JPH102814A - シート材料の貫通抵抗力測定装置、及びシート材料の貫通抵抗力測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シート材料を実際の使用環境と同様の環境下
において貫通試験を行えるシート材料の貫通抵抗力測定
装置、及び方法を提供する。 【解決手段】 試料Ｔの温度状態を可変設定すること、
試料Ｔを湿潤状態とすること、試料Ｔを引張状態とする
こと、押圧部材２１ａの移動速度を可変制御すること、
押圧部材として各種の形状のものを使用すること等、各
種の試験環境下でシート試料Ｔの貫通試験を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シート材料に押圧
部材を押圧・貫通させたときの貫通抵抗力を測定する装
置、及びシート材料に押圧部材を押圧・貫通させて貫通
抵抗力を測定する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道，道路，港湾，あるいは廃棄
物処分場等においては、止水，遮水，防草，土構造物の
補強等を目的として、不織布，帆布，ゴム，合成樹脂等
からなり「ジオメンブレン」又は「ジオシンセティク
ス」等と呼ばれるシートが使用されていた。このような
シート部材は、上記した止水等の機能を果たすため、例
えばシートの使用時に砕石の稜角部等に接触しても容易
に貫通されない強度（耐貫通性）が要求される。このた
め、シートに尖った部材等を押し当てた場合に貫通する
ときの力（貫通抵抗力）を測定する装置として種々のも
のが考えられている。

【０００３】例えば、略平面状に展開・保持されたシー
ト試料に対し、針状の部材を略垂直な方向から接近さ
せ、シート試料に押し当て、貫通するときに針状部材が
受ける力を測定する方式のものが知られている（実公平
５−２６９８１号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のシート
材料の貫通抵抗力測定装置では、乾燥した室温状態で試
験が行われていた。しかしながら、上記したジオメンブ
レンは、自然環境の土の上や土中に載置されたり、引張
られた状態で土中に埋設されることも多く、シートが湿
潤していたり、温度状態の範囲も低温域から高温域まで
広く、さらにシートに応力が作用している場合もある。
したがって、シート材料の貫通抵抗力を正確に評価する
ためには、シートが実際に使用される環境と同様な状態
で試験を行うべきであるが、従来は、貫通抵抗力測定に
おいてそのような環境を実現することはできなかった。

【０００５】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、シ
ート材料を実際の使用環境と同様の環境下において貫通
試験を行えるシート材料の貫通抵抗力測定装置、及び方
法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るシート材料の貫通抵抗力測定装置は、
シート材料からなり略平面状態に展開して保持された試
料に対し、前記略平面に略垂直な方向から押圧部材を接
近移動させ押圧させ貫通させる押圧部材駆動手段と、前
記押圧時及び前記貫通時に前記試料と前記押圧部材の間
に作用する力である貫通抵抗力を計測する力計測手段
と、前記試料の温度状態、又は前記試料の湿度状態、又
は前記試料の応力状態、又は前記試料に対する前記押圧
部材の移動速度、若しくは前記押圧部材の形状を含む試
料環境を設定し維持する試料環境設定手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【０００７】上記において、好ましくは、前記試料環境
設定手段は、前記試料を加熱又は冷却する加熱冷却手段
と、前記試料の温度を計測する温度計測手段と、前記温
度計測手段から入力される前記試料の温度に基づいて前
記加熱冷却手段を制御し前記試料の温度を設定された設
定温度に維持する温度制御手段とを有する。

【０００８】また、上記において、好ましくは、前記試
料環境設定手段は、液体を収容し前記試料に前記液体を
浸潤させて前記試料を湿潤状態に維持する容器を有す
る。

【０００９】また、上記において、好ましくは、前記試
料環境設定手段は、前記略平面内の任意の方向への引張
力を前記試料に作用させる引張手段を有する。

【００１０】また、上記において、好ましくは、前記試
料環境設定手段は、前記押圧部材駆動手段を制御し前記
接近移動の速度を設定された設定速度に維持する速度制
御手段を有する。

【００１１】また、上記において、好ましくは、前記押
圧部材は、先端に略軸対称で略対向する円弧状の２つの
押圧面又は刃を有する棒状部材、先端に略平行な直線状
の２つの押圧面又は刃を有する棒状部材、先端に略一文
字状の押圧面又は刃を有する棒状部材、先端に略円錐状
又は略円錐台形状の押圧面を有する棒状部材、先端に略
凸曲面状の押圧面を有する棒状部材、先端に略円柱状の
押圧面を有する棒状部材、のうちいずれかを選択可能で
あり、前記試料環境設定手段は、前記押圧部材と、前記
押圧部材を選択的に装着可能な押圧部材装着手段を有す
る。

【００１２】また、上記において、好ましくは、前記略
平面内の任意の方向へ前記試料に移動させる試料駆動手
段と、前記試料の移動後所定の位置において前記試料の
移動を停止させるよう前記試料駆動手段を制御し、前記
試料の停止後前記押圧部材の接近移動と押圧と貫通を行
わせるよう前記押圧部材駆動手段を制御する貫通制御手
段とを有する。

【００１３】また、上記において、好ましくは、前記力
計測手段から入力される前記貫通抵抗力を監視し、前記
貫通抵抗力の経時変化の状態に基づいて前記試料への前
記押圧部材の貫通状態を判断する貫通状態監視手段を有
する。

【００１４】また、本発明に係るシート材料の貫通抵抗
力測定方法は、シート材料からなり略平面状態に展開し
て保持された試料に対し、前記略平面に略垂直な方向か
ら押圧部材を接近移動させ押圧させ貫通させ、前記押圧
時及び前記貫通時に前記試料と前記押圧部材の間に作用
する力である貫通抵抗力を計測するシート材料の貫通抵
抗力測定方法において、前記試料の温度状態、又は前記
試料の湿度状態、又は前記試料の応力状態、又は前記試
料に対する前記押圧部材の移動速度、若しくは前記押圧
部材の形状を含む試料環境を所定の環境に設定し維持し
つつ前記貫通抵抗力の計測を行うようにしたことを特徴
とする。

【００１５】上記において、好ましくは、前記試料の温
度を計測し、計測された前記試料の温度に基づき、前記
試料を加熱又は冷却し、前記試料の温度を所定の温度に
維持する。

【００１６】また、上記において、好ましくは、前記試
料に液体を浸潤させて前記試料を湿潤状態に維持する。

【００１７】また、上記において、好ましくは、前記略
平面内の任意の方向への引張力を前記試料に作用させ
る。

【００１８】また、上記において、好ましくは、前記押
圧部材の前記接近移動の速度を所定の値に維持する。

【００１９】また、上記において、好ましくは、前記押
圧部材を、先端に略軸対称で略対向する円弧状の２つの
押圧面又は刃を有する棒状部材、先端に略平行な直線状
の２つの押圧面又は刃を有する棒状部材、先端に略一文
字状の押圧面又は刃を有する棒状部材、先端に略円錐状
又は略円錐台形状の押圧面を有する棒状部材、先端に略
凸曲面状の押圧面を有する棒状部材、先端に略円柱状の
押圧面を有する棒状部材、のうちいずれかから選択して
用いる。

【００２０】また、上記において、好ましくは、前記略
平面内の任意の方向へ前記試料に移動させ、前記試料の
移動後所定の位置において前記試料の移動を停止させ、
前記試料の停止後前記押圧部材の接近移動と押圧と貫通
を行わせる。

【００２１】また、上記において、好ましくは、前記貫
通抵抗力を監視し、前記貫通抵抗力の経時変化の状態に
基づいて前記試料への前記押圧部材の貫通状態を判断す
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発
明の一実施形態であるシート材料の貫通抵抗力測定装置
の全体構成を示す概念図である。図に示すように、この
貫通抵抗力測定装置１００は、試料保持部１と、計測部
２と、駆動部３と、制御部４を備えて構成されている。

【００２３】試料保持部１は、保持台１１と、容器１２
と、ローラ１３ａ，１３ｂと、蓋１４と、カバー１５
と、排出栓１６と、クリップ１７を有している。

【００２４】保持台１１は、シート材料からなる試料Ｔ
を略平面状態に展開して保持する。保持台１１の略中央
には、後述する押圧部材２１ａが試料Ｔを貫通した場合
にその先端を受けて収容する孔部１１Ｈが設けられてい
る。

【００２５】ローラ１３ａ及び１３ｂには、試料Ｔの端
部を係合する溝（図示せず）等が設けられており、固定
具（図示せず）等により試料Ｔの端部を固定し、後述す
る押圧部材２１ａの貫通時に試料Ｔが動かないように押
える。

【００２６】容器１２は、上部が開放された箱状の部材
であり、保持台１１とローラ１３ａ，１３ｂを収容する
とともに、その内部に液体を収容可能な構成となってい
る。容器１２の下部には、収容された液体を排出するた
めの排出栓１６が設けられている。また、容器１２は、
断熱材で形成されており、外部からの熱の侵入、あるい
は内部の熱を逃がさない構造となっている。

【００２７】蓋１４は、容器１２の上部に着脱可能な構
造となっており、容器１２と同様な断熱構造となってい
る。蓋１４の略中央には開口１４Ｈが設けられており、
貫通試験時には、後述する押圧部材２１ａが開口１４Ｈ
を経て試料Ｔに向かって下降する。また、開口１４には
ゴム等の可撓性材料によりジャバラ状に形成されたカバ
ー１５が取り付けられており、貫通試験時に開口１４Ｈ
から熱が侵入又は逃げることを防止している。カバー１
５は、弾性を有するクリップ１７により、後述する押圧
部材２１ａに嵌められる。

【００２８】計測部２は、押圧部材２１ａと、ホルダ２
２と、ロードセル２３を有している。

【００２９】押圧部材２１ａは、略棒状の部材であり、
図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、その先端に略軸対称
で略対向する円弧状の２つの刃を有しており、後述する
駆動部３によって駆動され、試料Ｔに接近移動し、試料
Ｔを押圧し、貫通させる。押圧部材２１ａの後尾には、
後述するホルダ２２に装着するための雄ネジが形成され
ている。

【００３０】ロードセル２３は、力を受けた場合にその
値を電気信号として出力する計測器であり、後述する駆
動部４の取付板３８に取付ボルト２４等の締結具により
取り付けられる。このロードセル２３により、押圧部材
２１ａを試料Ｔに押圧させた時、及び貫通させた時に試
料Ｔと押圧部材２１ａの間に作用する力（以下、「貫通
抵抗力」という。）を計測がされる。ここに、ロードセ
ル２３は力計測手段に相当している。ロードセル２３の
下部には、後述するホルダ２２に装着するための雄ネジ
が形成された突出部２３Ｍが設けられている。

【００３１】ホルダ２２は、略円筒状に形成され、内壁
に雌ネジが形成されており、ロードセル２３の突出部２
３Ｍと押圧部材２１ａの後尾を螺合により接合すること
ができる。ホルダ２２は、押圧部材装着手段に相当して
いる。

【００３２】駆動部３は、モータ３１と、プーリ３２
と、回転体３３と、駆動ベルト３４と、昇降軸３５と、
ベアリング３６と、取付板３８を有している。

【００３３】モータ３１は回転駆動源であり、後述する
電源端子４９から供給される電源により回転駆動を行
う。プーリ３２は、モータ３１の軸に取り付けられ駆動
ベルト３４を駆動する。

【００３４】回転体３３は、略円筒状の部材であり、そ
の外側には、駆動ベルト３４を収容する凹部であるプー
リ部３３Ｐが形成されるとともに、ベアリング３６を収
容する凹部が形成されている。ベアリング３６は、この
貫通抵抗力測定装置１００の固定部であるアーム部３７
に設けられた凹部によって支持されるようになってい
る。また、回転体３３の内側には、雌ネジが形成されて
いる。一方、昇降軸３５は、円柱状の部材であり、その
外側には雄ネジが形成されており、上記した回転体３３
の内側の雌ネジと螺合するように構成されている。

【００３５】また、昇降軸３５の下端には、取付板３８
が取り付けられている。取付板３８には、上下方向に移
動する場合に誘導するためのガイド部材（図示せず）が
設けられており、この貫通抵抗力測定装置１００の固定
部であるアーム部３７等に設けられたガイドレール等
（図示せず）に嵌合している。

【００３６】上記のような構成により、モータ３１を回
転させると、駆動ベルト３４により回転運動が回転体３
３に伝達され、回転体３３が固定されたアーム部３７に
対して回転する。回転体３３の回転により昇降軸３５が
下降又は上昇する。この際、ガイド部材（図示せず）等
により、昇降軸３５の共回りが防止される。このような
駆動により、試料Ｔが展開された面に略垂直な方向から
押圧部材２１ａを接近移動させ、押圧させ、貫通させる
ことができる。この場合、駆動部３は押圧部材駆動手段
に相当している。

【００３７】制御部４は、コントローラ４１と、表示器
４２と、操作盤４３と、湿度センサ４４と、温度センサ
４５と、温度調整装置４６と、入力端子４７と、出力端
子４８と、電源端子４９を有している。

【００３８】コントローラ４１は、マイクロコンピュー
タ等から構成され、この装置１００の各部、例えば、モ
ータ３１の回転速度、後述する温度調整装置４６の設定
温度等を制御する。また、このコントローラ４１には、
電源端子４９からの電源が供給され、装置１００の各部
に送られる。また、操作盤４３からの操作指令に応じて
装置１００を制御するとともに、外部のホストコンピュ
ータ等からの指令を入力端子４７から受け、装置１００
の各部を制御する。また、ロードセル２３や後述するセ
ンサ等からの計測信号を受け、所定の演算処理を行い、
表示器４２等に表示させるほか、出力端子４８から外部
機器へ出力することもできる。

【００３９】湿度センサ４４は、容器１２内の湿度を計
測し、コントローラ４１に出力する。また、温度センサ
４５は、試料Ｔの近傍に配置され、試料Ｔの温度を計測
し、コントローラ４１に出力する。温度調整装置４６
は、内部にヒータ等の加熱装置（図示せず）と、冷媒ガ
ス等を用いたヒートポンプ等の冷却装置（図示せず）を
有しており、コントローラ４１からの指令に基づいて所
定の温度となるように調整する。

【００４０】上記のような構成により、この貫通抵抗力
測定装置１００は、以下に説明する各種の貫通試験環境
を実現することができる。

【００４１】第１に、シート材料が実際の使用環境にお
いて受ける可能性のある温度の範囲、例えば、−２０°
Ｃ〜１００°Ｃ程度の温度状態を実現することができ
る。このため、温度センサ４５により計測されコントロ
ーラ４１に入力される試料Ｔの温度計測信号に基づき、
コントローラ４１が温度調整装置４６に温度制御信号を
出力し、試料Ｔの温度を所定の設定温度に維持するよう
に制御する。この場合、温度調整装置４６は加熱冷却手
段に相当し、温度センサ４５は温度計測手段に相当し、
コントローラ４１は温度制御手段に相当している。ま
た、温度調整装置４６と温度センサ４５とコントローラ
４１は試料環境設定手段を構成している。

【００４２】第２に、シート材料が実際の使用環境にお
いて受ける可能性のある湿潤状態、例えば、水中に浸潤
された状態を実現することができる。このため、容器１
２内に蒸留水Ｗを入れ、試料Ｔが蒸留水Ｗの中に完全に
浸漬されるようにする。この場合、容器１２は試料環境
設定手段を構成している。

【００４３】実際のシート使用環境においては、純粋な
蒸留水だけでなく、酸性やアルカリ性の液体、重金属イ
オン等が溶解した液体、泥水等に浸漬される場合もある
が、このような環境は、容器１２に入れる液体のｐＨや
溶解成分を変えることにより実現することができる。ま
た、図示はしないが、試料Ｔを完全に液体中に浸漬せ
ず、湿度センサ４４で湿度状態を測定しながら貫通試験
を行うようにすれば、湿度環境と貫通抵抗力との関係を
試験することも可能となる。さらに、図示はしないが、
容器１２内に送風機等を設け、試料Ｔを湿潤状態から乾
燥させながら貫通試験を行うようにすれば、湿度環境と
貫通抵抗力との関係を試験することも可能となる。ま
た、排出栓１６により容器１２内の液体を完全に排出さ
せれば、乾燥状態における貫通試験を行うことができ
る。

【００４４】第３に、シート材料が実際の使用環境にお
いて受ける可能性のある応力状態、例えば、引張力を受
けた状態を実現することができる。このため、ローラ１
３ａ，１３ｂで試料Ｔを固定する際に、保持台１１上で
試料Ｔが展開された略平面内で両ローラを結ぶ方向の引
張力を与える。この場合、ローラ１３ａ，１３ｂは、引
張手段に相当し、試料環境設定手段を構成している。

【００４５】引張力を示す指標としては、引張前の試料
Ｔの基準長さをＬ。とし引張後の試料Ｔの長さをＬとし
たとき、 Ｓ＝（Ｌ。−Ｌ）／Ｌ。 で表わされる伸長歪を採用する方法がある。あるいは、
試料Ｔの端部に重錘を取り付けて引張状態を実現し、そ
の重錘の重量によって引張力を表現する方法もある。

【００４６】図１に示す例では、試料Ｔに付与される引
張力は、両ローラ１３ａ，１３ｂを結ぶ方向、すなわち
一軸方向の引張力だが、保持台１１をはさんで十文字状
に４個のローラを設置すれば、直交する二軸の引張力を
付与することも可能である。あるいはまた、保持台１１
を略円盤状とし、保持台１１をはさんで放射状に２ｎ個
のローラを設置すれば、放射状にｎ軸の引張力を付与す
ることができる。また、図示はしないが、円形枠にシー
トを気密状態となるように嵌め、円形枠の内部に圧縮空
気等を吹き込むことによりシートを引張状態とするよう
にしてもよい。また、保持台１１の端縁に図１に示すよ
うなテーパーあるいは曲面を形成しておけば、試料Ｔを
引張る場合に保持台１１の端縁により応力集中を生じさ
せることがない。

【００４７】第４に、シート材料が実際の使用環境にお
いて受ける可能性のある種々の貫通速度の範囲、例え
ば、０．０１ｍｍ／分〜１００ｍｍ／分程度の貫通速度
を実現することができる。これは、シートの下から草の
芽が伸長するような場合やシートが砕石等に緩慢に押し
付けられたような低速貫通状態から、鉄道列車がレール
継目箇所を走行したときに生じる衝撃力によりシートが
砕石等に押圧される場合や鳥類の嘴による破損のような
高速貫通状態までを考慮したものである。このため、コ
ントローラ４１が駆動部３のモータ３１に速度制御信号
を出力し、試料Ｔに対する押圧部材２１ａの接近速度を
所定の設定速度に維持するように制御する。この場合、
コントローラ４１は速度制御手段に相当し、試料環境設
定手段を構成している。

【００４８】第５に、実際に使用されるシート材料の種
類が等方性材料か異方性材料かの別、及び押圧される物
体の尖状部等の相違等を実現することができる。このた
め、本装置１００は、ロードセル２３にホルダ２２を介
して種々の押圧部材を装着可能であり、図１又は図２
（Ａ），（Ｂ）に示した形状の押圧部材２１ａだけでな
く、図２（Ｃ）以降に示した種々の押圧部材２１ｂ〜２
１ｉを選択して使用可能である。

【００４９】すなわち、押圧部材２１ｂは、図２
（Ｃ），（Ｄ）に示すように、略棒状の部材であり、そ
の先端に略平行な直線状の２つの刃を有している。後尾
にホルダ２２に装着するための雄ネジが形成されている
点は、押圧部材２１ａと同様である。

【００５０】また、押圧部材２１ｃは、図２（Ｅ），
（Ｆ）に示すように、略棒状の部材であり、その先端に
略一文字状の刃を有している。後尾にホルダ２２に装着
するための雄ネジが形成されている点は、押圧部材２１
ａ，２１ｂと同様である。

【００５１】また、押圧部材２１ｄは、図２（Ｇ），
（Ｈ）に示すように、略棒状の部材であり、その先端に
略軸対称で略対向する円弧状の２つの押圧面を有してい
る。この押圧面は、平坦面であってもよいし、曲面であ
ってもよい。後尾にホルダ２２に装着するための雄ネジ
が形成されている点は、押圧部材２１ａ〜２１ｃと同様
である。

【００５２】また、押圧部材２１ｅは、図２（Ｉ），
（Ｊ）に示すように、略棒状の部材であり、その先端に
略平行な直線状の２つの押圧面を有している。この押圧
面は、平坦面であってもよいし、曲面であってもよい。
後尾にホルダ２２に装着するための雄ネジが形成されて
いる点は、押圧部材２１ａ〜２１ｄと同様である。

【００５３】そして、押圧部材２１ｆは、図２（Ｋ），
（Ｌ）に示すように、略棒状の部材であり、その先端に
略一文字状の押圧面を有している。この押圧面は、平坦
面であってもよいし、曲面であってもよい。後尾にホル
ダ２２に装着するための雄ネジが形成されている点は、
押圧部材２１ａ〜２１ｅと同様である。

【００５４】上記した押圧部材２１ａ〜２１ｆは、異方
性のシート材料の場合に、その列理の方向によって、例
えば試料Ｔの縦方向と横方向とでその貫通抵抗力として
異なる計測値を示すので、異方性シート材料の評価に好
適である。

【００５５】また、等方性材料の場合には、上記した押
圧部材のほか、押圧部材２１ｇ〜２１ｉも好適である。
押圧部材２１ｇは、図２（Ｍ），（Ｎ）に示すように、
略棒状の部材であり、その先端に略円錐状の押圧面を有
している。後尾にホルダ２２に装着するための雄ネジが
形成されている点は、押圧部材２１ａ〜２１ｆと同様で
ある。また、図示はしないが、略棒状の部材でその先端
に略円錐台形状の押圧面を有したものも押圧部材として
好適である。

【００５６】また、押圧部材２１ｈは、図２（Ｏ），
（Ｐ）に示すように、略棒状の部材であり、その先端に
略凸曲面状の押圧面を有している。後尾にホルダ２２に
装着するための雄ネジが形成されている点は、押圧部材
２１ａ〜２１ｇと同様である。

【００５７】そして、押圧部材２１ｉは、図２（Ｑ），
（Ｒ）に示すように、略棒状の部材であり、その先端に
略円柱状の押圧面を有している。後尾にホルダ２２に装
着するための雄ネジが形成されている点は、押圧部材２
１ａ〜２１ｈと同様である。

【００５８】上記において、押圧部材２１ａ〜２１ｉと
ホルダ２２は試料環境設定手段を構成している。

【００５９】第６に、シート材料試料の貫通試験を自動
的に繰り返し多数回数実行することができる。このた
め、例えば、ローラ１３ａ，１３ｂに駆動用のモータ
（図示せず）を取り付け、予めコントローラ４１内の記
憶装置（図示せず）に記憶された実験プログラム、又は
入力端子４７に入力される外部ホストコンピュータから
の実験制御指令に基づき、コントローラ４１がローラ１
３ａ，１３ｂのモータに駆動制御信号を出力し、試料Ｔ
を例えばローラ１３ｂから１３ａの方向へ移動させ、試
料Ｔが移動後所定の位置に到達した場合に、ローラ１３
ａ，１３ｂのモータの回転数又は位置センサ（図示せ
ず）等により到達したことを判断し、試料Ｔの移動を停
止させるようローラ１３ａ，１３ｂのモータを制御し、
試料Ｔの停止後に駆動部３のモータ３１に制御信号を送
り、押圧部材２１ａ等の接近移動と押圧と貫通を行わせ
るよう制御する。この場合、ローラ１３ａ，１３ｂに取
り付けられるモータ（図示せず）は試料駆動手段に相当
し、コントローラ４１は貫通制御手段に相当している。
このように構成すれば、夜間等を利用して自動的に貫通
試験を行い、多数のデータを採取することが可能とな
る。

【００６０】第７に、シート材料試料の貫通試験を自動
的に実行した場合に、ロードセル２３から入力される貫
通抵抗力をコントローラ４１により監視し、貫通抵抗力
の経時変化の状態に基づいて試料Ｔへの押圧部材２１ａ
等の貫通状態を判断することが可能である。このために
は、予め、実験により、貫通抵抗力の経時変化の状態に
関する特性曲線を作成し、コントローラ４１内のＲＯＭ
等の記憶装置（図示せず）に記憶させておく必要があ
る。

【００６１】例えば、図３に示すような貫通抵抗力の経
時変化曲線が挙げられる。図上のａの部分は、押圧部材
が試料に押圧した後に試料の表面内に貫入した状態を示
しており、貫入した直後に抵抗力が一時的に低下するこ
とを示している。次に、図上のｂの部分は、押圧部材が
さらに移動し試料の裏面に貫入した状態を示しており、
貫入した直後に抵抗力が一時的に低下することを示して
いる。そして、図上のｃの部分は、押圧部材が試料を完
全に貫通した状態を示しており、貫通した後には押圧部
材と試料との貫通摩擦力が生じていることを示してい
る。このような特性曲線をコントローラ４１内のＲＯＭ
等の記憶装置（図示せず）に記憶させることにより、貫
通抵抗力の零からの増加の後、貫通抵抗力が低下した部
分が何回目のものであるかを探すことにより、試料への
貫通状態を特定することが可能となる。

【００６２】また、他の特性曲線として、図４に示すよ
うな貫通速度と貫通抵抗力との関係曲線を用いることも
できる。図に示すように、貫通抵抗力は、貫通速度に依
存し、貫通速度が低速度の場合の貫通抵抗力は、貫通速
度が高速度の場合の貫通抵抗力に比べ、約１／２〜１／
３に低下する。また、曲線の傾きについても、部分ｄ，
ｅ，ｆのように異なる。このような特性曲線をコントロ
ーラ４１内のＲＯＭ等の記憶装置（図示せず）に記憶さ
せることによっても、試料への貫通状態を判断すること
が可能となる。

【００６３】上記において、コントローラ４１は貫通状
態監視手段に相当している。

【００６４】なお、本発明は、上記各実施形態に限定さ
れるものではない。上記各実施形態及び各実施例は、例
示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的
思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏
するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範
囲に包含される。

【００６５】例えば、上記各実施形態においては、シー
ト試料の貫通試験環境を装置によって実現する例につい
て説明したが、本発明はこれには限定されず、人間によ
って、手動で操作したり、判断は人間によって行うよう
にしてもよい。

【００６６】また、上記各実施形態においては、シート
として、鉄道，道路，港湾，あるいは廃棄物処分場等に
おいて、止水，遮水，防草，土構造物の補強等を目的と
して用いられる、不織布，帆布，ゴム，合成樹脂等から
なるシートを例に挙げて説明したが、本発明はこれには
限定されず、包装紙、パッケージ用シート材、医療用部
材、フィルム、風船等に使用される薄膜部材であっても
よい。

【００６７】また、上記各実施形態においては、押圧部
材として、２１ａ〜２１ｉに示すように断面が円形の棒
状部材を例に挙げて説明したが、本発明はこれには限定
されず、他の断面形状、例えば、楕円断面、ｎ角形断面
（ｎ：３以上の自然数）、十文字状断面、星形状断面等
であってもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シート試料の貫通試験において、試料の温度状態、又は
試料の湿度状態、又は試料の応力状態、又は試料に対す
る押圧部材の移動速度、若しくは押圧部材の形状を含む
試料環境を設定し維持する試料環境設定手段を設けたの
で、シート試料を実際の使用環境と同様の環境下におい
て貫通試験を行うことができ、シート材料の貫通抵抗力
について、より精密な評価を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるシート材料の貫通抵
抗力測定装置の全体構成を示す概念図である。

【図２】図１に示すシート材料の貫通抵抗力測定装置に
使用する押圧部材の形状例を示す図である。

【図３】図１に示すシート材料の貫通抵抗力測定装置に
おけるコントローラの制御に使用する特性曲線の例を示
す図（１）である。

【図４】図１に示すシート材料の貫通抵抗力測定装置に
おけるコントローラの制御に使用する特性曲線の例を示
す図（２）である。

【符号の説明】

１ 試料保持部 ２ 計測部 ３ 駆動部 ４ 制御部 １１ 保持台 １１Ｈ 孔部 １２ 容器 １３ａ，１３ｂ ローラ １４ 蓋 １４Ｈ 開口 １５ カバー １６ 排出栓 １７ クリップ ２１ 押圧部材 ２２ ホルダ ２３ ロードセル ２３Ｍ 突出部 ２４ 取付ボルト ３１ モータ ３２ プーリ ３３ 回転体 ３３Ｐ プーリ部 ３４ 駆動ベルト ３５ 昇降軸 ３６ ベアリング ３７ アーム部 ３８ 取付板 ４１ コントローラ ４２ 表示器 ４３ 操作盤 ４４ 湿度センサ ４５ 温度センサ ４６ 温度調整装置 ４７ 入力端子 ４８ 出力端子 ４９ 電源端子 １００ 貫通抵抗力測定装置 Ｔ 試料 Ｗ 水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 実 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 矢口 直幸 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 山崎 隆 東京都日野市多摩平２−５−１公団住宅83 棟401号

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート材料からなり略平面状態に展開し
   て保持された試料に対し、前記略平面に略垂直な方向か
   ら押圧部材を接近移動させ押圧させ貫通させる押圧部材
   駆動手段と、 前記押圧時及び前記貫通時に前記試料と前記押圧部材の
   間に作用する力である貫通抵抗力を計測する力計測手段
   と、 前記試料の温度状態、又は前記試料の湿度状態、又は前
   記試料の応力状態、又は前記試料に対する前記押圧部材
   の移動速度、若しくは前記押圧部材の形状を含む試料環
   境を設定し維持する試料環境設定手段とを備えたことを
   特徴とするシート材料の貫通抵抗力測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたシート材料の貫通
   抵抗力測定装置において、 前記試料環境設定手段は、 前記試料を加熱又は冷却する加熱冷却手段と、 前記試料の温度を計測する温度計測手段と、 前記温度計測手段から入力される前記試料の温度に基づ
   いて前記加熱冷却手段を制御し前記試料の温度を設定さ
   れた設定温度に維持する温度制御手段とを有することを
   特徴とするシート材料の貫通抵抗力測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載されたシー
   ト材料の貫通抵抗力測定装置において、 前記試料環境設定手段は、 液体を収容し前記試料に前記液体を浸潤させて前記試料
   を湿潤状態に維持する容器を有することを特徴とするシ
   ート材料の貫通抵抗力測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のうちのいずれ
   か１項に記載されたシート材料の貫通抵抗力測定装置に
   おいて、 前記試料環境設定手段は、 前記略平面内の任意の方向への引張力を前記試料に作用
   させる引張手段を有することを特徴とするシート材料の
   貫通抵抗力測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４に記載されたシ
   ート材料の貫通抵抗力測定装置において、 前記試料環境設定手段は、前記押圧部材駆動手段を制御
   し前記接近移動の速度を設定された設定速度に維持する
   速度制御手段を有することを特徴とするシート材料の貫
   通抵抗力測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５に記載されたシ
   ート材料の貫通抵抗力測定装置において、 前記押圧部材は、先端に略軸対称で略対向する円弧状の
   ２つの押圧面又は刃を有する棒状部材、先端に略平行な
   直線状の２つの押圧面又は刃を有する棒状部材、先端に
   略一文字状の押圧面又は刃を有する棒状部材、先端に略
   円錐状又は略円錐台形状の押圧面を有する棒状部材、先
   端に略凸曲面状の押圧面を有する棒状部材、先端に略円
   柱状の押圧面を有する棒状部材、のうちいずれかを選択
   可能であり、 前記試料環境設定手段は、前記押圧部材と、前記押圧部
   材を選択的に装着可能な押圧部材装着手段を有すること
   を特徴とするシート材料の貫通抵抗力測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６に記載されたシ
   ート材料の貫通抵抗力測定装置において、 前記略平面内の任意の方向へ前記試料に移動させる試料
   駆動手段と、 前記試料の移動後所定の位置において前記試料の移動を
   停止させるよう前記試料駆動手段を制御し、前記試料の
   停止後前記押圧部材の接近移動と押圧と貫通を行わせる
   よう前記押圧部材駆動手段を制御する貫通制御手段とを
   有することを特徴とするシート材料の貫通抵抗力測定装
   置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７に記載されたシ
   ート材料の貫通抵抗力測定装置において、 前記力計測手段から入力される前記貫通抵抗力を監視
   し、前記貫通抵抗力の経時変化の状態に基づいて前記試
   料への前記押圧部材の貫通状態を判断する貫通状態監視
   手段を有することを特徴とするシート材料の貫通抵抗力
   測定装置。
9. 【請求項９】 シート材料からなり略平面状態に展開し
   て保持された試料に対し、前記略平面に略垂直な方向か
   ら押圧部材を接近移動させ押圧させ貫通させ、前記押圧
   時及び前記貫通時に前記試料と前記押圧部材の間に作用
   する力である貫通抵抗力を計測するシート材料の貫通抵
   抗力測定方法において、 前記試料の温度状態、又は前記試料の湿度状態、又は前
   記試料の応力状態、又は前記試料に対する前記押圧部材
   の移動速度、若しくは前記押圧部材の形状を含む試料環
   境を所定の環境に設定し維持しつつ前記貫通抵抗力の計
   測を行うようにしたことを特徴とするシート材料の貫通
   抵抗力測定方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載されたシート材料の貫
    通抵抗力測定方法において、 前記試料の温度を計測し、計測された前記試料の温度に
    基づき、前記試料を加熱又は冷却し、前記試料の温度を
    所定の温度に維持することを特徴とするシート材料の貫
    通抵抗力測定方法。
11. 【請求項１１】 請求項９又は請求項１０に記載された
    シート材料の貫通抵抗力測定方法において、 前記試料に液体を浸潤させて前記試料を湿潤状態に維持
    することを特徴とするシート材料の貫通抵抗力測定方
    法。
12. 【請求項１２】 請求項９ないし請求項１１のうちのい
    ずれか１項に記載されたシート材料の貫通抵抗力測定方
    法において、 前記略平面内の任意の方向への引張力を前記試料に作用
    させることを特徴とするシート材料の貫通抵抗力測定方
    法。
13. 【請求項１３】 請求項９ないし請求項１２に記載され
    たシート材料の貫通抵抗力測定方法において、 前記押圧部材の前記接近移動の速度を所定の値に維持す
    ることを特徴とするシート材料の貫通抵抗力測定方法。
14. 【請求項１４】 請求項９ないし請求項１３に記載され
    たシート材料の貫通抵抗力測定方法において、 前記押圧部材を、先端に略軸対称で略対向する円弧状の
    ２つの押圧面又は刃を有する棒状部材、先端に略平行な
    直線状の２つの押圧面又は刃を有する棒状部材、先端に
    略一文字状の押圧面又は刃を有する棒状部材、先端に略
    円錐状又は略円錐台形状の押圧面を有する棒状部材、先
    端に略凸曲面状の押圧面を有する棒状部材、先端に略円
    柱状の押圧面を有する棒状部材、のうちいずれかから選
    択して用いることを特徴とするシート材料の貫通抵抗力
    測定方法。
15. 【請求項１５】 請求項９ないし請求項１４に記載され
    たシート材料の貫通抵抗力測定方法において、 前記略平面内の任意の方向へ前記試料に移動させ、前記
    試料の移動後所定の位置において前記試料の移動を停止
    させ、前記試料の停止後前記押圧部材の接近移動と押圧
    と貫通を行わせることを特徴とするシート材料の貫通抵
    抗力測定方法。
16. 【請求項１６】 請求項９ないし請求項１５に記載され
    たシート材料の貫通抵抗力測定方法において、 前記貫通抵抗力を監視し、前記貫通抵抗力の経時変化の
    状態に基づいて前記試料への前記押圧部材の貫通状態を
    判断することを特徴とするシート材料の貫通抵抗力測定
    方法。