JPH0221240A - 靴底・床材滑り試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、靴底材ないしは床材の滑り抵抗を測定する靴
底・床材滑り試験機に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕床材
上の靴の滑り事故を防止するために靴底材および床材の
滑りやすさを評価するには、靴底材および床材の静摩擦
および動摩擦による滑り抵抗を知ることが重要となる。

ところが、このような滑り抵抗は、靴底および床材の材
質および形状により大きく変わってくるだけでなく、測
定条件（引張り速度、移動速度、荷重の大きさ、接地圧
、初期接地時間等）によっても測定値が変動するため、
従来は靴底材および床材に対し汎用できる滑り試験機は
存在しなかった。

また、これまで、静摩擦と動摩擦との相違と、その利用
方法が曖昧にされたまま、滑りが論じられて来たが、滑
りを考える場合には、事故防止の観点からの「滑り」と
、床材の選定等に利用する場合の［滑りやすさ、滑りに
くさ」とに分けて考える必要がある。すなわち、安全の
観点からの滑り事故防止には、「バナナの皮効果」と言
われるように、ゆっくり滑るより、速く滑る場合のほう
がより危険であることから、動摩擦による滑り抵抗を計
測することが重要となる一方、スポーツ用の床面では、
適度な滑りにくさを要求されるために、靴が最初に引っ
かかる点、つまり、最大静摩擦係数に相当する滑り抵抗
を計測することが重要となる。

次に、従来の種々の滑りの計測についてさらに具体的に
説明する。

まず、靴の滑りを測定する方法としては、靴を水平に引
張るといった簡便な方法が従来からあったが、測定値が
安定せず、正確な測定法は確立されていなかった。

他方、床材用、路面用の滑り試験機としては、次のよう
なものが使用されてきた。

最も広く使用されているのが、第８図に示される振子型
の床滑り試験機（ＪＩＳ　Ａ１４０？）である。この試
験機は、鉄片電床材にこすり−ｐけて、その時の傷の長
さから動摩擦抵抗を算定するもので、ある。

次に、これをさらに詳しく説明する。１はハンマであり
、水平方向に延びる１ｄ１２を中心として揺動可能とさ
れている。このハンマ１の下端部には鉄片３が、−水平
方向に延びる軸４を中心として、−定範囲内において矢
印Ａに示されるように回動可能に取り付けられており、
この鉄片３とハンマ１の下端部との間には、圧縮コイル
バネ５が介装されている。

そして、まず、ハンマ１を所定の高さＢとなる持ち上げ
位置（実線位置で示される）に持ち上げ、次にハンマ１
を離し、該ハンマ１を矢印Ｃのように揺動させ、該ハン
マ１が１点鎖線位置のように鉛直方向付近になったとき
に、鉄片３が、固定された床材６の表面に摺接されるよ
うにする。ここにおいて、床材６と鉄片３との間の滑り
抵抗係数は、二点鎖線位置で示されるハンマ１の振上り
位置の高さＤにより求めることができる。

しかしこのような試験方法では、床材６と鉄片３が摺接
したときに、バネ５が振動し、このバネ５の振動により
床材６と鉄片３との間の接触角が変動するので、正確な
測定値を得ることができないという欠点があった。その
上、この試験機では、歩行面の滑り抵抗特性を評価でき
ても、鉄片を使用しているために、靴底材の評価をする
ことはできなかった。また、たとえ鉄片の代わりに靴底
材を使用したとしても、靴底材の一部分のみしか使用で
きず、靴裏金体の特性を知ることはできない。

その他の滑り試験機としては、主として、建築材料の滑
りの評価のための試験機がある。これは、第９図に示す
ように、靴底の前部を矩形に切り取り、その切片７に錘
８を載せ、バネ９およびロードセル１０を介して斜め上
方向に引張り、そのとき、ロードセル１０から得られる
最大引張り荷重Ｈと錘の荷重Ｗとの比から、見掛は上の
最大静摩擦係数Ｈ／Ｗを求めるものである。ここで、水
平に引張らずに斜め上方向に錘を引張るのは、水平方向
の引張り力と摩擦力とによる回転力（偶力）の発生を防
ぐためである。この場合、厳密な意味での物理学的な摩
擦係数は、引張り角をθとすると、 ＨφＣＯ８θ／（Ｗ−Ｈ・ＳＩＮθ） となる。つまり、分母式（Ｗ−Ｈ−８ＩＮθ）から、引
張り力が増大すると、靴にかかる垂直力は減少して行く
構造となっている。

しかし、靴底の爪先部を切り取るため、前述の試験機の
場合と同様に、踵付きの靴と踵のないフラット底の靴と
の差と言った靴裏金体の滑り特性を知ることができない
という欠点があった。また、バネを介して錘を牽引する
ため、滑り始めた後、踵の引張り移動速度が、摩擦力の
大小に伴うバネの伸縮によって変化するので、動摩擦抵
抗値が安定せず、その特性をとらえにくいという欠点も
あった。また、Ｈ／Ｗは見掛は上の最大静摩擦係数であ
り、真の摩擦係数を測定していないといった欠点もあっ
た。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、
靴底および床材の静摩擦および動摩擦による滑り抵抗を
広範囲の条件下において正確に安定に計ｎ１することが
でき、しかも靴裏金体の滑り特性を知ることができる靴
底・床材滑り試験機を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による靴底・床材滑り試験機は、水平方向に移動
可能な可動床と、この可動床を可変速度で水平方向に移
動させる可動床駆動装置と、靴を着脱可能に支持する昇
降可能な靴支持手段と、この靴支持手段を介して前記靴
を可変な大きさの垂直荷重で前記可動床に上方から接地
させる垂直荷重負荷手段と、前記靴に作用する垂直荷重
を検出する垂直荷重検出手段と、前記靴に作用する水平
荷重を検出する水平荷重検出手段とを有してなるもので
ある。

〔作用〕

本発明においては、垂直荷重負荷手段により靴を可動床
に接地させた状態で、可動床を可動床駆動装置により水
平方向に移動させることにより、靴と可動床との間に滑
りを与え、そのときに靴と床面にかかる水平荷重と垂直
荷重とを水平荷重検出手段および垂直荷重検出手段によ
りそれぞれ検出すれば、その比から動摩擦による滑り抵
抗を計測できる。

また、同様にして、可動床に靴を接地させた状態で、バ
ネを介して可動床駆動装置により可動床を水平方向に移
動させ、そのときの最大水平荷重を計測すれば、その値
と垂直荷重との比から静摩擦による滑り抵抗を計測でき
る。

そして、上述のように動摩擦および静摩擦による滑り抵
抗を測定する際、垂直荷重および可動床の移動速度の値
を適宜選択して広範囲な計測条件下で計測を行うことが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図から７図までは、本発明による靴底・床材滑り試
験機の一実施例を示す。この実施例において、第１図お
よび２図に示されるように、水平方向に延びる基枠１１
の内部にはスライドレール１２が設けられており、この
レール１２上には可動床１３が該レール１２に沿って移
動可能に設けられている。この可動床１３の後端部には
ワイヤ１４の一端部が結合されている。このワイヤ１４
は基枠１１の後端部に回転可能に支持されたプーリー９
０に巻き掛けられており、さらに該ワイヤ１４の他端側
は、可動床駆動モータ１５によって駆動されるドラム１
６に巻かれている。前記ワイヤ１４の途中にはコイルバ
ネからなる調整バネ１７が介在されている。前記可動床
１３の前端部にはワイヤ１８を介して可動床駆動錘１９
が結合されている。なお、前記ワイヤ１８は基枠１１に
立設された駆動部枠１９に回転可能に支持されたプーリ
ー２０．２１および２２に巻き掛けられている。

前記基枠１１にはアーム支持枠２３が立設されており、
このアーム支持枠２３には水平方向に延びる固定アーム
２４の後端部が固定されている。

この固定アーム２４の先端部２４ａは第４図に示される
ように二股状とされており、該二股部内には筒体２５が
侵入している。そして、この筒体２５の下端部に水平方
向に突出して取り付けられた回動軸２６は軸受２７を介
して固定アーム２４の二股状の先端部２４ａに回動可能
に支持されている。これにより、筒体２５は固定アーム
２４に、第１図において紙面と平行な面内において回動
可能に支持されている。

前記アーム支持枠２３には水平荷重検出アーム２８の後
端部が、固定アーム２４の上方において、回動軸２６と
平行な回動軸２９を介して回動可能に支持されている。

この水平荷重検出アーム２８の先端部は、筒体２５の上
端部に、回動軸２６および２９と平行な回動軸３０を介
して回動可能に結合されており、これにより筒体２５は
ほぼ鉛直方向に維持されている。そして、この水平荷重
検出アーム２８の中間部にはロードセルからなる水平荷
重検出装置３１が介在されている。

前記筒体２５には靴支持軸３２が、該筒体２５に対して
軸線方向に移動可能に挿通されている。

ここで、第３図および４図に示されるように、この靴支
持軸３２に嵌合されたキー３３が筒体２５に設けられた
キー溝３４に嵌合されていることにより、靴支持軸３２
は筒体２５に対して回転は不可能とされている。前記靴
支持軸３２の上端部付近には第３図に示されるようにロ
ードセルからなる垂直荷重検出装置３５が内蔵されてお
り、この垂直荷重検出装置３５は該杭支持軸３２に作用
する圧縮荷重を、後述する試験杭３６に作用する垂直荷
重として検出するようになっている。

前記杭支持軸３２の下端部には、第３図によく示される
ように、足型取付具３７の上端側に設けられた雄ネジ部
３７ａが螺合されており、さらに該雄ネジ部３７ａには
支持軸３２の下方において固定ナツト９９も螺合されて
いる。このため、固定ナツト９９を緩めて、足型取付具
３７を杭支持軸３２に対し軸線回りに回転することによ
り、後述する靴３６の杭支持軸３２回りの角度を調整で
き、かつ固定ナツト９９を締め付けることにより足型取
付具３７を杭支持軸３２に対し任意の回転角度に固定で
きるようになっている。

前記足型取付具３７には、次に説明するような、サイズ
調整可能な足型３８．３９が着脱可能に取り付けられる
。本実施例では、試験杭３６の可動床１３に対する接地
圧を均一に保つために、靴３６が踵付きの場合には第５
図に示すような足型３８が取り付けられる一方、靴３６
が踵のないフラット底の場合には第６図に示すような足
型３９が取り付けられる。

次に、まず第５図の踵付き靴用の足型３８の構造を説明
する。前後方向に延びる前後方向軸４０の両端部には雄
ネジ部４１．４２が設けられている。前端側の雄ネジ部
４１には図示しないユニバーサルジヨイントの一端側が
取り付けられており、このユニバーサルジヨイントの他
端側には実際の人間の足の爪先部に比較的近い形状の爪
先部４３が取り付けられている。後端側の雄ネジ部４２
には図示しないユニバーサルジヨイントの一端側が取り
付けられており、このユニバーサルジヨイントの他端側
には実際の人間の足の踵部に比較的近い形状の踵部４４
が取り付けられている。爪先部４３と踵部４４との間隔
は、雄ネジ部４１．４２に対し前記２つのユニバーサル
ジヨイントを回転してこれらのジヨイントを雄ネジ部４
１．４２上を移動させることにより調整できる。前記前
後方向軸４０の中間部には、該軸４０に対して垂直より
やや傾いて上下方向に延びる上下方向軸４５が一体的に
接続されており、この上下方向軸４５の上端部にはリン
グ状部４６が一体的に設けられている。

次に、第６図のフラット底の靴用足型３９の構造を説明
する。前後方向に延びる前後方向軸４７の両端部には雄
ネジ部４８．４９が設けられている。前端側の雄ネジ部
４８にはユニバーサルジヨイント５０の一端側が取り付
けられており、このユニバーサルジヨイント５０の他端
側には前側円板支持軸５１の中間部が取り付けられてい
る。そして、この前側円板支持軸５１の前端部および後
端部にはユニバーサルジヨイント５２．５３を介してそ
れぞれ円板５４．５５が支持されている。

同様にして、後端側の雄ネジ部４９にはユニバーサルジ
ヨイント５６の一端側が取り付けられており、このユニ
バーサルジヨイント５６の他端側には後側円板支持軸５
７の中間部が取り付けられている。そして、前記後側円
板支持軸５７の前端部および後端部にはユニバーサルジ
ヨイント５８゜５９を介してそれぞれ円板６０．６１が
支持されている。円板５４．５５と円板６０．６１との
間隔は、雄ネジ部４８．４９に対しユニバーサルジヨイ
ント５０．５６を回転してこれらのジヨイント５０．５
６を雄ネジ部４８．４９上を移動させることにより調整
できる。前記前後方向軸４７の中間部には、該軸４７に
対して垂直よりやや傾いて上下方向に延びる上下方向軸
６２が一体的に接続されており、この上下方向軸６２の
上端部にはリング状部６３が一体的に設けられている。

以上のような第５図および６図の足型３８，３９は、第
３図に示されるようにそれぞれリング状部４６．６３を
、足型取付具３７に設けられたネジ６４．６５に挟持さ
れることにより、足型取付具３７に取り付けられる。こ
れらの足型３８，３９には靴３６を着脱可能に履かせる
ことができる。

前記アーム支持枠２３の上端部には、載荷アーム）６の
後端部付近が、回動軸２６，２９および３０と平行な回
動軸６７を介して回動可能に支持されている。この載荷
アーム６６の先端部には載荷用錘６８が、後端部には調
整用錘６９がそれぞれ吊り下げられるようになっている
。前記杭支持軸３２の上端面３２ａには、載荷アーム６
６に回転可能に支持されたローラ７０が接触されるよう
になっている。ここで、杭支持軸３２の上端面３２ａは
、筒体２５の回動軸２６を中心とする円弧面、または回
動軸２６と杭支持軸３２の軸線との交点を中心とする球
面とされている。また、前記杭支持軸３２と載荷アーム
６６とは連結ワイヤ７１で連結されているが、この連結
ワイヤ７１の長さは、杭支持軸３２の上端面３２ａにロ
ーラ７０が接触した状態では、該ワイヤ７１が弛緩する
こととなるような長さとされている。

前記駆動部枠１９上には載荷制御モータ７２が取り付け
られており、このモータ７２はドラム７３を駆動するよ
うになっている。このドラム７３にはワイヤ７４が巻か
れており、該ワイヤ７４の先端部は載荷アーム６６の先
端部に結合されている。

前記基枠１１の前端部および後端部には近接スイッチ７
５．７６が設けられており、これらの近接スイッチ７５
．７６はそれぞれ可動床１３が一定以上基枠１１の前端
側または後端側に移動したことを検出するようになって
いる。また、靴取付軸３２の上部には、近接スイッチ７
７が取り付けられており、この近接スイッチ７７は載荷
アーム６６が一定以上近接したことを検出することによ
り、杭支持軸３２の上端面３２ａに対するローラ７０の
接触を検出するようになっている。前記可動床駆動モー
タ１５および載荷制御モータ７２は図示しない制御装置
により制御されるようになっており、近接スイッチ７５
，７６．７７の出力はこの制御装置に入力されるように
なっている。

次に、本実施例の作動を説明する。

まず、動摩擦による滑り抵抗を計測する場合には、バネ
１７の両端間に図示しないワイヤを結合する等により、
バネ１７が機能しない状態として計測を行う。そして、
足型３８（または３９）に靴を履かせるとともに、適当
な重量の載荷用錘６８を載荷アーム６６の先端部に吊り
下げる。すると、載荷用錘６８に作用する重力が載荷ア
ーム６６、ローラ７０、杭支持軸３２、足型取付具３７
および足型３８（または３９）を介して靴３６に垂直荷
重として作用し、靴３６を上方から可動床１３の上面に
押し付ける。なお、この垂直荷重は調整用錘６９の重量
を変化することにより、微調整することができる。

次に、まず、載荷制御モータ７２を駆動してワイヤ７４
を巻き上げる方向にドラム７３を回転することにより、
載荷用錘６８に抗して載荷アーム６６を持ち上げ、連結
ワイヤ７１を緊張させ、杭支持軸３２等とともに靴３６
を上昇させ、可動床１３の上面から僅かに離間させてお
く。

次に、載荷制御モータ７２を逆転して載荷アーム６６を
下降させる。すると、まず靴３６が可動床１３の上面に
接地し、続いてローラ７０が杭支持軸３２の上端面３２
ａに接触するとともに連結ワイヤ７１が弛緩し、載荷用
錘６８の荷重が靴３６に作用するようになる。また、ロ
ーラ７０が杭支持軸３２の上端面３２ａに接触したこと
を近接スイッチ７７が検出すると、制御装置が可動床駆
動モータ１５を駆動し、ドラム１６にワイヤ１４を巻き
取らせ、可動床１３を定速度で基枠１１の後端側に移動
させる（このとき、可動床１３上１９は持ち上げられる
）。これにより、靴３６が定速度で可動床１３上を前方
に滑ることになる。

このようにして靴３６が可動床１３上を滑っているとき
、動摩擦により靴底に作用する水平荷重によって杭支持
軸３２および筒体２５は回動軸２６を中心として回動さ
れようとし、これにより水平荷重は水平荷重検出アーム
２８に伝達されるので、この水平荷重は水平荷重検出装
置３１により検出できる。したがって、この水平荷重と
、前述のように垂直荷重検出装置３５により検出される
垂直荷重との比から、靴３６と可動床１３との間の動摩
擦による滑り抵抗を計測することができる。

可動床１３の後端が基枠１１の後端側の一定位置まで来
たことを近接スイッチ７６が検出すると、前記制御装置
は可動床駆動モータ１５を停止させて可動床１３を停止
させるとともに、載荷制御モ−タ７２を駆動して載荷ア
ーム６６を持ち上げ、靴３６を再び可動床１３の上面か
ら僅かに離間させる。

次に、制御装置は載荷制御モータ７２を逆転させて再び
載荷アーム６６を下降させ、靴３６を可動床１３の上面
に接地させるとともに、可動床駆動モータ１５を逆転さ
せ、可動床駆動錘１９に作用する重力より、可動床１３
を定速度で基枠１１の前端側に移動させる（なお、この
とき、可動床駆動錘１９は下降する）。これにより、靴
３６が可動床１３上を前記とは逆方向に滑ることになる
。

そして、この場合も、水平荷重検出装置３１により検出
される水平荷重と垂直荷重検出装置３５により検出され
る垂直荷重との比から、動摩擦による滑り抵抗を計測す
ることができる。

可動床１３の前端が基枠１１の前端側の一定位置まで来
たことを近接スイッチ７５が検出すると、制御装置は可
動床駆動モータ１５を停止させて可動床１３を停止させ
るとともに、載荷制御モータ７２を駆動して載荷アーム
６６を持ち上げ、靴３６を可動床１３の上面から僅かに
離間させる。

以下、このような動作を必要回数繰り返すことにより、
前後両方向の動摩擦による滑り抵抗を時系列的に計測す
ることができる。

なお、このようにして計測を行う際、可動床駆動モータ
１５の回転速度を選択することにより、可動床１３の移
動速度ひいては靴３６と可動床１３との間の相対速度を
種々選択し、各速度毎の動摩擦抵抗を計測することがで
きる。

また、本実施例では、載荷アーム６６と靴支持軸３２と
がローラ７０を介して接触するようになっており、しか
も靴支持軸３２の上端面３２ａが、筒体２５の回動軸２
６を中心とする円弧面、または回動輪２６と靴支持軸３
２の軸線との交点を中心とする球面とされているので、
回動軸２６を中心とする靴支持軸３２および筒体２５の
回動運動が滑らかに行われ、水平荷重の検出を正確に行
うことができる。

この滑り試験機では、静摩擦による滑り抵抗もほぼ同様
にして計測することができる。ただし、この場合、バネ
１７が機能する状態で可動床１３を移動させ、そのとき
の最大水平荷重を計測して、その値と垂直荷重との比か
ら滑り抵抗を求める。

そして、この場合、靴３６にかかる力の引張り速さ（靴
３６にかかる力を縦軸、時間を横軸にとった場合の傾き
）は、バネ１７のバネ定数またはワイヤ１４の巻き取り
速度を変えることにより変化させることができる。この
ように、この滑り試験機では、計測条件を広くとるよう
にして、あらゆる動作時の滑り特性に対応が取れる。

また、本実施例では、次のようにして、靴底全体を接地
させずに、爪先部のみを可動床１３に接地させて滑り抵
抗を計測することができる。すなわち、第７図のように
基枠１１上にロードセル７８を介して靴底支持板７９を
置き、この靴底支持板７９の上に靴３６の踵部を載置し
、爪先部のみを可動床１３に接地させて、ロードセル７
８により踵部に作用する分担荷重を検出し、この分担荷
重を垂直荷重検出装置３５で検出される全体の垂直荷重
から差し引くことにより、爪先部に作用する垂直荷重を
算出して爪先部の滑り抵抗値を計測することができる。

したがって、従来、床材の滑りの評価に使用されていた
試験機のように爪先部を切断することなく計測できる。

このため、この試験機は、靴３６の滑りの評価試験機と
してのみならず、床材の滑りの評価試験機としても利用
することができる。

なお、本発明において、水平荷重および垂直荷重を検出
する構成は、前記実施例の構成に限定されず、例えば、
ワイヤ１４にロードセルを介在させて該ロードセルに水
平荷重を検出させてもよいし、床面の下にフォースプレ
ート（原反力計）を設置して、該フォースプレートによ
り垂直荷重を検出させてもよい。但し、前述のようにワ
イヤ１４にロードセルを介在させて該ロードセルに水平
荷重を検出させる場合、始動時に、可動床駆動錘１９の
揺れと、可動床１３の急加速度により力が発生し、この
力が水平荷重に干渉し、水平荷重の検出がやや不正確に
なる虞がある。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、 （イ）靴底および床材の静摩擦および動摩擦による滑り
抵抗を広範囲の条件下において正確に安定に計測するこ
とができる。

（ロ）靴裏金体の滑り特性を知ることができる。

等の優れた効果を得られるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による靴底・床材滑り試験機の一実施例
を基枠の一部を破断して示す正面図、第２図は前記実施
例を示す平面図、第３図は前記実施例における靴支持軸
および足型取付具を一部断面して示す側面図、第４図は
第１図のＩＶ−ＩＶ線における断面図、第５図は前記実
施例における踵付き靴用の足型を示す斜視図、第６図は
前記実施例におけるフラット底靴用の足型を示す斜視図
、第７図は前記実施例において靴の爪先部の滑り抵抗を
計測する場合の状態を示す説明図、第８図は従来の振子
型の床滑り試験機の原理を示す側面図、第９図は従来の
建築材料の滑り評価のための試験機の原理を示す側面図
である。 １３・・・可動床、１４・・・ワイヤ、１５・・・可動
床駆動モー１ダ、１６・・・ドラム、１７・・・調整バ
ネ、１８・・・レール、２３・・・アーム支持枠、２４
・・・固定アーム、２５・・・筒体、２６・・・回動軸
、２８・・・水平荷重検出アーム、３１・・・水平荷重
検出装置、３２・・・靴支持軸、３５・・・垂直荷重検
出装置、３６・・・靴、３７・・・足型取付具、３８．
３９・・・足型、６６・・・載荷アーム、６８・・・載
荷用錘、７０・・・ローラ、７２・・・載荷制御用モー
タ、７３・・・ドラム、７４・・・ワイヤ。 特許出願人　労働省産業安全研究所長 前　郁夫 代　理　人　弁理士　大森　泉 第 図 一一ノＪ′″−５６，５ソ 第 図 第 図 に−一 第 図 第 図 す 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水平方向に移動可能な可動床と、この可動床を可変
   速度で水平方向に移動させる可動床駆動装置と、靴を着
   脱可能に支持する昇降可能な靴支持手段と、この靴支持
   手段を介して前記靴を可変な大きさの垂直荷重で前記可
   動床に上方から接地させる垂直荷重負荷手段と、前記靴
   に作用する垂直荷重を検出する垂直荷重検出手段と、前
   記靴に作用する水平荷重を検出する水平荷重検出手段と
   を有してなる靴底・床材滑り試験機。 ２、可動床駆動装置は、バネを介して可動床を駆動でき
   るようになっている請求項１記載の靴底・床材滑り試験
   機。