WO2005111576A1

WO2005111576A1 - 摩擦試験装置及び摩擦試験方法

Info

Publication number: WO2005111576A1
Application number: PCT/JP2005/008929
Authority: WO
Inventors: Yusaku Fujii; Takao Yamaguchi
Original assignee: Gunma University
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2005-11-24
Also published as: US20070169539A1; JP2005331280A; JP4200216B2; EP1754966A1

Abstract

　被測定物間の摩擦特性を示す摩擦力等の摩擦に関する物理量を動的な状態で正確に検出する摩擦試験装置及び方法であって、ガイド部１０Ｂに沿って移動可能に設けられた可動部１０Ｃに第１の被測定物２１を取付けると共に可動部１０Ｃに取り付けられた第１の被測定物２１に第２の被測定物２２を押圧し、第１の被測定物に第２の被測定物を押圧した状態で第１の被測定物及び前記可動部を一体とした物体を移動させ、物体を移動させたときの物体の慣性力を第１の被測定物と第２の被測定物との間に作用する摩擦力として検出する。

Description

明細書

摩擦試験装置及び摩擦試験方法

技術分野

[0001] 本発明は、摩擦試験装置及び摩擦試験方法に関し、特に、慣性力または慣性モーメントを用いて摩擦力等の摩擦に関する物理量を検出する摩擦試験装置及び摩擦試験方法に関する。

背景技術

[0002] 従来より、直動軸受のガイド部に支持された可動部を力センサに衝突させ、その間の速度変化力力センサに作用した真の力を推定することで、力センサの衝撃応答の評価を行なう評価装置が知られて、る（特許文献 1)。

[0003] また、一対の回転ドラムに懸架された無端ベルトの外面に試料ホルダに保持された試料を押し当てて無端ベルトを回転させ、ロードセル等の力センサを用いて試料ホルダに作用する力を検出して、摩擦状態を検出する方法が知られている（特許文献 2)

[0004] そして、リニアモータにより駆動されるスライダに第 1の試料を固定すると共に第 1の試料の上に第 2の試料を載置し、第 2の試料の上に錘を載置した状態で、リニアモータを駆動させ、リニアモータのモータ電流値とリニアモータの推力定数力も推力を求め、この推力を静摩擦力とする摩擦力測定装置が知られている (特許文献 3)。この摩擦力測定装置では、リニアモータを定速で駆動し、リニアモータの電流一推カ特性力もモータ電流値に応じた推力を求め、この推力を動摩擦力としている。また、リニァエンコーダによりスライダの移動量を検出している。

特許文献 1：特開 2000— 283873号公報

特許文献 2：特開 2001— 174400号公報

特許文献 3：特開平 10— 62273号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、特許文献 1の技術は力センサの衝撃応答の評価装置に関するものであり、特許文献 2の技術については、静的な力に対する力センサの検出出力の較正手法 (静的較正法)については確立されているが、力センサに動的な力が作用した場合には、力の変化に対する検出出力の応答遅れ等の現象を生じ、力センサの検出出力を静的較正法で較正しても、動的な力を正確に計測することはできない。従つて、被測定物 (試料)間に作用する摩擦力が変化した場合には、その摩擦力をカセンサで計測しても、計測精度を確保できず、被測定物間の摩擦特性を示す物理量を正確に検出することが困難である、という問題があった。

[0006] そして、特許文献 3の技術では、動摩擦力を計測するためには、予めリニアモータの電流一推力特性を求めておく必要があると共に、細長い形状のリニアモータやリニァスライダを用いているため、ずれやゆがみが生じ易ぐ精度良く摩擦力を検出するのが困難である、という問題があった。

[0007] 本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、力センサを用いることなく被測定物間の摩擦特性を示す摩擦力等の摩擦に関する物理量を動的な状態でも正確に検出することができる摩擦試験装置及び摩擦試験方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0008] 上記目的を達成するために本発明の摩擦試験装置は、ガイド部に沿って移動可能に該ガイド部に取付けられると共に第 1の被測定物が取り付け可能な可動部と、前記可動部に取り付けられた前記第 1の被測定物に押圧される第 2の被測定物を取り付けるための取り付け部材と、前記可動部に固定された反射部材及び該反射部材に光を入射させる光源を備え、前記可動部に取付けられた第 1の被測定物と前記取り付け部材に取付けられた第 2の被測定物とを押圧させた状態で、前記反射部材、前記可動部、及び前記第 1の被測定物を一体とした物体が前記第 2の被測定物に対して相対移動したときの該反射部材からの反射光の状態変化を検出する光波干渉計と、前記光波干渉計で検出された反射光の状態変化に基づいて、前記第 1の被測定物と前記第 2の被測定物との間に作用する摩擦に関する物理量を検出する物理量検出手段と、を含んで構成したものである。

[0009] 本発明では、可動部に取付けられた第 1の被測定物と取り付け部材に取付けられた第 2の被測定物とを押圧させた状態で、反射部材、可動部、及び第 1の被測定物を一体とした物体を第 2の被測定物に対して相対移動させ、そのときの反射部材からの反射光の状態変化を光波干渉計で検出する。そして、光波干渉計で検出された反射光の状態変化に基づいて、第 1の被測定物と前記第 2の被測定物との間に作用する摩擦に関する物理量を検出する。

[0010] ここで、反射部材、可動部、及び第 1の被測定物を一体とした物体を第 2の被測定物に対して相対移動させると、第 1の被測定物力第 2の被測定物に作用する力と第 2の被測定物力第 1の被測定物に作用する力とは、作用'反作用の法則により、大きさが等しい逆向きの力になる。そして、ガイド部と可動部との間に作用する内部摩擦力及び空気抵抗等の外力が無視できる条件下では、上記物体の慣性力は、 2つの被測定物間に作用する摩擦力と等しい大きさになる。このため、慣性力を検出することにより、第 1の被測定物と第 2の被測定物との間に作用する摩擦に関する物理量としての摩擦力を高精度に検出することができる。

[0011] この物体の慣性力は、物体の質量と加速度との積に等 U、ので、物体の変位速度を光波干渉計により検出し、検出した変位速度を微分すれば物体の加速度を正確に検出することができ、この加速度と物体の質量とから物体の慣性力を正確に検出することができる。

[0012] 本発明では、摩擦に関する物理量として、第 1の被測定物と第 2の被測定物との間に作用する摩擦力の他、物体の基準位置を基準とした変位、物体の速度、及び物体の加速度の少なくとも 1つを検出することができる。光波干渉計で検出した物体の変位速度を積分することにより物体の変位を検出するようにすれば、物体の変位を計測する計測手段を別途設ける必要がなくなるので、コスト的にも有利になる。

[0013] 本発明によれば、力センサを用いていないので、変動する摩擦に関する物理量の計測精度を力センサを用いた従来方法に比較し飛躍的に向上させることができる。

[0014] 本発明の可動部は、その運動が 1自由度に制限されるように、静圧空気直動軸受や磁気直動軸受等の直動軸受で支持することが望ましい。静圧空気直動軸受は、高い運動精度 (運動軸以外の 5軸に関する高い安定性)と小さな摩擦という 2つの大きな特徴を有している。この 2つの特徴を持つ静圧空気直動軸受を用いることにより、物体に作用する摩擦力を極力小さくして物体の慣性力と被測定物間に作用する摩擦力との偏差を極めて小さな値に減少できると共に、 2つの被測定物の相対運動の精度 (摩擦測定を高精度に行うためには、 2つの被測定物の相対運動の幾何学的精度も、非常に重要である。）を高めることが可能となり、計測精度を向上することができる。

[0015] 本発明では、前記第 2の被測定物に作用する押圧力を検出する押圧力検出手段を更に設け、前記物理量検出手段によって、前記摩擦に関する物理量として、前記押圧力検出手段によって検出された押圧力に対する前記第 1の被測定物と前記第 2 の被測定物との間に作用する摩擦力の比で表される摩擦係数を検出するようにしてちょい。

[0016] この場合、ガイド部等で構成した可動軸を測定したヽ摩擦力の主成分の方向に対して垂直に設置した直動軸受機構を設けて可動軸に第 2の被被測定物を取り付け、測定した!/、摩擦力の主成分の方向に対して垂直の方向の力成分を光波干渉計で検出することにより、摩擦力の主成分と垂直な成分の測定を、力センサを用いることなく、高精度に行うことが可能になる。

[0017] 本発明では、可動部及び光波干渉計を含む計測ユニットを一対設けて摩擦試験装置を以下のように構成することができる。すなわち、第 1のガイド部に沿って移動可能に該第 1のガイド部に取付けられると共に第 1の被測定物が取り付け可能な第 1の可動部と、前記第 1のガイド部に対して並列配置された第 2のガイド部に沿って移動可能に該第 2のガイド部に取付けられると共に前記第 1の被測定物に押圧される第 2の被測定物が取り付け可能な第 2の可動部と、前記第 1の可動部に固定された第 1の反射部材及び該第 1の反射部材に光を入射させる第 1の光源を備え、前記第 1の可動部に取付けられた第 1の被測定物と前記第 2の可動部に取付けられた第 2の被測定物とを押圧させた状態で、前記第 1の反射部材、前記第 1の可動部、及び前記第 1 の被測定物を一体とした物体が前記第 2の被測定物に対して相対移動したときの該第 1の反射部材力の反射光の状態変化を検出する第 1の光波干渉計と、前記第 2 の可動部に固定された第 2の反射部材及び該第 2の反射部材に光を入射させる第 2 の光源を備え、前記第 1の可動部に取付けられた第 1の被測定物と前記第 2の可動部に取付けられた第 2の被測定物とを押圧させた状態で、前記第 2の反射部材、前記第 2の可動部、及び前記第 2の被測定物を一体とした物体が前記第 1の被測定物に対して相対移動したときの該第 2の反射部材からの反射光の状態変化を検出する第 2の光波干渉計と、前記第 1の光波干渉計及び前記第 2の光波干渉計の少なくとも一方で検出された反射光の状態変化に基づいて、前記第 1の被測定物と前記第 2 の被測定物との間に作用する摩擦に関する物理量を検出する物理量検出手段と、を含んで構成することができる。

[0018] この場合、前記第 2の可動部に該第 2の可動部に対して移動可能な第 3の可動部を設け、前記第 2の可動部に該第 3の可動部を介して前記第 2の被測定物を取り付けることちでさる。

[0019] 本発明では、流体中に挿入される挿入部を備え、ガイド部に沿って移動可能に該ガイド部に取付けられた可動部と、前記可動部に固定された反射部材及び該反射部材に光を入射させる光源を備え、前記挿入部を流体中に挿入させた状態で、前記反射部材、前記可動部、及び前記挿入部を一体とした物体が前記流体に対して相対移動したときの該反射部材からの反射光の状態変化を検出する光波干渉計と、前記光波干渉計で検出された反射光の状態変化に基づいて、前記挿入部に作用する流体の摩擦に関する物理量を検出する検出手段と、を含んで構成することにより、挿入部に作用する流体の摩擦に関する物理量を検出することができる。

[0020] また、ガイド部に回転可能に設けられた回転体と、前記回転体と共に回転可能に該回転体に取付けられたフライホイールと、前記フライホイールの外周面に押圧される被測定物を取り付けるための取り付け部材と、前記フライホイールの外周面に被測定物を押圧させた状態で、前記回転体と共に前記フライホイールを回転させたときの該回転体及び該フライホイール力なる物体の角加速度を検出する角加速度検出手段と、前記検出手段で検出された角速度に基づいて、前記被測定物と前記フライホィールとの間に作用する摩擦に関する物理量を検出する物理量検出手段と、を含んで構成することにより、被測定物とフライホイールとの間に作用する摩擦に関する物理量を検出することができる。

[0021] 被測定物とフライホイールとの間に作用する摩擦に関する物理量として摩擦カを検出する場合には、摩擦力は、慣性モーメントを予め測定した静圧空気回転軸受を用いて測定することが可能である。この場合、 1軸のモーメント（トルク）測定の為に、 1個の静圧空気回転軸受けが必要になる。モーメント測定原理は、参考文献 (Y. Fujii, K. Ogushi、 Τ. Γο』ο、 A proposal for a dynamic— response— evaluation method ror torque transducers", Meas. Sci. TechnoU Vol.10、 No.12、 pp. N142 - N144、 1999) に記載されている。

[0022] また、本発明の摩擦試験方法は、ガイド部に沿って移動可能に設けられた錘体に第 1の被測定物を取付けると共に前記錘体に取り付けられた第 1の被測定物に第 2 の被測定物を押圧し、第 1の被測定物に第 2の被測定物を押圧した状態で前記第 1 の被測定物及び前記錘体を一体とした物体を移動させ、その物体を移動させたときのその物体の慣性力を、前記第 1の被測定物と前記第 2の被測定物との間に作用する摩擦力として検出するようにしたものである。

[0023] また、ガイド部に回転可能に設けられたフライホイールを回転させると共に該フライホイールの外周面に被測定物を押圧し、前記フライホイール及び前記フライホイールと一体に回転する回転体力なる物体の慣性モーメント及び前記フライホイールの角加速度に基づ!、て、前記フライホイールと前記被測定物との間に作用する摩擦力を検出するよう〖こすることちでさる。

発明の効果

[0024] 以上説明したように本発明の摩擦試験装置によれば、力センサを用いることなく摩擦に関する物理量を検出しているので、被測定物間の摩擦特性を示す摩擦力等の摩擦に関する物理量を動的な状態でも正確に検出することができる、という効果が得られる。

[0025] また、本発明の摩擦試験方法によれば、物体の慣性力、または物体の慣性モーメント及びフライホイールの角加速度に基づ、て摩擦力を検出して、るので、摩擦力を動的な状態でも正確に検出することができる、という効果が得られる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]本発明の第 1の実施の形態の摩擦試験装置を示すブロック図である。

[図 2]図 1の II II線端面図である。 [図 3]第 1の実施の形態の摩擦力等を検出する処理ルーチンを示す流れ図である。

[図 4A]ビート周波数の測定データを示すグラフである。

[図 4B]ビート周波数の測定データ力算出した錘体の変位速度を示すグラフである。

[図 4C]変位速度力算出した錘体の変位を示すグラフである。

[図 4D]変位速度力も算出した錘体の加速度を示すグラフである。

[図 4E]加速度力も算出した錘体の慣性力を示すグラフである。

[図 5A]慣性力として測定された摩擦力 F、及び力センサで測定された垂直力 Fの変

F N

位を横軸として示したグラフである。

[図 5B]摩擦係数の変化 μの変位を横軸として示したグラフである。

[図 6]2回の測定実験における慣性力として測定された摩擦力を示すグラフである。

[図 7]本発明の第 2の実施の形態の摩擦試験装置を示すブロック図である。

[図 8]本発明の第 3の実施の形態の摩擦試験装置を示すブロック図である。

[図 9]本発明の第 4の実施の形態の摩擦試験装置を示すブロック図である。

[図 10]本発明の第 5の実施の形態の摩擦試験装置を示すブロック図である。

発明を実施するための最良の形態

[0027] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

[0028] 図 1に示すように、本発明の第 1の実施の形態には、金属板等の第 1の被測定物 2 1を取付けるための直動軸受 10、及び光波干渉計 12を備えた計測ユニットが設けられている。直動軸受 10は、摩擦抵抗の小さい直動静圧空気軸受で構成されており、直動静圧空気軸受としては、例えば、 ΝΤΝ株式会社製のエアスライド (登録商標)を使用することができる。

[0029] 直動軸受 10には、水平方向を向くようにベース（図 7参照）に固定された直線状のガイド部 10Bと、ガイド部 10Bに沿って移動可能にガイド部 10Bに取付けられると共に錘体の一部として機能するブロック状の可動部 10Cとが設けられている。可動部 1 OCには、貫通孔が穿設されており、図 2に示すように、ガイド部 10Bはこの貫通孔を貫通して設けられている。この貫通孔の内周面とガイド部 10Bの外周面との間には、ガイド部 10Bの外周面全周に亘つて圧縮空気層（約 5〜： LO /z m)が形成されている。これにより、可動部 10Cは、極めて小さい摩擦抵抗でガイド部 10Bの長さ方向に直進運動することが可能である。なお、図示を省略したが、圧縮空気はガイド部 10Bの一端力も導入されて、ガイド部 10Bの中央部に形成された出口力も可動部 10Cの内周に形成された溝を介して可動部 10Cの中央部に形成された入口に導かれ、可動部 1 OCの内部配管を介して上記間隙に供給される。可動部 10Cに給気チューブを介して圧縮空気を直接導入すれば、給気通路の構造は更に簡単になるが、本実施の形態では給気チューブ力もの外力が可動部 10Cに作用することを防止するため、ガイド部 10B力も圧縮空気を導入している。

[0030] また、可動部 10Cの上面 10Aは、金属板等の第 1の被測定物 21を取付け可能に構成されており、可動部 10Cの側面後方には、光波干渉計を構成するコーナ ·キュ一ブ'プリズム 10Dが光入出射側を後方に向けて固定されている。

[0031] ガイド部 10Bの端部に対向するようにベース 14が立設されており、ベース 14のガイド部 10B側の側面上方には、可動部 10Cが当接するゴムブロック等で構成された緩衝材 14Aが固定されている。

[0032] ベース 14と可動部 10Cとの間の可動部 10Cに接近した位置に設定された基準位置には、基準位置で鉛直方向に沿った光路を形成するように、レーザダイオード 16 Aとフォトダイオード 16Bとで構成された基準位置センサ 16が配置されている。基準位置センサ 16のフォトダイオード 16Bは、アナログ信号をデジタル信号に変換する A Dコンバータ 18を介してパーソナルコンピュータ 20に接続されて!、る。パーソナルコンピュータ 20には、後述する計測ルーチンのプログラムを記憶した ROM、計測された時系列データを記憶するハードディスク等で構成された記憶媒体、及び記憶した時系列データを表示する LCDや CRT等で構成された表示装置が設けられている。

[0033] 可動部 10Cの上方には、可動部 10Cに取り付けられた第 1の被測定物 21に押圧される、例えばミニチュアカー等の第 2の被測定物 22を取り付けるための取付け部材 2 4が設けられている。取付け部材 24は、第 2の被測定物 22に対して鉛直方向に作用する押圧力（垂直力 Fn)を検出する力センサ 26を介して摩擦試験装置のベースに上下方向に移動可能に取付けられて、る。

[0034] 力センサ 26は、力センサ出力を増幅する増幅器 28及び増幅器力も出力された電流値を検出するデジタルマルチメータ 30を介してパーソナルコンピュータ 20及びパ一ソナルコンピュータ 20に接続された DAコンバータ 32に接続されている。デジタルマルチメータに代えて、電圧計 (例えば、 HP製 3458A)を使用してもよい。

[0035] 光波干渉計 12は、ゼーマンタイプのヘリウムネオンレーザ等力構成された光源 3 2を備えており、この光源 32から出射された光は偏光ビームスプリッタ 34で測定光と参照光とに分光される。測定光は、可動部 10Cに固定されたたコーナ ·キューブ'プリズム 10Dに入射され、コーナ'キューブ 'プリズム 10Dで反転されて光路が 180° 変更され、再度偏光ビームスプリッタ 34に入射される。ここで、偏光ビームスプリッタ 34 とコーナ.キューブ.プリズム 10Dとの間の光路の方向は、ガイド 10Bの長さ方向、すなわち可動部 10Cの移動方向と平行なるように設定されており、測定光は、コーナ- キューブ 'プリズム 10Dで反転する際に、可動部 10Cのガイドに沿った変位速度に応じたドッブラシフト (ドッブラ効果による周波数変化または位相変化)を生じ、反射光の状態が変化する。

[0036] 一方、参照光は偏光ビームスプリッタ 34から第 2のコーナ'キューブ 'プリズム 36方向に反射され、第 2のコーナ ·キューブ ·プリズム 36で反転されて再度偏光ビームスプリツタ 34に入射され、偏光ビームスプリッタ 34で第 1のコーナ'キューブ 'プリズム 10D からの反射光 (信号光)と干渉し、信号光と参照光との周波数の差分の周波数のビートを生ずる干渉光が生じる。すなわち、信号光に生じた状態変化 (信号光の周波数のドップラーシフト、または信号光の位相の変化）が、干渉により光波干渉計によって検出される。

[0037] 干渉光は、偏光ビームスプリッタ 34から反射ミラー 38と偏光板 (例えば、グラン'トンプソン'プリズム) 40とを介してフォトダイオードで構成された光検出器 42に入射され、光検出器 42で干渉光のビート周波数 fbeatに応じた電気信号に変換されて第 1周波数カウンタ 44に入力される。そして、第 1周波数カウンタ 44によりビート周波数 fbeat の値を表すデジタルデータが生成され、このデジタルデータがパーソナルコンビユータ 20に入力される。

[0038] また、光源 32に内蔵された光検出器から、可動部 10Cの静止状態に対応する基準周波数 frestの電気信号が生成され、この電気信号が第 2周波数カウンタ 46に入力される。そして、第 2周波数カウンタ 46により基準周波数 frestの値を表すデジタルデータが生成され、このデジタルデータがコンピュータ 20に入力される。

[0039] 次に、本実施の形態の計測ルーチンを図 3を参照して説明する。まず、可動部 10C の上面に第 1の被測定物（例えば、金属板） 21を取付けると共に、取付け部材 24に第 2の被測定物 (例えば、ミニチュアカー） 22を取り付ける。これにより、第 2の被測定物 22等の自重により、第 2の被測定物 22によって第 1の被測定物が押圧される。この場合、所定の押圧力が得られるように取付け部材 24を下方に移動させて第 2の被測定物に鉛直下向きに荷重を加えて第 1の被測定物が押圧するようにしても良い。

[0040] また、パーソナルコンピュータを立ち上げ、図 3の計測処理ルーチンを起動させると共に、フォトダイオード 16B及び検出部 42にレーザ光が入射されるように、レーザダィオード 16A及び光源 32からレーザ光を発振させておく。このように第 1の被測定物と第 2の被測定物とを押圧させた状態で、可動部 10Cをベース 14の長さ方向に初期の段階に手で押して、可動部 10Cを慣性で移動させる。これにより、第 1のコーナ'キユーブ'プリズム、可動部、及び第 1の被測定物を一体とした物体 (以下、錘体という）が慣性でガイド部に沿ってガイド部の長さ方向に移動する。なお、ァクチユエータを設けてこのァクチユエ一タで錘体に初速 (または、初期運動量、または初期運動エネルギ一）を与えても良い。

[0041] ステップ 100において、基準位置センサ 16から基準位置信号が入力された力否かを判断し、基準位置信号が入力されたと判断されると、ステップ 102においてトリガ信号をデジタルマルチメータ 30、第 1周波数カウンタ 44、及び第 2周波数カウンタ 46に入力し、これらを起動する。これによつて、デジタルマルチメータによる垂直力、カウンタによる周波数が同期して検出される。

[0042] 次のステップ 104では、デジタルマルチメータ 30、第 1周波数カウンタ 44、及び第 2 周波数カウンタ 46から出力される信号を所定のサンプル時間間隔で取込み、ステツプ 106において錘体（第 1のコーナ'キューブ 'プリズム 10D、可動部 10C、及び第 1 の被測定物を一体とした物体)の速度 Vを以下の（1)式に従って演算し、錘体の変位速度 Vを検出する。錘体は、ガイド部に沿って移動するため、運動の自由度は、水平の一軸方向に制限されて、る。

[0043] ν= λ air- (fbeat-frest)/2 · · · (!) ここで、 λ airは、空気の屈折率である。

[0044] 次のステップ 108では、この変位速度 Vをサンプル時間間隔で積分することによりガイド部の長さ方向の錘体の変位 (すなわち、基準位置を基準とした位置) Xを検出する

。また、ステップ 110において、変位速度 Vをサンプル時間間隔で微分することによりガイド部の長さ方向の錘体の加速度 ocを検出する。

[0045] ここで、錘体が直動静圧空気軸受のガイド部等で支持されて!ヽて、錘体とガイド部との間に作用する摩擦力を無視できる場合には、錘体の慣性力 Fは、 2つの被測定物間に作用する摩擦力に等しくなる。なお、錘体の慣性力 Fは、錘体の質量を M、錘体の加速度を aとして、 F = M ' αで表すことができる。

[0046] したがって、ステップ 1 12では、検出された加速度 αと予め記憶されている錘体の質量 Μとを乗算することにより、ガイド部の長さ方向の錘体の慣性力 Fを摩擦力として検出する。

[0047] 次のステップ 114では、慣性力 Fを力センサ 26で検出された垂直力 Fnで除算することにより摩擦係数を検出する。そして、ステップ 116において、上記の演算によつて検出した被測定物間に作用する摩擦に関する物理量である変位速度 V、加速度 OC 、位置 x、慣性力 F、及び摩擦係数の各データを時系列的にハードディスク等の記憶媒体に記憶保持する。

[0048] 次のステップ 118では、錘体が基準位置を通過して力も所定時間経過した力否かを判断することにより、計測終了時期カゝ否かを判断し、計測終了時期でなければ上記のサンプル時間間隔で変位速度 v、加速度 oc、位置 x、慣性力 F、及び摩擦係数 μの各データの検出を継続する。

[0049] 錘体が基準位置を通過して力所定時間経過して計測が終了したと判断されたときは、ステップ 120において、キーボードの操作等により時系列データの表示指示があった力否かを判断し、表示指示があった場合にはステップ 122において記憶媒体から時系列データを読み出して表示装置に表示する。また、時系列データをプリンタ等力も適宜出力するようにしてもょ、。

[0050] なお、上記では、サンプル時間間隔で変位速度 V等を検出する例について説明したが、測定は高速測定 (周波数測定では、デッドタイム (休止時間)ゼロの測定)が望ま、ので、予めサンプリング数 (測定記録データ数)を示すデータを通信回線 (GPI B等）を介してパーソナルコンピュータからデジタルマルチメータやカウンタ等の測定器に送信し、測定器で予め定められたサンプリング数のデータを測定した後、測定器力パーソナルコンピュータに測定データを転送し、転送された測定データに基づいて変位速度 V等の摩擦に関する物理量を検出するようにしてもよい。このサンプリング数としては、例えば、 1000個、 1400個とすることができる。

[0051] また、上記では周波数カウンタを用いた例について説明した力周波数カウンタを用いずに、光検出器 42から出力される電気信号を高性能の波形記録装置により記録し、記録した後に、記録された波形力時間変化に対する周波数変化、すなわちビート周波数 fbeatの時間変化を求めるようにしてもよい。このようにビート周波数 f beatの時間変化を求めるようにすれば、より高精度な周波数測定が可能になる。

[0052] 次に、ミニチュアカーと金属板とを用いて上記の摩擦試験装置によってサンプリング数を予め送信して摩擦に関する物理量を計測した結果を図 4A〜図 4Eに示す。この計測では、錘体の質量は約 8. 9kgとした。図 4A〜図 4Eにビート周波数 fbeat、ビート周波数 fbeatカゝら算出した錘体の変位速度 V、変位速度 Vを積分して算出した錘体の変位 x、変位速度 Vを微分して算出した錘体の加速度 a、錘体の質量 Mに加速度 (Xを乗算して算出した錘体の慣性力 Fの計測結果を示す。図 4Eに示す慣性力は、 2つの被測定物 (ミニカーと金属板)間に作用する摩擦力に等ヽ大きさを持って!/、る。

[0053] また、図 5Aに、慣性力として測定された摩擦力 F、力センサで計測された垂直力 F

F

の変位に対する変化を示し、図 5Bに摩擦係数; zの変位に対する変化を示す。そし

N

て、図 6に、 2回の計測実験における慣性力として測定された摩擦力の変化を重ねて示す。

[0054] 次に、本発明の第 2の実施の形態について説明する。図 7に示すように、第 2の実施の形態には、直動静圧空気軸受で構成された直動軸受 F及び光波干渉計からなる一対の計測ユニット 50、 52が設けられている。一対の計測ユニット 50、 52は、相互に接近する方向及び離反する方向に移動可能に設けられて、る。

[0055] 計測ユニット 50は、第 1の実施の形態の計測ユニットと同一構成であるので、直動軸受部分のみ図示し、他の部分は図示を省略する。また、計測ユニット 50の直動軸受部分の第 1の実施の形態と対応する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

[0056] 計測ユニット 52には、計測ユニット 50と略同様の構成であるので、対応する部分に添字 1を付した符号を付して説明すると、ガイド部 10Bと平行になるように設けられた直線状の上側ガイド部 10Bと、上側ガイド部 10Bの長さ方向に沿って移動可能に

1 1

上側ガイド部 10Bに取付けられたブロック状の上側可動部 10Cとを備えた直動静

1 1

圧空気軸受等で構成された直動軸受が設けられている。上側可動部 10C

1の下面には、力センサ 54が鉛直下方を向くように固定されて、る。

[0057] 本実施の形態では、パーソナルコンピュータは 1台設けられており、一対の光波干渉計の各々に設けられているデジタルマルチメータ、第 1周波数カウンタ、及び第 2 周波数カウンタの各々は、このパーソナルコンピュータに接続されている。

[0058] 本実施の形態において摩擦に関する物理量を計測する場合には、可動部の上面に支持板 58を介して第 1の被測定物 60を取付け、力センサ 54の下端部に第 2の被測定物 56を取付ける。そして、計測ユニットの各々が接近するように押圧し、この状態で可動部、力センサ、及び第 1の被測定物を一体とした物体、または可動部、カセンサ、及び第 2の被測定物を一体とした物体 (各々の物体は、第 1の実施の形態の錘体に相当する）を慣性で移動させ、第 1の実施の形態と同様に、 2つの光波干渉計によって摩擦に関する物理量を検出する。

[0059] 本実施の形態において用紙とボールペンとの摩擦に関する物理量を検出する場合には、図 6に示すように、可動部の上面に支持板を介して用紙を取付け、力センサ 5 4の下端部にボールペンを取付ける。そして、用紙とボールペンの先とが押圧されるように計測ユニットの各々に荷重をカ卩えて相互に押圧する。この状態で、可動部 10C または可動部 10Cを手で押して可動部 10Cまたは可動部 10Cを慣性で移動させる

1 1

。これにより、コーナ'キューブ'プリズムを備えた可動部、支持板、及び用紙を一体とした物体、またはコーナ ·キューブ'プリズムを備えた可動部、力センサ、及びボールペンを一体とした物体が慣性でガイド部に沿ってガイド部の長さ方向に変位する。

[0060] したがって、第 1の実施の形態と同様に、 2つの光波干渉計によって摩擦に関する物理量を検出することができる。

[0061] 本実施の形態では、摩擦を計測するための一対の計測ユニットを用いて 2つの被測定物間に作用する変位速度、変位、加速度、及び摩擦力等の摩擦に関する物理量を計測して!/、るので、任意の相対運動での摩擦状態を計測することがより容易になる。また、直動軸受の内部抵抗等の外力が無視できる条件下では、 2つの錘体の各々に作用する慣性力は、大きさが等しぐ向きが逆になることになる (作用と反作用の法則）ので、種々の条件下での 2つの錘体の各々に作用する慣性力を測定して比較することにより、軸受の内部抵抗等の外力が無視できると仮定したことが妥当か否かを評価することができる。また、本実施の形態は、予期せぬ外力の存在 (例えば、見過ごされた不確力さ要因）の探索等に有効な手法である。

[0062] 次に、本発明の第 3の実施の形態を図 8を参照して説明する。図に示すように、第 3 の実施の形態には、直動軸受及び光波干渉計力もなる一対の計測ユニット 70、 72 が設けられている。計測ユニット 70は、第 1の実施の形態の計測ユニットと同一構成であるので、直動軸受部分のみ図示し、他の部分は図示を省略する。また、計測ュニット 70の直動軸受部分の第 1の実施の形態と対応する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

[0063] 計測ユニット 70は、計測ユニット 50と略同様の構成であるので、対応する部分には同一の符号を付して示す。計測ユニット 72には、計測ユニット 70のガイド部 10Bと所定間隔隔てて水平方向を向きかつガイド部 10Bと直交するようにベースに固定された直線状の上側ガイド部 10Bと、上側ガイド部 10Bに沿って移動可能に上側ガイド

2 2

部 10Bに取付けられたブロック状の上側可動部 10Cとを備えた直動静圧空気軸受

2 2

等で構成された直動軸受が設けられてヽる。

[0064] 上側可動部 10Cの上面には、光波干渉計を構成するコーナ'キューブ 'プリズム 1

2

0Dが固定されている。また、上側可動部 10Cの側面には、鉛直方向に貫通した貫

2 2

通孔が穿設された軸受 62が固定されている。この軸受 62には、鉛直方向に移動可能に鉛直ガイド部 64が挿入されている。この鉛直ガイド部 64の上端には、力センサ 2 6と同様に鉛直方向に作用する押圧力である垂直力 Fnを検出する力センサ 66が固定されている。 [0065] 次に、本実施の形態における摩擦状態の計測方法について説明する。可動部 10 Cの上面に第 1の被測定物 21を取付け、鉛直ガイド部 64の下端面に第 2の被測定物 22を取付ける。このとき、鉛直ガイド部 64の自重により第 1の被計測部材と第 2の被計測部材とが押圧される。なお、力センサ 66を介して荷重を作用させることにより、第 1の被計測部材と第 2の被計測部材とが押圧されるようにしてもよい。

[0066] この状態で、可動部 10Cまたは上側可動部 10C、あるいは可動部 10C及び上側

2

可動部 10Cの両方を手で押して可動部 10Cまたは上側可動部 10C、あるいは可

2 2

動部 10C及び上側可動部 10Cの両方を慣性で移動させる。これにより、コーナ'キ

2

ユーブ.プリズム _10D、可動部； L_0C、第 1の被測定物 21を一体とした物体、またはコーナ 'キューブ 'プリズム 10D、上側可動部 10C、力センサ 66、軸受 62及び第 2の

2 2

被測定物 22を一体とした物体 (各々の物体は、第 1の実施の形態の錘体に相当する )が慣性でガイド部に沿ってガイド部の長さ方向に変位する。

[0067] したがって、第 1の実施の形態と同様に、 2つの光波干渉計によって摩擦に関する物理量を検出することができる。本実施の形態では、可動部 10C及び上側可動部 1 OCの両方を移動させることで、第 1の被測定物と第 2の被測定物とを相対的に 2次

2

元状に移動させたときの摩擦に関する物理量を検出することができる。また、第 1の被測定物と第 2の被測物との移動速度を異ならせたり、往復移動させることで、種々の軌跡に応じた運動状態における摩擦に関する物理量を検出することができる。

[0068] 本実施の形態において、直動軸受に対してエアをガイド部 10Bから供給すると、ェ

2

ァは可動部 10Cに導かれる。このエアの一部を、ガイド部 64に供給するようにすれ

2

ば、可動するガイド部 64へのエアパイプの接続をなくすことが可能になる。

[0069] 上記では、力センサを用いて垂直力 Fnを検出する例について説明した力力センサ 66に代えて光波干渉計を用いて垂直力 Fnを検出するようにしてもょ、。この場合、垂直力は、ガイド部 64及び第 2の被測定物からなる物体の慣性力 Maとこの物体に作用する重力 Mgの和として測定する。これにより、力センサを用いずに、垂直力を高精度に測定することができる。光波干渉計を用いて垂直力を検出する場合、光波干渉計は可動部 10Cに固定することができる。この場合の光波干渉計の光源は He—

2

Neレーザではなぐ LDが好適である。また、光波干渉計をガイド部 64の上方に配置し、可動部 IOCの移動を計測する光波干渉計からの信号に基づいて、ガイド部 64

2

の上方に配置した光波干渉計をガイド部 10Bの長さ方向に可動部 10Cの移動に追

2 2 随するよう〖こ移動させることち好適である。

[0070] 本実施の形態では、ガイド部が直交するように配置された 2つの計測ユニットを用いて 2つの被測定物間に作用する変位速度、変位、加速度、及び摩擦力等の摩擦に関する物理量を計測して!/、るので、任意の軌跡での摩擦状態を計測することがより容易になる。

[0071] 次に、本発明の第 4の実施の形態を図 9を参照して説明する。図に示すように、第 4 の実施の形態には、直動軸受及び光波干渉計力もなる計測ユニット 80が設けられているが、計測ユニット 80は、第 1の実施の形態の計測ユニットと同一構成であるので、直動軸受部分のみ図示し、他の部分は図示を省略する。また、計測ユニット 80の直動軸受部分の第 1の実施の形態と対応する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

[0072] 本実施の形態では、可動部 10Cの底面に鉛直方向に延びる棒状の挿入部 82の基端が固定されている。

[0073] 本実施の形態では、水槽に貯留された水等の流体中に挿入部 82の先端部分を挿入させた状態で、可動部 10Cを手でガイド部に沿って移動させる。これによつて、コ一ナ'キューブ'プリズム 10D、可動部 10C、及び挿入部 82を一体とした物体が慣性で移動し、この物体が移動したときのコーナ'キューブ'プリズム 10Dからの反射光の状態変化が光波干渉計によって検出され、第 1の実施の形態で説明したのと同様に、挿入部に作用する流体摩擦抵抗に関する物理量を検出することができる。

[0074] 本実施の形態によれば、流体工学の分野における自由表面を持つ流体中での海洋構造物、船舶、その他流体機械一般に代表される物体の流体抵抗を高精度に測定することができる。

[0075] また、本実施の形態において、ガイド部を水平方向に対して傾けて設置すると共に、挿入部の先端に被測定物を取り付け、可動部をガイド部に沿って自重でスライドさせ被測定物を流体中に突入させれば、重力のために自由な角度での設置が難しい被測定物 (例えば、流体の自由表面、または、砂面など）に対する突入時の摩擦抵抗の計測等に利用することができる。

[0076] また、本実施の形態では、挿入部を可動部に対して着脱可能し、種々の形状の挿入部と交換して摩擦抵抗を計測するようにすれば、種々の形状の挿入部に対する摩擦抵抗を計測することができる。例えば、挿入部として船体モデルを用いれば、船体の流体に対する摩擦抵抗等を計測することができる。

[0077] 次に本発明の第 5の実施の形態について、図 10を参照して説明する。

[0078] 上記の各実施の形態では、計測ユニットに直動軸受を用いる例について説明した力タイヤと路面との間に作用する摩擦力や路面摩擦抵抗等を計測する場合、タィャの転動する距離を長くして計測しょうとすると、可動部の上面の長さやガイド部の長さを長くする必要がある。このため、第 5の実施の形態では、静圧空気直動軸受に代えて静圧空気回転軸受 (ラジアル 'スラスト軸受)等の回転軸受を用い、水平方向に移動する錘体に作用する慣性力を検出する代わりに、回転する錘体の角加速度を用いて摩擦に関する物理量を検出するようにしたものである。

[0079] 図 10に示すように、本実施の形態は、貫通孔が形成されたガイド部 90Bと、ガイド部 90Bの貫通孔に回転可能に挿入された回転体 90Cとから構成された静圧空気回転軸受 90が設けられて、る。

[0080] 回転体 90Cの一端には、フライホイール 92が回転体 90Cと一体に回転可能に取付けられている。この場合、回転体とフライホイールとは、一体となった剛体と見なせることが好ましい。この回転体とフライホイールとは、一つの金属塊から削り出しにより製作しても良い。なお、回転体とフライホイールとの区別は、便宜上のものである。すなわち、回転体は回転軸受の回転部を意味し、フライホイールはその回転体と一体となって回転し、全体（回転体及びフライホイール)の慣性モーメントを大きくする目的、及び摩擦試験面を便利な位置にする目的の少なくとも一方の目的で導入される。

[0081] フライホイール 92の上方には、フライホイール 92の周面に被測定物を押圧可能に取付けるための取付部材 94が設けられている。本実施の形態においてタイヤ等の回転する被測定物を用いる場合には、取付部材 94に被測定物を回転可能に取付ける

[0082] また、本実施の形態には、回転体及びフライホイールカゝらなる錘体の角加速度を検出する検出装置が設けれている。この検出装置は、錐体の角速度をフライホール外周面の速度力検出するレーザードップラー速度計と、角速度から角加速度 αを検出する角加速度検出装置とから構成されている。角加速度 αは、角速度 aをフライホィールの半径 _rで乗算して、 _a =a/rとして求めることができる。

[0083] また、レーザードップラー速度計に代えて、非接触型の高精度ロータリーェンコ一ダを回転体に取り付けて角度を検出するようにしてもよい。この場合、角度を 2回微分して角加速度を求めればょ、。

[0084] 以下本実施の形態においてタイヤとフライホイール外周部との間に作用する摩擦力を測定する場合について説明する。静圧空気回転軸受内部の摩擦トルク等が無視できる条件下では、下記の式が有り立つ。

[0085] Τ+Ι α =0 · · · (2)

ここで、 Τは、フライホイール外周面に作用する回転方向の力（フライホイール外周面に押し付けられた物体とフライホイール外周面との間に作用する摩擦力）によるトルク、 Iはフライホイールと回転体を含めた回転体全体（回転する錘体)の慣性モーメント、 aは回転する錘体の角加速度である。なお、 Fを被測定物であるタイヤとフライホイールとの間に作用する摩擦力、 rをフライホイール外周面と回転中心との距離 (すなわち、フライホイールの半径）とすると、 T=rFである。

[0086] フライホイールの半径 r及び慣性モーメント Iは既知の値であるので、角加速度 aを検出することで、被測定物であるタイヤとフライホイールとの間に作用する摩擦力 Fを検出することができる。

[0087] なお、本実施の形態では、回転する錘体を剛体とみなした力見なせない場合には、 FEM解析等によって補正することが望ましい。

[0088] なお、上記各実施の形態の摩擦試験装置において、被測定物の内部の加速度分布、速度分布、及び変位分布等を計測するため、各種全視野測定機器を導入することも可能である。また、有限要素法等の数値解析法と組み合わせることも可能であり、これにより、一層高度な摩擦特性評価が可能になる。また、錘体として lg程度のものを用いることにより、 1 N以下の微小な力に対する摩擦試験を行うことができる。従つて、マイクロマシン、ナノマシン等で用いられる各種材料の力学的特性を試験することも可會になる。

[0089] なお、上記の各実施の形態では、摩擦試験装置の振動の影響を防止するため、ベースとして床に固定された重い定盤 (例えば、铸鉄製定盤)を用い、摩擦試験装置全体を強固に構成すると共に、光波干渉計をベースに対し緩衝材ゃ防振材等を介して支持させか吊り下げ支持する等の防振対策を講ずることが望ましい。

[0090] また、例えば、ワイパーの摩擦測定、自由表面を含む液体中での摩擦抵抗の想定等、形状の変化が予想される摩擦測定においては、 CCDカメラ等での画像の撮影を同時に行うことが現象の多角的把握を行う上で有効である。

符号の説明

10 直動軸受

10B ガイド部

10C 可動部

10D コーナ ·キューブ ·プリズム

12 光波干渉計

14 ベース

16 基準位置センサ

26 力センサ

32 光源

34 偏光ビームスプリッタ

50 計測ユニット

52 計測ユニット

54 力センサ

Claims

請求の範囲

[1] ガイド部に沿って移動可能に該ガイド部に取付けられると共に第 1の被測定物が取り付け可能な可動部と、

前記可動部に取り付けられた前記第 1の被測定物に押圧される第 2の被測定物を取り付けるための取り付け部材と、

前記可動部に固定された反射部材及び該反射部材に光を入射させる光源を備え、前記可動部に取付けられた第 1の被測定物と前記取り付け部材に取付けられた第 2の被測定物とを押圧させた状態で、前記反射部材、前記可動部、及び前記第 1の被測定物を一体とした物体が前記第 2の被測定物に対して相対移動したときの該反射部材からの反射光の状態変化を検出する光波干渉計と、

前記光波干渉計で検出された反射光の状態変化に基づいて、前記第 1の被測定物と前記第 2の被測定物との間に作用する摩擦に関する物理量を検出する物理量検出手段と、

を含む摩擦試験装置。

[2] 第 1のガイド部に沿って移動可能に該第 1のガイド部に取付けられると共に第 1の被測定物が取り付け可能な第 1の可動部と、

前記第 1のガイド部に対して並列配置された第 2のガイド部に沿って移動可能に該第 2のガイド部に取付けられると共に前記第 1の被測定物に押圧される第 2の被測定物が取り付け可能な第 2の可動部と、

前記第 1の可動部に固定された第 1の反射部材及び該第 1の反射部材に光を入射させる第 1の光源を備え、前記第 1の可動部に取付けられた第 1の被測定物と前記第 2の可動部に取付けられた第 2の被測定物とを押圧させた状態で、前記第 1の反射部材、前記第 1の可動部、及び前記第 1の被測定物を一体とした物体が前記第 2の被測定物に対して相対移動したときの該第 1の反射部材力の反射光の状態変化を検出する第 1の光波干渉計と、

前記第 2の可動部に固定された第 2の反射部材及び該第 2の反射部材に光を入射させる第 2の光源を備え、前記第 1の可動部に取付けられた第 1の被測定物と前記第 2の可動部に取付けられた第 2の被測定物とを押圧させた状態で、前記第 2の反射部材、前記第 2の可動部、及び前記第 2の被測定物を一体とした物体が前記第 1の被測定物に対して相対移動したときの該第 2の反射部材力の反射光の状態変化を検出する第 2の光波干渉計と、

前記第 1の光波干渉計及び前記第 2の光波干渉計の少なくとも一方で検出された反射光の状態変化に基づいて、前記第 1の被測定物と前記第 2の被測定物との間に作用する摩擦に関する物理量を検出する物理量検出手段と、

を含む摩擦試験装置。

[3] 前記第 2の可動部に該第 2の可動部に対して移動可能な第 3の可動部を設け、前記第 2の可動部に該第 3の可動部を介して前記第 2の被測定物を取り付け可能とした請求項 2記載の摩擦試験装置。

[4] 前記第 2の被測定物に作用する押圧力を検出する押圧力検出手段を更に設け、前記物理量検出手段によって、前記摩擦に関する物理量として、前記押圧力検出手段によって検出された押圧力に対する前記第 1の被測定物と前記第 2の被測定物との間に作用する摩擦力の比で表される摩擦係数を検出する請求項 1〜請求項 3の

V、ずれか 1項記載の摩擦試験装置。

[5] 前記物理量検出手段は、前記摩擦に関する物理量として、前記第 1の被測定物と前記第 2の被測定物との間に作用する摩擦力、前記物体の基準位置を基準とした変位、前記物体の速度、及び前記物体の加速度の少なくとも 1つを検出する請求項 1

〜請求項 4のヽずれか 1項記載の摩擦試験装置。

[6] 前記物理量検出手段は、前記物体の慣性力を前記摩擦力として検出する請求項 4 または請求項 5記載の摩擦試験装置。

[7] 流体中に挿入される挿入部を備え、ガイド部に沿って移動可能に該ガイド部に取付けられた可動部と、

前記可動部に固定された反射部材及び該反射部材に光を入射させる光源を備え

、前記挿入部を流体中に挿入させた状態で、前記反射部材、前記可動部、及び前記挿入部を一体とした物体が前記流体に対して相対移動したときの該反射部材からの反射光の状態変化を検出する光波干渉計と、

前記光波干渉計で検出された反射光の状態変化に基づいて、前記挿入部に作用する流体の摩擦に関する物理量を検出する検出手段と、

を含む摩擦試験装置。

[8] ガイド部に回転可能に設けられた回転体と、

前記回転体と共に回転可能に該回転体に取付けられたフライホイールと、前記フライホイールの外周面に押圧される被測定物を取り付けるための取り付け部材と、

前記フライホイールの外周面に被測定物を押圧させた状態で、前記回転体と共に前記フライホイールを回転させたときの該回転体及び該フライホイールカゝらなる物体の角加速度を検出する角加速度検出手段と、

前記検出手段で検出された角速度に基づいて、前記被測定物と前記フライホイ一ルとの間に作用する摩擦に関する物理量を検出する物理量検出手段と、

を含む摩擦試験装置。

[9] ガイド部に沿って移動可能に設けられた錘体に第 1の被測定物を取付けると共に前記錘体に取り付けられた第 1の被測定物に第 2の被測定物を押圧し、

第 1の被測定物に第 2の被測定物を押圧した状態で前記第 1の被測定物及び前記錘体を一体とした物体を移動させ、

該物体を移動させたときの該物体の慣性力を、前記第 1の被測定物と前記第 2の被測定物との間に作用する摩擦力として検出する摩擦試験方法。

[10] ガイド部に回転可能に設けられたフライホイールを回転させると共に該フライホイ一ルの外周面に被測定物を押圧し、

前記フライホイール及び前記フライホイールと一体に回転する回転体力なる物体の慣性モーメント及び前記フライホイールの角加速度に基づヽて、前記フライホイ一ルと前記被測定物との間に作用する摩擦力を検出する摩擦試験方法。

[11] 前記ガイド部及び前記可動部が直動軸受を構成して、る、請求項 1に記載の摩擦試験装置。

[12] 前記第 1のガイド部及び前記第 1の可動部が第 1の直動軸受を構成しており、前記第 2のガイド部及び前記第 2の可動部が第 2の直動軸受を構成している、請求項 2に記載の摩擦試験装置。前記ガイド部及び前記可動部が直動軸受を構成して!/ヽる、請求項 7に記載の摩擦試