JP2843067B2 - ガラス容器の肉厚の検査機械 - Google Patents

ガラス容器の肉厚の検査機械

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JP2843067B2
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Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、ガラス容器の肉厚を検査する機械に関す
る。 (従来の技術及びその課題) 瓶又は容器は個別セクションガラス容器成形機内に
て、最初に溶融ガラスゴブを圧縮し又は吹き込むことに
よりパリソンを形成し、次に該パリソンを吹き込み成形
して容器にすることにより形成される。 この方法において、ガラスが均一に分配されれば、瓶
の肉厚の厚みは均一となるが、ガラスの分配が均一でな
いならば、瓶には肉厚の薄い箇所が生じ、その結果、充
填又は取り扱い中、瓶が破損することがある。 ガラスの誘電率は高いため、センサの2つの細長い電
極(これら電極はセンサに沿って転動されるとき、該瓶
に接触する)に対して位置決めされたガラス瓶又は容器
の壁の静電容量を測定することが出来る。この静電容量
はガラス容器の肉厚の増大に比例して増加するが、電子
回路を利用し、その静電容量値を電圧に変換することに
より測定することが出来る。瓶の肉厚を示す電圧は瓶が
センサに沿って転動するとき連続的に発生され、電圧が
選定された値(最小の肉厚を示す値)以下に低下したな
らば、試験中のその瓶は棄却することが出来る。 利用可能な殆どの検査装置は、容器の肉厚の変化に起
因する静電容量の僅かな変化(典型的に肉厚が10−
ンチ変化する毎に静電容量の測定値は10−3pf
【ピコフ
ァラッド】程度変化する)を測定すること、及びガラス
容器の肉厚を関数として、静電容量が非線形的に変形す
ることに起因して、測定精度が不正確であるという問題
を伴なう。 (問題点の解決手段) 本発明の目的は瓶の肉厚の正確な値を示す測定された
電圧値を肉厚の寸法に変換するためのモデルを提供する
ことである。 (実施例) 本発明の他の目的及び利点は本発明の基本的考えを具
備する好適な実施例に関する、本発明の以下の詳細な説
明から明らかであるであろう。 ガラス容器の検査機械は支持板12により支持されかつ
該支持体12に沿って瓶キャリア14により前進される丸形
瓶10を試験する試験部位を備えている。該キャリア14は
試験部位を通って変位する間、平行でかつ水平方向に伸
長し垂直方向に離間して配設させた多数(3個)の静電
容量検出条片16に対して瓶を押し付ける。各条片16は、
独立してガラス容器の壁の静電容量を検出するもので、
それぞれ例えば互いに離間した1対の細長い電極片から
なり、適当なブラケット20上に取り付けられた弾性発泡
条片18に固着されている。ガラス容器の高さ、ガラス容
器の壁のうち肉厚の変化が起こりやすい箇所等に応じて
必要な数の条片16が配置される。ブラケット20は支柱22
により発振器組立体の対応するハウジング24に接続され
る。この発振器組立体は較正されたケーブル26を介して
静電容量信号を受信しかつコンピュータ30に供給される
電圧信号を発生させる。 ガラスの肉厚の測定は検査されるガラスを除いたと
き、約50pfの静電容量を有するプローブ(60)・ケーブ
ル組立体を使用して行う。ガラスに対するプローブ60の
感度は10-3のガラスに当たり約0.002pfであり、これは
ガラスの肉厚の低下に伴って減少する。 静電容量が調整された測定用発振器(変換器を結合さ
せたLC発振器)61はフィードバック用の余分の巻線部分
を有するフェライトポットコア誘導子に対してプローブ
60を平行に位置決めすることにより形成される。この測
定用発振器61はプローブ60の静電容量により調整される
ため、静電容量の僅かな変化(瓶の肉厚の変化)を周波
数の僅かな変化に変換する。この出力周波数は対象とす
る周波数の範囲外の信号を棄却する調整された中間増幅
器62に送られる。測定用発振器61と同一である静電容量
が調整された基準発振器69は同一の誘導子及びプローブ
・ケーブル組立体のガラスを除いた静電容量に相当する
安定的なコンデンサを使用して形成される。 各発振器に対してはバラクタ(逆方向にバイアスされ
た調整ダイオードに直列接続したコンデンサ)の形態に
よる追加的な静電容量が付与される。回路網の値はある
範囲に亘る電圧(−3〜−10V)のバイアス抵抗器によ
りダイオードがバイアスされ得るように選択する。回路
網及びバラクタに起因する静電容量値の変化は予想され
る最大のガラス肉厚に対する静電容量の範囲に略等しい
ように選択する。 好適な実施例において、測定用発振器61のバラクタの
バイアス値は開始点がその範囲における中間点に略等し
くなるように設定する一方、基準発振器69内のバラクタ
のバイアス値はその最小値(上述の例において−10V)
に設定する。 位相固定ループが、電圧を調節できるよう形成され、
2つの発振器61、69からの出力を位相検出器乗算器63に
結合させることにより、上記電圧調節によりブローブ60
及びガラスの静電容量が基準発振器69の基準静電容量
(バラクタ)に正確に適合し得るようにする。検出され
た位相はループ補償回路網(帯域幅整形フィルタ)64及
び増幅器65に供給される。増幅器65の利得のため、位相
に僅かな誤差があっても相当な電圧出力となる。ループ
は次のように設定された利得及びバイアス増幅器71を通
じて閉じられる。増幅器65の出力が希望の最小値(上述
の実施例においてゼロV)のとき、バラクタは最小の静
電容量(バラクタに対して−10V)になるように設定す
る。利得は、増幅器65からの希望の最大値が得られると
きにバラクタが最大の静電容量値(バラクタに対して−
3V)となるように設定される。 位相固定ループは閉じられて、測定用発振器61及び基
準発振器69を付勢させ、正確に等しい周波数にて作動す
るようにする。プローブ60がガラスを検出しなかった場
合、周波数は基準発振器69内のバラクタは最小値のとき
の値と等しくなり、そのため、ループ増幅器65の出力は
ゼロとなる。ガラスがプローブ60に加えられると、ルー
プ増幅器65の出力により基準発振器69内のバラクタはガ
ラスの肉厚に起因する測定用発振器61内の静電容量に正
確に対応した程度だけ静電容量を変化させる。バラクタ
の静電容量対電圧値との関係は既知であり、従って、こ
のデータを変換して電圧対静電容量チャートを作成する
ことが出来る。バラクタ静電容量は印加される電圧を関
数としてゆっくりと変化する。このチャートは利得及び
バイアス増幅器71の作用により、便利な電圧値にさらに
変換することが出来る。 バラクタの電圧対静電容量の曲線は非線形的である。
バラクタのバイアス点を移動させた場合、この体系内に
おける目盛りファクタに望ましくない変化が生ずるであ
ろう。従って、希望の設定点からゼロガラス値の移動を
生じさせる変化が起こったとき、電圧の変化は測定用発
振器61内のバラクタに対して行われる。生ずる主たる変
化は温度に起因するため、制御入力は温度補正入力と称
することが出来る。これは位相固定ループの目盛りを保
存する。 ガラスの肉厚の信号は位相固定ループの出力を制限用
ローパスフィルタ66及び単位利得緩衝増幅器67に流すこ
とにより得られる。ここから、その出力は希望に応じて
制御装置に結合されるA/D変換器に行く。又その出力は
更にスレショルド検出器73にも送られ、該検出器73はコ
ンピュータ30に瓶が存在する信号を供給する。 ガラスガ存在しないことに対応するサンプルは、フィ
ードバック算法を通じて処理され、これによりD/Aコン
バータ75の調節を行い、該サンプルは更に距離及び利得
増幅器74を通じて測定用発振器61に送られる。これによ
り、両方の発振器61、69の基本周波数は同一の周波数に
維持される。即ち、ガラスが全く存在しないとき、周波
数は温度測定変化及び漂遊容量がある場合であっても、
選択された一定の値に保たれる。 測定用発振器61は位相固定ループへの入力として印加
され、このループにて、基準発振器69が電圧制御発振器
(VCO)として使用される。その理由は、位相固定ルー
プが電圧制御発振器を調節し、それと入力周波数間に定
常的な周波数誤差が生じないようにし、基準コンデンサ
の静電容量はプローブ/瓶組合わせ体の静電容量と正確
に一致するようにするからである。基準点に作用する電
圧は瓶の肉厚を良好に示すものであり、実際上、測定用
発振器61と基準発振器69との間の適合性、温度ドリフト
係数及びバラクタの感度いかんによってのみ制限され
る。 ガラス容器の肉厚の範囲を関数として、静電容量は非
線形的に変化するため、線形投影器が必要とされる。 この線形投影器は静電容量−肉厚の関係の「感度の良
い」モデルと組み合わさった基本的な非線形回帰法を利
用する。この回帰法は周知であるが、それが成功するか
否かはモデルを正確に選択するか否かによることも又周
知である。モデルが十分な精度にてデータを表現し得な
いならば、回帰の結果は正確ではなくなる。また、「良
好な」モデルを予測することは極めて困難である。プロ
ーブの静電容量と容器の肉厚との関係は極めて非線形的
である。測定値の必要とされる円周解像度は振幅及び肉
厚と同程度であるため、プローブの設計を良くしてもか
かる状況を改善することは出来ない。かくて、容器の電
界は容器の肉厚の範囲に亘って著しく減衰し、それと比
例する非線形の静電容量関数を作り出さなければならな
い。肉厚と静電容量間の関係は極めて非理想的な幾何学
的形状に対するマックスウエルの等式を3次元的に解か
なければならないため、分析的に求めることは出来な
い。コンピュータによる数値解析も可能であり、これら
はプローブ設計に対する指針を提供し得るが、これは、
測定された静電容量に対応する肉厚の値を求めるために
肉厚測定器に使用するためには面倒であり、時間もかか
る。 肉厚と静電容量との間の関係は、肉厚が薄い場合、線
形でなければならない。肉厚が増加するに伴って静電容
量は幾分“無限大の肉厚”値に近づく。これら2つの式
の“クロスオーバー”点(肉厚と静電容量との間の関係
が線形な状態から非線形な状態に変換する点)がプロー
ブ間隔の二分の一程度の肉厚値のときに生じると仮定し
た場合、経験的にガラス容器の肉厚データを極めて良好
に表現できることが明らかにされているモデルを提案す
ることが可能となる。このモデルは次ぎの通りである。 C(T)=A×T/(1+B×T) 但し、Cは静電容量の測定値、Tは壁肉厚、Aは薄い
肉厚の場合の線形的な関係を示す係数、及びBは厚い肉
厚の場合の非線形的な関係を示す係数である。 上記式は2つの式を含み、ガラス容器の壁の肉厚があ
る値よりも薄くなると、静電容量の肉厚との関係を示す
のに不十分となり(従って式は線形的となり)、また前
記値よりも大きくなると、曲線を非線形にして実際の
(静電容量/肉厚)曲線により適合するようになる。
(静電容量/肉厚)曲線の直線部分、すなわち肉厚と静
電容量との間の関係が線形状態から、該曲線の非直線部
分、すなわち肉厚と静電容量との間の関係が非線形状態
に切り替わるクロスオーバー点では壁肉厚TはT=1/B
である。そして、肉厚Tが無限大になると、C=A/Bと
なる。すなわち、“無限大の肉厚”に対する静電容量は
A/Bとなる。これを詳細に説明すると、まず式C(T)
=A×T/(1+B×T)中に壁肉厚Tとして∞を代入す
るが、このとき、上式を一旦C(T)=A×(1/T+
B)と変形し、次いで壁肉厚Tとして∞を代入すると、
式中の“1/T"の項は1/T≒0となるので、C(∞)=A
(∞)/B(∞)、すなわちC=A/Bとなる。これら係数
A,Bは実際の計測に基づいて実際に使用される電子装置
で最も良い結果が達成されるようなアルゴリズムを導入
することによって経験的に求められるものである。すな
わち、上記式に基づいて、実際の測定と相関する静電容
量記録により係数A,Bが経験的に決定される。このモデ
ルは肉厚測定装置に採用することも極めて容易である。
それは、「偽」線形回帰法を利用して、2または2以上
の既知のC及びTの対(例えば経験的に求めたもの)か
らA及びBを計算することが出来るからである。
【図面の簡単な説明】
第1図はガラス容器の検査機械の試験部位の一部分の斜
視図、及び 第2図は第1図に示した試験部位の電子的略図である。 10:丸形瓶、12:支持板 14:瓶キャリア 16:静電容量検出条片、18:弾性発泡条片 20:ブラケット、22:支柱 24:ハウジング、26:ケーブル 30:コンピュータ 60:静電容量プローブ 61:LC測定用発振器 62:調整された中間増幅器 63:位相検出器乗算器 64:ループ補償回路網 65:ループ増幅器 66:ローパスフィルタ 67:単位利得緩衝増幅器 69:LC基準発振器 71:利得及びバイアス増幅器 73:スレショルド検出器 74:距離及び利得増幅器 75:D/Aコンバータ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス容器の肉厚を検査する機械にして、 検出された静電容量を示す出力信号を提供する静電容量
    検出手段と、 ガラス容器の壁の一部を前記静電容量検出手段に向ける
    手段と、 前記出力信号に応答し、次の式 C(T)=A×T/(1+B×T) (但し、Cは静電容量の測定値、Tは壁肉厚、Aは肉厚
    が薄い場合の線形的な関係を示す係数、Bは肉厚が厚い
    場合の非線形的な関係を示す係数) を使用して、経験的に、検出された静電容量を肉厚を示
    すデータに変換する手段と、 を備えることを特徴とするガラス容器の肉厚の検査機
    械。
JP1261251A 1988-10-05 1989-10-05 ガラス容器の肉厚の検査機械 Expired - Fee Related JP2843067B2 (ja)

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