JP6259551B1 - 滑り試験装置および滑り試験方法 - Google Patents

Abstract

滑り試験装置（１）は、試験用部材（２）、滑りセンサ（３）、押圧機（４）、押圧力計（５）、保持部（１１）および変位計（８）を備える。押圧機（４）は、荷重方向の動きが拘束され、試験用部材（２）の荷重方向に直交する方向の端面である側面との間に試料（２０）を挟んで、試料（２０）を荷重方向に直交する方向に押しつけ得る。保持部（１１）は、試験用部材（２）の側面と押圧部（１２）の間に試料（２０）を保持する。押圧力計（５）は、試料（２０）を試験用部材（２）の側面に押しつける力を計測する。変位計（８）は、試験用部材（２）の荷重方向の動きを計測する。滑りセンサ（３）は、押圧部（１２）または試験用部材（２）に対する試料（２０）の荷重方向の滑りを計測する。

Description

本発明は、滑り試験装置および滑り試験方法に関する。

２つの物体の間に介在して、それぞれの物体との境界面の作用をそれぞれ望ましい特性にするような、機能性材料がさまざまな場面で用いられている。例えば、作業用手袋では、それぞれの用途に応じて、強度、耐久性、フィット感が求められ、また、物を把持したときのグリップ力または滑り防止特性が求められる。スポーツにおいても、ゴルフクラブ、ラケット、スティック、ステアリングホイール、ハンドルまたはロープなどを把持して操作するのに、それぞれ適した手袋が開発されている。その他、物体の表面、例えば、レンズまたはガラスの表面の汚れを吸着して除去するための布帛、あるいは、物体の表面にコーティング材料、例えば、ワックスまたは潤滑剤を塗布して表面を平滑にするための布帛が用いられている。

それらの機能性材料の特性を表す指標として、境界面の滑りが挙げられる。代表的な滑り特性は、摩擦係数である。摩擦係数を測定する方法は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１の摩擦測定装置は、第１の測定対象物により形成された第１の測定面と、第２の測定対象物により形成された第２の測定面とを接触させた状態でこれら測定面に直交する方向の加圧力を付与する加圧手段と、第１の測定面と第２の測定面とを該測定面に沿って相対移動させる移動手段と、第１の測定面と第２の測定面との相対移動が開始される際と相対移動中の荷重を測定する荷重測定手段とを備える。

前述の機能性材料として、例えば、手袋から切り出された試料の片面の摩擦係数を測定することが特許文献２および特許文献３に記載されている。また、グリップ力は、単に対象物体と布帛との摩擦だけでなく、布帛と皮膚との摩擦にも影響されるため、布帛のグリップ力を測定することが、特許文献４に提案されている。

摩擦係数以外の境界面の特性に関して、滑り検出装置が知られている。特許文献５は、簡易な構成の初期滑り検出手段を開示している。特許文献５の滑り検出装置では、感圧導電シートを介して接触部材が接触受け部材に接触したとき、感圧導電シートから送出される検出信号を受けて感圧導電シートの抵抗値の変化に基づいて、接触部材の滑り変位発生直前に生じた高周波波形成分が所定の閾値を超えたとき滑り変位発生直前に初期滑りが発生したことを確認する。

特許文献６には、滑り及び滑り方向検出装置が記載されている。特許文献６の滑り及び滑り方向検出装置は、２つの電極を所定間隔離間して配される電極部が格子状に配され、電極部の上面に法線方向力に応じて抵抗値が変化する感圧導電シートが配されるセンサ部に対する接触部材による滑らす動作によって発生する高周波波形成分が所定の閾値を越えたとき、該センサ部に対する接触部材の滑り変位発生直前に生ずる初期滑りを検出すると共に、感圧導電シートの抵抗値の変化に基づいてセンサ部に対する荷重分布の中心位置を算出し、初期滑りが検出された際の荷重分布の中心位置の方向から滑り方向を同時に検出する。

特開２００８−２７５５６２号公報 特開２００１−１９２９１５号公報 特開２００４−１３１８８５号公報 特開２０１１−１８５９０５号公報 特開２０１０−２７１２４２号公報 特開２０１３−１３０５３０号公報

上述の摩擦係数測定はいずれも、１つの境界面の摩擦係数を測定するものである。しかし、例えば手袋の使用感の評価は、片面ずつ独立に測定された摩擦係数だけでは得られない。

特許文献４では、対象物体と布帛との摩擦、および、布帛と皮膚との摩擦を合わせたグリップ力を測定している。しかし、特許文献４のグリップ力測定では、物体と布帛の間の滑りと、布帛と皮膚との間の滑りを別けて評価することができない。特許文献４のグリップ力評価で同じグリップ力であっても、主に物体と布帛の間で滑りが発生するのと、主に布帛と皮膚の間で滑りが発生するのでは、実際の使用感が異なるであろうことが予想される。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、試料の両面それぞれの滑りを同時に計測することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る滑り試験装置は、
試験用部材と、
前記試験用部材の荷重方向の動きが拘束され、前記試験用部材の前記荷重方向に直交する方向の端面との間に試料を挟んで、前記試料を前記端面に押しつけ得る押圧機構と、
前記試験用部材の前記端面と前記押圧機構の間に前記試料を保持する保持部と、
前記押圧機構が前記試料を前記試験用部材の前記端面に押しつける力を計測する押圧力計と、
前記試験用部材の前記荷重方向の動きを計測する変位計と、
前記押圧機構または前記試験用部材に対する前記試料の前記荷重方向の滑りを計測する滑り計測部と、
を備える。

本発明の第２の観点に係る滑り試験方法は、
試験用部材の荷重方向に直交する方向の端面に、前記荷重方向の動きが拘束された押圧機構で、試料を前記荷重方向に直交する方向に押しつけ、
前記押圧機構が前記試料を前記試験用部材の前記端面に押しつける力を、押圧力計で計測し、
前記試験用部材が前記荷重方向に動かない大きさの押しつける力を前記端面と前記試料との間に前記押圧機構で加えた状態から、前記押しつける力を減少させながら、変位計で前記試験用部材の前記荷重方向の動きを計測し、かつ、滑り計測部で前記押圧機構または前記試験用部材に対する前記試料の前記荷重方向の滑りを計測する。

本発明によれば、試料の両面それぞれの滑りを同時に計測することができる。

本発明の実施の形態１に係る滑り試験装置の構成図 実施の形態１に係る滑り試験装置のブロック図 実施の形態１に係る滑り試験結果の概念図 本発明の実施の形態２に係る滑り試験装置の構成図 本発明の実施の形態３に係る滑り試験装置の構成図 実施の形態３に係る滑り試験装置のブロック図 実施の形態３に係る滑り試験の動作の一例を示すフローチャート 実施の形態３に係る滑り試験を繰り返す動作のフローチャート 本発明の実施の形態４に係る滑り試験装置の構成図 実施の形態４に係る滑り試験装置のブロック図 実施の形態４に係る滑り試験の動作の一例を示すフローチャート 本発明の実施の形態５に係る滑り試験装置の構成図 実施の形態５に係る滑り試験装置の構造断面図 本発明の実施の形態６に係る滑り試験装置の構成図

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図中、同一または相当する部分には、同じ符号を付す。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る滑り試験装置の構成図である。図１では、下向きが重力の方向である。滑り試験装置１は、試験用部材２、保持部１１、滑りセンサ３、押圧部１２、押圧力計５、押圧機４、対向部９および変位計８を備える。押圧部１２、押圧機４および対向部９は、押圧機構を構成する。押圧機構は、図示しない筐体に支持されており、少なくとも、鉛直方向には拘束されて動かない。保持部１１は、例えば、図示しないバランサと釣り合って支持されており、鉛直方向に自由に動かし得るが、自重では動かない。

試料２０は典型的にはシートであり、保持部１１は、例えば試料２０の対向する２つの辺を挟んで保持する。例えば、２つの辺を挟む枠の距離を調節して、試料２０に張力をかけられるようになっていてもよい。あるいは、太鼓の皮を張るように、２つの円環の間に試料２０の外周を挟む構成でもよい。その場合、２つの円環の押し込み量を調節して、試料２０に張力をかけられるようにしてもよい。

滑り試験の対象の試料２０は、例えば、手袋または靴下から切り出されたシート、あるいは、汚れ除去用クロスまたは研磨用布帛である。試料２０は、保持部１１に保持され、滑りセンサ３を挟んで、押圧機構で試験用部材２に押しつけられる。保持部１１は、例えば、試験用部材２および押圧機構に対して、荷重方向に移動可能に試料２０を保持する。実施の形態１では、試験用部材２は、押圧力による試料２０との摩擦力で保持され、摩擦力が自重より小さくなれば、重力で下に滑る。試験用部材２には、重力が作用しており、重力方向が荷重方向である。試験用部材２は、例えば、断面が多角形、円もしくは楕円または任意の閉じた曲線の柱状である。荷重方向は、柱状の中心軸の方向である。対向部９は、回転自在に支持されたローラで試験用部材２に接し、試験用部材２を挟んで試料２０に対向している。対向部９は、試験用部材２の重力方向の動きを許容し、かつ、試料２０および滑りセンサ３を押しつける力に抗して試験用部材２の重力方向に直交する方向の位置を保持する。

押圧機４は、例えば、モータとボールねじで構成することができる。その場合、押圧機４と対向部９は、筐体に固定され、押圧機４は、試験用部材２を対向部９に押しつける。図１では、押圧機４と対向部９が固定されている場合を想定しているが、その構造には限らない。例えば、対向して平行な２つのラックが１つのピニオンに噛み合って互いに逆向きに動くラックとピニオンを用いることができる。押圧部１２と対向部９それぞれを互いに逆向きに動くラックに固定し、ピニオンの回転でラックを動かして、押圧部１２と対向部９で試験用部材２を挟む構造としてもよい。その場合、ピニオンを回転させるモータおよびラックとピニオンが、押圧機４である。

押圧力計５は、押圧部１２と押圧機４との間に介在し、押圧機構で試料２０を試験用部材２に押しつける押圧力を計測する。押圧力計５で計測した押圧力の値は押圧機４にフィードバックされ、押圧機４は指令された押圧力で押しつけるように制御される。

滑り計測部である滑りセンサ３は、試料２０と共に押圧機構で試験用部材２に押しつけられる。図１の構成では、滑りセンサ３は、押圧部１２に固定されており、試料２０との間の滑りを検出する。滑りセンサ３と試料２０とは順序が逆でもよい。つまり、滑りセンサ３が試験用部材２に固定され、押圧部１２は試料２０に接して、試料２０と滑りセンサ３を試験用部材２に押しつける構成でもよい。その場合でも、滑りセンサ３は試料２０との間の滑りを検出する。

滑りセンサ３として、例えば、特許文献５の感圧導電シートおよび電極シートから構成される滑り検出部材を用いることができる。あるいは、特許文献６の感圧導電シートおよび電極部から構成されるセンサ部を用いることができる。滑りセンサ３が押圧部１２に固定される場合、滑りセンサ３は、押圧機構の一部である押圧部１２に対する試料２０の荷重方向の滑りを計測する。滑りセンサ３が試験用部材２に固定される場合は、滑りセンサ３は、試験用部材２に対する試料２０の荷重方向の滑りを検出する。

変位計８は、試験用部材２の鉛直方向すなわち荷重方向の動きを計測する。変位計８は、例えば、非接触のレーザー変位計である。変位計８で計測した試験用部材２の荷重方向の動き、すなわち変位は、試験用部材２に対する試料２０の滑り量と、試料２０の押圧機構に対する滑り量の合計である。したがって、変位計８で計測した変位と、滑りセンサ３で計測した滑り量の差が、試験用部材２に対する試料２０の滑り量である。

試料２０と滑りセンサ３の順序が図１の構成と逆で、滑りセンサ３が試験用部材２に固定される場合は、変位計８で計測される変位は、滑りセンサ３と試料２０との滑り量と、試料２０の押圧部１２に対する滑り量の合計である。その場合、試料２０の押圧部１２に対する滑り量は、変位計８で計測された変位と滑りセンサ３で計測された滑り量の差である。

試験を行うには、まず、試験用部材２を何らかの方法で図１で示す位置に保持しておき、押圧部１２を押圧機４の側に後退させ、保持部１１をはずして、保持部１１に試料２０を取り付ける。試料２０が試験用部材２の荷重方向に直交する方向の端面（側面）に接するように配置して、押圧機４で押圧部１２を試料２０に押しつける。試験用部材２の保持を外しても試験用部材２が動かないことを確認してから、押圧機４で押しつける押圧力を変化させて、変位と滑り量を計測する。

試料２０を取り付けるときに試験用部材２を保持しておくには、例えば、試験用部材２を吊り下げるワイヤと滑車を用いて、ワイヤを掛けた滑車を制動することによって吊っておくことができる。試料２０をセットしたのち、試験用部材２が自由落下しうるように、滑車の制動を解除する。

図２は、実施の形態１に係る滑り試験装置のブロック図である。滑りセンサ３、押圧力計５、押圧機４および変位計８は、制御部１０に接続され、制御部１０からの指令で作動し、制御部１０に計測値を送る。制御部１０は、例えば、コンピュータで構成される。制御部１０は、押圧力が指令された値になるように押圧機４を制御し、変位計８で試験用部材２の荷重方向の動きを計測し、滑りセンサ３と試料２０の滑り量を計測する。制御部１０は、指令された押圧力と変位および滑り量を表示部または外部に出力するだけでもよいし、記憶部に記憶してもよい。

制御部１０は、さらに、押圧機４で押しつける押圧力を何らかの規則に従って変化させ、どのような押圧力のときに、試験用部材２の荷重方向の動きと滑りが発生するか計測してもよい。例えば、初めに試験用部材２が動かない大きさの押圧力をかけ、押圧力を減少させながら、どの押圧力で、荷重方向の動きと滑りが発生するかを計測することができる。変位と滑り量の差が、試験用部材２に対する試料２０の滑り量であるから、試料２０の両面それぞれの滑りを同時に計測することができる。試料２０の使用の官能性試験と、滑り試験装置１の計測結果を比較することによって、試料２０の官能性の評価と両面の滑り特性の関係を調べることができる。

図３は、実施の形態１に係る滑り試験結果の概念図である。図３は、滑りセンサ３が押圧部１２に固定されている場合を想定している。初めに試験用部材２が動かない大きさの押圧力をかけておき、その状態から押圧力を小さくしていく。すると、どこかで試験用部材２の変位が発生し始め、それと同時またはそののちに、押圧機構に固定された滑りセンサ３に対する試料２０の滑りが発生する。試験用部材２の変位から押圧機構に対する試料２０の滑り量を引いた差が、試験用部材２に対する試料２０の滑り量である。試験用部材２の変位が発生し始めるのと、押圧機構に対する試料２０の滑りが発生し始めるのは同時とは限らない。

実施の形態１では、試験用部材２が柱状であることを想定しているが、試験用部材２は、柱状に限らない。例えば、試料２０の実際の使用に合わせて、螺旋状にテープを貼ったグリップ、網ロープもしくは縒りロープ、ボールを模擬する球体、または卵を模した回転楕円体などであってもよい。その場合、対向部９とは直線に動くように、対向部９に当たる面を柱状の側面にしておくことが望ましい。柱状の側面は、荷重方向に平行な直線を断面形状に沿って動かしてできる面である。また、試料２０と滑りセンサ３が試験用部材２の表面に沿うように、押圧部１２が弾性体であってもよい。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る滑り試験装置の構成図である。実施の形態２では、滑りセンサ３に代えて、試料変位計２１を用いる。実施の形態２では、保持部１１の端部がワイヤ２３の一端に固定されてワイヤ２３で吊られている。ワイヤ２３の他端には、保持部１１および試料２０と同じ質量の錘２４が固定されている。ワイヤ２３は滑車２５に掛けられて、保持部１１は鉛直方向に自在に動かし得る。保持部１１および試料２０は錘２４と釣り合っているので、保持部１１は自重では動かない。保持部１１は、試料２０に張力をかけられるようになっていてもよい。

試料変位計２１は、試料２０を保持する保持部１１の鉛直方向すなわち荷重方向の動きを計測する。試料変位計２１は、例えば、非接触のレーザー変位計である。試料変位計２１で計測した保持部１１の荷重方向の動きは、押圧機構の一部である押圧部１２に対する試料２０の滑りである。試料変位計２１は、滑り計測部である。

実施の形態２では、滑りセンサ３に代えて試料変位計２１が制御部１０に接続される。試料変位計２１は、押圧機構に対する試料２０の滑りを計測し、制御部１０に送る。制御部１０は、変位計８で計測した試験用部材２の変位から試料変位計２１で計測した滑り量を引いて、試験用部材２に対する試料２０の滑り量を算出する。試験用部材２の変位と試料変位計２１で計測した滑り量の差が、試験用部材２に対する試料２０の滑り量であるから、試料２０の両面それぞれの滑りを同時に計測することができる。

実施の形態２では、試料変位計２１と滑りセンサ３を併用することができる。あるいは、滑りセンサ３を試験用部材２に固定して、試験用部材２に対する試料２０の滑りを滑りセンサ３で計測することができる。その場合、押圧機構に対する試料２０の滑りを試料変位計２１で計測できるので、変位計８がなくても、試料２０の両面の滑りを同時に計測することができる。この場合、試験用部材２に固定された滑りセンサ３は、試験用部材２の荷重方向の動きを計測する変位計とみなすことができる。試料変位計２１は、押圧機構に対する試料２０の滑りを計測する滑り計測部である。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る滑り試験装置の構成図である。実施の形態３では、試験用部材２が懸垂支持され、荷重方向の力を加え得る荷重機６を備える。その他の構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態３においても、保持部１１は、試料２０に張力をかけられるようになっていてもよい。

実施の形態３の試験用部材２は、端部がワイヤ１３の一端に固定されてワイヤ１３で吊られている。ワイヤ１３の他端には、試験用部材２と同じ質量の錘１４が固定されている。ワイヤ１３は滑車１５に掛けられて、試験用部材２は鉛直方向に自在に動かし得る。試験用部材２は錘１４と釣り合っているので、試験用部材２は自重では動かない。

試験用部材２のワイヤ１３に固定されているのと反対の端には、荷重計７を介して、荷重機６が接続している。荷重機６は、試験用部材２に鉛直下方または鉛直上方の力を加え得る。荷重方向は、鉛直下方または鉛直上方である。荷重機６は、例えば、モータとボールねじで構成できる。荷重計７は、荷重機６で試験用部材２に加える力を計測する。

実施の形態３では、試験用部材２は懸垂支持され、試験用部材２の水平面内の位置は決まっているので、試験用部材２に合わせて、対向部９の位置を調節できるようにしておくことが望ましい。対向して平行な２つのラックが１つのピニオンに噛み合って互いに逆向きに動くラックとピニオンで、押圧機構を構成する場合、モータおよびラックとピニオンを含む押圧機構全体が、押圧力の方向に自由に移動しうるように構成してもよい。

図６は、実施の形態３に係る滑り試験装置のブロック図である。実施の形態１の構成に加えて、荷重計７と荷重機６が制御部１０に接続されている。荷重計７で計測した荷重の値は、荷重機６にフィードバックされ、荷重機６は指令された力を試験用部材２に加えるように制御される。

実施の形態３では、試験用部材２は懸垂支持されて錘１４と釣り合っているので、荷重機６で力を加えなければ、試験用部材２は動かない。荷重機６で力を加えない状態で、試料２０を取り付けて、押圧機４で押圧力を掛けることができる。押圧力を掛けた状態で、荷重機６で荷重方向の力を加え、押圧力を減少させながら、荷重方向の動きと滑り量を計測することができる。

図７は、実施の形態３に係る滑り試験の動作の一例を示すフローチャートである。滑り試験装置１に試料２０を取り付けて、滑り試験を開始する。制御部１０は、指令された定めた押圧力を試料２０に掛ける（ステップＳ１１）。定めた押圧力を掛けた状態で、荷重機６で荷重方向の定めた力を加える（ステップＳ１２）。例えば、指令された押圧力で、試験用部材２が動かない大きさの一定の力を加える。その状態で、変位と滑りを計測する（ステップＳ１３）。

変位が既定値以下なら（ステップＳ１４；Ｎ）、押圧力を微小値減少させて（ステップＳ１５）、変位と滑りを計測する（ステップＳ１３）。押圧力を微小値減少させて変位と滑りを計測する動作を繰り返し、変位が既定値より大きくなったら（ステップＳ１４；Ｙ）、試験を終了する。試験の終了を判定する条件は、押圧力を微小値減少させる回数または経過時間でもよいし、滑りセンサ３で計測した滑り量が既定の値を超えることでもよい。

実施の形態３では、試験用部材２の質量によらず、荷重方向の力を自由に設定できるので、実施の形態１に比べて試験できる範囲が広い。また、試験中に荷重方向の力を変化させることができる。例えば、押圧機４で掛ける押圧力を一定に保持しておいて、荷重機６で加える荷重方向の力を増加させて、滑りの発生を試験することができる。さらに、荷重方向を反転させることができるので、加わる力が反転するような動作を模擬することができる。

図８は、実施の形態３に係る滑り試験を繰り返す動作のフローチャートである。図８の滑り試験では、押圧力を減少させながら変位と滑りを計測する動作を繰り返し行う。図８のステップＳ１１からステップＳ１５までの動作は、図７の滑り試験と同じである。変位が既定値を超えたときに（ステップＳ１４；Ｙ）、試料２０に改めて指令された定めた押圧力を掛ける（ステップＳ１６）。この場合の定めた押圧力は、最初に掛ける押圧力から変化させてもよい。そして、そのときの試験用部材２の位置を変位の原点とし、繰り返し回数をインクリメントする（ステップＳ１７）。

繰り返し回数が既定値以下なら（ステップＳ１８；Ｎ）、ステップＳ１３に戻って、変位と滑りを計測する（ステップＳ１３）。繰り返し回数が既定値を超えたら（ステップＳ１８；Ｙ）、試験を終了する。

図８の滑り試験では、滑りを感知したときに握り直すような動作を模擬することができる。また、例えば、試料２０が低反発材料の場合に、押圧を繰り返すときの挙動を調べることができる。

図８の滑り試験で、再び定めた押圧力を掛けることを判定する条件は、変位が既定値を超えたかどうかに限らず、押圧力を微小値減少させる回数または経過時間でもよいし、滑りセンサ３で計測した滑り量が既定の値を超えることでもよい。また、定めた押圧力は繰り返すごとに変化させてもよい。例えば、次第に強くする、または、次第に弱くする、あるいは、ある範囲でランダムに変化させるというように変化させてもよい。

実施の形態３では、荷重機６は鉛直方向の力だけではなく、鉛直方向の軸の周りに試験用部材２を回転させるトルクを加えるようにしてもよい。その場合、試験用部材２は円柱であることが望ましい。少なくとも、対向部９に接する部分を円柱面とする。そして、対向部９は、ローラではなく、全方向に回転しうるボールで試験用部材２に接して、試験用部材２の荷重方向に直交する方向の位置を保持する。対向部９は少なくとも三角形の頂点に配置される３つのボールを含む。試験用部材２を回転させるトルクを加えることによって、捩りながら引いたり押したりする動作を模擬することができる。

実施の形態３においても、実施の形態２のように、滑りセンサ３に代えて試料変位計２１を用いることができる。また、滑りセンサ３と試料変位計２１を併用してもよい。あるいは、試料変位計２１で押圧機構に対する試料２０の滑りを計測し、滑りセンサ３を試験用部材２に固定して、試験用部材２に対する試料２０の滑りを計測することができる。この場合、試験用部材２に固定された滑りセンサ３は、試験用部材２の荷重方向の動きを計測する変位計とみなすことができる。試料変位計２１は、押圧機構に対する試料２０の滑りを計測する滑り計測部である。

実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係る滑り試験装置の構成図である。実施の形態４の滑り試験装置１は、試験用部材２を間に挟んで対向する２つの滑りセンサ３Ａ、３Ｂを備える。滑り試験装置１は、それぞれの滑りセンサ３Ａ、３Ｂに対応して、それぞれ試料２０Ａ、２０Ｂを保持する２つの保持部１１Ａ、１１Ｂを備える。図９の構成では、押圧機構は、２つの押圧機４Ａ、４Ｂ、２つの押圧力計５Ａ、５Ｂおよび２つの押圧部１２Ａ、１２Ｂを備え、試験用部材２の荷重方向に直交する方向の一方の端面に、試料２０Ａおよび滑りセンサ３Ａを押しつけ、かつ、試験用部材２の荷重方向に直交する方向の他方の端面に、試料２０Ｂおよび滑りセンサ３Ｂを押しつける。

実施の形態４の滑り試験装置１は、実施の形態３の構成の対向部９を、保持部１１Ｂ、滑りセンサ３Ｂ、押圧部１２Ｂ、押圧力計５Ｂ、および押圧機４Ｂに置き換えた構成である。試験用部材２とその懸垂支持機構、変位計８、荷重計７および荷重機６は、実施の形態３と同じである。実施の形態４においても、保持部１１Ａ、１１Ｂは、試料２０Ａ、２０Ｂに張力をかけられるようになっていてもよい。

図９の滑り試験装置１では、２つの押圧機４Ａ、４Ｂの作動を調節して、試験用部材２の荷重方向に直交する押圧方向の位置が基準の位置からずれないように制御することが望ましい。

図９の押圧機構は、それぞれ独立に作動する２つの押圧機４Ａ、４Ｂを備えるが、対向して平行な２つのラックが１つのピニオンに噛み合って互いに逆向きに動くラックとピニオンを用いて、１つの押圧機で構成することもできる。押圧部１２Ａと押圧部１２Ｂそれぞれを互いに逆向きに動くラックに固定し、ピニオンでラックを動かして、押圧部１２Ａと押圧部１２Ｂで試験用部材２を挟む構造とすることができる。押圧機構をラックとピニオンで構成する場合は、モータおよびラックとピニオンを含む押圧機構全体が、押圧力の方向に自由に移動しうるように構成してもよい。

図１０は、実施の形態４に係る滑り試験装置のブロック図である。実施の形態４では、それぞれ２つずつ滑りセンサ３Ａ、３Ｂ、押圧力計５Ａ、５Ｂおよび押圧機４Ａ、４Ｂを備えるので、滑りセンサ３Ａ、３Ｂ、押圧力計５Ａ、５Ｂおよび押圧機４Ａ、４Ｂが制御部１０に接続され、制御部１０からの指令で作動し、制御部１０に計測値を送る。

図１１は、実施の形態４に係る滑り試験の動作の一例を示すフローチャートである。図１１の滑り試験の動作は、図７の動作を２つの滑りセンサ３Ａ、３Ｂを有する場合に拡張したものである。滑りセンサ３Ａ、３Ｂは同じ押圧力で試験用部材２に押しつけられるので、２つの滑りセンサ３Ａ、３Ｂでそれぞれ滑りを計測することを除けば、実施の形態３の動作と変わるところはない。

滑り試験装置１に試料２０Ａ、２０Ｂを取り付けて、滑り試験を開始する。制御部１０は、指令された定めた押圧力を試料２０Ａ、２０Ｂに掛ける（ステップＳ２１）。定めた押圧力を掛けている状態で、荷重機６で荷重方向の定めた力を加える（ステップＳ２２）。例えば、指令された押圧力で、試験用部材２が動かない大きさの一定の力を加える。その状態で、変位と滑りを計測する（ステップＳ２３）。

変位が既定値以下なら（ステップＳ２４；Ｎ）、２つの試料２０Ａ、２０Ｂに掛ける押圧力を微小値減少させて（ステップＳ２５）、変位と滑りを計測する（ステップＳ２３）。押圧力を微小値減少させて変位と滑りを計測する動作を繰り返し、変位が既定値より大きくなったら（ステップＳ２４；Ｙ）、試験を終了する。試験の終了を判定する条件は、押圧力を微小値減少させる回数または経過時間でもよいし、滑りセンサ３Ａまたは滑りセンサ３Ｂで計測した滑り量が既定の値を超えることでもよい。

実施の形態４の構成においても、実施の形態３の図８の動作と同様に、押圧力を減少させながら変位と滑りを計測する動作を繰り返し行うことができる。

実施の形態４でも、荷重機６は鉛直方向の力だけではなく、鉛直方向の軸の周りに試験用部材２を回転させるトルクを加えるようにしてもよい。実施の形態４では、試験用部材２は円柱には限らない。例えば、螺旋状にテープを貼ったグリップ、または、網ロープもしくは縒りロープであってもよい。実施の形態４では、懸垂支持するワイヤ１３と試験用部材２の接合部が、鉛直方向の軸の周りに相互に回転可能であることが望ましい。試験用部材２を回転させるトルクを加えることによって、捩りながら引いたり押したりする動作を模擬することができる。

実施の形態４においても、実施の形態２のように、滑りセンサ３Ａ、３Ｂの少なくとも１つに代えて試料変位計２１を用いることができる。また、滑りセンサ３Ａ、３Ｂと試料変位計２１を併用してもよい。あるいは、試料変位計２１で押圧機構に対する試料２０Ａまたは２０Ｂの滑りを計測し、滑りセンサ３Ａまたは３Ｂを試験用部材２に固定して、試験用部材２に対する試料２０Ａまたは２０Ｂの滑りを計測することができる。この場合、試験用部材２に固定された滑りセンサ３Ａまたは３Ｂは、試験用部材２の荷重方向の動きを計測する変位計とみなすことができる。試料変位計２１は、押圧機構に対する試料２０Ａまたは２０Ｂの滑りを計測する滑り計測部である。

実施の形態５．
図１２は、本発明の実施の形態５に係る滑り試験装置の構成図である。図１２は、滑り試験装置１を上からみた平面図である。実施の形態５では、試験用部材２は、水平方向に移動可能に支持される。試験用部材２の荷重方向は水平方向である。試験用部材２が水平方向に移動可能に支持されている点を除けば、実施の形態５の滑り試験装置１は、実施の形態３と同様である。押圧機４の押圧方向と、荷重機６の荷重方向はいずれも水平方向であり、互いに直交している。試験用部材２は、ローラ１８でガイドされ、荷重機６の荷重方向に自由に移動しうる。

実施の形態５の滑り試験装置１では、保持部１１は水平方向に自在に移動させうるが、自重では落下しないように支持されることが望ましい。実施の形態５においても、保持部１１は、試料２０に張力をかけられるようになっていてもよい。

図１３は、実施の形態５に係る滑り試験装置の構造断面図である。図１３は、滑り試験装置１を押圧機４の押圧方向に見た断面図である。試験用部材２は、ローラ１７で水平方向に移動可能に支持部１６に支持されている。試験用部材２は、荷重方向に直線に移動できるように、少なくともローラ１７に接する面は、柱状の側面であることが望ましい。

試験用部材２は、荷重がかからなければ動かないので、滑り試験の動作は、実施の形態３と同じである。実施の形態５の滑り試験装置１でも、実施の形態３の図８の動作と同様に、押圧力を減少させながら変位と滑りを計測する動作を繰り返し行うことができる。

実施の形態５の滑り試験装置１において、実施の形態３と同様に、荷重機６は荷重方向の力だけではなく、荷重方向の軸の周りに試験用部材２を回転させるトルクを加えるようにしてもよい。その場合、試験用部材２は円柱であることが望ましい。少なくとも、試験用部材２の支持部１６および対向部９に接する部分を円柱面とする。そして、支持部１６および対向部９は、ローラではなく、全方向に回転しうるボールで試験用部材２に接して、試験用部材２の荷重方向に直交する方向の位置を保持する。

実施の形態５においても、実施の形態２のように、滑りセンサ３に代えて試料変位計２１を用いることができる。その場合、試料変位計２１は水平方向に向けて配置され、押圧機構に対する保持部１１の、荷重方向である水平方向の滑りを計測する。また、滑りセンサ３と試料変位計２１を併用してもよい。あるいは、試料変位計２１で押圧機構に対する試料２０の滑りを計測し、滑りセンサ３を試験用部材２に固定して、試験用部材２に対する試料２０の滑りを計測することができる。この場合、試験用部材２に固定された滑りセンサ３は、試験用部材２の荷重方向の動きを計測する変位計とみなすことができる。試料変位計２１は、押圧機構に対する試料２０の滑りを計測する滑り計測部である。

実施の形態６．
図１４は、本発明の実施の形態６に係る滑り試験装置の構成図である。実施の形態６の滑り試験装置１は、実施の形態５の構成に、実施の形態４の押圧機構を組み合わせたものである。試験用部材２は、実施の形態５と同様に、水平方向に移動可能に支持される。

実施の形態６の滑り試験装置１は、実施の形態４と同様に、試験用部材２を間に挟んで対向する２つの滑りセンサ３Ａ、３Ｂを備える。滑り試験装置１は、それぞれの滑りセンサ３Ａ、３Ｂに対応して、それぞれ試料２０Ａ、２０Ｂを保持する２つの保持部１１Ａ、１１Ｂを備える。図１４の構成では、押圧機構は、２つの押圧機４Ａ、４Ｂ、２つの押圧力計５Ａ、５Ｂおよび２つの押圧部１２Ａ、１２Ｂを備え、試験用部材２の荷重方向に直交する方向の一方の端面に、試料２０Ａおよび滑りセンサ３Ａを押しつけ、かつ、試験用部材２の荷重方向に直交する方向の他方の端面に、試料２０Ｂおよび滑りセンサ３Ｂを押しつける。

実施の形態６の滑り試験装置１では、保持部１１Ａ、１１Ｂは水平方向に自由に移動しうるが、自重では落下しないように支持されることが望ましい。実施の形態６においても、保持部１１Ａ、１１Ｂは、試料２０Ａ、２０Ｂに張力をかけられるようになっていてもよい。

実施の形態６でも、対向して平行な２つのラックが１つのピニオンに噛み合って互いに逆向きに動くラックとピニオンを用いることができる。押圧部１２Ａと押圧部１２Ｂそれぞれを互いに逆向きに動くラックに固定し、ピニオンでラックを動かして、押圧部１２Ａと押圧部１２Ｂで試験用部材２を挟む構造とすることができる。押圧機構をラックとピニオンで構成する場合は、モータおよびラックとピニオンを含む押圧機構全体が、押圧力の方向に自由に移動しうるように構成してもよい。

試験用部材２は、荷重がかからなければ動かないので、滑り試験の動作は、実施の形態４と同じである。実施の形態６の滑り試験装置１でも、実施の形態３の図８の動作と同様に、押圧力を減少させながら変位と滑りを計測する動作を繰り返し行うことができる。

実施の形態６でも、荷重機６は荷重方向の力だけではなく、荷重方向の軸の周りに試験用部材２を回転させるトルクを加えるようにしてもよい。その場合、試験用部材２は円柱であることが望ましい。少なくとも、試験用部材２の支持部１６に接する部分を円柱面とする。そして、支持部１６はローラ１７ではなく、全方向に回転しうるボールで試験用部材２に接して、試験用部材２の鉛直方向の位置を保持する。

実施の形態６においても、実施の形態２のように、滑りセンサ３Ａ、３Ｂの少なくとも１つに代えて試料変位計２１を用いることができる。また、滑りセンサ３Ａまたは３Ｂと試料変位計２１を併用してもよい。あるいは、試料変位計２１で押圧機構に対する試料２０Ａまたは２０Ｂの滑りを計測し、滑りセンサ３Ａまたは３Ｂを試験用部材２に固定して、試験用部材２に対する試料２０Ａまたは２０Ｂの滑りを計測することができる。この場合、試験用部材２に固定された滑りセンサ３Ａまたは３Ｂは、試験用部材２の荷重方向の動きを計測する変位計とみなすことができる。試料変位計２１は、押圧機構に対する試料２０Ａまたは２０Ｂの滑りを計測する滑り計測部である。

本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。保持部１１は、押圧部１２に固定されてもよい。この場合、滑りセンサ３は、試料２０の荷重方向の伸びを、押圧機構または試験用部材２に対する試料２０の荷重方向の滑りとして、計測する。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

１ 滑り試験装置
２ 試験用部材
３、３Ａ、３Ｂ 滑りセンサ
４、４Ａ、４Ｂ 押圧機
５、５Ａ、５Ｂ 押圧力計
６ 荷重機
７ 荷重計
８ 変位計
９ 対向部
１０ 制御部
１１、１１Ａ、１１Ｂ 保持部
１２、１２Ａ、１２Ｂ 押圧部
１３ ワイヤ
１４ 錘
１５ 滑車
１６ 支持部
１７、１８ ローラ
２０、２０Ａ、２０Ｂ 試料
２１ 試料変位計
２３ ワイヤ
２４ 錘
２５ 滑車

Claims (12)

1. 試験用部材と、
   前記試験用部材の荷重方向の動きが拘束され、前記試験用部材の前記荷重方向に直交する方向の端面との間に試料を挟んで、前記試料を前記端面に押しつけ得る押圧機構と、
   前記試験用部材の前記端面と前記押圧機構の間に前記試料を保持する保持部と、
   前記押圧機構が前記試料を前記試験用部材の前記端面に押しつける力を計測する押圧力計と、
   前記試験用部材の前記荷重方向の動きを計測する変位計と、
   前記押圧機構または前記試験用部材に対する前記試料の前記荷重方向の滑りを計測する滑り計測部と、
   を備える滑り試験装置。
2. 前記保持部は、前記試験用部材の前記端面と前記押圧機構の間に、前記試験用部材および前記押圧機構に対して前記荷重方向に移動可能に前記試料を保持する、請求項１に記載の滑り試験装置。
3. 前記試験用部材が前記荷重方向に動かない大きさの押しつける力を前記端面と前記試料との間に前記押圧機構で掛け、前記押圧機構で掛ける力を減少させながら、前記変位計で前記試験用部材の前記荷重方向の動きを計測し、かつ、前記滑り計測部で前記押圧機構または前記試験用部材に対する前記試料の滑りを計測する制御部を備える、請求項１または２に記載の滑り試験装置。
4. 前記制御部は、前記試験用部材の前記荷重方向の動き、および、前記押圧機構または前記試験用部材に対する前記試料の滑りを計測し始めてから、定めた条件に達したのち、
   再び前記試験用部材が前記荷重方向に動かない大きさの押しつける力を前記端面と前記試料との間に前記押圧機構で掛け、前記押圧機構で掛ける力を減少させながら、前記変位計で前記試験用部材の前記荷重方向の動きを計測し、かつ、前記滑り計測部で前記押圧機構または前記試験用部材に対する前記試料の滑りを計測する、請求項３に記載の滑り試験装置。
5. 前記押圧機構で押しつける方向に直交する前記荷重方向に移動可能に、前記試験用部材を支持する支持機構と、
   前記試験用部材に、前記押圧機構で押しつける方向に直交する前記荷重方向の力を加え得る荷重機と、
   を備える請求項１から４のいずれか１項に記載の滑り試験装置。
6. 前記荷重機は、前記荷重方向の力に加えて、前記試験用部材を前記荷重方向の軸の周りに回転させるトルクを加え得る、請求項５に記載の滑り試験装置。
7. 前記支持機構は、前記荷重方向を鉛直に保って、前記試験用部材を懸垂支持し、
   前記押圧機構は、前記試験用部材の前記端面に前記試料および前記滑り計測部を水平方向に押しつけ、
   前記変位計は、前記試験用部材の鉛直方向の動きを計測する、
   請求項５または６に記載の滑り試験装置。
8. 前記試験用部材は柱状であって、前記荷重方向は前記柱状の中心軸の方向であり、
   前記押圧機構は、前記柱状の中心軸に直交する方向に前記試料を前記試験用部材の側面に押しつけ、
   前記変位計は、前記試験用部材の前記中心軸の方向の動きを計測する、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の滑り試験装置。
9. 前記保持部は、前記試料に前記押圧機構で押しつける方向に直交する方向の張力を与える機構を備える、請求項１から８のいずれか１項に記載の滑り試験装置。
10. 前記試験用部材を挟んで前記試料に対向し、前記試験用部材の前記荷重方向の動きを許容し、かつ、前記試料を押しつける力に抗して前記試験用部材の前記荷重方向に直交する方向の位置を保持する対向部を、前記押圧機構は含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の滑り試験装置。
11. 前記押圧機構は、前記試験用部材の前記荷重方向に直交する方向の一方の端面に、第１の前記試料を押しつけ、かつ、前記試験用部材の前記荷重方向に直交する方向の他方の端面に、第２の前記試料を押しつけ、
    前記保持部は、前記第１の試料を保持する第１の保持部、および、前記第２の試料を保持する第２の保持部を含み、
    前記滑り計測部は、前記押圧機構または前記試験用部材に対する前記第１の試料の前記荷重方向の滑りを計測する第１の滑り計測部、および、前記押圧機構または前記試験用部材に対する前記第２の試料の前記荷重方向の滑りを計測する第２の滑り計測部を含む、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の滑り試験装置。
12. 試験用部材の荷重方向に直交する方向の端面に、前記荷重方向の動きが拘束された押圧機構で、試料を前記荷重方向に直交する方向に押しつけ、
    前記押圧機構が前記試料を前記試験用部材の前記端面に押しつける力を、押圧力計で計測し、
    前記試験用部材が前記荷重方向に動かない大きさの押しつける力を前記端面と前記試料との間に前記押圧機構で加えた状態から、前記押しつける力を減少させながら、変位計で前記試験用部材の前記荷重方向の動きを計測し、かつ、滑り計測部で前記押圧機構または前記試験用部材に対する前記試料の前記荷重方向の滑りを計測する、
    滑り試験方法。

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