した後、除荷した時の荷重−変位曲線より該被矯
   正材の除荷時の除荷曲線の傾きを求めて除荷完了点を通
   る前記傾きの直線を予め求めておき、次に前記ロッド中
   のその他の被矯正材を矯正するに際し、被矯正材毎の軸
   心対称２位置に対する上金型の接触開始位置を検出する
   と共に、該検出した接触開始位置から上金型の接触終了
   目標位置を求め、次に該接触終了目標位置を通るように
   前記傾きの直線を平行移動させ、曲がり矯正時に検出す
   る荷重と変位量が前記平行移動後の直線と交わる点で除
   荷することを特徴とする管・棒材の曲がり矯正方法。