JP2010197087A - 摩擦力測定装置及び摩擦力測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦力の測定誤差を解消して高精度の測定ができる摩擦力測定装置及び摩擦力測定方法を提供する。
【解決手段】摩擦力測定装置としての端子金具評価装置１は、第１の試験片８１と第２の試験片とを互いに接触して支持するとともに、第２の試験片８２を第１の試験片８１に所定の力で押しつけながら、それぞれ試験片８１、８２を相対的に移動させ、圧電素子４３が出力した電圧に基づいて、第１の試験片８１と第２の試験片８２との間に生じる摩擦力を検出する。そして、第２の試験片８２を第１の試験片８１に押しつけ始める前、及び、第２の試験片８２を第１の試験片８１の押しつけ終わった後、に測定した圧電素子４３の電圧に基づいて、上述の摩擦力を補正する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、コネクタに用いられる一対の端子金具間における摩擦力を測定する摩擦力測定装置及び摩擦力測定方法に関するものである。

移動体としての自動車には多くの電子機器が搭載されており、そのため、自動車内には、各電子機器に電力及び信号等を伝送するためのワイヤハーネスが配策されている。このようなワイヤハーネスは、複数の電線とコネクタとを備えている。

電線は、導電性の芯線と、この芯線を被覆する絶縁性の合成樹脂からなる被覆部とを備えたいわゆる被覆導線である。コネクタは、絶縁性のコネクタハウジングと、このコネクタハウジングに収容される端子金具とを備えている。端子金具は電線の端部などに取り付けられる。端子金具には、所謂雄型の端子金具（以下、「雄端子」という）と、所謂雌型の端子金具（以下、「雌端子」という）とがある。

雄端子は、棒状又は帯状の電気接触部を備えている。雌端子は、雄端子の電気接触部が挿入される筒状の電気接触部、及び、この雌端子の電気接触部の内面に雄端子の電気接触部を押しつけるばね片、を備えている。これら雄端子と雌端子とはワイヤハーネスを構成し、このワイヤハーネスが自動車に配策される際に、雄端子の電気接触部が雌端子の電気接触部に挿入され、この雄端子の電気接触部が雌端子のばね片によって雌端子の電気接触部の内面に押しつけられ、互いに電気的に接続される。

自動車に配策されたワイヤハーネスには、自動車の動作時に生じる微小な振動が加わる。すると、上述した雄端子の電気接触部及び雌端子の電気接触部が挿入方向に沿って互いに微小な距離を近づいたり離れたりする。このため、互いの電気接触部がこすれ合い、それらの接触部分が摩耗（即ち、フレッチング腐食）してしまい、電気抵抗が高まって電力や信号等の伝送が妨げられるという問題があった。

また、近年の自動車に搭載される電子機器の高機能化に伴い、ワイヤハーネスによって伝送される信号等も増加する傾向にあり、そのため、ワイヤハーネスを構成するコネクタの多極化（即ち、コネクタが備える端子金具数の増加）が進んでいる。そして、コネクタの多極化が進むと、コネクタの嵌合時により多くの雄端子を雌端子に挿入しなければならず、そのため、雄端子と雌端子との間に生じる摩擦力が増加してコネクタの嵌合に強い力が必要となり、組立性が悪化するという問題があった。そのため、上述した電気的接続を確保しつつ挿入時の摩擦力を弱めた低挿入力コネクタが求められていた。

そこで、本発明者らは、コネクタの設計及び開発段階において上述した問題の程度等を確認するため、該コネクタが備える端子金具における上述の摩耗の状況及び端子金具間の摩擦力を測定するフレッチング腐食試験装置を特許文献１に提案している。

特許文献１のフレッチング腐食試験装置７０１は、図１６に示すように、ベース７１２と、ベース７１２に取り付けられたステッピングモータ７１３と、ステッピングモータ７１３によって移動される微動テーブル７１４と、ベース７１２に対して移動可能な支持テーブル７１６と、微動テーブル７１４と支持テーブル７１６とを接続する荷重センサ７１５と、ベース７１２に取り付けられた第１の固定具７１７と、支持テーブル７１６に取り付けられた第２の固定具７１８と、測定部７１９と、制御装置７２０と、を備えている。

第１の固定具７１７には、上述した雌端子（符号７０３で示す）が取り付けられ、つまり、雌端子７０３はベース７１２に固定される。第２の固定具７１８には、上述した雄端子（符号７０２で示す）が取り付けられ、つまり、雄端子７０２は支持テーブル７１６に固定される。このとき、雄端子７０２の電気接触部が雌端子７０３の電気接触部に挿入されて、互いに接触するように位置づけられている。荷重センサ７１５は、圧電素子を備えており、この圧電素子に電気的に接続されたリード線７４７がアンプ７２３及びＩ／Ｆ７２４を介して、制御装置７２０に接続されている。

制御装置７２０は、微動テーブル７１４が、例えば５０μｍ程度の微小な距離を繰り返し往復（即ち、微小振動）するように、ステッピングモータ７１３を駆動制御する。すると、微動テーブル７１４が、荷重センサ７１５を介して支持テーブル７１６を微小振動させ、そして、ベース７１２に固定された雌端子７０３に対して、支持テーブル７１６に固定された雄端子７０２が、その挿入方向に沿って近づいたり離れたりし、即ち、微小振動される。

この状態において、測定部７１９によって雄端子７０２及び雌端子７０３間の電気抵抗を測定することにより、端子金具におけるフレッチング腐食状態を評価することができた。また、荷重センサ７１５を介して支持テーブル７１６を微小振動させたときに、雄端子７０２及び雌端子７０３の間に摩擦力が生じ、そして、この摩擦力に応じた荷重が、荷重センサ７１５が備える圧電素子に印加される。すると、この圧電素子は印加された荷重（即ち、摩擦力）に応じた電圧を出力し、この電圧に基づいて雄端子７０２と雌端子７０３との間に生じる摩擦力を測定することができた。

また、荷重センサ７１５が備える圧電素子の特性として、荷重が印加された時間に比例して、現在印加されている荷重とは無関係の電圧（以下、「残存電圧」という）を出力してしまう現象（以下、「電圧ドリフト」という）があることが一般的に知られている。この現象が生じた場合、荷重の印加が無くなっても圧電素子が残存電圧を出力し続けることがあるが、上述したフレッチング腐食試験装置７０１においては、端子金具が１往復の微小振動をしたあとその振動（移動）方向が切り替わる時点、即ち、荷重センサ７１５の圧電素子に対する荷重の印加が無くなる時点で、アンプ７２３に対しリセット信号を与えることにより、荷重センサ７１５の圧電素子がアンプ７２３に対して出力する電圧（つまり、残存電圧）を零にしているので、荷重センサ７１５の圧電素子の残存電圧による摩擦力測定値の誤差を解消して、高精度の摩擦力測定を可能としていた。

特開２００３−２４０６９３号公報

しかしながら、組立時などにおけるコネクタの実使用状態においては、雄端子７０２と雌端子７０３と（即ち、端子金具）は互いに接触した状態で数ｍｍ移動されるので、上述の微小振動における摩擦力の測定では、コネクタの実使用に近い状態での摩擦力を測定することができなかった。また、上述のフレッチング腐食試験装置７０１を用いて、端子金具を、数ｍｍの距離を１往復移動させて実使用に近い状態を再現して端子金具間の摩擦力を測定すると、端子金具の移動距離が大きいので、その分、圧電素子に荷重が印加される時間も長くなり、そのため、端子金具の移動途中において電圧ドリフトによって生じた残存電圧が徐々に蓄積されて無視できない程度に大きくなってしまうことがあった。そして、この電圧ドリフトによって生じた残存電圧が、摩擦力の測定値に対して誤差として現れて、測定精度が低下してしまうという問題があった。

本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、摩擦力の測定誤差を解消して高精度の測定ができる摩擦力測定装置及び摩擦力測定方法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、請求項１に記載された発明は、第１の試験片を保持する第１の固定部と、前記第１の試験片と接触する第２の試験片を保持する第２の固定部と、前記第１の試験片と前記第２の試験片との間に生じた摩擦力に応じて電圧を出力する圧電素子と、前記第２の試験片を前記第１の試験片に向かって所定の力で押しつけるように前記第２の固定部に荷重を印加する荷重印加手段と、前記荷重印加手段によって前記第２の固定部に前記荷重を印加しているときに前記第１の固定部を前記第２の固定部に対して相対的に移動する駆動手段と、前記駆動手段によって前記第１の固定部を前記第２の固定部に対して相対的に移動しているときに前記圧電素子が出力する前記電圧に基づいて前記第１の試験片と前記第２の試験片との間に生じる摩擦力を検出する摩擦力検出手段と、を有する摩擦力測定装置において、前記荷重印加手段によって前記荷重の印加を開始する前及び前記荷重の印加を終了した後それぞれの時点において前記圧電素子が出力する前記電圧を測定し、この測定した前記電圧に基づいて前記摩擦力検出手段によって検出された前記摩擦力を補正する摩擦力補正手段を有していることを特徴とする摩擦力測定装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記摩擦力補正手段が、前記荷重印加手段によって前記荷重の印加を開始する前における前記圧電素子が出力する前記電圧を測定する荷重印加開始前電圧測定手段と、前記荷重印加手段によって前記荷重の印加を終了した後における前記圧電素子が出力する前記電圧を測定する荷重印加終了後電圧測定手段と、前記荷重印加開始前電圧測定手段によって測定された前記電圧及び前記荷重印加終了後電圧測定手段によって測定された前記電圧に基づいて、前記摩擦力検出手段によって検出された前記摩擦力を補正するための回帰式を算出する回帰式算出手段と、前記回帰式算出手段によって算出された前記回帰式を用いて前記摩擦力検出手段によって検出された前記摩擦力を補正する補正摩擦力算出手段と、を有していることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記摩擦力補正手段によって補正された前記摩擦力及び前記第２の試験片を前記第１の試験片に向かって押しつける前記所定の力に基づいて、前記第１の試験片と前記第２の試験片との間の摩擦係数を算出する摩擦係数算出手段を有していることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、第１の試験片を保持する第１の固定部と、前記第１の試験片と接触する第２の試験片を保持する第２の固定部と、前記第１の試験片と前記第２の試験片との間に生じた摩擦力に応じて電圧を出力する圧電素子と、前記第２の試験片を前記第１の試験片に向かって所定の力で押しつけるように前記第２の固定部に荷重を印加する荷重印加手段と、前記荷重印加手段によって前記第２の固定部に前記荷重を印加しているときに前記第１の固定部を前記第２の固定部に対して相対的に移動する駆動手段と、を有する摩擦力測定装置において用いられる摩擦力測定方法であって、前記駆動手段によって前記第１の固定部を前記第２の固定部に対して相対的に移動しているときに前記圧電素子が出力する前記電圧に基づいて前記第１の試験片と前記第２の試験片との間に生じる摩擦力を検出する摩擦力検出工程と、前記荷重印加手段によって前記荷重の印加を開始する前及び前記荷重の印加を終了した後それぞれの時点において前記圧電素子が出力する前記電圧を測定し、この測定した前記電圧に基づいて前記摩擦力検出工程で検出された前記摩擦力を補正する摩擦力補正工程を有していることを特徴とする摩擦力測定方法である。

請求項１、４に記載された発明によれば、荷重印加手段によって荷重の印加を開始する前及び荷重の印加を終了した後それぞれの時点において圧電素子が出力する電圧を測定する。即ち、荷重印加手段によって第２の固定部に荷重を印加することにより第２の試験片が第１の試験片に押しつけられると、それら間に摩擦力が生じてこの摩擦力に応じて圧電素子が電圧を出力するが、この荷重印加手段による荷重の印加によって摩擦力が生じる前後、即ち、第２の試験片が第１の試験片に押しつけられておらずそれらの間に摩擦力が生じていないときに圧電素子が出力する電圧（つまり、残存電圧）を測定する。そして、この測定した電圧に基づいて、検出された摩擦力を補正する。

請求項２に記載された発明によれば、荷重印加手段によって荷重の印加を開始する前及び所定の荷重の印加を終了した後それぞれの時点、即ち、第１の試験片と第２の試験片との間に摩擦力が生じていないときに圧電素子が出力する電圧を測定する。そして、これら測定した電圧に基づいて、検出された摩擦力の補正に用いる回帰式を算出し、この回帰式を用いて検出された摩擦力を補正した補正摩擦力を算出する。

請求項３に記載された発明によれば、補正された摩擦力及び第２の試験片を第１の試験片に押しつける所定の力に基づいて、第１の試験片と第２の試験片との間の摩擦係数を算出する。

請求項１、４に記載された発明によれば、第１の試験片と第２の試験片との間に摩擦力が生じていないときに圧電素子が出力する電圧（即ち、残存電圧）を測定し、この測定した電圧に基づいて検出された摩擦力を補正するので、圧電素子に荷重（即ち、摩擦力）が印加される前及び印加された後における残存電圧の変化に基づいて補正することができ、そのため、この圧電素子の残存電圧による摩擦力の測定誤差を解消して高精度の測定ができる。

請求項２に記載された発明によれば、第１の試験片と第２の試験片との間に摩擦力が生じていないときに測定した圧電素子が出力する電圧（即ち、残存電圧）に基づいて、検出された摩擦力の補正に用いる回帰式を算出し、この回帰式を用いて検出された摩擦力を補正するので、統計的に算出した回帰式に基づいて検出された摩擦力を補正することができ、そのため、圧電素子の残存電圧による摩擦力の測定誤差を容易且つ正確に解消することができ、より高精度の測定ができる。

請求項３に記載された発明によれば、補正された摩擦力及び第２の試験片を第１の試験片に押しつける所定の力に基づいて、第１の試験片と第２の試験片との間の摩擦係数を算出するので、例えば、形状等の異なる複数種の試験片（即ち、端子金具）間での相対的な比較が可能となり、端子金具の良否判定をより容易に行うことができる。

本発明の一実施形態にかかる端子金具評価装置の概略の構成を示す説明図である。 図１に示された端子金具評価装置で摩擦力の測定が行われる試験片を示す斜視図である。 図２に示された試験片が摩擦力の測定の際に互いに接触した状態を示す断面図である。 図１に示された端子金具評価装置の第１の固定具及び第２の固定具などを示す説明図である。 図４に示された第１の固定具及び第２の固定具などを示す説明図である。 図４に示された第１の固定具及び第２の固定具などを示す平面図である。 図４に示された第１の固定具を背面側から見た斜視図である。 図１に示された端子金具評価装置の荷重センサの断面図である。 図２に示された試験片により摩擦力が再現される雄端子を示す斜視図である。 図２に示された試験片により摩擦力が再現される雌端子を示す斜視図である。 図９に示された雄端子と図１０に示された雌端子とを接続し且つこれらの端子がハウジング内に収容された状態を示す断面図である。 図１の端子金具評価装置が備える制御装置のＣＰＵが行う本発明に係る機能を示す構成図である。 図１の端子金具評価装置が備える制御装置のＣＰＵが行う本発明に係る摩擦力測定処理の一例を示すフローチャートである。 図１の端子金具評価装置を用いて測定した摩擦力、算出した回帰式、及び、算出した補正摩擦力のグラフである。 図１４の時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までを拡大したグラフである。 従来のフレッチング腐食試験装置の概略の構成を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態を示す摩擦力測定装置を備えた端子金具評価装置を図１〜図１５を参照して説明する。

図１などに示す本発明の一実施形態に係る端子金具評価装置１は、図９に示す第１の端子金具としての雄型の端子金具（以下、「雄端子」という）２と、図１０に示す第２の端子金具としての雌型の端子金具（以下、「雌端子」という）３とを互いに接続して、これら端子金具２、３を微摺動摩耗（フレッチング腐食）させたときを再現する装置（即ち、フレッチング腐食試験装置）である。

さらに端子金具評価装置１は、端子金具２、３を互いに接触させた状態で数ｍｍの距離を相対的に移動させて、雄端子２を雌端子３に挿入するために必要な力を再現して測定する装置（即ち、雄端子２と雌端子３との間に生じる摩擦力を測定する摩擦力測定装置）でもある。

端子金具評価装置１は、端子金具２、３の設計及び開発段階において、前述した電気的な抵抗などの微摺動摩耗状況及び端子金具２、３の間に生じる摩擦力を把握して、把握した微摺動摩耗状況及び摩擦力を、端子金具２、３の設計の資として役立てるために用いられる。

雄端子２は、導電性の板金を折り曲げられて得られる。雄端子２は、図９に示すように、第１の電気接触部としてのタブ４と、電線接続部５、連結部６と、を一体に備えている。タブ４は、帯状（平板状）形成されている。タブ４は、雌端子３の後述する筒部８内に挿入されて、該雌端子３と電気的に接続する。

電線接続部５は、電線を加締める加締め片７を複数備えている。電線接続部５は、加締め片７が電線を加締めることにより、該電線の芯線と電気的に接続する。連結部６は、筒状に形成されており、タブ４と電線接続部５とを電気的に接続している。雄端子２は、タブ４と連結部６と電線接続部５とがタブ４の長手方向に沿って順に連結している。

前述した構成の雄端子２は、図１１に示すように、第１のコネクタハウジングとしての雌型のコネクタハウジング（以下、「雌ハウジング」という）１０１内に収容される。

雌端子３は、導電性の板金を折り曲げられて得られる。雌端子３は、図１０に示すように、第２の電気接触部としての筒部８と、ばね片９と、電線接続部１０と、を一体に備えている。筒部８は、筒状に形成されている。ばね片９は、帯状に形成されており、筒部８内に折り曲げられた格好で収容されている。ばね片９は、弾性変形可能である。ばね片９は、筒部８内に進入した雄端子２のタブ４を筒部８の内面に向かって押しつけ、タブ４と筒部８の内面とが接触して、筒部８は、雄端子２と電気的に接続する。

電線接続部１０は、電線１０３（図１１に示す）を加締める加締め片１１を複数備えている。電線接続部１０は、加締め片１１が電線１０３を加締めることにより、該電線１０３の芯線と電気的に接続する。雌端子３は、筒部８と電線接続部１０とがばね片９の長手方向に沿って互いに連結している。

前述した構成の雌端子３は、図１１に示すように、第２のコネクタハウジングとしての雄型のコネクタハウジング（以下、「雄ハウジング」という）１０２内に収容される。雄ハウジング１０２は、雌ハウジング１０１と嵌合する。この嵌合時に、雄端子２と雌端子３とが、接触した状態で互いに移動（即ち、摺動）される。このとき、雄端子２と雌端子３との間に摩擦力が発生する。

図１１に示すように、これらのハウジング１０１、１０２が互いに嵌合するとき、タブ４と筒部８の内壁及びばね片９とが互いに接触した状態で摺動しながらタブ４が筒部８内に進入し且つばね片９がタブ４を筒部８の内面に向かって押しつけて、雄端子２と雌端子３とが互いに接続する。

このとき、タブ４の長手方向と筒部８の長手方向とが平行となり、タブ４と筒部８との間の接触圧力を正規圧力に保つ。なお、接触圧力とは、タブ４と筒部８との相互間の圧力である。正規圧力とは、雄端子２と、雌端子３との設計時に定められる正常な（正規の）タブ４と筒部８との間の接触圧力である。

このため、タブ４と筒部８との間の接触圧力が正規圧力となる状態に雄端子２と雌端子３とが嵌合した状態を正規嵌合状態と呼ぶ。この正規嵌合状態では、雄端子２と雌端子３とには、タブ４とばね片９以外からは外力が作用していない。また、図１１に示すように、筒部８内にタブ４を挿入した状態では、ばね片９とタブ４とが接触する接点Ｃが形成されている。

端子金具評価装置１は、図１１に示すように互いに接続された端子金具２、３間に生じる微摺動摩耗（フレッチング腐食）及び摩擦力を再現するために、図２及び図３に示す第１の試験片８１と第２の試験片８２とを互いに接触させて、これらを相対的に移動させて、これらの試験片８１、８２の微摺動摩耗状況及び摩擦力を再現・把握する装置である。

第１の試験片８１は、前述した雄端子２を模しており、雄端子２と同様の板金から成り平板状に形成されている。第２の試験片８２は、前述した雌端子３を模しており、雌端子３と同様の板金からなる。

第２の試験片８２は、樋状の樋部８３と、該樋部８３の両縁から外方向に延びた一対のフランジ部８４と、を一体に備えている。樋部８３の底部８３ａには、突起８５が設けられている。第２の試験片８２は、図３に示すように、突起８５が第１の試験片８１と接触する。突起８５は、雌端子３のばね片９のタブ４に接触する箇所を模している。また、図３に示すように、第２の試験片８２の突起８５と第１の試験片８１とが接触した接点Ｃ１は、前述した端子金具２、３間の接点Ｃを模している。

本実施形態の端子金具評価装置１は、第１の試験片８１と第２の試験片８２の突起８５とを接触させ且つ第１の試験片８１の表面を後述する矢印Ｓに沿わせた状態で、これら試験片８１、８２を矢印Ｓに沿って相対的にわずかな距離（例えば、５０μｍ程度）移動させる。そして、端子金具評価装置１によって、これらの試験片８１、８２間をフレッチング腐食させて、これらの試験片８１、８２間の電気的な抵抗を測定することにより、前記試験片８１、８２、即ち、端子金具２、３の微摺動摩耗状況を把握して、端子金具２、３の設計の良否を判定する。

また、端子金具評価装置１は、フレッチング腐食させていない未使用またはそれに近い状態の試験片８１、８２において、第１の試験片８１と第２の試験片８２の突起８５とを接触させ且つ第１の試験片８１の表面を後述する矢印Ｓに沿わせた状態で、これら試験片８１、８２を矢印Ｓに沿って相対的に数ｍｍ程度（例えば、５ｍｍ）移動させる。そして、端子金具評価装置１によって、これらの試験片８１、８２間に生じた摩擦力を測定することにより、端子金具２、３の挿入時の摩擦力を把握して、端子金具２、３の設計の良否（低挿入力）を判定する。

端子金具評価装置１は、図１に示すように、装置本体としてのベース１２と、温度槽１３と、支持テーブル１６と、第１の固定部としての第１の固定具８７と、第２の固定部としての第２の固定具９０と、荷重センサ１５と、荷重印加手段としての荷重印加部３０と、駆動手段としての駆動部１４と、連結部材６２と、測定部１９と、電源４９と、レーザ変位計５８と、制御装置２０と、を備えている。

ベース１２は、工場などのフロア上などに設置されるベース本体２１と、収容テーブル２２と、を備えている。収容テーブル２２は、温度槽１３内に収容されるとともにベース本体２１上に設置される。収容テーブル２２は、ベース本体２１に固定される。

温度槽１３は、内部が密閉された箱状に形成されている。温度槽１３は、支持テーブル１６と、第１の固定具８７及び第２の固定具９０と、収容テーブル２２と、荷重センサ１５などを収容する。温度槽１３は、内部の空間の温度が所定の温度に保たれるようになっている。

支持テーブル１６は、図４に示すように、収容テーブル２２の上面２２ａに沿って配置される水平部１７と、水平部１７から上方に向けて立設した垂直部１８と、を備え、温度槽１３内に収容されている。支持テーブル１６は、矢印Ｓに沿って移動自在に収容テーブル２２に支持されている。また、支持テーブル１６の垂直部１８には、第１の固定具８７が設けられている。

第１の固定具８７は、図４などに示すように、周知の軸受８６などにより支持テーブル１６の垂直部１８に矢印Ｓに沿って移動自在に支持されている。第１の固定具８７は、図５に示すように、本体部８８と、複数の押さえ部材８９とを備えている。本体部８８は、軸受８６などにより支持テーブル１６の垂直部１８に矢印Ｓに沿って移動自在に支持されている。本体部８８は、第１の試験片８１をその表面が鉛直方向に沿う状態で支持する。

押さえ部材８９は、ねじなどにより本体部８８に取り付けられており、このねじのねじ込み量を調整することで本体部８８からの距離が変更可能となっている。押さえ部材８９は、ねじをねじ込むことにより、第１の試験片８１を本体部８８に押し付けて固定する。即ち、第１の固定具８７は、第１の試験片８１を取り付け、そして、収容テーブル２２に対して矢印Ｓに沿って移動自在である。

第２の固定具９０は、図４に示すように、収容テーブル２２に取り付けられている。第２の固定具９０は、図１及び図４に示すように、回動支持部９１と、揺動アーム９２と、試験片支持部９３（図５に示す）と、荷重方向転換部材３１と、を備えている。

回動支持部９１は、収容テーブル２２に取り付けられた取付部９４と、枢軸９５とを備えている。枢軸９５の長手方向は、鉛直方向に沿っている。枢軸９５は、その軸芯を中心として回転自在に取付部９４に支持されている。

揺動アーム９２は、一端部が回動支持部９１の枢軸９５に固定されている。試験片支持部９３は、揺動アーム９２の他端部に取り付けられている。試験片支持部９３は、突起８５が第１の固定具８７に相対する状態で第２の試験片８２を挟み込んで固定する。即ち、第２の固定具９０は、第２の試験片８２を取り付け、そして、収容テーブル２２に固定されている。

荷重方向転換部材３１は、直方体状の本体部３１ａと、該本体部３１ａの１つの面に突設された荷重受け部３１ｂと、を備え、揺動アーム９２の他端部で且つ試験片支持部９３との間に揺動アーム９２を挟んで相対する位置に設けられている。荷重受け部３１ｂは、揺動アーム９２の先端（即ち、他端部側の端部）に向けられている。荷重方向転換部材３１は、荷重受け部３１ｂが受けた荷重の方向を直角に転換する。

図４において、荷重方向転換部材３１が、その荷重受け部３１ｂに矢印Ｓに沿って押しつける荷重、つまり、図４の右側から左側に向かう荷重を印加されると、その荷重方向を直角に転換して、揺動アーム９２に図４の手前から奥に向かう荷重（方向転換後の荷重）を印加する。即ち、第２の固定具９０を第１の固定具８７に方向転換後の荷重（即ち、請求項中の所定の力に相当）で押しつける。この方向転換後の荷重の大きさは、荷重受け部３１ｂに印加された荷重と同一となる。

なお、荷重方向転換部材３１による荷重方向の転換時に生じる荷重の損失などにより、方向転換後の荷重の大きさが、荷重受け部３１ｂに印加された荷重と異なる場合には、方向転換後の荷重が所望の値となるように、この損失を考慮した荷重を荷重受け部３１ｂに印加する必要がある。この方向転換後の荷重は、端子金具２、３において、ばね片９がタブ４を筒部８の内面に押しつける圧力を模している。

第１の固定具８７は、収容テーブル２２に対して矢印Ｓに沿って移動自在であり、第２の固定具９０は、収容テーブル２２に固定されている。つまり、第１の固定具８７は、第２の固定具９０に対して矢印Ｓに沿って移動自在に設けられているので、第１の試験片８１と第２の試験片８２とを互いに接触した状態で相対的に移動することができ、そのため、端子金具の挿入等を模することができる。

荷重センサ１５は、図６などに示すように、第１の固定具８７の本体部８８と、支持テーブル１６の垂直部１８との間に設けられている。荷重センサ１５は、図８に示すように、円筒状のケース４１と、該ケース４１内に収容されるサブアッセンブリ４２と、一対の受圧板４６と、を備えている。

サブアッセンブリ４２は、圧電素子４３と、一対の電極４４と、一対の絶縁板４５と、を備えている。圧電素子４３は、円板状に形成されている。圧電素子４３は、例えば、チタン酸鉛（ＰＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）や水晶などの高剛性且つ圧電性を有する材料からなる。

一対の電極４４は、それぞれ円板状に形成されており、それぞれが圧電素子４３の両表面に重ねられている。即ち、一対の電極４４は、圧電素子４３と接触し且つこの圧電素子４３を互いの間に挟み込んでいる。一対の電極４４には、圧電素子４３が生じる電圧が伝導される。一対の電極４４には、それぞれ、リード線４７などが接続している。リード線４７は、後述するアンプ２３に接続している。

一対の絶縁板４５は、それぞれ円板状に形成されており、それぞれが一対の電極４４のそれぞれに重ねられている。即ち、一対の絶縁板４５は、電極４４と接触し且つ互いの間に電極４４を挟み込んでいる。

受圧板４６は、円板部５０と、円柱部５１とを一体に備えており、円板部５０と円柱部５１とは互いに同軸的に配されている。円板部５０は、絶縁板４５に重ねられ且つサブアッセンブリ４２とともにケース４１内に収容されている。円柱部５１は、ケース４１外に突出している。一対の受圧板４６は、互いの間に絶縁板４５を挟み込んでいる。一対の受圧板４６は、それぞれの円柱部５１の中心軸Ｐ４（図８中に一点鎖線で示す）が同軸になるように設けられている。そして、荷重センサ１５は、この中心軸Ｐ４が矢印Ｓ方向に平行になるように、第１の固定具８７と支持テーブル１６との間に設けられている。

荷重センサ１５の一方の受圧板４６は第１の固定具８７の本体部８８に取り付けられており、他方の受圧板４６は支持テーブル１６の垂直部１８に取り付けられている。荷重センサ１５の圧電素子４３は、第１の固定具８７が矢印Ｓに沿って移動した際に印加される荷重（即ち、第１の試験片８１と第２の試験片８２との間に生じる摩擦力）に応じて一対の電極４４間に電圧を生じさせる。そして、この一対の電極４４間に生じた電圧がリード線４７などを介して制御装置２０に入力される。制御装置２０は、この入力された電圧に基づいて、矢印Ｓに沿う第１の試験片８１と第２の試験片８２との間の摩擦力などを算出する。

荷重印加部３０は、図１に示すように、アーム３２と、アーム駆動部３３と、を備えている。アーム３２は、断面円径の棒状に形成されており、その先端に平面視矩形状の当接板３４が、その平面をアーム３２の軸方向Ｐ５と直交するように設けられている。当接板３４は、上述した荷重方向転換部材３１の荷重受け部３１ｂに当接される。

アーム駆動部３３は、例えば、エアシリンダやステッピングモータ等の駆動手段を備えており、アーム３２をその軸方向Ｐ５に沿って移動可能に支持している。アーム駆動部３３は、Ｉ／Ｆ２４を介して制御装置２０に接続されており、制御装置２０からの信号に応じて、アーム３２を軸方向Ｐ５に沿ってアーム駆動部３３から突没するように駆動する。アーム駆動部３３は、アーム３２を駆動することにより、アーム３２などを介して、第２の固定具９０が第１の固定具８７に所定の力で押しつけられるように、荷重方向転換部材３１の荷重受け部３１ｂに所定の荷重を印加する。また、アーム駆動部３３は、アーム３２の軸方向Ｐ５を矢印Ｓに沿うように、ベース本体２１に取り付けられている。

駆動部１４は、図１に示すように、順次連結された、第１の駆動手段としてのステッピングモータ５３と、連結手段としての連結片５４と、第２の駆動手段としての圧電振動子７５と、出力軸６３と、を備えている。

ステッピングモータ５３は、モータ本体５７と、ねじ軸５５とを備えている。ステッピングモータ５３は、後述するＩ／Ｆ２４などを介して、制御装置２０に接続している。ねじ軸５５は、その軸芯Ｐ３（図１中に一点鎖線で示す）を中心として、回転自在にモータ本体５７に支持されている。モータ本体５７は、ねじ軸５５の軸芯Ｐ３が矢印Ｓ方向に平行になるようにベース本体２１に固定されている。ねじ軸５５の先端には連結片５４が設けられている。

連結片５４は、ステッピングモータ５３と圧電振動子７５とを連結する連結手段であり、略直方体状に形成されており、ベース本体２１に、矢印Ｓ方向に沿ってスライド自在に支持されている。連結片５４の１つの面には、ねじ孔５６が設けられており、このねじ孔５６には、ステッピングモータ５３のねじ軸５５がねじ込まれている。連結片５４は、ステッピングモータ５３が駆動（即ち、ねじ軸５５が軸芯Ｐ３を中心として回動）すると、矢印Ｓ方向（即ち、軸芯Ｐ３）に沿ってスライドする。連結片５４の上述した１つの面に相対する他の１つの面には、圧電振動子７５が取り付けられている。

圧電振動子７５は、本体部７６と、一対の出力部７７とを備えている。本体部７６は、円板形状の圧電素子（不図示）と、該圧電素子の両表面に重ねられた円板形状の一対の電極（不図示）と、一対の電極それぞれに重ねられた一対の絶縁板（不図示）と、が収容されている。出力部７７は、上記絶縁板に重ねられて本体部７６に収容される円板部と、円板部と同軸的に且つ本体部７６から突出して設けられた円柱部と、を備えている。上記一対の電極には、それぞれリード線７８を介して電源４９が接続されている。

一対の出力部７７は、それぞれの円柱部の中心軸Ｐ１（図１中に一点鎖線で示す）が同軸になるように設けられている。また、圧電振動子７５は、一対の出力部７７の中心軸Ｐ１と、ステッピングモータ５３のねじ軸５５の軸芯Ｐ３とが互いに同軸となる状態で、即ち、中心軸Ｐ１と軸芯Ｐ３とが矢印Ｓ方向に沿って同一線上に位置するように、配設されている。

圧電振動子７５は、電源４９などによって圧電振動子７５の一対の電極間に電圧が印加されると、圧電振動子７５の圧電素子が、その形状を歪めるとともに、上述の絶縁板などを介して出力部７７を中心軸Ｐ１に沿って所定の周波数で振動する。そして、圧電振動子７５の圧電素子は、出力部７７の円柱部を、本体部７６から前記中心軸Ｐ１に沿って、例えば、５０μｍ程度の微小な距離だけ突没させる。圧電振動子７５の一方の出力部７７は、連結片５４の他の１つの面に取り付けられている。他方の出力部７７には、出力軸６３（図８などに示す）が取り付けられている。他方の出力部７７は、出力軸６３及び連結部材６２などを介して支持テーブル１６に連結している。

駆動部１４は、ステッピングモータ５３がベース本体２１に取り付けられることにより、ベース１２に取り付けられている。つまり、駆動部１４は、支持テーブル１６をベース１２に連結している。そして、駆動部１４は、上述した圧電振動子７５とステッピングモータ５３とのうち一方を駆動して、支持テーブル１６を矢印Ｓ（中心軸Ｐ１，Ｐ３と平行な方向）に沿って移動させることにより、第１の固定具８７を第２の固定具９０に対して矢印Ｓに沿って移動させる。

具体的には、主にフレッチング腐食試験を実施するときに圧電振動子７５が駆動される。圧電振動子７５においては、その圧電素子が一対の出力部７７を本体部７６から前記中心軸Ｐ１に沿って突没させることで、圧電振動子７５は、第１の周波数で支持テーブル１６を中心軸Ｐ１に沿って振動させ、第１の固定具８７を第２の固定具９０に対して第１の周波数で振動（移動）させる。これにより、第１の固定具８７に取り付けられた第１の試験片８１と、第２の固定具９０に取り付けられた第２の試験片８２と、が第１の周波数で互いに微小な距離を移動（摺動）する。

また、フレッチング腐食試験及び摩擦力を測定するときにステッピングモータ５３が駆動される。ステッピングモータ５３においては、その軸芯Ｐ３を中心としてねじ軸５５を回動することで、第１の周波数と異なりかつ該第１の周波数より低い第２の周波数で、支持テーブル１６を軸芯Ｐ３（即ち、矢印Ｓ）に沿って移動させ、第１の固定具８７を第２の固定具９０に対して第２の周波数で振動（移動）させる。これにより、第１の固定具８７に取り付けられた第１の試験片８１と、第２の固定具９０に取り付けられた第２の試験片８２と、が第２の周波数で互いに移動（摺動）する。特に、試験片８１、８２間に生じる摩擦力を測定するときは、数ｍｍ程度の距離を１往復乃至数往復させる。

連結部材６２は、図７に示すように、金属などからなり平面形状が矩形状に形成されている。連結部材６２は、両端部に設けられた第１の連結部６６と第２の連結部６７と、これらの連結部６６，６７間即ち中央部に設けられた脆弱部６８とを一体に備えている。

第１の連結部６６は、図７に示すように、図示しないボルト及びナットなどによって、出力軸６３即ち駆動部１４と固定される。第２の連結部６７は、図７に示すように、図示しないボルトなどによって、支持テーブル１６の水平部１７と固定される。つまり、連結部材６２は、駆動部１４と支持テーブル１６とを連結する。駆動部１４と支持テーブル１６とを連結すると、連結部材６２の長手方向は前述した矢印Ｓと平行になる。

脆弱部６８には、複数の切欠７２が形成されている。切欠７２は、連結部材６２の側縁から中央部に向かって、連結部材６２を構成する母材を切り欠いている。こうして、切欠７２は、連結部材６２の側縁から凹に形成されている。このように切欠７２が形成されることで、脆弱部６８は、弾性変形し易くなっている。即ち、脆弱部６８は、弾性変形可能となっている。

前述した構成の連結部材６２の長手方向即ち矢印Ｓ方向の弾性係数は、図１１に示すハウジング１０１，１０２内に収容された端子金具２，３が互いに接続した状態で、これらの端子金具２，３とハウジング１０１，１０２を合わせた弾性係数と同等となっている。即ち、連結部材６２の矢印Ｓ方向の弾性係数は、図１１に示す状態の端子金具２，３とハウジング１０１，１０２全体の弾性係数と同等である。

なお、本明細書の弾性係数が同等であるとは、連結部材６２の弾性係数と、端子金具２，３とハウジング１０１，１０２全体の弾性係数とが等しいことと、これらの弾性係数が略等しいことを示している。弾性係数が略等しいとは、これらの弾性係数の差が前述した第１の固定具８７と第２の固定具９０との相対的な変位に比べて、前述した弾性係数の差により生じる弾性変形量の差がフレッチング腐食試験及び摩擦力測定を行う上で問題にならない程小さいことを示している。

測定部１９は、図１に示すように、電源ユニット２５と、電圧計２６とを備えている。電源ユニット２５は、プラスの端子とマイナスの端子とを備えている。電源ユニット２５のプラスの端子は、第２の固定具９０を介して第２の試験片８２と電気的に接続する。電源ユニット２５のマイナスの端子は、第１の固定具８７を介して第１の試験片８１と電気的に接続する。電源ユニット２５は、制御装置２０からの命令に基づいて、前記第１の固定具８７と第２の固定具９０とを介して、試験片８１、８２間に所定の電流値で印加（通電）する。

電圧計２６は、プラスの端子とマイナスの端子とを備えている。電圧計２６のプラスの端子は、第２の固定具９０を介して第２の試験片８２と電気的に接続する。電圧計２６のマイナスの端子は、第１の固定具８７を介して第１の試験片８１と電気的に接続する。電圧計２６は、制御装置２０からの命令に基づいて、前記第１の固定具８７と第２の固定具９０とを介して、試験片８１、８２間の電圧を測定する。前述した構成の測定部１９は、制御装置２０からの命令に基づいて、前記電源ユニット２５が試験片８１、８２間に印加するとともに、電圧計２６が試験片８１、８２間の電圧を測定する。

電源４９は、圧電振動子７５が備える一対の電極間に電圧を印加する装置であり、電源４９には、リード線７８が接続している。電源４９は、インターフェース（図１中にＩ／Ｆと示し、以下Ｉ／Ｆと呼ぶ）２４を介して、制御装置２０に接続している。電源４９は、制御装置２０からの命令に基づいて、リード線７８を介して上記一対の電極間に該命令に応じた電圧を印加する。

レーザ変位計５８は、反射部材６０と、発光受光部６１とを備えている。反射部材６０は、発光受光部６１により照射されたレーザを反射するための部材であり、支持テーブル１６に、上方に向かって立設して取り付けられている。

発光受光部６１は、装置本体としてのベース１２のベース本体２１にステッピングモータ５３のモータ本体５７を介して取り付けられている。発光受光部６１は、反射部材６０に向かってレーザを照射するとともに、この反射部材６０が反射したレーザを受光する。

発光受光部６１は、レーザを照射及び受光して、第１の固定具８７の変位量（移動量）即ち第１の試験片８１の変位量（移動量）を測定する。発光受光部６１は、アンプ２３とＩ／Ｆ２４を介して制御装置２０に接続している。発光受光部６１即ちレーザ変位計５８は、支持テーブル１６の振動に基づく前述した第１の固定具８７の変位量（移動量）即ち第１の試験片８１の変位量（移動量）を、アンプ２３を介して制御装置２０に向かって出力する。

アンプ２３は、Ｉ／Ｆ２４を介して、制御装置２０に接続している。レーザ変位計５８から出力された支持テーブル１６即ち第１の固定具８７の変位に関する情報は、アンプ２３で増幅されて制御装置２０に入力される。また、第１の試験片８１と第２の試験片８２との間に生じた摩擦力に応じて荷重センサ１５から出力された電圧についても、アンプ２３で増幅されて制御装置２０に入力される。

制御装置２０は、周知のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵなどを備えたコンピュータであって、荷重印加部３０と駆動部１４と電源４９とアンプ２３と測定部１９と荷重センサ５９などと接続して、端子金具評価装置１全体の制御をつかさどる。制御装置２０は、双方向バス２７などを介して前記電源ユニット２５と電圧計２６とに接続している。制御装置２０は、双方向バス２７などを介してＩ／Ｆ２４と接続している。Ｉ／Ｆ２４には、荷重印加部３０のアーム駆動部３３と、駆動部１４のステッピングモータ５３と、電源４９と、アンプ２３などが接続している。

制御装置２０のＲＯＭには、図１２に示すように、制御装置２０のＣＰＵを請求項中の摩擦力検出手段２０ａ、摩擦力補正手段２０ｂ（即ち、荷重印加開始前電圧測定手段２０ｂ１、荷重印加終了後電圧測定手段２０ｂ２、回帰式算出手段２０ｂ３、及び、補正摩擦力算出手段２０ｂ４）、並びに、摩擦係数算出手段２０ｃとして機能させるための摩擦力測定プログラムが格納されている。そして、制御装置２０のＣＰＵは、この摩擦力測定プログラムを実行することにより、請求項中の摩擦力検出手段２０ａ、摩擦力補正手段２０ｂ（即ち、荷重印加開始前電圧測定手段２０ｂ１、荷重印加終了後電圧測定手段２０ｂ２、回帰式算出手段２０ｂ３、及び、補正摩擦力算出手段２０ｂ４）、並びに、摩擦係数算出手段２０ｃとして機能する。

また、制御装置２０のＲＯＭには、荷重センサ１５の圧電素子４３が生じる電圧から、試験片８１、８２間に生じた摩擦力を求めるための変換情報（例えば、電圧−摩擦力変換テーブル、又は、変換関数など）が格納されている。

次に、制御装置２０のＣＰＵにおいて実行される本発明に係る摩擦力測定処理の一例を、図１３のフローチャートを参照して説明する。

端子金具評価装置１において、第１の固定具８７に第１の試験片８１を取り付け、第２の固定具９０に第２の試験片８２を取り付け、そして、第１の試験片８１の表面と、第２の試験片８２の突起８５とが接触するように、揺動アーム９２を図４に示す矢印Ｍに沿って所定の位置にセットする。そして、制御装置２０を起動し、初期化等の所定の処理を実行した後、ステップＳ１１０に処理が進む。

ステップＳ１１０では、荷重センサ１５の圧電素子４３が生じる電圧の測定を開始する。この電圧の測定は所定の周期（例えば、０．０１秒毎）で行われ、後述のステップＳ１８０でこの電圧の測定を終了するまで継続して行われる。また、測定した電圧を、ＲＯＭに格納されている変換情報を用いて摩擦力Ｆ［Ｎ］に変換し、この摩擦力Ｆと電圧を測定した時刻Ｔとを関連づけて、ＲＡＭ上に設けられた所定の格納領域に格納する。この電圧の測定を開始した時刻をＴ０とする。そして、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、時刻Ｔ０以降に、電圧（即ち、摩擦力Ｆ）の測定が所定の回数（例えば、１００回）行われたか否かを判定する。電圧の測定が所定の回数行われるまでこの測定を繰り返し（Ｓ１２０でＮ）、電圧の測定が所定の回数行われたあとステップＳ１３０に進む（Ｓ１２０でＹ）。

ステップＳ１３０では、荷重印加部３０によって第２の固定具９０への荷重の印加を開始する。このとき印加する荷重は、端子金具３のばね片９が端子金具２のタブ４を筒部８の内面に押しつける力と同等の荷重Ｌ［Ｎ］（例えば、５Ｎ）となるように調整されている。この荷重の印加を開始した時刻をＴ１とする。印加した荷重Ｌが安定したのち、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０では、ステッピングモータ５３を駆動して、支持テーブル１６即ち第１の固定具８７を図１の矢印Ｓに沿って所定の移動を開始する。所定の移動とは、第１の固定具８７が、例えば、毎秒０．４ｍｍで距離５ｍｍを１往復（計１０ｍｍ）移動することなど、端子金具２、３の挿入等を模した移動などである。勿論、端子金具の形状等に応じて、移動速度、移動距離及び往復回数を変更しても良い。この移動を開始した時刻をＴ２とする。そして、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１５０では、レーザ変位計５８を用いて支持テーブル１６即ち第１の固定具８７の移動を監視し、第１の固定具８７が所定の移動をしたか否かを判定する。第１の固定具８７が移動途中であればその監視を継続し（Ｓ１５０でＮ）、第１の固定具８７が所定の移動を完了したのであれば、ステップＳ１６０に進む（Ｓ１５０でＹ）。

ステップＳ１６０では、ステッピングモータ５３の駆動を停止して、第１の固定具８７の所定の移動を終了する。この移動を終了した時刻をＴ３とする。そして、ステップＳ１７０に進む。

ステップＳ１７０では、荷重印加部による第２の固定具９０への荷重Ｌの印加を終了する。そして、第２の固定具９０への荷重の印加が無くなったのち、ステップＳ１８０に進む。この第２の固定具９０への荷重の印加が無くなった時刻をＴ４とする。

ステップＳ１８０では、時刻Ｔ４以降に、電圧（即ち、摩擦力Ｆ）の測定が所定の回数（例えば、１００回）行われたか否かを判定する。電圧の測定が所定の回数行われるまでこの測定を繰り返し（Ｓ１８０でＮ）、電圧の測定が所定の回数行われたあとステップＳ１９０に進む（Ｓ１８０でＹ）。

ステップＳ１９０では、ステップＳ１１０で開始した荷重センサ１５の圧電素子４３が生じる電圧（即ち、摩擦力Ｆ）の測定を終了する。この電圧の測定を終了した時刻をＴ５とする。そして、ステップＳ２００に進む。

ステップＳ２００では、時刻Ｔ０〜時刻Ｔ１の間に測定された摩擦力Ｆ、及び、時刻Ｔ４〜時刻Ｔ５の間に測定された摩擦力Ｆ、に基づいて、時刻Ｔ０〜時刻Ｔ５の間に測定された摩擦力Ｆを補正するための回帰式Ｑを算出する。この回帰式Ｑは、時刻Ｔ０〜時刻Ｔ５の間の各時刻において発生する電圧ドリフトによる摩擦力Ｆの誤差Ｆｅを示すものである。よって、時刻Ｔ０〜時刻Ｔ５において測定した摩擦力Ｆから、この回帰式Ｑで求められる摩擦力Ｆの誤差Ｆｅを差し引くことで、誤差を含まない摩擦力（即ち、補正摩擦力Ｆｃ）を求めることができる。

圧電素子の電圧ドリフトによる電圧（残存電圧）は、荷重が印加された時間に比例するので、回帰式Ｑは一次関数となる。そして、時刻Ｔ０〜時刻Ｔ１の間に測定された摩擦力Ｆ、及び、時刻Ｔ４〜時刻Ｔ５の間に測定された摩擦力Ｆ（即ち、第２の固定具９０に荷重Ｌの印加を開始する前の摩擦力Ｆ、及び、荷重Ｌの印加を終了した後の摩擦力Ｆ）を基に、周知の最小二乗法を用いて回帰式Ｑを求める。そして、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０では、時刻Ｔ０〜時刻Ｔ５の間に測定した摩擦力Ｆから、ステップＳ２００で算出した回帰式Ｑによって算出される各時刻Ｔにおける摩擦力Ｆの誤差Ｆｅを差し引いて、電圧ドリフトによる誤差を含まない補正摩擦力Ｆｃを算出する。そして、ステップＳ２２０に進む。

ステップＳ２２０では、第１の固定具８７を移動中（時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３の間）の補正摩擦力Ｆｃから、所定の抽出条件で抽出した補正摩擦力Ｆｃの平均値Ｆａを算出し、この算出した平均値Ｆａを上述した荷重Ｌで除して動摩擦係数μ（即ち、請求項中の摩擦係数に相当）を算出する。この所定の抽出条件で抽出した補正摩擦力Ｆｃとは、例えば、時刻Ｔ２と時刻Ｔ３との中間の時刻（即ち、第１の固定具８７の移動方向が切り替わる時刻）をＴｍとしたとき、時刻Ｔ２を１秒経過した時点から時刻Ｔｍの１秒前までの期間、及び、時刻Ｔｍを１秒経過した時点から時刻Ｔ３の１秒前までの期間、における補正摩擦力Ｆｃなどである。所定の抽出条件は、端子金具の形状や装置構成などに応じて任意である。そして、本フローチャートの処理を終了する。

なお、上述したステップＳ１１０によって開始される摩擦力Ｆの測定であって、第１の固定具８７の移動中（時刻Ｔ２から時刻Ｔ３まで）に行われる摩擦力Ｆの測定が、請求項中の摩擦力検出手段に相当し、上述したステップＳ１２０、Ｓ１８０、Ｓ２００、Ｓ２１０が請求項中の摩擦力補正手段に相当し（即ち、ステップＳ１２０での判定中（時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで）に行われる摩擦力Ｆの測定が、荷重印加開始前電圧測定手段に相当し、ステップＳ１８０での判定中（時刻Ｔ４から時刻Ｔ５まで）に行われる摩擦力Ｆの測定が、荷重印加終了後電圧測定手段に相当し、ステップＳ２００が、回帰式算出手段に相当し、ステップＳ２１０が、補正摩擦力算出手段に相当）、ステップＳ２２０が、請求項中の摩擦係数算出手段に相当する。

また、上述したステップＳ１１０によって開始される摩擦力Ｆの測定であって、第１の固定具８７の移動中（時刻Ｔ２から時刻Ｔ３まで）に行われる摩擦力Ｆの測定が、請求項中の摩擦力検出工程に相当し、上述したステップＳ１２０、Ｓ１８０、Ｓ２００、Ｓ２１０が請求項中の摩擦力補正工程に相当し（即ち、ステップＳ１２０での判定中（時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで）に行われる摩擦力Ｆの測定が、荷重印加開始前電圧測定工程に相当し、ステップＳ１８０での判定中（時刻Ｔ４から時刻Ｔ５まで）に行われる摩擦力Ｆの測定が、荷重印加終了後電圧測定工程に相当し、ステップＳ２００が、回帰式算出工程に相当し、ステップＳ２１０が、補正摩擦力算出工程に相当）、ステップＳ２２０が、摩擦係数算出工程に相当する。

また、制御装置２０は、そのＲＯＭに予め記憶された他のプログラムに基づいて、圧電振動子７５とステッピングモータ５３のうち一方を駆動して、フレッチング腐食試験処理を行う。なお、このフレッチング腐食試験処理については、本発明とは直接関係がないため詳細説明は省略する。

また、制御装置２０は、前記双方向バス２７などを介して周知のプリンタ装置やモニタなどと接続しても良い。この場合、前述した測定結果（試験片８１，８２間の電気的な抵抗値）などを、前記プリンタ装置やモニタなどの表示装置から出力させる。

次に、端子金具評価装置１における摩擦力測定動作の一例について説明する。

前述した構成の端子金具評価装置１を用いて、試験片８１、８２の摩擦力の測定を行う際には、第１の固定具８７に第１の試験片８１を取り付け、第２の固定具９０に第２の試験片８２を取り付け、そして、第１の試験片８１と第２の試験片８２（即ち、突起８５）とを接触させる。第２の固定具９０に第２の試験片８２を取り付ける際には、揺動アーム９２を図４中の矢印Ｍに沿って回転させて行う。

固定具８７，９０、支持テーブル１６及び収容テーブル２２を温度槽１３内に収容して、収容テーブル２２をベース本体２１に固定する。支持テーブル１６と出力軸６３とに連結部材６２を取り付ける。荷重印加部３０のアーム３２の先端に設けられた当接板３４を、荷重方向転換部材３１の荷重受け部３１ｂに当接させる。そして、温度槽１３内の温度を予め定められた温度に保つ。

そして、第１の試験片８１と第２の試験片８２との間の摩擦力Ｆの測定を開始し（時刻Ｔ０）、所定回数（例えば、１００回）の測定が行われたあと、第２の固定具９０に所定の荷重Ｌ（例えば、５Ｎ）を印加して、第２の試験片８２を印加して第１の試験片８１に所定の力（荷重Ｌと同等、例えば、５Ｎ）で押しつける（時刻Ｔ１）。そして、第２の試験片８２を第１の試験片８１に押しつけた状態で、第１の試験片８１と第２の試験片８２とを相対的に移動する（時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３）。移動完了後、第２の固定具９０への荷重の印加を終了して、印加されている荷重が無くなった時点（時刻Ｔ４）から、所定回数（例えば、１００回）の摩擦力Ｆの測定が行われた後（時刻Ｔ５）測定を終了する。

そして、第１の試験片８１と第２の試験片８２とを押しつけていない状態で測定した摩擦力Ｆ（即ち、時刻Ｔ０〜時刻Ｔ１に測定された摩擦力Ｆ、及び、時刻Ｔ４〜時刻Ｔ５に測定された摩擦力Ｆ）を基に、回帰式Ｑを求める。そして、測定された摩擦力Ｆから回帰式Ｑによって算出される各時刻における摩擦力Ｆの誤差Ｆｅを差し引いて、補正摩擦力Ｆｃを算出する。そして、所定の条件に基づいて抽出した補正摩擦力Ｆｃの平均値Ｆａを算出し、この補正摩擦力の平均値Ｆａを上記所定の力（荷重Ｌと同等）で除して、動摩擦係数μを算出する。

そして、この算出した動摩擦係数μと、制御装置２０に予め設けられた基準値などの判定条件と、を比較してその良否判定を行い、判定結果とともに動摩擦係数μを表示装置に表示する。

以上説明したように、本実施形態によれば、荷重印加部３０によって第２の固定具９０に荷重Ｌの印加を開始する前（時刻Ｔ０〜時刻Ｔ１）及び荷重Ｌの印加を終了した後（時刻Ｔ４〜時刻Ｔ５）において荷重センサ１５の圧電素子４３が出力する電圧（即ち、摩擦力）を測定する。即ち、荷重印加部３０によって第２の固定具９０に荷重Ｌを印加することにより第２の試験片８２が第１の試験片８１に所定の力で押しつけられると、それら間に摩擦力Ｆが生じてこの摩擦力Ｆに応じて圧電素子４３が電圧を出力するが、この荷重印加部３０による摩擦力Ｆが生じる前後、即ち、第２の試験片８２が第１の試験片８１に押しつけられておらずそれらの間に摩擦力Ｆが生じていないときに圧電素子４３が出力する電圧（つまり、残存電圧）を測定する。そして、この測定した電圧（即ち、摩擦力）に基づいて、検出された摩擦力Ｆを補正する。

また、荷重印加部３０によって第２の固定具９０に荷重Ｌの印加を開始する前及び荷重Ｌの印加を終了した後、即ち、第１の試験片と第２の試験片との間に摩擦力Ｆが生じていないときに圧電素子４３が出力する電圧を測定する。そして、これら測定した電圧に基づいて、検出された摩擦力Ｆの補正に用いる回帰式Ｑを算出し、この回帰式Ｑを用いて検出された摩擦力Ｆを補正した補正摩擦力Ｆｃを算出する。

また、補正摩擦力Ｆｃ及び第２の固定具９０に印加した荷重Ｌに基づいて、第１の試験片８１と第２の試験片８２との間の動摩擦係数μを算出する。

以上より、本発明によれば、第１の試験片８１と第２の試験片８２との間に摩擦力Ｆが生じていないときに荷重センサ１５の圧電素子４３が出力する電圧（即ち、残存電圧）を測定し、この測定した電圧に基づいて検出された摩擦力Ｆを補正するので、圧電素子４３に荷重（即ち、摩擦力Ｆ）が印加される前及び印加された後における残存電圧の変化に基づいて補正することができ、そのため、この圧電素子の残存電圧による摩擦力の測定誤差を解消して高精度の測定ができる。

また、第１の試験片８１と第２の試験片８２との間に摩擦力Ｆが生じていないときに測定した圧電素子４３が出力する電圧（即ち、残存電圧）に基づいて、検出された摩擦力Ｆの補正に用いる回帰式Ｑを算出し、この回帰式Ｑを用いて検出された摩擦力Ｆを補正した補正摩擦力Ｆｃを算出するので、統計的に算出した回帰式Ｑに基づいて検出された摩擦力Ｆを補正することができ、そのため、圧電素子４３の残存電圧による摩擦力Ｆの測定誤差を容易且つ正確に解消することができ、より高精度の測定ができる。

また、補正摩擦力Ｆｃ及び第２の固定具９０に印加した荷重Ｌに基づいて第１の試験片８１と第２の試験片８２との間の動摩擦係数μを算出するので、例えば、形状等の異なる複数種の試験片（即ち、端子金具）間での相対的な比較が可能となり、端子金具の良否判定をより容易に行うことができる。

本発明者らは、上述した端子金具評価装置１を用いて、第１の試験片８１と第２の試験片８２との間に生じる摩擦力の測定を行った。図１４は、上述した端子金具評価装置１において測定（検出）した摩擦力Ｆ、算出した回帰式Ｑ、及び、回帰式Ｑを用いて算出した補正摩擦力Ｆｃを示すグラフである。図１５は、図１４の時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３における上記摩擦力Ｆ、及び、上記補正摩擦力Ｆｃを示すグラフである。

図１４、図１５に示されたグラフより、補正前の摩擦力Ｆは、時刻Ｔ０〜時刻Ｔ１及び時刻Ｔ４〜時刻Ｔ５の値から、第１の試験片８１と第２の試験片８２との間に摩擦力（即ち、荷重）が生じていないにもかかわらず、摩擦力を検出していることが判る。即ち、この摩擦力は圧電素子の残存電圧による誤差である。そして、補正前の摩擦力Ｆから、回帰式Ｑを用いて算出した各時刻における摩擦力Ｆの誤差Ｆｅを差し引いて、荷重Ｌの印加前後の摩擦力Ｆが０になるように摩擦力Ｆをオフセット（補正）することにより、残存電圧による誤差Ｆｅを含まない補正摩擦力Ｆｃを求めることができた。したがって、本発明により、測定した摩擦力に含まれる残存電圧による誤差を解消して、高精度の摩擦力測定ができることが判った。

なお、本実施形態において、上述した圧電振動子７５と荷重センサ１５とは、エネルギー変換の方向（即ち、力（荷重）から電圧、又は、電圧から力）が異なるだけで、その基本構成は同一である。そのため、荷重センサ１５と同一のものを、圧電振動子７５として用いても良い。その場合、荷重センサ１５の受圧板４６が、圧電振動子７５の出力部７７として機能する。

また、本実施形態においては、動摩擦係数μを算出して端子金具の良否判定を行うものであったが、これに限らず、動摩擦係数μを算出せずに、端子金具間の摩擦力を用いて良否判定を行っても良い。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 端子金具評価装置（摩擦力測定装置）
１４ 駆動部（駆動手段）
１５ 荷重センサ
２０ 制御装置
２０ａ 摩擦力検出手段（制御装置のＣＰＵ）
２０ｂ 摩擦力補正手段（制御装置のＣＰＵ）
２０ｂ１ 荷重印加開始前電圧測定手段（制御装置のＣＰＵ）
２０ｂ２ 荷重印加終了後電圧測定手段（制御装置のＣＰＵ）
２０ｂ３ 回帰式算出手段（制御装置のＣＰＵ）
２０ｂ４ 補正摩擦力算出手段（制御装置のＣＰＵ）
２０ｃ 摩擦係数算出手段（制御装置のＣＰＵ）
３０ 荷重印加部（荷重印加手段）
４３ 圧電素子
８１ 第１の試験片
８２ 第２の試験片
８７ 第１の固定具（第１の固定部）
９０ 第２の固定具（第２の固定部）
Ｆ 摩擦力
Ｆｃ 補正摩擦力
Ｑ 回帰式

Claims (4)

1. 第１の試験片を保持する第１の固定部と、前記第１の試験片と接触する第２の試験片を保持する第２の固定部と、前記第１の試験片と前記第２の試験片との間に生じた摩擦力に応じて電圧を出力する圧電素子と、前記第２の試験片を前記第１の試験片に向かって所定の力で押しつけるように前記第２の固定部に荷重を印加する荷重印加手段と、前記荷重印加手段によって前記第２の固定部に前記荷重を印加しているときに前記第１の固定部を前記第２の固定部に対して相対的に移動する駆動手段と、前記駆動手段によって前記第１の固定部を前記第２の固定部に対して相対的に移動しているときに前記圧電素子が出力する前記電圧に基づいて前記第１の試験片と前記第２の試験片との間に生じる摩擦力を検出する摩擦力検出手段と、を有する摩擦力測定装置において、
   前記荷重印加手段によって前記荷重の印加を開始する前及び前記荷重の印加を終了した後それぞれの時点において前記圧電素子が出力する前記電圧を測定し、この測定した前記電圧に基づいて前記摩擦力検出手段によって検出された前記摩擦力を補正する摩擦力補正手段を有していることを特徴とする摩擦力測定装置。
2. 前記摩擦力補正手段が、
   前記荷重印加手段によって前記荷重の印加を開始する前における前記圧電素子が出力する前記電圧を測定する荷重印加開始前電圧測定手段と、
   前記荷重印加手段によって前記荷重の印加を終了した後における前記圧電素子が出力する前記電圧を測定する荷重印加終了後電圧測定手段と、
   前記荷重印加開始前電圧測定手段によって測定された前記電圧及び前記荷重印加終了後電圧測定手段によって測定された前記電圧に基づいて、前記摩擦力検出手段によって検出された前記摩擦力を補正するための回帰式を算出する回帰式算出手段と、
   前記回帰式算出手段によって算出された前記回帰式を用いて前記摩擦力検出手段によって検出された前記摩擦力を補正する補正摩擦力算出手段と、を有していることを特徴とする請求項１に記載の摩擦力測定装置。
3. 前記摩擦力補正手段によって補正された前記摩擦力及び前記第２の試験片を前記第１の試験片に向かって押しつける前記所定の力に基づいて、前記第１の試験片と前記第２の試験片との間の摩擦係数を算出する摩擦係数算出手段を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦力測定装置。
4. 第１の試験片を保持する第１の固定部と、前記第１の試験片と接触する第２の試験片を保持する第２の固定部と、前記第１の試験片と前記第２の試験片との間に生じた摩擦力に応じて電圧を出力する圧電素子と、前記第２の試験片を前記第１の試験片に向かって所定の力で押しつけるように前記第２の固定部に荷重を印加する荷重印加手段と、前記荷重印加手段によって前記第２の固定部に前記荷重を印加しているときに前記第１の固定部を前記第２の固定部に対して相対的に移動する駆動手段と、を有する摩擦力測定装置において用いられる摩擦力測定方法であって、
   前記駆動手段によって前記第１の固定部を前記第２の固定部に対して相対的に移動しているときに前記圧電素子が出力する前記電圧に基づいて前記第１の試験片と前記第２の試験片との間に生じる摩擦力を検出する摩擦力検出工程と、
   前記荷重印加手段によって前記荷重の印加を開始する前及び前記荷重の印加を終了した後それぞれの時点において前記圧電素子が出力する前記電圧を測定し、この測定した前記電圧に基づいて前記摩擦力検出工程で検出された前記摩擦力を補正する摩擦力補正工程を有していることを特徴とする摩擦力測定方法。

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