JP4198117B2 - フレッチング腐食試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、二つの端子金具を互いに接続させた状態で、これらの端子金具を相対的に移動させてこれらの端子金具をフレッチング腐食させるフレッチング腐食試験装置に関する。

自動車などに配索されるワイヤハーネスは、電線とコネクタを備えている。コネクタは、絶縁性のコネクタハウジングと導電性の端子金具とを備えている。コネクタハウジングは、端子金具を収容する。端子金具は、電線の端部などに取り付けられる。端子金具には、所謂雄型の端子金具（以下単に雄端子と呼ぶ）と、所謂雌型の端子金具（以下単に雌端子と呼ぶ）とが用いられる。

雄端子は、帯状又は棒状の電気接触部を備えている。雌端子は、筒状の電気接触部と、電気接触部の内面に雄端子の電気接触部を押し付けるばね片と、を備えている。これらの雄端子と雌端子は、ワイヤハーネスを構成して、自動車に配索される際に、帯状又は棒状の電気接触部が筒状の電気接触部内に挿入されてばね片が帯状又は棒状の電気接触部を筒状の電気接触部の内面に押し付けて、互いに電気的に接続する。

このとき、ワイヤハーネスが自動車に配索されると、該自動車の走行中の振動などによって、例えば５０μｍなどの微少な距離内を帯状又は棒状の電気接触部の長手方向に沿って、雄端子と雌端子とが互いに近づいたり離れたりすることがある。このため、前述した雄端子と雌端子を設計・開発する段階では、前記端子金具を構成する金属からなる試験片を互いに接触した状態で微摺動させて、試験片の摩耗（所謂フレッチング腐食）状況を確認することが行われている。このとき、試験片間の電気的な抵抗を測定することにより、前記試験片の評価を行っている。

前述した微摺動（フレッチング腐食）試験を行う際には、前述した試験片よりも実際の雄端子と雌端子を用いることが望まれている。さらに、前述した微摺動試験では、前記試験片または端子金具同士を相対的に移動させた際に、これらの試験片間または端子金具間に生じる摩擦力を測定することが望まれている。

そこで、前述した微摺動試験を行うために用いられてきた種々の試験装置は、前記摩擦力を測定するために、歪みゲージを有する荷重センサを用いている。この荷重センサは、機械的な強度が弱い脆弱部を設けておりこの脆弱部に歪みゲージを取り付けている。そして、この荷重センサは、前記試験片または端子金具を相対的に移動させた際に、前記脆弱部が弾性変形する。そして、前述した弾性変形に伴って歪みゲージの電気抵抗が変化して、前述した荷重センサに作用する荷重値即ち前述した試験片間又は端子金具間の摩擦力を測定する。

前述した歪みゲージを有する荷重センサは、機械的な強度が低い脆弱部を積極的に弾性変形させて、歪みゲージで摩擦力を測定する。前述したように、例えば５０μｍなどの微少な距離内を前記試験片または端子金具を相対的に移動させる際には、前述した脆弱部自体の変形量が例えば１０μｍ程度生じてしまうことがある。このように、微少な距離内を試験片または端子金具を移動させた際に、これらの移動距離に対して前記脆弱部の変形量が無視できないほど大きくなる。このため、試験片間または端子金具間の摩擦力によって、前記脆弱部が変形してしまい、この摩擦力を正確に測定することが困難であった。

したがって、本発明の目的は、微摺動試験を行う際に端子金具間に生じる摩擦力を正確
に測定できるフレッチング腐食試験装置を提供することにある。

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のフレッチング腐食試験装置は、第１の電気接触部を有する雌型の端子金具と第２の電気接触部を有する雄型の端子金具とを互いに接続させかつこれらの端子金具を互いに接続させたまま相対的に移動させるフレッチング腐食試験装置において、前記雌型の端子金具を固定する第１の固定部と、前記雄型の端子金具を固定する第２の固定部と、前記第２の固定部を前記第１の固定部に対して相対的に移動させる駆動手段と、圧電素子と該圧電素子を挟み込む一対の電極とを備えて、前記第２の固定部が前記第１の固定部に対して相対的に移動した際に前記雌型の端子金具と雄型の端子金具との間に生じる摩擦力により前記圧電素子が歪んで前記一対の電極間に前記摩擦力に応じた出力電圧を発生することにより、前記摩擦力を検出する検出手段と、を備え、前記検出手段は、前記駆動手段と前記第２の固定部との間に設けられたことを特徴としている。

請求項２に記載の本発明のフレッチング腐食試験装置は、請求項１記載のフレッチング腐食試験装置において、前記第１の電気接触部内に前記第２の電気接触部を挿入した状態で、前記第１及び第２の固定部それぞれが前記雌型及び雄型の端子金具を固定するとともに、前記駆動手段は、前記第２の電気接触部の長手方向に沿って前記雄型の端子金具を前記雌型の端子金具に対して相対的に移動させることを特徴としている。

請求項３に記載の本発明のフレッチング腐食試験装置は、請求項１または請求項２記載のフレッチング腐食試験装置において、前記検出手段の一対の電極間に生じた出力電圧を増幅するアンプと、前記アンプから増幅した出力電圧が入力するとともに、前記増幅した出力電圧に基づいて前記摩擦力を算出する制御手段と、を備え、前記駆動手段は、前記第２の固定部を前記第１の固定部に近づけたり該第２の固定部を第１の固定部から離して、前記第２の固定部を前記第１の固定部に対して相対的に移動させ、前記制御手段は、前記駆動手段が前記第２の固定部を第１の固定部に近づけたり離した後に、前記アンプに向かってオフセット調整させるリセット信号を出力することを特徴としている。

請求項４に記載の本発明のフレッチング腐食試験装置は、請求項３記載のフレッチング腐食試験装置において、前記制御手段は、前記リセット信号を、前記駆動手段が前記第２の固定部を第１の固定部に近づけたり離すことを１回行う毎に、前記アンプに向かって出力することを特徴としている。

請求項５に記載の本発明のフレッチング腐食試験装置は、請求項３又は請求項４記載のフレッチング腐食試験装置において、前記リセット信号は、前記駆動手段が前記第２の固定部を第１の固定部に近づけて離した後又は離して近づけた後に、これらの固定部を相対的に停止した状態で前記圧電素子からアンプに入力する出力電圧を零にする信号であることを特徴としている。

請求項１に記載した本発明によれば、検出手段の圧電素子が歪んで、一対の電極間に出力電圧を生じることにより、端子金具間の摩擦力を測定する。圧電素子は、歪みゲージを有する荷重センサの脆弱部に比べて、剛性が高い。このため、端子金具の相対的な移動距離に比較して、端子金具間に生じる摩擦力によって生じる圧電素子の歪み量を非常に小さく押さえることができる。

請求項２に記載した本発明によれば、雌型の端子金具と雄型の端子金具を用いている。また、圧電素子で端子金具間の摩擦力を測定している。このため、端子金具間に生じる摩擦力を正確に測定できる。

請求項４に記載した本発明によれば、駆動手段が第２の固定部を第１の固定部に接離させる１回毎に、アンプにオフセット調整させるリセット信号を出力する。このため、圧電素子に摩擦力（荷重）が作用していない状態で一対の電極間に微弱な出力電圧が生じても、アンプをオフセット調整（零点調整）させて、一対の電極間に微弱な出力電圧が生じていない状態に保つことができる。

請求項５に記載した本発明によれば、リセット信号が圧電素子に摩擦力（荷重）が作用していない状態で一対の電極間に生じる微弱な出力電圧を零にする信号である。このため、圧電素子に摩擦力（荷重）が作用していない状態で一対の電極間に微弱な出力電圧が生じても、アンプを確実にオフセット調整（零点調整）できる。

以上説明したように請求項１に記載の本発明によれば、検出手段の圧電素子が歪んで、一対の電極間に出力電圧を生じることにより、端子金具間の摩擦力を測定する。圧電素子は、歪みゲージを有する荷重センサの脆弱部に比べて、剛性が高い。このため、端子金具の相対的な移動距離に比較して、端子金具間に生じる摩擦力によって生じる圧電素子の歪み量を非常に小さく押さえることができる。

請求項２に記載の本発明によれば、雌型の端子金具と雄型の端子金具を用いている。また、圧電素子で端子金具間の摩擦力を測定している。このため、端子金具間に生じる摩擦力を正確に測定できる。したがって、設計開発段階の端子金具を微摺動させた時の摩擦力を正確に測定できるので、本請求項のフレッチング腐食試験装置で得られた結果を該端子金具の設計・開発に反映できる。

請求項４に記載の本発明によれば、駆動手段が第２の固定部を第１の固定部に接離させる１回毎に、アンプにオフセット調整させるリセット信号を出力する。このため、圧電素子に摩擦力（荷重）が作用していない状態で一対の電極間に微弱な出力電圧が生じても、アンプをオフセット調整（零点調整）させて、一対の電極間に微弱な出力電圧が生じていない状態に保つことができる。したがって、端子金具間の摩擦力をより正確に測定できる。

請求項５に記載の本発明によれば、リセット信号が圧電素子に摩擦力（荷重）が作用していない状態で一対の電極間に生じる微弱な出力電圧を零にする号である。このため、圧電素子に摩擦力（荷重）が作用していない状態で一対の電極間に微弱な出力電圧が生じても、アンプを確実にオフセット調整（零点調整）できる。したがって、端子金具間の摩擦力をより正確に測定できる。

本発明の一実施形態を図１ないし図１９を参照して説明する。

図１などに示す本発明の一実施形態にかかるフレッチング腐食試験装置１は、第１の試験片としての図１８に示す雌型の端子金具（以下雌端子と呼ぶ）２と、第２の試験片としての図１７に示す雄型の端子金具（以下雄端子と呼ぶ）３とを取り付ける。そして、フレッチング腐食試験装置１は、これらの端子２，３をフレッチング腐食させたときの端子２，３間の電気的な抵抗を測定して、端子２，３の良否を判定する装置である。フレッチング腐食試験装置１は、端子２，３の設計・開発段階において、これらの端子２，３が予め定められた要求を満たしているか否かを判定するために用いられる。

前記フレッチング腐食試験装置１は、図１９に示すように、雌端子２と雄端子３とを接続させて、雌端子２の後述する筒部８と雄端子３の後述するタブ４の長手方向（端子２，３の長手方向）に沿って、これらの端子２，３を相対的に微少な距離内を移動させて、前述したフレッチング腐食試験を行う。

雌端子２は、導電性の板金を折り曲げられて得られる。雌端子２は、図１８に示すように、筒部８と、ばね片９と、電線接続部１０と、を一体に備えている。筒部８は、筒状に形成されている。ばね片９は、帯状に形成されており、筒部８内に曲げられた格好で収容されている。ばね片９は、弾性変形可能である。ばね片９は、筒部８内に侵入した雄端子３のタブ４を筒部８の内面に向かって押す。ばね片９がタブ４を筒部８の内面に向かって押して、筒部８は、雄端子３と電気的に接続する。

電線接続部１０は、電線を加締める加締め片１１を複数備えている。電線接続部１０は、加締め片１１が電線を加締めることにより、該電線の芯線と電気的に接続する。雌端子２は、筒部８と電線接続部１０とがばね片９の長手方向に沿って互いに連結している。

雄端子３は、導電性の板金を折り曲げられて得られる。雄端子３は、図１７に示すように、タブ４と、電線接続部５と、連結部６と、を一体に備えている。タブ４は、帯状（平板状）に形成されている。タブ４は、帯状に形成されて、雌端子２の後述する筒部８内に挿入されて、該雌端子２と電気的に接続する。

電線接続部５は、電線を加締める加締め片７を複数備えている。電線接続部５は、加締め片７が電線を加締めることにより、該電線の芯線と電気的に接続する。連結部６は、筒状に形成されており、タブ４と電線接続部５とを電気的に接続している。雄端子３は、タブ４と連結部６と電線接続部５とがタブ４の長手方向に沿って順に連結している。

図１９に示すように、タブ４が筒部８内に侵入しかつばね片９がタブ４を筒部８の内面に向かって押し付けて、雌端子２と雄端子３とが互いに接続する。このとき、タブ４の長手方向と筒部８の長手方向とが平行となり、タブ４と筒部８との間の接触圧力を正規圧力に保つ。なお、接触圧力とは、タブ４と筒部８との相互間の圧力である。正規圧力とは、雄端子３と、雌端子２との設計時に定められる正常な（正規の）タブ４と筒部８との間の接触圧力である。このため、タブ４と筒部８との間の接触圧力が正規圧力となる状態に雄端子３と雌端子２とが嵌合した状態を正規嵌合状態と呼ぶ。この正規嵌合状態では、雄端子３と雌端子２には、タブ４とばね片９以外からは外力が作用していない。フレッチング腐食試験装置１は、前記タブ４及び筒部８の長手方向に沿って雄端子３と雌端子２とを互いに近づけたり離して（即ち接離して）、端子２，３の特にタブ４と筒部８の内面などをフレッチング腐食させる。なお、筒部８は本明細書に記した第１の電気接触部をなし、タブ４は本明細書に記した第２の電気接触部をなしている。

そして、これらの端子２，３間の電気的な抵抗を測定することにより、前記端子２，３の設計の良否を判定する。即ち、フレッチング腐食試験装置１は、タブ４及び筒部８の長手方向に沿って、予め定められた距離内を予め定められた回数、端子２，３を接離（微摺動）させた際の端子２，３間の電気的な抵抗を測定することにより、前記端子２，３の設計の良否を判定する。

フレッチング腐食試験装置１は、図１に示すように、ベース１２と、駆動手段としてのステッピングモータ１３と、微動テーブル１４と、検出手段としての荷重センサ１５と、支持テーブル１６と、第１の固定部としての第１の固定具１７と、第２の固定部としての第２の固定具１８と、測定手段としての測定部１９と、制御手段としての制御装置２０と、を備えている。ベース１２は、フロア上などに設置される。ステッピングモータ１３は、ベース１２に固定されている。ステッピングモータ１３の出力軸には、ねじ軸２１が取り付けられている。ねじ軸２１の軸芯は、固定具１７，１８に取り付けられる端子２，３の筒部８及びタブ４の長手方向に沿う。ねじ軸２１は、その軸芯を中心として回転自在にベース１２に支持されている。ねじ軸２１には、ナット２２が螺合している。

微動テーブル１４は、ナット２２に固定されている。微動テーブル１４は、ステッピングモータ１３が駆動すると、ねじ軸２１の長手方向に沿って移動する。荷重センサ１５は、微動テーブル１４と支持テーブル１６との間に設けられており、これらと連結している。即ち、荷重センサ１５は、微動テーブル１４と支持テーブル１６とを介して、ステッピングモータ１３と第２の固定具１８とを互いに連結している。

荷重センサ１５は、図１１に示すように、円筒状のケース４１と、該ケース４１内に収容されるサブアッセンブリ４２と、を備えている。サブアッセンブリ４２は、圧電素子４３と、一対の電極４４と、一対の絶縁板４５と、一対の受圧板４６と、を備えている。圧電素子４３は、円板状に形成されている。圧電素子４３は、例えば、チタン酸鉛（ＰＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）や水晶などの歪みゲージを有する荷重センサの脆弱部より遙かに剛性が高くかつ圧電性を有する材料からなる。

一対の電極４４は、それぞれ円板状に形成されている。一対の電極４４は、それぞれ、圧電素子４３の両表面に重ねられている。一対の電極４４は、圧電素子４３と接触しかつこの圧電素子４３を互いの間に挟み込んでいる。電極４４には、それぞれ、リード線４７などが接続している。リード線４７は、アンプ２３に接続している。

一対の絶縁板４５は、それぞれ円板状に形成されている。一対の絶縁板４５は、電極４４に重ねられている。絶縁板４５は、互いの間に電極４４を挟み込んでいる。受圧板４６は、円柱状に形成されかつ絶縁板４５に重ねられている。受圧板４６は、互いの間に絶縁板４５を挟み込んでいる。一方の受圧板４６は、微動テーブル１４に連結している。他方の受圧板４６は、支持テーブル１６に連結している。

荷重センサ１５の圧電素子４３は、微動テーブル１４がねじ軸２１の軸芯に沿って移動した際に、タブ４と筒部８との摩擦によって、図１１中の矢印Ｓに沿った荷重が作用する。なお、この荷重は、前記タブ４と筒部８との摩擦力である。すると、圧電素子４３は、前記荷重（摩擦力）により歪む。なお、このときの歪み量は、例えば１μｍなどの非常に小さい値である。そして、一対の電極４４間に出力電圧が発生する。この出力電圧は、リード線４７を介してアンプ２３に伝えられる。

こうして、荷重センサ１５は、支持テーブル１６に作用する荷重（即ちタブ４と筒部８の内面との間に生じる摩擦力）に応じた信号をアンプ２３に向かって出力する。アンプ２３は、前記リード線４７間即ち電極４４間の出力電圧（前記荷重センサ１５からの信号）を増幅して、インターフェース（図１中にＩ／Ｆと示し、以下Ｉ／Ｆと呼ぶ）２４に向かって出力する。

支持テーブル１６は、第２の固定具１８を取り付けている。なお、前記ベース１２と、微動テーブル１４と、支持テーブル１６とは、装置本体を構成している。

第１の固定具１７は、雌端子２を取り付ける。第１の固定具１７は、図２ないし図４に示すように、ベース１２に取り付けられており、溝３５と、一対の押さえ板３６と、一対の板ばね３７とを備えている。

溝３５は、ベース１２の表面から凹に形成されている。溝３５は、第２の固定具１８の後述する一対の挟み片２８間に挟まれる雄端子３のタブ４と相対する位置に配されている。溝３５は、第２の固定具１８に取り付けられる雄端子３のタブ４の長手方向に沿って直線状に延びている。溝３５は、雌端子２の外形に沿って形成されている。溝３５は、ばね片９の厚み方向が、第２の固定具１８の一対の挟み片２８が互いに接離する方向と平行な状態で、内側に雌端子２を収容する。

また、ベース１２の表面には、一対のねじ孔３８が設けられている。これらのねじ孔３８は、互いの間に、第２の固定具１８の挟み片２８が互いに接離する方向に沿って溝３５を位置させている。

一対の押さえ板３６は、板状に形成されている。押さえ板３６は、ベース１２に重ねられる。押さえ板３６には、長孔３９が貫通している。長孔３９の長手方向は、第２の固定具１８の挟み片２８が互いに接離する方向と平行である。長孔３９は、押さえ板３６がベース１２に重ねられると、ねじ孔３８と連通する。長孔３９内には、ボルト４０が通される。ボルト４０は、長孔３９内を通って、ねじ孔３８に螺合する。ボルト４０が、長孔３９内を通り、かつこれらのボルト４０と長孔３９とが相対的に移動することにより、押さえ板３６は、長孔３９の長手方向に沿って移動自在となる。

押さえ板３６は、長孔３９の長手方向に沿って移動して、図３に示す一端部３６ａが溝３５に重なる第１の位置と、図４に示す一端部３６ａが溝３５に重ならなくなる第２の位置とに亘って移動する。

ボルト４０がねじ孔３８の奥までねじ込まれると、該ボルト４０の頭４０ａが押さえ板３６と接触して押さえ板３６をベース１２に向かって押す。そして、ボルト４０が押さえ板３６を固定する。ボルト４０がねじ孔３８からゆるめられると、該ボルト４０の頭４０ａと押さえ板３６との間に隙間が生じて、押さえ板３６を長孔３９の長手方向に沿って移動自在とする。

また、前記溝３５内に雌端子２を収容しかつ第１の位置に位置づけた状態でボルト４０などで固定すると、押さえ板３６は、雌端子２を溝３５の底面３５ａに向かって押す。また、前述した第２の位置に押さえ板３６を位置づけると、押さえ板３６の一端部３６ａ間を通して、溝３５に雌端子２を出し入れ自在となる。

それぞれの板ばね３７は、一端部がベース１２に取付られかつ他端部が押さえ板３６に重ねられている。板ばね３７は、押さえ板３６をベース１２に向かって押している。板ばね３７は、押さえ板３６がベース１２から不意に脱落することを防止している。

前述した構成によって、第１の固定具１７は、第２の位置に押さえ板３６を位置づけて、溝３５内に雌端子２を収容する。第１の位置に押さえ板３６を位置づけて、ボルト４０をねじ孔３８の奥にねじ込んで、雌端子２を溝３５の底面３５ａに向かって押した状態で、押さえ板３６をベース１２に固定する。こうして、第１の固定具１７は、雌端子２のばね片９の幅方向に沿って、雌端子２を押さえ板３６と溝３５の底面３５ａとの間に挟んで固定する。

第２の固定具１８は、雄端子３を取り付ける。第２の固定具１８は、第１の固定具１７の溝３５内に収容される雌端子２の筒部８の長手方向に沿って、第１の固定具１７と相対している。第２の固定具１８は、図２に示すように、雄端子３を支持テーブル１６に取り付けるために用いられる。第２の固定具１８は、図５に示すように、一対の挟み片２８と、一つの取付用ボルト２９と、変更手段としての一対の長孔３０と、固定手段としての固定部３１とを備えている。

一対の挟み片２８は、支持テーブル１６上に重ねられている。一対の挟み片２８は、前記ねじ軸２１の軸芯に直交しかつ水平方向に沿って互いに並べられており、互いに接離自在に設けられている。一対の挟み片２８には、それぞれ、取付用ボルト２９が螺合するねじ孔３２が設けられている。それぞれの挟み片２８に設けられたねじ孔３２は、互いに同一線上に配されている。これらのねじ孔３２には、取付用ボルト２９が螺合する。取付用ボルト２９がねじ孔３２にねじ込まれる量に応じて、一対の挟み片２８が前記ねじ軸２１の軸芯に直交しかつ水平方向に沿って互いに接離する。

一対の挟み片２８は、互いの間に、タブ４の厚み方向と一対の挟み片２８が互いに接離する方向とが平行になる状態で雄端子３の連結部６を挟む。即ち、一対の挟み片２８は、タブ４の長手方向に交差する断面形の長手方向が、鉛直方向に沿う状態で、雄端子３の連結部６を互いの間に挟む。

取付用ボルト２９は、ねじ孔３２に螺合する。取付用ボルト２９が、ねじ孔３２の奥にねじ込まれるのにしたがって、一つの挟み片２８が徐々に互いに近づく。取付用ボルト２９が、ねじ孔３２からゆるめられるのにしたがって、一対の挟み片２８が徐々に互いに離れる。

一対の長孔３０は、それぞれ、支持テーブル１６に挟み片２８が重ねられる方向に沿って、挟み片２８を貫通している。長孔３０の長手方向は、一対の挟み片２８が互いに接離する方向に沿っている。長孔３０の内側には、固定部３１の後述するボルト３４が通される。長孔３０は、内側にボルト３４が通されることによって、一対の挟み片２８間に挟まれる雄端子３のタブ４の厚み方向（ねじ軸２１の軸芯に直交しかつ水平方向に沿う方向）に沿って、これらの挟み片２８を支持テーブル１６に対して移動自在とする。即ち、長孔３０は、タブ４の厚み方向に沿った挟み片２８の支持テーブル１６に対する相対的な位置を変更可能としている。

固定部３１は、一対のねじ孔３３と、一対のボルト３４とを備えている。ねじ孔３３は、支持テーブル１６の表面に開口している。ねじ孔３３は、支持テーブル１６に挟み片２８が重ねられると、長孔３０と連通する。

ボルト３４は、長孔３０を通してねじ孔３３に螺合する。ボルト３４は、長孔３０の長手方向に沿って、長孔３０に対して相対的に移動可能である。ボルト３４は、ねじ孔３３の奥までねじ込まれると、該ボルト３４の頭３４ａと支持テーブル１６との間に挟み片２８を挟んで固定する。ボルト３４は、ねじ孔３３からゆるめられると、頭３４ａと支持テーブル１６との間に隙間が生じて、挟み片２８を互いに接離する方向即ちタブ４の厚み方向に沿って支持テーブル１６に対して移動自在とする。こうして、固定部３１は、ボルト３４の頭３４ａと支持テーブル１６との間に挟み片２８を挟んで、該挟み片２８を支持テーブル１６に固定する。

前述した構成によって第２の固定具１８は、取付用ボルト２９をねじ孔３２にねじ込むことによって、一対の挟み片２８間に雄端子３を挟む。そして、長孔３０内をボルト３４が通る位置が調整されて、即ち、タブ４の厚み方向に沿った挟み片２８の支持テーブル１６に対する相対的な位置が調整されて、ボルト３４がねじ孔３３の奥にねじ込まれる。そして、挟み片２８が支持テーブル１６に固定される。こうして、第２の固定具１８は、雄端子３を支持テーブル１６に固定する。

測定部１９は、電源ユニット２５と、電圧計２６とを備えている。電源ユニット２５は、プラスの端子とマイナスの端子とを備えている。電源ユニット２５のプラスの端子は、第１の固定具１７を介して雌端子２と電気的に接続する。電源ユニット２５のマイナスの端子は、第２の固定具１８を介して雄端子３と電気的に接続する。電源ユニット２５は、制御装置２０からの命令に基づいて、前記第２の固定具１８と第１の固定具１７とを介して、端子２，３間に所定の電流値で印加する。

電圧計２６は、プラスの端子とマイナスの端子とを備えている。電圧計２６のプラスの端子は、第１の固定具１７を介して雌端子２と電気的に接続する。電圧計２６のマイナスの端子は、第２の固定具１８を介して雄端子３と電気的に接続する。電圧計２６は、制御装置２０からの命令に基づいて、前記第１の固定具１７と第２の固定具１８とを介して、端子２，３間の電圧を測定する。前述した構成の測定部１９は、制御装置２０からの命令に基づいて、前記電源ユニット２５が端子２，３間に印加するとともに、電圧計２６が端子２，３間の電圧を測定する。

制御装置２０は、周知のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵなどを備えたコンピュータであって、前記ステッピングモータ１３とアンプ２３と測定部１９などと接続して、フレッチング腐食試験装置１全体の制御をつかさどる。制御装置２０は、双方向バス２７などを介して前記電源ユニット２５と電圧計２６と接続している。制御装置２０は、双方向バス２７などを介してＩ／Ｆ２４と接続している。Ｉ／Ｆ２４には、前記ステッピングモータ１３と、アンプ２３とが接続している。

制御装置２０は、予め記憶されたプログラムに基づいて、Ｉ／Ｆ２４を介してステッピングモータ１３を駆動させて、ねじ軸２１を一方向に所定数回転させた後、ねじ軸２１を逆方向に所定数回転させる。なお、ねじ軸２１が回転する所定数とは、微動テーブル１４が例えば５０μｍなどの微少な距離移動する回転数である。ステッピングモータ１３の回転が終了すると、この終了したことを示す信号がＩ／Ｆ２４を介して制御装置２０に入力する。また、前記ステッピングモータ１３が駆動している間の前記荷重センサ１５が測定した荷重値（摩擦力）が、アンプ２３とＩ／Ｆ２４を介して制御装置２０に入力する。

その後、制御装置２０は、前記測定部１９の電源ユニット２５に端子２，３間に印加させるとともに、電圧計２６に端子２，３間の電圧を測定させる。電圧計２６から双方向バス２７を介して、制御装置２０に前記端子２，３間の電圧に応じた信号が伝えられる。制御装置２０は、電圧計２６からの電圧と、電源ユニット２５が印加した電流値とから前記端子２，３間の抵抗値を求める。

そして、制御装置２０には、前記ステッピングモータ１３を停止した状態において、前記荷重センサ１５の電極４４間の微弱な出力電圧がアンプ２３で増幅されて入力することがある。そして、ステッピングモータ１３の停止時において、電極４４間に微弱な出力電圧が存在する時には、制御装置２０は、アンプ２３をオフセット調整させるリセット信号を、アンプ２３に向かって出力する。このリセット信号とは、前記一対の電極４４間の微弱な出力電圧と逆極性の電圧の信号である。すると、前記アンプ２３に入力する微弱な出力電圧がなくなる。こうして、制御装置２０がアンプ２３に向かって出力するリセット信号とは、前記ステッピングモータ１３が第２の固定具１８を第１の固定具１７に近づけて離した後又は離して近づけた後に、これらの固定部１７，１８を相対的に停止した状態で前記圧電素子４３からアンプ２３に入力する出力電圧を零にする信号である。そして、制御装置２０は、再度ステッピングモータ１３を駆動して、端子２，３を互いに接離させるとともに、端子２，３間の抵抗値を求める。

こうして、制御装置２０即ちフレッチング腐食試験装置１は、端子２，３を互いに接離させて、これらの端子２，３間の抵抗を測定する。また、制御装置２０は、ステッピングモータ１３を駆動させる毎即ち端子２，３を互いに接離させる毎に、測定部１９に端子２，３間の抵抗を測定させても良く、複数回端子２，３を互いに接離させる毎に、測定部１９に端子２，３間の抵抗を測定させても良い。制御装置２０は、フレッチング腐食試験の開始直後には、端子２，３を互いに接離させる毎に測定部１９に端子２，３間の抵抗を測定させるのが望ましく、試験の経過時間とともに端子２，３間の抵抗を測定する間隔（抵抗を測定する間に端子２，３を互いに接離させる回数）を徐々に大きくするのが望ましい。

例えば、端子２，３を接離させるのが１回目から１０回目では、毎回端子２，３間の抵抗を測定するのが望ましい。端子２，３を接離させるのが１０回目から１００回目では、数回毎に端子２，３間の抵抗を測定するのが望ましい。端子２，３を接離させるのが１００回目から１０００回目では、数十回毎に端子２，３間の抵抗を測定するのが望ましい。端子２，３を接離させるのが１０００回目を越えると、１００回毎に端子２，３間の抵抗を測定するのが望ましい。

また、前記制御装置２０は、前記双方向バス２７などを介して周知のプリンタ装置やモニタなどと接続しても良い。この場合、前述した測定結果（端子２，３間の抵抗値や荷重センサ１５からの荷重値）などを、前記プリンタ装置やモニタなどから出力させる。

前述した構成のフレッチング腐食試験装置１を用いて、端子２，３の微摺動試験（フレッチング腐食試験）を実施する際には、まず、試験対象物としての端子２，３それぞれを固定具１７，１８に以下のように取り付ける。まず、端子２，３の取付前では、図６に示すように、第２の固定具１８のボルト２９，３４がゆるめられて、挟み片２８が互いに離れているとともに、これらの挟み片２８が互いに接離する方向に沿って支持テーブル１６に対して移動自在となっている。また、図４に示すように、第１の固定具１７のボルト４０がゆるめられて、押さえ板３６が第２の位置に位置づけられている。

そして、図１０（ａ）に示すように、雌端子２の筒部８内に雄端子３のタブ４を挿入して、これらの端子２，３を互いに接続する。図７及び図１０（ｂ）に示すように、第２の固定具１８の一対の挟み片２８間に雄端子３を挿入する。さらに、第１の固定具１７の溝３５内に雌端子２を挿入する。このとき、雄端子３のタブ４の厚み方向が一対の挟み片２８が互いに接離する方向に沿いかつ雌端子２のばね片９の厚み方向が一対の押さえ板３６が互いに接離する方向に沿っている。

その後、図１０（ｃ）に示すように、押さえ板３６を第２の位置に位置づけて、ボルト４０を若干ねじ孔３８の奥に向かってねじ込んで、第１の固定具１７の押さえ板３６で雌端子２を仮止めする。図８及び図１０（ｄ）に示すように、取付用ボルト２９をねじ孔３２の奥に向かってねじ込んで、挟み片２８間に雄端子３を挟む。こうして、挟み片２８と雄端子３とを互いに固定する。

すると、前記雄端子３のタブ４と雌端子２のばね片９の弾性復元力によって、前述した正規嵌合状態を保つように、挟み片２８が支持テーブル１６に対して移動する。または、前述した正規嵌合状態となるように、挟み片２８を図８及び図１０（ｄ）中の矢印Ｙに沿って移動する。このため、タブ４と筒部８との間の接触圧力は正規圧力に保たれる。したがって、第１及び第２の固定具１７，１８は、タブ４と筒部８との接触圧力を正規圧力に保った状態で端子２，３をベース１２などに固定する。その後、図９及び図１０（ｅ）に示すように、ボルト３４をねじ孔３３の奥に向かってねじ込んで、挟み片２８を支持テーブル１６に固定する。さらに、図３に示すように、ボルト４０をねじ孔３８の奥に向かってねじ込んで、雌端子２を溝３５の底面３５ａに向かって押した状態で、押さえ板３６をベース１２に固定する。このように、第１及び第２の固定具１７，１８は、タブ４と筒部８との間の接触圧力が正規圧力となる位置に、挟み片２８の支持テーブル１６に対する相対的な位置を調整した後（位置づけた後）、固定部３１により挟み片２８を支持テーブル１６に固定して、端子２，３をベース１２などに固定する。

こうして、固定具１７，１８に端子２，３を固定した後、制御装置２０に予め記憶されているパターンにしたがって、ステッピングモータ１３を駆動して、前記端子２，３を例えば５０μｍの距離接離させる。このときに生じる摩擦力を荷重センサ１５などを介して測定する。また、端子２，３が接離した後、これらの端子２，３間の電気的な抵抗を、測定部１９などを用いて測定する。こうして、所定回数、端子２，３を互いに接離させ、摩擦力を測定するとともに端子２，３間の電気的な抵抗を測定する。

本実施形態によれば、荷重センサ１５の圧電素子４３が歪んで、一対の電極４４間に出力電圧を生じることにより、試験片としての端子２，３間の摩擦力を測定している。圧電素子４３は、歪みゲージを有する荷重センサの脆弱部に比べて、剛性が高い。

このため、試験片としての端子２，３の相対的な移動距離に比較して、試験片としての端子２，３間の摩擦力によって生じる前記圧電素子４３の歪み量を非常に小さくできる。したがって、試験片としての端子２，３間に生じる摩擦力をより正確に測定できる。したがって、端子２，３を微摺動させた時の摩擦力を正確に測定できるので、フレッチング腐食試験装置１で得られた結果を端子２，３の設計・開発に反映できる。

ステッピングモータ１３が端子２，３を互いに接離させる１回毎に、制御装置２０はアンプ２３にオフセット調整させるリセット信号を出力する。リセット信号は、端子２，３を互いに接離させていない時に、圧電素子４３に摩擦力（荷重）が作用していない状態で、一対の電極４４間に生じる微弱な出力電圧を零にする信号である。

このため、圧電素子４３に摩擦力（荷重）が作用していない状態で一対の電極４４間に微弱な出力電圧が生じても、図１２中に実線で示すように、アンプ２３をオフセット調整（零点調整）させて、一対の電極４４間に微弱な出力電圧が生じていない状態に保つことができる。したがって、試験片としての端子２，３間の摩擦力をより正確に測定できる。

なお、図１２中には、端子２，３を互いに接離させた際の一対の電極４４間に生じる出力電圧をアンプ２３で増幅して得られる電圧の変化を模式的に示している。図１２中点Ａから点Ｂを介して点Ｃに向かって端子２，３を互いに近づけ（又は離し）、点Ｃから点Ｄを介して点Ｅに向かって端子２，３を互いに離し（又は近づけ）ていることを示している。なお、点Ａから点Ｂまでと点Ｃから点Ｄまでの間に電圧値の変化が大きいのは、端子２，３を相対的に移動させ始めた直後に、圧電素子４３が歪むことを示している。こうして、点Ａから点Ｅまでの間で、１回端子２，３を互いに接離させた時の電圧の変化を示している。そして、前記点Ｅは、次に端子２，３を接離させる時の点Ａとなる。

また、図１２中の一点鎖線は、前記オフセット信号をアンプ２３に入力しない場合を示している。なお、点Ａ′と点Ｂ′と点Ｃ′と点Ｄ′と点Ｅ′とは、前述した点Ａと点Ｂと点Ｃと点Ｄと点Ｅそれぞれに相当する。オフセット信号を入力しないと、圧電素子４３に荷重が作用していない状態で一対の電極４４間に生じた微弱な出力電圧がアンプ２３によって増幅され、端子２，３間の摩擦力を示す電圧値ＶＤ，ＶＤ′が徐々に大きくなるとともに、各点Ａ′と点Ｂ′と点Ｃ′と点Ｄ′と点Ｅ′の電圧値が徐々に大きくなる。そして、一点鎖線で示すようにリセット信号をアンプ２３に入力しないと、端子２，３間の摩擦力を正確に測定できないことを示している。

さらに、本発明の発明者らは、前述した実施形態のように圧電素子４３を有する荷重センサ１５と、歪みゲージを有する荷重センサとを用いて、端子２，３間の摩擦力を実際に測定した、この測定結果を図１３ないし図１６に示す。図１３ないし図１６中において実線は、圧電素子４３を有する荷重センサ１５を用いた本発明品を示し、一点鎖線は歪みゲージを有する荷重センサを用いた比較例を示している。

また、図１３に示す例では、１回目に端子２，３を互いに接離させた時の摩擦力の変化を示している。図１４に示す例では１００回目に端子２，３を互いに接離させた時の摩擦力の変化を示している。図１５に示す例では、１０００回目に端子２，３を互いに接離させた時の摩擦力の変化を示している。図１６に示す例では１００００回目に端子２，３を互いに接離させた時の摩擦力の変化を示している。なお、図１３ないし図１６において、点Ａと点Ｂと点Ｂａと点Ｃと点Ｃａと点Ｄと点Ｄａと点Ｅは、前述した図１２中の点Ａと点Ｂと点Ｃと点Ｄと点Ｅそれぞれに対応する。

図１３及び図１４に示された結果によれば、歪みゲージを有する荷重センサを用いると、脆弱部の変形によって、点Ｂが点Ｂａにずれ、点Ｃが点Ｃａ（図１４に示す）にずれ、点Ｄが点Ｄａにずれている。このため、点Ａと点Ｂａとの間と点Ｃと点Ｄａとの間で、歪みゲージを有する荷重センサの脆弱部が弾性変形することが明らかとなった。

また、図１４では、ステッピングモータ１３を駆動して微動テーブル１４を５０μｍ移動させたにも関わらず、歪みゲージを有する荷重センサを用いると、端子２，３間の相対的な移動距離が４０μｍになることが明らかとなった。このため、歪みゲージを有する荷重センサでは、端子２，３間の摩擦力により脆弱部が弾性変形することが明らかとなった。

また、図１５及び図１６に示された結果によれば、歪みゲージを有する荷重センサを用いると、脆弱部の変形によって、点Ｂａと点Ｄａなどが不明瞭となる。歪みゲージを有する荷重センサを用いると、端子２，３間の相対的な移動距離が、ステッピングモータ１３が微動テーブル１４を移動した距離（５０μｍ）よりも短くなることが明らかとなった。さらに、本発明品では、端子２，３間の相対的な移動距離が微動テーブル１４を移動した距離（５０μｍ）と略等しい。このため、本発明品は、正確に微摺動試験を行えることが明らかとなった。

また、歪みゲージを有する荷重センサを用いると、脆弱部の変形によって、端子２，３の摩擦力が圧電素子４３を有する荷重センサを用いた場合より小さくなることが明らかとなった。こうして、圧電素子４３を有する荷重センサ１５を用いることにより、歪みゲージを有する荷重センサを用いた場合より、端子２，３間の摩擦力を正確に測定できることが明らかとなった。

また、タブ４と筒部８との接触圧力を正規圧力に保った状態で、第２の固定具１８が雄端子３を支持テーブル１６に固定する。そして、微摺動試験を行う。このため、試験開始前に、タブ４と筒部８との接触荷重が低下することを防止できる。

雌端子２のばね片９の幅方向に沿って、雌端子２を押さえ板３６と溝３５の底面３５ａとの間に挟んで固定する。このため、雌端子２を固定する際の挟む力によって、ばね片９が変形することを防止できる。このため、試験開始前及び試験中のタブ４と筒部８との接触荷重が低下することを防止できる。このため、実際にコネクタハウジング内に収容された状態で雄端子３と雌端子２の微摺動試験を行うことができる。したがって、微摺動試験を正確に行うことができる。

また、第２の固定具１８の長孔３０が挟み片２８の支持テーブル１６に対する相対的な位置を変更可能としている。また、長孔３０内をボルト３４が通る位置を調整するなどして、タブ４と筒部８との接触圧力が正規圧力となる位置に挟み片２８を位置づけて、ボルト３４をねじ孔３３にねじ込んで、挟み片２８を支持テーブル１６に固定する。このため、タブ４と筒部８との接触圧力が正規圧力となる位置に端子２，３を確実に固定できる。

このため、試験開始前に、タブ４と筒部８との接触荷重が低下することを防止でき、実際にコネクタハウジング内に収容された状態で雄端子３と雌端子２の微摺動試験を行うことができる。したがって、微摺動試験をより正確に行うことができる。

さらに、固定部１７，１８の位置を調整する機能をベース１２、微動テーブル１４及び支持テーブル１６に設けていない。このため、微摺動試験中にベース１２、微動テーブル１４及び支持テーブル１６などが変形することを防止できる。したがって、より一層正確に微摺動試験を行うことができる。

また、第２の固定具１８に雄端子３を取り付けて、該雄端子３を雌端子２に対して相対的に移動させている。しかしながら、本発明では、第１の固定具１７に雄端子３を取り付け第１の固定部１７に雌端子２を取り付けても良いことは勿論である。

また、前述した実施形態では、端子２，３を互いに接離させて、これらの端子２，３をフレッチング腐食させている。しかしながら本発明では、端子２，３ではなく単なる金属片を固定具１７，１８に取り付けて、フレッチング腐食させても良い。更に、前述した実施形態では、雄端子３のタブ４が帯状に形成されている。しかしながら本発明では、タブ４を棒状に形成しても良いことは勿論である。

本発明の一実施形態にかかるフレッチング腐食試験装置の概略の構成を示す説明図である。 図１に示されたフレッチング腐食試験装置の第１の固定具と第２の固定具とを示す斜視図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う第１の固定具の断面図である。 図３に示された第１の固定具の押さえ板を第２の位置に位置づけた状態を示す断面図である。 図２中のａ−ｂ―ｃ−ｄ線に沿う第２の固定具の断面図である。 図５に示された第２の固定具の取付用ボルトとボルトをゆるめた状態を示す断面図である。 図６に示す状態から挟み片間に雄端子を挿入した状態を示す断面図である。 図７に示す状態から取付用ボルトをねじ込んで挟み片間に雄端子を挟んだ状態を示す断面図である。 図８に示す状態からボルトをねじ込んで挟み片を支持テーブルに固定した状態を示す断面図である。 図１に示されたフレッチング腐食試験装置の第１の固定具と第２の固定具とに雌端子と雄端子を取り付ける過程を示す説明図である。 図１に示されたフレッチング腐食試験装置の荷重センサの断面図である。 図１１に示された荷重センサの電極間の出力電圧をアンプで増幅して得られる電圧の変化を示す説明図である。 図１に示されたフレッチング腐食試験装置で端子を１回目に接離させた際に得られる摩擦力の変化などを示す説明図である。 図１に示されたフレッチング腐食試験装置で端子を１００回目に接離させた際に得られる摩擦力の変化などを示す説明図である。 図１に示されたフレッチング腐食試験装置で端子を１０００回目に接離させた際に得られる摩擦力の変化などを示す説明図である。 図１に示されたフレッチング腐食試験装置で端子を１００００回目に接離させた際に得られる摩擦力の変化などを示す説明図である。 図１に示されたフレッチング腐食試験装置で微摺動試験が行われる雄端子を示す斜視図である。 図１に示されたフレッチング腐食試験装置で微摺動試験が行われる雌端子を示す斜視図である。 図１７に示された雄端子と図１８に示された雌端子とを接続した状態を示す断面図である。

符号の説明

１ フレッチング腐食試験装置
２ 雌端子（雌型の端子金具、第１の試験片）
３ 雄端子（雄型の端子金具、第２の試験片）
４ タブ（第２の電気接触部）
８ 筒部（第１の電気接触部）
１３ ステッピングモータ（駆動手段）
１５ 荷重センサ（検出手段）
１７ 第１の固定具（第１の固定部）
１８ 第２の固定具（第２の固定部）
２０ 制御装置（制御手段）
２３ アンプ
４３ 圧電素子
４４ 電極

Claims (5)

1. 第１の電気接触部を有する雌型の端子金具と第２の電気接触部を有する雄型の端子金具とを互いに接続させかつこれらの端子金具を互いに接続させたまま相対的に移動させるフレッチング腐食試験装置において、
   前記雌型の端子金具を固定する第１の固定部と、
   前記雄型の端子金具を固定する第２の固定部と、
   前記第２の固定部を前記第１の固定部に対して相対的に移動させる駆動手段と、
   圧電素子と該圧電素子を挟み込む一対の電極とを備えて、前記第２の固定部が前記第１の固定部に対して相対的に移動した際に前記雌型の端子金具と雄型の端子金具との間に生じる摩擦力により前記圧電素子が歪んで前記一対の電極間に前記摩擦力に応じた出力電圧を発生することにより、前記摩擦力を検出する検出手段と、を備え、
   前記検出手段は、前記駆動手段と前記第２の固定部との間に設けられたことを特徴とするフレッチング腐食試験装置。
2. 前記第１の電気接触部内に前記第２の電気接触部を挿入した状態で、前記第１及び第２の固定部それぞれが前記雌型及び雄型の端子金具を固定するとともに、前記駆動手段は、前記第２の電気接触部の長手方向に沿って前記雄型の端子金具を前記雌型の端子金具に対して相対的に移動させることを特徴とする請求項１記載のフレッチング腐食試験装置。
3. 前記検出手段の一対の電極間に生じた出力電圧を増幅するアンプと、
   前記アンプから増幅した出力電圧が入力するとともに、前記増幅した出力電圧に基づいて前記摩擦力を算出する制御手段と、を備え、
   前記駆動手段は、前記第２の固定部を前記第１の固定部に近づけたり該第２の固定部を第１の固定部から離して、前記第２の固定部を前記第１の固定部に対して相対的に移動させ、
   前記制御手段は、前記駆動手段が前記第２の固定部を第１の固定部に近づけたり離した後に前記アンプに向かってオフセット調整させるリセット信号を出力することを特徴とする請求項１または請求項２記載のフレッチング腐食試験装置。
4. 前記制御手段は、前記リセット信号を、前記駆動手段が前記第２の固定部を第１の固定部に近づけたり離すことを１回行う毎に、前記アンプに向かって出力することを特徴とする請求項３記載のフレッチング腐食試験装置。
5. 前記リセット信号は、前記駆動手段が前記第２の固定部を第１の固定部に近づけて離した後又は離して近づけた後に、これらの固定部を相対的に停止した状態で前記圧電素子からアンプに入力する出力電圧を零にする信号であることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のフレッチング腐食試験装置。

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