(57)【要約】【課題】本発明は、通信ケーブルのような線状物を実際の牽引速度又は引抜速度で引っ張って動摩擦係数を測定する装置及び方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、線状物の一端を固定し、前記線状物を搭載する溝形状搭載ガイドを有し、前記線状物と溝形状搭載ガイドとの摩擦よりも小さい摩擦で設置面上を移動可能な可動台と、前記可動台の溝形状搭載ガイドに対向して前記線状物を収容する溝形状荷重ガイドを有し、前記溝形状荷重ガイドで前記線状物に荷重する荷重手段と、で前記線状物を挟持しながら前記線状物の他端の方向に一定の牽引力で所定の距離だけ前記可動台を牽引し、前記可動台を前記所定の距離だけ牽引してから前記可動台が停止するまでの停止時間を測定することによって、前記線状物の動摩擦係数を測定する。【選択図】図１
2010133715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状物の動摩擦係数を測定する動摩擦係数測定装置であって、
前記線状物の一端を固定する線状物固定手段と、
前記線状物を搭載する溝形状搭載ガイドを有し、前記線状物と溝形状搭載ガイドとの摩擦よりも小さい摩擦で設置面上を移動可能な可動台と、
前記可動台の溝形状搭載ガイドに対向して前記線状物を収容する溝形状荷重ガイドを有し、前記溝形状荷重ガイドを介して前記線状物に荷重する荷重手段と、
前記線状物固定手段と反対方向に一定の牽引力で所定の距離だけ前記可動台を牽引する牽引手段と、
前記可動台を前記所定の距離だけ牽引してから前記可動台が停止するまでの停止時間を測定する停止時間測定手段と、を備えることを特徴とする動摩擦係数測定装置。
【請求項２】
前記停止時間測定手段の測定した停止時間から前記線状物の動摩擦係数を算出する動摩擦係数算出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の動摩擦係数測定装置。
【請求項３】
前記牽引手段が、前記可動台を牽引して前記所定の距離と同じ高さから落下する重りを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の動摩擦係数測定装置。
【請求項４】
線状物の動摩擦係数を測定する動摩擦係数測定方法であって、
線状物の一端を固定し、
前記線状物を搭載する溝形状搭載ガイドを有し、前記線状物と溝形状搭載ガイドとの摩擦よりも小さい摩擦で設置面上を移動可能な可動台と、前記可動台の溝形状搭載ガイドに対向して前記線状物を収容する溝形状荷重ガイドを有し、前記溝形状荷重ガイドで前記線状物に荷重する荷重手段と、で前記線状物を挟持しながら前記線状物の他端の方向に一定の牽引力で所定の距離だけ前記可動台を牽引し、
前記可動台を前記所定の距離だけ牽引してから前記可動台が停止するまでの停止時間を測定することによって、前記線状物の動摩擦係数を測定することを特徴とする動摩擦係数測定方法。
【請求項５】
前記可動台を牽引する重りを前記所定の距離と同じ高さから落下させることによって、一定の牽引力で所定の距離だけ前記可動台を牽引することを特徴とする請求項４に記載の動摩擦係数測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線状物の動摩擦係数を測定する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックフィルム及びシートの動摩擦係数試験方法については、標準測定法が確立されている（例えば、非特許文献１参照。）。ＪＩＳ７１２５：１９９９では、同一材料又は他材料の上をフィルム状又はシート状の材料を滑らせたときの滑り出し時及び滑り時の摩擦係数を測定する方法について規定されている。
【０００３】
この方法では、０．５ｍｍ上限厚みまでの、べたつきのないプラスチックフィルム又はシートの摩擦係数を測定する。プラスチックフィルム又はシートは例えば、接触面積４０ｃｍ２の正方形を要し、摩擦を引き起こすための引張速度は通常１００ｍｍ／分±１０ｍｍ／分と規定されている。
【非特許文献１】ＪＩＳ７１２５：１９９９「プラスチックフィルム及びシート−動摩擦係数試験方法」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の測定方法を通信ケーブルのような線状物の動摩擦係数の測定に適用するには困難がある。つまり、プラスチックフィルム又はシートのような長方形と通信ケーブルのような線状物では形状が大きく異なるため、動摩擦係数に大きな差異があることが明らかとなった。また、標準測定法で定める引張速度と通信ケーブルの牽引速度又は引抜速度では２桁程度の相違があるため、速度の違いによって動摩擦係数に大きな差異があることが明らかとなった。
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、通信ケーブルのような線状物を実際の牽引速度又は引抜速度で引っ張って動摩擦係数を測定する装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、線状物の一端を固定し、線状物にガイドを介して荷重をかけたまま、ガイドを有する可動台を一定の牽引力で牽引して、動摩擦係数を算出することとした。
【０００７】
具体的には、本発明の動摩擦係数測定装置は、線状物の動摩擦係数を測定する動摩擦係数測定装置であって、前記線状物の一端を固定する線状物固定手段と、前記線状物を搭載する溝形状搭載ガイドを有し、前記線状物と溝形状搭載ガイドとの摩擦よりも小さい摩擦で設置面上を移動可能な可動台と、前記可動台の溝形状搭載ガイドに対向して前記線状物を収容する溝形状荷重ガイドを有し、前記溝形状荷重ガイドを介して前記線状物に荷重する荷重手段と、前記線状物固定手段と反対方向に一定の牽引力で所定の距離だけ前記可動台を牽引する牽引手段と、前記可動台を前記所定の距離だけ牽引してから前記可動台が停止するまでの停止時間を測定する停止時間測定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、通信ケーブルのような線状物を実際の牽引速度又は引抜速度で引っ張って動摩擦係数を測定することができる。また、動摩擦係数を摩擦力から算出することなく、可動台が停止するまでの停止時間から算出することができる。
【０００９】
さらに、本発明の動摩擦係数測定装置は、前記停止時間測定手段の測定した停止時間から前記線状物の動摩擦係数を算出する動摩擦係数算出手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、停止時間から線状物の動摩擦係数を自動的に算出することができる。
【００１１】
さらに、本発明の動摩擦係数測定装置は、前記牽引手段が、前記可動台を牽引して前記所定の距離と同じ高さから落下する重りを有することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、落下する重りの質量又は落下する高さを調整することによって、実際の牽引速度又は引抜速度を実現することができる。
【００１３】
さらに、本発明の動摩擦係数測定方法は、線状物の動摩擦係数を測定する動摩擦係数測定方法であって、線状物の一端を固定し、前記線状物を搭載する溝形状搭載ガイドを有し、前記線状物と溝形状搭載ガイドとの摩擦よりも小さい摩擦で設置面上を移動可能な可動台と、前記可動台の溝形状搭載ガイドに対向して前記線状物を収容する溝形状荷重ガイドを有し、前記溝形状荷重ガイドで前記線状物に荷重する荷重手段と、で前記線状物を挟持しながら前記線状物の他端の方向に一定の牽引力で所定の距離だけ前記可動台を牽引し、前記可動台を前記所定の距離だけ牽引してから前記可動台が停止するまでの停止時間を測定することによって、前記線状物の動摩擦係数を測定することを特徴とする。
【００１４】
この方法によれば、通信ケーブルのような線状物を実際の牽引速度又は引抜速度で引っ張って動摩擦係数を測定することができる。また、動摩擦係数を摩擦力から測定することなく、可動台が停止するまでの停止時間から算出することができる。
【００１５】
さらに、本発明の動摩擦係数測定方法は、前記可動台を牽引する重りを前記所定の距離と同じ高さから落下させることによって、一定の牽引力で所定の距離だけ前記可動台を牽引することを特徴とする。
【００１６】
この方法によれば、落下する重りの質量又は落下する高さを調整することによって、実際の牽引速度又は引抜速度を実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、通信ケーブルのような線状物を実際の牽引速度又は引抜速度で引っ張って動摩擦係数を測定する動摩擦係数測定装置及び動摩擦係数測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１９】
本発明の実施形態に係る動摩擦係数測定装置の構成を図１で説明する。図１において、１１は摩擦が十分に小さい設置面、１２は線状物としてのケーブル、１３はケーブル１２の一端を固定する線状物固定手段、１４は設置面１１上を移動可能な可動台、１５はケーブル１２に荷重する荷重手段、１６はケーブル１２を線状物固定手段１３と反対方向に一定の牽引力で所定の距離だけ可動台１４を牽引する牽引手段としての重り、１７は重り１６が高さＨから落下したときに受け取る緩衝台である。
【００２０】
本実施形態では、図１に示すように、重り１６の質量Ｗ、可動台１４の質量ｍ０、荷重手段１５の質量ｍ１、落下距離Ｈが予め分かり、重り１６が落下距離Ｈを落下してから可動台１４が停止するまでの停止時間ｔｓを測定して、動摩擦係数μ１を算出する。
【００２１】
設置面１１は、ケーブル１２と荷重手段１５との摩擦よりも小さい摩擦が望ましい。可動台１４が移動するのに、十分小さい摩擦であればよく、可動台１４に軸との摩擦の小さい車輪を装着して実現してもよい。設置面１１と可動台１４との摩擦力は、ケーブル１２と荷重手段１５との摩擦力の十分の一以下が好ましい。線状物固定手段１３は、可動台１４が牽引されても、ケーブル１２が動かないように固定する。線状物固定手段１３は、設置面１１に対して固定されていればよい。
【００２２】
牽引手段としては重り１６を用いているが、可動台１４をケーブル１２と平行を保って所定の距離Ｈだけ牽引後、牽引をとめるものであればよい。例えば、距離Ｈよりも十分に長い長さのバネで距離Ｈだけ牽引し、距離Ｈだけ牽引後、バネの収縮を止めるストッパを備えるものでもよい。可動台１４をモータで距離Ｈだけ牽引し、距離Ｈだけ牽引後、モータを停止させるものでもよい。
【００２３】
ケーブル１２を搭載した可動台１４と荷重手段１５の切断図を図２に示す。図２において、１１は設置面、１２は線状物としてのケーブル、１４は設置面１１上を移動可能な可動台、１５はケーブル１２に荷重する荷重手段、１４ａは溝形状搭載ガイド、１５ａは溝形状荷重ガイドである。
【００２４】
可動台１４は、ケーブル１２を搭載する溝形状搭載ガイド１４ａを有し、ケーブル１２と溝形状搭載ガイド１４ａとの摩擦よりも小さい摩擦で設置面１１上を移動可能である。荷重手段１５は、溝形状搭載ガイド１４ａに対向してケーブル１２を収容する溝形状荷重ガイド１５ａを有し、溝形状荷重ガイド１５ａでケーブル１２に荷重する。
【００２５】
溝形状搭載ガイド１４ａ及び溝形状荷重ガイド１５ａの長手方向に垂直な断面形状は、所要の動摩擦を生じればよいが、ケーブル１２の長手方向に垂直な断面形状と同じであることが望ましい。溝形状搭載ガイド１４ａ及び溝形状荷重ガイド１５ａの長手方向に垂直な断面形状をこのような形状とすることにより、溝形状搭載ガイド１４ａと溝形状荷重ガイド１５ａとで、ケーブル１２の表面に均等に動摩擦を生じさせることができる。本実施形態では、円形としている。円形とすることにより、ケーブル１２を断面が円形の管路に挿入又は引抜するときの環境を再現することができる。
【００２６】
溝形状搭載ガイド１４ａ及び溝形状荷重ガイド１５ａのケーブル１２との接触面の材質が、ケーブル１２の表面の材質と同じであることが望ましい。同じ材質として、同じ材質同士の動摩擦係数を測定することにより、動摩擦係数を正規化することができる。
【００２７】
図１において、重り１６が落下距離Ｈだけ落下したときの可動台１４の速度を算出する。まず、重り１６の運動を考える。重り１６の質量をＷ、重力加速度をｇ、静止摩擦係数をμ0、荷重手段１５の質量をｍ１としたとき、重り１６への重力が荷重によるケーブル１２の最大静止摩擦力よりも大きいとき、
【数１】
2010133715.tif 000003
即ち、
【数２】
2010133715.tif 000004
のとき、重り１６は落下する。通常、静止摩擦係数μ０が１を超えることはないので、Ｗ≧ｍ１の条件が成立すれば、重り１６は落下する。
【００２８】
このとき、重り１６に働く力は、重り１６への重力ｇ並びに荷重による荷重手段１５及び可動台１４とケーブル１２との動摩擦力なので、動摩擦係数をμ１、加速度をａとしたとき、運動方程式は次式が得られる。
【数３】
2010133715.tif 000005
なお、設置面１１と可動台１４との摩擦力が荷重手段１５とケーブル１２との摩擦力に比較して無視できないときは、予め測定した設置面１１と可動台１４との動摩擦係数をμ２、可動台１４の質量をｍ０とすると、数３において、左辺に−μ２×（ｍ１＋ｍ０）×ｇの動摩擦力を考慮すればよい。
【００２９】
数３より、加速度ａは次式で得られる。
【数４】
2010133715.tif 000006
【００３０】
重りの落下距離をＨとすると、落下距離Ｈを落下するのに要する時間ｔ０は、次式で得られる。
【数５】
2010133715.tif 000007
数５より、
【数６】
2010133715.tif 000008
となる。落下距離Ｈを落下したとき、重り１６の速度Ｖ０は、次式となる。
【数７】
2010133715.tif 000009
【００３１】
次に、荷重手段１５を載せた可動台１４の運動を考える。重り１６の落下によって、速度Ｖ０となった可動台１４は、その後、ケーブル１２の動摩擦力によって減速し、静止する。重り１６が落下距離Ｈだけ落下したときをｔ＝０、可動台１４の位置をｘ＝０とする。可動台１４に働く力は、荷重手段１５によるケーブル１２の動摩擦力なので、運動方程式は、可動台１４の質量をｍ０、加速度をαとしたとき、次式が得られる。
【数８】
2010133715.tif 000010
【００３２】
このときの加速度αは次式となる。
【数９】
2010133715.tif 000011
【００３３】
重り１６が落下距離Ｈを落下してからの時間ｔでの速度ｖ（ｔ）は、次式となる。
【数１０】
2010133715.tif 000012
重り１６が落下距離Ｈを落下してからの時間ｔでの停止位置ｘ（ｔ）は、次式となる。
【数１１】
2010133715.tif 000013
【００３４】
ここで、可動台１４がケーブル１２の動摩擦力によって停止するまでの停止時間ｔｓは、数１０において、ｖ（ｔ）＝０とおいて得られる。即ち、
【数１２】
2010133715.tif 000014
となる。
【００３５】
数１２より、重り１６が落下距離Ｈを落下してからの時間ｔｓでの停止距離ｘｓは、次式となる。
【数１３】
2010133715.tif 000015
数１２を代入する。
【数１４】
2010133715.tif 000016
数７を代入する。
【数１５】
2010133715.tif 000017
が得られる。
【００３６】
数１２から動摩擦係数μ１は次式のように算出できる。
【数１６】
2010133715.tif 000018
数１６、数７より、次式が得られる。
【数１７】
2010133715.tif 000019
数１７の２次方程式を解くと、次式が得られる。
【数１８】
2010133715.tif 000020
【００３７】
数１８から分かるように、重り１６の質量Ｗ、可動台１４の質量ｍ０、荷重手段１５の質量ｍ１、落下距離Ｈが予め分かり、重り１６が落下距離Ｈを落下してから停止するまでの停止時間ｔｓが測定できれば、動摩擦係数μ１を算出することができる。
【００３８】
具体的な例を示す。重り１６の質量Ｗ＝３ｋｇ、可動台１４の質量ｍ0＝１ｋｇ、荷重手段１５の質量ｍ１＝１ｋｇ、落下距離Ｈ＝０．１ｍが予め分かり、重り１６が落下距離Ｈだけ落下してから停止するまでの停止時間ｔｓを測定すると０．９０４８ｓであったとき、数１８より、動摩擦係数μ１＝０．３が得られる。
【００３９】
また、このときの重り１６の速度Ｖ０は、数７に示すように、落下距離Ｈ、又は重り１６の質量Ｗと荷重手段１５との質量の比を変えることにより任意の速度を得ることができる。具体的な例として、上記で説明したのと同じ条件では、Ｖ０＝１．３３ｍ／ｓが得られる。つまり、最大速度が１．３３ｍ／ｓ程度でケーブルを挿入又は引抜をする場合の動摩擦係数が得られることになる。
【００４０】
重り１６が落下距離Ｈだけ落下してから可動台１４が停止するまでの停止時間ｔｓは、可動台１４が動き始めてから停止するまでの全行程時間を測定し、その値から、可動台１４が動き始めてから落下距離Ｈまでの時間を差し引けばよい。全行程時間は、タイマーで測定してもよい。また、可動台１４を落下距離Ｈだけ牽引した後に、可動台１４が停止するまでの停止時間を測定する停止時間測定手段（不図示）をさらに備えることでもよい。例えば、可動台１４の移動によってレーザ光線を横切るように配置し、可動台１４が最初のレーザ光線を横切ってから最後にレーザ光線を横切るまでの時間で全行程時間を測定してもよい。あるいは、可動台１４に対する超音波パルスの反射時間の変位が開始されてから終了するまでの全行程時間を測定してもよい。あるいは、可動台にひもを括り付け、ひもが繰り出されている時間で全行程時間を測定してもよい。停止時間測定手段は、これらの全行程時間から重りが落下距離Ｈを落下するまでの時間を差し引いて、停止時間ｔｓを測定する。
【００４１】
動摩擦係数算出手段（不図示）は、数１８に従って、予め入力された値と測定した停止時間ｔｓから動摩擦係数を算出する。
【００４２】
本実施形態によれば、動摩擦係数を摩擦力から測定することなく、重りが落下距離Ｈだけ落下してから可動台が停止するまでの停止時間から算出することができる。また、通信ケーブルのような線状物を実際の牽引速度又は引抜速度で引っ張って動摩擦係数を測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の動摩擦係数測定装置及び動摩擦係数測定方法は、ケーブルのような線状物の動摩擦係数の測定に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係る動摩擦係数測定装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る動摩擦係数測定装置の可動台と荷重手段の切断面を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１：設置面
１２：線状物としてのケーブル
１３：線状物固定手段
１４：可動台
１４ａ：溝形状搭載ガイド
１５：荷重手段
１５ａ：溝形状荷重ガイド
１６：牽引手段としての重り
１７：緩衝台
【図１】
2010133715.tif 000021
【図２】
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