JP2007127429A - Hose bending rigidity measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ホース曲げ剛性測定装置に関し、詳しくは、可撓性を有するゴムホースや樹脂ホースなどの供試ホースの曲げ剛性を測定するための装置に関するものである。 The present invention relates to a hose bending stiffness measuring device, and more particularly to a device for measuring the bending stiffness of a test hose such as a flexible rubber hose or resin hose.
各種の液体や気体を送出するための輸送用ホース、あるいは所定の圧力を供給するための圧力供給用ホースには、可撓性があって取り廻しのし易いゴムホースや樹脂ホースなどが一般に使用されている。 Rubber hoses and resin hoses that are flexible and easy to handle are generally used as transport hoses for delivering various liquids and gases, or pressure supply hoses for supplying a predetermined pressure. ing.
この種のホースは、取り廻しがし易い反面、曲げ荷重が作用すると、キンクや座屈などにより潰れが発生して所定の流量が確保できなくなるおそれがある。そこで、この種のホースについては、どの程度の曲げ荷重に耐えられるかを予め測定しておく必要があり、従来一般には、手動による折り曲げ試験や万能型引張・圧縮試験機を用いた3点曲げ試験が行われていた。 This type of hose is easy to handle, but if a bending load is applied, it may be crushed due to kink or buckling, and a predetermined flow rate may not be secured. Therefore, for this type of hose, it is necessary to measure in advance how much bending load it can withstand. Conventionally, it is common to use a manual bending test or a three-point bending tester using a universal tension / compression tester. A test was being conducted.
なお、この種のホースの曲げ荷重を測定可能な装置として、ホースの両端部を把持可能な一対のチャックと、一対のチャック間にてホースの中間部に吊るされる錘とを備えた「構造部材の力学挙動観察装置」が一般に開示されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、前述した手動による折り曲げ試験では、試験者によって測定結果に差が生じるため、客観的な測定が困難である。一方、万能型引張・圧縮試験機を用いた3点曲げ試験では、圧縮治具がホースの表面に接触するため、ホースの表面に不整が生じてホースがキンクする際のモーメントや曲率を正確に測定することができず、殊に、曲率の大きい領域でのホースの曲げ剛性を正確に測定することができない。なお、特許文献1に記載された「構造部材の力学挙動観察装置」は、原理的には3点曲げ試験と同様であるため、同様の問題をはらんでいる。
By the way, in the above-described manual bending test, the measurement results are different depending on the examiner, so that objective measurement is difficult. On the other hand, in a three-point bending test using a universal tensile / compression tester, the compression jig contacts the hose surface, so the moment and curvature when the hose kinks due to irregularities on the hose surface are accurately measured. In particular, the bending stiffness of the hose in a region with a large curvature cannot be measured accurately. The “mechanical behavior observing apparatus for structural members” described in
すなわち、従来例においては、可撓性を有するホースのモーメントや曲率を正確に測定することができず、殊に、曲率の大きい領域でのホースの曲げ剛性を客観的かつ正確に測定することができない。 That is, in the conventional example, the moment and curvature of the flexible hose cannot be measured accurately, and in particular, the bending rigidity of the hose in a region with a large curvature can be measured objectively and accurately. Can not.
ところで、この種のホースの応力解析を行うコンピュータシミュレーションにおいて、幾何学的非線形性を考慮した梁としてホースをモデル化すると、メッシュ作成が簡便となって計算時間を短縮できる。この梁の構成則としては剛性が用いられているが、梁の構成則としての剛性は、線形としてだけではなく非線形な曲げモーメントと曲率の関係として計算することが可能である。 By the way, if a hose is modeled as a beam in consideration of geometric nonlinearity in a computer simulation for performing stress analysis of this type of hose, mesh creation becomes simple and calculation time can be shortened. Although rigidity is used as the constitutive law of the beam, the rigidity as the constitutive law of the beam can be calculated not only as a linear relationship but also as a relationship between nonlinear bending moment and curvature.
そこで、この発明は、可撓性を有するホースの曲げ剛性を客観的に、かつ、正確に測定することができるホース曲げ剛性測定装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hose bending stiffness measuring device that can objectively and accurately measure the bending stiffness of a flexible hose.
この発明に係るホース曲げ剛性測定装置は、可撓性を有する供試ホースの曲げ剛性を測定するための装置であって、軸間距離が離れた状態から軸間方向に相互に接離可能に支持された一対のロータリーディスクと、各ロータリーディスクの軸心を通る中心線上にて各ロータリーディスクの側面の左右対称位置に前記供試ホースの両端部を固定する一対のホース固定具と、前記一対のロータリーディスクに対して端部が相互に逆向きに巻き回されて止着された索体と、前記一対のロータリーディスクを相互に逆向きに回動させるように前記索体を牽引可能な牽引手段と、前記索体の牽引荷重を測定する牽引荷重測定手段と、前記一対のロータリーディスクの回動角度を測定する回動角度測定手段とを備えていることを特徴とする。 The hose bending stiffness measuring device according to the present invention is a device for measuring the bending stiffness of a flexible test hose, and can be connected to and separated from each other in the inter-axis direction from a state where the inter-axis distance is separated. A pair of supported rotary disks, a pair of hose fixtures for fixing both end portions of the test hose at left and right symmetrical positions on the side surface of each rotary disk on a center line passing through the axis of each rotary disk, and the pair And a tow that can be pulled to rotate the pair of rotary disks in opposite directions. Means, a traction load measuring means for measuring the traction load of the rope body, and a rotation angle measuring means for measuring the rotation angle of the pair of rotary disks.
この発明に係るホース曲げ剛性測定装置では、牽引手段が索体を牽引すると、一対のロータリーディスクが相互に逆向きに回動し、この一対のロータリーディスクに一対のホース固定具を介して両端部が固定された供試ホースに曲げ荷重が作用する。その際、牽引荷重測定手段により計測された牽引荷重と、索体が巻き回されたロータリーディスクの有効半径とによって供試ホースに作用する曲げモーメントが測定され、回動角度測定手段により計測されたロータリーディスクの回動角度によって供試ホースの曲率が測定される。そして、測定された供試ホースの曲げモーメントと曲率とによって可撓性を有する供試ホースの曲げ剛性が客観的に、かつ、正確に測定される。 In the hose bending stiffness measuring device according to the present invention, when the pulling means pulls the cable body, the pair of rotary disks rotate in opposite directions to each other, and both end portions are connected to the pair of rotary disks via the pair of hose fixtures. A bending load is applied to the test hose to which is fixed. At that time, the bending moment acting on the test hose was measured by the traction load measured by the traction load measuring means and the effective radius of the rotary disk around which the rope was wound, and measured by the rotation angle measuring means. The curvature of the test hose is measured by the rotation angle of the rotary disk. Then, the bending rigidity of the flexible test hose is objectively and accurately measured by the measured bending moment and curvature of the test hose.
ここで、索体とは、単線または撚線からなる糸、ワイヤ、コード、ケーブル、ロープ等を意味する。これらの索体の材料としては、天然繊維、合成繊維、鋼線、高強度繊維などが使用可能である。 Here, the cable body means a thread, a wire, a cord, a cable, a rope, or the like made of a single wire or a stranded wire. As materials for these cords, natural fibers, synthetic fibers, steel wires, high-strength fibers, and the like can be used.
この発明のホース曲げ剛性測定装置において、前記牽引手段は万能引張試験機のクロスヘッドにより構成することができる。また、牽引手段は重量既知の錘により構成することもできる。 In the hose bending stiffness measuring device according to the present invention, the pulling means can be constituted by a cross head of a universal tensile testing machine. Further, the pulling means can be constituted by a weight whose weight is known.
また、前記牽引荷重測定手段はロードセルで構成し、このロードセルを介してクロスヘッドまたは錘が前記索体を牽引するように構成することができる。 Further, the traction load measuring means may be constituted by a load cell, and a crosshead or a weight may be configured to pull the cord body via the load cell.
さらに、前記一対のロータリーディスクには、前記回動角度測定手段としての角度目盛またはエンコーダを付設することができる。また、一対のロータリーディスクには、前記牽引荷重測定手段に代わるトルクゲージを付設することができる。 Furthermore, an angle scale or an encoder as the rotation angle measuring means can be attached to the pair of rotary disks. A pair of rotary disks can be provided with a torque gauge instead of the traction load measuring means.
この発明に係るホース曲げ剛性測定装置によれば、牽引手段により索体を牽引して一対のロータリーディスクを相互に逆向きに回動させると、供試ホースに曲げ荷重が作用する。その際、牽引荷重測定手段により計測された牽引荷重と、索体が巻き回されたロータリーディスクの有効半径とによって供試ホースに作用する曲げモーメントが測定され、回動角度測定手段により計測されたロータリーディスクの回動角度によって供試ホースの曲率が測定される。従って、測定された供試ホースの曲げモーメントと曲率とによって可撓性を有する供試ホースの曲げ剛性を客観的に、かつ、正確に測定することができる。 According to the hose bending rigidity measuring apparatus according to the present invention, when the cord body is pulled by the pulling means and the pair of rotary disks are rotated in opposite directions, a bending load acts on the test hose. At that time, the bending moment acting on the test hose was measured by the traction load measured by the traction load measuring means and the effective radius of the rotary disk around which the rope was wound, and measured by the rotation angle measuring means. The curvature of the test hose is measured by the rotation angle of the rotary disk. Therefore, the bending rigidity of the flexible test hose can be objectively and accurately measured by the measured bending moment and curvature of the test hose.
以下、図面を参照してこの発明に係るホース曲げ剛性測定装置の実施形態を説明する。参照する図面において、図1は一実施形態に係るホース曲げ剛性測定装置の全体構造を概略的に示す正面図、図2は図1に示したホース曲げ剛性測定装置の各部の構造を示す斜視図、図3は図2に示したホース曲げ剛性測定装置の正面図、図4は図2に示したホース曲げ剛性測定装置の側面図である。 Hereinafter, an embodiment of a hose bending stiffness measuring device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a front view schematically showing the entire structure of a hose bending stiffness measuring device according to an embodiment, and FIG. 2 is a perspective view showing the structure of each part of the hose bending stiffness measuring device shown in FIG. 3 is a front view of the hose bending stiffness measuring apparatus shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a side view of the hose bending stiffness measuring apparatus shown in FIG.
図1〜図4に示す一実施形態のホース曲げ剛性測定装置は、可撓性を有するゴムホースや樹脂ホースなどの供試ホースHの曲げ剛性を測定するための装置であって、図1に示した万能型引張試験機1を利用してその固定台1Aとクロスヘッド1Bとの間に構成されている。
The hose bending stiffness measuring device of one embodiment shown in FIGS. 1 to 4 is a device for measuring the bending stiffness of a test hose H such as a flexible rubber hose or resin hose, which is shown in FIG. In addition, the universal
このホース曲げ剛性測定装置は、供試ホースHの両端部を一対のロータリーディスク2,2に着脱自在に固定するためのホース固定具3,3と、供試ホースHに曲げ荷重を作用させるように一対のロータリーディスク2,2を相互に逆向きに回動させるための索体4と、この索体4を牽引する牽引手段としてのクロスヘッド1Bと、索体4の牽引荷重測定手段としてのロードセル5と、一対のロータリーディスク2,2の回動角度を測定する回動角度測定手段としての画像処理装置6とを備えて構成されている。
This hose bending stiffness measuring device applies a bending load to the test hose H and the
ここで、一対のロータリーディスク2,2の支持構造について説明すると、万能型引張試験機1の固定台1A上にはベースプレート7が固定され、このベースプレート7上には横長の前後一対の架台8,8がそれぞれ左右一対の支柱9,9を介して支持されている。前後一対の架台8,8上には左右方向に延びる前後一対のガイドレール10,10が略水平な姿勢で相互に平行に固定されており、各ガイドレール10にはそれぞれスライダ11が摺動自在に装着されている。そして、各スライダ11上にはそれぞれベアリングホルダ12が固定され、各ベアリングホルダ12には前後方向に延びるロータリーディスク2の中心軸2Aがそれぞれ回転自在に支持されている。
Here, the support structure of the pair of
このような支持構造により、一対のロータリーディスク2,2は、中心軸2A,2Aの軸間距離が左右に離れた状態で前後にオフセットして支持されており、中心軸2A,2Aの軸間方向に相互に干渉することなく接近できるようになっている。そして、このロータリーディスク2,2は、外周溝に索体4を巻き回させる滑車として構成されている。
With such a support structure, the pair of
一対のホース固定具3(一方のみ図示する)は、前後にオフセットして左右に配置されている一対のロータリーディスク2,2の対向面において、そのロータリーディスク2,2の中心間を結ぶ基準線上の左右対称位置に配設されている。このホース固定具3は、図5に示すように、ロータリーディスク2の対向面に一片が固定されるL型ブラケット3Aと、このL型ブラケット3Aの他片に固定されるニップル3Bとを有する。そして、このニップル3Bに供試ホースHの端部を嵌合し、その嵌合部を図示しないクリップで締め付けることにより、前記基準線上に配置された供試ホースHの両端部が着脱自在に固定される。
A pair of hose fixtures 3 (only one is shown) is on a reference line connecting the centers of the
図2〜図4に示すように、索体4は、例えば細い鋼線を撚った細径のワイヤケーブルで構成されている。この索体4は、両端部が一対のロータリーディスク2,2に対し相互に逆向きに巻き回された状態で適宜の手段により止着されており、その中間部が一対のロータリーディスク2,2の内側部分から上方に引き出されている。そして、この上方に引き出された索体4の中間部は、引張治具13を介してロードセル5に吊持されており、このロードセル5は万能型引張試験機1のクロスヘッド1Bに固定されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
引張治具13は、ロードセル5の下部に縦軸廻りに回転自在に連結された支持ブロック13Aと、この支持ブロック13Aに上端部が横軸廻りに回転自在に連結された一対のアーム13B,13Bと、一対のアーム13B,13Bの下端部間に両端部が横軸廻りに回転自在に支持された横向きの引張ローラ13Cとを備えて構成されている。
The
そして、一対のロータリーディスク2,2の内側部分から上方に引き出された索体4の中間部は、応力集中がないように、引張治具13の引張ローラ13Cの上面を周回してこれに支持されている。そして、この索体4の中間部は、クロスヘッド1Bの上方移動に応じて引張ローラ13Cが上方移動する際、索体4の両端部を介して一対のロータリーディスク2,2を相互に逆向きにバランス良く回動させるように構成されている。
The intermediate portion of the
図1に示した画像処理装置6は、データ処理用のパーソナルコンピュータPCにデータを出力可能なCCDカメラ6Aを備えている。このCCDカメラ6Aは、例えば図5に示した一対の標線マーカM,Mを撮像することにより、両者の間隔の変化を観察する。すなわち、標線マーカM,Mが設けられた一対のベアリングホルダ12,12の間隔の変化から一対のロータリーディスク2,2の中心軸2A,2A間の距離の変化を観察する。
The image processing apparatus 6 shown in FIG. 1 includes a
また、CCDカメラ6Aは、例えば一方のロータリーディスク2に設けられたラインマークLの角度変化を観察してロータリーディスク2の回動角度を測定する。
The CCD camera 6 </ b> A measures the rotational angle of the
以上のように構成された一実施形態のホース曲げ剛性測定装置では、図1に示した万能型引張試験機1の作動に伴いクロスヘッド1Bが徐々に上昇すると、クロスヘッド1Bに固定されたロードセル5を介して引張治具13の引張ローラ13Cが上昇する。これに伴い、索体4の中間部が上方に引き上げられることにより、索体4の両端部を介して一対のロータリーディスク2,2が相互に逆向きにバランス良く回動する。そして、この一対のロータリーディスク2,2に一対のホース固定具3,3を介して両端部が固定された供試ホースHに曲げ荷重が作用する。
In the hose bending stiffness measuring apparatus of one embodiment configured as described above, when the
その際、ロードセル5により索体4の牽引荷重(張力)Tが測定され、この牽引荷重(張力)Tと、索体4が巻き回されたロータリーディスク2の有効半径rとによって供試ホースHに作用する曲げモーメントMθがMθ=Trとして測定される。
At that time, the traction load (tension) T of the
なお、このような供試ホースHの曲げモーメントMθの測定において、索体4とロータリーディスク2,2との間の摩擦力は、牽引荷重(張力)Tに較べて極めて小さいものと仮定して無視することとする。また、ロータリーディスク2,2間に働く水平分力は、ロータリーディスク2,2から引張ローラ13Cまでの距離が十分に長いものとして無視することとする。
In this measurement of the bending moment Mθ of the test hose H, it is assumed that the frictional force between the
一方、画像処理装置6のCCDカメラ6Aによって観察されたラインマークLの角度変化からロータリーディスク2の回動角度が測定され、このロータリーディスク2の回動角度に基づいて供試ホースHの曲率が測定される。そして、測定された供試ホースHの曲げモーメントMθと曲率とによって可撓性を有する供試ホースHの曲げ剛性が客観的に、かつ、正確に測定される。
On the other hand, the rotation angle of the
なお、ロータリーディスク2の回動角度は、クロスヘッド1Bの移動量から推定される索体4の引出量と、ロータリーディスク2の有効半径rとから算出してもよい。
Note that the rotation angle of the
このように、一実施形態のホース曲げ剛性測定装置によれば、測定された供試ホースHの曲げモーメントMθと曲率とによって可撓性を有する供試ホースHの曲げ剛性を客観的に、かつ、正確に測定することができる。 Thus, according to the hose bending stiffness measuring apparatus of one embodiment, the bending stiffness of the test hose H having flexibility is objectively determined by the measured bending moment Mθ and curvature of the test hose H, and Can be measured accurately.
この発明に係るホース曲げ剛性測定装置は、前述した一実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、索体4を上方に引き上げる構成としたが、逆に索体4を引き下げる構成としてもよい。また、例えば、索体4を牽引する牽引手段は、図6および図7に示すように、重量既知の錘Wで構成してもよい。この場合、一対のロータリーディスク2,2には一対の索体14,14の一端部が相互に逆向きに巻き回されて止着され、この一対の索体14,14の他端部に一対の錘W,Wが吊り下げられる。
The hose bending stiffness measuring device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. In the said embodiment, although it was set as the structure which pulls up the
また、一対のロータリーディスク2,2には、その回動角度測定手段としての角度目盛やエンコーダを付設することができるし、ロードセル5に代わるトルクゲージを付設することができる。
The pair of
さらに、手前側の架台8には、一対のロータリーディスク2,2の中心軸2A,2A間の距離を測定するためのスケールSを必要に応じて適宜付設することができる。また、このスケールSに代えてリニヤゲージ、デジタルノギスなどの電気信号を出力できる変位計を付設すれば、一対のロータリーディスク2,2の中心軸2A,2A間の距離をリアルタイムで計測可能となる。
Furthermore, a scale S for measuring the distance between the
また、牽引荷重測定手段としてのロードセル5は、これをばね秤やプッシュプルゲージ等に変更可能である。
Further, the
1 万能型引張試験機
1A 固定台
1B クロスヘッド
2 ロータリーディスク
3 ホース固定具
4 索体
5 ロードセル
6 画像処理装置
6A CCDカメラ
7 ベースプレート
8 架台
9 支柱
10 ガイドレール
11 スライダ
12 ベアリングホルダ
13 引張治具
13C 引張ローラ
H 供試ホース
W 錘
PC パーソナルコンピュータ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
軸間距離が離れた状態から軸間方向に相互に接離可能に支持された一対のロータリーディスクと、
各ロータリーディスクの軸心を通る中心線上にて各ロータリーディスクの側面の左右対称位置に前記供試ホースの両端部を固定する一対のホース固定具と、
前記一対のロータリーディスクに対して端部が相互に逆向きに巻き回されて止着された索体と、
前記一対のロータリーディスクを相互に逆向きに回動させるように前記索体を牽引可能な牽引手段と、
前記索体の牽引荷重を測定する牽引荷重測定手段と、
前記一対のロータリーディスクの回動角度を測定する回動角度測定手段とを備えていることを特徴とするホース曲げ剛性測定装置。 An apparatus for measuring the bending rigidity of a flexible test hose,
A pair of rotary disks supported so as to be able to contact and separate from each other in a direction between the axes from a state in which the distance between the axes is separated;
A pair of hose fixtures for fixing both ends of the test hose to the symmetrical position of the side surface of each rotary disk on the center line passing through the axis of each rotary disk;
A cord body whose ends are wound in opposite directions with respect to the pair of rotary disks and fixed,
Pulling means capable of pulling the cord so as to rotate the pair of rotary disks in opposite directions;
Traction load measuring means for measuring the traction load of the cable body;
A hose bending stiffness measuring device comprising a rotation angle measuring means for measuring a rotation angle of the pair of rotary disks.
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