JPH0347699B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0347699B2 JPH0347699B2 JP14972685A JP14972685A JPH0347699B2 JP H0347699 B2 JPH0347699 B2 JP H0347699B2 JP 14972685 A JP14972685 A JP 14972685A JP 14972685 A JP14972685 A JP 14972685A JP H0347699 B2 JPH0347699 B2 JP H0347699B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface pressure
- pressure sensor
- force
- friction
- coefficient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、多数の製品を対象として、その対象
物の表面粗さを比較測定する場合等に有効に利用
できる摩擦係数測定装置に関するものである。
物の表面粗さを比較測定する場合等に有効に利用
できる摩擦係数測定装置に関するものである。
［従来の技術］
２つの物体が接触状態にある場合には、それら
の間に必然的に接触面の接線方向に沿つた摩擦力
が発生する。この摩擦力は互いに接触する２つの
物体の表面の状態に左右されるだけでなく、２つ
の物体間の圧接力、即ち法線方向に作用する抗力
に応じたものとなる。
の間に必然的に接触面の接線方向に沿つた摩擦力
が発生する。この摩擦力は互いに接触する２つの
物体の表面の状態に左右されるだけでなく、２つ
の物体間の圧接力、即ち法線方向に作用する抗力
に応じたものとなる。
従つて、上記抗力との関係において摩擦力を求
めること、即ち抗力と摩擦力の比で表わされる摩
擦係数を求めることは、物体の接触状態を知る上
で非常に重要である。
めること、即ち抗力と摩擦力の比で表わされる摩
擦係数を求めることは、物体の接触状態を知る上
で非常に重要である。
また、ある１つの基準面に対する多数の対象物
の摩擦係数を比較測定することは、それらの対象
物の表面の性状、特性等を検出するためにも有効
である。
の摩擦係数を比較測定することは、それらの対象
物の表面の性状、特性等を検出するためにも有効
である。
従来、この摩擦係数を求めるには、上記抗力と
摩擦力をそれぞれ別々に測定し、それらの測定値
から計算によつて求めていた。そのため、摩擦係
数を直接的に且つ簡単に測ることができないとい
う難点があつた。
摩擦力をそれぞれ別々に測定し、それらの測定値
から計算によつて求めていた。そのため、摩擦係
数を直接的に且つ簡単に測ることができないとい
う難点があつた。
［発明が解決しようとする課題］
本発明の技術的課題は、対象物との接触面にお
ける摩擦係数の測定を直接的に且つ簡単に行い得
る測定装置を提供することにある。
ける摩擦係数の測定を直接的に且つ簡単に行い得
る測定装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
上記課題を解決するため、本発明の摩擦係数測
定装置は、平板状の弾性体スペーサと、それを両
面側から挟む面圧力センサとを備え、上記面圧力
センサの一方を介して支持体上に弾性体スペーサ
を固定し、他方の面圧力センサの表面を対象物に
対する当接面とし、それらの面圧力センサに、そ
こに作用する力の重心位置を測定する手段を付設
することにより構成される。
定装置は、平板状の弾性体スペーサと、それを両
面側から挟む面圧力センサとを備え、上記面圧力
センサの一方を介して支持体上に弾性体スペーサ
を固定し、他方の面圧力センサの表面を対象物に
対する当接面とし、それらの面圧力センサに、そ
こに作用する力の重心位置を測定する手段を付設
することにより構成される。
［作 用］
上記構成を有する摩擦係数測定装置は、それを
支持体で支持して、表面の面圧力センサと対象物
とを相互に圧接すると同時に、対象物との接触面
の接線方向に力を加えて摩擦力を発生させ、対象
物と面圧力センサとの間に作用する力の重心位
置、及び他方の面圧力センサと支持体との間に作
用する力の重心位置を検出することにより、それ
らの重心位置のずれから摩擦係数を求めることが
できる。即ち、対象物と面圧力センサとの間に作
用する抗力の作用点と、他の面圧力センサと支持
体との間に作用する抗力の作用点との位置ずれか
ら、測定装置自体の厚さを考慮して、基準面であ
る面圧力センサ表面と対象物との間の摩擦係数を
測定することができる。
支持体で支持して、表面の面圧力センサと対象物
とを相互に圧接すると同時に、対象物との接触面
の接線方向に力を加えて摩擦力を発生させ、対象
物と面圧力センサとの間に作用する力の重心位
置、及び他方の面圧力センサと支持体との間に作
用する力の重心位置を検出することにより、それ
らの重心位置のずれから摩擦係数を求めることが
できる。即ち、対象物と面圧力センサとの間に作
用する抗力の作用点と、他の面圧力センサと支持
体との間に作用する抗力の作用点との位置ずれか
ら、測定装置自体の厚さを考慮して、基準面であ
る面圧力センサ表面と対象物との間の摩擦係数を
測定することができる。
［発明の効果］
本発明によれば、対象物の摩擦係数を測定する
ための測定装置を極めて簡単で安価なものとして
提供することができる。
ための測定装置を極めて簡単で安価なものとして
提供することができる。
［実施例］
本発明の実施例を説明するに先立ち、本発明の
基礎となる原理について説明する。
基礎となる原理について説明する。
第１図及び第２図において、１は摩擦係数測定
装置が取付けられる支持体、２は面圧力センサ４
を介して支持体１に固定された平板状の弾性体ス
ペーサ、３，４は弾性体スペーサ２をその両面側
から挟むように取付けた面圧力センサで、支持体
１とは反対側の面圧力センサ３の表面は、対象物
５に対する当接面としている。
装置が取付けられる支持体、２は面圧力センサ４
を介して支持体１に固定された平板状の弾性体ス
ペーサ、３，４は弾性体スペーサ２をその両面側
から挟むように取付けた面圧力センサで、支持体
１とは反対側の面圧力センサ３の表面は、対象物
５に対する当接面としている。
従つて、摩擦係数測定装置は支持体１上に固定
された状態にあり、対象物５は面圧力センサ４の
表面を基準として摩擦係数が測定されることにな
る。
された状態にあり、対象物５は面圧力センサ４の
表面を基準として摩擦係数が測定されることにな
る。
この装置は、対象物５と面圧力センサ３とを相
互に圧接していない状態においては、弾性体スペ
ーサ２は第２図に鎖線で示す状態にある。
互に圧接していない状態においては、弾性体スペ
ーサ２は第２図に鎖線で示す状態にある。
而して、対象物５と面圧力センサ３とを相互に
圧接して、それらの間に抗力N1を作用させると
同時に摩擦力F1を作用させると、弾性体スペー
サ２は、第２図に鎖線で示す状態から実線で示す
ように変形し、面圧力センサ４と支持体１との間
にも、上記抗力N1に等しい抗力N2及び摩擦力F1
に等しい摩擦力F2が作用する。
圧接して、それらの間に抗力N1を作用させると
同時に摩擦力F1を作用させると、弾性体スペー
サ２は、第２図に鎖線で示す状態から実線で示す
ように変形し、面圧力センサ４と支持体１との間
にも、上記抗力N1に等しい抗力N2及び摩擦力F1
に等しい摩擦力F2が作用する。
上記抗力N2及び摩擦力F2の作用点Ｂは、抗力
N1及び摩擦力F1の作用点Ａに対し、抗力N1，N2
の作用方向と直角の方向に距離ｌだけずれる。そ
の距離ｌはモーメントの釣合いの条件から、 ｌ＝ｈ・F1／N1 …(1) ただし、ｈ：弾性体スペーサ２及び面圧力セン
サ３，４の厚さ で求められる。この式中のF1／N1が摩擦係数で
あることから、厚さｈを一定としておけば、距離
ｌを求めることにより摩擦係数を知ることができ
る。
N1及び摩擦力F1の作用点Ａに対し、抗力N1，N2
の作用方向と直角の方向に距離ｌだけずれる。そ
の距離ｌはモーメントの釣合いの条件から、 ｌ＝ｈ・F1／N1 …(1) ただし、ｈ：弾性体スペーサ２及び面圧力セン
サ３，４の厚さ で求められる。この式中のF1／N1が摩擦係数で
あることから、厚さｈを一定としておけば、距離
ｌを求めることにより摩擦係数を知ることができ
る。
なお、上記厚さｈは、対象物５と面圧力センサ
３との圧接力があまり大きくなく、その圧接によ
る変形量の影響が以下に説明する力の作用点の座
標値の測定精度と比べて比較的小さいので、一定
と見做すことができる。
３との圧接力があまり大きくなく、その圧接によ
る変形量の影響が以下に説明する力の作用点の座
標値の測定精度と比べて比較的小さいので、一定
と見做すことができる。
而して、上記距離ｌを求めるには、抗力N1，
N2の作用点Ａ，Ｂの座標値を測定する必要があ
り、これを面圧力センサ３，４で測定することに
より、摩擦係F1／N1を求めることができる。
N2の作用点Ａ，Ｂの座標値を測定する必要があ
り、これを面圧力センサ３，４で測定することに
より、摩擦係F1／N1を求めることができる。
本発明は、上記原理に基づいて摩擦係数を測定
するもので、以下にその実施例を具体的に説明す
る。
するもので、以下にその実施例を具体的に説明す
る。
第１図及び第２図に示すような摩擦係数測定装
置において、弾性体スペーサ２は、対向する２つ
の面からの力が作用することにより変形するもの
で、例えばスポンジ等の任意の材質の素材を用い
ることができる。
置において、弾性体スペーサ２は、対向する２つ
の面からの力が作用することにより変形するもの
で、例えばスポンジ等の任意の材質の素材を用い
ることができる。
また、上記弾性体スペーサ２の上下面を挟む面
圧力センサ３，４には、前記抗力N1，N2の作用
点Ａ，Ｂの座標値を、それらのセンサ３，４に加
わる力（面圧力）の重心位置として検出するため
の手段（検出回路）を付設している。
圧力センサ３，４には、前記抗力N1，N2の作用
点Ａ，Ｂの座標値を、それらのセンサ３，４に加
わる力（面圧力）の重心位置として検出するため
の手段（検出回路）を付設している。
このような面圧力センサにより面圧力の重心位
置を検出することは、従来から一般に知れられて
いる技術であり、本発明においては、それらの公
知の面圧力検出手段を用いることができるが、第
３図によつてその一例について説明する。
置を検出することは、従来から一般に知れられて
いる技術であり、本発明においては、それらの公
知の面圧力検出手段を用いることができるが、第
３図によつてその一例について説明する。
同図の面圧力センサは、導電性の高い可撓性物
質からなる第１層の面状抵抗体１１と、外部から
の圧力の作用でコンダクタンスが略線形に変化す
る感圧導電性ゴムからなる第２層の感圧板１２
と、上記第１層の面状抵抗体１１と同様な材料に
よつて形成した第３層の面状抵抗体１３とによつ
て三層構造に形成したもので、これらは基本的に
は正方形の平面形状を有し、第１層の面状抵抗体
１１にはそのｘ方向の一対の対辺に電極１５，１
６を設け、第３層の面状抵抗体１３には上記ｘ方
向と直交するｙ方向の一対の対辺に電極１７，１
８を設けている。正方形以外の平面あるいは曲面
形状を有する場合にも略同一の構成をとる。
質からなる第１層の面状抵抗体１１と、外部から
の圧力の作用でコンダクタンスが略線形に変化す
る感圧導電性ゴムからなる第２層の感圧板１２
と、上記第１層の面状抵抗体１１と同様な材料に
よつて形成した第３層の面状抵抗体１３とによつ
て三層構造に形成したもので、これらは基本的に
は正方形の平面形状を有し、第１層の面状抵抗体
１１にはそのｘ方向の一対の対辺に電極１５，１
６を設け、第３層の面状抵抗体１３には上記ｘ方
向と直交するｙ方向の一対の対辺に電極１７，１
８を設けている。正方形以外の平面あるいは曲面
形状を有する場合にも略同一の構成をとる。
このような構成を有する面圧力センサ３，４
は、第１層の面状抵抗体１１の両端の電極１５，
１６にそれぞれ抵抗Ｒを介して電圧＋ａを印加
し、また第３層の面状抵抗体１３の両端の電極１
７，１８にそれぞれ抵抗Ｒを介して電圧−ａを印
加するように接続し、面圧力センサ上に力が作用
したときの電極１５，１６の電圧VA，VB、及び
電極１７，１８の電圧VC，VDを取出す。
は、第１層の面状抵抗体１１の両端の電極１５，
１６にそれぞれ抵抗Ｒを介して電圧＋ａを印加
し、また第３層の面状抵抗体１３の両端の電極１
７，１８にそれぞれ抵抗Ｒを介して電圧−ａを印
加するように接続し、面圧力センサ上に力が作用
したときの電極１５，１６の電圧VA，VB、及び
電極１７，１８の電圧VC，VDを取出す。
第４図は、上記各電極の電圧に基づいて面圧力
の総和、即ち、抗力N1＝N2、及びその重心位置
の座標（，）のうちのを求めるための回路
構成を示し、電極１５，１６の電圧VA，VBを減
算回路２１，２２，２３に入力すると共に、電極
１５，１６に抵抗Ｒを介して印加した電圧＋ａを
減算回路２１，２３に入力し、それに基づく減算
回路２１，２３からの出力ａ−VA，ａ−VBを加
算回路２４に導くことにより、面圧力センサに加
えられた面圧力の総和即ち抗力N1＝N2を、 N1＝N2＝k0（2a−VA−VB） …(2) （但し、k0は定数） として加算回路２４の出力により求め、さらに、
上記加算回路２４からの出力と減算回路２２から
の出力を割算回路２５に入力して、重心位置
（，）の，座標値を、 ＝k1VA−VB／2a−VA−VB …(3) （但し、k1は定数） の演算によつて求めるように構成している。
の総和、即ち、抗力N1＝N2、及びその重心位置
の座標（，）のうちのを求めるための回路
構成を示し、電極１５，１６の電圧VA，VBを減
算回路２１，２２，２３に入力すると共に、電極
１５，１６に抵抗Ｒを介して印加した電圧＋ａを
減算回路２１，２３に入力し、それに基づく減算
回路２１，２３からの出力ａ−VA，ａ−VBを加
算回路２４に導くことにより、面圧力センサに加
えられた面圧力の総和即ち抗力N1＝N2を、 N1＝N2＝k0（2a−VA−VB） …(2) （但し、k0は定数） として加算回路２４の出力により求め、さらに、
上記加算回路２４からの出力と減算回路２２から
の出力を割算回路２５に入力して、重心位置
（，）の，座標値を、 ＝k1VA−VB／2a−VA−VB …(3) （但し、k1は定数） の演算によつて求めるように構成している。
また、重心位置（，）における他の座標値
ｙについても、上記第４図と略同一の回路構成に
より、 ＝k2VC−VD／2a＋VC＋VD …(4) （但し、k2は定数） の演算で求められる。
ｙについても、上記第４図と略同一の回路構成に
より、 ＝k2VC−VD／2a＋VC＋VD …(4) （但し、k2は定数） の演算で求められる。
この場合、(4)式右辺における分母（2a＋VC＋
VD）も、(2)式の（2a−VA−VB）と同様に、面圧
力センサに加わる抗力に相当し、従つて、 N1＝N2＝k0（2a−VA−VB） ＝k0（2a＋VC＋VD） として、面圧力の総和を求めることができる。
VD）も、(2)式の（2a−VA−VB）と同様に、面圧
力センサに加わる抗力に相当し、従つて、 N1＝N2＝k0（2a−VA−VB） ＝k0（2a＋VC＋VD） として、面圧力の総和を求めることができる。
上記構成を有する測定装置は、それを支持体で
支持して、表面の面圧力センサ３と対象物５とを
相互に圧接すると同時に、対象物との接触面の接
線方向に力を加えて摩擦力を発生させれば、弾性
体スペーサ２の上下面の面圧力センサ３，４にそ
れぞれ作用する力の重心位置、即ち第２図におけ
る作用点Ａ，Ｂの座標値が、各面圧力センサ３，
４によつて検出され、それらの２つの座標値のず
れ、即ち、第２図における距離ｌに相当する位置
ずれを測定することができる。
支持して、表面の面圧力センサ３と対象物５とを
相互に圧接すると同時に、対象物との接触面の接
線方向に力を加えて摩擦力を発生させれば、弾性
体スペーサ２の上下面の面圧力センサ３，４にそ
れぞれ作用する力の重心位置、即ち第２図におけ
る作用点Ａ，Ｂの座標値が、各面圧力センサ３，
４によつて検出され、それらの２つの座標値のず
れ、即ち、第２図における距離ｌに相当する位置
ずれを測定することができる。
従つて、上記座標値のずれと、第２図における
厚さｈから、対象物との接触面の摩擦係数が求め
られる。
厚さｈから、対象物との接触面の摩擦係数が求め
られる。
なお、上記構成の面圧力センサを用いることに
より、それに作用する接触力と接触位置も同時に
計測することができる。
より、それに作用する接触力と接触位置も同時に
計測することができる。
第１図は本発明の実施例の概略を示す斜視図、
第２図はその測定原理を説明するための説明図、
第３図は面圧力センサの斜視図、第４図はそれに
接続する演算回路の構成図である。 １…支持体、２…弾性体スペーサ、３，４…面
圧力センサ、５…対象物。
第２図はその測定原理を説明するための説明図、
第３図は面圧力センサの斜視図、第４図はそれに
接続する演算回路の構成図である。 １…支持体、２…弾性体スペーサ、３，４…面
圧力センサ、５…対象物。
Claims (1)
- １ 平板状の弾性体スペーサと、それを両画側か
ら挟む面圧力センサとを備え、上記面圧力センサ
の一方を介して支持体上に弾性体スペーサを固定
し、他方の面圧力センサの表面を対象物に対する
当接面とし、それらの面圧力センサに、そこに作
用する力の重心位置を測定する手段を付設したこ
とを特徴とする摩擦係数測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14972685A JPS629254A (ja) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | 摩擦係数測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14972685A JPS629254A (ja) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | 摩擦係数測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS629254A JPS629254A (ja) | 1987-01-17 |
| JPH0347699B2 true JPH0347699B2 (ja) | 1991-07-22 |
Family
ID=15481466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14972685A Granted JPS629254A (ja) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | 摩擦係数測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS629254A (ja) |
-
1985
- 1985-07-08 JP JP14972685A patent/JPS629254A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS629254A (ja) | 1987-01-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |