(57)【要約】  【目的】  多層透明体内の中間層の存在の有無を非接触で短時間に検査する。  【構成】  多層透明体であるプリフォーム10の表面に向けてレーザ光を照射し，多層透明体の表面10Ａ，中間層19および裏面10Ｂからの所定方向の反射光Ａ，Ｂ，Ｃを検知して入射位置に応じた位置信号を出力するレーザ変位センサ31を用いる。位置信号において，プリフォーム10の表面10Ａ，中間層19および裏面10Ｂからの反射光Ａ，Ｂ，Ｃを表わす信号成分ａ，ｂ，ｃが識別可能に分離した状態で現われるように，レーザ変位センサ31を配置し，レーザ変位センサ31から出力される位置信号に現われる信号成分ａ，ｂ，ｃ，の有無および位置に基づいて，少なくとも中間層19の存在の有無の判定を含む検査結果を表わすデータを生成する。  【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層透明体の表面に向けてレーザ光を照射し，多層透明体の表面，中間層および裏面からの所定方向の反射光を検知して入射位置に応じた位置信号を出力するレーザ変位センサ，ならびに
レーザ変位センサから出力される位置信号に現われる多層透明体の表面，中間層および裏面からの反射光を表わす信号成分の有無および位置に基づいて，少なくとも中間層の存在の有無の判定を含む検査結果を表わすデータを生成する処理装置，
を備えた多層透明体の検査装置。
【請求項２】
多層透明体の表面に向けてレーザ光を照射し，多層透明体の表面，中間層および裏面からの所定方向の反射光を検知して入射位置に応じた位置信号を出力するレーザ変位センサを用い，
上記位置信号において，多層透明体の表面，中間層および裏面からの反射光を表わす信号成分が識別可能に分離した状態で現われるように，多層透明体に対して上記レーザ変位センサを配置し，
上記レーザ変位センサから出力される位置信号に現われる多層透明体の表面，中間層および裏面からの反射光を表わす信号成分の有無および位置に基づいて，少なくとも中間層の存在の有無の判定を含む検査結果を表わすデータを生成する，
多層透明体の検査方法。
【請求項３】
内部空間を形成するように少なくとも壁面を有する形状をもつ多層透明体の外側に上記レーザ変位センサを配置して多層透明体の外面に向けてレーザ光を照射する，請求項２に記載の多層透明体の検査方法。
【請求項４】
多層透明体に照射されるレーザ光の光路と多層透明体の表面，中間層および裏面からの反射光の光路とを含む平面が，一方向に湾曲した曲面を有する多層透明体の表面の直線方向を含むように，上記レーザ変位センサを配置する，請求項２または３に記載の多層透明体の検査方法。
【請求項５】
多層透明体を保持して搬送し，
搬送される多層透明体が検査位置に至ったことの検出に応答して多層透明体にレーザ光を照射し，かつ位置信号を取込む，請求項２から４のいずれか一項に記載の多層透明体の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，多層透明体の検査装置および方法に関し，特に多層透明体内の中間層の少なくとも存在の有無を検査する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検査対象である多層透明体の一例として，ＰＥＴボトル（ＰＥＴ：polyethylene terephthalateポリエチレンテレフタレート）を成形するためのプリフォーム（Preform ）がある。ＰＥＴボトルはきわめて薄く成形されているので酸素や水蒸気がわずかに透過することがある。これを防止するために，プリフォーム内に中間層としてナイロン樹脂をベースとしたバリア層を設ける。プリフォームを成形する工程でその内部にバリア層を埋設し，そのプリフォームをブロー成形等により拡張してＰＥＴボトルにする。
【０００３】
検査装置はプリフォームの段階でプリフォームの所定範囲内に（所定厚さ以上の）バリア層が存在するかどうかを検査する。公知の検査装置として赤外線を用いたものがある。この装置はプリフォームの口から内部に赤外線の光源を挿入し，プリフォームの周壁面におけるナイロンバリア層による赤外線吸収度を測定するものである。しかしながら，この検査装置は，プリフォーム内に赤外線光源を挿入しなければならないこと，測定に２，３秒ないし数秒の時間がかかることから，プリフォームのサンプル検査は可能であるが，製造されるすべてのプリフォームの検査（全数検査）には適していない。
【０００４】
他の検査装置として超音波を用いたものもあるが，この方式のものは超音波ヘッドを検査すべき対象物に接触させなければならないので，上記と同様の問題点がある。
【発明の開示】
【０００５】
この発明は，多層透明体をその外部から非接触で検査できるようにすることを目的とする。
【０００６】
この発明はまた，多層透明体の検査を短時間で行なえるようにすることを目的とする。
【０００７】
この発明は，搬送途上にある多層透明体の検査を可能とすることを目的とする。
【０００８】
この発明において，検査とは検出および計測を含むものである。したがって，検査には多層透明体の中間層の存在の有無の検出のみならず，多層透明体の厚さの測定，中間層の多層透明体内における位置および厚さの測定，中間層の厚さの測定に基づく中間層の適否の判断等が含まれる。中間層は一層とは限らず，複数層でもよい。
【０００９】
またこの発明において，多層透明体とは厚さ方向に２層以上の透明体を指す。透明体とは検査に使用するレーザ光が大きく減衰することなく透過するものであれば良く，無色透明体のみならず着色透明体を含む。透明体の材料には，ガラス，合成樹脂，プラスチックなどがある。
【００１０】
また，多層透明体は，板状（平板状または曲板状）のもの，ボトル状のもの，コップ状のもの，コンテナ状のもの，箱状のもの等，いかなる形状のものでも，この発明による検査装置および検査方法は適用可能である。
【００１１】
この発明による多層透明体の検査装置は，多層透明体の表面に向けてレーザ光を照射し，多層透明体の表面，中間層および裏面からの所定方向の反射光を検知して入射位置に応じた位置信号を出力するレーザ変位センサ，ならびにレーザ変位センサから出力される位置信号に現われる多層透明体の表面，中間層および裏面からの反射光を表わす信号成分の有無および位置に基づいて，少なくとも中間層の存在の有無の判定を含む検査結果を表わすデータを生成する処理装置を備えたものである。
【００１２】
この発明による多層透明体の検査方法は，多層透明体の表面に向けてレーザ光を照射し，多層透明体の表面，中間層および裏面からの所定方向の反射光を検知して入射位置に応じた位置信号を出力するレーザ変位センサを用いるものであり，上記位置信号において，多層透明体の表面，中間層および裏面からの反射光を表わす信号成分が識別可能に分離した状態で現われるように，多層透明体に対して上記レーザ変位センサを配置し，上記レーザ変位センサから出力される位置信号に現われる多層透明体の表面，中間層および裏面からの反射光を表わす信号成分の有無および位置に基づいて，少なくとも中間層の存在の有無の判定を含む検査結果を表わすデータを生成するものである。
【００１３】
この発明によると，多層透明体内に中間層が存在する場合には，レーザ変位センサから出力される位置信号には，多層透明体の表面，中間層および裏面からの反射光を表わす少なくとも３つの信号成分（たとえばピーク）が現われる。これらの３つの信号成分が現れていることを確認することにより，中間層が存在すると判定できる。要すれば，これらの信号成分の位置を計測し，表面と裏面からの反射光による信号成分が所定距離以上離れていること（または所定範囲内にあること），表面または裏面からの反射光による信号成分の位置と中間層からの反射光による信号成分の位置との間の距離が所定値以上であること（または，所定範囲内にあること）の少なくともいずれか一方を確認することにより，最終的に中間層が存在すると判定してもよい。
【００１４】
レーザ変位センサから出力される位置信号に反射光による信号成分が２つしか現れていない場合には，中間層は存在しないと判定される。この場合に，２つの信号成分によってそれぞれ表わされる位置間の距離が所定値の範囲に入っていること（または所定値以上であること，もしくは所定値以下であること）を確認して，中間層の不存在を判定してもよい。
【００１５】
この発明によると，多層透明体の厚さ，中間層の位置，その厚さ等の計測も可能である。
【００１６】
レーザ変位センサのレーザ光の波長は，多層透明体および中間層の材質等に応じて定めることができる。調整の容易性，危険性の排除等の観点からは可視光が好ましいが，紫外光，赤外光でもよい。
【００１７】
多層透明体がボトル状，コップ状，コンテナ状，箱状等の内部空間を形成するように壁面を有する形状のものである場合には（壁面は閉じていても，一部が開放されていてもよい），多層透明体の表面はその外面であり，裏面は内面に相当する。この場合には，レーザ変位センサは当然ながら，多層透明体の外側に配置される。
【００１８】
内部空間を形成するように少なくとも壁面を有する形状をもつ多層透明体の外側に上記レーザ変位センサを配置して多層透明体の外面に向けてレーザ光を照射する。
【００１９】
多層透明体が一方向に湾曲した曲面を有するものである場合にはレーザ変位センサはその光軸が次のようになるように配置することが好ましい。
【００２０】
すなわち，多層透明体に照射されるレーザ光の光路と多層透明体の外面，中間層および内面からの反射光の光路とを含む平面が，一方向に湾曲した曲面を有する多層透明体の表面の直線方向を含むように，上記レーザ変位センサを配置する。一例を挙げれば，多層透明体が筒状部分を有する場合には，レーザ変位センサのレーザ光の光軸と入力反射光の光軸とを含む平面が，筒状体の長手方向（縦断面方向）になるように（筒状体の横断面と垂直になるように），レーザ変位センサを配置する。
【００２１】
この発明によると，多層透明体を，多層透明体が内部空間を形成する形状のものであったとしても，外部から非接触で検査することが可能である。また，パルス状のレーザ光の照射と位置信号の取込みのタイミングを同期させることにより短時間で検査が可能となる。さらに，搬送される多層透明体が検査位置に至ったタイミングで検査を行うことが可能であり，多層透明体を搬送しながら検査を行うことができ，その全数検査も可能となる。
【００２２】
多層透明体を搬送しながら検査する態様では，多層透明体を保持しながら搬送する搬送装置と，搬送される多層透明体が検査位置に至ったことを検出する検出装置が設けられる。搬送される多層透明体が検査位置に至ったことの検出に応答して，レーザ変位センサによる計測，すなわち多層透明体へのパルス状レーザ光の照射と，反射光のセンシング（または位置信号の取込みもしくは読出し）が行なわれる。
【実施例】
【００２３】
図１は被検査対象である多層透明体の一例を示すものであり，ここでは多層透明体はＰＥＴボトルのプリフォームである。
【００２４】
ＰＥＴボトルのプリフォーム10は，円筒状の胴部11と，この胴部11の上部に連続する口部13と，胴部11と口部13との間に外方に突出するように形成された鍔部12と，胴部11の底面を閉鎖する湾曲した底部14とが一体的に形成されているものである。口部13の外周面にはキャップがねじ嵌められる雄ねじが形成されるが，図示が省略されている。
【００２５】
正常なプリフォーム10においては，胴部11の全長にわたって，かつ全周囲に，胴部11内にナイロンをベースとしたバリア層（酸素バリア層，水蒸気バリア層など）（中間層）19が設けられている。バリア層19は口部13および底部14には設けられていない。一般に，プリフォーム10およびバリア層19は透明である。バリア層19は着色されることもある。
【００２６】
このプリフォーム10はＰＥＴボトルの最終製造工程に送られ，ブロー成形等により，胴部11と底部14が拡張され，ＰＥＴボトルとなる。
【００２７】
この実施例では，バリア層19が胴部11に存在すること（バリア層19が適正範囲内の厚さを持っていること）を確かめるために検査が行なわれる。
【００２８】
図２および図３は検査システム（検査機）全体の一部を示すものである。検査システムは，プリフォームの製造工程とＰＥＴボトルの最終製造工程との間に配置される。
【００２９】
プリフォーム10はスターホイール（搬送装置）20の周縁に形成された複数の保持切欠21にそれぞれその鍔部12が掛かった状態で，垂直に保持される。スターホイール20の回転に伴ってプリフォーム10は検査位置に搬送されてくる。
【００３０】
検査位置には，この実施例では，検査位置に至ったプリフォーム10を中心としてその周囲に等角度間隔で位置するように３つのレーザ変位センサ31，32および33が配置，固定されている。各レーザ変位センサ31〜33は，スターホイール20によって垂直に保持されたプリフォーム10の胴部11のやや下部の箇所を検査しうる高さ位置に設けられている。これらのレーザ変位センサによる検査位置の高さを変えてもよいし，各変位センサがそれぞれ異なる高さ位置を検査しうる高さに設けてもよい。レーザ変位センサの個数を増やすことにより，検査点数を増やすことができる。プリフォーム10を回転させる機構をスターホイール20に設け，プリフォーム10を回転させながら複数の回転角度位置で検査することもできる。
【００３１】
図４は検査装置の電気的構成を示すものであり，上記のレーザ変位センサ31〜33を含む。レーザ変位センサ31〜33から出力される位置信号は判定装置40に与えられるとともに，モニタ表示装置42にその波形が表示される。判定装置40はコンピュータシステムにより実現できる。
【００３２】
トリガ発生装置（位置検出装置）41は，スターホイール20に保持された各プリフォーム10が検査位置に至ったことを検知してトリガ信号を発生するものである。トリガ発生装置41は，たとえば，スターホイール20の回転角度位置を検出する回転トランスデューサ装置，検査位置に至ったプリフォーム10を検知する光電検出装置等により実現される。トリガ信号は，レーザ変位センサ31〜33および判定装置40に与えられる。
【００３３】
レーザ変位センサ31〜33は，入力するトリガ信号に応答してレーザ光を出射し，そのとき得られる位置信号を出力する。判定装置40がトリガ信号に応答して，変位センサ31〜33の出力位置信号を取込むようにしてもよい。
【００３４】
判定装置40は変位センサ31〜33の出力位置信号に基づいて，プリフォームが正常なものか，異常なものかを判定して，その判定結果を出力する。たとえば，判定装置40によって異常と判定されたプリフォームは，製造工程から排除され，次のＰＥＴボトル製造工程には搬送されない。
【００３５】
図５はこの検査装置による検査の原理を示している。レーザ変位センサ31が代表として図示されている。レーザ変位センサ31の光学系の図示は省略されている。レーザ変位センサとしては，正反射タイプ（モード）と拡散反射タイプ（モード）があるが，正反射タイプ（モード）が図示されている。
【００３６】
レーザ変位センサ31はレーザ光源（波長はたとえば 650nmまたは 670nmのレーザダイオード）38と，ＣＣＤセンサ（固体電子撮像素子）39とを含む。
【００３７】
レーザ38からのレーザ光はプリフォーム10の胴部11に下方から斜めに入射し，その表面（外周面）10Ａ，裏面（内周面）10Ｂおよびバリア層19（もし存在すれば）で反射する。正反射光はＣＣＤセンサ39に入射する。胴部11の外周面10Ａからの反射光をＡで，内周面10Ｂからの反射光をＢで，中間層19からの反射光をＣでそれぞれ示す（プリフォーム10内における光の屈折による光の偏向については図示されていない）。レーザ38からのレーザ光は，プリフォーム10の胴部11のそれぞれ異なる点で反射するから，これらの反射光Ａ〜ＣのＣＣＤセンサ39における入射位置が異なる。
【００３８】
ＣＣＤセンサ39は，一方向（これを主走査方向とする）に多数の画素（たとえば1000画素），これと直交する方向（これを副走査方向とする）に数十程度の画素を有する２次元ＣＣＤセンサである。反射光Ａ〜ＣのＣＣＤセンサ39への入射位置は主走査方向に変化するものとする。
【００３９】
ＣＣＤセンサ39の駆動方法にはさまざまなやり方があるが，たとえば主走査方向に適数のブロックに分け，これらのブロック内の信号を混合することができる。主走査方向へのブロックの分割数は位置検出の分解能を規定する。副走査方向には，同一列に属する画素の映像信号を混合する。いずれにしても，ＣＣＤセンサ39から映像信号を主走査方向に読出すことにより，入射する反射光Ａ，Ｂ，Ｃを表わす信号成分ａ，ｂ，ｃを有する位置信号が得られる。
【００４０】
この位置信号のレベルがスレシホールドレベルＴＨと比較され，スレシホールドレベルＴＨを超える信号成分（ピーク成分）ａ，ｂ，ｃが抽出される。これらの信号成分ａ，ｂ，ｃの相互の距離Ｌ１（ａとｃとの間の距離），Ｌ２（ｃとｂとの間の距離）（信号成分ｃがある場合），およびＬ３（ａとｂとの間の距離）が判定装置40において算出される。距離とはプリフォーム10の胴部11における反射位置間に相当する距離であるが，信号成分の時間間隔として計測される。
【００４１】
判定装置40は，スレシホールドレベルＴＨを超える信号成分の数が２つか，３つか（またはそれ以上か）をまず判定する。信号成分の数が２つの場合にはバリア層なしと判定する。信号成分が３つの場合には，距離Ｌ２が所定値以上であれば，信号成分ｃが中間層19からの反射光であるとし，正常な中間層ありと判定し，それ以外の場合には中間層異常と判定する。距離Ｌ２が所定範囲内かどうかを判定してもよい。
【００４２】
さらに加えて，距離Ｌ１が所定値以上か（または所定範囲内か），距離Ｌ３が所定値以上か（または所定範囲内か）を判定し，そうであれば正常，そうでなければ異常としてもよい。
【００４３】
判定装置40はさらに，３つのレーザ変位センサ31〜33の判定結果を総合して，それらがすべて正常な中間層ありを示している場合にのみ，正常な中間層ありという最終判定を行い，その旨を出力する。
【００４４】
上記実施例では，検査対象がプリフォームであって，プリフォームはスターホイールによって保持されて搬送されているが，板状，その他の形状の多層透明体にもこの発明は適用可能であるし，多層透明体の搬送装置にはそれに適したさまざまな装置がある。そして，多層透明体を検査位置で多点について検査することも可能であるのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】プリフォームの一部断面拡大図である。
【図２】検査システム（検査機）の一部を示す平面図である。
【図３】検査システム（検査機）の一部を示す断面図である。
【図４】検査システム（検査機）の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】検査装置による検査原理を示す。
【符号の説明】
【００４６】
10  プリフォーム
10Ａ  外周面
10Ｂ  内周面
11  胴部
31，32，33  レーザ変位センサ
40  判定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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