(57)【要約】【課題】高精度で缶蓋又はチャックの回転軸回りのトルクを擬似的に計測することができるとともに、再現性に優れるものを提供する。【解決手段】飲料缶の缶蓋４０の下面側に位置して該缶蓋４０を嵌合させるエンドホルダー３０と、缶蓋４０の上面側に当接されるとともに、エンドホルダー３０と協働して缶蓋４０を上下方向から挟持するチャック１６と、エンドホルダー３０とチャック１６とを相対的に回転させる回転機構２２と、エンドホルダー３０とチャック１６との相対回転時にエンドホルダー３０又はチャック１６の回転軸回りのトルクを計測するトルクセンサ２０とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料缶の缶蓋の下面側に位置して該缶蓋を保持するエンドホルダーと、前記缶蓋の上面側に当接し、前記エンドホルダーと協働して前記缶蓋を上下方向から挟持するチャックと、前記エンドホルダーと前記チャックとを相対的に回転させる回転機構と、前記エンドホルダーと前記チャックとの相対回転時における、該エンドホルダー又はチャックの回転軸回りのトルクを計測するトルクセンサとを備えたことを特徴とするトルク計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載のトルク計測装置であって、前記エンドホルダーと前記チャックとの間に、前記エンドホルダーと協働して前記缶蓋の周縁部を上下方向から挟持するクランプを設けたことを特徴とするトルク計測装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトルク計測装置であって、前記チャックと前記エンドホルダーとを相対的に接近する方向に押圧する押圧機構を設けたことを特徴とするトルク計測装置。
【請求項４】
請求項３に記載のトルク計測装置であって、前記押圧機構は空圧式のシリンダーであることを特徴とするトルク計測装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のトルク計測装置であって、前記押圧機構による押圧時に前記缶蓋に生じる荷重を計測する荷重センサを設けたことを特徴とするトルク計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルク計測装置に関し、特に、飲料缶の缶蓋にチャックを当接させ、これら缶蓋とチャックとを相対的に回転させた際の軸回りのトルクを計測する場合に有効なトルク計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内部にビール、ジュース等の飲料を収容する飲料缶の一例として、アルミニウム等の金属からなる有底筒状の缶胴と、缶胴の開口端部に巻き締め嵌合されるアルミニウム等の金属からなる円板状の缶蓋とを備えたものが一般に知られている。
【０００３】
このような構成の飲料缶にあっては、飲料メーカーにおいて飲料を充填する場合にシーマーが使用される。すなわち、缶胴の開口端部に缶蓋を位置した状態で缶胴及び缶蓋をシーマーのリフタープレートにセットし、この状態でリフタープレートと一体的に缶胴及び缶蓋を上昇させて、シーミングチャックを缶蓋の溝内に嵌合させ、リフタープレートとシーミングチャックとの間で缶胴及び缶蓋を上下方向から押圧して挟持し、この状態でリフタープレートとシーミングチャックとを相対的に回転させるとともに、シーミングロールを缶蓋の周面に当接させて押圧することにより、缶胴の開口端部に缶蓋を巻き締め嵌合させている。
【０００４】
ところで、上記のような缶胴の開口端部に缶蓋を巻き締め嵌合させるために使用されるシーマーは、殆どの飲料メーカーで同一構造のものを使用しているが、缶蓋及び缶胴は飲料メーカーによって形状、大きさ等が微妙に異なるため、シーミングチャックの缶蓋に対する嵌合状態にばらつきが生じてしまう。
【０００５】
このため、シーミングチャックの缶蓋に対する嵌合状態が強すぎる場合には、巻き締め嵌合作業が終了したときに、缶蓋からシーミングチャックが抜けなくなったり、シーミングチャックの缶蓋に対する嵌合状態が弱すぎる場合には、シーミングチャックと缶蓋との間に相対的な滑りが生じてしまい、シーミングロールで缶蓋の周面を押圧しても、缶蓋を缶胴の開口端部に完全に巻き締め嵌合させることができず、内容物である飲料の漏れの原因となる。
【０００６】
従って、缶蓋の缶胴に対する巻き締め嵌合状態を完全にするためには、シーミングチャック又は缶蓋の回転軸回りのトルクを計測し、トルクが所定の範囲内（滑りが生じない範囲内）に収められるように、缶蓋の形状等を設計する必要がある。従来、この種の問題に対する対策としては各種の手段が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
従来、このようなトルクを測定するには、テーブルの上面に両面テープにより缶蓋を接着し、この状態で缶蓋の上面側にシーミングチャックに相当するチャックを嵌合させ、チャックに２０ｋｇ程度の分銅により荷重を加えるとともにチャックに紐を巻き付け、当該紐を計りで引っ張ることにより、チャックの回転軸回りに生じるトルクを擬似的に計測していた。
【０００８】
【特許文献１】
実公平３−３１４５９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のトルクの測定手段においては、精度が非常に悪く、再現性が極めて悪いものであった。
【００１０】
本発明は、前記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、缶蓋の形状、大きさ等に影響されることなく、シーミングチャック又は缶蓋の回転軸回りのトルクを擬似的に高精度で計測でき、再現性のあるトルク計測装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、以下のような手段を採用している。すなわち、請求項１に係る発明は、飲料缶の缶蓋の下面側に位置して該缶蓋を保持するエンドホルダーと、前記缶蓋の上面側に当接し、前記エンドホルダーと協働して前記缶蓋を上下方向から挟持するチャックと、前記エンドホルダーと前記チャックとを相対的に回転させる回転機構と、前記エンドホルダーと前記チャックとの相対回転時における、該エンドホルダー又はチャックの回転軸回りのトルクを計測するトルクセンサとを備えたことを特徴とする。
この発明によるトルク計測装置によれば、エンドホルダーとチャックとによって缶蓋を上下方向から挟持し、この状態で回転機構によりエンドホルダーとチャックとを相対的に回転させることにより、エンドホルダー又はチャックの回転軸回りのトルクがトルクセンサを介して計測されることになる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のトルク計測装置であって、前記エンドホルダーと前記チャックとの間に、前記エンドホルダーと協働して前記缶蓋の周縁部を上下方向から挟持するクランプを設けたことを特徴とする。
この発明によるトルク計測装置によれば、缶蓋は、エンドホルダーとチャックとによって上下方向から挟持されるとともに、エンドホルダーとクランプとによって周縁部が上下方向から挟持されることになる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のトルク計測装置であって、前記チャックと前記エンドホルダーとを相対的に接近する方向に押圧する押圧機構を設けたことを特徴とする。
この発明によるトルク計測装置によれば、エンドホルダーとチャックとが押圧機構により相対的に接近する方向に押圧されることにより、それらの間で缶蓋が上下から挟持されることになる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載のトルク計測装置であって、前記押圧機構は空圧式のシリンダーであることを特徴とする。
この発明によるトルク計測装置によれば、エンドホルダーとチャックとが空圧式のシリンダーにより相対的に接近する方向に押圧されることにより、それらの間で缶蓋が上下方向から挟持されることになる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載のトルク計測装置であって、前記押圧機構による押圧時に前記缶蓋に生じる荷重を計測する荷重センサを設けたことを特徴とする。
この発明によるトルク計測装置によれば、エンドホルダーとチャックとが押圧機構により相対的に接近する方向に押圧されるときに缶蓋に生じる荷重は荷重センサにより計測されることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図７には、本発明によるトルク計測装置の一実施の形態が示されていて、このトルク計測装置１は、内部にビール、ジュース等の飲料を収容する飲料缶のアルミニウム等の金属からなる有底円筒状の缶胴（図示せず）の開口部に設けられて、缶胴の開口端部に周縁部が巻き締め嵌合されるアルミニウム等の金属からなる、図６及び図７に拡大図で示す円板状の缶蓋４０のトルクを計測するのに有効に用いられるものである。
【００１７】
すなわち、このトルク計測装置１は、図１〜図４に示すように、支持台３と、支持台３の上面に垂直に立設される支柱４と、支柱４の上端に一体に設けられるコラム５とからなる基枠２と、基枠２の支柱４にスライド機構６を介して上下動可能に取り付けられるチャック保持機構１１と、チャック保持機構１１に保持されるチャック１６と、チャック保持機構１１を回転させる回転機構２２と、基枠２のコラム５に設けられてチャック保持機構１１を上下動させる押圧機構２６と、基枠２の支持台３の上部にチャック１６に対向して設けられるエンドホルダー３０とを備えている。
【００１８】
スライド機構６は、図２に示すように、支柱４の前面側に垂直に取り付けられるシャフト７と、シャフト７にスライド自在に取り付けられてシャフト７に沿って上下動自在なリニアブッシュユニット８とブラケット９とを備えており、リニアブッシュユニット８及びブラケット９には支持板１０を介してチャック保持機構１１が一体に取り付けられるようになっている。
【００１９】
チャック保持機構１１は、図２に示すように、支持板１０に軸受ユニット１２を介して回転自在に取り付けられる下シャフト１３と、下シャフト１３の上端にカップリング１８を介して連結される上シャフト１９と、下シャフト１３の下端部に設けられるチャックホルダー部１４とを備えている。
【００２０】
チャック保持機構１１は、全体が支持板１０と一体にスライド機構６を介して上下方向に移動自在となっている。また、上シャフト１９、下シャフト１３及びチャックホルダー部１４は、軸受ユニット１２を介して支持板１０に対して相対的に水平方向に回転自在となっている。
【００２１】
チャックホルダー部１４は、図６及び図７に示すように、下シャフト１３の下端部周面に螺設される雄ネジ１５を有し、この雄ネジ１５をチャック１６の内周面に螺設されている雌ネジ１７に螺合させることにより、チャックホルダー部１４にチャック１６を保持することができるものである。チャック１６は、略円筒状をなすものであって、下端部を缶蓋の上面内径側に当接させ、かつ嵌合させるようになっている。
【００２２】
チャック保持機構１１の上シャフト１９には、図１及び図２に示すように、トルクセンサ２０が取り付けられ、このトルクセンサ２０により上シャフト１９の回転軸回りのトルクを計測することにより、測定すべきトルクが計測されるようになっている。
【００２３】
チャック保持機構１１のチャックホルダー部１４の上部には、図１及び図２に示すように、ロードセル等の荷重センサ２１が取り付けられ、この荷重センサ２１により、後述する押圧機構２６によってチャック１６とエンドホルダー３０とを相対的に接近する方向に押圧した際に、チャック１６とエンドホルダー３０との間で挟持される缶蓋４０に加わる荷重を計測することができるものである。
【００２４】
チャック保持機構１１の上シャフト１９の上端部には、図１〜図４に示すように、回転機構２２が設けられている。回転機構２２は、図３及び図４に示すように、支持板１０側に固定される空圧式の回転用シリンダー２３と、回転用シリンダー２３のロッド２４に連結されるアーム２５とを備えており、アーム２５にチャック保持機構１１の上シャフト１９の上端部が連結されている。
【００２５】
この場合、回転用シリンダー２３は、ロッド２４が水平方向に突出するように取り付けられているので、回転用シリンダー２３を作動させてロッド２４を水平方向に突出させることにより、アーム２５を介してチャック保持機構１１の上シャフト１９、下シャフト１３、チャックホルダー部１４、及びチャックホルダー部１４に保持されるチャック１６を水平方向（半時計方向）に回転させることができるものである。なお、回転用シリンダー２３の取付け位置を変更して、チャック保持機構１１の上シャフト１９、下シャフト１３、チャックホルダー部１４、及びチャックホルダー部１４に保持されるチャック１６を水平方向（時計方向）に回転させるようにしても良い。
【００２６】
押圧機構２６は、図１及び図２に示すように、コラム５に取り付けられる空圧式の昇降用シリンダー２７を有し、この昇降用シリンダー２７のロッド２８にフローティングジョイント２９を介してスライド機構６のブラケット９が一体に連結されるようになっている。従って、昇降用シリンダー２７を作動させてロッド２８を突出させることにより、フローティングジョイント２９、ブラケット９、及び支持板１０を介してチャック保持機構１１がロッド２８の突出方向、すなわち垂直方向下方に移動するものである。
【００２７】
チャック保持機構１１のチャックホルダー部１４に対向する支持台３の上面側の部分には、図１、図２、図６及び図７に示すように、エンドホルダー３０が固定され、このエンドホルダー３０によって支持台３の上部に缶蓋４０が保持されるようになっている。エンドホルダー３０は、有底円筒形状をなすものであって、上面の内径側に缶蓋４０の下面側が嵌合されるようになっている。
【００２８】
支持台３の上部には、図１、図２、図６及び図７に示すように、クランプ３１が上下動可能に設けられるようになっている。クランプ３１は、図５、図６及び図７に示すように、中央部に上下方向に貫通する孔３２が設けられる板状をなすものであって、この孔３２の下面側周縁部をエンドホルダー３０に保持される缶蓋４０の上面側周縁部に当接させることで、缶蓋４０の周縁部をエンドホルダー３０との間で上下方向から挟持することができるものである。
【００２９】
クランプ３１は、図１及び図２に示すように、支持台３に設けられる一対のシャフト３４、３４と、このシャフト３４にスライド自在に取り付けられてシャフト３４に沿って上下動自在なリニアブッシュユニット３５とからなるスライド機構３３によって上下方向に移動自在に支持されている。また、クランプ３１は、支持台３の下面側に設けられている空圧式の昇降用シリンダー３６のロッドに連結され、昇降用シリンダー３６の作動により上下方向に移動し、エンドホルダー３０に保持される缶蓋４０の上面側周縁部をエンドホルダー３０との間で押圧するようになっている。なお、クランプ３１は、缶蓋４０の形状によっては使用しなくても良いものである。
【００３０】
そして、上記のように構成したこの実施の形態によるトルク計測装置１によりトルクを計測するには、まず、図６に示すように、缶蓋４０の下面側を支持台３上のエンドホルダー３０の上面内径側に嵌合させ、缶蓋４０をエンドホルダー３０で保持する。
【００３１】
そして、昇降用シリンダー３６を作動させて、図７に示すようにクランプ３１を下降させ、クランプ３１の孔３２の下面側周縁部を缶蓋４０の上面側周縁部に当接させ、缶蓋４０の上面側周縁部をクランプ３１とエンドホルダー３０との間で上下方向から挟持する。
【００３２】
そして、昇降用シリンダー２７を作動させてチャック保持機構１１を下降させ、チャック保持機構１１のチャックホルダー部１４に保持されているチャック１６の下端部を缶蓋４０の上面内径側に当接、かつ嵌合させ、チャック１６とエンドホルダー３０との間で缶蓋４０を上下方向から挟持する。この場合、缶蓋４０に加わる荷重を荷重センサ２１によって計測し、実際のシーマーの条件に近い状態を作り出す。
【００３３】
そして、この状態で回転用シリンダー２３を作動させてチャック保持機構１１を回転させ、チャックホルダー部１４に保持されているチャック１６をエンドホルダー３０に対して相対的に回転させる。この場合、チャック保持機構１１の上シャフト１９の回転軸回りに生じるトルクをトルクセンサ２０によって計測することにより、測定対象となるトルクを計測することができるものである。即ち、この場合測定するトルクは、缶蓋４０に対してチャック１６が相対的に回転変位し始める際の臨界トルクである。
【００３４】
上記のように構成したこの実施の形態によるトルク計測装置１にあっては、缶蓋４０の形状等が微妙に異なるものであっても、押圧機構２６により缶蓋４０に加えられる荷重を調整することにより、実際のシーマーに近い加工条件を容易に作り出すことができることになる。従って、実際のシーマーに近い加工条件で、かつ種々の缶蓋４０について、チャック１６を相対回転させた際の回転軸回りのトルク（缶蓋４０、チャック１６の回転軸回りのトルク）及び荷重を計測することができるので、形状等が微妙に異なる缶蓋であっても、滑りが生じない条件（トルク、荷重）を容易に見出すことができるとともに、再現性を高めることもできることになる。
【００３５】
なお、前記の説明においては、エンドホルダーを固定して、エンドホルダーに対してチャックを回転させるように構成したが、チャックを固定して、チャックに対してエンドホルダーを回転させるように構成しても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の請求項１に記載のトルク計測装置によれば、エンドホルダーとチャックとによって缶蓋を上下方向から挟持し、この状態で回転機構により缶蓋とチャックとを相対的に回転させることにより、缶蓋又はチャックの回転軸回りのトルクをトルクセンサを介して計測することにより、測定すべきトルクを擬似的に高精度で計測することができることになる。従って、実際のシーマーに近い加工条件で種々の缶蓋の回転軸回りのトルク及び荷重を計測することができるので、形状等が微妙に異なる缶蓋であっても、滑りが生じない条件（トルク、荷重）を容易に見出すことができるとともに、再現性を高めることもできることになる。
【００３７】
請求項２に記載のトルク計測装置によれば、エンドホルダーと協働して缶蓋の周縁部を上下方向から挟持するクランプを設けたことにより、実際のシーマーに近い加工条件で種々の缶蓋について測定すべきトルク及び荷重を高精度で計測することができることになる。従って、形状等が微妙に異なる缶蓋であっても、滑りが生じない条件（トルク、荷重）を容易に見出すことができるとともに、再現性を高めることもできることになる。
【００３８】
請求項３に記載のトルク計測装置によれば、チャックとエンドホルダーとを相対的に接近する方向に押圧する押圧機構を設けたことにより、押圧機構により缶蓋に加えられる荷重を調整することにより、実際のシーマーに近い加工条件を容易に作り出すことができることになる。従って、実際のシーマーに近い加工条件で種々の缶蓋について測定すべきトルク及び荷重を高精度で計測することができるので、形状等が微妙に異なる缶蓋であっても、滑りが生じない条件（トルク、荷重）を容易に見出すことができるとともに、再現性を高めることもできることになる。
【００３９】
請求項４に記載のトルク計測装置によれば、押圧機構に空圧式のシリンダーを使用しているので、実際のシーマーと同様に、エンドホルダーとチャックとの間で缶蓋を柔らかく挟持することができることになる。従って、実際のシーマーに近い加工条件で種々の缶蓋について測定すべきトルク及び荷重を高精度で計測することができるので、形状等が微妙に異なる缶蓋であっても、滑りが生じない条件（トルク、荷重）を容易に見出すことができるとともに、再現性を高めることもできることになる。
【００４０】
請求項５に記載のトルク計測装置によれば、押圧機構による押圧時に缶蓋に生じる荷重を計測する荷重センサを設けたことにより、押圧機構により缶蓋に加えられる荷重を調整することにより、実際のシーマーに近い加工条件を容易に作り出すことができることになる。従って、実際のシーマーに近い加工条件で種々の缶蓋について測定すべきトルク及び荷重を高精度で計測することができるので、形状等が微妙に異なる缶蓋であっても、滑りが生じない条件（トルク、荷重）を容易に見出すことができるとともに、再現性を高めることもできることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトルク計測装置の一実施の形態の全体を示した正面図である。
【図２】図１の右側面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】チャックとエンドホルダーとクランプとの関係を示した説明図であって、缶蓋の非挟持状態を示した説明図である。
【図７】チャックとエンドホルダーとクランプとの関係を示した説明図であって、缶蓋の挟持状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１  トルク計測装置
１６  チャック
２０  トルクセンサ
２１  荷重センサ
２２  回転機構
２６  押圧機構
２７  昇降用シリンダー
３０  エンドホルダー
３１  クランプ
４０  缶蓋
【図１】
2004205401.tif 000003
【図２】
2004205401.tif 000004
【図３】
2004205401.tif 000005
【図４】
2004205401.tif 000006
【図５】
2004205401.tif 000007
【図６】
2004205401.tif 000008
【図７】
2004205401.tif 000009