(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に分離可能に構成され、内部に試験片が挿入される上および下ダイスと、これらのダイスの外周に配置された加熱用のヒータと、前記下ダイスに回転力を加える回転機構部と、前記試験片を介して上ダイスに伝達されるトルクを検出するトルク検出部とを備えた粘弾性計測装置を用い、前記試験片をヒータで加熱しながら、前記下ダイスに前記回転機構部で、等角度間隔で往復回転力を加える時に、前記往復回転力の中心位置を機械的零位置として、前記トルクを前記トルク検出部で検出して、前記トルク検出部の検出値から前記試験片の経時的な硬化度の変化を測定する粘弾性の測定方法において、前記試験片の測定をする前に、前記上，下ダイス間に、前記試験片に替えて、前記トルクが前記上ダイスに伝達される際の損失トルクが無視できる捩じりバネ状の校正ブロック体を挿入して、前記トルク検出部の前記検出値が０値になる下ダイスの位置を、始動時の前記機械的零位置として設定し、
しかる後に、前記校正ブロック体を前記試験片に置換して測定を行う粘弾性の測定方法であって、
前記回転機構部は、単相の同期電動機を有し、
前記同期電動機で前記下ダイスに回転駆動を加える際の初期停止位置を前記機械的零位置にする際に、前記同期電動機に交流電圧の供給を停止した後に、励磁磁力が喪失する時間の経過後に、直流電圧を印加することにより前記初期停止位置に停止させることを特徴とする粘弾性の測定方法。
【請求項２】
前記校正ブロック体は、前記上及び下ダイスにそれぞれ当接する上及び下円盤部と、前記上及び下円盤部との間に両端が固着された柱状部とからなることを特徴とする請求項１記載の粘弾性の測定方法。
【請求項３】
前記上及び下ダイスは、前記試験片ないしは前記校正ブロック体の前記上及び下円盤部との当接面に凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１または2記載の粘弾性の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粘弾性の測定方法に関し、特に、測定値の精度を向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
未加硫のゴムや熱硬化性樹脂の硬化過程を追跡することができる粘弾性測定装置としては、従来、例えば、特許文献１，２に開示されている装置が公知である。これらの特許文献に開示されている粘弾性測定装置は、上下方向に分離可能に構成され、内部に試験片が挿入される上および下ダイスと、これらのダイスの外周に配置された加熱用のヒータとを備え、試験片をヒータで加熱しながら、下ダイスに往復回転力を加えた際に、試験片を介して上ダイスに伝達されるトルクを検出して、試験片の硬化度の変化を経時的に求めることが測定の基本構成になっている。
【０００３】
この場合、下ダイスの往復回転力は、一般に、電動機で付与され、トルクの検出は、通常、ロードセルが用いられている。電動機による回転力は、所定回転角度毎に反転させて、往復させるようにして加えるが、この場合、回転速度が一定となることが望ましく、このような観点から、従来は、この種の測定装置の電動機には、単相駆動の同期電動機が用いられていた。
【０００４】
しかしながら、このような電動機を採用した粘弾性測定装置には、以下に説明する技術的な課題があった。
【特許文献１】特公平３−６７２２３号公報
【特許文献２】特公平７−７２７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
すなわち、電動機で下ダイスに加える回転力は、始動時に中心位置（通常、機械的零位置と呼んでいる）にあって、その後に左右方向に等角度間隔で往復移動させる必要がある。そこで、従来の粘弾性測定装置では、下ダイスに機械的零位置に相当する停止目標位置を設けて、その位置に下ダイスを手動で位置決めすることなどにより対処していた。
【０００６】
ところが、同期電動機を所要の位置に停止させることの制御が難しいこともあって、上述した位置決めに時間が掛かり、しかも、正確に位置決めすることも難しく、その結果、測定精度が低下するなどの問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、回転力を加える下ダイスを正確に位置決めすることができる粘弾性の測定方法を提供することにある。
【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、本発明は、上下方向に分離可能に構成され、内部に試験片が挿入される上および下ダイスと、これらのダイスの外周に配置された加熱用のヒータと、前記下ダイスに回転力を加える回転機構部と、前記試験片を介して上ダイスに伝達されるトルクを検出するトルク検出部とを備えた粘弾性計測装置を用い、前記試験片をヒータで加熱しながら、前記下ダイスに前記回転機構部で、等角度間隔で往復回転力を加える時に、前記往復回転力の中心位置を機械的零位置として、前記トルクを前記トルク検出部で検出して、前記トルク検出部の検出値から前記試験片の経時的な硬化度の変化を測定する粘弾性の測定方法において、前記試験片の測定をする前に、前記上，下ダイス間に、前記試験片に替えて、前記トルクが前記上ダイスに伝達される際の損失トルクが無視できる捩じりバネ状の校正ブロック体を挿入して、前記トルク検出部の前記検出値が０値になる下ダイスの位置を、始動時の前記機械的零位置として設定し、しかる後に、前記校正ブロック体を前記試験片に置換して測定を行う粘弾性の測定方法であって、前記回転機構部は、単相の同期電動機を有し、前記同期電動機で前記下ダイスに回転駆動を加える際の初期停止位置を前記機械的零位置にする際に、前記同期電動機に交流電圧の供給を停止した後に、励磁磁力が喪失する時間の経過後に、直流電圧を印加することにより前記初期停止位置に停止させるようにした。
【０００９】
このように構成した粘弾性の測定方法によれば、上，下ダイス間に、試験片に替えて、トルクが上ダイスに伝達される際の損失トルクが無視できる捩じりバネ状の校正ブロック体を挿入して、トルク検出部の検出値が０値になる下ダイスの位置を、始動時の機械的零位置として設定し、しかる後に、校正ブロック体を試験片に置換して測定を行うので、機械的零位置が正確に設定され、その後の試験片の測定において、粘弾性を正確に測定することができる。
【００１１】
前記校正ブロック体は、前記上及び下ダイスにそれぞれ当接する上及び下円盤部と、前記上及び下円盤部との間に両端が固着された柱状部とから構成することができる。
【００１２】
前記上及び下ダイスには、前記試験片ないしは前記校正ブロック体の前記上及び下円盤部との当接面に凹凸を設けることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる粘弾性の測定方法によれば、往復回転運動を行わせる下ダイスを、始動時に正確に機械的零位置に位置決めすることができるので、測定の精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１〜図１０は、本発明に係る粘弾性の測定方法の一実施例を示している。本実施例に用いる粘弾性測定装置は、図１にその概念図を示すように、上および下ダイス１０，１２と、加熱用のヒータ１４と、回転機構部１６と、トルク検出部１８と、制御部２０とを備えている。
【００１６】
上，下ダイス１０，１２は、上下方向に分離可能に構成され、対向配置されていて、これらの間に試験片Ａが挿入される。上，下ダイス１０，１２は、図１では、簡略化して平板状のもので図示しているが、実際には、図７に示すように構成されている。
【００１７】
図７に示した上ダイス１０は、ホルダ１１に保持されていて、概略凸形に形成され、下ダイス１２も同様にホルダ１３により保持されている。各ダイス１０，１２の対向する平坦面には、図４に示すように、メッシュ状の凹凸１５が設けられていて、これが当接する試験片Ａや校正ブロック体Ｂとの間のすべりを防止する構造になっている。
【００１８】
加熱用ヒータ１４は、上，下ダイス１０，１２の外周にあって、ダイス１０，１２の外周を取り囲むように配置され、試験片Ａを所定の温度に加熱する。回転機構部１６は、下ダイス１２に回転力を加えるものであって、本実施例の場合には、図３に示すように、単相駆動の同期電動機１６ａと、タイミングベルト１６ｂと、コーンドライブ機構１６ｃとから構成されている。
【００１９】
コーンドライブ機構１６ｃは、タイミングベルト１６ｂを介して、一端側が同期電動機１６ａの回転軸に連結され、他端側が、垂直軸１６ｅを介して、下ダイス１２の下面側の中心に連結されている。
【００２０】
このように構成した回転機構部１６では、同期電動機１６ａに単相の交流電力を供給してこれを駆動させると、コーンドライブ機構１６ｃの一端側が回転し、これに伴って、他端側が垂直軸１６ｅを中心にして、円運動して、その結果、下ダイス１２が、図３に示すように、垂直軸（回転中心０）を中心にして、例えば、左右方向の約１°の範囲内で反転しながら往復回動する。
【００２１】
なお、図１に符号１６ｄは、コーンドライブ機構１６ｃの回転方向の切換え時期を検出するΦＡタイミング検出部であり、図９，１０に示すように、反転位置がゼロクロスする矩形信号が送出される。
【００２２】
トルク検出部１８は、図２に示すように、ロードセル１８ａと、アンプ１８ｂと、上ダイス１０の上端とロードセル１８ａとの間に設けられたトルク伝達部１８ｃとを備えていて、図２に示すように、試験片Ａを介して上ダイス１０に伝達されるトルクを検出するものである。
【００２３】
制御部２０は、制御器２０ａと、モニタ２０ｂとを備えている。制御器２０ａには、図５に示した電動機制御回路２０ｃが含まれているとともに、ΦＡタイミング検出部１６ｄと、アンプ１８ｂとの出力信号が入力されていて、これらの信号波形をモニタ２０ｂに表示させる。
【００２４】
また、制御器２０ａからは、加熱用ヒータ１４に制御信号が送出され、試験片Ａを加熱の際の加熱温度も取り込まれ、試験片Ａの加熱状態も制御される。
【００２５】
電動機制御回路２０ｃは、図５に示すように、商用電源２００ｃと、直流電源２０１ｃと、シーケンサー２０２ｃと、切換えスイッチ２０３ｃと、リレー２０４ｃおよびスタートＳＷ，ストップＳＷとを有している。
【００２６】
切換えスイッチ２０３ｃは、一端側に同期電動機１６ａが接続され、他端側に商用電源２００ｃと直流電源２０１ｃとが接続可能になっていて、これらの電源の切換えは、リレー２０４ｃのオン，オフにより行われる。
【００２７】
リレー２０４ｃの制御信号は、シーケンサー２０２ｃにより送出され、同期電動機１６ａを回転駆動する際には、商用電源２００ｃが切換えスイッチ２０３ｃに接続され、同期電動機１６ａを停止する際には、直流電源２０１ｃが切換えスイッチ２０３ｃに接続される。
【００２８】
以上のように構成された粘弾性計測装置において、試験片Ａ、例えば、ゴムの加硫度合いに対する経時的な硬化度の変化を測定する際には、試験片Ａをヒータ１４で加熱しながら、下ダイス１２に回転機構部１６で往復回転力を加えた際の、トルクをトルク検出部１８のロードセル１８ａで検出して、ロードセル１８ａの検出値から硬化度を測定する。
【００２９】
本実施例の場合、試験片Ａは、図６にその詳細を示すように、厚みが３ｍｍで、長径が３０ｍｍの円盤状のものが用いられる。
【００３０】
このような測定方法の基本は、従来のこの種の粘弾性の測定方法と同じであるが、本実施例の場合には、以下に説明する点に顕著な特徴がある。すなわち、本実施例の場合には、試験片Ａの測定をする前に、上，下ダイス１０，１２間に、試験片Ａに替えて、校正ブロック体Ｂを挿入する。
【００３１】
この校正ブロック体Ｂは、下ダイス１２に往復回転力を加えたときに、上ダイス１０に伝達されるトルクの損失が無視できる捩じりバネ性を備えたものであり、このような性状の校正ブロック体Ｂをダイス１０，１１間に挿入して、トルク検出部１８の検出値が０になる下ダイス１２の位置を、始動時の機械的零位置として設定し、しかる後に、校正ブロック体Ｂを試験片Ａに置換して測定を行うことになる。
【００３２】
図７には、校正ブロック体Ｂを上ダイス１０と下ダイス１２との間に挿入した状態が図示されている。本実施例の場合、校正ブロック体Ｂは、上ダイス１０に当接する上円盤部Ｂ１と、下ダイス１２に当接する下円盤部Ｂ２と、上及び下円盤部Ｂ１，Ｂ２との間に両端が固着された柱状部Ｂ３とから構成されている。
【００３３】
このような形状の校正ブロック体Ｂは、例えば、リン青銅から作成されたものであって、柱状部Ｂ３の長さが９０ｍｍで、直径を９ｍｍとすることで、上ダイス１０に伝達されるトルクの損失が無視できる捩じりバネ性を付与している。
【００３４】
このような性状の校正ブロック体Ｂを用いるのは、以下の理由に基づいている。すなわち、図６に示した試験片Ａの形状で、材質がゴムの場合、同図（Ｂ）に示すように、１°回転させる際にの反力としてのトルクは、約０．０５Ｎｍになる。一方、試験片Ａと同一形状で材質がリン青銅の場合には、同様なトルクは、20000Ｎｍとなり、このような大きさのトルクは、検出部１８で測定するとすれば、非常に大きなものが必要になる。
【００３５】
そこで、本実施例では、図７に示した形状の校正ブロック体Ｂを採用し、実用的な値として、角度１°回転させるために必要なトルクを約４．５Ｎｍとした。このトルクは、標準的なゴムの加硫時の最大トルクが約１Ｎｍなので、それの約４〜５倍に設定している。
【００３６】
また、上記のような測定方法を採用するのは、以下の理由に基づいている。すなわち、同期電動機１６ａで下ダイス１２に加える回転力は、始動時に機械的零位置（図３に示した垂直軸１６ｅの中心である０位置）にあって、その後に左右方向に等角度間隔（±１°）で往復移動させる必要がある。
【００３７】
この際に、電動機１６ａの停止位置が＋側にずれていると、図８（Ａ）に示すように、ロードセル１８ａの検出信号が上方側にシフトするし、また、電動機１６ａの停止位置が−側にずれていると、図８（Ｂ）に示すように、ロードセル１８ａの検出信号が下方側にシフトする。
【００３８】
このような現象が起こると、ロードセルアンプ１８ｂへ入力する検出信号の中心がずれて、その結果、アンプ１８ｂに過大な入力がなされ、その直線性が失われるために、正確な測定結果が得られない。
【００３９】
そこで、本実施例では、電動機１６ａの停止位置が正確に機械的零位置になるような方法を考案したものであり、損失トルクが無視できる校正ブロック体Ｂを、上，下ダイス１０，１２間に挿入して、回転駆動部１６で往復回転力を加えると、それがそのままロードセル１８ａで検出されるので、このことを利用して同期電動機１６ａの停止位置、すなわち、回転駆動を加える際の初期位置を正確に機械的零位置に一致させようとするものである。
【００４０】
図９は、校正ブロック体Ｂとして、図６に示した形状でリン青銅のものを用いた場合の、ロードセル１８ａの検出信号と、ΦＡ検出部１６ｄの検出信号とをモニター２０ｂに表示させた場合を示しており、校正ブロック体Ｂが損失トルクが無視できるので、これらの信号の同期が取れていて、位相差がないことがわかる。
【００４１】
このような状態で、同期電動機１６ａを停止させると、下ダイス１２を始動時の機械的零位置に正確に位置決めすることができる。この場合、同期電動機１６ａの停止位置の制御は、通常難しいので、本実施例の場合には、直流電圧を加える停止方法を採用した。
【００４２】
この停止方法は、図５に示した制御回路２０ｃにおいて、商用電源２００ｃの供給を停止した後に、１０ｍｓｅｃ〜３００ｍｓｅｃ程度の時間（励磁磁力が消失する時間に同じ）をおいた後に、リレー２０４ｃを作動させて、直流電源２０１ｃを供給する方法であり、この停止方法によれば、同期電動機１６ａを、所望の位置に停止することができる。
【００４３】
以上のようにして、同期電動機１６ａを所望の位置、すなわち、図８に示した位相差のない位置に停止させた後に、校正ブロック体Ｂに替えて、試験片Ａを上，下ダイス１０，１２間に挿入して、試験片Ａをヒータ１４で加熱しながら、下ダイス１２に回転機構部１６で往復回転力を加えた際の、トルクをトルク検出部１８のロードセル１８ａで検出して、ロードセル１８ａの検出値から硬化度を測定することになり、そのときの測定結果を図１０に示している。
【００４４】
さて、以上のように構成した粘弾性の測定方法によれば、試験片Ａの測定をする前に、上，下ダイス１０，１２間に、試験片Ａに替えて、損失トルクが無視できる捩じりバネ状の校正ブロック体Ｂを挿入して、トルク検出部１８の検出値が０値になる機械的零位置に設定し、しかる後に、校正ブロック体Ｂを試験片Ａに置換して測定を行うので、機械的零位置が正確に設定され、その後の試験片の測定において、粘弾性を正確に測定することができる。
【００４５】
この結果、ロードセルアンプ１８ｂへの過大な入力が排除されて、直線性が確保されるので、正確な測定結果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかる粘弾性の測定方法によれば、ゴムなどの硬化度の測定精度が向上するので、ゴムなどを加硫する際に有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明にかかる測定方法が適用される粘弾性測定装置の一例を示す概念図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図１のＢ矢視図である。
【図４】図１の要部詳細図である。
【図５】図１に示した測定装置の電動機の制御回路図である。
【図６】本発明の粘弾性測定装置で用いる試験片の詳細説明図である。
【図７】本発明の測定方法が適用される測定装置に校正ブロック体をセットした状態の説明図である。
【図８】従来の測定方法の不具合を示す説明図である。
【図９】本発明にかかる測定方法で校正ブロック体を用いた場合の測定結果のグラフである。
【図１０】本発明にかかる測定方法で試験片を用いた場合の測定結果のグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１０        上ダイス
１２        下ダイス
１４        ヒータ
１６        回転機構部
１６ａ      同期電動機
１６ｂ      タイミングベルト
１６ｃ      コーンドライブ機構
１６ｄ      ΦＡ検出部
１８        トルク検出部
１８ａ      ロードセル
１８ｂ      ロードセルアンプ
２０        制御部
２０ａ      制御器
２０ｂ      モニタ
２０ｃ      電動機制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004828875.tif 000008
【図８】
0004828875.tif 000009
【図９】
0004828875.tif 000010
【図１０】
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