JP4925380B1 - ガラスびんのウォータハンマ強度試験装置 - Google Patents

Abstract

キャップのシ−ル性に影響を与えず、複数本のびんについて、正確な試験を安定して行えるようにする。
ガラスびんを載置する載置板と、ガラスびんを前記載置板上に固定する固定手段と、前記載置板を重力加速度よりも大きい加速度で降下させる降下手段と、前記載置板の降下をガイドするガイド手段を有するウォータハンマ強度試験装置である。ガイド手段により、載置板が垂直に降下するので、びんが傾くことなく、正確な試験を安定して行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラスびんのウォータハンマ強度を試験する装置に関する。

ガラスびんのウォータハンマ強度の試験は、日本ガラスびん協会の「ウォーター・ハンマー試験方法」によって規定されている。これは、ガラスびんの包装貨物としてのウォータハンマ試験方法を規定するものである。
図１８は、この規定による試験の説明図である。この試験は、「ＪＩＳ Ｚ ０２０２」に規定する落下試験機（図示せず）を用い、落下面６（厚さ２０ｍｍ以上の鉄板）の上に下ダミーのカートン５３（試料と同じもの）を１ケース置き、その上に試料のカートン５２を１ケース置き、落下試験機の試料台に上ダミーのカートン５１（試料と同じもの）を１ケース置く。下ダミー、試料、上ダミーの各カートンは、びんに正規内容物を正規の充填方法によって、所定の量を充填し、所定のキャップを施したもの、またそれに準ずるものに、所定の包装を行ったものであり、ケース内には多数のガラスびん入っている。

試料台は所定の落下高さ（上ダミーの底面と試料の上面との距離）となるようにセットしておき、例えば、はじめ３０ｃｍの落下高さから上ダミーを試料の上に落とし、５ｃｍ間隔で落下高さを増やし（落下高さが６０ｃｍ以上は１０ｃｍ間隔）、試料中のガラスびんが１本でも破損するか、定められた落下高さまで繰り返し落下試験を行い、試料中のびんが１本でも割れたときの落下高さをもってウォータハンマ強度とする。

図１８の左側は上ダミーカートン５１の落下前、右側は落下後を示している。
試料カートン５２の上に上ダミーカートン５１が落下すると、下ダミーカートン５３のケースが変形し、試料カートン５２内のガラスびんは急激に下方に押し下げられる。しかし、そのガラスびんの中の内容物（液体）は慣性により元の位置に留まり、びん内の底部に真空状態の部分が発生する。その直後、真空状態の底部に向かって内容物が急激に落下し、ウォータハンマ現象が起こる。

日本ガラスびん協会の「ウォーター・ハンマー試験方法」は、包装されたガラスびんのウォータハンマ強度を測定するものであるから、ガラスびんそのもののウォータハンマ強度を試験するものではない（包装の仕様でウォータハンマ強度が変化する）。また、カ−トンを準備しないと試験ができないので、試験実施に多くの製品が必要(１０ケ−ス程度)であり、びん・パリソンの設計段階のテスト生産でのウォータハンマ強度評価ができない。さらに、カ−トンの持ち上げ、びん破損の確認、破損後のあと始末、カ−トン潰れチェックなど、試験の実施に多大の労力を必要とする。

このような問題を解決し、ガラスびんそのもののウォータハンマ強度を比較的容易に測定可能とし、さらにテスト生産（びん・パリソンの設計段階）での強度評価もできるようにする技術が下記特許文献１で提案されている。

これは、固定台部の上にクッション材を介して保持手段を設け、該保持手段で内容物を充填しキャップを装着したびんをその重心よりも上で保持して該びんを空中に吊し、前記キャップの上に直接又は間接的に錘を落下させてびんに衝撃を与え、その落下エネルギーを徐々に増やしながら複数回錘の落下を繰り返し、びんが割れたときの錘の落下エネルギーに基づいてびんのウォータハンマ強度を試験するガラスびんのウォータハンマ強度試験方法である。

錘を直接又は間接的にキャップ上に落下させると、クッション材が変形し、びんが急激に下方に押し下げられ、ウォータハンマ現象がおこる。びんを、その重心より上で保持した吊り下げ状態で錘を落下させると、錘の落下エネルギーが効率よくびんに作用し、錘の落下エネルギーとびんに加わる衝撃が強く相関し、びんが割れたときの錘の落下エネルギーに基づいてびんのウォータハンマ強度を正確に知ることができる。

特開２００９−１３３７０８号公報

特許文献１の試験装置は、試験に使用するガラスびんも少なくてすむので、びん・パリソンの設計段階のテスト生産でのウォータハンマ強度評価が可能となったが、（１）びんのキャップ上に重りを落下させ、繰り返し衝撃を与えることで、キャップのシ−ル性が弱まる場合がある、（２）キャップの上に錘を落下させたときにガラスびんが傾いてしまい、正確な検査ができない場合がある、（３）びん１本ずつしか検査ができない、（４）落下衝撃を繰り返し与えることでクッション材が劣化しやすい、（５）重りを所定高さまで上げるのを繰り返すため作業員の負担が大きい、という問題点も有している。

本発明は、特許文献１の試験装置の問題点を解決し、びん口部に衝撃を加えずシ−ル性に影響を与えないこと、試験中にびんが傾くことなく安定して検査できること、複数本のびんを同時に試験できるようにすること、を課題とするものである。

〔請求項１〕
本発明は、ガラスびんを載置する載置板と、ガラスびんを前記載置板上に固定する固定手段と、前記載置板を重力加速度よりも大きい加速度で降下させる降下手段と、前記載置板の降下をガイドするガイド手段を有し、前記降下手段が、前記載置板上に落下する錘であり、
前記錘を前記支持台の上方で保持するストッパ手段と、該錘の落下をガイドする錘ガイド手段と、前記載置板を空中で仮保持する仮保持手段と、前記ストッパ手段を解除して錘を落下させ、前記載置板に衝突させるとき、該錘が該載置板に近づいたことを検知し、前記仮保持手段を解除して載置板を降下可能にする近接スイッチを有することを特徴とするウォータハンマ強度試験装置である。

載置板は、ガラスびんを載置できるものであればどのようなものでもよく、ガラスびんは１本に限らず複数本載置してよい。固定手段は、ガラスびんを載置板上に固定できるものであればどのようなものでもよく、その具体的構成は重要ではない。降下手段の錘は、載置板を重力加速度よりも大きい加速度で強制的に降下させるものである。ガイド手段は、丸棒、レールなどの棒状のもの、板状のもの又は型材などで、載置板の降下が垂直になるようにガイドできるものであればよい。ガイド手段によって載置板及びガラスびんが傾くことなく、装置が安定して作動し、正確な試験が可能となる。

〔請求項２〕
また本発明は、ガラスびんを載置する載置板と、ガラスびんを前記載置板上に固定する固定手段と、前記載置板を重力加速度よりも大きい加速度で降下させる降下手段と、前記載置板の降下をガイドするガイド手段を有し、前記降下手段が、前記載置板上に落下する錘であり、前記載置板を前記ガイド手段を介して支持する基台を有し、前記錘が前記載置板上に落下する衝撃を緩和する第一の緩衝材を前記錘と前記載置板の間に設け、前記載置板が前記基台上に降下する衝撃を緩和する第二の緩衝材及び第三の緩衝材を上から順次設け、前記第一の緩衝材及び第二の緩衝材が２枚重ねのカートン材で、これを上下から挟んで圧縮する受圧板の小さいほうの緩衝材との接触面積が前記ガラスびんに被せるキャップの面積に対応し、前記第三の緩衝材が１枚のカートン材で、これを上下から挟んで圧縮する受圧板の小さいほうの緩衝材との接触面積が前記ガラスびんの底部の面積に対応することを特徴とするウォータハンマ強度試験装置である。

載置板は、ガイド手段を介して基台に支持させることができる。

錘は、載置板上に直接落下、衝突してもよいし、他の部材を介して間接的に衝突してもよい。要は、錘の落下エネルギーが載置板に伝達され、載置板が強制的に降下すればよい。

ストッパ手段は、錘を前記支持台の上方で保持でき、かつ、保持を解除して落下させることができるものである。錘ガイド手段は、丸棒、レールなどの棒状のもの、板状のもの又は型材などで、錘が垂直落下するようにガイドするものである。仮保持手段は、載置板を空中で仮保持できるものであればどのようなものでもよいが、例えばエアチャックとすることができる。近接スイッチは、載置板の接近を検知できるもので、例えばレーザセンサ、静電容量型センサ、機械式スイッチなどとすることができる。

請求項２の発明は、前記日本ガラスびん協会の「ウォーター・ハンマー試験方法」による試験と近似した結果を容易に得ることができる試験装置である。

本発明のウォータハンマ強度試験装置は、びん口部に衝撃を加えずシ−ル性を弱化させることがなく、試験中にびんが傾くことなく安定して正確に検査することができ、複数本のびんを同時に試験できるので能率的に検査を行うことができる。

ウォータハンマ強度試験装置１の平面図である。 ウォータハンマ強度試験装置１の一部を切欠して示す正面図である。 ウォータハンマ強度試験装置１の一部を切欠して示す側面図である。 ウォータハンマ強度試験装置１の要部拡大図である。 図２から載置板が降下した状態を示す一部切欠正面図である。 ウォータハンマ強度試験装置２の平面図である。 ウォータハンマ強度試験装置２の一部を切欠して示す正面図である。 図８から載置板が降下した状態を示す一部切欠正面図である。 ウォータハンマ強度試験装置３の平面図である。 ウォータハンマ強度試験装置３の一部を切欠して示す正面図である。 図１１から載置板が降下した状態を示す一部切欠正面図である。 機械式の近接スイッチの例の説明図である。 機械式の近接スイッチの例の説明図である。 ウォータハンマ強度試験装置４の正面図である。 図１５から載置板が降下した状態を示す正面図である。 図１６の要部拡大図である。 包装貨物としての試験方法の説明図である。 包装貨物としての試験方法の説明図である。

図１〜５は、参考例のウォータハンマ強度試験装置１に関する。この試験装置１は、載置板１１、固定手段、降下手段、ガイド手段及び基台１２などを有する。

載置板１１は四角形の板で、四隅部から上下に突出するガイド棒１１ａが一体的に固定されている。基台１２はやや厚い四角形板状で、四隅部上面にガイド孔１２ａが穿孔され、この中にガイド棒１１ａの下端部が摺動可能に挿入され、ガイド孔１２ａの底部にはスポンジなどの弾性体でなる緩衝材１２ｂが挿入されている。ガイド棒１１ａ及びガイド孔１２ａは載置板のガイド手段である。

載置板１１の上には複数（この場合は１５本）のガラスびんＧ（内容物を充填し、キャップを被せてある）を載置し、その上に押板１６を載せ、止リング１１ｂで固定している。押板１６には１５個の穴１６ａが形成され、穴１６ａの中にガラスびんＧの上端部が挿入されている。止リング１１ｂはリング状で、ガイド棒の上部１１ａに摺動自在に外嵌されているが、ハンドルを回すことで所望の位置に固定できる。ガラスびんＧ及び押板１６は止リング１１ｂによって固定される。押板１６及び止リング１１ｂはガラスびんＧを載置板１１上に固定する固定手段である。

基台１２の中央には中央孔１２ｃが形成され、その下部は雌ねじ孔１２ｄに連通している。雌ねじ孔１２ｄには昇降部材１５の雄ねじ部が螺合し、昇降部材１５はハンドル１５ａを回転させることで昇降する。中央孔１２ｃにはカム受部１３が挿入され、昇降部材１５によって支持されている。カム受部１３は、昇降部材１５を昇降させて高さ調整することができる。基台１２の下面４隅部には脚部１２ｅが形成されている。

カム受部１３の上部は、図３に示すようにＵ字状になっており、その中央空間にカム１４が配置され、Ｕ字状の両側の壁に軸着されている。カム１４にはギア１４ａが固定されている。ギア１４ａには小型のギア１４ｂが噛み合っており、ギア１４ｂはその回転軸１４ｃを回転させることで回転する。したがって、回転軸１４ｃを回転させるとカム１４が回転する。

載置板１１の下面中央部には、突起１１ｃが突出形成され、その先端部にローラ１１ｄが軸着され、ローラ１１ｄの外周面はカム１４の外周面に接している。カム１４及びローラ１１ｄは、載置板を空中で仮保持する仮保持手段となっている。

基台１２の上面と載置板１１の下面を接続してコイルばね１７が４個所に設けられている。コイルばね１７は降下手段であり、図２，３において、コイルばね１７は載置板１１を下方に付勢している。

図２の状態から、カム１４を矢印方向（右回り）に回転させると、ローラ１１ｄがカム１４の最大径部を乗り越える。すると、載置板１１はカムによる仮保持が解除され、重力及び降下手段であるコイルばね１７の収縮力によって、ガラスびんＧと共に強制的に降下する。このとき、ガラスびんの中の内容物（液体）は慣性により元の位置に留まり、びん内の底部に真空状態の部分が発生する。その直後、真空状態の底部に向かって内容物が急激に落下し、ウォータハンマ現象が起こる。

載置板１１が降下すると、ガイド棒１１ａがガイド孔１２ａ内を下方に向かって摺動し、やがて緩衝材１２ｂに衝突して降下が停止する。この状態を図５に示す。

ガラスびんのウォータハンマ強度は、少なくとも１本のガラスびんが割れたときのばねの収縮エネルギーに基づいて表される。

図６のウォータハンマ強度試験装置１’は、前記の試験装置１をやや変形したもので、降下手段としてのコイルばね１７、仮保持手段としてのカム１４は全く同じ構成である。

図６の試験装置１’において、載置板１１は四角形の板で、四隅部の貫通孔にガイド棒１１ａが摺動自在に挿入されている。基台１２はやや厚い四角形板状で、四隅部にガイド棒１１ａが立設固定されている。ガイド棒１１ａは載置板のガイド手段である。また、上面には受台１２ｆ及び緩衝材１２ｂが設けられている。

載置板１１の上面４個所から、支柱１１ｅが立設している。載置板１１の上には複数（この場合は１５本）のガラスびんＧ（内容物を充填し、キャップを被せてある）を載せ、その上に押板１６を載せ、止リング１１ｆで固定している。押板１６には１５個の穴が形成され、その穴の中にガラスびんＧの上端部が挿入されている。止リング１１ｆはリング状で、支柱１１ｅに摺動自在に外嵌されているが、ハンドルを回すことで所望の位置に固定できる。ガラスびんＧ及び押板１６は止リング１１ｆによって固定される。押板１６、支柱１１ｅ及び止リング１１ｆはガラスびんＧを載置板１１上に固定する固定手段である。

図６の状態から、カム１４を矢印方向（右回り）に回転させると、ローラ１１ｄがカム１４の最大径部を乗り越える。すると、載置板１１はカムによる仮保持が解除され、重力及び降下手段であるコイルばね１７の収縮力によって、ガラスびんＧと共に強制的に降下する。載置板１１は、降下時にガイド手段であるガイド棒１１ａに沿って摺動する。このとき、ガラスびんの中の内容物（液体）は慣性により元の位置に留まり、びん内の底部に真空状態の部分が発生する。その直後、真空状態の底部に向かって内容物が急激に落下し、ウォータハンマ現象が起こる。載置板１１は、降下した後、緩衝材１２ｂに衝突して停止する。

図７〜９は、参考例のウォータハンマ強度試験装置２に関する。この試験装置２は、載置板２１、固定手段、降下手段、ガイド手段及び基台２２などを有する。

載置板２１は四角形の板で、四隅部の貫通孔にガイド棒２１ａが摺動自在に挿入されている。基台２２はやや厚い四角形板状で、四隅部にガイド棒２１ａが立設固定されている。ガイド棒２１ａは載置板のガイド手段である。また、上面には受台２２ａ及び緩衝材２２ｂが設けられている。

載置板２１の上面４個所から、支柱２１ｂが立設している。載置板２１の上には複数（この場合は１５本）のガラスびんＧ（内容物を充填し、キャップを被せてある）を載せ、その上に押板２４を載せ、止リング２１ｃで固定している。押板２４には１５個の穴２４ａが形成され、穴２４ａの中にガラスびんＧの上端部が挿入されている。止リング２１ｃはリング状で、支柱２１ｂに摺動自在に外嵌されているが、ハンドルを回すことで所望の位置に固定できる。ガラスびんＧ及び押板２４は止リング２１ｃによって固定される。押板２４、支柱２１ｂ及び止リング２１ｃはガラスびんＧを載置板２１上に固定する固定手段である。

基台２２の中央には中央孔２２ｃが形成され、その下部にはエアシリンダ２２ｄが固定されている。エアシリンダのシャフト２１ｄは中央孔２２ｃ内を通って上端が載置板２１の下面に接続固定されている。エアシリンダ２２ｄは降下手段であり、図８において、エアシリンダ内部は負圧となっており、載置板２１を下方に付勢している。基台２２の下面４隅部には脚部２２ｅが形成されている。

上方に突出したガイド棒２１ａには、爪２３ｅを有する係止リング２３ｄが摺動可能に外嵌し、係止リング２３ｄは載置板２１の上面に溶接固定されている。その上方には、ストッパ２３が設けられている。ストッパ２３の取付部２３ａは、上方に突出したガイド棒２１ａに摺動可能に外嵌しているが、ハンドルを回すことで所望の位置に固定できる。取付部２３ａにはレバー２３ｂが回動自在に枢着され、その先端の爪２３ｃが係止リング２３ｄの爪２３ｅに係止している。ストッパ２３及び係止リング２３ｄは仮保持手段であり、これにより載置板２１は空中に仮保持されている。

図８の状態から、ストッパ２３のレバー２３ｂを回動させ、爪２３ｃを爪２３ｅの係止から外すと、載置板２１は仮保持が解除され、重力及び降下手段であるエアシリンダ２２ｄによって、ガラスびんＧと共に強制的に降下する。このとき、ガラスびんの中の内容物（液体）は慣性により元の位置に留まり、びん内の底部に真空状態の部分が発生する。その直後、真空状態の底部に向かって内容物が急激に落下し、ウォータハンマ現象が起こる。

載置板２１は、降下した後、緩衝材２２ｂに衝突して停止する。この状態を図９に示す。

ガラスびんのウォータハンマ強度は、少なくとも１本のガラスびんが割れたときのエアシリンダの動作エネルギーに基づいて表される。

図１０〜１４は、実施例のウォータハンマ強度試験装置３に関する。この試験装置３は、載置板３１、固定手段、降下手段、ガイド手段及び基台３２などを有する。

載置板３１は四角形の板で、四隅部から上下に突出するガイド棒３１ａが一体的に固定されている。基台３２はやや厚い四角形板状で、四隅部上面にガイド孔３２ａが穿孔され、この中にガイド棒３１ａの下端部が摺動可能に挿入され、ガイド孔３２ａの底部にはスポンジなどの弾性体でなる緩衝材３２ｂが挿入されている。ガイド棒３１ａ及びガイド孔３２ａは載置板のガイド手段である。

載置板３１の上面４個所から、支柱３１ｂが立設している。載置板３１の上には複数（この場合は１５本）のガラスびんＧ（内容物を充填し、キャップを被せてある）を載せ、その上に押板３４を載せ、止リング３１ｃで固定している。押板３４には１５個の穴３４ａが形成され、穴３４ａの中にガラスびんＧの上端部が挿入されている。止リング３１ｃはリング状で、支柱２１ｂに摺動自在に外嵌されているが、ハンドルを回すことで所望の位置に固定できる。これは、前記の止リング２１ｃと全く同じものである。ガラスびんＧ及び押板３４は止リング３１ｃによって固定される。押板３４、支柱３１ｂ及び止リング３１ｃはガラスびんＧを載置板３１上に固定する固定手段である。

基台３２の中央には中央孔３２ｃが形成され、その下部にはエアシリンダ３２ｄが配置されている。エアシリンダのシャフト３１ｄは中央孔３２ｃ内を通って上端が載置板３１の下面に接続固定されている。エアシリンダ３２ｄは、載置板３１を所定の高さに押し上げるためのものである。基台３２の下面４隅部には脚部３２ｅが形成されている。

基台３２の上面で、シャフト３１ｄの外周部には載置板を空中で仮保持する仮保持手段としてエアチャック３２ｆが設けられている。エアシリンダ３２ｄは、載置板３１を所定の高さに押し上げた後、エアチャック３２ｆでシャフトを固定し、エアシリンダ内部は外気に開放してシャフトが自由に移動できるようにする。

基台３２の側面からアームを突出させ、その先端に近接スイッチ３２ｇを設けている。近接スイッチは、図１１に示すように、載置台３１の外側やや上方に設ける。

本実施例の降下手段は錘である。錘は枠状錘３５と調整錘３６からなる。枠状錘３５は図１０に示す平面形状を有し、４個の貫通孔にガイド棒３１ａを摺動自在に挿通している。したがって、ガイド棒３１ａは、錘の落下をガイドする錘ガイド手段となっている。調整錘３６は、必要に応じて枠状錘３５の上に載せて錘の重量を調整するものである。

調整錘３６の最上部には係止リング３７が固定されている。係止リング３７はガイド棒３１ａに摺動自在に外嵌しているが、これは、前記の係止リング２３ｄと全く同じものである。その上方には、ストッパ３３が設けられている。これは前記のストッパ２３と全く同じもので、その取付部はガイド棒３１ａに摺動可能に外嵌し、ハンドルを回すことで所望の位置に固定できる。レバー先端の爪が係止リング３７の爪に係止している。ストッパ３３及び係止リング３７は錘を支持台の上方で保持するストッパ手段となっている。

図１１の状態から、ストッパ３３のレバーを回動させると、錘のストッパ手段が解除となり、錘が載置板３１上に落下する。その際、枠状錘３５が載置板３１に衝突する寸前に近接スイッチ３２ｇが錘の接近を検知し、エアチャック３２ｆを広げて載置板３１の仮保持を解除する。その直後、錘が載置板に衝突し、載置板３１は重力及び降下手段である錘の衝突エネルギーによってガラスびんＧと共に強制的に降下する。このとき、ガラスびんの中の内容物（液体）は慣性により元の位置に留まり、びん内の底部に真空状態の部分が発生する。その直後、真空状態の底部に向かって内容物が急激に落下し、ウォータハンマ現象が起こる。

図１３，１４は、機械的近接スイッチの例である。近接スイッチ３２ｇはスイッチレバー３２ｈを有し、これが上向きから下向きに変わるとエアチャック３２ｆが広がる。枠状錘３５には外側に突出する突起３５ａを設けておく。図１３に示すように、枠状錘３５が落下して近接スイッチ３２ｇの脇を通過するとき、突起３５ａがスイッチレバー３２ｈに接触してこれを下向きに変え、エアチャック３２ｆが広がる。枠状錘３５を上昇させると、図１４に示すように、スイッチレバー３２ｈが上向きに変わる。

載置板３１が降下すると、ガイド棒３１ａがガイド孔３２ａ内を下方に向かって摺動し、やがて緩衝材３２ｂに衝突して降下が停止する。この状態を図１２に示す。

ガラスびんのウォータハンマ強度は、少なくとも１本のガラスびんが割れたときの錘の衝突エネルギーに基づいて表される。

図１５〜１７は、実施例のウォータハンマ強度試験装置４に関する。この試験装置４は、載置板４１、固定手段、降下手段、ガイド手段及び基台４２などを有する。

基台４２は四角形板状で、上面の四隅部にはガイド棒４２ａを立設、固定している。下面四隅部には脚部４２ｂを設けている。

基台４２の上面において、四隅の各ガイド棒には、１枚のカートン材５（第三の緩衝材）、受圧板４８、受圧板４９、２枚のカートン材５（第二の緩衝材）、受圧板４８を下から順次摺動自在に外嵌し、積み重ねている。カートン材及び受圧板は全てリング状をなしている。

載置板４１は四角形の板で、四隅部に貫通孔を有し、各貫通孔にはガイド棒４２ａが摺動自在に挿入され、これにより載置板４１はガイド棒をガイド手段として上下方向に移動可能となっている。

載置板４１の上面４個所から、支柱４１ａが立設している。載置板４１の上には複数（この場合は１５本）のガラスびんＧ（内容物を充填し、キャップを被せてある）を載せ、その上に押板４４を載せ、止リング４１ｂで固定している。押板４４には１５個の穴４４ａが形成され、穴４４ａの中にガラスびんＧの上端部が挿入されている。止リング４１ｂはリング状で、支柱４１ａに摺動自在に外嵌されているが、ハンドルを回すことで所望の位置に固定できる。これは、前記の止リング２１ｃと全く同じものである。ガラスびんＧ及び押板４４は止リング４１ｂによって固定される。押板４４、支柱４１ａ及び止リング４１ｂはガラスびんＧを載置板４１上に固定する固定手段である。

載置板４１の上面において、四隅の各ガイド棒４２ａには、受圧板４９、２枚のカートン材５（第一の緩衝材）を下から順次摺動自在に外嵌し、積み重ねている。

本実施例の降下手段は錘である。錘は枠状錘４５と調整錘４６からなる。枠状錘４５、調整錘４６、錘を支持台の上方で保持するストッパ手段であるストッパ４３、係止リング４７は、前記のウォータハンマ強度試験装置３の場合のそれぞれ同名称の部材と全く同じ構成である。ガイド棒４２ａは、錘の落下をガイドする錘ガイド手段となっている。

枠状錘４５の下面には、リング状の受圧板４８を固定している。この受圧板４８もガイド棒４２ａに摺動自在に外嵌している。この受圧板４８は、最上部のカートン材５（第一の緩衝材）の上に積み重ねておいてもよい。

全ての受圧板４８のカートン材５との接触面積は同じで、この接触面積はガラスびんの底部の面積に対応している。すなわち、載置板上のガラスびん（この場合は１５本）の底面積の総和は、１個所における受圧板４８のカートン材５との接触面積の４倍に等しくなっている。

全ての受圧板４９のカートン材５との接触面積は同じで、この接触面積はガラスびんに被せるキャップの面積に対応している。すなわち、載置板上のガラスびん（この場合は１５本）のキャップ面積の総和は、１個所における受圧板４９のカートン材５との接触面積の４倍に等しくなっている。

図１５の状態から、ストッパ４３のレバーを回動させると、錘のストッパ手段が解除となり、錘が載置板４１上に落下する。すると、その衝撃で全てのカートン材５が圧縮変形し、これにより載置板４１が急激に降下する。このとき、ガラスびんの中の内容物（液体）は慣性により元の位置に留まり、びん内の底部に真空状態の部分が発生する。その直後、真空状態の底部に向かって内容物が急激に落下し、ウォータハンマ現象が起こる。

この装置におけるウォータハンマ現象の発生は、図１８，１９における包装貨物としての試験において発生するウォータハンマ現象と酷似している。このことを、図１７と図１９を対比して説明する。なお、図１９は、図１８の右側に示す、上ダミーカートン５１を落下させたときの状態を、縦１列のガラスびんについて表示したものである。

図１７の受圧板４８ａは、図１９において落下してきた上ダミーカートン５１内のガラスびんＧ１の底部に対応する。

図１７のカートン材５ａは、図１９における上ダミーカートン５１の底面のカートン材５１ｂに対応し、図１７のカートン材５ｂは、図１９における試料カートン５２の上面のカートン材５２ａに対応する。

図１７の受圧板４９ａは、試料カートン５２内のガラスびんＧ２のキャップＣ２に対応する。

図１７における第一のカートン材５ａ，５ｂはガラスびんの底面に対応する受圧板４８ａとキャップに対応する受圧板４９ａによって圧縮されるので、この圧縮状態は、図１９におけるカートン材５１ｂ，５１ａの圧縮状態と対応する。なお、第一の緩衝材５ａ，５ｂを上下から挟んで圧縮する受圧板４８ａ，４９ａの内の小さいほうの受圧板４９ａの緩衝材との接触面積は、ガラスびんに被せるキャップの面積に対応している。

図１７の受圧板４８ｂは、図１９における試料カートン５２内のガラスびんＧ２の底部に対応する。

図１７のカートン材５ｃは、図１９における試料カートン５２の底面のカートン材５２ｂに対応し、図１７のカートン材５ｄは、図１９における下ダミーカートン５３の上面のカートン材５３ａに対応する。

図１７の受圧板４９ｂは、下ダミーカートン５３内のガラスびんＧ３のキャップＣ３に対応する。

図１７における第二のカートン材５ｃ，５ｄはガラスびんの底面に対応する受圧板４８ｂとキャップに対応する受圧板４９ｂによって圧縮されるので、この圧縮状態は、図１９におけるカートン材５２ｂ，５３ａの圧縮状態と対応する。なお、第二の緩衝材５ｃ，５ｄを上下から挟んで圧縮する受圧板４８ｂ，４９ｂの内の小さいほうの受圧板４９ｂの緩衝材との接触面積は、ガラスびんに被せるキャップの面積に対応している。

図１７の受圧板４８ｃは、図１９における下ダミーカートン５３内のガラスびんＧ３の底面に対応する。

図１７のカートン材５ｅは、図１９における下ダミーカートン５３の底面のカートン材５３ｂに対応する。

図１７における基台４２は、図１９における落下面６に対応する。なお、この場合の基台４２は、緩衝材（カートン材）の下面に接触する受圧板を兼ねている。

図１７における第三のカートン材５ｅは、ガラスびんの底面に対応する受圧板４８ｃと落下面６に対応する受圧板（基台４２）によって圧縮されるので、この圧縮状態は、図１９におけるカートン材５３ｂの圧縮状態と対応する。なお、第三の緩衝材５ｅを上下から挟んで圧縮する受圧板４８ｃ，４２の内の小さいほうの受圧板４８ｃの緩衝材との接触面積は、ガラスびん底部の面積に対応している。

本試験装置におけるガラスびんのウォータハンマ強度は、少なくとも１本のガラスびんが割れたときの錘の衝突エネルギーに基づいて表される。

したがって、本試験装置における錘の重量を、図１８における上ダミーの重量に対応させれば、ガラスびんが割れたときの錘の落下高さは、図１８においてガラスびんが割れたときの上ダミーの落下高さに近似したものとなり、本試験装置における試験によって、従来の包装貨物としての試験結果を推定できる。カ−トンに梱包された状態でのウォ−タハンマ強度は、びんの内容量によって規格値が異なる。内容量の大きなびんは、カ−トン高さが高くなるため、カ−トンを積み上げる際の落下高さが必然的に低くなる。仮に胸の高さ位置から２段に積まれたカ−トンに落下させても、４０〜５０ｃｍ程度の落下高さとなるが、小びんの場合これが１００ｃｍ程度になる。そのため、びんのサイズによって必要な落下強度が異なり、図１８の状況をできるだけ模擬することで、より実用的な強度試験装置となる。

上記の実施形態において、ガイド棒の本数はいずれも４本にしたが、これに限るものではない。また、載置板に載せるガラスびんの本数も、１５本に限らず任意である。

１ 試験装置
１１ 載置板
１１ａ ガイド棒
１１ｂ 止リング
１１ｃ 突起部
１１ｄ ローラ
１１ｅ 支柱
１１ｆ 止リング
１２ 基台
１２ａ ガイド孔
１２ｂ 緩衝材
１２ｃ 中央孔
１２ｄ 雌ねじ孔
１２ｅ 脚部
１２ｆ 受台
１３ カム受部
１４ カム
１４ａ ギア
１４ｂ ギア
１４ｃ 回転軸
１５ 昇降部材
１５ａ ハンドル
１６ 押板
１６ａ 穴
１７ コイルばね
２ 試験装置
２１ 載置板
２１ａ ガイド棒
２１ｂ 支柱
２１ｃ 止リング
２１ｄ シャフト
２２ 基台
２２ａ 受台
２２ｂ 緩衝材
２２ｃ 中央孔
２２ｄ エアシリンダ
２２ｅ 脚部
２３ ストッパ
２３ａ 取付部
２３ｂ レバー
２３ｃ 爪
２３ｄ 係止リング
２３ｅ 爪
２４ 押板
２４ａ穴
３ 試験装置
３１ 載置板
３１ａ ガイド棒
３１ｂ 支柱
３１ｃ 止リング
３１ｄ シャフト
３２ 基台
３２ａ ガイド孔
３２ｂ 緩衝材
３２ｃ 中央孔
３２ｄ エアシリンダ
３２ｅ 脚部
３２ｆ エアチャック
３２ｇ 近接スイッチ
３２ｈ スイッチレバー
３３ ストッパ
３４ 押板
３４ａ 穴
３５ 枠状錘
３５ａ 突起
３６ 調整錘
３７ 係止リング
４ 試験装置
４１ 載置板
４１ａ 支柱
４１ｂ 止リング
４１ｃ シャフト
４２ 基台
４２ａ ガイド棒
４２ｂ 脚部
４３ ストッパ
４４ 押板
４４ａ 穴
４５ 枠状錘
３６ 調整錘
４７ 係止リング
４８ 受圧板
４９ 受圧板
５ カートン材
６ 落下面

Claims (2)

1. ガラスびんを載置する載置板と、
   ガラスびんを前記載置板上に固定する固定手段と、
   前記載置板を重力加速度よりも大きい加速度で降下させる降下手段と、
   前記載置板の降下をガイドするガイド手段を有し、
   前記降下手段が、前記載置板上に落下する錘であり、
   前記錘を前記支持台の上方で保持するストッパ手段と、
   該錘の落下をガイドする錘ガイド手段と、
   前記載置板を空中で仮保持する仮保持手段と、
   前記ストッパ手段を解除して錘を落下させ、前記載置板に衝突させるとき、該錘が該載置板に近づいたことを検知し、前記仮保持手段を解除して載置板を降下可能にする近接スイッチを有することを特徴とするウォータハンマ強度試験装置。
2. ガラスびんを載置する載置板と、
   ガラスびんを前記載置板上に固定する固定手段と、
   前記載置板を重力加速度よりも大きい加速度で降下させる降下手段と、
   前記載置板の降下をガイドするガイド手段を有し、
   前記降下手段が、前記載置板上に落下する錘であり、
   前記載置板を前記ガイド手段を介して支持する基台を有し、
   前記錘が前記載置板上に落下する衝撃を緩和する第一の緩衝材を前記錘と前記載置板の間に設け、
   前記載置板が前記基台上に降下する衝撃を緩和する第二の緩衝材及び第三の緩衝材を上から順次設け、
   前記第一の緩衝材及び第二の緩衝材が２枚重ねのカートン材で、これを上下から挟んで圧縮する受圧板の小さいほうの緩衝材との接触面積が前記ガラスびんに被せるキャップの面積に対応し、
   前記第三の緩衝材が１枚のカートン材で、これを上下から挟んで圧縮する受圧板の小さいほうの緩衝材との接触面積が前記ガラスびんの底部の面積に対応することを特徴とするウォータハンマ強度試験装置。

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