JP2866087B2 - 有底筒体状容器の肉厚測定装置 - Google Patents
有底筒体状容器の肉厚測定装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は各種飲料製品（以下、ジュース類という。）
を充填するための有底筒体状を有するプラスチック容器
（以下、ボトルという。）の肉厚を測定する装置に関す
る。 〔従来の技術〕 最近では、ジュース類を大型のボトルに充填して販売
されている。このボトルにおいて問題となるのはジュー
ス類の充填時の当該ジュース類の保有する熱による変
形、冷却後におけるボトル内圧力の低下によるボトルの
変形である。 すなわち、一般にこの種のボトルはPET（polyethylen
e terePhtalate）系樹脂材料で作られているが、このPE
T系樹脂そのものは耐熱性に乏しい。したがって、ジュ
ース類は充填時に約85℃程度の温度を有しているため、
その充填の際あるいは充填後に蓋をして冷却された状態
では内部圧力が低下し、胴部が内方に陥没する等変形の
おそれがある。このことは、特に長尺の大型ボトルに生
じ易い。この変形防止のため、ボトルの胴部に断面が凹
凸状を有する柱部を軸方向に形成し、形状的に工夫を施
すことにより強化する手法が採られているが、必ずしも
十分なものとはいい難い。 このようなことから、この耐熱性及び形状を検査する
方法として、ボトルの肉厚を測定することが考えられ
る。耐熱性及び形状を確保するためには、ある程度以上
の肉厚が必要となるからである。 この肉厚測定の方法としては、ボトルの胴部を切除し
て測定する直接的な破壊手法と、各種光線や超音波等を
用いた非接触、非破壊法が挙げられる。ボトルは連続自
動製造ラインにより作られるため、検査法としては非接
触、非破壊法を採用することが望まれる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来、ボトルの肉厚を非接触、非破壊法により高精度
で測定する装置として好適なものがなかった。そのた
め、適当なサンプリングにより抜打ち的な検査しか行い
得ず、したがって全数検査は困難であった。 本発明は、ボトルの肉厚を非接触、非破壊法により精
度よく測定することができ、それによってボトルの品質
向上に資することが可能な測定装置を提供することを目
的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記の課題を解決するために、本発明は、一端が開口
された透明または半透明の有底筒体状容器の肉厚を測定
する肉厚測定装置において、前記容器の開口部から当該
容器内に挿入され、当該容器の中心線に平行な方向に移
動しつつ予め設定された所定のチョッピング周波数でチ
ョッピングしながら波長２〜５μｍの赤外線を放射する
投光器と、前記チョッピング周波数に対応するタイミン
グ信号を出力する出力手段と、前記投光器の移動に対応
して、前記中心線を中心として前記容器を回転させつつ
保持する回転手段と、前記容器の外部に配置されると共
に波長2.6μｍをピークとして少なくとも波長２〜５μ
ｍの赤外線に対して感度を有し、前記投光器の移動に対
応して当該投光器の投光面に対して常に対向するように
移動しつつ、前記容器を透過した前記赤外線を受光して
電気信号に変換する受光器と、前記タイミング信号に基
づき、前記電気信号の電圧Ｖと前記容器の肉厚ｔとの間
における、 ｔ＝｛ln（83/V*）｝/1.367 但し、V*＝V/V0×100,V0；前記受光器の初期出力電圧 なる関係から当該容器の肉厚ｔを算出する演算器と、を
備える。 〔作用〕 本発明によれば、投光器は、容器の開口部から当該容
器内に挿入され、当該容器の中心線に平行な方向に移動
しつつ所定のチョッピング周波数でチョッピングしなが
ら波長２〜５μｍの赤外線を放射する。 一方、出力手段は、チョッピング周波数に対応するタ
イミング信号を出力する。 これらと並行して、回転手段は、投光器の移動に対応
して、容器の中心線を中心として容器を回転させつつ保
持する。 そして、容器の外部に配置されると共に波長2.6μｍ
をピークとして少なくとも波長２〜５μｍの赤外線に対
して感度を有する受光器は、投光器の移動に対応して当
該投光器の投光面に対して常に対向するように移動しつ
つ、容器を透過した赤外線を受光して電気信号に変換す
る。 最後に、演算器は、タイミング信号に基づき、電気信
号の電圧Ｖと容器の肉厚ｔとの間における、 ｔ＝｛ln（83/V*）｝/1.367 但し、V*＝V/V0×100,V0；受光器の初期出力電圧 なる関係から当該容器の肉厚ｔを算出する。 よって、容器の中心線に平行な方向に移動する投光器
により波長２〜５μｍの赤外線を放射すると共に、当該
投光器の移動に対応して当該中心線を中心として容器を
回転させ、これらと並行して投光器の移動に対応して当
該投光器の投光面に対して常に対向するように移動する
受光器により容器を透過した赤外線を受光して電気信号
に変換し、当該電気信号に基づいて当該容器の肉厚を算
出するので、有底筒体状容器としてのボトルの肉厚を非
接触且つ非破壊状態にて迅速且つ正確に測定できる。 このとき、受光器の感度特性が波長2.6μｍをピーク
として少なくとも波長２〜５μｍの赤外線に対して感度
を有する特性であるので、肉厚の測定精度を更に向上さ
せることができる。 また、赤外線をチョッピングして（すなわち、交播波
形化して）容器に照射し、当該容器を透過後にこれを受
光して生成された電気信号を当該チョッピングの周波数
に対応するタイミング信号に基づいて処理し、容器の肉
厚を測定するので、受光器の特性上生じる可能性のある
ドリフト及びオフセット等の変動要因を除去してより高
精度に肉厚を測定できる。 更に、演算器において、タイミング信号に基づき、電
気信号の電圧Ｖと容器の肉厚ｔとの間における、 ｔ＝｛ln（83/V*）｝/1.367 但し、V*＝V/V0×100,V0；受光器の初期出力電圧 なる関係から当該容器の肉厚ｔを算出するので、電気信
号の電圧Ｖが得られれば直ちに容器の肉厚を算出するこ
とができる。 〔実施例〕 次に、本発明に係る肉厚測定装置の実施例を図面に基
づいて説明する。 概要構成 まず、第１図に肉厚測定装置の概要構成を示す。肉厚
測定装置は、ボトル１の開口２からボトル１内に挿入し
てボトル１の胴壁に測定光３を放射する投光器４と、こ
の投光器４の投光部に一定の間隔を置いて対面（ボトル
１の外側で）すべく配置された受光器５と、受光器５の
出力信号に基づいてボトル１の測定部分の肉厚を算出す
る演算器６と、前記投光器４および受光器５を一体に昇
降させる昇降手段８と、ボトル１を測定位置においてボ
トル１の周方向に回転させる回転手段９と、を備えて構
成される。 ボトル１ 測定対象であるボトル１はPET系樹脂にポリアリレー
ト系樹脂等の耐熱性を有する樹脂が混入された合成樹脂
材料からなり、透明もしくは半透明である。このボトル
１は前記両樹脂を同時に射出して行う射出成形法により
形成される。壁部分の厚み方向の構造は、両側にPET系
樹脂、その中間層に上部耐熱性樹脂が介在された３層構
造を有している。 投光器４ 第１図に示すように、投光器４は発光部10と光ガイド
部11とに大別される。 発光部10はケーシング12内に収納され、光源13と、そ
の上方に位置する凹面鏡14と、下方に位置するチョッパ
15と、ケーシング12の底部に穿孔されたピンホール16と
を備えて構成される。 光源13には、例えばニクロム線等の、測定光として赤
外線を発光するものを用いる。赤外線は波長２〜５μｍ
のものを用いるのが好ましい。その理由は、波長の長い
赤外光を用いるとレンズ系で構成される光路が長くなっ
て後述する光ガイド部が長くなり、装置構成の点で実用
上支障をきたすこと、および例えば15〜18μｍの赤外光
だと黒体炉が必要となって高価になること、等の難点が
あるからである。 凹面鏡14は光源13からの赤外光を集光してピンホール
16に焦点を位置させるためのものである。 チョッパ15は凹面鏡14により反射されてピンホール16
に進む光をチョッピングすることにより断続的な波形
（すなわち、交播波形）とするためのものである。この
チョッピングする理由は、後述する受光器５に設けられ
る光電変換素子の特性上ドリフトおよびオフセットが生
じ、これらの変動要因を除去して高精度な測定を行うた
めに必要だからである。そのために、一旦交播流波形に
変換してドリフトおよびオフセットを打消したのち、再
度直流に変換するものである。チョッパの形式として
は、光源12に与える電気信号をチョッピングする電気式
のものと、本実施例のように光源13からの発光は一定と
し、その光をチョッパ板17をモータ18により所定回転数
で回転させて断続的に遮光する機械式とが考えられる。 光ガイド部11はピンホール16に対応した位置で、ケー
シング12の底部からその下方に垂下して延在されてい
る。凹面鏡14で反射されてチョッパ15により交播波形と
された測定光３は、ピンホール16を介してこの光ガイド
部11に導かれる。この光ガイド部11内には複数枚のレン
ズよりなるレンズ系19が構成されており、最終段のレン
ズに凹レンズ20を用いて平行光線を作り、光ガイド部11
の先端に45°傾斜して設けられた反射ミラー21により、
ボトル１の胴壁に向けて投光するようになっている。こ
のボトル１の胴壁に、投光される測定光３はスポット光
である。 受光器５ 第１図、第２図、第３図に示すように、受光器５は光
ガイド部11の先端投光部（反射ミラー21）の投光方向に
対面し、所定間隔をおいて位置すべく支持部材21により
ケーシング12に取付けられている。したがって、投光器
４と受光器５とは常に一定の相対位置関係を保持して一
体化されている。 この受光器５は、ケーシング22と、その受光窓24′に
設けられた干渉フィルタ24と、その背部に設けられた光
電変換素子23とからなる。干渉フィルタ24はボトルの厚
さに相関のある分光特性に合わせ、特定波長（2.6μ
ｍ）をピークとするフィルタ特性を有し、他の外乱ノイ
ズの不要波長を遮断する。光電変換素子23は、常温ない
し一定温度下で使用可能であり、SN比を向上させるため
に測定光３に対応して波長２〜５μｍにおける分光特性
がピークとなるものが好ましい。そのような光電変換素
子としては「PbS（鉛・イオウ）光電変換素子の使用が
可能である。 電気信号処理系 本装置における電気信号処理系は、第１図に示すよう
に、チョッパ15を駆動する出力手段としてのチョッパ回
路26と、チョッパ出力信号Ａをタイミング信号として光
電変換素子の出力信号を直流波形（ピークホールド波
形）に変換するための信号処理回路27と、処理された出
力信号に基づいてボトル１の測定部分の肉厚ｔを算出す
るための演算回路28と、後述する回転手段９の回転位置
（すなわち、ボトル１の周方向位置）を検出するための
ロータリエンコーダ31と、投光器４の投光部および受光
器５のボトル１の軸方向位置を検出するポテンショメー
タ32と、演算出力信号（肉厚値ｔ）およびエンコーダ出
力信号に基づいてボトル１の周方向厚み分布を表示し、
かつ演算出力信号（肉厚値ｔ）およびポテンショメータ
出力信号に基づいてボトル１の軸方向厚み分布を表示す
る表示装置29と、を備えて構成される。 チョッパ回路26は、DCモータ18を所定回転数で回転さ
れ、周方向に間欠的な切欠部（図示せず）を有するチョ
ッパ板17を回転させることにより、交播波形の測定光３
を出力するためのものである。チョッパ回路26からは測
定光３のチョッピング周期に対応するタイミング信号Ａ
が出力される（第６図（ａ））。このタイミング信号Ａ
は信号処理回路27に入力される。 信号処理回路27は、第５図に示すように、タイミング
信号Ａを所定時定数分だけ遅延させたタイミング信号A1
を出力する１次遅延回路（積分回路）46と、遅延された
タイミング信号A1をさらに遅延させたタイミング信号A2
を出力する２次遅延回路（積分回路）47と、このように
して２重に遅延させたタイミング信号A2の立上りエッジ
を検出するエッジ検出回路（微分回路）34と、このエッ
ジ検出信号A3をTTLレベルの信号電圧に変換する接続回
路35と、変換された信号をリセット入力信号Ｒとして光
電変換素子23の出力信号をピークホールドするピークホ
ールド回路36とを備えて構成される。なお、遅延回路は
２段構成とする必要は必ずしもなく、１つの回路で必要
な遅れ時定数を確保できる場合は１段でよい。 １次遅延回路46および２次遅延回路47は、CR積分回路
（C1，C2,R）およびオペアンプを用いたアクティブ回路
であり、第６図（ａ）に示すチョッパ回路出力信号Ａを
A1，A2（第６図（ｂ），（ｃ））の位相に遅延させる。
時定数はτはCR積分回路の抵抗Ｒを可変とすることによ
り調整可能である。 エッジ検出回路34はコンデンサC0を介在させた微分回
路であり、タイミング信号A2の立上りエッジを検出して
エッジ検出回路出力信号A3を生じ（第６図（ｄ））出力
波形は実際には微分波形である。 接続回路35はピークホールド回路36の信号レベルに適
合させるために、TTLレベル（論理信号レベル5V）でリ
セット信号Ｒを出力するものであり、回路素子としては
オープンコレクタ回路が用いられる。リセット信号Ｒは
ピークホールド回路36のリセット入力端に与えられる。 ピークホールド回路36は、外付けのホールド用コンデ
ンサCHを用い、光電変換素子23からの出力信号Ｂのピー
クレベルを次のピークまでホールドし、ボトル１の測定
部分の肉厚ｔに対応する値を出力するものである。この
ことは、チョッパ周期の交播信号を直流信号に変換した
のと等価である。33はハイパスフィルタであり、光電変
換素子23の出力信号Ｂに含まれる低周波のドリフトを除
去するためのハイパスフィルタである。 演算回路28は、光電変換素子23により得られた出力信
号Ｂ（＝ボトル１の胴壁の測定光の透過量）とボトル１
の肉厚Ｔとの相関関係に基づいて肉厚ｔを算出する。こ
こで、第７図にその相関関係をグラフ化したものを示
す。第７図は光電変換素子23の初期出力電圧（変動分が
含まれる。）を考慮し、出力電圧Ｖを初期出力電圧V0で
除し、無次元化した場合を示している。実験例ては、無
次元化された出力電圧V*は V*＝83×exp（−1.367t） で与えられ、この式を変形して、肉厚ｔは で求められる。ここに、V*＝V/V0×100、V:実際の出力
電圧、V0；初期出力電圧である。したがって、光電変換
素子23の出力信号Ｂの電圧Ｖが得られれば、直ちに肉厚
ｔを算出することが可能である。この演算回路28は上記
（１）式を満足する定数に設定された対数アンプを用い
るか、あるいはパソコン等の計算機を用いることにより
実現可能である。 表示装置29は、例えばＸ−Ｙレコーダ等を用いること
ができる。ボトル１の周方向厚み分布を表示する場合に
は、Ｘ軸入力端子にエンコーダ31から周方向測定位置信
号Ｅを入力し、Ｙ軸入力端子に演算回路28の出力信号Ｄ
（肉厚ｔ）を入力することにより容易に求めることがで
き、規格に適合しているか否かを検査しうる。また、ボ
トル１の軸方向厚み分布を表示する場合、Ｘ軸入力端子
にポテンショメータ32からの軸方向測定位置信号Ｆを入
力し、Ｙ軸入力端子に演算回路28の出力信号Ｄを入力す
ることにより求めることができる。 昇降手段８ 昇降手段８は第２図、第３図に示すように、ケーシン
グ12に取付けられた昇降モータ37と、支柱38上に設けら
れた昇降ガイド39と、昇降動作を正確に行うための昇降
ガイドロッド40と、この昇降ガイドロッド40を支持する
ための保持部材41とを備えて構成される。ケーシング12
の昇降ガイド39部分にはラック（図示せず）が設けら
れ、これに歯合するピニオン（図示せず）がスライダ42
側に設けられ、このピニオンを昇降モータ37により回転
させることにより、ケーシング12が上下動するようにな
っている。43は投光器４の光ガイド部11の投光面を任意
の位置で係止保持するためのロックレバーであり、これ
を締付けることにはより昇降ガイドロッド40の動きを拘
束するようになっている。したがって、ケーシング12に
一体化されている光ガイド部11および受光器５も同時に
昇降することとなり、ボトル１の軸方向測定が可能とな
る。 回転手段９ 回転手段９は第２図、第３図に示すように、ボトル１
を直立状態にて載置可能なターンテーブル44と、このタ
ーンテーブル44にモータ30の回転を適当な回転数に変速
して伝達する変速器45を備えて構成される。なお、この
ターンテーブル44の回転周期はチョッパ出力信号Ａと同
期しておらず、単独に回転する。それゆえ、ターンテー
ブル44上のボトル１の周方向位置を明確にするため、エ
ンコーダ31が設けられているのである。なお、ターンテ
ーブル44を単独回転可能としたのは、ボトル１の回転を
任意に変更する便宜等を考慮したものである。 次に、一連の測定動作について説明する。 まず、測定対象となるボトル１をターンテーブル44上
に載置する（第４図参照）。次いで、昇降手段８によ
り、ケーシング12とともに光ガイド部11を下降させ、ボ
トル１の開口２からボトル１内に挿入する（第４図参
照）。所定の測定位置で停止させたのち、発光部10から
測定光３を送出する。このとき、チョッパ15により測定
光３をチョッピングする。その測定光３は光ガイド部11
内のレンズ系19を介し、反射鏡21を介してボトル１の内
側から放射される。ボトル１の胴壁を通過した測定光は
受光器５の光電変換素子23に到達し、その透過量に相当
する出力信号Ｂが出力される（第５図、第６図
（ｆ））。光学変換素子23の出力信号Ｂは信号処理回路
27に入力される。一方、チョッパ回路26からのチョッパ
出力信号Ａも信号処理回路27に入力される（第５図、第
６図（ａ））。 信号処理回路27では、チョッパ回路出力信号Ａの位相
を２段の遅延回路46,47により遅延させる（第６図
（ｃ））。この遅延の目的はピークホールド回路36にて
ピーク値をサンプルさせる（第６図（ｅ））ために同期
をとる必要があるからである。この遅れ位相τをエッジ
検出回路34によりとらえ、このタイミングでリセット信
号Ｒ（すなわち、エッジ検出回路出力信号A3、第６図
（ｃ））をピークホールド回路36に与える。したがっ
て、このリセット信号Ｒが与えられたとき、ピークホー
ルド回路36はそれまでホールドしていたピーク値をリセ
ットし、そのときのピーク値を新たにサンプリングする
（第６図（ｅ））。このサンプリング値Ｃがそのときの
ボトル１の肉厚値ｔに対応する。サンプリング値Ｃは演
算回路28に与えられる。演算回路28は、前記（１）式に
より、対応する肉厚値ｔの信号Ｄを出力する。 このとき、ターンテーブル44の回転位置（すなわち、
ボトル１の周方向位置）を示す信号Ｅが表示装置29に入
力され、合わせて肉厚算出信号Ｄも入力され、同方向厚
み分布が表示される。 一方、ターンテーブル44の回転を停止させ、光ガイド
部11を昇降させた場合には、軸方向測定位置信号Ｆがポ
テンショメータ32から表示装置29に入力され、各測定位
置信号Ｆに対応する肉厚算出信号Ｄを記録することによ
り軸方向厚み分布を求めることができる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、容器の中心線
に平行な方向に移動する投光器により波長２〜５μｍの
赤外線を放射すると共に、当該投光器の移動に対応して
当該中心線を中心として容器を回転させ、これらと並行
して投光器の移動に対応して当該投光器の投光面に対し
て常に対向するように移動する受光器により容器を透過
した赤外線を受光して電気信号に変換し、当該電気信号
に基づいて当該容器の肉厚を算出するので、有底筒体状
容器としてのボトルの肉厚を非接触且つ非破壊状態にて
迅速且つ正確に測定できる。 また、受光器の感度特性が波長2.6μｍをピークとし
て少なくとも波長２〜５μｍの赤外線に対して感度を有
する特性であるので、肉厚の測定精度を更に向上させる
ことができる。 さらに、赤外線をチョッピングして（すなわち、交播
波形化して）容器に照射し、当該容器を透過後にこれを
受光して生成された電気信号を当該チョッピングの周波
数に対応するタイミング信号に基づいて処理し、容器の
肉厚を測定するので、受光器の特性上生じる可能性のあ
るドリフト及びオフセット等の変動要因を除去してより
高精度に肉厚を測定できる。 更にまた、タイミング信号に基づき、電気信号の電圧
Ｖと容器の肉厚ｔとの間における、 ｔ＝｛ln（83/V*）｝/1.367 但し、V*＝V/V0×100,V0；受光器の初期出力電圧 なる関係から当該容器の肉厚ｔを算出するので、電気信
号の電圧Ｖが得られれば直ちに容器の肉厚を算出するこ
とができる。 従って、これらの肉厚の測定結果を適当な表示手段に
より表示することで迅速且つ正確に肉厚を知らしめるこ
とができ、更に、当該測定結果を有底筒体状容器の製造
ラインに帰還することにより肉厚が一定の有底筒体状容
器を製造することができるので、有底筒体状容器の品質
向上に資することができる。
を充填するための有底筒体状を有するプラスチック容器
（以下、ボトルという。）の肉厚を測定する装置に関す
る。 〔従来の技術〕 最近では、ジュース類を大型のボトルに充填して販売
されている。このボトルにおいて問題となるのはジュー
ス類の充填時の当該ジュース類の保有する熱による変
形、冷却後におけるボトル内圧力の低下によるボトルの
変形である。 すなわち、一般にこの種のボトルはPET（polyethylen
e terePhtalate）系樹脂材料で作られているが、このPE
T系樹脂そのものは耐熱性に乏しい。したがって、ジュ
ース類は充填時に約85℃程度の温度を有しているため、
その充填の際あるいは充填後に蓋をして冷却された状態
では内部圧力が低下し、胴部が内方に陥没する等変形の
おそれがある。このことは、特に長尺の大型ボトルに生
じ易い。この変形防止のため、ボトルの胴部に断面が凹
凸状を有する柱部を軸方向に形成し、形状的に工夫を施
すことにより強化する手法が採られているが、必ずしも
十分なものとはいい難い。 このようなことから、この耐熱性及び形状を検査する
方法として、ボトルの肉厚を測定することが考えられ
る。耐熱性及び形状を確保するためには、ある程度以上
の肉厚が必要となるからである。 この肉厚測定の方法としては、ボトルの胴部を切除し
て測定する直接的な破壊手法と、各種光線や超音波等を
用いた非接触、非破壊法が挙げられる。ボトルは連続自
動製造ラインにより作られるため、検査法としては非接
触、非破壊法を採用することが望まれる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来、ボトルの肉厚を非接触、非破壊法により高精度
で測定する装置として好適なものがなかった。そのた
め、適当なサンプリングにより抜打ち的な検査しか行い
得ず、したがって全数検査は困難であった。 本発明は、ボトルの肉厚を非接触、非破壊法により精
度よく測定することができ、それによってボトルの品質
向上に資することが可能な測定装置を提供することを目
的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記の課題を解決するために、本発明は、一端が開口
された透明または半透明の有底筒体状容器の肉厚を測定
する肉厚測定装置において、前記容器の開口部から当該
容器内に挿入され、当該容器の中心線に平行な方向に移
動しつつ予め設定された所定のチョッピング周波数でチ
ョッピングしながら波長２〜５μｍの赤外線を放射する
投光器と、前記チョッピング周波数に対応するタイミン
グ信号を出力する出力手段と、前記投光器の移動に対応
して、前記中心線を中心として前記容器を回転させつつ
保持する回転手段と、前記容器の外部に配置されると共
に波長2.6μｍをピークとして少なくとも波長２〜５μ
ｍの赤外線に対して感度を有し、前記投光器の移動に対
応して当該投光器の投光面に対して常に対向するように
移動しつつ、前記容器を透過した前記赤外線を受光して
電気信号に変換する受光器と、前記タイミング信号に基
づき、前記電気信号の電圧Ｖと前記容器の肉厚ｔとの間
における、 ｔ＝｛ln（83/V*）｝/1.367 但し、V*＝V/V0×100,V0；前記受光器の初期出力電圧 なる関係から当該容器の肉厚ｔを算出する演算器と、を
備える。 〔作用〕 本発明によれば、投光器は、容器の開口部から当該容
器内に挿入され、当該容器の中心線に平行な方向に移動
しつつ所定のチョッピング周波数でチョッピングしなが
ら波長２〜５μｍの赤外線を放射する。 一方、出力手段は、チョッピング周波数に対応するタ
イミング信号を出力する。 これらと並行して、回転手段は、投光器の移動に対応
して、容器の中心線を中心として容器を回転させつつ保
持する。 そして、容器の外部に配置されると共に波長2.6μｍ
をピークとして少なくとも波長２〜５μｍの赤外線に対
して感度を有する受光器は、投光器の移動に対応して当
該投光器の投光面に対して常に対向するように移動しつ
つ、容器を透過した赤外線を受光して電気信号に変換す
る。 最後に、演算器は、タイミング信号に基づき、電気信
号の電圧Ｖと容器の肉厚ｔとの間における、 ｔ＝｛ln（83/V*）｝/1.367 但し、V*＝V/V0×100,V0；受光器の初期出力電圧 なる関係から当該容器の肉厚ｔを算出する。 よって、容器の中心線に平行な方向に移動する投光器
により波長２〜５μｍの赤外線を放射すると共に、当該
投光器の移動に対応して当該中心線を中心として容器を
回転させ、これらと並行して投光器の移動に対応して当
該投光器の投光面に対して常に対向するように移動する
受光器により容器を透過した赤外線を受光して電気信号
に変換し、当該電気信号に基づいて当該容器の肉厚を算
出するので、有底筒体状容器としてのボトルの肉厚を非
接触且つ非破壊状態にて迅速且つ正確に測定できる。 このとき、受光器の感度特性が波長2.6μｍをピーク
として少なくとも波長２〜５μｍの赤外線に対して感度
を有する特性であるので、肉厚の測定精度を更に向上さ
せることができる。 また、赤外線をチョッピングして（すなわち、交播波
形化して）容器に照射し、当該容器を透過後にこれを受
光して生成された電気信号を当該チョッピングの周波数
に対応するタイミング信号に基づいて処理し、容器の肉
厚を測定するので、受光器の特性上生じる可能性のある
ドリフト及びオフセット等の変動要因を除去してより高
精度に肉厚を測定できる。 更に、演算器において、タイミング信号に基づき、電
気信号の電圧Ｖと容器の肉厚ｔとの間における、 ｔ＝｛ln（83/V*）｝/1.367 但し、V*＝V/V0×100,V0；受光器の初期出力電圧 なる関係から当該容器の肉厚ｔを算出するので、電気信
号の電圧Ｖが得られれば直ちに容器の肉厚を算出するこ
とができる。 〔実施例〕 次に、本発明に係る肉厚測定装置の実施例を図面に基
づいて説明する。 概要構成 まず、第１図に肉厚測定装置の概要構成を示す。肉厚
測定装置は、ボトル１の開口２からボトル１内に挿入し
てボトル１の胴壁に測定光３を放射する投光器４と、こ
の投光器４の投光部に一定の間隔を置いて対面（ボトル
１の外側で）すべく配置された受光器５と、受光器５の
出力信号に基づいてボトル１の測定部分の肉厚を算出す
る演算器６と、前記投光器４および受光器５を一体に昇
降させる昇降手段８と、ボトル１を測定位置においてボ
トル１の周方向に回転させる回転手段９と、を備えて構
成される。 ボトル１ 測定対象であるボトル１はPET系樹脂にポリアリレー
ト系樹脂等の耐熱性を有する樹脂が混入された合成樹脂
材料からなり、透明もしくは半透明である。このボトル
１は前記両樹脂を同時に射出して行う射出成形法により
形成される。壁部分の厚み方向の構造は、両側にPET系
樹脂、その中間層に上部耐熱性樹脂が介在された３層構
造を有している。 投光器４ 第１図に示すように、投光器４は発光部10と光ガイド
部11とに大別される。 発光部10はケーシング12内に収納され、光源13と、そ
の上方に位置する凹面鏡14と、下方に位置するチョッパ
15と、ケーシング12の底部に穿孔されたピンホール16と
を備えて構成される。 光源13には、例えばニクロム線等の、測定光として赤
外線を発光するものを用いる。赤外線は波長２〜５μｍ
のものを用いるのが好ましい。その理由は、波長の長い
赤外光を用いるとレンズ系で構成される光路が長くなっ
て後述する光ガイド部が長くなり、装置構成の点で実用
上支障をきたすこと、および例えば15〜18μｍの赤外光
だと黒体炉が必要となって高価になること、等の難点が
あるからである。 凹面鏡14は光源13からの赤外光を集光してピンホール
16に焦点を位置させるためのものである。 チョッパ15は凹面鏡14により反射されてピンホール16
に進む光をチョッピングすることにより断続的な波形
（すなわち、交播波形）とするためのものである。この
チョッピングする理由は、後述する受光器５に設けられ
る光電変換素子の特性上ドリフトおよびオフセットが生
じ、これらの変動要因を除去して高精度な測定を行うた
めに必要だからである。そのために、一旦交播流波形に
変換してドリフトおよびオフセットを打消したのち、再
度直流に変換するものである。チョッパの形式として
は、光源12に与える電気信号をチョッピングする電気式
のものと、本実施例のように光源13からの発光は一定と
し、その光をチョッパ板17をモータ18により所定回転数
で回転させて断続的に遮光する機械式とが考えられる。 光ガイド部11はピンホール16に対応した位置で、ケー
シング12の底部からその下方に垂下して延在されてい
る。凹面鏡14で反射されてチョッパ15により交播波形と
された測定光３は、ピンホール16を介してこの光ガイド
部11に導かれる。この光ガイド部11内には複数枚のレン
ズよりなるレンズ系19が構成されており、最終段のレン
ズに凹レンズ20を用いて平行光線を作り、光ガイド部11
の先端に45°傾斜して設けられた反射ミラー21により、
ボトル１の胴壁に向けて投光するようになっている。こ
のボトル１の胴壁に、投光される測定光３はスポット光
である。 受光器５ 第１図、第２図、第３図に示すように、受光器５は光
ガイド部11の先端投光部（反射ミラー21）の投光方向に
対面し、所定間隔をおいて位置すべく支持部材21により
ケーシング12に取付けられている。したがって、投光器
４と受光器５とは常に一定の相対位置関係を保持して一
体化されている。 この受光器５は、ケーシング22と、その受光窓24′に
設けられた干渉フィルタ24と、その背部に設けられた光
電変換素子23とからなる。干渉フィルタ24はボトルの厚
さに相関のある分光特性に合わせ、特定波長（2.6μ
ｍ）をピークとするフィルタ特性を有し、他の外乱ノイ
ズの不要波長を遮断する。光電変換素子23は、常温ない
し一定温度下で使用可能であり、SN比を向上させるため
に測定光３に対応して波長２〜５μｍにおける分光特性
がピークとなるものが好ましい。そのような光電変換素
子としては「PbS（鉛・イオウ）光電変換素子の使用が
可能である。 電気信号処理系 本装置における電気信号処理系は、第１図に示すよう
に、チョッパ15を駆動する出力手段としてのチョッパ回
路26と、チョッパ出力信号Ａをタイミング信号として光
電変換素子の出力信号を直流波形（ピークホールド波
形）に変換するための信号処理回路27と、処理された出
力信号に基づいてボトル１の測定部分の肉厚ｔを算出す
るための演算回路28と、後述する回転手段９の回転位置
（すなわち、ボトル１の周方向位置）を検出するための
ロータリエンコーダ31と、投光器４の投光部および受光
器５のボトル１の軸方向位置を検出するポテンショメー
タ32と、演算出力信号（肉厚値ｔ）およびエンコーダ出
力信号に基づいてボトル１の周方向厚み分布を表示し、
かつ演算出力信号（肉厚値ｔ）およびポテンショメータ
出力信号に基づいてボトル１の軸方向厚み分布を表示す
る表示装置29と、を備えて構成される。 チョッパ回路26は、DCモータ18を所定回転数で回転さ
れ、周方向に間欠的な切欠部（図示せず）を有するチョ
ッパ板17を回転させることにより、交播波形の測定光３
を出力するためのものである。チョッパ回路26からは測
定光３のチョッピング周期に対応するタイミング信号Ａ
が出力される（第６図（ａ））。このタイミング信号Ａ
は信号処理回路27に入力される。 信号処理回路27は、第５図に示すように、タイミング
信号Ａを所定時定数分だけ遅延させたタイミング信号A1
を出力する１次遅延回路（積分回路）46と、遅延された
タイミング信号A1をさらに遅延させたタイミング信号A2
を出力する２次遅延回路（積分回路）47と、このように
して２重に遅延させたタイミング信号A2の立上りエッジ
を検出するエッジ検出回路（微分回路）34と、このエッ
ジ検出信号A3をTTLレベルの信号電圧に変換する接続回
路35と、変換された信号をリセット入力信号Ｒとして光
電変換素子23の出力信号をピークホールドするピークホ
ールド回路36とを備えて構成される。なお、遅延回路は
２段構成とする必要は必ずしもなく、１つの回路で必要
な遅れ時定数を確保できる場合は１段でよい。 １次遅延回路46および２次遅延回路47は、CR積分回路
（C1，C2,R）およびオペアンプを用いたアクティブ回路
であり、第６図（ａ）に示すチョッパ回路出力信号Ａを
A1，A2（第６図（ｂ），（ｃ））の位相に遅延させる。
時定数はτはCR積分回路の抵抗Ｒを可変とすることによ
り調整可能である。 エッジ検出回路34はコンデンサC0を介在させた微分回
路であり、タイミング信号A2の立上りエッジを検出して
エッジ検出回路出力信号A3を生じ（第６図（ｄ））出力
波形は実際には微分波形である。 接続回路35はピークホールド回路36の信号レベルに適
合させるために、TTLレベル（論理信号レベル5V）でリ
セット信号Ｒを出力するものであり、回路素子としては
オープンコレクタ回路が用いられる。リセット信号Ｒは
ピークホールド回路36のリセット入力端に与えられる。 ピークホールド回路36は、外付けのホールド用コンデ
ンサCHを用い、光電変換素子23からの出力信号Ｂのピー
クレベルを次のピークまでホールドし、ボトル１の測定
部分の肉厚ｔに対応する値を出力するものである。この
ことは、チョッパ周期の交播信号を直流信号に変換した
のと等価である。33はハイパスフィルタであり、光電変
換素子23の出力信号Ｂに含まれる低周波のドリフトを除
去するためのハイパスフィルタである。 演算回路28は、光電変換素子23により得られた出力信
号Ｂ（＝ボトル１の胴壁の測定光の透過量）とボトル１
の肉厚Ｔとの相関関係に基づいて肉厚ｔを算出する。こ
こで、第７図にその相関関係をグラフ化したものを示
す。第７図は光電変換素子23の初期出力電圧（変動分が
含まれる。）を考慮し、出力電圧Ｖを初期出力電圧V0で
除し、無次元化した場合を示している。実験例ては、無
次元化された出力電圧V*は V*＝83×exp（−1.367t） で与えられ、この式を変形して、肉厚ｔは で求められる。ここに、V*＝V/V0×100、V:実際の出力
電圧、V0；初期出力電圧である。したがって、光電変換
素子23の出力信号Ｂの電圧Ｖが得られれば、直ちに肉厚
ｔを算出することが可能である。この演算回路28は上記
（１）式を満足する定数に設定された対数アンプを用い
るか、あるいはパソコン等の計算機を用いることにより
実現可能である。 表示装置29は、例えばＸ−Ｙレコーダ等を用いること
ができる。ボトル１の周方向厚み分布を表示する場合に
は、Ｘ軸入力端子にエンコーダ31から周方向測定位置信
号Ｅを入力し、Ｙ軸入力端子に演算回路28の出力信号Ｄ
（肉厚ｔ）を入力することにより容易に求めることがで
き、規格に適合しているか否かを検査しうる。また、ボ
トル１の軸方向厚み分布を表示する場合、Ｘ軸入力端子
にポテンショメータ32からの軸方向測定位置信号Ｆを入
力し、Ｙ軸入力端子に演算回路28の出力信号Ｄを入力す
ることにより求めることができる。 昇降手段８ 昇降手段８は第２図、第３図に示すように、ケーシン
グ12に取付けられた昇降モータ37と、支柱38上に設けら
れた昇降ガイド39と、昇降動作を正確に行うための昇降
ガイドロッド40と、この昇降ガイドロッド40を支持する
ための保持部材41とを備えて構成される。ケーシング12
の昇降ガイド39部分にはラック（図示せず）が設けら
れ、これに歯合するピニオン（図示せず）がスライダ42
側に設けられ、このピニオンを昇降モータ37により回転
させることにより、ケーシング12が上下動するようにな
っている。43は投光器４の光ガイド部11の投光面を任意
の位置で係止保持するためのロックレバーであり、これ
を締付けることにはより昇降ガイドロッド40の動きを拘
束するようになっている。したがって、ケーシング12に
一体化されている光ガイド部11および受光器５も同時に
昇降することとなり、ボトル１の軸方向測定が可能とな
る。 回転手段９ 回転手段９は第２図、第３図に示すように、ボトル１
を直立状態にて載置可能なターンテーブル44と、このタ
ーンテーブル44にモータ30の回転を適当な回転数に変速
して伝達する変速器45を備えて構成される。なお、この
ターンテーブル44の回転周期はチョッパ出力信号Ａと同
期しておらず、単独に回転する。それゆえ、ターンテー
ブル44上のボトル１の周方向位置を明確にするため、エ
ンコーダ31が設けられているのである。なお、ターンテ
ーブル44を単独回転可能としたのは、ボトル１の回転を
任意に変更する便宜等を考慮したものである。 次に、一連の測定動作について説明する。 まず、測定対象となるボトル１をターンテーブル44上
に載置する（第４図参照）。次いで、昇降手段８によ
り、ケーシング12とともに光ガイド部11を下降させ、ボ
トル１の開口２からボトル１内に挿入する（第４図参
照）。所定の測定位置で停止させたのち、発光部10から
測定光３を送出する。このとき、チョッパ15により測定
光３をチョッピングする。その測定光３は光ガイド部11
内のレンズ系19を介し、反射鏡21を介してボトル１の内
側から放射される。ボトル１の胴壁を通過した測定光は
受光器５の光電変換素子23に到達し、その透過量に相当
する出力信号Ｂが出力される（第５図、第６図
（ｆ））。光学変換素子23の出力信号Ｂは信号処理回路
27に入力される。一方、チョッパ回路26からのチョッパ
出力信号Ａも信号処理回路27に入力される（第５図、第
６図（ａ））。 信号処理回路27では、チョッパ回路出力信号Ａの位相
を２段の遅延回路46,47により遅延させる（第６図
（ｃ））。この遅延の目的はピークホールド回路36にて
ピーク値をサンプルさせる（第６図（ｅ））ために同期
をとる必要があるからである。この遅れ位相τをエッジ
検出回路34によりとらえ、このタイミングでリセット信
号Ｒ（すなわち、エッジ検出回路出力信号A3、第６図
（ｃ））をピークホールド回路36に与える。したがっ
て、このリセット信号Ｒが与えられたとき、ピークホー
ルド回路36はそれまでホールドしていたピーク値をリセ
ットし、そのときのピーク値を新たにサンプリングする
（第６図（ｅ））。このサンプリング値Ｃがそのときの
ボトル１の肉厚値ｔに対応する。サンプリング値Ｃは演
算回路28に与えられる。演算回路28は、前記（１）式に
より、対応する肉厚値ｔの信号Ｄを出力する。 このとき、ターンテーブル44の回転位置（すなわち、
ボトル１の周方向位置）を示す信号Ｅが表示装置29に入
力され、合わせて肉厚算出信号Ｄも入力され、同方向厚
み分布が表示される。 一方、ターンテーブル44の回転を停止させ、光ガイド
部11を昇降させた場合には、軸方向測定位置信号Ｆがポ
テンショメータ32から表示装置29に入力され、各測定位
置信号Ｆに対応する肉厚算出信号Ｄを記録することによ
り軸方向厚み分布を求めることができる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、容器の中心線
に平行な方向に移動する投光器により波長２〜５μｍの
赤外線を放射すると共に、当該投光器の移動に対応して
当該中心線を中心として容器を回転させ、これらと並行
して投光器の移動に対応して当該投光器の投光面に対し
て常に対向するように移動する受光器により容器を透過
した赤外線を受光して電気信号に変換し、当該電気信号
に基づいて当該容器の肉厚を算出するので、有底筒体状
容器としてのボトルの肉厚を非接触且つ非破壊状態にて
迅速且つ正確に測定できる。 また、受光器の感度特性が波長2.6μｍをピークとし
て少なくとも波長２〜５μｍの赤外線に対して感度を有
する特性であるので、肉厚の測定精度を更に向上させる
ことができる。 さらに、赤外線をチョッピングして（すなわち、交播
波形化して）容器に照射し、当該容器を透過後にこれを
受光して生成された電気信号を当該チョッピングの周波
数に対応するタイミング信号に基づいて処理し、容器の
肉厚を測定するので、受光器の特性上生じる可能性のあ
るドリフト及びオフセット等の変動要因を除去してより
高精度に肉厚を測定できる。 更にまた、タイミング信号に基づき、電気信号の電圧
Ｖと容器の肉厚ｔとの間における、 ｔ＝｛ln（83/V*）｝/1.367 但し、V*＝V/V0×100,V0；受光器の初期出力電圧 なる関係から当該容器の肉厚ｔを算出するので、電気信
号の電圧Ｖが得られれば直ちに容器の肉厚を算出するこ
とができる。 従って、これらの肉厚の測定結果を適当な表示手段に
より表示することで迅速且つ正確に肉厚を知らしめるこ
とができ、更に、当該測定結果を有底筒体状容器の製造
ラインに帰還することにより肉厚が一定の有底筒体状容
器を製造することができるので、有底筒体状容器の品質
向上に資することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例を示す概要図、第２図は本発明
の機械的構成を示す正面図、第３図はその側面図、第４
図はボトルの載置状態および投光器と受光器の配置を示
す斜視図、第５図は本発明の電気的構成を示す回路図、
第６図は各部出力信号のタイムチャート、第７図はボト
ルの肉厚と光電変換素子の出力電圧と相関関係を示す説
明図である。 １……ボトル、２……開口部、４……投光器、５……受
光器、６……演算器、８……昇降手段。
の機械的構成を示す正面図、第３図はその側面図、第４
図はボトルの載置状態および投光器と受光器の配置を示
す斜視図、第５図は本発明の電気的構成を示す回路図、
第６図は各部出力信号のタイムチャート、第７図はボト
ルの肉厚と光電変換素子の出力電圧と相関関係を示す説
明図である。 １……ボトル、２……開口部、４……投光器、５……受
光器、６……演算器、８……昇降手段。
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
G01B 11/00 - 11/30
G01N 21/84 - 21/91
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．一端が開口された透明または半透明の有底筒体状容
器の肉厚を測定する肉厚測定装置において、 前記容器の開口部から当該容器内に挿入され、当該容器
の中心線に平行な方向に移動しつつ予め設定された所定
のチョッピング周波数でチョッピングしながら波長２〜
５μｍの赤外線を放射する投光器と、 前記チョッピング周波数に対応するタイミング信号を出
力する出力手段と、 前記投光器の移動に対応して、前記中心線を中心として
前記容器を回転させつつ保持する回転手段と、 前記容器の外部に配置されると共に波長2.6μｍをピー
クとして少なくとも波長２〜５μｍの赤外線に対して感
度を有し、前記投光器の移動に対応して当該投光器の投
光面に対して常に対向するように移動しつつ、前記容器
を透過した前記赤外線を受光して電気信号に変換する受
光器と、 前記タイミング信号に基づき、前記電気信号の電圧Ｖと
前記容器の肉厚ｔとの間における、 ｔ＝｛ln（83/V*）｝/1.367 但し、V*＝V/V0×100,V0；前記受光器の初期出力電圧 なる関係から当該容器の肉厚ｔを算出する演算器と、 を備えたことを特徴とする有底筒体状容器の肉厚測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62316079A JP2866087B2 (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 有底筒体状容器の肉厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62316079A JP2866087B2 (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 有底筒体状容器の肉厚測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01158304A JPH01158304A (ja) | 1989-06-21 |
| JP2866087B2 true JP2866087B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=18073019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62316079A Expired - Lifetime JP2866087B2 (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 有底筒体状容器の肉厚測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2866087B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105203035B (zh) * | 2015-10-16 | 2017-08-15 | 上海交通大学 | 热态筒节在线尺寸测量装置及其方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS589362B2 (ja) * | 1978-03-10 | 1983-02-21 | 旭化成株式会社 | 赤外線多層フイルム膜厚測定方法及びその測定装置 |
| FI782773A (fi) * | 1978-09-11 | 1980-03-12 | G W Sohlberg Oy | Foerfarande och anordning foer maetning av vaeggtjockleken hos ett plastfoeremaol |
| JPS5757206A (en) * | 1980-09-24 | 1982-04-06 | Japan Sensaa Corp:Kk | Method of measuring thickness of hollow film such as inflation film and black body furnace for measurement |
-
1987
- 1987-12-16 JP JP62316079A patent/JP2866087B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01158304A (ja) | 1989-06-21 |
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