高剛性・高精度摩擦力検出機構の開発

高刚性高精度摩擦力检测机构开发

• 批准号: 08750169
• 负责人: 嶋本 篤
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750169/
• 关键词: 摩擦; トライボロジー; フィードバック制御; スティック・スリップ現象; 光ファイバー変位計

高密度磁気記録,特にハードディスクの高記録密度化で問題となっている微小な摩擦力をスティック・スリップ現象を抑えつつ10nNの分解能で測定可能な高剛性・高精度な摩擦力試験機を開発した.試作にあたっては,まず本試験機の性能を左右する光ファイバー型非接触変位計について,線形性・感度・分解能と光ファイバーのファイバー径・開口角等の関係を幾何学的に解析し定式化し,またその結果に基づき,試作機に求められる仕様を満足する分解能1nmの光ファイバー型変位計を設計・試作した.本装置では,摩擦力の検出精度を高めるために,13N/mという小さなばね定数を持つ平行板ばねを摩擦力の検出に用いた.これは,摺動子のフレームに対する位置を1nmの分解能を有する自製の光ファイバー変位計で測定し,摩擦状態でも摺動子のフレームに対する相対位置が変化しないように,平行板ばねの根元を駆動する圧電素子を,変位計出力が一定値となるようにフィードバック制御して,摩擦力に相当する反力をばねのたわみによって与えるものである.これにより,摩擦力変動に伴う摺動子位置の変化が抑制されるため,摺動子の見かけの剛性が極めて高くなり,測定箇所に対応した精確な摩擦力の測定が可能となった.試作機では,ステージの移動に伴う摺動子押付方向の試料面の上下動による押付荷重の変動を抑えるために,荷重押付方向にも平行板ばねを設置し,たわみが常に一定になるように,試料高さも圧電素子にてフィードバック制御を行なった.試作機では,吸着力も測定可能であり,吸着力と摩擦力の関係も明らかにすることができる.典型的なハードディスクに対して直径1mmの球状摺動子を用いて摩擦試験を行なった結果,摩擦力は測定位置に明確に対応し,極めて再現性の高い結果が得られた.また,摺動回数の増加に伴って,摩擦力が徐々に減少していくという特異な現象が観察された.この原因については未だ明らかではない.

High density magnetic recording, especially for high recording density problems, small friction force, small friction force, small friction The experimental results show that the performance of the tester is controlled by the optical non-contact position meter, linear, sensitivity, resolution energy, optical diameter, opening angle, etc. The geometric analysis is formulated, and the experimental results are based on the design of the optical non-contact position meter. The experimental results show that the optical resolution energy of 1nm is sufficient. The device has high accuracy of friction force detection,13N/m, small accuracy of friction force detection, and high accuracy of friction force detection. For example, the position of the rotor is 1 nm, and the resolution energy is 1nm. The position of the rotor is 1nm. The friction state is 1 nm. The position of the rotor is 1 nm. The friction state is 1 nm. The position of the rotor is 1 nm. The force of the rotor is 1 nm. The friction force changes with the position of the actuator. The rigidity of the actuator is extremely high. It is possible to measure the friction force accurately. The test machine moves up and down along the direction of the actuator and the sample surface, and the load changes along the direction of the actuator and the sample surface. Test machine, suction force measurement is possible, suction force and friction relationship is clear. Typical friction test results for spherical actuators with a diameter of 1mm were obtained. The friction force was measured at a specific location and the results were highly reproducible. The friction force decreases gradually due to the increase of the number of rotations. The reason for this is not clear.

项目成果

A.Shimamoto and K.Tanaka: "Geometrical analysis of an optical fiber bundle displacement sensor." Applied Optics. 35・34. 6767-6774 (1996)

A.Shimamoto 和 K.Tanaka：“光纤束位移传感器的几何分析。”35・34（1996）。