JPH07325027A

JPH07325027A - 摩擦係数測定装置

Info

Publication number: JPH07325027A
Application number: JP11787894A
Authority: JP
Inventors: Kikuji Kawakami; 喜久治川上; Hiroyuki Osaki; 博之大崎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 1995-12-12

Abstract

(57)【要約】【目的】実際の記録再生装置と近い摩擦メカニズムを
再現する。【構成】測定用テープ１２をドラム１に掛け渡し、変
位−力変換機構７を介して歪ゲージ２に接続する。そし
て、歪ゲージ２を移動操作させ、移動操作による変位量
をこれに応じた大きさの力に変位−力変換機構７により
変換して測定用テープ１２に加える。なお、上記変位−
力変換機構７は弾性体であっても良く、上記弾性体とし
ては引っ張りコイルバネが好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気テープ等の摩擦係
数の測定に使用される摩擦係数測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オーディオテープやビデオテープ等の磁
気テープにおいて、その表面の摩擦係数は記録再生時の
雑音、磁気テープの走行性等に影響する。従って、高い
品質を維持する上で摩擦係数を管理することは重要であ
る。

【０００３】一般に、磁気テープの表面の摩擦係数を測
定する摩擦係数測定装置は、磁気テープを摺接させるた
めのドラム等の摺接材と、これら摺接材と磁気テープと
の間の摩擦力を測定する歪ゲージから構成されており、
上記歪ゲージは測定用の磁気テープ（以下、測定用テー
プと称する。）の一端部が固定されるとともに、駆動モ
ータにより測定用テープ長手方向に移動操作され、測定
用テープを一定速度で引っ張るようになされている。

【０００４】このような摩擦係数測定装置によって動摩
擦係数μ₁ を測定するには、先ず回転しないよう固定さ
れた例えばドラム等の摺接材に測定用テープを抱き角θ
になるよう掛け渡し、この測定用テープの一端に重さＷ
の重りを取り付け、他端は歪ゲージに取り付ける。次い
で、この状態で歪ゲージを移動操作して、測定用テープ
を引き上げる方向に一定速度で移動すると、測定用テー
プは移動してドラム上を摺接し、両者の間に摩擦が生じ
ることとなる。このとき磁気テープに生じる張力Ｔに応
じて歪ゲージでは電気信号が発生し、この電気信号は歪
ゲージに接続された記録計によって記録される。そし
て、この値と数１に示すオイラーの公式を用いることに
よって動摩擦係数μ₁ が求められる。

【０００５】

【数１】

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、実際の記録
再生装置におけるテープ案内を目的とする機構部にはド
ラムや案内ガイドといった部材があり、上記案内ガイド
の内には磁気テープに摺接することはないものの接触は
するといった機構の回転式の円筒型案内ガイド等もあ
る。そして、上記テープ案内機構部の各部材の磁気テー
プに対する挙動を考えると、磁気テープと摺接するドラ
ム等と磁気テープ間においては再生等の摺接中における
動摩擦係数μ₁ が重要であり、磁気テープに接触するだ
けの円筒型案内ガイド等と磁気テープ間においては停止
状態から動き出す瞬間の静止摩擦係数μ₂ が重要である
ことがわかる。

【０００７】しかしながら、上述の摩擦係数測定装置に
おいては、磁気テープの動摩擦係数μ₁ を測定すること
は可能であるが、静止摩擦係数μ₂ の測定は困難であ
る。すなわち、上記静止摩擦係数μ₂ は物理的定義から
磁気テープに対して引き上げる方向に力を加えて動き出
した瞬間の最大張力から求めるものであり、上述の摩擦
係数測定装置のように測定開始と同時に磁気テープを移
動させるものでは静止摩擦係数を求めることは困難であ
る。

【０００８】従って、このような観点から見たときに、
上述の摩擦係数測定装置は実際の記録再生装置のテープ
案内機構部の機能に十分即しておらず、上記テープ案内
機構部における摩擦メカニズムを十分に再現し得ない。

【０００９】そこで本発明は、従来の実情に鑑みて提案
されたものであり、実際の記録再生装置と近い摩擦メカ
ニズムが再現され得る摩擦係数測定装置を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明は、摺接材の周面に磁気記録媒体を摺接せし
め、この磁気記録媒体を移動操作して上記摺接材に対す
る磁気記録媒体の静止摩擦係数を測定する摩擦係数測定
装置において、上記移動操作による変位量を磁気記録媒
体に加わる力の大きさに変換する変位−力変換機構が設
けられていることを特徴とするものである。

【００１１】なお、本発明の摩擦係数測定装置において
は、磁気記録媒体が歪ゲージを介して移動操作されても
良い。

【００１２】また、本発明の摩擦係数測定装置において
は、変位−力変換機構が歪ゲージと磁気記録媒体の間に
配された弾性体であっても良く、上記弾性体としては引
っ張りコイルバネが好適である。そして、上記弾性体と
しては、上記の引っ張りコイルバネの他、板バネ等のバ
ネ部材やゴム等が挙げられる。

【００１３】さらに、本発明は、摺接材の周面に磁気記
録媒体を摺接せしめ、この磁気記録媒体を移動操作して
上記摺接材に対する磁気記録媒体の静止摩擦係数を測定
する摩擦係数測定装置において、上記移動操作による磁
気記録媒体の変位速度を０．１ｍｍ／秒以下とすること
を特徴とするものである。

【００１４】

【作用】固定したドラム等の摺接材に磁気テープを掛け
渡し、一端には重りをつけ、他端には引っ張りコイルバ
ネのような弾性体である変位−力変換機構を付けて、こ
の変位−力変換機構を歪ゲージにつなぎ、歪ゲージを磁
気テープを引き上げる方向に移動操作させると、移動操
作による変位量は変位−力変換機構の弾性により力に変
換されて、磁気テープに加わることとなる。そして、静
止摩擦係数を越える力が加わる瞬間、すなわち磁気テー
プに最大張力Ｔ_max が生じた瞬間に磁気テープは動き出
す。従って、数２のように数１中のＴを上記最大張力Ｔ
_max とすれば、静止摩擦係数μ₂ が求められる。

【００１５】

【数２】

【００１６】また、移動操作による磁気テープの変位速
度を０．１ｍｍ／秒以下とすると、磁気テープ自体が弾
性体として機能し、上記のような変位−力変換機構を設
けなくても、移動操作による変位量は磁気テープ自体の
弾性により力に変換されて該磁気テープに加わることと
なり、上記摩擦係数測定装置と同様の作用を有する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて図面を参照しながら詳細に説明する。本実施例の摩
擦係数測定装置は、図１及び図２に示すように、固定さ
れたドラム１、歪ゲージ２及び変位−力変換機構７を主
な構成要素とするものである。

【００１８】上記歪ゲージ２は、直方体形状の外箱体３
の長手方向に配されるガイド軸４に移動自在に支持され
ており、駆動モータ５によって前記ガイド軸４に沿って
図中矢印ａ方向或いは図中矢印ｂ方向に移動操作される
ようになされている。

【００１９】なお、駆動モータ５は上記外箱体３の長手
方向に取り付けられ略Ｌ字型に屈曲形成された支持板６
上に載置する如く配設されている。

【００２０】また、上記歪ゲージ２に対して測定用の磁
気テープ１２（以下、測定用テープ１２と称する。）
は、変位−力変換機構７を介して取り付けられている。
上記変位−力変換機構７は、弾性体により構成されてお
り、上記弾性体としては、引っ張りコイルバネが最適で
あり、他の例としては、板バネ等のバネ部材やゴム等が
挙げられる。そして、上記変位−力変換機構７は歪ゲー
ジ２の移動操作による変位量を弾性により測定用テープ
１２に加わる力の大きさに変換する機能を有する。すな
わち、歪ゲージ２を移動操作すると変位−力変換機構７
を介して測定用テープ１２に移動操作による変位量に応
じた力が加わり、測定用テープ１２に生じた張力は変位
−力変換機構７を介して歪ゲージ２に伝わるようになさ
れている。

【００２１】なお、変位−力変換機構７には挟持部９が
設けられ、該挟持部９により測定用テープ１２を挟み込
むことにより、上記測定用テープ１２と歪ゲージ２を接
続している。

【００２２】さらに、上記歪ゲージ２は記録計８に接続
されており、この歪ゲージ２に変位−力変換機構７を介
して伝わる測定用テープ１２の張力によって発生する電
気信号を前記記録計８で記録するようになされている。

【００２３】一方、上記駆動モータ５の取り付け面とは
反対側の端面１０には、一側縁に沿って垂直な立ち上が
り壁がドラム固定台１１として設けられ、この固定台１
１にドラム１が中心軸１９を介して軸回りに回転しない
ように取り付けられている。

【００２４】このように構成された摩擦係数測定装置に
よって測定用テープ１２の静止摩擦係数を測定するに
は、先ず上記ドラム１に測定用テープ１２を抱き角がθ
になるように掛け渡す。この装置の場合、θ＝９０゜と
なる。そして、測定用テープ１２の一端に重さＷの重り
１３を取り付け、他端は変位−力変換機構７を介して歪
ゲージ２につなぐ。

【００２５】この状態で上記駆動モータ５によって上記
歪ゲージ２を一定の移動速度ｖで図中矢印ａ方向に移動
操作すると、変位−力変換機構７を介して測定用テープ
１２に移動操作による変位量に応じた力が加わり、張力
が大きくなる。

【００２６】そして、測定用テープ１２に静止摩擦力を
越える力が加わる瞬間、すなわち最大張力Ｔ_max が生じ
た瞬間、測定用テープ１２は動き出して重り１３ととも
に引き上げられる。このとき、測定用テープ１２に生じ
た張力は変位−力変換機構７を介して歪ゲージ２に伝わ
り、電気信号に変換されて記録計８にて記録される。

【００２７】すなわち、本実施例の摩擦係数測定装置に
おいては、測定用テープ１２と歪ゲージ２を該歪ゲージ
の移動操作による変位量を測定用テープ１２に加わる力
の大きさに変換する変位−力変換機構７を介して接続し
ていることから、移動操作による変位量を除々に大きく
して測定用テープ１２に加える力を除々に大きくしてい
けば、測定用テープ１２が動き出す瞬間の最大張力Ｔ
_max を測定することが可能であり、静止摩擦係数を測定
することが可能である。

【００２８】さらに、本実施例の摩擦係数測定装置にお
いては、測定用テープ１２が動き出した後では、従来の
摩擦係数測定装置と同様に動摩擦係数の測定が可能であ
ることは言うまでもない。

【００２９】本実施例の摩擦係数測定装置においては、
静止摩擦係数及び動摩擦係数の測定が可能であり、実際
の記録再生装置と近い摩擦メカニズムが再現され、これ
を用いれば、磁気テープの高い品質管理及び維持を可能
とすることができる。

【００３０】次に、本実施例の摩擦係数測定装置を用い
て、実際に静止摩擦係数の測定を行った。このとき、歪
ゲージの移動速度ｖを０．３ｍｍ／ｓとし、重りの重さ
Ｗを０．１００Ｎとし、測定用テープのドラムへの抱き
角θをπ／２とした。結果を図３に示す。図３中横軸は
歪ゲージの移動距離（移動操作による変位量）を示し、
縦軸は張力Ｔを示す。

【００３１】図３の結果を見ると、Ａ₁ で示す領域にお
いては測定用テープの張力Ｔは除々に上昇し、Ｐ₁ にお
いて最大となった後、一気にＰ₂ まで減少している。こ
れは、変位量を除々に大きくして測定用テープに加える
力を除々に大きくした結果、ある大きさの力を加えた時
に測定用テープに最大張力Ｔ_max が生じ、その後測定用
テープが動き始め、張力が一気に減少した現象を示して
いる。従って、測定用テープの動き出す瞬間のＰ₁ にお
ける最大張力Ｔ_max （図３の結果から０．２８２Ｎと読
み取れる。）、重りの重さＷ、抱き角θと数３に示すオ
イラーの公式より静止摩擦係数μ₂ は０．６６と求めら
れる。

【００３２】

【数３】

【００３３】続いて、本実施例の摩擦係数測定装置を用
いて、歪ゲージの移動速度ｖと静止摩擦係数の関係を調
査した。すなわち、本実施例の摩擦係数測定装置の歪ゲ
ージの移動速度ｖを変化させて最大張力Ｔ_max を測定
し、オイラーの公式より静止摩擦係数μ₂ を算出した。
結果を図４に示す。なお、図４中横軸は歪ゲージの移動
速度ｖを示し、縦軸は静止摩擦係数μ₂ を示し、同一の
測定を２回行った結果の一回目を図中○で示し、２回目
を図中□で示す。

【００３４】図４の結果を見てわかるように、本実施例
の摩擦係数測定装置においては、歪ゲージの移動速度ｖ
の大きさに関係なく、静止摩擦係数μ₂ を安定して測定
できることがわかった。

【００３５】上述の実施例の摩擦係数測定装置において
は、磁気テープを歪ゲージに対して変位−力変換機構を
介して取り付けるものとし、上記変位−力変換機構を弾
性体により構成し、弾性体の弾性により歪ゲージの移動
操作による変位量を磁気テープに加わる力の大きさに変
換して静止摩擦係数の測定を可能としている。

【００３６】ところで、磁気テープは通常、樹脂フィル
ムよりなることから、粘弾性挙動を示す。従って、上記
磁気テープに弾性を持たせ、これを上述の実施例中の変
位−力変換機構の代わりとして使用することも可能であ
る。上記磁気テープに弾性を持たせるには、磁気テープ
に変位を与える速度を０．１ｍｍ／秒以下とすれば良
い。すなわち、上述の実施例の摩擦係数測定装置の変位
−力変換機構を省いた構造の摩擦係数測定装置を用い、
歪ゲージ移動速度、言い換えれば磁気テープの変位速度
を０．１ｍｍ／秒以下とすれば良い。

【００３７】上記のことを確認すべく、磁気テープの変
位速度を変化させて最大張力を測定し、静止摩擦係数を
算出した。結果を図５に示す。図５中横軸は磁気テープ
の変位速度を示し、縦軸は静止摩擦係数を示す。なお、
図５中●は前述の摩擦係数測定装置により測定した静止
摩擦係数を示し、○は今回の測定結果を示す。

【００３８】図５の結果を見てわかるように、磁気テー
プの変位速度が０．１ｍｍ／秒以下であれば、静止摩擦
係数は前述の摩擦係数測定装置により測定した静止摩擦
係数と同等の値を示している。すなわち、磁気テープの
変位速度を０．１ｍｍ／秒以下とすれば、変位−力変換
機構を省いた構造の摩擦係数測定装置でも静止摩擦係数
を正確に測定できることが確認された。

【００３９】また、このような構造の摩擦係数測定装置
により測定した張力のパターン、言い換えれば静止摩擦
係数と動摩擦係数のパターンを図６に示す。図６中横軸
は摺動方向を示し、縦軸は張力（摩擦係数）を示す。図
６の結果から上記摩擦係数測定装置においては、図中Ｐ
₃ で示す動摩擦係数に対して突出している図中Ｐ₄ で示
す静止摩擦係数が測定されていることが確認された。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明は、摺接材の周面に磁気記録媒体を摺接せしめ、この
磁気記録媒体を移動操作して上記摺接材に対する磁気記
録媒体の静止摩擦係数を測定する摩擦係数測定装置にお
いて、上記移動操作による変位量を磁気記録媒体に加わ
る力の大きさに変換する変位−力変換機構が設けられて
いる。従って、摺接材に磁気記録媒体を掛け渡し、一端
には重りをつけ、他端を変位−力変換機構を介して歪ゲ
ージにつなぎ、歪ゲージを磁気記録媒体を引き上げる方
向に移動操作させると、移動操作による変位量は変位−
力変換機構の弾性により力に変換されて、磁気記録媒体
に加わることとなる。そして、静止摩擦係数を越える力
が加わる瞬間、すなわち磁気記録媒体に最大張力Ｔ_max
が生じた瞬間に磁気記録媒体は動き出す。従って、数３
から静止摩擦係数μ₂ が求められる。そして、本発明の
摩擦係数測定装置においては、実際の記録再生装置と同
様の摩擦メカニズムが再現され、これを用いれば、磁気
記録媒体の高い品質管理及び維持を可能とすることがで
きる。

【００４１】また、本発明は、摺接材の周面に磁気記録
媒体を摺接せしめ、この磁気記録媒体を移動操作して上
記摺接材に対する磁気記録媒体の静止摩擦係数を測定す
る摩擦係数測定装置において、上記移動操作による磁気
記録媒体の変位速度を０．１ｍｍ／秒以下としている。
このように磁気記録媒体の変位速度を０．１ｍｍ／秒以
下とすると、上記磁気記録媒体自体が弾性体として機能
し、移動操作による変位量は磁気記録媒体自体の弾性に
より力に変換されて、該磁気記録媒体に加わることとな
り、上記の摩擦係数測定装置と同様に静止摩擦係数μ₂
が求められる。すなわち、本発明の摩擦係数測定装置に
おいては、実際の記録再生装置と同様の摩擦メカニズム
が再現され、これを用いれば、磁気記録媒体の高い品質
管理及び維持を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した摩擦係数測定装置を示す概略
斜視図である。

【図２】本発明を適用した摩擦係数測定装置を示す概略
模式図である。

【図３】歪ゲージの移動距離と張力の関係を示す特性図
である。

【図４】歪ゲージの移動速度と静止摩擦係数の関係を示
す特性図である。

【図５】磁気テープの変位速度と静止摩擦係数の関係を
示す特性図である。

【図６】張力のパターンを示す模式図である。

【符号の説明】

１ドラム２歪ゲージ５駆動モータ７変換部１２測定用テープ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】摺接材の周面に磁気記録媒体を摺接せし
め、この磁気記録媒体を移動操作して上記摺接材に対す
る磁気記録媒体の静止摩擦係数を測定する摩擦係数測定
装置において、上記移動操作による変位量を磁気記録媒体に加わる力の
大きさに変換する変位−力変換機構が設けられているこ
とを特徴とする摩擦係数測定装置。
【請求項２】磁気記録媒体が歪ゲージを介して移動操
作されることを特徴とする請求項１記載の摩擦係数測定
装置。
【請求項３】変位−力変換機構が歪ゲージと磁気記録
媒体の間に配された弾性体であることを特徴とする請求
項２記載の摩擦係数測定装置。
【請求項４】弾性体が引っ張りコイルバネであること
を特徴とする請求項３記載の摩擦係数測定装置。
【請求項５】摺接材の周面に磁気記録媒体を摺接せし
め、この磁気記録媒体を移動操作して上記摺接材に対す
る磁気記録媒体の静止摩擦係数を測定する摩擦係数測定
装置において、上記移動操作による磁気記録媒体の変位速度を０．１ｍ
ｍ／秒以下とすることを特徴とする摩擦係数測定装置。