JPH07128212A - 回転式粘度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】粘度計の駆動軸の回転、１回転中に複数回の指
度読取りを可能とする回転式粘度計を提供する。 【構成】円筒ロータ７と、回転駆動源である駆動機構１
１０と、円筒ロータ７に連結されるトルク検出軸および
駆動機構１１０によって回転駆動される駆動軸を有する
回転機構１００と、回転機構１００に含まれる２つの軸
における回転位相差を電気信号に変換し検出する位相差
検出機構１２０と、位相差検出機構１２０から出力され
た位相差に関する信号を用いて、被測定液６の粘度指度
を算出するとともに、駆動機構１１０の制御を行なう制
御部１３０と、制御部１３０で算出された粘度指度等を
表示する表示器１４０と、粘度測定における各種定数を
設定するとともに、外部からの指示を受け付けるキーボ
ード１５０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転式粘度計の粘度指
度検出結果を電気信号に変換する経済的な方式に関連し
て、時間計数手段によって測定結果を電気信号に変換
し、さらに、測定された値を処理して、安定した粘度測
定を行なうことができる回転式粘度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】化学工業、合成科学工業、製薬工業、食
品工業、油脂工業、塗料工業、繊維工業、化粧品工業等
において、液状の材料を主原料、あるいは副原料として
利用し、これに各種の加工を加えて製品を製造する際
の、反応管理、品質管理のために、各種の回転式粘度計
が広く使用されている。

【０００３】この回転式粘度計の測定原理を、図１１を
用いて説明する。図１１は、前記したような用途におい
て、現在、最も数多く使用されている回転式粘度計（例
えばＢ型粘度計）の測定原理を示している。

【０００４】従来の粘度計は、図１１に示すように、そ
の主な構成として、回転駆動源としての可変速度モータ
１と、可変速度モータ１に連結される出力軸２と、出力
軸２が貫通固着している角度目盛り３ａ’を刻設した目
盛り円板３とが含まれる。さらに、この粘度計には、出
力軸２の下端２′に装着されたスプリング４と、スプリ
ング４の下端に取付けられたロータ・ステム５と、ロー
タ・ステム５の下端に取付けられた、被測定液６に浸漬
した円筒ロータ７と、ロータ・ステム５上端に設けられ
たコの字型指針８とが含まれる。ここで、コの字型指針
８の上端は、目盛り円板３上の角度目盛り３ａ’を指す
ことが出来るように取付けられている。

【０００５】この従来の粘度計では、円筒ロータ７を、
粘度を測ろうとする被測定液６に浸漬する。その状態
で、可変速モータ１を一定速度で回転すると、円筒ロー
タ７に発生する被測定液６の粘性トルクに平衡する角度
まで、スプリング４が捻られる。この時のスプリング４
の捻れ角度と被測定液６の粘度は、比例関係にあること
から、コの字型指針８の先端８ａが示す、目盛り板指度
３ａ’を読み取ることによって、被測定液６の粘度を求
めることができる。

【０００６】ここで、測定値を得るためには、目盛り板
３上の指針指度３ａ’を、目盛り板３の回転中に読み取
らなければならない。一般的には、目盛り板３の回転数
の上限は、６０ｒｐｍ程度であるため、目視による指度
読取りは不可能ではないが、極めて不便であり、古くか
ら改善の必要性があった。さらに、最近では、粘度計の
遠隔操作、自動測定、測定結果の自動記録など、自動化
に関連した機能要求も現われている。したがって、従来
の目視による指針指度読取りでは、対応することが出来
なくなりつつあった。

【０００７】このため、目盛り円板３上の指針指度３
ａ’、すなわち、スプリング４の捻れ角度を、例えば、
回転型差動トランス、あるいは、ロータリ・エンコーダ
のような、角度を直接に電気信号に変換する信号変換器
を用いて、電気信号として発信し、この信号を適当な受
信器で受信して指度を表示、あるいは、記録させる自動
読取り方式の粘度計も、既に、レオメータなどの高価な
回転式粘度計では実用化されている。

【０００８】しかし、これらの信号変換器は、構造が複
雑でコスト的に高価になり、低価格の現場用回転式粘度
計には、採用できないと言う難点がある。

【０００９】このような状況を考慮して、本願発明者
は、図１２に示すような、目盛り板指度自動読取り装置
を備えた粘度計に関する発明を出願した（特願昭４９−
１１１２３６号公報）。ここに挙げられている自動読み
取り装置は、粘度測定状態で回転中の指針と、目盛り円
板のゼロ点の通過時間差を測定することを基本原理とす
るものであり、動作が安定している。さらに、このよう
な装置は、コスト的に安いこともあって、現在でも比較
的に低価格の回転式粘度計（例えば、Ｅ型粘度計など）
において、広く用いられている。

【００１０】この読み取り装置は、図１２に示すよう
に、可変速度モータ１に接続され、回転駆動される駆動
軸１２と、駆動軸１２に取付けられる目盛り板３と、ロ
ータ７に接続され、被測定液６の粘性抵抗によって発生
した粘性抵抗トルクに対して、図示省略した渦巻きばね
型のトルクスプリングが、バランスすることによって生
ずる捻れ角を検出するためのトルク検出軸１５と、トル
ク検出軸１５に固着してある指針８とを有する。

【００１１】さらに、この読み取り装置には、発光ダイ
オード１６とホト・トランジスタ１７から構成される光
学的検出器２組２００、２１０と、目盛り板３の下面に
設けられる遮光片３ａと、指針８に固着して設けられる
遮光片８ａとが含まれる。

【００１２】光学的検出器２００は、目盛り板３の下面
に設けた遮光片３ａが、また、光学的検出器２１０は、
指針８に固着して設けた遮光片８ａが、粘度計の駆動軸
１２およびトルク検出軸１５の回転と共に、発光ダイオ
ード１６とホト・トランジスタ１７間の空隙を通過する
ときの遮光を検出する。

【００１３】さらに、この読み取り装置では、ロータ７
を介して、トルク検出軸１５に被測定液６の粘性抵抗ト
ルクが加わらない状態で粘度計が動作している時、光学
的検出器２００、２１０が、同時に、それぞれの遮光片
３ａ、８ａの通過を検出するように位置決めして、取り
付けてある。

【００１４】光学的検出器２００、２１０の関係位置
を、予め、このように決めておけば、ロータ７を被測定
液６に浸漬して粘度測定する場合、光学的検出器２００
および２１０が、それぞれの遮光片３ａ、８ａの通過を
検出する時間的なタイミングは、駆動軸１２およびトル
ク検出軸１５の回転におけるねじれ角度に対応する。

【００１５】ロータ７の粘性抵抗トルクによって発生す
るトルクスプリングの捻れ角変位は、図１３の上２段に
示すように、光学的検出器２００および２１０の、それ
ぞれのホト・トランジスタ１６からパルス信号として発
信されるパルス信号の位相差θとして現われる。

【００１６】したがって、粘度計の指針指度を自動読み
取りするには、例えば、図１３下段に示すように、２つ
のホトトランジスタ１６からの信号をゲート信号とし
て、その間に出力される、駆動軸１２の回転数に対応し
て、予め定められている発振周波数のクロック・パルス
を計数する。

【００１７】ここで、パルスの発信周波数を、予め、駆
動軸１２の回転数に関係させておけば、計数されたパル
ス数は、ねじれ角度に対応しているので、従来の目盛り
板３の目視による指針指度読取りと同等の自動読取りが
可能になる。

【００１８】このような従来技術は、指針８と目盛り円
板３の通過時間差を、クロックパルスを計数すること
で、計測値を目盛り指度に対応させる方法であり、構造
が簡単、かつ低コストで安定動作の特徴がある。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、回転式粘度計の目盛り板３の１回転につ
き、１回しか指度読取りができない。そのため、粘度計
を、例えば、０．５ｒｐｍのような低速の回転数で運転
するような場合、最悪のときは運転開始後２分間待たな
いと最初の測定データが得られない。さらに、それ以後
も、２分間に１回しか指度の読取りが行なわれないとい
う不都合がある。

【００２０】さらに、このようにデータ密度が低い信号
変換方式であるために、粘度測定開始直後からの粘度測
定値を必要とするような測定目的の場合、例えば、硬化
反応速度が早い、２液混合型接着剤などの硬化時間特性
を粘度変化として測定するような場合には、全く測定が
できないという問題がある。

【００２１】本発明は、粘度計の駆動軸の回転、１回転
中に複数回の指度読取りを可能とする回転式粘度計を提
供することを課題とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、回転するロ
ータを被測定液に浸漬することにより、被測定液の粘度
を測定する回転式粘度計において、ロータと連結し、ロ
ータへ回転駆動力を伝達するトルク検出軸と、トルク検
出軸へ回転駆動力を伝達する駆動軸と、駆動軸とトルク
検出軸との間に設けられ、駆動軸とトルク検出軸とを弾
性的に連結する弾性部材と、駆動軸と連結し、ロータを
回転させるための回転駆動力を発生する回転駆動源と、
駆動軸の回転について、１８０゜当たりを、予め定めた
整数値で分割して得られた角度単位で、検出信号を出力
する第１の回転検出手段と、トルク検出軸の回転につい
て、１８０゜当たりを、予め定めた整数値で分割して得
られた角度単位で、検出信号を出力する第２の回転検出
手段と、第１および第２の回転検出手段からの出力信号
をそれぞれ取り込み、駆動軸とトルク検出軸との回転位
相差に対応する、それら出力信号間の時間間隔を検出す
る時間差検出手段と、検出された時間間隔から、被測定
液の粘性抵抗トルクに平衡する弾性部材の捻じれ量に対
応する粘度指度測定値を出力する数値処理手段と、出力
された粘度指度測定値を表示する表示手段とを有し、数
値処理手段は、時間差検出手段が検出した時間間隔を入
力として、粘度指度値を算出する粘度指度演算手段と、
算出された粘度指度値を、順次、測定データとして記憶
する記憶手段と、記憶されている測定データのうち、時
間的に新しい、予め定めた個数の測定データを読み出し
て、それらの平均値を算出し、粘度指度測定値として出
力する平均値演算手段とを有することを特徴とする回転
式粘度計によって達成することができる。

【００２３】

【作用】本発明を適用する回転式粘度計では、ロータ
を、粘度を測ろうとする被測定液に浸漬した状態で、回
転駆動源により、駆動軸を一定速度で回転させる。する
と、ロータに発生する被測定液の粘性トルクと、ロータ
に連結されたトルク検出軸と駆動軸とを連結している弾
性部材の弾性力とが平衡する角度まで、弾性部材が捻ら
れ、両軸の回転において位相差が生じる。この時、弾性
部材の捻れ角度と被測定液の粘度は、比例関係にあるこ
とから、このねじれ角度に対応する粘度指度を検出する
ことで、被測定液の粘度を求めることができる。

【００２４】本発明では、この粘度指度に対応した回転
位相差を、以下のように信号に変換し、自動的に粘度指
度を検出するものである。

【００２５】駆動軸が回転すると、第１の回転検出手段
は、予め定めた角度単位毎に、信号を出力する。また、
同時に、トルク検出軸の回転について、第２の回転検出
手段も、予め定めた角度単位毎に信号を出力する。ここ
で、角度単位は、１８０゜以下であるので、駆動軸また
はトルク検出軸１回転中に、２回以上の複数回、信号が
出力される。ただし、駆動軸とトルク検出軸との回転に
おいて、ねじれ角度に相当する位相差を生じるため、こ
れらの信号は、時間的にずれて出力される。

【００２６】時間差検出手段は、第１および第２の回転
検出手段から出力される、信号間の時間間隔を、１回転
中に複数回検出する。数値処理手段は、この検出された
時間間隔から、ねじれ角度に対応する粘度指度測定値を
出力する。

【００２７】数値処理手段においては、粘度指度演算手
段が、時間差検出手段により検出された時間間隔が得ら
れる毎に、その時間間隔に基づいて、粘度指度値を算出
する。記憶手段は、この算出された粘度指度値を測定デ
ータとして、順次、記憶する。

【００２８】平均値演算手段は、記憶されている測定デ
ータのうち、時間的に新しい、予め定めた個数の測定デ
ータを読み出して、それらの平均値を算出し、粘度指度
測定値として出力する。表示手段は、このようにして、
出力された粘度指度測定値を表示する。

【００２９】

【実施例】本発明を適用した粘度計の一実施例を、図を
用いて説明する。以下の説明における図中の符号は、同
一部分には同一符号を付してある。

【００３０】本実施例は、図１１によって説明された測
定原理により、粘度を測定するものであり、図１のブロ
ック構成図に示す機能ブロックを有する。

【００３１】本実施例は、図１に示されるように、被測
定液６の粘度を検出する円筒ロータ７と、回転駆動源で
ある駆動機構１１０と、円筒ロータ７に連結されるトル
ク検出軸および駆動機構１１０によって回転駆動される
駆動軸を有する回転機構１００と、回転機構１００に含
まれる２つの軸における回転位相差を電気信号に変換し
検出する位相差検出機構１２０と、位相差検出機構１２
０から出力された位相差に関する信号を用いて、被測定
液６の粘度指度を算出するとともに、駆動機構１１０の
制御を行なう制御部１３０と、制御部１３０で算出され
た粘度指度等を表示する表示器１４０と、粘度測定にお
ける各種定数を設定すると共に、測定開始／終了等を指
示する入力を外部から受け付けるキーボード１５０とを
有する。

【００３２】円筒ロータ７は、粘度を検出するために、
被測定液６に浸漬される。ここで、円筒ロータ７を用い
ているが、円錐形状のロータ等を用いても構わない。

【００３３】駆動機構１１０の構成を図２を用いて説明
する。図２は、本実施例を側面から見た図で、上部に取
付けられている駆動系の内部構造の概略を示している。

【００３４】駆動機構１１０には、図２に示すように、
駆動用パルスモータ２１と、その出力軸に取付けられて
いる駆動用タイミングプーリー２２と、プーリー２２に
掛けられるタイミングベルト２４と、タイミングベルト
２４によって回転駆動される、駆動軸（以下、回転主軸
と呼ぶ）２５に取付けられるプーリー２３とから構成さ
れる。さらに、駆動機構１１０には、図示されていない
パルスモータ２１用の給電装置が含まれる。

【００３５】駆動用パルスモータ２１は、粘度計として
重要な、円滑な回転を確保するために、基本ステップ角
度が小さいパルスモータを使用する。さらに、適宜、分
割数を大きくしたマイクロステップ駆動方式を利用し
て、電子的に多段変速が可能にしてある。

【００３６】回転機構１００の構成を図３を用いて説明
する。図３は、図２に示した本実施例の粘度計を正面か
ら見た内部構造の概略断面図である。

【００３７】回転機構１００には、図３に示すように、
プーリー２３等を介して、パルスモータ２１（図２参
照）によって駆動される中空の回転主軸２５と、回転主
軸２５を、その上下端の２箇所で、回転自在に支持する
ベアリング２６ａおよび２６ｂと、回転主軸２５の最下
端に取付けられる第１のコの字型連結部材２７とが含ま
れる。

【００３８】回転機構１００には、さらに、第１のコの
字型連結部材２７の下辺２７ａに設けられた宝石軸受け
２８と、宝石軸受け２８によって支持されるピボット３
０と、ピボット３０が下端に植え込まれているトルク検
出軸２９と、ピボット３０の上方でトルク検出軸２９に
連結されている第２のコの字型連結部材２７ｂと、第２
のコの字型連結部材２７ｂの下方２７ｃに設けられ、ロ
ータ・ステム５を介して円筒ロータ７に連結するトルク
検出軸連結部材２９ａとが含まれる。

【００３９】ここで、トルク検出軸２９は、中空の回転
主軸２５内部を、相互に接触することなく貫通して、そ
の上方に延出するものである。

【００４０】位相差検出機構１２０の構成を、図４を用
いて説明する。図４は、位相差検出機構１２０に直接、
関係する部分を含む、本実施例の概略を示す説明図であ
る。

【００４１】位相差検出機構１２０には、図４に示され
るように、中空の回転主軸２５の上端に取付けられるコ
の字型腕部材３１と、コの字型腕部材３１の上辺３１ａ
で、回転主軸２５と同軸上に設けられ、底面に小穴３２
ａを設けているカップ形状の振れ止め金具３２と、小穴
３２ａに挿通される、トルク検出軸２９の上端面２９ｂ
に植え込まれるピン３３と、トルク検出軸２９の上端部
近傍に取付けられる渦巻きばねの形状をしたトルクスプ
リング３４とが含まれる。

【００４２】ここで、トルクスプリング３４の外周巻き
端は、コの字型腕部材３１の内側３１ｂに係止される。
また、振れ止め金具３２とピン３３とは、トルク検出軸
２９のラジアル方向の振れを止める軸受けとして働く。

【００４３】さらに、位相差検出機構１２０には、回転
主軸２５の上方、コの字型腕部材３１の下部に取付けら
れる回転主軸遮蔽円板３５と、トルク検出軸２９上端に
植え込まれたピン３３の上方に取付けられるトルク検出
軸遮蔽円板３６と、それぞれの遮蔽円板３５、３６に設
けられる、以下に説明する光透過スリットの通過を検出
する光学的検出器２００および２１０とが含まれる。

【００４４】光学的検出器２００、２１０は、それぞ
れ、発光ダイオード１６と、受光素子ホト・トランジス
タ１７と、それらに必要な給電制御装置（図示せず）と
から構成される。発光ダイオード１６と受光素子ホト・
トランジスタ１７とは、それぞれの遮蔽円板３５、３６
を挟んで、上下に対向して設けられる。

【００４５】遮蔽円板３５、３６は、同一のもので、図
５に示すように、全周を偶数等分割した位置に、光透過
スリット（３５ａ…３５ｄ、３６ａ…３６ｄ）を設けて
いる。本実施例において、遮蔽円板３５、３６には、３
６０°を４等分する９０°毎の位置に光を透過するスリ
ットを設けるものとする。本発明においては、遮蔽円板
３５、３６における分割数、つまり、スリットの数は、
偶数であればこれに限らない。

【００４６】また、スリット（３５ａ…３５ｄ、３６ａ
…３６ｄ）の代わりに、指標（マーク）として、光を反
射する反射板や磁気部材の小片等を用いることもでき
る。ただし、この場合は、それぞれの指標の特性に合わ
せて、その指標の検出器を用いる必要がある。また、遮
蔽円板３５、３６を用いる代わりに、回転主軸２５およ
びトルク検出軸２９の軸表面に直接指標を付すか、また
は、それぞれの軸に固着した円筒を用いることもでき
る。

【００４７】光学的検出器２００および２１０は、それ
ぞれ、円筒ロータ７が無負荷で回転している状態におい
て、光学的検出器２００が、円板３５のいずれかの光透
過スリット（３５ａ…３５ｄ）の通過を検出する時点
と、光学的検出器２１０が、円板３６のいずれかの光透
過スリット（３６ａ…３６ｄ）の通過とを検出する時点
とが、同時であるような位置に配置する。

【００４８】本実施例の制御部１３０の構成を、図１を
用いて説明する。

【００４９】制御部１３０には、図１に示すように、予
め定めた周波数のクロックパルスを発生するクロック回
路１３１と、光学的検出器２００および２１０からの通
過検出パルスを増幅する増幅器１３２ａ、１３２ｂと、
増幅器１３２ａおよび１３２ｂからの出力をゲート信号
として、入力されたクロックパルスの出力を制御するゲ
ート回路１３２と、ゲート回路１３２から入力されるパ
ルスを計数するカウンタ１３３とが含まれる。

【００５０】制御部１３０には、さらに、パルスモータ
２１駆動のためにクロックパルスを用いて予め定めた周
波数を有するパルスを発生するプログラマブル分周器１
３６と、分周器１３６からのパルスを入力としてパルス
モータ２１の回転数を決定し、駆動するパルスモータド
ライバ１３５とが含まれる。

【００５１】ここで、パルスモータドライバ１３５は、
キーボード１５０からの信号によって指定された回転数
に相当するモータ駆動信号を、駆動機構１１０のパルス
モータ２１に与え、その回転運動を制御する。また、ク
ロック回路１３１は、このパルスモータ２１の回転数に
対応した、以下に説明する数２で与えられる、発振周波
数のクロックパルスを発生する。

【００５２】制御部１３０には、さらに、カウンタ１３
３で算出されたパルス数とパルスモータ２１の回転数と
に基づいて、被測定液６の粘度指度を算出する記憶装置
を含むマイクロコンピュータ１６０と、算出された粘度
指度を表示器１４０に表示するためのデスプレイインタ
ーフェース１３７と、キーボード１５０における粘度測
定の各種機能設定に関する入力を受け付けるキーボード
インターフェース１３８とが含まれる。

【００５３】マイクロコンピュータ１６０は、カウンタ
１３３で得られたパルス数およびパルスモータ２１の回
転数を示す信号に基づいて、粘度指度を算出する粘度指
度演算手段１６２と、以下に述べられる方法によって得
られるゼロシフト値を用いて、算出された粘度指度を補
正するゼロシフト補正手段１６４とを有する。

【００５４】マイクロコンピュータ１６０は、さらに、
ゼロシフト補正手段１６４により補正された粘度指度値
を測定データとして記憶すると共に、予め定めた個数だ
けの測定データが記憶されるように、時間的に古い測定
データを順次削除するデータ記憶手段１６６と、記憶さ
れている測定データのうち、予め定めた個数の測定デー
タを平均することで、最終的な粘度指度測定値を算出す
る平均値演算手段１６８とを有する。

【００５５】表示器１４０は、図１に示すように、制御
部１３０から出力される被測定液６の粘度指度測定値や
ロータ７の回転数等を表示する。また、制御部１３０か
ら出力される個々の粘度指度値等のデータは、外部での
粘度算出のために、そのまま出力しても構わない。

【００５６】以上説明したような構造を有する本実施例
によれば、円筒ロータ７の回転、ほぼ１回転中につき、
４回の粘度指度測定値を検出することができる。

【００５７】ここで、本実施例の使用に際しては、同じ
被測定試料の粘度測定を実施した場合、従来技術の粘度
計による粘度測定データと、本発明の粘度計による粘度
測定データが同一値になるように、いわゆる、測定の連
続性を確保することが望まれている。この連続性を確保
するために必要な、構造仕様を以下に述べる。

【００５８】本実施例のように、円筒ロータ７のほぼ１
回転中に、４回の読取りを可能にする粘度計では、遮蔽
円板の全周３６０°を４分割する、９０°毎に光透過ス
リット（３５ａ…３５ｄ、３６ａ…３６ｄ）を設けてい
る。そのため、上記の連続性を確保するには、トルクス
プリング３４のばね定数と、計数用クロックパルスの発
信周波数を見直す必要がある。

【００５９】すなわち、従来の粘度計では、トルクスプ
リング３４のバネ定数は、３１５°の捻れ角度に対し
て、フルスケールトルクを発生するように関係付けてい
た。そのため、本実施例の４分割、９０°の場合では、
トルクスプリング３４のばね定数を、例えば、捻れ角度
６０°の時にフルスケールトルクを発生するように、従
来のバネ定数の５．２５（＝３１５°／６０°）倍に改
める必要がある。

【００６０】ここで、９０°の角度範囲の全域を使用せ
ず、６０°をフルスケールトルクを発生する捻れ角度に
対応させるのは、粘度計調整作業に角度のマージンが必
要であるためである。もちろん、このマージンの角度を
減らして６５°、あるいは７０°等をフルスケールトル
クとすることも、マージン領域が狭いことによる粘度計
調整時の調整作業の難易を別にすれば十分に可能であ
る。

【００６１】さらに、クロックパルスの周波数は、従来
のＢ型あるいはＥ型粘度計の目盛り板３（図１２参照）
の目盛り分割仕様が、全周３６０°の内、３１５°の範
囲を１００％フルスケールとして、１００目盛りを刻ん
でいる。したがって、クロック・パルスの発振周波数ｆ
₀は、この場合の１目盛りを１／１０まで読み取るもの
とすれば、

【００６２】

【数１】

【００６３】とすることができる。ただし、ｎは、粘度
計回転速度（ｒｐｍ）である。

【００６４】したがって、このような従来型の粘度計と
のデータ互換性を考えると、本実施例において、クロッ
ク回路１３１の発信周波数は、角度範囲６０°をフルス
ケールトルクの範囲に選んだ場合、角度６０°が粘度計
としての指針指度のフルスケール１００％に対応するよ
うに決める必要がある。この場合のクロック周波数は、

【００６５】

【数２】

【００６６】を使用する必要がある。だだし、ｎは粘度
計回転速度（ｒｐｍ）である。

【００６７】本実施例の作用を、以下に説明する。

【００６８】本実施例の回転式粘度計では、円筒ロータ
７を、粘度を測ろうとする被測定液６に浸漬する。その
状態で、図２に示すような構成を有する駆動機構１１０
において、パルスモータ２１を一定速度で回転すると、
プーリー２２、２３およびタイミングベルト２４を介し
て、回転主軸２５が駆動される。

【００６９】回転主軸２５が回転すると、図４に示すよ
うに、回転主軸２５と、トルクスプリング３４によって
連結されているトルク検出軸２９および円筒ロータ７が
回転する。ここで、被測定液６の粘性トルクのため、そ
の粘性トルクに平衡する角度まで、トルクスプリング３
４が捻られる。この時のトルクスプリング３４の捻れ角
度と被測定液６の粘度は、比例関係にある。

【００７０】本発明は、このねじれ角度を、回転主軸２
５およびトルク検出軸２９に、それぞれ、連結されてい
る遮蔽円板３５、３６の光透過スリット３５ａ…３５
ｄ、３６ａ…３６ｄの通過を、光学的検出器２００、２
１０によって検出するものである。

【００７１】回転主軸２５およびトルク検出軸２９が回
転すると、遮蔽円板３５、３６が回転する。光学的検出
手段２００、２１０は、それぞれ、円板３５、３６を挟
んで上下に、投光軸、受光軸を合わせて配置した発光ダ
イオード１６とホトトランジスタ１７とを有している。
そのため、円板３５、３６の回転に従い、光透過スリッ
ト３５ａ…３５ｄ、３６ａ…３６ｄが、それらの光軸位
置に到達すると、発光ダイオード１６からの光は、光透
過スリットを通過し、ホトトランジスタ１７により受光
される。このようにして、光透過スリットのいずれか
が、光軸位置（検出点）を通過する毎に、光学的検出手
段は、パルス信号を発信する。

【００７２】ここで、円筒ロータ７を空中で空転させた
状態（円筒ロータ７に全く負荷トルクが加わっていない
完全無負荷状態）、すなわち、トルクスプリング３４が
捻りを受けずに回転している状態における、回転主軸遮
蔽円板３５およびトルク検出軸遮蔽円板３６に設けた光
学的検出器２００および２１０の発信パルスのタイムチ
ャートを図１４に示す。

【００７３】本実施例においては、図１４に示すよう
に、無負荷状態では、粘度計の回転とともに、駆動軸遮
蔽円板３５の光透過スリット（３５ａ〜３５ｄ）と、ト
ルク検出軸遮蔽円板３６の光透過スリット（３６ａ〜３
６ｄ）とが、それぞれの光学的検出器２００、２１０の
検出点を同時に通過して、いずれの光透過スリットにつ
いても、通過時間差が全く生じないような、配置関係に
しておくものとする。

【００７４】本実施例を用いて、粘度を測定する場合、
つまり、円筒ロータ７に粘性トルクが加わって、トルク
スプリング３４が捻られたまま回転する場合、光学的検
出器２００、２１０の出力は、図６上２段に示すような
ものとなる。すなわち、回転主軸遮蔽円板３５の光透過
スリット３５ａ…３５ｄのいずれかが通過してから、そ
れらのスリットに対応する、トルク検出軸遮蔽円板３６
の光透過スリットが通過するまでの時間差は、従来技術
の欄で説明したと同様に、トルクスプリング３４の捻れ
角度に比例する。

【００７５】ただし、従来技術とは異なり、本発明の粘
度計では、粘度計の円筒ロータ７のほぼ１回転につき、
遮蔽板の３６０°を分割した光透過スリットの個数に相
当する回数（本実施例では４回）の計測を行なうことが
できる。

【００７６】この光学的検出器２００、２１０からの出
力は、ゲート信号として、図１に示される、ゲート回路
１３２に入力される。ゲート回路１３２は、数２により
決定される発信周波数のクロックパルスをクロック回路
１３１から受信し、増幅器１３２ａおよび１３２ｂから
の信号をゲート信号として、カウンタ１３３へ出力する
クロックパルスの制御を行なう。

【００７７】具体的には、ゲート回路１３２は、図６に
示すように、最初、光学的検出器２００から出力され
る、それぞれの光透過スリットの通過検出信号（図６最
上段、パルス３５ａ〜３５ｄ）を受信した時点で、クロ
ック回路１３１から受信しているクロックパルスを、カ
ウンタ１３３へ出力し始める。次に、ゲート回路１３２
は、光学的検出器２１０からの光透過スリットの通過検
出を示す出力信号（図６中段、パルス３６ａ〜３６ｄ）
が入力された時点で、クロックパルスの出力を停止する
（図６最下段）。

【００７８】カウンタ１３３は、上記のように出力され
たクロックパルスの一群を計数する。ここで、クロック
パルスは、数２に示すように、駆動軸の回転速度と一定
の関係を持っている。したがって、この関係を用いて、
マイクロコンピュータ１６０は、この計数値から、後記
する手順によって粘度指度測定値を算出し、表示器１４
０に表示する。ここで、マイクロコンピュータ１６０に
おいては、粘度指度測定値だけでなく、用いられている
バネ定数などの各種定数に基づいて、粘度指度測定値か
ら、粘度を算出し、この結果を表示器１４０に表示する
ことも可能である。

【００７９】以上説明したように、従来の粘度計では、
目盛り板の１回転に１回しか目盛り読取りが出来なかっ
たのに対して、本発明では、円筒ロータ７のほぼ１回転
につき、全周を分割する光透過スリットの数だけ、粘度
指度を読み取ることができる。したがって、最初の測定
値の読取り表示に要する時間、および、その後の測定値
の読取り表示に要する時間を、光透過スリットの数をＮ
個とすれば、従来の粘度計での測定時間の１／Ｎに短縮
することができる。また、試料液粘度が短時間で変化す
るような測定であっても、粘度計１回転中の測定回数
を、従来の粘度計に比べて数倍の密度で測定出来るの
で、変化に追従した測定が充分にできる。

【００８０】本発明においては、上記したように、ロー
タ７の無負荷空転時の回転主軸遮蔽円板３５のスリット
通過と、トルク検出軸遮蔽円板３６のスリット通過が、
時間的に同時になるように、２つの通過検出手段２０
０、２１０の位置決めをすることが重要である（図１４
参照）。

【００８１】しかし、スリットの通過検出時間の測定に
おいて、粘度計ロータ７の１回転を１周期とする、周期
的なばらつきが現われ、同時通過調整が難しいというこ
とがある。

【００８２】また、試料液の粘度測定時においても、回
転主軸遮蔽円板３５のスリット通過からトルク検出軸遮
蔽円板３６のスリット通過までの通過時間差を、上記し
たクロック・パルス計数による指度読み取りによって求
めた指度を、そのまま表示すると、粘度計ロータ回転中
に、その１回転を周期とする周期的な粘度指度のばらつ
きを生ずる場合がある。

【００８３】これらのバラツキは、いずれも、以下に説
明するような粘度計の回転軸系に遮蔽円板３５、３６を
取付ける際に生じる偏芯に起因する。

【００８４】本発明では、軸系の偏芯に起因する原因
で、回転主軸遮蔽円板３５のスリット通過と、トルク検
出遮蔽円板３６のスリット通過の同時通過調整ができな
くても、また、通過時間差クロック・パルス計数による
計測データがばらついても、安定な粘度測定値を表示で
きるように、マイクロコンピュータ１６０において、算
出された粘度指度の補正および平均化を行なって、粘度
指度測定値を得ている。

【００８５】この作用を行なう、マイクロコンピュータ
１６０の作用を以下に説明する。

【００８６】一般的に言って、粘度計軸系の偏芯は、回
転軸系を構成する部品の精度、あるいは、粘度計の組み
立て精度を高めても、回転主軸２５に対するトルク検出
軸２９の相対的な同芯位置関係、および、トルク検出軸
２９の軸中心に対する遮蔽円板３６の同芯位置関係を厳
密に確保して組み立てることは非常に難しく、粘度計製
造上、ある程度の偏芯は避けることができない。

【００８７】本実施例において、粘度計の回転主軸２５
およびトルク検出軸２９の相互間、および、これらの軸
に対する遮蔽円板３５、３６の相対的な位置関係のずれ
によって、どのような指度のばらつきを生ずるかを説明
する。

【００８８】例えば、回転主軸遮蔽円板３５の配置が、
回転主軸２５の回転中心軸に対して同芯であるが、トル
ク検出軸遮蔽円板３６の中心が、前記回転中心軸から１
００μｍ（０．１ｍｍ）だけ偏芯している場合を想定す
る。

【００８９】この場合、回転主軸遮蔽円板３５の中心Ｃ
１と、トルク検出軸遮蔽円板３６の中心Ｃ２との位置関
係は、図７に示されるものである。図中の点Ｃ２１、Ｃ
２２、Ｃ２３、Ｃ２４は、円板３６の中心Ｃ２の、１／
４周期毎に変化した位置を示す。すなわち、回転主軸２
５が回転しても、回転主軸遮蔽円板３５の中心Ｃ１の位
置は変化しないが、トルク検出軸遮蔽円板３６の中心Ｃ
２は、回転主軸２５の回転に伴って、中心Ｃ１の回りの
１００μｍの半径の円軌跡上を振れ廻って回転するもの
である。

【００９０】トルク検出軸遮蔽円板３６の中心Ｃ２が、
回転主軸遮蔽円板３５の中心Ｃ１と通過検出手段２１０
の位置とを結ぶ直線（以下の説明では基準線と言う）を
通過する時（点Ｃ２１）を基準にして、トルク検出軸遮
蔽円板３６の回転に伴ってスリット３６ａ…３６ｄが、
通過検出手段２１０を通過するときの状態を考える。

【００９１】スリット３６ａが、図７（Ａ）の実線で示
すように、トルク検出軸遮蔽円板３６の同位相位置にあ
る場合（中心Ｃ２１）は、スリット３６ａは基準線上で
検出される。次に、トルク検出軸遮蔽円板３６が９０°
回転した位置では、トルク検出軸遮蔽円板３６の中心は
Ｃ２２に移動し、点線で示すようにスリット３６ｂは、
既に通過検出手段２１０を通り過ぎた位置にある。すな
わち、この場合の基準線を通り過ぎた中心角ψは、遮蔽
円板のスリット・トラック半径を３０ｍｍとすれば、

【００９２】

【数３】

【００９３】になる。

【００９４】次に、トルク検出軸遮蔽円板３６が回転し
て、図７（Ｂ）の実線で示すように、中心Ｃ２が基準線
に対して１８０°の位置（中心Ｃ２３）になると、スリ
ット３６ｃは、再び基準線上で検出される。更に、トル
ク検出軸遮蔽円板３６が基準線に対して２７０°位置ま
で回転すると、スリット３６ｄは、点線で示すように基
準線に到達する直前の位置に達する（中心Ｃ２４）。す
なわち、この場合の基準線までの中心角ψ′は、数３の
ψに対し、符号が反転しているが、全く同じ値、つま
り、ψ′＝−ψになる。

【００９５】このように、回転主軸２５の中心軸に対す
る、トルク検出軸遮蔽円板３６の偏芯によって、丁度１
８０°位相角を違えて、基準線に対する回転角の過剰、
不足が発生し、この回転角の過、不足がクロック・パル
ス計数の結果として、上記に述べたように、検出された
粘度指度がばらつく原因になるのである。

【００９６】本実施例では、トルクスプリング３４の撓
み角６０°を指度１００％のフルスケールに選んであ
る。そのため、上記で仮定した偏芯が存在すると、粘度
指度のばらつきの大きさ、つまり、フルスケール角度６
０°に対する数３の値によるばらつきの割合は、

【００９７】

【数４】

【００９８】となる。この値から、フルスケール１００
％に対して、±０．３％程度（変動幅０．６％程度）
の、大きな粘度指度のばらつきを生ずることが判る。

【００９９】このような大きな粘度指度のばらつきを生
ずる原因になった０．１ｍｍの偏芯は、この種の粘度計
の組み立てにおいて、決して過大な値ではなく、可成り
注意して組み立てた場合でも、この程度の偏芯を避ける
ことは難しい。

【０１００】以上の説明では、トルク検出軸遮蔽円板３
６の偏芯量０．１ｍｍ、偏芯方向がスリット３６ａと同
位相と仮定して説明した。もちろん、トルク検出軸遮蔽
円板３６だけでなく、回転主軸遮蔽円板３５にも偏芯状
態が存在する可能性がある。しかし、図４から判るよう
に、回転主軸遮蔽円板３５は回転主軸２９に直接に取り
付ける構造なので、トルク検出軸遮蔽円板３６の場合に
比べて偏芯量を桁違いに小さい値に制限して、組み立て
ることができる。従って、偏芯の問題としては、回転主
軸遮蔽円板３５の偏芯を無視して、トルク検出軸遮蔽円
板３６の偏芯に、集約して考えても差支えない。

【０１０１】トルク検出軸遮蔽円板３６の偏芯に限定し
て、更に、一般的な偏芯状態の場合について考える。

【０１０２】すなわち、図８に示すように、スリットト
ラック半径３０ｍｍのトルク検出軸遮蔽円板３６の偏芯
量がδｍｍ、トルク検出軸遮蔽円板３６の中心の偏芯方
向がスリット３６ａの基準線方向との成す角度をγとす
る（図７では、γの値がゼロの特別な場合に相当す
る）。

【０１０３】この場合、トルク検出軸２９の回転角θに
おいて、９０°回転毎の通過検出手段２１０に対する、
各スリットの通過の過不足を表す中心角ψは、次式で表
される。

【０１０４】

【数５】

【０１０５】すなわち、スリット３６ａは、回転主軸２
５の中心軸Ｃ１と通過検出手段２１０とを結ぶ基準線に
対して、トルク検出軸遮蔽円板３６の中心Ｃ２の成す角
がγの時に、基準線と、トルク検出軸２９の中心Ｃ２と
トルク検出軸遮蔽円板３６のスリット３６ａとを結ぶ直
線が平行になる。

【０１０６】この状態（θ＝０）では、トルク検出軸遮
蔽円板３６のスリット３６ａは通過検出手段２１０を通
りすぎた位置にあり、図８中ψ₁の角度は、数５より

【０１０７】

【数６】

【０１０８】で表される。

【０１０９】さらに、この位置からトルク検出軸２９が
回転して９０°ずつ、回転角が増した位置、すなわちθ
＝９０°、１８０°、２７０°の各回転位置における通
過検出手段２１０と各スリットの成す中心角は、それぞ
れ、数５から、９０°のとき、スリット３６ｂに対して

【０１１０】

【数７】

【０１１１】１８０°のとき、スリット３６ｃに対して

【０１１２】

【数８】

【０１１３】２７０°のとき、スリット３６ｄに対して

【０１１４】

【数９】

【０１１５】で表わされる。

【０１１６】これら数６〜数９の結果から判るように、
上記で想定した偏芯を有する粘度計が空転している状態
で、回転主軸遮蔽円板３５のスリット３５ａ〜３５ｄ
と、トルク検出軸遮蔽円板３６のスリット３６ａ〜３６
ｄを、それぞれ、対応するスリット毎に、タイミング的
に一致させるような位置関係を得ることは、明らかに不
可能である。

【０１１７】しかし、数６〜数９は、ｓｉｎθの正弦曲
線において、γをパラメータとして９０°毎に取った点
のばらつきを表す値であり、絶対値が等しく符号が正
負、逆の２組２対の点である。

【０１１８】本実施例において、上記のような偏芯が存
在する回転軸系があると仮定すると、ロータ７の空転時
に、カウンタ１３３から出力されるクロックパルス計数
値だけを用いて、従来の方法と同様に、マイクロコンピ
ュータ１６０の粘度指度演算手段１６２により、直接算
出される粘度指度は、図９に示されるようなバラツキを
有する。ここで、図９中の点は、算出された粘度指度を
示し、点線で示されたｓｉｎカーブは、上記に説明した
バラツキの傾向を示している。

【０１１９】ここで、図９中に示されている、ロータ７
の１回転に相当する角度範囲において、クロック・パル
ス計数して得られた４個の測定データのばらつきを移動
平均すると、バラツキは、常にキャンセルされてゼロに
なる。しかも、回転主軸遮蔽円板３５とトルク検出軸遮
蔽円板３６との間に、多少の相対的な取り付け角度ズレ
があっても、図９においてＳで示す、これらの粘度指度
の移動平均によって得られた値は、角度ズレに起因する
ゼロ・シフトを補正するための補正値として、利用する
ことが出来る。

【０１２０】なお、測定データのばらつきを移動平均に
よってキャンセルしてゼロにすることが出来るのは、遮
蔽円板３５、３６のスリット配置が、全周を偶数等分割
にした場合である。本実施例では、遮蔽円板３５、３６
のスリットにおける分割数を４として説明した。

【０１２１】また、ロータ７を被測定試料液６に浸漬し
て、その粘度を測定する測定状態においても、図１０に
示すように、トルク検出軸遮蔽円板３６の偏芯に起因す
る測定データのばらつきが現われる。この場合は、前記
のゼロ・シフト補正による補正を行なった４個の測定デ
ータの移動平均を行なうことによって、完全にばらつき
を排除して、安定、かつ正確な測定値として表示するこ
とが出来る。

【０１２２】本発明における粘度指度のバラツキを排除
するための数値処理手段の一例として、本実施例のマイ
クロコンピュータ１６０の作用を説明する。

【０１２３】本実施例においては、最初、ゼロ・シフト
補正値の演算を行ない（図１５参照）、その値を用い
て、粘度測定後に粘度指度を補正し、平均処理を実行
し、平均化された粘度指度を表示する（図１６参照）。

【０１２４】ゼロシフト補正値の算出では、本実施例に
おいてロータ７を空転させる。この時、回転軸系に偏芯
がまったくなければ、図１４のタイミングチャートに示
されるように、光学的検出器２００および２１０は、そ
れぞれのスリットを、同時に検出する。

【０１２５】しかし、上記に述べたような偏芯がある場
合は、２つの光学的検出器２００および２１０は、同時
にスリット検出を行なわない。最初、図１５のフローチ
ャートに示すように、ロータ７空転状態で、カウンタ１
３３の出力およびパルスモータ２１の回転数から、粘度
指度演算手段１６２は、図９に示されるような、バラツ
キを有する粘度指度を算出する（ステップ１０１０）。

【０１２６】算出された粘度指度は、測定データとして
データ記憶手段１６６に記憶される（ステップ１０１
２）。これらのステップ１０１０と１０１２とを、記憶
されている測定データの個数が、遮蔽円板３５および３
６の分割数Ｎ（本実施例ではＮ＝４）と同じになるまで
繰り返す（ステップ１０１４）。

【０１２７】次に、記憶されている測定データ個数がＮ
になると（ステップ１０１６）、平均値演算算出手段１
６８は、そのＮ個の測定データの平均値を算出する（ス
テップ１０２０）。

【０１２８】また、データ記憶手段１６６は、記憶され
ているデータ個数が、Ｎよりも大きい場合（本実施例で
は、例えば５個）、記憶されている測定データのうち、
最も古いデータを削除する（ステップ１０１８）。その
後、ステップ１０２０に進み、平均値を算出する。本実
施例では、４個の測定データの和を、４で割算し、平均
値を得る。このように、リフレッシュしたＮ個の測定デ
ータによる移動平均を、リフレッシュ毎に演算する。

【０１２９】キーボード１５０で受け付ける、外部から
のゼロ・シフト補正値読み込み指令を受けたときには
（ステップ１０２２）、その時に算出されている移動平
均値を、データ記憶手段１６６に移して、ゼロ・シフト
補正値として記憶する（ステップ１０２４）。

【０１３０】次に、本実施例の粘度測定時における、粘
度測定データのゼロ補正、移動平均値の演算、および、
移動平均処理された粘度指度値の表示について、図１６
のフローチャートを用いて説明する。

【０１３１】本実施例において、被測定試料液６中にロ
ータ７を浸漬して、キーボード１５０が受け付けた開始
指令により、粘度測定が開始されると、粘度指度演算手
段１６２は、光学的検出器２００および２１０が、対に
なったスリット（例えば、スリット３５ａおよび３６
ａ）の通過を検出する。カウンタ１３３は、これらの通
過検出信号に基づいて、クロックパルスの計数値を出力
する毎に、そのクロックパルス計数値を出力する。粘度
指度演算手段１６２は、この計数値を入力として、粘度
指度を算出する（ステップ２０１０）。

【０１３２】ゼロシフト補正手段１６４は、データ記憶
手段１６６に記憶されているゼロシフト値を用いて、こ
のように算出された粘度指度値に対し、補正を加える
（ステップ２０１２）。補正されたデータは、測定デー
タとして、データ記憶手段１６６に記憶される（ステッ
プ２０１４）。

【０１３３】次に、データ記憶手段１６６に記憶されて
いる測定データの個数が、遮蔽円板３５、３６の分割数
Ｎよりも、大きいか小さいかを判断する（ステップ２０
１６）。大きい場合（本実施例では、例えば、データ数
５個）には、データ記憶手段１６６は、記憶されている
最も古いデータを削除して（ステップ２０１８）、デー
タをリフレッシュする。このようにして、リフレッシュ
したＮ個の測定データ（本実施例では、４個）を用いた
移動平均を、データ・リフレッシュ毎に演算して（ステ
ップ２０２２）、粘度測定値として、表示器１４０に表
示する（ステップ２０２４）。

【０１３４】また、ステップ２０１６で、測定データの
個数が分割数Ｎ以下であると判断された場合は、ステッ
プ２０２０へ進む。このステップは以下の理由から設け
られている。

【０１３５】すなわち、従来の粘度計では、低速度、例
えば、０．５ｒｐｍで粘度測定開始するような場合、ロ
ータ７が回転を開始してから、クロック・パルス計数に
よるデータを採取し始めて、遮蔽円板３５、３６の分割
数Ｎに等しい数の測定データ（本実施例では４個）が採
取されるまでに、２分間の時間がかかる。そのために、
上記した移動平均による信号処理のみでは、正しい測定
データが表示されるまでに、測定開始から２分間を待た
なければならないという不便がある。

【０１３６】このような不便を改善するために、測定開
始直後の所用個数の測定データが集まるまでの過渡期
間、つまり、記憶されているデータ個数が分割数Ｎ以下
の場合においては、新たに個々の粘度指度が算出される
毎に、データ記憶手段１６６に記憶されているすべての
測定データを用いて、平均値を算出する。

【０１３７】具体的には、本実施例のステップ２０２０
では、最初の測定で、１つ目の測定データ、つまり、ゼ
ロシフト補正された粘度指度値が得られたとき（記憶さ
れているデータ数＝１）には、１つの測定データの平均
値、つまり、その測定データをそのまま測定値として出
力する。次に、２回目の測定によって２つ目の測定デー
タが得られて、データ数が２個になった時には、これら
２個の測定データの平均値を測定値とする。以下同様に
して、遮蔽円板３５、３６の分割数Ｎ（＝４）に相当す
る数より多くの測定データが集まり、移動平均の信号処
理が出来るようになるまで、データ個数に対応する平均
値を算出する。

【０１３８】上記一連の粘度測定に関するステップは、
キーボード１５０により、測定ＳＴＯＰ（終了）の指令
が入力されるまで（ステップ２０２６）、繰り返され
る。

【０１３９】以上、実施例を用いて説明したように、本
発明によれば、１回転中に複数回のデータ読取りを行な
うことができ、さらに、粘度計部品精度、組み立て精度
上避けることが難しい、遮蔽円板の偏芯に起因する読取
りデータのばらつきを、安定化して、正確な測定が可能
となる。

【０１４０】さらに、低速回転で粘度測定をする場合、
従来のこの種のクロック・パルス計数表示方式の粘度計
では、粘度計が１回転しなければ測定値の表示ができな
かった。しかし、本発明による粘度計では、１回転に要
する時間を遮蔽円板の分割数で割った、短い時間で測定
値を取得および表示することが出来るため、測定の即時
性を改善することができる。

【０１４１】特に、被測定試料液の流動特性が、時間に
大きく依存する場合には、従来の粘度計のような、１回
転に付き１回の測定では、その間に被測定試料液の性状
が変化してしまう可能性がある。このような測定対象に
対しては、出来るだけ短時間の測定ピッチを用いること
で、測定密度を上げて測定する必要がある。本発明を適
用した粘度計は、このような測定目的に対して、極めて
よく適合している。

【０１４２】さらに、本発明における粘度指度算出に係
る数値処理を行なうことによって、スリットの通過時間
の同時調整が不要になるうえに、多少の遮蔽円板間の角
度ズレがあっても、調整上支障が無くなる。このため、
粘度計の組立調整作業を容易にできる。

【０１４３】さらに、粘性トルク平衡用の渦巻きばねの
捻れ角度を電気信号に変換する方式として、本発明に適
用されたようなクロック・パルス計数方式以外には、回
転式差動変圧器が使用される例が多い。しかし、回転式
差動変圧器は高価でコストがかかるばかりでなく、回転
型差動変圧器の角度変換の原理に係わる問題として、入
力角度に対して、非直線のＳ字型特性がある。このた
め、測定精度上、渦巻きばねの捻れ角度の角度誤差に加
えて、回転型差動変圧器の信号変換誤差が加わり、測定
精度を劣化させる問題がある。

【０１４４】本発明のクロック・パルス計数による電気
信号変換では、上記のような回転型差動変圧器のような
信号変換誤差を生じないので、正確な粘度測定が出来る
メリットがある。さらに、回転型差動変圧器のような高
価な信号変換器を使用しないので、廉価な粘度計を提供
できる。

【０１４５】

【発明の効果】本発明によれば、粘度測定において、粘
度を測定するロータのほぼ１回転中の測定回数を、従来
の粘度計に比べて数倍に上げることができる。そのた
め、低速回転におけるデータが表示されるまでの時間
を、従来に比べて数分の１に短縮することが出来る。

【０１４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一実施例の機能ブロック図。

【図２】図１の実施例の上部に設けられている駆動機構
の概略構成を示す側面図。

【図３】図１の実施例の回転機構の概略構成を示す正面
断面図。

【図４】図１の実施例の位相差検出機構の概略構成を示
す断面図。

【図５】図１の実施例に用いることができる遮蔽円板の
一例を示す平面図。

【図６】図１の実施例における、粘度測定状態での、２
つの光学的検出器の出力信号のタイミングチャート。

【図７】図７（Ａ）：図１の実施例において偏芯が存在
する場合における、回転する遮蔽円板３６のスリットと
光学的検出器２１０との関係を示す説明図。 図７（Ｂ）：図１の実施例において偏芯が存在する場合
における、回転する遮蔽円板３６のスリットと光学的検
出器２１０との関係を示す説明図。

【図８】図１の実施例において偏芯が存在する場合にお
ける、回転する遮蔽円板３６のスリットと光学的検出器
２１０との関係を示す説明図。

【図９】図１の実施例において、ロータ空転時に直接算
出された、バラツキを有する粘度指度データを示すグラ
フ。

【図１０】図１の実施例において、粘度測定時に直接算
出された、バラツキを有する粘度指度データを示すグラ
フ。

【図１１】従来技術による回転式粘度計の測定原理を説
明する説明図。

【図１２】従来技術による回転式粘度計の指針指度読み
取り部を内部構成を説明する斜視図。

【図１３】図１２に示す指針指度読み取り部における光
学的検出器２００、２１０からの出力を示すタイミング
チャート。

【図１４】本発明を適用した一実施例における、無負荷
状態での、２つの光学的検出器の出力信号のタイミング
チャート。

【図１５】図１の実施例における、ゼロシフト補正に関
する数値処理を示すフローチャート。

【図１６】図１の実施例における、粘度指度の移動平均
処理を示すフローチャート。

【符号の説明】

１…可変速度モータ、２…出力軸、３…目盛り円板、３
ａ’…角度目盛り、３ａ遮光片、４…スプリング、５…
ロータ・ステム、６…被測定試料液、７…円筒ロータ、
８…コの字型指針、８ａ…遮光片、１２…駆動軸、１５
…トルク検出軸、１６…発光ダイオード、１７…ホトト
ランジスタ、２１…駆動用パルスモータ、２２、２３…
プーリー、２４…タイミングベルト、２５…回転主軸、
２６ａ、２６ｂ…ベアリング、２７…第１のコの字型連
結部材、２７ｂ…第１のコの字型連結部材、２８…宝石
軸受け、２９…トルク検出軸、２９ａ…トルク検出軸連
結部材、３０…ピボット、３１…コの字型腕部材、３２
…振れ止め金具、３３…ピン、３４…トルクスプリン
グ、３５…回転主軸遮蔽円板、３５ａ〜３５ｄ…光透過
スリット、３６…トルク検出軸遮蔽円板、３６ａ〜３６
ｄ…光透過スリット、１００…回転機構、１１０…駆動
機構、１２０…位相差検出機構、１３０…制御部、１３
１…クロック回路、１３２…ゲート回路、１３３…カウ
ンタ、１４０…表示器、１５０…キーボード、１６０…
マイクロコンピュータ、２００、２１０…光学的検出
器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転するロータを被測定液に浸漬すること
   により、被測定液の粘度を測定する回転式粘度計におい
   て、 ロータと連結し、ロータへ回転駆動力を伝達するトルク
   検出軸と、 トルク検出軸へ回転駆動力を伝達する駆動軸と、 駆動軸とトルク検出軸との間に設けられ、駆動軸とトル
   ク検出軸とを弾性的に連結する弾性部材と、 駆動軸と連結し、ロータを回転させるための回転駆動力
   を発生する回転駆動源と、 駆動軸の回転について、１８０゜当たりを、予め定めた
   整数値で分割して得られた角度単位で、検出信号を出力
   する第１の回転検出手段と、 トルク検出軸の回転について、１８０゜当たりを、予め
   定めた整数値で分割して得られた角度単位で、検出信号
   を出力する第２の回転検出手段と、 第１および第２の回転検出手段からの出力信号をそれぞ
   れ取り込み、駆動軸とトルク検出軸との回転位相差に対
   応する、それら出力信号間の時間間隔を検出する時間差
   検出手段と、 検出された時間間隔から、被測定液の粘性抵抗トルクに
   平衡する弾性部材の捻じれ量に対応する粘度指度測定値
   を出力する数値処理手段と、 出力された粘度指度測定値を表示する表示手段とを有
   し、 数値処理手段は、時間差検出手段が検出した時間間隔を
   入力として、粘度指度値を算出する粘度指度演算手段
   と、 算出された粘度指度値を、順次、測定データとして記憶
   する記憶手段と、 記憶されている測定データのうち、時間的に新しい、予
   め定めた個数の測定データを読み出して、それらの平均
   値を算出し、粘度指度測定値として出力する平均値演算
   手段とを有することを特徴とする回転式粘度計。
2. 【請求項２】請求項１において、 外部からの指令を受け付けて、その指令を示す信号を出
   力する入力手段をさらに有し、 前記数値処理手段は、前記粘度指度演算手段により算出
   された粘度指度値を補正するゼロシフト補正手段をさら
   に有し、 前記第１および第２の回転検出手段は、同じ角度単位で
   検出信号を出力するもので、前記ロータが被測定液に浸
   漬されない無負荷の状態で前記駆動軸が駆動された場合
   に、ほぼ同時に検出信号を出力するものであり、 入力手段は、ゼロシフト補正手段で用いられる補正値の
   記憶指令を受け付け、その指令を示す信号を出力するも
   のであり、 前記記憶手段は、入力手段から記憶指令を示す信号が出
   力された場合に、前記平均値演算手段により算出されて
   いる値を、ゼロシフト値として、さらに記憶するもので
   あり、 ゼロシフト補正手段は、前記ロータが被測定液に浸漬さ
   れた状態で前記駆動軸が駆動された場合に、記憶された
   ゼロシフト値を用いて、算出された粘度指度値を補正す
   るものであり、 前記記憶手段は、前記ロータが被測定液に浸漬された状
   態で前記駆動軸が駆動された場合に、補正された粘度指
   度値を、順次、測定データとして記憶するものであるこ
   とを特徴とする回転式粘度計。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記第１の回転検出手段は、前記駆動軸に固着され、全
   周を偶数等分割した位置に指標を設けた第１の回転体
   と、第１の回転体の指標の回転軌道近傍に設けられ、当
   該指標が、予め定めた位置を通過する毎に信号を出力す
   る第１の通過検出機構とを有し、 前記第２の回転検出手段は、前記トルク検出軸に固着さ
   れ、第１の回転体と同一分割数で、全周を偶数等分割し
   た位置に指標を設けた第２の回転体と、第２の回転体の
   指標の回転軌道近傍に設けられ、当該指標が、予め定め
   た位置を通過する毎に信号を出力する第２の通過検出機
   構とを有し、 前記数値処理手段は、削除手段をさらに有し、 前記粘度指度演算手段は、前記時間差検出手段が時間間
   隔を検出する毎に、粘度指度値を算出し、 前記記憶手段は、算出された粘度指度値を、順次、測定
   データとして記憶し、 削除手段は、前記記憶手段に記憶された測定データの個
   数が第１および第２の回転体の分割数以上の予め定めた
   個数よりも大きくなった場合に、記憶されている測定デ
   ータのうち、時間的に最も古い予め定めた１個以上の個
   数の測定データを削除することで、記憶されている測定
   データ個数を当該分割数以上に保ち、 前記平均値演算手段は、前記粘度演算手段が粘度指度値
   を算出する毎に、前記記憶手段に記憶されている、時間
   的に新しい、当該分割数と同じ個数の測定データの移動
   平均値を算出し、粘度指度測定値として出力することを
   特徴とする回転式粘度計。
4. 【請求項４】請求項３において、 前記ロータの回転開始から１回転を終了するまでの間
   で、 前記記憶手段に記憶されている測定データの個数が、前
   記第１の回転体の指標数よりも小さい場合、 前記平均値演算手段は、前記時間差検出手段が時間間隔
   を検出する毎に、その時点で前記記憶手段に記憶されて
   いる、すべての測定データの平均値を算出し、粘度指度
   測定値として出力することを特徴とする回転式粘度計。