JP2017020851A - Method for evaluating wear performance of rubber material - Google Patents

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真也 中野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate wear performance of rubber material in a short period of time.SOLUTION: A method for evaluating wear performance of rubber material using a computer is provided. The method comprises: a step (S1) of setting a plurality of measurement areas in rubber material for measuring a wear amount of the rubber material; a step (S2) of setting conditions of contact between the rubber material and a grind stone for making the rubber material wear such that the respective measurement areas are ununiformly worn; a step (S3) of pushing the rubber material against the grind stone to make the rubber material wear on the basis of the condition of contact; a step (S4) of measuring a wear amount of each of the measurement areas; a step (S8) of causing the computer to calculate wear energy of a rubber material model in an area corresponding to the measurement area; and a step (S10) of evaluating wear performance of the rubber material on the basis of a relationship between the wear amount of the rubber material and the wear energy of the rubber material model, which are corresponded to each other in the measurement area.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、ゴム材料の摩耗性能の評価するための方法に関する。   The present invention relates to a method for evaluating the wear performance of rubber materials.

従来、ゴム材料の摩耗性能を評価するための方法が提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。下記特許文献1の評価方法では、例えば、ゴム材料を砥石盤に押し付けて摩耗させる第1工程と、コンピュータに入力されたゴム材料モデルを砥石盤モデルに接触させる第2工程とが行われている。ゴム材料モデル及び砥石盤モデルは、有限個の要素でモデル化されている。   Conventionally, a method for evaluating the wear performance of a rubber material has been proposed (see, for example, Patent Document 1 below). In the evaluation method disclosed in Patent Document 1, for example, a first step of pressing a rubber material against a grindstone and wearing it, and a second step of bringing a rubber material model input to a computer into contact with the grindstone model are performed. . The rubber material model and the grindstone model are modeled with a finite number of elements.

そして、下記特許文献1の評価方法では、第1工程で測定されるゴム材料の摩耗量と、第2工程で計算されるゴム材料モデルの摩耗エネルギーとを、ゴム材料と砥石盤との間の複数の接触条件で対応させた関係に基づいて、ゴム材料の摩耗性能が評価されている。   And in the evaluation method of the following patent document 1, the amount of wear of the rubber material measured in the first step and the wear energy of the rubber material model calculated in the second step are calculated between the rubber material and the grindstone. The wear performance of the rubber material is evaluated based on the relationship corresponding to a plurality of contact conditions.

特開2015−45578号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2015-45578

一般に、ゴム材料を摩耗させる第1試験では、ゴム材料を均一に摩耗させて、ゴム材料の摩耗量が測定されていた。このため、複数の異なる摩耗量を測定するには、接触条件毎に、ゴム材料を複数回に亘って摩耗させる必要があった。また、ゴム材料モデルを砥石盤モデルに接触させる第2工程では、第1工程と同様に、接触条件毎に、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーが計算されていた。   Generally, in the first test in which a rubber material is worn, the amount of wear of the rubber material is measured by uniformly wearing the rubber material. For this reason, in order to measure a plurality of different wear amounts, it is necessary to wear the rubber material a plurality of times for each contact condition. Further, in the second step in which the rubber material model is brought into contact with the grindstone model, the wear energy of the rubber material model is calculated for each contact condition as in the first step.

このように、上記特許文献1の評価方法では、摩耗量と摩耗エネルギーとの関係を求めるために、接触条件毎に、第1工程及び第2工程を実施する必要があるため、ゴム材料の摩耗性能の評価に、多くの時間を要するという問題があった。   As described above, in the evaluation method of Patent Document 1 described above, in order to obtain the relationship between the wear amount and the wear energy, it is necessary to perform the first step and the second step for each contact condition. There was a problem that it took a lot of time to evaluate the performance.

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、ゴム材料の摩耗性能を、短時間で評価することができる方法を提供することを主たる目的としている。   The present invention has been devised in view of the above circumstances, and has as its main object to provide a method capable of evaluating the wear performance of a rubber material in a short time.

本発明は、ゴム材料の摩耗性能を、コンピュータを用いて評価するための方法であって、前記ゴム材料に、前記ゴム材料の摩耗量を測定するための複数の測定領域を設定する工程、前記各測定領域の摩耗が不均一となるように、前記ゴム材料と、前記ゴム材料を摩耗させるための砥石盤との間の接触条件を設定する工程、前記接触条件に基づいて、前記ゴム材料を前記砥石盤に押し付けて摩耗させる工程、前記各測定領域の摩耗量を測定する工程、前記コンピュータに、前記ゴム材料を有限個の要素でモデル化したゴム材料モデルを入力する工程、前記コンピュータに、前記砥石盤を有限個の要素でモデル化した砥石盤モデルを入力する工程、前記コンピュータが、前記接触条件に基づいて、前記ゴム材料モデルを前記砥石盤モデルに接触させる工程、前記コンピュータが、前記測定領域に対応する領域において、前記ゴム材料モデルの摩耗エネルギーを計算する工程、及び前記コンピュータが、前記測定領域で対応させた前記ゴム材料の摩耗量と前記ゴム材料モデルの摩耗エネルギーとの関係に基づいて、前記ゴム材料の摩耗性能を評価する工程を含むことを特徴とする。   The present invention is a method for evaluating the wear performance of a rubber material using a computer, the step of setting a plurality of measurement regions for measuring the wear amount of the rubber material in the rubber material, A step of setting a contact condition between the rubber material and a grindstone for wearing the rubber material so that the wear of each measurement region is non-uniform, the rubber material based on the contact condition A process of pressing against the grinding wheel to wear, a process of measuring the amount of wear in each measurement region, a process of inputting a rubber material model in which the rubber material is modeled by a finite number of elements to the computer, and the computer. A step of inputting a grindstone model in which the grindstone is modeled by a finite number of elements, and the computer contacts the rubber material model with the grindstone model based on the contact condition. A step in which the computer calculates wear energy of the rubber material model in a region corresponding to the measurement region, and a wear amount of the rubber material and the rubber material that the computer corresponds in the measurement region. The method includes a step of evaluating the wear performance of the rubber material based on the relationship with the wear energy of the model.

本発明に係る前記ゴム材料の摩耗性能の評価方法において、前記ゴム材料は、前記砥石盤上を転動する外周面に有する円筒状であり、前記複数の測定領域は、前記外周面が軸方向に区分されることで設定されるのが望ましい。   In the method for evaluating the wear performance of the rubber material according to the present invention, the rubber material has a cylindrical shape on an outer peripheral surface that rolls on the grindstone, and the outer peripheral surface of the plurality of measurement regions has an axial direction. It is desirable to be set by dividing into

本発明に係る前記ゴム材料の摩耗性能の評価方法において、前記摩耗量は、前記測定領域の周方向の異なる位置で得られた摩耗量の平均値であるのが望ましい。   In the method for evaluating the wear performance of the rubber material according to the present invention, the wear amount is preferably an average value of wear amounts obtained at different positions in the circumferential direction of the measurement region.

本発明に係る前記ゴム材料の摩耗性能の評価方法において、前記接触条件は、前記砥石盤に対するゴム材料のスリップ角であるのが望ましい。   In the method for evaluating the wear performance of the rubber material according to the present invention, the contact condition is preferably a slip angle of the rubber material with respect to the grindstone.

本発明のゴム材料の摩耗性能の評価方法は、ゴム材料に、ゴム材料の摩耗量を測定するための複数の測定領域を設定する工程、各測定領域の摩耗が不均一となるように、ゴム材料と、ゴム材料を摩耗させるための砥石盤との間の接触条件を設定する工程、接触条件に基づいて、ゴム材料を砥石盤に押し付けて摩耗させる工程、及び、各測定領域の摩耗量を測定する工程を含んでいる。これにより、本発明の評価方法では、測定領域毎に異なる複数の摩耗量を取得することができる。   The method for evaluating the wear performance of a rubber material according to the present invention includes a step of setting a plurality of measurement regions for measuring the amount of wear of the rubber material in the rubber material, so that the wear of each measurement region becomes non-uniform. The process of setting the contact condition between the material and the grinding wheel for wearing the rubber material, the process of pressing the rubber material against the grinding wheel based on the contact condition, and the amount of wear in each measurement area The process of measuring is included. Thereby, in the evaluation method of the present invention, it is possible to acquire a plurality of wear amounts different for each measurement region.

また、本発明の評価方法は、コンピュータに、ゴム材料を有限個の要素でモデル化したゴム材料モデルを入力する工程、砥石盤を有限個の要素でモデル化した砥石盤モデルを入力する工程、コンピュータが、接触条件に基づいて、ゴム材料モデルを砥石盤モデルに接触させる工程、及び、測定領域に対応する領域において、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーを計算する工程を含んでいる。これにより、本発明の評価方法では、測定領域毎に異なる複数の摩耗エネルギーを取得することができる。   The evaluation method of the present invention includes a step of inputting a rubber material model obtained by modeling a rubber material with a finite number of elements into a computer, a step of inputting a grindstone model obtained by modeling a grindstone with a finite number of elements, The computer includes contacting the rubber material model with the grindstone model based on the contact condition and calculating the wear energy of the rubber material model in an area corresponding to the measurement area. Thereby, in the evaluation method of the present invention, it is possible to acquire a plurality of wear energies that differ for each measurement region.

さらに、本発明の評価方法は、コンピュータが、測定領域で対応させたゴム材料の摩耗量とゴム材料モデルの摩耗エネルギーとの関係に基づいて、ゴム材料の摩耗性能を評価する工程を含んでいる。本発明の評価方法では、複数の摩耗量及び複数の摩耗エネルギーに基づいて、ゴム材料の摩耗量と摩耗エネルギーとの関係を求めることができるため、ゴム材料の摩耗性能を、短時間で評価することができる。   Furthermore, the evaluation method of the present invention includes a step in which the computer evaluates the wear performance of the rubber material based on the relationship between the wear amount of the rubber material corresponding to the measurement region and the wear energy of the rubber material model. . In the evaluation method of the present invention, since the relationship between the wear amount and the wear energy of the rubber material can be obtained based on the plurality of wear amounts and the plurality of wear energies, the wear performance of the rubber material is evaluated in a short time. be able to.

本実施形態のゴム材料評価方法を実行するためのコンピュータの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the computer for performing the rubber material evaluation method of this embodiment. ゴム材料及び摩耗試験機の斜視図である。It is a perspective view of a rubber material and an abrasion tester. 本実施形態のゴム材料及び測定装置の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the rubber material of this embodiment, and a measuring apparatus. 本実施形態のゴム材料評価方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the rubber material evaluation method of this embodiment. 本実施形態の接触条件設定工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the contact condition setting process of this embodiment. ゴム材料及び砥石盤の平面図である。It is a top view of a rubber material and a grindstone. 各測定領域の摩耗前の外径D1a及び摩耗後の外径D1bの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the outer diameter D1a before abrasion of each measurement area | region, and the outer diameter D1b after abrasion. ゴム材料モデルの斜視図である。It is a perspective view of a rubber material model. ゴム材料モデル及び砥石盤モデルの斜視図である。It is a perspective view of a rubber material model and a grindstone model. 図9の平面図である。FIG. 10 is a plan view of FIG. 9. 本実施形態の摩耗エネルギー計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the wear energy calculation process of this embodiment. (a)は、砥石盤モデルを転動するゴム材料モデルの側面図、(b)は、(a)の平面図である。(A) is a side view of a rubber material model that rolls a grinding wheel model, and (b) is a plan view of (a). 各領域の摩耗エネルギーEwの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the wear energy Ew of each area | region. ゴム材料の摩耗量Lwと、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーEwとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the abrasion loss Lw of a rubber material, and the abrasion energy Ew of a rubber material model. 本発明の他の実施形態のゴム材料を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rubber material of other embodiment of this invention. 比較例のゴム材料の摩耗量Lwと、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーEwとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the abrasion loss Lw of the rubber material of a comparative example, and the abrasion energy Ew of a rubber material model.

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本実施形態のゴム材料の摩耗性能の評価方法(以下、単に「ゴム材料評価方法」ということがある)は、コンピュータを用いて、ゴム材料の摩耗性能を評価するためのものである。このゴム材料評価方法では、摩耗試験機によって求められたゴム材料の摩耗量と、コンピュータを用いて求められたゴム材料モデルの摩耗エネルギーとに基づいて、ゴム材料の摩耗量と摩耗エネルギーとの関係が求められる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The method for evaluating the wear performance of a rubber material according to this embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as “rubber material evaluation method”) is for evaluating the wear performance of a rubber material using a computer. In this rubber material evaluation method, the relationship between the amount of wear of the rubber material and the wear energy based on the amount of wear of the rubber material obtained by the wear tester and the wear energy of the rubber material model obtained using a computer. Is required.

図1は、本実施形態のゴム材料評価方法を実行するためのコンピュータの一例を示す斜視図である。コンピュータ1は、本体1a、キーボード1b、マウス1c及びディスプレイ装置1dを含んでいる。この本体1aには、例えば、演算処理装置(CPU)、ROM、作業用メモリ、磁気ディスクなどの記憶装置、及び、ディスクドライブ装置1a1、1a2が設けられている。また、記憶装置には、本実施形態のゴム材料評価方法を実行するためのソフトウェア等が予め記憶されている。従って、コンピュータ1は、ゴム材料の摩耗性能の評価するシミュレーション装置として構成される。   FIG. 1 is a perspective view showing an example of a computer for executing the rubber material evaluation method of the present embodiment. The computer 1 includes a main body 1a, a keyboard 1b, a mouse 1c, and a display device 1d. The main body 1a is provided with, for example, an arithmetic processing unit (CPU), a ROM, a working memory, a storage device such as a magnetic disk, and disk drive devices 1a1 and 1a2. The storage device stores in advance software or the like for executing the rubber material evaluation method of the present embodiment. Therefore, the computer 1 is configured as a simulation device for evaluating the wear performance of the rubber material.

図2は、ゴム材料及び摩耗試験機の斜視図である。図3は、本実施形態のゴム材料及び測定装置の一例を示す斜視図である。図3に示されるように、本実施形態のゴム材料2は、例えば、砥石盤4(図2に示す)上を転動する外周面2sに有した円筒状に形成されている。また、ゴム材料2の中央には、厚さ方向に貫通する孔部2oが設けられている。   FIG. 2 is a perspective view of the rubber material and the wear tester. FIG. 3 is a perspective view showing an example of the rubber material and the measuring apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the rubber material 2 of the present embodiment is formed in a cylindrical shape having, for example, an outer peripheral surface 2 s that rolls on a grinding wheel 4 (shown in FIG. 2). Further, a hole 2o penetrating in the thickness direction is provided in the center of the rubber material 2.

本実施形態のゴム材料2の外周面2sは、凹凸のない平滑な面として形成されているが、このような態様に限定されるわけではない。外周面2sは、例えば、タイヤ(図示省略)のトレッドパターンを模した溝(図示省略)等を設けたり、予め摩耗(例えば、偏摩耗等)させたりしても良い。   The outer peripheral surface 2s of the rubber material 2 of the present embodiment is formed as a smooth surface without unevenness, but is not limited to such a mode. For example, the outer peripheral surface 2s may be provided with a groove (not shown) imitating a tread pattern of a tire (not shown) or may be previously worn (for example, uneven wear).

ゴム材料2の外径D1については、適宜設定することができるが、40〜80mmに設定されるのが望ましい。なお、ゴム材料2の外径D1が40mm未満であると、ゴム材料2が早期に摩耗してしまい、測定誤差が大きくなるおそれがある。また、ゴム材料2の外径D1が80mmを超えると、ゴム材料2の摩耗に時間を要し、ゴム材料2の評価効率が悪化するおそれがある。ゴム材料2の外径D1は、好ましくは50mm以上であり、また、好ましくは70mm以下である。   The outer diameter D1 of the rubber material 2 can be appropriately set, but is preferably set to 40 to 80 mm. In addition, when the outer diameter D1 of the rubber material 2 is less than 40 mm, the rubber material 2 is worn at an early stage, and there is a possibility that a measurement error increases. Further, if the outer diameter D1 of the rubber material 2 exceeds 80 mm, it takes time to wear the rubber material 2, and the evaluation efficiency of the rubber material 2 may be deteriorated. The outer diameter D1 of the rubber material 2 is preferably 50 mm or more, and preferably 70 mm or less.

ゴム材料2の幅W1については、適宜設定することができるが、5〜40mmに設定されるのが望ましい。なお、ゴム材料2の幅W1が5mm未満であると、ゴム材料2の軸方向での摩耗量の分布が小さくなるおそれがある。逆に、ゴム材料2の幅W1が40mmを超えると、面内における応力が不均一となり、ゴム材料の摩耗量と、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーとの関係を正しく求めることができないおそれがある。このような観点より、ゴム材料2の幅W1は、好ましくは15mm以上であり、また、好ましくは30mm以下である。   The width W1 of the rubber material 2 can be set as appropriate, but is preferably set to 5 to 40 mm. If the width W1 of the rubber material 2 is less than 5 mm, the wear amount distribution in the axial direction of the rubber material 2 may be reduced. On the contrary, if the width W1 of the rubber material 2 exceeds 40 mm, the stress in the surface becomes non-uniform, and there is a possibility that the relationship between the wear amount of the rubber material and the wear energy of the rubber material model cannot be obtained correctly. From such a viewpoint, the width W1 of the rubber material 2 is preferably 15 mm or more, and preferably 30 mm or less.

図2に示されるように、摩耗試験機3は、例えば、ゴム材料2の摩耗量から、ゴム材料の耐摩耗性を評価するための室内摩耗試験機として構成されている。   As shown in FIG. 2, the wear tester 3 is configured as an indoor wear tester for evaluating the wear resistance of a rubber material from the amount of wear of the rubber material 2, for example.

本実施形態の摩耗試験機3は、ゴム材料2を摩耗させるための砥石盤4、ゴム材料2を支持するゴム材料支持部5、並びに、砥石盤4及びゴム材料支持部5を支持するベース6を含んで構成されている。これらの砥石盤4、ゴム材料支持部5及びベース6は、例えば、筐体(図示省略)に収納されている。筐体には、摩耗試験機3の運転及び停止させるスイッチ等が設けられている。   The wear testing machine 3 of this embodiment includes a grinding wheel 4 for wearing the rubber material 2, a rubber material support 5 that supports the rubber material 2, and a base 6 that supports the grinding wheel 4 and the rubber material support 5. It is comprised including. The grindstone 4, the rubber material support 5 and the base 6 are accommodated in a housing (not shown), for example. The casing is provided with a switch for operating and stopping the wear tester 3.

砥石盤4は、円盤状の回転テーブル4aと、該回転テーブル4aに固着される砥石面4bとを含んでいる。回転テーブル4aは、ベース6から上方へ突出する垂直軸7に固着されている。また、垂直軸7には、ベース6に内蔵される電動機(図示省略)等に固着されている。このような砥石盤4は、電動機等の駆動によって、垂直軸周りに回転することができる。   The grindstone 4 includes a disc-shaped rotary table 4a and a grindstone surface 4b fixed to the rotary table 4a. The rotary table 4 a is fixed to a vertical shaft 7 that protrudes upward from the base 6. Further, the vertical shaft 7 is fixed to an electric motor (not shown) incorporated in the base 6. Such a grindstone 4 can rotate around a vertical axis by driving an electric motor or the like.

砥石面4bには、複数の砥粒(図示省略)が形成されている。砥石面4bの粒度については、適宜設定することができるが、24〜240メッシュに設定されるのが望ましい。なお、粒度が24メッシュ未満であると、ゴム材料2と砥粒との接触が小さくなって摩耗量が小さくなり、ゴム材料2の摩耗にバラツキが生じやすくなる。さらに、ゴム材料2の摩耗に要する時間が大きくなるおそれもある。逆に、粒度が240メッシュを超えると、ゴム材料2と砥粒との接触が大きくなり、ゴム材料2が摩耗しにくくなる。このため、ゴム材料2の摩耗に要する時間が大きくなるおそれがある。さらに、ゴム材料2の摩耗量が小さくなるため、ゴム材料2の摩耗にバラツキが生じやすくなる。このような観点より、砥石面4bの粒度は、好ましくは30メッシュ以上であり、また、好ましくは120メッシュ以下であり、さらに好ましくは60メッシュ以下である。   A plurality of abrasive grains (not shown) are formed on the grindstone surface 4b. The particle size of the grindstone surface 4b can be set as appropriate, but is preferably set to 24 to 240 mesh. If the particle size is less than 24 mesh, the contact between the rubber material 2 and the abrasive grains becomes small, the wear amount becomes small, and the wear of the rubber material 2 tends to vary. Further, the time required for wear of the rubber material 2 may be increased. On the contrary, when the particle size exceeds 240 mesh, the contact between the rubber material 2 and the abrasive grains becomes large, and the rubber material 2 is hardly worn. For this reason, there exists a possibility that the time which abrasion of the rubber material 2 requires may become long. Furthermore, since the wear amount of the rubber material 2 is reduced, the rubber material 2 is likely to vary in wear. From such a viewpoint, the particle size of the grindstone surface 4b is preferably 30 mesh or more, preferably 120 mesh or less, more preferably 60 mesh or less.

ゴム材料支持部5は、ゴム材料2を水平軸周りに回転可能に支持する支持部9と、ゴム材料2を移動させるシリンダ機構10とを含んでいる。   The rubber material support portion 5 includes a support portion 9 that supports the rubber material 2 so as to be rotatable around a horizontal axis, and a cylinder mechanism 10 that moves the rubber material 2.

支持部9は、ゴム材料2の孔部2o(図3に示す)に一端側が挿入される水平軸9aと、水平軸9aの他端側を水平軸周りに回転自在に枢支する水平軸固定部9bとを含んで構成されている。水平軸9aは、例えば、ベアリング等の軸受部13を介して、水平軸固定部9bに支持されるのが望ましい。   The support portion 9 has a horizontal shaft 9a with one end inserted into the hole 2o (shown in FIG. 3) of the rubber material 2, and a horizontal shaft fixed pivotally supporting the other end of the horizontal shaft 9a around the horizontal axis. Part 9b. The horizontal shaft 9a is preferably supported by the horizontal shaft fixing portion 9b via a bearing portion 13 such as a bearing, for example.

シリンダ機構10は、長手方向に伸縮するロッド10aと、該ロッド10aを出し入れ可能に支持するシリンダ10bと、ロッド10aを伸縮させる電動機(図示省略)とを含んでいる。ロッド10aの先端には、板状の連結部材11の一端側が固着されている、この連結部材11の他端側には、水平軸固定部9bが固着されている。これにより、シリンダ機構10は、ロッド10aの上下方法の伸縮により、ゴム材料2を、砥石面4bに対し垂直移動させることができる。また、本実施形態のシリンダ10bは、ベース6の上に、垂直軸回りに回転可能に支持されている。これにより、ゴム材料支持部5は、砥石盤4の砥石面4bに対するゴム材料2のスリップ角θ1(図6に示す)を設定することができる。   The cylinder mechanism 10 includes a rod 10a that expands and contracts in the longitudinal direction, a cylinder 10b that supports the rod 10a so that it can be inserted and removed, and an electric motor (not shown) that expands and contracts the rod 10a. One end of a plate-like connecting member 11 is fixed to the tip of the rod 10a, and the horizontal shaft fixing portion 9b is fixed to the other end of the connecting member 11. Thereby, the cylinder mechanism 10 can move the rubber material 2 vertically with respect to the grindstone surface 4b by the expansion and contraction of the up-and-down method of the rod 10a. Further, the cylinder 10b of the present embodiment is supported on the base 6 so as to be rotatable about a vertical axis. Thereby, the rubber material support part 5 can set slip angle (theta) 1 (shown in FIG. 6) of the rubber material 2 with respect to the grindstone surface 4b of the grindstone 4.

図2及び図3に示されるように、本実施形態の摩耗試験機3には、ゴム材料2の外周面2sの寸法(例えば、外径D1等)を測定するための測定装置12が設けられている。本実施形態の測定装置12は、レーザー測定器として構成されている。図3に示されるように、測定装置12は、筐体12aと、ゴム材料2にレーザー光Lsを照射する照射部12bとを含んで構成されている。図2に示されるように、筐体12aは、ゴム材料2の上方に配置され、支持材14を介して連結部材11に固定されている。このような測定装置12は、転動するゴム材料2の外周面2s(図3に示す)に、レーザー光Lsが一定の周期で連続して照射されることにより、回転するゴム材料2の外周面2sの寸法(例えば、外径D1等)を、周方向に連続して測定することができる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the wear tester 3 of the present embodiment is provided with a measuring device 12 for measuring the dimensions (for example, the outer diameter D1) of the outer peripheral surface 2s of the rubber material 2. ing. The measuring device 12 of this embodiment is configured as a laser measuring device. As shown in FIG. 3, the measuring device 12 includes a housing 12 a and an irradiation unit 12 b that irradiates the rubber material 2 with the laser light Ls. As shown in FIG. 2, the housing 12 a is disposed above the rubber material 2 and is fixed to the connecting member 11 via a support member 14. Such a measuring device 12 is configured so that the outer peripheral surface 2s (shown in FIG. 3) of the rolling rubber material 2 is continuously irradiated with the laser light Ls at a constant period, whereby the outer periphery of the rotating rubber material 2 is The dimension (for example, outer diameter D1 etc.) of the surface 2s can be continuously measured in the circumferential direction.

次に、本実施形態のゴム材料評価方法について説明する。本実施形態のゴム材料評価方法では、先ず、摩耗試験機3を用いて、ゴム材料2の摩耗量が求められる。図4は、本実施形態のゴム材料評価方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。   Next, the rubber material evaluation method of this embodiment will be described. In the rubber material evaluation method of this embodiment, first, the wear amount of the rubber material 2 is obtained using the wear tester 3. FIG. 4 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the rubber material evaluation method of the present embodiment.

本実施形態のゴム材料評価方法では、ゴム材料2に、ゴム材料2の摩耗量を測定するための複数の測定領域が設定される(工程S1)。図3に示されるように、本実施形態の複数の測定領域15は、ゴム材料2の外周面2sが、軸方向に区分されることで設定される。従って、測定領域15は、ゴム材料2の周方向に連続する直線状に設定される。本実施形態の測定領域15は、例えば、第1測定領域15a〜第5測定領域15eを含んで構成されている。   In the rubber material evaluation method of the present embodiment, a plurality of measurement regions for measuring the wear amount of the rubber material 2 are set in the rubber material 2 (step S1). As shown in FIG. 3, the plurality of measurement regions 15 of the present embodiment are set by dividing the outer peripheral surface 2s of the rubber material 2 in the axial direction. Accordingly, the measurement region 15 is set in a straight line that continues in the circumferential direction of the rubber material 2. The measurement region 15 of the present embodiment includes, for example, a first measurement region 15a to a fifth measurement region 15e.

第1測定領域15aは、ゴム材料2の軸方向の一端2ta上に設定されている。第2測定領域15bは、ゴム材料2の一端2taと赤道面2cとの間に設定されている。第3測定領域15cは、ゴム材料2の赤道面2c上に設定されている。第4測定領域15dは、ゴム材料2の赤道面2cとゴム材料2の軸方向の他端2tbとの間に設定されている。第5測定領域15eは、ゴム材料2の他端2tb上に設定されている。このような複数の測定領域15は、例えば、測定装置12によって設定されるゴム材料2の外周面2sの座標値(寸法等)によって特定される。   The first measurement region 15a is set on one end 2ta of the rubber material 2 in the axial direction. The second measurement region 15b is set between one end 2ta of the rubber material 2 and the equator plane 2c. The third measurement region 15 c is set on the equator plane 2 c of the rubber material 2. The fourth measurement region 15d is set between the equator plane 2c of the rubber material 2 and the other end 2tb of the rubber material 2 in the axial direction. The fifth measurement region 15e is set on the other end 2tb of the rubber material 2. Such a plurality of measurement regions 15 are specified by, for example, coordinate values (dimensions, etc.) of the outer peripheral surface 2s of the rubber material 2 set by the measurement device 12.

複数の測定領域15は、このような態様に限定されるわけではなく、例えば、2〜300個の範囲で適宜設定することができる。また、複数の測定領域15の間隔W2は、0.1〜15mm程度に設定される。複数の測定領域15の間隔W2は、同一に設定されているが、それぞれ異なってもよい。   The plurality of measurement regions 15 are not limited to such an embodiment, and can be appropriately set in the range of 2 to 300, for example. The interval W2 between the plurality of measurement regions 15 is set to about 0.1 to 15 mm. The intervals W2 between the plurality of measurement regions 15 are set to be the same, but may be different from each other.

次に、本実施形態のゴム材料評価方法では、各測定領域15の摩耗が不均一となるように、ゴム材料2と、砥石盤4との間の接触条件(以下、単に「接触条件」ということがある。)が設定される(接触条件設定工程S2)。図5は、本実施形態の接触条件設定工程S2の処理手順の一例を示すフローチャートである。図6は、ゴム材料2及び砥石盤4の平面図である。   Next, in the rubber material evaluation method of the present embodiment, the contact condition between the rubber material 2 and the grindstone 4 (hereinafter simply referred to as “contact condition”) so that the wear of each measurement region 15 becomes non-uniform. May be set) (contact condition setting step S2). FIG. 5 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the contact condition setting step S2 of the present embodiment. FIG. 6 is a plan view of the rubber material 2 and the grindstone 4.

本実施形態の接触条件設定工程S2では、先ず、砥石盤4に対するゴム材料2のスリップ角θ1が設定される(工程S21)。スリップ角θ1は、ゴム材料2の進行方向A1と、ゴム材料2の回転方向(即ち、ゴム材料2の赤道面2cの方向)とのずれ角である。ゴム材料2の進行方向A1は、砥石盤4の中心4cとゴム材料2の接地中心2tとを結ぶ直線20に対して直交する方向(即ち、円盤状の砥石盤4の接線方向)である。このようなスリップ角θ1が設定されることにより、ゴム材料2の軸方向において、ゴム材料2の外周面2sに偏摩耗を生じさせ、各測定領域15の摩耗を不均一にすることができる。   In the contact condition setting step S2 of the present embodiment, first, the slip angle θ1 of the rubber material 2 with respect to the grindstone 4 is set (step S21). The slip angle θ1 is a deviation angle between the traveling direction A1 of the rubber material 2 and the rotation direction of the rubber material 2 (that is, the direction of the equator plane 2c of the rubber material 2). The advancing direction A1 of the rubber material 2 is a direction orthogonal to the straight line 20 connecting the center 4c of the grinding wheel 4 and the grounding center 2t of the rubber material 2 (that is, a tangential direction of the disc-shaped grinding wheel 4). By setting such a slip angle θ1, it is possible to cause uneven wear on the outer peripheral surface 2s of the rubber material 2 in the axial direction of the rubber material 2 and make the wear of each measurement region 15 non-uniform.

スリップ角θ1は、1〜45°に設定されるのが望ましい。なお、スリップ角θ1が1°未満であると、各測定領域15の摩耗を十分に不均一にできないおそれがある。逆に、スリップ角θ1が45°を超えると、ゴム材料2と砥石面4bとの摩擦によってゴム材料2の変形(ねじれ)が大きくなり、ゴム材料2を十分に摩擦できないおそれがある。このような観点より、スリップ角θ1は、好ましくは3°以上であり、また、好ましくは12°以下である。   The slip angle θ1 is preferably set to 1 to 45 °. If the slip angle θ1 is less than 1 °, the wear of each measurement region 15 may not be sufficiently uneven. On the other hand, when the slip angle θ1 exceeds 45 °, deformation (twist) of the rubber material 2 increases due to the friction between the rubber material 2 and the grindstone surface 4b, and the rubber material 2 may not be sufficiently rubbed. From such a viewpoint, the slip angle θ1 is preferably 3 ° or more and preferably 12 ° or less.

スリップ角θ1は、上記範囲内において、ゴム材料2の摩耗特性に基づいて調節されるのが望ましい。即ち、摩耗しにくいゴム材料2には、スリップ角θ1が大に設定されるのが望ましい。これにより、ゴム材料2を十分に摩耗させることができる。他方、摩耗しやすいゴム材料2には、スリップ角θ1が小に設定されるのが望ましい。これにより、ゴム材料2を過度に摩耗させるのを防ぐことができる。   The slip angle θ1 is preferably adjusted based on the wear characteristics of the rubber material 2 within the above range. That is, it is desirable that the slip angle θ1 is set to be large for the rubber material 2 that is not easily worn. Thereby, the rubber material 2 can be sufficiently worn. On the other hand, it is desirable that the slip angle θ1 is set to be small for the rubber material 2 that is easily worn. Thereby, it is possible to prevent the rubber material 2 from being excessively worn.

次に、本実施形態の接触条件設定工程S2では、ゴム材料2の砥石面4bへの荷重T1(図示省略)が設定される(工程S22)。荷重T1は、ゴム材料2の摩耗特性に応じて適宜設定することができる。即ち、摩耗しにくいゴム材料2には、荷重T1が大に設定されるのが望ましい。他方、摩耗しやすいゴム材料2には、荷重T1が小に設定されるのが望ましい。このように、荷重T1が設定されることにより、ゴム材料2の摩耗量を調節することができる。なお、本実施形態の荷重T1は、例えば、30〜120Nの範囲内に設定されている。   Next, in the contact condition setting step S2 of the present embodiment, a load T1 (not shown) to the grindstone surface 4b of the rubber material 2 is set (step S22). The load T1 can be appropriately set according to the wear characteristics of the rubber material 2. That is, it is desirable that the load T1 is set to be large for the rubber material 2 that is not easily worn. On the other hand, it is desirable that the load T1 is set to be small for the rubber material 2 that is easily worn. Thus, the wear amount of the rubber material 2 can be adjusted by setting the load T1. In addition, load T1 of this embodiment is set in the range of 30-120N, for example.

次に、図4に示されるように、本実施形態のゴム材料評価方法では、接触条件に基づいて、ゴム材料2が砥石盤4に押し付けられて摩耗される(工程S3)。工程S3では、先ず、図2に示されるように、接触条件設定工程S2で設定されたスリップ角θ1(図6に示す)に基づいて、摩耗試験機3の支持部9に、ゴム材料2が固定される。次に、工程S3では、シリンダ機構10のロッド10aが下方に収縮され、ゴム材料2が砥石面4bに押し付けられる。このとき、ゴム材料2には、接触条件設定工程S2で設定された荷重T1(図示省略)が設定される。そして、工程S3では、砥石盤4を垂直軸周りに回転させ、ゴム材料2が自由転動される。   Next, as shown in FIG. 4, in the rubber material evaluation method of the present embodiment, the rubber material 2 is pressed against the grindstone 4 and worn based on the contact conditions (step S3). In step S3, first, as shown in FIG. 2, the rubber material 2 is applied to the support portion 9 of the wear tester 3 based on the slip angle θ1 (shown in FIG. 6) set in the contact condition setting step S2. Fixed. Next, in step S3, the rod 10a of the cylinder mechanism 10 is contracted downward, and the rubber material 2 is pressed against the grindstone surface 4b. At this time, the load T1 (not shown) set in the contact condition setting step S2 is set for the rubber material 2. In step S3, the grindstone 4 is rotated about the vertical axis, and the rubber material 2 is freely rolled.

これにより、工程S3では、ゴム材料2の外周面2sを、砥石面4bとの摩擦によって摩耗させることができる。本実施形態では、上述の接触条件(スリップ角θ1及び荷重T)が設定されているため、ゴム材料2の各測定領域15を、不均一に摩耗させることができる。また、工程S3では、予め定められた距離に達するまで、ゴム材料2を転動させている。これにより、ゴム材料2を十分に摩耗させることができる。なお、ゴム材料2の転動距離については、適宜設定することができ、例えば、500〜10000m程度である。   Thereby, in process S3, the outer peripheral surface 2s of the rubber material 2 can be worn by friction with the grindstone surface 4b. In this embodiment, since the above-mentioned contact conditions (slip angle θ1 and load T) are set, each measurement region 15 of the rubber material 2 can be worn unevenly. In step S3, the rubber material 2 is rolled until a predetermined distance is reached. Thereby, the rubber material 2 can be sufficiently worn. In addition, about the rolling distance of the rubber material 2, it can set suitably, For example, it is about 500-10000m.

砥石面4bの回転速度Vは、ゴム材料2を効果的に摩耗させるために、1〜40km/hに設定されるのが望ましい。なお、回転速度Vが1km/h未満であると、ゴム材料2の摩耗に多くの時間を要するおそれがある。逆に、回転速度Vが40km/hを超えると、ゴム材料2と砥石面4bとの摩擦が大きくなって、ゴム材料2が跳ね上がりやすくなり、摩耗量を正確に測定できないおそれがある。このような観点より、回転速度Vは、好ましくは5km/h以上であり、また、好ましくは30km/h以下である。   The rotational speed V of the grindstone surface 4b is preferably set to 1 to 40 km / h in order to wear the rubber material 2 effectively. In addition, there exists a possibility that much time may be required for abrasion of the rubber material 2 as the rotational speed V is less than 1 km / h. On the contrary, when the rotational speed V exceeds 40 km / h, the friction between the rubber material 2 and the grindstone surface 4b increases, and the rubber material 2 is likely to jump up, and the wear amount may not be measured accurately. From such a viewpoint, the rotational speed V is preferably 5 km / h or more, and preferably 30 km / h or less.

次に、本実施形態のゴム材料評価方法では、各測定領域15(図3に示す)の摩耗量が測定される(工程S4)。本実施形態の摩耗量は、図3に示されるように、各測定領域15において、摩耗前のゴム材料2の外周面2sの外径D1(以下、単に「摩耗前の外径D1a」ということがある。)から、摩耗後のゴム材料2の外周面2sの外径D1(以下、単に「摩耗後の外径D1b」ということがある。)が減じられることによって求められている。従って、各測定領域15の摩耗前の外径D1aは、ゴム材料2を摩耗させる工程S3に先立って、測定装置12によって測定されるのが望ましい。このような各領域15の摩耗前の外径D1aは、コンピュータ1(図1に示す)等に記憶される。なお、摩耗前の各領域15の外径D1aの測定方法については、次に説明する摩耗後の外径D1bの測定方法と同一の処理手順に従って実施されうる。   Next, in the rubber material evaluation method of this embodiment, the amount of wear in each measurement region 15 (shown in FIG. 3) is measured (step S4). As shown in FIG. 3, the amount of wear in this embodiment is the outer diameter D1 of the outer peripheral surface 2s of the rubber material 2 before wear in each measurement region 15 (hereinafter simply referred to as “outer diameter D1a before wear”). Therefore, the outer diameter D1 of the outer peripheral surface 2s of the rubber material 2 after wear (hereinafter sometimes simply referred to as “the outer diameter D1b after wear”) is reduced. Therefore, it is desirable that the outer diameter D1a before wear of each measurement region 15 is measured by the measuring device 12 prior to the step S3 of wearing the rubber material 2. The outer diameter D1a before wear of each region 15 is stored in the computer 1 (shown in FIG. 1) or the like. In addition, about the measuring method of the outer diameter D1a of each area | region 15 before abrasion, it can implement according to the process procedure same as the measuring method of the outer diameter D1b after abrasion demonstrated below.

工程S4では、先ず、測定装置12の照射部12b(図3に示す)から、ゴム材料2の外周面2sにレーザー光Lsが、一定の周期で照射される。次に、砥石盤4を回転させて、レーザー光Lsに対し、ゴム材料2を少なくとも一回転させる。これにより、摩耗後の外径D1bが、周方向の複数の測定位置(即ち、レーザー光Lsが一定周期で照射された位置)において測定することができる。このような摩耗後の外径D1bは、コンピュータ1(図1に示す)等に記憶される。   In step S4, first, the laser beam Ls is irradiated on the outer peripheral surface 2s of the rubber material 2 from the irradiation unit 12b (shown in FIG. 3) of the measuring device 12 at a constant cycle. Next, the grindstone 4 is rotated, and the rubber material 2 is rotated at least once with respect to the laser light Ls. Thereby, the outer diameter D1b after wear can be measured at a plurality of measurement positions in the circumferential direction (that is, positions where the laser light Ls is irradiated at a constant period). The outer diameter D1b after such wear is stored in the computer 1 (shown in FIG. 1) or the like.

図7は、各測定領域15の摩耗前の外径D1a及び摩耗後の外径D1bの一例を示すグラフである。工程S4では、測定領域15の周方向の各測定位置(即ち、レーザー光Lsが一定周期で照射された位置)で対応させて、摩耗前の外径D1aから、摩耗後の外径D1bが減じられる。これにより、測定領域15の周方向の異なる位置(即ち、各測定位置)での摩耗量が得られる。そして、各測定領域15において、周方向の異なる位置(即ち、各測定位置)で得られた摩耗量の合計が、測定位置の個数で除される。これにより、各測定領域15の摩耗量(摩耗量の平均値)Lwがそれぞれ求められる。これらの一連の計算は、コンピュータ1によって実施されうる。このような各測定領域15での摩耗量Lwは、コンピュータ1に記憶される。   FIG. 7 is a graph showing an example of the outer diameter D1a before wear and the outer diameter D1b after wear of each measurement region 15. In step S4, the outer diameter D1b after wear is reduced from the outer diameter D1a before wear in correspondence with each measurement position in the circumferential direction of the measurement region 15 (that is, the position irradiated with the laser beam Ls at a constant period). It is done. Thereby, the wear amount at different positions in the circumferential direction of the measurement region 15 (that is, each measurement position) is obtained. In each measurement region 15, the total amount of wear obtained at different positions in the circumferential direction (that is, each measurement position) is divided by the number of measurement positions. Thereby, the wear amount (average value of the wear amount) Lw of each measurement region 15 is obtained. These series of calculations can be performed by the computer 1. The wear amount Lw in each measurement region 15 is stored in the computer 1.

上述したように、本実施形態の接触条件設定工程S2では、ゴム材料2を摩耗させる工程S3に先立ち、砥石盤4に対するゴム材料2のスリップ角θ1が設定されているため、各測定領域15の摩耗を不均一にすることができる。従って、本実施形態のゴム材料評価方法では、例えば、複数の接触条件を設定して、ゴム材料を複数回に亘って摩耗させる従来の方法とは異なり、測定領域15毎に異なる複数の摩耗量を、一度に取得することができる。   As described above, in the contact condition setting step S2 of the present embodiment, the slip angle θ1 of the rubber material 2 with respect to the grindstone 4 is set prior to the step S3 of wearing the rubber material 2, so Wear can be non-uniform. Therefore, in the rubber material evaluation method of the present embodiment, for example, unlike a conventional method in which a plurality of contact conditions are set and the rubber material is worn a plurality of times, a plurality of wear amounts different for each measurement region 15 are set. Can be acquired at once.

次に、本実施形態のゴム材料評価方法では、コンピュータ1(図1に示す)を用いて、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーが測定される。   Next, in the rubber material evaluation method of the present embodiment, the wear energy of the rubber material model is measured using the computer 1 (shown in FIG. 1).

本実施形態では、先ず、コンピュータ1に、ゴム材料2をモデル化したゴム材料モデル16が入力される(工程S5)。図8は、ゴム材料モデル16の斜視図である。ゴム材料モデル16は、ゴム材料2(図2に示す)を数値解析法により取り扱い可能な有限個の要素F(i)(i=1、2、…)でモデル化(離散化)することによって設定される。この数値解析法としては、例えば、有限要素法、有限体積法、差分法又は境界要素法が適宜採用できる。本実施形態では、有限要素法が採用される。   In the present embodiment, first, a rubber material model 16 obtained by modeling the rubber material 2 is input to the computer 1 (step S5). FIG. 8 is a perspective view of the rubber material model 16. The rubber material model 16 is obtained by modeling (discretizing) the rubber material 2 (shown in FIG. 2) with a finite number of elements F (i) (i = 1, 2,...) That can be handled by a numerical analysis method. Is set. As this numerical analysis method, for example, a finite element method, a finite volume method, a difference method, or a boundary element method can be appropriately employed. In this embodiment, the finite element method is adopted.

ゴム材料モデル16の要素F(i)としては、例えば、4面体ソリッド要素、5面体ソリッド要素、又は、6面体ソリッド要素などが用いられるのが望ましい。各要素F(i)には、複数個の節点17が設けられる。このような各要素F(i)には、要素番号、節点17の番号、節点17の座標値及び材料特性(例えば密度、ヤング率及び/又は減衰係数等)などの数値データが定義される。   As the element F (i) of the rubber material model 16, for example, a tetrahedral solid element, a pentahedral solid element, or a hexahedral solid element is preferably used. Each element F (i) is provided with a plurality of nodes 17. Each element F (i) is defined with numerical data such as an element number, a node 17 number, a coordinate value of the node 17, and material characteristics (for example, density, Young's modulus and / or attenuation coefficient).

本実施形態のゴム材料モデル16には、ゴム材料2に設定された複数の測定領域15(図3に示す)に対応する領域25が設定されている。領域25は、ゴム材料2の測定領域15と同様に、ゴム材料モデル16の周方向に連続する直線状に設定されている。   In the rubber material model 16 of the present embodiment, an area 25 corresponding to a plurality of measurement areas 15 (shown in FIG. 3) set in the rubber material 2 is set. The region 25 is set in a straight line that is continuous in the circumferential direction of the rubber material model 16, similarly to the measurement region 15 of the rubber material 2.

本実施形態の領域25は、第1測定領域15a(図3に示す)に対応する第1領域25a、第2測定領域15b(図3に示す)に対応する第2領域25b、第3測定領域15c(図3に示す)に対応する第3領域25c、第4測定領域15d(図3に示す)に対応する第4領域25d、及び、第5測定領域15e(図3に示す)に対応する第5領域25eを含んで構成されている。このような領域25は、ゴム材料モデル16の要素F(i)の節点17の座標値等に基づいて特定される。ゴム材料モデル16は、コンピュータ1に記憶される。   The region 25 of the present embodiment includes a first region 25a corresponding to the first measurement region 15a (shown in FIG. 3), a second region 25b corresponding to the second measurement region 15b (shown in FIG. 3), and a third measurement region. 15c (shown in FIG. 3) corresponding to a third region 25c, a fourth measurement region 15d (shown in FIG. 3) corresponding to a fourth region 25d, and a fifth measurement region 15e (shown in FIG. 3). The fifth area 25e is included. Such a region 25 is specified based on the coordinate value of the node 17 of the element F (i) of the rubber material model 16 or the like. The rubber material model 16 is stored in the computer 1.

次に、本実施形態のゴム材料評価方法では、コンピュータ1に、砥石盤4(図2に示す)をモデル化した砥石盤モデルが入力される(工程S6)。図9は、ゴム材料モデル16及び砥石盤モデル18の斜視図である。図10は、図9の平面図である。   Next, in the rubber material evaluation method of this embodiment, a grindstone model obtained by modeling the grindstone 4 (shown in FIG. 2) is input to the computer 1 (step S6). FIG. 9 is a perspective view of the rubber material model 16 and the grindstone model 18. FIG. 10 is a plan view of FIG.

本実施形態の砥石盤モデル18は、砥石盤4の砥石面4b(図4に示す)を、数値解析法により取り扱い可能な有限個の要素G(i)(i=1、2、…)でモデル化(離散化)することによって設定される。この数値解析法としては、図8に示したゴム材料モデル16の要素F(i)と同様に、有限要素法が採用されるのが望ましい。   The grindstone model 18 of this embodiment is a finite number of elements G (i) (i = 1, 2,...) That can handle the grindstone surface 4b (shown in FIG. 4) of the grindstone 4 by a numerical analysis method. It is set by modeling (discretization). As this numerical analysis method, it is desirable to adopt the finite element method as in the case of the element F (i) of the rubber material model 16 shown in FIG.

砥石盤モデル18の要素G(i)は、変形不能に設定された剛平面要素からなる。この要素G(i)には、複数の節点19が設けられる。さらに、要素G(i)は、要素番号や、節点19の座標値等の数値データが定義される。さらに、砥石盤モデル18の各要素G(i)には、ゴム材料モデル16の各要素F(i)との摩擦係数が設定されている。   The element G (i) of the grindstone model 18 is composed of a rigid plane element set so as not to be deformable. This element G (i) is provided with a plurality of nodes 19. Furthermore, numerical data such as an element number and a coordinate value of the node 19 are defined for the element G (i). Furthermore, a friction coefficient with each element F (i) of the rubber material model 16 is set for each element G (i) of the grindstone model 18.

本実施形態の砥石盤モデル18としては、平滑な表面を有するものが例示されたが、これに限定されるわけではない。例えば、砥石盤モデル18には、必要に応じて、砥石面4b(図3に示す)の砥粒のような凹凸等が設定されてもよい。砥石盤モデル18は、コンピュータ1に記憶される。   As the grindstone model 18 of this embodiment, what has a smooth surface was illustrated, but it is not necessarily limited to this. For example, the grindstone model 18 may be provided with irregularities such as abrasive grains on the grindstone surface 4b (shown in FIG. 3) as necessary. The grindstone model 18 is stored in the computer 1.

次に、本実施形態のゴム材料評価方法では、前記接触条件に基づいて、コンピュータ1が、ゴム材料モデル16を砥石盤モデル18に接触させる(工程S7)。即ち、工程S7では、接触条件設定工程S2で設定されたスリップ角θ1(図6に示す)及び荷重T1に基づいて、図9に示されるように、砥石盤モデル18の上に、ゴム材料モデル16が接触される。図10に示されるように、スリップ角θ1は、図6に示したゴム材料2と同様に、砥石盤モデル18に対するゴム材料モデル16のスリップ角、即ち、ゴム材料モデル16の進行方向A1と、ゴム材料モデル16の回転方向(即ち、ゴム材料モデル16の赤道面16cの方向)とのずれ角である。進行方向A1は、砥石盤モデル18の中心18cとゴム材料モデル16の接地中心16sとを結ぶ直線23に対して直交する方向(即ち、円盤状の砥石盤モデル18の接線方向)である。   Next, in the rubber material evaluation method of the present embodiment, the computer 1 brings the rubber material model 16 into contact with the grindstone model 18 based on the contact condition (step S7). That is, in step S7, based on the slip angle θ1 (shown in FIG. 6) and the load T1 set in the contact condition setting step S2, the rubber material model is placed on the grindstone model 18 as shown in FIG. 16 is contacted. As shown in FIG. 10, the slip angle θ <b> 1 is the same as the rubber material 2 shown in FIG. 6, the slip angle of the rubber material model 16 with respect to the grindstone model 18, that is, the traveling direction A <b> 1 of the rubber material model 16. It is a deviation angle from the rotation direction of the rubber material model 16 (that is, the direction of the equatorial plane 16c of the rubber material model 16). The traveling direction A1 is a direction orthogonal to the straight line 23 connecting the center 18c of the grindstone model 18 and the ground center 16s of the rubber material model 16 (that is, a tangential direction of the disc-shaped grindstone model 18).

次に、本実施形態のゴム材料評価方法では、コンピュータ1が、測定領域15(図2に示す)に対応する領域25(図8に示す)において、ゴム材料モデル16の摩耗エネルギーを計算する(摩耗エネルギー計算工程S8)。摩耗エネルギー計算工程S8では、砥石盤モデル18を転動するゴム材料モデル16に基づいて、ゴム材料モデル16の摩耗エネルギーが計算される。図11は、本実施形態の摩耗エネルギー計算工程S8の処理手順の一例を示すフローチャートである。   Next, in the rubber material evaluation method of the present embodiment, the computer 1 calculates the wear energy of the rubber material model 16 in the region 25 (shown in FIG. 8) corresponding to the measurement region 15 (shown in FIG. 2) ( Wear energy calculation step S8). In the wear energy calculation step S8, the wear energy of the rubber material model 16 is calculated based on the rubber material model 16 rolling the grinding wheel model 18. FIG. 11 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the wear energy calculation step S8 of the present embodiment.

本実施形態の摩耗エネルギー計算工程S8では、先ず、ゴム材料モデル16を砥石盤モデル18上で転動させるための境界条件等が定義される(工程S81)。工程S81では、砥石面4bの回転速度V(図6に示す)に対応する砥石盤モデル18の並進速度V1b(図10に示す)が設定される。このような境界条件は、コンピュータ1に記憶される。   In the wear energy calculation step S8 of the present embodiment, first, boundary conditions for rolling the rubber material model 16 on the grindstone model 18 are defined (step S81). In step S81, the translation speed V1b (shown in FIG. 10) of the grindstone model 18 corresponding to the rotational speed V (shown in FIG. 6) of the grindstone surface 4b is set. Such boundary conditions are stored in the computer 1.

次に、本実施形態の摩耗エネルギー計算工程S8では、ゴム材料モデル16が砥石盤モデル18を転動する状態を計算する(工程S82)。工程S82では、工程S81で設定された境界条件(本実施形態では、並進速度V1b)に基づいて、砥石盤モデル18をゴム材料モデル16が転動する状態が計算される。なお、本実施形態のゴム材料モデル16には、速度V(図6に示す)に対応する角速度は定義されていない。これにより、工程S83では、図3に示した摩耗試験機3と同様に、回転する砥石盤モデル18との摩擦によって、自由転動するゴム材料モデル16が計算されうる。   Next, in the wear energy calculation step S8 of the present embodiment, a state in which the rubber material model 16 rolls the grindstone model 18 is calculated (step S82). In step S82, based on the boundary condition set in step S81 (in this embodiment, the translation speed V1b), a state in which the rubber material model 16 rolls the grindstone model 18 is calculated. In the rubber material model 16 of the present embodiment, the angular velocity corresponding to the velocity V (shown in FIG. 6) is not defined. Thus, in step S83, the rubber material model 16 that freely rolls can be calculated by friction with the rotating grindstone model 18 as in the wear tester 3 shown in FIG.

このようなゴム材料モデル16の転動計算は、各要素の形状及び材料特性などをもとに、各要素F(i)の質量マトリックス、剛性マトリックス及び減衰マトリックスがそれぞれ作成される。さらに、これらの各マトリックスが組み合わされて、全体の系のマトリックスが作成される。そして、コンピュータ1が、前記各種の条件を当てはめて運動方程式を作成し、これらを単位時間T(x)(x=0、1、…)ごと(例えば、1μ秒ごと)にゴム材料モデル16の転動計算を行う。このような転動計算は、LSTC社製のLS-DYNAなどの市販の有限要素解析アプリケーションソフトを用いて計算できる。   In such rolling calculation of the rubber material model 16, a mass matrix, a stiffness matrix, and a damping matrix of each element F (i) are created based on the shape and material characteristics of each element. Furthermore, each of these matrices is combined to create a matrix for the entire system. Then, the computer 1 applies the above-mentioned various conditions to create an equation of motion, and generates these equations for each unit time T (x) (x = 0, 1,...) (For example, every 1 μsec). Perform rolling calculations. Such rolling calculation can be performed using commercially available finite element analysis application software such as LS-DYNA manufactured by LSTC.

次に、本実施形態の摩耗エネルギー計算工程S8では、測定領域15(図2に示す)に対応する領域25(図8に示す)において、ゴム材料モデル16の節点17でのせん断力R及びすべり量Uが計算される(工程S83)。せん断力Rには、X軸方向のせん断力Rx及びY軸方向のせん断力Ryが含まれる。   Next, in the wear energy calculation step S8 of the present embodiment, the shear force R and the slip at the node 17 of the rubber material model 16 in the region 25 (shown in FIG. 8) corresponding to the measurement region 15 (shown in FIG. 2). A quantity U is calculated (step S83). The shear force R includes a shear force Rx in the X-axis direction and a shear force Ry in the Y-axis direction.

図12(a)は、砥石盤モデル18を転動するゴム材料モデル16の側面図である。図12(b)は、図12(a)の平面図である。時間T(i)において砥石盤モデル18に接触しているゴム材料モデル16の節点17は、次の時間T(i+1)経過後に、ゴム材料モデル16の回転方向(赤道面16c)に沿って移動する(第一移動位置21)。しかし、本実施形態では、砥石盤モデル18に対するゴム材料モデル16のスリップ角θ1が設定されるため、進行方向A1の逆方向に移動した場合の第二移動位置22から第一移動位置21へすべりSLが生じる。このような観点より、本実施形態のすべり量Uは、第一移動位置21と第二移動位置22との差で求められる。   FIG. 12A is a side view of the rubber material model 16 that rolls the grindstone model 18. FIG. 12B is a plan view of FIG. The node 17 of the rubber material model 16 that is in contact with the grindstone model 18 at time T (i) moves along the rotation direction (equatorial plane 16c) of the rubber material model 16 after the next time T (i + 1) has elapsed. (First movement position 21). However, in this embodiment, since the slip angle θ1 of the rubber material model 16 with respect to the grindstone model 18 is set, the slip from the second movement position 22 to the first movement position 21 when moving in the direction opposite to the traveling direction A1. SL occurs. From such a viewpoint, the slip amount U of the present embodiment is obtained by the difference between the first movement position 21 and the second movement position 22.

また、すべり量Uには、前記せん断力Rx、Ryに対応して、X軸方向のすべり量Ux及びY軸方向のすべり量Uyが含まれる。X軸方向のすべり量Uxは、第一移動位置21のX座標値21xと、第二移動位置22のX座標値22xとの差(21x−22x)で求められる。また、Y軸方向のすべり量Uyは、第一移動位置21のY座標値21yと、第二移動位置22のY座標値22yとの差(21y−22y)で求められる。このようなせん断力Rx、Ry及びすべり量Ux、Uyは、コンピュータ1に記憶される。   The slip amount U includes a slip amount Ux in the X-axis direction and a slip amount Uy in the Y-axis direction corresponding to the shearing forces Rx and Ry. The slip amount Ux in the X-axis direction is obtained by the difference (21x−22x) between the X coordinate value 21x of the first movement position 21 and the X coordinate value 22x of the second movement position 22. Further, the slip amount Uy in the Y-axis direction is obtained by a difference (21y−22y) between the Y coordinate value 21y of the first movement position 21 and the Y coordinate value 22y of the second movement position 22. Such shear forces Rx, Ry and slip amounts Ux, Uy are stored in the computer 1.

次に、本実施形態の摩耗エネルギー計算工程S8では、予め定められた転動終了時間が経過したか否かが判断される(工程S84)。工程S84では、転動終了時間が経過したと判断された場合(工程S84で、「Y」)、次のゴム材料モデル16の摩耗エネルギーを計算する工程S85が実施される。一方、転動終了時間が経過していないと判断された場合(工程S84で、「N」)、単位時間T(x)を一つ進めて(工程S86)、工程S82〜工程S84が再度実施される。これにより、工程S83では、ゴム材料モデル16が砥石盤モデル18を転動している間、ゴム材料モデル16の各領域25の節点17において、せん断力Rx、Ry及びすべり量Ux、Uyが、微小時間(単位時間T(x))刻みで計算される。   Next, in the wear energy calculation step S8 of this embodiment, it is determined whether or not a predetermined rolling end time has elapsed (step S84). In step S84, when it is determined that the rolling end time has elapsed (“Y” in step S84), step S85 for calculating the wear energy of the next rubber material model 16 is performed. On the other hand, when it is determined that the rolling end time has not elapsed ("N" in step S84), the unit time T (x) is advanced by one (step S86), and steps S82 to S84 are performed again. Is done. Thereby, in process S83, while the rubber material model 16 rolls the grindstone model 18, in each node 25 of the rubber material model 16, the shearing forces Rx and Ry and the slip amounts Ux and Uy are: It is calculated in minute time (unit time T (x)) increments.

次に、摩耗エネルギー計算工程S8では、ゴム材料モデル16の摩耗エネルギーが計算される(工程S85)。本実施形態の摩耗エネルギーは、コンピュータ1に記憶されている各せん断力Rx(i)、Ry(i)及び各すべり量Ux(i)、Uy(i)に基づいて計算される。   Next, in the wear energy calculation step S8, the wear energy of the rubber material model 16 is calculated (step S85). The wear energy of the present embodiment is calculated based on the shear forces Rx (i) and Ry (i) and the slip amounts Ux (i) and Uy (i) stored in the computer 1.

本実施形態では、先ず、ゴム材料モデル16の各領域25の節点17(図8に示す)において、各節点17が砥石盤モデル18に接触している間、各せん断力Rx(i)、Ry(i)と、該せん断力Rx(i)、Ry(i)に対応するすべり量Ux(i)、Uy(i)とを乗じた値を積算することにより、節点17の摩耗エネルギーEw(i)が計算される。各領域25の節点17の摩耗エネルギーEw(i)は、単位時間T(x)毎に積算される。   In the present embodiment, first, at each node 17 (shown in FIG. 8) of each region 25 of the rubber material model 16, while each node 17 is in contact with the grindstone model 18, each shear force Rx (i), Ry. By integrating the values obtained by multiplying (i) and slip amounts Ux (i) and Uy (i) corresponding to the shear forces Rx (i) and Ry (i), the wear energy Ew (i ) Is calculated. The wear energy Ew (i) of the node 17 in each region 25 is integrated every unit time T (x).

次に、各領域25の節点17の摩耗エネルギーEw(i)の全ての単位時間T(x)の合計(以下、単に「第1合計摩耗エネルギー」ということがある。)が求められる。そして、各領域25において、周方向の異なる位置(即ち、各節点17)で得られた第1合計摩耗エネルギーの総和(以下、単に「第2合計摩耗エネルギー」ということがある。)が、領域25を構成する節点17の個数で除されることにより、各領域25の摩耗エネルギー(摩耗エネルギーの平均値)Ewがそれぞれ求められる。図13は、各領域25(第1領域25a〜第5領域25e)の摩耗エネルギーEwの一例を示すグラフである。   Next, the total of all unit times T (x) of the wear energy Ew (i) of the node 17 in each region 25 (hereinafter, simply referred to as “first total wear energy”) is obtained. In each region 25, the total sum of the first total wear energy obtained at different positions in the circumferential direction (that is, each node 17) (hereinafter, simply referred to as “second total wear energy”) is the region. By dividing by the number of nodes 17 constituting 25, the wear energy (average value of wear energy) Ew of each region 25 is obtained. FIG. 13 is a graph showing an example of the wear energy Ew of each region 25 (first region 25a to fifth region 25e).

上述したように、本実施形態では、前記接触条件(即ち、砥石盤モデル18に対するゴム材料モデル16のスリップ角θ1)に基づいて、砥石盤モデル18の上に、ゴム材料モデル16が接触されている。このため、測定領域15(図2に示す)に対応する各領域25において、節点17のすべり量Ux、Uyを異ならせることができる。従って、測定領域15に対応する領域25毎に、異なる複数の摩耗エネルギーEwを、一度に取得することができる。   As described above, in this embodiment, the rubber material model 16 is brought into contact with the grindstone model 18 based on the contact condition (that is, the slip angle θ1 of the rubber material model 16 with respect to the grindstone model 18). Yes. For this reason, the slip amounts Ux and Uy of the node 17 can be made different in each region 25 corresponding to the measurement region 15 (shown in FIG. 2). Accordingly, a plurality of different wear energies Ew can be acquired at once for each region 25 corresponding to the measurement region 15.

次に、本実施形態のゴム材料評価方法では、コンピュータ1が、測定領域15で対応させたゴム材料2の摩耗量Lwと、ゴム材料モデル16の摩耗エネルギーEwとの関係を求める(工程S9)。工程S9では、ゴム材料2の各測定領域15の摩耗量Lwと、ゴム材料モデル16の各領域25の摩耗エネルギーEwとを関連付けて、ゴム材料2の摩耗量Lwと、ゴム材料モデル16の摩耗エネルギーEwとの関係RLが求められる。図14は、ゴム材料2の摩耗量Lwと、ゴム材料モデル16の摩耗エネルギーEwとの関係を示すグラフである。   Next, in the rubber material evaluation method of the present embodiment, the computer 1 obtains the relationship between the wear amount Lw of the rubber material 2 corresponding to the measurement region 15 and the wear energy Ew of the rubber material model 16 (step S9). . In step S9, the wear amount Lw of each measurement region 15 of the rubber material 2 and the wear energy Ew of each region 25 of the rubber material model 16 are associated with each other so that the wear amount Lw of the rubber material 2 and the wear of the rubber material model 16 are related. A relationship RL with the energy Ew is obtained. FIG. 14 is a graph showing the relationship between the wear amount Lw of the rubber material 2 and the wear energy Ew of the rubber material model 16.

ゴム材料2の摩耗量Lwと、ゴム材料モデル16の摩耗エネルギーEwとの関係RLでは、摩耗エネルギーEwに対する摩耗量Lwを、一意に求めることができる。従って、関係RLを用いることにより、ゴム材料2の摩耗性能を正確に評価することができる。関係RLでは、ゴム材料2の評価に必要な接触条件毎に、ゴム材料2を用いた摩耗試験、及び、ゴム材料モデル16を用いたシミュレーションを実施することなく、様々な条件での摩耗エネルギーEwに対する摩耗量Lw、又は、摩耗量Lwに対する摩耗エネルギーEwを求めることができる。従って、関係RLは、ゴム材料2の摩耗性能を効率よく評価するのに役立つ。   In the relationship RL between the wear amount Lw of the rubber material 2 and the wear energy Ew of the rubber material model 16, the wear amount Lw with respect to the wear energy Ew can be obtained uniquely. Therefore, the wear performance of the rubber material 2 can be accurately evaluated by using the relationship RL. In the relationship RL, the wear energy Ew under various conditions without performing the wear test using the rubber material 2 and the simulation using the rubber material model 16 for each contact condition necessary for the evaluation of the rubber material 2. The wear amount Lw with respect to or the wear energy Ew with respect to the wear amount Lw can be obtained. Therefore, the relationship RL is useful for efficiently evaluating the wear performance of the rubber material 2.

本実施形態では、ゴム材料2を用いた摩耗試験(本実施形態では、工程S1〜S4)、及び、ゴム材料モデル16を用いたシミュレーション(本実施形態では、工程S5〜S8)が一度ずつ行われることにより、図14に示したゴム材料2の複数の摩耗量Lw、及び、ゴム材料モデル16の複数の摩耗エネルギーEwが求められる。このため、本実施形態のゴム材料評価方法では、異なる接触条件毎に、ゴム材料2を用いた摩耗試験、及び、ゴム材料モデル16を用いたシミュレーションを複数回に亘って実施する必要がない。従って、本実施形態のゴム材料評価方法では、図14に示したゴム材料2の摩耗量Lwと、ゴム材料モデル16の摩耗エネルギーEwとの関係RLを用いて、ゴム材料2の摩耗性能を短時間で評価することができる。   In the present embodiment, the wear test using the rubber material 2 (in this embodiment, steps S1 to S4) and the simulation using the rubber material model 16 (in this embodiment, steps S5 to S8) are performed once. As a result, a plurality of wear amounts Lw of the rubber material 2 and a plurality of wear energies Ew of the rubber material model 16 shown in FIG. 14 are obtained. For this reason, in the rubber material evaluation method of this embodiment, it is not necessary to carry out the wear test using the rubber material 2 and the simulation using the rubber material model 16 a plurality of times for different contact conditions. Therefore, in the rubber material evaluation method of this embodiment, the wear performance of the rubber material 2 is shortened using the relationship RL between the wear amount Lw of the rubber material 2 and the wear energy Ew of the rubber material model 16 shown in FIG. Can be evaluated in time.

本実施形態の関係RLの設定に用いられたゴム材料2の各摩耗量Lwは、各測定領域15の平均値で求められているため、ゴム材料全体の平均値で求められた従来の方法に比べて、測定誤差を小さくすることができる。また、本実施形態の関係RLの設定に用いられたゴム材料モデル16の摩耗エネルギーEwは、各領域25の平均値で求められているため、ゴム材料モデル全体の平均値で求められた従来の方法に比べて、計算誤差を小さくすることができる。従って、本実施形態では、図14のグラフの各プロットと、各プロットの回帰曲線(即ち、関係RL)との相関係数を高くすることができるため、ゴム材料2の摩耗量Lwと、ゴム材料モデル16の摩耗エネルギーEwとの関係RLを正確に求めることができる。このような関係RLに基づいて、本実施形態では、ゴム材料2の摩耗性能を精度よく評価することができた。   Since each wear amount Lw of the rubber material 2 used for setting the relationship RL of the present embodiment is obtained by the average value of each measurement region 15, the conventional method obtained by the average value of the entire rubber material is used. In comparison, measurement error can be reduced. Further, since the wear energy Ew of the rubber material model 16 used for setting the relationship RL of the present embodiment is obtained by the average value of each region 25, the conventional energy value obtained by the average value of the entire rubber material model is obtained. Compared with the method, the calculation error can be reduced. Therefore, in this embodiment, since the correlation coefficient between each plot of the graph of FIG. 14 and the regression curve (that is, the relationship RL) of each plot can be increased, the wear amount Lw of the rubber material 2 and the rubber The relationship RL with the wear energy Ew of the material model 16 can be accurately obtained. Based on such a relationship RL, in this embodiment, the wear performance of the rubber material 2 could be evaluated with high accuracy.

関係RLは、ゴム材料2が使用されるゴム製品(例えば、タイヤ)によって、摩耗エネルギーEwが生じる範囲が異なる。このため、関係RLを、ゴム製品に生じる摩耗エネルギーEwの範囲で積分した値(例えば、面積24)により、ゴム製品の摩耗量を求めることができるため、ゴム製品の摩耗性能を正確に評価することができる。なお、各ゴム製品では、各摩耗エネルギーEwが均一に生じない。このため、面積24は、各摩耗エネルギーEwが、各摩耗エネルギーEwの発生頻度で重み付けされることによって求められるのが望ましい。これにより、ゴム製品の摩耗量を正確に求めることができる。   In the relationship RL, the range in which the wear energy Ew is generated varies depending on the rubber product (for example, a tire) in which the rubber material 2 is used. For this reason, since the wear amount of the rubber product can be obtained from the value (for example, area 24) obtained by integrating the relationship RL in the range of the wear energy Ew generated in the rubber product, the wear performance of the rubber product is accurately evaluated. be able to. In each rubber product, each wear energy Ew is not uniformly generated. For this reason, it is desirable that the area 24 is obtained by weighting each wear energy Ew by the frequency of occurrence of each wear energy Ew. Thereby, the amount of wear of the rubber product can be accurately obtained.

次に、本実施形態のゴム材料評価方法では、コンピュータ1が、図14に示したゴム材料2の摩耗量Lwとゴム材料モデル16の摩耗エネルギーEwとの関係RLに基づいて、ゴム材料2の摩耗性能を評価する(工程S10)。工程S10では、関係RLに基づいて、ゴム材料2の摩耗性能が許容範囲内であるか否かが判断される。なお、ゴム材料2の摩耗性能の許容範囲については、適宜設定されうる。   Next, in the rubber material evaluation method of the present embodiment, the computer 1 determines the rubber material 2 based on the relationship RL between the wear amount Lw of the rubber material 2 and the wear energy Ew of the rubber material model 16 shown in FIG. Wear performance is evaluated (step S10). In step S10, it is determined whether the wear performance of the rubber material 2 is within an allowable range based on the relationship RL. In addition, the allowable range of the wear performance of the rubber material 2 can be set as appropriate.

工程S10において、ゴム材料2の摩耗性能が許容範囲内である場合(工程S10で、「Y」)、ゴム材料2を使用したゴム製品が製造される(工程S11)。他方、ゴム材料2の摩耗性能が許容範囲内でない場合は(工程S10において、「N」)、ゴム材料2の配合を変更し(工程S12)、工程S1〜工程S10が再度実施される。このように、本実施形態のシミュレーション方法では、ゴム材料2の摩耗性能が許容範囲内になるまで、ゴム材料2の配合が変更されるため、摩耗性能に優れたゴム製品を製造することができる。   In step S10, when the wear performance of the rubber material 2 is within an allowable range (“Y” in step S10), a rubber product using the rubber material 2 is manufactured (step S11). On the other hand, when the wear performance of the rubber material 2 is not within the allowable range ("N" in step S10), the blending of the rubber material 2 is changed (step S12), and the steps S1 to S10 are performed again. As described above, in the simulation method of the present embodiment, since the blending of the rubber material 2 is changed until the wear performance of the rubber material 2 falls within an allowable range, a rubber product having excellent wear performance can be manufactured. .

図3に示されるように、本実施形態のゴム材料2は、円筒状に形成される場合が例示されたが、このような態様に限定されるわけではない。図15は、本発明の他の実施形態のゴム材料2を示す斜視図である。なお、この実施形態において、これまでの実施形態と同一の構成、及び、方法等については、同一の符号を付し、説明を省略することがある。   As shown in FIG. 3, the rubber material 2 of the present embodiment is exemplified as being formed in a cylindrical shape, but is not limited to such a mode. FIG. 15 is a perspective view showing a rubber material 2 according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the same configurations and methods as those of the previous embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

この実施形態のゴム材料2は、シート状に形成されたゴム材料2を、円筒状に形成された基部8の外周面に貼り付けられている。この実施形態のゴム材料2は、円筒状に形成されるゴム材料2(図3に示す)に比べて、ゴムの使用量を減らすことができるため、製造コストを低減することができる。また、大きさが異なる基部8が用いられるだけで、様々な外径D3を有するゴム材料2を形成することができる。なお、ゴム材料モデル16を入力する工程S5では、ゴム材料2及び基部8が、図8に示した有限個の要素F(i)でモデル化されるのが望ましい。   In the rubber material 2 of this embodiment, the rubber material 2 formed in a sheet shape is attached to the outer peripheral surface of the base portion 8 formed in a cylindrical shape. Since the rubber material 2 of this embodiment can reduce the amount of rubber used compared to the rubber material 2 (shown in FIG. 3) formed in a cylindrical shape, the manufacturing cost can be reduced. Moreover, the rubber material 2 which has various outer diameter D3 can be formed only by using the base 8 from which a magnitude | size differs. In step S5 for inputting the rubber material model 16, it is desirable that the rubber material 2 and the base portion 8 be modeled by a finite number of elements F (i) shown in FIG.

シート状に形成されたゴム材料2の厚さT3は、0.5〜4.0mmに設定されるのが望ましい。ゴム材料2の幅W3は、図3に示したゴム材料2の幅W1と同一範囲が望ましい。また、ゴム材料2と基部8との一体物の外径D3は、図3に示したゴム材料2の外径D3と同一範囲が望ましい。   The thickness T3 of the rubber material 2 formed in a sheet shape is preferably set to 0.5 to 4.0 mm. The width W3 of the rubber material 2 is desirably in the same range as the width W1 of the rubber material 2 shown in FIG. Further, the outer diameter D3 of the integral body of the rubber material 2 and the base 8 is preferably in the same range as the outer diameter D3 of the rubber material 2 shown in FIG.

これまでの実施形態の工程S1では、図3に示されるように、測定領域15が、ゴム材料2の周方向に連続する直線状に設定される態様が例示されたが、このような態様に限定されるわけではない。例えば、測定領域15は、ゴム材料2の軸方向に幅を有する帯状に設定されてもよい。このような測定領域15は、幅方向の摩耗量を考慮することができるため、ゴム材料2の摩耗性能を、精度よく評価することができる。なお、ゴム材料モデル16には、測定領域15に対応する帯状の領域25が設定されるのが望ましい。このような領域25は、幅方向の摩耗エネルギーを考慮することができるため、ゴム材料2の摩耗性能を、精度よく評価することができる。   In the step S1 of the embodiments so far, as illustrated in FIG. 3, the aspect in which the measurement region 15 is set in a linear shape continuous in the circumferential direction of the rubber material 2 has been exemplified. It is not limited. For example, the measurement region 15 may be set in a band shape having a width in the axial direction of the rubber material 2. Since such a measurement region 15 can take into account the wear amount in the width direction, the wear performance of the rubber material 2 can be accurately evaluated. The rubber material model 16 preferably has a band-like region 25 corresponding to the measurement region 15. Since such a region 25 can take into account the wear energy in the width direction, the wear performance of the rubber material 2 can be accurately evaluated.

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。   As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.

図4に示した処理手順に従い、ゴム材料の摩耗量とゴム材料モデルの摩耗エネルギーとの関係に基づいて、ゴム材料の摩耗性能が評価された(実施例)。実施例のゴム材料評価方法では、図3に示されるように、ゴム材料の摩耗量を測定するための複数の測定領域が、ゴム材料に設定された。また、実施例の接触条件設定工程では、測定領域の摩耗が不均一となるように、砥石盤に対するゴム材料のスリップ角θ1が設定された。さらに、スリップ角θ1に基づいて、ゴム材料を摩耗させるとともに、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーが測定され、図14に示した測定領域で対応させたゴム材料の摩耗量と、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーとの関係が求められた。そして、図14に示したゴム材料の摩耗量と、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーとの関係に基づいて、ゴム材料の摩耗性能が評価された。   According to the processing procedure shown in FIG. 4, the wear performance of the rubber material was evaluated based on the relationship between the wear amount of the rubber material and the wear energy of the rubber material model (Example). In the rubber material evaluation method of the example, as shown in FIG. 3, a plurality of measurement regions for measuring the wear amount of the rubber material were set in the rubber material. In the contact condition setting step of the example, the slip angle θ1 of the rubber material with respect to the grindstone was set so that the wear in the measurement region was not uniform. Further, the rubber material is worn on the basis of the slip angle θ1, and the wear energy of the rubber material model is measured. The wear amount of the rubber material corresponding to the measurement region shown in FIG. 14 and the wear energy of the rubber material model are measured. Relationship was sought. The wear performance of the rubber material was evaluated based on the relationship between the wear amount of the rubber material shown in FIG. 14 and the wear energy of the rubber material model.

比較のために、スリップ角及び荷重を含む複数の接触条件に基づいて、接触条件ごとに、ゴム材料を摩耗させるとともに、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーが測定された(比較例)。比較例では、第1接触条件〜第4接触条件ごとに、ゴム材料を略均一に摩耗させて、一つの摩耗量(平均摩耗量)が測定された。また、比較例では、第1接触条件〜第4接触条件ごとに、ゴム材料モデルの一つの摩耗エネルギー(平均摩耗エネルギー)が計算された。さらに、図16に示されるように、ゴム材料の摩耗量と、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーとの関係が求められた。そして、図16に示したゴム材料の摩耗量と、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーとの関係に基づいて、ゴム材料の摩耗性能が評価された。共通仕様は、次のとおりである。
摩耗試験機:株式会社平泉洋行社製のゴム摩耗試験機(型式:LAT100)
測定装置:株式会社キーエンス社製の超高速インラインプロファイル測定器(LJ−V7080)
砥石面の粒度:50(メッシュ)
ゴム材料:
外径D1:80mm
幅W1:18mm
ゴム材料の1回の転動距離:750m
砥石面の回転速度V:20km/h
実施例:
ゴム材料の測定領域(ゴム材料モデルの領域):5個
スリップ角θ1:9°、荷重:75N
比較例:
第1接触条件:
スリップ角θ1:3°、荷重:40N
第2接触条件:
スリップ角θ1:12°、荷重:40N
第3接触条件:
スリップ角θ1:12°、荷重:75N
第4接触条件:
スリップ角θ1:6°、荷重:100N
For comparison, based on a plurality of contact conditions including slip angle and load, the rubber material was worn for each contact condition, and the wear energy of the rubber material model was measured (comparative example). In the comparative example, the rubber material was worn substantially uniformly for each of the first contact condition to the fourth contact condition, and one wear amount (average wear amount) was measured. In the comparative example, one wear energy (average wear energy) of the rubber material model was calculated for each of the first contact condition to the fourth contact condition. Further, as shown in FIG. 16, the relationship between the wear amount of the rubber material and the wear energy of the rubber material model was obtained. Then, the wear performance of the rubber material was evaluated based on the relationship between the wear amount of the rubber material shown in FIG. 16 and the wear energy of the rubber material model. The common specifications are as follows.
Abrasion tester: Rubber abrasion tester manufactured by Hiraizumi Yoko Co., Ltd. (model: LAT100)
Measuring device: Ultra-high speed inline profile measuring instrument (LJ-V7080) manufactured by Keyence Corporation
Wheel grain size: 50 (mesh)
Rubber material:
Outer diameter D1: 80mm
Width W1: 18mm
One rolling distance of rubber material: 750m
Wheel surface rotation speed V: 20 km / h
Example:
Rubber material measurement area (rubber material model area): 5 pieces Slip angle θ1: 9 °, load: 75N
Comparative example:
First contact condition:
Slip angle θ1: 3 °, load: 40N
Second contact condition:
Slip angle θ1: 12 °, load: 40N
Third contact condition:
Slip angle θ1: 12 °, load: 75N
Fourth contact condition:
Slip angle θ1: 6 °, load: 100N

テストの結果、実施例では、ゴム材料を用いた摩耗試験、及び、ゴム材料モデルを用いたシミュレーションが一度ずつ行われることにより、ゴム材料の複数の摩耗量Lw、及び、ゴム材料モデルの複数の摩耗エネルギーEwが求められた。このため、実施例では、ゴム材料の摩耗量と、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーとの関係を短時間で求めることができた。   As a result of the test, in the example, the wear test using the rubber material and the simulation using the rubber material model are performed once, so that a plurality of wear amounts Lw of the rubber material and a plurality of wear of the rubber material model are obtained. The wear energy Ew was determined. For this reason, in the Example, the relationship between the amount of wear of the rubber material and the wear energy of the rubber material model could be obtained in a short time.

他方、比較例では、4つの異なる接触条件毎に、ゴム材料2を用いた摩耗試験、及び、ゴム材料モデル16を用いたシミュレーションが4回ずつ実施された。このため、比較例では、ゴム材料の摩耗量と、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーとの関係を求めるのに、多くの時間を要した。従って、実施例は、比較例に比べて、ゴム材料の摩耗性能を短時間で評価できた。   On the other hand, in the comparative example, the wear test using the rubber material 2 and the simulation using the rubber material model 16 were performed four times for each of four different contact conditions. For this reason, in the comparative example, much time was required to obtain the relationship between the wear amount of the rubber material and the wear energy of the rubber material model. Therefore, compared with the comparative example, the Example was able to evaluate the abrasion performance of the rubber material in a short time.

また、図14に示した実施例のグラフにおいて、各プロットと、各プロットの回帰曲線との相関係数が0.9997であった。他方、図16に示した比較例のグラフにおいて、各プロットと、各プロットの回帰曲線との相関が0.9885であり、実施例の相関係数よりも低かった。これは、比較例が、第1接触条件〜第4接触条件毎に、摩耗量Lwがゴム材料全体で平均され、かつ、摩耗エネルギーEwがゴム材料モデル全体で平均されるため、測定領域(領域)毎に平均する実施例に比べて、測定誤差又は計算誤差が大きくなるためであると考えられる。従って、実施例では、比較例に比べて、ゴム材料の摩耗量Lwと、ゴム材料モデルの摩耗エネルギーEwとの関係を正確に求めることができるため、ゴム材料の摩耗性能を正確に評価することができた。   Moreover, in the graph of the Example shown in FIG. 14, the correlation coefficient of each plot and the regression curve of each plot was 0.9997. On the other hand, in the graph of the comparative example shown in FIG. 16, the correlation between each plot and the regression curve of each plot was 0.9885, which was lower than the correlation coefficient of the example. This is because the wear amount Lw is averaged over the entire rubber material and the wear energy Ew is averaged over the entire rubber material model for each of the first contact condition to the fourth contact condition. This is considered to be because the measurement error or calculation error is larger than in the embodiment averaged every time. Therefore, in the embodiment, since the relationship between the wear amount Lw of the rubber material and the wear energy Ew of the rubber material model can be obtained more accurately than in the comparative example, the wear performance of the rubber material can be accurately evaluated. I was able to.

S1 ゴム材料に複数の測定領域を設定する工程
S2 ゴム材料と砥石盤との間の接触条件を設定する工程
S3 接触条件に基づいてゴム材料を摩耗させる工程
S4 ゴム材料の各測定領域の摩耗量を測定する工程
S8 測定領域に対応する領域で摩耗エネルギーを計算する工程
S10 ゴム材料の摩耗性能を評価する工程
S1 Step of setting a plurality of measurement regions in the rubber material S2 Step of setting contact conditions between the rubber material and the grindstone S3 Step of wearing the rubber material based on the contact conditions S4 Wear amount of each measurement region of the rubber material Step S8 for measuring wear Step S10 for calculating wear energy in the region corresponding to the measurement region S10 Step for evaluating the wear performance of the rubber material

Claims (4)

ゴム材料の摩耗性能を、コンピュータを用いて評価するための方法であって、
前記ゴム材料に、前記ゴム材料の摩耗量を測定するための複数の測定領域を設定する工程、
前記各測定領域の摩耗が不均一となるように、前記ゴム材料と、前記ゴム材料を摩耗させるための砥石盤との間の接触条件を設定する工程、
前記接触条件に基づいて、前記ゴム材料を前記砥石盤に押し付けて摩耗させる工程、
前記各測定領域の摩耗量を測定する工程、
前記コンピュータに、前記ゴム材料を有限個の要素でモデル化したゴム材料モデルを入力する工程、
前記コンピュータに、前記砥石盤を有限個の要素でモデル化した砥石盤モデルを入力する工程、
前記コンピュータが、前記接触条件に基づいて、前記ゴム材料モデルを前記砥石盤モデルに接触させる工程、
前記コンピュータが、前記測定領域に対応する領域において、前記ゴム材料モデルの摩耗エネルギーを計算する工程、及び
前記コンピュータが、前記測定領域で対応させた前記ゴム材料の摩耗量と前記ゴム材料モデルの摩耗エネルギーとの関係に基づいて、前記ゴム材料の摩耗性能を評価する工程を含むことを特徴とするゴム材料の摩耗性能の評価方法。
A method for evaluating the wear performance of a rubber material using a computer,
A step of setting a plurality of measurement regions for measuring the wear amount of the rubber material in the rubber material;
A step of setting contact conditions between the rubber material and a grindstone for wearing the rubber material so that the wear of each measurement region is non-uniform,
A step of pressing the rubber material against the grindstone to wear based on the contact condition;
Measuring the amount of wear in each measurement region,
Inputting to the computer a rubber material model obtained by modeling the rubber material with a finite number of elements;
Inputting to the computer a grindstone model obtained by modeling the grindstone with a finite number of elements;
The computer contacting the rubber material model with the grindstone model based on the contact condition;
The computer calculates the wear energy of the rubber material model in an area corresponding to the measurement area, and the wear amount of the rubber material and the wear of the rubber material model corresponding to the computer in the measurement area A method for evaluating the wear performance of a rubber material, comprising a step of evaluating the wear performance of the rubber material based on a relationship with energy.
前記ゴム材料は、前記砥石盤上を転動する外周面に有する円筒状であり、
前記複数の測定領域は、前記外周面が軸方向に区分されることで設定される請求項1記載のゴム材料の摩耗性能の評価方法。
The rubber material has a cylindrical shape on an outer peripheral surface that rolls on the grinding wheel,
The method for evaluating wear performance of a rubber material according to claim 1, wherein the plurality of measurement regions are set by dividing the outer peripheral surface in the axial direction.
前記摩耗量は、前記測定領域の周方向の異なる位置で得られた摩耗量の平均値である請求項2記載のゴム材料の摩耗性能の評価方法。   The method for evaluating the wear performance of a rubber material according to claim 2, wherein the wear amount is an average value of wear amounts obtained at different positions in the circumferential direction of the measurement region. 前記接触条件は、前記砥石盤に対するゴム材料のスリップ角である請求項2又は3記載のゴム材料の摩耗性能の評価方法。   The method for evaluating the wear performance of a rubber material according to claim 2 or 3, wherein the contact condition is a slip angle of the rubber material with respect to the grinding wheel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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