JP2000081380A - コーティング材試験装置 - Google Patents

コーティング材試験装置

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JP2000081380A
JP2000081380A JP10251662A JP25166298A JP2000081380A JP 2000081380 A JP2000081380 A JP 2000081380A JP 10251662 A JP10251662 A JP 10251662A JP 25166298 A JP25166298 A JP 25166298A JP 2000081380 A JP2000081380 A JP 2000081380A
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measurement
wear
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Shinichi Mori
森  伸一
Chitoshi Yamaguchi
千年 山口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コーティング材試験装置において、真空中で
コーティング材の摩耗量をリアルタイムで正確に計測す
ること。 【解決手段】 試験物2上に施されたコーティング材C
の表面に計測用ローラ3を真空状態の中で転動させて摩
耗量を計測するコーティング材試験装置1であって、内
部に前記試験物を設置して真空状態に減圧可能な真空容
器5と、該真空容器内で前記計測用ローラ3を回転可能
に支持して前記コーティング材表面に所定圧力で当接さ
せて転動させるローラ支持機構6と、前記試験物に対し
て一定間隔をあけて配置した基準部材と転動する前記計
測用ローラとの距離を計測して前記コーティング材の摩
耗量を計測する摩耗量計測機構8とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、軸受の真
空潤滑材として用いられるMoS2等のコーティング材
表面の摩耗量を計測するコーティング材試験装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】宇宙機器に用いられる軸受の真空中にお
ける耐久性、特に軸受に施される真空潤滑材として用い
られるコーティング材(一般にMoS2(二硫化モリブ
デン))の摩耗量について、宇宙空間に近い環境におい
て試験が行われている。また、近年、半導体関連の装置
に用いられる軸受についても、真空中での潤滑方法が重
視されており、コーティング材の摩耗量を試験する装置
が開発されている。
【0003】従来、上記のようなコーティング材の試験
装置は、真空チャンバ内において、コーティング材の表
面にローラを押し当てて転動すべりをさせ、その後、真
空チャンバ中においてダイヤルゲージ等の計測器を移動
して、摩耗したコーティング材表面に計測器先端を押し
当てて計測を行うか、若しくは一旦真空を解除して真空
チャンバから取り出したコーティング材をダイヤルゲー
ジ等の計測器で計測する手段を用いていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の試験装置では、以下のような課題が残されていた。
すなわち、従来の試験装置では、ダイヤルゲージ用の先
端部により、コーティング材表面が擦れてしまうため、
正確な計測ができないという不都合があった。また、転
動試験を一次中断して、ダイヤルゲージ等をコーティン
グ材表面まで接触させる移動機構が必要であり、装置が
複雑化してしまうという不都合や、移動機構がなけれ
ば、一旦真空チャンバから取り出さなければならず、表
面に酸化被膜がついてしまうし、かつ非常に作業に手間
がかかるという不都合があった。
【0005】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、真空中においてコーティング材の摩耗量をリアル
タイムで正確に計測することができるコーティング材試
験装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の構成を採用した。すなわち、本発明
に係るコーティング材試験装置では、試験物上に施され
たコーティング材の表面に計測用ローラを真空状態中で
転動させて摩耗量を計測するコーティング材試験装置で
あって、内部に前記試験物を設置して真空状態に減圧可
能な真空容器と、該真空容器内で前記計測用ローラを回
転可能に支持して前記コーティング材表面に所定圧力で
当接させて転動させるローラ支持機構と、前記試験物に
対して一定間隔をあけて配置した基準部材と転動する前
記計測用ローラとの距離を計測して前記コーティング材
の摩耗量を計測する摩耗量計測機構とを備えている技術
が採用される。
【0007】このコーティング材試験装置は、真空容器
内で計測用ローラを回転可能に支持してコーティング材
表面に所定圧力で当接させて転動させるローラ支持機構
と、試験物に対して一定間隔をあけて配置した基準部材
と転動する計測用ローラとの距離を計測してコーティン
グ材の摩耗量を計測する摩耗量計測機構とを備えている
ので、ローラ支持機構による計測用ローラの転動によっ
てコーティング材表面は摩耗し、このとき、計測用ロー
ラはコーティング材表面に押しつけられているので、当
該摩耗量だけコーティング材側に移動し、計測用ローラ
と基準部材との間隔が拡がることによって、これらの距
離がコーティング材の摩耗量として摩耗量計測機構によ
り計測される。すなわち、コーティング材の摩耗量を正
確にかつリアルタイムで計測することができる。
【0008】請求項2記載のコーティング材試験装置で
は、請求項1記載のコーティング材試験装置において、
前記摩耗量計測機構は、前記基準部材に設置されレーザ
光を前記計測用ローラに投射して距離を計測するレーザ
干渉計を備えている技術が採用される。
【0009】このコーティング材試験装置では、摩耗量
計測機構が、基準部材に設置されレーザ光を計測用ロー
ラに投射して距離を計測するレーザ干渉計を備えている
ので、計測用ローラに接触せずに、計測用ローラと基準
部材との距離を高精度に測定することができる。
【0010】請求項3記載のコーティング材試験装置で
は、請求項1記載のコーティング材試験装置において、
前記摩耗量計測機構は、前記基準部材に設置され前記計
測用ローラに先端を当接させて接触状態で進退可能な接
触端子の進退量を計測するポテンショメータを備えてい
る技術が採用される。
【0011】このコーティング材試験装置では、摩耗量
計測機構が、基準部材に設置され計測用ローラに先端を
当接させて接触状態で進退可能な接触端子の進退量を計
測するポテンショメータを備えているので、簡易な構成
で計測用ローラと基準部材との距離を測定することがで
きる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るコーティング
材試験装置の第1実施形態を、図1および図2を参照し
ながら説明する。これらの図にあっては、符号1はコー
ティング材試験装置、2は試験用軸受、3は計測用ロー
ラ、4は載置ステージを、5は真空チャンバ、6はロー
ラ支持機構、7はローラ支持部材、8は摩耗量計測機構
を示している。
【0013】本実施形態におけるコーティング材試験装
置1は、図1に示すように、試験用軸受(試験物)2の
軸受面上に施されたMoS2からなるコーティング材C
表面に計測用ローラ3を真空状態の中で転動させて摩耗
量を計測するものであって、図示しない真空ポンプに接
続され内部が真空状態(可能な減圧状態)に減圧可能で
あるとともに内部に試験用軸受2の載置ステージ4が設
けられた真空チャンバ(真空容器)5と、計測用ローラ
3を回転可能に支持してコーティング材C表面に所定圧
力で当接させて転動させるローラ支持機構6と、試験用
軸受2に対して一定間隔をあけて配置したローラ支持部
材(基準部材)7と転動する計測用ローラ3との距離を
計測してコーティング材Cの摩耗量を計測する摩耗量計
測機構8とを備えている。
【0014】前記真空チャンバ5および載置ステージ4
には、内部にLN2等を用いた冷却機構(図示せず)が
設けられており、宇宙空間の状況に近づけて試験ができ
るように真空状態で試験用軸受2が低温状態になるよう
に設定されている。また、真空チャンバ5の内部には、
CCDカメラ9が設置されており、該CCDカメラ9に
よって、計測用ローラ3等の転動の状況を監視できるよ
うになっている。さらに、載置ステージ4には、図示し
ない温度センサが設けられており、該温度センサによっ
て温度状態が逐次測定できるように設定されている。
【0015】前記載置ステージ4は、その上面から試験
用軸受2が一定間隔をあけて固定可能とされ、試験用軸
受2は、コーティング材Cが下面となるように設置され
る。前記ローラ支持機構6は、真空チャンバ5の側面外
部に固定されたシリンダ10と、該シリンダ10から真
空チャンバ5内に気密的に貫通して延び載置ステージ4
と試験用軸受2との間に挿入して進退可能なシリンダロ
ッド部11と、該シリンダロッド部11の先端部に固定
され計測用ローラ3を回転可能に支持する棒状のローラ
支持部材7とを備えている。
【0016】前記ローラ支持部材7には、載置ステージ
4上面を転動する支持用ローラ12が回転可能に支持さ
れ、支持用ローラ12によって載置ステージ4上面に沿
って水平移動可能に設定されている。また、ローラ支持
部材7は、ローラ支持部材7の側部に回動可能にピン1
3で取り付けられたフォーク部材14を備え、該フォー
ク部材14は、コ字形状の先端部に設けられた軸部14
aに計測用ローラ3が回転可能に取り付けられている。
【0017】該フォーク部材14は、その後端部にロー
ラ支持部材7に一端が固定された押し付け用バネ14a
の他端が固定され、該押し付け用バネ14aは、フォー
ク部材14の後端部を計測用ローラ3と反対側に押圧す
るとともに、計測用ローラ3をコーティング材C表面に
所定圧力で押し当てるものである。
【0018】前記摩耗量計測機構8は、計測用ローラ3
のローラ面3aに対向してローラ支持部材7に固定され
た光学式距離センサであるレーザ干渉計15を備えてい
る。該レーザ干渉計15は、ローラ支持部材7に取り付
けられたセンサ取付板7aに固定され、レーザ光をその
先端からローラ面3aに向けて出射し、ローラ面3aで
反射して戻ったレーザ光の反射光に基づいて計測用ロー
ラ3との距離を計測するものである。なお、レーザ干渉
計15は、外部の記録装置(図示略)に電気的に接続さ
れその出力が逐次記録されるように設定されている。
【0019】次に、このコーティング材試験装置1によ
るコーティング材Cの摩耗量計測方法について説明す
る。
【0020】まず、載置ステージ4上に所定間隔あけて
試験用軸受2を固定し真空チャンバ5を密閉した後、真
空チャンバ5内を真空ポンプで真空状態にすると共に、
冷却機構により載置ステージ4および試験用軸受2を所
定の低温状態とする。この状態で、計測用ローラ3が試
験用軸受2のコーティング材C表面に当接し、また支持
用ローラ12が載置ステージ4上面に当接するように、
シリンダ10からシリンダロッド部11を載置ステージ
4と試験用軸受2との間に延ばして挿入する。そして、
シリンダロッド部11をシリンダ10によって所定回数
進退させて、計測用ローラ3をコーティング材C表面で
転動すべりさせる。
【0021】この計測用ローラ3の転動によりコーティ
ング材Cが摩耗してくると、押し付け用バネ14aによ
って計測用ローラ3はコーティング材C表面に押しつけ
られているので、摩耗量だけコーティング材C側に移動
し、計測用ローラ3とローラ支持部材7との間隔が拡が
る。ローラ支持部材7とコーティング材Cを除いた試験
用軸受2そのものとは互いに一定距離離間しているの
で、計測用ローラ3とローラ支持部材7との距離は、摩
耗量計測機構8のレーザ干渉計15によって、コーティ
ング材Cの摩耗量として転動試験中に逐次計測される。
【0022】したがって、このコーティング材試験装置
1では、計測用ローラ3を回転可能に支持してコーティ
ング材C表面に所定圧力で当接させて転動させるローラ
支持機構6と、試験用軸受2に対して一定間隔をあけて
配置したローラ支持部材7と転動する計測用ローラ3と
の距離を計測してコーティング材Cの摩耗量を計測する
摩耗量計測機構8とを備えているので、計測用ローラ3
の転動によるコーティング材C表面の摩耗量が、計測用
ローラ3とローラ支持部材7との距離の変位量として摩
耗量計測機構8により計測されることにより、コーティ
ング材Cの摩耗量を正確にかつリアルタイムで計測する
ことができる。
【0023】また、摩耗量計測機構8が、ローラ支持部
材7に設置されレーザ光を計測用ローラ3に投射して距
離を計測するレーザ干渉計15を採用しているので、計
測用ローラ3に接触せずに、計測用ローラ3とローラ支
持部材7との距離を高精度に測定することができる。
【0024】次に、本発明に係るコーティング材試験装
置の第2実施形態を、図3を参照しながら説明する。
【0025】第2実施形態と第1実施形態との異なる点
は、第1実施形態の摩耗量計測機構8では、レーザ干渉
計15によりコーティング材C表面の摩耗量を計測した
が、第2実施形態におけるコーティング材試験装置で
は、摩耗量計測機構20が、ローラ支持部材7に設置さ
れ計測用ローラ3に先端を当接させて接触状態で進退可
能な棒状端子21aの進退量を計測するポテンショメー
タ21を備えている点で異なっている。なお、棒状端子
21aは、内部の図示しないバネ等によって計測用ロー
ラ3に向けて付勢されている。
【0026】すなわち、該ポテンショメータ21は、ロ
ーラ支持部材7に取り付けられたセンサ取付板7aに固
定され、棒状端子21aの先端に形成された球面座21
bをローラ面3aに当接させており、計測用ローラ3が
上下すると追従して球面座21bも上下し、この棒状端
子21aの動き(進退量)をポテンショメータ21によ
って電気的信号として出力することにより、計測用ロー
ラ3との距離を計測するものである。なお、ポテンショ
メータ21は、外部の記録装置(図示略)に電気的に接
続されその出力が逐次記録されるように設定されてい
る。
【0027】したがって、このコーティング材試験装置
では、摩耗量計測機構20が、ローラ支持部材7に設置
され計測用ローラ3に先端を当接させて接触状態で進退
可能な棒状端子21aの進退量を計測するポテンショメ
ータ21を備えているので、簡易な構成で計測用ローラ
3とローラ支持部材7との距離を測定することができ
る。
【0028】
【発明の効果】本発明に係るコーティング材試験装置に
よれば、以下の効果を奏する。 (1)請求項1記載のコーティング材試験装置によれ
ば、真空容器内で計測用ローラを回転可能に支持してコ
ーティング材表面に所定圧力で当接させて転動させるロ
ーラ支持機構と、試験物に対して一定間隔をあけて配置
した基準部材と転動する計測用ローラとの距離を計測し
てコーティング材の摩耗量を計測する摩耗量計測機構と
を備えているので、計測用ローラの転動によるコーティ
ング材の摩耗量を、計測用ローラと基準部材との距離の
変位量として計測可能となり、コーティング材の摩耗量
を正確にかつリアルタイムで計測することができる。し
たがって、コーティング材表面を擦ることなく、簡易な
構造で転動試験中に真空状態のまま摩耗量を逐次計測す
ることが可能となる。
【0029】(2)請求項2記載のコーティング材試験
装置によれば、摩耗量計測機構が、基準部材に設置され
レーザ光を計測用ローラに投射して距離を計測するレー
ザ干渉計を備えているので、コーティング材表面を擦ら
ずに、さらに計測用ローラに対して非接触で、計測用ロ
ーラと基準部材との距離をナノメートルオーダーの高精
度で測定することも可能となる。
【0030】(3)請求項3記載のコーティング材試験
装置によれば、摩耗量計測機構が、基準部材に設置され
計測用ローラに先端を当接させて接触状態で進退可能な
接触端子の進退量を計測するポテンショメータを備えて
いるので、コーティング材表面を擦ることなく、計測用
ローラと基準部材との距離を簡易な構成で測定すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るコーティング材試験装置の第1
実施形態を示す概略断面図である。
【図2】 本発明に係るコーティング材試験装置の第1
実施形態を示す要部の側面図および該側面図のA−A矢
視図である。
【図3】 本発明に係るコーティング材試験装置の第2
実施形態を示す要部の側面図である。
【符号の説明】
1 コーティング材試験装置 2 試験用軸受(試験物) 3 計測用ローラ 5 真空チャンバ(真空容器) 6 ローラ支持機構 7 ローラ支持部材(基準部材) 8、20 摩耗量計測機構 15 レーザ干渉計 21 ポテンショメータ C コーティング材
フロントページの続き Fターム(参考) 2F062 AA15 BB15 CC27 EE01 EE07 EE62 FF03 GG64 GG75 GG90 HH05 HH15 HH22 2F065 AA02 AA06 AA63 CC31 DD06 FF55 GG04 KK01 MM07 PP02 PP22 2G024 AC00 BA19 BA21 CA02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試験物上に施されたコーティング材の表
    面に計測用ローラを真空状態中で転動させて摩耗量を計
    測するコーティング材試験装置であって、 内部に前記試験物を設置して真空状態に減圧可能な真空
    容器と、 該真空容器内で前記計測用ローラを回転可能に支持して
    前記コーティング材表面に所定圧力で当接させて転動さ
    せるローラ支持機構と、 前記試験物に対して一定間隔をあけて配置した基準部材
    と転動する前記計測用ローラとの距離を計測して前記コ
    ーティング材の摩耗量を計測する摩耗量計測機構とを備
    えていることを特徴とするコーティング材試験装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のコーティング材試験装置
    において、 前記摩耗量計測機構は、前記基準部材に設置されレーザ
    光を前記計測用ローラに投射して距離を計測するレーザ
    干渉計を備えていることを特徴とするコーティング材試
    験装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のコーティング材試験装置
    において、 前記摩耗量計測機構は、前記基準部材に設置され前記計
    測用ローラに先端を当接させて接触状態で進退可能な接
    触端子の進退量を計測するポテンショメータを備えてい
    ることを特徴とするコーティング材試験装置。
JP10251662A 1998-09-04 1998-09-04 コーティング材試験装置 Pending JP2000081380A (ja)

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