(57)【要約】【課題】円柱ピン形状の試験片の厚みに影響されることなく、常に試験片をディスクに直交状態に配置することによって、試験片の作成と測定手順を容易にし、且つ測定精度を向上させる。【解決手段】回転するディスク２と、このディスクに固定状態で当接する試験片３と、この試験片３をディスク２に直交する方向に前後移動させるリニアガイド機構７と、この試験片３を所定の荷重でディスク２に押付ける荷重機構８と、この試験片３に掛かるディスク２の周方向に作用する摩擦力を測定する荷重測定機構１０と、で構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するディスクに試験片を当接し、前記試験片に所定の荷重を付与し、前記試験片に掛かるディスク周方向の摩擦力を測定するピンオンディスク型摩擦係数測定方法において、前記試験片に所定の荷重を付与する方法が、前記試験片をディスクに向かって直交方向に移動させるリニアガイド手段と、前記試験片を所定の荷重でディスクに押付ける荷重手段と、からなることを特徴とするピンオンディスク型摩擦係数測定方法。
【請求項２】
回転するディスクに試験片を当接し、前記試験片に所定の荷重を付与し、前記試験片に掛かるディスク周方向の摩擦力を測定するピンオンディスク型摩擦係数測定装置において、前記試験片に所定の荷重を付与する機構が、前記試験片をディスクに対向させる試験片固定台と、前記試験片固定台をディスクに向かって直交方向に移動させるリニアガイド機構と、前記試験片固定台を所定の荷重でディスクに押付ける荷重機構と、からなることを特徴とするピンオンディスク型摩擦係数測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯付ベルト、Ｖリブドベルト、平ベルト等の伝動ベルト、或いは各種摺動部材の摩擦係数測定方法およびその装置に係り、詳しくは所定のピン形状の試験片をディスクに押付けてそのときの荷重と摩擦力から動摩擦係数を測定するピンオンディスク型摩擦係数測定方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピンオンディスク型摩擦係数測定方法及びその装置は、一方の測定対象である回転するディスク体に、もう一方の測定対象である円柱ピン形状の試験片を押付けて、そのときの押付け荷重と周方向に作用する摩擦力から、摩擦係数を測定する方法及び装置である。
【０００３】
このピンオンディスク型摩擦係数測定方法及びその装置の一般構成とその機能については、特許第２７１９２７５号公報にその技術の概要が開示されている。又、本発明に係る従来技術のピンオンディスク型摩擦係数測定方法及びその装置は、図３及び図４に示すように、アーム旋回手段と重錘を用いた荷重手段により、試験片をディスク面に押付ける方法であり、この方法を用いた装置である。
【０００４】
以下、図３及び図４に基づいて、この従来技術を詳細に説明する。ここで、図３は従来例に係るピンオンディスク型摩擦係数測定装置の平面図であり、図４はその正面図である。
【０００５】
図３及び図４においてピンオンディスク型摩擦係数測定装置１は、ディスク２を継手によって回転軸に結合し、軸受３０間に設けたプーリ４０と、モータ６０の回転軸に設けたプーリ４０に伝動ベルト５０を巻きかけて、前記ディスク２を所定の回転速度で回転させる。このディスクの回転速度は回転軸に嵌合した回転検出歯車１１を図示しない電磁ピックアップセンサで検出する。
【０００６】
一方、主たる形状が円柱ピン形状である試験片３は、試験片固定台５に接着固定された上、前記ディスク２に圧接される。このとき、試験片固定台５は、アーム旋回機構６のアーム６ａの一方の端部に固定されており、このアーム６ａはピン６ｂの回りに水平方向に自在に回転する。
【０００７】
前記アーム６ａのもう一方の端部、すなわち、ピン６ｂを対称点とし、試験片固定台５の反対側の端部には、ワイヤ８ａを係止する止め具が設けられており、ここで係止されたワイヤ８ａは滑車８ｂを経由して、下部の重錘皿８ｃに係止される。
【０００８】
この重錘皿８ｃに所定の重錘を搭載し、試験片３に所定の荷重を付与し、この状態でディスク２をモータで回転させると、ディスク２と試験片３との間に摩擦力が働く。このときの摩擦力は、回転不能に支持されたアーム６ａに働く反力を測定することによって求まるから、この摩擦力と前記荷重とから、摩擦力を測定することができる。
【０００９】
【特許文献１】特許第２７１９２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の従来技術は、試験片３をアーム旋回機構６に搭載して円弧方向から、ディスク２に当接させる方法であるから、この円弧移動に起因する課題がこれまで存在した。以下、この課題を、図５及び図６を用いて説明する。
【００１１】
ここで、図５は従来例に係る試験片の取付図であり、図５（ａ）は全体図、図５（ｂ）は座標を示す概略図である。又、図６は従来例に係る試験片の移動図であり、図６（ａ）は試験片取付け図、６（ｂ）は予備研摩終了図、図５（ｃ）は測定開始図を示す。
【００１２】
先ず、図５（ａ）、図５（ｂ）を用いて従来技術に係るアーム旋回機構６の機能を説明する。図５（ａ）において、試験片３は通常、シート状に予備成形されたゴム組成物、樹脂組成物等を型枠で所定の形状に成形する、或いは複合材料等からなる既成形体を円柱ピン形状に型抜きすることによって作成される。
【００１３】
また、この試験片３に当接して摺動するディスク２には、その目的に応じて種々の材料、例えば、アルミ合金鋼、ステンレス鋼、炭素鋼等からなる金属材料、或いは樹脂組成物、ガラス材料等で作成されたディスク２が用意される。
【００１４】
前記試験片３は、アーム６ａの端部にビス止めされた試験片固定台５（頭部がディスク面であるボルト）の頭部に接着固定される。このアーム６ａは、ピン６ｂの回りに水平方向円弧状に自在に回転する。
【００１５】
このアーム６ａ上の（イ）点は、円柱ピン形状の試験片３の中心線と、ピン６ｂを中心とする円の半径が直角に交わる点であり、この点はアーム６ａ上の固定点である。又、上記アーム６ａが円弧移動し、上記試験片３の中心線がディスク２と直交するときの上記アーム６ａ上の（イ）点を座標系の原点(仮想点)と定義する。
【００１６】
上記定義の基に、ディスク２と試験片３の位置関係を詳細座標に示した図が、図５（ｂ）である。図５（ｂ）において、試験片３の基準寸法は、直径ｄφ×厚みＴｓであり、同じく研摩部材４の基準寸法は、厚みＴｋ（＝Ｔｋ１（研摩布厚み）＋Ｔｋ２（接着材厚み））である。
【００１７】
この基準寸法を基にアーム旋回機構６の全座標系が決められており、図５（ｂ）に示すように、（イ）点（アーム６ａ上の固定点）は、試験片３の初期取付け時には、座標系の原点（仮想点）と一致する。
【００１８】
次に、以上の座標関係を踏まえた上、図６を用いて、従来技術が有する課題を説明する。図６において、図６（ｃ）は、試験片３の初期取付け時のディスク２と試験片３の位置関係を示し、図６（ｂ）は、初期取付け後、所定の研摩代（試験片３の中心線で定義する）を研摩し終えたときのディスク２と試験片３の位置関係を示し、図６（ａ）は、さらに研摩部材４を取除くと共に予備研摩後の試験片３をディスク２に当接した状態を示すもので、この状態は測定開始直前の位置関係を示す。
【００１９】
ここで、図６に示した斜線部はディスク２を示し、ドット部は試験片３を示す。図示の通り、試験片３の取付け時には円柱ピン形状の試験片３とディスク２は真直に当接するが、所定の予備研摩代を研摩し終えたときには、アーム６ａは所定角（β１°）だけ円弧方向ディスク２側に移動し、更に測定開始直前には研摩部材４を取除くため、アーム６ａは研摩部材４の厚みＴｋだけ、更に円弧方向ディスク２側に移動し、最終的に所定角（β２°）だけ円弧方向ディスク２側に移動する。
【００２０】
このとき、図６（ａ）に示すＡ部では、試験片３はディスク２と真直に当接することはなく、点ハで当接し、開角α°で図面上方向にスキマδＳを生じさせる。このように従来技術のアーム旋回機構６は、本質的に試験片３をディスク２に対し、傾斜して当接させる要因を備えていることが判る。
【００２１】
このことは、試験片３の厚みのバラツキによって、上記スキマが不揃いとなることを意味する。このスキマに不揃いがあると、試験片３に加わる荷重が不均一となり、結果的に摩擦係数の測定精度に悪影響を及ぼす。
【００２２】
このような試験片３の厚みのバラツキは、とりわけ、製品性状の物品から円柱ピン形状の試験片３を型抜きする合に生じ易い。正確な寸法形状に試験片３を作成しなければならない困難さは、一方では、この傾斜角又はスキマを随時、チェックしなければならない困難さを意味する。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
すなわち、請求項１の発明は、回転するディスクに試験片を当接し、前記試験片に所定の荷重を付与し、前記試験片に掛かるディスク周方向の摩擦力を測定するピンオンディスク型摩擦係数測定方法において、前記試験片に所定の荷重を付与する方法が、前記試験片をディスクに向かって直交方向に移動させるリニアガイド手段と、前記試験片を所定の荷重でディスクに押付ける荷重手段と、からなるピンオンディスク型摩擦係数測定方法である。このようにリニアガイド手段を用いることによって、常時、試験片をディスクに直交させることが可能になる。又、このことは自明のことであるから、これまで必要であった試験片とディスクの当接角度を確かめる手順を省略することができる。
【００２４】
請求項２の発明は、回転するディスクに試験片を当接し、前記試験片に所定の荷重を付与し、前記試験片に掛かるディスク周方向の摩擦力を測定するピンオンディスク型摩擦係数測定装置において、前記試験片に所定の荷重を付与する機構が、前記試験片をディスクに対向させる試験片固定台と、前記試験片固定台をディスクに向かって直交方向に移動させるリニアガイド機構と、前記試験片固定台を所定の荷重でディスクに押付ける荷重機構と、からなるピンオンディスク型摩擦係数測定装置である。このリニアガイド機構を機能させることによって試験片をディスクに直交させることが自明のこととなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係るピンオンディスク型摩擦係数測定方法および装置によれば、リニアガイド機構により試験片をディスクに対し、常時、真直に押付けることが可能になり、これによって、摩擦係数の測定精度が向上すること、及びこのリニアガイド機構で試験片を誘導することにより、原理的に試験片とディスクの傾斜角又はそのスキマをチェックする必要がなくなると言った効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面に基づいて説明する。ここで図１は本発明に係るピンオンディスク型摩擦係数測定装置の平面図であり、図２はその正面図である。
【００２７】
図１及び図２において、ピンオンディスク型摩擦係数測定装置１は、ディスク２を継手によって回転軸に結合し、軸受３０間に設けたプーリ４０と、モータ６０の回転軸に設けたプーリ４０に伝動ベルト５０を巻きかけて、前記ディスク２を所定の回転速度で回転させる。このディスク２の回転速度は回転軸に嵌合した回転検出歯車１１を図示しない電磁ピックアップセンサで検出する。
【００２８】
一方、主たる形状が円柱ピン形状となる試験片３は、試験片固定台５に接着固定された上、前記ディスク２に圧接される。このとき、試験片固定台５はリニアガイド機構７の移動台７ｂに固定されており、この移動台７ｂはレール７ａに沿って、ディスク２に直交する方向に自在に前後移動する。
【００２９】
この移動台７ｂの一方の側には、ワイヤ８ａを係止する止め具が設けられており、ここで係止されたワイヤ８ａは計４個の滑車８ｂを経由して、１８０°反対方向の荷重機構８の滑車８ｂに達し、最終的にこのワイヤ８ａの端末は重錘皿８ｃに接続される。
【００３０】
この重錘皿８ｃに所定の重錘を搭載し、試験片３に所定の荷重を付与し、この状態でディスク２をモータで回転させると、ディスク２と試験片３との間に摩擦力が働く。この摩擦力は、回転不能に支持された試験片固定台５に働く反力を荷重測定機構１０によって測定する。この摩擦力と前記荷重とから、摩擦係数を求めることができる。
【００３１】
以上の通り、試験片固定台５はリニアガイド機構７によって、その移動方向が常にディスク２に直交する方向に規制されているから、試験片３の厚みに依存することなく、常に試験片３はディスク２と真直に当接することになり、従来技術の課題であった開角α°又はスキマδＳを生じさせることはない。すなわち、本発明に係るリニアガイド機構７を用いることによって、従来技術の課題を解決することが可能になる。
【００３２】
以上のことから直截的に言えることは、本発明により、開角α°又はスキマδＳが生じないことが自明となることから、試験片３の作成が極めて容易となり、且つ、もう一方で、上記傾斜角又はスキマを常時、チェックする手間から開放されることを意味する。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例について説明する。使用した試験片３の寸法は、直径８ｍｍ、厚さ４．２ｍｍの円柱ピン形状のゴム組成物であった。また、ディスク２には、ステンレス鋼のディスクを用い、その直径は、２５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍであった。
【００３４】
また、研摩部材には、ＪＩＳ（Ｒ６２５１）の研摩布と接着テープを用いた。この研摩部材の厚み（Ｔｋ）は、１．０ｍｍであり、このときの予備研摩代は試験片の中心線位置で０．３ｍｍとした。又、摩擦力は試験片取付け台５と一体に配されたアーム６ａに歪みゲージ（荷重測定機構１０）を貼付し、図示しない動歪計を用いて測定した。
【００３５】
このときのディスク２の回転数は、５６０ｒｐｍであり、重錘重量は、１２Ｎｅｗｔｏｎであった。又、ディスク２の慣性能率が大となることから、緊急時にモータの自然停止を待っていては、危険を伴うため、この回転軸にはディスクブレーキ装置９を設けている。
【００３６】
同様に試験中に試験片３が脱落し、試験片固定台５とディスク２が直接に接触すると、ディスク２の当接面を損傷させることから、これを防止するために、接触防止用の樹脂製ストッパー１２が設置されている。
【００３７】
結果は、試験片３とディスク２の当接状態を逐次、チェックすると言う手順を必要とせず、且つ、安定した測定を可能にする極めて優れた方法であることが確認できた。
【００３８】
尚、本発明は、特に測定精度を必要とする動摩擦係数の測定に関して有効に利用できるものであるが、本発明方法及び装置を試験片３の摩耗試験に使用することは任意に成し得ることである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係るピンオンディスク型摩擦係数測定方法および装置は、汎用摺動部材の動摩擦係数の測定、或いは伝動ベルトの動摩擦係数の測定等に利用されるものであって、とりわけ、試験片の厚みに影響されることなく、試験片をディスクに対し、真直に押付けることを可能にするから、この試験片の作成と試験の手順を極めて容易にする。すなわち、多方面の用途に使用される摺動部材の動摩擦係数に関する新たな課題の解決に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るピンオンディスク型摩擦係数測定装置の平面図
【図２】本発明に係るピンオンディスク型摩擦係数測定装置の正面図
【図３】従来例に係るピンオンディスク型摩擦係数測定装置の平面図
【図４】従来例に係るピンオンディスク型摩擦係数測定装置の正面図
【図５】従来例に係る試験片の取付図であり、図５（ａ）は全体図、図５（ｂ）は座標を示す概略図である。
【図６】従来例に係る試験片の移動図であり、図６（ａ）は試験片取付け図、６（ｂ）は予備研摩終了図、図５（ｃ）は測定開始図を示す。
【符号の説明】
【００４１】
１    ピンオンディスク型摩擦係数測定装置
２    ディスク
３    試験片
４    研摩部材
５    試験片固定台
６    アーム旋回機構
６ａ  アーム
６ｂ  ピン
７    リニアガイド機構
７ａ  レール
７ｂ  移動台
８    荷重機構
８ａ  ワイヤ
８ｂ  滑車
８ｃ  重錘皿
９    ディスクブレーキ
１０  荷重測定機構
１１  回転検出歯車
１２  ストッパー
３０  軸受
４０  プーリ
５０  ベルト
６０  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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