JP7036215B2

JP7036215B2 - Bending correction method

Info

Publication number: JP7036215B2
Application number: JP2020535814A
Authority: JP
Inventors: 浩一黒田; 修治大田尾
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2039-08-06
Also published as: WO2020032070A1; JPWO2020032070A1; EP3834956A1; EP3834956A4; US20210229153A1; CN112543683A

Description

本発明は、曲がり矯正方法に関する。 The present invention relates to a bending correction method.

管または棒材などの鋼材は、その製造過程において曲がりが発生する。特許文献１および特許文献２には、管または棒材の曲がりを矯正する矯正方法が開示されている。図７は、従来の曲がり矯正方法の原理を説明するための図である。 Steel materials such as pipes or bars are bent during the manufacturing process. Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a correction method for correcting bending of a pipe or a bar. FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of the conventional bending correction method.

特許文献１、２に記載の矯正方法では、プレス矯正時の荷重とたわみ量を連続的に刻々計測し，荷重がたわみ量に比例して増大する限界を越えて、予め設定した矯正量に（たわみ量－矯正荷重×比例係数）が達した時点で除荷する方法が提案されている。すなわち、この矯正方法は矯正荷重を加える前に曲がり量を事前に計測しておき、その曲りを矯正するために必要な曲げ戻し変形を付与するためのプレス中の材料たわみ量δ₁を所定の方法で決定し、そのたわみ量δ₁に到達するまでプレス曲げ加工を施した後、除荷することでパイプの曲がりを矯正する。In the correction method described in Patent Documents 1 and 2, the load and the amount of deflection at the time of press correction are continuously measured every moment, and the correction amount set in advance exceeds the limit in which the load increases in proportion to the amount of deflection ( A method of unloading when the amount of deflection-correction load x proportionality coefficient) is reached has been proposed. That is, in this straightening method, the bending amount is measured in advance before applying the straightening load, and the material bending amount δ ₁ during pressing for imparting the bending back deformation necessary for straightening the bending is determined. Determined by the method, press bending is performed until the deflection amount δ ₁ is reached, and then the bending of the pipe is corrected by unloading.

たわみ量δ_１を決定する考え方を以下に述べる。まず、スパンＬの２つの支点上に載せた矯正前の材料の初期曲がりδ_０を計測する。その計測方法の一例を挙げれば、２支点上に載せた材料を軸芯周りに回転させて、支点間中央部の振幅を材料下方に設置したダイヤルゲージ等の測定機で計測する。その支点間中央部の振幅の２分の１を曲がり矯正すべき曲げ加工量の目標値δ_０とみなす。The concept of determining the amount of deflection δ ₁ is described below. First, the initial bending δ ₀ of the material before straightening placed on the two fulcrums of the span L is measured. To give an example of the measurement method, the material placed on the two fulcrums is rotated around the axis, and the amplitude of the central portion between the fulcrums is measured by a measuring machine such as a dial gauge installed below the material. Half of the amplitude at the center between the fulcrums is regarded as the target value δ ₀ of the bending amount to be bent and corrected.

曲がり矯正を施す際には、材料曲がりの向きが真上方向になるように両支点上に材料をおき、材料中央部を油圧シリンダの先端に取り付けたプレス治具で下方に向かって曲げる。その際に付与される荷重Ｐと材料曲げ変位δとの関係は、押し始める最初の段階では、材料変形が弾性域にあり、Ｐ－δ曲線の傾きはλ１である。プレス曲げが進行し、荷重Ｐが徐々に増加すると、最初は傾きλ１の弾性変形域であるが、塑性変形域に到達すると荷重Ｐの増加が緩慢になり、材料の塑性曲げが進行する。そして事前に決定したプレス曲げたわみ量δ_１に到達した時点でプレス操作を停止し、除荷する。除荷の際には、除荷前の作用荷重で材料に付与されていた弾性変形が解放され、完全に除荷された後に、永久変形としての塑性曲げδ_０が残る。これによって、初期曲がり量と同じ量の曲げ戻しができ、曲がり矯正ができる。When performing bending correction, place the material on both fulcrums so that the direction of the material bending is directly upward, and bend the material center part downward with a press jig attached to the tip of the hydraulic cylinder. The relationship between the load P applied at that time and the material bending displacement δ is that the material deformation is in the elastic region and the slope of the P-δ curve is λ1 at the first stage of pushing. When the press bending progresses and the load P gradually increases, the elastic deformation region has an inclination λ1 at first, but when the plastic deformation region is reached, the increase in the load P slows down and the plastic bending of the material progresses. Then, when the predetermined press bending deflection amount δ ₁ is reached, the press operation is stopped and the load is removed. At the time of unloading, the elastic deformation applied to the material by the acting load before unloading is released, and after the material is completely unloading, the plastic bending δ ₀ as a permanent deformation remains. As a result, the same amount of bending back as the initial bending amount can be performed, and the bending can be corrected.

特許文献１、２では、荷重変位曲線において、最初に曲げ荷重を印加していく際の弾性域の傾きλ１とプレス下死点到達後に除荷し弾性変形分が開放される、所謂スプリングバック時の傾きλ２の違いを考慮に入れて、先に述べたプレス下死点位置までの曲げ量δ_１を決定することを特徴としている。すなわち、負荷時の傾き、除荷時の傾きはそれぞれλ_１、λ_２となり、両者は一般的に一致しない点に着目しプレス操作量を決定している。その理由は被矯正材の履歴に伴うバウシンガー効果や残留応力のためと考えている。In Patent Documents 1 and 2, in the load displacement curve, the inclination λ1 of the elastic region when the bending load is applied for the first time and the so-called springback time in which the load is removed after reaching the dead point under the press and the elastic deformation is released. It is characterized in that the bending amount δ ₁ to the press bottom dead point position described above is determined in consideration of the difference in the inclination λ 2 of. That is, the inclination at the time of loading and the inclination at the time of unloading are λ ₁ and λ ₂ , respectively, and the press operation amount is determined by paying attention to the point that they generally do not match. The reason is considered to be the Bauschinger effect and residual stress associated with the history of the material to be straightened.

特開昭６３－１９９０２５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-199025 特開平１０－５８７２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-5872

これら特許文献１、２は、図７に示す、荷重－変位の関係の挙動を見ながら、プレス曲げ量δ_１を決定している。これは、塑性変形の挙動が明瞭である場合、例えば、大きな曲がりを矯正する場合に有効である。しかしながら、微小な曲がりを矯正する場合において、特許文献１、２に記載の方法を用いると、以下のような問題があることを本発明者らは見出した。In Patent Documents 1 and 2, the press bending amount δ ₁ is determined while observing the behavior of the load-displacement relationship shown in FIG. This is effective when the behavior of plastic deformation is clear, for example, when correcting a large bend. However, the present inventors have found that there are the following problems when the methods described in Patent Documents 1 and 2 are used in the case of correcting a minute bend.

すなわち、特許文献１、２に示されている方法で曲がりを矯正したとしても、１回のプレス操作のみで高精度の真直化矯正を実施することは困難であった。例えば、１ｍあたり０．５ｍｍ乃至１ｍｍ以下の真直化レベルが製品仕様として要求されることが多いが、特許文献１、２に記載の方法だけでこのような真直化レベルに１回で到達することは、先に述べたバウシンガー効果や材料機械特性の微妙な変動、さらには装置ガタや装置剛性等の様々なばらつき要因により困難であった。そのため先行例の技術が実際の操業現場のプレス矯正に適用することが困難なため依然として熟練作業者のプレス操作に頼らざるを得ない状況であった。 That is, even if the bending is corrected by the method shown in Patent Documents 1 and 2, it is difficult to carry out high-precision straightening correction with only one press operation. For example, a straightening level of 0.5 mm to 1 mm or less per 1 m is often required as a product specification, but such a straightening level can be reached at one time only by the methods described in Patent Documents 1 and 2. Was difficult due to the Bauschinger effect mentioned above, subtle fluctuations in material mechanical properties, and various variations such as device backlash and device rigidity. Therefore, it is difficult to apply the technique of the preceding example to the press correction at the actual operation site, and the situation still has to rely on the press operation of a skilled worker.

本発明者らが先行技術の不備を詳細に検討したところ、高精度の真直化矯正のためには、最終的に僅かな曲がり量の手直し、すなわち仕上げ矯正を施す必要があるが、その場合には、荷重変位曲線をオンライン計測により観察していても明瞭な塑性域への移行が読み取れないような軽負荷領域での矯正加工が必要となることを見出した。すなわち、図８に示すように、そのような微小曲げ加工を施す場合には、特許文献１、２で述べられているようなプレス負荷時に塑性変形域に移行することが観察され、例えば図７に示したＢ点を越えた領域までプレス操作するのではなく、一見すると弾性変形域と思われる軽負荷領域で除荷する操作によって、目標とする微小曲げ変形による仕上げ矯正が可能となることを見出した。図８は、様々なプレスストローク量でプレス操作した際の荷重と曲がり量との関係を示す図である。 As a result of detailed examination of the deficiencies of the prior art by the present inventors, it is necessary to finally correct a slight amount of bending, that is, finish correction, in order to perform straightening correction with high accuracy. Found that straightening is required in the light load region where the transition to the clear plastic region cannot be read even when the load displacement curve is observed by online measurement. That is, as shown in FIG. 8, when such a microbending process is performed, it is observed that the region shifts to a plastic deformation region under a press load as described in Patent Documents 1 and 2, for example, FIG. 7. Instead of pressing to the area beyond point B shown in, the operation of unloading in the light load area, which seems to be the elastic deformation area at first glance, enables finish correction by the target minute bending deformation. I found it. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the load and the bending amount when the press operation is performed with various press stroke amounts.

しかも、このような軽負荷変形領域では、除荷時の傾きλ_２は、特許文献１、２で示されたように一定ではなく、除荷を開始するプレス下死点荷重値のレベルによって微妙に変化することを見出した。図８では、プレス下死点位置Ｂ３、Ｂ４は、図７のＢ点を越えてプレス加工した場合に相当する。また、プレス下死点位置Ｂ１、Ｂ２は、前記した、一見すると弾性変形域と思われる軽負荷領域でのプレス加工に相当する。ここで、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４からそれぞれ除荷した際の傾きをλ２１、λ２２、λ２３、λ２４と図示しているが、λ２３とλ２４とは先行技術と同様等しいが、軽負荷領域においてλ２１、λ２２はそれぞれ異なる。したがってプレス操作中の荷重変位曲線の形を見ながら除荷時の傾きλ２を想定し、プレス加工の操作量を決定する従来技術の考え方では到底仕上げ矯正はできない。そこで，本発明者らは、一見弾性域と思われるようなプレス操作領域において、プレス操作時の下死点荷重Ｐと除荷後のパイプの曲がり量の変化Δδの関係を詳細に調査し、そのデータベースに基づき、先に述べた矯正目標量δ_０が得られるΔδとなるプレス荷重Ｐまでプレス操作し除荷することとした。Moreover, in such a light load deformation region, the slope λ ₂ at the time of unloading is not constant as shown in Patent Documents 1 and 2, and is delicate depending on the level of the press bottom dead center load value at which unloading is started. I found that it changed to. In FIG. 8, the press bottom dead center positions B3 and B4 correspond to the case where the press working is performed beyond the point B in FIG. Further, the press bottom dead center positions B1 and B2 correspond to the above-mentioned press working in the light load region which seems to be an elastic deformation region at first glance. Here, the slopes when unloading from B1, B2, B3, and B4 are shown as λ21, λ22, λ23, and λ24, respectively. Although λ23 and λ24 are the same as in the prior art, λ21 in the light load region. , Λ22 are different from each other. Therefore, it is impossible to perform finish correction by the conventional technique of determining the operation amount of press working by assuming the inclination λ2 at the time of unloading while observing the shape of the load displacement curve during press operation. Therefore, the present inventors investigated in detail the relationship between the bottom dead center load P during the press operation and the change Δδ of the bending amount of the pipe after unloading in the press operation region which seems to be an elastic region at first glance. Based on the database, it was decided to press and unload up to the press load P, which is Δδ at which the above-mentioned correction target amount δ ₀ is obtained.

そして、従来用いられていなかった領域において、プレス制御の操作量を鋼材に加える目標荷重値とした場合、プレス中の鋼材の変位をプレス制御の操作量とした特許文献１、２の場合と比べて、プレス制御しやすく、曲がり矯正の精度を高めることができることを見出した。 Then, in a region that has not been used conventionally, when the operation amount of the press control is set as the target load value to be applied to the steel material, compared with the cases of Patent Documents 1 and 2 in which the displacement of the steel material during pressing is used as the operation amount of the press control. It was found that the press control is easy and the accuracy of bending correction can be improved.

本発明は、目標荷重値を決定し、その目標荷重値でプレス制御することで、曲がり矯正の精度を高くする曲がり矯正方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a bending straightening method for improving the accuracy of bending straightening by determining a target load value and press-controlling the target load value.

本発明は、曲がりを有する管体を上方に凸にさせた状態で載置し、プレス部により前記管体を上方から目標荷重値でプレスして、前記管体を真直に矯正する曲がり矯正方法であって、（ａ）プレス時において、前記プレス部が下死点のときの下死点荷重値を測定する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）においてプレスする前の前記管体の曲がり量と、前記工程（ａ）においてプレスした後の前記管体の曲がり量との曲がり量の変化量を測定する工程と、（ｃ）前記工程（ａ）および前記工程（ｂ）を複数回繰り返し、前記下死点荷重値と、前記曲がり量の変化量との関係を生成する工程と、（ｄ）前記関係から、次のプレスの目標荷重値を決定する工程と、を備える。 The present invention is a bending straightening method in which a tubular body having a bend is placed in a state of being convex upward, and the tubular body is pressed from above with a target load value by a pressing portion to straighten the tubular body. In addition, (a) a step of measuring the bottom dead point load value when the press portion is the bottom dead point at the time of pressing, and (b) bending of the tube body before pressing in the step (a). The step of measuring the amount of change in the bending amount between the amount and the bending amount of the tube body after pressing in the step (a), and (c) the step (a) and the step (b) are repeated a plurality of times. A step of generating a relationship between the bottom dead point load value and the amount of change in the bending amount, and (d) a step of determining a target load value of the next press from the relationship.

本発明によれば、下死点荷重値と曲がり量の変化量とを収集して、下死点荷重値と曲がり量の変化量との関係を生成し、その関係から管体をプレスする目標荷重値を決定する。そして、目標荷重値をプレス制御の操作量とすることで、プレス制御しやすくし、曲がり矯正の精度を高めることができる。 According to the present invention, the target of collecting the bottom dead center load value and the amount of change in the bending amount to generate a relationship between the bottom dead center load value and the amount of change in the bending amount, and pressing the tube from the relationship. Determine the load value. Then, by setting the target load value as the operation amount of the press control, the press control can be facilitated and the accuracy of the bending correction can be improved.

図１は、鋼管をプレス矯正するプレス矯正装置を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a press straightening device for press straightening a steel pipe. 図２は、鋼管の曲がり量を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the bending amount of the steel pipe. 図３は、変位計により測定する回転振幅値を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a rotation amplitude value measured by a displacement meter. 図４は、関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the relational expression Pk = f (Δδ). 図５は、曲がり矯正方法の手順を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the bending correction method. 図６は、関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）を用いて曲がり矯正方法を行った実験結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of an experiment in which a bending correction method was performed using the relational expression Pk = f (Δδ). 図７は、従来の曲がり矯正方法を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional bending straightening method. 図８は、様々なプレスストローク量でプレス操作した際の荷重と曲がり量との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the load and the bending amount when the press operation is performed with various press stroke amounts.

以下に説明する曲がり矯正方法は、プレス矯正装置により、管体である鋼管に発生した曲がり部分をプレスして、鋼管を真直に矯正する方法である。 The bending straightening method described below is a method in which a bent portion generated in a steel pipe, which is a pipe body, is pressed by a press straightening device to straighten the steel pipe.

図１は、鋼管１００をプレス矯正するプレス矯正装置１を説明するための図である。 FIG. 1 is a diagram for explaining a press straightening device 1 for press straightening a steel pipe 100.

プレス矯正装置１によりプレス矯正される鋼管１００は、例えば湾曲状の曲がりを有している。鋼管１００の曲がりは、例えば、鋼管１００の製造過程において、熱間または冷間による加工時に発生する。 The steel pipe 100 press-corrected by the press-correcting device 1 has, for example, a curved bend. Bending of the steel pipe 100 occurs, for example, during hot or cold processing in the manufacturing process of the steel pipe 100.

プレス矯正装置１は二点支持部２を備えている。二点支持部２は、軸方向を水平方向にした状態の鋼管１００を二点支持する。鋼管１００は、上方に凸にさせた状態で二点支持部２に載置される。 The press straightening device 1 includes a two-point support portion 2. The two-point support portion 2 supports the steel pipe 100 in a state where the axial direction is horizontal at two points. The steel pipe 100 is placed on the two-point support portion 2 in a state of being convex upward.

プレス矯正装置１はプレス部３を備えている。プレス部３は、プレスシリンダー３１およびプレスプレート３２を有している。プレス部３は、二点支持部２に載置された鋼管１００をプレスし、荷重を加える。 The press straightening device 1 includes a press unit 3. The press unit 3 has a press cylinder 31 and a press plate 32. The press portion 3 presses the steel pipe 100 placed on the two-point support portion 2 and applies a load.

プレスシリンダー３１は不図示のロッドを有し、そのロッド先端にプレスプレート３２が設けられている。プレスシリンダー３１は、油圧ユニット３３に接続されており、油圧ユニット３３の作動によりロッドを伸縮させることで、プレスプレート３２の昇降動作、および、鋼管１００へのプレス制御を行う。 The press cylinder 31 has a rod (not shown), and a press plate 32 is provided at the tip of the rod. The press cylinder 31 is connected to the hydraulic unit 33, and by operating the hydraulic unit 33 to expand and contract the rod, the press plate 32 is moved up and down, and the steel pipe 100 is pressed.

プレスプレート３２は、プレスシリンダー３１のロッドの伸縮により昇降する。プレスプレート３２は、プレスシリンダー３１のロッドが伸長することで、二点支持部２に載置された鋼管１００を上方からプレスし、荷重を加える。 The press plate 32 moves up and down due to expansion and contraction of the rod of the press cylinder 31. The press plate 32 presses the steel pipe 100 placed on the two-point support portion 2 from above by extending the rod of the press cylinder 31, and applies a load.

プレスシリンダー３１にはロードセル３４が設けられている。ロードセル３４は、プレスプレート３２が鋼管１００をプレスする荷重値Ｐを測定する。ロードセル３４は、プレスプレート３２によるプレス中、荷重値Ｐを適宜測定し、その測定値を、後述の制御部１０へ出力する。 The press cylinder 31 is provided with a load cell 34. The load cell 34 measures the load value P on which the press plate 32 presses the steel pipe 100. The load cell 34 appropriately measures the load value P during pressing by the press plate 32, and outputs the measured value to the control unit 10 described later.

プレス矯正装置１は変位計４を備えている。変位計４は、プレス部３によりプレスされて曲がる鋼管１００の曲がり量δを測定する。 The press straightening device 1 includes a displacement meter 4. The displacement meter 4 measures the bending amount δ of the steel pipe 100 that is pressed and bent by the pressing unit 3.

図２は、鋼管１００の曲がり量δを説明するための図である。曲がり量δは、二点支持部２による鋼管１００の支持点を基準レベルとして、その基準レベルからの変位量である。 FIG. 2 is a diagram for explaining the bending amount δ of the steel pipe 100. The bending amount δ is a displacement amount from the reference level with the support point of the steel pipe 100 by the two-point support portion 2 as a reference level.

変位計４は、鋼管１００において、鋼管１００の軸方向に対して、プレス部３の曲がり量δを測定する。変位計４は、測定値を、後述の制御部１０へ出力する。変位計４は、鋼管１００と接触して曲がり量δを測定する接触式であってもよいし、鋼管１００と非接触で曲がり量δを測定する非接触式であってもよい。 The displacement meter 4 measures the bending amount δ of the press portion 3 in the steel pipe 100 with respect to the axial direction of the steel pipe 100. The displacement meter 4 outputs the measured value to the control unit 10 described later. The displacement meter 4 may be a contact type that contacts the steel pipe 100 and measures the bending amount δ, or may be a non-contact type that measures the bending amount δ without contacting the steel pipe 100.

プレス矯正装置１は、一対の回転ローラ５１と、変位計４とを備えている。一対の回転ローラ５１は、鋼管１００の一方端を挟み込んで保持した状態で回転する。なお、プレス矯正装置１は、鋼管１００をプレス部３によりプレスし、その除荷後に鋼管１００を二点支持部２から持ち上げて、一対の回転ローラ５１により鋼管１００を回転させる。 The press straightening device 1 includes a pair of rotating rollers 51 and a displacement meter 4. The pair of rotary rollers 51 rotate while sandwiching and holding one end of the steel pipe 100. The press straightening device 1 presses the steel pipe 100 by the press unit 3, lifts the steel pipe 100 from the two-point support unit 2 after unloading the steel pipe 100, and rotates the steel pipe 100 by a pair of rotating rollers 51.

変位計４は、一対の回転ローラ５１により回転する鋼管１００の回転振幅値Ｓを測定する。変位計４により回転振幅値Ｓを測定し、その２分の１をプレス後における鋼管１００の残留曲がり量δａとして測定できる。なお、変位計４は、例えばダイヤルゲージである。 The displacement meter 4 measures the rotational amplitude value S of the steel pipe 100 rotated by the pair of rotating rollers 51. The rotational amplitude value S can be measured by the displacement meter 4, and one half of the rotational amplitude value S can be measured as the residual bending amount δa of the steel pipe 100 after pressing. The displacement meter 4 is, for example, a dial gauge.

図３は、変位計４により測定する回転振幅値Ｓを説明するための図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining the rotation amplitude value S measured by the displacement meter 4.

鋼管１００は、プレス部３によるプレスが開始されると弾性変形し、さらにプレスされ続けると塑性変形する。塑性変形領域において曲がった状態で除荷されると、鋼管１００は曲がった状態を維持する。除荷後の鋼管１００が塑性変形した状態において、上記の基準レベルからの曲がり量δが、残留曲がり量δａある。 The steel pipe 100 is elastically deformed when the pressing by the pressing portion 3 is started, and is plastically deformed when the pressing is continued. When unloaded in a bent state in the plastic deformation region, the steel pipe 100 maintains the bent state. In a state where the steel pipe 100 is plastically deformed after unloading, the bending amount δ from the above reference level is the residual bending amount δa.

変位計４は、一対の回転ローラ５１により回転させた鋼管１００の下側の回転振幅値Ｓを測定する。つまり、プレス後における鋼管１００の残留曲がり量δａは、変位計４により測定した回転振幅値Ｓを１／２とすることで得られる。 The displacement meter 4 measures the rotational amplitude value S on the lower side of the steel pipe 100 rotated by the pair of rotating rollers 51. That is, the residual bending amount δa of the steel pipe 100 after pressing is obtained by halving the rotational amplitude value S measured by the displacement meter 4.

図１に戻る。プレス矯正装置１は制御部１０を備えている。制御部１０は、例えばＰＣ等を用いた制御回路である。制御部１０は、油圧ユニット３３を駆動制御して、鋼管１００をプレスする。また、制御部１０は、一対の回転ローラ５１を駆動制御して、回転軸Ａｘを中心として、鋼管１００を回転させる。 Return to FIG. The press straightening device 1 includes a control unit 10. The control unit 10 is a control circuit using, for example, a PC or the like. The control unit 10 drives and controls the hydraulic unit 33 to press the steel pipe 100. Further, the control unit 10 drives and controls a pair of rotary rollers 51 to rotate the steel pipe 100 about the rotary shaft Ax.

制御部１０は、ロードセル３４、および、変位計４それぞれから、測定結果を取得する。 The control unit 10 acquires measurement results from each of the load cell 34 and the displacement meter 4.

制御部１０は、ロードセル３４の測定値を用いて油圧ユニット３３をフィードバック制御して、プレス部３のプレス制御を行う。また、制御部１０は、プレス時に、プレス部３が下死点のときの下死点荷重値Ｐｋを測定する。プレス部３が下死点のときとは、プレスシリンダー３１が有するロッド（不図示）が下死点のときである。 The control unit 10 feedback-controls the hydraulic unit 33 using the measured values of the load cell 34 to perform press control of the press unit 3. Further, the control unit 10 measures the bottom dead center load value Pk when the press unit 3 is at the bottom dead center during pressing. The time when the press portion 3 is at bottom dead center is when the rod (not shown) of the press cylinder 31 is at bottom dead center.

また、制御部１０は、変位計４の測定値から、プレスする前の鋼管１００の曲がり量δと、プレスした後の鋼管１００の曲がり量δとの変化量Δδを測定する。ここで、プレスした後とは、プレスした荷重を除荷し、鋼管１００にプレス部３による荷重が加わっていない状態を意味する。 Further, the control unit 10 measures the change amount Δδ between the bending amount δ of the steel pipe 100 before pressing and the bending amount δ of the steel pipe 100 after pressing from the measured value of the displacement meter 4. Here, after pressing means a state in which the pressed load is unloaded and the load by the pressing portion 3 is not applied to the steel pipe 100.

さらに、制御部１０は、図３で説明したように、変位計４が測定した回転振幅値Ｓから、鋼管１００の残留曲がり量δａを測定する。 Further, as described with reference to FIG. 3, the control unit 10 measures the residual bending amount δa of the steel pipe 100 from the rotational amplitude value S measured by the displacement meter 4.

制御部１０は、下死点荷重値Ｐｋ、および変化量Δδを複数収集し、Ｐｋ－Δδの関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）を生成する。 The control unit 10 collects a plurality of bottom dead center load values Pk and change amounts Δδ, and generates a relational expression Pk = f (Δδ) of Pk−Δδ.

図４は、関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）を説明するための図である。図４の黒丸は、１回のプレスで測定された、下死点荷重値Ｐｋ、および変化量Δδである。図４は、外径が３４ｍｍ、肉厚が２．６ｍｍの炭素鋼鋼管を、プレススパン１５００ｍｍで支持し、プレス部３でプレスした場合のデータを示す。プレススパンは、二点支持部２が鋼管１００を支持する２つの支持点の距離である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the relational expression Pk = f (Δδ). The black circles in FIG. 4 are the bottom dead center load value Pk and the amount of change Δδ measured in one press. FIG. 4 shows data when a carbon steel pipe having an outer diameter of 34 mm and a wall thickness of 2.6 mm is supported by a press span of 1500 mm and pressed by the press unit 3. The press span is the distance between the two support points where the two-point support portion 2 supports the steel pipe 100.

図４では、例えば、下死点荷重値Ｐｋが２．９［ｋＮ］で鋼管１００をプレスした場合、そのプレス前後における鋼管１００の曲がり量δの変化量Δδは、約０．４［ｍｍ］である。この場合、鋼管１００は塑性変形している。 In FIG. 4, for example, when the steel pipe 100 is pressed with a bottom dead center load value Pk of 2.9 [kN], the amount of change Δδ of the bending amount δ of the steel pipe 100 before and after the pressing is about 0.4 [mm]. Is. In this case, the steel pipe 100 is plastically deformed.

一方、例えば、下死点荷重値Ｐｋが２．７［ｋＮ］で鋼管１００をプレスした場合、そのプレス前後における鋼管１００の曲がり量δの変化量Δδは、約０［ｍｍ］である。この場合、鋼管１００は弾性変形している。 On the other hand, for example, when the steel pipe 100 is pressed with a bottom dead center load value Pk of 2.7 [kN], the change amount Δδ of the bending amount δ of the steel pipe 100 before and after the pressing is about 0 [mm]. In this case, the steel pipe 100 is elastically deformed.

制御部１０は、測定した下死点荷重値Ｐｋ、および変化量Δδを複数収集すると、Ｐｋ－Δδの関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）を生成する。関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）は、図４に実線で示すように、複数のデータから取得される回帰式である。関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）は、以下の式（１）で表される。
Ｐｋ＝ａ・Δδ^４＋ｂ・Δδ^３＋ｃ・Δδ^２＋ｄ・Δδ＋ｅ（１）
ただし、ａ＝－０．０２６９、ｂ＝０．１７４、ｃ＝－０．４１６、ｄ＝０．４６７、ｅ＝２．７７である。なお、式（１）は、下死点荷重値Ｐｋ、および変化量Δδが測定される都度、随時更新される。When the control unit 10 collects a plurality of measured bottom dead center load values Pk and change amounts Δδ, it generates a relational expression Pk = f (Δδ) of Pk−Δδ. The relational expression Pk = f (Δδ) is a regression equation acquired from a plurality of data as shown by a solid line in FIG. The relational expression Pk = f (Δδ) is expressed by the following equation (1).
Pk = a ・ Δδ ⁴ + b ・ Δδ ³ + c ・ Δδ ² + d ・ Δδ + e (1)
However, a = −0.0269, b = 0.174, c = −0.416, d = 0.467, e = 2.77. The equation (1) is updated as needed each time the bottom dead center load value Pk and the amount of change Δδ are measured.

制御部１０は、式（１）に示す関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）と、鋼管１００の残留曲がり量δａとから、次のプレス時の荷重値（以下、目標荷重値Ｐａという）を決定する。関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）から、鋼管１００の残留曲がり量δａを塑性変形させて、曲がり矯正するのに必要な荷重値を決定することができる。例えば、鋼管１００の残留曲がり量δａが、約１．８ｍｍである場合、約１．８ｍｍを塑性変形させるのに必要な荷重値は、約３．０ｋＮである（図４参照）。制御部１０は、目標荷重値Ｐａを約３．０ｋＮとして、鋼管１００をプレスする。 The control unit 10 determines the load value at the time of the next press (hereinafter referred to as the target load value Pa) from the relational expression Pk = f (Δδ) shown in the equation (1) and the residual bending amount δa of the steel pipe 100. .. From the relational expression Pk = f (Δδ), the residual bending amount δa of the steel pipe 100 can be plastically deformed to determine the load value required for bending correction. For example, when the residual bending amount δa of the steel pipe 100 is about 1.8 mm, the load value required for plastically deforming about 1.8 mm is about 3.0 kN (see FIG. 4). The control unit 10 presses the steel pipe 100 with a target load value Pa of about 3.0 kN.

制御部１０は、目標荷重値Ｐａでプレスする場合、ロードセル３４の測定結果を参照しつつ、油圧ユニット３３をフィードバック制御し、鋼管１００をプレスする。そして、制御部１０は、残留曲がり量δａが閾値以下となるまで、鋼管１００へのプレスを繰り返し、鋼管１００の真直化を行う。閾値は、好ましくは１ｍｍ、より好ましくは、０．５ｍｍである。 When pressing with the target load value Pa, the control unit 10 feedback-controls the hydraulic unit 33 and presses the steel pipe 100 while referring to the measurement result of the load cell 34. Then, the control unit 10 repeatedly presses the steel pipe 100 until the residual bending amount δa becomes equal to or less than the threshold value, and straightens the steel pipe 100. The threshold is preferably 1 mm, more preferably 0.5 mm.

以下に、プレス矯正装置１により行う曲がり矯正方法について詳述する。図５は、曲がり矯正方法の手順を示すフローチャートである。 The bending straightening method performed by the press straightening device 1 will be described in detail below. FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the bending correction method.

まず、制御部１０は、プレス部３により鋼管１００をプレスする（Ｓ１）。詳しくは、制御部１０は油圧ユニット３３を作動させてプレスシリンダー３１のロッドを伸長させる。そして、制御部１０は、プレスプレート３２を介して、二点支持部２に載置した鋼管１００をプレスする。このとき、制御部１０は、ロードセル３４の測定結果を取得しつつ、荷重値Ｐが目標荷重値Ｐａとなるように、油圧ユニット３３を制御する。 First, the control unit 10 presses the steel pipe 100 by the press unit 3 (S1). Specifically, the control unit 10 operates the hydraulic unit 33 to extend the rod of the press cylinder 31. Then, the control unit 10 presses the steel pipe 100 placed on the two-point support unit 2 via the press plate 32. At this time, the control unit 10 controls the hydraulic unit 33 so that the load value P becomes the target load value Pa while acquiring the measurement result of the load cell 34.

なお、ステップＳ１がその製造初回の場合や十分なデータベースが未構築であって、上記の関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）が高精度に生成されていない場合、すなわち関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）から目標荷重値Ｐａを厳密に決定できない場合には、制御部１０は、当該材の材料強度レベルと簡易的な弾性曲げ変形予測式に基づき操作開始することでよい。あるいは、作業者の経験則、または、他の方法で決定された荷重値でプレスすることでも良い。 It should be noted that when step S1 is the first production, or when a sufficient database has not been constructed and the above relational expression Pk = f (Δδ) is not generated with high accuracy, that is, the relational expression Pk = f (Δδ). If the target load value Pa cannot be determined exactly from the above, the control unit 10 may start the operation based on the material strength level of the material and a simple elastic bending deformation prediction formula. Alternatively, it may be pressed with a load value determined by the operator's rule of thumb or another method.

次に、制御部１０は下死点荷重値Ｐｋを測定する（Ｓ２）。その後、制御部１０は除荷し（Ｓ３）、変化量Δδを測定する（Ｓ４）。変化量Δδは、上記のように、プレス前の鋼管１００の曲がり量δと、プレス後の鋼管１００の曲がり量δとの差として測定される。 Next, the control unit 10 measures the bottom dead center load value Pk (S2). After that, the control unit 10 unloads (S3) and measures the amount of change Δδ (S4). As described above, the change amount Δδ is measured as the difference between the bending amount δ of the steel pipe 100 before pressing and the bending amount δ of the steel pipe 100 after pressing.

ステップＳ５では、制御部１０は、下死点荷重値Ｐｋ、および変化量Δδから、関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）を生成する。このとき、関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）が生成されていない場合、制御部１０は、ステップＳ１～ステップＳ４を複数回繰り返し、下死点荷重値Ｐｋ、および変化量Δδを複数収集した後に、関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）を生成する。一方、関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）が既に生成されている場合には、制御部１０は、ステップＳ２で測定した下死点荷重値Ｐｋ、および、ステップＳ４で測定した変化量Δδを用いて、既存の関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）を更新する。 In step S5, the control unit 10 generates the relational expression Pk = f (Δδ) from the bottom dead center load value Pk and the change amount Δδ. At this time, when the relational expression Pk = f (Δδ) is not generated, the control unit 10 repeats steps S1 to S4 a plurality of times, collects a plurality of bottom dead center load values Pk, and a plurality of change amounts Δδ, and then, after that, The relational expression Pk = f (Δδ) is generated. On the other hand, when the relational expression Pk = f (Δδ) has already been generated, the control unit 10 uses the bottom dead center load value Pk measured in step S2 and the amount of change Δδ measured in step S4. , Update the existing relational expression Pk = f (Δδ).

続いて、制御部１０は、一対の回転ローラ５１の回転制御を行い、鋼管１００を回転させる（Ｓ６）。制御部１０は、変位計４により回転振幅値Ｓを測定する（Ｓ７）。そして、制御部１０は、測定した回転振幅値Ｓから鋼管１００の残留曲がり量δａを決定する（Ｓ８）。 Subsequently, the control unit 10 controls the rotation of the pair of rotating rollers 51 to rotate the steel pipe 100 (S6). The control unit 10 measures the rotational amplitude value S with the displacement meter 4 (S7). Then, the control unit 10 determines the residual bending amount δa of the steel pipe 100 from the measured rotational amplitude value S (S8).

制御部１０は、鋼管１００の矯正後の残留曲がり量δａが閾値（例えば、１ｍｍまたは０．５ｍｍ）以下であるかを判定する（Ｓ９）。残留曲がり量δａが閾値以下である場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、制御部１０は、鋼管１００は真直であると判定する。これにより、曲がり矯正方法は終了する。 The control unit 10 determines whether the residual bending amount δa of the steel pipe 100 after straightening is equal to or less than a threshold value (for example, 1 mm or 0.5 mm) (S9). When the residual bending amount δa is equal to or less than the threshold value (S9: YES), the control unit 10 determines that the steel pipe 100 is straight. This completes the bending correction method.

残留曲がり量δａが閾値以下でない場合（Ｓ９：ＮＯ）、制御部１０は、鋼管１００は真直でないと判定する。そして、制御部１０は、関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）と、残留曲がり量δａとから、目標荷重値Ｐａを決定する（Ｓ１０）。詳しくは、制御部１０は、残留曲がり量δａを、式（１）のΔδに代入することで、荷重値Ｐｋを算出する。制御部１０は、算出した荷重値Ｐｋを目標荷重値Ｐａとして決定する。 When the residual bending amount δa is not equal to or less than the threshold value (S9: NO), the control unit 10 determines that the steel pipe 100 is not straight. Then, the control unit 10 determines the target load value Pa from the relational expression Pk = f (Δδ) and the residual bending amount δa (S10). Specifically, the control unit 10 calculates the load value Pk by substituting the residual bending amount δa into Δδ of the equation (1). The control unit 10 determines the calculated load value Pk as the target load value Pa.

制御部１０は、ステップＳ１に戻り、決定した目標荷重値Ｐａで鋼管１００をプレスする。なお、ステップＳ１でプレスする前に、鋼管１００が下方に凸となっている場合、上方に凸となるように鋼管１００を回転させる。 The control unit 10 returns to step S1 and presses the steel pipe 100 with the determined target load value Pa. If the steel pipe 100 is convex downward before pressing in step S1, the steel pipe 100 is rotated so as to be convex upward.

以上の工程を繰り返すことにより、鋼管１００の曲がりが矯正され、鋼管１００は真直となる。関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）は随時更新されるため、曲がり矯正のプレスを繰り返すにつれて、関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）から決定される目標荷重値Ｐａの信頼度は高くなる。その結果、曲がり矯正の精度は高まる。 By repeating the above steps, the bending of the steel pipe 100 is corrected, and the steel pipe 100 becomes straight. Since the relational expression Pk = f (Δδ) is updated from time to time, the reliability of the target load value Pa determined from the relational expression Pk = f (Δδ) increases as the bending straightening press is repeated. As a result, the accuracy of bending correction is improved.

図６は、関係式Ｐｋ＝ｆ（Δδ）を用いて曲がり矯正方法を行った実験結果を示す図である。図６において、「パス」とは、プレス部３によるプレスを行う工程を意味する。「パスＮｏ」が「１」では、鋼管１００を１回プレスしたことを意味し、「パスＮｏ」が「２」では、鋼管１００を２回プレスしたことを意味する。また、「実績荷重値」は、制御部１０が、油圧ユニット３３を制御して、「目標荷重値Ｐａ」でプレスしようとしたときに、ロードセル３４が測定した荷重値Ｐである。 FIG. 6 is a diagram showing the results of an experiment in which a bending correction method was performed using the relational expression Pk = f (Δδ). In FIG. 6, the “pass” means a process of pressing by the pressing unit 3. When the "pass No." is "1", it means that the steel pipe 100 is pressed once, and when the "pass No." is "2", it means that the steel pipe 100 is pressed twice. Further, the "actual load value" is the load value P measured by the load cell 34 when the control unit 10 controls the hydraulic unit 33 and tries to press with the "target load value Pa".

本実施形態の曲がり矯正方法では、プレス中の鋼管１００の曲がり量を測定することなく、目標荷重値Ｐａのみを用いてプレス制御が行われている。そして、図６に示すように、実績荷重値は目標荷重値Ｐａとほぼ一致する。つまり、本実施形態では、プレス制御は精度よく行われている。その結果、図６から読み取れるように、４回目のプレスで、鋼管１００の曲がり量δは０．５ｍｍ以下となっている。このように、本実施形態の曲がり矯正方法において、精度のよい結果が得られている。 In the bending straightening method of the present embodiment, the press control is performed using only the target load value Pa without measuring the bending amount of the steel pipe 100 during pressing. Then, as shown in FIG. 6, the actual load value substantially coincides with the target load value Pa. That is, in this embodiment, the press control is performed with high accuracy. As a result, as can be read from FIG. 6, the bending amount δ of the steel pipe 100 is 0.5 mm or less in the fourth press. As described above, accurate results are obtained in the bending correction method of the present embodiment.

以上のように、従来では、図７で説明したように、塑性変形域で生成した除荷曲線の傾き傾きλ２を用いて、塑性変形域でプレス中の鋼管の変位を見つつ、曲げ矯正を行っていたのに対し、本実施形態では、図７のプレス負荷開始直後の、一見すると弾性変形域と観察される（傾きλ１で荷重が増加する領域）において、上記式（１）の関係を生成している。そして、その領域において、式（１）の関係から決定される目標荷重値Ｐａで曲げ矯正を行っている。荷重値を制御パラメータとすることで、従来のように、曲げ矯正時にプレス中の鋼管の変位を見る必要がなく、曲がり変位量が小さくても、精度よくプレス制御が行える。特に、本実施形態は、曲がり変位が長さ１ｍあたり１ｍｍ乃至０．５ｍｍ以下の品質レベルが要求されるに有効である。 As described above, conventionally, as described in FIG. 7, bending correction is performed while observing the displacement of the steel pipe during pressing in the plastic deformation region by using the inclination slope λ2 of the unloading curve generated in the plastic deformation region. In contrast to this, in the present embodiment, the relationship of the above equation (1) is established in the seemingly elastic deformation region (region where the load increases at the inclination λ1) immediately after the start of the press load in FIG. It is generating. Then, in that region, bending correction is performed with the target load value Pa determined from the relationship of the equation (1). By using the load value as a control parameter, it is not necessary to see the displacement of the steel pipe during bending at the time of bending straightening as in the conventional case, and even if the bending displacement amount is small, the press control can be performed accurately. In particular, the present embodiment is effective when a quality level in which the bending displacement is 1 mm to 0.5 mm or less per 1 m in length is required.

１プレス矯正装置
２二点支持部
３プレス部
４変位計
１０制御部
３１プレスシリンダー
３２プレスプレート
３３油圧ユニット
３４ロードセル
５１回転ローラ
１００鋼管

1 Press straightening device 2 Two-point support 3 Press 4 Displacement meter 10 Control 31 Press cylinder 32 Press plate 33 Hydraulic unit 34 Load cell 51 Rotating roller 100 Steel pipe

Claims

曲がりを有する管体を上方に凸にさせた状態で載置し、プレス部により前記管体を上方から目標荷重値でプレスして、前記管体を真直に矯正する曲がり矯正方法であって、
（ａ）前記管体に対する荷重と荷重負荷時の前記管体の曲げ変位との関係を示す荷重変位曲線において、前記荷重変位曲線の傾きが一定となる範囲でのプレス時において、前記プレス部が下死点のときの下死点荷重値を測定する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）においてプレスする前の前記管体の曲がり量と、前記工程（ａ）においてプレスした後の前記管体の曲がり量との曲がり量の変化量を測定する工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）および前記工程（ｂ）を複数回繰り返し、前記下死点荷重値と、前記曲がり量の変化量との関係を生成する工程と、
（ｄ）前記関係から、次のプレスの目標荷重値を決定する工程と、
を備える、曲がり矯正方法。 It is a bending correction method in which a tube having a bend is placed in a state of being convex upward, and the tube is pressed from above with a target load value by a pressing portion to straighten the tube.
(A) In the load displacement curve showing the relationship between the load on the tube and the bending displacement of the tube under load, the press portion is pressed during pressing within a range in which the inclination of the load displacement curve is constant. The process of measuring the bottom dead point load value at the bottom dead point, and
(B) A step of measuring the amount of change in the bending amount between the bending amount of the tube body before pressing in the step (a) and the bending amount of the tube body after pressing in the step (a).
(C) A step of repeating the step (a) and the step (b) a plurality of times to generate a relationship between the bottom dead center load value and the amount of change in the bending amount.
(D) From the above relationship, the process of determining the target load value of the next press and
A method of correcting bending.

（ｅ）前記工程（ｄ）で決定した前記目標荷重値でプレスした場合に、前記プレス部が前記下死点のときの前記下死点荷重値を測定する工程と、
（ｆ）前記工程（ｅ）においてプレスする前の前記管体の曲がり量と、前記工程（ｅ）においてプレスした後の前記管体の曲がり量との曲がり量の変化量を測定する工程と、
（ｇ）前記工程（ｅ）で測定した前記下死点荷重値と、前記工程（ｆ）で測定した前記曲がり量の変化量とを用いて、前記関係を更新する工程と、
をさらに備える、請求項１に記載の曲がり矯正方法。 (E) A step of measuring the bottom dead center load value when the press unit is at the bottom dead center when pressing with the target load value determined in the step (d).
(F) A step of measuring the amount of change in the bending amount between the bending amount of the tube body before pressing in the step (e) and the bending amount of the tube body after pressing in the step (e).
(G) A step of updating the relationship by using the bottom dead center load value measured in the step (e) and the change amount of the bending amount measured in the step (f).
The bending correction method according to claim 1, further comprising.

（ｈ）プレス後の前記管体の残留曲がり量を測定する工程、
をさらに備え、
前記工程（ｄ）では、前記関係と、前記残留曲がり量とから、前記目標荷重値を決定する、
請求項１または請求項２に記載の曲がり矯正方法。 (H) A step of measuring the residual bending amount of the tube body after pressing,
Further prepare
In the step (d), the target load value is determined from the relationship and the residual bending amount.
The bending correction method according to claim 1 or 2.

前記工程（ｈ）では、プレス後に、前記管体を、軸方向を中心に回転させて、前記管体の回転振幅値を測定し、前記回転振幅値から前記残留曲がり量を測定する、
請求項３に記載の曲がり矯正方法。 In the step (h), after pressing, the tube is rotated about the axial direction, the rotation amplitude value of the tube is measured, and the residual bending amount is measured from the rotation amplitude value.
The bending correction method according to claim 3.

前記工程（ａ）～（ｄ）は、プレス後の前記管体の曲がり量が閾値以下となるまで、繰り返される、
請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の曲がり矯正方法。 The steps (a) to (d) are repeated until the bending amount of the tube body after pressing becomes equal to or less than the threshold value.
The bending correction method according to any one of claims 1 to 4.

前記管体は鋼管である、
請求項１から請求項５までのいずれか一つに記載の曲がり矯正方法。 The pipe body is a steel pipe,
The bending correction method according to any one of claims 1 to 5.