JPH0444224B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石油アスフア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よう度を測定
する針入度またはちよ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つた測定試
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。石油アスフアルトの針入度の測定
については、例えば、JIS−Ｋ−2207に規格があ
る。また、石油アスフアルトより軟らかい材質、
例えばグリースにあつ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、ちよう度を測定している。このグ
リースのちよう度の測定についてはJIS−Ｋ−
2220、さらに、石油ワツクスの針入度、ちよう度
の測定についてはJIS−Ｋ−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
度またはちよ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
の影を投じながら、或いは、測定用針先端を鏡に
写して凝視しながら、試料台の高さを調整しなけ
ればならなかつた。したがつて、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
ではなかつた。

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、一定時間、測定用針を測定試料中に
進入させなければならないが、この進入操作は通
常数秒程度の短時間で完了しなければならない。
したがつて、この場合にも、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かつ
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49−31677）。この装置においては、
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際
の歯車の抵抗が無視できない場合があつた。別言
すれば、JIS等の規格と異なり、針入度測定用針
を自由落下させて測定をおこなつているとは言い
難い点があり、JIS等の規格と異なり、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つた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記事情を考慮してなされた
ものであり、特に熟練を要することなく容易に高
精度な測定結果を得ることのできる針入度または
ちよ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
入度またはちよう度の測定用針を測定試料に向け
て垂下させ、これらの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つて検知し、そ
の後、前記可撓性糸を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、その際の測定
用針の測定試料中への進入量を測定用針に連結し
た直線方向変位検出器の出力信号から求めるよう
にしたことを特徴とする。

また、第２の発明は、針入度またはちよう度の
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、前記測定用針と測定試料との延長方向に
沿つた位置関係を調整する移動手段と、前記測定
用針を針部の重さにより測定試料中に一定時間自
由落下させたときの測定用針の変位量を検出する
直線方向変位検出器と、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よう度
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量についても直線方向変位
検出器を利用することにより高精度に検出できる
ようにしている。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて記述す
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から構成されている。針入度測定用
針２の先端は鉛直下方に向けられ、また、重錘３
により針部１は全体として一定の重量、例えば
100grを有するよう調整されている。

針部１は可撓性糸５を介してストレンゲージ６
から垂下されている。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
感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。ま
た、ストレンゲージ６は、通常の薄膜状ゲージ本
体を支持体に固定した構成のものが用いられる。

ストレンゲージ６の支持体にはラツク７が固定
され、ラツク７にはピニオン８が噛み合わされ、
ピニオン８は第１のモータ９の出力軸に取り付け
られ、従つて、ストレンゲージ６は第１モータ９
の回転に伴つて垂直上下方向に沿つて移動される
ようになつている。また、ラツク７の垂下上下方
向には第１リミツトスイツチ１１および第２リミ
ツトスイツチ１２が所定の間隔を置いて配置さ
れ、ラツク７、従つてストレンゲージ６の垂直上
下方向の上限位置および下限位置が検知されるよ
うになつている。

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１４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に循環されることにより、測定試料１
５が一定温度に維持されるようになつている。ま
た、試料台１４にはラツク１９が固定され、ラツ
ク１９にはピニオン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）に沿つて昇降するようになつている。

針入度測定用針２の測定試料１５中への進入量
（針入度）は針保持具４の上端部に設けられた直
線方向変位検出器としての差動トランス２５によ
り検出されるようになつている。差動トランス２
５はコイル２６を有し、針保持具４はコイル２６
内を変位する鉄芯を兼ねている。この際、針保持
具４で鉄芯を兼ねる代わりに、針保持具４の上端
に通常の差動トランスのコアを固定し、このコア
に可撓性糸５の下端を接続したものでもよい。

また、針保持具４は留金部３１により鉛直方向
に沿つた任意の高さ位置に保持され得るようにな
つている。

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。一対の把持部材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、一対の把持部材３３相互の間隔は、先端
鋭角状の作動部材３６によりスプリング３５の付
勢力に抗して拡げられ、このときの針保持具４が
留金部３１から解放されることになる。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３９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つている。
また、一対の把持部材３３およびリンク３７は支
持体４０によつて支持されている。

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、ストレンゲージ６およ
び差動トランス２５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リミツトスイツチ１１および第２リミツ
トスイツチ１２からの信号も入力されるようにな
つている。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およびデイスプレイ
４５にデータ信号を送るようになつている。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)針入度測定
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の初期位置を設定し、次に、(2)針入
度測定用針２の測定試料１５中への針入度を検出
しなければならない。

(1) 針入度測定用針２と測定試料１５の表面との
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をストレンゲージ６から垂下
させる。この時、ストレンゲージ６には針部
１の重量が加わるため、所定の電圧を出力し
ている。

ストレンゲージ６を第１モータ９により駆
動して上昇させ、第１リミツトスイツチ１１
が作動する位置で停止させる。

試料台１４を第２モータ２２により駆動し
て上昇させる。

試料台１４が上昇していき、針入部測定用
針２と測定試料１５の表面とが接触すると、
ストレンゲージ６の可撓性糸５が弛緩する。
このときのストレンゲージ６の出力信号（電
圧）は第５図に示されるようであり、当初所
定電圧であつたものが、前記接触により出力
電圧が可撓性糸５の弛緩に伴い順次減少する
よう変化する。このストレンゲージ６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の表面と
が接触した位置とする。

この位置をCPU４１で検出し、第２モー
タ２２を停止させて、試料台１４を停止させ
る。

(2) 針入度測定用針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
金部により固定するとともに、このときの針
入度測定用針２（針保持具４）の位置を差動
トランス２５により検出し、初期位置として
メモリ４６に記憶させておく。

第１モータ９を駆動し、ストレンゲージ６
を第２リミツトスイツチ１２が作動する位置
まで下降させる。これにより、可撓性糸５は
必要にして十分な量だけ弛緩する。

針保持具４を留金部３１から解放する。こ
のとき弾性糸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中に自由落下させる。

所定時間経過後、留金部３１を作動させて
針保持具４を固定し、針入度測定用針２の測
定試料１５中への進入を停止させる。

針入度測定用針２を停止させたときの針入
度測定用針２の位置を差動トランス２５によ
り検出し、このとき得られた検出値を前記初
期位置と比較すること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。この
算出値は記録部４４に記録されるとともに、
デイスプレイ４５に表示される。

このような本実施例によれば、次のような効果
がある。

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。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
が困難であつた。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１５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、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つ
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１５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。

第６図および第７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は支持ブロツク６２を有し、支持ブロツク
６２にはシリンダ孔６３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。支持ブロツク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、両貫通孔６５および６６の中心がずれて針保
持具４が支持ブロツク６２に係止されるようにな
つている。ただし、ピストン６４には作動部材３
６が連結され、作動部材３６がスプリング６７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、両貫通孔６５，６
６の中心が一致する方向に移動されて針保持具４
が支持ブロツク６２から解放され、自由に上下動
できるようになつている。

このような留金部６１を用いた実施例にあつて
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く、測定用針２の形状を
適宜に変えることにより、JIS−Ｋ−2220に基づ
いたグリースのちよ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測定でき、さらに、
石油ワツクスの針入度、ちよう度の測定も同様に
できる。このように針入度、ちよう度と云つても
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、直線方向変位検出器は差動トランス２６
であるとしたが、差動トランス２６に限らず、静
電容量式、光学式、電磁式等の直線方向エンコー
ダを用いてもよい。

さらに、針入度測定用針２と測定試料１５との
鉛直方向に沿つ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
的なものであつてもよく、第１のモータ９だけで
針入度測定用針２と測定試料１５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、ストレンゲージ
６、第１モータ９、差動トランス２５、留金部３
１等を含む部分が一体となつて試料台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の移動量が少なくなつて可撓性糸
５に振動等を与える可能が少なくなり、有利であ
る。

また、針部１の重錘３は固定的なものでなく、
針入度測定用針２を試料表面に接触させるときに
は重錘３による針部１への荷重を解除できるよう
にして、ストレンゲージ６による前記接触の検知
感度を特に向上させてもよい。この場合、重錘３
は別個の保持機構に保持されており、針入度測定
時には針部１に移載されて所定重量で針入度を測
定できるようにされる。

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、マニユ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、高精度は測定結果を容易に得ること
のできる針入度またはちよ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
示すブロツク図、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
および第７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。 １……針部、２……針入度測定用針、３……重
錘、４……針保持具、５……可撓性糸、６……ス
トレンゲージ、７……ラツク、８……ピニオン、
９……第１モータ、１１，１２……リミツトスイ
ツチ、１４……試料台、１５……測定試料、１６
……恒温媒体循環経路、１７……循環ポンプ、１
８……恒温槽、１９……ラツク、２１……ピニオ
ン、２２……第２モータ、２５……直線方向変位
検出器としての差動トランス、２６……コイル、
３１，６１……留金部、３３……把持部材、３４
……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、
４２，４３……Ａ／Ｄ変換器、４４……記録部、
４５……デイスプレイ、４６……メモリ、６２…
…支持ブロツク、６３……シリンダ孔、６４……
ピストン、６５，６６……貫通孔、６７……スプ
リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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よう度の測定用針を測定試
   料に向けて垂下させ、これらの測定用針と測定試
   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つて検
   知し、その後、前記可撓性糸を弛緩させた状態で
   測定用針を測定試料内に一定時間進入させ、その
   際の測定用針の測定試料中への進入量を測定用針
   に関連させ直線方向変位検出器の出力信号から求
   めることを特徴とする針入度またはちよう度の測
   定方法。 ２ 針入度またはちよ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
   と測定試料との鉛直方向に沿つた位置関係を調整
   する移動手段と、前記測定用針を針部の重さによ
   り測定試料中に一定時間自由落下させたときの測
   定用針の変位量を検出する直線方向変位検出器
   と、を有することを特徴とする針入度またはちよ
   う度の測定装置。 ３ 特許請求の範囲第２項において、前記直線方
   向変位検出器は差動トランスで構成されたことを
   特徴とする針入度またはちよう度の測定装置。