(57)【要約】【課題】  高温雰囲気下における表面改質層の特性の評価を行うことができる表面改質層特性評価用装置を提供する。【解決手段】  第１部材１０１を支持する第１支持体１と、第１支持体１を回転軸線Ｌ周りに回転させるように構成されている回転駆動機構２と、第２部材１０２の接触面が第１部材１０１の接触面と対峙して位置するように第２部材１０２を支持する第２支持体４と、第２支持体４と第１支持体１とを相対的に近づける方向及び第２支持体４と第１支持体１とを相対的に遠ざける方向に第１支持体１及び第２支持体４の少なくとも何れか一方を進退動させる進退駆動機構５と、回転駆動機構２と進退駆動機構５とを制御する制御器６と、を備え、制御器６は、回転駆動機構２を制御して第１支持体１を所定の回転数で回転させ、進退駆動機構５を制御して所定の回転数で回転する第１支持体１に支持された第１部材１０１の接触面と第２部材１０２の接触面とを接触させて表面改質層を所定の押圧力で押圧する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材及び前記第２部材の少なくとも何れか一方の接触面に形成されている表面改質層を評価する表面改質層特性評価用装置であって、
前記第１部材を支持する第１支持体と、
前記第１支持体を回転軸線周りに回転させるように構成されている回転駆動機構と、
前記第２部材の接触面が前記第１部材の接触面と対峙して位置するように前記第２部材を支持する第２支持体と、
前記第２支持体と前記第１支持体とを相対的に近づける方向及び前記第２支持体と前記第１支持体とを相対的に遠ざける方向に前記第１支持体及び前記第２支持体の少なくとも何れか一方を進退動させる進退駆動機構と、
前記回転駆動機構と前記進退駆動機構とを制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、
前記回転駆動機構を制御して前記第１支持体を所定の回転数で回転させ、
前記進退駆動機構を制御して前記所定の回転数で回転する第１支持体に支持された前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とを接触させて前記表面改質層を所定の押圧力で押圧するように構成されている、表面改質層特性評価用装置。
【請求項２】
前記第１部材の接触面及び前記第２部材の接触面は平面であり、
前記回転駆動機構は、前記第１支持体に支持された前記第１部材の接触面と直交する方向に延びる回転軸線周りに前記第１支持体を回転させるように構成され、
前記第２支持体は、前記第２部材の接触面が前記第１部材の接触面と平行に延びるように前記第２部材を支持するように構成され、
前記進退駆動機構は、前記回転軸線が延びる方向に前記第１支持体及び前記第２支持体の少なくとも何れか一方を他方に対して進退動させる、請求項１に記載の表面改質層特性評価用装置。
【請求項３】
前記第１支持体の回転を停止させる回転停止機構を備え、
前記制御器は、更に前記回転停止機構を制御するように構成され、
前記制御器は、前記進退駆動機構を制御して前記所定の回転数で回転する第１支持体に支持された前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とを接触させて前記表面改質層を所定の押圧力で押圧してから所定の時間が経過したと判定すると、前記回転停止機構を制御して前記第１支持体の回転を停止し、且つ、前記進退駆動機構を制御して前記表面改質層の押圧を停止するように構成されている、請求項１又は２に記載の表面改質層特性評価用装置。
【請求項４】
前記表面改質層は、ＣＶＤ法又はＰＶＤ法によって形成した薄膜である、請求項１乃至３の何れかに記載の表面改質層特性評価用装置。
【請求項５】
前記表面改質層は、ＤＬＣ薄膜である、請求項１乃至４の何れかに記載の表面改質層特性評価用装置。
【請求項６】
第１部材及び前記第２部材の少なくとも何れか一方の接触面に形成されている表面改質層の特性評価方法であって、
前記第１部材及び前記第２部材の何れか一方を回転させ、前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とを接触させて前記表面改質層を押圧し、前記表面改質層に形成された接触痕を評価する、表面改質層の特性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の表面に形成された表面改質層の特性を評価する表面改質層評価用装置及び表面改質層の特性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、薄膜の特性を評価する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この装置は、所謂スクラッチ試験を行うための装置であり、薄膜上に研磨痕を付するための圧子と、薄膜の破壊に伴って発生する弾性波を検出するＡＥセンサと、薄膜に付与される荷重を検出するロードセルと、ＡＥセンサで検出されたＡＥ信号を増幅するＡＥ増幅器と、ロードセルで検出された圧子の荷重を増幅するロードセル増幅器と、前記ＡＥ信号及び庄子の荷重を夫々Ｘ軸方向とＹ軸方向に記録するＸ−Ｙレコーダとを備える。そして、基板上に形成された薄膜の機械的特性を測定するに際して、この薄膜上に圧子を押し付けたまま薄膜の形成されている基板を移動させながら負荷した荷重を増加させて行き、基板から薄膜が剥離する際に発生するアコーデックエミッションをＡＥセンサにより検知すると共に、圧子の荷重負荷状態をロードセルにより検知し、両者を夫々増幅器で増幅したのちＸ−Ｙレコーダにより記録し、この記録に基づいて基板上に形成された薄膜の機械的特性を評価する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−３１６６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、薄膜を含む表面改質層を有する機械部品を高温雰囲気下で用いることが多くなっており、この機械部品の高温雰囲気下での材料特性を把握する必要性が高まっている。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の装置は、室温での薄膜の機械的特性の評価に用いられるものであり、高温雰囲気下における特性の評価に用いることができないという問題があった。したがって、高温雰囲気下で用いられる表面改質層を有する機械部品の寿命予測等は、実機を用いて評価せざるを得ないことがあり、多大な費用と時間を要していた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のある態様に係る表面改質層特性評価用装置は、第１部材及び前記第２部材の少なくとも何れか一方の接触面に形成されている表面改質層を評価する表面改質層特性評価用装置であって、前記第１部材を支持する第１支持体と、前記第１支持体を回転軸線周りに回転させるように構成されている回転駆動機構と、前記第２部材の接触面が前記第１部材の接触面と対峙して位置するように前記第２部材を支持する第２支持体と、前記第２支持体と前記第１支持体とを相対的に近づける方向及び前記第２支持体と前記第１支持体とを相対的に遠ざける方向に前記第１支持体及び前記第２支持体の少なくとも何れか一方を進退動させる進退駆動機構と、前記回転駆動機構と前記進退駆動機構とを制御する制御器と、を備え、前記制御器は、前記回転駆動機構を制御して前記第１支持体を所定の回転数で回転させ、前記進退駆動機構を制御して前記所定の回転数で回転する第１支持体に支持された前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とを接触させて前記表面改質層を所定の押圧力で押圧するように構成されている。
【０００８】
この構成によれば、第１部材の接触面と第２部材の接触面とを接触させて表面改質層を所定の押圧力で押圧し、摩擦熱を発生させ、この摩擦熱によって高温雰囲気を形成することができる。そして、この雰囲気の下で第１部材及び／又は第２部材の接触面に形成された接触痕を評価することによって、高温雰囲気下における表面改質層の特性の評価を行うことができる。
【０００９】
前記第１部材の接触面及び前記第２部材の接触面は平面であり、前記回転駆動機構は、前記第１支持体に支持された前記第１部材の接触面と直交する方向に延びる回転軸線周りに前記第１支持体を回転させるように構成され、前記第２支持体は、前記第２部材の接触面が前記第１部材の接触面と平行に延びるように前記第２部材を支持するように構成され、前記進退駆動機構は、前記回転軸線が延びる方向に前記第１支持体及び前記第２支持体の少なくとも何れか一方を他方に対して進退動させてもよい。
【００１０】
この構成によれば、第１部材及び第２部材の接触面に発生する摩擦熱は、周速の小さい回転中心部から周速の大きい外方に向かうに従って多くなり、第１部材及び第２部材の接触面は回転中心から外方に向かうに従って高温となる。したがって、第１部材及び第２部材の接触面上に形成された接触痕を、連続する所定の範囲の温度雰囲気下において形成されたものとすることができる。よって、様々な温度雰囲気下における表面改質層の特性の評価をこの接触痕に基づいて短時間で簡便に行うことができる。
【００１１】
前記第１支持体の回転を停止させる回転停止機構を備え、前記制御器は、更に前記回転停止機構を制御するように構成され、前記制御器は、前記進退駆動機構を制御して前記所定の回転数で回転する第１支持体に支持された前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とを接触させて前記表面改質層を所定の押圧力で押圧してから所定の時間が経過したと判定すると、前記回転停止機構を制御して前記第１支持体の回転を停止し、且つ、前記進退駆動機構を制御して前記表面改質層の押圧を停止するように構成されていてもよい。
【００１２】
この構成によれば、表面改質層の特性を精度よく評価することができる。
【００１３】
前記表面改質層は、ＣＶＤ法又はＰＶＤ法によって形成した薄膜であってもよい。
【００１４】
この構成によれば、ＣＶＤ法又はＰＶＤ法によって形成した薄膜の評価に適用することができる。
【００１５】
前記表面改質層は、ＤＬＣ薄膜であってもよい。
【００１６】
この構成によれば、ＤＬＣ薄膜の評価に適用することができる。
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明のある態様に係る表面改質層の特性評価方法は、第１部材及び前記第２部材の少なくとも何れか一方の接触面に形成されている表面改質層の特性評価方法であって、前記第１部材及び前記第２部材の何れか一方を回転させ、前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とを接触させて前記表面改質層を押圧し、前記表面改質層に形成された接触痕を評価する。
【００１８】
この構成によれば、第１部材の接触面及び第２部材の接触面の何れか一方を他方に押圧し、摩擦熱を発生させ、この摩擦熱によって高温雰囲気を形成することができる。そして、この雰囲気の下で第１部材及び／又は第２部材の接触面に形成された接触痕を評価することによって、高温雰囲気下における表面改質層の特性の評価を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、高温雰囲気下における表面改質層の特性の評価を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る表面改質層特性評価用装置の構成例を概略的に示す図である。
【図２】図１の表面改質層特性評価用装置の制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である
【図３】図１の表面改質層特性評価用装置の動作例を示すフローチャートである。
【図４】図１の表面改質層特性評価用装置の動作例を概略的に示す図である。
【図５】図１の表面改質層特性評価用装置の動作例を示すタイムチャートである。
【図６】図１の表面改質層特性評価用装置を用いて接触痕を形成した第１部材の接触面を示す写真である。
【図７】図１の表面改質層特性評価用装置を用いて接触痕を形成した第２部材の接触面を示す写真である。
【図８】本発明の実施の形態に係る表面改質層特性評価用装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２２】
（実施の形態）
［全体の構成例］
図１は、本発明の実施の形態に係る表面改質層特性評価用装置１００の構成例を概略的に示す図である。
【００２３】
図１に示すように、表面改質層特性評価用装置１００は、第１部材１０１及び第２部材１０２の少なくとも何れか一方の接触面に形成されている表面改質層を評価する装置である。本実施の形態において、第１部材１０１は、円柱状に形成され、その接触面は、軸線に直交する円形の平面で構成されている。また、第２部材１０２は、平板状に形成されている。そして、第２部材１０２の接触面は平面に形成され、そこに表面改質層１０２ａが形成されている。なお、第１部材１０１及び第２部材１０２の形状は、上記の形状に限定されるものではない。
【００２４】
そして、第１部材１０１及び第２部材１０２の材質として、ステンレス鋼が例示されるがこれに限られるものではない。また、表面改質層の種類は、特に限定されず、基材の表面を改質して形成したもの、及び異種表面層を形成したものが含まれる。基材の表面を改質して形成したものとして、窒化等の基材の表面に化合物を生成したもの、表面焼入れ、浸炭焼入れ等の基材の表面の組織を変化させたもの、ピーニング等の基材の表面の組織を塑性変形させたものが例示される。また、異種表面層を形成したものとして、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法又はＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の蒸着によって薄膜を形成したもの、メッキ等の電気・化学的被覆によって薄膜を形成したもの、溶射等の溶融した金属によって薄膜を形成したものが例示される。
【００２５】
そして、表面改質層特性評価用装置１００は、第１支持体１と、回転駆動機構２と、回転停止機構３と、第２支持体４と、進退駆動機構５と、制御器６（図２参照）とを備える。
【００２６】
第１支持体１は、第１部材１０１を固定する第１チャック装置１０と、先端部が第１チャック装置１０と連結されている第１回転軸１１とを備えている。そして、第１チャック装置１０及び第１回転軸１１は、軸受１２に支持されており、回動軸線Ｌ周りに回転するように構成されている。軸受１２は、回転軸線Ｌと第１部材１０１の中心軸とが一致するように第１支持体１を支持している。したがって、回転軸線Ｌは、第１部材１０１の接触面内を通るように構成されている。また、軸受１２は、回転軸線Ｌが第１支持体１に支持された第１部材１０１の接触面と直交する方向に延びるように第１支持体１を支持している。
【００２７】
回転駆動機構２は、駆動部２１と第２回転軸２２とを有し、第１支持体１を回転軸線Ｌ周りに回転させるように構成されている。
【００２８】
駆動部２１は、公知のアクチュエータによって構成され、本実施の形態においては、モータであるがこれに限られるものではない。駆動部２１の出力軸には、主動プーリー２３が固定されている。
【００２９】
第２回転軸２２は、回動軸線Ｌ周りに回転するように構成されている。また、第２回転軸２２は、駆動部２１の出力軸と平行に延びるように配置されている。第２回転軸２２の基端部には、従動プーリー２４が固定されている。そして、主動プーリー２３及び従動プーリー２４には、伝導ベルト２５が巻回されている。これによって、駆動部２１の駆動力によって第２回転軸２２が回転するように構成されている。
【００３０】
回転停止機構３は、ブレーキ本体３１と、クラッチ３２とを備えている。
【００３１】
ブレーキ本体３１は、第１支持体１の回転を阻止する機構であり、これを作動させることによって、第１支持体１の回転を停止させることができる。また、これを解除することによって、第１支持体１が自由に回転することができるようになっている。
【００３２】
クラッチ３２は、第２回転軸２２の先端部と回転停止機構３との間に介在するように配設され、第２回転軸２２と回転停止機構３及び第１支持体１との接続及び接続の解除を行う機構である。したがって、クラッチ３２によって第２回転軸２２と回転停止機構３及び第１支持体１とを接続することによって、駆動部２１の回転力を第１支持体１に伝達することができる。また、第２回転軸２２と回転停止機構３及び第１支持体１との接続を解除することによって、駆動部２１の回転力が第１支持体１に伝達されないようにすることができる。
【００３３】
第２支持体４は、第２部材１０２を固定する第２チャック装置４０を備えている。そして、第２チャック装置４０は、支持部４２に支持されている。支持部４２は、第２チャック装置４０が支持する第２部材１０２の接触面の中心部を回転軸線Ｌが通ると共に、回転軸線Ｌが第２チャック装置４０に支持された第２部材１０２の接触面と直交する方向に延びるように第２チャック装置４０を支持している。したがって、第２チャック装置４０に第２部材１０２を固定することによって、第２部材１０２は、接触面の表面改質層１０２ａが第１部材１０１の接触面と対峙して位置するように第２チャック装置４０に支持される。また、第２部材１０２は、第２部材１０２の接触面の表面改質層１０２ａが第１部材１０１の接触面と平行に延びて位置するように第２チャック装置４０に支持される。
【００３４】
進退駆動機構５は、第２支持体４を第１支持体１に対して相対的に近づける方向及び第２支持体４を第１支持体１に対して相対的に遠ざける方向に第２支持体４を進退動させる駆動機構であり、シリンダ機構５１とガイド機構５２とを備える。なお、進退駆動機構５はこの構成に限られるものではなく、例えばボールねじ機構であってもよい。本実施の形態において、進退駆動機構５は、第２支持体４を回転軸線Ｌが延びる方向に進退動させるように構成されている。
【００３５】
シリンダ機構５１は、回転軸線Ｌが延在する方向に延びるシリンダ５３と、シリンダ５３に摺動可能に収容されたピストン５４とを有するアクチュエータである。したがって、シリンダ機構５１は、その作動によって、ピストン５４が回転軸線Ｌが延在する方向に進退動するように構成されている。そして、ピストン５４の先端部は、支持部４２に固定されている。
【００３６】
ガイド機構５２は、回転軸線Ｌが延在する方法に延びるガイドレール５５と、ガイドレール５５に沿って移動可能なスライダ５６とを有する。そして、上記支持部４２は、スライダ５６に固定されている。したがって、シリンダ機構５１の作動によって、第２チャック装置４０に固定された第２部材１０２は、回転軸線Ｌが延びる方向に進退動する。
【００３７】
［制御器の構成例］
図２は、表面改質層特性評価用装置１００の制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。
【００３８】
表面改質層特性評価用装置１００が備える制御器６は、例えば、ＣＰＵ等の演算器を有する制御部６１と、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリを有する記憶部６２とを備えている。制御部６１は、集中制御する単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御器で構成されてもよい。
【００３９】
制御部６１は、回転駆動機構２、回転停止機構３、及び進退駆動機構５を制御する。
【００４０】
記憶部６２は、所定の制御プログラムが制御されていて、制御部６１がこれらの制御ブログラムを読み出して実行することにより、表面改質層特性評価用装置１００の動作が制御される。また、制御部６１は、後述する所定の回転数Ｎ、圧力Ｐ、及び時間ｔを記憶している。これらの所定の回転数Ｎ、圧力Ｐ、及び時間ｔは、図示しない入力部を介して入力され、記憶部６２に格納される。
【００４１】
［動作例］
次に、表面改質層特性評価用装置１００の動作例を説明する。
【００４２】
図３は、表面改質層特性評価用装置１００の動作例を示すフローチャートである。図４は、表面改質層特性評価用装置１００の動作例を概略的に示す図である。図５は、表面改質層特性評価用装置１００の動作例を示すタイムチャートである。
【００４３】
まず、第１部材１０１を第１チャック装置１０に固定すると共に、第２部材１０２を第２チャック装置４０に固定する。
【００４４】
次に、図４（ａ）及び図５に示すように、制御部６１は、駆動部２１を駆動し、第１部材１０１を所定の回転数Ｎで回転させる（ステップＳ１１）。
【００４５】
次に、図４（ｂ）に示すように、制御部６１は、シリンダ機構５１を駆動し、第２部材１０２を第１部材１０１に向かって動かして、第２部材１０２の接触面の表面改質層１０２ａを第１部材１０１の接触面に接触させる。そして、図４（ｃ）及び図５に示すように、制御部６１は、表面改質層１０２ａを所定の圧力Ｐで押圧するようにシリンダ機構５１を制御する（ステップＳ１２）。なお、本実施の形態においては、上述の通り、進退駆動機構５は、第２支持体４を回転軸線Ｌが延びる方向に進退動させるので、表面改質層１０２ａを垂直に押圧する。これによって、第１部材１０１の接触面が第２部材１０２の接触面の表面改質層１０２ａ上を摺動し、それぞれに接触痕が形成される。
【００４６】
ところで、回転する第１部材１０１は、回転軸線Ｌ付近においては周速が低く、回転軸線Ｌから離れるに従い周速が速くなる。よって、第１部材１０１及び第２部材１０２の接触面は摩擦によって発熱するが、この発熱は、周速の小さい回転中心、即ち回転軸線Ｌ付近から外方に向かうに従って多くなる。すなわち、第１部材１０１及び第２部材１０２の接触面は、回転軸線Ｌ付近から外方に向かうにしたがって高温となる。したがって、第１部材１０１及び第２部材１０２の接触面上に形成された接触痕を、連続する所定の範囲の温度雰囲気下において形成されたものとすることができる。よって、表面改質層特性評価用装置１００は、様々な温度雰囲気下における表面改質層の特性の評価をこの接触痕に基づいて短時間で簡便に行うことができる。
【００４７】
次に、制御部６１は、第２部材１０２の接触面の表面改質層１０２ａが第１部材１０１の接触面に所定の圧力Ｐで押圧されてから所定の時間ｔが経過したと判定すると（ステップＳ１３）、図４（ｄ）及び図５に示すように、回転停止機構３のクラッチ３２によって第２回転軸２２と回転停止機構３及び第１支持体１との接続を解除すると共に、ブレーキ本体３１を作動させることによって、第１支持体１の回転を急停止させる（ステップＳ１４）。なお、このステップにおいて、第１部材１０１と第２部材１０２とが離間するように構成してもよい。これによって、第１部材１０１の接触面が第２部材１０２の接触面の表面改質層１０２ａ上を摺動する時間を精度よく規定することができ、ひいては、表面改質層１０２ａの特性を精度よく評価することができる。
【００４８】
次に、第１部材１０１及び第２部材１０２を、それぞれ第１チャック装置１０及び第２チャック装置４０から取り外し、第１部材１０１の接触面及び／又は第２部材１０２の接触面の表面改質層１０２ａに形成された接触痕の分析を行うことによって、表面改質層の特性の評価を行う。例えば、第２部材１０２の接触面の表面改質層１０２ａの状態を分析し、これに基づいて、第２部材１０２の基材と表面改質層１０２ａとの密着性の評価を行うことができる。また、回動軸線Ｌから薄膜の損傷が始まる領域までの距離を測定することによって、温度雰囲気に応じた表面改質層１０２ａの特性を評価することができる。
【００４９】
また、第１部材１０１の接触面の成分の分析（例えば、エネルギー分散型Ｘ線分析）を行うことによって、第１部材１０１に対する第２部材１０２の薄膜の凝着性の評価を行うことができる。なお、評価の対象とする特性は、上記の項目に限定されない。
【００５０】
以上に説明したように、本発明の表面改質層特性評価用装置１００は、回転する第１部材１０１の接触面と第２部材１０２の接触面とを接触させて表面改質層１０２ａを所定の押圧力で押圧し、摩擦熱を発生させることができる。したがって、摩擦熱による高温雰囲気下において第１部材１０１及び／又は第２部材１０２の接触面に形成した接触痕を評価することによって、高温雰囲気下における表面改質層の特性の評価を行うことができる。
【００５１】
また、第１部材１０１及び第２部材１０２の接触面に発生する摩擦熱は、周速の小さい回転軸線Ｌ付近から周速の大きい外方に向かうに従って多くなり、第１部材１０１及び第２部材１０２の接触面は第１部材１０１の回転軸線から外方に向かうにしたがって高温となる。したがって、第１部材１０１及び第２部材１０２の接触面上に形成された接触痕を、連続する所定の範囲の温度雰囲気下において形成されたものとすることができる。よって、様々な温度雰囲気下における表面改質層の特性の評価をこの接触痕に基づいて短時間で簡便に行うことができる。
【００５２】
（実施例）
次に、本発明に係る具体的な実施例について詳細に説明する。
【００５３】
図６は、上記実施の形態の表面改質層特性評価用装置１００を用いて接触痕を形成した第１部材１０１の接触面を示す図である。図７は、上記実施の形態の表面改質層特性評価用装置１００を用いて接触痕を形成した第２部材１０２の接触面を示す図である。
【００５４】
本実施例における第１部材１０１は、１９ｍｍの径を有するオーステナイト系ステンレス鋼である。また、第２部材１０２は、基材が２５ｍｍ角であって厚さ１０ｍｍの板状に形成されたオーステナイト系ステンレス鋼であって、接触面にプラズマＣＶＤ法でＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ‐ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）薄膜を成膜したものである。このＤＬＣ薄膜の膜厚は、３マイクロメートルである。
【００５５】
そして、圧力Ｐを７ＭＰａ、時間ｔを０．４ｓ、及び回転数Ｎを１８００ｒｐｍに設定し、上記動作例に従って表面改質層特性評価用装置１００を動作させて第１部材１０１及び第２部材１０２に接触痕を結成した結果を図６及び図７に示した。
【００５６】
図６に示すように、第１部材１０１の接触面には、ほぼ全面に亘って摩擦痕が認められる。特に、周速が速く摩擦による発熱の多い外周部付近には顕著な摩擦痕が認められる。
【００５７】
また、図７に示すように、第２部材１０２の接触面には、周速が低く摩擦による発熱の小さい中心部付近に接触痕が認められるが、顕著なＤＬＣ薄膜の損傷は確認されない。その一方で、周速が速く摩擦による発熱の多い外周部付近にはＤＬＣ薄膜の剥離及び損傷が認められる。
【００５８】
＜変形例＞
上記実施の形態においては、第２支持体４を第１支持体１に対して相対的に近づけて表面改質層１０２ａを押圧したがこれに限られるものではない。これに代えて、図８に示すように、第１支持体１を第２支持体４に対して相対的に近づけて表面改質層２０２ａを押圧してもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態においては、第１部材１０１及び第２部材１０２の接触面は平面としたがこれに限られるものではない。これに代えて、例えば、図８に示すように、第１部材２０１を先端部を丸めた円錐状に形成し、この先端部を接触面としてもよい。そして、第１部材２０１を回転させ、この回転する第１部材２０１の先端部によって、第１部材２０１の表面改質層２０２ａを所定の押圧力で押圧し、その接触部分に高温雰囲気を形成し、接触痕を形成してもよい。また、第１部材１０１及び第２部材１０２の接触面をいずれも曲面としてもよい。
【００６０】
更に、上記実施の形態においては、一方の部材（第２部材１０２）を他方の部材（第１部材１０１）の接触面と直交する方向に動かして、一方の部材の接触面によって他方の部材の接触面を垂直に押圧したがこれに限られるものではない。これに代えて、例えば、図８に示すように、第１部材２０１を第２部材２０２の接触面（表面改質層２０２ａ）と交差する方向、即ち、表面改質層２０２ａに対して所定角度傾斜する方向に動かして、第１部材２０１の先端部によって第２部材２０２の表面改質層２０２ａを接触させて、押圧してもよい。
【００６１】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本件発明は、機械部品の特性評価に適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  第１支持体
２  回転駆動機構
３  回転停止機構
４  第２支持体
５  進退駆動機構
６  制御器
１０  第１チャック装置
１１  第１回転軸
１２  軸受
２１  駆動部
２２  第２回転軸
２３  主動プーリー
２４  従動プーリー
２５  伝導ベルト
２６  軸受
３１  ブレーキ本体
３２  クラッチ
４０  第２チャック装置
４１  第３回転軸
４２  支持部
５１  シリンダ機構
５２  ガイド機構
５３  シリンダ
５４  ピストン
５５  ガイドレール
５６  スライダ
６１  制御部
６２  記憶部
１００  表面改質層特性評価用装置
１０１  第１部材
１０２  第２部材
１０２ａ  表面改質層
【図１】
2014190877.tif 000003
【図２】
2014190877.tif 000004
【図３】
2014190877.tif 000005
【図４】
2014190877.tif 000006
【図５】
2014190877.tif 000007
【図８】
2014190877.tif 000008
【図６】
2014190877.tif 000009
【図７】
2014190877.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成26年4月22日(2014.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材及び第２部材の少なくとも何れか一方の接触面に形成されている表面改質層を評価する表面改質層特性評価用装置であって、
前記第１部材を支持する第１支持体と、
前記第１支持体を回転軸線周りに回転させるように構成されている回転駆動機構と、
前記第２部材の接触面が前記第１部材の接触面と対峙して位置するように前記第２部材を支持する第２支持体と、
前記第２支持体と前記第１支持体とを相対的に近づける方向及び前記第２支持体と前記第１支持体とを相対的に遠ざける方向に前記第１支持体及び前記第２支持体の少なくとも何れか一方を進退動させる進退駆動機構と、
前記回転駆動機構と前記進退駆動機構とを制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、
前記回転駆動機構を制御して前記第１支持体を所定の回転数で回転させ、
前記進退駆動機構を制御して前記所定の回転数で回転する第１支持体に支持された前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とを接触させて前記表面改質層を所定の押圧力で押圧するように構成されている、表面改質層特性評価用装置。
【請求項２】
前記第１部材の接触面及び前記第２部材の接触面は平面であり、
前記回転駆動機構は、前記第１支持体に支持された前記第１部材の接触面と直交する方向に延びる回転軸線周りに前記第１支持体を回転させるように構成され、
前記第２支持体は、前記第２部材の接触面が前記第１部材の接触面と平行に延びるように前記第２部材を支持するように構成され、
前記進退駆動機構は、前記回転軸線が延びる方向に前記第１支持体及び前記第２支持体の少なくとも何れか一方を他方に対して進退動させる、請求項１に記載の表面改質層特性評価用装置。
【請求項３】
前記第１支持体の回転を停止させる回転停止機構を備え、
前記制御器は、更に前記回転停止機構を制御するように構成され、
前記制御器は、前記進退駆動機構を制御して前記所定の回転数で回転する第１支持体に支持された前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とを接触させて前記表面改質層を所定の押圧力で押圧してから所定の時間が経過したと判定すると、前記回転停止機構を制御して前記第１支持体の回転を停止し、且つ、前記進退駆動機構を制御して前記表面改質層の押圧を停止するように構成されている、請求項１又は２に記載の表面改質層特性評価用装置。
【請求項４】
前記表面改質層は、ＣＶＤ法又はＰＶＤ法によって形成した薄膜である、請求項１乃至３の何れかに記載の表面改質層特性評価用装置。
【請求項５】
前記表面改質層は、ＤＬＣ薄膜である、請求項１乃至４の何れかに記載の表面改質層特性評価用装置。
【請求項６】
第１部材及び第２部材の少なくとも何れか一方の接触面に形成されている表面改質層の特性評価方法であって、
前記第１部材及び前記第２部材の何れか一方を回転させ、前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とを接触させて前記表面改質層を押圧し、前記表面改質層に形成された接触痕を評価する、表面改質層の特性評価方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のある態様に係る表面改質層特性評価用装置は、第１部材及び第２部材の少なくとも何れか一方の接触面に形成されている表面改質層を評価する表面改質層特性評価用装置であって、前記第１部材を支持する第１支持体と、前記第１支持体を回転軸線周りに回転させるように構成されている回転駆動機構と、前記第２部材の接触面が前記第１部材の接触面と対峙して位置するように前記第２部材を支持する第２支持体と、前記第２支持体と前記第１支持体とを相対的に近づける方向及び前記第２支持体と前記第１支持体とを相対的に遠ざける方向に前記第１支持体及び前記第２支持体の少なくとも何れか一方を進退動させる進退駆動機構と、前記回転駆動機構と前記進退駆動機構とを制御する制御器と、を備え、前記制御器は、前記回転駆動機構を制御して前記第１支持体を所定の回転数で回転させ、前記進退駆動機構を制御して前記所定の回転数で回転する第１支持体に支持された前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とを接触させて前記表面改質層を所定の押圧力で押圧するように構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明のある態様に係る表面改質層の特性評価方法は、第１部材及び第２部材の少なくとも何れか一方の接触面に形成されている表面改質層の特性評価方法であって、前記第１部材及び前記第２部材の何れか一方を回転させ、前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とを接触させて前記表面改質層を押圧し、前記表面改質層に形成された接触痕を評価する。