JP2013160673A

JP2013160673A - 紙カップフランジ段差測定器と測定方法

Info

Publication number: JP2013160673A
Application number: JP2012023857A
Authority: JP
Inventors: Shunji Iijima; 俊司飯島; Manabu Sugawara; 学菅原
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2013-08-19
Anticipated expiration: 2032-02-07
Also published as: JP5998501B2

Abstract

【課題】紙カップ密封前のフランジ上面の段差を管理するために、この段差を製造工程中で簡易的に測定することの出来る装置を提供すること。
【解決手段】先端下面に固定された接触式の測定針を有し、上方から引張バネによって支えられた、支点を中心に上下に回動するレバーと、レバーの上下に備えられてレバーの動きの範囲を規制するストッパーと、レバーの上下方向の変位を検出する非接触式の変位センサーとを備えた測定部と、紙カップを所定の位置に移動および回転させるワーク搬送レバーからなることを特徴とする紙カップフランジ段差測定器。
【選択図】図１

Description

本発明は、紙カップの成型時に開口部に上縁部を巻き込んで形成したフランジ部に生じる段差を簡易に測定するカップフランジ段差測定器と測定方法に関するものである。

紙カップの成形においては、所定の寸法に打ち抜いた胴部材ブランクと底部材を用いて口径部にフランジを有するカップ状紙容器を成形する。
図３に示した円錐台状の紙カップ（２０）は胴部材（２１ａ）からなる胴部（２１）とその下部に接着された底部材（２３ａ）からなる底部（２３）を有しており、さらに胴部（２１）の上縁口径部には胴部材上部を外方に巻き込んで作られたフランジ（２２）が形成されている。

このフランジ（２２）は内容物充填後に蓋材を被せて密封し易いように超音波圧着のような方法で上下に押しつぶして扁平になっている場合が多い。
この場合に胴部材がその両側端を重ねあわされて筒状に接着されている背張り部分の上方に当たるフランジ部分（２２ａ）では、胴部材の重なりによって隣の部分と胴部材の厚み分だけ厚みの差が出来て上面に段差が現れることになってしまう。
このようなフランジ上面の段差は、上から蓋材を被せて圧着する場合に蓋材とフランジの間に空隙を生じたり、蓋材とフランジの間の接着が不良となる等の密封欠陥を生じる原因となる場合がある。

このような紙カップをブランクから形成する方法の一例を図３と図４の（Ａ）を参考に説明する。
まず、胴部材ブランク（２１ａ）の片方の側端縁を内面側にして、もう一方の側端縁に重ね合わせて、糊代の位置で胴部貼り合わせ部（背張り部）を形成させて円筒形状の胴部材（２１）とする。

前記胴部材（２１）の下部内面に、底部材（２３ａ）の周縁部の外面を接合させ、さらに周縁部を覆うように、前記胴部材の下端縁部を内方に折り曲げ、底部材の周縁部内面に接合させて環状脚部を形成させる。

さらに胴部材（２１）の上部周縁を外方に１周以上巻き込み、口径部の位置にフランジ部（２２）を形成させて紙カップ（２０）とする。
フランジ部は、前記のように上部周縁を外方に１周以上巻き込んだ構成だけでなく、さらに、このフランジ部を上下から加圧圧着して、上面を平坦にしてもよい。

通常は開口部に胴部材の上端縁部を巻き込んでフランジ部が形成されているため、背張り部分の上方にあたるフランジ部分（２２ａ）で、基材の紙の厚みによる段差部が生じる。
そのため、フランジの上面に蓋材を重ね、そのまま加熱シールした場合、前記段差部があるために密封を確実に行うことが出来ないという前記の問題があった。特に、蓋材による密封を確実にするために前記フランジ部をつぶして扁平状態とした場合は基材の厚みによる影響が大きかった。

これらの問題を解決するために、特許文献１では、段差部を胴部材の形状により解消することが提案されている。たとえば、胴部材ブランクの上部両端部にそれぞれ形状や寸法の異なる切り欠き部を設ける（図４Ｂ参照）、あるいはフランジ部の上面を超音波圧着等
の手段で平坦状態として蓋材の密封を確実にする等の手段である。

特許文献１に開示されている方法では、胴部材（２１ａ）は、両側端縁上部にそれぞれ切欠き部（２６）を設けた胴部材ブランクを用いているので、胴部材の上部周縁を外方に１周以上巻き込んで、フランジ部を形成した際、貼り合わせ部においても、紙基材が、前記貼り合せ部以外の部分と同様の重なりの巻き込み状態となるので、フランジ部の段差を解消することができる。
また、この胴部材ブランクに設けた両端の切欠き部の形状を異なる形状とすると、フランジ部の上面を平坦にしても、フランジ部上面に生じる段差を解消することができる。

しかしながら、紙カップの成型機やフランジのつぶし機の設定によっては、フランジ上面の段差を必要な程度まで解消することができないこともあった。
これらの問題を解決するためにはまず工程で起こるフランジ上面の段差を正確に測定することが必要であるが、従来の表面粗さ計等の測定器は汎用性がある反面、紙カップのような特定の形状の特定部位を計測する目的では、装置の複雑さや価格の面でも容易に導入しがたいものがあった。
上記の事情から、紙カップ密封前のフランジ上面の段差を管理するためにこの段差を製造工程中で簡易的に測定することの出来る装置が求められていた。

特開２００８−２２２２４５

本発明の目的は、上記の事情から、紙カップ密封前のフランジ上面の段差を管理するために、この段差を製造工程中で簡易的に測定することの出来る装置を提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、先端下面に固定された接触式の測定針を有し、上方から引張バネによって支えられた、支点を中心に上下に回動するレバーと、レバーの上下に備えられてレバーの動きの範囲を規制するストッパーと、レバーの上下方向の変位を検出する非接触式の変位センサーとを備えた測定部と
紙カップを所定の位置に移動および回転させるワーク搬送レバーからなる
ことを特徴とする紙カップフランジ段差測定器である。

本発明の請求項２に係る発明は、
測定針の先端が少なくとも１箇所の傾斜面を有する鋭角となっており、測定針に接触しているフランジ部が回転する方向に傾斜面が対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の紙カップフランジ段差測定器である。

本発明の請求項３に係る発明は、
変位センサーが検知したデータを外部のデータ記録装置に送信する機能を測定部が備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の紙カップフランジ段差測定器である。

本発明の請求項４に係る発明は、
請求項１から３のいずれか１項の紙カップフランジ段差測定器を用いて、ワーク搬送レバーに支えられた紙カップを測定針にフランジの上面が接触した状態で水平方向に移動させ、前記測定針の先端が紙カップのフランジ上面の凹凸に従って上下に動くことによって、
測定針が固定されたレバーが支点を中心に上下方向に回動し、この前記レバーの動作を非接触式の変位センサーが検知して測定データを外部記録装置に送り、良品と不良品の判定を行なうことを特徴とする紙カップフランジ段差の測定方法である。

本発明の紙カップフランジ段差測定器によれば、上方から引張バネによって支えられ、支点を中心に上下に回動するレバーの先端下面に固定された接触式の測定針によって紙カップフランジ部上面の微小な変位をなぞり、このレバーの上下の動きを非接触の変位センサーで検知することによって紙カップフランジ部上面の段差を安定して検出してその測定データを外部記録装置に送ることが容易に出来るようになる（図１参照）。

測定部を構成する変位測定のための接触式の測定針の水平面上の位置が固定された状態で、測定対象の紙カップが水平方向に移動することによって、フランジ上に測定針が接触した状態を維持しながらフランジ面の凹凸を測定してゆく構造であるから、測定部そのものには可動部分がほとんどなく、測定部の移動の直線性を要求されることもないので通常の表面粗さ計に比べてより簡単な構造とすることが出来る（図２Ａ参照）。
たとえば紙カップ上面のフランジが円形の場合には紙カップを回転させることによって、紙カップ上面のフランジが多角形の場合には紙カップを直線状や屈曲状に動かすことによって、必要な範囲でのフランジ上面の凹凸を容易に測定することが出来る。

フランジ上面の微細凹凸を直接検知するのではなく、測定針の付いたレバーの動きを非接触式のセンサーで検知するのでセンサーとしては光学式センサーや超音波式センサーなど一般的なものを用いることが出来るようになり、さらにレバーの変位の検知位置を支点から離れた位置とすることによって変位を拡大して捉えることも可能となる。

測定針の先端が少なくとも１箇所の傾斜面を有する鋭角となっており、測定針に接触しているフランジ部が移動する方向に傾斜面が対向するように配置されていることによって、測定針がフランジ部上面の段差に引っ掛かりにくくすることが出来て測定確度をさらに高めることが出来る（図２Ａ、Ｂ参照）。

変位センサーが検知したデータを外部のデータ記録装置に送信する機能を測定部が備えていることによって、たとえば、あらかじめ閾値を設けておいて測定データとの比較を行い良不良判定をした結果を外部のＰＣに保存する等の方法で日常の管理に用いることができる。

この結果のデータの保管と、記録を外部のデータ記録装置に保管しておくことによって紙カップの製造工程において必要な工程改善の根拠とその結果をいつでも見ることが出来るようになる。
また、測定結果に異常があればすぐに気付くことが可能であり、段差測定から得られるデータで機械の変化や異常にもいち早く気付くことが出来る。その結果、ロスも最小限に抑えて対処できる。よって、時間や材料の無駄を削減できる。

以上のように本発明の紙カップフランジ段差測定器によれば、複雑で高価な装置を使用することなく、紙カップ密封前のフランジ上面の段差を管理するために製造工程中で簡易的に測定することの出来る装置とすることが出来る。

本発明の紙カップフランジ部段差測定器の一実施例を示す簡略構成図。本発明の紙カップフランジ部段差測定器の測定部を示す部分構成図。（Ａ）は測定状態、（Ｂ）は測定針の斜視図（左）と断面図（右）。紙カップ略図。上面図と側面図。紙カップブランク略図。（Ａ）トップ切り欠きなしと（Ｂ）トップ切り欠きあり。

以下、本発明の紙カップフランジ段差測定器の実施の形態例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の紙カップフランジ段差測定器の一実施例を示す簡略構成図であり、図２（Ａ）は本発明の紙カップフランジ段差測定器の一実施例の測定針近辺の断面略図である。さらに図４（Ｂ）には測定針の先端部の形状特徴を示す斜視図（左）と断面図（右）を示した

本発明の紙カップフランジ段差測定器は、図１に示すように、先端下面に固定された接触式の測定針（２）を有し、上方から引張バネ（５）によって支えられた、支点（７）を中心に上下に回動するレバー（１）と、レバー（１）の上下に備えられてレバー（１）の動きの範囲を規制するストッパー（６）と、レバー（１）の上下方向の変位を検出する非接触式の変位センサー（３）とを備えた測定部と、紙カップ（１０）を所定の位置に移動および回転させるワーク搬送レバー（１１）からなることを特徴とする紙カップフランジ段差測定器である。

本発明の紙カップフランジ段差測定器を用いて紙カップ（１０）のフランジ（９）上面の段差を測定するには、ワーク搬送レバー（１１）に支えられた紙カップ（１０）を測定針（２）にフランジ（９）の上面が接触した状態でフランジ（９）に沿って回転するように水平方向に移動させる。

このとき測定針（２）の先端は紙カップ（１０）のフランジ上面を滑りフランジ上面の凹凸に従って上下に動く。
これによって、レバー（１）は支点（７）を中心に上下方向に回動し、このレバー（１）の動作を変位センサー（３）が検知して測定データを外部記録装置（４）に送る。

外部記録装置（４）にはたとえばあらかじめ閾値を設けておき、測定データと比較して良品と不良品の判定を行なうことによって日々の容器寸法が正常か異常かを確認できる。
外部記録装置（４）に送られた変位センサー（３）からの測定データは数値化して装置内に保管することによって日常的にデータ管理を行なうことが可能である。

レバー（１）の先端下面に固定された接触式の測定針（２）は図１および図２に示したように、測定針（２）の先端が少なくとも１箇所の傾斜面（１３）を有する鋭角となっており、測定針（２）に接触しているフランジ部（９）が移動する方向に傾斜面（１３）が対向するように配置されている。

この配置によって、紙カップ（１０）を回転させてフランジ部（９）の上面に対して測定針（２）を接触させながら滑らせて行くときにたとえばフランジ表面の段差（１４）のようなところで針がフランジに引っ掛かることがなくなり、針の破損や飛び跳ねによる異常データの混入等の事態を回避できる。

測定針（２）には複数の傾斜面が設けられていてもよく、測定に必要な精度によっては先端部の形状が角の取れたＲ状であってもよい。測定針（２）の寸法と材質は必要な測定範囲とフランジ部（９）の滑り性を考慮して決められる。

支点（７）を中心に上下に回動するレバー（１）はその上下に上下動の範囲を規制する
ストッパー（６）と、その規制範囲のほぼ中間にレバーの上下方向の位置を保持して測定時の下方向への自重が過度にならないように調節するための上方から引張バネ（５）が設けられている。

引張バネ（５）の調節はレバー（１）が測定針（２）がフランジ部（９）の上面に接触した状態で自重をほぼキャンセルして軽い接触力で当たるように適切な張りで調整され、測定針（２）が被測定面に埋め込まれることのないように設定される。
このストッパー（６）と引張バネ（５）の寸法と材質には特に制約はなく、レバー（１）の動作調節を適切に行なえるものであればよい。

レバー（１）の上下方向の変位を検出する非接触式の変位センサー（３）は、光学式等の通常のセンサーを用いることが出来、フランジ部上面の段差をレバー（１）表面の変位検出により測定するという目的に必要な精度があればよい。
また、変位センサー（３）は非接触方式であり、設置位置を自由に選択できるがデータ解析機能を持たない場合は検知データを外部記録装置（４）に送るという役目も持っている。このデータ転送の方法と装置に関しても通常の転送手段を用いることが出来る。

紙カップ（１０）を所定の位置に移動および回転させるワーク搬送レバー（１１）は
１個の紙カップの測定開始および測定終了時までの測定中に紙カップ（１０）を測定部下部で回転させる機能と、紙カップ（１０）を測定部下部に移動させる機能とを備えている。

紙カップ（１０）を測定部下部に移動させることと、測定部下部から排出するというワーク搬送レバー（１１）の後者の機能は測定の頻度によっては省略することも出来る。
ワーク搬送レバー（１１）の形式は測定部下部で紙カップ（１０）を把持して水平に回転することが出来れば周知の形式、たとえば表面がゴム製の回転ロールで三方から把持してモーターで回転や移動をさせる等の方式から、必要な速度や精度に合わせて選択できる。

ワーク搬送レバー（１１）によって紙カップ（１０）を測定部下部に置いた場合に、ワーク搬送レバーによる把持では水平面の安定性を保てずにフランジ（９）の上面が測定中に上下に揺動するような場合には紙カップを平面性の優れたプレート（１２）の上において移動または回転させることも可能である。

以上のように本発明の紙カップフランジ段差測定器を用いることによって、複雑で高価な装置を使用することなく、紙カップ密封前のフランジ上面の段差を管理するために製造工程中で簡易的に測定することが出来るようになる。

本発明の紙カップフランジ段差測定器は紙カップのみならず、紙器やプラスチック成型品等の表面段差を簡易に測定する場合に、簡単に利用することが出来る安価な管理装置としても有用である。

１…レバー
２…測定針
３…変位センサー
４…外部記憶装置
５…引張バネ
６…ストッパー
７…支点
８…背貼り段差
９…フランジ
１０…紙カップ
１１…ワーク搬送レバー
１２…プレート
１３…傾斜面
１４…段差
２０…紙カップ
２１…胴部
２１ａ…胴部材
２２…口径部
２２ａ…背張り部分の上方にあたるフランジ部分
２３ａ…底部材
２６…トップ切り欠き
２７…底部切り欠き部
２８…糊代

Claims

先端下面に固定された接触式の測定針を有し、上方から引張バネによって支えられた、支点を中心に上下に回動するレバーと、
レバーの上下に備えられてレバーの動きの範囲を規制するストッパーと、
レバーの上下方向の変位を検出する非接触式の変位センサーとを備えた測定部と、
紙カップを所定の位置に移動および回転させるワーク搬送レバーからなる
ことを特徴とする紙カップフランジ段差測定器。
測定針の先端が少なくとも１箇所の傾斜面を有する鋭角となっており、測定針に接触しているフランジ部が回転する方向に傾斜面が対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の紙カップフランジ段差測定器。
変位センサーが検知したデータを外部のデータ記録装置に送信する機能を測定部が備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の紙カップフランジ段差測定器。
請求項１から３のいずれか１項の紙カップフランジ段差測定器を用いて、ワーク搬送レバーに支えられた紙カップを測定針にフランジの上面が接触した状態で水平方向に移動させ、前記測定針の先端が紙カップのフランジ上面の凹凸に従って上下に動くことによって、測定針が固定されたレバーが支点を中心に上下方向に回動し、この前記レバーの動作を非接触式の変位センサーが検知して測定データを外部記録装置に送り、良品と不良品の判定を行なうことを特徴とする紙カップフランジ段差の測定方法。