JPH0820352B2 - Load-controlled friction wear tester - Google Patents

Load-controlled friction wear tester

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JPH0820352B2
JPH0820352B2 JP62172824A JP17282487A JPH0820352B2 JP H0820352 B2 JPH0820352 B2 JP H0820352B2 JP 62172824 A JP62172824 A JP 62172824A JP 17282487 A JP17282487 A JP 17282487A JP H0820352 B2 JPH0820352 B2 JP H0820352B2
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load
test piece
friction
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wear
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毅 水野
正毅 和田
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新技術事業団
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、二つ以上の物体を接触させて摩擦摩耗試験
を行う摩擦摩耗試験機に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a friction and wear tester that performs a friction and wear test by bringing two or more objects into contact with each other.

(従来の技術) 従来、回転運動又は直線往復運動する一つの試験片に
もう一つの試験片を押し付けて摩擦摩耗現象を観察する
摩擦摩耗試験機においては、例えば、第12図(a)に示
すように、棒状試験片1を取り付けたアーム2におもり
3を付加し、その重力を利用して、棒状試験片1を回転
する円筒状試験片4に押し付けて、所定の荷重を設定す
るか、或いは第12図(b)に示すように、バネ5の引っ
張り力又は押し下げ力を利用して荷重を設定するように
していた。
(Prior Art) Conventionally, in a friction wear tester for observing a friction wear phenomenon by pressing another test piece against one test piece that rotates or reciprocates linearly, for example, as shown in FIG. As described above, the weight 3 is added to the arm 2 to which the rod-shaped test piece 1 is attached, and the gravity is used to press the rod-shaped test piece 1 against the rotating cylindrical test piece 4 to set a predetermined load, or Alternatively, as shown in FIG. 12 (b), the load is set by utilizing the pulling force or the pushing force of the spring 5.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記したおもりやバネを利用した荷重
装置を用いた摩擦摩耗試験機では、荷重を一定にした状
態で摩擦摩耗試験を行うことはできるが、動的に荷重を
変えながら摩擦摩耗試験を行うことは不可能であった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the friction and wear tester using the load device using the weight and the spring described above, the friction and wear test can be performed in a state where the load is constant. It was impossible to carry out a friction and wear test while changing the load.

実際の機械に於いて、二つ以上の物質が摩擦作用を繰
り返すことによって、微細なカケ、ムシレ等を生じ、摩
耗する現象が問題となる時には、荷重が一定であるとい
う条件の下で摩耗が進行する場合は少なく、摩擦の過程
において、摩擦面に作用する荷重が変動する場合が多
い。また、荷重が急激に変化する部分では、摩耗が著し
く進行し、大きな問題となることがある。
In an actual machine, when two or more substances repeat frictional action, resulting in minute chips, rustles, etc., and when the phenomenon of wear is a problem, wear occurs under the condition that the load is constant. In many cases, the load acting on the friction surface fluctuates during the friction process. In addition, in a portion where the load changes abruptly, wear may significantly progress, which may cause a serious problem.

このような実際の機械における摩擦摩耗条件とできる
だけ近い条件で摩擦摩耗試験を行うためには、荷重を変
動させながら摩擦摩耗試験を行う摩擦摩耗試験機が必要
である。
In order to perform the friction and wear test under conditions as close as possible to the friction and wear conditions in an actual machine, a friction and wear tester that performs the friction and wear test while varying the load is necessary.

本発明の目的は、上述のような荷重変動を伴った摩擦
摩耗現象を正確に繰り返し再現することができる荷重制
御式摩擦摩耗試験機を提供することである。
An object of the present invention is to provide a load control type friction wear tester capable of accurately and repeatedly reproducing the friction wear phenomenon accompanied by load fluctuation as described above.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、上記目的を達成するために、運動可能な試
験部材に棒状試験片を押し付けた状態で摩擦摩耗現象を
生じさせる摩擦摩耗試験機において、運動可能な試験部
材の方向に移動可能なアームと、このアームの下部に固
定される荷重検出用ピックアップが実装される弾性体
と、この弾性体の下端に取り付けられる棒状試験片と、
この棒状試験片が押し付けられる運動可能な試験部材
と、前記棒状試験片を運動可能な試験部材に押しつける
ための荷重発生装置と、この荷重発生装置に接続される
荷重制御装置と、前記荷重検出用ピックアップに接続さ
れる荷重検出装置と、荷重検出パターン発生装置と、こ
の荷重検出パターン発生装置からの出力信号と前記荷重
検出装置からの出力信号とを比較して前記荷重制御装置
に出力信号を送る補償器とを備え、前記運動可能な試験
部材の運動状態に応じて、前記荷重発生装置を作用させ
て試験荷重を変化させるようにしたものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a friction wear test machine that causes a friction wear phenomenon in a state where a rod-shaped test piece is pressed against a movable test member. An arm movable in the direction of a different test member, an elastic body on which a load detecting pickup fixed to the lower part of the arm is mounted, and a rod-shaped test piece attached to the lower end of the elastic body,
A movable test member to which the rod-shaped test piece is pressed, a load generator for pressing the rod-shaped test piece against the movable test member, a load control device connected to the load generator, and the load detection device. A load detection device connected to the pickup, a load detection pattern generation device, compares the output signal from the load detection pattern generation device with the output signal from the load detection device, and sends an output signal to the load control device. A compensator is provided, and the test load is changed by operating the load generator according to the motion state of the movable test member.

(作用) 本発明によれば、上記のように構成したので、摩擦面
に作用する荷重を回転運動又は直線往復運動する試験片
の回転角又は位置に応じて正確に変化させながら摩擦摩
耗試験を行うことができる。
(Operation) According to the present invention, since it is configured as described above, the friction and wear test is performed while accurately changing the load acting on the friction surface according to the rotation angle or position of the test piece that makes a rotary motion or a linear reciprocating motion. It can be carried out.

(実施例) 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。
(Example) Hereinafter, the Example of this invention is described in detail, referring drawings.

第1図は本発明の第1実施例を示す荷重制御式摩擦摩
耗試験機の構成図、第2図は第1図の摩擦摩耗試験機の
斜視図、第3図はその摩擦摩耗試験機の荷重検出用ピッ
クアップ部の斜視図である。
FIG. 1 is a block diagram of a load control type friction and wear tester showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the friction and wear tester of FIG. 1, and FIG. It is a perspective view of the load detection pickup part.

これらの図において、棒状試験片6は回転する円筒状
試験片7の側面に電磁石の吸引力によって押し付けられ
ている。円筒状試験片7は、モータ等によって駆動さ
れ、その中心軸の回りに回転運動する。円筒状試験片7
の回転軸には、円筒状試験片7の側面の摩擦箇所の回転
角を検出する回転角検出器(例えば、ロータリエンコー
ダ)8が取り付けられている。回転角検出器8の出力は
荷重パターン発生装置9に接続されている。荷重パター
ン発生装置9はリングカウンタ9a、ROM9b、D/Aコンバー
タ9cを有し、そのROM9bには回転角に対応する荷重値が
記憶されている。
In these figures, the rod-shaped test piece 6 is pressed against the side surface of the rotating cylindrical test piece 7 by the attraction force of the electromagnet. The cylindrical test piece 7 is driven by a motor or the like, and rotates about its central axis. Cylindrical test piece 7
A rotation angle detector (for example, a rotary encoder) 8 that detects a rotation angle of a frictional portion on the side surface of the cylindrical test piece 7 is attached to the rotation shaft of. The output of the rotation angle detector 8 is connected to the load pattern generator 9. The load pattern generator 9 has a ring counter 9a, a ROM 9b, and a D / A converter 9c, and the ROM 9b stores the load value corresponding to the rotation angle.

一方、棒状試験片6は、弾性体(例えば、八角弾性リ
ング)10を介して、一端をベアリング11によって回転支
持されたアーム12に固定されている。アーム12の他端部
13a,13bは強磁性体で作られており、この部分に電磁石
の吸引力が作用する。弾性体10には荷重検出用ピックア
ップ(例えば、ストレインゲージ)14が取り付けられて
おり、この荷重検出用ピックアップ14は荷重検出装置
(例えば、力センサ)15に接続されている。荷重パター
ン発生装置9及び荷重検出装置15の出力は補償器16に接
続されている。補償器16の出力は電磁石用励磁回路17a,
17b(荷重制御装置)に接続されている。この電磁石用
励磁回路17a,17bには、それぞれ電磁石のコイル18a,18b
が接続されている。これらの電磁石が前記した強磁性体
からなるアーム12の他端部13a,13bに作用する。なお、
この摩擦摩耗試験機においては、点線で示されるよう
に、アーム12の運動を渦電流形変位センサで検出し、電
磁石とアーム12とのギャップを設定したり、接触面の凹
凸によってアーム12が飛び上がることを防ぐために適当
なバネ性やダンピング特性を付加する制御を行う時に用
いることができる。
On the other hand, the rod-shaped test piece 6 is fixed via an elastic body (for example, an octagonal elastic ring) 10 to an arm 12 whose one end is rotatably supported by a bearing 11. The other end of arm 12
13a and 13b are made of a ferromagnetic material, and the attraction force of the electromagnet acts on this portion. A load detecting pickup (for example, a strain gauge) 14 is attached to the elastic body 10, and the load detecting pickup 14 is connected to a load detecting device (for example, a force sensor) 15. The outputs of the load pattern generator 9 and the load detector 15 are connected to the compensator 16. The output of the compensator 16 is the excitation circuit 17a for the electromagnet,
It is connected to 17b (load control device). The electromagnet exciting circuits 17a and 17b include electromagnet coils 18a and 18b, respectively.
Is connected. These electromagnets act on the other ends 13a and 13b of the arm 12 made of a ferromagnetic material. In addition,
In this friction and wear tester, as shown by the dotted line, the motion of the arm 12 is detected by the eddy current displacement sensor, the gap between the electromagnet and the arm 12 is set, and the arm 12 jumps up due to the unevenness of the contact surface. In order to prevent this, it can be used when performing control to add appropriate spring properties and damping characteristics.

以下、この摩擦摩耗試験システムについて分析し、詳
細に説明する。
The friction and wear test system will be analyzed and described in detail below.

第4図はこの装置の物理的なモデルを示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a physical model of this device.

これによれば、アームの運動方程式は次のようにな
る。
According to this, the equation of motion of the arm is as follows.

J+D=−mglg+k(δ0−lkθ+y) lk+(F1−F2)le …(1) ここで、J:アームの慣性モーメント m:アームの質量 D:軸受部の粘性抵抗係数 θ:アームの回転角 y:接触面の変位 δ0:八角弾性リングの初期ひずみ k:八角弾性リングのバネ定数 Fn:電磁石の吸引力(n=1,2) 前記
(1)式において、各電磁石の吸引力を線形近似し、更
に平衡条件を考慮すると、次のような方程式が得られ
る。
J + D = -mgl g + k (δ 0 -l k θ + y) l k + (F 1 -F 2) l e ... (1) where, J: inertia of the arm moment m: mass of the arm D: bearing portion of the viscous Resistance coefficient θ: Rotation angle of arm y: Displacement of contact surface δ 0 : Initial strain of octagonal elastic ring k: Spring constant of octagonal elastic ring F n : Electromagnetic attraction force (n = 1, 2) Formula (1) above In, when the attraction force of each electromagnet is linearly approximated and the equilibrium condition is considered, the following equation is obtained.

J+D+〔klk 2−(G1+G2)le 2〕θ =(H1i1−H2i2)le+kylk …(2) ここで、Hn,Gn:電磁石の特性から決まる定数 in:電磁石の励磁電流の変動分 (n=1,2) また、荷重の変動分f〔k=(y−lkθ)〕に関する
方程式は、次式のように求められる。
J + D + [kl k 2 - (G 1 + G 2) l e 2 ] θ = (H 1 i 1 -H 2 i 2) l e + kyl k ... (2) where, H n, G n: the characteristics of the electromagnet Determining constant i n : Variation of exciting current of electromagnet (n = 1, 2) Further, an equation relating to variation f of load [k = (y−l k θ)] is obtained by the following equation.

+a1+a0f=b0u+w …(3) ここで、a1=D/J a0=〔klk 2−(G1+G2)le 2〕/J b0=k(H1+H2)lkle/J u=(H1i1−H2i2)/(H1+H2) w=k+k(D/J) −k(G1+G2)(lk 2/J)y 次に、制御系について説明する。 + A 1 + a 0 f = b 0 u + w ... (3) where, a 1 = D / J a 0 = [kl k 2 - (G 1 + G 2) l e 2 ] / J b 0 = k (H 1 + H 2 ) l k l e / J u = (H 1 i 1 −H 2 i 2 ) / (H 1 + H 2 ) w = k + k (D / J) −k (G 1 + G 2 ) (l k 2 / J ) Y Next, the control system will be described.

制御の目的は実際の荷重が要求される荷重パターンに
できるだけ正確に一致させることである。後述するよう
に荷重のパターンとしては、ステップ状、正弦波
状、三角波状に変化するものが考えられ、パターンの
形状によって、制御系に要求される条件も変わってくる
が、一般的には、 (i)定常偏差が零となる (ii)装置の物理的、技術的制約が許容する範囲で、適
切な減衰特性を持ちながら、できるだけ速い応答をする という条件が要求される。
The purpose of control is to match the actual load to the required load pattern as accurately as possible. As will be described later, the load pattern may change in a step shape, a sine wave shape, or a triangular wave shape, and the conditions required for the control system also change depending on the shape of the pattern, but in general, ( i) The steady-state deviation becomes zero. (ii) Within the range allowed by the physical and technical constraints of the device, it is required that the response be as fast as possible while having appropriate damping characteristics.

また、前記(3)式からわかるように、接触面の位置
の変動は、荷重を制御する時に外乱として作用する。こ
の原因としては、(a)円筒状試験片の偏心、(b)接
触面の荒れなどが考えられる。
Further, as can be seen from the equation (3), the fluctuation of the position of the contact surface acts as a disturbance when the load is controlled. Possible causes for this are (a) eccentricity of the cylindrical test piece and (b) roughness of the contact surface.

この(a)の場合、wは主軸の回転数と同じ周波数を
持つ正弦波信号となる。
In the case of (a), w is a sine wave signal having the same frequency as the rotation speed of the main shaft.

(b)の場合、より高い周波数成分を含む信号となる。In the case of (b), the signal has a higher frequency component.

第5図に示す制御系はI−PD補償器とオブザーバを利
用した周期外乱補償器とを備えている。
The control system shown in FIG. 5 includes an I-PD compensator and a periodic disturbance compensator using an observer.

この制御系の動特性は次式のように表される。 The dynamic characteristic of this control system is expressed by the following equation.

従って、この制御系では、I−PD補償器の係数q0
p0,p1を調整することによって、前記した(i),(i
i)の条件を満たすようにすることができ、しかも周期
外乱補償器の働きによって、円筒状試験片が偏心してい
ても、その影響を受けることなく、荷重を設定すること
ができる。
Therefore, in this control system, the coefficient q 0 of the I-PD compensator,
By adjusting p 0 and p 1 , the above (i), (i
The condition of i) can be satisfied, and even if the cylindrical test piece is eccentric, the load can be set by the action of the periodic disturbance compensator without being affected by it.

次に、第1図及び第2図に示される荷重制御式摩擦摩
耗試験機の作用について説明する。
Next, the operation of the load control type friction wear tester shown in FIGS. 1 and 2 will be described.

円筒状試験片7が回転すると、回転軸に取り付けられ
た回転角検出器8の出力に応じて、荷重パターン発生装
置9は記憶している荷重目標値を出力する。
When the cylindrical test piece 7 rotates, the load pattern generator 9 outputs the stored target load value in accordance with the output of the rotation angle detector 8 attached to the rotary shaft.

第10図において、45は矩形波状、46は正弦波状、47は
三角波状に荷重を変化させる時の荷重パターン発生装置
の出力を示す。ここでは縦軸は荷重目標値、横軸は円筒
状試験片の回転角を示している。
In FIG. 10, reference numeral 45 is a rectangular wave, 46 is a sine wave, and 47 is an output of the load pattern generator when the load is changed into a triangular wave. Here, the vertical axis represents the target load value and the horizontal axis represents the rotation angle of the cylindrical test piece.

回転角の大きさは試験片が一回転する毎に360°ずつ
増えるので、円筒状試験片7において棒状試験片6と摩
擦している箇所は、回転角αの時と回転角α±360°の
時とで同じである。補償器16は、荷重パターン発生装置
9から出力される荷重目標値と、荷重検出装置15から出
力される実際の荷重値とを比較して、それらが一致する
ような制御信号を生成し、荷重制御装置としての電磁石
用励磁回路17a,17bに出力する。電磁石用励磁回路17a,1
7bは制御信号にしたがって、電磁石のコイル18a,18bに
流れる電流を変化させる。その結果、棒状試験片6と円
筒状試験片7との摩擦荷重値が荷重目標値に一致するよ
うに制御される。
Since the size of the rotation angle increases by 360 ° each time the test piece makes one rotation, the portions of the cylindrical test piece 7 that are in friction with the rod-shaped test piece 6 are at the rotation angle α and the rotation angle α ± 360 °. It is the same as when. The compensator 16 compares the load target value output from the load pattern generation device 9 with the actual load value output from the load detection device 15 to generate a control signal such that they match, It outputs to the electromagnet excitation circuits 17a and 17b as a control device. Excitation circuit for electromagnet 17a, 1
7b changes the current flowing through the coils 18a, 18b of the electromagnet according to the control signal. As a result, the frictional load value between the rod-shaped test piece 6 and the cylindrical test piece 7 is controlled so as to match the target load value.

第11図において、48,49,50はそれぞれ荷重パターン目
標値を第10図に示したように矩形波状45,正弦波状46,三
角波状47とした時の実際の荷重値を示している。ここで
は、縦軸は実際の荷重値、横軸は円筒状試験片の回転角
を示している。第11図から、目標荷重パターンとよく一
致した荷重パターンが繰り返し再現性良く実現されてい
ることがわかる。なお、荷重パターン波形は、荷重パタ
ーン発生装置の記憶内容を書き換えることによって摩擦
摩耗試験の目的に応じて自由に設定することができる。
In FIG. 11, reference numerals 48, 49, and 50 respectively represent actual load values when the target load pattern values are rectangular wave 45, sine wave 46, and triangular wave 47 as shown in FIG. Here, the vertical axis represents the actual load value and the horizontal axis represents the rotation angle of the cylindrical test piece. From FIG. 11, it can be seen that the load pattern that is in good agreement with the target load pattern is realized with good repeatability. The load pattern waveform can be freely set according to the purpose of the friction and wear test by rewriting the stored contents of the load pattern generator.

上記のような構成で、摩擦面に作用する荷重値を、円
筒状試験片の回転角に応じて繰り返し正確に変動させな
がら摩擦摩耗試験を行うことができる。
With the above configuration, the friction and wear test can be performed while the load value acting on the friction surface is repeatedly and accurately varied according to the rotation angle of the cylindrical test piece.

第6図は本発明の第2実施例を示す荷重制御式摩擦摩
耗試験機の構成図、第7図は第6図の荷重制御式摩擦摩
耗試験機の斜視図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a load control type friction and wear tester showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a perspective view of the load control type friction and wear tester of FIG.

これらの図において、棒状試験片19は、回転する円板
状試験片20の表面に電磁石の吸引力によって押し付けら
れている。円板状試験片20は、モータ等によって駆動さ
れ、その中心軸の回りに回転運動する。円板状試験片20
の回転軸には、円板状試験片20の表面の摩擦箇所の回転
角を検出する回転角検出器(例えば、ロータリエンコー
ダ)21が取り付けられている。回転角検出器21の出力
は、荷重パターン発生装置22に接続されている。この荷
重パターン発生装置22には回転角に対応する荷重値が記
憶されている。
In these figures, the rod-shaped test piece 19 is pressed against the surface of the rotating disc-shaped test piece 20 by the attraction force of the electromagnet. The disk-shaped test piece 20 is driven by a motor or the like and rotates about its central axis. Disc-shaped test piece 20
A rotation angle detector (for example, a rotary encoder) 21 that detects a rotation angle of a friction portion on the surface of the disc-shaped test piece 20 is attached to the rotation shaft of. The output of the rotation angle detector 21 is connected to the load pattern generator 22. A load value corresponding to the rotation angle is stored in the load pattern generator 22.

一方、棒状試験片19は、弾性体(例えば、八角弾性リ
ング)23を介して、一端をベアリング24によって、回転
支持されたアーム25に固定されている。アーム25の他端
部26は強磁性体で作られており、この部分に電磁石の吸
引力が作用する。弾性体23には荷重検出用ピックアップ
(例えば、ストレインゲージ)27が取り付けられてお
り、この荷重検出用ピックアップ27は荷重検出装置(例
えば、力センサ)28に接続されている。
On the other hand, the rod-shaped test piece 19 is fixed to an arm 25 rotatably supported by a bearing 24 at one end via an elastic body (for example, an octagonal elastic ring) 23. The other end 26 of the arm 25 is made of a ferromagnetic material, and the attraction force of the electromagnet acts on this part. A load detecting pickup (for example, a strain gauge) 27 is attached to the elastic body 23, and the load detecting pickup 27 is connected to a load detecting device (for example, a force sensor) 28.

荷重パターン発生装置22及び荷重検出装置28の出力は
補償器29に接続されている。補償器29の出力は、電磁石
用励磁回路30(荷重制御装置)に接続されている。この
電磁石用励磁回路30には、電磁石のコイル31が接続され
ている。この電磁石は前記した強磁性体からなるアーム
25の他端部26に作用する。
The outputs of the load pattern generator 22 and the load detector 28 are connected to the compensator 29. The output of the compensator 29 is connected to the electromagnet excitation circuit 30 (load control device). An electromagnet coil 31 is connected to the electromagnet excitation circuit 30. This electromagnet is an arm made of the above-mentioned ferromagnetic material.
It acts on the other end 26 of 25.

次に、この荷重制御式摩擦摩耗試験機の作用について
説明する。
Next, the operation of this load control type friction wear tester will be described.

円板状試験片20が回転すると、回転軸に取り付けられ
た回転角検出器21の出力に応じて荷重パターン発生装置
22は記憶している荷重目標値を出力する。補償器29は、
荷重パターン発生装置22から出力される荷重目標値と、
荷重検出装置28から出力される実際の荷重値とを比較し
て、それらが一致するような制御信号を生成し、荷重制
御装置としての電磁石用励磁回路30に出力する。
When the disc-shaped test piece 20 rotates, the load pattern generator responds to the output of the rotation angle detector 21 attached to the rotating shaft.
22 outputs the stored load target value. The compensator 29 is
Load target value output from the load pattern generator 22,
The actual load value output from the load detection device 28 is compared, and a control signal that matches them is generated and output to the electromagnet excitation circuit 30 as the load control device.

電磁石用励磁回路30は制御信号にしたがって、電磁石
のコイル31に流れる電流を変化させる。その結果、棒状
試験片19と円板状試験片20との間の摩擦荷重値が荷重目
標値に一致するように制御される。上記のような構成
で、摩擦面に作用する荷重値を、円板状試験片20の回転
角に応じて繰り返し正確に変動させながら摩擦摩耗試験
を行うことができる。
The electromagnet exciting circuit 30 changes the current flowing through the coil 31 of the electromagnet in accordance with the control signal. As a result, the friction load value between the rod-shaped test piece 19 and the disc-shaped test piece 20 is controlled so as to match the load target value. With the above configuration, the friction and wear test can be performed while the load value acting on the friction surface is repeatedly and accurately changed according to the rotation angle of the disc-shaped test piece 20.

第8図は本発明の第3実施例を示す荷重制御式摩擦摩
耗試験機の構成図、第9図は第8図の摩擦摩耗試験機の
斜視図である。
FIG. 8 is a block diagram of a load control type friction and wear testing machine showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a perspective view of the friction and wear testing machine of FIG.

これらの図において、棒状試験片32は、直線往復運動
をする平板状試験片33の表面に電磁石の吸引力によって
押し付けられている。平板状試験片33は、リニアモータ
(図示なし)等によって駆動され、その駆動方向に直線
往復運動する。平板状試験片33には、平板状試験片33の
表面の摩擦箇所の位置を検出する位置検出器(例えば、
リニアエンコーダ)34が取り付けられている。位置検出
器34の出力は、荷重パターン発生装置35に接続されてい
る。荷重パターン発生装置35には、円板状試験片33の往
復運動方向の摩擦箇所の位置に対応する荷重値が記憶さ
れている。
In these figures, the rod-shaped test piece 32 is pressed against the surface of the flat plate-shaped test piece 33 that reciprocates linearly by the attraction force of the electromagnet. The flat plate test piece 33 is driven by a linear motor (not shown) or the like, and linearly reciprocates in the driving direction. The flat plate test piece 33 has a position detector (for example, a position detector that detects the position of the friction portion on the surface of the flat plate test piece 33.
Linear encoder) 34 is attached. The output of the position detector 34 is connected to the load pattern generator 35. The load pattern generator 35 stores a load value corresponding to the position of the frictional portion of the disc-shaped test piece 33 in the reciprocating direction.

一方、棒状試験片32は、弾性体36を介して、一端をベ
アリング37によって回転支持されたアーム38に固定され
ている。アーム38の他端部39は強磁性体でできており、
この部分に電磁石の吸引力が働く。弾性体36には荷重検
出用ピックアップ40が取り付けられており、このピック
アップ40は荷重検出装置41に接続されている。荷重パタ
ーン発生装置35及び荷重検出装置41の出力は補償器42に
接続されている。補償器42の出力は、電磁石用励磁回路
43(荷重制御装置)に接続されている。この電磁石用励
磁回路43には、電磁石のコイル44が接続されている。こ
の電磁石は前記した強磁性体からなるアーム38の他端部
39に作用する。
On the other hand, the rod-shaped test piece 32 is fixed via an elastic body 36 to an arm 38 whose one end is rotatably supported by a bearing 37. The other end 39 of the arm 38 is made of a ferromagnetic material,
The attraction force of the electromagnet acts on this part. A load detecting pickup 40 is attached to the elastic body 36, and the pickup 40 is connected to a load detecting device 41. The outputs of the load pattern generator 35 and the load detector 41 are connected to the compensator 42. The output of the compensator 42 is the excitation circuit for the electromagnet.
It is connected to 43 (load control device). An electromagnet coil 44 is connected to the electromagnet excitation circuit 43. This electromagnet is the other end of the arm 38 made of the above-mentioned ferromagnetic material.
Acts on 39.

次に、この荷重制御式摩擦摩耗試験機の作用について
説明する。
Next, the operation of this load control type friction wear tester will be described.

平板状試験片33が直線往復運動すると、平板状試験片
33に取り付けられた位置検出器34の出力に応じて、荷重
パターン発生装置35は記憶している荷重目標値を出力す
る。補償器42は、荷重パターン発生装置35から出力され
る荷重目標値と、荷重検出装置41から出力される実際の
荷重値とを比較して、それらが一致するような制御信号
を生成し、荷重制御装置としての電磁石用励磁回路43に
出力する。
When the flat plate-shaped test piece 33 moves linearly back and forth, the flat plate-shaped test piece
The load pattern generator 35 outputs the stored target load value in accordance with the output of the position detector 34 attached to the unit 33. The compensator 42 compares the load target value output from the load pattern generation device 35 with the actual load value output from the load detection device 41 to generate a control signal such that they match, It outputs to the electromagnet excitation circuit 43 as a control device.

電磁石用励磁回路43は制御信号にしたがって、電磁石
のコイル44に流れる電流を変化させる。その結果、棒状
試験片32と平板状試験片33との間の摩擦荷重値が荷重目
標値に一致するように制御される。上記のような構成
で、摩擦面に作用する荷重値を、平板状試験片33の位置
に応じて繰り返し正確に変動させながら摩擦摩耗試験を
行うことができる。
The electromagnet exciting circuit 43 changes the current flowing through the coil 44 of the electromagnet according to the control signal. As a result, the frictional load value between the rod-shaped test piece 32 and the flat plate-shaped test piece 33 is controlled so as to match the load target value. With the above-described configuration, the friction and wear test can be performed while the load value acting on the friction surface is repeatedly and accurately changed according to the position of the flat plate-shaped test piece 33.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention.
They are not excluded from the scope of the present invention.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、摩擦面に作用
する荷重を回転運動又は直線往復運動する試験片の回転
角又は位置に応じて補償器により目標値に適合させ、正
確に変化させながら摩擦摩耗試験を行うことができる。
(Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, the load acting on the friction surface is adapted to the target value by the compensator according to the rotation angle or the position of the test piece that makes a rotary motion or a linear reciprocating motion, The friction and wear test can be performed while changing the accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の第1実施例を示す荷重制御式摩擦摩耗
試験機の構成図、第2図は第1図の荷重制御式摩擦摩耗
試験機の斜視図、第3図はその荷重制御式摩擦摩耗試験
機の荷重検出用ピックアップ部の斜視図、第4図は荷重
制御式摩擦摩耗試験機の物理的なモデルを示す図、第5
図は本発明の荷重制御システムのブロック図、第6図は
本発明の第2実施例を示す荷重制御式摩擦摩耗試験機の
構成図、第7図は第6図の荷重制御式摩擦摩耗試験機の
斜視図、第8図は本発明の第3実施例を示す荷重制御式
摩擦摩耗試験機の構成図、第9図は第8図の荷重制御式
摩擦摩耗試験機の斜視図、第10図は荷重の目標パターン
の例を示す図、第11図は実際の荷重値を示す図、第12図
は従来の摩擦摩耗試験機における荷重方法を示す図であ
る。 6,19,32……棒状試験片、7……円筒状試験片、8,21…
…回転角検出器(ロータリエンコーダ)、9,22,35……
荷重パターン発生装置、9a……リングカウンタ、9b……
ROM、9c……D/Aコンバータ、10,23,36……弾性体(八角
弾性リング)、11,24,37……ベアリング、12,25,38……
アーム、13a,13b,26,39……アームの他端部(強磁性
体)、14,27,40……荷重検出用ピックアップ(ストレイ
ンゲージ)、15,28,41……荷重検出装置(力センサ)、
16,29,42……補償器、17a,17b,30,43……電磁石用励磁
回路(荷重制御装置)、18a,18b,31,44……電磁石のコ
イル、20……円板状試験片、33……平板状試験片、34…
…位置検出器(リニアエンコーダ)、45……矩形波状の
出力、46……正弦波状の出力、47……三角波状の出力、
48……実際の矩形波状の荷重値、49……実際の正弦波状
の荷重値、50……実際の三角波状の荷重値。
FIG. 1 is a block diagram of a load control type friction and wear tester showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the load control type friction and wear tester of FIG. 1, and FIG. 3 is its load control. Perspective view of a load detecting pickup portion of the frictional wear testing machine, FIG. 4 is a view showing a physical model of the load-controlled frictional wear testing machine, FIG.
FIG. 6 is a block diagram of a load control system of the present invention, FIG. 6 is a configuration diagram of a load control type friction wear test machine showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a load control type friction wear test of FIG. 8 is a perspective view of the load control type friction and wear tester showing the third embodiment of the present invention, FIG. 9 is a perspective view of the load control type friction and wear tester of FIG. FIG. 11 is a diagram showing an example of a target pattern of load, FIG. 11 is a diagram showing an actual load value, and FIG. 12 is a diagram showing a loading method in a conventional friction and wear tester. 6,19,32 …… Rod-shaped test piece, 7 …… Cylindrical test piece, 8,21…
… Rotation angle detector (rotary encoder), 9,22,35 ……
Load pattern generator, 9a …… Ring counter, 9b ……
ROM, 9c …… D / A converter, 10,23,36 …… Elastic body (octagonal elastic ring), 11,24,37 …… Bearing, 12,25,38 ……
Arms, 13a, 13b, 26, 39 …… Other end of arm (ferromagnetic material), 14,27,40 …… Pickup for load detection (strain gauge), 15,28,41 …… Load detection device (force Sensor),
16,29,42 …… Compensator, 17a, 17b, 30,43 …… Electromagnetic excitation circuit (load control device), 18a, 18b, 31,44 …… Electromagnetic coil, 20 …… Disc-shaped test piece , 33 …… Flat plate test piece, 34…
… Position detector (linear encoder), 45 …… rectangular wave output, 46 …… sine wave output, 47 …… triangular wave output,
48 …… actual rectangular wave load value, 49 …… actual sine wave load value, 50 …… actual triangular wave load value.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】運動可能な試験部材に棒状試験片を押し付
けた状態で摩擦摩耗現象を生じさせる摩擦摩耗試験機に
おいて、 (a)運動可能な試験部材の方向に移動可能なアーム
と、 (b)該アームの下部に固定される荷重検出用ピックア
ップが実装される弾性体と、 (c)該弾性体の下端に取り付けられる棒状試験片と、 (d)該棒状試験片が押し付けられる運動可能な試験部
材と、 (e)前記棒状試験片を運動可能な試験部材に押しつけ
るための荷重発生装置と、 (f)該荷重発生装置に接続される荷重制御装置と、 (g)前記荷重検出用ピックアップに接続される荷重検
出装置と、 (h)荷重検出パターン発生装置と、 (i)該荷重検出パターン発生装置からの出力信号と前
記荷重検出装置からの出力信号とを比較して前記荷重制
御装置に出力信号を送る補償器とを備え、 (j)前記運動可能な試験部材の運動状態に応じて、前
記荷重発生装置を作用させて試験荷重を変化させること
を特徴とする荷重制御式摩擦摩耗試験機。
1. A friction and wear tester for causing a friction and wear phenomenon while a rod-shaped test piece is pressed against a movable test member, comprising: (a) an arm movable in the direction of the movable test member; ) An elastic body on which a load detecting pickup fixed to the lower part of the arm is mounted, (c) a rod-shaped test piece attached to the lower end of the elastic body, and (d) a movable body where the rod-shaped test piece is pressed. A test member, (e) a load generating device for pressing the rod-shaped test piece against a movable test member, (f) a load control device connected to the load generating device, (g) the load detecting pickup A load detection device connected to the load detection device, (h) a load detection pattern generation device, and (i) an output signal from the load detection pattern generation device and an output signal from the load detection device are compared to control the load. And a compensator for sending an output signal to the device, and (j) a load control type friction, wherein the load generating device is actuated to change the test load according to the motion state of the movable test member. Abrasion tester.
【請求項2】前記運動可能な試験部材は回転する円筒状
試験片であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の荷重制御式摩擦摩耗試験機。
2. The load-controlled friction and wear tester according to claim 1, wherein the movable test member is a rotating cylindrical test piece.
【請求項3】前記運動可能な試験部材は回転する円板状
試験片であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の荷重制御式摩擦摩耗試験機。
3. The load-controlled friction and wear tester according to claim 1, wherein the movable test member is a rotating disc-shaped test piece.
【請求項4】前記運動可能な試験部材は直線運動を行う
平板状試験片であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の荷重制御式摩擦摩耗試験機。
4. The load-controlled friction and wear tester according to claim 1, wherein the movable test member is a flat plate-shaped test piece that performs linear motion.
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