金属製品の触感の向上に関する研究
デジタルものづくり課 能登有里彩、氷見清和
1. 緒言

mm×横 10 mm×厚さ 0.4 mm のシリコン樹脂シートを簡易工業製品において、滑らかさや弾力、温かみに代表され的に被せたものを用いた。測定可能範囲は 30 mm である。

る触感は、視覚に訴える形状や色調とともに製品の付加価値を左右する重要な五感要素である。現在、製品の触感

2.2.2 表面粗さの測定に関する研究は、主に樹脂製品について行われており、例

表面の滑らかさの指標の一つである表面粗さは、表面えば、手帳カバーのような樹脂へのシボ加工が有名であ形状測定装置（テーラーホブソン株式会社、PGI1200）をる。また、当研究所でも NC 加工機等を用いて金型表面に用いて測定した。本装置は接触式であり、スタイラスを水精密なテクスチャを形成し、テクスチャを転写した樹脂平方向に動かすことで表面粗さを測定できる。接触式で

1)

表面について、表面形状と触感の関係を調査している 。

あるため、大きな段差のある切断機を用いた表面には不しかし、金属材料の触感の向上における研究は、樹脂のよ向きのため、ショットピーニング処理による梨地表面のうに多くは行われていない。

み測定した。

そこで、本研究では汎用的な金属加工法である切削加工とショットピーニングを用いて代表的な表面形状を形

3. 実験結果および考察

成し、摩擦係数や表面粗さと触感との関係について調査

3.1 切断機による試験片の実験結果を行った。

図 1 に溝パターンの摩擦係数履歴結果を示す。(a)は溝に対してセンサを垂直に走査させた結果を、(b)は溝に対2. 実験方法して平行にセンサを走査させた結果を示す。

2.1 試験片本研究で使用した金属材料は、汎用的なアルミ合金で加工性が良い A5052 を用いた。試験片の寸法は縦 75 mm、横 25 mm、厚さ 10 mm である。試験片表面はフライス加工を行ったままの状態となっている。
加工装置としては、丸鋸切断機とショットピーニング装置を用いた。切断機では、厚さ 0.8 mm の円盤ディスクを用い、ピッチ幅 1.0 mm、1.5 mm、2.0 mm の三種類の溝パターンを作製した。
ショットピーニング装置では、ステンレスのショット(a) 横溝における摩擦係数履歴ビーズを用いた。ステンレスのショットビーズでは噴霧圧力と噴射時間をパラメータに梨地加工を行った。噴霧圧力は、0.2 MPa、0.4 MPa、0.6 MPa の 3 条件、噴射時間は 30 秒、60 秒の 2 条件を用いた。
2.2 試験方法
2.2.1 摩擦係数の測定
表面の滑らかさやざらつき感の指標の一つである摩擦係数を測定するため、摩擦感テスター（カトーテック株式会社、KES-SE）を用いた。摩擦感テスターは、物と物の(b) 縦溝における摩擦係数履歴

触れ合う感触、感覚を平均摩擦係数(MIU)、その変動

図 1 縦溝、横溝における摩擦係数履歴(MMD)を数値で表示することができる。試料台がセンサに対し水平方向に動くことで摩擦係数と変動を測定でき(a)において、ピッチ幅 1.0 mm と 1.5 mm の波形は凹凸る。センサは、人の指先を想定し、ピアノ線に厚さ縦 10が少なく、平均の摩擦係数もほぼ同一である。しかし、2.0 mm については、波形の凹凸が大きく、これにより平富山県產業技術硏究開発センタｰ硏究報吿 No.34 (2020)31均摩擦係数も大きくなっている。これは、ピッチ幅の違
算術平均粗さRa[µm]3.5いによるシリコン樹脂の撓み方の違いに起因すると考えられる。一方、(b)においてはピッチ幅に因らず波形の凹凸が少ない。これは測定中、シリコン樹脂の撓みが一定のためと考えられる。大きさはピッチ幅が大きくなるにつれて、平均摩擦係数も大きい傾向にあり、シリコン樹脂と接触している金属面の面積に比例しているものと考3.02.52.01.50.2MPa
0.4MPa0.6MPa1.00.50.00

えられる。また、(a)、(b)を比較すると、溝加工における306090噴射時間[秒]

摩擦係数の異方性は明らかである。指で溝を走査した場

図 3 梨地加工における平均算術粗さ合、溝と垂直方向では、いずれのピッチにおいても凹凸を感じ、摩擦についてもピッチ幅による差異は感じられなかった。溝と平行方向については、凹凸は感じず、ピ

図 3 に梨地加工の算術平均粗さ Ra[µm]の測定結果を示

ッチ幅に比例して大きな摩擦を感じた。従って、(a)の結す。噴射時間に依らず、0.2MPa、0.4MPa、0.6 MPa の順で果は触感とは一致せず、(b)の結果については触感とほぼ平滑であった。図 2、図 3 より、表面が平滑なほど摩擦係一致していた。

数が高い傾向にあり、梨地表面とシリコン樹脂の接触面積が大きいほどに、表面粗さが高いものと考えられる。梨3.2 ショットピーニング装置による試験片の実験結果

地表面を指で走査したところ、摩擦係数が高いものほど

図 2 に梨地加工のシリコンシートセンサを用いた摩擦感テスターによる平均摩擦係数の測定結果を示す。梨地

指が滑りにくく、表面が滑らかに感じた。従って、図 2,3の結果と指の触感はほぼ一致していた。

加工の場合、加工時間に依らず、0.2 MPa の試料が 0.4 MPa、0.6 MPa に比べて大きな摩擦係数を持つことが分かった。

本研究では代表的な表面形状を形成した金属材料の摩1.2

擦係数と表面粗さを測定し、触感との比較を行った。測定

1.0

摩擦係数[-]

4. 結言

結果と触感は概ね一致していたが、そうでない場合もあ0.8った。滑らかさやざらつき以外の指標を組み合わせるこ

0.60.2MPa
0.4MPa0.6MPa0.40.2とや、シート材料の選定等を考慮しながら、触感を数値化する手法について引き続き検討する予定である。

0.003060

噴射時間[秒]

図 2 梨地加工における平均摩擦係数90

参考文献
1)川堰 他，富山県産業技術研究開発センター研究報告，No.32 (2018) pp. 2

キーワード：金属製品、触感向上、風合い試験、表面粗さ

A Study on the Improvement in Texture of Metal ProductsDigital Manufacturing Section; Arisa NOTO and Kiyokazu HIMI
In this study, matte surfaces and trench surfaces were formed on wrought aluminum alloy by cutting work and shot peening
process, which are widely used in metal process industry, and the relationship between tactile sensation with friction coefficientand surface roughness were investigated with KES evaluation system. In case of matte surfaces, the friction coefficient andsurface roughness of them were roughly consistent with tactile impression. On the other hand, the tactile impression of trenchsurfaces disagreed with their surface roughness and friction coefficient under the condition of scanning direction perpendicular
to the trench direction. In the future, we intend to continue studying the quantification methods of tactile sensations.

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Reports of the Toyama Industrial Technology R&D Center No.34 (2020)