JPH1062273A

JPH1062273A - 摩擦力測定装置

Info

Publication number: JPH1062273A
Application number: JP21575196A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Kawasaki; 勝義川崎
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1996-08-15
Filing date: 1996-08-15
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】部材間の摩擦力を高精度に測定し、高精度な摩
擦係数を測定する。【解決手段】駆動モータ２３により駆動されるスライダ
２１ｂに試料Ｔ２を固定し、この上に試料Ｔ１を載置し
さらに重り３１ｂを載置する。この状態で駆動モータ２
３を停止状態から駆動させ、スライダ２１ｂに固定した
リニアエンコーダ２４の検出信号Ｓ_Eからスライダ２１
ｂが移動し始めた時点を検出し、その時点の駆動モータ
２３のモータ電流値である検出電流ｉと駆動モータ２３
の推力定数から推力を求めこれを静摩擦力とする。ま
た、駆動モータ２３を定速度で駆動し、リニアエンコー
ダ２４の検出信号Ｓ_Eからスライダ２１ｂが定速移動中
であることを検出したときの検出電流ｉに応じた推力
を、駆動モータ２３の電流−推力特性から求め、これを
動摩擦力とする。そして、これら動及び静摩擦力と試料
間の接触面に作用する重り３１ｂに応じた垂直荷重との
比から、動及び静摩擦係数を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２つの部材間の摩
擦力を測定する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、２つの部材間の静摩擦力或いは動
摩擦力を測定する方法としては、例えば図５に示すよう
に、摩擦力を測定する測定対象としての２つの試料Ｔ
１，Ｔ２のうち、一方の試料、例えばＴ２を水平面上に
固定し、その上にもう一方の試料Ｔ１を重ねて載置し、
さらに、試料Ｔ１の上部に、試料１と試料２とを密着さ
せるために重り９１を載せている。そして、この状態で
試料Ｔ２を例えばバネばかり９２を介して引っ張り、試
料Ｔ１が動き出すときのバネばかり９２の測定値から引
っ張り力Ｆ_Sを計測し、これを静摩擦力としている。ま
た、試料Ｔ１が移動している状態でのバネばかり９２の
測定値から引っ張り力Ｆ_Kを計測し、これを動摩擦力と
している。

【０００３】そして、求めた摩擦力から、部材間の摩擦
力は抗力に比例し、摩擦力と抗力との比が摩擦係数でる
から、試料Ｔ１が動き出すときの引っ張り力Ｆ_Sつまり
静摩擦力と試料Ｔ１及び重り９１による抗力Ｐとの比を
静摩擦係数μ_S、試料Ｔ１が移動中の引っ張り力Ｆ_Kつ
まり動摩擦力と試料Ｔ１及び重り９１による抗力Ｐとの
比を動摩擦係数μ_Kとして算出するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の摩擦力を測定する方法では、バネばかり９２を用
い、オペレータがその測定値を読み取ることにより引っ
張り力を測定するようにしているので、試料Ｔ１が動き
出す瞬間のバネばかり９２の値を瞬時に読み取ることは
困難であり、また、試料１が移動している最中にバネば
かり９２の測定値を読み取ることはさらに困難である。
また、試料Ｔ１が動き出す時点の検出をオペレータが行
っているため、正確な動き出しの時点を検出することが
できず、正確な静摩擦力或いは動摩擦力を測定すること
ができないという未解決の課題がある。

【０００５】そこで、この発明は上記従来の未解決の課
題に着目してなされたものであり、部材間の摩擦力を的
確に測定す高精度な摩擦力を計測することの可能な摩擦
力測定装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る摩擦力測定装置は、互いに接触する第
１及び第２の部材間の接触面における摩擦力を測定する
摩擦力測定装置であって、前記第１の部材に対して前記
接触面と平行な特定方向に作用する力を加える駆動モー
タと、前記第２の部材の前記特定方向への移動を阻止す
る移動阻止手段と、前記接触面に垂直荷重を作用させる
垂直荷重作用手段と、前記第１の部材の移動状況を検出
する移動状況検出手段と、当該移動状況検出手段の検出
状況から前記第１の部材が所定の移動状況にあることを
検出したときに前記駆動モータのモータ電流値をもとに
前記摩擦力を測定する摩擦力測定手段と、を備えること
を特徴としている。

【０００７】この発明によれば、例えば水平面上に重ね
て載置した測定対象の第１及び第２の部材の上に例えば
重りを載せる等の垂直荷重作用手段によって第１及び第
２の部材間の接触面に垂直荷重が作用し部材間が密着さ
れる。この状態で例えば下側の部材である第１の部材を
リニアモータ等の駆動モータにより駆動される直動案内
機構の可動部に固定し、駆動モータを駆動させることに
よって、駆動モータの移動方向である特定方向に作用す
る力が第１の部材に加わる。このとき、上側の部材であ
る第２の部材は、第１及び第２の部材上に載置された重
り等の移動阻止手段によって第１の部材と同一の特定方
向に移動することを阻止されるから、駆動モータの稼働
状況に応じて第１の部材のみが移動する。

【０００８】このとき、駆動モータが停止状態から徐々
に稼働状態へと移行するように制御を行うと共に、第１
の部材の移動状況を例えばリニアエンコーダ等の移動状
況検出手段により検出し、その検出状況から例えば第１
の部材が移動開始したことを検出したとき、この時点に
おける駆動モータのモータ電流値を測定する。このモー
タ電流値は駆動モータの推力に比例するから、すなわ
ち、部材間の静摩擦力に応じた値とみなすことができ、
モータ電流値に基づいて部材間の静摩擦力が測定され
る。また、移動状況検出手段の検出情報から例えば第１
の部材が定速移動していることを検出したとき、この時
点におけるモータ電流値は、駆動モータの推力に比例
し、この推力は部材間の動摩擦力に応じた値とみなすこ
とができるから、このモータ電流値に基づいて部材間の
動摩擦力が測定される。

【０００９】そして、例えばこのようにして計算した静
摩擦力或いは動摩擦力と、第１及び第２の部材間の接触
面に垂直に作用する垂直荷重との比を求めれば、これら
第１及び第２の部材間の摩擦係数が求められる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明における摩擦力測定装置を適用した
摩擦力及び摩擦係数測定装置の一例を示す概略構成図で
ある。図１に示すように、この摩擦力及び摩擦係数測定
装置１は、直動部２と固定部３とから構成されている。
前記直動部２は、摩擦力の小さい空気軸受け等で構成さ
れる気体直動案内部２１と駆動制御部２２とから構成さ
れ、前記気体直動案内部２１は、ガイドレール２１ａ
と、このガイドレール２１ａに、所定の軸受け隙間を保
って挿通される角枠状のスライダ２１ｂとから構成され
ている。

【００１１】そして、駆動制御部２２は、例えばボイス
コイルモータ等のリニアモータ構成を有する駆動モータ
２３とレーザリニアエンコーダ等から構成されるリニア
エンコーダ（移動状況検出手段）２４とから構成され、
前記駆動モータ２３は、その可動部２３ａが前記ガイド
レール２１ａと平行に摺動するように配置されている。
そして、可動部２３ａが取り付け部材２３ｂを介して前
記スライダ２１ｂに固定され、駆動モータ２３が、後述
の制御装置１０により駆動制御されて可動部２３ａが摺
動するに応じて、スライダ２１ｂが前記ガイドレール２
１ａに沿って移動するようになっている。

【００１２】また、前記ガイドレール２１ａに沿って、
前記リニアエンコーダ２４のエンコーダスケール２４ａ
が配置され、前記スライダ２１ｂの前記エンコーダスケ
ール２４ａと対向する位置には、前記リニアエンコーダ
２４のエンコーダヘッド２４ｂが取り付けられている。
そして、前記スライダ２１ｂが移動するに応じて、その
移動量に応じた検出信号Ｓｅが前記制御装置１０に出力
されるようになっている。

【００１３】そして、スライダ２１ｂの上面に、摩擦力
及び摩擦係数を測定する測定対象である試料Ｔ１（第２
の部材）及びＴ２（第１の部材）が載置されるようにな
っていて、何れか一方の試料、例えば試料Ｔ２がスライ
ダ２１ｂの上面に固定され、この試料Ｔ２の上に試料Ｔ
１が載置されるようになっている。

【００１４】一方、前記固定部３は、ガイド部（垂直荷
重作用手段）３１と、このガイド部３１を支える取り付
けアーム３２とから構成されている。前記ガイド部３１
は、中空の円筒状に形成された筒状ガイド３１ａと、図
示しない上下動装置により駆動され、前記筒状ガイド３
１ａの内筒に沿って上下動のみ可能な重り３１ｂとから
構成されている。そして、このガイド部３１は、前記ス
ライダ２１ｂが前記ガイドレール２１ａに対して予め設
定した基準位置にあるときに、前記試料Ｔ１及び試料Ｔ
２と前記重り３１ｂとが一直線上に位置するように、前
記取り付けアーム３２により支持されている。そして、
重り３１ｂが前記試料Ｔ１及びＴ２上に載置されること
により、これら試料Ｔ１及びＴ２を密着させるようにな
っている。なお、前記試料Ｔ２が移動するに伴って、前
記重り３１ｂと試料Ｔ１との間で滑りが発生しないよう
に、例えば前記重り３１ｂと試料Ｔ１との間の摩擦係数
を大きく設定するか、或いは、例えば試料Ｔ１上に凹部
が形成され、この凹部と重り３１ｂとが係合するように
形成されている（移動阻止手段）図２は、前記制御装置１０の概略構成を示したものであ
る。図中、４１は、切り換えスイッチであって、この切
り換えスイッチ４１は例えば後述の処理部５１からの切
り換え信号Ｓ_Rに応じて作動し、静摩擦係数μ_Sを測定
する場合には、固定接点ａと可動接点ｃとを接続し、動
摩擦係数μ_Kを測定する場合には、固定接点ｂと可動接
点ｃとを接続するようになっている。

【００１５】この固定接点ａには、前記処理部５１から
の推力指令信号Ｓ１が供給され、固定接点ｂには、速度
アンプ４２からの速度制御信号Ｓ_Vが供給される。そし
て、固定接点ａ又はｂを介して供給される推力指令信号
Ｓ１又は速度制御信号Ｓ_Vである指令信号Ｓ_Mが演算器
４３に供給され、この演算器４３に供給される後述のフ
ィードバック信号ｆ_Iと指令信号Ｓ_Mとの差からなる制
御信号が電流アンプ４４を介して指令電流Ｉ_Mとして駆
動モータ２３に供給される。そして、この指令電流Ｉ_M
に応じて駆動モータ２３が駆動され、駆動モータ２３に
供給されたモータ電流値がフィードバック信号ｆ_Iとし
て前記演算器４３にフィードバックされる。

【００１６】これによって、指令信号Ｓ_Mとフィードバ
ック信号ｆ_Iとが一致するように駆動モータ２３が駆動
され、駆動モータ２３が指令信号Ｓ_Mに応じて作動する
ようになっている。

【００１７】また、駆動モータ２３が駆動されるのに応
じて、リニアエンコーダ２４からスライダ２１ｂ、すな
わち駆動モータ２３の駆動量に応じたパルス信号からな
る検出信号Ｓ_Eが出力され、その検出信号Ｓ_Eはカウン
タ４５に供給されて、順次積算される。このカウンタ４
５での積算値Ｓ_UMは、判定部４６に供給される。

【００１８】判定部４６は、測定条件設定部４７から指
定される測定条件に基づいて積算値Ｓ_UMをもとに判定を
行い、測定条件を満足するとき、トリガ信号Ｓ_TRをバッ
ファ４８に出力する。前記測定条件設定部４７では、例
えば前記処理部５１からの切り換え信号Ｓ_Rに応じて測
定条件の設定を行い、切り換え信号Ｓ_Rで静摩擦係数μ
_Sの測定を指示された場合には、例えば、積算値Ｓ_UMが
予め設定した移動基準値Ｓ^*以上となり、スライダ２１
ｂ、すなわち、試料Ｔ２が移動したとみなすことのでき
る値であるかという測定条件が指定される。また、動摩
擦係数μ_Kの測定を指示された場合には、例えば、単位
時間当たりの積算値Ｓ_UMの変化量の変化の割合が、一定
であるとみなすことができるか、つまり、スライダ２１
ｂ、すなわち、試料Ｔ２が一定速度で移動しているとみ
なすことができるかという測定条件が指定される。

【００１９】前記バッファ４８は、前記駆動モータ２３
に供給された電流値であるフィードバック信号ｆ_Iをモ
ニタして保持し、前記判定部４６からトリガ信号Ｓ_TRを
受信したとき、保持するフィードバック信号ｆ_Iを検出
電流ｉとして前記処理部５１に出力する。

【００２０】前記リニアエンコーダ２４の検出信号Ｓ_E
は、前記カウンタ４５に供給されると共に、Ｆ／Ｖ変換
器４９に供給され、Ｆ／Ｖ変換器４９では、このパルス
信号からなる検出信号Ｓ_Eを速度信号に変換した後、速
度フィードバック信号ｆ_Vとして、演算器５０に供給す
る。この演算器５０には、前記処理部５１からの速度指
令信号Ｓ２が供給され、この速度指令信号Ｓ２と速度フ
ィードバック信号ｆ_Vとの差からなる制御信号が速度ア
ンプ４２に供給され、速度アンプ４２を介して速度制御
信号Ｓ_Vとして切り換えスイッチ４１に供給される。

【００２１】そして、摩擦力測定手段としての前記処理
部５１は、例えばマイクロコンピュータ等で構成され、
少なくとも、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置と、キー
ボード等の入力装置とを備えている。そして、例えば入
力装置からの指示等により静摩擦係数μ_Sの測定が指示
された場合には、切り換えスイッチ４１に対して固定接
点ａと可動接点ｃとを接続状態とする切り換え信号Ｓ_R
を出力した後、駆動モータ２３を停止状態から徐々に駆
動状態に移行させる推力指令信号Ｓ１を出力する。ま
た、動摩擦係数μ_Kの測定が指示された場合には、切り
換えスイッチ４１に対して固定設定ｂと可動接点ｃとを
接続状態とする切り換え信号Ｓ_Rを出力した後、駆動モ
ータ２３を一定速度で駆動させる速度指令信号Ｓ２を出
力する。

【００２２】そして、前記処理部５１は、バッファ４８
から検出電流ｉを入力したとき、静摩擦係数μ_Sを測定
する場合には、予め駆動モータ２３の特性として保持し
ている駆動モータ２３の推力定数Ｋに基づいて、検出電
流ｉに応じた推力Ｆ′を算出し、この推力Ｆ′と、予め
保持している前記重り３１ｂ及び前記試料Ｔ１の重量に
応じた抗力Ｐとから、静摩擦係数μ_Sを算出する。ま
た、動摩擦係数μ_Kを測定する場合には、予め駆動モー
タ２３の特性として保持している駆動モータ２３の電流
−推力特性をもとに、検出電流ｉに対応する推力Ｆを算
出し、この推力Ｆと、予め保持している前記重り３１ｂ
及び前記試料Ｔ１の重量に応じた抗力Ｐとから、動摩擦
係数μ_Kを算出する。

【００２３】次に、上記実施の形態の動作を説明する。
摩擦係数を測定する測定対象である試料Ｔ１及びＴ２を
スライダ２１ｂ上に載置し、このときまず試料Ｔ２をス
ライダ２１ｂに固定した後、その上に試料Ｔ１を載置す
る。そして、スライダ２１ｂをガイドレール２１ａに対
して基準位置に位置させ、スライダ２１ｂすなわち、試
料Ｔ１及びＴ２と、重り３１ｂとが一直線上に位置する
状態から、図示しない上下動装置により重り３１ｂを試
料Ｔ１上に載置する。これによって、試料Ｔ１とＴ２と
が密着した状態となる。

【００２４】そして、まず、静摩擦係数μ_Sを測定する
場合には、例えば処理部５１において、その入力装置に
より静摩擦係数μ_Sを測定することを指示すると、処理
部５１では、切り換えスイッチ４１及び測定条件設定部
４７に対して切り換え信号Ｓ _Rを出力する。これによ
り、切り換えスイッチ４１は、固定接点ａと可動接点ｃ
とが接続された状態となり、また、測定条件設定部４７
では、静摩擦係数μ_Sを測定するものとして、測定部４
６に対して、静摩擦係数μ_Sを測定する際の測定条件、
つまり、カウンタ４５からの積算値Ｓ_UMが予め設定した
移動基準値Ｓ^*以上であるかという測定条件を設定す
る。

【００２５】次に、駆動モータ２３を停止している状態
から徐々に駆動するように推力指令信号Ｓ１を徐々に増
加させて出力する。この推力指令信号Ｓ１は、切り換え
スイッチ４１を介して指令信号Ｓ_Mとして電流アンプ４
４に供給され、これが指令電流Ｉ_Mとして駆動モータ２
３に供給される。そして、指令電流Ｉ_Mとして駆動モー
タ２３に供給されてこれに応じて駆動モータ２３が駆動
する。そして、指令電流Ｉ_Mが、試料Ｔ１及びＴ２間の
摩擦力に抗して駆動モータ２３が作動するのに十分な値
となったとき、スライダ２１ｂが移動し始める。

【００２６】このとき、リニアエンコーダ２４ではスラ
イダ２１ｂの移動量を検出しており、その検出信号Ｓ_E
をカウンタ４５で順次積算している。そして、判定部４
６では、測定条件設定部４７で指定された測定条件に基
づいて、カウンタ４５からの積算値Ｓ_UMが移動基準値Ｓ
^*以上であるか否かを判定し、積算値Ｓ_UMが移動基準値
Ｓ^*以上となったとき、つまり、スライダ２１ｂ、つま
り、試料Ｔ２が移動を開始したとき、バッファ４８に対
してトリガ信号Ｓ_TRを出力する。

【００２７】これを受けてバッファ４８では、モニタし
ている駆動モータ２３のフィードバック信号ｆ_Iを検出
電流ｉとして処理部５１に出力する。処理部５１では、
検出電流ｉを受信すると、この場合、静摩擦係数μ_Sを
計測するから、入力された検出電流ｉと、予め保持して
いる推力定数Ｋとをもとに、推力Ｆ′を求める。

【００２８】ここで、静摩擦係数μ_Sは、図３に示すよ
うに、試料Ｔ２が移動を開始する時点における試料Ｔ１
及びＴ２間の接触面の静摩擦力、つまり、この時点にお
ける駆動モータ２３の推力Ｆ′と、接触面に作用する垂
直荷重、すなわち、試料Ｔ１に作用する試料Ｔ２からの
抗力Ｐとの比である。試料Ｔ１及び重り３１ｂの質量を
ｍとすると、抗力ＰはＰ＝ｍ・ｇで表されるから、静摩
擦係数μ_Sは、次式（１）により算出される。

【００２９】 μ_S＝Ｆ′／Ｐ ……（１）＝Ｆ′／ｍ・ｇ次に、動摩擦係数μ_Kを測定する場合には、上記と同様
にして処理部５１においてその入力装置等から動摩擦係
数μ_Kを測定することを指示すると、処理部５１では、
切り換えスイッチ４１に対して固定接点ｂと可動接点ｃ
とを接続状態とする切り換え信号を出力する。また、処
理部５１が測定条件設定部４７に切り換え信号を通知す
ることにより、測定条件設定部４７では、動摩擦係数μ
_Kを測定する際の測定条件、例えば、単位時間当たりの
カウンタ４５からの積算値Ｓ_UMの変化量の変化の割合
が、一定であるとみなすことができるか、という測定条
件を設定する。

【００３０】そして、処理部５１から、速度指令信号Ｓ
２として、一定速度、例えばＶ₀で定速駆動として指令
を送信すると、この速度指令信号Ｓ２は、速度アンプ４
２，切り換えスイッチ４１を介して指令信号Ｓ_Mとして
電流アンプ４４に供給され、指令電流Ｉ_Mとして駆動モ
ータ２３に供給される。これによって、駆動モータ２３
はそのフィードバック信号ｆ_I及びリニアエンコーダ２
４の検出信号Ｓ_Eに基づき算出される速度フィードバッ
ク信号ｆ_Vに応じて制御され、所定速度Ｖ₀で定速駆動
するようになる。

【００３１】このとき、カウンタ４５ではリニアエンコ
ーダ２４の検出信号Ｓ_Eを順次積算し、その積算値Ｓ_UM
が判定部４６に供給される。この判定部４６では、測定
条件、つまり、単位時間当たりの積算値Ｓ_UMの変化量が
一定となったかどうか判定しているから、駆動モータ２
３が定速駆動状態となり、スライダ２１ｂつまり、試料
Ｔ１が定速移動状態となると、リニアエンコーダ２４の
検出信号Ｓ_Eに基づく積算値Ｓ_UMの単位時間当たりの変
化量が一定となるから、判定部４６では、測定条件を満
足したものとして、トリガ信号Ｓ_TRをバッファ４８に出
力する。これを受けて、この時点におけるフィードバッ
ク信号ｆ_Iがバッファ４８から処理部５１に対して、検
出電流ｉとして処理部５１に出力される。

【００３２】そして、処理部５１では、入力される検出
電流ｉと、予め保持している駆動モータ２３の電流−推
力特性に基づいて、検出電流ｉに応じた推力を求める。
ここで、印加電圧が一定であるときの駆動モータ２３の
速度に対する推力の単体特性（Ｆ−Ｖ特性）は図４の実
線Ａで示すように、推力Ｆ^*が大きくなるほど、駆動モ
ータ２３の速度Ｖ^*は減少するようになっている。そし
て、例えば速度指令信号としてＶ₀で定速移動として指
定された場合には、速度指令信号、この場合Ｖ₀に応じ
て適宜駆動モータ２３への供給電流の制御が行われ、駆
動モータ２３は、Ｖ₀で定速移動するようになる。

【００３３】このとき、駆動モータ２３への供給電流、
つまりモータ電流が制御されるとこれに応じて、そのモ
ータ電流に応じて駆動モータ２３の取り得る速度及び推
力の範囲が変化し、駆動モータ２３の速度がＶ₀で一定
となったときの、駆動モータのＦ−Ｖ特性は、モータ電
流に応じて決定される特性となり、例えば、図４の実線
Ｂに示すように変化する。そして、そのときの駆動モー
タ２３の速度と推力との関係は、実線Ｂ上の平衡点Ｑに
落ちつく。

【００３４】このとき、推力がＦＬであるときのモータ
電流は、図４の実線Ｃに示す駆動モータ２３のＦ−Ｉ特
性から、Ｉ₀であることがわかる。よって、駆動モータ
２３が定速移動している時のモータ電流Ｉ^*は、推力Ｆ
Ｌに比例した値となることがわかる。よって、駆動モー
タ２３のモータ電流Ｉ^*、すなわち、フィードバック信
号ｆ_Iである検出電流ｉは、駆動モータの推力、すなわ
ち、試料Ｔ１及びＴ２間の動摩擦力に比例した値となる
から、検出電流ｉから動摩擦力Ｆを計測することができ
る。

【００３５】したがって、動摩擦係数μ_Kは、試料Ｔ２
が定速移動している時の試料Ｔ１及びＴ２間の動摩擦
力、つまり、スライダ２１ｂが定速移動しているときの
駆動モータ２３の推力Ｆと、試料Ｔ１及びＴ２間の接触
面に作用する垂直荷重、すなわち、試料Ｔ１に作用する
試料Ｔ２からの抗力Ｐとの比であるから、試料Ｔ１及び
重り３１ｂの質量をｍとすると、動摩擦係数μ_Kは、次
式（２）により算出される。

【００３６】 μ_K＝Ｆ／Ｐ ……（２）＝Ｆ／ｍ・ｇこれにより静摩擦係数μ_S及び動摩擦係数μ_Kが算出さ
れ、処理部５１では、例えば、その表示装置に静摩擦力
Ｆ′及び静摩擦係数μ_S，動摩擦力Ｆ及び動摩擦係数μ
_Kを表示する。

【００３７】したがって、上述のように、本発明におけ
る摩擦力及び摩擦係数測定装置１によれば、駆動モータ
２３のモータ電流値である検出電流ｉから駆動モータ２
３の推力を求めるようにし、このときこの推力は、試料
Ｔ１及びＴ２間の摩擦力を表しているから、検出電流ｉ
から試料間の摩擦力を計測することによって、的確に試
料間の摩擦力を計測することができる。

【００３８】また、試料Ｔ２の移動開始時点、或いは、
定速移動中であるか否かの判定を、従来のように、オペ
レータにより行わずに、リニアエンコーダ２４によって
検出し、その時点における検出電流ｉに基づいて摩擦力
及び摩擦係数を測定するようにしたから、オペレータに
よる読み取り時点の誤差の発生を防止することができ、
従来に比較してより高精度な摩擦力及び摩擦係数を測定
することができる。また、客観的に測定することができ
るから、摩擦係数の測定を自動化することができ、摩擦
力或いは摩擦係数の測定時におけるオペレータの手間を
大幅に削減することができる。

【００３９】なお、上記実施の形態においては、試料Ｔ
２をスライダ２１ｂに固定し、その上に試料Ｔ１を載置
するようにした場合について説明したが、試料Ｔ１を重
り３１ｂと固定するようにすれば、試料Ｔ１及びＴ２と
の間の摩擦力をより的確に測定することが可能である。

【００４０】また、上記実施の形態においては、前記試
料Ｔ１及びＴ２とを水平面上に載置した場合について説
明したが、各力成分について重力に伴う補正を行うよう
にすれば、水平面上に限らず、例えば斜面上等に載置す
る場合でも適用することができる。

【００４１】また、上記実施の形態においては、重り３
１ｂを上下動装置により上下動するようにした場合につ
いて説明したが、これに限らず例えば重り３１ｂの代わ
りに圧力をかけるようにしてもよい。また、例えば試料
Ｔ１及びＴ２を挟むようにして両側から荷重をかけて、
何れか一方の試料、例えば試料Ｔ２を駆動モータの可動
部と固定し、駆動モータを駆動させて試料Ｔ２を移動さ
せるようにすることも可能であり、この場合も上記と同
様に処理を行うことができる。

【００４２】また、上記実施の形態においては、試料Ｔ
１に対して試料Ｔ２側を動かすようにした場合について
説明したが、例えば、筒状ガイド３１をスライダ３１ｂ
と共に移動させ、試料Ｔ１を筒状ガイド３１に固定し、
試料Ｔ２に対して試料Ｔ１側を動かすようにすることも
可能である。

【００４３】また、上記実施の形態においては、リニア
エンコーダ２４の検出信号Ｓ_Eに基づく積算値Ｓ_UMに基
づき、スライダ２１ｂが定速移動状態となったか否かを
判定するようにした場合について説明したが、これに限
らず、例えば速度フィードバック信号ｆ_Vと速度指令信
号Ｓ２とが一致したとき、スライダ２１ｂが定速稼働状
態となったとして判定するようにすることも可能であ
る。

【００４４】また、上記実施の形態においては、リニア
エンコーダ２４のエンコーダヘッド２４ｂをスライダ２
１ｂに取り付け、スライダ２１ｂの移動状況により試料
Ｔ２の移動状況を検出するようにした場合について説明
したが、これに限らず、例えば、駆動モータ２３の可動
部２３ａ或いは試料Ｔ１に取り付けてもよく、また、エ
ンコーダスケール２４ａをガイド部３１に取り付け、エ
ンコーダヘッド２４ｂを試料Ｔ２或いはスライダ２１ｂ
に取り付けてもよく、要は、試料Ｔ１に対して試料Ｔ２
の移動状況を検出することができればどこに取り付けて
もよい。

【００４５】また、上記実施の形態においては、処理部
５１において、検出電流ｉに基づき摩擦力の計測及び摩
擦係数の算出を行うようにした場合について説明した
が、これに限らず、検出電流ｉに基づき手計算により摩
擦力を計算するようにしてもよく、同様に、手計算或い
は処理部５１により算出した摩擦力に基づいて、手計算
により摩擦係数を算出するようにしてもよい。

【００４６】また、上記実施の形態においては、処理部
５１を設け、その入力装置での処理に応じて静摩擦係数
或いは動摩擦係数の測定を行うようにした場合について
説明したが、切り換えスイッチ４１，測定条件設定部４
７，及び推力指令信号Ｓ１或いは速度指令信号Ｓ２の設
定を手動により行うようにすれば、処理部５１を設ける
ことなく、より簡単な回路構成で摩擦力の測定を行うこ
とができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る摩擦
力測定装置は、垂直荷重作用手段により二つの部材に荷
重をかけた状態で、第１の部材に駆動モータにより特定
方向の力を作用させることにより第２の部材に対して第
１の部材を移動させ、移動状況検出手段の検出状況に基
づき、第１の部材が所定の移動状況にあることを検出し
たとき、このときの駆動モータのモータ電流値をもと
に、第１及び第２の部材間の摩擦力を測定するようにし
たから、これら摩擦力の測定をオペレータを介すること
なく客観的に行うことができ、より高精度に摩擦力の測
定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による摩擦力測定装置を適用した摩擦力
及び摩擦係数測定装置１の一例を示す概略構成図であ
る。

【図２】図１に示す制御装置１０の概略構成図である。

【図３】静摩擦係数μ_Sを算出する際の説明に供する説
明図である。

【図４】動摩擦係数μ_Kを算出する際の説明に供する説
明図である。

【図５】従来の摩擦力測定方法の説明図である。

【符号の説明】

１摩擦力及び摩擦係数測定装置１０制御装置２１気体直動案内部２１ａガイドレール２１ｂスライダ２３駆動モータ２４リニアエンコーダ３１ガイド部３１ａ筒状ガイド３１ｂ重り４６判定部５１処理部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに接触する第１及び第２の部材間の
接触面における摩擦力を測定する摩擦力測定装置であっ
て、前記第１の部材に対して前記接触面と平行な特定方
向に作用する力を加える駆動モータと、前記第２の部材
の前記特定方向への移動を阻止する移動阻止手段と、前
記接触面に垂直荷重を作用させる垂直荷重作用手段と、
前記第１の部材の移動状況を検出する移動状況検出手段
と、当該移動状況検出手段の検出状況から前記第１の部
材が所定の移動状況にあることを検出したときに前記駆
動モータのモータ電流値をもとに前記摩擦力を測定する
摩擦力測定手段と、を備えることを特徴とする摩擦力測
定装置。