(57)【要約】【課題】試験圧力を細かく変更可能な細管式粘度計を提供する。【解決手段】シリンダ１５内に充填した試料ＳＰを加熱しつつ負荷装置３０によりピストン１５で押圧し、溶融した試料ＳＰをシリンダ底部の細管孔１３ａから流出させて試料ＳＰの流動特性を計測する。負荷装置３０は、錘３３により下降し、ピストン１５に試験力を負荷する負荷軸３１と、同一の錘３３による試験力を連続的に変更する試験力可変機構とを有し、試験力可変機構は、錘３３が作用する力点３４の位置を連続的に変更する力点変更機構３５を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に充填した試料を加熱しつつ負荷装置によりピストンで押圧し、溶融した試料をシリンダ底部の細管孔から流出させて試料の流動特性を計測する細管式粘度計であって、
前記負荷装置は、
錘により下降し、前記ピストンに試験力を負荷する負荷軸と、
同一の錘による試験力を連続的に変更する試験力可変機構とを有することを特徴とする細管式粘度計。
【請求項２】
請求項１に記載の細管式粘度計において、
前記試験力可変機構は、前記錘が作用する力点の位置を連続的に変更する力点変更機構を有することを特徴とする細管式粘度計。
【請求項３】
請求項１に記載の細管式粘度計において、
前記錘は、輪軸を介して吊り下げられ、
前記試験力可変機構は、前記輪軸の軸側と輪側との半径の比であるプーリ比を連続的に変更するプーリ比変更機構を有することを特徴とする細管式粘度計。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の細管式粘度計において、
前記負荷軸を上昇させた状態で保持するクラッチ機構をさらに有することを特徴とする細管式粘度計。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の細管式粘度計において、
索体の巻き取りにより前記負荷軸を上昇させる持ち上げ機構をさらに有することを特徴とする細管式粘度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の流動特性を計測する細管式粘度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダ内に充填した試料を加熱しつつピストンで押圧し、溶融した試料をシリンダ底部の細管孔から流出させて試料の流動特性を計測するようにした細管式粘度計が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の粘度計は、レバー式負荷装置の端部に錘を吊り下げることによりピストンに負荷を与えるものであり、錘を交換することによって試料に負荷する試験圧力を変更する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３３１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の粘度計のように錘を交換して試験圧力を変更するようにしたのでは、試験圧力を細かく変更することが容易でない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、シリンダ内に充填した試料を加熱しつつ負荷装置によりピストンで押圧し、溶融した試料をシリンダ底部の細管孔から流出させて試料の流動特性を計測する細管式粘度計であって、負荷装置は、錘により下降し、ピストンに試験力を負荷する負荷軸と、同一の錘による試験力を連続的に変更する試験力可変機構とを有することを特徴とする。
試験力可変機構として、錘が作用する力点の位置を連続的に変更する力点変更機構として構成することもできる。
錘を輪軸を介して吊り下げる場合、試験力可変機構として、輪軸の軸側と輪側との半径の比であるプーリ比を連続的に変更するプーリ比変更機構として構成することもできる。
負荷軸を上昇させた状態で保持するクラッチ機構をさらに設けることもできる。
索体の巻き取りにより負荷軸を上昇させる持ち上げ機構をさらに設けることもできる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、細管式粘度計のピストンに負荷される試験力を、錘を交換することなく連続的に変更するようにしたので、試験圧力を容易に細かく変更できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
−第１の実施の形態−
以下、図１〜図３を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る細管式粘度計の概略構成を示す図である。細管式粘度計は、樹脂，食品，セラミックス，合成ゴム等の所望温度条件下における粘度を測定するものである。図１の細管式粘度計は、充填した試料を加熱してピストン１５により押し出す粘度計本体１０と、粘度計本体１０のピストン１５に負荷を与える負荷装置３０と、ピストン１５の速度から粘性や流れ値などの粘性を演算する制御装置５０とを有する。
【０００８】
粘度計本体１０は、被測定試料ＳＰを充填するシリンダ１１と、このシリンダ１１の外周に設けられたヒータ１２と、シリンダ１１の下面側に配設され、試料通過用の孔１３ａを有するダイ１３と、シリンダ１１に螺合されてダイ１３をシリンダ１１に取り付けるダイ押え１４と、被測定試料ＳＰに試験圧力を負荷するピストン１５とを有する。ヒータ１２により試料ＳＰを所定の温度目標値に加熱保持するととともに、負荷装置３０により矢印ａ方向にピストン１５に対し一定の試験力を加えると、溶融した試料ＳＰが孔１３ａから押し出される。
【０００９】
負荷装置３０は、ピストン１５にａ方向の負荷を与える負荷軸３１と、負荷軸３１を上下に駆動する負荷レバー３２と、負荷レバー３２の端部に吊下された錘３３と、錘３３による重力が作用する負荷レバー３２上の力点３４の位置を変更する力点変更機構３５とを有する。力点変更機構３５の構成については後述する。負荷レバー３２は、水平方向に移動可能な移動支点２１を支点として上下方向に揺動する。力点３４から入力される錘３３の重力により負荷軸３１は鉛直線上を下降し、作用点２２からピストン１５に負荷（試験力）が与えられる。
【００１０】
制御装置５０には、試料ＳＰの温度を検出する温度センサ５５からの信号と、負荷軸３１の上下方向の移動量を検出するポテンショメータ５６からの信号が入力される。制御装置５０は、各種演算を実行するＣＰＵ５１と、ピストン１５の移動量や温度センサ５５によって検出された温度等を記憶するメモリ５２などを備えており、後述するように力点変更機構３５に制御信号を出力して力点３４の位置を変更する。これにより負荷レバー３２のレバー比が変化し、ピストン１５に作用する試験力が変更される。なお、５３は測定結果が表示されるＣＲＴ等の表示装置であり、５４は測定結果を算出する際の試験条件（パラメータ）等の入力操作が行われる入力装置である。
【００１１】
図２は、力点変更機構３５の概略構成を示す図である。負荷レバー３２には長手方向に沿ってレール３６が設けられ、力点３４に設けられたピン部材３４ａがレール３６に沿って移動可能となっている。負荷レバー３２の端部にはばね４１が連結され、ピン部材３４ａはばね４１によって負荷レバー３２の端部に付勢されている。
【００１２】
負荷レバー３２にはモータ３７とウインチ装置３８が搭載され、ウインチ装置３８のワイヤ３９はローラ４０を介してピン３４ａに連結されている。ウインチ装置３８はモータ３７により駆動され、ワイヤ３９が巻き取られると、ピン部材３４ａはばね力に抗しレール３６に沿って矢印ａ方向に移動する。ワイヤ３９が繰り出されると、ピン部材３４ａはばね力により矢印ｂ方向に移動する。モータ３７は制御装置５０により制御される。
【００１３】
負荷レバー３２は昇降装置６０によって引き上げられる。昇降装置６０は、負荷レバー３２の端部に連結されたワイヤ６１を巻き取るウインチ装置６２と、ウインチ装置６２を駆動するモータ６３と、モータ６３の駆動力をウインチ装置６２に伝達または非伝達するクラッチ６４とを有する。モータ６３は所定の空間位置に固定されている。
【００１４】
クラッチ６４は、例えば入力軸と出力軸のそれぞれに接続された円板同士を接触させることで生じる摩擦力により動力伝達を行う電磁クラッチであり、クラッチ６４のオンにより円板同士が接触し、負荷レバー３２を持ち上げた状態で保持できる。クラッチ６４のオフにより円板同士が離間し、負荷レバー３２の端部に錘３３の重力が作用する。モータ６３とクラッチ６４は制御装置５０により制御される。
【００１５】
図３は、第１の実施の形態に係る制御装置５０のＣＰＵ５１で実行される処理の一例を示すフローチャートである。例えば入力装置５４に負荷軸３１の上昇指令が入力されると、このフローチャートに示す処理が開始される。なお、入力装置５４には負荷軸３１の下降指令も入力される。また、力点３４の位置指令、力点位置一定または力点位置可変の試験モード、力点位置可変モードにおける力点３４の移動速度等の試験条件も入力される。
【００１６】
ステップＳ１では、クラッチ６４に制御信号を出力し、クラッチ６４をオンする。ステップＳ２では、モータ６３に制御信号を出力してウインチ装置６２を駆動し、負荷レバー３２の端部を初期位置まで引き上げる。これにより負荷軸３１が試験開始位置まで上昇する。ステップＳ３では、モータ３７に制御信号を出力してウインチ装置３８を駆動し、錘３３を予め定めた試験開始位置に移動する。
【００１７】
ステップＳ４では、負荷軸３１の下降指令が入力されたか否かを判定する。ステップＳ４が肯定されるとステップＳ５に進み、クラッチ６４に制御信号を出力し、クラッチ６４をオフする。これにより、負荷レバー３２の端部が解放され、錘３３によって負荷軸３１を介して試料ＳＰに負荷が与えられる。
【００１８】
ステップＳ６では、試験モードとして力点位置一定モード、力点位置可変モードのいずれが選択されているかを判定する。力点位置一定モードが選択と判定されると、モータ３７を駆動することなくそのまま処理を終了する。この場合は力点３４が試験開始位置に固定されたまま試験が行われる。一方、ステップＳ６で力点位置可変モードが選択と判定されるとステップＳ７に進み、モータ３７に制御信号を出力してウインチ装置３８を駆動し、力点３４を予め定めた速度で負荷レバー３２に沿って移動させる。これにより力点３４が試験開始位置から移動しつつ、試験が行われる。
【００１９】
第１の実施の形態に係る細管式粘度計による試験は以下のように実施される。まず、入力装置５４から試験条件を入力する。例えば力点位置一定モードを選択した後、負荷軸３１の上昇を指令すると、制御装置５０からの信号によりクラッチ６４がオンするとともにウインチ装置６２が駆動され、負荷軸３１が試験開始位置まで上昇する（ステップＳ１，ステップＳ２）。さらにウインチ装置３８が駆動され、力点３４が試験開始位置まで移動する（ステップＳ３）。
【００２０】
この状態でシリンダ１１内に試料を装填し、試料ＳＰをヒータ１２で加熱する。温度センサ５５によって検出される温度が所定温度に達すると、負荷軸３１の下降を指令する。この下降指令によりクラッチ６４がオフし、負荷レバー３２の支持が解除される（ステップＳ５）。これにより負荷レバー３２の端部に錘３３の重量が作用する。そのため、負荷軸３１によりピストン１５が一定の試験力で押し下げられ、溶融した試料ＳＰがダイ３１に形成された細い孔１３ａから押し出される。
【００２１】
なお、試験モードとして力点位置可変モードを選択したときは、ウインチ装置３８の駆動により力点３４が負荷レバー３２に沿って所定の速度で移動しながらピストン１５が押し下げられる（ステップＳ７）。このため、ピストン１５に作用する試験力は一定ではなく、力点３４の移動に伴い試験力が変化する。
【００２２】
以上の試験の際に、制御装置５０はポテンショメータ５６の信号に基づいてピストン１５の移動速度を算出し、この移動速度からフローレートを求めて試料ＳＰの流動特性すなわち溶融粘度を算出する。これらの算出結果は表示装置７１に表示される。なお、測定中のデータおよび溶融粘度等の演算結果はメモリ５２に保存される。
【００２３】
第１の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）錘３３の支持部のピン部材３４ａ、すなわち力点３４を負荷レバー３２に沿って移動可能に設けるようにしたので、ピン部材３４ａの移動に伴いピストン１５に作用する試験力が変化し、試験力を連続的に変更することができる。その結果、錘３３を交換することなく試験力を細かく設定することができ、試験力の設定が容易である。
（２）力点位置可変モード時にモータ３７の駆動により力点３４を移動するようにしたので、試験時に所定の速度で力点３４を移動することができる。その結果、１回の試験で試験力の異なる複数の試験データを得ることができる。
（３）モータ６３とウインチ装置６２の間にクラッチ６４を設け、クラッチ６４のオンにより負荷軸３１を引き上げた状態で保持するようにしたので、クラッチ６４のオフによって負荷軸３１を即座に下降させることができ、応答性よく試験を行うことができる。
（４）ウインチ装置６２の駆動により負荷レバー３２の端部を持ち上げ、負荷軸３１を上昇させるようにしたので、昇降用シリンダ等が不要であり、構成を簡素化できる。
【００２４】
−第２の実施の形態−
図４〜図６を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態では、力点変更機構３５によって錘３３の重力による力点３４の位置を変更することにより、シリンダ１５に作用する試験力を変更するようにしたが、第２の実施の形態では、輪軸を介して錘３３を吊下し、輪軸の軸側と輪側の半径の比（以下、プーリ比）を変更することにより試験力を変更する。すなわち、第２の実施の形態では、力点変更機構３５の代わりにプーリ比変更機構７０を用いてシリンダ１５に試験力を負荷する。なお、第２の実施の形態に係る細管式粘度計の構成は、力点変更機構３５をプーリ比変更機構７０に変更した以外は図１と同様であり、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００２５】
図４は、プーリ比変更機構７０の概略構成を示す図である。なお、図２と同一の箇所には同一の符号を付している。図４（ａ）に示すように負荷レバー３２の端部の力点３４にはワイヤ７１の一端部が連結され、ワイヤ７１の他端部は輪軸７２の軸７２ａに掛け回されている。輪軸７２の輪７２ｂにはワイヤ７３の一端部が掛け回され、ワイヤ７３の他端部に錘３３が吊り下げられている。輪軸７２の中心である回転軸は所定の空間位置に回転可能に固定されている。
【００２６】
図４（ｂ）に示すように輪軸７２の輪７２ｂは、周面に互いに対向するテーパ面７４ａが形成された一対の円板（錐体）７４により構成されている。ワイヤ７３は各テーパ面７４ｃの間に掛け回され、各円板７４をボールねじ７５が貫通している。ボールねじ７５はモータ７６により回転駆動され、モータ７６は制御装置５０により制御される。
【００２７】
モータ７６の駆動によりボールねじ７５を回転させると、円板７４同士が離接し、円板７４間の距離Ｌが変化する。これにより図４（ａ）に示すように輪７２ｂ側の半径がｒ２からｒ３のように変更される。このとき軸７２ａ側の半径ｒ１は一定であり、輪７２ｂ側の半径を変更することで輪軸７２のプーリ比が変更され、力点３４に作用する力が変化して、シリンダ１５に負荷される試験力を変更できる。
【００２８】
図５は、第２の実施の形態に係る制御装置５０のＣＰＵ５１で実行される処理の一例を示すフローチャートである。なお、図３と同一の箇所には同一の符号を付し、相違点を主に説明する。ステップＳ１１では、モータ７６に制御信号を出力して輪軸７２の円板７４間の距離Ｌを変更し、プーリ比を入力装置５４により入力された初期値に設定する。
【００２９】
ステップＳ１２では、試験モードとしてプーリ比一定モード、プーリ比可変モードのいずれが選択されているかを判定する。プーリ比一定モードが選択と判定されると、モータ７６を駆動することなくそのまま処理を終了する。この場合は、プーリ比が固定されたまま試験が行われる。一方、ステップＳ１２でプーリ可変モードが選択と判定されるとステップＳ１３に進み、モータ７６に制御信号を出力して、ボールねじ７５を回転させる。これにより所定の速度でプーリ比を変更しつつ、試験が行われる。
【００３０】
第２の実施の形態では、モータ駆動により輪軸７２の円板７４間の距離Ｌを変化させ、輪軸７２のプーリ比を変更するようにしたので、力点３４の位置を一定としたまま、力点３４に作用する錘３３による力を連続的に変更できる。その結果、錘３３を交換することなく、シリンダ１５に作用する試験力を連続的に変更できる。
【００３１】
図４では円板７４間の距離Ｌを変化させてプーリ比を変更するようにしたが、プーリ比変更機構７０の構成はこれに限らない。例えば図６に示すように輪軸７２の輪７２ｂを楕円形状とし、移動支点２１を支点にして負荷レバー３２と一体に輪軸７２が揺動するようにしてもよい。これにより錘３３の重力により負荷レバー３２が揺動すると、輪７２ｂ側の半径ｒａが連続的に変化し、プーリ比が変化する。このためピストン１５に作用する試験力を連続的に変更できる。また、図６では負荷レバー３２の揺動に連動してプーリ比が変化するため、プーリ比を変化させるためのアクチュエータ（図４のモータ７６）が不要であり、構成を簡素化できる。なお、図６において輪軸７２の輪７２ｂを強制的に回転させる回転機構を設け、輪７２ｂを回転させて半径ｒａを変更するようにしてもよい。
【００３２】
以上では、錘３３の重力が作用する力点３４の位置を変更し、あるいは輪軸７２のプーリ比を変更することによりピストン１５に作用する試験力を変更するようにしたが、同一の錘３３による試験力を連続的に変更するのであれば、試験力可変機構の構成はいかなるものでもよい。例えば力点３４の位置を変更しながらプーリ比を変更するものでもよい。
【００３３】
上記実施の形態（図２）では、負荷レバー３２にモータ３７を搭載して錘３３の重力が作用する力点３４の位置を連続的に変更するようにしたが、モータ３７を負荷レバー３２から離して設けてもよく、力点変更機構３５の構成は上述したものに限らない。上記実施の形態（図４，６）では、輪軸７２の円板７４間の距離Ｌを変更し、あるいは輪軸７２の輪７２ｂを楕円形状に形成してプーリ比を連続的に変更するようにしたが、プーリ比変更機構７０の構成は上述したものに限らない。
【００３４】
上記実施の形態では、ウインチ装置６２とモータ６３の間にクラッチ６４を設け、クラッチ６４のオンにより負荷軸３１を上昇させた状態で保持するようにしたが、クラッチ機構の構成はこれに限らない。ウインチ装置６２により索体としてのワイヤ６１を巻き取ることにより負荷レバー３２を引き上げ、負荷軸３１を上昇させるようにしたが、持ち上げ機構としての昇降装置６０の構成はこれに限らない。負荷装置３０をレバー式負荷装置としたが、レバー式以外の負荷装置によりピストン１５に試験力を負荷するようにしてもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の細管式粘度計に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係る細管式粘度計の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態に係る細管式粘度計の要部構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態に係る制御装置で実行される処理の一例を示すフローチャート。
【図４】第２の実施の形態に係る細管式粘度計の要部構成を示す図。
【図５】第２の実施の形態に係る制御装置で実行される処理の一例を示すフローチャート。
【図６】図４の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
３０  負荷装置
３１  負荷軸
３２  負荷レバー
３３  錘
３５  力点変更機構
６０  昇降装置
６４  クラッチ
７０  プーリ比変更機構
７２  輪軸
【図１】
2010145130.tif 000003
【図２】
2010145130.tif 000004
【図３】
2010145130.tif 000005
【図４】
2010145130.tif 000006
【図５】
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【図６】
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