JP2005351911A

JP2005351911A - 摩擦力測定装置

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Publication number: JP2005351911A
Application number: JP2005262348A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Kawasaki; 勝義川崎
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】部材間の摩擦力を高精度に測定し、高精度な摩擦係数を測定する。
【解決手段】駆動モータ２３により駆動されるスライダ２１ｂに試料Ｔ２を固定し、この上に試料Ｔ１を載置しさらに重り３１ｂを載置する。この状態で駆動モータ２３を停止状態から駆動させ、スライダ２１ｂに固定したリニアエンコーダ２４の検出信号Ｓ_Eからスライダ２１ｂが移動し始めた時点を検出し、その時点の駆動モータ２３のモータ電流値である検出電流ｉと駆動モータ２３の推力定数から推力を求めこれを静摩擦力とする。また、駆動モータ２３を定速度で駆動し、リニアエンコーダ２４の検出信号Ｓ_Eからスライダ２１ｂが定速移動中であることを検出したときの検出電流ｉに応じた推力を、駆動モータ２３の電流−推力特性から求め、これを動摩擦力とする。そして、これら動及び静摩擦力と試料間の接触面に作用する重り３１ｂに応じた垂直荷重との比から、動及び静摩擦係数を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つの部材間の摩擦力を測定する装置に関するものである。

従来、２つの部材間の静摩擦力或いは動摩擦力を測定する方法としては、例えば図５に示すように、摩擦力を測定する測定対象としての２つの試料Ｔ１，Ｔ２のうち、一方の試料、例えばＴ２を水平面上に固定し、その上にもう一方の試料Ｔ１を重ねて載置し、さらに、試料Ｔ１の上部に、試料１と試料２とを密着させるために重り９１を載せている。そして、この状態で試料Ｔ２を例えばバネばかり９２を介して引っ張り、試料Ｔ１が動き出すときのバネばかり９２の測定値から引っ張り力Ｆ_Sを計測し、これを静摩擦力としている。また、試料Ｔ１が移動している状態でのバネばかり９２の測定値から引っ張り力Ｆ_Kを計測し、これを動摩擦力としている。

そして、求めた摩擦力から、部材間の摩擦力は抗力に比例し、摩擦力と抗力との比が摩擦係数であるから、試料Ｔ１が動き出すときの引っ張り力Ｆ_Sつまり静摩擦力と試料Ｔ１及び重り９１による抗力Ｐとの比を静摩擦係数μ_S、試料Ｔ１が移動中の引っ張り力Ｆ_Kつまり動摩擦力と試料Ｔ１及び重り９１による抗力Ｐとの比を動摩擦係数μ_Kとして算出するようにしている。

しかしながら、上記従来の摩擦力を測定する方法では、バネばかり９２を用い、オペレータがその測定値を読み取ることにより引っ張り力を測定するようにしているので、試料Ｔ１が動き出す瞬間のバネばかり９２の値を瞬時に読み取ることは困難であり、また、試料１が移動している最中にバネばかり９２の測定値を読み取ることはさらに困難である。また、試料Ｔ１が動き出す時点の検出をオペレータが行っているため、正確な動き出しの時点を検出することができず、正確な静摩擦力或いは動摩擦力を測定することができないという未解決の課題がある。
そこで、この発明は上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、部材間の摩擦力を的確に測定することの可能な摩擦力測定装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る摩擦力測定装置は、第１の部材を、当該第１の部材と接触する第２の部材との接触面と平行な特定方向に移動させ、前記第１の部材及び第２の部材間の動摩擦力及び静摩擦力を測定する摩擦力測定装置であって、前記第１の部材に対して前記特定方向に作用する力を加える駆動モータと、当該駆動モータを駆動制御する制御装置と、前記第１の部材の移動状況を検出する移動状況検出手段と、当該移動状況検出手段の検出状況から前記第１の部材が所定の移動状況にあることを検出したとき前記駆動モータのモータ電流値をもとに前記動摩擦力及び静摩擦力を測定する摩擦力測定手段と、を備え、前記制御装置は、停止状態にある前記第１の部材を移動させるための静摩擦力測定用の推力指令信号及び前記第１の部材を速度制御するための速度制御信号のうち、前記静摩擦力を測定するときには前記推力指令信号を選択し、前記動摩擦力を測定するときには前記速度制御信号を選択する切り換えスイッチと、当該切り換えスイッチで選択された信号を指令信号とし、当該指令信号と前記駆動モータに供給されたモータ電流値との差分信号を演算する演算器と、当該演算器からの差分信号を入力し前記駆動モータへの指令電流を出力する電流アンプと、前記移動状況検出手段の検出信号を速度信号に変換する変換器と、前記第１の部材を定速移動させるための動摩擦力測定用の速度指令信号と前記変換器で変換された速度信号との差分信号を演算する演算器と、当該演算器からの差分信号を入力し前記速度制御信号を出力する速度アンプと、を含む回路を有することを特徴としている。

本発明に係る摩擦力測定装置によれば、第１の部材に駆動モータにより特定方向の力を作用させることにより第２の部材に対して第１の部材を移動させ、移動状況検出手段の検出状況に基づき、第１の部材が所定の移動状況にあることを検出したとき、このときの駆動モータのモータ電流値をもとに、第１及び第２の部材間の静摩擦力及び動摩擦力を測定するようにしたから、これら摩擦力の測定を、オペレータを介することなく客観的に行うことができ、より高精度に摩擦力の測定を行うことができる。

以下に、本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明における摩擦力測定装置を適用した摩擦力及び摩擦係数測定装置の一例を示す概略構成図である。
図１に示すように、この摩擦力及び摩擦係数測定装置１は、直動部２と固定部３とから構成されている。前記直動部２は、摩擦力の小さい空気軸受け等で構成される気体直動案内部２１と駆動制御部２２とから構成され、前記気体直動案内部２１は、ガイドレール２１ａと、このガイドレール２１ａに、所定の軸受け隙間を保って挿通される角枠状のスライダ２１ｂとから構成されている。

そして、駆動制御部２２は、例えばボイスコイルモータ等のリニアモータ構成を有する駆動モータ２３とレーザリニアエンコーダ等から構成されるリニアエンコーダ（移動状況検出手段）２４とから構成され、前記駆動モータ２３は、その可動部２３ａが前記ガイドレール２１ａと平行に摺動するように配置されている。そして、可動部２３ａが取り付け部材２３ｂを介して前記スライダ２１ｂに固定され、駆動モータ２３が、後述の制御装置１０により駆動制御されて可動部２３ａが摺動するに応じて、スライダ２１ｂが前記ガイドレール２１ａに沿って移動するようになっている。

また、前記ガイドレール２１ａに沿って、前記リニアエンコーダ２４のエンコーダスケール２４ａが配置され、前記スライダ２１ｂの前記エンコーダスケール２４ａと対向する位置には、前記リニアエンコーダ２４のエンコーダヘッド２４ｂが取り付けられている。そして、前記スライダ２１ｂが移動するに応じて、その移動量に応じた検出信号Ｓｅが前記制御装置１０に出力されるようになっている。
そして、スライダ２１ｂの上面に、摩擦力及び摩擦係数を測定する測定対象である試料Ｔ１（第２の部材）及びＴ２（第１の部材）が載置されるようになっていて、何れか一方の試料、例えば試料Ｔ２がスライダ２１ｂの上面に固定され、この試料Ｔ２の上に試料Ｔ１が載置されるようになっている。

一方、前記固定部３は、ガイド部３１と、このガイド部３１を支える取り付けアーム３２とから構成されている。前記ガイド部３１は、中空の円筒状に形成された筒状ガイド３１ａと、図示しない上下動装置により駆動され、前記筒状ガイド３１ａの内筒に沿って上下動のみ可能な重り３１ｂとから構成されている。そして、このガイド部３１は、前記スライダ２１ｂが前記ガイドレール２１ａに対して予め設定した基準位置にあるときに、前記試料Ｔ１及び試料Ｔ２と前記重り３１ｂとが一直線上に位置するように、前記取り付けアーム３２により支持されている。そして、重り３１ｂが前記試料Ｔ１及びＴ２上に載置されることにより、これら試料Ｔ１及びＴ２を密着させるようになっている。なお、前記試料Ｔ２が移動するに伴って、前記重り３１ｂと試料Ｔ１との間で滑りが発生しないように、例えば前記重り３１ｂと試料Ｔ１との間の摩擦係数を大きく設定するか、或いは、例えば試料Ｔ１上に凹部が形成され、この凹部と重り３１ｂとが係合するように形成されている。

図２は、前記制御装置１０の概略構成を示したものである。図中、４１は、切り換えスイッチであって、この切り換えスイッチ４１は例えば後述の処理部５１からの切り換え信号Ｓ_Rに応じて作動し、静摩擦係数μ_Sを測定する場合には、固定接点ａと可動接点ｃとを接続し、動摩擦係数μ_Kを測定する場合には、固定接点ｂと可動接点ｃとを接続するようになっている。

この固定接点ａには、前記処理部５１からの推力指令信号Ｓ１が供給され、固定接点ｂには、速度アンプ４２からの速度制御信号Ｓ_Vが供給される。そして、固定接点ａ又はｂを介して供給される推力指令信号Ｓ１又は速度制御信号Ｓ_Vである指令信号Ｓ_Mが演算器４３に供給され、この演算器４３に供給される後述のフィードバック信号ｆ_Iと指令信号Ｓ_Mとの差からなる制御信号が電流アンプ４４を介して指令電流Ｉ_Mとして駆動モータ２３に供給される。そして、この指令電流Ｉ_Mに応じて駆動モータ２３が駆動され、駆動モータ２３に供給されたモータ電流値がフィードバック信号ｆ_Iとして前記演算器４３にフィードバックされる。

これによって、指令信号Ｓ_Mとフィードバック信号ｆ_Iとが一致するように駆動モータ２３が駆動され、駆動モータ２３が指令信号Ｓ_Mに応じて作動するようになっている。
また、駆動モータ２３が駆動されるのに応じて、リニアエンコーダ２４からスライダ２１ｂ、すなわち駆動モータ２３の駆動量に応じたパルス信号からなる検出信号Ｓ_Eが出力され、その検出信号Ｓ_Eはカウンタ４５に供給されて、順次積算される。このカウンタ４５での積算値Ｓ_UMは、判定部４６に供給される。

判定部４６は、測定条件設定部４７から指定される測定条件に基づいて積算値Ｓ_UMをもとに判定を行い、測定条件を満足するとき、トリガ信号Ｓ_TRをバッファ４８に出力する。前記測定条件設定部４７では、例えば前記処理部５１からの切り換え信号Ｓ_Rに応じて測定条件の設定を行い、切り換え信号Ｓ_Rで静摩擦係数μ_Sの測定を指示された場合には、例えば、積算値Ｓ_UMが予め設定した移動基準値Ｓ^*以上となり、スライダ２１ｂ、すなわち、試料Ｔ２が移動したとみなすことのできる値であるかという測定条件が指定される。また、動摩擦係数μ_Kの測定を指示された場合には、例えば、単位時間当たりの積算値Ｓ_UMの変化量の変化の割合が、一定であるとみなすことができるか、つまり、スライダ２１ｂ、すなわち、試料Ｔ２が一定速度で移動しているとみなすことができるかという測定条件が指定される。

前記バッファ４８は、前記駆動モータ２３に供給された電流値であるフィードバック信号ｆ_Iをモニタして保持し、前記判定部４６からトリガ信号Ｓ_TRを受信したとき、保持しているフィードバック信号ｆ_Iを検出電流ｉとして前記処理部５１に出力する。
前記リニアエンコーダ２４の検出信号Ｓ_Eは、前記カウンタ４５に供給されると共に、Ｆ／Ｖ変換器４９に供給され、Ｆ／Ｖ変換器４９では、このパルス信号からなる検出信号Ｓ_Eを速度信号に変換した後、速度フィードバック信号ｆ_Vとして、演算器５０に供給する。この演算器５０には、前記処理部５１からの速度指令信号Ｓ２が供給され、この速度指令信号Ｓ２と速度フィードバック信号ｆ_Vとの差からなる制御信号が速度アンプ４２に供給され、速度アンプ４２を介して速度制御信号Ｓ_Vとして切り換えスイッチ４１に供給される。

そして、摩擦力測定手段としての前記処理部５１は、例えばマイクロコンピュータ等で構成され、少なくとも、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置と、キーボード等の入力装置とを備えている。そして、例えば入力装置からの指示等により静摩擦係数μ_Sの測定が指示された場合には、切り換えスイッチ４１に対して固定接点ａと可動接点ｃとを接続状態とする切り換え信号Ｓ_Rを出力した後、駆動モータ２３を停止状態から徐々に駆動状態に移行させる推力指令信号Ｓ１を出力する。また、動摩擦係数μ_Kの測定が指示された場合には、切り換えスイッチ４１に対して固定設定ｂと可動接点ｃとを接続状態とする切り換え信号Ｓ_Rを出力した後、駆動モータ２３を一定速度で駆動させる速度指令信号Ｓ２を出力する。

そして、前記処理部５１は、バッファ４８から検出電流ｉを入力したとき、静摩擦係数μ_Sを測定する場合には、予め駆動モータ２３の特性として保持している駆動モータ２３の推力定数Ｋに基づいて、検出電流ｉに応じた推力Ｆ′を算出し、この推力Ｆ′と、予め保持している前記重り３１ｂ及び前記試料Ｔ１の重量に応じた抗力Ｐとから、静摩擦係数μ_Sを算出する。また、動摩擦係数μ_Kを測定する場合には、予め駆動モータ２３の特性として保持している駆動モータ２３の電流−推力特性をもとに、検出電流ｉに対応する推力Ｆを算出し、この推力Ｆと、予め保持している前記重り３１ｂ及び前記試料Ｔ１の重量に応じた抗力Ｐとから、動摩擦係数μ_Kを算出する。

次に、上記実施の形態の動作を説明する。摩擦係数を測定する測定対象である試料Ｔ１及びＴ２をスライダ２１ｂ上に載置し、このときまず試料Ｔ２をスライダ２１ｂに固定した後、その上に試料Ｔ１を載置する。そして、スライダ２１ｂをガイドレール２１ａに対して基準位置に位置させ、スライダ２１ｂすなわち、試料Ｔ１及びＴ２と、重り３１ｂとが一直線上に位置する状態から、図示しない上下動装置により重り３１ｂを試料Ｔ１上に載置する。これによって、試料Ｔ１とＴ２とが密着した状態となる。

そして、まず、静摩擦係数μ_Sを測定する場合には、例えば処理部５１において、その入力装置により静摩擦係数μ_Sを測定することを指示すると、処理部５１では、切り換えスイッチ４１及び測定条件設定部４７に対して切り換え信号Ｓ_Rを出力する。これにより、切り換えスイッチ４１は、固定接点ａと可動接点ｃとが接続された状態となり、また、測定条件設定部４７では、静摩擦係数μ_Sを測定するものとして、測定部４６に対して、静摩擦係数μ_Sを測定する際の測定条件、つまり、カウンタ４５からの積算値Ｓ_UMが予め設定した移動基準値Ｓ^*以上であるかという測定条件を設定する。

次に、駆動モータ２３を停止している状態から徐々に駆動するように推力指令信号Ｓ１を徐々に増加させて出力する。この推力指令信号Ｓ１は、切り換えスイッチ４１を介して指令信号Ｓ_Mとして電流アンプ４４に供給され、これが指令電流Ｉ_Mとして駆動モータ２３に供給される。そして、指令電流Ｉ_Mとして駆動モータ２３に供給されてこれに応じて駆動モータ２３が駆動する。そして、指令電流Ｉ_Mが、試料Ｔ１及びＴ２間の摩擦力に抗して駆動モータ２３が作動するのに十分な値となったとき、スライダ２１ｂが移動し始める。

このとき、リニアエンコーダ２４ではスライダ２１ｂの移動量を検出しており、その検出信号Ｓ_Eをカウンタ４５で順次積算している。そして、判定部４６では、測定条件設定部４７で指定された測定条件に基づいて、カウンタ４５からの積算値Ｓ_UMが移動基準値Ｓ^*以上であるか否かを判定し、積算値Ｓ_UMが移動基準値Ｓ^*以上となったとき、つまり、スライダ２１ｂ、すなわち、試料Ｔ２が移動を開始したとき、バッファ４８に対してトリガ信号Ｓ_TRを出力する。

これを受けてバッファ４８では、モニタしている駆動モータ２３のフィードバック信号ｆ_Iを検出電流ｉとして処理部５１に出力する。処理部５１では、検出電流ｉを入力すると、この場合、静摩擦係数μ_Sを計測するから、入力された検出電流ｉと、予め保持している推力定数Ｋとをもとに、推力Ｆ′を求める。
ここで、静摩擦係数μ_Sは、図３に示すように、試料Ｔ２が移動を開始する時点における試料Ｔ１及びＴ２間の接触面の静摩擦力、つまり、この時点における駆動モータ２３の推力Ｆ′と、接触面に作用する垂直荷重、すなわち、試料Ｔ１に作用する試料Ｔ２からの抗力Ｐとの比である。試料Ｔ１及び重り３１ｂの質量をｍとすると、抗力ＰはＰ＝ｍ・ｇで表されるから、静摩擦係数μ_Sは、次式（１）により算出される。
μ_S＝Ｆ′／Ｐ＝Ｆ′／（ｍ・ｇ） ……（１）

次に、動摩擦係数μ_Kを測定する場合には、上記と同様にして処理部５１においてその入力装置等から動摩擦係数μ_Kを測定することを指示すると、処理部５１では、切り換えスイッチ４１に対して固定接点ｂと可動接点ｃとを接続状態とする切り換え信号を出力する。また、処理部５１が測定条件設定部４７に切り換え信号を通知することにより、測定条件設定部４７では、動摩擦係数μ_Kを測定する際の測定条件、例えば、単位時間当たりのカウンタ４５からの積算値Ｓ_UMの変化量の変化の割合が、一定であるとみなすことができるか、という測定条件を設定する。

そして、処理部５１から、速度指令信号Ｓ２として、一定速度、例えばＶ₀で定速駆動として指令を送信すると、この速度指令信号Ｓ２は、速度アンプ４２、切り換えスイッチ４１を介して指令信号Ｓ_Mとして電流アンプ４４に供給され、指令電流Ｉ_Mとして駆動モータ２３に供給される。これによって、駆動モータ２３はそのフィードバック信号ｆ_I及びリニアエンコーダ２４の検出信号Ｓ_Eに基づき算出される速度フィードバック信号ｆ_Vに応じて制御され、所定速度Ｖ₀で定速駆動するようになる。

このとき、カウンタ４５ではリニアエンコーダ２４の検出信号Ｓ_Eを順次積算し、その積算値Ｓ_UMが判定部４６に供給される。この判定部４６では、測定条件、つまり、単位時間当たりの積算値Ｓ_UMの変化量が一定となったかどうか判定しているから、駆動モータ２３が定速駆動状態となり、スライダ２１ｂつまり、試料Ｔ１が定速移動状態となると、リニアエンコーダ２４の検出信号Ｓ_Eに基づく積算値Ｓ_UMの単位時間当たりの変化量が一定となるから、判定部４６では、測定条件を満足したものとして、トリガ信号Ｓ_TRをバッファ４８に出力する。これを受けて、この時点におけるフィードバック信号ｆ_Iがバッファ４８から処理部５１に対して、検出電流ｉとして処理部５１に出力される。

そして、処理部５１では、入力される検出電流ｉと、予め保持している駆動モータ２３の電流−推力特性に基づいて、検出電流ｉに応じた推力を求める。ここで、印加電圧が一定であるときの駆動モータ２３の速度に対する推力の単体特性（Ｆ−Ｖ特性）は図４の実線Ａで示すように、推力Ｆ^*が大きくなるほど、駆動モータ２３の速度Ｖ^*は減少するようになっている。そして、例えば速度指令信号としてＶ₀で定速移動として指定された場合には、速度指令信号、この場合Ｖ₀に応じて適宜駆動モータ２３への供給電流の制御が行われ、駆動モータ２３は、Ｖ₀で定速移動するようになる。

このとき、駆動モータ２３への供給電流、つまりモータ電流が制御されると、これに応じてそのモータ電流に応じて駆動モータ２３の取り得る速度及び推力の範囲が変化し、駆動モータ２３の速度がＶ₀で一定となったときの、駆動モータのＦ−Ｖ特性は、モータ電流に応じて決定される特性となり、例えば、図４の実線Ｂに示すように変化する。そして、そのときの駆動モータ２３の速度と推力との関係は、実線Ｂ上の平衡点Ｑに落ちつく。

このとき、推力がＦＬであるときのモータ電流は、図４の実線Ｃに示す駆動モータ２３のＦ−Ｉ特性から、Ｉ₀であることがわかる。よって、駆動モータ２３が定速移動している時のモータ電流Ｉ^*は、推力ＦＬに比例した値となることがわかる。よって、駆動モータ２３のモータ電流Ｉ^*、すなわち、フィードバック信号ｆ_Iである検出電流ｉは、駆動モータの推力、すなわち、試料Ｔ１及びＴ２間の動摩擦力に比例した値となるから、検出電流ｉから動摩擦力Ｆを計測することができる。

したがって、動摩擦係数μ_Kは、試料Ｔ２が定速移動している時の試料Ｔ１及びＴ２間の動摩擦力、つまり、スライダ２１ｂが定速移動しているときの駆動モータ２３の推力Ｆと、試料Ｔ１及びＴ２間の接触面に作用する垂直荷重、すなわち、試料Ｔ１に作用する試料Ｔ２からの抗力Ｐとの比であるから、試料Ｔ１及び重り３１ｂの質量をｍとすると、動摩擦係数μ_Kは、次式（２）により算出される。
μ_K＝Ｆ／Ｐ＝Ｆ／（ｍ・ｇ） ……（２）
これにより静摩擦係数μ_S及び動摩擦係数μ_Kが算出され、処理部５１では、例えば、その表示装置に静摩擦力Ｆ′及び静摩擦係数μ_S、動摩擦力Ｆ及び動摩擦係数μ_Kを表示する。

したがって、上述のように、本発明における摩擦力及び摩擦係数測定装置１によれば、駆動モータ２３のモータ電流値である検出電流ｉから駆動モータ２３の推力を求めるようにし、このときこの推力は、試料Ｔ１及びＴ２間の摩擦力を表しているから、検出電流ｉから試料間の摩擦力を計測することによって、的確に試料間の摩擦力を計測することができる。

また、試料Ｔ２の移動開始時点、或いは、定速移動中であるか否かの判定を、従来のように、オペレータにより行わずに、リニアエンコーダ２４によって検出し、その時点における検出電流ｉに基づいて摩擦力及び摩擦係数を測定するようにしたから、オペレータによる読み取り時点の誤差の発生を防止することができ、従来に比較してより高精度な摩擦力及び摩擦係数を測定することができる。また、客観的に測定することができるから、摩擦係数の測定を自動化することができ、摩擦力或いは摩擦係数の測定時におけるオペレータの手間を大幅に削減することができる。

なお、上記実施の形態においては、試料Ｔ２をスライダ２１ｂに固定し、その上に試料Ｔ１を載置するようにした場合について説明したが、試料Ｔ１を重り３１ｂと固定するようにすれば、試料Ｔ１及びＴ２との間の摩擦力をより的確に測定することが可能である。
また、上記実施の形態においては、前記試料Ｔ１及びＴ２を水平面上に載置した場合について説明したが、各力成分について重力に伴う補正を行うようにすれば、水平面上に限らず、例えば斜面上等に載置する場合でも適用することができる。

また、上記実施の形態においては、重り３１ｂを上下動装置により上下動するようにした場合について説明したが、これに限らず例えば重り３１ｂの代わりに圧力をかけるようにしてもよい。また、例えば試料Ｔ１及びＴ２を挟むようにして両側から荷重をかけて、何れか一方の試料、例えば試料Ｔ２を駆動モータの可動部と固定し、駆動モータを駆動させて試料Ｔ２を移動させるようにすることも可能であり、この場合も上記と同様に処理を行うことができる。

また、上記実施の形態においては、試料Ｔ１に対して試料Ｔ２側を動かすようにした場合について説明したが、例えば、筒状ガイド３１をスライダ３１ｂと共に移動させ、試料Ｔ１を筒状ガイド３１に固定し、試料Ｔ２に対して試料Ｔ１側を動かすようにすることも可能である。
また、上記実施の形態においては、リニアエンコーダ２４の検出信号Ｓ_Eに基づく積算値Ｓ_UMに基づき、スライダ２１ｂが定速移動状態となったか否かを判定するようにした場合について説明したが、これに限らず、例えば速度フィードバック信号ｆ_Vと速度指令信号Ｓ２とが一致したとき、スライダ２１ｂが定速稼働状態となったとして判定するようにすることも可能である。

また、上記実施の形態においては、リニアエンコーダ２４のエンコーダヘッド２４ｂをスライダ２１ｂに取り付け、スライダ２１ｂの移動状況により試料Ｔ２の移動状況を検出するようにした場合について説明したが、これに限らず、例えば、駆動モータ２３の可動部２３ａ或いは試料Ｔ１に取り付けてもよく、また、エンコーダスケール２４ａをガイド部３１に取り付け、エンコーダヘッド２４ｂを試料Ｔ２或いはスライダ２１ｂに取り付けてもよく、要は、試料Ｔ１に対して試料Ｔ２の移動状況を検出することができればどこに取り付けてもよい。

また、上記実施の形態においては、処理部５１において、検出電流ｉに基づき摩擦力の計測及び摩擦係数の算出を行うようにした場合について説明したが、これに限らず、検出電流ｉに基づき手計算により摩擦力を計算するようにしてもよく、同様に、手計算或いは処理部５１により算出した摩擦力に基づいて、手計算により摩擦係数を算出するようにしてもよい。

また、上記実施の形態においては、処理部５１を設け、その入力装置での処理に応じて静摩擦係数或いは動摩擦係数の測定を行うようにした場合について説明したが、切り換えスイッチ４１、測定条件設定部４７、及び推力指令信号Ｓ１或いは速度指令信号Ｓ２の設定を手動により行うようにすれば、処理部５１を設けることなく、より簡単な回路構成で摩擦力の測定を行うことができる。

本発明による摩擦力測定装置を適用した摩擦力及び摩擦係数測定装置１の一例を示す概略構成図である。図１に示す制御装置１０の概略構成図である。静摩擦係数μ_Sを算出する際の説明に供する説明図である。動摩擦係数μ_Kを算出する際の説明に供する説明図である。従来の摩擦力測定方法の説明図である。

符号の説明

１摩擦力及び摩擦係数測定装置
１０制御装置
２１気体直動案内部
２１ａガイドレール
２１ｂスライダ
２３駆動モータ
２４リニアエンコーダ
３１ガイド部
３１ａ筒状ガイド
３１ｂ重り
４６判定部
５１処理部

Claims

第１の部材を、当該第１の部材と接触する第２の部材との接触面と平行な特定方向に移動させ、前記第１の部材及び第２の部材間の動摩擦力及び静摩擦力を測定する摩擦力測定装置であって、
前記第１の部材に対して前記特定方向に作用する力を加える駆動モータと、
当該駆動モータを駆動制御する制御装置と、
前記第１の部材の移動状況を検出する移動状況検出手段と、
当該移動状況検出手段の検出状況から前記第１の部材が所定の移動状況にあることを検出したとき前記駆動モータのモータ電流値をもとに前記動摩擦力及び静摩擦力を測定する摩擦力測定手段と、を備え、
前記制御装置は、停止状態にある前記第１の部材を移動させるための静摩擦力測定用の推力指令信号及び前記第１の部材を速度制御するための速度制御信号のうち、前記静摩擦力を測定するときには前記推力指令信号を選択し、前記動摩擦力を測定するときには前記速度制御信号を選択する切り換えスイッチと、
当該切り換えスイッチで選択された信号を指令信号とし、当該指令信号と前記駆動モータに供給されたモータ電流値との差分信号を演算する演算器と、
当該演算器からの差分信号を入力し前記駆動モータへの指令電流を出力する電流アンプと、
前記移動状況検出手段の検出信号を速度信号に変換する変換器と、
前記第１の部材を定速移動させるための動摩擦力測定用の速度指令信号と前記変換器で変換された速度信号との差分信号を演算する演算器と、
当該演算器からの差分信号を入力し前記速度制御信号を出力する速度アンプと、を含む回路を有することを特徴とする摩擦力測定装置。