(57)【要約】【課題】プラスチックフィルム製軟包材のヒートシール部の引張強度試験を手作業で実施する際に問題となっていた、試験結果の信頼性を向上させること、また作業者の負担及び作業の危険性を排除すること。【解決手段】折り目を含む構造を有する試験片を作成する機構１１０と、該試験片を引張強度試験機２００に供給する機構１３０とを有することを特徴とする試験片自動供給装置１００であって、作成した試験片の折り目を中心に展開し、展開した状態を保って一時保管する機構１２０も有することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
折り目を含む構造を有する試験片を作成する機構と、該試験片を引張強度試験機に供給する機構とを有することを特徴とする試験片自動供給装置。
【請求項２】
試験片は、１つの部材が２つ折りになっているか、又は、２枚の部材が貼り合わせられたものであることを特徴とする請求項１に記載の試験片自動供給装置。
【請求項３】
作成した試験片の折り目を中心に展開し、展開した状態を保って一時保管する機構を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の試験片自動供給装置。
【請求項４】
試験片を引張強度試験機に取り付けた後に試験開始信号を引張強度試験機に対して発信する機能を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の試験片自動供給装置。
【請求項５】
引張強度試験後に試験片を引張強度試験機から排出する機能を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の試験片自動供給装置。
【請求項６】
試験片の材質をプラスチックフィルムとしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の試験片自動供給装置。
【請求項７】
試験片は、ヒートシール強度測定用であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の試験片自動供給装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の試験片自動供給装置を備えることを特徴とする試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験機と、試験機に試験片を自動的に供給する試験片自動供給装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックフィルムで構成された包材は、食品や医薬品の包装など広い分野で使用されており、内容物の形態は粉体などの固形物や液体など多岐に渡る。包装の主な目的は、内容物の品質保護、流通時の破損や二次汚染の防止である。
【０００３】
多量の包材をプラスチックフィルムから製作する場合、一般に数百〜数千メートの長さでロール状に巻かれたフィルムを原材料とする。ロールからフィルムを巻き出して、複数のフィルムを重ね合わせたり、折り目を入れたりし、内容物を封止する場所に熱溶着（ヒートシール）することで袋状にする。ヒートシールをした時点では個々の袋は繋がったままである。また後の工程で内容物を封入する為、内容物を入れる入口は封止されていない。繋がったままになっている袋は後の工程で一つひとつに断裁し、包材が完成する。
【０００４】
ヒートシール工程で生産条件に異常が生じた包材では、ヒートシール部分の強度が下がる不良が発生する場合がある。包材のヒートシール部分にヒートシール強度が低い箇所があると、内容物を封入した後、運搬時の衝撃などによって包材が破損してしまう場合がある。これにより内容物の漏出や漏出した内容物によって周囲が汚染される可能性が生じる。
【０００５】
ヒートシールの不良を監視する方法の一つとして、生産済みの包材の一部を抜き取り、ヒートシール強度の試験が行われる。ＪＩＳでもヒートシール軟包装袋の試験方法が規定（ＪＩＳ  Ｚ  ０２３８）されている（非特許文献１参照）。この試験では、まずヒートシールされた部分を中心に、その周囲を含む部分を規定の寸法で試験片として包材から切り出す。次に引張強度試験機に試験片の両端（ヒートシールされていない部分）を引張強度試験機に把持させ、反対方向に引っ張る。最終的には破断するが、破断した際に掛かっていた力の最大値を引張強度として測定する。
【０００６】
先述のＪＩＳの規定では、ヒートシールの箇所（袋のトップ、ボトム、サイド、背）別に各１０個以上の試験片が必要としている。また生産数が大量となる包材に対して試験を行う場合、試験の信頼性を確保する為に試験頻度を不変とすると、抜き取り試験の回数は生産数に比例して増加する為、試験に要する時間が増加してしまう。
【０００７】
試験片の作成、引張強度試験機への試験片の供給、試験の開始、試験片の排出までの作業は従来、人間による手作業で行われてきた。このため、手作業で多量の試験を行わなければならなくなった時、次の様な問題が生じる。
【０００８】
一つは、試験片のばらつきである。試験片の寸法にばらつきや引張強度試験機に設置する際の位置ずれがある場合、試験片に掛かる力の方向が変わってしまう為、測定される値にばらきが生じる。
【０００９】
もう一つは作業の危険性が増すことである。引張強度試験機へ試験片を取り付ける際、作業効率を上げる為、圧縮空気を用いたチャッキングを用いることがある。この時、片手で試験片を持ち、一方の手でチャッキングを開始させる操作が必要になるが、場合によっては試験片を持っていた方の手が試験片と共に挟まれる事故が発生する可能性がある。
【００１０】
引張強度試験の自動化によって、上述の手作業によって引張強度試験を行う際における問題が回避できる。
【００１１】
プラスチックフィルムの引張強度試験を自動的に行う装置は既に数例考案されている（例えば特許文献１参照）。しかし、ヒートシール部分の引張強度試験の場合、切り出した試験片はシールされた時の姿勢に戻ろうとする力が働く為、試験片の両端を引張強度試験機に把持させる際の確実性に欠けるという問題がある。
【００１２】
引張強度試験機に試験片を自動的に供給する装置として例えば特許文献２の様な構造が提案されている。この中では試験片の把持方法として板ばねが使用された装置構造が提案されている。しかし板ばねを用いた場合、シール部の強度が低い試料では板ばねに取り付ける際や、取り外す際に試料が損傷してしまうという問題がある。損傷した試料を用いて引張強度試験を行った場合、試験結果が不当に低く記録される場合がある為、試験の信頼性が損なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】実用新案登録第２５９４５０７号公報
【特許文献２】特開平４−１２５４４５号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｚ  ０２３８：１９９８  ヒートシール軟包装材及び半剛性容器の試験方法
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、プラスチックフィルム製軟包材のヒートシール部の引張強度試験を手作業で実施する際に問題となっていた、試験結果の信頼性を向上させること、また作業者の負担及び作業の危険性を排除することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため本発明の請求項１に係る発明は、折り目を含む構造を有する試験片を作成する機構と、該試験片を引張強度試験機に供給する機構とを有することを特徴とする試験片自動供給装置である。
【００１７】
また本発明の請求項２に係る発明は、試験片は、１つの部材が２つ折りになっているか、又は、２枚の部材が貼り合わせられたものであることを特徴とする請求項１に記載の試験片自動供給装置である。
【００１８】
また本発明の請求項３に係る発明は、作成した試験片の折り目を中心に展開し、展開した状態を保って一時保管する機構を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の試験片自動供給装置である。
【００１９】
また本発明の請求項４に係る発明は、試験片を引張強度試験機に取り付けた後に試験開始信号を引張強度試験機に対して発信する機能を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の試験片自動供給装置である。
【００２０】
また本発明の請求項５に係る発明は、引張強度試験後に試験片を引張強度試験機から排出する機能を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の試験片自動供
給装置である。
【００２１】
また本発明の請求項６に係る発明は、試験片の材質をプラスチックフィルムとしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の試験片自動供給装置である。
【００２２】
また本発明の請求項７に係る発明は、試験片は、ヒートシール強度測定用であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の試験片自動供給装置である。
【００２３】
また本発明の請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の試験片自動供給装置を備えることを特徴とする試験機である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の請求項１に係る発明は、折り目を含む構造を有する試験片を作成する機構を有するので、試験片の作成を自動化することになり、試験片の寸法の均一性が向上するという効果がある。また、本発明の請求項１に係る発明は、該試験片を引張強度試験機に供給する機構を有するので、試験片を引張強度試験機に供給する作業を自動化することになり、試験片の試験機への把持状態のばらつきを低減でき、加えて作業者が試験片のチャッキング機構に誤って手を挟まれる事故の可能性を減らすことができるという効果がある。また、本発明の請求項１に係る発明は、これら２つの機構を有することにより、試験片作成と試験とを並行して作業できるという効果もある。
【００２５】
また本発明の請求項２に係る発明は、試験片は、１つの部材が２つ折りになっているか、又は、２枚の部材が貼り合わせられたものであるので、１つの部材が２つ折りになっている包材、又は、２枚の部材が貼り合わせられた包材から試験片を作成して引張強度試験機に供給できるという効果がある。
【００２６】
また本発明の請求項３に係る発明は、作成した試験片の折り目を中心に展開し、展開した状態を保って一時保管する機構を有するので、試料が損傷する可能性を低減させることができるという効果がある。
【００２７】
また本発明の請求項４に係る発明は、試験片を引張強度試験機に取り付けた後に試験開始信号を引張強度試験機に対して発信する機能を有するので、試験片を引張強度試験機に取り付けると、引張強度試験機に引張強度試験を開始させることができるという効果がある。
【００２８】
また本発明の請求項５に係る発明は、引張強度試験後に試験片を引張強度試験機から排出する機能を有するので、引張強度試験の実施から試験片の排出までの工程を自動化することになり、引張強度試験を無人で行うことができ、作業の負担を減らすことができるという効果がある。
【００２９】
また本発明の請求項６に係る発明は、試験片の材質をプラスチックフィルムとしたので、プラスチックフィルム製軟包材から試験片を作成して引張強度試験機に供給できるという効果がある。
【００３０】
また本発明の請求項７に係る発明は、試験片は、ヒートシール強度測定用であるので、ヒートシールにより２枚の部材が貼り合わせられた包材から試験片を作成して引張強度試験機に供給して、ヒートシール部の引張強度測定作業を行うことができるという効果がある。
【００３１】
また本発明の請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の試験片自動
供給装置を備えることを特徴とする試験機であるので、試験片の作成を自動化することになり、試験片の寸法の均一性が向上し、試験片を引張強度試験機に供給する作業を自動化することになり、試験片の試験機への把持状態のばらつきを低減でき、加えて作業者が試験片のチャッキング機構に誤って手を挟まれる事故の可能性を減らすことができ、試験片作成と試験とを並行して作業できるという効果もある。
【００３２】
以上、本発明は、プラスチックフィルム製軟包材のヒートシール部の引張強度試験を手作業で実施する際に問題となっていた、試験結果の信頼性を向上させること、また作業者の負担及び作業の危険性を排除することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態の試験片自動供給装置の概略図。
【図２】試験片切り出し部の上面図。
【図３】試験片切り出し部の側面図。
【図４】本発明の試験片自動供給装置の動作の流れを示すフローチャート。
【図５】試験片把持・展開機構１１３の拡大図。
【図６】試験片搬送ステージ１２３の上面図。
【図７】試験片搬送ステージ１２３の上面図（押し出しシリンダー１３１の伸長時）。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は本発明の一実施形態の試験片自動供給装置１００の概略である。試験片自動供給装置１００は、引張強度試験機２００と共に使用する。
【００３５】
図１に示す試験片自動供給装置１００は、大きく分けて試験片切り出し部１１０、試験片格納部１２０、試験片供給部１３０の３つの機構から成る。
【００３６】
試験片切り出し部１１０は、軟包材からヒートシール部を含む試験片の切り出しを行う。試験片切り出し部１１０を上面から見た図を図２、側面から見た図を図３に示す。試験片切り出し部１１０は、切り出し用テーブル１１１、トムソン刃１１２、試験片把持・展開機構１１３、試験片把持・展開機構１１３を支持する試験片把持・展開機構支持台１１４から成る。
【００３７】
試験片格納部１２０は、切り出された試験片１０３を格納する。試験片搬送ベルト１２１、試験片把持クリップ１２２、試験片搬送ステージ１２３、エレベータ１２４から成る。試験片搬送ベルト１２１の外周には試験片把持クリップ１２２が上下に対向して並べて備え付けられている（図１、図２）。試験片把持クリップ１２２は上下の一対で試験片１０３の両端を挟み込み、試験片１０３を把持できる構造となっている。試験片搬送ベルト１２１は試験片搬送ステージ１２３に載せられており、エレベータ１２４によって試験片装着ポジション１２５と試験片供給ポジション１２６の間を移動できる。
【００３８】
試験片供給部１３０は、試験片格納部１２０に格納された試験片１０３を引張強度試験機２００に供給し、試験開始信号を引張強度試験機２００に対して発信することで引張強度試験機２００に引張強度試験を開始させ、引張強度試験の後は試験済みの試験片を引張強度試験機２００から除去する機能を有す。押し出しシリンダー１３１、１３２、またこれらを支持する押し出しシリンダー架台１３３、押し出しシリンダーステージ１３４から成る。押し出しシリンダー架台１３３は押し出しシリンダーステージ１３４に載置される。
【００３９】
本発明の一実施形態の試験片自動供給装置の動作の流れを図４に示す。以下に、図４に従って、この動作の流れを、軟包材のヒートシール部強度を試験する場合を例として記述
する。
【００４０】
まず、ヒートシール部の引張強度試験対象の軟包材１０１を切り出し用テーブル１１１に置く（Ｓ１）。切り出し用テーブル１１１の上方には、“コ”の字型のトムソン刃１１２が設けられている。トムソン刃１１２は切り出し用テーブル１１１に対して垂直に動作し、切り出し用テーブル１１１に置いた軟包材１０１を所定の寸法で切り出す（Ｓ２）。試験片の切り出し寸法は引張強度試験の規格で定められた寸法である。非特許文献１の中で定められている試験片の寸法は、幅１５.０±０．１ｍｍ、展開長さ１００ｍｍ以上とされている。
【００４１】
トムソン刃１１１によって切り出された試験片１０３は、試験片把持・展開機構１１３によって把持される（Ｓ３）。試験片把持・展開機構１１３は試験片１０３の上下から挟み込む構造となっており、それぞれ試験片に触れる側の面に真空吸着機構が設けられている。試験片把持・展開機構１１３はその支持台１１４に取り付けられており、支持台１１４は試験片１０３を把持した後、包材１０１から離れる方向に移動する（Ｓ４）。試験片１０３が包材１０１から完全に切り離されていなくても、支持台１１４が包材１０１から離れる方向に移動する際に、試験片１０３が引っ張られて包材１０１から分離される。この時、試験片把持・展開機構１１３は図２及び３に示す位置となる。
【００４２】
試験片把持・展開機構１１３の拡大図を図５に示す。試験片把持・展開機構１１３は、試験片１０３を包材１０１から分離させたのち、図５（ａ）に示す状態から図５（ｂ）に示す状態へと、上下のアームが開き、試験片１０３を展開する（Ｓ５）。
【００４３】
支持台１１４は水平面内で回転することができる。支持台１１４を回転させ、試験片把持・展開機構１１３を試験片搬送ベルト１２１の方に向ける（Ｓ６）。
【００４４】
試験片把持・展開機構１１３から試験片搬送ベルト１２１に試験片１０３の付け替えを行う（Ｓ７）。試験片把持・展開機構１１３を動かし、試験片１０３の両端を試験片把持クリップ１２２に挟まる位置まで移動させた後、試験片把持クリップ１２２で挟み込む。その後は試験片把持・展開機構１１３の真空吸着を停止する。
【００４５】
試験片搬送ベルト１２１を送り、未だ試験片を把持していない試験片把持クリップ１２２を試験片把持・展開機構１１３のある方向へ移動させ、次の試験片を受け取るまで待機させる（Ｓ８）。
【００４６】
ここまでのＳ１〜Ｓ８までの動作を試験片格納部１２０に所望の数の試験片が格納されるまで繰り返す。または試験片格納部１２０の格納可能な試験片数の上限まで繰り返す。所望の数に満たない場合は、試験対象の包材１０１を次の試験対象の包材に取り換え、試験片の切出しを行う（Ｓ９〜Ｓ１０）。または同一包材の別の場所から試験片の切出しを行っても良い。装置の使用者は個別のＳ１〜Ｓ８までの機械動作を逐一操作するのではなく、現在の試験片格納数を監視しながらトムソン刃１１２による切り出し操作のみ実施する様にすると、使用者の作業負担が軽減される。
【００４７】
試験片格納部１２０に所望の数の試験片が格納された後、試験片搬送ステージ１２３を試験片格納部１２０のエレベータ１２４によって図１に示す試験片装着ポジション１２５から試験片供給ポジション１２６まで移動させる（Ｓ１１）。Ｓ１〜Ｓ８までの動作を行っていた時点での試験片搬送ステージ１２３の位置は試験片装着ポジション１２５である。試験片供給ポジション１２６まで移動させた試験片搬送ステージ１２３の上面図を図６に示す。
【００４８】
この後、試験片搬送ベルト１２１に格納された試験片１０３に対して引張強度試験を順に行う。試験片搬送ベルト１２１を送り、引張強度試験を行う試験片１０３を図６のベルトポジションＡ１２７に移動させる（Ｓ１２）。次に試験片供給部１３０に取り付けられた押し出しシリンダー１３１、１３２がベルトポジションＡ１２７の方向へ伸び、ベルトポジションＡ１２７に取り付けられた試験片把持クリップ１２２を掴む。図７に示すように、試験片把持クリップ１２２に試験片１０３が取り付けられた状態で引張強度試験機２００の試験片把持位置まで試験片１０３を押し出す（Ｓ１３）。
【００４９】
引張強度試験機２００の試験片把持機構２０１、２０２により試験片チャッキング動作を行って試験片１０３を把持する（Ｓ１４）。試験片把持クリップ１２２は、引張強度試験機２００の試験片把持機構２０１、２０２と機械的に干渉しない寸法とする。引張強度試験機２００によって試験片１０３が把持された後、試験片把持クリップ１２２による試験片把持を解除する（Ｓ１５）。押し出しシリンダー１３１、１３２を元の位置に戻し（Ｓ１６）、試験開始信号を引張強度試験機２００に対して発信することで引張強度試験機２００に引張強度試験を開始させて、引張強度試験機２００による引張強度試験を行う（Ｓ１７）。ヒートシール強度の引張強度試験によって、試験片１０３は破断する。
【００５０】
引張強度試験の後、押し出しシリンダー１３１、１３２を再び引張強度試験機２００の方へ押し出す。試験片把持クリップ１２２で再び破断された試験片１０３の両端を把持し、ベルトポジションＡ１２７にクリップ１２２を取り付ける（Ｓ１８）。
【００５１】
Ｓ１２〜Ｓ１８迄の動作を、試験片搬送ベルト１２１に取り付けられた全ての試験片の試験が終了するまで繰り返す。２つ目以降の試験片の引張強度試験機２００への供給は、その前の回の引張強度試験が終了したことを確認した上で行う。具体的な例として引張強度試験機２００の試験片把持部が初期位置に戻ったことを引張強度試験機２００内部の変位計や、外部に取り付けた光電センサーによって検知することで確認が可能となる。確認作業を自動化することにより、作業者の操作手順は省略できる。
【００５２】
これまでの説明では、試験片搬送ステージ１２３の位置を試験片装着ポジション１２５と試験片供給ポジション１２６の２通りとしたが、２つのポジションの間に複数の待機用ポジションを設けたり、試験片供給ポジションの後に全ての試験片の引張強度試験が終了した試験片搬送ステージ１２３を退避して置くポジションを設けたりすることもできる。これにより取り扱える試験片搬送ステージの数を増加させられるので、引張強度試験待ちの試験片格納数を増加させられる。効果として一方で試験片の作成と試験片搬送ステージへの追加を行いながら、他方で自動的に引張強度試験を並行して行うことが可能となり、引張強度試験の作業効率が向上できる。
【符号の説明】
【００５３】
１００…試験片自動供給装置
１０１…試験対象の包材
１０２…包材のヒートシール部
１０３…試験片（包材を切り出したもの）
１１０…試験片切出し部
１１１…切り出しテーブル
１１２…トムソン刃
１１３…試験片把持・展開機構
１１４…試験片把持・展開機構支持台
１１５…包材突き当て機構
１２０…試験片格納部
１２１…試験片搬送ベルト
１２２…試験片把持クリップ
１２３…試験片搬送ステージ
１２４…エレベータ
１２５…試験片装着ポジション
１２６…試験片供給ポジション
１２７…ベルトポジションＡ
１３０…試験片供給部
１３１…押し出しシリンダー（上側）
１３２…押し出しシリンダー（下側）
１３３…押し出しシリンダー架台
１３４…押し出しシリンダーステージ
２００…引張強度試験機
２０１…試験片把持機構
２０２…試験片把持機構
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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