JPH0933421A

JPH0933421A - 手動操作式ロータロック機構を備えた回転式粘度計

Info

Publication number: JPH0933421A
Application number: JP18007495A
Authority: JP
Inventors: Koji Sekiguchi; 宏治関口
Original assignee: TOKI SANGYO KK
Current assignee: TOKI SANGYO KK
Priority date: 1995-07-17
Filing date: 1995-07-17
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的な操作により確実に作動する、ピボット
軸受け保護機構を備える回転式粘度計を提供する。【解決手段】ロック機構１１０は、スリーブ６１の上端
面の外側に設けられたフランジ６１ａと、フランジ６１
ａを上方に押し上げるよう予圧をかけて取付けられた圧
縮コイルバネ６３と、フランジ６１ａの一部に取付けら
れるＬ型金具６４と、Ｌ型金具６４の水平辺６４ａを圧
下する方向に設けられる偏心円板カム６５と、偏心円板
カム６５の回転軸６５ａと、回転軸６５ａの軸受け６７
と、偏心円板カム６５を回転させるための手動操作用摘
みハンドル６８とを備え、摘みハンドル６８が回転され
ることによりスリーブ６１が上下し、ロータ軸の拘束及
びその開放をすると共に、該動作に連動してピボット５
０と宝石軸受け４８との分離及び接触を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石油化学工業、合成化
学工業、油脂工業、食品工業、電子工業、繊維紡績工
業、製紙工業、塗料工業、化粧品工業、医薬品工業な
ど、液状の材料を主原料、あるいは、副原料とする、殆
どあらゆる工業分野において、これら液状原料の検査、
工程中間製品、あるいは、最終製品の検査のために、最
も広く使用されている回転式粘度計に係り、特に、廉価
な回転式粘度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述したような用途での粘度計
は、いわゆる、定ずり速度方式により、粘度が測定され
ている。この測定原理による粘度計は、図９に示すよう
に、駆動モータ（例えばシンクロナンス・モータ）１の
回転駆動軸２に、目盛り板３を取りつけ、該駆動軸２の
下端２’には、トルク・スプリング４を介してローター
軸５を接続している。さらに、この粘度計は、該ロータ
ー軸５の下端に、粘度を測定しようとする試料液６中に
浸漬した、ローター７が取り付けられている。一方、ロ
ーター軸５には、目盛り板３の上方に延出する指針８が
取り付けられている。したがって、定ずり速度方式によ
る粘度計では、駆動軸２とローター軸５との相対的な回
転角度変位量（以下角変位量と略す）を、目盛り板３上
の指針８の位置によって、読み取ることができる。

【０００３】この従来の粘度計において、ローター７を
試料液６に浸漬して回転させると、回転に伴って試料液
６の粘性によって、ローター７にトルクが発生する。こ
のトルクを、トルク・スプリング４の弾性力で釣り合う
ように、ローター軸５が駆動軸２に対して変位するとき
の角変位量から、試料液６の粘度を測定できる。すなわ
ち、目盛り板３上の指針８の指度は、試料液６の粘度に
比例するので、トルクスプリング４の捻ればね定数、ロ
ーター７の寸法、およびその時の回転数が判れば、指針
８の指度により試料液６の粘度を求めることができる。

【０００４】以上の説明では、ローター軸５、ローター
７、および、指針８が、トルク・スプリング４を介し
て、駆動軸下端２’に連動するものとして作動原理を示
した。しかし、このような構造では、ローター軸５の位
置が定まらず不安定である。このため、実際に用いられ
ている回転式粘度計では、これらの軸系を軸受けで支え
る構造にしてある。その構造例として、いわゆるＢ型粘
度計の断面構造を、図１０、図１１に示す。なお、図１
１は、図１０の二点鎖線で囲まれたＡ部を拡大図した、
ピボット１１とその宝石軸受け１２との構造を示す一部
断面図である。

【０００５】この従来の粘度計では、ローター軸５ａに
対する駆動軸２ａの角変位量は、図１０に示すように、
目盛り板３ａ上の指針８ａの指度として読み取ることが
できるが、この指度を目盛り板３ａの回転中に読み取る
必要があるという不便さがある。

【０００６】そのために最近では、図１２に示すよう
に、駆動軸２ａ、指針軸９ａの間に、例えば、回転型差
動トランスのような角度信号変換器１４を介装すること
により、その角変位量を電気信号に変換し、該信号をさ
らにデジタル変換して、そのデジタル値で前記指度を読
み取る方式の粘度計もある。しかし、測定原理として
は、図９と全く同等と考えてよいので、以下、目盛り板
３あるいは３ａと、指針８あるいは８ａによる角変位量
の検出を例示して説明する。

【０００７】図１３は、図１０の粘度計の構造の内、最
も主要な部分、すなわち回転軸系を抜き出して、簡略化
して描いた説明図である。図１３において、ローター軸
５ａは、コの字型連結部材１０を介して、ピボット１
１、軸受け（実際には宝石軸受け）１２で自重を支承さ
れる。上方に延出するトルク検出軸９の振れは、駆動軸
２ａの中心軸穴に貫入された、ピン１３により振れ止め
されている。その他の部材については、図１０の各部材
の符号に対応させており、それぞれ、駆動モータ１ａ、
目盛り板３ａ、トルク・スプリング４ａ、試料液６ａ、
ローター７ａ、指針８ａを示す。なお、１’ａは、駆動
モータ１ａの変速機である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように粘度計では、図１３に示されるように、その構
造のため、ピボット１１、軸受け１２の接触面に、ロー
ター７ａ、ローター軸５ａ、コの字型連結部材１０、ト
ルク検出軸９、指針８ａなどの全重量が、スラスト負荷
としてかかり、そのため、トルク検出軸９に摩擦トルク
を生ずる。一方、ローター７ａに作用する粘性抵抗トル
クは、被測定試料液によっては、非常に微小な場合があ
る。そのため、低粘性液の測定において、ピボットの摩
擦トルクが、測定に影響して測定精度を低下させる場合
がある。

【０００９】この理由から、この種の粘度計は、軸受け
１２に接触する、ピボット１１に加わる軸荷重を低減す
るために、トルク検出軸９を構成する部材の部品寸法、
形状を、薄肉、細径にして重量低下を計っている。さら
に、ピボット先端の球面半径を極小にして、摩擦トルク
の低下も計られているが、それでも、この種の粘度計で
は、ピボットを用いた他の工業計器に比べて、ロータを
含む負荷重量が大きいので、ピボット負荷条件が格段に
厳しくなっている。

【００１０】さらに、粘度測定を終わってから、ロータ
ー７ａを洗浄するために、ローター軸５ａからローター
７ａを取り外したり、または別のローターに交換したり
する、いわゆる着脱操作が必要である。このような操作
の際に、ピボット１１に過大な力を加えてピボット１１
を変形させたり、軸受け１２を破損したりする故障が頻
発するのが、これまでの粘度計取り扱いの実情であっ
た。また粘度計運搬の際にも、振動、衝撃による劣化の
問題もあった。

【００１１】このように正常な取り扱い時においても、
ローター交換などの着脱操作に際して外力が加えられ
て、ピボット１１、軸受け１２を破損する可能性があ
る。そのため、粘度計の使用条件は、一般の工業計器の
ピボットの条件に比べて、極めて特殊であり、粘度計使
用者は、その取り扱い操作において、細心の注意を払う
必要があった。

【００１２】このような脆弱な構成を有する回転式粘度
計で、ローター交換などの着脱操作時、および粘度計運
搬時に、ピボット１１を保護するための保護装置を備え
た回転式粘度計に関わる、２件の出願が本願の発明者に
よって考案、発明されて、すでに１件は実用新案として
登録され（実公昭５２−１０３９１号）、他の１件は現
在出願中（特開平２−２３１５４９号公報、出願名称
“ピボット保護装置付き回転式粘度計”）である。

【００１３】以下に、従来技術として上記２件のピボッ
ト保護装置について説明する。

【００１４】前者の考案は、図１４に示すように、ピボ
ット１１、およびその軸受け１２を収納する下部ケース
１７の内壁面に案内されて、軸方向に摺動可能な円筒状
スリーブ１８を設け、このスリーブ１８の内面下部に設
けたねじ部１８ａに螺着した円板１９を設ける。円板１
９には、その中央部にローター軸５ａが自由に貫通する
穴を有し、且つその上面には、例えば、内歯歯車２０を
固定して下部係合部材とする。上部係合部材としては、
例えば、内歯歯車と同一刻み円ピッチの外歯歯車２１を
用いる。円板１９をローター軸５ａに固定し、後記する
ようにスリーブ１８がその最下端の位置から僅かに上方
に移動したときに、両歯車２０、２１が噛合い始めるよ
うに、その位置、および厚さを定めてある。

【００１５】一方、下部ケース１７の側壁に設けた開口
部１７ａを挿通するピン２２の一端をスリーブ１８に、
他端を下部ケース１７の外周面に沿って、上下に摺動可
能なリング状の把手２３に装着する。開口部１７ａは、
その下端にピン２２が接したときに、内歯歯車２０と外
歯歯車２１との噛合いが完全に外れ、その上端にピン２
２が接したときに、両歯車２０、２１が完全に噛み合
い、且つ円板１９に押し上げられて、ピボット１１とそ
の軸受け１２とが完全に離間する様に、装着されてい
る。

【００１６】また、２４はマイクロスイッチを利用した
リミットスイッチである。スリーブ１８が上方に移動し
て、内歯歯車２０と外歯歯車２１とが噛合い始める位置
に達したときに、スリーブ１８の上端は、リミットスイ
ッチ２４に突出するピン２４ａを押して、リミットスイ
ッチ２４を作動させる。リミットスイッチ２４は、内歯
歯車２０と外歯歯車２１とが噛み合った係合状態では、
駆動モータ１ａが回転しないように、駆動モータ１ａの
電源回路を開放して、インターロックする。

【００１７】この考案によれば、前記回転式粘度計の非
測定時には、スリーブ１８を上方に位置させることによ
って、ピボット１１をその軸受け１２から離間させ、同
時に前記両歯車２０、２１の係合により、前記粘度計の
運搬、およびローター７ａの着脱時においても、ピボッ
ト１１およびその軸受け１２に損傷を与えることが少な
くなる。

【００１８】ただし、この考案では、図１４には図示し
ていないが、粘度計運転のスタート・ストップ・スイッ
チを別に有し、リング状把手２３の操作と、スタート・
ストップ・スイッチとは連動していない。前記リミット
スイッチ２４は、ローター軸が拘束されている時に、駆
動モータが回転しないように、インターロックしている
だけである。そのため、粘度計の運転を開始する時は、
リング状把手２３を操作したのち、スタート・ストップ
・スイッチを入れる必要がある。

【００１９】また、リング状把手２３は、そのストロー
クの任意の位置で止まり得る。このため、該粘度計の使
用者が、粘度測定終了後、粘度計運転のスタート・スト
ップ・スイッチを切って粘度計を停止させてから、ピボ
ット保護装置の操作を、ついうっかり忘れたり、リング
状把手２３の操作が不完全で、ストロークの途中の位置
までしか操作しなかったりする場合がある。この状態
は、ピボット保護装置が働いていない状態である。その
ため、この状態で、ローター着脱作業が一度でも行なわ
れると、たちまちピボット、あるいは、宝石軸受けを破
損してしまい、その場合に起こる損害は極めて甚大なも
のとなる。

【００２０】すなわち、この考案のピボット保護装置で
は、その動作操作の一部を作業者に依存している。その
ため、当該保護装置では、作業者自体が引き起こす操作
ミスによる粘度計の故障を、防ぐことが出来ない。

【００２１】後者の出願中の発明は、このような、作業
者がついうっかりして引き起こす故障を防止するため
に、前述した粘度計のピボット保護操作を、粘度計の運
転、停止に連動して働く一連のシーケンス動作として、
電気的に自動操作する様にしたピボット保護装置に関す
る発明である。

【００２２】図１５は、後者の現在出願中発明のピボッ
ト保護装置を備えた粘度計の主要部を示す断面図であ
り、図１４と同一または相当する部分には、同一符号を
付してその説明は省略する。

【００２３】この出願中の発明による粘度計では、Ｌ型
金具３０は、スリーブ１８の上端に固定されており、そ
の一辺３０ａを挟んで２個のリミットスイッチ（実際に
はマイクロスイッチ）３１、３２が、それぞれ、上、下
部に配設されている。

【００２４】前記スリーブ１８が上方に移動して、前記
ピボット１１とその軸受け１２とが離間し、ローター軸
５ａがクランプ（拘束）されたとき、前記Ｌ型金具３０
の一辺３０ａにより前記リミットスイッチ３１が作動し
て接点信号を出力する。逆に、スリーブ１８が下方に移
動して、前記ピボット１１とその軸受け１２とが接触
し、ローター軸５ａがリリーズ（解放）されたとき、同
様に前記リミットスイッチ３２が作動して接点信号を出
力する。

【００２５】また、スリーブ１８の上方の一端には、ね
じ穴３４ａを設けたブロック３４が固着されており、こ
のブロック３４のねじ穴３４ａには、粘度計本体に固定
されたクランプ用モータ３３の出力軸に連結されたねじ
軸３３ａが螺合されている。

【００２６】このため、前記クランプ用モータ３３の駆
動により、ねじ軸３３ａが正方向、または逆方向に回転
し、これに螺合したブロック３４と共にスリーブ１８が
上方、または下方に移動して、前記ピボット１１とその
軸受け１２とを離間、または接触させる。

【００２７】制御装置３５は、図１６の状態遷移図に示
すように、粘度計の始動、または停止の指令により、あ
らかじめ定められたシーケンスによって前記駆動モータ
１ａ、およびクランプ用モータ３３を制御する。すなわ
ち、図１６において、ステップ０の粘度計停止状態で
は、ローター軸５ａはクランプされて拘束状態にある。
この状態で測定開始を指令すると、自動的にステップ１
のローター軸リリーズ動作を経由して、ステップ２の粘
度測定状態に遷移する。

【００２８】すなわち、測定開始指令によって、まず、
クランプ用モータ３３が正方向に回転してローター軸の
リリーズ動作を開始する。リミットスイッチ３２が作動
して、リリーズ動作の完了を検出すると、クランプ用モ
ータの回転を停止する。さらに、粘度計回転駆動モータ
１ａの回転を開始させて、ステップ２の粘度計回転状
態、すなわち、粘度測定状態に遷移する。

【００２９】粘度測定を終了して粘度計を停止するとき
は、ステップ２の粘度計回転状態において停止を指令す
ると、粘度計回転駆動モータ１ａの回転停止と共に、自
動的に、ステップ３のローター軸クランプ動作を経由し
て、ステップ０の粘度計停止状態に遷移する。

【００３０】すなわち、停止指令によって、粘度計回転
駆動モータ１ａを停止させる。この回転停止に引き続
き、ローター軸クランプ用モータ３３を逆転させて、ロ
ーター軸のクランプ動作を開始する。リミットスイッチ
３１が作動して、クランプ動作の完了を検出すると、ク
ランプ用モータの回転を停止して、ステップ０の粘度計
停止状態に遷移する。

【００３１】以上、説明した現在出願中の“ピボット保
護装置付き回転式粘度計”の発明技術を実施した粘度計
では、運搬、測定操作、その他すべての取り扱いにおい
て、粘度計の故障を完全に根絶する、著しい効果を得て
いる。

【００３２】上記した技術は、このように極めて顕著な
効果がある優れた技術であるが、一方、クランプ用モー
タとして高価なマイクロモータを使用しなければならな
い。さらに、クランプ用モータの回転をスリーブの昇降
に変換するための複雑な機構を内蔵させ、および、クラ
ンプ用モータを粘度計の運転、停止に連動させてシーケ
ンス的に動作させるための制御装置を備える必要があ
る。このため、この技術を採用した粘度計は、必然的に
その価格が高価にならざるを得ない。

【００３３】粘度計は、産業上の利用分野の欄でも述べ
たように、ほとんどすべての工業分野で使用されてい
る。このため、粘度計の測定精度、製品価格等に関す
る、様々なニーズが存在する。特に、低価格で操作が簡
単な、信頼性のある粘度計への要求は高い。

【００３４】本発明は、上記の点に鑑みて成された発明
であって、使用者が行う機械的な操作により確実にロー
タ軸のロック動作及びピボット軸受の保護動作が実行さ
れる、低価格のピボット軸受け保護機構を備える回転式
粘度計を提供することを目的とする。

【００３５】

【問題を解決するための手段】本発明を適用した回転式
粘度計では、上記目的を達成するために、粘度を測定す
べき液体に接して回転駆動されるロータと、ロータを回
転駆動して粘度を測定する本体とを備え、上記本体は、
ロータを支持すると共にロータに回転駆動力を伝達する
ロータ回転軸と、ロータを回転駆動させるための駆動モ
ータ及びその駆動力を出力する駆動軸を有する回転駆動
手段と、駆動力をロータ回転軸に伝達する入力回転軸
と、バネを有し、該バネを介して駆動軸と入力回転軸と
を弾性的に連結して駆動力を伝達する第１の連結手段
と、ロータ回転軸を回転自在に軸受して支持するため
の、ピボット及び軸受を有する支持手段と、支持手段を
迂回して、ロータ回転軸と入力回転軸とを連結する第２
の連結手段と、ロータ回転軸と駆動軸との相対的な回転
角度変位を検出する角度変位検出手段と、非測定時に支
持手段のピボット及び軸受の機構を保護するピボット軸
受保護装置とを備える回転式粘度計であって、前記ピボ
ット軸受保護装置は、前記ロータ回転軸の回転の拘束及
びその解除を行うロータロック機構と、前記支持手段の
ピボットと軸受との離間及び接触を行うピボット軸受離
間機構と、前記駆動モータのオン及びオフを制御するモ
ータ制御機構とを備え、前記ロータロック機構は、前記
ロータ回転軸の回転拘束する場合に互いに係合して前記
ロータ回転軸の回転を阻止する、相対的位置関係が変位
可能な第１及び第２の部材と、手動操作を受け付ける手
動操作部と、前記手動操作部で受け付けた機械的な力を
利用して、前記第１及び第２の部材の相対的位置関係
を、両部材が係合している第１の状態と係合していない
第２の状態とで切り替えると共に、各状態を次の手動操
作を受け付けるまで保持する切替機構とを有し、前記ピ
ボット軸受離間機構及び前記モータ制御機構は、前記切
替機構の切り替え動作に連動して動作する。

【００３６】より具体的には、前記切替機構による第１
の状態から第２の状態への切り替わる前に、前記ピボッ
ト軸受離間機構はピボットと軸受とを接触させ、前記モ
ータ制御機構は、切り替わった後に前記駆動モータをオ
ンとする制御を行う。逆に、前記第２の状態から第１の
状態へ切り替える場合には、切り替わる前に前記駆動モ
ータをオフとし、切り替わった後にはピボットと軸受と
を分離させる。

【００３７】

【作用】本発明においては、使用者による手動操作を手
動操作部によって受け付けることで、切替機構が、第１
及び第２の部材の相対的位置を変位させ、両部材が係合
してロータ回転軸を拘束している第１の状態と、両部材
が係合していない第２の状態とを切り替えると共に、各
状態を次の手動操作を受け付けるまで保持する。

【００３８】さらに、切替機構の切り替え動作は、ピボ
ット軸受離間機構及びモータ制御機構の動作と連動して
おり、例えば、ロータ回転軸を拘束している第１の状態
から該拘束を開放している第２の状態への切り替わる前
にピボットと軸受とを接触させると共に、前記切り替え
の後に駆動モータをオンとする制御を行う。また、逆
に、第２の状態から第１の状態へ切り替える場合には、
その切り替え前に駆動モータをオフとし、切り替え後に
ピボットと軸受とを離間させる。

【００３９】よって、本発明による回転式粘度計におい
ては、受け付けた手動操作によって、ピボット軸受保護
機構の動作と、粘度計の駆動力源である駆動モータのス
イッチ操作を、自動的に順次動作させることができる。

【００４０】

【実施例】本発明を適用した一実施例を、図を用いて以
下に説明する。以下の説明における図中の符号は、同一
部分には同一符号を付してある。

【００４１】本発明は、ピボット軸受を保護するため
の、手動式ロータロック機構を備えた、回転式粘度計に
関する。本実施例は、本発明を、図９に説明した測定原
理により、試料液の粘度を測定する粘度計に適用したも
のである。

【００４２】最初に、本実施例の全体把握のために、本
実施例の粘度計の構成全体について説明する。

【００４３】本実施例は、図５に示されるように、測定
対象である試料液６中で回転させる円筒ロータ７と、回
転駆動力を出力する駆動機構１２０と、駆動機構１２０
からの回転駆動力をロータ７に伝達する、ピボットおよ
び宝石軸受を備えた回転機構１００と、非測定時に回転
機構１００におけるピボットと宝石軸受との接触を断つ
と共に、回転機構１００と連結されたロータ７の回転運
動を拘束するロック機構１１０とを有する。

【００４４】本実施例は、さらに、試料液６の粘性トル
クにより生じる指度（角変位量）を検出するトルク検出
機構１３０と、駆動機構１２０の回転速度を制御すると
共に、トルク検出機構１３０からの信号を受け入れ、粘
度指度等を算出する制御装置１４０と、粘度指度や回転
数等を表示する表示器１６０と、粘度計の始動／停止や
回転速度等を入力するキーボード１５０とを有する。

【００４５】駆動機構１２０は、図６に示すように駆動
用パルスモータ４１と、その出力軸に取り付けられた駆
動用タイミングプーリー４２と、タイミングプーリー４
２に掛けられたタイミングベルト４３と、タイミングベ
ルト４３によって駆動される駆動軸（以下、回転主軸と
呼ぶ）４５に取り付けられたタイミングプーリー４４と
を備える。更に、この駆動機構１２０には、図示されて
いないが、駆動用パルスモータ４１用の給電装置が含ま
れる。なお、本実施例では駆動用モータ４１をパルスモ
ータとして説明するが、本発明は、これを必ずしもパル
スモータに限定するものではない。

【００４６】駆動用パルスモータ４１は、粘度計として
重要な円滑な回転を確保するために、基本ステップ角度
が小さいパルスモータを使用する。更に、適宜、分割数
を大きくしたマイクロステップ駆動方式を利用して、回
転の円滑化を計ると共に、電子的な多段変速を可能にし
てある。

【００４７】回転機構１００には、図７に示すように、
前記タイミングプーリー４４を介してパルスモータ４１
によって駆動される中空の回転主軸４５と、回転主軸４
５をその上下端の２箇所で回転自在に支持するベアリン
グ４６ａ、４６ｂと、回転主軸４５の最下端に取り付け
られた第１のコの字型連結部材４７とが含まれる。

【００４８】回転機構１００には、更に、第１のコの字
型連結部材４７の下辺４７ａに設けられた宝石軸受け４
８と、宝石軸受け４８によって支持されるピボット５０
と、ピボット５０が下端に植え込まれているトルク検出
軸４９と、ピボット５０の上方でトルク検出軸４９に連
結されている第２のコの字型連結部材５１と、第２のコ
の字型連結部材５１の下方５１ａに設けられ、ローター
・ステム５を介して円筒ローター７に連結するトルク検
出軸連結部材４９ａとが含まれる。

【００４９】なお、このトルク検出軸連結部材４９ａに
は、後述するローター・ロック機構１１０の機能上重要
な、ローター７の軸回転拘束のために必要な第１の円板
状の係合部材、例えば歯筋を面取りした歯車５６を固着
して取り付けておく。一方、トルク検出軸４９の上方
は、中空の回転主軸４５内部を相互に接触する事無く貫
通して、上方に延出する。

【００５０】次に、本発明の特徴に対応するロック機構
１１０の構成を、図１および図２を用いて説明する。ロ
ック機構１１０は、使用者の手動操作を受け付け、それ
に応じてロータの拘束あるいはその解除を行うと共に、
上述した回転機構１００を収容する収容部を提供するも
のである。

【００５１】ここで、図１、図２は、ロック機構１１０
に直接関係する部分を含む概略構成を示す説明図であ
る。図１は、ロータ７の回転の拘束が解除（ロータリリ
ース）されて、粘度計のロータ７が回転して測定中の状
態を示す。図２は、ロータ７の回転が拘束（ロータロッ
ク）され、粘度計が停止して非測定中の状態にあること
を示している。

【００５２】ロック機構１１０は、図１または図２に示
すように、上記回転機構１００を収容する円筒状下部ケ
ース６０と、この円筒状下部ケース６０の内筒面に挿入
される、上下方向に摺動可能であるが、回転方向には回
り止めを施されたスリーブ６１と、スリーブ６１の下端
に固着される、中心に孔６２ａを設けた円板６２とを有
する。

【００５３】ロック機構１１０は、さらに、トルク検出
軸連結部材４９ａに取り付けられる、歯筋を面取りした
歯車５６（第１の係合部材）と、歯車５６に噛み合う、
円板６２の上面に設けられるラック５７（第２の係合部
材）と、歯車５６の歯先外径を抑制するリング５８とを
有する。ラック５７、および、リング５８は、円板６２
上に、図３に示すように取り付けてある。

【００５４】なお、本実施例では、第１、第２の係合部
材として、歯車５６、ラック５７を利用しているが、こ
れら係合部材は、ロータ７の回転を拘束し、その拘束状
態が解除されるまで持続することができれるものであれ
ば、他の係合部材の組み合わせを用いる構成としても良
い。

【００５５】ロック機構１１０は、さらに、図１または
２に示すように、スリーブ６１の上端面の外側に設けら
れたフランジ６１ａと、フランジ６１ａを上方に押し上
げるよう予圧をかけて取付けられた圧縮コイルバネ６３
と、フランジ６１ａの一部に取付けられるＬ型金具６４
と、Ｌ型金具６４の水平辺６４ａを圧下する方向に設け
られる偏心円板カム６５と、偏心円板カム６５の回転軸
６５ａと、回転軸６５ａの軸受け６７と、偏心円板カム
６５を回転させるための手動操作用摘みハンドル６８と
を備える。

【００５６】ロック機構１１０は、さらに、偏心円板カ
ム６５により、Ｌ型金具６４の水平辺６４ａを圧下し、
スリーブ６１を下方位置まで押し下げた場合（図１参
照）、バネ６３の応力Ｆが作用しても、図４（Ａ）の示
すような状態に安定するよう、偏心円板カム６５の回転
を止めるストッパ６７ａと、スリーブ６１が押し下げら
れた場合（図２参照）、フランジ６１ａにより押され、
スリーブ６１が上方へ移動した場合に開放されるリミッ
トスイッチ６９とを有する。

【００５７】リミットスイッチ６９の出力は、以下に説
明する制御装置１４０へ出力され、駆動機構１２０の動
作制御に用いられる。

【００５８】トルク検出機構１３０は、図７に示すよう
に、中空の回転主軸４５の上端に取り付けられているコ
の字型腕部材５２と、コの字型腕部材５２の上辺５２ａ
で、回転主軸４５と同軸上に設けられる、底面に小穴を
設けたカップ状の振れ止め金具５３と、該小穴に挿通さ
れる、トルク検出軸４９の上端面に植え込まれたピン５
４と、トルク検出軸４９の上端部近傍に取り付けられた
渦巻きばねの形状を備えたトルクスプリング５５とを含
む。

【００５９】ここで、トルクスプリング５５の外側巻き
端は、コの字型腕部材５２の内側部分５２ｂに係止され
る。また、振れ止め金具５３とピン５４とは、トルク検
出軸４９のラジアル方向の振れを止める軸受けとして働
く。

【００６０】トルク検出機構１３０は、さらに、トルク
検出軸４９が試料液６から受ける粘性抵抗トルクによっ
て発生するトルクスプリング５５の捩れ角度を、電気信
号に変換するための信号変換部を有する。

【００６１】この信号変換部には、回転差動トランス、
あるいは、本願発明者が先に出願した、特願平５−１９
８４７８号記載の発明に述べられている、通過時間差パ
ルス計数による信号変換機構を利用することが出来る。
本実施例では、後者を用いた場合を例として、トルク検
出機構１３０の構成の概要を図７に示している。

【００６２】すなわち、トルク検出機構１３０は、スプ
リング５５の捻れ角度を、電気信号に変化するための信
号変換部として、回転主軸４５の上方、コの字型腕部材
５２の下部に取付けられる回転主軸遮蔽円板２０１と、
トルク検出軸４９上端に植え込まれたピン５４に取付け
られるトルク検出軸遮蔽円板２１１とを有する。ここ
で、遮蔽円板２０１、２１１は、同一形状であり、図８
に示すように、全周を複数等分割（本例では、５分割）
した位置に、スリット３００を設けている。

【００６３】トルク検出機構１３０は、さらに、信号変
換部として、回転主軸遮蔽円板２０１およびトルク検出
軸遮蔽円板２１１に設けられたスリット３００の通過を
検出する、光学的検出器２００、２１０を有する。光学
的検出器２００、２１０は、それぞれに対応する遮蔽円
板２０１、２１１を挾んで、上下に対向して設けられ
る、発光ダイオードなどの発光素子と、ホトトランジス
タ等の受光素子とを有する。

【００６４】なお、光学的検出器２００、２１０は、無
負荷の状態でロータが回転している場合、遮蔽円板２０
１および２１１に設けられたスリット３００の通過を、
同時に検出するような位置に、配置されている。

【００６５】本例の信号変換部は、各光学的検出器によ
りそれぞれの遮蔽円板に設けられたスリット３００の通
過タイミングを検出し、該検出した通過タイミングのず
れから、トルクスプリング５５の捩じれ角度に対応す
る、遮蔽円板２０１と遮蔽円板２１１との回転角の相対
的な変位量を示す信号を出力する。

【００６６】キーボード１５０は、ロータ７の回転数
や、粘度測定開始および停止等の、粘度測定における各
種の設定について、外部からの操作を受け付ける。

【００６７】表示器１６０は、ロータ７の回転数、粘度
指度の測定結果、測定状態等、粘度測定に係る状態を表
示するもので、液晶パネルやＬＥＤ等から構成される。

【００６８】制御装置１４０は、図５に示すように、演
算手段１７０と制御手段１８０とを有する。演算手段１
７０は、トルク検出機構１３０の光学的検出器２００、
２１０からそれぞれ出力される、遮蔽円板２０１、２１
１のスリット３００の通過タイミングを示す信号を受け
入れ、これら信号から両遮蔽円板のスリット３００の通
過タイミングの時間的なずれを求める。さらに演算手段
１７０は、この時間的なずれから、トルクスプリング５
５のねじれ角度に対応した、両遮蔽円板の相対的な角変
位量を演算し、該角変位量から粘度指度を算出して、そ
の算出結果を表示器１６０に表示する。

【００６９】制御手段１８０は、図示省略したパルスモ
ータードライバーを備え、キーボード１５０で受け付け
た操作に対応して、駆動機構１２０の駆動用パルスモー
タ４１のＯＮ／ＯＦＦ制御や回転数の制御を実行する。
制御手段１８０は、さらに、ロック機構１１０のリミッ
トスイッチ６９がＯＦＦ状態、すなわち、ロック機構１
１０が作動して、ピボット５０と宝石軸受４８とが、離
れている場合に、パルスモータ４１の回転を停止させ
る。

【００７０】次に、本実施例の作用を、図１、図２、図
４、図１７を参照して説明する。ここで、図１７は、摘
みハンドル６８の回転に伴う各部の状態を示す状態遷移
図である。本図において、縦軸はスリーブ６１の下方へ
の移動量（Ｓ）を示し、横軸は摘みハンドルの回転角度
（θ）を示し、両軸の原点での位置は、上記図２に示す
状態に対応する。

【００７１】本実施例の粘度計においては、使用者が摘
みハンドル６８を操作することにより、粘度測定を行う
ことできる粘度計測状態（図１に示す状態）と、ロータ
７の回転を拘束すると共に、ピボット５０と宝石軸受４
８とが離れており、ロータ７の交換等の作業が可能とな
る、粘度計停止状態（図２に示す状態）との、２つの状
態を切り替えることができる。

【００７２】粘度計停止状態から粘度計測状態に切り替
える時には、図１７に示すように、切り替えの途中で、
自動的にロータ拘束の開放動作が行なわれ、また、逆
に、粘度計測状態から粘度計停止状態に切り替える時に
も、その途中で、自動的にロータ軸の拘束動作が行なわ
れる。さらに、上記ロータ軸の拘束あるいはその開放動
作に前後して、ピボット５０と宝石軸受４８との分離／
嵌入、及びリミットスイッチのＯＮ／ＯＦＦが行われ
る。

【００７３】粘度計測状態では、本実施例は、図１及び
図４（Ａ）に示すように、偏心円板カム６５を手動操作
用の摘みハンドル６８を、粘度計停止状態から角度θ_M
だけ回転させて、スリーブ６１を最下位置に押し下げた
状態にある。

【００７４】この状態では、第１の係合部材５６と第２
の係合部材５７との噛み合いが外れており、ピボット５
０と宝石軸受け４８とは接触している。また、この位置
では、フランジ６１ａの下面側に設けたリミットスイッ
チ６９に、フランジ６１ａが接触しており、リミットス
イッチ６９は“入”の状態に保持される。

【００７５】さらに、制御手段１８０は、リミットスイ
ッチ６９の状態を検出し、駆動用パルスモータ４１の図
示省略されている給電装置に“入”の信号を送ることに
より、駆動用パルスモータ４１を所定の回転数で回転さ
せて、粘度計を計測運転状態に保持する。

【００７６】また、この状態では、フランジ６１を、安
定に、押し下げ位置に保持するためには、偏心円板カム
６５の押し下げ位置が、圧縮コイルばね６３の反力によ
って戻されないことが必要であるが、本実施例のロック
機構１１０では、偏心円板カム６５と、偏心円板カム６
５により押し下げられるフランジ６１ａに取り付けたＬ
型金具６４と、偏心円板カム６５の回転角を限定するス
トッパ６７ａとにより、これを実現している。これらの
作用を、図４を用いて説明する。

【００７７】ここで、図４（Ａ）は、偏心カム６５によ
ってＬ型金具６４の水平辺６４ａを最下位置に押し下げ
たときの状態を示し、図４（Ｂ）は、摘みハンドル６８
の操作によって偏心カムが回転して、Ｌ型金具６４の水
平辺６４ａが圧縮コイルばね６３の復元力によって上昇
した状態を示す。また、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）の状
態にある偏心カム６５及びストッパ６７ａ等の構成を上
方から見た図である。

【００７８】偏心円板カム６５が操作され、圧縮コイル
ばね６３の復元力Ｆの作用線に対してαだけ傾斜した軸
線上まで回転すると（θ＝θ_M）、軸受け６７から延出
するストッパ６７ａのＰ点で、当該偏心カム６５とスト
ッパ６７ａとが接触し、当該偏心カム６５の回転動作を
制限する。すなわち、この位置では、ストッパ６７ａに
より、圧縮コイルばね６３の復元力Ｆが働いても、偏心
円板カム６５がこれ以上回転することはない。このた
め、本実施例では、粘度計を粘度計測状態に、安定に位
置を保つことが出来る。

【００７９】次に、この粘度計測状態において、摘みハ
ンドル６８が操作され、逆方向に回転されると、偏心円
板カム６５が圧縮コイルばね６３を復帰力Ｆを一部利用
して、スリーブ６１が最上位置に戻り、粘度計の状態
が、粘度計停止状態（図２に示す状態）に切り替わる。

【００８０】粘度計測状態から粘度計停止状態に切り替
わる途中では、スリーブ６１が上昇するに従い、最初
に、フランジ６１ａが上昇してリミットスイッチ６９が
“断”の状態になる（θ＝θ₃）。制御手段１８０は、
リミットスイッチ６９の“断”の状態を知ることで、駆
動用パルスモータ４１の給電装置を制御して、回転を停
止しさせる。

【００８１】さらにスリーブ６１が上昇し、今度は第１
の係合部材５６と第２の係合部材５７とが噛み合って、
ロータ軸の回転を拘束する（θ＝θ₂）。その後、さら
にスリーブ６１が上昇し、第１の係合部材５６が円板６
２によって押し上げられる。この押し上げ動作に伴っ
て、ピボット５０は、宝石軸受け４８から引き離されて
接触を絶つ（θ＝θ₁）。ここで、ロータ軸が拘束され
てから、ピボット５０と宝石軸受け４８とが実際に分離
するまでの、スリーブ６１の移動量Ｓ’は、第１の係合
部材５６の厚さに依存する。

【００８２】なお、上述したリミットスイッチのＯＮ／
ＯＦＦ、ロータ軸の拘束／開放、及び、ピボットと宝石
軸受けとの分離／接触が起こるスリーブ６１の位置、す
なわち、上記各部での状態の切り替えが起こる位置での
摘みハンドル６８の回転角度値は、具体的に限定される
ものではなく、粘度計測状態と粘度計停止状態との切り
換えの途中で起こるように設定すれば良く、作成しよう
とする粘度計の構造や特性にあわせて調整することがで
きる。

【００８３】従来の手動操作式ピボット軸受け保護機構
が、保護機構の操作と回転のスタート・ストップ・スイ
ッチの操作が別々なので、操作上の間違いを生じ易かっ
た。本実施例の回転式粘度計によれば、摘みハンドルの
操作のみで、自動的に粘度計スイッチ操作が行われる。

【００８４】さらに、従来の手動操作式ピボット軸受け
保護機構が、機械的にピボットと宝石軸受けを引き離
す、あるいは復帰させる機能のみであったが、本実施例
の回転式粘度計では、単にピボットを宝石軸受けから引
き離す、あるいは復帰させるだけでなく、引き離し動
作、あるいは復帰動作に連動して、自動的に粘度計回転
駆動モータの回転開始、回転停止を行わせるので、作業
者にとって粘度計の取り扱いが容易になった。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、高価な電気的制御装置
を用いず、機械的な手動操作のみで確実に作動する、低
コストのピボット軸受け保護機構を備える回転式粘度計
を提供することが出来る。

【００８６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した回転式粘度計の一実施例のロ
ータロック機構に係る構成部分（粘度計測状態）を示す
断面図。

【図２】図１の実施例のロータロック機構に係る構成部
分（粘度計停止状態）を示す断面図。

【図３】図１の実施例のロータロック機構に係る係合部
材の構成を、上方から見た断面図。

【図４】図４（Ａ）：粘度計測状態における、図１の実
施例の摘みハンドルの状態を偏心円板カム側から見た説
明図。図４（Ｂ）：粘度計停止状態における、図１の実施例の
摘みハンドルの状態を偏心円板カム側から見た説明図。図４（Ｃ）：図４（Ａ）の構成を上方から見た説明図。

【図５】図１の実施例の構成を示すブロック図。

【図６】図１の実施例の駆動機構の構成を示す説明図。

【図７】図１の実施例の回転機構とトルク検出機構とを
示す説明図。

【図８】図７に示すトルク検出機構の信号変換部で用い
ることができる遮蔽円板の形状例を示す説明図。

【図９】定ずり方式の回転式粘度計の測定原理を示す説
明図。

【図１０】従来の回転式粘度計の構造例を示す説明図。

【図１１】図１０のＡ部の構造を拡大して示した説明
図。

【図１２】従来の回転式粘度計の他の構造例を示す説明
図。

【図１３】従来の回転式粘度計の構造を簡略化して示し
た説明図。

【図１４】従来のピボット軸受け保護機構の構造例を示
す断面図。

【図１５】従来のピボット軸受け保護機構の他の構造例
を示す説明図。

【図１６】従来の粘度計の測定シーケンスでの状態遷移
を示す説明図。

【図１７】図１の実施例の摘みハンドルを操作し、粘度
計測状態と粘度計停止状態との切り替えを行う途中で起
こる、各部の状態の遷移を示す説明図。

【符号の説明】

４１…駆動用パルスモータ、４５…回転主軸、４７…第
１のコの字型連結部材、４８…宝石軸受、４９…トルク
検出軸、５０…ピボット、５１…第２のコの字型連結部
材、５６…歯車（第１の係合部材）、５７…ラック（第
２の係合部材）、５８…リング（拘束部材）、６０…円
筒状下部ケース、６１…スリーブ、６１ａ…フランジ、
６２…円板、６３…圧縮コイルバネ、６４…Ｌ型金具、
６５…偏心円板カム、６５ａ…回転軸、６７…軸受け、
６７ａ…ストッパ、６８…摘みハンドル、６９…リミッ
トスイッチ、１００…回転機構、１１０…ロータロック
機構、１２０…駆動機構、１３０…トルク検出機構、１
４０…制御装置、１７０…演算手段、１８０…制御手
段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粘度を測定すべき液体に接して回転駆動さ
れるロータと、ロータを回転駆動して粘度を測定する本
体とを備え、上記本体は、ロータを支持すると共にロータに回転駆動
力を伝達するロータ回転軸と、ロータを回転駆動させる
ための駆動モータ及びその駆動力を出力する駆動軸を有
する回転駆動手段と、駆動力をロータ回転軸に伝達する
入力回転軸と、バネを有し、該バネを介して駆動軸と入
力回転軸とを弾性的に連結して駆動力を伝達する第１の
連結手段と、ロータ回転軸を回転自在に軸受して支持す
るための、ピボット及び軸受を有する支持手段と、支持
手段を迂回して、ロータ回転軸と入力回転軸とを連結す
る第２の連結手段と、ロータ回転軸と駆動軸との相対的
な回転角度変位を検出する角度変位検出手段と、非測定
時に支持手段のピボット及び軸受の機構を保護するピボ
ット軸受保護装置とを備える回転式粘度計であって、前記ピボット軸受保護装置は、前記ロータ回転軸の回転の拘束及びその解除を行うロー
タロック機構と、前記支持手段のピボットと軸受との離間及び接触を行う
ピボット軸受離間機構と、前記駆動モータのオン及びオフを制御するモータ制御機
構とを備え、前記ロータロック機構は、前記ロータ回転軸の回転拘束する場合に互いに係合して
前記ロータ回転軸の回転を阻止する、相対的位置関係が
変位可能な、第１及び第２の部材と、手動操作を受け付ける手動操作部と、前記手動操作部が受け付けた手動操作による機械的な力
を利用して、前記第１及び第２の部材の相対的位置関係
を、両部材が係合している第１の状態と係合していない
第２の状態とで切り替えると共に、各状態を次の手動操
作を受け付けるまで保持する、切替機構とを有し、前記ピボット軸受離間機構及び前記モータ制御機構は、
前記切替機構の切り替え動作に連動して動作することを
特徴とする回転式粘度計。
【請求項２】請求項１において、前記切替機構により第１状態から第２の状態へ切り替え
られる場合には、状態が切り替わる前に前記ピボット軸
受離間機構がピボットと軸受とを接触させ、切り替わっ
た後に前記モータ制御機構が前記駆動モータをオンとす
る制御を行い、前記切替機構により第２状態から第１の状態へ切り替え
られる場合には、状態が切り替わる前に前記モータ制御
機構が前記駆動モータをオフとする制御を行い、切り替
わった後に前記ピボット軸受離間機構がピボットと軸受
とを分離することを特徴とする回転式粘度計。
【請求項３】請求項２において、前記第１の部材は、前記ロータ回転軸に設けられ、前記第２の部材は、前記ロータ回転軸とは相対的に固定
側となる前記本体側に、少なくとも、前記第１の部材と
係合する係合位置と係合しない待機位置との間で変位可
能に取付けられることを特徴とする回転式粘度計。
【請求項４】請求項３において、前記本体は、前記支持手段、及び、当該支持手段と連結
している前記ロータ回転軸の上方部分を少なくとも収容
する下部ケースをさらに有し、前記切替機構は、前記下部ケースの内壁面を上下に摺動
自在に挿入支持され、かつ、その下端面側に前記第２の
部材としての第２の係合部材が設けられる、スリーブを
有し、前記第１の部材は、前記待機位置にある前記第２の係合
部材の上方に位置するように、前記ロータ回転軸に取付
けられた、該ロータ回転軸と同心の円板状の第１の係合
部材であることを特徴とする回転式粘度計。
【請求項５】請求項４において、前記手動操作部は、手動操作により回転される摘みハン
ドルであり、前記切替機構は、前記受け付けた手動操作の力を利用して、前記スリーブ
の位置を、その摺動範囲内に設けられた上昇限位置と下
降限位置との間で切り替える操作機構と、前記下部ケース側に固定され、前記スリーブを上方へ付
勢する付勢部材とをさらに有し、前記操作機構は、前記摘みハンドルの回転に連動して回転し、前記付勢部
材の付勢力に抗して前記スリーブを下方へ押すカム板
と、前記カム板が、予め定めた最終角度以上に回転するのを
阻止する阻止部材とを有し、前記カム板は、手動操作による力が作用しない初期角度
では前記スリーブが前記上昇限位置にあるように接触
し、前記予め定めた最終角度では前記スリーブを前記下
降限界位置まで押し下げる形状を有し、前記予め定めた最終角度は、前記カム板の回転中心から
最大曲率半径を示す外周部へのベクトル方向が、前記付
勢力のベクトル方向と逆向き平行となる、角度よりも大
きいことを特徴とする回転式粘度計。