JP2003344192A - 簡易静摩擦測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 簡易静摩擦測定装置 【課題】 被測定物の大きさや位置および表面角度に
係わらず、被測定物表面の静摩擦係数を測定する。 【解決手段】 モータにより伸縮動する作動軸の一端に
連動する角度測定器を設けた回転軸を回転させる駆動手
段と、前記回転軸の他端に軸着させて垂直であるか否か
を感知する垂直感知器を設け、前記可動基枠の軸心方向
に取付けた加圧ピンと滑り感知器を具えたスイングアー
ムと下端に位置する摩擦板とを有してなる摩擦測定手段
とからなり、前記加圧ピンにより一定の負荷が加えられ
た前記摩擦板を被測定物上に当接させ、前記駆動手段に
より回転軸を回転させて前記可動基枠を傾動させ、該可
動基枠が傾動すると前記摩擦板は被測定物上を滑動して
スイングアームが加圧ピンから外れた瞬間を前記滑り感
知器で検知すると同時に、摩擦板が滑動した瞬間の角度
を前記角度測定器で測定演算して被測定物の静摩擦係数
を測定してデジタル表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の大きさ
や位置および表面角度に係わらず、被測定物表面の静摩
擦係数を測定する簡易静摩擦測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、物体表面の静摩擦係数を測定する
測定装置は、通常、被測定物のサンプルを入手して測定
を行っている。しかし、建物の屋根面や床面や工場の生
産ライン等ように、サンプルの入手が困難な場合には摩
擦係数の測定は困難である。ここで、従来から行われて
いる被測定物の静摩擦係数を測定する測定装置および測
定方法には、傾斜測定法や抗力測定法などが知られてい
る。

【０００３】図１１に示す如く、傾斜測定法は被測定物
Ｘを基台Ｙ上に水平に静止させた後、該基台Ｙの後端を
持ち上げて徐々に傾斜させ、被測定物Ｘが滑り始めたと
きの角度をもって静摩擦係数を表示する。この傾斜測定
法は、基台Ｙが水平であることが必要であるため、測定
するサンプルを持参しなければならず、簡単に測定する
ことができない。このように該測定法にあっては、被測
定物Ｘのサンプルを入手できることが必要である。

【０００４】抵抗力測定法には、図１２に示す第１抵抗
力測定法と、図１３に示す第２抵抗力測定法とがある。
第１抵抗力測定法は、水平に位置させた基台Ｋ上に被測
定物Ｘを水平に静止させ、被測定物Ｘに矢印方向に一定
の外力（直線摺動力または回転力）を与え、被測定物Ｘ
が滑動し始めた初期抵抗力をもって静摩擦抵抗とするも
ので、静摩擦抵抗力／物体重量により静摩擦係数を求め
ることができる。この第１抵抗力測定法は、被測定物Ｘ
に外力が加わった瞬間の初期抵抗力を測定することが非
常に困難であること、また、記録装置のサンプリング時
間中に外力の立上り特性などによって抵抗力に差が生じ
やすいため正確な測定が困難である。

【０００５】図１３に示す第２抵抗力測定法は、水平に
位置した基台Ｓ上に被測定物Ｘを水平に静止させ、被測
定物Ｘに矢印方向から外力を徐々に増加させて被測定物
Ｘが滑動し始めたときの外力をもって静摩擦抵抗力とす
る。この第２抵抗力測定法は一番簡単で確実であるが、
被測定物Ｘを載置する基台Ｓが水平であることが必要な
ため、傾斜測定法と同様に被測定物の測定を簡単に行う
ことができない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した各測定装置
は、いずれも被測定物のサンプルを用いて測定するた
め、サンプルを入手できない被測定物の測定は困難であ
る。また、測定には装置のある施設にサンプルを持参し
て測定する必要があるため、測定を行うことが面倒で非
能率的である。さらに、サンプルを測定するため実物と
の間に測定誤差が生じやすかった。またサンプルを載せ
る装置の基台を水平にする必要がある等の手間がかかる
という問題点を有していた。

【０００７】上記問題点に鑑み、本発明は被測定物の存
在する場所において、被測定物の大きさや表面角度に関
係なく簡単に測定できる静摩擦係数測定装置を提供する
ことを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明はモータにより伸縮動する作動軸の一端に連
動する角度測定器を設けた回転軸を回転させる駆動手段
と、前記回転軸の他端に軸着させて垂直であるか否かを
感知する垂直感知器を基台上に設けた固定枠に設け、該
固定枠に回動可能に軸支させた可動基枠の軸心方向に取
付けた加圧ピンと滑り感知器を具えたスイングアームと
下端に位置する摩擦板とを有してなる摩擦測定手段とか
らなり、前記加圧ピンにより一定の負荷が加えられた前
記摩擦板を被測定物上に当接させ、前記駆動手段により
回転軸を回転させて前記可動基枠を傾動させ、該可動基
枠が傾動すると前記摩擦板は被測定物上を滑動してスイ
ングアームが加圧ピンから外れた瞬間を前記滑り感知器
で検知すると同時に、摩擦板が滑動した瞬間の角度を前
記角度測定器で測定演算して被測定物の静摩擦係数を測
定してデジタル表示することを特徴とする。

【０００９】また、前記駆動手段は、前記作動軸の下端
に取付けた連結片のガイド軸を前記回転軸に一端を軸着
したガイドアームの案内溝内に摺動可能に位置し、前記
作動軸の上下動によりガイド軸が案内溝内を移動してガ
イドアームを傾動させ、前記回転軸を最大傾斜６０度の
角度内で回転可能に設けたことを特徴とする。さらに、
前記摩擦測定手段は、摩擦板の支持軸にスイングアーム
の下端を連結して該加圧ピンとスイングアームと支持軸
とをそれぞれ同一軸心上に位置させ、スイングアームの
上端を前記可動基枠に圧力調整可能に取付けた加圧ホル
ダ内の加圧ピンで一定圧力に押圧させるようにしてなる
ことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜５に基づいて説明すると、図１は本発明にかかる静摩
擦測定装置の正面図、図２は同右側面図、図３は同左側
面図、図４は可動基枠を最大傾倒位置にした状態の側面
図、図５はガイドアームとガイド軸の枢動状態を示す要
部拡大図である。

【００１１】静摩擦測定装置（以下、測定装置という）
１０は、基台１１の中央部分に凹部１２を設けると共に
固定枠１３を取付け、この固定枠の一方の側枠１４ａに
回転軸１７を回転可能に軸支してある。この回転軸１７
の一端に、被測定物の静摩擦係数を回転角度で算出して
係数化する角度測定器１８、例えば、ポテンショメータ
を設け、前記回転軸１７の回転角度を測定して摩擦係数
を表すものである。

【００１２】前記側枠１４ａに軸支させた回転軸１７の
他端には、門型に形成した可動基枠２０の一方の枠板２
１ａの下部に固着し、他方の枠板２１ｂの下部は固定枠
１３の他方の側枠１４ｂに軸支させ、該回転軸１７の回
転方向と同一方向に可動基枠２０が傾動するようにして
ある。この固定枠１３の一方の側枠１４ａの上部に支持
台２６を固定し、該支持台２６に前記回転軸１７を作動
させる駆動手段２７を設けてある。

【００１３】前記駆動手段２７は、上端に設けたモータ
２８とこのモータに連動する作動軸２９とからなり、前
記支持台２６に装着してある。この作動軸２９の下端に
連結させた連結片３０に回転可能にガイド軸３１を軸支
させ、前記回転軸１７に一端を軸着したガイドアーム３
３の側面に長手方向に設けた案内溝３４内に前記ガイド
軸３１を摺動可能に係合させてある。

【００１４】モータ２８の回転によって上下方向に移動
して伸縮する直線変換減速装置によりモータの回転運動
を作動軸２９の直線運動に変換させている。該モータ２
８の電源として、前記基台１１上に取付けた電源箱３６
内に収容したアルカリまたはニッカド乾電池などを用い
る。さらに、前記作動軸２９が上下方向に作動すると同
時に角度測定器１８からの出力を増加させて回転角度の
測定を開始するが、角度測定器１８からの出力が最大傾
斜角度（６０度）相当に達するとモータ２８は停止し、
逆転して初期状態に戻る。この最大傾斜角度は、好まし
くは６０度に設定してあるが、必ずしもその角度に限る
ものではない。

【００１５】前記可動基枠２０の内部に設けた摩擦測定
手段４０は、上方から加圧ピン４１と、該加圧ピンに上
端を当接するスイングアーム５０と、該スイングアーム
の下端に支持軸６１で軸支させた摩擦板６０とからな
り、前記加圧ピン４１と該加圧ピンと頭部を係脱可能に
当接させたスイングアーム５０と支持軸６１とをそれぞ
れ同一軸心上に位置させてある。

【００１６】前記加圧ピン４１は、図６に示すごとく、
可動基枠２０の上面板２２に取付けたホルダ４２内にば
ね４３と案内軸４４と調節ねじ４５を収容し、該調節ね
じに螺合させたナット４６により加圧ピン４１の加圧力
を調整可能にして一定の弾発力を摩擦板６０に加えるよ
うにしてある。

【００１７】前記スイングアーム５０は、棒杆の一端に
半円状にした頭部５１を設け、中間部には上下方向に長
溝５２を形成してあり、該スイングアームの下端には前
記摩擦板６０の支持軸６１が軸支する嵌合凹部５３を設
けてある。

【００１８】前記スイングアーム５０の上方および下方
にピン孔５４ａ、５４ｂをそれぞれ設け、さらに、スイ
ングアーム５０の中間部には長手方向に長溝５２を形成
し、且つ、前記ピン孔と直角方向に形成してある。上部
ピン孔５４ａには前記可動基枠２０の正面板２３に取付
けた調節ピン５６ａの先端を当接し、下部ピン孔５４ｂ
には前記固定枠１３の正面板１５に設けた調節ピン５６
ｂの先端を当接してスイングアーム５０の垂直方向への
移動量を調節可能にしてある。

【００１９】前記スイングアーム５０の側面に設けた長
溝５２内に、両端を可動基枠２０に軸着したガイド軸５
７を挿通し、前記摩擦板６０が被測定物上を滑って移動
することによりスイングアーム５０は傾動し、該スイン
グアーム５０の頭部５１が加圧ピン４１の頭部から外れ
た際に、該スイングアーム５０が一定角度以上に傾倒す
るのを防止している。ガイド軸５７は、加圧ピン４１か
ら頭部５１が外れて傾倒したスイングアーム５０を可動
基枠２０と共に元の位置に復帰させる際に、該スイング
アームを垂直方向に案内する役目を有している。

【００２０】摩擦板６０は、上面中央に枢動可能に軸支
させた支持軸６１を前記スイングアーム５０の下端に連
結し、該摩擦板６０の両端には下面当接部６２に着脱可
能に装着させる試験紙（図示せず）の両端を挟持する挟
持部６３を設けてある。前記試験紙は、被測定物の表面
静摩擦係数を測定するための基準となるもので、例え
ば、ガーゼ、濾紙またはフイルムなどが使用されるが、
これに限るものではない。また、下面当接部６２には、
ハードクロームメッキ処理が施されており、そのまま試
験をすることもでき、試験紙は必ずしも必要ではない。

【００２１】６６は、前記可動基枠２０の側面上方に取
付けた滑り感知器で、該滑り感知器に前記スイングアー
ム５０の頭部５１の側面に装着させた感知板５８を当接
し、スイングアーム５０が傾倒すると同時に感知板５８
が滑り感知器６６から外れて摩擦板６０が被測定物Ｘの
表面上を滑ったことを感知する。

【００２２】前記滑り感知器６６はフォトセンサーから
なり、発光部および受光部を有しており、前記スイング
アーム５０の感知板５８は、前記発光部と受光部との間
に位置して発光部からの光を遮断し、ついで、スイング
アーム５０が一定角度以上に傾倒すると同時に、感知板
５８が発光部と受光部との間から外れると受光部で光り
を感知し、測定スイッチ（図示せず）がＯＮして滑り感
知器６６を作動させることにより滑ったことを感知す
る。

【００２３】６７は、前記固定枠１３の一方の側面板１
４ａに取付けた垂直感知器で、前記可動基枠２０が傾倒
した後、モータを逆転させて元の垂直位置に復帰したこ
とを感知することにより、モータ２８の駆動を停止す
る。前記垂直感知器６７は、例えばフォトセンサーを使
用するが、之に限るものではない。このフォトセンサー
は、発光部と受光部とで形成され、前記可動基枠が垂直
方向に位置している場合、即ち、測定する前の段階にお
いては、発光部からの光が遮光板で遮光されて受光部に
入力せず、そのために測定スイッチ（図示せず）はＯＦ
Ｆである。

【００２４】前記被測定物Ｘは、金属、ガラス、繊維、
紙、フイルム，木材、陶磁器またはゴムなどの平坦面を
有する有体物であれば測定することが可能であり、例え
ば、自動車の車体に塗布したワックス効果の測定、建築
物の屋根塗装面における水捌け効果の測定、さらには建
物の床面表面滑性の評価などを行うことができる。

【００２５】本装置において、モータ２８、角度測定器
１８、滑り感知器６６、垂直感知器６７は電源スイッチ
（図示せず）を介して前記電源３３と電気的に接続され
ている。さらに、測定スイッチ（図示せず）を操作する
ことによりモータ２８はＯＮ、ＯＦＦされる。

【００２６】次に、本実施の形態に係る測定装置１０の
動作について説明すると、被測定物Ｘの摩擦係数を測定
する場合には、摩擦測定手段４０を構成する加圧ピン４
１とスイングアーム５０と下端に摩擦板６０を設けた支
持軸６１とを同一軸心上に位置させる。この加圧ピン４
１をホルダ４２内のばね４３で軸心方向に一定圧で被測
定物の表面に対して垂直方向に押圧することで、摩擦板
６０と被測定面との当接圧力は水平面や傾斜面や垂直面
でも変わらない。

【００２７】さらに、測定装置１０は被測定物Ｘとスイ
ングアーム５０との垂直位置を、固定枠１３の正面板１
５と可動基枠２０の正面板２３にそれぞれ取付けた調節
ピン５６ａ、５６ｂを回転して予め調整し、スイングア
ーム５０のピン孔５４ａ、５４ｂ内に、調節ピン５６
ａ、５６ｂの先端をそれぞれ当接し、該スイングアーム
が垂直に位置するように微調整を行っておく。

【００２８】図９に示すように、電源スイッチをＯＮに
してから測定スイッチ（図示せず）をＯＮにしてモータ
２８を回転させることにより作動軸２９を作動させると
同時に、角度感知器１８の出力表示「０」の「ｔａｎθ
＝０」がスタートする。モータの回転により作動軸２９
が降下すると連結片３０に設けたガイド軸３１がガイド
アーム３３の案内溝３４内を移動しながらガイドアーム
３３を下方に枢動させると、該ガイドアームに軸着した
回転軸１７が回転し、該回転軸１７の一端に軸着した可
動基枠２０が回転軸１７の回転方向と同一方向に回転し
ながら傾動する。この回転軸１７の回転角度は、該回転
軸の他端に取付けた角度測定器１８の回転により電圧を
変化させてリアルタイムに「ｔａｎθ」として表示す
る。

【００２９】可動基枠２０が図６ｂの状態から図７ｂの
状態まで回転して傾動すると、図７ａに示すように、摩
擦測定手段４０をなす加圧ピン４１とスイングアーム５
０も、被測定物Ｘに当接した摩擦板６０の支持軸６１を
中心に可動基枠２０と同一角度で平行して傾動する。

【００３０】図８ｂに示す如く、可動基枠２０が設定角
度である最大傾斜角度（６０度）までの範囲内で傾動す
ると摩擦板６０は被測定物Ｘの表面との摩擦抵抗に抗し
きれず、可動基枠２０の傾動方向と反対方向、即ち、図
８ａに矢印で示すように左方向に滑動し始める。摩擦板
６０が滑動すると支持軸６１も摩擦板６０と同時に移動
するため、該支持軸に軸支するスイングアーム５０の上
端と加圧ピン４１の下端との接触位置がズレ、スイング
アーム５０は支えを失って該スイングアームの頭部５１
が加圧ピン４１から離脱して傾倒する。

【００３１】摩擦板６０の滑り測定は、スイングアーム
５０の頭部５１に取付けてある感知板５８が、可動基枠
２０に取付けた滑り感知器６６から外れた時点を摩擦板
６０の滑動の瞬間として感知し、信号として前記角度測
定器１８に伝達すると同時にモータ２８が停止する。

【００３２】スイングアーム５０の傾倒と同時に、該ス
イングアームの頭部５１に設けた感知板５８が滑り感知
器６６から離れ、該滑り感知器が滑りを感知して角度測
定器１８に信号（電圧）を送り、被測定物上を試験紙が
滑った瞬間の角度を「ｔａｎθ＝Ｘ」に変換し、その係
数を表示器（図示せず）にデジタル表示する。前記摩擦
板６０が滑って傾動したスイングアーム５０は、長溝５
２内に挿通したガイド軸５７により係止されて最大傾斜
角度の６０度以上に傾倒するのを防いでいる。

【００３３】可動基枠２０は、摩擦板６０が滑動した瞬
間にモータ２８が停止し、その後、該モータは自動的に
逆回転して回転軸１７を逆方向に回転させて可動基枠２
０を垂直方向に復帰させる。この可動基枠２０が元のス
タート位置である垂直位置に復帰すると、垂直感知器６
７がそれを感知してモータ２８の逆回転を停止させるも
のである。

【００３４】摩擦板６０の滑動により加圧ピン４１から
外れたスライドアーム５０は、可動基枠２０の復帰と共
に、該可動基枠に両端を固定したガイド軸５７が可動基
枠の枢動に合せて長溝５２内を上端に移動し、傾動した
スライドアーム５０を上方に引き上げることにより元の
位置に復帰させる。

【００３５】前記加圧ピン４１の先端を球状にし、スイ
ングアーム５０の上端を半円状に形成したことにより、
加圧ピン４１とスイングアーム５０との当接部分は点接
触にし、摩擦板６０が滑り始めた時に当接部分の離脱抵
抗を少なくしてより正確な静摩擦抵抗係数の測定を可能
にしている。

【００３６】スイングアーム５０を元の垂直位置に復帰
させる場合は、スイングアーム５０の頭部５１が半円状
に形成してあるため、加圧ピン４１の先端と頭部５１と
を摩擦抵抗を少なくして容易に同一軸心位置に復帰させ
ることができる。被測定物Ｘの静摩擦係数を測定した角
度測定器１８は、可動基枠２０が垂直位置に復帰したと
きの表示器（図示せず）にデジタル表示されて保持さ
れ、次に測定スイッチを押すと「０．００」に戻る。

【００３７】可動基枠２０を傾動させても摩擦板６０に
滑り現象が現れない（スイングアームが作動しない）場
合は、図１０に示すように、可動基枠２０が所定の６０
度の角度まで傾動すると、角度測定器１８は該角度を認
識して測定不能のエラー表示を表示器に表示し、自動復
帰させて再度計測を行うことになる。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、可動基枠に一定のテンション
を加えた摩擦測定手段を設けることにより、被測定物部
の表面が平坦面であれば、傾斜面でも、垂直面でも、被
測定物部と摩擦板との接触抵抗が同一であるから、静摩
擦係数の測定を簡単に行うことができる。したがって被
測定物のサンプルは必要ではなく、被測定物のある場所
で簡単に測定を行うことを可能にして該被測定物の静摩
擦抵抗係数を測定できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静摩擦測定装置の正面図である。

【図２】同右側面図である。

【図３】同左側面図である。

【図４】可動基枠を最大傾倒角度（６０度）にした状態
の側面図である。

【図５】ガイドアームとガイド軸の枢動状態を示す要部
拡大側面図である。

【図６】図６ａは摩擦測定手段の測定前状態を示す側面
図、図６ｂは前記状態のスイングアームと可動基枠と加
圧ピンと角度測定器の関係を示す模式図である。

【図７】図７ａは摩擦測定手段が傾動した状態を示す側
面図、図７ｂは前記状態のスイングアームと可動基枠と
加圧ピンと角度測定器の関係を示す模式図である。

【図８】図７ａは摩擦測定手段が傾動して摩擦板が滑動
した瞬間を示す状態の側面図、図７ｂは前記状態のスイ
ングアームと可動基枠と加圧ピンと角度測定器の関係を
示す模式図である。

【図９】静摩擦係数の測定工程を順に示した説明図であ
る。

【図１０】静摩擦係数の測定エラーをした場合を順に示
した説明図である。

【図１１】従来の傾斜測定法を示す模式図である。

【図１２】従来の第１抵抗力測定法を示す模式図であ
る。

【図１３】従来の第２抵抗力測定法を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１０ 摩擦測定装置 １７ 回転軸 １８ 角度測定器 ２０ 可動基枠 ２６ 支持台 ２７ 駆動手段 ２８ モータ ２９ 作動軸 ３０ 連結片 ３１ ガイド軸 ３３ ガイドアーム ３４ 案内溝 ４０ 摩擦測定手段 ４１ 加圧ピン ４２ ホルダ ５０ スイングアーム ５２ 長溝 ５７ ガイド軸 ６０ 摩擦板 ６１ 支持軸 ６６ 滑り感知器 ６７ 垂直感知器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータにより伸縮動する作動軸の一端に
   連動する角度測定器を設けた回転軸を回転させる駆動手
   段と、 前記回転軸の他端に軸着させて垂直であるか否かを感知
   する垂直感知器を基台上に設けた固定枠に設け、該固定
   枠に回動可能に軸支させた可動基枠の軸心方向に取付け
   た加圧ピンと滑り感知器を具えたスイングアームと下端
   に位置する摩擦板とを有してなる摩擦測定手段とからな
   り、 前記加圧ピンにより一定の負荷が加えられた前記摩擦板
   を被測定物上に当接させ、前記駆動手段により回転軸を
   回転させて前記可動基枠を傾動させ、該可動基枠が傾動
   すると前記摩擦板は被測定物上を滑動してスイングアー
   ムが加圧ピンから外れた瞬間を前記滑り感知器で検知す
   ると同時に、摩擦板が滑動した瞬間の角度を前記角度測
   定器で測定演算して被測定物の静摩擦係数を測定してデ
   ジタル表示することを特徴とする簡易静摩擦測定装置。
2. 【請求項２】 前記駆動手段は、前記作動軸の下端に取
   付けた連結片のガイド軸を前記回転軸に一端を軸着させ
   たガイドアームの案内溝内に摺動可能に位置させ、前記
   作動軸の上下動によりガイド軸が案内溝内を移動してガ
   イドアームを傾動させ、前記回転軸を最大傾斜６０度の
   角度内で回転可能に設けたことを特徴とする請求項１記
   載の簡易静摩擦測定装置。
3. 【請求項３】 前記摩擦測定手段は、摩擦板の支持軸に
   スイングアームの下端を連結して該加圧ピンとスイング
   アームと支持軸とをそれぞれ同一軸心上に位置させ、ス
   イングアームの上端を前記可動基枠に圧力調整可能に取
   付けた加圧ホルダ内の加圧ピンで一定圧力に押圧させる
   ようにしてなることを特徴とする請求項１又は２記載の
   簡易静摩擦測定装置。