JP5327753B2 - Tension evaluation apparatus and tension evaluation method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、積荷などの物体を固縛したり懸吊したりする長尺体の張力評価装置及びその張力評価方法に関する。 The present invention relates to a tension evaluation apparatus for a long body that secures or suspends an object such as a load, and a tension evaluation method thereof.
一般的に、適度な柔軟性と強い負荷能力とを有するワイヤロープのような長尺体は、物流現場で積荷などの物体を固縛したり懸吊したりするのみならず、エレベータ、ロープウェイ、ケーブルカー、吊り橋などで広く使用されている。このような長尺体において、物体を緩みなく適切に固縛したり確実に懸吊したりするために、実働中の、つまり固縛状態や懸吊状態の張力を知ることは非常に重要であり、さまざまな装置及び方法が提案されている。 In general, a long body like a wire rope with moderate flexibility and strong load capacity not only ties or hangs objects such as loads at the logistics site, but also elevators, ropeways, Widely used in cable cars and suspension bridges. In such a long body, it is very important to know the tension in actual operation, that is, in the locked state or suspended state, in order to tie the object properly without loosening or to suspend it securely. Various devices and methods have been proposed.
例えば、特許文献1には、ワイヤロープに含まれる多数の周波数の各成分波を抽出し、それぞれの成分波ごとに張力を算出し、その張力の平均値によりワイヤロープの張力の最確値とする張力測定方法が開示されている。
For example, in
また、特許文献2には、測定具の1対のフックに所定の偶力が加わった際のワイヤロープの変位を、1対のフックの一方のフックを回転中心としたときの他方のフックの回転変位として読み取り、かくして読み取った変位から張力を求める測定部を有する張力測定装置が開示されている。
Further,
さらに、特許文献3には、ロープ受け軸に引っ掛けたロープをトルクレンチで撓ませて、この撓みに応じた変位から張力を表示する表示部を有するロープ張力測定装置が開示されている。
Further,
上述の特許文献1に記載されるような、周波数スペクトルを調べる方法では、装置構成がかなり複雑になってしまい、物流現場等でオペレータ(例えば、トラックの運転手)が簡便に使用するには不向きである。また、実際の使用状態ではさまざまな外乱が混入することにより、周波数スペクトルから実用的な精度で張力を求めることは非常に難しい。また、上述の特許文献2に記載されるような、偶力を利用する装置では、偶力を加えない状態での張力を求めることができない。
In the method of examining the frequency spectrum as described in
上述のような長尺体、例えば、ワイヤロープは、剛性の高いステンレスや鋼の比較的細い素線を複雑に縒り合せることで柔軟性を得ているため、その材料力学的取り扱いは、単芯のものと比べて暖昧である。例えば、最も基本的なばね定数でさえ、ほとんどのテキストでは線形として取り扱っているが、実際には非線形である。つまり、ワイヤロープのような長尺体の非線形挙動を精度良く表すことができる理論的モデルがないため、長尺体を線形弾性体として取り扱っているのが現状である。上述の特許文献3に記載の装置においても、ロープの非線形挙動を全く考慮していないため、ロープの伸びひずみから張力を精度良く求めることは難しい。
Since the above-mentioned long body, for example, a wire rope, has obtained flexibility by intricately combining relatively thin strands of highly rigid stainless steel or steel, its material mechanical handling is single core It is warm compared to the one. For example, even the most basic spring constants are treated as linear in most texts, but are actually non-linear. That is, since there is no theoretical model that can accurately represent the nonlinear behavior of a long body such as a wire rope, the current situation is that the long body is handled as a linear elastic body. Even in the apparatus described in
つまり、上述の3つのいずれの方法も一長一短があり、長尺体の張力を評価するための簡便で実用的な装置及び方法は未だ知られていない。 That is, any of the above-mentioned three methods has advantages and disadvantages, and a simple and practical apparatus and method for evaluating the tension of a long body is not yet known.
そこで、本発明は、長尺体のねじりトルクと張力との関係に着目して、ねじりトルクから張力を精度良く評価することができる簡便かつ実用的な張力評価装置及びその張力評価方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a simple and practical tension evaluation apparatus and its tension evaluation method that can accurately evaluate the tension from the torsion torque by paying attention to the relationship between the torsion torque and the tension of the long body. For the purpose.
本発明の一実施形態は、張力が加えられている長尺体の所定長さ区間の両端部を回転しないように挟持固定する挟持固定手段を備え、当該区間の長尺体に先端部を連結固定し当該区間の長尺体に所定のねじりトルク又は所定のねじれ角を与えるトルク負荷アームを備え、前記トルク負荷アームで当該区間の長尺体に与えた所定のねじりトルクにより生じたねじれ角、又は所定のねじれ角により生じたねじりトルクの大きさを検出するセンサ部を備え、前記区間の両端部からトルク負荷アーム先端の連結固定位置までの各区間長さと、前記所定のねじりトルクとそれに伴う前記センサ部で検出したねじれ角、又は前記所定のねじれ角とそれに伴う前記センサ部で検出したトルクとにより、前記長尺体に加わっている張力を算出する演算部と、を備えたことを特徴とする張力評価装置である。 One embodiment of the present invention includes clamping and fixing means for clamping and fixing both ends of a predetermined length section of a long body to which tension is applied so as not to rotate, and connects the tip section to the long body of the section. A torque load arm that fixes and applies a predetermined torsion torque or a predetermined torsion angle to the long body of the section, and a torsion angle generated by a predetermined torsion torque applied to the long body of the section by the torque load arm; Or a sensor unit for detecting the magnitude of torsional torque generated by a predetermined torsion angle, each section length from both ends of the section to the connecting and fixing position of the tip of the torque load arm, the predetermined torsional torque, and accompanying it twist angle detected by the sensor unit, or by the torque detected at the predetermined torsional angle and the sensor unit associated therewith, and a calculation unit for calculating a tension is applied to the elongated body, the A tension evaluation device, characterized in that was e.
本発明によれば、長尺体のねじりトルクと張力との関係に基づいて、ねじりトルクから張力を精度良く評価することができる簡便かつ実用的な張力評価装置及びその張力評価方法を提供することができる。 According to the present invention, a simple and practical tension evaluation apparatus capable of accurately evaluating tension from torsion torque based on the relationship between torsion torque and tension of a long body and a tension evaluation method thereof are provided. Can do.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態における張力評価装置及びその張力評価方法について、図1乃至図7を参照して説明する。
なお、以下の説明において、長尺体とは、ねじれ変形可能で、かつねじれ変形状態から戻り復元可能な弾性変形長尺体をいい、例えば、金属、樹脂、繊維などでできた板状長尺体、棒状長尺体、縒り線長尺体、具体的には、ワイヤロープ、ラッシングベルトなどを含む。
[First Embodiment]
A tension evaluation device and a tension evaluation method thereof according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the following description, the long body refers to an elastically deformable long body that can be torsionally deformed and can be restored from the torsionally deformed state, for example, a plate-like long body made of metal, resin, fiber, or the like. It includes a body, a rod-like long body, a twisted wire long body, specifically, a wire rope, a lashing belt, and the like.
〔張力とねじりトルクとの関係の理論的導出〕
はじめに、長尺体(図3に示すように、素線を縒り合わせた構造のワイヤロープとする)の張力TとねじりトルクRとの関係を理論計算により導出する。
[Theoretical derivation of the relationship between tension and torsion torque]
First, the relationship between the tension T and the torsion torque R of a long body (a wire rope having a structure in which strands are twisted together as shown in FIG. 3) is derived by theoretical calculation.
図1に示すように座標系を取り、長さ2Hのワイヤロープの素線がz軸方向に延びているとする。座標系の原点は、トルク負荷用ア−ム16がワイヤWを挟持固定している固定具17の中心とする。以下では、x、y、z軸方向の単位ベクトルをそれぞれベクトルi、ベクトルj、ベクトルkとし、ワイヤロープがz軸回りに角度φだけねじられた場合(図2参照)のワイヤロープの素線の長さの変化を考える。ここで、トルク負荷部10の内部にある長さ2HのワイヤWは、固定具17に対して上下対称であるので、計算では簡単のため、長さHのワイヤに作用する力の釣合についてのみ考え、トルク負荷部10の内部にある長さ2Hのワイヤをねじることに必要なトルクは、長さHのワイヤをねじることに必要なトルクを2倍することで求めることにする。ここで、パラメータθが長さHの間に2nπだけ変化しているとする。
As shown in FIG. 1, it is assumed that the coordinate system is taken and the strand of the wire rope having a length of 2H extends in the z-axis direction. The origin of the coordinate system is the center of the
z軸方向に張られた長さHのワイヤロープの素線を、パラメータθを用いて螺旋でモデル化すると、
と表すことができる。ここでrは素線の中心線の、ワイヤWの中心軸からのxy面内の距離である。(式1)より、長さHにおける素線長Sは、
である。(式1)のz軸成分よりH=2nπbであることに注意して、(式2)よりbを消去すると、
となる。(式3)は、底辺の長さ2nπr、高さHの直角三角形の斜辺の長さが素線長Sであることを表している。 It becomes. (Expression 3) represents that the length of the hypotenuse of a right triangle having a base length of 2nπr and a height H is the strand length S.
次に、素線がz軸回りに角度φだけねじられた後の素線長をS’とする。z軸方向の長さHは変化しないと仮定すると、(式3)より、
となる。(式3)、(式4)より素線の伸びδは、
となる。ここで、底辺の長さ2nπr、高さH、斜辺の長さSの直角三角形の底辺と斜辺とのなす角度をξとすると、
であるから、ねじりに伴う素線の伸びδは、近似的に、
と表すことができる。素線の断面積をAi、ヤング率をEとすると、素線をδだけ伸ばすのに必要な張力Qiは、(式7)より、
となる。 It becomes.
次に、素線に作用する張力Qiのz軸方向成分Qizを求める。螺旋の単位接線ベクトルtは、(式1)より、
である。ここで、b= H/(2nπ)であるから、
となることに注意すると、(式8)〜(式10)より、
となる。ワイヤロープを構成する全ての素線のQizの合計がワイヤ張力Tとなる。
次に、素線に作用する張力QiによるトルクRHiは、
のz軸回り成分である。(式13)に(式1)、(式8)〜(式10)を代入すると、
となる。長さHのワイヤは、固定具17の上下対称にあるため、長さ2Hのワイヤをねじることに必要なトルクRは、全ての素線についての(式14)の和を2倍することで求めることができる。
と表すことができる。さらに、(式12)、(式15)よりねじり角φを消去すると、
となる。 It becomes.
以上により、ワイヤロープのねじりに必要なトルクRは張力Tに比例し、ねじられるワイヤロープの長さに反比例することが分かる。 From the above, it can be seen that the torque R required for twisting the wire rope is proportional to the tension T and inversely proportional to the length of the wire rope to be twisted.
〔張力とねじりトルクとの関係の検証〕
次に、上述の理論的導出の検証について説明する。
[Verification of relationship between tension and torsion torque]
Next, verification of the above theoretical derivation will be described.
(トルク検出部の構成)
図1並びに図2は、本実施形態におけるトルク検出部100を概略的に示す斜視図である。図1は、トルク検出部100に取り付けられた長尺体(ここでは、ワイヤロープWとする)がねじられる前の状態を示しており、図2は、ねじられた状態を示している。
トルク検出部100は、大別すると、トルク負荷部10と、センサ部20と、検出信号処理部30と、を有している。
(Configuration of torque detector)
1 and 2 are perspective views schematically showing a
The
トルク負荷部10は、z軸方向に高さ2Hの間隔を空けてy軸方向に延びた1対の平行な横支持体12a、12bと、y軸方向に幅2aの間隔を空けてz軸方向に延びた1対の平行な縦支持体13a、13bと、により形成された矩形枠体11を有している。横支持体12a、12b及び縦支持体13a、13bは、金属製の、又は非金属製、例えば、樹脂製の剛体である。
The
横支持体12a、12bのyz面の一方の側の中央部には、それぞれ、固定具14a、14bがボルトナット15で取り付けられている。横支持体12a、12bと固定具14a、14bとの取付け面の中央部には、それぞれ、半円筒状の溝(半円溝)が形成されており、横支持体12a、12bに固定具14a、14bを取り付けた状態では、これら半円溝が向かい合って円筒状の貫通孔をなし、この貫通孔内にz軸方向に延びたワイヤロープWが挟持固定される。この構成において、縦支持体13a、13bの中心線とワイヤロープWの中心線との距離は、幅2aの半分のaである。なお、固定具には、クイックジョイント式固定手段、例えば、手錠式、磁石式、フック式、蟹爪式、自重締付け式、円錐台チャック式などの既知の固定手段を採用することができる。
Fixing
また、トルク負荷部10は、固定具14a、14bで固定されたワイヤロープWを矩形枠体11内で挟むトルク負荷用アーム(ねじり付与アーム)16を有している。このトルク負荷用アーム16は、中央部に、互いに半円溝が形成された1対の固定具17を有しており、これら固定具17の半円溝にz軸方向に延びたワイヤロープWを挿嵌して両側から挟持し、ボルトナット18により固定される。
The
トルク負荷用アーム16は、1対の固定具17間からx軸方向に延びたアーム19を有している。アーム19は、ワイヤロープWを中心としてトルク負荷用アーム16全体を回動させてねじったとき、少なくとも先端部が縦支持体13aに当接する長さaを有している。このアーム19のワイヤロープWに固定されていない側の端部(先端部)は、ワイヤロープWにねじりを与える際の負荷作用端となっている。
The
なお、図2では、トルク負荷用アーム16を時計回りに回動させて縦支持体13aに当接させた状態を示しているが、これとは反対に、トルク負荷用アーム16を反時計回りに回動させて縦支持体13bに当接させても同様にトルクの検出が可能である。
FIG. 2 shows a state in which the
センサ部20は、例えば、伸びひずみによる抵抗の変化を電圧の変化に変換して測定するひずみゲージであり、トルク負荷用アーム16のアーム19に貼り付けられている。また、センサ部20には、検出したセンサ信号を処理するための検出信号処理部30が接続されている。
The
以上のように構成されたトルク検出部100を用いて、ワイヤロープWのねじり角の保持に必要なトルクRと張力Tとの関係を検証した。
Using the
(検証の概要)
検証に用いたワイヤロープの直径は3mm、全長は510mm、H=100mmである。また、縦支持体13a、13bの中心線とワイヤロープWの中心線との距離aを50mmに設定した。矩形枠体11を構成している横支持体12a、12bは、高さ15mm、幅12mmの角鋼であり、また、縦支持体13a、13bは、直径5mmの丸棒とした。
(Overview of verification)
The diameter of the wire rope used for verification is 3 mm, the total length is 510 mm, and H = 100 mm. The distance a between the center line of the
まず、ワイヤロープの長さ2Hの中央部にトルク負荷用アーム16を配置し、この位置で固定具17及びボルトナット18によりトルク負荷用アーム16をワイヤロープWに固定する。そして、ワイヤロープWに対して所定の張力を与えた状態で矩形枠体11を取り付ける。本検証では、引張試験機(INSTRON5865)により、ワイヤロープWに既知の張力を与える。さらに、トルク負荷用アーム16のアーム19の先端部に負荷をかけることによりトルク負荷用アーム16全体及びワイヤロープWを所定のねじり角度φだけ回動させて、この回動によりトルク負荷用アーム16に作用する曲げひずみを、アーム19に貼り付けられたひずみゲージ20で測定する。
First, the
ここでの検証では、ワイヤロープWに初期張力としてT0=100Nを加えた状態で、トルク負荷用アーム16を所定のワイヤねじり角度φだけ回動させたときのひずみゲージ20の出力を測定した。以降、ワイヤロープの張力T=2kNまでの範囲で張力を増加させ、上で述べた動作と同様にしてトルク負荷用アーム16全体及びワイヤロープWをねじり回動させて、ひずみゲージ20の出力を複数回、測定した。このようにして、ワイヤロープの既知の張力をT=100NからT=2kNまで増加させることに伴い変化するひずみとトルク負荷用アーム16の長さaとからねじりトルクRを得る。なお、ここでの実証では、ワイヤロープWに加える張力を変えるたびに、固定具14a、14bのいずれか一方のボルトナット15を固定し直し、変化した張力を反映させてひずみを測定し、既知の張力におけるねじりトルクRを求めた。
In the verification here, the output of the
ここで、ワイヤロープWの縒り方は、図3の拡大図に示すように、Z縒りである。トルク負荷用アーム16のねじり角度φにはワイヤロープWの縒り方向(Z縒り、S縒りなど)がトルクに影響する可能性があるが、ここでは、見かけ上、ワイヤロープWの素線の縒り方向と同じ方向にねじり角度φ=90°を与えた場合と、逆向きにねじり角度φ=90°、つまりφ=−90°を与えた場合との2通りにおいてひずみゲージ20の出力を測定し、ねじりトルクRを求めた。
Here, the winding method of the wire rope W is Z-turning as shown in the enlarged view of FIG. The twisting direction φ of the
図4は、横軸にワイヤ張力Tを、縦軸に上で述べたようにして求められたねじりトルクRをプロットしたグラフを示している。図4から、張力Tの増加に伴いねじりトルクRはほぼ線形に増加することが分かる。つまり、ねじりトルクRと張力Tとの比例関係が実証されている。 FIG. 4 shows a graph in which the wire tension T is plotted on the horizontal axis and the torsion torque R obtained as described above is plotted on the vertical axis. 4 that the torsional torque R increases almost linearly as the tension T increases. That is, the proportional relationship between the torsion torque R and the tension T has been demonstrated.
また、ここでは、矩形枠体11内におけるワイヤロープの長さ2Hの中央付近にトルク負荷用アーム16を取り付けて測定を行ったが、異なった位置に取り付けたとしても、ねじり方向と、ねじり角度φが同じであれば、ねじりトルクRと張力Tとの間には比例関係のあることは分かっており、トルク負荷用アーム16の取付け位置は限定されるものではない。さらに、ここでは、測定の際に、図1に示す矩形枠体11の縦支持体13a、13bに当接するように、ワイヤロープWをねじり角度φ=±90°だけねじって測定を行ったが、他のねじり角度φにおいても勾配が変化するのみで同様にねじれトルクRと張力Tとの比例関係を得ることができることが分かっている。
In addition, here, the measurement was performed with the
以上の理論的導出及び検証により、張力TはねじりトルクRから評価することができる。これに基づいて、以下では、ロバスト設計による第1の実施形態の張力評価装置及びその張力評価方法について詳しく説明する。 By the above theoretical derivation and verification, the tension T can be evaluated from the torsion torque R. Based on this, hereinafter, the tension evaluation device and the tension evaluation method according to the first embodiment based on the robust design will be described in detail.
〔張力評価装置及びその張力評価方法〕
図5は、第1の実施形態における張力評価装置1の一使用形態を示す図である。
例えば、物流現場において、積荷を運搬する際に、車両などの荷台に設けられたフックに繋がれたチェーン及びウインチにワイヤロープなどの堅牢な長尺体の一端を引っ掛けることにより、荷台に載置された積荷などの物体にロープ掛けをして、他端を他のフックに連結する。そして、ワイヤロープをウインチで巻き上げることでワイヤロープに張力が働いて、物体を荷台に安全かつ確実に固縛する。このような固縛が完了した後のワイヤロープに本発明の張力評価装置1を直接取り付けて、現在のワイヤロープに掛かっている張力を評価することができる。張力評価装置1は、固縛状態のワイヤロープに後付けすることが好ましいが、ワイヤロープを固縛する際に、ボルトナット15を再固定し直すのであれば、事前に取り付けてもよい。
[Tension evaluation apparatus and tension evaluation method thereof]
FIG. 5 is a diagram illustrating a usage pattern of the
For example, when transporting a load at a logistics site, the load is placed on the platform by hooking one end of a solid long body such as a wire rope to a chain and winch connected to a hook provided on the platform of the vehicle. A rope is hung on an object such as a loaded cargo, and the other end is connected to another hook. Then, by winding the wire rope with a winch, tension is applied to the wire rope, and the object is secured securely and securely to the loading platform. The
図6は、図5に示す張力評価装置1の構成を概略的に示すブロック図である。
張力評価装置1は、大別すると、トルク検出部100と、演算部110と、表示部120と、判断部130と、報知部140と、を有している。また、これら構成部以外にも、ユーザが操作する操作部など、装置に必要な構成部を有している。
FIG. 6 is a block diagram schematically showing the configuration of the
The
トルク検出部100は、上述したトルク検出部100と同様に、トルク負荷部10と、センサ部20と、検出信号処理部30と、を有している。トルク負荷部10は、張力が測定される長尺体(ワイヤロープ、ラッシングベルトなど)Wに取り付けられ、この長尺体Wにねじりトルクを与える。センサ部20は、上述したトルク検出部100と同様に、ひずみゲージを用いているが、これに限定されるものではなく、被検出対象に応じて、ロードセル、圧力センサ、磁気センサ、応力発光センサ、変位センサ及び光ファイバセンサなどから適宜選択して用いることが可能である。検出信号処理部30は、センサ部20から出力されたセンサ信号に対して増幅やノイズ除去等の信号処理を行い、演算部110へと出力する。
Similar to the
演算部110は、CPU111と、メモリ112と、演算プログラム113と、を有している。メモリ112には、長尺体の径やねじり角度などの情報が予め記憶されており、ユーザは必要に応じてこれら情報を読み出す。また、演算プログラム113は、(式1)〜(式16)で説明したような概念に基づいてねじりトルクRを算出するトルク換算プログラム、前記算出されたねじりトルクRに基づいて長尺体への実負荷張力Tを評価する張力換算プログラム、前記評価された張力Tに基づいて重心座標位置を算出する重心位置換算プログラムなどを備えている。
The
表示部120は、演算部110で算出されたねじりトルクR、張力Tなどの出力結果を表示するモニタを有している。演算部110と表示部120とは、有線又は無線で通信可能に接続されている。図6では、表示部120は張力評価装置1に一体的に組み込まれているが、別体であってもよい。
The
判断部130は、演算部110により算出された張力Tの値に応じて切り替わるように動作するトリガ回路131と、発信器132と、を有している。
The
報知部140は、ユーザが聞き取ることができるアラームなどの報知機能を有している。報知機能としては、ブザー、サイレン、音声による警告などの聴覚的な報知、バイブレーションによる警告などの触覚的な報知、又は警告ランプ、メッセージ表示などの視覚的な報知、もしくはこれらの組み合わせを採用することができる。
The
次に、図7に示すメインフローチャートを参照して、第1の実施形態の張力評価方法について説明する。
まず、荷台上に載置された積荷などの物体を固縛している状態の長尺体にトルク検出部100を取り付けて、トルク負荷部10のトルク負荷用アーム16に負荷をかけることにより、トルク負荷用アーム16全体及び長尺体に所定のねじり角度φを与える(ステップS1)。そして、このねじりにより長尺体に生じた物理量の変化をセンサ部20で検出する(ステップS2)。本実施形態では、センサ部20としてひずみゲージを用い、検出される物理量はひずみゲージ電圧である。さらに、検出したこの物理量を検出信号処理部30により信号処理し、演算部110へと出力する(ステップS3)。
ここまでが、トルク検出部100により実行される動作である。
Next, the tension evaluation method of the first embodiment will be described with reference to the main flowchart shown in FIG.
First, by attaching the
This is the operation executed by the
次に、演算部110の演算プログラム113(トルク換算プログラム)により、前記出力に基づいてトルク換算がなされ、ねじりトルクRが算出される(ステップS4)。さらに、演算プログラム113(張力換算プログラム)により、算出されたねじりトルクRに基づいて張力換算がなされ、張力Tが評価される(ステップS5)。かくして、評価された張力Tが表示部120に表示されて(ステップS6)、終了する。
Next, the torque conversion is performed based on the output by the calculation program 113 (torque conversion program) of the
ロードセルなどを用いた試験用の張力測定装置及び方法は、当業者に周知である。しかし、これまで知られていた測定装置及び方法は、張力を一時的に測定する試験用に過ぎない。長尺体、特に、複数の素線を縒り合わせてできたワイヤロープにおいて、張力とねじりトルクとの関係は全く立証されていなかったため、ねじりトルクから張力を評価する実用的な装置及び方法は全く知られていない。 Test tension measuring devices and methods using a load cell or the like are well known to those skilled in the art. However, the measuring devices and methods known so far are only for tests that measure the tension temporarily. Since the relationship between tension and torsion torque has not been proved at all in a long rope, especially a wire rope made by twisting a plurality of strands, there is no practical apparatus and method for evaluating tension from torsion torque. unknown.
これに対して、本発明の張力評価装置及び方法は、一時的な試験用ではなく、ねじりトルクと張力とがほぼ線形に増加することを理論的にも実際の装置を用いても実証した、ロバスト設計による実用的な装置及び方法である。従って、本発明の張力評価装置及び方法は、例えば、物流現場において、搬送車の運転手がこの荷台に載せて輸送する積荷に長尺体をかける際に、長尺体の緩みに起因する積荷の転倒や移動を防ぐために、安全かつ適切な張力で積荷を固縛するための張力監視装置として活用することができる。また、比較的簡単な構成であるため、運転手などのオペレータが簡便に使用することができる。 On the other hand, the tension evaluation apparatus and method of the present invention were not used for a temporary test, but demonstrated that the torsion torque and the tension increase almost linearly both theoretically and using an actual apparatus. It is a practical apparatus and method with a robust design. Therefore, the tension evaluation apparatus and method of the present invention can be applied to, for example, a load caused by looseness of a long body when a driver of a transport vehicle places a long body on a load to be transported on the loading platform at a distribution site. Can be used as a tension monitoring device for securing a load with a safe and appropriate tension. In addition, since the configuration is relatively simple, an operator such as a driver can easily use it.
また、本発明の張力評価装置は、固縛後の長尺体であっても、長尺体にねじりを与えたときにセンサ部で検知される物理量の変化に基づいてねじりトルクを算出し、長尺体の張力を評価することが可能である。従って、長距離を長時間掛けて輸送する場合には、輸送中に振動などが加わり弛みが長尺体の張力に発生した場合であっても、定期的に固縛状態を確認するために装置を再度取り付けて張力評価することで、より安全かつ安心な輸送を実現することができる。 Further, the tension evaluation device of the present invention calculates a torsion torque based on a change in a physical quantity detected by a sensor unit when a torsion is applied to the long body, even for the long body after tying, It is possible to evaluate the tension of the long body. Therefore, when transporting over long distances for a long time, even if vibrations are applied during transportation and looseness occurs in the tension of the long body, the device is used to check the locked state periodically. By reattaching and evaluating the tension, safer and more reliable transportation can be realized.
[変形例]
次に、第1の実施形態の変形例について、図8を参照して説明する。
図8は、変形例を示すフローチャートである。ここで、ステップS1〜S5は、図7に示す第1の実施形態のステップS1〜S5と同様であるので、説明は省略する。以下では、ステップS11以降を説明する。
[Modification]
Next, a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing a modification. Here, steps S1 to S5 are the same as steps S1 to S5 of the first embodiment shown in FIG. Hereinafter, step S11 and subsequent steps will be described.
前述したステップS5における張力換算プログラムによる張力換算の後、判断部130が、算出された張力Tが所定の管理値よりも小さいかどうかを判断する(ステップS11)。この管理値は、例えば、適正な張力の上限値付近に設定している。張力Tがこれよりも小さい場合は(YES)、表示部120にこの張力を表示し(ステップS12)、終了する。大きい場合は(NO)、報知部140によりオペレータにアラームなどで報知する(ステップS13)。さらに、表示部120に、張力Tを再設定するための固縛修正指示を表示する。この表示に基づいて、オペレータはワイヤロープに対して、再度の固縛修正作業を行う(ステップS14)。その後、ステップS1に戻り、張力が適正な値になるまで、これらステップを繰り返す。
なお、ここでは、ステップS11において、判断部130は張力Tが所定の管理値よりも小さいかどうかを判断しているが、張力Tが所定の管理範囲内にあるかどうかを判断してもよい。
After the tension conversion by the tension conversion program in step S5 described above, the
Here, in step S11, the
本変形例によれば、オペレータは、報知により張力が適切でないことを知ることができ、さらに、修正指示に基づいて固縛状態を修正することができるため、常に最適な固縛状態を維持することができる。 According to the present modification, the operator can know that the tension is not appropriate by notification, and can further correct the locked state based on the correction instruction, so that the optimum locked state is always maintained. be able to.
[第2の実施形態]
第1の実施形態では、物体を固縛した状態の長尺体の張力を評価したが、第2の実施形態では、物体を懸吊した状態の長尺体の張力を評価する。第2の実施形態においても、張力評価装置1の基本構成は図6に示す第1の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the tension of the long body in a state where the object is secured is evaluated, but in the second embodiment, the tension of the long body in a state where the object is suspended is evaluated. Also in the second embodiment, the basic configuration of the
図9は、第2の実施形態における張力評価装置1の一使用形態を示す図である。
本実施形態では、例えば、物流現場において、吊り具が取り付けられ積荷などの物体を懸吊している長尺体に張力評価装置1を取り付けて張力を評価し、さらに、評価された張力に基づいて長尺体の重心位置を計算し、懸吊位置を修正する。
FIG. 9 is a diagram illustrating a usage pattern of the
In the present embodiment, for example, in a physical distribution site, the
図10は、第2の実施形態を示すフローチャートである。ここで、ステップS1〜S5は、図7に示す第1の実施形態のステップS1〜S5と同様であるので、説明は省略する。以下では、ステップS21以降を説明する。 FIG. 10 is a flowchart showing the second embodiment. Here, steps S1 to S5 are the same as steps S1 to S5 of the first embodiment shown in FIG. Hereinafter, step S21 and subsequent steps will be described.
前述したステップS5における張力換算プログラムによる張力換算の後、重心位置換算プログラムにより重心座標計算がなされる(ステップS21)。そして、判断部130が、算出された重心座標が所定の重心座標範囲内にあるかどうかを判断する(ステップS22)。図9に示すように、物体が4本の長尺体WA、WB、WC、WDにより懸吊されており、各長尺体に張力評価装置1A、1B、1C、1Dが取り付けられているとすれば、物体がこれら長尺体から受ける張力ベクトルFは、
である。ここで、ベクトルFA、ベクトルFB、ベクトルFC、ベクトルFDは、それぞれ、長尺体WA、WB、WC、WDが物体を引っ張っている張力ベクトルである。このベクトルFの向きが、質量m1の物体の位置ベクトルR1と質量m2の吊り具の位置ベクトルR2との重心の位置ベクトルRである
の向きと一致することが好ましい。前記所定の重心座標範囲は、安全かつ確実に物体を懸吊できるように、重心位置近傍の所定の範囲に設定している。 It is preferable to coincide with the direction. The predetermined barycentric coordinate range is set to a predetermined range in the vicinity of the barycentric position so that an object can be suspended safely and reliably.
ステップS22において、重心座標が所定の範囲内にあれば(YES)、表示部120に張力及び重心座標を表示し(ステップS23)、終了する。所定の範囲内になければ(NO)、報知部140によりオペレータにアラームなどで報知する(ステップS24)。さらに、表示部120に、吊りセンター位置(懸吊位置)を再設定するための修正指示を表示する。この表示に基づいて、オペレータは、例えば、図9に示すように所定の距離Dだけ吊り具の位置を移動させて、吊りセンター位置修正作業を行う(ステップS25)。その後、ステップS1に戻り、張力及び重心座標が適正な値及び位置になるまで、これらステップを繰り返す。
If the barycentric coordinates are within the predetermined range in step S22 (YES), the tension and barycentric coordinates are displayed on the display unit 120 (step S23), and the process ends. If it is not within the predetermined range (NO), the
本実施形態によれば、オペレータは、懸吊状態における最適な張力及び重心座標位置を常に維持することができる。さらに、複数本の長尺体により物体を懸吊する際に、バランスの取れた懸吊状態を実現することができ、より安全かつ確実に物体を運搬することができる。 According to this embodiment, the operator can always maintain the optimum tension and center-of-gravity coordinate position in the suspended state. Furthermore, when the object is suspended by a plurality of elongated bodies, a balanced suspension state can be realized, and the object can be transported more safely and reliably.
例えば、本発明の張力評価装置及び方法は、物流現場のみならず、以下のような事例に適用することができる。
(1)水平方向に張力が働く場合
車両等の牽引用のワイヤ、ロープ、ベルト。
ウインチ・滑車などを使用したコロ引き、スライドなどの牽引作業用のワイヤ、オーライ用のワイヤ、ロープ。
落石・雪崩などの防護柵用のワイヤ。
(2)傾斜方向に張力が働く場合
固縛用のワイヤ、ベルト、ロープ。
転倒防止用のトラワイヤ、ロープ。
地滑り検知用のワイヤ。
航空機の旋回・上昇下降フラップ用のワイヤ。
(3)鉛直方向に張力が働く場合
吊り作業用のワイヤ、ベルト、ロープ。
吊り橋などの橋梁用のワイヤ。
送電線・ケーブル用の吊りワイヤ。
エレベータ昇降用のワイヤ。
For example, the tension evaluation apparatus and method of the present invention can be applied not only to physical distribution sites but also to the following cases.
(1) When tension acts in the horizontal direction
Wires, ropes and belts for towing vehicles.
Rolling with winches and pulleys, wire for towing work such as slide, wire for alley, rope.
Wire for protective fences such as falling rocks and avalanches.
(2) When tension acts in the tilt direction
Wire, belt and rope for lashing.
Tora wires and ropes to prevent falls.
Wire for landslide detection.
Wire for aircraft turning / up / down flaps.
(3) When tension acts in the vertical direction
Wires, belts and ropes for hanging work.
Wire for bridges such as suspension bridges.
Suspension wire for power lines and cables.
Elevator lifting wire.
以上、本発明の各実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、さまざまな改良及び変更が可能である。 As mentioned above, although each embodiment and modification of this invention were demonstrated, this invention is not limited to these, A various improvement and change are possible within the range which does not deviate from the summary of this invention.
1…張力評価装置、10…トルク負荷部、11…矩形枠体、12a、12b…横支持体、13a、13b…縦支持体、14a、14b…固定具、15…ボルトナット、16…トルク負荷用アーム、17…固定具、18…ボルトナット、19…アーム、20…センサ部、30…検出信号処理部、100…トルク検出部、110…演算部、111…CPU、112…メモリ、113…演算プログラム、120…表示部、130…判断部、131…トリガ回路、132…発信器、140…報知部。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
当該区間の長尺体に先端部を連結固定し当該区間の長尺体に所定のねじりトルク又は所定のねじれ角を与えるトルク負荷アームを備え、
前記トルク負荷アームで当該区間の長尺体に与えた所定のねじりトルクにより生じたねじれ角、又は所定のねじれ角により生じたねじりトルクの大きさを検出するセンサ部を備え、
前記区間の両端部からトルク負荷アーム先端の連結固定位置までの各区間長さと、前記所定のねじりトルクとそれに伴う前記センサ部で検出したねじれ角、又は前記所定のねじれ角とそれに伴う前記センサ部で検出したトルクとにより、前記長尺体に加わっている張力を算出する演算部と、
を備えたことを特徴とする張力評価装置。 It comprises clamping and fixing means for clamping and fixing both ends of a predetermined length section of the elongated body to which tension is applied so as not to rotate,
A tip end is connected and fixed to the long body of the section, and a torque load arm is provided to give a predetermined torsion torque or a predetermined twist angle to the long body of the section,
A sensor unit for detecting a torsion angle generated by a predetermined torsion torque applied to the long body of the section by the torque load arm, or a torsion torque generated by a predetermined torsion angle;
Each section length from both ends of the section to the connecting and fixing position of the tip of the torque load arm, the predetermined torsional torque and the torsion angle detected by the sensor unit, or the predetermined torsion angle and the sensor unit associated therewith A calculation unit that calculates the tension applied to the elongated body based on the torque detected in
Tension evaluation apparatus characterized by comprising a.
前記判断部により張力が所定の範囲外にあると判断したとき、報知する報知部と、をさらに具備することを特徴とする請求項1の張力評価装置。 A determination unit that determines whether the tension calculated by the calculation unit is within a predetermined range;
The tension evaluation apparatus according to claim 1, further comprising a notification unit that notifies when the determination unit determines that the tension is outside a predetermined range.
前記算出した張力が所定の範囲内にあるかどうかを判断部で判断し、所定の範囲外にあるとき、報知部が報知することを特徴とする請求項4の張力評価方法。 The elongate body binds an object with an applied tension,
5. The tension evaluation method according to claim 4, wherein the determination unit determines whether or not the calculated tension is within a predetermined range, and the notification unit notifies when the calculated tension is out of the predetermined range.
前記算出した張力に基づいて演算部で重心座標を計算することと、
前記計算した重心座標が所定の範囲内にあるかどうかを判断部で判断し、所定の範囲外にあるとき、報知部が報知することと、
を特徴とする請求項4の張力評価方法。 The elongate body suspends an object by an applied tension,
And calculating the barycentric coordinates in arithmetic unit on the basis of the tension which is the calculated,
And that the center of gravity coordinates the calculation is determined by the determining unit whether it is within a predetermined range, when in the out of the predetermined range, the notification unit notifies,
The tension evaluation method according to claim 4.
前記計算した重心座標が所定の範囲外にあるとき、前記長尺体の懸吊位置を再設定するための修正指示を前記表示部に表示することを特徴とする請求項7の張力評価方法。
When the calculated tension is outside a predetermined range, a correction instruction for resetting the tension applied to the elongated body is displayed on the display unit,
8. The tension evaluation method according to claim 7, wherein when the calculated barycentric coordinates are outside a predetermined range, a correction instruction for resetting the suspension position of the elongated body is displayed on the display unit.
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