JPS625636Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、工業用材料、とくに合成樹脂の摺動
摩擦特性を測定する装置に関し、さらに詳しく言
えば、合成樹脂と合成樹脂との間または合成樹脂
と金属との間における合成樹脂の摩擦係数を求め
るために使用される装置に関する。

従来、合成樹脂と合成樹脂との間または合成樹
脂と金属との間における合成樹脂の摩擦係数を求
めるには、一般的に第１図に概念的に示されてい
る装置が使用されている。この装置は、金属板ま
たは合成樹脂板１の表面上に試料である合成樹脂
を置き、金属板または合成樹脂板１の表面と直角
の向きに圧縮力３（以下、Ｗと記す）を試料２に
付加した状態で該試料２を金属板または合成樹脂
板１の表面と平行に引つ張る方式のものである。
この装置では引張り力５（以下、ｔと記す）が所
定の値に達したとき、すなわち、金属板または合
成樹脂板と試料との間に「滑り」が発生したとき
の最大引張力（以下、tmaxと記す）をもつて最
大摩擦力（以下、Ｆと記す）が表示される。すな
わち、 Ｆ＝tmax …(1) である。そしてＦとＷとの比が摩擦係数（以下μ
と記す）と呼ばれている。すなわち、 μ＝Ｆ／Ｗ …(2) しかし、従来の装置につていは、測定ストロー
クが制約をうけるため、下記の欠点が指摘されて
いる。

(1) 合成樹脂と合成樹脂との間または合成樹脂と
金属との間に安定した接触面が得られないうち
に測定が終つてしまうことがあること。

(2) 高速度の摺動条件のもとで測定を行なうこと
が困難であること。

本考案者らは、上述のごとき従来の測定装置に
ついて指摘されている欠点を解消するとともに、
任意の摩擦速度と温度と圧縮力の条件のもとで合
成樹脂の摩擦係数を測定することが可能な装置を
提供することを目的として鋭意研究を進めた結
果、本考案に係る摺動摩擦特性を測定する装置を
開発するにいたつた。

以下、本考案に係る測定装置の構成を概念的に
図解した添付図面を参照しながら本考案を詳細に
説明する。

図示のように、本考案に係る測定装置は、トル
ク検出手段６を備えた回転機構７と、複数個の試
料８を保持する保持台９と、試料８と接触する交
換可能な部分１０と、該接触部分１０の表面温度
を一定に保持するため組み込まれた温度調整装置
１１とを有する接触プレート１２と、該接触プレ
ート１２に荷重を付加する圧縮機構１３とから構
成されている。

トルク検出手段６としては、通常トルクメータ
ーが使用されている。回転機構７は、回転軸１４
と軸受１５とモーター１６とから構成されてい
る。回転軸１４の先端には後述する試料保持台９
が取り付けられている。軸受１５とモーター１６
は市販のものを使用してさしつかえない。

試料保持台９は回転プレートの形に作られてい
て、該試料保持台９と同心の円上に試料８を保持
する複数の凹部１７が設けられており、セツト・
ボルト１８を用いて凹部１７に差しこまれた試料
８を固定することができるようになつている。試
料８を保持する凹部１７をプレートに３個所設け
ることが好ましい。なぜなら、３個所以外の場
合、試料８の先端と後述する接触プレート１２の
表面との間の接触が不安定になることがあるから
である。試料保持台９の形状はかならずしも円形
でなくてもよい。

試料として工業材料、とくに、合成樹脂が本考
案装置に取り付けられる。プレート１２のうち試
料８と接触する部分１０は、金属板と合成樹脂板
のどちらかを選択的に取り付けることができるよ
うな構造になつている。すなわち、接触部分１０
は、交換可能な組込み式に構成されているのであ
る。さらに、金属板または合成樹脂板１０の表面
の温度を一定に保持するため、たとえばカートリ
ツジ・ヒーターのごとき温度調整装置１１が接触
プレート１２の中に組み込まれている。通常、温
度調整装置１１は、接触プレート１２に交検可能
に取り付けられている金属板または合成樹脂板１
０のすぐそばに挿入されている。一方、接触プレ
ート１２の裏面には圧縮機構１３を構成している
ニユーマチツク・シリンダー装置２０の頭部２１
が当接するくぼみ１９が凹設されている。接触プ
レート１２は、複数個の試料８を保持台９の凹部
１７に固定するさい作業を容易に行なうことがで
きるよう適当な案内手段を用いて前後に移動させ
ることができるようになつている。

圧縮機構１３には、通常、ニユーマチツク・シ
リンダー装置２０が取り付けられている。ニユー
マチツク・シリンダー装置２０を使用する利点
は、圧力調整バルブを操作することにより広い範
囲にわたつて所要の圧縮巾を得ることができるこ
とにある。

次に、上述のように構成されている本考案に係
る測定装置の作動について説明する。

まず、ニユーマチツク・シリンダー装置２０の
ピストン・ロツドをひつこませたうえ、接触プレ
ート１２を右側に移動させて、試料である合成樹
脂８を試料保持台９の凹部１７に差し込み、セツ
ト・ボルト１８を用いて固定する。試料８の取
付、固定が終了したあと、測定の目的に応じて金
属板または合成樹脂板１０を選択的にプレート１
２に取り付けたうえ、プレート１２を元の位置に
戻す。金属板または合成樹脂板１０の表面を所定
の温度に設定するため、温度調整装置１１を調節
するとともに、接触プレート１２に付加する所定
荷重をニユーマチツク・シリンダ装置２０を調節
することにより設定する。一方、回転機構７を所
定の回転数に調節したうえモーター１６を始動さ
せる。かくして、試料８は回転しながらプレート
１２と接触することになる。回転機構７のトルク
をトルク・メーター６により求める。

次に、本考案装置を用いてトルクを検出し、し
かるのち摩擦係数を求める手順を説明する。

トルク（以下、Ｔと記す）は、第２図に示され
ている回転軸１４の中心に位置する点Ａと試料８
が保持台９に固定されている点Ｂとの間の距離
（以下、ｌと記す）とプレート１２の接触面で試
料８に生じる摩擦力（以下、F₁と記す）との積
で表示される。

Ｔ（Kg−cm）＝F₁×ｌ（Kg−cm） …(3) である。摩擦係数μは前記(2)式よりF₁と圧縮装
置により付加される圧縮力（以下Ｎと略す）との
比で示される。

すなわち、 μ＝F₁／Ｎ …(4) である。

上式(3)と(4)より下記の(5)式が得られる。すなわ
ち、 μ＝Ｔ／ｌ・Ｎ …(5) である。

(5)式において、ｌとＮは本考案装置の構成条件
から決まるので、Ｔを測定すればμを求めること
ができる。ｌとＮとをいろいろ変えて繰り返しμ
を求め、測定結果の精度を高めることができる。

上述のごとき本考案に係る装置の利点を列挙す
れば次の通りである。

(1) 測定用試料が試料保有台の１つの円上に固定
されているので、試料とプレートがつねに同じ
円上で接触する。したがつて安定した接触状態
のもと測定を行なうことが可能であるので、高
精度に摩擦係数を求めることができる。

(2) 回転数または回転軸の中心軸から試料保持位
置までの距離を変えることにより広い範囲にわ
たつて任意に異なつた摺動速度を得ることがで
きる。

(3) 試料に接触させる金属板または合成樹脂板の
表面の温度を制御することが容易である。

(4) 広範囲にわたつて異なつた圧縮力を試料に付
加することができる。

上述のような本考案に係る装置を使用して合成
樹脂と合成樹脂の間ならびに合成樹脂と金属との
間における合成樹脂の摩擦係数を測定することに
より下記のように工業的に非常に有用なデーター
を得ることができる。

(1) 合成樹脂と金属との間の摩擦挙動を広い範囲
にわたる温度条件のもとで調べることにより成
形機のシリンダー内の樹脂の食い込み挙動を予
測することができる。

(2) 合成樹脂と合成樹脂との間ならびに合成樹脂
と金属との間の摩擦挙動を調べることにより歯
車等の摺動部材に適した材料を選びだすことが
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の摩擦係数測定装置の構成を概
念的に示した略線図。第２図は、本考案に係る摩
擦係数測定装置の構成を概念的に示した断面略線
図である。 １……金属板または合成樹脂板、２……試料、
３……荷重、４……ロープ、５……引張力、６…
…トルクメーター、７……回転機構、８……試
料、９……試料保持台、１０……金属板または合
成樹脂板、１１……温度調整装置、１２……接触
プレート、１３……圧縮機構、１４……回転軸、
１５……軸受、１６……モーター、１７……凹
部、１８……セツト・ボルト、１９……くぼみ、
２０……ニユーマチツク・シリンダー装置、２１
……ピストン・ロツドの頭部、Ａ……回転軸の中
心点、Ｂ……凹部の中心点。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 工業材料の摺動摩擦特性、とくに摩擦係数を
   測定する装置であつて、トルク検出手段を備え
   た回転機構と、該回転機構の回転軸の先端に取
   り付けられた複数個の試料を固定的に保持する
   試料保持台と、該試料保持台に固定された試料
   の自由端が接触する接触表面部分に選択的に金
   属板または合成樹脂板を取り付けることがで
   き、該金属板または合成樹脂板の表面温度を一
   定に保持する温度調整装置が組み込まれた接触
   プレートと、該接触プレートを介して試料に荷
   重を付加する圧縮機構とから成り、前記接触プ
   レートの表面に接触して試料が１つの円上で摺
   動しながら回転することに伴なつて発生するト
   ルクを検出することにより試料の摩擦係数を求
   めることを特徴とする装置。 ２ 前記試料が合成樹脂であることを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項に記載の装置。