(57)【要約】【課題】被計測物に対して下方から動摩擦係数を計測できる動摩擦係数計測装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る動摩擦係数計測装置１は、被計測物Ｍの下面の動摩擦係数を計測する動摩擦係数計測装置１であって、上端に計測端子１１１を有し、左右方向に移動可能な動摩擦計１１と、動摩擦計１１の左右方向の移動に伴って、計測端子１１１が被計測物Ｍに接触可能な計測位置と、計測端子１１１が被計測物Ｍと接触しない退避位置と、の間を動摩擦計１１が移動するように案内するガイド１２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測物の下面の動摩擦係数を計測する動摩擦係数計測装置であって、
上端に計測端子を有し、左右方向に移動可能な動摩擦計と、
前記動摩擦計の左右方向の移動に伴って、前記計測端子が前記被計測物に接触可能な計測位置と、前記計測端子が前記被計測物と接触しない退避位置と、の間を前記動摩擦計が移動するように案内するガイドと、を備える、
動摩擦係数計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動摩擦係数計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
板金をプレス加工して車両の部品を生産する方法が知られている。このとき、素材として用いられる板金が一定水準の品質を有していないと、生産時に割れが発生するなどの不具合が生じる可能性がある。したがって、板金の品質を効率よく検査する方法、及び装置の開発が求められている。
【０００３】
本発明者らは、鋭意研究の結果、板金の動摩擦係数と板金の品質との間に相関があることを見出した。一方、特許文献１には、被計測物の上面に触針を接触させて被計測物の摩擦特性を評価する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７２７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている装置は、板金の上面の摩擦特性を評価することができるとされている。このため、特許文献１に開示された装置を用いれば、板金の動摩擦係数を計測し、板金の品質を評価することができるようにも思われる。
【０００６】
しかしながら、実際のプレス加工の生産ラインにおいては、板金の上面を把持して運搬する搬送ロボットを多く配置する場合がある。このような場合、板金の上面の摩擦特性を評価するためのスペースを十分に確保することは難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、被計測物に対して下方から動摩擦係数を計測できる動摩擦係数計測装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る動摩擦係数計測装置は、被計測物の下面の動摩擦係数を計測する動摩擦係数計測装置であって、上端に計測端子を有し、左右方向に移動可能な動摩擦計と、前記動摩擦計の左右方向の移動に伴って、前記計測端子が前記被計測物に接触可能な計測位置と、前記計測端子が前記被計測物と接触しない退避位置と、の間を前記動摩擦計が移動するように案内するガイドと、を備えることを特徴としたものである。
【０００９】
このような構成においては、上端に計測端子を有する動摩擦計が左右方向に移動可能に形成されている。また、動摩擦計の左右方向の移動に伴って、計測位置と退避位置との間を動摩擦計が移動するように案内するガイドが備えられている。ここで、計測位置とは、計測端子が板金（被計測物）に接触可能な位置であり、退避位置とは、計測端子が板金（被計測物）と接触しない位置のことである。
したがって、まず動摩擦計を退避位置に移動させてから本装置の上に板金（被計測物）を設置し、その後、動摩擦計を計測位置に移動させることで、板金（被計測物）に対して下方から動摩擦係数を計測することができる。このように、本装置を用いれば板金（被計測物）に対して下方から動摩擦係数を計測でき、場所を取らずに動摩擦係数を計測することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、被計測物に対して下方から動摩擦係数を計測できる動摩擦係数計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る動摩擦係数計測装置の模式図である。
【図２】エアシリンダが後退した場合の、動摩擦係数計測装置の模式図である。
【図３】エアシリンダが前進した場合の、動摩擦係数計測装置の模式図である。
【図４】動摩擦係数計測装置の動作の様子を表すグラフである。
【図５】動摩擦係数計測装置による動摩擦力の計測例である。
【図６】動摩擦係数計測装置による動摩擦係数の計測例である。
【図７】動摩擦係数計測装置による動摩擦係数の計測例である。
【図８】動摩擦係数計測装置を含めた製造ラインの模式図である。
【図９】動摩擦係数計測装置を含めた製造ラインの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。また、以下に説明される複数の構成例は、独立に実施されることもできるし、適宜組み合わせて実施されることもできる。これら複数の構成例は、互いに異なる新規な特徴を有している。したがって、これら複数の構成例は、互いに異なる目的又は課題を解決することに寄与し、互いに異なる効果を奏することに寄与する。
なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。また、本明細書中においては、ｘ軸正向きを右向き、ｘ軸負向きを左向きとする。
【００１３】
［動摩擦係数計測装置の構造］
まず、本実施形態に係る動摩擦係数計測装置の構造の概略について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る動摩擦係数計測装置１の模式図である。図１に示すように、動摩擦係数計測装置１は、被計測物Ｍの下面の動摩擦係数を計測する動摩擦係数計測装置１であって、動摩擦計１１と、ガイド１２と、ピン１３と、ばね１４と、エアシリンダ１５と、ストッパ１６と、を備える。
動摩擦計１１は、上端に計測端子１１１を有している。ガイド１２は、ガイド孔１２１を有している。エアシリンダ１５の先端には、ヘッド１５１が接続されている。
被計測物Ｍは、動摩擦計によって動摩擦係数を計測できるものであれば特に限定されない。本実施形態では、車両の部品の素材として用いられる板金を被計測物Ｍとする。
【００１４】
後述するように、動摩擦係数計測装置１においては、上端に計測端子１１１を有する動摩擦計１１が左右方向（ｘ軸方向）に移動可能に形成されている。また、ガイド１２は、動摩擦計１１の左右方向の移動に伴って、計測位置と退避位置との間を動摩擦計１１が移動するように案内する。ここで、計測位置とは、計測端子１１１が被計測物Ｍに接触可能な位置であり、退避位置とは、計測端子１１１が被計測物Ｍと接触しない位置のことである。このような構成では、被計測物Ｍに対して下方から動摩擦係数を計測できる。
【００１５】
ここで、各部の構成の詳細について説明する。
動摩擦計１１は、被計測物Ｍとの間の動摩擦力及び垂直抗力を計測する計器である。動摩擦計１１は、上端に計測端子１１１を有する。後述するように、動摩擦計１１は、エアシリンダ１５の伸縮に伴って左右方向に移動可能である。計測端子１１１が被計測物Ｍの下面と接触しながら左右方向に移動すると、被計測物Ｍとの間で摩擦が生じる。動摩擦計１１は、このときの動摩擦力及び垂直抗力の大きさを計測する。動摩擦力と垂直抗力の比から、動摩擦係数を求めることができる。
【００１６】
ガイド１２は、動摩擦計１１の位置を案内するガイド部材であり、ガイド孔１２１を有している。ガイド１２は、動摩擦計１１から見てｙ軸負方向側に、動摩擦計１１と隣接する位置に設けられている。
【００１７】
ガイド孔１２１は、左右方向を長手方向とする細長い形状を有している。本実施形態においては、動摩擦係数計測装置１の左側では、ガイド孔１２１の上端は低い位置に設けられている。一方、動摩擦係数計測装置１の右側では、ガイド孔１２１の上端は高い位置に設けられている。このような構成を有するガイド１２は、後述するように、動摩擦計１１の左右方向の移動に伴って、計測位置と退避位置との間を動摩擦計１１が移動するように案内することができる。
【００１８】
ピン１３は、動摩擦計１１の側面からｙ軸負方向に突出するように、動摩擦計１１と一体に形成されている。したがって、動摩擦計１１とピン１３は、一体となって上下左右に移動する。
また、ピン１３は、ガイド１２のガイド孔１２１に挿入されている。このため、ピン１３の移動可能な領域は、ガイド孔１２１によって制限されている。したがって、動摩擦計１１の移動も、ガイド孔１２１の形状に沿って制限される。
【００１９】
ばね１４は、上下方向に伸縮可能なばねであって、一端は動摩擦計１１に、他端はヘッド１５１に接続されている。ばね１４の長さは、動摩擦計１１の上下方向の変位に伴って変化する。動摩擦計１１が最も上方に変位したときに、ばね１４の長さが最長になる。
ばね１４の長さは、最長時においても自然長未満となることが好ましい。このような構成では、ばね１４の弾性力によって、動摩擦計１１が押し上げられ続ける。したがって、計測端子１１１が被計測物Ｍと接触した場合に、被計測物Ｍに対して抗力を加えることができる。
なお、ばね１４は、上下方向に伸縮可能な弾性体であればよく、例えば弾性を有する樹脂等に代替することができる。
【００２０】
エアシリンダ１５は、ユーザが外部から圧縮空気を送り込むことで伸長し、外部に空気を排出することで収縮する。以降、エアシリンダ１５が伸長することを「前進する」、エアシリンダ１５が収縮することを「後退する」ということがある。本実施形態においては、エアシリンダ１５は右方向に前進する。すなわち、エアシリンダ１５が前進するとヘッド１５１は右方向に移動する。また、エアシリンダ１５が後退するとヘッド１５１は左方向に移動する。
ヘッド１５１は、ばね１４を介して動摩擦計１１と接続されているため、動摩擦計１１とヘッド１５１は一体となって左右方向に移動する。すなわち、エアシリンダ１５が前進した場合には動摩擦計１１は右方向に移動し、エアシリンダ１５が後退した場合には動摩擦計１１は左方向に移動する。
【００２１】
ストッパ１６は、エアシリンダ１５の変位を規制する。ストッパ１６は、エアシリンダ１５の右側に配置されている。エアシリンダ１５は、前進した際に、ストッパ１６に衝突することで停止する。エアシリンダ１５が衝突したときの衝撃を和らげる観点から、ストッパ１６は、反発係数が小さい材質で形成されることが好ましい。例えばストッパ１６は、樹脂で形成された板状部材とすることができる。
【００２２】
次に、図２及び図３を用いて、動摩擦係数計測装置１の動作について説明する。図２は、動摩擦計１１が左側にあるときの、動摩擦係数計測装置１の模式図である。図３は、動摩擦計１１が右側にあるときの、動摩擦係数計測装置１の模式図である。
【００２３】
図２に示すように、動摩擦計１１が左側にあるとき、ピン１３は左側にある。ここで、動摩擦係数計測装置１の左側では、ガイド孔１２１の上端が低い位置に設けられているため、ピン１３は低い位置に押し下げられている。これに伴い、動摩擦計１１も低い位置に押し下げられている。このとき動摩擦計１１は、計測端子１１１が被計測物Ｍと接触しない退避位置に押し下げられている。
【００２４】
一方、図３に示すように、動摩擦計１１が右側にあるとき、ピン１３は右側にある。ここで、動摩擦係数計測装置１の右側では、ガイド孔１２１の上端が高い位置に設けられているため、ばね１４からの弾性力によって、ピン１３は高い位置に押し上げられている。これに伴い、動摩擦計１１も高い位置に押し上げられている。このとき動摩擦計１１は、計測端子１１１が被計測物Ｍと接触する計測位置に押し上げられている。
【００２５】
このように、ガイド１２によって、動摩擦計１１は左に移動すると退避位置に案内され、動摩擦計１１は右に移動すると接触位置に案内される。したがって、まず動摩擦計１１を退避位置に移動させてから動摩擦係数計測装置１の上に被計測物Ｍを設置し、その後、動摩擦計１１を計測位置に移動させることで、被計測物Ｍに対して下方から動摩擦係数を計測することができる。
また、このような動摩擦係数計測装置１を用いれば、被計測物Ｍに対して下方から動摩擦係数を計測できるため、場所を取らずに動摩擦係数を計測することができる。
【００２６】
［動摩擦係数の計測例］
次に、図４〜図７を用いて、動摩擦係数計測装置１によって実際に被計測物Ｍの動摩擦係数を計測した例について説明する。図４は、動摩擦係数計測装置１の動作の様子を表すグラフである。図４の縦軸は計測端子１１１のｘ軸方向の位置、横軸は時間を表す。図４の例では、初めは計測端子１１１が動摩擦係数計測装置１の左端にあるとし、時刻＝０ｓでエアシリンダ１５の前進を開始するものとする。また、計測位置は、動摩擦係数計測装置１の左端から８０〜１００ｍｍ右側（ｘ軸正方向）に移動した領域とする。
【００２７】
図４の動作例では、時刻＝０ｓでエアシリンダ１５の前進を開始する。その後、エアシリンダ１５は１００ｍｍ進み、ｔ＝０．８ｓでストッパ１６に衝突して停止する（図３参照）。次いで、ｔ＝１．３ｓにてエアシリンダ１５の後退を開始する。エアシリンダ１５は、ｔ＝２．１ｓで元の位置に戻る。
【００２８】
計測端子１１１の位置が８０〜１００ｍｍの間にあるとき、すなわち計測端子１１１が計測位置にあるときは、計測端子１１１と被計測物Ｍとが接触する。したがって、計測端子１１１が８０〜１００ｍｍの間を移動しているときに被計測物Ｍの動摩擦係数を計測することができる。
【００２９】
ただし、エアシリンダ１５の前進時においては、計測端子１１１の位置が８０ｍｍとなった瞬間に計測端子１１１と被計測物Ｍとが衝突するため、動摩擦計１１に衝撃が伝わる。このため、動摩擦係数を正確に計ることが難しい。また、エアシリンダ１５を後退させた直後においても、エアシリンダ１５の駆動によって振動が生じるため、動摩擦計１１に衝撃が伝わる。このため、動摩擦係数を正確に計ることが難しい。
したがって、エアシリンダ１５を後退させて一定の時間を空けたのちに動摩擦係数の計測を開始することが好ましい。例えば、エアシリンダ１５を後退させてから０．０４８〜０．０６８秒後の間を、動摩擦係数を計測する計測期間とすることができる。
【００３０】
図５は、動摩擦係数計測装置１による動摩擦力の計測例である。図５の縦軸は力の大きさを表しており、横軸はエアシリンダ１５を後退させてからの経過時間である。また、図６は、動摩擦係数計測装置１による動摩擦係数の計測例である。図５において、「Ｐ」と付した軌跡は動摩擦力Ｐの計測結果の時間変化、「Ｆ」と付した軌跡は垂直抗力Ｆの計測結果の時間変化を表している。図６は、図５で求めた垂直抗力Ｆと動摩擦力Ｐの比Ｆ／Ｐである動摩擦係数μの時間変化を表している。
【００３１】
図５に示すように、エアシリンダ１５を後退させ始めた直後（エアシリンダ１５を後退させてからの経過時間が４８ｍｓ以下）の領域では、動摩擦力Ｐの値が大きく変化したり、垂直抗力Ｆの値がマイナス値になったりと、大きな計測誤差が生じている。一方、エアシリンダ１５を後退させてからの経過時間が４８ｍｓ以上６８ｍｓ以下の領域では、動摩擦力Ｐ及び垂直抗力Ｆのぶれが比較的安定している。また、動摩擦係数μのぶれも比較的安定している（図６参照）。したがって、このようにエアシリンダ１５を後退させてから一定の時間を空けたのちに動摩擦係数μの計測を開始すれば、少ない計測誤差で動摩擦係数μを計測することができる。
【００３２】
図７は、実際に上記の方法で動摩擦係数μを４００回計測した際の、動摩擦係数μの計測例である。図７の縦軸は動摩擦係数の大きさ、横軸は計測回数を表している。図７に示すように、エアシリンダ１５を後退させてから一定の時間を空けたのちに動摩擦係数μの計測を開始すれば、ほぼ安定して同じ値を計測することができる。
【００３３】
なお、図５において、エアシリンダ１５を後退させ始めてからの経過時間が約１００ｍｓ以上の領域では動摩擦力Ｐ及び垂直抗力Ｆがほぼゼロとなっているが、これは計測端子１１１が被計測物Ｍから離間したことに由来する。
【００３４】
［動摩擦係数計測装置の使用法］
次に、図８及び図９を用いて、実際の製造ライン上における動摩擦係数計測装置１の使用法について説明する。図８及び図９は、動摩擦係数計測装置１を含めた製造ラインの模式図である。図８及び図９に示す製造ラインは、被計測物Ｍが積み重ねられた素材山から、被計測物Ｍをプレス機に搬送する様子を表している。
【００３５】
図８及び図９に示すように、本実施形態における製造ラインは、素材山から中間ステージへと被計測物Ｍを搬送するロボット（以降、＃０ロボと表すことがある）と、中間ステージからプレス機へと被計測物Ｍを搬送するロボット（以降、＃１ロボと表すことがある）とを備える。＃０ロボ、＃１ロボともに、被計測物Ｍを上面から把持して搬送する。
【００３６】
中間ステージとは、＃０ロボから＃１ロボに被計測物Ｍを受け渡す際に、一時的に被計測物Ｍが載置される場所である。中間ステージには、上下方向に貫通する貫通孔（不図示）が形成されている。本発明に係る動摩擦係数計測装置１は、中間ステージの下に配置される。動摩擦係数計測装置１は、貫通孔を通じて被計測物Ｍの下面に接触して、被計測物Ｍの動摩擦係数を下方から計測する。
【００３７】
ここで、素材山に積まれている被計測物Ｍをプレス機に搬送する場合の具体的な手順について説明する。まず、図８に示すように、素材山に積まれた被計測物Ｍを＃０ロボが把持し、被計測物Ｍを中間ステージに移動させる。このとき、動摩擦係数計測装置１の動摩擦計１１は、退避位置に移動されており、被計測物Ｍと動摩擦計１１とは接触しない。
【００３８】
次に、図９に示すように、被計測物Ｍから＃０ロボが退避するとともに、＃１ロボが中間ステージに移動する。この間、動摩擦係数計測装置１の動摩擦計１１が計測位置に移動して、動摩擦係数計測装置１が被計測物Ｍの動摩擦係数を計測する。このように、動摩擦係数計測装置１が被計測物Ｍに対して下方から動摩擦係数を計測するため、場所を取らずに動摩擦係数を計測することができる。
【００３９】
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、上記の実施形態では、エアシリンダ１５が前進するとともに動摩擦計１１が計測位置へと移動する構成例について説明したが、これに限られない。例えばエアシリンダ１５またはガイド孔１２１の向きを反転させて、エアシリンダ１５が後退するとともに動摩擦計１１が計測位置へと移動するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１      動摩擦係数計測装置
１１    動摩擦計
１１１  計測端子
１２    ガイド
１２１  ガイド孔
１３    ピン
１４    ばね
１５    エアシリンダ
１５１  ヘッド
１６    ストッパ
Ｍ      被計測物
Ｆ      垂直抗力
Ｐ      動摩擦力
μ      動摩擦係数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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