JPH0592756U - 摩擦帯電圧測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 布帛やフィルム等の摩擦帯電圧特性や放電特
性を測定する摩擦帯電圧測定装置において、温度、湿度
等が一定条件のもとで試験を行い、精度の高い測定結果
が得られるようにする。 【構成】 シート状の試料Ｓを緊張状態で表面側に貼着
するサンプルプレート１７と、該サンプルプレートを裏
面側から支持する受台９と、該受台によって支持された
サンプルプレート１７に貼着されている試料Ｓの表面に
摺接して摩擦する摩擦摺動パッド１１と、摩擦後の試料
Ｓの帯電圧を検出する帯電圧センサ１３とで構成される
測定部２を有し、該測定部を恒温恒湿状態に保つことの
できる空調室５内に収納し、該空調室内に前記サンプル
プレート１７を適数枚保持しておくことのできる容器１
６０を設けるとともに、該容器に保持されているサンプ
ルプレート１７を前記受台９上に支持させるよう外部か
ら操作できる操作手段１７０を設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、布帛やフィルム等の摩擦帯電圧特性や放電特性を測定する摩擦帯電 圧測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

本願出願人は、布帛等の摩擦帯電圧特性を測定することのできる測定装置を開 発し、すでに特許出願している（特願昭６３−１７５９９５号）。この装置は、 高度の再現性を有し、しかも簡便に測定を行えるという極めて有用な効果が得ら れるものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の摩擦帯電圧測定装置は、試験場所の雰囲気、例えば 温度、湿度等の条件によって測定結果に若干差異が生じ、測定精度に対する信頼 性がいまひとつ不十分であった。そこで、温度、湿度等が一定条件のもとで試験 を行うことができ、また、さまざまな設定温度、湿度のもとで試験を行うことが でき、精度の高い測定結果が得られる摩擦帯電測定装置を開発することを本考案 の課題としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために、本考案は次のように構成した。すなわち、本考案 にかかる摩擦帯電測定装置は、シート状の試料を緊張状態で表面側に貼着するサ ンプルプレートと、該サンプルプレートを裏面側から支持する受台と、該受台に よって支持されたサンプルプレートに貼着されている試料の表面に摺接して摩擦 する摩擦摺動パッドと、摩擦後の試料の帯電圧を検出する帯電圧センサとで構成 される測定部を備えた摩擦帯電圧測定装置において、前記測定部を恒温恒湿状態 に保つことのできる空調室内に収納し、該空調室内には前記サンプルプレートを 適数枚保持しておくことのできる容器を設けるとともに、該容器に保持されてい るサンプルプレートを外部から前記受台上に支持させることのできる操作手段を 設けたことを特徴としている。

【０００５】

【作用】

シート状の試料を緊張状態で表面側に貼着した適数枚のサンプルプレートを容 器に保持させ、空調室内を所定の恒温恒湿状態に保つ。そのまま一定時間以上経 過させてサンプルプレートの試料を空調室内の雰囲気になじませた後、操作手段 を用いて該サンプルプレートを裏面側から受台が支持するようセットし、その状 態で試料の表面に摩擦摺動パッドを摺接させ所定回数摩擦を行う。しかるのち、 帯電性センサで試料の帯電圧を検出する。

【０００６】

【実施例】

図１は本考案の１実施例の全体構成図であって、この摩擦帯電圧測定装置１は 、試料に摩擦を与えるとともにその帯電圧を測定する測定部２と、該測定部の動 作を制御するとともに得られたデータを処理するデータ処理部３と、プロッタ４ と、測定部２を収納する空調室５とで構成されている。

【０００７】 測定部２は、図２および図３に示す如く、試料Ｓを保持する試料保持部７と、 受台９と、摩擦装置１０と、帯電圧センサ１３とを備えている。試料保持部７は 、図４に示す如く、上面に試料Ｓ表面が露出する円形の穴１５が設けられたスラ イド式サンプルテーブル１６と、試料Ｓを貼着固定するサンプルプレート１７を 備え、サンプルテーブル１６の側面にはサンプルプレート１７を挿入する挿入口 １９が開口している。また、サンプルテーブル１６の内部には、基台２０に対し 上下動自在な脚２２，…を有し、バネ２３，…の押圧力によってサンプルプレー ト１７をサンプルテーブル１６の天井面に押圧する押圧板２４，２４が設けられ ている。この押圧板２４，２４の入口側部分は下方に傾斜して前記挿入口１９に 臨んでいる。サンプルプレート１７は階段状に屈曲した板体の中央部に円形の穴 ２６が形成されており、サンプルプレート１７をサンプルテーブル１６に装着し た時、この穴２６が前記テーブル側の穴１５と丁度重なるようになっている。シ ート状の試料Ｓはこのサンプルプレート１７の上面に緊張状態でスコッチテープ 等の固定手段で固定される。なお、織物やフィルム等伸縮性の低い試料はサンプ ルプレート１７を用いず、直接サンプルテーブル１６にテープ等で貼着しても測 定を行うことができる。また、ニット等伸縮性の高い試料は、スコッチテープ等 を用いず、複数のピンで固定するのが好ましい。

【０００８】 サンプルテーブル１６の手前側の端部には、本体ケース３０に設けられた溝３ ２に遊嵌される脚部が一体に設けられており、この脚部にコロ３３，３３が取り 付けられている。このコロ３３，３３は、テーブル１６の移動時に溝３２の直下 部に設けられたレール３４上を転動するようになっている。また、サンプルテー ブル１６の奥側の端部には水平方向に張出するガイド部材３６が設けられており 、その先端部は、本体ケース３０に設けた立上り部３７の溝３９内において、レ ール４０上を摺動するようになっている。

【０００９】 立上り部３７の前面側両端部にはプーリ４２，４２が軸止されており、これら 両プーリ４２，４２にワイヤ４３が張架されている。このワイヤ４３には前記サ ンプルテーブル１６の一端が係止されている。一方のプーリ４２はパルスモータ ４５の回転軸に固定されており、該モータの正逆回転によって回転し、ワイヤ４ ３を移動させるようになっている。ワイヤ４３が移動すると、前記サンプルテー ブル１６が溝３２，３９に沿って測定位置Ａから摩擦位置Ｂまでの間に円滑に前 後動する。なお、モータ４５にはロータリエンコーダ４７が取り付けられており 、該モータの回転量を検出するようになっている。これらモータ４５と該モータ の回転量検出手段であるロータリエンコーダ４７とは制御装置を兼ねたデータ処 理部３に接続されている。

【００１０】 摩擦装置１０は、図６に示す如く回転テーブル５７にピン５９を偏心させて設 けたクランク機構と、該クランク機構のピンが摺動自在に嵌合する長穴６０を有 する揺動アーム６２を備え、該揺動アームの基部には円筒６３が一体に設けられ ている。円筒６３は支持軸６４に回転自在に嵌合しており、該円筒６３の上端部 は支持軸６４に外嵌したコイルバネ６５によって下向きに押圧されている。コイ ルバネ６５の押圧力の強さは、支持軸６４の上部のねじ部６４ａに螺着したナッ ト６６によって適宜調節することができる。

【００１１】 揺動アーム６２の下面側には端部に傾斜面６９ａ有する突条部６９が一体に設 けられており、回転テーブル５７に設けたローラ７０が該回転テーブルの所定の 回転位置でこの突条部６９を押し上げるようになっている。すなわち、回転テー ブル５７の矢印Ｙ方向の回転とともにクランク機構により揺動アーム６２が矢印 Ｘ方向と反Ｘ方向に繰り返し揺動するが、矢印Ｘ方向に移動するときには前記ロ ーラ７０が突条部６９から外れるので、揺動アーム６２がコイルバネ６５によっ て押し下げられ、反Ｘ方向に移動するときは揺動アーム６２がローラ７０によっ て持ち上げられる。揺動アーム６２が持ち上げられると、その先端部に取り付け られている摩擦摺動パッド１１が試料表面から持ち上げられ、揺動アーム６２が 下降すると前記パッド１１が試料表面に接触するようになっている。このため、 パッド１１が矢印Ｘ方向に移動するときのみ試料表面を摺擦し、逆方向に戻ると きは試料表面から離脱する。なお、摩擦摺動パッド１１は脱脂綿５〜１０ｇを角 型の木枠に詰め、その上から洗濯ずみの金巾綿布または羊毛を被せて、ゴムバン ド、粘着テープ等で固定したもので、黒板消し状の外観を有する。このパッド１ １は、揺動アーム６２の段状の先端部７２にねじ７３で取り付けられる。その着 脱は容易である。

【００１２】 前記回転テーブル５７の回転軸７５にはベベルギヤ７６が固着されており、こ のベベルギヤ７６にパルスモータ７７のベベルギヤ７９が噛合している。このモ ータ７７にもロータリエンコーダ８０が取り付けられており、これらがデータ処 理装置３に接続されている。

【００１３】 帯電圧センサ１３は、サンプルテーブル１６が測定位置Ａに位置するとき、丁 度試料の直上部に位置するよう、本体ケースの立上り部３７に設けた軸８２に取 り付けた支持ケース８３の先端部に取り付けられている。このセンサ１３は回転 セクター方式のセンサであり、図７に示す如く扇形の静電誘導検出板９０と、該 検出板と同形の遮蔽板９１とを上下に間隔をおいて設けている。上側に位置する 静電誘導検出板９０はアーム９２によって固定支持されており、下側に位置する 遮蔽板９１はブラシレスモータ９４の回転軸９５に取り付けられている。モータ ９４の回転軸９５は静電誘導検出板９０の中央部に穿設した穴９６に非接触に挿 通されている。モータ９４の回転軸９５の上端部にはスリ鉢状のピボット軸受部 ９７が形成され、このピボット軸受部９７に導電体で形成されたニードル９９の 先端部が当接している。このニードル９９は弾性板１００によって下向きに押圧 されるとともに、導電性を有する該弾性板１００は導線１０１によってアースさ れている。帯電圧センサ１３の直下部に帯電した試料Ｓを位置させた状態でモー タ９４が回転すると、これと平面視同形の検出板９０が下方の帯電体によって誘 電されたりされなかったりする。したがって、帯電圧がその大きさに見合う交流 として取り出され、これがプリアンプによって増幅されてデータ処理部に供給さ れる。ころがり軸受等の軸受は、軸が回転するに伴い例えばころがり体（ボール あるいはコロ）の表面に油膜が形成され、これを介して転動するようになる。こ のため、軸と軸受外側が電気的に高抵抗となり遮蔽板が完全に接地しないことに よって回転遮蔽板が電位を有することになる。また、前記軸と軸受外側の高抵抗 は軸の回転にともない変動するので、軸電位も変化しこれによって静電誘導検出 板にノイズを誘起させる。この影響を受けて測定精度が低下するおそれがあるが 、この装置では、モータ９４の回転軸９５がニードル９９を介してアースされて いるので、上記の原因による測定誤差は生じない。

【００１４】 帯電圧センサ１３の直下部には、図３に示す如く、サンプルテーブル１６の穴 と同形の円板状の較正用電極１１０が上下動可能に設けられている。較正用電極 １１０は、一定の体電圧を付加することのできる較正用高圧電源回路に接続され ており、常時は本体ケース３０の上面レベルに引込んでいるが、電極上昇レバー １１１を操作することにより、帯電圧センサ１３に接近する所定の高さまで引き 上げることができる。この較正用電極１１０によって帯電圧センサ１３の感度を 較正することができる。

【００１５】 データ処理部３は図８に示すように構成されている。すなわち、帯電圧センサ １３のモータ９４からの同期信号とプリアンプ１２１からの帯電圧アナログ信号 が、モータ同期信号検出回路１２０とメインアンプ１２２およびワンチップマイ コン１２３を含むＡ／Ｄ変換部１２５に供給され、該Ａ／Ｄ変換部からのデジタ ル信号が演算部（コンピュータ）１２６に供給される。演算部１２６では測定デ ータの演算処理が行われ、その結果が表示部１２７およびプロッタ４に供給され る。

【００１６】 また、演算部１２６には測定部２のモータ４５、ソレノイド５０、モータ７７ などを駆動するコントロールリレー部１３０と設定用スイッチ群１３１が接続さ れており、装置全体の動作の制御、測定条件の設定等が行われるようになってい る。なお、較正用電極１１０には前述の如く較正用高圧電源１３３が接続されて いる。図中の１３５はＡＣ１００Ｖに接続されて直流定電圧を得る電源回路であ る。

【００１７】 プロッタ４は、試料の帯電圧の経時変化をグラフで記録するとともに、１回の 測定におけるピーク電圧を各グラフの上方の記録位置１４０に記録する（図１２ 〜図１５参照）。上記各図において、縦軸は帯電圧、横軸は時間（秒まはた分） である。この座標目盛もプロッタ４で設定条件に応じて記録紙Ｐ上にチャートと して描かせるようになっている。また、一つの試料について予め設定された回数 （例えば５回）の測定を行うと、ピーク値の平均Ｖｐ、ピーク値の変動率Ｃｖ、 測定開始から第１番目の設定時間（例えば１０秒）経過後の帯電圧の平均Ｖ₁₀と 変動率、第２番目の設定時間（例えば３０秒）経過後の帯電値の平均Ｖ₃₀と変動 率Ｃｖ、必要な場合は、さらに第ｎ番目の設定時間経過後の平均Ｖｎと変動率Ｃ ｖ、半減期Ｔ（１／２）の平均と変動率Ｃｖ等の統計処理結果をチャートの右方 下部１４１に併せて記録するようになっている。このように、測定データの統計 処理を行って同時に表示するので、実用上きわめて便利なものとなっている。チ ャートの右方上部には、試験番号ＮＯ．、日付Ｄａｔｅ、温度Ｔｅｍｐ．、湿度 Ｈｕｍ、試料Ｓａｍｐｌｅ、摩擦布Ｒｕｂ ｃｌｏｔｈを記載する欄１４２が設 けられている。

【００１８】 このプロッタ４による各測定データの記録は、所定時間ごとのデータをサンプ リングして記録紙上にプロットすることにより行われるが、記録開始直後の帯電 値の変化が特に急激であるので、この開始から所定の時間（例えば１０秒間）は プロッタのサンプリングインタバルをそれ以後の部分よりも短くしている（例え ば１／２）。このため、データの急激な変化にも十分適応して、高精度のグラフ を描かせることができるのである。

【００１９】 空調室５は、プラスチック、ガラス等の透明材料でできており、試料保持部７ のサンプルプレート挿入口１９が開口している側の側面部に開閉可能な扉体１５ ０が設けられている。本体部１５１に取り付けたフック１５２，１５２を扉体側 に取り付けた受具１５３，１５３に係合させることにより、室内の気密が保持さ れた状態で扉体１５０が閉じられる。外部に設けた空調装置１５４によって給気 用ホース１５５と排気用ホース１５６を通じて空調が行われ、室内の雰囲気が一 定の温度および湿度になるよう調整するととも除塵を行う。空調装置１５４に温 度および湿度のコントローラを設けておき、自動的に制御するようにしておくと よい。なお、図示例の空調室５は測定部２の本体ケース３０の上面端部から立ち 上がっており、該本体ケースは空調室５の外部に露出しているが、少なくとも試 料保持部７、受台９、摩擦装置１０および帯電圧センサ１３が空調室５の内部に あり、一定の恒温恒湿状態に保たれるようになっておればよい。

【００２０】 空調室５内の適所に、試験に使用するサンプルプレートを保持しておく容器１ ６０が設けられている。この容器１６０は、図９に示すように上下に開口する長 穴１６１，１６１が形成されたサンプルプレート載置板１６２を本体部１５１の 天井面から吊り下げた状態に支持させたもので、該載置板の上に複数枚のサンプ ルプレート１７，…を重ねた状態で載置しておくことができるようになっている 。載置板１６２の前後端部にはサンプルプレート１７，…が落ちないようにする 立縁部１６３，１６３が形成されている。

【００２１】 また、前記容器１６０に保持されているサンプルプレート１７を試料保持部７ にセットするための操作手段として、扉体１５０の内側に、空調室５の外部から 両腕をそれぞれ差し入れることのできる手袋１７０（Ｌ，Ｒ）が取り付けられて いる。これら手袋１７０の素材は合成ゴム等のフレキシブルなものとし、差し入 れた腕の動作に円滑に追随できるようにしておく。手袋の扉体へ取付方法は、図 １０に示すように、扉体１５０の腕挿入穴１７１の周囲に外側に突出して設けた 環状凸部１７２に手袋１７０の基部１７０ａを折り返して装着し、その周囲にゴ ム製のＯリング１７３を止着している。環状凸部１７２の端部には、該環状凸部 からＯリング１７３が逸脱しないようにする張出部１７２ａが形成されている。 このように手袋１７０を扉体１５０に取り付けると、両者の結合が堅固で手袋１ ７０が外れることがなく、しかも結合部の気密性が保たれる。また、手袋自体の 気密を保持しておくことも肝要である。

【００２２】 次に、図１１の測定操作を表すフローチャートを参照しつつ、この摩擦帯電圧 測定装置１の使用法について説明する。

【００２３】 まず、サンプルプレート１７に略正方形に裁断した試料を、穴２６をふさぐ形 で載せ、スコッチテープで貼着固定する。このとき、試料表面にシワがないよう にする。そして、このように試料を取り付けた敵数枚のサンプルプレート１７， …を容器１６０の載置板１６２の上に重ねて載置し、しかるのち扉体１５０を閉 じて空調室５内を外部から遮断された状態とし、設定条件となるよう空調室５内 の空調を行う。

【００２４】 一定時間が経過して試料が空調室５内の雰囲気になじんだならば、手袋１７０ （Ｌ，Ｒ）に両腕を差し入れ、容器１６０からサンプルプレート１７を１枚づつ 取り出し、これを試料保持部７にセットする。サンプルプレート１７の取出方法 は、一方の手の指を長穴１６１から挿入して上に突き上げてサンプルプレート１ ７，…が載置板１６２から浮かし、他方の手で一番上のサンプルプレート１７を つかむようにする。また、試料保持部７へのセット方法は、サンプルプレート１ ７をサンプルテーブル１６の挿入口１９に挿入し、両者の穴１５，２６が重なる までいっぱいに押し込むようにする。

【００２５】 測定部２の電源がＯＦＦであることを確認した後、データ処理部３とプロッタ ４の電源をＯＮにし、ブザー（図示省略）が鳴るまで待つ。このブザーはプロッ タ４の準備が完了したことを報らせるもので、これが鳴ったら測定部２のスイッ チをＯＮにする。しかるのち、設定用スイッチ群の各スイッチ、例えば電圧レン ジ設定スイッチ、測定回数設定スイッチ、測定時間設定スイッチ等の選択設定す る。較正を行う場合は較正スイッチを操作し、後述の較正操作を行わせるが、通 常は較正は不要である。

【００２６】 以上の設定が行われたら、プロッタ４で記録紙Ｐ上にＸ軸、Ｙ軸のチャート目 盛りを描かせる。試料をセットした測定装置のスタートスイッチを入れると、サ ンプルテーブル１６が摩擦位置Ｂまで移動し、受台９が上昇して試料の裏面を支 えるとともに、摩擦装置１０の摩擦摺動パッド１１によって一方向のみの摺動摩 擦が所定回数行われる。摩擦が終わると受台９が下降し、サンプルテーブル１６ が測定位置Ａに復帰して帯電圧センサ１３による帯電圧検出が行われる。この検 出信号はデータ処理装置３で処理され、プロッタ４によって記録される。この操 作が設定回数（例えば５回）だけ行われた後、得られた統計値が印字される。一 つの試料について所定回数の測定が終了したら、資料を変えて同様の測定を行う 。図１２乃至図１５は各条件を変えて行った試験結果の１例である。摺動摩擦回 数はそれぞれ２０回とした。

【００２７】 次に、帯電圧センサの較正法について述べれば、まず、サンプルプレート１７ を測定位置Ａにあるサンプルテーブル１６から取り外し、レバー１１１を引き上 げて較正電極１１０を穴１５の位置まで上昇させる。この状態で所定の較正電圧 （例えば５kv）を較正電極に印加し、帯電圧センサ１３による検出を行う。この 検出結果はプロッタ４によって記録されるが、その値が設定電圧から外れている 場合は感度調整を行って較正する。

【００２８】

【考案の効果】

以上に説明した如く、本考案にかかる摩擦帯電圧測定装置は、測定装置が恒温 恒湿状態に保たれた空調室内に収納されているとともに、試験に使用するサンプ ルプレートを予め空調室内の雰囲気になじませておくようになっているので、常 に試験を同一条件下で行えるようになり、試験結果の信頼性が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の１実施例の全体斜視図である。

【図２】測定部の１状態の斜視図である。

【図３】図２とは異なる状態の測定部の斜視図である。

【図４】試料保持部の斜視図である。

【図５】受台の斜視図である。

【図６】摩擦装置の斜視図である。

【図７】帯電圧センサの斜視図である。

【図８】全体構成のブロック図である。

【図９】図１におけるＣ−Ｃ断面図である。

【図１０】図１におけるＤ−Ｄ断面図である。

【図１１】測定操作のフローチャートである。

【図１２】試験１の記録である。

【図１３】試験２の記録である。

【図１４】試験３の記録である。

【図１５】試験４の記録である。

【符号の説明】

Ｓ 試料 １ 摩擦帯電圧測定装置 ２ 測定部 ３ データ処理部 ４ プロッタ ５ 空調室 ７ 試料保持部 ９ 受台 １１ 摺動摩擦パッド １３ 帯電圧センサ １６ サンプルテーブル １７ サンプルプレート １６０ 容器 １７０ 手袋（操作手段）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート状の試料を緊張状態で表面側に貼
   着するサンプルプレートと、該サンプルプレートを裏面
   側から支持する受台と、該受台によって支持されたサン
   プルプレートに貼着されている試料の表面に摺接して摩
   擦する摩擦摺動パッドと、摩擦後の試料の帯電圧を検出
   する帯電圧センサとで構成される測定部を備えた摩擦帯
   電圧測定装置において、前記測定部を恒温恒湿状態に保
   つことのできる空調室内に収納し、該空調室内には前記
   サンプルプレートを適数枚保持しておくことのできる容
   器を設けるとともに、該容器に保持されているサンプル
   プレートを外部から前記受台上に支持させることのでき
   る操作手段を設けたことを特徴とする摩擦帯電圧測定装
   置。