(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被開封部材を開封するために被開封部材の一部に取り付けられる取付部材と、
取付部材に連結され、取付部材を上方へ引張り可能なハンドル付きの保持部材と、
保持部材を上下方向に移動自在に保持する保持機構と、
保持部材の上方への移動に伴って上下方向に移動し、取付部材に加わる荷重を測定する力測定器と、
上下の少なくとも２ヶ所に所定距離を介して配置され、保持部材の上下方向の変位を検知する位置センサと、
位置センサの検知に基づいて、保持部材の所定距離の移動に要した時間を計測する時間計測手段と、
力測定器に加わる力の時間分布を記録する記録計とを備えていることを特徴とする開封強度手動測定器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、段ボール箱等の開封強度を測定する開封強度手動測定器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、段ボール箱は、箱の長手方向の稜線を折り目として折り曲げられる外フラップと、幅方向の稜線を折り目として折り曲げられる内フラップとを重ね合わせて封緘される。この段ボール箱の封緘は、例えば、外フラップの内面に接着剤を塗布した後に、両フラップを重ね合わせることによって行う。
【０００３】
このように、接着剤によって両フラップの接合が図られている場合には、段ボール箱の開封に、接着剤を剥がす大きな力が必要となるが、この開封に必要な力（開封強度）は、フラップに塗布する接着剤の量に大きく左右される。したがって、フラップに塗布する接着剤の量を決定する際には、接着剤の量を変化させながら段ボール箱の開封強度を測定する試験を行う必要がある。
【０００４】
従来では、この段ボール箱の開封強度の測定は、測定装置として材料の引張試験用の引張試験機を用いて行っていた。この従来の測定装置として、例えばＬＬＯＹＤ−ＬＲＸ（安田精機製作所製）やＳ−５００型（島津製作所製）が挙げられる。これら従来の測定装置を用いた段ボール箱の開封強度の測定試験では、段ボール箱の外フラップの一方に引張試験機のつかみ装置取付部を取付け、フラップを引き上げる力を所定の割合で増大させて、段ボール箱が開封した時点での測定荷重をこの段ボール箱の開封強度としていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の測定装置では、つかみ装置取付部の上昇速度（開封速度）が、ＬＬＯＹＤ−ＬＲＸ（安田精機製作所製）では１０００ｍｍ／ｍｉｎ（約１６、７ｍｍ／ｓｅｃ）であり、Ｓ−５００型（島津製作所製）では５００ｍｍ／ｍｉｎ（約８．３ｍｍ／ｓｅｃ）であるのに比べて、実際にオペレータが段ボール箱を開封する際に外フラップを引き上げる速度はきわめて速い。
【０００６】
このように、上記従来の測定装置では、実際にオペレータが段ボール箱を開封する際の開封速度を反映させた開封強度を測定することはできない。開封速度が異なれば、段ボール箱の測定開封強度が異なると考えられるので、外フラップをゆっくりと引き上げながら開封強度を測定する従来の測定装置では、段ボール箱の実際の開封強度を精度良く測定することはできなかった。
【０００７】
そこで、この発明は、実際にオペレータが開封する際の開封強度を精度良く測定できる開封強度手動測定装置を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明の開封強度手動測定器は、被開封部材を開封するために被開封部材の一部に取り付けられる取付部材と、取付部材に連結され、取付部材を上方へ引張り可能なハンドル付きの保持部材と、保持部材を上下方向に移動自在に保持する保持機構と、保持部材の上方への移動に伴って上下方向に移動し、取付部材に加わる荷重を測定する力測定器と、上下の少なくとも２ヶ所に所定距離を介して配置され、保持部材の上下方向の変位を検知する位置センサと、位置センサの検知に基づいて、保持部材の所定距離の移動に要した時間を計測する時間計測手段と、力測定器に加わる力の時間分布を記録する記録計とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
オペレータがこの開封強度手動測定器を操作する際には、取付部材を被開封部材の一部に取付けた後に、保持部材のハンドルを手でつかみ、通常の力でそのまま上方へ引き上げる。保持部材の引上げに伴って段ボール箱の開封が行われるので、オペレータによる保持部材の引上げ速度が段ボール箱の開封速度になる。したがって、オペレータが開封する際の開封速度を反映させた開封強度を測定できる結果、実際に開封する際の開封強度を精度良く測定できる。
【００１０】
また、各オペレータによって保持部材の引上げ速度が大きくばらついてしまう場合や、同じオペレータであっても各試験時によって保持部材の引上げ速度が大きくばらついてしまう場合が考えられるが、離れて上下２ヶ所に配設された位置センサと時間計測手段とによって保持部材の引上げ速度を知ることができ、得た開封強度のデータのうち、測定時の引上げ速度が所定値内（平均値より大きく外れていないもの）のものの開封強度のデータのみ測定値として採用することができる。したがって、オペレータが通常の速度でハンドルを引き上げて開封を行ったときの開封強度のみを精度良く測定することができる。
【００１１】
なお、保持部材の引上げ速度は、保持部材の上下方向の変位距離とその変位に要した時間とから手計算によって求めることもできるし、また、開封強度手動測定装置に内蔵された演算装置によって、保持部材の上下方向の変位距離とその変位に要した時間とから自動的に算出することもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態にかかる開封強度手動測定器を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態にかかる開封強度手動測定器を示す概略斜視図である。なお、本実施の形態では、本開封強度測定装置による段ボール箱の開封強度の測定について説明する。
【００１４】
本開封強度手動測定器１は、床面に配置された金属製の支柱２を有する。支柱２は鉛直状に延びるものであり、この支柱２にＬＭガイド３が上下方向に移動自在に保持されている。ＬＭガイド３からは、先端にハンドルＨを有した金属製の保持杆４が水平方向に延びている。したがって、保持杆４は、支柱２に対して上下方向に移動自在に連結されている。この保持杆４には、力測定器としてのロードセル５が配置されており、ロードセル５の上方に押え板１０が設けられている。以上の構成によって、ロードセル５は、上下方向に移動可能となっている。
本開封強度手動測定器１によって開封強度が測定される段ボール箱９１は、略矩形形状を有し、正面９３、裏面（図示せず。）、一対の側面９５，９５（図１では一方のみ図示。）、および一対のツマ面９６，９６（図１では一方のみ図示。）から構成される。正面９３は、一対の外フラップ９８，９８および一対の内フラップ（図示せず）を備えている。この段ボール箱９１は、接着剤によって封緘されている。内フラップと外フラップ９８との接合は、例えば、外フラップ９８の内面に接着剤を塗布した後に、外フラップ９８と内フラップとを重ね合わせて行う。この接着剤としては、例えばホットメルト（エスダイン８５１２ＪＸ−４（積水化学（株）製）やハイボン９８７６（日立化成（株）製））が用いられている。
【００１５】
支柱２の側方（図１で示す右側方）には、位置センサ６，６が上下に２個配置されている。また、ＬＭガイド３の側面（図１で示す右側面）の後端には、右方向へ突出する突出片７が設けられている。
【００１６】
上記ロードセル５は、荷重を測定するための装置であり、略円柱形状を有しており、受感部で荷重を測定する。このロードセル５としては、例えばＴＹＰＥ８（島津製作所製）が用いられており、約１００ｋｇｆまでの荷重に対して測定可能である。ロードセル５の受感部には鎖８が接続されており、この鎖８に、段ボール箱９１の外フラップ９８に取り付けられる取付部材９が接続されている。したがって、ロードセル５によって取付部材９を通して加わる荷重が測定され、また、ハンドルＨを引き上げると、これに伴って外フラップ９８も引き上げられる結果、段ボール箱９１は開封される。
【００１７】
このように、段ボール箱９１の外フラップ９８が保持杆４に伴って引き上げられる結果、実際にオペレータが段ボール箱９１を開封する際の開封速度を反映させた開封強度がロードセル５で測定できる。
【００１８】
位置センサ６，６は、たとえば光導電形の光センサを使用する。この位置センサ６，６は、具体的にいえば支柱２の上方に配置される第１の位置センサ６１と支柱２の下方に配置される第２の位置センサ６２である。この第１の位置センサ６１および第２の位置センサ６２は、鉛直方向に例えば１７５ｍｍの間隔を介して配置されている。
【００１９】
第１の位置センサ６１は、保持杆４を上限まで引き上げたときの突出片７の位置よりもやや下方に配置され、第２の位置センサ６２は、保持杆４を下限まで押し下げたときの突出片７の位置よりもやや上方に配置されている。この第１および第２の位置センサ６１，６２は、突出片７が各位置センサ６１，６２の前方を通過することを検知する。具体的に説明すると、第１および第２の位置センサ６１，６２は、突出片７が位置センサ６１，６２の前方を通過する瞬間に、各位置センサ６１，６２に内蔵されたスイッチがＯＮ状態からＯＦＦ状態となる。また、１８は、時間計測装置であり、第１の位置センサ６１がＯＦＦ状態となった時点から第２の位置センサ６２がＯＦＦ状態となるまでの時間を計測する。
【００２０】
このようにして、保持杆４を所定距離（第１の位置センサ６１と第２の位置センサ６２との間隔）だけ引き上げるのに要した時間を測定することができる。この結果、また、第１の位置センサ６１から第２の位置センサ６２までの所定距離と、保持杆４をその距離だけ引き上げるのに要した時間とから、保持杆４の引上げ速度を求めることができる。
【００２１】
また、支柱２の上端には、プーリ１６が回転自在に配置されている。このプーリ１６には、開封強度の測定時に、ＬＭガイド３に一端が固定されたロープが架けられ、プーリ１６を介して後方に延びるロープの後端には、錘１７（図４参照）が取り付けられ、プーリ１６を介した前側と後側との釣り合いが図られている。
【００２２】
図２は、図１に示す切断線Ａ−Ａで切断したときの断面図である。取付部材９は、２枚の金属プレート９ａ，９ｂを有している。この金属プレート９ａ，９ｂには、多数の孔１４，１４，…が形成されている。また、２枚の金属プレート９ａ，９ｂのうち上方に配置される金属プレート９ａには、上面にフック１３が取り付けられている。このフック１３に、ロードセル５から延びる前記鎖８が引っ掛けられて、取付部材９と鎖８との接続が達成される。なお、このフック１３にかける鎖８の位置を調節することにより、容易にハンドルＨを引き上げる際に鎖８に十分な張力を付与できる。
【００２３】
２枚の金属プレートは、多数の孔１４，１４，…のうちオペレータによって選ばれる２ヶ所の孔１４を貫通するボルト１１と、ボルト１１に嵌め合わされるナット１２とによって２枚の金属プレート９ａ，９ｂは外フラップ９８に取り付けられる。このように、オペレータは、多数の孔１４，１４，…の中から、取付部材９を確実に外フラップ９８に取り付けるのに適した孔１４をボルト孔として選ぶことができる。
【００２４】
取付部材９を段ボール箱９１の外フラップ９８に取り付けるときには、まず、２枚の金属プレート９ａ，９ｂのうち下方に配置される金属プレート９ｂを外フラップ９８，９８同士の隙間から平行に差し込む。金属プレート９ｂの厚みが例えば４ｍｍと薄いので、オペレータは、一方の外フラップ９８の中央部分を軽く押すと生ずる隙間から、容易に金属プレート９ｂを段ボール箱９１の内方へ差し込むことができる。その後、２枚の金属プレート９ａ，９ｂで外フラップ９８を挟んだ状態で、ゆるめておいたナット１２を締めてボルト１１およびナット１２により接合する。
【００２５】
図３は、ＬＭガイドを支柱に取り付ける様子を示す概略図である。支柱２の断面とＬＭガイド３とは、互いに凹凸の関係となって係合している。この支柱２とＬＭガイド３との取付構造によって、ＬＭガイド３の支柱２からの抜け止めがなされた状態で、ＬＭガイド３は支柱２に対して上下方向へ移動自在とされている。また、支柱２の断面とＬＭガイド３とが凹凸の関係となって係合しているので、保持杆４がぐらつくことがない結果、保持杆４を水平に保つことができ、かつ、上下に容易に平行移動させることができる。
【００２６】
図４は、開封強度手動測定器の模式的側面図である。前述のように、段ボール箱９１の開封強度の測定時には、ＬＭガイド３に一端が固定されたロープがプーリ１６に架けられ、プーリ１６を介して後方に渡ったロープの後端には、錘１７が取り付けられる。この錘１７は、ＬＭガイド３、保持杆４、ロードセル５、ハンドルＨおよび押え板１０の総重量と同じ重量となるように調節されており、プーリ１６を介した前側と後側との釣り合いをとっている。したがって、段ボール箱９１の開封強度の測定時には、ロードセル５の受感部は、外フラップ９８に塗布した接着剤を引き剥がすのに要した力のみを測定することができる。
【００２７】
オペレータがこの開封強度手動測定器１を操作して、段ボール箱９１の開封強度２を測定する際には、取付部材９を段ボール箱９１の外フラップ９８に取り付けた後に、ハンドルを手でつかみ、通常の力でそのまま上方へ引き上げる。その結果、段ボール箱９１は開封され、ロードセル５に加わった荷重の時間変化は、レコーダ１９によってチャート紙２０に記録される。このレコーダ１９として、例えばＴＹＰＥ  ＸＭ−２（島津製作所製）が用いられている。また、保持杆４を引き上げるのにかかった時間（突出片７の第１の位置センサ６１から第２の位置センサ６２までの移動時間）が時間表示窓２１に表示される。第１の位置センサ６１と第２の位置センサ６２との間隔は、前述のように１７５ｍｍに設定してあるので、オペレータは、演算によって保持杆４の引上げ速度を求めることができる。
【００２８】
このように、保持杆４を手でつかんだ状態で、上方へ引き上げるので、オペレータが開封する際の開封速度を反映させた開封強度を測定できる。
【００２９】
また、保持杆４の引上げ速度が大きくばらついてしまった場合の開封強度のデータまで測定値として採用するのは不適当であるが、離れた上下２ヶ所に設けられた位置センサ６および時間計測装置１８によって得た保持杆４の引上げ速度に基づいて、測定時の引上げ速度が所定値内のものの開封強度のデータのみ測定値として採用することができる。本実施の形態では、保持杆４の引上げ時間が０．８５ｓｅｃ〜１．３５ｓｅｃの範囲となるデータのみを外フラップ９８に塗布する接着剤の量を決定する際の段ボール箱の開封強度を測定する試験のデータとして採用した。このときの保持杆４の引上げ速度は、１２６．９ｍｍ／ｓｅｃ〜２０５．９ｍｍ／ｓｅｃである。
【００３０】
なお、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明にかかる開封強度手動測定器は、段ボール箱の開封強度のみを測定するものではなく、その他の箱状のものの開封強度を測定するものであってもよい。その他、本発明の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる開封強度手動測定器を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す切断線Ａ−Ａで切断したときの断面図である。
【図３】ＬＭガイドを支柱に取り付ける様子を示す概略図である。
【図４】開封強度手動測定器の模式的側面図である。
【符号の説明】
１  開封強度手動測定器
２  支柱
３  ＬＭガイド
４  保持杆
５  ロードセル
６  位置センサ
７  突出片
８      鎖
９  取付部材
９ａ，９ｂ  金属プレート
１０  押え板
１１  ボルト
１２  ナット
１３  フック
１４  孔
１６  プーリ
１７  錘
１８  時間計測装置
１９  レコーダ
２０  チャート紙
２１  時間表示窓
６１  第１位置センサ
６２  第２位置センサ
９１  段ボール箱
９８  外フラップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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