特許 6844148 摩耗試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6844148

(24)【登録日】2021年3月1日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】摩耗試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/56 20060101AFI20210308BHJP

【ＦＩ】

   G01N3/56 N

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-162461(P2016-162461)

(22)【出願日】2016年8月23日

(65)【公開番号】特開2018-31614(P2018-31614A)

(43)【公開日】2018年3月1日

【審査請求日】2019年8月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006714

【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】木谷 友翔

【審査官】 北条 弥作子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−０８７７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１４６２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２１０２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９２５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０４２９９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１７４８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１６５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１９４８９４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３／５６

Ｇ０１Ｎ １７／０２

Ｇ０１Ｎ １９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゴムサンプルが保持される保持部と、前記ゴムサンプルが接触する円周面を有する回転体と、前記保持部に保持されている前記ゴムサンプルに、前記円周面に向けた加圧力を付与する圧着機構とを備えた摩耗試験装置において、
前記保持部を複数有して、それぞれの保持部に保持されている前記ゴムサンプルが、回転している前記回転体の前記円周面に対して、独立して同時に圧着された状態になって、それぞれの前記ゴムサンプルの前記円周面に接触して発生する摩耗カスが下方に落下する構成であり、かつ、前記回転体を回転駆動させるためのハンドルを有し、前記ハンドルを用いて前記回転体が手動により回転駆動される構成にした摩耗試験装置。

【請求項2】

それぞれの前記ゴムサンプルが、接触する前記回転体とは接触面での速度を異ならせて逆回転で駆動されて前記円周面に接触する構成にした請求項１に記載の摩耗試験装置。

【請求項3】

それぞれの前記ゴムサンプルの前記摩耗カスが個別に収容される収容箱を備えた請求項１または２に記載の摩耗試験装置。

【請求項4】

それぞれの前記ゴムサンプルの前記摩耗カスの重量を測定する重量計を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の摩耗試験装置。

【請求項5】

前記回転体の回転方向を一方向に規制する回転方向規制機構を備えた請求項１〜４のいずれかに記載の摩耗試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、摩耗試験装置に関し、さらに詳しくは、簡便に複数のゴムサンプルの相対的な耐摩耗性を把握することができる摩耗試験装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ゴムの耐摩耗性を評価する試験機として、ＤＩＮ摩耗試験機やウィリアムス摩耗試験機が知られている。これらの試験機は、基本的に１つのゴムサンプル毎に試験を行うため、複数のゴムサンプルについての試験結果を得るには相応の時間を要し、或いは、複数の試験機が必要になる。

【0003】

複数のゴムサンプルを同時に試験する装置としては、例えば、一本の軸に複数のゴムサンプル（試験片）を取付け、他方の一本の軸に複数の相手片を取付ける試験装置が提案されている（特許文献１参照）。この試験装置では、ゴムサンプルと相手片との対向するどうしを加圧装置によって所定の加圧力で圧着させて、互いの間にすべりを生じさせて回転駆動することでゴムサンプルを摩耗させる構造になっている。

【0004】

しかしながら、この提案の試験装置では、それぞれのゴムサンプルが独立して相手片に圧着される構造ではなく、それぞれが一緒に圧着される構造になっている。そのため、単位時間当たりの摩耗量が異なるゴムサンプルを同時に試験すると、相対的に摩耗し易いゴムサンプルに対する加圧力は小さくなる。それ故、それぞれのゴムサンプルの相対的な耐摩耗性を正確に判断することができず、改善の余地がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】登録実用新案第３００３４６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、簡便に複数のゴムサンプルの相対的な耐摩耗性を把握することができる摩耗試験装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため本発明の摩耗試験装置は、ゴムサンプルが保持される保持部と、前記ゴムサンプルが接触する円周面を有する回転体と、前記保持部に保持されている前記ゴムサンプルに、前記円周面に向けた加圧力を付与する圧着機構とを備えた摩耗試験装置において、前記保持部を複数有して、それぞれの保持部に保持されている前記ゴムサンプルが、回転している前記回転体の前記円周面に対して、独立して同時に圧着された状態になって、それぞれの前記ゴムサンプルの前記円周面に接触して発生する摩耗カスが下方に落下する構成であり、かつ、前記回転体を回転駆動させるためのハンドルを有し、前記ハンドルを用いて前記回転体が手動により回転駆動される構成にしたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、複数のゴムサンプルの耐摩耗性を試験するに際しては、回転している回転体の円周面に対して、それぞれのゴムサンプルが独立して同時に圧着された状態になるため、互いのゴムサンプルの摩耗具合に影響を受けることなく、それぞれのゴムサンプルの正確な相対的な耐摩耗性を把握することが可能になる。また、それぞれのゴムサンプルの円周面に接触して発生する摩耗カスが下方に落下するので、それぞれの摩耗カスを目視してその量を相対比較するだけで、相対的な耐摩耗性を簡便に把握できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の摩耗試験装置を平面視で例示する説明図である。

【図2】図１の摩耗試験装置を正面視で例示する説明図である。

【図3】図１の摩耗試験装置を側面視で例示する説明図である。

【図4】回転方向規制機構を側面視で例示する説明図である。

【図5】摩耗試験装置の別の実施形態を平面視で例示する説明図である。

【図6】図５の摩耗試験装置を側面視で例示する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の摩耗試験装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。

【0011】

図１〜図３に例示する本発明の摩耗試験装置１（以下、試験装置１という）は、複数のゴムサンプルＳ１、Ｓ２に対して同時に摩耗試験を行なうことができる。この試験装置１は、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２が保持される保持部３と、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２に対向する回転体４と、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２に対する圧着機構５とを備えている。これら部品はそれぞれ、ベース２の上に立設された支持フレームによって直接または間接的に支持されている。この実施形態では、さらに、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ１の下方に配置された収容箱６を有していて、試験装置１の大部分が安全カバー１３により覆われている。

【0012】

保持部３は、ゴムサンプルＳ１、Ｓ２の数に対応して複数（この実施形態では２つ）設けられている。この保持部３は、回転駆動される回転軸体になっている。保持部３は、円盤状のゴムサンプルＳ１、Ｓ２を保持して回転させる。

【0013】

それぞれの回転体４は、ゴムサンプルＳ１、Ｓ２が接触する円周面を有していて、例えば、回転駆動される円盤状の砥石が用いられる。それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２と、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２に対向する回転体４の円周面どうしが接触する。

【0014】

圧着機構５は、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２毎に個別に設けられている。それぞれの圧着機構５は、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２に対して、対向する回転体４の円周面に向けた加圧力を付与する。

【0015】

それぞれの圧着機構５は、ベース２の上に立設された支持フレーム上に、保持部３を支持するスライドフレーム５ａを有している。スライドフレーム５ａは、対向する回転体４に対して近接離反する方向にスライド可能になっている。スライドフレーム５ａに対しては例えば、対向する回転体４に近接する方向に付勢するバネ等の弾性体または錘が取り付けられたワイヤなどの紐状体が接続される。このような弾性体や錘により、スライドフレーム５ａが回転体４に向かって付勢されることで、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２に加圧力が付与される。

【0016】

弾性体の仕様や錘の重量を変えることにより、ゴムサンプルＳ１、Ｓ２に対して任意の加圧力を付与することができる。圧着機構５は、この実施形態に例示した構造に限らず、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２を独立して回転体４の円周面に圧着させる構造を採用することができる。

【0017】

それぞれの回転体４が取り付けられている回転軸４ａの一端部にはハンドル１２が装着されている。ハンドル１２だけは、安全カバー１３の外部に配置されている。この回転軸４ａを中心にしてハンドル１２を手動にて一方向に回転させることにより、それぞれの回転体４は一方向に回転駆動される。

【0018】

回転軸４ａにはギヤ９ａ、９ｂ取り付けられていて、それぞれのギヤ９ａ、９ｂに噛み合う別のギヤ９ｃ、９ｄが下方に設置されている。これらギヤ９ｃ、９ｄと同軸にプーリ１０ａ、１０ｂが設けられている。それぞれの保持部３に接続された軸には、別のプーリ１０ｃ、１０ｄが設けられている。プーリ１０ａとプーリ１０ｃとが円周面を対向して配置され、プーリ１０ｂとプーリ１０ｄとが円周面を対向して配置されている。対向するプーリ１０ａとプーリ１０ｃの間、プーリ１０ｂとプーリ１０ｄとの間にはそれぞれ、伝導ベルト１１ａ、１１ｂが張設されている。

【0019】

ハンドル１２を一方向に回転させると、回転軸４ａが一方向に回転駆動され、ギヤ９ａ、９ｂおよびそれぞれの回転体４も回転軸４ａを中心にして一方向に回転駆動される。ギヤ９ａ、９ｂの回転に伴い、噛み合うギヤ９ｃ、９ｄおよびそれぞれのプーリ１０ａ、１０ｂは他方向に回転駆動される。これにより、それぞれのプーリ１０ｃ、１０ｄおよびゴムサンプルＳ１、Ｓ２も他方向に回転駆動される。したがって、それぞれの回転体４とそれぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２とは逆回転した状態で円周面どうしが接触する。

【0020】

この際に、接触する回転体４とゴムサンプルＳ１、Ｓ２との接触面での互いの速度（周速度）を異ならせている。即ち、回転駆動されている回転体４に対してゴムサンプルＳ１、Ｓ２をスリップさせて接触させることでゴムサンプルＳ１、Ｓ２を摩耗させる。回転体４とゴムサンプルＳ１、Ｓ２との接触面での速度比（スリップ率）は、回転体４とゴムサンプルＳ１、Ｓ２との外径の比率や、対向するギヤ９やプーリ１０の外径の比率等によって任意に設定することができる。この接触面でのゴムサンプルＳ１、Ｓ２の速度は例えば、回転体４の速度の５％〜２５０％に設定する。

【0021】

また、ゴムサンプルＳ１、Ｓ２の摩耗カスＲが下方に落下するように、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２および回転体４の回転方向が設定されている。したがって、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２と回転体４とは、対向する相手に向かって上から下に回転駆動される。収容箱６は、それぞれのサンプルＳ１、Ｓ２の回転体４と接触する位置の下方を中心にして配置するとよい。

【0022】

次に、この試験装置１を用いてそれぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２に対して摩耗試験を行なう方法を説明する。

【0023】

それぞれの保持部３に、試験対象となるゴムサンプルＳ１、Ｓ２を保持させる。例えば、ゴム種の異なるゴムサンプルＳ１、Ｓ２を保持させる。或いは、同じゴム種であっても配合剤を異ならせた、または、配合剤の配合割合を異ならせたゴムサンプルＳ１、Ｓ２を保持させる。

【0024】

次いで、それぞれの圧着機構５によって、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２に所定の加圧力を付与する。例えば、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２に対して同じ大きさの加圧力を付与する。

【0025】

次いで、ハンドル１２を手動にて回転させる。これにより、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２を、対向する回転体４とは逆回転で駆動して、対向する回転体４の円周面に所定の加圧力で圧着させる。それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２は、回転駆動されている回転体４にスリップして接触することで摩耗し、その摩耗カスＲが下方に落下する。落下した摩耗カスＲは、それぞれの収容箱６に個別に収容される。

【0026】

本発明の試験装置１では、回転している回転体４の円周面に対して、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２が独立して同時に圧着された状態になる。それ故、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２は、互いのゴムサンプルＳ１、Ｓ２の摩耗具合に影響を受けることなく、常に所定の加圧力が付与された状態で摩耗試験が行われる。したがって、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２の摩耗カスＲの量（体積または重量）を相対比較すれば、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２の正確な相対的な耐摩耗性（単位時間当たりの摩耗量）を把握することが可能になる。

【0027】

しかも、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２の摩耗カスＲが下方に落下するので、それぞれの摩耗カスＲを目視して、その量を相対比較すれば、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２の相対的な耐摩耗性を簡便に把握できる。尚、摩耗試験中のスライドフレーム５ａのスライド量は僅かなので、伝導ベルト１１ａ、１１ｂの張力が過小になることはなく、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２および回転体４の回転駆動には影響がない。尚、ゴムサンプルＳ１、Ｓ２の摩耗量が多い場合や試験時間が長時間になってスライドフレーム５ａのスライド量が大きくなる場合は、例えば、テンショナーを設けて伝導ベルト１１ａ、１１ｂの張力を一定に保つようにすればよい。

【0028】

この実施形態では、手動によってそれぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２および回転体４を回転駆動させるので、試験装置１の操作者は、ゴムサンプルＳ１、Ｓ２を摩耗させるために要する力（回転駆動力）を実感することができる。手動により入力した回転駆動力と、摩耗カスＲの量とを関連付けて実感させることによって、試験装置１の操作者には、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２の耐摩耗性をより強く印象付けることができる。したがって、展示会などの催事において、来場者に試験装置１を操作してもらうことで、ゴムサンプルＳ１、Ｓ２の相対的な耐摩耗性を強くアピールすることができる。

【0029】

ハンドル１２を予め設定された一方向とは逆方向に回転させると、摩耗カスＲは上方に飛散する。そこで、このような不具合を防止するには、ハンドル１２の回転方向（一方向を示す矢印など）を安全カバー１３などに明示しておくとよい。

【0030】

或いは、図４に例示するように、回転体４の回転方向を一方向に規制する回転方向規制機構７を設けることもできる。この回転方向規制機構７は、ギヤ９ａの外周歯に対して所定の角度で接触するように常に付勢されたクサビ体７ａを備えている。クサビ体７ａは支軸７ｂによって回動可能に軸支されている。

【0031】

ハンドル１２（ギヤ９ａ）が一方向に回転する場合は、ギヤ９ａの外周歯がクサビ体７ａを付勢力に対抗して支軸７ｂを中心にして回動させるので、ハンドル１２（ギヤ９ａ）を一方向に円滑に回転駆動させることができる。これにより、回転体４およびそれぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２も円滑に回転駆動される。ハンドル１２（ギヤ９ａ）が一方向とは逆回転する場合は、クサビ体７ａがギヤ９ａの外周歯と外周歯との間に入り込んだままとなり、ハンドル１２（ギヤ９ａ）の回転がロックされる。したがって、回転体４およびそれぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２が回転駆動されることはない。回転体４の回転方向を一方向に規制することができれば、その他の回転方向規制機構７を用いることもできる。

【0032】

図５、６に例示するように、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２の摩耗カスＲを測定する重量計８を設けることもできる。例えば、それぞれの収容箱６を重量計８に載置する。これにより、それぞれの摩耗カスＲの重量がリアルタイムで正確に把握できるので、複数のゴムサンプルの相対的な耐摩耗性を一段と把握し易くなる。

【0033】

摩耗試験を継続することで、回転体４の円周面には摩耗カスＲが付着して累積する。摩耗カスＲの付着量が過大になると、摩耗具合にも影響が生じるので、回転体４の円周面に接触するスクレーパ等を設けて、摩耗カスＲを円周面から除去する構成にするとよい。

【0034】

ハンドル１２から入力された回転駆動力を、それぞれの回転体４およびゴムサンプルＳ１、Ｓ２に伝達する機構は、この実施形態に例示した機構に限らず、種々の伝達部品、伝達機構を用いることができる。例えば、伝導ベルト１１ａ、１１ｂの滑りによる伝達率の低下を回避するために歯付きベルト等を用いることもできる。

【0035】

この実施形態では、２つのゴムサンプルＳ１、Ｓ２を同時に試験する仕様になっているが、例えば、３つ以上を同時に試験する仕様にすることもできる。この場合は、同時に試験を行なうゴムサンプルの数に合わせた保持部３、圧着機構５を設ければよい。回転体４の数もゴムサンプルの数に合わせた仕様にすることもできるが、例えば、１つの回転体４を挟んで２つのゴムサンプルを対置させた仕様にすることで、１つの回転体４の円周面に対して２つのゴムサンプルを同時に接触させて試験を行なうことができる。

【0036】

この試験装置１は、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２に付与する加圧力やスリップ率を同じにした同一条件下における相対的な耐摩耗性を把握するだけでなく、様々な摩耗試験を行なうことができる。例えば、同じ仕様のゴムサンプルＳ１に対して、条件（加圧力やスリップ率）を異ならせて同時に摩耗試験をすることもできる。この摩耗試験によって、その仕様のゴムサンプルＳ１の耐摩耗性に対して、異ならせた条件がどの程度影響するのか、相対的な影響度を簡便に把握できる。

【0037】

それぞれの回転体４およびゴムサンプルＳ１、Ｓ２は、手動により回転駆動させるのではなく、モータ等の駆動源を用いて回転駆動させることもできる。この場合は、例えば、図１の回転軸４ａを回転させるモータ等を設ければよい。

【0038】

この実施形態では、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２を回転駆動しているが、回転する回転体４の円周面に対して、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２を不動状態で圧着させることもできる。例えば、ブロック状のゴムサンプルＳ１、Ｓ２を保持部３により保持して、回転体４の円周面に圧着させて摩耗させることもできる。

【0039】

それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２を不動状態で圧着させる仕様の場合は、試験装置１の構造をより簡素化することが可能になる。一方、この実施形態のように、それぞれのゴムサンプルＳ１、Ｓ２を回転駆動する仕様の場合は、ゴムサンプルＳ１、Ｓ２の一部が極端に摩耗することがなく円周面が一様に摩耗するので、より安定した評価をし易くなる。

【符号の説明】

【0040】

１ 摩耗試験装置
２ ベース
３ 保持部
４ 回転体
４ａ 回転軸
５ 圧着機構
５ａ スライドフレーム
６ 収容箱
７ 回転方向規制機構
７ａ クサビ体
７ｂ 支軸
８ 重量計
９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ） ギヤ
１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ） プーリ
１１ａ、１１ｂ 伝導ベルト
１２ ハンドル
１３ 安全カバー
Ｓ１、Ｓ２ ゴムサンプル
Ｒ 摩耗カス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】