JPH0664140U - ウレタンフォーム発泡挙動計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極めて高い精度と信頼性を有し、かつ完全に
自動的にウレタンフォームの発泡挙動を計測し得る装置
を提供する。 【構成】 アームを具備する架台と、架台のアームによ
り回転自在に支持された少なくとも一つのプーリーと、
所定のテスト容器内で発泡するウレタンフォームの表面
に載せられ、その表面と共に昇降する表面検出子と、バ
ランスウエイトと、プーリーに巻き掛けられ、一端には
表面検出子が結合され、他の一端にはバランスウエイト
が結合される糸と、回転磁石を具備し、一つのプーリー
に同軸に取り付けられ、共に回転する回転円盤と、その
回転磁石の磁極の移動経路に対向して設けられ、回転磁
石の回転角によりその抵抗が変化せしめられる磁気抵抗
素子を具備した固定円盤とからなる無接触式ポテンショ
メーターと、ポテンショメーターに接続される指示記録
計とから成るウレタンフォーム発泡挙動計測装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ウレタンフォームの成形品を製造する際、そのウレタンフォームの 品質を検査し、記録するため用いられるウレタンフォーム発泡挙動計測装置に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

ウレタンフォームの成形品を製造する場合、他の一般物性と共に発泡挙動をチ エックし、その品質を管理することが必要である。 発泡挙動とは、ウレタンフォームがテスト用の容器内で発泡を開始してから、 発泡が終了し固化するまでの間の、その表面の高さの経時的変化を指すものであ る。

【０００３】 而して、この表面の高さの測定値は、それをパラメーターとして、ウレタンフ ォーム全体の品質を推定し得るものであり、更に、その測定値により成形品の品 質を管理し得るものでなければならない。 従来は、この発泡挙動の計測には、発泡するウレタンフォームの中心に立てた スケールによる目測法や、触針式、フロート式その他公知の高さ計が用いられて いる。

【０００４】 然しながら、ウレタンフォームは発泡を開始すると同時にその物理的性質、特 に、温度、密度、粘稠度、弾性、硬度、表面張力、光や音の反射率及び吸収スペ クトル、気孔率、表面の凹凸、表面気孔膜の厚さ、表面気孔粒度など、測定値に 大きなドリフトを生じる物理的性質が急激に変動する上、それらの三次元的分布 も複雑に変化するものである。

【０００５】 このため、従来の触針式などの測定測定装置では、ウレタンフォームの品質管 理に要求される精度及び信頼度を持った測定値、換言すれば、その測定値により ウレタンフォーム全体の品質を正確に推測することができ、成形品の品質を保証 できるような、そのような有効な測定値が得られないという問題があり、そのた め充分な品質管理ができなかったという不都合があった。

【０００６】 例えば、触針式のものは、時間的に連続したデータが得られず、又、発泡の終 期に見られる収縮を計測するのに不都合がある。 スケールによる目測は、測定に熟練を要し、しかも個人差が不可避であるため 精度及び信頼度が充分とは言えず、その上、時間的に連続したデータが得られず 、自動化が困難であり、オンラインで工程管理用のコンピューターにデータを入 力できず、計測値の管理にもコストが掛るという問題がある。

【０００７】 フロート式のものは、ウレタンフォームのように、測定中、計測対象物の密度 が急変し、かつ、粘稠体から固体へ変態するようなものについて使用することは 適切でない。

【０００８】 又、発泡に伴う膨張を利用して、機械式にポテンショメーターを回転させるこ とも試みられた。この方法は、プーリーに巻き掛けた糸の一端に表面検出子を吊 るし、他の一端にはバランスウエイトを取付け、この表面検出子を発泡するウレ タンフォームの表面に載せ、ウレタンフォームの表面の昇降に合わせてプーリー が回転するよう構成すると共に、そのプーリーによりポテンショメーターの主軸 を回転させ、その出力によりウレタンフォームの表面の高さを知ろうとするもの である。

【０００９】 然しながら、この方法では、測定中、表面検出子がウレタンフォームの表面を 離れないように、かつ、ポテンショメーター駆動のため常に必要にして充分なト ルクが得られるように、装置を常時最適状態に調整することが困難である。

【００１０】 即ち、この方式では、測定中、ウレタンフォームの密度や表面張力、粘稠度、 弾性、硬度などが大幅に変動するので、発泡の全過程を通じて、装置を最適に調 整しておくことと不可能である。

【００１１】 その理由は、発泡の進行に伴って、表面検出子とウレタンフォーム表面の位置 の相対関係が変化し、そのため大きなドリフトが生るためであり、結局、信頼で きる測定値が得られないものである。 このドリフトは特に発泡の終期の収縮時に大きく現れる。

【００１２】 又、これらのことは表面検出子の形状、寸法、重量、表面の材質などにより大 きなドリフトが生じることを意味しており、従って、この方法よる場合、異なっ た計測器による測定値の比較が不可能であった。

【００１３】 このように、従来公知の測定装置では、ウレタンフォームの品質管理に必要な 精度と信頼度を有する測定値が得られないものである。

【００１４】

【考案が達成しようとする課題】

本考案は叙上の観点に立ってなされたものであり、極めて高い精度と信頼性 を有し、かつ完全に自動的にウレタンフォームの発泡挙動を計測し得る装置を提 供することを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

叙上の第一の課題は、 アームを具備する架台と、 架台のアームにより回転自在に支持された少なくとも一つのプーリーと、 所定のテスト容器内で発泡するウレタンフォームの表面に載せられ、その表面 と共に昇降する表面検出子と、 バランスウエイトと、 プーリーに巻き掛けられ、一端には表面検出子が結合され、他の一端にはバラ ンスウエイトが結合される糸と、 回転磁石を具備し、一つのプーリーに同軸に取り付けられ、共に回転する回転 円盤と、その回転磁石の磁極の移動経路に対向して設けられ、回転磁石の回転角 によりその抵抗が変化せしめられる磁気抵抗素子を具備した固定円盤とからなる 無接触式ポテンショメーターと、 ポテンショメーターに接続される指示記録計とから成るウレタンフォーム発泡 挙動計測装置によって解決される。 本発明の目的は、更に上記の指示記録計を所望の情報記録媒体のドライブユニ ットに結合し、アナログ測定値をデジタルに変換し、記録し、かつ随時再生でき るよう構成することにより、一層確実に達成される。

【００１６】 尚、表面検出子としては、水平に懸垂される平板と、両面接着テープにより平 板に接着されるウレタンフォーム片とから成るものが推奨される。 又、表面検出子によるプーリーに与えられるトルクと、バランスウエイトの重 力によるによるトルクとが常時略拮抗し、ウレタンフォーム表面の僅かな移動に よりプーリーが円滑に回転するよう構成することにより、本考案の目的は一層確 実に達成されるようになる。

【００１７】

【考案を実施するための最良の態様】

以下、図面により本考案の一実施例について詳細に説明する。 図１は、本考案に係るウレタンフォーム発泡挙動計測装置の構成を示す一部破 断側面図、図２はその平面図、図３は本考案で使用するポテンショメーターの構 成を示す断面図、図４はその回転円盤の構成を示す正面図、図５はポテンショメ ーターの固定円盤を示す正面図、図６はウレタンフォームの発泡挙動を示すグラ フである。

【００１８】 図中、１はベース１１、ステム１２及びアーム１３から成る架台、２及び３は プーリー、４は表面検出子、５はバランスウエイト、６はプーリー２及び３に巻 き懸けられる糸、７はポテンショメーター、８は指示記録計、９はフロッピーデ ィスクドライブユニット、１０はテスト用の容器、１４は容器１０内で発泡して いるウレタンフォーム、１５は温度検出器である。

【００１９】 ウレタンフォーム１４は、容器１０内で発泡し、その表面が上昇する。その表 面の高さと時間の関係は図６に示す如くである。即ち、ウレタンフォーム１４の 表面の高さは、発泡開始後、略一定の速度で上昇し、一定の時間経過後は、上昇 速度が次第に低下し、次いで収縮過程に入り、やや沈下つゝ一定の高さに収斂す る。

【００２０】 一対のプーリー２及び３は、アーム１３の相対向する端部に回転自在に支持さ れており、糸６はプーリー２及び３に巻き懸けられ、その一端には表面検出子４ が吊るされ、他の一端にはバランスウエイト５が設けられる。 バランスウエイト５は、例えば分銅の受皿と、その上に載せられる分銅とによ り構成すると良い。このようにすると、表面検出子４の重量が変動したとき、直 ちに調節が可能となる。

【００２１】 表面検出子４は、水平に懸垂される金属性の平板４１の下面に、両面接着テー プ４２などによりウレタンフォーム片４３を接着して成るものを使用する。 このようにするとウレタンフォーム１４の表面と、表面検出子４の下面に設け たウレタンフォーム片４３とが緊密に接触し、ウレタンフォーム１４の表面の変 位が確実に表面検出子４に伝達されるようになる。又、ウレタンフォーム片４３ は随時、新しいものと交換されるが、その重量の変動は、バランスウエイト５の 重量を調整することにより補償される。

【００２２】 平板４１とバランスウエイト５とは、表面検出子４とウレタンフォーム１４の 表面との間に作用する力に比較して、相当程度重量の大きいものとし、表面検出 子４がウレタンフォーム１４の表面に接触している状態で、両者がプーリー２に 与えるトルクが略拮抗するように構成する。

【００２３】 プーリー２には、無接触型のポテンショメーター７が同軸に取付けられる。 このポテンショメーター７は、図３に示されているように、架台１のアーム１ ３にプーリー軸２１と同軸に固定される固定円盤７１と、プーリー軸２１に取付 けられ、これと一体的に回転する回転円盤７２とから成る。

【００２４】 固定円盤７１には、プーリー軸２１と同軸に、磁気抵抗素子７１１が環状に配 置され、回転円盤７２には、半円環状に永久磁石の磁極７２１が形成される。尚 、この回転円盤７２は、プーリー２に何らの回転トルクも及ぼすことがないよう に完全にスタティックバランスをとっておく。

【００２５】 磁気抵抗素子７１１は、薄膜状の素子であり、その両端には定電圧電源に接続 される電圧入力端子７１２と７１３が設けられ、中間には信号電圧を出力する端 子７１４が設けられる。

【００２６】 磁気抵抗素子７１１の薄膜パターンは、回転磁極７２１の移動経路に対向して 設けられ、磁極７２１の回転角により磁気抵抗素子７１１の端子７１２と７１４ の間の抵抗Ｒ２、及び、端子７１３と７１４の間の抵抗Ｒ３が変化する。 而してこれらの抵抗の和は略一定であるので、中間の信号出力端子７１４の電 圧は、磁極７２１の回転角に対し正弦波状に変化するので、その出力電圧により 、プーリー２の回転角、即ち、表面検出子４の高さを知ることを得る。

【００２７】 又、この発泡挙動の検出と同時に、温度検出器１５によりウレタンフォーム１ ４の温度が検出され、その検出値は発泡挙動と共に記録計８により記録される。 かかる指示及び記録は、指示記録計８及びフロッピーディスクドライブユニッ ト９によってなされる。指示記録計８としては多点記録式のペンレコーダー、プ ロッターなどが推奨される。

【００２８】 図１に示す指示記録計８は、４チャンネル型のペンレコーダーである。各チャ ンネルの装置は、第一の入力端子８１、入力回路８２、入力回路８２の出力によ り作動するサーボ増幅器８３、サーボ増幅器８３の出力により作動するサーボモ ータ８４、サーボモータ８４により駆動される記録ペン８５、入力回路８２の出 力を分岐出力する外部出力端子８６及び第二の入力端子８７から成り、指示記録 計８には、それらの４チャンネルの記録ペンの作動を記録するための共通の記録 紙フィード装置８８が設けられ、この共通の記録紙フィード装置８８は、駆動用 電源回路８８１の出力で駆動されるパルスモーター８８２、記録紙８８３を送る ドラム８８４等から成り、ペン８５の振角を記録紙８８３上に記録する。

【００２９】 本発明の望ましい実施例に於いては、指示記録計８は適宜の情報記録媒体、例 えばフロッピーディスクなどのドライブユニット９と組み合わせて使用され、指 示記録計８の外部出力端子８６から入力回路８２の出力が取り出され、フロッピ ーディスクドライブユニット９に送られる。

【００３０】 フロッピーディスクドライブユニット９には、各チャンネル共用のセントラル プロセッシングユニット（ＣＰＵ）９１、メモリー９２、入力用の表示器付テン キーボード９３及びフロッピーディスクドライバ９４が設けられ、更にそのＣＰ Ｕ９１の入力側には、各チャンネル毎に設けられる入力端子９５及びＡ／Ｄコン バータ９６が接続され、その出力側にはＤ／Ａコンバータ９７及び出力端子９８ が接続される。

【００３１】 入力用の表示器付テンキーボード９３は、ＣＰＵ９１に操作指令や、記録すべ き各種のデータ、例えば、日時、サンプル番号その他のデータ、を入力するため のものである。

【００３２】 指示記録計８の外部出力端子８６の出力は、入力端子９５に導かれ、後段のＡ ／Ｄコンバータ９６でデジタル値に変換され、ＣＰＵ９１及びフロッピーディス クドライバ９４を介して図示さていないフロッピーディスクに記録される。 そのフロッピーディスクの記録は又、テンキーボード９３を介してＣＰＵ９１ に与えられる指令により、ＣＰＵ９１によって読み出され、Ｄ／Ａコンバータ９ ７によりアナログ値に再生され、外部出力端子９８から指示記録計８の第二の入 力端子８２に送られ、入力回路８２、サーボ増幅器８３及びサーボモータ８４を 介して記録ペン８５を作動させ、もとの記録を再生する。

【００３３】 表面検出子４の下面に設けたウレタンフォーム片４３の下面は、ウレタンフォ ーム１４の表面と良くなじんで緊密に接触し、しかも、本考案で使用するポテン ショメーター７が無接触型であって回転のためトルクを殆ど必要としないもので あるため、ウレタンフォーム片４３の下側部分が実質的にウレタンフォーム１４ 内に沈没せず、ウレタンフォーム１４の表面が僅かでも変位したときは、表面検 出子４は直ちにそれに追従変位して、プーリー２を介してポテンショメーター７ を回転駆動し得るようになる。

【００３４】 而して、このポテンショメーター７の出力は、前述の如くして指示記録計８及 びフロッピーディスクドライブユニット９により記録され、かつ、随時再生され るので、ウレタンフォームの品質管理が極めて確実かつ容易となる。 このポテンショメーター７は、非接触式であり、回転円盤７２を回動させるた めには殆どトルクを要しないから、このポテンショメーター７の機械的負荷が、 表面検出子４とウレタンフォーム１４の表面の相対位置関係に影響を及ぼすこと がなく、従って、ポテンショメーター７によるドリフトやヒステレシスによる誤 差が発生しない。

【００３５】 このため、発泡によりウレタンフォーム１４の密度その他の物理的性質が変動 しても、ウレタンフォーム片４３とウレタンフォーム１４の表面の相対位置関係 には殆ど影響が及ばず、従って、これらの物理量の変動に基づくドリフトは無視 できる程度に減少する。

【００３６】 尚、本考案の構成は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば、表面検出 子の構成、プーリーの数や配置、ポテンショメーターの構成、使用する情報記録 媒体の種類等は随意に設計変更し得るものであって、本考案はそれら全ての変更 例を包摂するものである。

【００３７】

【考案の効果】

本考案は叙上の如く構成されるから、本考案によるときは、発泡するウレタン フォームの物性の変化に基づくドリフトのないウレタンフォーム発泡挙動測定装 置を提供できるものである。 又、本考案によるときは、測定装置の諸元、特に表面検出子の重量、寸法など に殆ど影響を受けることのない、精度と信頼度の高い測定値が得られるものであ る。

【００３８】 又、本考案に係る測定装置によれば、連続的にオンラインで測定値が知られ、 かつ、フロッピーディスクにも記録されるから、本考案によるときは、ウレタン フォームのテスト結果をリアルタイムで利用できる上、随時過去のデータと比較 できるものであり、従って本考案を実施すれば工程管理に寄与するところ大なる ものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るウレタンフォーム発泡挙動計測装
置の構成を示す一部破断側面図である。

【図２】図１に示したウレタンフォーム発泡挙動計測装
置の平面図である。

【図３】本考案で使用するポテンショメーターの構成を
示す断面図である。

【図４】ポテンショメーターの回転円盤の構成を示す正
面図である。

【図５】ポテンショメーターの固定円盤の構成をを示す
正面図である。

【図６】ウレタンフォームの発泡挙動を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１・・・・架台 ２・・・・プーリー ３・・・・プーリー ４・・・・表面検出子 ５・・・・バランスウエイト ６・・・・糸 ７・・・・ポテンショメーター ８・・・・指示記録計 ９・・・・フロッピーディスクドライブユニット １０・・・・容器 １１・・・・ベース １２・・・・コラム １３・・・・アーム １４・・・・ウレタンフォーム １５・・・・温度検出器

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】下記のａ項ないしｇ項記載の構成要素から
   成るウレタンフォーム発泡挙動計測装置。 （ａ）アーム（１３）を具備する成る架台（１）。 （ｂ）架台（１）のアーム（１３）により回転自在に支
   持された少なくとも一つのプーリー（２、３）。 （ｃ）所定の容器（９）内で発泡するウレタンフォーム
   （１０）の表面に載せられ、その表面と共に昇降する表
   面検出子（４）。 （ｄ）バランスウエイト（５）。 （ｅ）プーリー（２、３）に巻き掛けられ、一端には表
   面検出子（４）が結合され、他の一端にはバランスウエ
   イト（５）が結合される糸。 （ｆ）回転磁極（７２１）を具備し、一つのプーリー
   （２）に同軸に取り付けられ、共に回転する回転円盤
   （７２）と、その回転磁極（７２１）の移動経路に対面
   して設けられ、回転磁極（７２１）の回転角によりその
   抵抗が変化せしめられる磁気抵抗素子（７１１）を具備
   する固定円盤（７１）とからなる無接触式ポテンショメ
   ーター（７）。 （ｇ）ポテンショメーター（７）に接続される指示記録
   計（８）。
2. 【請求項２】指示記録計（８）が外部出力端子を有し、
   その外部出力端子及び入力端子が、一台の情報記録媒体
   ドライブユニットの入力端子及び外部出力端子に接続さ
   れ、測定された発挙動が所望の情報記録媒体に記録され
   る請求項１に記載のウレタンフォーム発泡挙動計測装
   置。
3. 【請求項３】情報記録媒体がフロッピーディスクであ
   り、情報記録媒体ドライブユニットがフロッピーディス
   クドライブユニット（９）である請求項２に記載のウレ
   タンフォーム発泡挙動計測装置。
4. 【請求項４】表面検出子（４）が、水平に懸垂される平
   板（４１）と、両面接着テープ（４２）により平板（４
   １）に接着されるウレタンフォーム片（４３）とから成
   る請求項１乃至３の何れか一に記載のウレタンフォーム
   発泡挙動計測装置。
5. 【請求項５】容器（９）が温度検出器（１５）を有し、
   指示記録計（８）及び情報記録媒体にウレタンフォーム
   の発泡挙動と共にその温度が記録される請求項１乃至４
   の何れか一に記載のウレタンフォーム発泡挙動計測装
   置。