(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の動的粘弾性を測定する動的粘弾性測定装置に用いる加振器であって、
固定部に長手方向に摺動可能に設けられ、一端部に前記材料の試験片を保持するチャックが取り付けられるロッドと、
このロッドに取り付けた第１のコイルおよび第２のコイルと、
これら第１のコイルおよび第２のコイルを磁束が横切るように、前記固定部に設けた磁気回路手段とを有し、
前記第１のコイルおよび第２のコイルの一方に直流電流を、他方に交番電流をそれぞれ供給することにより、前記ロッドを前記直流電流に対応する電磁的摺動位置を基準に、前記交番電流に応じて電磁的に往復摺動し得るよう構成したことを特徴とする動的粘弾性測定装置用の加振器。
【請求項２】
請求項１記載の動的粘弾性測定装置用の加振器において、
前記第１のコイルおよび第２のコイルは、前記ロッドの長手方向に離間して、該ロッドをそれぞれ巻回するように配置されていることを特徴とする動的粘弾性測定装置用の加振器。
【請求項３】
請求項２記載の動的粘弾性測定装置用の加振器において、
前記磁気回路手段は、前記ロッドの周囲に配置した第１の永久磁石を有し、この第１の永久磁石からの磁束が前記第１のコイルの全周に亘ってその径方向に横切るように構成された第１の磁気回路と、前記ロッドの周囲に配置した第２の永久磁石を有し、この第２の永久磁石からの磁束が前記第２のコイルの全周に亘ってその径方向に横切るように構成された第２の磁気回路とを具えることを特徴とする動的粘弾性測定装置用の加振器。
【請求項４】
請求項２記載の動的粘弾性測定装置用の加振器において、
前記磁気回路手段は、前記ロッドの周囲に配置した共通の永久磁石を有し、この永久磁石からの磁束が前記第１のコイルおよび第２のコイルの全周に亘ってそれぞれ径方向に横切るように構成されていることを特徴とする動的粘弾性測定装置用の加振器。
【請求項５】
材料の動的粘弾性を測定する動的粘弾性測定装置に用いる加振器であって、
固定部に長手方向に摺動可能に設けられ、一端部に前記材料の試験片を保持するチャックが取り付けられるロッドと、
このロッドに取り付けたコイルと、
このコイルを磁束が横切るように前記固定部に設けた磁気回路とを有し、
前記コイルに直流電流を重畳した交番電流を供給することにより、前記ロッドを前記直流電流に対応する電磁的摺動位置を基準に、前記交番電流に応じて電磁的に往復摺動し得るよう構成したことを特徴とする動的粘弾性測定装置用の加振器。
【請求項６】
請求項５記載の動的粘弾性測定装置用の加振器において、
前記コイルは、前記ロッドを巻回するように配置されていることを特徴とする動的粘弾性測定装置用の加振器。
【請求項７】
請求項６記載の動的粘弾性測定装置用の加振器において、
前記磁気回路は、前記ロッドの周囲に配置した永久磁石を有し、この永久磁石からの磁束が前記コイルの全周に亘ってその径方向に横切るように構成されていることを特徴とする動的粘弾性測定装置用の加振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、材料の動的粘弾性を測定する動的粘弾性測定装置に用いる加振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ゴム、プラスチック等の材料の粘弾性を引張振動法によって測定する粘弾性測定装置では、加振器を用いて試験片に引っ張りによる正弦的ひずみを加えるようにしている。このような加振器として、従来、例えば図５に示すようなものが提案されている。この加振器は、垂直方向に延在するロッド１の上端部に下部チャック２を取り付け、この下部チャック２と上部チャック（図示せず）とにより試験片（図示せず）の両端部を保持して、ロッド１を、いわゆるムービングコイル方式により垂直方向（長手方向）に振動させて試験片に正弦的ひずみを加えるようにしたものである。
【０００３】
このため、図５に示す加振器では、ロッド１にボビン３を取り付け、このボビン３をその上下方向に離間した位置でリング状の板バネ４，５を介して固定部となる円筒状の支柱６に取り付けて、ロッド１を垂直方向に変位可能に支持するようにしている。また、ボビン３の下端部には、ロッド１を巻回するようにコイル８を取り付け、このコイル８を磁束が横切るように、固定部に磁気回路９を配置している。磁気回路９は、コイル８の外周面全周に亘って対向するように配置した外ヨーク１０と、コイル８の内周面全周に亘って対向するように配置した筒状の内ヨーク１１と、これら外ヨーク１０および内ヨーク１１を連結するリング状の面方向に着磁された永久磁石１２とを有し、この永久磁石１２からの磁束がコイル８をその径方向に横切るようにしている。
【０００４】
このようにして、コイル８に所要の周波数の正弦波の交流電流を流すことにより、その電流とコイル８を横切る磁束との電磁作用により、コイル８、ボビン３およびロッド１の可動部分を上下方向に一体に振動させて、試験片に正弦的ひずみを加えるようにしている。なお、ロッド１の下端面には、光ファイバ式変位センサを構成する光ファイバ１３を対向させて、ロッド１の変位量を測定するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、粘弾性の測定においては、温度や変位振幅を変えて動的粘弾性を測定する他、加振周波数を広い範囲に亘って連続的に変化させて、粘弾性の周波数依存性（周波数分散）を測定することが要求されている。しかしながら、上述した従来の加振器にあっては、ロッド１を板バネ４，５を介して固定部に変位可能に支持しているため、コイル８に流す正弦波交流電流の周波数を変化させていくと、板バネ４，５の固有振動数に相当する周波数で共振現象が生じで、変位センサの出力に基づいて検出される加速度（Ｇ）およびコイル８を含む駆動系のインピーダンス（Ω）が、図６に示すように、極端に高くなる共振点が現れる。このため、この固有振動数に相当する周波数を含む近辺の周波数では、試験片に一定振幅の強制振動を与えることができず、粘弾性の測定が不可能になるという問題がある。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、材料の動的粘弾性を測定するに際して、共振現象を生じることなく、広範囲の周波数に亘って材料の試験片を安定して加振できるよう適切に構成した動的粘弾性測定装置用の加振器を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、材料の動的粘弾性を測定する動的粘弾性測定装置に用いる加振器であって、
固定部に長手方向に摺動可能に設けられ、一端部に前記材料の試験片を保持するチャックが取り付けられるロッドと、
このロッドに取り付けた第１のコイルおよび第２のコイルと、
これら第１のコイルおよび第２のコイルを磁束が横切るように、前記固定部に設けた磁気回路手段とを有し、
前記第１のコイルおよび第２のコイルの一方に直流電流を、他方に交番電流をそれぞれ供給することにより、前記ロッドを前記直流電流に対応する電磁的摺動位置を基準に、前記交番電流に応じて電磁的に往復摺動し得るよう構成したことを特徴とするものである。
【０００８】
この発明の一実施形態では、前記第１のコイルおよび第２のコイルを、前記ロッドの長手方向に離間して、該ロッドをそれぞれ巻回するように配置する。このようにすれば、加振器の外径を小さくすることが可能となる。
【０００９】
さらに、この発明の一実施形態では、上記のように前記第１のコイルおよび第２のコイルを、前記ロッドの長手方向に離間して、該ロッドをそれぞれ巻回するように配置する場合において、前記磁気回路手段を、前記ロッドの周囲に配置した第１の永久磁石を有し、この第１の永久磁石からの磁束が前記第１のコイルの全周に亘ってその径方向に横切るように構成された第１の磁気回路と、前記ロッドの周囲に配置した第２の永久磁石を有し、この第２の永久磁石からの磁束が前記第２のコイルの全周に亘ってその径方向に横切るように構成された第２の磁気回路とを具えて構成する。このようにすれば、第１のコイルおよび第２のコイルの各々に磁束を有効に作用させることができるので、駆動効率を高めることが可能になる。
【００１０】
さらに、この発明の一実施形態では、上記のように前記第１のコイルおよび第２のコイルを、前記ロッドの長手方向に離間して、該ロッドをそれぞれ巻回するように配置する場合において、前記磁気回路手段を、前記ロッドの周囲に配置した共通の永久磁石を有し、この永久磁石からの磁束が前記第１のコイルおよび第２のコイルの全周に亘ってそれぞれ径方向に横切るように構成する。このようにすれば、永久磁石が一つで済むので、安価にすることが可能となる。
【００１１】
さらに、この発明は、材料の動的粘弾性を測定する動的粘弾性測定装置に用いる加振器であって、
固定部に長手方向に摺動可能に設けられ、一端部に前記材料の試験片を保持するチャックが取り付けられるロッドと、
このロッドに取り付けたコイルと、
このコイルを磁束が横切るように前記固定部に設けた磁気回路とを有し、
前記コイルに直流電流を重畳した交番電流を供給することにより、前記ロッドを前記直流電流に対応する電磁的摺動位置を基準に、前記交番電流に応じて電磁的に往復摺動し得るよう構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明の一実施形態では、前記コイルを、前記ロッドを巻回するように配置する。このようにすれば、加振器の外径を小さくすることが可能となる。
【００１３】
さらに、この発明の一実施形態では、上記のように、前記コイルを前記ロッドを巻回するように配置する場合において、前記磁気回路を、前記ロッドの周囲に配置した永久磁石を有し、この永久磁石からの磁束が前記コイルの全周に亘ってその径方向に横切るように構成する。このようにすれば、磁束をコイルに有効に作用させることができるので、駆動効率を高めることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。図１は、この発明に係る加振器の一実施形態を示す断面図である。この加振器は、図５に示した加振器と同様、ゴム、プラスチック等の材料の粘弾性を引張振動法によって測定する動的粘弾性測定装置に用いるもので、垂直方向に延在するロッド２１の上端部に下部チャック２２を取り付け、この下部チャック２２と上部チャック（図示せず）とにより試験片（図示せず）の両端部を保持して、ロッド２１を、いわゆるムービングコイル方式により垂直方向（長手方向）に振動させて試験片に引っ張りによる正弦的ひずみを加えるようにしたものである。
【００１５】
ロッド２１は、固定部となる磁性体よりなる円筒状の外匣２３の上端部および下端部にそれぞれ設けた支持ローラ２４を介して、外匣２３に垂直方向（長手方向）に摺動可能に設ける。このロッド２１には、外匣２３内で長手方向に離間してボビン２５および２６を取り付け、ボビン２５にロッド２１を巻回するように第１のコイル２７を、ボビン２６に同様にロッド２１を巻回するように第２のコイル２８をそれぞれ設ける。
【００１６】
また、外匣２３の内周面には、第１のコイル２７および第２のコイル２８のそれぞれの外周面と対向するように突起部２３ａおよび２３ｂを形成すると共に、第１のコイル２７と第２のコイル２８との間には、ロッド２１が貫通する小径部２３ｃを形成する。小径部２３ｃには、その上面にリング状の面方向に着磁された第１の永久磁石３１を介して第１のコイル２７の内周面と対向するようにリング状の第１の内ヨーク３２を設け、下面には、同様にリング状の面方向に着磁された第２の永久磁石３３を介して第２のコイル２８の内周面と対向するようにリング状の第２の内ヨーク３４を設ける。このようにして、第１の永久磁石３１による磁束が第１のコイル２７を、その全周に亘って径方向に横切る第１の磁気回路３５を構成し、第２の永久磁石３３による磁束が第２のコイル２８を、その全周に亘って径方向に横切る第２の磁気回路３６を構成する。なお、ロッド２１の下端面には、光ファイバ式変位センサを構成する光ファイバ３７を対向させて、ロッド２１の変位量を測定するようにする。
【００１７】
この実施形態では、第１のコイル２７および第２のコイル２８の一方に直流電流を、他方に正弦波の交流電流それぞれ供給する。ここで、例えば、第２のコイル２８に図示する方向の直流電流を供給すると、ロッド２１は、供給された直流電流に応じて、第２の磁気回路３６との電磁作用により長手方向の所定の摺動位置に浮上する。したがって、その状態で第１のコイル２７に正弦波交流電流が供給されると、ロッド２１は、第２のコイル２８に供給された直流電流に応じた電磁的摺動位置を基準に、第１のコイル２７に供給される正弦波交流電流に応じて、第１の磁気回路３５との電磁作用により長手方向に往復摺動し、これにより試験片に引っ張りによる正弦的ひずみが加えられる。
【００１８】
図２は、上記のように、第１のコイル２７に正弦波交流電流を、第２のコイル２８に直流電流をそれぞれ供給する場合において、第１のコイル２７に供給する正弦波交流電流の周波数を図６と同様に変化させた場合に、変位センサの出力に基づいて検出される加速度（Ｇ）特性および第１のコイル２７を含む駆動系のインピーダンス（Ω）特性を示すものである。
【００１９】
この実施形態によれば、ロッド２１を、板バネのような必然的に固有振動数を有する機械部品を用いることなく、第２のコイル２８に所要の直流電流を流すことにより、その直流電流に対応する摺動位置に電磁的に支持し、その位置を基準に第１のコイル２７に流す正弦波交流電流に応じてロッド２１をムービングコイル方式により長手方向に振動させるようにしたので、図２から明らかなように、振動周波数を広範囲に変化させても、従来のような共振現象を生じることなく、安定して振動させることができる。したがって、試験片の粘弾性を広範囲の周波数に亘って測定することが可能となる。
【００２０】
図３は、この発明の第２実施形態を示すものである。この実施形態は、図１に示した第１実施形態において、第１のコイル２７と第２のコイル２８との間で、外匣２３の内周面に径方向に着磁したリング状の永久磁石４１を設け、この永久磁石４１の内周面に第１，第２のコイル２５，２６の内周面とそれぞれ対向するようにリング状の内ヨーク４２を取り付けて、永久磁石４１による磁束が、第１，第２のコイル２５，２６を、それらの全周に亘って径方向に横切るように磁気回路を構成したものである。その他の構成は、図１と同様であるので、同一作用をなすものには同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２１】
この実施形態によれば、第１のコイル２７に対する磁気回路と、第２のコイル２８に対する磁気回路とを、共通の一つの永久磁石４１を用いて構成したので、第１実施形態で説明した効果に加えて、全体を安価にできる利点がある。
【００２２】
図４は、この発明の第３実施形態を示すものである。この実施形態は、図１に示した第１実施形態において、第１のコイル２７と第１の磁気回路３５、および第２のコイル２８と第２の磁気回路３６の一方を省略（図示の例では、第２のコイル２８および第２の磁気回路３６）して、コイル２７に直流電流を重畳した正弦波交流電流を供給して、ロッド２１を直流電流に対応する電磁的浮上位置を基準に、正弦波交流電流に応じて電磁的に往復摺動させるようにしたもので、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００２３】
この実施形態によれば、一つのコイル２７および磁気回路３５を用いて、ロッド２１を電磁的に所望の浮上位置を基準に往復摺動させるようにしたので、第１実施形態で説明した効果に加えて、全体を安価にできると共に、薄型にできる利点がある。
【００２４】
なお、この発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、ロッドを所望の位置に電磁的に変位させるためのコイルと、その所望の位置を基準としてロッドを電磁的に振動させるためのコイルとを用いる場合には、これらのコイルをロッドの変位方向と直交するほぼ同一平面内で、ロッドを中心にほぼ対称な位置に取り付けて駆動するよう構成することもできる。このように構成すれば、第３実施形態と同様に、全体を薄型にすることができる。また、この発明に係る加振器の使用態様は、ロッドを垂直方向に向けて使用する場合に限らず、水平方向や他の任意の方向に向けて使用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、一端部に材料の試験片を保持するチャックが取り付けられるロッドを、板バネのような必然的に固有振動数を有する機械部品を用いることなく、固定部に摺動可能にして、ロッドに取り付けたコイルおよび固定部に設けた磁気回路を用いる電磁的な駆動手段により、所望の摺動位置に電磁的に支持するとともに、その摺動位置を基準に振動できるようにしたので、動的粘弾性測定装置により材料の動的粘弾性を測定するに際して、不所望な共振現象を生じることなく、広範囲の周波数に亘って材料の試験片を安定して加振することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態を示す図である。
【図２】図１に示す加振器の周波数特性を示す図である。
【図３】この発明の第２実施形態を示す図である。
【図４】同じく、第３実施形態を示す図である。
【図５】従来の加振器を示す図である。
【図６】図５に示す加振器の周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
２１  ロッド
２２  下部チャック
２３  外匣
２３ａ，２３ｂ  突起部
２３ｃ  小径部
２４  支持ローラ
２５，２６  ボビン
２７  第１のコイル
２８  第２のコイル
３１  第１の永久磁石
３２  第１の内ヨーク
３３  第２の永久磁石
３４  第２の内ヨーク
３５  第１の磁気回路
３６  第２の磁気回路
３７  光ファイバ
４１  永久磁石
４２  内ヨーク
【図１】
0003825157.tif 000002
【図２】
0003825157.tif 000003
【図３】
0003825157.tif 000004
【図４】
0003825157.tif 000005
【図５】
0003825157.tif 000006
【図６】
0003825157.tif 000007