橡胶的磨耗试验装置
阅读：1037发布：2020-07-03
专利汇可以提供橡胶的磨耗试验装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种能以更高 精度 方便地掌握符合实际使用的 橡胶 的磨耗状态的橡胶的磨耗试验装置。通过由保持部3保持橡胶的试验样品S，由压接机构10对该试验样品S赋予朝向旋转的旋转体4的圆周面4a的作用 力 F，由此成为使试验样品S在规定的固定 位置 按压于圆周面4a，并且始终允许试验样品S向作用力F的相反方向移动的状态，再现粘滑现象而使试验样品S磨耗。，下面是橡胶的磨耗试验装置专利的具体信息内容。
1.一种橡胶的磨耗试验装置，其特征在于，
具备：保持部，保持橡胶的试验样品；旋转体，具有所述试验样品所接触的圆周面；驱动部，将所述旋转体旋转驱动；以及压接机构，对保持于所述保持部的所述试验样品赋予朝向所述圆周面的作用力，并且始终允许所述试验样品向所述作用力的相反方向移动，所述橡胶的磨耗试验装置构成为相对于旋转驱动的所述旋转体使保持于所述保持部的所述试验样品在规定的固定位置压接于所述圆周面。
2.根据权利要求1所述的橡胶的磨耗试验装置，其中，
具备控制所述旋转体的旋转速度以及所述作用力的控制部。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶的磨耗试验装置，其中，
具备计测所述旋转体的旋转驱动所需的能量的功率计。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的橡胶的磨耗试验装置，其中，
具备对所述圆周面或所述试验样品的至少一方的温度进行感测的温度传感器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的橡胶的磨耗试验装置，其中，
具备拍摄所述试验样品的动作的摄像机。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的橡胶的磨耗试验装置，其中，
具备调整所述试验样品的温度的温度调节机构。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的橡胶的磨耗试验装置，其中，
具备与所述圆周面接触的刮削器。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的橡胶的磨耗试验装置，其中，
具备在所述试验样品所接触的所述圆周面与所述试验样品之间投入夹存物的投入机构。
橡胶的磨耗试验装置
技术领域
背景技术
[0002] 以往，作为评价橡胶的耐磨耗性的试验机，已知有DIN磨耗试验机、威廉姆斯磨耗试验机。但是，这些磨耗试验机的目的在于掌握预先设定的一定条件下的耐磨耗性。因此，无法设定为与传送带的各种使用环境匹配的条件，难以高精度地预测实际使用的情况下的传送带的上覆盖橡胶的耐磨耗性。
[0003] 因此，提出了使用环状的带样品以及与带式传送机装置类似的机构的磨耗试验装置(参照专利文献1)。根据该试验装置，能够在与传送带的实际的使用条件类似的条件下进行试验，因此，有利于高精度地掌握上覆盖橡胶的耐磨耗性。但是，需要环状的带样品，且试验装置的构造也变得复杂。
[0004] 再者，在对象物与橡胶以接触状态相对移动而对象物相对于橡胶滑动的情况下，两者并非始终同等程度地接触。会产生粘滑(stick-slip)现象，所述粘滑现象是指重复橡胶对抗从对象物承受的力(摩擦力)而发生弹性变形的工序(粘附工序)和无法对抗该摩擦力而弹性变形消除从而橡胶相对于对象物滑动的工序(滑动工序)。以往的试验装置未充分地考虑该粘滑现象，因此，对于高精度地掌握橡胶的磨耗状态来说，存在改善的余地。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1：日本特开2016-90417号公报
发明内容
[0008] 发明要解决的问题
[0009] 本发明的目的在于，提供一种能以更高精度方便地掌握符合实际使用的橡胶的磨耗状态的橡胶的磨耗试验装置。
[0010] 技术方案
[0011] 为了达到上述目的，本发明的橡胶的磨耗试验装置的特征在于，具备：保持部，保持橡胶的试验样品；旋转体，具有所述试验样品所接触的圆周面；驱动部，将该旋转体旋转驱动；以及压接机构，对保持于所述保持部的所述试验样品赋予朝向所述圆周面的作用力，并且始终允许所述试验样品向该作用力的相反方向移动，所述橡胶的磨耗试验装置构成为相对于旋转驱动的所述旋转体使保持于所述保持部的所述试验样品在规定的固定位置压接于所述圆周面。
[0012] 有益效果
[0013] 根据本发明，使用所述压接机构，对保持于所述保持部的所述试验样品赋予朝向旋转驱动的所述旋转体的所述圆周面的作用力而使其在规定的固定位置压接于所述圆周面，并且始终允许所述试验样品向该作用力的相反方向移动，由此，能再现粘滑现象。因此，能更高精度地掌握符合实际使用的橡胶的磨耗状态，而不用使用环状的橡胶样品、复杂构造的装置。附图说明
[0014] 图1是以主视视角举例示出本发明的磨耗试验装置的说明图。
[0015] 图2是以俯视视角举例示出图1的磨耗试验装置的一部分的说明图。
[0016] 图3是举例示出粘滑现象的说明图。
[0017] 图4是以主视视角举例示出磨耗试验装置的其他实施方式的一部分构成的说明图。
[0018] 图5是对传送带线路进行简化并举例示出的说明图。
[0019] 图6是图5的A-A剖面图。
具体实施方式
[0020] 以下，基于图示的实施方式，对本发明的橡胶的磨耗试验装置进行说明。
[0021] 在图1～图2所举例示出的本发明的橡胶的磨耗试验装置1中，作为试验对象的橡胶的试验样品S使用块状等块体即可，而不是环状体。该试验装置1具备：保持试验样品S的保持部3，旋转体4，将旋转体4旋转驱动的驱动部5，以及压接机构10。该实施方式的磨耗试验装置1还具备功率计(dynamometer)6a、温度传感器6b、摄像机6c、控制部7、温度调节机构8以及刮削器16，除了功率计6a以及控制部7以外的构成零件被设置于基底2之上的壳体2a覆盖。
[0022] 保持部3拆装自如地保持试验样品S。保持部3并不限于一个，还可以设置多个。
[0024] 圆周面4a的材质、表面粗糙度等根据试验条件选择适当的规格。例如，构成为事先准备圆周面4a的规格不同的多个旋转体4，根据需要的圆周面4a的规格来更换旋转体4。或者，也可以设为仅能更换圆周面4a的旋转体4。在该情况下，将需要的规格的圆周面4a装接于旋转体4的芯。
[0025] 驱动部5例如是驱动电机，并与控制部7连接。通过控制部7将旋转体4(旋转轴4b)的旋转速度控制为所希望的速度。在该实施方式中，驱动部5与控制部7经由功率计6a连接。功率计6a计测旋转体4的旋转驱动所需的能量(例如，驱动电机5的电力消耗)。由功率计6a得到的计测数据被输入、存储于控制部7。
[0026] 压接机构10对保持于保持部3的试验样品S赋予朝向圆周面4a的作用力F。由此，使保持于保持部3的试验样品S相对于旋转驱动的旋转体4在规定的固定位置压接于圆周面4a。压接机构10进一步构成为始终允许试验样品S向作用力F的相反方向移动。
[0027] 具体而言，该实施方式的压接机构10由连结有保持部3的L字状的保持臂11a、一端与保持臂11a连接的金属线12以及与该金属线12的另一端连接的锤15构成。与旋转体4的旋转轴4b平行配置的支承轴14贯通竖立设置于基底2的支柱11，而被旋转自如地支承。在该支承轴14的一端部固定有保持臂11a，在另一端部固定有平衡器13。
[0028] 锤15的重量经由金属线12作用于保持臂11a。因此，通过金属线12的张力，与保持臂11a一体化的保持部3与试验样品S一同以支承轴14为中心旋转。即，锤15的重量作用于保持在保持部3的试验样品S，对试验样品S赋予朝向圆周面4a的作用力F。
[0029] 可以通过变更锤15的重量容易地改变作用力F的大小。或者，也可以通过变更金属线12相对于保持臂11a的连接位置与支承轴14的水平距离、平衡器13的重量，来变更作用力F的大小。此外，还可以以在拆除了锤15的状态下作用力F成为零的方式设置平衡器13。例如，以抵消在拆除锤15的状态下的压接机构10的自重而作用力F成为零的方式，选择平衡器13的重量和自支承轴14的距离。以在拆除了锤15的状态下作用力F成为零的方式设置平衡器13，且通过使试验样品S与支承轴14的距离和金属线12相对于保持臂11a的连接位置与支承轴14的距离相等，能使锤15的重量与作用力F相等。
[0030] 与圆周面4a对置的试验样品S的表面始终处于通过固定大小的作用力F(规定载荷)按压并接触于圆周面4a的状态。作用力F的朝向优选设为朝向旋转体4的旋转中心(旋转轴4b)的方向。通过设为该方向，能通过作用力F使试验样品S稳定地按压并接触于圆周面4a。为了使以支承轴14为中心的保持臂11a的旋转顺畅，例如可以以经由轴承的方式通过支柱11对支承轴14进行支承。
[0031] 在此，试验样品S仅基于锤15的重量而被按压向圆周面4a。因此，通过保持臂11a以支承轴14为中心旋转，试验样品S能常时(始终)向作用力F的相反方向移动。与此相伴，如果对试验样品S作用作用力F的相反方向的力，则试验样品S可以向从圆周面4a背离的方向移动。
[0032] 压接机构10并不限于该实施方式中举例示出的构成。压接机构10只要是对保持于保持部3的试验样品S赋予朝向圆周面4a的作用力F而在规定的固定位置压接于圆周面4a，并且始终允许试验样品S向作用力F的相反方向移动的构成，则可以采用各种构成。
[0033] 在本实施方式中，试验样品S在与旋转轴4b相同的水平位置上与圆周面4a接触，但是试验样品S与圆周面4a接触的位置(旋转体4的周向位置)并不限于此。例如，也可以构成为试验样品S在旋转轴4b的上方的位置与圆周面4a接触。如此，能适当设定使试验样品S压接于圆周面4a的规定的固定位置。
[0034] 温度传感器6b对圆周面4a或试验样品S的至少一方的温度进行感测。由温度传感器6b得到的感测数据被输入、存储于控制部7。摄像机6c拍摄试验样品S的动作，将拍摄的动画数据输入、存储于控制部7。
[0035] 温度调节机构8将试验样品S调整为所希望的温度。在该实施方式中，在壳体2a的上表面具备温度调节机构8。通过由温度调节机构8将壳体2a的内部温度调整为规定温度，间接地调整试验样品S的温度。
[0036] 温度调节机构8由控制部7控制。还可以采用对试验样品S直接加热的加热器、直接冷却的冷却器作为温度调节机构8。
[0037] 刮削器16例如为刷状，并与圆周面4a接触。在该实施方式中，刮削器16隔着旋转轴4b在试验样品S的相反侧的位置与圆周面4a接触。
[0038] 再者，在实际的传送带线路中，如图5、图6所举例示出，通过传送带17A输送的输送物20被投入其他传送带17B，并被输送至输送目的地。传送带17B架设于带轮18、18之间，并以规定的张力张紧设置。
[0039] 传送带17B通过由帆布、钢帘线等芯体构成的芯体层17c、夹住芯体层17c的上覆盖橡胶17a以及下覆盖橡胶17b构成。芯体层17c承受用于对传送带17B进行张紧设置的张力。在传送带17B的传输侧，下覆盖橡胶17b由支承辊19支承，在回行侧，上覆盖橡胶17a由支承辊19支承。在传送带17B的传输侧，例如在带宽度方向配置有三个支承辊19，通过这些支承辊19，传送带17B以规定的槽角a被支承为凹状。
[0040] 通常，输送物20从行驶速度V1相对较慢的传送带17A被投入行驶速度V2相对较快的传送带17B(行驶速度V1<行驶速度V2)。在传送带17B的上覆盖橡胶17a上，被投入的输送物20的速度从行驶速度V1变化为V2。因此，输送物20相对于上覆盖橡胶17a滑动，该滑动是上覆盖橡胶17a磨耗的主要原因之一。
[0041] 像这样在输送物20相对于上覆盖橡胶17a滑动的情况下，会产生粘滑现象。在粘滑现象中，如上所述重复粘附工序和滑动工序，因此，如图3所举例示出，在供对象物滑动的橡胶R的表面，在滑动方向FD以规定的间距P形成有磨耗的筋L。该间距P与滑动工序对应，磨耗的筋L与粘附工序对应。在本发明的磨耗试验装置1中，能再现该粘滑现象。
[0042] 以下，对使用该磨耗试验装置1来掌握橡胶的磨耗状态的方法进行说明。
[0043] 如图1、图2所举例示出，使试验样品S保持于保持部3。圆周面4a设定为所希望的规格。例如，在将传送带的上覆盖橡胶17a作为试验样品S进行评价的情况下，使用与通过此传送带输送的输送物20的形状等匹配的表面粗糙度的圆周面4a。此外，以对试验样品S赋予所希望的作用力F的方式设定锤15的重量，以设定的所希望的速度使旋转体4旋转。此外，使温度调节机构8工作，而将试验样品S设定为所希望的温度。这些设定例如以符合试验样品S的橡胶的实际使用条件的方式进行。
[0044] 如图1所举例示出，在如此设定的磨耗试验装置1中，对试验样品S赋予朝向旋转的旋转体4的圆周面4a的作用力F。试验样品S相对于旋转体4在规定的固定位置通过作用力F按压并接触于圆周面4a。旋转体4旋转，因此，试验样品S与圆周面4a成为滑动状态，试验样品S的与圆周面4a的接触面逐渐地磨耗。
[0045] 在规定的试验时间后，进行试验样品S的磨耗量的测定、磨耗面的观察。此外，比较试验前后的试验样品S的表面粗糙度，来综合地掌握试验样品S的磨耗状态。
[0046] 在此，在本发明中，始终允许试验样品S向作用力F的相反方向移动。因此，对于在圆周面4a滑动的试验样品S，能重复对抗与圆周面4a的摩擦力而发生弹性变形的工序(粘附工序)和无法对抗该摩擦力而弹性变形消除从而相对于圆周面4a滑动的工序(滑动工序)。即，会再现粘滑现象。
[0047] 另一方面，若是通过液压缸等对试验样品S赋予作用力F的构成，则试验样品S没有能向作用力F的相反方向移动的余地，因此变为与圆周面4a常时紧贴的状态。因此，无法重复粘附工序和滑动工序而无法再现粘滑现象。
[0048] 根据本发明，能再现粘滑现象，因此，能以更高精度掌握符合实际使用的橡胶的磨耗状态。特别是，适合掌握传送带的上覆盖橡胶的磨耗状态。
[0049] 此外，试验样品S既可以是块状等小片，也不需要特意准备环状体。并且，对于对试验样品S赋予朝向旋转体4的圆周面4a的作用力F而在规定的固定位置压接于圆周面4a，并且始终允许试验样品S向作用力F的相反方向移动的构成而言，不需要使用复杂构造的装置。
[0050] 在本发明中，在试验过程中，能通过温度传感器6b对圆周面4a或试验样品S的至少一方的温度变化进行感测。由于在试验样品S磨耗时产生热能，因此，基于由温度传感器6b得到的感测数据，能掌握磨耗时的能量。该能量的大小根据橡胶种类而不同。因此，该感测数据例如有利于掌握能减小该能量的橡胶种类。
[0051] 通过由功率计6a计测旋转体4的旋转驱动所需的能量，能掌握能量的变动。旋转体4的旋转驱动所需的能量在粘滑现象的粘附工序中相对变大，在滑动工序中相对变小。因此，基于由功率计6a感测出的能量的变动，能掌握此试验样品S的粘滑现象的规定的间距P。
由于该间距P根据橡胶种类、试验条件而不同，因此成为评价橡胶的磨耗状态的一个指标。
由于该间距P根据橡胶种类、试验条件而不同，因此成为评价橡胶的磨耗状态的一个指标。
[0052] 此外，还可以基于由功率计6a得到的感测数据，计算作用于试验样品S的磨耗力。例如，通过在赋予作用力F而使试验样品S与旋转体4的圆周面4a接触的情况下和未接触的情况下，比较使旋转体4以规定速度旋转驱动时所需的能量，能计算出由试验样品S与圆周面4a的摩擦而产生的能量。即，比较的能量的差能近似为由摩擦产生的能量。然后，由于已知旋转体4的外径、旋转速度等，因此，能大致计算出作用于试验样品S的摩擦力。由此，能掌握按橡胶种类赋予试验样品S的作用力F与摩擦力的关系。
[0053] 在该实施方式中，通过由摄像机6c拍摄试验样品S的动作，能确认粘滑现象中的试验样品S的动作。重复粘滑现象中的粘附工序和滑动工序的一个周期根据旋转体4的旋转速度、橡胶种类而变化，但例如为0.01秒～0.03秒左右。因此，可以使用能1秒拍摄100帧以上的高速摄像机6c。
[0054] 此外，根据摄像机6c的拍摄数据，也能掌握试验样品S的按压方向的变形量。因此，还能掌握试验样品S的变形量与作用力F的关系、该变形量与摩擦力的关系。
[0055] 试验样品S的耐磨耗性具有温度依存性。因此，通过利用温度调节机构8而使试验样品S的温度不同来进行试验，能按橡胶种类掌握该温度依存性。
[0056] 在该实施方式中，通过旋转体4旋转，附着于圆周面4a的试验样品S的磨耗屑等由刮削器16进行去除。由此，容易使圆周面4a始终维持在固定的表面粗糙度，因此，更加有利于高精度地掌握试验样品S的橡胶的磨耗状态。当刮削器16与圆周面4a的接触位置相对于试验样品S位于旋转体4的旋转方向前方侧且尽量配置于下方时，能防止去除的磨耗屑等飞散。
[0057] 在图4所举例示出的磨耗试验装置1的其他实施方式中，具备在试验样品S所接触的圆周面4a与该试验样品S之间投入夹存物W的投入机构9。作为夹存物W，使用在使用试验样品S的橡胶的条件下会附着于该橡胶的材料等。作为夹存物W的具体例子，列举出水、油、砂等微小粒子。
[0058] 通过设置投入机构9，能掌握由有无夹存物W引起的试验样品S的磨耗状态的不同。因此，更加有利于高精度地掌握符合实际使用的橡胶的磨耗状态。夹存物W的供给量(供给速度)可以由控制部7控制。
[0059] 符号说明
[0060] 1 磨耗试验装置
[0061] 2 基底
[0062] 2a 壳体
[0063] 3 保持部
[0064] 4 旋转体
[0065] 4a 圆周面
[0066] 4b 旋转轴
[0067] 5 驱动部
[0068] 6a 功率计
[0069] 6b 温度传感器
[0070] 6c 摄像机
[0071] 7 控制部
[0072] 8 温度调节机构
[0073] 9 投入机构
[0074] 10 压接机构
[0075] 11 支柱
[0076] 11a 保持臂
[0077] 12 金属线
[0078] 13 平衡器
[0079] 14 支承轴
[0080] 15 锤
[0081] 16 刮削器
[0082] 17A 传送带
[0083] 17B 其他传送带
[0084] 17a 上覆盖橡胶
[0085] 17b 下覆盖橡胶
[0086] 17c 芯体层
[0087] 18 带轮
[0088] 19 支承辊
[0089] 20 输送物
[0090] S 试验样品
[0091] W 夹存物
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