(57)【要約】【課題】測定後ごとの負荷頭の手作業による調整作業を不要とし、測定結果に及ぼす人的な要因を排除することのできる細管式粘度計を提供する。【解決手段】試料Ｗをシリンダ１底部の細管から押し出すためのピストン２を押圧する負荷頭３１の下端部を伸縮させるための負荷頭伸縮駆動手段（モータ５，駆動ギア６等）と、負荷頭３の下端部がピストン２の上面に所定の条件で当接したことを検知する検知手段（ロータリエンコーダ１２）と、負荷頭伸縮駆動手段を負荷頭３１に対して係合／離脱させる手段（エアシリンダ１０等）を設け、指令の付与により自動的にと負荷頭３１を伸ばしてピストン２に一定条件のもとに当接させた後、負荷頭伸縮駆動手段を離脱させることにより、手動による負荷頭３１の調整作業を不要とし、かつ、人的要因による誤差を排除する。負荷頭伸縮駆動手段を離脱させた状態で試験を行うことにより、負荷頭の調整の自動化に起因する試験荷重への影響をなくす。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱機能を有するシリンダ内に試料を充填して溶融させた状態で、シリンダ内に挿入されたピストンの上面に負荷機構の負荷頭の下端部を当接させて当該ピストンを下方に押圧することにより、シリンダ底部に取り付けられたダイの細管から溶融状態の試料を押し出してその粘度特性に係る情報を採取する細管式粘度計において、
上記負荷頭に係合してその下端部を上下方向に伸縮させる負荷頭伸縮駆動手段と、その負荷頭伸縮駆動手段の駆動により負荷頭の下端部が上記ピストンの上面に対して所定の条件のもとに当接したことを検知する検知手段と、上記負荷頭伸縮駆動手段を、指令の付与により起動させ、上記検知手段の出力の発生により停止させる制御手段と、負荷頭伸縮駆動手段の停止後に、当該負荷頭伸縮駆動手段を上記負荷頭との係合を解いて離脱させる離脱機構を備えていることを特徴とする細管式粘度計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融物が細管を通過するときの粘性抵抗を測定してその溶融物の粘度特性を評価する細管式粘度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
細管式粘度計は、一般に、加熱機能を有するシリンダ内に被測定試料を充填して溶融させ、その溶融試料に対し、シリンダ内に挿入されたピストンにより所定の荷重を加えることによって、シリンダの底部に取り付けられたダイの細管から押し出し、そのときのピストンの刻々の変位を計測することにより、溶融試料が細管を通過するときの粘性抵抗を求める。
【０００３】
このような細管式粘度計は、各種合成樹脂などの高分子材料の流動試験機として広く採用されており、その構造が実際の成形機の押し出し部と類似し、しかも試験圧力が成形条件に近いことから、実際の成形操業条件に近いデータが得られるという利点がある。
【０００４】
試験機の具体的構造の例について説明すると、図６に機構図を示すように、ヒータ６１ａを備え、かつ、細管が形成されたダイ６１ｂが底部に取り付けられ、その内部に被測定試料Ｗが充填されるシリンダ６１の上端開口部からピストン６２を挿入するとともに、そのピストン６２を負荷機構６３の負荷頭（プレスジョイント）６３１によって下方に押圧するようになっている。
【０００５】
負荷機構６３は、負荷頭６３１の上端に係合して鉛直方向に変位する負荷軸６３２と、その負荷軸６３２に中間部分が連結され、一端が移動支点６３３ａに回動自在に支持され、かつ、他端に軸輪６３３ｂを介して分銅６３４が負荷される負荷レバー６３３と、その負荷レバー６３３の傾動を規制する分銅昇降用エアシリンダ６３５を主体として構成されている。なお、６３６は分銅昇降用エアシリンダ６３５を上下動させるための電磁弁で、６３７はバランス分銅である。また、負荷軸６３２の変位はポテンショメータ６４により刻々と検出され、その検出出力は試料Ｗの粘度に係る情報として制御ユニット６５に取り込まれる。この制御ユニット６５では、前記したヒータ６１ａおよび電磁弁６３６に駆動信号を供給し、試験動作をコントロールする。
【０００６】
以上の構成において、分銅昇降用エアシリンダ６３５が下降することによって、負荷レバー６３３が分銅６３４の重量に基づく荷重が作用し、この荷重は、分銅６３４の重量と、軸輪６３３ｂ並びに負荷レバー６３２梃子比に応じた大きさとなり、その荷重が負荷頭６３１を介してピストン６２に鉛直方向に作用する。ここで、試験開始当初におけるピストン６２の上下方向位置は、シリンダ６１内の試料の量に応じて相違するので、負荷頭６３１は、その下端部が本体部に対して伸縮するようになっており、試験に際しては、オペレータが手動により負荷頭６３１を伸縮させて、ピストン６２の上面との間を詰めるためや、試料の予熱中にシリンダ６１内の試料間の空気を抜くためなどのために、負荷頭６３１の下端部をピストン６２の上面に軽く接触させたり、多少押し込む作業を必要としている（例えば非特許文献１参照）。
【０００７】
【非特許文献１】
島津評論Ｖｏｌ．５４Ｎｏ．３（１９９７年１０月）ｐ．１９０−１９９
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような従来の細管式粘度計においては、１回の測定を行うごとに、手動により負荷頭の下端部を伸ばす作業が必要となって面倒であるばかりでなく、その負荷頭の下端部をピストン上面に押し当てる力や、その作業に掛かる時間に人的な差異があり、その差異が測定結果に影響を及ぼすこともあるという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、測定ごとの負荷頭の手作業による調整作業を不要とするとともに、測定結果に及ぼす人的な要因を排除することができ、もって測定作業の容易化並びに測定結果の信頼性を向上させることのできる細管式粘度計の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の細管式粘度計は、加熱機能を有するシリンダ内に試料を充填して溶融させた状態で、シリンダ内に挿入されたピストンの上面に負荷機構の負荷頭の下端部を当接させて当該ピストンを下方に押圧することにより、シリンダ底部に取り付けられたダイの細管から溶融状態の試料を押し出してその粘度特性に係る情報を採取する細管式粘度計において、上記負荷頭に係合してその下端部を上下方向に伸縮させる負荷頭伸縮駆動手段と、その負荷頭伸縮駆動手段の駆動により負荷頭の下端部が上記ピストンの上面に対して所定の条件のもとに当接したことを検知する検知手段と、上記負荷頭伸縮駆動手段を、指令の付与により起動させ、上記検知手段の出力の発生により停止させる制御手段と、負荷頭伸縮駆動手段の停止後に、当該負荷頭伸縮駆動手段を上記負荷頭との係合を解いて離脱させる離脱機構を備えていることによって特徴づけられる。
【００１１】
本発明は、負荷頭の下端部を自動駆動によりピストンに向けて伸ばし、下端部がピストンに一定の条件のもとに当接することによって自動的にこれを停止させる駆動手段を設けるとともに、その駆動手段を、停止後に自動的に負荷頭から離脱させることによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１２】
すなわち、本発明においては、負荷頭に負荷頭伸縮駆動手段を係合させた状態で指令を付与することにより、負荷頭伸縮駆動手段が起動して、負荷頭の下端部がピストンに向けて自動的に下降する。その下端部がピストンの上面に対して所定の条件のもとに当接したことを検知手段により検知した時点でその下降が停止する。これにより、負荷頭の下端部はピストンに対して一定の条件のもとに当接した状態となり、測定開始時における試料とピストンとの関係を一定とすることができ、測定結果から人的誤差を排除することができる。
【００１３】
そして、負荷頭の下端部がピストンに当接して停止した後、負荷頭伸縮駆動手段を負荷頭から離脱させる。これにより、負荷頭は負荷頭伸縮駆動手段との係合が解かれ、負荷機構による負荷動作に影響が及ぶことがなく、このような伸縮駆動手段を有さない従来のこの種の粘度計と同等の負荷動作を行うことができると同時に、従来の粘度計の基本的構成をそのままにした改良が可能となる、とい利点もある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の全体構成を示す部分断面図であり、図２はその要部拡大断面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ矢視図である。
【００１５】
この実施の形態の基本的な機構は、図６に機構図を示すものと同等であり、加熱用のヒータ（図示せず）を備えるとともに、底部に細管が形成されたダイ（図示せず）が装着されたシリンダ１と、そのシリンダ１の上端開口部から内部に挿入されたピストン２を下方に押圧する負荷機構３を基本的な構成としている。
【００１６】
負荷機構３についても、図６に示したものと同等であり、ピストン２の上面に当接してこれを下方に押圧する負荷頭３１と、その負荷頭３１の上端に係合し、鉛直方向に変位する負荷軸３２、その負荷軸３２に中間部が係合し、一端が移動支点３３ａを中心として回動自在に支持され、他端側に軸輪３３ｂを介して分銅（図示せず）が負荷される負荷レバー３３、およびそのその負荷レバー３３の傾動を規制する分銅昇降用エアシリンダ３５を主体として構成され、負荷レバー３３にはバランス分銅３７も負荷されている。なお、この図１においては、分銅昇降用エアシリンダ３５を駆動制御する電磁弁や、負荷軸３２の変位を検出するポテンショメータ等については図示を省略している。
【００１７】
さて、負荷頭３１は、負荷軸３２に固定された中心軸部３１１と、その中心軸部３１１に対して軸受３１１ａ，３１１ｂを介して鉛直軸の回りに回動自在に支持され、下端部の内周面に雌ねじ３１２ａが形成されたケース部３１２と、外周に雄ねじ３１３ａが刻まれ、その雄ねじ３１３ａがケース部３１２の雌ねじ３１２ａにねじ込まれてその下端部分がケース部３１２の下端開口部から外方に臨み、かつ、その下端面にピストン２を押圧するための押圧部３１３ｂが装着された伸縮移動部３１３を主体として構成されている。伸縮移動部３１３には水平ピン３１３ｃが固着されており、この水平ピン３１３ｃは中心軸部３１１に形成されている鉛直方向に沿ったガイド溝３１１ｃに嵌まり込んでいる。この構成により、ケース部３１２を回動させることによって、伸縮移動部３１３は上下方向に移動することになる。
【００１８】
負荷頭３１のケース部３１２の上端部には従動ギア４が固定されている。この従動ギア４は、図１，図２に示す状態においてモータ５の出力軸５ａに固定された駆動ギア６に噛み合っている。モータ５は支持部材７に取り付けられており、この支持部材７は装置フレーム８に固定されたガイド９に沿って軸受７ａを介して水平方向に移動自在に支持されている。装置フレーム８にはまた、ブラケット８ａを介してエアシリンダ１０が取り付けられており、このエアシリンダ１０のピストン１０ａは支持部材７に突出形成された連結部７ａに連結されている。従って、エアシリンダ１０を駆動することによって、支持部材７を図中左右方向に移動させることができ、これにより、モータ５の出力軸５ａに取り付けられている駆動ギア６が、図２に示すような従動ギア４と噛み合った状態と、図中左方に移動して従動ギア４と接触しない状態のいずれかの状態とすることができる。
【００１９】
モータ５の出力軸５ａには、また、タイミングプーリ１１ａが固着されており、このタイミングプーリ１１ａと、ロータリエンコーダ１２の入力軸に固着されたタイミングプーリ１１ｂとにタイミングプーリ１１が掛け回されている。従って、ロータリエンコーダ１２の出力から、モータ５の回転状況を知ることができる。
【００２０】
以上のモータ５およびエアシリンダ１０は、それぞれ装置全体を制御する制御ユニットから供給される信号によって駆動制御される。図４にモータ５およびシリンダ１０の駆動に関連する回路構成をブロック図で示す。
【００２１】
モータ５はドライバ２１からの駆動信号によって動作し、そのドライバ２１は制御ユニット２０によって制御される。モータ５の回転を検出するロータリエンコーダ１２の出力は制御ユニット２０に取り込まれる。また、エアシリンダ１０は電磁弁２２を介して供給されるエアによって動作し、その電磁弁２２は制御ユニット２０から供給される信号によって制御される。制御ユニット２０には操作盤２３が接続されており、この操作盤２０から指令を与えることによって、制御ユニット２０は以下に示す手順でモータ５およびエアシリンダ１０を自動的に駆動する。
【００２２】
図５にその動作手順を模式図で示す。図５（Ａ）に示すように、試料Ｗをシリンダ１内に充填してピストン２をセットしてヒータ１ａにより加熱した後、操作盤２３から指令を与える。その指令の付与により、まず、エアシリンダ１０の駆動により、モータ５の支持部材７が前進して駆動ギア６と従動ギア４とが噛み合った状態となる。前記した図１、図２はこの状態を示している。
【００２３】
次いで駆動ギア６と従動ギア４の噛み合い状態でモータ５を駆動することにより、負荷頭３１のケース部３１２に回転が与えられ、これによって伸縮移動部３１３が下降し、やがてその下端に設けられている押圧部３１３ｂがピストン２の上面に当接する。この当接によりモータ５の回転が低下し、これによってロータリエンコーダ１２の出力が変化する。制御ユニット２０では、そのロータリエンコーダ１２の出力変化があらかじめ設定されている状態となった時点で、自動的にモータ５を停止させる。これにより、負荷頭３１の押圧部３１３ｂはピストン２の上面に対して一定の力で当接した状態となる。この状態を図５（Ｂ）に示す。その後、エアシリンダ１０の駆動によりモータ５の支持部材７が後退し、図５（Ｃ）に示すように駆動ギア６と従動ギア４との噛み合いが解かれる。
【００２４】
この図５（Ｃ）に示す状態では、負荷頭３１は負荷機構３の負荷軸３２とピストン２にのみ係合した状態となり、この状態で試験を開始することにより、つまり負荷機構３の分銅昇降用エアシリンダ３５を下降させるにより、分銅３４の重量に応じた荷重が正しくピストン２に作用する。
【００２５】
従って、以上の本発明の実施の形態によれば、オペレータはシリンダ１内に試料Ｗを充填してピストン２をセットした後、試料Ｗを所定の温度に加熱した状態で操作盤２３から指令を与えるだけで、負荷頭３１が自動的に一定の状態のもとにピストン２の上面に当接し、直ちに試験を開始できる状態となり、しかも駆動ギア６が離脱して負荷頭３１に対する係合状態が解かれるので、試験荷重は従来のこの種の装置と同様に高精度を維持することができる。
【００２６】
そして、以上の実施の形態において特に注目すべき点は、負荷機構３やシリンダ１，ピストン２等は従来装置のものを使用し、負荷頭３の部分的な改造と、その伸縮駆動機構並びにその機構の係合／離脱機構を追加するだけでよい点であり、これにより、大幅な設計変更等を必要とすることなく、従来装置の比較的簡単な改造によって上記した作用効果を達成することができる。
【００２７】
なお、以上の実施の形態においては、負荷頭３１の押圧部３１３ｂがピストン２の上面に一定の条件のもとに当接したことを検知する手段として、モータ５の回転をロータリエンコーダで検出してその変化から検知する例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、モータのトルク変化から検知したり、あるいは押圧部３１３ｂとピストン２との接触圧を圧力センサ等で検出してもよい。
【００２８】
また、以上の実施の形態においては、負荷頭３１の伸縮機構として、ねじ機構を採用したが、本発明はこれに限定されることなく、他の公知の伸縮機構、例えばシリンダ等を用い、また、その負荷頭３１を伸縮駆動させる機構を離脱させる機構についても、適宜の機構を選択し得ることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、負荷頭に係合してその下端部分を伸縮させる負荷頭伸縮駆動手段を設けるとともに、その負荷頭の下端部分が溶融試料を押圧するためのピストンの上面に所定の条件のもとに当接したことを検知する検知手段を設け、更に、負荷頭伸縮駆動手段を負荷頭に対して係合／離脱させる手段を設け、指令の付与により負荷頭を自動的に所定の条件のもとに当接させた後、負荷頭伸縮駆動手段を負荷頭から離脱させるので、従来のように人手により負荷頭を伸ばす必要がなくなると同時に、常に一定の条件のもとに負荷頭をピストンに当接させることができ、作業の効率化と人的誤差の排除を達成することができ、しかも、測定動作の前に負荷頭伸縮駆動機構を負荷頭から離脱させるので、試験時には従来と同等の高い精度のもとにピストンを押圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の全体構成を示す部分断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるモータ５およびシリンダ１０の駆動に関連する回路構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態の動作説明図である。
【図６】細管式粘度計の構成例を示す機構図である。
【符号の説明】
１  シリンダ
２  ピストン
３  負荷機構
３１  負荷頭
３１１  中心軸部
３１２  ケース部
３１２ａ  雌ねじ
３１３  伸縮移動部
３１３ａ  雄ねじ
３１３ｂ  押圧部
３２  負荷軸
３３  負荷レバー
３４  分銅
３５  分銅昇降用エアシリンダ
４  従動ギア
５  モータ
６  駆動ギア
７  支持部材
９  ガイド
１０  エアシリンダ
１２  ロータリエンコーダ
Ｗ  試料
【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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