JPS60143741A - 粘度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は、粘度測定装置の改良に関するものである。さ
らにくわしくは、平行板を用いた粘度測定装置の自動化
および計測精度の改善に関するものである。

（従来技術） 従来インキなどを試料とした粘度測定は第１図に示すよ
うな平行板粘度計によって行なわれていた。（参考：Ｊ
ＩＳ　Ｋ５７０１−１９８０）第１図において（Ａ）は
平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図で、ある。１は
固定板、２はこの固定板とのあいだにはさまれた試料を
圧縮する荷重板、３はピストン、４は荷重板支持棒、５
はピストン押し棒、６はスプリング、７は試料穴、８は
支柱、９は水準器、１０は水平調節ねじである。固定板
１と荷重板２との間に前記試料をはさんで圧縮すると試
料の広がり直径が変化するので、その経時変化を目視に
より４測する。第２図は目視計測の様子を説明するため
に示したタイムチャートである。時々変化してゆく広が
り直径を目視により短時間にしかも正確に計測すること
は困難であるため第２図に示すように計測開始より６秒
後および６０秒後の直径のみを計測して粘度をめている
。

このような測定方式では流体の特性上重要な計測開始直
後の動態（試料が高速にひろがっている状態）がとらえ
られず、また試料が円形に広がることを前提として一方
向の直径（横幅またはたて幅）のみを計測するので流体
の全体的な広がり変化を４測できない。したがって試料
の粘度を高精度に計測できないという欠点がある。

（発明の目的） 本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、高速かつ高精度に粘度を測定できる粘度測定装置を実
現することを目的とする。

（発明の概要） 本発明の粘度測定装置は試料を間にはさんでその厚みを
変化させる平行板と、前記試料の画像を撮像するＴＶカ
メラと、このＴＶカメラからの信号を２値化し２値画像
の０または１の画素数をｄ数することにより試料の広が
り面積を計測する面積カウンタと、このカウンタからの
出力データを読み込んで粘度を算出する演算制御部とを
備え、試料の広がり面積の経時変化から粘度′を算出す
るようにしたことを特徴としている。

（実施例） 以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。

第３図は本発明に係わる粘度測定装置の一実施例を示す
要部構成図である。１１は試料、１２および１３は前記
試料１１を問にはさんでその厚みを変化させる平行板で
１２が固定板、１３が前記試料１１を圧縮する荷重板で
あり、１４は前記試料１１を照明するための光源、１５
は前記光源１４からの光を一様に拡散する拡散器、１６
は前記試料１１の画像をｌＩ像するＴＶカメラ、１７は
このＴＶカメラ１６からの信号を２値化し２値画像の０
または１の画素数を計数することにより試料１１の広が
り面積を計測する面積カウンタ（たとえば特願昭５７−
１６３６８４の画像処理装置）、１８はこの面積カウン
タ１７からの出力データを読み込んで粘度を算出する演
算制御部、１９は前記ｒＪｍ板１３の落下を検出しその
検出出力により前記演算制御部１８から計測開始信号を
発生させる落下検出器である。落下検出器１９としては
、反射がだの７オトインタラプタなどを備えた光センサ
やマイクロスイッチなどを用いることができる。　この
ような構成の粘度測定装置の動作を第４図のフローチャ
ートを用いて説明する。固定板１２上、の試料１１を荷
重板１３が圧縮しはじめると落下検出器１９は荷重板１
３の落下を検出して前記演算制御部１８に出力する。演
算制御部１８は落下検出器１９からの信号を検出すると
面積カウンタ１７に計測開始信号を送って試料広がりに
ついて計測動作を開始させる。面積カウンタ１７は演算
制御部１８から一定時間間隔ごとにトリガーされ、その
都痕計測データを読み込む。面積カウンタ１７はＴＶカ
メラ１６からの信号を２値化し２値画像の１または０の
画素を計数しその結果を試料広がり面積データとして演
算制御部１８に送る。演算制御部１８はこの面積データ
にもとづいて前記試料の粘度を算出する。

第５図は上記の装置による直径の経時変化の計測例を示
すタイムチャートである。試料が円形に広がることを仮
定して面積データから 直径−２ｆ１「積；７デ７ として直径をめている。計測間隔は０．２５秒で行った
が第５図では間引いて表示しである。第５図では従来の
目視による計測では明らかでなかった試料の広がり変化
特に計測開始直後の様子が明確となっている。また６秒
後から６０秒後までの直径の経時変化は直線的でなく、
第２図で示した計測方法は誤差が大きいことも明らかで
ある。

試料の体積をＶ、試料に加わる荷重をＷＱ、広がり直径
を２ｒとすれば、ずり応力ＳはＳ＝２ＷｇＶ／π”ｒ’ となり、ずり速度りは Ｄ＝　（６πｒ’／Ｖ）（ｄｒ／ｄｔ）となる。粘度を
μ、降伏値をｙ１チキソトロピーインデックスをｎとす
れば試料の流動曲線はｏ＝　（ｓ−ｙｒ／μ で表わされるのでこの式にずり応力Ｓおよびずり速１１
Ｄの計測値をあてはめて最小２乗法により粘度μ、降伏
値ｙ１チキソトＯピーインデックスｎを算出づる。第６
図はこのようにしてめた流動曲線の一例である。

第７図は比較のために面積カウンタ１７を用いて試料広
がりの横幅を計測した場合のタイムチャートである。第
５図に比べると、データのばらつきが大きいが、その理
由は算出時の分解能の差にある。すなわち、１画素の大
きさを０．３３ｍｍＸ０．３３ｍｍとすると第５図の場
合のように面積から直径を算出する場合の距離分解能は
次のようにしてめられる。２８８５画素の円形の面積は
３１４．２ｍｒｒｉ’舊その直径は２０．０００５ｍｍ
、２８８６画素の円形の面積は３１４．３ｍｍ’ｒその
直径は２０．００４０ｍｍとなるから直径２０ｍｍ付近
では分解能は等価的に０．００３５ｍｍとなる。これは
第７図のように横幅をそのまま直径とした場合の分解能
０．３３ｍｍに比べ桁違いに秀れている。このように面
積から直径を算出したほうが分解能が秀れていることが
わかる。

また横幅（またはたで幅）は試料の一方向の変化のみを
反映しているが、面積は試料全体の変化を反映しており
、このことからも面積を粘度測定に用いるとよいことが
わかる。

上記のような構成の粘度測定装置によれば、面積カウン
タにより高速に試料広がりを計測できるので、短時間の
粘度Ｇ１測が可能となる。

また広がり面積より直径を算出することにより計測精麿
が向上した。

また落下検出器を用いることにより時間計測が正確とな
っている。

なお上記の実施例では荷重板の落下を検出して計測を開
始しているが、これに限らず適当な駆動装置を用いて演
算制御部からの計測開始信号によって荷重板を落下させ
るようにしてもよい。

また上記の実施例では試料に荷重を加えるようにしたが
、これに限らず平行板の一方を引き離すような構成とし
てもよい。

また上記の実施例では拡散器１５を用いて試料１１を一
様に照射しているが、照明状態が良ければ使用しなくて
もよい。

（発明の効果） 本発明によれば高速かつ高精度に粘度を自動測定できる
粘度測定装置を簡単な構成で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の粘度測定装置の構成を示す図、第２図は
第１図の装置による目視４測の様子を説明するために示
したタイムチャート、第３図は本発明に係わる粘度測定
装置の一実施例を示す要部構成図、第４図は第３図の粘
度測定装置の動作を説明するためのフローチャート、第
５図および第７図は第３図の粘度測定装置の計測例を示
ずタイムチャート　笛Ａ　Ｎ　１号笛ＱｆｉＰｌの社膚
運中状磨ｍ朴側例を示す特性曲線図である。 １１・・・試料、１２．１３・・・平行板、１６・・・
ＴＶカメラ、１７・・・面積カウンタ、１８・・・演算
制御部、１９・・・落下検出器 爪１図 爪２図 爪４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料を間にはさんでその厚みを変化させる平行板
   と、前記試料の画像をＩｌｉ像するＴＶカメラと、この
   ＴＶカメラからの信号を２値化し２値画像のＯまたは１
   の画素数を計数することにより試料の広がり面積を計測
   する面積カウンタと、このカウンタからの出力データを
   読み込んで粘度を算出する演算制御部とを備え、試料の
   広がり面積の経時変化から粘度を算出するようにしたこ
   とを特徴とする粘度測定装置。
2. （２）前記平行板が固定板と、この固定板との間に前記
   試料をはさんで圧縮する荷重板とから構成されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の粘度測定装置。
3. （３）前記演算制御部が前記荷重板の落下を検出する落
   下検出器からの出力により計測開始信号を発生するよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲２項記載の粘度
   測定装置。
4. （４）前記演算制御部からの計測開始信号によって前記
   荷重板を落下させるようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の粘度測定装置。