WO2015141232A1 - ホースの残存寿命予測方法及びホースの劣化度診断方法 - Google Patents

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泰介 黒田
鈴木　幸治
嘉克 坂井
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株式会社ブリヂストン
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Definitions

  • the present invention relates to a method for predicting the remaining life of a hose and a method for diagnosing the degree of deterioration of the hose.
  • a hose having a rubber layer on the inner peripheral side is sometimes used in construction machines, factory facilities, and the like in order to transmit a high-temperature, high-pressure fluid (such as oil).
  • a high-temperature, high-pressure fluid such as oil
  • the rubber layer on the inner peripheral side gradually deteriorates due to heat from the fluid when used over a long period of time. If the rubber layer on the inner peripheral side is excessively deteriorated by heat, there is a risk that the fluid inside the hose leaks from between the joint and the hose.
  • an object of the present invention is to provide a method for predicting a remaining life of a hose and a method for diagnosing the deterioration degree of a hose that can be easily implemented without destroying the hose.
  • the method for predicting the remaining life of a hose according to the present invention is a method for predicting the remaining life of a hose, comprising a metal wire layer and an inner tube rubber layer disposed on the inner peripheral side of the metal wire layer, A test step for performing a hose bending test on the target hose, a test result of the hose bending test obtained on the prediction target hose, and a hose bending test performed in advance on the same type of hose in the use limit state.
  • the hose remaining life can be easily predicted without destroying the hose.
  • the direction of the external force at a predetermined support position on both sides of the hose portion in the extending direction of the hose while the external force is applied to the hose portion is preferable to support the hose from the opposite direction. According to this, the difference of the test result according to the deterioration degree of a hose will appear more clearly.
  • the distance between the predetermined support positions is 150 mm or less. According to this, a hose bending test can be implemented more easily.
  • the predetermined displacement amount is preferably 20 mm or less. According to this, while being able to implement a hose bending test more easily, the burden on a hose can be suppressed.
  • the outermost layer of the hose may be covered with a protective cover. Even in this case, since the hose bending test can be performed with sufficient accuracy, the convenience for the user can be improved.
  • the hose deterioration degree diagnosis method of the present invention is a hose deterioration degree diagnosis method comprising a metal wire layer and an inner tube rubber layer disposed on the inner peripheral side of the metal wire layer, wherein the deterioration degree diagnosis A test step for performing a hose bending test on the target hose, a test result of the hose bending test obtained on the diagnosis target hose, and a hose having the same accumulated use time as the diagnosis target hose in advance.
  • a diagnosis step of diagnosing the degree of deterioration of the hose to be diagnosed based on a comparison with a test result obtained by performing the hose bending test, and in the hose bending test, a predetermined portion of the hose to be tested The external force required to displace the hose portion by a predetermined displacement amount in the direction of the external force while causing external force to act on the hose portion, or The amount of displacement in the direction of the external force of the hose portion when allowed to act the external force of a predetermined magnitude over scan portion, measured, and wherein the obtaining it as the test result.
  • the hose deterioration degree diagnosis method of the present invention the hose deterioration degree diagnosis can be easily performed without destroying the hose.
  • the direction of the external force is applied at a predetermined support position on both sides of the hose portion in the extending direction of the hose while the external force is applied to the hose portion. It is preferable to support the hose from the opposite direction. According to this, the difference of the test result according to the deterioration degree of a hose will appear more clearly.
  • the distance between the predetermined support positions is preferably 150 mm or less. According to this, a hose bending test can be implemented more easily.
  • the predetermined displacement amount is preferably 20 mm or less. According to this, while being able to implement a hose bending test more easily, the burden on a hose can be suppressed.
  • the outermost layer of the hose may be covered with a protective cover. Even in this case, since the hose bending test can be performed with sufficient accuracy, the convenience for the user can be improved.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows a hose in the mounting state to a hydraulic drive device. It is a partially exploded perspective view which shows two examples of the internal structure of a hose. It is a figure for demonstrating an example of a hose bending test performed with the residual life prediction method and the degradation degree diagnostic method of the hose of this invention. It is a figure for demonstrating the other example of a hose bending test performed with the residual lifetime prediction method and the degradation degree diagnostic method of the hose of this invention.
  • FIG. 1 the hose which can use the residual life prediction method of the hose which concerns on one Embodiment of this invention, or a degradation diagnostic method is demonstrated.
  • a hose 1 is attached to a construction machine, a factory facility, etc. (in the example of FIG. 1, a hydraulic drive device 3), and transmits, for example, a high-temperature, high-pressure fluid (oil or the like). Used to do.
  • the joint 2 is fixed to both ends of the hose 1, and the hose 1 is attached to the hydraulic drive device 3 by the joint 2 being connected to the hydraulic drive device 3 by screwing. .
  • the hose 1 includes at least a metal wire layer 12 and an inner tube rubber layer 11 disposed on the inner peripheral side of the metal wire layer 12.
  • FIG. 2 shows two examples of the internal structure of the hose 1.
  • the hose 1 has an inner tube rubber layer 11, a metal wire layer 12, an intermediate rubber layer 13, and an outer rubber layer 14 in the radial direction. It is configured by stacking.
  • the inner tube rubber layer 11 is the innermost rubber layer, and has airtightness, heat resistance and other resistance to the fluid flowing inside.
  • the metal wire layer 12 is provided as one or more layers (two layers in the example of FIG. 2A, four layers in the example of FIG.
  • the metal wire layer 12 is a spiral or braided form of metal wire (a braided form in the example of FIG. 2 (a), a spiral form in the example of FIG. 2 (b)), or an outer peripheral surface of the inner tube rubber layer 11 or It is formed by wrapping around the outer periphery.
  • a reinforcing yarn layer 15 formed by knitting reinforcing yarns such as organic fibers is provided between the inner tube rubber layer 11 and the metal wire layer 12 on the outer peripheral side thereof.
  • the metal wire constituting the metal wire layer 12 may be prevented from entering the inner tube rubber layer 11.
  • the intermediate rubber layer 13 is a rubber layer between the inner tube rubber layer 11 and the outer cover rubber layer 14, and between the metal wire layers 12 when a plurality of metal wire layers 12 are provided as in the example of FIG. 2. Therefore, the metal wire layers 12 are prevented from being displaced from each other, and the metal wire layers 12 are prevented from coming into contact with each other and being worn.
  • the intermediate rubber layer 13 may not be provided.
  • the outer rubber layer 14 is a rubber layer on the outermost peripheral side, has abrasion resistance, weather resistance, and the like, and is formed of rubber that can protect the hose 1 from the external environment.
  • the diameter of the hose 1 is, for example, 5 to 80 mm.
  • the hose 1 has an outer peripheral side of the outer rubber layer 14 covered with a protective cover (exterior protective component) made of vinyl or metal to enhance protection from heat and external damage. You may make it do.
  • the protective cover may not be bonded to the outer rubber layer 14.
  • the inner peripheral rubber layer (the inner tube rubber layer 11 and the intermediate rubber layer 13, particularly the inner tube rubber layer 11 is particularly susceptible to heat from the fluid in the hose 1. )
  • the inner tube rubber layer 11 is cured, the degree of adhesion (surface pressure) of the inner tube rubber layer 11 to the joint 2 is lowered, and the fluid in the hose 1 may leak to the outside.
  • the hardness of the inner tube rubber layer 11 itself is periodically measured without destroying the hose 1. It is best if possible, but no method has yet been established to enable it. For example, even if the hardness is measured by pressing the hose 1 from the outside using a durometer hardness meter, the hardness of the metal wire layer 12 that does not change due to heat is measured or applied to a hose with a protective cover. There is a problem that it cannot be done. Furthermore, only the hardness of the outer rubber layer 14 that may have a different degree of deterioration from the inner peripheral rubber layer depending on the external environment is obtained as a measurement result, and it may be difficult to accurately measure the degree of deterioration. .
  • the inventors have found that the metal wire layer 12 that is radially adjacent to the inner peripheral rubber layers 11 and 13 as the inner peripheral rubber layers 11 and 13 are cured by thermal degradation. As a result of restricting the movement of the hose 1, attention was paid to the difficulty of bending the hose 1 itself. In addition, even if the hose 1 does not include the intermediate rubber layer 13, the hose 1 is difficult to bend according to use. This is because the hose manufacturing process (the metal wire layer 12 is formed on the outer peripheral side of the inner tube rubber layer 11).
  • the inner tube rubber layer 11 has moved into the metal wire layer 12 adjacent to the outer peripheral side thereof, so that the inner tube rubber layer 11 is hardened there by using a hose, and the metal wire This is probably because the movement of the layer 12 is limited. And the inventors thought that the remaining life of the hose 1 could be predicted and the degree of deterioration could be easily diagnosed without damaging the hose 1 by quantifying the difficulty of bending the hose 1. The present invention has been made based on such an idea.
  • a hose bending test is performed on a hose that is a target of remaining life prediction or deterioration degree diagnosis (test step), and the remaining life prediction or deterioration degree diagnosis of the hose is performed using the test result of the hose bending test ( Prediction step or diagnostic step).
  • 3 and 4 are diagrams for explaining different examples of the hose bending test method.
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis are perpendicular to each other. 3 and 4 is not limited to the vertical direction in practice, and may be other directions (direction along a horizontal plane, etc.).
  • the hose 1 is detached from the hydraulic drive device 3 and a three-point bending test is performed.
  • the joint 2 at both ends of the hose 1 is removed from the hydraulic drive device 3, and the hose 1 is straightly extended and placed on the support means 21 while the joint 2 is fixed to both ends of the hose 1.
  • the support means 21 is in contact with the hose 1 at two support positions P (fulcrum points) separated from each other along the extending direction of the hose 1.
  • L be the distance between the support positions P (that is, the length of the line segment connecting the support positions P).
  • the external force acting means 20 causes the hose portion 1a located on the equidistant line from the pair of support positions P to have a position Q (action point) opposite to the support position P in the radial direction (Z-axis positive side). ), An external force F is applied so as to push the hose 1. While the external force F is applied to the hose portion 1a, the support means 21 supports the hose 1 from the opposite direction of the external force F at the support positions P on both sides of the hose portion 1a in the extending direction of the hose 1.
  • “supporting the hose 1 from the direction opposite to the direction of the external force F” means that the drag F ′ that the support means 21 acts on the hose 1 at the support position P is the direction of the external force F.
  • the hose portion 1a is displaced in the direction of the external force F while causing bending deformation in the hose portion 1a.
  • the hose 1 has the metal wire layer 12
  • the hose The portion 1a is not deformed so that the circumferential wall on one side in the radial direction (Z-axis positive side) approaches the circumferential wall on the other side in the radial direction (Z-axis negative side) (that is, the hose portion 1a is crushed)
  • the peripheral wall over the entire circumference is displaced in the direction of the external force F with respect to the support position P, bending deformation occurs.
  • the hose portion 1a is displaced in the direction of the external force F by a predetermined displacement amount ⁇ , the external force F required for this displacement is measured, and the value of the measured external force F is obtained as a test result. That is, the hose bending test is performed on the plurality of hoses 1 to be tested using the same displacement amount ⁇ , and the measured values of the external forces F are obtained as test results. In this case, the remaining life prediction or the deterioration diagnosis of the hose is performed based on a comparison result between measured values of the external force F obtained using the same displacement amount ⁇ .
  • an external force F having a predetermined magnitude is applied to the hose portion 1a, the displacement amount ⁇ of the hose portion 1a in the direction of the external force F at this time is measured, and the measured displacement amount ⁇ is obtained as a test result.
  • a three-point bending test is performed with the hose 1 attached to the hydraulic drive device 3.
  • the description of the hose bending test of this example will be focused on parts different from the example of FIG.
  • the hose 1 is attached to the hydraulic drive device 3 while being curved in a U-shape that is convex on the positive side of the Z-axis.
  • the support means 21 is disposed on the hose 1.
  • the support means 21 is in contact with the hose 1 at two support positions P (fulcrum points) separated from each other along the extending direction of the hose 1.
  • P full-point points
  • the equidistant line from the pair of support positions P passes through the center of the hose 1 in the extending direction of the hose 1.
  • Each support position P may be arranged so that the distance line passes through any position of the hose 1 in the extending direction of the hose 1.
  • the hose 1 is pushed to the hose portion 1a on the equidistant line from the pair of support positions P from the position Q (action point) opposite to the support position P in the radial direction by the external force action means 20.
  • the external force F is applied as follows.
  • the support means 21 is supported at the support positions P on both sides of the hose portion 1a in the extending direction of the hose 1 from the direction opposite to the direction of the external force F (Z-axis positive direction).
  • the hose 1 is supported. Then, by the action of the external force F, the hose portion 1a is displaced in the direction of the external force F while causing bending deformation in the hose portion 1a.
  • an external force F is applied to the hose portion 1a to cause the hose portion 1a to bend and deform, and the hose portion 1a is displaced by a predetermined displacement amount ⁇ in the direction of the external force F.
  • the required external force F or the amount of displacement ⁇ in the direction of the external force F of the hose portion 1a when an external force F having a predetermined magnitude is applied to the hose portion 1a is obtained as a test result.
  • the hose bending test can be performed while the hose 1 is attached to the hydraulic drive device 3 or the like, and in this case, the convenience for the user can be further improved.
  • the support means 21 is in the support positions P on both sides of the hose portion 1 a in the extending direction of the hose 1, and the direction of the external force F Since the three-point bending that supports the hose 1 from the opposite direction is performed, the degree of bending deformation in the hose portion 1a is greater than the two-point bending or the four-point bending. The difference in test results according to the degree of deterioration will appear more clearly. Thereby, the accuracy of the hose remaining life prediction and the deterioration degree diagnosis can be improved.
  • the hose portion 1a is not limited to three-point bending, and an external force F is applied to one or more hose portions 1a to cause bending deformation in the hose portion 1a.
  • an external force F is applied to one or more hose portions 1a to cause bending deformation in the hose portion 1a.
  • it may be performed by any method such as 4-point bending, 2-point bending, and 1-point bending.
  • the support position P fuller
  • the test can be performed with sufficient accuracy, so that the convenience for the user can be improved. .
  • the distance L between the support positions P is preferably 150 mm or less.
  • the displacement amount ⁇ of the hose portion 1a is fixed and the external force F is obtained as a test result, the displacement amount ⁇ can be sufficiently reduced, so that the user can easily perform the hose bending test.
  • the hose 1 can be regarded as a straight line. The hose bending test can be easily carried out while being mounted on the like.
  • the displacement amount ⁇ of the hose portion 1a in the direction of the external force F is as small as 20 mm or less. Even in the amount, the difference in the test result according to the deterioration degree of the hose 1 appears sufficiently clearly. In this case, since it is not necessary to bend the hose 1 greatly, the user can easily perform the hose bending test, and the burden on the hose 1 can be suppressed.
  • the displacement amount ⁇ is not particularly limited and may be appropriately adjusted according to conditions such as the diameter of the hose, but is preferably 0.1 mm or more. If it is this range, it will become easy to obtain a test result with sufficient precision.
  • the external force F is applied to the hose portion 1 a so as to push the hose 1 from the position Q on the opposite side to the support position P.
  • an external force F may be applied so as to pull the hose 1 from a position on the same side as the fulcrum position P of the hose portion 1a.
  • the support means 21 is supported at the support positions P on both sides of the hose portion 1a in the extending direction of the hose 1 from the direction opposite to the direction of the external force F. Will be supported.
  • the support means 21 may be configured by a roller that can rotate according to the bending deformation of the hose portion 1a while contacting the hose 1 at the support position P. Since the frictional force between the hose 1 and the support means 21 can be reduced while the bending deformation occurs, the user can perform the hose bending test more smoothly.
  • the hose bending test can be performed with sufficient accuracy, so that the convenience for the user can be improved.
  • hose remaining life prediction In the hose remaining life prediction, the hose bending test result obtained for the hose for which the remaining life is to be predicted and the same type of hose (caliber, internal structure, etc.) in the use limit state (hereinafter referred to as the “hose to be compared”) ”), The remaining life of the hose to be predicted is predicted based on a comparison with the test result obtained by conducting a hose bending test in advance under the same or relatively similar test conditions (prediction step). The remaining life means the remaining use time until the hose 1 reaches the use limit state. The extent to which the hose 1 has deteriorated may be set as appropriate according to demand.
  • Test conditions for the hose bending test include, for example, a distance L between the support positions, and when the displacement amount ⁇ is fixed and an external force F is obtained as a test result, the displacement amount ⁇ is one of the test conditions. Alternatively, when the external force F is fixed and the displacement amount ⁇ is obtained as a test result, the external force F is one of the test conditions.
  • Any method can be used as a method for predicting the remaining life based on the comparison of test results for the prediction target and the comparison target hose. For example, by previously performing a hose bending test under the same conditions for a plurality of the same type of hoses having different accumulated usage times, trend data representing the relationship between the accumulated usage time and the test results of the hose bending test is obtained. . Such trend data is preferably accumulated for a plurality of hose types and test conditions. And in the prediction step, use the trend data that has the same type of hose as the prediction target hose and the test condition is the same as or relatively close to the test performed on the prediction hose.
  • the remaining life of the prediction target hose is predicted based on the comparison between the test result of the prediction target hose and the test result of the comparison target hose in the use limit state.
  • the estimated usage time that the test result is expected to change from the value obtained for the prediction target hose to the value for the comparison target hose in the use limit state It may be obtained by extrapolation and may be used as the remaining life of the hose to be predicted.
  • the prediction accuracy can be further improved.
  • Any method can be used as a method for diagnosing the degree of deterioration based on comparison of test results for the diagnosis target and the comparison target hose. For example, as described for the remaining life prediction, first, the accumulated usage time and test, where the hose type is the same as the hose to be diagnosed and the test conditions are the same as or relatively close to the tests performed on the hose to be diagnosed Using the trend data with the result, the test result of the comparison target hose having a shorter accumulated usage time than the diagnosis target hose is obtained. Then, the degree of deterioration of the diagnosis target hose is diagnosed based on a comparison between the test result of the diagnosis target hose and the test result of the comparison target hose having a shorter accumulated usage time than the diagnosis target hose. At this time, for example, a ratio between the test result of the diagnosis target hose and the test result of the comparison target hose having a shorter accumulated usage time than the diagnosis target hose may be set as the deterioration degree of the diagnosis target hose.
  • the hose remaining life prediction method and hose deterioration diagnosis method according to the present invention can be used for hoses used in, for example, construction machinery and factory equipment.

Abstract

　ホースを破壊することなく簡単に実施可能な、ホースの残存寿命予測方法及びホースの劣化度診断方法を提供する。　この発明では、ホース曲げ試験を行う試験ステップと、予測対象のホースの残存寿命を予測する予測ステップと、を含み、ホース曲げ試験では、該ホース部分を外力の方向に所定変位量だけ変位させるのに要する外力を、または、該ホース部分に所定の大きさの外力を作用させたときの該ホース部分の外力の方向への変位量を、測定し、これを試験結果として得る。

Description

ホースの残存寿命予測方法及びホースの劣化度診断方法
　この発明は、ホースの残存寿命予測方法及びホースの劣化度診断方法に関するものである。
　一般的に、建設機械や工場設備等には、高温、高圧の流体（油等）を伝送するために、内周側にゴム層を有するホースが、用いられることがある。このようなホースは、例えその仕様に定められた範囲内での使用であっても、長期間にわたる使用によって、内周側のゴム層が流体からの熱により徐々に熱劣化する。内周側のゴム層が過度に熱劣化すると、ホース内部の流体が継手とホースとの間から漏れ出る等の不具合が生じるおそれがある。このような不具合を防止するためには、定期的に、ホースの残存寿命を予測したり、ホースの劣化度を診断したりすることにより、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。
　ホースの残存寿命予測や劣化度診断を行う方法としては、内周側のゴム層の一部を切り出してその物性を測定し、その結果を用いるものがある。また、特許文献１には、ホースの内ゴム層と同一材質の劣化確認用ゴム体を、所定量だけ伸張した状態でホース端部の口金に取り付けて、劣化確認用ゴム体を外部から観察することにより、内ゴム層の劣化状態を推定し、ホース劣化検出を行う方法が提案されている。
特開２００４－２７１４１４号公報
　しかしながら、ゴム層の一部を切り出すことでホースの残存寿命予測や劣化度診断を行う方法では、ホースを破壊する必要があり、ホースの使用が中断されたり、使用現場ですぐに結果が得られない等の問題がある。また、特許文献１に記載の方法では、ホース以外の部品として劣化確認用ゴム体を設ける必要があることから、コスト及び工程数が増えるという問題があった。
　このような問題に鑑みて、本発明は、ホースを破壊することなく簡単に実施可能な、ホースの残存寿命予測方法及びホースの劣化度診断方法を提供することを目的とする。
　この発明のホースの残存寿命予測方法は、金属ワイヤ層と、該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する、ホースの残存寿命予測方法であって、残存寿命の予測対象のホースについてホース曲げ試験を行う試験ステップと、前記予測対象のホースについて得た前記ホース曲げ試験の試験結果と、使用限界状態にある同種類のホースについて予め前記ホース曲げ試験を行って得た試験結果との比較に基づいて、前記予測対象のホースの残存寿命を予測する予測ステップと、を含み、前記ホース曲げ試験では、試験対象のホースの所定の部分に外力を作用させてそのホース部分で曲げ変形を生じさせながら、該ホース部分を前記外力の方向に所定変位量だけ変位させるのに要する前記外力を、または、該ホース部分に所定の大きさの前記外力を作用させたときの該ホース部分の前記外力の方向への変位量を、測定し、これを前記試験結果として得ることを特徴とする。
　この発明のホースの残存寿命予測方法によれば、ホースを破壊することなく簡単にホースの残存寿命予測が実施可能となる。
　この発明のホースの残存寿命予測方法において、前記ホース曲げ試験では、前記ホース部分に前記外力を作用させる間、前記ホースの延在方向における前記ホース部分の両側の所定支持位置で、前記外力の方向とは反対の方向から前記ホースを支持すると、好適である。
　これによれば、ホースの劣化度に応じた試験結果の違いがより明確に現れることとなる。
　この発明のホースの残存寿命予測方法において、前記所定支持位置どうしの間の距離は、１５０ｍｍ以下であることが好ましい。
　これによれば、ホース曲げ試験をより簡単に実施できる。
　この発明のホースの残存寿命予測方法において、前記所定変位量は、２０ｍｍ以下であることが好ましい。
　これによれば、ホース曲げ試験をより簡単に実施できるとともに、ホースへの負担を抑制できる。
　この発明のホースの残存寿命予測方法において、前記ホースは、その最表層が保護カバーにより被覆されていてもよい。
　この場合でも、十分な精度でホース曲げ試験を実施できるので、使用者の利便性を向上できる。
　この発明のホースの劣化度診断方法は、金属ワイヤ層と、該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する、ホースの劣化度診断方法であって、劣化度の診断対象のホースについてホース曲げ試験を行う試験ステップと、前記診断対象のホースについて得た前記ホース曲げ試験の試験結果と、前記診断対象のホースと同種類の、積算使用時間の把握されたホースについて予め前記ホース曲げ試験を行って得た試験結果との比較に基づいて、前記診断対象のホースの劣化度を診断する診断ステップと、を含み、前記ホース曲げ試験では、試験対象のホースの所定の部分に外力を作用させてそのホース部分で曲げ変形を生じさせながら、該ホース部分を前記外力の方向に所定変位量だけ変位させるのに要する前記外力を、または、該ホース部分に所定の大きさの前記外力を作用させたときの該ホース部分の前記外力の方向への変位量を、測定し、これを前記試験結果として得ることを特徴とする。
　この発明のホースの劣化度診断方法によれば、ホースを破壊することなく簡単にホースの劣化度診断が実施可能となる。
　この発明のホースの劣化度診断方法において、前記ホース曲げ試験では、前記ホース部分に前記外力を作用させる間、前記ホースの延在方向における前記ホース部分の両側の所定支持位置で、前記外力の方向とは反対の方向から前記ホースを支持すると、好適である。
　これによれば、ホースの劣化度に応じた試験結果の違いがより明確に現れることとなる。
　この発明のホースの劣化度診断方法において、前記所定支持位置どうしの間の距離は、１５０ｍｍ以下であることが好ましい。
　これによれば、ホース曲げ試験をより簡単に実施できる。
　この発明のホースの劣化度診断方法において、前記所定変位量は、２０ｍｍ以下であることが好ましい。
　これによれば、ホース曲げ試験をより簡単に実施できるとともに、ホースへの負担を抑制できる。
　この発明のホースの劣化度診断方法において、前記ホースは、その最表層が保護カバーにより被覆されていてもよい。
　この場合でも、十分な精度でホース曲げ試験を実施できるので、使用者の利便性を向上できる。
　この発明によれば、ホースを破壊することなく簡単に実施可能な、ホースの残存寿命予測方法及びホースの劣化度診断方法を提供することができる。
ホースを油圧駆動装置への装着状態で示す斜視図である。 ホースの内部構造の２つの例を示す一部分解斜視図である。 本発明のホースの残存寿命予測方法及び劣化度診断方法で行う、ホース曲げ試験の一例を説明するための図である。 本発明のホースの残存寿命予測方法及び劣化度診断方法で行う、ホース曲げ試験の他の例を説明するための図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を例示説明する。
　まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係るホースの残存寿命予測方法や劣化度診断方法を使用し得る、ホースについて説明する。図１に示すように、このようなホース１は、建設機械や工場設備等（図１の例では、油圧駆動装置３）に装着されて、例えば、高温、高圧の流体（油等）を伝送するのに用いられる。図１に示す例では、ホース１の両端に継手２が固定されており、ホース１は、継手２が油圧駆動装置３に螺合により連結されることで、油圧駆動装置３に装着されている。ホース１の両端を継手２に固定する際には、例えば、継手２の芯金部（図示せず）と、その外周側に配置した継手２の締金部（図示せず）との間に、ホース端を介在させた状態で、締金部を加締め等により固定する。
　ホース１は、つぎに図２を参照して説明するように、少なくとも、金属ワイヤ層１２と、この金属ワイヤ層１２より内周側に配置された内管ゴム層１１とを有する。図２は、ホース１の内部構造の２つの例を示している。図２（ａ）および図２（ｂ）にそれぞれ一例として示すところでは、ホース１は、内管ゴム層１１、金属ワイヤ層１２、中間ゴム層１３、および外被ゴム層１４がそれぞれ径方向に積層して構成されている。
　内管ゴム層１１は、最も内周側のゴム層であり、その内側を流動する流体に対して気密性および耐熱性その他の耐性を有する。
　金属ワイヤ層１２は、１層又は複数層（図２（ａ）の例では２層。図２（ｂ）の例では４層。）設けられ、ホース１の耐圧性を確保する補強層としての役割を持つ。金属ワイヤ層１２は、金属ワイヤをスパイラルまたは編組等の形態（図２（ａ）の例では編組形態。図２（ｂ）の例ではスパイラル形態。）で、内管ゴム層１１の外周面又はそれより外周側に巻きつけて形成される。図２（ｂ）の例のように、内管ゴム層１１とその外周側の金属ワイヤ層１２との間には、例えば有機繊維等の補強糸を編んで形成される補強糸層１５を設けて、金属ワイヤ層１２を構成する金属ワイヤの内管ゴム層１１へのくい込みを防止するようにしてもよい。
　中間ゴム層１３は、内管ゴム層１１と外被ゴム層１４との間のゴム層であり、図２の例のように金属ワイヤ層１２を複数有する場合に金属ワイヤ層１２どうしの間に位置して、各金属ワイヤ層１２が相互にずれることを防ぐとともに、各金属ワイヤ層１２が相互に接触して摩耗することを防いでいる。なお、中間ゴム層１３は設けなくてもよい。
　外被ゴム層１４は、最も外周側のゴム層であり、耐摩耗性や耐候性等を有し、ホース１を外部環境から保護可能なゴムで形成されている。
　なお、ホース１の口径は、例えば５～８０ｍｍである。
　また、図示は省略するが、ホース１は、外被ゴム層１４の外周側を、ビニール製又は金属製等の保護カバー（外装保護部品）により被覆して、熱や外傷等からの保護を強化するようにしてもよい。この場合、保護カバーは外被ゴム層１４に対して接着されていなくてもよい。
　つぎに、本発明によるホースの残存寿命予測方法及び劣化度診断方法を得るに至った経緯について、説明する。
　一般的に、上述したようなホース１では、ホース１内の流体からの熱の影響を特に受けやすい内周側のゴム層（内管ゴム層１１及び中間ゴム層１３、特に内管ゴム層１１）が、長期の使用によって（積算使用時間が増えるにつれて）徐々に熱劣化により硬化する。内管ゴム層１１が硬化すると、内管ゴム層１１の継手２に対する密着度（面圧）が低下して、ホース１内の流体が外部へ漏れ出すおそれがある。内管ゴム層１１が過度に熱劣化ひいては硬化した状態でのホース１の使用を未然に防ぐためには、定期的に、ホース１を破壊することなく、内管ゴム層１１自体の硬さを測定できれば一番よいが、それを可能にする方法は未だ確立されていない。例えば、デュロメータ硬度計を用いてホース１を外側から押圧して硬度を測定しても、熱による変化が生じない金属ワイヤ層１２の硬さを測定してしまったり、保護カバー付きホースには適用できないという課題がある。さらに、外部の環境により内周側のゴム層とは劣化度合いが異なる可能性がある外被ゴム層１４の硬さのみが測定結果として出てしまい、劣化度の正確な測定が難しい場合がある。
　発明者らは、さらに検討を重ねた結果、内周側のゴム層１１、１３が熱劣化によって硬化するのに伴い、内周側のゴム層１１、１３に径方向に隣接した金属ワイヤ層１２の動きが制限される結果、ホース１自体が曲げ難くなることに着目した。なお、ホース１が中間ゴム層１３を備えない場合でも、ホース１は使用に応じて曲げ難くなるが、これは、ホースの製造工程（内管ゴム層１１の外周側に金属ワイヤ層１２を形成した後に、加硫する）において、内管ゴム層１１がその外周側に隣接する金属ワイヤ層１２内へ移動してきているため、ホースの使用により内管ゴム層１１がそこで硬化されて、金属ワイヤ層１２の動きが制限されるからであると考えられる。そして、発明者らは、ホース１の曲げ難さを定量化することにより、ホース１を破壊することなく簡単に、ホース１の残存寿命の予測や劣化度の診断が可能であると考えた。本発明は、このような考えに基づいてなされたものである。
　本発明では、残存寿命予測又は劣化度診断の対象のホースについて、ホース曲げ試験を行い（試験ステップ）、ホース曲げ試験の試験結果を用いて、そのホースの残存寿命予測又は劣化度診断を行う（予測ステップ又は診断ステップ）。
　まず、本発明で行うホース曲げ試験の例について説明する。
　（ホース曲げ試験）
　図３及び図４は、それぞれホース曲げ試験の方法の別々の例を説明するための図である。なお、説明の便宜上、図３及び図４の紙面における左右方向、前後方向、及び上下方向を、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向とする。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに垂直である。図３及び図４の紙面における上下方向は、実際には鉛直方向に限られず、それ以外の方向（水平面に沿う方向等）でもよい。
　図３の例では、ホース１を油圧駆動装置３から取り外して、３点曲げ試験を行う。まず、ホース１の両端の継手２を油圧駆動装置３から取り外し、継手２をホース１の両端に固定したまま、ホース１をまっすぐ延ばして、支持手段２１の上に配置する。支持手段２１は、ホース１の延在方向に沿って互いから離間された２つの支持位置Ｐ（支点）で、ホース１に接触している。ここで、支持位置Ｐどうしの間の距離（すなわち支持位置Ｐどうしを結ぶ線分の長さ）を、Ｌとする。
　その状態で、外力作用手段２０により、ほぼ一対の支持位置Ｐからの等距離線上にあるホース部分１ａに、支持位置Ｐとは径方向の反対側（Ｚ軸正側）の位置Ｑ（作用点）から、ホース１を押すように外力Ｆを作用させる。ホース部分１ａに外力Ｆを作用させる間、支持手段２１は、ホース１の延在方向におけるホース部分１ａの両側の支持位置Ｐで、外力Ｆの方向とは反対の方向からホース１を支持する。ここで、「外力Ｆの方向とは反対の方向からホース１を支持する」とは、支持手段２１が支持位置Ｐでホース１に作用させることとなる抗力Ｆ'が、外力Ｆの方向とは反対の方向の成分を含んでいることを指している。そして、この外力Ｆの作用により、そのホース部分１ａで曲げ変形を生じさせながら、ホース部分１ａを外力Ｆの方向に変位させる。なお、ホース１が金属ワイヤ層１２を有していることから、本例のように外力Ｆをホース１の径方向一方側（Ｚ軸正側）からＺ軸負方向に作用させた場合、ホース部分１ａは、径方向一方側（Ｚ軸正側）の周壁が径方向他方側（Ｚ軸負側）の周壁に近づくように（すなわちホース部分１ａが潰れるように）変形するのではなく、その全周にわたる周壁が支持位置Ｐに対して外力Ｆの方向に変位することで、曲げ変形が生じることとなる。
　そして、例えば、ホース部分１ａを外力Ｆの方向に所定変位量δだけ変位させて、この変位に要した外力Ｆを測定し、測定した外力Ｆの値を試験結果として得る。すなわち、複数の試験対象のホース１について、それぞれ同じ変位量δを用いてホース曲げ試験を行い、それぞれの外力Ｆの測定値を試験結果として得る。この場合、ホースの残存寿命予測又は劣化度診断は、同じ変位量δを用いて得られた外力Ｆの測定値どうしの比較結果に基づいて行うこととなる。
　あるいは、ホース部分１ａに所定の大きさの外力Ｆを作用させて、このときのホース部分１ａの外力Ｆの方向への変位量δを測定し、測定した変位量δの値を試験結果として得るようにしてもよい。すなわち、複数の試験対象のホース１について、それぞれ同じ外力Ｆの大きさを用いてホース曲げ試験を行い、それぞれの変位量δの測定値を試験結果として得る。この場合、ホースの残存寿命予測又は劣化度診断は、同じ大きさの外力Ｆを用いて得られた変位量δの測定値どうしの比較結果に基づいて行うこととなる。
　図４の例では、ホース１を油圧駆動装置３に取り付けたまま、３点曲げ試験を行う。本例のホース曲げ試験の説明は、図３の例と異なる部分を中心に行う。図４の例では、ホース１は、Ｚ軸正側に凸のＵ字型に湾曲した状態で、油圧駆動装置３に取り付けられている。まず、支持手段２１を、ホース１の上に配置する。このとき、支持手段２１は、ホース１の延在方向に沿って互いから離間された２つの支持位置Ｐ（支点）で、ホース１に接触している。なお、図４の例では、一対の支持位置Ｐからの等距離線が、ホース１の延在方向におけるホース１の中央を通っているが、これに限られず、一対の支持位置Ｐからの等距離線がホース１の延在方向におけるホース１の任意の位置を通るように、各支持位置Ｐは配置されてよい。
　その状態で、外力作用手段２０により、一対の支持位置Ｐからの等距離線上にあるホース部分１ａに、支持位置Ｐとは径方向の反対側の位置Ｑ（作用点）から、ホース１を押すように外力Ｆを作用させる。ホース部分１ａに外力Ｆを作用させる間、支持手段２１は、ホース１の延在方向におけるホース部分１ａの両側の支持位置Ｐで、外力Ｆの方向（Ｚ軸正方向）とは反対の方向からホース１を支持する。そして、この外力Ｆの作用により、そのホース部分１ａで曲げ変形を生じさせながら、ホース部分１ａを外力Ｆの方向に変位させる。
　そして、図３の例と同様に、ホース部分１ａに外力Ｆを作用させてそのホース部分１ａで曲げ変形を生じさせながら、ホース部分１ａを外力Ｆの方向に所定変位量δだけ変位させるのに要する外力Ｆを、または、ホース部分１ａに所定の大きさの外力Ｆを作用させたときのホース部分１ａの外力Ｆの方向への変位量δを、試験結果として得る。
　このように、上述の本発明で行うホース曲げ試験の例では、ホース１を破壊する必要がなく、また、使用者がホース１の使用現場で簡単に試験を実施できる。また、図４の例のように、ホース１を油圧駆動装置３等に装着させたままホース曲げ試験を行うこともでき、その場合、使用者の利便性をさらに向上できる。
　また、図３及び図４の例では、ホース部分１ａに外力Ｆを作用させる間に、支持手段２１が、ホース１の延在方向におけるホース部分１ａの両側の支持位置Ｐで、外力Ｆの方向とは反対の方向からホース１を支持する、３点曲げを実施したことにより、２点曲げや４点曲げと比べて、ホース部分１ａでの曲げ変形の度合いがより大きくなるので、ホース１の劣化度に応じた試験結果の違いがより明確に現れることとなる。これにより、ホースの
残存寿命予測や劣化度診断の精度を向上できる。
　ただし、本発明で行うホース曲げ試験においては、３点曲げに限られず、１つ以上のホース部分１ａに外力Ｆを作用させて、そのホース部分１ａで曲げ変形を生じさせながら、ホース部分１ａを外力Ｆの方向に変位させ得るものである限り、４点曲げ、２点曲げ、１点曲げ等、任意の方法で行ってよい。なお、１点曲げの場合、支持位置Ｐ（支点）ひいては支持手段２１が不要である。
　また、本発明で行うホース曲げ試験では、仮にホース１が前述した保護カバー（外装保護部品）により被覆されている場合でも、十分な精度で試験を実施できるので、使用者の利便性を向上できる。
　上述の本発明で行うホース曲げ試験の例において、支持位置Ｐどうしの間の距離Ｌは、１５０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、例えばホース部分１ａの変位量δを固定して試験結果として外力Ｆを得る場合、変位量δを十分に小さくできるので、使用者がホース曲げ試験を簡単に実施できる。また、これにより、ホース１が油圧駆動装置３等へ屈曲して装着されていても、支持位置Ｐどうしの距離が短ければ擬似的に直線と見ることができるため、ホース１を油圧駆動装置３等に装着させたまま容易にホース曲げ試験を行うことができる。
　本発明で行うホース曲げ試験では、例えばホース部分１ａの変位量δを固定して試験結果として外力Ｆを得る場合、外力Ｆの方向へのホース部分１ａの変位量δが、例え２０ｍｍ以下という微小量であっても、ホース１の劣化度に応じた試験結果の違いが十分明確に現れる。この場合、ホース１を大きく曲げなくて済むので、使用者がホース曲げ試験を簡単に実施できるとともに、ホース１への負担を抑制できる。変位量δは、特に制限されず、ホースの口径等の条件によって適宜調整すれば良いが、０．１ｍｍ以上が好ましい。この範囲であれば、十分な精度で試験結果を得ることが容易となる。
　なお、図３及び図４の例では、ホース部分１ａに、支持位置Ｐとは径方向反対側の位置Ｑから、ホース１を押すように外力Ｆを作用させたが、これに代えて、又はこれに加えて、ホース部分１ａの支点位置Ｐとは径方向に同じ側の位置から、ホース１を引っ張るように外力Ｆを作用させてもよい。この場合でも、ホース部分１ａに外力Ｆを作用させる間、支持手段２１は、ホース１の延在方向におけるホース部分１ａの両側の支持位置Ｐで、外力Ｆの方向とは反対の方向からホース１を支持することとなる。
　また、ホース曲げ試験において、支持手段２１は、ホース１と支持位置Ｐで接触しながら、ホース部分１ａの曲げ変形に応じて回転可能なローラにより構成されてもよく、これにより、ホース部分１ａで曲げ変形が生じる間に、ホース１と支持手段２１との間の摩擦力を低減できるので、使用者は、よりスムーズにホース曲げ試験を行うことができる。
　また、仮にホース１が前述した保護カバー（外装保護部品）により被覆されている場合でも、十分な精度でホース曲げ試験を実施できるので、使用者の利便性を向上できる。
　つぎに、ホース曲げ試験の試験結果を用いた本発明の一実施形態に係るホースの残存寿命予測及び劣化度診断について、それぞれ説明する。
　（ホースの残存寿命予測）
　ホースの残存寿命予測では、残存寿命の予測対象のホースについて得たホース曲げ試験の試験結果と、使用限界状態にある、同じ種類（口径や内部構造等）のホース（以下、「比較対象のホース」ともいう。）について、同一又は比較的近い試験条件下で、予めホース曲げ試験を行って得た試験結果との比較に基づいて、予測対象のホースの残存寿命を予測する（予測ステップ）。残存寿命とは、ホース１が使用限界状態となるまでの残りの使用時間を意味する。どの程度ホース１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てよい。
　ホース曲げ試験の試験条件としては、例えば支持位置間の距離Ｌ等があり、さらに、変位量δを固定して試験結果として外力Ｆを得る場合は変位量δも試験条件の１つであり、又は、外力Ｆを固定して試験結果として変位量δを得る場合には外力Ｆも試験条件の１つである。
　予測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ホース曲げ試験を実施することにより、積算使用時間とホース曲げ試験の試験結果との関係を表す傾向データを得る。そして、このような傾向データを、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、予測ステップにおいては、蓄積した傾向データのうち、ホースの種類が予測対象のホースと同じで、試験条件が予測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ような、傾向データを使用して、予測対象のホースの試験結果と使用限度状態にある比較対象のホースの試験結果との比較に基づいて、予測対象のホースの残存寿命を予測する。この際、例えば、試験結果が、予測対象のホースについて得た値から使用限度状態にある比較対象のホースについての値へと変化するのにかかると予測される使用時間を、傾向データに基づいて外挿により求めて、これを予測対象のホースの残存寿命としてもよい。
　なお、積算使用時間に加えて、ホース１内の流体の温度も同様に考慮すると、さらに予測精度を向上できる。
　（ホースの劣化度診断）
　ホースの劣化度診断では、劣化度の診断対象のホースについて得たホース曲げ試験の試験結果と、診断対象のホースと同じ種類（口径や内部構造等）の、積算使用時間の把握されたホース（比較対象のホース）について、同一又は比較的近い試験条件下で、予めホース曲げ試験を行って得た試験結果との比較に基づいて、診断対象のホースの劣化度を診断する（診断ステップ）。
　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、劣化度を診断する方法としては、任意のものを用いることができる。例えば、まず、残存寿命予測に関して説明したように、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ような、積算使用時間と試験結果との傾向データを使用して、診断対象のホースよりも積算使用時間の短い比較対象のホースの試験結果を得る。そして、診断対象のホースの試験結果と診断対象のホースよりも積算使用時間の短い比較対象のホースの試験結果との比較に基づいて、診断対象のホースの劣化度を診断する。この際、例えば、診断対象のホースの試験結果と診断対象のホースよりも積算使用時間の短い比較対象のホースの試験結果との比を、診断対象のホースの劣化度としてもよい。
　本発明によるホースの残存寿命予測方法及びホースの劣化度診断方法は、例えば建設機械や工場設備等に使用されるホースに利用できる。
１：ホース、　１ａ：ホース部分、　２：継手、　３：油圧駆動装置、　１１：内管ゴム層、　１２：金属ワイヤ層、　１３：中間ゴム層、　１４：外被ゴム層、　１５：補強糸層、　２０：外力作用手段、　２１：支持手段、　Ｐ：支持位置（支点）、　Ｑ：作用点

Claims (10)

  1. 　金属ワイヤ層と、該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する、ホースの残存寿命予測方法であって、
    　残存寿命の予測対象のホースについてホース曲げ試験を行う試験ステップと、
    　前記予測対象のホースについて得た前記ホース曲げ試験の試験結果と、使用限界状態にある同種類のホースについて予め前記ホース曲げ試験を行って得た試験結果との比較に基づいて、前記予測対象のホースの残存寿命を予測する予測ステップと、
    を含み、
    　前記ホース曲げ試験では、試験対象のホースの所定の部分に外力を作用させてそのホース部分で曲げ変形を生じさせながら、該ホース部分を前記外力の方向に所定変位量だけ変位させるのに要する前記外力を、または、該ホース部分に所定の大きさの前記外力を作用させたときの該ホース部分の前記外力の方向への変位量を、測定し、これを前記試験結果として得ることを特徴とする、ホースの残存寿命予測方法。
  2. 　前記ホース曲げ試験では、前記ホース部分に前記外力を作用させる間、前記ホースの延在方向における前記ホース部分の両側の所定支持位置で、前記外力の方向とは反対の方向から前記ホースを支持する、請求項１に記載のホースの残存寿命予測方法。
  3. 　前記所定支持位置どうしの間の距離は、１５０ｍｍ以下である、請求項２に記載のホースの残存寿命予測方法。
  4. 　前記所定変位量は、２０ｍｍ以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載のホースの残存寿命予測方法。
  5. 　前記ホースは、その最表層が保護カバーにより被覆されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のホースの残存寿命予測方法。
  6. 　金属ワイヤ層と、該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する、ホースの劣化度診断方法であって、
    　劣化度の診断対象のホースについてホース曲げ試験を行う試験ステップと、
    　前記診断対象のホースについて得た前記ホース曲げ試験の試験結果と、前記診断対象のホースと同種類の、積算使用時間の把握されたホースについて予め前記ホース曲げ試験を行って得た試験結果との比較に基づいて、前記診断対象のホースの劣化度を診断する診断ステップと、
    を含み、
    　前記ホース曲げ試験では、試験対象のホースの所定の部分に外力を作用させてそのホース部分で曲げ変形を生じさせながら、該ホース部分を前記外力の方向に所定変位量だけ変位させるのに要する前記外力を、または、該ホース部分に所定の大きさの前記外力を作用させたときの該ホース部分の前記外力の方向への変位量を、測定し、これを前記試験結果として得ることを特徴とする、ホースの劣化度診断方法。
  7. 　前記ホース曲げ試験では、前記ホース部分に前記外力を作用させる間、前記ホースの延在方向における前記ホース部分の両側の所定支持位置で、前記外力の方向とは反対の方向から前記ホースを支持する、請求項６に記載のホースの劣化度診断方法。
  8. 　前記所定支持位置どうしの間の距離は、１５０ｍｍ以下である、請求項７に記載のホースの劣化度診断方法。
  9. 　前記所定変位量は、２０ｍｍ以下である、請求項６～８のいずれか一項に記載のホースの劣化度診断方法。
  10. 　前記ホースは、その最表層が保護カバーにより被覆されている、請求項６～８のいずれか一項に記載のホースの劣化度診断方法。
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