JPS63235847A - 動摩擦係数測定装置 - 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〕 本発明は走行するテープ状体とこれに摺接するヘッドと
の間に作用する動摩擦係数を測定する動摩擦係数測定装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

磁気テープ等のテープ状体を走行させ、且つテープ状体
に摺接する磁気ヘッド等の摺接部品を有する装置におい
ては、テープ状体及びテープ走行系の開発、改善等を行
うため、耐久性を含む種々の解析が頻繁に行われる。

そしてこれらの解析を行う上で、テープ状体とテープ状
体に摺接する摺接部品との間の動摩擦係数測定による評
価を行うことが必須である。

しかしながら、従来よりこの種の測定を行う装置として
適当なものがなく、たとえばビデオテープレコーダ（以
下ＶＴＲと称す）においては、回転ヘッドシリンダに相
当する回転ドラムとテープ間における摩擦係数のみが第
７図に示す方法で測定されているに過ぎないものであっ
た。

第７図において、１は表面を鏡面に研磨した後アルマイ
ト処理を施したアルミニウム製回転ドラム、２はテープ
、３は張力検出部、４はテープに対して実際のＶＴＲテ
ープ走行系において付与されるパックテンションに相当
するテンションを加えるための錘である。

そして測定時には、ドラム１の直径、テープに対応する
相対速度、パックテンション等の条件を実際のＶＴＲの
テープ走行系における定数と一致するように設定し、回
転ドラムｌを矢印入方向に回転し、張力検出部３の出力
からドラム１とテープ２との間の動摩擦係数μをもとめ
ることができる。

この場合の動摩擦係数μは、 で表わすことができる。ただし、Ｔ、は錘り４による張
力、Ｔ２は張力検出部３で測定される張力である。

また、上記の測定条件で回転ドラムｌを長時間連続して
回転させて摩擦が増加するまでの時間を測定してテープ
潤滑層の耐久性を評価したり、さらに張力検出部３で測
定する張力の変動幅から摩擦によるステックスリップの
大きさをも評価することが行われていた。

〔発明の解決しようとする問題点〕

しかしながら上述の測定装置によれば、実際のＶＴＲの
走行系とは全く異なるばかりか、テープとドラムとの摩
擦係数を測定しているだけで、磁気ヘッドとテープとの
実際の動摩擦係数を測定することはできず、また動摩擦
係数測定時にヘッド出力を同時に測定することができな
いため、ヘッドが実際に走行するテープ上に摺接してい
る状態における測定を行うことができないものであった
。

したがってテープ、磁気ヘッド等の開発、改善に係わる
各種の解析を行うにあたって、信頼性の高い満足の行く
評価を行うことができず、実際のテープ走行系に近い条
件で動摩擦係数の測定を行える装置が望まれていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した問題を解決することを目的とするもの
で、走行するテープ状体と該テープ状体に摺接する磁気
ヘッドとの間の動摩擦係数を測定する装置であって、前
記磁気ヘッドを弾性的に支持する支持手段と、前記支持
手段の垂直方向及び水平方向における各圧力成分を検出
する検出手段とを備え、前記検出手段の出力にもとづい
て前記磁気ヘッドとテープ状体との間の動摩擦係数を測
定し得るように構成することにより、走行するテープ状
体と磁気ヘッドとの間の動摩擦係数を実際のテープ走行
系ときわめて近い条件で測定することができるようにし
たものである。

〔実施例〕

第１図〜第３図は本発明における動摩擦係数測定装置の
第１の実施例を示すもので、第２図は装置全体の斜視図
、第１図は動摩擦測定装置の要部の斜視図である。

各図において、１０はシャーシ、１１は回転ヘッドシリ
ンダに相当する回転ドラムで、回転ドラム１１はシャー
シ１０上に支持台１２を介して取り付けられたモータ１
３の回転軸に連結され、任意の回転速度で回転すること
ができるようになっている。

回転ドラム１１は、その内部に凹部１１ａが形成され、
外側面にはテープを装着するテープ装着面１１ｂ及びテ
ープ装着面１１ｂに装着されたテープの端部を凹部１１
ａ内へと導入する切欠１１ｃが形成されている。又凹部
１１ａ内にはテープ端部を固定するとともに、回転ドラ
ム１１外周面に張架したテープの張力を調節可能なテー
プ端固定機構１４が配されている。したがってテープを
回転ドラム１１外周に装着する場合には、テープを回転
ドラム外周に巻装するとともに端部を切欠１１ｃを介し
て凹部１１ａ内のテープ端固定機構１４によって固定す
ることにより行うことができる。

そして回転ドラム１１外局面のテープの張力はテープ端
固定機構１４の調節つまみ１４ａによって実際のテープ
走行系における回転ヘッドシリンダとテープとのテンシ
ョンの値に調節する。このテープ端固定機構１４は、テ
ープの両端部を挟着して固定するものであれば良（、従
来より周知の機構で実現できる。

一方、回転ドラム１１に対向するシャーシ１０上には、
磁気ヘッドを含む動摩擦係数測定機構１５が支持台１６
によって支持されている。図において１７は先端部に永
久磁石１８、磁気ヘッド１９を取り付けてなる板バネ、
２０は磁気の変化を検知する、たとえばホール素子等の
磁気センサ２１を取り付けられたセンサ支持板、２２は
板バネ１７とセンサ支持板２０を、その永久磁石１８と
磁気抵抗素子２１とが互いに所定の距離を隔てて対向す
る位置関係に支持する取付部材である。そして取付部材
２２は一体に固定された軸部材２３によって支持台１６
上の圧力検知部２４に支持されている。

圧力検知部２４は、→磁気ヘッド１９とテープ状体との
摺接によって磁気ヘッド１９が矢印Ｆで示すテープに対
して水平な方向に受ける圧力を検出するもので、取付部
材２２を支持する軸部材２３を図示しない周知の手段で
軸方向にわずかに移動範囲をもって支持されており、そ
の先端部には受ける圧力に応じてその抵抗値の変化する
歪ゲージ２４ａが配されている。これによって、磁気ヘ
ッド１９がテープとの摺接動作で受ける矢印Ｆ方向、す
なわち水平方向の圧力を検知することができる。詳細は
後述する。

一方、磁気ヘッド１９がテープから受ける矢印Ｗ方向の
力、すなわちテープに対して垂直な方向に受ける圧力は
、板バネ１７に取り付けられた永久磁石１８と磁気セン
サ２１とで構成された垂直方向圧力検知部２５によって
検知することができる。すなわち磁気ヘッド１９が回転
ドラム１１外周のテープに摺接することによって矢印Ｆ
方向に力を受けると、板バネ１７がその圧力に応じて矢
印Ｆ方向に変化し、永久磁石１８と磁気センサ２１との
距離が変位する。この変位が磁気センサの受ける磁界強
度の変位となり、その変位量と板バネ１７の弾力を演算
することによって磁気ヘッド１９の回転ドラム１１から
受けている矢印Ｗ方向における垂直方向圧力をもとめる
ことができる。

また支持台１６は周知の手段によってシャーシ１０に対
して、上下、左右、前後、シャーシ１０に対して水平方
向における回転角、回転ドラム１１に対する傾斜角等が
それぞれ個別に調節可能となっており、上下方向の調節
は調節ネジ２６、左右方向（矢印Ｆ方向）の調節は調節
ネジ２７、前後方向（矢印Ｗ方向）の調節は調節ネジ２
８、水平回転角は調節ネジ２９、傾斜角方向は図示しな
い調節ネジで、それぞれ調節（微調節を含む）を行うこ
とができる。

尚、これらの位置調節機構自体は、従来より周知の手段
によって構成することができるためその説明は省略する
。

そして上述の調節機構によって回転ドラム１１と磁気ヘ
ッド１９の相対位置すなわちテープと磁気ヘッド１９の
当り出し調節を行う際に、磁気ヘッド１９の出力を観測
しながら調節を行うことができるため（ヘッド出力の観
測すなわち信号処理手段については図示しない）、実際
のテープ走行系における磁気ヘッドとテープとの相対位
置、すなわち摺接関係と同一の状態に設定することが可
能となる。

また同図において、３０は装置全体の動作を制御し、各
種操作を行うことによって装置をその操作に応じた状態
へと動作せしめるコントロールボックスである。

第３図は本発明の動摩擦係数測定装置の信号処理ブロッ
クである。

同図において、２４は矢印Ｆで示す水平方向の圧力を検
知する水平方向圧力検知部、２５は矢印Ｗで示す垂直方
向の圧力を検知する垂直方向圧力検知部である。水平方
向圧力検知部２４は抵抗Ｒ，−Ｒ３と圧力の変化に応じ
て抵抗値の変化する歪ゲージ２４ａによって構成された
ブリッジ回路４０、電源Ｅ１、歪ゲージ２４ａと抵抗Ｒ
１の接続点Ｐ１抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続点０間に接続
された差動アンプＡ、とからなっており、ブリッジ回路
４ｏが平衡状態となっていれば、Ｐ点、Ｑ点間の電位差
はＯで、アンプＡ１の入力はＯとなる。そして歪ゲージ
２４ａの抵抗値が圧力変化によつて変化すると、Ｐ点、
Ｑ点間に電流が流れ、アンプＡ１により圧力変化に応じ
た出力信号を得ることができる。尚、温度補償の目的で
、抵抗Ｒ２にも歪ゲージ２４ａと同特性の歪ゲージを用
いている。

また垂直方向圧力検知部２５は、抵抗Ｒ４〜Ｒ６とホー
ル素子等の磁気変化によって抵抗値の異なる磁気抵抗素
子２１によって構成されたブリッジ回路４１、電源Ｅ２
、磁気抵抗素子２１と抵抗Ｒ４の接続点ｐ／、抵抗Ｒ５
とＲ６の接続点Ｑ′間に接続された差動アンプＡ２とか
らなっており、ブリッジ回路４゜と同様に、磁気抵抗素
子２１の抵抗値の変化にもとづいてブリッジ回路４１の
平衡がくずれ、Ｐ′点。

Ｑ′点点間電流が流れ、アンプＡ２によりその変位に応
じた出力信号を得ることができる。

各検知部において、アンプＡＩ、Ａ２で所定のレベルに
増幅された出力信号は、信号処理ブロック４２へと供給
されて所定のプログラムにしたがって規格化される。そ
して垂直方向圧力検知部２５の出力は磁気ヘッド１９の
回転ドラム１１外周に巻装されているテープに対する圧
力に換算され、水平方向圧力検知部２４の出力はそのま
ま圧力値として処理され、矢印Ｆで示す水平方向圧力成
分を矢印Ｗで示す垂直方向圧力成分で除することによっ
て動摩擦係数μを求めることができる。

また図示しないが、磁気ヘッド１７にかかる圧力の垂直
成分を容量変化として取り出すことも可能である。この
場合は板バネ１７に取り付けた永久磁石１８とセンサ支
持板２０側に取り付けられた磁気抵抗素子２１をそれぞ
れ平板電極に置き替え、板バネ１７の変位量を平板電極
間の容量変化によって検出して圧力に換算し、垂直方向
圧力成分として取り出すことができる。この方法によれ
ば構成をさらに簡略化することが可能であろう。

第４図は本発明の他の実施例を示すもので、磁気ヘッド
１９にかかる圧力の垂直方向成分を光の変化によって検
出するようにしたものである。

同図において、４５は板バネ１７の裏面に形成された反
射率の高い薄膜あるいは反射板（板バネ１７そのものの
反射率が高ければ板バネ１７そのものを用いても良い）
、４６は反射板４５に対向するセンサ支持板２０上に配
されたグラスファイバー等を束ねた光ガイド部材、４７
は発光素子、４８は受光素子である。そしてミックスフ
ァイバー４６の一端側は前記反射板４５に接近して配さ
れ、他端側は発光素子４７に結合された発光側ファイバ
ー４６ａ、受光素子４８に結合された受光側ファイバー
４６ｂの２系統に分割されている。

第５図は光ガイド部材４６の部分の拡大図である（説明
の便宜上、光ガイド部材４６のファイバ一本数を８本に
して示しているが、実際はその数１０〜数１００倍の本
数で用いる）。発光素子４７より発せられた光は発光側
ファイバー４６ｂを通って反射板４５側端面より、その
ファイバーの屈折率で決まる臨界角θで反射板４５へと
照射され、その反射光が受光側ファイバー４６ｂへと入
射され、受光素子４８へと導かれる。そして同図から明
らかなように、発光側ファイバー４６ａから出力され反
射板４５によって反射された反射光の受光側ファイバー
４６ｂへの入射量はファイバ一端面と反射板４５との距
離ｄの微小変化によって大幅に変化する。したがって第
６図に示すように、最も入射光量の多い点Ｘを境界にし
て距離の変化に応じて入射光量が減少する。そしてこの
変化を受光素子４８の出力の変化によって電気的に高精
度に取り出すことができる。

以後の処理は第３図と同様に信号処理ブロック４２によ
っ町規格化されるとともに圧力に換算され、水平方向圧
力成分と演算され、動摩擦係数μを求めることができる
。

他の構成部分については第１図〜第３図に示す第１の実
施例と同一構成であるため、説明は省略する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、実際のＶＴＲ走行
系にきわめて近い疑似ＶＴＲ走行系を用い、回転ドラム
に巻き付けられたテープ走行により磁気ヘッドにかかる
圧力の垂直成分と水平成分を分解して取り出し、テープ
と磁気ヘッドとの間の動摩擦係数を実際のＶＴＲ走行系
におけるテープ走行状態とほぼ同じ条件で正確に測定す
ることが可能である。

また磁気ヘッドの出力を観察しながら測定を行うことが
できるため、実際のＶＴＲ走行系に近い状態に調節する
ことができる。

したがって、テープを長時間連続走行させて摩擦が増加
するまでの時間と磁気ヘッド出力変動を測定じてテープ
潤滑層、テープ表面の状態、テープ素材によるテープの
走行耐久性評価が可能となり、テープ開発において必須
である各種特性の解析を正確且つ容易に行うことができ
る。

さらに磁気ヘッドについて見れば、テープを長時間走行
させて動摩擦係数、ヘッド出力、ヘッドの摩耗等を測定
する事によりヘッドとテープの最適組合せや、最適ヘッ
ド先端形状等を求めるのにきわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明における動摩擦係数測定装置
の第一の実施例を示すもので、第１図は装置の要部の斜
視図、第２図は装置全体の斜視図、第３図は信号処理部
分の回路構成を説明するためのブロック図、第４図は本
発明の第２の実施例を示す要部の斜視図、第５図は本発
明の第２の実施例における垂直方向圧力成分の検知動作
を説明するための図、第６図は第５図の方法における特
性図、第７図は従来の動摩擦係数測定装置を説明するた
めの図である。 １０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・シャーシ１１・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・回転ドラム１５・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・ｒ・・・・・・・・・・・・動摩擦測
定機構１６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・支持台１７・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・板バネ１８・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・永久磁石１９・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・磁気ヘッ
ド２１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・川・・・・・・・・・・
−・・・・・・・・・・・・・磁気センサ２４・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・水平方向圧力検
知部２５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・用垂
直方向圧力検知部２６〜３０・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・曲間・曲曲曲曲曲・・・・
調節ネジ４１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・ブリッジ回路４２・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・信号処理ブ
ロック４５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・曲・・・・・・曲間反射板４６・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ミックスフ
ァイバー４７・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・曲曲曲曲曲発光素子４８・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・曲曲曲受
光素子ＡＩ、Ａ２・・・・・・・曲・・曲・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・曲・曲アンフＦ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・曲・・・曲曲曲曲
・水平方向圧力成分Ｗ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・曲・・曲曲曲曲・・垂直
方向圧力成分μ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・動摩擦
係数特許出願人　　キャノン株式会社 室直方向圧力稜＠部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 走行するテープ状体と該テープ状体に摺接する磁気ヘッ
   ドとの間の動摩擦係数を測定する装置であって、前記磁
   気ヘッドを弾性的に支持する支持手段と、前記支持手段
   の垂直方向及び水平方向における各圧力成分を検出する
   検出手段とを備えたことを特徴とする動摩擦係数測定装
   置。