JPH0444225B2

JPH0444225B2 -

Info

Publication number: JPH0444225B2
Application number: JP15082086A
Authority: JP
Inventors: Toshio Saeki; Tetsuo Shimizu
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd; DKK Corp
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd; DKK TOA Corp
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1992-07-21
Also published as: JPS636404A

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自動
的に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
の影を投じさせ、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
なものではなかつた。

〔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つて検知
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つて検知されるまで、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。

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、この可撓性糸の弛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
おいて測定用針を係止可能な留金部と、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上に接離自在に載置
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を有するようになつている。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つて
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、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。この、ストレンゲージ６支持体には前記重
錘保持具３Ｂが取り付けられている。

ストレンゲージ６の支持体は変位検出器として
のマイクロメータヘツド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
ージ６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つて
いる。また、スピンドル８の進退量（ストレンゲ
ージ６の高さ）はマイクロメータカウンタ１０に
よつて表示されるとともに、ストレンゲージ６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１２が鉛直上下方向に沿つて所定
の間隔を置いて配置され、ストレンゲージ６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。

この際、マイクロメータヘツド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、回転するものであつ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。さら
に、ラツク１９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
方向に沿つ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
うになつている。

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から解放されるようになつている。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
びマイクロメータヘツド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リミツト
スイツチ１１，１２，２３および２４からの信号
も入力されるようになつている。また、CPU４
１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４
６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（進入
量）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、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１
の台座３Ａから離れ、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
レンゲージ６は第１リミツトスイツチ１１に
当接して停止し、試料台１４のラツク１９は
第２リミツトスイツチ２４に当接して停止し
ているものとする。さらに、ストレンゲージ
６には重錘３を除く針部１の重量が加わるた
め、所定の電圧を出力している。

マイクロメータカウンタ１０の値を一旦リ
セツトしておく。

試料台１４を第２モータ２２により駆動し
て上昇させ、第１リミツトスイツチ２３が作
動する点で上昇させる。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。

マイクロメータ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
トレンゲージ６をゆつくりと下降させる。

ストレンゲージ６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CPU４１に自動
的に読み込ませ、その値をP₁とする。

(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ージ６を十分
に下降させる。この結果、重錘保持具２Ｂ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は重錘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
レンゲージ６を上昇させる。

弛んでいた可撓性糸５がストレンゲージ６
の上昇に伴い次第に緊張し、その緊張力が急
激に高まつた時点をストレンゲージ６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P₂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，P₂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）＝P₂−P₁ この算出はCPU４１によつても行われ、
算出値は記録部４４に記録される一方、デイ
スプレイ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。

ストレンゲージ６を更に上昇させ、第１リ
ミツトスイツチ１１が作動した時点でストレ
ンゲージ６を停止させる。この操作により重
錘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。

ストレンゲージ６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。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、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。

なお、本実施例において重錘保持具３Ｂの上端
はストレンゲージ６に取付けるものに限らず、マ
イクロメータヘツド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。従つ
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ージ６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８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、針保持具４
が支持ブロツク６２から解放されて自由に上下動
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
適宜に変更することにより、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行うことができ、
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、変位検出器はマイクロメータヘツドであ
るとしたが、これに限らず、前記P₁，P₂の値を
検出できる手段であれば、どのようなものであつ
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。

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、高精度な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
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。１……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……マイクロメータヘツド、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
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、１８……恒温槽、１９……ラツク、２１…
…ピニオン、２２……第２モータ、２２，２３…
…リミツトスイツチ、３１，６１……留金部、３
３……把持部材、３４……回動軸、３５……スプ
リング、３６……作動部材、３７……リンク、３
８……駆動軸、３９……ソレノイド、４０……支
持体、４１……CPU、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

【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、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つて検知し、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られたことが前記
ストレンゲージによつて検知されるまで、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
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、前記変位検
出器はマイクロメータヘツドにより構成されると
ともに、このマイクロメータヘツドのスピンドル
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よう度の測定装置。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よう度の測定装置。