JP2000002637A - 圧壊強度測定装置および圧壊強度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円柱状、球状、または円盤状など所定の形状
に成形された成形体（錠剤製品）について、圧壊強度
（硬度）が、所定の範囲内にあるかどうかについて、正
確な測定を実施できる成形体の圧壊強度測定装置および
圧壊強度測定方法を提供する。 【解決手段】 成形体を載置するための固定圧子を備
え、固定圧子に負荷される荷重を測定するロードセル装
置と、固定圧子の上方に位置し、固定圧子に対して上下
方向に移動自在な移動圧子を備えた加圧駆動装置とを備
え、加圧駆動装置には、移動圧子を下方向に付勢するバ
ネ部材が介装されており、移動圧子を下方向に一定速度
で降下させることにより、成形体錠剤に対して下方向に
一定速度で荷重を加えて、成形体の圧壊強度をロードセ
ル装置によって測定するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円柱状、球状、ま
たは円盤状などに成形した成形体（錠剤）の圧壊強度
（硬度）を測定するための成形体の圧壊強度測定装置お
よび圧壊強度測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、触媒、セラミック製
品、医薬品製剤などを、打錠成形したり、押出成形法に
よって、円柱状、球状、または円盤状など所定の形状の
錠剤（以下、単に「成形体」と言う）に成形することが
行われている。

【０００３】このように成形された製品については、圧
壊強度（硬度）が、所定の範囲内にあるかどうかについ
て品質検査を実施することは、例えば、触媒などにあっ
ては、圧壊強度が所定の範囲内にないと反応塔内に充填
した際に破砕された粉末が、反応塔から流出してパイプ
の閉塞などを起こすため、特に重要である。このため、
従来よりこのような品質検査が実施されている。

【０００４】ところで、圧壊強度は、試料である成形体
に荷重を加えたときに、成形体が破砕された際の荷重値
で示される。この圧壊強度を測定する方法として、試料
に一定速度で荷重を加えて試料が破砕した際の圧壊点を
検出する定荷重速度方式による方法がある。

【０００５】従来より、この定荷重速度方式に用いられ
ている圧壊強度測定装置としては、「てこ」の原理を応
用したてこ式の材料試験機が用いられている。この材料
試験機１は、図７〜図１１に示したような構造となって
いる。

【０００６】すなわち、モータ１０に接続したプーリ１
１と、ギアーボックス１２に接続したプーリ１２’との
間に掛け渡したベルト１３によって、モータ１０の回転
がギアーボックス１２に伝達され、ギアーボックスの上
部に接続された主軸角ネジ１４が回転するようになって
いる。この主軸角ネジ１４の回転によって、図７〜図９
に示したように、角ネジ１４と噛合する上部加圧盤１５
が一定速度で下降し、下部加圧盤１６の上に載置した試
料に荷重をかけるようになっている。

【０００７】下部加圧盤１６を含む試料台１７は、固定
されておらず、図１０に示したように、試料台上端の取
付部１８で、てこの支点である支軸１９に固着されたフ
ック２０に吊り下げられた状態となっている。

【０００８】従って、下部加圧盤１６上に載置した試料
に上部加圧盤１５が当接して加圧が開始されると、試料
台１７が上部加圧盤１５とともに降下して、支軸１９の
フック２０を引き下げる。これにともなって、図１１に
示したように、支軸１９が矢印Ａ方向に回転して、支軸
２０の前端に連結されたアーム２１およびアームの先端
に装着された分銅２２が、図７および図１０に示したよ
うに、矢印Ｂ方向に回動して持ち上げられる。

【０００９】その結果、上部加圧盤１５が下部加圧盤１
６方向に降下するにしたがって、分銅２２が持ち上げら
れることになり、試料はその持ち上げ角度に応じた荷重
を受けることになる。試料が圧壊する圧壊点が、図７の
機械式荷重計の指示針付き目盛り計２３で測定される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
材料試験機１では、圧壊強度の大きな試料について圧壊
強度を測定しようとする場合には、大きな荷重を試料に
加える必要がある。そのためには、分銅２２の重さを重
くし、アーム２１の長さも長くしなければならないの
で、装置自体を大型化しなければならず、また、試料の
強度に応じて、分銅を交換する必要がある。

【００１１】また、本発明者等が、上記した従来の材料
試験機１の下部加圧盤１６にロードセルを設置して、試
料を下部加圧盤１６の上に置かずに直接上部加圧盤１５
を降下させて加圧した場合の、荷重と時間の関係を測定
したところ、図１２に示した荷重−時間の関係を示すグ
ラフに示したように、荷重の初期に大きな脈動が生じて
いること判明した。

【００１２】このような脈動が生じるのは、加圧開始時
に分銅２２付きアーム２１が振り子のように振動（揺
動）しながら上方に持ち上げられ、その後も初期の振動
が止まらずに続いているためであると推測される。

【００１３】従って、このような荷重の初期に大きな脈
動を生じる材料試験機を用いて、特に小さい試料、すな
わち圧壊強度の小さい試料を測定する場合には、脈動の
大きい低荷重領域で試料が圧壊することになるため、正
確な圧壊強度を測定することができない。

【００１４】本発明はこのような実情に鑑み、円柱状、
球状、または円盤状など所定の形状に成形された成形体
（錠剤製品）について、圧壊強度（硬度）が、所定の範
囲内にあるかどうかについて、正確な測定を実施できる
成形体の圧壊強度測定装置および圧壊強度測定方法を提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述したよう
な従来技術における課題及び目的を達成するために発明
されたものであって、本発明の圧壊強度測定装置は、成
形体の圧壊強度を測定するための圧壊強度測定装置であ
って、成形体を載置するための固定圧子を備え、固定圧
子に負荷される荷重を測定するロードセル装置と、前記
固定圧子の上方に位置し、固定圧子に対して上下方向に
移動自在な移動圧子を備えた加圧駆動装置とを備え、前
記加圧駆動装置には、前記移動圧子を下方向に付勢する
バネ部材が介装されており、移動圧子を下方向に一定速
度で降下させることにより、成形体に対して下方向に一
定速度で荷重を加えて、成形体の圧壊強度をロードセル
装置によって測定するように構成したことを特徴とす
る。

【００１６】また、本発明の圧壊強度測定方法は、成形
体を固定圧子上に載置して、その上方から、上下移動自
在な移動圧子を下方向に降下させて、移動圧子を下方向
に付勢するバネ部材を介して、成形体に対して下方向に
一定速度で荷重を加えることにより、成形体の圧壊強度
を測定することを特徴とすることを特徴とする。

【００１７】このように構成することによって、成形体
に伝わる力がバネ部材の変位に比例するので、一定速度
で移動圧子を移動（降下）させれば荷重速度が一定にな
り、脈動のないスムーズな荷重が行え、正確な測定が実
施できる。しかも、荷重速度が、バネ定数×降下速度の
式で与えられるので、バネ部材と降下速度の組み合わせ
によって荷重速度が任意に設定できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の発明の実施の形態（実施例）について詳細に説明す
る。

【００１９】図１は、本発明の圧壊強度測定装置の正面
図、図２は、圧壊強度測定装置の側面図である。圧壊強
度測定装置１００は、図１〜図２に示したように、床な
どの上に設置されたベース１０２に立設したブラケット
架台１０４を備えている。ブラケット架台１０４の前面
１０６には左右一対の上下方向のガイドレール部材１０
８が設けられており、このガイドレール部材１０８に沿
って上下に摺動可能な摺動部材１１０をその背面部材１
１２に備えた台座部材１１４が設けられている。この台
座部材１１４の背面部材１１２には、その中央部分に雌
ネジ１１６を有する上下移動部材１１８が付設され、こ
の上下移動部材の雌ネジ１１６に螺合するボールネジ部
材１２０に接続した駆動モータ１２２の駆動によって、
台座部材１１４がガイドレール部材１０８に沿って上下
に摺動可能となっている。

【００２０】また、台座部材１１４の底面部材１２４に
は、左右に案内棒部材１２６が固定されるとともに、こ
れらの案内棒部材１２６にその案内棒部材挿通用孔１２
８に挿通されて調節部材１２９によって、固定されたバ
ネ固定調節部材１３０を備えている。

【００２１】このバネ固定調節部材１３０の中央部に
は、摺動用孔１３２が設けられ、この摺動用孔１３２と
台座部材１１４の底面部材１２４の中央に設けられた摺
動用孔には、移動圧子用棒部材１３３が摺動可能に挿通
され、バネ固定調節部材１３０と台座部材１１４の底面
部材１２４の間にバネ部材１３４が介装されている。な
お、このバネ部材１３４の下端は、リング部材１３６に
よって、ネジ１３８を介して移動圧子用棒部材１３３に
固定されている。また、移動圧子用棒部材１３３の下端
には、移動圧子１５０が固着されている。なお、リング
部材１３６のネジ１３８を緩め、調節部材１２９を緩め
て、バネ固定調節部材１３０を台座部材１１４の案内棒
部材１２６から取り外すことによって、バネ部材１３４
を成形体の種類による圧壊強度に応じたバネ定数を有す
るバネ部材と交換可能に構成されている。

【００２２】一方、移動圧子１５０の下方には、固定圧
子１５２を備え、荷重を測定するためのロードセル装置
１５４を備えている。このように構成することによっ
て、固定圧子１５２上に成形体を載置した後、駆動モー
タ１２２を駆動させて、駆動モータ１２２に接続したボ
ールネジ部材１２０と螺合する上下移動部材１１８を介
して、台座部材１１４をガイドレール部材１０８に沿っ
て下方向に一定速度で摺動（下降）させて、移動圧子１
５０を下方向に下降させる。移動圧子１５０が成形体に
接触するまでは、バネ部材１３４は収縮しないが、接触
後も台座部材１１４は一定の速度で下降を続けるので、
バネ部材１３４は収縮する。このバネの収縮による力
は、リング部材１３６、ネジ１３８を介して移動圧子用
棒部材１３３に固定された移動圧子１５０に伝えられ
る。その結果、成形体に対して、移動圧子１５０を介し
て成形体が圧壊するまで一定速度の加圧が行われ、成形
体の圧壊強度が測定される。

【００２３】このように構成することによって、成形体
に伝わる力がバネ部材１３４の変位に比例するので、一
定速度で移動圧子１５０を移動（降下）させれば荷重速
度が一定になり、脈動のないスムーズな荷重が行え、正
確な測定が実施できる。しかも、荷重速度が、バネ常数
×降下速度の式で与えられるので、バネ部材１３４と降
下速度の組み合わせによって荷重速度が任意に設定でき
る。

【００２４】

【実施例】

【実施例１】本発明の圧壊強度測定装置を用いて、試料
を固定圧子１５２上に載置しないで、一定速度で上方の
移動圧子１５０を降下させて荷重を加え、荷重と時間の
関係を測定した（但し、バネ定数：３８．２ｋｇ／ｍ
ｍ、降下速度：０．１１ｍｍ／ｓｅｃ）。その結果を、
図３に示したような荷重−時間の関係を示すグラフが得
られた。この図３の結果から明らかなように、本発明の
圧壊強度測定装置によれば、図７に示した従来のてこ式
の材料試験機に比較して、脈動のない円滑な荷重が実施
できることがわかる。従って、特に小さい試料、すなわ
ち圧壊強度の小さい試料を測定する場合においても、従
来の材料試験機に比較して、正確な圧壊強度を測定する
ことができる。

【実施例２】本発明の圧壊強度測定装置を用いて、円柱
状の打錠成型品（高さ約５ｍｍ、直径約５ｍｍ）の圧壊
強度（直径方向）を測定したところ、圧壊強度は６９．
９ｋｇであった。但し、測定条件は、バネ定数：３８．
２ｋｇ／ｍｍ、その結果、降下速度：０．２２ｍｍ／ｓ
ｅｃであり、荷重速度８．４ｋｇ／ｓｅｃであった。そ
の結果を、図４の荷重−時間の関係を示すグラフに示し
た。

【００２５】この図４から明らかなように、本発明の圧
壊強度測定装置を用いれば、圧壊強度の測定を正確に実
施できることがわかる。

【比較例１】実施例２と同じ打錠成型品の圧壊強度を、
図７に示した従来の材料試験機で測定した結果、圧壊強
度は、７４．７ｋｇであった。その荷重−時間の関係を
図５のグラフに示した。図５から明らかなように、従来
のてこ式の材料試験機では、脈動が生じているので、正
確な圧壊強度の測定値を得ることは困難であった。こら
に対して、図４から明らかなように、本発明の圧壊強度
測定装置によれば、従来の材料試験機に比較して、試料
の圧壊点を明瞭に検出することができるので、圧壊強度
の正確な測定値が得られる。

【実施例３】本発明の圧壊強度測定装置を用いて、円柱
状の打錠成型品（高さ約３ｍｍ、直径約３ｍｍ）の圧壊
強度（直径方向）を測定したところ、圧壊強度は６．４
ｋｇであった。但し、測定条件は、バネ定数：３８．２
ｋｇ／ｍｍ、その結果、降下速度：２．６ｍｍ／ｓｅｃ
であり、荷重速度９９．３ｋｇ／ｓｅｃであった。その
結果を、図６の荷重−時間の関係を示すグラフに示し
た。

【００２６】この図６から明らかなように、本発明の圧
壊強度測定装置を用いれば、圧壊強度の小さい低荷重領
域においても、圧壊強度の測定を正確に実施できること
がわかる。

【実施例４】本発明の圧壊強度測定装置を用いて、円柱
状の打錠成型品（高さ約３ｍｍ、直径約３ｍｍ）の圧壊
強度（直径方向）を、荷重速度を変えて測定した。な
お、使用したバネ部材のバネ定数は、３８．２ｋｇ／ｍ
ｍであった。その結果を下記の表１に示した。表１から
明らかなように、荷重速度を変えても圧壊強度の値には
影響はなく、正確な測定が実施できることがわかる。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、成形体に伝わる力がバ
ネ部材の変位に比例するので、一定速度で移動圧子を移
動（降下）させれば荷重速度が一定になり、脈動のない
スムーズな荷重が行え、正確な圧壊強度の測定が実施で
きる。しかも、荷重速度が、バネ定数×降下速度の式で
与えられるので、バネ部材と降下速度の組み合わせによ
って荷重速度が任意に設定できる。

【００２９】また、本発明によれば、従来のてこ式の材
料試験機に比較して、脈動のない円滑な荷重が実施で
き、特に小さい試料、すなわち圧壊強度の小さい試料を
測定する場合においても、従来の材料試験機に比較し
て、正確な圧壊強度を測定することができる。

【００３０】すなわち、本発明によれば、従来の材料試
験機に比較して、試料の圧壊点を明瞭に検出することが
できるので、圧壊強度の正確な測定値が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の圧壊強度測定装置の正面図で
ある。

【図２】図２は、圧壊強度測定装置の側面図である。

【図３】図３は、本発明の圧壊強度測定装置を用いた場
合の荷重−時間の関係を示すグラフである。

【図４】図４は、本発明の圧壊強度測定装置を用いて圧
壊強度を測定した際の荷重−時間の関係を示すグラフで
ある。

【図５】図５は、従来の材料試験機を用いて圧壊強度を
測定した際の荷重−時間の関係を示すグラフである。

【図６】図６は、本発明の圧壊強度測定装置を用いて圧
壊強度を測定した際の荷重−時間の関係を示すグラフで
ある。

【図７】図７は、従来の材料試験機の正面図である。

【図８】図８は、従来の材料試験機の上下の加圧盤と試
料台を示す部分拡大正面図である。

【図９】図９は、図８の側面図である。

【図１０】図１０は、従来の材料試験機の試料台と支軸
との結合状態を示す部分拡大正面図である。

【図１１】図１１は、従来の材料試験機の支軸と分銅付
きアームの接続状態を示す図１０のＣ方向の概略矢視図
である。

【図１２】図１２は、従来の材料試験機の荷重−時間の
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１００・・・・圧壊強度測定装置 １０４・・・・ブラケット架台 １０８・・・・ガイドレール部材 １１０・・・・摺動部材 １１４・・・・台座部材 １１６・・・・雌ネジ １１８・・・・上下移動部材 １２０・・・・ボールネジ部材 １２２・・・・駆動モータ １２６・・・・案内棒部材 １２９・・・・調節部材 １３０・・・・バネ固定調節部材 １３３・・・・移動圧子用棒部材 １３４・・・・バネ部材 １３６・・・・リング部材 １５０・・・・移動圧子 １５２・・・・固定圧子 １５４・・・・ロードセル装置

フロントページの続き (72)発明者 永 井 清 新潟県新津市滝谷本町１−26 日揮化学株 式会社新津事業所内 (72)発明者 小 山 建 次 新潟県新津市滝谷本町１−26 日揮化学株 式会社新津事業所内 (72)発明者 井 越 裕 栄 新潟県新津市滝谷本町１−26 日揮化学株 式会社新津事業所内 (72)発明者 大 屋 武 新潟県新津市滝谷本町１−26 日揮化学株 式会社新津事業所内 (72)発明者 小 林 実 新潟県新津市滝谷本町１−26 日揮化学株 式会社新津事業所内 (72)発明者 斎 藤 敏 子 新潟県新津市滝谷本町１−26 日揮化学株 式会社新津事業所内 (72)発明者 白 川 春 男 新潟県新潟市島見町字山興野3399−４ 株 式会社フロンテックス内 (72)発明者 岡 山 茂 樹 新潟県新潟市島見町字山興野3399−４ 株 式会社フロンテックス内 Ｆターム(参考） 2G061 AA02 AB01 BA04 CA09 CA18 CB10 DA01 EA01 EA02 EB05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形体の圧壊強度を測定するための圧壊
   強度測定装置であって、 成形体を載置するための固定圧子を備え、固定圧子に負
   荷される荷重を測定するロードセル装置と、 前記固定圧子の上方に位置し、固定圧子に対して上下方
   向に移動自在な移動圧子を備えた加圧駆動装置とを備
   え、 前記加圧駆動装置には、前記移動圧子を下方向に付勢す
   るバネ部材が介装されており、移動圧子を下方向に一定
   速度で降下させることにより、成形体に対して下方向に
   一定速度で荷重を加えて、成形体の圧壊強度をロードセ
   ル装置によって測定するように構成したことを特徴とす
   る圧壊強度測定装置。
2. 【請求項２】 成形体を固定圧子上に載置して、その上
   方から、上下移動自在な移動圧子を下方向に降下させ
   て、移動圧子を下方向に付勢するバネ部材を介して、成
   形体に対して下方向に一定速度で荷重を加えることによ
   り、成形体の圧壊強度を測定することを特徴とする圧壊
   強度測定方法。