(57)【要約】【課題】本発明は摩擦係数等の測定効率の向上を図ることができると共に、構造を簡単なものとすることができ、さらに、荷重や駆動速度などの測定条件を連続的に変更できる上に、その試験データ（変位、荷重、摩擦力など）も連続的に取得できる触覚計測装置を提供することを課題としている。【解決手段】受圧部２１と、加圧部２２と、２枚の受圧側板バネ３１と、２枚の加圧側板バネ３２と、受圧側支持部材４１と、加圧側支持部材４２と、荷重方向駆動手段５１、５２と、荷重直交方向駆動手段６１、６２と、荷重方向変位検出手段７１と、荷重直交方向変位検出手段７２とを備えた構成になっている。【選択図】図１
2019066392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の計測対象物を保持すべく構成された受圧部と、
他方の計測対象物を保持すべく構成されていると共に、当該他方の計測対象物を前記受圧部に保持された前記一方の計測対象物に対して荷重を作用させることを可能にすべく前記受圧部に対向するように設けられた加圧部と、
前記荷重の方向に弾性変形可能なように当該荷重方向に直交するように平板面を向けた状態で並行に配置され、先端部で前記受圧部を前記荷重方向に移動可能に支持する少なくとも２枚の受圧側板バネと、
前記荷重方向に直交する方向に弾性変形可能なように当該荷重方向に平行になるように平板面を向けた状態で並行に配置され、先端部で前記加圧部を前記荷重方向に直交する方向に移動可能に支持する少なくとも２枚の加圧側板バネと、
前記各受圧側板バネの基端部を支持する受圧側支持部材と、
前記各加圧側板バネの基端部を支持する加圧側支持部材と、
前記受圧側支持部材及び前記加圧側支持部材の少なくとも一方を前記荷重方向に移動駆動する荷重方向駆動手段と、
前記受圧側支持部材及び前記加圧側支持部材の少なくとも一方を前記荷重方向に直交する方向に移動駆動する荷重直交方向駆動手段と、
前記受圧部に対応する部分の前記荷重方向の変位を検出する荷重方向変位検出手段と、
前記加圧部に対応する部分の前記荷重方向に直交する方向の変位を検出する荷重直交方向変位検出手段とを備えていることを特徴とする触覚計測装置。
【請求項２】
前記受圧側板バネ及び前記加圧側板バネは、それぞれ、前記先端部と前記基端部との間の方向である長さ方向の寸法が所定の値に設定され、前記長さ方向に直交する方向である幅方向の寸法が所定の値に設定され、また前記長さ方向及び幅方向に直行する方向である厚さ方向の寸法が所定の値に設定された平板によって形成されており、
前記各受圧側板バネは、互いに重ね合わさる位置となるように前記受圧側支持部材によって支持され、
前記各加圧側板バネは、互いに重ね合わさる位置となるように前記加圧側支持部材によって支持されていることを特徴とする請求項１に記載の触覚計測装置。
【請求項３】
前記受圧部及び前記加圧部の少なくとも一方であって、前記一方の計測対象物と前記他方の計測対象物との接触部に対応する部分及び／又はその近傍部分が透明部材で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の触覚計測装置。
【請求項４】
前記受圧部及び前記加圧部の少なくとも一方に、前記荷重方向に沿う方向、前記荷重方向に直交する方向でかつ前記加圧側板バネの平板面に直交する方向に沿う方向及び前記荷重方向に直交する方向でかつ前記加圧側板バネの平板面に平行な方向に沿う方向のうちの少なくとも一の方向の加速度を検出する加速度センサを設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の触覚計測装置。
【請求項５】
前記受圧部及び前記加圧部の少なくとも一方にヒータを設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の触覚計測装置。
【請求項６】
前記受圧部及び前記加圧部の少なくとも一方に前記荷重によって作用する圧力を検知する圧力センサを設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の触覚計測装置。
【請求項７】
前記荷重方向を鉛直方向に設定したことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の触覚計測装置。
【請求項８】
前記荷重方向を水平方向に設定したことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の触覚計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば化粧品のように感触が商品価値に影響を与えるものを対象物とし、その感触を摩擦係数やこれに相当する数値によって評価することを可能にする触覚計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦係数を計測する装置としては、玉軸受における外輪と鋼球との間の滑り摩擦係数を測定するように構成したものが知られている（例えば特許文献１）。この装置は、鋼球を外輪の内面に所定の力で押し付けた状態で当該外輪を回転させることにより、外輪と鋼球との間の滑り摩擦係数を計測しようとするものであり、その押し付け力として重錘による荷重を用いるようになっている。また、外輪と鋼球との間に生じる滑り摩擦力は、当該鋼球を支持する２枚の板バネの撓みを検出することにより、その撓みから所定の力（滑り摩擦力）を得るようになっている。
【０００３】
なお、板バネの撓みは、直接検出するのではなく、各板バネに貼り付けた歪ゲージで当該板バネの歪を検出することによって得ている。また、鋼球や板バネ等の重さが当該鋼球を介して外輪の内面に作用するのを防止すべく、バランスウエイト等を有する負荷機構を備えたものとなっている。この負荷機構により、上記重錘に対応する荷重のみが鋼球を介して外輪の内面に作用するようになっている。
【０００４】
上記のように構成された滑り摩擦係数を測定する装置においては、各板バネの撓みを歪ゲージによって得る構成になっているので、その板バネを他の板バネに交換するような場合には、その新たに交換する板バネに歪ゲージを貼る作業が必要になる。しかし、その作業は、滑り摩擦係数を測定する作業とは全く異なるものであると共に、歪ゲージの選定、歪ゲージを板バネに貼るための接着剤の選定や接着方法、その板バネにおける歪ゲージを貼る部位の下地処理等において、比較的高度な専門知識や技術を必要とするものである。このため、板バネを交換するような場合には、滑り摩擦係数の測定作業の効率が極端に低下することになるという問題がある。
【０００５】
しかも、重錘に対応する荷重のみが鋼球から外輪の内面に作用するようにするためバランスウエイト等を有する負荷機構が必要になることから、構造が複雑になるという問題がある。
【０００６】
また、上記装置と同様に、２枚の板バネの撓みを歪ゲージで検出することにより摩擦力を得ると共に、重錘やカウンタウエイトを有する負荷機構を備えたものとして、特許文献２に示す摩擦試験機もある。
【０００７】
一方、触覚計測装置としては、摩擦力を発生させるための荷重として分銅を用いた荷重手段を備え、摩擦力をロードセルで測定するように構成したものが知られている（例えば特許文献３）。
【０００８】
上記のように構成された触覚計測装置においては、荷重手段（分銅）を追加又は交換することで、その荷重手段による荷重の変化に応じた摩擦力や摩擦係数を得ることができるが、そのためには荷重手段を順次追加又は交換しながら繰り返し試験を行わなければならない。このため、異なる荷重に基づく摩擦力や摩擦係数の測定においては、手間と時間がかかり、作業効率が悪いという問題がある。しかも、荷重手段の荷重のみが垂直荷重として接触子から被測定物に作用するようにすべく、調整分銅を有するバランス調整手段（上記負荷機構と同様の構成のもの）が必要になることから、構造が複雑になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−０７１５５７号公報
【特許文献２】特開２００７−２９２５８７号公報
【特許文献３】特許第６１３８０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、摩擦係数やこれに相当する数値の測定効率の向上を図ることができると共に、構造を簡単なものとすることができる。また、荷重や駆動速度などの測定条件を連続的に変更でき、その試験データ（変位、荷重、摩擦力など）も連続的に取得できる触覚計測装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、一方の計測対象物を保持すべく構成された受圧部と、他方の計測対象物を保持すべく構成されていると共に、当該他方の計測対象物を前記受圧部に保持された前記一方の計測対象物に対して荷重を作用させることを可能にすべく前記受圧部に対向するように設けられた加圧部と、前記荷重の方向に弾性変形可能なように当該荷重方向に直交するように平板面を向けた状態で並行に配置され、先端部で前記受圧部を前記荷重方向に移動可能に支持する少なくとも２枚の受圧側板バネと、前記荷重方向に直交する方向に弾性変形可能なように当該荷重方向に平行になるように平板面を向けた状態で並行に配置され、先端部で前記加圧部を前記荷重方向に直交する方向に移動可能に支持する少なくとも２枚の加圧側板バネと、前記各受圧側板バネの基端部を支持する受圧側支持部材と、前記各加圧側板バネの基端部を支持する加圧側支持部材と、前記受圧側支持部材及び前記加圧側支持部材の少なくとも一方を前記荷重方向に移動駆動する荷重方向駆動手段と、前記受圧側支持部材及び前記加圧側支持部材の少なくとも一方を前記荷重方向に直交する方向に移動駆動する荷重直交方向駆動手段と、前記受圧部に対応する部分の前記荷重方向の変位を検出する荷重方向変位検出手段と、前記加圧部に対応する部分の前記荷重方向に直交する方向の変位を検出する荷重直交方向変位検出手段とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記受圧側板バネ及び前記加圧側板バネは、それぞれ、前記先端部と前記基端部との間の方向である長さ方向の寸法が所定の値に設定され、前記長さ方向に直交する方向である幅方向の寸法が所定の値に設定され、また前記長さ方向及び幅方向に直行する方向である厚さ方向の寸法が所定の値に設定された平板によって形成されており、前記各受圧側板バネは、互いに重ね合わさる位置となるように前記受圧側支持部材によって支持され、前記各加圧側板バネは、互いに重ね合わさる位置となるように前記加圧側支持部材によって支持されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記受圧部及び前記加圧部の少なくとも一方であって、前記一方の計測対象物と前記他方の計測対象物との接触部に対応する部分及び／又はその近傍部分が透明部材で構成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記受圧部及び前記加圧部のうちの少なくとも一方に、前記荷重方向に沿う方向、前記荷重方向に直交する方向でかつ前記加圧側板バネの平板面に直交する方向に沿う方向及び前記荷重方向に直交する方向でかつ前記加圧側板バネの平板面に平行な方向に沿う方向のうちの少なくとも一の方向の加速度を検出する加速度センサを設けたことを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記受圧部及び前記加圧部の少なくとも一方にヒータを設けたことを特徴としている。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、前記受圧部及び前記加圧部の少なくとも一方に前記荷重によって作用する圧力を検知する圧力センサを設けたことを特徴としている。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、前記荷重方向を鉛直方向に設定したことを特徴としている。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、前記荷重方向を水平方向に設定したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、一方の計測対象物と他方の計測対象物との間の荷重を受圧側板バネの先端部の撓みとその剛性によって算出することができるが、その撓みは受圧部の変位を荷重方向変位検出手段で検出することにより得ることができる。また、荷重については、受圧側支持部材及び加圧側支持部材の少なくとも一方を荷重方向駆動手段によって前記荷重方向に連続的に移動駆動することにより、連続的に変化させることができる。
【００２０】
また、一方の計測対象物と他方の計測対象物との間の相対的な変位については、受圧側支持部材及び加圧側支持部材の少なくとも一方を荷重直交方向駆動手段で移動駆動することにより連続的に生じさせることができる。しかも、一方の計測対象物と他方の計測対象物との間の相対的な速度についても、受圧側支持部材及び加圧側支持部材の少なくとも一方を荷重直交方向駆動手段で移動駆動することにより連続的に変化させることができる。
【００２１】
上記荷重や上記相対的な速度に基づいて一方及び他方の計測対象物の間に生じる摩擦力は加圧側板バネの先端部の撓みとその剛性によって算出することができるが、その撓みは加圧部の変位を荷重直交方向変位検出手段で検出することにより得ることができる。
【００２２】
従って、種々の荷重や、種々の摺動速度等に応じた摩擦力や摩擦係数等を簡単に得ることができる。しかも、受圧側板バネや加圧側板バネの撓みを歪ゲージで検出する必要がないので、これらの受圧側板バネや加圧側板バネを交換する場合でもその交換を簡単に行うことができる。更に、一方の計測対象物と他方の計測対象物との間の荷重を荷重方向駆動手段によってその荷重方向に連続的に変化させることができるので、その荷重の調整のために分銅を用いる場合に比べて構造の簡素化を図ることができる。そして更に、荷重や駆動速度などの測定条件を連続的に変更することを可能にし、その試験データ（変位、荷重、摩擦力など）も連続的に取得できるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態として示した触覚計測装置の正面図である。
【図２】同触覚計測装置の要部拡大正面図である。
【図３】同触覚計測装置の背面図である。
【図４】同触覚計測装置の要部拡大背面図である。
【図５】同触覚計測装置の要部右側面図である。
【図６】同触覚計測装置の要部左側面図である。
【図７】同触覚計測装置の平面図である。
【図８】同触覚計測装置に関し、荷重直行方向に生じる力ＦＴの実施例の結果を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態として示した触覚計測装置の正面図である。
【図１０】同触覚計測装置の要部拡大正面図である。
【図１１】同触覚計測装置の図であって、図１０のXI−XI線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
まず、第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。この第１実施形態で示す触覚計測装置１は、図１〜図７に示すように、受圧部２１と、加圧部２２と、２枚の受圧側板バネ３１と、２枚の加圧側板バネ３２と、受圧側支持部材４１と、加圧側支持部材４２と、荷重方向駆動手段５１、５２と、荷重直交方向駆動手段６１、６２と、荷重方向変位検出手段７１と、荷重直交方向変位検出手段７２とを備えた構成になっている。
【００２６】
受圧部２１は、例えば人工皮革等の一方の計測対象物Ａを保持すべく構成されたものであり、図２に示すように、Ｌ字状板２１１と、このＬ字状板２１１の一方の板部２１１ａをボルトや位置決めピンで固定する所定の厚さの四角形状板２１２とを備えている。四角形状板２１２は、一方の板部２１１ａを固定することによって、Ｌ字状板２１１における他方の板部２１１ｂを水平方向に保持するようになっている。なお、一方の計測対象物Ａの材質は、皮革、人工皮革、ガラス、金属、あるいはポリエチレンやアクリルのような樹脂などいずれでもよく、また形状については平板、半球などいずれでもよく、特に限定されない。
【００２７】
水平に保持される他方の板部２１１ｂの上面には、受圧台２１１ｃがボルト等によって着脱自在に設けられている。受圧台２１１ｃは、その上に一方の計測対象物Ａをボルトや粘着剤等を用いて着脱可能に取り付けることが可能になっている。なお、受圧台２１１ｃは、一方の計測対象物Ａ自体の凹凸をそのまま維持した状態で、当該計測対象物Ａの上面を平面状に保持するようになっている。
【００２８】
加圧部２２は、他方の計測対象物Ｂを保持すべく構成されたものであると共に、その計測対象物Ｂを上記受圧部２１に保持された一方の計測対象物Ａに荷重ＦＮを作用させることを可能にすべく当該受圧部２１に対向するように構成されたものである。この加圧部２２は、Ｌ字状板２２１と、このＬ字状板２２１の一方の板部２２１ａをボルトや位置決めピンで固定する所定の厚さの四角形状板２２２とを備えている。四角形状板２２２は、一方の板部２２１ａを固定することによって、Ｌ字状板２２１における他方の板部２２１ｂを水平方向に保持するようになっている。この場合、他方の板部２２１ｂは、受圧部２１の他方の板部２１１ｂの上方にあって、当該他方の板部２１１ｂに平行に対向する位置に設けられるようになっている。
【００２９】
他方の板部２２１ｂの下面には、加圧台２２１ｃがボルト等によって着脱自在に設けられている。加圧台２２１ｃは、その下面に他方の計測対象物Ｂをボルトや粘着剤等を用いて着脱可能に取り付けることが可能になっている。なお、他方の計測対象物Ｂは、その接触部となる点または面を一方の計測対象物Ａに向けた状態で加圧台２２１ｃに保持されるようになっている。また、上記荷重ＦＮは、他方の計測対象物Ｂから一方の計測対象物Ａに作用し、かつ当該一方の計測対象物Ａの上面に直交する方向であって鉛直方向に作用するようになっている。なお、他方の計測対象物Ｂは、接触部を一方の計測対象物Aに向けた状態で加圧台２２１ｃに保持されることが重要である。
【００３０】
他方の計測対象物Ｂの材質としては、一方の計測対象物Ａと同様に、皮革、人工皮革、ガラス、金属、ポリエチレンやアクリルのような樹脂などいずれであってもよい。また、他方の計測対象物Ｂの形状としては、平板、半球に加えて、化粧筆や化粧用パフのような化粧小物類などいずれでもよく、特に限定されない。他方の計測対象物Ｂとして上記に挙げた形状のものを用いた場合には、計測対象物Ａ、Ｂ間に配したクリーム状や、液状、粉状のような化粧品等についても、摩擦係数に相当する数値（例えば粘性係数）としての客観的データを得ることが可能になる。
【００３１】
２枚の各受圧側板バネ３１は、上記荷重ＦＮの方向に弾性変形可能なように当該荷重ＦＮの方向に直交するように平板面を向けた状態で並行（この例では平行）に配置され、先端部で受圧部２１を荷重ＦＮの方向に移動可能に支持するように構成されている。なお、受圧側板バネ３１については、３枚以上の複数枚のものを並列（又は平行）に配置するように構成してもよい。
【００３２】
一方、２枚の各加圧側板バネ３２は、上記荷重ＦＮの方向に直交する方向に弾性変形可能なように当該荷重ＦＮの方向に平行となるように平板面を向けた状態で並行（この例では平行）に配置され、先端部で加圧部２２を荷重ＦＮの方向に直交する方向に移動可能に支持するように構成されている。なお、加圧側板バネ３２については、３枚以上の複数枚のものを並列（又は平行）に配置するように構成してもよい。
【００３３】
受圧側支持部材４１は、各受圧側板バネ３１の基端部を固定的に支持するようになっており、加圧側支持部材４２は、各加圧側板バネ３２の基端部を固定的に支持するようになっている。
【００３４】
荷重方向駆動手段５１、５２のうち一方の荷重方向駆動手段５１は、図１に示すように、受圧側支持部材４１を荷重ＦＮ方向（即ち、Ｚ軸方向（鉛直方向））に沿って移動駆動するように構成されており、他方の荷重方向駆動手段５２は、加圧側支持部材４２を荷重ＦＮ方向に沿って移動駆動するように構成されている。なお、荷重方向駆動手段５１、５２については、これらのうち一方のみを、受圧側支持部材４１又は加圧側支持部材４２の移動駆動のために設けるようにしてもよい。また、荷重方向駆動手段５１、５２は往復の移動駆動が可能である。
【００３５】
また、荷重直交方向駆動手段６１、６２のうち一方の荷重直交方向駆動手段６１は、受圧側支持部材４１を荷重ＦＮの方向に直交する方向に沿って移動駆動するように構成されており、他方の荷重直交方向駆動手段６２は、加圧側支持部材４２を荷重ＦＮの方向に直交する方向に沿って移動駆動するように構成されている。この場合の荷重ＦＮの方向に直交する方向は、加圧側板バネ３２の平板面に対しても直交する方向（図１の紙面に直交する方向（図５〜７のＸ軸方向））となっているが、荷重直行方向駆動手段６１、６２のうち何れか一方は加圧側板バネ３２の平板面に対して平行となる方向（図１のＹ軸方向）であってもよい。なお、荷重直交方向駆動手段６１、６２については、これらのうち一方のみを、受圧側支持部材４１又は加圧側支持部材４２の移動駆動のために設けるようにしてもよい。また、荷重直交方向駆動手段６１、６２は往復の移動駆動が可能である。
【００３６】
荷重方向変位検出手段７１は、受圧部２１の受圧側支持部材４１に対する荷重ＦＮの方向の変位を検出するように構成されている。この荷重方向変位検出手段７１は、受圧部２１における四角形状板２１２の荷重ＦＮの方向の変位を測定することが可能な渦電流変位センサによって構成されている。渦電流変位センサは、四角形状板２１２に接触することなく当該四角形状板２１２の変位を測定することが可能な非接触式変位センサである。なお、他の変位検出センサを用いてもよいことはいうまでもない。
【００３７】
また、荷重直交方向変位検出手段７２は、図３、図４、図６及び図７に示すように、加圧部２２の加圧側支持部材４２に対する荷重ＦＮの方向に直交する方向（Ｘ軸方向）の変位を検出するように構成されている。この荷重直交方向変位検出手段７２は、加圧部２２における四角形状板２２２について荷重ＦＮに直交する方向の変位の測定が可能な渦電流変位センサによって構成されている。なお、荷重ＦＮの方向に直交する方向は、加圧側板バネ３２の平板面に直交する方向ともなっている。
【００３８】
受圧側板バネ３１及び加圧側板バネ３２は、それぞれ、先端部と基端部との間の方向である長さ方向の寸法が所定の値に設定され、その長さ方向に直交する方向である幅方向の寸法が所定の値に設定され、また前記長さ方向及び幅方向に直行する方向である厚さ方向の寸法が所定の値に設定された四角形状のばね用りん青銅の平板によって形成されている。
【００３９】
そして、各受圧側板バネ３１は、互いに重なり合う位置にあって平行に対向し、かつ各平板面が荷重ＦＮの方向に直交する方向（水平方向）を向くように、先端部が受圧部２１に連結され、基端部が受圧側支持部材４１によって支持されている。この場合、受圧側板バネ３１の先端部は、受圧部２１における四角形状板２１２の側面に当て板２１２ａを介してボルトで着脱自在に固定されている。また、受圧側板バネ３１の基端部は、受圧側支持部材４１を構成する一の部品である所定の厚さの四角形状板４１１の側面に当て板４１１ａを介してボルトで着脱自在に固定されている。四角形状板２１２、４１１は、受圧側板バネ３１によって連結された状態において平行になるように設定されている。
【００４０】
また、各加圧側板バネ３２は、互いに重ね合わさる位置にあって平行に対向し、かつ各平板面が荷重ＦＮの方向に平行な方向（鉛直方向）を向くように、先端部が加圧部２２に連結され、基端部が加圧側支持部材４２によって支持されている。この場合、加圧側板バネ３２の先端部は、加圧部２２における四角形状板２２２の側面に当て板２２２ａを介してボルトで着脱自在に固定されている。また、加圧側板バネ３２の基端部は、加圧側支持部材４２を構成する一の部品である四角形状板４２１の側面に当て板４２１ａを介してボルトで着脱自在に固定されている。四角形状板２２２、４２１は、加圧側板バネ３２によって連結された状態において平行になるように設定されている。
【００４１】
更に、各受圧側板バネ３１及び各加圧側板バネ３２は、その長さ方向が図１、図２、図７に示すように、荷重ＦＮに直交する方向（Ｙ軸方向）を向くように配置されている。しかも、各受圧側板バネ３１及び各加圧側板バネ３２は、これらの２枚の受圧側板バネ３１の間の中央部及び２枚の加圧側板バネ３２の間の中央部に、一方の計測対象物Ａと他方の計測対象物Bとの接触部が位置するように構成されている。更に、受圧側板バネ３１の幅方向の中央部及び加圧側板バネ３２の幅方向の中央部に、一方の計測対象物Ａと他方の計測対象物Bとの接触部が位置するようにも構成されている。なお、接触部が上記とは異なる位置となるように構成されたものであってもよい。
【００４２】
受圧部２１及び加圧部２２の一方又は双方については、一方の計測対象物Ａと他方の計測対象物Ｂとの接触部に対応する部分及び／又はその部分の近傍部分を透明部材で構成するようにしてもよい。この場合には、互いに摺動する部分について外部からの観察や撮影等が可能になるという利点がある。なお、受圧部２１及び加圧部２２について、不透明な部材で構成してもよいことはいうまでもない。
【００４３】
また、受圧部２１及び加圧部２２のうちの少なくとも一方に、荷重ＦＮ方向に沿う方向（Ｚ軸の＋−の方向）、荷重ＦＮ方向に直交する方向でかつ加圧側板バネ３２の平板面に直交する方向に沿う方向（Ｘ軸の＋−の方向）及び荷重ＦＮ方向に直交する方向でかつ加圧側板バネ３２の平板面に平行な方向に沿う方向（Ｙ軸の＋−の方向）の少なくとも一の方向の加速度を検出する加速度センサ（図示せず）を設けるように構成してもよい。これにより、摺動時における力の時間発展信号の取得と同時に、加速度の時間発展信号を取得することができる。
【００４４】
更に、受圧部２１及び加圧部２２の少なくとも一方にヒータ（図示せず）を設けるように構成してもよい。即ち、受圧部２１における例えば受圧台２１１ｃ及び加圧部２２における例えば加圧台２２１ｃの一方又は双方に、加熱用のヒータを設けるように構成してもよい。この場合には、一方の計測対象物Ａや、他方の計測対象物Ｂについての温度を所定の温度に設定することができるので、各種の温度における摩擦力や摩擦係数を得ることができる。
【００４５】
また、受圧部２１及び加圧部２２の少なくとも一方に荷重ＦＮによって作用する圧力を検知する圧力センサ（図示せず）を設けるように構成してもよい。即ち、受圧部２１の例えば受圧台２１１ｃ及び加圧部２２の例えば加圧台２２１ｃの一方又は双方に圧力センサを設けることで、一方の計測対象物Ａや他方の計測対象物Ｂに作用する圧力を検出するように構成してもよい。この場合には、荷重ＦＮによる接触荷重とヘルツ接触理論を用いた見かけの接触面積によって算出される面圧だけでなく、面内にかかる圧力を直接計測することができる。
【００４６】
上記のように構成された触覚計測装置１においては、受圧部２１及び加圧部２２のそれぞれが２枚の受圧側板バネ３１によるダブルカンチレバー及び２枚の加圧側板バネ３２によるダブルカンチレバーによって支持された状態となる。
【００４７】
受圧側板バネ３１によるダブルカンチレバーは、各受圧側板バネ３１の平板面が荷重ＦＮに直交する方向に向いており、当該荷重ＦＮに直交する方向の剛性が極めて高いものになることから、受圧部２１の可動方向を、荷重ＦＮの方向である図中Ｚ軸方向に限定することができる。即ち、受圧部２１の自由度をＺ軸方向の一の直線に沿う方向に限定することができる。
【００４８】
また、加圧側板バネ３２によるダブルカンチレバーは、各加圧側板バネ３２の平板面が荷重ＦＮに平行な方向を向いており、当該荷重ＦＮの方向の剛性が極めて高いものになることから、加圧部２２の可動方向を、荷重ＦＮに直交する方向であって加圧側板バネ３２に直交する方向である図中Ｘ軸方向に限定することができる。即ち、加圧部２２の自由度をＸ軸方向の一の直線に沿う方向に限定することができる。
【００４９】
ここで、例えば受圧側板バネ３１として一枚のものを用いると、受圧部２１は当該受圧側板バネ３１に作用する荷重ＦＮによって円弧状の軌跡を描くように変位することになる。しかも、一枚の受圧側板バネ３１をもって、受圧部２１に作用するねじりモーメントに対抗することでねじり変形の小さな構造のものを得ることは極めて困難である。
【００５０】
これに対し、本実施形態においては２枚の受圧側板バネ３１で構成されていることから、受圧部２１に作用する荷重ＦＮに対して各受圧側板バネ３１が並行に保たれた状態で変位すると共に、当該受圧部２１がほぼ直線状の軌跡を描くように変位することになる。しかも、受圧部２１に作用するねじりモーメントに対して、２枚の受圧側板バネ３１は極めて高いねじり剛性をもって対抗することができ、ねじり変形を極めて小さく抑えることができる。加圧側板バネ３２についても、２枚で構成されているので、極めて高いねじり剛性のものとすることができると共に、加圧部２２をほぼ直線状に変位させることができる。
【００５１】
なお、受圧側板バネ３１及び加圧側板バネ３２については、それぞれ３枚以上のもので構成してもよいことはいうまでもない。但し、シンプルな構造のものとする上では、２枚のもので構成することが好ましい。
【００５２】
また、２枚の受圧側板バネ３１は同一の材質による同一の外形寸法を有するもので構成され、互いに重なる位置において並行に配置された状態になっているので、荷重ＦＮが作用していない静的な平衡位置（中立位置）にある受圧部２１に対して、Ｚ軸方向の＋又は−の方向に同一の大きさの力が作用した場合には、＋の方向にも−の方向にも同一の変位が生じることになる。
【００５３】
加圧側板バネ３２についても受圧側板バネ３１と同様である。但し、加圧側板バネ３２の場合は、静的な平衡位置にある加圧部２２がＸ軸方向における＋−の各方向に同一の変位が生じることになる。
【００５４】
また、受圧側板バネ３１及び加圧側板バネ３２は、板バネの材質として好適なばね用りん青銅によって構成されているが、ステンレス鋼等の他の金属や非金属の板によって構成されたものであってもよい。
【００５５】
２枚の受圧側板バネ３１の間の中央部及び２枚の加圧側板バネ３２の間の中央部に、一方の計測対象物Ａと他方の計測対象物Bとの接触部が位置するように構成されていると共に、受圧側板バネ３１の幅方向の中央部及び加圧側板バネ３２の幅方向の中央部にも、一方の計測対象物Ａと他方の計測対象物Bとの接触部が位置するように構成されているので、荷重ＦＮや、これによって作用する摩擦力によってねじりモーメントが発生するのを防止することができる。従って、そのようなねじりモーメントが受圧側板バネ３１や加圧側板バネ３２によるダブルカンチレバーに作用するのを防止することができる。
【００５６】
また、受圧台２１１ｃ、加圧台２２１ｃがそれぞれ受圧部２１や加圧部２２に対して着脱可能に構成されているので、これらの受圧台２１１ｃ、加圧台２２１ｃを他の専用治具のものに交換することによって、スティック状の化粧料やブラシ等についての滑り摩擦等の試験をすることができる。しかも、人の手指で肌を触る（化粧品を塗布する）動作を模式的に再現する場合には、例えば一方の計測対象物Aとしてはバイオスキン製の平板を、他方の計測対象物Bとしては同じくバイオスキン製の半球体を用い、その間に化粧品を介在させることによって行うことができる。
【００５７】
なお、受圧部２１及び加圧部２２の一方又は双方について、一方の計測対象物Ａと他方の計測対象物Ｂとの接触部に対応する部分及び／又はその部分の近傍部分を透明部材で構成する例を示したが、その計測対象物Ａ、Ｂについても透明な材質のもので構成することにより、その計測対象物Ａ、Ｂの接触面についての観察も可能になる。即ち、摺動中における接触面の可視化を行うことができる。
【００５８】
受圧部２１及び加圧部２２の少なくとも一方にヒータ（図示せず）を設けるように構成してもよく、その場合、上述のように各種の温度における摩擦係数等を得ることができると共に、例えば人肌の温度であっても、種々の温度に対応した試験をすることができる。
【００５９】
また、例えば荷重方向駆動手段５２を用いて、加圧側支持部材４２を用いて加圧部２２を荷重ＦＮの方向（Ｚ軸方向）の下方に移動駆動することにより、荷重ＦＮが加圧部２２から受圧部２１に計測対象物Ｂ、Ａ等を介して作用することになる。この際、受圧部２１が下方に所定量変位することになることから、その変位量に相当する受圧側板バネ３１の撓みに基づく反力が受圧部２１から加圧部２２に作用することになる。その反力は、荷重ＦＮと反対の方向で、当該荷重ＦＮと等しい値になる。
【００６０】
このため、荷重方向変位検出手段７１で、受圧部２１の荷重ＦＮの方向の変位を検出し、受圧側板バネの荷重方向の剛性を用いて、当該荷重ＦＮの値を算出することができる。この場合、荷重方向変位検出手段７１は、渦電流変位センサによって構成されており、受圧部２１に触れることなく、当該受圧部２１の変位を測定することができるので、正確な荷重ＦＮを算出することができる。
【００６１】
２枚の加圧側板バネ３２による荷重ＦＮ方向に直交しかつ加圧側板バネ３２の平板面に直交する方向（図７のＸ軸方向）に１自由度を持つダブルカンチレバーに関する添え字としてＴを付すこととする。
【００６２】
一方の荷重直交方向駆動手段６１を用いて受圧側支持部材４１を往復移動させたときに２枚の加圧側板バネ３２の撓みδを検出し、その撓みδと加圧側板バネの荷重直行方向の剛性を用いて荷重直行方向に生じた力ＦＴを算出することができ、一方の計測対象物Ａと他方の計測対象物Ｂとの間の摩擦力やその摩擦係数を得ることが可能となる。
【００６３】
また、この実施形態における触覚計測装置１においては、一方の計測対象物Ａと他方の計測対象物Ｂとの間の荷重ＦＮを受圧側板バネ３１の先端部の撓みによって上述の通り算出することができるが、その撓みは受圧部２１の変位を荷重方向変位検出手段７１により検出することによって正確な値のものとして得ることができる。また、荷重ＦＮについては、受圧側支持部材４１及び加圧側支持部材４２の少なくとも一方を荷重方向駆動手段５１、５２によってその荷重ＦＮ方向に連続的に移動駆動することによって、簡単に変化させることができる。
【００６４】
更に、一方の計測対象物Ａと他方の計測対象物Ｂとの間の相対的な位置は、受圧側支持部材４１及び加圧側支持部材４２の少なくとも一方を荷重直交方向駆動手段６１、６２で移動駆動することにより連続的に変化させることができる。しかも、一方の計測対象物Ａと他方の計測対象物Ｂとの間の相対的な速度ＶＲについても、受圧側支持部材４１及び加圧側支持部材４２の少なくとも一方を荷重直交方向駆動手段６１、６２で移動駆動することにより連続的に変化させることができる。
【００６５】
荷重ＦＮや相対的な速度ＶＲに基づいて一方及び他方の計測対象物Ａ、Ｂの間に生じる摩擦力は加圧側板バネ３２の先端部の撓みによって上述の通り算出することができるが、その撓みも加圧部２２の変位を荷重直交方向変位検出手段７２で検出することにより正確に得ることができる。
【００６６】
従って、種々の荷重ＦＮや、種々の摺動速度等に応じた摩擦力やその摩擦係数等を簡単に得ることができる。しかも、受圧側板バネ３１や加圧側板バネ３２の撓みを歪ゲージで検出する必要がないので、これらの受圧側板バネ３１や加圧側板バネ３２を交換する場合でもその交換に手間がかかることがない。更に、一方の計測対象物Ａと他方の計測対象物Ｂとの間の荷重ＦＮを荷重方向駆動手段５１、５２によって連続的に変化させることができるので、その荷重ＦＮの調整のために分銅を用いる場合に比べて、作業が簡単になると共に、構造の簡素化を図ることができる。
【００６７】
なお、上記第１実施形態においては、荷重ＦＮの方向を鉛直方向に設定した触覚計測装置１について示したが、荷重ＦＮの方向を水平方向に設定したもので触覚計測装置を構成してもよい。
【００６８】
以下、荷重ＦＮの方向を水平方向に設定した第２実施形態の触覚計測装置１´について説明する。但し、第１実施形態と共通する構成要素には同一の符号を付し説明を省略する。
【００６９】
この第２実施形態で示す触覚計測装置１´は、図９〜図１１に示すように、荷重ＦＮの方向が水平方向（Ｙ軸方向）となっている。このため、荷重方向駆動手段５１、５２は、それぞれ受圧側支持部材４１および加圧側支持部材４２を水平方向に移動駆動するように構成されている。
【００７０】
一方、荷重直交方向駆動手段６１、６２については、第１実施形態と同様であり、それぞれ受圧側支持部材４１および加圧側支持部材４２を加圧側板バネ３２の平板面に対して直交する方向（図９の紙面に直交する方向（Ｘ軸方向））に移動駆動するように構成されているが、荷重直行方向駆動手段６１、６２のうち何れか一方は加圧側板バネ３２の平板面に対して平行となる方向（図９のＺ軸方向）に移動駆動するように構成されていてもよい。
【００７１】
上記のように構成された触覚計測装置１´によれば、触覚計測装置１とは異なり、
受圧側板バネ３１や加圧側板バネ３２において、その先端部に取り付けられた受圧部２１、加圧部２２、計測対象物Ａ、Ｂの自重を支えるために十分なだけの剛性を考慮する必要がなくなるため、より低い剛性の受圧側板バネ３１及び加圧側板バネ３２を用いることが可能となる。従って、微小な荷重ＦＮによる現象（摩擦力やその変動等の種々の現象）も捉えることができるという顕著な効果を奏する。
【００７２】
なお、触覚計測装置１、１´においては、荷重方向駆動手段５１、５２及び荷重直交方向駆動手段６１、６２についてコンピュータによって制御することが好ましい。その場合には、受圧部２１及び加圧部２２について、駆動距離、駆動速度、加速度レート、往復回数、待機時間等のコンピュータによる制御が可能になる。これらのパラメータを任意に設定することで、測定したい項目に合わせた試験内容を任意に実施することができる。例えば、往復移動だけでなく、選択的に一方向の滑り摩擦試験等を行うこともできる。また、得られたデータは、データロガーに蓄積することで、多変量解析等の種々の解析が可能になる。
【００７３】
また、受圧側板バネ３１や加圧側板バネ３２の撓みの方向と異なる方向に、荷重方向駆動手段５１、５２及び荷重直交方向駆動手段６１、６２により移動制御することにより、駆動時におけるノイズ（それらの駆動手段によって発生する微小な振動等も含む）の影響をうけにくくする作用が期待できる。
【００７４】
［実施例］
次に、下記の具体的構成を備えた触覚計測装置１の実施例を示す。
・板ばねの材質：  ばね用りん青銅Ｃ５２１０Ｐ（ＪＩＳ  Ｈ  ３１３０）
・加圧側板バネによるダブルカンチレバーの剛性（図1のX軸方向）：７５０Ｎ／ｍ
・計測対象物Ａ：バイオスキン製平板
・計測対象物Ｂ：バイオスキン製半球体
・Ａ、Ｂ間試料：市販化粧用クリーム、５μＬ
・荷重：０．５Ｎ
・駆動速度： １０ｍｍ／ｓｅｃ
・摺動距離： ２０ｍｍ
【００７５】
図８に上記実施例の測定結果を示す。
一方の荷重直交方向駆動手段６１を用いて受圧側支持部材４１を往復移動させたときの２枚の加圧側板バネ３２の撓みδを用いて荷重直行方向に生じた力ＦＴを連続するデータとして出力したものであり、一方の計測対象物Ａと他方の計測対象物Ｂとの間の摩擦力やその摩擦係数を得ることが可能となる。即ち、種々の計測対象物Ａ、Ｂや、Ａ、Ｂ間に配した化粧料等について、図８に示すような波形を比較、解析することにより、その対象物の感触を評価する一指標とできる。
【符号の説明】
【００７６】
１、１´  触覚計測装置
２１  受圧部
２２  加圧部
３１  受圧側板バネ
３２  加圧側板バネ
４１  受圧側支持部材
４２  加圧側支持部材
５１、５２  荷重方向駆動手段
６１、６２  荷重直交方向駆動手段
７１  荷重方向変位検出手段
７２  荷重直交方向変位検出手段
Ａ  一方の計測対象物
Ｂ  他方の計測対象物
ＦＮ  荷重
【図１】
2019066392.tif 000003
【図２】
2019066392.tif 000004
【図３】
2019066392.tif 000005
【図４】
2019066392.tif 000006
【図５】
2019066392.tif 000007
【図６】
2019066392.tif 000008
【図７】
2019066392.tif 000009
【図８】
2019066392.tif 000010
【図９】
2019066392.tif 000011
【図１０】
2019066392.tif 000012
【図１１】
2019066392.tif 000013