(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触部材を試料に圧着した後、前記接触部材を前記試料から剥離し、当該剥離力を測定することにより前記試料の粘着力を測定する粘着力測定装置であって、
前記試料の粘着力を測定する測定手段と、略円弧状の掛け回し面を有し、当該掛け回し面に前記接触部材を掛け回した状態で当該接触部材と共に前記試料に離間接近可能に移動する案内部材と、前記接触部材が前記試料から離間した状態で前記接触部材を案内部材に相対的に移動して、当該接触部材の未使用部分を前記案内部材と試料との間に配置する移動手段と、前記試料を押える試料押え手段とを備え、この試料押え手段は、前記案内部材に対して離間する方向に付勢する付勢手段を介し、当該案内部材と相対して昇降可能に設けられていることを特徴とする粘着力測定装置。
【請求項２】
前記接触部材は、装置本体に対して着脱自在となるカセット部材に保持されていることを特徴とする請求項１記載の粘着力測定装置。
【請求項３】
前記付勢手段は、コイルばねからなり、このコイルばねに軸状部材或いは筒状部材が挿通されていることを特徴とする請求項１又は２記載の粘着力測定装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ゴム等の試料の粘着力を測定する測定装置に関する。
従来技術
従来より、粘着力測定手段の一部からなる接触部材としてのプローブを試料に圧着した後前記プローブを前記試料から離脱し、前記プローブにかかる力をロードセルによって測定することにより前記試料の粘着力を測定する粘着力測定装置が知られている（特公平２−２５３２号公報）。
上記のような従来の装置にあっては、プローブを直接試料に接触させるため、プローブが汚れ、測定のたびにプローブを洗浄しなければならないという煩わしさがあり、また、洗浄が不十分であると次回の測定値に影響を与えてしまうという問題があった。
発明の開示
上記課題を解決するため、本発明においては、接触部材を試料に圧着した後、前記接触部材を前記試料から剥離し、当該剥離力を測定することにより前記試料の粘着力を測定する粘着力測定装置であって、
前記試料の粘着力を測定する測定手段と、略円弧状の掛け回し面を有し、当該掛け回し面に前記接触部材を掛け回した状態で当該接触部材と共に前記試料に離間接近可能に移動する案内部材と、前記接触部材が前記試料から離間した状態で前記接触部材を案内部材に相対的に移動して、当該接触部材の未使用部分を前記案内部材と試料との間に配置する移動手段と、前記試料を押える試料押え手段とを備え、この試料押え手段は、前記案内部材に対して離間する方向に付勢する付勢手段を介し、当該案内部材と相対して昇降可能に設けられるように構成した。
前記接触部材は、装置本体に対して着脱自在となるカセット部材に保持されるとよい。
前記付勢手段は、コイルばねからなり、このコイルばねに軸状部材或いは筒状部材が挿通されているとよい。
なお、本明細書において、「接触部材」は、テープ類の他に、試料に圧着可能となる接触面を有する他の部材をも含む概念として用いる。また、「接触面の未使用部分」とは、一旦、試料に圧着された接触部材の接触面を除く他の接触面部分を意味する。
発明を実施するための最良の形態
図１は本発明の第１実施形態を示す概略図であり、粘着力測定装置１は、基体２に図示しないモータにより昇降可能に取り付けられた可動基板３が取り付けられ、可動基板３には案内部材支持体７がナット９によって取付板５に固定され取り付けられている。案内部材支持体７の先端には従来のプローブに代わる接触部材としての防汚テープ（以下単に「テープ」という）２３が掛け回される案内部材としてのローラー１１が回転自在に取り付けられ、ローラー１１は箱状の試料押え１３内に配置されている。図２は試料押え１３を下から見た図であり、試料押え１３の下部には開口１３ａが形成され、この開口１３ａの周囲は、表面に粘着面１５Ａを有する試料（ゴム等）１５を押えるためのフランジ部１３ｂとなっている。また、試料１５は、剛性のある板材から成る試料台１６上に載置される。
ローラー１１に固定されるバネ受け１０の上面と取付板５との間にはコイルばね１７が配置され、ローラー１１はコイルばね１７によって下方に付勢されている。
取付板５の図１−（Ａ）中左右両側には、供給部としての供給リール１９および巻取部としての巻取リール２１が配置され、供給リール１９にはテープ２３が巻回される。このテープ２３は、取付板５に固定された案内部材支持体７のバネ受け１０の先端部のローラー１１に掛けられ、巻取リール２１に巻取られる。巻取リール２１は、駆動部としてのステッピングモータ（またはサーボモータ等）２２により駆動され、両リール１９，２１はその回転を制止させるためのブレーキ機構（図示せず）を備え、テープ２３を移動不能に固定する機構を備えている。テープ２３は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等から成るが、その材質は特に限定されず、試料１５の粘着面１５Ａの剥離力に耐えられる引張剛性を有するものであればよく、例えば金属、紙、その他の樹脂材等からなるテープを使用してもよい。上記供給リール１９、巻取リール２１、ステッピングモータ２２によって移動手段を構成する。
供給リール１９および巻取リール２１の上方には、測定手段としてのロードセル２５が配置され、供給リール１９の取付軸２７および巻取リール２１の取付軸２９は、ロッド３１，３３でロードセル２５にそれぞれ連結され、更に各取付軸２７，２９はロッド３５で連結されこれらは可動基板３に配置されている。
次に上記粘着力測定装置１の動作を説明する。
まず、試料１５を試料台１６の上に載置した図１−（Ａ）の状態において、図示しないスタートボタンを押すと、基体２が図示しない駆動手段によって下降され、それにより基体２に配置される試料押え１３が下降し、試料１５の粘着面１５Ａが試料押え１３のフランジ部１３ｂによって押圧され、保持される（図１−（Ｂ））。次に、可動基板３が、図示しない駆動手段によって所定の距離を一定速度で下降され、ローラー１１が図１−（Ｃ）に図示するように試料１５の粘着面１５Ａに押し付けられる。その時、ローラー１１には、上述したようにテープ２３が当接しており、ローラー１１と試料１５の粘着面１５Ａとの間にテープ２３が圧接する状態となる。
可動基体３の下降によりローラー１１が所定の距離（ｅ）（図１−（Ａ），（Ｂ））だけ下降しテープ２３が粘着面１５Ａに達した時、駆動は停止し、コイルばね１７が圧縮付勢（図１‐（Ｃ））され、コイルばね１７の付勢に抗じた一定の圧着荷重が試料１５にかけられ、更に上記圧着荷重は予め設定した一定の時間だけ付与される。
試料１５を一定時間加圧した後、試料押え１３のフランジ部１３ｂが試料１５の粘着面１５Ａを加圧・保持した状態で可動基板３が一定速度で上昇されると、試料１５に圧着されたテープ２３の接触面が試料１５の粘着面１５Ａから剥離され、ローラー１１に圧接されたテープ２３が粘着面１５Ａの粘着力によって剥離力を受けるようになる。このとき供給リール１９および巻取リール２１は、それぞれ回転しないようにテープ２３を移動不能に図示しないブレーキ機構によって制止される。したがって、テープ２３にかかる張力は供給リール１９および巻取リール２１の各取付軸２７，２９にかかり、取付軸２７，２９にかかる張力は、ロッド３１，３３，３５の３点の支持体を介してロードセル２５によってその張力が検出される。すなわち試料１５の粘着面１５Ａの剥離力がテープ２３を介してロードセル２５で測定されることになる。このときロードセル２５の出力信号は、図示しない制御装置で剥離力の判別を行う。
上記剥離力の検出値はテープ２３が試料１５から離れる時にピーク値に達し、上記制御装置は、このピーク値を試料１５の粘着力として検出し、測定データを出力するとともにピーク値が所定の範囲であれば表示器（図示せず）にＯＫ（良）を表示させ、所定の範囲外であればＮＧ（不良）を表示させる。
ピーク値検出後、可動基板３の上昇によりローラー１１は上限位置に戻り（図１−（Ｂ）（ｅ））、測定完了後、基体２が別途図示しない駆動装置により上昇し基体２に固定されている試料押え１３が上昇し上昇位置（図１−（Ａ）（ａ），（ｅ））に達したら供給リール１９，巻取リール２１の図示しないブレーキを解除してステッピングモータ２２を駆動し、巻取リール２１を回転してテープ２３を所定ピッチで巻き上げ、テープ２３の未使用部分をローラー１１に当接させながら操出して終了する。
なお、上記制御装置においては、概略機能として以下の事項について設定することができる。
（１）試料１５に対してローラー１１に当接するテープ２３を圧着するときの加圧速度および剥離するときの剥離速度制御
（２）試料１５に対するローラー１１に当接するテープ２３の圧着荷重（圧着エネルギー）の測定
（３）試料１５に対するローラー１１に当接するテープ２３の圧着荷重時間の設定
（４）試料１５に対する剥離力（剥離エネルギー）の測定
（５）テープ２３の送りピッチ設定
（６）剥離力の許容範囲の設定及び測定結果の判別
（７）その他の駆動制御等
以上のように、前記第１実施形態によれば、ローラー１１を介してテープ２３を、表面粘着を有する試料１５にその都度繰り出しながら圧着させるので、テープ２３が試料１５の粘着面１５Ａによって汚染されることがなく、次に測定される新たな試料１５の粘着力を正確に測定することができる。
また、上記第１実施形態においてロードセル２５は、供給リール１９および巻取リール２１の各取付軸２７，２９にかかる力を検出したが、それに限らず、案内部材支持体７をロードセル２５とローラー１１に直結（図３）し、試料１５にかかる圧着力および剥離力を検出するようにしてもよい。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明において、前記第１実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いるものとし、説明を省略若しくは簡略にする。
図４は第２実施形態に係る粘着力測定装置４０の概略正面図である。この図において、粘着力測定装置４０は、単軸ロボット等の昇降ユニット４１によって昇降可能に設けられる可動基板４２と、この可動基板４２と昇降ユニット４１を連結するロードセル２５と、可動基板４２に固定される供給部としての供給リール５１及び巻取部としての巻取リール５２と、当該巻取リール５２を駆動する駆動部としてのステッピングモータ（またはサーボモータ等）５５と、可動基板４２の下端側に固定される案内部材としての板状部材５６と、この板状部材５６の下方に配置される板状の試料押え５７とを備えて構成されている。
前記供給リール５１には、第１実施形態と同様のテープ２３が巻回されており、このテープ２３は、ガイドローラー５３を介して板状部材５６の先端に掛け回され、巻取リール５２に巻き取られるようになっている。前記ステッピングモータ５５の下方には、板状部材５６及び巻取リール５２間のテープ２３が掛け回される駆動ローラー６１が設けられている。この駆動ローラー６１に掛け回されるテープ２３は、ニップローラー６２によって駆動ローラー６１側に図示しないばね等で強制的に押し付けられている。また、前記ステッピングモータ５５の駆動によって、巻取リール５２及び駆動ローラー６１は、それらにそれぞれ取り付けられた図示しないプーリー及びステッピングモータ５５の図示しない回転軸側間に掛け回されるタイミングベルト５５Ａにより、同時に回転可能となっており、それらの回転によって、テープ２３を所定の長さ供給リール５１から間欠的に繰り出し、その繰り出し分だけテープ２３を巻取リール５２に巻き取り可能となっている。なお、供給リール５１及び巻取リール５２には、第１実施形態と同様に、その回転を制止させるブレーキ機構（図示省略）が設けられ、テープ２３を所定のタイミングで移動不能に固定することができる。ここにおいて、移動手段５０は、供給リール５１、巻取リール５２、ステッピングモータ５５、及び駆動ローラー６１によって概略構成される。
前記試料押え５７は、その略中央に前記板状部材５６が通過可能な開口５７ａが形成されており、その開口５７ａの周囲は、試料（ゴム等）１５を押えるためのフランジ部５７ｂとなっている。また、試料押え５７の図４中左右両側にはロッド６４が摺接可能に立設されており、このロッド６４は、可動基板４２の下端側に連結される支持部材６６に取り付けられた筒状部材６７に挿通され、当該筒状部材６７に対して上下方向に相対移動できるようになっている。このため、試料押え５７は、可動基板４２の昇降に伴って、固定部材５４に固定される板状部材５６と同時に昇降可能となっている他、板状部材５６と相対移動可能になっている。なお、本実施例の板状部材５６の幅は、テープ２３のテープ幅に対して略同一又は僅かに狭く設定されている。ここで、試料押え５７と支持部材６６との間には付勢手段としての圧縮コイルばね６９が配置され、試料押え５７は、圧縮コイルばね６９によって下方すなわち板状部材５６に対して離間する方向に付勢されている。このため、試料押え５７の開口５７ａの上方に板状部材５６の先端が位置する初期状態（図４）から、圧縮コイルばね６９の付勢力に抗する上向きの力が試料押え５７に作用すると、板状部材５６の先端が開口５７ａから出没可能になっている。
次に、本実施形態に係る粘着力測定装置４０の動作を説明する。
まず、試料１５を試料台１６の上に載置した図５−（Ａ）の状態において、図示しないスタートボタンを押すと、昇降ユニット４１によって可動基板４２が下降し、テープ案内部材としての板状部材５６の先端が開口５７ａの上方に位置したまま、板状部材５６及び試料押え５７が試料１５に向かって下降する。そして、試料押え５７のフランジ部５７ｂが試料１５の粘着面１５Ａに接触する（図５−（Ｂ））。更に、可動基板４２を下降させると、圧縮コイルばね６９が圧縮付勢されて、板状部材５６が試料押え５７に対して下降し、板状部材５６の先端が開口５７ａから出没して試料１５の粘着面１５Ａに一定の圧着荷重が一定時間付与される（図５−（Ｃ））。この際、昇降ユニット４１の駆動が停止し、板状部材５６の先端に掛け回されたテープ２３が板状部材５６と試料１５の粘着面１５Ａとの間に圧接する状態になると同時に、試料押え５７のフランジ部５７ｂは、圧縮コイルばね６９の付勢力によって、試料１５の粘着面１５Ａに押圧保持される。
試料１５に圧着荷重を一定時間付与した後は、昇降ユニット４１の駆動によって可動基板４２が一定速度で前記初期位置まで上昇する。この際、試料１５の粘着面１５Ａに圧接されていたテープ２３が前記粘着面１５Ａの粘着力によって剥離応力を受けることとなる。ここで、供給リール５１および巻取リール５２は図示しないブレーキ機構によって制止されており、これにより、テープ２３が移動不能となっている。このようにして、第１実施形態と同様に、テープ２３にかかる張力すなわち粘着面１５Ａの剥離応力が連結部材４５を介してロードセル２５によって検出され、その剥離応力のピーク値が試料１５の粘着力とされ、ロードセル２５の出力信号によって、第１実施形態と同様に制御装置（図示省略）で粘着力の所定数値の判別測定して、完了したら、供給リール５１、巻取リール５２のブレーキ機構（図示せず）を解除してステッピングモータ５５を駆動し、巻取リール５２及び駆動ローラー６１を回転してテープ２３を所定ピッチで巻き上げ、テープ２３の未使用部分を板状部材５６の先端に繰り出して終了する。
以上のように、第２実施形態によれば、前述した第１実施形態における効果に加えて、単一の単軸ロボット等による昇降ユニット４１の駆動のみで、試料押え５７を用いて試料１５を押えながら板状部材５６を試料１５に圧着させることができ、装置の駆動系統の簡略化を図ることができる。
次に、本発明の第３実施形態について図６〜図１０を用いて説明する。なお、以下の説明において、前記第１及び第２実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いるものとし、説明を省略若しくは簡略にする。
第３実施形態に係る粘着力測定装置７０は、前記第２実施形態の粘着力測定装置４０に対し、テープ２３の保持構造を相違させたものとなっており、その他の構成は前記粘着力測定装置４０と略同一となっている。すなわち、粘着力測定装置７０は、装置本体７２に対し、テープ２３が保持されたカセット部材７３を着脱自在としたところに特徴を有する。
前記装置本体７２は、前記第２実施形態の粘着力測定装置４０に対し、供給リール５１及び巻取リール５２の代わりに、可動基板４２の図７中左右両側に位置する回転軸７５，７６と、各回転軸７５，７６間において突出する係合ピン８１とが新たに設けられた構成となっている。
図７中右側の回転軸７６には、可動基板４２の裏側（同図中奥行側）で前記タイミングベルト５５Ａが掛け回されており、ステッピングモータ５５の駆動により、回転軸７６の下方に位置する前記駆動ローラー６１と同時に回転可能になっている。
前記係合ピン８１は、図８〜図１０に示されるように、可動基板４２側の基部８２と、この基部８２に連なるとともに当該基部８２よりも小径となる先端部８３とにより構成されている。先端部８３の一部外周には、周溝状のくびれ部８３Ａが形成されている。
前記カセット部材７３は、平面が略鉛直面内に位置する板状のベース８５と、このベース８５に貫通する態様で回転可能に配置された略円筒状の供給リール８７（供給部）及び巻取リール８８（巻取部）と、ベース８５に固定されるとともに、供給リール８７及び巻取リール８８を回転可能に支持する支持アーム８９と、前記ベース８５の下端側領域を貫通する回転ピン９１に連結されるとともに、当該回転ピン９１を中心としてベース８５の面方向に略沿って回転可能となる略長片状のロックアーム９２とを備えて構成されており、各リール８７，８８を装置本体７２側の回転軸７５，７６に嵌め込むことによって、カセット部材７３が装置本体７２に装着されるようになっている。
前記ベース８５には、供給リール８７及び巻取リール８８との間の位置に、貫通穴９３が形成されており、この貫通穴９３は、カセット部材７３が装置本体７２に装着された状態で、前記係合ピン８１の先端部８３が挿通可能となる内径及び位置に設けられている。
前記供給リール８７は、未使用のテープ２３が巻回されるようになっており、自由回転可能な回転軸７５に嵌合可能な内径を備えた略円筒形状に設けられている。一方、巻取リール８８は、供給リール８７から繰り出されたテープ２３が巻き取られるようになっており、ステッピングモータ５５で回転される回転軸７６に嵌合可能な内径を備えた略円筒形状となっている。このため、各リール８７，８８が回転軸７５，７６に嵌合した状態では、ステッピングモータ５５が駆動して回転軸７６、駆動ローラー６１が回転すると、供給リール８７及び巻取リール８８も同時に回転して、供給リール８７からテープ２３を繰り出すとともに、当該テープ２３を巻取リール８８に巻き取ることができる。
前記ロックアーム９２は、前記回転ピン９１が下端側に連結される一方、手前側に突出するロッド状の摘み代９４が上端側に形成されている。この摘み代９４の下方には、巻取リール８８側に開放する切欠９５が形成されている。この切欠９５は、カセット部材７３が装置本体７２に嵌め込まれた状態で、係合ピン８１のくびれ部８３Ａに係合可能に設けられており、カセット部材７３の不用意な脱落を防止する。なお、ロックアーム９２の奥行側には、ベース８５に一端側が固定されたコイルばね９６の他端側が固定され、これによって、ロックアーム９２は、その上部側が図６中時計方向に回転するように付勢されている。
次に、カセット部材７３の装着手順について説明する。
初期状態において、カセット部材７３は、供給リール８７に未使用のテープ２３が巻回されているとともに、ベース８５の裏側（図６中奥行側）に突出する回転ピン９１の下端側でテープ２３が掛け回されて、そのリード端側が巻取リール８８に固定された状態となっている。この状態から、ロックアーム９２の摘み代９４を指で摘んで、ロックアーム９２を図６中二点鎖線で示された位置に保持したまま、支持アーム８９を掴んで各リール８７，８８を回転軸７５，７６に嵌合させる。この状態で、摘み代９４から指を離すと、コイルばね９６の付勢力によって、ロックアーム９２が同図中実線の位置まで回転し、切欠９５と係合ピン８１のくびれ部８３Ａとが係合し、カセット部材７３が装置本体７２に脱落不能に保持される。これと前後して、回転ピン９１の下端側に掛け回されたテープ２３の部分を指で更に下方に引っ張り、可動基板４２の下端側に位置する板状部材５６の先端に引っ掛けることによって、テープ２３の装置本体７２への装着が完了する。
なお、以上のように装着されたテープ２３による試料１５の粘着力の測定は、前記第２実施形態と同様にして行われる。
そして、テープ２３の接触面全てが試料１５の測定に用いられ、テープ２３が殆ど巻取リール８８に巻き取られると、前述と逆の動作でカセット部材７３が装置本体７２より取り外され、新たなカセット部材７３に交換される。
従って、以上の第３実施形態によれば、テープ２３の交換を簡単に行うことが可能となる。
前記第１〜第３実施形態では、案内部材としてローラー形状のローラー１１或いは板状部材５６を採用したが、特に限定されるものではなく、実質的に検出に支障がなければ他の材質、形状等のものであってもよい。
なお、前記各実施形態では、テープ２３のブレーキ機構を供給リール１９，５１および巻取リール２１，５２に作用するようにしたが、上記テープ２３が移動不能に制止できれば特に位置は指定されるものではない。
また、前記各実施形態における試料押え１３，５７を設けずに、粘着力測定時に試料１５の不用意な移動を防止できる限りにおいて、ローラー１１又は板状部材５６のみを試料１５に押え付けて試料１５の粘着力を測定する構成としてもよい。
更に、測定手段としては、ロードセル２５に限らず、他の測定手段を用いてもよい。例えば、テープ２３が試料１５に圧着されてから引き剥がされるまでを撮影し、そのとき得られた画素数等を画像処理することによって試料１５が離れた時のローラー１１或いは板状部材５６に当接されるテープ２３と試料１５との距離と剥離する時間を検出し、この距離と剥離時間によって試料１５の粘着力を測定することも可能である。
また、前記各実施形態においては、テープ２３を移動することにより、その接触面の未使用部分を試料１５の粘着面１５Ａに圧着させ、試料１５の粘着力を測定することとしたが、逆に、試料１５を移動することにより、その粘着面１５Ａにテープ２３の接触面の未使用部分を圧着させ、試料１５の粘着力を測定することもできる。
以上説明したように、本発明によれば、テープを汚すこと無く、試料の粘着力を正確に測定することができる。
産業上の利用可能性
本発明は、例えば、ゴム等の試料の粘着力を測定する方法及び装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１−Ａは第１実施形態に係る粘着力測定装置の正面図であり、測定動作開始前の状態を示す概略図、図１−Ｂは試料押え１３が試料１５の粘着面１５Ａに圧接した状態を示す概略図、図１−Ｃはテープ２３が試料１５の粘着面１５Ａに圧接した状態を示す概略図、図２は図１−Ｃの矢視Ａ方向から見たローラー１１及び試料押え１３の概略図、図３は第１実施形態の変形例を示す側面図、図４は第２実施形態に係る粘着力測定装置の概略正面図、図５−Ａは測定動作開始前の状態を示す概略図、図５−Ｂは試料押え５７が試料１５の粘着面１５Ａに接触した状態を示す概略図、図５−Ｃはテープ２３が試料１５の粘着面１５Ａに圧接した状態を示す概略図、図６は第３実施形態に係る粘着力測定装置の概略正面図、図７は図６の粘着力測定装置からカセット部材７３を取り外した状態を示す概略図、図８は図６の要部分解斜視図、図９はカセット部材７３の取り付け前の状態を示す装置本体７２の要部概略側面図、図１０はカセット部材７３が取り付けられた状態を示す装置本体７２の要部概略側面図である。
【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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【図１０】
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