JP3340048B2 - Friction and wear testing machine - Google Patents

Friction and wear testing machine

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JP3340048B2
JP3340048B2 JP07818497A JP7818497A JP3340048B2 JP 3340048 B2 JP3340048 B2 JP 3340048B2 JP 07818497 A JP07818497 A JP 07818497A JP 7818497 A JP7818497 A JP 7818497A JP 3340048 B2 JP3340048 B2 JP 3340048B2
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/56Investigating resistance to wear or abrasion

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試料の摩擦摩耗試
験をおこなう摩擦摩耗試験機に関する。さらに特定すれ
ば、本発明は摩擦摩耗試験の際に、デイスク試料とこれ
に摺接するピース試料との摺接位置を調整することがで
きる摩擦摩耗試験機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a friction and wear tester for performing a friction and wear test on a sample. More specifically, the present invention relates to a friction and wear tester capable of adjusting a sliding position between a disk sample and a piece sample that slides on the disk sample during a friction and wear test.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、トライボロジすなわち摩擦・
摩耗現象を測定するために摩擦摩耗試験が行われてい
る。この摩擦摩耗試験として、円板状のデイスク試料の
上にピン状のピン試料、ボール状のボール試料、リング
状のリング試料等のいわゆるピース試料を所定の荷重で
加圧し、このデイスク試料を回転させてこのデイスク試
料とピース試料との間の摩擦・摩耗現象を測定するもの
がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, tribology, that is, friction,
Friction wear tests have been performed to measure wear phenomena. In this friction and wear test, a so-called piece sample such as a pin-shaped pin sample, a ball-shaped ball sample, and a ring-shaped ring sample is pressed on a disk-shaped disk sample with a predetermined load, and the disk sample is rotated. In some cases, the friction / wear phenomenon between the disk sample and the piece sample is measured.

【0003】また、上記のアームの基端部を回転軸に取
り付け、この回転軸のトルクをトルク検出器により測定
し、摩擦力を測定するものがある。ところで、このよう
な摩擦摩耗試験をおこなう場合に、上記のデイスク試料
の回転中心に対してこのピース試料の摺接位置を所定の
位置に調整する必要が生じる場合がある。このような場
合に、上記のような従来の試験機では、上記のアームの
先端部に装着するピース試料の取付け位置を変更し、デ
イスク試料に摺接する位置の調整をおこなう必要があ
る。
[0003] Further, there is a type in which the base end of the above-mentioned arm is attached to a rotating shaft, and the torque of the rotating shaft is measured by a torque detector to measure the frictional force. When such a friction and wear test is performed, it may be necessary to adjust the sliding contact position of the piece sample to a predetermined position with respect to the rotation center of the disk sample. In such a case, in the above-described conventional testing machine, it is necessary to change the mounting position of the piece sample to be mounted on the distal end of the arm and adjust the position where the piece sample slides on the disk sample.

【0004】しかし、このようなピース試料の取付け位
置の調整は面倒で非能率的であるとともに、このピース
試料とデイスク試料との摺接位置の調整精度が低いとい
う問題があった。
However, there is a problem that such adjustment of the mounting position of the piece sample is troublesome and inefficient, and that the adjustment accuracy of the sliding position between the piece sample and the disk sample is low.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事情に
基づいてなされたもので、ピン試料等のピース試料をデ
イスク試料の回転中心に対して任意の位置に摺接させる
ことができ、またこの摺接位置の調整が容易かつ正確で
あり、また構造が簡単で信頼性が高い摩擦摩耗試験機を
提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and allows a piece sample such as a pin sample to be brought into sliding contact with an arbitrary position with respect to the center of rotation of a disk sample. It is an object of the present invention to provide a highly reliable friction and wear testing machine that can easily and accurately adjust the sliding contact position, has a simple structure, and is highly reliable.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、基台と、デイスク試料を回転駆動するデイスク駆動
機構と、上記のデイスク試料に摺接するピース試料を保
持する負荷アームと、この負荷アームの先端部に保持さ
れた上記のピース試料に所定の負荷荷重を作用させる負
荷加圧機構と、上記のデイスク試料とピース試料との摩
擦によりこの負荷アームに作用する力を検出する摩擦力
検出機構とを備え、上記の負荷アーム、負荷加圧機構お
よび摩擦力検出機構を上記の基台上に設置するととも
に、上記のデイスク駆動機構を上記の基台に対して水平
方向に移動する偏心機構とを備えたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a base, a disk driving mechanism for rotating and driving a disk sample, a load arm for holding a piece sample slidably contacting the disk sample, A load pressurizing mechanism for applying a predetermined load to the piece sample held at the distal end of the load arm; and a friction detecting a force acting on the load arm by friction between the disk sample and the piece sample. A force detecting mechanism, and the load arm, the load pressing mechanism, and the frictional force detecting mechanism are installed on the base, and the disk drive mechanism is moved in a horizontal direction with respect to the base. An eccentric mechanism is provided.

【0007】したがって、この移動台を移動させてこの
デイスク駆動機構を移動させることにより、上記の負荷
アームの先端部に装着されたピース試料とデイスク試料
の回転中心との相対的な位置を調整することができ、こ
のピース試料をこのデイスク試料の任意の位置に正確に
摺接させることができる。
Therefore, by moving the moving table to move the disk drive mechanism, the relative position between the piece sample mounted on the distal end of the load arm and the center of rotation of the disk sample is adjusted. The piece sample can be accurately slid into contact with an arbitrary position on the disk sample.

【0008】また、本発明では、移動させるのはデイス
ク駆動機構のみであり、他の機構は基台上に固定的に設
置されるので、構造的に簡単である。また、このデイス
ク駆動機構は、デイスク試料を回転駆動するだけのもの
で、他の機構と比較してその構造が簡単でかつユニット
化されているので、このデイスク駆動機構を移動自在に
構成することによる構造の複雑化は少なく、また精度の
低下をな招くこともない。
In the present invention, only the disk drive mechanism is moved, and the other mechanisms are fixedly installed on the base, so that the structure is simple. Also, this disk drive mechanism only drives the disk sample to rotate, and its structure is simpler and more unitized than other mechanisms. The structure is less complicated and the accuracy is not reduced.

【0009】さらに、上記のデイスク試料を回転させる
と同時に、このデイスク駆動機構を移動させることによ
り、このデイスク試料上に上記のピース試料を任意の軌
跡を描いて摺接させることもできる等の効果がある。
Further, by rotating the disk sample and moving the disk drive mechanism at the same time, the piece sample can be slid on the disk sample by drawing an arbitrary trajectory. There is.

【0010】また、請求項2に記載の本発明は、前記の
偏心機構は、前記のデイスク駆動機構が取り付けられ上
記の基台に対して移動自在に案内された移動台と、この
移動台を移動させるマイクロメータ機構とを備えたもの
である。したがって、このデイスク駆動機構を正確に移
動させることができ、またその移動の操作も簡単であ
る。
According to a second aspect of the present invention, the eccentric mechanism includes a movable table to which the disk drive mechanism is attached and is movably guided with respect to the base. A moving micrometer mechanism. Therefore, the disk drive mechanism can be accurately moved, and the operation of the movement is simple.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の一実
施形態を説明する。この実施形態のものは、デイスク試
料とピース試料との摩擦摩耗試験を行うアーム形の摩擦
摩耗試験機である。まず、図1ないし図3を参照してこ
の実施形態の摩擦摩耗試験機の概略を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment is an arm-type friction / wear tester for performing a friction / wear test between a disk sample and a piece sample. First, an outline of the friction and wear tester of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0012】この試験機は測定部1と制御部2とから構
成されている。上記の測定部1は、フレームを備えた箱
状をなし、内部の温度や気圧を変化させ、また油循環等
の機能を備えており、室温、恒温、低温、高温、真空、
油循環等の各種の雰囲気内で摩擦摩耗試験を実施でき
る。
This tester comprises a measuring section 1 and a control section 2. The measuring unit 1 has a box shape with a frame, and has functions of changing the internal temperature and pressure, and also having a function of circulating oil. Room temperature, constant temperature, low temperature, high temperature, vacuum,
A friction and wear test can be performed in various atmospheres such as oil circulation.

【0013】また、上記の制御部2には、各種の制御装
置が設けられ、後述する摩擦摩耗試験の各機構の制御や
測定、および上記の測定部内の雰囲気の制御等をおこな
うことができる。またこの制御部2には、所定のプロセ
スの摩擦摩耗試験を自動的に実施することができるプロ
グラム機能を有している。
The control section 2 is provided with various control devices, and can control and measure each mechanism of a friction and wear test described later, control the atmosphere in the measurement section, and the like. Further, the control unit 2 has a program function capable of automatically executing a friction and wear test of a predetermined process.

【0014】そして、上記の測定部1内には、摩擦摩耗
試験をおこなう装置が設けられている。この測定部1内
には、この装置の基台となる下部基台10と、この上方
に立設された上部基台20とが設けられている。
A device for performing a friction and wear test is provided in the measuring unit 1. In the measuring section 1, a lower base 10 serving as a base of the apparatus and an upper base 20 erected above the lower base 10 are provided.

【0015】そして、この下部基台10には、デイスク
駆動機構11が設けられている。このデイスク駆動機構
11には、サーボモータ、減速機等の機構が内蔵され、
またこの上端部には円板状のデイスク試料載置板12が
水平に装着され、この上にデイスク試料が装着される。
このデイスク駆動機構11は、前記の制御部2によって
制御され、上記のデイスク試料載置板12上に装着され
たデイスク試料を任意の速度で回転駆動する。また、こ
のデイスク駆動機構11の上部には、上記のデイスク試
料載置板12を収容する油容器19が設けられ、油循環
雰囲気で摩擦摩耗試験を実施できるように構成されてい
る。なお、このデイスク駆動機構11全体は、後述する
ように上記の下部基台10に対して水平に移動可能であ
る。
The lower base 10 is provided with a disk drive mechanism 11. The disk drive mechanism 11 includes mechanisms such as a servomotor and a speed reducer,
A disk sample mounting plate 12 of a disk shape is horizontally mounted on this upper end, and a disk sample is mounted thereon.
The disk drive mechanism 11 is controlled by the control unit 2 to rotate the disk sample mounted on the disk sample mounting plate 12 at an arbitrary speed. An oil container 19 for accommodating the disk sample mounting plate 12 is provided above the disk drive mechanism 11 so that a friction and wear test can be performed in an oil circulation atmosphere. The whole disk drive mechanism 11 can be moved horizontally with respect to the lower base 10 as described later.

【0016】また、上記の下部基台10の上には、負荷
アームとして高負荷用アーム13および低負荷用アーム
14とが設けられている。この高負荷用アーム13およ
び低負荷用アーム14の基端部は、上記のデイスク駆動
機構11の回転軸と平行な鉛直方向の軸15,16に水
平方向に回動自在に支承され、またその先端部にはピン
試料等のピース試料が装着され、これらのアーム13,
14の先端部を上記のデイスク駆動機構11のデイスク
試料の上まで回動させてこのピース試料をデイスク試料
の上に加圧してこのデイスク試料を回転させることによ
り、これらの試料の間の摩擦摩耗試験をおこなうもので
ある。
On the lower base 10, a high-load arm 13 and a low-load arm 14 are provided as load arms. The base ends of the high-load arm 13 and the low-load arm 14 are rotatably supported in a horizontal direction on vertical shafts 15 and 16 parallel to the rotation axis of the disk drive mechanism 11. A piece sample such as a pin sample is attached to the tip, and these arms 13 and
By rotating the tip of the disk drive 14 above the disk sample of the disk drive mechanism 11 and pressing the piece sample on the disk sample and rotating the disk sample, the friction and wear between these samples are increased. The test is performed.

【0017】なお、上記のアーム13,14の軸15,
16は、上記のデイスク駆動機構11に対して互いに1
80°対向した位置に配置され、これらのアーム13,
14が互いに干渉しないように構成されている。
It should be noted that the shafts 15,
16 is one with respect to the disk drive mechanism 11 described above.
The arms 13,
14 are configured not to interfere with each other.

【0018】また、上記のアーム13,14の先端部に
は、ピース試料を保持するためのホルダ部31,34が
設けられ、これらホルダ部31,34には後述するよう
なピース試料の振動を検出する機構等が装着される。
Further, holders 31 and 34 for holding the piece samples are provided at the distal ends of the arms 13 and 14, respectively. A mechanism for detecting is mounted.

【0019】上記の高負荷用アーム13は、上記のピー
ス試料にたとえば5000Nまでの高負荷を加圧して摩
耗摩擦試験をおこなう際に使用されるものである。ま
た、上記の低負荷用アームは、たとえば0.5〜50N
の低負荷をピース試料に加圧して摩擦摩耗試験をおこな
う際に使用するものである。なお、これらアーム13,
14は、使用する場合にはその先端部が上記のデイスク
試料の上に位置するような使用位置に回動され、また使
用しない場合にはその先端部がデイスク駆動機構11か
ら離れて位置する待機位置に回動される。図3には、上
記の高負荷用アーム13が使用位置に、また低負荷用ア
ーム14が待機位置にある状態を図示してある。なお、
これらのアーム13,14が待機位置にある場合には、
それらの先端部はブロック状の保持ブロック21により
保持される。なお、これらの保持ブロック21は取外し
自在である。
The high load arm 13 is used when a high friction load of, for example, 5000 N is applied to the piece sample to perform a wear friction test. The low-load arm is, for example, 0.5 to 50 N
Is used when performing a friction and wear test by applying a low load to the piece sample. In addition, these arms 13,
Reference numeral 14 denotes a standby position where the tip is rotated to a use position where the tip is positioned above the disk sample when used, and the tip is separated from the disk drive mechanism 11 when not used. Pivoted to the position. FIG. 3 shows a state in which the high-load arm 13 is in the use position and the low-load arm 14 is in the standby position. In addition,
When these arms 13 and 14 are in the standby position,
Their tips are held by a block-shaped holding block 21. In addition, these holding blocks 21 are removable.

【0020】また、上記の上部基台20には、上記のピ
ース試料に所定の負荷を加圧する負荷加圧機構が設けら
れている。図3には、上記の高負荷用アーム13に高い
負荷を加圧する高負荷加圧機構22を示し、たとえばベ
ロフラム機構に加圧空気を供給して上述したような範囲
の任意の負荷を上記の高負荷用アーム13の先端部に作
用させるものである。なお、上記の低負荷用アーム14
には、重錘により所定の負荷が加圧される。
The upper base 20 is provided with a load pressing mechanism for pressing a predetermined load on the piece sample. FIG. 3 shows a high-load pressurizing mechanism 22 that presses a high load on the high-load arm 13. For example, a pressurized air is supplied to a bellofram mechanism to apply an arbitrary load in the above-described range. It acts on the tip of the high load arm 13. The low-load arm 14
, A predetermined load is applied by a weight.

【0021】また、これらのアーム13,14および軸
15,16の重量を相殺するために、バランス機構1
7,18がそれぞれ設けられ、これらの重量と釣り合っ
た重錘等により、軸15,16に上向荷重を作用させて
これらの重量を相殺する。
In order to offset the weights of the arms 13 and 14 and the shafts 15 and 16, a balance mechanism 1 is provided.
7 and 18 are provided, respectively, and an upward load is applied to the shafts 15 and 16 by weights or the like which are balanced with these weights to offset these weights.

【0022】また、上記の下部基台10上には高負荷用
摩擦力検出機構23および低負荷用摩擦力検出機構24
が設けられている。これらの摩擦力検出機構23,24
は、アーム形のもので、上記の使用位置にある高負荷用
アーム13または低負荷用アーム14の先端部の側部に
デイスク試料の回転周方向から当接し、ピース試料とデ
イスク試料との間の摩擦力によってこれらアーム13,
14の先端部に発生する水平方向の荷重をロードセル等
により検出し、摩擦力を測定する。
On the lower base 10, a high load frictional force detecting mechanism 23 and a low load frictional force detecting mechanism 24 are provided.
Is provided. These friction force detection mechanisms 23, 24
Is an arm type, which abuts against the side of the distal end of the high load arm 13 or the low load arm 14 at the use position from the circumferential direction of rotation of the disk sample, and the gap between the piece sample and the disk sample Of these arms 13,
The load in the horizontal direction generated at the distal end of 14 is detected by a load cell or the like, and the frictional force is measured.

【0023】次に、上記の各機構について説明する。ま
ず、前記の高負荷用加圧機構22は、前述したベロフラ
ム機構35を備え、このベロフラム機構35は制御され
た所定圧力の加圧空気が供給され、所定の加圧荷重を発
生する。この加圧荷重は、上下に摺動自在なロッド36
を介して上記の高負荷用アーム13の先端のホルダ部3
1の上面を上方から加圧する。なお、このロッド36の
下端部にはローラ37が設けられ、この高負荷用アーム
13の先端部のデイスク試料の回転周方向の移動を拘束
しないように構成されている。なお、この高負荷用加圧
機構22の加圧荷重は、適宜の箇所に設けられたロード
セルによって検出される。
Next, each of the above mechanisms will be described. First, the high-load pressurizing mechanism 22 includes the above-described belofram mechanism 35, which is supplied with pressurized air at a controlled predetermined pressure and generates a predetermined pressurized load. This pressing load is applied to the rod 36 which can slide up and down.
Via the holder 3 at the tip of the high load arm 13
1 is pressed from above. A roller 37 is provided at the lower end of the rod 36 so as not to restrict the movement of the tip end of the high-load arm 13 in the rotational circumferential direction of the disk sample. The pressing load of the high-load pressing mechanism 22 is detected by a load cell provided at an appropriate location.

【0024】また、上記の高負荷用アーム13は、アー
ム本体30と、このアーム本体30の先端部に設けられ
た上記のホルダ部31と、このアーム本体30の基端部
を上記の軸15に回転自在に支承する軸受部32とから
構成されている。
The high-load arm 13 includes an arm body 30, the holder 31 provided at the distal end of the arm body 30, and the base end of the arm body 30 connected to the shaft 15 as described above. And a bearing portion 32 which is rotatably supported on the shaft.

【0025】そして、前記の高負荷用摩擦力検出機構2
3は、図4に示すようにアーム部材41と摩擦力検出用
のロードセル42を備えている。そして、上記のアーム
部材41の先端部は、非拘束継手機構43を介して上記
の高負荷用アーム13のホルダ部31の側部、たとえば
鉛直に形成された側面に当接している。
The above-described high-load frictional force detecting mechanism 2
3 includes an arm member 41 and a load cell 42 for detecting a frictional force as shown in FIG. The distal end of the arm member 41 is in contact with a side portion of the holder portion 31 of the high load arm 13, for example, a side surface formed vertically, via the non-constrained joint mechanism 43.

【0026】この非拘束継手機構43は、上記のホルダ
部31からアーム部材41に対して、デイスク試料の回
転周方向でかつ水平方向の分力成分、すなわち図4に示
すデイスク試料Aとピン試料B等のピース試料Bとの摩
擦力に正確に対応した分力成分のみを伝達するものであ
る。
The unconstrained joint mechanism 43 applies a component component in the rotation circumferential direction and horizontal direction of the disk sample from the holder 31 to the arm member 41, that is, the disk sample A and the pin sample shown in FIG. B transmits only a component force component that accurately corresponds to the frictional force with the piece sample B such as B.

【0027】この非拘束継手機構43は、図4および図
5に示すように、たとえば上記のホルダ部31側に鉛直
の軸46によって回転自在に支承されたローラ44と、
上記のアーム部材41の先端部側に上記の軸46と直交
する水平の軸47によって回転自在に支承されたローラ
45とを備え、これらのローラ44,45の周面が互い
に当接するように構成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the unconstrained joint mechanism 43 includes, for example, a roller 44 rotatably supported by a vertical shaft 46 on the holder 31 side, and
A roller 45 rotatably supported by a horizontal shaft 47 orthogonal to the shaft 46 is provided on the tip end side of the arm member 41, and the peripheral surfaces of these rollers 44, 45 are in contact with each other. Have been.

【0028】上記のデイスク試料Aとピン試料Bとの摩
擦面は図4に示すように、一般に高負荷用アーム13の
捩れ中心とは離れた位置にあり、よってこれらの間の摩
擦力によってこのアーム13に捩れ変形が生じる。ま
た、このアーム13には、上記の高負荷用加圧機構22
等からのその他の荷重も作用する。よって、摩擦摩耗試
験をおこなう際には、このアーム13に複雑な変形や荷
重が作用し、これらが上記の高負荷用摩擦検出機構23
のロードセルに伝達されると、誤差が生じる。
As shown in FIG. 4, the friction surface between the disk sample A and the pin sample B is generally located at a position away from the center of twist of the high load arm 13, so that the frictional force between them causes this friction surface. The torsional deformation occurs in the arm 13. The arm 13 is provided with the high-load pressurizing mechanism 22 described above.
Other loads from the like also act. Therefore, when a friction and wear test is performed, a complicated deformation or load acts on the arm 13, and these are subjected to the above-described friction detection mechanism 23 for high load.
Error is generated when the data is transmitted to the load cell.

【0029】しかし、上記の非拘束継手機構は43は、
互いに直交する方向の軸46,47により回転自在に支
承された一対のローラ44,45の周面が互いに当接し
ているので、上記のホルダ部31からアーム部材に所定
の方向、すなわちデイスク試料Aの回転周方向でかつ水
平の方向の分力成分以外の荷重は、これらのローラ4
4,45の回動により全て逃がされる。よって、上記の
ロードセル42には、上記の方向の力しか伝達されず、
この方向の力は上記のデイスク試料Aとピン試料Bの摩
擦力に正確に対応しており、よってこの摩擦力を正確に
測定することができる。
However, the above-mentioned unconstrained joint mechanism 43
Since the peripheral surfaces of the pair of rollers 44 and 45 rotatably supported by the shafts 46 and 47 in directions orthogonal to each other are in contact with each other, a predetermined direction from the holder 31 to the arm member, that is, the disk sample A The load other than the component component in the rotation circumferential direction and the horizontal direction of the rollers 4
All are released by the rotation of 4, 45. Therefore, only the force in the above direction is transmitted to the load cell 42,
The force in this direction exactly corresponds to the frictional force between the disk sample A and the pin sample B, so that the frictional force can be accurately measured.

【0030】なお、この非拘束継手機構は、図5に示す
ような構造のものには限定されず、図6および図7に例
示するような各種の構成のものが考えられる。図6に示
す非拘束継手機構43aは、アーム部材41側に上記と
同様に水平方向の軸52により回転自在に支承されたロ
ーラ51を設けるとともに、ホルダ部材31側には、一
対の座部材53の間に鋼球54を介在させたボール継手
を設けたものである。このような非拘束継手機構43a
も上記の非拘束継手機構43と同様に作用する。
The non-constrained joint mechanism is not limited to the structure as shown in FIG. 5, but various structures as shown in FIGS. 6 and 7 are conceivable. The unrestricted joint mechanism 43a shown in FIG. 6 has a roller 51 rotatably supported by a horizontal shaft 52 on the arm member 41 side in the same manner as described above, and a pair of seat members 53 on the holder member 31 side. A ball joint having a steel ball 54 interposed therebetween is provided. Such an unconstrained joint mechanism 43a
Also operates in the same manner as the above-described unconstrained joint mechanism 43.

【0031】また、図7に示す非拘束継手機構43b
は、アーム部材41側にフリーベアと称される回転ボー
ル軸受55を設け、またホルダ部31側には、平滑に仕
上げられた鉛直な座面を有する座面部材58を設けたも
のである。なお、上記のフリーベア55は、略半球状の
凹部を有する座受部材57に鋼球56を収容し、この鋼
球56と座受部材57の凹部との間には、複数の小鋼球
(図示せず)を介在させたものである。このものは、上
記の小鋼球の転動により上記の鋼球56が任意の方向に
回動し、上記の非拘束継手機構43と同様な作用をな
す。
The unconstrained joint mechanism 43b shown in FIG.
Is provided with a rotary ball bearing 55 called a free bear on the arm member 41 side, and a seat surface member 58 having a smooth finished vertical seat surface on the holder portion 31 side. The free bear 55 accommodates a steel ball 56 in a seat member 57 having a substantially hemispherical concave portion, and a plurality of small steel balls (between the steel ball 56 and the concave portion of the seat member 57. (Not shown). In this structure, the steel ball 56 is rotated in an arbitrary direction by the rolling of the small steel ball, and the same operation as that of the non-restrained joint mechanism 43 is performed.

【0032】また、上記の高負荷用アーム13のホルダ
部31は、デイスク試料Aにピン試料B等のピース試料
を正確に押圧するために、以下のような構造が採用され
ている。
The holder 31 of the high load arm 13 has the following structure in order to accurately press a piece sample such as a pin sample B against a disk sample A.

【0033】すなわち、上記のホルダ部31は図4に示
すようにコ字状をなしており、その両端部には板ばね部
材60の両端部がそれぞれ取り付けられている。この板
ばね部材60は図8に示すように、鋼材料のブロックを
切削加工して形成され、両端部にブロック状の取付部6
1が形成され、また中央部にはブロック状の試料取付部
62が形成され、ここにピン試料Bが取付けられてい
る。なお、64はピン試料Bの取付螺子である。
That is, the holder 31 has a U-shape as shown in FIG. 4, and both ends of the leaf spring member 60 are attached to both ends thereof. As shown in FIG. 8, the leaf spring member 60 is formed by cutting a block of a steel material, and has a block-shaped mounting portion 6 at both ends.
1 is formed, and a block-shaped sample mounting portion 62 is formed in the center portion, and a pin sample B is mounted here. Reference numeral 64 denotes a mounting screw for the pin sample B.

【0034】そして、この試料取付部62と両端の取付
部61の間には、それぞれ上下一対の板ばね部63が一
体に形成されている。したがって、この板ばね部63が
弾性変形することにより、この板ばね部材60は板ばね
として作用する。また、上下一対の板ばね部63が一体
に形成された箱状の構造であるため、この板ばね部材6
0は所定の剛性、たとえば捩れ変形に対して所定の剛性
を有している。
A pair of upper and lower leaf spring portions 63 are formed integrally between the sample mounting portion 62 and the mounting portions 61 at both ends. Therefore, when the leaf spring portion 63 is elastically deformed, the leaf spring member 60 acts as a leaf spring. In addition, since the upper and lower leaf spring portions 63 have a box-like structure integrally formed, the leaf spring member 6
0 has a predetermined rigidity, for example, a predetermined rigidity against torsional deformation.

【0035】前述したように、高負荷用アーム13に各
種の不所望な変形が生じた場合に、この板ばね部材60
の板ばね部63が弾性変形することにより、これらの不
所望な変形が吸収され、ピン試料Bを正確な方向に、た
とえば正確に鉛直な方向からデイスク試料A上に押圧す
ることができる。また、この板ばね部材60は、所定の
方向には剛性を有しているので、このピン試料Bに作用
する摩擦力によって、このピン試料B自体が不所望に傾
斜したりすることが防止される。
As described above, when various undesired deformations occur in the high-load arm 13, this leaf spring member 60
These undesired deformations are absorbed by the elastic deformation of the leaf spring portion 63, and the pin sample B can be pressed onto the disk sample A in an accurate direction, for example, an accurate vertical direction. Further, since the plate spring member 60 has rigidity in a predetermined direction, the pin sample B itself is prevented from being undesirably inclined by the frictional force acting on the pin sample B. You.

【0036】また、この板ばね部材60には、上記のピ
ン試料B等のピース試料の振動を直接的に検出するため
の機構が設けられている。すなわち、この板ばね部材6
0の試料取付部62の上部には、加速度検出器65が設
けられている。この加速度検出器65は、たとえば上下
方向の加速度を検出するもので、この加速度検出器65
からの出力信号は信号線66等を介してこの摩擦摩耗試
験機の前記の制御部2に送られ、この加速度信号をたと
えば積分することにより、この試料取付部62に取付け
られたピン試料B等のピース試料の振動、振幅等を算出
することができる。
The leaf spring member 60 is provided with a mechanism for directly detecting vibration of a piece sample such as the pin sample B described above. That is, this leaf spring member 6
An acceleration detector 65 is provided above the zero sample mounting part 62. The acceleration detector 65 detects, for example, vertical acceleration.
Is sent to the control unit 2 of the friction and wear tester via a signal line 66 and the like, and the acceleration signal is integrated, for example, to obtain a pin sample B or the like mounted on the sample mounting unit 62. The vibration, amplitude and the like of the piece sample can be calculated.

【0037】このようなピン試料B等の振動の測定は、
摩擦・摩耗の挙動を解析する際などに測定されるが、上
記のものは、加速度検出器65が試料取付部62に直接
取付られているので、このピン試料Bの振動が加速度検
出器65に伝達される経路が短く、この振動が途中の部
材の変形や内部損失、あるいは慣性質量等により減衰さ
れることが少なく、高い精度でこのピン試料Bの振動等
を検出することができる。
The measurement of the vibration of such a pin sample B is as follows.
It is measured when analyzing the behavior of friction and wear. In the above-described apparatus, since the acceleration detector 65 is directly mounted on the sample mounting portion 62, the vibration of the pin sample B is transmitted to the acceleration detector 65. The transmitted path is short, and this vibration is less likely to be attenuated due to deformation or internal loss of a member in the middle, or inertial mass, and the vibration of the pin sample B can be detected with high accuracy.

【0038】また、この実施形態では、この試料取付部
62がブロック状をなしているので、ピン試料Bの振動
が伝達される際の減衰が極めて小さく、より測定精度を
高くすることができる。また、この板ばね部材60は、
複数の部材を接合して構成したものではなく、ブロック
状の材料を切削加工して一体に形成されたものであるか
ら、ピン試料Bの振動により複数の部材の接合部の間で
これら部材が別モードで振動する現象、いわゆるビビリ
が生じることがなく、より測定精度を向上させることが
できる。
In this embodiment, since the sample mounting portion 62 has a block shape, the attenuation when the vibration of the pin sample B is transmitted is extremely small, and the measurement accuracy can be further increased. Further, this leaf spring member 60 is
Since it is not formed by joining a plurality of members but is formed integrally by cutting a block-shaped material, these members are joined between the joined portions of the plurality of members by the vibration of the pin sample B. The phenomenon of vibration in another mode, so-called chatter, does not occur, and the measurement accuracy can be further improved.

【0039】なお、前記の低負荷用アーム14の先端部
に設けられているホルダ部34も上記と同様の構成であ
り、またこのホルダ部34には上記と同様の板ばね部材
が取り付けられる。また、この低負荷用アーム14に対
応して低負荷用摩擦力検出機構24が設けられ、この低
負荷用摩擦力検出機構24も上記の高負荷用摩擦力検出
機構23と同様な構成であり、かつ前記と同様の非拘束
継手機構を介して低負荷用アーム14のホルダ部34の
側面部に当接されている。なお、これらの機構は低負荷
用に設計されていることはもちろんである。
The holder 34 provided at the distal end of the low load arm 14 has the same configuration as described above, and the same leaf spring member as described above is attached to the holder 34. Further, a low-load friction force detection mechanism 24 is provided corresponding to the low-load arm 14, and the low-load friction force detection mechanism 24 has the same configuration as the high-load friction force detection mechanism 23 described above. Also, it is in contact with the side surface of the holder portion 34 of the low load arm 14 via the same non-restraining joint mechanism as described above. These mechanisms are of course designed for low loads.

【0040】図12には、上記のような加速度検出器6
5によりピン試料Bの振動を検出して行う摩擦摩耗試験
の例を示す。この試験では、このピン試料Bとデイスク
試料Aの間の荷重と摩擦力の関係を測定するとともに、
上記の加速度検出器65によりこのピン試料Bの上下の
加速度を測定する。そして、この図12に示すように、
ある領域でこの加速度が急激に増大した場合には、この
ピン試料Bに摩擦面の焼付き現象が発生して面荒れが生
じたことが判明する。
FIG. 12 shows the acceleration detector 6 as described above.
5 shows an example of a friction and wear test performed by detecting the vibration of the pin sample B. In this test, while measuring the relationship between the load and the frictional force between the pin sample B and the disk sample A,
The vertical acceleration of the pin sample B is measured by the acceleration detector 65 described above. Then, as shown in FIG.
When this acceleration increases abruptly in a certain area, it is found that the pin sample B has a seizure phenomenon on the friction surface and surface roughness has occurred.

【0041】また、図9ないし図11には、この低負荷
用アーム14が使用位置にある状態を示す。この低負荷
用アーム14には、たとえば軽減孔70等が形成される
等、低負荷用に軽量に形成されている。また、この低負
荷用アーム14の低負荷用加圧機構は、この実施形態の
場合には重錘71が使用され、この低負荷用アーム14
のホルダ部34の上には、この重錘71を載置する機構
が設けらている。
FIGS. 9 to 11 show a state in which the low-load arm 14 is in the use position. The low load arm 14 is formed to be lightweight for low load, for example, by forming a reduction hole 70 or the like. The low-load pressurizing mechanism of the low-load arm 14 uses a weight 71 in this embodiment.
A mechanism for mounting the weight 71 is provided on the holder portion 34.

【0042】また、この低負荷用アーム14の軸受部3
5は、図11に示すようにボール軸受等のころがり軸受
が使用されており、上記の軸16との回動抵抗が小さく
なるように構成されている。なお、この低負荷用アーム
14には低い負荷しか作用しないので、上記のようなこ
ろがり軸受35によってこの負荷による荷重を支承する
ことができる。
The bearing 3 of the low load arm 14
Reference numeral 5 uses a rolling bearing such as a ball bearing as shown in FIG. 11, and is configured so that the rotation resistance with the shaft 16 is reduced. Since only a low load acts on the low-load arm 14, the load due to this load can be supported by the rolling bearing 35 as described above.

【0043】そして、上述したデイスク駆動機構11以
外の各機構、すなわち前述の高負荷用アーム13、低負
荷用アーム14、高負荷用加圧機構22、バランス機構
17,18、高負荷用摩擦力検出機構23、低負荷用摩
擦力検出機構24等は、上記の下部基台10および上部
基台20に据付け固定されている。そして、前述のデイ
スク駆動機構11は偏心機構80によってこの下部基台
10に対して水平方向に移動させることができるように
構成されている。
Each mechanism other than the disk drive mechanism 11 described above, ie, the high load arm 13, the low load arm 14, the high load pressurizing mechanism 22, the balance mechanisms 17, 18 and the high load friction force The detection mechanism 23, the low-load frictional force detection mechanism 24, and the like are fixedly installed on the lower base 10 and the upper base 20 described above. The above-described disk drive mechanism 11 is configured to be movable in a horizontal direction with respect to the lower base 10 by an eccentric mechanism 80.

【0044】すなわち、このデイスク駆動機構11は、
その全体が移動台81上に取り付けられており、この移
動台81はレール82に沿って使用位置にあるアーム1
3,14と平行な方向に移動可能となっている。また、
この下部基台10上には、この移動台81を正確に移動
させることができるマイクロメータ機構83が設けられ
ている。また、この移動台81は、図9および図10に
示すクランプ機構84により任意の位置に固定すること
ができる。
That is, the disk drive mechanism 11
The entirety of the arm 1 is mounted on a moving table 81, and the moving table 81 is moved along a rail 82 so that the arm 1 in the use position is
It is possible to move in a direction parallel to 3 and 14. Also,
On the lower base 10, a micrometer mechanism 83 capable of accurately moving the movable base 81 is provided. Further, the movable table 81 can be fixed at an arbitrary position by a clamp mechanism 84 shown in FIGS.

【0045】したがって、このマイクロメータ機構83
を操作することにより、この移動台81とともにこのデ
イスク駆動機構11が水平方向に移動し、アーム13,
14のホルダ部31,34に取り付けられたピン試料B
とデイスク試料Aの回転中心の偏心量を調整することが
できる。これによって、このピン試料Bをデイスク試料
Aの任意の位置に正確に接触させることができる。
Therefore, this micrometer mechanism 83
Is operated, the disk drive mechanism 11 moves in the horizontal direction together with the movable table 81, and the arms 13,
Pin sample B attached to 14 holders 31 and 34
And the eccentric amount of the rotation center of the disk sample A can be adjusted. Thus, the pin sample B can be brought into accurate contact with an arbitrary position of the disk sample A.

【0046】したがって、上記のアーム13,14等の
各機構を移動可能に構成する代わりに、このデイスク駆
動機構11を移動可能に構成することにより、上記のよ
うに偏心量の調整が可能であり、かつ構造が簡単とな
る。
Therefore, instead of arranging the mechanisms such as the arms 13 and 14 so as to be movable, the eccentricity can be adjusted as described above by arranging the disk drive mechanism 11 so as to be movable. And the structure is simplified.

【0047】なお、本発明は上記の実施形態には限定さ
れない。たとえば、本発明は高負荷用アームと低負荷用
アームの両方を備えたものには限定されず、一方のみを
備えた摩擦摩耗試験機に適用することもできる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the present invention is not limited to one provided with both a high-load arm and a low-load arm, and may be applied to a friction and wear tester provided with only one of them.

【0048】また、上記のデイスク駆動機構を移動させ
る偏心機構は、必ずしも上記のような構造のものには限
定されず、その他の機構、たとえばラックピニオン機
構、リンク機構等、各種の構造のものが採用可能であ
る。
The eccentric mechanism for moving the above-mentioned disk drive mechanism is not necessarily limited to the above-mentioned structure, but may be other mechanisms such as a rack and pinion mechanism and a link mechanism. Can be adopted.

【0049】[0049]

【発明の効果】上述のごとく本発明によれば、移動台を
移動させてこのデイスク駆動機構を移動させることによ
り、上記の負荷アームの先端部に装着されたピース試料
とデイスク試料の回転中心との相対的な位置を調整する
ことができ、このピース試料をこのデイスク試料の任意
の位置に正確に摺接させることができる。
As described above, according to the present invention, by moving the moving table to move the disk drive mechanism, the piece sample mounted on the distal end of the load arm and the rotation center of the disk sample can be moved. Can be adjusted, and the piece sample can be accurately brought into sliding contact with an arbitrary position on the disk sample.

【0050】また、本発明では、移動させるのはデイス
ク駆動機構のみであり、他の機構は基台上に固定的に設
置されるので、構造的に簡単である。また、このデイス
ク駆動機構は、デイスク試料を回転駆動するだけのもの
で、他の機構と比較してその構造が簡単でかつユニット
化されているので、このデイスク駆動機構を移動自在に
構成することによる構造の複雑化は少なく、また精度の
低下をな招くこともない。
In the present invention, only the disk drive mechanism is moved, and the other mechanisms are fixedly installed on the base, so that the structure is simple. Also, this disk drive mechanism only drives the disk sample to rotate, and its structure is simpler and more unitized than other mechanisms. The structure is less complicated and the accuracy is not reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態の摩擦摩耗試験機の全体の正
面図。
FIG. 1 is an overall front view of a friction and wear tester according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の測定装置の部分の正面図。FIG. 2 is a front view of a part of the measuring device of FIG. 1;

【図3】図2の3−3線矢視図。FIG. 3 is a view taken along line 3-3 in FIG. 2;

【図4】図3の4−4矢視図。FIG. 4 is a view taken in the direction of arrows 4-4 in FIG. 3;

【図5】非拘束継手機構の概略構成図。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an unconstrained joint mechanism.

【図6】別の形態の非拘束継手機構の概略構成図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of another form of a non-restraint joint mechanism.

【図7】さらに別の形態の非拘束継手機構の概略構成
図。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a non-restraint joint mechanism of still another embodiment.

【図8】板ばね部材の斜視図。FIG. 8 is a perspective view of a leaf spring member.

【図9】低負荷用アームが使用位置にある状態を背面か
ら見た背面図。
FIG. 9 is a rear view of the state in which the low-load arm is at the use position as viewed from the rear.

【図10】図9の10−10線矢視図。FIG. 10 is a view taken along line 10-10 of FIG. 9;

【図11】低負荷用アームの拡大側面図。FIG. 11 is an enlarged side view of the low load arm.

【図12】摩擦摩耗試験の例を説明する線図。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a friction and wear test.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 デイスク駆動機構 13 高負荷用アーム 14 低負荷用アーム 22 高負荷用加圧機構 23 高負荷用摩擦力検出機構 24 低負荷用摩擦力検出機構 71 重錘 80 偏心機構 81 移動台 83 マイクロメータ機構 A デイスク試料 B ピン試料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Disk drive mechanism 13 High load arm 14 Low load arm 22 High load pressurization mechanism 23 High load friction force detection mechanism 24 Low load friction force detection mechanism 71 Weight 80 Eccentric mechanism 81 Moving table 83 Micrometer mechanism A disk sample B pin sample

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−52037(JP,A) 特開 昭61−258145(JP,A) 特開 昭60−246058(JP,A) 特開 平8−327523(JP,A) 特開 平8−219968(JP,A) 特開 平6−201572(JP,A) 特開 平3−53146(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 3/56 Continuation of the front page (56) References JP-A-63-52037 (JP, A) JP-A-61-258145 (JP, A) JP-A-60-246058 (JP, A) JP-A-8-327523 (JP) JP-A-8-219968 (JP, A) JP-A-6-201572 (JP, A) JP-A-3-53146 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB (Name) G01N 3/56

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基台と、デイスク試料を回転駆動するデ
イスク駆動機構と、上記のデイスク試料に摺接するピー
ス試料を保持する負荷アームと、この負荷アームの先端
部に保持された上記のピース試料に所定の負荷荷重を作
用させる負荷加圧機構と、上記のデイスク試料とピース
試料との摩擦によりこの負荷アームに作用する力を検出
する摩擦力検出機構とを備え、 上記の負荷アーム、負荷加圧機構および摩擦力検出機構
を上記の基台上に設置するとともに、上記のデイスク駆
動機構を上記の基台に対して水平方向に移動する偏心機
構とを具備したことを特徴とする摩擦摩耗試験機。
1. A base, a disk drive mechanism for rotatingly driving a disk sample, a load arm for holding a piece sample that slides on the disk sample, and the piece sample held at a tip end of the load arm A load pressing mechanism for applying a predetermined load to the disk arm and a frictional force detecting mechanism for detecting a force acting on the load arm by friction between the disk sample and the piece sample. A friction and wear test, comprising: a pressure mechanism and a frictional force detection mechanism installed on the base; and an eccentric mechanism for moving the disk drive mechanism in a horizontal direction with respect to the base. Machine.
【請求項2】 前記の偏心機構は、前記のデイスク駆動
機構が取り付けられ上記の基台に対して移動自在に案内
された移動台と、この移動台を移動させるマイクロメー
タ機構とを具備したことを特徴とする請求項1の摩擦摩
耗試験機。
2. The eccentric mechanism according to claim 1, wherein said eccentric mechanism comprises a movable table to which said disk drive mechanism is attached and is movably guided with respect to said base, and a micrometer mechanism for moving said movable table. The friction and wear testing machine according to claim 1, wherein:
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