JPS5832342B2 - ゴム硬度計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はゴム硬度計に係わるものである。

ゴムの硬度を計測する装置として被測定ゴムサンプルの
表面に針を押しつげ、ゴム面によって押しもどされる距
離（別の表現をとればゴム表面の歪量）を硬さの目盛に
示す装置がＪＩＳ Ｋ２ＳＯ３に規定されている。

この装置では、試験片表面に加圧面（この加圧面の中心
には押針が加圧面に対し垂直方向に通る穴が設けられて
いる）を接触させるとき、加圧面の中心の穴からばね圧
力（加圧面と押針光との距離と、ばねにより針先に加わ
る荷重は一次の関係をもち、変位Ｏｍｍのとき、ある一
定の荷重がかΣるようになっている）でもって突出して
いる押針（規格で定められている）が、ゴム面によって
押しもどされる距離を硬さとして示すのである。

その測定操作は試験機を垂直に保ち、押針が試験片測定
面に垂直になるように加圧面を接触させ、目盛板に現わ
れる目盛を読み、その試験片の硬度を知るのである。

この目盛を読む時期は、ＪＩＳでは加圧面が試験片に接
触した直後であり、ＡＳＴＭでは加圧面が試験片に密着
してから１秒以内或いは最大値とされており、ＤＩＮで
は加圧面が試料片に接触してから３秒後と夫々規定され
ている。

このようなゴムの硬度試験において、測定に供される試
験片の形状についても規定があり、成る厚さ以上のもの
とされている。

しかし、このような硬度試験においては、次のような問
題点が指摘されている。

（１）ゴム表面に加圧面を接触させる操作において、押
針を押しこむときの速度と力は人間が操作する関係上、
一定でなく再現性が悪い。

（２）硬度計の目盛に現われる指針の指示値を読む場合
、ゴム表面に加圧面を接触させた直後の指針の動きは速
く、読みの値は測定者の反射速度又は熟練度により変る
。

即ち押針の侵入のさせ方、指示値を読みとる時期によっ
て測定誤差、個人差が生じ易い。

このように個人差により誤差が生じ易いゴム硬度の試験
力先を改良し精度を向上するため、歪測定素子（例えば
差動トランス）を用いて試料ゴム表面の歪量を自動的に
測定する硬度計が提案されている（特願昭５０−１５１
３９１号、特開昭５２−７５３９１号）。

この装置は試料ゴム表面の加圧力、針に加える荷重等に
ついてはＪＩＳＫ６３０１に準拠しており、再現性、個
人差等においてはそれ１でにみられた問題点をほぼ解決
したものであるが、装置を作動する操作において複雑で
あるという難点がある。

例えば測定に当っては、 （１）測定台を移動ダイヤルで下に下げる、（２）レバ
ーにより針を加圧面にひき上げる、（３）サンプルを測
定台にのせる、 （４）移動ダイヤルでゴムサンプルを加圧面筐でひき上
げて固定する、 （５）測定開始の押しボタンを押す、 等の一連の操作を必要とする。

このように操作が煩雑である問題点を改良するため本発
明者等は研究を重ね、単純な操作で前述の（１）〜（５
）の操作のうち、（３）を除く全べての操作を筐とめて
行なう機構を見出し、本発明に到達した。

本発明は自動型のゴム硬度測定装置の操作性を改善し、
簡単な操作で、測定者の個人差がなく、良好な精度でゴ
ム硬度を測定し得る装置を提供することを目的とするも
のである。

以下、本発明を添付図面によって詳細に説明する。

第１図は本発明ゴム硬度計の一例の縦断正面略図、第２
図は第１図に示す硬度計の側面略図であって、一部切り
欠いて示す。

図中、１は本硬度計の主要部、即ち圧力子３及び測定子
１３を垂直状態に保持する保持体であって、支柱１′に
よって固定台２１に直立状に支持固定されている。

また上記固定台２１には、被測定ゴムサンプル（以下サ
ンプルという）をのせる測定台２が、保持体１の真下に
位置して固定されている。

３は圧力子であって、保持体１の方向に沿って測定台２
に対し垂直方向に上下滑動し得るよう、保持体１の内部
に内臓されている。

圧力子３の内部には同軸の中空部が形成されており、こ
の中空部分に、測定子１３が測定台２に対し垂直方向に
上下動できるように内臓されている。

測定子１３の先端には測定用の針１４が固定されている
。

上記測定子１３と圧力子３とはＪＩＳ Ｋ２ＳＯ３の
スプリング式硬さ試験で定められた強さのスプリング１
５を介し連結されている。

即ち圧力子３の上部に固定設置されているスプリング受
は部２４にスプリング１５の上端が接し、スプリング１
５の下端は測定子１３の上端に接し、スプリング１５は
測定子１３を下方に押し出すように作用する。

圧力子３には、測定子１３との間で起る相対的な位置の
ずれ（距離）（換言すればサンプルの歪の量）を検出す
る歪測定素子（例えば差動トランス）４、歪測定素子４
からの歪測定信号をデータ処理部へ送るためのケーブル
２６、サンプルの歪の基準点を定める加圧面６、測定子
１３の過度の下降を制御するためのストッパー１０、ラ
ッチ７を制御するためのフック、圧力子３自身の上下運
動を外部から制御するための棒状の連動具１１が夫々取
付けられている。

渣た測定子１３には、この測定子１３自身の上下運動を
外部から制御するための棒状の連動具１２が取付けられ
ている。

上記の、圧力子３を外部から上下動させる連動具１１及
び測定子１３を外部から上下動させる連動具１２は図面
に示すように、保持体１に形成された垂直方向に長い長
孔２２を通って横方向に延びている（連動具１１が連動
具１２の上位に乗っている形態をとる）。

一方支柱１′に設けられている回転軸１８に、この軸を
支点として第１図矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向に上下動す
るレバー９が設けられる。

そしてレバー９を矢印Ａ方向に廻すときは、レバー９が
上記連動具１２に係合して連動具１２を長孔２２に沿っ
て上昇させ、同時に連動具１２の上位に位置する１１を
上昇させる。

レバー９を矢印Ｂ方向に廻すと連動具１２及び１１は降
下する。

上記回転軸１８にはカム１７が固結されており、このカ
ム１７の突出端にはレバー９を上向き（矢印Ａ方向）に
動かそうとする力を与えるためのスプリング１６がつな
がっている。

カム１７はゴム硬度の測定時に、針１４がサンプルから
の反作用を受け、スプリング１５、スプリング１５の受
は具２４を介して圧力子３を上方に持ち上げて、加圧面
６の位置、即ち歪測定の基準点を狂わせるのを防止する
ためのロック機構（スプリング１９、ロック棒２０）を
駆動するためのものである。

次にこの硬度計を用いてゴム硬度を測定する操作を説明
する。

測定に先立ちサンプルを測定台２の上にのせる。

この時点での装置の状態は、レバー９がスプリング１６
によって上方向（即ち矢印Ａ方向）に押し上げられてい
る。

レバー９は連動具１２及び１１を介して測定子１３及び
圧力子３を夫々最上端１で押上げている。

即ち連動具１１は長孔２２の上端がストッパーとなって
この箇所１で押上げられ、連動具１２は連動具１１によ
ってとめられている。

ラッチ７は内側（即ち測定子１３に向って）に突出した
状態にある。

しかし、測定開始時点では、この２ツチ７の突出によっ
て測定子の降下を制御するため測定子１３に形成された
段部のラッチ当接面２３とラッチ７とは未だ接触しない
ようにされている。

測定はレバー９をゆっくりと矢印Ｂの方向に降ろすこと
によって行なわれる。

レバー９を降ろし始めると、連動具１２、同時に連動具
１１を上方に押上げていた力が解除され、その結果、夫
々に連結されていた測定子１３及び圧力子３を上方に押
上げていた力も解除され、圧力子３はウェイト５０重力
によって徐々に下降し、同時に測定子３もスプリング１
５の力によって、圧力子と同じ割合で徐々に下降する。

即ち、このときレバー９は下降を制御するストッパーの
機能を果たすのである。

上記圧力子３の降下に伴ない、ラッチ７とフック８との
連動機構を収納しであるボックスも共に降下するが、こ
の降下を妨げないよつ保持体１には縦方向に長い窓２５
が設げられである。

圧力子３の下端の加圧面６がサンプルの表面に達すると
圧力子３は下降を停止するが、更にレバー９を下げると
、測定子１３の方は、上記のラッチ当接面２３がラッチ
７に当たるまで下降し、ラッチ７に接触すると測定子１
３の下降はと筐る（第１図中、当接面２３及びラッチ７
はこの時点の状態を示しである）。

これと同時にカム１７がロック機構を動かし始める。

即ちレバー９を上述のように矢印Ｂ方向に廻すときは、
レバー９の先端に固結されている回転軸１８も（第２図
矢印Ｃ方向に）回転し、回転軸１８に固結されているカ
ム１７も矢印Ｃ方向に回転する。

カム１７は第２図に示す形状からなっているので、即ち
その外周辺は回転軸１Ｂの中心からの径が徐々に大きく
なっているので）この径の長さの変化に従ってスプリン
グ１９の力に抗してロック棒２０を内方に押し、その先
端で圧力子３を押し、圧力子の上下運動をロック（鎖錠
）する。

このロックにより、サンプル表面と歪測定素子４との間
の距離が一定に保たれ、針１４の突出長さがサンプル硬
度に対応することが保証される。

レバー９を更に下げるときは、レバー９にフック８が当
り、フック８を押し下げる。

このフック８の下降に連動してラッチ７が当接面２３か
らはずれ、それ渣でためられていたスプリング１５の力
により、針１４がサンプル表面を押す。

そしてサンプルの反発力とスプリング１５の力とがバラ
ンスした位置で針１４は停止する。

実際には緩和のため、針１４は少しずつ降りていく。

また針１４の最大突出長さを保証するためにストッパー
１０が圧力子３に設けられており、このストッパー１０
の突出部と測定子１３に形成された段部との当接により
、この両者が当接した後は測定子１３は降下しない（硬
度Ｏの状態）。

上述のようにラッチ７がはずれ、針が突出する瞬間を測
定の時間起点として知る必要があるが、これは例えばラ
ッチ７にマイクロスイッチを連動させる方法、又は歪信
号を利用する方法などを用いることができる。

歪信号を利用する方法を図面で説明すると、当接面２３
がラッチ７で支えられている状態において、針１４の先
端が加圧面６より僅かに上方にあるように調整しておき
、ラッチがはずれて針１４が動き、針１４が加圧面６を
通過したと考えられる測定子１３の変位を越えたときに
時間起点信号を発するようにすればよい。

この他歪信号の時間微分をとる方法もある。

何れにしても、ラッチ７の解除の動き、測定子１３、針
１４の動きを捕捉し、信号を発する機構のものであれば
如何なる型式のものであっても使用できる。

このようにして認識された時間起点より所定の時間が経
過したとき、歪信号を電気信号として検出し、ゴムの硬
度単位に変換し、表示、印刷又は信号出力を行なう。

上記では歪信号源として歪測定素子（差動トシンス）を
説明したが、当業者の技術知識から考えられるその他の
手段をとってもよいことは勿論である。

測定は通常の硬度であれば１点でよいが、緩和などの測
定においては一定時間々隔ごとに多数点行なってもよい
。

以上のようにして測定が終るとレバー９を矢印Ａの方向
に上げる。

これはスプリング１６の力を利用する。

さらにフック８が図示されていないが内部にあるスプリ
ングにより復帰する。

レバー９の上昇に伴ない、ロック機構（カム１Ｔ、スプ
リング１９、ロック棒２０）がはずれ圧力子３が動くよ
うになり、更にレバー９が連動具１２を、連動具１２が
連動具１１を押し上げ、これにより測定子１３が上がる
とラッチ１が飛出し、復帰する。

最後に連動具１１の上昇が長孔２２の上端に接して止め
られ、最初の状態に戻ることになる。

このようにして本発明硬度計においては、サンプルに対
して運動する部分を、 （イ）歪測定素子と加圧面を固定する圧力子（ロ）針を
固定する測定子 ０２つに分け、両者をＪＩＳ規格に基ずくスプリングで
結合した点を主要部となし、操作的には測定台の上にサ
ンプルをのせ、レバーを押し下げるだけで上記（イ）、
（ロ）の可動部分を制御するという、極めて単純な操作
で、即ち特別の熟練を要することなく、且つ個人差も生
ぜず、精度よく自動的にゴム硬度の測定を行なうことが
できるのである。

本発明硬度計の測定対象とされるサンプルのゴムの種類
は特に制御されるものでなく、例えば天然ゴム、スチレ
ン−ブタジェンゴム、ブタジェンゴム、ＥＰＤＭ（エチ
レン−プロピレンターポリマー）、クロロプレンゴム、
ニトリルゴム、液状ゴム、これらの相互ブレンド物など
をゴム成分とするサンプルを対象とすることができる。

捷たサンプルの形状も特に限定されるものではないが、
好１しくはシート状のものであり、厚みが成る程度以上
であることが望ましい。

以上説明し、添付図面に示したところは本発明の理解を
助けるための代表的例示に係わるものであり、本発明は
これらの例示に制限されることなく、発明の要旨内でそ
の他の変形例をとることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ゴム硬度計の一例の縦断正面略図、第２
図は第１図に示す硬度計の一部切り欠き側面略図である
。 図中、１は本硬度計の主要部を垂直状態に保持する保持
体、１は固定台２１に保持体１を直立状態に支持する支
柱、２は被測定ゴムサンプルをのせる測定台、３は圧力
子、４は歪測定素子、５は圧力子３の上端に設けられた
ウェイト、６は圧力子３の下端に形成された加圧面、７
はラッチ、８はフック、９はレバー １０はストッパー
、１１は圧力子３に固結され、圧力子３を上下動する連
動具、１２は測定子１３に固結され、測定子１３を上下
動する連動具、１３は測定子、１４は測定子１３の下端
に設けられた針、１５は測定子を下方に押し出すスプリ
ング、１６はスプリング、１７はカム、１８はレバー９
の先端に連結された回転軸、１９はスプリング、２０は
加圧子３をロックするロック棒、２１は固定台、２２は
連動具１１及び１２の上下動を許すため保持体１に設け
られた長孔、２３はラッチ７の突出によって測定子１３
の降下を制御するため測定子１３に形成された段部のラ
ッチ当接面、２４は圧力子３の上部に設けられているス
プリング１５の受吃具である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （イ）固定台の上に、被測定ゴムサンプルをのせる
   測定台及びこの測定台の上方で垂直状態に測定装置主要
   部を保持する保持体を支える支柱を取付け、 （ロ）上記保持体には圧力子及び測定子が夫り垂直方向
   に上下動可能に保持されており、この上下動は先端を回
   転軸に保持したレバーの上下動に応じて、上記圧力子及
   び測定子犬々に連結された連動具を介して行なわれるよ
   うになされており、 ←・）上記圧力子には測定時における上記測定子との相
   対的な位置のずれ距離を検出する歪測定素子及び被測定
   ゴムサンプルの表面に接して被測定ゴムサンプルの歪の
   基準点を定める加圧面が取付けられており、 に）上記測定子には、その下端に、被測定ゴムサンプル
   の表面を押しつげる針が設けられており、（ホ）上記圧
   力子と測定子とは、所定の力で被測定ゴムサンプルの表
   面に上記の針を押しつげるスプリングを介して連結され
   ており、 ト）上記測定子が下降し、測定子に設けた針の先端が圧
   力子の加圧面付近に到った時点で、測定子に設けたスト
   ッパーに係合して測定子の下降を阻止するラッチ及び上
   記レバーの上下動の移動路にあって、レバーとの当接に
   よって上記ラッチによる測定子下降阻止を解除するフッ
   クを設け、 （ト）上記レバーの先端に固定された回転軸には、この
   回転軸の回転により圧力子の上下動な鎖錠又は解錠する
   ロック機構が付設されており、に）更に被測定ゴムサン
   プルの表面に上記の針が押しつげられる時点を知らせる
   発信装置が設けられている ことを特徴とするゴム硬度計。