JPH01250731A

JPH01250731A - 摩擦損失測定装置

Info

Publication number: JPH01250731A
Application number: JP7657988A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Hiraoka; 平岡　尚文
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-10-05
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JP2967826B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は摩擦損失測定装置に関する。

（従来の技術）例えば、往復動シールに用いられている従来の摩擦損失
測定装置について第２図を参照して説明する。

第２図において、ピストン１は小径部と大径部とを有し
、その小径部側の一端が固定されている。

このピストン１の大径部の外周には、長手方向に沿って
２個所に取付けられたシール２を介してシリンダ３が摺
動可能に設けられている。２個のシール２、ピストン１
及びシリンダ３で囲まれる空間には、ピストン１に接続
されたガス供給管４から、ピストン１に設けられた連通
孔１ａを通してガスが供給される。上記シリンダ３の軸
部はリニアガイドベアリング５を介して支持され、更に
コネクティングロッド６と連結されている。このコネク
ティングロッド６にはクランクシャフト７が回転自在に
挿入され、このクランクシャフト７の両端部は主軸受８
によって軸支され、その一端に取付けられたモータ９に
よって回転するようになっている。

上記２個のシールの摩擦力は、例えばピストン１の小径
部に歪みゲージ１０を取付けることにより測定すること
ができる。ただし、実際の機器においては、摩擦力とし
ての値よりも、摩擦仕事（いわゆる摩擦損失すなわち単
位時間当りの（摩擦カ×虐勤距Ｉり）としての値が要求
されることが多い。そこで、従来は摩擦損失の測定装置
として、以下の２つのうち少なくともいずれか一方が使
用されているが、それぞれ問題点がある。

■摩擦力の平均値とシリンダ３の平均速度とから求める
もの。具体的には、歪みゲージ１０の出力をブリッジ回
路１１及びストレインアンプ１２を介して記録計２６に
入力する。一方、クランクシャフト７の近傍に回転検出
器２１を設け、その出力を回転計２２、回転計用のアン
プ２３を介して記録計２６に入力する。この結果、記録
計２６にはシリンダ３の往復動に応じた摩擦力の変動を
示すチャートが描かれる。このチャートをもとにして、
摩擦力の平均値とシリンダ３の平均速度（単位時間当り
の摺動距離）とを掛合わせて摩擦損失を求める。

しかし、一般的に摩擦力はシリンダ２の速度に応じて大
きく変動するため、記録計２６のチャートから摩擦力の
平均値を求めようとしても橘めて不正確になり、Ｓ凛損
失の測定Ｍ差が大きくなる。

■１〜ルクメータの平均指示値と回転数とから求める方
法。具体的には、クランクシャフト７の途中にトルクメ
ータ２４を設け、その出力をトルクメータ用のアンプ２
５を介して記録計２６に入力する。

一方、■と同様に回転検出器２１の出力を回転計２２、
回転計用のアンプ２３を介して記録計２６に入力する。

この結果、記録計２６ではトルクメータ２４の指示値と
クランクシャフト７の回転数との関係を示すチャートが
描かれる。このチャートをもとにして摩擦損失を求める
。

しかし、トルクメータ２４の指示値は、シール２での摩
擦損失分のほかにもリニアガイドベアリング５及び主軸
受８でのＩ！Ｊ［損失分を含んだ値となるため、シール
２の摩擦損失の測定誤差が大きくなる。

（発明が解決しようとする課題）以上のように、従来は特に往１動における摩擦損失の測
定に関しては摩擦力の速度依存性や軸受摩擦損失による
測定誤差が大きく、また測定にも手間がかかった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり
、測定誤差が小さく、かつ能率的な測定が可能な摩擦損
失測定装置を提供することを目的とする。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明の摩擦損失測定装置は、接触しながら相対運動す
る複数の試片間のＩ！Ｊ擦損失を測定する装置において
、微小時間毎に上記試片間に生じる摩擦力を検出する手
段と、微小時間毎の上記試片間の相対速度を検出する手
段と、検出された摩擦力及び相対速度から摩擦損失を演
算する手段とを具備したことを特徴とするものである。

本発明において、微小時間毎に試片間に生じる摩擦力を
検出する手段としては、例えば試片の一方に取付けられ
た歪みゲージおよびそれに付属する電気回路が使用され
る。また、微小時間毎の試片間の相対速度を検出する手
段としては、例えば回転運動を往復動に変換する磯構の
場合、回転側に設けられたロータリーエンコーダ及びそ
れに付属する電気回路や、往復動側に設けられた変位計
及びそれに付属する電気回路が使用される。

（作用）本発明の摩擦損失測定装置では、摩擦力と試片間の相対
速度とを同時に検出することにより微小時間毎の摩擦損
失を求め、それを積分することにより、直接的に摩擦損
失を求めることができる。

したがって、摩擦力の速度依存性や軸受の摩擦損失分に
よる摩擦損失の測定誤差を抑えることができ、しかも能
率よく測定することができる。

（実施例）以下、本発明の摩擦損失測定＠置を往復動シールに適用
した実施例について第１図を参照して説明する。

第１図において、ピストン１は小径部と大径部とを有し
、その小径部側の一端が固定されている。

上記ピストン１の小径部には歪みゲージ１０が取付けら
れ、その出力はブリッジ回路１１、ストレインアンプ１
２、Ａ／Ｄ変換器１３を介して所定サンプリング時間毎
のデジタル信号として摩擦損失演算器１７に入力される
。一方、クランクシャフト７の他端にはロータリーエン
コーダ１４が取付けられ、その出力はロータリーエンコ
ーダ用のアンプ１５、Ａ／Ｄ変換器１７を介して所定サ
ンプリング時間毎のクランク回転角がデジタル値として
摩擦損失演算器１７に入力され、シリンダ速度に変換さ
れる。

更に、摩擦損失演算器１７では、同時にサンプリングさ
れた摩擦力、シリンダ速度及びサンプリング時間を掛合
わせたものを１サイクルにわたって積分する（加え合せ
る）ことにより、摩擦損失が締出される。したがって、
摩擦力の速度依存性や、リニアガイドベアリング５及び
主軸受８の摩擦損失分による摩擦損失の測定誤差を抑え
ることができ、しかも能率よく測定することができる。

なお、測定誤差を小さくするためには、サンプリング時
間を短くすればよいことは勿論である。

また、上記実施例では微小時間内の試片間の相対速度を
検出する手段として、クランクシャフト７に取付けられ
たロータリーエンコーダ１４、アンプ１５及びＡ／Ｄ変
換器１６を用いたが、シリンダ３近傍に変位計を設けこ
れに上記と同様な電気回路を接続した機構を用いてもよ
いし、クランクシャフト７にマークを付けて上死点ある
いは下死点等のみを検出し、その間の相対速度は回転速
度から締出するようにした機構を用いてもよい。

［発明の効果］以上詳述したように本発明の摩擦損失測定装置によれば
、測定誤差が小さく、しかも能率的に測定が行なえるな
ど、その工業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における摩擦損失測定装置を示
す構成図、第２図は従来の摩擦損失測定装置を示す構成
図である。１・・・ピストン、２・・・シール、３・・・シリンダ
、４・・・ガス供給管、５・・・リニアガイドベアリン
グ、６・・・コネクティングロッド、７・・・クランク
シャフト、８・・・主軸受、９・・・モータ、１０・・
・歪みゲージ、１１・・・ブリッジ回路、１２・・・ス
トレインアンプ、１３・・・Ａ／Ｄ変換器、１４・・・
ロータリーエンコーダ、１５・・・ロータリーエンコー
ダ用アンプ、１６・・・Ａ／Ｄ変換器、１７・・・摩ｍ
損失演算器。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

接触しながら相対運動する複数の試片間の摩擦損失を測
定する装置において、微小時間毎に上記試片間に生じる
摩擦力を検出する手段と、微小時間毎の上記試片間の相
対速度を検出する手段と、検出された摩擦力及び相対速
度から摩擦損失を演算する手段とを具備したことを特徴
とする摩擦損失測定装置。