JP2595040B2

JP2595040B2 - 摩擦摩耗試験機

Info

Publication number: JP2595040B2
Application number: JP12350888A
Authority: JP
Inventors: 道雄伊藤; 雅士矢野; 健司伊藤; 茂喜小野; 寛之小森
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1997-03-26
Anticipated expiration: 2012-03-26
Also published as: JPH01292232A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、摩擦摩耗試験装置、例えば、弾性体および
合成樹脂等の粘弾性部材の摩擦力および摩擦トルク等摩
擦特性および摩耗量を精度よく測定する摩擦摩耗試験機
に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）従来、摩擦摩耗試験機としては、例えば、円板状の粘
弾性部材からなる試料の外周面を円板状の砥石の外周面
に一定荷重で押圧し、試料および砥石の各周速度を変え
て、外周面が互いにスリップするようにして、一定時間
における試料の摩耗量を測定するものがある。これは砥
石の同一の外周面を繰り返し使用するので、試料の摩耗
したカス等が外周面に付着する。そこで、これを防止す
るため、砥石の外周面に砂等を落下して摩耗試験を行
う、いわゆるランボーン摩耗試験機がある。しかしなが
ら、これらの摩耗試験機は試料の材質によっては、試料
がバウンドしたり、正確な摩耗量や摩擦力を測定できな
いことが多いという問題点がある。

また、円筒状のドラムの外周面に研摩部材としてのエ
メリーペーパーを取り付けた西独規格によるDIN摩耗試
験機がある。これは、試験する粘弾性部材からなる試料
の端面が、回転するドラムの外周面に一定荷重で押圧さ
れ、かつドラムの軸方向である研摩軸方向に移動し、常
に新しいエメリーペーパー上で摩耗試験を行う。しかし
ながら、試料は固形状で端面は固定されており、試料端
面に周速度を与えることはできないので、スリップ率を
変えた試験は不可能であり、また、試料の摩擦面を研摩
体の摩擦面に対して任意の角度を与える、いわゆるスリ
ップ角を与えた試験ができないという問題点があった。

従来、試料のスリップ率およびスリップ角を独立に与
えて摩耗させるとともに、摩擦力および摩耗量を精度よ
く測定できるものはなかった。

そこで本発明は、試料軸および研摩軸がそれぞれ独立
に所定の回転数で駆動できるとともに試料に任意のスリ
ップ率およびスリップ角を与えて試験でき、試料は常に
新しい研摩面で摩擦・摩耗試験ができ、そして、精度の
高い摩擦力、摩耗量の評価を長時間にわたり実施できる
摩擦摩耗試験機を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明に係る摩擦摩耗試験機は、駆動モータにより回
転され研摩面を外周に有する円筒状の研摩体と、研摩体
の外周面に接し回転可能な円板状の弾性試料を保持する
試験軸に連結部材Ａを介して連結し試料軸を駆動する試
料駆動手段と、研摩体の研摩面および弾性試料の外周面
の接触する接触位置と同一水平面に支点を有し支点から
延びる支持アームの先端部に前記試料軸を保持し、前記
接触位置を通り試料軸に垂直な垂直荷重線に沿った荷重
により弾性試料に負荷を印加する荷重印加手段と、試料
軸を連結部材Ｂを介して前記垂直荷重線の回りに回動す
る試料回動手段と、試料軸を研摩体の軸線方向に往復移
動する移動手段と、試料軸の弾性試料の近傍に設けたト
ルクセンサーを有し、弾性試料の摩擦トルクを検出する
摩擦トルク検出手段と、支持アームに組込まれ研摩体の
軸線方向の摩擦力を検出する摩擦力センサーを有する摩
擦力検出手段と、を備え、回転する研摩体の研摩面に回
転するとともに回動した弾性試料の外周面を所定の荷重
で押圧しながら研摩体の軸線方向に往復移動して摩耗さ
せ、摩耗量および摩擦特性を測定することを特徴として
いる。

（作用）本発明に係る摩擦摩耗試験機は、円筒状の研摩体を回
転する駆動モータ、弾性試料を保持する試料軸を駆動す
る試料駆動手段および試料回動手段を有しているので、
研摩体および弾性試料はそれぞれ独立して回転駆動して
弾性試料にスリップ率を与えることができるとともに、
試料回動手段により弾性試料を垂直荷重線の回りに回動
して、研摩体の研摩面上でスリップ角を与えることがで
きる。

また、弾性試料は支点から延びる支持アームの先端部
で試料軸に保持され、試料軸に垂直な垂直荷重線に沿っ
た荷重によって負荷される。試料軸は、連結部材Ａを介
して試料駆動手段に、連結部材Ｂを介して試料回動手段
に連結しているので、試料軸には試料駆動手段および試
料回動手段の主要部の重量は負荷されずに軽量にでき、
かつこれらの手段からの振動および力の伝達はこれらの
連結部材により吸収緩和され、試料軸には伝わらない。
そしてこれらは、さらに、弾性試料に負荷される荷重に
大きな影響を与えることなく、試料駆動手段による試料
軸の駆動ができ、試料回動手段による試料軸を垂直荷重
線の回りに回動できる。また、弾性試料は移動手段によ
り移動し、常に新しい研摩面にて摩耗されるので弾性試
料の研摩面は常に清浄であり、摩耗量の精度は向上す
る。

したがって、試料軸は荷重の負荷、弾性試料の回転、
試料軸の垂直荷重線回りの回動、摩耗量等に全く影響さ
れない。このため、試料軸に設けたトルクセンサーによ
り摩擦トルクが精度よく測定できるとともに、摩擦力セ
ンサーにより研摩体の軸線方向の摩擦力も精度よく測定
できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１〜４図は本発明に係る摩擦摩耗試験機の一実施例
を示す図である。

まず、構成について説明する。第１、２図において、
１は摩擦摩耗試験機であり、摩擦摩耗試験機１は、駆動
モータ２により軸線3Aの回りに回転され研摩面3aを外周
に有する円筒状の研摩体３と、研摩体３の研摩面3aに接
し回転可能な円板状の弾性試料５を保持する試料軸６を
有し、試料軸６に連結部材A7を介して連結し、試料軸６
を駆動する試料駆動手段８と、を備え、また、研摩体３
の研摩面3aおよび弾性試料５の外周面5aが接触する接触
位置Ｐと同一水平面Ｈに支点10を有し、支点10から延び
る支持アーム11の先端部11a内に保持される弾性試料５
に荷重を印加する荷重印加手段12と、試料軸６を連結部
材B14を介して接触位置Ｐを通り試料軸６に垂直な垂直
荷重線15の回りに回動する試料回動手段16と、を備えて
いる。

18は移動手段であり、移動手段18は試料駆動手段８、
荷重印加手段12および試料回動手段16を台上面19aにそ
れぞれ固定された可動台19と、可動台19の下側で固定架
台20上に軸線3Aに平行に設けられた２本のガイドレール
21と、ガイドレール21に案内されて可動台19を研摩体３
の軸線3A方向に往復移動可能なモータ22を有している。

第２図において、ブラシ23はその先端23aを研摩体３
の研摩面3aに接し、かつ、モータ23Aにより回転するよ
う設けられ、研摩面3aに付着する試料ガスを除き、研摩
面3aを常に清浄にする。

第１図において、24は摩擦トルク検出手段であり、摩
擦トルク検出手段24は第３図に示す試料軸６に保持され
た弾性試料５の近傍に設けられたトルクセンサー25と、
トルクセンサー25の出力する信号を受けて摩擦トルクを
算出する演算部26とを有している。27は摩擦力検出手段
であり、摩擦力検出手段27は支持アーム11に組込まれ、
研摩体３の軸線3A方向の摩擦力を検出する摩擦力センサ
ー28と、摩擦力センサー28の出力する信号を受けて摩擦
力を演算する演算部29とを有している。

さらに、詳細につき説明する。

第１図において、研摩体３は円筒状のドラムの外周に
研摩紙としてのエメリーペーパー等を脱着自在に取付け
研摩面3aを形成したものである。研摩体３はドラム軸31
に支持され、ドラム軸31の一端は固定架台20上にピロ型
軸受32に、他端は固定架台20上のアンギュラベアリング
33に支持され、クラッチ34および減速機35を介して駆動
モータ２に連結している。研摩体３は駆動モータ２によ
り任意の回転数で、すなわち、任意の周速度V₃で回転可
能である。また、エメリーペーパーを取り換える際には
クラッチ34により駆動系から切り離すことができる。

試料軸６は、第２、３図に示すように、支持アーム11
の先端部11aの下側部分の箱体37内にベアリングを介し
て保持され、試料軸６と直交する中間軸38とかさ歯車39
を介して連結している。そして、中間軸38は、第１図に
示す、可動台19に固定された軸受40により支持された軸
41とユニバーサルジョイント42で連結している。軸41
は、さらに歯車および減速機を介して駆動モータ43に連
結している。ここに、かさ歯車39、中間軸38、ユニバー
サルジョイント42、軸41および軸受40は連結部材A7を構
成し、歯車、減速機および駆動モータ43は、試料駆動手
段８を構成している。駆動モータ43を駆動することによ
り、駆動モータ43からの回転力は連結部材A7を介して試
料軸６に連結される。そして、試料軸６にナット6Aによ
り取付けられた弾性試料５は、研摩体３の回転数とは独
立して、任意の回転数で、すなわち、任意の周速度V₅で
回転する。このため、弾性試料５は研摩体３に対して周
速度Vsを変えて、任意のスリップ率を有するよう回転で
きる。

第２図において、支持アーム11の先端部11aの上側部
分には、前述の接触位置Ｐを通り試料軸６に垂直な垂直
荷重線15上に分銅45が取変可能に取付けられている。支
持アーム11は可動台19上に支持された支点10の回りに回
動可能である。支点10を中心に支持アーム11の反対側に
は釣合鐘46が設けられ、釣合鐘46は、分銅45を除き、箱
体37を含む支持アーム11の重量と釣り合っている。この
ため、任意に含んだ分銅45の重量のみが垂直荷重線15に
沿って箱体37内の試料軸６に取付けられた弾性試料５に
負荷され、弾性試料５を研摩体３の研摩面3aに押圧す
る。また、エアシリンダー47を作動させることにより弾
性試料５への負荷を除くことが可能である。試料軸６
は、前述のように、試料駆動手段８により連結部材A7を
介して駆動されるので、試料駆動手段８による振動およ
び力等は試料軸６に伝達されず、かつ、弾性試料５に負
荷される荷重に大きな影響を与えることなく、弾性試料
５を駆動できる。

第２図において、支持アーム11の先端部11aの中央部
分11bと下側の箱体37その間にはウォームホイール48が
介装され、ウォームホイール48は箱体37内の試料軸６を
垂直荷重線15の回りに回動可能である。第４図におい
て、ウォームホイール48は先端部11aに軸支されたウォ
ーム軸49およびユニバーサルジョイント50を介して可動
台19に固定された駆動モータ51に連結している。このた
め、駆動モータ51を駆動することによりウォームホイー
ル48を回動し試料軸６を垂直荷重線15の回りに回動して
弾性試料５の軸線5Aに対するスリップ角θを与える。52
はスプライン部であり、ユニバーサルジョイント50を伸
縮可能にする。53はポテンシオメータであり、ポテンシ
オメータ53は弾性試料５のスリップ角θを駆動モータ51
の軸の回転角として検出可能である。ここに、ユニバー
サルジョイント50は連結部材B14であり、試料回動手段1
6はウォームホイール48、ウォーム軸49および駆動モー
タ51から構成されている。

試料軸６を収納する箱体37はウォームホイール48によ
り垂直荷重線15の回りに回動され、ウォームホイール48
は連結部材B14を介して試料回動手段16により駆動され
るので、試料回動手段16による振動および力は試料軸６
には殆んど伝達されず、かつ、弾性試料５に負荷される
荷重に大きな影響を与えることなく試料軸６を回動しス
リップ角θを弾性試料５に与えることができる。

これらのため、弾性試料５に印加される負荷は試料駆
動手段８および試料回動手段16に殆んど影響されること
なくほぼ一定である。また、トルクセンサー25が試料軸
６の弾性試料５のすぐ近傍に設けられているので、摩擦
トルク検出手段24の摩擦トルクT₂₄の検出の精度は極め
て良好である。また、試料軸６が回動時、試料軸６が研
摩体３の軸線3A方向に往復移動時に生ずる軸線3Aと平行
な摩擦力F₂₇の検出の精度は大幅に向上する。

弾性試料５は、研摩体３の研摩面3aに接触して摩耗す
る際、移動手段18により研摩体３の軸線3Aと平行に往復
移動する。そして、弾性試料５の外周面5aは常にブラシ
23の先端23aにより清浄にされた研摩面3aに接している
ので、弾性試料５は常に同じ条件で摩耗する。このた
め、弾性試料５の摩耗量の精度は大幅に向上する。

（効果）以上説明したように、本発明によれば、摩擦摩耗試験
機の試料軸および摩耗体の研磨軸がそれぞれ独立に所定
の回転数で駆動できるとともに弾性試料に任意のスリッ
プ率およびスリップ角を与えて試験でき、弾性試料は常
に新しい研摩面で摩擦・摩耗試験ができる。そして精度
の高い摩擦力、摩耗量の評価が長時間にわたり実施でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明に係る摩擦摩耗試験機の一実施例を
示す図であり、第１図はその全体平面図、第２図は第１
図のII−II矢視側面図、第３図はその要部拡大断面図、
第４図はその要部拡大平面図である。１……摩擦摩耗試験機、２……駆動モータ、３……研摩体、５……弾性試料、６……試料軸、７……連結部材Ａ、８……試料駆動手段、 10……支点、 11……支持アーム、 12……荷重印加手段、 14……連結部材Ｂ、 15……垂直荷重線、 16……試料回動手段、 18……移動手段、 24……摩擦トルク検出手段、 25……トルクセンサー、 27……摩擦力検出手段、 28……摩擦力センサー、Ｐ……接触位置、Ｈ……水平面。

フロントページの続き (56)参考文献実開昭58−182144（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−186842（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動モータにより回転され研摩面を外周に
有する円筒状の研摩体と、研摩体の外周面に接し回転可
能な円板状の弾性試料を保持する試料軸に連結部材Ａを
介して連結し試料軸を駆動する試料駆動手段と、研摩体
の研摩面および弾性試料の外周面の接触する接触位置と
同一水平面に支点を有し支点から延びる支持アームの先
端部に前記試料軸を保持し、前記接触位置を通り試料軸
に垂直な垂直荷重線に沿った荷重により弾性試料に負荷
を印加する荷重印加手段と、試料軸を連結部材Ｂを介し
て前記垂直荷重線の回りに回動する試料回動手段と、試
料軸を研摩体の軸線方向に往復移動する移動手段と、試
料軸の弾性試料の近傍に設けたトルクセンサーを有し、
弾性試料の摩擦トルクを検出する摩擦トルク検出手段
と、支持アームに組込まれ研摩体の軸線方向の摩擦力を
検出する摩擦力センサーを有する摩擦力検出手段と、を
備え、回転する研摩体の研摩面に回転するとともに回動
した弾性試料の外周面を所定の荷重で押圧しながら研摩
体の軸線方向に往復移動して摩耗させ、摩耗量および摩
擦特性を測定することを特徴とする摩擦摩耗試験機。