JPS629254A - 摩擦係数測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野」 本発明は、対象物との接触面における摩擦係数を測定す
るための摩擦係数測定装置に関するものである。

［従来の技術］ ２つの物体が接触状態にある場合には、それらの間に必
然的に接触面の接線方向°に沿った摩擦力が発生する。

このｙＪ擦力は互いに接触する２つの物体の表面の状態
に左右されるだけでなく、２つの物体間の圧接力、即ち
法線方向に作用する抗力に応じたものとなる。

従って、上記抗力との関係において摩擦力を求めること
、即ち抗力と摩擦力の比で表わされる摩擦係数を求める
ことは、物体の接触状態を知る上から計算によって求め
ていた。そのため、摩擦係数を直接的に且つ簡単に測る
ことができないという難点・があった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、対象物との接触面における摩擦係数の
測定を直接的に且つ簡単に行い得る測定装置を提供する
ことにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため１本発明の摩擦係数測定装置は
、対向する２つの面に力が作用することにより変形する
弾性体スペーサと、その弾性体スペーサにおける上記２
つの面上にそれぞれ配設され、そこに作用する力の重心
位置を測定する面圧力センサとを備えることにより構成
される。

、−に二　。

】、−Ｘ特休で支持して対象物に圧接すると同時に、対
（シ１１１ ＝ｉ物との接触面の接線方向に力を加え、摩擦力を発生
させれば、対象物と面圧力センサとの間に作用する刀の
重心位置、及び他方の面圧力センサと支持体との間に作
用する力の重心位置を検出することにより、それらの重
心位置のずれから摩擦係数を求めることができる。即ち
、対象物と面圧力センサとの間に作用する抗力の作用点
と、他の面圧力センサと支持体との間に作用する抗力の
作用点との位置すれから、測定装置自体の厚さを考慮し
て、対象物との間の摩擦係数を測定することができる。

［発明の効果］ 対象物の摩擦係数を直接的に測定するための測定装置を
極めて簡単で安価なものとして提供することができる。

’ｍ゛ｍとなる原理について説明する。

第１図及び第２図において、ｌは支持体、２は支持体１
に固定された弾性体スペーサ、３．４は弾性体スペーサ
２をその両面側から挟む面圧力センサ、５は対象物であ
る。

対象物５に対して面圧力センサ３を圧接していない状態
においては、弾性体スペーサ２は第２図に鎖線で示す状
態にある。

而して、対象物５に面圧力センサ３を圧接して、それら
の間に抗力Ｎ１を作用させると同時に摩擦力Ｆｌを作用
させると、弾性体スペーサ２は、第２図に鎖線で示す状
態から実線で示すように変形し、面圧力センサ４と支持
体ｌとの間にも、上記抗力Ｍｌに等しい抗力Ｎ２及び摩
擦力Ｆ１に等しい摩擦力Ｆ２が作用する。

上記抗力Ｎ２及び摩擦力Ｆ２の作用点Ｂは、抗力Ｍｌ及
び摩擦力Ｆｌの作用点Ａに対し、抗力Ｍｌ、Ｎ２の作た
だし、ｈ：弾性体スペーサ２及び面圧力センサ３，４の
厚さ で求められる。この式中のＮ＋／Ｆ＋が摩擦係数である
ことから、厚さｈを一定としておけば、距Ｋｌを求める
ことにより摩擦係数を知ることができる。

而して、上記距Ｍｕを求めるには、抗力Ｍｌ、Ｎ２の作
用点Ａ、Ｈの座標値を測定する必要があり、これを面圧
力センサ３，４で測定することにより、摩擦係数を求め
ることができる。

本発明は、上記原理に基づいて摩擦係数を測定するもの
で、以下にその実施例を具体的に説明する。

第１図及び第２図に示すような摩擦係数測定装置におい
て、弾性体スペーサ２は、対向する２つ、・１′ も橡で１例えばスポンジ等の任意の材質の素材をｌｌｊ 用いることができる。

また、上記弾性体スペーサ２の上下面を挟む面圧カセー
ンサ３，４は、それに加わる力（面圧力）の重心位置を
検出可能に構成したもので、具体的には、第３図に例示
するような構成とすることができる。同図の面圧力セン
サは、導電性の高い可撓性物質からなる第１層の面状抵
抗体１１と、外部からの圧力の作用でコンダクタンスが
路線形に変化する感圧導電性ゴムからなる第２層の感圧
板１２と、上記第１層の面状抵抗体１１と同様な材料に
よって形成した第３層の面状抵抗体１３とによって三層
構造に形成したもので、これらは基本的には正方形の平
面形状を有し、第１層の面状抵抗体１１にはそのＸ方向
の一対の対辺に電極１５．１８を設け、第３層の面状抵
抗体１３には上記Ｘ方向と直交“１ｊｊｉ １場゛谷にも略同−の構成をとる。

このような構成を有する血圧力センサ３，４は、第１層
の面状抵抗体１１の両端の電極１５．１８にそれぞれ抵
抗Ｒを介して電圧＋ａを印加し、また第３層の面状抵抗
体Ｉ３の両端の電極１７．１８にそれぞれ抵抗Ｒを介し
て電圧−ａを印加するように接続し、面圧力センサ上に
力が作用したときの電極１５．１８４７）電圧ＶＡ、Ｖ
Ｂ　、及び電極１７．１８　（７）電圧ＶＣ。

ＶＤを取出す。　第４図は、上記各電極の電圧に基つい
て面圧力の総和、即ち、抗力Ｎｌ　＝Ｎ２、及びその・
Ｋ心位置の座標（ｘ　、　Ｖ）のうちのｋを求めるため
の回路構成を示し、電８ｉ１５．１８の電圧Ｖ＾、ＶＢ
を減！　１１Ｍ回路２１，２２．２３に入力すると共に
、電極！５゜１６に抵抗Ｒを介して印加した電圧＋ａを
減算回路２１．２３に入力し、それに基づく減算回路２
１．２３がらの出力ａ−ＶＡ、ａ−ＶＢを加算回路２４
に導くこと１に７“より、血圧力センサに加えられた面
圧力の総和゛′）パ１： 即゛１．ち抗力Ｎ、　＝　Ｎ、を、 １’ｉ７ｐ＋＝Ｎ２＝ｋｏ　（２ａ−ＶＡ−ＶＢ）　　
　・・（２）２、ノー２ （但し、ｋＱは定ａ） として加算回路２４の出方により求め、ざらに、上記加
算回路２４からの出力と減算回路２２からの出力を割算
回路２５に入力して、重心位置＜＝　、　？）の座標値
ｉを、 （但し、ｋｌは定ａ） の演算によって求めるように構成している。

また、重心位置（５２、ｙ）における他の座標値１につ
いても、上記第４図と略同−の回路構成により。

（但し、ｋ２は定数） Ｎ１＝Ｎ２＝ｋｏ（２ａ−ＶＡ−Ｖｅ）＝ｋｏ（２ａ　
＋Ｖｃ＋Ｖｏ） として、面圧力の総和を求めることができる。

上記構成を有する測定装置は、それを対象物に圧接すれ
ば、弾性体スペーサ２の上下面の面圧力センサ３，４に
それぞれ作用する力の重心位置、即ち第２図における作
用点Ａ、Ｈの座標値が、各面圧力センサ３，４によって
検出され、それらの２つの座標値のずれ、即ち、第２図
における距ａｆＬに相当するずれを測定することができ
る。

従って、上記座標値のずれと、第２図における厚ざｈか
ら、対象物との接触面の摩擦係数が求められる。

なお、上記構成の面圧力センサを用いることにｔ上り、
それに作用する接触力と接触位置も同時に計１測するこ
とができる。

、巧Ｊ−

【図面の簡単な説明】

ヱ：１ 第１図は本発明の実施例の概略を示す斜視図、第２図は
その測定原理を説明するための説明図、第３図、は面圧
力センサの斜視図、第４図はそれに接続する演算回路の
構成図である。 ２・台弾性体スペーサ。 ３．４　・・面圧力センサ６ 指定代理人　工業技術院製品科学研究所長高橋教司 第　１　図 第３図 第冬図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、対向する２つの面に力が作用することにより変形す
   る弾性体スペーサと、その弾性体スペーサにおける上記
   ２つの面上にそれぞれ配設され、そこに作用する力の重
   心位置を測定する面圧力センサとを備えたことを特徴と
   する摩擦係数測定装置。