JP2001004528A - 滑り傾斜角測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【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。 【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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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に関する。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】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の表面状態によって
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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】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の試料としてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】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７
ａ，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
所定幅で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、例えば電気駆動のモータ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１１
ａ，１１ｂに限らず、ゴムローラ又はプーリとベルトで
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１２
ａ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、例えば長方形の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１
３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の回転方向を切り
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５
ｂ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１
２ｂ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
停止信号を送出し、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５
ｂ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５
ａ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１
２ｂ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。

【００３６】

【発明の効果】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】

【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。

【符号の説明】

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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   にしたことを特徴とする滑り傾斜角測定装置。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【請求項４】 上記第一及び第二の測定試料は、同種材
   質又は異種材質の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。