引張荷重記録装置
【課題】高価なロードセルを用いることなく、さらに如何なる油圧ジャッキを用いてもアンカーの引張荷重を測定して記録することができる引張荷重記録装置を提供する。
【解決手段】引張荷重記録装置１は、あと施工されたアンカー５０を、油圧ポンプ２によって駆動される油圧ジャッキ３のピストン１５で引き抜き方向に加力して引張耐力を試験する際に用いられるものであって、油圧ポンプ２の油圧Ｐを計測して電気信号で出力する油圧センサー２０と、油圧ジャッキ３のピストン１５における油圧の受圧面積Ｓを予め記録するピストン情報記録部２１と、油圧センサー２０の計測した油圧Ｐ、および、ピストン情報記録部２１に記録された受圧面積Ｓに基づいてアンカー５０の引張荷重を算出する引張荷重算出部２２と、引張荷重算出部２２の算出した引張荷重を表示する表示部２６と、引張荷重を記録するプリンター２７とを備えているものである。
【解決手段】引張荷重記録装置１は、あと施工されたアンカー５０を、油圧ポンプ２によって駆動される油圧ジャッキ３のピストン１５で引き抜き方向に加力して引張耐力を試験する際に用いられるものであって、油圧ポンプ２の油圧Ｐを計測して電気信号で出力する油圧センサー２０と、油圧ジャッキ３のピストン１５における油圧の受圧面積Ｓを予め記録するピストン情報記録部２１と、油圧センサー２０の計測した油圧Ｐ、および、ピストン情報記録部２１に記録された受圧面積Ｓに基づいてアンカー５０の引張荷重を算出する引張荷重算出部２２と、引張荷重算出部２２の算出した引張荷重を表示する表示部２６と、引張荷重を記録するプリンター２７とを備えているものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート母材中にあと施工されたアンカーまたはボルトなどの各種止め金具を、油圧ジャッキで引き抜き方向に加力して引張耐力を試験する際に用いられる引張荷重記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高速道路や新幹線の橋脚、建築物等の耐震補強用として、あと施工されたアンカー、あるいはボルト等の各種止め金具が所定の引張耐力を有していることを確認するために、例えば特許文献１に記載されたような引張試験機が用いられている。
【０００３】
特許文献１に記載された引張試験機では、負荷ナットを回転させることでアンカーを引き抜く方向に加力して、その荷重がロードセルによって測定されている。この引張試験機は負荷ナットをレンチ等で回転、締め付ける方法であり、試験機の偏り、傾き等により荷重の値にバラツキが出たり、人力のため大きい荷重に対しては使用できない等の問題がある。そのため、負荷ナット方式に換えて油圧ジャッキを用いる方式が一般的に使われている。
【０００４】
また、この引張試験機には、ロードセルが高価であるため装置全体が高価になるという問題がある。
【０００５】
油圧ジャッキを用いた引張試験機が例えば特許文献２に記載されている。特許文献２に記載されたアンカーボルト引張試験装置では、油圧ポンプの発生油圧を表示する針式のブルドン管圧力計が備えられている。圧力計の目盛り板には、圧力と荷重の２目盛を表示している物が一般的であるが、引張試験機のピストンの受圧面積毎にブルドン管の種類を変える必要がある。また、最大値を確認するための置き針方式のものもあるが、人が故意に動かせるため信頼性が疑われることもある。
【０００６】
そのため、引張試験機毎に専用のブルドン管圧力計を準備する必要がある。
【０００７】
アンカーの引張試験は、アンカーの種類や用途などにより、引張試験の規格が変わるため、少なくとも試験規格を満足する引張荷重を発生できる油圧ジャッキを用いる必要がある。しかし強力な油圧ジャッキは大型で重いため、持ち運びが大変であり作業性が悪いので、必要最小限の引張荷重を発生可能な油圧ジャッキを用いることが望ましい。
【０００８】
発生荷重は油圧を受けるピストンの面積により異なるので、同じ圧力でも引張試験機により、発生荷重は異なる。したがって、専用のものが必要である。また、針式のメータではロードセルのような電気信号が引き出せないので、引張荷重を記録することができず、記録として残す場合は、最大値を示しているときの写真記録に頼らざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１８５７６９号公報
【特許文献２】特開２００１−２２８０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、高価なロードセルを用いることなく、さらに、如何なる油圧ジャッキを用いてもアンカーやボルトの引張荷重を測定して記録することができる引張荷重記録装置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】
【００１１】
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された引張荷重記録装置は、
あと施工されたアンカーまたはボルトを、油圧ポンプによって駆動される油圧ジャッキのピストンで引き抜き方向に加力して引張耐力を試験する際に用いられる引張荷重記録装置であって、
該油圧ポンプの吐出する油圧を計測して電気信号で出力する油圧センサーと、
該油圧ジャッキのピストンにおける油圧の受圧面積を予め記録するピストン情報記録部と、
該油圧センサーの計測した油圧、および、該ピストン情報記録部に記録された該受圧面積に基づいて、該アンカーの引張荷重を算出する引張荷重算出部と、
該引張荷重算出部の算出した該引張荷重を表示する表示部と、
該引張荷重を記録する荷重記録部と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載された引張荷重記録装置は、請求項１に記載されたもので、前記ピストン情報記録部は、前記受圧面積を変更して記録可能なものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載された引張荷重記録装置は、請求項１に記載されたもので、前記荷重記録部は、前記引張荷重を印刷して記録するプリンターであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の引張荷重記録装置によれば、油圧センサーによって計測される油圧と、ピストン情報記録部に記録された油圧ジャッキの受圧面積とから引張荷重算出部が引張荷重を算出して、表示部に表示させることができるので、高価なロードセルを用いる必要がなく、安価な装置で引張荷重を測定することができる。また、引張荷重を記録する荷重記録部を備えているので、測定した引張荷重を記録することができる。
【００１５】
本発明の引張荷重記録装置によれば、ピストン情報記録部が受圧面積を変更して記録可能なものであるので、用いる油圧ジャッキに対応させて受圧面積を変更することで、如何なる油圧ジャッキを用いても引張荷重の測定および記録をすることができる。
【００１６】
本発明の引張荷重記録装置によれば、測定した引張荷重を印刷用紙に記録できるので、試験結果を確実に保存することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用する引張荷重記録装置の使用状態を示す概要図である。
【図２】本発明を適用する引張荷重記録装置の正面パネルの正面図である。
【図３】本発明を適用する引張荷重記録装置を使用する際に用いる油圧ジャッキのピストンの断面図である。
【図４】本発明を適用する引張荷重記録装置によって測定された引張荷重試験の結果が記録された印刷用紙の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。
【００１９】
本発明の引張荷重記録装置の好ましい一形態について、図１を参照しながら、詳細に説明する。
【００２０】
引張荷重記録装置１は、コンクリート５１にあと施工されて固定されたアンカー５０の引張耐力を試験する引張試験の際に、油圧ポンプ２および油圧ジャッキ３と共に用いられて、アンカー５０に加力される引張荷重の表示および記録が可能な装置である。
【００２１】
最初に、引張荷重記録装置１と共に用いられる油圧ポンプ２および油圧ジャッキ３について説明する。
【００２２】
油圧ポンプ２は、一例として７２ＭＰａまで油圧を加圧可能な手押し式のポンプである。
【００２３】
同図に断面図で示す油圧ジャッキ３は、高さや傾きを調整可能な台座１１の上側（図の上側）に固定されている。台座１１の中央部にはアンカー５０を貫通可能な貫通孔１２が形成されている。なお、あと施工されたアンカーのピッチが狭い場合は台座が入らないこともあり、間隔に応じた鉄パイプを台座の変わりに使うこともできる。
【００２４】
油圧ジャッキ３はいわゆるセンターホール式のものであり、略円柱状の油圧ジャッキ３の軸部分には貫通孔１３が形成されている。この油圧ジャッキ３のシリンダ１４は、二重の円筒の間が底部側（図の下側）で蓋をされた形状に形成されていて、これによりその軸部に貫通孔１３が形成されている。油圧ジャッキ３のピストン１５は、軸部に貫通孔を有する円柱形状に形成されていて、シリンダ１４の二重円筒の間に嵌って軸方向に摺動可能になっている。
【００２５】
シリンダ１４には、底部付近の側面に、シリンダ１４の内側に繋がる油口１６が形成されている。油圧ジャッキ３は、油圧ポンプ２によって加圧された油１７が油口１６からシリンダ１４内に流入されて、ピストン１５が上方（図の上方）に加力され押し上げ可能に構成されている。
【００２６】
ピストン１５に作用する油圧の受圧面積Ｓは、ピストン１５の軸に垂直な方向の断面積と等しくなる。図３に、図１におけるピストン１５のＡ−Ａ断面を示す。ピストン１５は、同図に示すように、直径Ｄｏの円柱の中央に直径Ｄｉの貫通孔が形成されているものである。このため、ピストン１５の受圧面積Ｓは、下記の（１）式で表される。
Ｓ＝Ｐａｉ×（Ｄｏ／２）２ −Ｐａｉ×（Ｄｉ／２）２ （１）
ここで、Ｐａｉは円周率である。
【００２７】
図１に示すように、台座１１および油圧ジャッキ３の貫通孔１２，１３には、アンカー５０が貫通される。アンカー５０にはその上側（図の上側）からフランジ付きのナット１８が螺合されて、フランジがピストン１５に当接するまで螺子締められている。
【００２８】
引張荷重記録装置１は、同図に示すように、油圧センサー２０、ピストン情報記録部２１、引張荷重算出部２２、最大荷重メモリ２４、操作部２５、表示部２６、プリンター２７、およびブザー２８を備えている。
【００２９】
油圧センサー２０は、油圧Ｐを計測してその計測値を電気信号で出力するものである。油圧センサー２０として、周知の種々のタイプのものを用いることができ、その一例として、圧力で歪むシリコン製やステンレス製のダイヤフラムに形成されたピエゾ素子の抵抗変化またはコンデンサの容量変化を電気信号に変換して出力するものが挙げられる。油圧センサー２０の出力する油圧は、アナログ信号であってもよいしデジタル信号であってもよい。
【００３０】
この油圧センサー２０は、油圧ポンプ２と油圧ジャッキ３とを繋ぐ油圧ホース３１の油圧ポンプ２側に、Ｔ字型（チーズ型）の継手３２を用いて、油圧ポンプ２の吐出する油圧Ｐを計測可能に設けられている。具体的には、油圧ポンプ２と油圧ホース３１の間にカプラーを用いて、継手３２が接続され、継手３２の枝管には油圧センサー２０がねじ込まれ、油圧センサー２０からの信号線は引張荷重記録装置１に接続されている。
【００３１】
ピストン情報記録部２１は、油圧ジャッキ３のピストン１５における油圧の受圧面積Ｓを予め記憶する半導体メモリである。ピストン情報記録部２１には、一例として、電気的に書き換え記録可能な不揮発性の半導体メモリであるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やその一種であるフラッシュメモリを用いることができる。
【００３２】
引張荷重算出部２２は、油圧センサー２０の計測した油圧Ｐ、および、ピストン情報記録部２１に記録された油圧の受圧面積Ｓに基づいてアンカー５０の引張荷重を算出するものである。また、引張荷重算出部２２は、算出した引張荷重を最大荷重メモリ２４、表示部２６、およびプリンター２７に出力可能に構成されている。
【００３３】
この引張荷重算出部２２は、一例として、プログラムによって様々な数値計算や情報処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵの動作用のプログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの種々の処理において生成される各種データや入力信号等のデータを一時的に記録するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、後述するブザー２８を鳴動させる測定値を予め記憶するＥＥＰＲＯＭ、並びに、ＣＰＵと周辺回路および油圧センサー２０などとの信号受け渡し用のインタフェース回路（いずれも不図示）を備えており、この例では引張荷重記録装置１を統括的に制御するものである。そのインタフェース回路は、油圧センサー２０からアナログ信号が出力される場合には、そのアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器を有している。
【００３４】
この引張荷重算出部２２は、油圧センサー２０、ピストン情報記録部２１、最大荷重メモリ２４、操作部２５、表示部２６、プリンター２７、およびブザー２８に接続されている。
【００３５】
最大荷重メモリ２４は、一例としてＲＡＭで構成されて、引張荷重算出部２２の算出した引張荷重の最大値を記録するものである。この最大荷重メモリ２４は、前記した引張荷重算出部２２内の不図示のＲＡＭと共用してもよい。
【００３６】
表示部２６は、引張荷重算出部２２の算出した引張荷重を数字で表示するものである。この表示部２６は、図２に示すように、引張荷重記録装置１の正面パネル３０に配置され、一例として、７セグメントで数字を表示する発光ダイオード表示ディスプレイで構成されている。
【００３７】
操作部２５は、引張荷重記録装置１の動作を操作するためのものであり、同図に示すように正面パネル３０に配置されており、表示部２６に表示させる引張荷重を最大値または現在値に切り替えるための表示切替ボタン４１、表示部２６に表示された値を保持させて表示させるためのセットボタン４２、最大値をリセットするためのリセットボタン４３、印刷を開始させるためのプリントボタン４４、プリンター２７の印刷用紙３５を紙送りするためのフィードボタン４５、数値設定を行うためモード切替ボタン４６ａ、数値アップボタン４６ｂ、および数値ダウンボタン４６ｃによって構成されている。
【００３８】
プリンター２７は、本発明における荷重記録部に相当し、同図に示すように正面パネル３０に配置され、引張荷重算出部２２の算出した引張荷重を印刷用紙３５に印刷して出力するものである。
【００３９】
ブザー２８は、試験規格値、油圧ジャッキ３の最大荷重等を事前に入力しておき、その値になったらブザーを鳴らすようにしたものである。
【００４０】
この引張荷重記録装置１は次のように使用されて動作する。
【００４１】
予め、オペレータは、引張試験に用いる油圧ジャッキ３の受圧面積Ｓを、油圧ジャッキ３の仕様書などから調べておく。また、ブザー２８を鳴動させる測定値を決めておく。次いで、オペレータは、モード切替ボタン４６ａ、数値アップボタン４６ｂおよび数値ダウンボタン４６ｃを操作して、表示部２６に受圧面積Ｓの数値を表示させて受圧面積Ｓを引張荷重記録装置１にセットする。また、同様にして、ブザー鳴動値を引張荷重記録装置１にセットする。
【００４２】
具体的には、一例として、引張荷重算出部２２は、モード切替ボタン４６ａがオペレータに押下げ操作されるたびに、受圧面積設定モードやブザー鳴動値設定モードなどのモード切替を行う。引張荷重算出部２２は、受圧面積設定モードに切り替えられたときにピストン情報記録部２１に予め設定されている受圧面積Ｓを表示部２６に表示させ、さらに数値アップボタン４６ｂおよび数値ダウンボタン４６ｃが操作されることでその数値をアップダウンさせて表示部２６に表示させる。引張荷重算出部２２は、モード切替ボタン４６ａが再度押されたときに、表示部２６に表示されていた受圧面積Ｓをピストン情報記録部２１に記録する。このようにピストン情報記録部２１は、受圧面積Ｓを変更して記録可能なものである。また、同様にして、引張荷重算出部２２は設定されたブザー鳴動値を記録する。
【００４３】
図１に示すように、引張荷重記録装置１、油圧ポンプ２、および油圧ジャッキ３を接続し、油圧ジャッキ３、台座１１、およびナット１８をアンカー５０にセットする。引張荷重記録装置１の電源を投入すると、引張荷重算出部２２は、ピストン情報記録部２１から受圧面積Ｓを読み込む。
【００４４】
引張試験を開始する前に、図２に示すリセットボタン４３を押下操作して、引張荷重算出部２２に最大荷重メモリ２４のデータをクリアさせておく。
【００４５】
油圧ポンプ２を操作することで引張試験が開始される。これにより油圧ポンプ２の吐出する油圧が上昇し、油圧ジャッキ３のピストン１５がアンカー５０を引き抜く方向に加力し始める。また、油圧ポンプ２の吐出する油圧Ｐが油圧センサー２０によって逐次計測されて、引張荷重算出部２２に入力される。
【００４６】
引張荷重算出部２２は、油圧Ｐと受圧面積Ｓとから下記の（２）式で引張荷重Ｆを算出する。
Ｆ＝Ｐ×Ｓ （２）
【００４７】
引張荷重算出部２２は算出した引張荷重Ｆを順次最大荷重メモリ２４に記録していく。最終的には、引張荷重算出部２２は、最大荷重メモリ２４に最大値のみを記録し、圧力を下げたあとでも、リセットするまでは最大値を読み取ることができる。
【００４８】
また、引張荷重算出部２２は、表示切替ボタン４１が「現在値」に切り替えられている場合には、表示部２６に現在の引張荷重Ｆを表示させ、「最大値」に切り替えられている場合には、最大荷重メモリ２４に記録されている引張荷重Ｆ’を表示させる。
【００４９】
引張荷重算出部２２は、プリントボタン４４が押下操作されると、その時点で表示部２６に表示されている数値（現在値または最大値）をプリンター２７に印刷させる。また、引張荷重と共に、アンカー５０の識別番号や、試験時の日付けおよび時刻も同時に印刷させる。引張荷重算出部２２は、フィードボタン４５が押下操作されると、プリンター２７に紙送りをさせる。
【００５０】
引張試験は、表示部２６に現在値または最大値で表示される引張荷重が試験規格に達するまで油圧ポンプ２で加圧して、アンカー５０が引き抜かれず所定の引張耐力を有していることを確認し、その引張荷重を印刷用紙３５に印刷させて終了する。印刷用紙３５への記録と同時に、表示部２６の最大値を写真に撮ることも記録として残すことになる。測定すべきアンカー５０が複数あるときは上記の引張試験を繰り返す。
【００５１】
このように、引張荷重記録装置１によれば、油圧センサー２０によって計測される油圧Ｐと油圧ジャッキ３の受圧面積Ｓとから引張荷重Ｆを算出することができるので、高価なロードセルを用いる必要がなく、安価な装置で引張荷重試験を行うことができる。また、引張荷重記録装置１によれば、試験を行った引張荷重を印刷用紙３５に印刷して記録することができる。さらに、引張荷重記録装置１によれば、油圧ジャッキ３を異なる受圧面積Ｓのものに変更したとしても、そのピストン情報記録部２１の受圧面積Ｓを書き換えることができるので、如何なる油圧ジャッキ３を用いても、引張荷重Ｆを測定することができ、その引張荷重を記録することができる。
【００５２】
なお、ピストン情報記録部２１に受圧面積Ｓを記録した例について説明したが、ピストン情報記録部２１に受圧面積Ｓを算出するためのピストン寸法を記録してもよい。例えば、（１）式に用いたピストン１５の円柱の直径Ｄｏおよび孔径Ｄｉをピストン情報記録部２１に記録することで、引張荷重算出部２２が（１）式を用いて受圧面積Ｓを算出して求めてもよい。このようにする場合、本実施態様とは異なる形状のピストンを用いるときには、そのピストンの受圧面積を算出可能なピストン寸法をピストン情報記録部２１に記録する。例えば、センターホール式でない円柱状のピストンを使用する場合には、ピストンの直径、または半径をピストン寸法として記録する。
【００５３】
また、本発明における荷重記録部として、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ、フレキシブルディスクなどの外部記録媒体に、引張荷重を記録可能なデータ記録装置を備えることもできる。
【００５４】
また、半導体メモリのピストン情報記録部２１を、例えば、複数のディップスイッチ、または複数のロータリーディップスイッチに換えることで、ディップスイッチ等で受圧面積Ｓを数値設定できる構成としてもよい。数値設定は、ディップスイッチ等の態様に合わせて２進数や１０進数などで設定する。この場合、正面パネル３０や不図示の装置側面または背面に、このディップスイッチ等を切替可能に表出させて設けることもできる。さらに、半導体メモリのピストン情報記録部２１に、用いることが想定される油圧ジャッキ３の全ての受圧面積Ｓを記録させておき、正面パネル３０に切替スイッチを設けて、用いる油圧ジャッキ３に対応する受圧面積Ｓを切替スイッチで切り替えて変更する構成とすることもできる。
【００５５】
また、コンクリート５１にあと施工されたアンカー５０の引張耐力を試験する例について説明したが、コンクリートや金属板などの母材から突出させて固定されたボルトなどの各種止め金具の引張耐力を試験する際に本発明の引張荷重記録装置１を用いることができる。
【実施例】
【００５６】
本発明の引張荷重記録装置１を試作して、ピストンの断面積Ｓ（受圧面積Ｓ）の異なる３種類の油圧ジャッキＮｏ．１〜Ｎｏ．３を用いてアンカー５０の引張試験を行い、各油圧ジャッキにおける引張荷重を測定した。表１にその結果を示す。各ジャッキを用いて測定する前に、予め測定に用いるジャッキのピストンの断面積Ｓをボタン４６ａ〜４６ｃを操作してピストン情報記録部２１に記録してから測定を行った。
【００５７】
油圧ポンプ２は、油圧を表示する針式のメータを備えたものを使用して、そのメータの表示圧力Ｐ’も表１に示す。また、ピストンの断面積Ｓとこの油圧ポンプ２の表示圧力Ｐ’とから算出した引張荷重も参考引張荷重として表１に示す。
【００５８】
ジャッキＮｏ．２における記録の一例（印刷用紙３５）を図４に示す。図４は、最大値（ＭＡＸ）として６２．１ｋＮまで引張荷重を増加させたときの例であり、引張荷重の増加と共に現在値（ＣＵＲＲＥＮＴ）もＴＥＳＴ Ｎｏ．１〜３として記録した例である。
【符号の説明】
【００５９】
１は引張荷重記録装置、２は油圧ポンプ、３は油圧ジャッキ、１１は台座、１２，１３は貫通孔、１４はシリンダ、１５はピストン、１６は油口、１７は油、１８はナット、２０は油圧センサー、２１はピストン情報記録部、２２は引張荷重算出部、２４は最大荷重メモリ、２５は操作部、２６は表示部、２７はプリンター、２８はブザー、３０は正面パネル、３１は油圧ホース、３２は継手、３５は印刷用紙、４１は表示切替ボタン、４２はセットボタン、４３はリセットボタン、４４はプリントボタン、４５はフィードボタン、４６ａはモード切替ボタン、４６ｂは数値アップボタン、４６ｃは数値ダウンボタン４６ｃ、５０はアンカー、５１はコンクリート、Ｄｏは円柱の直径、Ｄｉは貫通孔の直径、Ｐは油圧、Ｓは受圧面積である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート母材中にあと施工されたアンカーまたはボルトなどの各種止め金具を、油圧ジャッキで引き抜き方向に加力して引張耐力を試験する際に用いられる引張荷重記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高速道路や新幹線の橋脚、建築物等の耐震補強用として、あと施工されたアンカー、あるいはボルト等の各種止め金具が所定の引張耐力を有していることを確認するために、例えば特許文献１に記載されたような引張試験機が用いられている。
【０００３】
特許文献１に記載された引張試験機では、負荷ナットを回転させることでアンカーを引き抜く方向に加力して、その荷重がロードセルによって測定されている。この引張試験機は負荷ナットをレンチ等で回転、締め付ける方法であり、試験機の偏り、傾き等により荷重の値にバラツキが出たり、人力のため大きい荷重に対しては使用できない等の問題がある。そのため、負荷ナット方式に換えて油圧ジャッキを用いる方式が一般的に使われている。
【０００４】
また、この引張試験機には、ロードセルが高価であるため装置全体が高価になるという問題がある。
【０００５】
油圧ジャッキを用いた引張試験機が例えば特許文献２に記載されている。特許文献２に記載されたアンカーボルト引張試験装置では、油圧ポンプの発生油圧を表示する針式のブルドン管圧力計が備えられている。圧力計の目盛り板には、圧力と荷重の２目盛を表示している物が一般的であるが、引張試験機のピストンの受圧面積毎にブルドン管の種類を変える必要がある。また、最大値を確認するための置き針方式のものもあるが、人が故意に動かせるため信頼性が疑われることもある。
【０００６】
そのため、引張試験機毎に専用のブルドン管圧力計を準備する必要がある。
【０００７】
アンカーの引張試験は、アンカーの種類や用途などにより、引張試験の規格が変わるため、少なくとも試験規格を満足する引張荷重を発生できる油圧ジャッキを用いる必要がある。しかし強力な油圧ジャッキは大型で重いため、持ち運びが大変であり作業性が悪いので、必要最小限の引張荷重を発生可能な油圧ジャッキを用いることが望ましい。
【０００８】
発生荷重は油圧を受けるピストンの面積により異なるので、同じ圧力でも引張試験機により、発生荷重は異なる。したがって、専用のものが必要である。また、針式のメータではロードセルのような電気信号が引き出せないので、引張荷重を記録することができず、記録として残す場合は、最大値を示しているときの写真記録に頼らざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１８５７６９号公報
【特許文献２】特開２００１−２２８０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、高価なロードセルを用いることなく、さらに、如何なる油圧ジャッキを用いてもアンカーやボルトの引張荷重を測定して記録することができる引張荷重記録装置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】
【００１１】
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された引張荷重記録装置は、
あと施工されたアンカーまたはボルトを、油圧ポンプによって駆動される油圧ジャッキのピストンで引き抜き方向に加力して引張耐力を試験する際に用いられる引張荷重記録装置であって、
該油圧ポンプの吐出する油圧を計測して電気信号で出力する油圧センサーと、
該油圧ジャッキのピストンにおける油圧の受圧面積を予め記録するピストン情報記録部と、
該油圧センサーの計測した油圧、および、該ピストン情報記録部に記録された該受圧面積に基づいて、該アンカーの引張荷重を算出する引張荷重算出部と、
該引張荷重算出部の算出した該引張荷重を表示する表示部と、
該引張荷重を記録する荷重記録部と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載された引張荷重記録装置は、請求項１に記載されたもので、前記ピストン情報記録部は、前記受圧面積を変更して記録可能なものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載された引張荷重記録装置は、請求項１に記載されたもので、前記荷重記録部は、前記引張荷重を印刷して記録するプリンターであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の引張荷重記録装置によれば、油圧センサーによって計測される油圧と、ピストン情報記録部に記録された油圧ジャッキの受圧面積とから引張荷重算出部が引張荷重を算出して、表示部に表示させることができるので、高価なロードセルを用いる必要がなく、安価な装置で引張荷重を測定することができる。また、引張荷重を記録する荷重記録部を備えているので、測定した引張荷重を記録することができる。
【００１５】
本発明の引張荷重記録装置によれば、ピストン情報記録部が受圧面積を変更して記録可能なものであるので、用いる油圧ジャッキに対応させて受圧面積を変更することで、如何なる油圧ジャッキを用いても引張荷重の測定および記録をすることができる。
【００１６】
本発明の引張荷重記録装置によれば、測定した引張荷重を印刷用紙に記録できるので、試験結果を確実に保存することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用する引張荷重記録装置の使用状態を示す概要図である。
【図２】本発明を適用する引張荷重記録装置の正面パネルの正面図である。
【図３】本発明を適用する引張荷重記録装置を使用する際に用いる油圧ジャッキのピストンの断面図である。
【図４】本発明を適用する引張荷重記録装置によって測定された引張荷重試験の結果が記録された印刷用紙の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。
【００１９】
本発明の引張荷重記録装置の好ましい一形態について、図１を参照しながら、詳細に説明する。
【００２０】
引張荷重記録装置１は、コンクリート５１にあと施工されて固定されたアンカー５０の引張耐力を試験する引張試験の際に、油圧ポンプ２および油圧ジャッキ３と共に用いられて、アンカー５０に加力される引張荷重の表示および記録が可能な装置である。
【００２１】
最初に、引張荷重記録装置１と共に用いられる油圧ポンプ２および油圧ジャッキ３について説明する。
【００２２】
油圧ポンプ２は、一例として７２ＭＰａまで油圧を加圧可能な手押し式のポンプである。
【００２３】
同図に断面図で示す油圧ジャッキ３は、高さや傾きを調整可能な台座１１の上側（図の上側）に固定されている。台座１１の中央部にはアンカー５０を貫通可能な貫通孔１２が形成されている。なお、あと施工されたアンカーのピッチが狭い場合は台座が入らないこともあり、間隔に応じた鉄パイプを台座の変わりに使うこともできる。
【００２４】
油圧ジャッキ３はいわゆるセンターホール式のものであり、略円柱状の油圧ジャッキ３の軸部分には貫通孔１３が形成されている。この油圧ジャッキ３のシリンダ１４は、二重の円筒の間が底部側（図の下側）で蓋をされた形状に形成されていて、これによりその軸部に貫通孔１３が形成されている。油圧ジャッキ３のピストン１５は、軸部に貫通孔を有する円柱形状に形成されていて、シリンダ１４の二重円筒の間に嵌って軸方向に摺動可能になっている。
【００２５】
シリンダ１４には、底部付近の側面に、シリンダ１４の内側に繋がる油口１６が形成されている。油圧ジャッキ３は、油圧ポンプ２によって加圧された油１７が油口１６からシリンダ１４内に流入されて、ピストン１５が上方（図の上方）に加力され押し上げ可能に構成されている。
【００２６】
ピストン１５に作用する油圧の受圧面積Ｓは、ピストン１５の軸に垂直な方向の断面積と等しくなる。図３に、図１におけるピストン１５のＡ−Ａ断面を示す。ピストン１５は、同図に示すように、直径Ｄｏの円柱の中央に直径Ｄｉの貫通孔が形成されているものである。このため、ピストン１５の受圧面積Ｓは、下記の（１）式で表される。
Ｓ＝Ｐａｉ×（Ｄｏ／２）２ −Ｐａｉ×（Ｄｉ／２）２ （１）
ここで、Ｐａｉは円周率である。
【００２７】
図１に示すように、台座１１および油圧ジャッキ３の貫通孔１２，１３には、アンカー５０が貫通される。アンカー５０にはその上側（図の上側）からフランジ付きのナット１８が螺合されて、フランジがピストン１５に当接するまで螺子締められている。
【００２８】
引張荷重記録装置１は、同図に示すように、油圧センサー２０、ピストン情報記録部２１、引張荷重算出部２２、最大荷重メモリ２４、操作部２５、表示部２６、プリンター２７、およびブザー２８を備えている。
【００２９】
油圧センサー２０は、油圧Ｐを計測してその計測値を電気信号で出力するものである。油圧センサー２０として、周知の種々のタイプのものを用いることができ、その一例として、圧力で歪むシリコン製やステンレス製のダイヤフラムに形成されたピエゾ素子の抵抗変化またはコンデンサの容量変化を電気信号に変換して出力するものが挙げられる。油圧センサー２０の出力する油圧は、アナログ信号であってもよいしデジタル信号であってもよい。
【００３０】
この油圧センサー２０は、油圧ポンプ２と油圧ジャッキ３とを繋ぐ油圧ホース３１の油圧ポンプ２側に、Ｔ字型（チーズ型）の継手３２を用いて、油圧ポンプ２の吐出する油圧Ｐを計測可能に設けられている。具体的には、油圧ポンプ２と油圧ホース３１の間にカプラーを用いて、継手３２が接続され、継手３２の枝管には油圧センサー２０がねじ込まれ、油圧センサー２０からの信号線は引張荷重記録装置１に接続されている。
【００３１】
ピストン情報記録部２１は、油圧ジャッキ３のピストン１５における油圧の受圧面積Ｓを予め記憶する半導体メモリである。ピストン情報記録部２１には、一例として、電気的に書き換え記録可能な不揮発性の半導体メモリであるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やその一種であるフラッシュメモリを用いることができる。
【００３２】
引張荷重算出部２２は、油圧センサー２０の計測した油圧Ｐ、および、ピストン情報記録部２１に記録された油圧の受圧面積Ｓに基づいてアンカー５０の引張荷重を算出するものである。また、引張荷重算出部２２は、算出した引張荷重を最大荷重メモリ２４、表示部２６、およびプリンター２７に出力可能に構成されている。
【００３３】
この引張荷重算出部２２は、一例として、プログラムによって様々な数値計算や情報処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵの動作用のプログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの種々の処理において生成される各種データや入力信号等のデータを一時的に記録するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、後述するブザー２８を鳴動させる測定値を予め記憶するＥＥＰＲＯＭ、並びに、ＣＰＵと周辺回路および油圧センサー２０などとの信号受け渡し用のインタフェース回路（いずれも不図示）を備えており、この例では引張荷重記録装置１を統括的に制御するものである。そのインタフェース回路は、油圧センサー２０からアナログ信号が出力される場合には、そのアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器を有している。
【００３４】
この引張荷重算出部２２は、油圧センサー２０、ピストン情報記録部２１、最大荷重メモリ２４、操作部２５、表示部２６、プリンター２７、およびブザー２８に接続されている。
【００３５】
最大荷重メモリ２４は、一例としてＲＡＭで構成されて、引張荷重算出部２２の算出した引張荷重の最大値を記録するものである。この最大荷重メモリ２４は、前記した引張荷重算出部２２内の不図示のＲＡＭと共用してもよい。
【００３６】
表示部２６は、引張荷重算出部２２の算出した引張荷重を数字で表示するものである。この表示部２６は、図２に示すように、引張荷重記録装置１の正面パネル３０に配置され、一例として、７セグメントで数字を表示する発光ダイオード表示ディスプレイで構成されている。
【００３７】
操作部２５は、引張荷重記録装置１の動作を操作するためのものであり、同図に示すように正面パネル３０に配置されており、表示部２６に表示させる引張荷重を最大値または現在値に切り替えるための表示切替ボタン４１、表示部２６に表示された値を保持させて表示させるためのセットボタン４２、最大値をリセットするためのリセットボタン４３、印刷を開始させるためのプリントボタン４４、プリンター２７の印刷用紙３５を紙送りするためのフィードボタン４５、数値設定を行うためモード切替ボタン４６ａ、数値アップボタン４６ｂ、および数値ダウンボタン４６ｃによって構成されている。
【００３８】
プリンター２７は、本発明における荷重記録部に相当し、同図に示すように正面パネル３０に配置され、引張荷重算出部２２の算出した引張荷重を印刷用紙３５に印刷して出力するものである。
【００３９】
ブザー２８は、試験規格値、油圧ジャッキ３の最大荷重等を事前に入力しておき、その値になったらブザーを鳴らすようにしたものである。
【００４０】
この引張荷重記録装置１は次のように使用されて動作する。
【００４１】
予め、オペレータは、引張試験に用いる油圧ジャッキ３の受圧面積Ｓを、油圧ジャッキ３の仕様書などから調べておく。また、ブザー２８を鳴動させる測定値を決めておく。次いで、オペレータは、モード切替ボタン４６ａ、数値アップボタン４６ｂおよび数値ダウンボタン４６ｃを操作して、表示部２６に受圧面積Ｓの数値を表示させて受圧面積Ｓを引張荷重記録装置１にセットする。また、同様にして、ブザー鳴動値を引張荷重記録装置１にセットする。
【００４２】
具体的には、一例として、引張荷重算出部２２は、モード切替ボタン４６ａがオペレータに押下げ操作されるたびに、受圧面積設定モードやブザー鳴動値設定モードなどのモード切替を行う。引張荷重算出部２２は、受圧面積設定モードに切り替えられたときにピストン情報記録部２１に予め設定されている受圧面積Ｓを表示部２６に表示させ、さらに数値アップボタン４６ｂおよび数値ダウンボタン４６ｃが操作されることでその数値をアップダウンさせて表示部２６に表示させる。引張荷重算出部２２は、モード切替ボタン４６ａが再度押されたときに、表示部２６に表示されていた受圧面積Ｓをピストン情報記録部２１に記録する。このようにピストン情報記録部２１は、受圧面積Ｓを変更して記録可能なものである。また、同様にして、引張荷重算出部２２は設定されたブザー鳴動値を記録する。
【００４３】
図１に示すように、引張荷重記録装置１、油圧ポンプ２、および油圧ジャッキ３を接続し、油圧ジャッキ３、台座１１、およびナット１８をアンカー５０にセットする。引張荷重記録装置１の電源を投入すると、引張荷重算出部２２は、ピストン情報記録部２１から受圧面積Ｓを読み込む。
【００４４】
引張試験を開始する前に、図２に示すリセットボタン４３を押下操作して、引張荷重算出部２２に最大荷重メモリ２４のデータをクリアさせておく。
【００４５】
油圧ポンプ２を操作することで引張試験が開始される。これにより油圧ポンプ２の吐出する油圧が上昇し、油圧ジャッキ３のピストン１５がアンカー５０を引き抜く方向に加力し始める。また、油圧ポンプ２の吐出する油圧Ｐが油圧センサー２０によって逐次計測されて、引張荷重算出部２２に入力される。
【００４６】
引張荷重算出部２２は、油圧Ｐと受圧面積Ｓとから下記の（２）式で引張荷重Ｆを算出する。
Ｆ＝Ｐ×Ｓ （２）
【００４７】
引張荷重算出部２２は算出した引張荷重Ｆを順次最大荷重メモリ２４に記録していく。最終的には、引張荷重算出部２２は、最大荷重メモリ２４に最大値のみを記録し、圧力を下げたあとでも、リセットするまでは最大値を読み取ることができる。
【００４８】
また、引張荷重算出部２２は、表示切替ボタン４１が「現在値」に切り替えられている場合には、表示部２６に現在の引張荷重Ｆを表示させ、「最大値」に切り替えられている場合には、最大荷重メモリ２４に記録されている引張荷重Ｆ’を表示させる。
【００４９】
引張荷重算出部２２は、プリントボタン４４が押下操作されると、その時点で表示部２６に表示されている数値（現在値または最大値）をプリンター２７に印刷させる。また、引張荷重と共に、アンカー５０の識別番号や、試験時の日付けおよび時刻も同時に印刷させる。引張荷重算出部２２は、フィードボタン４５が押下操作されると、プリンター２７に紙送りをさせる。
【００５０】
引張試験は、表示部２６に現在値または最大値で表示される引張荷重が試験規格に達するまで油圧ポンプ２で加圧して、アンカー５０が引き抜かれず所定の引張耐力を有していることを確認し、その引張荷重を印刷用紙３５に印刷させて終了する。印刷用紙３５への記録と同時に、表示部２６の最大値を写真に撮ることも記録として残すことになる。測定すべきアンカー５０が複数あるときは上記の引張試験を繰り返す。
【００５１】
このように、引張荷重記録装置１によれば、油圧センサー２０によって計測される油圧Ｐと油圧ジャッキ３の受圧面積Ｓとから引張荷重Ｆを算出することができるので、高価なロードセルを用いる必要がなく、安価な装置で引張荷重試験を行うことができる。また、引張荷重記録装置１によれば、試験を行った引張荷重を印刷用紙３５に印刷して記録することができる。さらに、引張荷重記録装置１によれば、油圧ジャッキ３を異なる受圧面積Ｓのものに変更したとしても、そのピストン情報記録部２１の受圧面積Ｓを書き換えることができるので、如何なる油圧ジャッキ３を用いても、引張荷重Ｆを測定することができ、その引張荷重を記録することができる。
【００５２】
なお、ピストン情報記録部２１に受圧面積Ｓを記録した例について説明したが、ピストン情報記録部２１に受圧面積Ｓを算出するためのピストン寸法を記録してもよい。例えば、（１）式に用いたピストン１５の円柱の直径Ｄｏおよび孔径Ｄｉをピストン情報記録部２１に記録することで、引張荷重算出部２２が（１）式を用いて受圧面積Ｓを算出して求めてもよい。このようにする場合、本実施態様とは異なる形状のピストンを用いるときには、そのピストンの受圧面積を算出可能なピストン寸法をピストン情報記録部２１に記録する。例えば、センターホール式でない円柱状のピストンを使用する場合には、ピストンの直径、または半径をピストン寸法として記録する。
【００５３】
また、本発明における荷重記録部として、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ、フレキシブルディスクなどの外部記録媒体に、引張荷重を記録可能なデータ記録装置を備えることもできる。
【００５４】
また、半導体メモリのピストン情報記録部２１を、例えば、複数のディップスイッチ、または複数のロータリーディップスイッチに換えることで、ディップスイッチ等で受圧面積Ｓを数値設定できる構成としてもよい。数値設定は、ディップスイッチ等の態様に合わせて２進数や１０進数などで設定する。この場合、正面パネル３０や不図示の装置側面または背面に、このディップスイッチ等を切替可能に表出させて設けることもできる。さらに、半導体メモリのピストン情報記録部２１に、用いることが想定される油圧ジャッキ３の全ての受圧面積Ｓを記録させておき、正面パネル３０に切替スイッチを設けて、用いる油圧ジャッキ３に対応する受圧面積Ｓを切替スイッチで切り替えて変更する構成とすることもできる。
【００５５】
また、コンクリート５１にあと施工されたアンカー５０の引張耐力を試験する例について説明したが、コンクリートや金属板などの母材から突出させて固定されたボルトなどの各種止め金具の引張耐力を試験する際に本発明の引張荷重記録装置１を用いることができる。
【実施例】
【００５６】
本発明の引張荷重記録装置１を試作して、ピストンの断面積Ｓ（受圧面積Ｓ）の異なる３種類の油圧ジャッキＮｏ．１〜Ｎｏ．３を用いてアンカー５０の引張試験を行い、各油圧ジャッキにおける引張荷重を測定した。表１にその結果を示す。各ジャッキを用いて測定する前に、予め測定に用いるジャッキのピストンの断面積Ｓをボタン４６ａ〜４６ｃを操作してピストン情報記録部２１に記録してから測定を行った。
【００５７】
油圧ポンプ２は、油圧を表示する針式のメータを備えたものを使用して、そのメータの表示圧力Ｐ’も表１に示す。また、ピストンの断面積Ｓとこの油圧ポンプ２の表示圧力Ｐ’とから算出した引張荷重も参考引張荷重として表１に示す。
【００５８】
ジャッキＮｏ．２における記録の一例（印刷用紙３５）を図４に示す。図４は、最大値（ＭＡＸ）として６２．１ｋＮまで引張荷重を増加させたときの例であり、引張荷重の増加と共に現在値（ＣＵＲＲＥＮＴ）もＴＥＳＴ Ｎｏ．１〜３として記録した例である。
【符号の説明】
【００５９】
１は引張荷重記録装置、２は油圧ポンプ、３は油圧ジャッキ、１１は台座、１２，１３は貫通孔、１４はシリンダ、１５はピストン、１６は油口、１７は油、１８はナット、２０は油圧センサー、２１はピストン情報記録部、２２は引張荷重算出部、２４は最大荷重メモリ、２５は操作部、２６は表示部、２７はプリンター、２８はブザー、３０は正面パネル、３１は油圧ホース、３２は継手、３５は印刷用紙、４１は表示切替ボタン、４２はセットボタン、４３はリセットボタン、４４はプリントボタン、４５はフィードボタン、４６ａはモード切替ボタン、４６ｂは数値アップボタン、４６ｃは数値ダウンボタン４６ｃ、５０はアンカー、５１はコンクリート、Ｄｏは円柱の直径、Ｄｉは貫通孔の直径、Ｐは油圧、Ｓは受圧面積である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
あと施工されたアンカーまたはボルトを、油圧ポンプによって駆動される油圧ジャッキのピストンで引き抜き方向に加力して引張耐力を試験する際に用いられる引張荷重記録装置であって、
該油圧ポンプの吐出する油圧を計測して電気信号で出力する油圧センサーと、
該油圧ジャッキのピストンにおける油圧の受圧面積を予め記録するピストン情報記録部と、
該油圧センサーの計測した油圧、および、該ピストン情報記録部に記録された該受圧面積に基づいて、該アンカーの引張荷重を算出する引張荷重算出部と、
該引張荷重算出部の算出した該引張荷重を表示する表示部と、
該引張荷重を記録する荷重記録部と、を備えていることを特徴とする引張荷重記録装置。
【請求項２】
前記ピストン情報記録部は、前記受圧面積を変更して記録可能なものであることを特徴とする請求項１に記載の引張荷重記録装置。
【請求項３】
前記荷重記録部は、前記引張荷重を印刷して記録するプリンターであることを特徴とする請求項１に記載の引張荷重記録装置。
【請求項１】
あと施工されたアンカーまたはボルトを、油圧ポンプによって駆動される油圧ジャッキのピストンで引き抜き方向に加力して引張耐力を試験する際に用いられる引張荷重記録装置であって、
該油圧ポンプの吐出する油圧を計測して電気信号で出力する油圧センサーと、
該油圧ジャッキのピストンにおける油圧の受圧面積を予め記録するピストン情報記録部と、
該油圧センサーの計測した油圧、および、該ピストン情報記録部に記録された該受圧面積に基づいて、該アンカーの引張荷重を算出する引張荷重算出部と、
該引張荷重算出部の算出した該引張荷重を表示する表示部と、
該引張荷重を記録する荷重記録部と、を備えていることを特徴とする引張荷重記録装置。
【請求項２】
前記ピストン情報記録部は、前記受圧面積を変更して記録可能なものであることを特徴とする請求項１に記載の引張荷重記録装置。
【請求項３】
前記荷重記録部は、前記引張荷重を印刷して記録するプリンターであることを特徴とする請求項１に記載の引張荷重記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−４７６８７（Ｐ２０１１−４７６８７Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９４３４１（Ｐ２００９−１９４３４１）
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（０００２３２９２２）日油技研工業株式会社 (67)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（０００２３２９２２）日油技研工業株式会社 (67)
【Ｆターム（参考）】
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