(57)【要約】【課題】  改良された押圧ピースを本体ピースに弾力的に保持させて摩擦測定面に対して緩衝する押圧力とすることで測定波形に乱れのない摩擦係数を検出可能としたピンオン摩擦試験装置を提供するものである。【解決手段】  試験片１を固定した往復動盤３と、上記試験片の上面１Ａに所定の押圧力Ｆを付与するピン構造体１０と、上記往復動盤の駆動時に生ずるピン構造体の歪みを検知する歪みセンサーＳと、上記歪みセンサーからの出力波形から摩擦係数μを検出表示する演算処理手段ＥＯと、を具備したピンオン摩擦試験装置１００にして、上記ピン構造体１０は歪みセンサーＳを付設した本体ピース５と、上記本体ピースの先端側の係合部５Ａに  がる後端側の係合部７Ａを設けた押圧ピース７と、上記本体ピース５の先端側の係合部と押圧ピースの後端側の係合部とを弾性部材２０で接合したものである。【選択図】図１
2008256490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片を固定した往復動盤と、上記試験片の上面に所定の押圧力で押圧されるピン構造体と、上記ピン構造体に対面して配置された往復動盤の駆動時に生ずるピン構造体の歪みを検知する歪みセンサーと、上記歪みセンサーからの出力波形から摩擦係数を検出表示する演算処理手段と、を具備したピンオン摩擦試験装置において、上記ピン構造体は歪みセンサーを付設した本体ピースと、上記本体ピースの先端側に隣接する押圧ピースとから構成され、上記本体ピースの先端側に係合部を形成するととともに押圧ピースの後端側に上記係合部と係合する係合部を形成し、上記本体ピース側の係合部と押圧ピース側の係合部との間に介在した弾性部材により接合されて一体形成されていることを特徴とするピンオン摩擦試験装置。
【請求項２】
試験片を固定した回転円盤と、上記試験片の上面に所定の押圧力で押圧されるピン構造体と、上記ピン構造体に対面して配置された回転円盤の駆動時に生ずるピン構造体の歪みを検知する歪みセンサーと、上記歪みセンサーからの出力波形から摩擦係数を検出表示する演算処理手段と、を具備したピンオン摩擦試験装置において、上記ピン構造体は歪みセンサーを付設した本体ピースと、上記本体ピースの先端側に隣接する押圧ピースとから構成され、上記本体ピースの先端側に係合部を形成するととともに押圧ピースの後端側に上記係合部と係合する係合部を形成し、上記本体ピース側の係合部と押圧ピース側の係合部との間に介在した弾性部材により接合されて一体形成されていることを特徴とするピンオン摩擦試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工機やその他の各種加工機でワーク面に加工された加工面の摩擦係数を測定する摩擦試験装置において、特に加工面に押圧するピン構造体を改良したピンオン摩擦試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、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例として、円柱ピン形状の試験片（押圧ピン）の厚みに影響されることなく、常に試験片をディスク（摩擦係数を測定するワーク）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たものがある。その構成は、回転するディスクと、このディスクに固定状態で当接する試験片と、この試験片をディスクに直交する方向に前後移動させるリニアガイド機構と、この試験片を所定の荷重でディスクに押付ける荷重機構と、この試験片に掛かるディスクの周方向に作用する摩擦力を測定する荷重測定機構とからなるものである（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
また、試験ピンの一端を固定治具に固定し、この試験ピンの他端を被試験物と接触させて摩擦摩耗試験を行うピンオンディスク方式の摩擦摩耗試験機を用いるに際し、試験時に加わる押圧力を試験ピン側面の幅広い面積で受けるよう構成して、押圧力の一点集中を防止する。これにより、試験時に試験ピンに加わる応力を広い面で受けるように構成しているため、試験ピンが安定化され、より厳しい試験条件下での測定が可能となるものである（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３４７００号公報
【特許文献２】特開平５−１３３８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記公知例となるピンオン摩擦試験装置において、円柱ピン形状の試験片は、こ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固定的に配置できる利点を有している。また、試験時に試験ピンに加わる応力を広い面で受けるように構成して、試験ピンの安定化を図り厳しい試験条件下での測定を可能としたものである。しかし、図５に示すように、円柱ピン形状の押圧ピン３０は、支持ホルダに剛性的に強固に固定された状態でワークＷの摩擦測定面Ｗ１に押圧されるから、摩擦測定面Ｗ１に対して押圧ピン３０の外周縁（エッヂ）３０Ａが鋭角的になって試験片（ワーク）Ｗとの摩擦面に突っ掛かりを起して摩擦抵抗に乱調が発生し、測定波形に乱れが頻繁に発生して摩擦係数を正確に測定できないという問題点がある。図５（ａ）は、円板状のワークＷを回転した状態を示し、図５（ｂ）は、円板状のワークＷを往復動した状態を示している。図６は、上記図５（ｂ）において、円板状のワークＷを往復動した時の摩擦係数の測定波形を示し、その波形に乱れが頻繁に発生して摩擦係数を正確に測定できないことが分かる。即ち、押圧ピン３０がプラス端側とマイナス端側のリニアポジションの折り返し点（往復動の折り返し点）において、その押圧ピン３０のエッヂが強い引っ掛り力となって働く為に、摩擦係数がプラス側（０．０２〜０．２５の広い乱れ）とマイナス側（−０．０２〜−０．２５の広い乱れ）にパルス状に発生する。図５（ａ）の回転状態においては、図７のプラス側（０．０２〜０．２５の広い乱れ）のパルス状波形として測定される。
【０００６】
本発明の課題は、上記従来のピンオンディスク型摩擦係数測定方法及びその装置における押圧ピンの問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、特に、押圧ピースを本体ピースに弾力的に保持させて摩擦測定面に対して緩衝する押圧力とすることで測定波形に乱れのない摩擦係数を検出可能としたピンオン摩擦試験装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１のピンオン摩擦試験装置は、試験片を固定した往復動盤と、上記試験片の上面に所定の押圧力で押圧されるピン構造体と、上記ピン構造体に対面して配置された往復動盤の駆動時に生ずるピン構造体の歪みを検知する歪みセンサーと、上記歪みセンサーからの出力波形から摩擦係数を検出表示する演算処理手段と、を具備したピンオン摩擦試験装置において、上記ピン構造体は歪みセンサーを付設した本体ピースと、上記本体ピースの先端側に隣接する押圧ピースとから構成され、上記本体ピースの先端側に係合部を形成するととともに押圧ピースの後端側に上記係合部と係合する係合部を形成し、上記本体ピース側の係合部と押圧ピース側の係合部との間に介在した弾性部材により接合されて一体形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２のピンオン摩擦試験装置は、試験片を固定した回転円盤と、上記試験片の上面に所定の押圧力で押圧されるピン構造体と、上記ピン構造体に対面して配置された回転円盤の駆動時に生ずるピン構造体の歪みを検知する歪みセンサーと、上記歪みセンサーからの出力波形から摩擦係数を検出表示する演算処理手段と、を具備したピンオン摩擦試験装置において、上記ピン構造体は歪みセンサーを付設した本体ピースと、上記本体ピースの先端側に隣接する押圧ピースとから構成され、上記本体ピースの先端側に係合部を形成するととともに押圧ピースの後端側に上記係合部と係合する係合部を形成し、上記本体ピース側の係合部と押圧ピース側の係合部との間に介在した弾性部材により接合されて一体形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明のピンオン摩擦試験装置は、上記構成要件からなり、以下のように作用する。
請求項１と２において、ピンオン摩擦試験装置の機能は、試験片（測定用のワーク）を固定した回転円盤又は往復動盤と、上記試験片の上面に所定の押圧力を付与するピン構造体と、上記回転円盤又は往復動盤の駆動時に生ずるピン構造体の歪みを検知する歪みセンサーと、上記歪みセンサーからの出力波形から摩擦係数を検出表示する演算処理手段とにより、試験片表面の摩擦係体数を検出するものであり、上記ピン構造体は歪みセンサーを付設した本体ピースと、上記本体ピースの先端側の係合部に接合すべく後端側に係合部を設けた押圧ピースとからなり、上記本体ピースの係合部と押圧ピースの係合部とを弾性部材で接合したものである。
【００１０】
しかして、上記ピン構造体の押圧ピースは、試験片に対して押圧力を付与すべく所定の押圧力で面当たりし、回転円盤による回転運動や往復動盤による往復運動で試験片の上面を滑り移動される。上記試験片の滑り移動に対して、ピン構造体の押圧ピースは、弾性部材により弾力的に本体ピースに固定されているから、試験片との摩擦面に引っ掛かりを起して摩擦抵抗が瞬発的に増大しようとするも試験片の面上をスムーズに滑る。この結果、歪みセンサーの測定波形の乱れ（大きなピーク測定波形）が最小限に緩和されて感知しない。これにより、高精度に試験片の摩擦係数が検出されるとともに、試験片の評価が正確に行われる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１と２によるピンオン摩擦試験装置は、試験片の移動に対して、ピン構造体の押圧ピースは、弾性部材により弾力的に感知レバーに固定されているから、たとえ、試験片の摩擦面との間で引っ掛かりを起して摩擦抵抗が瞬発的に増大しようとしても摩擦測定面上をスムーズに滑り、歪みセンサーは測定波形の乱れを最小限に緩和された真の摩擦抵抗による測定波形を高感度に感知できる。これにより、高精度に試験片の摩擦係数が検出されるとともに、試験片の評価が正確にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明によるピンオン摩擦試験装置のピン構造体について、図面に示す第１の実施の形態により説明する。図１は往復動式となるピンオン摩擦試験装置の概要とピン構造体の拡大図、図２は摩擦係数の実測データ図、図３は回転式となるピンオン摩擦試験装置の概要とピン構造体の拡大図、図４は摩擦係数の実測データ図である。
【００１３】
図１〜図２により、本発明の第１の実施の形態のピンオン摩擦試験装置１００におけるピン構造体１０の概要を説明する。
その構成は、試験片（ワーク）１を上面に適宜固定手段（図示なし）で固定した往復動盤３と、上記試験片１の上面（摩擦測定面となる）１Ａに所定の押圧力Ｆが錘（図示なし）で付与されているピン構造体１０と、上記往復動盤３の駆動時に生ずるピン構造体１０の歪みを検知する歪みセンサーＳと、上記歪みセンサーの出力波形Ｒから摩擦係数μを演算表示する演算部Ｅ１と表示部Ｅ２とからなる演算表示手段ＥＯとにより、試験片表面の摩擦係数μを検出するものである。上記ピン構造体１０は、歪みセンサーＳを付設した本体ピース５と、上記本体ピース５の先端側の係合部（図示の凸部又は凹部となる）５Ａに接合する後端側の係合部（図示の凹部又は凸部となる）７Ａを設けた押圧ピース７と、上記本体ピース５の先端側の係合部５Ａと押圧ピースの後端側の係合部とを、弾性部材２０、例えば、ゴム体またはシリコン樹脂で接合したものである。上記弾性部材２０により、ノイズとなる高調波（試験片と押圧ピースとの間で引っ掛かりを起して摩擦抵抗が瞬発的に増大し、解放されたときに起きる大きく乱れた測定波形）による本体ピース５の振動が適度に減衰させられ、高精度に試験片の摩擦係数μが検出される。
更に、押圧ピース７の平坦な先端面７Ｂは、その外周縁７Ｃが大きな曲率半径で面取りされている。勿論、先端面７Ｂは緩やかな円弧断面に形成されるとともに外周縁７Ｃを大きな曲率半径で面取しても良い。これにより、押圧ピース７の先端面７Ｂ及び外周縁７Ｃが試験片１の上面１Ａと円滑な滑り移動が行え、引っ掛かりによる歪みセンサーＳの乱調を防止する構成になっている。
【００１４】
本発明のピンオン摩擦試験装置１００は、上記ピン構造体１０からなり、以下のように作用する。
ピンオン摩擦試験装置１００の機能は、試験片（ワーク）１を固定した往復動盤３と、上記試験片１の上面１Ａに所定の押圧力Ｆを付与するピン構造体１０とを主体としている。そして、上記往復動盤３の駆動時に試験片（ワーク）１の移動で生ずるピン構造体１０の歪みは、歪みセンサーＳにより検出され、この歪みセンサーの出力波形Ｒから演算表示手段ＥＯにける演算部Ｅ１で摩擦係数μを算出し、表示部Ｅ２に表示されるものである。
即ち、上記ピン構造体１０は、歪みセンサーＳを付設した本体ピース５と、上記本体ピース５の先端側の係合部５Ａに接合される後端側の係合部７Ａを設けた押圧ピース７とからなり、上記先端側の係合部５Ａと後端側の係合部７Ａとを弾性部材２０で接合したものである。これにより、上記ピン構造体１０の押圧ピース７は、試験片１の上面１Ａに対して押圧力Ｆを付与すべく所定の圧力で面当たりさせている。そして、往復動盤３による往復運動で試験片１の上面１Ａを滑り移動させる。上記試験片の移動に対して、ピン構造体１０の押圧ピース７は、弾性部材２０を介して弾力的に本体ピース５に固着され、且つ押圧ピース７の平坦な先端面７Ｂは、その外周縁７Ｃが大きな曲率半径で面取りされているから、試験片１の上面１Ａに対して引っ掛かりを起こさず、たとえ、大きな摩擦抵抗が突発的に起きても上面１Ａ上をスムーズに滑り、歪みセンサーＳは引っ掛かりが無いことから高調波の乱調を感知しない。これにより、高精度に試験片の摩擦係数μが検出されるとともに、試験片の評価が正確に行われる。
【００１５】
次に、上記ピンオン摩擦試験装置１００における摩擦係数μの計測波形を、図２により説明する。薄い実線で示す正弦波Ｐは、試験片１の往復移動となるリニアポジション（プラス側とマイナス側）を示している。濃い実線で示した周波数の高い計測波形Ｒは、摩擦係数μを示している。図から、摩擦係数μの数値変化は、プラス側とマイナス側に発生し、且つ試験片１が正方向または負方向に動き始める往復移動の立ち上がり時に矩形波状に立ち上がる。その摩擦係数の乱れ幅は、プラス側（０．０５〜０．１８の乱れ）と、マイナス側（−０．０５〜−０．１８の乱れ）に狭く収まっている。即ち、図６に示す従来の押圧ピン３０のデータであるプラス側（０．０２〜０．２５の広い乱れ）とマイナス側（−０．０２〜−０．２５の広い乱れ）よりも、摩擦係数の乱れ幅が狭められていることが判明した。
【００１６】
以上、本発明の第１の実施の形態となるピンオン摩擦試験装置１００によれば、下記のような効果が発揮される。
即ち、ピン構造体１０の押圧ピース７は、弾性部材２０による接合で弾力的に本体ピース５に固着されているから、試験片１との摩擦面となる上面１Ａに引っ掛かりを起して摩擦抵抗が瞬発的に起きても摩擦測定面となる上面をスムーズに滑り、歪みセンサーＳは測定波形の乱れを最小限に抑制できる。これにより、高精度に試験片１の摩擦係数μが検出されるとともに、試験片の評価が正確にできる。
【００１７】
続いて、図３〜図４により、本発明の第２の実施の形態となるピンオン摩擦試験装置２００のピン構造体１０を説明する。このピンオン摩擦試験装置２００は、往復動盤３に替えて回転円盤４０としたものである。その他の構成は、第１の実施の形態となるピンオン摩擦試験装置１００のピン構造体１０と同一につき、同一符号を附して説明を省略する。尚、上記ピン構造体１０は、円柱体であり、先端係合部５Ａと後端係合部７Ａとは、円錐断面の先端係合部５Ａと後端係合部７Ａであるが、これを凹凸断面としても良い。更には、図８に示すように、四角柱のピン構造体１０´とし、これらの先端係合部５Ａと後端係合部７Ａとを、二面構成の凹凸断面としても良い。このピン構造体１０´による時は、試験片１の移動方向が矢印方向に限定される。
【００１８】
第２の実施の形態となるピンオン摩擦試験装置２００のピン構造体１０は上記構成からなり、以下のように作用する。
ピンオン摩擦試験装置２００の機能は、試験片１を固定した回転円盤４０と、上記試験片１の上面に所定の押圧力Ｆを付与するピン構造体１０を主体としている。そして、上記回転円盤４０の駆動時に生ずるピン構造体１０の歪みは歪みセンサーＳにより検出し、この歪み値から試験片１における表面の摩擦係数μを検出するものである。しかして、上記ピン構造体１０は、歪みセンサーＳを付設した本体ピース５と、上記本体ピース５の先端側の係合部５Ａに接合する後端側の係合部７Ａを設けた押圧ピース７とからなり、上記先端側の係合部５Ａと後端側の係合部７Ａとを弾性部材２０で接合したものである。これにより、上記ピン構造体１０の押圧ピース７は、試験片１に対して所定の圧力Ｆを付与すべく錘で面当たりさせている。これで、回転円盤４０に載る試験片１を回転運動させて試験片１の上面１Ａを押圧ピース７との間で回転移動させる。上記試験片の移動に対して、ピン構造体１０の押圧ピース７は、弾性部材２０を介して弾力的に本体ピース５に固着されているから、試験片１の摩擦面となる上面１Ａに引っ掛かりを起こさず、摩擦抵抗が突発的に起きても摩擦測定面上をスムーズに滑る。しかして、歪みセンサーＳは引っ掛かりによる高調波の乱調を感知しない。この結果、高精度に試験片の摩擦係数が検出されるとともに、試験片の評価が正確に行われる。
【００１９】
次に、上記ピンオン摩擦試験装置２００における摩擦係数μの計測波形を、図４により説明する。薄い実線で示す回転波形Ｐ１は、試験片１の回転動となるリニアポジション（プラス側とマイナス側）を示している。濃い実線で示す周波数の高い計測波形Ｒ１は、摩擦係数を示している。図から、摩擦係数の値は、プラス側に発生し、且つ試験片１が正方向に動き始める回転動の立ち上がり時に矩形波として立ち上がる。その摩擦係数の乱れ幅は、プラス側（０．０５〜０．１８の乱れ）に狭く収まっている。即ち、図７に示す従来の押圧ピース３０のデータであるプラス側（０．０２〜０．２５の広い乱れ）よりも、摩擦係数の乱れ幅が狭められていることが判明した。
【００２０】
本発明の第２の実施の形態となるピンオン摩擦試験装置２００のピン構造体１０によれば、第１の実施の形態となるピンオン摩擦試験装置１００と、同様な作用・効果が発揮される。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明のピンオン摩擦試験装置において、採用されたピン構造体は、特に、周期構造体を表面に加工した試験片の摩擦係数を観測する装置として採用すると、繊細な溝の摩擦係数が測定できる。また、ピンオン摩擦試験装置以外の他の適宜試験装置のピックアップ用のピンとしても採用される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、ピンオン摩擦試験装置のピン構造体の斜視図と断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示し、摩擦試験の特性図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示し、ピンオン摩擦試験装置のピン構造体の斜視図と断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示し、摩擦試験の特性図である。
【図５】従来装置のピン構造体の正断面図と作用図である。
【図６】従来装置のピン構造体の摩擦試験の特性図である。
【図７】従来装置のピン構造体の摩擦試験の特性図である。
【図８】本発明のピン構造体の変形実施例の斜視図である。
【符号の説明】
【００２３】
１        試験片
１Ａ      上面（摩擦面）
３        往復動盤
５        本体ピース
５Ａ      先端側の係合部
７        押圧ピース
７Ａ      後端側の係合部
７Ｂ      先端面
７Ｃ      外周縁
１０      ピン構造体
１０´    ピン構造体
２０      弾性部材
４０      回転円盤
Ｓ        歪みセンサー
ＥＯ      演算表示手段
Ｅ１      演算部
Ｅ２      表示部
Ｆ        押圧力
Ｐ，Ｐ１  正弦波と回転波形
Ｒ，Ｒ１  計測波形
μ        摩擦係数
１００    ピンオン摩擦試験装置
２００    ピンオン摩擦試験装置
【図１】
2008256490.tif 000003
【図２】
2008256490.tif 000004
【図３】
2008256490.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008256490.tif 000009
【図８】
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