JPS6024437A - 試料の流動学的特性を測定する装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は試料の流動学的％性を測定する装置に係シ、特
に試料に結合されている回転子に正確なトルクを加え、
その間に試料中で歪を監視するレオメータに関する。

〔従来技術〕 広込範囲の物質の流動学的性質の解析に回転レオメータ
が長年にわたって用いられている。それらの流動学性質
の測定においては、融けたポリマーまたはポリマー溶液
に対してはと二−トンカ学すなわち零ずれ速度範囲内圧
留まらせるようＫ、およびコロイド懸たく液のような構
造物質に対しては直線粘弾性領域内に留まらせるように
、試料中の応力と歪を比較的低−レベルに維持すること
が重要である。そのような低いレベルの応力と歪は測定
度を高くするためにはレオメータに厳しｂ諸要求が課さ
れる。その理由は、レオメータの動く部品の間の摩擦の
作用がそれらの低ｂレベルにおいては最も注意すべきも
のであって、測定忙大きな誤差を生ずることがあること
である。摩擦力が生ずると試料に応力がｍ見られるのが
普通であるから、はとんどのレオメータは、試料中に所
定の歪または歪率が生じ、その結果生じた応力を測定す
るように１はとんどのレオメータは動作させられて因る
。

しかし、特定の流動学的試験を行うために要求される時
間を短縮するとｖ５観点からは、試料に正確な応力を加
え、その応力の結果として生じた歪を測定することが重
要であることが見出されている。それらの状況の下圧お
論ては、試料中の種々の力がよシ迅速に平衡状態となり
、一層能率の良いやシ方で正確な試験結果が得られる。

更に、歪を、応力よりも高−精度で、時間の関数として
一層容易に測定できるとｂう事実によシ測定精度が高く
なる。また、回収モードで、すなわち、応力が加えられ
な論で、歪が監視されて込る試料な回収できるモードで
動作する場合には、応力が加えられなりで歪を測定でき
るととにょシ、粘性成分とは独立に、物質の弾性率成分
すなわちコンプライアンスを測定できることになる。と
いうのは、回収歪は純粋に弾性成分の関数たからである
。したがって、粘性成分と比較して非常に低い弾性成分
を有する物質でも、応力が加えられなｈで回収する間に
歪の正確な監視を行えるようにする測定器で正確に測定
できる。

したがって、正確な応力を試料に実効的に加え、その結
果生ずる歪を、測定器の動く部品の間の摩擦力の悪影響
なしに歪を正確に測定できる回転レオメータを用−ると
有利である。そのような性能を有する回転レオメータは
、測定器の回転子を測定器の固定子に対して駆動するた
めにほとんど摩擦のない装置を必要とする。更に、その
測定器は正確な応力を加えること、回転子の回転の３ｔ
Ｏ度の全範囲にわたって歪を正確に監視することができ
なければならず、それによシ広い範囲の物質を試験する
だめの融通性を高める。また、試料物質の回収中に歪を
正確に監視できる性能は貴重な点である。

一般に空気軸受として知られている気体潤滑軸受のよう
な非常に低摩擦の軸受を使用することによシ、適切な無
摩擦支持装置を構成することが提案されている。しかし
、そのような低摩擦の装置を使用すると、軸受機構自体
の特性から望ましくない軸受トルクが生ずる傾向がある
。その軸受トルクは小さいものではあるが、本発明の装
置で取シ扱う測定範囲では大きな要因となる。たとえば
、空気軸受においては、圧縮空気が、並置されている軸
受面の間の狭い間隙を通じて送られる。融けたプラスチ
ックのようなある種の物質の流動学的試験に要求される
高い支持スチフネスを得るためＫは、その間隙は非常に
狭くなければならない。

したがって、狭−間隙を通る空気の速度は非常に高い。

支持面が理想的な表面輪郭から少しでもずれると、高速
の空気流と表面のずれとの間の相互作用によシカが発生
される。支持面のずれは機械加工の精度、表面支止げ、
摩耗の関数であるから、実際的な問題としてそれらのず
れは完全に除くことはできず、したがってそのため圧生
ずる力を完全になくすこともできな込。そのような力に
よシ望ましくないトルクが生じて回転子に加えられるこ
とになる。そのトルクは、固定子に対する回転子の向き
によりて大きさが変化し、そのために測定精度が影響を
受けるととになる。磁気軸受のような別の低摩擦軸受機
構忙お−ては、固定子に対する回転子の向きにおける磁
気抵抗値が変化するために望ましくない軸受トルクが生
ずることがあり、そのために測定精度が影響を受けるこ
とになる。

空気軸受装置のような非常に低摩擦の軸受の諸欠点なし
に、はとんど摩擦のない支持装置の利点を有する回転レ
オメータを用すると、とくに、回転の３６０度全範囲に
わたって歪を測定中に試料に正確な応力を加えるため、
および試料に応力をほとんど加えることなしに、回復中
の歪を監視するために回転レオメータを用いると有利で
ある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、回転の３ｔＯ度範囲にわたって歪を測
定している間に、試料に正確な応力を加えることができ
る回転レオメータを得ることである。

本発明の他の目的は、回転の３６０度全範囲にわたりて
、試料に応力が加えられないで、試料の歪の回復中に歪
を監視できる回転レオメータを得ることである。

本発明の更に他の目的は、測定器の回転子をほとんど無
摩擦で支持し、かつ通常見られるような支持面のずれを
補償した、空気軸受装置のような非常に低摩擦の軸受を
用語る回転レオメータを得ることである。

本発明の別の目的は、３６０度の全範囲内の特定の任意
の角度位置にお込て、測定器の回転子の角度位置を正確
かつ補償して、特別な構成の回転トランスデユーサが指
示する、前記したような一類の回転レオメータを得るこ
とである。

本発明の更に別の目的は、測定器の回転子の長手方向位
置を直線トランスデニーサが正確に支持する、前記した
ような種類の回転レオメータを得ることである。

本発明の更に別の目的は、使用が簡単で、複雑な操作手
順なしに測定精度を高くできる、前記したような種類の
回転レオメータを得ることである。

本発明の更に別の目的は、広い動作範囲にゎた９て測定
精度が高い回転レオメータを得るととである。

本発明の更に別の目的は、構造が比較的簡単で、比較的
安価に製作できる前記したような種類の回転レオメータ
を得ることである。

〔発明の概要〕

それらの目的およびその他の目的は、任意の角度位置に
おいて回転子に選択されたトルクを加えるための力を加
える手段を含み、前記回転子は試料に結合され、かつ長
手方向回転軸に泊う所定の長手方向位置にお込てその長
手軸を中心としである範囲の角度位置内で固定子に対し
て回転するために低摩擦軸受によシ固定子内に支持され
、軸受の性質は、軸受トルクが、少なくともある角度位
置において、回転子に加えられるようなものである、回
転子におけるねじれ力と角度位置の解析により試料の流
動学的特性を測定する装置において回転子の角度位置範
囲内において回転子の選択された角度位置を定めるため
の指令手段と、固定子に対する回転子の実際の角度位置
を角度位置の範囲にわたりて決定するための位置決定手
段と、力を加える手段と指令手段および位置決定手段に
結合され、回転子の任意の１つの選択された角度位置お
よび対応する実際の角度位置からのずれから得た補償情
報に応答して、１つの選択された角反位置姥おける軸受
トルクに抗して回転子を１つの選択された角度位置にお
いて平衡させる軸受補償手段と、補数の選択された角度
位置に対するそのような補償情報を格納することによシ
、角度位置範囲内における任意の選択された角度位置に
おＩＡで軸受トルクに抗して回転子を平衡させるために
補償情報を利用できるようＫするだめの記憶手段とを備
える試料の流動学的特性を測定する装置により達成され
る。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

まず第１図を参照する。回転レオメータ１０で構成され
た本発明の装置が、試料１２の流動学的特性を測定する
ために試料／コに結合される。試料は−くつかの形状の
うちの任意の１つの形をとることができるが、図には試
料ｌコはポリマーの円板状として示されてｂる。試料ｌ
コは固定台／ｌに固定され、筒状キャリヤ／ざによシ支
持されているプラテン／６に結合される。キャリヤ／ｇ
はフランジ２０を有し、このフランジ〃はレオメータ１
０の中央回転子Ｕに試料／２が円板とは異なる形の場合
には、台／弘とプラテン１６はその形に適合する形とす
る。

回転子２２は中心長手軸Ｊｌｌ′ｃ涜って垂直方向に延
び、固定干潟の内部で長手軸Ｊを中心として回転するよ
うに、摩擦が非常に低い軸受により支持される。（へ筐
の場合には、軸受は気体静力学的軸受すなわち気体潤滑
軸受で、図には直線空気軸受３０として示されている。

空気軸受３０はスリーブ３．２を含む、このスリーブ３
２の中心環状通路３≠が供給通ｗｒｊ＆を通じて空気取
υ入れ金具３６に連結される。典型的には約Ｌ　Ａ　Ｋ
Ｐｙ６ｂ”（♂０ｐａｌ）の圧縮空気が空気取り入れ金
具３６に供給され、供給通路３ざと環状通路３ｔを通っ
て、回転チェとスリーブ３コの間の狭ｈＩＩ状間隙ａＯ
Ｏ中に入シ、そこから互いに向き合う上部スラスト板の
所で空気は、半径方向に延びる上部間隙弘６と、半径方
向に延びる下部間隙≠５を通って半径方向外向きへ流れ
、大気中へ出る。スラスト板弘コ９件は回転子ｎと一体
でありて、間隙’ＩＯ，’Ｉｔ、弘ざを通る空気が固定
子２乙の内部で回転子２コをほとんど摩擦なしに支持す
る空気の薄い膜を形成するように、回転子ｎに溜う軸線
方向の支持面％の両端に半径方向の支持面弘９を形成す
る。

中心軸５−が回転子ｎと一体になって、軸＃ｉ！２μに
泊って上方へ延び、回転子ｎを固定子コロの内部で回転
させる。トルクを軸タコへ、したがって回転子、２．２
へ加え、るために電動機外が制御器５乙により制御され
る。電動機タダはドラーＩグカ・ツブ製電ｍ機であって
、それのドラ・Ｉフカ９１回転子６０が軸６２にと９つ
けられ、固定ハウジング＆４１に固定されて込るドラ・
Ｉタカ９プ固定子６２の中まで軸線方向に延びる。中１
１＜％　ｉｋｂ　５コがドラーＩグカ・Ｉブ電動機タダ
をこえてトランスデエーサ部６６マで上方へ延びる。ト
ランスデユーサ部６６の中には軸位置トランスデユーサ
７０．７コ、悴が設けられる。それらの軸位トランスデ
ユーサは、軸ｄｓを中心とする軸５−の角度位置と、軸
線Ｊに涜う軸５コの長手方向位置とに関する情報を与え
る。

このレオメータ１０の使用においては、固定子Ｊに対す
る回転子の特定の角度位置においてドラーｌグカーＩプ
電動機タダによし電動機、２コに加えられるトルクは、
試料／コの流動学的特性の解析を行う実際の基礎となる
。したがって、電動機５ダ圧よシ軸！−へ加えられる正
確なトルクを用いて試料に所定の応力を加えることがで
き、＠タコの回転変位を測定して歪を決定できる。別の
動作モードにおりては、試料／２に応力を加えないで試
料を回復させ、歪を監視できる。それらのλつの動作モ
ードにおいては、回転子ηの回転変位は３ｇｏＨの全変
位範囲にわたって起ることができる。空気軸受３０のよ
うな低摩擦軸受を使用することによシ摩擦力を小さくし
て軸受トルクによシ生ずる測定精度の低下をなくすとと
ができるが、そのような低摩擦軸受には誤差をひき起す
前記したようなある種の４！性がある。それらの誤差は
本発明の装置により補償できる。

たとえば、空気軸受３０に関連して、レオメータ１０に
おいて融けているプラスチックを試験するために要する
高す軸受スチフネスを与えるために、空気膜の厚さを約
ｒ〜１０ミクロンに保つように間隙ｑｏ、≠６．’／−
８：を定めなければならない。その結果、必要とする空
気の量が少ない（典型的には／分間白シ約０．０　／弘
立方メートル（約Ｏ１ｊ標準立方フィート）以下）場合
でも、それらの間隙を流れる空気の速度ｒｉ極めて高く
、通常は／時間当方１約／Δ／ｋｍ（１００マイル）以
上である。そのような高速の流れのために軸受面、とく
に軸受面仰、舅に清ってかなシの引りばシカすなわち摩
擦力が生ずる。高速空気流により生じさせられる摩擦力
から生じて同転子ｎに加えられる望ましくな込トルクお
よびそれに伴って試験片／２内に生ずる応力を発生させ
る原因となる円周方向の流れが生じなりように、空気流
を軸受面ｓｏ　Ｋ、Ｇう軸線方向の流れと軸受面１７９
に涜う半径方向の流れに閉じ込めることを目標として空
気軸受３０は設計および精密に機械加工される。しかし
、機ｉ加工の精度と、関連する軸受面の表面仕上げの現
実と、機械加工の微小な不完全さおよび摩耗の痕のため
に軸受トルクが生ずることがあシ、かつ実際に生ずる。

その軸受トルクはレオメータの測定精度に大きな影響を
及ぼす。

それら種々の不完全な部分の影響は固定子Ｓに対する回
転子２コの３ｔＯ度の全運動範囲にわたって位置ごとに
変化し、望筐しくない軸受トルクの大きさは位置ごとに
変化する。レオメータ１０の測定精度を最適にするため
に、空気軸受３０の上記緒特性を補償する補償手段が設
けられる。

次に第２図を参照する。制御器九は補償器Ｖを含む。試
験中に適切な補償を行えるように空気軸受３０を較正す
るために、試料について試験が行われる前に補償器Ｖが
動作させられる。この補償器ｔｏにおいては、回転子ｎ
を選択された角度位置！で動かすために電動機Ｓｌｌは
サーボループ内で使用される。それらの各角度位置にお
いて、補償器１０は、電動機３ａによシ回転子−に加え
られるトルクが、その位置において空気軸受３０内に生
ずる力によって回転子ｎに加えられる望ましくないトル
クとは丁度逆になるようにする。

較正モードにおいては、回転子：２２を選択された角度
位置へ動かす指令を発生させるために、コ／ピー一タｊ
２がプログラムによ多動作させられる選択要素評を用い
る。軸位置トランスデー−サ７０゜７２により決定され
る回転子の実際の角度位置は、プログラムにより動作さ
せられる減算器ｒｔにおいて指令された位置と比較され
、その減算器により決定された任意の差によＨｅｒに信
号が発生される。

その信号はその差を零にするトルクを電動機ＳＯ中に発
生させるために使用される。、その信号は電力増幅器ｐ
で増幅されてから電動機μを駆動する。

サーボルーブタ弘はプログラムによ多動作させられる進
相補償器１０θを含む。この進相補償器はサーボルーブ
タ≠を安定させるために用いられる０回転子ｎが選択さ
れた指令位置に達すると、回転子ｎに加えられるトルク
は零となり、電動機の出力トルク−は望ましくない空気
軸受トルクＴＡＢと正反対となる。したか９て、前記信
号により駆動された電動機は回転子ｎに加えられるトル
クを発生することにな９１回転子ｎの選択された各位置
においては、その信号はその位置における望ましくない
空気軸受トルクと正反対の必要なトルクを発生させる。

選択要素評によシ選択された複数の位置を指令された位
置が段階的に通るうちに、回転子の種々の位置において
空気軸受３０により加えられる望ましくないトルクに対
応する補償トルクの完全な目録を得るために、対応する
信号がメモ！Ｊ　／１０に格納される。その補償トルク
の目録は、空気軸受のトルクによって生ずることがある
誤差をなくすように、得られたトルク測定値すなわち実
際の試験中に加えられたトルクを修正すなわち補償する
ために後で用いられる。

補償器ｔｏに固有の利点には、任意の試験を行う前に、
ハードウェアその他の部品を附加したシ、それに伴う調
整時間を必要とすることなしに、ＶオメータＩＯを較正
できる能力が含まれる。更に、定常動作モード中に回転
子ｎへトルクを与えるために用いられる部品と同じ部品
、すなわち電動機３ａによシ軸受トルクが決定される。

したがって、直線性および絶対精度のような装置自体に
固有の誤差は打消される。部品の誤差とは独立にＶオメ
ータＩＯを動作させることができる性能は、前記したよ
うにトルクが試料に加えられない動作モードにおいてと
くに有利である。したがって、軸受トルクが回転子の位
置とともに変化するようなほぼ全ての低摩擦軸受に関連
して、望ましくない軸受トルクを補償するために補償器
１０を使用できる。

ＶオメータＩＯの融通性と精度は、回転子ｎの実際の位
置を決定する方法に大幅に依存する。したが−て、回転
子位置トランスデー−サ７０．７２．７４は感度、精度
、信頼度およびコストを基にして選択される。それらの
トランスデユーサは分解能が高くなければならず、回転
子コニと軸ｓ２の機構に大きな慣性効果を与えてはなら
ない。前記したように、長手軸を中心とする、固定子ツ
に対する回転子ｎの特定の角度位置を決定するためにト
ランスデー−サ７０．７２が用いられ、長手軸瀝に沿う
回転子−の長手方向位置を決定するためにトランスゲ１
−サフ仏が用いられる。回転子ｎの角度位置を決定する
問題についてまず考えると、回転要素の連続回転位置を
測定するために、各種のレゾルバとシンクロが用いられ
たことがある。それらの部品は、角度位置の三角関数を
表す多くの出力を生ずる本質的には誘導装置である。そ
れらの出力はコンビーータソフトウェアを用いて直接角
度単位に変換できる。それらの装置は巻線回転子を通常
用いるから、慣性が大きくて、必要な位置情報を得るた
めにスリップリングその他の信号収集手段を必要とする
。スリップリング、整流子などは静的摩擦を生ずるから
本発明には適当ではない。永久磁石回転子を用いるブラ
シ無しレゾルバを利用できるが、そのような装置は磁気
抵抗トルクを生じ、その磁気抵抗トルクは回転子の好適
な向きを狂わせ、正確な測定を妨げる。

本発明の装置に使用するのに好適なトランスデー−サは
回転可変差動トランス（ＲＶＤＴ　）である。

ＲＶＤＴは慣性が非常に小さくて、分解能が無限に小さ
い連続情報を与える低価格の装置でしかも、装置の回転
要素と機械的および電気的に接触させる必要はない。Ｒ
ＶＤＴは小型の強磁性体コアを用いる。そのコアは通常
は回転を測定すべき部品にと９つけられる。また、巻線
型差動トランスがコアに近接して配置される。静止して
いる差動トランスの中でコアが動くと、トランスの一次
巻線と二次巻線の間の結合度が変化し、そのためにその
動きの大きさに比例する直線出力が生ずる。しかし、直
線出力は零位置を中心とする１２０度の動きと、直径方
向に向き合う（１１０度）位置を中心とする１２０度の
動きとに制限される。したがうて、レオメータＩＯは、
軸：Ａ私を中心としてりＯ度隔てて配置される、トラン
スデ為−サ７０．７２で構成される、コ個のＲＶＤＴ装
置と、それらのトランスデー−サ７０、’１２の出力を
回転子ｎと軸３２０３６０度の全回転にわた９て１つの
連続出力にまとめるためのコンピーータソフトウエアと
を用いる。その出力には不連続部分はない。各トランス
デーーサ７０．７２は静止トランス１２０と、このトラ
ンス１．２０の中で回転するために軸幻にと９つけられ
る可動コア１２．２とを含む。トランス／２０はレオメ
ータＩＯのハウジングｔｌＩにとりつけられる。

第３図に示されているように、トランスデー−サ７０は
軸幻と回転子ｎの回転範囲にわたって直線出力信号Ａを
発生する。その回転範囲は軸幻のθ変位置と１１０度位
変位置心として対称的に向けられる／２０度部分／２４
に制限される。トランスデ。

−サ７：ｔも同様に、／２０度部分／３０に制限された
回転子ｎと軸３２０回転範囲にわた９て出力信号Ｂを発
生する。しかし、部分／３０が軸５２のり０度と２７０
度の位置を中心として対称的に向けられるように、トラ
ンスデユーサ７２はトランスデユーサ７０に対して９０
度の角度をおいて配置される。このようにして、出力信
号ＡとＢは互いに重なり合って、軸ＳコＯ３４０度の回
転全体にわたシ誤差のない直線出力を生ずる。

しかし、出力信号ＡまたはＢから別の出力信号へ移つた
時に問題が生ずる。したがって、軸５２の３ｔＯ度回転
を通じて連続出力信号を得るために、出力信号が重なシ
合う領域１３．２において、出力信号は１つの出力信号
ＡまたはＢから別の出力信号へ切り換えられる。各領域
１３コは、部分１．２６と１３０が互いに完全に整列す
る３０度部分内になければならない。しかし、製作誤差
のために完全な整列状態を必ずしも常に得ることはでき
ない。したがって、領域／３２の中での任意の１つの角
度位置における出力信号ＡとＢは必ずしも同じ大きさで
はない。そのために、１つの出力信号から別の出力信号
へ切り換えられると、監視されている出力信号の大きさ
にすぐ判るほどの差があつて、望ましくない不連続出力
が得られることがある。更に、部分／、２Ａと／３０が
完全に整列したとしても、温度ドリフト、老化、電気的
ノイズなどによシ、領域１３．２の中の任意の角度位置
において出力信号Ａ、Ｂに差が現われることになる。

上記の問題を解決するために、ソフトウェア・プログラ
ム（第参図）に応じて出力信号Ａ、Ｂが切シ換えられる
。切り換えは、第３図に角度位置／３＆として示されて
いる位置において行われる。

位ｆｉｔ　／３４はθ変位置とｌ！θ度位置の両側に位
置させられ、したが−て位置／３６は部分１３λの中に
含まれる。したがって、第３図かられかるように、位置
１３４は０度、１３１度、Ｌは度、３／ｊ度の位置に置
かれる。位置ｉＢにおいては、出力信号Ａ。

Ｂの絶対的な大きさは同じであるが、逆極性のことがあ
る。第３図においては、０度では出方信号Ａは＋Ｖ、出
力出力信号−■である。１３１度においては出力信号Ａ
％Ｂは共に＋Ｖである。２２５度においては出力信号Ａ
は−Ｖ、出力信号Ｂは＋Ｖである。３１１度においては
出方信号Ａ、Ｂは一■である。切多換え位置１３４にお
いては、先に説明した理由から、出力信号Ａ、Ｂの大き
さは理想的な一致状態からおそらくずれるから、第≠図
に示すソフトウェア争プログラム／１１０がそのような
ずれを補償する。

したがって、信号Ａ、Ｂを常に追跡するためにコンビー
ータが用いられる。そのコンビーータはソフトウェア・
プログラム１４Ａｏに従って動作させられ、１つの出力
信号ＡまたはＢから別の出力信号へ切シ換える直前に、
各角度位置／３４度における出力信号Ａ、Ｈの大きさの
絶対値の差を計算し、一方の出力信号から他方の出力信
号への遷移の連続性を確保するように、切シ換えの直後
にその差を他方の出力信号に加える。その計算された差
は、次の切り換えのために新しい差が計算される次の位
置／３６における次の遷移まで、他の出力信号に加えら
れるままである。

ソフトウェア・プログラム／１７０は上記の補償ルーチ
ンを示すものである。プログラムｌ弘０はステップ／１
１．２で始まる。ステップ／４（４４においてオペレー
タがプログラムルーチンを選択的に開始する。

ステップｌｌ弘においてそのルーチンを開始する前に、
プログラムは自身で開始されて信号Ａによシ与えられる
データを選択する（ステップｌ≠ｔ）。

ステップ／ｌｉｔにおいて、信号Ａ、Ｂによシ与えられ
たデータの差をいずれも苓にする。ステップ／４１にお
いてルーチンがスタートさせられると、信号ム、Ｂによ
り与えられるデータがステップ／１０において監視され
る。ステップ／ｊλにおいては信号へのデータが選択さ
れたか否かについての判定が行われる。信号Ａのデータ
が選択されたとすると、ステップ／ｊ４！において、切
シ換え点／３４に達したことが判定されるまで、信号Ａ
のデータを監視する。信号ＡとＢの極性が異なる切り換
え位置ｉＨに達すると、信号Ｂにょシ与えられるデータ
が選択され（ステップｔＨ）、その位置ｉ３ｔにおいて
信号Ａ、Ｂにょシ与えられるデータの差がステップＩｎ
において決定され、その差は信号Ｂによシ与えられるデ
ータに加えられる。角度位置情報をとり出すことができ
るデータがステップ／１２において与えられる。信号Ａ
のデータは切り換え点／Ｉｔの間の部分１Ｂの範囲内に
ある間は、ステップ／Ａ、２において与えられる角度位
置情報は信号Ａにより与えられるデータにより決定され
る。

同様に、信号Ａにより与えられたデータが選択されない
ことがステップｌｊ２において判定されたとすると、切
シ換え位置ｉ３ｔに達したことが判定される筐で、信号
Ｂからのデータはステップ１７≠において監視される。

信号ＡとＢの極性が同じである切シ換え位置／３６に達
すると、ステップ／７６において信号Ａにより与えられ
るデータが選択され、その切り換え位置／３ｔにおいて
信号Ａ、Ｂによシ与えられるデータの差がステップ１７
１において決定され、ステップｌ♂Ｏにおいてその差が
信号Ａのデータに加え合わされる。また、信号Ｂのデー
タが切り換え位置ｉ３ｔの間の部分／３０の範囲内に信
号Ｂのデータが含まれている間に、ステップｅｔλにお
いて与えられる角度位置情報が信号Ｂからのデータによ
シ決定される。信号ＡとＢの一方から他方へ切シ換えが
行われるたびに差を加えることによシ、中断されない連
続した遷移を確保できる。

以上説明した切り換えルーチンにおいては、軸、ｔ２が
第３図に示す向きに回転している間に切シ換えが起るこ
とに注意されたい。逆向きに回転中に信号Ａ、Ｂが追跡
されるとすると、信号ＡとＢの極性が同じである時に信
号ＡからＢへの切り換えが起り、信号ＡとＢの極性が異
る時に信号ＢからＡへの切り換えが起る。したがって、
ルーチンは軸ｊｔ２の回転の向きを考慮に入れる。

Ｖオメータｉｏにおける重要な要求は１台／＆に対する
プラテン／Ａの長手方向位置を正確に決定することであ
る。その位置を測定することにより、回転子ｎおよび軸
幻の角度位置とトルクの測定値を試料中の応力と歪に変
換するために試料／−の形状が決定される。ハウジング
Ａ＋と、軸Ｓ２と、回転子ｎと、キャリヤ／ｇとを含む
アセンブリ全体を台／グに対して長手方向に動かすこと
により、プラテン／Ａと台／ｌの間の間隙２００が選択
的に変えられ、台／μに対するプラテン／Ａの位置が、
同じアセンブリに通常設けられているマイクロメータ（
図示せず）によシ測定される。しかし、プラテン／６と
台／弘がちょうど接触した時にマイクロメータを零にセ
ットすることが必要である。その零点の決定は非常に高
い精度で行わなければならない。

プラテンと台の間の電気的接触を検出するために電気回
路装置を使用することが提案されてＸ、）る。

そのような電気回路装置はプラテンへ電気的に接続する
ことが必要である。しかし、その電気的接続は試験中は
存在させることはできなＬＳカ）ら、実際の試験を行う
前に除去しなければならな〜・。更に、電気的接触情報
は接触または非接触を単に指示するだけであるから、前
記零点をこえてノ゛ウジング６亭が下降する時に、間隙
弘ｇ内の空気膜力を圧縮される結果として、ノ〜ウジン
グｌＩＩに対するプラテン／ｌの軸線方向変位について
の情報が得られな〜・から、実際の零点は容易に通シ過
ぎられる。

零点を正確に決定するために、Ｖオメータ１０はハウジ
ング６１Ｉに対する軸幻の軸線方向運動の指示を与える
軸位置トランスデ、−サ７仏を用〜する。なるべくなら
、トランスデ凰−サ７４Ａは、ノ〜ウジング６’ｌの中
に静止させられている巻線型差動トランス２／２により
囲まれ、かつ軸幻にとりつけられる比較的軽量のコア２
／θを利用する直線可変差動トランス（ＬＶＤＴ）で構
成する。このトランス７’ａＬ−サ７Ｇの出力は指示器
、２／４’を駆動する。この指示器コ１４Ａは、プラテ
ン／ｌがどこにも接触せず、回転子ｎが空気軸受３０に
より固定子２６内に支持されている正常な長手方向位置
にある時に、零にセットされる。プラテン／Ａが台／４
Ａに接触させられると、回転子−と軸幻は、空気軸受３
００間隙弘ｇ内の空気膜を圧縮できる結果として、固定
子２６とノ〜ウジング／ｌｌＩに対して動かすことがで
きる。そのような軸線方向の動きはトランスデー−サ７
ｔによシ検出され、トランスデユーサ７μは検出出力を
指示器、２／≠へ送る。指示器２１弘は零点からの距離
のずれで直接較正され、零点は非常に高い精度で決定さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の概略縦断面図、第２図は本発明
の装置の補償器を示すブロック図、第３図は本発明の装
置の位置トランスデー−サの構成を示す線図、第φ図は
本発明の装置の位置トランスデユーサ補償器の動作を示
す流れ図である。 ユコ・・・回転子、：１６・・・固定子、≠９・・・軸
受面、３ａ・・・電動機、　７０．７！、　７μ・・・
軸受位置トランスデー−サ、ざＯ・・・補償器、ざλ・
・・コンビ、−タ、評・・・選択要素、ｒｔ・・・減算
器、タト・・サーボループ、１００・・・進相゛補償要
素１．２１２・・・差動トランス、コｌθ・・・コア１
．２／＆・・・指示器。 出願人代理人　猪　股　清 ＦＩＧ、／ ＦＩＧ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１任意の角度位置において回転子に選択されたトル
   クを加えるための力を加える手段を含み、前記回転子は
   試料に結合され、かつ、長手方向回転軸に沿う所定の長
   手方向位置においてその長手軸を中心としである範囲の
   角度位置内で固定子に対して回転するために低摩擦軸受
   によυ固定子内につり下げられ、軸受の性質は、軸受ト
   ルクが少くともある角度位置において回転子に加えられ
   るようなものである、回転子におけるねじれ力と角度位
   置の解析により試料の流動学的特性を測定する装置にお
   いて、 回転子の角度位置範囲内において回転子の選択された角
   度位置を定めるための指令手段と、固定子に対する回転
   子の実際の角度位置を角度位置の範囲にわたって決定す
   るための位置決定手段と、 力を加える手段と指令手段および位置決定手段に結合さ
   れ、回転子の任意の１つの選択された角度位置および対
   応する実際の角度位置からのずれから得た補償情報に応
   答して、１つの選択された角度位置における軸受トルク
   に抗して回転子を１つの選択された角度位置において平
   衡させる軸受補償手段と、 複数の選択された角度位置に対するそのような補償情報
   を格納することにより、角度位置範囲内における任意の
   選択された角度位置において軸受トルクに抗して回転子
   を平衡させるために補償情報を利用できるようにするた
   めの記憶手段と、を備えたことを特徴とする試料の流動
   学的特性を測定する装置。 （２、特許請求の範囲の第１項に記載の装置において、
   前記軸受補償手段は補償情報をとシ出すためのサーボル
   ープ手段を含んでいることを特徴とする、試料の流動学
   的特性を測定する装置。 （３）特許請求の範囲の第１項筐たは２項に記載の装置
   において、前記回転子の角度位置の範囲は回転の３ｔＯ
   度にわたって延びていることを特徴とする、試料の流動
   学的特性を測定する装置。 （４）特許請求の範囲の第３項に記載の装置において、
   前記位置決定手段は、回転子と固定子の間に置かれる少
   くとも１個の回転可変差動変圧器を含んでいることを特
   徴とする、試料の流動学的特性を測定する装置。 （５）特許請求の範囲の第１項に記載の装置において、
   前記位置決定手段は少くとも１個の角度位置トランスデ
   ー−サを含み、この角度位置トランスデー−サは回転子
   と固定子の相対位置に応答して、固定子に対する回転子
   の角度位置に関する位置データを与えることを特徴とす
   る、試料の流動学的特性を測定する装置。 （６）特許請求の範囲の第！項に記載の装置において、
   前記角度位置トランスデー−サは、固定子に対する回転
   子の角運動の３６０度以下にわたって延びる第１の角度
   位置範囲内で固定子に対する回転子の角度位置に関する
   位置データを発生し、この装置は、第１の角度位置範囲
   と、この第１の角度位置範囲を補足する第２の角度位置
   範囲とが一緒になって、固定子に対する回転子の角運動
   の３６０度にわたって延びるように、固定子に対する回
   転子の第コの角度位置範囲内での角度位置に関する別の
   位置データを発生する第２の角度位置トランスデー−サ
   を含んでいることを特徴とする、試料の流動的特性を測
   定する装置。 （７）特許請求の範囲の第を項に記載の装置において、 いずれか一方の角度位置トランスデー−サから受けた位
   置データを基にして、回転子の角度位置に関する位置情
   報を与える情報手段と、両方の範囲内で両方の角度位置
   トランスデーーサによシ与えられる位置データを監視す
   る監視手段と、 情報手段により受けられる位置データを、所定の角度位
   置における回転子の場所に応じて、一方の角度位置トラ
   ンスデー−サかも他方の角度位置トランスデユーサへ切
   υ換えるためのスイッチング手段と、 所定の角度位置において各角度位置トランスゲ１−サに
   より与えられる位置データの任意の差を決定するための
   差手段と、 所定の角度位置における位置データの差を、他方の角度
   位置により与えられた位置データに組合わせて、一方の
   角度位置トランスデー−サから、次に他方の角度位置ト
   ランスデー−サから、情報手段によシ受けられた、第１
   と第２の範囲にわたる位置データの間で補償された遷移
   を行うデータ補償手段と、 を含んでいることを特徴とする、試料の流動学的特性を
   測定する装置。 （８）特許請求の範囲の第！、６または７項のいずれか
   に記載の装置において、前記各角度位置トランスデー−
   サは回転子と固定子の間に置かれる回転可変差動トラン
   スを備えたことを特徴とする、試料の流動学的特性を測
   定する装置。 （９＋　特許請求の範囲の第を項に記載の装置において
   、前記第１と第２の角度位置範ＶＢは複数σ）領域にお
   いて重なり合い、前記各所定の角度位置は一方の領域内
   に置かれて〜・ることを特徴とする、試料の流動学的特
   性を測定する装置。 員　特許請求の範囲の第り項に記載の装置において、前
   記第１と第λの角度位置範囲は直径方向で向き合う部分
   にわたって延びて〜することを１特徴とする、試料の流
   動学的特性を測定する装置。 αη　特許請求の範囲の第１０項に目己載の装置におい
   て、直径方向で向き合う前記各部分は、約１２０度にわ
   たって延び、前記回転可変差動トランスは長手軸を中心
   として約りθ度隔てられて〜・ることを特徴とする、試
   料の流動学的特性を演１ｊ定する装置。　。 ６２、特許請求の範囲の第１項に記１或の装置において
   、直線位置トランスデー−サと指示手段を含み、この直
   線位置トランスデー−サは回転子と固定子の相対的な長
   手方向位置に応答して、固定子に対する回転子の長手方
   向位置に関する位置データを発生し、前記指示手段は直
   線位置トランスデー−サに結合されて、所定の長手方向
   位置Ｖこおける回転子の場所を指示することを特徴とす
   る、試料の流動学的特性を測定する装置。 峙　特許請求の範囲の落／コ項に記載の装置において、
   前記軸受は回転子を所定の長手方向位置に置くための横
   方向支持面を含み、前記指示手段は所定の長手方向位置
   からの回転子位置の長手方向偏移を指示することを特徴
   とする、試料の流動学的特性を測定する装置。 Ｉ　特許請求の範囲の第１コ項筐たは７３項に記載ノ装
   置において、前記直線位置トランスデー−サは回転子と
   固定子の間に置かれる直線可変差動トランスを備えたこ
   とを特徴とする、試料の流動学的特性を測定する装置。 （＋！９　任意の角度位置において回転子に選択された
   トルクを加えるための力を加える手段を含み、前記回転
   子は試料に結合され、かつ、長手方向回転軸に旧う所定
   の長手方向位置においてその長手軸を中心としである範
   囲の角度位置内で固定子に対して回転するために懸垂手
   段によシ固定子内に呂り下げられる、前記回転子内のね
   じれ力と角度位置の解析により試験片の流動学的特性を
   測定する装置において、 固定子に対する回転子の角運動の３ｔＯ度以下にわたっ
   て延びる第１の角度位置範囲内で固定子に対する回転子
   の角度位置に関する位置データを発生する第１の角度位
   置トランスデー−サと、第７の角度位置範囲と、この第
   １の角度位置範囲を補足する第２の角度位置範囲とが一
   緒にな−て、固定子に対する回転子の角運動の３ｔＯ度
   にわたって延びるように、固定子に対する回転子の笥λ
   の角度位置範囲内での角度位置に関する別の位置データ
   を発生する第一の角度位置トランすデー一サと、 を備えたことを特徴とする試料の流動学的特性を測定す
   る装置。 （１（９特許請求の範囲の第１ｊ項に記載の装置におい
   て、 いずれか一方の角度位置トランスデー−ザから受けた位
   置データを基にして、回転の角度位置に関する位置情報
   を与える情報手段と、 両方の範囲内で両方の角度位置トランスデー−サにより
   与えられる位置データを監視する監視手段と、 情報手段により受けられる位置データを、所定の角度位
   置における回転子の場所に応じて、一方の角度位置トラ
   ンスデユーサから他方の角度位置トランスデー−サヘ切
   り換えるためのスイッチング手段と、 所定の角度位置における位置データの差を、他方の角度
   位置によυ与えられた位置データに組合わせて、一方の
   角度位置トランスデー−サから、次に他方の角度位置ト
   ランスデー−サから、情報手段により受けられた、第１
   と第一の範囲にわたる位置データの間で補償された遷移
   を行うデータ補償手段と、 を含んでいることを特徴とする、試料の流動学的特性を
   測定する装置。 （１′０　特許請求の範囲の第ｉｓ項または第１Ａ項に
   記載の装置において、前記各角度位置トランスデ。 −サは回転子と固定子の間に置かれる回転可変差動トラ
   ンスを備えたととを特徴とする、試料の流動学的特性を
   測定する装置。 α樽　特許請求の範囲の第１７項に記載の装置において
   、前記第１と第一の角度位置範囲は複数の領域にお込て
   重なυ合い、各所定の角度位置は一方の領域内に置かれ
   ていることを特徴とする、試料の流動学的特性を測定す
   る装置。 （１９特許請求の範囲の第１ざ項に記載の装置において
   、前記第１と第一の各範囲は直径方向で向き合う部分に
   わたって延びていることを特徴とする、試料の流動学的
   特性を測定する装置。 （イ）特許請求の範囲の第１９項に記載の装置において
   、直径方向で向き合う前記各部分は約７．２０度にわた
   って延び、前記回転可変差動変圧器は長手軸を中心とし
   て約９０度隔てられて−ることを特徴とする、試料の流
   動学的特性を測定する装置。 ＱＩｌ　試料に結合され、長手方向回転軸に８５所定の
   長手方向位置においてその長手軸を中心としである範囲
   の角度位置内で固定子に対して回転するためにｍｓ手段
   によシ固定子内に吊シ下けられる回転子内のねじれ力と
   角度位置の解析によシ試料の流動学的特性を測定する装
   置におｈで、回転子と固定子の相対的な長手方向位置に
   応じて、固定子忙対する回転子の長手方向位置に関する
   位置データを発生する直線位置トランスデユーサと、 この直線位置トランスデ具−サに結合され、所定の長手
   方向位置における回転子の場所を指示する指示手段と、
   を備えたことを特徴とする、試料の流動学的特性を測定
   する装置。 （ハ）特許請求の範囲の第２７項に記載の装置において
   、前記懸垂手段は軸受を含み、この軸受は所定の長手方
   向位置に回転子を位置させるための横方向支持面を有し
   、前記相持手段は所定の長手方向位置からの回転子位置
   の長手方向偏移を指示することを特徴とする、試料の流
   動学的特性を測定する装置。 （ハ）特許請求の範囲の第２７項または第２２項に記載
   の装置において、前記直線位置トランスデ瓢−サは回転
   子と固定子の間に置かれる直線可変差動変圧器を備えた
   ことを特徴とする、試料の流動学的特性を測定す金装置
   。