(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転砥石の周面に、ホルダーで保持した円板状の弾性体試験片の周面を押圧するとともに、回転砥石および弾性体試験片のそれぞれを、相互に平行な回転軸線の周りで、異なる周速で回転駆動して弾性体試験片を摩耗させる摩耗試験方法であって、
試験の開始に先だち、前記ホルダーで保持し、回転自在とした弾性体試験片を、試験時と同等の力で回転砥石に押圧するとともに、その回転砥石を試験時と同等の周速で回転させ、このときの、弾性体試験片の回転軸線と、砥石周面との間の間隔を基準間隔と比較し、それらの両間隔の差に基づいて弾性体試験片の試験時の半径を求め、この結果から、弾性体試験片の、試験時の周速を算出することを特徴とする弾性体の摩耗試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、弾性体、たとえば加硫ゴムの摩耗試験に用いて好適な摩耗試験方法に関し、とくには、回転砥石と、それの周面に押圧される弾性体試験片との間のスリップ率の設定精度を高めることによって試験精度を有利に向上させるものである。
【０００２】
【従来の技術】
加硫ゴムの摩耗試験に従来から広く一般に使用されている試験としてランボーン摩耗試験があり、この試験は、JIS K 6264に規定されている。
円板状の加硫ゴムを試験片としてこのランボーン摩耗試験を行う場合には、円板状の研磨砥石の周面に、試験片取付部に取付けた試験片の周面を、所定の押圧力をもって押付けるとともに、研磨砥石と試験片とのそれぞれを、所定のスリップ率の下で、異なった周速で回転させて、試験片の周面に摩耗を発生させ、その試験片の、摩耗前後の質量を測定することで摩耗量を検出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなランボーン摩耗試験の実施に当っては、次式で示されるスリップ率を
スリップ率＝（ｄ−Ｄ）÷ｄ×100   （％）
ｄ：試験片周速
Ｄ：砥石周速
正確に設定することが、試験精度の向上のために必要であり、これがためには、試験片の直径を正確に測定することが必須となるところ、従来のこの摩耗試験では、試験片の直径として理論値、すなわち、試験片を型加硫によって製造する場合にはモールド寸法を、また切断によって製造する場合には、切断刃の寸法を用て試験片の周長、ひいては、周速を算出していたことから、試験片に加硫戻りが生じたり、切断刃の切れ味が悪くなったりしたとき等には、試験片の理論直径と、試験片の実際の静的直径との間に無視することのできない変動が生じ、しかも、摩耗試験に当って、試験片を、摩耗試験装置の試験片取付部で厚み方向に挟持することによる、試験片の半径方向の弾性変形および、試験に際して、試験片周面を砥石周面に所定の力で押付けることによる試験片の弾性変形が不可避であって、これらのこともまた試験片の理論直径と、試験時の実際の直径との間の直径変動の原因となっているため、理論直径に基づいて設定した試験片周速と、試験中のそれの実際の周速との間に大きな隔たりが生じることがしばしばあり、それ故に、摩耗試験の実施に際して所期した通りのスリップ率を実現し得ないことが多く、このことが、とくには、１〜５％程度の小さなスリップ率を設定して摩耗試験を行う場合の、スリップ率の設定精度、ひいては、摩耗試験精度に大きな影響を及ぼすという問題があった。
【０００４】
この発明は、従来技術の抱えるこのような問題点を有利に解決するものであり、実際の試験条件を付与した状態の下での試験片の半径を試験片毎に測定し、この測定結果に基づいてスリップ率の設定を行うことで、スリップ率の大小にかかわらず、それの設定精度を大きく高め、試験精度を効果的に向上させることができる弾性体の摩耗試験方法および装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の、弾性体の摩耗試験方法は、回転砥石の周面にホルダーで保持した円板状の弾性体試験片の周面を押圧するとともに、回転砥石および弾性体試験片のそれぞれを、相互に平行な回転軸線の周りで、異なる周速で回転駆動して弾性体試験片を摩耗させる摩耗試験の開始に先だち、ホルダーで保持して回転自在とした弾性体試験片を、試験時と同等の力で回転砥石に押圧するとともに、その回転砥石を試験時と同等の周速で回転させ、これによって、弾性体試験片を、それの、砥石に対する摩擦力によって回転させたときの、弾性体試験片の回転軸線と、砥石周面との間の間隔、すなわち、試験片の周方向の全体にわたって平均化した間隔を基準間隔と比較し、それらの両間隔の差に基づいて弾性体試験片の試験時の半径、すなわち動的半径を求め、この結果から、弾性体試験片の、試験時の周速を算出するものである。
【０００６】
なおここで、試験片の回転軸線と、砥石周面との間の基準間隔は、温度等による寸法変化を受け難い、たとえば金属材料からなる、高精度の基準寸法を有する基準試料を前記ホルダーに保持して、砥石周面に、試験時と同等の力で押圧したときの間隔を意味する。
【０００７】
このような試験方法では、弾性体試験片に、試験条件と同一の条件を付与したときの、試験片回転軸線と、砥石周面との間の間隔を基準間隔と比較することで、試験片の、基準試料に対する寸法差を正確に測定することができ、この結果として、その試験片の、実際の試験時の動的半径を、高い精度で求めることができるので、その動的半径に基づいてスリップ率を設定することにより、スリップ率の設定精度を十分に高め、摩耗試験精度を大きく向上させることできる。
【０００８】
この発明の実施に用いることができる弾性体の摩耗試験装置は、回転砥石を装着する砥石駆動軸を設け、また、この砥石駆動軸と平行に延在し、砥石周面と対向する位置に円板状の弾性体試験片を保持するホルダーを有するとともに、中間部にクラッチを有する試験片駆動軸を設け、そして、その試験片駆動軸を取付けられて、固定ベースに対し、試験片駆動軸が砥石駆動軸に接近および離隔する方向に変位可能な可動ベースを設け、さらに、この可動ベースの、固定ベースに対する変位方向および量を検出する変位センサを設けたものである。
【０００９】
なおここで、変位センサとしては、好ましくは非接触式の静電容量形センサ、渦電流式センサ、空気マイクロメータ、磁気式センサ、光学センサ等の各種センサを用いることができる。
そしてこの可動ベース７を、たとえば、固定ベース８上に敷設したガイドレール９の作用下で、試験片駆動軸３の軸線と直交する方向に進退変位可能ならしめることにより、砥石駆動軸２との平行状態を維持したまま、それに接近し、また離隔変位することができる。
ーヘッド11を固定ベース８にそれぞれ取付ける。
【００１０】
このような試験装置では、ホルダーに保持した前記基準試料を、砥石の周面に、試験時と同等の力で押圧して、このときの、試験片回転軸線と砥石周面との間隔を基準間隔とする変位センサの予めのキャリブレーションを行っておき、実際の摩耗試験の開始に先だって、弾性体試験片をホルダーにて保持するとともに、クラッチの解除下にてその試験片の自由な回転を許容し、また、その弾性体試験片の周面を砥石周面に、試験時の押圧力と同等の力で押圧するとともに、砥石を、試験時の周速にて回転させて、弾性体試験片を砥石周速と等しい速度で回転させ、このときの、弾性体試験片の回転軸線と砥石周面との間隔を、変位センサをもって前記基準間隔と比較して、前記間隔の、基準間隔に対するずれ方向およびずれ量を検出することで、弾性体試験片の動的半径を高い精度で求め、さらに、その動的半径に基づいて弾性体試験片の周速、ひいては、スリップ率を設定することで、その設定精度を十分に高めることができる。
従って、その後における摩耗試験の開始に際しては、上記動的半径に基づいて算出した所要の周速で試験片を回転駆動することにより、摩耗試験精度をもまた大きく向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
図１は、この発明に係る方法の実施に用いることができる装置をその要部について示す平面図であり、図中１は、既知の直径を有する回転砥石を、２は、この回転砥石１を一端部に取付けた砥石駆動軸をそれぞれ示し、この砥石駆動軸は、その他端を、図示しないサーボモータその他の回転駆動手段に連結される。
【００１２】
ここでは、試験片駆動軸３を砥石駆動軸２と平行に延在させて配設し、この試験片駆動軸３の一方の端部に、円板状の弾性体試験片４を保持するホルダー５を設け、その他端を、上記回転駆動手段とは別個の、図示しないサーボモータその回転駆動手段に連結するとともに、その中間部にクラッチ６を設ける。
【００１３】
ここで、ホルダー５は、駆動軸側に設けた受けパッド5aと、たとえば、試験片駆動軸３の直下位置に配置したシリンダによって、受けパッド5aに対して進退変位されるクランプパッド5bからなり、これらの両パッド5a, 5bは、それらの間に配置した弾性体試験片４をそれの厚み方向から所要の力で挟持して、その試験片周面を、砥石１の周面に対向させて位置させる。従ってここでは、試験片駆動軸３の回転作動に基づき、試験片４が、両パッド5a, 5bとともに、その駆動軸３と等速で回転する。
【００１４】
またここで、前記クラッチ６は、試験片駆動軸３、より直接的にはホルダー５の、回動駆動手段に対する断接を司るべく機能し、そのクラッチ６を解除することで、ホルダー５および試験片４の自由な回転を許容する。
【００１５】
ところで、このような試験片駆動軸３は、それを可動ベース７上に取付け、そしてこの可動ベース７を、たとえば、固定ベース８上に敷設したガイドレール９の作用下で、試験片駆動軸３の軸線と直交する方向に進退変位可能ならしめることにより、砥石駆動軸２との平行状態を維持したまま、それに接近し、また離隔変位することができる。
【００１６】
さらにここでは、可動ベース７の、固定ベース８に対する相対変位方向および量を検出するため、遮光板10とセンサーヘッド11とからなるレーザ変位計を変位センサー12として用い、その遮光板10を可動ベース７に、またセンサーヘッド11を固定ベース８にそれぞれ取付ける。
【００１７】
この変位センサ12は、可動ベース７に取付けた遮光板10の、センサーヘッド11への進入量に応じて、センサーヘッド11の発光部11a から照射されたレーザの、受光部11b への入射光量が変動することに基づいて、固定ベース８に対する可動ベース７の、基準位置からの変位量および変位方向を検出する。
【００１８】
なおここで、可動ベース７の基準位置とは、ホルダー５に保持した、半径寸法が既知の基準試料を、可動ベース７の変位下で砥石１の周面に所定の力で押圧して変位センサ12のキャリブレーションを行ったとき、いいかえれば、基準試料の中心軸線と砥石周面との間隔を、その基準試料の半径寸法と等しい基準間隔としたときの、その可動ベース７の、固定ベース８に対する相対位置を意味する。
【００１９】
以上のように構成してなる装置を用いて、弾性体試験片の摩耗試験を行う場合には、その試験の開始に先だって、ホルダー５にその弾性試験片４を保持するとともに、試験片駆動軸３のクラッチ６を解除して、その試験片駆動軸３、直接的には可動ベース７を、図示しない進退駆動手段の作用下で、砥石駆動軸側へ進出変位させ、これにより、弾性体試験片４の周面を、砥石１の周面に摩耗試験時と同等の力で押圧し、併せて、その砥石１を、試験時の周速と等しい速度で回転させて、弾性体試験片４を、砥石１に対する摩擦力によってそれに連れ回りさせる。
【００２０】
そして、このような連れ回り回転中における試験片４の回転軸線と、砥石周面との間隔を、可動ベース７の、前記基準位置に対する変位量および変位方向のそれぞれの、変位センサ12による測定および、その測定値の、基準位置寸法に対する加減算によって求め、このときの算出値を弾性体試験片４の動的半径とする。
【００２１】
なおこの場合において、試験片回転軸線と砥石周面との間隔が、弾性体試験片４の成形誤差その他に起因して、その試験片４と砥石１との周方向接触位置によって若干変化することも考えられるが、その変化の影響は、試験片４の回転中に前記間隔を複数回にわたって測定して、それらの測定値を平均化することで、十分に低減させることができる。
【００２２】
従ってその後は、上述のようにして求めた試験片４の動的半径から、その試験片４の、試験時における周長を求め、この周長に基づいて所要のスリップ率を設定することで、スリップ率を、それの大小にかかわらず、高い精度で設定することができる。
【００２３】
ところで、このスリップ率の設定は、摩耗試験に当って、試験片駆動軸３のクラッチ６を接続状態とするとともに、その駆動軸３を、回転駆動手段をもって、試験片４の周長に応じた回転速度で回転させて、砥石周速と、試験片周速との間に、所期した通りの周速差をもたらすことによって実現することができ、実際の摩耗試験は、このような周速差で回転する砥石１と試験片４とを、可動ベース７の進出変位下にて所定の力で押圧することによって、または、それらの両者の押圧後に、砥石１および試験片４のそれぞれを所定の周速で回転させることによって開始することができる。
【００２４】
かくして、この発明によれば、弾性体試験片４の、試験条件下での半径、すなわち動的半径を、高い精度をもって測定することができ、これにより、試験条件下での周長を十分正確に求めることができるので、スリップ率の設定精度を、理論直径を用いる従来技術に比してはるかに高めることができ、この結果として、摩耗試験の試験精度を効果的に向上させることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上に述べたところから明らかなように、この発明の方法によれば、スリップ率の設定精度を高めて、摩耗試験精度を大きく向上させることができ、また、この発明の実施装置によれば、弾性体試験片の動的半径を、簡単かつ容易に、しかも正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係る方法の実施に用いることができる装置をその要部について示す平面図である。
【符号の説明】
１  砥石
２  砥石駆動軸
３  試験片駆動軸
４  弾性体試験片
５  ホルダー
5a  受けパッド
5b  クランプパッド
６  クラッチ
７  可動ベース
８  固定ベース
９  ガイドレール
10  遮光板
11  センサーヘッド
11a   発光部
11b   受光部
12  変位センサ
【図１】
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