JPH02171630A

JPH02171630A - ディスクの摩擦力測定方法およびその測定装置

Info

Publication number: JPH02171630A
Application number: JP32724588A
Authority: JP
Inventors: Naoto Akaha; 赤羽　尚登; Atsuhiko Suda; 敦彦須田
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1990-07-03

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】〔産業上の利用分野〕この発明はディスクの摩擦力を測定する方法およびその
測定に使用する装置に関し、さらに詳しくは、ディスク
面上の摩擦力分布および平均的な摩擦力を測定する方法
とその測定に使用する装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ディスクの摩擦力は、第４図に示すように、デ
ィスク１をターンテーブル２上にクランプ５で固定して
駆動モータ３で回転させ、調整ステージ１２で支持され
たバランスアーム１１の先端に固定板１５および支持軸
１６を介して摺動子１７を取りつけ、固定板１５上に分
Ｉｊｙ４１８を乗載して一定荷重を加えながら回転する
ディスク１の表面に摺動子１７を摺接させ、摺動子１７
に働く摩擦力をバランスアーム１１に取りつけた摩擦力
検出器２０にて検出し、その出力信号を記録計３２で連
続的に記録するか（新案科学社製フロッピーディスク摩
擦抵抗測定機、ＨＥＩＤＯＮ−２１）、あるいは、バラ
ンスアーム１１に取りつけた摩擦力検出器２０に代えて
、ターンテーブル２と駆動モータ３との間の回転軸４に
トルク検出器を取りつけて、摩擦トルクから摩擦抵抗を
測定する（新来化学社製フロッピーディスク摩擦抵抗測
定機、ＨＥＩＤＯＮ−２０）などの方法で測定されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、ディスクに様々な試料を用いた時、その表面
粗さ、成分組成等により摩擦力に異方性とか不均一性が
ある場合、あるいはディスクと摺動子のくり返し摺接に
よりディスクの一部が表面破壊したりして変化した場合
、ディスクと摺動子の摩擦力が回転周期あるいはその整
数倍にて激しく変動するため、幅広の曲線がレコーダチ
ャート紙に記録されるのみで、ディスク面上の摩擦力分
布を知ることはもとより、平均的な摩擦力を精度よく読
み取ることができない。

〔課題を解決するための手段〕

この発明はかかる欠点を改善するため種々検討を行った
結果なされたもので、回転するディスク面上に摺動子を
摺接させながら、両者間に働く摩擦力を測定すると同時
に、ディスク面上における摺動子の摺接位置を検出して
、該摺接位置における摩擦力を記録、記憶させ、コンピ
ュータ等の手段で計算させることによって、ディスク面
上の摩擦力分布を測定するとともに、平均的な摩擦力を
精度よく読み取ることができるようにしたものである。

〔実施例〕

以下、この発明に係るディスクの摩擦力測定装置の一実
施例を示す第１図に基づいて説明する。

図において、１はフロッピーディスク、２は下方の駆動
モータ３に回転軸４を介して連動連結されたターンテー
ブルであって、フロッピーディスク１はこのターンテー
ブル２上にクランプ５によって固定され、モータ３の駆
動によってターンテーブル２とともに所定の速度で回転
される。

６はターンテーブル２の下方で回転軸４に取りつけられ
たエンコーダスケール、７はこのエンコーダスケール６
の一端を挾むように配設されたエンコーダ検出器で、エ
ンコーダ検出器７はθカウンタ８に接続され、θカウン
タ８は、さらにメモリアドレスコントローラ９およびプ
ログラマブルステージコントロールユニット１０に接続
されている。

１１はバランスアームで、調整ステージ１２上の軸受１
３に枢支された枢支軸１４によって揺動自在に枢支され
、先端に固定板１５を定着してこの固定板１５の下面に
垂設した支持軸１６の下端に球状の摺動子１７を取りつ
け、ターンテーブル２上に固定されて回転するフロッピ
ーディスク１の表面に摺接させている。１８は固定板１
５上に載置された分銅、１９はバランスアーム１１の後
端に取りつけられたバランスウェイトであり、分銅１８
で摺動子１７に適宜の荷重を負荷し、バランスウェイト
１９でバランスアーム１１のバランスを調整している。

２０はバランスアーム１１に取りつけられた摩擦力検出
器で、摺動子１７が回転するフロッピーディスク１の表
面に摺接する間、この摩擦力検出器２０によってフロッ
ピーディスク１の摩擦力が検出され、摩擦力検出器２０
に接続された増幅器２１を介して、増幅器２１に接続さ
れたＡ／Ｄコンバータ２２に伝達され、Ａ／Ｄコンバー
タ２２でデジタル化される。そして、Ａ／Ｄコンバータ
２２に接続されたメモリアドレスコントローラ９にさら
に伝達され、メモリアドレスコントローラの１２８Ｘ３
６０バイトメモリエリア９ａに記録される。また、Ａ／
Ｄコンバータ２２は、コンピュータ２３およびプログラ
マブルステージコントロールユニット１０と接続され、
これらにもＡ／Ｄコンバータ２２でデジタル化された信
号が同時に伝達される。そして、コンピュータ２３は、
さらにプロッタ２４およびディスクドライブ２５に接続
されている。

２６は調整ステージ１２の位置を摺動調整するステップ
モータステージで、上面に調整ステージ１２を固定し、
調整ステージ１２の前方下部に設けられた固定台２７に
対して離接摺動自在に取りつけられている。２日はステ
ップモータステージ２６に取りつけられてステップモー
タステージ２６を摺動操作するシリンダで、パルスモー
タドライバ２９に接続され、パルスモータドライバ２９
はさらにプログラマブルステージコントロールユニット
１０に接続されている。しかして、プログラマブルステ
ージコントロールユニット１０の指示でパルスモータド
ライバ２９が作動され、シリンダ２８が操作されてステ
ップモータステージ２６が前後に摺動され、調整ステー
ジ１２が前後に摺動調整される。そして、この調整ステ
ージ１２の摺動調整により、バランスアーム１１を介し
て摺動子１７のフロッピーディスク１上での摺接位置が
適宜に調整変更される。

３０はステップモータステージ２６に取りつけられたり
ニアゲージで、このリニアゲージ３０によって調整ステ
ージ１２の摺動距離が測定され、バランスアーム１１を
介して、フロッピーディスク１の中心と摺動子１７の摺
接点との距離が測定される。そして、このリニアゲージ
３０に接続されたｒカウンタ３１でフロッピーディスク
１の中心と摺動子１７の摺接点との距離が検出され、ｒ
カウンタ３１に接続されたメモリアドレスコントローラ
９に伝達される。

また、このとき同時に、フロッピーディスク１の中心点
を通る原線から摺動子１７が摺接する摺接点の成す角θ
が、ターンテーブル２下方の回転軸４に取りつけられた
エンコーダスケール６とエンコーダ検出器７で測定され
、θカウンタ８により検出されて、メモリアドレスコン
トローラ９に伝達される。

従って、ｒカウンタ３１およびθカウンタ８の検出によ
って、摺動子１７の摺接位置は２次元座標（ｒ、θ）と
して検出され、メモリアドレスコントローラ９に伝達さ
れる。そして、１２８Ｘ３６０バイトのメモリエリア９
ａの（ｒ、θ）番地に相当するメモリセルに、このとき
の摺動子１７の摺接によるフロッピーディスク１表面の
摩擦力が記憶される。

このような摺動子１７の摺接位置の調整と、摺動子１７
の摺接によるフロッピーディスク１表面ノ摩擦力の測定
は、ステージコントロールユニット１０によってコント
ロールされ、フロッピーディスク１と摺動子１７が１回
転摺接する毎に、円周方向に摺接位置を１ステツプ移動
し、これを繰り返し行うことによって、ディスク面上を
くまなく摺接させ、摺動子１７の摺接位置の検出と摩擦
力の測定が行われる。このときの摺動子１７の摺動回数
や摺動方法も、ステージコントロールユニット１０によ
って適宜に変更調整される。

このようにして、測定、検出され、さらに記録、記憶さ
れた摺動子１７の摺接位置と摩擦力の測定値は、さらに
コンピユータ２３に伝達され、計算されて、ディスク面
上の摩擦力分布および平均的な摩擦力が測定される。そ
して、その結果はプロッタ２４によって打ち出され、ま
たディスクドライブ２５に記録される。

なお、以上の第１図に示す実施例においては、バランス
アーム１１に摩擦力検出器２０を取りつけた場合につい
て説明したが、この発明はこの方法および装置に限定さ
れず、たとえば、摩擦力検出器２０に代えて、駆動モー
タ３とエンコーダスケール６との間にトルク検出器を挿
入し、このトルク検出器をＡ／Ｄコンバータ２２に接続
してもよく、この方法および装置でもディスク面上の摩
擦力分布および平均的な摩擦力を測定することができる
。

また、以上の実施例においては、フロッピーディスクの
摩擦力を測定する場合について説明したが、ディスクで
あればフロッピーディスクに限らず、すべてのディスク
の摩擦力分布および平均的な摩擦力を測定することがで
きる。

この発明のディスクの摩擦力測定装置は、以上説明した
ように構成され、以下第１図に示されたこの発明のディ
スクの摩擦力測定装置を用いて、新しい５．２５インチ
高密度ミニフロッピーディスクと、磁性層の一部にダイ
ヤモンド引っ掻き試験機で半径方向の引っ掻きキズをつ
けた５、２５インチ高密度ミニフロッピーディスクにつ
いて、フロッピーディスク面上の摩擦力分布の測定を行
った。

この摩擦力分布の測定において、分銅としては２０ｇの
分銅１日を使用し、また摺動子１７としては、チタン酸
バリウムを半径３０ｍｍの球面に研磨仕上げしたものを
用いた。さらに、摺動子１７の摺接位置は各５．２５イ
ンチ高密度ミニフロッピーディスク１の中心との距離ｒ
を、最小値２２ｍｍ、最大値３９．７８　ｍｍの範囲に
し、プログラマブルステージコントロールユニット１０
により１回転毎に距離ｒを０．１４ｍｍ移動し、１２７
ステツプで１２８段階に分けるとともに、各５．２５イ
ンチ高回度ミニフロッピーディスク１の中心点を通る原
線から摺動子１７が摺接する摺接点の成す角θの読み取
りステップを１度毎の３６０段階に分けて、各５．２５
インチ高密度ミニフロッピーディスク１の回転数３６Ｏ
ｒｐｍで、摩擦力を測定した。そして、コンピュータ２
３で摩擦係数を弐（摩擦カフ２０ｇ）で計算して、各５
．２５インチ高密度ミニフロッピディスク面上の摩擦力
分布を測定した。

第２図は、新しい５．２５インチ高密度ミニフロッピー
ディスクの１回の摺接による摩擦力分布を、摩擦係数が
０．２０未満のところは白くし、摩擦係数が０，２０以
上のところは黒く表して図示したもので、この摩擦力分
布図から、新しい５．２５インチ高音度ミニフロッピデ
ィスクは、ディスク面上の摩擦係数に異方性があること
がわかる。

また、第３図は磁性層の一部にダイヤモンド引っ掻き試
験機で半径方向の引っ掻きキズをつけた５、２５インチ
高密度ミニフロッピーディスクの１回の摺接による摩擦
力分布を、摩擦係数が０．２７未満のところは白くし、
摩擦係数が０．２７以上のところは黒く表して図示した
もので、この摩擦力分布図から、磁性層にキズをつけた
５、２５インチ高密度ミニフロッピディスクは、ディス
ク面上のキズの位置から摺動子の摺動方向に摩擦係数の
高い部分（黒い部分）が分布していることがわかる。そ
して、この結果から、繰り返し摺接によりまずキズの部
分に磁性層の破壊が生じ、その破壊により剥離粉末が生
じ、この剥離粉末が摺接方向に巻き込まれて摺接後方の
磁性層面を次々と破壊していったことがうかがえる。

なお、この摩擦力分布の測定においては、摩擦係数デー
タを白、黒の２段階にて図示したが、カラー表示装置あ
るいは濃淡表示装置を用いてより詳細に示すこともでき
、さらに摺動子の摺接位置の２次元座標（ｒ、θ）を１
２８Ｘ３６０に分割したのを適当にブロックごとに分け
、その平均値を表示することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明におけるディスクの摩擦
力測定方法およびこの測定に使用する装置によれば、回
転するディスク面上に摺動子を摺接させながら、両者間
に働く摩擦力を測定し、同時にディスク面上における摺
動子の摺接位置を検出して、該摺接位置における摩擦力
を記録、記憶させているため、コンピュータ等の手段で
計算して、ディスク面上の摩擦力分布および平均的な摩
擦力を、精度よく測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のディスクの摩擦力測定装置の一実施
例を示す概略説明図、第２図および第３図はこの発明の
ディスクの摩擦力測定装置による摩擦力分布測定図、第
４図は従来のディスクの摩擦力測定装置の概略説明図で
ある。１・・・フロッピーディスク（ディスク）、２・・・タ
ーンテーブル、３・・・駆動モータ、６・・・エンコー
ダスケール、７・・・エンコーダ検出器、８・・・θカ
ウンタ、９・・・メモリアドレスコントローラ、９ａ・
・・１２８Ｘ３６０バイトメモリエリア、１０・・・プ
ログラマブルステージコントロールユニット、１１・・
・バランスアーム、１２・・・調整ステージ、１７・・
・摺動子、２０・・・摩擦力検出器、２２・・・Ａ／Ｄ
コンバータ、２３・・・コンピュータ、２４・・・プロ
ッタ、２６・・・ステンプモータステージ、２９・・・
パルスモータ−ドライバ、３０・・・リニアゲージ、３
１・・・ｒカウンタ第３図９０゜第図１・・・フロッピーディスク２・・・ターンテーブル３・・・駆動モータ１１・・・バランスアーム１２・・・調整ステージ１７・・・摺動子２０・・・Ｇ擦力検出器

Claims

【特許請求の範囲】１、回転するディスク面上に摺動子を摺接させながら、
両者間に働く摩擦力を測定し、同時にディスク面上にお
ける摺動子の摺接位置を検出して、該摺接位置における
摩擦力を記録、記憶させ、ディスク面上の摩擦力分布お
よび平均的な摩擦力を測定することを特徴とするディス
クの摩擦力測定方法２、ディスクをその中心で回転させるべく保持する手段
と、この保持手段を一定速で回転させる駆動手段と、デ
ィスクの外側からディスク面上に摺接する摺動子を支え
るバランスアームと、このバランスアームを摺動自在か
つ揺動自在に支持する支持調整手段と、バランスアーム
に支持された摺動子をディスク面上に摺接する際のディ
スク面上の摩擦力を検出する手段と、ディスク面上での
摺動子の摺接位置を検出する手段と、ディスク面上の摺
動子の摺接位置とこの摺接位置における摩擦力を記録、
記憶する手段と、記録、記憶された摩擦力を計算する手
段とで構成されてなるディスクの摩擦力測定装置