JPH06186151A - ゴム及びプラスチック硬度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来不可能とされていたゴム及びプラスチッ
クなどの弾性体の硬さ測定値を高精度にすると共に、そ
の測定を電動化及び全自動化することを目的とする。 【構成】 ゴム及びプラスチック硬度の被測定物に一定
の押圧荷重を付加すると共に、前記被測定物に一定測定
又は可変速度により押圧荷重を付加するゴム及びプラス
チック硬度測定装置において、軟質材の硬度測定に用い
る電動式の荷重装置を介して、硬度測定に影響を及ぼす
硬度計の押圧速度をデジタルスイッチにより任意設定が
可能となる機能を有し、更に外部コントロール用の端子
を利用して全自動の硬度測定を可能にしたゴム及びプラ
スチック硬度測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弾性体の硬度測定方法に
関するが、詳しくはゴム及びプラスチック硬度の測定装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゴム及びプラスチックなどの弾性
材料の硬度を測定する方法には、加硫ゴム物理試験方法
（ＪＩＳ Ｋ ６３０１）と、プラスチックデュロメー
タ硬度試験方法（ＪＩＳ Ｋ ７２１５）との２つの方
法が多用されていた。

【０００３】「ＪＩＳ Ｋ ６３０１」の試験は、加硫
ゴムの引張り、永久伸び、硬さ、老化、はく離、引裂
き、永久ひずみ、ねじり、屈曲などの項目を測定するも
のであり、そのうち、硬さ試験には原則として、「スプ
リング式硬さ試験（Ａ形及びＢ形）」「定荷重（オルゼ
ン）式硬さ試験」及び「定荷重（ブセイ・ジョンズ）式
硬さ試験」の３種類がある。

【０００４】一方、「ＪＩＳ Ｋ ７２１５」の試験
は、プラスチックのデュロメータＡ硬さ及びＤ硬さ（圧
子を用いて、くぼみ深さに対応して変化する試験荷重を
試料に負荷し、生じたくぼみ深さＨから求めた値）を測
定するものであり、そのデュロメータ硬さの範囲は、Ａ
硬さ及びＤ硬さともおよそ20〜90とされている。そし
て、この試験棒には、機枠、圧子、負荷装置及び硬さ指
示装置を備えたデュロメータ（試験機）を使用し、その
荷重の負荷、保持、除荷が適切に行えるものでなければ
ならないとされている。

【０００５】このような試験方法は、いずれも被測定物
の表面に硬度計の加圧面を規定荷重で押し付けたとき
に、加圧面の中心穴から弾圧力によって突出している押
針が、被測定物により押し戻される距離を定量的に硬度
を測るという、一種の押込み硬さの測定方法である。ま
た、これらの試験方法は比較的短時間ででき、しかも硬
度計を手で保持するか又は荷重装置に取付けるだけで測
定可能となるので、大がかりな試験装置を必要としない
ため一般に広く採用されている。しかし、近年さまざま
の新素材が開発されつつあり従来のものより精度が高
く、また再現性に優れた硬度試験装置の必要性が高まっ
ており、さまざまな改良機械が開発されているが、いず
れも多くの欠点を有していた。そこで、これらの問題を
解決するために本願出願人が開発しすでに開示（特願平
４−２６３６６５）されている。

【０００６】この発明はゴム及びプラスチック硬度測定
装置であって、その要旨とするところは、ゴム及びプラ
スチック硬度の被測定物に一定の押圧荷重を付加すると
共に、前記被測定物に一定速度又は可変速度により押圧
荷重を付加し、更にこの荷重速度の数値的設定及び測定
により指示値が変動し易い弾性体の硬度を正確に測定す
ることを特徴とするゴム及びプラスチック硬度の測定方
法であり、また基台上に起立する支柱に２本の上下腕を
水平状に固定して成る測定台と、該測定台の上下腕に上
下移動を可能として支持棒を貫通し、かつその上端には
前記被測定物に一定の押圧荷重を付加する分銅を載置す
ると共に、下端には被測定物の硬度を測定する硬度計を
取り付けて成る荷重棒と、該荷重棒の上下移動をプーリ
ーとベルトを介して回動する駆動モータとから成ること
を特徴とするゴム及びプラスチック硬度の測定装置の提
供にある。そして、その具体的な装置は、図４に図示さ
れているように、その装置の基本構造は、従来のプラス
チックのデュロメータによる試験機である。この試験機
は、測定台21、その上に起立する支柱27、この支柱７か
ら横方向に水平に延びる２本の上腕28と下腕28、これら
の上下腕28の先端を垂直方向に貫通する荷重棒29及び下
側腕28の上に載置された駆動モータ23などを主な構成要
素としている。更に、荷重棒29にはねじ30が嵌挿され、
その上にリフトアーム25が取り付けられており、このア
ーム25に手動レバー（図示せず）を取り付けて荷重棒29
を昇降させることも可能である。また、荷重棒29の下端
には、硬度計22が取り付けられ上端には押圧用の分銅26
が取り付けられている。なお、試験の実施に際しては、
測定台21の電源スイッチ、押圧スピードコントロールス
イッチ、昇降スイッチ、微動送りスイッチなどを操作す
るように構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】かかる本願出願人開発
の測定方法及び測定装置に改良を加えて、よりよいゴム
及びプラスチック硬度の測定装置を提供しようとすると
ころに、本発明が解決しようとする課題を有している。
すなわち、本発明が解決しようとする課題は、最近ゴム
およびプラスチックなどの弾性材料に対する需要が高ま
り、利用範囲が拡大するにつれて品質要求も高まると共
に、そのきめ細かさが求められてきた。したがって、従
来の試験方法を更に改善すると共にその試験機そのもの
を改良して、これらの要求に応える必要があり、この種
製品の品質、つまり硬さを正確に測定する必要も高まっ
てきている。特に、ゴムおよびプラスチックなどの硬度
の測定値は加圧面つまり押針の押付け速度によって変動
するので、従来のＪＩＳ規格の試験方法では、これらの
要求に応えることができないのが現状であるり、更にこ
れらの測定を電動化かつ全自動化する必要も求められて
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の方法で
は求めることのできない測定値を求めると共に、その測
定を電動式かつ全自動化するために開発したものであっ
て、ゴム及びプラスチック硬度の被測定物に一定の押圧
荷重を付加すると共に、前記被測定物に一定速度又は可
変速度により押圧荷重を付加し、更にこの荷重速度の数
値的設定及び測定により指示値が変動し易い弾性体の硬
度を正確に測定するゴム及びプラスチック硬度測定装置
において、ゴム又はプラスチックの硬度計を取付けかつ
軟質材の硬度測定に用いる電動式の荷重装置を介して、
硬度測定に影響を及ぼす硬度計の押圧速度をデジタルス
イッチにより任意設定が可能となる機能を有し、更に外
部コントロール用の端子を利用して全自動の硬度測定を
可能にしたことを特徴とするゴム及びプラスチック硬度
測定装置の提供にあり、また前記全自動の硬度測定にお
いて、被測定物をエアシリンダー、ベルトコンベア、パ
ーツフィーダー等により測定用載物台に給送し、かつ被
測定物検出センサー又はタイマーによる信号と、外部コ
ントロール用入力端子に接続したシーケンサの制御によ
り硬度計を下降及び上昇させて硬度測定すると共に、前
記硬度計が、デジタル式等のデータ出力機能を有するも
のを使用して測定データをコンパレーターに入力してそ
の合否を判別し、更に選別機を介して被測定物の品質を
選別するゴム及びプラスチック硬度測定装置であり、更
には基台上に起立する支柱に２本の上下腕を水平状に固
定し、かつ上腕の支柱上端部に高さ調節用アジャスタを
取付けて成る測定台と、該測定台の上下腕に上下移動を
可能とした支持棒を貫通し、かつその上端には前記被測
定物に一定の押圧荷重を付加する分銅を載置すると共
に、下端には被測定物の硬度を測定する硬度計を取り付
けて成る荷重棒と、該荷重棒の上下移動をプリーとベル
トを介して回動する駆動モータと、該駆動モータの下方
向かつ下腕に取付けて成るロータリーエンコーダと、前
記測定台にコントロールユニットを内設すると共に外部
コントロール用入力端子と速度データ出力端子とを取付
け、かつ調整測定台を付設して成るゴム及びプラスチッ
ク硬度測定装置の提供にある。

【０００９】

【作用】

（１）ゴム及びプラスチック硬度の被測定物に一定の押
圧荷重を付加すると共に、前記被測定物に一定速度又は
可変速度により押圧荷重を付加し、更にこの荷重速度の
数値的設定及び測定により指示値が変動し易い弾性体の
硬度を正確に測定するゴム及びプラスチック硬度測定装
置において、ゴム又はプラスチックの硬度計を取付けか
つ軟質材の硬度測定に用いる電動式の荷重装置を介し
て、硬度測定に影響を及ぼす硬度計の押圧速度をデジタ
ルスイッチにより任意設定が可能となる機能を有し、更
に外部コントロール用の端子を利用して全自動の硬度測
定を可能にしたゴム及びプラスチック硬度測定装置であ
り、また前記全自動の硬度測定において、被測定物をエ
アシリンダー、ベルトコンベア、パーツフィーダー等に
より測定用載物台に給送し、かつ被測定物検出センサー
又はタイマーによる信号と、外部コントロール用入力端
子に接続したシーケンサの制御により硬度計を下降及び
上昇させて硬度測定すると共に、前記硬度計が、デジタ
ル式等のデータ出力機能を有するものを使用して測定デ
ータをコンパレータに入力してその合否を判別し、更に
選別機を介して被測定物の品質を選別するゴム及びプラ
スチック硬度測定装置になっているので、従来方式より
も荷重速度の数値的設定及び測定により指示値が変動し
易い弾性体の硬度を正確に測定することができる、更に
その測定を電動式かつ全自動方式にすることによって、
瞬時に測定データの合否を判別することができると共
に、被測定物の品質（良品と不良品の区別）を選別する
ことも可能となる。更に、硬度の測定データ出力と速度
データ出力とをパソコン等に接続することによって、測
定に関するすべてのデータの演算、記録及び印刷も可能
となる。

【００１０】（２）基台上に起立する支柱に２本の上下
腕を水平状に固定し、かつ上腕の支柱上端部に高さ調節
用アジャスタを取付けて成る測定台と、該測定台の上下
腕に上下移動を可能とした支持棒を貫通し、かつその上
端には前記被測定物に一定の押圧荷重を付加する分銅を
載置すると共に、下端には被測定物の硬度を測定する硬
度計を取り付けて成る荷重棒と、該荷重棒の上下移動を
プリーとベルトを介して回動する駆動モータと、該駆動
モータの下方向かつ下腕に取付けて成るロータリーエン
コーダと、前記測定台に、コントロールユニットを内設
すると共に外部コントロール用入力端子と速度データ出
力端子と取付け、かつ調整測定台を付設して成るゴム及
びプラスチック硬度測定装置になっているので、本願出
願人が開発した従来公知の装置（特願平４−２６３６６
５のゴム及びプラスチック硬度の測定方法とその測定装
置）に改良を加えたのみで、電動化及び全自動化が可能
となると共に従来装置よりも優れた効果を得ることもで
きる。

【００１１】

【実施例】以下、図面によって本発明の実施例について
説明する。図１は本発明によるゴム及びプラスチック硬
度測定装置を示したものであり、その装置の基本構造
は、従来のプラスチックのデュロメータによる試験機で
ある。この試験機は、測定台上に起立する支柱から横方
向に水平に延びる２本の上下碗と、これらの上下腕の先
端を垂直方向に貫通する荷重棒及び下腕の上に載置され
た駆動モータなどを主な構成要素としている。

【００１２】以下、これら従来の基本構造に基づいて分
説する。１は荷重用分銅で硬度計に規定荷重をかけるた
めの分銅であり、２は硬度計でゴム又はプラスチック硬
度計（デジタル又はアナログ式）であり、３は駆動用モ
ーターであり、４は荷重棒の送りねじであり駆動用モー
タにより回転し、５はリフトアームで分銅と硬度計を取
り付けたフレームを支えるアームであり、送りねじの回
転により上下する。また６は調整測定台であり、従来の
測定台上に付設されており被測定物の載物台（ユニバー
サルクランプ付）である。また７はロータリーエンコー
ダであり、硬度計の押圧速度検出用センサーとしての機
能を有する。８はリニアセンサーであり、同じく硬度計
押圧速度検出センサーである。なお、センサーは７又は
８のいずれか一つを選択し、また７、８のような外部取
付式のセンサーの代わりにモータ内蔵のジェネレーター
から直接パルスや電圧等の速度信号を検出してもよい。
更に、駆動モーターの仕様や装置の形状により適したセ
ンサーを選択しうることもでき、また装置の駆動用とし
て直線的に動くエアシリンダー等を使用する場合には、
回転部を持たない８のリニアセンサーを使用することも
できる。９はリミットスイッチで速度表示ホールド用の
タイミングスイッチであり、10はリミットアジャスター
で速度表示ホールドのタイミングを調整用し、11は速度
表示パネルでセンサー７又は８からの信号により硬度計
の押圧速度をデジタル表示する。またリミットスイッチ
からの信号により、その瞬間の数値をホールド表示し、
信号はコントロールユニットを経由する。12は速度設定
スイッチで硬度計押圧速度を設定するデジタルスイッチ
であり、また13は上昇スイッチであり、一度押すことに
より硬度計を上昇させることができ、更に14は下降スイ
ッチであり、一度押すことにより硬度計を下降させるこ
とができる。また、15は微動スイッチであり、ＯＮにす
ることにより上昇、下降スイッチをインチング式に切り
換えることができる。更に16はコントロールユニットで
あり、押圧速度検出用センサー又はジェネレーターから
の信号や速度設定スイッチからの設定データや外部から
の指示信号等によりモーターを制御し、押圧速度や硬度
計の上昇、下降をコントロールするユニットである。ま
た17はコントロール用入力端子であり、上昇、下降をフ
ットスイッチやリモコンで行なうための接続端子であ
る。また18は速度データ出力端子であり、外部記録、記
憶用の速度データ出力用に付設し、19は高さ調節用アジ
ャスタで硬度計の高さ微調整用に取付けられている。

【００１３】次に、本装置の操作方法について説明すれ
ば、まず測定台６上に測定物を乗せ、駆動モータ３を一
定速度で回転させ、更にプーリーをベルトで回転させて
ねじ４を回転させる。この結果、ねじ４とかみ合うリフ
トアーム５が、たとえば下動することによって枠が下降
するので、硬度計２は一定速度で被測定物と接触して更
に押圧されるので、同一材料に対して同一条件でもって
硬さ試験を行なうことができる。

【００１４】この従来の基本構造の作動を電動化するこ
とに本発明の特徴を有する。以下、図３のブロック図を
参照しながら、本発明装置の図１及び図２に図示されて
いる電動式低圧荷重装置の構造図と電動式による操作順
序を説明する。まず、電源をＯＮにしてスピード設定用
デジタルスイッチ12で押圧速度をセットする。ついで、
高さ調節アジャスタ19を介して硬度計の高さを被測定物
に合せる。そして、コントロールユニット16の上昇スイ
ッチと、下降スイッチとを使用して硬度を測定する。

【００１５】なお、本測定装置によって得た測定値は、
表１の測定表のとおりである。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【発明の効果】本発明による測定方法によれば、従来か
らの測定方法を大巾に変更することなく、測定時の押圧
速度を記録させるだけで、測定値の精度と再現性の向上
を実現させることができ、しかもその測定を電動化及び
全自動化することができる。

【００１８】また、本発明による測定装置によれば、次
のような効果を得ることができる。

【００１９】ア、モータの回転速度を測定し数値的に制
御することにより、試験機の荷重速度も数値制御できる
ので、押圧速度により硬度計の指示値が変動し易い軟質
材料も正確に測定できる。 イ、試験機とデジタル式硬度計を組合わせることによ
り、自動測定もできるので省力化が可能となる。 ウ、電動式に荷重棒と硬度計を上下動させることによっ
て、測定者の体力的な負担を大幅に軽減することができ
る。 エ、更に、硬度の測定データ出力と速度データ出力とを
パソコン等に接続することによって、測定に関するすべ
てのデータの演算、記録及び印刷が可能となる。

【００２０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定装置を示した正面図。

【図２】図１に示した本発明装置の側面図。

【図３】図１に示した本発明装置のブロック図。

【図４】従来公知による測定装置の正面図。

【符号の説明】

１ 荷重用分銅 ２ 硬度計 ３ 駆動モータ ４ 送りねじ ５ リフトアーム ６ 調整測定台 ７ ロータリーエンコーダ ８ リニアセン
サー ９ リミットスイッチ 10 リミットア
ジャスター 11 速度表示パネル 12 速度設定ス
イッチ 13 上昇スイッチ 14 下降スイッ
チ 15 微動スイッチ 15’ 載物台クラ
ンプ 16 コントロールユニット 17 外部コント
ロール用入力端子 18 速度データ出力端子 19 高さ調整用
アジャスタ 21 測定台 22 硬度計 23 駆動モータ 24 プリー 25 リフトアーム 26 分銅 27 支柱 28 上下腕 29 荷重棒 30 ねじ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム及びプラスチック硬度の被測定物に
   一定の押圧荷重を付加すると共に、前記被測定物に一定
   速度又は可変速度により押圧荷重を付加し、更にこの荷
   重速度の数値的設定及び測定により指示値が変動し易い
   弾性体の硬度を正確に測定するゴム及びプラスチック硬
   度測定装置において、ゴム又はプラスチックの硬度計を
   取付けかつ軟質材の硬度測定に用いる電動式の荷重装置
   を介して、硬度測定に影響を及ぼす硬度計の押圧速度を
   デジタルスイッチにより任意設定が可能となる機能を有
   し、更に外部コントロール用の端子を利用して全自動の
   硬度測定を可能にしたことを特徴とするゴム及びプラス
   チック硬度測定装置。
2. 【請求項２】 前記全自動の硬度測定において、被測定
   物をエアシリンダー、ベルトコンベア、パーツフィーダ
   ー等により測定用載物台に給送し、かつ被測定物検出セ
   ンサー又はタイマーによる信号と、外部コントロール用
   入力端子に接続したシーケンサの制御により硬度計を下
   降及び上昇させて硬度測定する請求項１記載のゴム及び
   プラスチック硬度測定装置。
3. 【請求項３】 前記硬度計が、デジタル式等のデータ出
   力機能を有するものを使用して測定データをコンパレー
   ターに入力してその合否を判別し、更に選別機を介して
   被測定物の品質を選別する請求項１記載のゴム及びプラ
   スチック硬度測定装置。
4. 【請求項４】 基台上に起立する支柱に２本の上下腕を
   水平状に固定し、かつ上腕の支柱上端部に高さ調節用ア
   ジャスタを取付けて成る測定台と、該測定台の上下腕に
   上下移動を可能とした支持棒を貫通し、かつその上端に
   は前記被測定物に一定の押圧荷重を付加する分銅を載置
   すると共に、下端には被測定物の硬度を測定する硬度計
   を取り付けて成る荷重棒と、該荷重棒の上下移動をプー
   リーとベルトを介して回動する駆動モータと、該駆動モ
   ータの下方向かつ下腕に取付けて成るロータリーエンコ
   ーダと、前記測定台にコントロールユニットを内設する
   と共に外部コントロール用入力端子と速度データ出力端
   子とを取付け、かつ調整測定台を付設して成る請求項１
   記載のゴム及びプラスチック硬度測定装置。