JPH0219729B2

JPH0219729B2 -

Info

Publication number: JPH0219729B2
Application number: JP59198663A
Authority: JP
Inventors: Kozo Takojima
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1984-09-25
Filing date: 1984-09-25
Publication date: 1990-05-02
Also published as: JPS6178513A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は管棒材曲り矯正装置に係り、特に長尺
の管材、中実丸棒材等の曲りを矯正するに好適な
管棒材曲り矯正装置に関する。

［従来の技術］一般に、油井管にあつては、端部にアツプセツ
ト加工を施し厚肉化するとともに、その厚肉部分
にねじ加工を施したアツプセツト管を、カツプリ
ングによつて順次接続可能となる。このアツプセ
ツト管の製造にあつては、アツプセツト部のねじ
加工精度を確保するとともにアツプセツト管相互
の接続を確実化すべく、所定以上の曲りを矯正し
てその曲り量を所定の許容範囲に規制している。
このために曲り矯正装置を用いるが、その方法
は、例えば特開昭59−39419号に開示されるよう
に、被矯正材の曲り量を測定し、該被矯正材を左
右の２位置に離隔配置されてなる一対の下型の支
持面上に載置するとともに、その最大曲り部位に
おける突部を上型の直下に配置し、上型の押圧面
によつて、最大曲り量ｘに対し、所定の１次関数
Ｙ＝ｆ（ｘ）によつて定まる圧下量Ｙを被矯正材
の最大曲り部位に与えている。すなわち、第２図
は、被矯正材１を左右の下型２の支持面上に載置
した状態で、上型３によつて、矯正力を加えた状
態を示している。この時、被矯正材１は、その曲
りの凸面を上面側に位置されて、そこを下側に押
込まれ真直状とされるのであるが、上型３は被矯
正材１の弾性変形分を加えて該被矯正材１が逆曲
りするまでその曲り部を押込む必要がある。

［発明が解決しようとする問題点］上記従来の下型２、上型３を用いた曲がり矯正
装置による場合には、第２図に示すように、上型
３により被矯正材１の弾性変形分だけ該被矯正材
１が逆曲りするまでその曲り部を押込む時、被矯
正材１は、左右の下型２のエツジ部と点Ｐで点接
触するとともに、上型３の両側のエツジ部と点Ｑ
で点接触し、それらの点接触部分に生ずる応力集
中によつてへこみ疵を生じる。

本発明は、矯正型により被矯正材の弾性変形分
だけ該被矯正材が逆曲りするまでその曲り部を押
込む時、矯正型のエツジ部が被矯正材に点接触し
て該被矯正材にへこみ疵を生じさせることなく、
被矯正材の曲りを矯正可能とすることを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明は、左右の
２位置に離隔配置されてなる一対の下型の支持面
上に被矯正材を載置し、両下型に挟まれる中央部
に配置されてなる上型の押圧面によつて上記被矯
正材に矯正力を加え、被矯正材の曲りを矯正する
管棒材曲り矯正装置において、下型の支持面が、
被矯正材の軸方向に関して凸面をなすとともに、
被矯正材の軸直角方向に関して凹面をなすように
設定され、上型の押圧面も、被矯正材の軸方向に
関して凸面をなすとともに、被矯正材の軸直角方
向に関して凹面をなすように設定されてなるよう
にしたものである。

［作用］上記本発明によれば、下記、の作用があ
る。

上型を被矯正材がその弾性変形分逆曲りする
まで押込む時、下型の支持面は、被矯正材の
軸方向に対して凸面を備え、かつ被矯正材の軸
直角方向に関して凹面をなすように設定されて
いるから、この下型の支持面と被矯正材とは一
定の支持面積を確保して面接触状態を形成し、
かつ下型の支持面は、上述の如く、被矯正材
の軸方向に関して凸面を備えているから、被矯
正材の外面は下型のエツジ部と点接触する如く
を生じない。すなわち、、により、下型は
被矯正材に応力集中を引き起こさず、へこみ疵
を生ずることがない。

上型を被矯正材がその弾性変形分逆曲りする
まで押込む時、上型の押圧面は、被矯正材の
軸方向に関して凸面を備え、かつ被矯正材の軸
直角方向に関して凹面をなすように設定されて
いるから、この上型の押圧面と被矯正材とは一
定の押圧面積を確保して面接触状態を形成し、
かつ上型の押圧面は、上述の如く、被矯正材
の軸方向に関して凸面を備えているから、被矯
正材の外面は上型のエツジ部と点接触する如く
を生じない。すなわち、、により、上型は
被矯正材に応力集中を引き起こさず、へこみ疵
を生ずることがない。

したがつて、本発明によれば、上記、によ
り、被矯正材と左右の下型、及び上型との接触部
における応力集中が緩和され、被矯正材にへこみ
疵を生じさせることなく、被矯正材の曲りを矯正
することが可能となる。

［実施例］第１図は本発明の一実施例を示す正面図であ
る。この曲り矯正装置は、左右の２位置に離隔配
置されてなる一対の下型１０の支持面１１上に被
矯正材１を載置し、両下型１０に挟まれる中央部
に配置されてなる上型２０の押圧面によつて上記
被矯正材１に矯正力を加え、被矯正材１の曲りを
矯正することを可能としている。

第３図は下型１０を示す正面図、第４図は下型
１０を示す側面図である。

下型１０の支持面１１は、被矯正材１の軸方向
に関して第３図に示すような凸面をなすととも
に、被矯正材１の軸直角方向に関して第４図に示
すような凹面をなすように設定されている。

ここで、下型１０の支持面１１に設定される凸
面は曲率半径Ｒの円弧面とされ、曲率半径Ｒは下
記(1)式によつて定められている。

Ｒ＝ｌ√（3）²＋１ ……(1) ここで、Ａは両下型１０の離隔距離、ｈは上型
２０が被矯正材１に加える最大たわみ量、ｌは両
下型１０の離隔方向に沿う各下型１０の支持面１
１の長さである。なお、この実施例において、下
型１０の全長はＬであり、支持面１１を形成して
いる長さｌ以外の上面は水平部とされている。ま
た、下型１０の支持面１１の上型２０側の端部に
おける接線の水平方向に対する傾きαは、上型２
０が被矯正材１に加える最大たわみ量に余裕下降
量を加えた総下降量Ｋに対し、下記(2)式によつて
設定されている。

tanα＝3K／Ａ ……(2) なお、上記(1)式、(2)式は以下のようにして定め
られた。すなわち、被矯正材１を上記下型１０に
よつて支持するとともに、被矯正材１の中央に上
型２０によつて矯正力を加える時、被矯正材１の
ヤング率をＥ、被矯正材１の断面２次モーメント
をＩ、被矯正材１に加わる矯正力をＷとすると、
被矯正材１の最大たわみ量ｈ、被矯正材１の下型
１０に支持されている部分の接線の傾きθは、ｈ＝WA³／48EI ……(3) tanθ＝WA²／16EI ……(4) で表される。上記(3)式、(4)式によれば、下記(5)式
が得られる。

tanθ＝3h／Ａ ……(5) したがつて、上型２０の総下降量Ｋに対し、下
型１０の支持面１１の上型２０側の端部における
接線の水平方向に対する傾きαは、前記(2)式によ
つて定められる。他方、下型１０の支持面１１に
与えるべき円弧の曲率半径をＲとすると、 tanθ＝ｌ／√²−² ……(6) であり、(5)式、(6)式によれば、前記(1)式が求めら
れる。

第５図は上型２０を示す正面図、第６図は上型
２０を示す側面図である。上型２０の押圧面２１
は、被矯正材１の軸方向に関して第５図に示すよ
うな凸面をなすとともに、被矯正材１の軸直角方
向に関して第６図に示すような凹面をなすように
設定されている。

ここで、上型２０の押圧面２１に設定される凸
面は左右対称曲面とされ、その対称中心点から距
離ｘの点における接線の傾きθは、下記(7)式によ
つて設定されている。

tanθ＝12・（ｈ／A³）・ｘ・（ｘ−Ａ） ……(7) なお、上記(7)式は以下のようにして定められ
た。すなわち、被矯正材１を下型１０によつて支
持するとともに、被矯正材１の中央に上型２０に
よつて矯正力を加える時、被矯正材１のヤング率
をＥ、被矯正材１の断面２次モーメントをＩ、被
矯正材１に加わる矯正力をＷとすると、被矯正材
１の距離ｘの点におけるたわみ量Ｙ、および最大
たわみ量ｈは、近似的に下記(8)式、(9)式によつて
表される。

Ｙ＝（Ｗ／EI）・（Ａ−2x）／48・（A²−2Ax−2x²） ……(8) ｈ＝WA³／48EI ……(9) 上記(8)式および(9)式によれば、下記(10)式が得ら
れる。

Ｙ＝ｈ・（Ａ−2x）／A³・（A²＋2Ax−2x²）
……(10) 上記(10)式を微分すれば、前記(7)式を求めること
ができる。

以下、上記下型１０および上型２０の作用効果
について説明する。

最初、被矯正材１は下型１０の水平部１２に接
触する。上型２０が不図示のプレス装置によつて
下降し、被矯正材１と接触すると同時に、被矯正
材１は曲げモーメントを受けて水平方向に対して
ある角度を形成すると同時に、上型２０の下降量
の増大に伴つてその角度を増大する。その時、被
矯正材１と下型１０の接触部は水平部１２から、
支持面１１上の１３，１４へと順次移動するとと
もに拡大し、最終的には支持面１１の１５に接触
して矯正を終了する。ここで、下型１０の支持面
１１は、被矯正材１の軸方向に対して前記(1)式で
定められる非常に大きな曲率半径の凸面を備える
とともに、被矯正材１の軸直角方向に関して被矯
正材１の外径に合致することが可能な円弧状の凹
面を与えられていることから、被矯正材１と下型
１０とは全体として面接触状態を得ることが可能
となり、被矯正材１にへこみ疵を生ずることがな
い。

すなわち、上型２０を被矯正材１がその弾性変
形分逆曲りするまで押込む時、下型１０の支持
面１１は、被矯正材１の軸方向に関して凸面を備
え、かつ被矯正材１の軸直角方向に関して凹面を
なすように設定されているから、この下型１０の
支持面１１と被矯正材１とは一定の支持面積を確
保して面接触状態を形成し、かつ下型１０の支
持面１１は、上述の如く、被矯正材１の軸方向に
関して凸面を備えているから、被矯正材１の外面
は下型１０のエツジ部と点接触する如くを生じな
い。すなわち、、により、下型１０は被矯正
材１に応力集中を引き起こさず、へこみ疵を生ず
ることがない。

また、被矯正材１と上型２０にあつても、上型
２０の押圧面２１が、被矯正材１の軸方向に関し
て円弧状の凸面を備えるとともに、被矯正材１の
軸直角方向に関して被矯正材１の外径に合致する
ことが可能な円弧状の凹面を与えられていること
から、両者間に面接触状態を得ることが可能とな
り、被矯正材１にへこみ疵を生ずることがない。
この時、被矯正材１と上型２０の接触部は、押圧
面２１上を２２，２３，２４と順次移動するとと
もに拡大可能とされている。

すなわち、上型２０を被矯正材１がその弾性変
形分逆曲りするまで押込む時、上型２０の押圧
面２１は、被矯正材１の軸方向に関して凸面を備
え、かつ被矯正材１の軸直角方向に関して凹面を
なすように設定されているから、この上型２０の
押圧面２１と被矯正材１とは一定の押圧面積を確
保して面接触状態を形成し、かつ上型２０の押
圧面２１は、上述の如く、被矯正材１の軸方向に
関して凸面を備えているから、被矯正材１の外面
は上型２０のエツジ部と点接触する如くを生じな
い。すなわち、、により、上型２０は被矯正
材１に応力集中を引き起こさず、へこみ疵を生ず
ることがない。

なお、被矯正材１と下型１０、上型２０の接触
部は、厳密には円周上の線接触であるが、被矯正
材１の弾性変形もあつて、全体として面接触状態
である。また、被矯正材１の中央部に生ずる最大
たわみ量ｈについては、発明者等の経験によれ
ば、通常の曲がり矯正においては、被矯正材のス
プリングバツク量を加味しても15mm程度である。
したがつて、上記下型１０、上型２０は現実の曲
がり矯正に広く適用可能である。

ところで、本発明の実施においては、下型１０
に(1)式で規定される凸面を正確に形成し、上型２
０に(7)式で規定される凸面を正確に形成すること
が困難である。第７図、第８図は、上記下型１
０、上型２０における正確な支持面１１、押圧面
２１の形成上の困難を排除する為に、それらの下
型１０、上型２０に代えて考えられた下型３０、
上型４０である。

下型３０の支持面３１に設定される凸面は、傾
きの異なる複数の直線の連続化によつて形成され
ている。各直線の傾きθn（θ₁、θ₂、θ₃）は、下記
(11)式によつて設定される。

tanθn＝3hn／Ａ ……(11) ここで、Ａは両下型３０の離隔距離、hnは各
直線に対応する被矯正材１のたわみ量である。例
えば、Ａが800mm、直線32Aに対応するh₁が５mm、
直線32Bに対応するh₂が10mm、直線32Cに対応す
るh₃が15mmである場合には、θ₁は約１度、θ₂は約
２度、θ₃は約３度となる。なお、各直線32A〜
32Cの水平距離はそれぞれ30mmとされる。

上型４０の押圧面４１に設定される凸面は、曲
率半径の異る複数の曲線の連続化によつて形成さ
れている。ここで、上型４０の押圧面４１に設定
される凸面は左右対称曲面とされ、該凸面を形成
する各曲線の曲率半径Rn（R₁、R₂）は、下記(12)
式によつて設定される。

Rn＝√²（１−²）……(12) ここで、ｘは該凸面の対称中心点からの距離、
θnは距離ｘの点における接線の傾きであつて、 tanθn＝12・（hn／A³）・ｘ（ｘ−Ａ） ……（13）である。また、hnは各曲線に対応する被矯正材
１のたわみ量である。例えば、Ａが800mm、曲線
42Aに対応するh₁が５mm、曲線42Aの区間中心点
が凸面の対称中心点に対してなすx₁が35mm、曲線
42Bに対応するh₂が10mm、曲線42Bの区間中心点
が凸面の対称中心点に対してなすx₂が65mmである
場合には、θ₁が0.2度でR₁が1000mm、θ₂が0.64度で
R₂が5800mmとなる。

なお、上記下型３０、上型４０にあつては、そ
れらの直線の個数、曲線の個数を４〜５とするの
が現実的である。また、この場合、エツジ部の面
取が必要である。

また、本発明に係る下型および上型の形状を硬
質ウレタン等によつて正確に形成する場合には、
硬質ウレタン等の弾性変形によつて、被矯正材と
それら下型、上型との間に更に大きな面接触状態
を得ることが可能となる。

第９図は、外径２・7/8インチの管材、外径５
インチの管材の曲り矯正において、0.3mm以上の
へこみ疵が発生する発生率（％）を調査した結果
である。従来方法による場合には、外径２・7/8
インチの管材においてへこみ疵の発生率が6.5％、
外径５インチの管材に対してその発生率が22.5％
であり、外径の増大につれてへこみ疵の発生頻度
が大となることが認められる。これに対し、本発
明によれば、いずれの外径の管材においても、へ
こみ疵の発生率が０となることが認められ、本発
明は特に大型の管棒材において有効であることが
認められる。

［発明の効果］以上のように本発明は、左右の２位置に離隔配
置されてなる一対の下型の支持面上に被矯正材を
載置し、両下型に挟まれる中央部に配置されてな
る上型の押圧面によつて上記被矯正材に矯正力を
加え、被矯正材の曲りを矯正する管棒材曲り矯正
装置において、下型の支持面が、被矯正材の軸方
向に関して凸面をなすとともに、被矯正材の軸直
角方向に関して凹面をなすように設定され、上型
の押圧面も、被矯正材の軸方向に関して凸面をな
すとともに、被矯正材の軸直角方向に関して凹面
をなすように設定されてなるようにしたものであ
る。したがつて、本発明は、矯正型により被矯正
材の弾性変形分だけ該被矯正材が逆曲りするまで
その曲り部を押込む時、矯正型のエツジ部が被矯
正材に点接触して該被矯正材にへこみ疵を生じさ
せることなく、被矯正材の曲りを矯正することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２
図は従来例を示す正面図、第３図は第１図の下型
を示す正面図、第４図は第３図の側面図、第５図
は第１図の上型を示す正面図、第６図は第５図の
側面図、第７図は下型の変形例を示す正面図、第
８図は上型の変形例を示す正面図、第９図はへこ
み疵の発生率を示す比較図である。１０，３０……下型、１１，３１……支持面、
２０，４０……上型、２１，４１……押圧面。

Claims

【特許請求の範囲】１左右の２位置に離隔配置されてなる一対の下
型の支持面上に被矯正材を載置し、両下型に挟ま
れる中央部に配置されてなる上型の押圧面によつ
て上記被矯正材に矯正力を加え、被矯正材の曲り
を矯正する管棒材曲り矯正装置において、下型の
支持面が、被矯正材の軸方向に関して凸面をなす
とともに、被矯正材の軸直角方向に関して凹面を
なすように設定され、上型の押圧面も、被矯正材
の軸方向に関して凸面をなすとともに、被矯正材
の軸直角方向に関して凹面をなすように設定され
てなることを特徴とする管棒材曲り矯正装置。２下型の支持面に設定される凸面の曲率半径Ｒ
が、Ｒ＝ｌ√（3）²＋１であり、（Ａは両下型の離隔距離、ｈは上型が被
矯正材に加える最大たわみ量、ｌは両下型の離隔
方向に沿う各下型の支持面の長さ）、上型の押圧
面に設定される凸面が左右対称曲面とされ、その
対称中心点から距離ｘの点における接線の傾きθ
が、 tanθ＝12・（ｈ／A³）・ｘ・（ｘ−Ａ）である特許請求の範囲第１項に記載の管棒材曲り
矯正装置。３下型の支持面に設定される凸面が、傾きの異
なる複数の直線の連続化によつて形成され、上型
の押圧面に設定される凸面が、曲率半径の異なる
複数の曲線の連続化によつて形成される特許請求
の範囲第１項に記載の管棒材曲り矯正装置。４下型の支持面に設定される凸面を形成する各
直線の傾きθnが、 tanθn＝3hn／Ａであり（Ａは両下型の離隔距離、hnは各直線に
対応する被矯正材のたわみ量）、上型の押圧面に
設定される凸面が左右対称曲面とされ、該凸面を
形成する各曲線の曲率半径Rnが、 Rn＝√²（１−²）である（ｘは該凸面の対称中心点からの距離、
θnは距離ｘの点における接線の傾きであつて、
tanθn＝12・（hn／A³）・ｘ（ｘ−Ａ）、hnは各曲線
に対応する被矯正材のたわみ量）特許請求の範囲
第３項に記載の管棒材曲り矯正装置。