JPH0344535A - Rotary viscometer with digital display - Google Patents

Rotary viscometer with digital display

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JPH0344535A
JPH0344535A JP17947989A JP17947989A JPH0344535A JP H0344535 A JPH0344535 A JP H0344535A JP 17947989 A JP17947989 A JP 17947989A JP 17947989 A JP17947989 A JP 17947989A JP H0344535 A JPH0344535 A JP H0344535A
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JP
Japan
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rotor
rotation
signal
average value
data
Prior art date
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Pending
Application number
JP17947989A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Sekiguchi
関口 宏治
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TOKI SANGYO KK
Original Assignee
TOKI SANGYO KK
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Publication date
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Publication of JPH0344535A publication Critical patent/JPH0344535A/en
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  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To stabilize the display of a signal and to make the measurement correct by sampling an output signal of a signal converter every rotating angle equally dividing the rotation of a driving shaft to an even number, and displaying the average value of the data of the even number corresponding to the rotating period. CONSTITUTION:When a pulse motor 32 is rotated at constant speeds, an electric signal proportional to the viscosity torque of a sample solution is sent out from a rotary differential transformer 33. A counter 36 counts this electric signal. Supposing that the counting number of the counter 36 is N/2n, the detecting data of the viscosity is A/D converted and sampled by 37 for every angles correctly dividing one rotation of a rotor into 2n. The sampling data is stored in a stack 38. The data within the stack 38 is integrated to obtain the average value by an average value arithmetic unit 39. The average value is output to a display device 41. Accordingly, in this structure, the sine variation which is inevitably superimposed with the measuring value can be completely removed. thereby making it possible to stabilize the display of the signal and to read the correct measuring value.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は試料液と接触して回転駆動せしめる円筒あるい
はコーン形のロータに試料液の粘性によって発生する抵
抗トルクを、ロータ軸と駆動軸の間に介装した渦巻ばね
の角変位または板ばねの歪から試料液の粘度を電気信号
に変換して測定するようにしたデジタル表示付き回転式
粘度計に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention applies resistance torque generated by the viscosity of the sample liquid to a cylindrical or cone-shaped rotor that is brought into contact with the sample liquid and driven to rotate. The present invention relates to a rotational viscometer with a digital display that measures the viscosity of a sample liquid by converting it into an electrical signal from the angular displacement of a spiral spring or the strain of a leaf spring interposed therebetween.

[従来の技術] 従来この種の粘度計として、試料液の粘性によって発生
する抵抗トルクを渦巻ばねで釣合わせ、ロータ軸が駆動
軸に対して角変位するときの角変位量から粘度測定する
方式の粘度計を引例して以下に従来技術を説明する。
[Prior art] Conventionally, this type of viscometer uses a method in which the resistance torque generated by the viscosity of the sample liquid is balanced by a spiral spring, and the viscosity is measured from the amount of angular displacement when the rotor shaft is angularly displaced relative to the drive shaft. The prior art will be explained below with reference to the viscometer of .

この方式の粘度計では、その測定の動作原理(定ずり速
度方式)は第2図に示すように、駆動モータ(例えばシ
ンクロナスモータ)(1)の回転駆動軸(2)に目盛板
(3)を取付け、該駆動軸(2)の下端(2°)にばね
(4)を介してロータ軸(5)を接続すると共に、該ロ
ータ軸(5)の下端には粘度を測定しようとする試料液
(6)中に浸漬するロータ(7)が取付けられている。
In this type of viscometer, the principle of operation (constant shear rate method) is as shown in Figure 2. ), connect the rotor shaft (5) to the lower end (2°) of the drive shaft (2) via the spring (4), and measure the viscosity at the lower end of the rotor shaft (5). A rotor (7) is attached which is immersed in the sample liquid (6).

一方、前記ロータ軸(5)には、目盛板(3)の上方に
延出する指針(8)が取付けられ、駆動軸(2)とロー
タ軸(5)の相対的な角変位量を目盛板(3)上の指針
(8)の位置によって読取ることができる。
On the other hand, a pointer (8) extending above the scale plate (3) is attached to the rotor shaft (5), and the scale indicates the relative angular displacement between the drive shaft (2) and the rotor shaft (5). It can be read by the position of the pointer (8) on the plate (3).

このような構成により、前記ロータ(7)の回転に伴い
、試料液の粘性によってロータ(7)に発生するトルク
を、渦巻ばね(4)の弾性力で釣合うようにロータ軸(
5)が、駆動軸(2)に対して角変位するときの角変位
量から、前記試料液(6)の粘度が測定できる。すなわ
ち、渦巻ばね(4)のねじつばね常数、ロータ(7)の
寸法、および、その回転数がきまれば、目盛板〔3)上
の指針(8)の指度は前記試料液(6)の粘度に比例し
、指針(8)の指度により試料液粘度を求めることがで
きる。
With this configuration, as the rotor (7) rotates, the torque generated in the rotor (7) due to the viscosity of the sample liquid is balanced by the elastic force of the spiral spring (4).
5) is angularly displaced with respect to the drive shaft (2), the viscosity of the sample liquid (6) can be measured from the amount of angular displacement. That is, if the screw spring constant of the spiral spring (4), the dimensions of the rotor (7), and its rotation speed are determined, the index of the pointer (8) on the scale plate [3] will be the same as that of the sample liquid (6). The viscosity of the sample liquid can be determined by the index of the pointer (8).

なお、第2図はロータとして単一円筒を用いた場合の測
定原理を示したが、ロータとしてコーン・プレートの組
合わせによる、いわゆるコーン・プレート方式の場合の
測定原理は第3図に示すようにロータ(7)の代わりに
コーン(7°)がロータ軸(5)に取り付けられ、静止
しているプレート(9)との間に試料液(10)が充填
される、第3図では、その他の部材は、第2図と同一部
材に対応させて同一の符号をつけて示しである。
Although Figure 2 shows the measurement principle when a single cylinder is used as the rotor, the measurement principle when the rotor is a combination of a cone and plate, the so-called cone-plate method, is as shown in Figure 3. In Fig. 3, a cone (7°) is attached to the rotor shaft (5) instead of the rotor (7), and a sample liquid (10) is filled between it and the stationary plate (9). Other members are shown with the same reference numerals corresponding to those in FIG. 2.

また、第4図はコーン(7°)と、プレート(9)周辺
の拡大図である。
Moreover, FIG. 4 is an enlarged view of the cone (7°) and the vicinity of the plate (9).

このような測定原理に基ずく粘度計には各種製品があり
、また、最近では、駆動軸(2)とロータ軸(5)との
相対的角変位量を目盛板(3)と指針(8)から目視で
読み取るのではなく、この変位角を機構内に組み込んだ
信号変換器で電気信号に変換して発信できるものも市販
されている。
There are various viscometer products based on this measurement principle, and recently, the relative angular displacement between the drive shaft (2) and the rotor shaft (5) can be measured using a scale plate (3) and a pointer (8). ), but there are also products on the market that can convert this displacement angle into an electrical signal using a signal converter built into the mechanism and transmit it.

この信号変換器の目的には、ロータリ・エンコーダ、あ
るいは、回転差動トランスなどが利用されている。
A rotary encoder or a rotary differential transformer is used for this purpose.

第5図は、このような信号変換器を内蔵した粘度計の1
例を示す構造図で(1)は変速機構付きのモータ、(2
)は回転駆動軸で、モータ出力軸(la)と軸継手(2
a)を介して係合して回転する。(5)はロータ軸で軸
の上部に渦巻ばね(4)が取り付けられ、渦巻ばね(4
)は、ばね中央がロータ軸(5)に固定、ばね外側の巻
端が駆動軸(2)から下方に延出する腕(12)に固定
される。したがって駆動軸(2)の回転により、腕(1
2)はロータ軸(5)の周囲を旋回するのでロータ軸(
5)は渦巻ばね(4)を介して回転が伝達されることと
なりロータ軸に負荷トルクがあれば、負荷トルクの大き
さに比例して駆動軸(2)と、ロータ軸(5)の間には
相対的角変位を生ずることになる。この角変位量を駆動
軸(2)の下端部と、ロータ軸(5)の上端部の間に介
装した信号変換器(13)により電気信号に変換して発
信する。なおロータ軸(5)の上端に嵌着したビン(5
a)が駆動軸(2)の下端面中央に設けた穴(図示せず
)に挿通されることによりロータ軸(5)の上端は振れ
止めされ、またロータ軸(5)の下部は、コの字型部材
(15b)に取り付けたピボット(14)と宝石軸受(
15)により軸支される。コの字型部材の下方に延長さ
れた軸(5b)の下端にコーン(7°)が取り付けられ
る。(9)は静止プレートである。
Figure 5 shows one of the viscometers equipped with such a signal converter.
In the structural diagram showing an example, (1) is a motor with a speed change mechanism, (2)
) is the rotational drive shaft, which is connected to the motor output shaft (la) and the shaft coupling (2).
a) to engage and rotate. (5) is the rotor shaft, and a spiral spring (4) is attached to the top of the shaft.
), the center of the spring is fixed to the rotor shaft (5), and the outer winding end of the spring is fixed to the arm (12) extending downward from the drive shaft (2). Therefore, the rotation of the drive shaft (2) causes the arm (1
2) rotates around the rotor axis (5), so the rotor axis (
5) means that rotation is transmitted via the spiral spring (4), and if there is a load torque on the rotor shaft, the rotation will be transmitted between the drive shaft (2) and the rotor shaft (5) in proportion to the magnitude of the load torque. will result in a relative angular displacement. This angular displacement amount is converted into an electrical signal by a signal converter (13) interposed between the lower end of the drive shaft (2) and the upper end of the rotor shaft (5), and is transmitted. Note that the bottle (5) fitted on the upper end of the rotor shaft (5)
a) is inserted into a hole (not shown) provided in the center of the lower end surface of the drive shaft (2), so that the upper end of the rotor shaft (5) is prevented from steadying, and the lower part of the rotor shaft (5) is The pivot (14) attached to the square-shaped member (15b) and the jewel bearing (
15). A cone (7°) is attached to the lower end of the shaft (5b) extending below the U-shaped member. (9) is a stationary plate.

このような構造の信号変換器を内蔵した粘度計は、例え
ば、第6図に示すようにロークリ・エンコーダを変換器
として使用する場合は、変換器出力をパルス・カウンタ
(22)(インクリメンタル・エンコーダの場合)によ
り、角変位量をパルス・カウントすることにより、ある
いはデコーダ(22)(アブソリュート・エンコーダの
場合)で変換することにより、また、回転差動トランス
を変換器として使用する場合は、変換器出力をA/D変
換器(24)により変換して、デジタル値で表示器(2
3)に表示したり、あるいはプリンタに印字記録するな
ど適当な表示、記録方法が採用されているのが従来のこ
の種の粘度計の構成、機能であった。なお第6図中で(
21)は粘度計本体、(25)は回転数設定器、(26
)は粘度計に装着する試料液を定温保持するための循環
恒温水槽を示す。
For example, when a viscometer with a built-in signal converter with such a structure is used as a converter, as shown in Fig. 6, the converter output is converted to a pulse counter (22) (incremental encoder ), by pulse counting the angular displacement, or by converting it with the decoder (22) (in the case of an absolute encoder), or by converting the angular displacement when using a rotary differential transformer as a converter. The output of the device is converted by the A/D converter (24) and displayed as a digital value on the display (24).
3) The configuration and function of this type of viscometer has been to employ an appropriate display and recording method, such as displaying the information on the screen or printing it on a printer. In addition, in Figure 6 (
21) is the viscometer body, (25) is the rotation speed setting device, (26
) indicates a circulating constant temperature water bath to maintain a constant temperature of the sample solution attached to the viscometer.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら回転式粘度計では、ロータが単一円筒、二
重円筒あるいはコーン・プレートなど、いずれの場合も
実際の加工・組立誤差により、駆動軸(2)と、ロータ
軸(5)間の角変位量が、不安定に変動を生じ、このた
め、第6図の表示器(23)に表示されるデジタル値が
、例えば3桁の表示とすれば、最小位桁の表示値がかな
りの幅で変化して作業者が読み取りに困難を感すること
がある。これの原因として典型的な原因を1〜2例示し
、また、その不安定な変動の発生する状況を以下に説明
する。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in a rotational viscometer, whether the rotor is a single cylinder, double cylinder, or cone plate, due to actual machining and assembly errors, the rotor may be different from the drive shaft (2). The amount of angular displacement between the rotor shafts (5) fluctuates unstablely, and for this reason, if the digital value displayed on the display (23) in Fig. 6 is a 3-digit display, the minimum The displayed values of the digits may vary widely, making it difficult for the operator to read them. One or two typical causes of this will be listed below, and the situation in which the unstable fluctuations occur will be explained below.

これまで角変位検出方式で説明してきたので以降の説明
も角変位検出方式を例示して示す。不安定な変動の原因
としてはロータの理想状態からのずれによって発生する
ものと、粘度計機構内の駆動軸とロータ軸の相対的芯ず
れによって発生するものと大別して考えることができる
Since the angular displacement detection method has been described so far, the following explanation will also be given using the angular displacement detection method as an example. The causes of unstable fluctuations can be roughly divided into two types: those caused by deviation of the rotor from the ideal state, and those caused by relative misalignment between the drive shaft and rotor shaft within the viscometer mechanism.

ロータとしてコーン・プレート方式の場合を例示する。An example of a cone-plate type rotor is shown below.

第8図はプレートjこ対しコーンの回転軸が垂直な理想
状態で回転している場合を示す。
FIG. 8 shows a case in which the cone is rotating in an ideal state in which the axis of rotation is perpendicular to the plate j.

先ず第8図の場合は、ロータ周辺のギャップGは、角度
αは比較的小さいので近似的にG=rα ローフ表面の線速度は v = r ω したがって、ずつ速度γは γ= v / G : rω/rα =ω/α 液の粘性係数なηとすると、発生トルクTは3α で表わされる。この式から理想状態では、時間的な変動
要因はないことが判かる。
First, in the case of Fig. 8, the gap G around the rotor is approximated by G = rα since the angle α is relatively small, and the linear velocity of the loaf surface is v = r ω.Therefore, the speed γ is γ = v / G: rω/rα = ω/α If η is the viscosity coefficient of the liquid, the generated torque T is expressed as 3α. From this equation, it can be seen that in an ideal state, there are no temporal fluctuation factors.

つぎに、第9図はプレートが上記第8図の理想状態から
角度δ8で傾斜し、かつ、コーンの軸線が回転軸に対し
角度δ2だけ傾斜している状態で振れ廻る場合を想定す
る。第8図の理想状態に対し第9図に示すように理想か
ら偏倚した場合のロータ発生トルクを考える。ただしろ
、δ2はαに比べ微小角とする。
Next, FIG. 9 assumes that the plate is tilted at an angle δ8 from the ideal state shown in FIG. 8, and the cone axis swings around at an angle δ2 with respect to the rotation axis. Let us consider the rotor generated torque when the ideal state shown in FIG. 8 deviates from the ideal as shown in FIG. However, δ2 is a small angle compared to α.

ロータ周辺のギャップG(θ、t)は、方位角θ、時間
t、ロータの回転角速度ωとすればG(θ、t)=ra
−rδ、 cosθ−rδzcos(θ−ωt) ずり速度γ(θ、t)は γ (θ、1)= r ω (α−δl CO3 θ−δ、C08 ( θ−ωtN α −δ 首  COS θ 一δ2 C08 ( θ−ωt) すり抵抗トルクT (1) は 一δz  Co5 ( θ−ωt) 一δ、C05 ( θ−ωt)。
The gap G (θ, t) around the rotor is given by azimuth θ, time t, and rotational angular velocity ω of the rotor, then G (θ, t) = ra
−rδ, cosθ−rδzcos(θ−ωt) Shear rate γ(θ, t) is γ (θ, 1)= r ω (α−δl CO3 θ−δ, C08 (θ−ωtN α −δ neck COS θ one δ2 C08 (θ-ωt) The sliding resistance torque T (1) is - δz Co5 (θ-ωt) - δ, C05 (θ-ωt).

(δ 、+62 O8 ωt) O8 θ dθ 一δz  sin  ωt ln θ ここで δ 1+62 COS  ωt=a δz  sin ωt=b と置くと、 積分記号内の式の分母は a−(acos  θ+bsin  θ)=α−ψ7弓
耳7 cos (θ−β) ここで β=jan−’ であり、 α〉〉ψ57訂 の条件が成立する ことから α − す7巧F cos ( θ−β ) 括弧内筒3項以下は微小なので省略すると括弧内筒1項
は理想状態の粘性トルクと同じであり、第2項が理想状
態から偏倚することにより発生する増加成分と見なすこ
とができる。増加成分をToとすると δl′+261 δ、COS ωt+δ!” CO5”  ωt 1ηωR3 (δl′+62”)+2δ1δx CO8(AJ tす
なわち第9図の状態では増加成分は傾斜角δ1、δ2に
よる固定成分と、変動成分より成り、いずれも微小量と
見られるが、変動成分は1回転を1周期とする正弦変動
になることが判る。
(δ , +62 O8 ωt) O8 θ dθ - δz sin ωt ln θ Here, if we set δ 1+62 COS ωt=a δz sin ωt=b, the denominator of the equation in the integral sign is a-(acos θ+bsin θ)=α -ψ7 Bow ears 7 cos (θ-β) Here, β=jan-' and the condition of α〉〉ψ57th edition is established, so α - 7 skillF cos (θ-β) 3 terms in parentheses Since the following description is minute, it will be omitted. The first term in the parentheses is the same as the viscous torque in the ideal state, and the second term can be regarded as an increasing component generated when the second term deviates from the ideal state. If the increasing component is To, δl'+261 δ, COS ωt+δ! ``CO5'' ωt 1ηωR3 (δl'+62'') + 2δ1δx CO8 (AJ t, that is, in the state shown in Figure 9, the increasing component consists of a fixed component due to the inclination angles δ1 and δ2, and a variable component, both of which are seen to be minute amounts, It can be seen that the fluctuation component is a sine fluctuation with one rotation as one period.

つぎに、粘度計機構内の駆動軸とロータ軸の芯ずれに原
因する変動の発生を第1O図に示す。図において(O3
)はロータ軸の回転中心、(0゜)は駆動軸の回転中心
、(4)は渦巻ばね、(E)は渦巻ばね(4)の外側固
定端である。ロータ軸中心(01)と駆動軸中心(0,
)が偏心してずれていると、渦巻ばね(4)の外側固定
端(E)は、(0□)を中心とする回転軌跡(CTI)
上を旋回することになる。このことは相対的にはロータ
軸中心(OI)を固定し渦巻ばね外側固定端(E)をロ
ータ軸中心(0,)と駆動軸中心(0□)の芯ずれ量(
ε)を半径とする円(CT。
Next, FIG. 1O shows the occurrence of fluctuations caused by misalignment between the drive shaft and rotor shaft in the viscometer mechanism. In the figure (O3
) is the rotation center of the rotor shaft, (0°) is the rotation center of the drive shaft, (4) is the spiral spring, and (E) is the outer fixed end of the spiral spring (4). Rotor shaft center (01) and drive shaft center (0,
) is off-centered, the outer fixed end (E) of the spiral spring (4) will have a rotational trajectory (CTI) centered at (0□).
It will rotate above. Relatively speaking, this means that the rotor shaft center (OI) is fixed and the spiral spring outer fixed end (E) is misaligned between the rotor shaft center (0,) and the drive shaft center (0□).
A circle (CT) whose radius is ε).

)上を駆動軸の回転に同期して動かすことと同等であり
、ロータ軸は、駆動軸の等速回転に重畳した φ= (ε/Ro)sin  ωt の揺動を受けることになる。
) is equivalent to moving the upper part in synchronization with the rotation of the drive shaft, and the rotor shaft is subjected to the oscillation of φ=(ε/Ro) sin ωt superimposed on the constant rotation of the drive shaft.

以上のように、ロータ軸にはロータ回転に伴い変動成分
を伴った粘性トルクと、駆動軸側からは揺動成分を伴っ
た駆動力を受けることになる。
As described above, the rotor shaft receives a viscous torque with a fluctuation component as the rotor rotates, and a driving force with a swing component from the drive shaft side.

方、第2図、第3図、第5図、に示すようにロータ軸は
、ロータを含む質量がバネで釣られた構造であり、ロー
タに接する試料液による減衰効果が働いているが、回転
方向の共振振動系を形成している。したがって上記した
ロータ回転に伴い回転に同期して発生する変動負荷トル
ク、変動駆動力が強制力となり、また粘度測定の条件、
とじて共振周波数近傍のロータ回転速度を選ばざるを得
ないような場合には、共振のために、かなり顕著な振動
を発生し第7図に示すごとく測定信号に正弦的変動が現
われることがある。
On the other hand, as shown in Figures 2, 3, and 5, the rotor shaft has a structure in which the mass including the rotor is suspended by a spring, and there is a damping effect due to the sample liquid in contact with the rotor. This forms a resonant vibration system in the rotational direction. Therefore, the fluctuating load torque and fluctuating driving force generated in synchronization with the rotation of the rotor described above become forcing forces, and the conditions for viscosity measurement,
In cases where it is necessary to select a rotor rotation speed close to the resonant frequency, resonance may generate quite significant vibrations, and sinusoidal fluctuations may appear in the measured signal as shown in Figure 7. .

本発明は上記した従来の回転式粘度計の欠点を除去し、
安定、かつ正確に粘度測定を可能にする信号表示を安定
化させたデジタル表示付き回転式粘度計を提供すること
を目的とする。
The present invention eliminates the drawbacks of the conventional rotational viscometer described above,
An object of the present invention is to provide a rotational viscometer with a digital display that has a stabilized signal display that enables stable and accurate viscosity measurement.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明の粘度計においては
、変速機付きモータと、試料液粘性により発生するトル
クを電気信号に変換する信号変換器と、上記モータの出
力軸、あるいは該出力軸に係合し回転駆動する駆動軸の
1回転を偶数20等分割する回転角度毎に、粘度測定デ
ータをサンプリングするトリガ信号を作る回転角度検出
手段と、サンプリングした測定データをスタックして貯
える20個のスタックと、スタック内のデータを積算し
て平均値を求める演算器と、得られた平均値を一時貯溜
するレジスタと、レジスタ内の平均値を表示する表示器
、およびこれらに付属する回路とから構成され、粘度計
の1回転を20等分する回転角度毎にサンプリングした
データの平均値を出力表示するようにした。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the viscometer of the present invention includes a motor with a transmission, a signal converter that converts torque generated by sample liquid viscosity into an electric signal, and the above-mentioned a rotation angle detection means for generating a trigger signal for sampling viscosity measurement data at every rotation angle that divides one rotation of the output shaft of the motor or a drive shaft engaged with the output shaft into an even number of 20; 20 stacks that store measured data in stacks, a calculator that integrates the data in the stacks and calculates the average value, a register that temporarily stores the obtained average value, and a display that displays the average value in the register. The viscometer is configured to output and display the average value of data sampled at each rotation angle that divides one rotation of the viscometer into 20 equal parts.

[作用] 前記の構成による本発明の回転式粘度計では、モータを
定速回転させると、ロータ回転に伴う試料液の粘性トル
クがロータに発生し、この粘性トルクに比例した電気信
号を発信する。この電気信号には、上に詳説したように
、ロータ1回転を1周期とする規則的な正弦変動成分が
含まれているが、駆動軸1回転を2n等分割する回転角
度毎に電気信号をA/D変換してサンプリング、すなわ
ちロータ回転の1周期を20等分する各点のデータをサ
ンプリングして20個のスタックに貯え、その平均値を
出力することにより、正弦変動成分を除去して安定な表
示、あるいはプリンタ記録をすることができる6駆動軸
回転に伴い新しいデータがサンプリングされる毎にスタ
ックに加えられるので、その平均値は常に駆動軸回転1
周期に相当する区間の移動平均を表示出力することとな
り、このために指示が安定化する。
[Function] In the rotational viscometer of the present invention having the above configuration, when the motor is rotated at a constant speed, viscous torque of the sample liquid is generated in the rotor as the rotor rotates, and an electric signal proportional to this viscous torque is transmitted. . As explained in detail above, this electrical signal contains a regular sinusoidal fluctuation component whose period is one rotation of the rotor. By performing A/D conversion and sampling, that is, sampling the data at each point that divides one cycle of rotor rotation into 20 equal parts, storing it in 20 stacks, and outputting the average value, the sinusoidal fluctuation component is removed. New data is added to the stack every time the drive shaft rotates, so the average value is always equal to 1 drive shaft rotation.
The moving average of the interval corresponding to the period is displayed and output, and therefore the indication is stabilized.

〔実施例] 以下、図面に基ずいて本発明に好適な実施例を例示して
詳しく説明する。
[Example] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be explained in detail based on the drawings.

第1図は本願発明粘度計の第1実施例の構成要部を示す
図で、この実施例は時系列パルス信号でパルスモータを
駆動し、このパルスを処理して、サンプリングトリガ信
号を作る回転角度検出手段を有する。(31)は粘度計
本体を示し、駆動源としてパルスモータ(32)、およ
び変位角を電気信号に変換する信号変換器として回転差
動トランス(33)を内蔵する。回転数設定器(34)
で粘度計の回転数を設定すると、その設定信号により、
パルスゼネレータ(35)はクロック(30)からのク
ロックパルスを分周して、パルスモータを指定速度で回
転させるために必要なパルスレートの駆動パルスを発信
してパルスモータを回転させる。一方、駆動パルスはカ
ウンタ(36)により計数され、カウンタ(36)はあ
らかじめ定められた計数値に達すると回転差動トランス
(33)の信号をサンプリングするためのサンプリング
・タイミング信号を発信してリセットされて再び計数開
始する。カウンタの計数値をN / 2 nとすること
により、ロータ1回転を正確に20等分する角度毎に粘
度計測データをサンプリングすることになる。(37)
は回転差動トランスのアナログ信号をA/D変換する変
換器である。このようにしてサンプリングされた粘度計
測データはスタック(38−1)に入力されると同時に
、それ以前にスタックの各番地(38−1)、(38−
2)、・・ (38−2n)に入っていた各計測データ
はそれぞれ(38−2)、(38−3)、・・ (38
−2n)の番地に一斉にシフトし、最後の番地(38−
2n)に入っていた計測データは捨てられる。このよう
にしてロータ1回転を2n等分する各回転角における計
測データがスタック内に保持され、新しくサンプリング
されたデータが入る毎に最も古いデータが捨てられるこ
とになる。スタック内の各データはクロ・7り(30)
からの一定時間毎に平均値演算器(39)で平均値が求
められ、求められた平均値はレジスタ(40)に入って
いる古いデータをリフレッシュして書き込まれる。この
レジスタ(40)内のデータをリフレッシュ毎に表示器
(41)に表示、あるいは必要によりプリンタに出力し
て記録させることもできる。
FIG. 1 is a diagram showing the main components of the first embodiment of the viscometer of the present invention. In this embodiment, a pulse motor is driven by a time-series pulse signal, and this pulse is processed to generate a sampling trigger signal. It has angle detection means. (31) indicates the viscometer main body, which includes a pulse motor (32) as a driving source and a rotary differential transformer (33) as a signal converter for converting a displacement angle into an electric signal. Rotation speed setting device (34)
When you set the rotation speed of the viscometer, the setting signal will cause
The pulse generator (35) divides the clock pulses from the clock (30) and transmits drive pulses at a pulse rate necessary to rotate the pulse motor at a specified speed, thereby rotating the pulse motor. On the other hand, the drive pulses are counted by a counter (36), and when the counter (36) reaches a predetermined count value, it sends out a sampling timing signal to sample the signal of the rotary differential transformer (33) and resets it. counting starts again. By setting the count value of the counter to N/2n, viscosity measurement data is sampled at every angle that accurately divides one rotation of the rotor into 20 equal parts. (37)
is a converter that A/D converts the analog signal of the rotary differential transformer. The viscosity measurement data sampled in this way is input to the stack (38-1), and at the same time, it is input to each address (38-1), (38-1) of the stack.
2),... Each measurement data contained in (38-2n) is (38-2), (38-3),... (38
-2n) all at once, and then shift to the last address (38-
The measurement data contained in 2n) is discarded. In this way, measurement data at each rotation angle that divides one rotation of the rotor into 2n equal parts is held in the stack, and the oldest data is discarded every time newly sampled data is input. Each data in the stack is black 7ri (30)
The average value is calculated by the average value calculator (39) at regular intervals from then on, and the calculated average value is written by refreshing the old data stored in the register (40). The data in this register (40) can be displayed on the display (41) every time it is refreshed, or can be output to a printer and recorded if necessary.

このようにして得られた平均値データは、第7図に示す
ように(図では1周期を8等分した場合を示す)、1周
期に相当する20個のデータが常に平均され、新しい1
個のデータがサンプリングされる毎に最も古いデータ1
個が捨てられるので平均値を取る区間がπ/nの回転位
相毎に移動する、いわゆる移動平均値として表示、記録
されるので、正弦的変動成分を完全に除去することがで
きる。
As shown in Fig. 7, the average value data obtained in this way is obtained by constantly averaging 20 pieces of data corresponding to one period, and creating a new one.
The oldest data 1 every time data is sampled
Since the average value is discarded, the interval in which the average value is taken is displayed and recorded as a so-called moving average value that moves every rotational phase of π/n, so that the sinusoidal fluctuation component can be completely removed.

また、第11図は本発明粘度計の第2実施例のサンプリ
ングのトリガ信号を発生する回転角度検出手段を示す0
本実施例においてはモータ出力軸に全周を2n等分割す
る角度毎にスリットを設けた円板(17)を取り付けて
該円板の外縁を挟んで前記20等分割する角度毎のスリ
ットを検出する検出器(18)を設けて目的とするサン
プリングトリガ信号を作る。その他の構成は第1実施例
と同様である。
Further, FIG. 11 shows a rotation angle detection means for generating a trigger signal for sampling in a second embodiment of the viscometer of the present invention.
In this embodiment, a disk (17) with slits provided at every angle dividing the entire circumference into 2n equal parts is attached to the motor output shaft, and the slits at each angle dividing the circumference into 20 equal parts are detected by sandwiching the outer edge of the disk. A detector (18) is provided to generate the desired sampling trigger signal. The other configurations are the same as in the first embodiment.

なお、本発明は前記両実施例に限定されるものではなく
、変速機構としてギヤ変速機を用いたシンクロナスモー
タなどの等速モータを駆動源とし、このモータの出力軸
、あるいは、それに結合する駆動軸に取り付けた円板上
のスリットあるいは磁性マークを用いて光学的、磁気的
あるいは機械的に2n等分割した回転角度を検出してサ
ンプリングトリガ信号を得ることも、また、時系列パル
ス信号の場合は、パルスモータではなく、DCサーボモ
ータなどを位相同期ループ形周波数変調(PLL制御)
して時系列パルス信号で安定化した回転制御系を用いて
、パルス信号を処理してサンプリングトリガ信号を得る
ようにすること、あるいは駆動軸回転速度設定から逆算
して1回転所要時間(T)を20等分する時間(T・/
2n)毎にサンプリングトリガ信号を内蔵タイマによっ
て発信することも容易に実施することができる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and may be applied to a drive source that uses a constant velocity motor such as a synchronous motor that uses a gear transmission as a transmission mechanism, and that is connected to the output shaft of this motor or to the output shaft of this motor. It is also possible to obtain a sampling trigger signal by optically, magnetically, or mechanically detecting the rotation angle divided into 2n equal parts using a slit or magnetic mark on a disk attached to the drive shaft. In this case, use phase-locked loop frequency modulation (PLL control) instead of a pulse motor, such as a DC servo motor.
Using a rotation control system stabilized with time-series pulse signals, the pulse signal can be processed to obtain a sampling trigger signal, or the time required for one rotation (T) can be calculated backwards from the drive shaft rotation speed setting. Time to divide into 20 equal parts (T・/
It is also possible to easily transmit a sampling trigger signal every 2n) using a built-in timer.

また、粘性トルクの信号変換器に対しては回転差動トラ
ンスやエンコーグなどの角変位検出方式に限らず、ピエ
ゾ効果、6n歪、あるいはストレンゲージなどの応力検
出方式にも、またロータについて言えば、単一円筒方式
、二重円筒方式など、あらゆるロータ方式について本発
明の要旨を変えることなく、実施することができる。
In addition, for viscous torque signal converters, there are not only angular displacement detection methods such as rotary differential transformers and encoders, but also stress detection methods such as piezo effect, 6n strain, and strain gauges. , single cylinder system, double cylinder system, etc., the present invention can be implemented without changing the gist of the invention.

[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来
の回転式粘度計で回転の条件によって測定値に重畳して
不可避的に現われる正弦的変動成分を完全に除去するこ
とができるので、正確な測定値を読み取ることができ、
次のような効果が得られる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to completely eliminate the sinusoidal fluctuation component that inevitably appears superimposed on the measured value depending on the rotational conditions in a conventional rotational viscometer. so you can read accurate measurements,
The following effects can be obtained.

■粘度計の測定操作を行なう作業者にデータを読み取り
易くする。
■Make data easier to read for workers who operate the viscometer.

■測定値がばらつかないので、作業者に不安感を与えな
い。
■Since the measured values do not vary, it does not cause anxiety to the worker.

■粘度計取り扱いの非熟練者でも容易に操作できる。■Easy to operate even by inexperienced users of viscometers.

■ロータ精度や、粘度計各部の精度を無暗に高めること
を要さないので、粘度計製品価格を低減できる。
■The cost of the viscometer product can be reduced because it is not necessary to increase rotor accuracy or the accuracy of each part of the viscometer.

■粘度計としての製品品位を高めることができる■粘度
測定中に経時的に試料液の粘度が変化するような特性の
粘性液に対しても測定データは、ロータ1回転で全デー
タが入れ替わるのでレスポンスを損なうことはない。
■The quality of the product as a viscometer can be improved.■Even for viscous liquids whose characteristics are such that the viscosity of the sample liquid changes over time during viscosity measurement, all measurement data is replaced with one rotation of the rotor. No loss of response.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図・・・本発明の回転式粘度計の第1実施例の全体
構成図 第2図・・・従来の円筒形ロータを有する回転式粘度計
の動作原理図 第3図・・・従来のコーン・プレート形ロータを有する
回転式粘度計の動作原理 図 第4図・・・コーン・プレート部の拡大図第5図・・・
従来の信号変換器を内蔵した回転式粘度計本体の縦断面
図 第6図・・・従来の回転式粘度計の全体構成図第7図・
・・信号変換器よりの出力測定値第8図・・・コーン・
プレートの理想的状態の拡大図 第9図・・・コーン・プレートの理想的状態から偏倚し
た状態の拡大図 第10図・・ロータ軸と駆動軸が偏心した状態における
動作図 第11図・・本発明の回転式粘度計の第2実施例の本体
の縦断面図 (30)はクロック、(31)は粘度計本体、(32)
はパルスモータ、(33)は回転差動トランス、(34
)は回転数設定器、(35)はパルスゼネレータ、(3
6)はカウンタ、(37)はA/D変換器、(38)は
スタック、(39)は平均値演算器、(40)はレジス
タ、(41)は表示器である。
Fig. 1: Overall configuration diagram of the first embodiment of the rotational viscometer of the present invention Fig. 2: Diagram of the operating principle of a conventional rotational viscometer having a cylindrical rotor Fig. 3: Conventional Figure 4 is a diagram of the operating principle of a rotary viscometer with a cone-plate rotor. Figure 5 is an enlarged view of the cone-plate section.
Figure 6 is a vertical cross-sectional view of the main body of a rotary viscometer with a built-in conventional signal converter. Figure 7 is an overall configuration diagram of a conventional rotary viscometer.
・・Output measurement value from the signal converter Fig. 8 ・・Cone・
Figure 9 is an enlarged view of the ideal state of the plate. Figure 10 is an enlarged view of the cone plate in a state deviated from the ideal state. Figure 11 is an operation diagram when the rotor shaft and drive shaft are eccentric. A vertical cross-sectional view of the main body of the second embodiment of the rotational viscometer of the present invention (30) is the clock, (31) is the viscometer main body, (32)
is a pulse motor, (33) is a rotating differential transformer, (34
) is the rotation speed setting device, (35) is the pulse generator, (3
6) is a counter, (37) is an A/D converter, (38) is a stack, (39) is an average value calculator, (40) is a register, and (41) is a display.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  デジタル表示付き回転式粘度計において、ロータを定
速回転で駆動する駆動軸の1回転を偶数等分割する回転
角度毎にサンプリングのタイミング信号を発生するため
の回転角度検出手段と、上記ロータの回転に伴って発生
する粘性抵抗トルクを電気信号に変換する信号変換器を
内蔵し、上記駆動軸の1回転を偶数等分割する回転角度
毎に上記信号変換器からの出力信号をサンプリングして
得られる1回転1周期に相当する偶数個数のデータの移
動平均値をつくる手段を有し、もって上記移動平均値を
粘度測定結果として、表示出力することにより、測定信
号表示を安定化させることを特徴とするデジタル表示付
き回転式粘度計。
A rotational viscometer with a digital display includes a rotation angle detection means for generating a sampling timing signal at each rotation angle that divides one rotation of a drive shaft that drives the rotor at a constant speed into even numbers, and rotation of the rotor. It has a built-in signal converter that converts the viscous resistance torque that occurs due to It is characterized by having means for creating a moving average value of an even number of data corresponding to one cycle of one rotation, and by displaying and outputting the moving average value as a viscosity measurement result, the measurement signal display is stabilized. Rotational viscometer with digital display.
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