(57)【要約】【課題】試験片の測定部位の形状や面積の違いに何ら影響を受けることなく常に一定の圧接力によって正確で信頼性のある摩擦摩耗試験を行えるようにする。【解決手段】摩擦摩耗試験用圧子１は、試験片に圧接される圧接面７３の形状を摺動方向に湾曲した湾曲面形状とした。また摩擦摩耗試験用圧子１の形状を略円柱形状とし、摩擦摩耗試験用圧子１の取付位置を替えることによって試験片に対する圧接点を切り替えることができるようにした。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片に対して所定の圧力によって圧接され、所定の回数往復、揺動または回転摺動される摩擦摩耗試験用圧子において、試験片に圧接される圧接面の形状を摺動方向に湾曲した湾曲面形状としたことを特徴とする摩擦摩耗試験用圧子。
【請求項２】
請求項１に記載した摩擦摩耗試験用圧子において、前記圧接面が円周方向に連続して設けられるように摩擦摩耗試験用圧子の形状を略円柱形状としたことを特徴とする摩擦摩耗試験用圧子。
【請求項３】
請求項１または２に記載した摩擦摩耗試験用圧子において、前記圧接面は円周方向に複数個所、あるいは連続して設けられており、摩擦摩耗試験用圧子の取付位置を替えることによって試験片に対する圧接点を切り替えたり、微調整できるように構成されていることを特徴とする摩擦摩耗試験用圧子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載した摩擦摩耗試験用圧子において、摩擦摩耗試験用圧子は、カッター刃の刃先に施した熱処理の効果を確認する場合に使用されることを特徴とする摩擦摩耗試験用圧子。
【請求項５】
試験片を固定する固定ブロックと、該固定ブロックを載置し固定ブロックと一体になって摺動する摺動ステージと、試験片に直接当接して摩擦摩耗試験を実行する摩擦摩耗試験用圧子と、該摩擦摩耗試験用圧子を保持する圧子ホルダと、摩擦摩耗試験用圧子の圧接力を設定する加圧ウエイトと、試験片表面の摩擦力や摩耗量の計測、あるいは試験片表面の破壊の程度を観測する測定手段とを備える摩擦摩耗試験機において、前記摩擦摩耗試験用圧子は試験片に圧接される圧接面の形状を摺動方向に湾曲した湾曲面形状としたことを特徴とする摩擦摩耗試験用圧子を備えた摩擦摩耗試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験片に施した熱処理やクライオ処理等の効果を確認する場合に使用され、試験片に対して所定の圧力によって圧接され、所定の回数往復、揺動または回転摺動させることによって試験片表面の摩擦力や摩耗量を計測したり、破壊の程度を観測したりする摩擦摩耗試験において使用される摩擦摩耗試験用圧子及び該摩擦摩耗試験用圧子を備えた摩擦摩耗試験機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の摩擦摩耗試験用圧子１０１は図９に示すように球形をしており、例えば試験片がカッターナイフのカッター刃１０３である場合にはカッター刃１０３を寝かせてカッター刃１０３の平坦な腹部１０５に対して摩擦摩耗試験用圧子１０１を圧接して摩擦摩耗試験を行っていた。
またカッターナイフのカッター刃１０３の機能は切断することであり、当該機能を司るのはカッター刃１０３の刃先１０７である。従ってカッターナイフのカッター刃１０３の性能を判断するために行う摩擦摩耗試験であれば、カッター刃１０３の腹部１０５ではなくカッター刃１０３の刃先１０７に摩擦摩耗試験用圧子１０１を作用させて摩擦摩耗試験を行うのが本来望ましい。
【０００３】
しかし摩擦摩耗試験用圧子１０１の形状が球形であるため、面積の小さなカッター刃１０３の刃先１０７に対して球形の摩擦摩耗試験用圧子１０１を常に一定の圧接力によって当該刃先１０７の形状に合わせてトレースすることは極めて困難であり、正確な測定結果を得ることは到底期待できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の背景技術及び背景技術が抱えていた問題点の存在を踏まえてなされたものであって、試験片の測定部位の形状や面積の違いに何ら影響を受けることなく常に一定の圧接力によって摩擦摩耗試験を行うことができ、正確で信頼性のある測定結果を得ることのできる摩擦摩耗試験用圧子及び該摩擦摩耗試験用圧子を備えた摩擦摩耗試験機を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために請求項１に記載した発明は、試験片に対して所定の圧力によって圧接され、所定の回数往復、揺動または回転摺動される摩擦摩耗試験用圧子において、試験片に圧接される圧接面の形状を摺動方向に湾曲した湾曲面形状としたことを特徴とする摩擦摩耗試験用圧子である。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した摩擦摩耗試験用圧子において、前記圧接面が円周方向に連続して設けられるように摩擦摩耗試験用圧子の形状を略円柱形状としたことを特徴とする摩擦摩耗試験用圧子である。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した摩擦摩耗試験用圧子において、前記圧接面は円周方向に複数個所、あるいは連続して設けられており、摩擦摩耗試験用圧子の取付位置を替えることによって試験片に対する圧接点を切り替えたり、微調整できるように構成されていることを特徴とする摩擦摩耗試験用圧子である。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載した摩擦摩耗試験用圧子において、摩擦摩耗試験用圧子は、カッター刃の刃先に施した熱処理の効果を確認する場合に使用されることを特徴とする摩擦摩耗試験用圧子である。
【０００９】
請求項５に記載した発明は、試験片を固定する固定ブロックと、該固定ブロックを載置し固定ブロックと一体になって摺動する摺動ステージと、試験片に直接当接して摩擦摩耗試験を実行する摩擦摩耗試験用圧子と、該摩擦摩耗試験用圧子を保持する圧子ホルダと、摩擦摩耗試験用圧子の圧接力を設定する加圧ウエイトと、試験片表面の摩擦力や摩耗量の計測、あるいは試験片表面の破壊の程度を観測する測定手段とを備える摩擦摩耗試験機において、前記摩擦摩耗試験用圧子は試験片に圧接される圧接面の形状を摺動方向に湾曲した湾曲面形状としたことを特徴とする摩擦摩耗試験用圧子を備えた摩擦摩耗試験機である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の摩擦摩耗試験用圧子及び該摩擦摩耗試験用圧子を備えた摩擦摩耗試験機によれば、試験片における測定部位の形状が特異であったり、複雑な場合でも摩擦摩耗試験用圧子の圧接面の形状が摺動方向に湾曲した湾曲面形状となっているから、測定部位の形状を忠実にトレースすることができる。
またカッター刃の刃先のように測定部位の面積が極めて小さな試験片に対しても圧接面の形状が幅方向では変化せず一様に形成されているから、摩擦摩耗試験用圧子は常に測定部位から外れることなく一定の圧接力によって試験片の測定部位上をトレースすることが可能である。
【００１１】
さらに摩擦摩耗試験用圧子の取付位置を替えて試験片に対する圧接点を切り替えることができるようにした場合には、適宜圧接点を切り替えることによって単一の摩擦摩耗試験用圧子を複数の摩擦摩耗試験に亘って複数回使用できるようになる。
また試験片に対する圧接点を微調整できるようにした場合には、試験片に対する圧接力や測定ポイントの補正等のより細かな調整ができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、下記に示す実施の形態１を例に採って、本願発明に係る摩擦摩耗試験用圧子１及び該摩擦摩耗試験用圧子１を備えた摩擦摩耗試験機３について具体的に説明する。
実施の形態１では試験片としてカッターナイフのカッター刃５を採用し、カッター刃５の刃先７の端面を測定部位に設定している。また実施の形態１では上記カッター刃５に施した熱処理、例えばクライオ処理の効果を確認するために行う摩擦摩耗試験を例に採って説明している。
【００１３】
本実施の形態では図５〜７に示す摩擦摩耗試験用圧子１を適用した図１〜４に示す摩擦摩耗試験機３を例に採って説明する。以下、摩擦摩耗試験機３の構成を順番に説明し、その説明の中で摩擦摩耗試験機３の構成部材の１つである摩擦摩耗試験用圧子１の構成を併せて説明する。
【００１４】
摩擦摩耗試験機３は試験テーブル９上に固定状態で設置されるベース板１１と、摺動機構１３を介してベース板１１上に往復摺動自在に設けられる摺動ステージ１５と、摺動ステージ１５上に設けられ試験片を挟持状態で固定する固定ブロック１７、１９と、ベース板１１の近傍の試験テーブル９の上面から垂直に立ち上げられている支持フレーム２１と、回動軸２３を介して支持フレーム２１に対して上下方向に回動自在に設けられるフリーアーム２５と、フリーアーム２５の先端に設けられる圧子ホルダ２７と、圧子ホルダ２７の上方に設けられている加圧ウエイト２９と、圧子ホルダ２７に取り付けられて試験片に直接当接し、摩擦摩耗試験を実行する摩擦摩耗試験用圧子１と、試験片表面の摩擦力や摩耗量の計測、あるいは試験片表面の破壊の程度を観測する測定手段３１とを備えている。
【００１５】
ベース板１１は図１に示すように比較的肉厚の角枠状をした部材であり、そのコーナー部には試験テーブル９上に設置する場合の固定ボルトＢを受け入れる穴部３３が設けられている。またベース板１１の対向する一組の内側縁近傍には、当該内側縁に沿うように２本のガイドレール３５、３７が固定状態で設けられている。
【００１６】
摺動ステージ１５はコーナー部が面取りされた比較的肉厚の矩形平板状の部材であり、対向する一組の外側縁寄りの下面には２個ずつ計４個のスライダーブロック３９が設けられている。このスライダーブロック３９は上記ガイドレール３５、３７と係合し、ガイドレール３５、３７の長手方向に往復摺動自在に移動し得る部材で上記ガイドレール３５、３７及び図示しない駆動手段と共に摺動機構１３の構成部材となっている。
またスライダーブロック３９が設けられていない側の対向するもう一組の外側縁寄りの上面には長寸平板状の４つのガイドブロック４１が設けられている。
【００１７】
対向するガイドブロック４１によって側面が案内され、摺動ステージ１５の往復摺動方向と直交する方向に接近、離反し得るように固定ブロック１７、１９が設けられている。固定ブロック１７、１９は断面形状がＬ字形をした部材で、摺動ステージ１５の上面と摺接する水平部４３には固定ブロック１７、１９の接近、離反方向に延びる３つの長穴４５が形成されている。
長穴４５には固定ボルトＢが挿嵌され、摺動ステージ１５に対して刻設されている適宜のネジ穴４７に対して固定ボルトＢを螺合させ締め付けることによって固定ブロック１７、１９を摺動ステージ１５上に固定できるようになっている。
【００１８】
従って、固定ブロック１７、１９は選択するネジ穴４７を替えることによって大きく接近、離反方向に移動でき、固定ボルトＢを緩めた状態では上記長穴４５の範囲内で接近、離反方向にその固定位置を微調整できるようになっている。
またそれぞれの水平部４３の内側端部には上方に延びるように垂直部４９が一体に形成されている。そして対向する垂直部４９の内壁面が試験片であるカッター刃５の腹部６を挟持する押圧面となっている。
【００１９】
一方の固定ブロック１７における垂直部４９にはカッター刃５を固定ブロック１７に取り付ける場合に使用する取付ボルト５１と螺合する取付ネジ穴５３が設けられている。
また対向する垂直部４９の間には矩形平板状のスペーサ５５が挿入され、上記取付ボルト５１の先端部が直接カッター刃５の腹部６に当接しないようにしている。
【００２０】
支持フレーム２１の中央部にはフリーアーム２５の基端部を受け入れる凹部が形成されており、この凹部を挟むようにその両端に軸受部５７が設けられている。回動軸２３は上記軸受部５７によって回動自在に支持されており、その中央部においてフリーアーム２５の基端部が一体に回動し得る状態で保持されている。
また回動軸２３にはフリーアーム２５の基端部を挟んでその左右にフリーアーム２５の伸張方向と逆方向に位置する２つのバランスウエイト５９が設けられている。
【００２１】
圧子ホルダ２７は図５〜７に示すように略段差円柱形状をした部材で上半分がフリーアーム２５の先端部に取り付けられるチャック部６１、下半分が摩擦摩耗試験用圧子１を取り付けるためのホルダ本体６３となっている。ホルダ本体６３には鉤状に切り欠かれた受入凹部６５が形成されていて、この受入凹部６５によって形成された空間が摩擦摩耗試験用圧子１の受入空間となっている。
【００２２】
ホルダ本体６３には受入凹部６５側に水平に突出するネジ軸６７が設けられている。そして、ネジ軸６７に螺合するロックナット６９を締め付けることによってホルダ本体６３とロックナット６９の間に挿入した摩擦摩耗試験用圧子１を、ワッシャ７１を介して挟持状態に保持できるようになっている。
加圧ウエイト２９は短寸円柱形状をした部材で一例として５ｇ〜３０００ｇの負荷荷重を掛けられるようになっている。
【００２３】
本実施の形態に係る摩擦摩耗試験用圧子１は試験片に対して所定の圧力によって圧接され所定の回数往復摺動される部材で、試験片に圧接される圧接面７３の形状を試験片の往復摺動方向に湾曲した湾曲面形状としている。
具体的には図示のような段差円柱形状の摩擦摩耗試験用圧子１とし、その大径部の周面が円周方向に連続形成された圧接面７３となっている。
また摩擦摩耗試験用圧子１の中心には上記圧子ホルダ２７に設けられているネジ軸６７を受け入れるネジ軸６７の直径よりも幾分大きめの受入穴７５が貫通状態で設けられている。
【００２４】
摩擦摩耗試験用圧子１の材質としては、アルミナ、ポリプロピレン、塩化ビニール、セラミック等種々の材料が適用でき、試験片の種類等に応じて適宜選択可能である。同様に摩擦摩耗試験用圧子１の大きさも種々変更でき、試験片の大きさ等に応じて適宜調整可能である。
また摩擦摩耗試験用圧子１は、上述したロックナット６９を緩めることによって取付位置を変更でき、試験片に対する圧接点を切り替えることによって複数回の摩擦摩耗試験に使用できるようになっている。
【００２５】
次に摩擦摩耗試験用圧子１及び摩擦摩耗試験用圧子１を備えた摩擦摩耗試験機３を使用して行う摩擦摩耗試験の手順について説明する。
（１）試験片の固定
試験者は試験片の幅寸法に合わせて適宜のネジ穴４７を選択して固定ブロック１７、１９の大まかな位置を設定する。次に固定ボルトＢを当該ネジ穴４７に螺合し、長穴４５の範囲内で固定ブロック１７、１９の固定位置を調整した後固定ボルトＢを完全に締め付ける。
そして、取付ボルト５１を締め付けて行き、対向する２つの固定ブロック１７、１９間に挿入されているスペーサ５５と試験片を固定ブロック１７、１９に固定する。
【００２６】
（２）摩擦摩耗試験用圧子の取付け
次に圧子ホルダ２７のロックナット６９を緩めて取り外し、ネジ軸６７に選択した摩擦摩耗試験用圧子１を挿嵌する。そしてワッシャ７１を嵌めてロックナット６９を締め付ければ摩擦摩耗試験用圧子１の取付けが完了する。
また既に摩擦摩耗試験用圧子１が圧子ホルダ２７に取り付けられている場合には、ロックナット６９を少し緩めて、摩擦摩耗試験用圧子１を回転できる状態にし、摩擦摩耗試験用圧子１を回転させて圧接点をずらした後、再びロックナット６９を締め付けて摩擦摩耗試験用圧子１を圧子ホルダ２７に固定する。
【００２７】
（３）摩擦摩耗試験の開始
次に加圧ウエイト２９の負荷荷重、往復摺動の回数、速度、時間、ストローク等を設定して摩擦摩耗試験を開始する。
本実施例では試験片としてカッターナイフのカッター刃５を採用しており、刃先７を上にした姿勢でカッター刃５を固定ブロック１７、１９に固定し、刃先７の端面に対して上方から摩擦摩耗試験用圧子１を圧接し、上記設定条件の下、摩擦摩耗試験を開始する。
【００２８】
（４）摩擦摩耗試験の結果の確認
摩擦摩耗試験の結果の確認は測定手段３１によって行う。例えば摩擦摩耗試験中の摩擦摩耗試験用圧子１と試験片間の摩擦力によって判断する場合にはフリーアーム２５の先端部に取り付けた、あるいはフリーアーム２５の先端部に接続される荷重センサ７７を使用して摩擦係数の変化を計測する。
試験片の摩耗量によって判断する場合には、試験片の測定部位の摩耗深さや摩耗した容積を測定する。また試験片の破壊の程度によって判断する場合には試験片自体や試験片であるカッター刃５によって切断した適宜の対象物の切断面を顕微鏡等によって拡大し試験の前後、条件の違いによる差を観測する。
【００２９】
以上、本発明を実施するための最良の形態の一例である実施の形態１について詳述してきたが、具体的な構成は上述した構成に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。例えば摺動ステージ１５の摺動方向は直線的な往復摺動の他、円弧等の曲線上を往復揺動するものや円周上を回転摺動するもの等、種々の方向に設定可能である。これに伴い、ガイドレール３５、３７の形状も直線的なものに限らず曲線的なものや円環状のもの等が採用可能であり、ガイドレール３５、３７に替えて回転テーブル等を使用することも可能である。
【００３０】
また摩擦摩耗試験用圧子１の形状も図５〜７に示すような段違い円柱形状の他、図８（ａ）に示すような単なる円柱形状のものでもよいし、図８（ｂ）に示すように円柱形状の摩擦摩耗試験用圧子１の周面に溝部７９を設けて圧接面７３を分断したものであってもよい。また図８（ｃ）に示すように起伏の激しい試験片や複雑な形状の試験片にも対応できるように圧接面７３の曲率半径Ｒを小さくとった圧接当接片８１を突出状態で設けたものであってもよい。
この他、図８（ｄ）に示すように円柱形状の摩擦摩耗試験用圧子１の周面に圧接チップ８５を埋め込むための凹陥部８３を形成しておき、この凹陥部８３に材質等を異にする複数の圧接チップ８５を埋め込むことで試験片の種類によって使用する圧接チップ８５を切り替えるようにすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、例えば試験片に施した熱処理の効果を確認する場合に実施されている摩擦摩耗試験の実施機関や摩擦摩耗試験機の製造分野において利用でき、特に試験片の測定部位の形状が特異で、測定部位の面積が極めて小さな試験片に対して摩擦摩耗試験を行う場合に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る摩擦摩耗試験機を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る摩擦摩耗試験機を示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る摩擦摩耗試験機を示す側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る摩擦摩耗試験機を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る摩擦摩耗試験用圧子と圧子ホルダを示す分解斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る摩擦摩耗試験用圧子と圧子ホルダを示す正面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る摩擦摩耗試験用圧子と圧子ホルダを示す側面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る４種の摩擦摩耗試験用圧子を示す正面図である。
【図９】従来の摩擦摩耗試験用圧子とその使用状態を併せ示す側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  摩擦摩耗試験用圧子              ３  摩擦摩耗試験機
５  カッター刃                      ６  腹部
７  刃先                            ９  試験テーブル
１１  ベース板                      １３  摺動機構
１５  摺動ステージ                  １７  固定ブロック
１９  固定ブロック                  ２１  支持フレーム
２３  回動軸                        ２５  フリーアーム
２７  圧子ホルダ                    ２９  加圧ウエイト
３１  測定手段                      ３３  穴部
３５  ガイドレール                  ３７  ガイドレール
３９  スライダーブロック            ４１  ガイドブロック
４３  水平部                        ４５  長穴
４７  ネジ穴                        ４９  垂直部
５１  取付ボルト                    ５３  取付ネジ穴
５５  スペーサ                      ５７  軸受部
５９  バランスウエイト              ６１  チャック部
６３  ホルダ本体                    ６５  受入凹部
６７  ネジ軸                        ６９  ロックナット
７１  ワッシャ                      ７３  圧接面
７５  受入穴                        ７７  荷重センサ
７９  溝部                          ８１  圧接当接片
８３  凹陥部                        ８５  圧接チップ
Ｂ  固定ボルト                      Ｒ  曲率半径
【図１】
2006275559.tif 000003
【図２】
2006275559.tif 000004
【図３】
2006275559.tif 000005
【図４】
2006275559.tif 000006
【図５】
2006275559.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006275559.tif 000009
【図８】
2006275559.tif 000010
【図９】
2006275559.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月24日(2005.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006275559.tif 000012
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2006275559.tif 000013
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2006275559.tif 000014