JP2012189536A - ブリッジ強度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャップにおけるピルファープルーフバンドを連結しているブリッジの破断強度を正確に測定する。
【解決手段】キャップＣの内部に配置され、天板部内面と対向させられる加圧ヘッド２１と、その加圧ヘッド２１の下面側に接続され、前記加圧ヘッド２１の中心軸線方向に延びている伝達ロッド２２と、伝達ロッド２２が摺動可能な貫通孔２３内に伝達ロッド２２を保持可能なロッドホルダー２４と、前記キャップＣの破断ラインよりも自由端側の部分を固定するための固定手段２５と、伝達ロッド２２の下端に作用して加圧ヘッド２１を上方に移動させるための移動手段２６と、その移動手段２６から加圧ヘッド２１に加えられる力を測定するための測定手段２７とを有するブリッジ強度測定装置であって、ロッドホルダー２４における伝達ロッド２２と摺接する部分にボールブッシュ３６が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ピルファープルーフ機能を備えたキャップにおけるピルファープルーフバンド部を接続するブリッジ部の強度を測定するためのブリッジ強度測定装置に関するものである。

従来、飲料用容器用のキャップにおいて、不正開封防止のためのピルファープルーフ機能を備えたキャップが多く使用されている。このようなピルファープループキャップでは、キャップのスカート部の下部に破断容易な複数のブリッジと周方向に延びるスリットとによる破断ラインが形成されており、破断ラインよりも下方のスカート部下端部を容器本体の口頸部に係止することで、キャップの開栓時にブリッジが破断されて開封されたことを明示できるように構成されている。

このピルファープルーフ機構のブリッジは、キャップの開栓時に確実に破断するように、その強度が所定範囲内になるように設定されており、このブリッジ強度を測定するための装置として、特許文献１に記載の発明が提案されている。

特許文献１に記載された装置は、容器蓋に周方向に向けて形成されている破断ラインの強度を測定するための装置であって、中心軸線方向に移動自在に装着された加圧ヘッド及び該加圧ヘッドの裏面から中心軸線方向に延びている入力ロッドを有する加圧手段と、該加圧手段の該入力ロッドの自由端に作用して該加圧ヘッドを静止支持手段の突出部から離隔する方向に移動させるための移動手段と、該移動手段から前記加圧手段に加えられる力を測定するための測定手段とを具備している。

特開２００４−２８７４５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、移動手段から加圧手段に加えられる力を伝達する入力ロッドは、静止支持手段を貫通して延びる貫通孔の内部を移動可能に保持されているが、入力ロッドの外周面と貫通孔の内周面とが摺接する際の摩擦抵抗により、本来キャップのブリッジを破断する際に必要な力よりも余分に力が必要になり、その結果、正確なブリッジ強度を測定できない虞がある。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、ピルファープルーフ機能を備えたキャップにおいて、ピルファープルーフバンド部を接続するブリッジの強度を正確に測定可能なブリッジ強度測定装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、天板部と該天板部の周縁部から垂下するスカート部とを有し、そのスカート部の下部に破断容易な複数のブリッジと周方向に延びるスリットとによる破断ラインが形成されているキャップの内部に配置され、前記天板部内面と対向させられる加圧ヘッドと、その加圧ヘッドの下面側に接続され、前記加圧ヘッドの中心軸線方向に延びている伝達ロッドと、内部を前記伝達ロッドが摺動可能な貫通孔を有し、前記貫通孔内に前記伝達ロッドを保持可能なロッドホルダーと、前記キャップのスカート部の破断ラインよりも自由端側の部分を固定するための固定手段と、前記伝達ロッドの下端に作用して前記加圧ヘッドを上方に移動させるための移動手段と、その移動手段から前記加圧ヘッドに加えられる力を測定するための測定手段とを有するブリッジ強度測定装置において、前記ロッドホルダーにおける前記伝達ロッドと摺接する部分にボールブッシュが設けられていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記加圧ヘッドと前記伝達ロッドとは別部材で構成されており、前記加圧ヘッドは、前記キャップの天板部内面と対向させられる加圧部とその加圧部の周縁部から垂下する側壁部とを有し、前記伝達ロッドの先端部は、前記加圧部の内面と対向する先端面と、前記側壁部の内面と対向する側壁面とを有し、前記先端面は縦断面が円弧状をなすドーム状に形成されており、該ドーム状の先端面の頂点が前記伝達ロッドの中心軸線と一致するように構成されているとともに、前記伝達ロッドの先端部の側壁面の外径は、前記加圧へッドの側壁部の内径よりも小さく設定されており、前記ドーム状の先端面の頂点が、前記加圧部の内面と当接するように構成されていることを特徴とするブリッジ強度測定装置である。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記ロッドホルダーと摺接する部分における前記伝達ロッドの外径が、２０〜４０ｍｍの範囲であることを特徴とするブリッジ強度測定装置である。

請求項１の発明によれば、ロッドホルダーにおける伝達ロッドと摺接する部分にボールブッシュが設けられていることにより、ロッドホルダーと伝達ロッドとの間に生じる摩擦抵抗が低減されるため、正確なブリッジ強度の測定結果を得ることができる。

請求項２の発明によれば、伝達ロッドの先端面が縦断面円弧状のドーム状に形成されており、該ドーム状の先端面の頂点が伝達ロッドの中心軸線と一致するように構成されているとともに、伝達ロッドの先端部の側壁面の外径は、加圧ヘッドの側壁部の内径よりも小さく設定されており、ドーム状の先端面の頂点が、加圧部の内面と当接するように構成されていることにより、加圧ヘッドと伝達ロッドの先端部との間に遊びが生じており、加圧ヘッドが伝達ロッドの中心軸線方向に対して傾くように動くことができるため、測定対象となるキャップを加圧ヘッドに被せた際にキャップが多少傾いていたとしても、キャップの天板部の傾きに応じて加圧ヘッドも傾くことができるので、キャップの天板部に対して加圧ヘッドの加圧部を全面的に当接させることができる。その結果、キャップの天板部に対して加圧ヘッドを介して均等に力を加えることができ、より正確にブリッジ強度を測定することができる。

請求項３の発明によれば、ロッドホルダーと摺接する部分における伝達ロッドの外径が、２０〜４０ｍｍの範囲であることにより、摩擦抵抗を大きくしすぎることなく、伝達ロッドの強度を十分に確保できるため、伝達ロッドに撓みが生じることがなく、加圧ヘッドに加えられる力を確実に伝達できるので、正確なブリッジ強度の測定結果を得ることができる。

本発明に係るブリッジ強度測定装置の一例を示す縦断側面図である。 キャップの一例を示す一部縦断した側面図である。

本発明のブリッジ強度測定装置における測定対象となるキャップは、飲料用のボトル型缶等の容器本体を密封するためのアルミニウム合金等の金属製の薄板から成形されるキャップであり、その一例を図２に示してある。この図２に示す金属製キャップＣは、金属製のキャップシェル１と該キャップシェル１の内周面に施された熱可塑性樹脂製の密封用ライナー２とで構成されている。この金属製キャップＣは、金属製のボトル型缶などの容器の口部に冠着してから、その口部の開口端に形成されているカール部に密封用ライナー２が密接するようにキャップシェル１のコーナー部に絞り成形を施し、またロールオン式のキャッパーにより口部のネジ部に螺合するように外周側からネジ加工を施すことなどによって、容器を密封するために使用されるものである。なお、この金属製キャップＣには、キャップシェル１の外径が２０〜６０ｍｍの範囲のものが好適に使用できる。

キャップシェル１の材料は、アルミニウム合金板、表面処理鋼板等の従来から知られた金属製キャップ用の金属板が使用される。また、本発明で対象とするキャップシェル１の少なくとも内面側は、塗膜や樹脂フィルム等による保護被膜で被覆されていることが好ましく、特に密封用ライナー２の樹脂材料と接着性のあるポリマーによる保護被膜を設けることが接着剤を不要とすることから望ましい。

本実施例のキャップシェル１は、上記のような金属板をプレス等により絞り成形することで、円板状の天板部３とその天板部３の周縁部４につながる円筒形のスカート部５とを有するカップ状に一体成形したものであり、絞り成形の後でスカート部５の上部に凹部６と凸部７とを周方向全体に亘って交互に繰り返されるナール部８が形成されている。また、スカート部５の下部には周方向に延びる破断ライン９が形成されており、スカート壁は破断ライン９よりも上方の主部１０と破断ライン９よりも下方のピルファープルーフバンド部１１とに区画されている。その破断ライン９は、円周方向に向けて形成された複数のスリット１２とそれらのスリット１２の間に形成された破断容易な細いブリッジ１３とから構成されており、キャップの開栓時にそのブリッジ１３が破断することにより、一旦開栓されたことを明示するようになっている。

なお、上記の密封用ライナー２の樹脂材料としては、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂等の従来公知のものを使用することができ、例えば、低密度ポリエチレンとスチレン系エラストマーのブレンド材、ポリエステル系エラストマー等が好適に使用でき、さらに、これらの樹脂に顔料、滑剤、軟化剤等を適宜添加することができる。

本発明に係るブリッジ強度測定装置は、上記のようなキャップＣもしくはキャップシェル１（以下、これらをまとめてキャップＣと記す）におけるブリッジ１３の破断強度を測定するためのものであって、図１に示すように、キャップＣのスカート部５の内径よりも若干小さい外径を有し、キャップＣの内部に配置されて、キャップＣの天板部３の内面と対向させられる加圧ヘッド２１と、加圧ヘッド２１の下面側に接続され、加圧ヘッド２１の中心軸線方向に延びている伝達ロッド２２と、内部を伝達ロッド２２が摺動可能な貫通孔２３を有し、貫通孔２３内に伝達ロッド２２を保持可能なロッドホルダー２４と、キャップＣのスカート部５の破断ライン９よりも自由端側（下端側もしくは開口端側）の部分を固定するための固定手段２５と、伝達ロッド２２の下端に作用して加圧ヘッド２１を上方に移動させるための移動手段２６と、移動手段２６から加圧ヘッド２１に加えられる力を測定するための測定手段２７とを有している。

これらの各構成要素について具体的に説明すると、加圧ヘッド２１は、キャップＣの天板部３の内面のほぼ全面と対向して当接させられる円板状の加圧部２８と、加圧部２８の周縁部から垂下する側壁部２９とを有している。加圧ヘッド２１は、伝達ロッド２２とは別部材で構成されており、伝達ロッド２２の上端部に載置されているだけで、伝達ロッド２２に対して固着されておらず、測定対象となるキャップＣのサイズに応じて自由に取り替えられるようになっている。また、加圧ヘッド２１の側壁部２９の外径は、測定対象となるキャップＣの内径よりも僅かに小さくなるように設定されている。

伝達ロッド２２は、外径が３段階に変化している円柱状に形成されており、最も軸方向長さが長く且つ最も外径が大きい主軸部３０と、主軸部３０の上端に接続され、主軸部３０よりも軸方向長さが短く且つ外径も小さい中間軸部３２と、中間軸部３２の上端に接続され、中間軸部３２よりも軸方向長さが短く且つ外径も小さい先端軸部３３とを有している。伝達ロッド２２の主軸部３０の下端面は平坦に形成されている。伝達ロッド２２の先端軸部３３は、加圧ヘッド２１の加圧部２８の内面（下面）と対向する先端受面３４と、加圧ヘッド２１の側壁部２９の内面と対向する側壁面３５とを有し、先端受面３４は縦断面が円弧状をなすドーム状に形成されており、このドーム状の先端受面３４の頂点（最上端）は伝達ロッド２２の中心軸線と一致するように構成されており、また、ドーム状の先端受面３４の頂点が、加圧部２８の内面と当接するように構成されている。

伝達ロッド２２の先端軸部３３の側壁面３５の外径は、加圧ヘッド２１の側壁部２９の内径よりも僅かに小さく設定されており、伝達ロッド２２の先端軸部３３に、加圧ヘッド２１が被された際に、伝達ロッド２２の先端軸部３３の側壁面３５と加圧ヘッド２１の側壁部２９の内周面との間に、０．１〜１ｍｍの範囲の隙間が設けられるように構成されている。尚、伝達ロッド２２の主軸部３０の外径は、２０〜４０ｍｍの範囲に設定されており、主軸部３０の軸方向長さは３０〜８０ｍｍの範囲に設定されている。

ロッドホルダー２４は、伝達ロッド２２を安定的に保持するためのもので、伝達ロッド２２が内部を押通可能な貫通孔２３を有している。貫通孔２３の内周面は、伝達ロッド２２の主軸部３０の外周面と摺接し、その伝達ロッド２２との摺接する部分には、ボールブッシュ３６が設けられている。このボールブッシュ３６は、転がり接触する鋼球を内周面に突出させて配列した広く知られている構成のものであって、伝達ロッド２２の軸線方向への相対移動に対する摩擦抵抗が小さくなるように構成されている。ロッドホルダー２４は、伝達ロッド２２の最も軸方向長さの長い主軸部３０を保持しており、したがって所定方向に安定して伝達ロッド２２を移動させることができる。尚、ロッドホルダー２４のボールブッシュ３６と伝達ロッド２２の主軸部３０とが軸線方向においてラップする長さ（ロッドホルダー２４により伝達ロッド２２が保持されている長さ）は、３０〜８０ｍｍの範囲に設定されている。

固定手段２５は、キャップＣのスカート部５の破断ライン９よりも自由端側のピルファープルーフバンド部１１を固定するためのものであり、ピルファープルーフバンド部１１の内周面と当接する内側固定部材３７と、ピルファープルーフバンド部１１の外周面と当接する外側固定部材３８とを有している。内側固定部材３７は、半径方向外方に移動可能に構成されており、固定された外側固定部材３８に対して、内側固定部材３７を半径方向で外方に移動させて、内側固定部材３７と外側固定部材３８との間にピルファープルーフバンド部１１を挟み込むように固定するように構成されている。

測定手段２７は、周知のロードセルを使用しており、ロードセルは支持台の上に載置されている。ロードセルの上端には、加圧ヘッド２１に加えられる力を測定するための測定端子３９が設けられており、測定端子３９は伝達ロッド２２の下端面に当接するように配置されている。移動手段２６は、ロードセルを載置した支持台４０を上下動させるものであり、支持台４０の下方に設けられ、モーター（図示せず）が組み込まれた周知の移動手段２６により支持台４０を上昇させることによってロードセルが上昇するのに伴い、その上方に配置された伝達ロッド２２及び加圧ヘッド２１が上昇するように構成されている。

つぎに上記のように構成されたブリッジ強度測定装置の作用について説明する。先ず、測定の開始に先立って、移動手段２６によってロードセルや伝達ロッド２２さらには加圧ヘッド２１を下降させておき、また内側固定手段３７を半径方向で内側に移動させて外側固定手段３８との間に隙間を空けておく。この状態でキャップＣをその開口端（自由端）を下向きにして固定手段２５に載せる。その場合、内側固定手段２５が半径方向で内側に移動して待機しているので、外側固定手段３８の内周端と内側固定手段３７との間に隙間が空いており、キャップＣにおける開口端すなわちピルファープルーフバンド部１１がその隙間に入り込む。この状態で内側固定部材３７が半径方向で外側に移動し、その結果、ピルファープルーフバンド部１１が外側固定部材３８と内側固定部材３７との間に挟み込まれて固定される。

ついで、移動手段２６が動作してロードセルや伝達ロッド２２さらには加圧ヘッド２１が上昇させられる。その場合、伝達ロッド２２における主軸部３０は、ボールブッシュ３６に案内されて上昇するので、その摺動抵抗は小さく、スムースに上昇する。こうして、加圧ヘッド２１がキャップＣにおける天板部３の内面（下面）に接触する。前述したように、加圧ヘッド２１を取り付けてある伝達ロッド２２の先端受面３４が、頂点を伝達ロッド２２の中心軸線に一致させたドーム状（凸球面状）に形成されているので、キャップＣあるいは天板部３が伝達ロッド２２の中心軸線に対して傾いていれば、それに追従するように加圧ヘッド２１が傾斜し、その結果、天板部３の内面のほぼ全体に加圧ヘッド２１が接触し、キャップＣの天板部３に対して加圧ヘッド２１を介して均等に力を加えることができ、より正確にブリッジ強度を測定することができる。

キャップＣを固定手段２５によって上記のように固定した状態で加圧ヘッド２１がキャップＣの天板部３を押し上げるので、キャップＣにおけるブリッジ１３にこれを破断させる方向の引っ張り荷重が掛かり、その反力がロードセルに作用する。すなわち、ブリッジ１３を破断させる方向の荷重が測定手段２７によって測定される。その場合、伝達ロッド２２がボールブッシュ３６に接触しているので、その摩擦抵抗力がロードセルの測定値に含まれることになるが、ボールブッシュ３６で生じる抵抗力は転がり抵抗に基づくものであって極めて小さいから、上記の構成のブリッジ強度測定装置によれば、ブリッジ１３に作用する荷重を測定手段２７によって正確に測定することができる。

ロードセルによって測定される荷重が予め定めた値になるまで、あるいはいずれか少なくとも一つのブリッジ１３が破断するまで、ロードセルや伝達ロッド２２さらには加圧ヘッド２１を上昇させるように移動手段２６によって押し上げ力を作用させる。ロードセルによって測定された値が予め定めた値に到らずにブリッジ１３が破断した場合には、ブリッジ１３の強度が不足していることになり、また反対にロードセルで測定された値が他の予め定めた値を超えている場合には、ブリッジ１３の強度が強すぎることになる。これに対して、ブリッジ１３に破断が生じるまで荷重を掛ければ、破断時の荷重を測定でき、その破断時の荷重が予め定めた範囲に入っていれば、ブリッジ１３の強度が適正であるとの判断が成立し、これとは反対に破断が生じた時点の荷重が上記の範囲を外れていれば、ブリッジ１３の強度が不足し、あるいは強度が強すぎ、いずれにしても不良であるとの判断が成立する。

上記のブリッジ強度測定装置では、伝達ロッド２２の先端受面３４が縦断面円弧状のドーム状に形成されており、該ドーム状の先端受面３４の頂点が伝達ロッド２２の中心軸線と一致するように構成されているとともに、加圧ヘッド２１の側壁部２９の内径よりも伝達ロッド２２の先端軸部３３の側壁面３５の外径の方が小さく設定されており、ドーム状の先端受面３４の頂点が、加圧部２８の内面と当接するように構成されていることにより、加圧ヘッド２１と伝達ロッド２２の先端軸部３３との間に遊びが生じており、加圧ヘッド２１が伝達ロッド２２の中心軸線方向に対して傾くように動くことができる。そのため、測定対象となるキャップＣを加圧ヘッド２１に被せた際にキャップＣが多少傾いていても、キャップＣの天板部３の傾きに応じて加圧ヘッド２１も傾くことができるので、キャップＣの天板部３に対して加圧ヘッド２１の加圧部２８を全面的に当接させることができる。その結果、キャップＣの天板部３に対して加圧ヘッド２１を介して均等に力を加えることができ、より正確にブリッジ強度を測定することができる。

さらに、上記のようにして得られる測定値は、ロッドホルダー２４における伝達ロッド２２と摺接する部分にボールブッシュ３６が設けられていることにより、ロッドホルダー２４と伝達ロッド２２との間に生じる摩擦抵抗が軽減されるため、正確なブリッジ強度を反映したものとなる。また、ロッドホルダー２４と摺接する部分における伝達ロッド２２の外径が、２０〜４０ｍｍの範囲であることにより、摩擦抵抗が過度に大きくなることを回避できる。しかも、伝達ロッド２２の強度を十分に確保できるため、伝達ロッド２２に撓みが生じることがなく、加圧ヘッド２１に加えられる力を確実に伝達できるので、正確なブリッジ強度の測定結果を得ることができる。

すなわち、ロッドホルダー２４と摺接する部分における伝達ロッド２２の外径が２０ｍｍよりも小さいと、伝達ロッド２２の強度が弱くなり、伝達ロッド２２に撓みが生じやすくなり、正確な力を伝達できずに、正確な測定結果を得ることができない虞がある。一方、ロッドホルダー２４と摺接する部分における伝達ロッド２２の外径が４０ｍｍよりも大きいと、伝達ロッド２２とロッドホルダー２４との接触面積が広くなりすぎるため、余分な摩擦抵抗が生じ、正確な測定結果を得ることができない虞がある。

また、本実施例においては、ロッドホルダー２４のボールブッシュ３６と伝達ロッド２２の主軸部３０とが軸線方向にラップする範囲（ロッドホルダー２４により伝達ロッド２２が保持されている範囲）の長さが、３０〜８０ｍｍの範囲に設定されていることにより、余分な摩擦抵抗を生じさせることなく、伝達ロッド２２をロッドホルダー２４の軸線方向に沿って、確実に移動させることができるため、正確なブリッジ強度の測定結果を得ることができる。

なお、本発明は上述した具体例に限定されるものではなく、測定対象物であるキャップは、図２に示す構成以外のものであってもよい。また、荷重あるいは応力を測定するセンサはロードセル以外に、押圧力を検出可能な従来知られている適宜のセンサを利用したものであってよい。さらに、伝達ロッドと加圧ヘッドとを連結している面のドーム形状は、要は、加圧ヘッドが滑らかに傾き得る構造の部分であればよく、したがって球状部分を凹球面に接触させたいわゆるロッドエンドと同様の構造であればよい。

Ｃ…金属製キャップ、 １…キャップシェル、 ３…天板部、 ５…スカート部、 ９…破断ライン、 １１…ピルファープルーフバンド部、 １２…スリット、 １３…ブリッジ、 ２１…加圧ヘッド、 ２２…伝達ロッド、 ２３…貫通孔、 ２４…ロッドホルダー、 ２５…固定手段、 ２６…移動手段、 ２７…測定手段、 ２８…加圧部、 ２９…側壁部、 ３０…主軸部、 ３２…中間軸部、 ３３…先端軸部、 ３４…先端受面、 ３５…側壁面、 ３６…ボールブッシュ、 ３７…内側固定部材、 ３８…外側固定部材。

Claims (3)

1. 天板部と該天板部の周縁部から垂下するスカート部とを有し、そのスカート部の下部に破断容易な複数のブリッジと周方向に延びるスリットとによる破断ラインが形成されているキャップの内部に配置され、前記天板部内面と対向させられる加圧ヘッドと、その加圧ヘッドの下面側に接続され、前記加圧ヘッドの中心軸線方向に延びている伝達ロッドと、内部を前記伝達ロッドが摺動可能な貫通孔を有し、前記貫通孔内に前記伝達ロッドを保持可能なロッドホルダーと、前記キャップのスカート部の破断ラインよりも自由端側の部分を固定するための固定手段と、前記伝達ロッドの下端に作用して前記加圧ヘッドを上方に移動させるための移動手段と、その移動手段から前記加圧ヘッドに加えられる力を測定するための測定手段とを有するブリッジ強度測定装置において、
   前記ロッドホルダーにおける前記伝達ロッドと摺接する部分にボールブッシュが設けられていることを特徴とするブリッジ強度測定装置。
2. 前記加圧ヘッドと前記伝達ロッドとは別部材で構成されており、
   前記加圧ヘッドは、前記キャップの天板部の内面と対向させられる加圧部とその加圧部の周縁部から垂下する側壁部とを有し、
   前記伝達ロッドの先端軸部は、前記加圧部の内面と対向する先端受面と、前記側壁部の内面と対向する側壁面とを有し、
   前記先端受面は縦断面が円弧状をなすドーム状に形成されており、該ドーム状の先端受面の頂点が前記伝達ロッドの中心軸線と一致するように構成されているとともに、
   前記伝達ロッドの先端軸部の側壁面の外径は、前記加圧ヘッドの側壁部の内径よりも小さく設定されており、
   前記ドーム状の先端受面の頂点が、前記加圧部の内面と当接するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のブリッジ強度測定装置。
3. 前記ロッドホルダーと摺接する部分における前記伝達ロッドの外径が、２０〜４０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載のブリッジ強度測定装置。

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