JP3168416B2 - 摩擦・摩耗特性測定方法及び装置 - Google Patents
摩擦・摩耗特性測定方法及び装置Info
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- JP3168416B2 JP3168416B2 JP09850998A JP9850998A JP3168416B2 JP 3168416 B2 JP3168416 B2 JP 3168416B2 JP 09850998 A JP09850998 A JP 09850998A JP 9850998 A JP9850998 A JP 9850998A JP 3168416 B2 JP3168416 B2 JP 3168416B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は円柱状試験材の摩擦
・摩耗特性を精度よく測定する摩擦・摩耗特性測定方法
ならびにその装置に関するものである。
・摩耗特性を精度よく測定する摩擦・摩耗特性測定方法
ならびにその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】表面処理技術は工具の性能を飛躍的に向
上させる技術として、近年、切削加工工具のみならず、
深絞り工具、パンチ及びダイスなどの用途で期待されて
いる。
上させる技術として、近年、切削加工工具のみならず、
深絞り工具、パンチ及びダイスなどの用途で期待されて
いる。
【０００３】ところで、上記の如き表面処理された工具
においては、特に膜厚が数μｍ以下と非常に薄い場合、
当該処理膜が摩擦・摩耗後にどの程度残っているか、換
言すると、下地元材が露出するかどうかが非常に重要な
ことであり、そのため薄い膜厚内の摩耗状態を評価する
ことが必要となってくる。
においては、特に膜厚が数μｍ以下と非常に薄い場合、
当該処理膜が摩擦・摩耗後にどの程度残っているか、換
言すると、下地元材が露出するかどうかが非常に重要な
ことであり、そのため薄い膜厚内の摩耗状態を評価する
ことが必要となってくる。
【０００４】そこで、従来、円柱状工具材を始め、円柱
状試験材の摩擦・摩耗挙動の測定に種々の方法が検討さ
れているが、なかでも最も一般的に用いられて来た方法
はピン・オン・ディスク法と呼ばれる方法である。この
方法は回転している円盤に普通は先端を半球状としたピ
ンを押し付け、すべり距離と円盤又はピンに生じる摩耗
量、主として重量減、摩耗溝深さなどを測定することに
よって両者間の摩擦・摩耗特性を評価する方法である。
状試験材の摩擦・摩耗挙動の測定に種々の方法が検討さ
れているが、なかでも最も一般的に用いられて来た方法
はピン・オン・ディスク法と呼ばれる方法である。この
方法は回転している円盤に普通は先端を半球状としたピ
ンを押し付け、すべり距離と円盤又はピンに生じる摩耗
量、主として重量減、摩耗溝深さなどを測定することに
よって両者間の摩擦・摩耗特性を評価する方法である。
【０００５】しかし、この方法では、接触が円盤上の同
一位置で生じること、表面処理材、即ち金属表面にＰＶ
Ｄ、ＣＶＤ、イオン注入などによって種々の薄膜を形成
させ耐摩耗特性を高めた処理材に適用する場合にはピン
側を試験材にした場合、摩耗量の測定が困難なこと、ま
たディスク側を試験材とした場合、接触軌道上の特定の
点をピンに常に接触させることができないため、すべり
距離と摩耗量との関係がピン・ディスクの配置条件によ
って異なること等の欠点を有していた。
一位置で生じること、表面処理材、即ち金属表面にＰＶ
Ｄ、ＣＶＤ、イオン注入などによって種々の薄膜を形成
させ耐摩耗特性を高めた処理材に適用する場合にはピン
側を試験材にした場合、摩耗量の測定が困難なこと、ま
たディスク側を試験材とした場合、接触軌道上の特定の
点をピンに常に接触させることができないため、すべり
距離と摩耗量との関係がピン・ディスクの配置条件によ
って異なること等の欠点を有していた。
【０００６】また金属塑性加工用工具と被加工材の界面
のように工具表面が相手材の塑性変形によって生じた新
たな金属表面（新生面）と接触する条件下での摩擦・摩
耗特性を評価しようとする場合、同一位置での接触によ
る摩擦・摩耗挙動の評価方法では必らずしも実用時の挙
動と一致しない問題があった。
のように工具表面が相手材の塑性変形によって生じた新
たな金属表面（新生面）と接触する条件下での摩擦・摩
耗特性を評価しようとする場合、同一位置での接触によ
る摩擦・摩耗挙動の評価方法では必らずしも実用時の挙
動と一致しない問題があった。
【０００７】そこで、これらの問題に対処すべく、図１
に示すように表面を試験直前に旋削加工した円柱状の相
手材Ｂを旋盤に取付けて回転させ、これに工具台上の特
殊治具に固定した円柱状の試験材Ａを相手材の回転中心
軸に荷重Ｎの力線方向を交差させて押し付け、その摩擦
・摩耗特性を評価する研究を試みて来た。
に示すように表面を試験直前に旋削加工した円柱状の相
手材Ｂを旋盤に取付けて回転させ、これに工具台上の特
殊治具に固定した円柱状の試験材Ａを相手材の回転中心
軸に荷重Ｎの力線方向を交差させて押し付け、その摩擦
・摩耗特性を評価する研究を試みて来た。
【０００８】さらに旋盤の工具台送り機構を利用して、
接触点を連続的に移動させ、前述の新生面接触に近い摩
擦・摩耗特性値を評価できることを研究すると共に、こ
の方式の摩擦・摩耗特性測定装置は従来の接触位置固定
型の試験方法に比べて表面処理材の特性を的確に評価で
きることを知見して来た。
接触点を連続的に移動させ、前述の新生面接触に近い摩
擦・摩耗特性値を評価できることを研究すると共に、こ
の方式の摩擦・摩耗特性測定装置は従来の接触位置固定
型の試験方法に比べて表面処理材の特性を的確に評価で
きることを知見して来た。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記試験材を
回転する相手材に押し付け評価する方法では、円柱状試
験材を相手材に対し垂直に押し付けて、力線方向を相手
材の回転中心線と一致させているため、接触部での接触
条件が安定せず不安定な状態であり、特に高い押付力で
測定しようとする場合にはかなりの振動が生じ測定誤差
を生じる要因となっていた。
回転する相手材に押し付け評価する方法では、円柱状試
験材を相手材に対し垂直に押し付けて、力線方向を相手
材の回転中心線と一致させているため、接触部での接触
条件が安定せず不安定な状態であり、特に高い押付力で
測定しようとする場合にはかなりの振動が生じ測定誤差
を生じる要因となっていた。
【００１０】また、摩耗深さが膜厚に達して試験材が露
出するようになると、試験材と相手材との凝着が発生
し、この領域では振動が大きく、実用上の誤差が大きく
なり、摩擦・摩耗特性の正しい評価は困難であった。
出するようになると、試験材と相手材との凝着が発生
し、この領域では振動が大きく、実用上の誤差が大きく
なり、摩擦・摩耗特性の正しい評価は困難であった。
【００１１】そこで、本発明は上述の如き問題に対処
し、更にその解決を目指し、特に相手材に対する試験材
の接触角度の変化に着目することにより、高い押付力で
押し付けた場合でも振動を起こすことなく、接触状態を
安定化させて摩擦・摩耗特性を簡便に、かつ精度よく測
定可能ならしめることを目的とするものである。
し、更にその解決を目指し、特に相手材に対する試験材
の接触角度の変化に着目することにより、高い押付力で
押し付けた場合でも振動を起こすことなく、接触状態を
安定化させて摩擦・摩耗特性を簡便に、かつ精度よく測
定可能ならしめることを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】即ち、上記目的に適合す
る本発明の特徴は、先ず、円心軸上で回転しつつある円
柱状または円板状の相手材外周面に円柱状試験材を押し
付け、摩擦・摩耗特性を測定する方法において、前記円
柱状試験材を、その中心軸が相手材の回転接線方向と平
行となるように相手材に押し付け、かつ相手材に押し付
ける試験荷重の力線方向が、相手材の回転中心軸と交差
しないようにしたことを特徴とする。なお、ここで試験
荷重の力線とは相手材に押し付ける本来の押し付け方向
の試験荷重の力線であり、本明細書中においても同様で
ある。
る本発明の特徴は、先ず、円心軸上で回転しつつある円
柱状または円板状の相手材外周面に円柱状試験材を押し
付け、摩擦・摩耗特性を測定する方法において、前記円
柱状試験材を、その中心軸が相手材の回転接線方向と平
行となるように相手材に押し付け、かつ相手材に押し付
ける試験荷重の力線方向が、相手材の回転中心軸と交差
しないようにしたことを特徴とする。なお、ここで試験
荷重の力線とは相手材に押し付ける本来の押し付け方向
の試験荷重の力線であり、本明細書中においても同様で
ある。
【００１３】この場合、試験荷重の力線を含む平面が相
手材の回転中心軸と直交する平面上で、円柱状試験材が
相手材と接触する点と相手材の回転中心軸を結ぶ線が、
力線方向となす角度を８〜１５度とすることが好適であ
る。また、円柱状試験材と、相手材との接触点は固定に
限らず、当該位置を相対的に移動せしめて測定すること
も１つの特徴である。
手材の回転中心軸と直交する平面上で、円柱状試験材が
相手材と接触する点と相手材の回転中心軸を結ぶ線が、
力線方向となす角度を８〜１５度とすることが好適であ
る。また、円柱状試験材と、相手材との接触点は固定に
限らず、当該位置を相対的に移動せしめて測定すること
も１つの特徴である。
【００１４】更に具体的に測定する態様として、円柱状
試験材を相手材に押し付ける試験荷重の力線上と、その
力線に直交し、かつ相手材の回転方向に平行な線上とに
夫々ロードセルを配置し、試験荷重と、それから派生す
る力線方向に垂直な方向の力を同時に直接計測すること
も効果的である。
試験材を相手材に押し付ける試験荷重の力線上と、その
力線に直交し、かつ相手材の回転方向に平行な線上とに
夫々ロードセルを配置し、試験荷重と、それから派生す
る力線方向に垂直な方向の力を同時に直接計測すること
も効果的である。
【００１５】更に円柱状試験材を、その円心軸上で回転
させない状態で、回転しつつある相手材に押し付けたま
ま、相手材の回転中心軸と平行に移動させ、円柱状試験
材の相手材との固定された接触点において摩耗痕を発生
させ、摩擦・摩耗状態の経時変化を計測することも有効
な特徴である。そして、この場合、円柱状試験材の摩耗
痕を相手材との接触点における法線方向から観察し、摩
耗痕が形成する楕円形状の、円柱状試験材の中心軸と平
行な長軸の寸法を測定してこの数値により摩耗深さを算
出する。
させない状態で、回転しつつある相手材に押し付けたま
ま、相手材の回転中心軸と平行に移動させ、円柱状試験
材の相手材との固定された接触点において摩耗痕を発生
させ、摩擦・摩耗状態の経時変化を計測することも有効
な特徴である。そして、この場合、円柱状試験材の摩耗
痕を相手材との接触点における法線方向から観察し、摩
耗痕が形成する楕円形状の、円柱状試験材の中心軸と平
行な長軸の寸法を測定してこの数値により摩耗深さを算
出する。
【００１６】本発明は上述の各測定方法と共にこれを実
施する装置として、円柱状又は円板状の相手材を円心軸
上で回転可能に取り付ける取付機構と、円柱状試験材を
固定する固定機構よりなり、円柱状試験材固定機構は、
相手材に対し接触、離隔可能であると共に、傾斜角度調
整自在であり、かつ押付力に応じて生じる荷重を検出し
得る機構を具備している摩擦・摩耗特性測定装置も他の
特徴とするところである。
施する装置として、円柱状又は円板状の相手材を円心軸
上で回転可能に取り付ける取付機構と、円柱状試験材を
固定する固定機構よりなり、円柱状試験材固定機構は、
相手材に対し接触、離隔可能であると共に、傾斜角度調
整自在であり、かつ押付力に応じて生じる荷重を検出し
得る機構を具備している摩擦・摩耗特性測定装置も他の
特徴とするところである。
【００１７】
【作用】前記本発明に示すように相手材の回転軸に対し
円柱状試験材の接触角度を変えて押し付けるときは、回
転軸に対し垂直方向に押し付ける場合に比し、接触位置
での振動が小さくなり、安定した測定が可能となる。即
ち、図３にみられるように接触点ａと相手材の回転中心
軸Ｏを結ぶ線が試験荷重の力線方向となす角度をαとす
れば、接触点における接線に垂直方向の力ＰN はＰN ＝
Ｔｓｉｎα＋Ｎｃｏｓα、同接線方向の接線力ＰT はＰ
T ＝Ｔｃｏｓα−Ｎｓｉｎα（但し、Ｔは力線方向に垂
直な方向の力、Ｎは力線方向の力（荷重）である。）と
なり、接線に垂直な力ＰN が大きくなる一方、接線力Ｐ
T は相手材の回転軸に交差して垂直に押し付けた場合の
接線力に比し小さくなることが振動を減少させ、安定性
を向上させるのに寄与していると考えられる。
円柱状試験材の接触角度を変えて押し付けるときは、回
転軸に対し垂直方向に押し付ける場合に比し、接触位置
での振動が小さくなり、安定した測定が可能となる。即
ち、図３にみられるように接触点ａと相手材の回転中心
軸Ｏを結ぶ線が試験荷重の力線方向となす角度をαとす
れば、接触点における接線に垂直方向の力ＰN はＰN ＝
Ｔｓｉｎα＋Ｎｃｏｓα、同接線方向の接線力ＰT はＰ
T ＝Ｔｃｏｓα−Ｎｓｉｎα（但し、Ｔは力線方向に垂
直な方向の力、Ｎは力線方向の力（荷重）である。）と
なり、接線に垂直な力ＰN が大きくなる一方、接線力Ｐ
T は相手材の回転軸に交差して垂直に押し付けた場合の
接線力に比し小さくなることが振動を減少させ、安定性
を向上させるのに寄与していると考えられる。
【００１８】また、本発明において円柱状試験材と相手
材との接触位置を相対的に移動せしめるときは常に相手
材の新生面、即ち、原形が接触するので相手材の摩耗後
の形状変形した個所の供給を避けることができ、常時、
楕円形状の摩耗痕を形成でき、この長軸を計測するのみ
で、算式により精度の高い摩耗量の測定を可能ならしめ
る。
材との接触位置を相対的に移動せしめるときは常に相手
材の新生面、即ち、原形が接触するので相手材の摩耗後
の形状変形した個所の供給を避けることができ、常時、
楕円形状の摩耗痕を形成でき、この長軸を計測するのみ
で、算式により精度の高い摩耗量の測定を可能ならしめ
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、更に本発明の具体的態様を
添付図面にもとづいて詳述する。
添付図面にもとづいて詳述する。
【００２０】図２及び図３は本発明測定方法の基本原理
を示すもので、図に示すように、図１におけると同じく
円柱状又は円板の相手材Ｂを旋盤等に取り付けて回転さ
せ、その回転しつつある相手材Ｂの外周面に円柱状試験
材Ａを交差して押し付け、摩擦・摩耗特性を測定するも
のであるが、本発明においては円柱状試験材Ａを円心軸
Ｏ上で回転する相手材Ｂの外周面に押し付ける試験荷重
Ｎの力線方向が相手材Ｂの回転中心軸Ｏと交差しないよ
うにして押し付けられている。
を示すもので、図に示すように、図１におけると同じく
円柱状又は円板の相手材Ｂを旋盤等に取り付けて回転さ
せ、その回転しつつある相手材Ｂの外周面に円柱状試験
材Ａを交差して押し付け、摩擦・摩耗特性を測定するも
のであるが、本発明においては円柱状試験材Ａを円心軸
Ｏ上で回転する相手材Ｂの外周面に押し付ける試験荷重
Ｎの力線方向が相手材Ｂの回転中心軸Ｏと交差しないよ
うにして押し付けられている。
【００２１】このように試験荷重の力線を相手材Ｂの回
転中心軸軸Ｏと交差しないような状態で押し付けること
により、従前より安定した測定が可能となるに至った経
緯については多くの実験の結果によるものであるが、次
の如き理由によるものと推定される。即ち、図３に示す
ように接触点ａと相手材Ｂの回転中心軸Ｏを結ぶ線が力
線方向となす角度αとし、試験荷重の力線方向の力を
Ｎ、力線方向に垂直な方向の力（接線力）をＴ、接触点
ａにおける接線方向接線力をＰＴ、接触点ａにおける接
線方向に垂直な方向の力をＰＮとすると、図１に示す従
来方式ではＮ＝ＰＮ、Ｔ＝ＰＴであるのに対し、図２、
図３に示す本発明においてはＰＮ＝Ｔｓｉｎα＋Ｎｃｏ
ｓα、ＰＴ＝Ｔｃｏｓα−Ｎｓｉｎαとなり、従来方式
に比し、本発明は接線方向に垂直な方向の力ＰＮが大き
くなる一方、接線力ＰＴは小さくなる。これは試験材Ａ
を相手材Ｂに押し付けるとき、振動に原因となる摩擦力
が接線力ＰＴであることからすれば本発明の場合が従来
方式に比し、遙かに振動が少なくなることであり、測定
の誤差が減少されるのに寄与している。
転中心軸軸Ｏと交差しないような状態で押し付けること
により、従前より安定した測定が可能となるに至った経
緯については多くの実験の結果によるものであるが、次
の如き理由によるものと推定される。即ち、図３に示す
ように接触点ａと相手材Ｂの回転中心軸Ｏを結ぶ線が力
線方向となす角度αとし、試験荷重の力線方向の力を
Ｎ、力線方向に垂直な方向の力（接線力）をＴ、接触点
ａにおける接線方向接線力をＰＴ、接触点ａにおける接
線方向に垂直な方向の力をＰＮとすると、図１に示す従
来方式ではＮ＝ＰＮ、Ｔ＝ＰＴであるのに対し、図２、
図３に示す本発明においてはＰＮ＝Ｔｓｉｎα＋Ｎｃｏ
ｓα、ＰＴ＝Ｔｃｏｓα−Ｎｓｉｎαとなり、従来方式
に比し、本発明は接線方向に垂直な方向の力ＰＮが大き
くなる一方、接線力ＰＴは小さくなる。これは試験材Ａ
を相手材Ｂに押し付けるとき、振動に原因となる摩擦力
が接線力ＰＴであることからすれば本発明の場合が従来
方式に比し、遙かに振動が少なくなることであり、測定
の誤差が減少されるのに寄与している。
【００２２】図４は更に上記の場合における相手材Ｂと
試験材Ａの傾斜角度に関する実験例であり、同図に示す
ように試験荷重の力線を含む平面が相手材Ｂの回転中心
軸Ｏと直交する平面上で、円柱状試験材Ａが相手材Ｂと
接触する点ａと、相手材Ｂの回転中心軸Ｏを結ぶ線（Ｏ
−ａ）が力線方向となす角度をαとして、その振れの状
況を観察すると、図４（ロ）に示す接線力Ｔに対する振
動の振巾ΔＴの割合ΔＴ／Ｔは図４（ハ）に示すように
約８度の傾斜接触により振動の振巾ΔＴは小さくなり、
８〜１５度において安定した測定に最も有効であること
が実証された。即ち、本発明の測定において、試験材Ａ
を相手材Ｂに対し押し付け接触させる位置は上記角度α
が８〜１５度が測定精度上、最適であると言える。
試験材Ａの傾斜角度に関する実験例であり、同図に示す
ように試験荷重の力線を含む平面が相手材Ｂの回転中心
軸Ｏと直交する平面上で、円柱状試験材Ａが相手材Ｂと
接触する点ａと、相手材Ｂの回転中心軸Ｏを結ぶ線（Ｏ
−ａ）が力線方向となす角度をαとして、その振れの状
況を観察すると、図４（ロ）に示す接線力Ｔに対する振
動の振巾ΔＴの割合ΔＴ／Ｔは図４（ハ）に示すように
約８度の傾斜接触により振動の振巾ΔＴは小さくなり、
８〜１５度において安定した測定に最も有効であること
が実証された。即ち、本発明の測定において、試験材Ａ
を相手材Ｂに対し押し付け接触させる位置は上記角度α
が８〜１５度が測定精度上、最適であると言える。
【００２３】なお、本発明で円柱状試験材Ａをその円心
軸上で回転させない状態で、回転しつつある相手材Ｂに
押し付けたまま、相手材Ｂの回転中心軸Ｏと平行に移動
させると、試験材Ａ上に生じる固定摩耗痕Ｓは図５に示
す如き楕円形状となる。
軸上で回転させない状態で、回転しつつある相手材Ｂに
押し付けたまま、相手材Ｂの回転中心軸Ｏと平行に移動
させると、試験材Ａ上に生じる固定摩耗痕Ｓは図５に示
す如き楕円形状となる。
【００２４】そこで、この楕円形状の摩耗痕を相手材と
の接触点ａにおける法線方向から観察し、円柱状試験材
Ａの中心軸と平行な長軸Ｒの寸法を測定することによ
り、試験時間（実すべり距離）に対する最大摩耗深さ
や、試験材が表面処理材の場合には膜厚など摩耗量を幾
何形状の算式により精度よく測定することが可能であ
る。
の接触点ａにおける法線方向から観察し、円柱状試験材
Ａの中心軸と平行な長軸Ｒの寸法を測定することによ
り、試験時間（実すべり距離）に対する最大摩耗深さ
や、試験材が表面処理材の場合には膜厚など摩耗量を幾
何形状の算式により精度よく測定することが可能であ
る。
【００２５】かくして、上記の如き測定方法にもとづい
て摩耗量の測定が行われるが、本発明では試験荷重の力
線方向の力Ｎおよびそれから派生する力Ｔをその力線上
で直接ロードセルによって計測を行うことにより、更に
測定精度を高めることが可能である。
て摩耗量の測定が行われるが、本発明では試験荷重の力
線方向の力Ｎおよびそれから派生する力Ｔをその力線上
で直接ロードセルによって計測を行うことにより、更に
測定精度を高めることが可能である。
【００２６】図６は上記本発明測定方法を実施するのに
用いる装置の１例を示しており、図においてＢは回転可
能に配設された円柱状又は円板状の相手材であり、図示
していないが、旋盤の如き装置の被加工材取付部を取付
機構として円心軸上を回転可能に取り付けられており、
その外周に接触して円柱状試験材Ａを固定し、上記相手
材Ｂの外周面に押し付ける円柱状試験材固定機構Ｍが配
設されている。
用いる装置の１例を示しており、図においてＢは回転可
能に配設された円柱状又は円板状の相手材であり、図示
していないが、旋盤の如き装置の被加工材取付部を取付
機構として円心軸上を回転可能に取り付けられており、
その外周に接触して円柱状試験材Ａを固定し、上記相手
材Ｂの外周面に押し付ける円柱状試験材固定機構Ｍが配
設されている。
【００２７】この円柱状試験材固定機構Ｍは角度可変式
縦横方向圧縮型ロードセル使用トライボメータの如き既
知の装置を改良することにより使用が可能であり、図６
に示す装置はかかる装置の使用例である。
縦横方向圧縮型ロードセル使用トライボメータの如き既
知の装置を改良することにより使用が可能であり、図６
に示す装置はかかる装置の使用例である。
【００２８】上記試験材固定機構Ｍは、図に示すよう
に、相手材Ｂの外周に接触して試験材Ａを保持し得るよ
うピースホルダー１が配設されており、このホルダー１
が相手材Ｂに対し、接触、離隔が可能であるように一連
の摺動機構を介して取着され、その前端に角度調整ボル
ト２により傾斜角度調整可能にピースホルダー１が取り
付けられている。
に、相手材Ｂの外周に接触して試験材Ａを保持し得るよ
うピースホルダー１が配設されており、このホルダー１
が相手材Ｂに対し、接触、離隔が可能であるように一連
の摺動機構を介して取着され、その前端に角度調整ボル
ト２により傾斜角度調整可能にピースホルダー１が取り
付けられている。
【００２９】ここで、上記ピースホルダー１を相手材に
対し接触、離隔するための一連の摺動機構は、前記縦横
方向圧縮型ロードセル仕様トライボメーター等のベース
１２上のレール１３に摺動可能に架設された台車ベース
１４にボルト１５によってスライドユニットベース１６
が固定され、更にこのスライドユニットベース１６にピ
ースホルダーベース１１が固定されてピースホルダーベ
ース１１より延びる取付部１１ａに連結部１０を介して
ピースホルダー１の基部３が角度調整ボルト２によって
固定されている。図中、４及び５はボルトであり、ボル
ト４の下端はスライドユニットベース１６より前方に延
びた延設部の前部に連なり、ベース高さ調整ボルト６を
含むベース高さ調整ユニット７により高さ調整可能に設
けられたロードセルベース８のロードセル９に接触して
垂直方向の荷重を検知し得るようになっている。そし
て、もう一つのボルト５は、それを回転させることによ
り、連結部１０を上下させることができ、試験材Ａの力
線方向の力を検出するユニット２１内のロードセルの中
心と、試験材Ａが相手材Ｂと接触する点ａが同心線上に
なるように調整可能に形成されている。
対し接触、離隔するための一連の摺動機構は、前記縦横
方向圧縮型ロードセル仕様トライボメーター等のベース
１２上のレール１３に摺動可能に架設された台車ベース
１４にボルト１５によってスライドユニットベース１６
が固定され、更にこのスライドユニットベース１６にピ
ースホルダーベース１１が固定されてピースホルダーベ
ース１１より延びる取付部１１ａに連結部１０を介して
ピースホルダー１の基部３が角度調整ボルト２によって
固定されている。図中、４及び５はボルトであり、ボル
ト４の下端はスライドユニットベース１６より前方に延
びた延設部の前部に連なり、ベース高さ調整ボルト６を
含むベース高さ調整ユニット７により高さ調整可能に設
けられたロードセルベース８のロードセル９に接触して
垂直方向の荷重を検知し得るようになっている。そし
て、もう一つのボルト５は、それを回転させることによ
り、連結部１０を上下させることができ、試験材Ａの力
線方向の力を検出するユニット２１内のロードセルの中
心と、試験材Ａが相手材Ｂと接触する点ａが同心線上に
なるように調整可能に形成されている。
【００３０】ピースホルダーベース１１は内部にスライ
ダー１７を上下動可能に保持しており、スライダー上部
には上下をＯリング１９で止着したスプリング１８を内
蔵したロード調節スクリュー２０が設けられていて、こ
のスプリングの押圧力が、試験荷重Ｎが負荷される前
に、上記連結部１０とボルト４を介して、ロードセル９
にプレロードとして付加できるようになっている。図
中、２１は試験材Ａの力線方向の試験荷重を検出するロ
ードセルユニットであり、前記ベース１２上における台
車ベース１４に対しスライドユニットベース１６の後方
で台車２２に取着されており、スライドユニットベース
１６と同じく摺動可能で後方よりスプリング等２３によ
って押圧保持されている。そして、このロードセルユニ
ット２１は試験材Ａの試験荷重の力線上で、該力線方向
の力を検出せしめている。図中、２４は台車のストッパ
ーである。
ダー１７を上下動可能に保持しており、スライダー上部
には上下をＯリング１９で止着したスプリング１８を内
蔵したロード調節スクリュー２０が設けられていて、こ
のスプリングの押圧力が、試験荷重Ｎが負荷される前
に、上記連結部１０とボルト４を介して、ロードセル９
にプレロードとして付加できるようになっている。図
中、２１は試験材Ａの力線方向の試験荷重を検出するロ
ードセルユニットであり、前記ベース１２上における台
車ベース１４に対しスライドユニットベース１６の後方
で台車２２に取着されており、スライドユニットベース
１６と同じく摺動可能で後方よりスプリング等２３によ
って押圧保持されている。そして、このロードセルユニ
ット２１は試験材Ａの試験荷重の力線上で、該力線方向
の力を検出せしめている。図中、２４は台車のストッパ
ーである。
【００３１】しかして、上記装置においてピースホルダ
ー１は、試験材Ａを挟持すべくチャック型式となってお
り、図７に示すように各ボルトを回転させて角度を調整
すると共に、ベース高さ調整ユニットのボルトを回転さ
せて高さを調整し、力線方向を後方のロードセル２１の
中心と一致させ、また試験荷重から派生する力線方向に
垂直な方向の荷重を前部のロードセル９により検出して
縦横両方向の荷重を計測する。かくして、上記装置より
試験荷重及びそれより派生する荷重を直接、２個のロー
ドセル即ち、前部のロードセル９とロードセルユニット
２１内のロードセルによって計測が可能となり、精度の
高い計測数値を得ることができる。
ー１は、試験材Ａを挟持すべくチャック型式となってお
り、図７に示すように各ボルトを回転させて角度を調整
すると共に、ベース高さ調整ユニットのボルトを回転さ
せて高さを調整し、力線方向を後方のロードセル２１の
中心と一致させ、また試験荷重から派生する力線方向に
垂直な方向の荷重を前部のロードセル９により検出して
縦横両方向の荷重を計測する。かくして、上記装置より
試験荷重及びそれより派生する荷重を直接、２個のロー
ドセル即ち、前部のロードセル９とロードセルユニット
２１内のロードセルによって計測が可能となり、精度の
高い計測数値を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明は以上のように円柱状試験材を相
手材に押し付けるにあたり、その力線方向が相手材の回
転中心軸と交差しないようにしたものであり、従来方式
では振動が大きく、実用上、大きな誤差が発生して摩擦
・摩耗特性の評価が難しかったものでも、ほとんど振動
を抑えることができ、安定したデータを得ることができ
ると共に、計測に際し、その試験荷重及びそれより派生
する垂直方向の荷重が直接ロードセルによって計測可能
となるので計測精度をより向上させる顕著な効果を有し
ている。
手材に押し付けるにあたり、その力線方向が相手材の回
転中心軸と交差しないようにしたものであり、従来方式
では振動が大きく、実用上、大きな誤差が発生して摩擦
・摩耗特性の評価が難しかったものでも、ほとんど振動
を抑えることができ、安定したデータを得ることができ
ると共に、計測に際し、その試験荷重及びそれより派生
する垂直方向の荷重が直接ロードセルによって計測可能
となるので計測精度をより向上させる顕著な効果を有し
ている。
【００３３】また、本発明において試験材と相手材との
接触位置を相対的に移動させ、更に試験材を回転させな
い状態で相手材の回転中心軸と平行に移動させる等によ
り試験材の固定した特定の接触点に連続して相手材の新
生面を供給することができることから、実挙動に近い評
価ができるのみならず、試験材の特定点に連続して試験
荷重をかけることができるので経時変化の正確な計測も
できる利点を有している。
接触位置を相対的に移動させ、更に試験材を回転させな
い状態で相手材の回転中心軸と平行に移動させる等によ
り試験材の固定した特定の接触点に連続して相手材の新
生面を供給することができることから、実挙動に近い評
価ができるのみならず、試験材の特定点に連続して試験
荷重をかけることができるので経時変化の正確な計測も
できる利点を有している。
【００３４】また、一連の荷重条件下でテストが完了し
た後、条件を変えてテストする際に、試験材を少し位置
を変えて取り付けることにより、試験材の新しい面を供
試できるので、試験材の物性を全く同一のまま、新しい
条件下で試験が可能である。また常に相手材の新生面す
なわち原形が接触するので、相手材の摩耗後の形状変形
した個所の供給を避けることができ、常に楕円形状の摩
耗痕を形成でき、その長軸を計測することのみで、幾何
形状の算式により、精度の高い摩耗量の測定が可能であ
る等の特長を有し、摩擦・摩耗特性測定方法として極め
て高精度の測定方法である。なお、請求項７に係る本発
明装置はロードセルを２個配し、試験荷重とそれに垂直
な荷重の計測に頗る有効かつ実用性に富む装置である。
た後、条件を変えてテストする際に、試験材を少し位置
を変えて取り付けることにより、試験材の新しい面を供
試できるので、試験材の物性を全く同一のまま、新しい
条件下で試験が可能である。また常に相手材の新生面す
なわち原形が接触するので、相手材の摩耗後の形状変形
した個所の供給を避けることができ、常に楕円形状の摩
耗痕を形成でき、その長軸を計測することのみで、幾何
形状の算式により、精度の高い摩耗量の測定が可能であ
る等の特長を有し、摩擦・摩耗特性測定方法として極め
て高精度の測定方法である。なお、請求項７に係る本発
明装置はロードセルを２個配し、試験荷重とそれに垂直
な荷重の計測に頗る有効かつ実用性に富む装置である。
【図１】（イ）（ロ）は従来の試験材押し付けによる方
法の基本原理を示す概要図で、（イ）は斜視図、（ロ）
は側面図である。
法の基本原理を示す概要図で、（イ）は斜視図、（ロ）
は側面図である。
【図２】（イ）（ロ）は本発明方法の基本原理を示す概
要図で、（イ）は斜視図、（ロ）は側面図である。
要図で、（イ）は斜視図、（ロ）は側面図である。
【図３】本発明方法における各方向の荷重状況を示す説
明図である。
明図である。
【図４】（イ）（ロ）（ハ）は本発明方法の効果確認状
況を示し、（イ）は基本的な荷重の状況図、（ロ）は測
定できる接線力と振動の振れ巾との状況を示す図、
（ハ）は各傾斜角度における接線力に対する振動の振幅
の状況を示す図表である。
況を示し、（イ）は基本的な荷重の状況図、（ロ）は測
定できる接線力と振動の振れ巾との状況を示す図、
（ハ）は各傾斜角度における接線力に対する振動の振幅
の状況を示す図表である。
【図５】楕円形状の摩耗痕を示す概要図である。
【図６】本発明方法を実施する装置の要部概要図であ
る。
る。
【図７】上記装置の前部一部を示す概要図である。
Ａ 円柱状試験材 Ｂ 相手材 Ｎ 試験荷重（力線方向の力） Ｔ 力線方向に垂直な方向の力 ａ 接触点 Ｏ 相手材の回転中心軸 α 接触点と相手材の回転中心軸を結ぶ線が力線方向と
なす角度 Ｓ 摩擦痕 Ｍ 試験材固定機構 １ ピースホルダー ２ 角度調整ボルト ６ ベース高さ調整ボルト ９ ロードセル ２１ ロードセルユニット
なす角度 Ｓ 摩擦痕 Ｍ 試験材固定機構 １ ピースホルダー ２ 角度調整ボルト ６ ベース高さ調整ボルト ９ ロードセル ２１ ロードセルユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−30040（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−273040（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−188058（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−188059（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 3/56 G01L 5/00 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】円心軸上で回転しつつある円柱状または円
板上の相手材外周面に円柱状試験材を押しつけ、摩擦・
摩耗性を測定する方法において、前記円柱状試験材を、
その中心軸が相手材の回転接線方向と平行となるように
相手材に押しつけ、かつ相手材に押し付ける試験荷重の
力線方向が相手材の回転中心軸と交差しないことを特徴
とする摩擦・摩耗特性測定方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の測定方法において、試験
荷重の力線を含む平面が相手材の回転中心軸と直交する
平面上で、円柱状試験材が相手材と接触する点と相手材
の回転中心軸を結ぶ線が、力線方向となす角度が８〜１
５度である摩擦・摩耗特性測定方法。 - 【請求項３】 円柱状試験材と相手材との接触位置を相
対的に移動せしめる請求項１または２記載の摩擦・摩耗
特性測定方法。 - 【請求項４】 円柱状試験材を相手材に押し付ける試験
荷重の力線上と、その力線に直交しかつ相手材の回転方
向に平行な線上とにそれぞれロードセルを配置し、試験
荷重と、それから派生する力線方向に垂直な方向の力を
計測する請求項１、２又は３記載の摩擦・摩耗特性測定
方法。 - 【請求項５】 円柱状試験材を、その円心軸上で回転さ
せない状態で、回転しつつある相手材に相手材に押し付
けたまま、相手材の回転中心軸と平行に移動させ、円柱
状試験材に相手材との接触点において摩耗痕を発生さ
せ、摩擦・摩耗状態の経時変化を計測する請求項１，
２，３又は４記載の摩擦・摩耗特性測定方法。 - 【請求項６】 円柱状試験材上の摩耗痕を、相手材との
接触点における法線方向から観察し、摩耗痕が形成する
楕円形状の、円柱状試験材の中心軸と平行な長軸の寸法
を測定して、この数値により摩耗深さを算出する請求項
５記載の摩擦・摩耗特性測定方法。 - 【請求項７】 円柱状又は円板状の相手材をそれらの円
心軸上で回転可能に取り付ける取付機構と、円柱状試験
材を固定する固定機構よりなり、円柱状試験材固定機構
は相手材に対し接触、離隔可能であると共に、傾斜角度
調整自在であり、かつ押付力に応じて生じる荷重を検出
する検出機構を具備していることを特徴とする摩擦・摩
耗特性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09850998A JP3168416B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 摩擦・摩耗特性測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09850998A JP3168416B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 摩擦・摩耗特性測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11271203A JPH11271203A (ja) | 1999-10-05 |
| JP3168416B2 true JP3168416B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=14221626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09850998A Expired - Fee Related JP3168416B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 摩擦・摩耗特性測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3168416B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102353600B (zh) * | 2011-06-13 | 2013-06-26 | 青岛开世密封工业有限公司 | 油封密封唇口干摩擦试验方法 |
| DE202011105181U1 (de) * | 2011-08-29 | 2011-12-22 | Waltraud Brandl | Prüfstand für die Untersuchung des Verschleißverhaltens an Zylinder-Innenflächen |
| CN109115640B (zh) * | 2017-06-23 | 2022-04-19 | 株式会社日立制作所 | 材料磨损寿命预测方法、设备、和材料磨损测试装置 |
| JP7114936B2 (ja) * | 2018-03-02 | 2022-08-09 | 日本製鉄株式会社 | 熱疲労試験機及び熱疲労試験方法 |
| CN111650034B (zh) * | 2020-06-24 | 2023-06-27 | 湖北工程学院 | 一种载流摩擦磨损试验机及试验系统 |
| CN114295508B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-07-18 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 铁路扣件垫板材料及结构分别对轨枕的磨损性能评定方法 |
| CN116448604B (zh) * | 2023-06-14 | 2023-08-29 | 常州坚正橡塑制品有限公司 | 一种减震顶胶磨损试验装置 |
| CN117169034B (zh) * | 2023-09-22 | 2024-03-26 | 仪征耀皮汽车玻璃有限公司 | 一种汽车镀膜玻璃检测装置 |
-
1998
- 1998-03-25 JP JP09850998A patent/JP3168416B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH11271203A (ja) | 1999-10-05 |
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