特開 2024-68270 計測方法及び装置並びに治具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024068270

(43)【公開日】2024-05-20

(54)【発明の名称】計測方法及び装置並びに治具

(51)【国際特許分類】

   G01N 11/00 20060101AFI20240513BHJP

   G01N 3/00 20060101ALI20240513BHJP

   G01N 3/32 20060101ALI20240513BHJP

   G01N 19/00 20060101ALI20240513BHJP

【ＦＩ】

G01N11/00 G

G01N3/00 K

G01N3/00 Q

G01N3/32 M

G01N11/00 A

G01N19/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022178580

(22)【出願日】2022-11-08

(71)【出願人】

【識別番号】522193547

【氏名又は名称】株式会社エー・アンド・デイ

(74)【代理人】

【識別番号】100168088

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 悠

(72)【発明者】

【氏名】須合 嘉尚

(72)【発明者】

【氏名】川路 真之

【テーマコード（参考）】

2G061

【Ｆターム（参考）】

2G061AA20

2G061AB06

2G061AC03

2G061AC04

2G061BA06

2G061BA17

2G061BA19

2G061CA20

2G061CB18

2G061DA01

2G061EA01

2G061EA02

2G061EB03

2G061EC04

(57)【要約】

【課題】接着剤や硬化剤などの流動体の物性について、乾燥や固化していく過程の物性（すなわち物性の経時変化）を計測することのできる計測方法及び装置、並びにそれに用いる治具を提供する。
【解決手段】計測装置３０は、テストピース１０が取り付けられる固定部４０と、治具２０の攪拌具２４が取り付けられる固定部４１と、固定部４０を加振する加振器３６と、固定部４１にかかる荷重を検出する荷重検出器３８とを備え、攪拌具２４をテストピース１０の流動体１４に接触させた状態で加振器３６で加振しながら、荷重検出器３８で荷重を検出することによって、テストピース１０に塗布された流動体１２の物性を計測する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

テストピースに塗布された流動体の物性を計測する計測方法であって、
前記テストピースを第1の固定部に固定し、
前記テストピースに塗布された前記流動体に接触する攪拌具を第２の固定部に固定し、
前記第１、第２の固定部の一方を加振しながら、前記第１、第２の固定部のもう一方にかかる荷重を検出することによって前記流動体の物性を計測することを特徴とする計測方法。

【請求項2】

前記攪拌具を前記第２の固定部に固定した後、該攪拌具の位置を調節することによって、前記第１の固定部に固定した前記テストピースの前記流動体に対して前記攪拌具を線接触または点接触させることを特徴とする請求項１に記載の計測方法。

【請求項3】

テストピースに塗布された流動体の物性を計測する計測装置であって、
前記テストピースを固定する第1の固定部と、
前記テストピースの流動体に接触する攪拌具を固定する第２の固定部と、
前記第１、第２の固定部の一方を加振する加振器と、
前記第１、第２の固定部の他方にかかる荷重を検出する荷重検出器と、を備え、
前記加振器で加振しながら、前記荷重検出器で荷重を検出することによって、前記テストピースに塗布された流動体の物性を計測すること特徴とする計測装置。

【請求項4】

前記攪拌具の位置を調節する攪拌具調節機構を備え、前記第１の固定部に固定した前記テストピースの流動体に対して前記攪拌具を線接触または点接触させることを特徴とする請求項３に記載の計測装置。

【請求項5】

第１、第２の固定部と、前記第１、第２の固定部の一方を加振する加振器と、前記第１、第２の固定部の他方にかかる荷重を検出する荷重検出器と、を備えた計測装置にテストピースを取り付けて、該テストピースに塗布された流動体の物性を計測するための治具であって、
前記第1の固定部に前記テストピースを固定する固定具と、
前記第1の固定部に固定された前記テストピースの流動体に接触する状態で前記第２の固定部に固定される攪拌具と、
を備えたことを特徴とする計測装置用治具。

【請求項6】

前記攪拌具は、前記テストピースの前記流動体に対して線接触または点接触することを特徴とする請求項５に記載の計測装置用治具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は計測方法及び装置並びに治具に係り、特に塗料や接着剤等の特性の経時変化を計測する計測方法及び装置並びに治具に関する。

【背景技術】

【0002】

接着剤の物性を計測する方法の一つとしてオーバーラップ法がある。これは、プレートを部分的にオーバーラップさせて接着したテストピースを作り、このテストプレートを両側から引っ張り力を加えて剥離したときの力（剪断力）を測定するものであり、従来から様々な改良が提案されている。例えば特許文献１には、オーバーラップ法において接合力が大きい場合であってもモーメントが発生しない補助具が示されている。また、オーバーラップ法以外にも、アコースティック・エミッション法や碁盤目テープ法などの様々な方法で、物性の計測が行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2013-234910

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来の計測方法では、乾燥後の接着剤の物性しか計測できないという問題があった。すなわち、従来の計測方法は、接着剤が乾燥後した後に計測を行うため、接着剤が乾燥していく過程でどのように物性が変化するのかは分からないという問題があった。同様の問題は、硬化剤や塗料などの流動体でもあり、流動体の物性がどのように変化していくのか分からないという問題があった。

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みて成されたものであり、接着剤や硬化剤などの流動体の物性について、乾燥や固化していく過程の物性（すなわち物性の経時変化）を計測することのできる計測方法及び装置、並びにそれに用いる治具を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１の発明は前記目的を達成するために、テストピースに塗布された流動体の物性を計測する計測方法であって、前記テストピースを第1の固定部に固定し、前記テストピースに塗布された前記流動体に接触する攪拌具を第２の固定部に固定し、前記第１、第２の固定部の一方を加振しながら、前記第１、第２の固定部のもう一方にかかる荷重を検出することによって前記流動体の物性を計測することを特徴とする計測方法を提供する。

【0007】

請求項２に記載の発明は請求項１において、前記攪拌具を前記第２の固定部に固定した後、該攪拌具の位置を調節することによって、前記第１の固定部に固定した前記テストピースの前記流動体に対して前記攪拌具を線接触または点接触させることを特徴とする。

【0008】

請求項３の発明は前記目的を達成するために、テストピースに塗布された流動体の物性を計測する計測装置であって、前記テストピースを固定する第1の固定部と、前記テストピースの流動体に接触する攪拌具を固定する第２の固定部と、前記第１、第２の固定部の一方を加振する加振器と、前記第１、第２の固定部の他方にかかる荷重を検出する荷重検出器と、を備え、前記加振器で加振しながら、前記荷重検出器で荷重を検出することによって、前記テストピースに塗布された流動体の物性を計測すること特徴とする計測装置を提供する。

【0009】

請求項４に記載の発明は請求項３において、前記攪拌具の位置を調節する攪拌具調節機構を備え、前記第１の固定部に固定した前記テストピースの流動体に対して前記攪拌具を線接触または点接触させることを特徴とする。

【0010】

請求項５の発明は前記目的を達成するために、第１、第２の固定部と、前記第１、第２の固定部の一方を加振する加振器と、前記第１、第２の固定部の他方にかかる荷重を検出する荷重検出器と、を備えた計測装置にテストピースを取り付けて、該テストピースに塗布された流動体の物性を計測するための治具であって、前記第1の固定部に前記テストピースを固定する固定具と、前記第1の固定部に固定された前記テストピースの流動体に接触する状態で前記第２の固定部に固定される攪拌具と、を備えたことを特徴とする計測装置用治具を提供する。

【0011】

請求項６に記載の発明は請求項５において、前記攪拌具は、前記テストピースの前記流動体に対して線接触または点接触することを特徴とする。

【0012】

本発明によれば、テストピースに塗布された流動体に対して攪拌具を接触させた状態で、テストピースと攪拌具の一方を加振し、もう一方で荷重を検出する。したがって、流動体の物性の変化を荷重値の変化として計測することができ、たとえば接着剤が乾燥過程においてどのように物性が変化するかを計測することができる。

【0013】

本発明において、流動体に対して攪拌具を線接触または点接触させることが好ましく、攪拌具によって流動体の乾燥や固化が阻害されることを防止することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、接着剤、塗料、硬化剤などの流動体の物性がどのように変化するかを計測することができ、たとえば接着剤の乾燥時間がどのくらい必要か、硬化剤の硬化時間がどのくらい必要かなどを求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明が適用された計測装置の構成を模式的に示すブロック図

【図2】本発明が適用された治具とテストピースの構成を示す斜視図

【図3】図２の治具とテストピースを計測装置に装着した状態を示す斜視図

【図4】図３と異なる構成の攪拌具を説明する斜視図

【図5】図２と異なる構成の治具を説明する斜視図

【図6】本実施の形態に適した取付台の斜視図

【図7】本発明によって得られるデータを説明する図

【図8】本発明によって得られるデータを説明する図

【発明を実施するための形態】

【0016】

添付図面に従って、本発明に係る試験装置の好ましい実施形態について説明する。図１は本発明が適用された計測装置３０の構成を模式的に示している。この計測装置３０は、テストピース１０の物性を計測する粘弾性試験機であり、テストピース１０は治具２０を介して計測装置３０に取り付けられている。

【0017】

図２はテストピース１０と治具２０の組立前の状態を斜視図であり、図３はその組立状態を示す斜視図である。これらの図に示すテストピース１０は、平坦なプレート１２と、塗料や接着剤等の流動体（すなわち流動性がある試験対象物）１４から成り、本実施例ではプレート１２の上面に流動体１４が均一に塗布されている。なお、流動体１４は後述する攪拌具２４が接触する部分のみに塗布してもよく、たとえば攪拌具２４の下面２４Ａに沿って線状に塗布してもよい。或いは攪拌具２４が点接触するように形成し、その接触位置に流動体１４を点状に塗布してもよい。さらに本実施例では、平坦なプレート１２を用いたが、たとえば曲面状や波形のプレートを用いたり、凹凸を有するプレートを用いてもよい。いずれにしても試験したい対象に応じてプレート１２と流動体１４を設定すればよい。

【0018】

治具２０は固定具２２と攪拌具２４とで構成されている。固定具２２は、テストピース１０を計測装置３０の固定部４０に固定する部材であり、テストピース１０のプレート１２を水平に固定するための固定プレート部２２Ａを有している。固定プレート部２２Ａには、複数の穴２２Ｂが形成されており、この穴２２Ｂを介して、固定プレート部２２Ａの上に置かれたテストピース１０のプレート１２を下側からねじ止めすることができる。固定プレート部２２Ａの端部は垂直上方に折り曲げられており、その外側の面に板状の取付部２２Ｃが設けられている。この取付部２２Ｃは計測装置３０の固定部４０に連結して固定される部分であり、計測装置３０の固定部４０の態様に合わせて構成される。なお、本実施例では、固定部４０及び固定部４１の構成は、（図を省略するが）垂直な板状の部材を左右両側から把持して掴むように構成されており、その形状に合わせて固定具２２の取付部２２Ｃが構成されている。

【0019】

一方、治具２０の攪拌具２４は、板状に形成されており、固定具２２の固定プレート部２２Ａを水平に配置した際にその固定プレート部２２Ａに対して垂直に配置される。また、攪拌具２４は、下面２４Ａが直線状に形成されており、固定プレート部２２Ａ上に固定されたテストピース１０の流動体１４に対して下面２４Ａが線接触するようになっている。さらに、攪拌具２４は、先端側が先細に形成され、基端側が先端よりも幅広に形成されており、この基端側が計測装置３０の固定部４１に固定される。なお、本実施の形態では、攪拌具２４が流動体に線接触するようにしたがこれに限定するものではなく、一定の接触状況を確保できるようになっていれば良く、点接触であってもよい。ただし、流動体の乾燥や固化を妨げないように、接触面積が少ない方が好ましく、線接触や点接触が特に好ましい。

【0020】

上記の如く構成されたテストピース１０及び治具２０は、図３に示すように、治具２０の固定具２２にテストピース１０のプレート１２が固定され、その固定具２２の取付部２２Ｃが計測装置３０の固定部４０（図１参照）に固定される。また、治具２０の攪拌具２４は、テストピース１０の流動体１４に対して下面２４Ａが線接触するように配置された状態で、計測装置３０の固定部４１（図１参照）に固定される。

【0021】

図１に示すように計測装置３０は、架台３２、温度槽３４、加振器３６、荷重検出器３８、固定部４０、４１を備えている。架台３２は高剛性であり、充分な慣性質量と減衰性をもち、振動ノイズを吸収する構造になっている。この架台３２の上には、温度槽３４が設けられており、その内部を所定の温度に管理できるようになっている。温度槽３４の内部には、一対の固定部４０、４１が設けられている。固定部４０、４１は例えばクランプ等で構成されており、治具３０を介してテストピース１０を固定できるようになっている。

【0022】

また、架台３２の上には、温度槽３４を挟むようにして、加振器３６と荷重検出器３８が設けられている。加振器３６はロッド４２を介して固定部４０に連結されており、固定部４０に振動（たとえば正弦波の振動）を与えられるようになっている。したがって、固定部４０に連結された治具２０の固定具２２を介して、テストピース１０に振動が与えられる。なお、ロッド４２の途中には、変位検出器４４が設けられており、加振器３６によって生じた動的振幅変位が検出される。

【0023】

一方、荷重検出器３８はロッド４３を介してもう一方の固定部４１に連結され、テストピース１０に発生した応力を検出できるようになっている。この荷重検出器３８は、スライド機構４６を介して架台３２に搭載されており、静的なテンションが制御され、測定中のテストピース１０に適切な張力がかかるようになっている。

【0024】

次に上記の如く構成された計測装置３０や治具２０の作用について説明する。

【0025】

テストピース１０は、プレート１２に塗布した流動体１４が乾く前に計測装置３０の取り付ける。まず、テストピース１０のプレート１２を治具２０の固定具２２の固定プレート２２Ａに固定し、その固定具２２の取付部２２Ｃを、プレート１２が水平になるようにして計測装置３０の固定部４０に取り付ける。次に、治具２０の攪拌具２４が垂直になるように配置し、その攪拌具２４を計測装置３０の固定部４１に連結する。そして、攪拌具２４の下面２４Ａがテストピース１０の流動体１４に対して線接触するように攪拌具２４の位置や姿勢を調節した後、攪拌具２４を固定部４１に固定する。

【0026】

このようにしてテストピース１０を設置した後、加振器３６を駆動する。これにより、ロッド４０を介して固定部４０に振動が伝わり、テストピース１０のプレート１２が振動する。その際、流動体１４に線接触している攪拌具２４に応力が伝わり、その応力が、固定部４１にロッド４１を介して連結された荷重検出器３８で計測される。荷重検出器３８の計測値は、流動体１４の物性に依存し、物性が経時変化すると計測値も変化することになる。たとえば、流動体１４が接着剤の場合、接着剤が乾けば乾くほど、粘度が低くなり、振動が伝わりやすくなり、計測値が変化する。したがって、流動体１４の物性の経時変化を計測することができる。

【0027】

このように物性の経時変化を求めることによって、たとえば複素粘弾性を解析することができる。図７はマニキュアを試験して、複素粘弾性を解析した結果を示している。この試験では、測定周波数１Ｈｚ、振動振幅±０．０１ｍｍ、測定長さ１５ｍｍ、塗液厚さ０．２ｍｍ、プレート幅０．３ｍｍとし、プレート１２の基材はアルミ板を用いた。図７には、貯蔵弾性率Ｇ’、損失弾性率Ｇ”、損失正接tanδが測定開始後に大きく変化し、２０分を超えるあたりから徐々に変化が小さくなることが示されている。

【0028】

図８はスチロール樹脂系接着剤を試験して、複素粘弾性を解析した結果を示している。この試験では、測定周波数１０Ｈｚ、振動振幅±０．０１ｍｍ、測定長さ１５ｍｍ、塗液厚さ０．２ｍｍ、プレート幅０．３ｍｍとし、プレート１２の基材はアルミ板を用いた。図８に示すように、貯蔵弾性率Ｇ’は５０分程度で安定するのに対して、損失弾性率Ｇ”、損失正接tanδは測定開始後に大きく変化し、その後も変化し続けていることが分かる。このように、本発明を用いると、物性の経時変化を把握することができる。

【0029】

なお、上述した実施の形態では、治具２０の固定具２２を固定部４０に固定し、攪拌具２４を固定部４１に固定したが、逆であってもよい。その場合、攪拌具２４に振動が与えられ、流動体１４とプレート１２側での荷重の変化を荷重検出器３８で計測することになる。この場合にも、流動体１４の物性の変化を計測することができる。

【0030】

また、上述した実施形態では、攪拌具２４の姿勢や位置を調節しながら固定部４１に固定するようにしたが、固定部４１の高さや姿勢を調節する機構を計測装置３０に設けてもよい。また、攪拌具２４の下面の位置や角度を調節できるように攪拌具２４を構成してもよい。

【0031】

なお、上述した実施の形態では、攪拌具２４が流動体１４に線接触する例で説明したが、たとえば、図４に示すように点接触するようにしても良い。図４に示す攪拌具５０は、先端の球体５２と、それを支持する取付板５４から成り、球体５２が流動体１４に点接触するようになっている。この場合、テストピース１０の流動体１４は、点接触する部分を中心に円状に塗布してもよい。また、図４において、球体５２の代わりに立設した円柱を用いてもよい。

【0032】

図５は、別の実施形態の治具２１を示している。治具２１の固定具２３には、平坦な固定プレート部２３Ａが形成されており、この固定プレート部２３Ａにテストピース１０が上側からねじ２６によって固定されている。固定具２３はロッド２７の先端に取り付けられており、このロッド２７が計測装置３０の固定部４０（図１参照）に固定されている。一方、治具２１の攪拌具２５は上下方向が一定幅である矩形状に形成されており、その端部はクランプ２８に把持されている。クランプ２８にはロッド２９が連結されており、このロッド２９が計測装置３０の固定部４１（図１参照）に固定されている。このように構成した治具２１を用いた場合も、テストピース１０の流動体１４の物性を試験することができる。

【0033】

なお、テストピース１０を治具２０（または２１）に取り付ける際、或いは、テストピース１０を取り付けた治具２０（または２１）を計測装置３０に取り付ける際に、図６に示すような取付台６０を用いるとよい。図６に示す取付台６０は、計測装置３０の架台３２（図1参照）の上に載置する土台部６２と、その土台部６２に水平に連結されたガイド部６４で構成されている。ガイド部６４の上面には、上側に突出した凸条部６４Ａが形成されている。凸条部６４Ａの幅は、テストピース１０と同じ幅、或いはテストピース１０よりも若干狭い幅で形成されている。したがって、テストピース１０を固定した固定具２２（または２３）を凸条部６４Ａの上に載置しても、固定用のネジがガイド部６４に接触しないようになっている。

【0034】

上記の如く構成された取付台６０は、テストピース１０を固定した固定具２２（または２３）を計測装置３０の固定部４０に固定する際や、テストピース１０の流動体１４に接触させた攪拌具２４（または２５）を計測装置３０の固定部４１に固定する際に使用される。具体的には、まず、取付台６０の土台部６２を架台３２上に載置し、ガイド部６４の凸条部６４Ａを試験エリアの下方に配置する。次にテストピース１０を固定した治具２０（または２１）の固定具２２（または２３）をガイド部６４の凸条部６４Ａの上面に載置し、しっかり押さえた状態で固定具２２（または２３）を計測装置３０の固定部４０に固定する。さらに、テストピース１０の流動体１４に治具２０（または２１）の攪拌具２４（または２５）が接触するように位置決めしながら攪拌具２４（または２５）を計測装置３０の固定部４１に固定する。これにより、攪拌具２４（または２５）と流動体１４とが確実に接触した状態になり、安定した試験を行うことができる。

【符号の説明】

【0035】

１０…テストピース、１２…プレート、１４…流動体、２０…治具、２１…治具、２２…固定具、２３…固定具、２４…攪拌具、２５…攪拌具、２６…ねじ、２７…ロッド、２８…クランプ、２９…ロッド、３０…計測装置、３２…架台、３４…温度槽、３６…加振器、３８…荷重検出器、４０…固定部、４１…固定部、４２…ロッド、４３…ロッド、４４…変位検出器、４６…スライド機構、５０…攪拌具、５２…球体、５４…取付板、６０…取付台、６２…土台部、６４…ガイド部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】