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技術 滑り傾斜角測定装置

出願人 日立ハイテク電子エンジニアリング株式会社
発明者 佐藤光由川野光木下和人
出願日 1999年6月25日 (21年5ヶ月経過) 出願番号 1999-180033
公開日 2001年1月12日 (19年10ヶ月経過) 公開番号 2001-004528
状態 未査定
技術分野 耐候試験、機械的方法による材料調査
主要キーワード モータ駆動スイッチ 滑り具合 摩擦支 金属製ブロック 同種材 滑り方向 滑り角度 静摩擦係数μ
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(2001年1月12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 (5)

課題

滑り傾斜角測定装置において、測定試料同士の表面間の静摩擦係数を測定する場合の滑り始め傾斜角を高い分解能で正確に測定することを可能とする。

解決手段

回動可能に支持されその板面の所定部位に第一の測定試料5aの保持手段を有する傾斜板1と、この傾斜板1を回動させる駆動手段2と、上記傾斜板1に保持される第一の測定試料5aの上面に所定圧力で載置される第二の測定試料5bが該傾斜板1の回動に伴って滑り始めた初動時を検出する滑り検出部3と、上記傾斜板1の傾斜角を表示する傾斜角表示部4とを備え、上記第二の測定試料5bが第一の測定試料5a上で滑り始めた初動時の傾斜角を測定するようにしたものである。これにより、測定試料同士の表面間の静摩擦係数を測定する場合の滑り始めの傾斜角を高い分解能で正確に測定することができる。

概要

背景

紙などの測定試料について静摩擦係数を測定する方法は、日本工業規格(JIS)の「紙及び板紙の摩擦係数試験方法:P8147」に規定されており、傾斜方法では、傾斜板上のおもり滑り始めたときの角度の正接tanθ)で静摩擦係数が表される。

従来のこの種の静摩擦係数を測定する滑り傾斜角測定装置としては、特開平7−311139号公報に記載されているように、回動可能な測定板と、該測定板を回動させるための駆動手段と、前記測定板に保持された被測定物上に載置された接触子が前記測定板の回動に伴って滑り始めたことを検出するための接触子検出手段と、該接触子検出手段が前記接触子の滑り始めを検出したときの前記測定板の傾斜角を表示するための角度表示手段と、を備えた滑り角度測定器がある。

概要

滑り傾斜角測定装置において、測定試料同士の表面間の静摩擦係数を測定する場合の滑り始めの傾斜角を高い分解能で正確に測定することを可能とする。

回動可能に支持されその板面の所定部位に第一の測定試料5aの保持手段を有する傾斜板1と、この傾斜板1を回動させる駆動手段2と、上記傾斜板1に保持される第一の測定試料5aの上面に所定圧力で載置される第二の測定試料5bが該傾斜板1の回動に伴って滑り始めた初動時を検出する滑り検出部3と、上記傾斜板1の傾斜角を表示する傾斜角表示部4とを備え、上記第二の測定試料5bが第一の測定試料5a上で滑り始めた初動時の傾斜角を測定するようにしたものである。これにより、測定試料同士の表面間の静摩擦係数を測定する場合の滑り始めの傾斜角を高い分解能で正確に測定することができる。

目的

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、測定試料同士の表面間の静摩擦係数を測定する場合の滑り始めの傾斜角を高い分解能で正確に測定することができる滑り傾斜角測定装置を提供することを目的とする。

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

回動可能に支持されその板面の所定部位に第一の測定試料保持手段を有する傾斜板と、この傾斜板を回動させる駆動手段と、上記傾斜板に保持される第一の測定試料の上面に所定圧力で載置される第二の測定試料が該傾斜板の回動に伴って滑り始め初動時を検出する滑り検出手段と、上記傾斜板の傾斜角を表示する傾斜角表示手段とを備え、上記第二の測定試料が第一の測定試料上で滑り始めた初動時の傾斜角を測定するようにしたことを特徴とする滑り傾斜角測定装置

請求項2

上記第一の測定試料の保持手段は、傾斜板の板面に形成された摩擦係数の大きい層であることを特徴とする請求項1記載の滑り傾斜角測定装置。

請求項3

上記第二の測定試料に所定圧力を与えるのは、底面に摩擦係数の大きい層から成る保持手段が形成されたおもりであることを特徴とする請求項1記載の滑り傾斜角測定装置。

請求項4

上記第一及び第二の測定試料は、同種材質又は異種材質試料であることを特徴とする請求項1〜3記載の滑り傾斜角測定装置。

技術分野

0001

本発明は、紙又は金属又は紙と他の部材などの測定試料について傾斜方法によって静摩擦係数を測定するための滑り傾斜角測定装置に関し、特に、測定試料同士の表面間の静摩擦係数を測定する場合の滑り始め傾斜角を高い分解能で正確に測定することができる滑り傾斜角測定装置に関する。

背景技術

0002

紙などの測定試料について静摩擦係数を測定する方法は、日本工業規格(JIS)の「紙及び板紙の摩擦係数試験方法:P8147」に規定されており、傾斜方法では、傾斜板上のおもりが滑り始めたときの角度の正接tanθ)で静摩擦係数が表される。

0003

従来のこの種の静摩擦係数を測定する滑り傾斜角測定装置としては、特開平7−311139号公報に記載されているように、回動可能な測定板と、該測定板を回動させるための駆動手段と、前記測定板に保持された被測定物上に載置された接触子が前記測定板の回動に伴って滑り始めたことを検出するための接触子検出手段と、該接触子検出手段が前記接触子の滑り始めを検出したときの前記測定板の傾斜角を表示するための角度表示手段と、を備えた滑り角度測定器がある。

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、このような従来の滑り角度測定器においては、回動可能な測定板上に保持された被測定物上の一端部に接触子を載置し、駆動手段で上記測定板を回動させたときに被測定物上に載置された接触子が前記測定板の傾斜に伴って滑ってきたのを、該測定板の傾斜方向の後端部に設けられた接触子検出手段で検出し、そのときの前記測定板の傾斜角を表示するようになっていたので、上記接触子検出手段では、被測定物上の一端部に載置された接触子が前記測定板の傾斜に伴って実際に滑り始めた初動時を検出することはできなかった。

0005

したがって、被測定物上の一端部で接触子が滑り始めてから後端部の接触子検出手段で接触子の到達を検出するまでに多少の時間がかかり、その間にも測定板は引き続き回動しており、接触子の滑り始めの傾斜角を測定する分解能が高いとは言えなかった。また、被測定物上を滑る接触子が該被測定物表面状態によって滑り具合が変化することがあり、接触子検出手段で接触子を検出するタイミングが一定せず、接触子の滑り始めの傾斜角を正確に測定できないことがあった。これらのことから、被測定物の静摩擦係数を正確に測定できないことがあった。

0006

さらに、上記滑り角度測定器は、傾斜する被測定物上で接触子が滑り始めるときの傾斜角を測定して両者間の静摩擦係数を測定するものであり、被測定物同士の表面間の静摩擦係数を測定することはできない。接触子の材質を被測定物と同じものとすればよいが、その場合はわざわざ同じ材質で接触子を作らなければならず、容易に測定ができないものであった。

0007

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、測定試料同士の表面間の静摩擦係数を測定する場合の滑り始めの傾斜角を高い分解能で正確に測定することができる滑り傾斜角測定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

0008

上記目的を達成するために、本発明による滑り傾斜角測定装置は、回動可能に支持されその板面の所定部位に第一の測定試料の保持手段を有する傾斜板と、この傾斜板を回動させる駆動手段と、上記傾斜板に保持される第一の測定試料の上面に所定圧力で載置される第二の測定試料が該傾斜板の回動に伴って滑り始めた初動時を検出する滑り検出手段と、上記傾斜板の傾斜角を表示する傾斜角表示手段とを備え、上記第二の測定試料が第一の測定試料上で滑り始めた初動時の傾斜角を測定するようにしたものである。

0009

また、上記第一の測定試料の保持手段は、傾斜板の板面に形成された摩擦係数の大きい層としたものである。

0010

さらに、上記第二の測定試料に所定圧力を与えるのは、底面に摩擦係数の大きい層から成る保持手段が形成されたおもりとしたものである。

0011

さらにまた、上記第一及び第二の測定試料は、同種材質又は異種材質試料としてもよい。

発明を実施するための最良の形態

0012

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は本発明による滑り傾斜角測定装置の実施の形態を示す斜視説明図である。この滑り傾斜角測定装置は、紙又は金属又は紙と他の部材などの測定試料について傾斜方法によって静摩擦係数を測定するためのもので、図1に示すように、傾斜板1と、駆動手段2と、滑り検出部3と、傾斜角表示部4とを備えている。

0013

上記傾斜板1は、その板面に第一の測定試料5aを保持して傾斜するもので、全体が矩形状に形成されると共に回動可能に支持され、その板面の所定部位に第一の測定試料5aの保持手段を有している。すなわち、図1において、矩形板状のベース6の上面に所定間隔で2本の柱部材7a,7bが直立され、この柱部材7a,7b間の上部に回動支軸8が張り渡され、上記柱部材7a,7b間にて回動支軸8に傾斜板1が回動可能に支持されている。なお、上記傾斜板1は、金属、堅木ガラス又は硬質プラスチックなどで作製され、その表面が平滑に仕上げられている。

0014

そして、上記傾斜板1の板面の所定部位には、第一の測定試料5aの保持手段が形成されている。この保持手段は、傾斜板1の板面上にて上記回動支軸8の方向と直交する方向で第一の測定試料5aを置く面に所定幅帯状に形成されており、例えばゴムなどの摩擦係数の大きい層から成る。なお、図1では、上記保持手段は第一の測定試料5aの下側に隠れており、見えない状態となっている。

0015

上記傾斜板1の近傍には、駆動手段2が設けられている。この駆動手段2は、上記傾斜板1を回動させるもので、例えば電気駆動モータ9と、このモータ9の回転軸10に取り付けられた歯車11aと、前記回動支軸8に取り付けられた歯車11bとから成る。そして、上記歯車11aと歯車11bとが噛み合い、モータ9の駆動により歯車11aが矢印Aのように回転することにより、他の歯車11bが矢印Bのように回転して同一方向に回動支軸8が回転し、この結果、該回動支軸8を中心として傾斜板1が矢印Cのように回動するようになっている。なお、上記駆動手段2による傾斜板1の回動は、等角速度とされ、例えば毎秒3度以下とされている。また、上記モータ9の回転力の伝達は、歯車11a,11bに限らず、ゴムローラ又はプーリベルトであってもよい。

0016

上記傾斜板1の一端部、例えば矢印Cのように回動して上昇する側の端部には、滑り検出部3が設けられている。この滑り検出部3は、上記傾斜板1に保持される第一の測定試料5aの上面に所定圧力で載置される第二の測定試料5bが該傾斜板1の回動に伴って滑り始めた初動時を検出する滑り検出手段となるもので、図3に示すように、対向配置された一組の発光素子12aと受光素子12bとから成る。そして、上記第一の測定試料5aの上面に載置された第二の測定試料5bの後端部が上記一組の発光素子12aと受光素子12bとの間に位置して遮光した状態から、傾斜板1が矢印Cのように回動して傾斜し第二の測定試料5bが滑り始め、一組の発光素子12aと受光素子12bとの間から移動して通光することにより、滑り検出部3が第二の測定試料5bの滑り始めの初動時を検出するようになっている。このとき、前記モータ9の回転が停止して、傾斜板1の回動傾斜が停止するようになっている。

0017

上記において、第一の測定試料5aの上面に載置される第二の測定試料5bに所定圧力を与えるのは、おもり13である。このおもり13は、第一の測定試料5a及び第二の測定試料5bに垂直に力を加えるもので、例えば長方形平らな底面を有する金属製ブロックから成り、その底面には図では見えないが例えばゴムなどの摩擦係数の大きい層から成る第二の測定試料5bの保持手段が形成されている。そして、上記のおもり13により水平時に底面にかかる圧力は、例えば1.64±0.24kPaとされている。

0018

上記傾斜板1の板面の一部には、傾斜角表示部4が設けられている。この傾斜角表示部4は、上記傾斜板1の傾斜角を表示するもので、例えば重力方向に対する角度を表示する公知の角度計から成る。そして、上記傾斜角表示部4は、傾斜板1の回動傾斜に伴って傾斜し、前述のように滑り検出部3が第二の測定試料5bの滑り始めの初動時を検出して、傾斜板1の回動傾斜が停止された状態の傾斜板1の傾斜角を表示するようになっている。

0019

なお、図1において、符号14はこの装置の動作を操作する操作部を示し、符号15は全体の電源スイッチを示し、符号16はモータ9の回転方向切り換える回転切換スイッチを示し、符号17はモータ駆動スイッチを示し、符号18は滑り検出部3の発光及び受光素子間の遮光確認用表示灯(ランプ又はLED等)を示している。また、第一の測定試料5a及び第二の測定試料5bは、紙と紙、金属と金属、又は樹脂と樹脂等のように同種材質の試料であってもよいし、或いは紙、金属、又は樹脂等を適宜組み合わせた異種材質の試料であってもよい。

0020

次に、このように構成された滑り傾斜角測定装置の動作について説明する。ここでは、第一及び第二の測定試料5a,5bが紙と紙の場合で説明する。まず、図1において、初期状態として傾斜板1は概ね水平状態に位置されている。この状態で、操作者は、操作部14の電源スイッチ15を入れる。次に、回転切換スイッチ16を所定方向に操作し、モータ9の回転方向を正転方向(矢印A方向)に切り換える。

0021

次に、上記傾斜板1の板面の所定部位に形成された帯状の保持手段を利用して、該傾斜板1の板面上に第一の測定試料5aを前記回動支軸8の方向と直交する方向に置く。このとき、第一の測定試料5aは、摩擦係数の大きい層から成る保持手段によって傾斜板1の板面上に固定される。そして、この傾斜板1上に保持固定された第一の測定試料5aの上面に第二の測定試料5bを重ねて載置すると共に、この第二の測定試料5bの上面におもり13を置く。これにより、上記おもり13の重さにより第二の測定試料5bが所定圧力で載置されると共に、該おもり13の底面に形成された保持手段で第二の測定試料5bにおもり13が保持固定される。

0022

このとき、図3に示すように、第一の測定試料5aの後端部は、滑り検出部3の対向する発光素子12a及び受光素子12bの間に入り込まないように位置決めされ、第二の測定試料5bの後端部19(図1参照)のみが、上記発光素子12a及び受光素子12bの間に入り込むように位置決めされる。すなわち、第二の測定試料5bの後端部19で、上記発光素子12a及び受光素子12bの間を遮光している。この状態で、操作部14の遮光確認用表示灯18が点灯する。そして、操作者は、この遮光確認用表示灯18が点灯したのを見て、上記第一及び第二の測定試料5a,5bが正しくセットされたのを確認する。

0023

次に、モータ駆動スイッチ17をオンとする。すると、図1において、モータ9の回転軸10が回転してその歯車11aが矢印A方向に回転し、この回転力が歯車11bに伝達されて矢印B方向に回転し、同方向に回動支軸8が回転して該回動支軸8を中心として傾斜板1が矢印C方向に回動傾斜する。そして、上記傾斜板1の矢印C方向の回動により傾斜角が大きくなって行き、ある角度になったところで第二の測定試料5bが矢印D方向に滑り始める。このとき、第一の測定試料5aは、傾斜板1の板面の保持手段で固定されており滑らない。

0024

上記第二の測定試料5bの矢印D方向の滑り始めにより、図3において第二の測定試料5bの後端部19で遮光されていた発光素子12a及び受光素子12bの間は通光し、滑り検出部3は、上記第二の測定試料5bが傾斜板1の回動に伴って滑り始めた初動時を直ちに検出する。そして、上記滑り検出部3はモータ9に停止信号送出し、モータ9が停止して傾斜板1がその傾斜角の位置で回動を停止する。この状態で、モータ駆動スイッチ17をオフとする。

0025

次に、操作者は、上記停止した傾斜板1に取り付けられている傾斜角表示部4が示している傾斜角を読み取る。これにより、上記第二の測定試料5bが第一の測定試料5a上で滑り始めた初動時の傾斜角を測定することができる。そして、このときの傾斜角をθとすると、第一及び第二の測定試料5a,5b同士の表面間の静摩擦係数μは、次式で求められる。
静摩擦係数μ=tanθ…(1)

0026

その後、回転切換スイッチ16を当初と反対方向に操作し、モータ9の回転方向を逆転方向(矢印Aと反対方向)に切り換えて、モータ駆動スイッチ17をオンとする。すると、上記モータ9の回転軸10が回転してその歯車11aが矢印Aと反対方向に回転し、前述と逆動作により傾斜板1が矢印Cと反対方向に回動する。そして、上記傾斜板1の傾斜角が0度付近まで戻ると、図示省略のセンサの検知によりモータ9に停止信号を送出し、該モータ9の回転が止まる。これにより、初期状態に戻る。

0027

その後、測定を繰り返す場合は、以上の動作を繰り返せばよい。また、測定を終了する場合は、操作部14の電源スイッチ15を切ればよい。

0028

図2は傾斜角表示手段の他の例を示す要部説明図である。この例では、傾斜板1を支持する回動支軸8に、該回動支軸8の回転角度に相当するエンコーダパルス数を出力するエンコーダ20を設けたものである。この場合は、エンコーダパルス数をゼロにセットしたときの傾斜角を予め設定しておき、モータ9を回転した後、滑り検出部3により第二の測定試料5bが傾斜板1の回動に伴って滑り始めた初動時を検出するまでのパルス数カウントし、これを傾斜角度に変換して出力するものである。これによれば、傾斜板1の傾斜角をデジタル又はアナログ信号として出力し、ディスプレイに角度表示することができる。或いは、検出した傾斜角を前述の式(1)により計算して、静摩擦係数に変換して表示することができる。

0029

上記以外の例としては、図2において、回動支軸8にエンコーダ20を設けるのではなく、モータ9をステッピングモータに代えてもよい。この場合は、ステッピングモータの駆動パルス数をゼロにセットしたときの傾斜角を予め設定しておき、該ステッピングモータを回転した後、滑り検出部3により第二の測定試料5bが傾斜板1の回動に伴って滑り始めた初動時を検出するまでのパルス数をカウントし、これを傾斜角度に変換して出力するものである。この例でも、傾斜板1の傾斜角をデジタル又はアナログ信号として出力し、ディスプレイに角度表示することができる。或いは、検出した傾斜角を前述の式(1)により計算して、静摩擦係数に変換して表示することができる。

0030

図3は第二の測定試料5bの滑り時におけるおもり13の停止手段を示す要部説明図である。この例では、傾斜板1の上方にて、第二の測定試料5bの滑り方向図1の矢印D参照)においておもり13の端部が当たる位置に、ストッパ21を設けたものである。このストッパ21は、第一及び第二の測定試料5a,5bとおもり13の形状、大きさ、厚み等に応じて、矢印Eのように前後に移動可能とされ、矢印Fのように上下に移動可能とされている。なお、符号22は、おもり13が衝突したときの衝撃を吸収するための吸収材(例えば発泡ウレタン等)を示している。この例によれば、第二の測定試料5b及びおもり13が傾斜板1から落下するのを防止できる。

0031

図4は第一の測定試料5a及び第二の測定試料5bが異種材質の試料である場合の実施形態を示す要部説明図である。この実施形態は、第一の測定試料5aを例えばゴムローラとし、第二の測定試料5bを紙として、その両者間の静摩擦係数を測定しようとするものである。この場合、第一の測定試料5aとしてのゴムローラは、傾斜板1の上面に支持金具を直立させ、この支持金具にゴムローラの回転軸を固定して該ゴムローラ自身は回転しないように固定する。

0032

一方、第二の測定試料5bとしての紙は、上記ゴムローラ(5a)の固定位置の近傍において傾斜板1の下面にローラ状の低摩擦支持治具23を設けておき、ハンドル24を回転させることにより傾斜板1に開けられた孔部から上記低摩擦支持治具23を矢印Gのように上昇させ、この低摩擦支持治具23と上記ゴムローラ(5a)との間に橋渡して載置する。そして、上記ゴムローラ(5a)と低摩擦支持治具23との間に跨るような大きさのおもり13を第二の測定試料5bの上に載置し、該おもり13で所定圧力を与えると共にその底面の保持手段で第二の測定試料5bに固定する。

0033

このとき、上記ゴムローラ(5a)と低摩擦支持治具23とは、傾斜板1の上面から同じ高さとなるように設定し、且つ滑り検出部3の高さも矢印Hのように上昇させて、第二の測定試料5bの後端部19が発光素子12a及び受光素子12bの間に入り込んで遮光するように設定する。なお、上記低摩擦支持治具23は、例えば転がりベアリングを用いて殆ど転がり摩擦が無いものとするのが望ましい。

0034

このような状態で、滑り傾斜角の測定は、図1を参照して説明したのと全く同様にして行えばよい。このようにして、例えば紙とゴムローラの場合の滑り傾斜角を測定し、両者間の静摩擦係数を測定することができる。

0035

なお、以上の説明において図示は省略したが、滑り検出部3は、発光素子12aと受光素子12bとをその間で上下に分割してスライド可能とし、例えば第一及び第二の測定試料5a,5bの一方又は両方が厚手の試料であっても、上記発光素子12aと受光素子12bとの間隔を広げて両者間に第二の測定試料5bの後端部19が入り込んで遮光しうるようにしてもよい。

発明の効果

0036

本発明は以上のように構成されたので、傾斜板に保持される第一の測定試料の上面に所定圧力で載置される第二の測定試料が該傾斜板の回動に伴って滑り始めた初動時を検出する滑り検出手段と、上記傾斜板の傾斜角を表示する傾斜角表示手段とを備え、第二の測定試料が第一の測定試料上で滑り始めた初動時の傾斜角を測定するようにしたことにより、測定試料同士の表面間の静摩擦係数を測定する場合の滑り始めの傾斜角を高い分解能で正確に測定することができる。これらのことから、測定試料の静摩擦係数を正確に測定することができる。また、測定試料同士の表面間の静摩擦係数を容易に測定することができる。

図面の簡単な説明

0037

図1本発明による滑り傾斜角測定装置の実施の形態を示す斜視説明図である。
図2傾斜角表示手段の他の例を示す要部説明図である。
図3第二の測定試料の滑り時におけるおもりの停止手段を示す要部説明図である。
図4第一の測定試料及び第二の測定試料が異種材質の試料である場合の実施形態を示す要部説明図である。

--

0038

1…傾斜板
2…駆動手段
3…滑り検出部
4…傾斜角表示部
5a…第一の測定試料
5b…第二の測定試料
8…回動支軸
9…モータ
10…回転軸
11a,11b…歯車
12a…発光素子
12b…受光素子
13…おもり
19…第二の測定試料の後端部

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