JP2010117233A - 摩擦試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試験片と摩擦子との間の面間の平行度の狂いや面圧変動の発生がなく、適正且つ信頼性の高い評価を行える摩擦試験装置を提供する。
【解決手段】テーブル３に載せた試験片Ｓに対して摩擦子２４を負荷機構１１による負荷条件にて当接させ、テーブル３を往復移動させて試験を行う装置である。負荷機構１１は、摩擦子２４とロードセル２５を備えた測定ヘッド部１７と、カウンタウエイト２２を備えた二本のバランスアーム１４，１５、およびポスト１２とで四節平行リンク機構を構成している。カウンタウエイト２２は、その軸線がバランスアーム１５の長手方向に対して直角となり、且つそれ自体の重心Ｇが下側のバランスアーム１５よりも下側となるように取り付けてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐摩耗性試験や摩擦力試験のための摩耗試験装置に関する。

水平なテーブルに載せた試験片に対して摩擦子を負荷機構による所定の負荷条件にて垂直に当接させ、その状態でテーブルを水平方向に往復移動させて耐摩耗性の評価を行う試験装置として、特許文献１に記載のものが提案されている。

この特許文献１に記載のものでは、実質的に一本のものとみなし得るアームの中間部を揺動可能に支持する一方、そのアームの一端には摩擦子のほかその摩擦子に加わる力を検出する歪み計を含んでなる測定ヘッド部を、他端にはカウンタウエイトをそれぞれに取り付け、測定ヘッド部とカウンタウエイトのバランス調整を行った上で、測定ヘッド部側に所定の重量を負荷した状態で摩擦子を試験片に当接させるようにしている。
特許第３９７７７６６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のようないわゆるシングルアーム方式の試験装置では、試験片の摩耗が進行するのに伴い試験片と摩擦子の面同士が平行でなくなるため、試験中の面圧が均一にならず、結果として適正且つ信頼性の高い評価を行う上でなおも課題を残している。

また、試験中において、上記のような平行度や面圧の変化の影響でスティックスリップ現象が発生しやすいばかりでなく、そのスティックスリップ現象が発生した際に、摩擦子の上下方向の振動が増幅されてバウンド現象が発生し、上記と同様に適正且つ信頼性の高い評価を行うことができないという問題がある。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、従来の不具合を解消して、適正且つ信頼性の高い評価を行えるようにした摩擦試験装置を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、水平なテーブルに載せた試験片に対して摩擦子を負荷機構による負荷条件にて垂直に当接させ、その状態でテーブルを水平方向に往復移動させて試験を行う摩擦試験装置であって、上記負荷機構は、上記テーブルの上方においてその長手方向を当該テーブルの移動方向に一致させて配置した少なくとも上下二本のバランスアームと、上記摩擦子のほかその摩擦子に加わる力を検出する歪み計を有して、バランスアームの一端に連結された測定ヘッド部と、上記バランスアームを揺動可能に支持していて、そのバランスアームおよび測定ヘッド部とともに四節平行リンク機構を形成している支持体と、上記下側のバランスアームのうち支点をはさんで測定ヘッド部とは反対側の端部に固定されたカウンタウエイトと、を備えている。

そして、上記カウンタウエイトは、その軸線が下側のバランスアームの長手方向に対して直角となり、且つそれ自体の重心が下側のバランスアームよりも下側となるように取り付けてあることを特徴とする。

この場合において、摩擦子の振動現象を抑制する上では、請求項２に記載のように、四節平行リンク機構を形成している上下二本のバランスアームのうち、支点から測定ヘッド部までのリンク長よりも支点からカウンタウエイトまでのリンク長を小さく設定し、例えば支点から測定ヘッド部までのリンク長に対して支点からカウンタウエイトまでのリンク長を二分の一に設定してあることが望ましい。

また、試験片の摩耗または摩滅を考慮する場合には、請求項３に記載のように、上記試験片の摩耗進行に併せてバランスアームの支点の高さ位置が変位するようになっていることが望ましい。

より具体的には、請求項４に記載のように、上記試験片の摩耗量に応じたバランスアームの変位を検出するセンサと、上記バランスアームの支点を含む少なくとも一部が可動部として昇降可能に構成された支持体と、上記センサの検出出力に応じて支持体の可動部を昇降動作させる昇降用のアクチュエータと、を備えているものとする。

したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、負荷機構が四節平行リンク機構をもって構成されているため、測定ヘッド部側の摩擦子は試験片が摩耗したとしてもその試験片に対して直角方向から当接することが可能となる。その結果として、試験片の摩耗が進行したとしても試験片と摩擦子の面同士の平行状態を維持できることになる。

また、試験中にスティックスリップ現象が発生し、仮に測定ヘッド部（摩擦子）が試験片から浮き上がり気味となった場合には、試験片に対して測定ヘッド部が及ぼす負荷荷重が軽減されてしまうものの、相対的にカウンタウエイト側が下降するようにバランスアームが揺動することになる。この場合に、カウンタウエイトは、その軸線が下側のバランスアームの長手方向に対して直角となり、且つそれ自体の重心が下側のバランスアームよりも下側となるように予め取り付けてあるため、測定ヘッド部が試験片から浮き上がる前と比べて、カウンタウエイトの重心は支点寄りに近付くことになる。そして、カウンタウエイトの重心が支点寄りに近付くことは、測定ヘッド部を試験片に当接させる方向の復元力が発生することを意味する。これによって、上記のようなスティックスリップ現象が発生したとしても、測定ヘッド部（摩擦子）の上下方向の振動を減衰または抑制することができるようになり、負荷条件を安定化させることができる。

請求項１に記載の発明によれば、試験片の摩耗が進行したとしても試験片と摩擦子の面同士の平行状態を維持することができるため、試験片に対して摩擦子が及ぼす負荷条件の変動を抑制でき、適正且つ信頼性の高い摩擦評価を行うことができるようになる。

また、スティックスリップ現象が発生した際に摩擦子が試験片から浮き上がるような挙動をしたとしても、それに伴うバランスアームおよびカウンタウエイトの変位によって摩擦子を元の状態に戻すような復元力が作用するため、摩擦子が上下方向に振動するのを抑制または減衰することができるとともに、摩擦子の振動が摩擦評価に与える影響を低減することが可能となり、これによってもまた一段と適正且つ信頼性の高い摩擦評価を行うことができるようになる。

請求項２に記載の発明によれば、四節平行リンク機構を形成しているバランスアームのうち支点から測定ヘッド部までのリンク長よりも支点からカウンタウエイトまでのリンク長を小さく設定してあるため、カウンタウエイトの振幅および速度とともにそのカウンタウエイト側の運動エネルギーが減少することによって、先に述べたような摩擦子の上下方向の振動を抑制する上で一段と有利となる。

請求項３，４に記載の発明によれば、試験片の摩耗進行に併せてバランスアームの支点の高さ位置が変位するようになっているため、試験片の摩耗が進行したとしてもバランスアームの水平状態を保つことが可能であり、カウンタウエイトによる上記の復元力が負荷荷重を軽減する方向に作用してしまうのを未然に防止でき、負荷条件の安定性が向上する。

図１，２は本発明のより具体的な第１の実施の形態を示し、耐摩耗性試験のための摩擦試験装置の一例を示している。ここでの摩擦試験装置は、後述するように、水平なスライドテーブル３に載せた試験片Ｓに対して摩擦子２４を負荷機構１１による所定の負荷条件にて垂直に当接させ、その状態でスライドテーブル３を水平方向に往復移動させて試験を行うものである。

図１に示すように、台座１上に、試験片Ｓをサンプルホルダ２を介して載置するための水平なスライドテーブル３と、そのスライドテーブル３を水平方向に往復移動させるための駆動源であるモータ４とを搭載してあるとともに、両者をボールねじ５にて接続してある。スライドテーブル３はその下方のスライダ６に固定してあるとともに、スライダ６はリニアガイド７にスライド可能に案内支持させてある。また、モータ４の出力軸にはカップリング８を介してボールねじ５のスクリューシャフト９を連結してあるとともに、そのスクリューシャフト９はスライダ６側の図示しないナット部材に螺合させてある。

したがって、モータ４によりスクリューシャフト９を正転または逆転駆動することで、スライドテーブル３がスライダ６とともに所定ストロークのもとで往復移動することになる。そして、以上の説明から明らかなように、モータ４とボールねじ５とでスライドテーブル駆動装置１０を形成してある。

台座１上には上記ボールねじ５のスクリューシャフト９と干渉しないように負荷機構１１の主要素となる支持体としてのポスト１２を直立姿勢にて立設してある。このポスト１２には支点となるピン１３と図示外の軸受を介して互いに平行な上下二本のバランスアーム１４，１５をシーソー式に揺動または旋回可能に支持させてある。そして、上下二本のバランスアーム１４，１５の長手方向はスライドテーブル３のスライド方向と一致していて、それらのバランスアーム１４，１５の一端にはピン１６と図示外の軸受とをもってスライドテーブル３の上方に位置するように測定ヘッド部１７を連結してあるとともに、他端には同じくピン１８と図示外の軸受とをもってリンク１９を連結してある。さらに、上側のバランスアーム１４の他端には、これを延長するように突出するねじ軸２０に微調整用のウエイト２１を位置調整可能に螺合させてあるとともに、下側のアーム１５の他端には所定重量のカウンタウエイト２２を取り付けてある。

これらの要素のうち、上下二本のバランスアーム１４，１５はポスト１２や測定ヘッド部１７とともに四節平行リンク機構を構成していて（以下、このリンク機構を「右側の四節平行リンク機構」と称する。）、同時に上下二本のバランスアーム１４，１５はポスト１２やリンク１９とともに四節平行リンク機構を構成している（以下、このリンク機構を「左側の四節平行リンク機構」と称する。）。その結果、バランスアーム１４，１５の傾斜あるいは姿勢の変化にかかわらず、測定ヘッド部１７の軸線はスライドテーブル３に対して直角となるように設定してある。

ここで、上下一対のバランスアーム１４，１５について、測定ヘッド部１７との連結部からリンク１９との連結部までの距離である総スパンＬ１の中間位置にポスト１２との連結位置を設定してあり、結果として図１の測定ヘッド部１７寄りのアーム長Ｌ２とリンク１９寄りのアーム長Ｌ３とは共に等しく設定してある。

カウンタウエイト２２は測定ヘッド部１７との重量バランスをとるために例えば中実円筒状または角筒状に形成されているもので、下側のバランスアーム１５の他端の下面に直接固定してある。このカウンタウエイト２２の軸心は下側のバランスアーム１５の長手方向に対して直角となり、且つそれ自体の重心Ｇが下側のバランスアーム１５よりも下側に位置するように設定してある。

測定ヘッド部１７は、ヘッド部本体２３の下端に装着されて且つその下方の試験片Ｓと直接接触することになる摩擦子２４とともに、その摩擦子２４に加わる力を検出するための歪み計としてのロードセル２５を装着したものである。そして、ヘッド部本体２３の上端の支持ロッド２６には、実際の試験に際しての定格荷重相当分のウエイト２７が装着されることになる。なお、試験片Ｓと摩擦子２４とが相対移動する際にその摩擦子２４に加わる摩擦力がロードセル２５によって検出され、その検出出力は例えばパーソナルコンピュータ等にて形成された図示外のコントローラのデータ記録部に記録される。

このように構成された摩擦試験装置によれば、試験に先立って、測定ヘッド部１７の支持ロッド２６にウエイト２７が装着されていない状態で、測定ヘッド部１７とカウンタウエイト２２とが釣り合ってバランスアーム１４，１５が水平姿勢となるようにバランス調整を行う。その際に、必要に応じて微調整用のウエイト２１の位置を調整する。

バランス調整を終えたならば、スライドテーブル３上に例えば平板状のゴムあるいはＴＰＯ等の弾性材料の試験片Ｓをセットし、後述するような摩擦子２４との相対摺動によっても容易に移動することがないようにその試験片Ｓをサンプルホルダ２に固定する。その上で、測定ヘッド部１７の支持ロッド２６に対して定格荷重のウエイト２７を載せて、その定格荷重を試験片Ｓに負荷する。

この後にスライドテーブル駆動装置１０のモータ４を起動して実際の試験に移行する。すなわち、モータ４の正逆転駆動によりボールねじ５のスクリューシャフト９の正転と逆転とを交互に繰り返して、所定ストロークおよび所定速度のもとでスライドテーブル３を往復移動させる。スライドテーブル３の往復移動に伴い所定の摩擦力をもって試験片Ｓと摩擦子２４とが相対的な摺動動作を繰り返し、その相対摺動方向において摩擦子２４に加わる加重すなわち摩擦力がロードセル２５によってリアルタイムで且つ連続的に検出されて耐摩耗性評価データとして記録される。

この場合において、ここでの試験は先に述べたように耐摩耗性試験であるが故に、試験中に試験片Ｓが摩耗することが予想される。例えば、ドアグラスランに代表されるような自動車用のシール部材の耐摩耗性評価に際しては、摩擦子２４との相対摺動の往復回数が数万回に及ぶこともあるからである。その一方、所定の定格加重の負荷条件のもとで試験片Ｓに対して圧接している摩擦子２４を含む測定ヘッド部１７は、それらの測定ヘッド部１７やポスト１２とともに四節平行リンク機構を形成している上下二本のバランスアーム１４，１５に支持されていることから、バランスアーム１４，１５が傾斜姿勢にあるか水平姿勢にあるかにかかわらず測定ヘッド部１７の軸心は鉛直方向を指向していて変化することはない。したがって、試験中において試験片Ｓが摩耗することがあっても、試験片Ｓに対して摩擦子２４を常時直角に押し当てることができるから、試験中において試験片Ｓに対する摩擦子２４側の面圧が変化してしまうことがなく、負荷条件の安定化が図れるようになる。

また、試験片Ｓと摩擦子２４とが相対摺動する過程において、試験片Ｓの材質等によっては摩擦子２４を含む測定ヘッド部１７がいわゆるスティックスリップ現象を生ずることがある。このスティックスリップ現象を放置すると、測定ヘッド部１７が周期的に試験片Ｓから浮き上がり気味となり、次第に測定ヘッド部１７全体の上下方向の振動へと増幅されてしまい、測定ヘッド部１７全体が周期的なバウンド現象を生ずる結果、摩擦試験による適性な評価を行うことが困難となることがある。

これに対して本実施の形態では、スティックスリップ現象の発生により測定ヘッド部１７が試験片Ｓから浮き上がり気味となると、それと同時に図２に示すようにバランスアーム１４，１５が反時計回り方向に左下がりのかたちで揺動してカウンタウエイト２２が下降することになる。このバランスアーム１４，１５の揺動に伴いカウンタウエイト２２の軸心が傾き、当該カウンタウエイト２２の重心Ｇが所定量だけ従前よりも支点１３側に近付くことになる。なお、図２では、説明の都合上、バランスアーム１４，１５の傾きを誇張して描いてある。

すなわち、図２のほか図３から明らかなように、下側のバランスアーム１５が反時計回り方向に揺動する前と後とでは、その下側のバランスアーム１５とカウンタウエイト２２との相対位置関係は不変であるから、下側のバランスアーム１５の反時計回り方向への揺動に伴ってカウンタウエイト２２の重心Ｇが支点１３寄りに近付くことは、支点１３からカウンタウエイト２２の重心Ｇの位置までの距離（アーム長）が従前よりも所定量αだけ小さくなる故に、そのアーム長とカウンタウエイト２２の重量との積である回転モーメントが従前よりも小さくなることを意味する。

そうすると、図２，３に示すように、バランスアーム１４，１５が反時計回り方向に揺動したことによる反動として、上記のようにカウンタウエイト２２側での回転モーメントが従前よりも小さくなることで、相対的に一対のバランスアーム１４，１５を時計回り方向側に揺動させて元の状態に戻そうとする復元力Ｆが作用することになる。この復元力Ｆは、先にも述べたようにスティックスリップ現象の発生に伴い一旦は試験片Ｓから浮き上がろうとした測定ヘッド部１７を再び試験片Ｓに押し付ける方向に作用する。

なお、図４に示すように、下側のバランスアーム１５にカウンタウエイト２２が固定されてはいても、カウンタウエイト２２の重心Ｇの位置がバランスアーム１５の長手方向と一致していたり、あるいはバランスアームよりも上方にあると、所定量αがきわめて小さいために上記復元力Ｆを期待することはできない。

上記復元力Ｆが積極的に発生する結果として、試験中のスティックスリップ現象の発生によって、測定ヘッド部１７の上下方向の振動が増幅されてしまうことがなく、逆に上記の復元力Ｆが測定ヘッド部１７の上下方向の振動を減衰または収束（抑制）するように作用することから、無用な振動が摩擦試験ひいては耐摩耗性試験の評価に及ぼす影響を抑制することが可能となる。

ここで、上記実施の形態では、ボールねじ５によりスライドテーブル３を往復移動させるようにしているが、スライドテーブル３の往復駆動手段は特に特に問わないものである。例えば、上記のボールねじ５に代えてクランク−スライダ機構にてスライドテーブル３を往復駆動するようにしても所期の目的を達成することができる。

図５は本発明の第２の実施の形態を示す図で、先の図１と共通する部分には同一符号を付してある。

この第２の実施の形態では、先の第１の実施の形態において上下二本のバランスアーム１４，１５同士を連結していたリンク１９を廃止したものである。したがって、ポスト１２のほか上下二本のバランスアーム１４，１５と測定ヘッド部１７が右側の四節平行リンク機構を構成することになる。

この第２の実施の形態によれば、図５において右側の四節平行リンク機構が成立しているので、先の第１の実施の形態と同等の機能が発揮される。加えて、図１のピン１８による連結点数が減少することで、バランスアーム１４，１５のバランス取りを行う際の摩擦の影響を少なくすることができるほか、バランスアーム１４，１５の動きが敏感となって、より精度良くバランス取りを行うことが可能となる。

図６は本発明の第３の実施の形態を示す図で、先の図１と共通する部分には同一符号を付してある。

図６から明らかなように、この第３の実施の形態では、ポスト１２のほか上下二本のバランスアーム３４，３５および測定ヘッド部１７とで構成される右側の四節平行リンク機構側の支点１３からのアーム長Ｌ４に対して、ポスト１２のほか上下二本のバランスアーム３４，３５およびリンク１９とで構成される左側の四節平行リンク機構側の支点１３からのアーム長Ｌ５を短く設定し、より具体的には、右側の四節平行リンク機構のアーム長Ｌ４に対して、左側の四節平行リンク機構のアーム長Ｌ５を二分の一に設定してある。この場合において、カウンタウエイト２２の重量および形状は図１のものと比べて大型化している。

この第３の実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と比較して、左側の四節平行リンク機構のアーム長Ｌ５が短くなった分がカウンタウエイト２２の重量増加によって補われているだけであるから、その第１の実施の形態のものと同様の機能が発揮されることは言うまでもない。

その上、上記第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態のように右側の四節平行リンク機構と左側の四節平行リンク機構のアーム長Ｌ２，Ｌ３（図１参照）が共に等しい場合と比較して、カウンタウエイト２２の振動挙動時の振幅および速度は小さくなるため（重量自体が大きくなることは先に述べたとおりである。）、カウンタウエイト２２の挙動に伴う総運動エネルギーは減少し、耐摩耗性評価に及ぼす振動の影響をより一層排除することができる。

図８は本発明の第４の実施の形態を示す図で、先の図１と共通する部分には同一符号を付してある。

ここで、先の第１の実施の形態でも述べたように、試験中において試験片Ｓが摩耗したような場合であっても、負荷機構１１が四節平行リンク機構をもって構成されているかぎりにおいては、例えば図１に示したように摩擦子２４を含む測定ヘッド部１７の鉛直姿勢を維持することは可能である。

その一方、試験片Ｓの材質等によってはその摩耗あるいは摩滅が顕著なものもあり、例えば第１の実施の形態の摩擦試験装置を示している図７からも明らかなように、試験片Ｓが摩耗するとバランスアーム１４，１５が時計回り方向に揺動して右下がりの状態となる。なお、図７では、試験片Ｓの摩耗量およびバランスアーム１４，１５の傾きの度合いを誇張して描いてある。このように、バランスアーム１４，１５が右下がりの状態となると、先の図２と同様の原理で復元力Ｆとは逆向きの力が発生して、図３に示したところのカウンタウエイト２２の変位αに基づく復元力Ｆが減少または相殺されてしまうこととなって好ましくない。

また、試験片Ｓの摩耗がある程度進行した段階で一旦試験を中止し、バランスアーム１４，１５を支えているポスト１２の高さ、あるいはバランスアーム１４，１５の支点１３の高さ位置を手作業にて調整していたのでは、効率的な試験を行えないことになる。

そこで、本実施の形態では、試験片Ｓの摩耗進行に併せてバランスアーム１４，１５の支点１３の高さ位置を自動調整できるようにしたものである。

図８において、ポスト２８が可動部としてのアッパーポスト２９とロアポスト３０に分割されていて、アッパーポスト２９に上下二本のバランスアーム１４，１５の支点１３が設定されているとともに、アッパーポスト２９はロアポスト３０に対して昇降動作可能となっている。ロアポスト３０には、モータ３１とそれによって回転駆動されるボールねじ３２が昇降用のアクチュエータとして、すなわちポスト昇降駆動装置３３として収容されていて、図１のスライドテーブル駆動装置１０を構成しているものと同様に、ボールねじ３２のスクリューシャフトはアッパーポスト２９側の図示外のナット部材に螺合している。これにより、ボールねじ３２のスクリューシャフトの正逆転駆動に応じてアッパーポスト２９が昇降動作することになる。

他方、測定ヘッド部１７におけるロードセル２５の外側には、図９に示すように摩擦子２５に近接して光学式等の非接触式の変位センサ３６を下向きに装着してある。この変位センサ３６は試験中であるか否かにかかわらずスライドテーブル３の上面までの距離、ここではサンプルホルダ２の上面までの距離を検出可能となっていて、その検出出力は図１０のコントローラ３７に取り込まれることになる。そして、この距離情報に基づいて、後述するように負荷機構１１を形成しているアッパーポスト２９の高さ位置ひいては上下二本のバランスアーム１４，１５の支点１３の高さ位置をフィードバック制御するようになっている。

本実施の形態では、図９に示すように、試験開始前に、スライドテーブル３が往復動ストロークの中間位置にある状態で、サンプルホルダ２の上面までの距離を初期高さＨ１として検出し、この値を図１０のコントローラ３７に記憶・保持しておく。その一方、試験中において、スライドテーブル３の往復移動に伴い試験片Ｓと摩擦子２４とが相対摺動している過程では、図１１に示すように、スライドテーブル３が往復動ストロークの中間位置に到達したタイミングでその都度、サンプルホルダ２の上面までの距離を試験中高さＨ２として検出して図１０のコントローラ３７側に取り込み、先の初期高さＨ１との差分を摩耗深さ実測値Ｍとして算出する。コントローラ３７側にはポスト２８側での高さ位置調整量に相当する摩耗深さ設定値Ｍ₀が予め記憶・設定されていて、上記摩耗深さ実測値Ｍが摩耗深さ設定値Ｍ₀と一致したか否かを常時監視している。

そして、コントローラ３７側では、上記摩耗深さ実測値Ｍが摩耗深さ設定値Ｍ₀に一致した時点でポスト昇降駆動装置３３側に駆動指令を出力し、そのポスト昇降駆動装置３３にてアッパーポスト２９を下降させるべく、ポスト２８側での高さ位置調整量に相当する摩耗深さ設定値Ｍ₀分だけ上下二本のバランスアーム１４，１５の支点１３の高さ位置を下降させることになる。

こうすることにより、試験片Ｓそのものの摩耗による試験条件への影響を回避して、バランスアーム１４，１５の水平状態を維持することができ、先に図７に基づいて説明したように、図２の復元力Ｆが相殺されてしまうような挙動をも未然に防止できるとともに、試験中の負荷条件が安定化することになる。その上、上下二本のバランスアーム１４，１５の支点１３の高さ位置調整が試験中において自律的になされるので、支点高さ位置調整の手間が省けて効率的な試験を行えることになる。

図１２，１３は本発明の第５の実施の形態を示す図で、先の第４の実施の形態のさらなる変形例を示している。

この第５の実施の形態では、モータ３１やボールねじ３２からなるポスト昇降駆動装置３３を備えている点で図８のものと同様であって、先の変位センサ３６に代えて傾斜角センサ３７を用いた点で先の第４の実施の形態と異なっている。

図１２に示すように、上下二本のバランスアーム１４，１５のうち上側のバランスアーム１４に傾斜角センサ３８を取り付けてあり、図８に基づいて説明したように、試験中において試験片Ｓが摩耗した場合には、負荷機構１１の上下二本のバランスアーム１４，１５が右下がりに傾くことから、試験片Ｓの摩耗量Ｍ（図１１参照）に応じた上側のバランスアーム１４の傾きθを検出するようになっている。この場合においても、スライドテーブル３が往復動ストロークの中間位置に到達したタイミングで上側のバランスアーム１４の傾きθを傾斜角センサ３８にて検出して図１３のコントローラ４７側に取り込むことになる。

その一方、コントローラ４７には、試験片Ｓの摩耗量Ｍとの相関に基づいてバランスアーム１４，１５の傾斜角調整設定値Ｍａが予め記憶・設定されていて、上記バランスアーム１４の傾き実測値θが上記傾斜角調整設定値Ｍａと一致したか否かを常時監視している。

そして、コントローラ４７側では、上記バランスアーム１４の傾き実測値θが傾斜角調整設定値Ｍａに一致した時点でポスト昇降駆動装置３３側に駆動指令を出力し、そのポスト昇降駆動装置３３にて図８のアッパーポスト２９を下降させるべく、その傾斜角調整設定値Ｍａ分だけ上下二本のバランスアーム１４，１５の支点１３の高さ位置を下降させることになる。

こうすることにより、先の第４の実施の形態と同様に、試験片Ｓそのものの摩耗による試験条件への影響を回避して、バランスアーム１４，１５の水平状態を維持することができ、先に説明したように図１の復元力が相殺されてしまうような挙動をも未然に防止できるとともに、試験中の負荷条件が安定化することになる。

本発明に係る摩擦試験装置の第１の実施の形態を示す構成説明図。 図１の摩擦試験装置において測定ヘッド部の浮き上がり時の挙動を示す説明図。 図２の要部拡大図。 図３の構造に対して好ましくない比較例を示す要部構成説明図。 本発明に係る摩擦試験装置の第２の実施の形態を示す構成説明図。 本発明に係る摩擦試験装置の第３の実施の形態を示す構成説明図。 図１の摩擦試験装置の好ましくない挙動を示す説明図。 本発明に係る摩擦試験装置の第４の実施の形態を示す構成説明図。 （Ａ）は図８の要部拡大説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の側面説明図。 図８の摩擦試験装置でのセンサおよび駆動系のブロック回路図。 （Ａ）は図９の（Ａ）の状態から試験片の摩耗が進行した状態を示す説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の側面説明図。 本発明に係る摩擦試験装置の第５の実施の形態を示す要部拡大説明図。 図１２の摩擦試験装置でのセンサおよび駆動系のブロック回路図。

符号の説明

３…スライドテーブル（テーブル）
４…モータ
５…ボールねじ
１０…スライドテーブル駆動装置
１１…負荷機構
１２…ポスト（支持体）
１３…ピン（支点）
１４，１５…バランスアーム
１７…測定ヘッド部
２２…カウンタウエイト
２４…摩擦子
２５…ロードセル（歪み計）
２８…ポスト（支持体）
２９…アッパーポスト
３０…ロアポスト
３１…モータ
３２…ボールねじ
３３…ポスト昇降駆動装置（アクチュエータ）
３６…変位センサ
３８…傾斜角センサ
Ｇ…重心
Ｓ…試験片

Claims (4)

1. 水平なテーブルに載せた試験片に対して摩擦子を負荷機構による負荷条件にて垂直に当接させ、その状態でテーブルを水平方向に往復移動させて試験を行う摩擦試験装置であって、
   上記負荷機構は、
   上記テーブルの上方においてその長手方向を当該テーブルの移動方向に一致させて配置した少なくとも上下二本のバランスアームと、
   上記摩擦子のほかその摩擦子に加わる力を検出する歪み計を有して、バランスアームの一端に連結された測定ヘッド部と、
   上記バランスアームを揺動可能に支持していて、そのバランスアームおよび測定ヘッド部とともに四節平行リンク機構を形成している支持体と、
   上記下側のバランスアームのうち支点をはさんで測定ヘッド部とは反対側の端部に固定されたカウンタウエイトと、
   を備えていて、
   上記カウンタウエイトは、その軸線が下側のバランスアームの長手方向に対して直角となり、且つそれ自体の重心が下側のバランスアームよりも下側となるように取り付けてあることを特徴とする摩擦試験装置。
2. 四節平行リンク機構を形成している上下二本のバランスアームのうち、支点から測定ヘッド部までのリンク長よりも支点からカウンタウエイトまでのリンク長を小さく設定してあることを特徴とする請求項１に記載の摩擦試験装置。
3. 上記試験片の摩耗進行に併せてバランスアームの支点の高さ位置が変位するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦試験装置。
4. 上記試験片の摩耗量に応じたバランスアームの変位を検出するセンサと、
   上記バランスアームの支点を含む少なくとも一部が可動部として昇降可能に構成された支持体と、
   上記センサの検出出力に応じて支持体の可動部を昇降動作させるアクチュエータと、
   を備えていることを特徴とする請求項３に記載の摩擦試験装置。

Images