研究開発された技術紹介

政府は防災のために送電線等社会インフラの地中化を進めているが、点検員が安全に地下に降りていく梯子としてマンホール梯子が使用されている。一方、人手不足のため女性の活躍が期待されているが、現行のマンホール梯子は大きくて重い。本開発では、構造の抜本的見直しと最軽量金属Mg合金の採用により軽量コンパクト化を図ると共に、地下で遠隔作業支援システムが使えるようにWiFi環境を構築し、女性の社会進出を応援する。

・EXCELを用いた簡易計算方法のプログラムの開発および有限要素(FEM)を用いた部分詳細解析およびビーム要素の全体構造解析等による梯子強度の確認。
・パイプの片側にリブをつけた非対称断面にする事により、圧縮側の断面係数を大きくし、応力と撓みを低減
・ロボットを用いたTIG溶接によるリブ溶接用突起付パイプと、Mgリブ(厚さ3mm)との接合
・陽極酸化処理＋焼付け塗装2回、または化成処理+焼付け塗装2回による梯子の防食方法の確立
・洞道内作業を支援するIoT支援システムの設計

・構造設計では、アルミ合金の両繰出し梯子(二つ折り型)の設計、マグネ合金のリブ付非対称断面を用いた三つ折れ梯子の設計を行った。
・梯子各部の改良では、重ね部、補強リングの改良と折り曲げヒンジの設計を終えた。
・梯子の撓み低減としては、ワイヤ補剛方式を考案し、解析及び実験で効果を確認した。ただし、マグネ合金梯子ではリブ付断面を使用する事で、撓みの低減を実現できた。
・マグネ合金材料の利用に関する研究では、Mg合金の屋外暴露や塩水噴霧試験により、腐食状況を確認し、その防食対策として、化成処理や陽極酸化等の下地処理、仕上げとしての塗装およびメッキ方法等を調査し、種々の試験片を用いた塩水噴霧試験等で効果を確認し、実用的な防食仕様を選定した。
・梯子の強度試験では、アルミ製梯子のJIS規格に示された梯子の強度試験方法に倣い、規格に示された強度を満足する事を確認した。
・IoT対応設備の試作装置を用いて実際の洞道内で実験し、その通信可能距離を確認し、必要に応じて二次中継等を用いて、マンホールから250ｍ以上離れても通信機能を確保できる事を確認した。

・研究では、まず、梯子の裏面にワイヤをはり、それによって撓みを低減する方法を考え、解析および実験で、ある程度のワイヤ高さを確保すれば撓みを低減できることが判った。なおワイヤー補剛方式は特許申請中である。
・パイプの片側にリブをつけた非対称断面にする事により、圧縮側の断面係数を大きくし、応力を低減する事ができたが、この場合、断面二次モーメントも大幅に増加し、撓みを抑えられるという効果も得られた(特許出願準備中)。

・女性や高齢者の社会進出を応援する超軽量・コンパクトな伸縮式梯子の実現。
・マンホール深さの90%をカバーした梯子の提供。
・全長を3つ折れにすることで、収納時2.0mまで折りたため、規定の強度を満足した梯子の提供。
・2次中継器を加えて洞道内でのWi-Fi通信距離も250ｍ以上に拡大も可能になったIoT機器の提供。

最終目標の超軽量梯子をリブ付きマグネシウム合金製の三つ折り梯子の開発が出来、梯子の撓み、捻じれ剛性の高く、長尺梯子として適切な製品開発が出来た。

・女性や高齢者の社会進出を応援する超軽量・コンパクトな伸縮式梯子の実現。
・マンホール深さの90%をカバーした梯子の提供。
・全長を3つ折れにすることで、収納時2.0mまで折りたため、規定の強度を満足した梯子の提供。
・2次中継器を加えて洞道内でのWi-Fi通信距離も250ｍ以上に拡大も可能になったIoT機器の提供。

最終的に三つ折れMg合金製梯子の試作機を3基作成し、IoT連動型Mg合金製梯子の開発を達成した。

目標値からは重量で約1.7kg増/縮小時寸法では約60cm増となった。