JP6764861B2

JP6764861B2 - 反力測定装置、劣化診断方法及び劣化診断装置

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Publication number: JP6764861B2
Application number: JP2017526186A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　幸治; 幸治鈴木; 泰介黒田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2020-10-07
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: JPWO2017002370A1; CN107709960A; WO2017002370A1; US10605693B2; CN107709960B; EP3318864A1; EP3318864A4; US20180180512A1; EP3318864B1

Description

本発明は、荷重が付加されたホースの反力を測定する反力測定装置、反力測定装置を用いた劣化診断方法及び劣化診断装置に関するものである。

従来、建設機械や工場設備等において、高温、高圧の流体（例えば、油等）を送るための流路（例えば、油路）を形成するものとして、流体に接する内周側がゴム層からなるホースが知られている。このホースは、少なくとも、金属ワイヤ層と、この金属ワイヤ層より内周側に配置された内管ゴム層とを有しており、一例として、内管ゴム層、金属ワイヤ層、中間ゴム層、及び外被ゴム層がそれぞれ径方向内側から外側に積層して構成されている。また、このホースは、例えば、ホース両端に取り付けられた金属製の口金具を介して、流体を送り込む機械や設備等に連結されている。

上記のようなホースは、長期間にわたる使用によって、特にはより内周側のゴム層が流体からの熱等により徐々に熱劣化することが避けられず、ゴム層が過度に熱劣化すると、ホース内部の流体が口金具から漏れ出てしまう等、ゴム層の劣化に伴う不具合が生じる虞がある。不具合が生じるのを防止するためには、定期的に、ホースの劣化具合を診断したり、ホースの使用限度となるまでの残存寿命を予測したりして、ゴム層が過度に劣化したホースの使用を未然に防ぐのが効果的である。

このような状況の下、発明者らは、ホースの劣化具合を診断するためにはホースの反力測定が有効であることに着目した。
ホースの反力測定のための装置としては、例えば、両端が固定された長尺の試験ホースの２点間を半円形に湾曲させるときに、２点間に生じる曲げ反力を、２点の何れか一方に設けた検出器で測定する、曲げ反力測定装置（特許文献１参照）が提案されている。

特開平１０−２８８５７５号公報

しかしながら、従来の曲げ反力測定装置は、測定に際し、試験ホースの２点間を半円形に湾曲させることから、建設機械や工場設備等において、高温、高圧の流体を送るための流路を形成するホースの曲げ反力を測定しようとした場合、両端をそれぞれ移動台に保持する必要がある。従って、そのための試験ホースを、流路を形成するホースの一部を切断して用意しなければならなかった。
そこで、この発明の目的は、流路を形成するホースを切断することなく、流路形成状態のまま、ホースの反力を測定することができる反力測定装置、反力測定装置を用いた劣化診断方法及び劣化診断装置を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係る反力測定装置は、受け部と、前記受け部に対し接近可能に離間して配置され、前記受け部との間で、ホースをその長手方向と交差する方向から挿入可能な挟持空間を形成する可動部と、前記挟持空間に挟み込まれた前記ホースに対する、前記可動部の前記受け部に対する接近移動に伴う押圧による荷重付加時の、前記ホースの反力を測定する測定部と、を有することを特徴とする。

この発明によれば、流路を形成するホースを切断することなく、流路形成状態のまま、ホースの反力を測定することができる。

この発明の一実施の形態に係る反力測定装置を模式的に示す斜視説明図である。図１の反力測定装置の側面図である。図１の挟持空間におけるホースの状態を示す、反力測定装置の部分説明図である。図１の固定ベースの他の例を示す説明図である。ホースの劣化診断装置の一例の概略構成を示すブロック図である。

以下、この発明を実施するための一形態について図面を参照して説明する。
図１から図３に示すように、本実施形態の反力測定装置１０は、流路を形成するホースＨにおける反力を測定する装置であり、この例では、持ち部１１と、持ち部１１の延長部分に配置された受け部１２及び可動部１３と、測定部１４とを有している。

ホースＨは、高温、高圧の流体（例えば、油等）を送るための流路を形成するものであり、例えば、内管ゴム層、金属ワイヤ層、中間ゴム層、及び外被ゴム層が、それぞれ径方向内側から外側に積層して構成されている。なお、金属ワイヤ層、中間ゴム層が、それぞれ複数備えられ、それらが交互に積層されていてもよい。このホースＨは、例えば、ホース両端に取り付けられた金属製の継ぎ手を介して、ホースＨにより流体を送り込む機械や設備等に連結されている。
持ち部１１は、この例では、携帯可能に、片手で握り持つことができる太さの棒状に形成されており、この持ち部１１を操作者が片手で持った状態で、反力測定装置１０を容易に持ち運び、且つ、保持できるように、反力測定装置１０全体の形状及び重量が設定されている。

受け部１２は、持ち部１１に沿って延ばした延長部分からなる挟持部１５の先端側に、例えば、蝶ボルト等により離脱自在に取り付けられた固定ベース１６を介して設けられている。可動部１３は、挟持部１５の持ち部１１側に、可動ベース１７を介して、受け部１２に対向すると共に受け部１２に対し接近可能に離間して設けられている。可動部１３は、挟持部１５に沿って可動ベース１７と共に移動することができ、受け部１２との間で、ホースＨをその長手方向と交差する方向から挿入可能な挟持空間ａを形成する。

この受け部１２は、ホースＨが挟持空間ａに挟み込まれた際に、挟み込まれたホースＨに沿って離間する、例えば円筒体状の２個の第１ガイド１２ａ，１２ａからなる。可動部１３は、ホースＨが挟持空間ａに挟み込まれた際に、２個の第１ガイド１２ａ，１２ａの間、略中間位置で、受け部１２のホースＨを挟んだ反対側に位置する、１個の第２ガイド１２ｂからなる。第２ガイド１２ｂは、例えば軸方向略中央にＶ字状溝を有する半円筒体状に形成されている。このように配置された、２個の第１ガイド１２ａ，１２ａからなる受け部１２と、１個の第２ガイド１２ｂからなる可動部１３により、ホースを挟み込んで押圧する際、ホースを安定して固定することができる。

本実施形態において、２個の第１ガイド１２ａ，１２ａは固定ベース１６に、１個の第２ガイド１２ｂは可動ベース１７に、何れも固定されているが、それぞれ円筒体或いは半円筒体の中心軸を回転軸として回動可能に取り付けられていても良い。これにより、ホースＨと各ガイド１２ａ，１２ｂとの間の摩擦力を低減できるので、各ガイド１２ａ，１２ｂをホースＨの任意の箇所に容易に位置させることができる。また、第１ガイド１２ａを第２ガイド１２ｂと同様な形状に、第２ガイド１２ｂを第１ガイド１２ａと同様な形状に、それぞれ形成しても良い。

また、図４に示すように、固定ベース１６の代わりに、大型固定ベース１６ａを用いても良い。大型固定ベース１６ａは、固定ベース１６に比べ、挟持部１５との取り付け位置から２個の第１ガイド１２ａ，１２ａの取り付け位置までの距離が長く形成されている。この大型固定ベース１６ａを用いることで、受け部１２と可動部１３との距離を長くして、ホースＨを挟持する挟持空間ａを大きくすることができ、径の太いホースＨに対応することが可能になる。

これら２個の第１ガイド１２ａ，１２ａからなる受け部１２、及び１個の第２ガイド１２ｂからなる可動部１３により、反力測定装置１０には、受け部１２と可動部１３の間に、挟持部１５の受け部１２及び可動部１３の取付面側を開口とする、溝状凹部が形成される。溝状凹部には、ホースＨをその長手方向と交差する方向から挿入可能であり、この溝状凹部がホースＨを挟持する挟持空間ａとなる（図１〜３参照）。

従って、本実施形態の反力測定装置１０は、ホースＨが挟持空間ａに位置するようにホースＨ側面からホースＨに押し当てることにより、ホースＨを挟持空間ａに位置させることができる。これにより、流体を送り込む機械や設備等に連結されたホースＨを機械や設備等に連結したまま、反力測定装置１０をホースＨに装着することが可能になる。このため、本実施形態の反力測定装置１０を携帯して、機械や設備等に連結されたままのホースＨの反力測定が必要な場所に行き、流路を形成するホースを切断することなく、流路形成状態のまま、ホースＨの何処でも簡易にホースの反力測定を行うことができる。

可動部１３が取り付けられた可動ベース１７は、持ち部１１に設けたラック１８の一端と一体化している。ラック１８は、持ち部１１に形成した、持ち部１１長手方向に沿う溝状のガイド部１１ａ（図１参照）に摺動可能に装着されている。可動ベース１７は、持ち部１１に設けられたハンドル１９の操作により、ラック１８の移動に伴いラック１８と共に移動する。

ラック１８とハンドル１９は、本実施形態において、ラック１８の移動方向が一方向に制限されるラチェット機構により構成されており、ハンドル１９の操作により、ラック１８は受け部１２に接近するように段階的に移動することができるようになっている。ハンドル１９は、一端が持ち部１１に軸支されており、持ち部１１を保持して、解放された他端側を持ち部１１に対し接近するように押し込むことができる。ハンドル１９を押し込む一操作毎に、ラック１８を段階的（１ピッチ毎）に移動させることができる。ラック１８の移動により、ラック１８と一体化した可動ベース１７と共に可動部１３が、受け部１２に接近するように段階的（１ピッチ毎）に移動する。

このように、ハンドル１９の操作により可動部１３を移動させ、受け部１２との間に挟み込んだホースＨへの可動部１３の押圧移動による荷重付加が、ラチェット機構により段階的に行われる。ホースＨへの荷重付加が段階的に行われることで、ホースＨに対し、一定ピッチでの段階的な荷重付加が可能になり、荷重付加に対する正確な測定ができる。なお、一定ピッチでの段階的な荷重付加が可能であれば、必ずしもラチェット機構に限るものではない。
また、移動したラック１８は、ハンドル１９の解放された他端側に対し、例えば、押し込む方向とは反対方向へ引き起こす操作をし又は単に押し込む力を解除することで、移動方向の制限が解除され移動前の元の位置に戻すことができる。ラック１８を戻すのに伴って、可動部１３も移動前の元の位置に戻すことができる。

従って、ハンドル１９を操作し、図３に示すように、挟持空間ａに挟み込まれたホースＨに対し、可動部１３を接近当接させ更に押圧することで、可動部１３の押圧移動を行うことができる。この押圧移動により、ホースＨは荷重付加状態、即ち、荷重付加により可動部１３が当接する押圧部分が押圧方向に曲がる状態になる。ホースＨへの荷重付加は、ホースＨに対する可動部１３の押圧移動量を増大させることにより、増大させることができる。

本実施形態では、可動部１３に、測定部１４が装着されている（図１〜３参照）。測定部１４は、挟持空間ａに挟み込まれたホースＨに対する、可動部１３の受け部１２に対する接近移動に伴う押圧による荷重付加時の、ホースＨからの反力を測定する。測定部１４は、本実施形態において、ロードセルが用いられている。つまり、測定部１４は、挟持空間ａにおいて、本実施形態では、受け部１２（２個の第１ガイド１２ａ，１２ａ）と可動部１３（１個の第２ガイド１２ｂ）により三点固定されて荷重付加状態にある、ホースＨからの反力を測定することができる。

測定部１４により反力が測定されるホースＨの荷重付加状態は、必ずしも三点による固定状態に限るものではなく、ホースＨを両側から挟んで押圧することができる、受け部１２と可動部１３による固定状態であれば良い。受け部１２は、少なくとも１個の第１ガイド１２ａからなり、可動部１３は、ホースＨが挟持空間ａに挟み込まれた際に、受け部１２のホースＨを挟んだ反対側に位置する少なくとも１個の第２ガイド１２ｂからなればよい。また、受け部１２を構成する第１ガイド１２ａを３個以上、可動部１３を構成する第２ガイド１２ｂを２個以上設けても良く、更に、例えば、受け部１２の第１ガイド１２ａを１個、可動部１３の第２ガイド１２ｂを２個として、受け部１２側に測定部１４を設けても良い。

また、本実施形態の反力測定装置１０は、測定部１４による測定結果を表示する表示部２１を有している。測定部１４の測定結果は、例えば、持ち部１１に設置した無線アンプ２０（図１，２参照）を介した無線通信により、表示部２１に送られ、表示部２１により、測定対象のホースＨにおける荷重付加に対する反力データとして、例えば液晶表示窓に表示されるようにすることができる。この構成によれば、測定部１４によって測定された反力データを、測定結果として表示部２１から直接確認することができる。
表示部２１は、反力測定装置１０と別体に設ける（図１参照）他、反力測定装置１０と一体に設けても良い。測定部１４から表示部２１への測定結果の送付は、無線アンプ２０を介した無線通信に限らず、有線通信により行っても良い。

なお、本実施形態において、図３では、ホースＨからの反力を測定する際、可動部１３（１個の第２ガイド１２ｂ）を、曲げ状態にあるホースＨの屈曲部表面に位置させて押圧移動させる様子を示しているが、これに限るものではない。ホースＨからの反力を測定する際、可動部１３（１個の第２ガイド１２ｂ）を、曲げ状態にあるホースＨの屈曲部裏面に位置させて、可動部１３とホースＨの屈曲部表面に位置する受け部１２（２個の第１ガイド１２ａ，１２ａ）とでホースＨを挟み込み、押圧移動させても良い。

本実施形態の反力測定装置１０によって得られたホースＨの反力は、当該ホースＨの劣化診断に有効に活用することができる。
次に、本実施形態の反力測定装置１０により得られた、測定対象のホースＨへの荷重付加時の反力データに基づく、ホースＨの劣化状態を調べる劣化診断について説明する。
診断対象のホースＨの劣化状態は、例えば、ホースＨの残存寿命として予測することができる。ホースＨの残存寿命は、残存寿命の診断対象のホースＨについての、反力測定装置１０の可動部１３の押圧移動による、ホースＨの荷重付加状態において得られた反力データに基づき、予測することができる。

ホースＨの残存寿命は、ホースＨの荷重付加状態において得られた反力データと、使用限界状態にある、同じ種類（口径や内部構造等）の比較対象のホースについて予め得られた試験結果との、比較に基づいて予測する。この試験は、比較対象のホースについて、診断対象のホースＨと同様の荷重付加試験と同一又は比較的近い試験条件下で行われる。残存寿命とは、ホースが使用限界状態になるまでの残りの使用時間を意味し、どの程度ホースが劣化した状態を使用限界状態というのかについては、要求に応じて適宜設定される。

診断対象及び比較対象のホースについての試験結果の比較に基づいて、残存寿命を予測する方法としては、任意のものを用いることができる。例えば、予め、積算使用時間が異なる複数の同種類のホースについて、それぞれ同一条件下で荷重付加試験を実施することにより、積算使用時間と荷重付加試験の試験結果との関係を表す傾向データを得る。得られた傾向データを、好ましくは複数のホースの種類及び試験条件について蓄積しておく。
そして、蓄積した傾向データのうち、ホースの種類が診断対象のホースと同じで、試験条件が診断対象のホースについて実施した試験と同じ又は比較的近いものを使用して、診断対象のホースの試験結果と使用限界状態にある比較対象のホースの試験結果とを比較する。この比較に基づき、ホースＨの劣化判定表を作成する。

このような劣化判定表は、ホースＨの種類毎に、使用圧力及び口径に対応する、判定基準となる反力値と、測定結果である反力値とに基づく、例えば「要注意」或いは「使用不可が望ましい」等の判定区分を、一覧にして示すものである。この劣化判定表を用いて、反力測定装置１０の可動部１３の押圧移動による、ホースＨへの荷重付加状態において得られた反力データ、即ち、測定部１４による測定結果である表示部２１に表示された反力値を対照する。対照により、その反力値に対応する判定を得て、反力データ値に基づく診断対象のホースの劣化状態を判定する。
つまり、反力測定装置１０による診断対象のホースＨの測定結果と、診断対象のホースＨと同種類の積算使用時間が異なる複数のホースについて、それぞれ同一条件下で荷重付加試験を実施し、積算使用時間と荷重付加試験の試験結果との関係を表す傾向データを得て蓄積した蓄積傾向データと、を対照することにより、診断対象のホースＨの劣化状態を判定する、ホースＨの劣化診断を行うことができる。

なお、例えば、反力に基づき上記したような劣化判定を自動的に行うプログラムを組み込み、その判定結果を表示部２１に提供する劣化判定部を表示部２１と一体に形成して、表示部２１に判定結果を表示させることもできる。この場合、反力測定装置１０と劣化判定部とでホースＨの劣化診断装置が構成されることになる。
図５は、ホースの劣化診断装置の一例の概略構成を示すブロック図である。図５に示すように、ホースの劣化診断装置３０は、反力測定装置１０と、反力測定装置１０による診断対象のホースＨの測定結果と、診断対象のホースＨと同種類の積算使用時間が異なる複数のホースについて、それぞれ同一条件下で荷重付加試験を実施し、積算使用時間と荷重付加試験の試験結果との関係を表す傾向データを得て蓄積した蓄積傾向データと、を対照して診断対象のホースＨの劣化状態を判定する劣化判定部３１と、を備えている。なお、劣化判定部３１は、必ずしも表示部２１と一体に形成されていなくてもよく、例えば単独で設けられていてもよい。

このように、この発明に係る反力測定装置１０は、例えば建設機械や工場設備等の現場において配置された、流路を形成するホースＨを、切断することなく流路形成状態のまま、可動部１３の押圧移動により、測定部１４の測定結果としてホースＨの反力データを得ることができる。また、上述した実施形態のように、少なくとも持ち部１１を、片手で握り持つことができる太さの棒状に形成することにより、携帯可能に、更には片手で持つことができるように構成すれば、反力測定装置１０を、例えば建設機械や工場設備等の、流路を形成するホースＨが設置された現場に、携帯することができ、更には片手で操作することができる。

そして、例えば上記のような劣化判定表を用いることで、反力測定装置１０により得られたホースＨの反力データから、例えば建設機械や工場設備等の現場において配置された、流路を形成するホースＨを、切断することなく流路形成状態のまま、ホースＨの劣化状態を診断することができる。

この発明によれば、反力測定装置を用いて、流路を形成するホースを切断することなく、流路形成状態のまま、押圧移動によるホースへの荷重付加状態におけるホースの反力データを得ることができ、この反力データから、劣化判定表を用いて、ホースの劣化状態を判定することができる。このため、例えば建設機械や工場設備等の現場において配置されたホースの劣化診断を、使用状態のまま行う場合に好適である。

１０：反力測定装置、１１：持ち部、１１ａ：ガイド部、１２：受け部、１２ａ：第１ガイド、１２ｂ：第２ガイド、１３：可動部、１４：測定部、１５：挟持部、１６：固定ベース、１６ａ：大型固定ベース、１７：可動ベース、１８：ラック、１９：ハンドル、２０：無線アンプ、２１：表示部、３０：劣化診断装置、３１：劣化判定部、Ｈ：ホース、ａ：挟持空間

Claims

受け部と、
前記受け部に対し接近可能に離間して配置され、前記受け部との間で、ホースをその長手方向と交差する方向から挿入可能な挟持空間を形成する可動部と、
前記挟持空間に挟み込まれた前記ホースに対する、前記可動部の前記受け部に対する接近移動に伴う押圧による荷重付加時の、前記ホースの反力を測定する測定部と、
を有し、
前記受け部及び前記可動部の一方は、２個の第１ガイドからなり、
前記受け部及び前記可動部の他方は、前記ホースが前記挟持空間に挟み込まれた際に、前記受け部及び前記可動部の前記一方の前記ホースを挟んだ反対側であって前記ホースの長手方向で前記２個の第１ガイドの間に位置する、１個の第２ガイドからなることを特徴とする、反力測定装置。
前記受け部及び前記可動部の前記一方に連結された、第１把持部と、前記受け部及び前記可動部の前記他方に連結され前記第１把持部に軸支された、第２把持部と、を更に有することを特徴とする、請求項１に記載の反力測定装置。
前記可動部の前記受け部に対する接近移動は、ラチェット機構により段階的に行われることを特徴とする、請求項１または２に記載の反力測定装置。
前記測定部による測定結果を表示する表示部を更に有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の反力測定装置。
前記第２ガイドは、軸方向略中央にＶ字状溝を有する半円筒体状に形成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の反力測定装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載の反力測定装置による診断対象のホースの測定結果と、前記診断対象のホースと同種類の積算使用時間が異なる複数のホースについて、それぞれ同一条件下で荷重付加試験を実施し、積算使用時間と荷重付加試験の試験結果との関係を表す傾向データを得て蓄積した蓄積傾向データと、を対照して前記診断対象のホースの劣化状態を判定する劣化診断方法。
請求項１から５のいずれか一項に記載の反力測定装置と、
前記反力測定装置による診断対象のホースの測定結果と、前記診断対象のホースと同種類の積算使用時間が異なる複数のホースについて、それぞれ同一条件下で荷重付加試験を実施し、積算使用時間と荷重付加試験の試験結果との関係を表す傾向データを得て蓄積した蓄積傾向データと、を対照して前記診断対象のホースの劣化状態を判定する劣化判定部と
を備える劣化診断装置。