JP2012255719A - 引き摺り試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】引き摺り試験を簡易かつ適正に行うことができる技術を提供する。
【解決手段】引き摺り試験装置１は、鉛直方向に沿って配置された回転軸部１１と、回転軸部１１を回転させる駆動部１２と、回転軸部１１と連結され、回転軸部１１の回転に連動して回転する回転体１３と、回転体１３における回転軸部１１を中心とする円周上に配置され、被試験物であるケーブル片９を、その一部が床面と接触した引き摺り状態で保持する保持部１４と、を備える。駆動部１２に回転軸部１１を回転させると回転体１３が回転し、これに伴って保持部１４に保持されたケーブル片９が回転体１３の回転に追従して円軌道上を周回しながら引き摺られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブル（例えば、電動車両のバッテリへ電力を供給する給電ケーブル）の引き摺りに対する耐摩耗性を試験する技術に関する。

自動車用の電線の耐摩耗性を試験する態様として、例えば非特許文献１には、テープ摩耗試験が規定されている。テープ摩耗試験は、ヤスリ状のテープを定められた荷重で電線に接触させた状態でテープを電線に対して動かして、電線の摩耗度合いを調べる試験である。また、例えば非特許文献２には、スクレープ摩耗試験が規定されている。スクレープ摩耗試験は、ブレードの先端を定められた荷重で電線に押し当てた状態でブレードを電線に対して動かして、電線の摩耗度合いを調べる試験である。いずれの試験も、電線の耐摩耗性を評価するための試験として広く知られている。

ＩＳＯ ６７２２ ＪＡＳＯ Ｄ６１１

ところで、近年、電気自動車及びハイブリッド自動車など、大容量のバッテリを備える電動車両が普及しつつある。電動車両のバッテリの充電は、電動車両に電力を供給する車両用給電局等にて行われる。具体的には、給電ケーブルの一次側プラグ（電源側のプラグ）を車両用給電局等に設置された電力出力ポートに接続するとともに、二次側プラグ（車両側のプラグ、充電コネクタ）を電動車両の充電ポートに接続すると、電力出力ポートから出力される電力が給電ケーブルおよび充電ポートを通じて電動車両のバッテリへ供給され、バッテリが充電されることになる。

ところで、給電ケーブルは、充電を行わない間は、例えば車両のトランク内等において巻回等された状態でしまわれている。そして、充電が行われる際には、給電ケーブルは、電源側のプラグの側から引っ張り出されて車両の駐車場所から電力出力ポートの設置場所まで地面を引き摺られていき、充電が完了すると再び地面を引き摺られて元通りに巻回されてトランクにしまわれることになる。このように、給電ケーブルは、充電が行われる度に、地面を引き摺られることになるため、充電回数が重ねられると給電ケーブルの被覆が摩耗しやすい。したがって、給電ケーブルの製造開発の段階において、給電ケーブルが引き摺りに対する十分な耐摩耗性を有しているかを試験により確認しておく必要がある。

上述したとおり、車両用電線については、その耐摩耗性を評価するための試験の態様が各種存在する。しかしながら、従来の試験は、定められた対象物（定められた材質のテープ、あるいは、定められた材質および形状のニードル）を電線に押し当てた場合の摩耗試験である。したがって、従来の試験態様では、その試験結果から、引き摺りに対する耐摩耗性を正確に把握することは困難である。このため、引き摺りに対する耐摩耗性を正確に把握するためには、人間が実際にケーブルを引き摺ることによって引き摺り試験を行わざるをえず、大変な労力がかかっていた。また、この試験態様では、引き摺り速度、引き摺り距離等の試験条件の均一性が担保されにくいという問題もあった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされてものであり、引き摺りに対する耐摩耗性を評価するための引き摺り試験を、簡易かつ適正に行うことができる技術を提供することを目的とする。

第１の態様は、引き摺り試験装置であって、鉛直方向に沿って配置された回転軸部と、前記回転軸部を回転させる駆動部と、前記回転軸部と連結され、前記回転軸部の回転に連動して回転する回転体と、前記回転体の回転軸を中心とする円周上に配置され、被試験物を、その一部が床面と接触した引き摺り状態で保持する保持部と、を備える。

第２の態様は、第１の態様に係る引き摺り試験装置であって、前記保持部が、前記回転体における前記回転軸部を中心とする円周上に複数個配置される。

第３の態様は、第２の態様に係る引き摺り試験装置であって、前記回転体が、前記回転軸部との連結部から放射状に伸びる複数の腕部、を備え、前記複数の腕部の各自由端に前記保持部が着設される。

第４の態様は、第１から第３のいずれかの態様に係る引き摺り試験装置であって、前記回転軸部とこれに連結される前記回転体とを回転可能状態で吊り下げ支持する支持フレームと、前記支持フレームの下端に設けられたキャスターと、を備える。

第５の態様は、第１から第４のいずれかの態様に係る引き摺り試験装置であって、前記回転体および前記保持部に保持された被試験物の回転空間を内部に形成しつつ、前記回転空間の周囲を覆うカバー、を備える。

第６の態様は、第５の態様に係る引き摺り試験装置であって、前記カバーが外部から内側が視認可能に形成される。

第７の態様は、第５または第６の態様に係る引き摺り試験装置であって、前記カバーが取り外し可能とされる。

第１〜第７の態様によると、駆動部に回転軸部を回転させると回転体が回転し、これに伴って保持部に保持された被試験物が回転体の回転に追従して円軌道上を周回しながら引き摺られることになる。したがって、引き摺り試験を簡易かつ適正に行うことができる。

特に、第２の態様によると、複数の保持部のそれぞれに被試験物を保持させることによって、複数個の被試験物を同じ条件で同時に引き摺り試験することができる。

特に、第４の態様によると、支持フレームの下端にキャスターが設けられるので、引き摺り試験装置を容易に移動させることができる。これによって、引き摺り試験の環境条件を容易に変更可能となる。

特に、第５の態様によると、回転空間の周囲がカバーで覆われるので、引き摺り試験が行われている間に回転空間に人等が侵入する、あるいは、回転空間から石等が外部にはじき飛ばされる、といった事態を防止できる。

特に、第６の態様によると、カバーが外部から内側が視認可能に形成されるので、異常等が発生した場合にはこれを外部から直ちに検知できる。

特に、第７の態様によると、カバーが取り外し可能とされるので、引き摺り試験の環境条件を柔軟に調整できる。

引き摺り試験装置の構成を模式的に示す側面図である。 引き摺り試験装置の構成を模式的に示す断面図である。 開放空間で引き摺り試験が行われる様子を示す図である。 閉鎖空間で引き摺り試験が行われる様子を示す図である。 変形例に係る引き摺り試験装置の構成を模式的に示す断面図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

＜１．装置構成＞
引き摺り試験装置１の構成について、図１、図２を参照しながら説明する。図１は引き摺り試験装置１の構成を模式的に示す側面図である。図２は引き摺り試験装置１を図１の矢印Ｋからみた断面図である。

引き摺り試験装置１は、回転ユニット１０と、回転ユニット１０を収容する筐体２０と、回転ユニット１０を制御する制御ユニット３０とを備える。

＜回転ユニット１０＞
回転ユニット１０は、鉛直方向に沿って配置された回転軸部１１を備える。回転軸部１１の上端部付近には、回転軸部１１を回転させる駆動部（例えば、モータ）１２が設けられる。また、回転軸部１１の下端部付近には、回転軸部１１の回転に連動して回転する回転体１３が連結される。

回転体１３は、具体的には、その中心部において回転軸部１１と連結され、中心部から複数（図示の例では３個）の腕部１３１が放射状に伸びる形状とされる。

回転体１３の各腕部１３１の自由端には、保持部１４が着設される。ただし、各腕部１３１の長さは互いに等しく形成されており、各腕部１３１の自由端に着設される保持部１４はいずれも、回転軸部１１との連結部分（すなわち、回転体１３の回転軸）を中心とする円周Ｒ上に位置している。保持部１４は、被試験物となるケーブル片９を、その一部が床面と接触した引き摺り状態で保持する。保持部１４は、例えば、ネジ締め式の挟持クリップにより形成することができる。

＜筐体２０＞
筐体２０は、回転ユニット１０を吊り下げ支持する天板付きの支持フレーム２１を備える。支持フレーム２１は、具体的には、矩形の板部材により形成される天板２１１と、これを支持する４本の支柱２１２とから形成される。各支柱２１２は、例えば、天板２１１の４隅のそれぞれに上端が着設され、鉛直下方に向かって伸びて下端に連なる棒状部材により形成される。天板２１１は平面視にて回転体１３よりも十分大きく形成されており、この天板２１１の下側の主面に回転ユニット１０の上端面（具体的には、駆動部１２の上端面）が固定される。これによって、回転軸部１１とこれに連結される回転体１３とが、駆動部１２を介して、支持フレーム２１に回転可能状態で吊り下げ支持されることになる。

各支柱２１２の下端には、キャスター２２が設けられる。これによって引き摺り試験装置１は容易に移動可能に構成される。

また、筐体２０は、回転体１３および保持部１４に保持されたケーブル片９の回転空間Ｖを内部に形成しつつ、回転空間Ｖの周囲を覆うカバー２３を備える。カバー２３は、具体的には、支持フレーム２１において、隣り合う支柱２１２の隙間のそれぞれに、これを塞ぐカバー板２３１が設けられることによって形成される。なお、少なくとも１個のカバー板２３１には、扉（図示省略）が形成されており、この扉を介してオペレータがカバー２３の内部に入れるように形成されている。

カバー２３は、取り外し可能に形成される。カバー２３を取り外し可能に形成するには、例えば、各カバー板２３１を、支柱２１２間の隙間に着脱可能に設ければよい。具体的には、例えば、支柱２１２にその延在方向に沿う溝を形成しておき、この溝にカバー板２３１の幅方向の端縁をスライドさせてはめ入れて溝の端部をキャップ等で封じる構成としておけばよい。この場合、キャップを外して、カバー板２３１を溝に沿ってスライドさせて引き抜くだけでカバー板２３１を支柱２１２間の隙間から取り外すことができる。４枚のカバー板２３１の全てを取り外すと、カバー２３が取り外されることになる。

また、カバー２３は、外部から内側が視認可能に形成されることが好ましい。カバー２３を外部から内側が視認可能に形成するには、例えば、カバー２３を構成する各カバー板２３１を透明あるいは半透明の樹脂パネル、あるいは、メッシュ状のパネル等で形成すればよい。

＜制御ユニット３０＞
制御ユニット３０は、引き摺り試験装置１の各部を制御する制御部３１と、オペレータからの各種の指示を受け付ける操作パネル３２と、オペレータに各種の情報を表示する表示パネル３３と、制御部３１からの指示に応じて点灯する報知ランプ３４とを備える。

制御部３１は、有線あるいは無線で駆動部１２と電気的に接続されており、操作パネル３２を介してオペレータから入力された指示に応じて駆動部１２を制御する。また、制御部３１は、報知ランプ３４とも電気的に接続されており、引き摺り試験の試験状況等に応じて報知ランプ３４を点灯させる。

制御部３１、操作パネル３２、表示パネル３３、および報知ランプ３４はユニット化されて筐体２０の外（例えば天板２１１の上）に載置される。ただし、制御ユニット３０は、筐体２０に対して取り外し可能に形成され、筐体２０から離れた位置におくことも可能とされる。

＜２．動作＞
引き摺り試験装置１の動作について、図３、図４を参照しながら説明する。図３は、開放空間で引き摺り試験が行われる様子を示す図である。図４は、閉鎖空間で引き摺り試験が行われる様子を示す図である。

引き摺り試験装置１に引き摺り試験を行わせる場合、まず、引き摺り試験の環境条件（例えば、床面条件、温度条件等）を設定する。環境条件は、例えば、引き摺り試験装置１を、所望する環境条件が成立している場所に移動させることによって設定することができる。例えば、コンクリート面に対する引き摺り試験を行いたい場合、引き摺り試験装置１を平坦なコンクリート面がある場所まで移動させればよい。また例えば、特定の温度で引き摺り試験を行いたい場合、引き摺り試験装置１を当該温度で温度管理された試験器４（図４）の内部に移動させればよい。なお、床面条件については、引き摺り試験装置１を所望の床面状態が形成されている場所まで移動させるのではなく、引き摺り試験装置１の筐体２０の下に所望の床面状態を形成したシート５（図４）を差し込むことによって設定することもできる。

引き摺り試験の環境条件を設定した結果、引き摺り試験を開放空間（例えば、屋外）で行うことになった場合、カバー２３で回転空間Ｖが覆われた状態としておくことが好ましい（図３）。一方、引き摺り試験を閉鎖空間（例えば、温度管理された試験器４の内部）で行うことになった場合、試験器４内の温度とカバー２３内部の温度とに差が生じないようにカバー２３を外しておくことが好ましい（図４）。さらに、引き摺り試験を高温（例えば、８０度程度）の環境下（例えば、高温状態に温度管理された試験器４の内部）で行うことになった場合、駆動部１２の温度上昇を抑えるために、駆動部１２を断熱部材で形成された断熱カバー１２１で覆うことが好ましい（図４）。また、断熱カバー１２１と駆動部１２との間に例えば空冷機構（図示省略）を設けることがさらに好ましい。さらに、この場合、熱的影響を受けやすい精密部品等を保護するために、制御ユニット３０を試験器４の外部に出しておくことも好ましい（図４）。

引き摺り試験の環境条件が設定されると、続いて、被試験物となるケーブル片９が保持部１４に保持された状態とする。この工程は、オペレータが、カバー２３に形成された扉を介してカバー２３の中に入って（回転空間Ｖがカバー２３で覆われている場合）、被試験物となるケーブル片９を引き摺り状態で保持部１４に保持させることによって行われる。上述したとおり、引き摺り試験装置１は３個の保持部１４を備えており、３本のケーブル片９を３個の保持部１４にそれぞれ保持させれば、当該３本のケーブル片９を同じ条件で引き摺り試験することができる。

なお、ここで、ケーブル片９の引き摺られる部分の重さが重くなればなるほど、ケーブル片９における地面との接触部分にかかる荷重が大きくなる。したがって、例えば、比較的長いケーブル片９を準備し、その先端をとぐろ状に形状固定しておくことによって、接触部分にかかる荷重を大きくすることができる。また、ケーブル片９の先端に重り等をくくりつけておくことでも、接触部分にかかる荷重を大きくすることができる。

続いて、引き摺り試験の実行条件（例えば、引き摺り速度および引き摺り距離）を設定する。実行条件の設定は、例えば、制御部３１が、操作パネル３２を介してオペレータから実行条件の指定を受け付けることによって行われる。実行条件の指定を受け付けると、制御部３１は、予めメモリ等に記憶された保持部１４の回転半径（すなわち、腕部１３１の長さ）の値を参照して、指定された引き摺り速度を実現するために必要な回転軸部１１の回転数を算出する。また、指定された引き摺り距離を実現するために回転軸部１１を回転させるべき回数（あるいは、回転時間）を算出する。

引き摺り試験の環境条件および実行条件が設定された上で、オペレータが、試験開始の指示を操作パネル３２を介して入力すると、制御部３１は、駆動部１２を制御して、先に算出された回転数で回転軸部１１を回転させる。また、制御部３１は、回転軸部１１の回転が開始されると同時に報知ランプ３４を点灯させて、引き摺り試験が開始されたことを外部に報知する。

駆動部１２の駆動をうけて回転軸部１１が一定の回転数で回転すると、これに伴って、各保持部１４に保持されたケーブル片９が、回転体１３の回転に追従して円軌道上を周回しながら一定の速度で引き摺られる。なお、制御部３１は、引き摺り試験の実行中に何らかの異常を検知した場合（例えば、カバー２３の扉のロック部に設けられたセンサが非ロックを検知した場合、支持フレーム２１に設けられた温度センサが温度の異常上昇を検知した場合、操作パネル３２の緊急停止ボタンが操作されたことを検知した場合等）、駆動部１２に回転軸部１１の回転を緊急停止させるとともに、例えば報知ランプ３４の点灯色を変更させて（あるいは、点灯の態様を例えば点滅に変更させる等して）、異常の発生を外部に報知する。

回転軸部１１が、指定された引き摺り距離を実現するために必要な回数（あるいは時間）だけ回転されると、制御部３１は、駆動部１２を制御して回転軸部１１の回転を停止させる。また、制御部３１は、回転軸部１１の回転が停止されると報知ランプ３４を消灯させて、引き摺り試験が終了したことを外部に報知する。

これによって、引き摺り試験が終了し、設定された環境条件および実行条件で引き摺り試験されたケーブル片９が得られることになる。したがって、当該ケーブル片９の摩耗度をみて、当該環境条件および実行条件の下での引き摺りに対するケーブル片９の耐摩耗性を評価することができる。

＜３．効果＞
上記の実施形態によると、引き摺り試験を簡易かつ適正に行うことができる。すなわち、引き摺り試験装置１にて行われる引き摺り試験では、実行条件が確実に担保される（具体的には、ケーブル片９の引き摺り速度が指定された速度で一定に保たれ続け、また、ケーブル片９の引き摺り距離も正確に計測される）ので、信頼できる試験結果を得ることができる。また、引き摺り試験において、ケーブル片９は保持部１４に固定された状態で引き摺られるので、引き摺られている間に、ケーブル片９と床面とが接触する接触領域がケーブル片９の周方向あるいは延在方向にずれてしまうことがない。つまり、常に同じ接触領域が摩耗され続けるので、耐摩耗性を正しく評価することができる。

また、上記の実施形態によると、引き摺り試験装置１を移動させる、あるいは、引き摺り試験装置１の下にシート５を差し込むだけで、引き摺り試験の環境条件を変更することができる。つまり、多様な環境条件の下での引き摺り試験を簡易に行うことができる。特に、支柱２１２の下端にキャスター２２が設けられるので、引き摺り試験装置１を容易に移動させることができ、これによって、引き摺り試験の環境条件を容易に変更することができる。また、人間が実際にケーブルを引き摺ることによって引き摺り試験を行う場合には実現が困難であるような試験環境（例えば、高温条件等の特殊環境）の下での引き摺り試験も難なく行うことができる。各種の環境条件の下での引き摺り試験を行うことによって、各種の条件下での引き摺りに対する耐摩耗性（例えば、熱された真夏のコンクリートの地面を引き摺られた場合のケーブルの耐摩耗性、濡れた地面を引き摺られた場合のケーブルの耐摩耗性、等）をそれぞれ正確に把握することが可能となる。

また、上記の実施形態によると、回転軸部１１の回転数、あるいは回転時間を変えるだけで、引き摺り試験の実行条件を変更することができる。つまり、多様な実行条件の下での引き摺り試験を簡易に行うことができる。

また、上記の実施形態においては、保持部１４を複数個備えるので、複数の保持部１４のそれぞれにケーブル片９を保持させておけば、複数個のケーブル片９を同じ条件で同時に引き摺り試験することができる。

また、上記の実施形態においては、回転空間Ｖの周囲をカバー２３で覆うことができるので、引き摺り試験が行われている間に回転空間Ｖに人等が侵入する、あるいは、回転空間Ｖから石等が外部にはじき飛ばされる、といった事態を防止できる。また、カバー２３が外部から内側が視認可能に形成されるので、異常等が発生した場合にはこれを外部から直ちに検知できる。また、カバー２３が取り外し可能とされるので、例えば試験器４の内部で引き摺り試験を行う場合などは、カバー２３を取り外して引き摺り試験の環境条件を一定に保つことを優先することができる。このように、カバー２３が取り外し可能とされることによって、各種の試験条件に柔軟に対応することができる。

また、上記の実施形態においては、制御部３１が引き摺り試験の実施状況に応じて報知ランプ３４の点灯を制御する。したがって、オペレータは、報知ランプ３４をみて引き摺り試験の実施状況を知得することができるとともに、異常が発生した場合にはこれを速やかに知得することができる。

＜４．変形例＞
上記の実施形態においては、引き摺り試験装置１は、中心部から複数の腕部１３１が放射状に伸びる形状の回転体１３を備えていたが、これに代えて、図５に示されるように、回転軸部１１を中心とする円板状に形成された回転体１３ａを備えてもよい。この場合、複数の保持部１４ａは、回転体１３ａの外縁に間隔をあけて着設すればよい。

また、上記の実施形態においては、制御部３１は、操作パネル３２を介してオペレータから引き摺り試験の実行条件の入力を受け付ける構成としたが、この際に、引き摺り速度、引き摺り時間の各値として、オペレータが任意の値を入力できる構成としてもよいし、予め準備された複数の候補値からオペレータに一の値を選択させる構成としてもよい。

また、上記の実施形態においては、実行条件として引き摺り速度と引き摺り距離との指定を受け付ける構成としたが、必ずしも引き摺り速度と引き摺り距離との指定を受け付ける構成とする必要はない。例えば、引き摺り速度と引き摺り時間との指定、あるいは、引き摺り距離と引き摺り時間との指定等を受け付ける構成としてもよい。

また、上記の実施形態においては、回転体１３には３個の保持部１４が着設される構成としたが、保持部１４は必ずしも３個である必要はなく、４個以上であってもよいし、１個あるいは２個であってもよい。

また、上記の実施形態においては、被試験物はケーブル片９であるとしたが、被試験物は必ずしもケーブル片９でなくともよい。

１ 引き摺り試験装置
１１ 回転軸部
１２ 駆動部
１３ 回転体
１４ 保持部
２１ 支持フレーム
２２ キャスター
２３ カバー
３１ 制御部
９ ケーブル片

Claims (7)

1. 鉛直方向に沿って配置された回転軸部と、
   前記回転軸部を回転させる駆動部と、
   前記回転軸部と連結され、前記回転軸部の回転に連動して回転する回転体と、
   前記回転体の回転軸を中心とする円周上に配置され、被試験物を、その一部が床面と接触した引き摺り状態で保持する保持部と、
   を備える引き摺り試験装置。
2. 請求項１に記載の引き摺り試験装置であって、
   前記保持部が、前記回転体における前記回転軸部を中心とする円周上に複数個配置される、引き摺り試験装置。
3. 請求項２に記載の引き摺り試験装置であって、
   前記回転体が、前記回転軸部との連結部から放射状に伸びる複数の腕部、
   を備え、
   前記複数の腕部の各自由端に前記保持部が着設される、引き摺り試験装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の引き摺り試験装置であって、
   前記回転軸部とこれに連結される前記回転体とを回転可能状態で吊り下げ支持する支持フレームと、
   前記支持フレームの下端に設けられたキャスターと、
   を備える、引き摺り試験装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の引き摺り試験装置であって、
   前記回転体および前記保持部に保持された被試験物の回転空間を内部に形成しつつ、前記回転空間の周囲を覆うカバー、
   を備える、引き摺り試験装置。
6. 請求項５に記載の引き摺り試験装置であって、
   前記カバーが外部から内側が視認可能に形成される、引き摺り試験装置。
7. 請求項５または６に記載の引き摺り試験装置であって、
   前記カバーが取り外し可能とされる、引き摺り試験装置。

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