JP2009174904A

JP2009174904A - 引張試験機

Info

Publication number: JP2009174904A
Application number: JP2008011501A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yoneda; 利博米田
Original assignee: Rengo Co Ltd
Current assignee: Rengo Co Ltd
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2009-08-06

Abstract

【課題】人手による様々な角度での引っ張りに近似する方法により、引裂帯の引張荷重を客観的に正確に計測できる引張試験機を提供し、開封性と強度のバランスに優れた段ボール箱等を製造できるようにする。
【解決手段】紙材から成る試験体を所定の位置に保持する保持部２と、紙材に形成された引裂帯Ｔの始端部を折り返して把持するチャック４と、チャック４で把持された引裂帯Ｔをその折り返し方向へ引っ張る引張装置３と、引裂帯Ｔの引っ張りによる紙材の切断に必要な荷重を測定する計測器５とを備え、引張装置３を揺動させることにより、引裂帯Ｔの紙材に対する引張角度を変更できるようにする。
【選択図】図７

Description

この発明は、紙箱の開封性等の評価のため、引裂帯の引っ張りによる紙材の切断に必要な荷重を測定する引張試験機に関するものである。

一般に、図１３に示すように、ビール等の飲料缶の集合包装に使用される段ボール製ラップラウンドケースＣの周壁には、開封用の引裂帯Ｔが設けられ、その始端部ｔ_１が切込により形成されている。引裂帯Ｔとしては、段ボールの裏ライナのみを切断したライナカットの切目線ｔ_２を２本平行に入れて形成するものが多用されている。

この引裂帯Ｔを引っ張り切目線ｔ_２に沿って段ボールを切断する際に必要な荷重は、開封のしやすさを考慮すると、小さいほうが好ましいが、流通過程での落下に伴う破断や積上荷重による胴膨れを防止するためには、あまり小さくすることはできない。

このため、ラップラウンドケースの設計に際しては、開封性と強度の良好なバランスを得るべく、段ボールのライナ及び中しん原紙やその接着剤に種々のものを選択し、切目線の間隔等を調整して、引裂帯の引張試験を行う必要がある。

このような引張試験は、従来、機械を使用することなく、人手で引裂帯を引っ張って段ボールを切断し、その際の抵抗を人の感覚で判断することにより行なわれている。

なお、下記特許文献１には、ライナカットの切断試験装置が示されているが、この装置は、引裂帯を引っ張る引張具を移動させる際、その移動量と同じ長さだけ引裂帯をローラで引き込んで、常時同一の条件を保つように、引張角度を維持しながら、引裂帯を引っ張り、切断部分の良否を判断しようとするものであり、引張荷重を測定するものではない。

特開平９−２４９２１２号公報

しかしながら、引張荷重を人の感覚で判断すると、作業者によってばらつきが大きく、定量的に数値化することができず、製品設計の適確化を図ることが難しい。

その対策として、引裂帯の引張荷重を計測器を備えた機械により測定することが検討されているが、この試験には、例えば、ＪＩＳＰ８１１３に規定されたような紙材自体の引張強度を計測する引張試験機を適用することはできない。

そこで、この発明は、人手による様々な角度での引っ張りに近似する方法により、引裂帯の引張荷重を客観的に正確に計測できる引張試験機を提供し、開封性と強度のバランスに優れた段ボール箱等を製造できるようにすることを課題とする。

上記課題を解決するため、この発明に係る引張試験機は、紙材から成る試験体を所定の位置に保持する保持部と、紙材に形成された引裂帯の始端部を把持するチャックと、チャックで把持された引裂帯を引っ張る引張装置と、引裂帯の引っ張りによる紙材の切断に必要な荷重を測定する計測器とを備え、引裂帯の紙材に対する引張角度を変更できるようにしたのである。

そして、引裂帯の紙材に対する引張角度として、引裂帯の未切断部とこれに対し折り返された既切断部とがなす振れ角を変更できるようにしたのである。

また、引裂帯の未切断部とこれに対し折り返された既切断部とがなす仰角を変更できるようにしたのである。

この発明に係る引張試験機では、実際に人手で箱を開封する場合等と同様に、引裂帯を紙材に対し様々な角度で引っ張って、紙材の切断に必要な荷重を測定することができるので、箱の開封時の実情に即したデータを数値化して得ることができ、開封性と強度のバランスに優れた段ボール箱等の製品設計に寄与することができる。

まず、この発明の第１実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。

この引張試験機は、図１及び図４に示すように、ラップラウンドケース等の段ボール箱のブランクの一部を切り取った段ボール紙片Ｓを試験体とするものである。段ボール紙片Ｓには、ライナカットの切目線ｔ_２を２本平行に入れて引裂帯Ｔが形成され、その始端部ｔ_１が切込により設けられている。

この引張試験機の筐体１には、段ボール紙片Ｓを所定の位置に保持する保持部２が設けられ、その上方に引裂帯Ｔを引っ張る引張装置３が設けられている。引張装置３には、図３に示すように、引裂帯Ｔの始端部ｔ_１を把持するチャック４と、引裂帯Ｔの引っ張りによる段ボール紙片Ｓの切断に必要な荷重を測定する計測器５とが設けられている。

保持部２は、図４に示すように、段ボール紙片Ｓを挿入して締付ねじで固定するものであり、筐体１の一側に設けられたハンドル２１を回して、筐体１の幅方向に延びるねじ軸２２を回転させると、ねじ軸２２に平行なガイド軸２３に沿って左右方向に移動し、上端部から斜め後下方へ延びる支持ロッド２４の下端部を筐体１の奥行方向に延びるガイド軸２５に沿ってスライドさせると、前後方向に起伏する。保持部２の角度は、支持ロッド２４の下端部が連結されたスライダ部分のクランプレバー２６で固定される。

引張装置３は、図１〜図３に示すように、ボールねじ、サーボモータ及びリニアガイドがボディに内蔵された一軸ロボットであり、筐体１に垂直に固定された固定板１１に、支持軸３１を介して垂直面内で左右に揺動自在に支持され、ボディの両側の溝に嵌合するスライダ３８がサーボモータの駆動により上下方向に移動する構成とされている。

そして、筐体１の一側に設けられたハンドル３２を回して、筐体１の幅方向に延びるねじ軸３３を回転させると、ねじ軸３３に螺合する移動体３４がねじ軸３３に沿って筐体１の幅方向に移動し、移動体３４の移動に伴い、ボディの背面から突出して移動体３４に係合する係合軸３５が牽引されて、ボディの背面に固定された背板３６が固定板１１の前面に摺接しつつ支持軸３１を中心に揺動し、背板３６に形成された一対の上下方向に延びる弧状ガイド溝３７に沿って、固定板１１に固設された制動軸１２が移動可能な範囲で、引張装置３は垂直面内において左右に揺動する。

引張装置３のスライダ３８には、前方に突出するアーム３９が設けられ、このアーム３９に計測器５とチャック４とが吊下支持されている。アーム３９とチャック４とを繋ぐ計測器５のロッドの上下両端には可動継手６が設けられ、チャック４の向きは、引張装置３とは独立して自由に変化する。

チャック４は、図５に示すように、引裂帯Ｔの始端部ｔ_１を捲って挟み、締付ねじを締め付けると、始端部ｔ_１を把持できる構造とされている。計測器５には、ひずみゲージにより荷重を電圧の変化として測定するロードセルが使用されている。

また、筐体１には、図１に示すように、引張装置３の引張速度の設定や計測器５の測定結果の表示に使用する液晶パネルを備えた制御盤１３と、引張装置３を作動させ、又は停止させるボタンを備えたスイッチ盤１４とが設けられている。また、筐体１の前面には、紙片の飛散を防止し、閉じても内部が観察できる透明なドア１５が設けられている。

いま、このような引張試験機で引裂帯Ｔの引っ張りによる段ボール紙片Ｓの切断に必要な荷重を測定する際、図５（ａ）に示すように、引裂帯Ｔの始端部ｔ_１を折り返してチャック４で把持した状態で、引張装置３のスライダ３８を上方へ移動させると、これに伴って、図５（ｂ）に示すように、アーム３９が上昇して、引裂帯Ｔの既切断部Ｔ_２が未切断部Ｔ_１に対して折返側である上方向へ引っ張られ、段ボール紙片Ｓが切断される。

このとき、段ボール紙片Ｓは、２本の切目線ｔ_２に沿って中しん及び表ライナが引き裂かれるのが理想的であるが、実際には、中しん及び表ライナの引裂位置は切目線ｔ_２から外側へ逸れ、中しんが幅をもって表裏いずれかのライナから接着剤の接着力に抗して引き剥がされるので、相当な抵抗が作用する。そして、この抵抗に打ち勝って引裂帯Ｔを引っ張る引張荷重が計測器５により測定される。

この測定に際し、図６（ａ）に示すように、保持部２を直立させた状態では、引裂帯Ｔの折り返された既切断部Ｔ_２が未切断部Ｔ_１に沿って垂直上方へ引っ張られながら、段ボール紙片Ｓが切断されるが、図６（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、支持ロッド２４の下端部をガイド軸２５に沿って後方へ移動させることによって、保持部２を下端から上端へかけて後方へ傾斜させると、引裂帯Ｔの折り返された既切断部Ｔ_２が未切断部Ｔ_１に対し仰角βをなして斜め上方へ引っ張られながら、段ボール紙片Ｓが切断される。

また、図７（ａ）に示すように、引張装置３を垂直面内で左右いずれか一方へ揺動させた状態で、引裂帯Ｔの始端部ｔ_１を折り返してチャック４で把持し、図７（ｂ）及び図８（ａ）に示すように、引張装置３のスライダ３８を斜め上方へ移動させると、アーム３９とチャック４とを繋ぐ計測器５のロッドの傾動に伴い、引裂帯Ｔの折り返された既切断部Ｔ_２が未切断部Ｔ_１に対し振れ角αをなして斜め上方へ引っ張られながら、段ボール紙片Ｓが切断される。

このように、上述の引張試験機では、図６、図７及び図８に示すように、保持部２を傾け、引張装置３を揺動させて、実際に人手で箱を開封する場合等と同様に、引裂帯Ｔを、その未切断部Ｔ_１とこれに対し折り返された既切断部Ｔ_２とがなす振れ角α及び仰角βが様々な角度となるように設定した状態で引っ張って、段ボール紙片Ｓの切断に必要な荷重を測定することができるので、段ボール箱の開封時の実情に即したデータを得ることができ、開封性と強度のバランスに優れた段ボール箱の製品設計に寄与することができる。

次に、この発明の第２実施形態を図９〜図１２に基づいて説明する。なお、ここでは、上記第１実施形態と異なる部分について言及し、第１実施形態の各部分と対応する部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。

この引張試験機は、図９及び図１０に示すように、ブランクの一部を切り取った紙片ではなく、ブランクを組み立てて内容物を包装したラップラウンドケースＣのような段ボール箱を試験体とするものである。

この引張試験機では、保持部２に、段ボール箱を載せるテーブル２７と、段ボール箱の周壁の一側面を押し当てる押当板２８と、これに対し直角をなして周壁の一端面を押し当てるストッパ片２９とが設けられている。そして、段ボール箱の大きさに応じて、テーブル２７は、ハンドル２１を回して高さを調整でき、押当板２８は、押し当てる段ボール箱の周壁の一側面に対して、前後方向の位置を調整できるようになっている。

また、引張装置３は、基準方向が水平とされ、長尺の背板３６の一端部に位置する支持軸３１を介して、固定板１１に上下に揺動自在に支持されている。ねじ軸３３は、支持軸３１から引張装置３の方向へ離れた位置で筐体１の基台から垂直に立ち上がり、その上部のハンドル３２を回すことにより、引張装置３が背板３６と共に揺動する。

このような引張試験機を使用して、ラップラウンドケースＣの引裂帯Ｔの引張荷重を測定するには、図１１（ａ）に示すように、チャック４で引裂帯Ｔの始端部ｔ_１を折り返して把持した状態で、図１１（ｂ）に示すように、引張装置３のスライダ３８と共にチャック４を引裂帯Ｔの折返側へ移動させて、引裂帯Ｔを引っ張る。

これにより、ラップラウンドケースＣの周壁の一部を切り取って段ボール紙片の試験体を用意することなく、内容物を収容した状態のラップラウンドケースＣについて、引裂帯Ｔにより周壁を切断する際に必要な荷重を測定することができる。

また、引張装置３を揺動させて、実際に人手で箱を開封する場合等と同様、図１２に示すように、水平に置いたラップラウンドケースＣの引裂帯Ｔを、その未切断部Ｔ_１とこれに対し折り返された既切断部Ｔ_２とがなす振れ角αが斜め上方へ様々な角度となるように設定した状態で引っ張って、周壁の切断に必要な荷重を測定することができるので、上記第１実施形態に係る試験装置に比較して、さらに開封時の実情に即したデータを得ることができる。

なお、上記各実施形態では、段ボール紙片又は段ボール箱を試験体とするものを例示したが、この発明に係る引張試験機は、板紙等の段ボール以外の紙材についても、引裂帯の引っ張りにより紙材を切断する際に必要な荷重を測定することができる。

また、引裂帯Ｔの切目線ｔ_２として、段ボールの製造時に裏ライナのみを連続的に切断したライナカット線を例示したが、切目線ｔ_２は、ブランクの打抜時に表裏いずれかのライナから中しんにかけて連続的に切目を入れた半切線や、ミシン目状に切目が断続するものとしてもよく、断続的に切目を入れる場合、表裏のライナに亘って切目が貫通する全切線としてもよい。

この発明の第１実施形態に係る引張試験機を示す斜視図同上の引張装置、チャック及び計測器周辺の斜視図同上の引張装置の揺動を示す正面図同上の保持部周辺の斜視図同上の引裂帯の引張による段ボール紙片の切断過程を示す斜視図同上の保持部の揺動を示す側面図同上の引張装置を揺動させた状態での段ボール紙片の切断過程を示す正面図同上の段ボール紙片の切断過程を示す拡大正面図及び側面図この発明の第２実施形態に係る引張試験機を示す斜視図同上の引張装置の揺動を示す正面図同上の引裂帯の引張によるラップラウンドケースの開封過程を示す斜視図同上のラップラウンドケースの開封過程を示す拡大正面図試験体となるラップラウンドケースの斜視図

符号の説明

１筐体
２保持部
３引張装置
４チャック
５計測器
６可動継手
１１固定板
１２制動軸
１３制御盤
１４スイッチ盤
１５ドア
２１ハンドル
２２ねじ軸
２３ガイド軸
２４支持ロッド
２５ガイド軸
２６クランクレバー
２７テーブル
２８押当板
２９ストッパ片
３１支持軸
３２ハンドル
３３ねじ軸
３４移動体
３５係合軸
３６背板
３７ガイド溝
３８スライダ
３９アーム
Ｃラップラウンドケース
Ｓ段ボール紙片
Ｔ引裂帯
Ｔ_１未切断部
Ｔ_２既切断部
ｔ_１始端部
ｔ_２切目線
α 振れ角
β 仰角

Claims

紙材から成る試験体を所定の位置に保持する保持部(2)と、紙材に形成された引裂帯(T)の始端部を把持するチャック(4)と、チャック(4)で把持された引裂帯(T)を引っ張る引張装置(3)と、引裂帯(T)の引っ張りによる紙材の切断に必要な荷重を測定する計測器(5)とを備え、引裂帯(T)の紙材に対する引張角度を変更できるようにした引張試験機。
請求項１に記載の引張試験機において、引裂帯(T)の紙材に対する引張角度として、引裂帯(T)の未切断部(T₁)とこれに対し折り返された既切断部(T₂)とがなす振れ角(α)を変更できるようにしたことを特徴とする引張試験機。
請求項１又は２に記載の引張試験機において、引裂帯(T)の紙材に対する引張角度として、引裂帯(T)の未切断部(T₁)とこれに対し折り返された既切断部(T₂)とがなす仰角(β)を変更できるようにしたことを特徴とする引張試験機。