(57)【要約】      （修正有）【課題】ボトルに対するキャップの装着強度、ボトルの内圧に対するキャップの閉栓強度あるいは開栓途中でのキャップの閉栓強度を確実に確認する。【解決手段】ねじ形状を有する口金部を備えたボトル１００と、このボトル１００の口金部１０４に螺合したキャップ１１０とを開栓方向に相対回転させる開栓試験装置として、ボトルを保持するボトル保持部１０と、キャップ１００を保持するキャップ保持部２０と、これらキャップ保持部２０およびボトル保持部１０の少なくともいずれか一方を他方に対して開栓方向に回転駆動させる回転駆動手段３０とを備え、キャップ保持部２０およびボトル保持部１０がボトル１００の軸線方向の相対移動自在に設けられる構成とする。そして、キャップ保持部２０とボトル保持部２０との間に、キャップ保持部２０およびボトル保持部１０間の軸線方向の相対移動を許容する軸線方向に伸縮自在な弾性部材４０を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ形状を有する口金部を備えたボトルと、該ボトルの前記口金部に螺合したキャップとを開栓方向に相対回転させる開栓試験装置であって、
前記ボトルを保持するボトル保持部と；前記キャップを保持するキャップ保持部と；該キャップ保持部および前記ボトル保持部の少なくともいずれか一方を他方に対して開栓方向に回転駆動させる回転駆動手段と；を備え、
前記キャップ保持部およびボトル保持部が前記ボトルの軸線方向に相対移動自在に設けられるとともに、
前記キャップ保持部と前記ボトル保持部との間に、これらキャップ保持部および前記ボトル保持部間の軸線方向の相対移動を許容し、前記軸線方向に伸縮自在な弾性部材が備えられることを特徴とする開栓試験装置。
【請求項２】
前記ボトル保持部に保持されたボトル内部に気体を供給する気体供給手段と、該気体供給手段によって気体を供給されたボトルの内圧を測定する圧力測定手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の開栓試験装置。
【請求項３】
前記気体供給手段は、前記ボトルを貫通する中空のニードルを備えることを特徴とする請求項２に記載の開栓試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボトルに螺合されたキャップの閉栓強度をテストするための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、飲料用等のボトルを閉栓する構造の一つに、ねじ形状を形成したボトル口金部にキャップを装着したものがある。キャップは、ねじ形状を形成したものをねじ込んで装着されるタイプ、金属薄板をカップ状に成形したものをボトル口金部に被せてからボトルのねじ形状に沿うように変形させることにより装着されるタイプ等がある。
【０００３】
金属薄板をボトル口金部に沿って変形させるキャップの場合、開栓時に破断されるブリッジを設けておくことにより、開封確認が容易にできるピルファープルーフキャップ（以下ＰＰキャップ）とすることができる。また、キャップの上部には、キャップをボトルから取り外す前に、キャップを緩めた状態でボトル内外を連通させて通気（リーク）を発生させ、ボトル内圧を大気圧とするためのベントホールが設けられるのが一般的である。
【０００４】
特にＰＰキャップでは、ブリッジが破断せずにリークが発生してしまうと正確な開封確認ができないので、リークの発生に先だってブリッジを破断させなければならない。そこで、リーク発生とブリッジ破断のタイミングを確認するための検査装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−００４５８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、キャップで閉栓された飲料用ボトルでは、飲料を残した状態で再栓されて放置された場合など、二次発酵によってボトル内圧が異常に上昇することも考えられるので、キャップによる閉栓の強度が所定内圧に耐える大きさでなければならない。さらに、内圧が異常に上昇した状態で開栓操作を行う場合、キャップとボトルの螺合が完全に解除される前にリークが発生しないと、開栓操作により螺合が弱まったキャップがボトル内圧により押されて、ねじ形状が変形してボトルから外れてしまう虞がある。
【０００７】
そこで、ボトル内にクエン酸、重曹および水を投入して閉栓して内圧を上昇させ、内圧の上昇に対するキャップの強度を確認したり、内圧を上昇させたころで急速に開栓して、キャップが取り外される前にリークが確実に発生するかどうかを確認したりするテストが行われている。
【０００８】
しかしながら、クエン酸と重曹により二酸化炭素を発生させる方法では、ボトル内圧を任意の大きさまで上昇させることができず、ボトル内圧を一定させることができない。また、開栓操作は人の手により行われるので、キャップの回転速度や回転角を一定させることができず、一定したテストを行うことが困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたもので、ボトルに対するキャップの装着強度、ボトルの内圧に対するキャップの閉栓強度あるいは開栓途中でのキャップの閉栓強度を確実に確認することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、ねじ形状を有する口金部を備えたボトルと、このボトルの口金部に螺合したキャップとを開栓方向に相対回転させる開栓試験装置として、以下の構成を採用した。
すなわち、ボトルを保持するボトル保持部と、キャップを保持するキャップ保持部と、これらキャップ保持部およびボトル保持部の少なくともいずれか一方を他方に対して開栓方向に回転駆動させる回転駆動手段とを備え、キャップ保持部およびボトル保持部がボトルの軸線方向の相対移動自在に設けられる構成とする。そして、キャップ保持部とボトル保持部との間に、キャップ保持部およびボトル保持部間の軸線方向の相対移動を許容する軸線方向に伸縮自在な弾性部材を備えることが本発明の特徴とするところである。
【００１１】
この発明によれば、回転速度や回転角度等を一定にしてキャップとボトルとを相対回転させることができるので、複数のボトルについて安定して評価することができる。また、キャップおよびボトル間の軸線方向移動を弾性部材で許容しつつキャップの開栓動作を行うことができるので、キャップの回転に伴う両保持部間隔のリード分の変化を許容しつつ、キャップに軸線方向の負荷をほとんどかけない状態で開栓させることができる。
【００１２】
請求項２の発明に係る開栓試験装置は、請求項１の開栓試験装置において、ボトル保持部に保持されたボトル内部に気体を供給する気体供給手段と、このボトル内圧を測定する圧力測定手段とを備えることを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、圧力を測定しながらボトル内に気体を供給することができるので、任意の内圧で開栓操作を行うときの閉栓強度を試験することができる。
【００１４】
請求項３の発明に係る開栓試験装置は、請求項２の開栓試験装置において、気体供給手段は、ボトルを貫通する中空のニードルを備えることを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、ボトルを切断したり、キャップに穴を開けたりする面倒な加工の必要がなく、簡単にボトル内に気体を供給することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る開栓試験装置の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
図１に、本実施形態の開栓試験装置の要部を示す。この図において、符号１０はボトル１００を保持するボトル保持部、符号２０はキャップ１１０を保持するキャップ保持部、符号３０はキャップ保持部２０をボトル保持部１０に対して開栓方向に回転駆動させる回転駆動手段、符号４０はボトル保持部１０とキャップ保持部２０との間に備えられた弾性部材、符号５０はボトル保持部１０に保持されたボトル１００の内部に気体を供給する気体供給手段である。
【００１７】
ボトル１００は、底部１０１が閉鎖された円筒部１０２と、この円筒部１０２の上部で徐々に縮径する肩部１０３と、肩部１０３の上端に設けられ雄ねじ形状を有する頚状の口金部１０４とを有する形状である。ボトル１００の底部１０１には、内圧により底面を外方へ膨張させないためのドーム部１０１ａが設けられている。ボトル１００に装着されたキャップ１１０は、ボトル１００の口金部１０４に螺合する雌ねじ形状を有している。
【００１８】
ボトル保持部１０は、ボトル１００の上側（口金部１０４側）を支持するブラケット１１と、ボトル１００の下側（底部１０１側）を支持するボトムフランジ１２とを有している。ブラケット１１は、ボトル１００の口金部１０４を突出させる貫通孔１１ａが形成された板状部材であり、基盤（図示せず）に取り付けられている。ボトムフランジ１２は、ドーム部１０１ａを支えるドーム部１２ａと、円筒部１０２の下部側面を支持するリング部１２ｂとを備え、図示しない基盤に固定されている。そして、このボトムフランジ１２に対してブラケット１１が上下方向（ボトル１００の軸線方向）に移動自在かつ任意の位置で固定可能となっている。ブラケット１１の移動および保持は、図示しないエアシリンダにより行われる。
【００１９】
ブラケット１１の貫通孔１１ａには、ボトル１００の肩部１０３を支持するテーパ面１１ｂが設けられている。さらに、このテーパ面１１ｂには、ボトル１００に対して滑りにくく、肩部１０３の回転を防止するゴム等からなる回転止め部材（図示せず）が取り付けられている。
【００２０】
以上説明したブラケット１１とボトムフランジ１２とで構成されるボトル保持部１０によって、基盤に対してボトル１００が回転不能に固定される。つまり、基板に固定されたボトムフランジ１２にボトル１００を載置し、ブラケット１１の貫通孔１１ａに下方からボトル１００の口金部１０４を挿入して、テーパ面１１ｂをボトル１００の肩部１０３に押し付けるように、ブラケット１１を下降させることにより、ボトル１００をボトル保持部１０に対して回転しないように保持させることができる。
【００２１】
キャップ保持部２０は、エアによって爪を開閉させるいわゆるエアチャックであって、エアシリンダを収容した略円筒状のボディ２１の下部に備えた把持部２２を駆動させてキャップ１１０を把持する構造となっている。
【００２２】
このキャップ保持部２０を回転駆動させる回転駆動手段３０は、ロータリアクチュエータを備えたボディ３１と、ロータリアクチュエータによって回転駆動される回転軸３２とを備えている。回転軸３２にはキャップ保持部２０のボディ２１が固定されていて、ロータリアクチュエータの駆動により回転軸３２が回転すると、この回転軸３２と一体にキャップ保持部２０が回転するようになっている。
【００２３】
なお、このロータリアクチュエータは、人が急激に開栓する場合を想定すれば、１８０°程度回転動作可能であればよい。また、回転速度は図示しない制御装置により、任意の速度に設定可能なものとする。
【００２４】
さらに、回転駆動手段３０のボディ３１は、回転部支持部材３３によって支持されている。回転部支持部材３３は、図示しない基盤に固定された主柱Ａに対して上下移動可能に取り付けられた摺動部材Ｂとの間に、弾性部材４０を介在させて取り付けられている。つまり、回転駆動手段３０のボディ３１は、弾性部材４０を介して摺動部材Ｂに取り付けられ、この摺動部材Ｂと一体に上下方向に移動可能となっている。
【００２５】
弾性部材４０は、円筒コイルバネやエアシリンダで構成され、摺動部材Ｂに対してキャップ保持部２０および回転駆動手段３０をこれらの重量によるつりあい位置に保持するとともに、これらキャップ保持部２０および回転駆動手段３０の上下方向移動を弾性範囲内で許容している。さらに、この弾性部材４０は、キャップ保持部２０および回転駆動手段３０の急激な変位があった場合に、この変位による衝撃を摺動部材Ｂに伝えないための緩衝装置としても機能する。
【００２６】
つまり、キャップ保持部２０および回転駆動手段３０を弾性部材４０により弾性支持する開栓ユニットＣが、基盤に対して所定の上下位置に備えられる。
【００２７】
気体供給手段５０は、ボトル保持部１０に保持されたボトル１００の底面を貫通する中空のニードル５１と、このニードル５１に接続されて気体を送り込むボンベ５２とを備え、ボトル保持部１０に対して上下動可能に備えられている。
【００２８】
ニードル５１は、図示しないエアシリンダにより上昇されてボトル１００の底部１０１を貫通し、ボトル１００の内外を連通させ、ボンベ５２からボトル１００内に気体を送り込ませる。このニードル５１は、ボトル保持部１０（ボトムフランジ１２）に対して所定の位置で保持されることにより、ボトル１００の内圧が高まったときにボトル１００から抜けてしまわないようになっている。また、ボトル１００が内圧によりニードル５１から抜けないように、ニードル５１の挿通方向先端側に配置されたボトル保持部１０のブラケット１１がボトル１００の肩部１０３を押さえ、保持する構造となっている。
【００２９】
なお、本実施形態では、装置構成が容易となることから底部１０１にニードル５１を刺す構成としたが、ニードル５１を刺しても変形の生じにくい部位、たとえば容器の厚さが大きい肩部１０３にニードル５１を刺す構成としてもよい。
【００３０】
さらに、ボンベ５２には、送出する気体の圧力を測定する圧力測定手段５３が備えられており、ニードル５１からボトル１００に気体を送り込むときには、この圧力測定手段５３の測定値をボトル１００の内圧と見なすことができる。
【００３１】
ここで、以上のように構成された開栓試験装置を用いた開栓試験について説明する。この開栓試験は、所定内圧のボトル１００において、キャップ１１０を開栓方向に所定角度回転させたときに、キャップ１１０にリークが発生するかどうかをテストし、キャップ１１０の装着強度あるいはリークを発生させるためのベントホールの効果について確認するものである。
【００３２】
まず、図１に示すように、ボトル保持部１０を用いて検査対象のボトル１００を開栓試験装置に装着する。
具体的には、開栓ユニットＣを支持する摺動部材Ｂを上昇させておき、試験対象となるボトル１００を、ボトル保持部１０に保持させる。なお、ボトル１００にはキャップ１１０を確実に装着しておく。
【００３３】
つぎに、装置に装着したボトル１００のキャップ１１０を、開栓ユニットＣに把持させる。
つまり、把持部２２が弾性部材４０のつりあい位置にある状態でキャップ１１０を把持できるように、把持部２２を開放させた開栓ユニットＣを支持する摺動部材Ｂを下降させて、把持部２２の上下方向位置を調整し、把持部２２を閉じてキャップ１１０を把持させる。
このとき、弾性部材４０がつりあい位置にあるので、開栓ユニットＣは弾性部材４０の付勢力に抗すれば上下方向に変位可能となっている。
【００３４】
次いで、気体供給手段５０を用いて、ボトル１００内圧を所定圧まで上昇させる。
すなわち、ニードル５１をボトル１００の底部１０１に刺して先端をボトル１００内に連通させ、バルブ５４を開いて、圧力測定手段５３の測定圧が所定圧となるまでボトル１００内に送気したのち、バルブ５４を閉鎖する。このときのボトル１００の内圧は、ボトルが使用される環境で内圧が異常上昇した場合に想定される内圧に基づき設定される。
【００３５】
なお、この状態、すなわちボトル１００の内圧を上昇させただけでキャップ１１０が外れてしまう場合には、キャップ１１０の装着強度が不足しているといえる。
【００３６】
そして、図２に示すように、回転駆動手段３０を駆動してキャップ１１０を開栓方向に所定角度回転させ、リークが発生しているか、キャップ１１０が内圧により外れていないか等、キャップ１１０の状態を確認する。このときのキャップ１１０の回転角度および回転速度は、キャップ１１０の螺合が完全には解除されない角度で、人手により閉栓状態から急速に開栓される場合を想定し、１８０°を１秒以内、より好ましくは０．６秒以内で回転させるように設定される。
【００３７】
なお、キャップ１１０を回転させると、ねじリードに応じてキャップ１１０が上昇する。この変位により、開栓ユニットＣが上昇して弾性部材４０のバネあるいはエアシリンダが縮められ、弾性によって許容された変位分に応じた開栓ユニットＣの重量および付勢力がキャップ１１０に加えられることになる。しかしながら、ねじリードによる変位は数ｍｍから数十ｍｍ程度の小さなものであるから、これによりキャップ１１０に加えられる下方へ向かう荷重について考慮する必要はほとんどない。
【００３８】
キャップ１１０を回転させたとき、キャップ１１０が外れずにリークが発生してボトル１００の内圧が低下していれば、キャップ１１０の装着強度およびベントホールの効果は十分に得られていることになる。一方、螺合が緩められたキャップ１１０がボトル１００の内圧により外れた場合、キャップ１１０の装着強度が不足しているといえる。また、キャップ１１０は外れないがボトル１００の内圧が低下していない場合、ベントホールが機能していないのためにリークが発生していない、つまりベントホール（キャップ１１０）の形状設定などに問題があると考えられる。
【００３９】
また、キャップ１１０が内圧により押し出されて変形しボトル１００から外れた場合も、外れたキャップ１１０はキャップ保持部２０によって保持されており、キャップ１１０が外れた衝撃を弾性部材４０によって緩和させることができるので、キャップ１１０が紛失したり、装置を破損させたりする虞はない。
【００４０】
以上のように、本発明の開栓試験装置を用いて、開栓試験を容易かつ確実に行うことができる。なお、上記実施形態ではボトル１００を固定してキャップ１１０を回転させる構成としたが、相対的に開栓方向に両部材が回転されればよく、反対にキャップ１１０を固定しボトル保持部１０を回転駆動手段２０により回転駆動させてボトル１００を回転させる構成や、ボトル保持部１０およびキャップ保持部２０の双方に回転駆動手段を設けて、ボトル１００とキャップ１１０とをそれぞれ回転させる構成としてもよい。
【００４１】
さらに、たとえば内容物を充填された市販品について開栓試験を行う場合には、単にボトル１００およびキャップ１１０を保持して開栓方向に相対回転させればよいので、気体供給手段５０を備えない簡易な構成としてもよい。
【００４２】
また、本開栓試験装置を用いれば、キャップの装着強度に関する他の試験も容易に実施することができる。
たとえば、ボトル１００を装置に固定してキャップ１１０を開栓ユニットＣに把持させた後、バルブ５４を開いてボンベ５２によりボトル１００内圧を上昇させ、キャップ１１０が内圧により外れるまで圧力測定手段５３により圧力を測定すれば、キャップ１１０の装着強度を測定することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の開栓試験装置によれば、回転速度や回転角度等を一定にしてキャップとボトルとを相対回転させることができるので、複数のボトルについて安定して評価することができる。また、キャップおよびボトル間の軸線方向移動を弾性部材で許容しつつキャップの開栓動作を行うことができるので、キャップの回転に伴う両保持部間隔のリード分の変化を許容しつつ、キャップに軸線方向の負荷をほとんどかけない状態で開栓させることができる。
【００４４】
請求項２の発明に係る開栓試験装置によれば、圧力を測定しながらボトル内に気体を供給することができるので、任意の内圧で開栓操作を行うときの閉栓強度を試験することができる。また、開栓操作を行わずに、キャップが変形して外れるまで缶内圧を上昇させることもできる。いずれの場合もキャップが保持されているので、安全に試験を行うことができる。
【００４５】
請求項３の発明に係る開栓試験装置によれば、ボトルにニードルを突き刺すだけでボトル内を昇圧させることが可能となるので、ボトルを切断したり、キャップに穴を開けたりする面倒な加工の必要がなく、本装置のみで簡単に試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る開栓試験装置の要部を示す斜視図である。
【図２】図１の開栓試験装置を用いて行う開栓試験を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  ボトル保持部
２０  キャップ保持部
３０  回転駆動手段
４０  弾性部材
５０  ボンベ（気体供給手段）
５１  ニードル
５３  圧力測定手段
１００  ボトル
１０４  口金部
１１０  キャップ
【図１】
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【図２】
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