JPH0972798A - 摩擦力測定装置 - Google Patents
摩擦力測定装置Info
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- JPH0972798A JPH0972798A JP23009395A JP23009395A JPH0972798A JP H0972798 A JPH0972798 A JP H0972798A JP 23009395 A JP23009395 A JP 23009395A JP 23009395 A JP23009395 A JP 23009395A JP H0972798 A JPH0972798 A JP H0972798A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 押圧荷重範囲を広くし、かつ荷重精度の向上
を図る。 【解決手段】 負荷機構により触針２５を試料に押圧し
た状態で触針２５を試料ＴＰに対して摺動させ、触針２
５の押圧荷重に対する摺動摩擦力を測定する摩擦力測定
装置において、上記負荷機構は、供給される電流に応じ
た電磁力を発生する電磁力発生装置１１と、発生した電
磁力に応じた押圧荷重で触針２５を試料ＴＰに押圧せし
める押圧機構（１２〜１４，２１〜２４）とから構成さ
れる。これによれば、電磁力発生装置１１へ供給される
電流に応じて押圧荷重が調節される。
を図る。 【解決手段】 負荷機構により触針２５を試料に押圧し
た状態で触針２５を試料ＴＰに対して摺動させ、触針２
５の押圧荷重に対する摺動摩擦力を測定する摩擦力測定
装置において、上記負荷機構は、供給される電流に応じ
た電磁力を発生する電磁力発生装置１１と、発生した電
磁力に応じた押圧荷重で触針２５を試料ＴＰに押圧せし
める押圧機構（１２〜１４，２１〜２４）とから構成さ
れる。これによれば、電磁力発生装置１１へ供給される
電流に応じて押圧荷重が調節される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料に触針を押圧
して摺動させることにより試料の摩擦力を測定する摩擦
力測定装置に関する。
して摺動させることにより試料の摩擦力を測定する摩擦
力測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、機械要素の小型化が進んでいる
が、機械要素の摺動部分が微小になると摩擦の影響を多
く受けるようになるため、微小摺動部分の摩擦を精度よ
く測定することが重要になる。そこで従来、例えば図６
に示すような摩擦力測定装置が提案されている。図６に
おいて、一対の平行な板ばね５１には保持部材５２を介
して触針５３が保持される一方、一対の平行な板ばね５
４には保持部材５５を介して例えば単結晶シリコンなど
の試料ＴＰが触針５３と対向して保持される。各板ばね
５１，５４には歪ゲージ（不図示）が貼着されている。
図示の状態で板ばね５１および触針５３を一体にＹ方向
に移動させて触針５３を試料ＴＰに押圧し、その状態で
板ばね５４および試料ＴＰを一体にＸ方向に移動させて
触針５３を試料ＴＰに対して摺動させる。触針５３によ
る押圧荷重は板ばね５４に貼着した歪ゲージで検出さ
れ、触針摺動時の摺動摩擦力は板ばね５１に貼着した歪
ゲージで検出される。このような摺動摩擦力を各押圧荷
重に対して求めることにより試料の摩擦特性が得られ
る。
が、機械要素の摺動部分が微小になると摩擦の影響を多
く受けるようになるため、微小摺動部分の摩擦を精度よ
く測定することが重要になる。そこで従来、例えば図６
に示すような摩擦力測定装置が提案されている。図６に
おいて、一対の平行な板ばね５１には保持部材５２を介
して触針５３が保持される一方、一対の平行な板ばね５
４には保持部材５５を介して例えば単結晶シリコンなど
の試料ＴＰが触針５３と対向して保持される。各板ばね
５１，５４には歪ゲージ（不図示）が貼着されている。
図示の状態で板ばね５１および触針５３を一体にＹ方向
に移動させて触針５３を試料ＴＰに押圧し、その状態で
板ばね５４および試料ＴＰを一体にＸ方向に移動させて
触針５３を試料ＴＰに対して摺動させる。触針５３によ
る押圧荷重は板ばね５４に貼着した歪ゲージで検出さ
れ、触針摺動時の摺動摩擦力は板ばね５１に貼着した歪
ゲージで検出される。このような摺動摩擦力を各押圧荷
重に対して求めることにより試料の摩擦特性が得られ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
装置では、触針５３の押圧力を板ばねで発生する構成の
ため、押圧荷重範囲が例えば０．５ｇ〜７ｇと狭く、特
に最低荷重が０．５ｇであるため微小押圧荷重での測定
が行えない。また荷重精度も低い。
装置では、触針５３の押圧力を板ばねで発生する構成の
ため、押圧荷重範囲が例えば０．５ｇ〜７ｇと狭く、特
に最低荷重が０．５ｇであるため微小押圧荷重での測定
が行えない。また荷重精度も低い。
【０００４】本発明の目的は、押圧荷重範囲が広く荷重
精度の向上を図った摩擦力測定装置を提供することにあ
る。
精度の向上を図った摩擦力測定装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図３
に対応づけて説明すると、本発明は、負荷機構により触
針２５を試料ＴＰ（図１）に押圧した状態で触針２５を
試料ＴＰに対して摺動させ、触針２５の押圧荷重に対す
る摺動摩擦力を測定する摩擦力測定装置に適用される。
そして、供給される電流に応じた電磁力を発生する電磁
力発生装置１１と、発生した電磁力に応じた押圧荷重で
触針２５を試料ＴＰに押圧せしめる押圧機構（１２〜１
４，２１〜２４）とから上記負荷機構を構成する。これ
によれば、電磁力発生装置１１へ供給される電流に応じ
て押圧荷重が調節される。
に対応づけて説明すると、本発明は、負荷機構により触
針２５を試料ＴＰ（図１）に押圧した状態で触針２５を
試料ＴＰに対して摺動させ、触針２５の押圧荷重に対す
る摺動摩擦力を測定する摩擦力測定装置に適用される。
そして、供給される電流に応じた電磁力を発生する電磁
力発生装置１１と、発生した電磁力に応じた押圧荷重で
触針２５を試料ＴＰに押圧せしめる押圧機構（１２〜１
４，２１〜２４）とから上記負荷機構を構成する。これ
によれば、電磁力発生装置１１へ供給される電流に応じ
て押圧荷重が調節される。
【０００６】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が
実施の形態に限定されるものではない。
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が
実施の形態に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１〜図４により本発明の一実施
の形態を説明する。本実施の形態に係る摩擦力測定装置
は、図１に示すように、荷重発生機構１０によりＹ方向
に駆動される荷重伝達機構２０と、モータＭによりＸ方
向に駆動される電動ステージ３０とを有し、電動ステー
ジ３０に試料ＴＰが載置される。荷重伝達機構２０は、
図２にも示すように略コ字状の保持部材２１を有し、こ
の保持部材２１には一対の板ばね２２の一端がそれぞれ
固着されている。一対の板ばね２２は保持部材２１の間
を互いに平行に延在し、その他端に固着された板部材２
３に軸２４を介して触針２５が取付けられている。触針
２５が試料ＴＰに押圧されると、板ばね２２には引張方
向の荷重が作用する。板ばね２２には摩擦力を検出する
ための歪ゲージが貼着される。
の形態を説明する。本実施の形態に係る摩擦力測定装置
は、図１に示すように、荷重発生機構１０によりＹ方向
に駆動される荷重伝達機構２０と、モータＭによりＸ方
向に駆動される電動ステージ３０とを有し、電動ステー
ジ３０に試料ＴＰが載置される。荷重伝達機構２０は、
図２にも示すように略コ字状の保持部材２１を有し、こ
の保持部材２１には一対の板ばね２２の一端がそれぞれ
固着されている。一対の板ばね２２は保持部材２１の間
を互いに平行に延在し、その他端に固着された板部材２
３に軸２４を介して触針２５が取付けられている。触針
２５が試料ＴＰに押圧されると、板ばね２２には引張方
向の荷重が作用する。板ばね２２には摩擦力を検出する
ための歪ゲージが貼着される。
【０００８】図３は荷重発生機構１０の構成を示してい
る。１１は、マグネット１１ａおよび電磁コイル１１ｂ
から成る電磁力発生装置であり、電磁コイル１１ｂに供
給される電流に応じた磁界を発生する。電磁力発生装置
１１の図示下方には、支点Ｆ回りに揺動可能なレバー１
２の一端が位置して電磁コイル１１ｂと連結され、レバ
ー１２の他端は板ばね１３およびブラケットＢＲを介し
て上記荷重伝達機構２０の保持部材２１に連結される。
１４は、一端が保持部材２１の上下部に、他端が固定部
１５にそれぞれ回動可能に連結された一対のリンクであ
り、これらのリンク１４により平行リンク機構が構成さ
れる。なお、図３においてＸ方向（試料移動方向）は紙
面と直交する方向である。
る。１１は、マグネット１１ａおよび電磁コイル１１ｂ
から成る電磁力発生装置であり、電磁コイル１１ｂに供
給される電流に応じた磁界を発生する。電磁力発生装置
１１の図示下方には、支点Ｆ回りに揺動可能なレバー１
２の一端が位置して電磁コイル１１ｂと連結され、レバ
ー１２の他端は板ばね１３およびブラケットＢＲを介し
て上記荷重伝達機構２０の保持部材２１に連結される。
１４は、一端が保持部材２１の上下部に、他端が固定部
１５にそれぞれ回動可能に連結された一対のリンクであ
り、これらのリンク１４により平行リンク機構が構成さ
れる。なお、図３においてＸ方向（試料移動方向）は紙
面と直交する方向である。
【０００９】電動ステージ３０上に試料ＴＰを載置して
から電磁力発生装置１１の電磁コイル１１ｂに電流を供
給すると、電磁コイル１１ｂが上方に移動してレバー１
２の一端は図示上方に移動し、レバー１２が支点Ｆを中
心に回動する。これによりレバー１２の他端が下降し、
板ばね１３を介して保持部材２１が下降する。その際、
一対のリンク１４から成る平行リンク機構の作用により
保持部材２１は同一の姿勢のまま下降し、触針２５の先
端が試料ＴＰの表面を押圧する。その押圧荷重は電磁コ
イル１１ｂに供給される電流に依存しており、この電流
を調節することにより押圧荷重を０．０１ｇ〜５０ｇの
範囲で調節できる。
から電磁力発生装置１１の電磁コイル１１ｂに電流を供
給すると、電磁コイル１１ｂが上方に移動してレバー１
２の一端は図示上方に移動し、レバー１２が支点Ｆを中
心に回動する。これによりレバー１２の他端が下降し、
板ばね１３を介して保持部材２１が下降する。その際、
一対のリンク１４から成る平行リンク機構の作用により
保持部材２１は同一の姿勢のまま下降し、触針２５の先
端が試料ＴＰの表面を押圧する。その押圧荷重は電磁コ
イル１１ｂに供給される電流に依存しており、この電流
を調節することにより押圧荷重を０．０１ｇ〜５０ｇの
範囲で調節できる。
【００１０】触針２５が試料ＴＰを垂直に押圧する状態
で板ばね２２に貼着された歪ゲージ（不図示）のゼロ点
調節を行い、次いでモータＭにより電動ステージ３０図
１のＸ方向に所定量だけ移動させる。これにより触針２
５が試料ＴＰ上を摺動することになり、その摺動摩擦力
に応じた曲げ荷重が板ばね２２に作用し、これが歪ゲー
ジにて検出される。このような摩擦力測定は、電磁コイ
ル１１ｂへ供給する電流、すなわち触針２５による押圧
荷重を変化させつつ複数回行われ、その結果、図４に示
すような特性図を得る。縦軸の押圧荷重は電磁コイル１
１ｂへの供給電流から導き出されるものである。
で板ばね２２に貼着された歪ゲージ（不図示）のゼロ点
調節を行い、次いでモータＭにより電動ステージ３０図
１のＸ方向に所定量だけ移動させる。これにより触針２
５が試料ＴＰ上を摺動することになり、その摺動摩擦力
に応じた曲げ荷重が板ばね２２に作用し、これが歪ゲー
ジにて検出される。このような摩擦力測定は、電磁コイ
ル１１ｂへ供給する電流、すなわち触針２５による押圧
荷重を変化させつつ複数回行われ、その結果、図４に示
すような特性図を得る。縦軸の押圧荷重は電磁コイル１
１ｂへの供給電流から導き出されるものである。
【００１１】以上のように本実施の形態では、電磁コイ
ル１１ｂへの供給電流に応じて押圧荷重を調節すること
ができるので、測定精度の向上が図れるとともに、従来
方式と比べて押圧荷重範囲を広くでき、特に微小押圧荷
重での摩擦力測定が可能となる。また、押圧時に板ばね
１３，２２に共に引張荷重が作用するよう構成したの
で、圧縮荷重が作用する場合のように板ばねが座屈する
ことがなくより大きな押圧荷重を与えることが可能とな
る。
ル１１ｂへの供給電流に応じて押圧荷重を調節すること
ができるので、測定精度の向上が図れるとともに、従来
方式と比べて押圧荷重範囲を広くでき、特に微小押圧荷
重での摩擦力測定が可能となる。また、押圧時に板ばね
１３，２２に共に引張荷重が作用するよう構成したの
で、圧縮荷重が作用する場合のように板ばねが座屈する
ことがなくより大きな押圧荷重を与えることが可能とな
る。
【００１２】以上の実施の形態では、レバー１２，板ば
ね１３，リンク１４および保持部材２１などが押圧機構
を構成する。押圧機構の構成は実施の形態に限定され
ず、例えば電磁力発生器１１で発生した電磁力を直接保
持部材２１に作用させるものでもよい。また荷重伝達機
構の構成も図２に限定されず、例えば図５に符号２０’
で示すように一対の板ばね２２に圧縮荷重が作用するよ
う構成してもよい。
ね１３，リンク１４および保持部材２１などが押圧機構
を構成する。押圧機構の構成は実施の形態に限定され
ず、例えば電磁力発生器１１で発生した電磁力を直接保
持部材２１に作用させるものでもよい。また荷重伝達機
構の構成も図２に限定されず、例えば図５に符号２０’
で示すように一対の板ばね２２に圧縮荷重が作用するよ
う構成してもよい。
【００１３】なお、本発明は次の態様の装置も含むもの
である。 （１）負荷機構により触針を試料に押圧した状態で触針
を試料に対して摺動させ、触針の押圧荷重に対する摺動
摩擦力を測定する摩擦力測定装置において、前記負荷機
構は、供給される電流に応じた電磁力を発生する電磁力
発生装置と、前記発生した電磁力により所定の支点を中
心として回動する回動部材と、この回動部材の回動に連
動して前記電磁力に応じた押圧荷重で前記触針を試料に
押圧せしめる押圧機構とから構成されていることを特徴
とする摩擦力測定装置。 （２）負荷機構により触針を試料に押圧した状態で触針
を試料に対して摺動させ、触針の押圧荷重に対する摺動
摩擦力を測定する摩擦力測定装置において、前記触針に
連結され、前記摩擦力を検出するための歪ゲージが取付
けられる板ばねを備え、前記負荷機構は、供給される電
流に応じた電磁力を発生する電磁力発生装置と、前記発
生した電磁力に応じた押圧荷重で前記触針を試料に押圧
せしめる押圧機構とから構成されるとともに、触針が試
料に押圧されたときに前記板ばねに引張荷重が作用する
よう構成されていることを特徴とする摩擦力測定装置。
である。 （１）負荷機構により触針を試料に押圧した状態で触針
を試料に対して摺動させ、触針の押圧荷重に対する摺動
摩擦力を測定する摩擦力測定装置において、前記負荷機
構は、供給される電流に応じた電磁力を発生する電磁力
発生装置と、前記発生した電磁力により所定の支点を中
心として回動する回動部材と、この回動部材の回動に連
動して前記電磁力に応じた押圧荷重で前記触針を試料に
押圧せしめる押圧機構とから構成されていることを特徴
とする摩擦力測定装置。 （２）負荷機構により触針を試料に押圧した状態で触針
を試料に対して摺動させ、触針の押圧荷重に対する摺動
摩擦力を測定する摩擦力測定装置において、前記触針に
連結され、前記摩擦力を検出するための歪ゲージが取付
けられる板ばねを備え、前記負荷機構は、供給される電
流に応じた電磁力を発生する電磁力発生装置と、前記発
生した電磁力に応じた押圧荷重で前記触針を試料に押圧
せしめる押圧機構とから構成されるとともに、触針が試
料に押圧されたときに前記板ばねに引張荷重が作用する
よう構成されていることを特徴とする摩擦力測定装置。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、電磁力を付加して触針
を試料に押圧するようにしたので、モータを用いる場合
と比べて押圧荷重範囲を広くでき、測定精度の向上が図
れる。特に微小押圧荷重での摩擦特性の評価が可能とな
るので、マイクロマシン等の研究に必要な微小摺動部の
摩擦特性評価に有用である。
を試料に押圧するようにしたので、モータを用いる場合
と比べて押圧荷重範囲を広くでき、測定精度の向上が図
れる。特に微小押圧荷重での摩擦特性の評価が可能とな
るので、マイクロマシン等の研究に必要な微小摺動部の
摩擦特性評価に有用である。
【図１】本発明の一実施の形態に係る摩擦力測定装置の
基本構成を示す概略図。
基本構成を示す概略図。
【図２】荷重伝達機構の詳細を示す斜視図。
【図３】荷重発生機構の詳細を示す構成図。
【図４】摩擦特性の一例を示す特性図。
【図５】他の実施の形態に係る摩擦力測定装置を示す概
略図。
略図。
【図６】従来の摩擦力測定装置の構成を示す斜視図。
１０ 荷重発生機構 １１ 電磁力発生装置 １２ レバー １３，２２ 板ばね １４ リンク ２０ 荷重伝達機構 ２１ 保持部材 ２５ 触針 ３０ 電動ステージ Ｍ モータ ＴＰ 試験片
Claims (1)
- 【請求項１】 負荷機構により触針を試料に押圧した状
態で触針を試料に対して摺動させ、前記触針の押圧荷重
に対する摺動摩擦力を測定する摩擦力測定装置におい
て、前記負荷機構は、供給される電流に応じた電磁力を
発生する電磁力発生装置と、前記発生した電磁力に応じ
た押圧荷重で前記触針を試料に押圧せしめる押圧機構と
から構成されていることを特徴とする摩擦力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23009395A JPH0972798A (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 摩擦力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23009395A JPH0972798A (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 摩擦力測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0972798A true JPH0972798A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=16902446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23009395A Pending JPH0972798A (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 摩擦力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0972798A (ja) |
-
1995
- 1995-09-07 JP JP23009395A patent/JPH0972798A/ja active Pending
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