JPH0223822B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はゴムの加硫・試験の装置および方法に
関する。

（従来の技術） ゴムの加硫・試験の技術に関してレオメータが
知られている。現今知られているレオメータは、
加熱加硫室を有し、その中に生の未加硫の試料ゴ
ムを装填し、そこで前とは異つた加硫された状態
に変化させることによりゴムの加硫・試験を行う
ための装置である。加熱された加硫室の中では、
リブのついた小さなロータがそこに装填されてい
る試料と接して振動する。試料ゴムがロータの振
動に対して示す抵抗に起因するロータのトルクを
歪ゲージが検知する。ロータの振動運動の範囲の
両端において、リミツトスイツチが時間的に動作
し、応力が極大となるその時点を正確に知らせ
る。加硫が進行する間における応力が極大時のト
ルクの時間的変化を示すグラフを記録装置が作成
する。運転者はこのグラフを確認し、レオメータ
を開放することにより加硫を止め、試料を取出す
のであるが、運転者は応力が極大時のトルク値が
その最大値に達した後、それを確認した上で加硫
を止める。応力が極大時のトルクの最大値などで
示される試料の加硫特性は、試料を採取したゴム
の１バツチの品質保証、配合ミスの発見およびそ
の１バツチから作られる品物の設計のために用い
られる。

知られる限りではレオメータに対しての投資は
ゴム加硫にとつて大きなものである。その結果と
して、レオメータによつて行われる１つの加硫・
試験の所要時間は、そのレオメータが経済的見地
から成功裡に使われるか否かの決定的要因とな
る。知られている限りではレオメータを使用し
て、それぞれの加硫・試験ごとに、応力が極大時
のトルクがその最大値に達し、それが確認される
まで続けられなければならない。さらに好ましい
ことではないが、１つの加硫・試験を何時完了と
すべきかは運転者の判断に任されており、運転者
はグラフを見た上で、トルクがその最大値に達し
たという判断を、彼の経験にのみ基づいてなすこ
ととなる。応力が極大時のトルクがその最大値に
達するまで待たなければならないこと、および加
硫・試験を何時終えるかの決断をあやふやになる
ことの故に、加硫・試験に要する時間は長くな
り、次にレオメータで行われうる加硫・試験の時
間に喰込む結果となる。

（発明の目的） 本発明の１目的は、レオメータを改善しその利
用度を上げるために、高精度のレオメータ装置と
高精度の加硫・試験法を提供することにある。

本発明の他目的は、応力が極大時のトルクの最
大値を正確に予測することによつて、各々の加
硫・試験を、応力極大時のトルクがその最大値に
達するより前に終了することを可能にするような
高精度のレオメータ装置と加硫・試験の方法を提
供することにある。

（発明の構成） したがつて、本発明の主体をなすものは、試料
ゴムを加熱することで始まるその試料ゴムの加
硫・試験の方法にある。加熱の期間中、試料ゴム
の抵抗について複数の測定を行い複数の抵抗測定
値とそれらが対応している時刻のデータを得る。
これら測定値とそれらが対応している時刻のデー
タから抵抗に関する数個の特性値を把握する、す
なわちまず１つの最小抵抗値Sminを見定める。
Sminを見定めた後に抵抗の最大変化速度S〓max
を見定める。それに続いて得られる抵抗測定値か
ら、最大抵抗変化速度S〓maxに対してほぼ予め決
められた比率の抵抗変化速度S〓detの出現を確認
する。なお、抵抗変化速度がSdetであつたとき
の抵抗値Sdet、および抵抗変化速度がSdetであ
つた付近においての抵抗変化加速度S¨detを求め
る。加熱期間中の試料ゴムで期待される最大抵抗
値Ｙを、Ｋを１つの定数として、 Ｙ＝Sdet＋Sdet｛１−Sdet／（S¨det×Ｋ）｝
／２ の式により推定する。終りに、最大抵抗値Ｙの推
定が終り次第、加硫・試験を終了する。加硫・試
験は最大抵抗値が実際に得られるまで継続される
のではない。

加硫・試験を最大抵抗値が得られるより前に終
了することの結果として、従来の加硫・試験の時
間の1/4ないし1/3が削減される。かくして加硫・
試験用の１台のレオメータは1/4ないし1/3だけ多
くの回数の加硫・試験に用いられうることとな
り、また、同数あるいはより少い台数のレオメー
タをもつて、同じあるいはより短い時間内に、よ
り多くの加硫・試験を行うことができる。

（実施例） 第１図に示す好適装置の１部分にはレオメータ
１０があり、該レオメータには上部型１２と下部
型１４があり、これらは試料ゴム（図には示さな
い）を入れるべき空所を形成している。試料は
次々に継続して型の中の空所に装填され、それは
上部型１２を空気圧シリンダ１６を働かせて押し
下げることによつて密閉される。

シリンダ１６は、フレーム板１８およびその下
のフレームロツド２０で成る構造体の上に支持さ
れている。ロツド２０はベースサポート２４上の
ロツドベース２２から上へ伸びている。下部型１
４はベース２２の上にある下部加熱押板２６の上
に載つている。上部型１２はシリンダ１６のロツ
ド３０に取付けられた上部加熱押板２８の下面に
取付けられている。

押板２６，２８には電熱ヒーター３２が埋込ま
れている。型１２，１４には感熱体３４がついて
いる。ロツド３０にはそれが加熱されないようロ
ツド断熱材３６がついている。

ヒーター３２により、押板２６，２８、型１
２，１４、そしてその空所に試料があればその試
料が加熱される。ヒーター３２の正確なコントロ
ールおよび試料の正確な加熱のために、感熱体３
４がフイードバツクを行う。

ロータの双円錐形のデイスク３８が型の空所の
中に突出している。デイスク３８は、下部型１
４、下部押板２６、ロツドベース２２およびベー
スサポート２４を貫いていて突き出ている振動す
るロータシヤフト４０の先端に取付けられてい
る。シヤフト４０はベースサポート２４に対して
回転自由となるように、シヤフトサポート４１お
よび軸受４３の内部に取り付けられている。シヤ
フト４０およびデイスク３８はベースサポート２
４に取付けられた、主直入れ同期電動機およびギ
ヤボツクス４２によつて振動を与えられる。主電
動機およびギヤボツクス４２はエキセントリツク
４４を駆動し、エキセントリツク４４が回転する
ことにより、リンクアーム４６の結合端を回転せ
しめ、リンクアーム４６の他端がトルクアーム４
８およびシヤフト４０を振動させる。

ロータシヤフト４０は空気クランプ機構５０に
よつて、圧搾空気によりクランプをされている。
このロータは、数度の角度範囲の中で、電動機と
ギヤボツクス４２によつて決まる好適には毎分約
100サイクルで振動される。リミツトスイツチ５
１（第１図には示さない）はリンクアーム４６の
運動の範囲の両端において作動し、これによりリ
ンクアーム４６およびデイスク３８が動きの範囲
の端に来た正確な時刻、すなわち、試料における
応力が極大になつたときの正確な時刻を知らせ
る。

トルクアームの、この場合歪ゲージ５２の形を
とつているトランスジユーサがトルクアーム４８
におけるトルク、換言すれば歪を測定する。トル
クアーム４８における歪はロータの振動運動に対
して試料が示す抵抗に起因するアーム４８上のト
ルクを代表して表わすが、よりはつきり言うなら
ばそれに比例する。この抵抗はゴムが加硫するに
つれてゴムの中で架橋現象が起ることにより生
じ、またこれと共に増大して行く。かくして、ゲ
ージ５２は、試料ゴムが反抗して生ずるトルクに
比例したロータにおける歪を測定することとな
る。ロータに生ずるトルクはトランスジユーサの
出力電圧の変化をもたらすが、それはロータの振
動運動に反抗して試料から発生するトルクに比例
する。トルクの信号の周波数は毎分約100サイク
ルで、それはロータの振動の周波数に対応してい
る。

第２図に示すように、トルクすなわち歪の信号
はライン５４によつて電子式の中央コントロー
ラ、すなわちマスターコントローラ５６に伝送さ
れるが、このコントローラ５６にはデイジタル方
式のマイクロプロセツサをベースとした中央処理
装置、記憶用レジスタ、アナログ／デイジタル変
換器およびそれらに関連するハードウエアが含ま
れている。このコントローラ５６はなお、感熱体
３４からの温度の信号をライン５８，６０を通じ
て受信し、また、リミツトスイツチ６２からのタ
イミング信号をライン６４，６６を通じて受信す
る。中央コントローラ５６は、シリンダのコント
ローラ、電熱ヒーターのコントローラ、電動機の
コントローラ、クランプのコントローラ、および
歪ゲージのコントローラ、といつた数個のスレー
ブコントローラにコントロール信号を送るもので
あるも可であり、当然のこととして、これらスレ
ーブコントローラは電源をコントロールするだけ
のものでもよく、またもつと高度なものであつて
もよい。しかし、最適方式としては、コントロー
ラ５６はライン６８，７０を経てデイスプレー７
６およびレコーダー９０をコントロールするだけ
のものとする。

コントローラ５６は歪ゲージ５２および波回
路からアナログ信号を受け、その信号を変換する
か、あるいは断続的に読みとり、応力が極大時の
ロータのトルクの測定値に対応する複数のデイジ
タルのトルク信号を発生する。コントローラ５６
は、リミツトスイツチ６２からのそれが閉じたと
いう信号を受け、それにより、応力が極大になつ
た正確な時点を把握する。コントローラ５６はこ
れらの正確の時点においてデイジタルのトルク信
号を発生する。コントローラ５６はそこで、トル
ク測定値を次に記すように記憶し、またそれら測
定値の演算操作を行う。

次々に得られるトルクの測定値は“平均”され
て複数の、応力が極大時の平均トルクが作られ
る。すなわち、“平均する”のであるから、次々
得られるトルクの値の引き算が行われ、その差の
絶対値が２で割られる。加硫が進行するに従い、
これら平均トルク値が相互に比較され、そこで最
小の平均トルク値、第３図の例ではトルク値
Tmin、が見定められる。

最小の平均トルク値が見定められた後、引続き
得られる平均トルク値は最小平均トルク値と比較
され、最小平均トルク値よりも予め決められた分
量ΔTだけ大きい“第１の選択された平均トルク
値、”すなわち中間の平均トルク値Tintの出現が
確認されるに至る。最適にはΔTの値は1dN−ｍ
に等しい。

“第１の選択された平均トルク値”Tintが得
られた直後から次々に得られる少くとも数個の平
均トルク値について演算操作が行われ、平均トル
ク値の最大の１次微係数値Tmaxが見定められ
る。最適には、Tintの時点を始まりとし、その
後0.6秒ごとに、新しい方から数えて10個の平均
トルク値について演算操作を行い、１次微係数値
Ｔを求める。この１次微係数値はそれ以前に得ら
れた中での最大の１次微係数値と比較される。も
し新しく得られた１次微係数値がそれ以前に得ら
れた中での最大の１次微係数値より大きい場合、
あるいはそれが最初に得られた値である場合には
その新しい値が最大の１次微係数値として受入れ
られる。もし最大の１次微係数値がその後継続す
る10回の比較操作のサイクルの間において変らな
かつたならば、その値がこの試験における最大の
１次微係数値Tmaxである、と決定される。

最大の１次微係数値Tmaxを基に、１つの１次
微係数値Tdetの出現を確認することとなるが、
このTdetはTmaxに対してほぼ予め決められた
比率をもつものである。再び最適例について言え
ば、TdetのTmaxに対する比率Ｒは0.25である。
Tdetの出現の確認は、最適には次のように行わ
れる。まずTmaxの値から目標の１次微係数値
Ttarを、Ttar＝Ｒ×Tmaxの式で算出する。
Tmaxの出現後次々に測定値から１次微係数が算
出され、Ttarと比較される。Ttarより小さいと
判定された最初の１次微係数がTdetであると決
定され、この“選択された１次微係数”Tdetに
対応する平均トルク値が“第２の選択された平均
トルク値”Tdetであると決定される。

“第２の選択された平均トルク値”Tdetが出
現した付近における平均トルク値について演算操
作が行われ、“第２の選択された平均トルク値”
Tdetにおける平均トルク値の２次微係数値T¨det
が算出される。最適には、この２次微係数値は
Tdetの出現の前の20個の平均トルク値から算出
する。

この段階において、コントローラ５６には
Tdet、Tdet、T¨detおよび１つの加速スケールフ
アクターＫの値が記憶されていることとなる。最
適には、コントローラ５６には得られた一連の平
均トルク値のすべてが記憶されているようにす
る。前記の比率Ｒがその好適値0.25となつてい
て、サンプリング周期が前記のように0.6秒であ
る場合ならば、Ｋの値を0.45として最もよい結果
が得られる。コントローラ５６はこれらTdet、
Tdet、T¨detおよびＫの記憶されている値を、試
料ゴムの加硫において期待される、応力が極大時
のトルクの最大値を予測するための計算に用い
る。その期待される最大トルク値をＹで示すとＹ
は、式 Ｙ＝Tdet＋Tdet｛１−Tdet／（T¨det×Ｋ）｝
／２ で算出される。

一たん期待される最大トルク値Ｙの推定がなさ
れたならば、コントローラ５６をして、一連のデ
ータ即ち、通常の公知の関係を適用して試料にお
ける加硫度％、加硫速度および加硫の分量
（max−min）を求める動作、すなわち計算を行
わしめることができる。コントローラは算出され
たこのような値を、予め設定された合格基準値と
比較し、その試験・加硫が合格か不合格かを判定
することができる。最適には、最大トルク値Ｙの
予測は、次々に新しい平均トルク値が得られるに
従つて、最大１次微係数値に対する平均トルク値
の選択した１次微係数値のより大きい比率に対し
て更新して行くものとする。このような予測値の
更新は、最適には、実際に得られる平均トルク値
が予測された最大トルク値Ｙの90％に達するまで
続行される。加硫度％などはこのときに計算され
る。上記のような予測値の更新は、加硫度90％
が、計算された値ではなく測定された値であるこ
とを証明するために望ましいことである。

最大トルク値の予測が行われ、所望の通りに予
測値の更新が行われた後は、コントローラ５６の
働きにより、あるいはまた最適には運転者が、加
熱およびロータの振動運動を停止させ、リミツト
スイツチと歪ゲージとの電源を切り、試料の入つ
た型を開放するし、即ち試験された試料を取除い
て別の試料を装填するも可である。いずれにして
もＹの値の予測が終つた加硫・試験はそこで終了
できる。レコーダー９０には加硫・試験において
得られたデータを記録出来る。

本発明がいかなるものであり、それがいかにし
て作り且つ利用されるかについて、当業者ならば
それを作り、またそれを用いることが出来るよう
に、十分に、そして明瞭、簡潔に正確な用語を用
いて説明した。当然のことながら、ここに説明し
たのは本発明の好適実施例であつて、特許請求の
範囲に記すとおりの本発明の思想あるいは範囲か
ら逸脱することなく種々の変形を作りうることが
理解されるべきである。例をあげるならば、予想
値を算出する式として、現在におけるトルク、現
在のトルクの時間に関する１次および２次の微係
数、および以前における値を関係づけてトルクの
１次微係数がゼロになるときのトルクの予想値を
出しうるような別の式を用いることもありうる。
本発明と見なされる事柄を特許請求の範囲におい
て特にとり上げ、明示している。

（発明の効果） 試料ゴムの加硫・試験の装置１０と方法は、各
加硫・試験を精密に制御するものである。応力極
大時における最大抵抗値、もつと精確に云えば最
大トルク値は、加硫の進行に応じて各試料に対し
て自動的に予測される。各加硫・試験は最大抵抗
値が予測されると直ちに終了する。したがつて各
加硫・試験は約1/4〜1/3だけ時間が短縮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による好適装置の機械部分の略
式の縦断面図、第２図は好適装置の信号系統を示
す図、そして第３図は種々の試料ゴムにおいて見
られる特性値を記した抵抗の特性曲線である。 １０：レオメータ、１２：上部型、１４：下部
型、１６：空気圧シリンダ、１８：フレーム板、
２０：フレームロツド、２２：ロツドベース、２
４：ベースサポート、２６：下部加熱押板、２
８：上部加熱押板、３０：シリンダ１６のロツ
ド、３２：電熱ヒーター、３４：感熱体、３６：
ロツドの断熱材、３８：デイスク（ロータの）、
４０：ロータシヤフト、４１：シヤフトサポー
ト、４２：ギヤボツクス、４３：軸受、４４：エ
キセントリツク、４６：リンクアーム、４８：ト
ルクアーム、５０：空気圧クランプ機構、５１：
リミツトスイツチ、５２：歪ゲージ、５４：信号
ライン、５６：中央コントローラ、５８，６０：
信号ライン、６２：リミツトスイツチ、６４，６
６：信号ライン、６８，７０：信号ライン、７
６：デイスプレー、９０：レコーダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 試料ゴムの加硫・試験の方法において、(a)試
   料ゴムを加熱し、(b)加熱している間において試料
   ゴムの抵抗の測定を少くとも複数回行い、複数の
   抵抗測定値を得て、(c)抵抗測定値から１つの最小
   抵抗値Sminを見定め、(d)Sminのあとの抵抗測定
   値から最大抵抗変化速度S〓maxを見定め、(e)抵抗
   測定値から最大抵抗変化速度S〓maxに対してほぼ
   予め決められた比率の抵抗変化速度Sdetの出現
   を確認し(f)抵抗変化速度がS〓detであつたときの
   抵抗値S〓detを抵抗測定値の中から見定め、（ｇ）
   抵抗測定値から、抵抗変化速度がSdetであつた
   付近においての抵抗変化速度の変化速度Sdetを
   求め、（ｈ）加熱中の試料ゴムで期待される最大
   抵抗値Ｙを、Ｋを定数として Ｙ＝Sdet＋S〓det｛１−S〓det／（S¨det×Ｋ
   ）｝／２ の式により推定し、(i)この期待される最大抵抗値
   Ｙに基づいて試験および加硫を終了させることに
   より成る試料ゴムの加硫・試験方法。 ２ 試料ゴムの抵抗値Ｓの測定が、振動運動をす
   る物体にその試料ゴムが示す抵抗値の測定であ
   る、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 測定値Ｓが振動運動をする物体のトルクの測
   定値である、特許請求の範囲第２項に記載の方
   法。 ４ 測定値が、振動運動をする物体の応力がその
   極大にあるときのトルクの測定値である、特許請
   求の範囲第３項に記載の方法。 ５ 抵抗測定値が、抵抗の連続実測値の平均値で
   あり、実際の測定値を１分間に約200回得る、特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６ 上記ステツプ(d)の前に、値が最小抵抗値
   Sminと所定値のΔSだけ距つており、それが出現
   したとき該ステツプ(d)が開始するような、中間の
   抵抗値Sintの出現を確認することをさらに含ん
   だ、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ７ S〓maxに対する予め決められたS〓detの比率が
   0.25である、特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ８ 上記ステツプ(e)から（ｈ）までが繰返し行わ
   れ、その過程で最大抵抗変化速度S〓maxに対する
   抵抗変化速度S〓detの比率として予め定められた
   複数の値が１つづつ適用される、特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 ９ 抵抗測定値が期待される最大抵抗値に達する
   より前に試料の加硫・試験を終了せしめる、特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 １０ 加熱された加硫室の中で加熱が行われる、
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 １１ 上記ステツプ(c)から（ｉ）が抵抗測定値の
   デイジタル解析により行われる、特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 １２ 上記ステツプ(c)から（ｉ）が抵抗測定値の
   アナログ解析により行われる、特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。 １３ 試料ゴムの加硫・試験を継続して行う方法
   において、(a)試料を入れるべき１つの加熱加硫
   室、振動運動をなし、その動きに対する試料の抵
   抗が測定されるような１つのロータ、試料におけ
   る応力が極大に達する度ごとにその正確な時刻を
   反覆して知らせるようなリミツトスイツチ、試料
   ゴムのロータの動きに対する抵抗に起因してロー
   タに生ずるトルクを感知するための少くとも１つ
   の歪ゲージ、を有するレオメータに試料を連続装
   填し、(b)その試料ゴムを加硫室の中で加熱し、(c)
   試料を加熱している間に、ロータに振動運動を与
   え、またリミツトスイツチと歪ゲージとを作動状
   態にすることにより、試料ゴムの複数の抵抗測定
   値を、応力がその極大にあるときにおけるロータ
   のトルクＴの測定値の形で発生せしめ(d)連続して
   得られる、応力がその極大にあるときのロータの
   トルクの測定値を平均することにより、複数の平
   均トルク値を作り、(e)それら平均トルク値を相互
   に比較することによつて最小の平均トルク値
   Tminを見定め、(f)平均トルク値を最小平均トル
   ク値Tminと比較し、その値が最小平均トルク値
   Tminよりほぼ予め決められた分量だけ大きい
   “第１の選択された平均トルク値”Tintの出現を
   確認し、（ｇ）“第１の選択された平均トルク値”
   Tintに続く少くとも数個の平均トルク値につい
   て演算操作を行つて上記平均トルク値の最大の１
   次微係数T〓maxを見定め（ｈ）最大の１次微係数
   T〓maxに対応する平均トルク値に続いて得られる
   平均トルク値について演算操作を行い、最大１次
   微係数T〓maxに対してほぼ予め決められた比率の
   “選択された１次微係数値”T〓detの出現を確認
   し、（ｉ）上記“選択された１次微係数値”T〓det
   に対応する“第２の選択された平均トルク値”
   Tdetを見定め（ｊ）“第２の選択された平均トル
   ク値”Tdetが得られた時点の近くにおける平均
   トルク値について、演算操作を行つて“第２の選
   択された平均トルク値”Ｔ¨detにおける平均トル
   ク値の２次微係数値Tdetを求め、期待される最
   大トルク値Ｙ、すなわち試料ゴムで期待される最
   大抵抗値を、Ｋを１つの加速スケールフアクター
   として、 Ｙ＝Tdet＋T〓det｛１−T〓det／（T¨det×Ｋ
   ）｝／２ の式により計算し、この期待される最大トルク値
   Ｙの算出の後にそのときの試料の加熱を終了す
   る、試料ゴムの加硫・試験を継続して行う方法。 １４ “第１の選択された平均トルク値”Tint
   が最小平均トルク値Tminから距るべき分量とし
   て予め与えられた量が約1dｍである、特許請求
   の範囲第１３項に記載の方法。 １５ “選択された１次微係数値”T〓detの最大
   微係数値T〓maxに対する比率として予め与えられ
   た率が0.25であり、またＫの値が約0.45である、
   特許請求の範囲第１３項に記載の方法。 １６ 試料ゴムの加硫・試験の方法において(a)試
   料ゴムを加熱し、(b)加熱している間において試料
   ゴムの抵抗の測定を少くとも複数回行い、複数の
   抵抗測定値を得て、(c)その抵抗測定値から１つの
   最小抵抗値Sminを見定め、(d)Sminのあとの抵抗
   測定値から最大抵抗変化速度Smaxを見定め、(e)
   抵抗測定値から最大抵抗変化速度S〓maxに対して
   ほぼ予め決められた比率の抵抗変化速度S〓detの
   出現を確認し(f)抵抗変化速度がS〓detであつたと
   きの抵抗値Sdetを抵抗測定値の中から見定め、
   （ｇ）抵抗測定値から、抵抗変化速度がS〓detであ
   つた付近においての抵抗変化速度の変化速度
   S¨detを求め、（ｈ）加熱中の試料ゴムで期待され
   る最大抵抗値Ｙを、Ｙ、Sdet、S〓detおよびS¨det
   の間の１つの関係に基づいて推定し、（ｉ）この
   期待される最大抵抗値Ｙに基づいて試験・加硫を
   終了させる、試料ゴムの加硫・試験の方法。