トライボロジーは性能と安全性を保証します
- 表面計測技術がその証明を提供します
トライボロジー、すなわち摩擦・潤滑・摩耗の科学においては、表面特性が極めて重要な役割を果たす。これらのパラメータは、表面を変化させるだけで任意に制御可能である。摩擦条件、潤滑性能、耐摩耗性／耐磨耗性の最適化は、高度に加工された表面に大きく依存する。
したがって、エンジニアは意図した性能と機能性を確保するため、重要な表面を試験・仕様決定する。しかし、これには対応する測定機器が必要である。なぜなら、強力な表面測定手法のみが適切な部品の開発を可能にするからだ。3D光学式表面プロファイラーが標準化されるにつれ、定義された表面の仕様決定と検証には面積パラメータが活用されている。
摩耗と磨耗の測定
摩耗は製品の寿命、効率、安全性、外観に影響を与えます。耐摩耗性は、材料やコーティングを比較する研究開発段階、保証寿命や規制目標を検証する認定段階、摩擦変化や故障加速を引き起こすドリフトを検出する稼働段階で評価されます。摩耗体積とスカー形状を定量化することで、コーティングの最適化や耐久性の確認に客観的な根拠を提供します。
面全体を計測する3D計測技術を用いて摩耗痕跡全体を捕捉し、体積・深さ・面積・形態を算出します。ISO 25178「V」パラメータ（例：Vv、Vm、Vvc、Vmc）は材料比率曲線に基づく体積測定用に設計され、トライボロジー分野で広く採用されています。 広範囲な地形測定により摩耗痕全体を可視化し、形状を除去することで真の摩耗を分離。コーティングの劣化（特にベアリングのような曲面部品）を可視化します。
マクロからマイクロへ：広い視野（FOV）をスキャンしてパターン（スクラッチ、チャタリング）を明らかにし、その後ズームして微小損傷を観察——両方を1つのワークフローで統合。
摩耗とトライボロジーの違いは何ですか？
摩耗とは接触時に生じる材料の損失または表面損傷を指す。トライボロジーは、その摩耗（および摩擦・潤滑）の背後にあるメカニズムを研究し、予測・制御するより広範な分野である。
摩耗はどのように定量化されるのか？
摩耗痕の3D面積測定（体積損失、最大深さ、影響面積）およびISO 25178 S指標・V指標などの派生パラメータによって通常評価される。このため光学式プロファイル計は品質検査に最適なシステムである。
「標準的な」摩耗はどのように適用されるのか？
特に研究開発における試験や材料選定、製造工程の検証においては、比較可能な結果を得るために標準的な「摩耗」を適用する必要がある。一般的なベンチテストでは制御された接触を生成し、以下のような「摩耗痕」を付与する：
- ピン・オン・ディスク法（ASTM G99）：設定荷重・速度下での滑り摩耗。結果には摩耗速度や摩擦係数が含まれることが多い。
- ドライサンド／ゴムホイール（ASTM G65）：標準条件下での体積損失（mm³）による摩耗ランク付け。
- テーバー摩耗試験（ASTM D4060）：硬質パネル上の有機コーティングの耐摩耗性
表面の潤滑特性を確認する方法
エンジニアは潤滑性能を制御するため表面パラメータを指定する。テクスチャは油膜の形成方法、持続時間、摩擦と摩耗の低減効果に影響を与える。これらの仕様により部品はストリベック曲線の望ましい領域で動作し、過剰な発熱、早期摩耗、故障を回避する。
部品は表面プロファイラーで測定され、テクスチャが設計意図と合致し設計仕様を満たすことを確認する。検査により、谷部・台地・テクスチャ方向性が潤滑剤保持・荷重支持・制御された流動の適切なバランスを提供していることが検証される。
表面粗さが意図した潤滑条件をサポートすることを確認する。例えばISO 25178の材料比率曲線から導出された面積メトリクスを用いて、油保持性と荷重支持性を定量化する：
- 潤滑油容量：Vvv/Vvc*（谷体積/空隙体積）
- Vmp/Vmc（ピーク/コア材料体積）によるプラトー完全性評価；
- Sk*ファミリー（Spk/Svk/SkとSmr1/Smr2）によるピーク除去と谷部貯留層
方向性（Str/Sal）は、テクスチャ表面における流動・せん断挙動を明らかにする。
表面プロファイラーを用いた摩擦解析
摩擦係数（COF）の傾向は状態変化と故障の兆候を示す：安定したCOFは十分な分離を意味し、上昇または変動するCOFは境界接触・発熱・摩耗加速を示唆する。ストリベック曲線上の位置は粘度・速度・荷重・粗さに依存するため、COFは試験条件を考慮して解釈すべきである。欠陥の存在と形態——高さ／深さ・面積・体積を定量化し、症状と根本原因を関連付ける
標準試験（例：ピン・オン・ディスク試験、往復試験）中に摩擦係数（COF）と時間／サイクル数を記録する。摩擦係数の特徴（スパイク、ドリフト）を3Dスカー指標（体積損失、最大深さ、影響面積）および潤滑関連パラメータ（例：ピーク／谷傾向を示すVvv、Ssk／Sku）と相関させる。
摩擦係数の検証は基本的に標準的な表面プロファイリング分析である。設計仕様で定められた面積パラメータを確認し文書化する必要がある。当社のプロファイロメーターにとって標準的な作業であり、高反射表面であっても同様である。
摩擦学測定作業用フィッティング表面プロファイラー
Micro.View
TopMap Micro.View® is an easy to use optical profiler in a compact table-top setup. Choose Micro.View® as the cost-effective inspection tool for examining precision-engineered surfaces down to the sub-nm range, for inspecting roughness, microstructures and more surface details.
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自信を持って最適な表面プロファイラーをお選びください——「購入前に試用」という当社のアプローチのメリットを享受いただけます。
なぜWLI表面プロファイラーなのか？なぜPolytec なのか？
白色光干渉法（WLI/CSI）は、実用的な視野範囲においてサブナノメートルの垂直ノイズを有するトレーサブルな面積3D形状を測定可能であり、摩耗痕、慣らし運転、潤滑剤保持テクスチャの定量化に理想的である。 トライボロジーの判断は、面積パラメータ（ISO 25178 S指標およびV指標）と、適切な形状除去後の体積計算に依存します。これには単一プロファイルではなく真の3D表面データが必要です。
WLIは傷跡やテクスチャ全体を捕捉し、同一ワークフロー内で微細構造へのズームインを可能にします。これにより摩耗体積、深さ分布、谷容量の一貫した計算が実現します。反射面から超マット表面まで堅牢な性能と短い測定サイクルにより、生産部品の品質保証とSPCをさらに支援します。
「S」パラメータとは何ですか？
ISO 25178 Sパラメータは、Sa、Sq、Ssk、Skuなどの領域（3D）表面テクスチャ記述子、およびStrやSalなどの空間的／方向性用語である。これらは、単なるプロファイル線ではなく、領域全体における高さ統計量とテクスチャ配置を定量化する。
「V」パラメータとは何か、またいつ使用されるのか？
V パラメータは、アボット・ファイアストーン（材料比率）曲線から導出された材料/空隙の体積を表します。Vmp、Vmc、Vvc、Vvv です。これらは、ピーク材料（慣らし運転）、コアサポート、およびバレー体積（オイル保持）を定量化するため、摩耗および潤滑に特に有用です。
なぜプロファイル（2D）のみではなく、領域（3D）パラメータを使用するのか？
面積メトリクスは接触面積全体と組織異方性を捉え、単一プロファイルと比較して機能的挙動（摩擦、摩耗、潤滑）との相関性を向上させる。ISO 25178はこれらの3Dパラメータを明示的に定義している。
なぜ顧客はトライボロジー分野でPolytec プロファイラーに切り替えるのか？
特にトライボロジー評価では、高反射性材料を用いた困難なサンプルが頻繁に発生します。これが顧客がPolytecのTopMap CSI/WLIシステムへ移行する主な理由であり、鏡面仕上げの金属から極めて暗く超マットな表面まで、あらゆる対象で信頼性の高い測定を実現します。
- 安定したサブナノメートルZ分解能：倍率に依存しない低ノイズ、GR&Rに適したトレーサブルな校正と再現性。
- マクロ↔マイクロカバレッジ：均一性マップと高速スクリーニングのための広いFOV、そしてマイクロ欠陥のためのズーム。スティッチマップ、テレセントリック光学系、急勾配/曲面部品を扱うツール。
- 欠陥・表面解析：自動検出/サイズ測定/分類、ISO 25178 準拠の面積「S」パラメータと体積「V」メトリクスによる客観的な合格/不合格判定。
- スループットと統合性：スクリプト化された複数サイトレシピ、オートフォーカス、バーコード/レシピ制御、OK/NOKルール、SPC/QMS/PLC/MESへの容易なエクスポート。
- 現場での堅牢性：環境/振動補正と短いサイクルタイムによるインライン/ニアライン使用。
- 大規模運用における利便性：ガイド付きワークフロー、テンプレート、監査証跡により、オペレーターやシフトを跨いだ結果の一貫性を確保。
