JPS636404A - 針入度またはちよう度の測定方法および測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石油アスファルト等のペースト状物質の針入
度あるいはグリース等のちょう度を自動的に測定する針
入度またはちょう度の測定方法および測定装置に関する
。

〔背景技術とその問題点〕

針入度とは、恒温槽で一定温度に保った測定試料に一定
荷重の針入度測定用針を一定時間自由落下させたときの
針入度測定用針の測定試料中への進入量である。石油ア
スファルトの針入度の測定については、例えば、ＪＩＳ
−に−２２０７に規格がある。また、石油アスファルト
より軟らかい材質、例えばグリースにあっては針入度用
とは異なる形状の測定用針を用いて同様装置でグリース
の硬さ、すなわち、ちょう度を測定している。このグリ
ースのちょう度の測定についてはＪ［５７に−２２２０
、さらに、石油ワックスの針入度、ちょう度の測定につ
いてはＪＩＳ−に−２２３５に規定がある。

針入度等の硬度の測定に際しては、まず、針入度または
ちょう度の測定用針の先端を測定試料表面に損傷を与え
ないように測定試料と接触させる必要がある。しかしな
がら、従来の測定方法では、電灯をかざして測定試料表
面に測定用針先端の影を投じさせ、或いは、測定用針先
端を境に写して凝視しながら、試料台の高さを調整しな
ければならなかった。したがって、測定操作に熟練を要
するとともに、測定結果に個人差が生じ易く、必ずしも
正確な測定結果が容易に得られるもではなかった。

また、測定用針の先端を測定試料表面に接触させた後に
は、−定時間、測定用針を測定試料中に進入させなけれ
ばならないが、この進入操作は短時間で完了しなければ
ならない。したがって、この場合にも、測定操作にＶ！
練を要するとともに、測定結果に個人差が生じ易かった
。

そこで、これらの難点を克服するものとして、針入度測
定を自動的に行う装置が既に提案されている（特公昭４
９−３２６７７）。この装置は、針入度測定用針を弾性
糸を介してダイヤルゲージから垂下していたが、ダイヤ
ルゲージを動かす歯車の抵抗が無視できない場合があり
、針入度測定用針の進入時間を変更したり、補正式を導
入しなければならない場合があり、これらの点から必ず
しも十分なものではなかった。

（発明の目的〕 本発明の目的は、上記事情を考慮したものであり、特に
熟練を要することな（容易に高精度な測定結果を得るこ
とのできる針入度またはちょう度の測定方法および測定
装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕上記目的を
達成するため、第１の発明は、ストレンゲージに連結し
た可撓性糸から一定荷重の針入度またはちょう度の測定
用針を測定試料に向けて垂下させ、前記測定用針と測定
試料とを次第に接近させたときの測定用針と測定試料表
面との接触を、測定用針と測定試料表面との接触により
生じる前記可撓性糸の弛緩に基づき変化する前記ストレ
ンゲージの出力信号によって検知し、その後、可撓性糸
をさらに弛緩させた状態で測定用針を測定試料内に一定
時間進入させた後、測定用針を固定し、次いで測定用針
を固定したままで、可撓性糸に一定の張りが与えられる
ことが前記ストレンゲージによって検知されるまで、可
撓性糸のストレンゲージに連結した端部側を可撓性糸の
緊張方向に移動させ、このときの移動量から測定用針の
測定試料中への進入■を求めることを特徴とする。

また、第２の発明は、針入度またはちょう度の測定用針
を有するとともに全体として一定の重量を有する針部と
、この計部を垂下する可撓性糸と、この可撓性糸の弛緩
側に連結されたストレンゲージと、前記測定用針の下方
に配置された測定試料と、前記測定用針と測定試料の試
料表面に接触する位置と測定用針が測定試料中に一定時
間自由落下した後の位１との少なくとも２つの位置にお
いてｆｉｌｌ定用針を係止可能な留具部と、前記測定用
針の前記２つの位置を可撓性糸を介して検出する変位検
出器と、を設けたことを特徴とする。

このような本発明による針入度またはちょう度の測定方
法および測定装置では、測定用針と測定試料表面との接
触をストレンゲージを利用することにより高精度に検出
できるとともに、測定用針の測定試料中への進入に際し
てはＪＩＳ規格等と同様にして測定用針を自由落下させ
ることにより、補正式の導入等を不要にしている。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図には本発明を針入度測定装置に適用した一実施例
の全体構成図が示されている。同図において、針部１は
、針入度測定用針２、重錘３および針保持具４を有して
いる。重錘３は針保持具４に遊嵌された状態で台座３Ａ
上に接離自在にｉ！２１され、重錘３が台座３Ａ上に載
置されているときには針部１は全体として一定の重量、
例えば１００ｇｒを有するようになっている。ただし、
重錘３は、針保持具４に遊嵌された状態のままで、重錘
保持具３Ｂにより吊り下げられるようになっており、こ
の場合には、針部１には重錘３の荷重が加わらないこと
となる。

針部Ｉは可撓性糸５を介してストレンゲ−シロから垂下
され、このとき、針入度測定用針２の先端は鉛直下側に
向けられている。この可撓性糸５は、針入度測定用針２
の先端と試料表面との最初の接触を敏怒に感知するため
用いられるもので、ナイロンやその他の合成繊維あるい
は絹糸等適度の弾性と強度とを有し、可撓性のある糸が
用いられる。この、ストレンゲ−シロ支持体には前記重
錘保持具３Ｂが取り付けられている。

ストレンゲ−シロの支持体は変位検出器としてのマイク
ロメータへフド７のスピンドル８に固定され、スピンド
ル８の進退量（即ち、ストレンゲ−シロの高さ位置）は
、ノブ８Ａに連結された第１モータ９の回転により調整
されるようになっている。また、スピンドル８の進退量
（ストレンゲ−シロの高さ）はマイクロメータカウンタ
１０によって表示されるとともに、ストレンゲ−シロの
近傍には第１リミツトスイツチ１１および第２リミツト
スイツチＩ２が鉛直上下方向に沿って所定の間隔を置い
て配置され、ストレンゲ−シロの上限位置および下限位
置が検知されるようになっている。

この際、マイクロメータヘッド７のスピンドル８は、回
転しない直進タイプのものが好ましいが、回転するもの
であっても使用可能である。

針入度測定用針２の下方には、容器状の試料台１４内に
配置され、容器内に収容された測定試料１５が配置され
ている。試料台１′４には恒温媒体循環経路１６および
循環ポンプ１７が取り付けられ、恒温槽１８内の恒温媒
体がポンプ１７により試料台１４にＷ１環されることに
より、測定試料１５が一定温度に維持されるようになっ
ている。また、試料台１４にはラック１９が固定され、
ラック１９にはビニオン２１が噛み合わされ、ピニオン
２１は第２モータ２２の出力軸に取り付けられており、
第２のモータ２２により試料台１４が針入度測定用針２
の針入方向（即ち、鉛直上下方向）に沿って昇降するよ
うになっている。さらに、ラックＩ９の近傍には第３リ
ミツトスイツチ２３および第４リミツトスイツチ２４が
鉛直上下方向に沿って所定の間隔を置いて配置され、試
料台１４の上限位置および下限位置が検知されるように
なっている。

針保持具４は留具部としての留金部３１により鉛直方向
に沿った任意の高さ位置に保持され得るようになってい
る。

第２図および第３図には留金部３１が拡大して示されて
いる。これらの図において、留金部３１は針保持具４を
挟む一対の把持部材３３を有している。−対の把持部材
３３は各々の一端側の回動軸３４を中心にして回動され
るとともに、他端側に設けられたスプリング３５により
針保持具４を挟むように互いに連結されている。

また、−対の把持部材３３相互の間隔は、先端鋭角状の
作動部材３Ｇによりスプリング３５の付勢力に抗して拡
げられ、このときに針保持具４が留金部３１から解放さ
れるようになっている。作動部材３６はリンク３７を介
して駆動軸３８に連結され、駆動軸３８はソレノイド３
９の通電状態に応じて水平に移動し、その動きがリンク
３７を介して作動部材３６に伝達されるようになってい
る。また、−対の把持部材３３およびリンク３７は支持
体４０によって支持されている。

第４図には本実施例の制御系統が示されている。

図中ＣＰＵ４１には、ストレンゲ−シロおよびマイクロ
メータへラド７の出力信号がそれぞれＡ／Ｄ変換器４２
および４３を介して入力されるとともに、第１、第２、
第３および第４リミットスイッチ１１．’１２．２３お
よび２４からの信号も入力されるようになっている。ま
た、ＣＰＵ４１は第１、第２モータ９，２２、循環ポン
プ１７およびソレノイド３９の各々に制御信号を出力す
るとともに、レコーダ、プリンタ等の記録部４４および
デイスプレィ４５にデータ信号を送るようになっている
。さらに、ＣＰＵ４１にはメモリ４６が接続されている
。

次に、本実施例による針入度の測定方法につき説明する
。

針入度の測定に際しては、先ず、（１）針人度測定用針
２と測定試料１５の表面とを接触させて針入度測定用針
２の初期位置を正確に設定し、次に、（２）針人度測定
用針２の測定試料１５中への針入度（進入量）を検出し
なければならない。

（１）針人度測定用針２と測定試料１５表面との接触方
法。

■針保持具４を留金部３１から解放した状態にして、針
部１をストレンゲ−シロから垂下させる。

この時、第１図に示されるように、重錘３が重錘保持具
３Ｂに保持されて針部ｌの台座３Ａがら離れ、重錘３の
荷重が針部１に加わらないように可撓性糸５の長さが予
め設定されている。また、このときには、ストレンゲ−
シロは第１リミツトスイツチ１１に当接して停止し、試
料台１４のラック１９は第２リミツトスインチ２４に当
接して停止しているものとする。さらに、ストレンゲ−
シロには重錘３を除く計部ｌの重量が加わるため、所定
の電圧を出力している。

■マイクロメークカウンタ１０の値を一旦リセットして
おく。

■試料台１４を第２モータ２２により駆動して上昇させ
、第１リミ、ットスイッチ２３が作動する点で上昇を停
止させる。試料台１４を停止させたときの針入度測定用
針２と測定試料１５の表面との間隔は略１ｃｍ程度とす
る。

■マイクロメーク７のノブ８Ａを第１モータ９により駆
動してスピンドル８に固定したストレンゲ−シロをゆっ
くりと下降させる。

■ストレンゲーシロから垂下された針入度測定用針２が
遂に測定試料１５の表面に接触すると、ストレンゲ−シ
ロの可撓性糸５が弛緩する。このときのストレンゲ−シ
ロの出力信号（電圧）は第５回に示されるようであり、
当初所定電圧であったものが、前記接触により出力電圧
が可ｉ尭性糸５の弛緩に伴い順次減少するよう変化する
。このストレンゲ−シロの出力信号の変化値が予め設定
した値に達した時点を針入度測定用針２と測定試料１５
とが接触した位置とする。

■この位置をＣＰＵ４１で検出し、針保持具４を留金部
３１により直ちに固定するとともに、このときのマイク
ロメータカウンタ１０の値を読み取り、あるいはＣＰＵ
４１に自動的に読み込ませ、その値をＰｌとする。

（２）針人度測定用針２の測定試料１５中への針入度の
測定。

■第２モータ２２の停止後、針保持具４を留金部３１に
より固定したままの状態で、第１モータ９を駆動してス
トレンゲ−シロを十分に下降させる。

この結果、重錘保持具３Ｂに保持されていた重錘３が重
錘保持具３Ｂから離れて針部１の台座３Ａ上に移載され
て重錘３の荷重が針部１に加わることになるとともに、
可撓性糸５はさらに弛んだ状態となる。

■針保持具４を留金部３１から解放する。このとき可撓
性糸５は前記■の操作により既に十分な量だけ弛緩され
ているため、針入度測定用針２は重ｉ！３の荷重を受け
ながら測定試料１５の試料表面から自由に進入できる状
態となる。

■所定時間（例えば５秒間）だけ針入度測定用針２を測
定試料１５中に自由進入させた後、留金部３１を作動さ
せて針保持具４を固定する。

■留金部３１により針保持具４を固定したままの状態で
、第１モータ９を反転させてストレンゲ−シロを上昇さ
せる。

■弛んでいた可撓性糸５がストレンゲ−シロの上昇に伴
い次第に緊張し、その緊張力が急激に高まった時点をス
トレンゲ−シロの出力信号の急激な変化から検知し、直
ちに、マイクロメータカウンタ１０の値を読み取り、あ
るいはＣＰＵ４１に読み込み、その値をｐｇとする。ま
た、これと同時に留金部３１から針保持具４を解放して
可撓性糸５にこれ以上の過度の荷重が加わらないように
する。

■マイクロメータカウンタ１０の前記２つの値Ｐ１、Ｐ
２から次式により針入度測定用針２の進入量即ち、針入
度を算出する。

（針入度）−Ｐｇ　　Ｐ＋ この算出はＣＰＵ４１によっても行われ、算出値は記録
部４４に記録される一方、デイスプレィ４５に表示され
る。

以上の操作により針入度が求められるが、連続測定をす
るには、更に、以下の操作を行う。

■ストレンゲーシロを更に上昇させ、第１リミツトスイ
ンチ１１が作動した時点でストレンゲ−シロを停止させ
る。この操作により重ｉ＃！３は重錘保持具３Ｂに再び
保持されることとなる。

■留金部３１により針保持具４を固定する。

■留金部３１により針保持具４を固定したままで、試料
台１４を第２モータ２２により下降させ、第２リミツト
スイツチ２４が作動する時点で試料台１４のを停止させ
る。これにより、針入度測定用針２が測定試料１５から
完全に取り出されることとなる。

■こののち、測定試料１５を取換えて前述の動作を繰返
せば、連続した測定が行われる。

このような本実施例によれば、次のような効果かある。

ストレンゲ−シロの出力信号変化を検知しているため、
針入度測定用針２と測定試料１５の試料表面との接触を
高精度に検出できる０例えば、従来方法では熟練者によ
る場合でも、針入度測定用針２と測定試料１５の試料表
面との接触を検知することが困難であった。これに対し
て、本実施例によれば、針入度測定用針２が測定試料１
５の試料表面内に０．１ｍｍ程度進入しただけでも針入
度測定用針２と測定試料１５の試料表面との接触を検知
できる。しかも、測定操作にはなんらの熟練を要しない
。

また、本実施例では針入度測定用針２が測定試料１５の
試料表面に接触する際には重錘３の荷重を針部１から取
り除いており、接触時の検出感度を極めて高くすること
ができる。

また、針入度測定用針２の針入度をダイヤルゲージを用
いて検出する場合には、ＪＩＳ等の規格に合わせるため
に、針入度測定用針の進入時間を変更したり、補正式を
導入しなければならなかった。しかしながら、本実施例
ではＪＩＳ等の規格と同一の状態で針入度測定用針２を
測定試料Ｉ５中に進入させているため、進入時間の変更
や補正式の導入が不要になるという効果がある。

なお、本実施例において重錘保持具３Ｂの上端はストレ
ンゲ−シロに取付けるものに限らず、マイクロメータヘ
ッド７のスピンドル８に取付けてもよい。

第６図には前記以外の実施例の全体構成が示されている
。第６図に示されている実施例では針保持具が設けられ
ていないこと以外は第１図に示されている実施例と同様
に構成されている。従って、針入度測定用針２の先端と
測定試料１５との接触を検知するストレンゲ−シロの感
度を特に高めているものではないが、これ以外の点につ
いては前記実施例と同様の作用効果を有している。

第７図および第β図には留金部の前記以外の実施例が示
されている。これらの図において、留金部６１は支持ブ
ロック６２を有し、支持ブロック６２にはシリンダ孔６
３が設けられ、シリンダ孔６３内にはピストン６４がス
ライド自在に保持されている。支持ブロック６２および
ピストン６４には各々貫通孔６５および６６が形成され
、貫通孔６５は針保持具４の外径よりわずかに大径にさ
れ、貫通孔６６は貫通孔６５よりさらに大径にされ、ま
た、これら貫通孔６５および６６には針保持具４が遊貫
通されている。

シリンダ孔６３の底部にはスプリング６７が配置され、
スプリング６７によりピストン６４がシリンダ孔６３の
外側方向に付勢されることにより、両頁通孔６５および
６６の中心がずれて針保持具４が支持ブロック６２に係
止されるようになっている。ただし、ピストン６４には
作動部材３６が連結され、作動部材３６がスプリング６
７の付勢力に抗してピストン６４をシリンダ孔６３の底
部側に所定量移動させると、両頁通孔６５．６６の中心
が一致する方向に移動され、針保持具４が支持ブロック
６２から解放されて自由に上下動できるようになってい
る。

このような留金部６１を用いた実施例にあっても、留金
部３１を用いた前記実施例と同様の効果を奏することが
できる。

なお、前述においては、本発明を針入度測定に適用した
実施例につき説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではな（、測定用針２の形状を適宜に変更することに
より、ＪＩＳ−に−２２２０に基づいたグリースのちょ
う度測定を測定用針以外の構成は前記実施例と同一にし
て行うことができ、さらに、石油ワックスの針入度、ち
ょう度の測定も同様にできる。このように針入度、ちょ
う度と云ってもいずれも物質の硬度を測定するものであ
り、名称による実質的な相違はない。

また、変位検出器はマイクロメータヘッドであるとした
が、これに限らず、前記Ｐ、、Ｐ２の値を検出できる手
段であれば、どのようなものであってもよい。

さらに、針入度測定用針２と測定試料１５との鉛直方向
に沿った位置関係を調整する移動手段は、前述では第２
モータ２２により試料台１４が昇降可能に構成されてい
たが、試料台１４は固定的なものであってもよく、第１
のモータ９だけで針入度測定用針２と測定試料Ｉ５との
接触および可撓性糸５の弛緩を行わせてもよい。また試
料台１４を固定する場合、針部１、ストレンゲ−シロ、
第１モーク９、差動トランス２５、留金部３１等を含む
部分が一体となって試料台１４側に移動できる構成でも
よいが、試料台１４側を可動とした方が針部１のｆ多動
量が少なくなって可撓性糸５に振動等を与える可能が少
なくなり、有利である。

さらに、操作手順をメモリ４６内に全てプログラムして
おくことにより完全に自動化してもよいし、マニュアル
操作を組み合わせたものとしてもよい。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、特に熟練を要することな
く、高精度な測定結果を容易に得ることのできる針入度
またはちょう度の測定方法および測定装置を提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を針入度測定装置に適用した一実施例の
全体構成を示す正面図、第２図および第３図は前記実施
例の留金部を拡大して示す平面図および正面図、第４図
は前記実施例の制御系統を示すブロック図、第５図は前
記実施例におけるストレンゲージの出力信号変化を示す
線図、第６図は前記以外の実施例の全体構成を示す正面
図、第７図および第８図は前記以外の実施例における留
金部を示す平面図および一部断面正面図である。 ｌ・・・針部、２・・・針入度測定用針、３・・・重錘
、３Ａ・・・台座、３Ｂ・・・重錘保持具、４・・・針
保持具、５・・・可撓性糸、６・・・ストレンゲージ、
７・・・マイクロメータヘッド、８・・・スピンドル、
８Ａ・・・ノブ、９・・・第１モータ、１０・・・マイ
クロメータカウンタ、１１．１２・・・リミットスイッ
チ、１４・・・試料台、１５・・・測定試料、１６・・
・恒温媒体循環経路、１７・・・循環ポンプ、１８・・
・恒温槽、１９・・・う、り、２１・・・ピニオン、２
２・・・第２モータ、２２．２３・・・リミットスイッ
チ、３１．６１・・・留金部、３３・・・把持部材、３
４・・・回動軸、３５・・・スプリング、３６・・・作
動部材、３７・・・リンク、３８・・・駆動軸、３９・
・・ソレノイド、４０・・・支持体、４１・・・ｃｐｕ
。 ６２・・・支持ブロック、６３・・・シリンダ孔、６４
・・・ピストン、６５．６６・・・貫通孔、６７・・・
スブＩＪング。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ストレンゲージに連結した可撓性糸から一定荷重
   の針入度またはちょう度の測定用針を測定試料に向けて
   垂下させ、前記測定用針と測定試料とを次第に接近させ
   たときの測定用針と測定試料との接触を、測定用針と測
   定試料表面との接触により生じる前記可撓性糸の弛緩に
   基づき変化する前記ストレンゲージの出力信号によって
   検知し、その後、可撓性糸をさらに弛緩させた状態で測
   定用針を測定試料内に一定時間進入させた後、測定用針
   を固定し、次いで測定用針を固定したままで、前記可撓
   性糸に一定の張りが与えられたことが前記ストレンゲー
   ジによって検知されるまで、可撓性糸のストレンゲージ
   に連結した端部側を可撓性糸の緊張方向に移動させ、こ
   のときの移動量から測定用針の測定試料中への進入量を
   求めることを特徴とする針入度またはちょう度の測定方
   法。
2. （２）針入度またはちょう度の測定用針を有するととも
   に全体として一定の重量を有する針部と、この針部を垂
   下する可撓性糸と、この可撓性糸の他端側に連結された
   ストレンゲージと、前記測定用針の下方に配置された測
   定試料と、前記測定用針が測定試料の試料表面に接触す
   る位置と測定用針が測定試料中に一定時間自由落下した
   後の位置との少なくとも２つの位置において前記測定用
   針を係止可能な留具部と、前記測定用針の前記２つの位
   置を可撓性糸を介して検出する変位検出器と、を有する
   ことを特徴とする針入度またはちょう度の測定装置。
3. （３）特許請求の範囲第２項において、前記変位検出器
   はマイクロメータヘッドにより構成されるとともに、こ
   のマイクロメータヘッドのスピンドルに前記ストレンゲ
   ージが取付けられたことを特徴とする針入度またはちょ
   う度の測定装置。
4. （４）特許請求の範囲第２項または第３項において、前
   記針部には測定用針と分離可能な重錘が設けられている
   とともに、測定用針が測定試料の試料表面に接触する際
   に重錘による針部への荷重を解放する重錘保持具が設け
   られていることを特徴とする針入度またはちょう度の測
   定装置。