(57)【要約】【課題】試験片の耐摩耗性を精度良く評価することができる摩耗試験機を提供する。【解決手段】摩耗試験機１０は、試験片１１を保持する保持部２１と、試験片１１を検査具１２に対して移動させる可動部３０とを備え、回転動作中の検査具１２の外周面に試験片１１を押圧させることで摩耗試験を行う。摩耗試験を行っている間に、変位計３５では、試験片１１の摩耗に伴って変位する検査具１２と保持部２１との間の距離が計測される。記録部３７では、変位計３５の計測結果が連続的に取得されて記録される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に回転する円盤状の検査具と、摩耗試験の対象となる試験片を保持する保持部と、該試験片を該検査具に対して相対移動させる可動部とを備え、回転動作中の該検査具の外周面に該試験片を押圧させて該試験片を摩耗させる摩耗試験を行うための摩耗試験機であって、
前記摩耗試験を行っている間に、前記試験片の摩耗量を検出する摩耗量検出部と、
前記摩耗量検出部の検出結果を連続的に取得して記録する記録部とを備えたことを特徴とする摩耗試験機。
【請求項２】
請求項１において、
前記摩耗量検出部は、前記試験片の摩耗に伴って変位する前記検査具と前記保持部との間の距離を計測する変位計で構成されていることを特徴とする摩耗試験機。
【請求項３】
請求項２において、
前記変位計には、永久磁石が設けられ、
前記変位計は、前記永久磁石の磁力によって前記保持部に固定されていることを特徴とする摩耗試験機。
【請求項４】
請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
前記試験片は、車両用のブレーキロータであることを特徴とする摩耗試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩耗試験機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転動作中の検査具（試験片よりも硬い素材からなる回転リング）の外周面に摩耗試験の対象となる試験片を押圧させて試験片を摩耗させる摩耗試験機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の摩耗試験機では、摩耗試験後の試験片の重量や形状等の変化量を摩耗量とし、この摩耗量に基づいて耐摩耗性の評価を行っている。具体的に、まず、摩耗試験前に試験片の重量等を記録する。次に、摩耗試験機によって試験片を摩耗させ、所定の試験時間が経過したときに摩耗試験を終了する。そして、摩耗試験前後の試験片の重量等を比較することで試験片の摩耗量を判断し、試験片の耐摩耗性を評価するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６２３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の摩耗試験機のように、摩耗試験前後の試験片の重量等を比較しただけでは、試験片の耐摩耗性を精度良く評価することができないという問題がある。
【０００６】
具体的に、摩耗試験の初期段階では、検査具と試験片とが線接触しており、接触面積が少ないために試験片に加わる応力が大きくなる傾向にある。そのため、摩耗試験の初期段階では、試験片が定常的に摩耗するのではなく、試験片の表面が破壊されて摩耗量が大きくなる等、試験片の摩耗量が安定せずにばらついてしまうことがある。また、このような摩耗試験の初期段階での摩耗量のばらつきは、試験片の表面粗さや金属組織等の様々な要因によっても生じる。
【０００７】
そして、摩耗試験の試験時間が十分に経過した後では、試験片が定常的に摩耗して摩耗量が安定することとなるが、上述した初期の摩耗量のばらつきが影響して、同じ耐摩耗性を有する試験片であっても、最終的な摩耗量が大きく異なってしまい、耐摩耗性の評価を精度良く行うことが困難となる。
【０００８】
ここで、試験時間を細かく区切って、その都度、試験片の重量等を摩耗試験前の試験片と比較することで、摩耗量の変化を正確に把握することも考えられるが、摩耗試験の全体的な工数が増えてしまい、手間がかかってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、試験片の耐摩耗性を精度良く評価することができる摩耗試験機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、周方向に回転する円盤状の検査具と、摩耗試験の対象となる試験片を保持する保持部と、該試験片を該検査具に対して相対移動させる可動部とを備え、回転動作中の該検査具の外周面に該試験片を押圧させて該試験片を摩耗させる摩耗試験を行うための摩耗試験機を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１１】
すなわち、第１の発明は、前記摩耗試験を行っている間に、前記試験片の摩耗量を検出する摩耗量検出部と、
前記摩耗量検出部の検出結果を連続的に取得して記録する記録部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
第１の発明では、摩耗量検出部では、摩耗試験を行っている間に試験片の摩耗量が検出される。また、記録部では、摩耗量の検出結果が連続的に取得されて記録される。
【００１３】
これにより、試験片の摩耗量の推移を連続的に記録することができるので、試験片の初期摩耗や定常摩耗を可視化して、試験片の耐摩耗性を精度良く評価することができる。また、試験時間の経過によって試験片の摩耗がどのように進行しているのかを、１回の摩耗試験を行うだけで正確に把握できるので、耐摩耗性の評価を短時間で行うことができる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、
前記摩耗量検出部は、前記試験片の摩耗に伴って変位する前記検査具と前記保持部との間の距離を計測する変位計で構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
第２の発明では、摩耗量検出部を変位計で構成している。これにより、試験片の摩耗量を、試験片の摩耗に伴って変位する検査具と保持部との間の距離によって計測することができる。
【００１６】
第３の発明は、第２の発明において、
前記変位計には、永久磁石が設けられ、
前記変位計は、前記永久磁石の磁力によって前記保持部に固定されていることを特徴とするものである。
【００１７】
第３の発明では、永久磁石の磁力によって変位計を保持部に固定している。これにより、変位計の取り付け及び取り外しが簡単にできるので、変位計の位置調整を容易に行うことができる。
【００１８】
第４の発明は、第１乃至第３の発明のうち何れか１つにおいて、
前記試験片は、車両用のブレーキロータであることを特徴とするものである。
【００１９】
第４の発明では、安全性が重視される車両用のブレーキロータに対して本発明を適用することで、ブレーキロータの耐摩耗性を精度良く評価することができ、製品の信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、試験片の摩耗量の推移を連続的に記録することができるので、試験片の初期摩耗や定常摩耗を可視化して、試験片の耐摩耗性を精度良く評価することができる。また、試験時間の経過によって試験片の摩耗がどのように進行しているのかを、１回の摩耗試験を行うだけで正確に把握できるので、耐摩耗性の評価を短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る摩耗試験機の概略構成を示す斜視図である。
【図２】摩耗試験機の概略構成を示す平面図である。
【図３】試験片が摩耗したときの図２相当図である。
【図４】試験片の摩耗量の推移を示すグラフ図である。
【図５】試験片の耐摩耗性を比較するためのグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２３】
図１に示すように、摩耗試験機１０は、回転動作中の検査具１２に試験片１１を押圧させて摩耗させる摩耗試験を行うためのものである。具体的に、摩耗試験機１０は、試験片１１よりも硬い素材からなる回転リングで構成された円盤状の検査具１２を周方向に回転させる回転制御部１５と、摩耗試験の対象となる板状の試験片１１を保持するとともに試験片１１を移動させて検査具１２に押圧させる保持可動部２０とを備えている。なお、本実施形態では、試験片１１として車両用のブレーキロータを想定しているが、この形態に限定するものではない。なお、一般的に、ブレーキロータは鋳鉄製であり、この場合に検査具１２に用いる回転リングとしては、ＳＵＪ等のベアリング鋼が使用される。
【００２４】
回転制御部１５は、上下方向に延びる駆動軸１６と、駆動軸１６の上端に取り付けられた円盤状の検査具１２と、駆動軸１６の下端に取り付けられて駆動軸１６を回転させるモータ１７とを有する。検査具１２は、モータ１７を駆動することにより、駆動軸１６とともに周方向に一定の回転速度で回転する。なお、図１に示す例では、モータ１７を駆動軸１６に直結させているが、プーリーやベルトを介して駆動軸１６とモータ１７とを連結させるようにしてもよい。
【００２５】
保持可動部２０は、試験片１１を保持する保持部２１と、保持部２１を検査具１２側に移動させる可動部３０とを有する。保持部２１は、水平方向に延びるアーム状の部材で構成され、試験片１１の摩耗対象面が検査具１２の外周面に対向する姿勢で試験片１１を保持する。
【００２６】
保持部２１の基端部（図１で左端部）には、上下方向に延びる中心軸２２が設けられている。保持部２１は、中心軸２２の軸心周りに回動可能に支持されている。保持部２１の先端部（図１で右端部）には、水平方向に延びる係合軸２３が設けられている。
【００２７】
保持部２１の上部には、上方に延びる把持部２４が設けられている。把持部２４は、作業者が保持部２１に試験片１１を取り付け又は取り外しする際に把持して、保持部２１を中心軸２２周りに回動させるためのものである。
【００２８】
可動部３０は、重量部材３１と、重量部材３１と係合軸２３とを繋ぐ引張ロープ３２と、引張ロープ３２が巻き掛けられるプーリー３３とを有する。
【００２９】
引張ロープ３２は、係合軸２３の軸方向に直交して水平方向の手前側（図１で左斜め下側）に延びている。プーリー３３は、引張ロープ３２が巻き掛けられることで、係合軸２３から水平方向に延びる引張ロープ３２の端部が下方に向かうように方向転換させる。
【００３０】
重量部材３１は、引張ロープ３２の下端に取り付けられ、重量部材３１の自重によって引張ロープ３２を下方に引っ張っている。これにより、保持部２１が中心軸２２周りに回動して、試験片１１が検査具１２の外周面に押圧されるように移動する。重量部材３１の重量を変更することにより、試験片１１の押圧力を設定することができる。
【００３１】
図２に示すように、保持部２１における試験片１１が保持されている面とは反対側の面には、摩耗量検出部としての変位計３５が取り付けられている。変位計３５は、保持部２１と検査具１２との間の距離を計測するものである。
【００３２】
具体的に、図３に示すように、摩耗試験を行ってから所定の試験時間が経過すると、検査具１２によって試験片１１が削られて摩耗する。ここで、保持部２１は、可動部３０の重量部材３１によって検査具１２側に常に引っ張られているので、試験片１１の摩耗に伴って検査具１２側に移動する。そのため、摩耗試験を行っている間に、変位計３５を用いて検査具１２と保持部２１との間の距離を計測することで、試験片１１の摩耗量を検出することができる。
【００３３】
変位計３５の先端部には、永久磁石３６が設けられている。保持部２１は、金属材料で構成されており、永久磁石３６の磁力によって、変位計３５が保持部２１に固定される。このようにすれば、変位計３５の取り付け及び取り外しが簡単にできるので、変位計３５の位置調整を容易に行うことができる。
【００３４】
変位計３５には、記録部３７が接続されている。記録部３７は、例えばパソコン等で構成されており、変位計３５の計測結果を連続的に取得して記録するものである。
【００３５】
このような構成とすれば、試験片１１の摩耗量の推移を連続的に記録することができるので、試験片１１の初期摩耗や定常摩耗を可視化して、試験片１１の耐摩耗性を精度良く評価することができる。また、試験時間の経過によって試験片１１の摩耗がどのように進行しているのかを、１回の摩耗試験を行うだけで正確に把握できるので、耐摩耗性の評価を短時間で行うことができる。
【００３６】
図４に示すように、記録部３７で記録された試験片１１の摩耗量の推移を示すデータは、グラフ化して確認することができる。図４に示す例では、耐摩耗性の異なる２つの試験片１１に対して、それぞれ複数回の摩耗試験を行っている。複数回の摩耗試験は、試験片１１がブレーキロータである場合、円周方向の異なる位置に対してそれぞれ行っている。
【００３７】
なお、図４に示す例では、縦軸を摩耗量とし、横軸をＦ・Ｌ（荷重×検査具の走行距離）としている。つまり、横軸は、実質的に、摩耗試験の試験時間を表していることとなる。
【００３８】
ここで、２つの試験片１１のデータを区別するために、一方の試験片１１の摩耗量の推移を実線で示し、他方の試験片１１の摩耗量の推移を破線で示している。
【００３９】
ここで、摩耗試験の初期段階においては、摩耗量にばらつきが生じていることが分かる（図４のハッチング領域を参照）。これは、摩耗試験の初期段階では、検査具１２と試験片１１とが線接触しており、接触面積が少ないために試験片に加わる応力が大きくなる傾向にあるため、試験片１１の表面が破壊されて摩耗量が大きくなる等、試験片１１の摩耗量が安定せずにばらついてしまうからである。
【００４０】
そのため、試験片１１の耐摩耗性を評価するためには、この初期段階のばらつきを除去して耐摩耗性を比較しやすくしたデータに変換するのが好ましい。具体的には、図４に黒丸を付している摩耗量の推移を示す各グラフ線のそれぞれの最終点が１点に重なるように、各グラフ線を縦軸方向にシフトさせることで、図５に示すグラフ図に変換する。
【００４１】
図５に示すように、実線で示すグラフ線の傾斜角度の方が、破線で示すグラフ線の傾斜角度よりも緩やかであることが分かる。つまり、実線のグラフ線の試験片１１は、破線のグラフ線の試験片１１よりも摩耗量が少なく、耐摩耗性が高いことが分かる。
【００４２】
そして、試験片１１としてのブレーキロータの円周位置によって摩耗量が変化していることを定量的に判断することができるので、円周位置でばらつきがどの程度発生しているかを判断することができる。
【００４３】
《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００４４】
本実施形態では、試験片１１を検査具１２側に移動させる可動部３０として、重量部材３１の重量によって保持部２１を引っ張って移動させる形態について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、保持部２１をシリンダ等の駆動機構によって進退させてもよい。また、検査具１２と保持部２１とを相対移動させればよいので、保持部２１を検査具１２側に移動させるのではなく、検査具１２を保持部２１側に移動させる構成としてもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、変位計３５を用いて保持部２１と検査具１２との間の距離を計測することで、試験片１１の摩耗量を検出するようにしたが、この形態に限定するものではない。つまり、摩耗試験を行っている間に、試験片１１の摩耗量を検出できるのであれば、その他の手段を用いても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明したように、本発明は、試験片の耐摩耗性を精度良く評価することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【００４７】
１０    摩耗試験機
１１    試験片
１２    検査具
２１    保持部
３０    可動部
３５    変位計（摩耗量検出部）
３６    永久磁石
３７    記録部
【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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