JPH05126714A - 粘度測定装置 - Google Patents

粘度測定装置

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JPH05126714A
JPH05126714A JP3313792A JP31379291A JPH05126714A JP H05126714 A JPH05126714 A JP H05126714A JP 3313792 A JP3313792 A JP 3313792A JP 31379291 A JP31379291 A JP 31379291A JP H05126714 A JPH05126714 A JP H05126714A
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JP
Japan
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pulse motor
die
address
memory
torque
Prior art date
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Pending
Application number
JP3313792A
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English (en)
Inventor
Masaaki Inoue
政明 井上
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複雑な機構を用いることなく、廉価に、しか
も振幅および振動周波数を簡単に変更できる粘度測定装
置を提供する。 【構成】 パルスモータで一方のダイに回転力を付与す
る。パルスモータは、その複数の相にそれぞれ与える信
号を1組とした信号パータンを時系列に変化させて回転
される。その時系列に変化する1組の信号パターンの複
数ステップ分はメモリに記憶される。このメモリを順次
アクセスしてパルスモータを回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はゴムなどの粘性や弾性を
測定する装置に係り、とくに生ゴムを加硫する際の粘弾
性を測定する粘弾性測定装置に好適な装置に関する。
【0002】
【従来の技術】粘弾性測定装置は、上部ダイおよび下部
ダイの間に形成される試料室に例えば生ゴムを充填し、
生ゴムを加熱して加硫しつつ一方のダイに正弦振動回転
運動(たとえば1度〜3度程度の回転角振動)を与え、
このとき生ゴムを介して他方のダイに伝達されるトルク
を検出することにより、生ゴムの加硫条件の適否などを
判定するのに使用される。
【0003】このような粘弾性測定の原理を簡単に説明
する。図6は下部ダイに与える回転角変位Dと、上部ダ
イに発生するトルクTを示すグラフである。変位Dで示
されるような正弦振動回転運動を下部ダイに与えると、
位相差δだけ遅れて上部ダイにトルクTが発生する。図
7は試料の粘性力Fr、試料の弾性力Fe、位相差δ、
トルクTの関係を示すベクトル線図である。試料が生ゴ
ムの場合、加硫が進むにつれて粘性力Frが減少し、弾
性力Feが増加する傾向にあり、また、位相差δは弾性
力Feが大きいほど小さくなる。図8はこのような特性
を示すグラフであり、経過時間とともにトルクTは大き
く、位相差δは小さくなり、トルクTが飽和すると位相
差δも飽和することを示している。
【0004】以上から、粘弾性測定装置を用いて位相差
δとトルクTを検出することにより、各種特性を持つ生
ゴムを加硫する際の最適条件を簡単に調査できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の装置にあっては、モータの回転運動をカム機
構や偏心リンク機構などを用いて機械的に正弦振動回転
運動に変換するようにしているから、機構が複雑で、振
幅(回転角度)の精度を出すためには装置が高価になる
という問題がある。また、正弦振動運動の振幅を変更す
るためにはカム形状やリンク形状を変更する必要があ
り、実質的に振幅を変更して試験を行うことが難しかっ
た。
【0006】本発明の目的は、複雑な機構を用いること
なく、廉価に、しかも振幅を簡単に変更できる粘度測定
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】本発明に係る粘度測定装
置は、上部ダイおよび下部ダイの間に形成される試料室
に試料を充填し、一方のダイに回転力を与えたときに前
記試料を介して他方のダイに伝達されるトルクを検出す
るものであって、一方のダイに回転力を与えるパルスモ
ータと、このパルスモータの複数の相にそれぞれ与える
信号を1組とした信号パータンを時系列に変化させるこ
とによりパルスモータの回転特性を制御するモータ駆動
回路とを備え、モータ駆動回路は、時系列に変化する1
組の信号パターンを複数ステップ分記憶したメモリを有
し、このメモリを順次アクセスしてパルスモータを回転
させるものである。
【0008】
【作用】メモリを順次アクセスする。これにより、各ス
テップ単位にメモリに記憶されている1組の信号パター
ンを順次出力してパルスモータを駆動する。メモリに記
憶される各ステップ単位の1組の信号パターンの組合せ
を変更すればパルスモータの回転特性を簡単に変更でき
る。
【0009】
【実施例】図1〜図5により、本発明を粘弾性測定装置
に適用した一実施例について説明する。図2は粘弾性測
定装置の全体構成を示す正面図である。テーブル1の下
面には、例えば5相パルスモータ2と、その回転を例え
ば1/10に減速する減速機3とが装着されている。テ
ーブル1の上面には略円筒状の下枠台4が設置され、減
速機3の出力軸に連結された回転軸5はテーブル1に設
けられた軸受6で支承される。回転軸5の上面には下部
ダイ7が接続され、ダイ7の底部にはヒータ8が上部に
は温度センサ9が内蔵されている。
【0010】またテーブル1の上面には一対の支柱10
が立設され、その支柱10に横架されたクロスヨーク1
1にはエアシリンダ12が設置されている。エアシリン
ダ12のシリンダロッド11aはクロスヨーク11を貫
通して下方に延在し、その先端にクロスヘッド13が支
持されている。したがって、クロスヘッド13はエアシ
リンダ12により昇降可能である。クロスヘッド13の
下面には略円筒状の上枠台14が設置され、この上枠台
14内に回転軸15が軸受16により回転可能に支承さ
れている。回転軸15の下面には上部ダイ17が接続さ
れ、上部ダイ17の上部にはヒータ18が下部には温度
センサ19が内蔵されている。クロスヘッド13の右端
にはトルク検出用ロードセル20が設置され、回転軸1
5の上部から水平に延設される腕21の先端がトルク検
出用ロードセル20に係合される。なお、ロードセル2
0には校正用重錘22が吊持可能とされ、クロスヘッド
13を所定位置まで上昇させると自動的に重錘22がロ
ードセル20に作用する。
【0011】図1はパルスモータ2の制御回路と粘弾性
測定回路を示す図である。30はCPUであり、その出
力側にはパルスモータ駆動回路40が接続されている。
パルスモータ駆動回路40は、CPU30に内蔵のアド
レスカウンタの出力端子に接続されるバッファ41と、
アドレスカウンタで指定されるアドレスが順次にアクセ
スされると、各アドレスごとに記憶されている一組の信
号のパターンを順次に出力するプログラマブルメモリ4
2と、プログマブルメモリ42から出力される信号のパ
ターンにしたがって、10個の出力端子から5相パルス
モータ2のA相〜E相のそれぞれの端子に駆動電流を出
力する電力制御回路43とを有する。なお、図1のパル
スモータ2の結線はいわゆるペンタゴン結線と呼ばれる
ものである。
【0012】プログラマブルメモリ42の各アドレスに
は、図3に示すようにパルスモータ2の各相ごとに与え
る信号パターンが書込まれている。図3のパターンの縦
軸は5相パルスモータ2の端子に接続された電力制御回
路43の各端子を、横軸はパルスモータのステップ数を
示し、図3に示した一組の信号パターンの組合せは、ス
テップ0〜ステップ19ごとに等回転角度ずつパルスモ
ータを回転する場合を示している。
【0013】ここで、粘弾性測定に際しては、上述した
ように下部ダイに正弦振動回転運動を与える必要があ
り、パルスモータ2を各ステップごとに等回転角度で駆
動する方式は採用できない。そこで、プログラマブルメ
モリ42がその最小アドレスから最大アドレスに向って
順次にアクセスされるとき、たとえば図4に符号Daで
示すように、π/2〜3π/2の範囲で変位D0〜Dmax
だけ回転変位するように(矢印UP)、各ステップごと
の一組の信号パターンを決定して記憶する。そして、最
大アドレスまでアクセスしたらアドレスカウンタをカウ
ントダウンさせ、最大アドレスから最小アドレスに向か
って順次にアクセスして変位Dmax〜D0まで回転変位さ
せる(矢印DOWN)。このような方式により、プログ
ラマブルメモリ42を最小アドレスと最大アドレスとの
間で繰り返しアクセスすることにより、図6に示すよう
な正弦振動回転変位Dを下部ダイに与えることができ
る。例えばプログラマブルメモリ42の0番地〜100
0番地までには振幅を1度にした場合の信号パターン
が、1001番地〜3000番地までには振幅を3度に
した場合の信号パターンが記憶される。この場合、振幅
1度の最小アドレスは「0」番地、最大アドレスは「1
000」番地であり、振幅3度の最小アドレスは「10
01」番地、最大アドレスは「3000」番地である。
【0014】また図1において、50は粘弾性測定回路
を示している。この粘弾性測定回路50は、トルク検出
用ロードセル20の出力を増幅する増幅器51と、正側
のトルク値のピーク値をホールドするピークホールド回
路52と、負側のトルク値のピーク値をホールドするピ
ークホールド回路53と、ピークホールド回路52,5
3の出力と増幅器51のアナログ出力をデジタル信号に
変換するA/Dコンバータ54とを備え、A/Dコンバ
ータ54はCPU30に接続されている。
【0015】このような粘弾性測定装置では、概略、次
のようにして測定が行なわれる。試料として例えば生ゴ
ムを下部ダイ7の上面に載置し、昇降用シリンダ12に
よりクロスヘッド13を降下すると、試料SMは上部ダ
イ17と下部ダイ7との間で挟圧される。この状態で、
温度センサ9,19で温度をモニタしながらヒータ8,
18で試料SMを所定の温度まで加熱しつつ、モータ2
で下部ダイ7に回転トルクを与え、試料SMの粘弾性の
変化にに応じて変化する上部ダイ17に発生するトルク
をロードセル20で検出する。
【0016】図5は、CPU30内に格納された粘弾性
試験の処理プログラムを示すフローチャートである。ス
テップS1において、正弦振動の振幅(回転角度であ
り、図4のDmax)を読み込み、ステップS2におい
て、読み込んだ回転角に対応するアドレスカウンタの最
小アドレスと最大アドレスを読み込む。ステップS3に
おいて装置の起動(測定開始)が判定されるとステップ
S4でパルスモータ2を起動し、ステップS5で回転変
位のゼロクロス点を検出する。これは、現在指定されて
いるアドレスが最小アドレスと最大アドレスの中間アド
レスであるかを判定することにより検出できる。ゼロク
ロス点が検出されると、ステップS6において、A/D
コンバータ54からピークトルク値Tpと、現在のトル
ク値Tcとを読取って所定の領域に記憶し、ピークホー
ルド回路52,53をリセットする。
【0017】次いでステップS7に進み、トルク値が飽
和したかを判定し、飽和していなければステップS8に
おいて、アドレスカウンタのアドレスが最小値か最大値
かを判定する。最小値であればステップS9においてア
ドレスカウンタをカウントアップするようにセットし、
最大値であればアドレスカウンタをカウントダウンする
ようにセットしてステップS5に戻る。ステップS6で
トルクが飽和していると判定される場合には、ステップ
S10に進み、パルスモータ2を停止させて試験を終了
する。
【0018】試験終了後、各ゼロクロス点で読み込まれ
たピークトルク値TpとそのときのトルクTcとの差か
ら、周知の演算により各ゼロクロス点における位相差δ
を求める。そして、各ゼロクロス点の位相差δと現在の
トルク値Tcにより図8に示すようなグラフを描き、生
ゴムの加硫条件が最適であるかを判定する。
【0019】このような手順によれば、パルスモータ2
を用いてきわめて簡単に下部ダイに正弦振動回転運動を
与えることができる。また、最小アドレスと最大アドレ
スの間での変位Dmaxを任意に設定することができるか
ら、回転角度を簡単に変更できる。さらに、使用するア
ドレス数を増やすことにより回転分解能も容易に上げる
ことができるとともに、アドレスカウンタの増加速度を
変えることによって容易に振動周波数を変更することが
できる。
【0020】さらにまた、プログラマブルメモリ42が
最小アドレスから最大アドレスに向って順次にアクセス
されるとき、たとえば図4のπ/2〜5π/2の範囲で
変位D0〜Dmax〜D0のように回転変位するごとくプロ
グラマブルメモリ42に記憶する一組の信号パターンを
設定してもよい。この場合、最大アドレスに到達したと
き、最小アドレスに向けてアドレスカウンタをカウント
ダウンするのではなく、最大アドレスから最小アドレス
に一気に戻り、再び最小アドレス〜最大アドレスに向け
てアドレスカウンタをカウントアップするようにしても
よい。
【0021】なお、下部ダイが同一方向に回転するよう
に、プログラマブルメモリ42に記憶する一組の信号パ
ターンの時系列パターンを設定すれば、図1,2に示し
た粘弾性測定装置をムーニー試験機として使用できる。
また、プログラマブルメモリ42に粘弾性測定用の信号
パターンとムーニー試験用の信号パターンをそれぞれ記
憶しておき、用途に応じて選択できるようにすれば、1
台の装置で粘弾性試験とムーニー試験の両方を実施で
き、コストパフォーマンスの高い装置を提供できる。
【0022】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、パルスモータで一方のダイに回転力を与えるよう
にし、パルスモータはメモリに予め記憶された信号パタ
ーンにしたがって駆動するようにしたので、メモリに記
憶する信号パターンを変更するだけで容易に振幅などが
変更できるとともに、機械的なガタがなく高精度な測定
が可能となる。さらに、メモリのアクセス速度を変更す
れば振動周波数も容易に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を粘弾性測定装置に適用した場合のトル
ク検出回路とステップモータ駆動回路を示す回路図
【図2】図1の制御回路で駆動制御される粘弾性測定装
置の正面図
【図3】プログラマブルメモリに記憶する信号パターン
の一例を示す図
【図4】プログラマブルメモリに記憶された信号パター
ンによるパルスモータの具体的な回転変位を示す図
【図5】粘弾性測定手順例を示すフローチャート
【図6】粘弾性測定原理を説明するグラフ
【図7】粘性力、弾性力、位相差、トルクを説明するベ
クトル線図
【図8】位相差δとトルクTの時間変化を示す図
【符号の説明】
2 パルスモータ 7 下部ダイ 8,18 ヒータ 9,19 温度センサ 12 昇降シリンダ 13 クロスヘッド 17 上部ダイ 20 トルク検出用ロードセル 40 パルスモータ駆動回路 42 プログラマブルメモリ 43 電力制御回路 50 トルク検出回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部ダイおよび下部ダイの間に形成され
    る試料室に試料を充填し、一方のダイに回転力を与えた
    ときに前記試料を介して他方のダイに伝達されるトルク
    を検出する粘度測定装置において、前記一方のダイに回
    転力を与えるパルスモータと、このパルスモータの複数
    の相にそれぞれ与える信号を1組とした信号パータンを
    時系列に変化させることにより前記パルスモータの回転
    特性を制御するモータ駆動回路とを備え、前記モータ駆
    動回路は、前記時系列に変化する1組の信号パターンを
    複数ステップ分記憶したメモリを有し、このメモリを順
    次アクセスして前記パルスモータを回転させるように構
    成したことを特徴とする粘度測定装置。
JP3313792A 1991-10-31 1991-10-31 粘度測定装置 Pending JPH05126714A (ja)

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JP3313792A JPH05126714A (ja) 1991-10-31 1991-10-31 粘度測定装置

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JP3313792A Pending JPH05126714A (ja) 1991-10-31 1991-10-31 粘度測定装置

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5346620A (en) * 1976-10-12 1978-04-26 Hitachi Ltd Controller for pulse motor
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