JPH0345174Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この考案は、磁気テープ、プラスチツクテー
プ、紙テープ等各種テープが金属あるいはプラス
チツク等の固体表面と接触する際の摩擦係数を測
定する装置、特に摩擦係数の温度特性を測定可能
とするものに関する。 〔従来の技術〕 従来この種のテープ摩擦測定機は、例えば第４
図に示す如く、円筒状など所定形状の摺動面１を
備えたテストピース２の両側にガイドローラ３，
３を配設するとともに、摺動面１を跨いで両ロー
ラ３，３間にテープ４を張設してテープ４がテス
トピース２上を摺動自在とすることにより、固体
表面とテープ間の任意の摩擦状態を現出可能とす
る。かかる状態でテープ４の一端に重り５を吊
し、他端にテンシヨンアナライザーのロードセル
６を取り付け、該ロードセル６をテープ駆動部７
で引つ張つてテープ４をテストピース２に対し摺
動移行させる際ロードセル６にかかる荷重を測定
し、テストピース２を中央としてテープ４の両側
に加わる荷重の差から計算で、テープ４とテスト
ピース２間の摩擦係数が求められる。 かかるテープ摩擦測定機を用いて摩擦係数の温
度特性を測る場合、テストピース２を設定温度に
維持する必要があるが、従来はテストピース２内
にヒータを内蔵してテストピース２それ自体を直
接加熱し、あるいは装置全体を恒温槽に容れるこ
とにより間接的に温度制御する方法がとられてい
た。 〔考案が解決しようとする課題〕 しかしながら、測定するテストピース毎にヒー
タを内蔵する方法では、加温特性すなわち室温以
上の温度特性しか測定できず、又測定対象にあわ
せて多数の個数を必要とするテストピースそれ自
体の構造が複雑となる結果、装置全体の価格上昇
の原因ともなるとともに、テストピースは通常熱
容量が小さいため、測定時の摩擦熱等に起因する
温度変動が大きい。 一方、恒温槽に容れる方法では、装置が必然的
に大型化し、熱効率が悪く、更に設定温度に達す
るまでに長時間を要するなど問題が多い。 そこで本考案の目的は、テストピースの温度を
広範囲にわたつて変化させることのできるテープ
摩擦測定機を得るにある。 本考案の他の目的は、テストピースの温度を測
定したい設定温度に短時間で到達させることので
きるテープ摩擦測定機を得るにある。 本考案の更に他の目的は、テストピースの温度
を測定したい設定温度に安定よく維持することの
できるテープ摩擦測定機を得るにある。 〔課題を解決するための手段〕 本考案は、所定の摺動面１を備えたテストピー
ス２と、テストピース２の両側に離して配設さ
れ、テープ４を摺動面１に対して案内するガイド
ローラ３，３と、テープ４の一端に吊るされる重
り５と、テープ４の他端に取り付けられてテープ
４の引つ張り荷重を測定するロードセル６と、ロ
ードセル６を引つ張つてテープ４を移行させるテ
ープ駆動部７とを備えたテープ摩擦測定機におい
て、 該テストピース２の基端外周に、広い面積を持
つ取付け板１２を突設してあること、 熱伝導性に優れるサーモブロツク１０を有し、
このサーモブロツク１０は、テストピース２が取
付け板１２を介して密着状態でしかも着脱自在に
取り付けられる取付け部８と、基台１１に断熱部
材１５を介して固定される固定部９とを有するこ
と、 サーモブロツク１０の固定部９に、温度制御さ
れた熱媒体１４が流通される中空部１３を形成し
てあること、 サーモブロツク１０の取付け部８と固定部９と
の間に、テストピース２の摺動面１に設けた熱電
対２７からの検知信号に基づいて該摺動面１の温
度制御をする電子熱交換素子１６が配されている
ことを要件とする。 〔作用〕 サーモブロツク１０に対してテストピース２を
着脱自在とするのは、テスト条件に応じてテスト
ピース２のみを交換可能とするためである。 テストピース２は取付け板１２をサーモブロツ
ク１０の取付け部８に密着状態で取り付けるの
で、テストピース２とサーモブロツク１０の間に
おける熱の伝達は速やかに行われる。 熱伝導性に優れるサーモブロツク１０の固定部
９内の中空部１３には温度制御された熱媒体１４
が流通するので、テストピース２は該熱媒体１４
により該サーモブロツク１０を介して速やかに効
率よく加熱または冷却される。 電子熱交換素子１６が発生する熱もサーモブロ
ツク１０の取付け部８を介してテストピース２に
速やかに効率よく伝達される。冷却も同様にサー
モブロツク１０の取付け部８を介して行われる。 サーモブロツク１０に電子熱交換素子１６と熱
媒体１４の二つの熱源を温度制御手段として備え
るので、テストピース２を短時間で所定の温度に
設定することができる。 テストピース２の摺動面１には熱電対２７を備
えているので、測定中において摺動面１の温度を
モニターすることができる。 〔実施例〕 以下、第１図ないし第３図に示す実施例に基づ
き、本考案を更に具体的に説明するが、本考案は
これに限定されるものではなく、所定形状の摺動
面１を備えたテストピース２に対してテープ４を
摺動させ、摩擦係数を測定するものであれば適宜
変更して実施できることは勿論である。 本考案を実施するテープ摩擦測定機は、測定す
べき摺動面１を備えたテストピース２と、テスト
ピース２上を摺動するテープ４と、テストピース
２の両側にやや離れて配置され、テープ４がテス
トピース２の摺動面１と設定面積だけ接しながら
摺動するようにテープ４を案内するガイドローラ
３，３と、テープ４の一端に吊される重り５と、
テープ４の他端に接続されてテープ４の引つ張り
荷重を測るテンシヨンアナライザーのロードセル
６と、該ロードセル６を取り付けて下方へ引つ張
るテープ駆動部７とを有し、テープ駆動部７によ
りロードセル６を引つ張つて、テープ４とテスト
ピース２とが摺動する際にロードセル６で検出さ
れの荷重を測り、重り５の荷重との差から、計算
により摩擦係数を決定可能としている。 本考案は、上記テストピース２に、サーモブロ
ツク１０、電子熱交換素子１６およびテストピー
ス２の温度を検出して電子熱交換素子１６へ入力
される電力量を制御する回路１８とからなる温度
制御装置１９を備えたことを特徴とする。 テストピース２は任意の曲面状の摺動面１を周
囲に備えた筒状に形成され、その基端から、サー
モブロツク１０の前面をほぼ覆う広い面積を持つ
円盤状の取付け板１２を突設するとともに、該取
付け板１２をサーモブロツク１０の前面に接する
よう配し、ボルト２０で着脱自在に固定してい
る。 サーモブロツク１０は、前記テストピース２の
取付け部８と、基台１１に対する固定部９とから
構成され、銅など熱伝導性に優れた材料で形成さ
れている。 取付け部８は、テストピース２の取付け板１２
より稍大径の円盤状であつて、周縁に備えたボル
ト２６にて固定部９に対して取り付ける。 固定部９は、取付け部８とほぼ同径の偏平な円
筒状であつて、内部に中空部１３を形成するとと
もに、該中空部１３と連通して下端に供給口２１
を、上端に排出口２２をそれぞれ設け、更に供給
口２１と排出口２２にはホース２５，２５を繋
ぎ、供給口２１側から熱媒体１４を中空部１３に
流通可能としている。更に固定部９は、その裏面
を断熱部材１５を介して基台１１に固定する一
方、取付け部８と固定部９間には、電子熱交換素
子１６を介装している。 電子熱交換素子１６はペルチエ効果を利用し、
加熱ばかりでなく冷却をも可能としたものであつ
て、テストピース２の摺動面１に取り付けた熱電
対２７からの信号を検知信号とし、制御回路１８
から電子熱交換素子１６に入力する電力量および
電流方向を制御してテストピース２の摺動面１の
温度制御をしている。 〔実験例〕 上記構成において、電子熱交換素子１６として
メルコア社製CP−31−06Lを、テストピース２
としてステンレス製の直径30mmの円筒形のもの
を、更に制御回路１８に最大出力4V、50Aのも
のを用いるとともに、サーモブロツク１０に熱媒
体１４として上水道の水を毎分数の割合で流し
て、テストピース２の摺動面１の温度制御を行つ
た。 なお、テストピース２の周面に断熱性の囲いを
設けて恒温槽構造とするとともに、除湿装置を繋
いで湿度を概略制御することにより、低温時にお
けるテストピース表面の露結を防止した。 また、加熱時には上水道の流通を止めて温度制
御を行つた。 〔比較例 １〕 実験例のものから電子熱交換素子１６を取り外
し、取付け部８と固定部９を密着させてサーモブ
ロツク１０を構成した。更に固定部９の中空部１
３には、サーキユレーシヨンタイプのクーラーユ
ニツトをウレタンフオーム製のホースを用いて結
合し、温度制御された冷却水または温水の循環路
を形成して温度制御を行つた。クーラーユニツト
は、１組のみ使用した。 〔比較例 ２〕 比較例１において、クーラーユニツトを２組使
用するとともに、一方を現在の設定温度に、他方
を次に設定すべき温度に予め設定しておき、ホー
スを切り換えることにより温度制御を行うととも
に、設定温度に達するまでの時間を測定した。 上記実験例および比較例を使用して制御可能な
温度範囲および30℃から５℃の設定温度に到達す
るまでに要した時間の測定結果を、下表に示す。

〔考案の効果〕

本考案によれば、サーモブロツク１０に対して
テストピース２は着脱自在としたので、テストピ
ース２のみを交換することでテスト条件を種々に
変更できる。その各テストピース２にはヒータな
どの加熱手段をいちいち備えることを要しないの
で、テストピース２を数多く要するときにも全体
を安価に製作できる。 サーモブロツク１０は、外部から流通して来る
熱媒体１４と、電子熱交換素子１６との二つの熱
源で温度制御されるので、サーモブロツク１０の
温度を高温から低温にわたつて広範囲に変化させ
ることができる。しかも、該サーモブロツク１０
は熱伝導性に優れるので、該サーモブロツク１０
を介してテストピース２を短時間で広範囲にわた
る設定温度に到達させることができる。 電子熱交換素子１６は、サーモブロツク１０に
おけるテストピース２の取付け部８側に配されて
いるので、測定中のテストピース２が摩擦熱によ
る昇温や放熱による降温などの変化を生じようと
しても、その温度変化を熱電対２７が検出して直
ちに電子熱交換素子１６が補正するので、テスト
ピース２の温度を常に設定温度に厳密に維持する
ことができる。 また、測定中におけるテストピース２の摺動面
１の温度を熱電対２７でモニターするので、摺動
面１の設定温度を変化させながら摩擦特性を求め
る実験も正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかるテープ摩擦測定機の一
例を示す概略図、第２図は要部の正面図、第３図
は第２図における−線に沿う断面図である。
第４図は従来例を示す概略図である。 ２……テストピース、８……取付け部、９……
固定部、１０……サーモブロツク、１１……基
台、１２……取付け板、１３……中空部、１４…
…熱媒体、１５……断熱部材、１６……電子熱交
換素子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 所定の摺動面１を備えたテストピース２と、 テストピース２の両側に離して配設され、テー
   プ４を摺動面１に対して案内するガイドローラ
   ３，３と、 テープ４の一端に吊るされる重り５と、 テープ４の他端に取り付けられてテープ４の引
   つ張り荷重を測定するロードセル６と、 ロードセル６を引つ張つてテープ４を移行させ
   るテープ駆動部７とを備えたテープ摩擦測定機に
   おいて、 該テストピース２の基端外周に、広い面積を持
   つ取付け板１２を突設してあり、 熱伝導性に優れるサーモブロツク１０を有し、
   このサーモブロツク１０は、テストピース２が取
   付け板１２を介して密着状態でしかも着脱自在に
   取り付けられる取付け部８と、基台１１に断熱部
   材１５を介して固定される固定部９とを有し、 サーモブロツク１０の固定部９に、温度制御さ
   れた熱媒体１４が流通される中空部１３を形成し
   てあり、 サーモブロツク１０の取付け部８と固定部９と
   の間に、テストピース２の摺動面１に設けた熱電
   対２７からの検知信号に基づいて該摺動面１の温
   度制御をする電子熱交換素子１６が配されている
   ことを特徴とするテープ摩擦測定機。