CN103674388A

CN103674388A - 一种扭开性能测试装置及其测试方法

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Publication number: CN103674388A
Application number: CN201210324335.XA
Authority: CN
Inventors: 高达利; 徐凯; 张师军; 邹浩; 张丽英; 徐萌; 邵静波; 董穆
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明一种扭开性能测试装置及其测试方法，该装置包括，包括：支架、测试机构、驱动机构、检测机构。本发明的扭开性能测试装置体积小巧、设计精密、结构紧凑、操作简便、自动化程度高，可精确量化和测试被测物的扭开性能，极大地消除了现有人为测试方法的不确定因素，准确性和重复性良好。本装置既适用于瓶盖封装厂家产品封装质量的快速检测，又可用于科研机构对瓶盖封装技术及其原料的实验研究，用途广泛。

Description

一种扭开性能测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种扭开性能测试装置及其测试方法，特别是涉及用于对一次性封装瓶盖的扭开性能进行测试的装置及其测试方法。

背景技术

一次性封装瓶盖是指经封装后，再扭开时，不能恢复其原包装形式的一类瓶、罐类封盖包装。在包装领域中，一次性封装瓶盖（以下简称瓶盖）被广泛用于果汁、碳酸饮料、饮用水、酒类、糖果、药品、食品等的旋扭封装，具有封装效率高、密封性好、防止盗开、成本低、使用范围广，以及卫生、环保、可回收等优点。一次性封装瓶盖可以有塑料瓶盖、金属瓶盖等，主要由螺纹式盖体和防盗环（条）组成，二者之间采用一次性整体成型的连接桥连接。瓶盖扭开后，盖体与防盗环（条）全部或部分断开，无法恢复，从而保证包装的一次性使用。

在使用过程中，对一次性封装瓶盖的要求是扭开容易、一扭即开，也即要求瓶盖的扭开力矩及扭开角度均较小。瓶盖包装的扭力值是否合适对产品的中间运输及销售推广都有很大的影响，而其扭开角度的大小对消费者的使用体验至关重要。

目前，国内对于一次性封装瓶盖扭开性能的测试和评价，主要依据国标GB/T 17876《包装容器-塑料防盗瓶盖性能检测标准》执行，该标准要求瓶盖开启和扭断的力矩在0.6N·M～2.2N·M之间，瓶盖旋开泄气的旋转角度应不大于120度。在现有技术中，如中国专利CN201016823Y和CN2932347Y均提供了一种瓶盖扭开力矩测试仪，但存在的问题是均未考虑到对瓶盖扭开时的扭转角度的检测，且未考虑到瓶盖扭开时瓶盖轴向位移对力矩测试结果准确性的影响。而已有市售的瓶盖扭开力矩测试设备，虽然能够测出瓶盖扭开时的力矩数值，但普遍结构简单，精密度及自动化程度较低，因此对于瓶盖封装厂家产品封装质量的即时监测，以及科研机构或检测机构的批量质检等，均带来较大工作量，效率较低。此外，很重要的一点是瓶盖的扭开角度同样是该类瓶盖扭开性能的主要评价标准之一，但现有设备均不具备这一功能。

综上所述，目前对于一次性封装瓶盖扭开性能的评价，急需要一种具有较高准确性和良好重复性、操作简便、自动化程度高，且对瓶盖扭开力矩和扭开角度均可进行定量测试的功能齐全的瓶盖扭开性能测试装置。

发明内容

本发明的目的是为一次性封装瓶盖的扭开性能的评价提供一种可对瓶盖扭开力矩和扭开角度进行定量测试，且具有较高准确性和良好重复性的自动化测试装置。为了实现上述目的，本发明提供了一种瓶盖扭开性能测试装置。

本发明装置可对一次性封装瓶盖包装以一定的扭开速率进行自动扭开，同时可通过装置上设计的力矩传感器和角度传感器对瓶盖扭开且与防盗环（条）完全断开瞬间的最大力矩和扭转角度进行测量和记录，从而从扭开力矩和扭开角度两个方面定量地评价被测瓶盖包装的扭开性能。

本装置只需少量的实验样品便可直观、快速地进行测试，用途广泛，可用于一次性封装塑料瓶盖包装和金属瓶盖包装等的扭开性能测试，如一次性封装聚丙烯瓶盖、聚乙烯瓶盖、聚氯乙烯瓶盖、聚苯乙烯瓶盖、聚乳酸瓶盖，以及铝瓶盖等。

本发明提供了一种材料扭开性能测试装置，包括：

支架，其为门型结构，起支撑固定作用；

测试机构，其包括：沿纵向相互间隔开地布置在支架内的可转动的扭开部分和固定部分，扭开部分和固定部分均设置有夹持件，用于将待测材料固定在扭开部分和固定部分之间；以及用于止动扭开部分止动件；

驱动机构，其通过传动机构与所述扭开部分相连以驱动其转动；

检测机构，包括用于检测扭开部分角度变化的角度计数器和用于扭开部分的扭矩传感器。

所述装置还包括设置在支架内的横梁机构，其活动连接于支架上以便能沿纵向运动，其中，扭开部分和横梁机构固定相连以便能随之运动，而固定部分设置成纵向不可移动。

所述横梁机构包括沿纵向相互间隔开布置的第一横梁件和第二横梁件，第一横梁件在第二横梁件的上方，第一横梁件和第二横梁件的两端均活动连接于支架，以便能够沿纵向运动。

所述驱动机构安装在第一横梁件上，所述扭开部分和第二横梁件相连。

所述装置还包括用于调节所述横梁机构的高度的高度调节机构。

所述扭开部分和固定部分设置成在转动期间其间距能够减小。

所述扭开部分有设于外周上的磁体，角度计数器为电磁感应元件。

所述止动件为可伸缩运动的销，所述销能伸出到设于所述扭开部分或回复部分的外周上的凹槽中，从而阻止所述扭开部分的转动。

所述装置还包括控制器，用于控制所述驱动机构的转动速度和转动的角度。

所述夹持件包括两个相对的间距能够调节的夹具。

一种利用上述的装置对扭开性能进行测试的方法，包括步骤：

使止动件伸出；

利用夹持件将被测物的两端分别固定在扭开部分和固定部分上；

止动件退回，驱动机构驱动扭开部分旋转，带动被测物进行扭开，记录扭开被测物时的扭矩及其对应的扭开角度；

被测物扭开后，止动件伸出，扭开动作终止；

测试终止。

所述被测物为一次性封装塑料瓶盖包装或金属瓶盖包装，优选一次性封装聚丙烯瓶盖、聚乙烯瓶盖、聚氯乙烯瓶盖、聚苯乙烯瓶盖、聚乳酸瓶盖，以及铝瓶盖。

所述的扭开部分的扭开角度为0～3600度，优选为1～720度。

所述的扭开部分的扭开速率为1～720度/s，进一步优选为1～180度/s。

优选地所述装置的扭开部分和固定部分之间的试样夹持高度为5cm～60cm，进一步优选为5cm～30cm；

优选地本装置的瓶盖夹具和瓶底夹具均采用由两半环形夹具组成的环形结构，并且夹具有多套尺寸，可根据被测瓶盖规格进行更换，从而能够有效防止瓶盖和瓶体被夹持变形，影响测试准确性；

本发明的瓶盖扭开性能测试装置体积小巧、设计精密、结构紧凑、操作简便、自动化程度高，可精确量化和测试被测瓶盖包装的扭开性能，评价因素多，准确性和重复性好。本装置既适用于瓶盖封装厂家产品封装质量的快速检测，又可用于科研机构对瓶盖封装技术及其原料的实验研究，用途广泛。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是说明本发明的扭开性能测试装置的结构示意图；

图2是说明本发明的扭开性能测试装置的扭开部分的结构示意图；

图3是说明本发明的扭开性能测试装置中的扭开部分的第一夹持件的结构示意图；

图4是说明本发明的扭开性能测试装置中的固定部分的第二夹持件的结构示意图；

附图标记说明：

1：支架、2：高度调节机构、3：驱动部分、4：第一横梁件、5：第二横梁件、6：角度计数器、7：传动机构、8：力矩传感器、9：止动件、10：扭开部分、11：第一夹持件、12：第二夹持件、13：固定部分、14：控制器、15：角度计数磁铁。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作特殊说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、纵向、横向”通常是指参考附图所示的上、下、左、右、纵向和横向；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

本发明的瓶盖扭开性能测试装置使用时，按以下操作步骤顺序开展：

1）通过高度调节机构2调整扭开部分10和固定部分13的间距，使之与被测瓶盖包装的瓶体高度一致；

2）检查扭开部分10的旋转角度是否归零，并由止动件9对其进行定位和止动。检查控制器14上的扭开角度显示及扭开力矩显示是否归零；

3）将被测瓶盖包装安置于扭开部分10和固定部分13之间，并由扭开部分10上的第一夹持件11夹持瓶盖的盖体部分，由固定部分13上的第二夹持件12夹持瓶底部分；

4）通过控制器14设定扭开旋转速率后，按下控制器14上的扭开测试启动开关，瓶盖扭开动作自动开始，止动件9松开，扭开部分10开始沿逆时针方向做周向旋转，带动被测瓶盖进行扭开。同时，通过传动机构7与第二横梁件5配合，使扭开部分10的轴向高度上升，防止瓶盖包装因扭开压缩而变形。扭开过程中，由力矩传感器8和角度计数器6测试瓶盖扭开且与防盗环（条）完全断开瞬间的扭开力矩和扭开角度，并由控制器14显示和记录；

5）瓶盖扭开，扭开动作自动终止，止动件9弹出对扭开部分10进行定位和止动；

6）松开第一夹持件11和第二夹持件12，将被测瓶盖包装取下后，按下控制器14上的自动复位开关，使扭开部分10的旋转角度自动回零，且控制器14上的扭开角度显示及扭开力矩显示自动清零，测试结束。

下面结合实施例进一步描述本发明。本发明的范围不受这些实施例的限制。

实施例1

该实施例用于说明使用本发明提供的瓶盖扭开性能测试装置对一种一次性封装塑料瓶盖包装的扭开性能的测试过程及结果。

该实施例中的一次性封装塑料瓶盖包装为一种市售500ml碳酸饮料的瓶盖包装，瓶盖为聚丙烯塑料瓶盖，瓶体高度为24.5cm。

对该瓶盖包装的扭开性能进行测试时，将本发明装置的扭开部分10和固定部分13的间距调整为24.5cm，将被测瓶盖包装安置于扭开部分10和固定部分13之间，并由扭开部分10上的第一夹持件11夹持瓶盖的盖体部分，由固定部分13上的第二夹持件12夹持瓶底部分。由控制器14设定测试扭开旋转速率为180度/s，装置默认扭开旋转角度为720度，并按下扭开启动开关，扭开动作开始，瓶盖被扭开。瓶盖扭开，且达到设定扭开旋转角度后，扭开动作自动终止，瓶盖扭开过程中的扭开力矩和扭开角度被控制器14记录和显示。

最终，通过本发明装置测试得到，该一次性封装塑料瓶盖包装的扭开角度为100度，扭开力矩为1.3N·M。

实施例2

该实施例中的一次性封装塑料瓶盖包装为一种市售330ml饮用水的瓶盖包装，瓶盖为聚丙烯塑料瓶盖，瓶体高度为15cm。

对该瓶盖包装的扭开性能测试采用实施例1的方法，区别在于调整扭开部分10和固定部分13的间距调整为15cm，设定测试扭开旋转速率为90度/s。

对该瓶盖包装扭开性能的测试，采用分别取5个瓶盖试样进行平行试验的方法，以验证本发明装置的测试稳定性能。5个瓶盖试样的测试结果如下：

试样编号	1	2	3	4	5
						扭开角度/(度)	110	115	105	102	110
扭开力矩/(N·M)	1.4	1.6	1.2	1.1	1.5

由测试结果可见，本发明装置测试结果精确，测试稳定性良好。

实施例3

该实施例用于说明使用本发明提供的瓶盖扭开性能测试装置对一种一次性封装金属瓶盖包装的扭开性能的测试过程及结果。

该实施例中的一次性封装金属瓶盖包装为一种市售400ml果汁饮料的瓶盖包装，瓶盖为金属铝瓶盖，瓶体高度为17cm。

对该瓶盖包装的扭开性能测试采用实施例1的方法，区别在于调整扭开部分10和固定部分13的间距调整为17cm，设定测试扭开旋转速率为5度/s。

最终，通过本发明装置测试得到，该一次性封装金属瓶盖包装的扭开角度为50度，扭开力矩为2.0N·M。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.本发明提供了一种扭开性能测试装置，包括：

支架；

测试机构，其包括：沿纵向相互间隔开地布置在支架内的可转动的扭开部分和固定部分，扭开部分和固定部分均设置有夹持件，用于将待测材料固定在扭开部分和固定部分之间；以及用于止动扭开部分的止动件；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括设置在支架内的横梁机构，其活动连接于支架上以便能沿纵向运动，其中，扭开部分和横梁机构固定相连以便能随之运动，而固定部分设置成纵向不可移动。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述横梁机构包括沿纵向相互间隔开布置的第一横梁件和第二横梁件，第一横梁件在第二横梁件的上方，第一横梁件和第二横梁件的两端均活动连接于支架，以便能够沿纵向运动。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述驱动机构安装在第一横梁件上，所述扭开部分和第二横梁件相连。

5.根据权利要求2到4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于调节所述横梁机构的高度的高度调节机构。

6.根据权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于，扭开部分和固定部分设置成在转动期间其间距能够减小。

7.根据权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于，所述扭开部分有设于外周上的磁体，角度计数器为电磁感应元件。

8.根据权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于，所述止动件为可伸缩运动的销，所述销能伸出到设于所述扭开部分或回复部分的外周上的凹槽中，从而阻止所述扭开部分的转动。

9.根据权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括控制器，用于控制所述驱动机构的转动速度和转动的角度。

10.根据权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于，所述夹持件包括两个相对的间距能够调节的夹具。

11.一种利用根据权利要求1到10中任一项所述的装置对被测物的扭开性能进行测试的方法，包括步骤：

使止动件伸出；

被测物扭开后，止动件伸出，扭开动作终止；

测试终止。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述被测物为一次性封装塑料瓶盖包装或金属瓶盖包装，优选一次性封装聚丙烯瓶盖、聚乙烯瓶盖、聚氯乙烯瓶盖、聚苯乙烯瓶盖、聚乳酸瓶盖，以及铝瓶盖。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的扭开部分的扭开角度为0～3600度，优选为1～720度。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的扭开部分的扭开速率为1～720度/s，进一步优选为1～180度/s。