JPH10148608A - 摩擦摩耗試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来は、試料の交換を行うときに特殊ガス雰囲
気又は真空雰囲気を破り一度大気開放とする必要があっ
た。 【解決手段】本発明は密閉された容器と、密閉された容
器外からピンの荷重を制御できるピン部と、試料を任意
の回転速度に制御可能なディスク部と、試料を密閉され
た容器外から搬入出する装置と、試料を交換する装置と
で摩擦摩耗試験装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はピンオンディスク方
式の摩擦摩耗試験装置に係り、例えば特殊ガス雰囲気中
又は真空雰囲気中で試料の交換を行い、試料を特殊ガス
雰囲気中又は真空雰囲気中でそのまま分析を行うものに
好適な摩擦摩耗試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体潤滑剤の摩擦摩耗特性を調べる方法
として、簡単な接触形態による試験方法が採られてい
る。その内のピンオンディスク法は、回転するディスク
試料にピン状試験片を一定荷重で押し付けるという単純
な方法であり、基礎的な実験によく用いられる。

【０００３】ピンオンディスク試験機は、材料の耐摩耗
性を調べるだけでなく、材料の摩擦係数自身を求める場
合にも用いられ、試験ピンを基台上に固定し、この試験
ピンに対して摩擦運動を測定するものである。

【０００４】特に冷凍機，圧縮機や宇宙機器等に用いる
材料や潤滑剤を試験する場合、その材料や潤滑剤をこれ
らが使用される状態と同様の状態のガス雰囲気下又は真
空雰囲気下で試験を行うことが望ましい。このような特
殊ガス雰囲気又は真空雰囲気下で試験を行うには、試料
や潤滑剤が設置される測定室内を密閉する必要がある。

【０００５】このような密閉されたピンオンディスク試
験機の例を図４に示す。ピン１は、ピンホルダ２で固定
されピンホルダ２には重り３を取り付ける構造になって
いる。重り３を変えることにより、ピン１の荷重を変え
ることが出来る。試料４は、軸５に固定され回転導入器
６を介し回転用モータで試料４が回転され試験が行われ
る。試料４と重り３の交換は上部フランジ７を取り外し
行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特殊ガス雰囲気又は真
空雰囲気内で実験する場合、上記のピンオンディスク試
験機では荷重の変更，試料の交換を行うときに特殊ガス
雰囲気又は真空雰囲気を破り一度大気開放とする必要が
あった。

【０００７】本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、特
殊ガス雰囲気又は真空雰囲気を壊すことなくピン荷重の
変更，試料の交換が可能で、更に試料を大気で汚染する
ことなく分析装置に搬送することが可能なピンオンディ
スク方式の摩擦摩耗試験装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】更に、既存のピンオンディスク試験装置又
は、特殊ガス容器，真空容器を容易に改造できる構造の
摩擦摩耗試験装置を提供することも目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は試料にある荷重
を与えたピンを接触させて摩擦摩耗試験を行うピンオン
ディスク方式の摩擦摩耗試験装置において、密閉された
容器と、密閉された容器外からピンの荷重を制御できる
ピン部と、試料を任意の回転速度に制御可能なディスク
部と、試料を密閉された容器外から搬入出する装置と、
試料を交換する装置とで構成したことを特徴とする。

【００１０】更に、上記ピン部，ディスク部，試料交換
部を一つのフランジ上に構成することにより、既存のピ
ンオンディスク試験装置又は、特殊ガス容器，真空容器
を容易に改造できより効果的である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１に示した実施例に基づ
き本発明を詳細に説明する。

【００１２】本実施例のピンオンディスク試験装置は、
一つのフランジで容器３００に接続されたピン部１００
と、一つのフランジで容器３００に接続された回転部２
００と、弁６００により接続された容器７００に設置さ
れた試料搬入出装置４００と、一つのフランジで接続さ
れた試料脱着装置５００とで構成される。

【００１３】ピン部１００は、試料１０にピン２０を一
定の荷重で押し付けるために使用され、ピン２０の荷重
を可変とするシャフト部１１０と、特殊ガス雰囲気中又
は真空雰囲気中でシャフト部１１０を保持するサポート
１２０と、シャフト部を前後に移動させる直線導入部１
３０と、ピン２０の荷重を発生させる重り１４０で構成
される。

【００１４】回転部２００は、試料１０を回転するため
に使用し、回転機２１０と、回転機２１０の回転力を特
殊ガス雰囲気中又は真空雰囲気中に伝達するための回転
導入器２２０と、試料１０の温度制御を行う温度制御装
置２３０と、試料１０を回転部上部に固定する試料固定
部２４０で構成される。

【００１５】試料搬入出装置４００は、試料１０を容器
３００に搬入出するために使用され、直線導入器４１０
とその先端に取り付けられた試料把持機構４２０とで構
成される。

【００１６】試料脱着装置５００は、試料１０を試料固
定部２４０に固定，取り外しするために使用され、試料
１０を固定するためのキャップ２４１を脱着する治具５
１０と、治具５１０を回転させる回転導入器５２０と、
治具５１０の位置決めを行うＸＹＺ駆動機構５３０とで
構成される。

【００１７】ピン部１００と回転部２００の詳細を図２
に示す。ピン２０は、２つの関節を持つシャフト部１１
０の先端に位置しており、ピン２０の荷重は重り１４０
によって発生する。シャフト部１１０の先端は板バネ１
５０を水平，垂直に取り付けた構造となっており、この
板バネ１５０に歪みゲージ１６０を取り付け、ピン２０
の押しつけ力とピン２０と試料１０間の摩擦力を測定で
きる構造となっている。また、重り１４０を取り外すと
ピン２０が上がる構造となっており、試料１０の交換時
にはピン２０を上げ、更に直線導入部１３０を使用しピ
ン２０を試料１０から離す。直線導入部１３０は中空型
直線導入器を使用しており、ベローズ１３１により約５
０mm程ピン２０を移動することが出来る。特殊ガス雰囲
気又は真空雰囲気はフランジ１７０で密閉され、フラン
ジ１７０はシャフト部１１０を上下させるためにベアリ
ング１７３によりサポート１７２に固定され、シャフト
部１１０の上下動はベローズ１７１により吸収される。
また、直線導入部130の移動によりサポート１７２も移
動するため、サポート１７４にレールを敷きサポート１
７２がスムーズに移動出来る構造となっている。また、
回転部２００は、温度制御装置２３０のヒータ２３１と
冷却配管２３２が回転導入器２２０の軸２２１にシール
部２２２を介して巻き付けられており、試料１０の温度
制御が可能な構造となっている。また、試料固定部２４
０は台座２４２に試料１０を載せ、キャップ２４１を瓶
の蓋のように締めることにより試料１０を固定する構造
となっている。

【００１８】試料把持機構４２０詳細を図３に示す。試
料把持機構４２０は直線回転導入器４１０の回転力によ
り昇降するフォーク４２１により試料１０を搬入出す
る。また、フォーク４２１の先端には試料１０位置決め
用の位置決めピン４２２が取り付けられ試料１０を確実
に保持できる構造となっている。更に、試料１０は図３
に示すように円柱の下部両端を切り落とした形状となっ
ており、フォーク４２１で保持しやすい形状となってい
る。

【００１９】本実施例の真空試験装置の動作について説
明する。

【００２０】このピンオンディスク試験装置で試験を行
う場合、ピン部１００を試料固定部２４０から離してお
き、試料搬入出装置４００で試料１０を搬入し試料固定
部２４０に置き、試料脱着装置５００を用いてキャップ
２４１で試料１０を固定する。次に、ピン部１００を直
線導入部１３０で移動させピン２０が試料１０に載る位
置に調節し、任意の重さを持つ重り１４０をシャフト部
１１０に設置し、ピン２０で試料１０に任意の荷重を加
える。試料１０の温度制御を行いたい場合は温度制御装
置２３０にて試料１０を任意の温度に制御することが出
来る。試料１０の温度範囲はヒータ２３１の熱容量と冷
却配管２３２内を流れる冷媒により左右される。試料１
０とピン２０の準備が終了したら、回転機２１０を作動
させ試料１０を回転させ、摩擦試験を開始する。試料１
０の回転速度は回転機２１０にステップモータやサーボ
モータを使用することにより任意の回転速度に制御する
ことが可能である。ピン２０の押し付け力とピン２０と
試料１０間の摩擦係数は板バネ１５０に取り付けられた
歪みゲージ１６０により随時計測が可能である。摩擦試
験が終了したら、重り１４０を外し直線導入部１３０に
てピン部１００を試料１０から離し、試料脱着装置５０
０でキャップ２４１を取り外し、試料搬入出装置４００
で試料１０を取り出す。以上述べた手順にて複数の試料
を特殊ガス雰囲気又は真空雰囲気を破らずに行うことが
出来る。

【００２１】この実施例の効果について述べる。

【００２２】本実施例のピンオンディスク試験装置によ
り、容器３００の特殊ガス雰囲気又は真空雰囲気を壊す
ことなくピン２０の荷重を変更することができる。更
に、複数の試料を試験する場合、容器３００の特殊ガス
雰囲気又は真空雰囲気を壊さないので、従来のように再
度容器３００を特殊ガス雰囲気又は真空雰囲気にする時
間，費用の削減が可能であり、且つ試料１０を大気で汚
染することなく分析装置に搬送することも可能である。
また、ピン部１００が一つのフランジ上に構成されてお
り、特殊ガス雰囲気又は真空雰囲気外からの荷重変更の
要求があれば既存のピンオンディスク装置に簡単に組み
込むことが可能である。更に、回転部200，試料脱着装
置５００も一つのフランジ上に構成されており既存容器
のピンオンディスク試験装置への改造が容易に可能であ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、試料にある荷重を与えたピンを接触させて摩擦摩耗
試験を行うピンオンディスク方式の摩擦摩耗試験装置に
おいて、密閉された容器と、密閉された容器外からピン
の荷重を制御できるピン部と、試料を任意の回転速度に
制御可能なディスク部と、試料を密閉された容器外から
搬入出する装置と、試料を交換する装置とを備えたこと
により、特殊ガス雰囲気又は真空雰囲気を壊すことなく
ピン荷重の変更，試料の交換が可能で、更に試料を大気
で汚染することなく分析装置に搬送することを可能とし
た。

【００２４】更に、上記ピン部，ディスク部，資料交換
部を一つのフランジ上に構成することにより、既存のピ
ンオンディスク試験装置又は、特殊ガス容器，真空容器
を容易に改造できる構造のピンオンディスク試験装置を
実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のピンオンディスク試験装置実施例を示
す断面側面図。

【図２】本発明のピンオンディスク試験装置実施例を示
す要部断面側面図。

【図３】本発明のピンオンディスク試験装置実施例の試
料把持機構を示す詳細図。

【図４】従来のピンオンディスク試験装置を示す断面側
面図。

【符号の説明】

１，２０…ピン、２…ピンホルダ、３，１４０…重り、
４…ディスク、５…駆動軸、６，２２０，５２０…回転
導入器、７…上部フランジ、１０…試料、100…ピン
部、１１０…シャフト部、１２０，１７２，１７４…サ
ポート、１３０…直線導入部、１３１，１７１…ベロー
ズ、１５０…板バネ、１６０…歪みゲージ、１７０…フ
ランジ、１７３…ベアリング、２００…回転部、２１０
…回転機、２２１…軸、２２２…シール部、２３０…温
度制御装置、２３１…ヒータ、232…冷却配管、２４０
…試料固定部、２４１…キャップ、２４２…台座、３０
０，７００…容器、４００…試料搬入出装置、４１０…
直線回転導入器、４２０…試料把持機構、４２１…フォ
ーク、４２２…位置決めピン、５００…試料脱着装置、
５１０…治具、５３０…ＸＹＺ駆動機構、６００…弁。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料にある荷重を与えたピンを接触させて
   摩擦摩耗試験を行うピンオンディスク方式の摩擦摩耗試
   験装置において、 密閉された容器と、 密閉された容器外からピンの荷重を制御できるピン部
   と、 試料を任意の回転速度に制御可能なディスク部とで構成
   されたことを特徴とする摩擦摩耗試験装置。
2. 【請求項２】試料を密閉された容器外から搬入出する装
   置と、 雰囲気を壊すことなく試料を交換可能な試料交換部とを
   備えたことを特徴とする請求項１記載の摩擦摩耗試験装
   置。
3. 【請求項３】試料にある荷重を与えたピンを接触させて
   摩擦摩耗試験を行うピンオンディスク方式の摩擦摩耗試
   験装置において、 密閉された容器と、 密閉された容器外からピンの荷重を制御できる一つのフ
   ランジ上に構成されたピン部と、 試料を任意の回転速度に制御可能な一つのフランジ上に
   構成されたディスク部とで構成されたことを特徴とする
   摩擦摩耗試験装置。
4. 【請求項４】試料を密閉された容器外から搬入出する装
   置と、 雰囲気を壊すことなく試料を交換可能な一つのフランジ
   上に構成した試料交換部とを備えたことを特徴とする請
   求項３記載の摩擦摩耗試験装置。