JP2008209149A - Device for measuring lid opening operating force of iron lids - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受枠に食い込んでいる鉄蓋類を、開蓋工具を用いて、梃子作用により受枠から取り外すときに必要となる操作力を測定するための装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for measuring the operating force required when iron lids biting into a receiving frame are removed from the receiving frame by lever action using a lid opening tool.
マンホール鉄蓋にはテーパー状に形成された外周面を有し、そのテーパー外周面を、受枠のテーパー内周面に嵌合させるようにした、いわゆる急勾配型のものがある。このような鉄蓋は、加工された急勾配のテーパー面により、ガタツキを封じ込めることができるという特徴を有するものであるが、近年車両の重量化が進み、受枠に鉄蓋が食い込み過ぎて開けにくいという問題を生じている。開蓋に必要な操作力が過大になると、肉体的負担が増し、かつまた、余分な時間を費やすことにもつながり、例えば消火栓蓋の場合には、それだけ消火活動にてこずることにもなる。このため、食い込んだ鉄蓋を開けるために必要な操作力がどの程度かということを、予め把握しておく必要が生じる。 There is a so-called steep slope type of manhole iron cover having an outer peripheral surface formed in a tapered shape, and the tapered outer peripheral surface is fitted to the tapered inner peripheral surface of the receiving frame. Such an iron lid is characterized by being able to contain rattling due to a steeply tapered surface that has been processed, but in recent years the weight of vehicles has increased, and the iron lid has bite into the receiving frame and is difficult to open. The problem has arisen. If the operating force required for opening the lid is excessive, the physical burden increases and also an extra time is consumed. For example, in the case of a fire hydrant lid, the fire extinguishing activity is accordingly increased. For this reason, it is necessary to know in advance how much operating force is required to open the iron cover that has been bitten.
しかしながら上記の目的に利用可能な測定装置は見当たらない。これに対して従来は、バールなどと通称される、棒状の開蓋工具を使用して開蓋作業を行なう際に、操作部にばねばかりを取り付けて計測するようなことも行なわれたが、数値がばらついて正確を期し難く、また、ばねばかりが外れたりすることもあるため、危険でもあった。このような事情のため、本発明者は、実際の開蓋作業と同様に、開蓋工具を使用して開蓋操作力の測定を行なうという意図の下に開発を行い、本発明を完成した。 However, there is no measuring device that can be used for the above purpose. On the other hand, conventionally, when performing a lid opening operation using a bar-shaped opening tool commonly called a bar or the like, it was also performed by attaching only a spring to the operation part, It was dangerous because the numerical values varied and it was difficult to be accurate, and the springs could come off. Due to such circumstances, the present inventor has developed and completed the present invention with the intention of measuring the opening operation force using an opening tool as in the actual opening operation. .
本発明は前記の点に着目してなされたものであり、従ってその課題は、開蓋工具を使用する鉄蓋類の開蓋操作力の測定装置を提供することである。また本発明の他の課題は、実際に開蓋工具を使用して開蓋操作を行なうのと同じ要領で、開蓋操作力を測定できるようにすることである。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned points, and the object thereof is to provide an apparatus for measuring the opening operation force of iron lids using an opening tool. Another object of the present invention is to make it possible to measure the opening operation force in the same manner as when the opening operation is actually performed using the opening tool.
前記の課題を解決するため、本発明は、受枠に食い込んでいる鉄蓋類を、開蓋工具を用いて、梃子作用により受枠から取り外すときに必要となる操作力を測定するための装置として、基端部が操作力を加える力点となり、先端部が鉄蓋類に作用して鉄蓋類をこじ開ける作用点となり、作用点の近くにおいて受け枠に開蓋工具を支持させる支点となる、梃子要素を有する棒状の開蓋工具と、開蓋工具の上記の梃子要素を夫々の位置に配置し、力点に加えた操作力を作用点に作用させたときに、開蓋工具に生じる微少な変形量を検出するために、工具本体に取り付けたセンサーと、センサーの出力値に基づいて、開蓋操作により開蓋工具に生じた曲げ応力を演算し、上記の操作力を物理量として表示する表示部を具備して構成するという手段を講じたものである(請求項1に記載の発明)。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is an apparatus for measuring the operating force required when removing iron lids biting into the receiving frame from the receiving frame by lever action using an opening tool. The base element is the point that applies operating force, the tip part acts on the iron lids and acts as an action point that opens the iron lids, and the lever element that supports the opening tool on the receiving frame near the action point A small amount of deformation that occurs in the opening tool when the lever-shaped opening tool with the above-mentioned lever element and the above-mentioned lever element of the opening tool are arranged at the respective positions and the operating force applied to the power point is applied to the action point In order to detect this, a sensor attached to the tool body and a display unit that calculates the bending stress generated in the opening tool by the opening operation based on the output value of the sensor and displays the operation force as a physical quantity. Take measures to provide and configure Those with (claim 1).
本発明に係る装置は、受枠に食い込んでいる鉄蓋類を、開蓋工具を用いて、梃子作用により受枠から取り外すときに必要となる操作力を測定するための装置である。この種の鉄蓋類を受枠に嵌め合わせる構造には、前述の鉄蓋類のテーパー外周面を、受枠のテーパー内周面に嵌合させるようにした、いわゆる急勾配型のものがあり、本発明をこの型における鉄蓋類の取り外し力を測定する場合に適用し得るのは勿論であるが、テーパー嵌合蓋に限られるわけではなく、あらゆる形式で受枠に嵌め込まれている鉄蓋類の開蓋操作力の測定に適用することができる。 The apparatus which concerns on this invention is an apparatus for measuring the operating force required when the iron lids which bite into the receiving frame are removed from a receiving frame by lever action using an opening tool. There is a so-called steep slope type structure in which the taper outer peripheral surface of the iron cover is fitted to the taper inner peripheral surface of the receiving frame. Of course, the invention can be applied when measuring the removal force of the iron lids in this type, but is not limited to the taper fitting lid, and any type of iron lids fitted in the receiving frame in any form. It can be applied to the measurement of opening operation force.
本発明に係る装置には、まず、基端部が操作力を加える力点となり、先端部が鉄蓋類に作用して鉄蓋類をこじ開ける作用点となり、作用点の近くにおいて受け枠に開蓋工具を支持させる支点となる、梃子要素を有する棒状の開蓋工具が必要である。言うまでもないことであるが、力点は作業に携わる者が開蓋のために力を加える箇所であり、作用点は開蓋工具の開放力を鉄蓋類に及ぼす箇所である。 In the apparatus according to the present invention, first, the base end portion is a force point for applying an operating force, and the tip end portion is an action point for opening the iron lids by acting on the iron lids, and the cover frame is opened near the action point. There is a need for a bar-shaped opening tool with a lever element that serves as a fulcrum for supporting the tool. Needless to say, the power point is a place where a person engaged in the work applies a force for opening the lid, and the action point is a place where the opening force of the opening tool is applied to the iron lids.
開蓋工具は、先端に係止部を有するとともに、基端部にはハンドルを有しており、先端の係止部周辺には、鉄蓋類の開放に必要となる、各様の突起部が設けられている。係止部は、鉄蓋類に開蓋工具を掛け止めてこじ開ける部分である。また、突起部は、受枠に接触して支点となるように後方に設けられた部分と、鉄蓋類の表面又は下面に接して安定を高めるように工具本体の左右へ延び出た部分を有しているものであることが望ましい(請求項2に記載の発明)。なお、開蓋工具に設けるハンドルには、ほぼT字のものや、ほぼ十字型になるものもあるが(図1、図2等)、本発明におけるハンドルは、どちらのものも含む。 The lid opening tool has a locking portion at the tip and a handle at the base end, and various protrusions around the locking portion at the tip are necessary for opening the iron lids. Is provided. A latching | locking part is a part which latches and opens a lid opening tool on iron lids. Further, the protrusion has a portion provided at the rear so as to be in contact with the receiving frame and serving as a fulcrum, and a portion extending to the left and right of the tool body so as to be in contact with the surface or the bottom surface of the iron lids to improve stability. It is desirable that it is (the invention according to claim 2). In addition, although the handle | steering-wheel provided in an opening tool has a substantially T shape and a thing which becomes a cross shape (FIG. 1, FIG. 2, etc.), the handle | steering_wheel in this invention includes both.
上記の如く構成された開蓋工具を使用することにより、力点に加えた操作力を、常にほぼ一定の向きで開蓋に必要な作用力すなわち開放力として鉄蓋類に加えることができ、従って開蓋工具に取り付けたセンサーに加えられる力もほぼ一定になる。開蓋工具の上記の梃子要素を夫々の位置に配置し、力点に加えた操作力を作用点に作用させたときに、開蓋工具に生じる微少な変形量が最大になる箇所にセンサーを取り付けることは、梃子作用による開蓋操作を通じて、センサーに対する入力の方向が一定になるので、望ましい構成である。すなわち、開蓋工具による鉄蓋類に対する開放力はほぼ一定し、また、センサーに伝えられる変形量もほぼ一定のものとなる。 By using the lid opening tool configured as described above, the operating force applied to the power point can be applied to the iron lids as an action force necessary for opening the lid, that is, an opening force, in a substantially constant direction. The force applied to the sensor attached to the opening tool is almost constant. When the above-mentioned lever elements of the opening tool are arranged at the respective positions, and the operation force applied to the force point is applied to the action point, the sensor is attached to the place where the slight deformation amount generated in the opening tool is maximized. This is a desirable configuration because the direction of input to the sensor becomes constant through the opening operation by lever action. That is, the opening force with respect to the iron lids by the opening tool is substantially constant, and the deformation amount transmitted to the sensor is also substantially constant.
開蓋工具は、断面が円形の丸棒状のものである場合において、その梃子要素を夫々の位置に配置したときに、上面となる位置と下面となる位置のいずれか一方又は両方に平面を形成し、この平面にセンサーを取り付けた構成とすることができる(請求項3に記載の発明)。上面となる位置は上記の微少な変形量が引張力として最大になる箇所であり、下面となる位置は逆に微少な変形量が圧縮力として最大になる箇所である。なお、断面が例えば正方形のように、上面又は下面に平面が配置される開蓋工具である場合にはわざわざ平面を形成する必要性は少ないが、丸棒状のものである場合には削平して、センサーを取り付ける平面を設けるものとする。 When the opening tool is in the shape of a round bar with a circular cross section, when the lever element is arranged at each position, a flat surface is formed at one or both of the upper surface position and the lower surface position. In addition, a configuration in which a sensor is attached to this plane can be employed (the invention according to claim 3). The position that becomes the upper surface is a place where the above-described minute deformation amount becomes the maximum as the tensile force, and the position that becomes the lower surface is the place where the minute deformation amount becomes the maximum as the compressive force. Note that there is little need to form a flat surface in the case of an open tool in which a flat surface is arranged on the upper surface or the lower surface, such as a square cross section. A flat surface for mounting the sensor shall be provided.
センサーは工具本体に取り付けて、開蓋工具に生じる微少な変形量を検出するものである。より具体的にいえば、センサーは、開蓋工具の上記の梃子要素を夫々の位置に配置して、力点に加えた操作力を作用点に作用させたときに、棒状の開蓋工具の弾性変形の量を検出するためのものであり、例えばひずみセンサー(ひずみゲージとも称される。)などを使用することができる。ひずみセンサー(ひずみゲージ)は、開蓋時に開蓋工具の弾性変形によって生じる局部的な長さの変化を、ホイートストンブリッジを介して捕捉し、変形量を計測する目的で使用され、この変形量から応力、圧力、外力などの物理量に置き換えて表示することができる。 The sensor is attached to the tool body and detects a slight deformation amount generated in the opening tool. More specifically, the sensor is arranged such that when the above-mentioned lever elements of the opening tool are arranged at the respective positions and the operating force applied to the force point is applied to the action point, the elasticity of the rod-like opening tool. For example, a strain sensor (also referred to as a strain gauge) or the like can be used. The strain sensor (strain gauge) is used to capture the local length change caused by the elastic deformation of the opening tool when opening the lid via the Wheatstone bridge and measure the amount of deformation. It can be displayed by replacing with physical quantities such as stress, pressure and external force.
従って、センサーの出力値に基づいて、開蓋操作により開蓋工具に生じた曲げ応力を演算し、上記の操作力を物理量として表示するために、表示部が上記のセンサーに組み合わされる。表示部は、記憶装置、演算装置、表示装置などから構成されるが、さらに、PC(パーソナルコンピューター)に接続して、各種データ管理を行なうことも可能である。なお、表示部は、開蓋工具とは別に設けるものと、一体に設けるものに大別される。 Therefore, a display unit is combined with the sensor in order to calculate the bending stress generated in the opening tool by the opening operation based on the output value of the sensor and display the operation force as a physical quantity. The display unit includes a storage device, an arithmetic device, a display device, and the like, but can also be connected to a PC (personal computer) to perform various data management. In addition, a display part is divided roughly into what is provided separately from a lid opening tool, and what is provided integrally.
本発明は以上のように構成されかつ作用するものであるから、開蓋工具を用いて、梃子作用により受枠から取り外すときに必要となる操作力を、実際に開蓋工具を使用して開蓋操作を行なうのと同じ要領で、実際の開蓋作業と同様に、直接に測定することができるという効果を奏する。また本発明によれば、緊急に蓋を開けなければならない状況にある、消火栓鉄蓋のような鉄蓋類の開放力を予め正確に知ることができるほか、例えば地方自治体等、地下構造物の管理者においても、地下構造物に使用されているマンホール蓋などの開蓋に必要な作用力を正確に把握することができる。 Since the present invention is configured and operates as described above, the operation force necessary for removing from the receiving frame by the lever action using the opening tool is actually opened using the opening tool. In the same manner as the operation, there is an effect that the measurement can be performed directly in the same manner as the actual opening operation. Further, according to the present invention, in addition to being able to know in advance the opening force of iron lids such as fire hydrant iron lids, which must be opened urgently, for example, local governments and other underground structures Even the administrator can accurately grasp the force required to open the manhole cover used in the underground structure.
以下図示の実施形態を参照しつつ本発明をより詳細に説明する。図1は、受枠11に食い込んでいる鉄蓋類12を、開蓋工具13を用いて、梃子作用により受枠11から取り外すときに必要となる操作力を測定するための、本発明に係る鉄蓋類の開蓋操作力の測定装置10の例を示すものである。図1Aは、表示部14を、開蓋工具13とは別に設けるものの例を示しており、図1Bは、一体に設けるものの例を示している。表示部14を別体に設けるか一体に設けるかの点を除けば、発明としての構成は同一であるので、以下、別体か一体かを特には区別せずに説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows an iron lid according to the present invention for measuring the operating force required when the
図2、図3を参照して説明すると、開蓋工具13は、基端部が操作力を加える力点15となり、先端部が鉄蓋類12に作用してこじ開ける作用点17となり、作用点の近くにおいて受枠11に開蓋工具13を支持させる点が支点16となる、梃子要素を有する棒状のものである。開蓋工具13は、先端にフック型の係止部18を有するとともに、基端部にはほぼ十字型を構成するハンドル19を有している。また、ハンドルよりも突出した基端にはこじり部18aが形成されており、先端部の後ろ側には支持突起18bが、左右側部には押圧突起18cが夫々形成されている。上記の係止部18は、鉄蓋類12の所謂バール穴12aに差し込まれて係止状態になり、指示突起18bは受け枠11の上端に接触して支点になり、押圧突起18cは鉄蓋類の上面に接触する。
Referring to FIGS. 2 and 3, the
図4は、他の例の開蓋工具13′を示すもので、先端には、鉄蓋類12の下面に接触するほぼT字型の係止部18′を有しており、先端部の後ろ側には支持突起18dを有している。上記ほぼT字型の係止部18′は、ハンドル19′と平行に形成されている。他の構成については、図2、図3と同じ符号を使用し、詳細な説明は省略する。図2、図3或いは、図4のいずれの例においても、支点16から力点15までの長さAと、支点16から作用点17までの長さBの比に応じて決まる梃子作用により開蓋作業を行なうことになる。
FIG. 4 shows another example of a
開蓋工具13、13′には、上記の梃子要素を夫々の位置に配置し、力点15に加えた操作力を作用点17に作用させたときに、開蓋工具13、13′に生じる微少な変形量を検出するために、ひずみセンサー20を取り付けるものである(図2〜図7)。図示の例では、断面が円形の丸棒状である開蓋工具13、13′を夫々の位置に配置したときに、上面となる位置と下面となる位置の両方の対称位置に図5に示すように、平面21、22を形成し、この平面21、22に、図6に示すように、各2個ずつセンサー20−1、20−2、20−3、20−4を夫々取り付けている。上面のセンサー20−1、20−2のリード線は左右側方へ引き出され、下面のセンサー20−3、20−4のリード線は端子台23に接続し、端子台23から別のリード線を引き出している。なお、センサー20−1・・・は、平面21、22に接着によって取り付けている。
The
各センサー部分は、図7に示すように例えば樹脂製のカバー24を用いて覆うことによって保護し、コード25により前記表示部14に接続される。上記4個のひずみセンサー20−1、20−2、20−3、20−4は、図8に示されるようにホイートストンブリッジ回路26を構成する抵抗として接続される。表示部14は、センサー20−1・・・の出力値に基づいて、開蓋操作により開蓋工具13、13′に生じた曲げ応力を演算し、上記の操作力を物理量として表示するものであり、これを開蓋工具13、13′と一体に設けるか或いは別体に設けるかについては、既に図1A、Bに説明したように選択事項である。
As shown in FIG. 7, each sensor portion is protected by being covered with, for example, a
表示部14は、図10に示すようにひずみセンサーに電圧を供給する電源回路、ホイートストンブリッジ回路26から出力される差動電圧を増幅する増幅回路、ひずみセンサーからの出力信号をデジタル変換するA/D変換回路、デジタル信号を力量に変換(換算)する演算回路、演算結果を物理量として出力する表示回路によって構成されている。
As shown in FIG. 10, the
このような構成において、受枠に食い込んでいる鉄蓋類を開放するには、鉄蓋類12のいわゆるバール孔12aに、開蓋工具13、13′の先端を差し入れ、その係止部18、18′を上記バール孔12aの縁に近い蓋体裏面に掛け止めて安定させ、受け枠上端の角を支点、基端部を力点15として操作力を加えることにより、こじ開けるようにする(図1、図3参照)。操作力に比例した開放力により鉄蓋類12が開蓋され始めるのに応じて、開蓋工具13、13′の変形量が増大し、鉄蓋類12が開放された瞬間、その変形量はひずみセンサー20−1、20−2、20−3、20−4に検出される。検出値はコード25を介して表示部14に出力され、ピーク値がホールドされ、開放に要した作用力は、例えばニュートン(N)を単位として、表示部14に表示される。
In such a configuration, in order to open the iron lids that bite into the receiving frame, the tips of the
鉄蓋類の一種であるマンホール鉄蓋を開放するための開蓋工具については、支点16から力点15までの長さAとして、一般に800mmが採用されている。そこでこれを適用し、図9に示すようにして検査した、開蓋に必要な開放力について、次に説明する。
About the opening tool for opening the manhole iron lid which is a kind of iron lid, 800 mm is generally adopted as the length A from the fulcrum 16 to the
例として、φ500用消火栓鉄蓋と、φ600用消火栓鉄蓋を検査対象とし、これらを図1に示すように、検査に供した鉄蓋類12を受枠11に嵌合させ、さらに、荷重試験機を用いて、予め規定された試験荷重にて、食い込みを生じさせた。試験荷重は210kN(道路橋示方書に規定されているT−25、車両総重量=25トン時)として、本発明に係る装置10による開放力を測定した。その結果、
φ500用消火栓鉄蓋の場合、
図1Aに示す別体型の装置による開放力は、397N、のように表示される。
φ600用消火栓鉄蓋の場合、
図1Aに示す別体型の装置による開放力は、298N、のように表示される。
As an example, a φ500 fire hydrant iron lid and a φ600 fire hydrant iron lid are to be inspected, and as shown in FIG. 1, the
In the case of a fire hydrant iron cover for φ500,
The opening force by the separate apparatus shown in FIG. 1A is displayed as 397N.
For φ600 fire hydrant iron cover,
The opening force by the separate apparatus shown in FIG. 1A is displayed as 298N.
よって、φ500用消火栓鉄蓋の場合は、およそ397Nつまり約40.5kgの開放力を、また、φ600用消火栓鉄蓋の場合には、およそ298Nつまり約30.4kgの操作開放力を、必要とすることが分かる。なお、表示部14に表示する数値は、前述したように応力、圧力、外力などの任意の物理量を選択することができる。
Therefore, in the case of a fire hydrant iron cover for φ500, an opening force of about 397 N, that is, about 40.5 kg is required, and in the case of a fire hydrant iron cover for φ600, an operation opening force of about 298 N, that is, about 30.4 kg, is required. I understand that In addition, as a numerical value displayed on the
10 鉄蓋類の開蓋操作力の測定装置
11 受枠
12 鉄蓋類
13、13′ 開蓋工具
14 表示部
15 力点
16 支点
17 作用点
18、18′ 係止部
19、19′ ハンドル
20、20−1〜20−4 ひずみセンサー
21 平面
22 平面
23 端子台
24 カバー
25 コード
26 ホイートストンブリッジ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
基端部が操作力を加える力点となり、先端部が鉄蓋類に作用して鉄蓋類をこじ開ける作用点となり、作用点の近くにおいて受け枠に開蓋工具を支持させる支点となる、梃子要素を有する棒状の開蓋工具と、
開蓋工具の上記の梃子要素を夫々の位置に配置し、力点に加えた操作力を作用点に作用させたときに、開蓋工具に生じる微少な変形量を検出するために、工具本体に取り付けたセンサーと、
センサーの出力値に基づいて、開蓋操作により開蓋工具に生じた曲げ応力を演算し、上記の操作力を物理量として表示する表示部を具備して構成された
鉄蓋類の開蓋操作力の測定装置。 A device for measuring the operating force required when removing the iron lids biting into the receiving frame from the receiving frame by lever action using an opening tool,
The base element is the point that applies operating force, the tip part acts on the iron lids and acts as an action point that opens the iron lids, and the lever element that supports the opening tool on the receiving frame near the action point A rod-shaped opening tool having
In order to detect the slight amount of deformation that occurs in the opening tool when the above-mentioned lever element of the opening tool is placed at each position and the operating force applied to the force point is applied to the action point, Attached sensor,
Based on the output value of the sensor, the bending stress generated in the opening tool by the opening operation is calculated, and the opening operation force of the iron lids configured to display the above operation force as a physical quantity Measuring device.
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