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技術 引張試験機および点検方法

出願人 日本電信電話株式会社
発明者 水沼守東康弘澤田孝
出願日 2014年3月26日 (6年10ヶ月経過) 出願番号 2014-063320
公開日 2015年10月22日 (5年4ヶ月経過) 公開番号 2015-184244
状態 特許登録済
技術分野 機械的応力負荷による材料の強さの調査
主要キーワード 円柱形ロッド 有効深さ 地表近傍 帯部材 応力歪み曲線 試験対象物 非破壊評価 上降伏点
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年10月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

より容易に点検することができる引張試験機および点検方法を提供する。

解決手段

引張試験機は、基台1と、支線100に取り付けられたクランプ機構2と、クランプ機構2を基台1から離間する方向に移動させる移動機構3と、クランプ機構2と基台1とを接続する接続機構4と、この接続機構4に設けられるひずみゲージ5と、このひずみゲージ5の測定結果に基づいて支線100の状態を検出する状態検出装置6を備えている。

概要

背景

現代社会において、各種情報通信電力供給などを実現するためのインフラ設備として、電柱つり線支線金物などから構成される架空構造物は不可欠な存在である。この架空構造物は、倒壊してしまうと通信や電力供給が停止してしまうので、倒壊しないようにその状態を点検することが重要である。

概要

より容易に点検することができる引張試験機および点検方法を提供する。引張試験機は、基台1と、支線100に取り付けられたクランプ機構2と、クランプ機構2を基台1から離間する方向に移動させる移動機構3と、クランプ機構2と基台1とを接続する接続機構4と、この接続機構4に設けられるひずみゲージ5と、このひずみゲージ5の測定結果に基づいて支線100の状態を検出する状態検出装置6を備えている。

目的

本発明は、より容易に点検することができる引張試験機および点検方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

基台と、試験対象物の一部に取り付けられる取付部材と、この取付部材と前記基台とを接続する接続部材と、前記取付部材を前記基台から離間する方向に移動させる移動機構と、前記接続部材に設けられたひずみゲージとを備えることを特徴とする引張試験機

請求項2

請求項1記載の引張試験機において、前記接続部材は、弾性変形可能な材料で構成されることを特徴とする引張試験機。

請求項3

基台と、試験対象物の一部に取り付けられる取付部材と、この取付部材と前記基台とを接続する接続部材と、前記取付部材を前記基台から離間する方向に移動させる移動機構と、前記接続部材に設けられたひずみゲージとを備えた引張試験機を用いた点検方法であって、一部が地中埋設された前記試験対象物である支線のうち地上に露出した部分を前記取付部材に取り付ける取付テップと、この取付ステップにより前記支線が取付られた前記取付機構を前記移動機構により移動させる移動ステップと、この移動ステップにより前記取付機構が移動させられたときの前記ひずみゲージの測定値を取得し、この測定値に基づいて前記支線の状態を評価する評価ステップとを有することを特徴とする点検方法。

技術分野

0001

本発明は、引張試験機およびこの引張試験機を用いた点検方法に関するものであり、特に地中埋設された試験対象物点検する引張試験機および点検方法に関するものである。

背景技術

0002

現代社会において、各種情報通信電力供給などを実現するためのインフラ設備として、電柱つり線支線金物などから構成される架空構造物は不可欠な存在である。この架空構造物は、倒壊してしまうと通信や電力供給が停止してしまうので、倒壊しないようにその状態を点検することが重要である。

先行技術

0003

庄司正成、澤田孝、地中埋設の円柱形ロッドにおけるガイド波減衰特性、第20回 超音波による非破壊評価シンポジウム講演論文集、一般社団法人 日本非破壊検査協会 超音波部門、平成25年1月28日,29日

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、電柱を支える支線は、一端が電柱に固定され、他端が地面に埋設されているので、電柱に固定された一端側の部分については腐食減肉、傷の有無などの状態を目視で点検できるが、地中に埋設された他端側の部分については目視で点検することが困難であった。このため、地中に埋設された部分については掘削して点検しなければならないので手間がかかっていた。

0005

近年では、地中に埋設された部分を点検するために、超音波による診断技術を用いることが提案されているが(例えば、非特許文献1参照。)、地中を伝播する超音波の減衰が大きいので、支線の状態を正確に診断することが困難であった。特に、腐食、減肉、傷の有無などに関して定量的な点検が必要となることがあるが、超音波の減衰の問題などもあり、定量的に状態を把握することが困難であった。

0006

そこで、本発明は、より容易に点検することができる引張試験機および点検方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上述したような課題を解決するために、本発明に係る引張試験機は、基台と、試験対象物の一部に取り付けられる取付部材と、この取付部材と基台とを接続する接続部材と、取付部材を基台から離間する方向に移動させる移動機構と、接続部材に設けられたひずみゲージとを備えることを特徴とするものである。

0008

上記引張試験機において、接続部材は、弾性変形可能な材料で構成されるようにしてもよい。

0009

また、本発明に係る点検方法は、基台と、試験対象物の一部に取り付けられる取付部材と、この取付部材と前記基台とを接続する接続部材と、前記取付部材を前記基台から離間する方向に移動させる移動機構と、前記接続部材に設けられたひずみゲージとを備えた引張試験機を用いた点検方法であって、一部が地中に埋設された前記試験対象物である支線のうち地上に露出した部分を前記取付部材に取り付ける取付テップと、この取付ステップにより前記支線が取付られた前記取付機構を前記移動機構により移動させる移動ステップと、この移動ステップにより前記取付機構が移動させられたときの前記ひずみゲージの測定値を取得し、この測定値に基づいて前記支線の状態を評価する評価ステップとを有することを特徴とするものである。

発明の効果

0010

本発明によれば、試験対象物に取り付けられた取付部材を移動機構により基台から離間する方向に移動させ、このときに取付部材と基台とを接続する接続部材に設けられたひずみゲージによる測定値に基づいて試験対象物の状態を評価することにより、地中に埋設された試験対象物を掘削しなくてもその状態を点検することができるので、結果として、より容易に試験対象物を点検することができる。

図面の簡単な説明

0011

図1は、本発明の実施の形態に係る引張試験機の構成を模式的に示す正面図である。
図2は、図1の側面図である。
図3は、本発明の実施の形態にかかる点検方法を示すフローチャートである。
図4は、引張試験測定結果である応力歪み曲線の一例を示す図である。
図5は、支線の状態の評価を説明するための図である。

実施例

0012

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

0013

<引張試験機の構成>
図1図2に示すように、本実施の形態に係る引張試験機は、支線100に対して引張試験を行う移動可能な引張試験機である。この引張試験機は、基台1と、支線100に取り付けられたクランプ機構2と、クランプ機構2を基台1から離間する方向に移動させる移動機構3と、クランプ機構2と基台1とを接続する接続機構4と、この接続機構4に設けられるひずみゲージ5と、このひずみゲージ5の測定結果に基づいて支線100の状態を検出する状態検出装置6を備えている。

0014

基台1は、直方体の筺状に形成されており、底面が地面の上に配設される。このような基台1は、一端が地面に埋設された支線100近傍の地面の上に移動しないように配設される。このため、基台1は、などを用いて地面に固定するようにしてもよい。

0015

クランプ機構2は、支線100に取り付けられる取付装置である。本実施の形態において、クランプ機構2は、軸線方向に支線100の径と同等の溝が形成された棒状の棒部材21と、この棒部材21に向かって付勢した状態で取り付けられることにより、棒部材21と協働して支線100を挟持する帯部材22とから構成されている。

0016

移動機構3は、基台1の上面に設けられた回動軸31aに一つの側部が軸支された板状の踏み板31と、基台1内部に設けられた回動軸32aに板状または棒状の2つのリンク32b,32cが所定の角度で固定されたリンク機構32とから構成されている。ここで、踏み板31の開放端は、リンク32bの開放端と接続されている。また、リンク32bの開放端は、クランプ機構2の棒部材21に固定されている。また、回動軸31a,32bは水平方向に沿って延在している。
通常、踏み板31およびリンク32bは水平方向に沿った状態であるが、リンク32cは斜めに、すなわち開放端が回動軸32aよりも上方に位置している。これにより、ユーザが踏み板31上に載るなどして踏み板31に下方への荷重かけられると、踏み板31が回動軸31a回りに回動し、その踏み板31の開放端が下方に移動する。すると、この踏み板31の開放端に接続されているリンク32bの開放端も下方に移動するので、このリンク32bが固定された回動軸32aが回動し、この回動軸32aに固定されたリンク32cが上方に移動する。これにより、このリンク32cが固定されたクランプ機構2も上方、すなわち、基台1から離間する方向に移動することとなる。

0017

接続機構4は、基台1とクランプ機構2とを接続する機構である。本実施の形態において、接続機構4は、一端が基台1に固定され、他端が基台1の上面から突出した一対の棒状の支持部材41と、一端が支持部材41に固定され、他端がクランプ機構2に固定された棒状の接続部材42とから構成されている。
2つの支持部材41は、基台1の縁部近傍に所定間隔離間して固定されており、それぞれ上端近傍に対応する接続部材42の一端が固定され、この接続部材42の他端は他方の支持部材41に向かって略水平方向に沿って延在している。
接続部材42は、中央部に貫通孔42aが形成された棒状の部材であり、弾性変形可能な材料で構成されている。このような接続部材42の一端は、支持部材41の上端に固定され、他端は、クランプ機構2の棒部材21の下端近傍に固定されている。これにより、クランプ機構2は、一対の接続部材42および一対の支持部材41を介して基台1に接続されることとなる。そして、接続部材42は、クランプ機構2が移動機構3によって移動させられるとき、この移動を阻害せず、その移動に伴って弾性変形するように配設されている。

0018

ひずみゲージ5は、接続部材42に取り付けられ、状態検出装置6と電気的に接続されている。

0019

状態検出装置6は、ひずみゲージ5による測定結果に基づいて支線100の状態を検出するコントローラである。このような状態検出装置6は、ひずみゲージ5による測定値を取得する取得部61と、予め測定された正常な状態の支線の測定値(基準値)を記憶する記憶部62と、取得部61が取得した測定値と記憶部62に記憶された基準値とを比較する比較部63と、この比較部63による比較結果に基づいて支線100の状態を評価する評価部64とを備えている。

0020

<点検方法>
次に、上述した本実施の形態に係る引張試験機により支線の点検方法について図3を参照して説明する。

0021

まず、引張試験機を設置する地面を平ら整地する(ステップS1)。

0022

ここで、引張試験機を設置する地面は、土壌貫入抵抗値が概ね1.96×10-4N/mm2以下の場所が望ましい。これは、土壌の貫入抵抗値が1.96×10-4N/mm2以下の場所で地表面下100〜200mm程度にある減肉等による有効断面積の減少であれば、支線(φ13mm)の周囲にかかる摩擦力が、π×13mm×100〜200mm(地表面下長さ)×1.96×10-4N/mm2(周面圧力)×0.2(摩擦係数)=0.16〜0.32N程度となり、測定時に生じるひずみ量が1μm程度となるので、この程度のひずみ量の値であれば大きな誤差要因とはならないからである。

0023

また、引張試験機を設置する地盤面は、測定者等によって荷重が加えられても、変形が生じることがない状態に整地、転圧鉄板の敷設等を行った上で、試験を行うことが望ましい。

0024

例えば、足底面積が約200cm2(長さ27cm、幅7.5cm)の測定者が約100kgの荷重をかけるとすると、足底によりかけられる荷重は4900N/cm2となる。これは、地面耐圧4.9×104N/m2に相当するので、地面が変形しないようにするには自動車走行可能な程度に整地する必要がある。このように整地した場合、引張試験機の基台1の底面積を450mm×800mm=360000mm2(0.36m2)とすると、980Nの荷重で0.03%のひずみ(ひずみの有効深さを0.5mとした場合、この0.03%(150μm)沈む)が生じることとなる。なお、この演算では、1%の圧縮ひずみが生じるのに9.8×104N/m2という数値例を使用している。
このとき、支線100の材料をSS400とすると、図4に示すように降伏点応力が約235N/mm2であり、この値はφ13mmの丸棒では約3×104N/mm2に相当する。上降伏点ひずみは3.63%である。測定者による荷重を上述したように約980Nとすると、引張試験の範囲は降伏点の約1/30の荷重なのでひずみは約0.1%以下となるので、支線100の引張試験の有効長さを0.5mとすると、0.5mmのひずみを生じる範囲まで引張試験を実施することができる。
なお、上述したような整地では、980Nの荷重で150μm程度沈む可能性を指摘したが、これは大きな誤差要因になることが分かる。よって、整地した上で厚めの鉄板を敷くなどして、地面の沈み量を1μm程度にすることによって、高精度なひずみの測定が可能となる。

0025

地面を整地すると、この地面上に引張試験機を設置する(ステップS2)。このとき、引張試験機は、試験対象となる支線100の近傍の地面に、基台1の上面または底面が水平となるように固定する。

0026

引張試験機を設置すると、支線100をクランプ機構2に固定する{ステップS3)。具体的には、支線100の地表近傍に露出した部分を棒部材21の溝に挿入した後、帯部材22をその支線100に向かって付勢した状態で棒部材21に固定する。これにより、支線100は、棒部材21と帯部材22とで挟持された状態でクランプ機構2に固定される。

0027

支線100を固定すると、踏み板31に荷重をかける(ステップS4)。例えばユーザが踏み板31の上に載ることにより踏み板31に荷重をかけると、リンク機構32が駆動して、クランプ機構2が上方に移動させられる。すると、このクランプ機構2と基台1とを接続する接続機構4が引張方向の力を受けて、接続部材42が弾性変形する。このとき、接続部材42は、貫通孔41aが形成されることにより変形しやすくなっているので、かかる荷重に対応して応じて弾性変形することとなる。

0028

踏み板31に荷重をかけると、ひずみを測定する(ステップS5)。上述したように踏み板31に荷重をかけて接続部材42を変形させると、この接続部材42に貼付されたひずみゲージ5も変形するので、状態検出装置6の取得部61は、このときのひずみゲージ5の抵抗値ブリッジ回路等を用いて測定することにより、接続部材42のひずみ量(測定値)を取得する。

0029

ひずみ量を測定すると、状態検出部6は、その測定結果から支線100の状態を評価する(ステップS6)。具体的には、まず、劣化していない支線(基準支線)に対して本実施の形態と同じ装置および同じ条件で引張試験を行い、このときのひずみ量(基準値)を予め取得し、記憶部62に記憶させておく。そして、比較部63は、その基準値とステップS5で測定した測定値とを比較する。例えば、比較部63は、基準値と測定値との差を算出するようにしてもよい。

0030

支線100が劣化していない場合、図5の符号aに示すように、基準支線と同等の応力歪み曲線に対応する測定値が得られる。一方、支線100が劣化し、断面積が減少している場合には、ひずみが大きくなるので、図5の符号bに示すように、基準支線の応力−歪み曲線よりも傾きが小さな応力−ひずみ曲線に対応する測定値が得られることとなる。
そこで、評価部64は、比較部63による比較結果に基づき、測定値と基準値が近いか否かによって支線100の状態を評価する。例えば、評価部64は、比較部63が比較値と基準値との差を算出した場合、評価部64は、比較値と測定値の差が所定のしきい値の範囲内の場合には支線100は劣化していないと評価する。一方、比較値と測定値との差が所定のしきい値の範囲内にない場合には、支線100は劣化していると評価する。なお、この場合には、そのしきい値を予め記憶部62に記憶させておくようにすればよい。

0031

以上説明したように、本実施の形態によれば、支線100に取り付けられたクランプ機構2を移動機構3により基台1から離間する方向に移動させ、このときにクランプ機構2と基台1とを接続する接続部材42に設けられたひずみゲージ5による測定値に基づいて支線100の状態を評価することにより、地中に埋設された支線を掘削しなくても支線の状態を点検できるので、より容易に支線の状態を点検することができる。

0032

また、本実施の形態によれば、測定値および比較値が定量的な値なので、支線の状態をより正確に把握することができる。

0033

本発明は、地中に埋設された線状または棒状の部材の状態を点検する各種システムや方法に適用することができる。

0034

1…基台、2…クランプ機構、3…移動機構、4…接続機構、5…ひずみゲージ、6…状態検出装置、21…棒部材、22…帯部材、31…踏み板、32a…回動軸、32b,32c…リンク、41…支持部材、42…接続部材、42a…貫通孔、61…取得部、62…記憶部、63…比較部、64…評価部、100…支線。

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