JP2748352B2 - 円筒形容器の3次元測定装置 - Google Patents
円筒形容器の3次元測定装置Info
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B5/02—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は円筒形容器のような物体
の側壁を調べる方法とその装置に関するものである。更
に詳しく言えば、本発明は、非接触型光学測定と接触型
機械測定とを用いて飲料缶の側壁全体と側壁の厚さの情
報を、直径、傾き、長円状の歪み及び四角形状の歪みの
情報と共に得るための飲料缶の測定装置に関するもので
ある。
の側壁を調べる方法とその装置に関するものである。更
に詳しく言えば、本発明は、非接触型光学測定と接触型
機械測定とを用いて飲料缶の側壁全体と側壁の厚さの情
報を、直径、傾き、長円状の歪み及び四角形状の歪みの
情報と共に得るための飲料缶の測定装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム飲料缶のような容器の表面
と厚さを表示し、その欠陥を検出するために製造現場で
使うことが出来る測定装置に対する需要は多い。クラー
ク達による米国の開封特許状4,629,319は、自
動車のフードやフェンダー、冷蔵庫や家具などに使われ
るプラスチック板や鉄板のへこみ、折り目、大小の斑点
のような欠陥を電気光学的に検出するものである。クラ
ークは測定する表面に光を当てている。その表面で反射
された光は逆方向に反射させる部品の上に当たり元の表
面に戻ってそこでもう一度反射される。その後この反射
光は像を結び欠陥の性質に関する情報を伝える。プライ
ヤー達に出された米国の開封特許状4,326,808
は、細長い物体の外側表面上の欠陥を測定する装置を示
しており、そこでは被検査物体が円錐形の鏡面に開けら
れた穴を通過する。鏡面に向かって当てられた光が被検
査物体で反射され、像を結び、欠陥の特性を決めるため
に解析される。
と厚さを表示し、その欠陥を検出するために製造現場で
使うことが出来る測定装置に対する需要は多い。クラー
ク達による米国の開封特許状4,629,319は、自
動車のフードやフェンダー、冷蔵庫や家具などに使われ
るプラスチック板や鉄板のへこみ、折り目、大小の斑点
のような欠陥を電気光学的に検出するものである。クラ
ークは測定する表面に光を当てている。その表面で反射
された光は逆方向に反射させる部品の上に当たり元の表
面に戻ってそこでもう一度反射される。その後この反射
光は像を結び欠陥の性質に関する情報を伝える。プライ
ヤー達に出された米国の開封特許状4,326,808
は、細長い物体の外側表面上の欠陥を測定する装置を示
しており、そこでは被検査物体が円錐形の鏡面に開けら
れた穴を通過する。鏡面に向かって当てられた光が被検
査物体で反射され、像を結び、欠陥の特性を決めるため
に解析される。
【0003】アドメイチスに出された米国の開封特許状
は、動いている物体の表面を連続的に調べ欠陥を検出す
る装置を示している。物体の表面はいくつかの決められ
た波長の方向性のある光及び/或いは散乱光で照らされ
る。動いていた表面は一瞬静止し、物体の幅全部を観測
するために並べられた多数のセンサが欠陥の存在を検出
する。欠陥の電子工学的像は欠陥で反射された光の強度
の変化を表すグレイ単位のレベルの情報を含んでいる。
従って欠陥のない像と比較してもし差があれば、物体の
動きを止めて解析が行われる。ミキハラ達に出された米
国の開封特許状4,410,278は、円筒形の物体の
外周表面を検査する装置を示している。この装置ではス
リット状の光が円筒形の物体の表面に当てられる。その
反射光が光検出器で検出され、平均のレベルより高いか
低いかというしきい値で量子化される。欠け目、亀裂、
窪みの3種類の表面の欠陥が別々に検出され確認されて
いる。
は、動いている物体の表面を連続的に調べ欠陥を検出す
る装置を示している。物体の表面はいくつかの決められ
た波長の方向性のある光及び/或いは散乱光で照らされ
る。動いていた表面は一瞬静止し、物体の幅全部を観測
するために並べられた多数のセンサが欠陥の存在を検出
する。欠陥の電子工学的像は欠陥で反射された光の強度
の変化を表すグレイ単位のレベルの情報を含んでいる。
従って欠陥のない像と比較してもし差があれば、物体の
動きを止めて解析が行われる。ミキハラ達に出された米
国の開封特許状4,410,278は、円筒形の物体の
外周表面を検査する装置を示している。この装置ではス
リット状の光が円筒形の物体の表面に当てられる。その
反射光が光検出器で検出され、平均のレベルより高いか
低いかというしきい値で量子化される。欠け目、亀裂、
窪みの3種類の表面の欠陥が別々に検出され確認されて
いる。
【0004】ナカガワ達に出された開封特許状4,22
6,539もまた円筒形の物体の表面の検査装置を示し
ている。この装置では円筒形の物体は一定の速度でその
軸を中心にして回転している。物体の表面に光が当てら
れ、光学検出器が細い幅の基線内の表面の状態を表す反
射光を検出する。この基線は円筒形の物体の軸と平行で
ある。物体を回転させ、検査を繰り返して円筒の全表面
が走査される。ナカガワ達に出された開封特許状4,1
62,126は、カメラ装置について示しており、この
装置は物体の表面からの散乱された反射光を感知し、そ
れを解析する。その際にしきい値を用いることにより、
破れた穴、窪み或いは亀裂などの表面の欠陥の型が区別
できる。上に述べた表面の表示と測定のための従来の代
表的な方法は全て本発明と同様非接触型の装置を使って
いる。そしてこれらの方法は表面からの反射光を解析し
ており、凸型表面の評価に適している。本発明では反射
光の解析はせず、容器が回転する際の影の縁を調べる。
6,539もまた円筒形の物体の表面の検査装置を示し
ている。この装置では円筒形の物体は一定の速度でその
軸を中心にして回転している。物体の表面に光が当てら
れ、光学検出器が細い幅の基線内の表面の状態を表す反
射光を検出する。この基線は円筒形の物体の軸と平行で
ある。物体を回転させ、検査を繰り返して円筒の全表面
が走査される。ナカガワ達に出された開封特許状4,1
62,126は、カメラ装置について示しており、この
装置は物体の表面からの散乱された反射光を感知し、そ
れを解析する。その際にしきい値を用いることにより、
破れた穴、窪み或いは亀裂などの表面の欠陥の型が区別
できる。上に述べた表面の表示と測定のための従来の代
表的な方法は全て本発明と同様非接触型の装置を使って
いる。そしてこれらの方法は表面からの反射光を解析し
ており、凸型表面の評価に適している。本発明では反射
光の解析はせず、容器が回転する際の影の縁を調べる。
【0005】以下に述べる従来の技術は、被検査物体の
影を解析する検査方法とっている。プライヤーに出され
た開封特許状4,576,482は、個々の製造工程に
ある製品の正確な寸法を測定するための装置を示してい
る。この装置は非接触型の装置で、平行なまたは半平行
な光を出す光源が製品の少なくとも一つの縁を平行光線
で照らし、レンズで照らされた縁の像を作るようにした
ものである。この像はその縁の領域についての平均的な
影を作る。フォトダイオードのような光感知素子の行列
を置けば、その上に当たる光に反応して電気信号が得ら
れる。フォトダイオード行列で得られた縁の像を解析す
れば、長さ、四角形状の歪み、歪等の寸法を測定ができ
る。ヘムズレイに対する1972年の特許(米国、開封
特許状番号3,666,885)は、ストロボを使って
物体に短い光のパルスを当て、カメラに物体の影の像を
作るものである。このカメラは一本の光線の走査用に改
造され、影の像を表す一本の波形を作る。このヘムズレ
イの方法は高温の物体にも低温の物体にも適用できる。
ヘムズレイの方法は基準となる物体を使って初期の測定
値を決め、被検査物体をその測定値と比較し、波形に差
があればそれを記録する。
影を解析する検査方法とっている。プライヤーに出され
た開封特許状4,576,482は、個々の製造工程に
ある製品の正確な寸法を測定するための装置を示してい
る。この装置は非接触型の装置で、平行なまたは半平行
な光を出す光源が製品の少なくとも一つの縁を平行光線
で照らし、レンズで照らされた縁の像を作るようにした
ものである。この像はその縁の領域についての平均的な
影を作る。フォトダイオードのような光感知素子の行列
を置けば、その上に当たる光に反応して電気信号が得ら
れる。フォトダイオード行列で得られた縁の像を解析す
れば、長さ、四角形状の歪み、歪等の寸法を測定ができ
る。ヘムズレイに対する1972年の特許(米国、開封
特許状番号3,666,885)は、ストロボを使って
物体に短い光のパルスを当て、カメラに物体の影の像を
作るものである。このカメラは一本の光線の走査用に改
造され、影の像を表す一本の波形を作る。このヘムズレ
イの方法は高温の物体にも低温の物体にも適用できる。
ヘムズレイの方法は基準となる物体を使って初期の測定
値を決め、被検査物体をその測定値と比較し、波形に差
があればそれを記録する。
【0006】フォーブスに対する1984年の特許(米
国、開封特許状番号4,465,937)は走査用のヘ
ッドに取り付けられた光源を使用している。このヘッド
は物体の周りを回転し、物体の長さ方向に沿って進むこ
とが出来るので、物体の全外周表面に関するデータを得
ることができる。フォーブスは被走査物体の幅より広い
幅を持つ光線を使っているので、光源がこの物体の周り
を回るとき、影の縁のずれが光りセンサで感知され測定
される。ダウトに対する1984年の特許(米国、開封
特許状番号4,476,533)は、熱いガラス製品を
製造過程で測定するための非接触型光学測定器に関する
ものである。この装置は高さ、幅、首の直径、及びガラ
ス製品の高さの変化について明確な測定を行う。予め決
められた測定値の範囲外にでるものは排除される。ME
TOPのコンピュータ処理を組み込んだ前端と後端の台
座は、2部品からなる缶の側壁の厚さの測定に利用でき
る。METOPの装置は、メトップ社(私書箱836、
Sー20180 マルモ スウェーデン)で製造されて
いる。METOPの装置は缶を手で扱わねばならないの
で自動測定には適していない。手で扱う時にオペレータ
が缶或いはその一部をを変形させることも有り得る。さ
らに、一度測定が行われてその缶が取り除かれると、同
じ位置での反復測定は極端に困難になる。
国、開封特許状番号4,465,937)は走査用のヘ
ッドに取り付けられた光源を使用している。このヘッド
は物体の周りを回転し、物体の長さ方向に沿って進むこ
とが出来るので、物体の全外周表面に関するデータを得
ることができる。フォーブスは被走査物体の幅より広い
幅を持つ光線を使っているので、光源がこの物体の周り
を回るとき、影の縁のずれが光りセンサで感知され測定
される。ダウトに対する1984年の特許(米国、開封
特許状番号4,476,533)は、熱いガラス製品を
製造過程で測定するための非接触型光学測定器に関する
ものである。この装置は高さ、幅、首の直径、及びガラ
ス製品の高さの変化について明確な測定を行う。予め決
められた測定値の範囲外にでるものは排除される。ME
TOPのコンピュータ処理を組み込んだ前端と後端の台
座は、2部品からなる缶の側壁の厚さの測定に利用でき
る。METOPの装置は、メトップ社(私書箱836、
Sー20180 マルモ スウェーデン)で製造されて
いる。METOPの装置は缶を手で扱わねばならないの
で自動測定には適していない。手で扱う時にオペレータ
が缶或いはその一部をを変形させることも有り得る。さ
らに、一度測定が行われてその缶が取り除かれると、同
じ位置での反復測定は極端に困難になる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】工業においては、缶が
設計明細書どおりにできているかを確かめるため、種々
の製造及び輸送過程の缶に及ぼす影響についての理解に
役立てるため、容器の材料の性質を分析するため、そし
て/或いは製造過程で生ずる缶の外形の変化を追跡する
ため、円筒形容器の表面を3次元で表示する必要があ
る。例えば、アルミニウム缶はその円筒形の全側壁の外
側が凸形表面であり、厚さは0.003インチ程度であ
る。従来の表面評価法では接触型測定法を用いて未充填
の飲料缶を正確に測定することが出来たが、この測定法
は基本的に不連続な測定法であり、しかも繰り返し測定
することは困難である。従って、製造や運搬過程に対す
る情報を得るために、アルミニウム飲料缶の側壁を評価
したり、繰り返し可能な測定法を得る必要がある。この
様な情報は、缶の製造過程に関する理解、評価、及び調
整に対して有益に還元する事ができる。
設計明細書どおりにできているかを確かめるため、種々
の製造及び輸送過程の缶に及ぼす影響についての理解に
役立てるため、容器の材料の性質を分析するため、そし
て/或いは製造過程で生ずる缶の外形の変化を追跡する
ため、円筒形容器の表面を3次元で表示する必要があ
る。例えば、アルミニウム缶はその円筒形の全側壁の外
側が凸形表面であり、厚さは0.003インチ程度であ
る。従来の表面評価法では接触型測定法を用いて未充填
の飲料缶を正確に測定することが出来たが、この測定法
は基本的に不連続な測定法であり、しかも繰り返し測定
することは困難である。従って、製造や運搬過程に対す
る情報を得るために、アルミニウム飲料缶の側壁を評価
したり、繰り返し可能な測定法を得る必要がある。この
様な情報は、缶の製造過程に関する理解、評価、及び調
整に対して有益に還元する事ができる。
【0008】本発明は一般的にはアルミニウム飲料缶の
側壁の表示と厚さの測定に関するものであるが、容器や
加工中の素材やその他の物体の凸形の表面或いは部分は
どのようなものでも本発明の趣旨に従って同様に評価で
きる。米国の特許4,872,757と4,863,2
75は共に本発明と同じ受託者を持つものであるが、そ
こでは光学的凸表面表示装置とその方法が示されてい
る。本発明は米国の特許4,863,275の光学表示
装置に改良を加えたものである。’275と’757の
特許の趣旨は、雑音を減らし光学路の解像度を上げ、さ
らに容器の周に沿っての厚さの表示を得るため容器の内
外両表面に接触する機械的接触型測定装置を別に付加す
るという改良を加えることが出来る。接触型測定装置は
測定する際に容器の側面にたわみや変形を生じないよう
に設計されている。従って’275や’757の解像度
を上げ、雑音を減らす必要がある。さらに機械的測定装
置からの側壁の厚さに関する別の入力データを用意し、
容器の全表面の表示に厚さを組み込んだ次元を作り、容
器全体の地形的表示を可能にする必要がある。
側壁の表示と厚さの測定に関するものであるが、容器や
加工中の素材やその他の物体の凸形の表面或いは部分は
どのようなものでも本発明の趣旨に従って同様に評価で
きる。米国の特許4,872,757と4,863,2
75は共に本発明と同じ受託者を持つものであるが、そ
こでは光学的凸表面表示装置とその方法が示されてい
る。本発明は米国の特許4,863,275の光学表示
装置に改良を加えたものである。’275と’757の
特許の趣旨は、雑音を減らし光学路の解像度を上げ、さ
らに容器の周に沿っての厚さの表示を得るため容器の内
外両表面に接触する機械的接触型測定装置を別に付加す
るという改良を加えることが出来る。接触型測定装置は
測定する際に容器の側面にたわみや変形を生じないよう
に設計されている。従って’275や’757の解像度
を上げ、雑音を減らす必要がある。さらに機械的測定装
置からの側壁の厚さに関する別の入力データを用意し、
容器の全表面の表示に厚さを組み込んだ次元を作り、容
器全体の地形的表示を可能にする必要がある。
【0009】さらには、容器に関して種々の高さでの円
周上の側壁の厚さ、ドームの高さ、全体の高さ、傾き、
長円状の歪み、四角形状の歪み、及び表面の様子を自動
的に多数回精密測定する必要がある。その上、光学装置
と接触型装置を組み合わせた表示装置を作り、簡単に校
正でき、新しい容器の測定の度ごとに自動ゼロ点調整が
出来るようにする必要がある。さらに、パーソナル・コ
ンピュータのような簡単なコンピュータを使って全体を
一つにまとめた表示装置を作り、このコンピュータが二
つの独立した接触型と非接触型の測定データを相互に関
連づけて、容器の物理的特性を含む出力を作る必要があ
る。トランスジューサを用いて厚さを機械的に測定する
際に、容器の側壁の表面を変形することなく測定を行う
必要がある。最後に、この測定装置は研究室での測定に
対して十分精密であるだけでなく、製造現場でも精密な
容器の測定が行えるよう十分に頑丈で信頼のおけるもの
でなければならない。
周上の側壁の厚さ、ドームの高さ、全体の高さ、傾き、
長円状の歪み、四角形状の歪み、及び表面の様子を自動
的に多数回精密測定する必要がある。その上、光学装置
と接触型装置を組み合わせた表示装置を作り、簡単に校
正でき、新しい容器の測定の度ごとに自動ゼロ点調整が
出来るようにする必要がある。さらに、パーソナル・コ
ンピュータのような簡単なコンピュータを使って全体を
一つにまとめた表示装置を作り、このコンピュータが二
つの独立した接触型と非接触型の測定データを相互に関
連づけて、容器の物理的特性を含む出力を作る必要があ
る。トランスジューサを用いて厚さを機械的に測定する
際に、容器の側壁の表面を変形することなく測定を行う
必要がある。最後に、この測定装置は研究室での測定に
対して十分精密であるだけでなく、製造現場でも精密な
容器の測定が行えるよう十分に頑丈で信頼のおけるもの
でなければならない。
【0010】
【課題を解決するための手段】以上で述べた従来の方法
には、工場で使用するように設計され、非接触型の装置
から得られたデータと接触型の装置から得られたデータ
を使って、これらの独立に得られたデータを相互に関連
させ、総合的な側壁の情報を与えるように一つにまとめ
られた表示装置はない。本発明で取り出される側壁の情
報は容器の側壁の立体モデル、容器の直径、傾き、長円
形と四角形状の歪み、そして/あるいは高さの情報を含
んでいる。飲料缶の場合にはドームの高さも得られる。
従って本発明は従来の方法より大きく改良されている。
には、工場で使用するように設計され、非接触型の装置
から得られたデータと接触型の装置から得られたデータ
を使って、これらの独立に得られたデータを相互に関連
させ、総合的な側壁の情報を与えるように一つにまとめ
られた表示装置はない。本発明で取り出される側壁の情
報は容器の側壁の立体モデル、容器の直径、傾き、長円
形と四角形状の歪み、そして/あるいは高さの情報を含
んでいる。飲料缶の場合にはドームの高さも得られる。
従って本発明は従来の方法より大きく改良されている。
【0011】本発明では容器を回転するマンドレルの上
に置き、このマンドレルが上下の定位置に動いて接触型
と非接触型の両方の測定が行われる。下の位置では容器
は非接触型測定装置の一連の光の中にあり、そこで第一
の設定時間内に容器の縁について多数の測定が行われ、
容器の側壁の表面像がつくられる。本発明は影の縁に基
づいて各ピクセルからの信号に直接デジタル化するデジ
タルカメラを使うことにより表面の像の情報に改良を加
えている。本発明では特に容器の像の縁を見つけるため
に使われるサブピクセル補間アルゴリズムの精度を改良
した。次にマンドレルを第二の設定時間の間だけ第二の
接触型測定用の位置に上げる。複数のセンサ機構が設定
に従って空気式の駆動操作により容器の側壁に接触す
る。それから容器を回転させ、各センサが異なった高さ
での側壁の厚さの値を多数個得るため予め設定された回
数の測定を行う。側壁の厚さの測定は各センサ機構にユ
ニークな平衡型二重旋回鋏を取り付けて行う。平衡型二
重旋回鋏機構は容器の半径方向の長さの変化に対応する
ため、自由に回転できるよう旋回の働きを生かして取り
付けられたものである。第二の旋回と同心の第一の旋回
によって鋏の腕は容器の側壁に対して開いたり閉じたり
できる。平衡型二重旋回鋏機構は周囲の温度変化による
誤差を最小にするために設計されたものである。本発明
は各容器の側壁の測定の前にユニークな自動校正を行っ
ている。
に置き、このマンドレルが上下の定位置に動いて接触型
と非接触型の両方の測定が行われる。下の位置では容器
は非接触型測定装置の一連の光の中にあり、そこで第一
の設定時間内に容器の縁について多数の測定が行われ、
容器の側壁の表面像がつくられる。本発明は影の縁に基
づいて各ピクセルからの信号に直接デジタル化するデジ
タルカメラを使うことにより表面の像の情報に改良を加
えている。本発明では特に容器の像の縁を見つけるため
に使われるサブピクセル補間アルゴリズムの精度を改良
した。次にマンドレルを第二の設定時間の間だけ第二の
接触型測定用の位置に上げる。複数のセンサ機構が設定
に従って空気式の駆動操作により容器の側壁に接触す
る。それから容器を回転させ、各センサが異なった高さ
での側壁の厚さの値を多数個得るため予め設定された回
数の測定を行う。側壁の厚さの測定は各センサ機構にユ
ニークな平衡型二重旋回鋏を取り付けて行う。平衡型二
重旋回鋏機構は容器の半径方向の長さの変化に対応する
ため、自由に回転できるよう旋回の働きを生かして取り
付けられたものである。第二の旋回と同心の第一の旋回
によって鋏の腕は容器の側壁に対して開いたり閉じたり
できる。平衡型二重旋回鋏機構は周囲の温度変化による
誤差を最小にするために設計されたものである。本発明
は各容器の側壁の測定の前にユニークな自動校正を行っ
ている。
【0012】
【概要】容器の側壁の立体モデルを作るための工場での
使用を目的とした装置。マンドレルが容器を第一と第二
の指定位置に保つ。第一の指定時間内の第一の位置では
非接触型の測定装置がデジタルカメラを使ってデジタル
な情報に変え、その情報から影の縁の検出を基にして容
器の側壁の三次元表示を作る。第二の指定時間内の第二
の位置では、接触型測定装置により情報を得て、それか
ら容器の側壁の厚さを表す三次元の地図を作る。コンピ
ュータが接触型と非接触型の測定装置から情報を集め、
側壁の表面表示と側壁の厚さとから容器の側壁の総合的
立体モデルを作る。コンピュータはさらに容器の傾き、
長円形状および四角形状の歪みについての情報も与え
る。
使用を目的とした装置。マンドレルが容器を第一と第二
の指定位置に保つ。第一の指定時間内の第一の位置では
非接触型の測定装置がデジタルカメラを使ってデジタル
な情報に変え、その情報から影の縁の検出を基にして容
器の側壁の三次元表示を作る。第二の指定時間内の第二
の位置では、接触型測定装置により情報を得て、それか
ら容器の側壁の厚さを表す三次元の地図を作る。コンピ
ュータが接触型と非接触型の測定装置から情報を集め、
側壁の表面表示と側壁の厚さとから容器の側壁の総合的
立体モデルを作る。コンピュータはさらに容器の傾き、
長円形状および四角形状の歪みについての情報も与え
る。
【0013】容器の側壁の厚さを測定するために使うユ
ニークな平衡型二重旋回鋏機構は内側と外側の腕のある
鋏を使う。内側と外側の各腕の最下端近くにある接触子
は、容器の側壁を挟んで相対する位置に側壁に垂直に向
かう。内側と外側の腕の最上端近くにトランスジューサ
があり、容器の側壁の厚さに比例する接触子間の距離を
感知する。二重旋回機構は二種類の旋回動作を行う。第
一の旋回動作は、第一と第二の腕が中央のピボットの周
りに互いに対して動くようにし、その結果接触子が指定
通りに側壁に向かって開いたり閉じたりする。第二の旋
回動作は、第一と第二の腕が中央のピボットの周りで共
に動けるようにし、側壁の位置が容器の径の変化のため
に変わったとき側壁の位置に追随できるようにする。
ニークな平衡型二重旋回鋏機構は内側と外側の腕のある
鋏を使う。内側と外側の各腕の最下端近くにある接触子
は、容器の側壁を挟んで相対する位置に側壁に垂直に向
かう。内側と外側の腕の最上端近くにトランスジューサ
があり、容器の側壁の厚さに比例する接触子間の距離を
感知する。二重旋回機構は二種類の旋回動作を行う。第
一の旋回動作は、第一と第二の腕が中央のピボットの周
りに互いに対して動くようにし、その結果接触子が指定
通りに側壁に向かって開いたり閉じたりする。第二の旋
回動作は、第一と第二の腕が中央のピボットの周りで共
に動けるようにし、側壁の位置が容器の径の変化のため
に変わったとき側壁の位置に追随できるようにする。
【0014】
1.一般的考察 本発明の表示装置10の一般的配置を図1に示す。本発
明10は飲料缶のような容器40の側壁の厚さを測定す
る接触型測定装置20と容器40の側壁の外側表面を表
示する非接触型測定装置30とからなっている。接触型
装置20の測定値と非接触型装置30のデジタル信号の
形での測定値は母線52を通してコンピュータ50に送
られ、そこで測定値は互いに関連づけられ容器40の側
壁の立体モデルが作られる。以下の説明では”缶”と言
う用語を使うが、これは飲料缶だけでなく円筒形の容器
或いは物体で本発明を適用できるものは全て含むものと
する。缶40をごく普通のマンドレル60の上に置く。
このマンドレル60は矢印62の方向で上向きには位置
Bまで、下向きには位置Aまで動くことが出来、各場所
で少なくとも1回は矢印64の方向に缶を回転させる。
マンドレル60が下がっている第一の設定時間中は、缶
は位置Aにあり、非接触型測定装置30が光学的に表面
の表示を作る。マンドレル60が上がっている第二の設
定時間中は、缶は位置Bにあり接触型測定装置20が接
触により測定値を出す。制御装置120はマンドレルを
望みの位置AまたはBに動かし、それからステッパー1
10の制御の下にマンドレルを回転させる。
明10は飲料缶のような容器40の側壁の厚さを測定す
る接触型測定装置20と容器40の側壁の外側表面を表
示する非接触型測定装置30とからなっている。接触型
装置20の測定値と非接触型装置30のデジタル信号の
形での測定値は母線52を通してコンピュータ50に送
られ、そこで測定値は互いに関連づけられ容器40の側
壁の立体モデルが作られる。以下の説明では”缶”と言
う用語を使うが、これは飲料缶だけでなく円筒形の容器
或いは物体で本発明を適用できるものは全て含むものと
する。缶40をごく普通のマンドレル60の上に置く。
このマンドレル60は矢印62の方向で上向きには位置
Bまで、下向きには位置Aまで動くことが出来、各場所
で少なくとも1回は矢印64の方向に缶を回転させる。
マンドレル60が下がっている第一の設定時間中は、缶
は位置Aにあり、非接触型測定装置30が光学的に表面
の表示を作る。マンドレル60が上がっている第二の設
定時間中は、缶は位置Bにあり接触型測定装置20が接
触により測定値を出す。制御装置120はマンドレルを
望みの位置AまたはBに動かし、それからステッパー1
10の制御の下にマンドレルを回転させる。
【0015】非接触型測定装置30の光学部品は普通の
ものでよく、米国の特許4,863,275に示された
型のものでも良い。しかし本発明は’275の特許の趣
旨より改良されている。本質的に違うところは、缶が位
置Aにあるときカメラ32が缶40の縁の影を受像し、
影の縁に対応するデジタル化したピクセルの情報を線3
4を通してビデオ装置36へ送ることである。この影は
非接触型測定装置30の一部である光源33で発せられ
た光によって作られる。ビデオ装置36は影の縁に関す
るデジタル化した情報を母線53を通してコンピュータ
50に送り、そこで処理する。コンピュータ50はIB
M386ATシリーズのようなパーソナル・コンピュー
タである。缶40の影の縁を作るために使われる光源3
3は、光を焦点に集めるために必要な光学装置と共に一
般的に図1に示されているが、詳しいことは米国の特許
4,863,275によってよく知られているものであ
る。本発明はデジタル・カメラ32を使っているが、こ
のカメラは’275の特許のものより解像度が高く、雑
音は大きく低減している(即ちピクセルの位置のゆらぎ
が少ない)。本発明はデジタル出力を出すCCDカメラ
を使っているが、これは例えばコーフ社(5755 カ
ーニー・ビラ通り、私書箱85623、サンディエゴ、
カリフォルニア 92138)のモデル4110のよう
なものでよい。
ものでよく、米国の特許4,863,275に示された
型のものでも良い。しかし本発明は’275の特許の趣
旨より改良されている。本質的に違うところは、缶が位
置Aにあるときカメラ32が缶40の縁の影を受像し、
影の縁に対応するデジタル化したピクセルの情報を線3
4を通してビデオ装置36へ送ることである。この影は
非接触型測定装置30の一部である光源33で発せられ
た光によって作られる。ビデオ装置36は影の縁に関す
るデジタル化した情報を母線53を通してコンピュータ
50に送り、そこで処理する。コンピュータ50はIB
M386ATシリーズのようなパーソナル・コンピュー
タである。缶40の影の縁を作るために使われる光源3
3は、光を焦点に集めるために必要な光学装置と共に一
般的に図1に示されているが、詳しいことは米国の特許
4,863,275によってよく知られているものであ
る。本発明はデジタル・カメラ32を使っているが、こ
のカメラは’275の特許のものより解像度が高く、雑
音は大きく低減している(即ちピクセルの位置のゆらぎ
が少ない)。本発明はデジタル出力を出すCCDカメラ
を使っているが、これは例えばコーフ社(5755 カ
ーニー・ビラ通り、私書箱85623、サンディエゴ、
カリフォルニア 92138)のモデル4110のよう
なものでよい。
【0016】非接触型測定装置30から母線52通って
送られるデジタル・データを基にして、表面を表示する
3次元の地図12に必要な情報が作られる。ここで第一
の次元Eは缶40の側壁上で鉛直方向の予め設定された
個数の測定位置からなる。第二の次元Cは容器の円周に
等間隔に配置された予め設定された個数の測定位置から
なる。第三の次元Rは側壁の半径である。従って、缶4
0の側壁の全表面領域の3次元の地図12は第一の設定
時間中で缶が位置Aにあって完全に1回転したときに母
線52を通ってコンピュータ50に送られたデジタル・
データから作ることができる。このデータは缶40の外
側表面を表示する3次元の地図12を作り、本実施例で
は: E=440個所の鉛直方向の位置 C=128個所の円周上の位置 R=外側表面の半径 である。本実施例では、各缶のRについて56,320
(=440×128)個の異なる位置で測定値を求め、
母線52を通してコンピュータ50にその測定値を送っ
た。測定値の個数については適当なものであれば何でも
よく、本発明は上記の値で制限されることはない。
送られるデジタル・データを基にして、表面を表示する
3次元の地図12に必要な情報が作られる。ここで第一
の次元Eは缶40の側壁上で鉛直方向の予め設定された
個数の測定位置からなる。第二の次元Cは容器の円周に
等間隔に配置された予め設定された個数の測定位置から
なる。第三の次元Rは側壁の半径である。従って、缶4
0の側壁の全表面領域の3次元の地図12は第一の設定
時間中で缶が位置Aにあって完全に1回転したときに母
線52を通ってコンピュータ50に送られたデジタル・
データから作ることができる。このデータは缶40の外
側表面を表示する3次元の地図12を作り、本実施例で
は: E=440個所の鉛直方向の位置 C=128個所の円周上の位置 R=外側表面の半径 である。本実施例では、各缶のRについて56,320
(=440×128)個の異なる位置で測定値を求め、
母線52を通してコンピュータ50にその測定値を送っ
た。測定値の個数については適当なものであれば何でも
よく、本発明は上記の値で制限されることはない。
【0017】本発明の接触型測定装置20には、多数の
LVDT(線形可変微分変換器)80がある。各LVD
T80は機械的接触型装置84と相互に作用し、缶40
の側壁上の種々の位置に機械的に接触し、缶40の円周
上の多数の位置で側壁の厚さの測定値を求める。接触型
装置84は図に破線81で示されているようにLVDT
80と機械的に接触している。LVDT80はLVDT
インタフェース90に電気的に接続されており、このイ
ンタフェースは更に接触による測定値を線92を通して
多重送信器100に送る。更にステッパー110が線1
12を通して制御装置120から送られてくる命令の下
に缶40を回転させる。マンドレル60は線122を通
して制御装置120によって駆動され、この制御装置は
また線123を通してコンピュータ50につながってい
る。最後に、ステッパー131は缶の高さ方向に沿って
装置84を動かし指定位置につける。缶の側壁に沿った
各装置84は機械的な結合装置135を介して別々のス
テッパーに接続している。多重送信器100は線102
を介してアナログ・デジタル(A/D)変換器130に
接続している。このA/D変換器130は更にデジタル
・データを母線52を介してコンピュータ50に送る。
従って、側壁に沿った各接触型装置84はそれぞれ別々
に、(1)ステッパー131の制御の下に望みの高さに
調整され、(2)駆動装置124の制御の下に測定を遂
行し、(3)その測定値を渡すため各自のLVDT80
に係合する。
LVDT(線形可変微分変換器)80がある。各LVD
T80は機械的接触型装置84と相互に作用し、缶40
の側壁上の種々の位置に機械的に接触し、缶40の円周
上の多数の位置で側壁の厚さの測定値を求める。接触型
装置84は図に破線81で示されているようにLVDT
80と機械的に接触している。LVDT80はLVDT
インタフェース90に電気的に接続されており、このイ
ンタフェースは更に接触による測定値を線92を通して
多重送信器100に送る。更にステッパー110が線1
12を通して制御装置120から送られてくる命令の下
に缶40を回転させる。マンドレル60は線122を通
して制御装置120によって駆動され、この制御装置は
また線123を通してコンピュータ50につながってい
る。最後に、ステッパー131は缶の高さ方向に沿って
装置84を動かし指定位置につける。缶の側壁に沿った
各装置84は機械的な結合装置135を介して別々のス
テッパーに接続している。多重送信器100は線102
を介してアナログ・デジタル(A/D)変換器130に
接続している。このA/D変換器130は更にデジタル
・データを母線52を介してコンピュータ50に送る。
従って、側壁に沿った各接触型装置84はそれぞれ別々
に、(1)ステッパー131の制御の下に望みの高さに
調整され、(2)駆動装置124の制御の下に測定を遂
行し、(3)その測定値を渡すため各自のLVDT80
に係合する。
【0018】図1に示す本発明の装置10は以下に述べ
るような一般的な方式で作動する。装置10は缶40に
対して装置20からは接触型の測定値を、装置30から
は非接触型の測定値を用意する。これはコンピュータ5
0が制御装置120を介してマンドレル60を指定位置
AとBに上げ下げして行われる。下の位置Aでは、缶4
0は非接触型装置30の一連の光の中にある。米国の特
許4,872,757と4,863,275に示されて
いるように、第一の設定時間内に缶40の1回転に対し
て影の縁に関する測定値が得られる。非接触型の測定の
後、缶40は矢印62の方向にマンドレル60によって
制御装置120の命令の下に位置Aに上げられ、接触型
測定装置20が側壁の厚さと缶の高さを測定する。マン
ドレルが上げられると多数の機械的接触型装置84が缶
に係合する。各機械的接触型装置84はLVDT80と
機械的に接触しており、LVDTはLVDTインタフェ
ース90と電気的に接続している。 缶が接触型の測定
位置Bに来ると、接触子84が空気式駆動装置124に
よって緩められ、缶が接触できるようになる。この駆動
装置は88を介して各接触子84まで機械的に結合して
いる。次に缶40が回転し、各機械的接触型装置84が
1回転64の間に予め設定された回数の側壁の厚さの測
定を行う。
るような一般的な方式で作動する。装置10は缶40に
対して装置20からは接触型の測定値を、装置30から
は非接触型の測定値を用意する。これはコンピュータ5
0が制御装置120を介してマンドレル60を指定位置
AとBに上げ下げして行われる。下の位置Aでは、缶4
0は非接触型装置30の一連の光の中にある。米国の特
許4,872,757と4,863,275に示されて
いるように、第一の設定時間内に缶40の1回転に対し
て影の縁に関する測定値が得られる。非接触型の測定の
後、缶40は矢印62の方向にマンドレル60によって
制御装置120の命令の下に位置Aに上げられ、接触型
測定装置20が側壁の厚さと缶の高さを測定する。マン
ドレルが上げられると多数の機械的接触型装置84が缶
に係合する。各機械的接触型装置84はLVDT80と
機械的に接触しており、LVDTはLVDTインタフェ
ース90と電気的に接続している。 缶が接触型の測定
位置Bに来ると、接触子84が空気式駆動装置124に
よって緩められ、缶が接触できるようになる。この駆動
装置は88を介して各接触子84まで機械的に結合して
いる。次に缶40が回転し、各機械的接触型装置84が
1回転64の間に予め設定された回数の側壁の厚さの測
定を行う。
【0019】装置20のここで述べる実施例(図1には
示されていない)では、6個の機械的接触型装置84を
使った。3個の接触型装置84は缶の3カ所の異なる高
さで側壁の厚さを測定し、1個の接触型装置は缶の全体
の高さを測定し、1個の接触型装置は缶のドームの高さ
を測定し、1個の接触型装置は基準の高さを測定する。
装置20から母線52に送り出されるデータから側壁の
厚さに関する3次元の地図ができる。このデータには、
缶の側壁を垂直に上がった予め設定された位置(第一の
次元、E)で、缶の円周上の等間隔な位置(第二の次
元、C)での厚さの値が含まれており、この厚さの値が
第三の次元Tである。本実施例では次の値が使われてい
る: E=3個所の高さ方向の測定位置 C=128個所の円周に沿う測定位置 T=壁の厚さ 本発明では、384(=3×128)個のTの測定値を
各缶について求め、母線52を介してコンピュータ50
に送っている。この測定値の数については適当なもので
よく、本発明は上記の数で制限されることはない。
示されていない)では、6個の機械的接触型装置84を
使った。3個の接触型装置84は缶の3カ所の異なる高
さで側壁の厚さを測定し、1個の接触型装置は缶の全体
の高さを測定し、1個の接触型装置は缶のドームの高さ
を測定し、1個の接触型装置は基準の高さを測定する。
装置20から母線52に送り出されるデータから側壁の
厚さに関する3次元の地図ができる。このデータには、
缶の側壁を垂直に上がった予め設定された位置(第一の
次元、E)で、缶の円周上の等間隔な位置(第二の次
元、C)での厚さの値が含まれており、この厚さの値が
第三の次元Tである。本実施例では次の値が使われてい
る: E=3個所の高さ方向の測定位置 C=128個所の円周に沿う測定位置 T=壁の厚さ 本発明では、384(=3×128)個のTの測定値を
各缶について求め、母線52を介してコンピュータ50
に送っている。この測定値の数については適当なもので
よく、本発明は上記の数で制限されることはない。
【0020】側壁の厚さの各測定値はユニークな平衡型
二重旋回鋏機構によって得られる。この機構については
後で詳しく述べる。平衡型二重旋回鋏の配置は第一の旋
回がピボットを跨ぐように据え付けられており、鋏が自
由に回転でき、缶の種々の厚さに対応できるようになっ
ている。第二の旋回は鋏の腕が、後で説明するように、
缶が円形からずれた形をしているために生ずる半径方向
の変化に追随できるようにする。側壁の測定値を求めた
後、接触子84を開き、缶40を下げ、コンピュータ5
0は接触型測定装置20からの側壁の厚さの3次元のデ
ータを処理し、それを非接触型測定装置30からの表面
表示用の3次元のデータ12と相互に関連させ、缶40
に対する立体モデルの側壁表示16を作る。この立体モ
デル16は図1に示す出力70として作られ、E=高
さ、C=周方向、R=表面の半径、T=表面半径に対す
る相対的な側壁の厚さである。四角形状の歪み、長円状
の歪み、直径、及び缶の傾きは装置30で得られたデー
タから決定される。コンピュータ50の出力70は便利
なものであればどのようなものでもよく、例えば、グラ
フ、表、スクリーン表示、中央のコンピュータへの転送
等が考えられる。
二重旋回鋏機構によって得られる。この機構については
後で詳しく述べる。平衡型二重旋回鋏の配置は第一の旋
回がピボットを跨ぐように据え付けられており、鋏が自
由に回転でき、缶の種々の厚さに対応できるようになっ
ている。第二の旋回は鋏の腕が、後で説明するように、
缶が円形からずれた形をしているために生ずる半径方向
の変化に追随できるようにする。側壁の測定値を求めた
後、接触子84を開き、缶40を下げ、コンピュータ5
0は接触型測定装置20からの側壁の厚さの3次元のデ
ータを処理し、それを非接触型測定装置30からの表面
表示用の3次元のデータ12と相互に関連させ、缶40
に対する立体モデルの側壁表示16を作る。この立体モ
デル16は図1に示す出力70として作られ、E=高
さ、C=周方向、R=表面の半径、T=表面半径に対す
る相対的な側壁の厚さである。四角形状の歪み、長円状
の歪み、直径、及び缶の傾きは装置30で得られたデー
タから決定される。コンピュータ50の出力70は便利
なものであればどのようなものでもよく、例えば、グラ
フ、表、スクリーン表示、中央のコンピュータへの転送
等が考えられる。
【0021】2.接触型測定装置のエレクトロニクス 図1ではごく普通のLVDT80が使われている。これ
はSchaevitz社からリニア・コンタクト・ベア
リングのシリーズのゲージ・ヘッドとして市販されてい
るものを利用できる。以下で述べるように本実施例では
6個の機械的接触型の装置84と6個のLVDTを備え
ている。しかし本発明の趣旨は接触型装置84とLVD
T80が6個より多くても少なくても適当なものであれ
ばどのような数のものにも適用できる。
はSchaevitz社からリニア・コンタクト・ベア
リングのシリーズのゲージ・ヘッドとして市販されてい
るものを利用できる。以下で述べるように本実施例では
6個の機械的接触型の装置84と6個のLVDTを備え
ている。しかし本発明の趣旨は接触型装置84とLVD
T80が6個より多くても少なくても適当なものであれ
ばどのような数のものにも適用できる。
【0022】図2はLVDTインタフェース90内の1
チャンネルの回路の詳細を示す。先にも述べたようにチ
ャンネルは幾つ使っても良い。本実施例では6個のチャ
ンネルがあり、図2の各回路はそれぞれ1チャンネルを
構成する。従って、本実施例では6個の入力82Aから
82Fを基に作られた出力92Aから92Fが多重送信
器100に送られる。各チャンネル200は信号調整器
210を使用する。この信号調整器はアナログ・デバイ
スのモデルAD598を利用できる。この装置は一体成
形されたLVDT用の信号を調整する付帯装置で、トラ
ンスジューサの機械的な位置を高い精度と再現性を持っ
て1極性の或いは2極性のDC電圧に換える。
チャンネルの回路の詳細を示す。先にも述べたようにチ
ャンネルは幾つ使っても良い。本実施例では6個のチャ
ンネルがあり、図2の各回路はそれぞれ1チャンネルを
構成する。従って、本実施例では6個の入力82Aから
82Fを基に作られた出力92Aから92Fが多重送信
器100に送られる。各チャンネル200は信号調整器
210を使用する。この信号調整器はアナログ・デバイ
スのモデルAD598を利用できる。この装置は一体成
形されたLVDT用の信号を調整する付帯装置で、トラ
ンスジューサの機械的な位置を高い精度と再現性を持っ
て1極性の或いは2極性のDC電圧に換える。
【0023】図2では信号調整器210は本発明の設計
上の要請により相互接続した形で示されている。LVD
Tインタフェース90から線92に送り出される信号は
LVDTの機械的な変位に比例した信号に対応してい
る。線212で受信する信号は機械的測定装置84から
の実際の側壁の厚さと缶の高さの信号であり、線214
はLVDT80を操作するために必要な励起電流を流し
ている。図2では、LVDT80は線214の電流で励
起され、缶の厚さ或いは高さに比例した信号が電圧信号
Vとして線212を介して信号調整器210に戻ってく
る。抵抗R1とR2、及びコンデンサーC1からC6は
信号調整器210を構成するために使われている。抵抗
とコンデンサーの値は測定値の範囲に合わせて変えられ
る。信号調整器の出力信号は線220に送信される。抵
抗R3は信号調整器の利得を設定するために使われる。
線220の出力信号は抵抗R4を通って、演算増幅器2
40を基に作られた低域フィルター230に送られる。
この演算増幅器はできればプレシジョン・モノリシック
ス社(1500 スペース パーク通り、サンタ クレ
ア、カリフォルニア 95052)のモデルOP77が
望ましい。コンデンサーC7からC10と共に抵抗R4
とR5はフィルターに必要な低域特性を与え、このフィ
ルターはリップル・フィルターとして働く。フィルター
230の通過帯域は0から2.25KHzである。演算
増幅器240の出力は線92Aを介して多重送信器10
0に送られる。
上の要請により相互接続した形で示されている。LVD
Tインタフェース90から線92に送り出される信号は
LVDTの機械的な変位に比例した信号に対応してい
る。線212で受信する信号は機械的測定装置84から
の実際の側壁の厚さと缶の高さの信号であり、線214
はLVDT80を操作するために必要な励起電流を流し
ている。図2では、LVDT80は線214の電流で励
起され、缶の厚さ或いは高さに比例した信号が電圧信号
Vとして線212を介して信号調整器210に戻ってく
る。抵抗R1とR2、及びコンデンサーC1からC6は
信号調整器210を構成するために使われている。抵抗
とコンデンサーの値は測定値の範囲に合わせて変えられ
る。信号調整器の出力信号は線220に送信される。抵
抗R3は信号調整器の利得を設定するために使われる。
線220の出力信号は抵抗R4を通って、演算増幅器2
40を基に作られた低域フィルター230に送られる。
この演算増幅器はできればプレシジョン・モノリシック
ス社(1500 スペース パーク通り、サンタ クレ
ア、カリフォルニア 95052)のモデルOP77が
望ましい。コンデンサーC7からC10と共に抵抗R4
とR5はフィルターに必要な低域特性を与え、このフィ
ルターはリップル・フィルターとして働く。フィルター
230の通過帯域は0から2.25KHzである。演算
増幅器240の出力は線92Aを介して多重送信器10
0に送られる。
【0024】本実施例では、6チャンネル(AからFま
で)を使い、各チャンネルの回路は図2のチャンネルA
で示した回路に対応するものである。本発明の趣旨の下
で多重送信器100に送られるLVDT80の出力の調
整には適当なものであればどのような回路配置を用いて
もよく、本発明の範囲は図2に示す回路に制限されるこ
とはない。本実施例では、A/D変換器130と多重送
信器100は1個の回路にまとまっており、市販のアナ
ログ・デバイスのモデルRTIー800を利用してい
る。接触型測定装置20から出た測定値は母線52を通
ってコンピュータ50に送られる。測定操作中に缶40
をマンドレルを使って回転させる必要があるときは、ス
テッパー110が制御装置120から線112を通して
一連の入力信号を受け取る。この入力信号はコンピュー
タ50から線123を通って送られてくるものである。
で)を使い、各チャンネルの回路は図2のチャンネルA
で示した回路に対応するものである。本発明の趣旨の下
で多重送信器100に送られるLVDT80の出力の調
整には適当なものであればどのような回路配置を用いて
もよく、本発明の範囲は図2に示す回路に制限されるこ
とはない。本実施例では、A/D変換器130と多重送
信器100は1個の回路にまとまっており、市販のアナ
ログ・デバイスのモデルRTIー800を利用してい
る。接触型測定装置20から出た測定値は母線52を通
ってコンピュータ50に送られる。測定操作中に缶40
をマンドレルを使って回転させる必要があるときは、ス
テッパー110が制御装置120から線112を通して
一連の入力信号を受け取る。この入力信号はコンピュー
タ50から線123を通って送られてくるものである。
【0025】3.機械的接触型装置84 図3に、上の位置Bにある缶と係合している接触型装置
84の機械部品を示す。前にも述べたように、マンドレ
ル60は普通のやり方で、位置Aから位置Bまで矢印6
2の方向に缶40を指定通りに上げ下げする。位置Aま
たはBに位置している時には、マンドレル60は缶を矢
印64の方向に回転させる。マンドレルが缶40を上げ
下げしたり回転させる操作は普通に行われるものでよく
知られている。図3は側壁測定用の機械的接触型装置8
4Cの図である。本実施例においては、3台の側壁測定
用の接触型装置84を使っている。その様子は図18に
更に詳しく示した。図18は缶の底44を見おろす形で
缶の上端から見た図である。
84の機械部品を示す。前にも述べたように、マンドレ
ル60は普通のやり方で、位置Aから位置Bまで矢印6
2の方向に缶40を指定通りに上げ下げする。位置Aま
たはBに位置している時には、マンドレル60は缶を矢
印64の方向に回転させる。マンドレルが缶40を上げ
下げしたり回転させる操作は普通に行われるものでよく
知られている。図3は側壁測定用の機械的接触型装置8
4Cの図である。本実施例においては、3台の側壁測定
用の接触型装置84を使っている。その様子は図18に
更に詳しく示した。図18は缶の底44を見おろす形で
缶の上端から見た図である。
【0026】図18は3台の機械的接触型装置84A、
84B、及び84Cが缶40の周りに均等に120度の
間隔で配置されている様子を示している。従って、缶4
0が矢印64の方向に回転すると、各LVDT80A、
80B、及び80Cが側壁の厚さを測定し、それぞれの
出力用のリード線82A、82B、及び82Cに電気信
号を出す。図18に示すように、3個の機械的接触子が
互いに等間隔で(120゜間隔で)並んでおり、図3に
示すように測定は缶40上の異なった高さ(図中の42
A、42B、及び42C)で行う。本発明は3台の側壁
測定装置84の使用に限られることはなく、それぞれの
設計環境に応じて何台でも使うことができる。例えば缶
の側壁の厚さについて4個の測定値を得ることになって
いれば、4台の接触型装置84を缶の周りに並べてもよ
い。また、本発明は容器40の周りに等間隔の角度で並
べることで、或いは側壁の高さに沿う間隔で制限される
ことはない。例えば、3台の機械的接触型装置84とそ
れに対応するLVDT80を容器の片側に集めて、20
゜の間隔で並べることもできる。特定の測定環境のため
の設計の要請がどのようなものであろうと、本発明は適
宜対応することができる。
84B、及び84Cが缶40の周りに均等に120度の
間隔で配置されている様子を示している。従って、缶4
0が矢印64の方向に回転すると、各LVDT80A、
80B、及び80Cが側壁の厚さを測定し、それぞれの
出力用のリード線82A、82B、及び82Cに電気信
号を出す。図18に示すように、3個の機械的接触子が
互いに等間隔で(120゜間隔で)並んでおり、図3に
示すように測定は缶40上の異なった高さ(図中の42
A、42B、及び42C)で行う。本発明は3台の側壁
測定装置84の使用に限られることはなく、それぞれの
設計環境に応じて何台でも使うことができる。例えば缶
の側壁の厚さについて4個の測定値を得ることになって
いれば、4台の接触型装置84を缶の周りに並べてもよ
い。また、本発明は容器40の周りに等間隔の角度で並
べることで、或いは側壁の高さに沿う間隔で制限される
ことはない。例えば、3台の機械的接触型装置84とそ
れに対応するLVDT80を容器の片側に集めて、20
゜の間隔で並べることもできる。特定の測定環境のため
の設計の要請がどのようなものであろうと、本発明は適
宜対応することができる。
【0027】図3において支持台300は垂直な支持台
304の付いた基盤301で構成されている。垂直な支
持台304はよく行われるように取付台308を使って
基盤301に取り付けられている。垂直の支持台304
は基盤301に固定されている。垂直の支持台304の
上端には、標準の滑り溝320があり、その溝に調整可
能な支持腕318がはめ込まれている。従って、調整可
能な支持腕318は固定支持台304に対して矢印32
2の方向に上下に滑動できる。調整可能な支持腕318
の下端324には、ネジを切られた底部の基盤324を
通って調整用のネジ326がある。調整用のネジ326
をステッパー131で適当な方向にナット324の中で
回せば調整可能な支持腕318を矢印322に示すよう
に滑り溝320に沿って上方に動かすことができる。ネ
ジ326は十分に長く、滑り溝320も十分長く、付帯
しているセンサー84を缶40の側壁42の高さ方向に
沿って望みの場所に動かすことができる。
304の付いた基盤301で構成されている。垂直な支
持台304はよく行われるように取付台308を使って
基盤301に取り付けられている。垂直の支持台304
は基盤301に固定されている。垂直の支持台304の
上端には、標準の滑り溝320があり、その溝に調整可
能な支持腕318がはめ込まれている。従って、調整可
能な支持腕318は固定支持台304に対して矢印32
2の方向に上下に滑動できる。調整可能な支持腕318
の下端324には、ネジを切られた底部の基盤324を
通って調整用のネジ326がある。調整用のネジ326
をステッパー131で適当な方向にナット324の中で
回せば調整可能な支持腕318を矢印322に示すよう
に滑り溝320に沿って上方に動かすことができる。ネ
ジ326は十分に長く、滑り溝320も十分長く、付帯
しているセンサー84を缶40の側壁42の高さ方向に
沿って望みの場所に動かすことができる。
【0028】更に、調整用のネジ326を回して行う調
整可能な支持腕318の調整は、手動で行うことも、本
実施例のように、コンピュータの制御の下に制御回路1
20により線133を介して自動的に行うこともでき
る。本実施例では、ステップモーター131をネジ32
6に接続し、一定量ずつネジを回して322の方向の動
きを作っている。回転させる手段は適当なものであれば
どんなものでもよい。固定の支持腕304と調整可能な
支持腕318を持つ支持台300の配置は、基盤301
に対して固定の支持台が備わっていれば好きな配置のも
のでよい。更に、滑り溝320の形は、その滑り溝がほ
とんど機械的なあそびのないものであれば、目的に合う
限りどのような滑り溝であっても良い。
整可能な支持腕318の調整は、手動で行うことも、本
実施例のように、コンピュータの制御の下に制御回路1
20により線133を介して自動的に行うこともでき
る。本実施例では、ステップモーター131をネジ32
6に接続し、一定量ずつネジを回して322の方向の動
きを作っている。回転させる手段は適当なものであれば
どんなものでもよい。固定の支持腕304と調整可能な
支持腕318を持つ支持台300の配置は、基盤301
に対して固定の支持台が備わっていれば好きな配置のも
のでよい。更に、滑り溝320の形は、その滑り溝がほ
とんど機械的なあそびのないものであれば、目的に合う
限りどのような滑り溝であっても良い。
【0029】鋏330と二重旋回機構340からなる機
械的接触型装置84は、調整可能な支持腕318にしっ
かり固定されている。鋏330には内側の腕332と外
側の腕334がある。腕332と334の中間に二重旋
回機構340がある。二重旋回機構340は調整可能な
支持腕318にしっかり固定されている。空気式シリン
ダー124Cにはプランジャー88Cがあり、これは指
示通りに動き、腕332と334の先端350と352
を矢印354の方向に開いたり閉じたりさせる。プラン
ジャー344の動きは矢印356で示す。先端350と
352の開閉は滑らかに行われ缶40の側壁42の表面
に衝撃やびびりを生ずることはない。二重旋回機構34
0は以下で述べるように1個のピボット・ピン400を
使っている。腕332の上端にはクランプ板364が付
いており、LVDTセンサー80Cがこのクランプ板に
図3に示す位置に固定されている。従って、LVDT8
0Cはハウジング板364で腕332にしっかり固定さ
れており、センサーLVDT80Cは内側の腕334の
上端358を基に測定する。腕334の上端358が腕
332に対して360の方向に動くと、それは腕332
に付いているセンサー80Cを押す。LVDT80Cは
この動きを正確に測定する。バネ368は接触子370
と372が側壁42を押す圧力を一定にする働きをして
いる。側壁42の両側にある腕332と334の下端3
50と352には接触子370と372が向かい合って
付いている。この接触子370と372の形については
後で詳しく述べる。
械的接触型装置84は、調整可能な支持腕318にしっ
かり固定されている。鋏330には内側の腕332と外
側の腕334がある。腕332と334の中間に二重旋
回機構340がある。二重旋回機構340は調整可能な
支持腕318にしっかり固定されている。空気式シリン
ダー124Cにはプランジャー88Cがあり、これは指
示通りに動き、腕332と334の先端350と352
を矢印354の方向に開いたり閉じたりさせる。プラン
ジャー344の動きは矢印356で示す。先端350と
352の開閉は滑らかに行われ缶40の側壁42の表面
に衝撃やびびりを生ずることはない。二重旋回機構34
0は以下で述べるように1個のピボット・ピン400を
使っている。腕332の上端にはクランプ板364が付
いており、LVDTセンサー80Cがこのクランプ板に
図3に示す位置に固定されている。従って、LVDT8
0Cはハウジング板364で腕332にしっかり固定さ
れており、センサーLVDT80Cは内側の腕334の
上端358を基に測定する。腕334の上端358が腕
332に対して360の方向に動くと、それは腕332
に付いているセンサー80Cを押す。LVDT80Cは
この動きを正確に測定する。バネ368は接触子370
と372が側壁42を押す圧力を一定にする働きをして
いる。側壁42の両側にある腕332と334の下端3
50と352には接触子370と372が向かい合って
付いている。この接触子370と372の形については
後で詳しく述べる。
【0030】ここで図3について説明する。缶40が位
置Aにあるときには、接触型測定装置84の先端350
と352は、シリンダー124Cの働きにより開いてい
る。従って、図には示してないが、接触子370と37
2の間には隙間がある。マンドレル60が缶40を矢印
62の方向に上に持ち上げると、側壁42が開いた接触
子370と372の間を移動する。缶が位置Bに達する
と、コンピュータが指示して制御装置120が駆動装置
124Cを発動させ、先端350と352が閉じる。そ
の結果接触子370と372は慎重に側壁42の両側に
向かい合って接触する。閉じた後では接触子370と3
72は側壁42に係合し、側壁の厚さを測定する。LV
DT80Cの直線上の位置が缶の側壁の厚さ、T、に対
応する。缶が矢印64の方向に回転し、缶の回転にした
がって予め設定された数の測定値が(後で説明するよう
に、接触子を指定値に従って移動させ、或いは滑らせ
て)得られる。側壁の測定信号はLVDT80Cが機械
的信号からアナログ型の電気的信号に変え、線82Cを
介して対応するチャンネル(図3ではチャンネルC)に
図2に示すように送り出す。
置Aにあるときには、接触型測定装置84の先端350
と352は、シリンダー124Cの働きにより開いてい
る。従って、図には示してないが、接触子370と37
2の間には隙間がある。マンドレル60が缶40を矢印
62の方向に上に持ち上げると、側壁42が開いた接触
子370と372の間を移動する。缶が位置Bに達する
と、コンピュータが指示して制御装置120が駆動装置
124Cを発動させ、先端350と352が閉じる。そ
の結果接触子370と372は慎重に側壁42の両側に
向かい合って接触する。閉じた後では接触子370と3
72は側壁42に係合し、側壁の厚さを測定する。LV
DT80Cの直線上の位置が缶の側壁の厚さ、T、に対
応する。缶が矢印64の方向に回転し、缶の回転にした
がって予め設定された数の測定値が(後で説明するよう
に、接触子を指定値に従って移動させ、或いは滑らせ
て)得られる。側壁の測定信号はLVDT80Cが機械
的信号からアナログ型の電気的信号に変え、線82Cを
介して対応するチャンネル(図3ではチャンネルC)に
図2に示すように送り出す。
【0031】図3の寸法XとYは等しく取ってあるの
で、鋏の熱的膨張を引き起こす温度変化は測定に影響を
与えない。周囲の温度変化は全て平衡型鋏機構の”X”
と”Y”に等量の影響を与え(即ち各部を等しく収縮或
いは膨張させる)、側壁の測定に誤差が入るのを防ぎ、
平衡を保つ。このことは工場での操作には重要であり、
本発明の重要な特徴である。本発明の接触型装置84に
は多数の異なった配置が考えられ、図3は実施例として
用いたものを示しているにすぎない。
で、鋏の熱的膨張を引き起こす温度変化は測定に影響を
与えない。周囲の温度変化は全て平衡型鋏機構の”X”
と”Y”に等量の影響を与え(即ち各部を等しく収縮或
いは膨張させる)、側壁の測定に誤差が入るのを防ぎ、
平衡を保つ。このことは工場での操作には重要であり、
本発明の重要な特徴である。本発明の接触型装置84に
は多数の異なった配置が考えられ、図3は実施例として
用いたものを示しているにすぎない。
【0032】4.二重旋回機構340 図4、5、6、7に本発明の平衡型の鋏330の二重旋
回機構340の詳細を示す。二重旋回機構340にはピ
ボット・ピン400があり、それは第一の外板410と
それに向き合う第二の外板420とを貫通している。こ
れらの板はU字鍵421の一部である。外板410と4
20にはピボット・ピン400が通る穴412と422
がある。本実施例では、外板410と420は図7に示
すように、ほぼ長方形をした本体の部分414と下に伸
びた長方形の突起部416からできている。突起部41
6には穴418がある。第二のピボット・ピン430は
穴418を通り、U字鍵421の下に伸びた2個の突起
部416の間にあるカム440をしっかり保持してい
る。この様子を図4、6及び7に示す。カム440は腕
332と334の先端350と352を矢印354の方
向に押し広げるための単なる開/閉機構である。駆動装
置124Cは図3に示すように88Cを通してピボット
の腕345に結合しており、この腕はピン430を軸と
して旋回する。その結果真円からずれたカム440が回
転し、腕332と334が係合して動く。このピボット
・ピン430は割ピン441でカム440に固定されて
いる。腕332と334の先端350と352を開閉す
る機構としては、本発明の趣旨の下で他の機構を使用す
ることもできるが、真円からずれたカム440の使用が
望ましい。
回機構340の詳細を示す。二重旋回機構340にはピ
ボット・ピン400があり、それは第一の外板410と
それに向き合う第二の外板420とを貫通している。こ
れらの板はU字鍵421の一部である。外板410と4
20にはピボット・ピン400が通る穴412と422
がある。本実施例では、外板410と420は図7に示
すように、ほぼ長方形をした本体の部分414と下に伸
びた長方形の突起部416からできている。突起部41
6には穴418がある。第二のピボット・ピン430は
穴418を通り、U字鍵421の下に伸びた2個の突起
部416の間にあるカム440をしっかり保持してい
る。この様子を図4、6及び7に示す。カム440は腕
332と334の先端350と352を矢印354の方
向に押し広げるための単なる開/閉機構である。駆動装
置124Cは図3に示すように88Cを通してピボット
の腕345に結合しており、この腕はピン430を軸と
して旋回する。その結果真円からずれたカム440が回
転し、腕332と334が係合して動く。このピボット
・ピン430は割ピン441でカム440に固定されて
いる。腕332と334の先端350と352を開閉す
る機構としては、本発明の趣旨の下で他の機構を使用す
ることもできるが、真円からずれたカム440の使用が
望ましい。
【0033】U字鍵421の後端411は、図4、6及
び7に示すように調整可能な腕318の溝428にはめ
込まれている。U字鍵421はボルト425で溝428
に取り付けられている。図5、6及び7に更にはっきり
示されているが、U字鍵の2枚の外板410と420の
間には第一のピボット・ハウジング510と第二のピボ
ット・ハウジング520がある。510と520のハウ
ジングには穴512と522があり、その穴をピボット
・ピン400が通っている。ピボット・ハウジング51
0と520はピボット・ピン400を軸にしてお互いに
独立に回転できる。
び7に示すように調整可能な腕318の溝428にはめ
込まれている。U字鍵421はボルト425で溝428
に取り付けられている。図5、6及び7に更にはっきり
示されているが、U字鍵の2枚の外板410と420の
間には第一のピボット・ハウジング510と第二のピボ
ット・ハウジング520がある。510と520のハウ
ジングには穴512と522があり、その穴をピボット
・ピン400が通っている。ピボット・ハウジング51
0と520はピボット・ピン400を軸にしてお互いに
独立に回転できる。
【0034】第一のピボット・ハウジング510は外側
の腕334に取り付けられている。溝514は図5に示
すように腕334の周りに滑らかに接するように加工し
てある。この腕334を第一のピボット・ハウジング5
10にネジ516でしっかり固定する。従って第一のピ
ボットハウジング510は腕334にしっかり固定さ
れ、この腕334は切削された溝514にはまってい
る。第二のピボット・ハウジング520は、第一のピボ
ット・ハウジングに加工された大きいU字形の溝530
にはめ込まれている。第二のピボットハウジング520
はほぼ長方形をしており、ハウジング520の前面52
5に加工された細長い溝524がある。第二のピボット
・ハウジング520の形は第一のピボット・ハウジング
510のU字形の溝530にぴったりはまる形をしてい
る。 その結果ハウジング520とハウジング510と
の間の隙間は図5の矢印532で示されるように合計で
(つまり両側併せて)0.0001インチである。内側
の腕332は第二のピボットハウジング520の溝52
4にはまっており、ネジ穴536に合うネジ534で溝
に固定されている。第二のピボットハウジング520は
内側の腕332と一体となって動くよう係合している。
ピボット・ピン400は腕332と334のほぼ中央に
位置している。この位置の正確さは重要ではない、とい
うのは平衡型二重旋回鋏機構330は重さの分布で平衡
を取っているからである。平衡がとれているときは、ピ
ボット・ピン400を通る鉛直の中央線が閉じた接触子
370と372の間と、LVDTセンサー80と腕33
4の伸びた先358の内側の先端との間の接触点とを通
るときである。この様子を図15に示す。
の腕334に取り付けられている。溝514は図5に示
すように腕334の周りに滑らかに接するように加工し
てある。この腕334を第一のピボット・ハウジング5
10にネジ516でしっかり固定する。従って第一のピ
ボットハウジング510は腕334にしっかり固定さ
れ、この腕334は切削された溝514にはまってい
る。第二のピボット・ハウジング520は、第一のピボ
ット・ハウジングに加工された大きいU字形の溝530
にはめ込まれている。第二のピボットハウジング520
はほぼ長方形をしており、ハウジング520の前面52
5に加工された細長い溝524がある。第二のピボット
・ハウジング520の形は第一のピボット・ハウジング
510のU字形の溝530にぴったりはまる形をしてい
る。 その結果ハウジング520とハウジング510と
の間の隙間は図5の矢印532で示されるように合計で
(つまり両側併せて)0.0001インチである。内側
の腕332は第二のピボットハウジング520の溝52
4にはまっており、ネジ穴536に合うネジ534で溝
に固定されている。第二のピボットハウジング520は
内側の腕332と一体となって動くよう係合している。
ピボット・ピン400は腕332と334のほぼ中央に
位置している。この位置の正確さは重要ではない、とい
うのは平衡型二重旋回鋏機構330は重さの分布で平衡
を取っているからである。平衡がとれているときは、ピ
ボット・ピン400を通る鉛直の中央線が閉じた接触子
370と372の間と、LVDTセンサー80と腕33
4の伸びた先358の内側の先端との間の接触点とを通
るときである。この様子を図15に示す。
【0035】図15は缶40がなく、接触子370と3
72が直接接している場合を仮定したものである。この
場合には鉛直の中央線1540はピボット・ピン400
の中央を通る。平衡がとれるのは、鋏330の重さが適
宜に分布して、接触子370と372が互いに接触した
時この鉛直の中央線1540がLVDT80Aの先端と
刃358の内側の先端との間を通るときである。この時
鋏330の重さは鉛直方向に整列するように適宜に分布
している。
72が直接接している場合を仮定したものである。この
場合には鉛直の中央線1540はピボット・ピン400
の中央を通る。平衡がとれるのは、鋏330の重さが適
宜に分布して、接触子370と372が互いに接触した
時この鉛直の中央線1540がLVDT80Aの先端と
刃358の内側の先端との間を通るときである。この時
鋏330の重さは鉛直方向に整列するように適宜に分布
している。
【0036】5.平衡型二重旋回鋏機構の働き 図14から16に本発明の作用を示す。図14ではカム
440が駆動装置124Aによって駆動され、先端37
0と372が開いている。駆動装置124Aは制御装置
120を介してコンピュータ50の制御下にある。鋏3
30の開き具合は矢印1400によって示されており、
腕334の先端358は矢印1410の方向に動きセン
サー80Aから離れる。この位置の時、マンドレル60
は缶40を矢印62の方向に位置Aから位置Bまで動か
すことができる。この操作中は接触子370と372の
間は約1/8インチ開いている。一度缶が位置につく
と、駆動装置124Aがカム440を動かし、接触子3
70は側壁420の内面1500に向かって、接触子3
72は側壁42の外面1510に向かって図15に示す
ように閉じる。接触子370と372の側壁42に対す
る圧力は側壁の厚さの測定には十分であるが、側壁の形
を変えたり影響を及ぼしたりすることはない。図15は
側壁の厚さを測定するために機構330が閉じていると
ころを示している。矢印1520は腕332と334の
閉じる様子を示す。先端358はこの状態ではLVDT
80Aに接触している。つまり、先端358は矢印15
30の方向に動いてLVDT80Aに接触したのであ
る。
440が駆動装置124Aによって駆動され、先端37
0と372が開いている。駆動装置124Aは制御装置
120を介してコンピュータ50の制御下にある。鋏3
30の開き具合は矢印1400によって示されており、
腕334の先端358は矢印1410の方向に動きセン
サー80Aから離れる。この位置の時、マンドレル60
は缶40を矢印62の方向に位置Aから位置Bまで動か
すことができる。この操作中は接触子370と372の
間は約1/8インチ開いている。一度缶が位置につく
と、駆動装置124Aがカム440を動かし、接触子3
70は側壁420の内面1500に向かって、接触子3
72は側壁42の外面1510に向かって図15に示す
ように閉じる。接触子370と372の側壁42に対す
る圧力は側壁の厚さの測定には十分であるが、側壁の形
を変えたり影響を及ぼしたりすることはない。図15は
側壁の厚さを測定するために機構330が閉じていると
ころを示している。矢印1520は腕332と334の
閉じる様子を示す。先端358はこの状態ではLVDT
80Aに接触している。つまり、先端358は矢印15
30の方向に動いてLVDT80Aに接触したのであ
る。
【0037】図14と15は本発明の第一の”旋回”動
作を示している。即ち、腕330と334はピボット・
ピン400の周りを旋回する。ピン400に関する第一
の旋回動作は二重旋回機構340のハウジング520と
530の間の相対的動きを生ずる。第一の旋回動作は内
側のピボット・ハウジング520がピン400の周りを
ハウジング510の溝530の中で旋回して行う。先に
も述べたように、第一の旋回動作は、図14に示すよう
に準備のために接触子が最大に開いたときが限度であ
る。この開閉操作は駆動装置124Aの制御の下で行わ
れる。
作を示している。即ち、腕330と334はピボット・
ピン400の周りを旋回する。ピン400に関する第一
の旋回動作は二重旋回機構340のハウジング520と
530の間の相対的動きを生ずる。第一の旋回動作は内
側のピボット・ハウジング520がピン400の周りを
ハウジング510の溝530の中で旋回して行う。先に
も述べたように、第一の旋回動作は、図14に示すよう
に準備のために接触子が最大に開いたときが限度であ
る。この開閉操作は駆動装置124Aの制御の下で行わ
れる。
【0038】本発明の趣旨の下ではピン400に関する
第二の旋回動作も生ずる。このピン400に関する旋回
動作はハウジング510とU字鍵421の間の相対的動
きを生ずる。これらの2個の部品の間の隙間は、図5に
矢印533で示されているが、本実施例では0.000
1インチである。このピン400に関する第二の旋回動
作を図15と16に示す。図16は大変誇張してある
が、この第二の旋回動作を示すためには誇張して描くの
が最良である。缶40は何らかの理由で真の中心線16
00からずれている。真の中心線1600はマンドレル
60の中心線であり、マンドレル60と共通の中心線を
持つ理想的な缶40であれば缶の中心線と一致するはず
である。しかし図16では缶40は傾いているか、長円
形であるか、或いは円からずれている。図16では傾い
た缶が、測定時の缶の中心線1610とマンドレルの中
心線1600の間の差1620で示されている。
第二の旋回動作も生ずる。このピン400に関する旋回
動作はハウジング510とU字鍵421の間の相対的動
きを生ずる。これらの2個の部品の間の隙間は、図5に
矢印533で示されているが、本実施例では0.000
1インチである。このピン400に関する第二の旋回動
作を図15と16に示す。図16は大変誇張してある
が、この第二の旋回動作を示すためには誇張して描くの
が最良である。缶40は何らかの理由で真の中心線16
00からずれている。真の中心線1600はマンドレル
60の中心線であり、マンドレル60と共通の中心線を
持つ理想的な缶40であれば缶の中心線と一致するはず
である。しかし図16では缶40は傾いているか、長円
形であるか、或いは円からずれている。図16では傾い
た缶が、測定時の缶の中心線1610とマンドレルの中
心線1600の間の差1620で示されている。
【0039】もし本発明の鋏330が缶のこのような偏
心に対応できないときには、側壁の測定中に缶がずれて
しまうであろう。缶がマンドレル60によって矢印64
の方向に回転するとき、鋏330の全先端1630は自
由に動き円からのズレにも対応できる。即ち、先端16
30は矢印1640で示されるような缶の円形からのズ
レを追尾しなければならない。 先端1630が缶の円
形からのズレ1640を追尾するので、鋏330の先端
1630は矢印1640の方向に動く。従って、本発明
の第二の旋回動作によって、たとえ缶が円形からずれて
いても(即ち半径方向の長さが変化しても)側壁の厚さ
の測定が可能となる。第二の”旋回”動作はいつでも自
由に出来ねばならないから、隙間533(図5)はこの
動きができる程度に広くなければならない。また第一の
旋回動作も必要であるから、これが第二の旋回動作の影
響を受けてはならない。
心に対応できないときには、側壁の測定中に缶がずれて
しまうであろう。缶がマンドレル60によって矢印64
の方向に回転するとき、鋏330の全先端1630は自
由に動き円からのズレにも対応できる。即ち、先端16
30は矢印1640で示されるような缶の円形からのズ
レを追尾しなければならない。 先端1630が缶の円
形からのズレ1640を追尾するので、鋏330の先端
1630は矢印1640の方向に動く。従って、本発明
の第二の旋回動作によって、たとえ缶が円形からずれて
いても(即ち半径方向の長さが変化しても)側壁の厚さ
の測定が可能となる。第二の”旋回”動作はいつでも自
由に出来ねばならないから、隙間533(図5)はこの
動きができる程度に広くなければならない。また第一の
旋回動作も必要であるから、これが第二の旋回動作の影
響を受けてはならない。
【0040】本発明の二重旋回機構340は、図4から
7に詳しく示したが、異なる設計のものでもかまわな
い。どのような機械的設計のものであろうと、図14か
ら16に詳細に示したような本発明の二重旋回機能を行
うものであれば、本発明の精神と範囲から離れることな
く使用することができる。接触子370と372を開閉
する第一の旋回動作は缶の側壁の厚さを測定する。第二
の旋回動作は缶の径の変化に追随し、側壁の測定中にた
わみを引き起こさない。駆動装置124と缶の側壁の厚
さの変化は第一の旋回動作を引き起こし、缶の円形から
のズレは第二の旋回動作を引き起こす。当然、第二の旋
回動作は回転する缶が第二の旋回動作を引き起こしたと
きには容易にその動作ができるように設計されており、
一方第一の旋回動作はカム440の動作或いは缶の側壁
の変化によって機械的におこなわれる。
7に詳しく示したが、異なる設計のものでもかまわな
い。どのような機械的設計のものであろうと、図14か
ら16に詳細に示したような本発明の二重旋回機能を行
うものであれば、本発明の精神と範囲から離れることな
く使用することができる。接触子370と372を開閉
する第一の旋回動作は缶の側壁の厚さを測定する。第二
の旋回動作は缶の径の変化に追随し、側壁の測定中にた
わみを引き起こさない。駆動装置124と缶の側壁の厚
さの変化は第一の旋回動作を引き起こし、缶の円形から
のズレは第二の旋回動作を引き起こす。当然、第二の旋
回動作は回転する缶が第二の旋回動作を引き起こしたと
きには容易にその動作ができるように設計されており、
一方第一の旋回動作はカム440の動作或いは缶の側壁
の変化によって機械的におこなわれる。
【0041】6.接触子370と372 本発明の接触子370と372を図8から12及び図1
7に示す。図8に示すように、缶40は矢印64の方向
に回転している。腕332と334は先端350と35
2で終わっており、その先端に容器の側壁42に向かっ
て内向きに直角をなす突起800と810がある。本実
施例では、図3に示すように、内向きの突起800と8
10は腕に垂直であり、一般に四角い断面をしている。
各突起800と810の先端に接触子370と372が
ついている。図9から12に側壁の表面を追尾する接触
子370と372の4種類の異なる実施例を示す。図9
と10は”インデクス方式”の測定で使われる本発明の
接触子の2種類の実施例を示す。図11と12は”スラ
イド方式”の測定で使われる本発明の接触子の2種類の
実施例を示す。
7に示す。図8に示すように、缶40は矢印64の方向
に回転している。腕332と334は先端350と35
2で終わっており、その先端に容器の側壁42に向かっ
て内向きに直角をなす突起800と810がある。本実
施例では、図3に示すように、内向きの突起800と8
10は腕に垂直であり、一般に四角い断面をしている。
各突起800と810の先端に接触子370と372が
ついている。図9から12に側壁の表面を追尾する接触
子370と372の4種類の異なる実施例を示す。図9
と10は”インデクス方式”の測定で使われる本発明の
接触子の2種類の実施例を示す。図11と12は”スラ
イド方式”の測定で使われる本発明の接触子の2種類の
実施例を示す。
【0042】図9と10の接触子は”インデクス”用に
設計されている。”インデクス”方式では缶40が回転
する時には缶が位置につく時より先端350と352の
間隔は狭く例えば1/16インチだけ開く。2個の接触
子372と370は側壁42の両側の面に向かって指定
された位置に接触する。従って缶40が完全に1回転す
るとき、先端350と352は缶の回転時には開き、予
め設定された側壁の測定回数だけ閉じる。従って、接触
子が開いている時に缶が回転し、測定のために缶が静止
しているときに接触子が閉じる。一方、図11と12に
示す”スライド”方式の実施例では、缶がステッパー1
10によって回転するとき側壁42の表面を滑るように
設計されている。この方式では先端350と352は缶
の1回転にわたって閉じたままであり、缶を位置につけ
る時とそこから下ろす時のみ開く。図9と10にインデ
クス用の接触子を示す。図9は片方の腕334の構成を
示しているが、もう片方の腕332の構成もまったく同
じである。図9では先端900は先細になっており、小
球930(直径約1/16インチ)が圧着されている。
この直径は先細の先端の厚さよりずっと小さい。図10
ではより大きい直径(約1/4インチ)の球を使ってお
り、平らな形をした先端1000に圧着されている。こ
の直径は先端の厚さより小さい。接触子930と101
0はセラミック、ルビー、或いはタングステン・カーバ
イドのような固い材料で出来ている。
設計されている。”インデクス”方式では缶40が回転
する時には缶が位置につく時より先端350と352の
間隔は狭く例えば1/16インチだけ開く。2個の接触
子372と370は側壁42の両側の面に向かって指定
された位置に接触する。従って缶40が完全に1回転す
るとき、先端350と352は缶の回転時には開き、予
め設定された側壁の測定回数だけ閉じる。従って、接触
子が開いている時に缶が回転し、測定のために缶が静止
しているときに接触子が閉じる。一方、図11と12に
示す”スライド”方式の実施例では、缶がステッパー1
10によって回転するとき側壁42の表面を滑るように
設計されている。この方式では先端350と352は缶
の1回転にわたって閉じたままであり、缶を位置につけ
る時とそこから下ろす時のみ開く。図9と10にインデ
クス用の接触子を示す。図9は片方の腕334の構成を
示しているが、もう片方の腕332の構成もまったく同
じである。図9では先端900は先細になっており、小
球930(直径約1/16インチ)が圧着されている。
この直径は先細の先端の厚さよりずっと小さい。図10
ではより大きい直径(約1/4インチ)の球を使ってお
り、平らな形をした先端1000に圧着されている。こ
の直径は先端の厚さより小さい。接触子930と101
0はセラミック、ルビー、或いはタングステン・カーバ
イドのような固い材料で出来ている。
【0043】図11と12にスライド用の接触子を示
す。図11はより複雑な接触子の構造を示している。そ
こでは突起800の中に円形の穴1100が開けられ、
ネジを切られた第2の穴1110は第1の穴と同軸であ
る。へこんだ頭1130のあるネジ1120がネジ穴1
110に挿入されている。第1の穴1100の中にはバ
ネ1140がある。第1の穴には内向きの縁1150が
あり、それが接触子1160を指定の位置に保ってい
る。従って、まず接触子1160をネジを切った穴11
10から穴1100に入れる。つぎにバネ1140を接
触子にかぶせて穴1110に入れ、それからネジ112
0を接触子1160にかかるバネの張力が望みの値とな
る所まで差し込む。従って、図11の構成では接触子3
72は素早くかつ容易に交換でき、このことはスライド
方式では摩耗が激しいので必須のことである。図12は
第二のスライド方式の実施例を示す。図11と同じ部品
にはできる限り同じ参照番号をつけてある。この方式で
は球形の接触子を使う代わりに、乳頭状突起1210が
その上についた半球状の表面1200を使っている。乳
頭状突起1210の反対側の半球の平らな面の上には棒
1220があり、それはバネ1140の中央を通ってい
る。この棒1220の目的は接触子の先端1210が一
直線に並ぶのを助けることである。図11と12に示し
た接触子372はより柔らかい材料で作らねばならず一
般にはナイロンやプラスチックで出来ている。
す。図11はより複雑な接触子の構造を示している。そ
こでは突起800の中に円形の穴1100が開けられ、
ネジを切られた第2の穴1110は第1の穴と同軸であ
る。へこんだ頭1130のあるネジ1120がネジ穴1
110に挿入されている。第1の穴1100の中にはバ
ネ1140がある。第1の穴には内向きの縁1150が
あり、それが接触子1160を指定の位置に保ってい
る。従って、まず接触子1160をネジを切った穴11
10から穴1100に入れる。つぎにバネ1140を接
触子にかぶせて穴1110に入れ、それからネジ112
0を接触子1160にかかるバネの張力が望みの値とな
る所まで差し込む。従って、図11の構成では接触子3
72は素早くかつ容易に交換でき、このことはスライド
方式では摩耗が激しいので必須のことである。図12は
第二のスライド方式の実施例を示す。図11と同じ部品
にはできる限り同じ参照番号をつけてある。この方式で
は球形の接触子を使う代わりに、乳頭状突起1210が
その上についた半球状の表面1200を使っている。乳
頭状突起1210の反対側の半球の平らな面の上には棒
1220があり、それはバネ1140の中央を通ってい
る。この棒1220の目的は接触子の先端1210が一
直線に並ぶのを助けることである。図11と12に示し
た接触子372はより柔らかい材料で作らねばならず一
般にはナイロンやプラスチックで出来ている。
【0044】以上接触子372の4種類の実施例を紹介
したが、本発明の趣旨に下で、適当なものであればどの
ような設計のものであろうと使用することができる。容
器40の側壁42の追尾は、側壁表面のたわみや変形を
生ずること無しに正確に側壁の厚さを測定できる方法で
行わねばならない。インデクス方式では測定の度ごとに
十分注意して接触子370と372を閉じ、接触子37
0と372が側壁42の表面に衝撃を与えないように
し、側壁をへこませたり、測定子が側壁上でびびったり
するのを防がなばならない。スライド方式では接触子3
70と372はプラスチックまたはナイロンで出来てい
るので、摩耗しやすい。摩耗が補償されなければ誤差を
生ずることになる。缶の測定が終わり、その缶が下の位
置Aに行くとその度に、鋏330は基準の測定値を得る
ために指定に従って閉じられ、その基準値を基に接触子
370と372の摩耗にたいする補償が行われる。イン
デクス方式或いはスライド方式は共に本発明の最終目的
を達成する方式ではあるが、本発明はこれらの方式で制
限されることはない。
したが、本発明の趣旨に下で、適当なものであればどの
ような設計のものであろうと使用することができる。容
器40の側壁42の追尾は、側壁表面のたわみや変形を
生ずること無しに正確に側壁の厚さを測定できる方法で
行わねばならない。インデクス方式では測定の度ごとに
十分注意して接触子370と372を閉じ、接触子37
0と372が側壁42の表面に衝撃を与えないように
し、側壁をへこませたり、測定子が側壁上でびびったり
するのを防がなばならない。スライド方式では接触子3
70と372はプラスチックまたはナイロンで出来てい
るので、摩耗しやすい。摩耗が補償されなければ誤差を
生ずることになる。缶の測定が終わり、その缶が下の位
置Aに行くとその度に、鋏330は基準の測定値を得る
ために指定に従って閉じられ、その基準値を基に接触子
370と372の摩耗にたいする補償が行われる。イン
デクス方式或いはスライド方式は共に本発明の最終目的
を達成する方式ではあるが、本発明はこれらの方式で制
限されることはない。
【0045】図17に2個の相対する接触子372と3
74が側壁42の両面1500と1510に接触してい
る様子を示す。この図からいくつかのことが分かる。側
壁の厚さTを正確に測るためには、接触子372と37
4の中心線372CLと374CLは図17に示すよう
に側壁42に垂直でなければならず、また互いに同軸で
なければならない。各中心線372CLと374CLの
ズレは球の直径に対して0.002″という狭い範囲に
納まらなければならない。従って、精密に加工されたズ
レの小さい二重旋回鋏機構330を使うことが重要であ
る。代表的な実施例では接触子の直径は1/6″から1
/4″である。缶が回転し側壁の厚さの測定が1周にわ
たって行われるとき、缶の径の変化に追随しながらこの
ズレを指定の範囲1700内に保つことは重要である。
74が側壁42の両面1500と1510に接触してい
る様子を示す。この図からいくつかのことが分かる。側
壁の厚さTを正確に測るためには、接触子372と37
4の中心線372CLと374CLは図17に示すよう
に側壁42に垂直でなければならず、また互いに同軸で
なければならない。各中心線372CLと374CLの
ズレは球の直径に対して0.002″という狭い範囲に
納まらなければならない。従って、精密に加工されたズ
レの小さい二重旋回鋏機構330を使うことが重要であ
る。代表的な実施例では接触子の直径は1/6″から1
/4″である。缶が回転し側壁の厚さの測定が1周にわ
たって行われるとき、缶の径の変化に追随しながらこの
ズレを指定の範囲1700内に保つことは重要である。
【0046】7.その他の測定 図13に本発明の装置が行うその他の測定を示す。図1
3ではまずLVDT80Dが、センサー1310が矢印
1300の方向に動いたときのセンサーの位置を測定す
る。LVDT80Dはシリンダー1320内に設置され
たプランジャー1310に接しており、このシリンダー
は支持部品1322で基盤300に対して位置が固定さ
れている。缶40の大事なパラメータの1つはドーム4
4の高さ1324である。シリンダー1320と支持部
品1322は固定されており、基盤300に対して動か
ない。その結果プランジャー1320はドームの高さ1
324を正確に測定することができる。本実施例ではド
ームの高さの測定を1回だけ行った。LVDT80Eは
缶40の全体の高さ1330の測定を行う。LVDT8
0Eは矢印1332で示されるように先端1340の位
置を検出する。先端1340はレバー1342の一部で
あり、このレバーはピボットの支持台1344を中心に
回転する。レバーの反対側の先端1346は矢印134
8の方向に動き、それは缶の高さ1330に相当する。
ピボットの支持台1344は固定され安定しており、基
盤300に対して動かない。従ってレバー1342の位
置から缶40の高さを測定できる。缶の高さ1330の
測定は缶が回転している間中指定回数回続けられる。
3ではまずLVDT80Dが、センサー1310が矢印
1300の方向に動いたときのセンサーの位置を測定す
る。LVDT80Dはシリンダー1320内に設置され
たプランジャー1310に接しており、このシリンダー
は支持部品1322で基盤300に対して位置が固定さ
れている。缶40の大事なパラメータの1つはドーム4
4の高さ1324である。シリンダー1320と支持部
品1322は固定されており、基盤300に対して動か
ない。その結果プランジャー1320はドームの高さ1
324を正確に測定することができる。本実施例ではド
ームの高さの測定を1回だけ行った。LVDT80Eは
缶40の全体の高さ1330の測定を行う。LVDT8
0Eは矢印1332で示されるように先端1340の位
置を検出する。先端1340はレバー1342の一部で
あり、このレバーはピボットの支持台1344を中心に
回転する。レバーの反対側の先端1346は矢印134
8の方向に動き、それは缶の高さ1330に相当する。
ピボットの支持台1344は固定され安定しており、基
盤300に対して動かない。従ってレバー1342の位
置から缶40の高さを測定できる。缶の高さ1330の
測定は缶が回転している間中指定回数回続けられる。
【0047】最後に、LVDT80Fは、マンドレル6
0の物理的な高さを基に基準値の測定を行う。マンドレ
ル60には固定の参照リング61があり、それはピボッ
ト支持台1354に据え付けられたレバー1352の一
端1350に接している。もう一方の先端1356はL
VDT80Fに触れている。先端1350は矢印136
0の方向に動くことが出来、その動きはLVDTに対し
て対応する動き1362を生ずる。基盤300に対する
矢印1370で示される基準の高さの測定は、缶40の
真の高さの決定に重要である。この計算は次式で行われ
る: Hθ=EθーFθ+CFθ ここで Hθ=缶の周方向の角度θでの高さ Eθ=LVDT80Eからの測定データ Fθ=LVDT80F下らの測定データ CFθ=缶の周方向の角度θでの校正地図による修正要
素本発明の装置を使ってその他の測定値を得るために、
図13を用いて3個の別々に構造を調べる方法について
述べてきたが、これとは違った構造測定の方法をもとに
上に述べた測定や他の類似の測定を行うことも可能であ
る。言い替えれば、図13に示す特定の構造測定の方法
は本発明の適用範囲を制限するものではない。
0の物理的な高さを基に基準値の測定を行う。マンドレ
ル60には固定の参照リング61があり、それはピボッ
ト支持台1354に据え付けられたレバー1352の一
端1350に接している。もう一方の先端1356はL
VDT80Fに触れている。先端1350は矢印136
0の方向に動くことが出来、その動きはLVDTに対し
て対応する動き1362を生ずる。基盤300に対する
矢印1370で示される基準の高さの測定は、缶40の
真の高さの決定に重要である。この計算は次式で行われ
る: Hθ=EθーFθ+CFθ ここで Hθ=缶の周方向の角度θでの高さ Eθ=LVDT80Eからの測定データ Fθ=LVDT80F下らの測定データ CFθ=缶の周方向の角度θでの校正地図による修正要
素本発明の装置を使ってその他の測定値を得るために、
図13を用いて3個の別々に構造を調べる方法について
述べてきたが、これとは違った構造測定の方法をもとに
上に述べた測定や他の類似の測定を行うことも可能であ
る。言い替えれば、図13に示す特定の構造測定の方法
は本発明の適用範囲を制限するものではない。
【0048】8.原型シリンダーによる直径の校正 図19に本発明の装置を既知の直径を持つ原型シリンダ
ーに対して校正する手順を示す。段階1900では図1
のコンピュータが非接触型測定装置30に原型シリンダ
ーを予め設定された回数回測定させ、全体の平均値を求
める。既知の直径を持つ原型シリンダー、図には示され
ていない、を非接触型測定装置30の校正に使う。影の
縁に関して得られた情報はコンピュータ50が処理して
R、E、Cに対する校正用の地形的地図を作る。この原
型シリンダーは完全な缶を代表するもので、真の側壁の
値を持つように加工されており、これらの値は既知であ
る。段階1910では、コンピュータ50は原型シリン
ダーの影の縁に関するデータに高速フーリエ変換(FF
T)解析を行い、次の校正用の成分を求める: a.) ”0”成分 ー 半径の寸法 b.) ”1”成分 ー 中心のズレ C.) ”2”成分 ー 長円状の歪みの寸法 D.) ”4”成分 ー 四角形状の歪みの寸法 FFT解析により原型シリンダーに対する校正用の地図
を作り、マンドレル60の回転の中心(図16の中心線
1600)と原型シリンダーの半径方向の中心(中心線
1610)との不一致から生ずる全ての誤差を取り除
く。更に、この過程は全てのレンズとマンドレルの回転
による誤差を取り除く。上記の成分の決定に使われるF
FTのソフトウエアはごく普通に利用できる。
ーに対して校正する手順を示す。段階1900では図1
のコンピュータが非接触型測定装置30に原型シリンダ
ーを予め設定された回数回測定させ、全体の平均値を求
める。既知の直径を持つ原型シリンダー、図には示され
ていない、を非接触型測定装置30の校正に使う。影の
縁に関して得られた情報はコンピュータ50が処理して
R、E、Cに対する校正用の地形的地図を作る。この原
型シリンダーは完全な缶を代表するもので、真の側壁の
値を持つように加工されており、これらの値は既知であ
る。段階1910では、コンピュータ50は原型シリン
ダーの影の縁に関するデータに高速フーリエ変換(FF
T)解析を行い、次の校正用の成分を求める: a.) ”0”成分 ー 半径の寸法 b.) ”1”成分 ー 中心のズレ C.) ”2”成分 ー 長円状の歪みの寸法 D.) ”4”成分 ー 四角形状の歪みの寸法 FFT解析により原型シリンダーに対する校正用の地図
を作り、マンドレル60の回転の中心(図16の中心線
1600)と原型シリンダーの半径方向の中心(中心線
1610)との不一致から生ずる全ての誤差を取り除
く。更に、この過程は全てのレンズとマンドレルの回転
による誤差を取り除く。上記の成分の決定に使われるF
FTのソフトウエアはごく普通に利用できる。
【0049】段階1920では、原型シリンダーの直径
の実際の物理的な測定値を用い、その測定値と段階19
10で求めたズレの値を基に校正用の地図を作る。最後
に、段階1930で校正用のファイルを作り、将来缶の
測定値を校正する際の使用に備える。装置内のドリフト
による誤差を補償するため、校正が必要となる事態はい
つでも起こり得ることに注意せねばならない。
の実際の物理的な測定値を用い、その測定値と段階19
10で求めたズレの値を基に校正用の地図を作る。最後
に、段階1930で校正用のファイルを作り、将来缶の
測定値を校正する際の使用に備える。装置内のドリフト
による誤差を補償するため、校正が必要となる事態はい
つでも起こり得ることに注意せねばならない。
【0050】9.自動ゼロ点調整 図20にコンピュータ50が使う、装置の自動ゼロ点調
整のための手順を示す。段階2000では測定用の腕3
32と334は閉じており、接触子370と372は缶
を挟まずに接している。言い換えれば、接触子370と
372は互いに触れている。段階2010では、コンピ
ュータが80A、80B、および80CのLVDTの値
を読み、この厚さゼロの状態でのこれらの測定値を記録
する。段階2020では、装置は図15に示すように缶
40の側壁42の厚さの測定を始める。段階2030で
は、壁の厚さの本当の値が導出される。図20に示す手
順は簡単ではっきりしている。各缶の測定の前に接触子
370と372を厚さゼロの位置に持ってくる。このと
きの測定値を求め、この測定値を実物の測定で得られた
壁の厚さを校正するためにつかう。本実施例では測定段
階2010は段階2020での側壁の測定の前にきてい
る。しかし、段階2010で自動校正するという操作は
周期的に行うことができる。更に、この図20に示す自
動ゼロ点調整過程は温度変化や機械の摩耗による誤差を
取り除く。自動ゼロ点調整は、スライド中に接触子37
0と372とに摩耗が生ずる場合には重要である。
整のための手順を示す。段階2000では測定用の腕3
32と334は閉じており、接触子370と372は缶
を挟まずに接している。言い換えれば、接触子370と
372は互いに触れている。段階2010では、コンピ
ュータが80A、80B、および80CのLVDTの値
を読み、この厚さゼロの状態でのこれらの測定値を記録
する。段階2020では、装置は図15に示すように缶
40の側壁42の厚さの測定を始める。段階2030で
は、壁の厚さの本当の値が導出される。図20に示す手
順は簡単ではっきりしている。各缶の測定の前に接触子
370と372を厚さゼロの位置に持ってくる。このと
きの測定値を求め、この測定値を実物の測定で得られた
壁の厚さを校正するためにつかう。本実施例では測定段
階2010は段階2020での側壁の測定の前にきてい
る。しかし、段階2010で自動校正するという操作は
周期的に行うことができる。更に、この図20に示す自
動ゼロ点調整過程は温度変化や機械の摩耗による誤差を
取り除く。自動ゼロ点調整は、スライド中に接触子37
0と372とに摩耗が生ずる場合には重要である。
【0051】10.シムによる校正 原型シリンダーの形をした既知の側壁の厚さを持つシム
をを使って接触子370と372を、缶で測定される側
壁の厚さの最大値で校正する。上で述べた原型シリンダ
ーの直径の校正の時と同様、許容誤差範囲内の真の厚さ
を持つように加工された原型シムをマンドレルに乗せ
る。原型シムの厚さを測定し、それを使ってコンピュー
タ50が側壁の厚さの校正因子を決める。同様にして缶
の高さ/ドームの高さの原型を測定しこれらの測定値に
対する校正因子を決定する。缶の高さの校正因子CFに
ついては上記の7節でも触れた。
をを使って接触子370と372を、缶で測定される側
壁の厚さの最大値で校正する。上で述べた原型シリンダ
ーの直径の校正の時と同様、許容誤差範囲内の真の厚さ
を持つように加工された原型シムをマンドレルに乗せ
る。原型シムの厚さを測定し、それを使ってコンピュー
タ50が側壁の厚さの校正因子を決める。同様にして缶
の高さ/ドームの高さの原型を測定しこれらの測定値に
対する校正因子を決定する。缶の高さの校正因子CFに
ついては上記の7節でも触れた。
【0052】11.測定の種類 ここで本発明が行う缶の種々の測定をまとめておく。こ
の測定は次のものからなる: a.側壁の厚さ 図3に点42A、42B、及び42Cで示されているよ
うに、側壁について3個の独立した測定を、プログラム
で指定(或いは手動で設定)した高さで、予め設定した
個数(例えば128)の周方向の等間隔の位置で行う。 b.ドームの高さと深さ 缶40の内部のドーム44の基盤300に対する高さを
LVDT80Dが測定する。ドームの深さはドームの素
材の公称の厚さを引いて求める。 c.全体の高さ 缶の全体の高さ1330は、LVDT80Eと80Fが
缶の頂上の周りを予め設定した回数の缶の全体の高さの
測定を行って求める。 d.表面表示 本発明では非接触型測定装置30が、缶の表面の半径方
向の位置を測定する。この測定は予め設定した数(例え
ば440カ所)の高さで、予め設定した回数(例えば円
周上の128カ所)行う。
の測定は次のものからなる: a.側壁の厚さ 図3に点42A、42B、及び42Cで示されているよ
うに、側壁について3個の独立した測定を、プログラム
で指定(或いは手動で設定)した高さで、予め設定した
個数(例えば128)の周方向の等間隔の位置で行う。 b.ドームの高さと深さ 缶40の内部のドーム44の基盤300に対する高さを
LVDT80Dが測定する。ドームの深さはドームの素
材の公称の厚さを引いて求める。 c.全体の高さ 缶の全体の高さ1330は、LVDT80Eと80Fが
缶の頂上の周りを予め設定した回数の缶の全体の高さの
測定を行って求める。 d.表面表示 本発明では非接触型測定装置30が、缶の表面の半径方
向の位置を測定する。この測定は予め設定した数(例え
ば440カ所)の高さで、予め設定した回数(例えば円
周上の128カ所)行う。
【0053】以上の基準のデータ・セットから次のデー
タを求める:側壁の厚さ(最大値、最小値、平均値、範
囲、各腕の高さ)、缶の全体の高さ(最大値、最小値、
平均値、範囲)、及びドームの高さと深さ。さらに、傾
き、長円状の歪み、直径、四角形状の歪みが缶の周方向
の角度と高さの関数として図形表示で求められる。
タを求める:側壁の厚さ(最大値、最小値、平均値、範
囲、各腕の高さ)、缶の全体の高さ(最大値、最小値、
平均値、範囲)、及びドームの高さと深さ。さらに、傾
き、長円状の歪み、直径、四角形状の歪みが缶の周方向
の角度と高さの関数として図形表示で求められる。
【0054】12.実験結果 図21のグラフAからDは実際の実験結果であり、本発
明の趣旨を示すものである。図21は1個の飲料缶から
取った結果である。グラフAは図3の位置42Aでの、
グラフBは位置42Bでの、グラフCは位置42Cでの
側壁の測定結果である。グラフDは図13に示した高さ
の測定の結果である。図21のグラフAでは被測定飲料
缶は、側壁の厚さの最大値は約0.00664インチ、
最小値は0.00630インチである。グラフAは図3
の位置42Aでの周上の128個の異なる点における測
定値を示す。ばらつきの幅は0.0003インチであ
り、厚さの平均値は0.0065インチである。図21
のグラフBでは、側壁の厚さの最大値は0.00415
インチ、最小値は0.00397インチである。位置4
2Bでのばらつきの幅は0.0002インチで、厚さ2
00は図22に描かれている。領域2100と2110
が描き込まれている。図22には各位値42A(グラフ
A)、42B(グラフB)、及び42C(グラフC)で
の側壁の厚さが示されている。小斑点のついた領域は側
壁の厚い領域を示す。斑点が多くて暗いところほど側壁
は厚い。図22の地図2200は側壁の厚さのデータの
みを基にして作られている。
明の趣旨を示すものである。図21は1個の飲料缶から
取った結果である。グラフAは図3の位置42Aでの、
グラフBは位置42Bでの、グラフCは位置42Cでの
側壁の測定結果である。グラフDは図13に示した高さ
の測定の結果である。図21のグラフAでは被測定飲料
缶は、側壁の厚さの最大値は約0.00664インチ、
最小値は0.00630インチである。グラフAは図3
の位置42Aでの周上の128個の異なる点における測
定値を示す。ばらつきの幅は0.0003インチであ
り、厚さの平均値は0.0065インチである。図21
のグラフBでは、側壁の厚さの最大値は0.00415
インチ、最小値は0.00397インチである。位置4
2Bでのばらつきの幅は0.0002インチで、厚さ2
00は図22に描かれている。領域2100と2110
が描き込まれている。図22には各位値42A(グラフ
A)、42B(グラフB)、及び42C(グラフC)で
の側壁の厚さが示されている。小斑点のついた領域は側
壁の厚い領域を示す。斑点が多くて暗いところほど側壁
は厚い。図22の地図2200は側壁の厚さのデータの
みを基にして作られている。
【0055】図23では缶40の側壁42にへこみ22
20があるものと仮定している。このへこみ2220は
非接触型測定装置30で検出され、座標R(径方向の位
置)、E(高さ)、及びC(周方向)を持つ地形図23
00として図23のように出力される。従って、最終的
な立体モデル2400は図24のようになる。この立体
モデル2400は非接触型と接触型の測定装置20と3
0の出力を相互に関連させたものである。この図では側
壁の厚さは表面表示用の情報と併せて総合的な立体モデ
ル2400となっており、高さEと周方向Cの座標があ
り、表面表示用の半径Rと対応するTは厚さを表すため
に同一座標で示されている。これらのデータは誇張して
缶のシリンダーの図として描いても良い。このデータ・
セットは直接有限要素法による応力計算のプログラムに
入力することが出来、例えば缶の円筒部分の強度を調べ
ることができる。本発明は缶の全側壁を完全に解析する
ことができるが、単にその一部を解析することもでき
る。
20があるものと仮定している。このへこみ2220は
非接触型測定装置30で検出され、座標R(径方向の位
置)、E(高さ)、及びC(周方向)を持つ地形図23
00として図23のように出力される。従って、最終的
な立体モデル2400は図24のようになる。この立体
モデル2400は非接触型と接触型の測定装置20と3
0の出力を相互に関連させたものである。この図では側
壁の厚さは表面表示用の情報と併せて総合的な立体モデ
ル2400となっており、高さEと周方向Cの座標があ
り、表面表示用の半径Rと対応するTは厚さを表すため
に同一座標で示されている。これらのデータは誇張して
缶のシリンダーの図として描いても良い。このデータ・
セットは直接有限要素法による応力計算のプログラムに
入力することが出来、例えば缶の円筒部分の強度を調べ
ることができる。本発明は缶の全側壁を完全に解析する
ことができるが、単にその一部を解析することもでき
る。
【0056】13.缶の傾きの決定 図25は図21の缶に対する本発明によるデータのグラ
フである。本発明の装置は、非接触型測定装置30が作
る表面表示から得られるデータを基に、缶の傾きについ
ての情報を出す。図25に2本の曲線を示す:傾きの大
きさ(MT)を表す曲線2500とその傾きの位置の角
度(AT)の曲線2510である。MT曲線2500は被
測定缶の中心線の基準円の中心からのズレの大きさを示
す。これは図26のように示すと分かりやすい。図26
(a)において高さE1(約0.25インチ)での曲線
2500上のMTの値はゼロである。高さE1では基準
円Rの中心RCは缶の測定された中心E1Cと重なる。基
準円は図を分かりやすくするために大きさを変えてあ
る。本発明の装置は高さE1を使っているが、それはこ
の位置がドームが成形される位置に対応するからであ
る。本発明の装置ではこの高さではRCはECに等しいと
仮定している。
フである。本発明の装置は、非接触型測定装置30が作
る表面表示から得られるデータを基に、缶の傾きについ
ての情報を出す。図25に2本の曲線を示す:傾きの大
きさ(MT)を表す曲線2500とその傾きの位置の角
度(AT)の曲線2510である。MT曲線2500は被
測定缶の中心線の基準円の中心からのズレの大きさを示
す。これは図26のように示すと分かりやすい。図26
(a)において高さE1(約0.25インチ)での曲線
2500上のMTの値はゼロである。高さE1では基準
円Rの中心RCは缶の測定された中心E1Cと重なる。基
準円は図を分かりやすくするために大きさを変えてあ
る。本発明の装置は高さE1を使っているが、それはこ
の位置がドームが成形される位置に対応するからであ
る。本発明の装置ではこの高さではRCはECに等しいと
仮定している。
【0057】従って、図25において高さがE2(約
0.5インチ)まで増えたとき、曲線2500は約0.
001インチのMTの値を示している。この値は基準円
の真の中心からのズレである。この様子は図26(b)
に示されており、そこでは基準円は破線で描かれてい
る。高さE2での缶の中心E2CはMT=0.001イン
チずれている。
0.5インチ)まで増えたとき、曲線2500は約0.
001インチのMTの値を示している。この値は基準円
の真の中心からのズレである。この様子は図26(b)
に示されており、そこでは基準円は破線で描かれてい
る。高さE2での缶の中心E2CはMT=0.001イン
チずれている。
【0058】ここで曲線2510について説明する。曲
線2510の高さE1では、ズレの角度ATは0゜であ
り、これは図26(a)に対応する。しかし高さE2で
はズレの角度ATは+45゜である。この様子を図26
(b)に示す。高さE3(約3インチ)では、缶のズレ
の値MTは約0.0005インチ、ズレの角度ATの値
は約0゜である。この様子を図26(c)に示す。ここ
ではRCとECの間に角度の差はないが、ズレMTは存在
する。高さE4ではズレMTの値は約0.0009イン
チ、角度ATの値は約22゜である。この様子を図26
(d)に示す。
線2510の高さE1では、ズレの角度ATは0゜であ
り、これは図26(a)に対応する。しかし高さE2で
はズレの角度ATは+45゜である。この様子を図26
(b)に示す。高さE3(約3インチ)では、缶のズレ
の値MTは約0.0005インチ、ズレの角度ATの値
は約0゜である。この様子を図26(c)に示す。ここ
ではRCとECの間に角度の差はないが、ズレMTは存在
する。高さE4ではズレMTの値は約0.0009イン
チ、角度ATの値は約22゜である。この様子を図26
(d)に示す。
【0059】図26では図25の曲線2500と251
0から4カ所の高さを選んで図(誇張した図)で示し
た。本発明では高さ方向には440カ所、角度方向には
128カ所の測定位置がある。図25の缶に対しては、
本発明は缶がまず右上に傾き、それから右に下がり、最
後にまた右上に捻れていると判断している。図25にお
いて曲線2510の2520及び2530と指定された
2カ所の領域は、飲料缶がドームの底から円筒形の側壁
に移る領域に対応している。高さが1.0インチの所で
破線2530で示された角度はズレの大きさが0である
ので意味を持たない。約1インチから5インチまでの高
さでは2本の曲線2500と2510は実際の側壁を表
している。
0から4カ所の高さを選んで図(誇張した図)で示し
た。本発明では高さ方向には440カ所、角度方向には
128カ所の測定位置がある。図25の缶に対しては、
本発明は缶がまず右上に傾き、それから右に下がり、最
後にまた右上に捻れていると判断している。図25にお
いて曲線2510の2520及び2530と指定された
2カ所の領域は、飲料缶がドームの底から円筒形の側壁
に移る領域に対応している。高さが1.0インチの所で
破線2530で示された角度はズレの大きさが0である
ので意味を持たない。約1インチから5インチまでの高
さでは2本の曲線2500と2510は実際の側壁を表
している。
【0060】14.長円状の歪みの決定 図27と28に本発明により求められた図25(及び図
21)の缶の長円状の歪みを示す。長円状の歪みの高速
フーリエ変換のデータ(即ち”2”成分)は図27に示
され、本発明の非接触型測定装置30から得られる。曲
線2700は長円状の歪みの大きさMOを示し、曲線2
710は歪みの角度AOを示す。ここでもまた分かりや
すく説明するために図27の2カ所の高さE1とE2で
のデータの図を図28に示す。図28は高さE1とE2
での長円状の歪みの図である。ここでも基準円Rは破線
で示され、基準の中心RCを持つ。高さE1での基準円
Rからの長円状のズレの大きさをMOで示す。長円状の
歪みの角度AOも示してある。図28(a)では図27
から求めたMOの値は約0.0005インチであり、歪
みの角度の値AOは約+45゜である。図28(b)で
はMOの値は約0.0008インチ、AOの値は約ー16
0゜である。高さE1からE2までの間で長円状の歪み
の角度は+45゜からー160゜へと大きく変化してい
る。
21)の缶の長円状の歪みを示す。長円状の歪みの高速
フーリエ変換のデータ(即ち”2”成分)は図27に示
され、本発明の非接触型測定装置30から得られる。曲
線2700は長円状の歪みの大きさMOを示し、曲線2
710は歪みの角度AOを示す。ここでもまた分かりや
すく説明するために図27の2カ所の高さE1とE2で
のデータの図を図28に示す。図28は高さE1とE2
での長円状の歪みの図である。ここでも基準円Rは破線
で示され、基準の中心RCを持つ。高さE1での基準円
Rからの長円状のズレの大きさをMOで示す。長円状の
歪みの角度AOも示してある。図28(a)では図27
から求めたMOの値は約0.0005インチであり、歪
みの角度の値AOは約+45゜である。図28(b)で
はMOの値は約0.0008インチ、AOの値は約ー16
0゜である。高さE1からE2までの間で長円状の歪み
の角度は+45゜からー160゜へと大きく変化してい
る。
【0061】15.四角形状の歪みの決定 図29と30にコンピュータ50が求めた四角形状の歪
みを示す。四角形状の歪みはコンピュータ50が行った
高速フーリエ変換解析の”4”成分である。ここでも基
準円Rは規準中心RCを持ち、図30(A)と30
(B)では破線で示した。測定した缶の四角形状の歪み
の成分は実線で示したが、本発明の趣旨を分かりやすく
示すために誇張して描いてある。図29において、曲線
2900は四角形状の歪みの大きさMSを表し、曲線2
910は四角形状の歪みの角度ASを表している。図2
9では高さE1とE2の2カ所を使って四角形状の歪み
の大きさとその角度を示した。高さE1では四角形状の
歪みの大きさMSは約0.001インチであり、角度は
約0゜である。この様子を図30(a)に示す。図29
の高さE2では四角形状の歪みの大きさMSは約0.0
006インチ、角度は約+45゜である。この様子を図
30(b)に示す。
みを示す。四角形状の歪みはコンピュータ50が行った
高速フーリエ変換解析の”4”成分である。ここでも基
準円Rは規準中心RCを持ち、図30(A)と30
(B)では破線で示した。測定した缶の四角形状の歪み
の成分は実線で示したが、本発明の趣旨を分かりやすく
示すために誇張して描いてある。図29において、曲線
2900は四角形状の歪みの大きさMSを表し、曲線2
910は四角形状の歪みの角度ASを表している。図2
9では高さE1とE2の2カ所を使って四角形状の歪み
の大きさとその角度を示した。高さE1では四角形状の
歪みの大きさMSは約0.001インチであり、角度は
約0゜である。この様子を図30(a)に示す。図29
の高さE2では四角形状の歪みの大きさMSは約0.0
006インチ、角度は約+45゜である。この様子を図
30(b)に示す。
【0062】16.缶の半径の決定 図31の曲線3100はインチ単位で表した缶の高さに
対するインチ単位で表した缶の半径を図示したものであ
る。ここで申請する発明はここで述べた実施例の記述に
制限されるものではなく、本発明の範囲と精神の中で種
々の修正や変形が可能である。
対するインチ単位で表した缶の半径を図示したものであ
る。ここで申請する発明はここで述べた実施例の記述に
制限されるものではなく、本発明の範囲と精神の中で種
々の修正や変形が可能である。
【図1】本発明の全要素を示すブロック図。
【図2】本発明のLVDTインタフェース内の一個のチ
ャンネルの詳細を示す概略図。
ャンネルの詳細を示す概略図。
【図3】本発明の接触型側壁測定装置の側面図。
【図4】本発明の平衡型二重旋回鋏機構の側面図。
【図5】本発明の平衡型二重旋回鋏機構を図4の直線5
ー5に沿って切った断面図。
ー5に沿って切った断面図。
【図6】本発明の平衡型二重旋回鋏機構を図4の直線6
ー6に沿って切った断面図。
ー6に沿って切った断面図。
【図7】本発明の平衡型二重旋回鋏機構の分解透視図。
【図8】本発明の接触子の部分透視図。
【図9】本発明のインデックス用接触子の一番目の実施
例で部分断面図で示す。
例で部分断面図で示す。
【図10】本発明のインデックス用接触子の二番目の実
施例で部分断面図で示す。
施例で部分断面図で示す。
【図11】本発明のスライド用接触子の一番目の実施例
で部分断面図で示す。
で部分断面図で示す。
【図12】本発明のスライド用接触子の二番目の実施例
で部分断面図で示す。
で部分断面図で示す。
【図13】ドームの高さ、缶の高さ、基準の高さの測定
を示す。
を示す。
【図14】本発明の鋏の開いている様子を示す。
【図15】本発明の鋏で側壁の厚さの測定のために閉じ
ているところを示す。
ているところを示す。
【図16】缶の中心からのズレに対応した本発明の鋏の
動きを示す。
動きを示す。
【図17】本発明の接触子の容器の側壁に対する整列の
様子を示す。
様子を示す。
【図18】容器の円周に対する側壁測定装置の空間配置
を示す。
を示す。
【図19】原型シリンダーの校正の過程を示す流れ図。
【図20】図3の側壁測定装置の自動校正の過程を示す
流れ図。
流れ図。
【図21】本発明の装置で行われた実際の測定実験結果
を示す。
を示す。
【図22】接触型測定装置20から得られた情報をもと
にコンピュータ50が作った側壁の厚さの三次元の地
図。
にコンピュータ50が作った側壁の厚さの三次元の地
図。
【図23】本発明の非接触型測定装置30から得られた
表面表示14を示す。
表面表示14を示す。
【図24】接触型測定装置20と非接触型測定装置30
で得られた情報から作られた立体モデル16を示す。
で得られた情報から作られた立体モデル16を示す。
【図25】容器の傾きに対して非接触型測定装置30か
ら得られた情報を示す。
ら得られた情報を示す。
【図26】容器の傾きを示す。
【図27】容器の長円状の歪みに対する非接触型測定装
置30から得られたデータ。
置30から得られたデータ。
【図28】容器の長円状の歪みを示す。
【図29】非接触型測定装置30から得られた容器の四
角形状の歪みに関するデジタル量の情報を示す。
角形状の歪みに関するデジタル量の情報を示す。
【図30】容器の四角形状の歪みを示す。
【図31】異なる高さでの容器の半径の測定値。
20 接触型計測装置 30 非接触型計測装置 40 容器 50 コンピュータ 60 マンドレル 80 LVDT 90 LVDTインターフェース 110 ステッパー 120 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブレット エイ.ニッカーソン アメリカ合衆国 コロラド州 80233 ノースグレン ラーソン ドライブ 10843 (72)発明者 ロナルド ディー.ウェルツ アメリカ合衆国 コロラド州 80303 ボールダーバッセル ドライブ 2005 (56)参考文献 特開 昭64−32110(JP,A) 特開 昭62−257007(JP,A) 特開 平1−118708(JP,A)
Claims (10)
- 【請求項1】 容器(40)の側壁の立体モデルを形成
する装置において、容器を選択的に握持して選択的に第
1の位置(A)と第2の位置(B)に置き、その位置で
選択的に回転させる握持手段(60)と、 容器の3次元の側壁表面プロファイルを作成するため
に、前記握持手段によって容器が第1の位置で回転して
いるときに作動して、側壁に接触することなく、容器の
周(C)回りの所定数の標本点及び容器の高さ(E)方
向の所定数の位置で、その表面の半径(R)を測定する
プロファイル作成手段(30)と、 容器の3次元の側壁厚みマップを作成するために、前記
握持手段によって容器が第2の位置で回転しているとき
に容器に作用し、容器の高さ(E)方向の複数の位置で
容器の周(C)回りで所定回数だけ、側壁に接触するこ
とによって側壁の厚さ(T)を測定するマップ作成手段
(20)と、 前記握持手段、プロファイル作成手段及びマップ作成手
段を制御するためにこれらの手段に接続され、前記プロ
ファイル作成手段から側壁表面プロファイルを、マップ
作成手段から側壁厚みマップを夫々受け取って、側壁の
立体モデルを出力する制御手段と、 から成る装置。 - 【請求項2】 前記握持手段が、前記制御装置の制御に
より第1の位置と第2の位置の間で上昇/下降され、第
1の位置及び第2の位置にあるときに前記制御手段によ
って回転されるマンドレル(60)から成ることを特徴
とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記制御装置が、マンドレルに接続され
てこれを回転させるステッパー(110)から成ること
を特徴とする請求項2に記載の装置。 - 【請求項4】 前記プロファイル作成手段(30)が、 容器が第1の位置で回転しているときにその容器を照明
して複数の影縁を生成する照明手段(33)と、 前記複数の影縁を受光して、その複数の影縁に対応する
デジタルデータを出力するデジタル化手段(32、3
6)と、 から成り、 前記制御手段が前記デジタル化手段からのデジタルデー
タを受け取る、 ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項5】 前記マップ形成手段(20)が、 夫々が、 容器が第2の位置にあるときに、前記複数の高
さ位置の1つで容器の側壁と選択的に係合して側壁厚み
(T)を感知する複数の感知手段(84)と、 前記各感知手段に接続されて前記側壁厚みを受け取り、
その側壁厚み を対応するデジタル電気信号に変換する変
換手段(80、90、100、130)と、 から成り、 前記制御手段が前記 変換手段から前記デジタル電気信号
を受け取る、 ことを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項6】 前記各感知手段(84)が、 内側の腕(332)と外側の腕(334)とを持つ鋏
(330)と、 前記内側の腕(332)と外側の腕(334)の各々の
下端 にあって、容器の前記側壁(42)の両面(150
0、1510)と接触するために該両面に向かって垂直
に延びる接触手段(370、372)と、 前記内側の腕及び外側の腕の各々の上端にあって、容器
の側壁の前記厚み(T)に対応する前記接触手段間の距
離を感知する感知手段(80)と、 前記上端及び下端の間の位置で前記内側の腕と前記外側
の腕とに接続され、中心軸(400)を中心とする第1
及び第2の旋回運動を与え、第1の旋回運動によって、
前記接触手段を容器の側壁上で開閉させるように前記第
1及び第2の腕を前記中心軸上で移動させ、第2の旋回
運動によって、容器の直径が回転中に変化するのに従っ
て、 容器の側壁の位置に追随させるように、前記第1及
び第2の腕を前記中心軸上で移動させる旋回付与手段
(349)と、 から成ることを特徴とする請求項5に記載の装置。 - 【請求項7】 前記接触手段が互いに接触するとき、該
接触手段、前記感知手段及び旋回付与手段の前記中心軸
が垂直方向に整列して、前記感知手段の平衡をとること
を特徴とする請求項6に記載の装置。 - 【請求項8】 前記旋回付与手段が、測定された側壁厚
みの温度膨張による誤差を最小にするように、前記接触
手段と前記感知手段との間の中央(X,Y) に位置する
ことを特徴とする請求項6に記載の装置。 - 【請求項9】 前記接触手段(370、372)が、前
記握持手段の動作によって容器が回転するときに、容器
の前記側壁に継続的に係合する手段(370、372)
から成ることを特徴とする請求項6に記載の装置。 - 【請求項10】 前記接触手段(370、372)の各
々が、前記腕(332、334)の前記端(800)に
固定された球面接触子(1160)と、この球面接触子
を前記側壁の両面(1500、1510)に当てて解放
可能に保持する手段(1140、1120、1130)
とから成ることを特徴とする請求項9に記載の装置。
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