JP2753002B2 - 合成樹脂製容器の肉厚検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は合成樹脂製容器の肉厚を測定する肉厚検査装
置にかかり、特にポリエチレンテレフタレート系合成樹
脂製容器（以下、PET容器と呼ぶ。）の肉厚を測定する
合成樹脂製容器の肉厚検査装置に関する。

〔従来の技術〕

第８図および第９図を参照して従来の肉厚検査装置に
ついて説明する。

第８図において肉厚検査装置300は、測定用赤外線308
を発生する光源部301と、PET容器307内に挿入してPET容
器307の胴壁に測定用赤外線を投光する投光部302と、こ
の投光部302に一定の間隔をおいてPET容器307外で対面
して投光された測定用赤外線308を受光する受光部303
と、受光部303の出力信号に基づいて肉厚を算出する演
算装置304と、光源部301、投光部302および受光部303を
一体に昇降させる昇降装置305と、測定時にPET容器307
をその周方向に回転させる回転装置306よりなる。

次に動作について説明する。

PET容器307を回転装置306上に載置し、昇降装置305に
より光源部301、投光部302および受光部303を一体とし
て下降する。下降と同時に回転装置306は回転しはじ
め、一定回転に達したならば、測定を開始する。光源に
より発生された赤外線は、透光部302内を通り、PET容器
307の胴壁を透過して、一部吸収された後、受光部303に
到達し、電気信号に変換され、演算装置304により肉厚
を算出して処理を終了する。

第９図に従来のPET容器の製造システムの概要を示
す。

PET容器の製造システムｍは合成樹脂原料を供給する
原料供給装置37、射出成形装置およびブロー成形装置よ
りなる成形装置38、成形装置の成形条件を制御する制御
装置39、成形されたPET容器を検査する検査装置40、検
査の結果に基づき、良品と不良品を選別する選別装置42
よりなり、さらに必要に応じて人手によるサンプリング
にてPET容器の肉厚を測定する肉厚検査装置300が別に設
けられていた。

原料供給装置37は成形装置38の射出成形機に合成樹脂
原料を供給し、成形装置38の射出成形装置はパリソンを
作製し、ブロー成形装置により延伸ブロー成形され、容
器形状に成形される。

なお、これらの成形装置は制御装置39により成形条件
を制御されている。

成形されたPET容器は検査装置40に送られ、選別装置4
2により良品と不良品を選別する。さらに必要に応じて
人手を介してサンプリングされPET容器は肉厚検査装置3
00に運ばれ個々に肉厚を測定していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の合成樹脂製容器の肉厚検査装置において
は、測定時間が長引くと周囲の温度条件、光源自体の発
熱等によって測定値がふらつき測定値が不正確になると
いう問題点があった。

そこで、本発明は周囲の温度条件が変化した場合にも
安定した測定値を得られる合成樹脂製容器の肉厚検査装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明は、検査光を合成
樹脂製容器の胴壁を透過させ、その透過量を測定するこ
とにより、容器の肉厚を測定する合成樹脂製容器の肉厚
検査装置において、測定用の赤外線光源を備えた光源部
に、該赤外線光源を収容する恒温槽と、該恒温槽の外面
に設けられた面状発熱体と、該恒温槽内の温度を測定す
る恒温槽温度測定手段と、該恒温槽温度測定手段により
測定した温度に基づいて前記面状発熱体を制御する光源
部温度制御手段とを備え、前記光源部からの光を容器を
通して受光する受光部に、入射した赤外線量に応じて出
力電気信号を変化させる赤外線センサと、該赤外線セン
サの周囲温度を測定する受光部温度測定手段と、該赤外
線センサの周囲温度を一定に保つための電子冷却手段
と、前記温度測定手段により測定した温度に基づいて前
記電子冷却手段を制御する受光部温度制御手段とを備え
るように構成する。

〔作用〕

合成樹脂製容器の肉厚検査装置は、光源部には、赤外
線光源を収容する恒温槽と、該恒温槽の外面に設けられ
た面状発熱体と、該恒温槽内の温度を測定する恒温槽温
度測定手段と、該恒温槽温度測定手段により測定した温
度に基づいて前記面状発熱体を制御する光源部温度制御
手段とを備え、受光部には、入射した赤外線量に応じて
出力電気信号を変化させる赤外線センサと、該赤外線セ
ンサの周囲温度を測定する受光部温度測定手段と、該赤
外線センサの周囲温度を一定に保つための電子冷却手段
と、前記温度測定手段により測定した温度に基づいて前
記電子冷却手段を制御する受光部温度制御手段とを備え
たので、連続して長時間に渡って安定した測定値を得る
ことができ、製造ラインに組込む場合でも信頼性の高い
測定を行うことができる。

〔実施例〕

本発明の実施例について第１図乃至第７図を参照して
説明する。

肉厚検査装置１は第１図に示すように、全体の制御と
データの演算処理をおこなう制御演算部２と肉厚を検査
する検査部３よりなっている。

制御演算部２は光源部19の温度を制御する光源部温度
制御部400、センサ受光部13内のセンサ周囲の温度を制
御するセンサ受光部温度制御部401、装置全体の制御を
行う主制御部４、検査部３等とのデータのやりとりを制
御するインタフェース制御部（IF制御部）５、チョッパ
を駆動するチョッパ駆動部６、チョッパ出力信号と後述
するセンサ受光部からの出力信号を直流波形に変換する
信号処理部７、後述する連続自動容器回転搬送部50の回
転位置を検出するロータリーエンコーダ８、データの演
算処理を行う演算処理部９および補正入力を行うための
補正入力装置402よりなっている。

光源部温度制御部400は光源部の外側に設けた恒温槽
内の温度を検知し、恒温槽外表面に設けられた面状発熱
体34を制御することによりケーシング周囲の温度を約40
℃に保っている。

センサ受光部温度制御部401はセンサ受光部内の温度
を検知し、センサ受光部内に設けられた冷却素子を制御
することによりセンサ受光部内の温度を約10℃に保って
いる。

チョッパ駆動部６はモータの回転数を回転制御信号15
により制御することによりチョッパ板11を一定回転数で
回転させ、それと同時にチョッピング周期に対応するタ
イミング信号12を信号処理部７に出力する。

信号処理部７はタイミング信号12に基づきセンサ受光
部13からのセンサ出力信号14を直流波形（ピークホール
ド波形）に変換し、IF制御部５を介して、主制御部４に
出力する。

ロータリーエンコーダ８は連続自動容器回転搬送部50
の回転位置を検出し、電気信号に変換して、IF制御部５
を介して、主制御部４に出力する。

検査部３はPET容器16内に挿入される挿入管17、挿入
管17のPET容器内への挿入およびPET容器からの取出しを
行う挿入管昇降制御部18、測定用赤外線21を発生する光
源部19、測定用赤外線を挿入管17に投光する投光部20お
よび挿入管17を通り、PET容器16胴壁を透過した透過赤
外線量をセンサにより電気信号に変換するセンサ受光部
13よりなる。

挿入管17は円筒形状をしており、その内部には反射鏡
が設けられており、挿入管昇降制御部18により測定する
PET容器16内へ挿入され、測定用赤外線21をPET容器16内
へ導く。

なお、必要に応じて、挿入管17内にはレンズ群を構成
しても良いし、反射鏡の代わりにプリズムを用いても良
い。

第２図にセンサ受光部13の概要を示す。

センサ受光部13はケーシング22、特定周波数領域以外
の赤外線をカットする干渉フィルタ23、入射した赤外線
量に応じた電気信号に変換するPbS（硫化鉛）赤外線セ
ンサ24、PbS赤外線センサ24の周囲温度を一定に保つた
めのペルチェ効果を利用した電子冷却素子25、PbS赤外
線センサ24の出力信号を増幅する増幅アンプ26、PbS赤
外線センサ24の周囲温度を測定する温度センサ403、PbS
赤外線センサ24および増幅アンプ26に電源を供給するた
めの電源コネクタ27、増幅アンプ26により増幅されたセ
ンサ出力信号14を出力するための出力コネクタ28、およ
び電子冷却素子25を制御するための冷却制御用コネクタ
29よりなっている。

干渉フィルタ23は中心透過波長は約2.6μｍのもので
あり、干渉フィルタ23を透過した赤外線の光量はPbS赤
外線センサ24により電気信号に変換され、増幅アンプ26
により増幅されて、IF制御部５を介し、主制御部４に出
力される。

なお、この時PbS赤外線センサ24を安定して動作させ
るため、PbS赤外線センサ24の周囲温度を温度センサ403
により測定し、その測定温度に応じてセンサ受光部温度
制御装置401がペルチェ効果を利用した電子冷却素子25
を制御し、PbS赤外線センサ24付近の温度を約10℃に保
っている。この場合においてセンサ受光部温度制御装置
401の制御のみでは制御しきれない時には、補正入力装
置402からの入力データによっても制御することができ
る。

第３図に光源部19、投光部20および恒温槽404の概要
を示す。

光源部19はケーシング30、フィラメントからなる光源
31、光源31の上方に位置する凹面鏡32、光源31の下方に
位置するチョッパ33およびケーシング30の側板に取付け
られた循環用ファンｆよりなっており、光源部19の下部
に投光部20が位置している。光源31には、例えばニクロ
ム線等の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望ましい。

凹面鏡32は光源からの赤外線を集光させるためのもの
である。

チョッパ33はチョッパ板11および回転用モータ10で構
成されており、凹面鏡32より集光された赤外光をチョッ
ピングすることにより断続的な光に（光播波形）とする
ためのものである。チョッピングを行う理由は、前述の
PbS赤外線センサ24の特性上ドリフトおよびオフセット
が生じるので、一旦交播波形に変換して、ドリフトおよ
びオフセットなどの変動要因を除去して高精度な測定を
行うためである。チョッパの形式としては、本実施例の
ような機械式のものや、電気的に光源をチョッピングす
る電気式のもの等が考えられる。

投光部20は反射鏡35およびレンズ群36から構成されて
おり、光源31で発生された赤外線を平行光として挿入管
17に伝達する。

恒温槽404の全面または数面には面状発熱体34が設け
られており恒温槽404内の温度を温度センサ405で測定
し、恒温槽内の温度を約40℃に保っている。恒温槽内の
一定温度の空気は光源部の循環用ファンｆにより光源部
のケーシング30内に導入されてケーシング30内の温度を
一定に保ち、光源31のゆらぎ等を押え、測定の安定性を
保っている。

第４図に本発明の合成樹脂製容器の肉厚検査装置を合
成樹脂製容器の製造システムに組込んだ場合の原理説明
図を示す。

合成樹脂製容器製造システムＭは合成樹脂原料を供給
する原料供給装置37、射出成形装置およびブロー成形装
置よりなる成形装置38、成形装置の成形条件を制御する
制御装置39、成形されたPET容器を検査する検査装置4
0、PET容器の肉厚を測定する肉厚検査装置１、自動的に
連続してPET容器を測定位置まで搬送するとともに測定
時にPET容器を回転する連続自動容器搬送回転装置41、P
ET容器の良品、不良品を選別する選別装置42よりなって
いる。

第12図の従来例と異なる点は、検査装置と選別装置の
間に肉厚検査装置１および連続自動容器搬送回転装置41
を有している点であり、これにより成形後直ちに連続し
て自動的に肉厚測定を行い、データをフィードバックで
きるので、成形工程への対処が素早く出来ることにな
る。

原料供給装置37は主樹脂としてのポリエチレンテレフ
タレート系合成樹脂を成形装置38に供給する。

成形装置38は射出成形装置およびブロー成形装置より
なり、射出成形装置は原料供給装置37より供給された樹
脂を射出してブロー成形用パリソンを作製し、ブロー成
形装置に送る。ブロー成形装置に送られたパリソンは延
伸ブロー成形され、容器の形状に加工される。なお、こ
れらの成形装置は制御装置39により成形条件が制御され
ている。

次に、成形装置38により成形された合成樹脂容器は検
査装置40に送られる。

第５図に連続自動容器搬送回転部50の概要を示す。

連続自動容器搬送回転装置50はターンテーブル51、タ
ーンテーブル51上に90度毎に設けられ、PET容器を把
持、開放するための４つの把持部52、PET容器の導入、
排出時に把持部を押圧して把持部を開放させる押圧部53
および押圧部53を作動するための押圧用シリンダ部54よ
りなる。

さらに前記ターンテーブル51にはその直径方向にPET
容器の搬入用および搬出用コンベア55、56が接続されて
いる。

把持部52は開閉動作によりPET容器を把持、開放する
ための１対の３つのアーム部分からなる把持体150を備
え、この把持体150はクランプアーム部57と、押圧部53
により押圧されてクランプアーム部57を開閉するための
開閉用アーム部58と、クランプアーム部57を閉じるため
の付勢力を与える復帰用スプリング62が取付けられる復
帰アーム部59とからなり、この復帰アーム部59は復帰時
に復帰位置調整ネジ63に当接する。また、１対の把持体
150間には測定時にPET容器を回転する駆動回転ローラ60
が設けられ、前記クランプアーム部57の先端部には付け
られ駆動回転ローラ60と協働してPET容器を回転する２
個の従動回転ローラ61が取付けられている。

次に動作について第６図のフローチャートを参照して
説明する。

検査準備 まず最初に測定の安定性を確保するため光源29および
センサ受光部13の予備運転をしておく。これにより、測
定の初期変動を無くし、より信頼性の高い検査をするこ
とができる（ステップS1）。

PET容器の搬入 搬入用コンベア55（第６図）でPET容器16が導入位置9
1に搬入されこの導入が位置検出センサ（図示せず）に
より確認されると（ステップS2）、押圧部53が押圧用シ
リンダ部54により作動し自動連続肉厚検査装置のPET容
器導入位置91にある把持体150の開閉用アーム部58は押
圧部53によって押圧される。これによりクランプアーム
部57は復帰用スプリング62の付勢力に抗してピン100を
軸として押し広げられ、それとともに復帰用アーム部59
は復帰位置調整用ネジ63から離れる。

次に押し広げられた状態を維持したままでPET容器16
を搬入用コンベア55により１対の把持体150内に導入
し、PET容器16が駆動回転ローラ60に接触する位置まで
導入されたことが位置検出センサ（図示せず）により確
認されると、押圧部53はその押圧をやめ、復帰用スプリ
ング62の付勢力により復帰用アーム部59は復帰位置調整
用ネジ位置63に当接するとともに、PET容器16は駆動回
転ローラ60および従動回転ローラ61、61により、確実に
把持される（ステップS3）。

次にターンテーブル51が図面上時計回りに回転し、PE
T容器16を把持したまま検査位置92まで搬送しターンテ
ーブル51は回転を停止する（ステップS4）。

肉厚測定 駆動回転ローラ60が回転し、それにともないPET容器1
6および２個の従動回転ローラ61が回転し（ステップS
5）、同時に挿入管昇降制御部18により挿入管17がPET容
器16内に挿入される（ステップS6）。PET容器の回転数
が一定回転数に達したことがロータリーエンコーダ８の
出力信号により確認されると、主制御部４は肉厚測定を
開始するように命令する（ステップS7）。

恒温槽404により一定温度に保たれた光源部は光量の
安定した測定用赤外線21（波長２〜５μｍ）を発生し、
凹面鏡32により集光され、チョッピングされた後、投光
部20内へ導入され反射鏡35およびレンズ群36により平行
光線となって挿入管17に投光される。さらに測定用赤外
線は21挿入管17内を通り、PET容器16の胴壁で一部吸収
されてセンサ受光部13に到達する。

測定用赤外線22はセンサ受光部13で電子冷却素子403
により一定温度に保たれたPbS赤外線センサ24により周
囲温度に影響されることなく電気信号に変換され信号処
理部７に出力される。

信号処理部７はチョッパ駆動部６のチョッピング周期
に対応するタイミング信号12に基づき、センサ受光部か
らの入力信号を直流波形に（ピークホールド波形）に変
換し、IF制御部５を介して、主制御部４に出力する（ス
テップS8）。

これと同時にロータリーエンコーダ８は連続自動容器
回転搬送部50の回転位置を検出し、回転位置に応じた電
気信号に変換して、IF制御部５を介して主制御部４に出
力する。

演算処理 主制御部４は演算処理部９に出力信号データを転送
し、出力信号データを肉厚データに変換するように命令
する。演算処理部９は第７図に示すような関係より、測
定赤外線量に対応する出力信号データを肉厚データに変
換し、主制御部４に出力する（ステップS9）。主制御部
４はIF制御装置５を介して成形装置２の制御装置３に肉
厚データを出力する（ステップS10）。

挿入管の引出し その後挿入管昇降制御部18は挿入管17を引出し（ステ
ップS11）、駆動回転ローラは回転を停止し、PET容器16
は回転を停止する（ステップS12）。

PET容器の搬出 次に再びターンテーブル51はPET容器16を把持したま
ま回転し、排出位置93に把持体150が到達すると回転を
停止する（ステップS13）。押圧用シリンダ部54が作動
し、押圧部53によって把持体150の開閉用アーム部58が
押圧されることにより、クランプアーム部57は復帰用ス
プリング62の付勢力に抗してピン100を軸として押し広
げられ、容器は開放される（ステップS14）。それとと
もに復帰用アーム部59は復帰位置調整用ネジ63から離れ
る。

次に押し広げられた状態を維持したままでPET容器を
搬出用コンベア56によりクランプアーム部57外に搬出す
る（ステップS15）。

PET容器16が所定位置まで排出されたことが位置検出
センサ（図示せず）により確認されると、押圧用シリン
ダ部54は作動を停止し、押圧部53は押圧するのをやめ、
復帰用スプリング62の付勢力により復帰用アーム部59は
復帰位置調整用ネジ63に当接し、クランプアーム部57は
閉じられる。その後、ターンテーブル51は再び回転し
て、以上の動作を繰返す。

なお、PET容器16は搬出用コンベア42により次の工程
へ搬送される。

フィードバック制御 一方、肉厚データを受取った成形装置２の制御装置３
はそのデータをもとに成形条件の制御を行う。

〔発明の効果〕

本発明は、光源部には、赤外線光源を収容する恒温槽
と、該恒温槽の外面に設けられた面状発熱体と、該恒温
槽内の温度を測定する恒温槽温度測定手段と、該恒温槽
温度測定手段により測定した温度に基づいて前記面状発
熱体を制御する光源部温度制御手段とを備え、受光部に
は、入射した赤外線量に応じて出力電気信号を変化させ
る赤外線センサと、該赤外線センサの周囲温度を測定す
る受光部温度測定手段と、該赤外線センサの周囲温度を
一定に保つための電子冷却手段と、前記温度測定手段に
より測定した温度に基づいて前記電子冷却手段を制御す
る受光部温度制御手段とを備えて、安定した温度環境が
得られるように構成したので、合成樹脂製容器の肉厚検
査装置において、長期に渡り、連続して安定した測定を
行うことができるので、肉厚検査装置を合成樹脂製容器
の製造システムにインラインで組込む場合でも信頼性の
高い測定データを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の肉厚検査装置の概要図、第２図はセン
サ受光部の概要図、第３図は光源部、投光部および恒温
槽の概要図、第４図はPET容器製造システムの概要図、
第５図は容器回転搬送装置の概要図、第６図は処理フロ
ーチャート、第７図はセンサ受光部の出力電圧とPET容
器の肉厚の関係図、第８図は従来の肉厚検査装置の概要
図、第９図は従来の合成樹脂製容器の製造システム概要
図である。 １……肉厚検査装置、２……制御演算部、３……検査
部、４……主制御部、５……インタフェース制御部、６
……チョッパ駆動部、７……信号処理部、８……ロータ
リーエンコーダ、９……演算処理部、10……回転モー
タ、11……チョッパ板、12……タイミング信号、13……
センサ受光部、14……センサ出力信号、15……回転制御
信号、16……PET容器、17……挿入管、、18……挿入管
昇降制御部、19……光源部、20……投光部、21……測定
用赤外線、22……ケーシング、23……干渉フィルタ、24
……PbS赤外線センサ、25……電子冷却素子、26……増
幅アンプ、27……電源コネクタ、28……出力コネクタ、
29……冷却制御用コネクタ、30……ケーシング、31……
光源、32……凹面鏡、33……チョッパ、34……面状発熱
体、35……反射鏡、36……レンズ群、37……原料供給装
置、38……成形装置、39……制御装置、40……検査装
置、41……連続自動容器回転搬送装置、42……選別装
置、43……主制御部、44……紫外線光源部、45……セン
サ受光部、46……投光部、47……回転装置、48……混合
樹脂層、49……主樹脂層、50……連続自動容器搬送装
置、51……ターンテーブル、52……把持部、53……押圧
部、54……押圧用シリンダ、55……搬入用コンベア、56
……搬出用コンベア、57……クランプアーム部、58……
開閉用アーム部、59……復帰アーム部、60……駆動回転
ローラ、61……従動回転ローラ、62……復帰用スプリン
グ、63……復帰位置調整ネジ、91……導入位置、92……
検査位置、93……排出位置、100……ピン、150……把持
体、400……光源部温度制御部、401……センサ受光部温
度制御部、402……補正入力装置、403,405……温度セン
サ、404……恒温槽、ｆ……循環用ファン。

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/88,21/89

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検査光を合成樹脂製容器の胴壁を透過さ
   せ、その透過量を測定することにより、容器の肉厚を測
   定する合成樹脂製容器の肉厚検査装置において、 測定用の赤外線光源を備えた光源部に、該赤外線光源を
   収容する恒温槽と、該恒温槽の外面に設けられた面状発
   熱体と、該恒温槽内の温度を測定する恒温槽温度測定手
   段と、該恒温槽温度測定手段により測定した温度に基づ
   いて前記面状発熱体を制御する光源部温度制御手段とを
   備え、 前記光源部からの光を容器を通して受光する受光部に、
   入射した赤外線量に応じて出力電気信号を変化させる赤
   外線センサと、該赤外線センサの周囲温度を測定する受
   光部温度測定手段と、該赤外線センサの周囲温度を一定
   に保つための電子冷却手段と、前記温度測定手段により
   測定した温度に基づいて前記電子冷却手段を制御する受
   光部温度制御手段とを備えた、 ことを特徴とする合成樹脂製容器の肉厚検査装置。