JP4557226B2 - 摩擦状況測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ゴムロール等の被試験ロールやゴムパッド等の被試験板の摩擦の状況を測定する摩擦状況測定装置に関し、特に、複写機、プリンター、現金預け払い機、自動改札機等、機器内で紙類を搬送及び紙類のカール取り等に用いられるゴムロールや分離パッドの摩擦状況を測定する摩擦状況測定装置に関する。

複写機やプリンター等の機器の構成部品であるゴムロールは、用紙を１枚ずつ搬送（給紙）するものであり、ゴムロールを用いた給紙の機構は様々である。例えば、給紙ロールによって用紙をサバキ爪に押し当てるコーナーセパレート方式や、分離パッドと給紙ロールの間で用紙を送り出すフリクションパッド方式や、給紙ベルトを用いて用紙を送り出すベルトフリクション方式や、互いに逆方向に回転する分離ロールと給紙ロールの間で用紙を送り出すフィードリバース方式等が知られている。

給紙ロールや分離パッドは用紙を所定時間搬送すると摩耗が発生し、搬送性能が低下する。種々の給紙の機構が存在するため、摩耗状況や要求される耐摩耗性の状況も給紙の機構によって様々である。このため、給紙ロールや分離パッドの摩擦係数の推移や耐摩耗性を把握して適用する機器に最適なゴムロールの性能を決定したり改善することは機器の開発や使用に不可欠となっている。

そこで、従来から、評価試験機等を用いてゴムロールの摩擦状況を計測し、ゴムロールの摩擦特性を評価することが行われている（例えば、下記、特許文献１参照）。従来のゴムロールの評価試験は、ゴムロールに所定の荷重をかけて紙を搬送して摩擦の状況を把握することでゴムロールの評価を行っていた。このため、ゴムロールに摩擦力が付与されて使用状態に近い形で摩擦状況を評価することができる。

特開２００４−２５０２１２号公報

ところで、給紙機構や紙の種類も多種類にわたるようになってきており、給紙ロール（ゴムロール）の硬度や摩擦力等の要求仕様も様々になってきている。例えば、給紙ロールの位置を固定して相手側のロールに一定量食い込ませ、食い込み状況にあるロールの間に紙を通してカールを除去するためのカール取りロールが備えられた機器も存在する。また、摩耗の状況により紙粉の発生状況が異なり、指標として摩擦状況を詳細に把握する要求が高まってきている。

このため、紙を送るだけでなく種々の機能が要求され、摩擦力等の仕様に対する要望が広範囲にわたり厳しくなってきているのが現状であり、荷重をかけた試験だけでは実際の機器に使用されるゴムロールの摩擦状況を評価することは困難になっているのが現状である。このことは、分離パッドについても同様な現状にある。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、荷重をかけた状況でのゴムロールや分離パッドの摩擦状況の評価に加え、所定の状態でゴムロールに相手側の部材を食い込ませた状況でのゴムロールや分離パッドの摩擦の評価を行うことができる摩擦状況測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
被試験ロールに対して軸心が平行な状態で所定の荷重を付加して接触する機能と被試験ロールに軸心が平行な状態で軸心間距離が所定の距離で接触する機能とが選択される相対ロールと、
所定の荷重が付加された被試験ロールと相対ロールが接触している状態で被試験ロール
もしくは相対ロールを駆動回転させる駆動手段と、
駆動手段により回転する接触状態の被試験ロールと相対ロールにより搬送されるシート状部材に引っ張られる状況を検出して定荷重状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出すると共に、定荷重で非回転状態の接触状態にある被試験ロールと相対ロールに挟まれたシート状部材を引っ張る状況を検出して定荷重状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出し、更に、定位置状態で接触している被試験ロールと相対ロールに挟まれたシート状部材を引っ張る状況を検出して定位置状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出する摩擦状況導出手段と
を備えたことを特徴とする摩擦状況測定装置にある。

第１の態様では、摩擦状況導出手段により、回転する接触状態の被試験ロールと相対ロールにより搬送されるシート状部材に引っ張られる状況を検出して定荷重状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出すると共に、定荷重で非回転状態の接触状態にある被試験ロールと相対ロールに挟まれたシート状部材を引っ張る状況を検出して定荷重状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出し、更に、定位置状態で接触している被試験ロールと相対ロールに挟まれたシート状部材を引っ張る状況を検出して定位置状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出することができるので、相対ロールを介して荷重をかけた状況での被試験ロールの摩擦状況の評価に加え、所定の状態で相対ロールを被試験ロールに食い込ませた状況での摩擦の評価を行うことができる。

上記目的を達成するための本発明の第２の態様は、被試験ロールに対して軸心が平行な状態で接触自在な相対ロールと、被試験ロールと相対ロールの間に所定の荷重を付加するための荷重付加手段と、被試験ロールと相対ロールを定位置で接触させるための接触付与手段と、荷重付加手段と接触付与手段を選択する選択手段と、被試験ロールを駆動回転させる駆動手段と、被試験ロールと相対ロールの定荷重での接触回転により搬送されるシート状部材の搬送力を検出すると共に、被試験ロールと相対ロールの定荷重で非回転状態での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る力を検出し、更に、被試験ロールと相対ロールの定位置での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る力を検出する検出手段と、検出手段の検出結果により被試験ロールの摩擦力を導出する摩擦力導出手段とを備えたことを特徴とする摩擦状況測定装置にある。

第２の態様では、検出手段により、被試験ロールと相対ロールの定荷重での接触回転により搬送されるシート状部材の搬送力を検出すると共に、被試験ロールと相対ロールの定荷重で非回転状態での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る力を検出し、更に、被試験ロールと相対ロールの定位置での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る力を検出することで、摩擦力導出手段により被試験ロールの摩擦力を導出することができるので、相対ロールを介して荷重をかけた状況での被試験ロールの摩擦状況の評価に加え、所定の状態で相対ロールを被試験ロールに食い込ませた状況での摩擦の評価を行うことができる。

上記目的を達成するための本発明の第３の態様は、基台に支持される被試験ロールと、被試験ロールを駆動回転させる駆動手段と、基台に昇降自在に支持されるベース台と、ベース台に対して揺動自在に支持される支持アームと、支持アームの一端に回転自在に支持され軸心が平行な状態で被試験ロールに接触する相対ロールと、支持アームの揺動状況を調整して無負荷の状態で相対ロールを被試験ロールに接触させる定荷重調整機構と、定荷重調整機構で調整された状態の相対ロールに荷重を付加して被試験ロールに対して所定の荷重を付加する荷重付加手段と、支持アームの揺動状況を調整して定位置で相対ロールを被試験ロールに接触させる定位置調整機構と、定荷重調整機構及び定位置調整機構の作動を選択する選択手段と、被試験ロールと相対ロールに挟まれたシート状部材が搬送される力及びシート状部材を引っ張る力を検出する検出手段と、検出手段で検出された結果に基づいて被試験ロールの摩擦力を導出する摩擦力導出手段とを備え、検出手段は、被試験ロールと相対ロールの定荷重での接触回転により搬送されるシート状部材の搬送力を検出すると共に、被試験ロールと相対ロールの定荷重で非回転状態での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る力を検出し、更に、被試験ロールと相対ロールの定位置での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る力を検出することを特徴とする摩擦状況測定装置にある。

第３の態様では、検出手段により、被試験ロールと相対ロールの定荷重での接触回転により搬送されるシート状部材の搬送力を検出すると共に、被試験ロールと相対ロールの定荷重で非回転状態での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る力を検出し、更に、被試験ロールと相対ロールの定位置での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る力を検出し、摩擦力導出手段により被試験ロールの摩擦力を導出することができるので、相対ロールを介して荷重をかけた状況での被試験ロールの摩擦状況の評価に加え、所定の状態で
相対ロールを被試験ロールに食い込ませた状況での摩擦の評価を行うことができる。

そして、本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の摩擦状況測定装置において、被試験ロールと相対ロールの定位置での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る際に、被試験ロールの回転を許容する状態と回転を規制する状態に切り換える切り換え手段を備えたことを特徴とする摩擦状況測定装置にある。

第４の態様では、被試験ロールと相対ロールの定位置での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る際に、回転状態及び回転固定状態での被試験ロールの摩擦の状況を導出することができる。

また、本発明の第５の態様は、第３または４のいずれかの態様に記載の摩擦状況測定装置において、定荷重調整機構は、揺動中心を挟んで相対ロールの反対側の支持アームの端部に移動自在の錘が設けられ、錘の移動位置に応じて支持アームの揺動状況を調整することを特徴とする摩擦状況測定装置にある。

第５の態様では、錘を移動させるだけの簡単な機構で定荷重調整機構を構築することができる。

また、第６の態様は、第３〜５のいずれかの態様に記載の摩擦状況測定装置において、定位置調整機構は、荷重付加手段により荷重が付加されていない状態で支持アームを拘束し、被試験ロールに対して相対ロールを押し付ける状態に支持アームを位置決め揺動させる機能を有し、定荷重調整機構を機能させる際には支持アームの拘束を解放する機能を有していることを特徴とする摩擦状況測定装置にある。

第６の態様では、支持アームを拘束して相対ロールを被試験ロールに押し付けることができ、支持アームの拘束を解放することで定荷重調整機構を機能させることができ、選択手段を兼ねることができる。

また、第７の態様は、第１〜６のいずれかの態様に記載の摩擦状況測定装置において、被試験ロールは、芯棒に一対のスペーサを介して軸方向の所定部位に保持され、スペーサの位置を固定することにより被試験ロールを軸方向の所定位置に固定するスペーサ固定部材を備えたことを特徴とする摩擦状況測定装置にある。

第７の態様では、被試験ロールを芯棒の所定位置に保持することにより、相対ロールに対して所定の軸方向位置に被試験ロールを位置させることができる。

上記目的を達成するための本発明の第８の態様は、
被試験板を載置する載置面が備えられた載置台と、
載置面に対して軸心が平行な状態で所定の荷重を付加して載置面側に定荷重で接触する機能と、載置面に対して軸心が平行な状態で軸心の距離が所定の距離となる定位置で載置面側に接触する機能とが選択される相対ロールと、
載置台の載置面に被試験板が載置され、定荷重状態で相対ロールが接触している状態の被試験板及び相対ロールの間で搬送されるシート状部材が引っ張られる状況を検出して被試験板の摩擦の状況を導出すると共に、載置台の載置面に被試験板が載置され、定位置で相対ロールが接触している状態の被試験板及び相対ロールの間で搬送されるシート状部材が引っ張られる状況を検出して被試験板の摩擦の状況を導出する摩擦状況導出手段と
を備えたことを特徴とする摩擦状況測定装置にある。

第８の態様では、摩擦状況導出手段により、定荷重状態で接触している被試験板と相対ロールに挟まれたシート状部材を引っ張る状況を検出して定荷重状態における被試験板の摩擦の状況を導出すると共に、定位置状態で接触している被試験板と相対ロールに挟まれたシート状部材を引っ張る状況を検出して定位置状態における被試験板の摩擦の状況を導出することができるので、相対ロールを介して荷重をかけた状況での被試験板の摩擦状況の評価に加え、所定の状態で相対ロールを被試験板に食い込ませた状況での摩擦の評価を行うことができる。

上記目的を達成するための本発明の第９の態様は、被試験板を載置する載置面が備えられベース台に配置された載置台と、ベース台に対して揺動自在に支持される支持アームと、支持アームの一端に回転自在に支持され軸心が平行な状態で載置台の載置面側に接触する相対ロールと、支持アームの揺動状況を調整して無負荷の状態で相対ロールを載置台側に接触させる定荷重調整機構と、定荷重調整機構で調整された状態の相対ロールに荷重を付加して載置台側に対して所定の荷重を付加する荷重付加手段と、支持アームの揺動状況を調整して定位置で相対ロールを載置台側に接触させる定位置調整機構と、定荷重調整機構及び定位置調整機構の作動を選択する選択手段と、載置台の載置面に被試験板が載置され、被試験板と相対ロールに挟まれたシート状部材を引っ張る力を検出する検出手段と、検出手段で検出された結果に基づいて被試験板の摩擦力を導出する摩擦力導出手段とを備えたことを特徴とする摩擦状況測定装置にある。

第９の態様では、検出手段により、定荷重で接触する相対ロールと被試験板に挟まれて搬送されるシート状部材の搬送力を検出すると共に、定位置状態で接触している相対ロールと被試験板に挟まれたシート状部材を引っ張る状況を検出し、摩擦力導出手段により被試験板の摩擦力を導出することができるので、相対ロールを介して荷重をかけた状況での被試験板の摩擦状況の評価に加え、所定の状態で相対ロールを被試験板に食い込ませた状況での摩擦の評価を行うことができる。

本発明の摩擦状況測定装置は、荷重をかけた状況でのゴムロールや分離パッドの摩擦状況の評価に加え、所定の状態でゴムロールや分離パッドに相手側の部材を食い込ませた状況でのゴムロールや分離パッドの摩擦の評価を行うことができる。

本発明の摩擦状況測定装置は、被試験ロールに対して軸心が平行な状態で所定の荷重を付加して接触する機能と被試験ロールに軸心が平行な状態で軸心間距離が所定の距離で接触する機能とが選択される相対ロールとしてのフリーロールを備え、所定の荷重が付加された被試験ロールとフリーロールが接触している状態で被試験ロールもしくはフリーロールを駆動回転させる駆動手段を備え、駆動手段により回転する接触状態の被試験ロールとフリーロールにより搬送されるシート状部材としての紙部材が引っ張られる状況を検出して定荷重状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出すると共に、定荷重で非回転状態の接触状態にある被試験ロールとフリーロールに挟まれた紙部材を引っ張る状況を検出して定荷重状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出し、更に、定位置状態で接触している被試験ロールとフリーロールに挟まれた紙部材を引っ張る状況を検出して定位置状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出する摩擦状況導出手段を備えたものである。

このため、摩擦状況導出手段により、回転する接触状態の被試験ロールとフリーロールにより搬送される紙部材が引っ張られる状況を検出して定荷重状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出すると共に、定荷重で非回転状態の接触状態にある被試験ロールとフリーロールに挟まれた紙部材を引っ張る状況を検出して定荷重状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出し、更に、定位置状態で接触している被試験ロールとフリーロールに挟まれた紙部材を引っ張る状況を検出して定位置状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出することができるので、一つの装置で、フリーロールを介して荷重をかけた状況での被試験ロールの摩擦状況の評価に加え、所定の状態でフリーロールを被試験ロールに食い込ませた状況での摩擦の評価を行うことができる。

また、本発明の摩擦状況測定装置は、被試験ロールに代えて被試験板を載置する載置台が設置可能であり、載置台の載置面に被試験板が載置され、検出手段により、定荷重で接触する相対ロールと被試験板に挟まれて搬送されるシート状部材の搬送力を検出すると共に、定位置状態で接触している相対ロールと被試験板に挟まれたシート状部材を引っ張る状況を検出し、摩擦力導出手段により被試験板の摩擦力を導出し、相対ロールを介して荷重をかけた状況での被試験板の摩擦状況の評価に加え、所定の状態で相対ロールを被試験板に食い込ませた状況での摩擦の評価を行う。

このため、相対ロールを介して荷重をかけた状況での被試験板の摩擦状況の評価に加え、所定の状態で相対ロールを被試験板に食い込ませた状況での摩擦の評価を行うことができる。

図１乃至図７に基づいて本発明の摩擦状況測定装置の実施形態例を具体的に説明する。

図１には本発明の一実施形態例に係る摩擦状況測定装置の概略構成を表す斜視状況、図２には本発明の一実施形態例に係る摩擦状況測定装置の側面視、図３には本発明の一実施形態例に係る摩擦状況測定装置の平面視、図４には図３中のIV−IV線矢視、図５には被試験ロールからフリーロールを離反させた状態の摩擦状況測定装置の斜視状況、図６には被試験ロールに荷重をかけている状態の摩擦状況測定装置の斜視状況を示してある。

図１に基づいて摩擦状況測定装置の全体の概略構成を説明する。

図に示すように、基台１には駆動回転可能な被試験ロール２が支持されると共に、被試験ロール２に軸心が平行な状態で接触自在なフリーロール３が設けられている。尚、フリーロール３を駆動回転自在に構成することも可能である。フリーロール３は昇降自在なベース台４に支持アーム５を介して支持され、支持アーム５は定荷重調整機構６によって揺動状態が調整され、フリーロール３が無負荷の状態で被試験ロール２に接触する。フリーロール３には分銅１０が載置可能な支持枠８が設けられ、定荷重調整機構６で調整された状態のフリーロール３の支持枠８に分銅１０を載置することにより、被試験ロール２に対して所定の荷重（分銅１０の重量）を付加することができる（荷重付加手段）。

また、支持アーム５の揺動状況を調整して定位置でフリーロール３を被試験ロール２に接触させる定位置調整機構９が備えられ、定位置調整機構９は分銅１０による荷重が付加されていない状態の支持アーム５を拘束し、被試験ロール２に対してフリーロール３を押し付ける状態に支持アーム５を揺動させる（接触付与手段）。そして、定荷重調整機構６を機能させる際には支持アーム５の拘束を解放するようになっている（選択手段）。

被試験ロール２とフリーロール３に挟まれた紙部材１１が被試験ロール２の駆動回転により搬送される力、及び、被試験ロール２とフリーロール３に挟まれた紙部材１１を引っ張る力を検出する検出手段としてのロードセル１２が備えられ、ロードセル１２の検出状況は制御盤１３に表示されると共に信号処理手段１３ａを経由して摩擦力導出手段としてのＰＣ１４に送られる。また、被試験ロール２の回転速度の状況及び紙部材１１を引っ張る際のロードセル１２の移動状況（移動速度・移動量等）が制御盤１３に表示されると共に信号処理手段１３ａを経由してＰＣ１４に送られる。尚、信号処理手段１３ａでは、制御盤１３から出力された信号が処理されてＰＣ１４に入力される信号に変換される。

ＰＣ１４では、ロードセル１２の検出状況、被試験ロール２の回転速度、ロードセル１２の移動速度・移動量等に基づいて、被試験ロール２の摩擦係数が演算（導出）される。摩擦係数は、荷重の状況やロードセル１２の検出値の状況により簡単に演算することができる。尚、演算したデータを紙部材１１の種類や被試験ロール２の種類毎にデータベースを作成してマップ化し、ロードセル１２の検出状況、被試験ロール２の回転速度、ロードセル１２の移動速度・移動量等と摩擦状況との関係を、検出結果に基づいてマップから摩擦の状況を求める（導出）することも可能である。予めマップ化しておくことで、処理時間の大幅な短縮が可能である。

図２乃至図６に基づいて摩擦状況測定装置を詳細に説明する。

基台１には支持柱２１が設けられ、支持柱２１には被試験ロール２の中心軸２ａの一端を支持する支持軸２２が軸方向に移動自在に設けられている。また、基台１には駆動モータ２３が設けられ、駆動モータ２３の駆動軸２３ａの先端に被試験ロール２の中心軸２ａの他端が支持される。支持軸２２を軸方向に移動させることにより被試験ロール２の着脱が行える。

尚、図示は省略したが、支持軸２２及び駆動モータ２３の駆動軸２３ａに対する中心軸２ａの支持は、凹凸部材などを介して回転が規制された状態で支持される。また、中心軸２ａに対する被試験ロール２の支持は、ワンウェイクラッチ等を介して一方向にのみ（駆動モータ２３の回転方向にのみ）回転が規制された状態とすることができる。このため、駆動モータ２３の駆動時には被試験ロール２を駆動回転させ、駆動モータ２３の非駆動時には逆方向の回転のみをフリーの状態にすることができる。また、中心軸２ａと被試験ロール２を一体にした構成とすることもできる。更に、駆動モータ２３は、回転速度が調整可能となっており、起動直後の極短時間を除き常時所定の回転速度を維持する構成となっている。

本実施形態例では、駆動モータ２３の回転方向は図２の状態で反時計回り方向（図１中の矢印方向：紙部材１１を引き込み搬送する方向）であり、この方向に対する回転力が被試験ロール２に伝えられる。逆方向の回転は、ワンウェイクラッチを用いた場合にはフリーとなる。また、固定機構を用いた場合には中心軸２ａと被試験ロール２が固定状態になって回転不能となる。これらは装置の使用形態により適宜選択されて切り換えるようにできる（切り換え手段）。

基台１には昇降自在なベース台４が設けられている。ベース台４はねじ軸２４の上端に固定され、ねじ軸２４の下方は回転が規制された状態で昇降可能に支持部材２５に支持されている。支持部材２５にはねじ軸２４に螺合するナット材２６が設けられ、レバー２７を介してナット材２６を回動させることによりねじ軸２４が昇降し、ベース台４がねじ軸２４と共に昇降する。図中２８はベース台４を水平に昇降させるためのスライドガイドである。

ベース台４には揺動ガイド３１が固定され、揺動ガイド３１には被試験ロール２の軸方向に沿って平行に延びる中心軸周りで揺動する支持アーム５が支持されている。支持アーム５の先端（図１、図３中右端）にはフリーロール３が回転自在に支持されている。フリーロール３の上方には支持枠８が配され、支持枠８の両端部８ａにおいてフリーロール３の軸端が回転自在に支持される。支持枠８の両端部８ａは開閉自在に構成され、両端部８ａを開閉することによりフリーロール３の交換を容易に行うことができる。支持枠８の上面には分銅１０が載置される載置枠３３（図３参照：荷重付加手段）が形成されている。分銅１０を載置枠３３に置くことにより、分銅１０の重量でフリーロール３によって被試験ロール２に荷重をかけることができる。

一方、揺動中心を挟んで支持アーム５の他端には調整ねじ軸３４が設けられ、調整ねじ軸３４には錘３５が螺合している。錘３５を回転させることにより、調整ねじ軸３４に対する錘３５の長手方向の位置が調整され、支持アーム５の揺動状態をバランスさせてフリーロール３を無負荷の状態で被試験ロール２に接触させることができる（定荷重調整機構）。バランスの状況（水平の状況）は、例えば、支持アーム５に水準器を載せて平行状態を確認する等により容易に確認することができる。予め支持アーム５に水準器を取り付けておくことも可能である。

支持アーム５の揺動中心と支持枠８との間に位置するベース台４には、支持アーム５の両側（図３中上下）に位置して固定枠部材３６が設けられ、一方の固定枠部材３６（図３中上側）の上端には固定枠３７の一端が回動自在に支持されている。固定枠３７の他端は他方の固定枠部材（図３中下側）の上端に止め具３８を介して取り付けられるようになっている。固定枠３７を回動して止め具３８を介して他方の固定枠部材３６に他端を取り付けることにより支持アーム５の上方側に固定枠３７が配される。

固定枠３７には押しねじ３９が設けられ、押しねじ３９をねじ込むことにより押しねじ３９の先端が支持アーム５に当接し、支持アーム５が拘束される。押しねじ３９を更にねじ込むことで、支持アーム５を下側に揺動させることができ、即ち、支持アーム５を位置決め揺動させて揺動状況を調整することができ、フリーロール３を定位置で被試験ロール２に接触させることができる。押しねじ３９のねじ込み量は目盛部材４０により読み取ることができ、被試験ロール２に対するフリーロール３の食い込み量を定量的に把握することができる（定位置調整機構）。

止め具３８を外して固定枠３７を回動させることにより（図４中点線で示した状態）、支持アーム５の拘束を解放することができる。この状態で、定荷重調整機構を機能させてフリーロール３を無負荷の状態で被試験ロール２に接触させるように揺動状態をバランスさせることができ、分銅１０を置くことによりフリーロール３によって被試験ロール２に荷重をかけることができる。つまり、定位置調整機構を構成する固定枠３７の回動により定荷重調整機構と定位置調整機構の作動を選択する選択手段が構成されている。

また、基台１には、図２、図３中の左右方向に延びるガイドレール４１が設けられ、ガイドレール４１にはロードセル１２のベース４２が移動自在に支持されている。ガイドレール４１に沿って送りねじ４３が回転自在に支持され、送りねじ４３にはベース４２のナット部４４が螺合している。送りねじ４３はプーリ４５及び駆動伝達ベルト４６を介して送りモータ４７の駆動力が伝達される。送りモータ４７の正逆回転により送りねじ４３が回転し、ナット部４４を介してベース４２がガイドレール４１に沿って往復移動する。ガイドレール４１に案内されてベース４２が往復移動することで、ベース４２は被試験ロール２に対して接近離反移動される。図中の符号で、４８はベース４２の送り端位置を規制するための近接スイッチである。

尚、ガイドレール４１、送りねじ４３等の移動機構は、アクリルカバー等で覆われ、動きの状況が確認できる状態で危険防止の措置が施されている。

ベース４２にはロードセル１２が支持され、ロードセル１２には被試験ロール２及びフリーロール３に挟まれた紙部材１１の端部がフック５１により接続される。ロードセル１２はつまみ４９の調整により高さ位置が任意に調節され、被試験ロール２及びフリーロール３の径が変更になってロールの高さが変化しても、ロードセル１２の高さを調整することで、紙部材１１を水平に保持することができる。

上述した摩擦状況測定装置は、制御盤１３及びＰＣ１４以外の全ての機器を基台１に配置し、ロードセル１２の送り機構と駆動機構とを並列に配置した構成になっているので、装置がコンパクトになり、環境試験室（恒温・恒湿）に持ち運びすることができる。このため、様々な環境に対応した実機の試験が容易に行える。また、必要に応じて、クリーンルームや組み立て場所等に持ち運びすることもできる。このため、組み立ての途中での確認等、広い範囲で使用することが容易となる。

上記構成の摩擦状況測定装置による測定状況を説明する。

摩擦状況測定装置は、ロードセル１２により、被試験ロール２とフリーロール３の定荷重での接触回転により搬送される紙部材１１の搬送力を検出すると共に、被試験ロール２とフリーロール３の定荷重で非回転状態（回転を規制した状態）での接触状態で挟まれる紙部材１１を引っ張る力（ロードセル１２を移動させた時の力）を検出し、更に、被試験ロール２とフリーロール３の定位置での接触状態で挟まれる紙部材を引っ張る力（ロードセル１２を移動させた時の力）を検出する。定位置での接触状態で紙部材１１を引っ張る力は、被試験ロール２及びフリーロール３が回転自在な状態と回転が規制された状態の両方が検出される。ロードセル１２の検出結果、被試験ロール２の回転速度、ロードセル１２の移動状況、紙部材１１の紙質等に基づき、被試験ロール２の摩擦の状況（摩擦係数等）が求められる。

従って、フリーロール３を介して荷重をかけた状況での被試験ロール２の摩擦状況の評価に加え、所定の状態でフリーロール３を被試験ロール２に食い込ませた状況での摩擦の評価を行うことができる。

図１乃至図６及び図７を参照して被試験ロール２とフリーロール３の定荷重での試験の状況を具体的に説明する。図７には定荷重の状態での測定状況の説明を示してある。

定荷重での試験の場合、止め具３８を外して固定枠３７を回動させ、支持アーム５を揺動自在な状態にする（図５参照）。錘３５を調整して調整ねじ軸３４の任意の位置に錘３５を移動させ、フリーロール３が無負荷で被試験ロール２に接触する状態に支持アーム５をバランスさせる。この状態で、所望の荷重に応じた重さの分銅１０を支持枠８の載置枠３３に載せることで、フリーロール３を介して所定の荷重を被試験ロール２にかけることができる。

所定の荷重を被試験ロール２にかけた状態で、ロードセル１２の位置を固定して被試験ロール２を駆動回転させる。図７（ａ）に示すように、被試験ロール２とフリーロール３に挟まれて搬送される紙部材１１の一端がロードセル１２に接続され、紙部材１１が搬送される力がロードセル１２により検出される。この力の状況に基づいて搬送時における被試験ロール２の摩擦状況を評価する。

また、所定の荷重を被試験ロール２にかけた状態で、被試験ロール２の回転が規制された状態にする。図７（ｂ）に示すように、被試験ロール２とフリーロール３に挟まれた状態の紙部材１１の一端がロードセル１２に接続され、ロードセル１２を走行させることで紙部材１１を引っ張る力がロードセル１２により検出される。この力の状況に基づいて回転固定状態の被試験ロール２に接触して紙部材１１が引っ張られる時の被試験ロール２の摩擦の状況を評価する。この時、被試験ロール２の研摩目に対して紙部材１１の送り方向が順目方向とすることで、被試験ロール２側からの影響を最小限にしてより的確な評価が行える。

図１乃至図６及び図８を参照して被試験ロール２とフリーロール３が定位置で接触している際の試験の状況を具体的に説明する。図８には定位置状態での測定状況の説明を示してある。

所定の状態でフリーロール３を被試験ロール２に食い込ませる場合、固定枠３７を回動させて止め具３８により固定枠３７を固定枠部材３６に固定し、押しねじ３９を支持アーム５に当接させて支持アーム５の揺動を拘束する。

押しねじ３９をねじ込んで支持アーム５を下側に揺動させ、支持アーム５を位置決め揺動させて揺動状況（食い込み量）を調整する。押しねじ３９のねじ込み量（食い込み量）は目盛部材４０により読み取られ、被試験ロール２に対するフリーロール３の食い込み量、即ち、被試験ロール２とフリーロール３の軸間距離を所定の距離に設定する。

被試験ロール２に対するフリーロール３の食い込み量を所定の状態に設定した状態（軸間距離Ｓ）で、被試験ロール２の回転が規制された状態にする。図８（ａ）に示すように、被試験ロール２とフリーロール３に挟まれた状態の紙部材１１の一端がロードセル１２に接続され、ロードセル１２を走行させることで紙部材１１を引っ張る力がロードセル１２により検出される。この力の状況に基づいて所定の食い込み状態にあり回転が規制された状態の被試験ロール２の摩擦の状況を評価する。

また、被試験ロール２に対するフリーロール３の食い込み量を所定の状態に設定した状態（軸間距離Ｓ）で、被試験ロール２の回転がフリーになった状態にする。図８（ｂ）に示すように、被試験ロール２とフリーロール３に挟まれた状態の紙部材１１の一端がロードセル１２に接続され、ロードセル１２を走行させることで、被試験ロール２の回転が許容された状態で、紙部材１１を引っ張る力がロードセル１２により検出される。この力の状況に基づいて所定の食い込み状態にあり回転が許容された状態の被試験ロール２の摩擦の状況を評価する。

図９、図１０に基づいて定荷重調整機構及び定位置調整機構の他の実施形態例を説明する。図９、図１０には定荷重調整機構及び定位置調整機構の他の実施形態例を説明する概略構成を示してある。尚、図１乃至図６に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。

図９に示すように、フリーロール３の端部が上ナット部材６２に支持され、被試験ロール２の端部が下ナット部材６３に支持されている。上ナット部材６２及び下ナット部材６３は１本のねじ軸６１に螺合している。上ナット部材６２が螺合する上ねじ部６１ａと下ナット部材６３が螺合する下ねじ部６１ｂは互いに逆ねじにより構成されている。ねじ軸６１は駆動手段６４により回転駆動され、ねじ軸６１の正逆回転により上ナット部材６２及び下ナット部材６３が接近・離反移動し、フリーロール３と被試験ロール２の軸間距離が調整される。このため、駆動手段６４の駆動によりフリーロール３と被試験ロール２の接触状況を容易に調整することができ、所定の食い込み状態を再現することができる。

上ナット部材６２とフリーロール３は、回転及び上下方向の関係が自由となるクラッチ部材６２ａを介して連結され、下ナット部材６３と被試験ロール２は、回転及び上下方向の関係が自由となるクラッチ部材６３ａを介して連結されている。このため、所定の軸間距離に調整した後は、昇降機構に対して機械的に自由状態で負荷を与える等の操作が可能である。また、フリーロール３の重量を検出して制御装置６５に入力し、重量を加味した状態で駆動手段６４の駆動によりフリーロール３と被試験ロール２を接近させることで、所定の荷重をかけた状態を再現することも可能である。

図１０に示した構成は、錘３５を用いた支持アームの揺動状況を調整する機構に代えて、回動付勢力（例えば、ばね力）により支持アームの揺動状況を調整する機構としたものである。

即ち、支持アーム５Ａの端部が揺動ガイド３１に回動自在に支持され、支持アーム５Ａの端部には回転方向に所定の状態の付勢力が付与する付勢手段７１が設けられている。付勢手段７１の付勢力はつまみ７２の調整により任意の強さに調整される。このため、フリーロール３の重量に応じて支持アーム５Ａの回転付勢力を任意に調整することで、フリーロール３が無負荷の状態で被試験ロール２に接触する状態を再現することができる。更に、付勢力を調整することで、食い込み状態を再現することも可能である。

図１０の構成を適用することにより、支持アーム５Ａをコンパクトにすることができ、摩擦状況測定装置をより小型化することが可能である。

図１１、図１２に基づいて被試験ロールの他の実施形態例を説明する。図１１には他の実施形態例に係る被試験ロールの側面視、図１２には他の実施形態例に係る被試験ロールの分解構成を示してある。

前述した被試験ロール２は、中心軸２ａに対する支持が、ワンウェイクラッチ等を介して一方向にのみ（駆動モータ２３の回転方向にのみ）回転が規制された状態となっているものを想定して説明したものである。図１１、図１２に示した被試験ロールは、芯棒に対して一対のスペーサを介して軸方向の所定部位に保持され、スペーサの位置を固定することにより被試験ロールを軸方向の所定位置に固定するスペーサ固定部材を備えた構成となっている。

即ち、図に示すように、芯棒８１の一端側の一部にはねじ部８２が形成され、ねじ部８２にはスペーサ固定部材としての固定ねじ８３が螺合している。固定ねじ８３の端面には凹部８３ａが形成され、凹部８３ａには前述した（図２、３、５、６参照）支持柱２１の支持軸２２の先端が嵌合するようになっている。芯棒８１の他端部は、前述した（図３参照）駆動モータ２３の駆動軸２３ａの先端が回転不能に嵌合する切欠き部８３ｂが形成されている。

芯棒８１には被試験ロール８４が挿入され、被試験ロール８４の両側にはスペーサ８５がそれぞれ挿入される。スペーサ８５はねじ部材８５ａにより芯棒８１に固定されるようになっており、一対のスペーサ８５を介して芯棒８１の軸方向の所定部位に被試験ロール８４を保持することができる。被試験ロール８４は、例えば、芯棒８１に挿入される樹脂部の外周にゴム部材（ゴムロール）が設けられた構成となっており、樹脂部が一対のスペーサ８５に規制されて芯棒８１の軸方向の所定部位に保持される。被試験ロール８４をスペーサ８５で位置規制し、固定ねじ８３をねじ込んで一方のスペーサ８５に押し当てることで、被試験ロール８４の軸方向の位置が所定位置に固定される。

上述した被試験ロール８４を用いることにより、被試験ロール８４を芯棒８１の所定位置に保持して固定することができ、フリーロール３（図１乃至図１０参照）に対して所定の軸方向の位置に被試験ロール８４を位置させることができる。また、ワンウェイクラッチ等を用いることができないサンプルに対して適用することが可能になる。

上述した摩擦状況測定装置は、被試験ロール２（または被試験ロール８４）を取り外してベース台４に載置台を置くことができる。載置台を用いた実施形態例を図１３、図１４に基づいて説明する。図１３には載置台からフリーロールを離反させた状態の摩擦状況測定装置の斜視状況、図１４には載置台の被試験板に荷重をかけている状態の摩擦状況測定装置の斜視状況を示してある。

図に示すように、被試験ロール２（または被試験ロール８４）を取り外してベース台４に載置台９０が設置され、載置台９０の載置面９１には被試験板９２（例えば、分離パッドに用いられる板状のサンプル）が載置される。被試験板９２にフリーロール３を定位置状態もしくは定荷重状態で接触させ、被試験板９２とフリーロール３に挟まれた紙部材１１を引っ張る力がロードセル１２（図１３参照）により検出される。

このため、フリーロール３を介して荷重をかけた状況での被試験板９２の摩擦状況の評価に加え、所定の状態でフリーロール３を被試験板９２に食い込ませた状況での摩擦の評価を行うことができる。

図１５、図１６に基づいて被試験板９２の測定状況を説明する。図１５には定荷重状態での被試験板９２の測定状況、図１６には定位置状態での被試験板９２の測定状況を示してある。

図１５に示すように、所定の荷重を被試験板９２にかけた状態で、被試験板９２とフリーロール３に挟まれた状態の紙部材１１の一端がロードセル１２に接続され、ロードセル１２を走行させることで紙部材１１を引っ張る力がロードセル１２により検出される。この状況に基づいて被試験板９２の定荷重状態での摩擦の状況を評価する。

図１６に示すように、被試験板９２に対するフリーロール３の食い込み量を所定の状態に設定した状態（距離Ｔ）で、被試験板９２とフリーロール３に挟まれた状態の紙部材１１の一端がロードセル１２に接続され、ロードセル１２を走行させることで紙部材１１を引っ張る力がロードセル１２により検出される。この状況に基づいて被試験板９２の定位置状態での摩擦の状況を評価する。

上述した摩擦状況測定装置を用いることにより、複写機、プリンター、現金預け払い機、自動改札機等、機器内で紙類を搬送及び紙類のカール取り等に用いられる、様々な機能が要求されるゴムロールや、分離パッド等に用いられる板状サンプルの摩擦状況を一つの測定装置で測定することが可能になる。例えば、各種ＯＡ機器における搬送ロール、給紙ロール、分離ロール、分離パッドをはじめ、現像ロール、転写ロール、帯電ロール、定着ロール等のゴムロールや板状部材の摩擦状況を一つの測定装置で測定することが可能になる。

本発明は、ゴムロールや板状部材の摩擦の状況を測定する摩擦状況測定装置に関し、特に、複写機、プリンター、現金預け払い機、自動改札機等、機器内で紙類を搬送及び紙類のカール取り等に用いられるゴムロールや分離パッドの摩擦状況を測定する摩擦状況測定装置の産業分野で利用することができる。

本発明の一実施形態例に係る摩擦状況測定装置の概略構成を表す斜視図である。 本発明の一実施形態例に係る摩擦状況測定装置の側面図である。 本発明の一実施形態例に係る摩擦状況測定装置の平面図である。 図３中のIV−IV線矢視図である。 被試験ロールからフリーロールを離反させた状態の摩擦状況測定装置の斜視図である。 被試験ロールに荷重をかけている状態の摩擦状況測定装置の斜視図である。 定荷重の状態での測定状況の説明図である。 定位置状態での測定状況の説明図である。 定荷重調整機構及び定位置調整機構の他の実施形態例を説明する概略構成図である。 定荷重調整機構及び定位置調整機構の他の実施形態例を説明する概略構成図である。 他の実施形態例に係る被試験ロールの側面図である。 他の実施形態例に係る被試験ロールの分解構成図である。 載置台からフリーロールを離反させた状態の摩擦状況測定装置の斜視図である。 載置台の被試験板に荷重をかけている状態の摩擦状況測定装置の斜視図である。 定荷重状態での被試験板９２の測定状況の説明図である。 定位置状態での被試験板９２の測定状況の説明図である。

符号の説明

１ 基台
２、８４ 被試験ロール
３ フリーロール
４ ベース台
５ 支持アーム
６ 定荷重測定機構
８ 支持枠
９ 定位置調整機構
１０ 分銅
１１ 紙部材
１２ ロードセル
１３ 制御盤
１４ ＰＣ
２１ 支持柱
２２ 支持軸
２３ 駆動モータ
２４ ねじ軸
２５ 支持部材
２６ ナット材
２７ レバー
２８ スライドガイド
３１ 揺動ガイド
３３ 載置枠
３４ 調整ねじ軸
３５ 錘
３６ 固定枠部材
３７ 固定枠
３８ 止め具
３９ 押しねじ
４０ 目盛部材
４１ ガイドレール
４２ ベース
４３ 送りねじ
４４ ナット部
４５ プーリ
４６ ベルト
４７ 送りモータ
４８ 近接スイッチ
８１ 芯棒
８２ ねじ部
８３ 固定ねじ
９０ 載置台
９１ 載置面
９２ 被試験板

Claims (9)

1. 被試験ロールに対して軸心が平行な状態で所定の荷重を付加して接触する機能と被試験ロールに軸心が平行な状態で軸心間距離が所定の距離で接触する機能とが選択される相対ロールと、
   所定の荷重が付加された被試験ロールと相対ロールが接触している状態で被試験ロールもしくは相対ロールを駆動回転させる駆動手段と、
   駆動手段により回転する接触状態の被試験ロールと相対ロールにより搬送されるシート状部材が引っ張られる状況を検出して定荷重状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出すると共に、定荷重で非回転状態の接触状態にある被試験ロールと相対ロールに挟まれたシート状部材を引っ張る状況を検出して定荷重状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出し、更に、定位置状態で接触している被試験ロールと相対ロールに挟まれたシート状部材を引っ張る状況を検出して定位置状態における被試験ロールの摩擦の状況を導出する摩擦状況導出手段と
   を備えたことを特徴とする摩擦状況測定装置。
2. 被試験ロールに対して軸心が平行な状態で接触自在な相対ロールと、
   被試験ロールと相対ロールの間に所定の荷重を付加するための荷重付加手段と、
   被試験ロールと相対ロールを定位置で接触させるための接触付与手段と、
   荷重付加手段と接触付与手段を選択する選択手段と、
   被試験ロールを駆動回転させる駆動手段と、
   被試験ロールと相対ロールの定荷重での接触回転により搬送されるシート状部材の搬送力を検出すると共に、被試験ロールと相対ロールの定荷重で非回転状態での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る力を検出し、更に、被試験ロールと相対ロールの定位置での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る力を検出する検出手段と、
   検出手段の検出結果により被試験ロールの摩擦力を導出する摩擦力導出手段と
   を備えたことを特徴とする摩擦状況測定装置。
3. 基台に支持される被試験ロールと、
   被試験ロールを駆動回転させる駆動手段と、
   基台に昇降自在に支持されるベース台と、
   ベース台に対して揺動自在に支持される支持アームと、
   支持アームの一端に回転自在に支持され軸心が平行な状態で被試験ロールに接触する相対ロールと、
   支持アームの揺動状況を調整して無負荷の状態で相対ロールを被試験ロールに接触させる定荷重調整機構と、
   定荷重調整機構で調整された状態の相対ロールに荷重を付加して被試験ロールに対して所定の荷重を付加する荷重付加手段と、
   支持アームの揺動状況を調整して定位置で相対ロールを被試験ロールに接触させる定位置調整機構と、
   定荷重調整機構及び定位置調整機構の作動を選択する選択手段と、
   被試験ロールと相対ロールに挟まれたシート状部材が搬送される力及びシート状部材を引っ張る力を検出する検出手段と、
   検出手段で検出された結果に基づいて被試験ロールの摩擦力を導出する摩擦力導出手段と
   を備え、
   検出手段は、
   被試験ロールと相対ロールの定荷重での接触回転により搬送されるシート状部材の搬送力を検出すると共に、被試験ロールと相対ロールの定荷重で非回転状態での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る力を検出し、更に、被試験ロールと相対ロールの定位置での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る力を検出すること
   を特徴とする摩擦状況測定装置。
4. 請求項３記載の摩擦状況測定装置において、被試験ロールと相対ロールの定位置での接触状態で挟まれるシート状部材を引っ張る際に、被試験ロールの回転を許容する状態と回転を規制する状態に切り換える切り換え手段を備えたことを特徴とする摩擦状況測定装置。
5. 請求項３または４記載の摩擦状況測定装置において、定荷重調整機構は、揺動中心を挟んで相対ロールの反対側の支持アームの端部に移動自在の錘が設けられ、錘の移動位置に応じて支持アームの揺動状況を調整することを特徴とする摩擦状況測定装置。
6. 請求項３〜５のいずれかに記載の摩擦状況測定装置において、定位置調整機構は、荷重付加手段により荷重が付加されていない状態で支持アームを拘束し、被試験ロールに対して相対ロールを押し付ける状態に支持アームを位置決め揺動させる機能を有し、定荷重調整機構を機能させる際には支持アームの拘束を解放する機能を有していることを特徴とする摩擦状況測定装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の摩擦状況測定装置において、被試験ロールは、芯棒に一対のスペーサを介して軸方向の所定部位に保持され、スペーサの位置を固定することにより被試験ロールを軸方向の所定位置に固定するスペーサ固定部材を備えたことを特徴とする摩擦状況測定装置。
8. 被試験板を載置する載置面が備えられた載置台と、
   載置面に対して軸心が平行な状態で所定の荷重を付加して載置面側に定荷重で接触する機能と、載置面に対して軸心が平行な状態で軸心の距離が所定の距離となる定位置で載置面側に接触する機能とが選択される相対ロールと、
   載置台の載置面に被試験板が載置され、定荷重状態で相対ロールが接触している状態の被試験板及び相対ロールの間で搬送されるシート状部材が引っ張られる状況を検出して被試験板の摩擦の状況を導出すると共に、載置台の載置面に被試験板が載置され、定位置で相対ロールが接触している状態の被試験板及び相対ロールの間で搬送されるシート状部材が引っ張られる状況を検出して被試験板の摩擦の状況を導出する摩擦状況導出手段と
   を備えたことを特徴とする摩擦状況測定装置。
9. 被試験板を載置する載置面が備えられベース台に配置された載置台と、
   ベース台に対して揺動自在に支持される支持アームと、
   支持アームの一端に回転自在に支持され軸心が平行な状態で載置台の載置面側に接触する相対ロールと、
   支持アームの揺動状況を調整して無負荷の状態で相対ロールを載置台側に接触させる定荷重調整機構と、
   定荷重調整機構で調整された状態の相対ロールに荷重を付加して載置台側に対して所定の荷重を付加する荷重付加手段と、
   支持アームの揺動状況を調整して定位置で相対ロールを載置台側に接触させる定位置調整機構と、
   定荷重調整機構及び定位置調整機構の作動を選択する選択手段と、
   載置台の載置面に被試験板が載置され、被試験板と相対ロールに挟まれたシート状部材を引っ張る力を検出する検出手段と、
   検出手段で検出された結果に基づいて被試験板の摩擦力を導出する摩擦力導出手段と
   を備えたこと
   を特徴とする摩擦状況測定装置。

Images