JPH11108643A - 容器密封面領域検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 容器密封面積での位置の変化や揺れに対する
改良された免疫によって、容器密封面積の寸法特性を測
定または決定するための装置を提供する。 【解決手段】 容器を光源に対して移動させながら平行
線形の光ビームを容器密封面積に向けるように位置決め
された構造形光源４４を含む容器仕上げ部の密封面積３
６の検査装置である。容器密封面積で線形光ビーム４６
は、容器の軸線２５に直交し、密封面積を横切って弦状
に延びる長い寸法と容器軸線に接する狭い幅寸法を有す
る。光センサ５２は、密封面積から反射された光ビーム
５４を受けるように配置され、かつ、光源４４やセンサ
５２に対する密封面積の高さとレベルによって異なる出
力の電気信号を提供する。センサ５２は、密封面積高さ
の情報表示のために関連電子装置６０に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は容器の検査に関し、
特に、容器の密封面領域における商業的な変化を検出す
るための方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び解決課題】米国特許第３，３１３，４
０９号は、スターホイールが一連の検査ステーションを
通して順番に容器を運ぶガラス容器検査装置を開示す
る。検査ステーションの１つでは、各容器の選択された
寸法パラメタが容器をセンサと連結されたローラーと接
触させ、容器を中心軸線を中心に容器を回転させること
よって検査し、かくして、センサが容器パラメータの変
化関数として変化する出力信号を出す。特に、容器の高
さ、密封面曲がりと傾斜及び容器仕上げ部のそった向き
は、容器が回転すると容器の密封面に係合するローラー
で測定される。ローラーは、密封面での高さ（レベル）
のくるい又は変化をで表示するアナログ電気信号を出す
ＬＶＤＴセンサに接続される。もし測定信号が所望の規
準と仕様から外れるならば、これらの信号は適当な電子
装置に送られ、不合格プランジャを賦活してコンベヤラ
インから容器を分離する。容器の密封面と接触している
ローラーは機械的な摩耗を受けやすく、かつ、密封面に
汚染を引き起こすことがある。その上、ローラーの大き
さは、ローラーが使われる容器の大きさ及び検出するこ
とができる高さ変化の寸法（分解能）を制限する。可動
部品は保守や修理を必要とする。その上、ローラー構造
は、密封面のリップ内のワイヤエッジ又は超過プレスの
高さを測定するようになっていない。

【０００３】米国特許第４，９４５，２２８号は容器の
仕上げ部の密封面検査装置を開示し、該装置は、容器を
定位置に保持し中心軸線を中心に回転させるときに容器
の密封面に光エネルギーを差し向けるように位置決めさ
れた光源を含む。光感受性素子群の直線配置又はマトリ
クス（領域）配置を含むカメラは、密封面によって反射
された光エネルギーを受けるように容器の回転軸線に対
して位置決めされ且つ方向付けられ、該カメラは、容器
の密封面の全周よりも小さい角度部分に制限された有効
視野を有する。カメラ配列は、容器の回転の増分量で走
査され、容器の回転の増分量の関数として各配列要素で
光強度を表示する情報を生じさせ、容器の密封面の商業
的な変化がそのような情報の関数として検出する。その
ような開示の装置は、限度を越えた変化，膨れ，薄い灰
色および汚れた容器仕上げ部のような容器の密封面の反
射率に影響を及ぼす商業的な変化を検出するようになっ
ている。しかしながら、そのような開示の装置は、容器
密封面の高さ，容器密封面の曲がり，傾斜又はそり及び
／又は密封面の任意のワイヤエッジ又は超過プレス圧の
高さのような容器仕上げ部寸法のパラメタを測定するの
に適当でない。

【０００４】米国特許第５，４８９，９８７号は、容器
の密封面領域を検査するための装置を開示し、該装置
は、容器をその中心軸線を中心に回転させるときに狭い
幅の光エネルギーのビームを容器密封面領域に鋭角で差
し向けるように位置決めされた光源を含む。光センサ
は、密封面領域から反射する狭い幅の光エネルギーを受
けるように配置され、センサにおける反射光ビームの入
射位置の関数として変化する出力信号を出す。すなわ
ち、反射光ビームが光源及びセンサに関して密封面の高
さ又はレベルによって変わる位置でセンサに入射し、セ
ンサは電気的出力信号を出すことによって特性を示し、
該電気的出力信号はセンサへの反射光ビームの入射位置
の関数として変化する。密封面領域の高さの変化はセン
サ出力信号の関数として検出される。一つの実施形態で
は、光源／センサの組は容器の軸線の両側に配置され
る。容器の密封面のゆがみ、傾斜及び／又はそりは、容
器が回転するとき反射光ビームのセンサへの入射位置の
変化の結合関数として検出される。

【０００５】本発明の一般的な目的は、容認できない商
業的変化又は欠陥について、容器の密封面領域を検査す
るための改良された装置と方法を提供することに。本発
明の他のもっと特定的な目的は、一操作で及び単一の検
査ステーションで多重タイプの変化について、容器の密
封面領域を検査するようになった上記の特性の装置と方
法を提供することである。本発明のさらなる目的は、容
器の仕上げ部の密封面領域の光学的及び寸法的特性の両
方を検査するための上記の特性の方法と装置を提供する
ことである。本発明の他の目的は、測定の工程が該容器
密封面における位置の変化や揺れに対する改良された免
疫によって特徴付けられている上記米国特許第５，４８
９，９８７号に開示されたタイプの容器の密封面領域、
特に容器の仕上げ部の寸法特性を測定し又は決定するる
ための装置と方法を提供することにある。本発明の他の
目的は、前述の目的を達成するとともに、実施するのに
経済的であり、かつ、長期の稼動寿命にわたって信頼で
きる上記の特徴の方法と装置を提供することである。本
発明のさらに他の且つより具体的な目的は、容器の密封
面における高さの特性、特に容器仕上げ部と密封面の曲
がり，傾斜及び／又はそりを測定するための電気光学非
接触方法と装置を提供することであり、該方法及び装置
は一部が容器の仕上げ部における他の寸法パラメタを測
定するために既に設けられた電気光学素子を使用する。
本発明の他の目的は、別の実施形態では、ガラス製品製
造装置の熱間の終り又は冷間の終りのいずれかで行われ
る上記特徴の方法及び装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの観点によ
る容器の仕上げ部の密封面領域を検査する装置は、線形
の平行光ビーム（すなわち、長さ寸法を有し、多くの場
合幅寸法も有している）を容器の密封面領域に差し向け
るように位置決めされた構造式光源を含む。容器の密封
面領域の線形の光ビームは、容器の軸線に直交する長い
寸法と密封面と接する狭い寸法を有している。光センサ
は、密封面領域から反射した線形の光ビームの一部を受
けるように配置され、光源及びセンサに対する密封面領
域の高さや段部によって変化する電気的出力信号を出
す。センサは、密封面の高さを表示する情報を提供する
ために関連電子装置に接続される。好ましい実施形態で
は、密封面領域を影像間で光源及びセンサに対して移動
させることによって、又は密封面からの多レーザー光と
反射を使用することによって、多重影像が密封面の異な
る部分からセンサで得られる。容器の密封面の線形光ビ
ームの細長い寸法は、光源とセンサに対する密封面での
揺れや不整列に順応する。その上、容器の密封面の線形
光ビームの細長い半径方向寸法は、容器の口のワイヤエ
ッジからセンサ上で反射を生じさせ、かくして、そのよ
うないかなるワイヤエッジの存在と高さをも表示す、か
つ、ワイヤエッジの高さが密封面の高さを超えるかどう
か、すなわち、超過プレスかどうかの情報をセンサで生
じさせる。

【０００７】本発明の好ましい実施形態の光源とセンサ
は容器の密封面領域の上に配置され、容器の密封面に入
射および容器の密封面から反射された光ビームの一部が
互いに公称９０°の角度であり密封面と公称垂直な面内
にあるように互いに、かつ、容器の密封面領域に対して
向けられる。（用語「公称」は、密封面の理想的な又は
設計上の高さ及び方位に波及する条件に言及し、短い容
器又は容器仕上げ部での揺れによるそのような理想的な
高さ及び向きからのどんなずれも、「公称」の反射ビー
ムの方位と角度からの小さなずれを潜在的に引き起こ
す。）容器の軸線に公称平行で且つ密封面に垂直な平面
内に光源とセンサが配置される。発明の好ましい実施形
態の光センサは、マトリクス（すなわち、面積）配列セ
ンサと、容器密封面領域から反射された光エネルギーを
センサに焦点合わせするための１つまたはそれ以上のレ
ンズを含む。焦点合せレンズは、影像平面をマトリクス
配列センサに有し、線形光ビームと公称一致する対象平
面を容器密封面に有する。光センサレンズの受光角度
は、密封面のほぼ水平な部分から反射された光だけがセ
ンサに差し向けられるように、容器の密封面の半径方向
に制限されることが好ましい。センサレンズの受光角度
は、容器がわずかに傾けられ、又は、反射エネルギーを
分散させる傾向のある密封面を有する場合にも受光する
ように、密封面の接線方向に延びることが好ましい。本
発明の好ましい実施形態では、密封面の光源はレーザー
ダイオードとレンズを含み、レーザーダイオードからレ
ーザー線を容器密封面に投射する。

【０００８】発明の１つの実施形態において、テレセン
トリックレンズの軸線に平行な光エネルギによって形成
された容器の仕上げ部輪郭の影像を第二のセンサに焦点
合わせするために、第二の光センサは第二のマトリクス
配列センサとテレセントリックレンズを含む。この第二
の光センサは、第一のセンサが観察する容器の仕上げ部
とは異なった部分を、密封面領域に対してわずかな下向
き角度で観察する。第一センサ又は密封面センサ及び第
二センサ又は輪郭センサからの出力情報は、容器の仕上
げ部の曲がり、傾斜及び／又はそりを測定するために、
容器の回転の関数としてモニターされる。（容器の仕上
げ部の寸法パラメタを測定することができることに加え
て）第二の光センサは、曲がり、傾斜およびそりの測定
から、全体として容器の上下運動の隔絶を可能にする。
他の変形実施形態では、第１の光センサは、容器口を横
切って第１の光源及びセンサの直径方向に対向した他の
レーザー光線光源又は上記の出願におけるような狭いビ
ーム光源のいずれかと組み合わされる。２個の光センサ
の出力は、密封面での曲がり、傾斜及び／又はそりを測
定するように組み合わされる。

【０００９】本発明の他の観点による容器の仕上げ部検
査装置は、容器の軸線及び密封面の公称平面に対して異
なる角度から光エネルギーを容器の密封面領域に差し向
けるために、第一と第二の光源を含む。容器密封面領域
から反射された、第一の光源及び第二の光源からの光エ
ネルギーは、マトリクス配列センサに向けられ、センサ
が光源からの照明角度に対応する２つの異なる角度から
効果的に容器密封面領域を観察する。本発明のこの観点
の好ましい実施例では、異なる光源は、異なる特性の容
器密封面の寸法特性及び／又は物理的な相違を検出する
ための異なる照明角度有する光で容器密封面を照明する
ために異なる構造のものである。異なる光源は、容器回
転の増分量で交互に通電されるのが望ましく、センサ
は、異なる密封面特性の連続した影像が生じさせるよう
に走査される。

【００１０】本発明の第二の観点によるより好ましい実
施例では、密封面の反射率に影響を及ぼす特性の密封面
を検査するための第一の光源、ワイヤエッジ又は超過プ
レス条件についての段階部を検査するための第二の光
源、密封面の内縁の段階部領域におけるざらざらを検出
するための第三の光源の３つの構造形光源は、異なる特
性の光エネルギーを異なる角度で容器密封面に差し向け
る。一組のレンズは、密封面によって反射された第一の
光源と第二の光源からの光エネルギーを受けるように位
置決めされる。レンズは、密封面に位置する第一の焦点
を有するように位置決めされ、その結果反射光エネルギ
ーはレンズを通ることによって平行にされる。平行光エ
ネルギーは、単一の経路に沿ったエネルギービームをマ
トリクス配列センサに結合させるためのビーム分割器へ
入射する。通常、密封面から反射された３番目の光源か
らの光エネルギーは、センサへ入射しない。しかしなが
ら、どんな割れたガラスのざらざらも光エネルギーを拡
散させるので、その結果、一部がレンズを通してマトリ
クス配列センサに反射する。

【００１１】付加的な目的、特徴およびその利点と共
に、発明は以下の説明、添附の請求項及び付随の図面か
ら最もよく理解される。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１を参照して、典型的にはスタ
ーホイールとスライドプレート２１を含むコンベヤ２０
が、連続する容器２２を密封面検査ステーション２４の
所定位置に送り込むように配置され、かつ、成型容器２
２の供給源に連結されている。そのようなスターホイー
ルコンベヤ容器検査装置は、例えば上述の米国特許第
３，３１３，４０９号に開示されている。駆動ローラの
ようなボトル回転装置２６が、容器がコンベヤによって
定位置に保持されるとき、ステーション２４で順番に各
容器２２に係合し、その中心軸線２５を中心に容器を回
転させるように、位置決めされる。エンコーダ２８が容
器回転機構に接続されて容器の回転増分量を表示する信
号を出す。そのような容器の回転増分量は、容器が一定
速度で回転するときは角度位置の一定の増分量であって
もよいし、或いは、一定の時間増分量であってもよい。
スイッチのような検出器３０が、ステーション２４にお
いて容器２２の存在を表示する信号を出すように位置決
めされる。

【００１３】図１に示す本発明の実施例で、容器２２
は、円筒形の本体３２と、本体の肩３５から上方に突出
するほぼ円筒形の首部３４とを有する成形ガラスボトル
から成る。容器の仕上げ部分は、軸線方向に面するキャ
ップ密封面３６で終わる首部３４の上方部分を含み、首
部３４の該上方部分は本発明によって検査される。螺旋
状のねじ山３８が、容器の口を囲む仕上壁の外面に一体
に成形され、仕上げ壁の外面に形成されるリップ又は肩
４０がキャップを容器に固定するためのキャップスカー
トが通常の方法でこのリップ又は肩にクランプされる。
容器を形成する型の特性により、段階部４２（図４）が
密封面３６の内径の周りに存在する。段階部４２の過剰
な高さはワイヤエッジ４２ａになる。ワイヤエッジが密
封面３６の高さを超えると、それは超過プレス部４２ｂ
になる。ワイヤエッジ又は超過プレス部は多くの理由で
望ましくなく、それは容器の型に問題があることを指示
する。図１に示す発明の実施形態は、密封面３６及びと
段階部４２の高さ又はレベルを検査するための方法と装
置に向けられている。この点について、説明が進展する
につれて、この出願の用語「密封面」が、密封面３６そ
のものばかりでなく段階部４２をも含む密封面領域全体
を指すことが認識されるであろう。

【００１４】光源４４が、ステーション２４で容器２２
の密封面３６の上に位置決めされ、光エネルギーの狭い
幅の平行ビーム４６を密封面３６に鋭角で下向きに差し
向けるように配向される。特に、光ビーム４６は、ステ
ーション２４における容器２２の公称上の位置と方位で
容器の軸線２５と直交し、かつ、これと同一平面の密封
面３６の長い寸法と、容器の軸線と接線の狭い寸法を有
する平行線形光ビームからなる。光源４４は、レーザー
ダイオード４８と上記した平行線形レーザービームを形
成するための円筒形のレンズ５０とからなる。カメラ５
２が、ステーション２４で容器２２の密封面３６より上
に位置決めされ、密封面３６（もし存在するならば段階
部４２）から反射された光ビーム４６の部分５４を受け
るように配向される。カメラ５２は、焦点合せレンズ装
置５６と、マトリクス（領域）配列光センサ５８とを含
み、レンズ５６は反射光エネルギー５４をこの光センサ
５８に焦点合わせする。光源４４とカメラ５２は、入射
光ビーム４６及び反射光ビーム５４の平面内に配置さ
れ、該平面は容器の軸線２５と平行でかつその軸線２５
から横方向に片寄せられている。照明ビーム４６の入射
角と光ビーム５４の公称上の反射角は各々軸線２５に対
して４５°であり、これは、ビーム４６，５４が互いに
９０°の公称上の角度をなしているということである。

【００１５】情報処理装置６０（図１）が、検査ステー
ション２４における容器の存在を指示する信号を検出器
３０から受け、又、容器の回転の増分量を指示する信号
をエンコーダ２８から受信する。同様に、カメラ５２は
情報処理装置６０に接続され、処理装置６０から制御信
号を受信し、又、センサ５８における反射光エネルギー
５４の入射位置を表示する出力信号を情報処理装置に出
す。光源４４も処理装置６０によって制御される。処理
装置６０はまた、オペレータに影像データを表示するた
めのディスプレイ６２に接続され、そしてコンベヤライ
ンから容認できない容器を取り除くための適当な機構に
不合格信号を与える。図１ないし図４に示す本発明の実
施形態の作用において、線形照明ビーム４６が密封面３
６に交差し、その一部が密封面３６の水平部分によって
カメラ５２のセンサ５８へ反射する。同様に、照明ビー
ムの一部がワイヤエッジ４２からカメラセンサ５８へ反
射する。カメラレンズ５６は好ましくは、マトリクス配
列センサ５８の影像面に配置かれた影像平面と、密封面
３６の公称の位置のビーム４６と共線の対象平面とを有
する。もし、密封面が傾きにより水平でなければ、レン
ズ５６は依然として反射された光エネルギーを映すの
で、密封面の傾きは、配列センサ５８での影像とそれに
よって出された高さ測定信号に影響を及ぼさない。レン
ズ５６の受光角度は、密封面のほぼ水平な部分から反射
した光エネルギーだけがセンサ５８に差し向けられるよ
うに、密封面３６に対して半径方向に制限される。レン
ズ５６は、密封面が公称の位置だけ横方向に片寄って整
列され、すなわち、わずかに傾むけられたとしても、或
いは、光エネルギーが密封面の粗い部分から反射されて
も、反射された光エネルギーをセンサ５８に差し向け向
けるように、軸線２５及び密封面３６に接線の方向に広
い受光角度を有する。

【００１６】センサ５８に投影された影像から、密封面
３６と（もしあるならば）段部４２の高さは、センサ５
８における相対的な入射の位置の関数として、情報処理
装置６０によって決定することができる。密封面３６は
典型的には凸状をなし（図４）、段階部４２は相当に狭
いので、カメラ５２での反射された光影像は、一つが典
型的には光ビームの平面と垂直な密封面のポイントによ
って反射された少量の光によって創り出され、もう一つ
がワイヤエッジの先端からのものの２つの明るいスポッ
トからなる。これら２つの影像スポットの相対位置は、
所望の情報を提供する。容器密封面の曲がりと傾斜に関
する情報を、図１から図４に示す発明の実施形態で得る
ことができる。しかしながら、容器の全体の揺れはこれ
らの測定値に影響を及ぼす。図５は、図１ないし図４の
実施形態の光源４４とカメラ５２を、光源７０、テレセ
ントリックレンズ７２及びカメラ７４と組合せた本発明
の変更例を示す。光源７０は、容器２２の仕上げ部３４
を照明するための照明７６と拡散板７８とを含む。テレ
セントリックレンズ７２は、密封面の近縁のみを観察す
るように密封面の本体の下にわずかな角度（例えば、５
°）をなしている。テレセントリックレンズ７２の軸線
と平行な光線のみをカメラのマトリクス（領域）配列セ
ンサ８０に差し向ける。カメラ５２，７４は、密封面の
直径方向両側から観察する。したがって、容器の仕上げ
部３４の鮮明な影像はカメラ７４のセンサ８０に向けら
れる。この影像は、１９９４年８月２５日の米国出願第
０８／２９６，２９７号の開示に従って、輪郭寸法情報
を得るために分析されうる。また、この輪郭寸法情報
は、容器の揺れと容器の高さの全体的な変化に、実質的
に関係なく容器の仕上げ部の曲がり、傾斜及び／又はそ
りを決定するためのカメラ５２で得られた密封面の高さ
の情報と組み合わせることができる。すなわち、カメラ
７４で得られた情報は、全体の密封面高さを指示する基
準情報を出し、カメラ５２で増分高さ測定値を、容器の
密封面の全体の曲がり、傾斜及び／又はそり特性を決定
するために、容器回転の関数としての基準情報と照合さ
れる。

【００１７】図６は本発明の他の実施形態を図示し、こ
こでは、第二のレーザー光線源４４ａが密封面に光ビー
ム４６ａを差し向けるように配置され、ここからビーム
５４ａが第二のカメラ５２ａに反射される。光源とカメ
ラの対４４，５２及び４４a，５２aは、密封面３６の直
径方向両側で動作する。カメラの出力は、上記の特許
５，４８９，９８７号に開示されたように、密封面にお
ける曲がり、傾斜及び／又はそりを決定するために、情
報処理装置（図１）で組み合わされる。二次光源４４ａ
とカメラ５２ａは、引用出願に開示されたように狭いビ
ーム光源とカメラによって説明される。図７は、本発明
の他の観点と実施形態に従って、容器の仕上げ部３４の
密封面３６の数回の検査を行うための装置１００を示
す。第一光源４４は先に説明したように、密封面３６に
線形光ビームを差し向けるように角度１０２で位置決め
される。第二光源１０４はＬＥＤ１０６を含み、該ＬＥ
Ｄ１０６は、角度１０７で光ビームを、拡散板１０８と
フレネルレンズ装置１１０を通して、レーザーダイオー
ド光源４４からの光ビームの交点で密封面３６に送る。
第三光源１１２は、ＬＥＤ１１４を含み、該ＬＥＤ１１
４は光エネルギを角度１１５で密封面３６に差し向け、
光源４４，１０４からの照明点で密封面に再び交差す
る。カメラ５２は容器の軸線２５の反対側に角度１０７
で配置される。通常、光源１０４から反射された光エネ
ルギーは、レンズ１１８に入射する。このレンズは、レ
ンズを通して進む反射された光エネルギーが平行になる
ように、照明点からのその焦点距離に等しい、密封面３
６からの距離に取り付けられる。そのような平行光エネ
ルギーは、ビーム分割器１２０とレンズ５６を通して、
カメラ５２のマトリクス配列センサ５８に差し向けられ
る。レンズ１２２は光源４４の反対側に角度１０２で位
置決めされ、再びその焦点距離に等しい、密封面３６の
照明点からの距離に取り付けられる。レンズ１２２を通
過した平行光エネルギーは、鏡１２４によってビーム分
割器１２０に差し向けられ、そこから、そのような反射
された光エネルギーはレンズ５６を通して、マトリクス
配列センサ５８に差し向けられる。従って、レンズ１１
８，１２２，鏡１２４およびビーム分割器１２０は、マ
トリクス配列センサ５８に差し向けられた単一のビーム
経路に、密封面３６から反射された光源４４，１０４の
光エネルギーを組み合わせるように機能する。光源１１
２の角度１１５は、通常、光源１１２からの光エネルギ
ーがカメラ５２から離れた密封面３６で反射されるよう
な角度である。軸線２５に対する角度１０２，１０７，
１１５の例示的な値は、それぞれ４５度，１７度および
７０度である。

【００１８】光源１０４によって照明された密封面３６
上の点は、フレネルレンズ装置１１０の全口径から到来
する光エネルギーを受ける。反射後に、この光はレンズ
１１８，５６によってマトリクス配列センサ５８に差し
向けられる。フレネルレンズからの光によって照明され
る如き密封面の明るい影像は配列上に形成される。限度
を超えた仕上げ部の縁の変化やピットなどの密封面の強
く傾斜した領域は、そのような領域がレンズ１１８から
離れた光エネルギーを反射するので、明るい影像背景に
対して暗い領域として現れる。マトリクス配列センサ５
８を使用すると、特徴の向きや形状はあまり重要でな
い。先の実施形態におけるように、密封面のほとんど水
平である部分のみが光源４４からのエネルギーをレンズ
１２２，５６を通してマトリクス配列センサ５８へ反射
し、ここで、そのような領域は他の暗い背景上に明るい
スポットとして現れる。照明軸線と観察軸線の間の夾角
９０°により、もし存在するならば、段部からの最も明
るい部分が、密封面より上であるか下であるかを影像処
理装置６０（図１）が決定することができる。段部が密
封面より上であれば、超過プレスが指示される。ワイヤ
エッジが密封面より下であるか或いは存在しなければ、
超過プレス圧が指示されない。上記したように、光源１
１２は、カメラ５２のマトリクス配列センサ５８と組み
合わせて、密封面の内縁又は段部領域４３（図４）がか
け或いは多数のひびを有している状態であるざらざらを
検出するように機能する。段階領域４２が滑らかで且つ
ざらざらがなければ、光源１１２からの光エネルギー
は、レンズ１２２，１１８及びカメラ５２から離れた密
封面によって反射される。ざらざらの割れたガラスは、
光エネルギーのいくらかをレンズ１１８，１２２に向か
って、そして配列センサ５８へ拡散（屈折又は反射）さ
せる。かくして，ざらざらは他の暗い背景に対して明る
い影像として現れる。

【００１９】操作中、３つの光源４４，１０４，１１２
が順番に閃光し、マトリクス配列センサ５８は各光源ス
トロボで情報処理装置６０によって走査される。例え
ば、マトリクス配列センサ５８から走査される第一枠
は、光源１０４の閃光によって影像を受け、第二枠は光
源４４の閃光によって、第三枠は光源１０４の閃光によ
って、第四枠は光源１１２の閃光によって影像を受け取
る。このようにして、データの４つの枠は、各々、自身
の照明をもつカメラから撮られる。この過程は、容器の
密封面の多数の二次元影像を発生させるために容器の回
転増分量で繰り返される。光源が密封面に対して異なる
角度に置かれ、レンズが、これらの光源からの反射され
たエネルギーを単一のマトリクス配列センサに差し向け
るのに採用されるので、単一のセンサは多数の角度から
密封面を効果的に観察する。さらに、図７の光学素子の
すべてを、単一の検査ステーションに組み入んでもよ
い。

【００２０】図１乃至７の実施形態では、光源／光セン
サ装置と容器との間の相対運動は、容器に接触して容器
を容器の軸線２５を中心に回転させるローラー２６（図
１）等によって得られる。そのような技術は、ガラス製
品製造工程のいわゆる冷間の終り、すなわち、容器が冷
たく固くなる焼き鈍しがまの下流で使用するのに適して
いる。しかしながら、そのような技術は、熱くて柔らか
い容器の側壁をローラーが歪めるので、製造工程のいわ
ゆる熱間の終わり、すなわち、ガラス製品製造機械と焼
き鈍しがまとの間での使用するのには適していない。図
８は、製造機械と焼き鈍しがまとの間でエンドレスベル
トコンベヤ１３０によって搬送される熱い容器２２を示
す。位置エンコーダ２８がコンベヤ１３０に接続され、
コンベヤ／容器の運動きを表示する信号を情報処理装置
６０（図１）に与える。情報処理装置６０が密封面領域
から反射された光ビーム４６の反射の多重画像を得るよ
うに、容器の線形運動の増分量でカメラ５２を走査す
る。例えば、カメラ５２は、レーザー線が密封面領域を
横切って弦状に延びる１０個の影像を得るように走査さ
れるのがよい。密封面領域からの反射は、他の暗い背景
に対して明るいスポットとして現れる。カメラ５２のマ
トリクス配列センサの影像平面５４ａが、密封面領域３
６の公称高さの上下に延び、それは揺れや高さのかなり
の変化に順応するであろうことを書き留める。

【００２１】上記したように多重反射は、容器密封面の
異なる領域から得られることが好ましい。これは、走査
影像（図１から図７の回転と図８の平行移動による）間
で光源／センサ装置と容器との間の相対運動を起こさせ
ることによって、或いは、多レーザー線で密封面領域を
同時に照明することのによって成し遂げられる。単一の
光線／多重走査対策が浅い焦点深度と相応に大きいカメ
ラレンズ口径を考慮に入れる。より大きいレンズ口径は
レンズによって遮られる容器からの反射の確率を増大さ
せる。多重レンズ／単一影像対策の利点は、容器の運動
の影響が仕上輪郭を歪めないことである。検査過程から
得られる情報は、いかなる問題をも解消するために、製
造工程で調整又は補正を実施するのに使われることが好
ましい。調整か補正は手動で行われてもよいし、或いは
もっと好ましくは自動でなされてもよい。検査が冷間の
終りで行われる場合、自動補正は米国特許第４，７６
２，５４４号に開示されているように行われるのがよ
い。最も好ましくは、検査は熱間の終りに行われ、製造
工程で適切なパラメタが自動的に調整される。曲がり,
傾斜,そり,高さの変化及び／又はワイヤエッジ超過プレ
スの補正のために、機械タイミング、冷却及び／又は固
化特性について調整がなされる。また、持続的問題は、
機械、部分や型の保守又は修理の必要性を指示する。

【図面の簡単な説明】

【図１】容器の密封面領域を検査するための本発明の好
ましい一実施形態による装置の略図である。

【図２】図１に示す実施形態の作用を示す部分的な略図
である。

【図３】容器密封面と容器の軸線に対する光ビームの向
きを示す図１と図２で示す実施形態の上部平面図であ
る。

【図４】容器の密封面領域の部分拡大断面図である。

【図５】本発明の他の実施形態の略図である。

【図６】本発明の他の実施形態の略図である。

【図７】本発明の更に他の観点による容器の密封面を検
査するための装置の略図である。

【図８】本発明による製造工程のいわゆる熱間の終りで
容器を検査するための装置の略図である。

【符号の説明】

２２ 容器 ２４ ステーション ２５ 容器の軸線 ２６ ボトル回転装置 ２８ エンコーダ ３４ 仕上げ部 ３６ 密封面領域 ４４ 光源 ４６ 線形光ビーム ５２ 光センサ手段 ５８ マトリクス配列センサ ６０ 処理装置

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年７月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 容器密封面領域検査方法及び装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム ティー シェパード アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 16033 エヴァンス シティー エルジン レーン 121

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心軸線と軸線方向に面する容器密封面領
   域（３６）によって囲まれ、容器キャップで密封係合す
   る開口とを有する容器（２２）の仕上げ部（３４）を検
   査するための装置であって、 密封面の線形ビームが容器の軸線に直交する長い寸法
   と、容器の軸線と接線をなす狭い幅寸法とを有するよう
   に、平行線形光ビーム（４６）を容器密封面領域に差し
   向けるように位置決めされた構造形光源（４４）と、 容器の密封面領域から反射した前記線形光ビームの一部
   を受光するように配置された光センサ手段（５２）とを
   有し、 前記光源及び前記光センサ手段は容器密封面領域から前
   記光センサ手段に反射した光が、前記光源及び前記セン
   サ手段に対して密封面の高さによって変わる前記センサ
   手段の位置に入射するように容器密封面領域上に配置さ
   れ、前記線形光ビームの長い寸法が容器密封面領域の揺
   れや容器の密封面領域と前記光源及び前記光センサ手段
   との不整列に順応し、 前記光センサ手段で反射された光の入射位置の関数とし
   て容器の密封面の高さの変化を検出するための手段（６
   ０）を有する、 容器（２２）の仕上げ部（３４）の検査用装置。
2. 【請求項２】前記線形ビーム（４６）は、容器（２２）
   の密封面領域（３６）を完全に横切って延びる請求項１
   に記載の装置。
3. 【請求項３】前記密封面領域（３６）の異なる点につい
   て前記光センサ手段（５２）で多重反射を得るための手
   段をさらに有する請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】多重反射を得るための前記手段は、前記光
   源（４４）及び前記センサ手段（５２）に対して容器
   （２２）を移動させるための手段（２６又は１３０）
   と、前記光源及び前記センサ手段に対して容器運動の増
   分量で前記光センサ手段を走査するための手段（６０）
   とを有する請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】容器（２２）を移動させるための前記手段
   は、容器の軸線（２５）を中心に容器を回転させるため
   の手段（２６）を有する請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】前記線形光ビームの前記長い寸法は、前記
   回転手段（２６）中の容器（２２）の密封面（３６）
   で、容器の軸線（２５）と公称同一平面である請求項５
   に記載の装置。
7. 【請求項７】容器を移動させるための前記手段は、容器
   （２２）を前記光源（４４）と前記センサ手段（５２）
   を通過して直線的に移動させるための手段（１３０）を
   有する請求項４に記載の装置。
8. 【請求項８】前記線形光ビームの前記長い寸法（４６）
   が容器（２２）の密封面領域（３６）を横切って弦状に
   延びる請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】容器（２２）の密封面領域（３６）での前
   記線形光ビーム（４６）の反射角が公称９０°である前
   記のいずれかの請求項に記載の装置。
10. 【請求項１０】前記光源（４４）と前記光センサ手段
    （５２）は、軸線（２５）に対して公称平行で、かつ、
    容器（２２）の密封面領域（３６）と垂直な共通平面内
    に配置されている請求項９に記載の装置。
11. 【請求項１１】前記光センサ手段はマトリクス配列セン
    サ（５８）からなる前記のいずれかの請求項に記載の装
    置。
12. 【請求項１２】光センサ手段（５２）は、容器（２２）
    の密封面領域（３６）で反射された前記光源（４４）か
    らの光エネルギーを前記マトリクス配列センサ（５８）
    に焦点合せするための手段（５６）をさらに有し、前記
    焦点合せ手段は、前記マトリクス配列センサに影像平面
    を有し、かつ、容器密封面領域で前記線形ビーム（４
    ６）と公称一致する対象平面を有する請求項１１に記載
    の装置。
13. 【請求項１３】マトリクス配列センサ（８０）及びテレ
    セントリックレンズ（７２）を含む第二の光源（７０）
    及び第二の光センサ手段（７４）をさらに有し、該テレ
    セントリックレンズは、第二の前記光源からの光エネル
    ギーによって前記テレセントリックレンズの軸線に平行
    に形成された容器仕上げ部輪郭の影像を前記マトリクス
    配列センサに焦点合わせし、前記変化検出手段（６０）
    は曲がり，傾斜及び／又はそりを測定するために前記光
    センサ手段（５２，７４）の両方と接続される前記のい
    ずれかの請求項に記載の装置。
14. 【請求項１４】光源と（４４，７０）と光センサ手段
    （５２，７４）の両方は、結合された光ビームが容器密
    封面領域の直径方向に対向した部分を照明するように配
    置される請求項１３に記載の装置。
15. 【請求項１５】前記光源（４４）は、レーザーダイオー
    ド（４８）と、レーザーダイオードから容器（２２）の
    密封面領域（３６）にレーザー光を投射するための手段
    （５０）を含む前記のいずれかの請求項に記載の装置。
16. 【請求項１６】中心軸線と軸線方向に面する容器密封面
    領域（３６）によって囲まれ、容器キャップで密封係合
    する開口とを有する容器（２２）の仕上げ部（３４）を
    検査するための検査方法であって、（ａ）線形光ビーム
    が容器密封面領域を横切って容器密封面領域で弦状に延
    びるように平行な線形光ビームを容器密封面領域に向け
    る段階、（ｂ）光センサ手段（５２）が容器密封面領域
    の上方に配置され、容器密封面領域から光センサ手段に
    反射された光が、前記センサ手段について容器密封面領
    域の高さによって異なる前記センサ手段の位置に入射す
    るように、前記線形光ビームの細長い寸法が前記光ビー
    ム及び前記センサ手段に対して容器密封面領域の揺れ又
    は容器密封面領域の不整列良に順応させる段階、（ｃ）
    容器密封面領域の高さの変化を前記光センサ上で反射光
    の増分量の位置の関数として検出する段階とからなる方
    法。
17. 【請求項１７】容器密封面領域（３６）の異なる部分か
    らの多重反射を前記光センサで入手する段階（ｄ）を前
    記（ｃ）段階より前に加えた請求項１６に記載の方法。
18. 【請求項１８】前記段階（ｄ）は、（ｄ１）容器（２
    ２）と光源（４４）及びセンサ手段（５２）との間に相
    対移動を生じさせ、（ｄ２）前記運動の増分量で前記多
    重反射を得ることとによって実行される請求項１７に記
    載の方法。
19. 【請求項１９】前記段階（ｄ１）は、軸線２５を中心に
    容器（２２）を回転させる段階からなる請求項１８に記
    載の方法。
20. 【請求項２０】容器（２２）を軸線（２５）に直交する
    方向に直線的に移動させる段階を有する請求項１８に記
    載の方法。
21. 【請求項２１】前記段階（ｃ）で検出された高さ変化の
    関数として、容器の製造のパラメータを調整する段階
    （ｄ）を加えた請求項１６又は請求項１７に記載の方
    法。
22. 【請求項２２】前記段階（ａ）と段階（ｂ）は、容器
    （２２）の製造の熱間の終りで実行される請求項２１に
    記載の方法。、
23. 【請求項２３】前記段階（ｄ）は自動で実行される請求
    項２２に記載の方法。
24. 【請求項２４】中心軸線と軸線方向に面する容器密封面
    領域（３６）によって囲まれ、容器キャップで密封係合
    する開口とを有する容器（２２）の仕上げ部（３４）を
    検査するための装置であって、 前記装置は、軸線に対して各々異なる角度（１０２，１
    ０７，１１５）で光エネルギを容器密封面領域に向ける
    ための複数の光源（４４，１０４，１１２）と、マトリ
    ックス配列センサ（５８）及び前記センサが密封面領域
    を前記異なる角度から観察するように前記光源から容器
    密封面領域に反射した光エネルギを前記マトリクス配列
    センサに向けるための手段（５６及び１１８から１２
    ４）を含む光センサ手段（５２）と、 前記マトリクス配列センサに向けられる光エネルギの関
    数としてで容器密封面領域の商業的変化を検出する手段
    （６０）とからなる装置。
25. 【請求項２５】光エネルギを異なる角度（１０２，１０
    ７，１１５）から交互に容器密封面領域に差し向けるよ
    うに前記光源を交互に賦活するための前記光源（４４，
    １０４，１１２）に接続された手段（６０）をさらに有
    するし請求項２４に記載の装置。
26. 【請求項２６】前記センサに光エネルギを向けるための
    前記手段は、密封面領域から反射した光エネルギが前記
    レンズを通過した後に平行にされるように、密封面領域
    （３６）に対し異なる角度（１０２，１０７）の軸線及
    び密封面領域でそれぞれ焦点を有する一対のレンズ（１
    １８，１２２）と、前記レンズからの平行光エネルギを
    単一経路に沿って向けるように配置された分光器（１２
    ０）と、単一経路上のそのようなエネルギを前記マトリ
    クス配列センサに向けるための手段（５８）とを有する
    請求項２５に記載の装置。
27. 【請求項２７】前記光源（４４，１０４，１１２）を、
    容器の運動の増分量で交互に閃光させる請求項２５に記
    載の装置。
28. 【請求項２８】光源（１０４）の一つは、密封面領域
    （３６）に焦点を有するフラネルレンズ配置（１１０）
    を有する請求項２５に記載の装置。
29. 【請求項２９】前記光源（４４）の一つは、密封面領域
    で線形光ビームが容器の軸線に直角な長い寸法と容器の
    軸線に接する狭い幅を有する方法で線形光ビームを容器
    （２２）の密封面領域（３６）に向けるための手段を有
    し、前記光源及び前記光センサ手段は容器密封面領域か
    ら前記光センサ手段に反射した光が、前記光源及び前記
    センサ手段に対して密封面の高さによって変わる前記セ
    ンサ手段の位置に入射するように容器密封面領域上に配
    置され、前記線形光ビームの長い寸法が容器密封面領域
    の揺れや容器の密封面領域と前記光源及び前記光センサ
    手段との不整列に順応する請求項２４に記載の装置。
30. 【請求項３０】前記光源（１１２）の一つは、光エネル
    ギが公称密封面領域（３６）によってマトリクス配列セ
    ンサ（５８）から遠ざかる方向に反射されるように、か
    つ、密封面領域でざらざらによって前記センサに反射さ
    れるように向けられる請求項２４に記載の装置。
31. 【請求項３１】（ａ）光エネルギが異なる角度で密封面
    領域から反射されるように、光エネルギを交互に異なる
    角度（１０２，１０７，１１５）で容器仕上げ部の密封
    面領域（３６）に向け、（ｂ）前記段階（ａ）で反射す
    る前記光エネルギを単一マトリクス配列センサに向け、
    （ｃ）前記センサに向けられたそのような反射光エネル
    ギの関数で、密封面領域の商業的変化を検出する容器仕
    上げ部（２２）の検査方法。
32. 【請求項３２】前記段階（ａ）は、（ａ１）複数の光源
    を準備する段階、（ａ２）光エネルギを容器密封面領域
    に交互に向けるために、前記光源を賦活させる段階から
    なる請求項３１に記載の方法。
33. 【請求項３３】前記段階（ａ１）は前記光源（４４）の
    各々を、密封面領域で異なる照明光パターンを供給する
    ように構築される段階を有する請求項３２に記載の方
    法。
34. 【請求項３４】前記段階（ｃ）に商業的変化検出の関数
    で容器製造のパラメータを調節する追加の段階（ｄ）を
    有する請求項３１，３２又は３３に記載の方法。
35. 【請求項３５】前記段階（ａ）及び（ｂ）は容器（２
    ２）の製造の熱間の終りで実行される請求項３４に記載
    の方法。
36. 【請求項３６】段階（ｄ）は自動で行なわれる請求項３
    ５に記載の方法。