(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定体を回転自在に取付ける第1の取付手段と、
この第1の取付手段に取り付けられた前記被測定体を回転させる第1の駆動手段と、
媒体を固定的に取付け、この媒体を前記被測定体に接触させる第2の取付手段と、
この第2の取付手段を前記被測定体の回転時に該被測定体と媒体とが接触する状態で移動させる第2の駆動手段と、
前記被測定体の回転及び前記第2の取付手段の移動に基づいて前記被測定体と媒体との間に発生する摩擦力を測定する摩擦力測定手段と、
前記第1の取付手段を一端側、前記摩擦力測定手段を他端側に支持する支持手段と、
この支持手段を移動自在に保持する保持手段と、
前記支持手段を移動させることにより前記被測定体を前記媒体に対して接離する方向に移動させる回転カムと
を備えることを特徴とする摩擦力測定装置。
【請求項２】
被測定体を回転自在に取付ける第1の取付手段と、
この第1の取付手段に取り付けられた前記被測定体を回転させる第1の駆動手段と、
媒体を固定的に取付け、この媒体を前記被測定体に接触させる第2の取付手段と、
この第2の取付手段を前記被測定体の回転時に該被測定体と媒体とが接触する状態で移動させる第2の駆動手段と、
前記被測定体の回転及び前記第2の取付手段の移動に基づいて前記被測定体と媒体との間に発生する摩擦力を測定する摩擦力測定手段と、
前記被測定体の摩擦力測定時における表面温度を測定する温度測定手段と、
前記被測定体の摩擦力測定時における外形状を測定する形状測定手段と、
を具備することを特徴とする摩擦力測定装置。
【請求項３】
被測定体を第1の取付体に回転自在に取付ける第1の取付工程と、
媒体を第2の取付体に固定的に取付け、この媒体を前記被測定体に接触させる第2の取付工程と、
前記第1の取付工程により取り付けられた前記被測定体を回転させるとともに該被測定体と媒体とが接触する状態で前記取付体を移動させる駆動工程と、
前記被測定体の回転及び前記取付体の移動に基づいて前記被測定体と媒体との間に発生する摩擦力を測定する摩擦力測定工程と、
前記被測定体の摩擦力測定時における表面温度を測定する温度測定工程と、
前記被測定体の摩擦力測定時における外形状を測定する形状測定工程と、
を具備することを特徴とする摩擦力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば、用紙等の媒体を取出し、或は搬送するゴムローラ等の摩擦力を測定する摩擦力測定装置及び測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動預出機(ATM)や、電子写真複写機(PPC)或いはプリンタ等においては、紙幣や用紙等の媒体を取出す取出装置、或いは搬送する搬送装置を備えている。
【０００３】
近年においては、これら取出装置や搬送装置の技術改良によって社会やオフィスにおける処理効率が大きく向上されている。
【０００４】
これらの装置ではゴムローラやゴムベルト等の部材により、積層状態にある媒体から媒体を一体づつ分離して取出し、この取出した媒体を搬送する。
【０００５】
ところで、取出される媒体或いは搬送される媒体の挙動は媒体と媒体との間に発生する摩擦力、或いは媒体とゴムローラ(或いはゴムベルト)との間に発生する摩擦力の大小に依存している。このため、取出装置、搬送装置を設計する上では、ゴムローラ(或いはゴムベルト)と媒体との間に発生する摩擦力の関係を事前に把握する必要がある。
【０００６】
一方、部材の摩擦係数としては一般に、クーロン・アモントンの法則が広く成立することが知られている。しかし、ゴム材と紙等の媒体との接触となると、必ずしもこの法則に従わないことがある。例えば、ゴム材と紙との間の摩擦係数は、ゴム材と紙との接触圧、ゴム材の回転速度、ゴム材の表面温度、媒体の速度、さらにゴム材や媒体の磨耗紛が摩擦面に残留する状態によって変化する。
【０００７】
これらの摩擦係数に対する影響因子を考慮したゴム材と紙等の媒体との摩擦係数の測定方法は規定されていない。特に、ゴム材と紙片の両方が運動する場合や紙片やゴム材の磨耗紛の影響を考慮にいれた測定試験方法は規定及び提案されていない。
【０００８】
例えば、JIS・K「ゴム」には摩擦係数測定方法は規定されていない。また、JIS・P8147「紙及び板紙の摩擦係数試験方法」には「紙」と「紙」の接触に対する摩擦係数測定方法は定義されているが、「ゴム」と「紙」の接触に対する摩擦係数の測定方法は規定されていない。
【０００９】
この場合の測定方法としては、公開されている研究報告では例えば、水平板上に紙片を固定し、この紙片の上にゴム片を載置し、ゴム片の上に錘を載せ、錘を引張機構により引っ張ることにより紙片とゴム片との間に相対的な滑り運動を与えて摩擦係数を測定する方法がある。
【００１０】
また、傾斜板上に紙片を固定的に設け、この紙片の上にゴム片を載置し、さらにゴム片の上に錘を載せ、傾斜板を回動させて傾斜させることにより、紙片とゴム片との間に相対的な滑り運動を与えて摩擦係数を測定する方法がある。
【００１１】
しかしながら、これらの試験方法ではゴム片の摩擦面は固定されており、ゴム片の摩擦面に巻き込まれる磨耗紛や発熱が蓄積される。
【００１２】
さらに、ゴムローラの場合には紙媒体との接触部で潰れる現象を示し、ゴムローラの回転速度、荷重により接触面積と送り速度が変化する。
【００１３】
また、接触面で圧縮されたゴムが圧力の除去に伴うヒステリシス現象により摩擦力(ヒステリシス摩擦力)が発生する。このヒステリシス摩擦力も回転速度に影響を受けるため、回転するゴムローラの摩擦挙動は板形状のゴム片の摩擦挙動とは大きく異なる。
【００１４】
従って、上記のようなゴム片を用いた試験方法では回転するゴムローラの摩擦・磨耗挙動を測定することはできない。
【００１５】
また、最近では、例えば、「特願平2000-035317号」に開示されているように、ゴムローラに錘による荷重と回転駆動を与えて水平板上に固定された紙片に接触させることにより、ゴムローラと紙片の間に滑り運動を発生させ、この滑り抵抗を測定して摩擦係数を測定する方法が提案されている。
【００１６】
しかしながら、この「特願平2000-035317号」で提案された試験方法では、紙片が固定されているため、紙片とゴムローラとの摩擦位置が固定されている。
【００１７】
このため、摩擦面は磨耗紛の介在や摩擦熱の上昇、磨耗や目詰まりによる紙面の性状変化が蓄積し、初期条件から刻々変化する摩擦条件でしか摩擦係数の測定ができないという問題があった。従って、別の測定データとは摩擦条件が異なるために厳密な比較は困難であった。
【００１８】
一方、実際の機器での紙類の取出し、或いは搬送においては、紙類は絶えず移動し、新しい紙類に置き換わってゴムローラと接触しているため、上記従来の摩擦試験方法で測定した摩擦係数や磨耗の推定は必ずしも当てはまらないという問題があった。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来のゴムと紙媒体との摩擦磨耗試験方法では、ゴム片が回転ローラでない場合か、紙媒体が固定された場合であり、そのため、接触面に磨耗紛や摩擦熱の蓄積の影響を除去できない摩擦試験方法であった。従って、ATMやPPC、プリンターなどの機械でのゴムローラによる紙媒体の取出しや搬送の実際の摩擦条件に対応する条件で摩擦係数及び磨耗形態の測定ができないという問題があった。
【００２０】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、回転する被測定体と媒体との転がり接触による動摩擦係数を、磨耗紛や摩擦熱、摩擦面の変動を出切るだけ除去した条件で測定できるようにした摩擦力測定装置及び測定方法を提供するものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、被測定体を回転自在に取付ける第1の取付手段と、この第1の取付手段に取り付けられた前記被測定体を回転させる第1の駆動手段と、媒体を固定的に取付け、この媒体を前記被測定体に接触させる第2の取付手段と、この第2の取付手段を前記被測定体の回転時に該被測定体と媒体とが接触する状態で移動させる第2の駆動手段と、前記被測定体の回転及び前記第2の取付手段の移動に基づいて前記被測定体と媒体との間に発生する摩擦力を測定する摩擦力測定手段と、前記第1の取付手段を一端側、前記摩擦力測定手段を他端側に支持する支持手段と、この支持手段を移動自在に保持する保持手段と、前記支持手段を移動させることにより前記被測定体を前記媒体に対して接離する方向に移動させる回転カムとを備える。
【００２２】
請求項２記載の発明は、被測定体を回転自在に取付ける第1の取付手段と、この第1の取付手段に取り付けられた前記被測定体を回転させる第1の駆動手段と、媒体を固定的に取付け、この媒体を前記被測定体に接触させる第2の取付手段と、この第2の取付手段を前記被測定体の回転時に該被測定体と媒体とが接触する状態で移動させる第2の駆動手段と、前記被測定体の回転及び前記第2の取付手段の移動に基づいて前記被測定体と媒体との間に発生する摩擦力を測定する摩擦力測定手段と、前記被測定体の摩擦力測定時における表面温度を測定する温度測定手段と、前記被測定体の摩擦力測定時における外形状を測定する形状測定手段とを具備する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図1は本発明の第1の実施の形態である摩擦力測定装置としての摩擦摩耗試験装置1を示す正面図である。
【００２５】
摩擦磨耗試験装置1はベース板2を備え、このベース板2の脚部2aの下には外部からの振動を遮断するゴム製の防振ベース3が取付けられている。ベース板2の上面には保持手段としての門形の支柱4が取付けられ、支柱4の上端部には軸4aが架設されている。この軸4aにベアリング5を介して垂直振り子6が取付けられている。
【００２６】
垂直振り子6の下端部にはベアリング7を介して支持手段としての支持体8が設けられている。この支持体8には取付位置を調整可能とするカウンターウェイト9が取付けられており、その反対側の先端には第1の取付手段としてのローラブロック10が取り付けられている。ローラブロック10には被測定体としてのゴム製のローラ11が取付けられている。支持体8には第1の駆動手段としてのローラ駆動モータ12が取付けられ、このローラ駆動モータ12にはベルト13を介してローラ11が接続されている。
【００２７】
ローラブロック10の上面部には荷重受け皿14が設けられ、この荷重受け皿14上にはローラ１１に荷重を与えるための錘15が載置されている。カウンターウェイト9の位置は錘15を載せない状態で支持体8がほぼ水平に釣り合うように調整されている。
【００２８】
一方、ローラ１１の下方部には、第2の取付手段としてのXYテーブル16が設けられている。このXYテーブル16の上面には紙などの媒体17が固定されている。XYテーブル16は第2の駆動手段としての駆動モータ18及び駆動モータ19によって水平方向に自在に移動されるようになっている。
【００２９】
また、ベース板2上にはカム駆動モータ21が設けられ、カム駆動モータ21の回転軸には移動手段としてのカム20が取り付けられている。支持体8はカム20の回動により上方へ押上げられるようになっている。これにより摩擦係数の測定や磨耗試験を行っていない時に、XYテーブル16を独立して動作させる場合に後述するロードセル22ヘの負荷や被測定体（ローラ）11と媒体17との接触を避けることが可能となっている。
【００３０】
支持体8の他端部には摩擦力測定手段を構成するロードセル22が取付けられ、このロードセル22にはワイヤ24を介して固定体23が連結されている。固定体23はベース板2に固定的に取り付けられている。支持体８の一端側には、ローラ11の表面温度を測定するための温度測定手段としての放射温度計25が取付けられている。
【００３１】
次に、被測定体１１と媒体１７との間に発生する摩擦力の測定方法について説明する。
【００３２】
まず、図１に示すように、XYテーブル16上に媒体17を固定し、ローラブロック10にローラ１１を取り付け、荷重受け皿14上に錘15を載置する。しかるのち、駆動モータ１２を駆動させるとともに駆動モータ１８，１９を駆動させる。
【００３３】
駆動モータ１２の駆動により、ベルト１３を介してローラ１１が回転され、ローラ１１と接触する媒体17との間に摩擦力が発生する。また、駆動モータ１８，１９の駆動により、XYテーブル１６が水平方向に移動され、ローラ11と媒体17との接触位置は連続的に可変される。ローラ１１と媒体17との間に発生した摩擦力により支持体８に前進方向の力が働き、ロードセル２２に負荷が加わって摩擦力が計測される。また、このときには、放射温度計によりローラ11の表面温度が測定される。
【００３４】
上記したように、ローラ11と媒体17との接触位置を可変しながらローラ11を回転させるため、磨耗紛や摩擦熱の影響を除外して、摩擦試験を実施できる。
【００３５】
従って、実際のATM、PPC、プリンターなどと同様の紙とゴムローラの摩擦条件を再現し或は近づけて摩擦力、磨耗状態を測定することができる。
【００３６】
図2は本発明の第2の実施の形態である摩擦摩耗試験装置を示すものである。
【００３７】
なお、上記した第1の実施の形態で示した部分と同一部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００３８】
この第2の実施の形態では、ローラブロック10にローラ11の外径寸法変化、さらに表面の凹凸を測定するための形状測定手段としてのレーザ変位計26が取り付けられている。
【００３９】
ところで、回転ローラと媒体との間の摩擦係数の測定においては、ゴムに特有な摩擦形態の一つであるスティックスリップ現象があり、この現象はロードセルで計測される記録データに振動曲線として記録される。しかし、ローラ試験片の取付精度に偏心や外径のばらつきがある場合も似たような振動として記録される。この振動はスティックスリップによる振動とは分離しなければならない。
【００４０】
そこで、この実施の形態ではローラブロック10にレーザ変位計26を装着して装置にローラ11を取付けた後の偏心や外径のばらつきを事前に計測することにより、正確な摩擦力の計測を可能とする。
【００４１】
図3はXYテーブル16の上面に紙等の媒体の代わりに、立体試験片27を搭載した場合の摩擦磨耗試験状況を示したものである。
【００４２】
ローラ11は、立体試験片27に接触しながら上下に移動して摩擦力が測定される。このローラ11の上下への移動時には支持体8は傾斜し、ロードセル22の高さは固定体23に対して変動する。この高さ変動があっても引張力を測定できるように、ロードセル22はフレキシブルなワイヤ24を介して固定体２３に連結されている。
【００４３】
なお、上記した実施の形態では、被測定体としてゴム材、媒体として紙材を用いたが、これに限られることなく、金属、セラミックス、プラスチック等の材料を用いてこれら材料間の摩擦磨耗試験も同様に実施できることは勿論である。
【００４４】
さらに、従来で説明したゴムブロックと紙媒体の摩擦試験方法を、本願発明のゴムローラ11側の回転を停止して、紙媒体１７面上を滑らせることにより可能である。
【００４５】
また、XYテーブル16上に紙媒体の代わりにローラを取付けて該ローラとローラブロック10のローラ11間の摩擦磨耗試験も可能である。
【００４６】
また、各駆動モータ１２，１８，１９としてはサーボモータ或いはステッピングモータが好ましい。これらサーボモータ或いはステッピングモータはコントローラによって制御でき、多様な摺動パターンを実施することが可能となる。
【００４７】
また、比較的大面積を有する紙媒体を採用し、ゴムローラ11との接触軌跡をXYテーブル16を移動させることにより重複を避けて何条もの平行線とすることにより連続試験が可能である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、被測定体と媒体との接触面を移動させながら被測定体を回転するため、磨耗紛、摩擦熱、磨耗の進行等の影響を排除した動摩擦力と磨耗状況を測定できる。
【００４９】
また、被測定体の回転時における温度及び外形状を測定するため、被測定体の温度及び外形状が摩擦力に与える影響を把握することができる。
【００５０】
従って、実際のATM、PPC、プリンター等の媒体搬送、取出機器の実際の摩擦に近い条件で精度な試験を実施することができ、上記機器の媒体取出し、搬送の信頼性を向上できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1の実施の形態である摩擦磨耗試験装置を示す構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態である摩擦磨耗試験装置を示す構成図。
【図３】立体形状の試験片を用いた場合の測定方法を示す図。
【符号の説明】
4…支柱（保持手段）、8…支持体（支持手段）、10…ローラブロック（第1の取付手段）、12…ローラ駆動モータ（第1の駆動手段）、17…媒体、16…XYテーブル（第2の取付手段）、18，19…駆動モータ（第2の駆動手段）、20…カム（移動手段）、24…ロードセル（摩擦力測定手段）、25…放射温度計（温度測定手段）、レーザ変位計（形状測定手段）、27…立体試験片。
【図１】
0004703041.tif 000002
【図２】
0004703041.tif 000003
【図３】
0004703041.tif 000004