JP6217345B2 - 引き抜き力測定装置および引き抜き力測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホース製造時にホースからマンドレルを引き抜く際の引き抜き力を測定する引き抜き力測定装置および引き抜き力測定方法に関する。

ホースの製造工程は、円筒状のマンドレルに内被材、補強材および外被材からなるホース材料を順次積層する積層工程、マンドレルに積層されたホース材料に加硫を行う加硫工程、加硫後のホースからマンドレルを引き抜く引き抜き工程を備える。
ここで、上記引き抜き工程においてどの程度の力が必要となるかは、ホース材料の素材やホースのサイズなどによって異なる。このため、生産開始前の試作段階に実験室において引き抜き試験を行い、引き抜きに必要な引き抜き力の測定を行っている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１２−０７６３２０号公報

しかしながら、実験室で再現される環境は、一般的には、実際にホースが生産される生産ラインと全く同じ環境にすることが困難である。このため、引き抜き試験の結果と生産ラインにおける事象が異なる場合があり、ホースの生産に影響を及ぼす可能性があった。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、生産ラインにおけるホースの引き抜き力を測定し、実験室における試験結果との比較を可能とすることを目的とする。

上述した問題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる引き抜き力測定装置は、マンドレルにホース材料を装着して加硫した後、前記ホースから前記マンドレルを引き抜く際に必要な引き抜き力を測定する引き抜き力測定装置であって、前記マンドレルの外径より大きく、かつ前記ホースの外径より小さい内径を有する貫通孔を有し前記ホースの端部の当接を可能とした第１当接部を有する押さえ用治具と、前記ホースの端部を前記第１当接部に当接させ、前記マンドレルの軸方向の端部を前記貫通孔に挿通させ、前記貫通孔から前記押さえ用治具の外側に突出する前記マンドレルの端部を前記軸方向に移動させるマンドレル移動手段と、前記マンドレル移動手段による前記マンドレルの端部の移動時に、前記ホースの端部から前記第１当接部にかかる応力を測定する応力測定手段と、を備えることを特徴とする。
請求項２の発明にかかる引き抜き力測定装置は、前記マンドレルの移動時に前記マンドレル移動手段が前記マンドレルの端部に印加する引き抜き力を取得する引き抜き力取得手段と、前記引き抜き力取得手段によって取得された引き抜き力と、前記応力測定手段によって測定された応力とに基づいて、前記ホースの引き抜き時における特性を評価する評価手段と、を備えることを特徴とする。
請求項３の発明にかかる引き抜き力測定装置は、前記押さえ用治具は、前記貫通孔の延在方向において前記第１当接部と反対に位置する第２当接部を有し、前記マンドレルの軸方向に沿って移動可能であり、前記応力測定手段は、前記マンドレルの軸方向に移動不能に設置されたロードセルを有し、前記応力測定手段による応力の測定は、前記第２当接部と前記ロードセルとが当接し、前記第２当接部から前記ロードセルにかかる力を測定することでなされる、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる引き抜き力測定装置は、前記応力測定手段は、前記ロードセルと、前記ロードセルを支持し前記マンドレルの軸方向に沿って移動不能に設置されたロードセル設置用治具とを有し、前記押さえ用治具は、前記マンドレルの軸方向に移動可能かつ着脱可能に前記ロードセル設置用治具に取り付けられる、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる引き抜き力測定方法は、マンドレルにホース材料を装着して加硫した後、前記ホースから前記マンドレルを引き抜く際に必要な引き抜き力を測定する引き抜き力測定方法であって、前記マンドレルの外径より大きく、かつ前記ホースの外径より小さい内径を有する貫通孔を有する押さえ用治具に前記ホースの端部を当接させ、前記マンドレルの軸方向の端部を前記貫通孔に挿通させ、前記貫通孔から前記押さえ用治具の外側に突出する前記マンドレルの端部を前記軸方向に移動させるマンドレル移動工程と、前記マンドレル移動工程における前記マンドレルの端部の移動時に、前記ホースの端部から前記押さえ用治具にかかる応力を測定する応力測定工程と、を含んだことを特徴とする。
請求項６の発明にかかる引き抜き力測定方法は、前記マンドレル移動工程において前記マンドレルの端部に印加する引き抜き力を取得する引き抜き力取得工程と、前記引き抜き力取得工程で取得された引き抜き力と、前記応力測定工程で測定された応力とに基づいて、前記ホースの引き抜き時における特性を評価する評価工程と、を含んだことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、従来のマンドレル引き抜き機構に対してホースの端部から押さえ用治具にかかる応力を測定する応力測定手段を備えたので、ホースの生産時に常時マンドレルの引き抜きに必要な引き抜き力を測定することができる。
請求項２の発明によれば、マンドレルの端部に印加する引き抜き力を取得する引き抜き力取得手段と、ホースの引き抜き時における特性を評価する評価手段と、を備えたので、マンドレルの引き抜き時にホースにかかる力を定量的に解析し、生産ラインの設計等に反映させることができ、ホースの生産効率を向上させることができる。
請求項３の発明によれば、応力測定手段としてロードセルを用いるので、従来のマンドレルの引き抜き機構の構造をほぼ維持したまま引き抜き力を測定することができる。
請求項４の発明によれば、押さえ用治具がロードセル設置用治具に対して着脱可能に設置されるので、異なる寸法のホースを生産する際にも容易に押さえ用治具のサイズを変更することができ、引き抜き力測定装置の汎用性を高めることができる。
請求項５の発明によれば、従来のマンドレルの引き抜き機構においてホースの端部から押さえ用治具にかかる応力を測定するので、ホースの生産時に常時マンドレルの引き抜きに必要な引き抜き力を測定することができる。
請求項６の発明によれば、マンドレルの端部に印加する引き抜き力を取得するとともに、ホースの引き抜き時における特性を評価するので、マンドレルの引き抜き時にホースにかかる力を定量的に解析し、生産ラインの設計等に反映させることができ、ホースの生産効率を向上させることができる。

実施の形態にかかる引き抜き力測定装置１０の構成を示す説明図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 引き抜き力測定装置１０による引き抜き力測定方法を示す説明図である。 引き抜き力測定装置１０による引き抜き力測定方法を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる引き抜き力測定装置および引き抜き力測定方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる引き抜き力測定装置１０の構成を示す説明図である。
実施の形態にかかる引き抜き力測定装置１０は、マンドレル２０にホース材料を装着して加硫した後、ホース２２からマンドレル２０を引き抜く際に必要な引き抜き力を測定する。
本実施の形態では、引き抜き力測定装置１０は、上記引き抜き工程を実施するマンドレル引き抜き装置としてホース２２の生産ライン上に設置されている。
マンドレル２０は、ホース２２の内径と等しい外径を有する中央部２０２と、中央部２０２よりも外径が小さい端部２０４とを有する。端部２０４は、後述するマンドレル移動手段１０４によりマンドレル２０を移動させる際に、マンドレル２０を保持し易いように形成される。よって、ホース材料は中央部２０２にのみ装着され、端部２０４にはホース２２は形成されない。

引き抜き力測定装置１０は、押さえ用治具１０２と、マンドレル移動手段１０４と、応力測定手段１０６と、引き抜き力取得手段１０８２と、評価手段１０８４とを含んで構成される。
押さえ用治具１０２は、後述するマンドレル移動手段１０４によるマンドレル２０の移動方向に対して、ホース２２の端面を抑え、ホース２２がマンドレル２０と共に移動するのを阻止する。
図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、押さえ用治具１０２を正面から見た図である。
図２に示すように、押さえ用治具１０２は、マンドレル２０（より詳細には、マンドレル２０の中央部２０２）の外径Ｒ１より大きく、かつホース２２の外径Ｒ２より小さい内径Ｒ３を有する貫通孔１０２６を有する。
また、押さえ用治具１０２は、図１に示すように、ホース２２の端部２２２の当接を可能とした第１当接部１０２２と、貫通孔１０２６の延在方向において第１当接部１０２２と反対に位置する第２当接部１０２４を有する。
押さえ用治具１０２は、マンドレル２０の軸Ｌ方向に移動可能かつ着脱可能にロードセル設置用治具１０６４に取り付けられる。これにより、生産ラインにおいて異なる寸法のホースを生産する場合に、押さえ用治具１０２を容易に変更することができ、引き抜き力測定装置１０の汎用性を高めることができる。
また、本実施の形態では、押さえ用治具１０２は、上下方向において互いに離間接近する方向に移動可能な上側押さえ用治具１０２Ａと下側押さえ用治具１０２Ｂとの２つの分割体で構成されている。上側押さえ用治具１０２Ａと下側押さえ用治具１０２Ｂは、マンドレル２０の軸Ｌを通る水平面上においてそれらの接合面Ｍが接合することで貫通孔１０２６が形成される。また、上側押さえ用治具１０２Ａと下側押さえ用治具１０２Ｂが、上下方向において互いに離れる方向に移動することで貫通孔１０２６の径が広がり、マンドレル２０を挿入しやすく図られている。

マンドレル移動手段１０４は、マンドレル２０を軸Ｌ方向に移動させる。マンドレル移動手段１０４は、具体的にはマンドレル２０の端部２０４を保持するマンドレルチャック１０４２と、マンドレルチャック１０４２をホースの軸Ｌ方向に移動させる移動機構（図示なし）からなる。
マンドレル移動手段１０４は、ホース２２の端部２２２を第１当接部１０２２に当接させ、マンドレル２０の軸Ｌ方向の端部２０４を貫通孔１０２６に挿通させ、貫通孔１０２６から押さえ用治具１０２の外側に突出するマンドレル２０の端部２０４を軸Ｌ方向に移動させる。
図３および図４に示すように、マンドレルチャック１０４２は、周方向に分割された複数のチャック体で構成され、図３、図４では、マンドレル２０の上下に位置するチャック体１０４２Ａ、１０４２Ｂが図示されている。

応力測定手段１０６は、マンドレル移動手段１０４によるマンドレル２０の端部２０４の移動時に、ホース２２の端部２２２から第１当接部１０２２にかかる応力を測定する。
応力測定手段１０６は、ロードセル１０６２と、ロードセル１０６２を支持しマンドレル２０の軸Ｌ方向に沿って移動不能に設置されたロードセル設置用治具１０６４とを有する。ロードセル設置用治具１０６４に支持されることにより、ロードセル１０６２もマンドレル２０の軸Ｌ方向に移動不能に設置されることとなる。
応力測定手段１０６による応力の測定は、第２当接部１０２４とロードセル１０６２とが当接し、第２当接部１０２４からロードセル１０６２にかかる力を測定することでなされる。
図３および図４に示すように、ロードセル設置用治具１０６４は、上側押さえ用治具１０２Ａと下側押さえ用治具１０２Ｂに対応して、上下方向において互いに離間接近する方向に移動可能な上側ロードセル設置用治具１０６４Ａと下側ロードセル設置用治具１０６４Ｂとで構成されている。上側ロードセル設置用治具１０６４Ａに上側ロードセル１０６２Ａが取着され、下側ロードセル設置用治具１０６４Ｂに下側ロードセル１０６２Ｂが取着されている。そして、ホース２２の端部２２２から上側押さえ用治具１０２Ａにかかる応力は上側ロードセル１０６２Ａで、下側押さえ用治具１０２Ｂにかかる応力は下側ロードセル１０６２Ｂで、それぞれ測定する。

処理部１０８は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成される。処理部１０８は、前記ＣＰＵにより前記制御プログラムを実行することによって実現することによって、引き抜き力取得手段１０８２および評価手段１０８４を実現する。

引き抜き力取得手段１０８２は、マンドレル２０の移動時にマンドレル移動手段１０４がマンドレル２０の端部２０４に印加する引き抜き力を取得する。
引き抜き力取得手段１０８２は、引き抜き力測定装置１０における引き抜き力、すなわち生産ライン上の引き抜き力を取得（測定）してもよいし、試験生産時において測定し記録された引き抜き力、すなわちラボ試験における引き抜き力を取得してもよい。

評価手段１０８４は、引き抜き力取得手段１０８２によって取得された引き抜き力と、応力測定手段１０６によって測定された応力とに基づいて、ホース２２の引き抜き時における特性を評価する。
評価手段１０８４は、例えばラボ試験におけるマンドレル２０の引き抜き力と、生産ラインにおけるホース２２の端部２２２にかかる応力との相関関係を評価したり、生産ラインの状態（たとえばホース材料の配合や加硫条件など）別に応力測定手段１０６によって測定された応力を記録したりする。
評価手段１０８４による評価結果に基づいて生産ラインの条件を検討することにより、ストリッピング不良（引き抜き不良）などを低減させ、生産効率の向上を図ることができる。

つぎに、引き抜き力測定装置１０による引き抜き力測定方法について説明する。
まず、図３に示すように、あらかじめ上側押さえ用治具１０２Ａ、上側ロードセル１０６２Ａ、上側ロードセル設置用治具１０６４Ａ、上側マンドレルチャック１０４２Ａはマンドレル２０に対して上方に、下側押さえ用治具１０２Ｂ、下側ロードセル１０６２Ｂ、下側ロードセル設置用治具１０６４Ｂ、下側マンドレルチャック１０４２Ｂはマンドレル２０に対して下方に、それぞれ位置させておく。
加硫後のホース２２を装着したマンドレル２０が軸Ｌ方向に沿って搬入されると、マンドレル２０の端部２０４が貫通孔１０２６を挿通し、さらにマンドレルチャック１０４２の位置まで移動する。
そして、マンドレル２０の中央部２０２の端部が押さえ用治具１０２の位置まで移動すると、上側押さえ用治具１０２Ａ、上側ロードセル１０６２Ａ、上側ロードセル設置用治具１０６４Ａ、上側マンドレルチャック１０４２Ａは下方向に、下側押さえ用治具１０２Ｂ、下側ロードセル１０６２Ｂ、下側ロードセル設置用治具１０６４Ｂ、下側マンドレルチャック１０４２Ｂは上方向に移動する。
これにより、図４に示すようにマンドレルチャック１０４２がマンドレル２０の端部２０４を保持し、中央部２０２が貫通孔１０２６を挿通した状態となる。
この状態でマンドレル２０の端部２０４をマンドレル移動手段１０４で軸Ｌ方向に沿って移動させると（マンドレル移動工程）、図１に示すように、ホース２２の端部２２２が第１当接部１０２２に当接され、応力測定手段１０６であるロードセル１０６２で端部２２２から第１当接部１０２２にかかる応力が測定される（応力測定工程）。

また、引き抜き力測定装置１０は、応力の測定と同時にマンドレル２０の移動時にマンドレル移動手段１０４がマンドレル２０の端部２０４に印加する引き抜き力を測定、またはラボ試験等で得られた引き抜き力を読み出す（引き抜き力取得工程）。
そして、引き抜き力測定装置１０は、引き抜き力取得工程で取得された引き抜き力と、応力測定工程で測定された応力とに基づいて、ホース２２の引き抜き時における特性を評価する（評価工程）。

このように、実施の形態にかかる引き抜き力測定装置１０は、ホース２２の生産ライン上のマンドレル２０の引き抜き機構に対して、ホース２２の端部２２２から押さえ用治具１０２にかかる応力を測定する応力測定手段１０６を設けたので、ホース２２の生産時に常時マンドレル２０の引き抜きに必要な引き抜き力を測定することができる。
また、引き抜き力測定装置１０は、マンドレル２０の端部に印加する引き抜き力を取得する引き抜き力取得手段１０８２と、ホース２２の引き抜き時における特性を評価する評価手段１０８４と、を備えたので、マンドレル２０の引き抜き時にホース２２にかかる力を定量的に解析し、生産ラインの設計等に反映させることができ、ホース２２の生産効率を向上させることができる。
また、引き抜き力測定装置１０は、応力測定手段１０６としてロードセル１０６２を用いるので、従来のマンドレル２０の引き抜き機構の構造をほぼ維持したまま引き抜き力を測定することができる。
また、引き抜き力測定装置１０は、押さえ用治具１０２がロードセル設置用治具１０６４に対して着脱可能に設置されるので、異なる寸法のホース２２を生産する際にも容易に押さえ用治具１０２のサイズを変更することができ、引き抜き力測定装置１０の汎用性を高めることができる。

１０……引き抜き力測定装置、２０……マンドレル、２０２……中央部、２０４……端部、２２……ホース、２２２……端部、１０２（１０２Ａ，１０２Ｂ）……押さえ用治具、１０２２……第１当接部、１０２４……第２当接部、１０２６……貫通孔、１０４……マンドレル移動手段、１０４２（１０４２Ａ，１０４２Ｂ）……マンドレルチャック、１０６……応力測定手段、１０６２（１０６２Ａ，１０６２Ｂ）……ロードセル、１０６４（１０６４Ａ，１０６４Ｂ）……ロードセル設置用治具、１０８……処理部、１０８２……引き抜き力取得手段、１０８４……評価手段。

Claims (6)

1. マンドレルにホース材料を装着して加硫した後、前記ホースから前記マンドレルを引き抜く際に必要な引き抜き力を測定する引き抜き力測定装置であって、
   前記マンドレルの外径より大きく、かつ前記ホースの外径より小さい内径を有する貫通孔を有し前記ホースの端部の当接を可能とした第１当接部を有する押さえ用治具と、
   前記ホースの端部を前記第１当接部に当接させ、前記マンドレルの軸方向の端部を前記貫通孔に挿通させ、前記貫通孔から前記押さえ用治具の外側に突出する前記マンドレルの端部を前記軸方向に移動させるマンドレル移動手段と、
   前記マンドレル移動手段による前記マンドレルの端部の移動時に、前記ホースの端部から前記第１当接部にかかる応力を測定する応力測定手段と、
   を備えることを特徴とする引き抜き力測定装置。
2. 前記マンドレルの移動時に前記マンドレル移動手段が前記マンドレルの端部に印加する引き抜き力を取得する引き抜き力取得手段と、
   前記引き抜き力取得手段によって取得された引き抜き力と、前記応力測定手段によって測定された応力とに基づいて、前記ホースの引き抜き時における特性を評価する評価手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の引き抜き力測定装置。
3. 前記押さえ用治具は、前記貫通孔の延在方向において前記第１当接部と反対に位置する第２当接部を有し、前記マンドレルの軸方向に沿って移動可能であり、
   前記応力測定手段は、前記マンドレルの軸方向に移動不能に設置されたロードセルを有し、
   前記応力測定手段による応力の測定は、前記第２当接部と前記ロードセルとが当接し、前記第２当接部から前記ロードセルにかかる力を測定することでなされる、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の引き抜き力測定装置。
4. 前記応力測定手段は、前記ロードセルと、前記ロードセルを支持し前記マンドレルの軸方向に沿って移動不能に設置されたロードセル設置用治具とを有し、
   前記押さえ用治具は、前記マンドレルの軸方向に移動可能かつ着脱可能に前記ロードセル設置用治具に取り付けられる、
   ことを特徴とする請求項３記載の引き抜き力測定装置。
5. マンドレルにホース材料を装着して加硫した後、前記ホースから前記マンドレルを引き抜く際に必要な引き抜き力を測定する引き抜き力測定方法であって、
   前記マンドレルの外径より大きく、かつ前記ホースの外径より小さい内径を有する貫通孔を有する押さえ用治具に前記ホースの端部を当接させ、前記マンドレルの軸方向の端部を前記貫通孔に挿通させ、前記貫通孔から前記押さえ用治具の外側に突出する前記マンドレルの端部を前記軸方向に移動させるマンドレル移動工程と、
   前記マンドレル移動工程における前記マンドレルの端部の移動時に、前記ホースの端部から前記押さえ用治具にかかる応力を測定する応力測定工程と、
   を含んだことを特徴とする引き抜き力測定方法。
6. 前記マンドレル移動工程において前記マンドレルの端部に印加する引き抜き力を取得する引き抜き力取得工程と、
   前記引き抜き力取得工程で取得された引き抜き力と、前記応力測定工程で測定された応力とに基づいて、前記ホースの引き抜き時における特性を評価する評価工程と、
   を含んだことを特徴とする請求項５記載の引き抜き力測定方法。

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