JP3297379B2 - 摩擦摩耗試験機 - Google Patents
摩擦摩耗試験機Info
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Description
関し、さらに詳しくは、潤滑油、材料の摩擦摩耗特性を
評価、判定するために用いられる摩擦摩耗試験機に関す
る。
る駆動軸と、軸方向に負荷が与えられる負荷軸を同軸上
に間隔をあけて対向させ、それぞれの軸の先端に一対の
試験片を固定し、前記一対の試験片を所定の負荷で接触
させ、駆動軸側の試験片の回転によって連れ回る負荷軸
側の試験片の回転トルクを、トルク測定用ロードセルで
測定するものである。前記負荷の値と、トルクの値から
摩擦係数を算出することができる。
ような摩擦摩耗試験機の多くは規格化されておらず又複
雑な機械構成を有しており、トライボロジー特有の特性
を評価することが難しいという問題がある。
軸および従動軸を支持する支柱および基台に、環境ボッ
クス、環境設定器、駆動モータ、ギアボックス、負荷装
置、コントローラなどの機能の異なる装置が複雑に配置
されており、組立や配置の変更などが困難であり、ま
た、試験条件の設定および変更が難しい。
問題点に鑑みてなされたものであり、複雑な機械構成を
機能別に単一化して、全体の組立や配置の変更、および
接触形態の変更を含めた試験条件の変更が容易な摩擦摩
耗試験機を提供することを目的とする。
は、回転駆動される駆動軸と、軸方向に負荷が与えられ
る負荷軸を同軸に間隔をあけて対向させ、一対の試験片
をそれぞれの軸の先端に直接又は間接に固定し、前記一
対の試験片を所定の負荷値で接触させ、駆動軸側の試験
片の回転によって従動する負荷軸側の試験片の回転トル
クを測定する摩擦摩耗試験機であって、 (a)前記一対の試験片を保持し、一体として交換する
ことにより前記試験片の接触形態を変更できる試験モジ
ュールと、 (b)前記負荷軸に対して所定の負荷を与え、一体とし
て交換することにより前記所定の負荷を変更できる負荷
モジュールと、 (c)前記駆動軸に対して所定の駆動力を与え、一体と
して交換することにより前記所定の駆動力を変更できる
駆動モジュールと、を備えると共に、 前記負荷軸の先端
には枠体が取り付けられ、該枠体には、前記試験片を収
容する容器がクロスジョイントを介して面揺動自在に取
り付けられており、 前記試験モジュールは、前記駆動軸
の先端と前記容器との間に設置されるように構成されて
いることを特徴とする摩擦摩耗試験機である。係る構成
を採用することによって、試験モジュールを交換するこ
とにより一対の試験片の接触形態が変更でき、負荷モジ
ュールを交換することにより一対の試験片に対する負荷
の程度を変更でき、駆動モジュールを交換することによ
り一対の試験片に対する摩擦速度の程度を変更すること
ができる。これにより、接触形態及び運転状況の大部分
をカバーすることができる。また、試験モジュールは、
駆動軸の先端と、負荷軸の先端の枠体に取り付けられた
容器との間に設置されており、試験片を収容する容器
は、油容器として使用可能であるので、試験片に油を塗
布しない状態(乾燥潤滑試験)、または、試験片を油
に浸漬した状態(油浴潤滑試験)を形成することがで
きる。さらに、前記枠体には容器がクロスジョイントを
介して面揺動自在に取り付けられており、前記試験モジ
ュールは前記駆動軸の先端と前記容器との間に設置され
るように構成されているので、駆動軸の先端と容器の間
にある試験モジュールの平行な接触が、枠体の所謂ジン
バル構造で確保されることになる。
記負荷軸の先端に取り付けられた第1枠体と、該第1枠
体に対して第1ジョイント部を介して揺動自在に支持さ
れた第2枠体と、該第2枠体からつり下げられた板バネ
部と、該板バネ部の下側の第2ジョイント部とからな
り、前記第1ジョイント部の軸心と前記第2ジョイント
部の軸心とが直交しており、且つ前記容器は、前記第2
ジョイン部を介して該枠体に取り付けられている請求項
1記載の摩擦摩耗試験機である。
に記載の発明に対し、さらに(d)前記試験モジュール
周りの環境を保持する環境槽に対して接続可能であり、
前記環境槽内の環境を変更できる環境モジュールと、を
備えてなる摩擦摩耗試験機である。この環境槽に接続さ
れる環境モジュールを変えると、真空雰囲気又はガス雰
囲気等の環境状況を変更することができる。環境槽は、
真空雰囲気等の気体環境を形成することができ、置換さ
れるガスとしては、窒素、アルゴン等を選択できる。
転トルクの測定手段が、前記容器が前記枠体に及ぼすト
ルクを測定するように設けられた請求項1乃至3のいず
れかに記載の摩擦摩耗試験機である。前記一対の試験片
におけるトルクは容器に伝わり、容器が枠体に及ぼすト
ルクとして測定されるため、ロスが少ない。
定手段が、前記負荷軸が前記枠体に及ぼす負荷を測定す
るように設けられた請求項1乃至4のいずれかに記載の
摩擦摩耗試験機である。前記一対の試験片に対する負荷
は、前記負荷軸から前記枠体に伝わり、前記負荷軸が前
記枠体に及ぼす負荷として測定されるため、ロスが少な
い。
参照しつつ説明する。図1は、本発明の摩擦摩耗試験機
の概略説明図である。
と、駆動軸2と、試験モジュール11と、容器3と、枠
体4と、負荷軸5と、環境槽6と、駆動モジュール12
と、負荷モジュール13と、環境モジュール14と、制
御モジュール15とを備えてなる。
り付けられた軸受台21に回転自在に支持されている。
負荷軸5は、フレーム1の台部1bに取り付けられたス
ライドベアリング付きの軸受台22に軸方向に移動自在
に支持されている。そして、上側の駆動軸2と下側の負
荷軸5は同軸に配設されている。
枠体4に容器3が取り付けられている。そして、容器3
と駆動軸2の先端との間に、試験モジュール11が交換
可能に配設されている。また、環境槽6が上側の軸受台
21と下側の軸受台22の間に取り付けられ、試験モジ
ュール11と容器3と枠体4とが環境槽6の内部に位置
する構造になっている。
槽6は、窓部23と、フランジ部24と、スライド部2
5とを備えている。また、負荷軸5は環境維持のための
ベローズ26を備える。このような構造であるため、試
験モジュール11の部品の交換は、フランジ部24を外
し環境槽6の本体をスライド部25で下方に摺動させて
行うことができる。
(a)は上面図、図3(b)は側面図である。図示の如
く、枠体4は、クロスジョイントを介して容器を面揺動
自在に取り付けることができるジンバル構造になってい
る。この枠体4は、負荷軸5に取り付けられる第1枠体
31と、第1枠体31に対して第1ジョイント部32を
介して揺動自在に支持される第2枠体33と、第2枠体
33からつり下げられる板バネ部34と、板バネ部34
の下側の第2ジョイント部35とからなる。第1ジョイ
ント部32の軸芯と第2ジョイント部35の軸芯が90
度でクロスする構造であるため、第2ジョイント部35
に取り付けられた容器3(図2参照)は、面揺動自在に
枠体4に取り付けられている。
軸方向の負荷に応じた変形を許容するものの回転方向の
変形が阻止された板バネ部材36が位置している。この
板バネ部材36に歪みゲージ37(負荷測定手段)を取
り付けることにより、負荷軸5による上下方向の負荷値
が枠体4に直接的に及ぼす力として測定できるようにな
っている。
ように、板部材38が第2枠体33から垂下されてい
る。図示されない容器に及ぼされるトルクは、板部材3
8の曲げとなり、板部材38に取り付けられた歪みゲー
ジ39(トルク測定手段)により、図示されない容器が
枠体4に直接的に及ぼすトルクとして測定できるように
なっている。
軸2に着脱自在なチャック部41と、一方の試験片とな
るテストピース42と、他方の試験片となるピン43
と、ピン43を支え、容器3の底に着脱自在に固定され
るホルダー部44とを備えてなる。容器3は油容器とな
っており、一対の試験片42、43は、該容器3内に収
容されており、一対の試験片に油を塗布しない乾燥潤滑
試験、または、該容器3内に油を充填して、一対の試験
片42、43を油に浸漬した油浴潤滑試験のいずれかを
形成することができる。さらに、容器3の底の裏側に
は、温度調節手段としてのヒータ45が設けられてお
り、容器3即ち環境槽6の内部の温度環境も設定できる
構造になっている。
な形態が、図4に示される。図4(a)は、図2に示し
たものと同じピンタイプである。一方の試験片としての
ディスク42と他方の試験片としてのピン43によるピ
ンオンディスク試験の面接触試験が可能である。このピ
ンオンディスク試験は3ピン又は1ピンに切り替え可能
である。
とするものである。ローラ46の接点を周方向に配設す
ることにより、ローラオンリングの線接触試験が可能で
ある。ローラ46は3個又は一個に切り替え可能であ
る。
とするものである。ベーン47の長手方向を放射状に配
設することにより、ベーンオンディスクの面接触試験が
可能である。
るものである。下側の3個の球48の上に一個の球48
を載せる構造にし、周囲をテーパ状の受けで覆うと、互
いに接触する3点接触の点接触試験が可能になる。
ジュール12は、フレーム1に、交換可能に支持されて
いる。
1と、ジャッキ52と、負荷モータ53とを共通板54
の上に載せてユニットにした構造である。この負荷モジ
ュール13は、フレーム1に軸支された負荷レバー7の
他端に負荷を及ぼすことができる。負荷レバー7の一端
は、負荷軸5に対して負荷を及ぼすことができる。負荷
モジュール6を一体で交換することにより、負荷のレン
ジを高い側又は低い側にシフトさせることができる。な
お、負荷レバー7も一体にした負荷モジュールとして構
成することもできる。
れる第1プーリ56と、ベルト57と、第2プーリ58
と、駆動モータ59と、フランジ60とをユニットにし
た構造である。駆動モータ59を変える場合、フレーム
1に取り付けられるフランジ60以降を交換すればよ
い。プーリ56、58とベルト57は、負荷容量が足り
なくなると、ベルト本数を増やしたものに変更すればよ
い。なお、この駆動モジュール12は、歯車式減速装置
を使った一体構造にし、駆動軸2に対して一体として交
換できる構成にすることもできる。
管のフランジ61以降が交換可能になっている。真空ポ
ンプやガス置換装置をフランジ61に接続することによ
り、環境槽6内を真空雰囲気又はガス雰囲気に変えるこ
とができる。
を制御するとともに、試験片の温度を調節する温度調節
手段45、試験片4にかかるトルクを測定するトルク測
定手段39、および、軸方向にかかる負荷を測定する負
荷測定手段37に接続されて、各データを取得する操作
部62と、この操作部62に接続された演算制御部63
と、各データ処理を行うとともに、処理結果を出力する
出力手段としてのプリンタ64を備えるものである。
5(a)は正面図であり、図5(b)は側面図である。
装置全体が四角枠内に納まっており、負荷モジュール1
3が一体として交換可能であり、駆動モジュール12は
フランジ61以降において交換可能であることが判る。
よる試験の実施を図1により説明する。図4のうちの所
定の形式の接触形態の試験モジュール11を、駆動軸2
の先端と容器3の底とに固定的に設置する。容器3内を
乾燥潤滑または油に浸漬した状態油浴潤滑にする。環境
槽6に接続される環境モジュール14を変え、真空雰囲
気又はガス雰囲気等の所定の環境状況に設定する。
出力を調整し、負荷軸5に所定の負荷を及ぼす。操作部
62により、駆動モジュール12の出力を調整し、駆動
軸2の回転を所定にする。そして、摩擦摩耗試験を開始
する。操作部62には、負荷の程度、トルクの程度、容
器内の温度、駆動軸2の回転数が入力され、摩擦摩耗の
データが演算制御部63で演算され、プリンタ64に打
ち出される。
下げて、試験モジュール11を一体として変更すること
により行うことができる。駆動力のレンジの変更は、フ
レーム1などに対する駆動モジュール12の一体の変更
により行うことができる。負荷のレンジの変更は、フレ
ーム1などに対する負荷モジュール13の一体の変更に
より行うことができる。環境モジュール14の変更は、
フランジ61以降の接続を変更することによりできる。
明によると、試験モジュール11と、負荷モジュール1
3と、駆動モジュール12とを交換可能に構成したの
で、一対の試験片の接触形態や運転状況等の摩擦条件の
変更に幅広く対応でき、摩擦摩耗特性を幅広く判定、評
価することができる。また、これらモジュールによる組
立式であるので、試験機の配置の自由度が大きく、机上
等の限られたスペースに配置することができる。更に、
前記負荷軸5の先端には枠体4が取り付けられ、該枠体
4には、試験片を収容する容器3がクロスジョイントを
介して面揺動自在に取り付けられ、前記試験モジュール
11は、前記駆動軸2の先端と前記容器3と の間に設置
されるように構成されているので、試験モジュール11
の平行な接触が枠体4の所謂ジンバル構造で確保される
結果、誤差の少ない正確な摩擦摩耗データを取得するこ
とができる。加えて、前記試験片を収容する前記容器3
内に油を充填すれば油浴潤滑試験が可能となり、空室に
すれば乾燥潤滑試験を行うことが可能となる。
前記負荷軸5の先端に取り付けられた第1枠体31と、
該第1枠体31に対して第1ジョイント部32を介して
揺動自在に支持された第2枠体33と、該第2枠体33
からつり下げられた板バネ部34と、該板バネ部34の
下側の第2ジョイント部35とからなり、前記第1ジョ
イント部32の軸心と前記第2ジョイント部35の軸心
とが直交しており、且つ前記容器3は、前記第2ジョイ
ン部35を介して該枠体4に取り付けられている。
ールが交換可能に設けられ、摩擦の雰囲気も変更でき、
更に摩擦条件の変更に幅広く対応でき、摩擦摩耗特性を
幅広く判定、評価することができる。
おけるトルクを容器が枠体に及ぼすトルクとして測定す
るため、ロスが少なく、正確に測定でき、高精度の摩擦
摩耗データを取得することができる。
おける負荷を負荷軸が前記枠体に及ぼす負荷として測定
するため、ロスが少なく、正確に測定でき、高精度の摩
擦摩耗データを取得することができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 回転駆動される駆動軸(2)と、軸方向
に負荷が与えられる負荷軸(5)を同軸に間隔をあけて
対向させ、一対の試験片をそれぞれの軸の先端に直接又
は間接に固定し、前記一対の試験片を所定の負荷値で接
触させ、前記駆動軸(2)側の試験片の回転によって従
動する前記負荷軸(5)側の試験片の回転トルクを測定
する摩擦摩耗試験機であって、 (a)前記一対の試験片を保持し、一体として交換する
ことにより前記試験片の接触形態を変更できる試験モジ
ュール(11)と、 (b)前記負荷軸(5)に対して所定の負荷を与え、一
体として交換することにより前記所定の負荷を変更でき
る負荷モジュール(13)と、 (c)前記駆動軸(2)に対して所定の駆動力を与え、
一体として交換することにより前記所定の駆動力を変更
できる駆動モジュール(12)と、 を備えると共に、 前記負荷軸(5)の先端には枠体(4)が取り付けら
れ、該枠体(4)には、前記試験片を収容する容器
(3)がクロスジョイントを介して面揺動自在に取り付
けられており、 前記試験モジュール(11)は、前記駆動軸(2)の先
端と前記容器(3)との間に設置されるように構成され
ている ことを特徴とする摩擦摩耗試験機。 - 【請求項2】 前記枠体(4)は、前記負荷軸(5)の
先端に取り付けられた第1枠体(31)と、該第1枠体
(31)に対して第1ジョイント部(32)を介して揺
動自在に支持された第2枠体(33)と、該第2枠体
(33)からつり下げられた板バネ部(34)と、該板
バネ部(34)の下側の第2ジョイント部(35)とか
らなり、前記第1ジョイント部(32)の軸心と前記第
2ジョイント部(35)の軸心とが直交しており、且つ
前記容器(3)は、前記第2ジョイン部(35)を介し
て該枠体(4)に取り付けられている請求項1に記載の
摩擦摩耗試験機。 - 【請求項3】 さらに、(d)前記試験モジュール周り
の環境を保持する環 境槽(6)に対して接続可能であ
り、該環境槽(6)内の環境を変更できる環境モジュー
ル(14)と、を備えてなる請求項1又は2に記載の摩
擦摩耗試験機。 - 【請求項4】 前記試験片の回転トルクの測定手段が、
前記容器(3)が前記枠体(4)に及ぼすトルクを測定
するように設けられた請求項1乃至3のいずれかに記載
の摩擦摩耗試験機。 - 【請求項5】 前記負荷値の測定手段が、前記負荷軸が
前記枠体(4)に及ぼす負荷を測定するように設けられ
た請求項1乃至4のいずれかに記載の摩擦摩耗試験機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19719798A JP3297379B2 (ja) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | 摩擦摩耗試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19719798A JP3297379B2 (ja) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | 摩擦摩耗試験機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000028507A JP2000028507A (ja) | 2000-01-28 |
JP3297379B2 true JP3297379B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=16370437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19719798A Expired - Lifetime JP3297379B2 (ja) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | 摩擦摩耗試験機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3297379B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107340087A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-11-10 | 青岛理工大学 | 一种高应力接触润滑油油膜摩擦力的模拟测量装置 |
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CN102607749B (zh) * | 2012-03-23 | 2014-03-12 | 西安交通大学 | 一种滚动轴承摩擦力矩测量装置 |
CN109870377B (zh) * | 2019-03-29 | 2020-08-28 | 中国矿业大学 | 一种流体润滑摩擦磨损试验机及方法 |
CN118010203B (zh) * | 2024-04-08 | 2024-06-04 | 深圳市锐健电子有限公司 | 一种滑台模组的滑动力测试装置 |
-
1998
- 1998-07-13 JP JP19719798A patent/JP3297379B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP2000028507A (ja) | 2000-01-28 |
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