JP3503341B2 - 粘度測定装置 - Google Patents

粘度測定装置

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JP3503341B2
JP3503341B2 JP13885696A JP13885696A JP3503341B2 JP 3503341 B2 JP3503341 B2 JP 3503341B2 JP 13885696 A JP13885696 A JP 13885696A JP 13885696 A JP13885696 A JP 13885696A JP 3503341 B2 JP3503341 B2 JP 3503341B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、ゴムなどの試料の
粘性抵抗を測定する粘度測定装置に関する。 【0002】 【従来の技術】ムーニー粘度測定装置は、互いに対向し
て離接される上部および下部ダイスと、例えば下部ダイ
スを貫通する軸を有し、両ダイスにより形成される試料
室内で回転されるロータとを備え、試料室に試料を充填
して加熱した後にロータを回転させ、試料の粘性抵抗に
よってロータに作用する反トルクをロードセルなどの検
出器で検出し、その検出出力を試料の粘性抵抗として得
るものである。 【0003】このような粘度測定装置におけるロータを
回転させるための回転機構の例を図3に示す。図3に示
すように、ロータ34の回転軸にはウォームギア30が
取り付けられており、このウォームギア30がウォーム
軸35に取り付けられたウォーム36と噛合している。
ウォーム軸35はウォーム36の両端において軸受4
1,42により軸支されている。ウォーム軸35にはギ
ア37が取り付けられており、このギア37はモータ3
1の軸に取り付けられたギア38と噛合している。ウォ
ーム軸35の左端にはスラストベアリング39を介して
U字ばね40が取り付けられており、右端にはウォーム
軸35の移動量を電気的に検出する差動トランス33お
よびウォーム軸35の移動量を目視するためのダイヤル
ゲージ32が取り付けられている。 【0004】モータ31を駆動すると、ギア38,37
が回転し、これによりウォーム軸35が回転する。ウォ
ーム軸35が回転することによりウォーム36およびウ
ォームギア30が回転し、ロータ34が回転する。ロー
タ34が回転することにより、試料による反トルクがロ
ータ34に作用するため、ウォーム軸35がこの反トル
クにより図3の右方に移動してU字ばね40がたわむ。
このウォーム軸35の移動量は差動トランス33および
ダイヤルゲージ32により計測される。そして差動トラ
ンス33によるウォーム軸35の移動量と、U字ばね4
0のばね定数とに基づいて、ムーニー値である粘性抵抗
を測定する。ムーニー値を測定した後、モータ31の駆
動を停止すると、U字ばね40に作用していた軸力がな
くなるため、U字ばね40の回復力および試料の復元力
によりウォーム軸35が図3の左方に移動する。そして
この際の試料の復元力が、ムーニー値の任意の値または
0となるまでの時間を測定し、この時間を応力緩和時間
として計測する。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
3に示す装置においては、U字ばね40のたわみ量が検
出するトルクに加算されるため、試料のムーニー値が大
きいほど、U字ばね40のたわみも大きくなり、試料の
応力緩和測定時において試料の復元力に比較してU字ば
ね40の回復力が大きく作用し、試料の応力緩和特性を
正確に検出することができない。また、U字ばね40が
たわむにつれてその反力が大きくなりつつウォーム軸3
5に作用するため、ウォーム36とウォームギア35と
の摩擦力が試験中に変化する。これにより、検出される
試料の粘性抵抗も変化するため、ムーニー値を精度よく
検出することができなかった。 【0006】本発明の目的は、試料のムーニー値および
応力緩和特性を精度よく測定できる粘度測定装置を提供
することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図1
を参照して説明すると、請求項1の発明は、互いに対向
して離接され当接時に試料室を形成する上部および下部
ダイス1,2と、いずれか一方のダイス2を貫通する軸
4b,5を有し、試料室3内で回転されるロータ4と、
ロータ4を回転する回転機構7,8,11と、軸5に
転可能に支承された腕部10と、腕部10に当接し、試
料室3内に試料を充填してロータ4を回転させた際の、
試料の粘性抵抗によってロータ4に作用する反トルクを
検出する検出手段12と、回転機構7,8,11を駆動
してロータ4を回転させ、試料の粘性抵抗によりロータ
4に作用する反トルクを検出手段12により検出して試
料の粘性抵抗を測定し、粘性抵抗の測定に引き続き、ロ
ータ4の回転を停止し、試料の応力緩和によりロータ4
に作用する反トルクを検出手段12により検出して試料
の応力緩和を測定する測定制御手段13とを備え、測定
制御手段13は、ロータ4の停止にあたり、ロータ4が
逆回転しないように上記回転機構の目標回転数または回
転角度をゼロに設定して回転機構を制御する。 【0008】 本発明によれば、測定制御手段13が回
転機構7,8,11を駆動することによりロータ4が回
転する。ロータ4が回転すると、試料室3の試料の粘性
抵抗によりロータ4に作用する反トルクが検出手段12
により検出され、これにより試料のムーニー値が測定さ
れる。試料のムーニー値の測定に引き続き、測定制御手
段13は回転機構7,8,11の駆動を停止してロータ
4の回転も停止する。これにより試料の応力緩和による
反トルクが検出手段12により検出されて、試料の応力
緩和が測定される。ロータ4を静止させる際に、ロータ
4が逆回転しないように回転機構7,8,11の目標回
転数または回転角度がゼロに設定される。 【0009】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。 【0010】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態を説明する。図1は本実施の形態における粘
度測定装置の全体構成図である。図1に示すように、上
部ダイス1と下部ダイス2とが当接して試料室3が形成
されており、この試料室3内には例えばゴム製の試料が
充填される。上部ダイス1には上部ダイス1を加熱する
ヒータ1aと、上部ダイス1の温度を検出する測温抵抗
体などの温度検出器1bが取り付けられている。また、
下部ダイス2には下部ダイス2を加熱するヒータ2a
と、下部ダイス2の温度を検出する測温抵抗体などの温
度検出器2bが取り付けられている。 【0011】ロータ4は、試料室3内に挿入されるロー
タ本体4aと、この本体4aに連結される軸部4bとか
らなり、軸部4bが下部ダイス2を貫通して負荷軸5に
嵌入連結されている。 【0012】負荷軸5はギア7と一体とされ、ギア7に
ピニオンギア8が噛合している。ギア7は、ベアリング
9によって支持板10に回転可能に支承され、この支持
板10には、その回転軸心から偏心してサーボモータ1
1が取付けられている。このサーボモータ11の回転が
ピニオンギア8を介してギア7、すなわち負荷軸5に伝
達される。支持板10の一端に形成された加圧部10a
は別に固定されているロードセル12に当接され、ロー
ドセル12によりロータ4の反トルクが検出される。 【0013】温度検出手段1b,2b、上部ヒータ1
a、下部ヒータ2a、ロードセル12およびサーボモー
タ11は制御装置13と接続されている。この制御装置
13により上部ダイス1および下部ダイス2の温度調節
がなされるとともに、ロードセル12によるロータ4の
反トルクの検出およびサーボモータ11の回転制御が行
われる。 【0014】次に、本実施の形態の動作を図4のフロー
チャートを参照して説明する。まず、不図示の上昇機構
により上部ダイス1を上昇させ、ロータ本体4aの上下
に試料を配置する。上部ダイス1を下降させると、上部
ダイス1の下面がロータ本体4a上の試料を下方に押圧
して試料室3を形成し、この状態でヒータ1a,2aを
駆動して試料を加熱した後、サーボモータ11を駆動し
て、フローチャートのステップS1において、回転数を
例えば2rpmとしてロータ4を回転させる。そして、
ステップS2においてデータの採取を行う。これによ
り、試料の粘性抵抗によってロータ4に反トルクが作用
し、この反トルクがロードセル12にて検出され、試料
の粘性抵抗がムーニー粘度として測定される。そしてス
テップS3において所定時間が経過したか否かが判断さ
れ、警戒していない場合には、再度ステップS2に戻っ
て処理を繰り返す。この試料のムーニー粘度の測定結果
を図2に示す。 【0015】ステップS3が肯定されると、ステップS
4において、制御装置13により回転数が0rpmとな
るようにサーボモータ11を制御して、ロータ4の回転
を停止する。次いで、ステップS5において、より短い
サンプル時間間隔でデータの採取を行う。さらに、ステ
ップS6において検出される粘度がムーニー粘度の任意
の値または0となったか否かが判断される。ステップS
6が否定された場合は、ステップS5に戻って処理を繰
り返し、ステップS6が肯定された場合は処理を終了す
る。 【0016】ロータ4を停止する際、試料の反力により
ロータ4は逆回転しようとする。しかしながら、サーボ
モータ11は回転数が0rpmとなるように制御されて
いるため、ロータ4の回転を停止した際の試料の反力に
よりサーボモータ11は逆回転することがなく、これに
より図2の破線に示すように、モータ11が逆回転して
試料の反力が一瞬急激に減少することがなくなる。すな
わち、単にサーボモータ11への通電を遮断する場合に
はサーボモータ11の静止抵抗は小さく、モータ停止の
瞬間に図2の破線のような現象が生じるが、目標回転数
を0rpmとすることによりモータを通電状態で停止し
て、モータの静止抵抗を大きくすることができる。試料
の反力はロードセル12において検出されるが、これに
より図2の実線に示すように試料の応力緩和の状態を精
度よく検出することができる。 【0017】なお、上記実施の形態においては、サーボ
モータ11を使用し、サーボモータ11の回転数を0r
pmとなるように制御することにより、ロータ4の回転
を停止するようにしているが、ステップモータを使用
し、ロータ4の回転停止時において、ステップモータの
回転角度を0度となるように制御して、ロータ4の回転
を停止してもよい。また、ロータ4の回転を停止するた
めに、モータの電源を瞬間的に切断するようにしてもよ
い。なお、この場合は、試料の反力によりモータが瞬時
に逆回転する可能性があるため、一旦モータを数mse
c逆回転させた後に電源を切断することが好ましい。 【0018】 以上の実施の形態と請求項との対応にお
いて、サーボモータ11が回転機構を、支持板10が腕
部を、ロードセル12が検出手段を、制御装置13が測
定制御手段をそれぞれ構成する。 【0019】 【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、腕部に当接する検出手段により、試料の粘性抵抗
および応力緩和を測定するようにしたため、回転機構を
停止させても、従来の粘度測定装置のようにばねの反力
が検出されることがなくなり、試料の応力緩和を精度よ
く測定することができる。また、粘性抵抗の測定中にば
ねの反力が変化することもないため、試料の粘性抵抗を
精度よく測定することができる。また、ロータの停止時
に回転機構が逆回転しないようにすることにより、回転
機構を停止した際の粘性抵抗の急激な低下を防止できる
ため、試料の応力緩和を精度よく測定することができ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係る粘度測定装置の一実施の形態を示
す正面断面図 【図2】試料のムーニー粘度特性および応力緩和特性を
示す図 【図3】従来の粘度測定装置の回転機構の一例を示す正
面図 【図4】本発明に係る粘度測定装置の動作を説明するフ
ローチャート 【符号の説明】 1 上部ダイス 2 下部ダイス 3 試料室 4 ロータ 4a ロータ本体 4b ロータ軸部 5 負荷軸 11 サーボモータ 12 ロードセル
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−120373(JP,A) 特開 平8−68741(JP,A) 特開 昭48−50775(JP,A) 実開 平2−72958(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 11/14 G01N 33/44

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 互いに対向して離接され当接時に試料室
    を形成する上部および下部ダイスと、 いずれか一方のダイスを貫通する軸を有し、前記試料室
    内で回転されるロータと、 前記ロータを回転する回転機構と、 前記軸に回転可能に支承された腕部と、 該腕部に当接し、前記試料室内に試料を充填して前記ロ
    ータを回転させた際の、前記試料の粘性抵抗によってロ
    ータに作用する反トルクを検出する検出手段と、 前記回転機構を駆動して前記ロータを回転させ、前記試
    料の粘性抵抗により前記ロータに作用する反トルクを前
    記検出手段により検出して前記試料の粘性抵抗を測定
    し、該粘性抵抗の測定に引き続き、前記ロータの回転を
    停止し、前記試料の応力緩和により前記ロータに作用す
    る反トルクを前記検出手段により検出して前記試料の応
    力緩和を測定する測定制御手段とを備え、該測定制御手
    段は、前記ロータの停止にあたり、該ロータが逆回転し
    ないように前記回転機構の目標回転数または回転角度を
    ゼロに設定して該回転機構を制御することを特徴とする
    粘度測定装置。
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