(57)【要約】本明細書において、測定システムを提供し、それは、管（１１２、２１２）を受け付けるマイクロメータアセンブリ（１２０、２２０、３２０）を含み、マイクロメータアセンブリは、管の周囲に配置された複数の非接触光学マイクロメータ（１１２Ａ、Ｂ、２２２Ａ、Ｂ、３２２Ａ、Ｂ）を含み、複数の非接触光学マイクロメータは、外径（ＯＤ）を、管の周囲に沿った第１の複数の位置で測定する。測定システムは、更に、管を光学マイクロメータアセンブリから受け付ける変位ゲージアセンブリ（１２８、２２８、３２８）を含み、変位ゲージアセンブリは、管の周囲に配置された複数の非接触ゲージを含み、複数の非接触ゲージは、壁厚を、管の周囲に沿った第２の複数の位置で測定する。制御部（１３２、２３２）は、外径の測定値、および、壁厚の測定値を受け取り、ガラス管の内径および同心性を、ガラス管の屈折率、外径の測定値、および、壁厚の測定値に基づいて特定する。
2021505854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定システムにおいて、
管を受け付けるように適合されたマイクロメータアセンブリであって、前記管の周囲に配置された複数の非接触光学マイクロメータを含み、前記複数の非接触光学マイクロメータは、外径を、該管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定するように構成されたものであるマイクロメータアセンブリと、
前記管を前記マイクロメータアセンブリから受け付けるように適合された変位ゲージアセンブリであって、該管の周囲に配置された複数の非接触ゲージを含み、前記複数の非接触ゲージは、壁厚を、該管の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定するように構成されたものである変位ゲージアセンブリと、
前記マイクロメータアセンブリと前記変位ゲージアセンブリと動作可能の少なくとも１つの制御部であって、前記管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置での前記外径の測定値、および、該管の周囲に沿った前記第２の複数の各位置での前記壁厚の測定値の各々を受け取る制御部と
を含むシステム。
【請求項２】
前記複数の非接触光学マイクロメータは、
第１のマイクロメータ台に連結された第１の非接触光学マイクロメータと、
第２のマイクロメータ台に連結された第２の非接触光学マイクロメータと
を含み、
前記第２のマイクロメータ台は、前記第１のマイクロメータ台に対して約４５度の角度で向けられたものである、請求項１に記載の測定システム。
【請求項３】
前記マイクロメータアセンブリは、更に、前記第２のマイクロメータ台から延伸するブラケットを含むものであり、前記第２の非接触光学マイクロメータが、前記ブラケットの第１の側に連結され、前記変位ゲージアセンブリが、該ブラケットの第２の側に連結されたものである、請求項２に記載の測定システム。
【請求項４】
前記第１の非接触光学マイクロメータと前記第２の非接触光学マイクロメータとは、管引出し部に沿って、直に互いに隣接して位置するものである、請求項２に記載の測定システム。
【請求項５】
前記管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置は、約４５度で互いに離間したものである、請求項１に記載の測定システム。
【請求項６】
前記管の周囲に沿った前記第２の複数の各位置は、約９０度で互いに離間したものである、請求項１に記載の測定システム。
【請求項７】
前記複数の非接触ゲージは、調節自在ゲージ台に各々が連結された４つの非接触ゲージを含むものである、請求項１に記載の測定システム。
【請求項８】
前記管は、内径を画定する内面、および、前記外径を画定する外面を有する透明ガラス管を含むものである、請求項１に記載の測定システム。
【請求項９】
前記管にバーコードを付与するように適合され、管引出し部に沿って前記変位ゲージアセンブリの下流側に配置されたバーコード付与部を、
更に含む、請求項１に記載の測定システム。
【請求項１０】
管寸法測定システムにおいて、
ガラス管を受け付けるように適合されたマイクロメータアセンブリであって、前記ガラス管の周囲に配置された複数の非接触光学マイクロメータを含み、前記複数の非接触光学マイクロメータは、外径を、該ガラス管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定するように構成されたものであるマイクロメータアセンブリと、
前記ガラス管を、管引出し部に沿った下流側で、前記マイクロメータアセンブリから受け付けるように適合された変位ゲージアセンブリであって、該ガラス管の周囲に配置された調節自在ゲージ台に各々が連結された複数の非接触ゲージを含み、前記複数の非接触ゲージは、壁厚を、該ガラス管の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定するように構成されたものである変位ゲージアセンブリと、
少なくとも１つの制御部であって、
前記ガラス管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置での前記外径の測定値を受け取り、更に、該ガラス管の周囲に沿った前記第２の複数の各位置での前記壁厚の測定値を受け取り、
前記ガラス管の内径および同心性を、該ガラス管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置での前記外径の測定値、および、該ガラス管の周囲に沿った前記第２の複数の各位置での前記壁厚の測定値から特定し、更に、
フィードバック信号を、前記ガラス管の前記内径および前記同心性に基づいて生成して、管形成装置の処理パラメータを調節するように、
動作可能の制御部と
を含むシステム。
【請求項１１】
前記複数の非接触光学マイクロメータは、
第１のマイクロメータ台に載置された第１の非接触光学マイクロメータと、
第２のマイクロメータ台に載置された第２の非接触光学マイクロメータと
を含み、
前記第１の非接触光学マイクロメータと前記第２の非接触光学マイクロメータとは、前記管引出し部に沿って、直に互いに隣接して位置するものであり、
前記第２のマイクロメータ台は、前記第１のマイクロメータ台に対して約４５度の角度で向けられたものである、請求項１０に記載の管寸法測定システム。
【請求項１２】
前記マイクロメータアセンブリは、更に、前記第２のマイクロメータ台から延伸するブラケットを含むものであり、前記第２の非接触光学マイクロメータが、前記ブラケットの第１の側に連結され、前記変位ゲージアセンブリが、該ブラケットの第２の側に連結されたものである、請求項１１に記載の管寸法測定システム。
【請求項１３】
前記管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置は、約４５度で互いに離間したものであり、
前記管の周囲に沿った前記第２の複数の各位置は、約４５度で互いに離間したものである、請求項１０に記載の管寸法測定システム。
【請求項１４】
前記ガラス管にバーコードを付与するように適合され、前記管引出し部に沿って前記変位ゲージアセンブリの下流側に配置されたバーコード付与部を、
更に含む、請求項１０に記載の管寸法測定システム。
【請求項１５】
管の属性の測定方法において、
管引出し部に沿って変位ゲージアセンブリに隣接したマイクロメータアセンブリを、提供する工程であって、前記マイクロメータアセンブリは、ガラス管の周囲に配置された複数の非接触光学マイクロメータを含み、前記変位ゲージアセンブリは、前記ガラス管の周囲に配置された複数の非接触ゲージを含むものである工程と、
外径を、前記複数の非接触光学マイクロメータを用いて、前記ガラス管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定する工程と、
壁厚を、前記複数の非接触ゲージを用いて、前記ガラス管の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定する工程と、
前記ガラス管の内径および同心性を、該ガラス管の屈折率、該ガラス管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置での前記外径の測定値、および、該ガラス管の周囲に沿った前記第２の複数の各位置での前記壁厚の測定値に基づいて特定する工程と
を含む方法。
【請求項１６】
前記ガラス管を、前記マイクロメータアセンブリおよび前記変位ゲージアセンブリを通って、前記管引出し部に沿って引き出す工程と、
前記ガラス管が前記マイクロメータアセンブリおよび前記変位ゲージアセンブリを通って引き出される時に、該ガラス管の前記内径および前記同心性を、制御部によって、複数の所定の間隔で特定する工程と
を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ガラス管の１組の寸法属性を、前記制御部によって、特定する工程であって、前記１組の寸法属性は、平均壁厚、流量、サイディング、真円からのずれ、および、外面に沿ったテーパ度の少なくとも１つを含み、前記流量は、前記管引出し部の線速度に基づいて特定されるものである工程と、
フィードバック信号を、前記制御部によって生成して、管形成装置の処理パラメータを調節する工程であって、前記フィードバック信号は、前記ガラス管の前記内径、該ガラス管の前記同心性、および、該ガラス管の前記１組の寸法属性の少なくとも１つに基づいて生成されるものである工程と
を更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の非接触光学マイクロメータの第１の非接触光学マイクロメータを、第１のマイクロメータ台に連結する工程と、
前記複数の非接触光学マイクロメータの第２の非接触光学マイクロメータを、第２のマイクロメータ台に連結する工程と、
を更に含み、
前記第１の非接触光学マイクロメータと前記第２の非接触光学マイクロメータとは、前記管引出し部に沿って、直に互いに隣接して位置するものであり、
前記第２のマイクロメータ台は、前記第１のマイクロメータ台に対して約４５度の角度で向けられたものである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の各非接触ゲージを、前記ガラス管の周囲に、約９０度で互いに離間して配置する工程を
更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の非接触ゲージの少なくとも１つを、調節自在ゲージ台に連結する工程と、
前記調節自在ゲージ台の位置を自動調整して、前記ガラス管の周囲に沿った前記複数の各非接触ゲージのレーザを、ピークアークに維持する工程であって、前記位置は、該ガラス管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置での前記外径の測定値に基づいて調整されるものである工程と
を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、米国特許法第１１９条の下、２０１７年１１月３０日出願の米国仮特許出願第６２／５９２、７８７号の優先権の利益を主張し、その内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、概して、寸法測定システム分野、特に、透明なガラス管の寸法特性を特定する管測定システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来から、ガラス管は、「ダナー処理」と通常称される処理を用いて製作されうる。ダナー処理では、連続して流れる溶融ガラスを、送出装置から、縦軸を中心に回転するスチールシャフトに配置されたマンドレルの外面に供給する。マンドレルは水平に対して傾いて、溶融ガラスが、重力下で、更に、マンドレルの回転動作により、徐々に管の形状になるようにする。ガラスは、マンドレルを下流側端部に向かって流れ下る時に、徐々に冷却される。予備成形された管は、マンドレルの下流側端部から出た後に、空気を管の内側を通るように吹き込みながら、引出し機によって水平に引き出される。ダナー処理では、マンドレルに接触する溶融ガラス、つまり、マンドレルとガラス流との界面のガラスは、ガラス管の内面を形成することになる。
【０００４】
ガラス管は、「ベロー処理」と通常称される処理を用いても製作されうる。ベロー処理では、ガラス管は、既知の直径の（「ベルヘッド」または「ベル」とも称される）ダイの周囲を流れる溶融ガラスによって形成される。ベルは、ベル配置装置を用いて、溶融ガラスを含むガラス送出槽の開口部内に配置される。ベル配置装置を用いて、ガラス送出槽の開口部内のベルの位置を調節して、そこから製造される管が、望ましい内径および（本明細書において、「サイディング」とも称する）壁厚を有するようにしうる。ベルを、一旦、ガラス送出槽の開口部内の望ましい位置に配置した後、ベルが開口部内で更に移動すると、管のサイディングが変化しうる。意図しないベルの移動は起こりうるものであるが、その場合には、サイディングが許容値を超えて変化した管となる。つまり、結果的に得られる管の壁厚が、仕様外のものとなる。そのような管は廃棄され、その結果、製造効率が低下し、製造コストが上昇する。
【０００５】
そのような管欠陥を軽減するために、いくつかの従来のアプローチでは、ガラス管の形状欠陥を、形成工程の直ぐ下流側で、例えば、「非接触」測定によって測定し、それは、測定工程の直ぐ上流側の形成工程に介入するために行われる。更に、いくつかの従来のアプローチでは、ガラス管の厚さを特定して、それを用いて、そうでない場合には、自動製造ラインで管内に測定器のセンサ部を設置するのが困難なことから測定が難しい管の内径を、間接的に測定しうる。
【０００６】
しかしながら、透明ガラス管の外径（ＯＤ）、内径（ＩＤ）、および、壁厚を測定するのに用いられる従来の測定技術は、正確さが不十分である。例えば、ハンドカリパスを用いた測定値、または、グレージング前の切断管を撮像するカメラを用いた測定値は、５μｍ未満の誤差で正確に測定したものではない。単軸の非接触マイクロメータを用いうるが、これらの種類のマイクロメータは、真円からのずれ（ＯＯＲ）が直径の正確な読取りに影響を与えることが多いので、信頼性が低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、ＯＤ、ＩＤ、および、壁厚を、透明ガラス管の多数の位置で確実に正確に測定する非接触寸法測定システムを提供して、ガラス管の寸法特性についてのフィードバックを提供するのが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一例において、測定システムは、管を受け付けるマイクロメータアセンブリであって、管の周囲に配置された複数の非接触光学マイクロメータを含み、複数の非接触光学マイクロメータは、外径を、管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定するものであるマイクロメータアセンブリを含みうる。測定システムは、更に、管を光学マイクロメータアセンブリから受け付ける変位ゲージアセンブリであって、管の周囲に配置された複数の非接触ゲージを含み、複数の非接触ゲージは、壁厚を、管の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定するものである変位ゲージアセンブリを含みうる。測定装置は、更に、マイクロメータアセンブリと変位ゲージアセンブリと動作可能の少なくとも１つの制御部であって、管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定した外径の測定値、および、管の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定した壁厚の測定値の各々を受け取る制御部を含みうる。
【０００９】
本開示の他の例において、管寸法測定システムは、ガラス管を受け付けるマイクロメータアセンブリであって、ガラス管の周囲に配置された複数の非接触光学マイクロメータを含み、複数の非接触光学マイクロメータは、外径を、ガラス管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定するものであるマイクロメータアセンブリを含みうる。管寸法測定システムは、更に、ガラス管を、管引出し部に沿った下流側で、光学マイクロメータアセンブリから受け付ける変位ゲージアセンブリであって、ガラス管の周囲に配置された調節自在ゲージ台に各々が連結された複数の非接触ゲージを含み、複数の非接触ゲージは、壁厚を、ガラス管の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定するものである変位ゲージアセンブリを含みうる。管寸法測定システムは、更に、少なくとも１つの制御部であって、ガラス管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定した外径の測定値を受け取り、更に、ガラス管の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定した壁厚の測定値を受け取るように動作可能の少なくとも１つの制御部を含みうる。少なくとも１つの制御部は、更に、ガラス管の内径および同心性を、ガラス管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定した外径の測定値、および、ガラス管の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定した壁厚の測定値から特定し、フィードバック信号を、ガラス管の内径および同心性に基づいて生成して、管形成装置の処理パラメータを調節するように動作可能である。
【００１０】
本開示の更に他の例において、管の属性の測定方法は、管引出し部に沿って変位ゲージアセンブリに隣接したマイクロメータアセンブリを、提供する工程であって、マイクロメータアセンブリは、ガラス管の周囲に配置された複数の非接触光学マイクロメータを含み、変位ゲージアセンブリは、ガラス管の周囲に配置された複数の非接触ゲージを含むものである工程を含みうる。方法は、更に、外径を、複数の非接触光学マイクロメータを用いて、ガラス管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定する工程を含みうる。方法は、更に、壁厚を、複数の非接触ゲージを用いて、ガラス管の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定する工程を含みうる。方法は、更に、ガラス管の内径および同心性を、ガラス管の屈折率、ガラス管の周囲に沿った第１の複数の各位置での外径の測定値、および、ガラス管の周囲に沿った第２の複数の各位置での壁厚の測定値に基づいて特定する工程を含みうる。
【００１１】
限定するものではない本開示の実施形態を、縮尺通りではないことがありうる添付の図面を参照して、例として記載する。図面では、同一または略同一の各構成要素を、単一の番号で示している。明瞭にするために、全図において、符号を、構成要素の全てには振っておらず、当業者が本開示を理解するのに図示が必要でない場合には、各実施形態の構成要素の全ては、示していない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の実施形態による管処理システムのブロック図である。
【図２】本開示の実施形態による管寸法測定システムのブロック図である。
【図３】本開示の実施形態による管を示す斜視図である。
【図４】本開示の実施形態によるマイクロメータアセンブリの動作を示す。
【図５】本開示の実施形態によるマイクロメータアセンブリの動作を示す。
【図６】本開示の実施形態による変位ゲージアセンブリの動作を示す。
【図７】本開示の実施形態によるマイクロメータアセンブリおよび変位ゲージアセンブリの動作を示す。
【図８】本開示の実施形態による測定システムの斜視図を示している。
【図９】本開示の実施形態による測定システムの斜視図を示している。
【図１０】本開示の実施形態による測定システムの斜視図を示している。
【図１１】本開示の実施形態による図８から１０の測定システムのマイクロメータアセンブリの斜視図を示している。
【図１２】本開示の実施形態による図８から１０の測定システムのマイクロメータアセンブリの斜視図を示している。
【図１３】本開示の実施形態による変位ゲージアセンブリの斜視図を示している。
【図１４】本開示の実施形態による図１３の変位ゲージアセンブリの複数のゲージの斜視図を示している。
【図１５】本開示の実施形態による図１３の変位ゲージアセンブリの複数のゲージの斜視図を示している。
【図１６】本開示の実施形態による管の属性を測定する処理フローを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書で用いる用語は、特定の実施形態を記載する目的のみで用いており、添付の請求項の範囲を超えて限定することを意図しない。更に、本開示は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されない。別段に定義しない限りは、本明細書で用いた全ての技術用語は、本開示が属する分野の当業者が一般的に理解するのと同じ意味を有する。
【００１４】
本開示は、測定システムに関し、それは、管を受け付けるマイクロメータアセンブリを含み、マイクロメータアセンブリは、管の周囲に配置された複数の非接触光学マイクロメータを含み、複数の非接触光学マイクロメータは、外径を、管の周囲に沿った第１の複数の位置で測定する。測定システムは、更に、管を光学マイクロメータアセンブリから受け付ける変位ゲージアセンブリを含み、変位ゲージアセンブリは、管の周囲に配置された複数の非接触ゲージを含み、複数の非接触ゲージは、壁厚を、管の周囲に沿った第２の複数の位置で測定しうる。制御部は、ＯＤ測定値、および、厚さ測定値を受け取り、ガラス管の屈折率、ＯＤ測定値、および、厚さ測定値に基づいて、ガラス管の内径および同心性を特定する。
【００１５】
本明細書の様々な実施形態は、透明ガラスの非接触測定を可能とするものであり、管を引出しながら、または、管を切断した後にオフラインで、管の周囲で９０度ずつ位置を変えて測定する能力を含む。本開示の測定システムは、多数の監視部の組合せであり、それらは共に、管製作処理における配置および処理フィードバックのために、全ての寸法特性を出力しうる。測定システムは、更に、全ての測定を、管に沿った１つの長さ方向位置に仮想的に位置合わせする能力を有する。例えば、各測定システムの全ての要素を長さ方向について同じ位置に有するのは、物理的空間の制約により、物理的に不可能なので、全ての器具が同じ物理的位置にあるかのように、測定データを、同じ周囲環部に位置合わせする。
【００１６】
いくつかの実施形態において、測定システムの複数の測定位置は、管を中心にした回転方向に離間している。このようにして、ガラスの厚さを、角度的に互いに離間した、より多くの位置で測定し、次に、管の厚さの円周方向の変化を取得することが可能であり、管の内面と外面の間での同心性の欠如など、潜在的な形状欠陥を検出しうる。
【００１７】
その代わりに、または、それとの組合せで、複数の測定位置は、管の長さに沿って縦方向に互いに離間しうる。したがって、管の厚さを、縦方向に互いに離間した、より多くの位置で測定しうるものであり、したがって、測定位置の数を増加させ、テーパ度、平均壁厚、真円からのずれなどの属性を検出しうる。管が、管引出し部に沿って縦方向に進行する場合、本開示の実施形態は、管の厚さおよびＯＤの変化を、時の経過と共に円周方向および縦方向の両方で取得しうる。
【００１８】
寸法測定値に基づいた出力を、管の製造を制御する管形成装置に提供しうる。例えば、検出した壁厚の値に基づいて、管の形成工程を修正しうる。管形成部が中に配列された鋳造オリフィスを備えて、ガラス管を連続製造する場合、出力は、管形成部の位置のフィードバック制御を提供しうる。
【００１９】
ここで、図１を参照して、本開示の実施形態による管処理システム１００を、非常に詳細に記載する。図示したように、管処理システム１００は、管引出し部１１４の１つ以上の部分に沿って引き出される管１１２について、動作する。管１１２は、管形成装置１１６から管切断器１１８に、任意で、バーコード付与部１１９に向かって、連続して引き出される細長いガラス管でありうる。いくつかの実施形態において、管１１２は、回転せずに引き出されうる。本明細書の記載のために、管形成装置１１６を、管引出し部１１４に沿って「上流側」と考え、一方、管切断器１１８を、管引出し部１１４に沿って「下流側」と考えうる。
【００２０】
いくつかの実施形態において、バーコード付与部１１９が、管処理システムの一部として備えられ、バーコードを、管１１２に、管１１２の外面に沿ってレーザエッチング、または、ラベル付与によって付与する。図示したように、バーコード付与部１１９は、管引出し部１１４に沿って測定システム１１５の下流側で、管切断器１１８の上流側に位置しうる。他の実施形態において、例えば、バーコードを、切断した後の管１１２に付与する場合、バーコード付与部１１９は、管切断器１１８の下流側に位置しうる。
【００２１】
管処理システム１００は、更に、測定システム１１５のマイクロメータアセンブリ１２０を含み、マイクロメータアセンブリ１２０は、管１１２を、管引出し部１１４に沿って、管形成装置１１６から受け付けるように構成されうる。いくつかの実施形態において、マイクロメータアセンブリ１２０は、管１１２の周囲に沿った第１の複数の各位置で外径（ＯＤ）を測定するために、管１１２の周囲に配置された複数の非接触光学マイクロメータ（以下、「マイクロメータ」）１２２Ａ、Ｂを含みうる。以下に非常に詳細に記載するように、複数の各マイクロメータ１２２Ａ、Ｂは、互いにずれた高速（例えば、１６０００サンプル／秒）二軸光学マイクロメータで、ＯＤを、管１１２に沿った同じ周囲環部に沿って、例えば、４５度で離間して、４つの（４）位置で測定しうる。
【００２２】
測定システム１１５は、更に、管１１２を、管引出し部１１４に沿って下流側で、光学マイクロメータアセンブリ１２０から受け付ける変位ゲージアセンブリ（ＤＧＡ）１２８を含みうる。変位ゲージアセンブリ１２８は、壁厚を、管１１２の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定するために、管１１２の周囲に配置された複数の非接触ゲージ（以下「ゲージ」）を含みうる。以下に非常に詳細に記載するように、複数の各ゲージは、壁厚を、例えば、管の周囲の９０度で離間した４つ（４）の位置で測定するように動作可能のレーザ三角測定ゲージでありうる。そのように複数のゲージを構成することで、壁厚を、管１１２を中心とする回転方向に互いに離間した４つの位置で測定し、可能性のある形状欠陥、特に、管１１２の内面と外面との間での非同心性を特定しうる。他の実施形態において、周囲に沿った測定位置の数を増加させて、測定の精密さ、したがって、次に製造のフィードバック制御工程の信頼性を高めることが可能でありうる。
【００２３】
管処理システム１００は、更に、測定システム１１５と通信自在に連結された制御システム１３５を含みうる。いくつかの実施形態において、制御システム１３５は、マイクロメータアセンブリ１２０および変位ゲージアセンブリ１２８に各々が接続された１つ以上の制御部１３２、１３４を含み、管１１２の周囲に沿った第１の複数の各位置でのＯＤの測定値を表す信号を受信し、管１１２の周囲に沿った第２の複数の各位置での壁厚の測定値を表す信号を受信しうる。いくつかの実施形態において、第１の制御部１３２は、ＯＤ測定値を受け取るように備えられ、一方、第２の制御部１３４は、壁厚測定値を受け取るように備えられる。不図示であるが、管処理システム１００は、更に、高速データベースなど、１つ以上の記憶装置を含み、ＯＤ測定値および壁厚測定値を記憶および検索しうる。
【００２４】
他の実施形態において、単一の制御部が、測定システム１１５によって観察された全ての寸法測定値を受け取り、処理しうる。ユーザインターフェ−ス（ＵＩ）１３６が、第１の制御部１３２および第２の制御部１３４に接続され、測定システム１１５からのフィードバックを表示して、オペレータに提供しうる。ＵＩ１３６は、スピーカー、プリンター、キーボードなど、様々な他の周辺入出力装置を含みうる。様々な実施形態において、ＵＩ１３６、第１の制御部１３２、および、第２の制御部１３４は、測定システム１１５に近接配置されるか、互いに遠隔配置されうる。
【００２５】
第１および第２の制御部１３２、１３４は、各々、管１１２の寸法測定特性または属性に関する情報を受信、処理、および、送信可能な任意の電子装置を含みうることが分かるだろう。電子装置の例は、限定するものではないが、コンピュータ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、ネットブックコンピュータ、手に持てるようなコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバ、サーバアレイまたはサーバファーム、ウェッブサーバ、ネットワークサーバ、インターネットサーバ、ワークステーション、メインフレームコンピュータ、スーパーコンピュータ、ネットワークアプライアンス、ウェブアプライアンス、分散計算システム、マルチプロセッサシステム、プロセッサ系システム、無線アクセスポイント、基地局、加入者局、無線ネットワーク制御部、ルータ、ハブ、ゲートウェイ、ブリッジ、スィッチ、マシン、または、それらの組合せを含みうる。本明細書の実施形態は、この文脈に限定されない。
【００２６】
第１および第２の制御部１３２、１３４は、管１１２の寸法測定特性または属性を特定する処理動作またはロジックを実行しうる。第１および第２の制御部１３２、１３４は、各々、様々なハードウェア要素、ソフトウェア要素、または、それらの両方の組合せを含みうる。ハードウェア要素の例は、デバイス、ロジックデバイス、コンポーネント、プロセッサ、マイクロプロセッサ、回路、プロセッサ回路、回路要素（例えば、トランジスタ、レジスタ、キャパシタ、インデューサなど）、集積回路、専用集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、メモリユニット、ロジックゲート、レジスタ、半導体装置、チップ、マイクロチップ、チップセットなどを含みうる。ソフトウェア要素の例は、ソフトウェアコンポーネント、プログラム、アプリケーション、コンピュータプログラム、アプリケーションプログラム、システムプログラム、ソフトウェア開発プログラム、マシンプログラム、オペレーティングシステムソフトウェア、ミドルウェア、ファームウェア、ソフトウェアモジュール、ルーチン、サブルーチン、機能、方法、手順、ソフトウェアインターフェース、アプリケーションプログラムインターフェース（ＡＰＩ）、命令セット、コンピューティングコード、コンピュータコード、コードセグメント、コンピュータコードセグメント、言葉、値、シンボル、または、それらの任意の組合せを含みうる。実施形態を、ハードウェア要素、および／または、ソフトウェア要素を、所定の実施態様に望ましいように用いて実施するかの決定は、任意の数の要因、例えば、望ましい計算速度、パワーレベル、熱許容度、処理サイクル予算、入力データ速度、出力データ速度、メモリのリソース、データバス速度、並びに、他の設計または性能の制限に応じて異なりうる。
【００２７】
ここで、図２、３を参照して、本開示の実施形態による管寸法測定システム２０５を非常に詳細に記載する。図示したように、管寸法測定システム２０５は、制御システム２３５の第１の制御部２３２および第２の制御部２３４と接続された測定システム２１５、更に、ＵＩ２３６を含みうる。いくつかの実施形態において、マイクロメータアセンブリ２２０は、管引出し部（図１）に沿って変位ゲージアセンブリ２２８に隣接して備えられ、第１のマイクロメータ２２２Ａおよび第２のマイクロメータ２２２Ｂが、管２１２の周囲に配置されうる。複数のゲージ２３８も、第１および第２の光学マイクロメータ２２２Ａ、Ｂの下流側で、管２１２の周囲に配置されうる。
【００２８】
使用中に、第１のマイクロメータ２２２Ａおよび第２のマイクロメータ２２２Ｂは共に、ＯＤを、管２１２の外面２４０に沿って延伸する周囲環部２４２の周囲の第１の複数の位置で測定しうる。いくつかの実施形態において、位置は、約４５度で互いに離間する。管２１２が、管引出し部に沿って下流側に連続する時に、複数のゲージ２３８は、次に、壁厚も、周囲環部２４２に沿った第２の複数の各位置で測定しうる。複数のゲージ２３８は、第１および第２のマイクロメータ２２２Ａ、Ｂの下流側に位置するので、第１の複数の位置と第２の複数の位置は、全て、管２１２に沿って、長さ方向について同じ円周位置になりうる。制御システム２３５は、管引出し部の線速度を受け取って、センサが同じ物理的位置に配置されたかのように、ＯＤおよび壁厚測定データを位置合わせしうる。
【００２９】
いくつかの実施形態において、複数のゲージ２３８、並びに、第１および第２のマイクロメータ２２２Ａ、Ｂを、管引出し部に沿った各測定装置の間の所定の、または、計算した物理的距離に基づいて、仮想的に位置合わせしうる。例えば、第１の測定値を、第１のマイクロメータ２２２Ａによって記録し、例えば、第１の制御部２３２によって、長さ方向の地点と関連付けうる。第１のマイクロメータ２２２Ａと第２のマイクロメータ２２２Ｂの間の既知の距離、および、管２１２の既知の線速度に基づいて、その長さ方向の地点が、第２のマイクロメータ２２２Ｂに次に到着する時を予測して、第２のマイクロメータ２２２Ｂによって記録された第２の測定値を、長さ方向の地点と関連付けるのに用いうる。同様に、第３の測定値を、複数のゲージ２３８によって記録し、例えば、第２の制御部２３４によって、長さ方向の地点と関連付けうる。第２のマイクロメータ２２２Ｂと複数のゲージ２３８の間の既知の距離、および、管２１２の既知の線速度に基づいて、その長さ方向の地点が、複数のゲージ２３８に次に到着する時を予測して、複数のゲージ２３８によって記録された第３の測定値を、長さ方向の地点と関連付けるのに用いうる。その結果、第１、第２、および、第３の各測定が、長さ方向について管２１２の同じ位置で行われ、個々の測定要素の全てが、「仮想的に位置合わせされる」。
【００３０】
管２１２の様々な他の寸法属性を特定するために、測定システム２１５の第１のマイクロメータ２２２Ａおよび第２のマイクロメータ２２２Ｂは共に、ＯＤおよび壁厚を、管２１２の外面２４０に沿って延伸する第２の周囲環部２４３の周囲の複数の位置、例えば、周囲環部２４２の上流側で測定しうる。様々な実施形態において、測定システム２１５は、制御システム２３５との組合せで、管２１２の平均壁厚を、例えば、周囲環部２４２の周囲の４つの位置、および、第２の周囲環部２４３に沿った４つの対応する位置で測定した壁厚から特定しうる。その代わりに、平均壁厚を、周囲環部２４２および第２の周囲環部２４３に沿った８つの（８）位置に亘る壁厚の組合せにより計算しうる。測定システム２１５および制御システム２３５は、更に、例えば、ポンド／時として報告される１０秒の運転平均についての管引出し線速度に基づいて特定される流量、および、１つ以上の選択した測定位置について、最大壁厚から最小壁厚を減算することで計算しうるサイディングを特定しうる。測定システム２１５および制御システム２３５は、更に、管２１２について、真円からのずれを特定しうるものであり、真円からのずれは、周囲環部２４２または第２の周囲環部２４３について直径の差異が検出される場合に存在しうるものである。測定システム２１５および制御システム２３５は、管２１２の外面２４０に沿ったテーパ度も測定しうるものであり、例えば、管２１２の各測定位置での断面積を特定し、更に、全体の最大ＩＤまたはＯＤから、全体の最小ＩＤまたはＯＤを、各々、減算することによって測定しうる。
【００３１】
第１の制御部２３２および第２の制御部２３４は、管２１２の内面２４４のＩＤおよび同心性を、制御システム２３５に供給されうる第１の複数の位置でのＯＤ測定値、第２の複数の位置での壁厚測定値、および、管２１２のガラスの屈折率に基づいて特定するように構成される。例えば、選択した位置での壁厚を、選択した同じ位置で測定したＯＤから減算して、内径を計算しうる。いくつかの実施形態において、制御システム２３５は、管２１２がマイクロメータアセンブリ２２０および変位ゲージアセンブリ２２８を通って引き出される時に、管２１２のＩＤおよび同心性を複数の所定の間隔（例えば、１０ミリ秒）で特定するように動作可能である。有利なことに、制御システム２３５は、管２１２のＩＤおよび同心性を、管２１２を、例えば、管２１２を通って長さ方向に延伸する回転中心軸「ＡＲ」を中心に回転させずに特定することができる。
【００３２】
ここで、図４を参照して、本開示の実施形態による第１のマイクロメータ２２２Ａ（図２）の動作を、非常に詳細に記載する。図示したように、第１のマイクロメータ２２２Ａは、管２１２の周囲に配置され、周囲環部（例えば、図３の周囲環部２４２）に沿って、約９０度で互いに離間して位置する２つの位置Ｐ１、Ｐ２でＯＤを特定する。動作中に、管２１２が第１のマイクロメータ２２２Ａの中心領域内に位置する状態で、１つ以上のＬＥＤビームなど、第１および第２の照射光ビーム２９０、２９１が、管２１２の外面２４０に向けられる。管２１２の輪郭は、第１および第２の照射光ビーム２９０、２９１が管２１２によってブロックされる場所で、第１の陰影部２８４および第２の陰影部２８５を生成する。管２１２の外面２４０によって光が透過される領域と、影になる領域の間の境界をエッジと称する。第１のマイクロメータ２２２Ａの第１および第２の受光部（不図示）は、第１および第２の照射光ビーム２９０、２９１を受光し、各々、ＯＤ１およびＯＤ２を、第１の陰影部２８４および第２の陰影部２８５の各々のエッジ間の距離を測定することによって特定する。
【００３３】
同様に、図５に示すように、第２のマイクロメータ２２２Ｂ（図２）は、管２１２の周囲に配置されて、ＯＤを、周囲環部２４２（図３）に沿って約９０度で互いに離間して位置する２つの位置Ｐ３、Ｐ４で特定する。管２１２を、第２のマイクロメータ２２２Ｂの中心領域内に配置した状態で、１つ以上のＬＥＤビームなど、第３および第４の照射光ビーム２９２、２９３を、管２１２の外面２４０に向ける。管２１２の輪郭は、第３および第４の照射光ビーム２９２、２９３がブロックされる場所で、第３の陰影部２８７および第４の陰影部２８８を生成する。第２のマイクロメータ２２２Ｂの第１および第２の受光部（不図示）は、第３および第４の照射光ビーム２９２、２９３を、各々、受光し、第３の陰影部２８７および第４の陰影部２８８の各々のエッジ間の距離を測定することによって、ＯＤ３およびＯＤ４を特定する。
【００３４】
いくつかの実施形態において、図６に示すように、第１のマイクロメータ２２２Ａ（図２）と第２のマイクロメータ２２２Ｂは、互いに、角度を成すか、または、管２１２の中心を通って長さ方向に延伸する回転軸「ＡＲ」を中心に回転して位置する。その結果、各位置Ｐ１〜Ｐ４は、直に隣接した他の位置から、４５度、または、約４５度で離間する。例えば、図示したように、Ｐ１は、Ｐ４から４５度であり、Ｐ４は、Ｐ２から４５度である。同様に、Ｐ３は、Ｐ２から４５度である。次に、位置Ｐ１〜Ｐ４でのＯＤ測定値を、制御システム２３５の第１の制御部２３２に戻しうる。
【００３５】
ここで、図７を参照して、本開示の実施形態による管２１２の壁厚の測定を、非常に詳細に記載する。複数のゲージ２３８（図２）は、レーザ２９５〜２９８を出力し、レーザ光は、管２１２の外面２４０に向けられうる。レーザ２９５〜２９８から透明の管２１２に発せられた光は、管２１２の外面２４０および内面２４４の両方から反射される。外面２４０および内面２４４からの反射を、別々に特定して、２つの面の間の距離を測定し、それにより、厚さ測定値を提供する。
【００３６】
いくつかの実施形態において、複数のゲージ２３８は、壁厚を、管２１２の周囲に、例えば、９０度で離間して位置する４つの（４）位置Ｐ５〜Ｐ８で測定するレーザ三角測定ゲージでありうる。いくつかの場合において、レーザ２９５〜２９８は、シリンドリカルレンズ（不図示）によって投射されて、管２１２上で拡散するように反射されうる。この反射光は、ＨＳＥ３−ＣＭＯＳ上に形成されうるもので、更に、反射光の位置および形状を検出することによって、管２１２の変位および形状を測定する。更に、複数のゲージ２３８は、各レーザ２９５〜２９８を管２１２の外面２４０に沿ってピークアークに保つように自動調節するｘ、ｙステージに載置されうる。次に、各位置Ｐ５〜Ｐ８での壁厚測定値を、第２の制御部２３４（図２）に戻しうる。
【００３７】
いくつかの実施形態において、複数の各ゲージ２３８は、出力信号を第２の制御部２３４に出力し、第２の制御部２３４は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を含む所定のアルゴリズムを走らせて、各位置Ｐ５〜Ｐ８での壁厚を特定するように動作可能である。ＤＦＴは、管２１２の屈折率と測定した壁厚との関係、更に、レーザ２９５〜２９８の波長と、管２１２に直交しうる入射角との関係を特定しうる。屈折率は、第２の制御部２３４に提供されうるものであり、管２１２のガラスの組成に依存する。一例において、屈折率を特定するには、複数のゲージ２３８を、試験中の管ガラスと同様の屈折率を有するサンプル平坦ガラスを用いて較正する。サンプル平坦ガラスと、試験中の管２１２とは、２つの（２）異なる厚さで、較正されたＮＩＳＴトレーサブル機械的マイクロメータを用いて測定されうる。次に、各ガラスを、複数のゲージ２３８によって測定し、勾配を第２の制御部２３４によって計算し、管２１２の屈折率を特定しうる。
【００３８】
次に、壁厚を、次の式により特定しうる。
【００３９】
【数１】
2021505854.tif 000003
【００４０】
但し、λ０は、光源の波長であり、ｎは、透明ガラスの屈折率であり、ｓは、管２１２の内面２４４と外面２４０の間の壁厚であり、ｃ０は、光速度であり、ΔλまたはΔｆは、管２１２の進行速度である。
【００４１】
ここで、図８〜１０を参照して、本開示の実施形態による測定システム３１５を、非常に詳細に記載する。測定システム３１５は、上記測定システム１１５および測定システム２１５と同じか、同様でありうる。図示したように、測定システム３１５は、管３１２を受け付けるマイクロメータアセンブリ３２０を含みうるもので、管３１２は、透明ガラスか、アンバー色のガラスでありうる。マイクロメータアセンブリ３２０は、直に互いに隣接して位置する第１のマイクロメータ３２２Ａおよび第２のマイクロメータ３２２Ｂを含み、それらは共に、管３１２を中に受け付ける中心開口部３４７を提供する。いくつかの実施形態において、第１および第２のマイクロメータ３２２Ａ、Ｂは、物理的に可能な限り近接して配置されるが、各々が、独立に摺動して出ることができる十分な空間がある。図示したように、マイクロメータアセンブリ３２０は、ベースプラットフォーム３５０の上に載置されうる。使用中に、管３１２を、中心開口部３４７に、入口ローラ３５１を介して供給し、測定システム３１５から、出口ローラ３５２によって送出する。入口ローラ３５１は、ベースプラットフォーム３５０に連結された第１のローラ支持部３５３によって支持され、同様に、出口ローラ３５２は、ベースプラットフォーム３５０に連結された第２のローラ支持部３５４によって支持されうる。１つ以上の上側ローラ３４６（図９）を備えて、管３１２を、入口ローラ３５１、および／または、出口ローラ３５２に対して押圧して、管３１２がＶ字状の溝の底部に確実に位置するようにし、ガラス管３１２の周囲に配置された複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄからの測定値欠落を生じる位置ずれを減らしうる。上側ローラ３４６は、略均一な円筒形状を有するか、および／または、上側ローラ３４６は、管３１２と係合するように構成された１つ以上のＶ字状の溝を含みうる。
【００４２】
いくつかの実施形態において、上側ローラ３４６は、ベースプラットフォーム３５０に連結された上側ローラ支持部３４８によって支持され、上側ローラ支持部３４８は、上側ローラ３４６を入口ローラ３５１に近くなるように、または、入口ローラ３５１から遠くなるように（例えば、上下に）調節自在でありうる。例えば、上側ローラ支持部３４８は、第２のセクション３４８Ｂに連結された第１のセクション３４８Ａを含みうる。第１のセクション３４８Ａと第２のセクション３４８Ｂの間に連結された作動部（例えば、シャフト）３４１は、第２のセクション３４８Ｂの中に引っ込んだり、そこから延伸したりして、第１のセクション３４８Ａを第２のセクション３４８Ｂに対して調節しうる。いくつかの実施形態において、管３１２が測定システム３１５を通って通過した後に管３１２の位置を維持するために、他の上側ローラ（不図示）を、出口ローラ３５２の反対側に配置しうる。いくつかの実施形態において、入口ローラ３５１および出口ローラ３５２を、管の配置に用いうる。例えば、入口ローラ３５１および出口ローラ３５２は、各々、Ｖ字状の溝を含み、管が、ガラス管３１２の周囲に配置された複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄ３１２の中心に位置するようにしうる。いくつかの実施形態において、複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄを支持する各ｘ、ｙステージ（不図示）を、入口ローラ３５１および出口ローラ３５２によって、複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄと関連付けうる。「教師」または参考位置を生成し、制御システムに記憶して、任意の複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄで検出された移動を、ステージ上の「ｘ」および／または「ｙ」方向の対応する移動に変換しうる。
【００４３】
図示したように、第１のマイクロメータ３２２Ａを、第１のマイクロメータ台３５５に載置し、第２のマイクロメータ３２２Ｂを、第２のマイクロメータ台３５６に載置する。いくつかの実施形態において、第２のマイクロメータ台３５６は、第１のマイクロメータ台３５５に対して４５度または約４５度の角度で向けられる。したがって、第２のマイクロメータ台３５６は、第１のマイクロメータ台３５５に平行なベースプラットフォーム３５０、および、床部（不図示）に対しても４５度の角度で向けられうる。第１のマイクロメータ台３５５および第２のマイクロメータ台３５６は、各々、第１および第２のステージ支持部３５７、３５８によって、ベースプラットフォーム３５０に連結されうる。以下に非常に詳細に記載するように、第１および第２のマイクロメータ台３５５、３５６は、各々、第１および第２のステージ支持部３５７、３５８に対して移動自在でありうる。
【００４４】
測定システム３１５は、更に、ガラス管３１２を、管引出し部に沿って下流側で、光学マイクロメータアセンブリ３２０から受け付ける変位ゲージアセンブリ３２８を含みうる。図示したように、変位ゲージアセンブリ３２８は、ガラス管３１２の周囲に配置された複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄを含みうる。以下に非常に詳細に記載するように、複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄは、ガラス管３１２の周囲に沿った様々な位置で壁厚を測定しうる。複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄは、第２のマイクロメータ台３５６に載置されたブラケット３６０に、直に機械的に連結されうる。いくつかの実施形態において、第２のマイクロメータ３２２Ｂもブラケット３６０に、例えば、複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄの反対側で、直に機械的に連結されうる。
【００４５】
ここで、図１１、１２を参照して、本開示の実施形態によるマイクロメータアセンブリ３２０を、非常に詳細に記載する。図示したように、マイクロメータアセンブリ３２０は、第２のマイクロメータ３２２Ｂに直に隣接して位置する第１のマイクロメータ３２２Ａを含みうる。第１および第２のマイクロメータ３２２Ａ、Ｂは、各々、互いにずれて位置する高速（例えば、１６０００サンプル／秒）二軸光学マイクロメータで、ＯＤを、管（不図示）の周りの同じ周囲環部に沿った４つの（４）位置で測定しうる。第１のマイクロメータ３２２Ａは、第１のマイクロメータ台３５５に、第１のマイクロメータ台３５５の第１のスレッド３５９から垂直に延伸するサイドブラケット３６１によって連結されうる。いくつかの実施形態において、第１のマイクロメータ台３５５は、第１のマイクロメータ台３５５の長さに沿って（例えば、ｘ方向に）延伸する一連の交互のレール３６３および溝３６４を含む第１のプラットフォーム３６２を含みうる。第１のスレッド３５９は、第１のプラットフォーム３６２のレール３６３および溝３６４と係合し合うように構成されて、第１のスレッド３５９が、第１のプラットフォーム３６２に対してｘ方向に摺動するようにしうる。第１のマイクロメータ３２２Ａは、開口部３９９を、少なくとも１つの側部に沿って含み、管が配置されている時に、第１のマイクロメータ３２２Ａが摺動して出入りするようにしうる。
【００４６】
同様に、第２のマイクロメータ３２２Ｂは、第２のマイクロメータ台３５６に、第２のスレッド３６５から延伸するブラケット３６０によって連結されうる。第２のマイクロメータ３２２Ｂは、ブラケット３６０の第１の側（つまり、上流側）３６６に、直に物理的に連結されうる。いくつかの実施形態において、ブラケット３６０は、第２のスレッド３６５から延伸する１組の支持ブレース３７０を含み、安定性および剛性を提供しうる。図示したように、第２のマイクロメータ台３５６は、第１のマイクロメータ台３５５の長さに沿って延伸する一連の交互のレール３６８および溝３６９を含む第２のプラットフォーム３６７を含みうる。第２のスレッド３６５は、第２のプラットフォーム３６７のレール３６８および溝３６９と係合し合うように構成されて、第２のスレッド３６５が、第２のプラットフォーム３６７に対して摺動するようにしうる。第２のマイクロメータ３２２Ｂは、開口部を、少なくとも１つの側部に沿って含み、管が配置されている時に、第２のマイクロメータ３２２Ｂが摺動して出入りするようにしうる。図示したように、第２のプラットフォーム３６７は、第１のプラットフォーム３５５に対して角度（例えば、４５度）を成して向けられる。
【００４７】
ここで、図１３を参照して、本開示の実施形態による変位ゲージアセンブリ３２８を、非常に詳細に記載する。図示したように、複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄは、ブラケット３６０の第２の側（つまり、下流側）３７１に、直に機械的に連結されうる。いくつかの実施形態において、ブラケット３６０は、切込み部３７２を含み、変位ゲージアセンブリ３２８が、引出し線上の管に妨害されることなく、管の周囲を移動するようにしうる。図示したように、各ゲージ３３８Ａ〜Ｄは、管を中心に、等間隔で、例えば、９０度で離間しうる。
【００４８】
複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄを、各々、複数の調節自在ゲージ台３７４Ａ〜Ｄに連結しうる。いくつかの実施形態において、複数の各ゲージ３３８Ａ〜Ｄは、５０ｍｍの焦点を有し、複数の各調節自在ゲージ台３７４Ａ〜Ｄは、Ｘ、Ｙ線形ステージである。調節自在ゲージ台３７４Ａ〜Ｄを用いて、ビームを、第１および第２のマイクロメータ３２２Ａ、Ｂからのフィードバックに基づいて配置しうる。例えば、第１および第２のマイクロメータ３２２Ａ、Ｂは、ゼロと９０度に位置合わせされて、管の位置を測定する。これにより、管直径（製品）の変更があった時に、複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄを、調節自在ゲージ台３７４Ａ〜Ｄを用いて、自動で位置合わせすることが可能で、オペレータによる入力が不要である。
【００４９】
図示したように、調節自在ゲージ台３７４Ａ〜Ｄは、各々、ｙステージ３７６Ａ〜Ｄに連結されたｘステージ３７５Ａ〜Ｄを含む。ｘステージ３７５Ａ〜Ｄは、複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄのｘ方向に沿った移動を可能にし、ｙステージ３７６Ａ〜Ｄは、複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄのｙ方向に沿った移動を可能にする。いくつかの実施形態において、ｘステージ３７５Ａ〜Ｄおよびｙステージ３７６Ａ〜Ｄは、独立に、制御システム（例えば、制御システム１３５、および／または、制御システム２３５）から移動信号／コマンドを受信しうる１つ以上のモータ３４５によって、動作されうる。
【００５０】
ここで、図１４、１５を参照して、本開示の実施形態による複数のゲージ３３８Ａ〜Ｄを、非常に詳細に記載する。図示したように、複数の各ゲージ３３８Ａ〜Ｄは、部分的にヘッド筐体３７８内に囲まれたレーザ三角測定ゲージヘッド３７７を含みうる。レーザ三角測定ゲージヘッド３７７は、ヘッド筐体３７８の壁部３７９に、例えば、壁部３７９を通って延伸する１つ以上の固定部３８０を用いて、直に機械的に連結されうる。ヘッド筐体３７８は、ｙステージ３７６の第１のゲージスレッド３８２に連結される。いくつかの実施形態において、ｙステージ３７６は、ｙ方向に沿って延伸する一連の溝３８４を含むｙプラットフォーム３８３を含みうる。第１のゲージスレッド３８２は、ｙプラットフォーム３８３の溝３８４と係合し合うように構成されて、第１のゲージスレッド３８２、したがって、ヘッド筐体３７８およびレーザ三角測定ゲージヘッド３７７が、ｙ方向に沿って摺動するようにしうる。
【００５１】
ｙステージ３７６は、更に、ｘステージ３７５に連結されうる。いくつかの実施形態において、ｘステージ３７５は、ｘ方向に沿って延伸する一連の溝３８７を含むｘプラットフォーム３８６を含みうる。第２のゲージスレッド３８８は、ｘプラットフォーム３８６の溝３８７と係合し合うように構成されて、第２のゲージスレッド３８８、したがって、ヘッド筐体３７８、レーザ三角測定ゲージヘッド３７７、および、ｙプラットフォーム３８３が、全て、ｘ方向に沿って摺動するようにしうる。
【００５２】
レーザ三角測定ゲージヘッド３７７は、管の壁厚を測定する。いくつかの実施形態において、レーザ三角測定ゲージヘッド３７７は、ガラス管と用いるのに最適である。例えば、１つだけのエッジ検出を用いた変位の測定に対して、管の外面の２つの（２）エッジを見つけうる。レーザ三角測定ゲージヘッド３７７は、０．０５ｍｍ×２ｍｍのビーム幅を含み、ビームの広い向き（２ｍｍ）がガラス管のエッジに垂直である通常のレーザスポット三角測定ゲージでありうる。使用中に、ｘステージ３７５、および、ｙステージ３７６は、レーザ三角測定ゲージヘッド３７７の位置を自動調整して、レーザを、ガラス管の周囲に沿って、ピークアークに維持しうる。いくつかの実施形態において、ｘ−ｙ配置は、マイクロメータアセンブリによってガラス管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定されたＯＤの測定値に基づいて調整される。
【００５３】
ここで、図１６を参照して、本開示の実施形態による管の属性の測定方法３００を、非常に詳細に記載する。図示したように、ブロック３０１において、方法３００は、管引出し部に沿って変位ゲージアセンブリに隣接したマイクロメータアセンブリを、提供する工程を含み、マイクロメータアセンブリは、ガラス管の周囲に配置された複数の非接触光学マイクロメータを含みうる。更に、変位ゲージアセンブリは、ガラス管の周囲に配置された複数の非接触ゲージを含みうる。
【００５４】
ブロック３０３において、方法３００は、外径を、複数の非接触光学マイクロメータを用いて、ガラス管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定する工程を含みうる。いくつかの例において、第１の非接触光学マイクロメータは、第１のマイクロメータ台に連結され、第２の非接触光学マイクロメータは、第２のマイクロメータ台に連結され、第１の非接触光学マイクロメータと第２の非接触光学マイクロメータは、直に互いに隣接し、第２のマイクロメータ台は、第１のマイクロメータ台に対して約４５度の角度で向けられうる。
【００５５】
ブロック３０５において、方法３００は、壁厚を、複数の非接触ゲージを用いて、ガラス管の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定する工程を含みうる。いくつかの例において、複数の各非接触ゲージは、ガラス管の周囲に、約９０度で互いに離間して配列されうる。いくつかの例において、複数の非接触ゲージの少なくとも１つは、調節自在ゲージ台に連結されうる。いくつかの例において、方法３００は、調節自在ゲージ台の位置を自動調整して、ガラス管の周囲に沿った複数の各非接触ゲージのレーザを、ピークアークに維持する工程を含み、位置は、ガラス管の周囲に沿った第１の複数の各位置での外径の測定値に基づいて調整されうる。
【００５６】
ブロック３０７において、方法３００は、ガラス管の内径および同心性を、ガラス管の屈折率、ガラス管の周囲に沿った第１の複数の各位置での外径の測定値、および、ガラス管の周囲に沿った第２の複数の各位置での壁厚の測定値に基づいて特定する工程を含みうる。いくつかの例において、ガラス管は、マイクロメータアセンブリおよび変位ゲージアセンブリを通って、管引出し部に沿って引き出される。いくつかの例において、ガラス管がマイクロメータアセンブリおよび変位ゲージアセンブリを通って引き出される時に、ガラス管の内径および同心性を、複数の所定の間隔で特定しうる。いくつかの例において、制御部は、ガラス管の１組の寸法属性を、特定しうるもので、１組の寸法属性は、平均壁厚、流量、サイディング、真円からのずれ、および、外面に沿ったテーパ度の少なくとも１つを含み、流量は、管引出し部の線速度に基づいて特定されうる。
【００５７】
ブロック３０９において、方法３００は、フィードバック信号を、制御部によって生成して、管形成装置の処理パラメータを調節する工程を含み、フィードバック信号は、ガラス管の内径、ガラス管の同心性、および、ガラス管の１組の寸法属性の少なくとも１つに基づいて生成されうる。
【００５８】
方法３００を、ブロック３０１、３０３、３０５、３０７、および、３０９の１つ以上を実行する１つ以上のプロセッサ要素、若しくは、第１の制御部１３２、２３２、および、第２の制御部１３４、２３４などの制御部を用いて、実行しうることが分かるだろう。方法３００は、特定のロジックフローを示しているが、このロジックフローは、単に、本明細書に記載の概略的機能を実行しうる方法の例を提供したものにすぎない。更に、所定のロジックフローは、別段の記載がない限りは、必ずしも示した順序で実行されなくてよい。更に、所定のロジックフローは、ハードウェア要素、プロセッサによって実行されたソフトウェア要素、または、それらの任意の組合せによって実行されうる。例えば、ロジックフローは、記憶媒体など製造物品に記憶された命令を実行するプロセッサ要素によって実行されうる。記憶媒体は、任意の非一時的なコンピュータ読取可能媒体、若しくは、光学、磁気、または、半導体記憶部などの機械読取可能媒体を含みうる。記憶媒体は、１つ以上の開示されたロジックフローを実行する命令など、様々な種類のコンピュータで実行可能な命令を記憶しうる。コンピュータ読取可能または機械読取可能記憶媒体の例は、電子データを記憶可能な任意の有形媒体を含み、それは、揮発性メモリまたは非揮発性メモリ、取外し可能または不可能なメモリ、消去可能または不可能なメモリ、書込み可能または書換え可能なメモリなどを含みうる。コンピュータで実行可能な命令の例は、ソースコード、コンパイル済みコード、インタープリット済みコード、実行可能なコード、スタティックコード、ダイナミックコード、オブジェクト指向コード、ビジュアルコードなど、任意の適した種類のコードを含みうる。実施形態は、この文脈に限定されない。
【００５９】
要するに、本開示の実施形態によって、少なくとも以下のような技術的利点が実現される。第１に、測定システムは、管のガラスと非接触にすること、および、管形成中に管を引き出す間、または、オフラインで、管の周囲で９０度ずつ位置を変えて測定する能力を可能にする。複数の測定値は、ＯＤ、ＩＤ、および、壁厚を、透明ガラス管の４つの異なる位置で特定するのを助ける。これらの測定値から、制御システムは、ＯＤおよびＩＤの同心性についてのフィードバックを生成しうるもので、測定システムおよび制御システムは、５μｍ未満の精確さで、３μｍの併行精度を有する。
【００６０】
第２に、本開示の実施形態は、ＯＤおよび壁厚の測定を、管を回転することなく、角度的に互いに離間した多数の位置で行うことを可能にする。従来の測定システムは、典型的には、壁厚を測定するのに、管を１回以上回転させることを要する。
【００６１】
第３に、測定システムは、全ての測定を、管に沿った１つの長さ方向の位置に仮想的に位置合わせしうる。各測定システムの全ての要素を長さ方向について同じ位置に有するのは、物理的空間の制約により、物理的に不可能なので、測定データを、有利なように、全ての器具が同じ物理的位置にあるかのように、同じ周囲環部に位置合わせする。
【００６２】
実施形態の完全な理解のために、本明細書に、多数の具体的な詳細事項を示した。しかしながら、当業者には、実施形態を、これらの具体的な詳細事項を含まずに実施しうることが分かるだろう。他の場合において、実施形態を曖昧にしないために、既知の動作、構成要素、および、回路を詳細に記載していない。本明細書に開示の具体的な構造および機能の詳細は、代表的な例を示すものであり、必ずしも、実施形態の範囲を限定するものではないことも分かるだろう。
【００６３】
本明細書で用いるように、原文の英語で、不定冠詞を用いるか、単数に定冠詞を付けた場合には、文脈からそうでないことが明らかでない限りは、複数の場合を含むことを意図する。更に、「備える」、および／または、「備え」、若しくは、「含む」、および／または、「含み」という用語を本明細書で用いた場合には、記載した特徴物、領域、工程要素、および／または、構成要素が存在することを特定するが、１つ以上の他の特徴物、領域、整数、工程、動作、要素、構成要素、および／または、それらの群の存在または追加を排除するものではない。
【００６４】
便宜上、簡潔に示すために、「上部」、「底部」、「上側」、「下側」、「垂直」、「水平」、「横方向」、および、「縦方向」などの用語を本明細書で用いて、様々な構成要素、および、それらの構成部分の相対的な配置および向きを記載している。上記用語は、その具体的に記載した用語、派生語、および、同様の意味の用語を含む。
【００６５】
更に、明細書、および／または、請求項において、「上に」、「上に重ねた」、「に配置した」、および、「上方に」という用語を用いて、２つ以上の要素が、直に物理的に互いに接触することを示しうる。しかしながら、「上に」、「上に重ねた」、「に配置した」、および、「上方に」という用語は、２つ以上の要素が、直に互いに接触しないことも意味しうる。例えば、「上方に」という用語は、１つの要素が、他の要素の上方にあり、互いに接触しないことを意味しうるものであり、更に、他の要素または複数の要素が、それらの２つの要素の間に位置しうる。更に、「および／または」という用語は、「および」を意味し、「または」を意味し、「排他的論理和」を意味し、「１つ」を意味し、「全てではなく、いくつか」を意味し、「いずれでもない」を意味し、並びに／若しくは、「両方」を意味しうるものであるが、請求した主題の範囲は、この点で限定されるものではない。
【００６６】
いくつかの実施形態を、「連結された」、および、「接続された」という表現、並びに、それらの派生語を用いて記載しうる。これらの用語は、互いに同義語であることを意図しない。例えば、いくつかの実施形態を、「接続された」、および／または、「連結された」という用語を用いて記載し、２つ以上の要素が、直に物理的または電気的に互いに接触することを示しうる。しかしながら、「連結された」という用語は、２つ以上の要素が直に互いに接触しないが、互いに協働または相互作用することも意味しうる。
【００６７】
具体的な別段の記載がない限りは「処理する」、「計算」、「計算する」、「特定する」などの用語は、計算システムのレジスタおよび／またはメモリ内の（例えば、電子の）物理的量として表されたデータを、操作するか、および／または、計算システムのメモリ、レジスタ、または、他のそのような情報記憶、送信または表示装置内で同様に物理的量として表される他のデータに変形するコンピュータまたは計算システム、若しくは、同様の電子計算装置の作用および／または処理を称することが分かるだろう。実施形態は、この文脈に限定されない。
【００６８】
本明細書に記載の方法は、記載した順序でも、任意の特定の順序でも実行されなくてよいことに留意すべきである。更に、本明細書に特定した方法について記載した様々な動作は、直列または並列で実行しうる。
【００６９】
本明細書において、具体的な実施形態を図示および記載したが、同じ目的を実現するように計算された任意の配列を、示した特定の実施形態の代わりに用いることが分かるだろう。本開示は、様々な実施形態の任意および全ての適合例または変形例を網羅することを意図する。上記記載は、例示であり、限定するものでないことを理解すべきである。当業者には、上記記載を分析すれば、上記実施形態、および、本明細書に具体的に記載していない他の実施形態を組み合わせることが、明らかだろう。したがって、様々な実施形態の範囲は、上記構成、構造、および、方法を用いた任意の他の利用例を含む。
【００７０】
本発明の主題を、構造的特徴物、および／または、方法的動作を表す特有の言葉で記載したが、添付の請求項に記載の主題は、必ずしも、上記具体的な特徴物にも動作にも限定されないと、理解すべきである。そうではなく、上記具体的な特徴物および動作は、請求項を実施する例示的態様として開示されている。
【００７１】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７２】
実施形態１
測定システムにおいて、
管を受け付けるように適合されたマイクロメータアセンブリであって、前記管の周囲に配置された複数の非接触光学マイクロメータを含み、前記複数の非接触光学マイクロメータは、外径を、該管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定するように構成されたものであるマイクロメータアセンブリと、
前記管を前記マイクロメータアセンブリから受け付けるように適合された変位ゲージアセンブリであって、該管の周囲に配置された複数の非接触ゲージを含み、前記複数の非接触ゲージは、壁厚を、該管の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定するように構成されたものである変位ゲージアセンブリと、
前記マイクロメータアセンブリと前記変位ゲージアセンブリと動作可能の少なくとも１つの制御部であって、前記管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置での前記外径の測定値、および、該管の周囲に沿った前記第２の複数の各位置での前記壁厚の測定値の各々を受け取る制御部と
を含むシステム。
【００７３】
実施形態２
前記複数の非接触光学マイクロメータは、
第１のマイクロメータ台に連結された第１の非接触光学マイクロメータと、
第２のマイクロメータ台に連結された第２の非接触光学マイクロメータと
を含み、
前記第２のマイクロメータ台は、前記第１のマイクロメータ台に対して約４５度の角度で向けられたものである、実施形態１に記載の測定システム。
【００７４】
実施形態３
前記マイクロメータアセンブリは、更に、前記第２のマイクロメータ台から延伸するブラケットを含むものであり、前記第２の非接触光学マイクロメータが、前記ブラケットの第１の側に連結され、前記変位ゲージアセンブリが、該ブラケットの第２の側に連結されたものである、実施形態２に記載の測定システム。
【００７５】
実施形態４
前記第１の非接触光学マイクロメータと前記第２の非接触光学マイクロメータとは、管引出し部に沿って、直に互いに隣接して位置するものである、実施形態２に記載の測定システム。
【００７６】
実施形態５
前記管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置は、約４５度で互いに離間したものである、実施形態１に記載の測定システム。
【００７７】
実施形態６
前記管の周囲に沿った前記第２の複数の各位置は、約９０度で互いに離間したものである、実施形態１に記載の測定システム。
【００７８】
実施形態７
前記複数の非接触ゲージは、調節自在ゲージ台に各々が連結された４つの非接触ゲージを含むものである、実施形態１に記載の測定システム。
【００７９】
実施形態８
前記管は、内径を画定する内面、および、前記外径を画定する外面を有する透明ガラス管を含むものである、実施形態１に記載の測定システム。
【００８０】
実施形態９
前記管にバーコードを付与するように適合され、管引出し部に沿って前記変位ゲージアセンブリの下流側に配置されたバーコード付与部を、
更に含む、実施形態１に記載の測定システム。
【００８１】
実施形態１０
管寸法測定システムにおいて、
ガラス管を受け付けるように適合されたマイクロメータアセンブリであって、前記ガラス管の周囲に配置された複数の非接触光学マイクロメータを含み、前記複数の非接触光学マイクロメータは、外径を、該ガラス管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定するように構成されたものであるマイクロメータアセンブリと、
前記ガラス管を、管引出し部に沿った下流側で、前記マイクロメータアセンブリから受け付けるように適合された変位ゲージアセンブリであって、該ガラス管の周囲に配置された調節自在ゲージ台に各々が連結された複数の非接触ゲージを含み、前記複数の非接触ゲージは、壁厚を、該ガラス管の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定するように構成されたものである変位ゲージアセンブリと、
少なくとも１つの制御部であって、
前記ガラス管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置での前記外径の測定値を受け取り、更に、該ガラス管の周囲に沿った前記第２の複数の各位置での前記壁厚の測定値を受け取り、
前記ガラス管の内径および同心性を、該ガラス管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置での前記外径の測定値、および、該ガラス管の周囲に沿った前記第２の複数の各位置での前記壁厚の測定値から特定し、更に、
フィードバック信号を、前記ガラス管の前記内径および前記同心性に基づいて生成して、管形成装置の処理パラメータを調節するように、
動作可能の制御部と
を含むシステム。
【００８２】
実施形態１１
前記複数の非接触光学マイクロメータは、
第１のマイクロメータ台に載置された第１の非接触光学マイクロメータと、
第２のマイクロメータ台に載置された第２の非接触光学マイクロメータと
を含み、
前記第１の非接触光学マイクロメータと前記第２の非接触光学マイクロメータとは、前記管引出し部に沿って、直に互いに隣接して位置するものであり、
前記第２のマイクロメータ台は、前記第１のマイクロメータ台に対して約４５度の角度で向けられたものである、実施形態１０に記載の管寸法測定システム。
【００８３】
実施形態１２
前記マイクロメータアセンブリは、更に、前記第２のマイクロメータ台から延伸するブラケットを含むものであり、前記第２の非接触光学マイクロメータが、前記ブラケットの第１の側に連結され、前記変位ゲージアセンブリが、該ブラケットの第２の側に連結されたものである、実施形態１１に記載の管寸法測定システム。
【００８４】
実施形態１３
前記管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置は、約４５度で互いに離間したものであり、
前記管の周囲に沿った前記第２の複数の各位置は、約４５度で互いに離間したものである、実施形態１０に記載の管寸法測定システム。
【００８５】
実施形態１４
前記ガラス管にバーコードを付与するように適合され、前記管引出し部に沿って前記変位ゲージアセンブリの下流側に配置されたバーコード付与部を、
更に含む、実施形態１０に記載の管寸法測定システム。
【００８６】
実施形態１５
管の属性の測定方法において、
管引出し部に沿って変位ゲージアセンブリに隣接したマイクロメータアセンブリを、提供する工程であって、前記マイクロメータアセンブリは、ガラス管の周囲に配置された複数の非接触光学マイクロメータを含み、前記変位ゲージアセンブリは、前記ガラス管の周囲に配置された複数の非接触ゲージを含むものである工程と、
外径を、前記複数の非接触光学マイクロメータを用いて、前記ガラス管の周囲に沿った第１の複数の各位置で測定する工程と、
壁厚を、前記複数の非接触ゲージを用いて、前記ガラス管の周囲に沿った第２の複数の各位置で測定する工程と、
前記ガラス管の内径および同心性を、該ガラス管の屈折率、該ガラス管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置での前記外径の測定値、および、該ガラス管の周囲に沿った前記第２の複数の各位置での前記壁厚の測定値に基づいて特定する工程と
を含む方法。
【００８７】
実施形態１６
前記ガラス管を、前記マイクロメータアセンブリおよび前記変位ゲージアセンブリを通って、前記管引出し部に沿って引き出す工程と、
前記ガラス管が前記マイクロメータアセンブリおよび前記変位ゲージアセンブリを通って引き出される時に、該ガラス管の前記内径および前記同心性を、制御部によって、複数の所定の間隔で特定する工程と
を更に含む、実施形態１５に記載の方法。
【００８８】
実施形態１７
前記ガラス管の１組の寸法属性を、前記制御部によって、特定する工程であって、前記１組の寸法属性は、平均壁厚、流量、サイディング、真円からのずれ、および、外面に沿ったテーパ度の少なくとも１つを含み、前記流量は、前記管引出し部の線速度に基づいて特定されるものである工程と、
フィードバック信号を、前記制御部によって生成して、管形成装置の処理パラメータを調節する工程であって、前記フィードバック信号は、前記ガラス管の前記内径、該ガラス管の前記同心性、および、該ガラス管の前記１組の寸法属性の少なくとも１つに基づいて生成されるものである工程と
を更に含む、実施形態１６に記載の方法。
【００８９】
実施形態１８
前記複数の非接触光学マイクロメータの第１の非接触光学マイクロメータを、第１のマイクロメータ台に連結する工程と、
前記複数の非接触光学マイクロメータの第２の非接触光学マイクロメータを、第２のマイクロメータ台に連結する工程と、
を更に含み、
前記第１の非接触光学マイクロメータと前記第２の非接触光学マイクロメータとは、前記管引出し部に沿って、直に互いに隣接して位置するものであり、
前記第２のマイクロメータ台は、前記第１のマイクロメータ台に対して約４５度の角度で向けられたものである、実施形態１５に記載の方法。
【００９０】
実施形態１９
前記複数の各非接触ゲージを、前記ガラス管の周囲に、約９０度で互いに離間して配置する工程を
更に含む、実施形態１５に記載の方法。
【００９１】
実施形態２０
前記複数の非接触ゲージの少なくとも１つを、調節自在ゲージ台に連結する工程と、
前記調節自在ゲージ台の位置を自動調整して、前記ガラス管の周囲に沿った前記複数の各非接触ゲージのレーザを、ピークアークに維持する工程であって、前記位置は、該ガラス管の周囲に沿った前記第１の複数の各位置での前記外径の測定値に基づいて調整されるものである工程と
を更に含む、実施形態１５に記載の方法。
【符号の説明】
【００９２】
１００  管処理システム
１１５  測定システム
１１６  管形成装置
１１８  管切断器
１１９  バーコード付与部
１２０、２２０、３２０  マイクロメータアセンブリ
１２８、２２８、３２８  変位ゲージアセンブリ
１３５、２３５  制御システム
【図１】
2021505854.tif 000004
【図２】
2021505854.tif 000005
【図３】
2021505854.tif 000006
【図４】
2021505854.tif 000007
【図５】
2021505854.tif 000008
【図６】
2021505854.tif 000009
【図７】
2021505854.tif 000010
【図８】
2021505854.tif 000011
【図９】
2021505854.tif 000012
【図１０】
2021505854.tif 000013
【図１１】
2021505854.tif 000014
【図１２】
2021505854.tif 000015
【図１３】
2021505854.tif 000016
【図１４】
2021505854.tif 000017
【図１５】
2021505854.tif 000018
【図１６】
2021505854.tif 000019
【国際調査報告】
2021505854.tif 000020
2021505854.tif 000021
2021505854.tif 000022