JPH11148893A - バネ式回転粘度計による粘度測定方法及びそのデータ解析アルゴリズム - Google Patents

バネ式回転粘度計による粘度測定方法及びそのデータ解析アルゴリズム

Info

Publication number
JPH11148893A
JPH11148893A JP31473697A JP31473697A JPH11148893A JP H11148893 A JPH11148893 A JP H11148893A JP 31473697 A JP31473697 A JP 31473697A JP 31473697 A JP31473697 A JP 31473697A JP H11148893 A JPH11148893 A JP H11148893A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spring
data
viscosity
angle
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP31473697A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3154683B2 (ja
Inventor
Yoshihiro Tanaka
孔浩 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP31473697A priority Critical patent/JP3154683B2/ja
Publication of JPH11148893A publication Critical patent/JPH11148893A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3154683B2 publication Critical patent/JP3154683B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価なバネ緩和方式の粘度計を必要とせず、
低剪断速度域における粘度を正確に測定できるバネ式回
転粘度計による粘度測定方法及びそのデータ解析アルゴ
リズムを提供する。 【解決手段】 バネ式回転粘度計を用い、その駆動軸2
をモ−タ1により低速度で回転させる。この状態から駆
動軸2の回転を停止させると、ロ−タ3を備えた指針軸
4はバネ5の力によりゆっくり戻る。このときの回転角
度θの変化から粘度を算出する。本発明のデータ解析ア
ルゴリズムは、バネ式回転粘度計の指針角度θとロータ
の回転数nとのデータ中からロータの回転数nが0のデ
ータを探し、そのデータに対してバネ緩和解析を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗料のような粘性
流体の粘度をバネ式回転粘度計により測定する場合に用
いられる、バネ式回転粘度計による粘度測定方法及びそ
のデータ解析アルゴリズムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】粘度の測定には、バネ式回転粘度計が広
く用いられている。これは図1に示したように、モ−タ
1により回転される駆動軸2にロ−タ3を備えた指針軸
4をバネ5を介して接続したものである。駆動軸2には
目盛盤6が固定されており、指針軸4の上端から伸びる
指針7により駆動軸2に対する指針軸4の回転角度θ
(指針角度θ)を読み取ることができる。このため、ロ
−タ3を測定対象となる流体に接触させてモ−タ1によ
り駆動軸2を回転させれば、剪断応力τに応じて指針角
度θが変化し、指針角度θから得られる剪断応力τと回
転数nから得られる剪断速度とから、η=剪断応力τ/
剪断速度の式により粘度ηの測定ができる。
【0003】ところで、粘度は剪断速度の値によって大
きく異なることが知られている。そして特に塗料等のダ
レやレベリングの状態は、0.1/s以下の低剪断速度域に
おける粘度に大きく左右されるものである。このため、
このような低剪断速度域における粘度の測定法が求めら
れているのであるが、図1に示したような従来のバネ式
回転粘度計ではモ−タ1をそのような低速で回転させる
ことができず、低剪断速度域での測定は不可能であっ
た。
【0004】なお、このような低剪断速度域での粘度測
定のために、図2に示されるようなバネ緩和方式の粘度
計が開発されている。このバネ緩和方式の粘度計は、図
2の左のようにロ−タ3をロックできる昇降機構8を備
えており、この状態で駆動軸2のみをモ−タ1により目
標角度θだけ回転させることができるようになってい
る。このため、ロ−タ3のロックを解除すればバネ9の
力によりロ−タ3はゆっくりと戻り、0.1/s以下の低剪
断速度域における粘度を測定することができる。しかし
このバネ緩和方式の粘度計は、ロック等のための機構が
複雑であるために価格が高いという問題があった。また
前記したとおり粘度の算出には剪断応力τと剪断速度と
が必要であるが、図6に示すようにこのバネ緩和方式の
粘度計で測定された剪断速度 dθ/dt は剪断応力τが異
なっているにもかかわらず一定の値を示すことがあり、
粘度ηを一義的に決定できない場合があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、高価なバネ緩和方式の粘度計を必要
とせずに0.1/s以下の低剪断速度域における粘度を正確
に測定することができるバネ式回転粘度計による粘度測
定方法及びそのデータ解析アルゴリズムを提供するため
になされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明のバネ式回転粘度計による粘度測定
方法は、モ−タにより回転される駆動軸にロ−タを備え
た指針軸をバネを介して接続したバネ式回転粘度計を回
転させたうえで駆動軸の回転を停止させ、指針角度θが
0に戻るときの指針角度θの時間変化 dθ/dt から粘度
を算出することを特徴とするものである。また、本発明
のバネ式回転粘度計のデータ解析アルゴリズムは、バネ
式回転粘度計の指針角度θとロータの回転数nとのデー
タ中からロータの回転数nが0のデータを探し、そのデ
ータに対してバネ緩和解析を行うことを特徴とするもの
である。
【0007】本発明のバネ式回転粘度計による粘度測定
方法及びデータ解析アルゴリズムによれば、安価なバネ
式回転粘度計を用いて低剪断速度域における粘度を測定
することができる。なお、回転角度θと時間tとの関係
を示すグラフ上でスムージング処理を行ってから、剪断
応力τと剪断速度との関係を示す曲線を求めることによ
り、粘度ηをより正確に求めることができる。この場
合、全てのtに対してのスムージング処理は難しく、部
分部分で2次元もしくは3次元近似を行うことで簡単な
スムージング処理が可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を示
す。本発明では図1に示した通りの、モータ1により回
転される駆動軸2にロ−タ3を備えた指針軸4をバネ5
を介して接続したバネ式回転粘度計を用いる。このバネ
式回転粘度計のロータ3を測定対象となる粘性流体と接
触させ、例えば0.1/s程度の低速で駆動軸2を回転させ
る。この回転速度nはこのバネ式回転粘度計が安定に動
作する最低回転速度とすればよい。
【0009】図3は縦軸に駆動軸2に対する指針軸4の
回転角度θ(指針角度θ)と、回転速度nとを取り、横
軸に時間tを取ったグラフである。このグラフに示され
るように、駆動軸2を0.1/s程度の低速で回転させる
と、指針角度θは0から上昇して一定値で安定する。こ
れは粘性流体と接触しているロータ3が粘性流体の粘度
に応じて剪断応力τによる抵抗を受けるためであり、前
記したように指針角度θは剪断応力τと等価である。
【0010】従来のバネ緩和方式の粘度計による粘度測
定は指針角度θを機械的に固定した後に行われるが、本
発明ではロータ3を回転速度nが非0となるように定常
回転させて指針角度θが安定した後、駆動軸2の回転を
停止させる。するとロ−タ3を備えた指針軸4はバネ5
の力によりゆっくりと回転し、指針角度θは図3に示す
ように徐々に0に戻る。このときの指針角度θと時間t
との関係を示すグラフから、剪断応力τと剪断速度 dθ
/dt とを求めれば図4のようなグラフが得られ、その勾
配からη=剪断応力τ/剪断速度の式により粘度ηの算
出ができる。また剪断速度dθ/ dtは最終的に0にな
るので、0.1/s以下の低剪断速度域を選択して粘度ηの
算出を行えばよい。
【0011】なお、図3に示した回転角度θと時間tと
の関係を示すグラフにおいて、測定器の分解能のため勾
配が一定の直線部分があるとその部分では剪断応力τが
異なっているにもかかわらず dθ/dt が一定の値とな
り、前記したように粘度ηを一義的に決定できないこと
となる。このため本発明においては図3のグラフ上で直
線部分がないようにその前後のデータよりスムージング
処理を行ってから、剪断応力τと dθ/dt との関係を示
す曲線を求めることが好ましい。
【0012】上記した粘度測定方法を実施するために、
本発明のデータ解析アルゴリズムを組み込んだバネ式回
転粘度計を用いることができる。このデータ解析アルゴ
リズムは前記した通り、バネ式回転粘度計の指針角度θ
とロータの回転数nとのデータ中からロータ3の回転数
nが0のデータを探し、そのデータに対してバネ緩和解
析を行うことを特徴とするものであるが、以下に図5を
参照しつつより詳細に説明する。
【0013】図5に示すように、本発明のデータ解析ア
ルゴリズムによれば、バネ式回転粘度計のロータ3を非
0回転の状態から0回転の状態に移行させ、その間の指
針角度θとロータの回転数nのデータを保存する。この
測定は複数回くりかえしてもよい。次に保存されたデー
タ中から回転数nが0のデータを探し、そのデータのみ
を配列に記憶させる。指針角度θのデータは隣どうしの
データで平均化処理をおこなってもよい。またデータの
サンプリング間隔が等しくない場合には、測定経過時間
も記憶させておく。
【0014】次にこの配列記憶データから指針角度θの
時間変化 dθ/dt を求める。場合によっては前後のデー
タで平均化処理を行ってもよい。そして指針角度θに機
械定数を乗じて剪断応力τを求め、 dθ/dt に機械定数
を乗じて剪断速度を求め、η=剪断応力τ/剪断速度の
式により粘性ηを求める。請求項1、2における「バネ
緩和解析」とは、上記の配列記憶データから指針角度θ
と dθ/dtを求め、粘性ηを算出するプロセスを意味す
る。しかし実際にはロータ3の回転数nを0としてもな
お数秒間はバネ緩和の理論に合致しない挙動を示す場合
が多いため、図5に示すように dθ/dt のデータの絶対
値の最大値を探し、それ以降のデータを選択してバネ緩
和解析を行うことが好ましい。
【0015】なお、図5では非0回転の状態から0回転
の状態に移行する間の全部のデータを保存して後から0
回転のデータを探したが、0回転のデータのみを選択し
て直接配列に記憶させてもよい。また、バネ緩和処理を
行いたい0回転のデータに所定のフラッグを付けて保存
し、このフラッグの点いたデータのみを探してバネ緩和
解析を行ってもよい。この方法は0回転の測定が複数個
ある場合に、バネ緩和解析を行うデータを特定するのに
効果がある。
【0016】上記のバネ緩和解析を行うに際し、スムー
ジング処理を行う場合には以下のアルゴリズムが付加さ
れる。 剪断応力を求めたい剪断速度 dγ/dt(1)の倍の値を
dγ/dt(max)、半分の値を dγ/dt(min)とする。 配列データの内、 dθ/dt の値が dγ/dt(min)から
dγ/dt(max)までのデータを使い、θをy 、 dθ/dt を
xとして二次多項式y=ax2 +bx+cでの最小二乗
近似曲線を求める。 この近似曲線のxに dγ/dt(1)を代入し、θ(1) を
求める。 dγ/dt(1)とθ(1) にそれぞれ機械定数を掛けて剪
断速度、剪断応力とする。
【0017】以上のスムージング処理を行うことで、低
剪断速度域で測定器の有効桁数が足らずに、同じ剪断速
度なのに異なる剪断応力の測定値を色々求めてしまうと
いう従来品の欠点を解消できる。なお、上記ので dγ
/dt(max)や dγ/dt(min)の値は必ずしも倍や半分である
必要はなく、処理の都合により別の値にしてもよい。し
かしで選んだデータ範囲が大きすぎると、近似誤差が
大きくなってしまう。また、従来のバネ式回転粘度計で
は測定プログラムの最後に0回転のステップがあると、
そのステップを実行しない機種もある。この場合には、
ダミーの0回転の測定ステップを最後に追加することに
より、0回転の測定ステップが実行されるようにしてお
く必要がある。
【0018】
【発明の効果】本発明の作用効果を列挙すると下記の通
りである。 本発明によれば、バネ式回転粘度計を定常回転状態
から停止させた際におけるバネ力による指針軸の戻りを
利用して、バネ緩和方式の粘度計と同様の低剪断速度域
における粘度測定ができる。このため高価なバネ緩和方
式の粘度計を必要としない。 従来のバネ緩和方式の粘度計では、停止状態から測
定を開始するので初期剪断速度は0である。これに対し
て本発明では初期剪断速度が例えば0.1/sの非零の値で
あり、塗料等のダレやレベリングを評価するのに適して
いる。これは塗料では塗装の際に一定の剪断速度が塗料
に与えられて構造が破壊されているのに対して、従来の
測定は初期剪断速度を0とした測定は構造が回復した状
態から行うため、実態から外れるからである。 バネ緩和方式の粘度計を用いて0.1/s等の比較的高
い剪断速度での粘度を測定するには、初期のθの設定量
を決めるのに試行錯誤が必要で、自動測定はできなかっ
たが、本発明では自動測定が可能である。 実際に30種類の印刷ペーストで測定値と印刷不良
との関係を求めたところ、通常の定常流測定により求め
た降伏応力との相関係数(R2 値) は0.61であったのに対
して、本発明の測定方法により得られた降伏応力を含め
て相関係数を求めると0.69になり、印刷不良との相関を
より精度よく求めることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】バネ式回転粘度計の斜視図である。
【図2】バネ緩和式粘度計の斜視図である。
【図3】本発明における回転角度θと時間tとの関係を
示すグラフである。
【図4】剪断応力τと剪断速度 dθ/dt との関係を示す
グラフである。
【図5】本発明のアルゴリズムを示すブロック図であ
る。
【図6】従来法により求められた剪断応力τと剪断速度
dθ/dt との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 モ−タ1、2 駆動軸、3 ロ−タ、4 指針軸、
5 バネ、6 目盛盤、7 指針、8 昇降機構、9
バネ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モ−タにより回転される駆動軸にロ−タを
    備えた指針軸をバネを介して接続したバネ式回転粘度計
    を回転させたうえで駆動軸の回転を停止させ、指針角度
    θが0に戻るときの指針角度θの時間変化 dθ/dt から
    粘度を算出することを特徴とするバネ式回転粘度計によ
    る粘度測定方法。
  2. 【請求項2】バネ式回転粘度計の指針角度θとロータの
    回転数nとのデータ中からロータの回転数nが0のデー
    タを探し、そのデータに対してバネ緩和解析を行うこと
    を特徴とするバネ式回転粘度計のデータ解析アルゴリズ
    ム。
  3. 【請求項3】指針角度θの時間変化 dθ/dt の絶対値が
    最大となった以降のデータを用いてバネ緩和解析を行う
    請求項2に記載のバネ式回転粘度計のデータ解析アルゴ
    リズム。
  4. 【請求項4】回転角度θと時間tとの関係を示すグラフ
    上でスムージング処理を行ってから、剪断応力τと指針
    角度θの時間変化 dθ/dt との関係を示す曲線を求める
    請求項1記載のバネ式回転粘度計による粘度測定方法。
JP31473697A 1997-11-17 1997-11-17 バネ式回転粘度計による粘度測定方法 Expired - Fee Related JP3154683B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31473697A JP3154683B2 (ja) 1997-11-17 1997-11-17 バネ式回転粘度計による粘度測定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31473697A JP3154683B2 (ja) 1997-11-17 1997-11-17 バネ式回転粘度計による粘度測定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11148893A true JPH11148893A (ja) 1999-06-02
JP3154683B2 JP3154683B2 (ja) 2001-04-09

Family

ID=18056968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31473697A Expired - Fee Related JP3154683B2 (ja) 1997-11-17 1997-11-17 バネ式回転粘度計による粘度測定方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3154683B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012002851A (ja) * 2010-06-14 2012-01-05 Dainippon Printing Co Ltd 液晶表示装置部材形成用レジスト組成物および液晶表示装置用基板の製造方法
CN105973756A (zh) * 2016-07-26 2016-09-28 苏州科润织造有限公司 一种纺织浆液粘度检测装置
KR20170113791A (ko) * 2016-03-25 2017-10-13 주식회사 엘지화학 슬롯 코팅의 불량 예측 방법
JP2021043001A (ja) * 2019-09-08 2021-03-18 株式会社シンキー 測定システム及び遠心機
JP2021063675A (ja) * 2019-10-11 2021-04-22 学校法人常翔学園 粘性に関する係数の測定方法及び測定装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012002851A (ja) * 2010-06-14 2012-01-05 Dainippon Printing Co Ltd 液晶表示装置部材形成用レジスト組成物および液晶表示装置用基板の製造方法
KR20170113791A (ko) * 2016-03-25 2017-10-13 주식회사 엘지화학 슬롯 코팅의 불량 예측 방법
CN105973756A (zh) * 2016-07-26 2016-09-28 苏州科润织造有限公司 一种纺织浆液粘度检测装置
JP2021043001A (ja) * 2019-09-08 2021-03-18 株式会社シンキー 測定システム及び遠心機
JP2021063675A (ja) * 2019-10-11 2021-04-22 学校法人常翔学園 粘性に関する係数の測定方法及び測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP3154683B2 (ja) 2001-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2509980C2 (ru) Калибровка вибрационного гироскопа
US4794788A (en) Method and apparatus for rheological testing
KR880005447A (ko) 타이어로 인한 종방향력 예보장치 및 방법
US20090030638A1 (en) Self-calibration method and apparatus for on-axis rotary encoders
US5764058A (en) Signal processing method for determining the number of exponential decay parameters in multiexponentially decaying signals and its application to nuclear magnetic resonance well logging
JPH11148893A (ja) バネ式回転粘度計による粘度測定方法及びそのデータ解析アルゴリズム
US7331218B2 (en) Capillary bridge viscometer and method for measuring specific viscosity
KR100528644B1 (ko) 차량용 조향축의 절대조향각 측정방법
US10976230B2 (en) Rotation viscosimeter and method for determining the viscosity of materials using a rotation viscosimeter
US4020330A (en) Densitometer
Farris et al. Determination of time independent component of the complex modulus during cure of thermosetting systems
KR100459694B1 (ko) 모터 토크 상수 측정방법
Yeow et al. Obtaining the shear rate profile of steady laminar tube flow of Newtonian and non-Newtonian fluids from nuclear magnetic resonance imaging and laser Doppler velocimetry data
CN111947683B (zh) 一种精密离心机半径误差离线测量与在线补偿方法和装置
US3901072A (en) Method of testing damping properties of liquid damper
JPS6166143A (ja) 回転粘度計
JP2000002713A (ja) 三次元流れ解析装置
Domrachev et al. Device for monitoring of digital angle converters
JPH1151923A (ja) 分子排除クロマトグラフィにおける補正方法及び装置
JP2004132984A (ja) 動き、回転角度および/またはトルクを検出するためのセンサ装置のオフセット補償方法
Southorn The torsiometer-an instrument for the study of gels considered as elastic solids
SU1762187A1 (ru) Способ настройки колебательных вискозиметров
RU2060585C1 (ru) Способ поверки преобразователя угла поворота вала в код
CN114485724A (zh) 一种mems陀螺仪标度非线性误差快速评估方法
JPH11271296A (ja) データ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20010116

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees