JPH0357941A

JPH0357941A - 摩擦試験機

Info

Publication number: JPH0357941A
Application number: JP19265389A
Authority: JP
Inventors: Toshio Azuhata; 小豆畑　利男; Kyoichi Kawano; 川野　恭一
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1989-07-27
Filing date: 1989-07-27
Publication date: 1991-03-13
Also published as: JPH0565815B2

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〕本発明は素材間の摩擦や摩耗に係る特性を試験し、ある
いは素材間に潤滑油を介した場合の、素材間の摩擦や摩
耗に係る特性または潤滑油の潤滑特性の試験機に関する
。

〔従来技術〕

従来，この種の試験機としては，第６図に一部を破断し
て示す曽田式四球摩擦試験機が知られている。

この曽田式四球摩擦試験機においては、まず，テーブル
４に一体化された容器型カツプ５の内底部に、試料であ
る鋼球を３個置き、逆すり鉢形の球抑え７で押えて、ボ
ルト７ａで締結し、固定球１とする。次いで固定された
３個の固定球｛の上方に設けられた縦軸６の下端部にチ
ャソク３を設け、このチャック３で資料である鋼球２を
保持する。次に、３個の固定球１を縦軸先端部の鋼球２
に押し付け、縦軸６を回転させる。この押し付け動作は
、架台８の内部に設けられた油圧式押し上げ装置により
、テーブル４を押し上げることによって達成する．縦軸
６の回転は図に示されているように、モーターＭの回転
をベルトにより伝達することにより達成している。

従来は、このようにして鋼球２と固定球１間に所定の回
転摩擦トルクを与えて球状試料の摩擦試験をしていた。

また，むしろ容器型カップ（テストカップとも言う。）
内に潤滑油を入れて，上記摩擦試験をすることにより、
潤滑油の特性を調べることを主たる試験項目としていた
。

〔発明の解決しようとする課題〕

ところが、近来新素材の研究が盛んになり、潤滑油や鋼
球とは無関係に、新素材と新素材の間の摩擦試験が必要
になってきた。同時にまた、新素材に対し、これに適合
した潤滑油をさがすことも必要となってきた。

ところが前記した摩擦試験機を用いるためには、素材を
球状にしなければならず、セラミック等の新素材を球に
成形することは、長年月の歴史を有する鋼球の生産の場
合と異なり、困難であり、特に試験等で行う少量生産の
場合には、コスト的に難しいという問題点がある。

また固定球１と鋼球２との位置決めは，鋼球２が３個の
固定球ｌに対し均等に圧接されるようにすることが必要
である。このために試し回転をし、３ｇｌの固定球１を
取り出して、各球の擦り減りを調べ、各球の擦り減りが
均等となるように、ボル１・７ａとボルト孔の遊びを利
用して、球抑え７をずらす等して調整しており、固定球
１の位置合わせが非常に面倒であるという問題もあった
。

本発明は前記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、
新素材を用いた摩擦試験に適した摩擦試ａ機を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達或するために，本発明に係る摩擦試験機は
，基本形として、架台上端部に設けられた試料載置台に
第１の試料を固定する試料固定機構と、架台に支承され
て前記試料載置台の真上に配置され、前記第１の試料に
対峙させて第２の試料をチャックし所定速度で回転する
チャックと、前記試料載置台を上昇させて、第１の試料
と第２の試料とを圧接状態に保持する加圧機構とを備え
た摩擦試験機において、前記第１の試料を３本の円柱体
とするとともに、前記第２の試料を球形とし、前記第１
の試料を固定する試料固定機構を、試料載置台に正三角
形状に形成され、円柱体試料をそれぞれ係合支持する３
個の係合溝と、球状の第２の試料の回転に伴って移動し
ようとする円柱状の第１の試料の移動を阻止する移動阻
止部と、円柱体試料を上方から押さえつけて円柱体試料
の円周方向の回動を阻止する回動阻止部材とから構成し
た．また，第２の態様として、前記第２の試料を韮本形の場
合の球形から円錐台形状とし、テーパー面において第１
の試料である円柱体と点接触するようにし、その他は基
本形と同じに構或した。

また、第３の態様として、前記第↓の試料の支持される
溝を■溝にし、第１の試料の移動阻止部を前記Ｖ溝に突
設したピンとし、その他は基本形又は、第２の態様と同
じに構成した。

〔作用〕

試料載置台上に固定された第１の試料に対し、チャック
で支持された第２の試料が所定の加圧状態で点接触し、
第２の試料が所定速度で回転すると、第１の試料と第２
の試料間接触部が摩耗する。

試料載置台に固定される第工の試料は円柱体形であり，
またチャックに固定される第２の試料は円錐台形状であ
り，試料を球状に加工する従来の場合に比べて試料の加
工が容易である。

試科載置台に形成されている係合溝に円柱体試料をそれ
ぞれ係合させると，円住体試料は正三角形状に配置され
て、チャックに固定された第２の試料に対し自ずと位ｆ
ｆ決めされる。

試料載置台に形成されている係合溝をＶ溝とすることは
溝加工を容易にする。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は本発明の一実施例である摩擦試験機の斜視図、第２
図は試料載置台の斜視図，第３図は試料載置台の分解斜
視図、第４図は試料載置台支承部周辺の断面図、第５図
は第２の試料を固定するチャックおよび試料載置台の断
面図、第５図（ａ）は第２の試料の他の例を示す図であ
る。

これらの図において，符号１２は架台であるケーシング
で、ケーシング１２の正面には上下両端部をブラケット
上４により支承された一対の丸捧ガイド１６が配設され
ている。この一対の九棒ガイド１６にはスライドベース
４０が上下方向に摺動可能に組み付けられている。スラ
イドベース４０の下方にはケーシンク１２に具設された
油圧シリンダー６０が設けられ、シリンダーロツド６２
にロードセル４８を介してスライドベース４０が連結さ
れ、油圧シリンダー６０によってスライ１へベース４０
が上下方向に昇降できるようになっている。一方、該ス
ライドベース４０の中央部には、第４図に示されるよう
にボールベアリング５２、スラストベアリング５４を介
してロータリーテーブル５０が垂直に回動自在に支承さ
れている。なおロータリーテーブル５０には、後述する
試料載置台である試料カップ２０が軸芯を一致させて載
置されている。なお、符号５０ａはロータリーテーブル
側の十字状突起、符号２０ａは試料カップ側の前記十字
突起５０ａの係合する十字状凹部であり、５０ａ、２０
ａを組み付ければロータリーテーブル５０と試料カツプ
２０との芯出しが自動的にできる。

また試料カップ２０の上方にはケーシング１２に具設さ
れた縦軸軸受外筒１５があり，この縦軸軸受外筒１５に
軸受を介して縦軸３０が回転可能に設けられている。縦
軸３０は垂直方向に配設され、下端部には後述するチャ
ック３３が設けられている。符号Ｍは駆動モーターであ
り、ベルト８０を介して縦軸３０を矢印方向に回転させ
るようになっている。

試料カツプ２０の許細は、第２図、第３図および第５図
に示されており、この試料カップ２０内に収容される試
料Ｗ１は、第３図に示されるように，セラミックが円柱
体とされたもので，従来の球状に加工する場合に比べて
加工し易くなっている。また、これらの図面に示される
ように、試料カツプ２０は、試料を載置する試料載置部
２２の周りにこの試料載置部２２を取り囲む筒形状の油
保持壁２４が組み付けられ，埋込ボルト２１の螺人によ
り一体化されている。符号２１ａ、２ｌｂは試料載置部
２２と油保持壁２４間をシールする０リングである。

試料載置部２２の上端面には正三角形状に延びるＶ溝２
６が凹設され、該Ｖ　ｆｆｌ２　６に円柱体形状に加工
された試料Ｗ．（以下、円柱体試料Ｗ、または単に試料
Ｗエという。）がａ置されるようにな？ている．３本の
Ｖ溝２６は試料載置台２２の軸心位置から等距離に形成
されており、Ｖｌ２６に試料Ｗエを載置すれば、試料Ｗ
■は自ずと軸心から等間隔となるようになっている。

■溝２６は丸溝の加工に比べて容易であり、また，■溝
２６は試料載置台２２上端面の周縁部から周縁部にわた
って延設されているので、■溝の端部が上端面上に位置
する場合に比べて切削加工が容易である。

また、各々の■溝２６内の一端部には円柱形状ストッパ
ーピン２５が突設されており，■溝２６に載置された円
柱体試料Ｗ■が、後述するチャック３３により縦軸３０
の先端部に保持された試料Ｗ２の回転により摩擦される
際に、試料Ｗ１がＶ｝酵２６の延在方向に逃げないよう
に止める働きをする．また、符号２８は中央部が開口した円盤形状の試料固定
蓋であり、試料Ｗ１が試料Ｗ８の回転により摩擦される
際に、試科Ｗエは円周方向に回動トルクをうけるが、こ
の固定蓋２８が試料ＷエをＶ？２６内に抑しつけて、試
料Ｗエの円周方向への回動を阻止するようになっている
。なお、ボルト２９を試料載置部２２のねじ孔２３に螺
入することにより，固定［２８が試料Ｗユを溝２６に固
定する。即ち、試料載置台２２に形成されたＶ溝２６と
，このＶ溝２６内に突設されたストッパービン２５と、
試料ＷよをＶ溝２６内に抑えつける固定蓬２８によって
第１の試料固定機構２０Ａが構成されている。

第５図において、符号３３は縦軸３０の先端部に組み付
けられた袋ナット状のチャックである９このチャック３
３によって縦軸３０の先端部に固定される試料Ｗ２はセ
ラミックが円錐台形状とされたもので、従来の球状に加
工する場合に比べて材料の加工が容易である。チャック
３３は，円錐台形状の試料ＷＺ（以下、円錐台形試料Ｗ
■または単に試料Ｗ２という。）のテーバ面に整合する
テーパ内周面３３ａと、縦軸３０下端外周面に形成され
ている雄ねじ部３１に螺合する垂直雌ねじ部３３ｂとが
形或されており、テーパ内周面３３？に円錐台形試料Ｗ
２を収容し、垂直雌ねし部３３ｂを縦軸の雄ねじ部３１
に螺合させることにより，縦軸３０の先端部に縦軸に試
料Ｗ２の軸芯を一致させて試料Ｗ２を固定できるように
なっている。また、縦軸３０の下端面には円錐形状の凹
部３０ａが形成されており，試料Ｗ２が種々の大きさの
球体の場合であっても第５図仮想線（打号Ｗ，で示す）
に示すように、この円錐形状の凹部３０ａに係合保持で
きるようになっている。即ち，円錐台形試料、球形試料
の双方に適用できるようになっている。

なお、試料Ｗ■、Ｗ２の組み付けに際しては、試料Ｗ８
を■溝２６に載置し、固定蓋２８にて固定するとともに
，試料Ｗ２を縦軸３０の先端部にチャック３３を介して
固定すれば、試料Ｗ４と試料Ｗ２の位置決めが自ずとで
きるようになっている。

また第５図（ａ）は、第２の試料Ｗ４がテーパ加工され
た円柱体とされており５縦軸の先端にコレットチャック
（図示せず）を介して試料Ｗ４に連結一体化されたもの
である。

？お５第１図、第５図の符号４５はロータリーテーブル
５０に作用している回転トルクを検出するロードセルで
ある。円錐台形試料Ｗ２と円柱体試料Ｗエの摩擦により
試料カップ２０に伝達される回転トルクは，ロータリー
テーブル５０に取り付けられたアーム５５を通じて、ベ
ース４０に設けられたトルク測定用ロードセル４５に作
用するようになっている。

また、スライドベース４０は前記したように軸方向圧力
測定用のロードセル４８を介して油圧シリンダー６０の
シリンダーロッド６２に連結されており、このロードセ
ル４８によって試料Ｗ８、Ｗ２間の接圧が測定できるよ
うになっている。

次に本装置を、試科Ｗエ、Ｗ２同志の摩擦試験に使用す
る手Ｊ．Ｉｎについて説明する。

先ず、油圧シリンダー６０によりスライドベース４０を
下げて，チャック３３と間を広くする。

次に試料カップ２０の固定Ｍ２８を外し、試料Ｗ■を試
料軟置部２２のＶ＠２６にセットし、試料Ｗ■の端面を
ストッパー２５に当接させる。そして固定蓋２８を取付
けて試料Ｗエを溝２６に固定する。

次に、縦軸３０の先端（下端部）に螺合されているチャ
ック３３を外し，チャック３３の中に試料Ｗつを収容し
てチャック３３を縦軸３０に螺合する．次にモーターＭ
のスイッチを入れて縦軸３０を所定の回転数で回転させ
る。次いで油圧シリンダー６０によりスライドベース４
０を上昇させて，試料Ｗ１と試料Ｗ２間を所定の接触圧
となるように接触させる。試料Ｗエ、Ｗ２間に作用する
接触圧はロードセル４８により測定する。そして所定時
間経過後，試料を取り出して摩耗痕を調べる等して，円
錐台形試料Ｗ２と円柱体形試料Ｗ４間の摩擦・摩耗特性
の試験をすることができる。

また，試料カツプ２０に潤滑油等を入れることにより、
新素材と潤滑浦等の相互の特性を円胤台形試料Ｗ２と円
柱体形試料Ｗユの関係も含めて、試験調査することもで
きる。

かくして実施例に係る摩擦試験機により、従来の曽１１
］式四球摩擦試験磯ではできなかった新素材の物性試験
をすることができる。

むお、前記実施例では第２の試料Ｗ２として円錐台状に
加工されたセラミック（第５図参照）や円柱体先端部を
円錐台形状に加工されたセラミック（第５図（ａ）参照
）を用いたが、第２の試料Ｗ２は従来通りの鋼球として
もよい。

また前記実施例では■溝２６にあて円柱体試料Ｗエを係
合支持させるようになっているがＶ溝に代えて丸溝でも
よい。またＶ溝２６は試料載置台２２上端面を端から端
まで横切って延びているがＶ溝２６を途中迄とし、■溝
端面をストッパーピン２５に代えてもよい。

〔発明の効果〕

本発明は，上述のとおり構或されているので、以下に記
載する効果を奏する。

■試料載置台に固定゛される円柱体形の第ｔの試料と、
球形又は円錐台形の第２の試料の組合せの摩擦試験が出
来るので、球状に加工しにくい新素材の加工も円柱体形
なら比較的加工容易であり、それだけ試験する試料の組
合せが広範囲となる。即ち，それだけ適用できる試料の
汎用性が広がる。

■試料載置台の軸芯に対し位置決めされた正三角形状に
延びる係合溝に第１の試料である円柱体試料を載置する
だけで、第２の試料に対する第↓の試料の位置決めが自
ずとされるので作業が非ｙｅｔにスムーズとなる。

■第１の試料を支持する溝はＶ溝で、それだけ加工がし
易い。また、第１の試料の移動阻止部が前記Ｖ溝に突設
されたピンであるので、円柱体形の第↓の試料の保持が
適切、且つ、強固である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である摩擦試験機の斜視図，
第２図は試料載置台の斜視図、第３図は試料載置台の分
解斜視図，第４図は試料載置台支承部周辺の断面図、第
５図は第２の試料を固定するチャックおよび試料力ノブ
の断面図、第５図（．）は第２の試料の他の例を示す断
面図、第６図は従来技術である曽田式四球摩擦試験機で
ある。２０・・・試料カップ（試料ａ置台）、２ＯＡ・・・第
１の試料を固定する試料固定機構、２２・・・試料載置
部、２４・・・油保持壁、２５・・・ス１−ツパーピン（移動阻止部）、２６・・
・Ｖ溝、３０・・縦軸、３３・・・チャック、Ｗ１・・・円柱体の第１の試料、Ｗ２・・・円錐台形の第２の試料、Ｗ３・・・球状の第１の越料。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）架台上端部に設けられた試料載置台に第１の試料
を固定する試料固定機構と、架台に支承されて前記試料
載置台の真上に配置され、前記第１の試料に対峙させて
第２の試料をチャックし所定速度で回転するチャックと
、前記試料載置台を上昇させて、第１の試料と第２の試
料とを圧接状態に保持する加圧機構とを備えた摩擦試験
機において、前記第１の試料は３本の円柱体とされると
ともに、前記第２の試料は球形とされ、前記第１の試料
を固定する試料固定機構は、試料載置台に正三角形状に
形成され、前記円柱体試料をそれぞれ係合支持する３個
の係合溝と、球状の第２の試料の回転に伴う第１の試料
の移動を阻止する移動阻止部と、円柱体状の第１の試料
を上方から押さえつけて試料の円周方向の回動を阻止す
る回動阻止部材とから構成されていることを特徴とする
摩擦試験機。
（２）前記第２の試料は円錐台形状とされ、テーパー面
において第１の試料である円柱体と点接触することを特
徴とする請求項（１）記載の摩擦試験機。
（３）前記第１の試料が係合支持される溝はＶ溝で、前
記第１の試料の移動阻止部は前記Ｖ溝に突設されたピン
であることを特徴とする請求項（１）又は（２）記載の
摩擦試験機。