JP3379727B2 - Friction and wear test equipment - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、摩擦摩耗試験装置、特
に実際の摺動部品を装着して摩擦摩耗試験を行うことの
できる摩擦摩耗試験装置に関連する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a friction and wear test apparatus, and more particularly to a friction and wear test apparatus capable of carrying out a friction and wear test by mounting actual sliding parts.
【０００２】[0002]
【従来の技術】金属、プラスチック、セラミック、その
他の材料又はそれらの表面に形成された被膜等の摺動特
性を評価し又は摩擦摩耗に及ぼす潤滑油の影響を評価す
るため、摩擦摩耗試験装置が使用されている。また、冷
凍庫、冷蔵庫、空調機器の冷媒を圧縮するため、電力消
費量の少ないロータリピストン型コンプレッサが多用さ
れている。ロータリピストン型コンプレッサでは、線接
触に近い状態でディスク状のベーンがローラシリンダの
円筒凸面に摺動するので、接触部の面圧が高く焼き付き
及び摩擦摩耗が発生しやすい。このため、従来から耐摩
擦摩耗性耐焼き付き性に優れた材料でベーン及びローラ
シリンダを成形したり、ベーン及びローラシリンダに表
面改質層を設けていた。コンプレッサで圧縮する冷媒と
して使用するフロンは、塩素を含み、摺動部の表面に塩
化物を形成するため、形成される塩化物の潤滑効果によ
って焼き付き及び摩擦摩耗を軽減する作用を生じた。潤
滑油中に添加される極圧添加剤は高荷重下の境界潤滑状
態で油膜強度を増加して、油膜の破断による摩擦面間の
焼き付きを防止する作用を生ずるが、フロン中の塩素は
ベーンとローラシリンダとの間で極圧添加剤として作用
する。2. Description of the Related Art In order to evaluate the sliding characteristics of metals, plastics, ceramics, other materials or coatings formed on their surfaces, or to evaluate the effect of lubricating oil on friction and wear, a friction and wear test apparatus is used. It is used. Further, since the refrigerant in the freezer, the refrigerator and the air conditioner is compressed, a rotary piston type compressor which consumes less electric power is often used. In the rotary piston compressor, since the disk-shaped vane slides on the cylindrical convex surface of the roller cylinder in a state close to line contact, the surface pressure of the contact portion is high and seizure and frictional wear easily occur. For this reason, conventionally, the vane and the roller cylinder have been formed with a material having excellent friction and abrasion resistance and seizure resistance, and a surface modification layer has been provided on the vane and the roller cylinder. Freon, which is used as a refrigerant compressed by a compressor, contains chlorine and forms chloride on the surface of the sliding portion. Therefore, the lubricating effect of the formed chloride reduces seizure and frictional wear. The extreme pressure additive added to the lubricating oil increases the oil film strength in the boundary lubrication state under high load and prevents seizure between the friction surfaces due to the breakage of the oil film, but chlorine in the freon is a vane. Acts as an extreme pressure additive between the roller cylinder and the roller cylinder.
【０００３】然るに、塩素を含むフロンはオゾン層を破
壊する懸念があり、このため塩素を含まない代替冷媒に
置換することが必要であるが、塩素を含まない代替冷媒
では、極圧添加剤としての作用が生じない欠点がある。However, there is a concern that chlorine-containing CFCs may destroy the ozone layer, and therefore it is necessary to replace it with a chlorine-free alternative refrigerant. However, chlorine-free alternative refrigerants are used as extreme pressure additives. There is a drawback that the action of does not occur.
【０００４】更に、現在検討されている代替冷媒は、従
来より使用されている鉱油系の潤滑油とほとんど溶けあ
わず、相溶性がない。このため相溶性のあるポリアルキ
ルグリコール（ＰＡＧ）又はエステル系に潤滑油を置換
する必要がある。ところが、相溶性のある潤滑油は、従
来の鉱油系潤滑油に比べて油膜維持能力が低いので、高
圧下や高せん断速度条件下では、ベーンとローラシリン
ダの間で摩擦摩耗又は焼き付きが発生しやすい難点があ
る。Further, the alternative refrigerants currently under study are hardly compatible with the conventionally used mineral oil type lubricating oils and are not compatible with each other. Therefore, it is necessary to replace the lubricating oil with a compatible polyalkyl glycol (PAG) or ester system. However, since compatible lubricants have a lower oil film retention capacity than conventional mineral oil-based lubricants, frictional wear or seizure occurs between the vane and roller cylinder under high pressure or high shear rate conditions. There are easy drawbacks.
【０００５】このため、より摺動特性の優れた材質及び
表面改質層に置換してベーン及びローラシリンダを形成
する必要があり、極圧添加剤を添加して摩擦摩耗を減少
できる潤滑油が必要となっている。実際のコンプレッサ
を用いてベーン及びローラシリンダの材質及び表面改質
層の摩擦摩耗試験又は潤滑油の評価試験を行うと、多大
の費用と時間を要すると共に、過酷な条件で試験を行う
ことが困難である。Therefore, it is necessary to form a vane and a roller cylinder by substituting a material having a better sliding property and a surface modification layer, and a lubricating oil capable of reducing frictional wear by adding an extreme pressure additive is required. Is needed. When the friction and wear test of the material of the vane and roller cylinder and the surface modification layer or the evaluation test of the lubricating oil is performed using an actual compressor, it takes a lot of cost and time, and it is difficult to perform the test under severe conditions. Is.
【０００６】従って、下記の特徴を備えた簡便な加速摩
擦摩耗試験装置が求められていた。
（1） 広範囲の摺動速度で評価できる。
（2） 大きな負荷荷重で評価できる。
（3） 実際の部品又は実際の部品から削り出した試験
片を使用できる。
（4） 空気及び水分を含まずかつ任意の比率で冷媒と
潤滑油とを混合した潤滑条件の下で、また実機試験に近
似する温度及び圧力下で試験できる。Therefore, there has been a demand for a simple accelerated friction wear test apparatus having the following features. (1) Can be evaluated over a wide range of sliding speeds. (2) Can be evaluated with a large applied load. (3) Actual parts or test pieces cut out from actual parts can be used. (4) It can be tested under the lubrication condition that the refrigerant and the lubricating oil are mixed in any ratio without containing air and water, and under the temperature and pressure close to the actual machine test.
【０００７】摺動速度が低速の場合、油膜の形成が困難
であり厳しい試験条件となるのに対して、高速の場合、
摺動熱に伴う温度上昇により油膜が破断しやすくやはり
厳しい試験条件となる。このため、加速摩擦試験を行う
場合、実際の摺動速度に対してより低速又はより高速の
条件が必要である。同様に、加速摩擦試験では、試験片
に対する負荷は、実機よりも高荷重であることが必要で
あるが、線接触で加速摩擦試験を行う場合には、負荷荷
重の精度を特に高くすることが必要である。When the sliding speed is low, it is difficult to form an oil film, which results in severe test conditions, whereas when the sliding speed is high,
The oil film easily breaks due to the temperature rise due to the sliding heat, and the test conditions are still severe. Therefore, when performing the accelerated friction test, lower or higher conditions are necessary with respect to the actual sliding speed. Similarly, in the accelerated friction test, the load on the test piece needs to be higher than that of the actual machine, but when performing the accelerated friction test by line contact, it is possible to increase the accuracy of the applied load particularly. is necessary.
【０００８】鋳造材料の摩擦摩耗試験用試験片では、同
一成分でも肉厚が変化すると冷却速度の影響を受けて組
織が変化したり、不均一成分又は熱処理工程に起因する
不均一な硬度が摩擦摩耗試験の結果に影響を与える。こ
のため、実際の部品自体か又は実際の部品から削り出し
て試験片を作成することが必要である。この観点から、
ロータリピストン型コンプレッサのベーンとロータシリ
ンダの摩擦摩耗試験の際に、実際のロータシリンダと同
様の円筒凸面状に試験片を形成し、ベーンの試験片との
摺動面に線接触に近い状態で摺動させると共に、接触部
の面圧を高くして、焼き付き及び摩擦摩耗が発生しやす
い状態に取り付けることが重要である。また、表面仕上
げ加工も摩擦摩耗試験に影響を与えるので、加工方法と
表面荒さを実際の部品と同一とすることも必要である。
このため、実際の部品自体又は実際の部品から削り出し
て試験片を作成すると、試験装置でのシミュレーション
結果は実際のコンプレッサを稼動した場合の結果に極め
て近似する。しかし、試験片の摺動面を円筒凸面とし線
接触に近い状態で摺動させる摩擦試験では、試験中に線
接触する試験片が偏荷重の面圧となったり、接触部が移
動しないことが評価の上で特に重要である。In the test piece for the friction and wear test of the casting material, even if the thickness of the same component changes, the structure changes due to the influence of the cooling rate, and the non-uniform component or non-uniform hardness due to the heat treatment process causes friction. Affects wear test results. Therefore, it is necessary to prepare a test piece by cutting it out from the actual part itself or from the actual part. From this perspective,
During the friction and wear test of the rotary piston compressor vane and rotor cylinder, a test piece was formed in the same cylindrical convex shape as the actual rotor cylinder, and the sliding surface of the vane test piece was close to line contact. It is important to make it slide and increase the surface pressure of the contact portion so that seizure and frictional wear easily occur. Further, since the surface finishing process also affects the friction and wear test, it is necessary to make the processing method and the surface roughness the same as those of the actual part.
Therefore, when a test piece is created by cutting out the actual part itself or the actual part, the simulation result in the test apparatus is very close to the result when the actual compressor is operated. However, in a friction test in which the sliding surface of the test piece is a cylindrical convex surface and sliding is performed in a state close to line contact, the test piece that makes line contact during the test may have an unbalanced surface pressure or the contact part may not move. Especially important for evaluation.
【０００９】水分又は空気を含む試験雰囲気では、摺動
面に酸化皮膜が形成されやすい。実際のコンプレッサで
は、試験雰囲気を真空排気した後、潤滑油及び冷媒を注
入する。このため、摩擦摩耗装置の容器内に試験片を密
閉状態で配置し、真空排気後に冷媒と潤滑油とを注入す
ることが必要である。密閉するフレームの内部空間の容
積は、安全面から極力小さいことが望ましい。またフレ
ームの内部空間の容積が小さいと、少量の冷媒や潤滑油
を注入すればよいから経済的でもある。In a test atmosphere containing water or air, an oxide film is easily formed on the sliding surface. In an actual compressor, the test atmosphere is evacuated and then the lubricating oil and the refrigerant are injected. Therefore, it is necessary to arrange the test piece in a hermetically sealed state in the container of the friction wear device and to inject the refrigerant and the lubricating oil after evacuation. From the viewpoint of safety, it is desirable that the volume of the inner space of the frame to be sealed be as small as possible. Further, when the volume of the internal space of the frame is small, it is economical because a small amount of refrigerant or lubricating oil needs to be injected.
【００１０】冷媒雰囲気の圧力によって焼き付き圧力は
変化する。一般的に、雰囲気圧力が高いほど焼き付きは
発生しにくい傾向にあるが、冷媒及び潤滑油の種類、構
成部品の材質によってバラツキがある。このため、摩擦
摩耗試験では雰囲気圧力を１平方センチメートル当たり
３０Ｋｇ程度まで変化できることが必要である。例え
ば、特開平４−１９１６３７号公報には高圧雰囲気摩擦
摩耗試験装置が提案されている。図３に示すこの高圧雰
囲気摩擦摩耗試験装置は、試験摺動部を収納する圧力容
器６５と、電動機５６により回転駆動される駆動側シャ
フト５７と、電動機５８によりギヤ機構５９を介して荷
重負荷される固定試験片側シャフト６０とを備えてい
る。メカニカルシール軸受容器６１を介して駆動側シャ
フト５７の端面は圧力容器６５内に収納される。また、
固定試験片側シャフト６０も軸シールされ、端面が圧力
容器６５内に収納されている。シャフト５７、６０の各
端部には継手を介して試料６２が取付けられ、試料６２
に荷重を負荷しながら回転させて摩擦摩耗試験が行われ
る。駆動側シャフト５７と固定試験片側シャフト６０の
軸心方向はほぼ平行な位置関係にあり、試料の一方はデ
ィスク状の平面体に限られる。以下このような摺動方式
をピンオンディスク方式という。The seizure pressure changes depending on the pressure of the refrigerant atmosphere. Generally, the higher the atmospheric pressure, the less likely seizure will occur, but there will be variations depending on the types of refrigerant and lubricating oil and the materials of the components. Therefore, in the friction and wear test, it is necessary that the atmospheric pressure can be changed up to about 30 kg per square centimeter. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-191637 proposes a high-pressure atmosphere friction and wear test device. This high-pressure atmospheric friction wear test apparatus shown in FIG. 3 is loaded with a pressure vessel 65 accommodating a test sliding portion, a drive side shaft 57 which is rotationally driven by an electric motor 56, and a gear mechanism 59 by an electric motor 58. Fixed test piece side shaft 60. The end surface of the drive-side shaft 57 is housed in the pressure container 65 via the mechanical seal bearing container 61. Also,
The fixed test piece side shaft 60 is also axially sealed and the end face is housed in the pressure vessel 65. A sample 62 is attached to each end of the shafts 57 and 60 via a joint.
A friction and wear test is conducted by rotating the bearing while applying a load to it. The drive-side shaft 57 and the fixed test piece-side shaft 60 have a substantially parallel positional relationship with each other, and one of the samples is limited to a disk-shaped flat body. Hereinafter, such a sliding method is referred to as a pin-on-disk method.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】ピンオンディスク方式
の摩擦摩耗試験装置を用いて、ベーンとローラシリンダ
の摺動特性を評価する場合、図４に示す摺動方式が用い
られる。図５は図４のＢ−Ｂ断面からの矢視図である。
駆動側シャフト５７に対して放線状に取り付けた試料６
２を固定側試験片６３と接触させ、ベーン側ピン試料６
２の摺動方向を実態に近付けている。このように、実際
のベーンを装着できるが、実際のローラシリンダを装着
できない。そのため、摺動面の潤滑状態及び両試験片の
接触面圧は実際と異なり、更に材質及び表面粗さも実際
の部品と異なることが多く、試験結果と実機との近似性
が得られない問題があった。When the sliding characteristics of the vane and the roller cylinder are evaluated by using the pin-on-disk type friction wear test apparatus, the sliding method shown in FIG. 4 is used. FIG. 5 is an arrow view from the BB cross section of FIG. 4.
Sample 6 attached to drive shaft 57 in a radial shape
2 is brought into contact with the fixed side test piece 63, and the vane side pin sample 6
The sliding direction of 2 is getting closer to the reality. Thus, the actual vane can be installed, but the actual roller cylinder cannot be installed. Therefore, the lubrication state of the sliding surface and the contact surface pressure of both test pieces are different from the actual one, and the material and surface roughness are also often different from the actual part, and there is a problem that the test result and the actual machine cannot be approximated. there were.
【００１２】また、実開平４−１０４５５９号に開示さ
れた特殊雰囲気摩擦試験機では、円筒形状の回転片の外
周円筒面に対して固定片を押し付け、試験機内の圧力変
化に影響されずに摩擦力を計測できる特徴がある。この
試験機は、実際の部品又は部品から削り出した試験片を
装着でき、ある程度実機に近似する評価結果が得られる
利点がある。しかし、摩擦摩耗状態を正確に測定でき
ず、大きな内容積の容器を必要とする欠点がある。即
ち、実開平４−１０４５５９号の特殊雰囲気摩擦試験機
では、摩擦力の大きさに応じて荷重検出器に負荷を与
え、負荷に応じた荷重検出器の微小な弾性変位を測定し
て摩擦力を検出している。また固定試験片を加圧する負
荷発生装置がケーシングの上部下面に揺動可能な状態で
軸着される。従って摩擦力により、軸着部を支点として
固定片が回転して変位が発生する。このため、試験初期
では、固定片の摺動面は線接触状態であるが、摩擦力の
変化に伴い固定片側の試験摺動部（線接触状態）の位置
が移動して試験初期の摺動部分とは異なる部分で摺動す
るため、試験の結果にバラツキが発生しやすい欠点があ
る。また、摩擦摩耗進行中に、固定片の摺動面は線接触
から面接触に移行するが、この場合でも摩擦力の発生に
よりそれまでの摺動部分とは異なる部分で摺動する。更
に、摩擦摩耗によって形成される湾曲形状により、摩擦
力を検出する方向への摩擦力伝達棒の移動が阻害され、
摩擦力を正確に測定できない。Further, in the special atmosphere friction tester disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-104559, the fixed piece is pressed against the outer peripheral cylindrical surface of the cylindrical rotating piece, and friction is caused without being affected by the pressure change in the tester. There is a feature that can measure force. This tester has an advantage that an actual part or a test piece cut out from the part can be mounted and an evaluation result that is close to the actual part can be obtained. However, there is a drawback that the friction and wear state cannot be accurately measured and a container having a large internal volume is required. That is, in the special atmosphere friction tester of No. 4-104559, the load is applied to the load detector according to the magnitude of the frictional force, and the minute elastic displacement of the load detector according to the load is measured to measure the frictional force. Is being detected. Further, a load generator for pressurizing the fixed test piece is pivotally mounted on the lower surface of the upper part of the casing in a swingable manner. Therefore, due to the frictional force, the fixed piece rotates around the shaft-attached portion as a fulcrum and a displacement occurs. Therefore, in the initial stage of the test, the sliding surface of the fixed piece is in line contact, but as the frictional force changes, the position of the test sliding part (line contact state) on the fixed piece side moves and Since it slides in a part different from the part, there is a drawback that the test results tend to vary. Further, while the frictional wear progresses, the sliding surface of the fixed piece shifts from the line contact to the surface contact, but even in this case, due to the generation of frictional force, the sliding surface slides at a portion different from the sliding portion up to that point. Furthermore, the curved shape formed by frictional wear hinders the movement of the frictional force transmission rod in the direction in which the frictional force is detected,
The friction force cannot be measured accurately.
【００１３】更に、前記公報の試験装置では、固定試験
片を加圧する負荷発生装置を密閉容器内に取付けるため
に、フレームの内部空間の内容積が大きくなる欠点があ
る。このため、摩擦摩耗試験に多量の冷媒及び潤滑油を
必要とし、試験雰囲気の高圧化が困難となり、更に安全
性の面からも高圧ガス取締法の規制対象となる。Further, the test apparatus of the above-mentioned publication has a drawback that the internal volume of the internal space of the frame becomes large because the load generating apparatus for pressurizing the fixed test piece is mounted in the closed container. For this reason, a large amount of refrigerant and lubricating oil are required for the friction and wear test, making it difficult to increase the pressure of the test atmosphere. Further, from the viewpoint of safety, the high pressure gas control law is subject to regulation.
【００１４】従来、ロータリピストン型コンプレッサを
構成するベーン及びローラシリンダの摺動特性を的確に
評価できる試験機は皆無であった。したがって、実際の
コンプレッサを用いるしかなく、評価に多大の費用と長
期間を必要とした。更に、最も正確に評価すべきベーン
とローラシリンダ間の摺動のみを簡便に評価することは
できなかった。Conventionally, there has been no tester capable of accurately evaluating the sliding characteristics of the vane and the roller cylinder constituting the rotary piston type compressor. Therefore, only an actual compressor was used, and the evaluation required a great deal of cost and a long period of time. Furthermore, it has not been possible to simply evaluate only the sliding between the vane and the roller cylinder that should be evaluated most accurately.
【００１５】そこで、本発明は実際の摺動部品を装着し
て摩擦試験を行うことのできる摩擦摩耗試験装置を提供
することを目的とする。本発明は、摺動部の当たり状態
を変えずに、摩擦力を適切かつ連続的に測定でき、摩擦
摩耗の進行中に摩擦力を適切かつ連続的に測定できる摩
擦摩耗試験装置を提供することを目的とする。本発明
は、円筒形状の回転試験片の外周円筒面に対して固定片
を押し付けて摩擦試験を行う摩擦摩耗試験装置を提供す
ることを目的とする。本発明は、小さい内容積の内部空
洞を使用して高精度で摺動特性を検出できる摩擦摩耗試
験装置を提供することを目的とする。Therefore, it is an object of the present invention to provide a friction / wear test apparatus capable of carrying out a friction test by mounting actual sliding parts. The present invention provides a friction and wear test device that can appropriately and continuously measure a friction force without changing the contact state of a sliding portion and that can appropriately and continuously measure a friction force while friction wear progresses. With the goal. It is an object of the present invention to provide a friction and wear test device that performs a friction test by pressing a fixed piece against the outer peripheral cylindrical surface of a cylindrical rotating test piece. An object of the present invention is to provide a friction and wear test device capable of detecting sliding characteristics with high accuracy by using an internal cavity having a small internal volume.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明による摩擦摩耗試
験装置は、密閉可能な内部空間(5a)を有するフレーム
(5)と、フレーム(5)の内部空間(5a)内に回転試験片(10)
を支持する主軸(1)を備えた回転支持装置(A)と、フレー
ム(5)の内部空間(5a)内で主軸(1)上に支持される回転試
験片(10)に対して静止試験片(15)を相対的に移動可能に
支持する静止支持装置(B)と、静止支持装置(B)に荷重を
加えて回転試験片(10)に対して静止試験片(15)を押圧す
る負荷装置(C)と、回転試験片(10)から静止試験片(15)
に加えられる摩擦力を測定するロードセル(32)とを備え
ている。この摩擦摩耗試験装置では、回転支持装置(A)
の主軸(1)とほぼ同一軸上に回転力伝達手段(D)を回転可
能に支持し、静止支持装置(B)を回転力伝達手段(D)に取
付け、回転試験片(10)を回転させて、静止試験片(15)に
対して回転試験片(10)を摺動させたときに発生する静止
支持装置(B)の回転力を回転力伝達手段(D)を介してロー
ドセル(32)に伝達する。A friction and wear test apparatus according to the present invention comprises a frame having a sealable internal space (5a).
(5) and the rotating test piece (10) in the internal space (5a) of the frame (5)
A static test for a rotary support device (A) equipped with a spindle (1) that supports a rotating test piece (10) supported on the spindle (1) in the internal space (5a) of the frame (5). A stationary support device (B) that supports the piece (15) so that it can move relatively, and a load is applied to the stationary support device (B) to press the stationary test piece (15) against the rotating test piece (10). Load device (C) and rotating test piece (10) to static test piece (15)
And a load cell (32) for measuring the frictional force applied to the. In this friction and wear test device, the rotary support device (A)
The rotational force transmission means (D) is rotatably supported on substantially the same axis as the main shaft (1), the stationary support device (B) is attached to the rotational force transmission means (D), and the rotating test piece (10) is rotated. Then, the rotational force of the stationary support device (B) generated when the rotating test piece (10) is slid with respect to the stationary test piece (15) is transferred to the load cell (32) via the rotational force transmitting means (D). ).
【００１７】本発明の実施例では、回転力伝達手段(D)
は、回転支持装置(A)の主軸(1)とほぼ同一位置の軸上に
回転可能に配置されかつ静止支持装置(B)を支持するロ
ータリハウジング(20)と、ロータリハウジング(20)に設
けられたリニアレール(19)と、ロータリハウジング(20)
に一端を固定されかつロードセル(32)に連絡する伝達ア
ーム(22)とを備えている。静止支持装置(B)は静止試験
片(15)を支持するホルダ(16)と、ホルダ(16)に固定され
かつリニアレール(19)に沿って回転支持装置(A)の主軸
(1)に対して径方向に移動可能なリニアブロック(17)を
備ている。回転力伝達手段(D)は、伝達ロッド(31)を介
して伝達アーム(22)からロードセル(32)に回転力を伝達
する。ロータリハウジング(20)はローラリング(21)によ
りフレーム(5)に回転可能に支持される。伝達ロッド(3
1)の周囲に設けられたベローズ(23,24)により内部空洞
(5a)内の圧力が保持される。ロードセル(32)に偏位力を
与える錘(35)の予備負荷を予圧ロッド(34)及び伝達アー
ム(22)の他端を通じてロードセル(32)に加える。ロード
セル(32)に偏位力を与える錘(35)の予備負荷をロードセ
ル(32)に伝達する予圧ロッド(34)及び伝達アーム(22)か
らロードセル(32)に回転力を伝達する回転力伝達手段
(D)の伝達ロッド(31)の周囲にべローズ(23,24)を設け、
内部空洞(5a)内の圧力を相殺する。In the embodiment of the present invention, the rotational force transmitting means (D)
Is provided in the rotary housing (20) and the rotary housing (20) which is rotatably arranged on the shaft at substantially the same position as the main shaft (1) of the rotary support device (A) and supports the stationary support device (B). Linear rail (19) and rotary housing (20)
And a transmission arm (22) having one end fixed thereto and communicating with the load cell (32). The stationary support device (B) is a holder (16) that supports the stationary test piece (15), and a spindle that is fixed to the holder (16) and rotates along the linear rail (19) of the support device (A).
It is equipped with a linear block (17) that is movable in the radial direction with respect to (1). The rotational force transmission means (D) transmits the rotational force from the transmission arm (22) to the load cell (32) via the transmission rod (31). The rotary housing (20) is rotatably supported by the frame (5) by a roller ring (21). Transmission rod (3
Internal cavity by bellows (23, 24) provided around 1)
The pressure in (5a) is maintained. A preload of the weight (35) that imparts a displacement force to the load cell (32) is applied to the load cell (32) through the preload rod (34) and the other end of the transmission arm (22). Rotational force transmission that transmits rotational force from the preload rod (34) that transmits the preload of the weight (35) that gives the load cell (32) a biasing force to the load cell (32) and the transmission arm (22) to the load cell (32) means
Provide bellows (23, 24) around the transmission rod (31) of (D),
The pressure in the internal cavity (5a) is offset.
【００１８】静止支持装置(B)は回転可能に設けられた
転動体(37)を備え、負荷装置(C)はフレーム(5)の内部空
間(5a)から外部に延び出す押圧ロッド(38)と、押圧ロッ
ド(38)の周囲に設けられたベローズ(39)とを備え、押圧
ロッド(38)の端部は静止支持装置(B)の転動体(37)に当
接する。フレーム(5)の内部空間(5a)から突出する押圧
ロッド(38)の端部にロードセル(44)が設けられる。内部
空洞(5a)内の圧力を検出する圧力センサ(45)が設けられ
る。リニアブロック(17)はリニアレール(19)に対して転
がり支持され、ロータリハウジング(20)はローラリング
(21)を介してフレーム(5)に回転可能に支持される。ロ
ータリハウジング(20)に固定された台座(46)と、台座(4
6)に固定された固定ばね支持体(47)と、固定ばね支持体
(47)の上方に配置されかつホルダ(16)に支持されたプレ
ート(18)に固定された可動ばね支持体(48)と、固定ばね
支持体(47)と可動ばね支持体(48)との間に配置された２
本の圧縮ばね(49a,49b)とを備えた釣合支持装置(E)が静
止支持装置(B)に設けられる。プレート(18)は圧縮ばね
(49a,49b)の上方に遊動状態に保持され、プレート(18)
を支持するホルダ(16)、ホルダ(16)に支持される静止試
験片(15)及び転動体(37)及びプレート(18)に固着された
リニアブロック(17)は圧縮ばね(49a,49b)上に支持され
る。The stationary support device (B) is provided with a rotatably provided rolling element (37), and the load device (C) is extended from the internal space (5a) of the frame (5) to the outside by a pressing rod (38). And a bellows (39) provided around the pressing rod (38), and the end of the pressing rod (38) abuts the rolling element (37) of the stationary support device (B). A load cell (44) is provided at the end of the pressing rod (38) protruding from the internal space (5a) of the frame (5). A pressure sensor (45) for detecting the pressure inside the internal cavity (5a) is provided. The linear block (17) is rollingly supported on the linear rail (19), and the rotary housing (20) is a roller ring.
It is rotatably supported by the frame (5) via the (21). The pedestal (46) fixed to the rotary housing (20) and the pedestal (4
Fixed spring support (47) fixed to 6) and fixed spring support
A movable spring support (48) fixed to the plate (18) arranged above the (47) and supported by the holder (16), a fixed spring support (47) and a movable spring support (48). Placed between two
The stationary support device (B) is provided with a balance support device (E) including book compression springs (49a, 49b). Plate (18) is a compression spring
Plates (18) are held floating above (49a, 49b).
The linear block (17) fixed to the holder (16), the stationary test piece (15) supported by the holder (16), the rolling element (37) and the plate (18) is a compression spring (49a, 49b). Supported above.
【００１９】[0019]
【作用】密閉可能なフレーム(5)の内部空間(5a)内で回
転支持装置(A)の主軸(1)に回転試験片(10)を装着すると
共に、静止試験片(15)を静止支持装置(B)に装着した
後、静止支持装置(B)を移動して静止試験片(15)を回転
試験片(10)に当接させる。主軸(1)に装着する回転試験
片(10)及び静止支持装置(B)に装着する静止試験片(15)
はいずれも実際の摺動部品又は実際の摺動部品からの切
り出し品を装着することができる。次に、負荷装置(C)
により静止支持装置(B)に所定の荷重を加えて回転試験
片(10)に対して静止試験片(15)を押圧する。続いて、主
軸(1)を回転して静止試験片(15)に対して回転試験片(1
0)を摺接させる。回転試験片(10)を回転させて、静止試
験片(15)に対して回転試験片(10)を摺動させたときに発
生する静止支持装置(B)の回転力は回転力伝達手段(D)を
介してロードセル(32)に伝達され、ロードセル(32)に微
小な弾性変位を与える。ロードセル(32)は、回転試験片
(10)から静止試験片(15)に加えられる摩擦力を測定する
と共に、ロードセル(32)に付与される摩擦力と釣り合う
変位で静止支持装置(B)の回転運動が静止される。[Operation] The rotating test piece (10) is mounted on the spindle (1) of the rotating support device (A) in the inner space (5a) of the sealable frame (5), and the stationary test piece (15) is supported statically. After mounting on the device (B), the stationary support device (B) is moved to bring the stationary test piece (15) into contact with the rotating test piece (10). Rotating test piece (10) mounted on the spindle (1) and static test piece (15) mounted on the static support device (B)
Both can be fitted with actual sliding parts or cut-outs from actual sliding parts. Next, load device (C)
By applying a predetermined load to the stationary support device (B), the stationary test piece (15) is pressed against the rotating test piece (10). Then, rotate the spindle (1) to rotate the rotating test piece (1
0) is brought into sliding contact. The rotating force of the stationary supporting device (B) generated when the rotating test piece (10) is rotated and slid on the stationary test piece (15) is the rotational force transmitting means ( It is transmitted to the load cell (32) via D) and gives a minute elastic displacement to the load cell (32). Load cell (32) is a rotating test piece
The frictional force applied to the stationary test piece (15) from (10) is measured, and the rotational movement of the stationary support device (B) is stopped by the displacement balanced with the frictional force applied to the load cell (32).
【００２０】回転支持装置(A)の主軸(1)とほぼ同一軸上
に静止支持装置(B)が回転可能に支持されるので、ロー
ドセル(32)に変位が生じたとき、回転試験片(10)と静止
試験片(15)との間に発生する摺動部の変動を抑制するこ
とができる。このため、回転試験片(10)と静止試験片(1
5)との摺動部の当たり状態を変えずに、摩擦力を適切か
つ連続的に測定でき、摩擦摩耗の進行中に摩擦力を正確
かつ連続的に測定できる。また、小さな内容積のフレー
ム(5)の内部空間(5a)内に回転試験片(10)及び静止試験
片(15)を配置できるので、内部空洞(5a)内に供給する冷
媒及び潤滑油等の摩擦雰囲気を形成する物質の量を減少
することができる。回転試験片(10)の直径より大きな直
径を持つ回転力伝達手段(D)を経て、主軸(1)の中心軸か
ら大きな半径の接線に沿う回転力を取り出すので、回転
試験片(10)と静止試験片(15)との間の摩擦力を拡大して
精密に測定することができる。Since the stationary support device (B) is rotatably supported on substantially the same axis as the main shaft (1) of the rotary support device (A), when the load cell (32) is displaced, the rotary test piece ( It is possible to suppress the fluctuation of the sliding portion between the stationary test piece (15) and the stationary test piece (15). For this reason, rotating test pieces (10) and stationary test pieces (1
5) The frictional force can be measured properly and continuously without changing the contact state of the sliding part with 5), and the frictional force can be accurately and continuously measured during the progress of frictional wear. Further, since the rotating test piece (10) and the stationary test piece (15) can be arranged in the inner space (5a) of the frame (5) having a small inner volume, the refrigerant and the lubricating oil to be supplied into the inner cavity (5a), etc. The amount of substances forming the rubbing atmosphere can be reduced. Since the rotational force along the tangent line of the large radius is taken out from the central axis of the main shaft (1) through the rotational force transmitting means (D) having a diameter larger than the diameter of the rotational test piece (10), the rotational test piece (10) and The frictional force with the static test piece (15) can be magnified and accurately measured.
【００２１】また、摺動部に摩擦摩耗が進行したとき、
静止支持装置(B)を移動して静止試験片(15)を回転試験
片(10)に押圧すると共に、静止試験片(15)の摺動位置を
変えずに正確な押圧力を摺動部へ付加できる。このた
め、摩擦摩耗の進行中でも、正確にかつ連続的に摩擦力
を検出することができる。When frictional wear progresses on the sliding portion,
The stationary support device (B) is moved to press the stationary test piece (15) against the rotating test piece (10), and an accurate pressing force is applied to the sliding part without changing the sliding position of the stationary test piece (15). Can be added to. Therefore, the frictional force can be accurately and continuously detected even when the frictional wear is progressing.
【００２２】更に、試験中に内部空洞(5a)内の圧力を真
空から高圧まで変化させても、内部空洞(5a)内の圧力が
２個の連結されたベローズ(23,24)に均等に加わるた
め、ロードセル(32)の測定精度に影響を及ぼさない。こ
のように内部空洞(5a)内の圧力変動に影響されず且つ摺
動面の当たり位置を変えずに、フレーム(5)の外部に設
けられたロードセル(32)により正確に摩擦力を検出する
ことができる。押し付け荷重の伝達部を転動体(37)によ
り転がり支持するため、静止支持装置(B)に微少な回転
変位が生じても、ロードセル(32)の摩擦力検出に重大な
影響を及ぼさない。ベローズ(23,24)を介した内部空洞
(5a)内外のシールを行うため、ピストンとシリンダでの
シール機構のような大きな動作抵抗の損失は生じない。Further, even if the pressure in the internal cavity (5a) is changed from vacuum to high pressure during the test, the pressure in the internal cavity (5a) is evenly distributed to the two connected bellows (23, 24). Therefore, it does not affect the measurement accuracy of the load cell (32). Thus, the frictional force is accurately detected by the load cell (32) provided outside the frame (5) without being affected by the pressure fluctuation in the internal cavity (5a) and without changing the contact position of the sliding surface. be able to. Since the rolling element (37) rolls and supports the pressing load transmission portion, even if a slight rotational displacement occurs in the stationary support device (B), it does not significantly affect the detection of the frictional force of the load cell (32). Internal cavity through bellows (23,24)
(5a) Since the inside and outside are sealed, a large loss of operating resistance, unlike the sealing mechanism of the piston and the cylinder, does not occur.
【００２３】更に、荷重検出用ロードセル(44)により静
止試験片(15)に負荷される荷重を検出すると共に、圧力
センサ(45)により内部空洞(5a)内圧力を計測するため、
ベローズ(39)の有効断面積に基づく押圧ロッド(38)への
負荷力として内部空洞(5a)内の圧力を補正することがで
き、押し付け荷重検出用ロードセル(44)により補正され
た押圧力を検出することができる。このように、内部空
洞(5a)内圧の変動に対しても補正ができ、フレーム(5)
の外部に設けたロードセル(32)により、内部空洞(5a)外
部からの正確な押圧荷重を付加することができる。Furthermore, in order to detect the load applied to the static test piece (15) by the load detecting load cell (44) and measure the pressure in the internal cavity (5a) by the pressure sensor (45),
The pressure in the internal cavity (5a) can be corrected as a load force on the pressing rod (38) based on the effective cross-sectional area of the bellows (39), and the pressing force corrected by the pressing load detection load cell (44) can be used. Can be detected. In this way, fluctuations in the internal pressure of the internal cavity (5a) can be corrected and the frame (5)
An accurate pressing load from the outside of the internal cavity (5a) can be added by the load cell (32) provided outside of the internal cavity (5a).
【００２４】釣合支持装置(E)は静止支持装置(B)の自重
分の重量を除去するので、摩擦力の検出に悪影響を及ぼ
さずに、摺動部へ作用する最低押し付け力の値を下げ、
極めて小さな押し付け荷重から高精度で摩擦試験の実施
が可能となる。Since the balance support device (E) removes the weight of the static support device (B) by its own weight, the value of the minimum pressing force acting on the sliding portion can be determined without adversely affecting the detection of the frictional force. Lower
It is possible to perform a friction test with high accuracy from an extremely small pressing load.
【００２５】[0025]
【実施例】以下、この発明による高圧雰囲気摩擦摩耗試
験装置の実施例を図１〜図２について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a high pressure atmosphere friction and wear test apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００２６】図１は本発明による摩擦摩耗試験装置の実
施例を示す側面断面図であり、図２は図１の２−２線に
沿う断面図である。図１及び図２に示すように、本発明
による摩擦摩耗試験装置は、内部空間５ａを形成するフ
レーム５と、密閉可能なフレーム５の内部空間５ａ内に
回転試験片１０を支持する主軸１を備えた回転支持装置
Ａと、フレーム５の内部空間５ａ内で主軸１上に支持さ
れる回転試験片１０に対して静止試験片１５を相対的移
動可能に支持する静止支持装置Ｂと、静止支持装置Ｂに
荷重を加えて回転試験片１０に対して静止試験片１５を
押圧する負荷装置Ｃと、回転試験片１０から静止試験片
１５に加えられる摩擦力を測定するロードセル３２とを
備えている。FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of a friction and wear test apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the friction and wear test apparatus according to the present invention comprises a frame 5 forming an internal space 5a, and a spindle 1 supporting a rotating test piece 10 in the internal space 5a of the sealable frame 5. A rotary support device A, a stationary support device B for supporting the stationary test piece 15 so that the stationary test piece 15 can move relative to the rotating test piece 10 supported on the spindle 1 in the internal space 5a of the frame 5, and a stationary support. A load device C that applies a load to the device B to press the stationary test piece 15 against the rotating test piece 10 and a load cell 32 that measures the frictional force applied from the rotating test piece 10 to the stationary test piece 15 are provided. .
【００２７】回転支持装置Ａの主軸１はラジアル軸受
２、３を介して軸受ケース４に回転可能に支持され、ラ
ジアル軸受２は、フレーム５の内外の圧力差により生じ
る主軸１へのスラスト荷重も支持する。軸受ケース４は
主軸１をほぼ水平に保持する状態で、内部空洞５ａを有
するフレーム５の側壁にボルト４ａで締結され、フレー
ム５にはカバー６がボルト６ａで固定されて、内部空洞
５ａが閉鎖される。フレーム５とカバー６との間に設け
られたＯリング７により内部空洞５ａは外部に対して密
封状態に保持される。カバー６に設けたラジアル軸受８
は主軸１の端部を回転可能に支持し、詳細な説明を省略
するが、フレーム５の内部でも主軸１を回転支持する装
置が設けられる。主軸１とフレーム５との間に設けられ
たメカニカルシール９は、主軸１の周囲で内部空洞５ａ
と外部との間を密封する。内部空間５ａ内で、ロータリ
ピストン型コンプレッサに使用するローラシリンダ自体
又はほぼ同一形状の円筒状を有する回転試験片１０はホ
ルダ１１を介して主軸１に固定される。回転検出用歯車
１３を伴うプーリ１２が主軸１に固定され、図示しない
ベルト及び電動機によりプーリ１２は回転駆動され、主
軸１の回転速度は回転検出器１４により検出される。ち
なみに、回転試験片１０の外径寸法は３５〜４５ｍｍ、
主軸１の回転数は３０〜６,０００ｒｐｍである。The main shaft 1 of the rotary support device A is rotatably supported by a bearing case 4 via radial bearings 2 and 3, and the radial bearing 2 also receives a thrust load on the main shaft 1 caused by a pressure difference between the inside and outside of the frame 5. To support. The bearing case 4 is fastened to the side wall of the frame 5 having the internal cavity 5a with bolts 4a while the main shaft 1 is held substantially horizontally, and the cover 6 is fixed to the frame 5 with bolts 6a to close the internal cavity 5a. To be done. The O-ring 7 provided between the frame 5 and the cover 6 holds the inner cavity 5a in a sealed state with respect to the outside. Radial bearing 8 provided on cover 6
Although the end portion of the main shaft 1 is rotatably supported, a detailed description thereof will be omitted, but a device for rotationally supporting the main shaft 1 inside the frame 5 is also provided. The mechanical seal 9 provided between the main shaft 1 and the frame 5 has an internal cavity 5 a around the main shaft 1.
Between the outside and the outside. In the internal space 5a, the roller cylinder itself used for the rotary piston compressor or the rotating test piece 10 having a cylindrical shape of substantially the same shape is fixed to the main shaft 1 via the holder 11. A pulley 12 with a rotation detection gear 13 is fixed to the main shaft 1, the pulley 12 is rotationally driven by a belt and an electric motor (not shown), and the rotation speed of the main shaft 1 is detected by a rotation detector 14. By the way, the outer diameter of the rotating test piece 10 is 35 to 45 mm,
The rotation speed of the main shaft 1 is 30 to 6,000 rpm.
【００２８】ロータリピストン型コンプレッサを構成す
るベーン自体、ベーンから削り出されたピン状又はブロ
ック状の静止試験片１５は回転試験片１０の外周面に接
触しかつ回転試験片１０に主軸１の軸心方向で上方から
押圧される。静止試験片１５は円筒状等他の形状でもよ
い。回転試験片１０に対して静止試験片１５を押圧する
状態で、主軸１及び回転試験片１０を回転させ、回転試
験片１０と静止試験片１５とを摺動させる。ロータリピ
ストン型コンプレッサを構成するベーン自体とローラシ
リンダ自体との摺動状態又これに極めて近似し、実機試
験での評価結果に実質的に符合する結果が得られ、時間
と費用のかさむ実機試験評価の負担を大幅に軽減させる
ことが可能となる。The vane itself constituting the rotary piston type compressor, the pin-shaped or block-shaped stationary test piece 15 cut out from the vane is in contact with the outer peripheral surface of the rotary test piece 10, and the rotary test piece 10 has an axis of the spindle 1. It is pressed from above in the axial direction. The stationary test piece 15 may have another shape such as a cylindrical shape. The spindle 1 and the rotating test piece 10 are rotated while the stationary test piece 15 is pressed against the rotating test piece 10, and the rotating test piece 10 and the stationary test piece 15 are slid. The sliding condition between the vane itself and the roller cylinder itself, which compose the rotary piston compressor, or very close to this, a result that substantially matches the evaluation result in the actual machine test is obtained, and the actual machine test evaluation which is time consuming and expensive It is possible to significantly reduce the burden on the.
【００２９】静止支持装置Ｂは回転支持装置Ａの主軸１
とほぼ同一位置の軸上に回転可能に配置されたロータリ
ハウジング２０と、ロータリハウジング２０に設けられ
たリニアレール１９と、リニアレール１９に沿って直線
運動可能なリニアブロック１７を備えかつ静止試験片１
５を支持するホルダ１６とを備えている。ロータリハウ
ジング２０はローラリング２１を介してフレーム５に回
転可能に支持される。ロータリハウジング２０はローラ
リング２１の外輪に固定され、ローラリング２１の内輪
はフレーム５に固定されるが、ローラリング２１の軸心
は主軸１の軸心にほぼ一致する。リニアブロック１７の
ガイド部となるリニアレール１９はロータリハウジング
２０に固定され、リニアブロック１７はリニアレール１
９に対して転がり支持される。静止支持装置Ｂを構成す
るホルダ１６を支持するプレート１８は、主軸１の軸心
に対して接近又は離間する方向に移動可能なリニアブロ
ック１７に固定される。即ち、この摩擦摩耗試験装置で
は、回転支持装置Ａの主軸１とほぼ同一軸上に静止支持
装置Ｂが回転可能に支持される。The stationary support device B is the main shaft 1 of the rotary support device A.
A stationary test piece, which includes a rotary housing 20 rotatably arranged on an axis substantially at the same position as the above, a linear rail 19 provided on the rotary housing 20, and a linear block 17 linearly movable along the linear rail 19. 1
5 and a holder 16 that supports 5. The rotary housing 20 is rotatably supported by the frame 5 via a roller ring 21. The rotary housing 20 is fixed to the outer ring of the roller ring 21, and the inner ring of the roller ring 21 is fixed to the frame 5. The axis of the roller ring 21 substantially coincides with the axis of the main shaft 1. The linear rail 19 that serves as a guide portion of the linear block 17 is fixed to the rotary housing 20, and the linear block 17 includes the linear rail 1.
Rolled and supported against 9. A plate 18 that supports the holder 16 that constitutes the stationary support device B is fixed to a linear block 17 that is movable in a direction toward or away from the axis of the main shaft 1. That is, in this frictional wear test device, the stationary support device B is rotatably supported on substantially the same axis as the main shaft 1 of the rotary support device A.
【００３０】静止試験片１５を保持するホルダ１６は、
リニアブロック１７及びプレート１８と共に、主軸１の
軸心に対して接近又は離間する方向にリニアレール１９
に沿って移動できる。動作抵抗の軽減を図るため、リニ
アブロック１７とリニアレール１９は図示しない転がり
支持機構を介して連結される。The holder 16 for holding the stationary test piece 15 is
Along with the linear block 17 and the plate 18, a linear rail 19 is provided in a direction approaching or separating from the axial center of the main shaft 1.
You can move along. In order to reduce the operating resistance, the linear block 17 and the linear rail 19 are connected via a rolling support mechanism (not shown).
【００３１】図２に示すように、回転力伝達手段Ｄは、
リニアレール１９を支持するロータリハウジング２０
と、フレーム５上にロータリハウジング２０を回転可能
に支持するローラリング２１と、ロータリハウジング２
０に一端を固定した伝達アーム２２と、伝達アーム２２
の他端とロードセル３２との間に設けられた伝達ロッド
３１とを備えている。ロードセル３２はフレーム５の内
部空間５ａから突出する伝達ロッド３１の端部に設けら
れる。ロータリハウジング２０に固定された伝達アーム
２２は主軸１に対してほぼ直角にかつ水平に内部空洞５
ａ内で延びる。伝達アーム２２の端部に形成された貫通
孔２２ａには一対のブッシュ２３ａ、２４ａが装着さ
れ、ブッシュ２３ｂ、２４ｂ内にはボルト２５が装着さ
れる。ボルト２５の下端にナット２６が連結され、ボル
ト２５がブッシュ２３ａ、２４ａ内に固定される。フレ
ーム５には一対の貫通孔５ｂ、５ｃが形成され、各貫通
孔５ｂ、５ｃには同一形状のベローズ２３、２４がそれ
ぞれ配置される。As shown in FIG. 2, the rotational force transmitting means D is
Rotary housing 20 supporting the linear rail 19
A roller ring 21 for rotatably supporting the rotary housing 20 on the frame 5, and a rotary housing 2
0, one end of which is fixed to the transmission arm 22, and the transmission arm 22
And a transmission rod 31 provided between the other end of the load cell 32 and the load cell 32. The load cell 32 is provided at the end of the transmission rod 31 protruding from the internal space 5a of the frame 5. The transmission arm 22 fixed to the rotary housing 20 is arranged substantially perpendicular to the main shaft 1 and horizontally.
It extends in a. A pair of bushes 23a, 24a are mounted in a through hole 22a formed at the end of the transmission arm 22, and a bolt 25 is mounted in the bushes 23b, 24b. A nut 26 is connected to the lower end of the bolt 25, and the bolt 25 is fixed in the bushes 23a and 24a. A pair of through holes 5b and 5c are formed in the frame 5, and bellows 23 and 24 having the same shape are arranged in the through holes 5b and 5c, respectively.
【００３２】ベローズ２３の上方には、Ｏリング２７を
介してブッシュ２３ａがフレーム５に固定される。ブッ
シュ２３ａにはリニアブッシ３６が固定される。Ｏリン
グ２７、ブッシュ２３ａ及びリニアブッシュ３６内を貫
通して延びる予圧ロッド３４の上端には錘３５が結合さ
れ、下端はボルト２５の頭部に当接する。ベローズ２３
と同様に、ベローズ２４の下方には、Ｏリング２８を介
してブッシュ２４ａがフレーム５に固定される。ブッシ
ュ２４ａにはリニアブッシュ３３が固定される。Ｏリン
グ２８、ブッシュ２４ａ及びリニアブッシュ３３内を貫
通して延びる伝達ロッド３１の下端はフレーム５の外壁
に固定されたロードセル３２に当接し、上端はボルト２
５の下端に当接する。連結ボルト２５の上方に配置され
た予圧ロッド３４、ボルト２５及び伝達ロッド３１はほ
ぼ同軸上に点接触状態で配置され、錘３５によりロード
セル３２に一定の圧縮荷重を負荷する。予圧ロッド３４
は、リニアブッシュ３６を介して、フランジ２３ａに直
線動作可能に転がり支持される。Above the bellows 23, a bush 23a is fixed to the frame 5 via an O-ring 27. A linear bush 36 is fixed to the bush 23a. A weight 35 is coupled to the upper end of the preload rod 34 extending through the O-ring 27, the bush 23a, and the linear bush 36, and the lower end abuts the head of the bolt 25. Bellows 23
Similarly to the above, a bush 24 a is fixed to the frame 5 below the bellows 24 via an O-ring 28. The linear bush 33 is fixed to the bush 24a. The lower end of the transmission rod 31 extending through the O-ring 28, the bush 24a, and the linear bush 33 is in contact with the load cell 32 fixed to the outer wall of the frame 5, and the upper end thereof is the bolt 2
Abut the lower end of 5. The preload rod 34, the bolt 25, and the transmission rod 31 arranged above the connecting bolt 25 are arranged substantially coaxially in a point contact state, and the weight 35 applies a constant compressive load to the load cell 32. Preload rod 34
Is rotatably supported by the flange 23a so as to be linearly movable via the linear bush 36.
【００３３】伝達ロッド３１は、リニアプッシュ３３を
介して、ブッシュ２４ａに直線運動可能に取り付けられ
る。ベローズ２３、２４の各両端はブッシュ２３ａ、２
３ｂ、２４ａ、２４ｂに溶接結合される。ブッシュ２３
ｂと２４ｂはボルト２５とナット２６により伝達アーム
２２の端部に固定される。ベローズ２３、２４は、ロー
タリハウジング２０及びローラリング２１の回転方向に
伸縮可能であり、ブッシュ２３ａ、２４ａはＯリング２
７、２８により密封された状態でフレーム５と接触す
る。同様に、ブッシュ２３ｂ、２４ｂと伝達アーム２２
の端部との間はＯリング２９、３０により密封される。
伝達ロッド３１の周囲に設けられたベローズ２４及び予
圧ロッド３４の周囲に設けられたべローズ２３により内
部空間５ａ内の圧力が保持される。ロードセル３２に偏
位力を与える錘３５の予備負荷が予圧ロッド３４及び伝
達アーム２２の他端を通じてロードセル３２に加えられ
る。The transmission rod 31 is linearly attached to the bush 24a via a linear push 33. Both ends of the bellows 23, 24 have bushes 23a, 2
It is welded to 3b, 24a and 24b. Bush 23
The bolts b and 24b are fixed to the ends of the transmission arm 22 by bolts 25 and nuts 26. The bellows 23 and 24 are expandable and contractable in the rotational direction of the rotary housing 20 and the roller ring 21, and the bushes 23a and 24a are O-rings 2.
The frame 5 is contacted with the frame 5 in a sealed state by 7, 28. Similarly, the bushes 23b and 24b and the transmission arm 22 are
The O-rings 29 and 30 are used to seal the gap between the ends.
The pressure in the internal space 5a is maintained by the bellows 24 provided around the transmission rod 31 and the bellows 23 provided around the preload rod 34. A preload of the weight 35 that imparts a displacement force to the load cell 32 is applied to the load cell 32 through the preload rod 34 and the other end of the transmission arm 22.
【００３４】伝達ロッド３１の上端はボルト２５の下端
に点接触状態で接触し、ボルト２５からの回転力をロー
ドセル３２に伝達する。回転試験片１０を回転させて、
静止試験片１５に対して回転試験片１０を摺動させたと
きに発生する静止支持装置Ｂの回転力は、回転力伝達手
段Ｄを介してロードセル３２に伝達される。The upper end of the transmission rod 31 comes into contact with the lower end of the bolt 25 in a point contact state, and the rotational force from the bolt 25 is transmitted to the load cell 32. Rotate the rotating test piece 10,
The rotational force of the stationary support device B generated when the rotating test piece 10 is slid with respect to the stationary test piece 15 is transmitted to the load cell 32 via the rotational force transmitting means D.
【００３５】静止試験片１５を保持するホルダ１６の上
方には、転動体（ローラフォロア）３７が静止支持装置
Ｂに回転自在に設けられる。転動体３７の回転軸心は、
主軸１の軸心とほぼ平行でありかつ回転試験片１０と静
止試験片１５との接触部と主軸１の軸心を通る平面上に
ほぼ配置される。A rolling element (roller follower) 37 is rotatably provided on the stationary support device B above the holder 16 which holds the stationary test piece 15. The axis of rotation of the rolling element 37 is
It is disposed substantially on a plane that is substantially parallel to the axis of the spindle 1 and that passes through the contact portion between the rotating test piece 10 and the stationary test piece 15 and the axis of the spindle 1.
【００３６】負荷装置Ｃはフレーム５の内部空間５ａか
ら外部に延び出す押圧ロッド３８と、押圧ロッド３８の
周囲に設けられたベローズ３９とを備えている。フレー
ム５の上方突出部５ｄには貫通孔４３ａを備えた円筒部
４３がボルト４３ａにより固定され、貫通孔４３ａ内に
は押圧ロッド３８が配置される。押圧ロッド３８の下端
は静止支持装置Ｂの転動体３７の外輪に当接し、上端は
貫通孔４３ａから突出し、押圧力を検出するロードセル
４４が取り付けられる。ロードセル４４は、押圧ロッド
３８を介して静止支持装置Ｂに与える負荷を測定する。
例えば、ロードセル４４により検出する荷重制御範囲は
０.０１〜４０ｋｇｆである。貫通孔４３ａ内で押圧ロ
ッド３８の外周部にはベローズ３９が取り付けられ、ベ
ローズ３９の下端にはＯリング４０が設けられると共
に、ブッシュ３９ｂが固定され、ブッシュ３９ｂにベロ
ーズ３９が溶着される。円筒部４３の上端にはブッシュ
３９ａがＯリング４１を介してボルトにより固定され、
ベローズ３９の上端はブッシュ３９ａに溶着される。ベ
ローズ３９、ブッシュ３９ａ、３９ｂ及びＯリング４
０、４１はフレーム５の内部空洞５ａを密封する。円筒
部４３にはブッシュ３９ａの上部にリニアブッシュ４２
がボルトにより固定され、押圧ロッド３８は円筒部４３
内で直線運動可能に転がり支持される。The load device C includes a pressing rod 38 extending outside from the internal space 5a of the frame 5, and a bellows 39 provided around the pressing rod 38. A cylindrical portion 43 having a through hole 43a is fixed to the upper protruding portion 5d of the frame 5 by a bolt 43a, and a pressing rod 38 is arranged in the through hole 43a. The lower end of the pressing rod 38 contacts the outer ring of the rolling element 37 of the stationary support device B, the upper end thereof projects from the through hole 43a, and the load cell 44 for detecting the pressing force is attached. The load cell 44 measures the load applied to the stationary support device B via the pressing rod 38.
For example, the load control range detected by the load cell 44 is 0.01 to 40 kgf. A bellows 39 is attached to the outer peripheral portion of the pressing rod 38 in the through hole 43a, an O-ring 40 is provided at the lower end of the bellows 39, a bush 39b is fixed, and the bellows 39 is welded to the bush 39b. A bush 39a is fixed to the upper end of the cylindrical portion 43 by a bolt via an O-ring 41,
The upper end of the bellows 39 is welded to the bush 39a. Bellows 39, bushes 39a, 39b and O-ring 4
0 and 41 seal the internal cavity 5 a of the frame 5. The cylindrical portion 43 has a linear bush 42 on the upper portion of the bush 39a.
Are fixed by bolts, and the pressing rod 38 is
It is supported by rolling so that it can move linearly.
【００３７】フレーム５には内部空洞５ａ内の圧力を検
出する圧力センサ４５が設けられ、圧力センサ４５によ
りフレーム５内の圧力を計測し、計測した圧力値とベロ
ーズ３９の有効断面積から計算される押圧ロッド３８に
加えられる反力の大きさを負荷荷重に補正することによ
り、転動体３７に加わる実際の荷重値を正確に知ること
ができる。雰囲気圧力範囲は、１平方センチメートル当
たり０〜３２ｋｇｆ（ゲージ圧）である。The frame 5 is provided with a pressure sensor 45 for detecting the pressure in the internal cavity 5a. The pressure sensor 45 measures the pressure in the frame 5, and the pressure is calculated from the measured pressure value and the effective cross-sectional area of the bellows 39. By correcting the magnitude of the reaction force applied to the pressing rod 38 to the applied load, the actual load value applied to the rolling elements 37 can be accurately known. The atmospheric pressure range is 0 to 32 kgf (gauge pressure) per square centimeter.
【００３８】静止支持装置Ｂには自重分の重量を除去す
る釣合支持装置Ｅが設けられる。釣合支持装置Ｅは、ロ
ータリハウジング２０に固定された台座４６と、台座４
６に固定された固定ばね支持体４７と、固定ばね支持体
４７の上方に配置されかつプレート１８に固定された可
動ばね支持体４８と、固定ばね支持体４７と可動ばね支
持体４８との間に配置された２本の圧縮ばね４９ａ、４
９ｂとを備えている。プレート１８は圧縮ばね４９ａ、
４９ｂの上方に遊動状態に保持され、プレート１８を支
持するホルダ１６、ホルダ１６に支持される静止試験片
１５及び転動体３７及びプレート１８に固着されたリニ
アブロック１７は圧縮ばね４９ａ、４９ｂ上に支持され
る。このため、静止試験片１５、ホルダ１６、リニアブ
ロック１７、プレート１８、転動体３７の重量をキャン
セルして、ロードセル４４の上方に取り付けられる荷重
負荷装置Ｃの荷重のみが静止試験片１５を通じて回転試
験片１０に加えられると共に、極めて小さな荷重から高
荷重まで広い荷重範囲の試験を行うことができる。The stationary support device B is provided with a balance support device E for removing the weight of its own weight. The balance support device E includes a pedestal 46 fixed to the rotary housing 20 and a pedestal 4
6 between the fixed spring support 47, the movable spring support 48 disposed above the fixed spring support 47 and fixed to the plate 18, and between the fixed spring support 47 and the movable spring support 48. Two compression springs 49a, 4 arranged in
9b and. The plate 18 has a compression spring 49a,
The holder 16 which is held above the plate 49b in a floating state to support the plate 18, the stationary test piece 15 supported by the holder 16 and the rolling element 37 and the linear block 17 fixed to the plate 18 are mounted on the compression springs 49a and 49b. Supported. Therefore, the weight of the stationary test piece 15, the holder 16, the linear block 17, the plate 18, and the rolling element 37 is canceled, and only the load of the load applying device C mounted above the load cell 44 is subjected to the rotation test through the stationary test piece 15. While being applied to the piece 10, it is possible to perform a wide load range test from a very small load to a high load.
【００３９】この場合、異なる寸法の回転試験片１０及
び静止試験片１５に対応するため、固定ばね支持体４７
に長孔４７ａを設け、長孔４７ａの所望の位置で固定で
きるボルト４７ｂにより、可動ばね支持体４８の位置を
調整して、荷重負荷方向に対して無負荷状態の回転試験
片１０の位置を調節してもよい。例えば、圧縮ばね４９
ａ、４９ｂの極軽荷重用ばね定数は、０.０５ｋｇｆ／
ｍｍであり、試験中に発生する摩擦摩耗による微小な変
位に対して、押圧荷重の変動を最小限度に抑制すること
ができる。また、ロードセル３２による微小な変位が生
じ、ローラリング２１が微小角度で回転しても、転がり
支持された転動体３７上に押圧荷重の作用点があるた
め、摩擦力検出精度面への重大な影響は及ぼさない。In this case, in order to accommodate the rotating test piece 10 and the stationary test piece 15 having different sizes, the fixed spring support 47 is used.
The long hole 47a is provided in the hole 47a, and the position of the movable spring support 48 is adjusted by a bolt 47b that can be fixed at a desired position of the long hole 47a to adjust the position of the rotating test piece 10 in the unloaded state with respect to the load loading direction. You may adjust. For example, the compression spring 49
The spring constant for extremely light loads of a and 49b is 0.05 kgf /
Since it is mm, it is possible to suppress the fluctuation of the pressing load to the minimum with respect to a minute displacement due to frictional wear that occurs during the test. Further, even if a minute displacement occurs due to the load cell 32 and the roller ring 21 rotates at a minute angle, there is a point of action of the pressing load on the rolling element 37 which is rollingly supported, so that it is important for the frictional force detection accuracy. It has no effect.
【００４０】フレーム５は熱媒体が通過する溝５０ａを
形成した下部熱交換プレート５０を介してベース５１に
固定される。所定の温度に加熱又は冷却された熱媒体は
下部熱交換プレート５０の溝５０ａを通過するとき、フ
レーム５の底壁と接してフレーム５を加熱又は冷却し、
フレーム５の内部空間５ａ内の潤滑油及び冷媒等の熱媒
体を加熱又は冷却する。フレーム５の側面に取り付けた
側部熱交換プレート５２も溝が形成され、下部熱交換プ
レート５０と同様の作用を生ずる。所望の混合比と量の
熱媒体、熱媒体と潤滑油との混合物及び潤滑油を上部ス
トップバルブ５３を介してフレーム５の内部空間５ａ内
に注入する。この場合、水分及び空気の影響を避けるた
めに、フレーム５の内部空間５ａを図示しない真空ポン
プにより真空まで排気した後に、冷媒と潤滑油を注入す
るとよい。また、フレーム５の内部空間５ａ内の圧力が
設定圧力（１平方センチメートル当たり３２ｋｇｆ）を
越えて上昇したとき、安全弁５４が自動的に開弁する。
フレーム５の下側に設けた下部ストップバブル５５を開
弁することにより、試験後に熱媒体、熱媒体と潤滑油と
の混合物及び潤滑油を内部空洞５ａからフレーム５外へ
容易に排出することができる。The frame 5 is fixed to the base 51 via a lower heat exchange plate 50 having a groove 50a through which a heat medium passes. When the heat medium heated or cooled to a predetermined temperature passes through the groove 50a of the lower heat exchange plate 50, it contacts the bottom wall of the frame 5 to heat or cool the frame 5,
A heating medium such as lubricating oil and a refrigerant in the internal space 5a of the frame 5 is heated or cooled. The side heat exchange plate 52 attached to the side surface of the frame 5 is also formed with a groove, and the same operation as the lower heat exchange plate 50 is produced. A desired mixing ratio and amount of the heat medium, a mixture of the heat medium and the lubricating oil, and the lubricating oil are injected into the internal space 5a of the frame 5 through the upper stop valve 53. In this case, in order to avoid the influence of moisture and air, it is preferable to inject the refrigerant and the lubricating oil after the internal space 5a of the frame 5 is evacuated to a vacuum by a vacuum pump (not shown). Further, when the pressure in the internal space 5a of the frame 5 exceeds the set pressure (32 kgf per square centimeter) and rises, the safety valve 54 automatically opens.
By opening the lower stop bubble 55 provided on the lower side of the frame 5, the heat medium, the mixture of the heat medium and the lubricating oil, and the lubricating oil can be easily discharged from the internal cavity 5a to the outside of the frame 5 after the test. it can.
【００４１】上記の構成において、摩擦試験を行う場
合、フレーム５の内部空間５ａ内で回転支持装置Ａの主
軸１に回転試験片１０を装着すると共に、静止試験片１
５を静止支持装置Ｂに装着した後、静止支持装置Ｂを移
動して静止試験片１５を回転試験片１０に当接させる。
主軸１に装着する回転試験片１０及び静止支持装置Ｂに
装着する静止試験片１５はいずれも実際の摺動部品を装
着することができる。その後、ボルト６ａでカバー６を
フレーム５に固定して、内部空洞５ａを密閉する。この
状態で、上部ストップバルブ５３を通じて内部空洞５ａ
内に潤滑油及び熱媒体を供給する。同時に、下部熱交換
プレート５０及び側部熱交換プレート５２の溝に熱媒体
を供給して、フレーム５を加熱又は冷却し、内部空洞５
ａ内を所定の圧力に保持する。次に、負荷装置Ｃにより
静止支持装置Ｂに所定の荷重を加えて回転試験片１０に
対して静止試験片１５を押圧する。In the above structure, when a friction test is performed, the rotary test piece 10 is mounted on the main shaft 1 of the rotary support device A in the internal space 5a of the frame 5, and the stationary test piece 1 is used.
After mounting 5 on the stationary support device B, the stationary support device B is moved to bring the stationary test piece 15 into contact with the rotating test piece 10.
Both the rotating test piece 10 mounted on the main shaft 1 and the stationary test piece 15 mounted on the stationary support device B can be mounted with actual sliding parts. Then, the cover 6 is fixed to the frame 5 with the bolt 6a to seal the internal cavity 5a. In this state, the internal cavity 5a is passed through the upper stop valve 53.
Lubricating oil and heat medium are supplied inside. At the same time, the heat medium is supplied to the grooves of the lower heat exchange plate 50 and the side heat exchange plate 52 to heat or cool the frame 5, and the internal cavity 5
The inside of a is maintained at a predetermined pressure. Next, the load device C applies a predetermined load to the stationary support device B to press the stationary test piece 15 against the rotating test piece 10.
【００４２】続いて、主軸１を回転して静止試験片１５
に対して回転試験片１０を摺接させる。静止試験片１５
に対して回転する回転試験片１０を摺動させたときに摩
擦力に起因して発生する静止支持装置Ｂの回転力は回転
力伝達手段Ｄを構成するロータリハウジング２０、伝達
アーム２２及び伝達ロッド３１を介してロードセル３２
に伝達され、ロードセル３２に微小な弾性変位を与え
る。回転試験片１０の直径より大きな直径を持つロータ
リハウジング２０に固定した伝達アーム２２を経て、主
軸１の中心軸から大きな半径の接線に沿う回転力を取り
出すので、回転試験片１０と静止試験片１５との間の摩
擦力を拡大して精密に測定することができる。ロードセ
ル３２は、回転試験片１０から静止試験片１５に加えら
れる摩擦力を測定すると共に、ロードセル３２に付与さ
れる摩擦力と釣り合う変位で静止支持装置Ｂの回転運動
が静止される。回転試験片１０の直径より大きな直径を
持つロータリハウジング２０に固定した伝達アーム２２
を経て、主軸１の中心軸から大きな半径の接線に沿って
直線方向の回転力を取り出すので、摩擦力を正確に測定
することができる。Then, the main shaft 1 is rotated to rotate the stationary test piece 15.
The rotary test piece 10 is slidably contacted with respect to. Stationary test piece 15
The rotational force of the stationary support device B generated due to the frictional force when the rotating test piece 10 rotating with respect to the sliding force is generated by the rotary housing 20, the transmission arm 22, and the transmission rod that constitute the rotational force transmission means D. Load cell 32 through 31
Is transmitted to the load cell 32, and a minute elastic displacement is given to the load cell 32. Since the rotational force along the tangent line of a large radius is extracted from the central axis of the main shaft 1 via the transmission arm 22 fixed to the rotary housing 20 having a diameter larger than that of the rotating test piece 10, the rotating test piece 10 and the stationary test piece 15 are provided. The frictional force between and can be expanded and measured accurately. The load cell 32 measures the frictional force applied from the rotary test piece 10 to the stationary test piece 15, and the rotational movement of the stationary support device B is stopped by the displacement balanced with the frictional force applied to the load cell 32. A transmission arm 22 fixed to a rotary housing 20 having a diameter larger than that of the rotating test piece 10.
Then, the rotational force in the linear direction is taken out from the central axis of the main shaft 1 along the tangent line having a large radius, so that the frictional force can be accurately measured.
【００４３】回転支持装置Ａの主軸１とほぼ同一軸上に
静止支持装置Ｂが回転可能に支持されるので、ロードセ
ル３２に変位が生じたとき、回転試験片１０と静止試験
片１５との間に発生する摺動部の変動を抑制することが
できる。このため、回転試験片１０と静止試験片１５と
の摺動部の当たり状態を変えずに、摩擦力を適切かつ連
続的に測定でき、摩擦摩耗の進行中に摩擦力を正確かつ
連続的に測定できる。また、小さな内容積のフレーム５
の内部空間５ａ内に回転試験片１０及び静止試験片１５
を配置できるので、内部空間５ａ内に供給する冷媒及び
潤滑油等の摩擦雰囲気を形成する物質の量を減少するこ
とができる。Since the stationary support device B is rotatably supported on substantially the same axis as the main shaft 1 of the rotary support device A, when the load cell 32 is displaced, it is between the rotary test piece 10 and the stationary test piece 15. It is possible to suppress the fluctuation of the sliding portion that occurs in the above. Therefore, the frictional force can be appropriately and continuously measured without changing the contact state of the sliding portion between the rotating test piece 10 and the stationary test piece 15, and the frictional force can be accurately and continuously measured during the progress of frictional wear. Can be measured. Also, the frame 5 with a small internal volume
The rotating test piece 10 and the stationary test piece 15 in the internal space 5a of the
Can be arranged, so that the amount of substances that form a frictional atmosphere, such as the refrigerant and the lubricating oil, supplied to the internal space 5a can be reduced.
【００４４】摺動部に摩擦摩耗が進行したとき、静止支
持装置Ｂを移動して静止試験片１５を回転試験片１０に
押圧すると共に、静止試験片１５の摺動位置を変えずに
正確な押し付け力を摺動部へ付加できる。このため、摩
擦摩耗の進行中でも、正確にかつ連続的に摩擦力を検出
することができる。When the frictional wear progresses on the sliding portion, the stationary supporting device B is moved to press the stationary test piece 15 against the rotating test piece 10, and at the same time, the sliding position of the stationary test piece 15 is not changed. Pressing force can be added to the sliding part. Therefore, the frictional force can be accurately and continuously detected even when the frictional wear is progressing.
【００４５】更に、試験中に内部空間５ａ内の圧力を真
空から高圧まで変化させても、内部空間５ａ内の圧力が
２個の連結されたベローズに均等に加わるため、ロード
セル３２の測定精度に影響を及ぼさない。このように内
部空間５ａ内の圧力変動に影響されず且つ摺動面の当た
り位置を変えずに、フレーム５の外部に設けられたロー
ドセル３２により正確に摩擦力を検出することができ
る。押し付け荷重の伝達部を転動体３７により転がり支
持するため、静止支持装置Ｂに微少な回転変位が生じて
も、ロードセル３２の摩擦力検出に重大な影響を及ぼさ
ない。ベローズを介した内部空間５ａ内外のシールを行
うため、ピストンとシリンダでのシール機構のような大
きな動作抵抗の損失は生じない。Further, even if the pressure in the internal space 5a is changed from vacuum to high pressure during the test, the pressure in the internal space 5a is evenly applied to the two connected bellows, so that the measurement accuracy of the load cell 32 is improved. Has no effect. In this way, the frictional force can be accurately detected by the load cell 32 provided outside the frame 5 without being affected by the pressure fluctuation in the internal space 5a and without changing the contact position of the sliding surface. Since the rolling element 37 rolls and supports the pressing load transmission portion, even if a slight rotational displacement occurs in the stationary support device B, the frictional force detection of the load cell 32 is not significantly affected. Since the inside and outside of the internal space 5a is sealed via the bellows, a large loss of operating resistance, unlike the sealing mechanism of the piston and the cylinder, does not occur.
【００４６】更に、荷重検出用ロードセル３２により静
止試験片１５に負荷される荷重を検出すると共に、圧力
センサ４５により内部空間５ａ内圧力を計測するため、
ベローズの有効断面積に基づく押圧ロッド３８への負荷
力として内部空間５ａ内の圧力を補正することができ、
押し付け荷重検出用ロードセル３２により補正された押
圧力を検出することができる。このように、内部空間５
ａ内圧の変動に対しても補正ができ、フレーム５の外部
に設けたロードセル３２により、内部空間５ａ外部から
の正確な押し付け荷重を付加することができる。Further, since the load on the stationary test piece 15 is detected by the load detecting load cell 32 and the pressure in the internal space 5a is measured by the pressure sensor 45,
The pressure in the internal space 5a can be corrected as a load force on the pressing rod 38 based on the effective cross-sectional area of the bellows,
The pressing force corrected by the pressing load detecting load cell 32 can be detected. In this way, the internal space 5
The fluctuation of the internal pressure can be corrected, and the load cell 32 provided outside the frame 5 can apply an accurate pressing load from the outside of the internal space 5a.
【００４７】釣合支持装置Ｅは静止支持装置の自重分の
重量を除去するので、摩擦力の検出に悪影響を及ぼさず
に、摺動部へ作用する最低押し付け力の値を下げ、極め
て小さな押し付け荷重から高精度で摩擦試験の実施が可
能となる。摩擦が進行しても、リニアレール１９に沿う
リニアブロック１７の移動により、常に主軸１方向に小
さな抵抗で追従できる。また、同一形状の２個のベロー
ズ２３、２４を用いるため、摩擦試験中にフレーム５の
内部空洞５ａ内で圧力が変化しても、２個のベローズ２
３、２４に均等に負荷される。例えば、フレーム５の内
部空洞５ａ内の圧力が外気圧に対し負圧が作用すると
き、ベローズ２３、２４の同一の有効断面積に発生する
圧力で伝達アーム２２を挟持し、均衡が保持される。一
方、内部空洞５ａに外気圧を越える正圧が作用すると、
引張力が連結ボルト２５に作用して均衡が保たれる。こ
のように、内部空洞５ａ内の圧力が変化しても、ロード
セル３２での測定精度に影響を及ぼさない。Since the balance support device E removes the weight of the stationary support device by its own weight, the minimum pressing force acting on the sliding portion is reduced without affecting the detection of the frictional force, and an extremely small pressing force is applied. The friction test can be performed with high accuracy from the load. Even if the friction progresses, the linear block 17 moves along the linear rail 19 so that the linear block 17 can always follow the main shaft 1 with a small resistance. Further, since the two bellows 23, 24 having the same shape are used, even if the pressure changes in the internal cavity 5a of the frame 5 during the friction test, the two bellows 2
3, 24 are evenly loaded. For example, when the pressure in the internal cavity 5a of the frame 5 is a negative pressure with respect to the outside air pressure, the transmission arm 22 is clamped by the pressure generated in the same effective cross-sectional area of the bellows 23, 24, and the balance is maintained. . On the other hand, when a positive pressure exceeding the atmospheric pressure acts on the internal cavity 5a,
A tensile force acts on the connecting bolt 25 to maintain balance. As described above, even if the pressure inside the internal cavity 5a changes, the measurement accuracy of the load cell 32 is not affected.
【００４８】本実施例の特徴を列挙すれば次の通りであ
る。
１ 主軸１と同軸上に回転可能に静止試験片１５を保持
するので、摺動部が変化しない。
２ フレーム５の内部空洞５ａ内の流体圧力に起因する
主軸１へのスラスト荷重はラジアル軸受２によって支持
される。
３ 静止試験片１５を径方向に摺動可能に保持するの
で、摩擦が進行しても、リニアレール１９に沿うリニア
ブロック１７の移動により、常に主軸１方向に小さな抵
抗で追従できる。また、ロードセル４４の荷重値から常
時一定の負荷で回転試験片１０に対して静止試験片１５
を押圧することが可能となる。
４ 転がり支持された転動体３７を介してホルダ１６に
負荷装置Ｃから押圧荷重を加えるため、静止支持装置Ｂ
に微少な回転変位が生じても、ロードセル３２の摩擦力
検出に重大な影響を及ぼさない。
５ 回転試験片１０の直径より大きな直径を持つロータ
リハウジング２０に固定した伝達アーム２２を経て、主
軸１の中心軸から大きな半径の接線に沿う回転力を取り
出すので、回転試験片１０と静止試験片１５との間の摩
擦力を拡大して精密に測定することができる。
６ 摺動部に摩擦摩耗が進行したとき、静止支持装置Ｂ
を移動して静止試験片１５を回転試験片１０に押圧する
と共に、静止試験片１５の摺動位置を変えずに正確な押
し付け力を摺動部へ付加できる。このため、摩擦摩耗の
進行中でも、正確にかつ連続的に摩擦力を検出すること
ができる。
７ 小さな内容積のフレーム５の内部空間５ａ内に回転
試験片１０及び静止試験片１５を配置できるので、内部
空間５ａ内に供給する冷媒及び潤滑油等の摩擦雰囲気を
形成する物質の量を減少することができる。
８ 摩擦試験中に負荷装置Ｃにより連続的に荷重を変化
させ、内部空洞５ａ内の圧力及び温度を含む摩擦環境条
件を連続的に変化させて、連続的に変化する摩擦摩耗、
連続的に変化する荷重、等連続的に変化する環境におい
て摩擦を継続的に測定できる。
９ 試験中に内部空間５ａ内の圧力を真空から高圧まで
変化させても、内部空間５ａ内の圧力が２個の連結され
たベローズに均等に加わるため、ロードセル３２の測定
精度に影響を及ぼさない。ベローズを介して内部空間５
ａ内を密閉するため、ピストンとシリンダでのシール機
構のような大きな動作抵抗の損失は生じない。
１０ ロードセル３２により静止試験片１５に負荷され
る荷重を検出すると共に、圧力センサ４５により内部空
間５ａ内の圧力を計測するため、ベローズの有効断面積
に基づく押圧ロッド３８への負荷力として内部空間５ａ
内の圧力を補正することができ、押し付け荷重検出用ロ
ードセル３２により補正された押圧力を検出することが
できる。
１１ 釣合支持装置Ｅは静止支持装置の自重分の重量を
除去するので、摩擦力の検出に悪影響を及ぼさずに、摺
動部へ作用する最低押し付け力の値を下げ、極めて小さ
な押し付け荷重から高精度で摩擦試験の実施が可能とな
る。The features of this embodiment are listed below. 1 Since the stationary test piece 15 is rotatably held coaxially with the main shaft 1, the sliding portion does not change. The thrust load on the main shaft 1 due to the fluid pressure in the internal cavity 5a of the frame 2 is supported by the radial bearing 2. (3) Since the stationary test piece 15 is held so as to be slidable in the radial direction, even if friction progresses, the linear block 17 moves along the linear rail 19 so that it can always follow the main shaft 1 direction with a small resistance. In addition, the stationary test piece 15 is applied to the rotating test piece 10 at a constant load from the load value of the load cell 44.
Can be pressed. 4 In order to apply a pressing load from the load device C to the holder 16 via the rolling element 37 which is supported by rolling, the stationary support device B
Even if a slight rotational displacement occurs, the detection of the frictional force of the load cell 32 is not seriously affected. 5 Since the rotational force along the tangent line of a large radius is extracted from the central axis of the main shaft 1 via the transmission arm 22 fixed to the rotary housing 20 having a diameter larger than that of the rotating test piece 10, the rotating test piece 10 and the stationary test piece The frictional force between 15 and 15 can be expanded and measured precisely. 6 When frictional wear progresses on the sliding part, stationary support device B
Can be moved to press the stationary test piece 15 against the rotating test piece 10, and an accurate pressing force can be applied to the sliding portion without changing the sliding position of the stationary test piece 15. Therefore, the frictional force can be accurately and continuously detected even when the frictional wear is progressing. 7. Since the rotating test piece 10 and the stationary test piece 15 can be arranged in the internal space 5a of the frame 5 having a small internal volume, the amount of substances forming a frictional atmosphere such as refrigerant and lubricating oil supplied in the internal space 5a can be reduced. can do. 8 The load is continuously changed by the load device C during the friction test, and the frictional environmental conditions including the pressure and temperature in the internal cavity 5a are continuously changed to continuously change the frictional wear,
Friction can be continuously measured in continuously changing environments such as continuously changing loads. 9 Even if the pressure in the internal space 5a is changed from vacuum to high pressure during the test, the pressure in the internal space 5a is evenly applied to the two connected bellows, so the measurement accuracy of the load cell 32 is not affected. . Internal space 5 through the bellows
Since the inside of "a" is hermetically sealed, a large loss of operating resistance unlike the seal mechanism of the piston and the cylinder does not occur. 10 Since the load applied to the stationary test piece 15 is detected by the load cell 32 and the pressure in the internal space 5a is measured by the pressure sensor 45, the internal space is used as a load force on the pressing rod 38 based on the effective cross-sectional area of the bellows. 5a
The internal pressure can be corrected, and the pressing force corrected by the pressing load detection load cell 32 can be detected. 11 Since the balance support device E removes the weight of the static support device, the minimum pressing force acting on the sliding portion is reduced without adversely affecting the detection of the frictional force. The friction test can be performed with high accuracy.
【００４９】[0049]
【発明の効果】前記のように、本発明による摩擦摩耗試
験装置では、摺動部の当たり状態を変えずに、実際の摺
動部品を装着して摩擦力を測定できる。摩擦摩耗の進行
中でも、適切かつ連続的に摩擦環境条件を変動させて摩
擦試験を行うことができる。また、小さい内容積の内部
空洞を使用して高精度で摺動特性を検出できる。簡便に
短時間で行うことができるため、フロン規制に対応して
種々の摩擦試験を行うことができ、実機試験と同様の実
用的な試験効果が得られる。特に冷凍庫、冷蔵庫、空調
機器等で多用されるロータリピストン型コンプレッサの
摺動部品の摺動特性や潤滑油の影響・効果等を正しく評
価することができる。As described above, in the friction / wear test apparatus according to the present invention, the friction force can be measured by mounting the actual sliding parts without changing the contact state of the sliding portion. Even during the progress of friction and wear, the friction test can be performed by appropriately and continuously changing the friction environment conditions. Further, the sliding characteristic can be detected with high accuracy by using the internal cavity having a small internal volume. Since it can be carried out easily and in a short time, various friction tests can be carried out in accordance with the CFC regulations, and the same practical test effect as the actual machine test can be obtained. In particular, it is possible to correctly evaluate the sliding characteristics of rotary components of rotary piston type compressors often used in freezers, refrigerators, air conditioners, etc., and the effects and effects of lubricating oil.
【図１】 本発明による摩擦摩耗試験装置の実施例を示
す側面断面図FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of a friction and wear test apparatus according to the present invention.
【図２】 図１の２−２線に沿う断面図FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG.
【図３】 従来の摩擦摩耗試験装置の断面図FIG. 3 is a sectional view of a conventional friction and wear test device.
【図４】 従来の摩擦摩耗試験装置の試料取付状態を示
す断面図FIG. 4 is a cross-sectional view showing a sample mounting state of a conventional friction and wear test device.
【図５】 図４の５−５線に沿う断面図5 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG.
Ａ．．．回転支持装置、 Ｂ．．．静止支持装置、
Ｃ．．．負荷装置、 Ｄ．．．回転力伝達手段、
Ｅ．．．釣合支持装置、 １．．．主軸、 ５．．．フ
レーム、 ５ａ．．．内部空洞、 ６．．．カバー、
１０．．．回転試験片、 １１．．．ホルダ、 １
５．．．静止試験片、 １６．．．ホルダ、 １
７．．．リニアブロック、 １９．．．リニアレール、
２０．．．ロータリハウジング、 ２１．．．ローラ
リング、 ２２．．．伝達アーム、 ２３、２４．．．
ベローズ、 ２５．．．連結ボルト、 ３２．．．ロー
ドセル、３７．．．転動体、 ３８．．．押圧ロッド、
３９．．．ベローズ、 ４２．．．リニアブッシュ、
４４．．．ロードセル、 ４５．．．圧力センサ、
４９ａ、４９ｂ．．．圧縮ばね、A. ． ． A rotating support device, B. ． ． Stationary support device,
C. ． ． Load device, D. ． ． Torque transmission means,
E. ． ． Balance support device, 1. ． ． Spindle, 5. ． ． Frame, 5a. ． ． Internal cavity, 6. ． ． cover,
10. ． ． Rotating test piece, 11. ． ． Holder, 1
5. ． ． Stationary test piece, 16. ． ． Holder, 1
7. ． ． Linear block, 19. ． ． Linear rails,
20. ． ． Rotary housing, 21. ． ． Roller ring, 22. ． ． Transmission arm, 23, 24. ． ．
Bellows, 25. ． ． Connecting bolt, 32. ． ． Load cell, 37. ． ． Rolling element, 38. ． ． Pressure rod,
39. ． ． Bellows, 42. ． ． Linear bush,
44. ． ． Load cell, 45. ． ． Pressure sensor,
49a, 49b. ． ． Compression spring,
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−34269（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−191637（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−104559（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−190660（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 3/56 G01N 19/02 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-5-34269 (JP, A) JP-A-4-191637 (JP, A) Actually open 4-104559 (JP, U) Actually open 60-190660 (JP , U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 3/56 G01N 19/02
Claims (12)
と、フレームの内部空間内に回転試験片を支持する主軸
を備えた回転支持装置と、フレームの内部空間内で主軸
上に支持される回転試験片に対して静止試験片を相対的
に移動可能に支持する静止支持装置と、静止支持装置に
荷重を加えて回転試験片に対して静止試験片を押圧する
負荷装置と、回転試験片から静止試験片に加えられる摩
擦力を測定するロードセルとを備えた摩擦摩耗試験装置
において、 回転支持装置の主軸とほぼ同一軸上に回転力伝達手段を
回転可能に支持し、静止支持装置を回転力伝達手段に取
付け、回転試験片を回転させて、静止試験片に対して回
転試験片を摺動させたときに発生する静止支持装置の回
転力を回転力伝達手段を介してロードセルに伝達するこ
とを特徴とする摩擦摩耗試験装置。1. A frame having a sealable internal space, a rotary support device including a spindle for supporting a rotary test piece in the internal space of the frame, and a rotary test supported on the spindle in the internal space of the frame. A stationary support device that supports the stationary test piece so that it can move relative to the test piece; a load device that applies a load to the stationary support device to press the stationary test piece against the rotating test piece; In a friction and wear test device equipped with a load cell that measures the frictional force applied to a test piece, a rotational force transmitting means is rotatably supported on a shaft substantially the same as the main shaft of the rotary supporting device, and the stationary supporting device transmits the rotational force. The rotary test piece is attached to the means, and the rotary test piece is rotated to transmit the rotational force of the stationary support device generated when the rotary test piece is slid to the stationary test piece to the load cell via the rotational force transmission means. Characteristic Friction wear test apparatus.
とほぼ同一位置の軸上に回転可能に配置されかつ静止支
持装置を支持するロータリハウジングと、ロータリハウ
ジングに設けられたリニアレールと、ロータリハウジン
グに一端を固定されかつロードセルに連絡する伝達アー
ムとを備え、静止支持装置は静止試験片を支持するホル
ダと、ホルダに固定されかつリニアレールに沿って回転
支持装置の主軸に対して径方向に移動可能なリニアブロ
ックを備えた請求項１に記載の摩擦摩耗試験装置。2. The rotary force transmitting means includes a rotary housing rotatably arranged on a shaft at substantially the same position as the main shaft of the rotary support device and supporting the stationary support device, and a linear rail provided on the rotary housing. A stationary support device is provided with a transmission arm having one end fixed to the rotary housing and communicating with the load cell, and the stationary support device has a holder for supporting the stationary test piece and a diameter fixed with respect to the holder and along the linear rail with respect to the main shaft of the rotary support device. The friction and wear test apparatus according to claim 1, further comprising a linear block movable in a direction.
伝達アームからロードセルに回転力を伝達する請求項１
に記載の摩擦摩耗試験装置。3. The rotational force transmitting means transmits the rotational force from the transmission arm to the load cell via the transmission rod.
The friction and wear test device described in 1.
よりフレームに回転可能に支持される請求項２に記載の
摩擦摩耗試験装置。4. The friction / wear test apparatus according to claim 2, wherein the rotary housing is rotatably supported by the frame by a roller ring.
により内部空洞内の圧力を保持する請求項３に記載の摩
擦摩耗試験装置。5. The friction and wear test device according to claim 3, wherein the pressure in the internal cavity is maintained by a bellows provided around the transmission rod.
荷を予圧ロッド及び伝達アームの他端を通じてロードセ
ルに加える請求項１に記載の摩擦摩耗試験装置。6. The friction and wear test apparatus according to claim 1, wherein a preload of a weight that applies a displacement force to the load cell is applied to the load cell through the other end of the preload rod and the transmission arm.
荷をロードセルに伝達する予圧ロッド及び伝達アームか
らロードセルに回転力を伝達する回転力伝達手段の伝達
ロッドの周囲にべローズを設け、内部空洞内の圧力を相
殺する請求項１に記載の摩擦摩耗試験装置。7. A bellows is provided around a transmission rod of a preload rod for transmitting a preload of a weight which gives a displacement force to the load cell to the load cell and a transmission rod of a rotational force transmission means for transmitting a rotational force from a transmission arm to the load cell, The friction and wear test device according to claim 1, wherein the pressure in the cavity is offset.
動体を備え、負荷装置はフレームの内部空間から外部に
延び出す押圧ロッドと、押圧ロッドの周囲に設けられた
ベローズとを備え、押圧ロッドの端部は静止支持装置の
転動体に当接する請求項１に記載の摩擦摩耗試験装置。8. The stationary support device comprises a rotatably provided rolling element, and the load device comprises a pressing rod extending outside from an inner space of the frame, and a bellows provided around the pressing rod, The friction and wear test apparatus according to claim 1, wherein an end portion of the rod abuts on a rolling element of the stationary support device.
ッドの端部にロードセルを設けた請求項１に記載の摩擦
摩耗試験装置。9. The friction and wear test device according to claim 1, wherein a load cell is provided at an end of the pressing rod protruding from the inner space of the frame.
サを設けた請求項１に記載の摩擦摩耗試験装置。10. The friction / wear test apparatus according to claim 1, further comprising a pressure sensor for detecting the pressure in the internal cavity.
て転がり支持され、ロータリハウジングはローラリング
を介してフレームに回転可能に支持される請求項２に記
載の摩擦摩耗試験装置。11. The friction and wear test device according to claim 2, wherein the linear block is roll-supported with respect to the linear rail, and the rotary housing is rotatably supported by the frame via a roller ring.
と、台座に固定された固定ばね支持体と、固定ばね支持
体の上方に配置されかつホルダに支持されたプレートに
固定された可動ばね支持体と、固定ばね支持体と可動ば
ね支持体との間に配置された２本の圧縮ばねとを備えた
釣合支持装置を静止支持装置に設け、プレートは圧縮ば
ねの上方に遊動状態に保持され、プレートを支持するホ
ルダ、ホルダに支持される静止試験片及び転動体及びプ
レートに固着されたリニアブロックは圧縮ばね上に支持
される請求項２に記載の摩擦摩耗試験装置。12. A pedestal fixed to a rotary housing, a fixed spring support fixed to the pedestal, and a movable spring support fixed to a plate disposed above the fixed spring support and supported by a holder. A stationary support device is provided with a counterbalance support device comprising two compression springs arranged between a fixed spring support and a movable spring support, the plate being held idle above the compression spring, The friction and wear test apparatus according to claim 2, wherein the holder supporting the plate, the stationary test piece supported by the holder, the rolling element, and the linear block fixed to the plate are supported on the compression spring.
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- 1994-07-15 JP JP16430594A patent/JP3379727B2/en not_active Expired - Fee Related
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