JPS636403A - 針入度またはちよう度の測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石油アスファ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ょう度を測定する針入度また
はちょ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った測定試料に一定
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
スファルトの針入度の測定については、例えば、ＪＩＳ
−に−２２０７に規格がある。また、石油アスファルト
より軟らかい材質、例えばグリースにあっては針入度用
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、ちょう度を測定している。このグリ
ースのちょう度の測定についてはＪＩＳ−に−２２２０
、さらに、石油ワックスの針入度、ちょう度の測定につ
いてはＪＩＳ−に−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
ちょう度の測定用針の先端を測定試料表面にｔ員傷を与
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った。したがって、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った。

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、−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。

したがって、この場合にも、測定艮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った。

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４
９−３１６７７）。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
い場合があった。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ってい
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った。

〔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（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ょう度の測定方法お
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ょう度の測定
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
より生し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って検知し、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、針入度またはちょう度の測定用針
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
延長方向に沿っ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ょう度の測定方
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、ｉｌｌ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ＩＱＯｇｒを存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−シロから垂下
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−シロは、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−シロの支持体にはラック７が固定され、ラ
ック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、従って、ストレ
ンゲ−シロは第１モータ９の回転に伴って垂直上゛下方
向に沿って移動されるようになっている。また、ラック
７の垂直上下方向には第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、ラック７、従ってストレンゲ−シロの垂直上下方向
の上限位置および下限位置が検知されるようになってい
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１５が一定温度に維持されるようになってい
る。また、試料台１４にはラック１９が固定され、ラッ
ク１９にはピニオン２１が噛み合わされ、とニオン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）に沿って昇降するように
なっている。

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
っている。差動トランス２５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った
任意の高さ位置に保持され得るようになっている。

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を存している。−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、−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、このときに針保持具４が留金部３１から解放さ
れることとなる。作動部材３６はリンク３７を介して駆
動軸３日に連結され、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っている。ま
た、−対の把持部材３３およびリンク３７は支持体４０
によって支持されている。

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−シロおよび差動ト
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っている。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およびデイスプレィ４５にデ
ータ信号を送るようになっている。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。

Φ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−シロから垂下させる。

この時、ストレンゲ−シロには針部１の重量が加わるた
め、所定の電圧を出力している。

■ストレンゲーシロを第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が作動ず位置で停止さ
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、針入度測定用針２と測定
試料１５の表面とが接触すると、ストレンゲ−シロの可
撓性糸５が弛緩する。このときのストレンゲ−シロの出
力信号（を圧）は第５図に示されるようであり、当初所
定電圧であったものが、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−シロ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−シロを第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
ィ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０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った。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１
５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、測定機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った。しかしながら、本実施例
ではＪＴＳ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
ロック６２を有し、支持ブロック６２にはシリンダ孔６
３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。支持ブロック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、両賞通孔６５および
６６の中心がずれて針保持具４が支持ブロック６２に係
止されるようになっている。ただし、ピストン６４には
作動部材３６が連結され、作動部材３６がスプリング６
７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、両賞通孔６５．６６の中心
が一部する方向に移動されて針保持具４が支持ブロック
６２から解放され、自由に上下動できるようになってい
る。

このような留金部６１を用いた実施例にあっても、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通用した
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、ＪＴＳ−に−２２２０に基づいたグリースのちょう
度測定を測定用針基外の構成は前記実施例と同一にして
測定でき、さらに、石油ワックスの針入度、ちょう度の
測定も同様にできる。このように針入度、ちょう度と云
ってもいずれも、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
に沿っ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ってもよく、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の弛緩を行抄せでもよい、また試
料台１４を固定する場合、針部１、ストレンゲ−シロ、
第１モータ９、差動トランス２５、留金部３１等を含む
部分が一体となって試料台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
が少なくなって可撓性糸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は固定的なものではなく、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
−シロ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、マニュアル
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
またはちょ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ック図、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・・・ラック、８・・・ピニオン、９・
・・第１モータ、１１．１２・・・リミットスイッチ、
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日・・・恒
温槽、１９・・・ランク、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、４
０・・・支持体、４１・・・ＣＰＵ、４２．４３・・・
Ａ／Ｄ変換器、４４・・・記録部、４５・・・デイスプ
レィ、４６・・・メモリ、６２・・・支持ブロック、６
３・・・シリンダ孔、６４・・・ピストン、６５．６６
・・・貫通孔、６７・・・スプリング。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ストレンゲージに連結した可撓性糸から一定荷重
   の針入度またはちょ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
   によって検知し、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ょう度の測定方法。
2. （２）針入度またはちょ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っ
   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ょう度の測定
   装置。
3. （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
   針入度またはちょう度の測定装置。