JPH02156102A - 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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JPH02156102A
JPH02156102A JP1261251A JP26125189A JPH02156102A JP H02156102 A JPH02156102 A JP H02156102A JP 1261251 A JP1261251 A JP 1261251A JP 26125189 A JP26125189 A JP 26125189A JP H02156102 A JPH02156102 A JP H02156102A
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wall thickness
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glass
oscillator
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ポール・エフ・スコット
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    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B7/08Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using capacitive means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605Measuring capacitance

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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p
i(これら電極はセンサに沿って転勤されるとき、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−’イ
ンチ変化する毎に静電容量の測定値は10−39IC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。こ
の条片16は適当なブラケット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。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3
0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5opr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6
0の感度は10−’のガラス当たり約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ボ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
対宋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に送られ乙。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
る迫力Ω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〜l0V)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
の変化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(上述の例において一10
V)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6
3に結合させることにより、上記電圧調節によりプロー
ブ60及びガラスの静電容量が基準発振器690基準静
電容!(バラクタ)に正確に適合し得るようにする。検
出された位相よルー補償回路網(帯域IN整形フィルタ
)64及び65に供給される。増傾器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(バラクタに対して一10V)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
クタに対して一3V)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6oがガラスを検出しなかっ
た場合、周波数は基準発振器69内のバラクタが最小値
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。ガラスがグローブ60に加えられ
ると、ループ増M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1・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か出来る。
バラクタの電圧対静電容量可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7ア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″R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(V CO)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、fIJi数を作り出さなけれ
ばならない。肉厚と靜工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ェルの等式を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には面倒であり、時間もか
かる。
しかし、肉厚と静電容量間の関係は肉厚の薄い場合には
、線形的でなければならない。又肉厚の増大に伴い、静
電容量は幾分「不定的な肉厚」の値に近づく。これら2
つの解答間の「交」点は、プローブの間隔の1/2程度
の肉厚のときに生ずると仮定した場合、経験的に肉厚デ
ータを極めて良好に表現し得ることが確認されているモ
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。
「不定の肉厚」に対する静電容量はA/Bである一方、
交差する肉厚は1/Bである。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又は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。 lO:丸形瓶       12:支持板14:瓶キャ
リア 16:静電容量検出条片  18二弾性発泡条片20ニ
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 : 6 l : 62 : 63 : 64 : 65 : 66 = 67 : 69 ニ ア 1 ニ ア 3 ニ ア 4 ニ ア 5 : 静電容量プローブ LC測定用発振器 調整された中間増幅器 位相検出器乗算器 ループ補償回路網 ループ増幅器 ローパスフィルタ 単位利得緩衝増幅器 LC基準発振器 利得及びバイアス増幅器 スレンヨルド検出器 距離及び利得増幅器 D/Aコンバータ FIG、 1 (外4名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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記号を提供する容量検出手段と、 ガラス容器壁の一部分を前記静電容量検出手段に提示す
    る手段と、 前記出力信号に応答して、次の式即ち、 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の係数、及びBは厚い肉厚の
    場合の非線形的な関係の係数) を使用することにより検出された静電容量を肉厚を示す
    データに経験的に変換する手段と、 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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US253827 1999-02-19

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